TW299397B - - Google Patents

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經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（I ) 發明領域： 本發明係有關於偵测衝擊之加速度檢出元件的安装配 置。 發明之背景 一加速度檢出元件之傳統例子為由雙端固定型的雙壓 電晶片元件構成該加速度檢出元件。例如，圖11所示為形 式簡化之加速感测器20a的傳統例子，包含作為加速度檢 出元件之雙壓電晶Μ元件1及一含元件定位在其内的絕緣 匣 2 。絕緣匣2固定地連结於感測器連结表面3 (如電路 板）上。 形如矩板形的雙壓霣晶片元件1與覆層雙壓電陶磁板 6整合。每一壓電陶磁板6含一信號轚極4及一中間電極5, 分別位在壓電陶磁板6之上下方。壓電陶磁板6經由中間電 極5使彼此相结合，且沿其厚度方向極化，每一板於反向 於另一壓電陶磁板6之方向極化。圖11中之虛線箭號表示 極化之方向。在此例子中相對信號電極4沿著相對壓電陶 磁板6之縱方向形成，且延伸至每一板的反向端部。 絕緣匣2由一對夾框7所搆成，當由平面方向看過去時 ，夾框7形式一通道，該夾框於雙壓電晶片元件1之厚度方 向上將兩縱端部夾在一起；且亦由一對盒蓋8包圍由雙壓 電晶片元件1及在元件之相反側的夾框7所形成開端。在絕 緣匣2之雙壓電晶片元件1的各個信號電極4與外部電極（ _中無示）相連结，外部電極形成於絕緣匣2之一對相反 -3 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNs7a4規格（210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) " 訂 A7 B7 五、發明説明（X) 外端表面。 構成絕緣匣2之夾框7或盒蓋8的外表面定位且固定於 感測器連结方向3上，因此與加速感測器相連结。雙壓電 晶片元件1之相對信號電極經由位在絕緣匣2上的外部電極 與且感測器連结表面3上的線圓樣（圖中無示）相連结。 這樣線圖樣與信號處理電路（圖中無示）相連结，信號處 理電路從加速度感测器所輪出的電子信號偵测由衝擊所致 之加速度。 圖12為加速度檢出元件之另一傳統例，在極化方向上 ，其與圖11之例不同。與圖11之加速度檢出元件相比較’ 圃12更詳细地顯示電極及其他物件。 加速感测器2Qb含壓電陶磁髏23，其為位在主表面上 的矩形板形式，其上形成信號輸出，且其中埋入與信號輸 出電極21相平行的内部霄極22。每一信號輸出霣極電21由 3個表面霄極24構成，該3個表面電極沿著壓電陶磁板23的 縱方向的中心位置及端位置上分開放置’且一連结電極25 覆蓋3個表面電極24之一部份。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 ---------人象-- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -加速度檢出元件由信號輸出電極21及壓電陶磁體23 構成。 信號輸出電極之一側電極24 (其中之一見圖12之頂側 )延伸至壓電陶磁板23的外端面（麵12之左端）。而且在 另一側（圃12之底側）之信號輸出電極21之一向另一端面 (圖12之右側）延伸。而且上趙26及27構成壓電陶磁板23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7___ 五、發明説明（、） ，其在內部電極22之相反側彼此相面對，且在縱方向相對 地分成三部份，即中心部位26a及27a，和端部位26b及27b ，中心部位由端部位經邊界分割，此時由加速度之操作所 致之應力方向改變°中心部位26 a及27 a及端部位26 b及27b 於厚度方向極化，其間係在內部霄極22及表面電極24間使 用極化程序，而使彼此之間的檢出不同。 特別是中心部位26a及構成陶磁區26的左及右端部26b 可提供不同的檢出以Η及I表之。同樣地，中心部位27&及 構成陶磁區27之左及右部位27 b提供極化檢出J及Κ ’彼此 不同，如箭頭J及K所示。而且在此例中，例如中心部位 26a 及27a之極化Η及J的檢出為向内感，且檢出方向彼此 相對，且端部位26b及27b之極化I及Κ的檢出為向外檢出* 其中兩者的出相反。 在加速感測器20b之縱方向中的兩端固定式地為一對 夾框2 8所支撐，從側面看去該夾框2 8為通道形。在壓電陶 磁體23之主表面上所形成的相對信號輸出電極21與外部輸 出電極29,30相連结，外部輸出電極位在壓電陶磁體23及夾 框2 8之不同外端面上。 加速感測器2Qb其结構之操作如下。當加速度操作為 加速感測器20b上時，其中該加速感測器20b含由信號輸出 電極21及壓電陶磁體23所構成的加速度檢出元件，及構成 陶磁區26的端部位26b及邏輯電路7b，及中心部位26a及27a ，該加速感測器20由慣性力作用而變形。在本洌中相對部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 取· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 299397 A7 B7 五、發明説明（ψ ) 位26a, 27a, 26b及27b中，可由極化Η至K及接收應力而增強 電荷產生量，且增加整個加速感測器20 b的電荷產生量，此 提升了加速感測器的偵測檢出。 在加速感測器20 a及20b中，當加速度操作的方向垂直 於壓電陶磁板6或23的表面，該方向即厚度方向。而且當一 加速度在相反方向檢出時，含則输出一含相同絕對值但相 反正負號的電子信號，即轉動180。在此例中，加速度之搡 作方向為導致最大檢出之方向，即最大靈敏度方向P，目標 為加速感測器之主軸。當加速度操作於與加速感測器2〇a 或20b之壓電陶磁板6或2 3場之方向時，則不輸出電子信號 , 所以偵測檢出不動作。同時，當加速度的操作方向介於 垂直方向與切線方向之間時，偵測檢出之值對應於角度，其 為最大蜜敏度方向P及操作方向所決定，即偵測出之值為最 大番敏度Sx cos 0。 當如圈11所示，含上述傳統结構之加速感測器2Qa連结 於感測器連结表面3上，最大S敏度方向P與感測器連结表 面3平行或垂直。如圖11所示，二維垂直座標軸（平面座標 軸）X及Y定義於感測器連结表面3上。三維垂直座標軸（ 空間座標軸 ）X，Y ,及Z應用感測器連结表面3作為X , Y平 面加K定義，此時絕緣匣2之盒蓋8之一與雙壓電晶片元件 1 整合在一起，且裝配在感測器連结表面3上當加速感測 器20a之縱向放置的最大靈敏度方向P位在感測器連结表 面 3 的Y軸時，則沿X軸或Z軸的加速度，卽操作於 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) "

、1T 經濟部中央樣準局員工消费合作社印製 A7 B7_ 五、發明説明（5 ) X-Y平面中的作何方向的加速度無法加Μ偵測。 因此，為了在互相垂直座標軸Χ,γ,ζ之相對方向偵测全 部的加速度操作，其最大檢出方向Ρ位在X軸，Tf袖及ζ釉之相 對方向的3個加速感測器必須與感测器連结表面3相連结。 此需增加加速度撿出元件之數目與裝設空間，因此成本增 加，且必需複雜的處理霄路，Κ處理從三個加速感測器输 出的電子信號。 而且當圖12中的加速感測器20 b與感测器連结表面3相 連结，以取代3個加速感測器時，自然導致相同的問題。 為了防止此一不方便，已提出一種加速度檢出元件可 在垂直座標袖Χ,Υ,Ζ三個方向，將加速感測器之最大檢出方 向向檢出連结表面傾斜而偵測加速度操作。雖然沒有說明 ，但加速度檢出元件可見於日本未核專利出版NO. 133974/1993,其中一為矩形板形之加速度檢出元件的最大 檢出方向對感測器連结表面傾斜45度，且一加速度檢出元 件的邊緣線更與元件連结基板的邊緣線傾斜45度。當在加 速感測器中含此结構之加速度檢出元件被採用時，在X軸，Υ 軸及Ζ軸的加速度操作（下文中，三個方向與圖11相一致） 可應用單一元件而信賴地加以偵測。 然而，甚至當在三個垂直座摞軸X，Υ，Ζ方向中的加 速度操作已偵测到，並非在所有方向中的加速度皆已偵測 ，可能在與最大靈敏度方向垂直之方向偵測加速度。而且 雖然在上述结構中，最大番敏度方向自然與ζ軸傾斜45度 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（fe) ，在此例X袖，Y軸及z軸的偵測檢出實霣上並不相同。 發明概述： 本發明已應用上述問題加Μ說明。本發明的目的係提 供加速度檢出元件之安裝配置*其可在一寬廣的範圍内偵 測加速度，且元件數目盡可能地少，而且在三個垂直座標 軸的相對方向實質上有相同的偵测檢出。 為達此一目的，本發明之一特激係提供一加速度檢出 元件之安裝配置，其包含兩加速度檢出元件’其中加速檢 出元件之一的第一之最大靈敏度方向與Υ軸傾斜40度至50 度且向著 Ζ軸，且另一加速檢出元件的第二之最大靈敏 度方向與X軸傾斜40度至50度且亦向著Ζ軸。而且，在 此例中的加速度檢出元件為一由壓電陶磁製造的雙及固定 型雙壓電晶片元件。 為達此一目的，本發明的另一特微係提供一加速度檢 出元件之安装配置，其含兩加速度檢出元件及一計W糸統 ，可計蓴從相對加速度檢出元件輸出的電子信號之絕對值 的和，其中加速度檢出元件之一的第一之最大番敏度方向 與 Υ軸傾斜20度至30度且向著Ζ軸，且加速度檢出元件之 另一元件的第二之最大番敏度方向與X軸傾斜20度至30度 且亦向著 Ζ軸。而且在此例中的加速度檢出元件為壓電 陶磁之雙及固定型式之雙壓霣晶片元件。 另外，本發明的另一特激係提供一加速度檢出元件之 安裝配置，其中在為矩形板之壓電陶磁體中的内部提供一 -8- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS > 格（210Χ297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 内部霣極，絕緣匣在沿著縱軸方向的壓霣陶磁體之中心位 址及端位址分開放置。信號輪出電極位在颳電陶磁體的主 表面上。沿壓電陶磁板c之縱方向的相對中心部位及端部 位在不同檢出的厚度方向極化。 由下列說明可更進一步瞭解本發明其他特激及優點。 圖形簡述： 圖1為部份如面透視圖，顯示本發明第一實施例、之加 速度檢出元件的结構； 圖2為說明圖，示第一實施例之加速度檢出元件的安 裝配置； 圖3為本發明之第一實施例的安装配置之操作的功能 方塊圖； 圖4為本發明第二實施例之加速度檢出元件的结構之 部份切面透視圖； 圖5為第二實施例之加速度檢出元件的安装配置之說 明圖； 圖6為第二實施例之安裝配置的操作之方塊圖； 圖7為本發明第三實施例之加速度撿出元件的部份切 面透視圖； 圖8 ( a ) ; 8 ( b )及8 ( c )為本發明第三實施例中製造方法 預先階段之步驟的分區圖； 圖9(a)及9(b)為第二實施例中製造方法之完成階段 之步驟的說明分區圖； -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） ---------C木— (請先閲讀背面之汰意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A7 B7_五、發明説明（f ) 鼴10(a)，10(b)及10(c)說明第三實施例之製造方法 中預先階段之步驟之修飾例的區域圖； 圖11為依據傳統例子之加速度檢出元件结構的部份切 面透視圖；及 圖12為依據另一傅统例之壓霣元件结構的部份切面透 示圖。 本發明之實施例的詳细說明 實施例1 下文將說明本發明之第一實施例，並請參考附圖。 圖1示一加速感測器部份切面圈，一部份為依據本發 明之實施例的加速度檢出元件之裝配設計。圖2說明加速 度檢出元件之一般装配設計，圖3的功能圖顯示第一實施 例装配設計之操作。包含加速度檢出元件之加速感測器的 结構基本上與圖11的傳統例子相同。因此，在圓1及圖2中 與圖11相同的部份及元件Μ相同的代號表之，且省略其詳 细說明。 如圖1所示，第一實施例中的加速感測器 Α或Β包含一 雙端固定型式的雙壓電晶片元件1*其可作為加速感測器， 及一含雙壓霄晶片元件的絕緣匣2。加速感测器 A及B與感 測器連结表面3，如一電路板，相連接。在匣中之雙壓電 晶片元件1定位且含於絕緣匣2中，此時最大檢出方向P傾 向於感测器連结面3»最大靈敏度方向P向上傾斜，其與感 -10- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 袈. 訂 · 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（1 ) 測器連结面3夾至少4 0° ，至多5 0° ，如4 5 ° 。在下文中 K 45 °加以討論> 其中40°〜50°的範圍内皆可適用。 第一實施例的雙壓霣晶片元件1包含一對壓電陶瓷板6 ，其為矩形板形式，且每一板含一信號霄極4及一中間電 極5，其位在板之上下表面。該對板相面對且结合在一起· 且端點為一平面切開，該平面對應45°度角的傾斜厚度方 向。相對之壓電陶磁板6由中間電極5结合，且應用彼此之 間的反向檢出而在厚度方向極化，相對的信號電極4沿著 相對壓電陶磁板6的縱方向向上伸展至互相不同的端點部 位，如傳統中的例子。而且在本例中的絕緣匣2係由夾框7 及匣緣8應用傳統方式構成，且相對雙壓電晶片元件1之信 號霣極4與不同對應外端面所形成的絕緣匣2之外部電極相 連接。 經濟部中央標準局員工消費合作，杜印製 (請先閲讀背面之主意事項再填寫本頁) 而且如圖2所示，加速度檢出元件之安装配置包含兩 加速感測器A及B，其在沿著垂直軸之X及^方向與兩感測器 連结表面3相電極。而且如圖3所示，安装配置與第一及第 二比較電路XI及X 2相連结，該電路執行電子信號VA及VB之 比較處理，及一理輯電路X3，對於來自第一及第二比較電 路 XI及X 2輸出的比較器信號VS1及VS 2執行OR理輯處理。 比較電路XI及X2及埋輯霉路X3整合於信號處理電路中（圖 中無示）。 經由將加速度感测器A，B定位且固定在構成絕緣匣2 之匣緣8的外表面而使其與感测器連结表面相連结。經由 -1 1- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉Α4規格（210 X 297公釐> 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 ___B7_ _ 五、發明説明（t〇) 焊接或其他適當方法經由絕緣匣2之外部霣極（圖中無示 )而將雙壓電晶片元件1之相對信號電極4與線圖樣（圖中 無示）相連结。作為加速度檢出元件且與加速感测器 A相 整合的雙壓電晶片元件1之最大靈敏度方向P為向上方之子 軸，並與 y軸夾45° 。作為加速度檢出元件且亦整合於 加速感測器B 中的雙壓電晶片元件之最大靈敏度方向P向 著上方之z軸，而傾斜於X铀。 現在將說明本實施例之加速度檢出元件的安装配置之 操作，並請參考圖2，3。在下面之說明中，加速度檢出元 件（加速感測器A，B)的最大靈敏度為S(mV/G) ，G為重 力加速度，在某一位準之偵测衝擊的臨界值KS1及S2表之 0 最大靈敏度S係藉由加速度檢出元件之特性而決定的 固有值（inherent value ) 。S1及S2可依據衡擊感測器 之應用或使用而加以決定。 首先假設加速度1G加到X軸之正方向，X軸與兩加速感 測器a，b安装配置間的闞係見圖2。在此例中’在y軸上的 加速感測器A之偵檢番敏度不動作，此處在X軸方向的加速 慼測器B的偵檢番敏度性K最大番敏度S乘上cos45°表示 。因此在本例中來自加速感测器A的電子信號VA為0 ( raV) ，且從加速感測器B輸出之電信號VB為SX c〇s45° X 1 (mV )。在只有電子信號V B輸入的第二比較電路X 2中’應用預 定臨界值 S2執行比較處理。即當VB>S2時’比較信號 -1 2- 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) ( 210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，tr 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 299397 a? B7 五、發明说明（I丨） V S 2 = 1 ，當 V B小於S 2時，比較信號V S 2 = 0。比較信號 VS2從第二邏輯電路X2向理輯霣路X3輸入。 假設該感測器在S = 2mV/G且Sl = S2 = lmV之條件下，接收 到1G之衝擊。於此青況下，VB和VA係計算如下。 V B = 2 ( m V / G ) X c 〇 s 4 5。X 1 ( G ) = 1 _ 4 ( η V ) VA = 0 (mV) 由於VA小於SI，則VS1係由比較器XI設為”0”。另一方 面，VB大於S2，則VS2由比較X2設為”1”。 於另一例子，假設感測器在S = 2mV/G且Sl = S2 = 1.5mV之 條件下，接收到1G之衝擊。在此情況下，VB和VA變成如下 VB = 2 (mV/G) X cos45° x 1(G) = 1.4 (mV) VA = 0 (mV) 由於V A和V B分別小於S 1和S 2，則V S 1和V S 2分別由比較 器XI和X2設為”0”。 而且，1G的加速度來自於垂直座榡軸Y的正方向，沿y 軸放置之加速感測器A的偵檢檢出為最大番敏度S乘以cos45° ，其中沿X軸方向置放的加速感測器 B之偵檢檢出不動作 。结果，在本例中從加速感測器A輸入的電子信號 VAK S X cos45° X 1 ( mV)，且由加速感测器B輸入的電子信 號VB為0 (mV)。在只來從加速感测器A安装配置之電子 信號 VA的第一比較電路XI中，應用預定臨界值S1執行 比較處理。即當V A > S 1時，比較信號V S 1 = 1，當V A小S 1時 -1 3- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,4. 訂 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 B7 __- 五、發明説明 1 1 1 > fcb 較 信 號 VS1=0 0 此 後 比較 信號VI從比較霣路XI向 缠 1 1 1 輯 電 路 X 3输入0 请 1 I 在 理 輯鼋 路X3中 比 較 信號 VS1及VS2中的一或兩 信 諕 先 閲 讀 1 1 從 比 較 電 路XI及X2中 m 入 對比 較信號VS1及VS2執行 OR缠 背 1 I 之 1 1 輯 處 理 即如 果VS 1 或 VS2 =1即埋 輯霣路信號VL = 1。因 此 9 注 意 1 I m 輯 電 路 信號 從信 號 處 理 電 路中 輸出。 事 項 再 1 1 須 注 意的 是衝 擊 慼 測 器 係遭 受到不同程度的衝擊 ( 加 填 寫 本 %. 速 度 ) 0 然而 ，比 較 器 XI和 X2藉 由比較臨界值S1和S2與 從 頁 1 I 衝 擊 轉 換 的信 號， 而 只 輸 出 二種 信號（”1”或”0” ) 作 為 1 1 t VS1和 VS2 。而 後， 若 超 過 預 定值 之衝擊施加至衝擊感 測 器 1 1 i 則 邐 輯 霣路 X3將 VL設 為 n 1 ”，無關於衝擊之方向。 1 訂 如 上 所述 ，當 採 用 本 實 陁例 之加速度檢出元件之 安 装 1 I 配 置 時 實質 上對 於 垂 直 座 標軸 X，y及Z提供相同的 偵 测 1 1 I 靈 敏 度 即偵 測檢 出 等 於 最 大蚕 敏度 Sxcos45 ° 。 而 且 1 1 在 本 實 施 例的 安裝 配 置 中 該唯 一偵測靈敏度為零之 方 向 1 ό 係 同 時 正 交於 加速 感 測 器 A 及B 的最大靈敏度方向 P 之 1 I 方 向 因 此可 在廣 泛 範 圍 中 偵測 加速度，其為本發明 之 優 I 1 1 點 0 1 1 附 帶 說明 ，在 本 實 施 例 的安 装配置中，相對整合 於 加 ! 1 速 感 測 器 A，B之雙 壓 電 晶 片 元件 1的最大靈敏度方向與感 1 1 測 器 連 结 表面 3夾- 45 0 之 角度 。但須知此角度實際 上 可 1 1 I 為 — 介 於 40 ° 至50。 間的角度範圍。當傾斜角度為 4 0 0 1 1 時 則 C 0 S40° 度與C 0 S 45 。的 比例為（c 〇 s 4 0 0 ) / ( 1 1 - 14- 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） A7

i'發明説明（〇) c 〇 s 4 5。） = 1 . 〇 8 3。而當傾斜角為5 G °時，則c 〇 s 5 0°與 c 〇 s 4 5 。的比例為（c ο s 5 0 ° ) / ( c ο s 4 5 ° ) = 0 · 9 0 9。 因此該比例之實質範圍介於±45°傾斜率的±10 X範圍内 0 因此在本實施例中，偵测苗敏度可提供予垂直座標軸 X - y ，2中的任意方向。 實施例2 圖4為加速感測器之部份截面圖，其為第二實施例之 安装配置之一部份。在第二實施例中’圖5示加速感測器 之一般安裝配置，圔6為第二實施例之安裝配置操作的功 能圚。而且含加速度檢出元件之加速感測器的结構基本上 同於傳統之例子及第一實施例*结果在圖4，5中與圖1’ 2 相同者以相同的符號表之，且省略其詳细說明。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如圖4所示，每一與第二實施例相對應的加速感測器 包含一雙及固定形式之雙壓電晶片元件1及含該元件之絕 緣匣2。這些加速感測器連结於感測器埋结表面3，如電路 板上。在此例中的雙壓電晶片元件1定位且含於絕緣匣2中 ，而與感測器連结表面3傾斜，且最大檢出方向p指向上且 與感測器連结表面3夾一角度β ’其值介於20°至30°之 間，例如2 5 ° 。在下文中Κ 2 5 °為例，其實質上可涵蓋2 0 至 3 0°間的範圍。 在作為第二實施例之最大檢出的雙壓霣晶片元件1中 ，一對皆為矩形之壓電陶磁板6含一信號電極4及一中間電 -1 5- 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210x297公釐） 五、發明説明（4) A7 B7 經濟部中夬標準局負工消費合作社印製 極 5 相反側 。，此 兩板之 相壓電 且在本 壓電晶 所形成 如 中，兩 同的感 。從加 之絕對 係用於 說明。 匣 相對應 壓電晶 而經絕 連结。 之最大 在加速 軸向上 _位在板之上下面。兩板彼此相對且與中間電極5之 連结，且端部為一板所切間，該板與厚度方向斜25 角度對應於0角度。而且相對之歷霣陶磁板6藉由 反向感應而在厚度方向極化，且相對信號電極沿著 陶磁板6的縱方向向上延伸至不同的相對端部。而 例中的絕緣匣2為夾框7及匣蓋8所組合而成，且雙 片元件1之相對信號轚極與在絕緣匣2之不同外端面 的外部電極相連结（圖中無示）° 圖5所示，在實施例之加速度檢出元件的安裝配置 加速感測器A’及B’在垂直座禰軸X及y的方向上與相 測器連结表面3相連结。提供一計算電路X 4以計算 速感測器A ’及B’和比較電路X 5相對輸出的電子信號 值的和（ VA * 執行上述計算 VB ' 其為一般 )。計算電路X4的结構 已知者，因此略去其詳细 蓋8的外表面構成絕緣匣2加Μ定位且固定’因此將 加速感測器A ’及Β，與感測器連结表面3相連结。雙 片元件1之對應信號電極經焊接或其他適當方法’ 緣匣2上之外部電極（圖中無示）與相對線圖樣相 在此例中整合於加速感測器V的雙歷電晶片元件1 檢出方向p由y軸向上傾向z軸’其間夾25°角’且 感測器B，之雙懕電晶片元件1的最大檢出方向P由x 傾向z軸，其間夾2 5 °角。 -16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，今 IT· 絕對值的和（ S 1 X c 〇 s 2 5 1 經濟部中央樣準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（κ) 然後，在下面將說明第二實施例中加速度檢出元件之 安装配置的操作，並請參考圄5及6。在下面的說明中加速 度檢出元件（加速感測器A’及B’）之最大檢出為S’（mV/G )，G為重力加速度。 現在假設從垂直座摞軸X的正方向對由加速感測器A ’ 及B’所構成的安裝配置加上1G的加速度，兩加速感測器A’ 及B’的位置醑係如圖5所示，在此例中，沿y軸連结之加速 感測器A’的偵檢檢出為最大檢出S’乘上C〇s90° ，且沿X軸 方向連结之加速感測器B’的偵測檢出為最大檢出乘上 c〇s25° 。電子信號VA’從加速感测器A’其值等於S’X cos90° X 1 ( mV )，且從加速感測器B’之電子信號 VB’為 S’x cos25° X l(inV)。在計算電路X4中，從 加速感測器A’及B’輸出之相對霣子信號VA’及VB’中計算 VA，|+|VB，)，即 S，Xc〇s90。

=S ’ X 0 . 9 1 ( m V) *作為合成信號V ’ A B 会成信號V’AB計算之後向比較電路X 5輪出。在比較電路 X5中，應用一臨界值SO執行比較程序。在比較電路X5’ 當V’AB>S0 時，比較器信號 VS’ = 1，當V’AB<SQ時，比較 器信號V’S = 0 。此後，從比較電路輸出比較器信號vs’。 雖然在上列說明中係由X軸之正方向施M 1G的加速度 為例加Μ說明，對於從極化軸之正方向施以1G的加速度的 情況，上列說明仍可適用，且合成信號V ’ΑΒ等於S ’ X 0 . 91 (Β V ) -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之汰意事項再填寫本頁)

垂施測加 對實感測 , 二速偵 中第加泛 置在於廣 配且直可 装而垂生 安。向產 的度方此 件敏的因 元番效 ， 出測無 P 檢偵度向 度的敏方 速同靈度 加相測敏 之上偵靈 例值，大 施實中最 實供置之 二提配B' 第軸裝及 在標安， 座的 A 直例器 A7 B7 五、發明説明（4) 而且對於在z軸上正方向加上1G之加速度於画5之安装 配置的情況將於下文中說明。在z軸方向之加速感测器A’， B’的偵測檢出為最大靈敏度乘上cos65° ，即乘上cos (90 -25°)，因為來自感测器連结表面3之加速感測器A’及B’ 的傾斜角為25° 。因此在本例中來加速感测器F及B’輸出 之鼋子信號VA’及VB’MS’xcos65° xi(mV)表之。計算 電路X4計算從加速感測器A ’及B’相對輸出之電子信號VA’ 及V B ’的絕對值和，即 =S 5 X 0 . 85 ( bV) * Μ S ’ X c 〇 s 6 5 ° + S ' X c 〇 s 6 5 ° 作為合成信號V ，Αϊ 〇 速度之®點。 依據第二實施例，加速度作用於χ軸及y軸之例的合成 信號V，AB為S，x〇.91(nV)，且加速度沿Z軸作用之例的 合成信號V’AB為S’X 0.85。其間的差異在於相對於感測器 連结表面3之加速感測器A ’及B’中的加速感測器（雙壓電 晶片元件1)的傾斜角0為了製造方便設定為2 5 ° 。由計 算得之，可將傾斜角0設定為26·565 ......度，而對χ軸’ y 軸及z軸提供相同之偵测蜜敏度。 由本發明之發明者的研究得知當對於雙壓電晶片元件 1中的最大蚕敏度方间P之感测器連结表面3的傾斜角從0° -18- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ----------〇----_--.tT·------f (請先閲讀背面之汰意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7_________ 五、發明説明（（？） 改變到90。時，從加速感測器A’及B’輸出之電子信號VA’ 及 VB’的絕對值和（VA’|+|VB’ ）示於表1中’其 中雙壓霣晶片元件1整合於沿感测器連.i表面3上的垂直座 裸袖X及y方向上排列的兩加速感測器A ’及B’。 如表1所示，在此三互相垂直軸方向上的偵測靈敏度 ，可由計算從加速感測器A ’及B’之電子信號V’A及V’B之絕 對值和得知相對加速感測器A ’及B’的最大靈敏度方向P與 感測器連结表面3之傾斜介於2 0 °至3 0°之間。 實施例3 下文說明本發明之實施例。第三實施例說明應用於第 一及第二實施例之最大S敏度的结構及製造方法。 圖7為1之部份切面圔，其中盒蓋已移除*其含一第三 實施例之加速度檢出元件，圖8 (a)至8 (C)說明部份圈 ，顯示加速度檢出元件之製造方法中的主要階段，圖9 (a )及9(b)說明其製造方法的完工階段，圖10 (a)至10 (c)為其製造方法之主要階段之修飾例步驟。 一含加速感測器之加速感測器c由可實現傳統功能的 雙壓電晶片结構。如圖7所示，該感測器含壓電陶瓷體32, 其位於含預定厚度的矩形板中，例如應用製造壓電陶瓷之 烘焙綠板方法所製之壓電陶磁體32。一信號輪出電極33在 壓電陶磁板32之每一主表面上形成軍層结構。在一側的信 號输出霣極33 (圖7之頂側）向上延伸至懕電陶磁體32之 外端面上（圖7之左側）。同時，在另側（圖7之底側）上 -1 9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 __B7___ 五、發明説明（j) 的信號輸出霣極33向上延伸至壓電陶磁體32的其他外端面 上（_ 7之左側）。 壓電陶磁體32之内部，沿著縱軸方向在中心位址及端 位址分開放置的三個内電極與信號輸出電極33平行埋入。 構成壓電陶磁體32之陶瓷區35及36相對分成三部份。沿著 對懕内部霣極34之壓轚陶磁體32的縱方向分開放置’即中 心部位35a及36a*和端部位35b及36b。而且在壓電陶瓷區 35中的相對懕中心部位35 a及端部位35b與對懕部位區36中 的3 6a及3 6 b在厚度方向極化，一如傳統例中一般。 加速度檢出元件由壓電陶磁體32，信號輸出電極33及 内部電極34所構成。 由信號輸出電極33及內部電極34執行陶瓷區35之極化 。此時構成陶瓷區35的中心部位35 (a)及端部位35b提供 極化檢出Η及I。構成陶瓷區3 6的中心部位3 6 a及端部位3 6 b 提供極化檢出J及K。而且沿著加速感测器C之縱方向的兩 端為一對夾框37所支撐，從側面看去框37為通道形。在壓 電陶磁體32之主表面上所形成的相對信號輸出18極33與 對外部輸出電極38及3 9相連结，輸出電極38及3 9位在懕霣 陶磁體32及夾框37之不同外端面上。 其次，圖7說明含加速度檢出元件之加速感測器c的製 造程序，並請參考圖8 (a)到8(c)及9 (a)到9(c)之 步驟。而且在這些圖中，對應每一各別加速度檢出元件及 加速感洒器c的大小及形狀用虛線加K分開。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之汰意事項再填寫本頁)

經濟部中央揉隼局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（d) 首先如匾8所示在矩形板中的綠板其大小及形狀對懕 於構成加速度檢出元件之壓電陶磁髖32之數目，即兩綠板 (green plate)組成懕電陶磁體，且最後送到陶瓷區35 及36製備。而且，應用幕印刷或其他方法在綠板40之一（ 圖8 (a)中的底面）的一面上加上銀之導體蕾，銀鈀或其 他類似物，即沿著縱方向加到對應每一壓霣陶磁播3 2之一 面上的中心位置，或每一端位置，在溫度約100¾處烘乾 導體齎，因此形成彼此相分開的内部電極圖樣輸入1。 如圖8 (b)所示，在另一側之綠板之一面，即內部電 極圖樣未形成之的綠板40之一面上製成薄板，該面形成相 對應之内部電極圖樣41，且在溫度約lOOOt下烘焙該組件 。然後經由烘焙將兩製成薄成薄板態的緣板4 0结合在一起 ，因此製成積體壓霄陶磁體42。而且，置於兩綠板40間的 内部電極綠板樣41應用烘焙處理同時加以烘焙，且形成彼 此相分開的相對内部電極34。 然後，如圖8 (c)所示，導體奢相對地加到壓電陶磁 體42之主表面上，在溫度約10〇υ下將音之基本體烘乾可 形成信號輸出電極圖樣43·且在溫度約8QUC下烘焙該組 件，由此形成相對信號輸出電極33。此後構成壓電陶磁體 32之陶磁35可經由在信號輸出電極33及内部電極間加上直 流電而極化。而且相對部位3 5 a，3 6 a，3 5 b，3 6 b亦搔化， K如圖7所示產生極化Η至K之檢出。 此後，如圖9 (a)所示，含在内表面側的預定位址上 -2 1- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格(210X297公釐） —---------- (請先閲讀背面之汰意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（/) 形成。且有預定寬度之凹榷的夾框基本體4 5被製備’且經 由對壓電陶磁體42之主表面上的相對夾框基本SSiiff而整 合在一起，其中已形成信號輪出®極33。然後在相對虛線 上切割壓電陶磁通4 2及夾框基本體偵测，該虛線係基於分 割對應壓電陶磁體32的尺寸及形狀。然後加速感测器的外 觀如圖9 (b)所示，即加速感測器為一對夾框37及加速度 檢出元件構成，設加速度檢出元件由®電陶磁體32’信號 輸出電極33，及内部電極34構成。 然後外部输出.電極38，及39形成於相對應之加速度感 測元件的外端面，即壓電陶磁體32及夾框37之外端面’由 此完成圖7所示之雙壓電晶片结構。而且相對的信號输出 電極33與相對的外部_出電極38，3 9MT形式形成霄埋结。 依據第三實施例的加速感测器c之製造方法並不限於 圈8 (a)至8(c)所示之程序，亦可採取圖1〇 (a)至10 (c)之程序。圃10(a)至10(c)為人加速度檢出元件 製造之主階段中的修飾例，且圖10 (a)至10(c)中與圖 8(a)至8(c)中共同的組件及部份以相同的代號表示。 如圖10 (a)所示*在此修飾例中首先製備為預烘焙 之矩形板形成的壓電陶磁板，兩壓霣陶磁板47其大小及形 狀對應於構成加速感測器的壓霣陶磁體32。加上導體膏， 且烘乾壓霣陶磁板之兩面，即沿著面之縱方向的中心位址 及端位址，因此形成彼此相分開的對‘應内部電極圖樣41。 此後，如圖10(b)所示，在對應壓電陶磁板47的另 -22- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

299397 A7 _B7_ 五、發明説明（叫） 一面加上導體齎，由此形成信號輸出霣極圖樣43，且同時 形成内部電極画樣41及信號輪出霣極圈樣43，由此形成相 對信號输出霣極53及内部霄極34。中心部位47 a及端部位 47b沿相對壓電陶磁板47之縱方向放置，且對相對懕霄陶 磁板47中的信號輸出電極33及内部霣極34加上直流電而使 其極化。最後相對之壓電陶磁板成為陶磁區35及36，且在 此操作中，在陶磁區35及36中的中心部位35 a及36 a和端區 3 5 b及3 6 b極化。 然後，如圖10(c)所示，相對内部電極已形成之壓 電陶磁板47的面上由熱設定黏附劑加Μ黏附（圖中無示） ，且該組件由壓電陶磁板47加熱，且整合於壓電陶磁基本 體42中。依據上述程序所製作的壓電陶磁基本體42之结構 同於鼴8(c)中所示者。 然後，如圖9 (a)及9 (b)所示對壓電陶磁基本體製 造方法的完工階段，由此完成圈7所示之含雙壓電晶片结 構结構的加速感測器c。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 依據第三實施例的加速度檢出元件及製造方法，在分 開内部電極後執行極化處理。因此在預先形成的分開表面 霣極上不需執行電極處理，且在極化處理之後，不需經由 形成連结電極而構成信號輸出電極。 而且•在第三實施例中*可然可形成加速感測器c ’ 使得加速度檢出元件由壓電陶磁體32所構成，信號輸出電 極33及内部電極34，當加速感测器用於第一及第二實腌例 -23- 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局貝工消资合作社印製 A7 B7 五、發明説明（，） 中時*其傾斜於感測器連结表面。 如上所述，依據本發明加速度檢出元件之安装配置， 可沿著任何三個互相垂直之袖偵测加速度之操作，其中使 用具相同之偵測靈敏度的兩加速度檢出元件，因此可在一 寬廣範圃内偵測加速度。本發明之優點為不只簡化安裝配 置，而且減低成本。 而且*依據本發明的加速度檢出元件之製造方法，分 開放置的内部電檯置於壓電陶磁體之內部，且在陶磁區的 相對部位使用内部電極加以極化。因此在先前於壓罨陶磁 趙之主表面形成分開表面霣極後，不需執行極化處理，且 在極化處理後，不需經由執行霄極連结構成雙層结構的信 號輸出電極。因此本發明提供下列效應，在構成雙層信號 輸出電極時不導致不方便•且可節省製造加速度檢出元件 時的時間及勞力。 雖然已用特殊實施例說明本發明*但對於精通此一技 術者可加K修訂及改變。因此較佳之情況為懕用下列申請 專利範圍範圔限定本發明，而非應用上述實施例。 -24- 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（/) ί m a 〇 H cn <Ν tn 00 νο CO Ο Ο CD CN Η 吋 rn ΓΠ η Η C0 ¢0 A n σ\ σ» cn σ» Ο Ο 1 m \ m m m ί .o 〇 O ο Ο σ t-1 I-1 Η Η Η rH Η Η H r-i Η « Η * CN ί ή o o (> a Γ' νο CVJ 寸 m π ο ul ϊ； Η Γ* νρ r- 〇ί C0 U) 00 Ο Q\ 寸 Ch cn as σι Ο Ο Ο Ο j m O O o a ο Ο Ο Q Ο ο ο Ο Ο Ο 〇 o ο Η Η ; CsJ < o o (T) o 卜 H CN .η ίΝ S 卜 in 寸 \ο ι-4 卜 VD rq CO νο 09 Ο <7\ VO <T\ <0 Ο Ο Ο Ο o Q o Ο ο Ο σ ο ο Ο ο σ Ο ο 〇 o ο rH Η m pj] o 〇 CO '涵 ο <Γ Η cs Η 却 co in Ο η u·» C0 <Τ\ + o o <3> ΟΝ m CO ω 卜 U) ιπ 郊 pn <N Η Ο 〇 y期 rH r*i 〇 ο Ο ο ο σ Ο Ο σ ο Ο ο 〇 〇 Ο Ο Ο m > s h 〇 o 〇 o σ σ ο ο ο ο a ο Ο Ο ο ο Ο a ο ο o a Ο Ο Ο ο ο Μ >> o o ο σ ο ο ο ,ο Ο Ο ο ο ο ο o o ο Ο ο < o a o o CO 奶 CTN σ» r- CO CN C0 CQ LO ο ΙΟ fn 守 cn KO (N » Μ σ» ο r*t Ο 1 ' z H H Ο Ο ο ο ο Ο Ο Ο a a Ο Q 〇 〇 Ο ο ο m 鏟 a MMM 肀 o o 03 σ\ 卜 σ> (Λ ΐ> «3 CM 00 > ι> Η 卜 蛘 νο «0 ΙΛ S 守 m <·η U3 Oi C0 Η ο γΗ Ο 祕 H H Ο Ο ο ο Ο σ ο Q ο Ο ο ο a o Ο ο σ 譯 •ϋ： £ o o 〇 o C0 ςτι ο 奸 cn Η 卜 cO CN 00 卜 ι> ΚΏ 05 U1 ο LT) r1) q* in m CA <33 Η φ σ Η σ 暮 rH H ο ο a Ο Ο ο ο Ο Ο ο Ο a o 〇 Ο ο ο 〇 o o ο ο ο σ ο ο ο ο ο Ο ο ο σ σ Ο ο o o a o 〇 o Ο Ο ο ο ο o Q ο a ο ο ο ο ο ο ο ο ο o o o ο ο ο P * 租; o IT) ο un Η a (Ν in CM νη η ο ίΠ in S ΙΛ VD o m ο C0 m C0 ο <Τ) sssaa -25- B9ES= =59«-^{ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙浪尺度適用中困國家標準（CNS ) Μ規格（21 OX 29*7公釐）

A 訂

Claims (1)

1. 399397 as丨修正 D8 :補充 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1. 一種對於互相垂直之X’ Y及z軸的加速度檢出元件 之安裝配置，其含兩加速度檢出元件，其中該一第一加速 檢出元件具有最大靈敏度方向與Y軸傾斜4 0度至5 0度且向 著 Z軸，及一第二加速檢出元件具有最大靈敏度方向與 X 袖傾斜40度至50度且亦向著Z細，因此沿著該三袖提 供實質上為常數的加速度偵測。 2. —種對於互相垂直軸X，Y及Ζ輸的加速度檢出元件 之安装配置，包含： 兩加速度檢出元件； 一計算電路，可計算從相對加速度檢出元件輸出的電 信號之絕對值的和； 其中加速度檢出元件之第一加速度檢出元件之最大靈 敏度方向與 Υ軸傾斜20度至30度且向著Ζ軸，且加速度 檢出元件之另一第二加速度檢出元件之最大靈敏度方向與 X 軸傾斜20度至30度且亦向著Ζ軸，因此沿著該三 軸提供實質上為常數的加速度偵測。 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 3. 如申請專利範園第1或2項的加速度檢出元件之安裝 配置，其中加速度檢出元件中的每一元件包含一兩端固定 的壓電陶磁雙壓電晶片元件。 4. 如申請專利範圍第3項之加速度檢出元件之安裝配 置，其中該元件包含一對矩形板形的懕電陶磁體；在為矩 形板之壓鼋陶磁體中的内部提供一内部電極’絕緣匣在沿 著縱軸方向的壓霣陶磁體之中心位址及端位址分開放置* -1 - 本紙張尺度逋用中國國家楯準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 信號輸出電極位在壓電陶磁體的主表面上，沿壓電陶磁板 之縱方向的相對中心部位及端部位在不同檢出的厚度方向 極化。 5. —種製造加速度檢出元件的方法，包含下列步驟： 製備由壓電陶磁所製成之矩形板形綠板； 沿著第一綠板的第一面縱軸的中心位置及端位置加上 導體蕾，因此形成相對的內部電極圖樣；在該第一錄板之 第一面上覆上第二綠板的第二面，其中該第一綠板已形成 内部電棰圈樣； 由烘焙處理，同時形成内部電極及壓電陶磁體； 在導體膏加於壓霄陶磁體之主第二表面時，由烘焙處 理形成信號輸出電極；及經由應用相關之信號輸出電極之 相翮內部電極而使壓電陶磁體之中心部位及端部份極化。 6. —種製造加速度檢出元件的方法，包含下列步驟: 在一矩板形中製備及烘焙兩壓霄陶磁板； 沿著相對壓電陶磁板之第一面的縱方向，將一等體晉 加於中心部位及端部位； 經由將導髓蕾加在相對壓電陶磁板之第二面上的導體 齎，因此在形成輸出電極圖樣後，經烘焙處理形成內部電 極及信號輸出電極； 經使用相闞信號輸出電極及相藺內部電極，而使相對 壓電陶磁板之中心部位及端部位極化； 黏附電極已形成之壓電陶磁板的第二面，因此形成壓 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --------f裝丨- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 電陶磁體。 7. —種加速感測器，包含 兩加速度檢出元件，相對於互相垂直之X，Y，Z釉裝 配，其中加速度檢出元件之第一個之最大靈敏度方向與Y 粬傾斜40度至50度且向著Z軸，且另一加速度檢出元件 的第二個之最大靈敏度方向與X軸傾斜40度至50度且亦向 著Z軸，因此沿著該三軸提供實質上為常數的加速度偵測 Ο 8. —種加速感測器，包含 兩加速度檢出元件，相對於互相垂直之X，Y，Z軸装 配，一計算電路，可計算從相對加速度檢出元件輸出的電 信號之絕對值的和；其中加速度檢出元件之第一個之大靈 敏度方向與Y袖傾斜20度至30度且向著Z軸，且加速度檢出 元件之另一第個元件二之最大番敏度方向與X軸傾斜20度 至30度且亦向著Z軸，因此沿著該三軸提供實質上為常數 的加速度偵測。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂- 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公4 )