JP2001074767A - 加速度センサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的構造が簡単であり、低価格で、高い性
能を有する優れた加速度センサを提供することを目的と
する。 【解決手段】 第１検出用電極３５ａが形成された第１
平面３３ａと、所定の面積を有する第２検出用電極３５
ｂが形成された第２平面３３ｂと、を有するとともに、
第１および第２平面３３ａおよび３３ｂと実質的に平行
な方向に分極している板状の圧電セラミックスなどの圧
電素子材からなる加速度検出部３１と、加速度検出部３
１の第１平面３３ａと略等しい形状および面積を有する
底面４３ａと、所定の質量と、を有する導通用電極４５
ａと、を有する重り部４１と、を備え、重り部４１の第
１導通用電極４５ａが、加速度検出部３１の第１検出用
電極３５ａに導電性接着剤などで接着されて互いに電気
的に接続され、振動を電気信号に変換して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加速度センサに関
し、特に、車輌等に用いられ、車輌に受けた振動を電気
信号に変換する圧電素子を備えた加速度センサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、実用化されている加速度セン
サには、電磁型、圧電型、半導体型等種々の方式により
加速度を検出するものが知られている。圧電型加速度セ
ンサは、振動を電気信号に変換する圧電素子を備えたも
のであり、例えば、図１１に示されるようなものがあ
る。この従来の圧電型加速度センサ１は、振動変換器１
０と、振動変換器１０と一体となって振動変換器１０を
支持する支持プレート１１と、振動変換器１０と電気的
に接続されるプリント基板１３と、プリント基板１３と
接続ピン１４を介して電気的に接続されるとともに、電
気インピーダンス変換器、アンプ、補正回路などの電気
部品１５が搭載されたプリント基板１７と、支持プレー
ト１１と抵抗溶接等により電気的に接続されるとともに
固定され、振動変換器１０、プリント基板１３および１
７を収容するケース１８と、を備えている。

【０００３】支持プレート１１とケース１８は、一般的
には電気回路のアースと接続され、シールドとして構成
される。

【０００４】従来の圧電型加速度センサ１の振動変換器
１０は、中心孔３ａを有する１対の円盤型の圧電素子３
と、圧電素子３が導電性接着剤等により接着される両面
７ａおよび７ｂを有する円盤型の金属振動板７と、を備
えている。

【０００５】各圧電素子３には、少なくとも１つの表面
上に、中心孔を有する円盤状の配線用の大径の電極５ａ
と、小径の電極５ｂとが同軸の二重となるように形成さ
れており、この電極５ａおよび５ｂが、ワイヤボンディ
ング等によるワイヤ６によりプリント基板１３に電気的
に接続されている。

【０００６】各圧電素子３はセラミックス等からなり、
図１２に示されるように、圧電素子３の表面に対して実
質的に垂直な矢印Ｄ１およびＤ２に示される方向にそれ
ぞれ分極している。

【０００７】図１２の等価結線図に示されるように、従
来の加速度センサ１において、振動変換器１０の一対の
圧電素子３は、互いに電極５ａおよび５ｂを介して電気
的に並列に接続されている。電極５ａは、外部の発振器
１９に電気的に接続され、必要に応じて外部発振器１９
から所定の電圧を印加することにより、振動板７を振動
させる。これは、後述する自己診断機能用の電極であ
る。一方、電極５ｂを介して、振動板７の振動に応じて
圧電素子３に生じた電位を外部へ取り出すようになって
いる。このようにして加速度センサ１にかかる加速度
が、振動板７の振動に応じて電極５ｂを介して電気信号
として取り出され、検出される。

【０００８】また、一方の電極５ａに外部から所定の電
圧を印加して振動体７を振動させ、振動によって発生し
た電位を他方の電極５ｂから取り出すことにより、加速
度センサのレベル校正や、センサ機能の良否の自己診断
機能を実現することができる。

【０００９】図１３は、加速度センサの振動に対する一
定加速度における周波数特性の例であり、図に示される
ように、共振点ｆ₀付近では、高いＱを有するが、中お
よび低周波数領域では平坦な特性を示す。一般的には、
加速度センサの使用目的により、平坦部または共振点ｆ
₀近傍の振動出力を選択して使用する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の加速度センサ１においては、構造が複雑
で、かつ圧電素子３の振動板７への接着が必要であり、
コストが高くなってしまうといった問題点があった。

【００１１】さらに、振動変換器１０は、金属振動体７
と圧電素子３を組み合わせて一体品として構成されるた
め、その感度および特性にばらつきが生じ易く、また、
温度特性の劣化を生じ易いといった問題点があった。

【００１２】さらに、従来の加速度センサ１において
は、圧電素子３内の分極方向が素子平面に垂直な方向な
ため、電極５ａおよび５ｂが設けられている平面上に焦
電気が発生する。この焦電効果をキャンセルするべく、
圧電素子３内の分極方向が逆方向となるように電極５ａ
および５ｂがそれぞれ電気的に直列または並列接続され
るが、それでも完全に焦電効果をキャンセルすることは
できず、特に、極低い周波数で加速度センサを使用する
場合、電気回路の動作点等に悪影響を与えるといった問
題点があった。

【００１３】また、従来の加速度センサ１においては、
上記の焦電効果の悪影響を抑制するために、複数枚の圧
電素子が必要であることから、構造が複雑で作製に手間
が掛り、コスト高になってしまうという問題点があっ
た。

【００１４】そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みて
なされたものであり、比較的構造が簡単であり、低価格
で、高い性能を有する優れた加速度センサを提供するこ
とを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、上記課題を解決するために、加速度センサが、第１
検出用電極が形成された第１平面と、この第１平面と反
対側で、第２検出用電極が形成された第２平面と、を有
するとともに、前記第１および第２平面と実質的に平行
な方向に分極している板状の圧電素子材からなる加速度
検出部と、前記第１検出用電極の表面と略等しい形状お
よび面積を有する導通用電極が形成された、前記第１平
面と略等しい形状および面積を有する底面と、所定の質
量と、を有する重り部と、を備えるとともに、この重り
部の底面と前記第１平面が、対向するように配置され、
前記導通用電極が、前記第１検出用電極に電気的に接続
され、前記第１および第２検出用電極間の電位差を検出
することを特徴とする。

【００１６】この構成によれば、加速度検出部の第１お
よび第２検出用電極が、加速度検出部の圧電素子材の分
極方向と平行する位置に配置されているため、分極方向
先端の表面に生じる焦電気の悪影響が電極に及ぶのを低
減でき、安定した高性能な加速度センサが得られる。ま
た、構造が簡単であるので、量産性が高く、製造コスト
も低く抑えられる。

【００１７】圧電素子材は、振動を電気信号に変換する
特性を有するもので、圧電セラミックスまたは、水晶な
どの単結晶性圧電素子材からなる。水晶などを用いた場
合、加速度検出部の第１および第２検出用電極を、加速
度検出部の圧電素子材の電気軸と平行する位置に配置す
れば、圧電素子材を分極させる手間を省くこともでき、
製造工程が簡略化できるとともに、構成の自由度が拡大
する。

【００１８】請求項１に記載の加速度センサにおいて、
前記第１検出用電極と、前記導通用電極と、が導電性接
着剤により接着されてもよい。さらに上述の加速度セン
サにおいて、前記重り部が、前記圧電素子材と実質的に
同程度の線膨張係数を有してもよい。

【００１９】請求項４に記載の発明は、上記課題を解決
するために、加速度センサの製造方法が、第１平面と、
この第１平面と反対側の第２平面と、を有するととも
に、前記第１および第２平面に実質的に平行な方向に分
極している短冊状の圧電素子材を準備する第１の準備ス
テップと、この第１準備ステップで準備された前記圧電
素子材の前記第１平面上に、第１検出用電極と、前記第
２平面上に第２検出用電極と、を形成する第１の電極形
成ステップと、前記第１平面と略等しい形状および面積
を有する底面と、所定の質量と、を有する重りを準備す
る第２の準備ステップと、前記第１の電極形成ステップ
で形成された前記第１検出用電極の表面と略等しい形状
および面積を有する導通用電極を前記第２の準備ステッ
プで準備された前記重りの底面上に形成する第２の電極
形成ステップと、前記導通用電極と、前記第１検出用電
極と、を導電性接着剤により接着して加速度検出素子ブ
ロックを形成するブロック形成ステップと、前記ブロッ
ク形成ステップで形成された前記加速度検出素子ブロッ
クを、長さ方向に実質的に直交する面で切断し、複数の
加速度検出素子を形成する加速度検出素子形成ステップ
と、を備えたことを特徴とする。

【００２０】この方法によれば、第１および第２検出用
電極が、圧電素子材の分極方向と平行する位置に配置さ
れるため、分極方向先端の表面に生じる焦電気の悪影響
が電極に及ぶのを低減でき、安定した高性能な加速度セ
ンサを製造できる。また、構造が簡単であるので、作業
が容易であり、量産性が高く、製造コストも低く抑えら
れる。

【００２１】圧電素子材は、振動を電気信号に変換する
特性を有するもので、圧電セラミックスまたは、水晶な
どの単結晶性圧電素子材からなる。水晶などを用いた場
合、第１および第２検出用電極を、圧電素子材の電気軸
と平行する位置に配置すれば、圧電素子材を分極させる
手間を省くこともでき、製造工程が簡略化できるととも
に、構成の自由度が拡大する。

【００２２】上述の加速度センサの製造方法において、
前記第１の電極形成ステップが、前記第１および第２検
出用電極をメッキ又は蒸着により形成するステップを含
んでも良い。上述の加速度センサの製造方法において、
前記第２の電極形成ステップが、前記導通用電極をメッ
キ又は蒸着により形成するステップを含んでも良い。上
述の加速度センサの製造方法において、前記第２の準備
ステップで準備される重りが、前記第１の準備ステップ
で準備される圧電素子材と実質的に同程度の線膨張係数
を有しても良い。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明に係る加速度センサは、第
１検出用電極が形成された第１平面と、この第１平面と
反対側で、第２検出用電極が形成された第２平面と、を
有するとともに、前記第１および第２平面と実質的に平
行な方向に分極している板状の圧電素子材からなる加速
度検出部と、前記第１検出用電極の表面と略等しい形状
および面積を有する導通用電極が形成された、前記第１
平面と略等しい形状および面積を有する底面と、所定の
質量と、を有する重り部と、を備えている。この加速度
センサにおいて、この重り部の底面と前記第１平面が、
対向するように配置され、前記導通用電極が、前記第１
検出用電極に電気的に接続される。

【００２４】このように構成された加速度センサによれ
ば、加速度検出部の第１および第２検出用電極が、加速
度検出部の圧電素子材の分極方向と平行する位置に配置
されているため、分極方向先端の表面に生じる焦電気の
悪影響が電極に及ぶのを低減でき、安定した高性能な加
速度センサが得られる。また、構造が簡単であるので、
量産性が高く、製造コストも低く抑えられる。

【００２５】圧電素子材は、振動を電気信号に変換する
特性を有するもので、圧電セラミックスからなる。ある
いは、他の実施の態様として、加速度検出部の圧電素子
材を水晶などの単結晶性圧電素子材から構成してもよ
く、この場合、加速度検出部の圧電素子材が、第１およ
び第２平面と実質的に平行な方向に電気軸を有する。

【００２６】この構成によれば、加速度検出部の第１お
よび第２検出用電極を、加速度検出部の圧電素子材の電
気軸と平行する位置に配置すれば、圧電素子材を分極さ
せる手間を省くこともでき、製造工程が簡略化できると
ともに、構成の自由度が拡大する。

【００２７】さらに、本発明に係る加速度センサの製造
方法は、（ａ）第１平面と、この第１平面と反対側の第
２平面と、を有するとともに、前記第１および第２平面
に実質的に平行な方向に分極している短冊状の圧電素子
材を準備する第１の準備ステップと、（ｂ）この第１準
備ステップで準備された前記圧電素子材の前記第１平面
上に、第１検出用電極と、前記第２平面上に第２検出用
電極と、を形成する第１の電極形成ステップと、（ｃ）
前記第１平面と略等しい形状および面積を有する底面
と、所定の質量と、を有する重りを準備する第２の準備
ステップと、（ｄ）前記第１の電極形成ステップで形成
された前記第１検出用電極の表面と略等しい形状および
面積を有する導通用電極を前記第２の準備ステップで準
備された前記重りの底面上に形成する第２の電極形成ス
テップと、（ｅ）前記導通用電極と、前記第１検出用電
極と、を導電性接着剤により接着して加速度検出素子ブ
ロックを形成するブロック形成ステップと、（ｆ）前記
ブロック形成ステップで形成された前記加速度検出素子
ブロックを、長さ方向に実質的に直交する面で切断し、
複数の加速度検出素子を形成する加速度検出素子形成ス
テップと、を備えている。

【００２８】この加速度センサの製造方法によれば、加
速度検出部の第１および第２検出用電極が、加速度検出
部の圧電素子材の分極方向と平行する位置に配置される
ため、分極方向先端の表面に生じる焦電気の悪影響が電
極に及ぶのを低減でき、安定した高性能な加速度センサ
を製造できる。また、構造が簡単であるので、作業が容
易であり、量産性が高く、製造コストも低く抑えられ
る。

【００２９】

【第１実施例】図１は、本発明に係る加速度センサの振
動変換部の第１実施例の斜視図である。同図に示される
ように、本実施例の振動変換器３０は、加速度検出部３
１と、重り部４１と、から構成される。重り部４１は、
加速度検出部３１の上部に配置され、本発明に係る加速
度センサにかかる加速度を加速度検出部３１で効率良く
検出するための重りの役割を果たす。尚、すべての図面
において、同様な構成要素は同じ参照記号および符号を
用いて示してある。

【００３０】加速度検出部３１は、所定の厚さと、第１
平面３３ａと、第１平面３３ａと反対側の第２平面３３
ｂを有する板状の圧電素子材からなる圧電素子３３を有
する。圧電素子材は、振動を電気信号に変換する特性を
有する。加速度検出部３１は、さらに圧電素子３３の第
１平面３３ａ上に形成された所定の面積を有する第１検
出用電極３５ａと、圧電素子３３の第２平面３３ｂ上に
形成された所定の面積を有する第２検出用電極３５ｂ
と、を有する。本実施例では、第１および第２平面３３
ａおよび３３ｂの形状は、矩形であるが、これに限定さ
れるものではなく、どのような形状であっても良い。

【００３１】本実施例において、第１および第２検出用
電極３５ａおよび３５ｂは、メッキまたは蒸着などによ
り形成される。第１検出用電極３５ａは、圧電素子３３
の第１平面３３ａの一面に亘って形成される。一方、第
２検出用電極３５ｂは、図２の振動変換器３０の底面図
に示されるように、圧電素子３３の第２平面３３ｂの両
端部３３ｃおよび３３ｄから幅ｄだけ僅かに内側に位置
するように形成されている。第２検出用電極３５ｂを圧
電素子３３の第２平面３３ｂの端部より内側に形成する
理由は、後述する振動変換器３０をプリント基板などへ
実装する際、第２検出用電極３５ｂが後述する第１検出
用電極３５ａから導かれた導線との間でショートおよび
リーク等を防止するためである。従って、他の実施例に
おいて、第２検出用電極３５ｂと導線との間を絶縁部材
などにより絶縁するように構成すれば、第２検出用電極
３５ｂを圧電素子３３の第２平面３３ｂの両端部３３ｃ
および３３ｄまで形成してもよい。

【００３２】本実施例では、加速度検出部３１の圧電素
子３３は、圧電セラミックスからなり、図１の矢印Ｄ３
で示されるように第１平面３３ａおよび第２平面３３ｂ
と実質的に平行な方向に分極している。分極方向は、第
１および第２平面３３ａおよび３３ｂと平行であれば良
く、向きは特に限定はされない。

【００３３】他の実施例では、加速度検出部３１の圧電
素子３３は、水晶などの単結晶圧電素子材であってもよ
く、単結晶性圧電素子材の電気軸が、圧電素子３３の第
１および第２平面３３ａおよび３３ｂと実質的に平行な
方向となるように構成される。この場合、圧電素子３３
を分極させる手間が省けるので、より製造工程が簡略化
できるとともに、構成の自由度が拡大する。

【００３４】重り部４１は、加速度検出部３１の第１平
面３３ａと略等しい形状および面積の底面４３ａと、所
定の質量と、を有する重り４３を有する。本実施例にお
いて、重り４３は直方体であるが、これに限定されるも
のでない。重り４３は金属体または圧電素子材からな
り、圧電素子３３の圧電素子材と実質的に同程度の線膨
張係数を有するのが好ましい。重り４３の質量をｍ、加
速度センサにかかる加速度をＧとすると、加速度センサ
には、Ｆ＝ｍＧの力が働くことになる。従って、加速度
センサの加速度検出感度を高くするには重り４３の質量
ｍを大きくすればよい。

【００３５】重り部４１は、重り４３の底面４３ａの全
面を覆うように形成された第１導通用電極４５ａと、第
１導通用電極４５ａの２つの対向する端部から一体とな
って、重り４３の両側面および上面にわたって延在して
形成される第２導通用電極４５ｂと、をさらに有する。
重り部４１の第１および第２導通用電極４５ａおよび４
５ｂは、メッキ又は蒸着などにより形成される。このよ
うにして形成された第１導通用電極４５ａは、加速度検
出部３１の第１検出用電極３５ａと略等しい形状および
面積を有する。一方、第２導通用電極４５ｂは、特に重
り部４１の表面上に延在して形成される必要は無く、第
１導通用電極４５ａからの電気信号を取り出せれば良
い。すなわち、第２導通用電極４５ｂの代わりに、第１
導通用電極４５ａから半田付けまたはワイヤボンディン
グなどにより直接、回路基板上の端子などに電気的に接
続されてもよい。また、他の実施例においては、第２導
通用電極４５ｂは、重り部４１の周囲全体を覆うように
形成されてもよい。この場合も、前記の第１検出用電極
３５ａを、第２導通用電極４５ｂから導かれた導線とシ
ョートしないように形成する必要がある。

【００３６】加速度検出部３１の圧電素子３３の第１平
面３３ａと、重り部４１の底面４３ａと、が対向するよ
うに配置され、加速度検出部３１の第１検出用電極３５
ａと、重り部４１の第１導通用電極４５ａが、導電性接
着剤などにより接着される。

【００３７】このように構成された加速度センサでは、
加速度検出部３１が、重り部４１の重り４３による力Ｆ
を利用して、圧電素子３３の滑り効果による起電力を第
１検出用電極３５ａおよび第２検出用電極３５ｂを介し
て検出することになる。加速度検出部３１の第１検出用
電極３５ａは、重り部４１の第１導通用電極４５ａを介
して重り部４１の第２導通用電極４５ｂに電気的に導通
される。このように本実施例の加速度センサの振動変換
器３０は、重り部４１の第２導通用電極４５ｂを介し
て、加速度センサにかかる加速度により発生した電気信
号を取り出す。

【００３８】このように本実施例の加速度センサでは、
電気信号を検出する第１および２検出用電極３５ａおよ
び３５ｂが、圧電素子３３の分極方向Ｄ３と、平行な平
面上に形成されているため、分極方向Ｄ３の矢印の先端
方向の表面に発生する焦電気の影響を殆ど受けることな
く、電気信号を検出することが可能となり、安定した高
性能な加速度センサを得ることができる。

【００３９】図３は、本実施例の加速度センサの振動変
換器３０を回路パターンが形成されたプリント基板５１
上に実施した場合の例である。同図によれば、例えば導
電性接着剤とエポキシ樹脂の接着剤を併用した接着層５
２を介して、プリント基板５１の回路パターンに振動変
換器３０の加速度検出部３１の第２検出用電極３５ｂを
導通固定することにより、振動変換器３０の加速度検出
部３１の第２検出用電極３５ｂが、プリント基板５１上
に形成された回路パターンの端子５３と電気的に接続さ
れる。また、振動変換器３０の重り部４１の第２導通用
電極４５ｂが、図３のように導電性接着剤５６を使用し
て、プリント基板５１上に形成された回路パターンの端
子５５と電気的に接続される。他の実施例として、半田
付けまたはワイヤボンディングなどにより電気的に接続
してもよい。

【００４０】以上のように構成された加速度センサの振
動変換器３０は、図１１に示された従来の加速度センサ
１と同様に、電気回路部品の一つとしてプリント基板に
接着剤などで固定され、加速度検出部３１の第２検出用
電極３５ｂと、重り部４１の第２導通用電極４５ｂをプ
リント基板上の端子にそれぞれ電気的に接続することに
より、図示されない加速度センサを構成するものであ
る。

【００４１】以下、本実施例の振動変換器３０を製造す
る工程を図４〜８を用いて詳細に説明する。

【００４２】まず始めに、圧電セラミック素子材や、水
晶などの単結晶性圧電素子材などの圧電素子材からなる
直方体の圧電素子部材６１を準備する。図４に示される
ように、この圧電素子部材６１を所定の厚さＷ１と、所
定の長さＬと、所定の高さＨと、を有する短冊状に切り
出し加工した複数の圧電素子ブロック６３を準備する。

【００４３】本実施例では、各圧電素子ブロック６３
は、矢印Ｄ３で示されるように、その両面６３ａおよび
６３ｂと実質的に平行な方向で、かつ圧電素子ブロック
６３の長さ方向に実質的に垂直な方向に分極している。
また、圧電素子ブロック６３が単結晶性圧電素子材の場
合は、その電気軸が、両面６３ａおよび６３ｂと実質的
に平行な方向で、かつ圧電素子ブロック６３の長さ方向
に実質的に垂直な方向となるように切り出される。

【００４４】次いで、図５に示されるように、切り出さ
れた各圧電素子ブロック６３の一方の平面６３ａ上に、
所定の面積を有する第１検出用電極層６５ａと、平面６
３ａと反対側の他方の平面６３ｂ上に所定の面積を有す
る第２検出用電極層６５ｂと、を形成する。第１検出用
電極層６５ａおよび第２検出用電極層６５ｂは、メッキ
又は蒸着などにより形成される。ここで、第２検出用電
極層６５ｂは、圧電素子ブロック６３の長さ方向の両端
部から幅ｄだけ僅かに内側に位置するように形成され
る。

【００４５】次に、金属または圧電素子材からなる直方
体の重り部材７１を準備する。図６に示されるように、
この重り部材７１を所定の厚さＷ２と、圧電素子ブロッ
ク６３と略同じ長さＬおよび高さＨと、を有する短冊上
に切り出し加工して複数の重りブロック７３を準備す
る。

【００４６】次いで、図７に示されるように、各重りブ
ロック７３の底面７３ａの全面を覆うように形成された
第１導通用電極層７５ａと、第１導通用電極７５ａと電
気的に接続された第２導通用電極７５ｂと、を形成す
る。本実施例では、各重りブロック７３の外側をメッキ
又は蒸着などにより覆い、第１および第２導通用電極層
７５ａおよび７５ｂを一体として形成している。

【００４７】次に、図８に示されるように、重りブロッ
ク７３の第１導通用電極７５ａと、圧電素子ブロック６
３の第１検出用電極６５ａと、を導電性接着剤により接
着して加速度検出素子ブロック８１を形成する。この加
速度検出素子ブロック８１を、更に長さＬ方向に実質的
に直交する複数の切断面８３で切断し、これにより本実
施例の複数の振動変換器３０が形成される。

【００４８】このように本実施例の加速度センサの製造
方法によれば、構造および製造工程が簡単で、製造コス
トが低く、量産性の高い、高性能な優れた加速度センサ
を製造することができる。

【００４９】

【第２実施例】図９および１０は、本発明に係る加速度
センサの振動変換器の第２実施例を示す図である。上述
の第１実施例の振動検出器３０は、加速度を検出する機
能のみを有しているが、第２実施例の振動変換器９０
は、自己診断機能を有し、図９に示されるように、各電
極部を分割して、各々独立した圧電素子のコンデンサを
形成するように構成される。第１実施例と同じ構成には
同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

【００５０】詳細には、第２実施例の振動変換器９０
は、加速度検出部９１と、重り部１０１と、から構成さ
れる。重り部１０１は、加速度検出部９１の上部に配置
され、本発明に係る加速度センサにかかる加速度を加速
度検出部９１で効率良く検出するための重りの役割を果
たすことは、第１実施例と同じである。

【００５１】加速度検出部９１は、第１実施例と同じ圧
電セラミックスなどの圧電素子材からなる圧電素子３３
を有する。

【００５２】図１０の振動変換器９０の側面図に示され
るように、加速度検出部９１は、さらに圧電素子３３の
第１および第２平面３３ａおよび３３ｂ上にそれぞれ形
成された第１および第２検出用電極９５ａおよび９５ｂ
と、同じく圧電素子３３の第１および第２平面３３ａお
よび３３ｂ上にそれぞれ形成された第１および第２入力
用電極９７ａおよび９７ｂと、を有する。第１および第
２検出用電極９５ａおよび９５ｂと、第１および第２入
力用電極９７ａおよび９７ｂは、互いに圧電素子３３の
分極方向Ｄ３と平行な方向で平行して並ぶように形成さ
れている。また、第１実施例と同様に、第２検出用電極
９５ｂおよび第２入力用電極９７ｂは、圧電素子３３の
第２平面３３ｂの両端部３３ｃおよび３３ｄから幅ｄだ
け僅かに内側に位置するようにそれぞれ形成されてい
る。

【００５３】重り部１０１は、加速度検出部９１の圧電
素子３３の第１平面３３ａと略等しい形状および面積の
底面４３ａと、所定の質量と、を有する第１実施例の振
動変換器３０と同じ重り４３を有する。重り部１０１
は、加速度検出部３１の第１検出用電極９５ａと略等し
い形状および面積を有する第１導通用電極１０５ａと、
第１導通用電極１０５ａの２つの対向する端部から一体
となって、重り４３の両側面および上面にわたって延在
して形成される第２導通用電極１０５ｂと、を有する。
さらに重り部１０１は、加速度検出部３１の第１入力用
電極９７ａと略等しい形状および面積を有する第３導通
用電極１０７ａと、第３導通用電極１０７ａの２つの対
向する端部から一体となって、重り４３の両側面および
上面にわたって延在して形成される第４導通用電極１０
７ｂと、を有する。重り部１０１の第１乃至第４導通用
電極１０５ａ、１０５ｂ、１０７ａおよび１０７ｂは、
メッキ又は蒸着などにより形成される。第２および第４
導通用電極１０５ｂおよび１０７ｂは、本実施例の形態
に限定されるものではなく、第１実施例の第２導通用電
極４５ｂと同様に、第１および第３導通用電極１０５ａ
および１０７ａから電気信号を入出力できれば良い。

【００５４】このように構成された加速度センサによれ
ば、第１および第２検出用電極９５ａおよび９５ｂと、
第１および第２入力用電極９７ａおよび９７ｂからそれ
ぞれ構成される圧電素子の２つのコンデンサを独立して
形成することができる。第１および第２入力用電極９７
ａおよび９７ｂを介して加速度検出部９１に所定の電圧
を印加して圧電素子３３を振動させ、振動によって発生
した電位を第１および第２検出用電極９５ａおよび９５
ｂから取り出すことにより、加速度センサのレベル校正
や、センサ機能の良否の自己診断機能を実現することが
できる。

【００５５】本実施例においても、第１実施例と同様
に、圧電素子材を水晶などの単結晶性圧電素子材から構
成してもよい。

【００５６】このように第２実施例の加速度センサによ
れば、比較的簡単な構成で、自己診断機能を有する、よ
り信頼性の高い加速度センサを得ることができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、加速度検出部の第１お
よび第２検出用電極が、加速度検出部の圧電素子材の分
極方向と平行する位置に配置されているため、分極方向
先端の表面に生じる焦電気の悪影響が電極に及ぶのを低
減でき、安定した高性能な加速度センサが得られる。ま
た、構造が簡単であるので、量産性が高く、製造コスト
も低く抑えられる。

【００５８】また、加速度検出部の第１および第２検出
用電極が、加速度検出部の圧電素子セラミックスなどの
圧電素子材の分極方向と平行する位置に配置すれば、分
極方向先端の表面に生じる焦電気の悪影響が電極に及ぶ
のを低減でき、安定した高性能な加速度センサを製造で
きる。また、構造が簡単であるので、作業が容易であ
り、量産性が高く、製造コストも低く抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加速度センサの第１実施例の振動
変換器の斜視図である。

【図２】図１に示された加速度センサの振動変換器の底
面図である。

【図３】図１に示された加速度センサの振動変換器のプ
リント基板への取付例を示す正面図である。

【図４】図１に示された振動変換器の製造工程で準備す
る圧電素子部材の斜視図である。

【図５】図１に示された振動変換器の製造工程で形成さ
れる圧電素子ブロックの斜視図である。

【図６】図１に示された振動変換器の製造工程で準備す
る重り部材の斜視図である。

【図７】図１に示された振動変換器の製造工程で形成さ
れる重りブロックの斜視図である。

【図８】図１に示された振動変換器の製造工程で形成さ
れる加速度検出素子ブロックの斜視図である。

【図９】本発明に係る加速度センサの第２実施例の振動
変換器の斜視図である。

【図１０】図９に示された振動変換器の側面図である。

【図１１】従来の加速度センサの断面立面図である。

【図１２】従来の加速度センサの振動変換器の等価的結
線図である。

【図１３】一般的な加速度センサの周波数特性を説明す
るための図である。

【符号の説明】

３０、９０ 振動変換器（加速度検出素子） ３１、９１ 加速度検出部 ３３ 圧電素子 ３５ａ 第１検出用電極 ３５ｂ 第２検出用電極 ４１、１０１ 重り部 ４３ 重り ４５ａ 第１導通用電極（導通用電極） ４５ｂ 第２導通用電極 ６１ 圧電素子部材 ６３ 圧電素子ブロック ６５ａ 第１検出用電極層 ６５ｂ 第２検出用電極層 ７１ 重り部材 ７３ 重りブロック ７５ａ 第１導通用電極層 ７５ｂ 第２導通用電極層 ８１ 加速度検出素子ブロック ９５ａ 第１検出用電極 ９５ｂ 第２検出用電極 ９７ａ 第１入力用電極 ９７ｂ 第２入力用電極 １０５ａ 第１導通用電極（導通用電極） １０５ｂ 第２導通用電極 １０７ａ 第３導通用電極 １０７ｂ 第４導通用電極

フロントページの続き (72)発明者 中野 泰之 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 福田 徹 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１検出用電極が形成された第１平面
   と、この第１平面と反対側で、第２検出用電極が形成さ
   れた第２平面と、を有するとともに、前記第１および第
   ２平面と実質的に平行な方向に分極している板状の圧電
   素子材からなる加速度検出部と、 前記第１検出用電極の表面と略等しい形状および面積を
   有する導通用電極が形成された、前記第１平面と略等し
   い形状および面積を有する底面と、所定の質量と、を有
   する重り部と、を備えるとともに、 この重り部の底面と前記第１平面が、対向するように配
   置され、 前記導通用電極が、前記第１検出用電極に電気的に接続
   され、前記第１および第２検出用電極間の電位差を検出
   することを特徴とする加速度センサ。
2. 【請求項２】 前記第１検出用電極と、前記導通用電極
   と、が導電性接着剤により接着されたことを特徴とする
   請求項１に記載の加速度センサ。
3. 【請求項３】 前記重り部が、前記圧電素子材と実質的
   に同程度の線膨張係数を有することを特徴とする請求項
   １または２の何れかに記載の加速度センサ。
4. 【請求項４】 第１平面と、この第１平面と反対側の第
   ２平面と、を有するとともに、前記第１および第２平面
   に実質的に平行な方向に分極している短冊状の圧電素子
   材を準備する第１の準備ステップと、 この第１準備ステップで準備された前記圧電素子材の前
   記第１平面上に、第１検出用電極と、前記第２平面上に
   第２検出用電極と、を形成する第１の電極形成ステップ
   と、 前記第１平面と略等しい形状および面積を有する底面
   と、所定の質量と、を有する重りを準備する第２の準備
   ステップと、 前記第１の電極形成ステップで形成された前記第１検出
   用電極の表面と略等しい形状および面積を有する導通用
   電極を前記第２の準備ステップで準備された前記重りの
   底面上に形成する第２の電極形成ステップと、 前記導通用電極と、前記第１検出用電極と、を導電性接
   着剤により接着して加速度検出素子ブロックを形成する
   ブロック形成ステップと、 前記ブロック形成ステップで形成された前記加速度検出
   素子ブロックを、長さ方向に実質的に直交する面で切断
   し、複数の加速度検出素子を形成する加速度検出素子形
   成ステップと、を備えたことを特徴とする加速度センサ
   の製造方法。
5. 【請求項５】 前記第１の電極形成ステップが、前記第
   １および第２検出用電極をメッキ又は蒸着により形成す
   るステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の加
   速度センサの製造方法。
6. 【請求項６】 前記第２の電極形成ステップが、前記導
   通用電極をメッキ又は蒸着により形成するステップを含
   むことを特徴とする請求項４または５に記載の加速度セ
   ンサの製造方法。
7. 【請求項７】 前記第２の準備ステップで準備される重
   りが、前記第１の準備ステップで準備される圧電素子材
   と実質的に同程度の線膨張係数を有することを特徴とす
   る請求項４乃至６の何れかに記載の加速度センサの製造
   方法。