JPH10153614A - 三軸加速度センサ - Google Patents
三軸加速度センサInfo
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- JPH10153614A JPH10153614A JP8313790A JP31379096A JPH10153614A JP H10153614 A JPH10153614 A JP H10153614A JP 8313790 A JP8313790 A JP 8313790A JP 31379096 A JP31379096 A JP 31379096A JP H10153614 A JPH10153614 A JP H10153614A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/084—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電セラミックス基板と接着剤層と金属製ダ
イアフラムのそれぞれの線膨脹係数の相違により圧電セ
ラミックス基板に加わる応力によって発生する誤差を小
さくする。 【解決手段】 圧電セラミックス基板５の裏面側に接着
剤層を介して金属製ダイアフラム６を接合し、金属製ダ
イアフラム６に錘部材Ｗを固定する。接着剤層の線膨脹
係数は、圧電セラミックス基板５の線膨脹係数び金属製
ダイアフラム６の線膨脹係数よりも大きい。接着剤層の
熱膨脹により発生する剪断応力が作用している状態にお
ける金属製ダイアフラム６のみかけの線膨脹係数が、圧
電セラミックス基板５の線膨脹係数に近似した値になる
ように、金属製ダイアフラム６としてその線膨脹係数が
圧電セラミックス基板５の線膨脹係数よりも小さい金属
製ダイアフラムを用いる。
イアフラムのそれぞれの線膨脹係数の相違により圧電セ
ラミックス基板に加わる応力によって発生する誤差を小
さくする。 【解決手段】 圧電セラミックス基板５の裏面側に接着
剤層を介して金属製ダイアフラム６を接合し、金属製ダ
イアフラム６に錘部材Ｗを固定する。接着剤層の線膨脹
係数は、圧電セラミックス基板５の線膨脹係数び金属製
ダイアフラム６の線膨脹係数よりも大きい。接着剤層の
熱膨脹により発生する剪断応力が作用している状態にお
ける金属製ダイアフラム６のみかけの線膨脹係数が、圧
電セラミックス基板５の線膨脹係数に近似した値になる
ように、金属製ダイアフラム６としてその線膨脹係数が
圧電セラミックス基板５の線膨脹係数よりも小さい金属
製ダイアフラムを用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電セラミックス
を用いてＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸の三軸方向の加速度を検出
する三軸加速度センサに関するものである。
を用いてＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸の三軸方向の加速度を検出
する三軸加速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】分極処理を施した圧電セラミックス基板
の表面上にＸ軸方向検知電極，Ｙ軸方向検知電極及びＺ
軸方向検知電極が形成され裏面に対向電極が形成され、
圧電セラミックス基板の裏面側に接着剤層を介して金属
製ダイアフラムが接合され、金属製ダイアフラムに錘部
材が固定された三軸加速度センサが知られている。この
三軸加速度センサの基本原理及び基本技術は、国際公開
ＷＯ９３／０２３４２（ＰＣＴ／ＪＰ９２／００８８２
号）に詳しく説明されている。
の表面上にＸ軸方向検知電極，Ｙ軸方向検知電極及びＺ
軸方向検知電極が形成され裏面に対向電極が形成され、
圧電セラミックス基板の裏面側に接着剤層を介して金属
製ダイアフラムが接合され、金属製ダイアフラムに錘部
材が固定された三軸加速度センサが知られている。この
三軸加速度センサの基本原理及び基本技術は、国際公開
ＷＯ９３／０２３４２（ＰＣＴ／ＪＰ９２／００８８２
号）に詳しく説明されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】三軸加速度センサの出
力に温度の変化による誤差が発生することが分かってい
る。その誤差には、圧電セラミックス基板それ自体の熱
膨脹及び熱収縮によってＺ軸方向検知電極に分極電荷が
現れて生じる誤差と、圧電セラミックス基板と接着剤層
と金属製ダイアフラムのそれぞれの線膨脹係数の相違に
より圧電セラミックス基板に外部から加わる応力によっ
て発生する誤差とがある。前者の誤差原因は、出願人の
先願にかかわる特願平８−２８８０８０号で提案した発
明を用いることにより補正できる。発明者は後者の誤差
を、金属製ダイアフラムの線膨脹係数を圧電セラミック
ス基板の線膨脹係数に近付けることにより解消しようと
試みた。しかしながら実際には、この試みだけでは十分
に誤差を小さくすることができなかった。
力に温度の変化による誤差が発生することが分かってい
る。その誤差には、圧電セラミックス基板それ自体の熱
膨脹及び熱収縮によってＺ軸方向検知電極に分極電荷が
現れて生じる誤差と、圧電セラミックス基板と接着剤層
と金属製ダイアフラムのそれぞれの線膨脹係数の相違に
より圧電セラミックス基板に外部から加わる応力によっ
て発生する誤差とがある。前者の誤差原因は、出願人の
先願にかかわる特願平８−２８８０８０号で提案した発
明を用いることにより補正できる。発明者は後者の誤差
を、金属製ダイアフラムの線膨脹係数を圧電セラミック
ス基板の線膨脹係数に近付けることにより解消しようと
試みた。しかしながら実際には、この試みだけでは十分
に誤差を小さくすることができなかった。
【０００４】本発明の主目的は、圧電セラミックス基板
と接着剤層と金属製ダイアフラムのそれぞれの線膨脹係
数の相違により圧電セラミックス基板に外部から加わる
応力によって発生する誤差を効果的に小さくできる三軸
加速度センサを提供することにある。
と接着剤層と金属製ダイアフラムのそれぞれの線膨脹係
数の相違により圧電セラミックス基板に外部から加わる
応力によって発生する誤差を効果的に小さくできる三軸
加速度センサを提供することにある。
【０００５】本発明の他の目的は、接着剤層の影響を極
力小さくすることができる三軸加速度センサを提供する
ことにある。
力小さくすることができる三軸加速度センサを提供する
ことにある。
【０００６】本発明の更に他の目的は、高温耐久性に優
れしかも上記主目的を達成できる三軸加速度センサを提
供することにある。
れしかも上記主目的を達成できる三軸加速度センサを提
供することにある。
【０００７】本発明の他の目的は、上記主目的を達成で
きる三軸加速度センサを安価に提供することにある。
きる三軸加速度センサを安価に提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、内部に応力が
加わると自発分極電荷が発生する圧電セラミックス基板
の表面にＸ軸方向検知電極，Ｙ軸方向検知電極及びＺ軸
方向検知電極が形成され裏面に対向電極が形成され、圧
電セラミックス基板の裏面側に接着剤層を介して金属製
ダイアフラムが接合され、金属製ダイアフラムに錘部材
が固定され、接着剤層の線膨脹係数が圧電セラミックス
基板の線膨脹係数び金属製ダイアフラムの線膨脹係数よ
りも大きい三軸加速度センサを改良の対象とする。
加わると自発分極電荷が発生する圧電セラミックス基板
の表面にＸ軸方向検知電極，Ｙ軸方向検知電極及びＺ軸
方向検知電極が形成され裏面に対向電極が形成され、圧
電セラミックス基板の裏面側に接着剤層を介して金属製
ダイアフラムが接合され、金属製ダイアフラムに錘部材
が固定され、接着剤層の線膨脹係数が圧電セラミックス
基板の線膨脹係数び金属製ダイアフラムの線膨脹係数よ
りも大きい三軸加速度センサを改良の対象とする。
【０００９】本発明では、接着剤層の熱膨脹により発生
する剪断応力が作用している状態における金属製ダイア
フラムのみかけの線膨脹係数が、圧電セラミックス基板
の線膨脹係数に近似した値になるように、金属製ダイア
フラムとしてその線膨脹係数が圧電セラミックス基板の
線膨脹係数よりも小さい金属製ダイアフラムを用いる。
ここで「みかけの線膨脹係数」とは、接着剤層と金属製
ダイアフラムとを１つの部材として見た場合における、
この部材の線膨脹係数と言うこともできる。このみかけ
の線膨脹係数が、圧電セラミックス基板の線膨脹係数に
近似した値になると、両者間の線膨脹係数の差が小さく
なって、線膨脹係数の相違に基づく大きな応力が圧電セ
ラミックスに作用することがなくなり、温度変化に基づ
く誤差の発生を抑制できる。
する剪断応力が作用している状態における金属製ダイア
フラムのみかけの線膨脹係数が、圧電セラミックス基板
の線膨脹係数に近似した値になるように、金属製ダイア
フラムとしてその線膨脹係数が圧電セラミックス基板の
線膨脹係数よりも小さい金属製ダイアフラムを用いる。
ここで「みかけの線膨脹係数」とは、接着剤層と金属製
ダイアフラムとを１つの部材として見た場合における、
この部材の線膨脹係数と言うこともできる。このみかけ
の線膨脹係数が、圧電セラミックス基板の線膨脹係数に
近似した値になると、両者間の線膨脹係数の差が小さく
なって、線膨脹係数の相違に基づく大きな応力が圧電セ
ラミックスに作用することがなくなり、温度変化に基づ
く誤差の発生を抑制できる。
【００１０】ちなみに、接着剤層の線膨脹係数が大きい
場合に、金属製ダイアフラムの線膨脹係数を圧電セラミ
ックスの線膨脹係数と同じにすると、みかけの線膨脹係
数は圧電セラミックスの線膨脹係数よりも必ず大きくな
ってしまう。そこで本発明では、金属製ダイアフラムと
してその線膨脹係数が圧電セラミックス基板の線膨脹係
数よりも小さい金属製ダイアフラムを用いるのである。
なお「みかけの線膨脹係数が圧電セラミックスの線膨脹
係数に近似した値になる」とは、理想的には両者が一致
することであるが、できるだけ両者が近い値になればよ
く、実際上は温度特性（温度変化に基づいて発生する誤
差の発生を小さくすること）を改善できるほどに両者の
値を近付ければよい。またみかけの線膨脹係数が所望の
値の範囲にあるか否かは、計算によって確認する必要は
なく、選択した接着剤と金属製ダイアフラムを用いて試
験を行って、温度誤差が許容範囲内に入るか否かにより
判定すればよい。
場合に、金属製ダイアフラムの線膨脹係数を圧電セラミ
ックスの線膨脹係数と同じにすると、みかけの線膨脹係
数は圧電セラミックスの線膨脹係数よりも必ず大きくな
ってしまう。そこで本発明では、金属製ダイアフラムと
してその線膨脹係数が圧電セラミックス基板の線膨脹係
数よりも小さい金属製ダイアフラムを用いるのである。
なお「みかけの線膨脹係数が圧電セラミックスの線膨脹
係数に近似した値になる」とは、理想的には両者が一致
することであるが、できるだけ両者が近い値になればよ
く、実際上は温度特性（温度変化に基づいて発生する誤
差の発生を小さくすること）を改善できるほどに両者の
値を近付ければよい。またみかけの線膨脹係数が所望の
値の範囲にあるか否かは、計算によって確認する必要は
なく、選択した接着剤と金属製ダイアフラムを用いて試
験を行って、温度誤差が許容範囲内に入るか否かにより
判定すればよい。
【００１１】接着剤層の線膨脹係数は、圧電セラミック
ス基板の線膨脹係数と比べて、１桁または２桁相違す
る。ちなみに圧電セラミックス基板の線膨脹係数が１０
-6のオーダであるの対して、エポキシ系の接着剤からな
る接着剤層の線膨脹係数は１０-2〜１０-5のオーダにあ
る。したがって接着剤層の存在の影響を少なくするに
は、できるだけ接着剤層の厚みを薄くすることが好まし
い。一般的には、接着剤層の厚みは３０μｍ程度である
が、この厚みを３０μｍ以下にすれば、前述のみかけの
熱膨脹係数の近似が容易になる。
ス基板の線膨脹係数と比べて、１桁または２桁相違す
る。ちなみに圧電セラミックス基板の線膨脹係数が１０
-6のオーダであるの対して、エポキシ系の接着剤からな
る接着剤層の線膨脹係数は１０-2〜１０-5のオーダにあ
る。したがって接着剤層の存在の影響を少なくするに
は、できるだけ接着剤層の厚みを薄くすることが好まし
い。一般的には、接着剤層の厚みは３０μｍ程度である
が、この厚みを３０μｍ以下にすれば、前述のみかけの
熱膨脹係数の近似が容易になる。
【００１２】また三軸加速度センサが自動車の部品とし
て使用された場合、その環境温度はかなり高くなる。接
着剤層は、温度が高くなるほど、機械的強度が低下する
傾向を有する。錘部材に加速度を作用させて圧電セラミ
ックスに内部応力を生じさせる三軸加速度センサにあっ
ても、接着剤層の機械的強度の低下が、感度または誤差
に大きな影響を与える。したがって接着剤として、温度
が高くなっても、所定の機械的強度を維持できる接着剤
を用いることが好ましい。発明者の研究によると、接着
剤層になった場合に１５０℃で５０ｋｇ／ｃｍ2 以上の
強度を有するエポキシ系や無機系の接着剤で形成するの
が好ましいことが分かった。
て使用された場合、その環境温度はかなり高くなる。接
着剤層は、温度が高くなるほど、機械的強度が低下する
傾向を有する。錘部材に加速度を作用させて圧電セラミ
ックスに内部応力を生じさせる三軸加速度センサにあっ
ても、接着剤層の機械的強度の低下が、感度または誤差
に大きな影響を与える。したがって接着剤として、温度
が高くなっても、所定の機械的強度を維持できる接着剤
を用いることが好ましい。発明者の研究によると、接着
剤層になった場合に１５０℃で５０ｋｇ／ｃｍ2 以上の
強度を有するエポキシ系や無機系の接着剤で形成するの
が好ましいことが分かった。
【００１３】金属製ダイアフラムに関しては、その線膨
脹係数が圧電セラミックス基板の線膨脹係数よりも小さ
いものを用いる必要があるが、種々の金属材料の中で、
Ｎｉの含有量が３３％〜３７％のＮｉとＦｅの合金によ
って形成された金属製ダイアフラムが、安価でしかもこ
のダイアフラムに要求されるすべての特性を備えている
ことを発明者は発見した。特にその中で、Ｎｉの含有量
が約３６％のＮｉとＦｅの合金によって形成された金属
製ダイアフラムは、最良の結果をもたらすことを発明者
は発見した。
脹係数が圧電セラミックス基板の線膨脹係数よりも小さ
いものを用いる必要があるが、種々の金属材料の中で、
Ｎｉの含有量が３３％〜３７％のＮｉとＦｅの合金によ
って形成された金属製ダイアフラムが、安価でしかもこ
のダイアフラムに要求されるすべての特性を備えている
ことを発明者は発見した。特にその中で、Ｎｉの含有量
が約３６％のＮｉとＦｅの合金によって形成された金属
製ダイアフラムは、最良の結果をもたらすことを発明者
は発見した。
【００１４】なお金属製ダイアフラムの値段が高くなる
が、Ｆｅを主成分とし、Ｎｉを副成分とし、Ｃｏを添加
物として含有する合金によって金属製ダイアフラムを形
成してもよい。
が、Ｆｅを主成分とし、Ｎｉを副成分とし、Ｃｏを添加
物として含有する合金によって金属製ダイアフラムを形
成してもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態の一例を説明する。図１は、本発明の実施の形
態の三軸加速度センサ１を取付部２に取り付けた状態の
断面図であり、図２は圧電セラミックス基板の表面の電
極パターンの一例を示している。
施の形態の一例を説明する。図１は、本発明の実施の形
態の三軸加速度センサ１を取付部２に取り付けた状態の
断面図であり、図２は圧電セラミックス基板の表面の電
極パターンの一例を示している。
【００１６】両図に示すように、実際の三軸加速度セン
サ１はセンサ本体３が台座４を介して取付部２に固定さ
れた構造を有する。センサ本体３は、圧電セラミックス
基板５と、この圧電セラミックス基板５に図示しない接
着剤層を介して接合された金属製ダイアフラム６と、こ
の金属製ダイアフラム６に接合された錘部材Ｗとから構
成される。圧電セラミックス基板５は、内部に応力が加
わると自発分極電荷が発生するように分極処理が施され
ている。この圧電セラミックス基板５の表面には、Ｘ軸
方向検知電極，Ｙ軸方向検知電極及びＺ軸方向検知電極
（図２でＸ１，〜Ｚ４で示す）を含む電極パターンＥ１
が形成され、裏面には対向電極パターンＥ０が形成され
ている。これらの電極パターンＥ０及びＥ１は、導電塗
料を用いてスクリーン印刷で形成されている。また錘部
材は、アルミ合金、銅合金、鉄合金またはプラスチック
等により円柱状に形成されており、エポキシ系の接着剤
を用いて金属製ダイアフラム６の裏面に接合されてい
る。
サ１はセンサ本体３が台座４を介して取付部２に固定さ
れた構造を有する。センサ本体３は、圧電セラミックス
基板５と、この圧電セラミックス基板５に図示しない接
着剤層を介して接合された金属製ダイアフラム６と、こ
の金属製ダイアフラム６に接合された錘部材Ｗとから構
成される。圧電セラミックス基板５は、内部に応力が加
わると自発分極電荷が発生するように分極処理が施され
ている。この圧電セラミックス基板５の表面には、Ｘ軸
方向検知電極，Ｙ軸方向検知電極及びＺ軸方向検知電極
（図２でＸ１，〜Ｚ４で示す）を含む電極パターンＥ１
が形成され、裏面には対向電極パターンＥ０が形成され
ている。これらの電極パターンＥ０及びＥ１は、導電塗
料を用いてスクリーン印刷で形成されている。また錘部
材は、アルミ合金、銅合金、鉄合金またはプラスチック
等により円柱状に形成されており、エポキシ系の接着剤
を用いて金属製ダイアフラム６の裏面に接合されてい
る。
【００１７】本発明では、図示しない接着剤層を形成す
る接着剤として、ハイソール株式会社がEO1016J の製品
名で販売するエポキシ系接着剤を用いている。この接着
剤は、硬化して接着剤層を形成した場合に、２３℃から
１５０℃の範囲において４．６×１０-2の線膨脹係数を
有し、周囲温度が７５℃以下では１５０ｋｇ／ｃｍ2以
上の機械的強度を有し、周囲温度が１５０℃で５０ｋｇ
／ｃｍ2 以上の機械的強度を有するものである。本例で
は、スクリーン印刷技術を用いて、接着剤層の厚みを３
０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下にしている。接着
剤層の厚みが３０μｍ以下であれば、接着剤層の存在の
影響が極端に特性に現れることはないが、１５μｍ以下
であればその影響はかなり小さくなる。しかしながら接
着剤層の線膨脹係数は、圧電セラミックス基板６の線膨
脹係数よりも１桁以上大きい。したがっていくら接着剤
層の厚みを薄くしてもその存在の影響を完全に無くすこ
とはできない。
る接着剤として、ハイソール株式会社がEO1016J の製品
名で販売するエポキシ系接着剤を用いている。この接着
剤は、硬化して接着剤層を形成した場合に、２３℃から
１５０℃の範囲において４．６×１０-2の線膨脹係数を
有し、周囲温度が７５℃以下では１５０ｋｇ／ｃｍ2以
上の機械的強度を有し、周囲温度が１５０℃で５０ｋｇ
／ｃｍ2 以上の機械的強度を有するものである。本例で
は、スクリーン印刷技術を用いて、接着剤層の厚みを３
０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下にしている。接着
剤層の厚みが３０μｍ以下であれば、接着剤層の存在の
影響が極端に特性に現れることはないが、１５μｍ以下
であればその影響はかなり小さくなる。しかしながら接
着剤層の線膨脹係数は、圧電セラミックス基板６の線膨
脹係数よりも１桁以上大きい。したがっていくら接着剤
層の厚みを薄くしてもその存在の影響を完全に無くすこ
とはできない。
【００１８】この例では、接着剤層の存在を考慮して、
金属製ダイアフラム６の材質を選定している。この例で
はＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）の合金を用いて金属製
ダイアフラム６を形成している。図３は、ＮｉとＦｅの
含有量とその合金の線膨脹係数の関係を概略的に示す図
である。この図から分かるように、Ｎｉの含有量が約３
６％近くの合金の線膨脹係数が一番小さい。ここでＮｉ
の含有量が約３６％の合金を３６％ニッケル鉄合金と呼
ぶ。３６％ニッケル鉄合金の線膨脹係数は、１×１０-6
のオーダにあり、３９％ニッケル鉄合金の線膨脹係数は
３×１０-6のオーダにあり、圧電発音体等の金属振動板
に用いられる４２％ニッケル鉄合金の線膨脹係数は４×
１０-6のオーダにある。圧電セラミックス基板５の線膨
脹係数が１×１０-6のオーダにあるから、本発明では、
圧電セラミックス基板５の線膨脹係数よりも線膨脹係数
が小さくなるＮｉの含有量が３３％〜３７％のＮｉとＦ
ｅの合金によって金属製ダイアフラム６を形成する。
金属製ダイアフラム６の材質を選定している。この例で
はＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）の合金を用いて金属製
ダイアフラム６を形成している。図３は、ＮｉとＦｅの
含有量とその合金の線膨脹係数の関係を概略的に示す図
である。この図から分かるように、Ｎｉの含有量が約３
６％近くの合金の線膨脹係数が一番小さい。ここでＮｉ
の含有量が約３６％の合金を３６％ニッケル鉄合金と呼
ぶ。３６％ニッケル鉄合金の線膨脹係数は、１×１０-6
のオーダにあり、３９％ニッケル鉄合金の線膨脹係数は
３×１０-6のオーダにあり、圧電発音体等の金属振動板
に用いられる４２％ニッケル鉄合金の線膨脹係数は４×
１０-6のオーダにある。圧電セラミックス基板５の線膨
脹係数が１×１０-6のオーダにあるから、本発明では、
圧電セラミックス基板５の線膨脹係数よりも線膨脹係数
が小さくなるＮｉの含有量が３３％〜３７％のＮｉとＦ
ｅの合金によって金属製ダイアフラム６を形成する。
【００１９】Ｃｏを添加物として含むコバールと呼ばれ
るＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金の中にも、上記と同様の線膨脹
係数を有する合金があり、この合金を用いて金属製ダイ
アフラムを形成してもよいのは勿論である。しかしなが
Ｃｏを含有する合金は、価格が非常に高い。これに対し
てＣｏを含有しない合金であれば、価格は大幅に安く、
しかも所望の範囲の線膨脹係数を得ることができる。
るＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金の中にも、上記と同様の線膨脹
係数を有する合金があり、この合金を用いて金属製ダイ
アフラムを形成してもよいのは勿論である。しかしなが
Ｃｏを含有する合金は、価格が非常に高い。これに対し
てＣｏを含有しない合金であれば、価格は大幅に安く、
しかも所望の範囲の線膨脹係数を得ることができる。
【００２０】３３％〜３７％のＮｉとＦｅの合金によっ
て金属製ダイアフラム６を形成し、前述の接着剤を用い
て圧電セラミックス５と金属製ダイアフラム６とを接合
した三軸加速度センサは、接着剤層の熱膨脹により発生
する剪断応力が作用している状態における金属製ダイア
フラム６のみかけの線膨脹係数は、圧電セラミックス基
板５の線膨脹係数に近似した値になる。すなわち接着剤
層と金属製ダイアフラムとを１つの部材として見た場合
におけるこの部材の線膨脹係数（みかけの線膨脹係数）
が、圧電セラミックス基板の線膨脹係数に近似した値に
なり、両者間の線膨脹係数の差が小さくなって、線膨脹
係数の相違に基づく大きな応力が圧電セラミックスに作
用することがなくなって、温度変化に基づく誤差の発生
を抑制できる。
て金属製ダイアフラム６を形成し、前述の接着剤を用い
て圧電セラミックス５と金属製ダイアフラム６とを接合
した三軸加速度センサは、接着剤層の熱膨脹により発生
する剪断応力が作用している状態における金属製ダイア
フラム６のみかけの線膨脹係数は、圧電セラミックス基
板５の線膨脹係数に近似した値になる。すなわち接着剤
層と金属製ダイアフラムとを１つの部材として見た場合
におけるこの部材の線膨脹係数（みかけの線膨脹係数）
が、圧電セラミックス基板の線膨脹係数に近似した値に
なり、両者間の線膨脹係数の差が小さくなって、線膨脹
係数の相違に基づく大きな応力が圧電セラミックスに作
用することがなくなって、温度変化に基づく誤差の発生
を抑制できる。
【００２１】図２の電極パターンＥ１は、圧電セラミッ
クス基板それ自体の熱膨脹及び熱収縮によってＺ軸方向
検知電極に分極電荷が現れて生じる誤差を解消する温度
補正電極を備えたものではないが、本発明を特願平８−
２８８０８０号で提案した温度補正電極を備えた三軸加
速度センサに適用してもよいのは当然である。
クス基板それ自体の熱膨脹及び熱収縮によってＺ軸方向
検知電極に分極電荷が現れて生じる誤差を解消する温度
補正電極を備えたものではないが、本発明を特願平８−
２８８０８０号で提案した温度補正電極を備えた三軸加
速度センサに適用してもよいのは当然である。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、金属製ダイアフラムと
してその線膨脹係数が圧電セラミックス基板の線膨脹係
数よりも小さい金属製ダイアフラムを用いることによ
り、金属製ダイアフラムのみかけの線膨脹係数を圧電セ
ラミックス基板の線膨脹係数に近似した値にするため、
線膨脹係数の相違に基づく大きな応力が圧電セラミック
スに作用するのを抑制することができて、温度変化に基
づく誤差の発生原因の一つを除去できる利点がある。
してその線膨脹係数が圧電セラミックス基板の線膨脹係
数よりも小さい金属製ダイアフラムを用いることによ
り、金属製ダイアフラムのみかけの線膨脹係数を圧電セ
ラミックス基板の線膨脹係数に近似した値にするため、
線膨脹係数の相違に基づく大きな応力が圧電セラミック
スに作用するのを抑制することができて、温度変化に基
づく誤差の発生原因の一つを除去できる利点がある。
【図１】本発明の実施の形態の三軸加速度センサを取付
部に取り付けた状態の断面図である。
部に取り付けた状態の断面図である。
【図２】圧電セラミックス基板の表面の電極パターンの
一例を示す図である。
一例を示す図である。
【図３】ＮｉとＦｅの含有量とその合金の線膨脹係数の
関係を概略的に示す図である。
関係を概略的に示す図である。
１ 三軸加速度センサ ５ 圧電セラミックス基板 ６ 金属製ダイアフラム Ｅ１ 電極パターン Ｅ０ 対向電極パターン
Claims (6)
- 【請求項１】 内部に応力が加わると自発分極電荷が発
生する圧電セラミックス基板の表面にＸ軸方向検知電
極，Ｙ軸方向検知電極及びＺ軸方向検知電極が形成され
裏面に対向電極が形成され、前記圧電セラミックス基板
の前記裏面側に接着剤層を介して金属製ダイアフラムが
接合され、前記金属製ダイアフラムに錘部材が固定さ
れ、前記接着剤層の線膨脹係数が前記圧電セラミックス
基板の線膨脹係数び前記金属製ダイアフラムの線膨脹係
数よりも大きい三軸加速度センサであって、 前記接着剤層の熱膨脹により発生する剪断応力が作用し
ている状態における前記金属製ダイアフラムのみかけの
線膨脹係数が前記圧電セラミックス基板の線膨脹係数に
近似した値になるように、前記金属製ダイアフラムとし
てその線膨脹係数が前記圧電セラミックス基板の線膨脹
係数よりも小さい金属製ダイアフラムを用いたことを特
徴とする三軸加速度センサ。 - 【請求項２】 前記接着剤層の厚みが３０μｍ以下であ
る請求項１に記載の三軸加速度センサ。 - 【請求項３】 前記接着剤層は１５０℃で５０ｋｇ／ｃ
ｍ2 以上の強度を有する接着剤によって形成されている
請求項１または２に記載の三軸加速度センサ。 - 【請求項４】 前記金属製ダイアフラムは、Ｎｉの含有
量が３３％〜３７％のＮｉとＦｅの合金によって形成さ
れている請求項１，２または３に記載の三軸加速度セン
サ。 - 【請求項５】 前記金属製ダイアフラムは、Ｎｉの含有
量が約３６％のＮｉとＦｅの合金によって形成されてい
る請求項１，２または３に記載の三軸加速度センサ。 - 【請求項６】 前記金属製ダイアフラムは、Ｆｅを主成
分とし、Ｎｉを副成分とし、Ｃｏを添加物として含有す
る合金によって形成されている請求項１に記載の三軸加
速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8313790A JPH10153614A (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 三軸加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8313790A JPH10153614A (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 三軸加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10153614A true JPH10153614A (ja) | 1998-06-09 |
Family
ID=18045568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8313790A Withdrawn JPH10153614A (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 三軸加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10153614A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0974814A1 (de) * | 1998-07-22 | 2000-01-26 | Endress + Hauser Flowtec AG | Ultraschallwandler-Anordnung |
| WO2014162940A1 (ja) * | 2013-04-02 | 2014-10-09 | 富士フイルム株式会社 | 角速度センサ及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-11-25 JP JP8313790A patent/JPH10153614A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0974814A1 (de) * | 1998-07-22 | 2000-01-26 | Endress + Hauser Flowtec AG | Ultraschallwandler-Anordnung |
| WO2014162940A1 (ja) * | 2013-04-02 | 2014-10-09 | 富士フイルム株式会社 | 角速度センサ及びその製造方法 |
| JP2014202518A (ja) * | 2013-04-02 | 2014-10-27 | 富士フイルム株式会社 | 角速度センサ及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040203 |