(57)【要約】【課題】印加された応力の分散を抑えて感度を高くした加速度センサを提供する。【解決手段】両主面に電極が被着した圧電基板１を、接合層２を介し複数個貼り合わせて成る加速応力感知素子１０を、封止用ケース５に収納して気密封止するとともに、封止用ケース５内に設けられた固定部４で固定して成る加速度センサにおいて、接合層２の材質が無機質ガラスから成る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両主面に電極が被着した圧電基板を、接合層を介し複数個貼り合わせて成る加速応力感知素子を、封止用ケースに収納して気密封止するとともに、前記封止用ケース内に設けられた固定部で固定して成る加速度センサにおいて、
前記接合層の材質が無機質ガラスから成ることを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記無機質ガラスの軟化点が、前記圧電基板のキュリー点より低いことを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記接合層の厚みが、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部からの加速の応力を感知する加速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハードディスクドライブ等に外部からの加速の応力を感知するための加速度センサが用いられている。
【０００３】
かかる従来の加速度センサは、例えば両主面に電極を被着させた圧電基板を、複数個貼り合わせて成る加速応力感知素子を、収納する封止用ケース内で固定した構造のものが知られている。
【０００４】
上記従来の加速度センサは、衝突等によって生じる外部からの加速の応力が印加された際に、固定部を軸にしてたわみ、貼り合わされている圧電基板１の両主面に被着した電極に電荷が発生する。この発生した電荷を外部に出力することにより、加速度センサとして機能するようになる。
【０００５】
また従来の加速度センサの用いられる加速応力感知素子としては、圧電グリーンシートを貼り合わせて焼成することにより形成されたものと、圧電基板を樹脂材で接合することにより形成されたものとがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−１８１２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、加速応力感知素子として圧電グリーンシートを貼り合わせて焼成することにより形成されたものでは、電極と同時に焼成するため、異種材料間の焼結収縮作用の違いによって基板が変形しやすいという問題があり、圧電基板を樹脂材で接合することにより形成されたものでは、応力が印加された時に樹脂の弾性が応力を分散させるので感度が低くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、印加された応力の分散を抑えて感度を高くした加速度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の加速度センサは、両主面に電極が被着した圧電基板を、接合層を介し複数個貼り合わせて成る加速応力感知素子を、封止用ケースに収納して気密封止するとともに、前記封止用ケース内に設けられた固定部で固定して成る加速度センサにおいて、前記接合層の材質が無機質ガラスから成ることを特徴とするものである。
【０００９】
また本発明の加速度センサは、前記無機質ガラスの軟化点が、前記圧電基板のキュリー点より低いことを特徴とするものである。
【００１０】
更に本発明の加速度センサは、前記接合層の厚みが、１００μｍ以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の加速度センサによれば、加速応力感知素子は、圧電基板を貼り合わせる接合層として弾性率の高い無機質ガラスを用いたことで、印加された応力が分散されにくくなるので、感度の高い加速度センサを提供することが可能となる。
【００１２】
また本発明の加速度センサによれば、無機質ガラスの軟化点を圧電基板のキュリー点（３１０℃付近）よりも低くしたことにより、分極した圧電基板を用いて接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の加速度センサを添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施形態に係る加速度センサの概観斜視図、図２は図１の加速度センサから封止用ケース等を除いた図である。同図に示す加速度センサは、大略的には加速応力感知素子１０を封止用ケース５に収納した構造を有している。
【００１５】
加速応力感知素子１０を収納する封止用ケース５は、開口部を有する容器体であり、材質としては例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等が用いられる。
【００１６】
また封止用ケース５には外部端子７が取り付けられており、ハンダ等によって外部の回路配線基板との電気的な接続及び固定を行う。外部端子７は、材質としては例えばリン青銅等が用いられ、その厚みは例えば０．１〜０．５ｍｍに設定される。尚、本実施形態の加速度センサにおいては、外部端子７は、インサートモールドにより封止用ケース５に一体成型させた。
【００１７】
封止用ケース５内に設けられた固定部４は、封止用ケース５の一部として開口部付近に設けられたものであり、加速応力感知素子１０を圧入する圧入窓が設けられている。尚、圧入された加速応力感知素子１０は、先に挿入された一端側が自由端となり、他端側が固定端となる。
【００１８】
また加速応力感知素子１０には、差し込みと固定を行うため、固定部４の開口部側に突出する端部の両主面に、樹脂バンプ３が形成されている。樹脂バンプ３は、材質としてはエポキシ樹脂等が用いられ、厚みは０．１〜１．０ｍｍに設定される。本実施形態においては、樹脂バンプ３を形成することによって、工程での高い圧入性と、圧入後の強固な固定とが実現されている。
【００１９】
尚、加速応力感知素子１０を圧入して固定させた後、封止用ケース５の開口部は、エポキシ樹脂等の樹脂材６で封止される。また樹脂材６は、封止用ケース５の開口部に流し込むようにして形成することにより、加速応力感知素子１０の固定がより強化されるようになる。
【００２０】
図３は、上記加速応力検出素子１０の断面図であり、同図に示す加速応力感知素子１０は、両主面に電極８が被着した圧電基板１を、接合層２を介し複数個貼り合わせた構造を有している。本実施形態の加速度センサにおいては、短冊状の圧電基板１を２枚貼り合わせたバイモルフ型の加速応力感知素子を用いた。
【００２１】
圧電基板１は、厚み方向に分極されており、材質としては例えばチタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸鉛等の圧電セラミック材料から成り、寸法は長さが０．５〜５．０ｍｍ、幅が０．２〜１．０ｍｍ、厚みが０．１〜１．０ｍｍの短冊状に設定される。
【００２２】
このような加速応力感知素子１０は、外部からの加速応力が印加された際に、固定部４を軸にしてたわみ、貼り合わされている圧電基板１の両主面に被着した電極８に電荷が発生する。従って、加速度センサは、衝突等を加速の応力として感知し、電流を外部端子７から外部に出力する機能を有することができる。尚、本実施形態においては、電極８は、外部端子７から延出した配線と、固定部４で導電性接着剤により電気的に接続される。
【００２３】
また加速応力感知素子１０は、水平方向に対して２５°傾斜するようにして固定されており、垂直方向のみならず横方向からの応力に対しても感知することが可能となっている。
【００２４】
かかる圧電基板１は、まず原料粉末にバインダを加えてプレスする方法、或いは、原料粉末を水、分散剤と共にボールミルを用いて混合及び乾燥し、バインダ、溶剤、可塑剤等を加えてドクターブレード法により成型する方法などによってシート状と成し、次に、１１００℃〜１４００℃のピーク温度で数１０分〜数時間焼成して基板を形成した後、例えば、厚み方向に６０℃〜１５０℃の温度にて３ｋＶ／ｍｍ〜１５ｋＶ／ｍｍの電圧をかけ分極処理を施すことにより製作される。
【００２５】
圧電基板１の両主面に被着した電極８は、材質としては、例えば金、銀、銅、クロム、ニッケル、錫、鉛、アルミニウム等の良導電性の金属から成り、これらの金属材料を従来周知の真空蒸着やスパッタリング法等によって圧電基板１の両主面に被着・形成したり、或いは、上述した金属材料を含む所定の導体ペーストを従来周知の印刷法等によって所定パターンに塗布し、高温で焼き付けることにより被着・形成される。
【００２６】
圧電基板１を貼り合わせる接合層２は、材質としては、例えば軟化点を２５０℃以下にすることができるＳｎＯ−ＳｎＦ−Ｐ２Ｏ５系の無機質ガラスが用いられる。
【００２７】
本実施形態の接合層２は、圧電基板１に、上記無機質ガラスの粉末をビヒクル中に分散させて成るガラスペーストを塗布し、２５０〜２８０℃で焼き付けることにより形成される。
【００２８】
また本実施形態の加速度センサにおいて、圧電基板１のキュリー点は３１０℃付近に設定されている。従って、接合層２の材質として上述したような無機質ガラスを用いることにより、無機質ガラスの軟化点が圧電基板１のキュリー点より低いことから、圧電基板１を接合した後に分極効果が消失するようなことはない。
【００２９】
また分極処理がなされた圧電基板１を貼り合わせるので、圧電基板１の分極による変形により接合層２が剥がれることもない。
【００３０】
また本実施形態の加速度センサにおいては、加速応力感知素子１０に、圧電基板１を貼り合わせる接合層２として弾性率の高い無機質ガラスを用いているので、印加された応力が分散されにくくなり、感度が高く発生電荷が多い加速度センサを提供することが可能となる。
【００３１】
更に、接合層２の厚みを１００μｍ以下に設定することによって、接合層２が応力を吸収する量がより少なくすることができる。特に本実施形態においては、接合層２の厚みを２５〜５０μｍに設定した場合に、発生電荷が最も多く検出された。
【００３２】
尚、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良が可能である。
【００３３】
例えば、上述した実施形態においては、加速応力感知素子は、圧電基板を２枚貼り合わせた構造としているが、３枚以上重ねても良い。この場合、電荷の発生量を多くすることができるので、加速度センサの感度を高めることができる。
【００３４】
また上述した実施形態においては、加速応力感知素子の固定を両端のうち一方のみを行っているが、両端で固定しても構わず、また中央の一部を固定するようにしても構わない。
【００３５】
また上述した実施形態においては、加速応力感知素子の固定を樹脂バンプで行っているが、圧入後に接着剤等を用いて固定を強化するようにしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る加速度センサの概観斜視図である。
【図２】図２は図２の加速度センサの封止用ケース等を除いた図である。
【図３】図３は本発明の一実施形態に係る加速度センサに用いる加速応力感知素子の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・圧電基板
２・・・接合層
３・・・樹脂パッド
４・・・固定部
５・・・封止用ケース
６・・・樹脂材
７・・・外部端子
８・・・電極
１０・・・加速応力感知素子
【図１】
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【図２】
2006177728.tif 000004
【図３】
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