(57)【要約】      （修正有）【課題】検出精度に優れるセンサーユニットを提供する。【解決手段】シート状の圧電素子２５と、圧電素子２５の厚さ方向両側に配設され、この圧電素子２５に部分的に固定される一対のシート状のシールド部３３ａ、３３ｂとを備える。圧電素子２の平面視両側に、一対のシールド部３３ａ、３３ｂを離間した状態で保持するスペーサを有する。圧電素子２５と一対のシールド部３３ａ、３３ｂとの間に空間を有する。圧電素子２５が厚さ方向の一方側に積層されるシグナル電極２７を備える。このシグナル電極側に配設されるシールド部が、絶縁層１４ａ及びこの絶縁層１４ａの内面側に積層され、シグナル電極２７と電気的に接続される導電層３４を有する。圧電素子２５の検出領域は、一対のシールド部３３ａ、３３ｂと固定されていない。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の圧電素子と、
前記圧電素子の厚さ方向両側に配設され、この圧電素子に部分的に固定される一対のシート状のシールド部と
を備えるセンサーユニット。
【請求項２】
前記圧電素子の平面視両側に、前記一対のシールド部を離間した状態で保持するスペーサを有する請求項１に記載のセンサーユニット。
【請求項３】
前記圧電素子と一対のシールド部との間に空間を有する請求項１又は請求項２に記載のセンサーユニット。
【請求項４】
前記圧電素子が厚さ方向一方側に積層されるシグナル電極を備え、このシグナル電極側に配設される前記シールド部が、絶縁層、及びこの絶縁層の内面側に積層され、前記シグナル電極と電気的に接続される導電層を有する請求項１、請求項２又は請求項３に記載のセンサーユニット。
【請求項５】
前記圧電素子の検出領域が前記一対のシールド部と固定されていない請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のセンサーユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサーユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
シート状の圧電素子を備え、音響機器等に取り付けられて音や振動を検出する歪みセンサーが知られている。この歪みセンサーは、前記圧電素子が、圧電膜とこの圧電膜の両面に配設される一対の電極を有する。この歪みセンサーは、圧電膜が音波や振動によって変形し圧電効果によって電荷を生じ、この電荷を一対の電極が電圧信号として取り出し可能に構成されている。
【０００３】
このような歪みセンサーは、圧電素子が外部ノイズを拾うことを防止するため、圧電素子の両面側にシールド層が設けられることが多い（特開平８−７５５７５号公報参照）。この歪みセンサーは、シールド層が保護層を介して一対の電極の外面全面に固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−７５５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の歪みセンサーは、シールド層が一対の電極の外面全面に固定されているため、シールド層が圧電膜の共振に影響を及ぼすおそれがある。特に、音波を検出する歪みセンサーにあっては、シールド層が一対の電極の外面全面に固定されていると圧電膜の変形が阻害されやすく、センサーの特性に影響を与えやすい。
【０００６】
また今日においては、歪みセンサーを曲げた状態で取り扱うこともあり、この場合シールド層が一対の電極の外面全面に固定されていると、シールド層と電極の接着面、又は電極と圧電膜との接着面が意図せず剥離することがある。特に、電極と圧電膜との接着面が剥離すると、ノイズが混入するおそれに加え、センサーとしての機能が失われるおそれもある。
【０００７】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、検出精度に優れるセンサーユニットを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するためになされた本発明は、シート状の圧電素子と、前記圧電素子の厚さ方向両側に配設され、この圧電素子に部分的に固定される一対のシート状のシールド部とを備えるセンサーユニットである。
【０００９】
前記圧電素子の平面視両側に、前記一対のシールド部を離間した状態で保持するスペーサを有するとよい。
【００１０】
前記圧電素子と一対のシールド部との間に空間を有するとよい。
【００１１】
前記圧電素子が厚さ方向一方側に積層されるシグナル電極を備え、このシグナル電極側に配設される前記シールド部が、絶縁層及びこの絶縁層の内面側に積層され、前記シグナル電極と電気的に接続される導電層を有するとよい。
【００１２】
前記圧電素子の検出領域が前記一対のシールド部と固定されていないことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
当該センサーユニットは、一対のシールド部が圧電素子に部分的に固定されており、これらのシールド部が圧電素子に全面的に固定されていないので、一対のシールド部が圧電素子の共振に及ぼす影響を低減することができる。そのため、当該センサーユニットは検出精度に優れる。
【００１４】
なお、本発明において、シールド部が「圧電素子に部分的に固定される」とは、シールド部が圧電素子に直接部分的に固定される場合の他、例えばリード線を介してシールド部が圧電素子に間接的に部分的に固定される場合も含む。「圧電素子の検出領域」とは、音又は振動を検出するために設けられた圧電素子のシート面内において区画される一定の領域をいい、例えば圧電素子の平面視において一対の電極と重なり合う領域であって、リード線との接続領域を除く領域をいう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るセンサーユニットを示す模式的断面図である。
【図２】図１のセンサーユニットのシールド部の接続構造を説明するための模式的部分断面図である。
【図３】図１のセンサーユニットとは異なる形態に係るセンサーユニットを示す模式的断面図である。
【図４】図３のセンサーユニットのシールド部の接続構造を説明するための模式的部分断面図である。
【図５】図１及び図３のセンサーユニットとは異なる形態に係るセンサーユニットを示す模式的断面図である。
【図６】図１、図３及び図５のセンサーユニットとは異なる形態に係るセンサーユニットを示す模式的断面図である。
【図７】図１のセンサーユニットのシールド層の変形例を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
【００１７】
［第一実施形態］
＜センサーユニット＞
図１のセンサーユニット１は、シート状の圧電素子２と、圧電素子２の厚さ方向両側に配設される一対のシート状のシールド部３ａ，３ｂとを備える。圧電素子２は、圧電膜１１と、圧電膜１１の一方側の面に積層される第１電極１２と、圧電膜１１の他方側（第１電極１２が積層される側と反対側）の面に積層される第２電極１３とを有する。一対のシールド部３ａ，３ｂは、絶縁層１４ａ，１４ｂと、絶縁層１４ａ，１４ｂの外面側（圧電素子２が配設される側と反対側）に積層されるシールド層１５とを有する。また、当該センサーユニット１は、第１電極１２に接続され、外部に電気信号を出力する第１リード線１６ａと、第２電極１３に接続され、外部に電気信号を出力する第２リード線１６ｂとを有する。第１リード線１６ａ及び第２リード線１６ｂは、第１電極１２及び第２電極１３と接続される側と反対側の端部が外部の検出回路（不図示）に電気的に接続されている。当該センサーユニット１は、例えば音響機器等に取り付けられて用いられ、音や振動を検出する歪みセンサーとして構成されている。
【００１８】
（圧電素子）
圧電素子２は可撓性を有する。圧電素子２は、圧電膜１１が厚さ方向に入射する音波又は振動によって変形可能に構成されており、これにより音又は振動を検出可能に構成されている。圧電素子２は、音又は振動を検出するための検出領域Ｘを有する。詳細には、圧電素子２は、図２に示すように、平面視矩形状の検出領域Ｘと、検出領域Ｘの平面視における長手方向の両外側に形成され、一対の電極１２，１３及び一対のリード線１６ａ，１６ｂが接続される一対の接続領域（第１接続領域Ｙ１及び第２接続領域Ｙ２）とを有する。圧電素子２は、この接続領域Ｙ１，Ｙ２において第１リード線１６ａ及び第２リード線１６ｂを介してシールド部３ａ，３ｂと部分的に固定されている。つまり、当該センサーユニット１は、検出領域Ｘが一対のシールド部３ａ，３ｂと固定されていない。当該センサーユニット１は、検出領域Ｘが一対のシールド部３ａ，３ｂと固定されていないので、一対のシールド部３ａ，３ｂが検出領域Ｘの変形に及ぼす影響を容易かつ確実に取り除くことができ、その結果音又は振動の検出精度を著しく高めることができる。
【００１９】
圧電膜１１は、音波や振動によって変形可能に構成されている。圧電膜１１の具体的構成としては、音波や振動によって撓み変形するものや圧縮変形するもの等、公知の構成のものを採用可能である。圧電膜１１は、厚さ方向に荷重を付加した場合に正（プラス）に帯電する側が第１電極１２側に配置され、負（マイナス）に帯電する側が第２電極１３側に配置されている。圧電膜１１は、第１接続領域Ｙ１及び第２接続領域Ｙ２が長手方向両端部を構成する帯状に形成されている。圧電膜１１の平均厚さとしては、例えば３０μｍ以上１５０μｍ以下とすることができる。圧電膜１１の長手方向平均長さとしては、例えば２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることができる。圧電膜１１の短手方向の平均長さとしては、例えば１０ｍｍ以上８０ｍｍ以下とすることができる。
【００２０】
第１電極１２及び第２電極１３は、圧電膜１１の厚さ方向両面の略全面に積層されている。第１電極１２及び第２電極１３は、金属等の導電性を有する材料を主成分として形成される。なお、「主成分」とは、最も含有量の多い成分をいい、例えば含有量が５０質量％以上の成分をいう。
【００２１】
第１電極１２はシグナル電極を構成し、第２電極１３はグランド電極を構成している。当該センサーユニット１は、圧電膜１１の変形により電荷を生じる。当該センサーユニット１は、第２電極１３を基準電位として第１電極１２の電位を測定することで音や振動を検出可能に構成されている。
【００２２】
（シールド部）
一対のシールド部３ａ，３ｂは、それぞれ圧電素子２に部分的に固定される。詳細には一対のシールド部３ａ，３ｂは、圧電素子２の平面方向（厚さ方向と平行な方向）の移動を規制するよう第１リード線１６ａ及び第２リード線１６ｂを介して圧電素子２に部分的に固定される。圧電素子２の一対のシールド部３ａ，３ｂと固定されていない領域は、他の部材と接着されない非接着領域である。一対のシールド部３ａ，３ｂは可撓性を有する。一対のシールド部３ａ，３ｂは、シールド層１５及びこのシールド層１５の内面に直接積層される絶縁層１４ａ，１４ｂの２層構造体であり、絶縁層１４ａ，１４ｂの内面が圧電素子２に部分的に固定されている。一対のシールド部３ａ，３ｂと第１リード線１６ａ及び第２リード線１６ｂとは公知の接着剤等によって固定されている。
【００２３】
圧電素子１１及び一対のシールド部３ａ，３ｂの固定部Ｒの平均幅の下限としては、１ｍｍが好ましく、２ｍｍがより好ましい。一方、固定部Ｒの平均幅の上限としては、５ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。前記平均幅が前記下限より小さいと、固定部Ｒの接着強度が不十分となるおそれがある。逆に、前記平均幅が前記上限を超えると、固定部Ｒが不要に大きくなり、検出領域Ｘを十分に大きくし難くなるおそれがある。
【００２４】
平面視における圧電素子２の面積に対する固定部Ｒの面積の比の上限としては、０．３が好ましく、０．２がより好ましく、０．１がさらに好ましい。前記比が前記上限を超えると、固定部Ｒが不要に大きくなり、固定部Ｒの圧電素子１１の変形に及ぼす影響が大きくなるおそれがある。一方、前記比の下限としては、一対のシールド部３ａ，３ｂ及び圧電素子１１の位置ずれを防止できる限り特に限定されるものではなく、例えば０．０１とすることができる。
【００２５】
シールド部３ａ，３ｂは、平面視で検出領域Ｘの全領域を被覆するよう配設されている。このように、シールド部３ａ，３ｂが平面視で検出領域Ｘの全領域を被覆することで外部ノイズの影響を容易かつ確実に取り除くことができる。
【００２６】
絶縁層１４ａ，１４ｂは、シールド部３ａ，３ｂの最内層を構成する。絶縁層１４ａ，１４ｂは可撓性を有する。絶縁層１４ａ，１４ｂは合成樹脂を主成分として形成されている。前記合成樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリイミド、アクリル樹脂等が挙げられる。中でも、電気的特性、機械的特性、コスト等の点からポリエチレンテレフタレートが好ましい。
【００２７】
絶縁層１４ａ，１４ｂの平均厚さの下限としては、０．１μｍが好ましく、１μｍがより好ましい。一方、絶縁層１４ａ，１４ｂの平均厚さの上限としては、５００μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。絶縁層１４ａ，１４ｂの平均厚さが前記下限に満たないと、絶縁層１４ａ，１４ｂの強度が不十分となるおそれがある。逆に、絶縁層１４ａ，１４ｂの平均厚さが前記上限を超えると、シールド部３ａ，３ｂが不要に厚くなったり、シールド部３ａ，３ｂの可撓性が不十分となるおそれがある。
【００２８】
シールド層１５は導電性を有する。シールド層１５は、シールド部３ａ，３ｂの最外層を構成する。一対のシールド部３ａ，３ｂを構成するシールド層１５は、１枚のフィルム部材から構成される。具体的には、シールド層１５は、帯状のフィルム部材によって形成されており、このフィルム部材の長手方向中央部を折り返した状態で、折り返し部Ｚによって区分される一方側の領域の内面に一方の絶縁層１４ａが積層され、他方側の領域の内面に他方の絶縁層１４ｂが積層されている。また、シールド層１５は、折り返し部Ｚの内面に第２リード線１６ｂが当接している。シールド層１５及び第２リード線１６ｂは、半田、導電性接着剤等によって接着されている。これにより、シールド層１５は、第２リード線１６ｂと電気的に接続されている。シールド層１５は、接地して用いられ、外部ノイズの影響を低減する。なお、本実施形態においては、一方の絶縁層１４ａ及び他方の絶縁層１４ｂは別部材として形成されているが、シールド層１５の内面に一対の絶縁層１４ａ，１４ｂを兼ねる１枚の絶縁層が積層されていてもよい。
【００２９】
シールド層１５は金属を主成分として形成される。前記金属としては、例えば銀、銅、金、ニッケル、アルミニウム等が挙げられる。シールド層１５は、例えば前記金属を主成分とする金属箔によって形成される。また、一対のシールド部３ａ，３ｂは、例えばこの金属箔に一対の絶縁層１４ａ，１４ｂの形成材料を含む塗工液を塗布して乾燥することで、この金属箔に一対の絶縁層１４ａ，１４ｂを積層することで形成される。シールド層１５の平均厚さの下限としては、０．０１μｍが好ましく、０．１μｍがより好ましい。一方、シールド層１５の平均厚さの上限としては、５００μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。前記平均厚さが前記下限より小さいと、シールド層１５が意図せず断裂するおそれがある。逆に、前記平均厚さが前記上限を超えると、シールド部３ａ，３ｂが不要に厚くなったり、シールド部３ａ，３ｂの可撓性が不十分となるおそれがある。
【００３０】
圧電素子２と一対のシールド部３ａ，３ｂとは密着していてもよいが、圧電素子２と一対のシールド部３ａ，３ｂとの間に空間を有することが好ましい。当該センサーユニット１は、圧電素子２と一対のシールド部３ａ，３ｂとの間に空間を有することによって、一対のシールド部３ａ，３ｂが圧電膜１１の変形に及ぼす影響をより抑えることができる。
【００３１】
検出領域Ｘの平面面積に対する検出領域Ｘの表面における圧電素子１１及び一対のシールド部３ａ，３ｂが密着していない空間面積の比の下限としては、０．５が好ましく、０．７がより好ましく、０．９がさらに好ましい。前記比が前記下限以上であることで、一対のシールド部３ａ，３ｂが圧電膜１１の変形に及ぼす影響をより的確に抑えやすい。一方、前記比の上限としては、特に限定されるものではなく、１．０とすることができる。
【００３２】
一対のシールド部３ａ，３ｂは厚さ方向に貫通する複数の貫通孔（不図示）を有していてもよい。当該センサーユニット１は、圧電素子２と一対のシールド部３ａ，３ｂとの間に空間を有する場合、この空間に存在する空気の熱膨張によって一対のシールド部３ａ，３ｂが外側に膨れるおそれや、前記空気の冷却によって一対のシールド部３ａ，３ｂが圧電素子２と密着するおそれがある。特に、当該センサーユニット１は、一対のシールド部３ａ，３ｂと圧電素子２とが密着すると、音や振動の検出精度が低下するおそれがある。これに対し、当該センサーユニット１は、一対のシールド部３ａ，３ｂを厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を有することによって、前記空気の熱膨張や冷却に起因する一対のシールド部３ａ，３ｂの膨れや圧電素子２との密着を抑制することでき、使用環境によらず音や振動の検出精度を高めることができる。
【００３３】
一対のシールド部３ａ，３ｂが複数の貫通孔を有する場合、これらの貫通孔は平面視で検出領域Ｘと重ならない領域に形成されていることが好ましい。このように、複数の貫通孔が検出領域Ｘと重ならない領域に形成されていることで、これらの貫通孔に起因してシールド効果が低くなることを容易かつ確実に防止することができる。前記複数の貫通孔の平均径としては、例えば１００μｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。前記平均径が前記下限に満たないと、一対のシールド部３ａ，３ｂの膨れや圧電素子２との密着を十分に抑制することができないおそれがある。逆に、前記平均径が前記上限を超えると、複数の貫通孔が圧電膜１１の変形に影響を及ぼすおそれがある。
【００３４】
（リード線）
第１リード線１６ａ及び第２リード線１６ｂは、例えば導電性を有する線状の導体によって形成される。第１リード線１６ａは、検出回路と接続される側と反対側の端部が二股に分岐しており、この分岐部が第１接続領域Ｙ１及び第２接続領域Ｙ２で第１電極１２の外面に固定されている。これにより、第１リード線１６ａは、第１電極１２と電気的に接続されている。また、第２リード線１６ｂは、検出回路と接続される側と反対側の端部が二股に分岐しており、この分岐部が第１接続領域Ｙ１及び第２接続領域Ｙ２で第２電極１３の外面に固定されている。これにより、第２リード線１６ｂは、第２電極１３と電気的に接続されている。
【００３５】
＜利点＞
当該センサーユニット１は、一対のシールド部３ａ，３ｂが圧電素子２に部分的に固定されており、一対のシールド部３ａ，３ｂが圧電素子２に全面的に固定されていないので、一対のシールド部３ａ，３ｂが圧電素子の共振に及ぼす影響を低減することができる。そのため、当該センサーユニット１は検出精度に優れる。当該センサーユニット１は、音や振動を高精度で検出するのに優れており、特に音の検出精度を効果的に高めることができる。
【００３６】
［第二実施形態］
＜センサーユニット＞
図３のセンサーユニット２１は、シート状の圧電素子２５と、圧電素子２５の厚さ方向両側に配設される一対のシート状のシールド部３ａ，３ｂとを備える。圧電素子２５は一対のシールド部３ａ，３ｂと部分的に固定されている。圧電素子２５は、圧電膜２６と、圧電膜２６の一方側の面に積層される第１電極２７と、圧電膜２６の他方側の面に積層される第２電極２８とを有する。一対のシールド部３ａ，３ｂは、絶縁層１４ａ，１４ｂと、絶縁層１４ａ，１４ｂの外面側に積層されるシールド層１５とを有する。また、当該センサーユニット２１は、第１電極２７に接続され、外部に電気信号を出力する第１リード線２９ａと、第２電極２８に接続され、外部に電気信号を出力する第２リード線２９ｂとを有する。さらに、当該センサーユニット２１は、圧電素子２５の平面視両側に、一対のシールド部３ａ，３ｂを離間した状態で保持するスペーサ２２ａ，２２ｂを有する。当該センサーユニット２１は、例えば音響機器等に取り付けられて用いられ、音や振動を検出する歪みセンサーとして構成されている。当該センサーユニット２１における一対のシールド部３ａ，３ｂについては、図１のセンサーユニット１と同様のため、同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
（圧電素子）
圧電素子２５は可撓性を有する。圧電素子２５は、圧電膜２６が厚さ方向に入射する音波又は振動によって変形可能に構成されており、これにより音又は振動を検出可能に構成されている。圧電素子２５は、音又は振動を検出するための検出領域Ｘを有する。詳細には、圧電素子２５は、図４に示すように、平面視矩形状の検出領域Ｘと、検出領域Ｘから平面視外側に突出し、第１リード線２９ａと接続される第１接続領域Ｙ１と、検出領域Ｘから平面視外側に突出し、第２リード線２９ｂと接続される第２接続領域Ｙ２とを有する。第１接続領域Ｙ１及び第２接続領域Ｙ２は反対方向に突出している。圧電素子２５は、形状が相違する以外は図１の圧電素子２と同様に構成することができる。
【００３８】
（リード線）
第１リード線２９ａ及び第２リード線２９ｂは、例えば導電性を有する線状の導体によって形成される。第１リード線２９ａは、第１接続領域Ｙ１において第１電極２７の外面に積層され、これにより第１電極２７と電気的に接続されている。また、第２リード線２９ｂは、第２接続領域Ｙ２において第２電極２８の外面に積層され、これにより第２電極２８と電気的に接続されている。
【００３９】
（スペーサ）
スペーサ２２ａ，２２ｂは、平面視で圧電素子２５を囲むように配設されている。スペーサ２２ａ，２２ｂは、それぞれ一対のシールド部３ａ，３ｂの内面と平行に配設される一対の支持面を有する。スペーサ２２ａ，２２ｂは、図４に示すように、平面視で第１リード線２９ａ及び第２リード線２９ｂと重なり合わない領域で、支持面を一対のシールド部３ａ，３ｂの内面に全面的に当接した状態で配設されている。これにより、スペーサ２２ａ，２２ｂは、少なくとも圧電素子２５の平面視両側において一対のシールド部３ａ，３ｂを離間した状態で保持しており、特に本実施形態では圧電素子２５の周囲の略全領域において一対のシールド部３ａ，３ｂを離間した状態で保持している。
【００４０】
スペーサ２２ａ，２２ｂの高さは、圧電素子２５の最大厚さ以上であることが好ましく、圧電素子２５及び一対のリード線２９ａ，２９ｂの合計厚さと等しいことがより好ましい。スペーサ２２ａ，２２ｂの高さが圧電素子２５及び一対のリード線２９ａ，２９ｂの合計厚さと等しいことによって、圧電素子２５を一対のシールド部３ａ，３ｂと部分的に固定しつつ、スペーサ２２ａ，２２ｂの支持面を一対のシールド部３ａ，３ｂの内面に当接した状態で保持しやすい。なお、「スペーサの高さが圧電素子及び一対のリード線の合計厚さと等しい」とは、スペーサの高さと圧電素子及び一対のリード線の合計厚さとの差の絶対値が５００μｍ以下であることをいい、好ましくは１００μｍ以下であることをいい、より好ましくは５０μｍ以下であることをいう。
【００４１】
スペーサ２２ａ，２２ｂの材質としては、特に限定されるものではないが、一対のシールド部３ａ，３ｂの間のスペースを確保する樹脂製の絶縁体のものであるとよい。スペーサ２２ａ，２２ｂは、一対のシールド部３ａ，３ｂの固定に寄与するよう粘着性を有していてもよい。また、スペーサ２２ａ，２２ｂは、導電性を有する金属からなるものでもよい。スペーサ２２ａ，２２ｂが導電性を有する場合、シールド効果を高めることができる。特に当該センサーユニット２１は、スペーサ２２ａ，２２ｂが平面視で圧電素子２５を囲むように配設されているので、スペーサ２２ａ，２２ｂによって圧電素子２５の平面方向外側領域を封止することができ、これにより外部ノイズが圧電素子２５側に侵入することをより確実に防止することができる。
【００４２】
一対のシールド部３ａ，３ｂは、図４に示すように、接続領域Ｙ１，Ｙ２において一対のリード線２９ａ，２９ｂを介して圧電素子２５に部分的に固定されている。また、平面視で第１リード線２９ａ及び第２リード線２９ｂと重なり合わない領域において、一対のシールド部３ａ，３ｂの内面は、圧電素子２５の周囲を囲むようにスペーサ２２ａ，２２ｂによって支持されている。これにより、圧電素子２５の検出領域Ｘは一対のシールド部３ａ，３ｂと固定されていない。またこれにより、圧電素子２５と一対のシールド部３ａ，３ｂとの間には空間を有する。詳細には検出領域Ｘの表面の全領域と一対のシールド部３ａ，３ｂの内面との間に空気層が形成されている。換言すると、当該センサーユニット２１は、検出領域Ｘの平面面積に対する検出領域Ｘの表面における圧電素子２５及び一対のシールド部３ａ，３ｂが密着していない空間面積の比が１である。これにより、当該センサーユニット２１は、一対のシールド部３ａ，３ｂが検出領域Ｘの変形に及ぼす影響を的確に取り除くことができる。
【００４３】
圧電素子２５及び一対のシールド部３ａ，３ｂは、接続領域Ｙ１，Ｙ２において点状に固定されている。圧電素子２５及び一対のシールド部３ａ，３ｂの固定部Ｒの平均径の下限としては、１ｍｍが好ましく、２ｍｍがより好ましい。一方、固定部Ｒの平均径の上限としては、５ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。前記平均径が前記下限より小さいと、固定部Ｒの接着強度が不十分となるおそれがある。逆に、前記平均径が前記上限を超えると、固定部Ｒの圧電素子２５の変形に及ぼす影響が大きくなるおそれがある。なお、「平均径」とは、等面積の真円に換算した径をいう。また、「固定部の平均径」とは、固定部の平面視における平均径をいう。
【００４４】
＜利点＞
当該センサーユニット２１は、圧電素子２５の平面視両側に、一対のシールド部３ａ，３ｂを離間した状態で保持するスペーサ２２ａ，２２ｂを有するので、一対のシールド部３ａ，３ｂが圧電素子２５、特に圧電素子２５の検出領域Ｘの変形に及ぼす影響の低減効果を高めやすい。
【００４５】
［第三実施形態］
＜センサーユニット＞
図５のセンサーユニット３１は、シート状の圧電素子２５と、圧電素子２５の厚さ方向両側に配設される一対のシート状のシールド部３３ａ，３３ｂとを備える。圧電素子２５は一対のシールド部３３ａ，３３ｂと部分的に固定されている。圧電素子２５は、圧電膜２６と、圧電膜２６の一方側の面に積層される第１電極２７と、圧電膜２６の他方側の面に積層される第２電極２８とを有する。第１電極２７はシグナル電極を構成し、第２電極２８はグランド電極を構成する。つまり、圧電素子２５は、厚さ方向一方側に積層されるシグナル電極と、厚さ方向他方側に配設されるグランド電極とを有する。一方のシールド部３３ａ（圧電素子２５の第１電極２７側に配設されるシールド部）は、絶縁層１４ａと、絶縁層１４ａの外面側に積層されるシールド層１５と、絶縁層１４ａの内面側に積層される導電層３４とを有する。他方のシールド部３３ｂ（圧電素子２５の第２電極２８側に配設されるシールド部）は、絶縁層１４ｂと、絶縁層１４ｂの外面側に積層されるシールド層１５とを有する。また、当該センサーユニット３１は、第１電極２７に接続され、外部に電気信号を出力する第１リード線２９ａと、第２電極２８に接続され、外部に電気信号を出力する第２リード線２９ｂとを有する。さらに、当該センサーユニット３１は、圧電素子２５の平面視両側に、一対のシールド部３３ａ，３３ｂを離間した状態で保持するスペーサ２２ａ，２２ｂを有する。当該センサーユニット３１は、例えば音響機器等に取り付けられて用いられ、音や振動を検出する歪みセンサーとして構成されている。当該センサーユニット３１は、前記シグナル電極側に配設される一方のシールド部３３ａが、絶縁層１４ａの内面側に積層される導電層３４を有する以外、図３のセンサーユニット２１と同様の構成を有する。そのため、以下では一方のシールド部３３ａについてのみ説明する。
【００４６】
（シールド部）
前述のように、一方のシールド部３３ａは、絶縁層１４ａと、絶縁層１４ａの外面側に積層されるシールド層１５と、絶縁層１４ａの内面側に積層される導電層３４とを有する。一方のシールド部３３ａは、絶縁層１４ａ、シールド層１５及び導電層３４の３層構造体である。一方のシールド部３３ａは可撓性を有する。シールド部３３ａの絶縁層１４ａ及びシールド層１５の具体的構成としては、図１のセンサーユニット１と同様とすることができる。
【００４７】
（導電層）
導電層３４は、一方のシールド部３３ａの最内層を構成する。導電層３４は導電性を有する。また、導体層３４は、シールド層１５と絶縁状態で保持されている。導電層３４は、第１電極２７（シグナル電極）と電気的に接続されている。導電層３４は、検出領域Ｘの表面側の全領域を被覆するよう配設されることが好ましく、圧電膜２６の表面側の全領域を被覆するよう配設されることがより好ましい。導電層３４と検出領域Ｘとの間には空気層が形成されていることが好ましい。また、この空気層は、検出領域Ｘの表面の全面に亘って形成されていることがより好ましい。
【００４８】
導電層３４は、例えば金属又は金属化合物を主成分として形成される。前記金属としては、例えば銀、銅、金、ニッケル、アルミニウム、カーボン等が挙げられる。また、前記金属化合物としては、例えばＩＴＯ等が挙げられる。導電層３４は、金属印刷又は金属蒸着によって絶縁層１４ａの内面に積層されてもよく、絶縁層１４ａの内面に金属箔を接着することで積層されてもよい。導電層３４の平均厚さの下限としては、０．０１μｍが好ましく、０．１μｍがより好ましい。一方、導電層３４の平均厚さの上限としては、５００μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。前記平均厚さが前記下限より小さいと、導電層３４の強度が不十分となるおそれがある。逆に、前記平均厚さが前記上限を超えると、シールド部３３ａが不要に厚くなったり、シールド部３３ａの可撓性が不十分となるおそれがある。なお、当該センサーユニット３１は、導電層３４と第１リード線２９ａとが、半田、導電性接着剤等によって接着されることで導電層３４及び第１電極２７が電気的に接続されてもよく、第１リード線２９ａが導電層３４の端部から連続して導電層３４と一体的に形成されることで導電層３４及び第１電極２７が電気的に接続されてもよい。
【００４９】
＜利点＞
当該センサーユニット３１は、第１電極２７側に配設されるシールド部３３ａが、絶縁層１４ａ及び絶縁層１４ａの内面側に積層され、第１電極２７と電気的に接続される導電層３４を有するので、導電層３４及び第１電極２７を同電位に保つことができ、これにより第１電極２７及び導電層３４間における静電容量の発生を抑制することができる。従って、当該センサーユニット３１は、この静電容量が音や振動の検出に与える影響を抑制することができ、音や振動の検出精度をより高めることができる。
【００５０】
［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
【００５１】
例えば、前記スペーサは圧電素子の平面視両側のみに配設されていてもよい。
【００５２】
前記圧電素子は必ずしもリード線を介して一対のシールド部に固定される必要はなく、例えば電極の外面（つまり前記検出領域の外面）がシールド部に直接固定されてもよい。また、前記圧電素子がリード線を介して一対のシールド部に固定される場合であっても、具体的な固定方法は前述の実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、図６に示すように、当該センサーユニット４１は、第２電極４２の外側に配設されるシールド部４３ｂが導電性を有するシールド層４５と、シールド層４５の内面に積層される絶縁層４４ｂと、導電性を有し、絶縁層４４ｂを厚さ方向に貫通する導電部４４ｃとを有し、第２リード線４６ｂがこの導電部４４ｃを介してシールド層４５と電気的に接続されてもよい。
【００５３】
前記圧電素子の平面形状は、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜設計可能である。また、前述の各実施形態の構成は適宜組み合わせることが可能であり、例えば図３及び図５のセンサーユニット２１，３１においてスペーサ２２ａ，２２ｂを有しない構成を採用することも可能であり、図１及び図６のセンサーユニット１，４１においてスペーサを用いることも可能である。
【００５４】
前述の実施形態では、シールド層が帯状のフィルム部材の長手方向中央部を折り返すことで形成される構成について説明した。この点に関し、例えば図７に示すように、シールド層５５は、圧電素子の両面側に配設される一対の帯状のフィルム部材５５ａと、この一対のフィルム部材５５ａの長手方向一方側端部同士を接続する導電部材５５ｂとによって形成されてもよい。また、一対のフィルム部材５５ａ及び導電部材５５ｂの接続方法は特に限定されるものではなく、例えば導電性テープを用いて接続してもよく、ネジを用いて接続してもよい。
【００５５】
当該センサーユニットは、前述のように圧電素子及び一対のシールド部が部分的に固定されることで、一対のシールド部が圧電素子の共振に及ぼす影響を低減することができる。一方、当該センサーユニットは、必要に応じてシールド部の外面に錘を積層してもよい。具体的には、当該センサーユニットは、第１電極側に配設されるシールド部の外面に合成樹脂を主成分とするシート状の錘を積層してもよい。当該センサーユニットは、例えば第２電極側に配設されるシールド部の外面を弦楽器の響板に取り付けて用いる場合、第１電極側に配設されるシールド部の外面に錘を積層することで、圧電素子及び響板の間に空気層が形成されることを防止することができ、これにより響板の振動を圧電素子に伝わりやすくすることができる。また、当該センサーユニットは、圧電素子の第２電極の外面とこの第２電極側に配設されるシールド部の内面とのみを密着させることも可能であり、かかる構成によっても響板の振動を圧電素子に伝わりやすくすることが可能である。
【００５６】
当該センサーユニットは、例えば弦楽器の響板等に取り付けられる楽器用ピックアップとして用いることができる他、バウンダリーマイクロホンや、建築物、機械、輸送機等の異音や騒音を検出するための装置等、楽器以外の部材に用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、本発明のセンサーユニットは、音や振動の検出精度に優れるので、弦楽器等の楽器用ピックアップとして用いられるのに適している。
【符号の説明】
【００５８】
１，２１，３１，４１  センサーユニット
２，２５  圧電素子
３ａ，３ｂ，３３ａ，３３ｂ，４３ｂ  シールド部
１１，２６  圧電膜
１２，２７  第１電極
１３，２８，４２  第２電極
１４ａ，１４ｂ，４４ｂ  絶縁層
１５，４５，５５  シールド層
１６ａ，２９ａ  第１リード線
１６ｂ，２９ｂ，４６ｂ  第２リード線
２２ａ，２２ｂ  スペーサ
３４  導電層
４４ｃ  導電部
５５ａ  フィルム部材
５５ｂ  導電部材
Ｒ  固定部
Ｘ  検出領域
Ｙ１  第１接続領域
Ｙ２  第２接続領域
Ｚ  折り返し部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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