(57)【要約】【課題】低コストで、しかも安定した応力検知が可能な応力感応素子を提供する。【解決手段】圧電材料である水晶によって構成され、振動腕２０と、この振動腕２０と一体形成され、連結部１０ａ、１０ｃを介して振動腕２０の両端に接続される梁部１０ｂと、を備える。そして、連結部１０ａの一方の端部と梁部１０ｂの一方の端部とが接合され、梁部１０ｂの他方の端部と連結部１０ｃの一方の端部とが接合され、連結部１０ａの他方の端部と連結部１０ｃの他方の端部とに振動腕２０の両端部が接合されている。【選択図】図１
2008197030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動腕と、該振動腕の両端部に夫々一体化された梁部と、を備え、前記振動腕と直交する直交方向の応力検知を行うことを特徴とする応力感応素子。
【請求項２】
前記振動腕と前記梁部との間に連結部を備え、該連結部の一端を固定部としたことを特徴とする請求項１に記載の応力感応素子。
【請求項３】
前記梁部の略中央に括れ部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の応力感応素子。
【請求項４】
前記梁部の略中央を固定部としたことを特徴とする請求項１に記載の応力感応素子。
【請求項５】
前記固定部の両側にそれぞれ括れ部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の応力感応素子。
【請求項６】
前記振動腕の両端に重りを取り付けたことを特徴とする請求項４又は５に記載の応力感応素子。
【請求項７】
前記振動腕が双音叉型であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の応力感応素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、応力感応素子に関し、特に圧電振動子の共振周波数の変化を利用して加速度等の応力を検出するのに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
加速度センサは従来から自動車、航空機、ロケットから各種プラントの異常振動監視等まで、広く使用されている。特許文献１に図７の斜視図に示すような加速度センサの梁構造が開示されている。図７において符号５０は２つの振動ビーム５１を有する水晶双音叉振動子、５２は水晶双音叉振動子５０の接着部、６０は水晶双音叉振動子５０と同一カットの水晶より構成した梁であって、水晶双音叉振動子５０の接着部５２と当接する部分の板厚のみを、他の部分の板厚より厚くした突起部７０を一体的に形成し、該突起部７０と双音叉振動子の接着部５２とは接着剤等により接着、固定される。そして、梁６０の自由端には重り８０を設け、該重り８０と対向する一端はベース９０に固定する。
【０００３】
図７のように構成した加速度センサのベース９０を被測定物に固定し、矢印方向に加速度を受けると重り８０は梁６０を撓ませ、梁６０に固定した水晶双音叉振動子５０は圧縮あるいは伸張応力を受け、周波数が変化する。つまり、周波数の変化量から加速度の大きさを測定するセンサである。梁６０上に突起部７０を形成することにより、無い場合に比べて水晶双音叉振動子５０に加わる応力の大きさが増加するため、梁６０の板厚を薄くすることなく、且つ重り８０の質量を増加することなく、高感度の加速度センサを構成することができると開示されている。
【特許文献１】特開平２−２４８８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の加速度センサは、同一カットの水晶より構成した梁６０に、水晶双音叉振動子５０を接着し、更に梁６０の自由端に重りを接着して加速度センサを構成するので、工数が増加し、製造コストが高くなるという問題点があった。
本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、低コストで、しかも安定した応力検知が可能な応力感応素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の応力感応素子は、振動腕と、この振動腕の両端部に夫々一体化された梁部と、を備え、振動腕と直交する直交方向の応力検知を行うように構成した。このように構成すれば、例えばエッチング加工によって簡単に製造することが可能になるため、製造コストの低減することができる。
また本発明の応力感応素子は、振動腕と梁部との間に連結部を備え、この連結部の一端を固定部とした。このように構成すると単一方向の応力を感度良く検知することができる。
【０００６】
また本発明の応力感応素子は、梁部の略中央に括れ部を設けるようにした。このように構成すると、括れ部により梁部をより撓み易くできるので、単一方向の応力を感度良く検知することができる。
また本発明の応力感応素子は、梁部の略中央を固定部とした。このように構成すると、単一方向の応力を感度良く検知することができる。
また本発明の応力感応素子は、固定部の両側にそれぞれ括れ部を設けるようにした。このように構成すると、括れ部により梁部をより撓み易くできるので、単一方向の応力を感度良く検知することができる。
【０００７】
また本発明の応力感応素子は、振動腕の両端に重りを取り付けるようにした。このように構成すると、重りにより梁部をより撓み易くできるので、応力検知感度をより高めることができる。
また本発明の応力感応素子は、振動腕が双音叉型であることを特徴とする。
このように構成すると、応力−周波数変化特性を高めることができるため、応力検出感度が向上すると共に安定度が増すという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１（ａ）は本発明に係る応力感応素子１の構成を示す斜視図である。
この図１に示す応力感応素子１は圧電材料である水晶によって構成され、振動腕２０と、振動腕２０の両端部に夫々一体化された梁部２０ｂと、を備える。そして、連結部１０ａの一方の端部と梁部１０ｂの一方の端部とが接合され、梁部１０ｂの他方の端部と連結部１０ｃの一方の端部とが接合され、連結部１０ａの他方の端部と連結部１０ｃの他方の端部とに振動腕２０の両端部が接合されている。このような応力感応素子１は、周知のフォトリソグラフィ技法とエッチング手段を用いて水晶板をエッチング加工することにより一体的に形成することができる。
【０００９】
振動腕２０は、互いに隣接する第１、第２及び第３の電極部２２、２３、２４と、リード電極（図示しない）と、振動腕２０の端部に設けた端子電極２５、２６を備え、第１、第２及び第３の電極部２２、２３、２４は、それぞれ振動腕２０の両端を除く４つの面に電極を有すると共に、各電極部の対向する電極同士をリード電極で接続する。さらに、第１の電極部２２の上面電極（ＸＺ平面）と、第２の電極部２３の側面電極（ＸＹ平面）と、第３の電極部２４の上面電極（ＸＺ平面）とをリード電極にて振動腕２０の端部に形成した端子電極２５に接続し、第１の電極部２２の側面電極（ＸＹ平面）と、第２の電極部２３の上面電極（ＸＺ平面）と、第３の電極部２４の側面電極（ＸＹ平面）とをリード電極にて振動腕２０の端部に形成した端子電極２６に接続する。
【００１０】
図１（ｂ）は、第２電極部２３の電極２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ上にある瞬間に発生する電荷と、電極２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄの接続を示した断面図である。
振動腕２０に第１、第２及び第３の電極部２２、２３、２４を形成し、端子電極２５、２６に高周波電圧を印加すると、振動腕２０は両端部を節とし、Ｘ−Ｚ面内で固有周波数の屈曲振動をする。そして、振動腕２０の固有周波数（共振周波数）は振動腕２０に加えられる応力（圧縮あるいは伸張）により変化する。
【００１１】
図１（ａ）に示すように振動腕２０に隣接する連結部１０ｃの中央部Ｐを固定し、Ｚ軸方向を加速度検出軸方向とする。例えば、＋Ｚ軸（矢印方向）に加速度を加えると、応力感応素子１には−Ｚ軸方向に慣性力による応力が加わり、Ｐ点を固定しているため、その方向に梁部１０ｂが撓む（反る）ことになる。このとき連結部１０ａと連結部１０ｃとの間隔を狭めるような働きが発生するので振動腕２０には圧縮応力が加わり、共振周波数は低くなる方向へ変化する。逆に、−Ｚ軸方向（矢印と反対方向）に加速度が加わる場合は、応力感応素子１には＋Ｚ軸方向に慣性力による応力が加わり、その方向に応力感応素子１の梁部１０ｂは撓む（反る）ことになる。このとき、連結部１０ａと連結部１０ｃとの間隔を広げるような働きが発生するので振動腕２０には伸張応力が加わり、共振周波数は高くなる方向へ変化する。この周波数変化を検出することにより印加された応力を求めることができる。
【００１２】
また、本実施形態の応力感応素子１においては、平板状の水晶板をフォトリソグラフィ技法とエッチング手段を用いて、中央部分を広範囲にエッチングし、周縁部のみを残すように加工して口字形状の水晶構造体を形成し、この水晶構造体の一辺に蒸着等の手段を用いて、図１（ａ）に示すような第１、第２及び第３の電極部２２、２３、２４と、リード電極（図示しない）と、端子電極２５、２６とを形成するようにしている。
このように形成すれば、構造体の熱膨張係数は全て同一となり、温度変化の影響を最小限に抑えることができるという利点がある。さらに、フォトリソグラフィ技法とエッチング手段を用いて水晶板を加工することにより、少ない製造工数でありながら機能部材の形状はより自由となると共に、加工精度が向上し、小型化を図ることができるという利点もある。
【００１３】
図２は、第２の実施形態の応力感応素子２の構成を示す斜視図である。
図１（ａ）に示す応力感応素子１と異なる点は、振動腕２０と対向する辺の梁部１０ｂの中央部に丸みを帯びた括れ部１１を形成した点である。
図２に示すように梁部１０ｂに括れ部１１を形成すると、加速度検出軸方向（Ｚ軸方向）に加えられた応力に対して梁部１０ｂが撓みやすくなり、応力検出感度が向上するという利点がある。
【００１４】
図３は、第３の実施形態の応力感応素子３の構成を示す斜視図であり、図１（ａ）に示す応力感応素子１と異なる点は、応力感応素子３を固定する位置を振動腕２０に対向する辺の梁部１０ｂの略中央とした点である。図３に示すように梁部１０ｂの略中央を固定すると、加速度検出軸方向（Ｚ軸方向）に応力が加えられると梁部１０ｂは固定点Ｐを頂点あるいは底として撓むことになる。
図４は、第４の実施形態の応力感応素子４の構成を示す斜視図であり、図１（ａ）に示す応力感応素子１と異なる点は、振動腕２０と対向する辺の梁部１０ｂの略中央を固定点Ｐとしたうえで、その両側に括れ部１２、１３を設けた点である。図４に示すように構成すると、加速度検出軸方向（Ｚ軸方向）に加えられた応力に対し梁部１０ｂが撓みやすくなり、応力検出感度が向上するという利点がある。
【００１５】
図５は、第５の実施形態の応力感応素子５の構成を示す平面図であり、この図５に示す応力感応素子５もまた、圧電材料である水晶によって構成され、振動腕２１と、この振動腕２１の両端に接続される梁部１４ａ、１４ｂと、同じく振動腕２１の両端に連結部１５ａ、１５ｂを介して接続される重り３０と、を備える。この場合、梁部１４ａの一方の端と梁部１４ｂの一方の端とを接合すると共に、梁部１４ａの他方の端を振動腕２１の一方の端に、梁部１４ｂの他方の端を振動腕２１の他方の端に、それぞれ接合して振動腕２１の一方の側に配置する。そして、連結部１５ａ、１５ｂのそれぞれ一方の端を重り３０の両端部に接合し、連結部１５ａ、１５ｂの他方の端をそれぞれ振動腕２１の両端部に接合して振動腕２１の他方の側に配置する。このような応力感応素子５もまた、周知のフォトリソグラフィ技法とエッチング手段を用いて水晶板をエッチング加工することにより一体的に形成することができる。
【００１６】
振動腕２１は、図示しないが、図１（ａ）に示した振動腕２０と同様、第１、第２及び第３の電極部と、リード電極とを備え、第１、第２及び第３の電極部は、それぞれ振動腕の両端を除く４つの面に電極を有すると共に、各電極部の対向する電極同士をリード電極で接続する。さらに、第１の電極部の上面電極と、第２の電極部の側面電極と、第３の電極部の上面電極とをリード電極にて一方の端子電極に接続し、第１の電極部の側面電極と、第２の電極部の上面電極と、第３の電極部の側面電極とをリード電極にて他方の端子電極に接続するようにしている。
このように構成される応力感応素子５は、Ｚ軸方向を応力検出軸とし、この＋Ｚ軸方向に加速度が加わると、重り３０には慣性力によって応力（−Ｚ軸方向）が加わり、固定点Ｐと重り３０との距離を広げようとする作用によって、梁部１４ａと連結部１５ａとの結合部と梁部１４ｂと連結部１５ｂとの結合部との距離を狭めようとする作用が発生する。
従って、振動腕２１には圧縮力が加わり振動腕２１の周波数が低くなるよう変化する。この場合、応力感応素子５は重りにより梁部１４ａ、１４ｂ及び連結部１５ａ、１５ｂからなる構造体が撓み易く検知感度が向上するという利点がある。
【００１７】
図６は、第６の実施形態の応力感応素子６の構成を示す平面図であり、図１（ａ）に示す応力感応素子１と異なる点は振動腕として双音叉型水晶振動素子２７を用いた点である。双音叉型水晶振動素子２７の共振周波数の変化と印加される応力（圧縮あるいは伸張）との関係は周知のように略直線となる。
従って、双音叉型水晶振動素子２７に応力が加えられないときの双音叉型水晶振動素子２７の共振周波数をｆ０とし、双音叉型水晶振動素子２７に伸張応力が加わると共振周波数はｆ０より高くなり、圧縮応力が加わると共振周波数はｆ０より減少し、印加応力と共振周波数との関係は略直線となる。
図６に示す応力感応素子６の固定点は連結部１０ｃの略中央、梁部１０ｂの中央のいずれでもよい。また、図２、図４に示すように梁部１０ｂの略中央あるいは、中央を挟んだ両側に括れ部を設けてもよい。
【００１８】
なお、これまで説明した本実施の形態では、平板状の水晶をフォトリソグラフィ技法とエッチング手段を用いて加工して口字形状の水晶構造体を形成する場合を例に挙げて説明したが、例えば弾性を有する弾性部材を用いて構成した連結部１０ａ、１０ｃと梁部１０ｂとの端部を接合してコ字形状の機能部材を形成し、この機能部材に振動腕２０の両端部を接合して口字形状の応力感応素子を構成するようにしても良い。また一枚の平板状の弾性部材にエッチング加工を施し、コ字形状の機能部材を形成し、その開口部に振動腕２０の両端部を接合して口字形状の応力感応素子を構成するようにしても良い。このように構成すると、連結部１０ａ、１０ｃと梁部１０ｂとの端部を接合してコ字形状の機能部材を形成する場合より加工精度が向上し、低コスト化が図られる。さらに、エッチング加工により機能部材を形成する場合は、より自由な形状の機能部材が可能となる。例えばＵ字形状の機能部材をエッチングにより形成し、その開口部に振動腕を接合して応力感応素子を構成することができる。
【００１９】
また、図１に示す応力感応素子１では、連結部１０ｃの中央部Ｐを固定した構成であるので、例えばＸ軸方向の加速に対して連結部１０ａに慣性力が発生し、振動腕２０を圧縮、伸張させる作用が発生しやすい場合がある。
これに対して例えば図３に示す応力感応素子３のように応力感応素子３を固定する位置が振動腕２０に対向する辺の梁部１０ｂの略中央であれば、連結部１０ａと連結部１０ｃとがＸ軸方向の加速に対して同一方向に撓むことがかのうなので連結部１０ａと連結部１０ｃとの間隔が加速前後で保たれ易く、振動腕２０を圧縮、伸張させる作用が発生し難いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は本発明に係る応力感応素子の構成を示した概略斜視図、（ｂ）は電極とその接続を示す断面図。
【図２】第２の実施形態の応力感応素子の構成を示した斜視図。
【図３】第３の実施形態の応力感応素子の構成を示した斜視図。
【図４】第４の実施形態の応力感応素子の構成を示した斜視図。
【図５】第５の実施形態の応力感応素子の構成を示した平面図。
【図６】第６の実施形態の応力感応素子の構成を示した平面図。
【図７】従来の加速度センサの構成を示す斜視図。
【符号の説明】
【００２１】
１、２、３、４、５、６…応力感応素子、１０ａ、１０ｃ、１５ａ、１５ｂ…連結部、１０ｂ、１４ａ、１４ｂ…梁部、１１、１２、１３…括れ部、２０、２１…振動腕、２２…第１の電極部、２３…第２の電極部、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ…電極、２４…第３の電極部、２５、２６…端子電極、２７…双音叉型水晶振動素子、３０…重り、Ｐ…固定部
【図１】
2008197030.tif 000003
【図２】
2008197030.tif 000004
【図３】
2008197030.tif 000005
【図４】
2008197030.tif 000006
【図５】
2008197030.tif 000007
【図６】
2008197030.tif 000008
【図７】
2008197030.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月12日(2007.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極部を有する振動腕と、該振動腕の両端部に夫々連結部を介して一体化された梁部と、を備え、前記連結部または梁部を固定部として載置した応力感応素子であり、検知すべき応力方向に対して前記振動腕の延長方向を直交させて載置したことを特徴とする応力感応素子。
【請求項２】
前記固定部が前記連結部にあり、前記梁部に括れ部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の応力感応素子。
【請求項３】
前記梁部の略中央を固定部としたことを特徴とする請求項１に記載の応力感応素子。
【請求項４】
前記梁部における前記固定部を挟む位置にそれぞれ括れ部を設けたことを特徴とする請求項３に記載の応力感応素子。
【請求項５】
前記振動腕が双音叉型であることを特徴とする請求項１に記載の応力感応素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、応力感応素子に関し、特に圧電振動子の共振周波数の変化を利用して加速度等の応力を検出するのに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
加速度センサは従来から自動車、航空機、ロケットから各種プラントの異常振動監視等まで、広く使用されている。特許文献１に図６の斜視図に示すような加速度センサの梁構造が開示されている。図６において符号５０は２つの振動ビーム５１を有する水晶双音叉振動子、５２は水晶双音叉振動子５０の接着部、６０は水晶双音叉振動子５０と同一カットの水晶より構成した梁であって、水晶双音叉振動子５０の接着部５２と当接する部分の板厚のみを、他の部分の板厚より厚くした突起部７０を一体的に形成し、該突起部７０と双音叉振動子の接着部５２とは接着剤等により接着、固定される。そして、梁６０の自由端には重り８０を設け、該重り８０と対向する一端はベース９０に固定する。
【０００３】
図６のように構成した加速度センサのベース９０を被測定物に固定し、矢印方向に加速度を受けると重り８０は梁６０を撓ませ、梁６０に固定した水晶双音叉振動子５０は圧縮あるいは伸張応力を受け、周波数が変化する。つまり、周波数の変化量から加速度の大きさを測定するセンサである。梁６０上に突起部７０を形成することにより、無い場合に比べて水晶双音叉振動子５０に加わる応力の大きさが増加するため、梁６０の板厚を薄くすることなく、且つ重り８０の質量を増加することなく、高感度の加速度センサを構成することができると開示されている。
【特許文献１】特開平２−２４８８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の加速度センサは、同一カットの水晶より構成した梁６０に、水晶双音叉振動子５０を接着し、更に梁６０の自由端に重りを接着して加速度センサを構成するので、工数が増加し、製造コストが高くなるという問題点があった。
本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、低コストで、しかも安定した応力検知が可能な応力感応素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の応力感応素子は、電極部を有する振動腕と、この振動腕の両端部に夫々連結部を介して一体化された梁部と、を備え、前記連結部または梁部を固定部として載置した応力感応素子であり、検知すべき応力方向に対して前記振動腕の延長方向を直交させて構成した。このように構成すれば、例えばエッチング加工によって簡単に製造することが可能になるため、製造コストの低減することができる。
また本発明の応力感応素子は、振動腕と梁部との間に連結部を備え、この連結部の一端を固定部とした。このように構成すると単一方向の応力を感度良く検知することができる。
【０００６】
また本発明の応力感応素子は、梁部の略中央に括れ部を設けるようにした。このように構成すると、括れ部により梁部をより撓み易くできるので、単一方向の応力を感度良く検知することができる。
また本発明の応力感応素子は、梁部の略中央を固定部とした。このように構成すると、単一方向の応力を感度良く検知することができる。
また本発明の応力感応素子は、梁部における固定部を挟む位置にそれぞれ括れ部を設けるようにした。このように構成すると、括れ部により梁部をより撓み易くできるので、単一方向の応力を感度良く検知することができる。
【０００７】
また本発明の応力感応素子は、振動腕が双音叉型であることを特徴とする。
このように構成すると、応力−周波数変化特性を高めることができるため、応力検出感度が向上すると共に安定度が増すという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１（ａ）は本発明に係る応力感応素子１の構成を示す斜視図である。
この図１に示す応力感応素子１は圧電材料である水晶によって構成され、振動腕２０と、振動腕２０の両端部に夫々一体化された梁部１０ｂと、を備える。即ち、連結部１０ａの一方の端部と梁部１０ｂの一方の端部とが接合され、梁部１０ｂの他方の端部と連結部１０ｃの一方の端部とが接合され、連結部１０ａの他方の端部と連結部１０ｃの他方の端部とに振動腕２０の両端部が接合されている。このような応力感応素子１は、周知のフォトリソグラフィ技法とエッチング手段を用いて水晶板をエッチング加工することにより一体的に形成することができる。
【０００９】
振動腕２０は、互いに隣接する第１、第２及び第３の電極部２２、２３、２４と、リード電極（図示しない）と、振動腕２０の端部に設けた端子電極２５、２６を備え、第１、第２及び第３の電極部２２、２３、２４は、それぞれ振動腕２０の両端を除く４つの面に電極を有すると共に、各電極部の対向する電極同士をリード電極で接続する。さらに、第１の電極部２２の上面電極（ＸＺ平面）と、第２の電極部２３の側面電極（ＸＹ平面）と、第３の電極部２４の上面電極（ＸＺ平面）とをリード電極にて振動腕２０の端部に形成した端子電極２５に接続し、第１の電極部２２の側面電極（ＸＹ平面）と、第２の電極部２３の上面電極（ＸＺ平面）と、第３の電極部２４の側面電極（ＸＹ平面）とをリード電極にて振動腕２０の端部に形成した端子電極２６に接続する。
【００１０】
図１（ｂ）は、第２電極部２３の電極２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ上にある瞬間に発生する電荷と、電極２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄの接続を示した断面図である。
振動腕２０に第１、第２及び第３の電極部２２、２３、２４を形成し、端子電極２５、２６に高周波電圧を印加すると、振動腕２０は両端部を節とし、Ｘ−Ｚ面内で固有周波数の屈曲振動をする。そして、振動腕２０の固有周波数（共振周波数）は振動腕２０に加えられる応力（圧縮あるいは伸張）により変化する。
【００１１】
図１（ａ）に示すように振動腕２０に隣接する連結部１０ｃの中央部を固定（固定部Ｐ）し、振動腕２０の延長方向と直交する方向であるＺ軸方向を加速度検出軸方向とする。例えば、＋Ｚ軸（矢印方向）に加速度を加えると、応力感応素子１には−Ｚ軸方向に慣性力による応力が加わり、Ｐ点を固定しているため、その方向に梁部１０ｂが撓む（反る）ことになる。このとき連結部１０ａと連結部１０ｃとの間隔を狭めるような働きが発生するので振動腕２０には圧縮応力が加わり、共振周波数は低くなる方向へ変化する。逆に、−Ｚ軸方向（矢印と反対方向）に加速度が加わる場合は、応力感応素子１には＋Ｚ軸方向に慣性力による応力が加わり、その方向に応力感応素子１の梁部１０ｂは撓む（反る）ことになる。このとき、連結部１０ａと連結部１０ｃとの間隔を広げるような働きが発生するので振動腕２０には伸張応力が加わり、共振周波数は高くなる方向へ変化する。この周波数変化を検出することにより印加された応力を求めることができる。
【００１２】
また、本実施形態の応力感応素子１においては、平板状の水晶板をフォトリソグラフィ技法とエッチング手段を用いて、中央部分を広範囲にエッチングし、周縁部のみを残すように加工して口字形状の水晶構造体を形成し、この水晶構造体の一辺に蒸着等の手段を用いて、図１（ａ）に示すような第１、第２及び第３の電極部２２、２３、２４と、リード電極（図示しない）と、端子電極２５、２６とを形成するようにしている。
このように形成すれば、構造体の熱膨張係数は全て同一となり、温度変化の影響を最小限に抑えることができるという利点がある。さらに、フォトリソグラフィ技法とエッチング手段を用いて水晶板を加工することにより、少ない製造工数でありながら機能部材の形状はより自由となると共に、加工精度が向上し、小型化を図ることができるという利点もある。
【００１３】
図２は、第２の実施形態の応力感応素子２の構成を示す斜視図である。
図１（ａ）に示す応力感応素子１と異なる点は、振動腕２０と対向する辺の梁部１０ｂの中央部に丸みを帯びた括れ部１１を形成した点である。
図２に示すように梁部１０ｂに括れ部１１を形成すると、加速度検出軸方向（Ｚ軸方向）に加えられた応力に対して梁部１０ｂが撓みやすくなり、応力検出感度が向上するという利点がある。
【００１４】
図３は、第３の実施形態の応力感応素子３の構成を示す斜視図であり、図１（ａ）に示す応力感応素子１と異なる点は、応力感応素子３を固定する位置を振動腕２０に対向する辺の梁部１０ｂの略中央とした点である。図３に示すように梁部１０ｂの略中央部を固定すると、加速度検出軸方向（Ｚ軸方向）に応力が加えられると梁部１０ｂは中央部の固定部Ｐを頂点あるいは底として撓むことになる。
図４は、第４の実施形態の応力感応素子４の構成を示す斜視図であり、図１（ａ）に示す応力感応素子１と異なる点は、振動腕２０と対向する辺の梁部１０ｂの略中央部を固定部Ｐとしたうえで、その両側に括れ部１２、１３を設けた点である。図４に示すように構成すると、加速度検出軸方向（Ｚ軸方向）に加えられた応力に対し梁部１０ｂが撓みやすくなり、応力検出感度が向上するという利点がある。
【００１５】
５ｂからなる構造体が撓み易く検知感度が向上するという利点がある
図５は、第５の実施形態の応力感応素子６の構成を示す平面図であり、図１（ａ）に示す応力感応素子１と異なる点は振動腕として双音叉型水晶振動素子２７を用いた点である。双音叉型水晶振動素子２７の共振周波数の変化と印加される応力（圧縮あるいは伸張）との関係は周知のように略直線となる。
従って、双音叉型水晶振動素子２７に応力が加えられないときの双音叉型水晶振動素子２７の共振周波数をｆ０とし、双音叉型水晶振動素子２７に伸張応力が加わると共振周波数はｆ０より高くなり、圧縮応力が加わると共振周波数はｆ０より減少し、印加応力と共振周波数との関係は略直線となる。
図５に示す応力感応素子６の固定部Ｐは連結部１０ｃの略中央、梁部１０ｂの中央のいずれでもよい。また、図２、図４に示すように梁部１０ｂの略中央あるいは、中央を挟んだ両側に括れ部を設けてもよい。
【００１６】
なお、これまで説明した本実施の形態では、平板状の水晶をフォトリソグラフィ技法とエッチング手段を用いて加工して口字形状の水晶構造体を形成する場合を例に挙げて説明したが、例えば弾性を有する弾性部材を用いて構成した連結部１０ａ、１０ｃと梁部１０ｂとの端部を接合してコ字形状の機能部材を形成し、この機能部材に振動腕２０の両端部を接合して口字形状の応力感応素子を構成するようにしても良い。また一枚の平板状の弾性部材にエッチング加工を施し、コ字形状の機能部材を形成し、その開口部に振動腕２０の両端部を接合して口字形状の応力感応素子を構成するようにしても良い。このように構成すると、連結部１０ａ、１０ｃと梁部１０ｂとの端部を接合してコ字形状の機能部材を形成する場合より加工精度が向上し、低コスト化が図られる。さらに、エッチング加工により機能部材を形成する場合は、より自由な形状の機能部材が可能となる。例えばＵ字形状の機能部材をエッチングにより形成し、その開口部に振動腕を接合して応力感応素子を構成することができる。
【００１７】
また、図１に示す応力感応素子１では、連結部１０ｃの中央部Ｐを固定した構成であるので、例えばＸ軸方向（振動腕２０の延長方向）の加速に対して連結部１０ａに慣性力が発生し、振動腕２０を圧縮、伸張させる作用が発生しやすい場合がある。
これに対して例えば図３に示す応力感応素子３のように応力感応素子３を固定する位置が振動腕２０に対向する辺の梁部１０ｂの略中央であれば、連結部１０ａと連結部１０ｃとがＸ軸方向の加速に対して同一方向に撓むことがかのうなので連結部１０ａと連結部１０ｃとの間隔が加速前後で保たれ易く、振動腕２０を圧縮、伸張させる作用が発生し難いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は本発明に係る応力感応素子の構成を示した概略斜視図、（ｂ）は電極とその接続を示す断面図。
【図２】第２の実施形態の応力感応素子の構成を示した斜視図。
【図３】第３の実施形態の応力感応素子の構成を示した斜視図。
【図４】第４の実施形態の応力感応素子の構成を示した斜視図。
【図５】第５の実施形態の応力感応素子の構成を示した平面図。
【図６】従来の加速度センサの構成を示す斜視図。
【符号の説明】
【００１９】
１、２、３、４、６…応力感応素子、１０ａ、１０ｃ…連結部、１０ｂ…梁部、１１、１２、１３…括れ部、２０…振動腕、２２…第１の電極部、２３…第２の電極部、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ…電極、２４…第３の電極部、２５、２６…端子電極、２７…双音叉型水晶振動素子、Ｐ…固定部
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2008197030.tif 000010
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2008197030.tif 000011
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】削除
【補正の内容】