(57)【要約】【課題】片持ち構造の検出素子を持つ加速度センサにおいて、加速度の印加によって検出素子に発生する異なる極性の電圧を取り出す電極を、それぞれケース部材の両端部へ確実に引き出すこと。【解決手段】加速度センサ１Ａは、複数の圧電セラミックス層を積層した検出素子２と、検出素子２の長さ方向一端部の主表面を異方性導電性接着剤１６を介して接着挟持する一対のケース部材１０，１１とを備える。検出素子２の内部電極３は検出素子の基端部まで引き出され、ケース部材の一端部端面および検出素子の基端部端面に連続的に形成された一方の外部電極６と電気的に接続される。検出素子２の表面電極５ａ，５ｂは検出素子の基端部の手前で終端となり、ケース部材の内側面に形成された内面電極１０ｄ，１１ｄと異方性導電性接着剤１６によって電気的に接続される。内面電極はケース部材の他端部端面に形成された外部電極７と接続される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電セラミックス層を積層した検出素子と、この検出素子の長さ方向一端部の主表面を異方性導電性接着剤を介して接着挟持する一対のケース部材とを備え、
上記検出素子は各セラミックス層の層間および主表面に電極を持ち、
加速度の印加によって上記検出素子に発生する第１の極性の電圧を取り出す電極は、検出素子の基端部まで引き出され、上記ケース部材の一端部端面および検出素子の基端部端面に連続的に形成された一方の外部電極と電気的に接続され、
上記加速度の印加によって上記検出素子に発生する第２の極性の電圧を取り出し、かつ上記検出素子の少なくとも一方の主表面に設けられた電極は、検出素子の基端部の手前で終端となり、
上記検出素子の少なくとも一方の主表面に設けられた電極は、この電極と対面するケース部材の内側面に形成された内面電極と上記異方性導電性接着剤によって電気的に接続され、
上記ケース部材の内面電極は上記外部電極とは異なるケース部材の他の部位に形成された他方の外部電極と電気的に接続されていることを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
ベース板の加速度印加方向の両面に第１，第２の共振子を貼り付けたバイモルフ型検出素子と、この検出素子の長さ方向一端部の主表面を異方性導電性接着剤を介して接着挟持する一対のケース部材とを備え、加速度の印加によって生じる第１，第２の共振子の周波数変化またはインピーダンス変化を差動的に検出して加速度を検出可能とした加速度センサであって、
上記第１，第２の共振子は両主面に電極が形成された圧電体よりなり、その長さ方向中間部にエネルギーが閉じ込められるものであり、
上記第１，第２の共振子の一方の電極は、ベース板に形成された電極を介して、ケース部材の一端部端面および検出素子の基端部端面に連続的に形成された一方の外部電極と電気的に接続され、
上記第１，第２の共振子の他方の電極は、検出素子の基端部の手前で終端となり、
上記第１，第２の共振子の他方の電極は、これら電極と対面する両ケース部材の内側面に形成された内面電極と上記異方性導電性接着剤によって電気的に接続され、
上記両ケース部材の内面電極は上記外部電極とは異なるケース部材の他の部位に形成された他方の２つの外部電極と電気的に個別に接続されていることを特徴とする加速度センサ。
【請求項３】
上記異方性導電性接着剤は、絶縁性接着剤の中に導電性物質により表面がコーティングされた弾性樹脂ボールよりなる導電性粒子が混入されており、
上記異方性導電性接着剤の厚みが上記導電性粒子の粒径より小さくなるように検出素子とケース部材とを圧着させることにより、上記検出素子の主表面に設けられた電極と上記ケース部材の内面電極とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の加速度センサ。
【請求項４】
上記検出素子は、接着面が平面加工されていない一体焼成の積層セラミックスあるいは圧電セラミックス板の接着積層体よりなることを特徴とする請求項３に記載の加速度センサ。
【請求項５】
上記異方性導電性接着剤の導電性粒子の平均圧縮率が２０％以上であることを特徴とする請求項３または４に記載の加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電セラミックスを用いた加速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、片持ち構造で、２層の圧電セラミックスを積層した構造の検出素子を備えた加速度センサが開示されている。この加速度センサは、バイモルフ型検出素子と、この検出素子を表裏両側から挟み込んで支持する一対のケース部材とを備え、ケース部材は検出素子の長手方向の一端部のみを固定支持したものである。検出素子が片持ち構造であるから、両持ち構造に比べて小型で検出感度の良好な加速度センサが得られる。
【０００３】
上記構造の加速度センサの場合には、２層の圧電セラミックス層の分極方向が相互に逆向きであり、検出素子の２つの主表面に形成された表面電極をそれぞれケース部材の一端部端面に形成された２つの外部電極に接続し、検出素子の厚み方向中央部に形成された層間電極は外部に引き出されていない。つまり、２層の圧電セラミック層が電気的に直列接続されている。
【０００４】
この種の加速度センサでは、検出素子が片持ち構造であるため、検出素子の２つの表面電極が検出素子を支持しているケース部材の一端側に集中することになり、各表面電極に相応する外部電極を一端側に形成すると、短絡しやすい。加速度センサを表面実装部品として構成する場合、それぞれの外部電極をケース部材の異なる面に離れて形成するのが望ましいが、上記構造の加速度センサでは、表面電極の一方をケース部材の他の面へ引き出すことが難しい。
【０００５】
表面電極の一方を検出素子の基端部の手前で終端とし、この表面電極と対面するケース部材の内側面に内面電極を形成し、表面電極と内面電極とを導電性接着剤で部分的に接続する方法も考えられる。この場合は、内面電極をケース部材の他の面に形成した外部電極まで延ばせば、検出素子の一方の表面電極を他方の外部電極へ接続することができる。
しかし、このような構造は、導電性接着剤の塗布領域を厳密に制御する必要があるため、製造が難しいだけでなく、表面電極および内面電極と、ケース部材の端面に設けられる一方の外部電極とが近接しているので、短絡する可能性がある。そのため、表面電極および内面電極と外部電極との距離を長くする必要があり、加速度センサ自体が大型化してしまう可能性がある。
【０００６】
上記加速度センサは、２つの圧電セラミックス層が電気的に直列接続されたものであるが、２つの圧電セラミックス層の分極方向を同方向とし、２層の圧電セラミック層を電気的に並列接続した加速度センサを構成することもできる。この場合は、検出素子の厚み方向中央部に形成された層間電極をケース部材の一端部へ引き出し、検出素子の２つの主表面に形成された表面電極をそれぞれケース部材の他の部位へ共通に引き出せばよい。しかしながら、この場合も検出素子が片持ち構造であるため、検出素子の表面電極をケース部材の他の部位へ引き出すのが難しい。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２６４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の目的は、片持ち構造の検出素子を持つ加速度センサにおいて、加速度の印加によって検出素子に発生する異なる極性の電圧を取り出す電極を、それぞれケース部材の異なる部位へ確実に引き出すことができる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】
【０００９】
上記目的は請求項１または２に係る発明によって達成される。
請求項１に係る発明は、複数の圧電セラミックス層を積層した検出素子と、この検出素子の長さ方向一端部の主表面を異方性導電性接着剤を介して接着挟持する一対のケース部材とを備え、上記検出素子は各セラミックス層の層間および主表面に電極を持ち、  加速度の印加によって上記検出素子に発生する第１の極性の電圧を取り出す電極は、検出素子の基端部まで引き出され、上記ケース部材の一端部端面および検出素子の基端部端面に連続的に形成された一方の外部電極と電気的に接続され、上記加速度の印加によって上記検出素子に発生する第２の極性の電圧を取り出し、かつ上記検出素子の少なくとも一方の主表面に設けられた電極は、検出素子の基端部の手前で終端となり、上記検出素子の少なくとも一方の主表面に設けられた電極は、この電極と対面するケース部材の内側面に形成された内面電極と上記異方性導電性接着剤によって電気的に接続され、上記ケース部材の内面電極は上記外部電極とは異なるケース部材の他の部位に形成された他方の外部電極と電気的に接続されていることを特徴とする加速度センサである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、ベース板の加速度印加方向の両面に第１，第２の共振子を貼り付けたバイモルフ型検出素子と、この検出素子の長さ方向一端部の主表面を異方性導電性接着剤を介して接着挟持する一対のケース部材とを備え、加速度の印加によって生じる第１，第２の共振子の周波数変化またはインピーダンス変化を差動的に検出して加速度を検出可能とした加速度センサであって、上記第１，第２の共振子は両主面に電極が形成された圧電体よりなり、その長さ方向中間部にエネルギーが閉じ込められるものであり、上記第１，第２の共振子の一方の電極は、ベース板に形成された電極を介して、ケース部材の一端部端面および検出素子の基端部端面に連続的に形成された一方の外部電極と電気的に接続され、上記第１，第２の共振子の他方の電極は、検出素子の基端部の手前で終端となり、上記第１，第２の共振子の他方の電極は、これら電極と対面する両ケース部材の内側面に形成された内面電極と上記異方性導電性接着剤によって電気的に接続され、上記両ケース部材の内面電極は上記外部電極とは異なるケース部材の他の部位に形成された他方の２つの外部電極と電気的に個別に接続されていることを特徴とする加速度センサである。
【００１１】
請求項１に係る加速度センサの場合、加速度の印加によって検出素子に発生する第１の極性（例えば＋極）の電圧を取り出す電極は、検出素子の基端部まで引き出され、ケース部材の一端部端面および検出素子の基端部端面に連続的に形成された一方の外部電極と電気的に接続される。
一方、加速度の印加によって上記検出素子に発生する第２の極性（例えば−極）の電圧を取り出し、かつ検出素子の少なくとも一方の主表面に設けられた電極は、検出素子の基端部の手前で終端となり、この電極と対面するケース部材の内側面に形成された内面電極と異方性導電性接着剤によって電気的に接続される。異方性導電性接着剤は、周知のように厚み方向には導通するが、平面方向には導通しない。そのため、対向する表面電極と内面電極のみが導通し、ケース部材の一端部端面および検出素子の基端部端面に連続的に形成された一方の外部電極とは導通しない。ケース部材の内面電極はケース部材の他の部位へ引き出され、他の部位に形成された他方の外部電極と電気的に接続される。
このように加速度の印加によって検出素子に発生する２つの極性を持つ電圧の取り出し電極を、それぞれケース部材の異なる部位へ確実に引き出すことができるため、表面実装型部品として構成しやすい。
また、異方性導電性接着剤を用いて検出素子の表面電極をケース部材の内面電極に導通させるので、表面電極あるいは内面電極とケース部材の端面までの距離が短くても、一方の外部電極との絶縁を確保することができる。そのため、加速度センサを小型化できる。
【００１２】
請求項１において、圧電セラミックス層は、２層でもよいし、４層あるいは６層など、多層構造であってもよい。
また、複数の圧電セラミックス層を電気的に直列接続したものでもよいし、並列接続したものでもよい。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１のように加速度の印加によって検出素子に発生する異なる極性の電圧を取り出すのではなく、２つの共振子の撓みによる周波数変化またはインピーダンス変化を差動的に検出して加速度を検出するものである。
この場合は、２つの共振子の一方の電極は、ベース板の電極を介してケース部材の一端部端面および検出素子の基端部端面に連続的に形成された一方の外部電極と電気的に共通に接続される。２つの共振子の他方の電極は、検出素子の基端部の手前で終端となり、これら電極と対面するケース部材の内側面に形成された内面電極と異方性導電性接着剤によって電気的に接続することで、ケース部材の他の部位に設けられた他方の２つの外部電極と個別に接続される。つまり、この場合は３端子構造となる。
この場合も、２つの共振子の電極を、それぞれケース部材の異なる部位へ確実に引き出すことができるため、表面実装型部品として構成しやすい。
【００１４】
請求項３のように、異方性導電性接着剤は、絶縁性接着剤の中に導電性物質により表面がコーティングされた弾性樹脂ボールよりなる導電性粒子が混入されており、異方性導電性接着剤の厚みが導電性粒子の粒径より小さくなるように検出素子とケース部材とを圧着させることにより、検出素子の主表面に設けられた電極とケース部材の内面電極とを電気的に接続するのがよい。
一般に使用されている異方性導電性接着剤は、Ｎｉボールなどの金属粒子を絶縁性接着剤に混入させたものであるが、対向する電極を有する材料がセラミックスのように変形しない材料であり、かかる面精度不足により凹凸がある場合、凸部に対向して形成された電極同士は導通が取れるが、凹部に対向して形成された電極同士では導通が取れず、オープンになる問題がある。そのため、電極を形成する基板面はラップ加工等により平坦にする必要があるが、被加工物が多層の圧電セラミックスの場合、ラップ加工をすると、最外層の圧電セラミックスの厚みにばらつきが発生し、特性ばらつきの原因になる。さらに、基板面を平坦化しても金属粒子径がばらつくと、粒子径の大きい部分のみしか導通せず、粒子径が小さい部分では導通がとれないという問題が残る。これらの問題により、金属粒子を用いた異方性導電性接着剤では導通が安定に確保できない。さらに、大きな親基板で接着加工し、後で細分化するという製造方法を採用すると、より導通が不安定になり、安価な加速度センサを作ることができない。
そこで、樹脂ボールを金属コーティングした導電性粒子を有する異方性導電性接着剤を用いて、検出素子の主表面に設けられた電極とケース部材の内面電極とを電気的に接続すれば、上記の問題を解消することができる。この場合、異方性導電性接着剤の厚みが導電性粒子の粒径より小さくなるように検出素子とケース部材とを圧着させれば、導電性粒子が押しつぶされ、検出素子あるいはケース部材の表面に凹凸があっても、対向する電極を確実に導通させることができる。
【００１５】
請求項４のように、検出素子が、接着面が平面加工されていない一体焼成の積層セラミックスあるいは圧電セラミックス板の接着積層体よりなる場合に、請求項３に記載の異方性導電性接着剤を使用するのがよい。
つまり、上述のように検出素子が多層の圧電セラミックスよりなる場合、ラップ加工をすると、最外層の圧電セラミックスの厚みにばらつきが発生し、特性ばらつきの原因になるため、ラップ加工ができず、表面に凹凸がある。したがって、大きな親基板で接着加工し、後で細分化するという製造方法を採用すると、導通が不安定になり、安価な加速度センサを作ることができないからである。
【００１６】
請求項５のように、異方性導電性接着剤の導電性粒子の平均圧縮率が２０％以上であるものがよい。この場合は、導電性粒子が確実に押しつぶされ、検出素子とケース部材の電極同士を確実に導通させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上の説明で明らかなように、請求項１に係る発明によれば、加速度の印加によって検出素子に発生する電圧が第２の極性を持ち、かつ検出素子の少なくとも一方の主表面に設けられた電極は、検出素子の基端部の手前で終端となり、この電極と対面するケース部材の内側面に形成された内面電極と異方性導電性接着剤によって電気的に接続されるので、対向する表面電極と内面電極のみが導通し、ケース部材の一端部端面および検出素子の基端部端面に連続的に形成された一方の外部電極とは導通しない。そのため、検出素子の表面電極をケース部材の他の部位へ容易に引き出すことができ、表面実装型部品として構成しやすい。
また、異方性導電性接着剤を用いて検出素子の表面電極をケース部材の内面電極に導通させるので、表面電極あるいは内面電極とケース部材の端面までの距離が短くても、外部電極との絶縁を確保することができ、小型の加速度センサを得ることができる。
【００１８】
請求項２に係る発明によれば、加速度の印加によって生じる第１，第２の共振子の周波数変化またはインピーダンス変化を差動的に取り出すための電極の一方を、ケース部材の一端部端面および検出素子の基端部端面に連続的に形成された一方の外部電極に接続し、電極の他方をケース部材の内面電極と異方性導電性接着剤によって接続し、一方の外部電極とは異なる部位に形成された他方の外部電極と接続したので、検出素子の電極をケース部材の異なる部位へ容易に引き出すことができ、表面実装型部品として構成しやすい。
また、異方性導電性接着剤を用いて検出素子の電極をケース部材の内面電極に導通させるので、検出素子の電極あるいは内面電極とケース部材の端面までの距離が短くても、外部電極との絶縁を確保することができ、小型の加速度センサを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明に係る加速度センサの第１実施例を示す。
この加速度センサ１Ａは、検出素子２の長さ方向一端部を断面コ字形の一対のケース部材１０，１１で接着支持することで、片持ち支持したものである。なお、検出素子２およびケース部材１０，１１の上下開放面には、図示しない別のカバー部材が接着され、検出素子２の可動部は密閉される。
【００２１】
ケース部材１０，１１はセラミックや樹脂等の絶縁材料で形成されている。ケース部材１０，１１の一方の保持部１０ａ，１１ａの間には異方性導電接着剤１６を介して検出素子２の一端部（基端部）が接着保持されており、他方の保持部１０ｂ，１１ｂの間には異方性導電接着剤１７を介して検出素子２と同じ厚みを持つ端部材１５が接着保持されている。加速度センサ１Ａは、端部材１５を検出素子２と一体に形成した状態で、一方のケース部材１０（または１１）に両端部で接着した後、検出素子２と端部材１５との間をダイサーなどによって切断し、その後、他方のケース部材１１（または１０）を接着することで、効率よく製造できる。ケース部材１０，１１の内側面には凹部１０ｃ，１１ｃが形成され、この凹部によりケース部材１０，１１と検出素子２との間には、加速度Ｇが作用した時に検出素子２が撓み得る空間が形成されている。なお、加速度印加による検出素子２の撓み量は微小であり、かつ後述する異方性導電性接着剤１６，１７に含まれる導電性粒子により接着剤の厚みを確保できるので、凹部１０ｃ，１１ｃを省略することも可能である。
【００２２】
この実施例の検出素子２は、短冊形状の薄肉な圧電セラミックよりなる２層の圧電体層２ａ，２ｂを積層し、一体に焼成したものである。２つの圧電体層２ａ，２ｂは矢印Ｐで示すように厚み方向に同一方向に分極されている。検出素子２の厚み方向中心には内部電極３が設けられ、表裏の主面には表面電極５ａ，５ｂがそれぞれ設けられている。内部電極３の一端部は、ケース部材１０，１１によって支持された検出素子２の基端部端面まで延ばされ、他端部は検出素子２の自由端まで延びている。そのため、内部電極３は、ケース部材１０，１１の一端面および検出素子２の一端面に連続的に形成された外部電極６と電気的に接続されている。なお、内部電極３の他端部は、自由端まで延びている必要はない。一方、表面電極５ａ，５ｂの一端は、ケース部材１０，１１の保持部１０ａ，１１ａに接着される部分まで延びているが、外部電極６が形成された端面から所定距離手前で終端となっている。表面電極５ａ，５ｂの他端は検出素子２の自由端まで延びている。
【００２３】
表面電極５ａ，５ｂは、ケース部材１０，１１の内側面には内面電極１０ｄ，１１ｄが形成され、この内面電極１０ｄ，１１ｄの一端は一方の保持部１０ａ，１１ａへ延びており、上記表面電極５ａ，５ｂの一端とほぼ同一位置で終端となっている。内面電極１０ｄ，１１ｄの他端は、凹部１０ｃ，１１ｃを経て他方の保持部１０ｂ，１１ｂまで延び、ケース部材１０，１１の他端面および端部材１５の端面に形成された外部電極７と接続されている。
【００２４】
上記表面電極５ａ，５ｂと内面電極１０ｄ，１１ｄとは、上記異方性導電接着剤１６によって電気的に接続されている。異方性導電性接着剤１６は、面方向には導電性を持たず、厚み方向にのみ導電性を有するので、内面電極１０ｄ，１１ｄおよび表面電極５ａ，５ｂは外部電極６と導通しない。そのため、表面電極５ａ，５ｂおよび内面電極１０ｄ，１１ｄと、検出素子２の端面までの絶縁距離Ｌを短くでき、小型の加速度センサを実現できる。
【００２５】
図２は、表面電極５ａ（５ｂ）と内面電極１０ｄ（１１ｄ）との接着部の拡大図である。
この実施例の異方性導電接着剤１６は、絶縁性接着剤１６ａの中に導電性物質により表面がコーティングされた弾性樹脂ボールよりなる導電性粒子１６ｂが混入されている。絶縁性接着剤１６ａとしては、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系などの接着剤が使用される。こ導電性粒子１６ｂは、樹脂ボールに金メッキ、ニッケルメッキ、スズメッキ、銀メッキなどを施したものであり、その粒径は２０μｍ〜１００μｍ、添加量は３〜２０ｗｔ％がよい。樹脂ボールとしては、例えばポリスチレンが使用され、そのヤング率は０．５ＧＰａ〜１０ＧＰａ程度がよい。
【００２６】
検出素子２とケース部材１０，１１とは、異方性導電性接着剤１６の厚みが導電性粒子１６ｂの平均粒径より小さくなるように圧着されている。具体的には、加圧硬化により、導電性粒子の平均粒径の３０〜８０％の厚みに圧着され、導電性粒子１６ｂが押し潰される。そのため、表面電極５ａ，５ｂと内面電極１０ｄ，１１ｄとが確実に接続される。
なお、端部材１５と保持部１０ｂ，１１ｂとを接着する接着剤１７は、ここでは製造工程上、異方性導電接着剤を用いたが、等方性導電性接着剤または絶縁性接着剤であってもよい。
【００２７】
上記のように各層の電極を接続することで、外部電極６，７間に２つの圧電体層２ａ，２ｂが電気的に並列に接続されている。図１の下方向に加速度Ｇが作用すると、慣性により検出素子２は加速度方向と逆方向に撓み、検出素子２の上側の圧電体層２ａには圧縮応力、下側の圧電体層２ｂには引張応力が発生する。圧電体層２ａ，２ｂは厚み方向に同方向に分極されているため、内部電極３にはプラスの電荷が発生し、表面電極５ａ，５ｂにはマイナスの電荷が発生する。そのため、内部電極３と導通する一方の外部電極６にはプラスの電荷が、表面電極５ａ，５ｂと導通する他方の外部電極７にはマイナスの電荷が取り出される。
【００２８】
次に、上記構成よりなる加速度センサの製造方法を、図３〜図５に従って説明する。
まず図３の（ａ）のように、所定の間隔で表面電極５ａ，５ｂおよび内部電極３が形成されている素子親基板２Ｍと、内面側の所定位置ごとに所定幅の凹溝１１ｃおよび内面電極１１ｄが形成された親ケース部材１１Ｍとを準備し、素子親基板２Ｍの片面に親ケース部材１１Ｍを異方性導電性接着剤１６，１７にて加圧接着する。これにより、素子親基板２Ｍの表面電極５ｂと親ケース部材１１Ｍの内面電極１１ｄの電気的接続を行う。
次に、図３の（ｂ）のように、素子親基板２Ｍのみを所定の位置Ｃでカットして片持ち構造とする。
次に、図３の（ｃ）のように、もう片方の面に親ケース部材１０Ｍを異方性導電性接着剤１６，１７にて加圧接着することにより、素子親基板２Ｍの電極とケース部材の電極の電気的接続を行う。
【００２９】
素子親基板２Ｍは、一体焼成の積層圧電セラミックスあるいは圧電セラミックス板の接着積層体でできており、うねり、接着層の厚みバラツキなどにより、１枚内の厚みばらつきや、そり、うねりが生じている。そして、親基板のように大型化することによりさらに厚みがばらつくようになる。また、素子親基板２Ｍは積層体であり、ラップ等の平面加工を施すと、最外層の厚みがばらつき、特性ばらつきが大きくなる問題があるため、平面加工ができない。しかしながら、加圧により導電性粒子が変形する異方性導電性接着剤１６，１７を使用しているため、変形した導電性粒子が親基板２の厚みバラツキを吸収し、素子親基板２Ｍの表面電極５ａ，５ｂとケース部材１０，１１の内面電極１０ｄ，１１ｄとの電気的接続が確実になされる。
【００３０】
こうして接合したブロックＢ１を、図４の（ａ）のように切断線Ｓでカットすることにより、図４の（ｂ）に示す複数の個別ブロックＢ２を得る。
次に、個別ブロックＢ２を横倒しにし、その上下面に親カバー部材を接合することによって、ブロックＢ３（図示せず）を得る。親カバー部材の外面には、予め外部電極となる電極パターンが形成されている。
上記ブロックＢ３をカットしてセンサ素子を構成し、カットされたセンサ素子に対して側面および端面に外部電極６，７をスパッタなどによって形成することで、図５のような加速度センサ１Ａを得ることができる。なお、８，９はカバー部材である。
【００３１】
上記のように樹脂ボールを導電性粒子とした異方性導電性接着剤１６，１７を使用することにより、親基板内に厚みばらつきがあっても、親基板同士の各電極間の接続が確実になされるので、個々の構成部材を親基板で準備し、親基板の状態で接着した後にカット分割する方法を採用しても、素子電極３，５ａ，５ｂと外部電極６，７との接続が安定している加速度センサ１Ａを得ることができる。それゆえに量産性が高く、安価な加速度センサを得ることができる。
【実施例２】
【００３２】
図６は本発明に係る加速度センサの第２実施例を示す。なお、第１実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この加速度センサ１Ｂは、第１実施例の加速度センサ１Ａと同様に、検出素子２の長さ方向一端部を断面コ字形の一対のケース部材１０，１１で接着支持することで、片持ち支持したものである。
【００３３】
この実施例の検出素子２も圧電セラミックスよりなる２層の圧電体層２ａ，２ｂを積層したものである。検出素子２の厚み方向中心に形成された内部電極３の一端は検出素子２の基端まで延びているが、他端は検出素子２の自由端の手前で終端となっている。つまり、内部電極３の他端と検出素子２の自由端との間にはギャップが設けられている。
【００３４】
検出素子２の自由端側の側面には、表面電極５ａ，５ｂを相互に接続する接続電極１８が蒸着やスパッタリングなどによって形成されている。接続電極１８は上記ギャップに形成されているため、内部電極３とは接続されない。この接続電極１８がなくても、２つの圧電体層２ａ，２ｂを電気的に並列接続することは可能であるが、接続電極１８を設けることによって冗長性をもって接続することができ、信頼性が向上する。この実施例では、検出素子２の側面だけでなく、ケース部材１０，１１の側面や端部材１５の側面にも接続電極１９が設けられているが、これら電極は工法上形成されたものであり、必須ではない。
【００３５】
なお、上記のように検出素子２の側面に接続電極１８を設ける場合のほか、検出素子２の自由端側の端面に接続電極１８を設けることで、表面電極５ａ，５ｂを相互に接続してもよい。
また、両方のケース部材１０，１１の内側面に内面電極１０ｄ，１１ｄを形成したが、接続電極１８を設けた場合には、いずれか一方のケース部材の内面電極を省略することもできる。
【実施例３】
【００３６】
図７は本発明に係る加速度センサの第３実施例を示す。なお、第１実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この加速度センサ１Ｃは、第１実施例の加速度センサ１Ａと同様に、検出素子２の長さ方向一端部を一対のケース部材１０，１１で片持ち支持したものである。
この実施例の検出素子２も圧電セラミックスよりなる２層の圧電体層２ａ，２ｂを積層したものであるが、２層の圧電体層２ａ，２ｂの分極方向が逆方向であり、２つの圧電体層２ａ，２ｂが電気的に直列接続されている点が第１，第２実施例と異なる。
【００３７】
検出素子２の厚み方向中心に形成された内部電極３は、検出素子２の両端まで延びておらず、その手前で終端となっている。検出素子２の一方の表面電極５ａは検出素子２の基端から自由端まで延びており、ケース部材１０，１１の一端面および検出素子２の一端面に形成された外部電極６と接続されている。検出素子２の他方の表面電極５ｂは検出素子２の自由端から基端側へ延び、基端の少し手前で終端となっている。
【００３８】
検出素子２の表面電極５ｂと対面するケース部材１１の内面には、内面電極１１ｄが形成されており、この内面電極１１ｄの一端も表面電極５ｂと同様に検出素子２の基端のすこし手前で終端となっている。内面電極１１ｄの他端はケース部材１１の凹部１１ｃを経て他方の保持部１１ｂまで延び、ケース部材１０，１１の他端面および端部材１５の端面に形成された外部電極７と接続されている。
【００３９】
検出素子２とケース部材１０，１１との間は異方性導電性接着剤１６によって接着されており、検出素子２の表面電極５ｂとケース部材１１の内面電極１１ｄとが電気的に接続され、外部電極６とは導通していない。そのため、表面電極５ｂは外部電極７と確実に接続されている。
【実施例４】
【００４０】
図８は本発明に係る加速度センサの第４実施例を示す。なお、第１実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施例の加速度センサ１Ｄの検出素子２は、圧電セラミックスよりなる４層の圧電体層２ａ〜２ｄを積層し、一体に焼成したものである。検出素子２は厚み方向中心から外側に向かってそれぞれ第１層２ａ，２ｃと第２層２ｂ，２ｄとを有し、検出素子２の厚み方向中心には中心電極３が、第１層２ａ，２ｃと第２層２ｂ，２ｄとの間には層間電極４ａ，４ｂが、第２層２ｂ，２ｄの外表面には表面電極５ａ，５ｂがそれぞれ設けられている。
【００４１】
厚み方向で両側の第１層２ａ，２ｃは互いに同じ厚みに形成され、第２層２ｂ，２ｄも互いに同じ厚みに形成されている。そして、第１層２ａ（２ｃ）の方が第２層２ｂ（２ｄ）に比べて厚みが厚く形成されている。圧電体層２ａ〜２ｄは、図８に矢印Ｐで示すように、厚み方向に分極されている。厚み方向中心から一方側の第１層２ａおよび第２層２ｂでは、層間電極４ａを間にして外向きに分極され、厚み方向中心から他方側の第１層２ｃおよび第２層２ｄでは、層間電極４ｂを間にして内向きに分極されている。そのため、中心電極３を挟んだ第１層２ａおよび２ｃは同じ向きに分極されている。
【００４２】
第１層２ａ，２ｃと第２層２ｂ，２ｄとの間に設けられた層間電極４ａ，４ｂの一端は、ケース部材１０，１１によって支持された検出素子２の端面まで延ばされ、ケース部材１０，１１の一端面および検出素子２の一端面に連続的に形成された外部電極６と電気的に接続されている。層間電極４ａ，４ｂの他端は検出素子２の自由端から所定寸法だけ手前の位置で終端となっている。
【００４３】
中心電極３と表面電極５ａ，５ｂは、ケース部材１０，１１によって支持された検出素子２の基端部付近から検出素子２の自由端まで延びている。特に、表面電極５ａ，５ｂはケース部材１０，１１の保持部１０ａ，１１ａに接着される部分まで延びているが、外部電極６が形成された端面から所定距離手前で終端となっている。ケース部材１０，１１の内面に形成された内面電極１０ｃ，１１ｃの一端は、異方性導電接着剤１６によって表面電極５ａ，５ｂの一端と電気的に接続されている。内面電極１０ｃ，１１ｃおよび表面電極５ａ，５ｂは外部電極６と導通しない。内面電極１０ｃ，１１ｃの他端は、ケース部材１０，１１の他端面および端部材１５の端面に形成された外部電極７と電気的に接続されている。
【００４４】
検出素子２の自由端側の側面には、蒸着やスパッタリングなどによって接続電極１８が形成されている。この接続電極１８は、中心電極３と表面電極５ａ，５ｂとを相互に接続するためのものであり、層間電極４ａ，４ｂが延びていない領域に形成されているため、層間電極４ａ，４ｂとは接続されない。
なお、上記のように検出素子２の側面に接続電極１８を設ける場合のほか、検出素子２の自由端側の端面に接続電極１８を設けることで、中心電極３と表面電極５ａ，５ｂとを相互に接続してもよい。
【００４５】
上記のように、層間電極４ａ，４ｂは外部電極６に接続され、中心電極３と表面電極５ａ，５ｂとが接続電極１８によって互いに接続されるとともに、ケース部材１０，１１の内面電極１０ｃ，１１ｃを介して外部電極７まで接続される。外部電極６，７間において、４つの圧電セラミックス層２ａ〜２ｄが電気的に並列接続される。
上記構造の加速度センサ１Ｄも、図３〜図５に示す方法と同様の方法で製造することができる。
【００４６】
図８で矢印方向に加速度Ｇが加わると、慣性により検出素子２は加速度方向と逆方向に撓み、検出素子２の上半分には圧縮応力、下半分には引張応力が発生する。そのため、中心電極３と表面電極５ａ，５ｂにはプラスの電荷が発生し、層間電極４ａ，４ｂにはマイナスの電荷が発生する。その結果、層間電極４ａ，４ｂと導通する一方の外部電極６にはマイナスの電荷が、中心電極３および表面電極５ａ，５ｂと導通する他方の外部電極７にはプラスの電荷が取り出される。
特に、第１層２ａ（２ｃ）に比べて第２層２ｂ（２ｄ）の厚みを薄くすることにより、検出感度が向上する。また、層間電極４ａ，４ｂの一端を検出素子２の自由端から離れた位置で終端とすることにより、感度が向上する。
【実施例５】
【００４７】
図９，図１０は本発明に係る加速度センサの第５実施例を示す。なお、第１実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施例の加速度センサ１Ｅは３端子構造であり、加速度Ｇの印加による検出素子２の撓みによって生じる共振子２ａ，２ｂの周波数変化あるいはインピーダンス変化を差動的に検出して加速度を検出するものである。
【００４８】
検出素子２は、ベース板２ｃの加速度印加方向の両面に共振子２ａ，２ｂを貼り付けたバイモルフ構造を有しており、ベース板２ｃの両面には共振子２ａ，２ｂの振動を妨げないように溝２ｃ1 が設けられている。共振子２ａ，２ｂは圧電セラミック基板の両面に、電極５ａ1 ，５ａ2 および５ｂ1 ，５ｂ2 を一部で対向するように形成したものであり、長さ方向中間部にエネルギーが閉じ込められる。ベース板２ｃと対面しない一方の電極５ａ1 ，５ｂ1 は検出素子２の基端の少し手前で終端となり、ケース部材１０，１１に形成された内面電極１０ｄ，１１ｄと異方性導電性接着剤１６によって電気的に接続されている。さらに、内面電極１０ｄ，１１ｄはケース部材１０，１１の上面に形成された接続電極１９によって、ケース部材１０，１１の外側面に形成された外部電極７ａ，７ｂと個別に接続されている。
【００４９】
ベース板２ｃと対面する共振子２ａ，２ｂの他方の電極５ａ2 ，５ｂ2 は、検出素子２の自由端側に延ばされ、検出素子２の上面に形成された接続電極１８によりベース板２ｃの内部電極３と接続され、さらに内部電極３はケース部材１０，１１の一端面および検出素子２の一端面に連続的に形成された外部電極６に接続される。
この場合は、ケース部材１０，１１の上面の接続電極１９と、検出素子２の上面の接続電極１８とを同一工程で形成できる利点がある。
【００５０】
この実施例では、共振子２ａ，２ｂの他方の電極５ａ2 ，５ｂ2 を外部電極６と接続するために、ベース板２ｃの内部に設けた内部電極３を用いたが、ベース板２ｃの上面に電極を設けて接続することも可能である。
共振子２ａ，２ｂの電極５ａ1 ，５ａ2 およびおよび５ｂ1 ，５ｂ2 の向きは、実施例のようなベース板２ｃとの対向方向に限らず、これと直交方向でもよい。但し、この場合には、上記電極５ａ1 ，５ａ2 およびおよび５ｂ1 ，５ｂ2 と接続される電極をケース部材１０，１１の内面電極１０ｄ，１１ｄと対面する位置に形成する必要がある。
【００５１】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。
上記実施例では、圧電セラミックス層が２層の場合と４層の場合とを示したが、６層以上でもよく、さらに圧電セラミックス層が奇数層であってもよい。奇数層の場合には、厚み方向中心に位置する層はダミー層となる。
外部電極の位置は、第１〜第４実施例のようなケース部材の両端部でもよく、第５実施例のようなケース部材の一端部端面と、これと直交する２面との３箇所でもよく、さらに他の部位に設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明にかかる加速度センサのカバー部材を取り外した状態の正面図である。
【図２】図１に示した加速度センサの接着部の拡大図である。
【図３】図１に示した加速度センサの製造工程の第１段階を示す工程図である。
【図４】図１に示した加速度センサの製造工程の第２段階を示す工程図である。
【図５】図１に示した加速度センサの完成品の外観斜視図である。
【図６】本発明にかかる加速度センサの第２実施例の正面図である。
【図７】本発明にかかる加速度センサの第３実施例の正面図である。
【図８】本発明にかかる加速度センサの第４実施例の正面図である。
【図９】本発明にかかる加速度センサの第５実施例の正面図である。
【図１０】図９に示す加速度センサの外観斜視図である。
【符号の説明】
【００５３】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ    加速度センサ
２                検出素子
３                内部電極
５ａ，５ｂ        表面電極
６，７            外部電極
１０，１１        ケース部材
１０ｄ，１１ｄ    内面電極
１６，１７        異方性導電性接着剤
【図１】
2005164505.tif 000003
【図２】
2005164505.tif 000004
【図３】
2005164505.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005164505.tif 000007
【図６】
2005164505.tif 000008
【図７】
2005164505.tif 000009
【図８】
2005164505.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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