(57)【要約】      （修正有）【課題】弾性表面波共振器からの漏れによる他の弾性表面波共振器との相互干渉を、吸音材塗布に伴う設備や吸音材管理を要することなく効果的に抑制できる弾性表面波型加速度センサを提供する。【解決手段】圧電デバイス３０の弾性表面波伝播抑制構造２０は、圧電基板１０上に弾性表面波共振器１１、１２、１３を備えた圧電デバイス３０における弾性表面波の伝播を抑制するための構造であって、たとえば、弾性表面波共振器１１とそこから励振される弾性表面波の伝播を抑制する対象物であるところの弾性表面波共振器１２との間に、吸音効果を有する吸音手段として金属めっきされた接地電極２４を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性表面波共振器を備えた圧電デバイスにおける弾性表面波の伝播を抑制するための構造であって、該弾性表面波共振器とそこから励振される弾性表面波の伝播を抑制する対象物との間に、吸音効果を有する吸音手段として金属めっきされた接地電極が設けられていることを特徴とする、圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造。
【請求項２】
前記圧電デバイスが加速度センサであることを特徴とする、請求項１に記載の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造。
【請求項３】
前記吸音手段は二の前記弾性表面波共振器間に設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造。
【請求項４】
前記吸音手段は前記弾性表面波共振器と圧電デバイス基板端部との間に設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造。
【請求項５】
前記吸音手段は前記弾性表面波共振器の周囲を囲んで設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造。
【請求項６】
前記吸音手段たる接地電極は、圧電デバイス素子個片分割前のウエハ状態において電極パターンがつなげられていることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の弾性表面波伝播抑制構造を備えている、圧電デバイス。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかに記載の弾性表面波伝播抑制構造を備えている、加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造、圧電デバイスおよび加速度センサに係り、特に、弾性表面波を不感帯部分と複数の検出部分に配置する加速度センサ等において、弾性表面波共振器からの漏れによる他の弾性表面波共振器との相互干渉を抑制することによって、加速度センサ等の特性を調整することのできる、圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造、圧電デバイスおよび加速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加速度センサは加速度を検知するセンサであり、適切な信号処理を行うことによって、傾きや動き、振動や衝撃といったさまざまな情報が得られる。自動車では、エアバッグや横滑り制御装置などのシステムなどに利用されている。たとえば後掲特許文献１、２には弾性表面波を利用した加速度センサが開示されており、弾性表面波共振子形成部の撓みによって発生する引っ張り・圧縮応力により、弾性表面波（ＳＡＷ）伝播速度を変化させ、発振周波数変化として検出する加速度センサが開示されている。
【０００３】
しかし従前の技術では、撓み量を増やすために錘を負荷させる必要があり、また多軸検出についても、複雑な製造技術や設備が必要であった。また、特に上記文献のうち後者は、高感度化に難点がある上、素子の小型化、回路の小型化にも難点があった。
【０００４】
そこで本願発明者は、これらの課題を解決するために、二の錘部と一の支持部、もしくは一の錘部と二の支持部、およびそれらを連結する梁を有する構造の弾性表面波型加速度センサであって、少なくとも二箇所の梁の表面にそれぞれ一以上の弾性表面波共振器を備えた構成の加速度センサを発明し、特許出願した（特願２０１１−１８９７０７号）。当該発明によれば、多軸検出についても複雑な製造技術や設備を要することなく、簡便な素子構造によって、かつ１個の素子のみによって、２軸または３軸の加速度検出を高感度に行うことができ、また、素子や回路を小型化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２４３９８３号公報「弾性表面波センサ及び弾性表面波センサ素子」
【特許文献２】特開２００９−２４３９８１号公報「弾性表面波センサ」
【特許文献３】特開２００４−２８９１９５号公報「ハイパスフィルタ内蔵配線基板」（特許第４１５０２７３号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
弾性表面波型加速度センサにおいては、多軸の加速度を検出するために、複数の検出部をセンサ素子上に配置する必要があり、複数の検出部の情報を用いて各軸方向の加速度を分離し、１軸、２軸および３軸加速度の検出を行う。
【０００７】
図８は、本願発明者による錘部・支持部・梁部を備えたセンサ素子の構造を示す斜視図である。また、図９は図８に示すセンサにおける弾性表面波伝播状態を示す断面視説明図である。図示するようにセンサ素子８３０は、弾性表面波を発生させるための圧電基板８１０から構成されており、中央の支持部８９Ｃと、錘部８９Ａ、８９Ｂ、および両錘を連結する板厚が薄い梁部８８Ａ、８８Ｂから構成される、簡便な構造である。
【０００８】
なお図には、支持部８９Ｃ上に一の弾性表面波共振器８１２（基準弾性表面波共振器）を、梁８８Ａ、８８Ｂ上に計二の弾性表面波共振器８１１、８１３を有する加速度センサについての例を示している。このように複数の弾性表面波共振器８１１等が同一圧電基板８１０上に配置されている場合、弾性表面波共振器から励振される弾性表面波（ＳＡＷ）は、圧電基板表面を伝播して他の弾性表面波共振器と相互干渉する。このような場合、相互干渉による影響のために、弾性表面波共振器から正しい情報が得られず、加速度検出精度が低下する可能性がある。
【０００９】
このような場合に従来は、複数の弾性表面波共振器の相互干渉を抑制するために、弾性表面波共振器間に接地電極を設け、入出力端子間の直達波の遮蔽用として機能させている。また、弾性表面波共振器の長辺方向（表面波伝播方向）の両端に弾性表面波吸収体（吸音材）を塗布して、不要反射波を抑圧する場合もある。
【００１０】
しかし、接地電極を設ける場合は、弾性表面波からバルク波へ変換されるエネルギーによる干渉が発生する。一方、弾性表面波吸収体（吸音材）を塗布する方法を採る場合、そのための製造技術や設備、また吸音材の管理が必要となる。これら以外の方法で、複数の弾性表面波共振器の相互干渉を抑制可能な方法が必要である。なお、かかる問題は弾性表面波を不感帯部分と複数の検出部分に配置する加速度センサのみならず、弾性表面波共振器を備えた圧電デバイス全般に該当するものである。
【００１１】
そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点をなくし、弾性表面波型加速度センサ等の圧電デバイスにおいて、弾性表面波共振器からの漏れによる他の弾性表面波共振器との相互干渉を、弾性表面波からバルク波へ変換されるエネルギーによる干渉発生も、吸音材塗布に伴う設備や吸音材管理を要することなく効果的に抑制でき、高い性能を維持、発揮することのできる、圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造、圧電デバイスおよび加速度センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明者は上記課題について検討した結果、多軸加速度を検出する弾性表面波型加速度センサにおいて、センサ素子上に配置する複数の弾性表面波共振器間にＧＮＤ電極（接地電極）を設置し、その電極に金属めっきを施すことで課題解決できることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。
【００１３】
〔１〕  弾性表面波共振器を備えた圧電デバイスにおける弾性表面波の伝播を抑制するための構造であって、該弾性表面波共振器とそこから励振される弾性表面波の伝播を抑制する対象物との間に、吸音効果を有する吸音手段として金属めっきされた接地電極が設けられていることを特徴とする、圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造。
〔２〕  前記圧電デバイスが加速度センサであることを特徴とする、〔１〕に記載の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造。
〔３〕  前記吸音手段は二の前記弾性表面波共振器間に設けられていることを特徴とする、〔１〕または〔２〕に記載の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造。
【００１４】
〔４〕  前記吸音手段は前記弾性表面波共振器と圧電デバイス基板端部との間に設けられていることを特徴とする、〔１〕または〔２〕に記載の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造。
〔５〕  前記吸音手段は前記弾性表面波共振器の周囲を囲んで設けられていることを特徴とする、〔１〕または〔２〕に記載の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造。
【００１５】
〔６〕  前記吸音手段たる接地電極は、圧電デバイス素子個片分割前のウエハ状態において電極パターンがつなげられていることを特徴とする、〔１〕ないし〔５〕のいずれかに記載の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造。
〔７〕  〔１〕ないし〔６〕のいずれかに記載の弾性表面波伝播抑制構造を備えている、圧電デバイス。
〔８〕  〔１〕ないし〔６〕のいずれかに記載の弾性表面波伝播抑制構造を備えている、加速度センサ。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造、圧電デバイスおよび加速度センサは上述のように構成されるため、これによれば、弾性表面波型加速度センサ等の圧電デバイスにおいて、弾性表面波共振器からの漏れによる他の弾性表面波共振器との相互干渉を、弾性表面波からバルク波へ変換されるエネルギーによる干渉発生も、吸音材塗布に伴う設備や吸音材管理を要することなく効果的に抑制することができる。それにより、圧電デバイス性能を高度に維持、発揮することができる。
【００１７】
本発明加速度センサによれば、接地電極に金属めっきをする構成によって、複数の弾性表面波共振器間の相互干渉を抑制することができ、高精度の加速度検出機能を有する加速度センサを得ることができる。つまり、接地電極に金属めっきを施すことで、弾性表面波共振器から励振された表面弾性波は接地電極上にめっきされた金属部分で減衰され、吸音材と同様の効果を得ることができる。
【００１８】
また、電気めっきによる調整は高い膜生成効率を得ることができ、センサ素子等圧電デバイス素子を個片分割する前のウエハ状態で接地電極パターンをつなげておくことで、高速かつ大量の加工が可能となる。
【００１９】
なお、本発明の構成においては、弾性表面波共振器から励振された自分の表面弾性波が、圧電基板端面で反射し、戻ってくることを抑制する効果もあるため、接地電極を配置し金属めっきする箇所については、複数の弾性表面波共振器間のみならず、後述するように弾性表面波共振器と圧電基板端面の間、あるいはまた、弾性表面波共振器全体を囲むように設けることもできる。
【００２０】
なお上記特許文献３開示技術について付言する。ここでの接地電極はあくまでも電気特性を得るためのものであり、金属めっきを施し表面弾性波の相互干渉を抑制することを趣旨とする本発明とは異なるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造の基本的な構成例を示す平面視の説明図である。
【図２】本発明の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造の第二の構成例を示す平面視の説明図である。
【図３】本発明の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造の第三の構成例を示す平面視の説明図である。
【図４】実施例の構造を示す斜視図である。
【図５】図４に示す実施例における弾性表面波伝播状態を示す断面視説明図である。
【図６】接地電極に対する金属めっき処理を行う前の実施例加速度センサのインピーダンス特性を示すグラフである。
【図７】金属めっき処理後の実施例加速度センサのインピーダンス特性を示すグラフである。
【図８】本願発明者による錘部・支持部・梁部を備えたセンサ素子の構造を示す斜視図である。
【図９】図８に示すセンサにおける弾性表面波伝播状態を示す断面視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造の基本的な構成例を示す平面視の説明図である。図示するように本発明の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造２０は、圧電基板１０上に弾性表面波共振器を備えた圧電デバイス３０における弾性表面波の伝播を抑制するための構造であって、たとえば、弾性表面波共振器１１とそこから励振される弾性表面波の伝播を抑制する対象物であるところの弾性表面波共振器１２との間に、吸音効果を有する吸音手段として金属めっきされた接地電極２４が設けられていることを、主たる構成とする。また、弾性表面波伝播抑制構造２０を備えている圧電デバイス３０自体も、本発明の範囲内である。
【００２３】
なお、弾性表面波共振器１２にとっては、弾性表面波共振器１２とそこから励振される弾性表面波の伝播を抑制する対象物であるところの弾性表面波共振器１１、１３との間に、吸音効果を有する吸音手段としてそれぞれ、金属めっきされた接地電極２４、２５が設けられている構成である。同様に、弾性表面波共振器１３にとっては、弾性表面波共振器１３とそこから励振される弾性表面波の伝播を抑制する対象物であるところの弾性表面波共振器１２との間に、吸音効果を有する吸音手段として金属めっきされた接地電極２５が設けられている構成である。
【００２４】
かかる構成により本圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造２０では、弾性表面波共振器１１から励振される弾性表面波は、吸音手段たる金属めっきされた接地電極２４によって吸音され、対象物・弾性表面波共振器１２への伝播が抑制される。
【００２５】
同様に、弾性表面波共振器１２から励振される弾性表面波は、吸音手段たる金属めっきされた接地電極２４、２５によって吸音され、各対象物・弾性表面波共振器１１、１３への伝播がそれぞれ抑制される。また、弾性表面波共振器１１から励振される弾性表面波は、吸音手段たる金属めっきされた接地電極２４によって吸音され、対象物・弾性表面波共振器１２への伝播が抑制される。
【００２６】
本発明の弾性表面波伝播抑制構造が適用可能な対象は、弾性表面波共振器を備えた圧電デバイス全般に効果がある。実施例に後述する弾性表面波型加速度センサのみならず、たとえば、振動センサ、圧電振動ジャイロ（角速度センサ）等であり、移動体の速度・加速度・姿勢計測、自動車の着座センサや体重センサ、ショックアブソーバ、ピエゾインジェクタ（ディーゼル燃料噴射ノズル・自動車）、音響装置、点火装置、発振回路、フィルタ回路、駆動装置、インクジェットプリンター等、広範な分野で適用可能である。
【００２７】
図２は、本発明の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造の第二の構成例を示す平面視の説明図である。図示するように本例の弾性表面波伝播抑制構造２３０は、たとえば、吸音手段たる金属めっきされた接地電極２２６が、弾性表面波共振器２１１と圧電デバイスの圧電基板２１０端部との間に設けられている構成である。弾性表面波共振器２１３と圧電デバイスの圧電基板２１０端部との間において金属めっきされた接地電極２２７が設けられている構造も同様である。なお図１の例と同様に、金属めっきされた接地電極２２４、２２５はそれぞれ、弾性表面波共振器２１１−２１２間、弾性表面波共振器２１２−２１３間において弾性表面波の伝播を抑制する。
【００２８】
かかる構成により本弾性表面波伝播抑制構造２３０においては、弾性表面波共振器２１１から励振された自身の表面弾性波が圧電基板２１０端面で反射して戻ってくることが、金属めっきされた接地電極２２６によって抑制される。同様に、弾性表面波共振器２１３から励振された自身の表面弾性波が圧電基板２１０端面で反射して戻ってくることが、金属めっきされた接地電極２２７によって抑制される。
【００２９】
図３は、本発明の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造の第三の構成例を示す平面視の説明図である。図示するように本例の弾性表面波伝播抑制構造３３０は、たとえば、吸音手段たる金属めっきされた接地電極３２４、３２５、３２６がそれぞれ、弾性表面波共振器３１１、３１２、３１３の周囲を囲んで設けられている構成である。
【００３０】
かかる構成により弾性表面波伝播抑制構造３３０においては、弾性表面波共振器３１１、３１２、３１３から励振された自身の表面弾性波が圧電基板３１０端面で反射して戻ってくることも、また他の弾性表面波共振器からの弾性表面波が伝播してくることも、それぞれ、金属めっきされた接地電極３２４、３２５、３２６によって抑制される。
【００３１】
本発明の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造は、吸音手段を構成するための接地電極を、圧電デバイス素子個片分割前のウエハ状態において電極パターンがつなげられている構成とすることができる。したがって、センサ素子等圧電デバイス素子を個片分割する前のウエハ状態で接地電極パターンをつなげておくことにより効率的な製造を行うことができ、高速かつ大量の加工が可能となる。また、高い膜生成効率を得ることのできる電気めっき技術の利点を大いに活かすことができる。
【実施例】
【００３２】
以下、弾性表面波型加速度センサの例により本発明を説明するが、本発明がこれに限定されるものではない。
本例の弾性表面波型加速度センサに係るセンサ素子の基本構造は、図８に示した構成と同様である。
図４は、実施例の構造を示す斜視図である。また、
図５は、図４に示す実施例における弾性表面波伝播状態を示す断面視説明図である。
【００３３】
これらに図示するように本実施例では、たとえば弾性表面波共振器４１２から励振される弾性表面波は、金属めっきされた接地電極４２５を通過する際に吸音効果によって減衰（Ｄ）し、最終的には消滅し、他の弾性表面波共振器４１３との相互干渉が確実に抑制される。
【００３４】
図６は、接地電極に対する金属めっき処理を行う前の実施例加速度センサのインピーダンス特性を示すグラフである。また、
図７は、金属めっき処理後の実施例加速度センサのインピーダンス特性を示すグラフである。これらの比較で明らかなとおり、本発明の吸音手段の構成をとることによって、ゲイン、ディレイともに良好なインピーダンス特性を示し、弾性表面波共振器間等における相互干渉が効果的に抑制されていることが示された。
【００３５】
なお、本発明の吸音手段たる金属めっきされた接地電極においてめっき処理に用いる金属は、特に限定されることなくめっき処理に適したあらゆる金属を用いることができる。たとえば、白金、金、銀、銅、カドミウム、ニッケル、クロム、亜鉛系合金、亜鉛−鉄、亜鉛−ニッケル、スズ−亜鉛、スズ−銀、スズ−コバルト、黄銅、ブロンズ、はんだ、スズ、パラジウム、スズ−銀、等である。また、めっき方法も特に限定されないが、上述のとおり電気めっきは大量製造の点で好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の圧電デバイスの弾性表面波伝播抑制構造、圧電デバイスおよび加速度センサによれば、弾性表面波共振器からの漏れによる他の弾性表面波共振器等との相互干渉を、接地電極に金属めっきをするという極めて簡素な構成によって効果的に抑制することができ、それにより、圧電デバイス性能を高度に維持、発揮することができる。したがって、圧電デバイスを用いる全分野および関連する分野において、産業上利用性が高い発明である。
【符号の説明】
【００３７】
１０、２１０、３１０、４１０…圧電基板
２０、２２０、３２０、４２０…弾性表面波伝播抑制構造
３０、２３０、３３０、４３０…圧電デバイス
１１、１２、１３、２１１、２１２、２１３、３１１、３１２、３１３、４１１、４１２、４１３…弾性表面波共振器
２４、２５、２２４、２２５、２２６、２２７、３２４、３２５、３２６、４２４、４２５…金属めっきされた接地電極
４８Ａ、４８Ｂ…梁部
４９Ａ、４９Ｂ…錘部
４９Ｃ…支持部
Ｄ…減衰
ＳＡＷ…弾性表面波
【００３８】
８８Ａ、８８Ｂ…梁部
８９Ａ、８９Ｂ…錘部
８９Ｃ…支持部
８１０…圧電基板
８１１、８１３…弾性表面波共振器
８１２…弾性表面波共振器（基準弾性表面波共振器）
８３０…センサ素子
ＳＡＷ…弾性表面波
【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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【図８】
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【図９】
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