(57)【要約】      （修正有）【課題】製作工程を簡素化させ、最終製品の寸法誤差を減らすことができる圧電衝撃センサ及びその製造方法を提供する。【解決手段】下部カバー３００と、第１及び第２の圧電シートが積層された圧電素子１００と、上部カバー２００とを含み、それぞれの第１及び第２の圧電シートはカンチレバー部と枠部が一体に形成され、上記第１及び第２の圧電シート上に互いに対向する方向に露出するように第１及び第２の内部電極がそれぞれ形成され、上記第１及び第２の内部電極には上記圧電素子の対向する側面から露出する第１のリード部及び第２のリード部がそれぞれ電気的に連結される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部カバーと、
上下に積層された第１及び第２の圧電シートを含み、前記下部カバーの上面に配置される圧電素子と、
前記圧電素子の上面に配置される上部カバーと、
を含み、
前記第１の圧電シートは、第１のカンチレバー部と第１の枠部が一体に形成され、
前記第１のカンチレバー部の上面に形成された第１の内部電極、及び前記第１の枠部の上面に前記圧電素子の長さ方向の一面から露出するように延び且つ前記第１の内部電極と電気的に連結される第１のリード部を含み、
前記第２の圧電シートは、前記第１のカンチレバー部及び前記第１の枠部とそれぞれ上下に重なる第２のカンチレバー部及び第２の枠部が一体に形成され、前記第２のカンチレバー部の上面に形成された第２の内部電極、前記第２の枠部の上面に長さ方向に対向する前記圧電素子の他面から露出するように延びる第２のリード部、及び前記第２の枠部の上面に前記第２の内部電極と前記第２のリード部を連結するように形成された連結部を含む、圧電衝撃センサ。
【請求項２】
前記下部カバー、前記圧電素子及び前記上部カバーを含む積層体の長さ方向に対向する端面に形成され、それぞれ前記第１及び第２のリード部の露出した部分と接続される第１及び第２の外部電極をさらに含む、請求項１に記載の圧電衝撃センサ。
【請求項３】
前記第１の圧電シートは、前記第１の枠部が中央に第１のホールを有し、前記第１のカンチレバー部が前記第１の枠部から前記第１のホールに向かってまっすぐに延びて形成され、
前記第２の圧電シートは、前記第２の枠部が中央に第２のホールを有し、前記第２のカンチレバー部が前記第２の枠部から前記第２のホールに向かってまっすぐに延びて形成される、請求項１又は２に記載の圧電衝撃センサ。
【請求項４】
前記連結部が前記第２のホールの内側縁に露出するように形成される、請求項３に記載の圧電衝撃センサ。
【請求項５】
前記下部カバーの上面と前記上部カバーの下面に第１及び第２の凹部が形成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の圧電衝撃センサ。
【請求項６】
第１の内部電極及び第２の内部電極をそれぞれ有する第１及び第２の圧電シートを上下に積層して圧電素子を製造する段階と、
下部カバーの上面に前記圧電素子を配置する段階と、
前記圧電素子の上面に上部カバーを配置する段階と、
を含み、
前記圧電素子を製造する段階は、
第１のカンチレバー部と第１の枠部を一体に形成する段階と、
前記第１のカンチレバー部の上面に導電性ペーストで第１の内部電極を形成する段階と、
前記第１の枠部の上面に導電性ペーストで前記第１の圧電シートの長さ方向の一面から露出するように第１のリード部を形成する段階と、
第２のカンチレバー部と第２の枠部を一体に形成する段階と、
前記第２のカンチレバー部の上面に導電性ペーストで第２の内部電極を形成する段階と、
前記第２の枠部の上面に導電性ペーストで長さ方向に前記第１の圧電シートの一面と対向する他面から露出するように第２のリード部を形成する段階と、
前記第２の内部電極の一端部と前記第２のリード部の一端部が電気的に連結されるように導電性ペーストを用いて連結部を形成する段階と、
を含む、圧電衝撃センサの製造方法。
【請求項７】
前記下部カバー、前記圧電素子及び前記上部カバーを含む積層体の長さ方向に対向する両面に前記第１及び第２のリード部の露出した部分と接続されるように第１及び第２の外部電極をそれぞれ形成する段階をさらに含む、請求項６に記載の圧電衝撃センサの製造方法。
【請求項８】
前記第１の枠部の中央に「コ」の字状の第１のホールを穿孔して第１のカンチレバー部を形成し、
前記第２の枠部の中央に「コ」の字状の第２のホールを穿孔して第２のカンチレバー部を形成する、請求項６又は７に記載の圧電衝撃センサの製造方法。
【請求項９】
前記連結部が前記第２のホールの内側縁に露出するように形成される、請求項８に記載の圧電衝撃センサの製造方法。
【請求項１０】
前記下部カバーの上面と前記上部カバーの下面に第１及び第２の凹部がさらに形成される、請求項６から９のいずれか一項に記載の圧電衝撃センサの製造方法。
【請求項１１】
中央部に第１のカンチレバー部が配置されるように第１の圧電シートを形成する段階と、
前記第１の圧電シートの前記第１のカンチレバー部の上面に第１の内部電極を形成する段階と、
前記第１のカンチレバー部と同一の形状を有する第２のカンチレバー部が中央に配置されるように第２の圧電シートを形成する段階と、
前記第２の圧電シートの前記第２のカンチレバー部の上面に第２の内部電極を形成する段階と、
前記第１のカンチレバー部の上面に前記第２のカンチレバー部が積層されるように前記第１の圧電シートの上面に前記第２の圧電シートを積層する段階と、
を含む、圧電素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の圧電シートを形成する段階において、前記第１の圧電シートは中央に第１のホールが備えられた第１の枠部を有し、前記第１のカンチレバー部は前記第１の枠部と一体に形成され前記第１のホールに向かって延び、
前記第２の圧電シートを形成する段階において、前記第２の圧電シートは中央に第２のホールが備えられた第２の枠部を有し、前記第２のカンチレバー部は前記第２の枠部と一体に形成され前記第２のホールに向かって延びる、請求項１１に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第２の圧電シートを形成する段階は、
前記第１の枠部と同一の形状を有する前記第２の枠部を形成する段階と、
前記第１のホールと同一の形状を有する前記第２のホールを形成する段階と、
前記第１のカンチレバー部と同一の形状を有する前記第２のカンチレバー部を形成する段階と、
を含む、請求項１２に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の内部電極を形成する段階は、前記第１の圧電シートの上面に前記第１の内部電極と連結され前記第１の圧電シートの一側面に延びるように第１のリード部を形成する段階を含み、
前記第２の内部電極を形成する段階は、前記第２の圧電シートの上面に前記第２の内部電極と連結される第１のリード部を形成する段階と、前記第２の内部電極から前記第２の圧電シートの一側面まで延びる連結部を形成する段階と、を含む、請求項１２又は１３に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法により圧電素子を製造する段階と、
上面に凹部が形成された下部カバーの上面に前記圧電素子を配置する段階と、
前記圧電素子の上面に、下面に凹部が形成された上部カバーの下面を接触するように配置する段階と、
を含む、圧電衝撃センサの製造方法。
【請求項１６】
前記下部カバー、前記圧電素子及び前記上部カバーを含む積層体の長さ方向に対向する両面に第１及び第２の外部電極を形成する段階をさらに含み、
前記第１及び第２の外部電極は第１及び第２のリード部の露出した部分とそれぞれ連結されるように形成される、請求項１５に記載の圧電衝撃センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電衝撃センサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電衝撃センサは、電子製品や機械の異常振動又は動作の原因を究明するのに用いられるものであり、最近では、低騒音と高い品質が求められるコンピュータや携帯電話の開発に主に用いられている。
【０００３】
従来の圧電衝撃センサは、焼成された圧電体が４方向（上下左右）でパッケージ（ｐａｃｋａｇｅ）材料で囲まれている構造を有する。
【０００４】
このような圧電衝撃センサは、まず、焼成された圧電体の上下面又は左右面にキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）が形成された二つのパッケージ構造物が中間層として接合された後、圧電体の左右面又は上下面にカバーとしてのパッケージが再び接合される方法で製造されることができる。
【０００５】
他の製造方法として、圧電衝撃センサは、圧電体の上下面又は左右面に二つのパッケージ構造物を形成して分極し、電極の一方の端を切断してカンチレバー（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ：片持ち梁）を形成した後、最終的にカバーとしてのパッケージを接合して製造されることができる。
【０００６】
しかしながら、上記のカンチレバー構造とその製造方法の場合、内部電極をカンチレバー状に製作するためには分極及び圧電体を切断する工程が必要である。
【０００７】
圧電体を切断する工程が導入されると、製作工程が複雑となるだけでなく、切断時に圧電衝撃センサの寸法誤差が多く発生する可能性もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国公開特許２００８−００１８０１２号公報
【特許文献２】特開２００７−１５８４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、圧電体を切断する工程が不要であるため、製作工程を簡素化させ、最終製品の寸法誤差を減らすことができる圧電衝撃センサ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、下部カバーと、第１及び第２の圧電シートが積層された圧電素子と、上部カバーと、を含み、上記第１及び第２の圧電シートはカンチレバー部と枠部が一体に形成され、上記第１及び第２の圧電シート上に互いに対向する方向に露出するように第１及び第２の内部電極がそれぞれ形成される圧電衝撃センサ及びその製造方法が提供される。そして、上記第１及び第２の内部電極は、上記圧電素子の対向する側面から露出する第１及び第２のリード部とそれぞれ電気的に連結される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、圧電素子を切断する工程がなくても内部電極をカンチレバー状に製作することができるため、製作工程を簡素化させて生産性を高めることができるだけでなく、製造された圧電衝撃センサの寸法誤差を減らして製品不良率を改善することもできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による圧電衝撃センサを概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の外部電極を分離した斜視図である。
【図３】図２の分離斜視図である。
【図４ａ】図１の圧電衝撃センサのうち圧電素子の第１の圧電シート部分を示す斜視図である。
【図４ｂ】図１の圧電衝撃センサのうち圧電素子の第２の圧電シート部分を示す斜視図である。
【図５ａ】本発明の一実施形態による圧電衝撃センサの製造方法を順番に示す斜視図である。
【図５ｂ】本発明の一実施形態による圧電衝撃センサの製造方法を順番に示す斜視図である。
【図５ｃ】本発明の一実施形態による圧電衝撃センサの製造方法を順番に示す斜視図である。
【図５ｄ】本発明の一実施形態による圧電衝撃センサの製造方法を順番に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００１４】
圧電衝撃センサ
図１は、本発明の一実施形態による圧電衝撃センサを概略的に示す斜視図であり、図２は、図１の外部電極を分離した斜視図であり、図３は、図２の分離斜視図である。
【００１５】
図１〜図３を参照すると、本実施形態による圧電衝撃センサ１０は、圧電素子１００と上部及び下部カバー２００、３００を含む。
【００１６】
説明の便宜のために、図２において圧電素子と上下カバーを含む積層体の各面について定義すると、上記積層体の下面及び上面はそれぞれ第１及び第２の面１、２であり、長さ方向の両面は第３及び第４の面３、４であり、幅方向の両面は第５及び第６の面５、６である。
【００１７】
下部カバー３００は、内部電極が形成されていない誘電体を少なくとも１層以上積層して構成され、必要に応じて、圧電体材料で構成されることができる。下部カバー３００は、圧電素子１００の下面に配置される。
【００１８】
上部カバー２００は、内部電極が形成されていない誘電体を少なくとも１層以上積層して構成され、必要に応じて、圧電体材料で構成されることができる。上部カバー２００は、圧電素子の上面に配置される。
【００１９】
このとき、下部カバー３００の上面には、キャビティ（ｃａｖｉｔｙ）形状を有する第１の凹部３１０が形成され、上部カバー２００の下面には、キャビティ（ｃａｖｉｔｙ）形状を有する第２の凹部２１０が形成されることができる。このとき、第１及び第２の凹部３１０、２１０の長さ及び幅は、後述の圧電素子の第１及び第２の内部電極より大きく形成されることができる。また、下部カバー３００及び上部カバー２００にそれぞれ形成される第１及び第２の凹部３１０、２１０は、カバー内にキャビティを形成する代わりに下部及び上部カバーを通して延びない。
【００２０】
本実施形態において、下部及び上部カバー３００、２００に形成された第１及び第２の凹部３１０、２１０は、圧電素子１００が振動するときに第１及び第２の内部電極が自由に振動することができる空間を確保する役割をする。よって、センサ駆動時、圧電素子１００の振動によって上部及び下部カバー２００、３００が破損したり第１及び第２の内部電極の振動伝達が妨害されることを防止することができる。
【００２１】
図４ａは、図１の圧電衝撃センサのうち圧電素子の第１の圧電シート部分を示す斜視図であり、図４ｂは、図１の圧電衝撃センサのうち圧電素子の第２の圧電シート部分を示す斜視図である。
【００２２】
図４ａ及び図４ｂを参照すると、圧電素子１００は、下部の第１の圧電シート１１０と上部の第２の圧電シート１２０が上下に重なって積層された構造である。本実施形態では、圧電素子１００に含まれる第１及び第２の内部電極１４１、１３１がカンチレバー状を有する。
【００２３】
第１の圧電シート１１０は第１の枠部１１１と第１のカンチレバー部１１２が一体型に形成される。
【００２４】
第１の枠部１１１は、中央に第１のホール１１３を有するフレーム状となっており、第１のカンチレバー部１１２は、第１の枠部１１１から第１のホール１１３に向かってまっすぐに延びて形成されることができる。
【００２５】
また、第１のカンチレバー部１１２の上面に第１の内部電極１４１が形成され、第１の枠部１１１の上面には圧電素子１００の長さ方向の第３の面から露出するように第１のリード部１４２が形成される。
【００２６】
このとき、第１の内部電極１４１を第１のカンチレバー部１１２の枠から露出するように形成することによりセンサ作動時に感度を向上させることができる。
【００２７】
このとき、第１の内部電極１４１と第１のリード部１４２が連結される部位に応力が集中し、第１の内部電極１４１の振動状態が安定して維持されることができる。
【００２８】
また、第２の圧電シート１２０は、第１の圧電シート１１０と同一の材料で構成されることができるが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。
【００２９】
第２の圧電シート１２０は、第２の枠部１２１と第２のカンチレバー部１２２が一体型に形成される。
【００３０】
第２の枠部１２１は、中央に第２のホール１２３を有するフレーム状となっており、第２のカンチレバー部１２２は、第２の枠部１２１から第２のホール１２３に向かってまっすぐに延びて形成されることができる。また、第２の圧電シート１２０が第１の圧電シート１１０上に実装されるとき、第２の枠部１２１は、第１の枠部１１１と上下に重なるように形成されることができる。また、第２の圧電シート１２０が第１の圧電シート１１０上に実装されるとき、第２のホール１２３は第１のホール１１３と垂直方向に重なることができ、第２のカンチレバー部１２２は第１のカンチレバー部１１２と垂直方向に重なることができる。
【００３１】
また、第２のカンチレバー部１２２の上面に第２の内部電極１３１が形成され、第２の枠部１２１の上面には第１のリード部１４２と対向する方向に露出するように第２のリード部１３２が形成され、第２の枠部１２１の上面には第２の内部電極１３１と第２のリード部１３２を連結するように連結部１３３が形成される。
【００３２】
このとき、第２の内部電極１３１と連結部１３３が連結される部位に応力が集中し、第２の内部電極１３１の振動状態が安定して維持されることができる。
【００３３】
また、連結部１３３は、必要に応じて、第２のホールの内側縁から露出するように形成されることができ、例えば、第２のホールが四角形状の場合には四角帯形状に形成されることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３４】
また、圧電素子１００と上部及び下部カバー２００、３００が積層されてなる積層体には第１の外部電極４１１及び第２の外部電極４１２が形成される。
【００３５】
第１及び第２の外部電極４１１、４１２は、上記積層体の第３及び第４の面３、４に第１及び第２のリード部１４２、１３２の露出した部分と接続されて電気的に連結されるように形成される。本実施形態によれば、このように第１及び第２のリード部の外部への露出が容易な構造であるため、外部電極の形成も簡単になされることができる。
【００３６】
このとき、第１及び第２の外部電極４１１、４１２は、必要に応じて、上記積層体の第１の面１の一部、第２の面２の一部及び幅方向の第５及び第６の面５、６の一部まで延びるバンド部を有することができる。
【００３７】
また、本実施形態によれば、圧電素子１００が第１及び第２の圧電シート１１０、１２０の２重層構造からなるため、センサの感度をさらに向上させることができる。一実施例として、第２の圧電シート１２０は、第１の圧電シート１１０と接触するために第１の圧電シート１１０の上端に積層されることができる。よって、第２の枠部１２１は第１の枠部１１１と重なり、第２のホール１２３は第１のホール１１３と重なり、第２のカンチレバー部１２２は第１のカンチレバー部１１２と重なる。そして、第１及び第２のリード部１４２、１３２は、このような積層構造の対向する側面から露出する。
【００３８】
圧電衝撃センサの製造方法
以下、本発明の一実施形態により圧電衝撃センサを製造する方法について説明する。
【００３９】
図５ａ〜図５ｄは、本発明の一実施形態による圧電衝撃センサの製造方法を順番に示す斜視図である。
【００４０】
まず、所定の厚さの第１及び第２の圧電シート１１０、１２０を設ける。
【００４１】
第１の圧電シート１１０は、圧電材料で構成され、第１のカンチレバー部１１２と第１の枠部１１１を一体として形成される。
【００４２】
このとき、第１のカンチレバー部１１２は、第１の枠部１１１の中央に「コ」字状の第１のホールを穿孔して形成されることができる。
【００４３】
そして、第１の圧電シート１１０は、第１のカンチレバー部の上面に導電性ペーストを印刷して第１の内部電極１４１を形成し、第１の枠部１１１の上面には導電性ペーストを印刷して第１の圧電シート１１０の長さ方向の第３の面から露出するように第１のリード部１４２を形成して製造される。
【００４４】
第２の圧電シート１２０は、圧電材料で構成され、第２のカンチレバー部１２２と第２の枠部１２１を一体として形成される。
【００４５】
このとき、第２のカンチレバー部１２２は、第２の枠部１２１の中央に「コ」字状の第２のホール１２３を穿孔して形成されることができる。
【００４６】
第２の圧電シート１２０は、まず、第２のカンチレバー部１２２の上面に導電性ペーストを印刷して第１及び第２の内部電極１４１、１３１と相違する極性が印加される第２の内部電極１３１を形成し、そして、第２の枠部１２１の上面には導電性ペーストを印刷して第１のリード部１４２と対向する方向に露出するように第２のリード部１３２を形成し、そして、第２の枠部１２１の上面に導電性ペーストを印刷して第２の内部電極１３１の一端部と第２のリード部１３２の一端部とが電気的に連結されるように連結部１３３を形成して製造される。
【００４７】
そして、第１及び第２の内部電極１４１、１３１がそれぞれ設けられた第１及び第２の圧電シート１１０、１２０を上下に積層して圧電素子１００を製造する。
【００４８】
次に、下部カバー３００の上面に圧電素子１００を配置する。
【００４９】
次に、圧電素子１００の上面に上部カバー２００を配置して積層体を完成する。
【００５０】
このとき、下部カバー３００の上面と上部カバー２００の下面には第１及び第２の凹部３１０、２１０を形成することができる。
【００５１】
次に、下部カバー３００、圧電素子１００及び上部カバー２００が積層された上記積層体の第３及び第４の面３、４に導電性金属ペーストを塗布して、第１及び第２のリード部１４２、１３２の露出した部分とそれぞれ接続されて電気的に連結される第１及び第２の外部電極４１１、４１２をそれぞれ形成する。
【００５２】
従来の圧電衝撃センサは、圧電体の上下面又は左右面に二つのパッケージ構造物を形成して分極し、電極の一方の端を切断してカンチレバー（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ：片持ち梁）を形成した後、最終的にカバーとしてのパッケージを接合して製造される。
【００５３】
しかしながら、上記の構造と製造方法の場合、内部電極を分極しカンチレバー状に製作するためには圧電体を切断する工程が必ず必要である。これは、製作工程を複雑にする原因となるだけでなく、切断過程で寸法ずれが発生し、完成された圧電衝撃センサの寸法誤差が多く発生するという問題ももたらす。
【００５４】
しかしながら、本実施形態によれば、圧電シートの枠部とカンチレバー部を一体に製作し、圧電シート上に導電性ペーストを印刷して内部電極を形成することにより、内部電極を形成した後に圧電体を切断する工程が不要であるため、製作工程を簡素化させることができ、また、従来の切断過程で発生する寸法ずれがないため、完成された圧電衝撃センサの寸法誤差を減らすことができるという効果がある。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
【符号の説明】
【００５６】
１０  圧電衝撃センサ
１００  圧電素子
１１０  第１の圧電シート
１１１  第１の枠部
１１２  第１のカンチレバー部
１１３  第１のホール
１２０  第２の圧電シート
１２１  第２の枠部
１２２  第２のカンチレバー部
１２３  第２のホール
１４１  第１の内部電極
１４２  第１のリード部
１３１  第２の内部電極
１３２  第２のリード部
１３３  連結部
２００  上部カバー
３００  下部カバー
３１０  凹部
４１１  第１の外部電極
４１２  第２の外部電極
【図１】
2017037058.tif 000003
【図２】
2017037058.tif 000004
【図３】
2017037058.tif 000005
【図４ａ】
2017037058.tif 000006
【図４ｂ】
2017037058.tif 000007
【図５ａ】
2017037058.tif 000008
【図５ｂ】
2017037058.tif 000009
【図５ｃ】
2017037058.tif 000010
【図５ｄ】
2017037058.tif 000011