JPH1096742A - 加速度センサ及びその製造方法、並びに加速度センサを利用した衝撃検知機器 - Google Patents
加速度センサ及びその製造方法、並びに加速度センサを利用した衝撃検知機器Info
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- JPH1096742A JPH1096742A JP25980896A JP25980896A JPH1096742A JP H1096742 A JPH1096742 A JP H1096742A JP 25980896 A JP25980896 A JP 25980896A JP 25980896 A JP25980896 A JP 25980896A JP H1096742 A JPH1096742 A JP H1096742A
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Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 広い周波数領域にわたって高感度を有し、し
かも感度等の特性のばらつきの極めて小さい小型の加速
度センサを提供する。 【解決手段】 相対する２つの主面を有する厚み５０μ
ｍ、幅０．５ｍｍ、長さ２ｍｍの長方形状のＬｉＮｂＯ
3 からなる圧電基板２ａ、２ｂの主面同士を、分極軸の
向きが互いに逆方向となるように接合し、圧電素子２を
構成する。圧電素子２の一端に、ＬｉＮｂＯ3 からなる
支持体４ａ、４ｂを直接接合する。圧電素子２の相対す
る２つの主面と支持体４ａ、４ｂに、厚み０．２μｍの
クロム−金からなる電極３ａ、３ｂを連続して形成し、
片持ち梁構造のバイモルフ型機械−電気変換子１を構成
する。
かも感度等の特性のばらつきの極めて小さい小型の加速
度センサを提供する。 【解決手段】 相対する２つの主面を有する厚み５０μ
ｍ、幅０．５ｍｍ、長さ２ｍｍの長方形状のＬｉＮｂＯ
3 からなる圧電基板２ａ、２ｂの主面同士を、分極軸の
向きが互いに逆方向となるように接合し、圧電素子２を
構成する。圧電素子２の一端に、ＬｉＮｂＯ3 からなる
支持体４ａ、４ｂを直接接合する。圧電素子２の相対す
る２つの主面と支持体４ａ、４ｂに、厚み０．２μｍの
クロム−金からなる電極３ａ、３ｂを連続して形成し、
片持ち梁構造のバイモルフ型機械−電気変換子１を構成
する。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、加速度の測定及び
振動の検知等に用いられる加速度センサ及びその製造方
法に関する。さらに詳細には、小型で高性能な加速度セ
ンサ及びその製造方法に関する。また、本発明は、かか
る加速度センサを利用した、出力信号のばらつきの小さ
い衝撃検知機器に関する。
振動の検知等に用いられる加速度センサ及びその製造方
法に関する。さらに詳細には、小型で高性能な加速度セ
ンサ及びその製造方法に関する。また、本発明は、かか
る加速度センサを利用した、出力信号のばらつきの小さ
い衝撃検知機器に関する。
【従来の技術】近年、電子機器の小型化が進み、ノート
型パソコン等の携帯用電子機器が普及してきた。これら
の電子機器の衝撃に対する信頼性を確保し向上させるた
めに、小型で表面実装可能な高性能加速度センサへの需
要が高まっている。例えば、高密度なハードディスクへ
の書き込み動作中に衝撃が加わると、ヘッドの位置ずれ
が生じ、データの書き込みエラーやヘッドの破損を引き
起こす可能性がある。このため、ハードディスクに加わ
った衝撃を検出し、書き込み動作を停止させたり、ヘッ
ドを安全な位置に退避させる技術が必要となる。また、
自動車の衝突時における衝撃から搭乗者を保護するため
に、エアバック装置の衝撃検知用加速度センサなどの需
要も高まっている。さらに、携帯用小型機器に衝撃が加
わったことを検知し、衝撃による機器の故障や誤動作を
回避する機構を装置内に設けたり、衝撃が加わった事実
を記録する機構や装置に対する要求が高まっている。こ
のため、これらの装置に用いる小型加速度センサへのニ
ーズも高くなってきた。従来、加速度センサとしては、
圧電セラミック等の圧電材料を用いたものが知られてい
る。これらの加速度センサを用いれば、圧電材料の電気
−機械変換特性を利用することによって、高い検出感度
を実現することができる。圧電型の加速度センサは、加
速度や振動による力を圧電効果により電圧に変換して出
力するものである。このような加速度センサとしては、
特開平２−２４８０８６号公報に開示されているような
片持ち梁構造の矩形状バイモルフ型機械−電気変換子を
用いたものがある。図２６に示すように、圧電効果を利
用したバイモルフ型機械−電気変換子５０は、電極５２
ａ、５２ｂを形成した圧電セラミック５１ａ、５１ｂを
エポキシ樹脂等の接着剤５３により貼り合わせて形成さ
れる。図２７に示すように、片持ち梁構造は、バイモル
フ型機械−電気変換子５０の一端を導電性接着剤５４な
どによって固定部材５５に接着固定したものである。片
持ち梁構造のバイモルフ型機械−電気変換子は、その共
振周波数が低いために、比較的低い周波数成分を有する
加速度を測定するのに用いられる。また、高い周波数領
域の加速度を測定する場合には、図２８に示すように、
両端を導電性接着剤５４などによって固定部材５５に接
着固定した両持ち梁構造のバイモルフ型機械−電気変換
子５０が用いられる。機械−電気変換子の両端を固定す
ることにより、共振周波数を比較的高くすることができ
る。加速度センサは、固定部材５５を容器の内壁に固定
した状態で、機械−電気変換子５０を容器内に収容する
ことによって構成される。また、機械−電気変換子５０
の電極５２ａ、５２ｂに生じた電荷は、導電性接着剤５
４等を介して外部電極に取り出される。
型パソコン等の携帯用電子機器が普及してきた。これら
の電子機器の衝撃に対する信頼性を確保し向上させるた
めに、小型で表面実装可能な高性能加速度センサへの需
要が高まっている。例えば、高密度なハードディスクへ
の書き込み動作中に衝撃が加わると、ヘッドの位置ずれ
が生じ、データの書き込みエラーやヘッドの破損を引き
起こす可能性がある。このため、ハードディスクに加わ
った衝撃を検出し、書き込み動作を停止させたり、ヘッ
ドを安全な位置に退避させる技術が必要となる。また、
自動車の衝突時における衝撃から搭乗者を保護するため
に、エアバック装置の衝撃検知用加速度センサなどの需
要も高まっている。さらに、携帯用小型機器に衝撃が加
わったことを検知し、衝撃による機器の故障や誤動作を
回避する機構を装置内に設けたり、衝撃が加わった事実
を記録する機構や装置に対する要求が高まっている。こ
のため、これらの装置に用いる小型加速度センサへのニ
ーズも高くなってきた。従来、加速度センサとしては、
圧電セラミック等の圧電材料を用いたものが知られてい
る。これらの加速度センサを用いれば、圧電材料の電気
−機械変換特性を利用することによって、高い検出感度
を実現することができる。圧電型の加速度センサは、加
速度や振動による力を圧電効果により電圧に変換して出
力するものである。このような加速度センサとしては、
特開平２−２４８０８６号公報に開示されているような
片持ち梁構造の矩形状バイモルフ型機械−電気変換子を
用いたものがある。図２６に示すように、圧電効果を利
用したバイモルフ型機械−電気変換子５０は、電極５２
ａ、５２ｂを形成した圧電セラミック５１ａ、５１ｂを
エポキシ樹脂等の接着剤５３により貼り合わせて形成さ
れる。図２７に示すように、片持ち梁構造は、バイモル
フ型機械−電気変換子５０の一端を導電性接着剤５４な
どによって固定部材５５に接着固定したものである。片
持ち梁構造のバイモルフ型機械−電気変換子は、その共
振周波数が低いために、比較的低い周波数成分を有する
加速度を測定するのに用いられる。また、高い周波数領
域の加速度を測定する場合には、図２８に示すように、
両端を導電性接着剤５４などによって固定部材５５に接
着固定した両持ち梁構造のバイモルフ型機械−電気変換
子５０が用いられる。機械−電気変換子の両端を固定す
ることにより、共振周波数を比較的高くすることができ
る。加速度センサは、固定部材５５を容器の内壁に固定
した状態で、機械−電気変換子５０を容器内に収容する
ことによって構成される。また、機械−電気変換子５０
の電極５２ａ、５２ｂに生じた電荷は、導電性接着剤５
４等を介して外部電極に取り出される。
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
加速度センサにおいては、圧電セラミックの接着にエポ
キシ樹脂等からなる接着剤が用いられているが、圧電セ
ラミックのヤング率１５×１０-12 ｍ2 ／Ｎに比べてエ
ポキシ樹脂のヤング率は２００×１０-12 ｍ2 ／Ｎと大
きいため、加速度が加わることによる機械−電気変換子
の歪みがエポキシ樹脂等によって吸収され、感度が低下
してしまう。また、接着層の厚みを均一にして圧電セラ
ミックを接着することは困難であるため、機械−電気変
換子の特性にばらつきが生じるといった問題点がある。
また、矩形状のバイモルフ型機械−電気変換子の感度を
安定させるためには、その共振周波数を安定にすること
が必要である。この場合、機械−電気変換子の固定状態
を安定なものとすることが必要であるが、実際には、機
械的にあるいは温度変化などによって発生する応力に起
因して、金属等の支持部又は固定部材で支持又は固定し
ている部分にずれが生じる。例えば、接着剤を用いて機
械−電気変換子を固定する場合には、接着剤の塗布範囲
によってその固定位置が変わってしまい、機械−電気変
換子の共振周波数がばらついてしまう。また、接着剤の
温度変化によって機械−電気変換子の固定状態が変動し
てしまい、安定な固定状態を維持することが困難とな
る。また、１つ１つの機械−電気変換子を別個に作製し
て、容器に収容する場合には、製造工程上ハンドリング
などが困難となり、加速度センサの小型化が妨げられる
と共に、量産性の低下を招くといった問題点がある。ま
た、圧電セラミックは、種々の原料を混合し焼成して製
作されるために、単結晶材料に比べて材料定数のばらつ
きが大きい。このため、圧電セラミックを用いて加速度
センサを製作した場合には、感度や静電容量が大きくば
らつくことになる。また、圧電セラミックを用いた加速
度センサを、携帯型機器などに加わる衝撃を検知するた
めに用いる場合には、感度のばらつきが大きいために、
衝撃による機器の故障を回避するための基準となる加速
度の大きさの幅が大きくなり、高精度に衝撃を検知する
ことが困難となる。また、静電容量のばらつきは、加速
度センサと接続され、加速度によって生じた電気信号を
増幅する回路の設計を困難とし、回路の増幅度のばらつ
きが生じる。その結果、出力信号が大きくばらつくこと
になり、衝撃検知機器への使用が妨げられる。本発明
は、従来技術における前記課題を解決するためになされ
たものであり、広い周波数領域にわたって高感度を有
し、しかも感度等の特性ばらつきの極めて小さい小型の
加速度センサ及びその製造方法を提供することを目的と
する。また、本発明は、かかる加速度センサを利用し
た、出力信号のばらつきの小さい衝撃検知装置を提供す
ることを目的とする。
加速度センサにおいては、圧電セラミックの接着にエポ
キシ樹脂等からなる接着剤が用いられているが、圧電セ
ラミックのヤング率１５×１０-12 ｍ2 ／Ｎに比べてエ
ポキシ樹脂のヤング率は２００×１０-12 ｍ2 ／Ｎと大
きいため、加速度が加わることによる機械−電気変換子
の歪みがエポキシ樹脂等によって吸収され、感度が低下
してしまう。また、接着層の厚みを均一にして圧電セラ
ミックを接着することは困難であるため、機械−電気変
換子の特性にばらつきが生じるといった問題点がある。
また、矩形状のバイモルフ型機械−電気変換子の感度を
安定させるためには、その共振周波数を安定にすること
が必要である。この場合、機械−電気変換子の固定状態
を安定なものとすることが必要であるが、実際には、機
械的にあるいは温度変化などによって発生する応力に起
因して、金属等の支持部又は固定部材で支持又は固定し
ている部分にずれが生じる。例えば、接着剤を用いて機
械−電気変換子を固定する場合には、接着剤の塗布範囲
によってその固定位置が変わってしまい、機械−電気変
換子の共振周波数がばらついてしまう。また、接着剤の
温度変化によって機械−電気変換子の固定状態が変動し
てしまい、安定な固定状態を維持することが困難とな
る。また、１つ１つの機械−電気変換子を別個に作製し
て、容器に収容する場合には、製造工程上ハンドリング
などが困難となり、加速度センサの小型化が妨げられる
と共に、量産性の低下を招くといった問題点がある。ま
た、圧電セラミックは、種々の原料を混合し焼成して製
作されるために、単結晶材料に比べて材料定数のばらつ
きが大きい。このため、圧電セラミックを用いて加速度
センサを製作した場合には、感度や静電容量が大きくば
らつくことになる。また、圧電セラミックを用いた加速
度センサを、携帯型機器などに加わる衝撃を検知するた
めに用いる場合には、感度のばらつきが大きいために、
衝撃による機器の故障を回避するための基準となる加速
度の大きさの幅が大きくなり、高精度に衝撃を検知する
ことが困難となる。また、静電容量のばらつきは、加速
度センサと接続され、加速度によって生じた電気信号を
増幅する回路の設計を困難とし、回路の増幅度のばらつ
きが生じる。その結果、出力信号が大きくばらつくこと
になり、衝撃検知機器への使用が妨げられる。本発明
は、従来技術における前記課題を解決するためになされ
たものであり、広い周波数領域にわたって高感度を有
し、しかも感度等の特性ばらつきの極めて小さい小型の
加速度センサ及びその製造方法を提供することを目的と
する。また、本発明は、かかる加速度センサを利用し
た、出力信号のばらつきの小さい衝撃検知装置を提供す
ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る加速度センサの第１の構成は、相対す
る２つの主面を有する少なくとも２つの圧電基板の前記
主面同士が直接接合されて構成された圧電素子と、前記
圧電素子の相対する２つの主面に形成された電極とから
なる機械−電気変換子と、前記機械−電気変換子を支持
する支持体とを備えたものである。この加速度センサの
第１の構成によれば、接着剤などの接着層を用いること
なく圧電基板が直接接合されることによって機械−電気
変換子が構成されているので、加速度によって機械−電
気変換子に撓み振動が発生したときに、この撓み振動を
吸収するものは存在しない。このため、圧電基板には損
失なく応力が発生し、大きな起動力が得られる。その結
果、高い感度を有する加速度センサを実現することがで
きる。また、圧電基板の接合が均一となるため、機械−
電気変換子の共振周波数や感度のばらつきが極めて小さ
くなる。さらに、圧電基板間に接着層が介在しないた
め、温度変化によって機械−電気変換子の振動特性が変
化することはない。また、前記本発明の加速度センサの
第１の構成においては、２つの圧電基板の主面同士が、
前記２つの圧電基板の構成原子が酸素及び水酸基からな
る群から選ばれる少なくとも１つを介して相互に結合す
ることにより接合されているのが好ましい。この好まし
い例によれば、２つの圧電基板の主面同士が原子レベル
で強固に直接接合された状態を実現することができる。
また、前記本発明の加速度センサの第１の構成において
は、２つの圧電基板が、分極軸の向きが互いに逆方向と
なるように接合されているのが好ましい。この好ましい
例によれば、２つの圧電基板に発生する応力が圧縮応
力、引っ張り応力と異なるにもかかわらず、２つの圧電
基板には同極性の電荷が発生する。すなわち、２つの圧
電基板には、同じ方向に起電力が発生する。このため、
機械−電気変換子の両面に形成された電極から加速度の
大きさを反映した信号を得ることができる。また、前記
本発明の加速度センサの第１の構成においては、２つの
圧電基板がバッファ層を介して直接接合されているのが
好ましい。この好ましい例によれば、接合面にうねりや
凹凸がある場合、又は接合面にゴミなどの異物が付着し
ている場合にも、バッファ層によって凹凸などが吸収さ
れるので、強固な直接接合面が得られる。また、親水化
処理によって表面に酸素や水酸基が形成され難い材料を
接合する場合にも、バッファ層を介して接合することに
より、強固な直接接合面が得られる。また、前記本発明
の加速度センサの第１の構成においては、機械−電気変
換子の一端が支持体に支持されているのが好ましい。こ
の好ましい例によれば、片持ち梁構造の加速度センサを
実現することができる。また、前記本発明の加速度セン
サの第１の構成においては、機械−電気変換子の両端が
支持体に支持されているのが好ましい。この好ましい例
によれば、両持ち梁構造の加速度センサを実現すること
ができる。そして、同じ長さ、同じ厚さの機械−電気変
換子であっても、片持ち梁構造の場合より共振周波数が
高くなるので、さらに高い周波数領域の加速度を測定す
ることが可能となる。また、前記本発明の加速度センサ
の第１の構成においては、圧電基板が結晶構造３ｍ族の
単結晶圧電材料からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸
をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面
がＹ軸となす角が＋１２９゜〜＋１５２゜の軸に垂直
で、かつ、Ｘ軸を含み、前記圧電基板の重心と支持部中
心とを結ぶ線がＸ軸に垂直であるのが好ましい。この好
ましい例によれば、圧電基板の圧電定数が最大値の９０
〜１００％の値となり、感度の劣化による問題が生じる
ことはない。また、前記本発明の加速度センサの第１の
構成においては、圧電基板が結晶構造３ｍ族の単結晶圧
電材料からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面がＹ軸と
なす角が−２６゜〜＋２６゜の軸に垂直で、かつ、Ｘ軸
を含み、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が
Ｘ軸と平行であるのが好ましい。この好ましい例によれ
ば、圧電基板の圧電定数は最大値の９０〜１００％の値
となり、感度の劣化による問題が生じることはない。ま
た、前記本発明の加速度センサの第１の構成において
は、圧電基板が結晶構造３２族の単結晶圧電材料からな
り、前記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と
したときに、前記圧電基板の主面がＸ軸に垂直で、前記
圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線がＺ軸と＋５２
゜〜＋８６゜の角度をなすのが好ましい。この好ましい
例によれば、圧電基板の圧電定数は最大値の９０〜１０
０％の値となり、感度の劣化による問題が生じることは
ない。また、前記本発明の加速度センサの第１の構成に
おいては、圧電基板が結晶構造３２族の単結晶圧電材料
からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、
Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面がＸ軸となす角
が−２６゜〜＋２６゜の軸に垂直で、かつ、Ｙ軸を含
み、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線がＹ軸
に平行であるのが好ましい。この好ましい例によれば、
圧電基板の圧電定数は最大値の９０〜１００％の値とな
り、感度の劣化による問題が生じることはない。また、
前記本発明の加速度センサの第１の構成においては、圧
電基板が結晶構造３２族の単結晶圧電材料からなり、前
記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたと
きに、前記圧電基板の主面がＸ軸となす角が＋５２゜〜
＋６８゜の軸に垂直で、かつ、Ｚ軸を含み、前記圧電基
板の重心と支持部中心とを結ぶ線がＺ軸に垂直であるの
が好ましい。この好ましい例によれば、圧電基板の圧電
定数は最大値の９０〜１００％の値となり、感度の劣化
による問題が生じることはない。また、本発明に係る加
速度センサの第２の構成は、相対する２つの主面を有す
る少なくとも２つの圧電基板の前記主面同士が接合され
て構成された圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つ
の主面に形成された電極とからなる機械−電気変換子
と、前記機械−電気変換子を支持する支持体とを備え、
前記機械−電気変換子が前記支持体に直接接合されたも
のである。この加速度センサの第２の構成によれば、接
着剤を用いることなく、機械−電気変換子が支持体に直
接接合されているので、機械−電気変換子の支持位置の
ばらつきが小さくなる。その結果、共振周波数のばらつ
きの小さい加速度センサを実現することができる。ま
た、接着剤を用いることなく、機械−電気変換子が支持
体に直接接合されているので、加速度が損失なく機械−
電気変換子に伝達される。また、機械−電気変換子と支
持体との間に接着層が介在しないため、温度変化によっ
て支持状態が変化することもない。また、前記本発明の
加速度センサの第２の構成においては、機械−電気変換
子を構成する圧電基板と支持体とが、前記圧電基板の構
成原子と前記支持体の構成原子が酸素及び水酸基からな
る群から選ばれる少なくとも１つを介して相互に結合す
ることにより接合されているのが好ましい。また、前記
本発明の加速度センサの第２の構成においては、機械−
電気変換子を構成する圧電基板と支持体とがバッファ層
を介して直接接合されているのが好ましい。また、前記
本発明の加速度センサの第２の構成においては、圧電基
板と支持体とが同じ材料からなるのが好ましい。この好
ましい例によれば、温度による歪みの影響を受けること
がないので、温度変化に対して極めて安定な加速度セン
サを実現することができる。また、前記本発明の加速度
センサの第２の構成においては、機械−電気変換子の一
端が支持体に支持されているのが好ましい。また、前記
本発明の加速度センサの第２の構成においては、機械−
電気変換子の両端が支持体に支持されているのが好まし
い。また、本発明に係る加速度センサの第３の構成は、
相対する２つの主面を有する少なくとも２つの圧電基板
の前記主面同士が接合されて構成された圧電素子と、前
記圧電素子の相対する２つの主面に形成された電極とか
らなる機械−電気変換子と、前記機械−電気変換子を支
持する支持体と、前記機械−電気変換子を収容する容器
とを備え、前記支持体が前記容器に直接接合されたもの
である。この加速度センサの第３の構成によれば、接着
剤を用いることなく、機械−電気変換子の支持体が容器
に直接接合されているので、支持体が容器に強固に接合
された状態となる。その結果、実装面に生じた加速度が
容器を通じて損失なく支持体に伝達され得る感度の高い
加速度センサを実現することができる。また、前記本発
明の加速度センサの第３の構成においては、容器と支持
体とが、前記容器の構成原子と前記支持体の構成原子が
酸素及び水酸基からなる群から選ばれる少なくとも１つ
を介して相互に結合することにより接合されているのが
好ましい。また、前記本発明の加速度センサの第３の構
成においては、容器と支持体とがバッファ層を介して直
接接合されているのが好ましい。また、前記本発明の加
速度センサの第３の構成においては、容器と支持体とが
同じ材料からなるのが好ましい。また、本発明に係る加
速度センサの第４の構成は、相対する２つの主面を有す
る少なくとも２つの圧電基板の前記主面同士が接合され
て構成された圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つ
の主面に形成された電極とからなる機械−電気変換子
と、前記機械−電気変換子を支持する支持体と、前記機
械−電気変換子を収容する容器とを備え、前記圧電素子
を構成する前記圧電基板が前記容器に直接接合されるこ
とによって、前記機械−電気変換子が支持されたもので
ある。この加速度センサの第４の構成によれば、接着剤
を用いることなく、圧電素子を構成する圧電基板が容器
に直接接合されているので、機械−電気変換子が容器に
強固に接合された状態となる。その結果、容器が受けた
加速度を損失なく機械−電気変換子に伝達することがで
きるので、感度の高い加速度センサを実現することがで
きる。また、支持部材の役目を容器が担うことになるの
で、構成部材の数を削減することができる。また、前記
本発明の加速度センサの第４の構成においては、圧電基
板と容器とが、前記圧電基板の構成原子と前記容器の構
成原子が酸素及び水酸基からなる群から選ばれる少なく
とも１つを介して相互に結合することにより接合されて
いるのが好ましい。また、前記本発明の加速度センサの
第４の構成においては、圧電基板と容器とがバッファ層
を介して直接接合されているのが好ましい。また、前記
本発明の加速度センサの第４の構成においては、圧電基
板と容器とが同一の材料からなるのが好ましい。また、
本発明に係る加速度センサの第５の構成は、相対する２
つの主面を有する少なくとも２つの圧電基板の前記主面
同士が接合されて構成された圧電素子と、前記圧電素子
の相対する２つの主面に形成された電極とからなる機械
−電気変換子と、前記機械−電気変換子を支持する支持
体と、前記機械−電気変換子を収容する少なくとも２つ
の部分からなる容器とを備え、前記容器を構成する各部
分同士が直接接合されたものである。この加速度センサ
の第５の構成によれば、接着剤を用いることなく、容器
を構成する各部分同士が強固に接合されるので、接合面
の耐熱性が高くなる。その結果、半田リフローなどを行
っても、接合部からガスが発生することはなく、容器を
構成する各部分同士が気密封止された状態となるので、
特性が劣化することのない高い信頼性を有する加速度セ
ンサが得られる。また、前記本発明の加速度センサの第
５の構成においては、容器を構成する各部分同士が、容
器の構成原子が酸素及び水酸基からなる群から選ばれる
少なくとも１つを介して相互に結合することにより接合
されているのが好ましい。また、前記本発明の加速度セ
ンサの第５の構成においては、容器を構成する各部分同
士がバッファ層を介して直接接合されているのが好まし
い。また、本発明に係る加速度センサの製造方法の第１
の構成は、相対する２つの主面を有する少なくとも２つ
の圧電基板の前記主面同士が接合されて構成された圧電
素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形成され
た電極とからなる機械−電気変換子と、前記機械−電気
変換子を支持する支持体とを備えた加速度センサの製造
方法であって、前記２つの圧電基板の前記主面同士を直
接接合することによって前記圧電素子を形成することを
特徴とする。この加速度センサの製造方法の第１の構成
によれば、接着剤などの接着層を用いることなく圧電基
板を直接接合することによって機械−電気変換子を形成
するものであるため、加速度によって機械−電気変換子
に発生した撓み振動が吸収されることのない加速度セン
サが得られる。また、前記本発明の加速度センサの製造
方法の第１の構成においては、親水化処理を施した２つ
の圧電基板の主面同士を接合した後、熱処理を施すこと
により、前記２つの圧電基板の前記主面同士を直接接合
するのが好ましい。この好ましい例によれば、２つの圧
電基板の主面同士が酸素又は水酸基を介して原子レベル
で強固に直接接合された状態を実現することができる。
また、本発明に係る加速度センサの製造方法の第２の構
成は、相対する２つの主面を有する少なくとも２つの圧
電基板の前記主面同士が接合されて構成された圧電素子
と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形成された電
極とからなる機械−電気変換子と、前記機械−電気変換
子を支持する支持体とを備えた加速度センサの製造方法
であって、前記支持体を前記圧電素子を構成する前記圧
電基板に直接接合することを特徴とする。この加速度セ
ンサの製造方法の第２の構成によれば、接着剤を用いる
ことなく、機械−電気変換子を支持体に直接接合したも
のであるため、機械−電気変換子の支持位置のばらつき
の小さい加速度センサが得られる。その結果、共振周波
数のばらつきの小さい加速度センサを実現することがで
きる。また、前記本発明の加速度センサの製造方法の第
２の構成においては、親水化処理を施した支持体と圧電
基板を接合した後、熱処理を施すことにより、前記支持
体を前記圧電基板に直接接合するのが好ましい。また、
本発明に係る加速度センサの製造方法の第３の構成は、
相対する２つの主面を有する少なくとも２つの圧電基板
の前記主面同士が接合されて構成された圧電素子と、前
記圧電素子の相対する２つの主面に形成された電極とか
らなる機械−電気変換子と、前記機械−電気変換子を支
持する支持体と、前記機械−電気変換子を収容する容器
とを備えた加速度センサの製造方法であって、前記支持
体を前記容器に直接接合することを特徴とする。この加
速度センサの製造方法の第３の構成によれば、支持体を
容器に強固に接合することができる。その結果、実装面
に生じた加速度を容器を通じて損失なく支持体に伝達す
ることができるので、感度の高い加速度センサを実現す
ることができる。また、前記本発明の加速度センサの製
造方法の第３の構成においては、親水化処理を施した支
持体と容器を接合した後、熱処理を施すことにより、前
記支持体を前記容器に直接接合するのが好ましい。ま
た、本発明に係る加速度センサの製造方法の第４の構成
は、相対する２つの主面を有する少なくとも２つの圧電
基板の前記主面同士が接合されて構成された圧電素子
と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形成された電
極とからなる機械−電気変換子と、前記機械−電気変換
子を収容する容器とを備えた加速度センサの製造方法で
あって、前記圧電素子を構成する圧電基板を前記容器に
直接接合することを特徴とする。この加速度センサの製
造方法の第４の構成によれば、機械−電気変換子を容器
に強固に接合することができる。その結果、容器が受け
た加速度を損失なく機械−電気変換子に伝達することが
できるので、感度の高い加速度センサを実現することが
できる。また、支持部材の役目を容器に担わせることが
できるので、構成部材の数を削減することができると共
に、製造工程の簡略化を図ることができる。また、前記
本発明の加速度センサの製造方法の第４の構成において
は、親水化処理を施した圧電基板と容器を接合した後、
熱処理を施すことにより、前記圧電基板を前記容器に直
接接合するのが好ましい。また、本発明に係る加速度セ
ンサの製造方法の第５の構成は、相対する２つの主面を
有する少なくとも２つの圧電基板の前記主面同士が接合
されて構成された圧電素子と、前記圧電素子の相対する
２つの主面に形成された電極とからなる機械−電気変換
子と、前記機械−電気変換子を支持する支持体と、前記
機械−電気変換子を収容する少なくとも２つの部分から
なる容器とを備えた加速度センサの製造方法であって、
前記容器の各部分同士を直接接合することを特徴とす
る。この加速度センサの製造方法の第５の構成によれ
ば、接着剤を用いることなく、容器を構成する各部分同
士を強固に接合することができるので、接合面の耐熱性
を高めることができる。その結果、半田リフローなどを
行っても、接合部からガスが発生することはなく、容器
を構成する各部分同士が気密封止された状態となるの
で、特性が劣化することのない高い信頼性を有する加速
度センサを実現することができる。また、前記本発明の
加速度センサの製造方法の第５の構成においては、親水
化処理を施した容器の各部分同士を接合した後、熱処理
を施すことにより、前記容器の各部分同士を直接接合す
るのが好ましい。また、本発明に係る加速度センサの製
造方法の第６の構成は、相対する２つの主面を有する少
なくとも２つの圧電基板の前記主面同士が接合されて構
成された圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主
面に形成された電極とからなる機械−電気変換子と、前
記機械−電気変換子を収容する容器とを備えた加速度セ
ンサの製造方法であって、複数の片持ち梁部又は両持ち
梁部がパターン形成された少なくとも２つの圧電基板を
直接接合して複数の圧電素子を形成する工程と、前記圧
電素子に対応する部位に凹部が形成された容器を前記圧
電基板に直接接合する工程と、前記圧電素子を含む個々
の加速度センサに分離する工程とを備えたものである。
この加速度センサの製造方法の第６の構成によれば、機
械−電気変換子が圧電基板からパターン形成されるの
で、機械−電気変換子の形状のばらつきが小さい。ま
た、機械−電気変換子が支持部と同時に形成されるの
で、機械−電気変換子の支持状態のばらつきが小さい。
このため、片持ち梁又は両持ち梁の長さのばらつきが小
さくなるので、共振周波数などの特性のばらつきの極め
て小さい加速度センサを実現することができる。また、
機械−電気変換子と支持部材及び容器を同一の材料で形
成することができるので、温度による歪みなどの影響を
受けることがなく、安定性に優れた加速度センサを実現
することができる。また、１枚の基板に多数の加速度セ
ンサを一度に作製するものであるため、量産性に優れた
加速度センサを実現することができる。また、前記本発
明の加速度センサの製造方法の第６の構成においては、
圧電素子を形成した後に、前記圧電素子の相対する２つ
の主面に電極を形成するのが好ましい。この好ましい例
によれば、圧電素子がすでに形成されているので、電極
形成時のマスクの位置合わせなどが容易となり、かつ、
圧電素子の上のみに高精度に電極を形成することができ
る。その結果、精度の高い機械−電気変換子が得られ
る。また、この場合には、圧電素子の相対する２つの主
面に電極を形成する際に、同時に圧電基板上に導電層を
形成するのが好ましい。この好ましい例によれば、製造
工程の簡略化が図られる。また、前記本発明の加速度セ
ンサの製造方法の第６の構成においては、圧電基板に電
極を形成した後に、片持ち梁部又は両持ち梁部をパター
ン形成するのが好ましい。この好ましい例によれば、電
極を精度良く位置合わせしなくても、機械−電気変換子
を作製することができる。また、圧電素子が薄い場合に
は、梁部をパターン形成した後に、電極を形成すると、
表と裏の電極がショートすることがあるが、この好まし
い例によれば、この問題を回避することができる。ま
た、この場合には、電極を形成する際に、同時に圧電基
板上に導電層を形成するのが好ましい。また、本発明に
係る加速度センサの製造方法の第７の構成は、相対する
２つの主面を有する少なくとも２つの圧電基板の前記主
面同士が接合されて構成された圧電素子と、前記圧電素
子の相対する２つの主面に形成された電極とからなる機
械−電気変換子と、前記機械−電気変換子を収容する容
器とを備えた加速度センサの製造方法であって、少なく
とも２つの圧電基板を直接接合した後、複数の片持ち梁
部又は両持ち梁部をパターン形成して複数の圧電素子を
形成する工程と、前記圧電素子に対応する部位に凹部が
形成された容器を前記圧電基板に直接接合する工程と、
前記圧電素子を含む個々の加速度センサに分離する工程
とを備えたものである。また、前記本発明の加速度セン
サの製造方法の第７の構成においては、圧電素子を形成
した後に、前記圧電素子の相対する２つの主面に電極を
形成するのが好ましい。また、この場合には、圧電素子
の相対する２つの主面に電極を形成する際に、同時に圧
電基板上に導電層を形成するのが好ましい。また、前記
本発明の加速度センサの製造方法の第７の構成において
は、圧電基板に電極を形成した後に、片持ち梁部又は両
持ち梁部をパターン形成するのが好ましい。また、この
場合には、電極を形成する際に、同時に圧電基板上に導
電層を形成するのが好ましい。また、本発明に係る衝撃
検知装置の構成は、相対する２つの主面を有する少なく
とも２つの圧電基板の前記主面同士が接合されて構成さ
れた圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に
形成された電極とからなる機械−電気変換子と、前記機
械−電気変換子を支持する支持体とを備えた加速度セン
サと、前記加速度センサから出力される信号を変換し、
増幅する増幅回路と、前記増幅回路から出力される信号
と基準となる信号を比較する比較回路と、前記加速度セ
ンサが組み込まれた機器を制御する制御回路と、衝撃を
記録する記憶装置とを備えたものである。この衝撃検知
装置の構成によれば、加速度センサの感度ばらつきや、
静電容量のばらつきがないために、加速度の測定精度が
高く、衝撃を検知する際の基準となる値に対して正確な
判断を比較回路を用いて行うことができると共に、衝撃
を検知して記録したり、衝撃から機器を保護する動作
を、制御回路で判断して指示することの可能な衝撃検知
装置を実現することができる。
め、本発明に係る加速度センサの第１の構成は、相対す
る２つの主面を有する少なくとも２つの圧電基板の前記
主面同士が直接接合されて構成された圧電素子と、前記
圧電素子の相対する２つの主面に形成された電極とから
なる機械−電気変換子と、前記機械−電気変換子を支持
する支持体とを備えたものである。この加速度センサの
第１の構成によれば、接着剤などの接着層を用いること
なく圧電基板が直接接合されることによって機械−電気
変換子が構成されているので、加速度によって機械−電
気変換子に撓み振動が発生したときに、この撓み振動を
吸収するものは存在しない。このため、圧電基板には損
失なく応力が発生し、大きな起動力が得られる。その結
果、高い感度を有する加速度センサを実現することがで
きる。また、圧電基板の接合が均一となるため、機械−
電気変換子の共振周波数や感度のばらつきが極めて小さ
くなる。さらに、圧電基板間に接着層が介在しないた
め、温度変化によって機械−電気変換子の振動特性が変
化することはない。また、前記本発明の加速度センサの
第１の構成においては、２つの圧電基板の主面同士が、
前記２つの圧電基板の構成原子が酸素及び水酸基からな
る群から選ばれる少なくとも１つを介して相互に結合す
ることにより接合されているのが好ましい。この好まし
い例によれば、２つの圧電基板の主面同士が原子レベル
で強固に直接接合された状態を実現することができる。
また、前記本発明の加速度センサの第１の構成において
は、２つの圧電基板が、分極軸の向きが互いに逆方向と
なるように接合されているのが好ましい。この好ましい
例によれば、２つの圧電基板に発生する応力が圧縮応
力、引っ張り応力と異なるにもかかわらず、２つの圧電
基板には同極性の電荷が発生する。すなわち、２つの圧
電基板には、同じ方向に起電力が発生する。このため、
機械−電気変換子の両面に形成された電極から加速度の
大きさを反映した信号を得ることができる。また、前記
本発明の加速度センサの第１の構成においては、２つの
圧電基板がバッファ層を介して直接接合されているのが
好ましい。この好ましい例によれば、接合面にうねりや
凹凸がある場合、又は接合面にゴミなどの異物が付着し
ている場合にも、バッファ層によって凹凸などが吸収さ
れるので、強固な直接接合面が得られる。また、親水化
処理によって表面に酸素や水酸基が形成され難い材料を
接合する場合にも、バッファ層を介して接合することに
より、強固な直接接合面が得られる。また、前記本発明
の加速度センサの第１の構成においては、機械−電気変
換子の一端が支持体に支持されているのが好ましい。こ
の好ましい例によれば、片持ち梁構造の加速度センサを
実現することができる。また、前記本発明の加速度セン
サの第１の構成においては、機械−電気変換子の両端が
支持体に支持されているのが好ましい。この好ましい例
によれば、両持ち梁構造の加速度センサを実現すること
ができる。そして、同じ長さ、同じ厚さの機械−電気変
換子であっても、片持ち梁構造の場合より共振周波数が
高くなるので、さらに高い周波数領域の加速度を測定す
ることが可能となる。また、前記本発明の加速度センサ
の第１の構成においては、圧電基板が結晶構造３ｍ族の
単結晶圧電材料からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸
をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面
がＹ軸となす角が＋１２９゜〜＋１５２゜の軸に垂直
で、かつ、Ｘ軸を含み、前記圧電基板の重心と支持部中
心とを結ぶ線がＸ軸に垂直であるのが好ましい。この好
ましい例によれば、圧電基板の圧電定数が最大値の９０
〜１００％の値となり、感度の劣化による問題が生じる
ことはない。また、前記本発明の加速度センサの第１の
構成においては、圧電基板が結晶構造３ｍ族の単結晶圧
電材料からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面がＹ軸と
なす角が−２６゜〜＋２６゜の軸に垂直で、かつ、Ｘ軸
を含み、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が
Ｘ軸と平行であるのが好ましい。この好ましい例によれ
ば、圧電基板の圧電定数は最大値の９０〜１００％の値
となり、感度の劣化による問題が生じることはない。ま
た、前記本発明の加速度センサの第１の構成において
は、圧電基板が結晶構造３２族の単結晶圧電材料からな
り、前記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と
したときに、前記圧電基板の主面がＸ軸に垂直で、前記
圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線がＺ軸と＋５２
゜〜＋８６゜の角度をなすのが好ましい。この好ましい
例によれば、圧電基板の圧電定数は最大値の９０〜１０
０％の値となり、感度の劣化による問題が生じることは
ない。また、前記本発明の加速度センサの第１の構成に
おいては、圧電基板が結晶構造３２族の単結晶圧電材料
からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、
Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面がＸ軸となす角
が−２６゜〜＋２６゜の軸に垂直で、かつ、Ｙ軸を含
み、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線がＹ軸
に平行であるのが好ましい。この好ましい例によれば、
圧電基板の圧電定数は最大値の９０〜１００％の値とな
り、感度の劣化による問題が生じることはない。また、
前記本発明の加速度センサの第１の構成においては、圧
電基板が結晶構造３２族の単結晶圧電材料からなり、前
記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたと
きに、前記圧電基板の主面がＸ軸となす角が＋５２゜〜
＋６８゜の軸に垂直で、かつ、Ｚ軸を含み、前記圧電基
板の重心と支持部中心とを結ぶ線がＺ軸に垂直であるの
が好ましい。この好ましい例によれば、圧電基板の圧電
定数は最大値の９０〜１００％の値となり、感度の劣化
による問題が生じることはない。また、本発明に係る加
速度センサの第２の構成は、相対する２つの主面を有す
る少なくとも２つの圧電基板の前記主面同士が接合され
て構成された圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つ
の主面に形成された電極とからなる機械−電気変換子
と、前記機械−電気変換子を支持する支持体とを備え、
前記機械−電気変換子が前記支持体に直接接合されたも
のである。この加速度センサの第２の構成によれば、接
着剤を用いることなく、機械−電気変換子が支持体に直
接接合されているので、機械−電気変換子の支持位置の
ばらつきが小さくなる。その結果、共振周波数のばらつ
きの小さい加速度センサを実現することができる。ま
た、接着剤を用いることなく、機械−電気変換子が支持
体に直接接合されているので、加速度が損失なく機械−
電気変換子に伝達される。また、機械−電気変換子と支
持体との間に接着層が介在しないため、温度変化によっ
て支持状態が変化することもない。また、前記本発明の
加速度センサの第２の構成においては、機械−電気変換
子を構成する圧電基板と支持体とが、前記圧電基板の構
成原子と前記支持体の構成原子が酸素及び水酸基からな
る群から選ばれる少なくとも１つを介して相互に結合す
ることにより接合されているのが好ましい。また、前記
本発明の加速度センサの第２の構成においては、機械−
電気変換子を構成する圧電基板と支持体とがバッファ層
を介して直接接合されているのが好ましい。また、前記
本発明の加速度センサの第２の構成においては、圧電基
板と支持体とが同じ材料からなるのが好ましい。この好
ましい例によれば、温度による歪みの影響を受けること
がないので、温度変化に対して極めて安定な加速度セン
サを実現することができる。また、前記本発明の加速度
センサの第２の構成においては、機械−電気変換子の一
端が支持体に支持されているのが好ましい。また、前記
本発明の加速度センサの第２の構成においては、機械−
電気変換子の両端が支持体に支持されているのが好まし
い。また、本発明に係る加速度センサの第３の構成は、
相対する２つの主面を有する少なくとも２つの圧電基板
の前記主面同士が接合されて構成された圧電素子と、前
記圧電素子の相対する２つの主面に形成された電極とか
らなる機械−電気変換子と、前記機械−電気変換子を支
持する支持体と、前記機械−電気変換子を収容する容器
とを備え、前記支持体が前記容器に直接接合されたもの
である。この加速度センサの第３の構成によれば、接着
剤を用いることなく、機械−電気変換子の支持体が容器
に直接接合されているので、支持体が容器に強固に接合
された状態となる。その結果、実装面に生じた加速度が
容器を通じて損失なく支持体に伝達され得る感度の高い
加速度センサを実現することができる。また、前記本発
明の加速度センサの第３の構成においては、容器と支持
体とが、前記容器の構成原子と前記支持体の構成原子が
酸素及び水酸基からなる群から選ばれる少なくとも１つ
を介して相互に結合することにより接合されているのが
好ましい。また、前記本発明の加速度センサの第３の構
成においては、容器と支持体とがバッファ層を介して直
接接合されているのが好ましい。また、前記本発明の加
速度センサの第３の構成においては、容器と支持体とが
同じ材料からなるのが好ましい。また、本発明に係る加
速度センサの第４の構成は、相対する２つの主面を有す
る少なくとも２つの圧電基板の前記主面同士が接合され
て構成された圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つ
の主面に形成された電極とからなる機械−電気変換子
と、前記機械−電気変換子を支持する支持体と、前記機
械−電気変換子を収容する容器とを備え、前記圧電素子
を構成する前記圧電基板が前記容器に直接接合されるこ
とによって、前記機械−電気変換子が支持されたもので
ある。この加速度センサの第４の構成によれば、接着剤
を用いることなく、圧電素子を構成する圧電基板が容器
に直接接合されているので、機械−電気変換子が容器に
強固に接合された状態となる。その結果、容器が受けた
加速度を損失なく機械−電気変換子に伝達することがで
きるので、感度の高い加速度センサを実現することがで
きる。また、支持部材の役目を容器が担うことになるの
で、構成部材の数を削減することができる。また、前記
本発明の加速度センサの第４の構成においては、圧電基
板と容器とが、前記圧電基板の構成原子と前記容器の構
成原子が酸素及び水酸基からなる群から選ばれる少なく
とも１つを介して相互に結合することにより接合されて
いるのが好ましい。また、前記本発明の加速度センサの
第４の構成においては、圧電基板と容器とがバッファ層
を介して直接接合されているのが好ましい。また、前記
本発明の加速度センサの第４の構成においては、圧電基
板と容器とが同一の材料からなるのが好ましい。また、
本発明に係る加速度センサの第５の構成は、相対する２
つの主面を有する少なくとも２つの圧電基板の前記主面
同士が接合されて構成された圧電素子と、前記圧電素子
の相対する２つの主面に形成された電極とからなる機械
−電気変換子と、前記機械−電気変換子を支持する支持
体と、前記機械−電気変換子を収容する少なくとも２つ
の部分からなる容器とを備え、前記容器を構成する各部
分同士が直接接合されたものである。この加速度センサ
の第５の構成によれば、接着剤を用いることなく、容器
を構成する各部分同士が強固に接合されるので、接合面
の耐熱性が高くなる。その結果、半田リフローなどを行
っても、接合部からガスが発生することはなく、容器を
構成する各部分同士が気密封止された状態となるので、
特性が劣化することのない高い信頼性を有する加速度セ
ンサが得られる。また、前記本発明の加速度センサの第
５の構成においては、容器を構成する各部分同士が、容
器の構成原子が酸素及び水酸基からなる群から選ばれる
少なくとも１つを介して相互に結合することにより接合
されているのが好ましい。また、前記本発明の加速度セ
ンサの第５の構成においては、容器を構成する各部分同
士がバッファ層を介して直接接合されているのが好まし
い。また、本発明に係る加速度センサの製造方法の第１
の構成は、相対する２つの主面を有する少なくとも２つ
の圧電基板の前記主面同士が接合されて構成された圧電
素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形成され
た電極とからなる機械−電気変換子と、前記機械−電気
変換子を支持する支持体とを備えた加速度センサの製造
方法であって、前記２つの圧電基板の前記主面同士を直
接接合することによって前記圧電素子を形成することを
特徴とする。この加速度センサの製造方法の第１の構成
によれば、接着剤などの接着層を用いることなく圧電基
板を直接接合することによって機械−電気変換子を形成
するものであるため、加速度によって機械−電気変換子
に発生した撓み振動が吸収されることのない加速度セン
サが得られる。また、前記本発明の加速度センサの製造
方法の第１の構成においては、親水化処理を施した２つ
の圧電基板の主面同士を接合した後、熱処理を施すこと
により、前記２つの圧電基板の前記主面同士を直接接合
するのが好ましい。この好ましい例によれば、２つの圧
電基板の主面同士が酸素又は水酸基を介して原子レベル
で強固に直接接合された状態を実現することができる。
また、本発明に係る加速度センサの製造方法の第２の構
成は、相対する２つの主面を有する少なくとも２つの圧
電基板の前記主面同士が接合されて構成された圧電素子
と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形成された電
極とからなる機械−電気変換子と、前記機械−電気変換
子を支持する支持体とを備えた加速度センサの製造方法
であって、前記支持体を前記圧電素子を構成する前記圧
電基板に直接接合することを特徴とする。この加速度セ
ンサの製造方法の第２の構成によれば、接着剤を用いる
ことなく、機械−電気変換子を支持体に直接接合したも
のであるため、機械−電気変換子の支持位置のばらつき
の小さい加速度センサが得られる。その結果、共振周波
数のばらつきの小さい加速度センサを実現することがで
きる。また、前記本発明の加速度センサの製造方法の第
２の構成においては、親水化処理を施した支持体と圧電
基板を接合した後、熱処理を施すことにより、前記支持
体を前記圧電基板に直接接合するのが好ましい。また、
本発明に係る加速度センサの製造方法の第３の構成は、
相対する２つの主面を有する少なくとも２つの圧電基板
の前記主面同士が接合されて構成された圧電素子と、前
記圧電素子の相対する２つの主面に形成された電極とか
らなる機械−電気変換子と、前記機械−電気変換子を支
持する支持体と、前記機械−電気変換子を収容する容器
とを備えた加速度センサの製造方法であって、前記支持
体を前記容器に直接接合することを特徴とする。この加
速度センサの製造方法の第３の構成によれば、支持体を
容器に強固に接合することができる。その結果、実装面
に生じた加速度を容器を通じて損失なく支持体に伝達す
ることができるので、感度の高い加速度センサを実現す
ることができる。また、前記本発明の加速度センサの製
造方法の第３の構成においては、親水化処理を施した支
持体と容器を接合した後、熱処理を施すことにより、前
記支持体を前記容器に直接接合するのが好ましい。ま
た、本発明に係る加速度センサの製造方法の第４の構成
は、相対する２つの主面を有する少なくとも２つの圧電
基板の前記主面同士が接合されて構成された圧電素子
と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形成された電
極とからなる機械−電気変換子と、前記機械−電気変換
子を収容する容器とを備えた加速度センサの製造方法で
あって、前記圧電素子を構成する圧電基板を前記容器に
直接接合することを特徴とする。この加速度センサの製
造方法の第４の構成によれば、機械−電気変換子を容器
に強固に接合することができる。その結果、容器が受け
た加速度を損失なく機械−電気変換子に伝達することが
できるので、感度の高い加速度センサを実現することが
できる。また、支持部材の役目を容器に担わせることが
できるので、構成部材の数を削減することができると共
に、製造工程の簡略化を図ることができる。また、前記
本発明の加速度センサの製造方法の第４の構成において
は、親水化処理を施した圧電基板と容器を接合した後、
熱処理を施すことにより、前記圧電基板を前記容器に直
接接合するのが好ましい。また、本発明に係る加速度セ
ンサの製造方法の第５の構成は、相対する２つの主面を
有する少なくとも２つの圧電基板の前記主面同士が接合
されて構成された圧電素子と、前記圧電素子の相対する
２つの主面に形成された電極とからなる機械−電気変換
子と、前記機械−電気変換子を支持する支持体と、前記
機械−電気変換子を収容する少なくとも２つの部分から
なる容器とを備えた加速度センサの製造方法であって、
前記容器の各部分同士を直接接合することを特徴とす
る。この加速度センサの製造方法の第５の構成によれ
ば、接着剤を用いることなく、容器を構成する各部分同
士を強固に接合することができるので、接合面の耐熱性
を高めることができる。その結果、半田リフローなどを
行っても、接合部からガスが発生することはなく、容器
を構成する各部分同士が気密封止された状態となるの
で、特性が劣化することのない高い信頼性を有する加速
度センサを実現することができる。また、前記本発明の
加速度センサの製造方法の第５の構成においては、親水
化処理を施した容器の各部分同士を接合した後、熱処理
を施すことにより、前記容器の各部分同士を直接接合す
るのが好ましい。また、本発明に係る加速度センサの製
造方法の第６の構成は、相対する２つの主面を有する少
なくとも２つの圧電基板の前記主面同士が接合されて構
成された圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主
面に形成された電極とからなる機械−電気変換子と、前
記機械−電気変換子を収容する容器とを備えた加速度セ
ンサの製造方法であって、複数の片持ち梁部又は両持ち
梁部がパターン形成された少なくとも２つの圧電基板を
直接接合して複数の圧電素子を形成する工程と、前記圧
電素子に対応する部位に凹部が形成された容器を前記圧
電基板に直接接合する工程と、前記圧電素子を含む個々
の加速度センサに分離する工程とを備えたものである。
この加速度センサの製造方法の第６の構成によれば、機
械−電気変換子が圧電基板からパターン形成されるの
で、機械−電気変換子の形状のばらつきが小さい。ま
た、機械−電気変換子が支持部と同時に形成されるの
で、機械−電気変換子の支持状態のばらつきが小さい。
このため、片持ち梁又は両持ち梁の長さのばらつきが小
さくなるので、共振周波数などの特性のばらつきの極め
て小さい加速度センサを実現することができる。また、
機械−電気変換子と支持部材及び容器を同一の材料で形
成することができるので、温度による歪みなどの影響を
受けることがなく、安定性に優れた加速度センサを実現
することができる。また、１枚の基板に多数の加速度セ
ンサを一度に作製するものであるため、量産性に優れた
加速度センサを実現することができる。また、前記本発
明の加速度センサの製造方法の第６の構成においては、
圧電素子を形成した後に、前記圧電素子の相対する２つ
の主面に電極を形成するのが好ましい。この好ましい例
によれば、圧電素子がすでに形成されているので、電極
形成時のマスクの位置合わせなどが容易となり、かつ、
圧電素子の上のみに高精度に電極を形成することができ
る。その結果、精度の高い機械−電気変換子が得られ
る。また、この場合には、圧電素子の相対する２つの主
面に電極を形成する際に、同時に圧電基板上に導電層を
形成するのが好ましい。この好ましい例によれば、製造
工程の簡略化が図られる。また、前記本発明の加速度セ
ンサの製造方法の第６の構成においては、圧電基板に電
極を形成した後に、片持ち梁部又は両持ち梁部をパター
ン形成するのが好ましい。この好ましい例によれば、電
極を精度良く位置合わせしなくても、機械−電気変換子
を作製することができる。また、圧電素子が薄い場合に
は、梁部をパターン形成した後に、電極を形成すると、
表と裏の電極がショートすることがあるが、この好まし
い例によれば、この問題を回避することができる。ま
た、この場合には、電極を形成する際に、同時に圧電基
板上に導電層を形成するのが好ましい。また、本発明に
係る加速度センサの製造方法の第７の構成は、相対する
２つの主面を有する少なくとも２つの圧電基板の前記主
面同士が接合されて構成された圧電素子と、前記圧電素
子の相対する２つの主面に形成された電極とからなる機
械−電気変換子と、前記機械−電気変換子を収容する容
器とを備えた加速度センサの製造方法であって、少なく
とも２つの圧電基板を直接接合した後、複数の片持ち梁
部又は両持ち梁部をパターン形成して複数の圧電素子を
形成する工程と、前記圧電素子に対応する部位に凹部が
形成された容器を前記圧電基板に直接接合する工程と、
前記圧電素子を含む個々の加速度センサに分離する工程
とを備えたものである。また、前記本発明の加速度セン
サの製造方法の第７の構成においては、圧電素子を形成
した後に、前記圧電素子の相対する２つの主面に電極を
形成するのが好ましい。また、この場合には、圧電素子
の相対する２つの主面に電極を形成する際に、同時に圧
電基板上に導電層を形成するのが好ましい。また、前記
本発明の加速度センサの製造方法の第７の構成において
は、圧電基板に電極を形成した後に、片持ち梁部又は両
持ち梁部をパターン形成するのが好ましい。また、この
場合には、電極を形成する際に、同時に圧電基板上に導
電層を形成するのが好ましい。また、本発明に係る衝撃
検知装置の構成は、相対する２つの主面を有する少なく
とも２つの圧電基板の前記主面同士が接合されて構成さ
れた圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に
形成された電極とからなる機械−電気変換子と、前記機
械−電気変換子を支持する支持体とを備えた加速度セン
サと、前記加速度センサから出力される信号を変換し、
増幅する増幅回路と、前記増幅回路から出力される信号
と基準となる信号を比較する比較回路と、前記加速度セ
ンサが組み込まれた機器を制御する制御回路と、衝撃を
記録する記憶装置とを備えたものである。この衝撃検知
装置の構成によれば、加速度センサの感度ばらつきや、
静電容量のばらつきがないために、加速度の測定精度が
高く、衝撃を検知する際の基準となる値に対して正確な
判断を比較回路を用いて行うことができると共に、衝撃
を検知して記録したり、衝撃から機器を保護する動作
を、制御回路で判断して指示することの可能な衝撃検知
装置を実現することができる。
【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。 〈第１の実施の形態〉図１は本発明の第１の実施の形態
における加速度センサに用いる機械−電気変換子を示す
斜視図である。図１に示すように、相対する２つの主面
を有する厚み５０μｍ、幅０．５ｍｍ、長さ２ｍｍの長
方形状のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）からなる圧
電基板２ａ、２ｂは、その主面同士が直接接合されてお
り、これにより圧電素子２が構成されている。ここで、
圧電基板２ａと圧電基板２ｂは、分極軸の向きが互いに
逆方向となるように接合されている。圧電素子２の相対
する２つの主面には、厚み０．２μｍのクロム−金から
なる電極３ａ、３ｂがそれぞれ形成されている。これに
より、バイモルフ型の機械−電気変換子１が構成されて
いる。以下に、上記のような構成を有する機械−電気変
換子の製造方法の一例について説明する。図２は本発明
の第１の実施の形態における加速度センサに用いる機械
−電気変換子の製造方法における直接接合の各段階の圧
電基板の界面状態を示す説明図である。図２中、Ｌ1 、
Ｌ2 、Ｌ3 は圧電基板間の距離を示している。まず、圧
電基板２ａ、２ｂである２枚のＬｉＮｂＯ3 基板の両面
を鏡面研磨した。次いで、これらの圧電基板２ａ、２ｂ
を、アンモニアと過酸化水素と水の混合液（アンモニア
水：過酸化水素水：水＝１：１：６（容量比））で洗浄
することにより、圧電基板２ａ、２ｂに親水化処理を施
した。図２（ａ）に示すように、前記混合液で洗浄され
た圧電基板２ａ、２ｂの表面は水酸基（−ＯＨ基）で終
端され、親水性になった（接合の前の状態）。次いで、
図２（ｂ）に示すように、親水化処理を施した２枚の圧
電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）２ａ、２ｂを、分極軸の向きが
互いに逆方向となるようにして接合した（Ｌ1 ＞
Ｌ2 ）。これにより、脱水が起こり、圧電基板（ＬｉＮ
ｂＯ3 ）２ａと圧電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）２ｂは、−Ｏ
Ｈ重合や水素結合などの引力により引き合って接合され
た。次いで、上記のようにして接合した圧電基板（Ｌｉ
ＮｂＯ3 ）２ａ、２ｂに、４５０℃の温度で熱処理を施
した。これにより、図２（ｃ）に示すように、圧電基板
（ＬｉＮｂＯ3 ）２ａの構成原子と圧電基板（ＬｉＮｂ
Ｏ3 ）２ｂの構成原子との間が酸素（Ｏ）を介して共有
結合した状態となり（Ｌ2 ＞Ｌ3 ）、圧電基板２ａ、２
ｂが原子レベルで強固に直接接合された。すなわち、接
合の界面に接着剤などの接着層の存在しない結合状態が
得られた。あるいは、圧電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）２ａの
構成原子と圧電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）２ｂの構成原子と
の間が水酸基を介して共有結合した状態となり、圧電基
板２ａ、２ｂが原子レベルで強固に直接接合される場合
もある。ＬｉＮｂＯ3 のキュリー点は１２１０℃であ
り、これに近い温度履歴によって特性が劣化するため、
熱処理温度はキュリー点以下であるのが望ましい。接合
したいものの鏡面研磨された面同士を表面処理して、接
触させることにより、接着剤などの接着層を介さずに界
面間に直接生ずる接合を「直接接合」と呼ぶ。一般的に
は、熱処理を施すことにより、分子間力による接合から
共有結合やイオン結合などの原子レベルの強力な接合と
なる。次いで、直接接合した圧電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）
２ａ、２ｂ、すなわち圧電素子２の相対する２つの主面
に、真空蒸着法によってクロム−金を蒸着し、電極３
ａ、３ｂを形成した（図１参照）。最後に、ダイシング
ソーを用いて所定の大きさの短冊状に切断加工し、バイ
モルフ型の機械−電気変換子１を作製した。図３に示す
ように、直接接合は、酸化珪素薄膜などからなるバッフ
ァ層４６を介して行うことも可能である。すなわち、圧
電基板２ａの一方の主面に厚み０．１μｍの酸化珪素薄
膜などからなバッファ層４６を形成し、このバッファ層
４６と他の圧電基板２ｂに親水化処理を施した後、両者
を重ね合わせて熱処理を施すことにより、圧電基板２ｂ
の構成原子とバッファ層４６の構成原子が酸素又は水酸
基を介して接合される。接合面にうねりや凹凸がある場
合、又は接合面にゴミなどの異物が付着している場合で
も、バッファ層４６が凹凸などを吸収してくれるので、
直接接合を容易に行うことができる。また、親水化処理
によって表面に酸素や水酸基が形成され難い材料を接合
する場合にも、バッファ層４６を介して接合することに
より、直接接合を容易に行うことができる。この場合、
バッファ層は、接合予定面の一方側だけに設けても、両
方の面に設けても構わない。尚、バッファ層の材料とし
ては、酸化珪素の他に、例えば、窒化珪素、金属珪化物
などを用いることができる。図４は本発明の第１の実施
の形態における片持ち梁構造のバイモルフ型機械−電気
変換子を示す斜視図、図５はその断面図である。図４、
図５に示すように、相対する２つの主面を有する厚み５
０μｍ、幅０．５ｍｍ、長さ２ｍｍの長方形状のＬｉＮ
ｂＯ3 からなる圧電基板２ａ、２ｂは、その主面同士が
直接接合されており、これにより圧電素子２が構成され
ている。ここで、圧電基板２ａと圧電基板２ｂは、分極
軸の向きが互いに逆方向となるように接合されている。
圧電素子２の一端は、ＬｉＮｂＯ3 からなる支持体４
ａ、４ｂに挟持された状態で固定されている。ここで、
圧電素子２は、支持体４ａ、４ｂに直接接合されてい
る。この場合、圧電素子２と支持体４ａ、４ｂとの直接
接合は、酸化珪素薄膜などからなるバッファ層を介して
行うことも可能である。圧電素子２の相対する２つの主
面には、厚み０．２μｍのクロム−金からなる電極３
ａ、３ｂがそれぞれ形成されており、これらの電極３
ａ、３ｂは支持体４ａ、４ｂにも連続して形成されてい
る。これにより、片持ち梁構造のバイモルフ型機械−電
気変換子１が構成されている。図６は本発明の第１の実
施の形態における加速度センサの一例を示す分解斜視図
である。図６に示すように、図４、図５に示す構造を備
えた片持ち梁構造のバイモルフ型機械−電気変換子１
は、エッチング等の方法によって中央部に陥没部が形成
されたＬｉＮｂＯ3 からなる容器１０ｂ内に収容されて
いる。すなわち、陥没部上にバイモルフ型機械−電気変
換子１の支持体４ａ、４ｂ以外の部分が保持された状態
で、バイモルフ型機械−電気変換子１の支持体４ａ、４
ｂが導電性ペースト５ａ、５ｂ（５ａは図示せず）によ
って容器１０ｂに固定されている。容器１０ｂには、同
じく中央部に陥没部が形成されたＬｉＮｂＯ3 からなる
容器１０ａが重ねて接着されている。これにより、バイ
モルフ型機械−電気変換子１の全体が容器１０ａ、１０
ｂによって覆われている。容器１０ｂの内部には、銀−
パラジウムからなる導電層７ａ、７ｂが形成されてお
り、導電層７ａ、７ｂの一端は導電性ペースト５ａ、５
ｂを介してそれぞれバイモルフ型機械−電気変換子１の
電極３ａ、３ｂに電気的に接続されている。また、容器
１０ａ、１０ｂの両端面には、ニッケルからなる外部電
極９ａ、９ｂが形成されており、導電層７ａ、７ｂの他
端はそれぞれ外部電極９ａ、９ｂに電気的に接続されて
いる。すなわち、バイモルフ型機械−電気変換子１の電
極３ａ、３ｂは、導電性ペースト５ａ、５ｂ及び導電層
７ａ、７ｂを介してそれぞれ外部電極９ａ、９ｂに電気
的に接続されている。これにより、バイモルフ型機械−
電気変換子１に発生した電荷を外部に取り出すことがで
きる。以上により、加速度センサ１００が構成されてい
る。図６に示す加速度センサ１００が取り付けられてい
る物体に加速度が加わると、容器１０ａ、１０ｂ、支持
体４ａ、４ｂを通して、加速度に比例した力が機械−電
気変換子１に伝達される。上下方向（図４の矢印方向）
に加速度が生じた場合には、機械−電気変換子１が上下
方向に屈曲して、撓み振動が発生する。この様子を図７
に示す。圧電基板２ａ、２ｂからなる機械−電気変換子
１が下方向に屈曲した場合（図７の実線）を考えると、
圧電基板２ａは機械−電気変換子１の中心軸に対して上
側に位置するため、圧電基板２ａには張力が働いて伸び
るように歪みが生じる。一方、圧電基板２ｂは機械−電
気変換子１の中心軸に対して下側に位置するため、圧電
基板２ｂには圧縮力が働いて縮むように歪みが生じる。
圧電セラミック基板を接着して作製した従来の機械−電
気変換子の場合には、圧電基板間に圧電基板よりも柔ら
かい接着剤が介在しているため、機械−電気変換子が上
下方向に屈曲する際に、撓み振動が接着剤によって吸収
され、圧電基板に生じる応力が小さくなる。このため、
圧電基板に発生する起電力も小さくなる。しかし、本実
施の形態の機械−電気変換子１は、圧電基板２ａ、２ｂ
を直接接合することによって作製されているため、圧電
基板２ａ、２ｂ間に接着剤などの接着層は存在しない。
すなわち、加速度によって機械−電気変換子１に撓み振
動が発生したときに、この撓み振動を吸収するものは存
在しない。このため、圧電基板２ａ、２ｂには損失なく
応力が発生し、大きな起電力が得られる。その結果、高
い感度を有する加速度センサを実現することができる。
また、圧電基板２ａ、２ｂの接合状態が均一となるた
め、機械−電気変換子１の共振周波数や感度のばらつき
が極めて小さくなる。さらに、圧電基板２ａ、２ｂ間に
接着層が介在しないため、温度変化によって機械−電気
変換子１の振動特性が変化することはない。また、支持
体４ａ、４ｂは機械−電気変換子１に原子レベルで強固
に接合されているため、容器１０ａ、１０ｂが取り付け
られている物体に加わった加速度は、損失なく機械−電
気変換子１に伝達される。ＬｉＮｂＯ3 等からなる圧電
基板２ａ、２ｂにおいては、圧縮応力、引っ張り応力に
応じた電荷が圧電基板２ａ、２ｂの上下面に発生する
が、圧電基板２ａと圧電基板２ｂは分極軸の向きが互い
に逆方向となるように接合されているため、圧電基板２
ａ、２ｂに発生する応力が圧縮応力、引っ張り応力と異
なるにもかかわらず、圧電基板２ａと圧電基板２ｂには
同極性の電荷が発生する。すなわち、圧電基板２ａと圧
電基板２ｂには、同じ方向に起電力が発生する（図７参
照）。このため、機械−電気変換子１の両面に形成され
た電極３ａ、３ｂから加速度の大きさを反映した信号を
得ることができる。ＬｉＮｂＯ3 基板の厚み方向をＹ’
軸方向、長手方向をＺ’軸方向に設定すると、圧縮応力
や引っ張り応力はＺ’軸方向に働き、電荷はＹ’軸方向
に発生することになる。この場合、発生する電荷量は圧
電定数ｄ23’に大きく依存する。また、この圧電定数ｄ
23’の大きさは、Ｙ’軸、Ｚ’軸を結晶軸に対してどの
方向にとるかによって大きく変化する。つまり、Ｙ’軸
とＺ’軸の方向によって加速度センサの感度は大きく変
化する。Ｙ’軸及びＺ’軸を適切に設定し、圧電定数ｄ
23’の大きさの絶対値が最も大きくなるようにカット角
を選んだ場合に、最も感度の良い加速度センサが得られ
る。図８に、ＬｉＮｂＯ3 基板の結晶軸とカット角との
関係をを示す。図８において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸はＬｉ
ＮｂＯ3 の結晶軸の方向を示し、Ｘ’軸（＝Ｘ軸）、
Ｙ’軸、Ｚ’軸はＸ軸を中心にＹ軸を角θだけ回転させ
た場合の直交軸を示している。すなわち、Ｘ’軸（＝Ｘ
軸）、Ｙ’軸、Ｚ’軸は、ＬｉＮｂＯ3 基板のカット方
向を示している。図８に示すように各軸の方向を設定す
ると、ＬｉＮｂＯ3 基板の厚み方向をＸ’軸方向、長手
方向をＹ’軸方向に設定した場合には、圧電定数ｄ12’
が加速度センサの感度に大きく関与する。また、ＬｉＮ
ｂＯ3 基板の厚み方向をＸ’軸方向、長手方向をＺ’軸
方向に設定した場合には、圧電定数ｄ13’が加速度セン
サの感度に大きく関与する。また、ＬｉＮｂＯ3 基板の
厚み方向をＹ’軸方向、長手方向をＸ’軸方向に設定し
た場合には、圧電定数ｄ21’が加速度センサの感度に大
きく関与する。また、ＬｉＮｂＯ3 基板の厚み方向を
Ｙ’軸方向、長手方向をＺ’軸方向に設定した場合に
は、圧電定数ｄ23’が加速度センサの感度に大きく関与
する。また、ＬｉＮｂＯ3 基板の厚み方向をＺ’軸方
向、長手方向をＸ’軸方向に設定した場合には、圧電定
数ｄ31’が加速度センサの感度に大きく関与する。ま
た、ＬｉＮｂＯ3 基板の厚み方向をＺ’軸方向、長手方
向をＹ’軸方向に設定した場合には、圧電定数ｄ32’が
加速度センサの感度に大きく関与する。図９に、ＬｉＮ
ｂＯ3 基板のカット角と圧電定数との関係を示す。図９
に示すように、カット角１４０°の場合に、圧電定数ｄ
23’は最も大きな値を有する。実際にカット角を変えて
機械−電気変換子を作製した場合の実験結果を、下記
（表１）と図１０に示す。
をさらに具体的に説明する。 〈第１の実施の形態〉図１は本発明の第１の実施の形態
における加速度センサに用いる機械−電気変換子を示す
斜視図である。図１に示すように、相対する２つの主面
を有する厚み５０μｍ、幅０．５ｍｍ、長さ２ｍｍの長
方形状のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）からなる圧
電基板２ａ、２ｂは、その主面同士が直接接合されてお
り、これにより圧電素子２が構成されている。ここで、
圧電基板２ａと圧電基板２ｂは、分極軸の向きが互いに
逆方向となるように接合されている。圧電素子２の相対
する２つの主面には、厚み０．２μｍのクロム−金から
なる電極３ａ、３ｂがそれぞれ形成されている。これに
より、バイモルフ型の機械−電気変換子１が構成されて
いる。以下に、上記のような構成を有する機械−電気変
換子の製造方法の一例について説明する。図２は本発明
の第１の実施の形態における加速度センサに用いる機械
−電気変換子の製造方法における直接接合の各段階の圧
電基板の界面状態を示す説明図である。図２中、Ｌ1 、
Ｌ2 、Ｌ3 は圧電基板間の距離を示している。まず、圧
電基板２ａ、２ｂである２枚のＬｉＮｂＯ3 基板の両面
を鏡面研磨した。次いで、これらの圧電基板２ａ、２ｂ
を、アンモニアと過酸化水素と水の混合液（アンモニア
水：過酸化水素水：水＝１：１：６（容量比））で洗浄
することにより、圧電基板２ａ、２ｂに親水化処理を施
した。図２（ａ）に示すように、前記混合液で洗浄され
た圧電基板２ａ、２ｂの表面は水酸基（−ＯＨ基）で終
端され、親水性になった（接合の前の状態）。次いで、
図２（ｂ）に示すように、親水化処理を施した２枚の圧
電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）２ａ、２ｂを、分極軸の向きが
互いに逆方向となるようにして接合した（Ｌ1 ＞
Ｌ2 ）。これにより、脱水が起こり、圧電基板（ＬｉＮ
ｂＯ3 ）２ａと圧電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）２ｂは、−Ｏ
Ｈ重合や水素結合などの引力により引き合って接合され
た。次いで、上記のようにして接合した圧電基板（Ｌｉ
ＮｂＯ3 ）２ａ、２ｂに、４５０℃の温度で熱処理を施
した。これにより、図２（ｃ）に示すように、圧電基板
（ＬｉＮｂＯ3 ）２ａの構成原子と圧電基板（ＬｉＮｂ
Ｏ3 ）２ｂの構成原子との間が酸素（Ｏ）を介して共有
結合した状態となり（Ｌ2 ＞Ｌ3 ）、圧電基板２ａ、２
ｂが原子レベルで強固に直接接合された。すなわち、接
合の界面に接着剤などの接着層の存在しない結合状態が
得られた。あるいは、圧電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）２ａの
構成原子と圧電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）２ｂの構成原子と
の間が水酸基を介して共有結合した状態となり、圧電基
板２ａ、２ｂが原子レベルで強固に直接接合される場合
もある。ＬｉＮｂＯ3 のキュリー点は１２１０℃であ
り、これに近い温度履歴によって特性が劣化するため、
熱処理温度はキュリー点以下であるのが望ましい。接合
したいものの鏡面研磨された面同士を表面処理して、接
触させることにより、接着剤などの接着層を介さずに界
面間に直接生ずる接合を「直接接合」と呼ぶ。一般的に
は、熱処理を施すことにより、分子間力による接合から
共有結合やイオン結合などの原子レベルの強力な接合と
なる。次いで、直接接合した圧電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）
２ａ、２ｂ、すなわち圧電素子２の相対する２つの主面
に、真空蒸着法によってクロム−金を蒸着し、電極３
ａ、３ｂを形成した（図１参照）。最後に、ダイシング
ソーを用いて所定の大きさの短冊状に切断加工し、バイ
モルフ型の機械−電気変換子１を作製した。図３に示す
ように、直接接合は、酸化珪素薄膜などからなるバッフ
ァ層４６を介して行うことも可能である。すなわち、圧
電基板２ａの一方の主面に厚み０．１μｍの酸化珪素薄
膜などからなバッファ層４６を形成し、このバッファ層
４６と他の圧電基板２ｂに親水化処理を施した後、両者
を重ね合わせて熱処理を施すことにより、圧電基板２ｂ
の構成原子とバッファ層４６の構成原子が酸素又は水酸
基を介して接合される。接合面にうねりや凹凸がある場
合、又は接合面にゴミなどの異物が付着している場合で
も、バッファ層４６が凹凸などを吸収してくれるので、
直接接合を容易に行うことができる。また、親水化処理
によって表面に酸素や水酸基が形成され難い材料を接合
する場合にも、バッファ層４６を介して接合することに
より、直接接合を容易に行うことができる。この場合、
バッファ層は、接合予定面の一方側だけに設けても、両
方の面に設けても構わない。尚、バッファ層の材料とし
ては、酸化珪素の他に、例えば、窒化珪素、金属珪化物
などを用いることができる。図４は本発明の第１の実施
の形態における片持ち梁構造のバイモルフ型機械−電気
変換子を示す斜視図、図５はその断面図である。図４、
図５に示すように、相対する２つの主面を有する厚み５
０μｍ、幅０．５ｍｍ、長さ２ｍｍの長方形状のＬｉＮ
ｂＯ3 からなる圧電基板２ａ、２ｂは、その主面同士が
直接接合されており、これにより圧電素子２が構成され
ている。ここで、圧電基板２ａと圧電基板２ｂは、分極
軸の向きが互いに逆方向となるように接合されている。
圧電素子２の一端は、ＬｉＮｂＯ3 からなる支持体４
ａ、４ｂに挟持された状態で固定されている。ここで、
圧電素子２は、支持体４ａ、４ｂに直接接合されてい
る。この場合、圧電素子２と支持体４ａ、４ｂとの直接
接合は、酸化珪素薄膜などからなるバッファ層を介して
行うことも可能である。圧電素子２の相対する２つの主
面には、厚み０．２μｍのクロム−金からなる電極３
ａ、３ｂがそれぞれ形成されており、これらの電極３
ａ、３ｂは支持体４ａ、４ｂにも連続して形成されてい
る。これにより、片持ち梁構造のバイモルフ型機械−電
気変換子１が構成されている。図６は本発明の第１の実
施の形態における加速度センサの一例を示す分解斜視図
である。図６に示すように、図４、図５に示す構造を備
えた片持ち梁構造のバイモルフ型機械−電気変換子１
は、エッチング等の方法によって中央部に陥没部が形成
されたＬｉＮｂＯ3 からなる容器１０ｂ内に収容されて
いる。すなわち、陥没部上にバイモルフ型機械−電気変
換子１の支持体４ａ、４ｂ以外の部分が保持された状態
で、バイモルフ型機械−電気変換子１の支持体４ａ、４
ｂが導電性ペースト５ａ、５ｂ（５ａは図示せず）によ
って容器１０ｂに固定されている。容器１０ｂには、同
じく中央部に陥没部が形成されたＬｉＮｂＯ3 からなる
容器１０ａが重ねて接着されている。これにより、バイ
モルフ型機械−電気変換子１の全体が容器１０ａ、１０
ｂによって覆われている。容器１０ｂの内部には、銀−
パラジウムからなる導電層７ａ、７ｂが形成されてお
り、導電層７ａ、７ｂの一端は導電性ペースト５ａ、５
ｂを介してそれぞれバイモルフ型機械−電気変換子１の
電極３ａ、３ｂに電気的に接続されている。また、容器
１０ａ、１０ｂの両端面には、ニッケルからなる外部電
極９ａ、９ｂが形成されており、導電層７ａ、７ｂの他
端はそれぞれ外部電極９ａ、９ｂに電気的に接続されて
いる。すなわち、バイモルフ型機械−電気変換子１の電
極３ａ、３ｂは、導電性ペースト５ａ、５ｂ及び導電層
７ａ、７ｂを介してそれぞれ外部電極９ａ、９ｂに電気
的に接続されている。これにより、バイモルフ型機械−
電気変換子１に発生した電荷を外部に取り出すことがで
きる。以上により、加速度センサ１００が構成されてい
る。図６に示す加速度センサ１００が取り付けられてい
る物体に加速度が加わると、容器１０ａ、１０ｂ、支持
体４ａ、４ｂを通して、加速度に比例した力が機械−電
気変換子１に伝達される。上下方向（図４の矢印方向）
に加速度が生じた場合には、機械−電気変換子１が上下
方向に屈曲して、撓み振動が発生する。この様子を図７
に示す。圧電基板２ａ、２ｂからなる機械−電気変換子
１が下方向に屈曲した場合（図７の実線）を考えると、
圧電基板２ａは機械−電気変換子１の中心軸に対して上
側に位置するため、圧電基板２ａには張力が働いて伸び
るように歪みが生じる。一方、圧電基板２ｂは機械−電
気変換子１の中心軸に対して下側に位置するため、圧電
基板２ｂには圧縮力が働いて縮むように歪みが生じる。
圧電セラミック基板を接着して作製した従来の機械−電
気変換子の場合には、圧電基板間に圧電基板よりも柔ら
かい接着剤が介在しているため、機械−電気変換子が上
下方向に屈曲する際に、撓み振動が接着剤によって吸収
され、圧電基板に生じる応力が小さくなる。このため、
圧電基板に発生する起電力も小さくなる。しかし、本実
施の形態の機械−電気変換子１は、圧電基板２ａ、２ｂ
を直接接合することによって作製されているため、圧電
基板２ａ、２ｂ間に接着剤などの接着層は存在しない。
すなわち、加速度によって機械−電気変換子１に撓み振
動が発生したときに、この撓み振動を吸収するものは存
在しない。このため、圧電基板２ａ、２ｂには損失なく
応力が発生し、大きな起電力が得られる。その結果、高
い感度を有する加速度センサを実現することができる。
また、圧電基板２ａ、２ｂの接合状態が均一となるた
め、機械−電気変換子１の共振周波数や感度のばらつき
が極めて小さくなる。さらに、圧電基板２ａ、２ｂ間に
接着層が介在しないため、温度変化によって機械−電気
変換子１の振動特性が変化することはない。また、支持
体４ａ、４ｂは機械−電気変換子１に原子レベルで強固
に接合されているため、容器１０ａ、１０ｂが取り付け
られている物体に加わった加速度は、損失なく機械−電
気変換子１に伝達される。ＬｉＮｂＯ3 等からなる圧電
基板２ａ、２ｂにおいては、圧縮応力、引っ張り応力に
応じた電荷が圧電基板２ａ、２ｂの上下面に発生する
が、圧電基板２ａと圧電基板２ｂは分極軸の向きが互い
に逆方向となるように接合されているため、圧電基板２
ａ、２ｂに発生する応力が圧縮応力、引っ張り応力と異
なるにもかかわらず、圧電基板２ａと圧電基板２ｂには
同極性の電荷が発生する。すなわち、圧電基板２ａと圧
電基板２ｂには、同じ方向に起電力が発生する（図７参
照）。このため、機械−電気変換子１の両面に形成され
た電極３ａ、３ｂから加速度の大きさを反映した信号を
得ることができる。ＬｉＮｂＯ3 基板の厚み方向をＹ’
軸方向、長手方向をＺ’軸方向に設定すると、圧縮応力
や引っ張り応力はＺ’軸方向に働き、電荷はＹ’軸方向
に発生することになる。この場合、発生する電荷量は圧
電定数ｄ23’に大きく依存する。また、この圧電定数ｄ
23’の大きさは、Ｙ’軸、Ｚ’軸を結晶軸に対してどの
方向にとるかによって大きく変化する。つまり、Ｙ’軸
とＺ’軸の方向によって加速度センサの感度は大きく変
化する。Ｙ’軸及びＺ’軸を適切に設定し、圧電定数ｄ
23’の大きさの絶対値が最も大きくなるようにカット角
を選んだ場合に、最も感度の良い加速度センサが得られ
る。図８に、ＬｉＮｂＯ3 基板の結晶軸とカット角との
関係をを示す。図８において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸はＬｉ
ＮｂＯ3 の結晶軸の方向を示し、Ｘ’軸（＝Ｘ軸）、
Ｙ’軸、Ｚ’軸はＸ軸を中心にＹ軸を角θだけ回転させ
た場合の直交軸を示している。すなわち、Ｘ’軸（＝Ｘ
軸）、Ｙ’軸、Ｚ’軸は、ＬｉＮｂＯ3 基板のカット方
向を示している。図８に示すように各軸の方向を設定す
ると、ＬｉＮｂＯ3 基板の厚み方向をＸ’軸方向、長手
方向をＹ’軸方向に設定した場合には、圧電定数ｄ12’
が加速度センサの感度に大きく関与する。また、ＬｉＮ
ｂＯ3 基板の厚み方向をＸ’軸方向、長手方向をＺ’軸
方向に設定した場合には、圧電定数ｄ13’が加速度セン
サの感度に大きく関与する。また、ＬｉＮｂＯ3 基板の
厚み方向をＹ’軸方向、長手方向をＸ’軸方向に設定し
た場合には、圧電定数ｄ21’が加速度センサの感度に大
きく関与する。また、ＬｉＮｂＯ3 基板の厚み方向を
Ｙ’軸方向、長手方向をＺ’軸方向に設定した場合に
は、圧電定数ｄ23’が加速度センサの感度に大きく関与
する。また、ＬｉＮｂＯ3 基板の厚み方向をＺ’軸方
向、長手方向をＸ’軸方向に設定した場合には、圧電定
数ｄ31’が加速度センサの感度に大きく関与する。ま
た、ＬｉＮｂＯ3 基板の厚み方向をＺ’軸方向、長手方
向をＹ’軸方向に設定した場合には、圧電定数ｄ32’が
加速度センサの感度に大きく関与する。図９に、ＬｉＮ
ｂＯ3 基板のカット角と圧電定数との関係を示す。図９
に示すように、カット角１４０°の場合に、圧電定数ｄ
23’は最も大きな値を有する。実際にカット角を変えて
機械−電気変換子を作製した場合の実験結果を、下記
（表１）と図１０に示す。
【表１】 上記（表１）に示すように、圧電定数の最も大きいＹ−
ｃｕｔ１４０°基板を用いてＺ’軸方向を長手方向とし
た機械−電気変換子が最も大きい電荷を発生し、感度が
良好であることが確かめられた。図１１に、このときの
加速度センサのカット角の関係を示す。図１１に示すよ
うなＸ軸を中心にＹ軸を１４０°回転し、Ｙ’軸に垂直
な面に電極を設け、長手方向をＺ’軸方向に設定した加
速度センサが、最も高い感度を示した。ＬｉＮｂＯ3 の
結晶構造は、三方晶系の３ｍ族であり、Ｚ軸を中心に３
回対称構造をとる。このため、同一の圧電定数を有する
カット角はいくつも存在する。例えば、図９に示すよう
に、カット角５０°及び２３０°の圧電定数ｄ32’とカ
ット角１４０°及び３２０°の圧電定数ｄ23’は同じ値
となる。このことは、結晶の対称性を考慮すれば明らか
である。さらに、感度の最も大きくなる最適カット角付
近のカット角では、圧電定数のカット角依存性が小さ
く、厳密にカット角を最適化しなくてもほぼ同じ感度が
得られる。厳密にカット角を最適化しようとすると、む
しろ、厳密にカット角を規定することによる加工の高精
度化、バラツキを抑えるための工程の複雑化による加工
費用の増加や、歩留まりの悪化による単価の増加が問題
となってくる。圧電定数ｄ23’に関して言うと、図９に
示すように、最適カット角は１４０°であるが、カット
角が１２９°〜１５２°の範囲内にあれば、圧電定数は
最大値の９０〜１００％の値となり、感度の劣化による
問題が生じることはない。また、ＬｉＮｂＯ3 基板の厚
み方向をＹ’軸方向、長手方向をＸ軸方向に設定した場
合、加速度センサの感度は圧電定数ｄ21’に依存する。
図９に示すように、圧電定数ｄ 21’のカット角依存性は
圧電定数ｄ23’のものよりも小さくなる。この場合、カ
ット角が最適カット角±２６°以内にあれば、圧電定数
は最大値の９０〜１００％の値となり、感度の劣化によ
る問題が生じることはない。従って、カット角を高精度
に仕上げなくても、高感度の加速度センサを作製するこ
とが可能となるので、加工費用が安価になる。２枚の圧
電基板のカット角に差があると、圧電体の焦電効果によ
る電荷が打ち消されないという問題があるので、２枚の
圧電基板のカット角の差は小さい方が好ましいが、圧電
定数のカット角依存性が大きくないので、機械−電気変
換子を構成する２枚の圧電基板のカット角の差は１°以
内であればよい。機械−電気変換子１の長さ、厚さ及び
幅は、測定対象となる加速度の周波数範囲を考慮して決
定される。測定する加速度の周波数が機械−電気変換子
の共振周波数に近づくほど、加速度センサの感度は大き
くなる。厚さ５０μｍの２枚のＬｉＮｂＯ3 基板が直接
接合され、先端から支持体までの長さが２ｍｍに設定さ
れた片持ち梁構造の機械−電気変換子１の共振周波数は
２０ｋＨｚであった。図１０の感度と加速度の周波数の
測定結果に見られるように、加速度の周波数が１０ｋＨ
ｚ以上の場合には、機械−電気変換子１の共振周波数に
近づくため、感度が高くなった。測定周波数範囲におい
て、加速度センサの感度が周波数に大きく依存しないよ
うにするためには、共振周波数を測定周波数範囲から十
分に離すことが必要である。このためには、例えば、共
振周波数が最高測定周波数の２倍の周波数となるよう
に、機械−電気変換子１を設計すればよい。上記したよ
うに、機械−電気変換子１の共振周波数は、その長さと
厚さによって決まる。従来の圧電セラミックを用いた加
速度センサの場合、機械−電気変換子の支持は接着剤を
介して行われている。接着剤の塗布量を制御することは
困難であり、接着剤のはみ出しなどによって機械−電気
変換子の実質的な長さが短くなるなど、ばらつきが大き
い。従って、従来の圧電セラミックを用いた加速度セン
サの場合には、機械−電気変換子の共振周波数がばらつ
くため、高周波領域での感度にばらつきが生じたり、測
定可能な周波数が個々に変わるなどの問題があった。本
実施例の場合には、支持体４ａ、４ｂを機械−電気変換
子１に直接接合しているので、機械−電気変換子１の長
さのばらつきが極めて小さくなる。その結果、機械−電
気変換子１の共振周波数のばらつきは極めて小さくな
り、個々の加速度センサの高周波領域での感度や、測定
周波数範囲の変動は極めて小さくなる。圧電材料として
用いたＬｉＮｂＯ3 は単結晶であり、圧電定数、誘電
率、弾性定数などのばらつきが極めて小さい。圧電セラ
ミックの場合、これらの材料定数は通常２０％程度のば
らつきを有する。このため、圧電セラミックを用いた加
速度センサの感度や共振周波数は２０％程度のばらつき
を有する。しかし、ＬｉＮｂＯ3 基板を直接接合して作
製した本実施例の加速度センサでは、感度、共振周波数
ともにそのばらつきを５％以下に抑えることができた。
さらに、圧電セラミックは経時変化が大きく、安定性に
欠ける。このため、圧電セラミックを用いた加速度セン
サは、感度が時間とともに１０〜１５％程度変化すると
いう問題点を有していた。しかし、ＬｉＮｂＯ3 基板を
直接接合して作製した本実施例の加速度センサは、極め
て安定で経時変化は２％以下であった。圧電基板２ａ、
２ｂの材料としては、直接接合が可能な単結晶圧電材料
であればよく、ＬｉＮｂＯ3 の他にタンタル酸リチウム
（ＬｉＴａＯ3 ）、水晶、ランガサイト型圧電結晶など
を用いることも可能である。ランガサイト型圧電結晶と
しては、Ｌａ3 Ｇａ5 ＳｉＯ14、Ｌａ3 Ｇａ5.5 Ｎｂ
0.5 Ｏ14、Ｌａ3 Ｇａ5.5Ｔａ0.5 Ｏ14などがある。Ｌ
ｉＴａＯ3 の結晶構造は、ＬｉＮｂＯ3 と同様に三方晶
系の３ｍ族であり、その最適カット角はＬｉＮｂＯ3 と
同じである。また、水晶やランガサイト型圧電結晶の結
晶構造は、三方晶系の３２族である。図１２〜図１４
に、３２族の結晶構造を有する水晶基板のカット角と圧
電定数との関係を示す。図１２はＸ軸を回転軸として回
転した場合のカット角と圧電定数との関係、図１３はＹ
軸を回転軸として回転した場合のカット角と圧電定数と
の関係、図１４はＺ軸を回転軸として回転した場合のカ
ット角と圧電定数との関係をそれぞれ示している。尚、
ランガサイト型圧電結晶からなる基板のカット角と圧電
定数との関係も同様である。下記（表２）に、図１２〜
図１４から求めた３２族の結晶構造を有する単結晶圧電
材料の最適カット角を、先に述べた３ｍ族の結晶構造を
有する単結晶圧電材料の場合と併せて示す。
ｃｕｔ１４０°基板を用いてＺ’軸方向を長手方向とし
た機械−電気変換子が最も大きい電荷を発生し、感度が
良好であることが確かめられた。図１１に、このときの
加速度センサのカット角の関係を示す。図１１に示すよ
うなＸ軸を中心にＹ軸を１４０°回転し、Ｙ’軸に垂直
な面に電極を設け、長手方向をＺ’軸方向に設定した加
速度センサが、最も高い感度を示した。ＬｉＮｂＯ3 の
結晶構造は、三方晶系の３ｍ族であり、Ｚ軸を中心に３
回対称構造をとる。このため、同一の圧電定数を有する
カット角はいくつも存在する。例えば、図９に示すよう
に、カット角５０°及び２３０°の圧電定数ｄ32’とカ
ット角１４０°及び３２０°の圧電定数ｄ23’は同じ値
となる。このことは、結晶の対称性を考慮すれば明らか
である。さらに、感度の最も大きくなる最適カット角付
近のカット角では、圧電定数のカット角依存性が小さ
く、厳密にカット角を最適化しなくてもほぼ同じ感度が
得られる。厳密にカット角を最適化しようとすると、む
しろ、厳密にカット角を規定することによる加工の高精
度化、バラツキを抑えるための工程の複雑化による加工
費用の増加や、歩留まりの悪化による単価の増加が問題
となってくる。圧電定数ｄ23’に関して言うと、図９に
示すように、最適カット角は１４０°であるが、カット
角が１２９°〜１５２°の範囲内にあれば、圧電定数は
最大値の９０〜１００％の値となり、感度の劣化による
問題が生じることはない。また、ＬｉＮｂＯ3 基板の厚
み方向をＹ’軸方向、長手方向をＸ軸方向に設定した場
合、加速度センサの感度は圧電定数ｄ21’に依存する。
図９に示すように、圧電定数ｄ 21’のカット角依存性は
圧電定数ｄ23’のものよりも小さくなる。この場合、カ
ット角が最適カット角±２６°以内にあれば、圧電定数
は最大値の９０〜１００％の値となり、感度の劣化によ
る問題が生じることはない。従って、カット角を高精度
に仕上げなくても、高感度の加速度センサを作製するこ
とが可能となるので、加工費用が安価になる。２枚の圧
電基板のカット角に差があると、圧電体の焦電効果によ
る電荷が打ち消されないという問題があるので、２枚の
圧電基板のカット角の差は小さい方が好ましいが、圧電
定数のカット角依存性が大きくないので、機械−電気変
換子を構成する２枚の圧電基板のカット角の差は１°以
内であればよい。機械−電気変換子１の長さ、厚さ及び
幅は、測定対象となる加速度の周波数範囲を考慮して決
定される。測定する加速度の周波数が機械−電気変換子
の共振周波数に近づくほど、加速度センサの感度は大き
くなる。厚さ５０μｍの２枚のＬｉＮｂＯ3 基板が直接
接合され、先端から支持体までの長さが２ｍｍに設定さ
れた片持ち梁構造の機械−電気変換子１の共振周波数は
２０ｋＨｚであった。図１０の感度と加速度の周波数の
測定結果に見られるように、加速度の周波数が１０ｋＨ
ｚ以上の場合には、機械−電気変換子１の共振周波数に
近づくため、感度が高くなった。測定周波数範囲におい
て、加速度センサの感度が周波数に大きく依存しないよ
うにするためには、共振周波数を測定周波数範囲から十
分に離すことが必要である。このためには、例えば、共
振周波数が最高測定周波数の２倍の周波数となるよう
に、機械−電気変換子１を設計すればよい。上記したよ
うに、機械−電気変換子１の共振周波数は、その長さと
厚さによって決まる。従来の圧電セラミックを用いた加
速度センサの場合、機械−電気変換子の支持は接着剤を
介して行われている。接着剤の塗布量を制御することは
困難であり、接着剤のはみ出しなどによって機械−電気
変換子の実質的な長さが短くなるなど、ばらつきが大き
い。従って、従来の圧電セラミックを用いた加速度セン
サの場合には、機械−電気変換子の共振周波数がばらつ
くため、高周波領域での感度にばらつきが生じたり、測
定可能な周波数が個々に変わるなどの問題があった。本
実施例の場合には、支持体４ａ、４ｂを機械−電気変換
子１に直接接合しているので、機械−電気変換子１の長
さのばらつきが極めて小さくなる。その結果、機械−電
気変換子１の共振周波数のばらつきは極めて小さくな
り、個々の加速度センサの高周波領域での感度や、測定
周波数範囲の変動は極めて小さくなる。圧電材料として
用いたＬｉＮｂＯ3 は単結晶であり、圧電定数、誘電
率、弾性定数などのばらつきが極めて小さい。圧電セラ
ミックの場合、これらの材料定数は通常２０％程度のば
らつきを有する。このため、圧電セラミックを用いた加
速度センサの感度や共振周波数は２０％程度のばらつき
を有する。しかし、ＬｉＮｂＯ3 基板を直接接合して作
製した本実施例の加速度センサでは、感度、共振周波数
ともにそのばらつきを５％以下に抑えることができた。
さらに、圧電セラミックは経時変化が大きく、安定性に
欠ける。このため、圧電セラミックを用いた加速度セン
サは、感度が時間とともに１０〜１５％程度変化すると
いう問題点を有していた。しかし、ＬｉＮｂＯ3 基板を
直接接合して作製した本実施例の加速度センサは、極め
て安定で経時変化は２％以下であった。圧電基板２ａ、
２ｂの材料としては、直接接合が可能な単結晶圧電材料
であればよく、ＬｉＮｂＯ3 の他にタンタル酸リチウム
（ＬｉＴａＯ3 ）、水晶、ランガサイト型圧電結晶など
を用いることも可能である。ランガサイト型圧電結晶と
しては、Ｌａ3 Ｇａ5 ＳｉＯ14、Ｌａ3 Ｇａ5.5 Ｎｂ
0.5 Ｏ14、Ｌａ3 Ｇａ5.5Ｔａ0.5 Ｏ14などがある。Ｌ
ｉＴａＯ3 の結晶構造は、ＬｉＮｂＯ3 と同様に三方晶
系の３ｍ族であり、その最適カット角はＬｉＮｂＯ3 と
同じである。また、水晶やランガサイト型圧電結晶の結
晶構造は、三方晶系の３２族である。図１２〜図１４
に、３２族の結晶構造を有する水晶基板のカット角と圧
電定数との関係を示す。図１２はＸ軸を回転軸として回
転した場合のカット角と圧電定数との関係、図１３はＹ
軸を回転軸として回転した場合のカット角と圧電定数と
の関係、図１４はＺ軸を回転軸として回転した場合のカ
ット角と圧電定数との関係をそれぞれ示している。尚、
ランガサイト型圧電結晶からなる基板のカット角と圧電
定数との関係も同様である。下記（表２）に、図１２〜
図１４から求めた３２族の結晶構造を有する単結晶圧電
材料の最適カット角を、先に述べた３ｍ族の結晶構造を
有する単結晶圧電材料の場合と併せて示す。
【表２】 上記（表２）中、オイラー角の３つの数字は、順にＸ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心とする回転角を示している。ま
た、上記（表２）には、最大となる圧電定数も示してい
る。上記（表２）に示すように、３２族の結晶構造を有
する圧電体をＸ軸を回転軸として７０°回転した場合、
最大となる圧電定数はｄ13’である。このことは、３２
族の結晶構造を有する圧電体をＸ軸を回転軸として７０
°回転した場合には、回転後のＸ’軸（＝Ｘ軸）方向に
垂直に圧電基板を切り出し、Ｚ’軸方向に圧電基板の長
手方向を設定した場合に、最も感度が良くなることを示
している。また、オイラー角が（０，０，０）の場合、
最大となる圧電定数はｄ12’である。このことは、オイ
ラー角が（０，０，０）の場合には、回転後のＸ’軸
（＝Ｘ軸）方向に垂直に圧電基板を切り出し、Ｙ’軸方
向に圧電基板の長手方向を設定した場合に、最も感度が
良くなることを示している。また、オイラー角が（０，
０，９０）の場合、最大となる圧電定数はｄ21’であ
る。このことは、オイラー角が（０，０，９０）の場合
には、回転後のＹ’軸方向に垂直に圧電基板を切り出
し、Ｘ’軸方向に圧電基板の長手方向を設定した場合
に、最も感度が良くなることを示している。また、３２
族の結晶構造を有する圧電基板（水晶、ランガサイト型
圧電結晶など）の場合、ｄ13’については＋５２°〜＋
８６°の範囲で、ｄ12’については±２６°の範囲で、
ｄ32’については＋５２°〜＋６８°の範囲で圧電定数
が最大値の９０〜１００％の値となり、感度の劣化によ
る問題が生じることはない。従って、カット角を高精度
に仕上げなくても、高感度の加速度センサを作製するこ
とが可能となるので、加工費用が安価になる。以上のよ
うに、本実施の形態によれば、接着剤などの接着層を用
いることなく、圧電基板２ａ、２ｂを強固に直接接合す
ることによって機械−電気変換子１を形成したので、特
性のばらつきや振動の減衰などが無く、高い感度を有す
る加速度センサを実現することができる。また、接着剤
を用いることなく、機械−電気変換子１を支持体４ａ、
４ｂに直接接合するようにしたので、機械−電気変換子
１の位置合わせを高精度に行うことができる。その結
果、片持ち梁の長さや支持状態にばらつきがなく、しか
も安定性が高く、特性ばらつきの極めて小さい小型の加
速度センサを実現することができる。また、接着剤を用
いることなく、機械−電気変換子１を支持体４ａ、４ｂ
に直接接合するようにしたので、加速度が損失なく機械
−電気変換子１に伝達される。尚、本実施の形態におい
ては、電極３ａ、３ｂの材料としてクロム−金を用いて
いるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例え
ば、金、クロム、銀又は合金材料を用いてもよい。ま
た、本実施の形態においては、容器１０ａ、１０ｂの材
料としてＬｉＮｂＯ 3 を用いているが、必ずしもこれに
限定されるものではなく、例えば、ＬｉＴａＯ3 、水
晶、ガラス、プラスチック、アルミナなどのセラミック
などを用いてもよい。また、本実施の形態においては、
機械−電気変換素子１を片持ち梁構造としているが、必
ずしもこの構造に限定されるものではなく、機械−電気
変換素子１の両端を支持体に直接接合して両持ち梁構造
としてもよく、また、機械−電気変換子１の中心を支持
体に直接接合して中心支持構造としてもよい。 〈第２の実施の形態〉図１５は本発明の第２の実施の形
態における加速度センサに用いる機械−電気変換子を示
す断面図である。図１５に示すように、相対する２つの
主面を有する厚み５０μｍ、幅０．５ｍｍ、長さ２ｍｍ
の長方形状のＬｉＮｂＯ3 からなる圧電基板２ａ、２ｂ
は、その主面同士が直接接合されており、これにより圧
電素子２が構成されている。ここで、圧電基板２ａと圧
電基板２ｂは、分極軸の向きが逆方向となるように接合
されている。圧電素子２の一端は、ＬｉＮｂＯ3 からな
る支持体４ａ、４ｂに挟持された状態で固定されてい
る。ここで、圧電素子２は、支持体４ａ、４ｂに直接接
合されている。圧電素子２の相対する２つの主面には、
支持体４ａ、４ｂに挟持されていない部分に厚み０．２
μｍのクロム−金からなる電極３ａ、３ｂがそれぞれ形
成されている。以上により、片持ち梁構造のバイモルフ
型の機械−電気変換子１が構成されている。図１６は本
発明の第２の実施の形態における加速度センサの一例を
示す分解斜視図、図１７はその断面図である。図１６、
図１７に示すように、図１５に示す構造を備えた片持ち
梁構造の機械−電気変換子１は、上面と一端面と一側面
が開口したＬｉＮｂＯ3 からなる容器１０ｃ内に収容さ
れ、支持体４ａ、４ｂは容器１０ｃの他端面の内側に直
接接合されている。この場合、支持体４ａ、４ｂと容器
１０ｃとの直接接合は、酸化珪素薄膜などからなるバッ
ファ層を介して行うことも可能である。電極３ａ、３ｂ
には、支持体４ａ、４ｂと容器１０ｃを這わせた状態で
導電層７ｃ、７ｄの一端部が接続されており、導電層７
ｃ、７ｄの他端部は容器１０ｃの端部に露出している。
容器１０ｃには、同じくＬｉＮｂＯ3 からなる容器１０
ｃと同じ形状の容器１０ｄが接合されている。容器１０
ｃ、１０ｄの外面には、ニッケルからなる外部電極９
ｃ、９ｄが形成されており、外部電極９ｃ、９ｄは導電
層７ｃ、７ｄにそれぞれ電気的に接続されている。すな
わち、機械−電気変換子１の電極３ａ、３ｂは、導電層
７ｃ、７ｄを介してそれぞれ外部電極９ｃ、９ｄに電気
的に接続されている。これにより、機械−電気変換子１
に発生した電荷を外部に取り出すことができる。以上に
より、加速度センサ１０２が構成されている。図１７に
示す加速度センサ１０２において、上下方向に加速度が
加わった場合には、機械−電気変換子１が上下方向に振
動し、撓み振動が発生する。撓み振動が発生すると、圧
電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）２ａ、２ｂの一方は伸びるよう
に歪み、他方は縮むように歪む。ここで、圧電基板２ａ
と圧電基板２ｂは、分極軸が互いに逆方向となるように
接合されているため、圧電基板２ａ、２ｂに発生する応
力が圧縮応力、引っ張り応力と異なるにもかかわらず、
圧電基板２ａと圧電基板２ｂには同極性の電荷が発生す
る。すなわち、圧電基板２ａと圧電基板２ｂには、同じ
方向に起電力が発生する。このため、機械−電気変換子
１の両面に形成された電極３ａ、３ｂから加速度の大き
さを反映した信号を得ることができる。図１８は本発明
の第２の実施の形態における加速度センサの他の例を示
す分解斜視図である。図１８に示すように、相対する２
つの主面を有する厚み５０μｍ、幅０．５ｍｍ、長さ２
ｍｍの長方形状のＬｉＮｂＯ3 からなる圧電基板２ａ、
２ｂは、その主面同士が直接接合されており、これによ
り圧電素子２が構成されている。ここで、圧電基板２ａ
と圧電基板２ｂは、分極軸が互いに逆方向となるように
接合されている。圧電素子２の相対する２つの主面に
は、厚み０．２μｍのクロム−金からなる電極３ａ、３
ｂが形成されている。これにより、機械−電気変換子１
が構成されている。機械−電気変換子１の一端は、上下
面が開口し、２分割されたＬｉＮｂＯ3 からなる容器１
０ｅ、１０ｆによって挟み込まれており、これにより機
械−電気変換子１が支持されている。ここで、容器１０
ｅ、１０ｆと機械−電気変換子１は直接接合されてお
り、また、容器１０ｅ、１０ｆ同士も直接接合されてい
る。この場合、容器１０ｅ、１０ｆと機械−電気変換子
１の直接接合、又は容器１０ｅ、１０ｆ同士の直接接合
は、酸化珪素薄膜などからなるバッファ層を介して行う
ことも可能である。容器１０ｅ、１０ｆの上下面には容
器１０ｇ、１０ｈが接着剤を用いて固着されている。こ
れにより、機械−電気変換子１は容器内に封じ込まれて
いる。容器の両端面にはニッケルからなる外部電極９
ｅ、９ｆがそれぞれ形成されており、この外部電極９
ｅ、９ｆは図示しない導電層を介して機械−電気変換子
１の電極３ａ、３ｂにそれぞれ電気的に接続されてい
る。これにより、機械−電気変換子１に発生した電荷を
外部に取り出すことができる。尚、容器１０ｇ、１０ｈ
の内面には、機械−電気変換子１が撓む際に機械−電気
変換子１が接触しないように、陥没部が設けられてい
る。以上により、加速度センサ１０３が構成されてい
る。機械−電気変換子１の長さ、厚さ及び幅は、測定対
象となる加速度の周波数範囲を考慮して決定される。測
定する加速度の周波数が機械−電気変換子１の共振周波
数に近づくほど、加速度センサの感度は大きくなる。測
定周波数範囲において、加速度センサの感度が周波数に
大きく依存しないようにするためには、共振周波数を測
定周波数範囲から十分に離すことが必要である。このた
めには、例えば、共振周波数が最高測定周波数の２倍の
周波数となるように、機械−電気変換子１を設計すれば
よい。圧電材料として用いたＬｉＮｂＯ3 は単結晶であ
り、圧電定数、誘電率、弾性定数などのばらつきが極め
て小さい。圧電セラミックの場合、これらの材料定数は
通常２０％程度のばらつきを有する。このため、圧電セ
ラミックを用いた加速度センサの感度や共振周波数は２
０％程度のばらつきを有する。しかし、ＬｉＮｂＯ3 基
板を直接接合して作製した本実施例の加速度センサで
は、感度、共振周波数ともにばらつきを５％以下に抑え
ることができた。さらに、圧電セラミックは経時変化が
大きく、安定性に欠ける。このため、圧電セラミックを
用いた加速度センサは、感度が時間とともに１０〜１５
％程度変化するという問題点を有していた。しかし、Ｌ
ｉＮｂＯ3 基板を直接接合して作製した本実施例の加速
度センサは、極めて安定で経時変化は２％以下であっ
た。以上のように、本実施の形態によれば、接着剤など
の接着層を用いることなく、圧電基板２ａ、２ｂを強固
に直接接合することによって機械−電気変換子１を形成
したので、特性のばらつきや振動の減衰などが無く、高
い感度を有する加速度センサを実現することができる。
また、接着剤を用いることなく、機械−電気変換子１を
支持体４ａ、４ｂに直接接合するようにしたので、機械
−電気変換子１の位置合わせを高精度に行うことができ
る。その結果、片持ち梁の長さや支持状態にばらつきが
なく、しかも安定性が高く、特性ばらつきの極めて小さ
い小型の加速度センサを実現することができる。また、
接着剤を用いることなく、機械−電気変換子１を支持体
４ａ、４ｂに直接接合するようにしたことにより、加速
度が損失なく機械−電気変換子１に伝達される。また、
接着剤を用いることなく、支持体４ａ、４ｂを容器に直
接接合するようにしたことにより、実装面から加速度が
直接伝達される容器に支持体４ａ、４ｂが強固に接合さ
れるため、機械−電気変換子１に損失なく加速度を伝達
することができる。尚、本実施の形態においては、圧電
基板２ａ、２ｂの材料としてＬｉＮｂＯ3を用いている
が、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、
ＬｉＴａＯ 3 や水晶を用いてもよい。また、本実施の形
態においては、電極３ａ、３ｂの材料としてクロム−金
を用いているが、必ずしもこれに限定されるものではな
く、例えば、金、クロム、銀又は合金材料を用いてもよ
い。また、本実施の形態においては、容器の材料として
ＬｉＮｂＯ3 を用いているが、必ずしもこれに限定され
るものではなく、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂
などを用いてもよい。また、本実施の形態においては、
機械−電気変換子１の支持体４ａ、４ｂの容器内への固
定手段及び容器の固定手段として直接接合を用いている
が、必ずしもこの方法に限定されるものではなく、接着
剤を用いて固定しても同様の特性を発揮させることがで
きる。また、本実施の形態においては、機械−電気変換
子１を片持ち梁構造としているが、必ずしもこの構造に
限定されるものではなく、機械−電気変換子１の両端を
支持体に直接接合して両持ち梁構造としてもよく、ま
た、機械−電気変換子１の中心を支持体に直接接合して
中心支持構造としてもよい。 〈第３の実施の形態〉次に、図１６〜図１８と同様の片
持ち梁構造を有する加速度センサ及びその製造方法につ
いて説明する。図１９、図２０は本発明の第３の実施の
形態における加速度センサの製造方法を示す工程図であ
る。まず、図１９（ａ）に示すように、圧電基板１２
ａ、１２ｂとしてＬｉＮｂＯ 3 基板を用い、フォトレジ
ストパターンをマスキング材としたサンドブラスト法に
より、片持ち梁部１１ａ、１１ｂを形成した。次いで、
図１９（ｂ）に示すように、片持ち梁部１１ａを形成し
た圧電基板１２ａと片持ち梁部１１ｂを形成した圧電基
板１２ｂを直接接合によって接合した。直接接合は、上
記したように親水化処理を施した２枚の圧電基板１２
ａ、１２ｂを、分極軸の向きが互いに逆方向となるよう
に接合した後、熱処理を施して行った。この場合、圧電
基板１２ａと圧電基板１２ｂとの直接接合は、酸化珪素
薄膜などからなるバッファ層を介して行うことも可能で
ある。次いで、図１９（ｃ）に示すように、片持ち梁部
の両面に、真空蒸着法によってクロム−金を蒸着して電
極１３ａ、１３ｂを形成した。これにより、片持ち梁構
造のバイモルフ型機械−電気変換子１５が得られた。機
械−電気変換子１５は、圧電基板１２ａ、１２ｂの開口
周辺を支持部として支持されている。また、圧電基板１
２ａの電極１３ａと同じ側の面に、電極１３ａと導通し
た状態で導電層１４ａを形成した。この導電層１４ａ
は、電極１３ａに発生した電荷を外部電極２０ａ（図２
０（ｂ）、（ｃ））に取り出すためのものである。さら
に、圧電基板１２ｂの電極１３ｂと同じ側の面に、片持
ち梁部と圧電基板１２ｂの開口の反対側（図の右側）に
導通するように導電層１４ｂを形成した。この場合、導
電層１４ａ又は導電層１４ｂを電極１３ａ又は電極１３
ｂと同時に形成すれば、製造工程の簡略化が図られる。
次いで、図２０（ａ）に示すように、別のＬｉＮｂＯ3
基板に、フォトレジストパターンをマスキング材とした
サンドブラスト法を用いて、凹部１７を形成し、容器１
６ａ、１６ｂを作製した。また、この容器１６ａ、１６
ｂに、圧電基板１２ａ、１２ｂ上の導電層１４ａ、１４
ｂと電気的に接続するための貫通孔１８を同時に形成し
た。次いで、図２０（ｂ）に示すように、機械−電気変
換子１５が形成されている圧電基板１２ａ、１２ｂと容
器１６ａ、１６ｂを直接接合によって接合した。これに
より、機械−電気変換子１５を容器１６ａ、１６ｂ内に
封じ込めた。この場合、圧電基板１２ａ、１２ｂと容器
１６ａ、１６ｂとの直接接合は、酸化珪素薄膜などから
なるバッファ層を介して行うことも可能である。片持ち
梁部はＬｉＮｂＯ3 基板から支持部と同時にパターン形
成されているので、支持部も撓む可能性があったが、容
器１６ａ、１６ｂと支持部を兼ねる別のＬｉＮｂＯ3 基
板によって、より強固に支持された。圧電基板（ＬｉＮ
ｂＯ3 ）１２ａ、１２ｂと容器（ＬｉＮｂＯ3 ）１６
ａ、１６ｂとの接合部には、導電層（クロム−金）１４
ａ、１４ｂが形成されているため、圧電基板１２ａ、１
２ｂと容器１６ａ、１６ｂを直接接合するのは困難であ
るが、圧電基板１２ａ、１２ｂと容器１６ａ、１６ｂの
接合面積を導電層１４ａ、１４ｂの面積に比べて十分大
きくとれば、強固に接合することができる。次いで、容
器１６ａ、１６ｂの貫通孔１８に、導電層１４ａ、１４
ｂと電気的に接続されるように導電性ペーストを流し込
み、焼成してスルーフォール導電部１９ａ、１９ｂを形
成した。さらに、容器１６ａ、１６ｂの上面に、スルー
フォール導電部１９ａ、１９ｂと導通するように銀パラ
ジウムを印刷し、外部電極２０ａ、２０ｂを形成した。
これにより、機械−電気変換子１５上の電極１３ａ、１
３ｂと外部電極２０ａ、２０ｂとが電気的に接続され
た。次いで、図２０（ｃ）に示すように、ダイシングソ
ーを用いて、基板を個々の加速度センサ１０４に切断し
た。機械−電気変換子１５は片持ち梁構造を有し、容器
１６ａ、１６ｂに強固に接合されている。図２０（ｃ）
の加速度センサ１０４において、上下方向に加速度が加
わった場合には、機械−電気変換子１５が上下方向に振
動し、撓み振動が発生する。撓み振動が発生すると、圧
電基板１２ａ、１２ｂの一方は伸びるように歪み、他方
は縮むように歪む。ここで、圧電基板１２ａと圧電基板
１２ｂは、分極軸が互いに逆方向となるように接合され
ているため、圧電基板１２ａ、１２ｂに発生する応力が
圧縮応力、引っ張り応力と異なるにもかかわらず、圧電
基板１２ａと圧電基板１２ｂには同極性の電荷が発生す
る。すなわち、圧電基板１２ａと圧電基板１２ｂには、
同じ方向に起電力が発生する。このため、機械−電気変
換子１５の両面に形成された電極１３ａ、１３ｂから加
速度の大きさを反映した信号を得ることができる。機械
−電気変換子１５の長さ、厚さ及び幅は、測定対象とな
る加速度の周波数範囲を考慮して決定される。測定する
加速度の周波数が機械−電気変換子１５の共振周波数に
近づくほど、加速度センサ１０４の感度は大きくなる。
測定周波数範囲において、加速度センサ１０４の感度が
周波数に対して大きく依存しないようにするためには、
共振周波数を測定周波数範囲から十分に離すことが必要
である。このためには、例えば、共振周波数が最高測定
周波数の２倍の周波数となるように機械−電気変換子１
５を設計すればよい。以上のように、本実施の形態によ
れば、接着剤などの接着層を用いることなく、圧電基板
１２ａ、１２ｂを強固に直接接合することによって機械
−電気変換子１５を形成したので、特性のばらつきや振
動の減衰などが無く、高い感度を有する加速度センサ１
０４を実現することができる。また、機械−電気変換子
１５が圧電基板からパターン形成されるので、機械−電
気変換子１５の形状のばらつきが小さい。また、機械−
電気変換子１５が支持部と同時に形成されるので、機械
−電気変換子１５の支持状態のばらつきが小さい。この
ため、片持ち梁の長さのばらつきが小さくなるので、共
振周波数などの特性のばらつきの極めて小さい加速度セ
ンサを実現することができる。また、機械−電気変換子
１５と支持部材及び容器１６ａ、１６ｂを同一の材料で
形成することができるので、温度による歪みなどの影響
を受けることがなく、安定性に優れた小型の加速度セン
サを実現することができる。また、１枚の基板に多数の
加速度センサを一度に作製するものであるため、量産性
に優れた加速度センサを実現することができる。尚、本
実施の形態においては、圧電基板１２ａ、１２ｂの材料
としてＬｉＮｂＯ3 を用いているが、必ずしもこれに限
定されるものではなく、例えば、ＬｉＴａＯ3 や水晶を
用いてもよい。また、本実施の形態においては、容器１
６ａ、１６ｂの材料としてＬｉＮｂＯ 3 を用いている
が、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、
ＬｉＴａＯ3 、水晶、シリコン、ガラスなどを用いても
よい。好適には機械−電気変換子１５を構成する圧電基
板１２ａ、１２ｂと同じ材料が望ましく、最適には機械
−電気変換子１５を構成する圧電基板１２ａ、１２ｂの
材料と熱膨張係数の近いものが望ましい。また、本実施
の形態においては、電極１３ａ、１３ｂの材料としてク
ロム−金を用いているが、必ずしもこれに限定されるも
のではなく、例えば、金、クロム、銀又は合金材料を用
いてもよい。また、本実施の形態においては、スルーフ
ォール導電部１９ａ、１９ｂの材料として導電性ペース
トを用いているが、必ずしもこれに限定されるものでは
なく、例えば、半田や銀鑞などを用いてもよい。また、
本実施の形態においては、圧電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）１
２ａ、１２ｂに片持ち梁部１１ａ、１１ｂを形成した
後、これらを直接接合することによってバイモルフ型の
機械−電気変換子１５を形成しているが、必ずしもこの
順番に限定されるものではなく、２枚の圧電基板（Ｌｉ
ＮｂＯ3 ）１２ａ、１２ｂを直接接合した後に、片持ち
梁部１１ａ、１１ｂを形成してもよい。また、本実施の
形態においては、片持ち梁部１１ａ、１１ｂを形成した
後、電極１３ａ、１３ｂを形成しているが、必ずしもこ
の順番に限定されるものではなく、電極１３ａ、１３ｂ
を形成した後に、片持ち梁部１１ａ、１１ｂを形成して
もよい。また、本実施の形態においては、圧電基板１２
ａ、１２ｂへの片持ち梁部１１ａ、１１ｂの加工方法や
容器１６ａ、１６ｂへの凹部１７、貫通孔１８の加工方
法としてサンドブラスト法を用いているが、必ずしもこ
の方法に限定されるものではなく、例えば、ドライエッ
チング、ウエットエッチング、レーザ加工、イオンビー
ム加工、ダイシングやワイヤーソなどの機械加工、ウオ
ータージェット加工、放電加工などを用いてもよい。ま
た、本実施の形態においては、電極１３ａ、１３ｂの形
成方法として真空蒸着法を用いているが、必ずしもこの
方法に限定されるものではなく、例えば、スパッタ法、
ＣＶＤ法などの気相成膜法や、メッキ、印刷などの方法
を用いてもよい。また、本実施の形態においては、外部
電極２０ａ、２０ｂを容器１６ａ、１６ｂの上面に設け
ているが、必ずしもこの構成に限定されるものではな
く、容器１６ａ、１６ｂの側面あるいは側面と上面にま
たがるように設けてもよい。また、本実施の形態におい
ては、導電層１４ａ、１４ｂと外部電極２０ａ、２０ｂ
との接続を、容器１６ａ、１６ｂに貫通孔１８を設ける
ことによって行っているが、必ずしもこの方法に限定さ
れるものではなく、容器１６ａ、１６ｂに切り欠き等を
設けることによって行ってもよい。また、導電層１４
ａ、１４ｂの存在により、機械−電気変換子１５を形成
する圧電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）１２ａ、１２ｂと容器
（ＬｉＮｂＯ3 ）１６ａ、１６ｂが十分な強度をもって
接合されない場合には、接合面に酸化珪素膜をバッファ
層として形成し、これを介して接合すれば、強い接合強
度を得ることができる。 〈第４の実施の形態〉図２１は本発明の第４の実施の形
態における加速度センサを示す分解斜視図である。図２
１に示すように、ＬｉＮｂＯ3 からなる容器２７ｂに
は、バイモルフ型の機械−電気変換子２１がその両端を
支持された状態で設けられている（両持ち梁構造）。バ
イモルフ型の機械−電気変換子２１は、圧電基板（Ｌｉ
ＮｂＯ3）２２ａ、２２ｂが直接接合されることによっ
て構成されている。容器２７ｂには、同じくＬｉＮｂＯ
3 からなる容器２７ａが直接接合されている。この場
合、容器２７ａと容器２７ｂとの直接接合は、酸化珪素
薄膜などからなるバッファ層を介して行うことも可能で
ある。また、容器２７ａ、２７ｂの外面には、それぞれ
外部電極２６ａ、２６ｂ（２６ｂは図示せず）が形成さ
れており、この外部電極２６ａ、２６ｂは機械−電気変
換子２１の電極２３ａ、２３ｂにそれぞれ電気的に接続
されている。これにより、機械−電気変換子２１上の電
極２３ａ、２３ｂに発生した電荷を外部に取り出すこと
ができる。以上により、加速度センサ１０５が構成され
ている。本実施の形態の両持ち梁構造の加速度センサ１
０５も、上記第３の実施の形態と同様の方法によって製
造することができる。すなわち、図２２に示すように、
まず、２枚の圧電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）２２ａ、２２ｂ
に両持ち梁部を形成して、圧電基板２２ａ、２２ｂを直
接接合することにより、バイモルフ型の圧電素子を作製
する。次いで、両持ち梁部の上に電極２３ａ、２３ｂを
形成し、バイモルフ型の機械−電気変換子２１を作製す
る。次いで、外部電極と電極２３ａ、２３ｂを接続する
ための導電層２４ａ、２４ｂ（２４ｂは図示せず）を形
成する。この両持ち梁構造の機械−電気変換子２１は、
上記第３の実施例と同じく、基板上に同時に多数形成し
て量産性を高めることができる。機械−電気変換子２１
を形成した圧電基板２２ａ、２２ｂに、上記第３の実施
例と同様の工程を用いて凹部と貫通孔を形成したＬｉＮ
ｂＯ3 基板を直接接合して、容器を形成する。最後に、
外部電極などを設け、加速度センサを作製する。両持ち
梁構造を用いた場合には、同じ長さ、同じ厚さの機械−
電気変換素子であっても、片持ち梁構造の場合より共振
周波数が高くなるので、さらに高い周波数領域の加速度
を測定することが可能となる。機械−電気変換子２１の
長さ、厚さ及び幅は、測定対象となる加速度の周波数範
囲を考慮して決定される。測定する加速度の周波数が機
械−電気変換子２１の共振周波数に近づくほど、加速度
センサ１０５の感度は大きくなる。測定周波数範囲にお
いて、加速度センサ１０５の感度が周波数に対して大き
く依存しないようにするためには、共振周波数を測定周
波数範囲から十分に離すことが必要である。このために
は、例えば、共振周波数が最高測定周波数の２倍の周波
数になるように機械−電気変換素子２１を設計すればよ
い。以上のように、本実施の形態によれば、接着剤など
の接着層を用いることなく、圧電基板２２ａ、２２ｂを
強固に直接接合することによって機械−電気変換子２１
を形成したので、特性のばらつきや振動の減衰などが無
く、高い感度を有する加速度センサを実現することがで
きる。また、機械−電気変換子２１を容器２７ａ、２７
ｂに直接接合するようにしたので、機械−電気変換子２
１の位置合わせの精度が高く、両持ち梁部の長さや支持
状態がばらつくことはない。その結果、安定性が高く、
特性ばらつきの極めて小さい、高い周波数範囲まで測定
可能な小型の加速度センサを実現することができる。ま
た、容器２７ａと容器２７ｂを直接接合するようにした
ことにより、接着剤を用いることなく、容器２７ａと容
器２７ｂが強固に接合されるので、接合面の耐熱性が高
くなる。その結果、半田リフローなどを行っても、接合
部からガスが発生することはなく、容器２７ａと容器２
７ｂが気密封止された状態となるので、特性が劣化する
ことのない、高い信頼性を有する加速度センサが得られ
る。尚、本実施の形態においては、圧電基板２２ａ、２
２ｂの材料としてＬｉＮｂＯ3 を用いているが、必ずし
もこれに限定されるものではなく、例えば、ＬｉＴａＯ
3 や水晶を用いてもよい。また、本実施の形態において
は、容器２７ａ、２７ｂの材料としてＬｉＮｂＯ 3 を用
いているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、
例えば、ＬｉＴａＯ3 、水晶、シリコン、ガラスなどを
用いてもよい。好適には機械−電気変換子２１を構成す
る圧電基板２２ａ、２２ｂと同じ材料が望ましく、最適
には機械−電気変換子２１を構成する圧電基板２２ａ、
２２ｂの材料と熱膨張係数の近いものが望ましい。 〈第５の実施の形態〉図２３は本発明の第５の実施の形
態における衝撃検知装置の回路構成図である。図２３に
示すように、本衝撃検知装置は、加速度センサ４０と、
加速度センサ４０から出力される信号を変換し、増幅す
る増幅回路４１と、増幅回路４１から出力される信号と
基準となる信号を比較する比較回路４２と、衝撃を記録
する記憶装置４３と、衝撃を表示する表示装置４４と、
比較回路４２、記憶装置４３、表示装置４４を制御する
制御回路４５とにより構成されている。制御回路４５と
しては、この衝撃検知装置が組み込まれる機器の制御装
置の一部を利用することもできる。ここで、加速度セン
サ４０としては、上記第１の実施例の加速度センサ（図
６）が用いられている。図２４に、増幅回路の構成を示
す。図２４に示すように、加速度センサ４０は、電界効
果型トランジスタ（ＦＥＴ）のゲートに抵抗Ｒ1 と並列
に接続されており、加速度センサ４０から出力される信
号は電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）のゲートに入力
される。この回路の周波数特性における低周波側のカッ
トオフ周波数は、抵抗Ｒ1 と加速度センサ４０の静電容
量Ｃ1 とによって決まり、ｆc ＝１／２πＲ1 Ｃ1 で表
される。このため、ｆc よりも低い周波数では、出力が
低下することになる。加速度センサ４０の静電容量Ｃ1
にばらつきが多い場合には、カットオフ周波数ｆc にば
らつきが生じ、測定可能な最低周波数が変化する。圧電
セラミックを用いた加速度センサでは、静電容量のばら
つきが２０％程度あり、カットオフ周波数も同程度ばら
つく。しかし、本発明の圧電単結晶基板を直接接合して
製作した加速度センサ４０では、静電容量Ｃ1 のばらつ
きが７％以下と十分に小さいため、カットオフ周波数ｆ
c も安定しており、低周波数の加速度に対しても安定し
た出力が得られる。加速度センサ４０から出力された信
号は、増幅回路４１で変換され、増幅される。増幅回路
４１から出力される信号は比較回路４２に入力される。
比較回路４２では、増幅回路４１から出力される信号が
基準となる信号よりも大きいか小さいかを判定する。例
えば、１０Ｇ以上の衝撃が加わった場合に、衝撃を認識
し、それを記録したり、表示したりする場合について説
明する。図２５は、上記第１の実施例で述べた加速度セ
ンサの出力を、図２４の回路で測定した場合の出力電圧
と加速度との関係を示す。図２５に示すように、１０Ｇ
の加速度が加わったときの加速度センサ４０に接続され
た増幅回路４１から出力される信号の大きさは６４ｍＶ
である。この場合、制御回路４５から基準信号として６
４ｍＶを比較回路４２に入力する。比較回路４２では、
この基準信号と増幅回路４１からの出力信号を比較し、
増幅回路４１から出力される信号の方が大きい場合に
は、出力信号を発生して、制御回路４５に送り返す。こ
れにより、基準となる１０Ｇよりも大きな衝撃が加わっ
たことを制御回路４５に認識させることができる。制御
回路４５は、基準となる１０Ｇよりも大きな衝撃を受け
たことを記憶するように記憶装置４３に命令することが
できる。この際、加速度の大きさや加速度を受けた日時
などを記録することができる。また、制御回路４５は、
基準となる１０Ｇよりも大きな衝撃を受けたことや、衝
撃の大きさ及び日時などを表示するように表示装置４４
に命令し、表示装置４４はこれらの情報を表示する。ま
た、制御回路４５は、この衝撃検知装置が組み込まれて
いる機器全体に衝撃による誤動作や破壊を回避するよう
に命令を発することもできる。例えば、この衝撃検知装
置がハードディスクに組み込まれた場合、衝撃を検知し
た瞬間に、ディスクへのヘッドからの情報の書き込みを
中止し、ヘッドがディスクに当たって破壊されないよう
ヘッドを退避するように命令することができる。また、
この衝撃検知装置が携帯電話に組み込まれた場合、故障
が無いか否かを自己診断するような命令を発することも
できる。本実施の形態の衝撃検知装置には、加速度セン
サとして、上記第１の実施の形態の加速度センサ（図
６）が用いられているので、加速度センサの感度ばらつ
きや静電容量のばらつきが無い。その結果、加速度の測
定精度が高く、衝撃を検知する際の基準となる値に対し
て正確な判断を比較回路を用いて行うことのできる衝撃
検知装置を実現することができる。また、衝撃検知装置
を上記のように構成したので、衝撃を検知して記録した
り、衝撃から機器を保護する動作を制御回路で判断し
て、指示することの可能な衝撃検知機器を実現すること
ができる。
軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心とする回転角を示している。ま
た、上記（表２）には、最大となる圧電定数も示してい
る。上記（表２）に示すように、３２族の結晶構造を有
する圧電体をＸ軸を回転軸として７０°回転した場合、
最大となる圧電定数はｄ13’である。このことは、３２
族の結晶構造を有する圧電体をＸ軸を回転軸として７０
°回転した場合には、回転後のＸ’軸（＝Ｘ軸）方向に
垂直に圧電基板を切り出し、Ｚ’軸方向に圧電基板の長
手方向を設定した場合に、最も感度が良くなることを示
している。また、オイラー角が（０，０，０）の場合、
最大となる圧電定数はｄ12’である。このことは、オイ
ラー角が（０，０，０）の場合には、回転後のＸ’軸
（＝Ｘ軸）方向に垂直に圧電基板を切り出し、Ｙ’軸方
向に圧電基板の長手方向を設定した場合に、最も感度が
良くなることを示している。また、オイラー角が（０，
０，９０）の場合、最大となる圧電定数はｄ21’であ
る。このことは、オイラー角が（０，０，９０）の場合
には、回転後のＹ’軸方向に垂直に圧電基板を切り出
し、Ｘ’軸方向に圧電基板の長手方向を設定した場合
に、最も感度が良くなることを示している。また、３２
族の結晶構造を有する圧電基板（水晶、ランガサイト型
圧電結晶など）の場合、ｄ13’については＋５２°〜＋
８６°の範囲で、ｄ12’については±２６°の範囲で、
ｄ32’については＋５２°〜＋６８°の範囲で圧電定数
が最大値の９０〜１００％の値となり、感度の劣化によ
る問題が生じることはない。従って、カット角を高精度
に仕上げなくても、高感度の加速度センサを作製するこ
とが可能となるので、加工費用が安価になる。以上のよ
うに、本実施の形態によれば、接着剤などの接着層を用
いることなく、圧電基板２ａ、２ｂを強固に直接接合す
ることによって機械−電気変換子１を形成したので、特
性のばらつきや振動の減衰などが無く、高い感度を有す
る加速度センサを実現することができる。また、接着剤
を用いることなく、機械−電気変換子１を支持体４ａ、
４ｂに直接接合するようにしたので、機械−電気変換子
１の位置合わせを高精度に行うことができる。その結
果、片持ち梁の長さや支持状態にばらつきがなく、しか
も安定性が高く、特性ばらつきの極めて小さい小型の加
速度センサを実現することができる。また、接着剤を用
いることなく、機械−電気変換子１を支持体４ａ、４ｂ
に直接接合するようにしたので、加速度が損失なく機械
−電気変換子１に伝達される。尚、本実施の形態におい
ては、電極３ａ、３ｂの材料としてクロム−金を用いて
いるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例え
ば、金、クロム、銀又は合金材料を用いてもよい。ま
た、本実施の形態においては、容器１０ａ、１０ｂの材
料としてＬｉＮｂＯ 3 を用いているが、必ずしもこれに
限定されるものではなく、例えば、ＬｉＴａＯ3 、水
晶、ガラス、プラスチック、アルミナなどのセラミック
などを用いてもよい。また、本実施の形態においては、
機械−電気変換素子１を片持ち梁構造としているが、必
ずしもこの構造に限定されるものではなく、機械−電気
変換素子１の両端を支持体に直接接合して両持ち梁構造
としてもよく、また、機械−電気変換子１の中心を支持
体に直接接合して中心支持構造としてもよい。 〈第２の実施の形態〉図１５は本発明の第２の実施の形
態における加速度センサに用いる機械−電気変換子を示
す断面図である。図１５に示すように、相対する２つの
主面を有する厚み５０μｍ、幅０．５ｍｍ、長さ２ｍｍ
の長方形状のＬｉＮｂＯ3 からなる圧電基板２ａ、２ｂ
は、その主面同士が直接接合されており、これにより圧
電素子２が構成されている。ここで、圧電基板２ａと圧
電基板２ｂは、分極軸の向きが逆方向となるように接合
されている。圧電素子２の一端は、ＬｉＮｂＯ3 からな
る支持体４ａ、４ｂに挟持された状態で固定されてい
る。ここで、圧電素子２は、支持体４ａ、４ｂに直接接
合されている。圧電素子２の相対する２つの主面には、
支持体４ａ、４ｂに挟持されていない部分に厚み０．２
μｍのクロム−金からなる電極３ａ、３ｂがそれぞれ形
成されている。以上により、片持ち梁構造のバイモルフ
型の機械−電気変換子１が構成されている。図１６は本
発明の第２の実施の形態における加速度センサの一例を
示す分解斜視図、図１７はその断面図である。図１６、
図１７に示すように、図１５に示す構造を備えた片持ち
梁構造の機械−電気変換子１は、上面と一端面と一側面
が開口したＬｉＮｂＯ3 からなる容器１０ｃ内に収容さ
れ、支持体４ａ、４ｂは容器１０ｃの他端面の内側に直
接接合されている。この場合、支持体４ａ、４ｂと容器
１０ｃとの直接接合は、酸化珪素薄膜などからなるバッ
ファ層を介して行うことも可能である。電極３ａ、３ｂ
には、支持体４ａ、４ｂと容器１０ｃを這わせた状態で
導電層７ｃ、７ｄの一端部が接続されており、導電層７
ｃ、７ｄの他端部は容器１０ｃの端部に露出している。
容器１０ｃには、同じくＬｉＮｂＯ3 からなる容器１０
ｃと同じ形状の容器１０ｄが接合されている。容器１０
ｃ、１０ｄの外面には、ニッケルからなる外部電極９
ｃ、９ｄが形成されており、外部電極９ｃ、９ｄは導電
層７ｃ、７ｄにそれぞれ電気的に接続されている。すな
わち、機械−電気変換子１の電極３ａ、３ｂは、導電層
７ｃ、７ｄを介してそれぞれ外部電極９ｃ、９ｄに電気
的に接続されている。これにより、機械−電気変換子１
に発生した電荷を外部に取り出すことができる。以上に
より、加速度センサ１０２が構成されている。図１７に
示す加速度センサ１０２において、上下方向に加速度が
加わった場合には、機械−電気変換子１が上下方向に振
動し、撓み振動が発生する。撓み振動が発生すると、圧
電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）２ａ、２ｂの一方は伸びるよう
に歪み、他方は縮むように歪む。ここで、圧電基板２ａ
と圧電基板２ｂは、分極軸が互いに逆方向となるように
接合されているため、圧電基板２ａ、２ｂに発生する応
力が圧縮応力、引っ張り応力と異なるにもかかわらず、
圧電基板２ａと圧電基板２ｂには同極性の電荷が発生す
る。すなわち、圧電基板２ａと圧電基板２ｂには、同じ
方向に起電力が発生する。このため、機械−電気変換子
１の両面に形成された電極３ａ、３ｂから加速度の大き
さを反映した信号を得ることができる。図１８は本発明
の第２の実施の形態における加速度センサの他の例を示
す分解斜視図である。図１８に示すように、相対する２
つの主面を有する厚み５０μｍ、幅０．５ｍｍ、長さ２
ｍｍの長方形状のＬｉＮｂＯ3 からなる圧電基板２ａ、
２ｂは、その主面同士が直接接合されており、これによ
り圧電素子２が構成されている。ここで、圧電基板２ａ
と圧電基板２ｂは、分極軸が互いに逆方向となるように
接合されている。圧電素子２の相対する２つの主面に
は、厚み０．２μｍのクロム−金からなる電極３ａ、３
ｂが形成されている。これにより、機械−電気変換子１
が構成されている。機械−電気変換子１の一端は、上下
面が開口し、２分割されたＬｉＮｂＯ3 からなる容器１
０ｅ、１０ｆによって挟み込まれており、これにより機
械−電気変換子１が支持されている。ここで、容器１０
ｅ、１０ｆと機械−電気変換子１は直接接合されてお
り、また、容器１０ｅ、１０ｆ同士も直接接合されてい
る。この場合、容器１０ｅ、１０ｆと機械−電気変換子
１の直接接合、又は容器１０ｅ、１０ｆ同士の直接接合
は、酸化珪素薄膜などからなるバッファ層を介して行う
ことも可能である。容器１０ｅ、１０ｆの上下面には容
器１０ｇ、１０ｈが接着剤を用いて固着されている。こ
れにより、機械−電気変換子１は容器内に封じ込まれて
いる。容器の両端面にはニッケルからなる外部電極９
ｅ、９ｆがそれぞれ形成されており、この外部電極９
ｅ、９ｆは図示しない導電層を介して機械−電気変換子
１の電極３ａ、３ｂにそれぞれ電気的に接続されてい
る。これにより、機械−電気変換子１に発生した電荷を
外部に取り出すことができる。尚、容器１０ｇ、１０ｈ
の内面には、機械−電気変換子１が撓む際に機械−電気
変換子１が接触しないように、陥没部が設けられてい
る。以上により、加速度センサ１０３が構成されてい
る。機械−電気変換子１の長さ、厚さ及び幅は、測定対
象となる加速度の周波数範囲を考慮して決定される。測
定する加速度の周波数が機械−電気変換子１の共振周波
数に近づくほど、加速度センサの感度は大きくなる。測
定周波数範囲において、加速度センサの感度が周波数に
大きく依存しないようにするためには、共振周波数を測
定周波数範囲から十分に離すことが必要である。このた
めには、例えば、共振周波数が最高測定周波数の２倍の
周波数となるように、機械−電気変換子１を設計すれば
よい。圧電材料として用いたＬｉＮｂＯ3 は単結晶であ
り、圧電定数、誘電率、弾性定数などのばらつきが極め
て小さい。圧電セラミックの場合、これらの材料定数は
通常２０％程度のばらつきを有する。このため、圧電セ
ラミックを用いた加速度センサの感度や共振周波数は２
０％程度のばらつきを有する。しかし、ＬｉＮｂＯ3 基
板を直接接合して作製した本実施例の加速度センサで
は、感度、共振周波数ともにばらつきを５％以下に抑え
ることができた。さらに、圧電セラミックは経時変化が
大きく、安定性に欠ける。このため、圧電セラミックを
用いた加速度センサは、感度が時間とともに１０〜１５
％程度変化するという問題点を有していた。しかし、Ｌ
ｉＮｂＯ3 基板を直接接合して作製した本実施例の加速
度センサは、極めて安定で経時変化は２％以下であっ
た。以上のように、本実施の形態によれば、接着剤など
の接着層を用いることなく、圧電基板２ａ、２ｂを強固
に直接接合することによって機械−電気変換子１を形成
したので、特性のばらつきや振動の減衰などが無く、高
い感度を有する加速度センサを実現することができる。
また、接着剤を用いることなく、機械−電気変換子１を
支持体４ａ、４ｂに直接接合するようにしたので、機械
−電気変換子１の位置合わせを高精度に行うことができ
る。その結果、片持ち梁の長さや支持状態にばらつきが
なく、しかも安定性が高く、特性ばらつきの極めて小さ
い小型の加速度センサを実現することができる。また、
接着剤を用いることなく、機械−電気変換子１を支持体
４ａ、４ｂに直接接合するようにしたことにより、加速
度が損失なく機械−電気変換子１に伝達される。また、
接着剤を用いることなく、支持体４ａ、４ｂを容器に直
接接合するようにしたことにより、実装面から加速度が
直接伝達される容器に支持体４ａ、４ｂが強固に接合さ
れるため、機械−電気変換子１に損失なく加速度を伝達
することができる。尚、本実施の形態においては、圧電
基板２ａ、２ｂの材料としてＬｉＮｂＯ3を用いている
が、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、
ＬｉＴａＯ 3 や水晶を用いてもよい。また、本実施の形
態においては、電極３ａ、３ｂの材料としてクロム−金
を用いているが、必ずしもこれに限定されるものではな
く、例えば、金、クロム、銀又は合金材料を用いてもよ
い。また、本実施の形態においては、容器の材料として
ＬｉＮｂＯ3 を用いているが、必ずしもこれに限定され
るものではなく、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂
などを用いてもよい。また、本実施の形態においては、
機械−電気変換子１の支持体４ａ、４ｂの容器内への固
定手段及び容器の固定手段として直接接合を用いている
が、必ずしもこの方法に限定されるものではなく、接着
剤を用いて固定しても同様の特性を発揮させることがで
きる。また、本実施の形態においては、機械−電気変換
子１を片持ち梁構造としているが、必ずしもこの構造に
限定されるものではなく、機械−電気変換子１の両端を
支持体に直接接合して両持ち梁構造としてもよく、ま
た、機械−電気変換子１の中心を支持体に直接接合して
中心支持構造としてもよい。 〈第３の実施の形態〉次に、図１６〜図１８と同様の片
持ち梁構造を有する加速度センサ及びその製造方法につ
いて説明する。図１９、図２０は本発明の第３の実施の
形態における加速度センサの製造方法を示す工程図であ
る。まず、図１９（ａ）に示すように、圧電基板１２
ａ、１２ｂとしてＬｉＮｂＯ 3 基板を用い、フォトレジ
ストパターンをマスキング材としたサンドブラスト法に
より、片持ち梁部１１ａ、１１ｂを形成した。次いで、
図１９（ｂ）に示すように、片持ち梁部１１ａを形成し
た圧電基板１２ａと片持ち梁部１１ｂを形成した圧電基
板１２ｂを直接接合によって接合した。直接接合は、上
記したように親水化処理を施した２枚の圧電基板１２
ａ、１２ｂを、分極軸の向きが互いに逆方向となるよう
に接合した後、熱処理を施して行った。この場合、圧電
基板１２ａと圧電基板１２ｂとの直接接合は、酸化珪素
薄膜などからなるバッファ層を介して行うことも可能で
ある。次いで、図１９（ｃ）に示すように、片持ち梁部
の両面に、真空蒸着法によってクロム−金を蒸着して電
極１３ａ、１３ｂを形成した。これにより、片持ち梁構
造のバイモルフ型機械−電気変換子１５が得られた。機
械−電気変換子１５は、圧電基板１２ａ、１２ｂの開口
周辺を支持部として支持されている。また、圧電基板１
２ａの電極１３ａと同じ側の面に、電極１３ａと導通し
た状態で導電層１４ａを形成した。この導電層１４ａ
は、電極１３ａに発生した電荷を外部電極２０ａ（図２
０（ｂ）、（ｃ））に取り出すためのものである。さら
に、圧電基板１２ｂの電極１３ｂと同じ側の面に、片持
ち梁部と圧電基板１２ｂの開口の反対側（図の右側）に
導通するように導電層１４ｂを形成した。この場合、導
電層１４ａ又は導電層１４ｂを電極１３ａ又は電極１３
ｂと同時に形成すれば、製造工程の簡略化が図られる。
次いで、図２０（ａ）に示すように、別のＬｉＮｂＯ3
基板に、フォトレジストパターンをマスキング材とした
サンドブラスト法を用いて、凹部１７を形成し、容器１
６ａ、１６ｂを作製した。また、この容器１６ａ、１６
ｂに、圧電基板１２ａ、１２ｂ上の導電層１４ａ、１４
ｂと電気的に接続するための貫通孔１８を同時に形成し
た。次いで、図２０（ｂ）に示すように、機械−電気変
換子１５が形成されている圧電基板１２ａ、１２ｂと容
器１６ａ、１６ｂを直接接合によって接合した。これに
より、機械−電気変換子１５を容器１６ａ、１６ｂ内に
封じ込めた。この場合、圧電基板１２ａ、１２ｂと容器
１６ａ、１６ｂとの直接接合は、酸化珪素薄膜などから
なるバッファ層を介して行うことも可能である。片持ち
梁部はＬｉＮｂＯ3 基板から支持部と同時にパターン形
成されているので、支持部も撓む可能性があったが、容
器１６ａ、１６ｂと支持部を兼ねる別のＬｉＮｂＯ3 基
板によって、より強固に支持された。圧電基板（ＬｉＮ
ｂＯ3 ）１２ａ、１２ｂと容器（ＬｉＮｂＯ3 ）１６
ａ、１６ｂとの接合部には、導電層（クロム−金）１４
ａ、１４ｂが形成されているため、圧電基板１２ａ、１
２ｂと容器１６ａ、１６ｂを直接接合するのは困難であ
るが、圧電基板１２ａ、１２ｂと容器１６ａ、１６ｂの
接合面積を導電層１４ａ、１４ｂの面積に比べて十分大
きくとれば、強固に接合することができる。次いで、容
器１６ａ、１６ｂの貫通孔１８に、導電層１４ａ、１４
ｂと電気的に接続されるように導電性ペーストを流し込
み、焼成してスルーフォール導電部１９ａ、１９ｂを形
成した。さらに、容器１６ａ、１６ｂの上面に、スルー
フォール導電部１９ａ、１９ｂと導通するように銀パラ
ジウムを印刷し、外部電極２０ａ、２０ｂを形成した。
これにより、機械−電気変換子１５上の電極１３ａ、１
３ｂと外部電極２０ａ、２０ｂとが電気的に接続され
た。次いで、図２０（ｃ）に示すように、ダイシングソ
ーを用いて、基板を個々の加速度センサ１０４に切断し
た。機械−電気変換子１５は片持ち梁構造を有し、容器
１６ａ、１６ｂに強固に接合されている。図２０（ｃ）
の加速度センサ１０４において、上下方向に加速度が加
わった場合には、機械−電気変換子１５が上下方向に振
動し、撓み振動が発生する。撓み振動が発生すると、圧
電基板１２ａ、１２ｂの一方は伸びるように歪み、他方
は縮むように歪む。ここで、圧電基板１２ａと圧電基板
１２ｂは、分極軸が互いに逆方向となるように接合され
ているため、圧電基板１２ａ、１２ｂに発生する応力が
圧縮応力、引っ張り応力と異なるにもかかわらず、圧電
基板１２ａと圧電基板１２ｂには同極性の電荷が発生す
る。すなわち、圧電基板１２ａと圧電基板１２ｂには、
同じ方向に起電力が発生する。このため、機械−電気変
換子１５の両面に形成された電極１３ａ、１３ｂから加
速度の大きさを反映した信号を得ることができる。機械
−電気変換子１５の長さ、厚さ及び幅は、測定対象とな
る加速度の周波数範囲を考慮して決定される。測定する
加速度の周波数が機械−電気変換子１５の共振周波数に
近づくほど、加速度センサ１０４の感度は大きくなる。
測定周波数範囲において、加速度センサ１０４の感度が
周波数に対して大きく依存しないようにするためには、
共振周波数を測定周波数範囲から十分に離すことが必要
である。このためには、例えば、共振周波数が最高測定
周波数の２倍の周波数となるように機械−電気変換子１
５を設計すればよい。以上のように、本実施の形態によ
れば、接着剤などの接着層を用いることなく、圧電基板
１２ａ、１２ｂを強固に直接接合することによって機械
−電気変換子１５を形成したので、特性のばらつきや振
動の減衰などが無く、高い感度を有する加速度センサ１
０４を実現することができる。また、機械−電気変換子
１５が圧電基板からパターン形成されるので、機械−電
気変換子１５の形状のばらつきが小さい。また、機械−
電気変換子１５が支持部と同時に形成されるので、機械
−電気変換子１５の支持状態のばらつきが小さい。この
ため、片持ち梁の長さのばらつきが小さくなるので、共
振周波数などの特性のばらつきの極めて小さい加速度セ
ンサを実現することができる。また、機械−電気変換子
１５と支持部材及び容器１６ａ、１６ｂを同一の材料で
形成することができるので、温度による歪みなどの影響
を受けることがなく、安定性に優れた小型の加速度セン
サを実現することができる。また、１枚の基板に多数の
加速度センサを一度に作製するものであるため、量産性
に優れた加速度センサを実現することができる。尚、本
実施の形態においては、圧電基板１２ａ、１２ｂの材料
としてＬｉＮｂＯ3 を用いているが、必ずしもこれに限
定されるものではなく、例えば、ＬｉＴａＯ3 や水晶を
用いてもよい。また、本実施の形態においては、容器１
６ａ、１６ｂの材料としてＬｉＮｂＯ 3 を用いている
が、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、
ＬｉＴａＯ3 、水晶、シリコン、ガラスなどを用いても
よい。好適には機械−電気変換子１５を構成する圧電基
板１２ａ、１２ｂと同じ材料が望ましく、最適には機械
−電気変換子１５を構成する圧電基板１２ａ、１２ｂの
材料と熱膨張係数の近いものが望ましい。また、本実施
の形態においては、電極１３ａ、１３ｂの材料としてク
ロム−金を用いているが、必ずしもこれに限定されるも
のではなく、例えば、金、クロム、銀又は合金材料を用
いてもよい。また、本実施の形態においては、スルーフ
ォール導電部１９ａ、１９ｂの材料として導電性ペース
トを用いているが、必ずしもこれに限定されるものでは
なく、例えば、半田や銀鑞などを用いてもよい。また、
本実施の形態においては、圧電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）１
２ａ、１２ｂに片持ち梁部１１ａ、１１ｂを形成した
後、これらを直接接合することによってバイモルフ型の
機械−電気変換子１５を形成しているが、必ずしもこの
順番に限定されるものではなく、２枚の圧電基板（Ｌｉ
ＮｂＯ3 ）１２ａ、１２ｂを直接接合した後に、片持ち
梁部１１ａ、１１ｂを形成してもよい。また、本実施の
形態においては、片持ち梁部１１ａ、１１ｂを形成した
後、電極１３ａ、１３ｂを形成しているが、必ずしもこ
の順番に限定されるものではなく、電極１３ａ、１３ｂ
を形成した後に、片持ち梁部１１ａ、１１ｂを形成して
もよい。また、本実施の形態においては、圧電基板１２
ａ、１２ｂへの片持ち梁部１１ａ、１１ｂの加工方法や
容器１６ａ、１６ｂへの凹部１７、貫通孔１８の加工方
法としてサンドブラスト法を用いているが、必ずしもこ
の方法に限定されるものではなく、例えば、ドライエッ
チング、ウエットエッチング、レーザ加工、イオンビー
ム加工、ダイシングやワイヤーソなどの機械加工、ウオ
ータージェット加工、放電加工などを用いてもよい。ま
た、本実施の形態においては、電極１３ａ、１３ｂの形
成方法として真空蒸着法を用いているが、必ずしもこの
方法に限定されるものではなく、例えば、スパッタ法、
ＣＶＤ法などの気相成膜法や、メッキ、印刷などの方法
を用いてもよい。また、本実施の形態においては、外部
電極２０ａ、２０ｂを容器１６ａ、１６ｂの上面に設け
ているが、必ずしもこの構成に限定されるものではな
く、容器１６ａ、１６ｂの側面あるいは側面と上面にま
たがるように設けてもよい。また、本実施の形態におい
ては、導電層１４ａ、１４ｂと外部電極２０ａ、２０ｂ
との接続を、容器１６ａ、１６ｂに貫通孔１８を設ける
ことによって行っているが、必ずしもこの方法に限定さ
れるものではなく、容器１６ａ、１６ｂに切り欠き等を
設けることによって行ってもよい。また、導電層１４
ａ、１４ｂの存在により、機械−電気変換子１５を形成
する圧電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）１２ａ、１２ｂと容器
（ＬｉＮｂＯ3 ）１６ａ、１６ｂが十分な強度をもって
接合されない場合には、接合面に酸化珪素膜をバッファ
層として形成し、これを介して接合すれば、強い接合強
度を得ることができる。 〈第４の実施の形態〉図２１は本発明の第４の実施の形
態における加速度センサを示す分解斜視図である。図２
１に示すように、ＬｉＮｂＯ3 からなる容器２７ｂに
は、バイモルフ型の機械−電気変換子２１がその両端を
支持された状態で設けられている（両持ち梁構造）。バ
イモルフ型の機械−電気変換子２１は、圧電基板（Ｌｉ
ＮｂＯ3）２２ａ、２２ｂが直接接合されることによっ
て構成されている。容器２７ｂには、同じくＬｉＮｂＯ
3 からなる容器２７ａが直接接合されている。この場
合、容器２７ａと容器２７ｂとの直接接合は、酸化珪素
薄膜などからなるバッファ層を介して行うことも可能で
ある。また、容器２７ａ、２７ｂの外面には、それぞれ
外部電極２６ａ、２６ｂ（２６ｂは図示せず）が形成さ
れており、この外部電極２６ａ、２６ｂは機械−電気変
換子２１の電極２３ａ、２３ｂにそれぞれ電気的に接続
されている。これにより、機械−電気変換子２１上の電
極２３ａ、２３ｂに発生した電荷を外部に取り出すこと
ができる。以上により、加速度センサ１０５が構成され
ている。本実施の形態の両持ち梁構造の加速度センサ１
０５も、上記第３の実施の形態と同様の方法によって製
造することができる。すなわち、図２２に示すように、
まず、２枚の圧電基板（ＬｉＮｂＯ3 ）２２ａ、２２ｂ
に両持ち梁部を形成して、圧電基板２２ａ、２２ｂを直
接接合することにより、バイモルフ型の圧電素子を作製
する。次いで、両持ち梁部の上に電極２３ａ、２３ｂを
形成し、バイモルフ型の機械−電気変換子２１を作製す
る。次いで、外部電極と電極２３ａ、２３ｂを接続する
ための導電層２４ａ、２４ｂ（２４ｂは図示せず）を形
成する。この両持ち梁構造の機械−電気変換子２１は、
上記第３の実施例と同じく、基板上に同時に多数形成し
て量産性を高めることができる。機械−電気変換子２１
を形成した圧電基板２２ａ、２２ｂに、上記第３の実施
例と同様の工程を用いて凹部と貫通孔を形成したＬｉＮ
ｂＯ3 基板を直接接合して、容器を形成する。最後に、
外部電極などを設け、加速度センサを作製する。両持ち
梁構造を用いた場合には、同じ長さ、同じ厚さの機械−
電気変換素子であっても、片持ち梁構造の場合より共振
周波数が高くなるので、さらに高い周波数領域の加速度
を測定することが可能となる。機械−電気変換子２１の
長さ、厚さ及び幅は、測定対象となる加速度の周波数範
囲を考慮して決定される。測定する加速度の周波数が機
械−電気変換子２１の共振周波数に近づくほど、加速度
センサ１０５の感度は大きくなる。測定周波数範囲にお
いて、加速度センサ１０５の感度が周波数に対して大き
く依存しないようにするためには、共振周波数を測定周
波数範囲から十分に離すことが必要である。このために
は、例えば、共振周波数が最高測定周波数の２倍の周波
数になるように機械−電気変換素子２１を設計すればよ
い。以上のように、本実施の形態によれば、接着剤など
の接着層を用いることなく、圧電基板２２ａ、２２ｂを
強固に直接接合することによって機械−電気変換子２１
を形成したので、特性のばらつきや振動の減衰などが無
く、高い感度を有する加速度センサを実現することがで
きる。また、機械−電気変換子２１を容器２７ａ、２７
ｂに直接接合するようにしたので、機械−電気変換子２
１の位置合わせの精度が高く、両持ち梁部の長さや支持
状態がばらつくことはない。その結果、安定性が高く、
特性ばらつきの極めて小さい、高い周波数範囲まで測定
可能な小型の加速度センサを実現することができる。ま
た、容器２７ａと容器２７ｂを直接接合するようにした
ことにより、接着剤を用いることなく、容器２７ａと容
器２７ｂが強固に接合されるので、接合面の耐熱性が高
くなる。その結果、半田リフローなどを行っても、接合
部からガスが発生することはなく、容器２７ａと容器２
７ｂが気密封止された状態となるので、特性が劣化する
ことのない、高い信頼性を有する加速度センサが得られ
る。尚、本実施の形態においては、圧電基板２２ａ、２
２ｂの材料としてＬｉＮｂＯ3 を用いているが、必ずし
もこれに限定されるものではなく、例えば、ＬｉＴａＯ
3 や水晶を用いてもよい。また、本実施の形態において
は、容器２７ａ、２７ｂの材料としてＬｉＮｂＯ 3 を用
いているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、
例えば、ＬｉＴａＯ3 、水晶、シリコン、ガラスなどを
用いてもよい。好適には機械−電気変換子２１を構成す
る圧電基板２２ａ、２２ｂと同じ材料が望ましく、最適
には機械−電気変換子２１を構成する圧電基板２２ａ、
２２ｂの材料と熱膨張係数の近いものが望ましい。 〈第５の実施の形態〉図２３は本発明の第５の実施の形
態における衝撃検知装置の回路構成図である。図２３に
示すように、本衝撃検知装置は、加速度センサ４０と、
加速度センサ４０から出力される信号を変換し、増幅す
る増幅回路４１と、増幅回路４１から出力される信号と
基準となる信号を比較する比較回路４２と、衝撃を記録
する記憶装置４３と、衝撃を表示する表示装置４４と、
比較回路４２、記憶装置４３、表示装置４４を制御する
制御回路４５とにより構成されている。制御回路４５と
しては、この衝撃検知装置が組み込まれる機器の制御装
置の一部を利用することもできる。ここで、加速度セン
サ４０としては、上記第１の実施例の加速度センサ（図
６）が用いられている。図２４に、増幅回路の構成を示
す。図２４に示すように、加速度センサ４０は、電界効
果型トランジスタ（ＦＥＴ）のゲートに抵抗Ｒ1 と並列
に接続されており、加速度センサ４０から出力される信
号は電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）のゲートに入力
される。この回路の周波数特性における低周波側のカッ
トオフ周波数は、抵抗Ｒ1 と加速度センサ４０の静電容
量Ｃ1 とによって決まり、ｆc ＝１／２πＲ1 Ｃ1 で表
される。このため、ｆc よりも低い周波数では、出力が
低下することになる。加速度センサ４０の静電容量Ｃ1
にばらつきが多い場合には、カットオフ周波数ｆc にば
らつきが生じ、測定可能な最低周波数が変化する。圧電
セラミックを用いた加速度センサでは、静電容量のばら
つきが２０％程度あり、カットオフ周波数も同程度ばら
つく。しかし、本発明の圧電単結晶基板を直接接合して
製作した加速度センサ４０では、静電容量Ｃ1 のばらつ
きが７％以下と十分に小さいため、カットオフ周波数ｆ
c も安定しており、低周波数の加速度に対しても安定し
た出力が得られる。加速度センサ４０から出力された信
号は、増幅回路４１で変換され、増幅される。増幅回路
４１から出力される信号は比較回路４２に入力される。
比較回路４２では、増幅回路４１から出力される信号が
基準となる信号よりも大きいか小さいかを判定する。例
えば、１０Ｇ以上の衝撃が加わった場合に、衝撃を認識
し、それを記録したり、表示したりする場合について説
明する。図２５は、上記第１の実施例で述べた加速度セ
ンサの出力を、図２４の回路で測定した場合の出力電圧
と加速度との関係を示す。図２５に示すように、１０Ｇ
の加速度が加わったときの加速度センサ４０に接続され
た増幅回路４１から出力される信号の大きさは６４ｍＶ
である。この場合、制御回路４５から基準信号として６
４ｍＶを比較回路４２に入力する。比較回路４２では、
この基準信号と増幅回路４１からの出力信号を比較し、
増幅回路４１から出力される信号の方が大きい場合に
は、出力信号を発生して、制御回路４５に送り返す。こ
れにより、基準となる１０Ｇよりも大きな衝撃が加わっ
たことを制御回路４５に認識させることができる。制御
回路４５は、基準となる１０Ｇよりも大きな衝撃を受け
たことを記憶するように記憶装置４３に命令することが
できる。この際、加速度の大きさや加速度を受けた日時
などを記録することができる。また、制御回路４５は、
基準となる１０Ｇよりも大きな衝撃を受けたことや、衝
撃の大きさ及び日時などを表示するように表示装置４４
に命令し、表示装置４４はこれらの情報を表示する。ま
た、制御回路４５は、この衝撃検知装置が組み込まれて
いる機器全体に衝撃による誤動作や破壊を回避するよう
に命令を発することもできる。例えば、この衝撃検知装
置がハードディスクに組み込まれた場合、衝撃を検知し
た瞬間に、ディスクへのヘッドからの情報の書き込みを
中止し、ヘッドがディスクに当たって破壊されないよう
ヘッドを退避するように命令することができる。また、
この衝撃検知装置が携帯電話に組み込まれた場合、故障
が無いか否かを自己診断するような命令を発することも
できる。本実施の形態の衝撃検知装置には、加速度セン
サとして、上記第１の実施の形態の加速度センサ（図
６）が用いられているので、加速度センサの感度ばらつ
きや静電容量のばらつきが無い。その結果、加速度の測
定精度が高く、衝撃を検知する際の基準となる値に対し
て正確な判断を比較回路を用いて行うことのできる衝撃
検知装置を実現することができる。また、衝撃検知装置
を上記のように構成したので、衝撃を検知して記録した
り、衝撃から機器を保護する動作を制御回路で判断し
て、指示することの可能な衝撃検知機器を実現すること
ができる。
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
接着剤などの接着層を用いることなく圧電基板が直接接
合されることによって機械−電気変換子が構成されるの
で、加速度によって機械−電気変換子に撓み振動が発生
したときに、圧電基板に損失なく応力を発生させること
ができる。その結果、大きな起動力が得られるので、高
い感度を有する加速度センサを実現することができる。
また、圧電基板の接合が均一となるため、機械−電気変
換子の共振周波数や感度のばらつきが極めて小さくな
る。さらに、圧電基板間に接着層が介在しないために、
温度変化によって機械−電気変換子の振動特性が変化す
ることはない。また、接着剤を用いることなく、機械−
電気変換子が支持体に直接接合されるので、機械−電気
変換子の支持位置のばらつきが小さくなる。その結果、
共振周波数のばらつきの小さい加速度センサを実現する
ことができる。また、接着剤を用いることなく、機械−
電気変換子が支持体に直接接合されるので、加速度が損
失なく機械−電気変換子に伝達される。また、機械−電
気変換子と支持体との間に接着層が介在しないために、
温度変化によって支持状態が変化することもない。ま
た、接着剤を用いることなく、機械−電気変換子の支持
体が容器に直接接合されるので、支持体が容器に強固に
接合された状態となる。その結果、実装面に生じた加速
度が容器を通じて損失なく支持体に伝達され得る感度の
高い加速度センサを実現することができる。また、接着
剤を用いることなく、圧電素子を構成する圧電基板が容
器に直接接合されるので、機械−電気変換子が容器に強
固に接合された状態となる。その結果、容器が受けた加
速度を損失なく機械−電気変換子に伝達することがで
き、感度の高い加速度センサを実現することができる。
また、支持部材の役目を容器が担うことになるので、構
成部材の数を削減することができる。また、接着剤を用
いることなく、容器を構成する各部分同士が強固に接合
されるので、接合面の耐熱性が高くなる。その結果、半
田リフローなどを行っても、接合部からガスが発生する
ことはなく、容器を構成する各部分同士が気密封止され
た状態となるので、特性が劣化することのない高い信頼
性を有する加速度センサを実現することができる。
接着剤などの接着層を用いることなく圧電基板が直接接
合されることによって機械−電気変換子が構成されるの
で、加速度によって機械−電気変換子に撓み振動が発生
したときに、圧電基板に損失なく応力を発生させること
ができる。その結果、大きな起動力が得られるので、高
い感度を有する加速度センサを実現することができる。
また、圧電基板の接合が均一となるため、機械−電気変
換子の共振周波数や感度のばらつきが極めて小さくな
る。さらに、圧電基板間に接着層が介在しないために、
温度変化によって機械−電気変換子の振動特性が変化す
ることはない。また、接着剤を用いることなく、機械−
電気変換子が支持体に直接接合されるので、機械−電気
変換子の支持位置のばらつきが小さくなる。その結果、
共振周波数のばらつきの小さい加速度センサを実現する
ことができる。また、接着剤を用いることなく、機械−
電気変換子が支持体に直接接合されるので、加速度が損
失なく機械−電気変換子に伝達される。また、機械−電
気変換子と支持体との間に接着層が介在しないために、
温度変化によって支持状態が変化することもない。ま
た、接着剤を用いることなく、機械−電気変換子の支持
体が容器に直接接合されるので、支持体が容器に強固に
接合された状態となる。その結果、実装面に生じた加速
度が容器を通じて損失なく支持体に伝達され得る感度の
高い加速度センサを実現することができる。また、接着
剤を用いることなく、圧電素子を構成する圧電基板が容
器に直接接合されるので、機械−電気変換子が容器に強
固に接合された状態となる。その結果、容器が受けた加
速度を損失なく機械−電気変換子に伝達することがで
き、感度の高い加速度センサを実現することができる。
また、支持部材の役目を容器が担うことになるので、構
成部材の数を削減することができる。また、接着剤を用
いることなく、容器を構成する各部分同士が強固に接合
されるので、接合面の耐熱性が高くなる。その結果、半
田リフローなどを行っても、接合部からガスが発生する
ことはなく、容器を構成する各部分同士が気密封止され
た状態となるので、特性が劣化することのない高い信頼
性を有する加速度センサを実現することができる。
【図１】本発明の第１の実施例における加速度センサに
用いる機械−電気変換子を示す斜視図である。
用いる機械−電気変換子を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施例における加速度センサに
用いる機械−電気変換子の製造方法における直接接合の
各段階の圧電基板の界面状態を示す説明図である。
用いる機械−電気変換子の製造方法における直接接合の
各段階の圧電基板の界面状態を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施例における加速度センサに
用いる機械−電気変換子の他の例を示す斜視図である。
用いる機械−電気変換子の他の例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施例における片持ち梁構造の
バイモルフ型機械−電気変換子を示す斜視図である。
バイモルフ型機械−電気変換子を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施例における片持ち梁構造の
バイモルフ型機械−電気変換子を示す断面図である。
バイモルフ型機械−電気変換子を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施例における加速度センサの
一例を示す分解斜視図である。
一例を示す分解斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施例における片持ち梁構造の
バイモルフ型機械−電気変換子に撓み振動が発生した場
合の様子を示す説明図である。
バイモルフ型機械−電気変換子に撓み振動が発生した場
合の様子を示す説明図である。
【図８】圧電基板の結晶軸とカット角との関係を示す図
である。
である。
【図９】ＬｉＮｂＯ3 基板のカット角と圧電定数との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施例における加速度センサ
の周波数特性図である。
の周波数特性図である。
【図１１】本発明の第１の実施例における加速度センサ
のカット角を示す図である。
のカット角を示す図である。
【図１２】水晶基板のカット角と圧電定数との関係を示
す図である。
す図である。
【図１３】水晶基板のカット角と圧電定数との関係を示
す図である。
す図である。
【図１４】水晶基板のカット角と圧電定数との関係を示
す図である。
す図である。
【図１５】本発明の第２の実施例における加速度センサ
に用いる機械−電気変換子を示す断面図である。
に用いる機械−電気変換子を示す断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施例における加速度センサ
の一例を示す分解斜視図である。
の一例を示す分解斜視図である。
【図１７】本発明の第２の実施例における加速度センサ
の一例を示す断面図である。
の一例を示す断面図である。
【図１８】本発明の第２の実施例における加速度センサ
の他の例を示す分解斜視図である。
の他の例を示す分解斜視図である。
【図１９】本発明の第３の実施例における加速度センサ
の製造方法を示す工程図である。
の製造方法を示す工程図である。
【図２０】本発明の第３の実施例における加速度センサ
の製造方法を示す工程図である。
の製造方法を示す工程図である。
【図２１】本発明の第４の実施例における加速度センサ
の一例を示す分解斜視図である。
の一例を示す分解斜視図である。
【図２２】本発明の第４の実施例における加速度センサ
の他の例を示す分解斜視図である。
の他の例を示す分解斜視図である。
【図２３】本発明の第５の実施例における衝撃検知装置
の回路構成図である。
の回路構成図である。
【図２４】本発明の第５の実施例における衝撃検知装置
の増幅回路を示す回路図である。
の増幅回路を示す回路図である。
【図２５】本発明の第５の実施例における衝撃検知装置
で測定した場合の出力と加速度との関係を示す図であ
る。
で測定した場合の出力と加速度との関係を示す図であ
る。
【図２６】従来技術におけるバイモルフ型機械−電気変
換子を示す斜視図である。
換子を示す斜視図である。
【図２７】従来技術における片持ち梁構造のバイモルフ
型機械−電気変換子を示す断面図である。
型機械−電気変換子を示す断面図である。
【図２８】従来技術における両持ち梁構造のバイモルフ
型機械−電気変換子を示す断面図である。
型機械−電気変換子を示す断面図である。
１ 機械−電気変換子 ２ａ、２ｂ 圧電基板 ３ａ、３ｂ 電極 ５ａ、５ｂ 導電性ペースト ７ 導電層 ９ 外部電極 １０ 容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 佳宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 川崎 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (44)
- 【請求項１】 相対する２つの主面を有する少なくとも
２つの圧電基板の前記主面同士が直接接合されて構成さ
れた圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に
形成された電極とからなる機械−電気変換子と、前記機
械−電気変換子を支持する支持体とを備えた加速度セン
サ。 - 【請求項２】 ２つの圧電基板の主面同士が、前記２つ
の圧電基板の構成原子が酸素及び水酸基からなる群から
選ばれる少なくとも１つを介して相互に結合することに
より接合されている請求項１に記載の加速度センサ。 - 【請求項３】 ２つの圧電基板が、分極軸の向きが互い
に逆方向となるように接合されている請求項１に記載の
加速度センサ。 - 【請求項４】 ２つの圧電基板がバッファ層を介して直
接接合されている請求項１に記載の加速度センサ。 - 【請求項５】 機械−電気変換子の一端が支持体に支持
されている請求項１に記載の加速度センサ。 - 【請求項６】 機械−電気変換子の両端が支持体に支持
されている請求項１に記載の加速度センサ。 - 【請求項７】 圧電基板が結晶構造３ｍ族の単結晶圧電
材料からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面がＹ軸とな
す角が＋１２９°〜＋１５２°の軸に垂直で、かつ、Ｘ
軸を含み、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線
がＸ軸に垂直である請求項１に記載の加速度センサ。 - 【請求項８】 圧電基板が結晶構造３ｍ族の単結晶圧電
材料からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面がＹ軸とな
す角が−２６°〜＋２６°の軸に垂直で、かつ、Ｘ軸を
含み、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線がＸ
軸と平行である請求項１に記載の加速度センサ。 - 【請求項９】 圧電基板が結晶構造３２族の単結晶圧電
材料からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面がＸ軸に垂
直で、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線がＺ
軸と＋５２°〜＋８６°の角度をなす請求項１に記載の
加速度センサ。 - 【請求項１０】 圧電基板が結晶構造３２族の単結晶圧
電材料からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面がＸ軸と
なす角が−２６°〜＋２６°の軸に垂直で、かつ、Ｙ軸
を含み、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が
Ｙ軸に平行である請求項１に記載の加速度センサ。 - 【請求項１１】 圧電基板が結晶構造３２族の単結晶圧
電材料からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面がＸ軸と
なす角が＋５２°〜＋６８°の軸に垂直で、かつ、Ｚ軸
を含み、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が
Ｚ軸に垂直である請求項１に記載の加速度センサ。 - 【請求項１２】 相対する２つの主面を有する少なくと
も２つの圧電基板の前記主面同士が接合されて構成され
た圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形
成された電極とからなる機械−電気変換子と、前記機械
−電気変換子を支持する支持体とを備え、前記機械−電
気変換子が前記支持体に直接接合されている加速度セン
サ。 - 【請求項１３】 機械−電気変換子を構成する圧電基板
と支持体とが、前記圧電基板の構成原子と前記支持体の
構成原子が酸素及び水酸基からなる群から選ばれる少な
くとも１つを介して相互に結合することにより接合され
ている請求項１２に記載の加速度センサ。 - 【請求項１４】 機械−電気変換子を構成する圧電基板
と支持体とがバッファ層を介して直接接合されている請
求項１２に記載の加速度センサ。 - 【請求項１５】 圧電基板と支持体とが同一の材料から
なる請求項１２に記載の加速度センサ。 - 【請求項１６】 機械−電気変換子の一端が支持体に支
持されている請求項１２に記載の加速度センサ。 - 【請求項１７】 機械−電気変換子の両端が支持体に支
持されている請求項１２に記載の加速度センサ。 - 【請求項１８】 相対する２つの主面を有する少なくと
も２つの圧電基板の前記主面同士が接合されて構成され
た圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形
成された電極とからなる機械−電気変換子と、前記機械
−電気変換子を支持する支持体と、前記機械−電気変換
子を収容する容器とを備え、前記支持体が前記容器に直
接接合されている加速度センサ。 - 【請求項１９】 容器と支持体とが、前記容器の構成原
子と前記支持体の構成原子が酸素及び水酸基からなる群
から選ばれる少なくとも１つを介して相互に結合するこ
とにより接合されている請求項１８に記載の加速度セン
サ。 - 【請求項２０】 容器と支持体とがバッファ層を介して
直接接合されている請求項１８に記載の加速度センサ。 - 【請求項２１】 容器と支持体とが同一の材料からなる
請求項１８に記載の加速度センサ。 - 【請求項２２】 相対する２つの主面を有する少なくと
も２つの圧電基板の前記主面同士が接合されて構成され
た圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形
成された電極とからなる機械−電気変換子と、前記機械
−電気変換子を収容する容器とを備え、前記圧電素子を
構成する前記圧電基板が前記容器に直接接合されること
によって、前記機械−電気変換子が支持されている加速
度センサ。 - 【請求項２３】 圧電基板と容器とが、前記圧電基板の
構成原子と前記容器の構成原子が酸素及び水酸基からな
る群から選ばれる少なくとも１つを介して相互に結合す
ることにより接合されている請求項２２に記載の加速度
センサ。 - 【請求項２４】 圧電基板と容器とがバッファ層を介し
て直接接合されている請求項２２に記載の加速度セン
サ。 - 【請求項２５】 圧電基板と容器とが同一の材料からな
る請求項２２に記載の加速度センサ。 - 【請求項２６】 相対する２つの主面を有する少なくと
も２つの圧電基板の前記主面同士が接合されて構成され
た圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形
成された電極とからなる機械−電気変換子と、前記機械
−電気変換子を支持する支持体と、前記機械−電気変換
子を収容する少なくとも２つの部分からなる容器とを備
え、前記容器を構成する各部分同士が直接接合されてい
る加速度センサ。 - 【請求項２７】 容器を構成する各部分同士が、容器の
構成原子が酸素及び水酸基からなる群から選ばれる少な
くとも１つを介して相互に結合することにより接合され
ている請求項２６に記載の加速度センサ。 - 【請求項２８】 容器を構成する各部分同士がバッファ
層を介して直接接合されている請求項２６に記載の加速
度センサ。 - 【請求項２９】 相対する２つの主面を有する少なくと
も２つの圧電基板の前記主面同士が接合されて構成され
た圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形
成された電極とからなる機械−電気変換子と、前記機械
−電気変換子を支持する支持体とを備えた加速度センサ
の製造方法であって、前記２つの圧電基板の前記主面同
士を直接接合することによって圧電素子を形成すること
を特徴とする加速度センサの製造方法。 - 【請求項３０】 親水化処理を施した２つの圧電基板の
主面同士を接合した後、熱処理を施すことにより、前記
２つの圧電基板の前記主面同士を直接接合する請求項２
９に記載の加速度センサの製造方法。 - 【請求項３１】 相対する２つの主面を有する少なくと
も２つの圧電基板の前記主面同士が接合されて構成され
た圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形
成された電極とからなる機械−電気変換子と、前記機械
−電気変換子を支持する支持体とを備えた加速度センサ
の製造方法であって、前記支持体を前記圧電素子を構成
する前記圧電基板に直接接合することを特徴とする加速
度センサの製造方法。 - 【請求項３２】 親水化処理を施した支持体と圧電基板
を接合した後、熱処理を施すことにより、前記支持体を
前記圧電基板に直接接合する請求項３１に記載の加速度
センサの製造方法。 - 【請求項３３】 相対する２つの主面を有する少なくと
も２つの圧電基板の前記主面同士が接合されて構成され
た圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形
成された電極とからなる機械−電気変換子と、前記機械
−電気変換子を支持する支持体と、前記機械−電気変換
子を収容する容器とを備えた加速度センサの製造方法で
あって、前記支持体を前記容器に直接接合することを特
徴とする加速度センサの製造方法。 - 【請求項３４】 親水化処理を施した支持体と容器を接
合した後、熱処理を施すことにより、前記支持体を前記
容器に直接接合する請求項３３に記載の加速度センサの
製造方法。 - 【請求項３５】 相対する２つの主面を有する少なくと
も２つの圧電基板の前記主面同士が接合されて構成され
た圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形
成された電極とからなる機械−電気変換子と、前記機械
−電気変換子を収容する容器とを備えた加速度センサの
製造方法であって、前記圧電素子を構成する圧電基板を
前記容器に直接接合することを特徴とする加速度センサ
の製造方法。 - 【請求項３６】 親水化処理を施した圧電基板と容器を
接合した後、熱処理を施すことにより、前記圧電基板を
前記容器に直接接合する請求項３５に記載の加速度セン
サの製造方法。 - 【請求項３７】 相対する２つの主面を有する少なくと
も２つの圧電基板の前記主面同士が接合されて構成され
た圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形
成された電極とからなる機械−電気変換子と、前記機械
−電気変換子を支持する支持体と、前記機械−電気変換
子を収容する少なくとも２つの部分からなる容器とを備
えた加速度センサの製造方法であって、前記容器の各部
分同士を直接接合することを特徴とする加速度センサの
製造方法。 - 【請求項３８】 親水化処理を施した容器の各部分同士
を接合した後、熱処理を施すことにより、前記容器の各
部分同士を直接接合する請求項３７に記載の加速度セン
サの製造方法。 - 【請求項３９】 相対する２つの主面を有する少なくと
も２つの圧電基板の前記主面同士が接合されて構成され
た圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形
成された電極とからなる機械−電気変換子と、前記機械
−電気変換子を収容する容器とを備えた加速度センサの
製造方法であって、複数の片持ち梁部又は両持ち梁部が
パターン形成された少なくとも２つの圧電基板を直接接
合して複数の圧電素子を形成する工程と、前記圧電素子
に対応する部位に凹部が形成された容器を前記圧電基板
に直接接合する工程と、前記圧電素子を含む個々の加速
度センサに分離する工程とを備えたことを特徴とする加
速度センサの製造方法。 - 【請求項４０】 相対する２つの主面を有する少なくと
も２つの圧電基板の前記主面同士が接合されて構成され
た圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形
成された電極とからなる機械−電気変換子と、前記機械
−電気変換子を収容する容器とを備えた加速度センサの
製造方法であって、少なくとも２つの圧電基板を直接接
合した後、複数の片持ち梁部又は両持ち梁部をパターン
形成して複数の圧電素子を形成する工程と、前記圧電素
子に対応する部位に凹部が形成された容器を前記圧電基
板に直接接合する工程と、前記圧電素子を含む個々の加
速度センサに分離する工程とを備えたことを特徴とする
加速度センサの製造方法。 - 【請求項４１】 圧電素子を形成した後に、前記圧電素
子の相対する主面に電極を形成する請求項３９又は４０
に記載の加速度センサの製造方法。 - 【請求項４２】 圧電基板に電極を形成した後に、片持
ち梁部又は両持ち梁部をパターン形成する請求項３９又
は４０に記載の加速度センサの製造方法。 - 【請求項４３】 電極を形成する際に、同時に圧電基板
上に導電層を形成する請求項４１又は４２に記載の加速
度センサの製造方法。 - 【請求項４４】 相対する２つの主面を有する少なくと
も２つの圧電基板の前記主面同士が接合されて構成され
た圧電素子と、前記圧電素子の相対する２つの主面に形
成された電極とからなる機械−電気変換子と、前記機械
−電気変換子を支持する支持体とを備えた加速度センサ
と、前記加速度センサから出力される信号を変換し、増
幅する増幅回路と、前記増幅回路から出力される信号と
基準となる信号とを比較する比較回路と、前記加速度セ
ンサが組み込まれた機器を制御する制御回路と、衝撃を
記録する記憶回路とを備えた衝撃検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25980896A JPH1096742A (ja) | 1995-10-09 | 1996-09-30 | 加速度センサ及びその製造方法、並びに加速度センサを利用した衝撃検知機器 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26124095 | 1995-10-09 | ||
| JP7-261240 | 1995-10-09 | ||
| JP20161696 | 1996-07-31 | ||
| JP8-201616 | 1996-07-31 | ||
| JP25980896A JPH1096742A (ja) | 1995-10-09 | 1996-09-30 | 加速度センサ及びその製造方法、並びに加速度センサを利用した衝撃検知機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1096742A true JPH1096742A (ja) | 1998-04-14 |
Family
ID=27327978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25980896A Withdrawn JPH1096742A (ja) | 1995-10-09 | 1996-09-30 | 加速度センサ及びその製造方法、並びに加速度センサを利用した衝撃検知機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1096742A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6382026B1 (en) | 1998-05-19 | 2002-05-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Acceleration sensor and acceleration apparatus using acceleration sensor |
| US6629462B2 (en) | 2000-07-24 | 2003-10-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Acceleration sensor, an acceleration detection apparatus, and a positioning device |
| US6796181B2 (en) | 2000-02-18 | 2004-09-28 | Fujitsu Limited | Acceleration sensor |
| JP2013101018A (ja) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | Seiko Epson Corp | センサー素子、力検出装置およびロボット |
| JP2018120197A (ja) * | 2017-01-26 | 2018-08-02 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 積層レンズ構造体およびその製造方法、並びに電子機器 |
| CN117433669A (zh) * | 2023-12-20 | 2024-01-23 | 北京青禾晶元半导体科技有限责任公司 | 晶圆键合力测试装置及测试方法 |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP25980896A patent/JPH1096742A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6382026B1 (en) | 1998-05-19 | 2002-05-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Acceleration sensor and acceleration apparatus using acceleration sensor |
| US6530276B2 (en) | 1998-05-19 | 2003-03-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Acceleration sensor and acceleration apparatus using acceleration sensor |
| US6796181B2 (en) | 2000-02-18 | 2004-09-28 | Fujitsu Limited | Acceleration sensor |
| US6629462B2 (en) | 2000-07-24 | 2003-10-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Acceleration sensor, an acceleration detection apparatus, and a positioning device |
| JP2013101018A (ja) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | Seiko Epson Corp | センサー素子、力検出装置およびロボット |
| US9102067B2 (en) | 2011-11-08 | 2015-08-11 | Seiko Epson Corporation | Sensor element, force detecting device, robot and sensor device |
| JP2018120197A (ja) * | 2017-01-26 | 2018-08-02 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 積層レンズ構造体およびその製造方法、並びに電子機器 |
| CN117433669A (zh) * | 2023-12-20 | 2024-01-23 | 北京青禾晶元半导体科技有限责任公司 | 晶圆键合力测试装置及测试方法 |
| CN117433669B (zh) * | 2023-12-20 | 2024-03-19 | 北京青禾晶元半导体科技有限责任公司 | 晶圆键合力测试装置及测试方法 |
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