JPH11118823A - 機械−電気変換子、機械−電気変換子の製造方法及び加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機器に加わる衝撃や加速度を検知する加速度
センサにおいて、接着剤などを介して機械−電気変換子
を斜めに設置して、加速度検知方向を２軸化すると、設
置角度にばらつきを生じる。そのため、結果としてセン
サの感度にばらつきを生じてしまう。 【解決手段】 ２つの圧電体２ａ、２ｂが接合されて形
成された圧電振動子１と、圧電振動子１の一方の主面の
端部に形成され、一方の主面に対してあらかじめ定めた
角度をなす実装装着面３ａを有する支持体３と、圧電振
動子の両主面に相対して形成された一対の電極４ａ、４
ｂとを備える機械−電気変換子５を、実装装着面３ａを
実装面に密着させることによって、前記主面の前記実装
面に対する傾斜が前記あらかじめ定めた角度になるよう
に、前記実装面に装着させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加速度の測定およ
び振動の検知などに使われる機械−電気変換子とその製
造方法及び加速度センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型が進み、ノート型
パソコン等の携帯用情報機器が急速に普及している。こ
れらの電子機器の衝撃に対する信頼性を確保・向上する
ために、小型で表面実装可能な高性能の加速度センサへ
の需要が高まっている。例えば、高密度のハードディス
クへの書き込み動作中に衝撃が加わると、ヘッドの位置
ずれが生じる。その結果、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。そこで、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
したり、ヘッドを安全な位置に退避させる必要がある。

【０００３】また、自動車の衝突時の衝撃から搭乗者を
保護するための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。

【０００４】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
の加速度センサは、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
を圧電効果によって電圧に変換し、出力する。このよう
な加速度センサとしては、片持ち梁型構造の矩形状バイ
モルフ型振動子がある。

【０００５】バイモルフ型振動子は、図８に示すように
電極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で貼り合わせて形成したものであ
る。図８において、５１ａ、５１ｂは圧電セラミック、
５２ａ，５２ｂは電極、５３は接着剤、５４は導電性接
着剤、５５は固定部材であり、圧電セラミック５１ａ、
５１ｂ、電極５２ａ，５２ｂ、接着剤５３から機械−電
気変換子５０が構成されている。片持ち梁構造のバイモ
ルフ型振動子は、図８に示すように機械−電気変換子５
０の片端を導電性接着剤５４などで接着固定したもので
ある。片持ち梁型構造のバイモルフ素子は、その共振周
波数が低いので比較的低い周波数成分を持つ加速度を測
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９に示すように機械−電気変換
子５０の両端を固定部材５５に接着剤５４等で固定した
両持ち梁構造のバイモルフ素子が用いられる。機械−電
気変換子５０の両端を固定することによって、共振周波
数を比較的高くすることができる。

【０００６】また、図１０に示すように、容器５７内に
設置された固定部材５５に、機械−電気変換子５０を固
定して、容器内に納めた状態で使用される加速度センサ
がある。この加速度センサは、固定部材５５に機械−電
気変換子５０を斜めに固定することによって、平面方向
（図上にｙで示す）と垂直方向（図上にｚで示す）の２
軸方向に感度を有するものであり、平面方向および垂直
方向それぞれに設置する場合に比べて、センサの設置数
を減らすことができる。なお、図上のｘ軸方向および機
械−電気変換子５０の主面と垂直な方向へは感度を持た
ないため、この方向の加速度検知が必要な場合は、図１
０の加速度センサとは別に、前記方向に感度を有する加
速度センサを備える必要がある。この場合、両方向の加
速度センサは、本例と同じ構成をとることによって、兼
用できる。また、ｙ及びｚ軸方向への感度は、機械−電
気変換子５０の主面傾斜角θにより決定される。そのた
め、この設置角度がばらつくと、それぞれの方向の振動
に対する感度ばらつきの原因となる。

【０００７】なお、これらの振動により電極に生じた電
荷は、導電性接着剤５４等を介して外部電極５６へ取り
出されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た加速度センサの感度を安定にするためには、その共振
周波数を安定にしなければならない。そのためには、機
械−電気変換子の固定状態を安定なものにしなければな
らないが、実際には機械的にあるいは温度変化などによ
り発生する応力により金属等の支持部または固定部材で
支持または固定している部分にずれが生じる。例えば、
接着剤を使用して固定する場合には接着剤の塗布範囲に
より、固定の位置およぴ範囲が変わってしまい、圧電振
動子の共振周波数がばらついてしまう。また、接着剤の
温度変化により固定状態が変動し、安定な固定状態を得
ることが困難であるなどの課題がある。これらの課題
は、感度方向を２軸化した場合には、それぞれの軸方向
の感度にばらつきを生む原因にもなっている。

【０００９】したがって、前述したように従来の方法で
は、安定した支持・固定状態を実現することはむずかし
く、圧電振動子の共振周波数のばらつきが大きくなり、
加速度に対する感度のばらつきが大きくなるという課題
を有している。一方、機械−電気変換子の支持・固定状
態を安定なものにするために、別の固定手段を加速度セ
ンサの容器内に設置しようとすると、加速度センサの小
型化を妨げ、工程数も多く、煩雑になるといった問題が
生じてくる。

【００１０】また、上述した機械−電気変換子は、複数
の圧電セラミックをエポキシ樹脂などの接着剤で貼合わ
せたバイモルフ型圧電振動子を用いており、圧電セラミ
ックのヤング率１５ｘ１０^-12ｍ²／Ｎにくらべてエポキ
シ樹脂のヤング率は２００ｘ１０^-12ｍ²／Ｎと大きいた
め、加速度が加わったことによる圧電振動子の振動を接
着剤が吸収し、圧電振動子自身の感度を低減させてしま
うという問題を有している。また、接着層を均一にして
接着することは困難であるため、上記振動の吸収の度合
いがばらつくことによって、圧電振動子の特性のばらつ
きを生むという問題も有している。

【００１１】本発明は、従来の機械−電気変換子および
加速度センサのこの様な課題を考慮し、支持・固定状態
が安定する機械−電気変換子およびその製造方法を実現
することによって、感度のばらつきが小さい、小型の加
速度センサを提供することを目的とするものである。さ
らには、上記に加え、接着層による振動の吸収を抑制す
ることによって、広い周波数領域にわたって高感度を有
し、感度等の特性のばらつきのきわめて小さい、機械−
電気変換子、その製造方法および加速度センサを提供す
ることを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、少
なくとも２つの圧電体が接合されて形成された振動子
と、前記振動子の少なくとも一方の主面の一部に形成さ
れ、前記一方の主面に対してあらかじめ定めた角度をな
す実装装着面を有する支持体と、少なくとも前記振動子
の両主面の全部または一部に相対して形成された一対の
電極とを備えることを特徴とする機械−電気変換子であ
る。

【００１３】請求項２の本発明は、前記振動子は、前記
少なくとも２つの圧電体が直接接合されて形成されたも
のであることを特徴とする請求項１に記載の機械−電気
変換子である。

【００１４】請求項１２の本発明は、少なくとも２つの
分極された圧電体を、分極軸を反転して接合して接合体
を形成する圧電体接合工程と、前記接合体の少なくとも
一方の主面をあらかじめ定めた厚みに薄板化する薄板化
工程と、前記薄板化された主面の反対側の面に、実質的
にＵ字形の形状を有し、製造しようとする加速度センサ
の数および寸法に応じた数および寸法の、Ｕ字溝を形成
するするＵ字溝形成工程と、前記形成されたＵ字溝の方
向と平行に前記接合体を切断するＵ字溝方向切断工程と
を含むことを特徴とする機械−電気変換子の製造方法で
ある。

【００１５】請求項１３の本発明は、前記圧電体接合工
程において、前記圧電体は、直接接合によって、接合さ
れることを特徴とする請求項１２に記載の機械−電気変
換子の製造方法である。

【００１６】請求項１５の本発明は、本発明の機械−電
気変換子と、前記機械−電気変換子が装着される実装面
とを備え、前記機械−電気変換子は、前記実装装着面を
前記実装面に密着させることによって、前記両主面の前
記実装面に対する傾斜が前記あらかじめ定めた角度にな
るように、前記実装面に装着されることを特徴とする加
速度センサである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。

【００１８】（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機械−電気変換子を示す斜視図で
ある。なお、図１は、加速度センサとして実装されてい
る状態における実装面側から見た図である。

【００１９】図１の圧電振動子１は、圧電体として２枚
の１４０゜Ｙｃｕｔニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃ ）
２ａ、２ｂからなる矩形基板（以下ＬＮ基板と称す）
を、それぞれの分極方向が図１に示す方向になるよう
に、直接接合によって貼合わせ、結晶のＸ軸と垂直な方
向を長手方向となるようにした圧電振動子であり、これ
にＬＮ基板２ａ、２ｂと同じウエハからなる支持体３が
片側に形成されている。また、支持体３は、圧電振動子
１の一方の主面とあらかじめ定めた角度θをなす実装装
着面３ａを有する多面体であり、圧電振動子１の一方の
主面の最端部に形成されている。

【００２０】また、電極４ａ、４ｂは、Ｎｉ層を下地に
して、たとえばメッキにより形成された金電極であり、
電極４ａは、圧電振動子１の支持体３が形成されている
主面の、支持体３が形成されている部分を除いた部分、
および支持体３の面３ｂ、３ｃに形成されており、電極
４ｂは、圧電振動子１のもう一方の主面全面に形成され
ている。

【００２１】機械−電気変換子５は、圧電振動子１、支
持体３および電極４ａ、４ｂから構成されている。

【００２２】なお、本実施の形態における機械−電気変
換子では、支持体３を含めた機械−電気変換子５端部の
厚みをほぼ５００μｍ、圧電振動子１の厚みをほぼ１０
０μｍとする。圧電体としてＬＮ基板を使用する場合、
圧電振動子１の厚みが１００μｍ程度であれば、一般的
な機械−電気変換子の機械強度に関する仕様を満足す
る。

【００２３】図２は本実施の形態における機械−電気変
換子を実装した加速度センサを示す斜視図である。

【００２４】図２に示すように、本実施の形態における
機械−電気変換子５は、図１で示された実装装着面３ａ
を容器１０の実装面に密着させることによって、圧電振
動子１の電極４ｂが形成された主面の前記実装面に対す
る傾斜が前記あらかじめ定めた角度θとなるように、容
器１０上に固定されている。また、電極４ａ、４ｂは、
それぞれ導電性樹脂１１ａ、１１ｂを介して外部電極１
２ａ、１２ｂに接続されている。このように実装される
と、特別な固定部材がなくとも、主面に確実に傾斜を持
たせることができる。また、このときの傾斜角は、実装
装着面３ａの傾斜を変えることで、任意に設定可能であ
る。しかも、実装装着面３ａおよび実装面を平滑にさえ
しておけば、一意にその傾斜角が決まり、機械−電気変
換子５の支持・固定状態を安定させることができる。

【００２５】なお、本実施の形態において、電極４ａは
支持体３の面３ｂ、３ｃにも形成され、電極４ｂは圧電
振動子１の一方の主面全面に形成されているとして説明
したが、これに限らず、少なくとも圧電振動子１の両主
面の一部に相対して形成されておりさえすればよい。こ
のとき、電極４ａ、４ｂと外部電極１２ａ、１２ｂとの
接続を、電極４ｂが形成されている主面の支持体３と相
対する部位および／または支持体３（本発明の支持体お
よび／または支持部に相当する部位）を介して行うと、
圧電振動子１の振動特性を阻害することなく、接続が行
える。

【００２６】また、本発明の振動子は、本実施の形態に
おいては矩形板であるＬＮ基板を２枚張り合わせたもの
として説明したが、矩形板である必要はなく、検出の対
象となる振動数に適合した振動特性を有する形状であり
さえすればよい。

【００２７】さらに、本発明の支持体は、本実施の形態
においては、本発明の振動子の一方の主面上に形成され
ているとして説明したが、これに限らず、本発明の振動
子と一体で形成されているとしてもよい。

【００２８】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００２９】図３（ａ）は、本発明の第２の実施の形態
における機械−電気変換子を示す斜視図である。本実施
の形態における機械−電気変換子は、主面傾斜角θが９
０゜となり、支持体３の面３ｂと圧電振動子１の主面と
の境界の隅部が滑らかなカーブをもったＲ面に加工され
ている点以外は、上述した第１の実施の形態における機
械−電気変換子と同様である。したがって、本実施の形
態において、第１の実施の形態と同様の機能を持つ物に
ついては、図中の符号を同じにして、説明を省略する。
また、特に説明のないものについては、第１の実施の形
態と同じとする。

【００３０】図３（ｂ）は図３（ａ）中のａ面を示す平
面図である。図からわかるように、振動部の根本がＲを
持つように丸みつけ加工（Ｒ加工）され、支持体方向に
向けて徐々に太くなっているため、機械的な強度を上昇
させることができる。そのため、過大な衝撃に対して
も、センサ自体の破損が防止されるため、より大きな衝
撃の検知が可能となる。なお、このＲ面の半径は大きく
なりすぎると、圧電振動子のたわみを阻害するため、圧
電振動子の厚み以下とすることが好ましい。本実施の形
態においては、圧電振動子１の厚みを１００μｍとして
いるので、Ｒ加工の半径も１００μｍ以下となるよう
に、５０μｍとしている。

【００３１】なお、図３（ｃ）に示すように、Ｒ加工の
替わりに、平面状に面取りをしたｃ面加工を施しても同
様の効果が得られる。この場合もＲ加工と同様に、ｃ面
の長さを厚み以下とすることが好ましい。

【００３２】なお、本実施の形態において、主面傾斜角
θは９０゜であるとして説明したが、これに限るもので
はない。

【００３３】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００３４】図４は、本発明の第３の実施の形態におけ
る機械−電気変換子を示す斜視図である。本実施の形態
における機械−電気変換子は、支持体３が圧電振動子１
のほぼ中央に位置している点以外は、上述した第１の実
施の形態における機械−電気変換子と同様である。した
がって、本実施の形態においても、第１の実施の形態と
同様の機能を持つ物については、図中の符号を同じにし
て、説明を省略する。また、特に説明のないものについ
ては、第１の実施の形態と同じとする。

【００３５】支持体３は、圧電振動子１の一方の主面と
あらかじめ定めた角度θをなす実装装着面３ａを有する
多面体であり、圧電振動子１の一方の主面のほぼ中央部
に形成されている。これによって、本実施の形態におけ
る機械−電気変換子５は、中央部で支持された１対の片
持ち梁構造の振動部を有している。

【００３６】また、電極４ａ、４ｂは、Ｎｉ層を下地に
して、たとえばメッキにより形成された金電極であり、
電極４ａは、圧電振動子１の支持体３が形成されている
主面の、支持体３が形成されている部分を除いた部分、
および支持体３の面３ｂ、３ｃ、３ｄに形成されてお
り、電極４ｂは、圧電振動子１のもう一方の主面全面に
形成されている。

【００３７】本実施の形態における機械−電気変換子の
ような中心支持構造の機械−電気変換子では、第１の実
施の形態における機械−電気変換子のような端部支持構
造の機械−電気変換子と同じ共振周波数を持たせた場
合、端部支持構造の機械−電気変換子に比し、電荷発生
量を稼げるため、より高感度の機械−電気変換子が得ら
れる。さらに、本実施の形態における機械−電気変換子
を実装面に装着した場合、従来例のように接着剤で支持
する場合とは異なり、支持点が中央に正確に加工される
ため、支持点のばらつきが小さく、支持・固定状態によ
る感度のばらつきを抑制させることができる。しかも、
実装装着面３ａおよび実装面を平滑にさえしておけば、
一意にその傾斜角が決まり、機械−電気変換子５の支持
・固定状態をさらに安定させることができる。

【００３８】なお、本実施の形態において、電極４ａは
支持体３の面３ｂ、３ｃ、３ｄにも形成され、電極４ｂ
は圧電振動子１の一方の主面全面に形成されているとし
て説明したが、これに限らず、少なくとも圧電振動子１
の両主面の一部に相対し、かつ支持体３が形成されてい
る中央部に対して対称に形成されておりさえすれば、上
述した中心支持構造の機械−電気変換子としての効果が
得られる。このとき、電極４ａ、４ｂと外部電極との接
続を、電極４ｂが形成されている主面の支持体３と相対
する部位および／または支持体３（本発明の支持体およ
び／または支持部に相当する部位）を介して行うと、圧
電振動子１の振動特性を阻害することなく、接続が行え
る。

【００３９】また、本実施の形態における機械−電気変
換子の支持体３と圧電振動子１の主面との境界の隅部
に、第２の実施の形態で説明したようなＲ加工やｃ面加
工を施してもよい。

【００４０】（第４の実施の形態）次に、本発明の第４
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００４１】図５は、本発明の第４の実施の形態におけ
る機械−電気変換子の製造方法を示す図である。本実施
の形態における機械−電気変換子の製造方法は、上述し
た第２の実施の形態における機械−電気変換子を製造す
るものである。

【００４２】まず、図５（ａ）に示すように、機械−電
気変換子の母材となる圧電板として約５００μｍの厚さ
に両面が鏡面研磨されたニオブ酸リチウム基板（以下Ｌ
Ｎ基板）３１ａ、３１ｂを用意し、２枚のＬＮ基板をそ
れらの結晶のＺ軸（分極軸）が反転するように直接接合
して、接合体３１を形成する。（本工程は、本発明の圧
電体接合工程に対応する工程である。）なお、直接接合
の方法については、後で詳しく述べる。

【００４３】次に、図５（ｂ）に示すように、接合体３
１の一方の面を研削あるいは研磨により５０μｍの厚み
になるまで薄層化する。この際、直接接合された基板に
は接着層がないため、貼りむらによる厚みばらつきが小
さく、均一に薄層化が可能である。（本工程は、本発明
の薄板化工程に対応する工程である）。

【００４４】その後、基板を裏返し、図５（ｃ）に示す
ようにＵ字溝加工を行う。このとき用いる加工砥石は、
先端の外周がＲ面加工あるいはｃ面加工したものである
ことが好ましい。また、この形状が、そのまま溝形状に
転写されるため、任意の加工が可能である。本実施の形
態においては、溝に５０μｍのＲがつくように砥石側の
形状を設定している。この構成によると、基板へのダメ
ージも小さく、同時に、Ｕ字溝部（機械−電気変換子と
なったときの振動子と支持体の連結部にあたる）にＲ面
（あるいはｃ面）加工が行えるため、耐衝撃性の大きな
機械−電気変換子を大量に製造することが可能になる。
この工程においては、深さ４５０μｍの溝入れ加工を行
い、振動部の厚みが１００μｍとなるようにしている。
（本工程は、本発明のＵ字溝形成工程に対応する工程で
ある）。

【００４５】最後に、図５（ｄ）に示すように、Ｕ字溝
の方向と平行に接合体３１を、例えばダイシングソーな
どを用いて切断した後（本工程は、本発明のＵ字溝方向
切断工程に対応する工程である。）、少なくとも振動子
にあたる部分の両主面の全部または一部に相対するよう
に、Ｎｉ層を下地にして、たとえばメッキにより金電極
を形成することによって、第２の実施の形態における機
械−電気変換子が得られる。なお、電極を切断後に形成
することが困難である場合は、電極を形成した後に切断
を行ってもよい。また、接合体３１のＵ字溝の方向の長
さを機械−電気変換子の実質的に整数倍とすることによ
って、さらに多数の機械−電気変換子を一度に製造でき
るが、この場合は、本工程の前あるいは後に、Ｕ字溝と
垂直な方向に切断する工程が必要となる。

【００４６】ここで、本実施の形態において用いられて
いる直接接合法について述べる。まず、圧電体であるニ
オブ酸リチウム基板の両面を鏡面研磨する。次に、この
基板を洗浄した後、アンモニア：過酸化水素：水の混合
液（アンモニア水：過酸化水素水：水＝１：１：６（容
量比））に浸し、親水化処理を施す。

【００４７】洗浄、親水化された表面は−ＯＨ基で終端
され、水素結合などの引力で引き合う。この現象を利用
して２枚のニオブ酸リチウムを分極方向が反対になるよ
うに接触させ、これらを一体化する。

【００４８】さらに熱処理を加えることにより２枚のニ
オブ酸リチウム間が原子レベルで強固に接合される。ニ
オブ酸リチウムの場合、キュリー点が１２１０℃であ
り、これに近い温度履歴により特性が劣化するためキュ
リー点以下の熱処理が好ましい。

【００４９】このように、接合したいものの鏡面研磨さ
れた面同士を表面処理し、接触させ、加熱することで、
接着剤などの接着層を介さずに直接界面間に生ずる接合
を、直接接合と呼ぶ。直接接合された材料は、その接合
界面に共有結合やイオン結合などを含む原子レベルの強
力な結合をもつ。本法により接合された基板は、前述し
たような後加工に十分耐える強度をもち、形状も自由に
形成できる。

【００５０】（第５の実施の形態）次に、本発明の第５
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００５１】図６は、本発明の第５の実施の形態におけ
る機械−電気変換子の製造方法を示す図である。本実施
の形態における機械−電気変換子の製造方法は、上述し
た第１または第３の実施の形態における機械−電気変換
子を製造するものである。なお、本実施の形態における
機械−電気変換子の製造方法では、本発明のＵ字溝形成
工程までの工程（図５の（ｃ）までの工程）は、前述し
た第４の実施の形態と同様であるので、本実施の形態に
おいては、説明を省略する。

【００５２】Ｕ字溝形成工程の後、図６（ａ）に示すよ
うなようなＵ字溝が形成された接合体３１が得られる。

【００５３】次に、図６（ｂ）に示すように、Ｕ字溝と
垂直方向にＶ字溝を形成するために、Ｖ形状を持った砥
石、例えばダイヤモンドカッターなどでＶ字溝加工を行
う。（本工程は、本発明のＶ字溝形成工程に対応する工
程である。）この時の切り込み量は、先に行ったＵ字溝
加工と同じことが好ましいが、厳密に管理しなくとも特
性には影響しない。その理由は後述する。

【００５４】その後、図６（ｃ）に示すように、通常の
切断加工法、例えばワイヤーソーなどを用いて、図中の
破線の位置でＶ字溝の１／２の間隔にて接合体３１を切
断する。（本工程は、本発明のＶ字溝方向切断工程に対
応する工程である）。

【００５５】最後に、図６（ｄ）に示すように、Ｖ字溝
方向切断工程において切断された接合体３１の切断片そ
れぞれを、さらに垂直方向（すなわちＵ字溝の方向）に
切断した後、少なくとも振動子にあたる部分の両主面の
全部または一部に相対するように、Ｎｉ層を下地にし
て、たとえばメッキにより金電極を形成することによっ
て、第１または第３の実施の形態における機械−電気変
換子５が得られる。本実施の形態においては、最終切断
位置を図５（ｄ）の破線の位置のように設定したが、Ｕ
字溝の幅及びＶ字溝の間隔をかえることで、任意の切断
位置を設定できる。これらの切断位置を、例えばダイシ
ングソーなどを用いて正確に決定することで、寸法精度
の高い機械−電気変換子素子が容易に得られる。

【００５６】なお、本実施の形態において、Ｖ字溝形成
工程で使用するＶ字形状の砥石等の先端角は傾斜させた
い角度をθ°とすると２ｘ（９０−θ）°とすることが
必要である（図６（ｂ）参照）。また、この時の切り込
み深さは、図７に示すように、深くとも浅くとも傾斜角
度には影響しないため、切り込み深さについての管理を
厳密に行わなくてもよいので、量産上も都合がよい。

【００５７】なお、本実施の形態における機械−電気変
換子の製造方法により、本発明の機械−電気変換子を製
造すると、図７の正面図に示す圧電振動子の横手方向の
端面の一部が、支持体の実装装着面と面一になる場合が
あるが、圧電振動子の振動特性に影響を与えない範囲の
ものであれば、このように、振動子が前記実装装着面と
面一となる面を有していても問題ない。

【００５８】以上のような方法により製造された本実施
の形態における機械−電気変換子は、一括して製造する
ことが容易で、製造された圧電振動子は、支持部のニオ
ブ酸リチウムと一体に形成されて、片持ち梁を構成す
る。

【００５９】なお、ニオブ酸リチウム基板の溝部の加工
方法は、研削に限るものではなく、ドライエッチング、
ウエットエッチング、レーザ加工、ダイシングソーやワ
イヤーソーなどの機械加工、ウオータージェット加工、
放電加工などをもちいてもよい。切断についても同様で
ある。

【００６０】また、電極の形成方法は、めっきに限るも
のでなく、真空蒸着やスパッタ法あるいはＣＶＤ法など
の気相成膜法や、印刷などの方法を用いてもよい。

【００６１】なお、本発明の圧電体は、上述した第１〜
第５の実施の形態において、ニオブ酸リチウムであると
して説明したが、これに限るものではなく、タンタル酸
リチウム、水晶、ＫＮｂＯ₃ 、ランガサイトなどでもよ
い。また、本発明の圧電体のカット面は１４０゜Ｙ−ｃ
ｕｔとして説明したが、これに限るものでなく、主面に
加えた電界により、長さ方向に伸びを生ずるようなカッ
トであり、圧電振動子がたわむことにより電荷を生ずる
ようなカットであればよい。

【００６２】また、本発明の電極は、上述した第１〜第
５の実施の形態において、Ｎｉ層を下地にしてメッキに
より形成された金電極であるとして説明したが、これに
限るものではなく、金、クロム、銀やそれらの合金材料
でもよい。

【００６３】さらに、本発明の振動子は、上述した第１
〜第５の実施の形態において、２つの圧電体が直接接合
されて形成されたものであるとして説明したが、これに
限るものではなく、例えば、接着剤を用いた接合であっ
ても、接着層による振動の吸収を抑制することによっ
て、感度特性のばらつきを小さくするという効果は得ら
れないものの、機械−電気変換子の支持・固定状態を安
定させることによって、感度のばらつきを小さくすると
いう効果は得られる。また、接合される圧電体の数も２
枚に限るものではなく、検出の対象となる振動数に適合
した振動特性を持つように接合されておりさえすれば、
３枚以上であってもよい。

【００６４】また、本発明の支持体は、上述した第１〜
第５の実施の形態において、本発明の振動子の主面の片
側に１個のみが形成されているとして説明したが、これ
に限るものではなく、２個以上および／または両主面に
形成される場合においても、検出の対象となる振動数に
適合した振動特性を持つように形成されておりさえすれ
ばよい。

【００６５】さらに、本発明の支持体は、上述した第１
〜第５の実施の形態において、本発明の圧電体と同じ材
質であるとして説明したが、これに限るものではなく、
違う材質であってもよい。

【００６６】

【発明の効果】以上に説明したところから明らかなよう
に、請求項１の本発明は、支持・固定状態が安定する機
械−電気変換子を実現することによって、感度のばらつ
きが小さい、小型の加速度センサを提供することができ
る。

【００６７】また、請求項２の本発明は、請求項１の本
発明の効果に加え、接着層による振動の吸収を抑制する
ことによって、広い周波数領域にわたって高感度を有
し、感度等の特性のばらつきのきわめて小さい機械−電
気変換子および加速度センサを提供することができる。

【００６８】さらに、請求項１２の本発明は、支持・固
定状態が安定する機械−電気変換子の製造方法を提供す
ることができる。

【００６９】また、請求項１３の本発明は、請求項１２
の本発明の効果に加え、接着層による振動の吸収を抑制
することによって、広い周波数領域にわたって高感度を
有し、感度等の特性のばらつきのきわめて小さい機械−
電気変換子の製造方法を提供することができる。

【００７０】さらに、請求項１５の本発明は、支持・固
定状態が安定する機械−電気変換子を備えることによっ
て、感度のばらつきが小さい、小型の加速度センサを提
供することができ、それに加え、接着層による振動の吸
収を抑制することによって、広い周波数領域にわたって
高感度を有し、感度等の特性のばらつきのきわめて小さ
い、機械−電気変換子を備えた加速度センサを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における機械−電気
変換子を示す斜視図。

【図２】本発明の第１の実施の形態における機械−電気
変換子を実装した加速度センサを示す斜視図。

【図３】本発明の第２の実施の形態における機械−電気
変換子を示す斜視図および平面図。

【図４】本発明の第３の実施の形態における機械−電気
変換子を示す斜視図。

【図５】本発明の第４の実施の形態における機械−電気
変換子の製造方法を示す図。

【図６】本発明の第５の実施の形態における機械−電気
変換子の製造方法を示す図。

【図７】本発明の第５の実施の形態における機械−電気
変換子の斜視図および正面図。

【図８】従来の加速度センサにおける片持ち梁構造の振
動子を用いた機械−電気変換子の断面図。

【図９】従来の加速度センサにおける両持ち梁構造の振
動子を用いた機械−電気変換子の断面図。

【図１０】従来の加速度センサにおける機械−電気変換
子を実装した加速度センサを示す斜視図および正面図。

【符号の説明】

１ 圧電振動子 ２ａ、ｂ 圧電体基板 ３ 支持体 ３ａ 実装装着面 ４ａ、ｂ 電極 ５ 機械−電気変換子 １０ 容器 １１ａ、ｂ 導電性樹脂 １２ａ、ｂ 外部電極 ３１ 接合体 ３１ａ、ｂ 圧電体基板 ５０ 機械−電気変換子 ５１ａ、ｂ 圧電セラミック ５２ａ、ｂ 電極 ５３ 接着剤 ５４ 導電性接着剤 ５５ 固定部材 ５６ 外部電極 ５７ 容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川▲さき▼ 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 (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つの圧電体が接合されて形
   成された振動子と、前記振動子の少なくとも一方の主面
   の一部に形成され、前記一方の主面に対してあらかじめ
   定めた角度をなす実装装着面を有する支持体と、少なく
   とも前記振動子の両主面の全部または一部に相対して形
   成された一対の電極とを備えることを特徴とする機械−
   電気変換子。
2. 【請求項２】 前記振動子は、前記少なくとも２つの圧
   電体が直接接合されて形成されたものであることを特徴
   とする請求項１に記載の機械−電気変換子。
3. 【請求項３】 前記振動子は、前記実装装着面と面一と
   なる面を有することを特徴とする請求項１または２に記
   載の機械−電気変換子。
4. 【請求項４】 前記支持体と前記一方の主面との境界と
   なる隅部は、丸みつけされていることを特徴とする請求
   項１〜３のいずれかに記載の機械−電気変換子。
5. 【請求項５】 前記支持体と前記一方の主面との境界と
   なる隅部は、面取りされていることを特徴とする請求項
   １〜３のいずれかに記載の機械−電気変換子。
6. 【請求項６】 前記丸みつけの半径、または、前記面取
   り部の長さは、前記振動子の厚み以下であることを特徴
   とする請求項４または５に記載の機械−電気変換子。
7. 【請求項７】 前記振動子は、その長さ方向において、
   前記支持体が形成されている支持部と、それ以外の振動
   部とに区分され、前記電極の前記実装面への出力は、前
   記支持体および／または前記支持部を介して行われるこ
   とを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の機械−
   電気変換子。
8. 【請求項８】 前記支持体は、前記振動子の長さ方向に
   おいて、前記振動子の実質上端部に形成されていること
   を特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の機械−電
   気変換子。
9. 【請求項９】 前記支持体は、前記振動子の長さ方向に
   おいて、前記振動子の実質上中央にに形成されているこ
   とを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の機械−
   電気変換子。
10. 【請求項１０】 前記支持体は、前記圧電体と同じ材質
    であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載
    の機械−電気変換子。
11. 【請求項１１】 前記圧電体は、ＬｉＮｂＯ₃ 、ＬｉＴ
    ａＯ₃ 、ＫＮｂＯ₃ 、水晶、ランガサイトのいずれかで
    あることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載
    の機械−電気変換子。
12. 【請求項１２】 少なくとも２つの分極された圧電体
    を、分極軸を反転して接合して接合体を形成する圧電体
    接合工程と、前記接合体の少なくとも一方の主面をあら
    かじめ定めた厚みに薄板化する薄板化工程と、前記薄板
    化された主面の反対側の面に、実質的にＵ字形の形状を
    有し、製造しようとする加速度センサの数および寸法に
    応じた数および寸法の、Ｕ字溝を形成するするＵ字溝形
    成工程と、前記形成されたＵ字溝の方向と平行に前記接
    合体を切断するＵ字溝方向切断工程とを含むことを特徴
    とする機械−電気変換子の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記圧電体接合工程において、前記圧
    電体は、直接接合によって、接合されることを特徴とす
    る請求項１２に記載の機械−電気変換子の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記Ｕ字溝方向切断工程の前に、前記
    Ｕ字溝と垂直方向に、実質的にＶ字形の形状を有するＶ
    字溝を形成するするＶ字溝形成工程と、前記Ｖ字溝形成
    工程の後に、前記形成されたＶ字溝の方向と平行に前記
    接合体を切断するＶ字溝方向切断工程とを含むことを特
    徴とする請求項１２または１３に記載の機械−電気変換
    子の製造方法。
15. 【請求項１５】 請求項１〜１１のいずれかに記載の機
    械−電気変換子と、前記機械−電気変換子が装着される
    実装面とを備え、前記機械−電気変換子は、前記実装装
    着面を前記実装面に密着させることによって、前記両主
    面の前記実装面に対する傾斜が前記あらかじめ定めた角
    度になるように、前記実装面に装着されることを特徴と
    する加速度センサ。