JP2000275127A - 力センサ回路 - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
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- G—PHYSICS
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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- G01L1/18—Measuring force or stress, in general using properties of piezo-resistive materials, i.e. materials of which the ohmic resistance varies according to changes in magnitude or direction of force applied to the material
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- G—PHYSICS
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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- G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
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- G01L5/162—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance of piezoresistors
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- G—PHYSICS
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- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 各センサ回路毎のｆLC値のバラツキを回避で
き、各センサ回路毎の周波数特性を均一化することが可
能な力センサ回路を提供する。 【解決手段】 作用体，作用体近傍に周設された支台，
支台の中空部に作用体を釣支する可撓板，及び少なくと
も１の圧電素子を備えた力センサ素子３６と、抵抗値１
０ＭΩ以上の抵抗体４２と、オペアンプ４４と、を備え
た力センサ回路５０である。抵抗体４２を力センサ素子
３６の支台上面上又は作用体上面上に形成する。
き、各センサ回路毎の周波数特性を均一化することが可
能な力センサ回路を提供する。 【解決手段】 作用体，作用体近傍に周設された支台，
支台の中空部に作用体を釣支する可撓板，及び少なくと
も１の圧電素子を備えた力センサ素子３６と、抵抗値１
０ＭΩ以上の抵抗体４２と、オペアンプ４４と、を備え
た力センサ回路５０である。抵抗体４２を力センサ素子
３６の支台上面上又は作用体上面上に形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、圧電体により、
外部から作用する力、加速度、磁力等の物理量を検出す
る力センサ素子を備えた力センサ回路に関するものであ
る。
外部から作用する力、加速度、磁力等の物理量を検出す
る力センサ素子を備えた力センサ回路に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】 自動車産業や機械産業では、力、加速
度、磁力などの物理量を正確に検出できるセンサの需要
が高まっている（以下、このようなセンサを「力セン
サ」という。）。例えば、作用体を有する可撓板上に複
数個の圧電体を載置したセンサが公開されている（特開
平５−２６７４４号公報）。
度、磁力などの物理量を正確に検出できるセンサの需要
が高まっている（以下、このようなセンサを「力セン
サ」という。）。例えば、作用体を有する可撓板上に複
数個の圧電体を載置したセンサが公開されている（特開
平５−２６７４４号公報）。
【０００３】 このセンサは、外部から作用体に作用す
る物理量に対応して可撓板が撓むように構成されてお
り、当該可撓板の撓みに応じて圧電体に発生する電荷に
より、前記物理量の方向及び大きさを単一のセンサ素子
により三次元的に検出することができるものである。
る物理量に対応して可撓板が撓むように構成されてお
り、当該可撓板の撓みに応じて圧電体に発生する電荷に
より、前記物理量の方向及び大きさを単一のセンサ素子
により三次元的に検出することができるものである。
【０００４】 作用体を重錘とした加速度センサの例に
より説明すると、図２に示すように、センサ素子に対し
外部から加速度ａが作用した場合、重錘１０には加速度
ａと相反する方向に慣性力ｆが作用するため、重錘１０
−支台１１間に横架された可撓板１２に慣性力ｆに伴う
撓みが生ずる。
より説明すると、図２に示すように、センサ素子に対し
外部から加速度ａが作用した場合、重錘１０には加速度
ａと相反する方向に慣性力ｆが作用するため、重錘１０
−支台１１間に横架された可撓板１２に慣性力ｆに伴う
撓みが生ずる。
【０００５】 当該撓みの方向及び大きさに応じた電荷
が可撓板１２上に載置された圧電体１３に発生するた
め、当該電荷を上部電極１４ｘ，１４ｙ，１４ｚ及び下
部電極１８から電気的信号として取り出すことにより外
部から作用する加速度の方向及び大きさを検知すること
が可能となるのである。
が可撓板１２上に載置された圧電体１３に発生するた
め、当該電荷を上部電極１４ｘ，１４ｙ，１４ｚ及び下
部電極１８から電気的信号として取り出すことにより外
部から作用する加速度の方向及び大きさを検知すること
が可能となるのである。
【０００６】 上述の力センサ素子は、図３（ａ）に示
すように、少なくとも力センサ素子２２と、圧電体に発
生した電荷を電圧に変換するための抵抗体２３と、前記
電圧を増幅するためのオペアンプ２４とをプリント配線
基板２５上に配設した力センサ回路２１として構成する
のが一般的である。具体的には、図３（ｂ）に示すよう
に、力センサ素子の圧電素子２６に発生した電荷に基づ
いて抵抗体２３の電極間に電圧が生じるため、当該電圧
をオペアンプ２４に入力して増幅する。
すように、少なくとも力センサ素子２２と、圧電体に発
生した電荷を電圧に変換するための抵抗体２３と、前記
電圧を増幅するためのオペアンプ２４とをプリント配線
基板２５上に配設した力センサ回路２１として構成する
のが一般的である。具体的には、図３（ｂ）に示すよう
に、力センサ素子の圧電素子２６に発生した電荷に基づ
いて抵抗体２３の電極間に電圧が生じるため、当該電圧
をオペアンプ２４に入力して増幅する。
【０００７】 ところで、図３（ａ）に示すような力セ
ンサ回路においては、図４に示す如くセンサ回路が出力
し得る固有の周波数範囲（検出下限のｆLC値及び検出上
限のｆHC値、以下、「周波数特性」という。）が存在
し、検出下限のｆLC値は、圧電素子２６の容量Ｃ及び抵
抗体２３の抵抗値Ｒにより定まることが知られている
（下記式（１））。即ち、力センサ素子に対してある物
理量が作用しても作用体がｆLC値未満或いはｆHC値超の
周波数範囲で振動する場合については感度が非常に小さ
い。 ｆLC＝１／（２πＲＣ） … （１）
ンサ回路においては、図４に示す如くセンサ回路が出力
し得る固有の周波数範囲（検出下限のｆLC値及び検出上
限のｆHC値、以下、「周波数特性」という。）が存在
し、検出下限のｆLC値は、圧電素子２６の容量Ｃ及び抵
抗体２３の抵抗値Ｒにより定まることが知られている
（下記式（１））。即ち、力センサ素子に対してある物
理量が作用しても作用体がｆLC値未満或いはｆHC値超の
周波数範囲で振動する場合については感度が非常に小さ
い。 ｆLC＝１／（２πＲＣ） … （１）
【０００８】 従って、極低周波の振動を検知すること
が要求される場合等には、圧電素子の容量Ｃ及び／又は
抵抗体の抵抗値Ｒを高い値に設計することによりｆLC値
を低下させる必要が生じる。
が要求される場合等には、圧電素子の容量Ｃ及び／又は
抵抗体の抵抗値Ｒを高い値に設計することによりｆLC値
を低下させる必要が生じる。
【０００９】 しかしながら、上述の力センサ素子は５
×５×１．５ｍｍ程度と小型であり圧電素子を構成する
圧電体の面積も小さいため、容量Ｃの値を高く設計する
ことが期待できない。よって、ｆLC値を低下させるため
には、式（１）に示される抵抗値Ｒを高く設計する必要
がある。従って、図３（ａ）に示すような力センサ回路
では、圧電体に発生した電荷を電圧に変換するための抵
抗体として、１０ＭΩ以上の高い抵抗値を有する抵抗体
（以下、このような抵抗体を「超高抵抗体」という。）
を使用している。
×５×１．５ｍｍ程度と小型であり圧電素子を構成する
圧電体の面積も小さいため、容量Ｃの値を高く設計する
ことが期待できない。よって、ｆLC値を低下させるため
には、式（１）に示される抵抗値Ｒを高く設計する必要
がある。従って、図３（ａ）に示すような力センサ回路
では、圧電体に発生した電荷を電圧に変換するための抵
抗体として、１０ＭΩ以上の高い抵抗値を有する抵抗体
（以下、このような抵抗体を「超高抵抗体」という。）
を使用している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、図３
（ａ）に示すような超高抵抗体を使用した力センサ回路
においては、図１２（ａ）に示すように各センサ回路毎
に超高抵抗体の抵抗値Ｒの温度特性が異なることに起因
して、各センサ回路毎のｆLC値（即ち、周波数特性）が
ばらついてしまうという問題点があった。
（ａ）に示すような超高抵抗体を使用した力センサ回路
においては、図１２（ａ）に示すように各センサ回路毎
に超高抵抗体の抵抗値Ｒの温度特性が異なることに起因
して、各センサ回路毎のｆLC値（即ち、周波数特性）が
ばらついてしまうという問題点があった。
【００１１】 本発明は上記従来技術の問題に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、抵抗値
１０ＭΩ以上の超高抵抗体を備えた力センサ回路におい
て、各センサ回路毎のｆLC値（即ち、周波数特性）のバ
ラツキを回避でき、各センサ回路毎の周波数特性を均一
化することが可能な力センサ回路を提供することにあ
る。
されたものであって、その目的とするところは、抵抗値
１０ＭΩ以上の超高抵抗体を備えた力センサ回路におい
て、各センサ回路毎のｆLC値（即ち、周波数特性）のバ
ラツキを回避でき、各センサ回路毎の周波数特性を均一
化することが可能な力センサ回路を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、作用体と、当該作用体近傍に周設された、中空部を
有する支台と、当該支台の中空部に作用体を釣支するよ
うに支台に横架された可撓板と、圧電体を１組の電極で
挟持した、少なくとも１の圧電素子と、を備えた力セン
サ素子と、前記圧電素子を構成する圧電体に発生した電
荷を電圧に変換するための、抵抗値１０ＭΩ以上の抵抗
体と、前記抵抗体の電極間に生じる電圧を増幅するため
のオペアンプと、を備えた力センサ回路であって、前記
抵抗体を、力センサ素子の支台上面上又は作用体上面上
に形成したことを特徴とする力センサ回路が提供され
る。
ば、作用体と、当該作用体近傍に周設された、中空部を
有する支台と、当該支台の中空部に作用体を釣支するよ
うに支台に横架された可撓板と、圧電体を１組の電極で
挟持した、少なくとも１の圧電素子と、を備えた力セン
サ素子と、前記圧電素子を構成する圧電体に発生した電
荷を電圧に変換するための、抵抗値１０ＭΩ以上の抵抗
体と、前記抵抗体の電極間に生じる電圧を増幅するため
のオペアンプと、を備えた力センサ回路であって、前記
抵抗体を、力センサ素子の支台上面上又は作用体上面上
に形成したことを特徴とする力センサ回路が提供され
る。
【００１３】 本発明の力センサ回路における力センサ
素子は、Ｘ，Ｙ，Ｚのうちの直交する２軸に対応する圧
電素子を備えたいわゆる２軸力センサ素子、或いはＸ，
Ｙ，Ｚの直交する３軸に対応する圧電素子を備えたいわ
ゆる３軸力センサ素子であってもよく、作用体を重錘と
した加速度センサ素子であってもよい。
素子は、Ｘ，Ｙ，Ｚのうちの直交する２軸に対応する圧
電素子を備えたいわゆる２軸力センサ素子、或いはＸ，
Ｙ，Ｚの直交する３軸に対応する圧電素子を備えたいわ
ゆる３軸力センサ素子であってもよく、作用体を重錘と
した加速度センサ素子であってもよい。
【００１４】 また、本発明の力センサ回路は、力セン
サ素子とプリント配線基板とを、ワイヤボンディング又
はフリップチップボンディングによって電気的に接続し
たものであることが好ましい。
サ素子とプリント配線基板とを、ワイヤボンディング又
はフリップチップボンディングによって電気的に接続し
たものであることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】 本発明の力センサ回路は、抵抗
値１０ＭΩ以上の抵抗体（以下、「超高抵抗体」とい
う。）を、力センサ素子の支台上面上又は作用体上面上
に形成したことを特徴とする。
値１０ＭΩ以上の抵抗体（以下、「超高抵抗体」とい
う。）を、力センサ素子の支台上面上又は作用体上面上
に形成したことを特徴とする。
【００１６】 このような構成によれば、超高抵抗体の
抵抗値Ｒと圧電素子の容量Ｃの温度特性のバラツキが互
いに相殺されるため、抵抗値Ｒと容量Ｃの積ＲＣが温度
によって変化することはなく、ｆLC値が一定する。従っ
て、各センサ回路毎の周波数特性を均一化することが可
能となる。以下、本発明の力センサ回路について詳細に
説明する。
抵抗値Ｒと圧電素子の容量Ｃの温度特性のバラツキが互
いに相殺されるため、抵抗値Ｒと容量Ｃの積ＲＣが温度
によって変化することはなく、ｆLC値が一定する。従っ
て、各センサ回路毎の周波数特性を均一化することが可
能となる。以下、本発明の力センサ回路について詳細に
説明する。
【００１７】 本発明の力センサ回路は、力センサ素子
と超高抵抗体とオペアンプとを備えた力センサ回路であ
る。本発明にいう力センサ素子（以下、単に「センサ素
子」という場合がある。）は、例えば図２に示す如く、
作用体１０と、作用体１０近傍に周設された支台１１
と、作用体１０を釣支するように対向する支台１１間に
横架される可撓板１２と、圧電体１３を１組の電極で挟
持してなる圧電素子１４と、を備え、当該圧電素子によ
り外部から作用する物理量を検出し得るものである。
と超高抵抗体とオペアンプとを備えた力センサ回路であ
る。本発明にいう力センサ素子（以下、単に「センサ素
子」という場合がある。）は、例えば図２に示す如く、
作用体１０と、作用体１０近傍に周設された支台１１
と、作用体１０を釣支するように対向する支台１１間に
横架される可撓板１２と、圧電体１３を１組の電極で挟
持してなる圧電素子１４と、を備え、当該圧電素子によ
り外部から作用する物理量を検出し得るものである。
【００１８】 前記センサ素子における作用体１０と
は、上端面を可撓板１２に当接するように釣支された、
外部から作用する力、加速度、磁力等の物理量の大き
さ、方向に基づいて発生した力により、可撓板１２に撓
みを生じさせるための部材である。即ち、検出する物理
量が力であれば力を伝達するための棒状体を、加速度で
あれば加速度を力に変換するための重錘を、磁力であれ
ば磁力を力に変換するための磁性体を作用体とすればよ
い。
は、上端面を可撓板１２に当接するように釣支された、
外部から作用する力、加速度、磁力等の物理量の大き
さ、方向に基づいて発生した力により、可撓板１２に撓
みを生じさせるための部材である。即ち、検出する物理
量が力であれば力を伝達するための棒状体を、加速度で
あれば加速度を力に変換するための重錘を、磁力であれ
ば磁力を力に変換するための磁性体を作用体とすればよ
い。
【００１９】 作用体は、可撓板１２に接着剤等により
接着してもよく、或いは可撓板１２と一体成形してもよ
い。作用体は、対称性の面から可撓板の中心部に釣支す
ることが好ましいが、物理量を検出できる限りにおいて
必ずしも可撓板の中心部に釣支する必要はなく、支台中
空部内に釣支されていれば足りる。
接着してもよく、或いは可撓板１２と一体成形してもよ
い。作用体は、対称性の面から可撓板の中心部に釣支す
ることが好ましいが、物理量を検出できる限りにおいて
必ずしも可撓板の中心部に釣支する必要はなく、支台中
空部内に釣支されていれば足りる。
【００２０】 作用体は、上端面を可撓板に当接するよ
うに釣支できる形状である限りにおいて特に限定され
ず、筒状の他、円錐台や異径円筒のように外径が連続的
に或いは不連続に変化するものも包含される。但し、Ｘ
−Ｙ平面に対する対称性が高い点において図２に示すよ
うな円筒状が好ましい。
うに釣支できる形状である限りにおいて特に限定され
ず、筒状の他、円錐台や異径円筒のように外径が連続的
に或いは不連続に変化するものも包含される。但し、Ｘ
−Ｙ平面に対する対称性が高い点において図２に示すよ
うな円筒状が好ましい。
【００２１】 作用体の材質も特に限定されないが、重
錘であれば十分な質量があり密度の高いことに加えて、
電磁波の影響を受け難く、熱膨張率の低い材質であるセ
ラミックスにより構成することが好ましい。
錘であれば十分な質量があり密度の高いことに加えて、
電磁波の影響を受け難く、熱膨張率の低い材質であるセ
ラミックスにより構成することが好ましい。
【００２２】 前記センサ素子における支台１１とは、
作用体１０を中心として周設された、可撓板１２及び作
用体１０を支持するための部材である。従って、可撓板
１２及び作用体１０を支持し得る強度を有する限りにお
いてその形状、材質等は特に限定されない。
作用体１０を中心として周設された、可撓板１２及び作
用体１０を支持するための部材である。従って、可撓板
１２及び作用体１０を支持し得る強度を有する限りにお
いてその形状、材質等は特に限定されない。
【００２３】 但し、加工が容易で、Ｘ−Ｙ平面に対す
る対称性が比較的高い点において、図２に示すような外
部形状が四角柱状で円筒状中空部１６を有する形状が好
ましく、剛性が高く、電磁波の影響を受け難い材質であ
るセラミックスにより構成することが好ましい。
る対称性が比較的高い点において、図２に示すような外
部形状が四角柱状で円筒状中空部１６を有する形状が好
ましく、剛性が高く、電磁波の影響を受け難い材質であ
るセラミックスにより構成することが好ましい。
【００２４】 前記センサ素子における可撓板１２と
は、作用体１０を釣支して対向する支台１１間に横架さ
れた、圧電素子を有する板状部材であって、可撓板全体
を圧電体で構成してもよい。
は、作用体１０を釣支して対向する支台１１間に横架さ
れた、圧電素子を有する板状部材であって、可撓板全体
を圧電体で構成してもよい。
【００２５】 可撓板は、可撓性を有し、作用体の挙動
により破損しない限りにおいて、形状、材質等は特に限
定されないが、ヤング率が高く、圧電体に歪みを誘起し
やすい材質であるセラミックスが好ましく、形状として
は、図２に示すように１枚の板状体１３により構成する
ことが加工が容易な点において好ましい。
により破損しない限りにおいて、形状、材質等は特に限
定されないが、ヤング率が高く、圧電体に歪みを誘起し
やすい材質であるセラミックスが好ましく、形状として
は、図２に示すように１枚の板状体１３により構成する
ことが加工が容易な点において好ましい。
【００２６】 可撓板には圧電体１３を１組の電極で挟
持した圧電素子が配設される。圧電体としては、ＰＺ
Ｔ、ＰＭＮ、ＰＮＮ等の圧電セラミックスや有機圧電体
等を用いることができるが、圧電特性に優れるＰＺＴを
用いることが好ましい。圧電体の形状は特に限定されな
いが、例えば図２に示すように可撓板１２の上面全体に
圧電体１３を形成することができる。
持した圧電素子が配設される。圧電体としては、ＰＺ
Ｔ、ＰＭＮ、ＰＮＮ等の圧電セラミックスや有機圧電体
等を用いることができるが、圧電特性に優れるＰＺＴを
用いることが好ましい。圧電体の形状は特に限定されな
いが、例えば図２に示すように可撓板１２の上面全体に
圧電体１３を形成することができる。
【００２７】 本明細書において「圧電素子」というと
きは、外部から作用する物理量を電気的に検出するため
の素子であって、前記圧電体を上下面から１組の電極
（上部電極及び下部電極）で挟持した部分をいう。
きは、外部から作用する物理量を電気的に検出するため
の素子であって、前記圧電体を上下面から１組の電極
（上部電極及び下部電極）で挟持した部分をいう。
【００２８】 従って、必ずしも圧電素子毎に上部電
極、圧電体、下部電極を区分して形成する必要はなく、
図２に示すように下部電極１８及び圧電体１３を可撓板
１２の上面全体に形成し、上部電極１７ｘ，１７ｙ，１
７ｚのみを区分して配置することによって圧電素子１４
ｘ，１４ｙ，１４ｚを形成してもよい。
極、圧電体、下部電極を区分して形成する必要はなく、
図２に示すように下部電極１８及び圧電体１３を可撓板
１２の上面全体に形成し、上部電極１７ｘ，１７ｙ，１
７ｚのみを区分して配置することによって圧電素子１４
ｘ，１４ｙ，１４ｚを形成してもよい。
【００２９】 本発明の力センサ回路においては、セン
サ素子は、Ｘ，Ｙ，Ｚの直交する３軸のうち少なくとも
１の軸に対応する圧電素子を有するものであれば足りる
が、Ｘ，Ｙ，Ｚのうちの直交する２軸に対応する圧電素
子を備えた力センサ素子（以下、このようなセンサ素子
を「２軸センサ素子」という。）、或いはＸ，Ｙ，Ｚの
直交する３軸に対応する圧電素子を備えた力センサ素子
（以下、このようなセンサ素子を「３軸センサ素子」と
いう。）であってもよい。
サ素子は、Ｘ，Ｙ，Ｚの直交する３軸のうち少なくとも
１の軸に対応する圧電素子を有するものであれば足りる
が、Ｘ，Ｙ，Ｚのうちの直交する２軸に対応する圧電素
子を備えた力センサ素子（以下、このようなセンサ素子
を「２軸センサ素子」という。）、或いはＸ，Ｙ，Ｚの
直交する３軸に対応する圧電素子を備えた力センサ素子
（以下、このようなセンサ素子を「３軸センサ素子」と
いう。）であってもよい。
【００３０】 これらのセンサ素子にあっては、図２に
示すように各軸に対応する圧電素子を、作用体１０を中
心として相対称する位置に配置された少なくとも１対の
圧電素子により構成するのが一般的である。当該１対の
圧電素子を構成する圧電体はＸ，Ｙ軸用のものは互いに
逆極性に、Ｚ軸用のものはいずれも同極性に永久分極処
理が施されている。
示すように各軸に対応する圧電素子を、作用体１０を中
心として相対称する位置に配置された少なくとも１対の
圧電素子により構成するのが一般的である。当該１対の
圧電素子を構成する圧電体はＸ，Ｙ軸用のものは互いに
逆極性に、Ｚ軸用のものはいずれも同極性に永久分極処
理が施されている。
【００３１】 このような分極処理により、図５（ｂ）
に示すように作用体１０がＺ軸方向に振動した場合には
Ｘ軸用の圧電素子１４ｘ及び図示されないＹ軸用の圧電
素子１４ｙに発生した同極性の電荷は互いに相殺されて
電気的信号は出力されず、一方、図５（ｃ）に示すよう
に作用体１０がＸ，Ｙ軸方向に振動した場合にはＺ軸用
の圧電素子１４ｚに発生した逆極性の電荷は互いに相殺
され、電気的信号は出力されない。
に示すように作用体１０がＺ軸方向に振動した場合には
Ｘ軸用の圧電素子１４ｘ及び図示されないＹ軸用の圧電
素子１４ｙに発生した同極性の電荷は互いに相殺されて
電気的信号は出力されず、一方、図５（ｃ）に示すよう
に作用体１０がＸ，Ｙ軸方向に振動した場合にはＺ軸用
の圧電素子１４ｚに発生した逆極性の電荷は互いに相殺
され、電気的信号は出力されない。
【００３２】 即ち、これらのセンサ素子によれば、他
の軸方向に作用する物理量の影響を受けることなく、
Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸毎の成分を検出することができるため、
当該成分を合成することにより外部から作用する物理量
の方向及び大きさを単一のセンサ素子によって二次元的
或いは三次元的に検知することが可能となる。
の軸方向に作用する物理量の影響を受けることなく、
Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸毎の成分を検出することができるため、
当該成分を合成することにより外部から作用する物理量
の方向及び大きさを単一のセンサ素子によって二次元的
或いは三次元的に検知することが可能となる。
【００３３】 以上のような構成のセンサ素子は、セン
サ素子の形状の断層形状に切断した複数のグリーンシー
トを積層し、一体に圧着した後、焼成する、グリーンシ
ート積層法により成形でき、当該成形体にスクリーン印
刷等の厚膜法の技術を用いて下部電極、圧電体、上部電
極を形成することにより小型で高感度かつ高精度のセン
サ素子を簡便に製造することが可能である。
サ素子の形状の断層形状に切断した複数のグリーンシー
トを積層し、一体に圧着した後、焼成する、グリーンシ
ート積層法により成形でき、当該成形体にスクリーン印
刷等の厚膜法の技術を用いて下部電極、圧電体、上部電
極を形成することにより小型で高感度かつ高精度のセン
サ素子を簡便に製造することが可能である。
【００３４】 抵抗体とは、一般に所定の電気抵抗値を
有する回路素子をいい、本発明の力センサ回路において
は、必須構成部品である、圧電素子を構成する圧電体に
発生した電荷を電圧に変換するための抵抗値１０ＭΩ以
上の抵抗体（以下、「超高抵抗体」という。）の他、通
常の回路部品としての抵抗体（以下、「通常抵抗体」と
いう。）を含んでいてもよい。
有する回路素子をいい、本発明の力センサ回路において
は、必須構成部品である、圧電素子を構成する圧電体に
発生した電荷を電圧に変換するための抵抗値１０ＭΩ以
上の抵抗体（以下、「超高抵抗体」という。）の他、通
常の回路部品としての抵抗体（以下、「通常抵抗体」と
いう。）を含んでいてもよい。
【００３５】 前記超高抵抗体は、力センサ素子と並列
に接続されるものであり、力センサ素子が２軸センサ素
子である場合には各検出軸に対応する２個の超高抵抗体
が、３軸センサ素子である場合にはＸ，Ｙ，Ｚの各検出
軸に対応する３個の超高抵抗体が必要となる。
に接続されるものであり、力センサ素子が２軸センサ素
子である場合には各検出軸に対応する２個の超高抵抗体
が、３軸センサ素子である場合にはＸ，Ｙ，Ｚの各検出
軸に対応する３個の超高抵抗体が必要となる。
【００３６】 一方、前記通常抵抗体は、通常の回路部
品として使用される抵抗体であって、抵抗値は超高抵抗
体とは異なり１０ＭΩ未満（通常、数ｋΩ程度）であ
る。通常抵抗体としては、例えば厚膜チップ抵抗体等を
使用することができ、プリント配線基板上に半田付けに
より搭載される。
品として使用される抵抗体であって、抵抗値は超高抵抗
体とは異なり１０ＭΩ未満（通常、数ｋΩ程度）であ
る。通常抵抗体としては、例えば厚膜チップ抵抗体等を
使用することができ、プリント配線基板上に半田付けに
より搭載される。
【００３７】 オペアンプとは、一般にアナログ電圧を
増幅したり、加減乗除などの演算を行うための演算増幅
器を指し、本明細書においては特に、超高抵抗体の電極
間に生じる電圧を増幅するために用いられる回路素子を
いう。
増幅したり、加減乗除などの演算を行うための演算増幅
器を指し、本明細書においては特に、超高抵抗体の電極
間に生じる電圧を増幅するために用いられる回路素子を
いう。
【００３８】 具体的には、高入力インピーダンスのオ
ペアンプ、例えばＣ−ＭＯＳ等を好適に用いることがで
きる。オペアンプの入力インピーダンスが小さいと超高
抵抗体ではなく、オペアンプ内を電流が流れてしまい、
超高抵抗体による電圧降下が確保できないからである。
ペアンプ、例えばＣ−ＭＯＳ等を好適に用いることがで
きる。オペアンプの入力インピーダンスが小さいと超高
抵抗体ではなく、オペアンプ内を電流が流れてしまい、
超高抵抗体による電圧降下が確保できないからである。
【００３９】 本発明の力センサ回路は、少なくとも上
述の力センサ素子、超高抵抗体、及びオペアンプを備
え、必要によりコンデンサ、抵抗体等の通常の回路部品
として用いられる回路素子をプリント配線基板上に配設
し、これらを厚膜導体、薄膜導体、ワイヤボンディン
グ、半田付け等によって電気的に接続することにより構
成される。
述の力センサ素子、超高抵抗体、及びオペアンプを備
え、必要によりコンデンサ、抵抗体等の通常の回路部品
として用いられる回路素子をプリント配線基板上に配設
し、これらを厚膜導体、薄膜導体、ワイヤボンディン
グ、半田付け等によって電気的に接続することにより構
成される。
【００４０】 ところで、図３（ａ）に示すような超高
抵抗体を使用した力センサ回路においては、図１２
（ａ）に示すように各センサ回路毎に超高抵抗体の温度
特性が異なることに起因して、各センサ回路毎のｆLC値
（即ち、周波数特性）がばらついてしまうという問題点
があった。このような問題は以下の理由により起こるも
のと推定される。
抵抗体を使用した力センサ回路においては、図１２
（ａ）に示すように各センサ回路毎に超高抵抗体の温度
特性が異なることに起因して、各センサ回路毎のｆLC値
（即ち、周波数特性）がばらついてしまうという問題点
があった。このような問題は以下の理由により起こるも
のと推定される。
【００４１】 超高抵抗体はその半導体的性質のため、
温度が上昇するほど抵抗値Ｒが減少する負の温度特性を
有する（図１２（ｂ））一方、圧電素子の容量Ｃは温度
が上昇してキュリー点に向かうほど増加する正の温度特
性を有する（図１２（ｃ））。また、超高抵抗体の温度
特性直線と圧電素子の温度特性直線の直線の傾きは符号
は異なるが傾きはほぼ同等である。従って、抵抗値Ｒと
容量Ｃの積ＲＣは温度に拘わらず一定であり、下記式
（１）により定まるｆLC値も変化しないと考えられる。 ｆLC＝１／（２πＲＣ） … （１）
温度が上昇するほど抵抗値Ｒが減少する負の温度特性を
有する（図１２（ｂ））一方、圧電素子の容量Ｃは温度
が上昇してキュリー点に向かうほど増加する正の温度特
性を有する（図１２（ｃ））。また、超高抵抗体の温度
特性直線と圧電素子の温度特性直線の直線の傾きは符号
は異なるが傾きはほぼ同等である。従って、抵抗値Ｒと
容量Ｃの積ＲＣは温度に拘わらず一定であり、下記式
（１）により定まるｆLC値も変化しないと考えられる。 ｆLC＝１／（２πＲＣ） … （１）
【００４２】 しかしながら、実際には超高抵抗体自体
は同じ温度特性を有していても、超高抵抗体とプリント
配線基板との接合状態が各センサ素子毎に異なると、超
高抵抗体の温度による機械的伸縮に影響を与えるため、
図１２（ａ）に示すように各センサ回路毎に超高抵抗体
の温度特性にバラツキを生じるものと考えられる。
は同じ温度特性を有していても、超高抵抗体とプリント
配線基板との接合状態が各センサ素子毎に異なると、超
高抵抗体の温度による機械的伸縮に影響を与えるため、
図１２（ａ）に示すように各センサ回路毎に超高抵抗体
の温度特性にバラツキを生じるものと考えられる。
【００４３】 同様の現象は圧電素子にも生じるが、圧
電素子はセンサ素子上に一体的に形成されているため、
センサ素子とプリント配線基板との接合状態が問題とな
る。即ち、超高抵抗体と圧電素子は別個の因子により温
度特性がばらついているため、抵抗値Ｒと容量Ｃの積Ｒ
Ｃが温度によって変化してしまいｆLC値も一定しないの
である。
電素子はセンサ素子上に一体的に形成されているため、
センサ素子とプリント配線基板との接合状態が問題とな
る。即ち、超高抵抗体と圧電素子は別個の因子により温
度特性がばらついているため、抵抗値Ｒと容量Ｃの積Ｒ
Ｃが温度によって変化してしまいｆLC値も一定しないの
である。
【００４４】 そこで、本発明においては、超高抵抗体
を力センサ素子の支台上面上又は重錘上面上に形成し
た。このような構成によれば、超高抵抗体と圧電素子が
いずれもセンサ素子上に形成されているため、センサ素
子とプリント配線基板との接合状態のみが、抵抗値Ｒと
容量Ｃの温度特性に影響を与える。即ち、同一の因子に
よって抵抗値Ｒと容量Ｃの温度特性が変化し、温度特性
のバラツキが互いに相殺されるため、抵抗値Ｒと容量Ｃ
の積ＲＣが温度によって変化することはなく、ｆLC値が
一定する。
を力センサ素子の支台上面上又は重錘上面上に形成し
た。このような構成によれば、超高抵抗体と圧電素子が
いずれもセンサ素子上に形成されているため、センサ素
子とプリント配線基板との接合状態のみが、抵抗値Ｒと
容量Ｃの温度特性に影響を与える。即ち、同一の因子に
よって抵抗値Ｒと容量Ｃの温度特性が変化し、温度特性
のバラツキが互いに相殺されるため、抵抗値Ｒと容量Ｃ
の積ＲＣが温度によって変化することはなく、ｆLC値が
一定する。
【００４５】 また、本発明のように超高抵抗体を力セ
ンサ素子の支台上面上又は重錘上面上に形成する構成
は、以下のような利点も有する。
ンサ素子の支台上面上又は重錘上面上に形成する構成
は、以下のような利点も有する。
【００４６】 第１に、本発明のセンサ回路では、同一
のレーザー加工機により焦点距離を調整することなく容
量トリミングと抵抗トリミングを行うことが可能とな
る。センサ素子はｆLC値を一定に保ちつつ感度調整をす
るため、ＹＡＧレーザー等により上部電極及び超高抵抗
体の一部を切除して容量Ｃや抵抗値Ｒを調整するトリミ
ングを行う。
のレーザー加工機により焦点距離を調整することなく容
量トリミングと抵抗トリミングを行うことが可能とな
る。センサ素子はｆLC値を一定に保ちつつ感度調整をす
るため、ＹＡＧレーザー等により上部電極及び超高抵抗
体の一部を切除して容量Ｃや抵抗値Ｒを調整するトリミ
ングを行う。
【００４７】 本発明のセンサ回路は従前のセンサ回路
とは異なり、圧電素子と超高抵抗体とが同一高さの平面
上に形成されているため、レーザの焦点距離を調整する
ことなく圧電素子と超高抵抗体をトリミングすることが
でき、焦点距離の異なる２基のレーザー加工機を用意す
る必要もない。
とは異なり、圧電素子と超高抵抗体とが同一高さの平面
上に形成されているため、レーザの焦点距離を調整する
ことなく圧電素子と超高抵抗体をトリミングすることが
でき、焦点距離の異なる２基のレーザー加工機を用意す
る必要もない。
【００４８】 第２に、本発明のセンサ回路では、本来
的にデッドスペースとなっているセンサ素子の上面に超
高抵抗体を配設するため、プリント配線基板上に超高抵
抗体を配設するスペースが不要となり、センサ回路自体
の小型化を図ることが可能となる。
的にデッドスペースとなっているセンサ素子の上面に超
高抵抗体を配設するため、プリント配線基板上に超高抵
抗体を配設するスペースが不要となり、センサ回路自体
の小型化を図ることが可能となる。
【００４９】 例えば３軸センサ素子の例で説明する
と、プリント配線基板上に厚膜チップ抵抗体を配置した
場合と比較して、１．０ｍｍ×０．５ｍｍ×３個のスペ
ース分、センサ回路が小型化できる。この程度のスペー
スであっても小型化が要求されるセンサ回路にあっては
非常にメリットがある。
と、プリント配線基板上に厚膜チップ抵抗体を配置した
場合と比較して、１．０ｍｍ×０．５ｍｍ×３個のスペ
ース分、センサ回路が小型化できる。この程度のスペー
スであっても小型化が要求されるセンサ回路にあっては
非常にメリットがある。
【００５０】 なお、本発明においては、支台、重錘の
いずれの上面上に超高抵抗体を配設してもよいが、配線
が容易である点において支台上面上に配設することが好
ましい。
いずれの上面上に超高抵抗体を配設してもよいが、配線
が容易である点において支台上面上に配設することが好
ましい。
【００５１】 超高抵抗体を力センサ素子の支台上面上
又は重錘上面上に形成する場合にあっては、超高抵抗体
が、センサ素子上の引き回し電極の間に、厚膜印刷し、
焼成することにより一体形成される抵抗体（以下、「一
体形成型抵抗体」という。）であることが好ましい。別
体のチップ抵抗体を搭載すると、センサ素子とチップ抵
抗体との接合状態が抵抗値Ｒの温度特性に影響を与える
おそれがあるからである。
又は重錘上面上に形成する場合にあっては、超高抵抗体
が、センサ素子上の引き回し電極の間に、厚膜印刷し、
焼成することにより一体形成される抵抗体（以下、「一
体形成型抵抗体」という。）であることが好ましい。別
体のチップ抵抗体を搭載すると、センサ素子とチップ抵
抗体との接合状態が抵抗値Ｒの温度特性に影響を与える
おそれがあるからである。
【００５２】 一体形成型抵抗体は、例えば厚膜導体、
薄膜導体の配線パターンの一部を破断しておき、当該破
断された配線パターンの両端部に抵抗体の電極端子を厚
膜印刷、焼成により形成した後、当該電極端子間に、Ｒ
ｕＯ2等の酸化物抵抗物質をホウケイ酸ガラス等の低融
点ガラスに混合してなる抵抗体ペーストを厚膜印刷、焼
成して抵抗体本体を形成すればよい。
薄膜導体の配線パターンの一部を破断しておき、当該破
断された配線パターンの両端部に抵抗体の電極端子を厚
膜印刷、焼成により形成した後、当該電極端子間に、Ｒ
ｕＯ2等の酸化物抵抗物質をホウケイ酸ガラス等の低融
点ガラスに混合してなる抵抗体ペーストを厚膜印刷、焼
成して抵抗体本体を形成すればよい。
【００５３】 このような方法は、直接半田付けすると
半田に含まれる融剤の影響等により抵抗値が大きく低下
するおそれがある超高抵抗体を電気的に接続する方法と
して有用である。
半田に含まれる融剤の影響等により抵抗値が大きく低下
するおそれがある超高抵抗体を電気的に接続する方法と
して有用である。
【００５４】 なお、上述の場合において、導体、抵抗
体本体、抵抗体電極の形成順序は特に限定されない。焼
成温度が高い順に逐次形成していくのが一般的である
が、導体、抵抗体本体、抵抗体電極を全て印刷後、同時
に焼成しても良い。また、同様の方法により抵抗体の表
面を保護するためのガラスコート層を設けても良い。
体本体、抵抗体電極の形成順序は特に限定されない。焼
成温度が高い順に逐次形成していくのが一般的である
が、導体、抵抗体本体、抵抗体電極を全て印刷後、同時
に焼成しても良い。また、同様の方法により抵抗体の表
面を保護するためのガラスコート層を設けても良い。
【００５５】 更に、本発明においては、力センサ素子
とプリント配線基板とを、ワイヤボンディング又はフリ
ップチップボンディングによって電気的に接続したもの
であることが好ましい。従来はリード線を半田付けする
ことにより接続していたが、センサ素子自体が極めて小
型であるところ、たとえ超高抵抗体の電極端子に直接半
田付けされていなくても、抵抗値が大きく低下するおそ
れがあるからである。
とプリント配線基板とを、ワイヤボンディング又はフリ
ップチップボンディングによって電気的に接続したもの
であることが好ましい。従来はリード線を半田付けする
ことにより接続していたが、センサ素子自体が極めて小
型であるところ、たとえ超高抵抗体の電極端子に直接半
田付けされていなくても、抵抗値が大きく低下するおそ
れがあるからである。
【００５６】 例えばワイヤボンディングであれば、太
さ数十〜数百μｍの高純度のＡｌ，Ａｕ等のワイヤを熱
圧着、超音波、サーモソニック等により端子間に接続す
るため、半田付けのように融剤の影響を受けることがな
い。
さ数十〜数百μｍの高純度のＡｌ，Ａｕ等のワイヤを熱
圧着、超音波、サーモソニック等により端子間に接続す
るため、半田付けのように融剤の影響を受けることがな
い。
【００５７】
【実施例】 以下、本発明の力センサ回路を、Ｘ，Ｙの
２軸加速度センサ素子を備えた加速度センサ回路の実施
例により更に詳細に説明する。
２軸加速度センサ素子を備えた加速度センサ回路の実施
例により更に詳細に説明する。
【００５８】（実施例１）加速度センサ回路の製造は、
センサ素子構造体の製造、圧電素子及び超高抵抗体
の形成、回路基板の製造、センサ素子と回路基板と
の結線、の各工程よりなる。
センサ素子構造体の製造、圧電素子及び超高抵抗体
の形成、回路基板の製造、センサ素子と回路基板と
の結線、の各工程よりなる。
【００５９】センサ素子構造体の製造 まず、センサ素子の基礎となる構造体を製造した。図６
に示すようにセンサ素子構造体３５は、重錘３０、支台
３１、可撓板３２の各部分からなるため、当該各部分の
断層形状に切断した複数のグリーンシートを積層し、一
体に圧着した後、焼成することにより製造した（グリー
ンシート積層法）。
に示すようにセンサ素子構造体３５は、重錘３０、支台
３１、可撓板３２の各部分からなるため、当該各部分の
断層形状に切断した複数のグリーンシートを積層し、一
体に圧着した後、焼成することにより製造した（グリー
ンシート積層法）。
【００６０】圧電素子及び超高抵抗体の形成 次に、前記センサ素子構造体に圧電素子及び超高抵抗体
を形成した。具体的には、まず、図７に示すようにＰｔ
及び／又はＰｄとＡｇとを含む導体ペーストをスクリー
ン印刷し、焼成することにより下部電極３８、引き回し
電極４０及び超高抵抗体の電極端子４１を形成した。
を形成した。具体的には、まず、図７に示すようにＰｔ
及び／又はＰｄとＡｇとを含む導体ペーストをスクリー
ン印刷し、焼成することにより下部電極３８、引き回し
電極４０及び超高抵抗体の電極端子４１を形成した。
【００６１】 以下同様にして、ＰＺＴとＰＭＮ，ＰＮ
Ｎ等とを含む圧電体ペーストにより圧電体３３を（図
８）、ＲｕＯ2、ホウケイ酸ガラス等を含む抵抗体ペー
ストにより超高抵抗体本体４２を（図９）、Ａｕ有機金
属を含む導体ペーストにより上部電極３７ａ，３７ｂを
逐次スクリーン印刷し、焼成する操作を繰り返すことに
より圧電素子及び超高抵抗体を形成した（厚膜法）。
Ｎ等とを含む圧電体ペーストにより圧電体３３を（図
８）、ＲｕＯ2、ホウケイ酸ガラス等を含む抵抗体ペー
ストにより超高抵抗体本体４２を（図９）、Ａｕ有機金
属を含む導体ペーストにより上部電極３７ａ，３７ｂを
逐次スクリーン印刷し、焼成する操作を繰り返すことに
より圧電素子及び超高抵抗体を形成した（厚膜法）。
【００６２】回路基板の製造 一方、センサ素子を搭載する回路基板についても別途製
造した。まず、樹脂製の基板に銅箔を貼着し、エッチン
グを行うことによりプリント配線基板を作製した。
造した。まず、樹脂製の基板に銅箔を貼着し、エッチン
グを行うことによりプリント配線基板を作製した。
【００６３】 次いで図１１に示すようにプリント配線
４７及び電極端子４８が形成された前記プリント配線基
板４３上にオペアンプとなるＣ−ＭＯＳオペアンプ４
４、回路素子としてのコンデンサ４５、抵抗体４６を半
田付けにより搭載した後、センサ素子３６を接着剤で固
定して回路基板とした。
４７及び電極端子４８が形成された前記プリント配線基
板４３上にオペアンプとなるＣ−ＭＯＳオペアンプ４
４、回路素子としてのコンデンサ４５、抵抗体４６を半
田付けにより搭載した後、センサ素子３６を接着剤で固
定して回路基板とした。
【００６４】センサ素子と回路基板との結線 最後にセンサ素子３６の引き回し電極４０と回路基板の
電極端子４８とをボンディングワイヤ４９で結線して電
気的に接続することにより加速度センサ回路５０とした
（ワイヤボンディング法）。
電極端子４８とをボンディングワイヤ４９で結線して電
気的に接続することにより加速度センサ回路５０とした
（ワイヤボンディング法）。
【００６５】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明の力セン
サ回路によれば、超高抵抗体の抵抗値Ｒと圧電素子の容
量Ｃの温度特性のバラツキが互いに相殺されるため、抵
抗値Ｒと容量Ｃの積ＲＣが温度によって変化することは
なく、ｆLC値が一定する。従って、各センサ回路毎の周
波数特性が均一化される。
サ回路によれば、超高抵抗体の抵抗値Ｒと圧電素子の容
量Ｃの温度特性のバラツキが互いに相殺されるため、抵
抗値Ｒと容量Ｃの積ＲＣが温度によって変化することは
なく、ｆLC値が一定する。従って、各センサ回路毎の周
波数特性が均一化される。
【００６６】 また、本発明の力センサ回路は、同一の
レーザー加工機により焦点距離を調整することなく容量
トリミングと抵抗トリミングを行うことができる他、プ
リント配線基板上の超高抵抗体を配設するスペースが不
要となり、センサ回路自体の小型化を図ることも可能と
なる。
レーザー加工機により焦点距離を調整することなく容量
トリミングと抵抗トリミングを行うことができる他、プ
リント配線基板上の超高抵抗体を配設するスペースが不
要となり、センサ回路自体の小型化を図ることも可能と
なる。
【図１】 本発明の力センサ回路の一の実施例を示す概
略説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図で
ある。
略説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図で
ある。
【図２】 本発明に使用する力センサ素子の一の実施例
を示す概略説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は
Ａ−Ａ’断面図である。
を示す概略説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は
Ａ−Ａ’断面図である。
【図３】 従前の力センサ回路の一の実施例を示す概略
説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、
（ｃ）は回路図である。
説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、
（ｃ）は回路図である。
【図４】 本発明に使用する力センサ素子の周波数特性
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図５】 本発明に使用する力センサ素子の一の作動原
理を示す概略説明図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）である。
理を示す概略説明図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）である。
【図６】 製造過程における力センサ素子を示す概略説
明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図であ
る。
明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図であ
る。
【図７】 製造過程における力センサ素子を示す概略上
面図である。
面図である。
【図８】 製造過程における力センサ素子を示す概略上
面図である。
面図である。
【図９】 製造過程における力センサ素子を示す概略上
面図である。
面図である。
【図１０】 製造過程における力センサ素子を示す概略
上面図である。
上面図である。
【図１１】 製造過程における力センサ回路を示す概略
上面図である。
上面図である。
【図１２】 （ａ），（ｂ）は超高抵抗体の抵抗値の温
度特性を示すグラフであり、（ｃ）は圧電素子の容量の
温度特性を示すグラフである。
度特性を示すグラフであり、（ｃ）は圧電素子の容量の
温度特性を示すグラフである。
１０…作用体、１１…支台、１２…可撓板、１３…圧電
体、１４…圧電素子（１４ｘ…Ｘ軸用、１４ｙ…Ｙ軸
用、１４ｚ…Ｚ軸用）、１６…円筒状中空部、１７…上
部電極（１７ｘ…Ｘ軸用、１７ｙ…Ｙ軸用、１７ｚ…Ｚ
軸用）、１８…下部電極、２１…力センサ回路、２２…
力センサ素子、２３…超高抵抗体、２４…オペアンプ、
２５…プリント配線基板、２６…圧電素子（２６ａ…上
部電極、２６ｂ…圧電体、２６ｃ…下部電極）、３０…
作用体、３１…支台、３２…可撓板、３３…圧電体、３
４…圧電素子（３４ｘ…Ｘ軸用、３４ｙ…Ｙ軸用）、３
５…力センサ素子構造体、３６…力センサ素子、３７…
上部電極（３７ｘ…Ｘ軸用、３７ｙ…Ｙ軸用）、３８…
下部電極、４０…引き回し電極、４１…超高抵抗体電極
端子、４２…超高抵抗体本体、４３…プリント配線基
板、４４…Ｃ−ＭＯＳオペアンプ、４５…回路素子（コ
ンデンサ）、４６…回路素子（抵抗体）、４７…プリン
ト配線、４８…電極端子、４９…ボンディングワイヤ、
５０…力センサ回路。
体、１４…圧電素子（１４ｘ…Ｘ軸用、１４ｙ…Ｙ軸
用、１４ｚ…Ｚ軸用）、１６…円筒状中空部、１７…上
部電極（１７ｘ…Ｘ軸用、１７ｙ…Ｙ軸用、１７ｚ…Ｚ
軸用）、１８…下部電極、２１…力センサ回路、２２…
力センサ素子、２３…超高抵抗体、２４…オペアンプ、
２５…プリント配線基板、２６…圧電素子（２６ａ…上
部電極、２６ｂ…圧電体、２６ｃ…下部電極）、３０…
作用体、３１…支台、３２…可撓板、３３…圧電体、３
４…圧電素子（３４ｘ…Ｘ軸用、３４ｙ…Ｙ軸用）、３
５…力センサ素子構造体、３６…力センサ素子、３７…
上部電極（３７ｘ…Ｘ軸用、３７ｙ…Ｙ軸用）、３８…
下部電極、４０…引き回し電極、４１…超高抵抗体電極
端子、４２…超高抵抗体本体、４３…プリント配線基
板、４４…Ｃ−ＭＯＳオペアンプ、４５…回路素子（コ
ンデンサ）、４６…回路素子（抵抗体）、４７…プリン
ト配線、４８…電極端子、４９…ボンディングワイヤ、
５０…力センサ回路。
Claims (5)
- 【請求項１】 作用体と、当該作用体近傍に周設され
た、中空部を有する支台と、当該支台の中空部に作用体
を釣支するように支台に横架された可撓板と、圧電体を
１組の電極で挟持した、少なくとも１の圧電素子と、を
備えた力センサ素子と、 前記圧電素子を構成する圧電体に発生した電荷を電圧に
変換するための、抵抗値１０ＭΩ以上の抵抗体と、 前記抵抗体の電極間に生じる電圧を増幅するためのオペ
アンプと、を備えた力センサ回路であって、 前記抵抗体を、力センサ素子の支台上面上又は作用体上
面上に形成したことを特徴とする力センサ回路。 - 【請求項２】 力センサ素子が、Ｘ，Ｙ，Ｚのうちの直
交する２軸に対応する圧電素子を備えた力センサ素子で
ある請求項１に記載の力センサ回路。 - 【請求項３】 力センサ素子が、Ｘ，Ｙ，Ｚの直交する
３軸に対応する圧電素子を備えた力センサ素子である請
求項１に記載の力センサ回路。 - 【請求項４】 力センサ素子が、作用体を重錘とした加
速度センサ素子である請求項１〜３のいずれか一項に記
載の力センサ回路。 - 【請求項５】 力センサ素子とプリント配線基板とを、
ワイヤボンディング又はフリップチップボンディングに
よって電気的に接続した請求項１〜４のいずれか一項に
記載の力センサ回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11084881A JP2000275127A (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | 力センサ回路 |
| US09/536,079 US6347555B1 (en) | 1999-03-26 | 2000-03-24 | Force sensor circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11084881A JP2000275127A (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | 力センサ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000275127A true JP2000275127A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13843125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11084881A Withdrawn JP2000275127A (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | 力センサ回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6347555B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000275127A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2012026273A1 (ja) * | 2010-08-24 | 2012-03-01 | 日本電気株式会社 | 振動センサ |
| JP2014196924A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | セイコーエプソン株式会社 | 力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、部品加工装置および移動体 |
| JP2018132455A (ja) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | ミネベアミツミ株式会社 | センサ一体型軸支持構造およびセンサ構造体 |
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| DE102006006246A1 (de) * | 2006-02-10 | 2007-08-16 | Battenberg, Günther | Verfahren und Vorrichtung zur vollautomatischen Endkontrolle von Bauteilen und/oder deren Funktionseinheiten |
| JP5007083B2 (ja) * | 2006-08-08 | 2012-08-22 | 本田技研工業株式会社 | 力覚センサ用チップ |
| KR101027514B1 (ko) * | 2009-06-15 | 2011-04-06 | 삼성전기주식회사 | 입력 장치 |
| EP2759419A1 (de) * | 2013-01-23 | 2014-07-30 | Technische Universität Darmstadt | Sensor und Sensorarray |
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| FR3064750B1 (fr) * | 2017-03-28 | 2019-08-30 | 01Db-Metravib | Capteur pour mesurer des forces d' acceleration selon trois axes |
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| DE102019129411A1 (de) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 | Wika Alexander Wiegand Se & Co. Kg | Aufnehmerkörper mit einem Messelement und Herstellungsverfahren für einen Aufnehmerkörper |
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| US5010773A (en) * | 1990-01-24 | 1991-04-30 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Sensor tip for a robotic gripper and method of manufacture |
| JP3141954B2 (ja) | 1991-07-17 | 2001-03-07 | 株式会社ワコー | 圧電素子を用いた力・加速度・磁気のセンサ |
| US5398194A (en) * | 1991-11-22 | 1995-03-14 | Kulite Semiconductor Products, Inc. | Electronic sensing circuit using piezoresistors |
| JPH07167661A (ja) * | 1993-12-14 | 1995-07-04 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジャイロ |
| FR2739936B1 (fr) * | 1995-10-11 | 1997-11-14 | Snecma | Amplificateur de charge differentiel pour capteur piezoelectrique |
-
1999
- 1999-03-26 JP JP11084881A patent/JP2000275127A/ja not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-03-24 US US09/536,079 patent/US6347555B1/en not_active Expired - Fee Related
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| WO2012026273A1 (ja) * | 2010-08-24 | 2012-03-01 | 日本電気株式会社 | 振動センサ |
| JPWO2012026273A1 (ja) * | 2010-08-24 | 2013-10-28 | 日本電気株式会社 | 振動センサ |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6347555B1 (en) | 2002-02-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060606 |