JPH04269658A - 圧電型振動センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電体を用いた圧電型
振動センサに係り、リード取り出し作業が容易な圧電型
振動センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電型振動センサを、材料によって大別
すると、無機セラミックスの圧電体を感知部に用いたも
のと、ポリマー系の圧電体を感知部に用いたものとがあ
る。

【０００３】無機セラミックス系の圧電体を感知部に用
いたセンサは、精度がよく、使用可能温度範囲が広い等
の利点がある。しかしながらこの圧電型振動センサは、
無機セラミックスを焼結することによって感知部を製造
しなければならないため、小型化し難く、耐衝撃性に劣
る問題がある。

【０００４】他方、のポリマー系圧電体で感知部が形成
された圧電型振動センサは、ポリマーフィルムや、無機
セラミックス系圧電体の粉末が分散されたポリマーから
なるフィルムで形成された感知部の外周を固定すると共
に、フィルムの中心に慣性質量として機能する荷重体が
接着されたものである。このタイプのセンサでは、耐衝
撃性が改善されている。ところがこのタイプのセンサは
、測定可能な周波数帯域が狭く、クロストークが大きく
、かつ正味の出力感度が低い等の問題があった。

【０００５】このような問題に対処できる圧電型振動セ
ンサを、本発明者らは特願平１−１１３２５５号等にて
提案した。図８は、提案した圧電型振動センサの一例を
示すものである。この圧電型振動センサは、剛体によっ
て形成された台座１と、この台座１の感知軸２に垂直な
測定面に設けられた膜状圧電体３と、この膜状圧電体３
上に設けられた慣性質量部として作用する剛体製の荷重
体４を有するものである。そして、膜状圧電体３の上面
及び下面には、電極６，７が積層されている。

【０００６】この振動センサでは、振動を受けると膜状
圧電体３の上面と下面に設けられた電極６，７間に振動
の強さ（加速度）に応じた電位差が生じるので、これを
測定することによって振動のレベルを検出することがで
きる。この種の圧電型振動センサにおいては、電極６，
７の電位を外部に取り出すためのリード線を取り付けな
ければならない。前記従来の圧電型振動センサでは、台
座１の一隅と荷重体４の下側の一隅に切り欠き部１ａ，
４ｂを設けて、上側の電極６及び下側の電極７を露出さ
せることによって、リード線接続部６ａ，７ａを形成し
ていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このため前記従来の圧
電型振動センサにおいては、電極６，７のリード線接続
部６ａ，７ａにリード線を接続する作業に手間がかかる
問題があった。即ち、従来の圧電型振動センサでは、前
述のようにリード線接続部６ａ，７ａが形成されている
ので、一方のリード線接続部６ａは上方に面し、他方の
リード線接続部７ａは下方に面している。このため前記
従来の圧電型振動センサを製造する際には、膜状圧電体
３を挟んで上面側と下面側の両方からリード線を取り出
す作業が必要となる。例えば、一方の電極６のリード線
接続部６ａにリード線を接続した後、裏返して他方の電
極７のリード線接続部７ａに他のリード線を接続しなけ
ればならなった。 この結果、リード線を取り出す作業が２度手間になる。

【０００８】しかも、前記従来の振動センサにおいては
、前述のようにリード線接続作業の際にセンサを裏返す
工程が必要なので、前記リード線取り付け作業が終了し
なければセンサをパッケージに取り付けできない問題が
ある。またセンサをパッケージに取り付ける際に、リー
ド線が外れる場合があり、歩留まり低下の一因となって
いた。

【０００９】さらに前記従来の圧電型振動センサでは、
リード線を取り付けた後パッケージへ固定しなければな
らないため、ボンディングワイヤ等の自動化に適した材
料をリード線に利用できず、製造工程の自動化の上で障
害となっていた。

【００１０】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
、電極６，７へのリード線接続作業が容易であるうえ、
リード線を取り付ける前にパッケージに取り付けできる
圧電型振動センサを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電型振動セン
サでは、膜状圧電体の一方の面に設けられた電極のリー
ド線接続部と他方の面に設けられた電極のリード線接続
部を同一方向に面するように形成することによって、前
記課題の解決を図った。

【００１２】

【作用】本発明の圧電型振動センサにおいては、膜状圧
電体の上面、下面に設けられた電極のリード線接続部が
同一方向に面するように形成されているので、同一方向
からリード線を接続する作業を行うことができる。即ち
、２本のリード線を接続する作業の間に圧電型振動セン
サを反転させる必要がない。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の圧電型振動セ
ンサを詳しく説明する。なお前記従来例と同一構成部分
には、同一符号を付して説明を簡略化する。

【００１４】（実施例１）図１〜３は本発明の圧電型振
動センサの実施例を示すもので、台座１０と、上側電極
１１及び下側電極１２に挟まれた膜状圧電体３と、荷重
体１３とによって概略構成されている。

【００１５】台座１０は、繊維強化プラスチック製のも
ので膜状圧電体３よりも横方向の幅が広く形成されてい
る。この台座１０は、厚さ×横×奥行き＝１．５ｍｍ×
７ｍｍ×５ｍｍの大きさに形成されている。

【００１６】膜状圧電体３は、厚さ１００μｍのポリふ
っ化ビニリデン製フィルムからなるもので、横×奥行き
＝５ｍｍ×５ｍｍである。この膜状圧電体３は前記台座
１０の中央に配置されており、膜状圧電体１０と台座１
０の側部との間はそれぞれ１ｍｍ離れている。

【００１７】この圧電体１０の両面に配置された電極１
１，１２はいずれも厚さ３５μｍのアルミニウム箔から
なるもので、幅×奥行き＝６ｍｍ×５ｍｍである。これ
らの電極１１，１２のうち一方の上側電極１１は、膜状
圧電体３の上面から台座１０の一方の側部にかけて配置
されている。又他方の下側電極１２は、膜状圧電体３の
下面から台座１０の他方の側部にかけて配置されている
。そして、各電極１１，１２の膜状圧電体３と重ならな
い部分はリード線接続部１１ａ，１２ａとなっている。 これらリード線接続部１１ａ，１２ａは台座１０の上面
に接着されている。上側電極１１のリード線接続部１１
ａは、下方に折曲げられた後台座１０上面に接着されて
いるが、この上側電極１１のリード線接続部１１ａと下
側電極１２の端部との間は接着剤の層によって絶縁され
ている。

【００１８】この結果、下側電極１１のリード線接続部
１１ａと上側電極１２のリード線接続部１２ａは、上方
に面した状態となっている。

【００１９】前記荷重体１３は横×奥行き×高さ＝５ｍ
ｍ×５ｍｍ×４．５ｍｍのもので、下側１．５ｍｍは繊
維強化プラスチック製の下側荷重体１３ａによって形成
されており、上側３ｍｍは真ちゅう製の上側荷重体１３
ｂによって形成されている。この荷重体１３は、前記膜
状圧電体３の上に配置されている。

【００２０】この圧電型振動センサを、次のようにパッ
ケージに取り付けた。 （１）　　まず図４に示すように、パッケージ１５の基
部１６の基板１７に接着剤を用いて圧電型振動センサを
固定した。接着剤の乾燥時間は約１２時間であった。 （２）　　ついで、ワイヤーボンダを用いて自動的に、
各電極１１，１２のリード線接続部１１ａ，１２ａと回
路をリード線１８で接続した。 （３）　　次に、パッケージ１５のキャップ１９を基部
１６に被せて固定した。このようにして１５０個の圧電
型振動センサをパッケージ１５に固定したところ、歩留
まりは９８％であった。

【００２１】以上説明したように、この実施例１の圧電
型振動センサは、膜状圧電体３の一方の面に設けられた
上側電極１１のリード線接続部１１ａと他方の面に設け
られた下側電極１２のリード線接続部１２ａがいずれも
上方に面しているので、同一方向からリード線１８を接
続する作業を行うことができる。即ち、圧電型振動セン
サを反転させることなく、２本のリード線１８の接続作
業を行うことができる。従ってこの実施例の圧電型振動
センサは、リード線を接続する作業が容易である。

【００２２】またこの実施例の圧電型振動センサにおい
ては、前述のようにリード線接続作業の際にセンサを裏
返す工程が不要なので、センサをパッケージ１５に取り
付けた後に、リード線１８を取り付ける作業を行うこと
ができる。従ってこの実施例の圧電型振動センサは、パ
ッケージ１５への取り付け作業が容易であるうえ、セン
サをパッケージへ取り付ける工程でリード線が外れると
言ったトラブルを回避でき、歩留まりの向上を図ること
ができる利点がある。

【００２３】またさらにこの実施例の圧電型振動センサ
によれば、パッケージ取り付け後にリード線１８を接続
できるので、ボンディングワイヤ等の自動化に適した材
料をリード線１８に利用でき、製造工程の自動化を実現
することができる。

【００２４】（比較例）比較のために図８に示した従来
の圧電型振動センサを製作し、これをパッケージに取り
付けた。

【００２５】製作された圧電型振動センサは、繊維強化
プラスチック製の台座１が膜状圧電体３とほぼ同じ大き
さに形成されたものである。台座１０の大きさは、厚さ
×横×奥行き＝１．５ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍであった。 またこの台座１０の一隅には、リード線接続部７ａを形
成するための切り欠き１ａが形成されている。この切り
欠き１ａは１ｍｍ×１ｍｍの大きさに形成されている。

【００２６】膜状圧電体３は、実施例１と同一のものが
用いられている。この圧電体３の両面に配置された電極
６，７の大きさは、実施例１の膜状圧電体３と同一（幅
×奥行き＝５ｍｍ×５ｍｍ）である。

【００２７】荷重体４には実施例１の荷重体１３とほぼ
同一のものを用いた。この荷重体４と実施例１のものと
の差は、下側荷重体４ａの一隅に１ｍｍ×１ｍｍの切り
欠き４ｂを設けた点のみである。

【００２８】この圧電型振動センサを、次のようにパッ
ケージに取り付けた。 （１）　　下側の電極７のリード線接続部７ａからリー
ド線を取り出した。 （２）　　ついで、圧電型振動センサを上下反転した。 （３）　　この後上側の電極６のリード線接続部６ａか
らリード線を取り出した。ワ （４）　　次にリード線が接続された圧電型振動センサ
をパッケジ１５の基部１６の基板１７に接着した。 （５）　　圧電型振動センサに接続されているリード線
をそれぞれ基板１７の回路と接続した。 （６）　　次に、パッケージ１５のキャップ１９を基部
１６に被せて固定した。

【００２９】このようにして１５０個の圧電型振動セン
サをパッケージ１５に固定したところ歩留まりは７３％
であり、前記実施例１の圧電型振動センサによればパッ
ケージへの取り付け工程の歩留まりを改善できることを
確認できた。

【００３０】またこの比較例のものでは、前記（４）と
（５）の工程で、取り出されていたリード線が切断され
たり、リード線が外れてしまう不良が多発した。

【００３１】（実施例２）図５〜７は、本発明の圧電型
振動センサの第２実施例を示すもので、前記実施例１と
同一構成部分には、同一符号を付して説明を簡略化する
。

【００３２】この例の圧電型振動センサにあっては、台
座２０が平面形状正方形に形成されている。膜状圧電体
２１は正方形の対角線方向にある２つの隅が切り欠かれ
た形状に形成されている。これに対して上下の電極２２
，２３は一方の隅が切り欠かれた正方形の形状に形成さ
れている。そして上側電極２２と下側電極２３は、それ
ぞれ切り欠かれた部分が反対側に位置するように配置さ
れている。そして電極２２，２３の膜状圧電体２１と重
ならない部分は、リード線接続部２２ａ，２３ａとされ
ている。そしてこの部分は、台座２０の上面に接着され
ている。この結果、上下の電極２２，２３のリード線接
続部２２ａ，２３ａは、いずれも上方に面した状態とな
っている。

【００３３】この膜状圧電体２１上に配置された荷重体
２４は、下側の部分２４ａの２隅が切り欠かれており、
下面の形状が膜状圧電体２１と同様に形成されている。 そして、荷重体２４は、切り欠かれた部分が、電極２２
，２３のリード線接続部２２ａ，２３ａの部分に位置す
るように取り付けられている。この結果、上下の電極２
２，２３のリード線接続部２２ａ，２３ａは、いずれも
上方に面した状態となっている。

【００３４】この実施例の圧電型振動センサにおいても
、実施例１のものと同様の作用効果を得ることができる
。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の圧電型振動
センサは、膜状圧電体の一方の面に設けられた電極のリ
ード線接続部と他方の面に設けられた電極のリード線接
続部を同一方向に面するように形成したことを特徴とす
るものである。

【００３６】このような構成の圧電型振動センサでは、
リード線接続作業を同一方向から行うことができる。即
ち、圧電型振動センサを反転させることなく、２本のリ
ード線を電極に接続することができる。従って本発明の
圧電型振動センサは、リード線を接続する作業が容易で
ある。

【００３７】また本発明の圧電型振動センサにおいては
、前述のようにリード線接続作業の際にセンサを裏返す
工程が不要なので、当該センサをパッケージに取り付け
た後に、リード線取り付け作業を行うことができる。 従って本発明の圧電型振動センサによれば、パッケージ
への取り付け作業が容易でるあうえ、パッケージに取り
付ける時にリード線が外れると言ったトラブルを回避で
き、歩留まりの向上を図ることができる。

【００３８】さらにこの発明の圧電型振動センサにおい
ては、パッケージ取り付け後にリード線を接続できるの
で、ボンディングワイヤ等の自動化に適した材料をリー
ド線に採用でき、製造工程の自動化を実現することがで
きる。

【００３９】加えて、本発明の圧電型振動センサでは、
電極からのリード線の取り出し作業と当該リード線の回
路への接続を同時に行うことができるので、製造工程を
大幅に短縮することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の圧電型振動センサを示す斜視図。

【図２】同実施例１の圧電型振動センサを示す上面図。

【図３】同実施例１の圧電型振動センサを示す側面図。

【図４】実施例１の圧電型振動センサをパッケージに取
り付ける工程を示す断面図。

【図５】実施例２の圧電型振動センサを示す斜視図。

【図６】同実施例２の圧電型振動センサを示す上面図。

【図７】図６中Ａ−Ａ線に沿う断面図。

【図８】従来の圧電型振動センサを示す斜視図。

【符号の説明】

２　　感知軸 ３　　膜状圧電体 １０　　台座 １１　　上側電極 １１ａ　　リード線接続部 １２　　下側電極 １２ａ　　リード線接続部 １３　　荷重体 ２０　　台座 ２１　　膜状圧電体 ２２　　電極 ２２ａ　　リード線接続部 ２３　　電極 ２３ａ　　リード線接続部 ２４　　荷重体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　剛体からなる台座と、この台座の感知
   軸に垂直な測定面に設けられた膜状圧電体と、この膜状
   圧電体上に設けられた、慣性質量部として作用する剛体
   からなる荷重体を備え、前記膜状圧電体の一方の面に設
   けられた電極のリード線接続部と他方の面に設けられた
   電極のリード線接続部を同一方向に面するように形成し
   たことを特徴とする圧電型振動センサ。