JPH11142429A - Acceleration sensor - Google Patents

Acceleration sensor

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Publication number
JPH11142429A
JPH11142429A JP9305446A JP30544697A JPH11142429A JP H11142429 A JPH11142429 A JP H11142429A JP 9305446 A JP9305446 A JP 9305446A JP 30544697 A JP30544697 A JP 30544697A JP H11142429 A JPH11142429 A JP H11142429A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric ceramic
output
electrode
acceleration sensor
base
Prior art date
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Pending
Application number
JP9305446A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shogo Asano
勝吾 浅野
Juhei Takahashi
寿平 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP9305446A priority Critical patent/JPH11142429A/en
Publication of JPH11142429A publication Critical patent/JPH11142429A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部ノイズの影響を受けにくく、組み付け作
業が簡単で、かつ、信号線の接続の信頼性をこうじょう
した加速度センサを提供する。 【解決手段】 ベースユニット1を樹脂性にすることに
より、圧電セラミック5及び6の電極を基台19より電
気的に絶縁するとともに、圧電セラミック5及び6と回
路基板11とを金属ケースで全面覆う構成として外部ノ
イズの影響を遮断し、さらに、圧電セラミック5及び6
の各電極から各端子への信号線接続としてワイヤ7a,
7b,7c,7dを超音波接続して信頼性の向上と組立
性の向上及び装置の小型化を図る。
(57) [Problem] To provide an acceleration sensor which is hardly affected by external noise, is easy to assemble, and has high reliability in connection of signal lines. SOLUTION: By making a base unit 1 resinous, electrodes of piezoelectric ceramics 5 and 6 are electrically insulated from a base 19, and the piezoelectric ceramics 5 and 6 and a circuit board 11 are entirely covered with a metal case. As a configuration, the influence of external noise is cut off.
Wire 7a as a signal line connection from each electrode to each terminal
7b, 7c, and 7d are connected by ultrasonic waves to improve reliability, improve assemblability, and reduce the size of the device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関で走る車
両の加速度等を測定または検出するための加速度センサ
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration sensor for measuring or detecting acceleration of a vehicle running on an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9及び図10は、従来の加速度センサ
の構造を示している。図において、101は基台であ
り、その表面中央部に位置決め穴102を有する環状突
起103が形成されている。104は振動板であり、そ
の中央部が基台101の環状突起103に溶接により固
定されている。105は振動板104の上面に固定され
たセンサ出力用の圧電セラミック素子である。圧電セラ
ミック素子105は、図13に示すように、中心部が丸
穴106を有するドーナツ状に形成され、表面がセンサ
センサ出力用のプラス電極107と圧電素子駆動用のプ
ラス電極108とに環状に2分割されている。
2. Description of the Related Art FIGS. 9 and 10 show the structure of a conventional acceleration sensor. In the figure, reference numeral 101 denotes a base on which an annular projection 103 having a positioning hole 102 is formed at the center of the surface. Numeral 104 denotes a diaphragm, the center of which is fixed to the annular projection 103 of the base 101 by welding. Reference numeral 105 denotes a piezoelectric ceramic element for sensor output fixed on the upper surface of the diaphragm 104. As shown in FIG. 13, the piezoelectric ceramic element 105 is formed in a donut shape having a circular hole 106 at the center, and the surface is annularly formed with a plus electrode 107 for sensor sensor output and a plus electrode 108 for driving the piezoelectric element. It is divided into two.

【0003】圧電セラミック素子105は、その裏面全
体のマイナス電極109が、振動板104の中央部に形
成された環状ビード110の外周に丸穴106をはめ込
んだ状態で、振動板104の表面に導通接着されてい
る。111は焦電キャンセル用の圧電セラミック素子あ
り、図14に示すように、圧電セラミック素子105の
プラス電極107と同じ面積で、同様に中心部に丸穴1
12を有しており、表面のプラス電極113と、裏面の
マイナス電極114とを有している。圧電セラミック素
子111は、表面のプラス電極113側を振動板104
の裏面に、その中央部に形成された環状ビード115の
外側に丸穴112をはめ込んだ状態で導通接着されてい
る。
The piezoelectric ceramic element 105 is electrically connected to the front surface of the vibration plate 104 in a state where the negative electrode 109 on the entire back surface is fitted with a circular hole 106 on the outer periphery of an annular bead 110 formed at the center of the vibration plate 104. Glued. Numeral 111 denotes a piezoelectric ceramic element for canceling pyroelectricity, which has the same area as the plus electrode 107 of the piezoelectric ceramic element 105 as shown in FIG.
12, a positive electrode 113 on the front surface and a negative electrode 114 on the rear surface. The piezoelectric ceramic element 111 has the positive electrode 113 side of the surface
Is electrically conductively bonded to the rear surface of the substrate with a round hole 112 fitted in the outside of an annular bead 115 formed at the center thereof.

【0004】圧電セラミック素子105のプラス電極1
07と圧電セラミック素子111のマイナス電極114
は、それぞれリードフレーム118,119に、半田1
20,121により接続され、絶縁埋め込みリードピン
122及び回路基板123を介してセンサ出力用リード
ピン124へと接続されている。
The positive electrode 1 of the piezoelectric ceramic element 105
07 and the negative electrode 114 of the piezoelectric ceramic element 111
Are connected to the lead frames 118 and 119, respectively.
20 and 121, and is connected to a sensor output lead pin 124 via an insulating embedded lead pin 122 and a circuit board 123.

【0005】125は圧電セラミック素子駆動用のリー
ドピンであり、リードフレーム126を介して圧電セラ
ミック素子105のプラス電極108に半田127によ
り接続されている。128は回路基板123の電源供給
用リードピンであり、129はグランド用リードピンで
あり、それぞれ回路基板123に接続されている。13
0,131は回路基板123を支持するための絶縁埋め
込みリードピンである。回路基板123には、インピー
ダンス変換回路、出力増幅回路、ろ波回路等が設けられ
ている。
[0005] Reference numeral 125 denotes a lead pin for driving the piezoelectric ceramic element, which is connected to the plus electrode 108 of the piezoelectric ceramic element 105 via a lead frame 126 by solder 127. Reference numeral 128 denotes a power supply lead pin of the circuit board 123, and reference numeral 129 denotes a ground lead pin, which are connected to the circuit board 123, respectively. 13
Reference numerals 0 and 131 denote insulated lead pins for supporting the circuit board 123. The circuit board 123 is provided with an impedance conversion circuit, an output amplification circuit, a filtering circuit, and the like.

【0006】リードピン122,124,125,12
8,130,131は、基台101に封着ガラス132
により絶縁ハーメチック固定され、グランド用リードピ
ン129だけがロウ付けにより導通接続されている。1
33は基台101の位置決め穴102封着するための封
着ガラスである。電源の供給は、電源供給用リードピン
128及びグランド用リードピン129を通じて行われ
る。
The lead pins 122, 124, 125, 12
8, 130 and 131 are sealing glass 132 on the base 101.
, And only the ground lead pin 129 is electrically connected by brazing. 1
Reference numeral 33 denotes a sealing glass for sealing the positioning hole 102 of the base 101. Power is supplied through the power supply lead pin 128 and the ground lead pin 129.

【0007】134はキャップであり、その周縁のフラ
ンジ135が基台101に全周にわたって抵抗溶接によ
り固定されている。これにより、圧電セラミック素子1
05,111及び回路基板123を内蔵する空間部13
6が密閉されている。
A cap 134 has a peripheral flange 135 fixed to the base 101 by resistance welding over the entire circumference. Thereby, the piezoelectric ceramic element 1
05, 111 and the space 13 containing the circuit board 123
6 is sealed.

【0008】このような構成からなる従来の加速度セン
サは、基台101に形成された取付穴137を介してボ
ルト138及びワッシャ139により自動車の車体等に
取り付けられてしようされる。
A conventional acceleration sensor having such a configuration is mounted on a vehicle body or the like by a bolt 138 and a washer 139 through a mounting hole 137 formed in the base 101.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の加速度センサでは、圧電セラミック素子105,1
11のそれぞれ一方の電極109,113が基台101
に露出されているため、基台101やキャップ134を
介してノイズを拾いやすいという問題があった。
However, in the above-mentioned conventional acceleration sensor, the piezoelectric ceramic elements 105, 1
11 are one of the electrodes 109 and 113 respectively.
Therefore, there is a problem that noise is easily picked up through the base 101 and the cap 134.

【0010】また、従来の加速度センサを車体に取り付
けた場合、車体自体が拾ったノイズもセンサ特性に影響
をおよぼしやすいという問題があった。
When a conventional acceleration sensor is mounted on a vehicle body, there is a problem that noise picked up by the vehicle body itself easily affects the sensor characteristics.

【0011】また、組み付け作業上において、各リード
ピン124,125,128,129のそれぞれにハー
ネスを接続しなければならず、組み付け作業が面倒とな
り作業性が悪いという問題があった。
Further, in the assembling work, it is necessary to connect a harness to each of the lead pins 124, 125, 128, 129, so that there is a problem that the assembling work is troublesome and the workability is poor.

【0012】さらに、圧電素子の電極からの信号取出用
リード線の接続をハンダ付けしているため、電極の銀喰
われにより、電極ハクリが発生するという問題があっ
た。
Furthermore, since the connection of the signal extraction lead wire from the electrode of the piezoelectric element is soldered, there is a problem that the electrode is peeled off due to the bite of the electrode.

【0013】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、外部ノイズの影響を受けにくい加速度セ
ンサを提供するとともに、加速度センサとしての品質を
低下させることなく、使用にあたっての組み付け作業が
簡単な加速度センサを提供することを目的とする。
The present invention is to solve such a conventional problem, and provides an acceleration sensor which is hardly affected by external noise. It is an object of the present invention to provide a simple acceleration sensor.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を解
決するために、圧電セラミック素子の正負両電極を基台
から電気的に絶縁するというバランスタイプの構造とす
るとともに、圧電セラミック素子と回路基板とを金属ケ
ースで全面覆うことによって電磁波などの外部ノイズを
シールドする構成とし、さらに、背中合わせに接着せれ
た2枚の圧電セラミックの分割された駆動電極と出力電
極のそれぞれと各端子との間をワイヤボンディング接続
(超音波接続)する構造としたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides a balanced type structure in which both positive and negative electrodes of a piezoelectric ceramic element are electrically insulated from a base. External noise such as electromagnetic waves is shielded by covering the entire circuit board with a metal case.Furthermore, each drive electrode and output electrode of the two piezoelectric ceramics bonded back to back are connected to each terminal. The structure is such that wire bonding connection (ultrasonic connection) is made between them.

【0015】以上により、外部ノイズの影響を受けにく
いという効果を有するとともに、圧電素子の各電極をワ
イヤボンディング接続としているため、半田付け接続時
に発生する電極の銀喰われによる電極ハクリを無くする
ことができ、加速度センサの品質を向上できるととも
に、組み立ての作業性が向上して接続作業の自動化も可
能となるものである。
As described above, the present invention has the effect of being less susceptible to the influence of external noise, and since the respective electrodes of the piezoelectric element are connected by wire bonding, electrode peeling due to silver erosion of the electrodes at the time of soldering connection can be eliminated. Thus, the quality of the acceleration sensor can be improved, and the workability of the assembly is improved, and the connection work can be automated.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、片面中央部に案内円筒部と一体に段付き成形された
突起を有する絶縁性樹脂から成るベースユニットと、こ
のベースユニットが接着されてガラス封止部を介して信
号用リードピンが一体固定された基台と、その基台と気
密封止接合されたキャップと、中央部が上記段付き突起
に固定された振動板と、この振動板の表裏両面に正負電
極を背中合わせにして接着された2枚の圧電セラミック
素子を有し、その一方の圧電セラミック素子の出力によ
り他方の圧電セラミック素子に生じる焦電現象をキャン
セル可能にするとともに、他方の圧電セラミック素子を
駆動素子と出力素子とに分割し、駆動素子に駆動電極を
設け、また出力素子に出力電極を設けて、出力電極の出
力によりセンサ動作状態を検出可能にしたものであり、
焦電現象によるノイズを無くすることができ、センサが
正しく動作しているか否かをの故障をチェックすること
ができるという作用を有する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to the first aspect of the present invention, there is provided a base unit made of an insulating resin having a projection formed stepwise integrally with a guide cylindrical portion at a central portion on one side, and the base unit is formed of a resin. A base on which the signal lead pins are integrally fixed via a glass sealing portion, a cap hermetically sealed to the base, and a diaphragm having a central portion fixed to the stepped projection, The vibrating plate has two piezoelectric ceramic elements bonded to each other with the positive and negative electrodes back to back, and the output of one piezoelectric ceramic element cancels the pyroelectric phenomenon that occurs in the other piezoelectric ceramic element. At the same time, the other piezoelectric ceramic element is divided into a driving element and an output element, a driving electrode is provided on the driving element, and an output electrode is provided on the output element, and the sensor operates by the output of the output electrode. It is those you can detect the state,
This has the effect that noise due to the pyroelectric phenomenon can be eliminated, and a failure can be checked whether the sensor is operating properly.

【0017】本発明の請求項2に記載の発明は、背中合
わせにして接着された2枚の圧電セラミック素子の分割
された駆動電極と出力電極のそれぞれを各端子部にワイ
ヤボンディング超音波接合によって接続するとともに、
増幅、インピーダンス変換、ろ波、温度補償回路などを
有するプリント基板をキャップ内に、圧電セラミックと
ともに気密封止したことを特徴とするものであり、圧電
素子の電極と端子との接続をワイヤボンディング(超音
波接合)で行っているために、半田付け時に発生してい
た銀喰われによる電極ハクリを防止することができると
いう作用を有する。
According to a second aspect of the present invention, each of the divided drive electrode and output electrode of the two piezoelectric ceramic elements bonded back to back is connected to each terminal by wire bonding ultrasonic bonding. Along with
A printed circuit board having amplification, impedance conversion, filtering, and temperature compensation circuits is hermetically sealed together with piezoelectric ceramic in a cap. The connection between the electrodes and terminals of the piezoelectric element is made by wire bonding ( (Ultrasonic bonding) has the effect of preventing electrode fraying due to silver erosion generated during soldering.

【0018】以下、本発明の実施の形態について図1〜
図8を用いて説明する。 (実施の形態1)図1〜図4は、本実施の形態における
加速度センサの構造を示す図である。図1は加速度セン
サの正面断面図、図2は同上面断面図、図3は同側面断
面図、図4は加速度センサの要部の拡大図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. (Embodiment 1) FIGS. 1 to 4 are views showing the structure of an acceleration sensor according to the present embodiment. 1 is a front sectional view of the acceleration sensor, FIG. 2 is a top sectional view thereof, FIG. 3 is a side sectional view thereof, and FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the acceleration sensor.

【0019】図において、絶縁性樹脂から成るベースユ
ニット1の片面中央部に形成された位置決めピン25を
有する金属製の突起1aに、振動板4が中央部にて溶接
などの手段によって固定されている。振動板4の上面
に、表面の正電極がセンサ出力正電極14と圧電素子駆
動用正電極15とに分割され、裏面にも負電極2が形成
された圧電セラミック5が、振動板4の中央部に形成さ
れたビード10aの外周に導通接着固定される。振動板
4の下面には、上記上面圧電セラミック素子5のセンサ
出力の正電極14と同じ面積の負電極3を貼合せ面と反
対の側に有する焦電キャンセル用圧電セラミック素子6
が振動板4に形成されたビード10bの外周に導通接着
される。
In the figure, a diaphragm 4 is fixed to a metal projection 1a having a positioning pin 25 formed at the center of one side of a base unit 1 made of an insulating resin by means such as welding at the center. I have. On the upper surface of the vibrating plate 4, the positive electrode on the front surface is divided into a sensor output positive electrode 14 and a positive electrode 15 for driving a piezoelectric element, and the piezoelectric ceramic 5 on which the negative electrode 2 is also formed on the back surface is located at the center of the vibrating plate 4. It is conductively bonded and fixed to the outer periphery of the bead 10a formed in the portion. A pyroelectric canceling piezoelectric ceramic element 6 having a negative electrode 3 having the same area as the positive electrode 14 of the sensor output of the upper piezoelectric ceramic element 5 on the lower surface of the diaphragm 4 on the side opposite to the bonding surface.
Is conductively bonded to the outer periphery of the bead 10b formed on the diaphragm 4.

【0020】また、上記センサ出力正電極14と焦電キ
ャンセル素子6の負電極3とが、それぞれワイヤ7aと
7bにより接続点30及び31にて超音波接続されてい
る。ワイヤ7a及び7bの他端は、端子9の表裏にそれ
ぞれ接続点32及び33にて超音波接続されている。し
たがって、圧電素子5及び6の出力信号は、端子9,タ
ーミナル34及び回路基板11を介して出力リードピン
12へと接続されている。
The sensor output positive electrode 14 and the negative electrode 3 of the pyroelectric canceling element 6 are ultrasonically connected at the connection points 30 and 31 by wires 7a and 7b, respectively. The other ends of the wires 7a and 7b are ultrasonically connected to the front and back of the terminal 9 at connection points 32 and 33, respectively. Therefore, the output signals of the piezoelectric elements 5 and 6 are connected to the output lead pins 12 via the terminals 9, the terminals 34 and the circuit board 11.

【0021】これにより、周囲温度の影響を受けて、焦
電現象によってセンサ出力正電極14に発生した電荷を
焦電キャンセル用圧電セラミック素子の負電極3に発生
した電荷でキャンセルする役目を果たすものである。ま
た、圧電セラミック素子6の接着面には正電極8が形成
されており、振動板4と導通接着されている。
This serves to cancel the electric charge generated at the sensor output positive electrode 14 by the pyroelectric phenomenon under the influence of the ambient temperature by the electric charge generated at the negative electrode 3 of the pyroelectric canceling piezoelectric ceramic element. It is. Further, a positive electrode 8 is formed on the bonding surface of the piezoelectric ceramic element 6 and is conductively bonded to the diaphragm 4.

【0022】図7に示すように、振動板4には同心円状
にビード10a,10bが形成されており、剛性向上と
接着剤の流れ防止の役目を果たしている。図8に示すよ
うに、振動板4の外周部を絞り加工して出力アップを図
った形状のものでもよい。
As shown in FIG. 7, the diaphragm 4 is formed with concentric beads 10a and 10b to play a role of improving rigidity and preventing the flow of the adhesive. As shown in FIG. 8, the diaphragm 4 may have a shape in which the outer peripheral portion is drawn to increase the output.

【0023】ベースユニット1は、リードピン12,1
3,16が封止ガラス23によって絶縁ハーメチック固
定され、グランド用リードピン17のみをロウ付けなど
の手段で導通接合された基台19に接着剤28によって
接合されている。リードピン12,13,16,17
は、それぞれリードピン12a,13a,16a,17
aがフォーミングされて形成されたものである。
The base unit 1 includes lead pins 12, 1
3 and 16 are insulated and hermetically fixed by a sealing glass 23, and are joined by an adhesive 28 to a base 19 to which only the ground lead pins 17 are conductively joined by means such as brazing. Lead pins 12, 13, 16, 17
Are the lead pins 12a, 13a, 16a, 17 respectively.
a is formed by forming.

【0024】リードピン13は素子駆動用のリードピン
であり、ターミナル36を介して端子19に接続されて
いる。端子19はワイヤ7cを介して圧電セラミック素
子5に形成された圧電素子駆動用正電極15に接続点2
9にて超音波接続され、また、ワイヤdを介して圧電素
子6に形成された圧電素子駆動用負電極15aに接続点
35の個所にて超音波接合されている。ワイヤ7c及び
7dの他端は端子19の表裏に、それぞれ接続点37,
38の個所にて超音波接合されている。したがって、圧
電素子5,6の駆動信号は、素子駆動用のリードピン1
3から回路基板11,ターミナル36及び端子19を介
して圧電素子駆動用正電極15に伝えられる。
The lead pin 13 is a lead pin for driving the element, and is connected to the terminal 19 via the terminal 36. The terminal 19 is connected to the positive electrode 15 for driving the piezoelectric element formed on the piezoelectric ceramic element 5 via the wire 7c.
At 9, ultrasonic connection is made, and ultrasonic connection is made at a connection point 35 to a piezoelectric element driving negative electrode 15 a formed on the piezoelectric element 6 via a wire d. The other ends of the wires 7c and 7d are connected to the connection point 37,
Ultrasonic bonding is performed at 38 places. Therefore, drive signals for the piezoelectric elements 5 and 6 are transmitted to the lead pins 1 for driving the elements.
3 to the positive electrode 15 for driving the piezoelectric element via the circuit board 11, the terminal 36 and the terminal 19.

【0025】リードピン16は回路基板11の電源供給
用のリードピン、リードピン17はグランド用のリード
ピンであり、それぞれ回路基板11に接続されている。
また、リードピン18は回路基板11を支持するための
絶縁埋め込み用のリードピンである。回路基板11は、
リードピン12,13,16,17及びターミナル1
8,34,36に半田付け固定されている。
The lead pins 16 are power supply lead pins of the circuit board 11, and the lead pins 17 are ground lead pins, which are connected to the circuit board 11, respectively.
The lead pin 18 is a lead pin for embedding insulation for supporting the circuit board 11. The circuit board 11
Lead pins 12, 13, 16, 17 and terminal 1
8, 34, 36 are fixed by soldering.

【0026】24は加速度センサを個々に識別するため
に貼り付けられたラベルである。26は加速度センサを
制御用基板27に固定するサポート端子である。20は
キャップであり、このキャップ20はキャップ固定部2
1で基台19に全周抵抗溶接または全周冷間圧接などの
手段により固定されている。したがって、圧電セラミッ
ク素子5,6及び回路基板11を内蔵する空間部22は
密封されている。
Reference numeral 24 denotes a label attached to identify the acceleration sensors individually. Reference numeral 26 denotes a support terminal for fixing the acceleration sensor to the control board 27. Reference numeral 20 denotes a cap, and the cap 20 is a cap fixing portion 2
At 1, the base 19 is fixed to the base 19 by means such as full circumference resistance welding or full circumference cold pressure welding. Therefore, the space 22 containing the piezoelectric ceramic elements 5 and 6 and the circuit board 11 is sealed.

【0027】回路基板11の回路部は、インピーダンス
変換、出力の増幅、ろ波を目的とするものである。
The circuit section of the circuit board 11 is for the purpose of impedance conversion, output amplification, and filtering.

【0028】次に、加速度の検出経路について説明す
る。自動車に発生した加速度は、基台19及びベースユ
ニット1を介して伝播されて振動板4にたわみを与え
る。振動板4のたわみは圧電セラミック素子に引張力と
圧縮力とを交互に与えるため、圧電セラミック素子5,
6に電荷が発生する。この電荷は回路基板11に設けた
インピーダンス変換回路で電圧に変換され、ろ波回路、
増幅回路により、必要な帯域、最適な出力レベルのセン
サ出力が得られることになる。
Next, the acceleration detection path will be described. The acceleration generated in the automobile propagates through the base 19 and the base unit 1 and gives the diaphragm 4 a deflection. The deflection of the vibration plate 4 applies a tensile force and a compressive force to the piezoelectric ceramic element alternately.
An electric charge is generated in 6. This electric charge is converted into a voltage by an impedance conversion circuit provided on the circuit board 11,
With the amplifier circuit, a sensor output with a necessary band and an optimum output level can be obtained.

【0029】また、圧電セラミックは温度変化に対して
電荷を生じる焦電現象が発生するが、本実施の形態にお
いては、圧電セラミック5,6が逆極性に接続されてい
るため、発生電荷がキャンセルされて、上記の焦電現象
の影響が少なくなる。
In addition, a pyroelectric phenomenon occurs in the piezoelectric ceramic in which charge is generated in response to a temperature change. In the present embodiment, since the piezoelectric ceramics 5 and 6 are connected in opposite polarities, the generated charge is canceled. Thus, the influence of the above-described pyroelectric phenomenon is reduced.

【0030】なお、これらの加速度センサは自動車用を
目的としているため、高い信頼性を要求されている。そ
のため、加速度センサが故障しているか否かをコントロ
ーラ側でチェック出来るように構成されている。すなわ
ち、圧電セラミック素子5の電極が分割されており、コ
ントローラ側の発振回路から圧電素子駆動用正電極15
に自動車に発生する加速度に相当する疑似信号を駆動入
力として印加してやれば、センサ出力正電極14に、上
記疑似信号に対応した駆動電圧が現れ、これによりセン
サの故障診断が可能となる。
Since these acceleration sensors are intended for use in automobiles, high reliability is required. Therefore, the controller is configured to check whether the acceleration sensor is out of order or not. That is, the electrode of the piezoelectric ceramic element 5 is divided, and the positive electrode 15
When a pseudo signal corresponding to the acceleration generated in the vehicle is applied as a drive input, a drive voltage corresponding to the pseudo signal appears on the sensor output positive electrode 14, thereby enabling the failure diagnosis of the sensor.

【0031】回路部は電源供給リードピン16及びグラ
ンド用リードピン17から電源が供給され、駆動される
こととなる。
The circuit section is driven and supplied with power from the power supply lead pins 16 and the ground lead pins 17.

【0032】以上のように、本実施の形態によれば、ベ
ースユニット1を樹脂性にすることにより、圧電セラミ
ック5及び6の電極を基台19より電気的に絶縁すると
ともに、圧電セラミック5及び6と回路基板11とを金
属ケースで全面覆う構成として外部ノイズの影響を遮断
し、さらに、圧電セラミック5及び6の各電極から各端
子への信号線接続としてワイヤ7a,7b,7c,7d
を超音波接続することによって、焦電現象によるノイズ
を無くすることができ、センサが正しく動作しているか
否かをの故障をチェックすることができるとともに、圧
電素子の電極と端子との接続をワイヤボンディング(超
音波接合)で行っているために、半田付け時に発生して
いた銀喰われによる電極ハクリを防止することができ
る。
As described above, according to the present embodiment, by making the base unit 1 resinous, the electrodes of the piezoelectric ceramics 5 and 6 are electrically insulated from the base 19, and 6 and the circuit board 11 are entirely covered with a metal case to cut off the influence of external noise, and further, wires 7a, 7b, 7c, 7d are used as signal line connections from each electrode of the piezoelectric ceramics 5 and 6 to each terminal.
By ultrasonic connection, noise due to the pyroelectric phenomenon can be eliminated, failure of the sensor can be checked whether it is operating correctly, and connection between the electrode of the piezoelectric element and the terminal can be done. Since the bonding is performed by wire bonding (ultrasonic bonding), it is possible to prevent electrode peeling due to silver erosion generated at the time of soldering.

【0033】さらに、本実施の形態によれば、回路部を
内蔵し、信号線の取出しを基台にハーメチック植設され
たリード線を介して行い、キャップを全周抵抗溶接によ
って固定することによって、トランスジューサ及び回路
部を完全密封構造とできるため、信頼性の向上が図られ
る。
Further, according to the present embodiment, the circuit portion is built in, the signal line is taken out through the lead wire which is hermetically implanted on the base, and the cap is fixed by full circumference resistance welding. Since the transducer and the circuit section can be completely sealed, reliability is improved.

【0034】回路部をトランスジューサの上部に配置す
ることにより、回路基板と外部リードピンとの接続作業
が容易となるとともに、装置全体が小型化できる。
By arranging the circuit section above the transducer, the work of connecting the circuit board to the external lead pins becomes easy, and the size of the entire device can be reduced.

【0035】振動板形状として、中央部の表裏にそれぞ
れ同心円状にビードを形成することにより、振動板の剛
性向上と圧電セラミック接着時の接着剤の流れ防止が図
れる。また、振動板外周部に絞り加工を施して付加マス
をつけ、センサ出力の増加が図られ、センサ特性のS/
Nを向上することができる。
By forming concentric beads on the front and back sides of the central portion of the diaphragm, the rigidity of the diaphragm can be improved and the flow of the adhesive during the piezoelectric ceramic bonding can be prevented. In addition, the outer peripheral portion of the diaphragm is subjected to drawing processing to add an additional mass, thereby increasing the sensor output, and increasing the S / S of the sensor characteristics.
N can be improved.

【0036】出力、駆動素子の分割を同心円状に形成す
るとともに、駆動電極を外側に、出力電極を内側に配置
することにより、外部励振時のセンサ出力と電気駆動時
の駆動出力の両方を大きくとれる。
The output and the drive elements are formed concentrically and the drive electrodes are arranged outside and the output electrodes are arranged inside, so that both the sensor output during external excitation and the drive output during electric drive are increased. I can take it.

【0037】なお、上記実施の形態においては、リード
ピン12,13,16,17をフォーミング加工して制
御用基板27に対して直角となる構成(自立型)となっ
ているが、リードピン12,13,16,17をフォー
ミング加工せずに、制御用基板27に対して水平(面付
け型)となるように構成しても良いものである。
In the above embodiment, the lead pins 12, 13, 16, and 17 are formed by forming and are perpendicular to the control board 27 (self-standing type). , 16 and 17 may be configured so as to be horizontal (imposition type) with respect to the control substrate 27 without forming.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、振動板の
表裏両面に正負電極を背中合わせに2枚の圧電セラミッ
ク素子を接着することにより、温度変化に基づいて2枚
の圧電セラミック素子に生じる電荷をキャンセルするた
め、焦電現象によるノイズを無くすることができるとい
う効果を有する。
As described above, according to the present invention, the two piezoelectric ceramic elements are bonded to the front and back surfaces of the diaphragm with the positive and negative electrodes back to back, so that the two piezoelectric ceramic elements can be bonded based on the temperature change. Since the generated charges are canceled, there is an effect that noise due to the pyroelectric phenomenon can be eliminated.

【0039】また、センサ用圧電セラミック素子を振動
電極とセンサ出力電極とに分割することにより、駆動電
極に適当な駆動信号を入れ、センサ出力電極に生じる出
力の状態によってセンサが正しく動作しているか否かを
チェックすることができるという効果を有する。
Also, by dividing the piezoelectric ceramic element for the sensor into a vibrating electrode and a sensor output electrode, an appropriate drive signal is applied to the drive electrode, and whether the sensor is operating properly depending on the state of the output generated at the sensor output electrode. This has the effect that it can be checked whether or not it is.

【0040】さらに、圧電素子の電極と端子との接続を
ワイヤボンディング(超音波接合)で行っているため
に、半田付け時に発生していた銀喰われによる電極ハク
リを防止することができるという効果を有する。
Furthermore, since the connection between the electrode and the terminal of the piezoelectric element is performed by wire bonding (ultrasonic bonding), it is possible to prevent the electrode from being peeled off due to silver erosion generated during soldering. Having.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1における加速度センサの
正面断面図
FIG. 1 is a front sectional view of an acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同加速度センサの上面断面図FIG. 2 is a top sectional view of the acceleration sensor.

【図3】同加速度センサの側面図FIG. 3 is a side view of the acceleration sensor.

【図4】同加速度センサの要部拡大図FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the acceleration sensor.

【図5】同加速度センサの圧電セラミック素子を示す図FIG. 5 is a view showing a piezoelectric ceramic element of the acceleration sensor.

【図6】同加速度センサの圧電セラミック素子を示す図FIG. 6 is a view showing a piezoelectric ceramic element of the acceleration sensor.

【図7】同加速度センサの振動板を示す図FIG. 7 is a diagram showing a diaphragm of the acceleration sensor.

【図8】同加速度センサの振動板を示す図FIG. 8 shows a diaphragm of the acceleration sensor.

【図9】従来の加速度センサの上面図FIG. 9 is a top view of a conventional acceleration sensor.

【図10】従来の加速度センサの正面断面図FIG. 10 is a front sectional view of a conventional acceleration sensor.

【図11】従来の加速度センサの要部拡大図FIG. 11 is an enlarged view of a main part of a conventional acceleration sensor.

【図12】従来の加速度センサの要部拡大図FIG. 12 is an enlarged view of a main part of a conventional acceleration sensor.

【図13】従来の加速度センサの圧電セラミック素子を
示す図
FIG. 13 is a view showing a piezoelectric ceramic element of a conventional acceleration sensor.

【図14】従来の加速度センサの圧電セラミック素子を
示す図
FIG. 14 is a diagram showing a piezoelectric ceramic element of a conventional acceleration sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ベースユニット 1a 突起 2 圧電セラミック素子5の負電極 3 焦電キャンセル用圧電素子6の負電極 4 振動板 5 圧電セラミック素子 6 焦電キャンセル用圧電素子 7a,7b,7c,7d ワイヤ 10 ビード 11 回路基板 12 出力リードピン 13 素子駆動用リードピン 14 センサ出力正電極 15 圧電素子駆動用正電極 16 電源供給リードピン 17 グランド用リードピン 19 基台 Reference Signs List 1 base unit 1a protrusion 2 negative electrode of piezoelectric ceramic element 5 3 negative electrode of piezoelectric element 6 for pyroelectric cancellation 4 diaphragm 5 piezoelectric ceramic element 6 piezoelectric element for pyroelectric cancellation 7a, 7b, 7c, 7d wire 10 bead 11 circuit Substrate 12 Output lead pin 13 Element drive lead pin 14 Sensor output positive electrode 15 Piezoelectric element drive positive electrode 16 Power supply lead pin 17 Ground lead pin 19 Base

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 片面中央部に案内円筒部と一体に段付き
成形された突起を有する絶縁性樹脂から成るベースユニ
ットと、このベースユニットが接着されてガラス封止部
を介して信号用リードピンが一体固定された基台と、そ
の基台と気密封止接合されたキャップと、中央部が上記
段付き突起に固定された振動板と、この振動板の表裏両
面に正負電極を背中合わせにして接着された2枚の圧電
セラミック素子を有し、その一方の圧電セラミック素子
の出力により他方の圧電セラミック素子に生じる焦電現
象をキャンセル可能にするとともに、他方の圧電セラミ
ック素子を駆動素子と出力素子とに分割し、駆動素子に
駆動電極を設け、また出力素子に出力電極を設けて、出
力電極の出力によりセンサ動作状態を検出可能にしたこ
とを特徴とする加速度センサ。
1. A base unit made of an insulating resin having a projection integrally formed with a step at a central portion of one surface thereof and a guide cylindrical portion, and a signal lead pin is adhered to the base unit via a glass sealing portion to form a signal lead pin. A base fixed integrally, a cap hermetically sealed to the base, a diaphragm fixed at the center to the stepped protrusion, and positive and negative electrodes bonded to both front and back surfaces of this diaphragm with back Having two piezoelectric ceramic elements, the output of one of the piezoelectric ceramic elements can cancel the pyroelectric phenomenon occurring in the other piezoelectric ceramic element, and the other piezoelectric ceramic element can be used as a drive element and an output element. A driving electrode is provided on the driving element, and an output electrode is provided on the output element, so that the operation state of the sensor can be detected by the output of the output electrode. Degree sensor.
【請求項2】 背中合わせにして接着された2枚の圧電
セラミック素子の分割された駆動電極と出力電極のそれ
ぞれを各端子部にワイヤボンディング超音波接合によっ
て接続するとともに、増幅、インピーダンス変換、ろ
波、温度補償回路などを有するプリント基板をキャップ
内に、圧電セラミックとともに気密封止したことを特徴
とする加速度センサ。
2. A split drive electrode and an output electrode of two piezoelectric ceramic elements bonded back to back are connected to respective terminals by wire bonding ultrasonic bonding, and amplification, impedance conversion, and filtering are performed. An acceleration sensor wherein a printed circuit board having a temperature compensation circuit and the like is hermetically sealed together with piezoelectric ceramic in a cap.
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