[发明专利]加速度传感器及其制造方法

说明书

本发明涉及加速度的测量和振动的检测等使用的加速度传感器及其制造方法。更详细地说，就是涉及小型、高性能的加速度传感器及其制造方法。

近年来随着电子仪器不断向小型化方向发展，笔记本式电脑等便携式电子仪器得到了普及。为了确保提高这些电子仪器对冲击的可靠性，提高了对小型的可以在表面上实际装配的高性能加速度传感器的要求。

例如，如果在向高密度的硬盘的写入动作中施加了冲击，磁头的位置就会发生偏离，从而有可能引起数据的写入错误和损坏磁头。因此，需要检测加到硬盘上的冲击、使写入动作停止以及使磁头退避到安全的位置的技术。

另外，为了从汽车发生撞车时受到的冲击中保护乘客，也提高了对气袋装置的冲击检测用加速度传感器等的要求。

此外，还提高了对检测施加到便携式小型机器上的冲击、在装置内设置避免冲击引起的机器的故障及误动作的机构和记录施加了冲击的事实的机构及装置的要求。因此，也提高了对这些装置使用的小型加速度传感器的要求。

众所周知，以往，作为加速度传感器，是使用压电陶瓷等压电材料。如果使用这些加速度传感器，通过利用压电材料的电-机变换特性，可以实现高的检测灵敏度。压电式的加速度传感器是利用压电效应将加速度及振动引起的力变换为电压而输出的传感器。作为这样的加速度传感器，有特开平2-248086号公报公开的使用悬臂梁结构的矩形双压电晶片式机-电变换元件的传感器。如图26所示，利用压电效应的双压电晶片式机-电变换元件50是将形成电极52a、52b的压电陶瓷51a、51b利用环氧树脂等粘接剂53相互粘贴而形成的。如图27所示，悬臂梁结构是将双压电晶片式机-电变换元件50的一端利用导电性粘接剂54等粘接固定到固定部件55上而形成的。悬臂梁结构的双压电晶片式机-电变换元件由于其共振频率低，所以，用于测量具有比较低的频率成分的加速度。另外，测量高频区域的加速度时，如图28所示，使用利用导电性粘接剂54等将两端粘接固定到固定部件55上的双臂梁结构的双压电晶片式机-电变换元件50。通过将机-电变换元件的两端固定，可以使共振频率比较高。

加速度传感器在将固定部件55固定到容器的内壁上的状态下通过将机-电变换元件50收容到容器内而构成。另外，在机-电变换元件50的电极52a、52b上产生的电荷通过导电性粘接剂54取出到外部电极。

如上所述，在先有的加速度传感器中，压电陶瓷的粘接是使用由环氧树脂等构成的粘接剂，但是，与压电陶瓷的杨氏模量15×10^-12m²/N相比，由于环氧树脂的杨氏模量200×10^-12m²/N大，所以，加速度引起的机-电变换元件的畸变将被环氧树脂等吸收，从而灵敏度降低。另外，由于难于使粘接层的厚度均匀地粘接压电陶瓷，所以，机-电变换元件的特性将产生偏差。

另外，为了使矩形的双压电晶片式机-电变换元件的灵敏度稳定，必须使其共振频率稳定。这时，必须使机-电变换元件的固定状态稳定，实际上，由于机械的或温度变化等发生的应力，在用金属等支持部或固定部件支持或固定的部分将发生偏离。例如，使用粘接剂固定机-电变换元件时，其固定位置将随粘接剂的涂抹范围而变化，从而机-电变换元件的共振频率将发生偏差。另外，机-电变换元件的固定状态也随粘接剂的温度变化而变化，从而难于保持稳定的固定状态。

另外，个别地制作一个一个的机-电变换元件后收容到容器内时，在制造工序上手工操作等有困难，影响加速度传感器的小型化，同时，也导致生产效率低下。

另外，由于压电陶瓷是将各种原料混合烧结而制作的，所以，与单晶材料相比，材料常数的偏差大。因此，使用压电陶瓷制作加速度传感器时，灵敏度和电容量将有大的偏差。

另外，使用压电陶瓷的加速度传感器用于检测施加到便携式机器上的冲击时，由于灵敏度的偏差大，所以，作为用于避免冲击引起的机器故障的基准的加速度值的范围增大，从而难于高精度地检测冲击。另外，电容量的偏差使得难于设计与加速度传感器连接的用于放大由加速度产生的电信号的电路，从而将产生电路的放大倍数的偏差。结果，输出信号的偏差增大，从而影响在冲击检测机器中使用。

本发明就是为了解决先有技术的上述课题而提案的，目的旨在提供在宽的频率区域具有高灵敏度而且灵敏度等特性偏差很小的小型的加速度传感器及其制造方法。另外，本发明的目的还在于提供利用了这样的加速度传感器且输出信号的偏差小的冲击检测装置。