加速度センサおよび加速度センサの製造方法
【課題】正確な加速度を検出することが可能な加速度センサおよび加速度センサの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】加速度センサＣ１は、圧電素子２と、圧電素子２の表面に形成された第１，第２外部電極４，５とを備える。圧電素子２は、第１〜第３圧電体層２４，１８，３４を有している。第１圧電体層２４の第１領域２４ａは、圧電素子２の積層方向に対して垂直な方向に分極されている。第２圧電体層１８の第２領域１８ａは、圧電素子２の積層方向に分極されている。第３圧電体層３４の第３領域３４ａは、圧電素子２の積層方向に分極されると共に、第２領域１８ａの分極を打ち消す方向に分極されている。更に、第３領域３４ａは、第２領域１８ａと比べて圧電素子２の積層方向から付与される荷重が小さくなるように構成されている。
【解決手段】加速度センサＣ１は、圧電素子２と、圧電素子２の表面に形成された第１，第２外部電極４，５とを備える。圧電素子２は、第１〜第３圧電体層２４，１８，３４を有している。第１圧電体層２４の第１領域２４ａは、圧電素子２の積層方向に対して垂直な方向に分極されている。第２圧電体層１８の第２領域１８ａは、圧電素子２の積層方向に分極されている。第３圧電体層３４の第３領域３４ａは、圧電素子２の積層方向に分極されると共に、第２領域１８ａの分極を打ち消す方向に分極されている。更に、第３領域３４ａは、第２領域１８ａと比べて圧電素子２の積層方向から付与される荷重が小さくなるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサおよび加速度センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の加速度センサとして、例えば特許文献１に記載されているように、分極方向が異なる複数の圧電セラミック素子を備えたものが知られている。この加速度センサに加速度が加わると、加速度と圧電セラミック素子の質量とによって慣性力が発生し、かかる慣性力によって生じる動荷重が圧電セラミック素子に付与されて、圧電セラミック素子に歪みが発生する。以下、この動荷重を単に「荷重」と呼ぶこととする。各圧電セラミック素子は、それぞれ分極方向からの荷重に応じた量の電荷を出力する。各圧電セラミック素子から出力された電荷量を合計することによって、加速度が検出される。
【特許文献１】実開平７−７２１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の加速度センサが備える各圧電セラミック素子は、荷重に応じた量の電荷とともに、周囲温度が変化した場合にはパイロ効果による焦電荷、すなわち周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を出力することがある。この場合には、焦電荷がノイズとなり、正確な加速度の検出が困難となる。
【０００４】
そこで、本発明は、正確な加速度を検出することが可能な加速度センサおよび加速度センサの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る加速度センサは、圧電素子と、圧電素子の表面に沿って形成された外部電極と、を備える加速度センサであって、圧電素子は、第１圧電体層、第２圧電体層、および第３圧電体層と、第１、第２、および第３圧電体層それぞれを挟むように形成されて外部電極に接続される内部電極と、を有し、第１圧電体層において、当該第１圧電体層を挟む内部電極と重なる第１領域は、圧電素子の積層方向に対して垂直な方向に分極されており、第２圧電体層において、当該第２圧電体層を挟む内部電極と重なる第２領域は、圧電素子の積層方向に分極されており、第３圧電体層において、当該第３圧電体層を挟む内部電極と重なる第３領域は、第２領域の分極を打ち消す方向に分極されており、第３領域に付与される荷重が第２領域に付与される荷重と比べて小さいことを特徴とする。
【０００６】
本発明の加速度センサによれば、圧電素子は第１圧電体層と第２圧電体層とを有している。第１圧電体層の第１領域は圧電素子の積層方向に対して垂直な方向に分極されており、第２圧電体層の第２領域は圧電素子の積層方向に分極されている。したがって、第１領域は圧電素子の積層方向に対して垂直な方向からの荷重に応じた量の電荷を、第２領域は圧電素子の積層方向からの荷重に応じた量の電荷を、それぞれ出力することができる。
【０００７】
第２領域のように圧電素子の積層方向に分極された領域は、荷重による電荷だけでなく、周囲温度が変化した場合にはパイロ効果による焦電荷、すなわち温度変化の傾きに応じた量の焦電荷を出力することが従来から知られている。本発明の加速度センサが備える圧電素子は、第１圧電体層および第２圧電体層だけでなく、第３圧電体層を有している。第３圧電体層は第３領域を含んでいる。この第３領域は、圧電素子の積層方向に分極されており、しかも付与される荷重が小さいため、荷重による電荷よりも周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を主に出力する。周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を主に出力するこの第３領域は、第２領域の分極を打ち消す方向に分極されているため、第２領域により出力された電荷から、焦電荷の分をキャンセルすることができる。このように、本発明の加速度センサでは、焦電荷を効果的に除去することができる。その結果、正確な加速度を検出することが可能となる。
【０００８】
また、第３領域と内部電極との接触面積は、第２領域と内部電極との接触面積と略同一であることが好ましい。この場合、第３領域から出力される焦電荷の量は、第２領域から出力される焦電荷の量と略同等となる。よって、第２領域から出力された電荷のうち、焦電荷の分をより確実にキャンセルすることができる。その結果、より正確な加速度を検出することが可能となる。
【０００９】
また、圧電素子は基体部とおもり部とを更に有しており、第１、第２、および第３圧電体層およびおもり部は基体部上に形成され、第１および第２圧電体層は基体部とおもり部との間に形成されていることが好ましい。この場合、おもり部に慣性力が働くため、第１圧および第２圧電体層に対して十分な荷重を付与することができる。その結果、加速度を精度よく検出することができる。
【００１０】
また、圧電素子の積層方向に対して垂直な方向から見て、第２圧電体層は第３圧電体層よりも基体部側に位置していることが好ましい。この場合、第３圧電体層は第２圧電体層の上に配されることとなるため、第２圧電体層に付与される荷重と比べて、第３圧電体層に付与される荷重を確実に小さくすることができる。その結果、第３領域が荷重による電荷を出力する可能性を、確実に低減することができる。
【００１１】
また、圧電素子の積層方向に対して垂直な方向から見て、第２圧電体層は第１圧電体層よりも基体部側に位置していることが好ましい。
【００１２】
加速度センサは、回路基板に半田付けされることによって、回路基板と電気的および機械的に接続される。このとき、加速度センサの基体部と回路基板とは対向し、外部電極と回路基板とにわたって半田フィレットが形成される。加速度センサは、この半田フィレットによって、特に積層方向に対して垂直な方向への伸縮（変位）が制限されてしまうことがある。積層方向に対して垂直な方向への伸縮が制限されると、第１圧電体層から出力される電荷量が、この方向から付与された荷重を正確に反映したものではなくなってしまう。本発明の圧電素子では、第１圧電体層と基板部との間に第２圧電体層を介在させることによって、第１圧電体層回路基板からより遠ざけている。この場合、第１圧電体層は、半田フィレットからも遠ざかることとなるため、半田フィレットにより伸縮を制限されることが少なくなる。よって、第１圧電体層は、荷重を正確に反映した量の電荷を出力することができる。その結果、より正確な加速度を検出することが可能となる。
【００１３】
また、圧電素子の積層方向から見て、第１圧電体層と基体部との間に位置する層の大きさが基体部の大きさよりも小さいことが好ましい。この場合、圧電素子は、第１圧電体層と基体部との間が内側に凹んだ外形を呈することとなる。外部電極は圧電素子の表面に沿って形成されるため、かかる外部電極もまた内側に凹んだ外形を呈することとなる。このように内側に凹んだ部分には、半田フィレットが形成されにくい。したがって、第１圧電体層が半田フィレットによって伸縮を制限される可能性を、より低減することができる。
【００１４】
また、圧電素子の積層方向から見て、第１圧電体層の大きさが基体部の大きさよりも小さいことが好ましい。この場合、圧電素子は、第１圧電体層の部分が内側に凹んだ外形を呈することとなる。外部電極は圧電素子の表面に沿って形成されるため、かかる外部電極もまた内側に凹んだ外形を呈することとなる。このように内側に凹んだ部分には、半田フィレットが形成されにくい。したがって、第１圧電体層が半田フィレットによって伸縮を制限される可能性を、更に低減することができる。
【００１５】
また、本発明は、圧電素子と、圧電素子の表面に沿って形成された外部電極と、を備える加速度センサの製造方法であって、層が延びる方向に分極された第１圧電体層と、第１圧電体層を挟むように位置する一対の内部電極と、を有する第１部材を形成する第１工程と、層の厚み方向に分極された第２圧電体層と、第２圧電体層を挟むように位置する一対の内部電極と、を有する第２部材を形成する第２工程と、層の厚み方向に分極された第３圧電体層と、第３圧電体層を挟むように位置する一対の内部電極と、を有する第３部材を形成する第３工程と、第１部材が第２部材と第３部材との間に位置するように第１、第２、および第３部材を積層して圧電素子を形成する第４工程と、圧電素子の表面に、第１、第２、および第３部材の内部電極と接続される外部電極を形成する第５工程と、を有し、第３工程では、第３圧電体層と当該第３圧電体層を挟んで重なる内部電極との接触面積が、第２圧電体層と当該第２圧電体層を挟んで重なる内部電極との接触面積と略同一になるように内部電極を配置し、第４工程では、第１部材から見て第２圧電体層の分極方向と第３圧電体層の分極方向とが同一となるように第２部材および第３部材を配置する、ことを特徴とする。
【００１６】
このようにして製造された加速度センサでは、第１および第３圧電体層は圧電素子の積層方向に対して垂直な方向に分極されており、第２圧電体層は圧電素子の積層方向に分極されている。第１部材は、第２部材と第３部材との間に位置している。この第１部材から見ると、第２圧電体層の分極方向と第３圧電体層の分極方向とは同一となっている。すなわち、第３圧電体層の分極方向は、第２圧電体層の分極を打ち消す方向となっている。このように積層された加速度センサを、例えば回路基板等に第２部材側が接するようにして搭載した場合、第１圧電体層および第２圧電体層は、各分極方向からの荷重に応じた量の電荷を出力する。付与される荷重が少ない第３部材の第３圧電体層は、周囲温度の変化に応じた焦電荷を主に出力することとなる。そのため、第２部材の第２圧電体層により出力された電荷から、焦電荷の分をキャンセルすることができる。その結果、正確な加速度を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、正確な加速度を検出することが可能な加速度センサおよび加速度センサの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また先述したように、本実施形態では、加速度と質量とに起因する慣性力によって生じる動荷重を、単に「荷重」と呼ぶこととする。
【００１９】
（第１実施形態）
【００２０】
まず、図１〜図３に基づいて、第１実施形態に係る加速度センサＣ１の構成を説明する。図１は、第１実施形態に係る加速度センサを示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る加速度センサに含まれる圧電素子を示す分解斜視図である。図３は、第１実施形態に係る加速度センサと接続される検出回路の回路構成を示す図である。
【００２１】
図１に示されるように、加速度センサＣ１は、積層型の圧電素子２と、圧電素子２の表面に沿って形成された１対の電極である第１外部電極４および第２外部電極５と、を備えている。この加速度センサＣ１は、回路基板５０上に搭載される。加速度センサＣ１の第１外部電極４および第２外部電極５は、回路基板５０に形成された配線（図示せず）を介して、検出回路５４と接続される。図３に示されるように、検出回路５４はチャージアンプとして機能し、加速度センサＣ１から出力された電荷を電圧に変換した後、外部回路に出力する。
【００２２】
圧電素子２は、略直方体を呈している。圧電素子２は、当該圧電素子２の積層方向（以下、単に「積層方向」という）から見て互いに対向するように位置する側面２ａおよび側面２ｂと、側面２ａおよび側面２ｂと垂直で互いに対向するように位置する側面２ｃおよび側面２ｄと、側面２ｃおよび側面２ｄと隣り合い互いに対向するように位置する２つの側面と、を有している。なお、この圧電素子２を回路基板５０上に搭載するときには、圧電素子２の側面２ｂが回路基板５０と対向するようにする。
【００２３】
図２に示されるように、圧電素子２は、第１部材８、第２部材６、および第３部材１０といった、略直方体を呈する３つの部材から成っている。これら３つの部材は、圧電素子２の側面２ｂから２ａに向かって、第２部材６、第１部材８、第３部材１０の順で積層されている。
【００２４】
第２部材６は、基体部１４と、基体部１４上に形成された第２圧電体層１８とを有している。基体部１４と第２圧電体層１８との間には、第２内部電極１６が形成されている。また、第２圧電体層１８の上には、第３内部電極２０が形成されている。すなわち、第２圧電体層１８を挟むように、第２内部電極１６および第３内部電極２０が形成されている。なお、基体部１４において、第２圧電体層１８が形成された側と反対側に位置する面は、圧電素子２の側面２ｂに相当する。側面２ｂには、一対の第１内部電極１２が形成されている。
【００２５】
一対の第１内部電極１２、第２内部電極１６、および第３内部電極２０は、それぞれ略平行となるように設けられている。一方の第１内部電極１２は、圧電素子２の側面２ｂのうち側面２ｃ側の端部に位置している。他方の第１内部電極１２は、圧電素子２の側面２ｂのうち側面２ｄ側の端部に位置している。第２内部電極１６は、一端が圧電素子２の側面２ｃに露出するように形成されている。第３内部電極２０は、一端が圧電素子２の側面２ｄに露出するように形成されている。
【００２６】
さらに、第２内部電極１６と第３内部電極２０とは、これらの一部が積層方向に重なり合うように配置されている。ここで、第２圧電体層１８は、積層方向であって圧電素子２の側面２ｂから側面２ａに向かう方向、すなわち図１に示される矢印Ａ１方向に分極されている。そのため、第２圧電体層１８において、第２内部電極１６および第３内部電極２０の間に挟まれた第２領域１８ａは、矢印Ａ１方向および当該方向と逆方向から荷重が付与されたときに伸縮（変位）して電荷を出力する圧電活性領域として機能する。
【００２７】
基体部１４および第２圧電体層１８は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を主成分とするセラミック材料で形成されている。第１内部電極１２、第２内部電極１６、および第３内部電極２０は、例えばＡｇ、Ｐｄを主成分とする導電材料で形成されている。
【００２８】
上述した構成を有する第２部材６の上には、第１部材８が積層されている。第２部材６と第１部材８とは、エポキシ樹脂系接着剤により接合される。第１部材８は、第１圧電体層２４を有している。
【００２９】
第１圧電体層２４は、その一方の主面に第４内部電極２２が形成されており、他方の主面に第５内部電極２６が形成されている。すなわち、第１圧電体層２４は、第４内部電極２２および第５内部電極２６によって挟まれている。また、第１圧電体層２４の一端部には、一対の第１分極用電極２８が形成されている。一対の第１分極用電極２８は、第１圧電体層２４を両主面側から挟んで対向するように配されている。第１圧電体層２４の他端部には、一対の第２分極用電極３０が形成されている。一対の第２分極用電極３０は、第１圧電体層２４を両主面側から挟んで対向するように配されている。
【００３０】
第４内部電極２２は第２部材６と対向しており、第５内部電極２６は後述する第３部材１０と対向している。第４内部電極２２および第５内部電極２６は、それぞれ略平行となるように設けられている。第４内部電極２２は、一端が圧電素子２の側面２ｄに露出するように形成されている。第５内部電極２６は、一端が圧電素子２の側面２ｃに露出するように形成されている。また、一対の第１分極用電極２８は、それぞれの一端が圧電素子２の側面２ｃに露出するように形成されている。一対の第２分極用電極３０は、それぞれの一端が圧電素子２の側面２ｄに露出するように形成されている。
【００３１】
第４内部電極２２と第５内部電極２６とは、これらの一部が積層方向に重なり合うように配置されている。ここで、第１圧電体層２４は、積層方向に対して垂直な方向、すなわち図１に示される矢印Ｃ方向に分極されている。そのため、第１圧電体層２４において、第４内部電極２２および第５内部電極２６の間に挟まれた第１領域２４ａは、矢印Ｃ方向および当該方向と逆方向から荷重が付与されたときに伸縮して電荷を出力する圧電活性領域として機能する。
【００３２】
第１圧電体層２４は、第２圧電体層１８と同様に、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を主成分とするセラミック材料で形成されている。第４内部電極２２および第５内部電極２６は、例えばＣｕを主成分とする導電材料で形成されている。第１分極用電極２８、および第２分極用電極３０は、例えばＣｕあるいはＡｇを主成分とする導電材料で形成されている。
【００３３】
上述した構成を有する第１部材８の上には、第３部材１０が積層されている。第１部材８と第３部材１０とは、エポキシ樹脂系接着剤により接合される。第３部材１０のうち、第１部材８と対向する面と反対側に位置する面は、圧電素子２の側面２ａに相当する。第３部材１０は、第３圧電体層３４と、第３圧電体層３４を挟むように形成された第６内部電極３２および第７内部電極３６とを有している。
【００３４】
第６内部電極３２は第１部材８側に形成されており、第７内部電極３６は側面２ａ側に形成されている。側面２ａには、第８内部電極３８が形成されている。第６内部電極３２、第７内部電極３６、および第８内部電極３８は、それぞれ略平行となるように設けられている。第６内部電極３２は、一端が圧電素子２の側面２ｃに露出するように形成されている。第７内部電極３６は、一端が圧電素子２の側面２ｄに露出するように形成されている。第８内部電極３８は、圧電素子２の側面２ａのうち側面２ｄ側の端部に位置している。
【００３５】
第６内部電極３２と第７内部電極３６とは、これらの一部が積層方向に重なり合うように配置されている。ここで、第３圧電体層３４は、第２領域１８ａの分極を打ち消す方向に分極されている。より具体的には、第３圧電体層３４は、積層方向であって圧電素子２の側面２ａから側面２ｂに向かう方向、すなわち図１に示される矢印Ａ２方向に分極されている。そのため、第３圧電体層３４において、第６内部電極３２および第７内部電極３６の間に挟まれた第３領域３４ａは、矢印Ａ２方向および当該方向から荷重が付与されたときに伸縮して電荷を出力する圧電活性領域として機能する。第３領域３４ａと第５内部電極２６および第６内部電極３２との接触面積は、第２圧電体層１８の第２領域１８ａと第２内部電極１６および第３内部電極２０との接触面積と、略同一である。
【００３６】
第３圧電体層３４は、第１圧電体層２４および第２圧電体層１８と同様に、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を主成分とするセラミック材料で形成されている。第６内部電極３２、第７内部電極３６、および第８内部電極３８は、例えばＡｇ、Ｐｄを主成分とする導電材料で形成されている。なお、第３部材１０は、第１部材８および第２部材６よりも大きな質量を有している。そのため、第３部材１０は、第１部材８および第２部材６に対するおもり部としての役割を果たす。
【００３７】
第１外部電極４は、圧電素子２の側面２ｃ全体と、側面２ｂのうち側面２ｃ側に位置する端部とを覆うように設けられている。第２外部電極５は、圧電素子２の側面２ｄ全体と、側面２ａのうち側面２ｄ側に位置する端部と、側面２ｂのうち側面２ｄ側に位置する端部とを覆うように設けられている。第１外部電極４は、一方の第１内部電極１２、第２内部電極１６、第５内部電極２６、第１分極用電極２８、および第６内部電極３２に接続されている。第２外部電極５は、他方の第１内部電極１２、第３内部電極２０、第４内部電極２２、第２分極用電極３０、第７内部電極３６、および第８内部電極３８に接続されている。
【００３８】
第１外部電極４および第２外部電極５は、第１〜第８内部電極１２，１６，２０，２２，２６，３２，３６，３８を構成している金属と電気的に良好に接続できる金属材料からなっている。第１，第２外部電極４，５の表面には、当該第１，第２外部電極４，５を覆うように、Ｎｉめっき層（図示省略）およびＳｎめっき層（図示省略）等が順に形成されている。これらのめっき層は、主として加速度センサＣ１と回路基板とを半田付けする際の、はんだ耐熱性やはんだ濡れ性を向上することを目的として形成されるものである。なお、第１，第２外部電極４，５の表面に形成させるめっき層は、はんだ耐熱性やはんだ濡れ性を向上する目的が達成される限り、必ずしも上述した材料の組み合わせに限定されない。
【００３９】
続いて、図４〜１１を参照して、上述した構成を有する加速度センサＣ１の製造方法について説明する。図４および図５は、本実施形態に係る加速度センサの製造方法を説明するためのフロー図である。
【００４０】
まず、セラミックグリーンシートＳ１を作製する（ステップＳ１００）。セラミックグリーンシートＳ１を作製するにあたって、例えばＰＺＴを主成分としたセラミック粉体に有機バインダ樹脂および有機溶剤等を混合したペーストを作製する。そして、例えばドクターブレード法によって、上記ペーストをキャリアフィルム（図示せず）上に塗布することにより、セラミックグリーンシートＳ１（以下、グリーンシートＳ１という）を複数枚作製する。ここで作製されるグリーンシートＳ１は、焼成後の厚さが例えば０．０５ｍｍとなるものである。
【００４１】
次に、グリーンシートＳ１を用いて、第１部材８を形成する。より具体的には、第１部材８となる第１積層体Ｇ１を形成する（ステップＳ１０１）。第１積層体Ｇ１を形成するにあたって、図６（ａ）に示されるように、電極パターンが印刷されていないグリーンシートＳ１を複数枚積層する（図４、ステップＳ１０２）。積層したグリーンシートＳ１を、６０℃程度で加熱しながら１００ＭＰａ程度の圧力で積層方向にプレス加工する。プレス加工の後、４００℃で１０時間程度の加熱処理を施して脱バインダを行い、更に９５０℃で２時間程度の焼成を行う（ステップＳ１０３）。これにより、第１圧電体層２４となる焼結基板Ｂ１が得られる。
【００４２】
一方、ＣｕあるいはＡｇを主成分とする導電材料を含むペーストを用意しておく。この導電材料を、図６（ｂ）に示されるように、焼結基板Ｂ１の両主面に対してスパッタする。これにより、上記の第１分極用電極２８に相当する電極パターンＥ９、および第２分極用電極３０に相当する電極パターンＥ１０が交互に形成される（図４、ステップＳ１０４）。そして、形成した電極パターンＥ９と電極パターンＥ１０との間に所定の電圧を印加することにより、分極処理を行う（ステップＳ１０５）。これにより、第１圧電体層２４となる焼結基板Ｂ１は、当該焼結基板Ｂ１が延びる方向、すなわち第１圧電体層２４が延びる方向に分極されることとなる。電極パターンＥ９，Ｅ１０を、例えばＡｇを主成分とする導電材料を用いて形成した場合には、分極後、洗浄により電極パターンＥ９，Ｅ１０を除去することができる。
【００４３】
分極後、焼結基板Ｂ１の主面に第４内部電極２２および第５内部電極２６に相当する電極パターンＥ４，Ｅ５を形成する（ステップＳ１０６）。より具体的には、図６（ｃ）および図７（ａ）に示されるように、焼結基板Ｂ１の一方の主面に、Ｃｕを主成分とする導電材料をスパッタし、第５内部電極２６に相当する電極パターンＥ５を形成する。また、図６（ｃ）および図７（ｂ）に示されるように、焼結基板Ｂ１の他方の主面にＣｕを主成分とする導電材料をスパッタし、第４内部電極２２に相当する電極パターンＥ４を形成する。これらの工程を経て、第１積層体Ｇ１が得られる。
【００４４】
次に、グリーンシートＳ１を用いて第２部材６を形成する。より具体的には、第２部材６となる第２積層体Ｇ２を形成する（ステップＳ１０７）。第２積層体Ｇ２を形成するにあたって、例えばＡｇ：Ｐｄ＝８５：１５の比率で構成された導電材料に有機バインダ樹脂および有機溶剤等を混合したペーストを作製する。そして、そのペーストをスクリーン印刷することにより、上記の第１内部電極１２に相当する電極パターンＥ１、第２内部電極１６に相当する電極パターンＥ２、および第３内部電極２０に相当する電極パターンＥ３を、別々のグリーンシートＳ１の上面に形成する（ステップＳ１０８）。
【００４５】
続いて、グリーンシートＳ１を積層する（ステップＳ１０９）。より具体的には、図８に示されるように、まず、電極パターンＥ３が印刷されたグリーンシートＳ１の上に、電極パターンが印刷されていない複数枚のグリーンシートＳ１と、電極パターンＥ２が印刷されたグリーンシートＳ１とを順次積層する。電極パターンが印刷されていない複数枚のグリーンシートＳ１および電極パターンＥ２が印刷されたグリーンシートＳ１は、第２部材６の第２圧電体層１８となる。その上に、電極パターンが印刷されていない複数枚のグリーンシートＳ１と、電極パターンＥ１が印刷されたグリーンシートＳ１とを順次積層する。電極パターンが印刷されていない複数枚のグリーンシートＳ１および電極パターンＥ１が印刷されたグリーンシートＳ１は、第２部材６の基体部１４となる。なお、積層されたグリーンシートＳ１において、電極パターンＥ２および電極パターンＥ３と重なる領域が生じる。この領域は、先に説明した第２領域１８ａとなる。
【００４６】
グリーンシートＳ１をこのように積層したものを、６０℃程度で加熱しながら１００ＭＰａ程度の圧力で積層方向にプレス加工する。プレス加工の後、４００℃、１０時間程度の加熱処理を実施して脱バインダを行う。脱バインダ後、９５０℃で２時間程度の焼成を行う（図４、ステップＳ１１０）。
【００４７】
焼成後、分極処理を行って（ステップＳ１１１）第２積層体Ｇ２を得る。より具体的には、電極パターンＥ２と電極パターンＥ３との間に所定の電圧を印加して、第２圧電体層１８となる層を電極パターンＥ２から電極パターンＥ３へ向かう方向に分極する。
【００４８】
次に、グリーンシートＳ１を用いて、第３部材１０を形成する。より具体的には、第３部材１０となる第３積層体Ｇ３を形成する（ステップＳ１１２）。第２積層体Ｇ２を形成する際に作製したペーストをスクリーン印刷することにより、上記の第６内部電極３２に相当する電極パターンＥ６、第７内部電極３６に相当する電極パターンＥ７、および第８内部電極３８に相当する電極パターンＥ８を、別々のグリーンシートＳ１の上面に形成する（ステップＳ１１３）。
【００４９】
続いて、グリーンシートＳ１を積層する（ステップＳ１１４）。より具体的には、図９に示されるように、まず、電極パターンＥ６が印刷されたグリーンシートＳ１の上に、電極パターンが印刷されていない複数枚のグリーンシートＳ１と、電極パターンＥ７が印刷されたグリーンシートＳ１とを順次積層する。電極パターンが印刷されていない複数枚のグリーンシートＳ１および電極パターンＥ７が印刷されたグリーンシートＳ１は、第３部材１０の第３圧電体層３４となる。その上に、電極パターンＥ８が印刷されたグリーンシートＳ１を積層する。このとき、積層されたグリーンシートＳ１において、電極パターンＥ６および電極パターンＥ７と重なる領域が生じる。この領域は、先に説明した第３領域３４ａとなる。第３領域３４ａとなる部分と電極パターンＥ６および電極パターンＥ７との接触面積は、第２領域１８ａとなる部分と電極パターンＥ２および電極パターンＥ３との接触面積との接触面積と、略同一である。
【００５０】
グリーンシートＳ１をこのように積層したものを、６０℃程度で加熱しながら１００ＭＰａ程度の圧力で積層方向にプレス加工する。プレス加工の後、４００℃、１０時間程度の加熱処理を実施して脱バインダを行う。脱バインダ後、９５０℃で２時間程度の焼成を行う（図４、ステップＳ１１５）。
【００５１】
焼成後、分極処理を行って（ステップＳ１１６）第３積層体Ｇ３を得る。より具体的には、電極パターンＥ６と電極パターンＥ７との間に所定の電圧を印加して、第３圧電体層３４となる層を電極パターンＥ７から電極パターンＥ６へ向かう方向に分極する。
【００５２】
次に、第１〜第３積層体Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を積層し、積層体Ｌ１を得る（図４、ステップＳ１１７）。より具体的には、図１０（ａ）に示されるように、第２積層体Ｇ２、第１積層体Ｇ１、第３積層体Ｇ３の順で積層する。このとき、図１１に示されるように、第２積層体Ｇ２の電極パターンＥ３と第１積層体Ｇ１の電極パターンＥ４とが対向し、第３積層体Ｇ３の電極パターンＥ６と第１積層体Ｇ１の電極パターンＥ６とが対向しように積層する。積層後、各積層体の間をエポキシ樹脂系接着剤によって接着する。そして、得られた積層体Ｌ１を、例えばダイヤモンドブレードにより所定の寸法に切断する（図５、ステップＳ１１８）。このとき、図１１に示されるように、電極パターンＥ１の中央および電極パターンＥ８の中央が切断位置となるように切断する。これにより、帯状の積層体Ｌ２が複数得られる。この状態では、帯状の積層体Ｌ２の一方の側面から電極パターンＥ１，Ｅ２，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ９が露出しており、他方の側面から電極パターンＥ１，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ７，Ｅ８，Ｅ１０が露出している。
【００５３】
続いて、帯状の積層体Ｌ２の側面に例えばＣｕを主成分とする導電材料をスパッタすることにより、図１０（ｂ）に示されるように、第１外部電極４となる電極パターンＥ１１と，第２外部電極５となる電極パターンＥ１２とを形成する（図５、ステップＳ１１９）。
【００５４】
スパッタによる成膜後、電極パターンＥ１１，Ｅ１２を覆うようにＮｉおよびＳｎをめっきする（ステップＳ１２０）。そして、めっきが施された積層体Ｌ２を、ダイヤモンドブレードにより切断する。このとき、帯状の積層体Ｌ２の延びる方向に対して垂直な方向に沿って切断する（ステップＳ１２１）。以上により、図１に示されるような加速度センサＣ１が完成する。
【００５５】
このようにして製造された加速度センサＣ１の動作について説明する。図１２は、第１〜第８内部電極１２，１６，２０，２２，２６，３２，３６，３８および第１外部電極４および第２外部電極５を介した、第１〜第３領域２４ａ，１８ａ，３４ａの電気的な接続を説明するための図である。
【００５６】
まず、図１に示されるように、回路基板５０上に加速度センサＣ１を搭載する。加速度センサＣ１を搭載する際には、第１部材８の基体部１４が回路基板５０と対向するようにする。搭載された加速度センサＣ１に加速度が加わると、加速度センサＣ１において最も上に位置する第３部材１０に慣性力が働く。第３部材１０に慣性力が働くと、第３部材１０と基体部１４との間に位置する第１圧電体層２４および第２圧電体層１８には、荷重が付与される。第３部材１０の質量は大きいため、第１圧電体層２４および第２圧電体層１８には、十分な荷重が付与されることとなる。
【００５７】
第１圧電体層２４および第２圧電体層１８に荷重が付与されると、第１領域２４ａおよび第２領域１８ａが伸縮して電荷を出力する。第１領域２４ａは、回路基板５０と平行な方向から付与された荷重に応じた量の電荷を出力する。第２領域１８ａは、回路基板５０と垂直な方向から付与された荷重に応じた量の電荷を出力する。また、第２領域１８ａは、積層方向に分極されているため、周囲温度が変化した場合にはパイロ効果による焦電荷を出力する。出力される焦電荷の量は、温度変化の傾きに応じた量となる。
【００５８】
第３部材１０には自重分の荷重が作用するが、第１部材８および第２部材６に作用する荷重に比べると十分小さい。加速度センサＣ１において最も上に位置しているからである。したがって、第３圧電体層３４の第３領域３４ａから出力される荷重による電荷量は、第２圧電体層１８の第２領域１８ａから出力されるそれと比べて小さい。その一方で、第３領域３４ａは積層方向に分極されているため、第２領域１８ａと同様に、周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を出力する。
【００５９】
このように、第１領域２４ａは回路基板５０と平行な方向からの荷重に応じた量の電荷を出力し、第２領域１８ａは回路基板５０と垂直な方向からの荷重に応じた量の電荷および周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を出力し、第３領域３４ａは周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を出力する。
【００６０】
図１２に示されるように、外部電極４および外部電極５から見て、矢印Ａ１方向に分極された第２領域１８ａと、矢印Ａ２方向に分極された第３領域３４ａとは、出力電荷を打ち消しあう関係となっている。したがって、第１外部電極４および第２外部電極５からは、第２領域１８ａの出力電荷（回路基板５０と垂直な方向からの荷重に応じた量の電荷と周囲温度の変化に応じた量の焦電荷）から第３領域３４ａの出力電荷（周囲温度の変化に応じた量の焦電荷）を差し引いたものに、第１領域２４ａの出力電荷（回路基板５０と平行な方向からの荷重に応じた量の電荷）を合計したもの、つまり、回路基板５０と垂直な方向および回路基板５０と平行な方向からの荷重に応じた量の電荷、が出力されることとなる。第１外部電極４および第２外部電極５によって出力された電荷は、図３に示されるように、検出回路５４によって電荷電圧変換された後、外部回路に出力される。
【００６１】
以上述べたように、本第１実施形態に係る加速度センサＣ１は圧電素子２を備えており、この圧電素子２は、第１圧電体層２４、第２圧電体層１８、および第３圧電体層３４を有している。第１圧電体層２４は第１領域２４ａを、第２圧電体層１８は第２領域１８ａを、第３圧電体層３４は第３領域３４ａを、それぞれ圧電活性領域として有している。
【００６２】
外部から加速度を受けると、第１領域２４ａと第２領域１８ａとに荷重が付与される。第１領域２４ａは、積層方向に対して垂直な方向からの荷重に応じた量の電荷を、第１外部電極４および第２外部電極５に出力する。また、第２領域１８ａは、積層方向からの荷重に応じた量の電荷を、第１外部電極４および第２外部電極５に出力する。
【００６３】
積層方向に分極された領域は、荷重による電荷だけでなく、周囲温度が変化した場合にはパイロ効果による焦電荷を多く出力することが従来から知られている。これによると、第２領域１８ａは、荷重に応じた量の電荷のほかに周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を出力する。一方、第３圧電体層３４の第３領域３４ａもまた、積層方向に分極されているため、周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を第１外部電極４および第２外部電極５に出力することとなる。なお、第３領域３４ａは、付与される荷重が第２領域１８ａのそれと比べて小さいので、荷重による電荷ではなく周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を主に出力する。
【００６４】
第３領域３４ａの分極方向は第２領域１８ａの分極方向と逆となっている。そのため、第２領域１８ａの出力電荷から焦電荷分をキャンセルすることができる。その結果、第１外部電極４および第２外部電極５からは、積層方向からの荷重と、積層方向に対して垂直な方向からの荷重とに応じた量の電荷が出力されることとなる。このように、加速度センサＣ１では、周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を効果的に除去することができるので、正確な加速度を検出することが可能となる。
【００６５】
第３領域３４ａと第５内部電極２６および第６内部電極３２との接触面積は、第２圧電体層１８の第２領域１８ａと第２内部電極１６および第３内部電極２０との接触面積と、略同一となっている。そのため、第３領域３４ａから出力される焦電荷の量と、第２領域１８ａから出力される焦電荷の量とは、略同一となる。したがって、第２領域１８ａから出力された電荷のうち、焦電荷の分をより確実にキャンセルすることができる。その結果、より正確な加速度を検出することが可能となる。
【００６６】
第１圧電体層２４および第２圧電体層１８は、第３部材１０と基体部１４との間に形成されている。第３部材１０は大きな質量を有しているため、第１部材８および第２部材６に対するおもり部として機能する。このような第３部材１０に慣性力が働くと、第１圧電体層および第２圧電体層には十分な荷重が付与されることとなる。その結果、加速度を精度よく検出することができる。
【００６７】
図２に示されるように、第２圧電体層２４は第３圧電体層１８よりも基体部１４側に位置している。この場合、第２圧電体層２４に付与される荷重と比べて、第３圧電体層１８に付与される荷重を確実に小さくすることができる。その結果、第３領域１８が荷重による電荷を出力する可能性を、確実に低減することができる。
【００６８】
図２に示されるように、第２圧電体層２４は第１圧電体層２４よりも基体部１４側に位置している。図１に示されるように、加速度センサＣ１を回路基板５０に搭載する際、第１，第２外部電極４，５と回路基板５０との間に半田フィレット５２が形成されるが、第２圧電体層２４よりも回路基板５０から離れたところに位置する第１圧電体層２４は、半田フィレット５２により伸縮を制限されることが少ない。よって、第１圧電体層２４は、積層方向に対して垂直な方向からの荷重を正確に反映した量の電荷を出力することとなる。その結果、より正確な加速度を検出することができる。
【００６９】
（第２実施形態）
【００７０】
次に、第２実施形態に係る加速度センサＣ２について説明する。図１３は、第２実施形態に係る加速度センサを示す側面図である。
【００７１】
第２実施形態に係る加速度センサＣ２は、積層方向に沿った２つの対向する側面が段差形状を呈する点で、第１実施形態に係る加速度センサＣ１と相違する。第２実施形態に係る加速度センサＣ２は、圧電素子２と、圧電素子２の表面に形成された１対の電極である第１外部電極４および第２外部電極５とを備えている。
【００７２】
圧電素子２の構成要素は、第１実施形態に係る加速度センサＣ１の構成要素と同一である。ただし、図１３に示されるように、積層方向から見て、第１圧電体層２４を有する第１部材８および第３圧電体層３４を有する第３部材１０の大きさが、第２部材６における基体部１４の大きさよりも小さくなっている。このような圧電素子２の側面２ｃおよび側面２ｄは、上部がそれぞれ内側に凹んだ段差形状を呈している。第１外部電極４および第２外部電極５は、圧電素子２の側面２ｃおよび側面２ｄに沿うように形成されている。
【００７３】
上述した形状を有する加速度センサＣ２の製造方法について、図１４を参照して説明する。
【００７４】
第１部材８となる第１積層体Ｇ１と、第２部材６となる第２積層体Ｇ２と、第３部材１０となる第３積層体Ｇ３を形成する。これらの形成方法は、本実施形態の加速度センサＣ２における第１〜３積層体Ｇ１〜Ｇ３の形成方法と同様である。形成した第１〜３積層体Ｇ１〜Ｇ３を、図１４（ａ）に示されるように、第２積層体Ｇ２、第１積層体Ｇ１、第３積層体Ｇ３の順で積層し、積層体Ｌ３を得る。第２積層体Ｇ２、第１積層体Ｇ１、第３積層体Ｇ３は、エポキシ樹脂系接着剤によってそれぞれ接着される。
【００７５】
次に、積層体Ｌ３を、例えばダイヤモンドブレードにより所定の寸法に切断する。切断するにあたって、刃幅の異なる２つのブレードを用意する。まず、刃幅が大きい第１のブレードによって、図１４（ｂ）に示されるように、所定の深さの溝４２を形成する。所定の深さとは、第３積層体Ｇ３の上面から第２積層体Ｇ２の上部にまで到達する程度の深さである。形成される溝４２の幅は、第１のブレードの幅と同一となる。次に、溝４２の内側に刃幅の小さい第２のブレードを進入させ、積層体Ｌ３を切断する。ダイシング幅（切断しろ）４４は、第２のブレードの幅と同一であるため、溝４２よりも狭くなる。したがって、切断により得られる略帯状の積層体は、側面に段差を有するものとなる。
【００７６】
得られた略帯状の積層体の側面にＣｕを主成分とする導電材料をスパッタすることにより、第１外部電極４となる電極パターンと，第２外部電極５となる電極パターンとを形成する。スパッタ後、第１外部電極４および第２外部電極５を覆うようにＮｉおよびＳｎをめっきする。そして、めっきが施された積層体を、ダイヤモンドブレードにより積層体の延びる方向に対して垂直な方向に沿って切断する。以上により、図１３に示されるような加速度センサＣ２が完成する。
【００７７】
このように、本第２実施形態に係る加速度センサＣ２では、積層方向から見て、第１圧電体層２４および第３圧電体層３４が基体部１４よりも小さくなっている。第１外部電極４および第２外部電極５は、第１圧電体層２４および第３圧電体層３４の部分において内側に凹んだ段差形状となっている。このような側面を有する加速度センサＣ２を回路基板５０上に半田付けする際には、半田フィレット５２は内側に凹んだ部分よりも下部、すなわち第１圧電体層２４よりも基体部１４側に形成されるか、もしくは凹んだ部分にまで到達したとても薄く形成されることとなる。よって、第１圧電体層２４は伸縮の制限をより受けにくくなる。その結果、より正確な加速度を検出することが可能となる。
【００７８】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００７９】
例えば、上記第２実施形態では、積層方向から見たときの第１圧電体層２４の大きさを基体部１４の大きさよりも小さくするとしたが、第１圧電体層２４だけでなく、第１圧電体層２４の下に位置する第２圧電体層１８の大きさも基体部１４の大きさより小さくする、としてもよい。圧電素子２の側面２ｃおよび側面２ｄは、第１圧電体層２４および第２圧電体層１８の部分において、内側に凹んだ段差形状を呈することとなる。これにより、第１外部電極４および第２外部電極５もまた、第１圧電体層２４および第２圧電体層１８に対応する部分が内側に凹んだ段差形状を呈することとなる。この場合、第２圧電体層１８の上に形成されている第１圧電体層２４は、半田フィレットによる動作の制限をいっそう受けにくくなる。
【００８０】
また、上記第１実施形態では、第２圧電体層１８は積層方向であって圧電素子２の側面２ｂから側面２ａに向かう方向に分極され、第３圧電体層３４は積層方向であって圧電素子２の側面２ａから側面２ｂに向かう方向に分極されている、としたが、第２圧電体層１８および第３圧電体層３４は、それぞれ逆であってもよい。
【００８１】
また、上記第１，２実施形態では、基体部１４、第２圧電体層１８、第１圧電体層２４、第３圧電体層３４、はこの順で積層されているが、積層順はこれに限られない。ただし、第２圧電体層１８および第１圧電体層２４は、基体部１４と第３圧電体層３４との間に位置するものとする。したがって、例えば、図１５に示される加速度センサＣ３のように、基体部１４の上に第１圧電体層２４を配し、第１圧電体層２４の上に第２圧電体層１８を配し、第２圧電体層１８の上に第３圧電体層３４を配するとしてもよい。この場合、第２圧電体層１８および第３圧電体層３４の間に位置する内部電極５６から見て、第２圧電体層１８と第３圧電体層３４とは互いに逆となる方向（矢印Ａ３方向）に分極されることとする。
【００８２】
また、上記第１実施形態における加速度センサＣ１において、図１６に示されるように、圧電素子２の側面２ａ全体と、側面２ｃおよび側面２ｄのうち第１部材８および第３部材１０に対応する部分とを、樹脂等でコーティングするとしてもよい。コーティングは、第１外部電極４および第２外部電極５の外側から施すものとする。この場合、加速度センサＣ１の側面において、コーティングされた部分とコーティングされていない部分との間に段差が生じる。側面に段差を有する加速度センサＣ１を回路基板５０上に半田付けする際には、半田フィレット５２はコーティングされた部分よりも下部、すなわち第１部材８の第１圧電体層２４よりも基体部１４側に形成されるか、もしくはコーティングされた部分にまで到達したとても薄く形成されることとなる。よって、第１圧電体層２４は半田フィレット５２による伸縮の制限をいっそう受けにくくなる。
【００８３】
また、上記実施形態では、第３圧電体層３４はおもり部として機能するとしたが、おもり部を第３圧電体層３４とは別個に備えてもよい。この場合、おもり部は、第３圧電体層３４よりも基体部１４側に配されることが好ましい。おもり部は、基体部１４と同様に電極パターンが印刷されていないグリーンシートで作製することができる。
【００８４】
また、上記実施形態では、基体部１４および第２圧電体層１８を一体成形しているが、これらを別々に成形した後に接着剤その他の適当な手段を用いて互いに結合するとしてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態では、基体部１４をグリーンシートにより作製するとしたが、例えば成形型等を用いて作製するとしてもよい。また、上記実施形態では、基体部１４は、ＰＺＴを主成分とするセラミック材料で形成されるとしたが、基体部１４を形成する材料はこれに限られない。基体部１４を第１〜第３圧電体層２４，１８，３４と比べて高い硬度を有する材料で形成した場合には、外力に対する圧電素子２の強度を高めることができる。
【００８６】
また、第１〜第３圧電体層２４，１８，３４、第１〜第８内部電極１２，１６，２０，２２，２６，３２，３６，３８、第１，第２分極用電極２８，３０、および第１，第２外部電極４，５に用いられる材料は、上述したものに限られない。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第１実施形態に係る加速度センサを示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る加速度センサに含まれる圧電素子を示す分解斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る加速度センサと接続される検出回路の回路構成を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る加速度センサの製造方法を説明するためのフロー図である。
【図５】第１実施形態に係る加速度センサの製造方法を説明するためのフロー図である。
【図６】第１部材となる第１積層体を製造する工程を示す斜視図である。
【図７】第１積層体の平面図である。
【図８】第２部材となる第２積層体を製造する工程を示す斜視図である。
【図９】第３部材となる第３積層体を製造する工程を示す斜視図である。
【図１０】圧電素子を製造する工程を示す斜視図である。
【図１１】第１〜第３積層体を積層したものを示す側面図である。
【図１２】第１〜第３領域の電気的な接続を説明するための図である。
【図１３】第２実施形態に係る加速度センサを示す側面図である。
【図１４】圧電素子を製造する工程を示す斜視図である。
【図１５】加速度センサの変形例を示す側面図である。
【図１６】加速度センサのその他の変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００８８】
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３・・・加速度センサ、２・・・圧電素子、４・・・第１外部電極、５・・・第２外部電極、６・・・第２部材、８・・・第１部材、１０・・・第３部材、１２・・・第１内部電極、１４・・・基体部、１６・・・第２内部電極、１８・・・第２圧電体層、１８ａ・・・第２領域、２０・・・第３内部電極、２２・・・第４内部電極、２４・・・第１圧電体層、２４ａ・・・第１領域、２６・・・第５内部電極、２８・・・第１分極用電極、３０・・・第２分極用電極、３２・・・第６内部電極、３４・・・第３圧電体層、３４ａ・・・第３領域、３６・・・第７内部電極、３８・・・第８内部電極。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサおよび加速度センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の加速度センサとして、例えば特許文献１に記載されているように、分極方向が異なる複数の圧電セラミック素子を備えたものが知られている。この加速度センサに加速度が加わると、加速度と圧電セラミック素子の質量とによって慣性力が発生し、かかる慣性力によって生じる動荷重が圧電セラミック素子に付与されて、圧電セラミック素子に歪みが発生する。以下、この動荷重を単に「荷重」と呼ぶこととする。各圧電セラミック素子は、それぞれ分極方向からの荷重に応じた量の電荷を出力する。各圧電セラミック素子から出力された電荷量を合計することによって、加速度が検出される。
【特許文献１】実開平７−７２１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の加速度センサが備える各圧電セラミック素子は、荷重に応じた量の電荷とともに、周囲温度が変化した場合にはパイロ効果による焦電荷、すなわち周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を出力することがある。この場合には、焦電荷がノイズとなり、正確な加速度の検出が困難となる。
【０００４】
そこで、本発明は、正確な加速度を検出することが可能な加速度センサおよび加速度センサの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る加速度センサは、圧電素子と、圧電素子の表面に沿って形成された外部電極と、を備える加速度センサであって、圧電素子は、第１圧電体層、第２圧電体層、および第３圧電体層と、第１、第２、および第３圧電体層それぞれを挟むように形成されて外部電極に接続される内部電極と、を有し、第１圧電体層において、当該第１圧電体層を挟む内部電極と重なる第１領域は、圧電素子の積層方向に対して垂直な方向に分極されており、第２圧電体層において、当該第２圧電体層を挟む内部電極と重なる第２領域は、圧電素子の積層方向に分極されており、第３圧電体層において、当該第３圧電体層を挟む内部電極と重なる第３領域は、第２領域の分極を打ち消す方向に分極されており、第３領域に付与される荷重が第２領域に付与される荷重と比べて小さいことを特徴とする。
【０００６】
本発明の加速度センサによれば、圧電素子は第１圧電体層と第２圧電体層とを有している。第１圧電体層の第１領域は圧電素子の積層方向に対して垂直な方向に分極されており、第２圧電体層の第２領域は圧電素子の積層方向に分極されている。したがって、第１領域は圧電素子の積層方向に対して垂直な方向からの荷重に応じた量の電荷を、第２領域は圧電素子の積層方向からの荷重に応じた量の電荷を、それぞれ出力することができる。
【０００７】
第２領域のように圧電素子の積層方向に分極された領域は、荷重による電荷だけでなく、周囲温度が変化した場合にはパイロ効果による焦電荷、すなわち温度変化の傾きに応じた量の焦電荷を出力することが従来から知られている。本発明の加速度センサが備える圧電素子は、第１圧電体層および第２圧電体層だけでなく、第３圧電体層を有している。第３圧電体層は第３領域を含んでいる。この第３領域は、圧電素子の積層方向に分極されており、しかも付与される荷重が小さいため、荷重による電荷よりも周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を主に出力する。周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を主に出力するこの第３領域は、第２領域の分極を打ち消す方向に分極されているため、第２領域により出力された電荷から、焦電荷の分をキャンセルすることができる。このように、本発明の加速度センサでは、焦電荷を効果的に除去することができる。その結果、正確な加速度を検出することが可能となる。
【０００８】
また、第３領域と内部電極との接触面積は、第２領域と内部電極との接触面積と略同一であることが好ましい。この場合、第３領域から出力される焦電荷の量は、第２領域から出力される焦電荷の量と略同等となる。よって、第２領域から出力された電荷のうち、焦電荷の分をより確実にキャンセルすることができる。その結果、より正確な加速度を検出することが可能となる。
【０００９】
また、圧電素子は基体部とおもり部とを更に有しており、第１、第２、および第３圧電体層およびおもり部は基体部上に形成され、第１および第２圧電体層は基体部とおもり部との間に形成されていることが好ましい。この場合、おもり部に慣性力が働くため、第１圧および第２圧電体層に対して十分な荷重を付与することができる。その結果、加速度を精度よく検出することができる。
【００１０】
また、圧電素子の積層方向に対して垂直な方向から見て、第２圧電体層は第３圧電体層よりも基体部側に位置していることが好ましい。この場合、第３圧電体層は第２圧電体層の上に配されることとなるため、第２圧電体層に付与される荷重と比べて、第３圧電体層に付与される荷重を確実に小さくすることができる。その結果、第３領域が荷重による電荷を出力する可能性を、確実に低減することができる。
【００１１】
また、圧電素子の積層方向に対して垂直な方向から見て、第２圧電体層は第１圧電体層よりも基体部側に位置していることが好ましい。
【００１２】
加速度センサは、回路基板に半田付けされることによって、回路基板と電気的および機械的に接続される。このとき、加速度センサの基体部と回路基板とは対向し、外部電極と回路基板とにわたって半田フィレットが形成される。加速度センサは、この半田フィレットによって、特に積層方向に対して垂直な方向への伸縮（変位）が制限されてしまうことがある。積層方向に対して垂直な方向への伸縮が制限されると、第１圧電体層から出力される電荷量が、この方向から付与された荷重を正確に反映したものではなくなってしまう。本発明の圧電素子では、第１圧電体層と基板部との間に第２圧電体層を介在させることによって、第１圧電体層回路基板からより遠ざけている。この場合、第１圧電体層は、半田フィレットからも遠ざかることとなるため、半田フィレットにより伸縮を制限されることが少なくなる。よって、第１圧電体層は、荷重を正確に反映した量の電荷を出力することができる。その結果、より正確な加速度を検出することが可能となる。
【００１３】
また、圧電素子の積層方向から見て、第１圧電体層と基体部との間に位置する層の大きさが基体部の大きさよりも小さいことが好ましい。この場合、圧電素子は、第１圧電体層と基体部との間が内側に凹んだ外形を呈することとなる。外部電極は圧電素子の表面に沿って形成されるため、かかる外部電極もまた内側に凹んだ外形を呈することとなる。このように内側に凹んだ部分には、半田フィレットが形成されにくい。したがって、第１圧電体層が半田フィレットによって伸縮を制限される可能性を、より低減することができる。
【００１４】
また、圧電素子の積層方向から見て、第１圧電体層の大きさが基体部の大きさよりも小さいことが好ましい。この場合、圧電素子は、第１圧電体層の部分が内側に凹んだ外形を呈することとなる。外部電極は圧電素子の表面に沿って形成されるため、かかる外部電極もまた内側に凹んだ外形を呈することとなる。このように内側に凹んだ部分には、半田フィレットが形成されにくい。したがって、第１圧電体層が半田フィレットによって伸縮を制限される可能性を、更に低減することができる。
【００１５】
また、本発明は、圧電素子と、圧電素子の表面に沿って形成された外部電極と、を備える加速度センサの製造方法であって、層が延びる方向に分極された第１圧電体層と、第１圧電体層を挟むように位置する一対の内部電極と、を有する第１部材を形成する第１工程と、層の厚み方向に分極された第２圧電体層と、第２圧電体層を挟むように位置する一対の内部電極と、を有する第２部材を形成する第２工程と、層の厚み方向に分極された第３圧電体層と、第３圧電体層を挟むように位置する一対の内部電極と、を有する第３部材を形成する第３工程と、第１部材が第２部材と第３部材との間に位置するように第１、第２、および第３部材を積層して圧電素子を形成する第４工程と、圧電素子の表面に、第１、第２、および第３部材の内部電極と接続される外部電極を形成する第５工程と、を有し、第３工程では、第３圧電体層と当該第３圧電体層を挟んで重なる内部電極との接触面積が、第２圧電体層と当該第２圧電体層を挟んで重なる内部電極との接触面積と略同一になるように内部電極を配置し、第４工程では、第１部材から見て第２圧電体層の分極方向と第３圧電体層の分極方向とが同一となるように第２部材および第３部材を配置する、ことを特徴とする。
【００１６】
このようにして製造された加速度センサでは、第１および第３圧電体層は圧電素子の積層方向に対して垂直な方向に分極されており、第２圧電体層は圧電素子の積層方向に分極されている。第１部材は、第２部材と第３部材との間に位置している。この第１部材から見ると、第２圧電体層の分極方向と第３圧電体層の分極方向とは同一となっている。すなわち、第３圧電体層の分極方向は、第２圧電体層の分極を打ち消す方向となっている。このように積層された加速度センサを、例えば回路基板等に第２部材側が接するようにして搭載した場合、第１圧電体層および第２圧電体層は、各分極方向からの荷重に応じた量の電荷を出力する。付与される荷重が少ない第３部材の第３圧電体層は、周囲温度の変化に応じた焦電荷を主に出力することとなる。そのため、第２部材の第２圧電体層により出力された電荷から、焦電荷の分をキャンセルすることができる。その結果、正確な加速度を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、正確な加速度を検出することが可能な加速度センサおよび加速度センサの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また先述したように、本実施形態では、加速度と質量とに起因する慣性力によって生じる動荷重を、単に「荷重」と呼ぶこととする。
【００１９】
（第１実施形態）
【００２０】
まず、図１〜図３に基づいて、第１実施形態に係る加速度センサＣ１の構成を説明する。図１は、第１実施形態に係る加速度センサを示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る加速度センサに含まれる圧電素子を示す分解斜視図である。図３は、第１実施形態に係る加速度センサと接続される検出回路の回路構成を示す図である。
【００２１】
図１に示されるように、加速度センサＣ１は、積層型の圧電素子２と、圧電素子２の表面に沿って形成された１対の電極である第１外部電極４および第２外部電極５と、を備えている。この加速度センサＣ１は、回路基板５０上に搭載される。加速度センサＣ１の第１外部電極４および第２外部電極５は、回路基板５０に形成された配線（図示せず）を介して、検出回路５４と接続される。図３に示されるように、検出回路５４はチャージアンプとして機能し、加速度センサＣ１から出力された電荷を電圧に変換した後、外部回路に出力する。
【００２２】
圧電素子２は、略直方体を呈している。圧電素子２は、当該圧電素子２の積層方向（以下、単に「積層方向」という）から見て互いに対向するように位置する側面２ａおよび側面２ｂと、側面２ａおよび側面２ｂと垂直で互いに対向するように位置する側面２ｃおよび側面２ｄと、側面２ｃおよび側面２ｄと隣り合い互いに対向するように位置する２つの側面と、を有している。なお、この圧電素子２を回路基板５０上に搭載するときには、圧電素子２の側面２ｂが回路基板５０と対向するようにする。
【００２３】
図２に示されるように、圧電素子２は、第１部材８、第２部材６、および第３部材１０といった、略直方体を呈する３つの部材から成っている。これら３つの部材は、圧電素子２の側面２ｂから２ａに向かって、第２部材６、第１部材８、第３部材１０の順で積層されている。
【００２４】
第２部材６は、基体部１４と、基体部１４上に形成された第２圧電体層１８とを有している。基体部１４と第２圧電体層１８との間には、第２内部電極１６が形成されている。また、第２圧電体層１８の上には、第３内部電極２０が形成されている。すなわち、第２圧電体層１８を挟むように、第２内部電極１６および第３内部電極２０が形成されている。なお、基体部１４において、第２圧電体層１８が形成された側と反対側に位置する面は、圧電素子２の側面２ｂに相当する。側面２ｂには、一対の第１内部電極１２が形成されている。
【００２５】
一対の第１内部電極１２、第２内部電極１６、および第３内部電極２０は、それぞれ略平行となるように設けられている。一方の第１内部電極１２は、圧電素子２の側面２ｂのうち側面２ｃ側の端部に位置している。他方の第１内部電極１２は、圧電素子２の側面２ｂのうち側面２ｄ側の端部に位置している。第２内部電極１６は、一端が圧電素子２の側面２ｃに露出するように形成されている。第３内部電極２０は、一端が圧電素子２の側面２ｄに露出するように形成されている。
【００２６】
さらに、第２内部電極１６と第３内部電極２０とは、これらの一部が積層方向に重なり合うように配置されている。ここで、第２圧電体層１８は、積層方向であって圧電素子２の側面２ｂから側面２ａに向かう方向、すなわち図１に示される矢印Ａ１方向に分極されている。そのため、第２圧電体層１８において、第２内部電極１６および第３内部電極２０の間に挟まれた第２領域１８ａは、矢印Ａ１方向および当該方向と逆方向から荷重が付与されたときに伸縮（変位）して電荷を出力する圧電活性領域として機能する。
【００２７】
基体部１４および第２圧電体層１８は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を主成分とするセラミック材料で形成されている。第１内部電極１２、第２内部電極１６、および第３内部電極２０は、例えばＡｇ、Ｐｄを主成分とする導電材料で形成されている。
【００２８】
上述した構成を有する第２部材６の上には、第１部材８が積層されている。第２部材６と第１部材８とは、エポキシ樹脂系接着剤により接合される。第１部材８は、第１圧電体層２４を有している。
【００２９】
第１圧電体層２４は、その一方の主面に第４内部電極２２が形成されており、他方の主面に第５内部電極２６が形成されている。すなわち、第１圧電体層２４は、第４内部電極２２および第５内部電極２６によって挟まれている。また、第１圧電体層２４の一端部には、一対の第１分極用電極２８が形成されている。一対の第１分極用電極２８は、第１圧電体層２４を両主面側から挟んで対向するように配されている。第１圧電体層２４の他端部には、一対の第２分極用電極３０が形成されている。一対の第２分極用電極３０は、第１圧電体層２４を両主面側から挟んで対向するように配されている。
【００３０】
第４内部電極２２は第２部材６と対向しており、第５内部電極２６は後述する第３部材１０と対向している。第４内部電極２２および第５内部電極２６は、それぞれ略平行となるように設けられている。第４内部電極２２は、一端が圧電素子２の側面２ｄに露出するように形成されている。第５内部電極２６は、一端が圧電素子２の側面２ｃに露出するように形成されている。また、一対の第１分極用電極２８は、それぞれの一端が圧電素子２の側面２ｃに露出するように形成されている。一対の第２分極用電極３０は、それぞれの一端が圧電素子２の側面２ｄに露出するように形成されている。
【００３１】
第４内部電極２２と第５内部電極２６とは、これらの一部が積層方向に重なり合うように配置されている。ここで、第１圧電体層２４は、積層方向に対して垂直な方向、すなわち図１に示される矢印Ｃ方向に分極されている。そのため、第１圧電体層２４において、第４内部電極２２および第５内部電極２６の間に挟まれた第１領域２４ａは、矢印Ｃ方向および当該方向と逆方向から荷重が付与されたときに伸縮して電荷を出力する圧電活性領域として機能する。
【００３２】
第１圧電体層２４は、第２圧電体層１８と同様に、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を主成分とするセラミック材料で形成されている。第４内部電極２２および第５内部電極２６は、例えばＣｕを主成分とする導電材料で形成されている。第１分極用電極２８、および第２分極用電極３０は、例えばＣｕあるいはＡｇを主成分とする導電材料で形成されている。
【００３３】
上述した構成を有する第１部材８の上には、第３部材１０が積層されている。第１部材８と第３部材１０とは、エポキシ樹脂系接着剤により接合される。第３部材１０のうち、第１部材８と対向する面と反対側に位置する面は、圧電素子２の側面２ａに相当する。第３部材１０は、第３圧電体層３４と、第３圧電体層３４を挟むように形成された第６内部電極３２および第７内部電極３６とを有している。
【００３４】
第６内部電極３２は第１部材８側に形成されており、第７内部電極３６は側面２ａ側に形成されている。側面２ａには、第８内部電極３８が形成されている。第６内部電極３２、第７内部電極３６、および第８内部電極３８は、それぞれ略平行となるように設けられている。第６内部電極３２は、一端が圧電素子２の側面２ｃに露出するように形成されている。第７内部電極３６は、一端が圧電素子２の側面２ｄに露出するように形成されている。第８内部電極３８は、圧電素子２の側面２ａのうち側面２ｄ側の端部に位置している。
【００３５】
第６内部電極３２と第７内部電極３６とは、これらの一部が積層方向に重なり合うように配置されている。ここで、第３圧電体層３４は、第２領域１８ａの分極を打ち消す方向に分極されている。より具体的には、第３圧電体層３４は、積層方向であって圧電素子２の側面２ａから側面２ｂに向かう方向、すなわち図１に示される矢印Ａ２方向に分極されている。そのため、第３圧電体層３４において、第６内部電極３２および第７内部電極３６の間に挟まれた第３領域３４ａは、矢印Ａ２方向および当該方向から荷重が付与されたときに伸縮して電荷を出力する圧電活性領域として機能する。第３領域３４ａと第５内部電極２６および第６内部電極３２との接触面積は、第２圧電体層１８の第２領域１８ａと第２内部電極１６および第３内部電極２０との接触面積と、略同一である。
【００３６】
第３圧電体層３４は、第１圧電体層２４および第２圧電体層１８と同様に、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を主成分とするセラミック材料で形成されている。第６内部電極３２、第７内部電極３６、および第８内部電極３８は、例えばＡｇ、Ｐｄを主成分とする導電材料で形成されている。なお、第３部材１０は、第１部材８および第２部材６よりも大きな質量を有している。そのため、第３部材１０は、第１部材８および第２部材６に対するおもり部としての役割を果たす。
【００３７】
第１外部電極４は、圧電素子２の側面２ｃ全体と、側面２ｂのうち側面２ｃ側に位置する端部とを覆うように設けられている。第２外部電極５は、圧電素子２の側面２ｄ全体と、側面２ａのうち側面２ｄ側に位置する端部と、側面２ｂのうち側面２ｄ側に位置する端部とを覆うように設けられている。第１外部電極４は、一方の第１内部電極１２、第２内部電極１６、第５内部電極２６、第１分極用電極２８、および第６内部電極３２に接続されている。第２外部電極５は、他方の第１内部電極１２、第３内部電極２０、第４内部電極２２、第２分極用電極３０、第７内部電極３６、および第８内部電極３８に接続されている。
【００３８】
第１外部電極４および第２外部電極５は、第１〜第８内部電極１２，１６，２０，２２，２６，３２，３６，３８を構成している金属と電気的に良好に接続できる金属材料からなっている。第１，第２外部電極４，５の表面には、当該第１，第２外部電極４，５を覆うように、Ｎｉめっき層（図示省略）およびＳｎめっき層（図示省略）等が順に形成されている。これらのめっき層は、主として加速度センサＣ１と回路基板とを半田付けする際の、はんだ耐熱性やはんだ濡れ性を向上することを目的として形成されるものである。なお、第１，第２外部電極４，５の表面に形成させるめっき層は、はんだ耐熱性やはんだ濡れ性を向上する目的が達成される限り、必ずしも上述した材料の組み合わせに限定されない。
【００３９】
続いて、図４〜１１を参照して、上述した構成を有する加速度センサＣ１の製造方法について説明する。図４および図５は、本実施形態に係る加速度センサの製造方法を説明するためのフロー図である。
【００４０】
まず、セラミックグリーンシートＳ１を作製する（ステップＳ１００）。セラミックグリーンシートＳ１を作製するにあたって、例えばＰＺＴを主成分としたセラミック粉体に有機バインダ樹脂および有機溶剤等を混合したペーストを作製する。そして、例えばドクターブレード法によって、上記ペーストをキャリアフィルム（図示せず）上に塗布することにより、セラミックグリーンシートＳ１（以下、グリーンシートＳ１という）を複数枚作製する。ここで作製されるグリーンシートＳ１は、焼成後の厚さが例えば０．０５ｍｍとなるものである。
【００４１】
次に、グリーンシートＳ１を用いて、第１部材８を形成する。より具体的には、第１部材８となる第１積層体Ｇ１を形成する（ステップＳ１０１）。第１積層体Ｇ１を形成するにあたって、図６（ａ）に示されるように、電極パターンが印刷されていないグリーンシートＳ１を複数枚積層する（図４、ステップＳ１０２）。積層したグリーンシートＳ１を、６０℃程度で加熱しながら１００ＭＰａ程度の圧力で積層方向にプレス加工する。プレス加工の後、４００℃で１０時間程度の加熱処理を施して脱バインダを行い、更に９５０℃で２時間程度の焼成を行う（ステップＳ１０３）。これにより、第１圧電体層２４となる焼結基板Ｂ１が得られる。
【００４２】
一方、ＣｕあるいはＡｇを主成分とする導電材料を含むペーストを用意しておく。この導電材料を、図６（ｂ）に示されるように、焼結基板Ｂ１の両主面に対してスパッタする。これにより、上記の第１分極用電極２８に相当する電極パターンＥ９、および第２分極用電極３０に相当する電極パターンＥ１０が交互に形成される（図４、ステップＳ１０４）。そして、形成した電極パターンＥ９と電極パターンＥ１０との間に所定の電圧を印加することにより、分極処理を行う（ステップＳ１０５）。これにより、第１圧電体層２４となる焼結基板Ｂ１は、当該焼結基板Ｂ１が延びる方向、すなわち第１圧電体層２４が延びる方向に分極されることとなる。電極パターンＥ９，Ｅ１０を、例えばＡｇを主成分とする導電材料を用いて形成した場合には、分極後、洗浄により電極パターンＥ９，Ｅ１０を除去することができる。
【００４３】
分極後、焼結基板Ｂ１の主面に第４内部電極２２および第５内部電極２６に相当する電極パターンＥ４，Ｅ５を形成する（ステップＳ１０６）。より具体的には、図６（ｃ）および図７（ａ）に示されるように、焼結基板Ｂ１の一方の主面に、Ｃｕを主成分とする導電材料をスパッタし、第５内部電極２６に相当する電極パターンＥ５を形成する。また、図６（ｃ）および図７（ｂ）に示されるように、焼結基板Ｂ１の他方の主面にＣｕを主成分とする導電材料をスパッタし、第４内部電極２２に相当する電極パターンＥ４を形成する。これらの工程を経て、第１積層体Ｇ１が得られる。
【００４４】
次に、グリーンシートＳ１を用いて第２部材６を形成する。より具体的には、第２部材６となる第２積層体Ｇ２を形成する（ステップＳ１０７）。第２積層体Ｇ２を形成するにあたって、例えばＡｇ：Ｐｄ＝８５：１５の比率で構成された導電材料に有機バインダ樹脂および有機溶剤等を混合したペーストを作製する。そして、そのペーストをスクリーン印刷することにより、上記の第１内部電極１２に相当する電極パターンＥ１、第２内部電極１６に相当する電極パターンＥ２、および第３内部電極２０に相当する電極パターンＥ３を、別々のグリーンシートＳ１の上面に形成する（ステップＳ１０８）。
【００４５】
続いて、グリーンシートＳ１を積層する（ステップＳ１０９）。より具体的には、図８に示されるように、まず、電極パターンＥ３が印刷されたグリーンシートＳ１の上に、電極パターンが印刷されていない複数枚のグリーンシートＳ１と、電極パターンＥ２が印刷されたグリーンシートＳ１とを順次積層する。電極パターンが印刷されていない複数枚のグリーンシートＳ１および電極パターンＥ２が印刷されたグリーンシートＳ１は、第２部材６の第２圧電体層１８となる。その上に、電極パターンが印刷されていない複数枚のグリーンシートＳ１と、電極パターンＥ１が印刷されたグリーンシートＳ１とを順次積層する。電極パターンが印刷されていない複数枚のグリーンシートＳ１および電極パターンＥ１が印刷されたグリーンシートＳ１は、第２部材６の基体部１４となる。なお、積層されたグリーンシートＳ１において、電極パターンＥ２および電極パターンＥ３と重なる領域が生じる。この領域は、先に説明した第２領域１８ａとなる。
【００４６】
グリーンシートＳ１をこのように積層したものを、６０℃程度で加熱しながら１００ＭＰａ程度の圧力で積層方向にプレス加工する。プレス加工の後、４００℃、１０時間程度の加熱処理を実施して脱バインダを行う。脱バインダ後、９５０℃で２時間程度の焼成を行う（図４、ステップＳ１１０）。
【００４７】
焼成後、分極処理を行って（ステップＳ１１１）第２積層体Ｇ２を得る。より具体的には、電極パターンＥ２と電極パターンＥ３との間に所定の電圧を印加して、第２圧電体層１８となる層を電極パターンＥ２から電極パターンＥ３へ向かう方向に分極する。
【００４８】
次に、グリーンシートＳ１を用いて、第３部材１０を形成する。より具体的には、第３部材１０となる第３積層体Ｇ３を形成する（ステップＳ１１２）。第２積層体Ｇ２を形成する際に作製したペーストをスクリーン印刷することにより、上記の第６内部電極３２に相当する電極パターンＥ６、第７内部電極３６に相当する電極パターンＥ７、および第８内部電極３８に相当する電極パターンＥ８を、別々のグリーンシートＳ１の上面に形成する（ステップＳ１１３）。
【００４９】
続いて、グリーンシートＳ１を積層する（ステップＳ１１４）。より具体的には、図９に示されるように、まず、電極パターンＥ６が印刷されたグリーンシートＳ１の上に、電極パターンが印刷されていない複数枚のグリーンシートＳ１と、電極パターンＥ７が印刷されたグリーンシートＳ１とを順次積層する。電極パターンが印刷されていない複数枚のグリーンシートＳ１および電極パターンＥ７が印刷されたグリーンシートＳ１は、第３部材１０の第３圧電体層３４となる。その上に、電極パターンＥ８が印刷されたグリーンシートＳ１を積層する。このとき、積層されたグリーンシートＳ１において、電極パターンＥ６および電極パターンＥ７と重なる領域が生じる。この領域は、先に説明した第３領域３４ａとなる。第３領域３４ａとなる部分と電極パターンＥ６および電極パターンＥ７との接触面積は、第２領域１８ａとなる部分と電極パターンＥ２および電極パターンＥ３との接触面積との接触面積と、略同一である。
【００５０】
グリーンシートＳ１をこのように積層したものを、６０℃程度で加熱しながら１００ＭＰａ程度の圧力で積層方向にプレス加工する。プレス加工の後、４００℃、１０時間程度の加熱処理を実施して脱バインダを行う。脱バインダ後、９５０℃で２時間程度の焼成を行う（図４、ステップＳ１１５）。
【００５１】
焼成後、分極処理を行って（ステップＳ１１６）第３積層体Ｇ３を得る。より具体的には、電極パターンＥ６と電極パターンＥ７との間に所定の電圧を印加して、第３圧電体層３４となる層を電極パターンＥ７から電極パターンＥ６へ向かう方向に分極する。
【００５２】
次に、第１〜第３積層体Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を積層し、積層体Ｌ１を得る（図４、ステップＳ１１７）。より具体的には、図１０（ａ）に示されるように、第２積層体Ｇ２、第１積層体Ｇ１、第３積層体Ｇ３の順で積層する。このとき、図１１に示されるように、第２積層体Ｇ２の電極パターンＥ３と第１積層体Ｇ１の電極パターンＥ４とが対向し、第３積層体Ｇ３の電極パターンＥ６と第１積層体Ｇ１の電極パターンＥ６とが対向しように積層する。積層後、各積層体の間をエポキシ樹脂系接着剤によって接着する。そして、得られた積層体Ｌ１を、例えばダイヤモンドブレードにより所定の寸法に切断する（図５、ステップＳ１１８）。このとき、図１１に示されるように、電極パターンＥ１の中央および電極パターンＥ８の中央が切断位置となるように切断する。これにより、帯状の積層体Ｌ２が複数得られる。この状態では、帯状の積層体Ｌ２の一方の側面から電極パターンＥ１，Ｅ２，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ９が露出しており、他方の側面から電極パターンＥ１，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ７，Ｅ８，Ｅ１０が露出している。
【００５３】
続いて、帯状の積層体Ｌ２の側面に例えばＣｕを主成分とする導電材料をスパッタすることにより、図１０（ｂ）に示されるように、第１外部電極４となる電極パターンＥ１１と，第２外部電極５となる電極パターンＥ１２とを形成する（図５、ステップＳ１１９）。
【００５４】
スパッタによる成膜後、電極パターンＥ１１，Ｅ１２を覆うようにＮｉおよびＳｎをめっきする（ステップＳ１２０）。そして、めっきが施された積層体Ｌ２を、ダイヤモンドブレードにより切断する。このとき、帯状の積層体Ｌ２の延びる方向に対して垂直な方向に沿って切断する（ステップＳ１２１）。以上により、図１に示されるような加速度センサＣ１が完成する。
【００５５】
このようにして製造された加速度センサＣ１の動作について説明する。図１２は、第１〜第８内部電極１２，１６，２０，２２，２６，３２，３６，３８および第１外部電極４および第２外部電極５を介した、第１〜第３領域２４ａ，１８ａ，３４ａの電気的な接続を説明するための図である。
【００５６】
まず、図１に示されるように、回路基板５０上に加速度センサＣ１を搭載する。加速度センサＣ１を搭載する際には、第１部材８の基体部１４が回路基板５０と対向するようにする。搭載された加速度センサＣ１に加速度が加わると、加速度センサＣ１において最も上に位置する第３部材１０に慣性力が働く。第３部材１０に慣性力が働くと、第３部材１０と基体部１４との間に位置する第１圧電体層２４および第２圧電体層１８には、荷重が付与される。第３部材１０の質量は大きいため、第１圧電体層２４および第２圧電体層１８には、十分な荷重が付与されることとなる。
【００５７】
第１圧電体層２４および第２圧電体層１８に荷重が付与されると、第１領域２４ａおよび第２領域１８ａが伸縮して電荷を出力する。第１領域２４ａは、回路基板５０と平行な方向から付与された荷重に応じた量の電荷を出力する。第２領域１８ａは、回路基板５０と垂直な方向から付与された荷重に応じた量の電荷を出力する。また、第２領域１８ａは、積層方向に分極されているため、周囲温度が変化した場合にはパイロ効果による焦電荷を出力する。出力される焦電荷の量は、温度変化の傾きに応じた量となる。
【００５８】
第３部材１０には自重分の荷重が作用するが、第１部材８および第２部材６に作用する荷重に比べると十分小さい。加速度センサＣ１において最も上に位置しているからである。したがって、第３圧電体層３４の第３領域３４ａから出力される荷重による電荷量は、第２圧電体層１８の第２領域１８ａから出力されるそれと比べて小さい。その一方で、第３領域３４ａは積層方向に分極されているため、第２領域１８ａと同様に、周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を出力する。
【００５９】
このように、第１領域２４ａは回路基板５０と平行な方向からの荷重に応じた量の電荷を出力し、第２領域１８ａは回路基板５０と垂直な方向からの荷重に応じた量の電荷および周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を出力し、第３領域３４ａは周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を出力する。
【００６０】
図１２に示されるように、外部電極４および外部電極５から見て、矢印Ａ１方向に分極された第２領域１８ａと、矢印Ａ２方向に分極された第３領域３４ａとは、出力電荷を打ち消しあう関係となっている。したがって、第１外部電極４および第２外部電極５からは、第２領域１８ａの出力電荷（回路基板５０と垂直な方向からの荷重に応じた量の電荷と周囲温度の変化に応じた量の焦電荷）から第３領域３４ａの出力電荷（周囲温度の変化に応じた量の焦電荷）を差し引いたものに、第１領域２４ａの出力電荷（回路基板５０と平行な方向からの荷重に応じた量の電荷）を合計したもの、つまり、回路基板５０と垂直な方向および回路基板５０と平行な方向からの荷重に応じた量の電荷、が出力されることとなる。第１外部電極４および第２外部電極５によって出力された電荷は、図３に示されるように、検出回路５４によって電荷電圧変換された後、外部回路に出力される。
【００６１】
以上述べたように、本第１実施形態に係る加速度センサＣ１は圧電素子２を備えており、この圧電素子２は、第１圧電体層２４、第２圧電体層１８、および第３圧電体層３４を有している。第１圧電体層２４は第１領域２４ａを、第２圧電体層１８は第２領域１８ａを、第３圧電体層３４は第３領域３４ａを、それぞれ圧電活性領域として有している。
【００６２】
外部から加速度を受けると、第１領域２４ａと第２領域１８ａとに荷重が付与される。第１領域２４ａは、積層方向に対して垂直な方向からの荷重に応じた量の電荷を、第１外部電極４および第２外部電極５に出力する。また、第２領域１８ａは、積層方向からの荷重に応じた量の電荷を、第１外部電極４および第２外部電極５に出力する。
【００６３】
積層方向に分極された領域は、荷重による電荷だけでなく、周囲温度が変化した場合にはパイロ効果による焦電荷を多く出力することが従来から知られている。これによると、第２領域１８ａは、荷重に応じた量の電荷のほかに周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を出力する。一方、第３圧電体層３４の第３領域３４ａもまた、積層方向に分極されているため、周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を第１外部電極４および第２外部電極５に出力することとなる。なお、第３領域３４ａは、付与される荷重が第２領域１８ａのそれと比べて小さいので、荷重による電荷ではなく周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を主に出力する。
【００６４】
第３領域３４ａの分極方向は第２領域１８ａの分極方向と逆となっている。そのため、第２領域１８ａの出力電荷から焦電荷分をキャンセルすることができる。その結果、第１外部電極４および第２外部電極５からは、積層方向からの荷重と、積層方向に対して垂直な方向からの荷重とに応じた量の電荷が出力されることとなる。このように、加速度センサＣ１では、周囲温度の変化に応じた量の焦電荷を効果的に除去することができるので、正確な加速度を検出することが可能となる。
【００６５】
第３領域３４ａと第５内部電極２６および第６内部電極３２との接触面積は、第２圧電体層１８の第２領域１８ａと第２内部電極１６および第３内部電極２０との接触面積と、略同一となっている。そのため、第３領域３４ａから出力される焦電荷の量と、第２領域１８ａから出力される焦電荷の量とは、略同一となる。したがって、第２領域１８ａから出力された電荷のうち、焦電荷の分をより確実にキャンセルすることができる。その結果、より正確な加速度を検出することが可能となる。
【００６６】
第１圧電体層２４および第２圧電体層１８は、第３部材１０と基体部１４との間に形成されている。第３部材１０は大きな質量を有しているため、第１部材８および第２部材６に対するおもり部として機能する。このような第３部材１０に慣性力が働くと、第１圧電体層および第２圧電体層には十分な荷重が付与されることとなる。その結果、加速度を精度よく検出することができる。
【００６７】
図２に示されるように、第２圧電体層２４は第３圧電体層１８よりも基体部１４側に位置している。この場合、第２圧電体層２４に付与される荷重と比べて、第３圧電体層１８に付与される荷重を確実に小さくすることができる。その結果、第３領域１８が荷重による電荷を出力する可能性を、確実に低減することができる。
【００６８】
図２に示されるように、第２圧電体層２４は第１圧電体層２４よりも基体部１４側に位置している。図１に示されるように、加速度センサＣ１を回路基板５０に搭載する際、第１，第２外部電極４，５と回路基板５０との間に半田フィレット５２が形成されるが、第２圧電体層２４よりも回路基板５０から離れたところに位置する第１圧電体層２４は、半田フィレット５２により伸縮を制限されることが少ない。よって、第１圧電体層２４は、積層方向に対して垂直な方向からの荷重を正確に反映した量の電荷を出力することとなる。その結果、より正確な加速度を検出することができる。
【００６９】
（第２実施形態）
【００７０】
次に、第２実施形態に係る加速度センサＣ２について説明する。図１３は、第２実施形態に係る加速度センサを示す側面図である。
【００７１】
第２実施形態に係る加速度センサＣ２は、積層方向に沿った２つの対向する側面が段差形状を呈する点で、第１実施形態に係る加速度センサＣ１と相違する。第２実施形態に係る加速度センサＣ２は、圧電素子２と、圧電素子２の表面に形成された１対の電極である第１外部電極４および第２外部電極５とを備えている。
【００７２】
圧電素子２の構成要素は、第１実施形態に係る加速度センサＣ１の構成要素と同一である。ただし、図１３に示されるように、積層方向から見て、第１圧電体層２４を有する第１部材８および第３圧電体層３４を有する第３部材１０の大きさが、第２部材６における基体部１４の大きさよりも小さくなっている。このような圧電素子２の側面２ｃおよび側面２ｄは、上部がそれぞれ内側に凹んだ段差形状を呈している。第１外部電極４および第２外部電極５は、圧電素子２の側面２ｃおよび側面２ｄに沿うように形成されている。
【００７３】
上述した形状を有する加速度センサＣ２の製造方法について、図１４を参照して説明する。
【００７４】
第１部材８となる第１積層体Ｇ１と、第２部材６となる第２積層体Ｇ２と、第３部材１０となる第３積層体Ｇ３を形成する。これらの形成方法は、本実施形態の加速度センサＣ２における第１〜３積層体Ｇ１〜Ｇ３の形成方法と同様である。形成した第１〜３積層体Ｇ１〜Ｇ３を、図１４（ａ）に示されるように、第２積層体Ｇ２、第１積層体Ｇ１、第３積層体Ｇ３の順で積層し、積層体Ｌ３を得る。第２積層体Ｇ２、第１積層体Ｇ１、第３積層体Ｇ３は、エポキシ樹脂系接着剤によってそれぞれ接着される。
【００７５】
次に、積層体Ｌ３を、例えばダイヤモンドブレードにより所定の寸法に切断する。切断するにあたって、刃幅の異なる２つのブレードを用意する。まず、刃幅が大きい第１のブレードによって、図１４（ｂ）に示されるように、所定の深さの溝４２を形成する。所定の深さとは、第３積層体Ｇ３の上面から第２積層体Ｇ２の上部にまで到達する程度の深さである。形成される溝４２の幅は、第１のブレードの幅と同一となる。次に、溝４２の内側に刃幅の小さい第２のブレードを進入させ、積層体Ｌ３を切断する。ダイシング幅（切断しろ）４４は、第２のブレードの幅と同一であるため、溝４２よりも狭くなる。したがって、切断により得られる略帯状の積層体は、側面に段差を有するものとなる。
【００７６】
得られた略帯状の積層体の側面にＣｕを主成分とする導電材料をスパッタすることにより、第１外部電極４となる電極パターンと，第２外部電極５となる電極パターンとを形成する。スパッタ後、第１外部電極４および第２外部電極５を覆うようにＮｉおよびＳｎをめっきする。そして、めっきが施された積層体を、ダイヤモンドブレードにより積層体の延びる方向に対して垂直な方向に沿って切断する。以上により、図１３に示されるような加速度センサＣ２が完成する。
【００７７】
このように、本第２実施形態に係る加速度センサＣ２では、積層方向から見て、第１圧電体層２４および第３圧電体層３４が基体部１４よりも小さくなっている。第１外部電極４および第２外部電極５は、第１圧電体層２４および第３圧電体層３４の部分において内側に凹んだ段差形状となっている。このような側面を有する加速度センサＣ２を回路基板５０上に半田付けする際には、半田フィレット５２は内側に凹んだ部分よりも下部、すなわち第１圧電体層２４よりも基体部１４側に形成されるか、もしくは凹んだ部分にまで到達したとても薄く形成されることとなる。よって、第１圧電体層２４は伸縮の制限をより受けにくくなる。その結果、より正確な加速度を検出することが可能となる。
【００７８】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００７９】
例えば、上記第２実施形態では、積層方向から見たときの第１圧電体層２４の大きさを基体部１４の大きさよりも小さくするとしたが、第１圧電体層２４だけでなく、第１圧電体層２４の下に位置する第２圧電体層１８の大きさも基体部１４の大きさより小さくする、としてもよい。圧電素子２の側面２ｃおよび側面２ｄは、第１圧電体層２４および第２圧電体層１８の部分において、内側に凹んだ段差形状を呈することとなる。これにより、第１外部電極４および第２外部電極５もまた、第１圧電体層２４および第２圧電体層１８に対応する部分が内側に凹んだ段差形状を呈することとなる。この場合、第２圧電体層１８の上に形成されている第１圧電体層２４は、半田フィレットによる動作の制限をいっそう受けにくくなる。
【００８０】
また、上記第１実施形態では、第２圧電体層１８は積層方向であって圧電素子２の側面２ｂから側面２ａに向かう方向に分極され、第３圧電体層３４は積層方向であって圧電素子２の側面２ａから側面２ｂに向かう方向に分極されている、としたが、第２圧電体層１８および第３圧電体層３４は、それぞれ逆であってもよい。
【００８１】
また、上記第１，２実施形態では、基体部１４、第２圧電体層１８、第１圧電体層２４、第３圧電体層３４、はこの順で積層されているが、積層順はこれに限られない。ただし、第２圧電体層１８および第１圧電体層２４は、基体部１４と第３圧電体層３４との間に位置するものとする。したがって、例えば、図１５に示される加速度センサＣ３のように、基体部１４の上に第１圧電体層２４を配し、第１圧電体層２４の上に第２圧電体層１８を配し、第２圧電体層１８の上に第３圧電体層３４を配するとしてもよい。この場合、第２圧電体層１８および第３圧電体層３４の間に位置する内部電極５６から見て、第２圧電体層１８と第３圧電体層３４とは互いに逆となる方向（矢印Ａ３方向）に分極されることとする。
【００８２】
また、上記第１実施形態における加速度センサＣ１において、図１６に示されるように、圧電素子２の側面２ａ全体と、側面２ｃおよび側面２ｄのうち第１部材８および第３部材１０に対応する部分とを、樹脂等でコーティングするとしてもよい。コーティングは、第１外部電極４および第２外部電極５の外側から施すものとする。この場合、加速度センサＣ１の側面において、コーティングされた部分とコーティングされていない部分との間に段差が生じる。側面に段差を有する加速度センサＣ１を回路基板５０上に半田付けする際には、半田フィレット５２はコーティングされた部分よりも下部、すなわち第１部材８の第１圧電体層２４よりも基体部１４側に形成されるか、もしくはコーティングされた部分にまで到達したとても薄く形成されることとなる。よって、第１圧電体層２４は半田フィレット５２による伸縮の制限をいっそう受けにくくなる。
【００８３】
また、上記実施形態では、第３圧電体層３４はおもり部として機能するとしたが、おもり部を第３圧電体層３４とは別個に備えてもよい。この場合、おもり部は、第３圧電体層３４よりも基体部１４側に配されることが好ましい。おもり部は、基体部１４と同様に電極パターンが印刷されていないグリーンシートで作製することができる。
【００８４】
また、上記実施形態では、基体部１４および第２圧電体層１８を一体成形しているが、これらを別々に成形した後に接着剤その他の適当な手段を用いて互いに結合するとしてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態では、基体部１４をグリーンシートにより作製するとしたが、例えば成形型等を用いて作製するとしてもよい。また、上記実施形態では、基体部１４は、ＰＺＴを主成分とするセラミック材料で形成されるとしたが、基体部１４を形成する材料はこれに限られない。基体部１４を第１〜第３圧電体層２４，１８，３４と比べて高い硬度を有する材料で形成した場合には、外力に対する圧電素子２の強度を高めることができる。
【００８６】
また、第１〜第３圧電体層２４，１８，３４、第１〜第８内部電極１２，１６，２０，２２，２６，３２，３６，３８、第１，第２分極用電極２８，３０、および第１，第２外部電極４，５に用いられる材料は、上述したものに限られない。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第１実施形態に係る加速度センサを示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る加速度センサに含まれる圧電素子を示す分解斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る加速度センサと接続される検出回路の回路構成を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る加速度センサの製造方法を説明するためのフロー図である。
【図５】第１実施形態に係る加速度センサの製造方法を説明するためのフロー図である。
【図６】第１部材となる第１積層体を製造する工程を示す斜視図である。
【図７】第１積層体の平面図である。
【図８】第２部材となる第２積層体を製造する工程を示す斜視図である。
【図９】第３部材となる第３積層体を製造する工程を示す斜視図である。
【図１０】圧電素子を製造する工程を示す斜視図である。
【図１１】第１〜第３積層体を積層したものを示す側面図である。
【図１２】第１〜第３領域の電気的な接続を説明するための図である。
【図１３】第２実施形態に係る加速度センサを示す側面図である。
【図１４】圧電素子を製造する工程を示す斜視図である。
【図１５】加速度センサの変形例を示す側面図である。
【図１６】加速度センサのその他の変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００８８】
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３・・・加速度センサ、２・・・圧電素子、４・・・第１外部電極、５・・・第２外部電極、６・・・第２部材、８・・・第１部材、１０・・・第３部材、１２・・・第１内部電極、１４・・・基体部、１６・・・第２内部電極、１８・・・第２圧電体層、１８ａ・・・第２領域、２０・・・第３内部電極、２２・・・第４内部電極、２４・・・第１圧電体層、２４ａ・・・第１領域、２６・・・第５内部電極、２８・・・第１分極用電極、３０・・・第２分極用電極、３２・・・第６内部電極、３４・・・第３圧電体層、３４ａ・・・第３領域、３６・・・第７内部電極、３８・・・第８内部電極。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と、前記圧電素子の表面に沿って形成された外部電極と、を備える加速度センサであって、
前記圧電素子は、
第１圧電体層、第２圧電体層、および第３圧電体層と、
前記第１、第２、および第３圧電体層それぞれを挟むように形成されて前記外部電極に接続される内部電極と、
を有し、
前記第１圧電体層において、当該第１圧電体層を挟む前記内部電極と重なる第１領域は、前記圧電素子の積層方向に対して垂直な方向に分極されており、
前記第２圧電体層において、当該第２圧電体層を挟む前記内部電極と重なる第２領域は、前記圧電素子の積層方向に分極されており、
前記第３圧電体層において、当該第３圧電体層を挟む前記内部電極と重なる第３領域は、前記第２領域の分極を打ち消す方向に分極されており、
前記第３領域に付与される荷重が前記第２領域に付与される荷重と比べて小さいことを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記第３領域と前記内部電極との接触面積は、前記第２領域と前記内部電極との接触面積と略同一であることを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記圧電素子は基体部とおもり部とを更に有しており、前記第１、第２、および第３圧電体層および前記おもり部は前記基体部上に形成され、前記第１および第２圧電体層は前記基体部と前記おもり部との間に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の加速度センサ。
【請求項４】
前記圧電素子の積層方向に対して垂直な方向から見て、前記第２圧電体層は前記第３圧電体層よりも前記基体部側に位置していることを特徴とする請求項３に記載の加速度センサ。
【請求項５】
前記圧電素子の積層方向に対して垂直な方向から見て、前記第２圧電体層は前記第１圧電体層よりも前記基体部側に位置していることを特徴とする請求項３又は４に記載の加速度センサ。
【請求項６】
前記圧電素子の積層方向から見て、前記第１圧電体層と前記基体部との間に位置する層の大きさが前記基体部の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の加速度センサ。
【請求項７】
前記圧電素子の積層方向から見て、前記第１圧電体層の大きさが前記基体部の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の加速度センサ。
【請求項８】
圧電素子と、前記圧電素子の表面に沿って形成された外部電極と、を備える加速度センサの製造方法であって、
層が延びる方向に分極された第１圧電体層と、前記第１圧電体層を挟むように位置する一対の内部電極と、を有する第１部材を形成する第１工程と、
層の厚み方向に分極された第２圧電体層と、前記第２圧電体層を挟むように位置する一対の内部電極と、を有する第２部材を形成する第２工程と、
層の厚み方向に分極された第３圧電体層と、前記第３圧電体層を挟むように位置する一対の内部電極と、を有する第３部材を形成する第３工程と、
前記第１部材が前記第２部材と前記第３部材との間に位置するように前記第１、第２、および第３部材を積層して前記圧電素子を形成する第４工程と、
前記圧電素子の表面に、前記第１、第２、および第３部材の内部電極と接続される前記外部電極を形成する第５工程と、
を有し、
前記第３工程では、
前記第３圧電体層と当該第３圧電体層を挟んで重なる前記内部電極との接触面積が、前記第２圧電体層と当該第２圧電体層を挟んで重なる前記内部電極との接触面積と略同一になるように前記内部電極を配置し、
前記第４工程では、
前記第１部材から見て前記第２圧電体層の分極方向と前記第３圧電体層の分極方向とが同一となるように前記第２部材および前記第３部材を配置する、
ことを特徴とする加速度センサの製造方法。
【請求項１】
圧電素子と、前記圧電素子の表面に沿って形成された外部電極と、を備える加速度センサであって、
前記圧電素子は、
第１圧電体層、第２圧電体層、および第３圧電体層と、
前記第１、第２、および第３圧電体層それぞれを挟むように形成されて前記外部電極に接続される内部電極と、
を有し、
前記第１圧電体層において、当該第１圧電体層を挟む前記内部電極と重なる第１領域は、前記圧電素子の積層方向に対して垂直な方向に分極されており、
前記第２圧電体層において、当該第２圧電体層を挟む前記内部電極と重なる第２領域は、前記圧電素子の積層方向に分極されており、
前記第３圧電体層において、当該第３圧電体層を挟む前記内部電極と重なる第３領域は、前記第２領域の分極を打ち消す方向に分極されており、
前記第３領域に付与される荷重が前記第２領域に付与される荷重と比べて小さいことを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記第３領域と前記内部電極との接触面積は、前記第２領域と前記内部電極との接触面積と略同一であることを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記圧電素子は基体部とおもり部とを更に有しており、前記第１、第２、および第３圧電体層および前記おもり部は前記基体部上に形成され、前記第１および第２圧電体層は前記基体部と前記おもり部との間に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の加速度センサ。
【請求項４】
前記圧電素子の積層方向に対して垂直な方向から見て、前記第２圧電体層は前記第３圧電体層よりも前記基体部側に位置していることを特徴とする請求項３に記載の加速度センサ。
【請求項５】
前記圧電素子の積層方向に対して垂直な方向から見て、前記第２圧電体層は前記第１圧電体層よりも前記基体部側に位置していることを特徴とする請求項３又は４に記載の加速度センサ。
【請求項６】
前記圧電素子の積層方向から見て、前記第１圧電体層と前記基体部との間に位置する層の大きさが前記基体部の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の加速度センサ。
【請求項７】
前記圧電素子の積層方向から見て、前記第１圧電体層の大きさが前記基体部の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の加速度センサ。
【請求項８】
圧電素子と、前記圧電素子の表面に沿って形成された外部電極と、を備える加速度センサの製造方法であって、
層が延びる方向に分極された第１圧電体層と、前記第１圧電体層を挟むように位置する一対の内部電極と、を有する第１部材を形成する第１工程と、
層の厚み方向に分極された第２圧電体層と、前記第２圧電体層を挟むように位置する一対の内部電極と、を有する第２部材を形成する第２工程と、
層の厚み方向に分極された第３圧電体層と、前記第３圧電体層を挟むように位置する一対の内部電極と、を有する第３部材を形成する第３工程と、
前記第１部材が前記第２部材と前記第３部材との間に位置するように前記第１、第２、および第３部材を積層して前記圧電素子を形成する第４工程と、
前記圧電素子の表面に、前記第１、第２、および第３部材の内部電極と接続される前記外部電極を形成する第５工程と、
を有し、
前記第３工程では、
前記第３圧電体層と当該第３圧電体層を挟んで重なる前記内部電極との接触面積が、前記第２圧電体層と当該第２圧電体層を挟んで重なる前記内部電極との接触面積と略同一になるように前記内部電極を配置し、
前記第４工程では、
前記第１部材から見て前記第２圧電体層の分極方向と前記第３圧電体層の分極方向とが同一となるように前記第２部材および前記第３部材を配置する、
ことを特徴とする加速度センサの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−３１５９５８（Ｐ２００７−３１５９５８Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４６９８８（Ｐ２００６−１４６９８８）
【出願日】平成１８年５月２６日（２００６．５．２６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２６日（２００６．５．２６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
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