加速度傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種計(jì)測(cè)或檢測(cè)具有機(jī)械驅(qū)動(dòng)源的電子設(shè)備的振動(dòng)所需的具有高可靠性的加速度傳感器。該壓電型加速度傳感器包括：包含壓電體的振子；電路基板，將由于上述振子的彎曲振動(dòng)而產(chǎn)生的上述壓電體的輸出電荷放大；以及傳感器筐體，收納上述振子以及上述電路基板，由導(dǎo)電性良好的材料構(gòu)成。上述電路基板包括將該電路基板和上述振子機(jī)械連接且電連接并從該電路基板的一邊突出地形成的一個(gè)或兩個(gè)延伸區(qū)域。上述傳感器筐體包括支承上述振子的支承臺(tái)，在上述支承臺(tái)上形成有凹部。并且上述凹部被上述電路基板的上述延伸區(qū)域覆蓋，利用在由上述凹部和上述延伸區(qū)域形成的空間內(nèi)填充的絕緣性粘接劑來固定支承上述振子。
【專利說明】加速度傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[000? ][對(duì)于相關(guān)申請(qǐng)的記載]
[0002]本發(fā)明基于日本國專利申請(qǐng):特愿2011-117567號(hào)(2011年5月26日申請(qǐng))的優(yōu)先權(quán)主張，該申請(qǐng)的所有記載內(nèi)容均作為引用而組合記載在本說明書中。
[0003]本發(fā)明涉及一種用于計(jì)測(cè)或檢測(cè)具有機(jī)械驅(qū)動(dòng)源的電子設(shè)備的振動(dòng)的加速度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來，隨著信息電子設(shè)備的普及，保存于HDD (Hard Disk Drive，硬盤驅(qū)動(dòng)器)等信息保存裝置的信息量及其信息價(jià)值逐漸增加。一般來說，作為信息保存裝置，使用容量的性價(jià)比高的HDD。
[0005]但是，HDD由機(jī)械性動(dòng)作零件構(gòu)成，因此存在伴隨其機(jī)械性故障而導(dǎo)致信息丟失的問題。因此，對(duì)機(jī)械性動(dòng)作零件動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)進(jìn)行計(jì)測(cè)，檢測(cè)故障預(yù)兆中特有的振動(dòng)，從而在HDD產(chǎn)生故障前對(duì)HDD中保存的信息進(jìn)行保護(hù)。在此，振動(dòng)的檢測(cè)一般使用加速度傳感器。
[0006]在這種以保護(hù)信息為目的的系統(tǒng)中使用的加速度傳感器中，需要在電子設(shè)備內(nèi)部等電噪聲多的環(huán)境下耐用、并且具有作為計(jì)測(cè)對(duì)象的裝置規(guī)格以上的耐沖擊性的長(zhǎng)壽命且可靠性高的加速度傳感器。
[0007]以往，作為加速度傳感器，公知利用壓電陶瓷等壓電體的傳感器，利用壓電體的機(jī)械-電氣轉(zhuǎn)換特性。壓電型的加速度傳感`器將接受來自外部的機(jī)械性振動(dòng)而產(chǎn)生的壓電體的形變利用其壓電效果轉(zhuǎn)換成電壓并輸出。在壓電型加速度傳感器中，存在由壓電陶瓷板和金屬支承板的層疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成的振子彎曲振動(dòng)從而產(chǎn)生電荷的方式。
[0008]該彎曲方式的壓電型加速度傳感器根據(jù)振子的支承方法而分為懸臂梁型和雙支撐梁型結(jié)構(gòu)，但都是通過利用粘接劑等將振子的端部固定在作為支承臺(tái)的傳感器筐體上來實(shí)現(xiàn)的。
[0009]并且，為了提高所收納的電子電路的電氣性屏蔽效果、向振子傳遞振動(dòng)的效率，傳感器筐體廣泛使用金屬材料(專利文獻(xiàn)I)。
[0010]但是，金屬性的傳感器筐體和振子直接電連接時(shí)，從外部經(jīng)由傳感器筐體傳遞到振子的電荷混入原本對(duì)振子的輸出電荷進(jìn)行放大的放大電路，從而產(chǎn)生由外部混入電荷引起的電噪聲重疊到傳感器輸出信號(hào)的問題。作為能夠解決該問題的結(jié)構(gòu)，存在在振子和傳感器筐體支承部之間設(shè)置絕緣層的結(jié)構(gòu)(專利文獻(xiàn)2)。
[0011]另外，在電路基板上形成振子的結(jié)構(gòu)也可以將傳感器筐體和振子電絕緣(專利文獻(xiàn)3)。進(jìn)而，存在如下結(jié)構(gòu):振子具有中空?qǐng)A形隔板結(jié)構(gòu)，利用絕緣性的環(huán)形突起支承中空部從而與金屬筐體絕緣(專利文獻(xiàn)4)。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)[0014]專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-134167號(hào)公報(bào)
[0015]專利文獻(xiàn)2:日本特開2007-333397號(hào)公報(bào)
[0016]專利文獻(xiàn)3:日本特開2004-077255號(hào)公報(bào)
[0017]專利文獻(xiàn)4:日本特開平05-157762號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]發(fā)明要解決的課題
[0019]上述專利文獻(xiàn)I?4的所有公開內(nèi)容作為引用編入記載于本說明書。以下的分析是通過本發(fā)明得到的。
[0020]在現(xiàn)有的加速度傳感器中存在如下所示的問題。第一、若形成的粘接層的厚度較薄，則存在形成于傳感器筐體的支承部表面以及振子的粘接面的凹凸部分接觸而具有導(dǎo)電性，無法確保絕緣性的問題。進(jìn)而，存在由于粘接層的厚度偏差而導(dǎo)致振子的振動(dòng)特性產(chǎn)生偏差的問題。
[0021]第二、一般來說基板和振子粘接時(shí)使用導(dǎo)電型粘接劑，然而存在因由于振子的彎曲振動(dòng)而在支承部反復(fù)產(chǎn)生的應(yīng)力、從外部施加的沖擊加速度而導(dǎo)致接合部剝離，難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命化的問題。
[0022]第三、在利用絕緣性的環(huán)狀突起支承中空?qǐng)A形隔板振子的結(jié)構(gòu)中，在振動(dòng)振幅大的外周部設(shè)有傳感器輸出用的電極，因此存在由于焊錫量的偏差、焊錫位置的偏差而導(dǎo)致振子的振動(dòng)特性變化，個(gè)體差異變大的問題。
[0023]因此，期待一種可靠性高的加速度傳感器，能夠容易地控制設(shè)置于振子和支承臺(tái)之間的絕緣層的厚度并且具有增大用于獲取電信號(hào)的電路基板與振子的接合部及支承臺(tái)的粘接強(qiáng)度的支承部結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)從外部混入的電噪聲的耐性及耐機(jī)械沖擊性高的穩(wěn)定的傳感器特性和長(zhǎng)壽命。
[0024]用于解決課題的方案
[0025]在本發(fā)明的第一觀點(diǎn)中，本發(fā)明的加速度傳感器是一種壓電型加速度傳感器，其包括:包含壓電體的振子；電路基板，將由于上述振子的彎曲振動(dòng)而產(chǎn)生的上述壓電體的輸出電荷放大；以及傳感器筐體，收納上述振子以及上述電路基板，由導(dǎo)電性良好的材料構(gòu)成。上述電路基板包括將該電路基板和上述振子機(jī)械連接且電連接并從該電路基板的一邊突出地形成的一個(gè)或兩個(gè)延伸區(qū)域。上述傳感器筐體包括支承上述振子的支承臺(tái)，在上述支承臺(tái)上形成有凹部。并且上述凹部被上述電路基板的上述延伸區(qū)域覆蓋，利用在由上述凹部和上述延伸區(qū)域形成的空間內(nèi)填充的絕緣性粘接劑來固定支承上述振子。
[0026]發(fā)明效果
[0027]利用這種結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)測(cè)或檢測(cè)具有機(jī)械驅(qū)動(dòng)源的電子設(shè)備的振動(dòng)所需的具有高可靠性的加速度傳感器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的加速度傳感器的俯視圖以及剖視圖。
[0029]圖2是從圖1的加速度傳感器中去除電路基板和振子后的傳感器筐體的俯視圖。
[0030]圖3是本發(fā)明的實(shí)施例2的加速度傳感器的俯視圖以及剖視圖。[0031]圖4是本發(fā)明的實(shí)施例3的加速度傳感器的俯視圖以及剖視圖。
[0032]圖5是本發(fā)明的實(shí)施例4的加速度傳感器的俯視圖以及剖視圖。
[0033]圖6是表示利用振子的金屬支承板的表面和凹部的底面的粗糙度算術(shù)平均偏差值中較大的值對(duì)絕緣性粘接劑的厚度進(jìn)行規(guī)格化時(shí)，使規(guī)格化的厚度變化時(shí)的阻抗變化的圖。
[0034]圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施例5的HDD振動(dòng)計(jì)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]在第一觀點(diǎn)中，優(yōu)選上述傳感器筐體還包括對(duì)上述電路基板進(jìn)行定位的階梯狀的引導(dǎo)部。
[0036]另外，優(yōu)選在上述延伸區(qū)域中的、填充于上述空間的上述絕緣性粘接劑和該延伸區(qū)域的接觸部具有一個(gè)或兩個(gè)以上的貫通孔。
[0037]另外，優(yōu)選在上述延伸區(qū)域中的、填充于上述空間的上述絕緣性粘接劑和該延伸區(qū)域的接觸部具有一個(gè)或兩個(gè)以上的凹處。
[0038]另外，優(yōu)選在上述延伸區(qū)域的根部形成有缺口部。
[0039]另外，優(yōu)選上述振子是上述壓電體和金屬支承板的層疊結(jié)構(gòu)。
[0040]另外，優(yōu)選上述凹部的深度為上述振子的上述金屬支承板的表面的粗糙度算術(shù)平均偏差值和上述凹部的底面的粗糙度算術(shù)平均偏差值中的任一較大的值的3倍以上。
[0041]另外，優(yōu)選上述引導(dǎo)部距離上述傳感器筐體的底面的高度與上述支承臺(tái)距離上述傳感器筐體的底面的高度相同。
[0042]通過這種結(jié)構(gòu)，能夠利用介于振子和支承臺(tái)之間的絕緣性粘接層確保與傳感器筐體的絕緣性，并且能夠利用設(shè)置電路基板的支承臺(tái)表面和凹部底面的間隙(間隔)將絕緣層控制為固定厚度，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)從外部混入的電噪聲的耐性高、具有傳感器特性的偏差小的高穩(wěn)定性的傳感器特性的加速度傳感器。
[0043]進(jìn)而，絕緣性粘接劑通過形成于支承臺(tái)的凹部的開口部和振子之間的間隙而將振子的端部和電路基板一體地接合，并且通過將絕緣性粘接劑填充于凹部而使在凹部的底面和壁面這兩面形成的粘接表面積比不具有凹部的平面更大，因此還能夠增加振子和支承臺(tái)的粘接強(qiáng)度。因此，能夠防止伴隨著從外部施加的沖擊加速度而產(chǎn)生的振子與電路基板以及支承臺(tái)的剝離，能夠?qū)崿F(xiàn)高耐機(jī)械沖擊性從而能夠?qū)崿F(xiàn)高壽命的加速度傳感器。
[0044]實(shí)施例
[0045]下面，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施例。另外，在以下說明的各實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，對(duì)于相同結(jié)構(gòu)標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)來表示，省略重復(fù)的說明。附圖參照標(biāo)號(hào)是為了便于理解發(fā)明而標(biāo)記的，并不意于將本發(fā)明限定于圖示的方式。
[0046](第一實(shí)施例)
[0047]第一實(shí)施例的加速度傳感器包括:傳感器筐體11，使用導(dǎo)電性良好的材料；振子100，具有壓電體101和金屬支承板102的層疊結(jié)構(gòu)；以及電路基板10，將由于振子100的彎曲振動(dòng)而產(chǎn)生的壓電體101的輸出電荷放大。圖1(A)是該加速度傳感器的整體俯視圖，圖1⑶是圖1㈧的B-B’剖視圖，圖1 (C)是圖1 (A)的C-C’剖視圖(在各圖中相同)。圖2是去除電路基板10和振子100后的傳感器筐體的俯視圖。[0048]如圖1(A)的俯視圖所示，電路基板10上具有兩個(gè)延伸區(qū)域12，所述兩個(gè)延伸區(qū)域12將電路基板10和振子100的支承部機(jī)械連接且電連接，并形成為從電路基板10的一邊(在圖1(A)中為右側(cè)的邊)的兩端部分別突出。另外，在本實(shí)施例中為兩個(gè)延伸區(qū)域，也可以是單側(cè)的一個(gè)延伸區(qū)域。該延伸區(qū)域12構(gòu)成為覆蓋后述的凹部15。電路基板10上配置有電子零件17。
[0049]在傳感器筐體11上具有將電路基板10定位并安裝的引導(dǎo)部13以及支承固定振子100的支承臺(tái)14。如圖1 (B)、圖1(C)所示，引導(dǎo)部13為設(shè)置于傳感器筐體11的內(nèi)側(cè)的階梯狀的部分。能夠通過在該階梯部配置電路基板10來進(jìn)行定位。電路基板10配置于該引導(dǎo)部13和支承臺(tái)14的上方。因此，優(yōu)選引導(dǎo)部13和支承臺(tái)14距離傳感器筐體11的底面的高度相同。
[0050]如圖1 (B)、圖1 (C)所示，具有如下結(jié)構(gòu):在支承臺(tái)14上具有在振子100和支承臺(tái)14的周圍形成用于填充絕緣性粘接劑的預(yù)定空間的凹部15，在由形成于電路基板10的延伸區(qū)域12和支承臺(tái)14的凹部15 (以及振子100)包圍而形成的空間內(nèi)填充絕緣性粘接劑
16。在本實(shí)施例中，在空間內(nèi)填充絕緣性粘接劑16，但只要是具有絕緣性并能夠進(jìn)行固定的材料，也可以使用其他固定材料。
[0051]傳感器筐體11的外形為長(zhǎng)8.5mm、寬8.5mm、高3mm。為了安裝電路基板而設(shè)置于圖示位置的引導(dǎo)部13的寬為0.5_、高為1_。為了安裝振子而設(shè)置于圖示位置的支承臺(tái)14的寬為2mm、長(zhǎng)為1mm、高為1mm,在支承臺(tái)上形成有寬1.8mm、長(zhǎng)0.8mm、深105 μ m的凹部
15。電路基板10的外形為長(zhǎng)7.5mm、寬7.5mm，為了安裝振子而在電路基板的一邊的圖示位置上設(shè)有兩處長(zhǎng)2mm、寬Imm的延伸區(qū)域12。振子的金屬支承板102的外形為寬1.5mm、長(zhǎng)
6.5mm、厚 100 μ m。
[0052]表1表示對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例1和將振子與傳感器筐體電連接的現(xiàn)有型加速度傳感器的耐電噪聲性進(jìn)行的比較，其中，所述耐電噪聲性為利用不向加速度傳感器的信號(hào)輸出重疊外部施加電荷引起的電噪聲的電荷量對(duì)從外部施加到傳感器筐體的電荷量進(jìn)行規(guī)格化后的規(guī)格化電荷量下的耐電噪聲性。
[0053]【表1】
【權(quán)利要求】
1.一種壓電型加速度傳感器，包括:包含壓電體的振子；電路基板，將由于上述振子的彎曲振動(dòng)而產(chǎn)生的上述壓電體的輸出電荷放大；以及傳感器筐體，收納上述振子以及上述電路基板，由導(dǎo)電性良好的材料構(gòu)成，該加速度傳感器的特征在于， 上述電路基板包括將該電路基板和上述振子機(jī)械連接且電連接并從該電路基板的一邊突出地形成的一個(gè)或兩個(gè)延伸區(qū)域， 上述傳感器筐體包括支承上述振子的支承臺(tái)， 上述支承臺(tái)包括凹部，所述凹部被上述電路基板的上述延伸區(qū)域覆蓋， 利用在由上述凹部和上述延伸區(qū)域形成的空間內(nèi)填充的絕緣性粘接劑來固定支承上述振子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度傳感器，其特征在于， 上述傳感器筐體還包括對(duì)上述電路基板進(jìn)行定位的階梯狀的引導(dǎo)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加速度傳感器，其特征在于， 在上述延伸區(qū)域中的、填充于上述空間的上述絕緣性粘接劑和該延伸區(qū)域的接觸部具有一個(gè)或兩個(gè)以上的貫通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加速度傳感器，其特征在于， 在上述延伸區(qū)域中的、填充于上述空間的上述絕緣性粘接劑和該延伸區(qū)域的接觸部具有一個(gè)或兩個(gè)以上的凹處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的加速度傳感器，其特征在于， 在上述延伸區(qū)域的根部形成有缺口部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的加速度傳感器，其特征在于， 上述振子是上述壓電體和金屬支承板的層疊結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加速度傳感器，其特征在于， 上述凹部的深度為上述振子的上述金屬支承板的表面的粗糙度算術(shù)平均偏差值和上述凹部的底面的粗糙度算術(shù)平均偏差值中的任一較大的值的3倍以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的加速度傳感器，其特征在于， 上述引導(dǎo)部距離上述傳感器筐體的底面的高度與上述支承臺(tái)距離上述傳感器筐體的底面的高度相同。
【文檔編號(hào)】G01P15/09GK103562731SQ201280025887
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月26日
【發(fā)明者】篠田茂樹, 佐佐木康弘, 葛西茂, 高田宗一朗, 高橋尚武 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社