JP7167766B2

JP7167766B2 - 圧電センサ

Info

Publication number: JP7167766B2
Application number: JP2019029599A
Authority: JP
Inventors: 淳田村; 光尚本間
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2022-11-09
Anticipated expiration: 2039-02-21
Also published as: JP2020134363A

Description

本発明は、圧電センサに関する。

圧力を受けて電荷が発生する圧電体と、圧電体に発生する電荷を検出するための一対の電極と、を備えている圧電センサが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１７－０７３４５０号公報

圧電体は、圧電効果だけでなく、焦電効果も有する。したがって、圧電センサの温度が変化すると、焦電効果により圧電体に電荷が発生することがある。この場合、圧電センサの出力は、機械的な外力によって圧電体に生じる電荷に基づく出力と、温度変化によって圧電体に生じる電荷に基づく出力と、を含む。温度変化によって圧電体に生じる電荷に基づく出力は、機械的な外力によって圧電体に生じる電荷に基づく出力に対してノイズであるため、圧電センサの検出感度が劣化するおそれがある。

本発明の一つの態様は、検出感度の劣化をより一層抑制する圧電センサを提供することを目的とする。

一つの態様に係る圧電センサは、圧力を受けて電荷が発生する圧電体と、圧電体に発生する電荷を検出するための第一電極及び第二電極と、第一電極と第二電極とを電気的に接続する抵抗体と、を備えている。圧電体は、第一主面と、第一方向で第一主面と対向している第二主面と、第一方向と直交する第二方向で互いに対向している一対の側面と、第一方向と第二方向とに直交する第三方向で対向している一対の端面とを有している。第一電極は、第一主面上に配置されていると共に第一主面の第二方向での両端まで延在している第一電極部分を有している。第二電極は、圧電体を挟んで第一電極部分と対向するように第二主面に配置されていると共に第二主面の第二方向での両端まで延在している第二電極部分を有している。抵抗体は、第一電極と第二電極とに接するように圧電体に配置されている。

上記一つの態様では、第一電極と第二電極とは、抵抗体を通して電気的に接続されている。一般に、温度変化によって圧電体に生じる電荷に基づく出力の変化は、機械的な外力によって圧電体に生じる電荷に基づく出力の変化に比して緩慢である。したがって、焦電効果によって圧電体に発生した電荷（表面電荷）は、抵抗体を通してリークされやすい。この結果、圧電センサの出力は、焦電効果によって圧電体に生じる電荷に基づく出力を含みがたい。
機械的な外力によって圧電体に生じる電荷に基づく出力の変化は、温度変化によって圧電体に生じる電荷に基づく出力の変化に比して急峻である。したがって、圧電効果によって圧電体に発生した電荷（表面電荷）は、抵抗体を通してリークされがたい。圧電効果によって圧電体に生じる電荷に基づく出力は、抵抗体を通した電荷のリークの影響を受けがたい。
上記一つの態様では、圧電体を挟んで互いに対向している第一電極部分と第二電極部分とは、各電極部分が配置される主面の第二方向での両端まで延在している。上記一つの態様は、各電極部分が、当該電極部分が配置される主面の第二方向での両端まで延在していない構成に比して、第一電極部分と第二電極部分とが対向している面積が大きい。したがって、上記一つの態様では、圧電体に発生する電荷が効率よく検出される。
これらの結果、上記一つの態様は、圧電センサの検出感度が劣化するのをより一層抑制する。

上記一つの態様では、抵抗体が圧電体に配置されているので、当該抵抗体を圧電センサ外に別途設ける必要がない。したがって、上記一つの態様は、検出感度の劣化の抑制を簡易な構成で実現する。

上記一つの態様では、第二電極は、第一主面に配置されていると共に第二電極部分と電気的に接続されている第三電極部分を有していてもよい。抵抗体は、第一電極部分と第三電極部分とに接するように第一主面上に配置されていてもよい。この場合、抵抗体が容易に配置される。

本発明の一つの態様によれば、検出感度の劣化をより一層抑制する圧電センサが提供される。

一実施形態に係る圧電センサの斜視図である。本実施形態に係る圧電センサの断面構成を示す図である。本実施形態に係る圧電センサの平面図である。本実施形態に係る圧電センサの平面図である。本実施形態の一変形例に係る圧電センサの斜視図である。本変形例に係る圧電センサの側面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の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。

図１～図４を参照して、本実施形態に係る圧電センサ１の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る圧電センサの斜視図である。図２は、本実施形態に係る圧電センサの断面構成を示す図である。図３及び図４は、本実施形態に係る圧電センサの平面図である。図２では、断面を表すハッチングが省略されている。

圧電センサ１は、図１及び図２に示されるように、圧力を受けて電荷が発生する圧電体３と、圧電体３に発生する電荷を検出するための複数の電極５，７と、抵抗体９と、を備えている。本実施形態では、圧電センサ１は、二つの電極５，７を備えている。圧電体３が受ける圧力は、たとえば、機械的な外力によってもたらされる。

圧電体３は、直方体形状を呈している。圧電体３は、互いに対向している一対の主面３ａ，３ｂと、互いに対向している一対の側面３ｃ，３ｄと、互いに対向している一対の端面３ｅ，３ｆと、を有している。直方体形状は、たとえば、角部及び稜線部が面取りされている直方体の形状、及び、角部及び稜線部が丸められている直方体の形状を含む。一対の主面３ａ，３ｂが対向している方向が第一方向Ｄ１である。第一方向Ｄ１は、各主面３ａ，３ｂに直交する方向である。一対の側面３ｃ，３ｄが対向している方向が、第二方向Ｄ２である。第二方向Ｄ２は、各側面３ｃ，３ｄに直交する方向である。一対の端面３ｅ，３ｆが対向している方向が、第三方向Ｄ３である。第三方向Ｄ３は、各端面３ｅ，３ｆに直交する方向である。圧電センサ１では、主面３ａが、圧電センサ１が実装される電子機器と対向する。電子機器は、たとえば、回路基板又は電子部品を含む。圧電センサ１は、たとえば、電子機器にはんだ実装される。主面３ａは、実装面を構成するように配置される。主面３ａは、実装面である。たとえば、主面３ａが第一主面を構成する場合、主面３ｂは第二主面を構成する。

各主面３ａ，３ｂは、一対の長辺と一対の短辺とを有している。各主面３ａ，３ｂは、一対の長辺と一対の短辺とを有する長方形状を呈している。すなわち、圧電体３は、第一方向Ｄ１から見て、一対の長辺と一対の短辺とを有する長方形状を呈している。長方形状は、たとえば、各角が面取りされている形状、及び、各角が丸められている形状を含む。本実施形態では、主面３ａ，３ｂの長辺方向は、第三方向Ｄ３と一致する。主面３ａ，３ｂの短辺方向は、第二方向Ｄ２と一致する。各主面３ａ，３ｂの長辺は、第二方向Ｄ２での各主面３ａ，３ｂの端縁である。各主面３ａ，３ｂの短辺は、第三方向Ｄ３での各主面３ａ，３ｂの端縁である。

各側面３ｃ，３ｄは、一対の主面３ａ，３ｂを連結するように第一方向Ｄ１に延在している。各側面３ｃ，３ｄは、第三方向Ｄ３に延在している。各端面３ｅ，３ｆは、一対の主面３ａ，３ｂを連結するように第一方向Ｄ１に延在している。各端面３ｅ，３ｆは、第二方向Ｄ２に延在している。圧電体３の第二方向Ｄ２での長さは、たとえば、１．５ｍｍである。圧電体３の第三方向Ｄ３での長さは、たとえば、６ｍｍである。圧電体３の第一方向Ｄ１での長さは、たとえば、０．３ｍｍである。各主面３ａ，３ｂと各側面３ｃ，３ｄとは、間接的に隣り合っていてもよい。この場合、各主面３ａ，３ｂと各側面３ｃ，３ｄとの間に、稜線部が位置する。各主面３ａ，３ｂと各端面３ｅ，３ｆとは、間接的に隣り合っていてもよい。この場合、各主面３ａ，３ｂと各端面３ｅ，３ｆとの間に、稜線部が位置する。各側面３ｃ，３ｄと各端面３ｅ，３ｆとは、間接的に隣り合っていてもよい。この場合、各側面３ｃ，３ｄと各端面３ｅ，３ｆとの間に、稜線部が位置する。

圧電体３は、圧電材料からなる。本実施形態では、圧電体３は、圧電セラミック材料からなる。圧電セラミック材料は、たとえば、ＰＺＴ［Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、ＰＴ［ＰｂＴｉＯ_３］、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、又はチタン酸バリウム［ＢａＴｉＯ_３］を含む。圧電体３は、たとえば、上述した圧電セラミック材料を含むセラミックグリーンシートの焼結体から構成される。圧電体３は、積層されている複数の圧電体層を有していてもよい。圧電体３は、複数の圧電体層が第一方向Ｄ１に積層されて構成されていてもよい。

電極５は、図３も示されるように、主面３ａ上に配置されている。電極５は、主面３ａと接触している。電極５は、主面３ｂ、一対の側面３ｃ、及び一対の端面３ｅ，３ｆを覆っておらず、主面３ｂ、一対の側面３ｃ、及び一対の端面３ｅ，３ｆは、電極５から露出している。電極５は、主面３ａ上に配置されている電極部分５ａを有している。電極部分５ａは、第一方向Ｄ１から見て、矩形状を呈している。

電極部分５ａは、一対の端縁５ａ_ｅ１，５ａ_ｅ２と、一対の端縁５ａ_ｅ３，５ａ_ｅ４と、を有している。一対の端縁５ａ_ｅ１，５ａ_ｅ２は、電極部分５ａの第二方向Ｄ２での両端を規定しており、第二方向Ｄ２で互いに対向している。第一方向Ｄ１から見て、端縁５ａ_ｅ１は側面３ｃ寄りに位置し、端縁５ａ_ｅ２は側面３ｄ寄りに位置している。一対の端縁５ａ_ｅ３，５ａ_ｅ４は、電極部分５ａの第三方向Ｄ３での両端を規定しており、第三方向Ｄ３で互いに対向している。第一方向Ｄ１から見て、端縁５ａ_ｅ３は端面３ｅ寄りに位置し、端縁５ａ_ｅ３は端面３ｆ寄りに位置している。各端縁５ａ_ｅ１，５ａ_ｅ２の長さは、各端縁５ａ_ｅ３，５ａ_ｅ４の長さより大きい。電極部分５ａは、第三方向Ｄ３が長辺方向である長方形状を呈している。

各端縁５ａ_ｅ１，５ａ_ｅ２は、第一方向Ｄ１から見て、主面３ａの長辺と一致している。したがって、電極部分５ａは、主面３ａの第二方向Ｄ２での両端まで延在している。端縁５ａ_ｅ３は、第一方向Ｄ１から見て、主面３ａの一方の短辺から離間している。主面３ａの一方の短辺は、主面３ａの、端面３ｅ寄りに位置している端縁である。主面３ａの一方の短辺と、端縁５ａ_ｅ３とは、第一方向Ｄ１から見て、略平行である。主面３ａと電極部分５ａとの関係において、主面３ａの一方の短辺と端縁５ａ_ｅ３との間では、主面３ａが電極部分５ａから露出している。端縁５ａ_ｅ４は、第一方向Ｄ１から見て、主面３ａの他方の短辺から離間している。主面３ａの他方の短辺は、主面３ａの、端面３ｆ寄りに位置している端縁である。主面３ａの他方の短辺と、端縁５ａ_ｅ４とは、第一方向Ｄ１から見て、略平行である。主面３ａと電極部分５ａとの関係において、主面３ａの他方の短辺と端縁５ａ_ｅ４との間では、主面３ａが電極部分５ａから露出している。

電極７は、図１及び図４も示されるように、一対の主面３ａ，３ｂ及び端面３ｆ上に配置されている。電極７は、一対の主面３ａ，３ｂ及び端面３ｆと接触している。電極７は、一対の側面３ｃ，３ｄ及び端面３ｅを覆っておらず、一対の側面３ｃ，３ｄ及び端面３ｅは、電極７から露出している。電極７は、主面３ｂ上に配置されている電極部分７ａと、主面３ａ上に配置されている電極部分７ｂと、端面３ｆ上に配置されている電極部分７ｃと、を有している。電極部分７ａ，７ｂは、第一方向Ｄ１から見て、矩形状を呈している。電極部分７ｃは、第三方向Ｄ３から見て、矩形状を呈している。電極部分７ａ，７ｂと電極部分７ｃとは、連続しており、電気的に接続されている。電極部分７ａと電極部分７ｂとは、電極部分７ｃを通して電気的に接続されている。電極部分７ａは、圧電体３を挟んで電極部分５ａと対向している。たとえば、電極５が第一電極を構成する場合、電極７は第二電極を構成する。たとえば、電極部分５ａが第一電極部分を構成する場合、電極部分７ａは第二電極部分を構成し、電極部分７ｂは第三電極部分を構成する。

電極部分７ａは、一対の端縁７ａ_ｅ１，７ａ_ｅ２と、端縁７ａ_ｅ３と、を有している。一対の端縁７ａ_ｅ１，７ａ_ｅ２は、電極部分７ａの第二方向Ｄ２での両端を規定しており、第二方向Ｄ２で互いに対向している。第一方向Ｄ１から見て、端縁７ａ_ｅ１は側面３ｃ寄りに位置し、端縁７ａ_ｅ２は側面３ｄ寄りに位置している。端縁７ａ_ｅ３は、電極部分７ａの第三方向Ｄ３での一端を規定している。第一方向Ｄ１から見て、端縁７ａ_ｅ３は端面３ｅ寄りに位置している。各端縁７ａ_ｅ１，７ａ_ｅ２の長さは、端縁７ａ_ｅ３の長さより大きい。電極部分７ａは、第三方向Ｄ３が長辺方向である長方形状を呈している。

各端縁７ａ_ｅ１，７ａ_ｅ２は、第一方向Ｄ１から見て、主面３ｂの長辺と一致している。したがって、電極部分７ａは、主面３ｂの第二方向Ｄ２での両端まで延在している。端縁７ａ_ｅ３は、第一方向Ｄ１から見て、主面３ｂの一方の短辺から離間している。主面３ｂの一方の短辺は、主面３ｂの、端面３ｅ寄りに位置している端縁である。主面３ｂの一方の短辺と、端縁７ａ_ｅ３とは、第一方向Ｄ１から見て、略平行である。主面３ｂと電極部分７ａとの関係において、主面３ｂの一方の短辺と端縁７ａ_ｅ３との間では、主面３ｂが電極部分７ａから露出している。

電極部分７ｂは、電極部分５ａと第三方向Ｄ３で離間している。電極部分７ｂは、電極部分５ａより主面３ａの他方の短辺寄りに位置している。電極部分７ｂは、主面３ａの、主面３ａの他方の短辺と端縁５ａ_ｅ４とで画成される領域上に配置されている。主面３ａは、電極部分５ａと電極部分７ｂとの間に、電極部分５ａと電極部分７ｂとから露出する領域Ｒ１を有している。電極部分７ｂは、一対の端縁７ｂ_ｅ１，７ｂ_ｅ２と、端縁７ｂ_ｅ３と、を有している。一対の端縁７ｂ_ｅ１，７ｂ_ｅ２は、電極部分７ｂの第二方向Ｄ２での両端を規定しており、第二方向Ｄ２で互いに対向している。第一方向Ｄ１から見て、端縁７ｂ_ｅ１は側面３ｃ寄りに位置し、端縁７ｂ_ｅ２は側面３ｄ寄りに位置している。端縁７ｂ_ｅ３は、電極部分７ｂの第三方向Ｄ３での一端を規定している。各端縁７ｂ_ｅ１，７ｂ_ｅ２の長さは、端縁７ｂ_ｅ３の長さより小さい。電極部分７ｂは、第二方向Ｄ２が長辺方向である長方形状を呈している。

各端縁７ｂ_ｅ１，７ｂ_ｅ２は、第一方向Ｄ１から見て、主面３ａの長辺と一致している。したがって、電極部分７ｂは、主面３ａの第二方向Ｄ２での両端まで延在している。端縁７ｂ_ｅ３は、第三方向Ｄ３で、端縁５ａ_ｅ４と対向している。端縁７ｂ_ｅ３は、端縁５ａ_ｅ４と離間している。端縁７ｂ_ｅ３と、端縁５ａ_ｅ４とは、第一方向Ｄ１から見て、略平行である。主面３ａと電極部分５ａ，７ｂとの関係において、端縁５ａ_ｅ４と端縁７ｂ_ｅ３との間では、主面３ａが電極部分５ａ，７ｂから露出している。

電極部分７ｃは、一対の端縁７ｃ_ｅ１，７ｃ_ｅ２を有している。一対の端縁７ｃ_ｅ１，７ｃ_ｅ２は、電極部分７ｃの第二方向Ｄ２での両端を規定しており、第二方向Ｄ２で互いに対向している。第一方向Ｄ１から見て、端縁７ｃ_ｅ１は側面３ｃ寄りに位置し、端縁７ｃ_ｅ２は側面３ｄ寄りに位置している。電極部分７ｃは、第二方向Ｄ２が長辺方向である長方形状を呈している。各端縁７ｃ_ｅ１，７ｃ_ｅ２は、第三方向Ｄ３から見て、端面３ｆの短辺と一致している。したがって、電極部分７ｃは、端面３ｆの第二方向Ｄ２での両端まで延在している。電極部分７ｃは、端面３ｆの全体を覆っている。

各電極５，７は、図２に示されるように、複数の電極層Ｅ１，Ｅ２を有している。本実施形態では、各電極５，７は、二つの電極層Ｅ１，Ｅ２を有している。電極層Ｅ１は、圧電体３上に形成されており、圧電体３と接している。電極層Ｅ２は、電極層Ｅ１上に形成されており、電極層Ｅ１と接している。各電極５，７は、二層構造を有している。各電極層Ｅ１，Ｅ２は、たとえば、乾式めっき法により形成される。本実施形態では、各電極層Ｅ１，Ｅ２は、スパッタリング法により形成される。電極層Ｅ１は、たとえば、Ｎｉ－Ｃｕ合金からなる。電極層Ｅ２は、たとえば、Ａｕからなる。電極層Ｅ１の厚みは、たとえば、０．１～１０μｍである。電極層Ｅ２の厚みは、たとえば、０．０５～２μｍである。本実施形態では、電極層Ｅ１の厚みは、０．３μｍであり、電極層Ｅ２の厚みは、０．１μｍである。各電極５，７は、単層構造を有していてもよく、あるいは、三つ以上の層構造を有していてもよい。

圧電体３の各主面３ａ，３ｂは、自然面である。自然面とは、焼成により成長した結晶粒の表面により構成される面である。このため、各主面３ａ，３ｂは、結晶粒の形状に起因した凹凸を有している。電極層Ｅ１，Ｅ２は、主面３ａ，３ｂ上にスパッタリング法により形成されるので、電極５，７の表面粗さは主面３ａ，３ｂの表面粗さより小さくなる。表面粗さは、たとえば、算術平均粗さ（Ｒａ）で示される。算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳＢ０６０１：２０１３（ＩＳＯ４２８７：１９９７）に定義されている。主面３ａ，３ｂの表面粗さは、たとえば、０．０３～０．２μｍである。電極５，７の表面粗さは、たとえば、０．０１～０．１８μｍである。本実施形態では、主面３ａ，３ｂの表面粗さは、０．０７μｍであり、電極５，７の表面粗さは、０．０５μｍである。

抵抗体９は、電極５と電極７とに接するように圧電体３に配置されている。抵抗体９は、主面３ａ上に配置されている。抵抗体９は、電極５と電極７とを電気的に接続している。抵抗体９は、電極部分５ａと電極部分７ｂとに接している。抵抗体９は、電極部分５ａと電極部分７ｂとにわたるように、主面３ａ上に形成されている。抵抗体９は、電極部分５ａ上に位置している部分と、電極部分７ｂ上に位置している部分と、主面３ａの領域Ｒ１上に位置している部分と、を有している。抵抗体９は、主面３ａの領域Ｒ１の一部を覆っている。抵抗体９は、主面３ａ（領域Ｒ１）にも接している。抵抗体９の抵抗値は、圧電体３の絶縁抵抗値より小さい。本実施形態では、抵抗体９の抵抗値は、たとえば、４．４×１０^７Ωであり、圧電センサ１の静電容量値は、たとえば、５．２×１０^－１０Ｆである。したがって、ＣＲ積は、０．０２Ω・Ｆである。

抵抗体９は、電気絶縁性を有する樹脂と導電性フィラーとを含んでいる。樹脂は、たとえば、熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂は、たとえば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、又はポリイミド樹脂である。導電性フィラーは、たとえば、カーボン系導電性フィラーである。

電極部分５ａの面積と電極部分７ｂの面積との和は、電極部分７ａの面積より小さい。本実施形態では、各電極部分５ａ，７ａ，７ｂの第二方向Ｄ２での長さは同等であるので、電極部分５ａの第三方向Ｄ３での長さと電極部分７ｂの第三方向Ｄ３での長さとの和は、電極部分７ａの第三方向Ｄ３での長さより小さい。すなわち、主面３ａの一方の短辺と端縁５ａ_ｅ３との第三方向Ｄ３での間隔Ｇ１と端縁５ａ_ｅ４と端縁７ｂ_ｅ３との第三方向Ｄ３での間隔Ｇ２との和は、主面３ｂの一方の短辺と端縁７ａ_ｅ３との第三方向Ｄ３での間隔Ｇ３より大きい。間隔Ｇ２は、電極部分５ａと電極部分７ｂとの第三方向Ｄ３での間隔である。

間隔Ｇ１は、たとえば、０．０１～０．１６ｍｍである。本実施形態では、間隔Ｇ１は、０．１ｍｍである。間隔Ｇ２は、たとえば、０．３～０．７ｍｍである。本実施形態では、間隔Ｇ２は、０．５ｍｍである。間隔Ｇ３は、たとえば、０．３５～０．９ｍｍである。本実施形態では、間隔Ｇ３は、０．５ｍｍである。電極部分５ａと電極部分７ａとの第一方向Ｄ１での間隔、すなわち、圧電体３の第一方向Ｄ１での長さは、０．１～０．５ｍｍである。本実施形態では、圧電体３の第一方向Ｄ１での長さは、０．３ｍｍである。

以上のように、本実施形態に係る圧電センサ１では、電極５（電極部分５ａ）と電極７（電極部分７ａ）とは、抵抗体９を通して電気的に接続されている。温度変化によって圧電体３に生じる電荷に基づく出力の変化は、機械的な外力によって圧電体３に生じる電荷に基づく出力の変化に比して緩慢である。したがって、焦電効果によって圧電体３に発生した電荷（表面電荷）は、抵抗体９を通してリークされやすい。この結果、圧電センサ１の出力は、焦電効果によって圧電体３に生じる電荷に基づく出力を含みがたい。
機械的な外力によって圧電体３に生じる電荷に基づく出力の変化は、温度変化によって圧電体３に生じる電荷に基づく出力の変化に比して急峻である。したがって、圧電効果によって圧電体３に発生した電荷（表面電荷）は、抵抗体９を通してリークされがたい。機械的な外力によって圧電体３に生じる電荷に基づく出力は、抵抗体９を通した電荷のリークの影響を受けがたい。
圧電センサ１では、圧電体３を挟んで互いに対向している電極部分５ａと電極部分７ａとは、各電極部分５ａ，７ａが配置される主面３ａ，３ｂの第二方向Ｄ２での両端まで延在している。圧電センサ１は、各電極部分５ａ，７ａが、電極部分５ａ，７ａが配置される主面３ａ，３ｂの第二方向Ｄ２での両端まで延在していない構成に比して、電極部分５ａと電極部分７ａとが対向している面積が大きい。したがって、圧電センサ１では、圧電体３に発生する電荷が効率よく検出される。
これらの結果、圧電センサ１は、検出感度の劣化をより一層抑制する。

圧電センサ１では、抵抗体９が圧電体３に配置されているので、抵抗体９を圧電センサ１外に別途設ける必要がない。したがって、圧電センサ１は、検出感度の劣化の抑制を簡易な構成で実現する。

抵抗体９は、電極部分５ａと電極部分７ｂとに接するように主面３ａ上に配置されている。したがって、圧電センサ１では、抵抗体９が容易に配置される。

圧電センサ１では、電極部分５ａの面積と電極部分７ｂの面積との和は、電極部分７ａの面積より小さい。すなわち、間隔Ｇ１と間隔Ｇ２との和が、間隔Ｇ３より大きい。
抵抗体９は樹脂を含んでいる。抵抗体９に含まれる樹脂が硬化する際に、樹脂が収縮する。樹脂の収縮により、抵抗体９は、圧電体３に拘束力を作用させる。
各電極部分５ａ，７ａ，７ｂも、圧電体３に拘束力を作用させる。電極部分５ａの面積と電極部分７ｂの面積との和が、電極部分７ａの面積より小さいので、電極部分５ａ，７ｂから圧電体３に作用する拘束力は、電極部分７ａから圧電体３に作用する拘束力より小さい。したがって、抵抗体９から圧電体３に拘束力が作用する場合でも、圧電体３の主面３ａ側と圧電体３の主面ｂ側とで圧電体３に作用する拘束力の差が生じがたい。この結果、圧電センサ１に機械的な外力が作用する場合、圧電体３が適切に変形しやすく、圧電センサ１の検出感度の劣化がより一層確実に抑制される。

圧電センサ１では、電極５，７の表面粗さは主面３ａ，３ｂの表面粗さより小さい。抵抗体９は樹脂を含んでいることから、抵抗体９と電極５，７との密着強度は、圧電体３と電極５，７との密着強度より大きい。したがって、圧電体３が機械的な外力により変形した場合でも、抵抗体９は、電極５，７から剥がれがたい。この結果、圧電センサ１は、電極５と電極７との、抵抗体９を通した電気的な接続状態が劣化するのを抑制する。

次に、図５及び図６を参照して、本実施形態の変形例に係る圧電センサ１１の構成を説明する。図５は、本変形例に係る圧電センサの斜視図である。図６は、本変形例に係る圧電センサの側面図である。圧電センサ１１は、概ね、上述した圧電センサ１と類似又は同じであるが、本変形例は、抵抗体９の位置に関して、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態と本変形例との相違点を主として説明する。

圧電センサ１１は、図５及び図６に示されるように、圧電体３と、複数の電極５，７と、抵抗体９と、を備えている。本変形例でも、圧電センサ１は、二つの電極５，７を備えている。

抵抗体９は、抵抗体９は、側面３ｄ上に配置されている。抵抗体９は、電極部分５ａと電極部分７ａとに接している。抵抗体９は、電極部分５ａと電極部分７ａとにわたるように、側面３ｄ上に形成されている。抵抗体９は、電極部分５ａ上に位置している部分と、電極部分７ａ上に位置している部分と、側面３ｄ上に位置している部分と、を有している。抵抗体９は、側面３ｄの一部を覆っている。抵抗体９は、側面３ｄにも接している。抵抗体９は、側面３ｃ上に配置されていてもよい。

電極部分５ａの面積と電極部分７ｂの面積との和と、電極部分７ａの面積とは、同等である。本変形例でも、各電極部分５ａ，７ａ，７ｂの第二方向Ｄ２での長さは同等である。したがって、電極部分５ａの第三方向Ｄ３での長さと電極部分７ｂの第三方向Ｄ３での長さとの和と、電極部分７ａの第三方向Ｄ３での長さとは、同等である。すなわち、間隔Ｇ１と間隔Ｇ２との和と、間隔Ｇ３とは、同等である。本変形例では、間隔Ｇ１は、０．０５ｍｍであり、間隔Ｇ２は、０．４５ｍｍであり、間隔Ｇ３は、０．５０ｍｍである。

本変形例でも、圧電センサ１１は、圧電センサ１と同じく、検出感度の劣化をより一層抑制する。

圧電センサ１１では、電極部分５ａの面積と電極部分７ｂの面積との和と、電極部分７ａの面積とは、同等である。すなわち、間隔Ｇ１と間隔Ｇ２との和と、間隔Ｇ３とは、同等である。
電極部分５ａの面積と電極部分７ｂの面積との和と、電極部分７ａの面積とが同等であるので、電極部分５ａ，７ｂから圧電体３に作用する拘束力と、電極部分７ａから圧電体３に作用する拘束力とは同等である。したがって、圧電体３の主面３ａ側と圧電体３の主面ｂ側とで圧電体３に作用する拘束力の差が生じがたい。この結果、圧電センサ１１に機械的な外力が作用する場合、圧電体３が適切に変形しやすく、圧電センサ１１の検出感度の劣化がより一層確実に抑制される。
圧電センサ１１では、抵抗体９は主面３ａ上ではなく、側面３ｄ上に配置されている。したがって、樹脂が収縮した場合でも、抵抗体９は、主面３ａ側及び主面３ｂ側から圧電体３に拘束力を作用させがたい。

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

電極７は、電極部分７ｃを含んでいなくてもよい。この場合、電極部分７ａと電極部分７ｂとは、圧電体３内に配置される導体により電気的に接続されてもよい。
圧電センサ１，１１は、電極部分５ａ，７ａと対向するように圧電体３内に配置される内部電極を含んでいてもよい。

上述した実施形態及び変形例の記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す態様の開示を含んでいる。
（付記１）
第二電極は、第一主面に配置されていると共に第二電極部分と電気的に接続されている第三電極部分を更に有しており、
第一電極部分の面積と第三電極部分の面積との和は、第二電極部分の面積より小さい。
（付記２）
第二電極は、第一主面に配置されていると共に第二電極部分と電気的に接続されている第三電極部分を更に有しており、
第一主面の第三方向での端縁と第一電極部分との第三方向での間隔と、第一電極部分と第三電極部分との第三方向での間隔との和は、第二主面の第三方向での端縁と第二電極部分との第三方向での間隔より大きい。
（付記３）
第二電極は、第一主面に配置されていると共に第二電極部分と電気的に接続されている第三電極部分を更に有しており、
第一電極部分の面積と第三電極部分の面積との和と、第二電極部分の面積とは、同等である。
（付記４）
第二電極は、第一主面に配置されていると共に第二電極部分と電気的に接続されている第三電極部分を更に有しており、
第一主面の第三方向での端縁と第一電極部分との第三方向での間隔と、第一電極部分と第三電極部分との第三方向での間隔との和と、第二主面の第三方向での端縁と第二電極部分との第三方向での間隔とは、同等である。

１，１１…圧電センサ、３…圧電体、３ａ，３ｂ…主面、３ｃ，３ｄ…側面、３ｅ，３ｆ…端面、５…電極、５ａ…電極部分、７…電極、７ａ，７ｂ，７ｃ…電極部分、９…抵抗体、Ｄ１…第一方向、Ｄ２…第二方向、Ｄ３…第三方向。

Claims

第一主面と、第一方向で前記第一主面と対向している第二主面と、前記第一方向と直交する第二方向で互いに対向している一対の側面と、前記第一方向と前記第二方向とに直交する第三方向で対向している一対の端面とを有しており、圧力を受けて電荷が発生する圧電体と、
前記圧電体に発生する電荷を検出するための第一電極及び第二電極と、
前記第一電極と前記第二電極とを電気的に接続する抵抗体と、を備えており、
前記圧電体は、圧電セラミック材料の焼結体からなり、
前記第一電極は、前記第一主面上に配置されていると共に前記第一主面の前記第二方向での両端まで延在している第一電極部分を有し、
前記第二電極は、
前記圧電体を挟んで前記第一電極部分と対向するように前記第二主面に配置されていると共に前記第二主面の前記第二方向での両端まで延在している第二電極部分と、
前記第一電極部分と前記第三方向で離間して前記第一主面に配置されていると共に前記第一主面の前記第二方向での両端まで延在している第三電極部分と、
前記一対の端面のうち一方の端面の全体を覆っていると共に前記第二電極部分と前記第三電極部分とに連続している第四電極部分と、を有し、
前記抵抗体は、前記第一電極部分と前記第三電極部分とに接するように前記第一主面上に配置されている、圧電センサ。
第一主面と、第一方向で前記第一主面と対向している第二主面と、前記第一方向と直交する第二方向で互いに対向している一対の側面と、前記第一方向と前記第二方向とに直交する第三方向で対向している一対の端面とを有しており、圧力を受けて電荷が発生する圧電体と、
前記圧電体に発生する電荷を検出するための第一電極及び第二電極と、
前記第一電極と前記第二電極とを電気的に接続する抵抗体と、を備えており、
前記圧電体は、圧電セラミック材料の焼結体からなり、
前記第一電極は、前記第一主面上に配置されていると共に前記第一主面の前記第二方向での両端まで延在している第一電極部分を有し、
前記第二電極は、
前記圧電体を挟んで前記第一電極部分と対向するように前記第二主面に配置されていると共に前記第二主面の前記第二方向での両端まで延在している第二電極部分と、
前記第一電極部分と前記第三方向で離間して前記第一主面に配置されていると共に前記第一主面の前記第二方向での両端まで延在している第三電極部分と、
前記一対の端面のうち一方の端面の全体を覆っていると共に前記第二電極部分と前記第三電極部分とに連続している第四電極部分と、を有し、
前記抵抗体は、前記第一電極部分と前記第二電極部分とに接するように前記一対の側面のうち一方の側面上に配置されている、圧電センサ。