專利名稱：外力檢測(cè)裝置和外力檢測(cè)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過使用壓電片例如晶體片，基于振蕩頻率檢測(cè)作用于壓電片的外力的大小，由此檢測(cè)加速度、壓力、流體的流速、磁力或靜電力等外力的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
作為作用于線的外力，有基于加速度的作用于物體的力、壓力、流速、磁力、靜電力等，大多情況需要正確地測(cè)定這些外力。例如，在開發(fā)汽車的階段測(cè)定汽車撞擊物體時(shí)對(duì)座位的沖擊力。另外，為了調(diào)查地震時(shí)的振動(dòng)能量和振幅，要求盡可能精密地調(diào)查搖晃的加速
/又寸。另外，在進(jìn)一步正確調(diào)查液體和氣體的流速，使控制系統(tǒng)反映其檢測(cè)值的情況和測(cè)定磁鐵的性能的情況等也可以作為外力的測(cè)定例列舉。在進(jìn)行這種測(cè)定時(shí)，要求是盡可能簡單的結(jié)構(gòu)且進(jìn)行高精度的測(cè)定。在專利文獻(xiàn)I中記載有用懸臂支承壓電膜，因周圍的磁力的變化而使壓電膜變形，壓電膜上流動(dòng)的電流發(fā)生變化。另外，在專利文獻(xiàn)2中記載有設(shè)置有電容結(jié)合型的壓力傳感器和配置于與該壓力傳感器的配置領(lǐng)域?qū)?yīng)地間隔開的空間的晶體振子，將這些壓力傳感器的可變電容和晶體振子并聯(lián)連接，因壓力傳感器的電容變化，晶體振子的反諧振點(diǎn)變化，由此來檢測(cè)壓力。這些專利文獻(xiàn)1、2與本發(fā)明原理完全不同。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2006-138852(段落0021、段落0028) 專利文獻(xiàn)2 H本特開2008-39626 (圖I和圖3)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題本發(fā)明是在這種背景下開發(fā)的，其目的在于提供一種能夠高精度且容易地檢測(cè)施加于壓電片的外力的外力檢測(cè)裝置和外力檢測(cè)傳感器。本發(fā)明是一種外力檢測(cè)裝置，其檢測(cè)作用于壓電片的外力，該外力檢測(cè)裝置的特征在于，包括懸臂式的壓電片，其一端側(cè)被支承于基座；為了使該壓電片振動(dòng)而分別設(shè)置于該壓電片的一面?zhèn)群土硪幻鎮(zhèn)鹊囊粋€(gè)激勵(lì)電極和另一個(gè)激勵(lì)電極；與一個(gè)激勵(lì)電極電連接的振蕩電路；可變電容形成用的可動(dòng)電極，其在上述壓電片中設(shè)置于從上述一端側(cè)離開的部位，與上述另一個(gè)激勵(lì)電極電連接；固定電極，其與上述壓電片隔開間隔，設(shè)置成與上述可動(dòng)電極相對(duì)并且與上述振蕩電路連接，因壓電片彎曲而使與上述可動(dòng)電極之間的電容發(fā)生變化，由此形成可變電容； 和頻率信息檢測(cè)部，其用于檢測(cè)作為與上述振蕩電路的振蕩頻率對(duì)應(yīng)的頻率信息的信號(hào)，其中形成從上述振蕩電路經(jīng)由一個(gè)激勵(lì)電極、另一個(gè)激勵(lì)電極、可動(dòng)電極和固定電極返回振蕩電路的振蕩環(huán)，由上述頻率信息檢測(cè)部檢測(cè)出的頻率信息，是用于評(píng)價(jià)作用于壓電片的力的信
肩、O所述可變電容形成用的可動(dòng)電極，設(shè)置于例如所述壓電片的另一端側(cè)。所述可動(dòng)電極既可以設(shè)置于壓電片的一面?zhèn)纫部梢栽O(shè)置于另一面?zhèn)?，也可以設(shè)置于兩面?zhèn)取Ａ信e本發(fā)明的具體的方式的例子。能夠列舉如下結(jié)構(gòu)作為由上述壓電片、激勵(lì)電極、可動(dòng)電極和固定電極構(gòu)成的
組，設(shè)置有第一組和第二組，上述頻率信息檢測(cè)部，是具有求出按照對(duì)應(yīng)于上述第一組的振蕩頻率和對(duì)應(yīng)于上述第二組的振蕩頻率的差的信號(hào)的裝置。在該結(jié)構(gòu)中，對(duì)于第一組和第二組能夠共用振蕩電路，在這種情況下，只要以交替形成第一組振蕩環(huán)和第二組的振蕩環(huán)的方式在振蕩電路與環(huán)之間設(shè)置切換開關(guān)即可。另外，能夠列舉如下結(jié)構(gòu)當(dāng)將上述壓電片稱為檢測(cè)用壓電片時(shí)，在共用的容器內(nèi)設(shè)置檢測(cè)用壓電片和參照用壓電片，在上述參照用壓電片的兩面分別設(shè)置一個(gè)激勵(lì)電極和另一個(gè)激勵(lì)電極，并且為了使該參照用壓電片振蕩，將一個(gè)激勵(lì)電極和另一個(gè)激勵(lì)電極與振蕩電路連接，上述頻率信息檢測(cè)部，是求出與對(duì)應(yīng)于檢測(cè)用壓電片的振蕩頻率和對(duì)應(yīng)于參照用壓電片的振蕩頻率的差對(duì)應(yīng)的信號(hào)的裝置。在這種情況下，也可以檢測(cè)用壓電片和參照用壓電片共用。也可以是上述壓電片為晶體片，設(shè)置有激勵(lì)電極的部位的晶軸與設(shè)置有可動(dòng)電極的部位的晶軸相互不同的結(jié)構(gòu)。所謂晶軸相互不同，能夠舉出例如X軸延伸的方向相同，但X軸的正負(fù)相反的情況，例如AT剪切的晶體和DT剪切的晶體接合的情況等。另外，也可以X軸延伸的方向相互不同。本發(fā)明為了防止在晶體片上施加了外力時(shí)設(shè)置有激勵(lì)電極的部位彎曲，在上述基座設(shè)置有支承部，該支承部支承上述晶體片的下表面?zhèn)鹊募?lì)電極與可動(dòng)電極之間的部位。另外也可以是如下結(jié)構(gòu)在上述容器內(nèi)的設(shè)置有固定電極的一側(cè)的內(nèi)壁部具有突起部，該突起部用于在上述壓電片過度彎曲時(shí)，與該壓電片的一端和另一端之間更靠一端側(cè)的部位接觸來限制該部位的彎曲，由此避免壓電片的另一端與容器的內(nèi)壁部碰撞到。另一發(fā)明提供一種外力檢測(cè)傳感器，其用于基于壓電片的振蕩頻率檢測(cè)作用于壓電片的外力，該外力檢測(cè)傳感器的特征在于，包括懸臂式的壓電片，其一端側(cè)被支承于基座；一個(gè)激勵(lì)電極，其為了使該壓電片振蕩而設(shè)置于該壓電片的一面?zhèn)?，與振蕩電路
5電連接；另一個(gè)激勵(lì)電極，其設(shè)置于上述壓電片的另一面?zhèn)?；可變電容形成用的可?dòng)電極，其在上述壓電片中設(shè)置于從上述一端側(cè)離開的部 位，與上述另一側(cè)的激勵(lì)電極電連接；和固定電極，其與上述壓電片隔開間隔，設(shè)置成與上述可動(dòng)電極相對(duì)，并且因壓電片 的彎曲而使與上述可動(dòng)電極之間的電容發(fā)生變化，由此形成可變電容，該固定電極與上述 振蕩電路連接。發(fā)明效果 本發(fā)明在施加外力于壓電片而彎曲或變?yōu)閺澢潭葧r(shí)，壓電片側(cè)的可動(dòng)電極和與 該可動(dòng)電極相對(duì)的固定電極之間的距離發(fā)生變化，因此，兩電極間的電容發(fā)生變化，以該電 容變化作為壓電片的振蕩頻率的變化來掌握。由于壓電片微小的變形也能夠作為振蕩頻率 的變化檢測(cè)，所以能夠高精度地測(cè)定施加于壓電片的外力，而且裝置結(jié)構(gòu)簡單。


圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的外力檢測(cè)裝置作為加速度檢測(cè)裝置的第一實(shí)施方式的 主要部分的縱截側(cè)面圖。圖2是表示在第一實(shí)施方式中使用的晶體振子的俯視和仰視的平面圖。圖3是表示加速度檢測(cè)裝置的電路結(jié)構(gòu)的方框圖。圖4是表示上述加速度檢測(cè)裝置的等效電路的電路圖。圖5是表示使用上述加速度檢測(cè)裝置取得的加速度與頻率差的關(guān)系的特性圖。圖6是表不第一實(shí)施方式的變形例的縱截側(cè)面圖。圖7是表不第一實(shí)施方式的變形例的縱截側(cè)面圖。圖8是應(yīng)用本發(fā)明的外力檢測(cè)裝置作為加速度檢測(cè)裝置的第二實(shí)施方式的縱截 側(cè)面圖。圖9是沿圖8的A-A線的橫截俯視圖。圖10是沿圖8的B-B線的橫截俯視圖。圖11是表示在第二實(shí)施方式中使用的晶體振子的背面?zhèn)鹊母┮晥D。圖12是表示在第二實(shí)施方式中晶體片2因外力而彎曲的樣子和各部的尺寸的縱 截側(cè)面圖。圖13是表示第二實(shí)施方式的加速度檢測(cè)裝置的電路的方框電路圖。圖14是表示第二實(shí)施方式的加速度檢測(cè)裝置的一部分的外觀的外觀圖。圖15是表示本發(fā)明的其它變形例的縱截側(cè)面圖。圖16是表示本發(fā)明的其它變形例的縱截側(cè)面圖。圖17是表示本發(fā)明的其它變形例的縱截側(cè)面圖。圖18是表示在圖17所示的加速度檢測(cè)裝置中使用的晶體片的立體圖。圖19是表示第三實(shí)施方式的晶體振子的結(jié)構(gòu)和方框電路的結(jié)構(gòu)圖。圖20是表不第二實(shí)施方式和第三實(shí)施方式的變形例的方框圖。圖21是表示在本發(fā)明中使用的晶體片的支承結(jié)構(gòu)的其它的例子的立體圖。圖22是表示在本發(fā)明中使用的晶體片的支承結(jié)構(gòu)的其它的例子的立體圖。
圖23是表示第四實(shí)施方式的主要部位的縱截側(cè)面圖。
圖24是表示在第四實(shí)施方式中使用的晶體振子的俯視圖。
圖25是表示在第四實(shí)施方式中使用的晶體振子的其它的例子的側(cè)面圖。
圖26是表示在第四實(shí)施方式中使用的晶體振子的其它的例子的立體圖。
圖27是表示在第五實(shí)施方式中使用的晶體振子的俯視圖。
圖28是表示從下側(cè)觀察圖27所示的晶體板的狀態(tài)的俯視圖。
圖29是表示在第五實(shí)施方式中使用的晶體振子的其它的例子的俯視圖。
圖30是表示第六實(shí)施方式的主要部分的縱截側(cè)面圖。
圖31是沿圖30的C-C線的橫截俯視圖。
圖32是表示第六實(shí)施方式的其它的例子的俯視圖。
符號(hào)說明
I容器
11底座
12導(dǎo)電路
14、14A、14B 振蕩電路
15開關(guān)部
2晶體片
20晶體板
21空間
22框部
31、31A、31B 激勵(lì)電極
4U41A.41B 激勵(lì)電極
5、5A、5B 可動(dòng)電極
6固定電極
7突起部
100頻率檢測(cè)部
101數(shù)據(jù)處理部具體實(shí)施方式
(第—-實(shí)施方式)
對(duì)在加速度檢測(cè)裝置中應(yīng)用本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖I是表示相當(dāng)于
作為加速度檢測(cè)裝置的傳感器部分的外力檢測(cè)傳感器的加速度傳感器的圖，圖I中，I是由長方體形狀的密閉型的例如晶體構(gòu)成的容器，在內(nèi)部封入惰性氣體例如氮?dú)?。該容器由形成基座的下部分和用周緣部與該下部分接合的上部分構(gòu)成。另外，容器I并不一定限定于密閉型的容器。在容器I內(nèi)設(shè)置有由晶體構(gòu)成的底座11，在該底座11的上表面通過導(dǎo)電性粘接劑10固定作為壓電片的晶體片2的一端側(cè)。即，晶體片2被懸臂支承于底座11。晶體片2是例如將X剪切的晶體形成長條狀的晶體片，厚度例如設(shè)定為數(shù)十μ m數(shù)量級(jí)、例如
O.03mm。因此，通過在與晶體片2交叉的方向上施加加速度，前端部彎曲。晶體片2如圖2(a)所示，在晶體片2的上表面的中央部設(shè)置有一個(gè)激勵(lì)電極31，另外，如圖2(b)所示，在晶體片2的下表面的與上述激勵(lì)電極31相對(duì)的部位設(shè)置有另一個(gè)激勵(lì)電極41，構(gòu)成晶體振子。帶狀的引出電極32與上表面?zhèn)鹊募?lì)電極31連接，該引出電極32在晶體片2的一端側(cè)向下表面折回，與導(dǎo)電性粘接劑10接觸。在底座11的上表面設(shè)置有由金屬層構(gòu)成的導(dǎo)電路12，該導(dǎo)電路12經(jīng)由支承容器I的絕緣基板13，與絕緣基板 13上的振蕩電路14的一端連接。帶狀的引出電極42與下表面?zhèn)鹊募?lì)電極41連接，該引出電極42引出到晶體片 2的另一端側(cè)(前端側(cè))，與可變電容形成用的可動(dòng)電極5連接。在一個(gè)容器I側(cè)設(shè)置有可變電容形成用的固定電極6。在容器I的底部設(shè)置有由凸出(convex)狀的晶體構(gòu)成的突起部7。該突起部7在俯視圖上看時(shí)為四邊形。本發(fā)明通過基于晶體片2的變形發(fā)生的可動(dòng)電極5與固定電極6之間的電容變化檢測(cè)外力，所以能夠?qū)⒖蓜?dòng)電極5稱為檢測(cè)用電極。固定電極6在該突起部7以與可動(dòng)電極5大體相對(duì)的方式設(shè)置。晶體片2具有當(dāng)過大接觸而使前端與容器I的底部碰撞到時(shí)，因“裂開”的現(xiàn)象而使結(jié)晶塊容易出現(xiàn)缺口的性質(zhì)。因此，晶體片2過大搖擺時(shí)，以比可動(dòng)電極5更靠晶體片2的基端側(cè)(一端側(cè))的部位與突起部7碰撞到的方式?jīng)Q定突起部7的形狀。圖I等中與實(shí)際的裝置相比稍微改變樣子地記載，而實(shí)際上較大地使容器I振動(dòng)時(shí)，比晶體片2的前端更靠中央附近的部位與突起部7碰撞到。S卩，上述突起部7在晶體片2過度彎曲時(shí)，比該晶體片2更靠一端側(cè)的部分接觸， 由此，通過限制晶體片2的該部位的彎曲，具有避免晶體片2的前端部與容器I的內(nèi)壁部碰撞到的作用。固定電極6經(jīng)由導(dǎo)電路15與振蕩電路14的另一端連接，該振蕩電路14經(jīng)由突起部7的表面和絕緣基板13布線。圖3表示加速度傳感器的配線的連接狀態(tài)。圖3中，101 為由例如由個(gè)人計(jì)算機(jī)構(gòu)成的數(shù)據(jù)處理部，該數(shù)據(jù)處理部101具有如下功能基于從頻率檢測(cè)部100得到的頻率信息例如頻率，求出未對(duì)晶體片2施加加速度時(shí)的頻率f0與施加加速度時(shí)的頻率Π之差，參照與根據(jù)該頻率差算出的頻率的變化量和加速度對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表， 求出加速度。頻率信息不限于頻率差的變化量，也可以是頻率的差。圖4表不等效電路。圖4中，LI為與晶體振子的質(zhì)量對(duì)應(yīng)的串聯(lián)電感，Cl為串聯(lián)電容，Rl為串聯(lián)電阻，CO為包含電極間電容的有效并聯(lián)電容。上表面?zhèn)鹊募?lì)電極31和下表面?zhèn)鹊募?lì)電極41與振蕩電路14連接，而形成于上述可動(dòng)電極5與固定電極6之間的可變電容Cv介于下表面?zhèn)鹊募?lì)電極與振蕩電路14之間。也可以在晶體片2的前端部設(shè)置有砝碼，在施加加速度時(shí)使彎曲量變大。在這種情況下，既可以增大可動(dòng)電極5的厚度兼用作砝碼，也可以在晶體片2的下表面?zhèn)扰c可動(dòng)電極5不同單獨(dú)設(shè)置砝碼，或者也可以在晶體片2的上表面?zhèn)仍O(shè)置砝碼。在此，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60122-1，晶體振蕩電路的一般式如下面的⑴式所示。FL = FrX (1+x)X = (Cl/2) X I/(C0+CL)......(I)FL為施加負(fù)載于晶體振子時(shí)的振蕩頻率，F(xiàn)r為晶體振子自身的諧振頻率。在本實(shí)施方式中，如圖3和圖4所示，晶體片2的負(fù)載電容為CL加上Cv的值，因此，代替⑴式的CL，代入用⑵式表示的y。y = I/ (l/Cv+1/CL)......(2)
因此，晶體片2的彎曲量從狀態(tài)I變?yōu)闋顟B(tài)2，由此當(dāng)可變電容Cv從Cvl變?yōu)镃v2 時(shí)，頻率的變化dFL可以用(3)式表示。dFL = FL1-FL2 = AXCL2X (Cv2_Cvl)/(BXC)... (3)在此，A = ClXFr/2B = CO X CL+ (CO+CL) X Cv IC = CO X CL+ (C0+C1) X Cv2另外，將未對(duì)晶體片2施加加速度時(shí)的所謂處于基準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的可動(dòng)電極5與固定電極6之間的間隔距離設(shè)為dl，將對(duì)晶體片2施加加速度時(shí)的上述間隔距離設(shè)為d2時(shí)，(4) 式成立。Cvl = SX ε /dlCv2 = SX ε /d2......(4)其中，S為可動(dòng)電極5和固定電極6的相對(duì)區(qū)域的面積，ε為相對(duì)介電常數(shù)。由于dl為已知，所以可知dFL和d2存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。這種實(shí)施方式的作為傳感器部分的加速度傳感器，即使在未施加與加速度對(duì)應(yīng)的外力的狀態(tài)下，晶體片2也處于少許彎曲的狀態(tài)。另外，晶體片2是處于彎曲狀態(tài)或保持水平姿勢(shì)，根據(jù)晶體片2的厚度來確定。而且，這種結(jié)構(gòu)的加速度傳感器例如使用橫擺檢測(cè)用的加速度傳感器和縱擺檢測(cè)用的加速度傳感器，前者設(shè)置成晶體片2為垂直，后者設(shè)置成晶體片2為水平。而且，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)或施加模擬振動(dòng)時(shí)，晶體片2如圖I點(diǎn)劃線所示或圖3實(shí)線所示地彎曲。如上所述，將未對(duì)晶體片2施加外力的基準(zhǔn)狀態(tài)下可動(dòng)電極5與固定電極6之間的電容設(shè)為Cvl時(shí)，對(duì)晶體片2施加外力而使該晶體片2彎曲時(shí)，兩電極5、6之間的距離變化，所以電容從Cvl開始變化。因此，從振蕩電路14輸出的振蕩頻率發(fā)生變化。在未施加振動(dòng)的狀態(tài)下，將利用作為頻率信息檢測(cè)部的頻率檢測(cè)部100檢測(cè)出的頻率設(shè)為FLl，將施加了振動(dòng)(加速度)的情況下的頻率設(shè)為FL2時(shí)，頻率的差FL1-FL2可以用(3)表示。本發(fā)明者根據(jù)頻率的差FL1-FL2算出從狀態(tài)I變化為狀態(tài)2時(shí)的頻率的變化率，調(diào)查頻率的變化率KFL1-FL2)/FL1}與加速度的關(guān)系，得到圖5所示的關(guān)系。因此， 能夠證明通過測(cè)定上述頻率的差，求出加速度。另外，F(xiàn)Ll的值是以某溫度為基準(zhǔn)溫度，該基準(zhǔn)溫度例如25°C的頻率的值。根據(jù)上述實(shí)施方式，將施加于晶體片2的外力作為基于晶體片2的彎曲造成的可動(dòng)電極5與固定電極6之間的電容變化的振蕩頻率的變化而掌握。因此，晶體片2微小的變形也能夠作為振蕩頻率的變化檢測(cè)，所以能夠高精度地測(cè)定施加于晶體片2的外力，而
且裝置結(jié)構(gòu)簡單。為了防止晶體片2的前端與容器I側(cè)碰撞到，也可以是圖6所示的結(jié)構(gòu)。在該例子中，在晶體片2的比可動(dòng)電極5更靠基端部側(cè)的位置形成為俯視時(shí)與晶體片2相同寬度的四邊形，但從側(cè)面看時(shí)，以與對(duì)晶體片2施加力時(shí)的彎曲形狀對(duì)應(yīng)的方式設(shè)置有上表面曲面形狀的突起部7。另外，固定電極6設(shè)置于與突起部7分離的底座61。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選設(shè)置有突起部7，但也可以是如圖7所示未設(shè)置突起部7的結(jié)構(gòu)。另外，圖6、圖7中省略激勵(lì)電極等。
(第二實(shí)施方式)下面，參照?qǐng)D8 圖14對(duì)于在加速度傳感器中應(yīng)用本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。該第二實(shí)施方式在設(shè)置兩組已述的晶體片2、激勵(lì)電極31、41、可動(dòng)電極5、固定電極6 和振蕩電路14的組這一點(diǎn)上與第一實(shí)施方式不同。301為構(gòu)成容器I的下側(cè)的形成基座的下部分，302為形成容器I的上側(cè)的形成蓋體的上部分。對(duì)于晶體片2和振蕩電路14，在一組的部件上添加符號(hào)“A”，在另一組的部件上添加符號(hào)“B”。圖8表示一側(cè)的晶體片2，從側(cè)面看的圖與圖I相同。俯視圖8的壓力傳感器的內(nèi)部時(shí)，如圖9所示，第一晶體片2A和第二晶體片2B橫向平行地配置。由于這些晶體片2A、2B為相同結(jié)構(gòu)，所以對(duì)一側(cè)晶體片2A進(jìn)行說明時(shí)，在晶體片 2A的一面?zhèn)?上表面?zhèn)?寬度窄的引出電極32從一端側(cè)向另一端側(cè)延伸，在該引出電極 32的前端部一個(gè)激勵(lì)電極31形成為方形形狀。并且，如圖9和圖11所示，在晶體片2A的另一面?zhèn)?下表面?zhèn)?與一個(gè)激勵(lì)電極31相對(duì)地形成有另一個(gè)激勵(lì)電極41，寬度窄的引出電極42向該激勵(lì)電極41的晶體片2的前端側(cè)延伸。另外，在該引出電極42的上述前端側(cè)形成有長條狀的可變電容形成用的可動(dòng)電極5。這些電極31等由導(dǎo)電膜例如金屬膜形成。在容器I的底部與圖I同樣地設(shè)置有由凸出狀的晶體構(gòu)成的突起部7，突起部7的橫寬設(shè)定成與2片晶體片2A、2B的配置對(duì)應(yīng)的大小。即，突起部7設(shè)定成包含2片晶體片 2A、2B的投影區(qū)域的大小。而且，如圖9和圖10所示，在突起部7上按每個(gè)晶體片2A的可動(dòng)電極5和晶體片2B的可動(dòng)電極5設(shè)置有長條狀的固定電極6。另外，在圖8等中因優(yōu)先考慮結(jié)構(gòu)的理解的容易度，所以未正確地記載晶體片2彎曲形狀，但在根據(jù)后述尺寸制作的情況下，當(dāng)晶體片2過度擺動(dòng)時(shí)，比晶體片2的前端更靠中央附近與突起部7碰撞到。關(guān)于晶體片2及其周邊部位，參照?qǐng)D12對(duì)各部的尺寸的一例進(jìn)行說明。晶體片2 的長度尺寸S和寬度尺寸分別為18mm和3mm。晶體片2的厚度例如為數(shù)μπι。與水平面平行地設(shè)定晶體片2的一端側(cè)的支承面時(shí)，在未施加加速放置的狀態(tài)下，因自重而成為彎曲的狀態(tài)，其彎曲量dl例如為150 μπι左右，容器I的下部分的凹部空間的深度d0例如為 175 μ m0另外，突起部7的高度尺寸例如為55 60 μ m程度。這些尺寸只不過是一個(gè)例子。表示晶體片2的優(yōu)選尺寸的一例時(shí)，長度尺寸為15mm 25mm，寬度尺寸為
I.5mm 3. Omm,厚度為20 μ m 25 μ m。優(yōu)選這樣的尺寸的理由如下。晶體片2的長度尺寸越大，前端部的尺寸變化越大，靜電電容的變化增大，成為高靈敏度，但大幅增加長度尺寸時(shí)，撓度增加，可變電極5和固定電極6可能會(huì)接觸。圖13表示第二實(shí)施方式的加速度檢測(cè)裝置的電路。另外，圖14表示加速度檢測(cè)裝置的一部分外觀。與第一實(shí)施方式不同的部位，分別與第一晶體片2A和第二晶體片2B對(duì)應(yīng)地連接第一振蕩電路14A和第二振蕩電路14B，按每個(gè)第一晶體片2A和第二晶體片2B，形成包含振蕩電路14A(14B)、激勵(lì)電極31、41、可動(dòng)電極5和固定電極6的振蕩環(huán)。來自這些振蕩電路14A、14B的輸出被輸送到頻率信息檢測(cè)部102，在此檢測(cè)出來自各振蕩電路14A、 14B的振蕩頻率的差或頻率的變化率之差。所謂頻率的變化率，是如下的意思。其是將在振蕩電路14A中晶體片2A因自重而彎曲的基準(zhǔn)狀態(tài)的頻率稱為基準(zhǔn)頻率時(shí)，晶體片2A因加速度而進(jìn)一步彎曲頻率發(fā)生變化時(shí)，用頻率的變化量/基準(zhǔn)頻率表示的值，例如用PPb的單位表示。同樣，對(duì)于晶體片2B，也計(jì)算頻率的變化率，這些變化率的差作為與頻率對(duì)應(yīng)的信息向數(shù)據(jù)處理部101輸出。在數(shù)據(jù)處理部101中將例如與變化率的差和加速度的大小對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，能夠基于該數(shù)據(jù)與變化率的差檢測(cè)加速度。列舉晶體片2A(2B)彎曲量(晶體片一直線延伸的狀態(tài)與彎曲時(shí)的前端部分的高度等級(jí)的差)與頻率的變化量之間的關(guān)系的一例時(shí)，例如，晶體片2的前端以10_5μπι數(shù)量級(jí)變化時(shí)，在振蕩頻率為70MHz的情況下，頻率的變化量為O. 65ppb。因此，也能夠正確地檢測(cè)極小的外力例如加速度。根據(jù)第二實(shí)施方式，因?yàn)樵谙嗤臏囟拳h(huán)境配置晶體片2A和晶體片2B，所以即使晶體片2A和晶體片2B各自的頻率因溫度發(fā)生變化，也可以消除該變化量，作為結(jié)果能夠只檢測(cè)基于晶體片2A、2B的彎曲的頻率的變化量，所以具有檢測(cè)精度高的效果。(第一實(shí)施方式或第二實(shí)施方式的變形例)圖15 圖18記載本發(fā)明的變形例。圖15所示的加速度傳感器在晶體片2的前端側(cè)形成晶體片2的激勵(lì)極31、41，下表面?zhèn)鹊募?lì)電極41兼用可動(dòng)電極5。圖16所示的加速度傳感器采用作為包含晶體片2的晶體振子使在第二實(shí)施方式中使用的晶體片2A(2B)的上表面和下表面相反的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，晶體片2介于可動(dòng)電極5與固定電極6之間，但這種結(jié)構(gòu)也可以得到同樣的作用、效果。圖17所示的加速度傳感器，在第二實(shí)施方式中使用的晶體片2A(2B)中使下表面?zhèn)鹊目蓜?dòng)電極5繞入上表面?zhèn)?，并且以與該可動(dòng)電極5相對(duì)的方式在容器I的內(nèi)部空間的內(nèi)壁上表面?zhèn)仍O(shè)置固定電極6。圖18表示圖17所示的加速度傳感器的晶體振子。在這種情況下也能得到同樣的作用、效果。圖15 圖18記載的變形例不用說，也可以作為與后述的第三實(shí)施方式以后的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的變形例應(yīng)用。(第三實(shí)施方式)本發(fā)明的第三實(shí)施方式在使用兩個(gè)晶體振子這一點(diǎn)上與第二實(shí)施方式相同，但一個(gè)晶體振子以未經(jīng)由可變電容而在晶體片2的兩面的激勵(lì)電極31、41與振蕩電路之間形成振蕩環(huán)的方式構(gòu)成。即，是未在第二實(shí)施方式(參照?qǐng)D9)中使用的晶體片2B的下方側(cè)設(shè)置固定電極6的結(jié)構(gòu)，并且是將引出電極從晶體片2B的另一個(gè)激勵(lì)電極41繞入晶體片2B 的一端側(cè)(基端側(cè))，將第二振蕩電路14B與該引出電極電連接的結(jié)構(gòu)。圖19是表示包含第三實(shí)施方式的方框電路和晶體片2B的晶體振子的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。第二晶體片2B的下表面?zhèn)鹊囊鲭姌O，繞入到支承部11，在該支承部11經(jīng)由導(dǎo)電性粘接劑與在容器I內(nèi)布線的導(dǎo)電路連接，而圖19中為了避免復(fù)雜化而省略。在用與第二實(shí)施方式的比較進(jìn)行說明時(shí)，也可以以保留相當(dāng)于可動(dòng)電極5的金屬膜的狀態(tài)將該金屬膜作為砝碼使用。根據(jù)第三實(shí)施方式，由于將晶體片(檢測(cè)用晶體片)2A和晶體片(檢測(cè)用晶體片)2B配置于共用的容器I內(nèi)，所以配置于相同的溫度環(huán)境。在此，通過對(duì)晶體片2A施加加速度而使該晶體片2A彎曲，電極5、6之間的電容(可變電容)發(fā)生變化，包含晶體片2A 的晶體振子的振蕩頻率(第一振蕩電路14A的振蕩頻率)的頻率從fl變?yōu)閒2。fl為基準(zhǔn)溫度下的基準(zhǔn)狀態(tài)的頻率。這時(shí)的頻率的變化率為(f2-fl)/H，該變化率的值中也包含溫度變化成分。
另一方面，當(dāng)環(huán)境溫度從基準(zhǔn)溫度偏離時(shí)，包含參照用晶體片2B的晶體振子的振蕩頻率(第二振蕩電路14B的振蕩頻率)的頻率從fl'變?yōu)閒2'。fl、fT為基準(zhǔn)溫度 (例如25°C)的基準(zhǔn)狀態(tài)的頻率。這時(shí)的頻率的變化率為(fT -fV )/ \'，但在該變化率的值中也包含溫度變化量。因此，作為兩者的變化率的差的Kf2-fl)/fl}-{(f2' -fl' )/fl' }的值，消除環(huán)境溫度的變化造成的晶體振子的變化量。因此，預(yù)先求出該變化率的差值與加速度的值的關(guān)系，利用頻率檢測(cè)部102求出變化率的差值，在數(shù)據(jù)處理部101中根據(jù)變化率的差值求出加速度的大小，由此能夠高精度地測(cè)定加速度。(第二實(shí)施方式和第三實(shí)施方式的變形例)在使用包含第一晶體片2A的晶體振子和包含第二晶體片2B的晶體振子的實(shí)施方式中，如圖20所示，也可以對(duì)于這些晶體振子將振蕩電路14共用，利用開關(guān)部15將一個(gè)晶體振子和另一個(gè)晶體振子與振蕩電路14交替連接，形成振蕩環(huán)。在這種情況下，第一晶體片2A的振蕩頻率和第二晶體片2B的振蕩頻率分時(shí)地被頻率檢測(cè)部102獲得。開關(guān)部15 切換的時(shí)刻例如能夠設(shè)定成按每IOOms切換振蕩環(huán)。切換時(shí)的初始時(shí)間因振動(dòng)而不穩(wěn)定， 所以將參數(shù)設(shè)定成利用頻率檢測(cè)部102檢測(cè)穩(wěn)定后的頻率。另外，如圖21所示，例如對(duì)方型的晶體板20進(jìn)行蝕刻，制作框部21和從框部21 的一邊平行地延伸的第一晶體片2A和第二晶體片2B —體化的結(jié)構(gòu)體(晶體板20)，也可以如圖22所示，是在材質(zhì)為晶體的容器的下部分301與上部分302之間夾著晶體板20成為 3片重疊的形態(tài)，并將該3片貼合的結(jié)構(gòu)。圖21中，22表示切口而形成的空間。另外，可動(dòng)電極5從下表面?zhèn)壤@入上表面?zhèn)?，也具有砝碼的作用?？虿?1的配線結(jié)構(gòu)為在框部21中引出電極32布線的部分形成相當(dāng)于電極32的膜厚的量的深度的槽，在該槽內(nèi)圍上引出電極32。并且可以形成從槽的底部貫通框部21和容器的下部分301的貫通孔，成為經(jīng)由該貫通孔內(nèi)向外繞上配線的結(jié)構(gòu)。像這樣，在制作所謂的帶框的晶體片2A、2B的情況下，例如只重疊這樣3片，特別是即使未加壓也能夠使晶體彼此貼緊，但也可以加壓。在這種情況下，也能夠采用例如僅對(duì)一個(gè)晶體片2A在前端部的下方側(cè)設(shè)置固定電極6，電配線如圖19所示的結(jié)構(gòu)。根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，與第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)。在圖I的結(jié)構(gòu)中可動(dòng)電極5與固定電極6的間隔尺寸因?qū)щ娦哉辰觿?0的量而有所不同，所以難以進(jìn)行上述間隔尺寸的設(shè)定作業(yè)，但根據(jù)圖22的結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)晶體板20的厚度，確定晶體片2A、2B 的彎曲程度，由此確定上述間隔尺寸，所以容易進(jìn)行上述的設(shè)定作業(yè)。(第四實(shí)施方式)第四實(shí)施方式是在晶體片2中設(shè)置有激勵(lì)電極31、41的部位與設(shè)置有可動(dòng)電極5 的部位的晶軸不同的結(jié)構(gòu)，晶體片2為雙晶。這種結(jié)構(gòu)的一例能夠舉出下例由AT剪切的晶體片構(gòu)成設(shè)置有激勵(lì)電極31、41的部位，由DT剪切的晶體片構(gòu)成設(shè)置有可動(dòng)電極5的部位。所謂AT剪切的晶體和DT剪切的晶體，在忽略正負(fù)的情況下，雖然X軸延伸方向相同， 但X軸的正負(fù)為180度相反。即，X軸的正方向相互反向。另外，所謂DT剪切的晶體，X軸延伸的方向性質(zhì)上與DT剪切的晶體情況不同，也包括近似DT剪切的方向的情況，作為這種意思使用該用語。圖23表示該實(shí)施方式的傳感器部分，在晶體片2中激勵(lì)電極31的前端側(cè)和可動(dòng)電極5 (是晶體片2側(cè)的電極，與固定電極6相對(duì)的部位)的晶體片2的基端側(cè)之間存在AT 剪切部分和DT剪切部分的邊界部分。即，比該邊界部分更靠晶體片2的基端側(cè)例如為AT 剪切的晶體，比該邊界更靠晶體片2的前端側(cè)為DT剪切的晶體。圖23中為了區(qū)域兩部分， 使晶體片2陰影的方向相互不同。圖24是從上看包含圖23所示的晶體片2的晶體振子的圖，分別用SI表示第一晶體部分(例如AT剪切部分)，用S2表示第二晶體部分(例如DT剪切部分)。SI、S2的晶軸相互不同。像這樣，晶體片2上形成雙晶的理由是為了消除，在設(shè)置有激勵(lì)電極31、41的晶體部分與設(shè)置有作為檢測(cè)用電極的可動(dòng)電極5的晶體部分之間發(fā)生彈性結(jié)合的可能。而且，作為避免上述彈性結(jié)合的更有效的方法，可以舉出在雙方晶體部分之間設(shè)置彈性的邊界部位，該部位的結(jié)構(gòu)能夠舉出形成凹部、孔部、階梯。這些結(jié)構(gòu)中，在考慮晶體片2的強(qiáng)度的情況下，能夠稱為階梯適合的結(jié)構(gòu)。因此， 如圖25和圖26所示，使第二晶體部分S2的晶體片2的厚度比第一晶體部分SI的晶體片2 的厚度大是有效的。然而，AT剪切的晶體的頻率常數(shù)為1670kHz ^mnuDT剪切的晶體的頻率常數(shù)為2600kHz ·πιπι。因此，只要兩者的厚度一定，則DT剪切的晶體的諧振頻率fT方比AT 剪切的晶體的諧振頻率fS大。因此，使第二晶體部分S2的厚度比第一晶體部分SI的厚度大時(shí)，第二晶體部分S2的諧振頻率變小，所以存在兩者的諧振頻率極為近似的(fSNfT) 厚度。因DT剪切的晶體的頻率溫度特性為一次式，所以當(dāng)兩者的頻率近似時(shí)有彈性的結(jié)合的可能，所以優(yōu)選避免這種厚度關(guān)系。增大晶體片2的前端部的厚度的結(jié)構(gòu)，能夠說對(duì)該厚度大的部分起到砝碼的作用是有利的結(jié)構(gòu)，另外，通過在晶體片2的中間設(shè)置階梯來避免上述的彈性的結(jié)合這點(diǎn)也是有效的。而且，如上所述，將晶體片2分成第一晶體部分SI和第二晶體部分S2的結(jié)構(gòu)也是更有效的方法。但是在采用這種結(jié)構(gòu)例如圖25和圖26所示的結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選將厚度尺寸設(shè)定成第一晶體部分SI的諧振頻率比第二晶體部分S2的諧振頻率大(fS > fT)。在此，制造具有雙晶(具有相互不同的晶軸的晶體)的晶體片2的方法能夠舉出如下方法例如對(duì)AT剪切的晶體片2局部地照射激光，加熱至530°C程度，實(shí)施局部的退火。更具體地說，能夠舉出如下方法在晶體片2中要從AT剪切的晶體變化到DT剪切的晶體的區(qū)域掃描固定的點(diǎn)徑例如碳酸氣體激光。在激光透過而加熱不充分的情況下，也可以在晶體片2的一面?zhèn)刃纬山饘倌?，從另一面?zhèn)日丈浼す猓?jīng)由金屬膜加熱晶體片2。另外，也可以代替使用規(guī)定的點(diǎn)徑的激光，使用激光的照射區(qū)域?qū)挼难b置，在這種情況下，例如，對(duì)要變化到DT剪切的區(qū)域以外的區(qū)域，也可以例如以晶體片稍微浮起的狀態(tài)配置不銹鋼制的掩膜。如上所述，作為在晶體片2形成第一晶體部分SI和第二晶體部分S2的優(yōu)點(diǎn)，能夠舉出即使設(shè)置有激勵(lì)電極31、41的部位與設(shè)置有可動(dòng)電極5的部位為相同的厚度，產(chǎn)生彈性結(jié)合的可能也小。因此，對(duì)于晶體片2需要用于得到雙晶的熱處理工序，但不需要進(jìn)行使厚度不同的機(jī)械加工作業(yè)，所以制造工序簡單。另一方面，如圖25所示，由于使第二晶體部分S2厚度比第一晶體部分SI的厚度大也是有效的方法，所以只要根據(jù)使用的頻率、作為測(cè)定對(duì)象的外力的大小等判斷哪種結(jié)構(gòu)有利來設(shè)計(jì)即可。在任一情況下，與只形成單晶區(qū)域的結(jié)構(gòu)相比，形成第一晶體部分SI和第二晶體部分S2是有利的，能夠使設(shè)計(jì)的自由度變大，結(jié)構(gòu)的選擇變寬泛。另外，也可以以設(shè)置有激勵(lì)電極31、41的部位為DT剪切的晶體，以設(shè)置有可動(dòng)電極5的部位為AT剪切的晶體。作為在晶體片2中設(shè)置有激勵(lì)電極31、41的部位和設(shè)置有可動(dòng)電極5的部位的晶軸不同的結(jié)構(gòu)的例子，可以是X軸的延伸的方向相互不同，即X軸交叉的關(guān)系。在晶體片2形成雙晶的第四實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)也能夠應(yīng)用于其它實(shí)施方式，例如， 也能夠應(yīng)用于在第二實(shí)施方式中使用的第一晶體片2A和第二晶體片2B。(第五實(shí)施方式)第五實(shí)施方式，作為第二實(shí)施方式和第三實(shí)施方式的變形例，能夠說是圖21所示的結(jié)構(gòu)的更進(jìn)一步的變形例。圖27(上表面圖)和圖28(下表面圖)所示的結(jié)構(gòu)體，表示在第五實(shí)施方式使用的晶體片2。在該結(jié)構(gòu)體中與圖21所示的晶體板20不同的點(diǎn)，能夠說是共用第一晶體片2A和第二晶體片2B的結(jié)構(gòu)，換言之，是在I片晶體片2中設(shè)置有包含激勵(lì)電極31A和可動(dòng)電極5A的第一組，以及包含激勵(lì)電極31B和可動(dòng)電極5B的組的結(jié)構(gòu)。 圖27中可動(dòng)電極5A、5B形成于晶體片2的下表面?zhèn)?，但為了容易地理解圖，作為在上表面?zhèn)纫残纬煽蓜?dòng)電極5A、5B具有作為砝碼的作用的結(jié)構(gòu)來表示。圖27中由于晶體片2為I 片，所以為了區(qū)別振蕩環(huán)組而附加A、B符號(hào)。在一個(gè)可動(dòng)電極5A的下方側(cè)設(shè)置有固定電極6，而在另一個(gè)可動(dòng)電極5B的下方側(cè)未設(shè)置固定電極6。設(shè)置另一個(gè)可動(dòng)電極5B的理由是因?yàn)?，通過與晶體片2的寬度方向中心對(duì)稱地配置可動(dòng)電極5A、5B，較好地維持晶體片2的寬度方向的平衡，消除彎曲時(shí)的姿勢(shì)的扭曲(起伏的姿勢(shì))，使靜電電容的變化相對(duì)于晶體片2的彎曲量穩(wěn)定。因此，另一個(gè)可動(dòng)電極5B能夠說是平衡用的虛設(shè)膜，為了避免用語上的混亂而統(tǒng)一用“可動(dòng)電極”這個(gè)用語。另外，從圖27和圖28可知，與激勵(lì)電極3IA相對(duì)的激勵(lì)電極41A經(jīng)由引出電極42A 與可動(dòng)電極5A連接，而與激勵(lì)電極31B相對(duì)的激勵(lì)電極41B未與可動(dòng)電極5B連接。這種情況的配線如圖19所示，第一組形成有振蕩電路14A、激勵(lì)電極31A、激勵(lì)電極41A、可動(dòng)電極5A、固定電極6、振蕩電路14A的振蕩環(huán)，第二組形成有振蕩電路14B、激勵(lì)電極31B、激勵(lì)電極41B、振蕩電路14B的振蕩環(huán)。在這種情況下，也可以得到與第三實(shí)施方式所述的同樣的效果。另外，就晶體片2的寬度方向觀察時(shí)，第一組的激勵(lì)電極31A與第二組的激勵(lì)電極 31B非對(duì)稱配置。即，兩激勵(lì)電極31A、31B的位置在晶體片2的長度方向相互位移。因此， 能夠確實(shí)地避免第一組的振動(dòng)與第二組的振動(dòng)彈性結(jié)合。(第六實(shí)施方式)圖29表示在第六實(shí)施方式中使用的晶體板20的結(jié)構(gòu)。在該例中，圖27所示的晶體板20中沒有作為第二組的虛設(shè)電極的可動(dòng)電極5B，使第一組的可動(dòng)電極5A位于晶體片 2的寬度方向的中央部。就晶體片2的寬度方向的中心線觀察時(shí)，可動(dòng)電極5A配置成在左右(以寬度方向?yàn)樽笥曳较?等分布線，因此晶體片2的左右平衡好，在晶體片2彎曲時(shí)沒有姿勢(shì)扭曲，可變電容相對(duì)彎曲量對(duì)應(yīng)的變化量穩(wěn)定。在第五實(shí)施方式和第六實(shí)施方式中也能夠應(yīng)用第四實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。例如，能夠采用如下結(jié)構(gòu)使形成于晶體片2的前端側(cè)的DT剪切的晶體部分(或AT剪切的晶體部分) 與形成于晶體片2的基端側(cè)的AT剪切的晶體部分(或DT剪切的晶體部分)的邊界區(qū)域， 位于激勵(lì)電極31A與可動(dòng)電極5之間。在第二實(shí)施方式 第六實(shí)施方式中，與形成于晶體片2的第一組相當(dāng)?shù)臋z測(cè)用的晶體振子的振蕩頻率(晶體片2A的激勵(lì)電極31、41間的振蕩頻率或激勵(lì)電極31A、41A間的振蕩頻率)fl，和與第二組相當(dāng)?shù)膮⒄沼玫木w振子的振蕩頻率(晶體片2B的激勵(lì)電極 31、41間的振蕩頻率或激勵(lì)電極31B、41B間的振蕩頻率)f2的頻率差，優(yōu)選比以fl為基準(zhǔn)的兩頻率差的比率、即(f2-fl)/fl的絕對(duì)值IOOppm大。在使用第一組的晶體振子和第二組晶體振子消除與溫度變化對(duì)應(yīng)的頻率變化的方法中，兩者的頻率溫度特性越近似，即兩者的頻率差越小，效果越大，但當(dāng)頻率過于接近時(shí)，兩者彈性結(jié)合，頻率會(huì)從固有頻率開始變化。另一方面，當(dāng)兩者的頻率差大時(shí)，難以進(jìn)行數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，所以優(yōu)選例如頻率差的比率為3%以下。(第七實(shí)施方式)本實(shí)施方式是在晶體片2中由作為設(shè)置于相當(dāng)于基座的容器I的下部分的支承部的支承部件支承具有作為晶體振子作用的部位與因外力產(chǎn)生彎曲的部位之間的例子。即， 晶體片2的該支承部的支承部位是設(shè)置有激勵(lì)電極31、41的部位與設(shè)置有可動(dòng)電極5的部位之間。并且，施加外力于晶體片2時(shí)使晶體片2的彎曲程度變大，即為了得到高的靈敏度， 優(yōu)選最大程度確保從上述支承部位至晶體片2的前端的距離。圖30和圖31表示這種例子。在該例中，在容器的底部設(shè)置方型的支承部8，利用該支承部8的上表面，支承比晶體片2的下表面的激勵(lì)電極41更靠晶體片2的前端側(cè)例如 O. Imm 數(shù)_的部位。支承部8的橫寬優(yōu)選與晶體片2的寬度尺寸相同或比其大,但在能夠發(fā)揮能夠充分防止配置有激勵(lì)電極31、41的部位的彎曲的功能的情況下，也可以比晶體片2的寬度尺寸小。支承部8的高度尺寸，例如在晶體片2從底座11的上表面水平延伸的狀態(tài)下，設(shè)定為與晶體片2的下表面接觸的尺寸。圖30中放大記載了容器內(nèi)的結(jié)構(gòu)，所以實(shí)際的外力傳感器的一例的結(jié)構(gòu)與圖形有少許不同。作為支承部8的尺寸的一例，高度為例如O. 5mm 1mm、厚度為O. 3mm，橫寬與晶體片2的寬度相同為I. 6_。該尺寸是一個(gè)例子，根據(jù)容器I的結(jié)構(gòu)和晶體片2的設(shè)置位
置等確定。支承部8與晶體片2的下表面(與固定電極6相對(duì)的側(cè)面)通過例如導(dǎo)電性粘接劑或低介電玻璃等固接材料相互固定。另外，也可以是支承部8與晶體片2的下表面未相互固定的結(jié)構(gòu)。作為設(shè)置支承部8的方法，能夠舉出例如在制造容器I的下部分301時(shí)通過蝕刻形成的方法，但也可以與下部分301不同另外制造支承部8，利用粘接劑粘接。另外，使用支承部8的結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用于設(shè)置兩組的晶體振子求出這些晶體振子的振蕩頻率的差的例子即第二實(shí)施方式或第三實(shí)施方式等。在這種情況下，是對(duì)各組晶體片2A、2B (參照例如圖9)，利用支承部8如圖30、圖31所示，支承激勵(lì)電極31、41與可變電極5之間的部位的結(jié)構(gòu)。支承部8也可以按每個(gè)晶體片2A、2B獨(dú)立設(shè)置，也可以利用從晶體片2A的左緣至晶體片2B的右緣延伸的共用的支承部8支承晶體片2A、2B。對(duì)于使用兩組晶體振子的例子即圖27的結(jié)構(gòu)，用圖32表示使用支承部8的結(jié)構(gòu)。在此，在圖30所示的結(jié)構(gòu)中制作將激勵(lì)電極41與振蕩電路直接連接的樣品，多次測(cè)定載置于水平的面時(shí)的振蕩頻率f0和載置于從水平面以晶體片2的前端側(cè)低的方式傾斜10度的面時(shí)的振蕩頻率HO。頻率的變化率即(f0-fl0)/f0的值為O. Ippb 5ppb。與之相對(duì)，在上述樣品中，對(duì)于未設(shè)置支承部8的情況的樣品，進(jìn)行同樣試驗(yàn)，頻
15率的變化率即(f0-fl0)/f0的值為8ppb 45ppb。根據(jù)該結(jié)果可知，晶體片2因外力而彎曲時(shí)，在振蕩頻率的變化量中，晶體片2的振動(dòng)部位(設(shè)置有激勵(lì)電極31、41的部位)的彎曲造成的頻率的變化量所占的比率，設(shè)置有支承部8的結(jié)構(gòu)較小。該結(jié)果可以說是基于如下情況的結(jié)果即使晶體片2的支承部8的前端側(cè)彎曲，振動(dòng)部位因支承部8的存在而幾乎沒有彎曲。振動(dòng)部位的頻率的變化因再現(xiàn)性欠缺，所以如上所述，通過采用設(shè)置支承部8的結(jié)構(gòu)，能夠更準(zhǔn)確地得到與晶體片2彎曲對(duì)應(yīng)的頻率變化。如上所述，本發(fā)明不限于測(cè)定加速度，也能夠應(yīng)用于磁力測(cè)定、被測(cè)定物的傾斜程度的測(cè)定、流體的流量的測(cè)定、風(fēng)速的測(cè)定等。對(duì)測(cè)定磁力的情況的結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說明。在晶體片2的可動(dòng)電極5與激勵(lì)電極41 之間的部位形成磁性體的膜，當(dāng)該磁性體位于磁場(chǎng)時(shí)，晶體片2彎曲。另外，關(guān)于被測(cè)定物傾斜的程度的測(cè)定，使支承晶體片2或2A、2B的基座預(yù)先傾斜各種角度，針對(duì)各傾斜角度得到頻率信息，能夠根據(jù)將該基座設(shè)置于被測(cè)定面時(shí)的頻率信息檢測(cè)傾斜角度。另外，將晶體片2暴露在氣體和液體等流體中，能夠根據(jù)晶體片的彎曲量，通過頻率信息檢測(cè)流速。在這種情況下，晶體片2的厚度由流速的測(cè)定范圍等確定。另外，本發(fā)明也能夠應(yīng)用于測(cè)定重力的情況。
權(quán)利要求
1.一種外力檢測(cè)裝置，其檢測(cè)作用于壓電片的外力，該外力檢測(cè)裝置的特征在于，包括懸臂式的壓電片，其一端側(cè)被支承于基座；為了使該壓電片振動(dòng)而分別設(shè)置于該壓電片的一面?zhèn)群土硪幻鎮(zhèn)鹊囊粋€(gè)激勵(lì)電極和另一個(gè)激勵(lì)電極；與一個(gè)激勵(lì)電極電連接的振蕩電路；可變電容形成用的可動(dòng)電極，其在所述壓電片中設(shè)置于從所述一端側(cè)離開的部位，與所述另一個(gè)激勵(lì)電極電連接；固定電極，其與所述壓電片隔開間隔，設(shè)置成與所述可動(dòng)電極相對(duì)并且與所述振蕩電路連接，因壓電片彎曲而使與所述可動(dòng)電極之間的電容發(fā)生變化，由此形成可變電容；和頻率信息檢測(cè)部，其用于檢測(cè)作為與所述振蕩電路的振蕩頻率對(duì)應(yīng)的頻率信息的信號(hào)，其中形成從所述振蕩電路經(jīng)由一個(gè)激勵(lì)電極、另一個(gè)激勵(lì)電極、可動(dòng)電極和固定電極返回振蕩電路的振蕩環(huán)，由所述頻率信息檢測(cè)部檢測(cè)出的頻率信息，是用于評(píng)價(jià)作用于壓電片的力的信息。
2.如權(quán)利要求I所述的外力檢測(cè)裝置，其特征在于所述可變電容形成用的可動(dòng)電極，設(shè)置于所述壓電片的另一端側(cè)。
3.如權(quán)利要求I所述的外力檢測(cè)裝置，其特征在于作為由所述壓電片、激勵(lì)電極、可動(dòng)電極和固定電極構(gòu)成的組，設(shè)置有第一組和第二組，所述頻率信息檢測(cè)部，是求出按照對(duì)應(yīng)于所述第一組的振蕩頻率和對(duì)應(yīng)于所述第二組的振蕩頻率的差的信號(hào)的裝置。
4.如權(quán)利要求I所述的外力檢測(cè)裝置，其特征在于當(dāng)將所述壓電片稱為檢測(cè)用壓電片時(shí)，在共用的容器內(nèi)設(shè)置檢測(cè)用壓電片和參照用壓電片，在所述參照用壓電片的兩面分別設(shè)置一個(gè)激勵(lì)電極和另一個(gè)激勵(lì)電極，并且為了使該參照用壓電片振蕩，將一個(gè)激勵(lì)電極和另一個(gè)激勵(lì)電極與振蕩電路連接，所述頻率信息檢測(cè)部，是求出與對(duì)應(yīng)于檢測(cè)用壓電片的振蕩頻率和對(duì)應(yīng)于參照用壓電片的振蕩頻率的差對(duì)應(yīng)的信號(hào)的裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的外力檢測(cè)裝置，其特征在于所述檢測(cè)用壓電片和參照用壓電片共用。
6.如權(quán)利要求I所述的外力檢測(cè)裝置，其特征在于所述壓電片為晶體片，設(shè)置有激勵(lì)電極的部位的晶軸與設(shè)置有可動(dòng)電極的部位的晶軸相互不同。
7.如權(quán)利要求I所述的外力檢測(cè)裝置，其特征在于為了防止在壓電片上施加了外力時(shí)設(shè)置有激勵(lì)電極的部位彎曲，在所述基座設(shè)置有支承部，該支承部支承所述壓電片的下表面?zhèn)鹊募?lì)電極與可動(dòng)電極之間的部位。
8.如權(quán)利要求7所述的外力檢測(cè)裝置，其特征在于所述支承部的前端與壓電片相互固定。
9.如權(quán)利要求I所述的外力檢測(cè)裝置，其特征在于在所述容器內(nèi)的設(shè)置有固定電極的一側(cè)的內(nèi)壁部具有突起部，該突起部用于在所述壓電片過度彎曲時(shí)，與該壓電片的一端和另一端之間更靠一端側(cè)的部位接觸來限制該部位的彎曲，由此避免壓電片的另一端與容器的內(nèi)壁部碰撞到。
10.如權(quán)利要求9所述的外力檢測(cè)裝置，其特征在于所述突起部的與所述壓電片相對(duì)的面，壓電片的長度方向的縱截面的形狀為山形。
11.一種外力檢測(cè)傳感器，其用于基于壓電片的振蕩頻率檢測(cè)作用于壓電片的外力，該外力檢測(cè)傳感器的特征在于，包括懸臂式的壓電片，其一端側(cè)被支承于基座；一個(gè)激勵(lì)電極，其為了使該壓電片振蕩而設(shè)置于該壓電片的一面?zhèn)?，與振蕩電路電連接;另一個(gè)激勵(lì)電極，其設(shè)置于所述壓電片的另一面?zhèn)?；可變電容形成用的可?dòng)電極，其在所述壓電片中設(shè)置于從所述一端側(cè)離開的部位，與所述另一側(cè)的激勵(lì)電極電連接；和固定電極，其與所述壓電片隔開間隔，設(shè)置成與所述可動(dòng)電極相對(duì)，并且因壓電片的彎曲而使與所述可動(dòng)電極之間的電容發(fā)生變化，由此形成可變電容，該固定電極與所述振蕩電路連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠高精度且容易地檢測(cè)施加于壓電片的外力的外力檢測(cè)裝置。在容器(1)內(nèi)用懸臂支承晶體片(2)。在晶體片(2)的例如中央部，在上表面和下表面分別形成激勵(lì)電極(31、41)。在晶體片(2)的下表面?zhèn)鹊那岸瞬啃纬山?jīng)由引出電極(42)與下表面?zhèn)鹊募?lì)電極(41)連接的可動(dòng)電極(5)，在容器(1)的底部與該可動(dòng)電極(5)相對(duì)地設(shè)置有固定電極(6)。將上表面?zhèn)鹊募?lì)電極(31)和固定電極(6)與振蕩電路(14)連接。當(dāng)對(duì)晶體片(2)施加外力而彎曲時(shí)，可動(dòng)電極(5)與固定電極(6)之間的電容發(fā)生變化，將該電容變化作為晶體片的振蕩頻率的變化而掌握。
文檔編號(hào)G01L9/12GK102589758SQ201210014848
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
發(fā)明者天野芳明, 小山光明, 巖井宏樹, 市川了一, 武藤猛 申請(qǐng)人:日本電波工業(yè)株式會(huì)社