传感器元件、传感器器件、力检测装置以及机器人的制作方法

本发明涉及一种传感器元件、传感器器件、力检测装置以及机器人。

背景技术：

近年来，在多个压电体与压电体彼此之间设置有电极的结构中，已知有根据所施加的外力而输出电荷的压电元件作为力检测用的传感器元件(例如，参照专利文献1)。由于该传感器元件层叠了不同的结晶方向的压电体，因此能够检测不同的轴方向的外力。另外，由于使用水晶作为压电体，因此具有宽动态范围、高刚性、高固有振动频率、高承重性等优异的特性，因此能够广泛地用于工业用机器人。

专利文献1：日本特开2015-87333号公报

然而，专利文献1所记载的传感器元件将由来自两个不同的轴方向的外力产生的输出信号分别从设置于传感器元件的相同侧面的两个侧面端子输出。因此，由于两个侧面端子接近地配置，所以存在因侧面端子之间的电容耦合或电磁耦合而在从各个侧面端子输出的输出信号中产生噪声的问题。

技术实现要素：

作为本发明的一个方式的传感器元件，其特征在于，包括：在周围具有侧面的层叠体，所述层叠体层叠有多个基准电位电极、第一压电元件、配置于与所述多个基准电位电极中的至少一个之间夹着所述第一压电元件的位置并提取所述第一压电元件的信号的第一信号电极、第二压电元件以及配置于与所述多个基准电位电极中的至少一个之间夹着所述第二压电元件的位置并提取所述第二压电元件的信号的第二信号电极；配置于所述侧面并与所述第一信号电极电连接的第一信号侧面端子；配置于所述侧面并与所述第二信号电极电连接的第二信号侧面端子；配置于所述侧面并与所述基准电位电极中的至少一个电连接的第一基准电位侧面端子；以及配置于所述侧面并与所述基准电位电极中的至少一个电连接的第二基准电位侧面端子，在从所述层叠的方向俯视观察时，所述第一基准电位侧面端子在比通过所述第一信号侧面端子的位置和所述第二信号侧面端子的位置的第一轴靠近一侧的所述侧面上，位于所述第一信号侧面端子与所述第二信号侧面端子之间，所述第二基准电位侧面端子在比所述第一轴靠近另一侧的所述侧面上，位于所述第一信号侧面端子与所述第二信号侧面端子之间。

在作为本发明的一个方式的传感器元件中，优选为，所述第一信号侧面端子与所述第二信号侧面端子关于在俯视观察所述传感器元件时的几何中心而点对称地配置，所述第一基准电位侧面端子与所述第二基准电位侧面端子关于在俯视观察所述传感器元件时的几何中心而点对称地配置。

在作为本发明的一个方式的传感器元件中，优选为，所述第一压电元件具有第一压电体以及极化方向为与所述第一压电体的极化方向相反的方向的第二压电体，所述第一信号电极配置于所述第一压电体与所述第二压电体之间，在所述多个基准电位电极中的两个之间，配置有所述第一压电体、所述第一信号电极以及所述第二压电体，所述第二压电元件具有第三压电体以及极化方向为与所述第三压电体的极化方向相反的方向的第四压电体，所述第二信号电极配置于所述第三压电体与所述第四压电体之间，在所述多个基准电位电极中的两个基准电位电极之间，配置有所述第三压电体、所述第二信号电极以及所述第四压电体。

在作为本发明的一个方式的传感器元件中，优选为，所述第一压电元件具有多个由所述第一压电体、所述第二压电体、配置于所述第一压电体与所述第二压电体之间的所述第一信号电极构成的组，所述第二压电元件具有多个由所述第三压电体、所述第四压电体、配置于所述第三压电体与所述第四压电体之间的所述第二信号电极构成的组。

在作为本发明的一个方式的传感器元件中，优选为，所述多个基准电位电极包括第一基准电位电极、第二基准电位电极、第三基准电位电极以及第四基准电位电极，在所述第一基准电位电极与所述第一信号电极之间，配置有所述第一压电体，在所述第二基准电位电极与所述第一信号电极之间，配置有所述第二压电体，在所述第三基准电位电极与所述第二信号电极之间，配置有所述第三压电体，在所述第四基准电位电极与所述第二信号电极之间，配置有所述第四压电体，所述第一基准电位侧面端子与所述第一基准电位电极以及所述第二基准电位电极电连接，所述第二基准电位侧面端子与所述第三基准电位电极以及所述第四基准电位电极电连接，所述第一基准电位侧面端子与所述第三基准电位电极以及所述第四基准电位电极电绝缘，所述第二基准电位侧面端子与所述第一基准电位电极以及所述第二基准电位电极电绝缘。

在作为本发明的一个方式的传感器元件中，优选为，所述第一压电体、所述第二压电体、所述第三压电体以及所述第四压电体是水晶。

作为本发明的一个方式的传感器器件，其特征在于，包括：上述方式所述的传感器元件；配置有所述传感器元件的基体；与所述基体连接并与所述基体一起构成收容所述传感器元件的收纳空间的盖体；第一电路，包括：在所述收纳空间内配置于所述基体上且与第一信号侧面端子以及第一基准电位侧面端子电连接的电子部件；第二电路，包括：在所述收纳空间内配置于所述基体上且与第二信号侧面端子以及第二基准电位侧面端子电连接的电子部件，在俯视观察所述基体时，所述第一电路配置于所述传感器元件的一侧，所述第二电路配置于所述传感器元件的另一侧。

在作为本发明的一个方式的传感器器件中，所述传感器元件优选为，所述传感器元件构成为，所述第一信号侧面端子与所述第二信号侧面端子关于在俯视观察所述传感器元件时的几何中心而点对称地配置，所述第一基准电位侧面端子与所述第二基准电位侧面端子关于所述几何中心而点对称地配置，所述第一电路与所述第二电路关于所述几何中心而点对称地配置。

在作为本发明的一个方式的传感器器件中，优选为，所述盖体与具有连接部的所述基体连接，连接所述第一信号侧面端子与所述第一电路的所述电子部件的布线与所述连接部分开地配置，连接所述第二信号侧面端子与所述第二电路的所述电子部件的布线与所述连接部分开地配置。

在作为本发明的一个方式的传感器器件中，优选为，所述第一电路包括多个所述电子部件，所述第二电路包括多个所述电子部件，连接所述第一电路以及所述第二电路各自包括的所述电子部件之间的布线与所述连接部分开地配置。

作为本发明的一个方式的力检测装置，其特征在于，具有：第一基板；第二基板；以及配置于所述第一基板与所述第二基板之间的权利要求7至10中任一项所述的传感器器件。

作为本发明的一个方式的机器人，其特征在于，具有：基台；与所述基台连接的臂；以及上述方式所述的力检测装置。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式涉及的传感器器件的俯视图。

图2是图1中的a-a线剖视图。

图3是图1中的b-b线剖视图。

图4是图1所示的传感器器件的俯视图。

图5是表示图1所示的传感器器件的制造方法的侧视图。

图6是图1所示的传感器器件具有的传感器元件的剖视图。

图7是图6所示的传感器元件的立体图。

图8是图1所示的传感器器件的俯视图。

图9是图1所示的传感器器件具有的第一电路的电路图。

图10是图1所示的传感器器件具有的第二电路的电路图。

图11是图8中的c-c线剖视图。

图12是本发明的第二实施方式涉及的传感器器件具有的传感器元件的剖视图。

图13是本发明的第三实施方式涉及的传感器器件具有的传感器元件的剖视图。

图14是本发明的第四实施方式涉及的传感器器件具有的传感器元件的俯视图。

图15是本发明的第五实施方式涉及的传感器器件具有的传感器元件的俯视图。

图16是本发明的第六实施方式涉及的力检测装置的立体图。

图17是图16所示的力检测装置的纵剖视图。

图18是图16所示的力检测装置的横剖视图。

图19是配置于力检测装置的传感器器件的剖视图。

图20是本发明的第七实施方式涉及的机器人的立体图。

附图标记说明：

1…传感器器件，2…封装体，20…密封部件，21…基体，22…基部，221、222、224、225、226…凹部，223…贯通孔，23…底部构件，24…盖体，241…中央部，242…外缘部，243…连结部，26…连接部，261、262、263、264…连接部件，27…侧壁，28…外部端子，29…粘接剂，3、30a、30b、30c、30d…传感器元件，3a…上表面，3b…下表面，3c、3d、3e、3f…侧面，31…第一压电元件，32…第二压电元件，311…第一基准电位电极，315…第二基准电位电极，321…第三基准电位电极，325…第四基准电位电极，312…第一压电体，314…第二压电体，322…第三压电体，324…第四压电体，313…第一信号电极，323…第二信号电极，33、34…支承基板，391…第一基准电位侧面端子，392…第二信号侧面端子，393…第二基准电位侧面端子，394…第一信号侧面端子，4a…第一电路，4b…第二电路，41a、41b…电阻，42a、42b…运算放大器，43a、43b…电容器，44a、44b…开关元件，45a、45b…电路元件，46a、46b…布线，5…壳体，50…加压螺栓，6…第一壳体部件，60…上表面，61…顶板，611…贯通孔，62…壁部，620…内壁面，621…贯通孔，7…第二壳体部件，70…下表面，71…底板，711…贯通孔，72…壁部，721…内螺纹孔，73…突出部，730…顶面，8…侧壁部，100…力检测装置，1000…机器人，1100…基台，1200…机械臂，1210、1220、1230、1240、1250、1260…臂，1700…末端执行器，a1…中心轴，bw…接合线，cl…线段，g…长度，j…轴，l3…第一轴，o…中心(几何中心)，p…箭头，qa、qb…电荷、re…辊电极，s…收纳空间，s1…空间。

具体实施方式

以下基于附图所示的优选的实施方式对作为本发明的一个方式的传感器元件、传感器器件、力检测装置以及机器人进行详细说明。

＜第一实施方式＞

首先，对本发明的第一实施方式涉及的传感器器件进行说明。

图1是本发明的第一实施方式涉及的传感器器件的俯视图。图2是图1中的a-a线剖视图。图3是图1中的b-b线剖视图。图4是图1所示的传感器器件的俯视图。图5是表示图1所示的传感器器件的制造方法的侧视图。图6是图1所示的传感器器件具有的传感器元件的剖视图。图7是图6所示的传感器元件的立体图。图8是图1所示的传感器器件的俯视图。图9是图1所示的传感器器件具有的第一电路的电路图。图10是图1所示的传感器器件具有的第二电路的电路图。图11是图8中的c-c线剖视图。

需要说明的是，以下为了便于说明，将相互正交的三个轴设为a轴、b轴以及c轴，此外，将表示各轴的箭头的前端侧设为“正侧”，将基端侧设为“负侧”。另外，将与a轴平行的方向称为“a轴方向(第一方向)”，将与b轴平行的方向称为“b轴方向(第二方向)”，将与c轴平行的方向称为“c轴方向(第三方向)”。另外，也将c轴方向正侧称为“上”，将c轴方向负侧称为“下”。另外，也将从c轴方向观察(俯视观察基体21)称为“俯视观察”。

图1所示的传感器器件1具有封装体2、收纳于封装体2的传感器元件3、第一电路4a以及第二电路4b。这种传感器器件1例如像后述的力检测装置100那样，在从c轴方向被夹着而对传感器元件3加压的状态下使用。另外，施加于传感器器件1的外力(a轴方向的剪切力以及b轴方向的剪切力)经由封装体2传递至传感器元件3，基于受到的外力的信号从传感器元件3输出，所输出的信号在第一电路4a以及第二电路4b中进行处理。

需要说明的是，在本实施方式中，作为传感器元件3，例示了后述的第一压电元件31和第二压电元件32层叠而成的结构，但并不局限于此，也可以是通过外力输出电荷的第一元件和第二元件分别独立配置的传感器器件。

在俯视观察时，封装体2大致形成为以a轴方向为长轴、以b轴方向为短轴的长方形。封装体2具有基体21和与基体21接合的盖体24。在封装体2的内侧形成有气密的收纳空间s，在收纳空间s中分别收纳有传感器元件3、第一电路4a以及第二电路4b。像这样，通过在封装体2中收纳传感器元件3、第一电路4a以及第二电路4b，能够保护(防尘、防水)这些各部分免受外界的影响。特别是，通过保护第一电路4a以及第二电路4b免受水分(湿气)的影响，能够抑制由水分引起的第一电路4a以及第二电路4b的特性的劣化、变动。

作为收纳空间s的气氛，没有特别限定，但优选为真空状态或与其接近的状态(减压状态)。具体而言，收纳空间s优选为0.01pa以上且1000pa以下。由此，能够有效地抑制第一电路4a以及第二电路4b的特性的劣化、变动。但是，收纳空间s除了真空状态之外，也可以用例如氮气、氩气、氦气等惰性气体来取代。

另外，如图2及图3所示，基体21具有基部22和底部构件23。另外，基部22具有在上表面开口的凹部221、在下表面开口的凹部222、贯通凹部221、222的底面的中央部彼此的贯通孔223。另外，底部构件23呈板状，以堵塞贯通孔223的下侧开口的方式与凹部222的底面接合。因此，通过贯通孔223和底部构件23，形成在凹部221的底面的中央部开口的凹部224。另外，传感器元件3以插入凹部224内的方式配置，传感器元件3的下表面3b经由粘接剂29与底部构件23的上表面接合。

另外，如图2所示，基部22位于凹部224的a轴方向负侧，具有在凹部221的底面开口的凹部225。在凹部225配置有第一电路4a具有的电路元件45a。另外，如图3所示，基部22位于凹部224的a轴方向正侧，具有在凹部221的底面开口的凹部226。在凹部226配置有第二电路4b具有的电路元件45b。如后所述，电路元件45a、45b与第一、第二电路4a、4b具有的其他电路元件相比高度较高(较厚)，因此通过在基体21上形成凹部225、226，并在其中配置电路元件45a、45b，能够实现封装体2的薄型化。

另外，如图1所示，在基部22设置有第一电路4a具有的布线46a和第二电路4b具有的布线46b。布线46a、46b各自的至少一部分配置于凹部221的底面。另外，如图2及图3所示，在基部22的下表面设置有在封装体2的外部露出，并且与第一电路4a以及第二电路4b电连接的多个外部端子28。

作为基部22的构成材料，优选为具有绝缘性的材料，例如，优选将氧化铝、氧化锆等氧化物系的陶瓷、碳化硅等碳化物系的陶瓷、氮化硅等氮化物系的陶瓷等各种陶瓷作为主成分。由此，成为具有适度的刚性并且绝缘性优异的基部22。因此，不易产生由封装体2的变形引起的损伤，能够更可靠地保护收容于内部的传感器元件3、第一电路4a以及第二电路4b。

另外，作为底部构件23的构成材料，没有特别限定，例如可以列举出不锈钢、科瓦铁镍钴合金、铜、铁、碳钢、钛等各种金属材料等，其中特别优选科瓦铁镍钴合金。由此，成为具有比较高的刚性并且在被施加应力时适度地进行弹性变形的底部构件23。因此，能够经由底部构件23将外力准确地传递至传感器元件3，并且能够降低由该外力导致底部构件23破损的可能性。另外，科瓦铁镍钴合金具有与作为基部22的构成材料的陶瓷比较接近的热膨胀系数，因此不易在基体21上产生热应力(由基部22与底部构件23的热膨胀系数之差引起的挠曲)，能够有效地抑制由热应力引起的输出漂移。

盖体24呈板状，以堵塞形成于凹部221的c轴方向正侧的开口的方式经由密封部件20与基部22的上表面接合。如图2、图3以及图4所示，盖体24具有中央部241、包围中央部241且形成沿着外缘的框状的外缘部242、位于中央部241与外缘部242之间且连结它们的连结部243。这种盖体24在外缘部242经由密封部件20与基部22的上表面接合。另外，中央部241相对于外缘部242偏移设置于底部构件23的相反侧(c轴方向正侧)，连结部243为了连接外缘部242与中央部241进行倾斜，成为锥状。

像这样，通过使盖体24为帽状，可以使封装体2的外周部薄型化，相应地，能够实现封装体2的小型化。另外，通过中央部241、连结部243、外缘部242的边界部分挠曲，能够缓和、吸收施加于盖体24的应力。因此，能够抑制盖体24的剥离。特别是，如图5所示，盖体24使用缝焊与基部22的上表面接合，能够通过上述的变形而有效地缓和、吸收通过将辊电极re按压于外缘部242而产生的应力以及盖体24被辊电极re加热而产生的热应力。因此，能够有效地抑制盖体24的破损，并且能够更可靠地气密密封收纳空间s。但是，作为盖体24的形状，没有特别限定，例如可以是平板状，也可以与本实施方式相反，中央部241凹陷。

作为这种盖体24的构成材料，没有特别限定，与上述的底部构件23相同，可以列举出不锈钢、科瓦铁镍钴合金、铜、铁、碳钢、钛等各种金属材料等，其中特别优选科瓦铁镍钴合金。由此，与底部构件23同样地，能够通过传感器元件3准确地传递外力，并且能够减少盖体24因该外力而破损的情况。需要说明的是，盖体24的构成材料可以与底部构件23的构成材料相同，也可以不同，但优选相同。由此，能够通过传感器元件3准确地传递施加于封装体2的外力。

传感器元件3具有输出与施加于传感器元件3的外力的a轴方向的成分对应的电荷qa(第一输出信号)以及与施加于传感器元件3的外力的b轴方向的成分对应的电荷qb(第二输出信号)的功能。如图6所示，该传感器元件3具有根据a轴方向的外力(剪切力)输出电荷qa的第一压电元件31、根据b轴方向的外力(剪切力)输出电荷qb的第二压电元件32、一对支承基板33、34。

另外，如图6所示，第一压电元件31的结构为，从下侧(c轴方向负侧)开始依次层叠有第一基准电位电极311、第一压电体312、第一信号电极313、第二压电体314、第二基准电位电极315。即，在两个基准电位电极311、315之间配置有第一压电体312、第一信号电极313以及第二压电体314。需要说明的是，第一信号电极313是提取第一压电元件31的信号的电极。

另外，第二压电元件32层叠在第一压电元件31上，其结构为，从下侧(c轴方向负侧)开始依次层叠有第三基准电位电极321、第三压电体322、第二信号电极323、第四压电体324、第四基准电位电极325。即，在两个基准电位电极321、325之间配置有第三压电体322、第二信号电极323以及第四压电体324。需要说明的是，第二信号电极323是提取第二压电元件32的信号的电极。

而且，传感器元件3为层叠体的结构，层叠有多个电极和多个压电体层叠构成的第一压电元件31和第二压电元件32。需要说明的是，第一压电元件31和第二压电元件32在c轴方向的层叠顺序也可以相反，另外，第一压电元件31和第二压电元件32也可以不层叠，而是横向排列配置。

另外，第一压电体312、第二压电体314、第三压电体322以及第四压电体324分别由水晶构成。由此，成为具有高灵敏度、宽动态范围、高刚性等优异特性的传感器元件3。在第一压电体312中，作为水晶的晶轴的x轴(电轴)朝向图6中的右侧(a轴方向正侧)，在第二压电体314中，水晶的x轴朝向图6中的左侧(a轴方向负侧)。因此，第二压电体314向与第一压电体312的极化方向相反的方向极化。另外，在第三压电体322中，水晶的x轴朝向图6中的纸面里侧(b轴方向正侧)，在第四压电体324中，水晶的x轴朝向图6中的纸面近前侧(b轴方向负侧)。因此，第四压电体324向与第三压电体322的极化方向相反的方向极化。这些各压电体312、314、322、324分别由作为水晶的y切割水晶板(将水晶的y轴(机械轴)作为厚度方向的水晶板)构成。

但是，压电体312、314、322、324也可以是使用了水晶以外的压电材料的结构。作为水晶以外的压电材料，例如，可以列举出黄玉、钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅(pzt：pb(zr、ti)o3)、铌酸锂、钽酸锂等。

另外，基准电位电极311、315(321)、325分别与接地电位gnd电连接。另外，第一信号电极313与第一电路4a电连接，第二信号电极323与第二电路4b电连接。作为这些基准电位电极311、315(321)、325以及信号电极313、323的构成材料，没有特别限定，例如可以列举出镍、金、钛、铝、铜、铁、铬或含有这些的合金等，可以将这些中的一种或两种以上组合(例如层叠)来使用。

一对支承基板33、34以从上下夹着压电元件31、32的层叠体的方式配置。具体而言，在压电元件31、32的层叠体的上表面3a配置支承基板33，在下表面3b配置支承基板34。由此，能够通过支承基板33、34覆盖基准电位电极311、325，能够保护基准电位电极311、325，并且能够抑制基准电位电极311、325与封装体2接触而发生意外的导通。

支承基板33、34由水晶构成。支承基板33成为与相邻的第四压电体324相同的结构。即，支承基板33与第四压电体324同样地，由y切割水晶板形成，水晶的x轴朝向图6中的纸面近前侧(b轴方向负侧)。同样地，支承基板34成为与相邻的第一压电体312相同的结构。即，支承基板34与第一压电体312同样地，由y切割水晶板形成，水晶的x轴朝向图6中的右侧(a轴方向正侧)。像这样，通过使支承基板33为与相邻的第四压电体324相同的结构，使支承基板34为与相邻的第一压电体312相同的结构，能够使它们的热膨胀系数一致，能够有效地降低由热膨胀引起的输出漂移。

需要说明的是，支承基板33的晶轴可以与第四压电体324的晶轴不一致，支承基板34的晶轴也可以与第一压电体312的晶轴不一致。另外，支承基板33、34可以分别由水晶以外的压电体构成，也可以是使用了压电体以外的不具有导电性的材料的结构。另外，也可以省略支承基板33、34。

另外，如图7所示，传感器元件3的整体形状为长方体。即，传感器元件3具有：作为支承基板33的上表面的上表面3a、作为支承基板34的下表面的下表面3b、连接这些上表面3a和下表面3b的四个侧面3c、3d、3e、3f。另外，在朝向b轴方向负侧的侧面3c上，在宽度方向(a轴方向)上分开地设置有与各基准电位电极311、315(321)、325电连接的第一基准电位侧面端子391和与第二信号电极323电连接的第二信号侧面端子392。需要说明的是，在本实施方式中，第一基准电位侧面端子391位于a轴方向负侧，第二信号侧面端子392位于a轴方向正侧。

另外，在与侧面3c相对且朝向b轴方向正侧的侧面3e上，在宽度方向(a轴方向)上分开地设置有与各基准电位电极311、315(321)、325电连接的第二基准电位侧面端子393和与第一信号电极313电连接的第一信号侧面端子394。需要说明的是，在本实施方式中，第一信号侧面端子394位于a轴方向负侧，第二基准电位侧面端子393位于a轴方向正侧。

即，如图8所示，在从层叠有压电元件31、32的方向俯视观察时，第一基准电位侧面端子391在比通过第一信号侧面端子394的位置和第二信号侧面端子392的位置的第一轴l3靠近一侧(a轴方向负侧)的侧面3c、3f上，位于第一信号侧面端子394与第二信号侧面端子392之间。另外，第二基准电位侧面端子393在比第一轴l3靠近另一侧(a轴方向正侧)的侧面3d、3e上，位于第一信号侧面端子394与第二信号侧面端子392之间。需要说明的是，在图8中，第一轴l3通过在俯视观察传感器元件3时的中心(几何中心)o，但并不局限于此，只要能够通过第一信号侧面端子394的位置和第二信号侧面端子392的位置即可，也可以不通过中心o。

像这样，在第一信号侧面端子394与第二信号侧面端子392之间，配置有与接地电位gnd电连接的第一基准电位侧面端子391以及第二基准电位侧面端子393。因此，两个信号侧面端子392、394的间隔扩大，能够降低在信号侧面端子392、394之间因电容耦合或电磁耦合而产生的噪声，能够降低噪声引起的根据外力而输出的电荷qa、qb(输出信号)的劣化。

另外，第一信号侧面端子394与第二信号侧面端子392相对于在俯视观察传感器元件3时的中心(几何中心)o点对称(180°旋转对称)地配置，第一基准电位侧面端子391与第二基准电位侧面端子393相对于在俯视观察传感器元件3时的中心o点对称地配置。需要说明的是，中心o可以是广义上在俯视观察传感器元件3时的几何中心，也可以是狭义上上表面3a的几何中心。

像这样，分别配置为，第一信号侧面端子394与第二信号侧面端子392相对于在俯视观察传感器元件3时的中心o点对称，第一基准电位侧面端子391与第二基准电位侧面端子393相对于在俯视观察传感器元件3时的中心o点对称。因此，能够使第一压电元件31以及第二压电元件32的检测特性彼此大致相等，能够均衡地提取与a轴方向的外力(剪切力)对应的电荷qa(第一输出信号)和与b轴方向的外力(剪切力)对应的电荷qb(第二输出信号)，能够更高精度地检测受到的外力，并从第一信号侧面端子394以及第二信号侧面端子392输出。

另外，通过在侧面3c、3e设置各侧面端子391、392、393、394，能够容易地进行传感器元件3与第一电路4a以及第二电路4b的电连接。

需要说明的是，作为传感器元件3的形状，没有特别限定，例如，在俯视观察时，也可以是圆形、椭圆形、三角形、正方形以外的四边形(长方形、梯形、平行四边形等)、五边形以上的多边形、异形等任意形状。

以上对传感器元件3进行了说明。这种传感器元件3如图2及图3所示，其下表面3b经由绝缘性的粘接剂29与封装体2的凹部224的底面(底部构件23的上表面)接合。作为粘接剂29，没有特别限定，例如可以使用丙烯酸系树脂、酚醛系树脂、硅酮系树脂、环氧系树脂等。

另外，如图2及图3所示，在自然状态下，传感器元件3的上表面3a与盖体24的中央部241隔开间隔相对配置。由此，能够有效地抑制通过被底部构件23和盖体24夹着而对传感器元件3施加意外的应力(检测对象以外的应力)，导致发生输出漂移。但是，并不局限于此，传感器元件3的上表面3a也可以与盖体24的中央部241接触。另外，也可以在传感器元件3的上表面3a与盖体24的中央部241之间设置粘接剂(例如与粘接剂29相同的粘接剂)，经由该粘接剂将传感器元件3与盖体24接合。

以上对传感器元件3进行了说明。这种传感器元件3如上所述，在从层叠有压电元件31、32的方向俯视观察时，第一基准电位侧面端子391在比通过第一信号侧面端子394的位置和第二信号侧面端子392的位置的第一轴l3靠近一侧(a轴方向负侧)的侧面3c、3f上，位于第一信号侧面端子394与第二信号侧面端子392之间。另外，第二基准电位侧面端子393在比第一轴l3靠近另一侧(a轴方向正侧)的侧面3d、3e上，位于第一信号侧面端子394与第二信号侧面端子392之间。因此，由于在第一信号侧面端子394与第二信号侧面端子392之间，配置有与接地电位gnd电连接的第一基准电位侧面端子391以及第二基准电位侧面端子393，因此两个信号侧面端子392、394的间隔扩大，能够降低在信号侧面端子392、394之间因电容耦合或电磁耦合而产生的噪声，能够降低噪声引起的根据外力而输出的电荷qa、qb(输出信号)的劣化。

另外，第一信号侧面端子394与第二信号侧面端子392相对于在俯视观察传感器元件3时的中心o点对称(180°旋转对称)地配置，第一基准电位侧面端子391与第二基准电位侧面端子393相对于在俯视观察传感器元件3时的中心o点对称地配置。因此，能够使第一压电元件31以及第二压电元件32的检测特性彼此大致相等，能够均衡地提取与a轴方向的外力(剪切力)对应的电荷qa(第一输出信号)和与b轴方向的外力(剪切力)对应的电荷qb(第二输出信号)，能够更高精度地检测受到的外力，并从第一信号侧面端子394以及第二信号侧面端子392输出。

另外，第一压电元件31在第一基准电位电极311与第二基准电位电极315之间配置有第一压电体312、第一信号电极313以及极化方向为与第一压电体312的极化方向相反的方向的第二压电体314。第二压电元件32在第三基准电位电极321与第四基准电位电极325之间配置有第三压电体322、第二信号电极323以及极化方向为与第三压电体322的极化方向相反的方向的第四压电体324。因此，能够得到第一压电元件31以及第二压电元件32的结构变得简单，并且高灵敏度的传感器元件3。

另外，第一压电体312、第二压电体314、第三压电体322以及第四压电体324分别由水晶构成。由此，能够得到具有高灵敏度、宽动态范围、高刚性等优异特性的传感器元件3。

接着，对传感器器件1的第一电路4a以及第二电路4b进行说明。

第一电路4a以及第二电路4b分别被收纳于封装体2的收纳空间s。如图8所示，在俯视观察基体21时，第一电路4a相对于传感器元件3位于一侧(a轴方向负侧)，第二电路4b相对于传感器元件3位于另一侧(a轴方向正侧)。第一电路4a是对从传感器元件3输出的电荷qa进行处理的电路，第二电路4b是对从传感器元件3输出的电荷qb进行处理的电路。像这样，通过将第一电路4a和第二电路4b经由传感器元件3设置为互为相反侧，能够将它们尽量分开地配置。因此，能够减少第一电路4a与第二电路4b之间的干扰，能够有效地抑制来自第二电路4b的噪声叠加在电荷qa上，相反地，能够有效地抑制来自第一电路4a的噪声叠加在电荷qb上。因此，耐噪声性提高，能够通过第一电路4a高精度地处理电荷qa，并且能够通过第二电路4b高精度地处理电荷qb。

第一电路4a是将电荷qa转换为电压va的电路(电荷/电压转换电路)，如图9所示，具有被输入电荷qa的电阻41a、对电荷qa进行充电的电容器43a(蓄电部)、对由电荷qa产生的电压进行放大的运算放大器42a(放大器)、开关元件44a、布线46a。

这些电路元件中，电阻41a以及电容器43a分别设置于凹部221的底面，运算放大器42a以及开关元件44a作为电路元件45a而一体化后设置于凹部225的底面。另外，作为这些电子部件的电阻41a、电容器43a以及电路元件45a，在传感器元件3的第一信号侧面端子394与电阻41a之间、电阻41a与电容器43a之间、电容器43a与电路元件45a之间，分别经由布线46a电连接。布线46a经由导电性的连接部件261、264(例如ag膏、cu膏、au膏等各种金属膏)与传感器元件3的第一基准电位侧面端子391、第一信号侧面端子394电连接。由此，能够实现图9所示的电路。

需要说明的是，在本实施方式中，电阻41a以及电容器43a通过使用了金(au)凸块等导电性凸块的倒装芯片安装与布线46a电连接，电路元件45a经由接合线bw与布线46a电连接。但是，电阻41a、电容器43a以及电路元件45a与布线46a的电连接方法没有特别限定。另外，运算放大器42a以及开关元件44a也可以分开形成。

第二电路4b是将电荷qb转换为电压vb的电路(电荷/电压转换电路)，成为与上述第一电路4a相同的结构。即，如图10所示，第二电路4b具有输入电荷qb的电阻41b、对电荷qb进行充电的电容器43b(蓄电部)、对由电荷qb产生的电压进行放大的运算放大器42b(放大器)、开关元件44b、布线46b。

这些电路元件中，电阻41b以及电容器43b分别设置于凹部221的底面，运算放大器42b以及开关元件44b作为电路元件45b而一体化后设置于凹部226的底面。另外，作为这些电子部件的电阻41b、电容器43b以及电路元件45b，在传感器元件3的第二信号侧面端子392与电阻41b之间、电阻41b与电容器43b之间、电容器43b与电路元件45b之间，分别经由布线46b电连接。另外，布线46b经由导电性的连接部件262、263(例如ag膏、cu膏、au膏等各种金属膏)与传感器元件3的第二信号侧面端子392、第二基准电位侧面端子393电连接。由此，能够实现图10所示的电路。

需要说明的是，在本实施方式中，电阻41b以及电容器43b通过使用了金(au)凸块等导电性凸块的倒装芯片安装与布线46b电连接，电路元件45b经由接合线bw与布线46b电连接。但是，电阻41b、电容器43b以及电路元件45b与布线46b的电连接方法没有特别限定。另外，运算放大器42b以及开关元件44b也可以分开形成。

在此，如图11所示，将第一信号侧面端子394与第一电路4a的电阻41a电连接的布线46a与设置于基部22上的连接部26分开地配置。即，从连接部26的侧壁27隔开长度g的间隔而配置，该长度g为0.1mm以上，优选为0.2mm以上。需要说明的是，连接部26由除去了中央部的环状体的两个基板26a、26b构成，经由密封部件20接合盖体24，由此形成收纳传感器元件3的收纳空间s。

通过使将第一信号侧面端子394与第一电路4a的电阻41a电连接的布线46a与连接部26分开地配置，能够使在布线46a与密封部件20之间产生的漏电流极小化，实现传感器器件1的牵伸特性的提高。

另外，对于将第二信号侧面端子392与第二电路4b的电阻41b电连接的布线46b，也与布线46a同样地与连接部26分开地配置，因此能够使在布线46b与密封部件20之间产生的漏电流极小化，实现传感器器件1的牵伸特性的提高。

另外，将第一电路4a以及第二电路4b各自包括的电子部件之间电连接的布线46a、46b与连接部26分开地配置。即，将电阻41a与电容器43a电连接的布线46a以及将电阻41b与电容器43b电连接的布线46b与连接部26分开地配置。

像这样，由于布线46a、46b与连接部26分开地配置，因此能够使在布线46a、46b与设置于连接部26上的密封部件20之间产生的漏电流极小化，实现传感器器件1的牵伸特性的提高。

在第一电路4a中，电路元件45a比其他电子部件即电阻41a以及电容器43a厚。因此，在本实施方式中，在凹部221的底面形成凹部225，在该凹部225的底面设置电路元件45a。由此，能够抑制电路元件45a的高度，因此能够抑制封装体2的厚型化，另外，容易在电路元件45a上确保接合线bw的配置空间。

同样地，在第二电路4b中，电路元件45b比其他电子部件即电阻41b以及电容器43b厚。因此，在本实施方式中，在凹部221的底面形成凹部226，在该凹部226的底面设置电路元件45b。由此，能够抑制电路元件45b的高度，因此能够抑制封装体2的厚型化，另外，容易在电路元件45b上确保接合线bw的配置空间。但是，也可以省略凹部225、226，在凹部221的底面配置电路元件45a、45b。

另外，如图4所示，在第一电路4a中，在俯视观察时，电阻41a、电容器43a以及电路元件45a全部与盖体24的中央部241重叠配置。如上所述，盖体24的中央部241相对于其他部分(外缘部242)向上侧偏移。因此，能够抑制电阻41a、电容器43a以及电路元件45a与盖体24的接触，能够抑制第一电路4a的破损或误动作。

同样地，在第二电路4b中，在俯视观察时，电阻41b、电容器43b以及电路元件45b全部与盖体24的中央部241重叠配置。因此，能够抑制电阻41b、电容器43b以及电路元件45b与盖体24的接触，能够抑制第二电路4b的破损或误动作。但是，并不局限于此，例如，也可以将电阻41a、41b、电容器43a、43b、电路元件45a、45b中的至少一个配置于在俯视观察时与中央部241不重叠的位置。

通过将这种第一电路4a以及第二电路4b收纳于封装体2，能够保护这些第一电路4a和第二电路4b，提高防尘性及防水性。特别是，通过保护第一电路4a和第二电路4b免受水分(湿气)的影响，能够有效地抑制这些特性的劣化。例如，电容器43a、43b是对来自传感器元件3的电荷qa、qb进行充电的部分，但容易受到由湿度引起的漏电流的影响。另外，运算放大器42a、42b会因湿度导致输入侧的偏移电压发生变动。像这样，由于第一电路4a和第二电路4b包括容易受到水分(湿度)影响的电路元件，因此通过将这些第一电路4a和第二电路4b收纳于封装体2以进行防水，能够有效地抑制电路特性的劣化或变动，能够更高精度地将电荷qa、qb转换为电压va、vb。因此，根据传感器器件1，能够更高精度地检测受到的外力。

另外，通过将第一电路4a和第二电路4b收纳于封装体2，例如与将第一电路4a和第二电路4b配置于封装体2的外侧的情况相比，能够缩短布线46a、46b的布线长度。因此，能够提高第一电路4a以及第二电路4b的耐噪声性。

另外，在俯视观察时，第一电路4a与第二电路4b相对于传感器元件3对称地配置。具体而言，在本实施方式中，第一电路4a以及第二电路4b以相对于传感器元件3的中心(几何中心)o点对称(180°旋转对称)的方式配置。由此，能够使第一电路4a以及第二电路4b的电路特性(布线长度、来自周围的影响等)，即电荷/电压转换特性彼此大致相等。因此，能够均衡地提取与a轴方向的外力(剪切力)对应的电荷qa(第一输出信号)和与b轴方向的外力(剪切力)对应的电荷qb(第二输出信号)，能够更高精度地检测受到的外力。

需要说明的是，第一电路4a以及第二电路4b相对于中心o点对称地配置意味着至少各电路元件(电阻41a、41b、电容器43a、43b以及电路元件45a、45b)相对于中心o点对称地配置，优选为，意味着布线46a、46b也相对于中心o点对称地配置。另外，第一电路4a以及第二电路4b相对于中心o点对称地配置意味着包括例如在设计上或制造上可能产生的误差，并不一定局限于完全的点对称。另外，在俯视观察时，除了第一电路4a以及第二电路4b的对称点与中心o一致的情况以外，还意味着包括在与传感器元件3重叠的范围内，对称点偏离中心o的情况。

由于第一电路4a以及第二电路4b相对于中心o点对称，相应地，在传感器元件3中，配置有向朝向b轴方向正侧的侧面3e输出电荷qa的第一信号侧面端子394，并配置有向朝向b轴方向负侧的侧面3c输出电荷qb的第二信号侧面端子392。此外，相对于传感器元件3在b轴方向正侧，配置有连接第一电路4a与第一信号侧面端子394的连接部件264，相对于传感器元件3在b轴方向负侧，配置有连接第二电路4b与第二信号侧面端子392的连接部件262。通过采用这种配置，能够以比较简单的配置使第一电路4a以及第二电路4b相对于传感器元件3的中心o点对称地配置。特别是，在本实施方式中，由于第一信号侧面端子394偏向侧面3e的第一电路4a侧(a轴方向负侧)而配置，因此能够缩短连结第一信号侧面端子394与电阻41a的布线长度。同样地，由于第二信号侧面端子392偏向侧面3c的第二电路4b侧(a轴方向正侧)而配置，因此能够缩短连结第二信号侧面端子392与电阻41b的布线长度。

以上对传感器器件1进行了说明。这种传感器器件1，如上所述，在俯视观察基体21时，第一电路4a相对于传感器元件3位于一侧(a轴方向负侧)，第二电路4b相对于传感器元件3位于另一侧(a轴方向正侧)。因此，将第一电路4a和第二电路4b经由传感器元件3设置为互为相反侧，能够将它们尽量分开地配置。因此，可以减少第一电路4a与第二电路4b之间的干扰，能够有效地抑制来自第二电路4b的噪声叠加在电荷qa(第一输出信号)上，相反地，能够有效地抑制来自第一电路4a的噪声叠加在电荷qb(第二输出信号)上。因此，耐噪声性提高，能够通过第一电路4a高精度地处理电荷qa，并且能够通过第二电路4b高精度地处理电荷qb。其结果为，能够得到可以高精度地检测受到的外力的传感器器件1。

另外，在俯视观察时，第一电路4a与第二电路4b相对于传感器元件3对称地配置。具体而言，第一电路4a以及第二电路4b以相对于传感器元件3的中心o点对称(180°旋转对称)的方式配置。由此，能够使第一电路4a以及第二电路4b的电路特性(布线长度、来自周围的影响等)，即电荷/电压转换特性彼此大致相等。因此，能够均衡地提取与a轴方向的外力(剪切力)对应的电荷qa和与b轴方向的外力(剪切力)对应的电荷qb，能够更高精度地检测受到的外力。

另外，通过使将第一信号侧面端子394与第一电路4a的电阻41a电连接的布线46a以及将第二信号侧面端子392与第二电路4b的电阻41b电连接的布线46b与连接部26分开地配置，能够使在布线46a、46b与密封部件20之间产生的漏电流极小化，实现传感器器件1的牵伸特性的提高。

另外，将第一电路4a以及第二电路4b各自包括的电子部件之间电连接的布线46a、46b与连接部26分开地配置。即，由于将电阻41a与电容器43a电连接的布线46a以及将电阻41b与电容器43b电连接的布线46b与连接部26分开地配置，因此能够使在布线46a、46b与设置于连接部26上的密封部件20之间产生的漏电流极小化，实现传感器器件1的牵伸特性的提高。

＜第二实施方式＞

接着，对本发明的第二实施方式涉及的传感器器件进行说明。

图12是本发明的第二实施方式涉及的传感器器件具有的传感器元件的剖视图。

本实施方式涉及的传感器器件具有的传感器元件30a主要除了传感器元件30a的结构不同以外，与上述的第一实施方式的传感器器件具有的传感器元件3相同。需要说明的是，在以下的说明中，关于第二实施方式的传感器器件具有的传感器元件30a，以与上述的第一实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项省略其说明。另外，在图12中，对与上述的第一实施方式相同的结构标注有相同的附图标记。

本实施方式涉及的传感器器件具有的传感器元件30a如图12所示，第一压电元件31a具有两个第一压电体312、第二压电体314、配置于第一压电体312与第二压电体314之间的第一信号电极313的组，第二压电元件32a具有两个第三压电体322、第四压电体324、配置于第三压电体322与第四压电体324之间的第二信号电极323的组。

具体而言，第一压电元件31a的结构为，从下侧(c轴方向负侧)开始，依次层叠有第一基准电位电极311、第一压电体312、第一信号电极313、第二压电体314、第二基准电位电极315、第五压电体316、第三信号电极317、第六压电体318、第五基准电位电极319。

另外，第二压电元件32a层叠在第一压电元件31a上，其结构为，从下侧(c轴方向负侧)开始，依次层叠有第三基准电位电极321、第三压电体322、第二信号电极323、第四压电体324、第四基准电位电极325、第七压电体326、第四信号电极327、第八压电体328、第六基准电位电极329。

第一压电体312与第五压电体316的极化方向相同，第二压电体314与第六压电体318向极化方向与第一压电体312相反的方向极化。另外，第三压电体322与第七压电体326的极化方向相同，第四压电体324与第八压电体328向极化方向与第三压电体322相反的方向极化。

另外，基准电位电极311、315、319(321)、325、329分别经由第一基准电位侧面端子391和第二基准电位侧面端子393与接地电位gnd电连接。另外，第一信号电极313和第三信号电极317分别经由第一信号侧面端子394与第一电路4a电连接，第二信号电极323和第四信号电极327分别经由第二信号侧面端子392与第二电路4b电连接。

通过采用这种结构，能够使得第一压电元件31a以及第二压电元件32a的结构变得简单，并且更高灵敏度的传感器元件30a。

需要说明的是，在本实施方式中，采用了分别层叠有第一实施方式的传感器器件具有的传感器元件3的两个第一压电元件31和两个第二压电元件32的结构，但并不局限于此，也可以采用分别层叠有三个以上第一压电元件31和第二压电元件32的结构。由此，能够得到更高灵敏度的传感器元件。

根据以上的第二实施方式，也能够发挥与上述的第一实施方式相同的效果。

＜第三实施方式＞

接着，对本发明的第三实施方式涉及的传感器器件进行说明。

图13是本发明的第三实施方式涉及的传感器器件具有的传感器元件的剖视图。

本实施方式涉及的传感器器件具有的传感器元件30b主要除了传感器元件30b的结构不同以外，与上述的第一实施方式的传感器器件具有的传感器元件3相同。需要说明的是，在以下的说明中，关于第三实施方式的传感器器件具有的传感器元件30b，以与上述的第一实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项省略其说明。另外，在图13中，对与上述的第一实施方式相同的结构标注有相同的附图标记。

本实施方式涉及的传感器器件具有的传感器元件30b如图13所示，在第一压电元件31b与第二压电元件32b之间配置有绝缘基板35。

第一压电元件31b在第一基准电位电极311与第一信号电极313之间配置有第一压电体312，在第二基准电位电极315与第一信号电极313之间配置有第二压电体314，第二压电元件32b在第三基准电位电极321与第二信号电极323之间配置有第三压电体322，在第四基准电位电极325与第二信号电极323之间配置有第四压电体324。

另外，第一基准电位侧面端子391与第一基准电位电极311以及第二基准电位电极315电连接，与第一接地电位gnd电连接，第二基准电位侧面端子393与第三基准电位电极321以及第四基准电位电极325电连接，与第二接地电位gnd电连接。因此，第一基准电位侧面端子391与第三基准电位电极321以及第四基准电位电极325电绝缘，第二基准电位侧面端子393与第一基准电位电极311以及第二基准电位电极315电绝缘。

通过采用这种结构，能够使第一基准电位侧面端子391与第二基准电位侧面端子393电绝缘，能够降低由从第一信号侧面端子394以及第二信号侧面端子392输出的电荷qa、qb(输出信号)的串扰或两个信号侧面端子之间的电容耦合而造成的影响。因此，能够得到更高灵敏度的传感器元件30b。

根据以上的第三实施方式，也能够发挥与上述的第一实施方式相同的效果。

＜第四实施方式＞

接着，对本发明的第四实施方式涉及的传感器器件进行说明。

图14是本发明的第四实施方式涉及的传感器器件具有的传感器元件的俯视图。

本实施方式涉及的传感器器件具有的传感器元件30c主要除了传感器元件30c的结构不同以外，与上述的第一实施方式的传感器器件具有的传感器元件3相同。需要说明的是，在以下的说明中，关于第四实施方式的传感器器件具有的传感器元件30c，以与上述的第一实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项省略其说明。另外，在图14中，对与上述的第一实施方式相同的结构标注有相同的附图标记。

本实施方式涉及的传感器器件具有的传感器元件30c如图14所示，第一信号侧面端子394c配置于侧面3f，第二信号侧面端子392c配置于侧面3d。另外，第一基准电位侧面端子391c和第二基准电位侧面端子393c与第一实施方式相同，分别配置于侧面3c、3e。

通过采用这种结构，能够将第一信号侧面端子394c更接近地配置于第一电路4a，将第二信号侧面端子392c更接近地配置于第二电路4b。因此，能够进一步缩短连结第一信号侧面端子394c与电阻41a的布线长度。同样地，能够进一步缩短连结第二信号侧面端子392c与电阻41b的布线长度。能够在连结第一信号侧面端子394c与电阻41a的布线(46a)或连结第二信号侧面端子392c与电阻41b的布线(46b)中，不易受到噪声的影响。

另外，由于第一信号侧面端子394c和第二信号侧面端子392c配置于第一电路4a、传感器元件30c以及第二电路4b排列的方向(a轴方向)，因此能够在配置有第一基准电位侧面端子391c和第二基准电位侧面端子393c的方向(b轴方向)上，缩短传感器元件30c与构成封装体2的凹部221的连接部26之间的间隔。因此，能够缩短封装体2的b轴方向，使封装体2小型化，从而实现传感器器件的小型化。

根据以上的第四实施方式，也能够发挥与上述的第一实施方式相同的效果。

＜第五实施方式＞

接着，对本发明的第五实施方式涉及的传感器器件进行说明。

图15是本发明的第五实施方式涉及的传感器器件具有的传感器元件的俯视图。

本实施方式涉及的传感器器件具有的传感器元件30d主要除了传感器元件30d的结构不同以外，与上述的第一实施方式的传感器器件具有的传感器元件3相同。需要说明的是，在以下的说明中，关于第五实施方式的传感器器件具有的传感器元件30d，以与上述的第一实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项省略其说明。另外，在图15中，对与上述的第一实施方式相同的结构标注有相同的附图标记。

本实施方式涉及的传感器器件具有的传感器元件30d如图15所示，在侧面3d配置有第三信号侧面端子396以及第三基准电位侧面端子395，第三基准电位侧面端子395配置于第二信号侧面端子392与第三信号侧面端子396之间。

第三信号侧面端子396与设置于传感器元件30d内的根据c轴方向的外力(压缩/拉伸力)而输出电荷qc的第三压电元件的信号电极电连接。另外，第三基准电位侧面端子395与第三压电元件的基准电位电极电连接，与第一基准电位侧面端子391以及第二基准电位侧面端子393电连接，与接地电位gnd电连接。

需要说明的是，第一基准电位侧面端子391、第二基准电位侧面端子393以及第三信号侧面端子396也可以电绝缘。

通过采用这种结构，不仅可以检测施加于传感器元件30d的外力的a轴方向的成分和b轴方向的成分，还可以检测c轴方向的成分，能够得到具有三轴方向的检测轴的传感器元件30d。

根据以上的第五实施方式，也能够发挥与上述的第一实施方式相同的效果。

＜第六实施方式＞

接着，对本发明的第六实施方式涉及的力检测装置进行说明。

图16是本发明的第六实施方式涉及的力检测装置的立体图。图17是图16所示的力检测装置的纵剖视图。图18是图16所示的力检测装置的横剖视图。图19是配置于力检测装置的传感器器件的剖视图。

另外，以下为了便于说明，将相互正交的三个轴设为α轴、β轴以及γ轴，将表示各轴的箭头的前端侧设为“正侧”，将基端侧设为“负侧”。另外，将与α轴平行的方向称为“α轴方向”，将与β轴平行的方向称为“β轴方向”，将与γ轴平行的方向称为“γ轴方向”。另外，也将γ轴方向正侧称为“上”，将γ轴方向负侧称为“下”。另外，也将从γ轴方向观察称为“俯视观察”。

图16所示的力检测装置100是能够检测施加于力检测装置100的外力的六轴成分的六轴力觉传感器。需要说明的是，六轴成分由相互正交的三个轴(在图示中为α轴、β轴以及γ轴)各自的方向的并进力(剪切力)成分，和围绕这三个轴的各个轴的旋转力(力矩)成分构成。

力检测装置100具有围绕其中心轴a1(γ轴)等间隔(90°间隔)地配置的多个(在本实施方式中为四个)传感器器件1和收纳这些传感器器件1的壳体5。在力检测装置100中，输出与各传感器器件1受到的外力对应的检测信号，并对这些检测信号进行处理，由此能够检测施加于力检测装置100的外力的六轴成分。以下对力检测装置100具有的各部分进行说明。

[壳体]

如图16所示，壳体5具有第一壳体部件6、与第一壳体部件6隔开间隔配置的第二壳体部件7、设置于第一壳体部件6以及第二壳体部件7的外周部的侧壁部8。

另外，如图17所示，第一壳体部件6具有顶板61(第一基部)，和设置于顶板61的下表面，围绕中心轴a1等间隔(90°间隔)地配置的四个壁部62(第一加压部)。另外，在顶板61的中央部形成有沿着中心轴a1的贯通孔611。另外，如图18所示，在各壁部62形成有供后述的加压螺栓50插通的多个贯通孔621。另外，各壁部62的内壁面620(内侧的面)成为与顶板61垂直的平面。

另外，如图17所示，第二壳体部件7具有底板71(第二基部)和设置于底板71的上表面并以与上述的四个壁部62相对的方式围绕中心轴a1等间隔(90°间隔)地配置的四个壁部72(第二加压部)。另外，在底板71的中央部形成有沿着中心轴a1的贯通孔711。另外，各壁部72具有朝向相对的壁部62侧突出的突出部73，该突出部73的顶面730与内壁面620平行，与内壁面620隔开规定距离(能够插入传感器器件1的距离)而相对。另外，如图18所示，在各壁部72上形成有多个加压螺栓50的前端部进行螺合的内螺纹孔721。

另外，侧壁部8呈圆筒状，其上端部以及下端部分别通过例如螺纹紧固、嵌合等固定于第一壳体部件6以及第二壳体部件7。另外，在由侧壁部8、上述的第一壳体部件6的顶板61和第二壳体部件7的底板71围成的空间s1(力检测装置100的内部空间)中收纳有四个传感器器件1。

在以上的壳体5中，第一壳体部件6的上表面60例如作为安装于后述的机器人1000具有的末端执行器1700(被安装部件)的安装面而发挥功能，第二壳体部件7的下表面70例如作为安装于后述的机器人1000具有的臂1200的臂用安装面而发挥功能。

需要说明的是，在俯视观察壳体5时的外形分别为圆形，但并不局限于此，例如，也可以是三角形、四边形、五边形等多边形、椭圆形、异形等任意形状。另外，在本实施方式中，各壁部62由与顶板61不同的部件形成，相对于顶板61固定，但并不局限于此，也可以与顶板61一体地形成。同样地，在本实施方式中，各壁部72由与底板71不同的部件形成，相对于底板71固定，但并不局限于此，也可以与底板71一体地形成。

另外，作为第一壳体部件6、第二壳体部件7以及侧壁部8的构成材料，分别没有特别限定，例如可以使用铝、不锈钢等金属材料、陶瓷等。需要说明的是，第一壳体部件6、第二壳体部件7以及侧壁部8的构成材料可以彼此相同，也可以不同。

如图18所示，四个传感器器件1在俯视观察时，以相对于通过中心轴a1且与β轴平行的线段cl对称的方式配置。另外，如图17所示，各传感器器件1位于顶板61与底板71之间。另外，各传感器器件1位于壁部62与壁部72(突出部73)之间，由壁部62和壁部72(突出部73)夹着。具体而言，如图19所示，各传感器器件1以封装2的基体21朝向壁部72侧、盖体24朝向壁部62侧的状态配置于壁部62、72之间。此外，基体21的底部构件23与突出部73的顶面730抵接，盖体24的中央部241与壁部62的内壁面620接触。

如图18所示，加压螺栓50将壁部62与壁部72连结，由此，第一壳体部件6和第二壳体部件7被固定。另外，通过紧固加压螺栓50，对位于壁部62与壁部72之间的传感器器件1(传感器元件3)进行加压。即，在自然状态下，对传感器元件3施加图19中的箭头p所示的方向的压缩力。像这样，通过在自然状态下预先对传感器元件3进行加压，能够高精度地检测施加于力检测装置100的外力的六轴成分。需要说明的是，通过适当调整加压螺栓50的紧固力，能够调整施加于传感器元件3的压力。

相对于各传感器器件1设置有一对加压螺栓50，一对加压螺栓50位于传感器器件1的两侧。但是，作为加压螺栓50的配置，没有特别限定。另外，根据需要设置加压螺栓50即可，在不需要的情况下，也可以省略。

这种力检测装置100具有未图示的外力检测电路，该外力检测电路能够基于从各传感器器件1输出的电压va、vb，检测(运算)α轴方向的并进力成分fα、β轴方向的并进力成分fβ、γ轴方向的并进力成分fγ、围绕α轴的旋转力成分mα、围绕β轴的旋转力成分mβ、围绕γ轴的旋转力成分mγ。外力检测电路例如能够构成具有ad转换器和与该ad转换器连接的cpu等运算电路。

以上对力检测装置100进行了说明。如上所述，这种力检测装置100具有顶板61(第一基板)、底板71(第二基板)、设置于顶板61与底板71之间的传感器器件1(本发明的传感器器件)。根据这种力检测装置100，由于具有传感器器件1，因此能够更高精度地检测外力。

＜第七实施方式＞

接着，对本发明的第七实施方式涉及的机器人进行说明。

图20是本发明的第七实施方式涉及的机器人的立体图。

图20所示的机器人1000能够进行精密设备或构成它的部件等对象物的供料、除料、搬运以及组装等作业。该机器人1000是单臂机器人，是所谓的六轴垂直多关节机器人。机器人1000具有基台1100、转动自如地连结于基台1100的机械臂1200、力检测装置100和末端执行器1700。

基台1100例如是固定于地板、墙壁、天花板以及能够移动的台车上等的部分。机械臂1200具有臂1210(第一臂)、臂1220(第二臂)、臂1230(第三臂)、臂1240(第四臂)、臂1250(第五臂)、臂1260(第六臂)。这些臂1210～1260从基端侧朝向前端侧按照该顺序连结。各臂1210～1260能够相对于相邻的臂或基台1100进行转动。

在臂1260的前端连接有力检测装置100。力检测装置100检测对安装于力检测装置100的前端的末端执行器1700施加的力(包括力矩)。末端执行器1700是对作为机器人1000的作业对象的对象物进行作业的器具，由具有把持对象物的功能的手部构成。需要说明的是，作为末端执行器1700，只要使用与机器人1000的作业内容等对应的器具即可，并不局限于手部，例如也可以是进行螺纹紧固的螺纹紧固器具或进行嵌合的嵌合器具等。

另外，虽未图示，但机器人1000具有驱动部，其具有使一个臂相对于另一个臂(或基台1100)进行转动的电机等。另外，虽未图示，但机器人1000具有角度传感器，其能够检测电机的旋转轴的旋转角度。

以上对机器人1000进行了说明。如上所述，这种机器人1000具有基台1100、与基台1100连接的机械臂1200(臂)、力检测装置100(本发明的力检测装置)。根据这种机器人1000，由于具有力检测装置100，因此例如通过将力检测装置100检测到的外力反馈到具有控制机器人1000的功能的控制部(未图示)，能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置100检测到的外力，机器人1000能够检测末端执行器1700与障碍物的接触等。因此，能够容易地进行障碍物回避动作以及对象物损伤回避动作等，机器人1000能够更安全地执行作业。

需要说明的是，力检测装置100也可以设置于相邻的臂与臂之间(例如，臂1240、1250之间)。另外，机器人1000例如也可以是scara机器人、双臂机器人等其他机器人。另外，机器人1000具有的臂的数量在本实施方式中为6根，但并不局限于此，也可以是1～5根或7根以上。

以上，基于图示的实施方式对本发明的传感器元件3、30a、30b、30c、30d、传感器器件1、力检测装置100以及机器人1000进行了说明，但本发明并不局限于此，各部分的结构能够置换为具有相同功能的任意结构。另外，也可以在本发明中附加其他任意的构成物。另外，本发明的传感器元件3、30a、30b、30c、30d、传感器器件1以及力检测装置100也能够组装于机器人1000以外的设备，例如，也可以搭载于汽车等移动体。

以下记载从实施方式中导出的内容。传感器元件3、30a、30b、30c、30d例如具有以下特征。

传感器元件的特征在于，包括：在周围具有侧面的层叠体，所述层叠体层叠有多个基准电位电极、第一压电元件、配置于与所述多个基准电位电极中的至少一个之间夹着所述第一压电元件的位置并提取所述第一压电元件的信号的第一信号电极、第二压电元件以及配置于与所述多个基准电位电极中的至少一个之间夹着所述第二压电元件的位置并提取所述第二压电元件的信号的第二信号电极；配置于所述侧面并与所述第一信号电极电连接的第一信号侧面端子；配置于所述侧面并与所述第二信号电极电连接的第二信号侧面端子；配置于所述侧面并与所述基准电位电极中的至少一个电连接的第一基准电位侧面端子；以及配置于所述侧面并与所述基准电位电极中的至少一个电连接的第二基准电位侧面端子，在从所述层叠的方向俯视观察时，所述第一基准电位侧面端子在比通过所述第一信号侧面端子的位置和所述第二信号侧面端子的位置的第一轴靠近一侧的所述侧面上，位于所述第一信号侧面端子与所述第二信号侧面端子之间，所述第二基准电位侧面端子在比所述第一轴靠近另一侧的所述侧面上，位于所述第一信号侧面端子与所述第二信号侧面端子之间。

由此，由于在第一信号侧面端子与第二信号侧面端子之间配置有成为基准电位的第一基准电位侧面端子以及第二基准电位侧面端子，因此两个信号侧面端子的间隔扩大，能够降低在两个信号侧面端子之间因电容耦合或电磁耦合而产生的噪声，能够降低噪声引起的根据外力而输出的电荷qa、qb(输出信号)的劣化。

在上述的传感器元件中，优选为，所述第一信号侧面端子与所述第二信号侧面端子关于在俯视观察所述传感器元件时的几何中心而点对称地配置，所述第一基准电位侧面端子与所述第二基准电位侧面端子关于在俯视观察所述传感器元件时的几何中心而点对称地配置。

由此，由于分别配置为，第一信号侧面端子与第二信号侧面端子点对称，另外，第一基准电位侧面端子与第二基准电位侧面端子点对称，因此能够使第一压电元件以及第二压电元件的检测特性彼此大致相等。另外，能够均衡地提取与a轴方向的外力(剪切力)对应的电荷qa(第一输出信号)和与b轴方向的外力(剪切力)对应的电荷qb(第二输出信号)，能够更高精度地检测受到的外力，并从第一信号侧面端子以及第二信号侧面端子输出。

在上述的传感器元件中，优选为，所述第一压电元件具有第一压电体以及极化方向为与所述第一压电体的极化方向相反的方向的第二压电体，所述第一信号电极配置于所述第一压电体与所述第二压电体之间，在所述多个基准电位电极中的两个之间，配置有所述第一压电体、所述第一信号电极以及所述第二压电体，所述第二压电元件具有第三压电体以及极化方向为与所述第三压电体的极化方向相反的方向的第四压电体，所述第二信号电极配置于所述第三压电体与所述第四压电体之间，在所述多个基准电位电极中的两个基准电位电极之间，配置有所述第三压电体、所述第二信号电极以及所述第四压电体。

由此，能够得到第一压电元件以及第二压电元件的结构变得简单，并且高灵敏度的传感器元件。

在上述的传感器元件中，优选为，所述第一压电元件具有多个由所述第一压电体、所述第二压电体、配置于所述第一压电体与所述第二压电体之间的所述第一信号电极构成的组，所述第二压电元件具有多个由所述第三压电体、所述第四压电体、配置于所述第三压电体与所述第四压电体之间的所述第二信号电极构成的组。

由此，通过组合多个第一压电元件和多个第二压电元件的简单的结构，能够得到更高灵敏度的传感器元件。

在上述的传感器元件中，优选为，所述多个基准电位电极包括第一基准电位电极、第二基准电位电极、第三基准电位电极以及第四基准电位电极，在所述第一基准电位电极与所述第一信号电极之间，配置有所述第一压电体，在所述第二基准电位电极与所述第一信号电极之间，配置有所述第二压电体，在所述第三基准电位电极与所述第二信号电极之间，配置有所述第三压电体，在所述第四基准电位电极与所述第二信号电极之间，配置有所述第四压电体，所述第一基准电位侧面端子与所述第一基准电位电极以及所述第二基准电位电极电连接，所述第二基准电位侧面端子与所述第三基准电位电极以及所述第四基准电位电极电连接，所述第一基准电位侧面端子与所述第三基准电位电极以及所述第四基准电位电极电绝缘，所述第二基准电位侧面端子与所述第一基准电位电极以及所述第二基准电位电极电绝缘。

由此，能够使第一基准电位侧面端子与第二基准电位侧面端子电绝缘，能够降低由从第一信号侧面端子以及第二信号侧面端子输出的电荷qa、qb(输出信号)的串扰或两个信号侧面端子之间的电容耦合而造成的影响。因此，能够得到更高灵敏度的传感器元件。

在上述的传感器元件中，优选为，所述第一压电体、所述第二压电体、所述第三压电体以及所述第四压电体是水晶。

由此，能够得到第一压电元件和第二压电元件的结构变得简单，并且具有高灵敏度、宽动态范围、高刚性等优异特性的传感器元件。

传感器器件1例如具有以下特征。

传感器器件的特征在于，包括以下部分：上述的传感器元件；配置有所述传感器元件的基体；与所述基体连接并与所述基体一起构成收容所述传感器元件的收纳空间的盖体；第一电路，包括：在所述收纳空间内配置于所述基体上且与第一信号侧面端子以及第一基准电位侧面端子电连接的电子部件；第二电路，包括：在所述收纳空间内配置于所述基体上且与第二信号侧面端子以及第二基准电位侧面端子电连接的电子部件，在俯视观察所述基体时，所述第一电路配置于所述传感器元件的一侧，所述第二电路配置于所述传感器元件的另一侧。

由此，能够将第一电路和第二电路以夹着传感器元件而分开的方式配置。因此，可以减少第一电路与第二电路之间的干扰，能够有效地抑制来自第二电路的噪声叠加在第一信号上，相反地，能够有效地抑制来自第一电路的噪声叠加在第二信号上。因此，能够通过第一电路高精度地处理第一信号，并且能够通过第二电路高精度地处理第二信号。其结果为，能够得到可以高精度地检测受到的外力，能够发挥优异的力检测特性的传感器器件。

在上述的传感器器件中，所述传感器元件优选构成为，所述第一信号侧面端子与所述第二信号侧面端子关于在俯视观察所述传感器元件时的几何中心而点对称地配置，所述第一基准电位侧面端子与所述第二基准电位侧面端子关于所述几何中心而点对称地配置，所述第一电路与所述第二电路关于所述几何中心而点对称地配置。

由此，能够将第一电路以及第二电路关于传感器元件而点对称地配置，因此能够使第一电路以及第二电路的电路特性(布线长度、来自周围的影响等)，即电荷/电压转换特性彼此大致相等。因此，能够均衡地提取与a轴方向的外力(剪切力)对应的电荷qa和与b轴方向的外力(剪切力)对应的电荷qb，能够更高精度地检测受到的外力。

在上述的传感器器件中，优选为，所述盖体与具有连接部的所述基体连接，连接所述第一信号侧面端子与所述第一电路的所述电子部件的布线与所述连接部分开地配置，连接所述第二信号侧面端子与所述第二电路的所述电子部件的布线与所述连接部分开地配置。

由此，能够使在连接第一信号侧面端子与第一电路的电子部件的布线以及连接第二信号侧面端子与第二电路的电子部件的布线与设置于连接部的密封部件之间产生的漏电流极小化，实现传感器器件的牵伸特性的提高。

在上述的传感器器件中，优选为，所述第一电路包括多个所述电子部件，所述第二电路包括多个所述电子部件，连接所述第一电路以及所述第二电路各自包括的所述电子部件之间的布线与所述连接部分开地配置。

由此，能够使在连接第一电路以及第二电路各自包括的电子部件之间的布线与设置于连接部的密封部件之间产生的漏电流极小化，实现传感器器件的牵伸特性的提高。

力检测装置100例如具有以下特征。

力检测装置的特征在于，具有第一基板、第二基板、配置于所述第一基板与所述第二基板之间的上述的传感器器件。

根据这种力检测装置，由于具有上述的传感器器件，因此能够更高精度地检测外力。

机器人1000例如具有以下特征。

机器人的特征在于，具有基台、与所述基台连接的臂、上述的力检测装置。

根据这种机器人，由于具有上述的力检测装置，因此能够执行更精密的作业。