模拟电路板4的各元件以及各布线以外的部位、数字电路板5的各元件以及各布线以外部位的构成材料，分别没有特别限定，例如能够使用各种树脂材料、各种金属材料等。
[0072]<传感器设备>
[0073]传感器设备6具有电荷输出元件10和收纳电荷输出元件10的壳体60。
[0074]壳体60具有:基部(第I部件)61，其具有凹部611 ;和盖体(第2部件)62，其与该基部61卡合。电荷输出元件10设置于基部61的凹部611，该基部61的凹部611由盖体62密封。由此，能够保护电荷输出元件10，从而能够提供可靠性高的力检测装置I。此外，电荷输出元件10的上表面与盖体62接触。另外，壳体60的盖体62配置于上侧，即配置于第2基部3侧，基部61配置于下侧，即配置于第I基部2侧，该基部61固定于模拟电路板4。通过该结构，基部61与盖体62被凸部21与第2基部3夹持而被加压，从而利用该基部61与盖体62对电荷输出元件10进行夹持并进行加压。
[0075]另外，作为基部61的构成材料，没有特别限定，例如能够使用陶瓷等绝缘性材料等。另外，作为盖体62的构成材料，没有特别限定，例如能够使用不锈钢等各种金属材料等。此外，基部61的构成材料与盖体62的构成材料可以相同，另外也可以不同。
[0076]另外，壳体60的形状没有特别限定，但在本实施方式中，如图2所示，在俯视观察第I基部2的情况下，呈四边形。此外，作为俯视观察壳体60的情况下的上述其他形状，可举出五边形等其他多边形、圆形、椭圆形等。另外，在壳体60的形状为多边形的情况下，例如其角部可以带有弧度，另外也可以被斜切开。
[0077]另外，盖体62在本实施方式中呈板状，其中央部625与外周部626之间的部位弯曲，从而中央部625朝向第2基部3突出。中央部625的形状没有特别限定，但在本实施方式中，在俯视观察第I基部2的情况下，呈与电荷输出元件10相同的形状，即呈四边形。此夕卜，盖体62的中央部625的上表面以及下表面均为平面。
[0078]另外，如图4所示，凹部611具有台阶部613，台阶部613是凹部611的深度(A轴方向的长度)阶段性地变化的部分。在台阶部613设置有4个端子63a、63b、63c、63d。
[0079]各端子63a、63b、63c、63d为大致相同的结构，因此以下，代表性地对端子63a进行说明。如图4的(a)所示，端子63a具有:向凹部611内露出的部分65 ;和埋设于基部61，且一部分向壳体60的外侧露出的部分66。部分65利用连接电极181与电荷输出元件10电连接。另一方面，部分66经由未图示的布线与模拟电路板4电连接。由此，电荷输出元件10与模拟电路板4电连接。
[0080]在这种壳体60内，收纳有电荷输出元件10。对于该电荷输出元件10之后进行详述。
[0081]<转换输出电路>
[0082]如图3所示，电荷输出元件10连接着转换输出电路90a、90b、90c。转换输出电路90a具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qa转换为电压Va的功能。转换输出电路90b具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qb转换为电压Vb的功能。转换输出电路90c具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qc转换为电压Vc的功能。转换输出电路90a、90b、90c相同，因此以下，代表性地对转换输出电路90c进行说明。
[0083]转换输出电路90a具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qa转换为电压Va并输出电压Va的功能。转换输出电路90a具有运算放大器91、电容器92、以及开关元件93。运算放大器91的第I输入端子(负输入)与电荷输出元件10的输出电极层124x、124y连接，运算放大器91的第2输入端子(正输入)接地于地面(基准电位点)。另外，运算放大器91的输出端子与外力检测电路40连接。电容器92连接于运算放大器91的第I输入端子与输出端子之间。开关元件93连接于运算放大器91的第I输入端子与输出端子之间，并与电容器92并联连接。另外，开关元件93与驱动电路(未图示)连接，根据来自驱动电路的接通/断开(οη/ο??)信号，使开关元件93执行开关动作。
[0084]在开关元件93断开的情况下，从电荷输出元件10输出的电荷Qa蓄积于具有静电电容Cl的电容器92，作为电压Va被输出至外力检测电路40。接下来，在开关元件93接通的情况下，电容器92的两端子间短路。其结果是，蓄积于电容器92的电荷Qa被放电而变为O库伦，输出至外力检测电路40的电压V变为O伏。将开关元件93接通的情况称为复位转换输出电路90a。此外，理想的从转换输出电路90a输出的电压Va与从电荷输出元件10输出的电荷Qa的蓄积量成比例。
[0085]开关元件93 例如为 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor:金氧半场效晶体管)等半导体开关元件。半导体开关元件与机械式开关相比小型且轻型，因此有利于力检测装置I的小型化以及轻型化。以下，作为代表例，对作为开关元件93使用了 MOSFET的情况进行说明。
[0086]开关元件93具有漏极电极、源极电极以及栅极电极。开关元件93的漏极电极或者源极电极的一方与运算放大器91的第I输入端子连接，漏极电极或者源极电极的另一方与运算放大器91的输出端子连接。另外，开关元件93的栅极电极与驱动电路(未图示)连接。
[0087]在各转换输出电路90a、90b、90c的开关元件93可以连接有相同的驱动电路，也可以连接有各自不同的驱动电路。从驱动电路向各开关元件93输入全部同步的接通/断开信号。由此，各转换输出电路90a、90b、90c的开关元件93的动作同步。即，各转换输出电路90a、90b、90c的开关元件93的接通/断开时机一致。
[0088]<外力检测电路>
[0089]外力检测电路40具有基于从转换输出电路90a输出的电压Va、从转换输出电路90b输出的电压Vb、以及从转换输出电路90c输出的电压Vc，来检测被施加的外力的功能。外力检测电路40具有与转换输出电路90a、90b、90c连接的AD转换器401、以及与AD转换器401连接的运算部402。
[0090]AD转换器401具有将电压Va、Vc、Vb从模拟信号向数字信号转换的功能。利用AD转换器401数字转换后的电压Va、Vc、Vb被输入运算部402。
[0091]S卩，在被施加了第I基部2以及第2基部3的相对位置沿A轴方向相互错开的外力的情况下，AD转换器401输出电压Va。同样，在被施加了第I基部2以及第2基部3的相对位置沿B轴方向相互错开的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vb。另外，在被施加了第I基部2以及第2基部3的相对位置沿C轴方向相互错开的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vc。
[0092]运算部402对于数字转换出的电压Va、Vc、Vb，例如进行消除灵敏度在各转换输出电路90a、90b、90c间的差异的修正等各种处理。而且，运算部402输出与从电荷输出元件10输出的电荷Qa、Qc、Qb的蓄积量成比例的3个信号。该3个信号与施加于电荷输出元件10的3轴力(剪切力以及压缩/拉伸力)对应，因此力检测装置I能够检测施加于电荷输出元件10的3轴力。
[0093]如图1以及图2所示，在该力检测装置I中，在第I基部2设置有凸部(第I凸部)21。在该第I基部2与第2基部3中，凸部21成为内侧，第I基部2的面与第2基部3的面隔开间隔地对置。此外，凸部21的上表面(与第2基部3对置的面)211为平面。该凸部21可以与第I基部2形成为一体，另外也可以利用其他部件形成。此外，凸部21的构成材料没有特别限定，例如可以与第I基部2相同。
[0094]另外，凸部21的位置没有特别限定，但在本实施方式中，凸部21配置于第I基部2的中央部。
[0095]另外，凸部21的形状没有特别限定，但在本实施方式中，在俯视观察第I基部2的情况下，呈与电荷输出元件10相同的形状，即呈四边形。此外，作为俯视观察凸部21的情况下的上述其他形状，可举出四边形、五边形等多边形、椭圆形等。
[0096]另外，在模拟电路板4的配置有电荷输出元件10的部位，即在中央部，形成有供凸部21插入的孔41。该孔41为贯通模拟电路板4的贯通孔。孔41的形状没有特别限定，但在本实施方式中，在俯视观察第I基部2的情况下，呈与凸部21相同的形状，即呈四边形。此外，模拟电路板4支承于凸部21。
[0097]同样，在数字电路板5的配置有电荷输出元件10的部位，即在中央部，形成有供凸部21插入的孔51。孔51的形状没有特别限定，但在本实施方式中，在俯视观察第I基部2的情况下，呈与凸部21相同的形状，即呈四边形。此外，数字电路板5支承于凸部21。
[0098]此外，在模拟电路板4形成有供两个加压螺栓71插入的两个孔42，同样，在数字电路板5形成有供两个加压螺栓71插入的两个孔52。
[0099]凸部21插入模拟电路板4的孔41以及数字电路板5的孔51，并向电荷输出元件10突出。而且，传感器设备6被凸部21与第2基部3夹持，由此电荷输出元件10隔着壳体60被凸部21与第2基部3夹持。此外，第2基部3的下表面(与第I基部2对置的面)36为平面，其下表面36抵接于传感器设备6的盖体62的中央部，凸部21的上表面211抵接于基部61。
[0100]另外，凸部21的尺寸没有特别限定，但优选为在俯视观察第I基部2的情况下，凸部21的面积电荷输出元件10的面积以上，更优选为比电荷输出元件10的面积大。此外，在图示的结构中，凸部21的面积比电荷输出元件10的面积大。而且，电荷输出元件10在俯视观察第I基部2的情况下(从相对于第I基部2垂直的方向观察)配置于凸部21内，另外电荷输出元件10的中心线与凸部21的中心线一致。在该情况下，电荷输出元件10只要在俯视观察第I基部2的情况下未从凸部21伸出即可。由此，能够对电荷输出元件10整体施加加压，另外在力检测时，对电荷输出元件10整体施加外力，从而能够进行精度更尚的力检测。
[0101]另外，第I基部2、与第2基部3利用两个加压螺栓71来固定。此外，利用加压螺栓71进行的“固定”是一边允许两个固定对象物彼此移动规定量一边进行的。具体而言，第I基部2、第2基部3被两个加压螺栓71 —边允许在第2基部3的面方向彼此移动规定量一边固定。此外，这在其他的实施方式中也同样。
[0102]各加压螺栓71分别以其头部715成为第2基部3侧的方式配置，从形成于第2基部3的孔35被插入，并插入模拟电路板4的孔42、数字电路板5的孔52，其外螺纹716与形成于第I基部2的内螺纹25旋合。而且，利用各加压螺栓71对电荷输出元件10施加规定大小的Z轴方向(参照图4)的压力，即施加加压。此外，上述加压的大小没有特别限定，
可适当设定。
[0103]另外，各加压螺栓71的位置没有特别限定，但在本实施方式中，各加压螺栓71以沿第I基部2、第2基部3、模拟电路板4、数字电路板5的周向，等角度间隔(180°间隔)地，即在俯视观察第2基部3的情况下隔着电荷输出元件10对置的方式配置。由此，能够平衡性良好地固定第I基部2与第2基部3，另外能够平衡性良好地对各电荷输出元件10施加加压。此外，加压螺栓71的个数不限定于两个，例如也可以为3个以上。
[0104]此外，作为各加压螺栓71的构成材料，没有特别限定，例如能够使用各种树脂材料、各种金属材料等。
[0105]如以上说明那样，根据该力检测装置1，由于模拟电路板4以及数字电路板5设置于第I基部2与第2基部3之间，所以能够使装置小型化。
[0106]另外，能够利用凸部21与第2基部3不隔着模拟电路板4以及数字电路板5地夹持传感器设备6，即能够隔着壳体60夹持电荷输出元件10。由此，能够对电荷输出元件10充分地施加加压，另外，能够提高力检测的精度。
[0107]另外，壳体60的盖体62的中央部625向第2基部3突出，因此即便第2基部3的下表面36为平面也能够对电荷输出元件10充分地施加加压，另外在力检测时，能够防止难以施加外力的情况。而且，由于第2基部3的下表面36为平面，所以在制造时不需要进行第2基部3与电荷输出元件10的对位，从而能够容易地制造力检测装置I。
[0108]<电荷输出元件(传感器元件)>
[0109]接下来对电荷输出元件10进行说明。
[0110]电荷输出元件10具有与沿相互正交的3轴(A轴、B轴、C轴)施加的(承受的)外力分别对应地输出3个电荷Qa、Qc、Qb的功能。
[0111]如图4所示，电荷输出元件10具有:输出电荷Qa、Qc、Qb的层叠体110 ;与层叠体110电连接的侧面电极171、172、173、174 ;以及与侧面电极171、172、173、174分别电连接的连接电极181、182、183、184。另外，层叠体110被第I覆盖基材161以及第2覆盖基材162夹持。
[0112][层叠体]
[0113]如图4所示，层叠体110的形状没有特别限定，但在本实施方式中，在俯视观察第I基部2的情况下，即从相对于第I基部2垂直的方向观察时，呈四边形。此外，作为俯视观察层叠体110的情况下的其他外形形状，可举出五边形等其他多边形、圆形、椭圆形等。
[0114]如图4所示，层叠体110具有:接地于地面(基准电位点)的6个接地电极层151、
152、153、154、155、156 ;与平行于A轴的外力(压缩/拉伸力)对应地输出电荷Qa的第I传感器12 ;与平行于C轴的外力(剪切力)对应地输出电荷Qc的第2传感器13 ;以及与平行于B轴的外力(剪切力)对应地输出电荷Qb的第3传感器14。
[0115]如图4、图5所示，层叠体110按接地电极层156、第3传感器14、接地电极层155、154、第2传感器13、接地电极层153、152、第I传感器12、以及接地电极层151的顺序从A轴方向负侧开始进行层叠。此外，第I传感器12、第2传感器13、第3传感器14的层叠顺序是任意的，本发明不限定于图4、图5所示的第I传感器12、第2传感器13、第3传感器14的层叠顺序。
[0116]另外，在图4、图5中，将第I传感器12、第2传感器13、第3传感器14的层叠方向设为A轴方向，将与A轴方向正交且相互正交的方向分别设为B轴方向、C轴方向。
[0117](第I传感器)
[0118]如图5所示，第I传感器12具有与沿A轴施加的(承受的)外力(压缩/拉伸力)对应地输出电荷Qa的功能。第I传感器12构成为与平行于A轴的压缩力对应地输出正电荷，与平行于A轴的拉伸力对应地输出负电荷。
[0119]如图5所示，第I传感器12具有:第I压电体层(第I基部)121 ;与第I压电体层(第I基部)121对置设置的第2压电体层123 ;设置于第I压电体层121的下表面的第I输出电极层(内部电极)124x ;以及设置于第2压电体层123的上表面的第2输出电极层(内部电极)124y。另外，第I输出电极层124x与第2输出电极层124y被粘合层125接合。
[0120]第I压电体层121由X型切割结晶板构成，具有相互正交的3个结晶轴，即X轴(结晶轴x)、y轴(结晶轴y)以及z轴(结晶轴z)。另外，如图6所示，第I压电体层121的X轴方向的热膨胀系数为13.4X 10_6 (1/K)，y轴方向的热膨胀系数为13.4X 10_6 (1/K)，z轴方向的热膨胀系数为7.8X 10_6(1/K)。此外，与第I压电体层121同样，后述的压电体层123、13