DE69405962T2

DE69405962T2 - Beschleunigungsmessaufnehmer

Info

Publication number: DE69405962T2
Application number: DE69405962T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Asano; Masayuki Ichimaru; Toshihiro Mizuno; Jun Tabota; Muneharu Yamashita
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-11-09
Filing date: 1994-11-07
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2014-11-08
Also published as: EP0653641A1; EP0653641B1; DE69405962D1; US6094984A

Description

Die Erfindung betrifft den Aufbau eines Beschleunigungsmeßaufnehmers, der vorallem in einem Airbagsystem für ein Kraftfahrzeug verwendet wird.
Figur 1 zeigt ein Beispiel für einen herkömmlichen Beschleunigungsmeßaufnehmer, der so ähnlich in der EP-A-0 550 037 offenbart ist. Danach enthält ein herkömmlicher Beschleunigungsmeß aufnehmer 50 ein Beschleunigungsdetektionselement 51, eine Leiterplatte 52, eine Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen 53, eine metallische Basisplatte 54, eine Metallabdeckung 55 sowie nicht leitende Vorsprünge 56. Das auf der Leiterplatte 52 angeordnete Beschleunigungsdetektionselement 51 dient zur Detektion von Beschleunigung, wobei die Beschleunigung in ein elektrisches Signal umwandelt und ausgegeben wird. Desweiteren ist auf der Leiterplatte 52 eine Signalverarbeitungsschaltung zur Verarbeitung eines von dem Beschleunigungsdetektionselement 51 detektierten Beschleunigungssignals ausgebildet. Dabei ist ein Ausgang dieser auf der Leiterplatte 52 angeordneten Signalverarbeitungsschaltung über eine Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen 53 aus dem Beschleunigungsmeßaufnehmer 50 herausgeführt. Die Leiterp latte 52 ist mit der Oberfläche der metallischen Basispiatte 54 kontaktiert und fixiert. Ferner sind die Verbindungsanschlüsse 53 Jeweils über ein Ende fest mit der Leiterplatte 52 verbunden, wobei ihr anderes Ende Jeweils durch die metallische Basisplatte 54 hindurch verläuft und auf der Rückseite der metallischen Basisplatte 54 hervorragt. Die Metallkappe 55 ist in einem Randbereich mit der metallischen Basisplatte 54 verbunden, um so den gesamten Beschleunigungsmeßaufnehmer 50 zu umhüllen. Der Verbindungsanschluß 53 ist dabei von der metallischen Basisplatte 54 isoliert und mit dieser in einem Bereich der metallischen Basisplatte 54, durch den der Verbindungsanschluß 53 hindurchtritt, fest verbunden.
Der Beschleunigungsmeßaufnehmer so ist auf der Oberfläche eines Trägersubstrats 60 befestigt, indem die Mehrzahl der Verbindungsanschlüsse 53 in Befestigungslöcher (nicht gezeigt) des Trägersubstrats 60 eingeführt sind, wobei die Verbindungsanschlüsse 53 Jeweils über eine Lötverbindung mit einem Verdrahtungsmuster des Trägersubstrats 60 verbunden und fixiert werden.
Der herkömmliche Beschleunigungsmeßaufnehmer 50 wird zur Detektion einer Beschleunigungsänderung in Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs, z. B. in einem Airbagsystem für ein Kraftfahrzeug verwendet. Jedoch wird die durch eine Straßenoberfläche erzeugte Vibration sowie andere verschiedene vom Motor oder ähnlichen Quellen verursachten Vibrationsarten an den auf dem Fahrzeugkörper angeordneten Beschleunigungsmeßaufnehmer 50 übertragen. In einigen Fällen kann eine derartige Vibration eine unerwünschte Vibration im Trägersubstrat 60 des Beschleunigungsmeß aufnehmer 50 erzeugen. Falls z. B. durch externe Krafteinwirkung eine Biegungsvibration im Trägersubstrat 60 erzeugt wird, erfolgt eine mechanische Verformung des Trägersubstrats 60, die wiederum über die Verbindungsanschlüsse 53 an die metallische Basisplatte 54 übertragen wird, wodurch diese ebenfalls verformt wird. Dadurch wird das Beschleunigungsdetektions element 51 beeinflußt, da die Deformation der metallischen Basisplatte 54 über die mit der Oberfläche der metallischen Basisplatte 54 verbundene Leiterplatte 52 an das Beschleunigungsdetektionselement 51 übertragen wird. Folglich tritt eine Funktionsstörung des Beschleunigungsdetektionselement 51 auf, da eine Ausgangsempfindlichkeit in eine andere Richtung, als in die Richtung, in der Beschleunigung detektiert werden soll, erzeugt wird, z. B. in die andere axiale Richtung, wodurch das Airbagsystems in seiner Funktion gestört wird.
Folglich kann der herkömmliche in Figur 1 gezeigte Beschleunigungsmeßaufnehmer 50 aufgrund von schädlicher Vibration des Trägersubstrats 60 fehlerhaft arbeiten.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Beschleunigungsmeßaufnehmer zu schaffen, bei dem im montierten Zustand keine Fehlfunktion durch unerwünschte Vibration auftritt.
Gemäß der Erfindung enthält der Beschleunigungsmeß aufnehmer ein Beschleunigungsdetektionselement, eine Leiterplatte, auf der das Beschleunigungsdetektionselement angeordnet ist, eine der Leiterplatte in einem Abstand gegenüberliegende Basisplatte sowie einen sich von der Leiterplatte durch die Basisplatte hindurch erstreckenden Vebindungsanschluß, der von der Basisplatte isoliert und an dieser befestigt ist.
In dem Beschleunigungsmeßaufnehmer sind die Basisplatte und die Leiterplatte einander gegenüberliegend angeordnet und durch einen Spalt voneinander getrennt. Falls z. B. in einem Substrat, auf dem der Beschleunigungsmeßaufnehmer angeordnet ist, eine Biegevibration erzeugt wird, erfolgt aufgrund der Substratverbiegung zuerst eine Verformung der Basisplatte. dann des Verbindungsanschlusses und letztendlich der Leiterplatte. Dabei wird lediglich ein zwischen der Basisplatte und der Leiterplatte liegender Bereich des Verbindungsanschlusses verformt, wodurch die Verdrehung und Verformung des Substrats kaum auf die Leiterplatte übertragen wird. Folglich kann eine Funktionsstörung aufgrund unerwünschter Vibration des Substrats des auf der Leiterplatte angeordneten Beschleunigungsdetektionselements vermieden werden.
Bei einem Beschleunigungsmeßaufnehmer gemäß einem Teilaspekt der Erfindung ist das Beschleunigungsdetektionselement mittig auf einer Leiterplattenhauptoberfläche angeordnet. Dadurch wird selbst bei einer Beschleunigung des Beschleunigungsmeßaufnehmers in Richtung der Leiterplattenebene kein Drehmoment zur Rotation der Leiterplatte erzeugt. Folglich ist es möglich, die Erzeugung von unerwünschter Empfindlichkeit aufgrund der Rotationsvibration der Leiterp latte zu verhindern, um so die Genauigkeit der Beschleunigungsdetektion zu verbessern.
Bei einem Beschleunigungsmeßaufnehmer gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung befindet sich zwischen der Leiterplatte und der Basisplatte ein das Substrat tragendes Element. Dieses ist auf der Basisplatte angeordnet, um die untere Oberfläche der Leiterplatte zu fixieren und zu tragen. Dadurch wird im Vergleich zu einer Struktur, bei der ein Bereich zwischen einer Leiterplatte und einer Basisplatte lediglich durch Verbindungsanschlüsse getragen wird, eine die Leiterplatte stützende stabilere Struktur gebildet. Somit kann verhindert werden, daß die Leiterplatte durch äußere Vibration in Resonanz gerät, und sich dadurch die Genauigkeit der Beschleunigungsdetektion verschlechtert, da in diesem Fall das Beschleunigungsdetektionssignal des Beschleunigungsdetektionselements mit Rauschen beaufschlagt wird, das aufgrund der Resonanz erzeugt wird.
Im folgenden erfolgt unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren eine detaillierte Beschreibung der Erfindung, wodurch das oben Beschriebene sowie auch andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung deutlich werden. Es zeigen:
Figur 1 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Beschleunigungsmeßaufnehmers;
Figur 2 eine Querschnittsansicht eines Beschleunigungsmeßaufnehmers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 3 eine perspektivische Ansicht des Beschleunigungsmeßaufnehmers nach Figur 2;
Figur 4 eine Frontansicht des Beschleunigungsmeßaufnehmers nach Figur 2;
Figur 5 eine Draufsicht auf den Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Figur 2;
Figur 6 eine Darstellung des Beschleunigungsdetektionselements des Beschleunigungsmeßaufnehmers nach Figur 2;
Figur 7 eine perspektivische Ansicht, in der einer von sieben Herstellungsschritten des Beschleunigungsdetektionselements nach Figur 6 gezeigt ist;
Figur 8 eine perspektivische Ansicht eines anderen Herstellungsschritts des Beschleunigungsdetektionselements nach Figur 6;
Figur 9 eine perspektivische Ansicht eines noch anderen Herstellungsschritts des Beschleunigungsdetektionselements nach Figur 6;
Figur 10 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Herstellungsschritts des Beschleunigungsdetektionselements nach Figur 6;
Figur 11 eine Darstellung eines anderen Beispiels des Beschleunigungsdetektionselements;
Figur 12 eine Querschnittsansicht eines modifizierten ersten Ausführungsbeispiels eines Beschleunigungsmeßaufnehmers;
Figur 13 eine Draufsicht auf einen Beschleunigungsmeßaufnehmer gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 14(a) eine Draufsicht auf einen Beschleunigungsmeßaufnehnier gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 14(b) seine Seitenansicht im Schnitt;
Figur 15(a) eine Draufsicht auf einen Beschleunigungsmeßaufnehmer gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 15(b) seine Seitenansicht im Querschnitt bezüglich einer Schnittlinle Z - Z aus Figur 15(a);
Figur 16 eine Querschnittsansicht eines Beschleunigungsmeßaufnehmers gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 17 eine Querschnittsansicht eines Beschleunigungsmeßaufnehmers gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Figur 18 eine Querschnittsansicht eines Beschleunigungsmeßaufnehmers gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Im folgenden erfolgt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele.
Wie in den Figuren 2 bis 5 gezeigt, enthält ein Beschleunigungsmeßaufnehmer 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ein Beschleunigungsdetektionselement 2, eine Leiterplatte 3, auf der eine Signalverarbeitungsschaltung zurverarbeitung eines durch das Beschleunigungsdetektionselement 2 detektierten Beschleunigungssignals angeordnet ist, eine Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen 4, die Jeweils mit ihrem einen Ende mit der auf der Leiterplatte 3 angeordneten Signalverarbeitungsschaltung verbunden sind, und deren jeweiliges andere Ende auf der Unterseite der Leiterplatte 3 hervorsteht, eine metallische Basisplatte 5, eine Metallabdeckung 7, die mit der metallischen Basisplatte 5 verbunden ist, um den gesamten Beschleunigungsmeßaufnehmer 1 zu umhüllen, sowie nicht leitende Vorsprünge 6, die auf der Unterseite der metallischen Basisplatte 5 ausgebildet sind.
Das Beschleunigungsdetektionselement 2 ist auf der Oberfläche der Leiterplatte 3 angeordnet, auf der auch die Signalverarbeitungsschaltung (nicht gezeigt) integriert ist. Das Beschleunigungsdetektionselement 2 enthält ein Paar von aneinander angrenzenden piezoelektrischen Elementen 20 sowie ein daraufbefestigtes Gewicht 23, wie in Figur 6 gezeigt. Das Paar von piezoelektrischen Elementen 20 ist dabei aus piezoelektrischem Keramik hergestellt. Die piezoelektrischen Elemente 20 sind über ihre Jeweiligen Seitenflächen miteinander verklebt und bilden eine Einheit, wobeijedes der piezoelektrischen Elemente 20 in Beschleunigungsrichtung polarisiert ist. Die Polarisationsrichtung A der Jeweiligen piezoelektrischen Elemente 20 verläuft ferner parallel zu einer Hauptoberfläche der Leiterplatte 3 und stimmt mit der Hauptaxialempfindlichkeitsrichtung überein, in der die Beschleunigungsdetektionsempfindlichkeit am größten ist. Das Gewicht 23 ist dagegen aus einem nicht polarisierten piezoelektrischen Keramik hergestellt. Auf den oberen Oberflächen der integrierten piezoelektrischen Elemente 20 ist eine gemeinsame Elektrode 22b gebildet, die mit dem Gewicht 23 verklebt ist, während auf den unteren Oberflächen der piezoelektrischen Elemente 20 jeweils Elementelektroden 22a gebildet sind, die mit Jeweils auf der Oberfläche der Leiterplatte 3 gebildeten Elektrodenbereichen 24 verklebt sind.
Das Beschleunigungsdetektionselement 2 verwendet als Detektionsprinzip den Schereffekt von piezoelektrischem Keramik, bei dem bei einer Beschleunigung das Gewicht 23 mit großer Masse eine Trägheitskraft ausübt, so daß durch das Gewicht 23 Jeweils Schubspannungen auf die piezoelektrischen Elemente 20 übertragen werden, um proportional zur Beschleunigung eine Ladung und eine Spannung zu erzeugen. Da das Gewicht 23 aus einem nicht polarisierten piezoelektrischen Keramik gebildet ist, hat es lediglich die Aufgabe, eine große Masse bereit zustellen, die aufgrund einer Beschleunigung eine Trägheitskraft ausübt und Schubspannungen auf den piezoelektrischen Elementen 20 erzeugt. Das Material des Gewichts 23 ist dabei nicht auf piezoelektrisches Keramik beschränkt. So kann das Gewicht 23 auch aus einem anderen Material mit einem ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die piezoelektrischen Elemente 20 hergestellt sein. Dies ist deshalb notwendig, da beim Zusammenbauen des Beschleunigungsdetektionselements 2 teilweise ein Verfahren verwendet wird, bei dem die aus Aluminium gebildete Leiterplatte 3 mit den aus piezoelektrischen Keramikgebildeten piezoelektrischen Elementen 20 und die piezoelektrischen Elemente 20 mit dem Gewicht 23 Jeweils mittels eines dazwischen aufgebrachten duroplastischen Klebers überlagert und dann gleichzeitig durch ein Hitzeverfahren miteinander verbunden werden, wie später noch genauer beschrieben wird. Falls das Gewicht 23 z. B. aus Eisen gebildet ist, und die piezoelektrischen Elemente 20 wie üblich aus piezoelektrischem Keramik, entstehen aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungkoeffizienten interne Spannungen in einem Bereich, in dem nach dem Hitzeverfahren eine Verbindung besteht. In diesem Ausführungsbeispiel sind die piezoelektrischen Elemente 20 und das Gewicht 23 daher aus Materialien hergestellt, die ungefähr die gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dadurch werden aufgrund der durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienen verursachten internen Spannungen die Variationsmöglichkeiten bezüglich der Detektionseigenschaften eingeschränkt.
Das Beschleunigungsdetektionselement 2 wird folgendermaßen hergestellt.
Wie in Figur 7 gezeigt, wird zuerst ein aus piezoelektrischem Keramik bestehendes Paar von Blockelementen 31 vorbereitet, die einem Polarisationsverfahren unterzogen werden. Die Blockelemente 31 werden dann zu einer Einheit zusammengefaßt, indemjeweilige Oberflächen miteinander verklebt werden. Ein dadurch gewonnenes Blockverbindungselement 32 wird dann entlang gedachter Linien B geschnitten, wie in der Figur gezeigt, um so eine keramische Verbindungsplatte 33 mit einer vorbestimmten Dicke zu erhalten. Die keramische Verbindungsplatte 33 korrespondiert dabei mit dem in Figur 6 gezeigten Paar von piezoelektrischen Elementen 20,20.
Wie in Figur 8 zu sehen, werden die beiden Hauptoberflächen der keramischen Verbindungsplatte 33 einem Elektroden-Bildungsprozeß, z. B. einer Beschichtung oder Bedampfung unterworfen, um so Elektrodenschichten 22 mit einervorbestimmten Dicke auf der gesamten Oberfläche der keramischen Verbindungsplatte 33 zu bilden.
Es wird dann ein sich entlang einer Verbindungsfläche 26 der keramischen Verbindungsplatte 33 erstreckender Elektrodenbereich 25 mit einer vorbestimmten Breite aus der auf einer Hauptfläche der keramischen Verbindungsplatte 33 gebildeten Elektrodenschicht 22 herausgeschnitten und unter Verwendung eines Rillenbildungswerkzeugs, das auch als Schneidemaschine bezeichnet wird, entfernt. Durch das Abtragen bildet sich, wie in Figur 9 gezeigt, ein Paar von Elementelektroden 22a, die voneinander getrennt sind. Beim Abtragen des Elektrodenbereichs 25 mit einer vorbestimmten Breite mittels der Schneidemaschine wird bezüglich der Verbindungsfläche 26 der keramischen Verbindungsplatte 33 ein Schneidebereich gebildet, wodurch es möglich ist, das Schneiden sehr genau durchzuführen. Folglich können die durch das Schneiden und Abtragen voneinander getrennten Elementelektroden 22a symmetrisch mit gleichem Abstand zur Verbindungsfläche 26 gebildet werden. Der Abtragevorgang ist dabei nicht auf den unter Verwendung der Schneidemaschine durchgeführten Schneideprozeß beschränkt. Das Abtragen kann ebenso durch ein anderes Verfahren, wie etwa Ätzen erfolgen, wobei sichergestellt sein muß, daß die Dimensionierungsgenauigkeit des Elektrodenbereichs 25 mit einer vorbestimmten Breite eingehalten werden kann.
Wie in Figur 10 gezeigt, wird ein aus einem nicht polarisierten piezoelektrischen Keramik gebildetes Gewichtsblockelement 23a mit einer Hauptoberfläche der keramischen Verbindungsplatte 33 verklebt, auf der die gemeinsamte Elektrode 22b gebildet ist. Danach werden das keramische Verbindungselement 33 und das Gewichtsblockelement 23a, diejetzt eine Einheit bilden, entlang gedachter Linien C, wie in der Figur gezeigt, in vorbestimmte Breiten geschnitten. Die beiden Enden der daraus gewonnenen Chips der keramischen Verbindungsplatte 33 und des Gewichts 23 werden dann, wie in der Figur gezeigt. entlang imaginärer Linien D geschnitten, um die Chipdimensionen anzugleichen. Das Schneiden der beiden Enden des Chips entlang der gedachten Linien D erfolgt dabei nicht bezüglich der Verbindungsfläche 26 des piezoelektrischen Elementenpaars 20, sondern bezüglich einer inneren Stirnfläche der durch das Schneiden mit der Schneidemaschine gewonnenen Elementelektrode 22a, da diese durch den Schneidevorgang geradlinig ausgebildet ist. Folglich kann die innere Stirnfläche für das Schneiden derbeiden Chipenden als Referenz für den Schneidevorgang verwendet werden. Falls beide Chipenden bezüglich dieser innere Stirnfläche geschnitten werden, sind die gewonnenen Elementelektroden 22a gleich breit, wodurch es möglich ist, die Elementelektrodenbereiche 22a bei dem fertiggestellten Beschleunigungsdetektionselement identisch auszubilden.
Das durch die vorangegangenen Schritte gebildete Beschleunigungsdetektionselement 2 wird dann auf einem Substrat aufgebracht, indem es mit den auf der Leiterplattenfläche 3 ausgebildeten Elektrodenbereichen 24 verklebt wird.
Das Gewicht 23 und das piezoelektrische Elementepaar 20 des Beschleunigungsdetektionselements 2 können jedoch auch individuell ohne Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. Insbesondere können das Gewicht 23 und die integrierten piezoelektrischen Elemente 20 mit der gemeinsamen Elektrode 22b und den Elementelektroden 22a, die alle zusammen das Beschleunigungsdetektionselement 2 bilden, individuell hergestellt werden, indem die durch den in Figur 9 gezeigten Schritt hergestellte keramische Verbindungsplatte 33 entlang gedachter Linien D, wie in Figur 10 gezeigt, in vorbestimmte Breiten geschnitten wird, während das aus piezoelektrischem Keramik bestehende Gewichtsblockelement 23a genauso breit geschnitten wird. Ein derartiges Verfahren ist aus Effizienzgründen bei der Fertigung zu bevorzugen. In diesem Fall erfolgt das Verbinden der Elektrodenbereiche 24 der Leiterplatte 3 mit dem Elementelektrodenpaar 22a sowie der gemeinsamen Elektrode 22b mit dem Gewicht 23 durch Erhitzen, wobei z.B. für das Fixieren des Beschleunigungsdetektionselements 2 auf der Leiterplatte 3 ein duroplastischer Kleber verwendet wird.
Figur 11 zeigt ein anderes Beispiel eines Beschleunigungsdetektionselements 2, das in der Erfindung verwendet werden kann. Im Vergleich zu dem Beschleunigungsdetektionselement 2 aus Figur 6 enthält dieses kein Gewicht 23. Das Beschleunigungsdetektionselement 2 ist derart aufgebaut, daß ein Paar von piezoelektrischen Elementen 20a gleichzeitig auch als Gewicht 23 dient. Folglich ist das piezoelektrische Elementepaar 20a höher und schwerer. Bei einem derart ausgebildeten Beschleunigungsdetektionselement 2 erzeugen bei einer Beschleunigung die piezoelektrischen Elemente 20a aufgrund ihres Eigengewichts eine Trägheitskraft, wodurch an das piezoelektrische Element 20a eine Schubspannung angelegt wird, um so zur Detektion der Beschleunigung eine zu dieser Beschleunigung proportionale Ladung und Spannung zu erzeugen.
Bei dem Beschleunigungsdetektionselement 2 kann durch den oben beschriebenen Herstellungsschritt, wie in Figur 7 gezeigt, von einem Blockverbindungselement 32 eine keramische Verbindungsplatte 33 mit ausreichender Dicke abgeschnitten werden. In den darauffolgenden Schritten können dann, wie in den Figuren 8 bis 10 bereits gezeigt, durch das gleiche oben beschriebene Verfahren eine gemeinsame Elektrode 22b und Jeweilige Elementelektroden 22a gebildet werden.
Im folgenden wird erneut auf die Figuren 1 und 5 Bezug genommen.
Wie in Figur 5 gezeigt, ist das Beschleunigungsdetektionselement 2 mittig auf der Leiterplatte 3 angeordnet. Dies ist deshalb erforderlich, da das Beschleunigungsdetektionselement 2 schwerer ist als die anderen aufderleiterplatte 3 angeordneten Elemente. Wenn das schwere Beschleunigungsdetektionselement 2 in dermit te 0 der Leiterplatte 3 angeordnet wird, ist es möglich, den Schwerpunkt J der gesamten Leiterplatte 3 in dem Bereich um den Mittelpunkt zu halten, wodurch bei Beschleunigung des Beschleunigungsmeßaufnehmers 1 ein in der Leiterplatte 3 erzeugtes Drehmoment vermieden werden kann. Wird dagegen das schwere Beschleunigungsdetektionselement 2, z. B am äußeren Randbereich der Leiterplatte 3 angeordnet, so tritt das Phänomen auf, daß der Schwerpunkt J der Leiterplatte 3 aus dem Mittelpunkt 0 verschoben wird, wodurch in der Leiterplatte 3 ein Drehmoment erzeugt wird, so daß die Verbindungsanschlüsse 4 verdreht werden, was wiederum eine Rotationsvibration der Leiterplatte 3 verursacht. Durch diese Rotationsvibration verschlechtert sich die Genauigkeit des Beschleunigungsmeß aufnehmers 1, da verhindert wird, daß die Beschleunigung präzise an das Beschleunigungsdetektionselement 2 übertragen werden kann. Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist das Beschleunigungsdetektionselement 2 im Mittelpunkt der Leiterplatte 3 angeordnet, wodurch eine Verschlechterung der Genauigkeit des Beschleunigungsmeßaufnehmers 1 aufgrund von Rotationsvibration verhindert werden kann. Das Beschleunigungsdetektionselement 2 ist ferner derart angeordnet, daß die Richtung G, in der die Beschleunigung detektiert werden soll, parallel zur Ebene der Leiterplatte 3 verläuft sowie parallel zu einer senkrecht zur Y-Richtung verlaufenden Richtung, in der die Verbindungsanschlüsse 4 in einer Reihe angeordnet sind, also parallel zur X-Richtung, in der die Verbindungsanschlüsse 4 einander gegenüberliegen.
Eine Mehrzahl (z. B. fünf) der Verbindungsanschlüssen 4 ist parallel entlang beider Seitenflächen der Leiterplatte 3 angeordnet, wobei Jeweils ein Ende des Verbindungsanschlusses 4 mit einem Anschluß der auf der Leiterplatte 3 ausgebildeten Signalverarbeitungsschaltung verbunden ist, während dasjeweils andere Ende des Verbindungsanschlusses 4 durch die metallische Basisp latte 5 hindurchverläuft und auf ihrer Rückseite hervorragt.
Die metallische Basisplatte 5 ist der Leiterplatte 3 gegenüberliegend angeordnet und von dieser durch einen Spalt 5 getrennt, wobei auf der Rückseite der metallischen Basisplatte nicht leitende Vorsprünge 6 gebildet sind. Dabei ist ferner ein Bereich der metallischen Basisplatte 5, durch den der Verbindungsanschluß 4 hindurchtritt, isoliert. Zusätzlich wird der gesamte Beschleunigungsmeßaufnehmer 1 von der Metallkappe 7 umschlossen, die auf der metallischen Basisplatte 5 befestigt ist.
Der Beschleunigungsmeßaufnehmer list auf einem Trägersubstrat 10 befestigt, wobei die Enden der Verbindungsanschlüsse 4 Jeweils in Befestigungslöcher (nicht gezeigt) des Trägersubstrats 10 soweit eingeführt werden, bis die nicht leitenden Vorsprünge in dem Beschleunigungsmeßaufnehmer 1 an die Oberfläche des Trägersubstrats 10 angrenzen. In dieser Stellung werden die Verbindungsanschlüsse 4 mit einem Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt) des Trägersubstrats 10 verlötet, wodurch der Beschleunigungsmeßaufnehmer 1 mit dem Trägersubstrat verbunden und fixiert wird.
Bei dem oben beschriebenen Beschleunigungsmeß aufnehmer list die Leiterplatte 3 in einem konstanten Abstand zur metallischen Basisplatte 5 angeordnet, was folgende Auswirkungen hat.
Falls aus irgendeinem Grund eine unerwünschte Vibration (insbesondere Verbiegungen) in dem Trägersubstrat 10, an dem der Beschleunigungsmeßaufnehmer 1 befestigt ist, erzeugt wird, so daß das Trägersubstrat 10 verdreht wird, wird die mechanische Spannung des Trägersubstrats 10 auf die metallische Basisplatte 5 übertragen, wodurch sich diese ebenfalls verbiegt. Aufgrund des Abstands 5 zwischen der metallischen Basisplatte 5 und der Leiterplatte 3 wird die durch die Verdrehung der metallischen Basisplatte 5 erzeugte mechanische Spannung nicht direkt, sondern über die Verbindungsanschlüsse 4 an die Leiterplatte 3 übertragen. Die Verbindungsanschlüsse 4 werden dabei elastisch verformt und gekrümmt, wodurch die mechanischen Spannung absorbiert und kaum an die Leiterplatte 3 übertragen wird. Folglich wird somit auch nicht der Einfluß derverdrehung des Trägersubstrats 10 auf die Leiterplatte 3 übertragen, wodurch von dem Beschleunigungsdetektionselement 2 kein unnötiges Ausgangssignal (z.B. bezüglich der anderen axialen Richtung) erzeugt wird.
Wie in Figur 2 gezeigt, ist bei dem Beschleunigungsmeßaufnehmer 1 das Paar von Verbindungsanschlüssen 4 parallel entlang eines Stirnfllächenpaares der Leiterplatte 3 angeordnet. Obwohl das Paar von Verbindungsanschlüssen 4 relativ zur x-Richtung, in der die Verbindungsanschlüsse 4 einander gegenüberliegen, leicht gekrümmt wird, wird die Mehrzahl derverbindungsanschlüsse 4 in Y-Richtung, in der die Verbindungsanschlüsse 4 in einer Reihe verlaufen, nicht gekrümmt. Bei einer Verdrehung der metallischen Basisplatte 5 in Y-Richtung werden also die Verbindungsanschlüsse 4 kaum verdreht, weshalb folglich die mechanische Spannung der metallischen Basisplatte 5 auf die Leiterplatte 3 übertragen und die Leiterplatte 3 verbogen wird.
Um dieses Problem zu vermeiden, ist in dem Beschleunigungsmeßaufnehmer 1 das Beschleunigungsdetektionselement 2 auf der Leiterplatte 3 derart angeordnet, daß die Richtung G, in der die Beschleunigung detektiert werden soll, parallel zur X-Richtung verläuft, in der die Verbindungsanschlüsse 4,wie oben beschrieben, einander gegenüberliegen. Selbst bei einer Verdrehung der Leiterplatte 3 durch ein Verdrehen der metallischen Basisplatte 5 in Y-Richtung, in der die Verbindungsanschlüsse in einer Reihe liegen, wird die durch die Verdrehung erzeugte Spannung kaum von dem Beschleunigungsdetektionselement 2 wahrgenommen, da die Richtung, in der die Spannung induziert wird, orthogonal zur Richtung G verläuft, in der die Beschleunigung im Beschleunigungsdetektionselement 2 detektiert wird. Folglich wird von dem Beschleunigungsmeßaufnehmer 1 im wesentlichen kein unerwünschter Ausgang (z. B. eine Empfindlichkeit in die andere axiale Richtung) erzeugt.
Der Spalt 5 bietet ferner den Vorteil, daß auf der Unterseite der Leiterplatte 3 ein Element angeordnet werden kann, das in den Spalt hineinragt. Folglich können dort die die Signalverarbeitungsschaltung bildenden Schaltkreiselemente E angeordnet werden, so daß Elemente sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite der Leiterplatte 3 vohanden sein können, wodurch sich die Leiterplatte 3 weiter verkleinern läßt.
Falls auf der Unterseite der Leiterplatte 3 kein Element angeordnet ist, kann der Zwischenraum auch mit einem elastischen Harz oder etwas ähnlichem aufgefüllt werden. Wird ein elastisches Harz verwendet, so sollte dieses vorzugsweise einen geeigneten Elastizitätsgrad aufweisen, so daß Verformungen der metallischen Basisplatte 5 nicht direkt auf die Leiterplatte 3 übertragen werden.
Es folgt nun eine Beschreibung einer Auswirkung bezüglich der mittigen Anordnung des schweren Beschleunigungsdetektionselements 2 auf der Leiterplatte 3. Die Stelle, an der das Beschleunigungsdetektionselement 2 angeordnet wird, liegt, wie oben bereits beschrieben, symmetrisch zur Mehrzahl der Verbindungsanschlüsse 4, so daß bei einer Beschleunigung des Beschleunigungsmeßaufnehmers 1 kein Drehmoment in der Leiterplatte 3 erzeugt wird. Folglich werden auch die Verbindungsanschlüsse 4 durch das Drehmoment nicht verdreht, wodurch auch keine Rotationsvibration auf die Leiterplatte 3 übertragen wird. Dadurch kann verhindert werden, daß durch die Übertragung der Rotationsvibration der Leiterplatte 3 auf das Beschleunigungsdetektionselement 2 die Detektionsgenauigkeit des Beschleunigungsmeßaufnehmers 1 verschlechtert wird.
Selbst bei einer leichten Verdrehung der Leiterplatte 3 bleibt die Richtung der Tangente im Mittelpunkt der Leiterplatte 3 ungefähr in horizontaler Lage. Falls dagegen das Beschleunigungsdetektionselement 2 am Rande der Leiterplatte 3 angeordnet wird, wie bei dem herkömmlichen Beispiel, wird das Beschleunigungsdetektionselement 2 aufgrund der Verdrehung der Leiterplatte 3 geneigt. wodurch sich die Detektionsrichtung des Beschleunigungsdetektionselement 2 verschiebt. Diese Verschiebung erfolgt aus der G-Richtung, in der anfänglich die Beschleunigung detektiert werden sollte, um nun die Beschleunigung in einer anderen Richtung als die ursprüngliche Detektionsrichtung zu detektieren, wodurch eine unerwünschte Empfindlichkeit erzeugt wird. In dem Beschleunigungsmeßaufnehmer 1 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist das Beschleunigungsdetektionselement 2 dagegen im Mittelpunkt der Leiterplatte 3 angeordnet, so daß selbst bei einer Verdrehung der Leiterplatte 3 die Richtung, in der das Beschleunigungsdetektionselement 2 angeordnet ist, nicht geneigt wird, wobei die Richtung G, in der die Beschleunigung detektiert werden soll, ebenfalls in einer zur Leiterplatte 3 parallelen Lage verbleibt. Folglich wird eine aufgrund von Biegung erzeugte unerwünschte Vibration von dem Beschleunigungsdetektionselement 2 nicht als eine Beschleunigungskomponente in G-Richtung, in der die Beschleunigung detektiert werden soll, detektiert. Somit wird auch keine unnötige Empfindlichkeit in dem Beschleunigungsdetektionselement 2 hervorgerufen.
Ein derartiges Verbiegen der Leiterplatte 3 wird auch erzeugt, wenn unnötige Vibration, wie etwa eine in dem Trägersubstrat 10 erzeugte Verbiegung, an die Leiterplatte 3 übertragen wird. In Jedem Fall verbleibt die Richtung G, in der Beschleunigung im Beschleunigungsdetektionselement 2 detektiert werden soll, parallel zur Leiterplatte 3. Dadurch wird die unerwünschte Vibration aufgrund der in der Leiterplatte 3 erzeugten Biegung im Beschleunigungsdetektionselement 2 nicht als eine Beschleunigungskomponente in G-Richtung detektiert, in der Beschleunigung detektiert werden soll. Eine derartige unerwünschte Empfindlichkeit bezüglich der Verdrehung der Leiterplatte 3 erfolgt also unabhängig von der G-Richtung, in der die Beschleunigung in dem Beschleunigungsdetektionselement 2 detektiert werden soll. Falls die Richtung G parallel zur Leiterplatte 3 verläuft, wie bei dem Beschleunigungsmeßaufnehmer 1 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird keine signifikante unnötige Empfindlichkeit erzeugt. Folglich stellt das gegenwärtige Ausführungsbeispiel mit der oben beschriebenen Anordnungsposition des Beschleunigungsdetektionselement 2 eine effektive Verbesserung dar.
Figur 12 zeigt ein modifiziertes Beispiel des oben beschriebenen Beschleunigungsmeßaufnehmers 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bei dem auf der Unterseite einer Leiterplatte 3 ein Beschleunigungsdetektionselement 2 angeordnet ist. Dabei ist das Beschleunigungsdetektionselement 2 derart auf der Unterseite der Leiterplatte 3 befestigt, daß die piezoelektrischen Elemente 20 mit einem auf der Unterseite der Leiterplatte 3 ausgebildeten Verdrahtungsmuster verbunden sind. Diese Anordnung verhindert, daß das Beschleunigungsdetektionselement 2 von der Leiterplatte 3 abgestreift wird, fallsz. B. der Beschleunigungsmeß aufnehmer 1 mit der Oberseite einer Metallkappe 7 herunterfällt, da dann ein Gewicht 23 in dem Beschleunigungsdetektionselement 2 eine Ladung in die Richtung erzeugt, in die die piezoelektrischen Elemente 20 aufgrund des Aufpralls gegen die Leiterp latte 3 gedrückt werden. Falls der Beschleunigungsmeßaufnehmer 1 mit der Seite der Verbindungsanschlüsse 4 herunterfällt, wird der Aufprall durch die Verbindungsanschlüsse 4 gedämpft, wodurch folglich das Abstreffen des Beschleunigungsdetektionselements 2 kein Problem darstellt.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen das Beschleunigungsdetektionselement 2 auf der Unterseite der Leiterplatte 3 angeordnet ist.
Die Figur 13 zeigt einen horizontal geschnittenen Beschleunigungsmeßaufnehmer 100 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung bei dem eine Leiterplatte 130, eine metallische Basisplatte 150 und eine Metallkappe 170 Jeweils kreisförmig ausgebildet sind. Ferner ist ein Beschleunigungsdetektionselement 120 im Mittelpunkt O der kreisförmig ausgebildeten Leiterplatte 130 angeordnet. In diesem Fall befindet sich das Beschleunigungsdetektionselement 120 ähnlich wie bei dem Beschleunigungsmeßaufnehmer 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Mittelpunkt der Leiterplatte 130, wodurch es möglich ist, die Erzeugung eines Drehmoments aufgrund einer Beschleunigung des Beschleunigungsmeßaufnehmer 100 zuvermeiden. Dadurch kann ferner verhindert werden, daß sich die Beschleunigungsdetektionsrichtung G aufgrund der Verdrehung der Leiterplatte 130 neigt.
Ein drittes und folgende Ausführungsbeispiele sind dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Ausführungsbeispiel ferner eine Resonanz-Kompensierungsstruktur einer Leiterplatte hinzugefügt ist.
Wie in Figur 14 gezeigt, enthält ein Beschleunigungsmeßaufnehmer 300 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ein Beschleunigungsdetektionselement 320, eine rechteckig ausgebildete Leiterplatte 330, auf der eine Signalverarbeitungsschaltung (nicht gezeigt) angeordnet ist, um ein durch das Beschleunigungsdetektionselement 320 detektiertes Beschleunigungssignal zu verarbeiten. Der Beschleunigungsmeßaufnehmer 300 enthält ferner Jeweils drei Verbindungsanschlüsse 340, die parallel zu den beiden kurzen Seiten der Leiterplatte 330 velaufen, eine der Unterseite der Leiterplatte 330 zugewandte metallische Basisplatte 350, sowie ein Gehäuse 370, das auf der metallischen Basisplatte 350 befestigt ist. Die metallische Basisplatte 350 weist ebenfalls eine rechteckige Form auf, jedoch ist sie etwas größer als die Leiterplatte 330 ausgebildet. Ferner ist ein Paar von das Substrat tragenden Bereichen 360 mit der Hauptfläche der metallischen und der Leiterplatte 330 gegenüberliegenden Basisplatte 350 integriert. Zwischen der Leiterplatte 330 und der metallischen Basisplatte 350 wird also durch die das Substrat tragenden Bereiche 360 ein Spalt 5 gebildet. Somit können Teile von Schaltungskomponenten, die die Signalverarbeitungsschaltung bilden, in dem Spalt 5 auf der Unterseite der Leiterplatte 330 angeordnet sein, wodurch die Leiterplatte 330 verkleinert werden kann.
Jeder der Verbindungsanschlüsse 340 tritt durch die metallische Basisplatte 350 hindurch und ragt auf der Unterseite der metallischen Basisplatte 350 hervor, wobei der Bereich zwischen dem Verbindungsanschluß 340 und der metallischen Basisplatte 350 isoliert ist.
Bei dem Beschleunigungsmeß aufnehmer 300 werden beide Enden der Leiterplatte 330 durch das Paar von das Substrat tragenden Bereichen 360 der metallischen Basisplatte 350 getragen. Selbst bei der Übertragung von externer Vibration über die Verbindungsanschlüsse 350, wird durch eine derartige Trägerstruktur ein Schwingen der Leiterplatte 330 verhindert, wodurch folglich auch keine Rollresonanz in der Leiterplatte 330 erzeugt wird.
Falls in der Leiterplatte 330 Rollresonanz erzeugt wird, beeinflussen dadurch hervorgerufene Zusatzsignale (Rauschen) hochfrequenzseitig einen bestimmten Meßbereich des Beschleunigungsdetektionselement 320, wodurch sich der Genauigkeitsgrad der Beschleunigungsmessung verschlechtert. Folglich stellt das Unterdrücken von Rollresonanz der Leiterplatte 330, wodurch auch das durch die Resonanz erzeugte Rauschen reduziert wird, eine effektive Möglichkeit dar, um die Meßgenauigkeit des Beschleunigungsaufnehmers 300 zu verbessern.
Bei einem Beschleunigungsmeßaufnehmer 400 nach Figur 15 sind eine Mehrzahl (z. B. vier, wie gezeigt) von Verbindungsanschlüssen 440 rechtwinklig entlang nur einer kurzen Seite einer Leiterplatte 430 angeordnet. Dabei tritt jeder der Verbindungsanschlüsse 440 durch eine metallische Basisplatte 450 hindurch und ragt auf der Unterseite der Leiterplatte 430 hervor.
Die metallische Basisplatte 450 weist ferner Flanschbereiche 450a auf, um den Beschleunigungsmeßaufnehmer 400 auf einem Substrat oder ähnlichem zu befestigen. Dazu sind in den Flanschbereichen 450a Jeweils Befestigungslöcher 460 gebildet, über die der Beschleunigungsmeßaufnehmer 400 auf einem Substrat oder ähnlichem befestigt wird. Zusätzlich ist in der metallischen Basisplatte 450 ein das Substrat tragender Bereich 450b integriert, um einen Randbereich der Leiterplatte 430 zu tragen. Wie in Figur 15(a) gezeigt. ist der das Substrat tragende Bereich 450b U-förmig entlang dreier Seiten der Leiterplatte 430 ausgebildet. wobei die eine Seite, an der die Verbindungsanschlüsse 440 gebildet sind, frei bleibt. Die Leiterplatte 430 wird von dem das Substrat tragenden Bereich 450b getragen, um so die Erzeugung von Rollresonanz in der Leiterplatte 430 sowie die durch die Resonanz der Leiterplatte 480 erzeugte Rauschaufnahme, wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel, zu vermeiden.
Wie in Figur 16 gezeigt. sind in einem Beschleunigungsmeßaufnehmer 500 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel jeweils eine Leiterplatte 530 und eine metallische Basisplatte 550 kreisförmig ausgebildet. Ferner ist im Mittelpunkt der metallischen Basisplatte 550 ein das Substrat tragender Bereich 550a gebildet, der die untere Oberfläche der Leiterplatte 530 trägt.
Bei dem Beschleunigungsmeßaufnehmer 500 wird der Mittelpunkt der Leiterplatte 530 durch den das Substrat tragenden Bereich 550a gestützt, wodurch in der Leiterplatte 530 keine Rollresonanz erzeugt wird. Desweiteren ist um den das Substrat tragenden Bereich 550a ein Spalt 5 gebildet, in dem Schaltungskomponenten angeordnet werden können, die die Signalverarbeitungsschaltung auf der Unterseite der Leiterplatte 530 bilden und in den Spalt 5 hineinragen. Folglich kann die Leiterplatte 550a verkleinert werden.
Wie in Figur 17 gezeigt, sind bei einem Beschleunigungsmeßaufnehmer 600 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel zwischen einer Leiterp latte 630 und einer metallischen Basisplatte 650 Basen 680 ausgebildet, die das Substrat tragen und die separat zur metallischen Basisplatte 650 gefertigt werden. Ferner sind jewells Verbindungsanschlüsse 640 durch die das Substrat tragenden Basen 680 geführt, wodurch zwischen der Leiterplatte 630 und der metallischen Basisplatte 650 ein Spalt 5 gebildet und die Leiterplatte 630 getragen wird. In dem Spalt 5 können auf der Unterseite der Leiterplatte 630 Schaltungskomponenten, die eine Signalverarbeitungsschaltung bilden, angeordnet werden. wodurch folglich die Leiterplatte 630 verkleinert werden kann. Die das Substrat tragenden Basen 680 aus Ferrit tragen und fixieren die Leiterplatte 630, um so Rollvibrationen der Lei terplatte 630 zu verhindern. Folglich erfolgt die Ausgabe eines durch ein Beschleunigungsdetektionselement 620 detektierten Beschleunigungssignals, erst nachdem eine Rauschkomponente dieses Signals gedämpft wurde, indem es durch die Verbindungsanschlüsse 640 hindurchtritt, die Jeweils durch die das Substrat tragenden und aus Ferrit gebildeten Basen 680 verlaufen.
Für die das Substrat tragende Basis 680 wird vorzugsweise ein Material mit einer rauschdämpfenden Eigenschaft, z. B. Ferrit, verwenden. Jedoch kann auch ein anderes Material ohne eine derartige Eigenschaft verwendet werden, vorausgesetzt, daß es die Leiterplatte 630 tragen und fixieren kann.
Wie in Figur 18 gezeigt, ist ein Beschleunigungsmeßaufnehmer gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel durch die Form der metallischen Basisplatte 750 gekennzeichnet. Dabei sind auf der metallischen Basisplatte 750 in Richtung zu einer Leiterplatte 730 vorstehende Bereiche 750a gebildet, die mit einer Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen 740 korrespondieren. Dabei tritt Jeder der Verbindungsanschlüsse 740 durch den korrespondieren hervorstehenden Bereich 750a hindurch und ragt auf der Rückseite der metallischen Basisplatte 750 hervor. Ferner ist ein Bereich zwischen dem Verbindungsanschluß 740 und dem hervorstehenden Bereich 750a in der Metallplatte 750 isoliert. Zusätzlich wird der Verbindungsanschluß 740 durch einen Bereich der metallischen Basisplatte 750 mit dieser fixiert und von dieser getragen, wobei der Verbindungsanschluß 740 durch diesen Bereich hindurch verläuft. Ferner ist die Höhe des hervorstehenden Bereichs 750a kleiner als der Abstand zwischen der Leiterplatte 730 und der oberen Oberfläche der metallischen Basisplatte 750. Folglich erstreckt sich der Verbindungsanschluß 740 von der Leiterplatte 730 in Richtung der Rückseite der metallischen Basisplatte 750, wobei ein Teil des Verbindungsanschlusses zwischen der Unterseite der Leiterplatte 730 und der oberen Stirnfläche des hervorstehenden Bereichs 750a freigelegt ist.
Bei einer derartigen Struktur wird zwischen der Leiterplatte 730 und der metallischen Basisplatte 750 ein Spalt 5 gebildet, in dem Schaltungskomponenten (nicht gezeigt) auf der Unterseite der Leiterplatte 730 angeordnet werden können, um so die Leiterplatte 730 verkleinern zu können.
Ferner wird die Leiterplatte 730 durch den freigelegten Bereich des Verbindungs anschlusses 740 getragen, der zwischen der Leiterp latte 730 und dem hervorstehenden Bereich 750a der metallischen Basisplatte 750 liegt. Dabei ist die Länge des freigelegten Bereichs im wesentlichen kleiner als die Höhe des Spalts 5. Folglich wird ein Teil des Verbindungsanschlusses 740 von dem hervorsteh enden Bereich 750a umschlossen, wodurch es möglich ist, die Länge des freigelegten Bereichs zu verringern, um so Rollvibrationen der Leiterplatte 730 zu vermeiden, was auf folgendem Prinzip basiert.
In der Leiterplatte 730 können speziell Rollresonanzen erzeugt werden, falls diese von den Verbindungsanschlüssen 740 getragen wird. Es ist bekannt, daß die Resonanzfrequenz in der Leiterplatte 730 umgekehrt proportional zur Hälfte der dritten Potenz der Länge des freigelegten Bereichs des Verbindungsanschlusses 740 ist, der zwischen der Leiterplatte 730 und der metallischen Basisplatte 750 schwingt. Wenn die Länge des freigelegten Bereichs verringert wird, kann folglich die Resonanzfrequenz in der Leiterplatte 730 in den Bereich von nicht weniger als kHz verlegt werden, wodurch ein Meßbereich (0 bis 1 kHz) eines Beschleunigungsdetektionselements 720 nicht beeinflußt wird. Aus diesem Grund ist die Reduzierung der Länge des freigelegten Bereichs des Verbindungsanschlusses 740 sehr effektiv. Fallsjedoch die Länge des freigelegten Bereichs verringert wird, wird ebenso der Spalt 5 zwischen der Leiterplatte 730 und der metallischen Basisplatte 750 kleiner, wodurch es unmöglich wird, Schaltungskomponenten auf der Unterseite der Leiterplatte 730 anzuordnen. Aus diesem Grund werden die freigelegten Bereiche 750a auf der Oberfläche der metallischen Basisplatte 750 gebildet, so daß die Höhe des Spalts 5 nicht unterhalb eines vorgeschriebenen Werts gesetzt werden muß.
Die hervorstehenden Bereiche 750a brauchen nicht mit der metallischen Basisplatte 750 integriert sein, sondern können ebenso separat auf die metallische Basisplatte 750 aufgesetzt und dann fixiert werden. Alternativ kann der hervorstehende Bereich 750a vollständig einen Bereich des Verbindungsanschlusses 740 umschließen, der zwischen der Leiterplatte 730 und der metallischen Basisplatte 750 liegt. In diesem Fall ist es möglich, die Leiterplatte 730 direkt durch die hervorstehenden Bereiche 750a zu tragen, wodurch noch effektiver eine Roll resonanz der Leiterplatte 730 vermieden werden kann.
Bei den oben beschriebenen dritten bis siebten Ausführungsbeispielen haben zwar die Beschleunigungsmeß aufnehmer die gleiche Funktion wie die Beschleunigungsmeßaufnehmer in den Ausführungsbeispielen 1 und 2, die nicht näher beschrieben wurde, Jedoch sind die Leiterplatte und die metallische Basisplatte in einem Abstand 5 voneinander angeordnet, wodurch es möglich ist, eine Verdrehung der Leiterplatte aufgrund der Verdrehung des Trägersubstrats zu vermeiden. Ferner können auf der Unterseite der Leiterplatte in dem Spalt 5 Komponenten angeordnet werden. die die Signalverarbeitungsschaltung bilden, wodurch die Leiterplatte verkleinert werden kann.
In den Figuren 14 bis 18 kennzeichnen die Bezugsziffern 320, 420, 520, 620 und 720 die Beschleunigungsdetektionselemente und die Bezugsziffern 370, 470, 570, 670 und 770 die Jeweiligen Gehäuse.

Claims

1. Beschleunigungsmeßaufnehmer mit:

einem Beschleunigungsdetektionselement;

einer Leiterplatte, auf der das Beschleunigungsdetektionselement angeordnet ist;

einer der Leiterplatte gegenüberliegenden Basisplatte, die durch einen Spalt voneinander getrennt sind, und

einem sich von der Leiterplatte durch die Basisplatte hindurch nach außen erstreckenden Verbindungsanschluß, der von der Basisplatte isoliert und an dieser befestigt ist.

2. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Anspruch 1, bei dem das Beschleunigungsdetektionselement auf irgendeiner der Oberflächen eines Hauptflächenpaars der Leiterplatte angeordnet ist.

3. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Anspruch 1, bei dem der Verbindungsanschluß eine Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen enthält, die entlang jeder Seite eines gegenüberliegenden Seitenpaars der Leiterplatte rechtwinklig angeordnet sind, und

bei dem das Beschleunigungsdetektionselement auf der Leiterplatte derart angeordnet ist, daß die Richtung, in der Beschleunigung detektiert werden soll, senkrecht zu der Richtung verläuft, in der die Verbindungsanschlüsse entlang der einen Seite der Leiterplatte angeordnet sind.

4. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Anspruch 1, bei dem das Beschleunigungsdetektionselement ein polarisiertes piezoelektrisches Element enthält, und bei dem auf dem piezoelektrischen Element ein Gewicht angeordnet ist, das aus einem Material mit gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das piezoelektrische Element gebildet ist.

5. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Anspruch 4, bei dem das piezoelektrische Element und das Gewicht aus piezoelektrischem Keramik gebildet sind.

6. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Anspruch 1, bei dem das Beschleunigungdetektionselement mittig auf der Leiterplattenhauptfläche angeordnet ist.

7. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Anspruch 6, bei dem das Beschleunigungsdetektionselement derart auf der Leiterplatte angeordnet ist, daß die Richtung, in der Beschleunigung detektiert werden soll, parallel zur Leiterplattenhauptfläche verläuft.

8. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Anspruch 1, mit einem ein Substrat tragenden Element, das zwischen der Leiterplatte und der Basisplatte angeordnet ist.

9. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Anspruch 8, bei dem das das Substrat tragende Element mit der Basisplatte integriert ist.

10. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Anspruch 8 und 9, bei dem das das Substrat tragende Element entlang wenigstens einer Leiterplattenseite rechteckig ausgebildet ist.

11. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach irgendeinem der Ansprüche 8 und 9, bei dem der Verbindungsanschluß nach dem Hindurchtreten durch das das Substrat tragende Element und die Basisplatte nach außen ragt.

12. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Anspruch 11, bei dem die Bauhöhe des das Substrat tragenden Elements kleiner ist als derabstand zwischen derleiterplatte und der Basisplatte.

13. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Anspruch 11, bei dem das das Substrat tragende Element aus Ferritmaterial gebildet ist.

14. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Anspruch 8, bei dem das Beschleunigungsdetektionselement mittig auf der Leiterplattenhauptfläche angeordnet ist.

15. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Anspruch 14, bei dem das Beschleunigungsdetektionselement derart auf der Leiterplatte angeordnet ist, daß die Richtung, in der Beschleunigung detektiert werden soll, parallel zur Leiterplattenhauptfläche verläuft.

16. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Anspruch 14, bei dem der Verbindungsanschluß eine Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen enthält, die entlang einer Jeden Seite eines gegenüberliegenden Seitenpaars der Leiterplatte rechtwinklig angeordnet sind, und

bei dem das Beschleunigungsdetektionselement auf der Leiterplatte derart angeordnet ist, daß die Richtung, in der Beschleunigung detektiert werden soll, senkrecht zu der Richtung verläuft, in der die Verbindungsanschlüsse entlang der einen Leiterplattenseite angeordnet sind.

17. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Anspruch 16, bei dem ein Schaltkreiselement auf der der Basisplatte gegenüberliegenden Leiterplattenhauptfläche angeordnet ist.

18. Beschleunigungsmeßaufnehmer nach Anspruch 8, bei dem das Beschleunigungsdetektionselement auf irgendeiner der beiden Hauptflächen der Leiterplatte angeordnet ist.