JPH05164775A - 加速度センサ - Google Patents

加速度センサ

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JPH05164775A
JPH05164775A JP3332393A JP33239391A JPH05164775A JP H05164775 A JPH05164775 A JP H05164775A JP 3332393 A JP3332393 A JP 3332393A JP 33239391 A JP33239391 A JP 33239391A JP H05164775 A JPH05164775 A JP H05164775A
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detection chip
circuit board
printed circuit
acceleration
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Shinobu Kakizaki
忍 柿崎
Kimihisa Kasashima
公久 笠島
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体タイプの検出チップ部を過大入力から
保護し、検出感度と検出精度の向上とコストダウンを図
る。 【構成】 半導体タイプの検出チップ部7が実装された
フレキシブルプリント基板5に穴13を形成するととも
に、フレキシブルプリント基板5の裏側のベースプレー
ト3に穴12を形成し、検出チップ部7をブリッジ部1
4のみで支える。加速度作用方向の過大入力に対して、
フレキシブルプリント基板5のブリッジ部14と屈曲部
15の弾性変形によって検出チップ部7への過大入力を
吸収・緩和する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両に搭載され
てサスペンション系の制御やエアバッグの作動制御のた
めに車両の加速度を検出する加速度センサに関する。
【0002】
【従来の技術】車両に搭載される加速度センサの一つと
して半導体タイプと称されるものが普及しつつある。こ
の半導体タイプの加速度センサは、図7に示すように、
LSI技術を利用してシリコン基板51上に例えばエッ
チング等の処理により片持ちばり形状の重錘部(振り子
部)52を形成するとともに、その重錘部52の根元部
にピエゾ抵抗素子の歪みゲージ部53を形成し、さらに
前記重錘部52と同じシリコン基板51上に例えば増幅
回路等の信号処理回路部54を同時に組み込むことによ
り加速度センサの中心となる検出チップ部55を1チッ
プ化したもので、前記重錘部52に加速度(減速度)が
加わると、歪みゲージ部53に歪みが生じることから、
その変化を電気信号出力として取り出すことを基本とし
ている(類似技術が、例えば「日経メカニカル」,19
91年9月2日号(第357号),日経BP社発行,P
32〜33に記載されている)。
【0003】そして、上記のように1チップ化された検
出チップ部55は、図8に示すように例えば絶縁性のシ
リコーンオイル56等が充填されたケース57内に封入
されて検出ユニット58としてユニット化された上で、
図9,10に示すように他の回路部品59,59…とと
もにプリント基板60上に実装され、このプリント基板
60は図9に示すようにハウジング61におさめられ
る。なお、62はハウジング61の裏側に充填された封
止剤、63はコネクタである。
【0004】ここで、前記検出ユニット58の内部にシ
リコーンオイル56が充填されているのは、万一、加速
度作用方向の過大入力が作用した場合に、強度的に弱い
重錘部52の根元部の変形や破損を防ぐためで、シリコ
ーンオイル56はその粘性抵抗により重錘部52の変位
量を規制するオイルダンパーとしての役割をする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の加
速度センサの構造においては、図8に示すように検出チ
ップ部55を保護するためにケース57内に充填されて
いるシリコーンオイル56の粘性が温度変化によって大
きく変化することから、それによって加速度の検出感度
が変化し、検出精度の向上に限界がある。
【0006】また、たとえ上記のような温度によるシリ
コーンオイル56の粘性変化を問題としない場合でも、
シリコーンオイル56の粘性抵抗によって重錘部52の
絶対変位量が抑制されるために検出感度が低くなり、特
に増幅回路やフィルタ回路部に高い精度と安定性が要求
される結果、センサ全体としてのコストアップを招く結
果となって好ましくない。
【0007】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、検出感度や検出精度に大きな影響を及ぼす
シリコーンオイルを使用することなしに、1チップ化さ
れた検出チップ部を過大入力から保護できるようにした
構造を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
端が支持された重錘部とこの重錘部の変位を検出する検
出部および該検出部からの出力を処理する信号処理回路
部の三者を同一のシリコン基板上に形成してなる検出チ
ップ部と、前記検出チップ部に付随するその他の回路部
品とをハウジング内に収容して密閉した構造の加速度セ
ンサにおいて、少なくとも前記検出チップ部を、前記ハ
ウジングに対して検出すべき加速度の作用方向に変位可
能に弾性支持させた構造としている。
【0009】
【作用】本発明構造によると、外部から過大な加速度入
力が作用した場合には、ハウジングと検出チップ部との
間の弾性支持部が緩衝効果を発揮し、検出チップ部、特
にその重錘部に直接作用する入力を低減でき、過大入力
から検出チップ部を保護することができるようになる。
【0010】
【実施例】図1の(A),(B)は本発明の一実施例を
示す図で、加速度センサ1の矩形状のハウジング2内に
は上下二段にわたって樹脂製のベースプレート3,4が
収容されており、各ベースプレート3,4の上面には互
いに共有する一枚のフレキシブルプリント基板5が図2
に示すように接着剤6にて接着固定されている。
【0011】前記フレキシブルプリント基板5のうち上
側のベースプレート3上に位置する部分には、加速度を
検出するための1チップ化された検出チップ部7とその
他の周辺回路の回路部品8,8…とが実装されており、
他方、フレキシブルプリント基板5のうち下側のベース
プレート4上に位置する部分には、ベースプレート4に
固定されたコネクタ9の端子部10が半田付けにて接続
されている。そして、前記ベースプレート4の裏側には
封止剤11が充填されており、これによってハウジング
2の内部が完全に密閉されている。
【0012】前記検出チップ部7は、図7に基づいて先
に説明したように、片持ちばり形状の重錘部52とその
根元部のピエゾ抵抗素子タイプの歪みゲージ部(検出
部)53、および増幅回路等の信号処理回路部54とを
共通のシリコン基板51上に形成することにより、加速
度センサ1の中心となる検出部を実質的に1チップ化し
た公知の構造のものである。
【0013】そして、前記ベースプレート3のうち検出
チップ部7の下側に相当する部分には図1の(B)およ
び図3に示すように検出チップ部7よりも十分に大きい
円形の穴12が形成されており、さらに検出チップ部7
が実装されたフレキシブルプリント基板5についても、
前記ベースプレート3側の穴12とオーバーラップする
ようにして検出チップ部7の外側に四つの円形の穴13
が形成されている。したがって、前記検出チップ部7
は、ベースプレート3側の穴12とフレキシブルプリン
ト基板5側の四つの穴13とを形成することによって残
されたブリッジ部14のみによって支えられており、こ
れによって加速度センサ1自体に過大な加速度入力が作
用した場合には前記ブリッジ部14自体の加速度入力方
向の自己弾性変形によって加速度入力を緩衝させる構造
となっている。
【0014】なお、必要とされる緩衝効果の度合によっ
ては、ベースプレート3側にのみ穴12を形成し、フレ
キシブルプリント基板5側の複数の穴13をなくすこと
も可能であるが、緩衝効果を高める上ではベースプレー
ト3側の穴12とフレキシブルプリント基板5側の穴1
3とを併存させるのが望ましい。
【0015】ここで、前記加速度センサ1の組立手順の
一例について説明すると、図3に示すように予め展開形
状に形成したフラットなフレキシブルプリント基板5に
対して検出チップ部7や回路部品8,8…あるいはコネ
クタ9等の必要な部品を実装した上で、図2に示したよ
うにフレキシブルプリント基板5に二枚のベースプレー
ト3,4を接着剤6にて接着固定する。そして、前記ベ
ースプレート3,4が固定されたフレキシブルプリント
基板5をその長手方向中央部から二つ折りにするととも
に、図1の(A)に示すようにベースプレート3,4の
外周端面をハウジング2の内周面に合わせながらハウジ
ング2の開口端面側から内部に挿入し、最後に封止剤1
1を充填して下側のベースプレート4をハウジング2に
固定する。このような手順で組み立てることにより、前
記ブリッジ部14に加えて、フレキシブルプリント基板
5の屈曲部15がその自己弾性力によって加速度入力方
向の緩衝材として機能することになる。
【0016】したがって、本実施例構造によれば、例え
ば加速度センサ1の車両搭載状態において、検出すべき
加速度方向の過大入力が作用した場合には、前記フレキ
シブルプリント基板5の屈曲部15が弾性変形して緩衝
効果を発揮することにより過大入力が吸収・緩和され
る。しかも、図1の(B)に示すように加速度センサ1
として最も重要な検出チップ部7はフレキシブルプリン
ト基板5の四箇所のブリッジ部14で支えられているだ
けであるから、同様に前記ブリッジ部14が入力方向に
弾性変形して過大入力を吸収・緩和する役目をする。こ
れによって検出チップ部7を過大入力から保護して重錘
部52(図7参照)の根元部での変形や破損を防止する
ことができるのである。
【0017】図4,5および図6は本発明の他の実施例
を示す図で、本実施例ではハードタイプのプリント基板
16に検出チップ部7および周辺回路の回路部品8,8
…等を実装するとともに、ゴム等の弾性体で形成された
マウントスペーサ17を介してプリント基板16をハウ
ジング18に弾性支持させたものである。
【0018】すなわち、矩形状のプリント基板16の四
つのコーナー部に、図5,6に示すような嵌合溝19を
有する中空状のマウントスペーサ17を嵌合させ、プリ
ント基板16をマウントスペーサ17とともに矩形状の
ハウジング18に挿入して、ハウジング18と裏蓋20
とで各マウントスペーサ17を上下から圧締することで
プリント基板16をハウジング18に対して弾性的に支
持させてある。
【0019】したがって、本実施例の場合にもマウント
スペーサ17が加速度入力方向の緩衝材として機能する
ことで第1実施例と同様に過大な加速度入力から検出チ
ップ部7を保護することができる。しかも、特に本実施
例の場合には、加速度入力方向と直交方向からの入力に
対してもマウントスペーサ17が緩衝効果を発揮するほ
か、各部の肉厚t1,t2,t3と硬度とを適宜選定す
ることで緩衝性能を変えることができる利点がある。
【0020】なお、本発明は、重錘部をコンデンサの一
方の極として、重錘部の変位によるコンデンサの静電容
量の変化を検出して加速度を求める静電容量タイプの加
速度センサにも適用することができる。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体タ
イプの検出チップ部を、ハウジングに対して加速度作用
方向に変位可能に弾性支持させたことにより、従来のよ
うに検出チップ部を所定のケースで密閉した上でシリコ
ーンオイル等を充填することなしに、検出チップ部を過
大入力から保護することができる。その結果、シリコー
ンオイル等を充填した場合と比べて温度変化による検出
精度への影響を受けにくく、検出精度が向上する。
【0022】また、従来のようにシリコーンオイル等の
粘性抵抗によって検出チップ部の重錘部の変位を強制的
に抑制する方式と比べて検出感度が高くなる。したがっ
て、増幅回路部やフィルタ回路部に従来ほど高精度,高
安定性を有するものを使用する必要がなくなり、上記の
ように流体封入技術が不要になることとも相俟って、加
速度センサ全体としてのコストダウンを図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の加速度センサの一実施例を示す図で、
(A)はその垂直断面図、(B)は同図(A)の要部拡
大斜視図。
【図2】図3のa−a線に沿う断面図。
【図3】図1のフレキシブルプリント基板のみの展開
図。
【図4】本発明の加速度センサの他の実施例を示す垂直
断面図。
【図5】図4のマウントスペーサのみの拡大斜視図。
【図6】図5の垂直断面図。
【図7】半導体タイプの加速度センサの検出チップ部の
要部拡大斜視図。
【図8】図7に示す検出チップ部を中心として形成され
た加速度検出のための検出ユニットの断面図。
【図9】図8に示す検出ユニットを含む加速度センサの
断面図。
【図10】図9に示すプリント基板のみの平面説明図。
【符号の説明】
1…加速度センサ 2…ハウジング 5…フレキシブルプリント基板 7…検出チップ部 8…回路部品 12,13…穴 14…ブリッジ部 15…屈曲部 16…プリント基板 17…マウントスペーサ 18…ハウジング 51…シリコン基板 52…重錘部 53…歪みゲージ部 54…信号処理回路部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一端が支持された重錘部とこ
    の重錘部の変位を検出する検出部および検出部からの出
    力を処理する信号処理回路部の三者を同一のシリコン基
    板上に形成してなる検出チップ部と、前記検出チップ部
    に付随するその他の回路部品とをハウジング内に収容し
    て密閉した構造の加速度センサにおいて、 少なくとも前記検出チップ部を、前記ハウジングに対し
    て検出すべき加速度の作用方向に変位可能に弾性支持さ
    せたことを特徴とする加速度センサ。
JP3332393A 1991-12-17 1991-12-17 加速度センサ Pending JPH05164775A (ja)

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JP3332393A JPH05164775A (ja) 1991-12-17 1991-12-17 加速度センサ
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