JPH0670640B2

JPH0670640B2 - 加速度計アセンブリ

Info

Publication number: JPH0670640B2
Application number: JP4287359A
Authority: JP
Inventors: ドワエイト・ランス・シュワーツ; ウィリアム・マーティン・マキ; グレン・レイ・パーターバフ; ジョン・アレン・ハーン
Original assignee: デルコ・エレクトロニクス・コーポレーション
Priority date: 1991-11-01
Filing date: 1992-10-26
Publication date: 1994-09-07
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: EP0540071A1; US5233871A; EP0540071B1; DE69206758T2; JPH05223839A; DE69206758D1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加速度計アセンブリに
関するものであり、より詳しくは、例えば自動車の環境
等においてマイクロ加速度計アセンブリを好適に使用で
きるように、その応力遮断性と耐久性とを改良したマイ
クロ加速度計のパッケージング方式に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車用のシステムである車載形安全制
御システムや車載形ナビゲーション・システムには、種
々の基本的センサが使用されているが、それら基本的セ
ンサのうちの１つに加速度計がある。加速度計は特に、
様々な衝突検知システムにおいて、その主要センサとし
て用いられている。加速度計を使用している自動車関係
の用途の具体的な例を挙げるならば、例えば、アンチ・
ロック・ブレーキング・システム、アクティブ・サスペ
ンション・システム、エアー・バッグ等の補助的膨張式
拘束システム、それにシート・ベルト・ロックアップ・
システム等を挙げることができる。加速度計は、一言で
いえば、加速度を計測するデバイスであるが、より詳し
く説明するならば、ある物体の速度が変化する際にその
物体から受ける力の大きさを計測するようにしたセンサ
である。運動している物体は、みずからの速度が変化す
ることに抵抗しようとする性質を有しており、この性質
を慣性という。運動している物体から力を受けることに
なる、その根本的な原因は、この速度変化に対する抵抗
力に他ならない。運動している物体が更に加速する際に
その物体から受ける力の大きさは、その物体のその運動
方向における加速度成分の大きさに正比例する。

【０００３】従来の加速度計の種々の基本形のうちの１
つに、１つの質量の両側に２つのスプリング部材を互い
に同軸的に取り付け、それらスプリングの間にその質量
を支持するようにした形態がある。この質量とスプリン
グとから成る系が静止しているか、或いは一定速度で運
動している間は、その質量は中立位置に保持されてい
る。一方、この質量とスプリングとから成る系が、スプ
リングの軸方向に速度の変化を生じたときには、即ち、
スプリングの軸方向に加速ないし減速されたときには、
スプリングによって支持されている質量は、みずからの
慣性のために、その加速運動ないし減速運動に対して抵
抗しようとする。このように質量が速度変化に対して抵
抗することによって、２つのスプリングのうちの一方は
伸長され、他方は圧縮される。従ってこのとき、一方の
スプリングに作用している力は、他方のスプリングに作
用している力に対して、その大きさが等しく、向きが逆
になっている。

【０００４】これとは別の形態の加速度計として、マイ
クロマシニング技法を用いて製作した加速度計であっ
て、圧電抵抗体マイクロブリッジを使用した構成の加速
度計がある。この種の加速度計では、その計測用質量と
圧電抵抗体マイクロブリッジとを通って延在する平面に
対して垂直な所定平面内の加速度を検出することができ
る。この種の加速度計では、その計測用質量の両側に夫
々に圧電抵抗体マイクロブリッジを形成してあり、それ
ら一対のマイクロブリッジでその計測用質量を支持して
いる。そして、その所定平面内における加速度が発生す
ると、その加速度の、その所定平面内における方向に応
じて、それらマイクロブリッジの各部位に圧縮荷重や引
張荷重が加わる。即ち、この計測用質量とマイクロブリ
ッジとから成る系に加速力が作用すると、その計測用質
量が、従ってその計測用質量の慣性が、夫々の圧電抵抗
体マイクロブリッジの各部位に圧縮荷重や引張荷重を発
生させるのである。更に、こうして生じた圧縮荷重や引
張荷重のために、それらマイクロブリッジの構成要素で
ある夫々の圧電抵抗体の電気抵抗が変化する。そしてこ
の電気抵抗の変化を検出することによって、一対の圧電
抵抗体マイクロブリッジの共通軸心を含む平面に対して
垂直な加速度成分の大きさを計測することができる。こ
の種の圧電抵抗体マイクロブリッジ形の加速度計は、精
密な計測値が得られるという点において優れたものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、得られる
計測値の精度が良いという性質は、自動車関係の用途に
使用するのに適した性質であると言える。しかしなが
ら、この種の圧電抵抗体マイクロブリッジ形の加速度計
を自動車関係の用途に使用するためには、マイクロマシ
ニング技法を用いて製作した加速度計（即ち、マイクロ
加速度計）を、自動車の過酷な環境から保護するため
に、そのマイクロ加速度計のパッケージングを適切に行
なわねばならない。即ち、先ず第１に、そのマイクロ加
速度計を、パッケージの取付けに伴って発生する機械的
応力から隔離する必要があり、更には、そのマイクロ加
速度計の使用中に加わる、路面からの振動や自動車自体
が発する振動等の、本来計測されるべきではない振動か
らも、そのマイクロ加速度計を保護する必要がある。ま
た、そのパッケージは、そのマイクロ加速度計を、自動
車の過酷な環境（例えば塩分、グリース、塵埃、水分
等）からも隔離し得るものでなければならない。更に、
そのパッケージは、品質と耐久性とを向上させ、コスト
を低減するという観点から、組立てが容易なものでなけ
ればならない。更に加えて、計測用質量と、マイクロブ
リッジと、それらを支持する支持構造とを、そのパッケ
ージに収容する際の配置態様や、そのパッケージ自体を
支持する際の支持態様を工夫して、そのマイクロ加速度
計で検出しようとしている特定の外力に対してだけ、そ
のマイクロ加速度計が感応するような、好適な配置態様
並びに支持態様とする必要もある。ここで、特定の外力
に対してだけ感応するようにするということ、即ち、特
定の外力にしか感応しないようにするということは、具
体的に説明するならば、例えば、自動車の走行それ自体
の加速及び減速を検出するためにマイクロ加速度計を使
用する場合であれば、路面の凹凸によって発生する車体
の揺れは、検出されないようにしておくことが望ましい
ということである。更に、そのパッケージング方式は、
パッケージを小形でコンパクトに構成できると同時に、
マイクロ加速度計それ自体を符活性ガスの保護雰囲気中
に封入できるようなものであることが望ましい。また、
そのパッケージング方式は、パッケージングしたデバイ
スの初期テストが容易に行なえると共に、大量生産によ
って低コストを達成する自動生産技術に適した方式とす
ることができれば、それによって非常に有利な方式とな
り得る。従って本発明が目的としているのは、改良した
加速度計アセンブリを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、その１つの局
面によれば、次のような加速度計アセンブリを提供する
ものである。即ち、その加速度計アセンブリは、キャビ
ティを有するハウジングを備えており、該キャビティ
は、平面に沿って延展している底面と、該平面より更に
下位に位置している凹部とを含んでいる。また、その加
速度計アセンブリは、前記凹部の中に配設されている、
出力信号を発生する加速度計用検出デバイスを備えてお
り、該加速度計用検出デバイスは、複数の検出デバイス
側ワイヤ・ボンド・サイトを含んでおり、それら複数の
検出デバイス側ワイヤ・ボンド・サイトは、前記平面の
近傍に位置している。また、その加速度計アセンブリ
は、前記キャビティの前記底面上に配設されていて前記
加速度計用検出デバイスの一部分の上方に延在してい
る、この加速度計アセンブリから出力信号を出力するた
めの出力回路を備えており、該出力回路は、複数の出力
回路側ワイヤ・ボンド・サイトを含んでおり、それら複
数の出力回路側ワイヤ・ボンド・サイトは、前記平面の
近傍に位置していると共に、前記加速度計用検出デバイ
スの前記複数の検出デバイス側ワイヤ・ボンド・サイト
に近接して位置している。また、その加速度計アセンブ
リは、前記検出デバイス側ワイヤ・ボンド・サイトと前
記出力回路とを接続する複数の導電体を備えている。

【０００７】本発明によれば、次のようなマイクロ加速
度計のパッケージング方式を提供することができる。即
ち、それは、マイクロ加速度計パッケージの中に収納し
たマイクロ加速度計を、そのデバイス（即ち、そのマイ
クロ加速度計パッケージ）の取付けの際に発生する機械
的応力からも、また本来検出されるべきではない振動か
らも隔離することができるようなマイクロ加速度パッケ
ージを構成することを可能にし、またそれと共に、小形
でコンパクトで、しかも自動生産技術を適用するのに適
したマイクロ加速度計アセンブリ（即ち、マイクロ加速
度計をマイクロ加速度計パッケージに収容したアセンブ
リ）を提供することを可能にする、マイクロ加速度計の
パッケージング方式である。

【０００８】本発明により提供することのできるマイク
ロ加速度計パッケージは、次のようなものである。即
ち、そのマイクロ加速度計パッケージは、自動車関係の
用途に使用するのに適していると共に、自動生産技術を
用いて製造することができるマイクロ加速度計パッケー
ジであり、且つ／または、マイクロ加速度計を、本来検
出されるべきではない応力から隔離することができると
共に、小形軽量で、大量生産技術の適用が容易なマイク
ロ加速度計パッケージであり、且つ／または、マイクロ
加速度計と、そのマイクロ加速度計から出力される出力
信号にコンディショニングを施すために必要な信号処理
回路とを、共に収容するハウジングを使用するようにし
た、マイクロ加速度計パッケージである。

【０００９】本発明により提供することのできるマイク
ロ加速度計アセンブリは、次のようなものである。即
ち、そのマイクロ加速度計アセンブリは、マイクロ加速
度計とそのマイクロ加速度計の信号処理回路とを、共に
ハウジングの中に配設することによって、そのマイクロ
加速度計とその信号処理回路との間を接続するための導
電体である接続用リードの必要長さを大幅に短縮したマ
イクロ加速度計アセンブリであり、且つ／または、その
マイクロ加速度計アセンブリを封止して閉塞する直前ま
で、その信号処理回路に対して手を加えられる状態を保
つことができ、それによって、その信号処理回路に最終
的なトリミング及びチューニングを施せるようにしたマ
イクロ加速度アセンブリであり、且つ／または、そのマ
イクロ加速度計とその信号処理回路とを接続するのに、
自動化ワイヤ・ボンディング法を利用できるようにした
マイクロ加速度計アセンブリである。

【００１０】本発明の好適実施例として提供されるマイ
クロ加速度計パッケージは、自動車用の車載形安全制御
システムや車載形ナビゲーション・システム等の用途に
耐えられるだけの充分な、耐久性を備えるようにしたも
のである。このマイクロ加速度計パッケージは、路面か
ら伝わる振動や車両自体が発する振動等の、本来検出さ
れるべきではない振動が、マイクロ加速度計に及ぼす影
響の大きさを、大幅に低下させ得るように構成してあ
る。そのため、マイクロ加速度計から送出される出力信
号が、自動車の走行それ自体の加速及び減速を、より高
い信頼性をもって表わすことができるものとなってい
る。この好適実施例のマイクロ加速度計パッケージは、
マイクロ加速度計ユニットと信号処理回路とを収容する
ためのキャビティを画成する剛性の高いハウジングを含
んだ構成とすることができる。また、そのキャビティの
底部を画成している底面（即ち、キャビティの底面）を
略々平坦な面とし、しかも、このキャビティの底面に、
この底面が延展している平面よりも更に下方へ窪ませた
凹部を形成したものとすることができる。

【００１１】更に、本発明の好適実施例においては、マ
イクロ加速度計ユニットを、ハウジングのキャビティの
底面に形成した上述の凹部の中に止着するようにしてお
り、それによって、そのマイクロ加速度計ユニットが、
キャビティの底面が延展している平面よりも更に下方に
位置するようにしている。また、そのマイクロ加速度計
ユニットの構成を、気密封止した小容器と、その中に収
納された検出素子とを含んだものとしている。この小容
器には、その一側辺の側縁部に沿って複数のワイヤ・ボ
ンド・サイトを列設してあり、検出素子が発生した出力
信号を、それら複数のワイヤ・ボンド・サイトを介し
て、この小容器の壁部を通過させ、この小容器の外部へ
引き出すようにしており、こうして引き出した出力信号
を信号処理回路へ入力するようにしている。また、その
出力信号を信号処理回路へ入力するために、複数本の接
続用リードを、この小容器から、キャビティの中へ向け
て、即ち上方へ向けて、延伸させている。

【００１２】信号処理回路については、それを、基板上
に支持された回路（即ち、基板上に形成した回路）と
し、そしてその基板を、キャビティの底面に止着すると
いう構成にすることが好ましい。この基板は、その一方
の端部を、上述の凹部の上方へ（従ってこの凹部の中に
配設してあるマイクロ加速度計ユニットの上方へ）突出
させて、その凹部を（従って、そのマイクロ加速度計ユ
ニットを）部分的に覆うように配設すれば良いが、ただ
しその場合に、その突出させた一端が、マイクロ加速度
計ユニットの複数のワイヤ・ボンド・サイト（即ち、マ
イクロ加速度計ユニットの小容器に列設した上述の複数
のワイヤ・ボンド・サイト）の位置を越えて延在するこ
とのないように、即ち、それら複数のワイヤ・ボンド・
サイトの手前までしか延在していないようにすることが
好ましい。この信号処理回路には、マイクロ加速度計ユ
ニットの複数のワイヤ・ボンド・サイトの夫々に対応し
た、複数のワイヤ・ボンド・サイトを設けるようにして
いる。この信号処理回路のそれら複数のワイヤ・ボンド
・サイトは、この信号処理回路の基板の、突出させた一
端の端縁部に隣接した位置に設けておくことが好まし
く、そのようにしておけば、この信号処理回路のそれら
ワイヤ・ボンド・サイトが、マイクロ加速度計ユニット
の複数のワイヤ・ボンド・サイトに近接した位置にくる
ようになり、しかも、それらいずれの側のワイヤ・ボン
ド・サイトも、キャビティの底面によって画成される平
面に近接した位置を占めるようになる。これによって、
互いに対応するワイヤ・ボンド・サイトどうし（即ち、
互いに接続すべきワイヤ・ボンド・サイトどうし）が互
いに近接した位置にくるようになるため、接続用リード
（ボンディング・ワイヤ）をそれらワイヤ・ボンド・サ
イトへ接続（ボンディング）するための自動化作業であ
る、自動化ワイヤ・ボンディング作業を、容易に行なう
ことができる。

【００１３】更に、ハウジングには、このハウジングの
側壁を貫通して延在する複数枚の電気端子部材を設けて
おくようにしても良い。このようにしておけば、信号処
理回路から送出されるコンディショニングが施された信
号を、それら複数本の電気端子部材を介してハウジング
の外へ引き出すことができる。ハウジングの外へ引き出
した信号は、このマイクロ加速度計を使用している例え
ば自動車用の種々のシステム（例えば補助的膨張式拘束
システム、アンチ・ロック・ブレーキング・システム、
アクティブ・サスペンション・システム、或いはシート
・ベルト・ロックアップ・システム等）において利用さ
れる。以上のようにハウジングを構成したならば、続い
て、信号処理回路とマイクロ加速度計ユニットとを共に
パッシベーション用のコンパウンドで被覆した上で、こ
のハウジングを適当な蓋部材で覆って封止して、それら
信号処理回路とマイクロ加速度計ユニットとを、自動車
の環境から遮断するようにすることが好ましい。

【００１４】以上に概略を示した本発明の好適実施例に
おける、特に有利な特徴の１つは、マイクロ加速度計ユ
ニットと、このマイクロ加速度計ユニットに付随する信
号処理回路との両方を、ハウジングのスペース条件を大
幅に軽減できる（即ち、ハウジングに必要とされるスペ
ースを非常に小さなものとすることができる）配置態様
で、ハウジングの中に封入し得るということにある。更
に、それらマイクロ加速度計ユニットと信号処理回路と
の間の相対的配置態様を、それらマイクロ加速度計ユニ
ットと信号処理回路との間に発生し得る相対的移動量を
減少させることができる配置態様として、それらマイク
ロ加速度計ユニットと信号処理回路とを止着し得るよう
にしてあるということも、利点の１つである。そのた
め、それらマイクロ加速度計ユニットと信号処理回路と
の各々の振動が互いに相手側に伝達することが阻止され
ていると共に、本来検出されるべきではない外部の振動
の影響が、マイクロ加速度計ユニットに及ぶことも阻止
されており、それによって、マイクロ加速度計ユニット
が、自動車の走行それ自体の加速及び減速を適切に検出
し得るものとなっている。以上の利点は、マイクロ加速
度計を、過酷な自動車の環境において使用する場合に、
特に望ましい利点である。

【００１５】本発明の好適実施例における更に別の顕著
な利点の１つは、マイクロ加速度計ユニットと信号処理
回路との間を接続するための、複数本の電気導体である
接続用リード（ボンディング・ワイヤ）の必要長さを短
縮し得るということにあり、即ち、それら接続用リード
の各々は、信号処理回路の基板の突出している側の端部
の端縁部を僅かに越えさえすれば、マイクロ加速度計ユ
ニット上に設けられている、その接続用リードに対応し
たワイヤ・ボンド・サイトに達することができるように
なっている。また、信号処理回路の基板上の一群のワイ
ヤ・ボンド・サイトと、マイクロ加速度計ユニット上の
一群のワイヤ・ボンド・サイトとは、それらのいずれも
が、キャビティの底面によって画成される平面の近傍に
位置するようにしておくことが好ましく、そうしておけ
ば、それらワイヤ・ボンド・サイトの間を接続するため
の接続用リードは、垂直方向には殆ど延伸させる必要が
なくなる。既に述べたように、それら接続用リードの長
さが短くなれば、それによって、それら接続用リードを
ワイヤ・ボンド・サイトに接続するための自動化ワイヤ
・ボンディング作業がより容易に行なえるようになる。

【００１６】本発明の好適実施例の更なる１つの利点
は、信号処理回路をキャビティ内に取り付けた後であっ
ても、パッシベーション処理を施すまでは、その信号処
理回路に手を加え得る状態を保てるということにある。
特に信号処理回路を厚膜回路で形成してある場合には、
この利点によって、その信号処理回路の中の抵抗体に対
して最終的なトリミングを施すことができるようになる
ため、その信号処理回路とマイクロ加速度計ユニットと
の双方の夫々の構成要素の製造許容誤差ないしプロセス
許容誤差に起因して発生し得る信号出力の誤差を、修正
することが可能になる。更に、本発明の実施例のパッケ
ージング方式は、自動生産技術に適した、小形でコンパ
クトなマイクロ加速度計アセンブリを提供し得るもので
ある。

【００１７】

【実施例】以下に添付図面を参照しつつ、本発明の一実
施例について説明して行く。ただし、ここで説明する実
施例は、あくまでも具体的な一例を示すためのものに過
ぎず、本発明がその実施例に限定されるというものでは
ない。先ず図１について説明すると、同図は、マイクロ
マシニング技法を用いて製作した加速度計を封入するた
めのパッケージ（以下、「マイクロ加速度計パッケー
ジ」或いは単に「パッケージ」という）１０を示してお
り、このパッケージ１０は、マイクロ加速度計ユニット
１６と、このマイクロ加速度計ユニット１６に付随する
ハイブリッド厚膜回路（不図示）とを収容するように構
成してある。不図示のハイブリッド厚膜回路はアルミナ
製基板２４の上に形成してあり、このハイブリッド厚膜
回路は、厚膜配線回路と少なくとも１つの集積回路とを
含んでいる回路である。マイクロ加速度計ユニット１６
は、マイクロマシニング技法を用いて製作した加速度計
の検出素子（以下、「マイクロ加速度計検出素子」或い
は単に「検出素子」という）２０を含んでいる。このマ
イクロ加速度計ユニット１６は、複数本の接続用リード
３０を介して、ハイブリッド厚膜回路に電気的に接続さ
れている。それら接続用リード３０は、マイクロ加速度
計ユニット１６への供給電力と、マイクロ加速度計ユニ
ット１６からの出力信号とを、ハイブリッド厚膜回路と
の間で伝達させるためのものであり、ハイブリッド厚膜
回路は、このマイクロ加速度計ユニット１６からの出力
信号に対して、コンディショニングを施して処理を加え
るための回路である。

【００１８】厚膜配線回路は、アルミナ製基板２４の上
に、従来の技法を用いて被着形成してあり、この被着形
成のために使用可能な従来の技法としては、例えばシル
ク・スクリーン法等があるが、これ以外にも使用可能な
技法には種々のものがある。マイクロ加速度計ユニット
１６からの出力信号は、ハイブリッド厚膜回路において
コンディショニングが施された後に、このハイブリッド
厚膜回路から、接続用リード３２を、介して６枚の端子
板４４へ向けて送出される。それら端子板４４は、マイ
クロ加速度計パッケージ１０の一側の側壁部を貫通して
このパッケージ１０の外へ延出しており、それら端子板
４４を介して、このマイクロ加速度計を使用している自
動車用の制御システム等にこのマイクロ加速度計を接続
することができるようにしている。

【００１９】マイクロ加速度計パッケージ１０はベース
部材１２を含んでおり、このベース部材１２はその両側
に一対の取付け部５２を備えている。この好適実施例で
は、ベース部材１２を、アルミニウム系金属材料製のダ
イカスト製部品にしてあり、これによって、マイクロ加
速度計パッケージ１０に充分な剛性を付与するようにし
ている。このようにパッケージ１０の剛性を充分に大き
くしてあるため、ベース部材１２の取付け部５２を取り
付けた自動車側の取付け面が平坦でなかったために、そ
の取付けに付随して応力が発生した場合でも、マイクロ
加速度計ユニット１６には、その応力のうちの僅かな部
分しか伝達しないようになっている。また、実際に試験
をして、３０００ヘルツ及びそれ以上の周波数の振動ノ
イズを、ベース部材１２の剛性が不足している場合には
マイクロ加速度計ユニット１６に偽振動信号が入力して
しまう程のレベルで加えてみたところ、ベース部材１２
をアルミニウム系金属材料製のダイカスト製部品にして
ある場合には、このベース部材１２が充分な剛性を有し
ているために、その振動ノイズの影響がマイクロ加速度
計ユニット１６にまで及ぶことはないということが判明
した。両側の取付け部５２には、その各々にネジ孔５４
を貫通形成してあり、このネジ孔５４によって、マイク
ロ加速度計パッケージ１０を自動車の適当な部分に取り
付け得るようにしている。それら両側の取付け部５２の
間には平坦面４６が延在している。この平坦面４６上
に、基板２４を支持させて止着するようにしており、そ
れによってこの基板２４を、マイクロ加速度計パッケー
ジ１０の中に支持した状態で止着するようにしている。
更に、この平坦面４６の全体を囲繞するようにして、し
かも、この平坦面４６と夫々の取付け部５２との間を通
るようにして、溝部５６を形成してある。この溝部５６
を形成した目的について以下に説明する。

【００２０】平坦面４６の一側端には、溝部５６に隣接
させて、凹部３４を形成してある。この凹部３４は平坦
面４６の一側辺の中央に形成してあるため、平坦面４６
は、略々Ｕ字形の形状となっている。凹部３４は、平坦
面４６より更に下方へ窪ませて、マイクロ加速度計ユニ
ット１６を収容するのに充分な深さで形成してある。マ
イクロ加速度計ユニット１６は、小容器１８と、カバー
部材２２と、それら小容器１８とカバー２２部材とで画
成された空間に収納されているマイクロ加速度計検出素
子２０とを含んでいる。小容器１８は、適当な鋼系材料
で形成することが好ましいが、例えばニッケル系金属材
料等のその他の適当な材料で形成するようにしても良
い。カバー部材２２は、膨張係数の小さいコバール（Ｋ
ＯＶＡＲ）という材料で形成してあるが、ただし将来的
には、このカバー部材２２にも、鋼系材料等のその他の
種々の材料を使用し得るようになることが見込まれる。
小容器１８とカバー部材２２とには、それらのいずれに
も、ニッケル無電解めっきを施してある。ただし、めっ
きする金属はニッケルに限られず、接合に適した金属で
あれば、その他の適当な金属（例えば金、銀、或いは銅
等）をめっきするようにしても良い。

【００２１】小容器１８とカバー部材２２とは、それら
の間の接合部が気密状態となるようにして互いに接合し
て止着してある。これによって、剛性が高く密閉状態の
構造体が形成されており、この構造体の中にマイクロ加
速度計検出素子２０を収納してある。このような構造と
することによって得られる利点については、後に更に詳
細に説明する。凹部３４は、上方から見た形状が略々矩
形であるように形成してあり、また、マイクロ加速度計
検出素子２０を収納している小容器１８も、同じく、上
方から見た形状が略々矩形であるように形成してある。
そのため、小容器１８を凹部３４の中に嵌装する際に
は、大きな隙間が開くことなく嵌装することができる。
小容器１８は、適当な接着剤を用いて凹部３４の底面に
接着するようにしている。また、その際には、接着剤を
凹部３４の底面に均一な厚さで塗布することによって、
均一な接着状態が得られるようにしている。ここで使用
する接着剤は、例えば「ダウ・コーニング・ＱＸ−６２
６５」等の、プライマーレス型のシリコン系接着剤とす
るのが好ましい。この種のシリコン系接着剤は、エポキ
シ系接着剤等をはじめとする硬化後の剛性の高い接着剤
と較べて弾性に富んでいるため、その接着剤の層によっ
て伝達される機械的応力を大幅に低減することができ
る。更に、この接着剤の層が弾性に富んだものであるこ
とによって、取付け部５２においてパッケージ１０を取
り付ける際に発生する可能性のある応力が伝達すること
も防止されている。また、間隔設定手段３６を用いて、
接着剤の層の厚さに相当する間隔が確実に均一になるよ
うにしており、これによって、接着剤の塗布が不均一で
あるためにマイクロ加速度計検出素子２０が傾いてしま
うということを防止していると共に、ベース部材１２と
小容器１８との間の接着剤の層が薄くなり過ぎてその接
着剤の層の弾性が不足してしまうということも、併せて
防止している。

【００２２】図３から明らかなように、マイクロ加速度
計検出素子２０は、カバー部材２２に接着してあり、こ
の接着には、シリコン系の金型接着用の接着剤を使用し
ている。この種の接着剤の具体例としては、例えば「ダ
ウ・コーニング・ＨＩＰＥＣ・ＳＤＡ６５０１」という
コンパウンド等を挙げることができる。このコンパウン
ドは高純度のシリコンを使用しているため、このコンパ
ウンドを使用すれば、イオン汚染の影響を受け易い電子
回路に対し、そのイオン汚染が発生するのを防止できる
という利点も併せて得られる。カバー部材２２には、複
数本のピン２６を、このカバー部材２２を貫通してマイ
クロ加速度計ユニット１６の外部へ延出するように設け
てあり、マイクロ加速度計検出素子２０は、それら複数
本のピン２６に、それらピン２６と同数の複数本の接続
用アルミニウム線（アルミニウム製のボンディング・ワ
イヤ）２８を介して接続されている。それらアルミニウ
ム線２８には、直径が約０．０５ミリメートル（０．０
０２インチ）のものを使用している。また、予めピン２
６に適当なめっきを施しておけば、それらボンディング
・ワイヤ２８として、アルミニウム線の代りに金線（金
製のボンディング・ワイヤ）を使用することもでき、そ
の場合の金線には、例えば、直径が約０．０２５〜約
０．０５ミリメートル（約０．００１〜約０．００２イ
ンチ）のものを使用することができる。更に、ピン２６
は、適当なガラス材料を用いて、カバー部材２２に接着
してある。これに使用するガラス材料は、例えば「コー
ニング・グラス＝７０５２」等であり、このガラス材料
は、金属とガラス材料との間を封止するのに適したガラ
ス材料であって、気密封止に関係する業界においては一
般的なものであり、これを図中には引用符号５８で示し
てある。

【００２３】複数本のピン２６は、その各々がワイヤ・
ボンド・サイト（ワイヤをボンディングするための部
位）としての機能を果たしている。また、各々のピン２
６に対して、マイクロ加速度計検出素子２０上に、その
ピン２６（即ちワイヤ・ボンド・サイト）に対応した、
１つのワイヤ・ボンド・サイトが設けられている。そし
て、互いに対応するピンとワイヤ・ボンド・サイトとの
間を、公知のワイヤ・ボンディング法を用いて、上述の
アルミニウム線２８でボンディングするようにしてい
る。このワイヤ・ボンディング作業は、先ずアルミニウ
ム線２８の一端を、マイクロ加速度計検出素子２０上の
ワイヤ・ボンド・サイトと、ピン２６（このピン２６は
上述の如くそれ自体がワイヤ・ボンド・サイトである）
との、いずれか一方のワイヤ・ボンド・サイトに固着
し、続いて、アルミニウム線２８を繰り出しつつ、他方
のワイヤ・ボンド・サイトへ移動し、そして、その他方
のワイヤ・ボンド・サイトに、繰り出したアルミニウム
線２８の他端を固着するというものである。

【００２４】マイクロ加速度計ユニット１６をパッケー
ジングするプロセスの中には、このマイクロ加速度計ユ
ニット１６に対して、一般的な溶着法を用いて気密封止
を施す工程が含まれている。このマイクロ加速度計ユニ
ット１６を気密封止するようにしているため、マイクロ
加速度計検出素子２０が、保護された状態でその中に収
納されることになり、即ち、この検出素子２０がドライ
・パッシベーションを施された状態になる。これによっ
て、検出素子２０それ自体を、気密封止したデバイスと
して構成せずとも良いようにしている。

【００２５】ハイブリッド厚膜集積回路を表面に被着形
成した、上述のアルミナ製基板２４（図１に示した）
は、平坦面４６上に配設して、この平坦面４６に恒久的
に止着するようにしている。より詳しくは、この基板２
４は、平坦面４６上の数箇所において接着剤で止着する
ようにしており、この接着には、例えば「ダウ・コーニ
ング・ＱＸ−６２６５」等の、適当なシリコン系接着剤
を使用するようにしている。このシリコン系接着剤を平
坦面４６に塗布する際には、塗布した接着剤の厚さが夫
々の箇所で互いに等しくなるようにして、一様な接着状
態が得られるようにすることが望ましい。そのため、こ
こでも、間隔設定手段４８を用いて、このアルミナ製基
板２４の下の接着剤の層の厚さが確実に均一になるよう
にし、それによって、接着剤の塗布状態が不均一である
ために基板２４が傾くという事態が発生するのを防止す
るようにしておくことが好ましい。また、平坦面４６に
は、その溝部５６に隣接した位置に、１本ないし複数本
の起立突起５０を立設するようにしており、アルミナ製
基板２４を止着する際には、この起立突起５０に当接さ
せることによって、その基板２４の位置決めを行なえる
ようにしている。アルミナ製基板２４は、この位置決め
がなされた状態では、その一部分が凹部３４の上方へ突
出している。そして、この基板２４の突出した部分によ
って、マイクロ加速度計ユニット１６の約半分が覆われ
ている。一方、マイクロ加速度計ユニット１６の残りの
約半分は、覆われずに露出したままの状態にあり、前述
の複数本のピン２６は、この露出している方の約半分の
部分に設けられている。

【００２６】既述の如く、平坦面４６は略々Ｕ字形をし
ているが、にもかかわらず、アルミナ製基板２４は、そ
の全長に亙って上下方向に支持するようにしてあり、そ
のため、アルミナ製基板２４は、凹部３４の両側の部分
においては、この基板２４の両側の側縁部のみが平坦面
４６によって支持された状態となっている。また、アル
ミナ製基板２４は、マイクロ加速度計ユニット１６には
接触せずに、マイクロ加速度計ユニット１６の上方の空
中に位置するように、平坦面４６で支持されており、こ
のようにすることによって、マイクロ加速度計検出素子
２０が、振動応力及び機械的応力から隔離されるように
している。尚、図示の如く、アルミナ製基板２４を平坦
面４６に接着してあるため、凹部３４が設けられている
にもかかわらず、ハイブリッド厚膜回路が、アルミニウ
ム系金属材料製のベース部材１２の平坦面４６にしっか
りと止着されている。

【００２７】アルミナ製基板２４には、その凹部３４の
上方へ突出している側の一方の端部の端縁部に沿って、
マイクロ加速度計ユニット１６上のピン２６と同数の複
数のワイヤ・ボンド・サイト（不図示）を形成してあ
る。既述の如く、ピン２６は、マイクロ加速度計ユニッ
ト１６上のワイヤ・ボンド・サイトとしての機能を果た
すものである。アルミナ製基板２４上の夫々ワイヤ・ボ
ンド・サイトと、マイクロ加速度計ユニット１６上の夫
々のワイヤ・ボンド・サイト（即ちピン２６）との間
は、それらに対応した本数の複数本の接続用リード３０
によって接続してある。それらリード３０は、アルミニ
ウム線（アルミニウム製のボンディング・ワイヤ）とす
るのが好ましく、そのアルミニウム線は、その直径が例
えば約０．２ミリメートル〜約０．２５ミリメートル
（約０．００８〜約０．０１０インチ）のものとするこ
とができる。リード３０の接続（ボンディング）は、種
々の適当な方法を用いて行なうことができるが、ここで
は、前述のアルミニウム線２８と同様に、公知のワイヤ
・ボンディング法を用いて行なうようにしている。アル
ミナ製基板２４上のワイヤ・ボンド・サイトとマイクロ
加速度計ユニット１６上のピン２６とが互いに近接して
位置しているため、このリード３０の接続に関しても、
自動化ワイヤ・ボンディング法の採用が容易になってい
る。

【００２８】アルミニウム系金属材料製のベース部材１
２には、ハウジング部材１４を止着してある。より詳し
くは、ベース部材１２に形成した溝部５６の中へ、この
ハウジング部材１４の下縁部３８を挿入することによっ
て、このハウジング部材１４をベース部材１２に取り付
けるようにしており、これによってマイクロ加速度計パ
ッケージ１０の中にキャビティを形成している。更に、
このようにしてベース部材１２にハウジング部材１４を
取り付ける際には、その取付けに先立って、例えば「ダ
ウ・コーニング・Ｑ３−６６１１」等の適当な接着剤を
溝部５６の中に適量塗布しておき、それによって、ハウ
ジング部材１４の下縁部３８と溝部５６とが、それらの
全長に亙って互いに完全に接着して接合した状態となる
ようにしている。ハウジング部材１４は、剛性が高く、
軽量の材料で製作することが好ましく、例えば、ガラス
を３０％充填したポリエステルである「セラネックス・
３３００Ｄ」等を使用するのが良い。前述の６枚の端子
板４４は、このハウジング部材１４の一側の側壁を貫通
して延在しており、それら端子板４４を介して、このマ
イクロ加速度計のコンディショニングが施された信号
を、このマイクロ加速度計を使用している自動車用の制
御システム等へ伝達できるようにしている。また、それ
ら端子板４４の夫々に対応した６本の接続用リード３２
が、アルミナ製基板２４とそれら端子板４４とを接続し
ている。マイクロ加速度計ユニット１６とアルミナ製基
板２４との間を接続しているリード３０と同様に、これ
らリード３２にも、直径が約０．２ミリメートル〜０．
２５ミリメートル（０．００８〜０．０１０インチ）の
ボンディング・ワイヤを使用しており、また、これらリ
ード３２も、公知のワイヤ・ボンディング法を用いて接
続するようにしている。端子板４４は、導電性が良好で
あるという点で、銅合金製とすることが好ましい。ただ
し、各端子板４４は、そのうちの、ハウジング部材１４
の外へ延出する部分については、外部の自動車用の電子
制御システム等への接続を考慮してはんだ付け性を良好
にしておくために、錫めっきを施しておくことが好まし
く、一方、ハウジング部材１４の内側の部分は、リード
３２を高い信頼性をもってワイヤ・ボンディングできる
ように、アルミニウム被覆しておくことが好ましい。

【００２９】ハウジング部材１４とベース部材１２とで
形成されているキャビティは、カバー部材６０で覆って
閉塞するようにしている。ハウジング部材１４には、そ
の上縁部に沿って、溝部４０を形成してある。この溝部
４０は、カバー部材６０の周縁部に、下方へ延出するよ
うに形成した、このカバー部材６０の周縁延出部４２を
嵌挿するための溝である。カバー部材６０をハウジング
部材１４へ取り付ける際には、その取付けに先立って、
例えば「ダウ・コーニング・Ｑ３−６６３５」等の高温
硬化型シリコン系パッシベーション・ゲル（不図示）を
キャビティ内に注入し、このゲルによって、基板２４と
マイクロ加速度計ユニット１６との両者を保護するよう
にしている。この種の保護用ゲルはコンプライアンスが
大きいため、マイクロ加速度計パッケージ１０の中に封
入されている構成要素に対して、この種の保護用ゲルが
相対的に熱膨張ないし収縮することによって発生する応
力は非常に小さなもので済む。また更に、このシリコン
系パッシベーション・ゲルをキャビティ内に注入する際
には、カバー部材６０の下面と、注入したゲルの表面と
の間に、約１．６ミリメートル（１６分の１インチ）の
間隙が残るようにして、熱膨張ないし収縮に対応できる
ようにしている。更に、カバー部材６０をハウジング部
材１４に取り付ける際には、その取付けに先立って、例
えば「ダウ・コーニング・Ｑ３−６６１１」等の適当な
接着剤を適量、溝部４０の中に塗布するようにし、それ
によって、カバー部材６０の周縁延出部４２とハウジン
グ部材１４の溝部４０とが、それらの全長に亙って完全
に接着した状態となるようにすることが好ましい。

【００３０】以上に詳述した本発明の実施例における顕
著な利点のうちの１つは、マイクロ加速度計ユニット１
６とハイブリッド厚膜回路との両方を、マイクロ加速度
計パッケージ１０の重量条件及びスペース条件を可及的
に軽減することができる配置態様で、このマイクロ加速
度計パッケージ１０の中に封入することができるという
ことにある。更に、そのマイクロ加速度計ユニット１６
と、そのハイブリッド厚膜回路を形成してある基板２４
との間の相対的配置態様を、それらマイクロ加速度計ユ
ニット１６と基板２４との間に発生する相対的移動によ
る影響が軽微で済むような態様として、それらマイクロ
加速度計ユニット１６と基板２４とを止着することがで
きるということも、利点のうちの１つである。このよう
にしてあるため、それらマイクロ加速度計ユニット１６
と基板２４との各々の振動が、本来検出されるべきでな
い外部の振動となってマイクロ加速度計検出素子２０へ
伝達することが阻止されており、それによって、このマ
イクロ加速度計パッケージを用いた加速度計アセンブリ
の、その取付けに伴う機械的応力や、その使用に伴う振
動応力が、マイクロ加速度計検出素子２０にまで伝達す
る量が、大幅に低減されている。以上の利点は、このマ
イクロ加速度計検出素子２０を過酷な自動車の環境にお
いて使用する場合に、特に望ましい利点である。

【００３１】この実施例における更に別の顕著な利点の
うちの１つは、マイクロ加速度計ユニット１６と基板２
４との間を接続するための複数本の接続用リード３０の
必要長さを短縮し得るということにある。即ち、それら
リード３０は、基板２４の突出している側の端部の端縁
部を僅かに超えるだけで、マイクロ加速度計ユニット１
６のワイヤ・ボンド・サイトとして機能しているピン２
６に達することができるのである。また、基板２４上の
一群のワイヤ・ボンド・サイトと、マイクロ加速度計ユ
ニット１６上の一群のワイヤ・ボンド・サイト（ピン２
６）とは、それらのいずれもが、キャビティの平坦面４
６によって画成される平面の近傍に位置するため、リー
ド３０は、垂直方向には殆ど延伸させる必要がなくなっ
ている。このように、互いに接続するワイヤ・ボンド・
サイトどうしの間の距離が短いために、リード３０をそ
れらワイヤ・ボンド・サイトに接続するための自動化ワ
イヤ・ボンディング作業が、より容易に行なえるように
なっており、またそれと共に、電磁波による干渉が発生
するおそれも大幅に低下してる。

【００３２】この実施例における更なる１つの利点は、
ハイブリッド厚膜回路をキャビティ内に取り付けた後で
あっても、パッシベーション処理を施すまでは、そのハ
イブリッド厚膜回路に手を加え得る状態が保たれるとい
うことにある。この利点によって、そのハイブリッド厚
膜回路の中の抵抗体に対して、最終的なトリミングを施
すことが可能となっているため、そのハイブリッド厚膜
回路とマイクロ加速度計検出素子２０との双方の夫々の
構成要素の、製造及び加工の際に、その許容誤差に起因
して、或いは、熱応力ないし機械的応力に起因して発生
し得る信号出力の誤差を、修正することが可能となって
いる。

【００３３】以上の構成上の特徴により、本来検出され
るべきではない振動や機械的応力がマイクロ加速度計検
出素子２０の近傍において発生したり、或いは増大した
りするということが、殆ど起こり得ないようになってい
る。そして、その結果、マイクロ加速度計検出素子２０
を、自動車の走行それ自体の加速及び減速に付随する力
学作用以外のものに対しては殆ど応答せず、略々その力
学作用だけに応答するものとすることが可能となってい
る。

【００３４】当業者には容易に理解されるように、例え
ば、採用する具体的なプロセスの種類や、使用する様々
な材料の厚さや太さの寸法、それにハウジング部材１４
やベース部材１２の具体的な形状等のパラメータは、以
上に例示したものに限定されない。即ち、例示したもの
とは異なったパラメータであっても、振動に起因する応
力や機械的応力を遮断するという効果が得られるパラメ
ータが存在する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るマイクロ加速度計パッ
ケージの構成とその要素の配置とを示した、マイクロ加
速度計パッケージの断面図である。

【図２】図１の構成の中に含まれているマイクロ加速度
計ユニットの、一部断面底面図である。

【図３】図１の構成の中に含まれているマイクロ加速度
計ユニットの、断面側面図である。

【符号の説明】

１０マイクロ加速度計パッケージ１２ベース部材１４ハウジング部材１６マイクロ加速度計ユニット１８小容器２０マイクロ加速度計検出素子２２カバー部材２４アルミナ製基板２６ピン（ワイヤ・ボンド・サイト）２８接続用アルミニウム線（ボンディング・ワイヤ）３０接続用リード（ボンディング・ワイヤ）３２接続用リード（ボンディング・ワイヤ）３４凹部４４端子板４６平坦面６０カバー部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ウィリアム・マーティン・マキアメリカ合衆国インディアナ州46804，フォート・ウェイン，クレストリッジ・ドライブ 9449 (72)発明者グレン・レイ・パーターバフアメリカ合衆国インディアナ州46902，ココモ，オーセイジ・ドライブ 1625 (72)発明者ジョン・アレン・ハーンアメリカ合衆国インディアナ州46901，ココモ，キングストン・ロード 321

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加速度計アセンブリにおいて、キャビティを有するハウジング（１０）を備えており、
該キャビティは、平面（４６）に沿って延展している底
面（４６）と、該平面より更に下位に位置している凹部
（３４）とを含んでおり、前記凹部の中に配設されている、出力信号を発生する加
速度計用検出デバイス（１６）を備えており、該加速度
計用検出デバイス（１６）は、複数の検出デバイス側ワ
イヤ・ボンド・サイト（２６）を含んでおり、それら複
数の検出デバイス側ワイヤ・ボンド・サイト（２６）
は、前記平面の近傍に位置しており、前記キャビティの前記底面上に配設されていて前記加速
度計用検出デバイスの一部分の上方に延在している、こ
の加速度計アセンブリから出力信号を出力するための出
力回路（２４）を備えており、該出力回路（２４）は、
複数の出力回路側ワイヤ・ボンド・サイトを含んでお
り、それら複数の出力回路側ワイヤ・ボンド・サイト
は、前記平面の近傍に位置していると共に、前記加速度
計用検出デバイスの前記複数の検出デバイス側ワイヤ・
ボンド・サイト（２６）に近接して位置しており、前記検出デバイス側ワイヤ・ボンド・サイト（２６）と
前記出力回路（２４）とを接続する複数の導電体（３
０）を備えている、ことを特徴とする加速度計アセンブ
リ。
【請求項２】前記出力回路（２４）がハイブリッド厚
膜回路から成ることを特徴とする請求項１記載の加速度
計アセンブリ。
【請求項３】前記出力回路（２４）が前記底面（４
６）上に止着されており、前記加速度計用検出デバイス
（１６）が前記凹部の中に止着されていることを特徴と
する請求項１または２記載の加速度計アセンブリ。
【請求項４】前記ハウジング（１０）が、前記底面及
び前記凹部を形成しているベース部材（１２）と、該ベ
ース部材に止着されることによって前記キャビティを形
成しているプラスチック製囲繞部材（１４）とを含んで
いることを特徴とする請求項１、２または３記載の加速
度計アセンブリ。
【請求項５】前記ベース部材（１２）がアルミニウム
系金属材料製であることを特徴とする請求項４記載の加
速度計アセンブリ。
【請求項６】前記ハウジングを貫通して延在している
と共に前記出力回路に接続されている、複数の電気端子
部材（４４）を備えていることを特徴とする請求項１か
ら５までのいずれか記載の加速度計アセンブリ。