JPH07229921A

JPH07229921A - 加速度センサ

Info

Publication number: JPH07229921A
Application number: JP2287194A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Ogiso; 克也小木曽; Shoichi Oya; 昭一大矢; Hitoshi Iwata; 仁岩田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 1994-02-21
Filing date: 1994-02-21
Publication date: 1995-08-29

Abstract

(57)【要約】【目的】耐久性に優れ安定した性能を得られる加速度セ
ンサを提供する。【構成】回路基板２上には通気孔４が透設されて円筒状
のセンサマウント３が載置固定されている。感圧素子５
はセンサマウント３内で通気孔４上に取り付けられてい
る。感圧素子５の薄肉部５ａ上には圧電変換器（拡散歪
ゲージ）５ｂが形成され、薄肉部５ａにおける歪みを感
知し、その圧力に応じた電気信号を出力する。薄肉部５
ａのくり抜かれた部分は通気孔４を介して外気に開放さ
れている。感圧素子５はボンディングワイヤ６を介し、
回路基板２に形成された配線パターン７に対して電気的
に接続されている。センサマウント３内には、適宜な密
度のゲル状組成物（例えばシリコンゲル）より成る加速
度伝達媒体８が感圧素子５を覆うようにして収容されて
いる。フェノール樹脂の回路基板２とポリカボネート樹
脂のセンサマウント３との接着材Ｃは脱オキシム型シリ
コンゴムから成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加速度センサに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧力変化を検出することによって
加速度を検出する加速度センサが利用されている。本出
願人も既にそのような加速度センサを提案し出願してい
る。図１に、その加速度センサＡの断面図を示す。

【０００３】回路基板２上には円筒状のセンサマウント
３が載置固定されている。回路基板２はフェノール樹脂
で形成されている。センサマウント３はポリカボネート
樹脂で形成されている。回路基板２とセンサマウント３
とは、通常タイプのエポキシ樹脂から成る接着材Ｂによ
って接着されている。センサマウント３に囲まれた回路
基板２の中央部には、通気孔４が透設されている。その
通気孔４を塞ぐようにしてセンサマウント３内に感圧素
子５が取り付けられている。感圧素子５は、底部が台形
状にくり抜かれた直方体形状を成しており、くり抜かれ
た部分は薄肉部５ａとなっている。薄肉部５ａ上には、
シリコン半導体（ＰＮ接合素子）によって構成される圧
電変換器（拡散歪ゲージ）５ｂが形成されており、薄肉
部５ａにおける歪み（すなわち、薄肉部５ａに印加され
た圧力）を感知し、その圧力に応じた電気信号を検出信
号として出力する。このように構成された感圧素子５
は、一般にＣ型のダイアフラム型半導体感圧センサチッ
プと呼ばれている。感圧素子５の薄肉部５ａの下側のく
り抜かれた部分は、通気孔４を介して外気に開放されて
いる。また、感圧素子５はボンディングワイヤ６を介
し、回路基板２に形成された配線パターン（図示略）と
電気的に接続されている。さらに、センサマウント３内
には、適宜な密度のゲル状組成物（例えばシリコンゲ
ル）より成る加速度伝達媒体７が感圧素子５を覆うよう
にして収容されている。

【０００４】このように構成された加速度センサＡに対
して加速度が加わった場合、センサマウント３内部の加
速度伝達媒体７を介して、感圧素子５が即座に圧力を受
ける。すると、感圧素子５の薄肉部５ａは屈曲，振動す
る。このとき、感圧素子５ａのくり抜かれた部分は通気
孔４を介して外気に開放されているため、薄肉部５ａの
屈曲，振動に伴ってくり抜かれた部分の体積が変化して
も、くり抜かれた部分から薄肉部５ａ側へ圧力がかかる
ことはない。薄肉部５ａ上に形成された拡散歪ゲージ５
ｂは、薄肉部５ａの屈曲，振動を感知し、その薄肉部５
ａの屈曲，振動による歪み（すなわち、薄肉部５ａに印
加された圧力）に応じた電気信号を検出信号として出力
する。つまり、拡散歪ゲージ５ｂ（感圧素子５）の検出
信号は、加速度センサＡに印加された加速度に対応した
ものになる。その感圧素子５の検出信号は、ボンディン
グワイヤ６および配線パターンを介して外部へ出力され
る。ここで、加速度伝達媒体７の量を調整すれば、加速
度センサＡの感度を調整することができる。また、セン
サマウント３の形状を適宜に設定することにより、加速
度検出の異方性を高くすることもできる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】接着材Ｂは通常タイプ
のエポキシ樹脂から成るため、硬化時には反応熱が発生
する。その反応熱が回路基板２に伝わると、熱応力によ
り回路基板２に反りが生じる。すると、図２に示すよう
に、反った回路基板２と接着材Ｂとが剥離することがあ
る。その結果、加速度伝達媒体７が剥離部から漏れだし
たり、印加された加速度が感圧素子５に正確に伝わらな
くなり、加速度センサＡは所望の性能を得られなくな
る。また、回路基板２が反ると、回路基板２上に形成さ
れている印刷抵抗Ｄが歪んで抵抗値が変化したり断線し
たりする恐れがある。印刷抵抗Ｄは加速度センサＡの感
度やオフセットを設定する目的で設けられているため、
その抵抗値が変化したり断線したりすると、加速度セン
サＡはやはり所望の性能を得られなくなる。また、接着
材Ｂは硬化後には脆くなるため、加速度センサＡに振動
や落下衝撃が加わった場合にも、回路基板２と接着材Ｂ
とが剥離することがある。

【０００６】ところで、加速度センサＡの感度は加速度
伝達媒体７の硬さの影響を受けるため、使用温度の変化
に伴って加速度伝達媒体７の硬さが変化すると、加速度
センサＡの感度も変化してしまう。従って、加速度セン
サＡの感度を安定させるためには、温度条件によって硬
さが変化しない加速度伝達媒体７を用いる必要がある。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、耐久性に優れ安定した
性能を得られる加速度センサを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板と、その基板上に載置固定されたケースと、そ
のケース内に収容された適宜な密度を有する加速度伝達
媒体と、前記ケース内に配置され、外部から印加された
加速度を前記加速度伝達媒体を介して検出する感圧素子
とを備え、前記基板とケースとが、接着後もある程度の
柔らかさを保ち、前記加速度伝達媒体に影響を与えない
材質の接着材を介して接着されていることをその要旨と
する。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の加速度センサにおいて、前記加速度伝達媒体は温度条
件によって硬さが変化しない材質であることをその要旨
とする。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の加速度センサにおいて、前記基板とケ
ースとの接着面のうち少なくともいずれか一方が表面処
理されていることをその要旨とする。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の加速度センサにおいて、前記表面処理はプライマの塗
布によることをその要旨とする。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、外部から加速
度が印加されると、その加速度に対応した圧力が加速度
伝達媒体を介して即座に伝播され、感圧素子はその圧力
を速やかに検出する。基板とケースとは接着後もある程
度の柔らかさを保つ接着材を介して接着されている。そ
のため、基板が反ることはなく、振動や衝撃が加えられ
ても接着材が吸収するため基板とケースとが剥離するこ
とはない。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、加速度伝
達媒体の硬さが変化しないため、加速度センサの感度も
変化しない。請求項３に記載の発明によれば、適当な表
面処理を行うことで接着材の接着性を高めることができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面に
従って説明する。尚、本実施例において、図１および図
２に示した従来例の加速度センサＡと同じ構成部材につ
いては符号を等しくしてその詳細な説明を省略する。

【００１５】図１に、本実施例の加速度センサ１の断面
図を示す。加速度センサ１において、加速度センサＡと
異なるのは、回路基板２とセンサマウント３とを接着す
る接着材Ｃが脱オキシム型シリコンゴムから成る点だけ
である。脱オキシム型シリコンゴム系接着剤は、回路基
板２の形成材料であるフェノール樹脂およびセンサマウ
ント３の形成材料であるポリカボネート樹脂の接着性に
優れる。その上、硬化時に発生する反応熱も僅かで硬化
後にも柔らかさを保つという性質がある。

【００１６】従って、回路基板２に働く熱応力も僅かな
ものとなり、接着材Ｃの硬化時に回路基板２が反ること
はない。そのため、従来のように反った回路基板２と接
着材Ｃとが剥離する恐れはなくなり、印加された加速度
は感圧素子５に正確に伝えられると共に、回路基板２上
に形成されている印刷抵抗Ｄの抵抗値も変化しなくな
る。また、接着材Ｃの硬化後に加速度センサ１に振動や
落下衝撃が加わった場合には、その振動や衝撃が接着材
Ｃによって吸収されるため、回路基板２と接着材Ｃとが
剥離することはない。その結果、加速度センサ１は安定
した性能と高い耐久性を得ることができる。

【００１７】さらに、回路基板２とセンサマウント３と
の接着面のうち少なくともいずれか一方に予め表面処理
を施しておくことで、接着材Ｃの接着性を高めることが
できる。表面処理の方法としては、プライマの塗布、ブ
ラスト処理やプラズマ処理などの乾式法などがある。ポ
リカボネート樹脂のプライマとしては、極性基（−Ｏ
Ｈ，−ＮＨ₂，−ＣＯＯＨ）などを含む化学構造をもっ
た材料を主成分とし、アルコールを溶剤とした材料があ
る。

【００１８】ところで、図３に示すように、加速度伝達
媒体７が硬化すると加速度センサ１の感度は低下してし
まう。そこで、本実施例では、加速度伝達媒体７とし
て、白金を触媒としたビニル基の２重結合を解離し３次
元架橋反応を起こす加熱硬化型シリコンゲルが用いられ
ている。そのようなシリコンゲルの一例としては、東レ
・ダウ・コーニング社製の商品名「ＳＥ１８８０ゲル」
がある。

【００１９】図４に示すように、従来使用されていたシ
リコンゲルの相対剛性率が−３０°Ｃ〜−４０°Ｃで急
激に増大するのに対し、「ＳＥ１８８０ゲル」の相対剛
性率の変化は−４０°Ｃ〜１５０°Ｃで±５０％以下に
抑えられている。また、図５に示すように、従来使用さ
れていたシリコンゲルに比べて「ＳＥ１８８０ゲル」
は、温度条件に関係なく針入度半減期を大きくすること
ができる。

【００２０】その結果、加速度伝達媒体７として「ＳＥ
１８８０ゲル」を用いた加速度センサ１では、−４０°
Ｃ〜１５０°Ｃの温度範囲における加速度の検出感度の
変化を±５％以下に抑えることができる。また、「ＳＥ
１８８０ゲル」は、脱オキシム型シリコンゴム系接着剤
に侵されて性能が劣化する恐れはなく、フェノール樹脂
との密着性に優れるため、回路基板２から加速度伝達媒
体７が剥離する恐れもない上に、耐久性にも優れてい
る。また、センサマウント３の内壁面に前記したような
表面処理を施すことで、「ＳＥ１８８０ゲル」とセンサ
マウント３との密着性を高めることができる。

【００２１】尚、本実施例の加速度検出作用については
従来例と同じであるため、ここではその説明を省略す
る。ちなみに、上記実施例は以下のように変更してもよ
い。

【００２２】１）センサマウント３の形成材料は、加速
度伝達媒体７との密着性に優れたものであればどのよう
なものでもよい。例えば、透明な材料であれば、ポリカ
ボネート樹脂以外にアクリル樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＡＢＳ
樹脂、ポリアミド樹脂などがあり、不透明な材料であれ
ば、ポリアセタール樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＥ樹脂、ＰＰ
樹脂などがある。表面処理の方法としては、クロム酸溶
液や次亜塩素酸ソーダ等の酸化剤、アミン処理などの極
性基の付与、有機溶剤などによる粗面化、ブラスト処理
やプラズマ処理などの乾式法をセンサマウント３の形成
材料に応じて適宜に選択すればよい。

【００２３】２）加速度伝達媒体７は、回路基板２や感
圧素子５などを侵さず、センサマウント３との密着性に
優れたゲル状組成物であればどのようなものでもよい。
そのようなゲル状組成物としては、ポリビニルアルコー
ル、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリエステルからな
るグループから選択された一つの材料を主成分とした高
分子ゲルまたはアクリル酸誘導体などがある。

【００２４】３）回路基板２の形成材料は、紙エポキ
シ、ガラスエポキシ、セラミックス、など絶縁材料であ
ればどのようなものでもよい。４）加速度伝達媒体７のゲル状組成物中に適宜な質量を
もった適当な材質（金属、セラミックス、合成樹脂な
ど）の粒を拡散させることにより、加速度伝達媒体８の
質量を調整し、加速度センサ１の出力感度を調整する。

【００２５】５）感圧素子５はダイアフラム型であれば
その形状はどのようなものでもよく、例えばＥ型の断面
形状でもよい。６）上記実施例では、感圧素子５として拡散歪ゲージ５
ｂを用いたＣ型のダイアフラム型半導体感圧センサチッ
プを使用したが、表面開孔部（貫通孔）がない感圧素子
であればどのようなものでもよい。例えば、薄膜ゲージ
用いたダイアフラム型感圧センサチップやダイアフラム
型容量式感圧センサチップなどがある。

【００２６】７）配線パターンを省略し、ボンディング
ワイヤ６をセンサマウント３外へ延出させ、そのボンデ
ィングワイヤ６をリード線として用いることにより検出
信号を出力させる。

【００２７】８）センサマウント３の上部に蓋を設け、
埃やゴミなどが加速度伝達媒体８に混入するのを防ぐ。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、耐
久性に優れ安定した性能を得られる加速度センサを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例および従来例の加
速度センサの断面図である。

【図２】従来例の加速度センサの断面図である。

【図３】一実施例の加速度センサの作用を説明するため
の特性図である。

【図４】一実施例の加速度センサの作用を説明するため
の特性図である。

【図５】一実施例の加速度センサの作用を説明するため
の特性図である。

【符号の説明】

２…回路基板、３…ケースとしてのセンサマウント、５
…感圧素子、７…加速度伝達媒体、Ｃ…接着材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板（２）と、その基板上に載置固定さ
れたケース（３）と、そのケース内に収容された適宜な
密度を有する加速度伝達媒体（７）と、前記ケース内に
配置され、外部から印加された加速度を前記加速度伝達
媒体を介して検出する感圧素子（５）とを備え、前記基
板とケースとが、接着後もある程度の柔らかさを保ち、
前記加速度伝達媒体に影響を与えない材質の接着材
（Ｃ）を介して接着されている加速度センサ。
【請求項２】請求項１に記載の加速度センサにおい
て、前記加速度伝達媒体は温度条件によって硬さが変化
しない材質であることを特徴とする加速度センサ。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の加速度
センサにおいて、前記基板とケースとの接着面のうち少
なくともいずれか一方が表面処理されていることを特徴
とする加速度センサ。
【請求項４】請求項３に記載の加速度センサにおい
て、前記表面処理はプライマの塗布によることを特徴と
する加速度センサ。