CN1766648A - 加速度传感器 - Google Patents

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Fujitsu Ltd
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Abstract

加速度传感器。该加速度传感器减少了噪声，可以解决由于热膨胀系数差异而出现的应力问题。该加速度传感器检测三维坐标系统中的三个轴向的加速度，包括：具有四个侧面的框架，通过半导体基板一体形成；重物部分，位于该框架中；和四个梁部分，分别与四个侧面中的每一个相对应，所述梁部分的一端连接到重物部分上以支撑该重物部分，另一端连接到四个侧面的相应侧面的中心，在四个梁部分的每一个上形成检测元件，该检测元件检测与作用在重物部分上的加速度相对应的梁部分的挠曲；在框架的四个侧面的每一个上形成有接合部分对，在该接合部分对之间形成有间隙；在一个侧面上形成的所述接合部分对之间的间隙相对该侧面的中心对称，并具有预定的长度。

Description

加速度传感器
技术领域
本发明涉及一种加速度传感器。更具体地，本发明涉及一种加速度传感器，其能够检测三个轴线上的各个加速度并且能改善温度特性。
背景技术
为了对运动物体(例如汽车和船)、机器人、机械制造装置或者可以由使用者掌握并使用的移动装置(例如，笔记本电脑、便携式电话机、PDA(个人数字助理)、DVC(数字视频摄像机)、DSC(数字静物摄像机))进行各种类型的控制，(例如)有必要根据控制目的对作用在全部或部分目标物体上的应力进行检测。通过感测作用在全部或部分目标上的基于加速度的应力，可以感测出加速度。
传统上已经研制出多种用于检测这种应力或加速度的装置，在其中已知的一种装置中，在半导体基板上形成有计量电阻(gauge resistor)，并且根据压阻效应(piezoresistive effect)将从外部施加并作用在用于摆动的重物部分上的力产生的机械应力(mechanicalstrain)转换为电信号(“三轴传感器的发展(Development of three-spindle sensor)”，“发明(Invention)”杂志52至63页，由发明协会于2003年9月发表)。
此外，在由发明协会于2003年9月发表的“三轴传感器的发展”，(“发明”杂志52至63页)中说明了这样的事实：也可以使用与应力相对应的静电容量的变化，而不使用计量电阻的压阻效应。
具体地，在由发明协会于2003年9月发表的“三轴传感器的发展”，(“发明”杂志52至63页)中的描述的发明的特征在于，可借助于在半导体基板上形成的用于多个轴向的力传感器，使用一个装置来构成多种类型的传感器，也就是四种类型的传感器，即，三轴力传感器、三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和六轴运动传感器。
利用发明协会2003年9月发表的“三轴传感器的发展”(“发明”杂志52至63页)中阐述的原理的半导体加速度传感器存在各种问题，针对这些问题，已经提出了一些建议。这些各种问题之一是，由于加速度传感器所应用的环境(取决于使用加速度传感器的装置的类型)，这些传感器有时会被施加不可预见的大冲击。在这种情况下，存在着重物部分发生较大位移并因此使计量电阻损坏的风险。
为了消除这种不便之处，已经提出一种结构，其中提供了限制重物部分位移的止动件(日本专利申请特开No.2000-187041)。
同时，存在着检测误差的问题，该检测误差是由于构成加速度传感器的各部分的热膨胀系数的差异而出现的应力所导致的。热膨胀系数的差异例如半导体基板和止动件的热膨胀系数差异，或者半导体基板和电极焊盘(提供电极焊盘是为了将检测元件的输出引到外部)的热膨胀系数差异。
另外，已经提出了一种用于解决由于热膨胀系数差异所出现问题的结构(日本专利申请No.2000-304762)。在日本专利申请No.2000-304762中披露的发明是这样一种结构，其中通过从矩形支撑框架的四个角部延伸的支撑部分的顶端形成一止动件。结果，减少在框架和止动件之间的接合区域，从而消除了由于半导体基板和止动件之间的热膨胀系数差异而出现的问题。
在日本专利申请No.2000-304762中披露的发明的情况下，因为止动件从四个角部延伸，所以框架上用于电连接的焊盘集中在柔性梁部分附近。结果，在这样的结构中，很容易在梁部分中产生由于框架和焊盘的热膨胀系数差异而出现的热应力。
发明内容
因此，本发明涉及由热膨胀系数差异而出现的应力问题，并且目的在于提供一种加速度传感器，消除该常规发明的不便之处。
实现本发明的上述目的的、根据本发明的加速度传感器的第一方面在于一种加速度传感器，该加速度传感器检测在三维坐标系统中三个轴向上的加速度，包括：具有四个侧面的框架，其通过半导体基板一体形成；重物部分，其位于所述框架中；和四个梁部分，它们分别与四个侧面中的每一个相对应，该梁部分的一端连接到重物部分上以支撑该重物部分，而另一端连接到四个侧面的相应侧面上，其中在四个梁部分的每一个上形成有检测元件，该检测元件检测与作用在重物部分上的加速度相对应的梁部分的挠曲；在框架的四个侧面的每一个侧面上都形成有接合部分对，在所述接合部分对之间形成有间隙；并且在一个侧面上形成的所述接合部分对之间的间隙以该侧面的中心为对称点具有预定的长度。
实现本发明的上述目的的、根据本发明的加速度传感器的第二方面在于一种根据所述第一方面的加速度传感器，其中所述接合部分对的每一个都包括多个与预定电极引线相连的电极端子，该电极引线与所述检测元件相连，并且所述多个电极元件沿相应侧面以相等的间隔布置。
此外，实现本发明上述目的的、根据本发明的加速度传感器的第三方面在于一种根据所述第一方面的加速度传感器，其中通过所述接合部分对之间的间隙大小来调节由检测元件检测到的偏移电压。
实现本发明上述目的的、根据本发明的加速度传感器的第四方面是一种根据所述第一方面的加速度传感器，其中所述框架具有预定的厚度，并在其四个侧面中的每一个侧面上包括一凹口，在该凹口中，沿着所述框架的该侧面，在与形成所述接合部分对的表面相对的面上形成比所述预定厚度窄、并均匀地形成为预定长度的区域；并且所述凹口接合在与所述相对面相对的台座上，在所述基板和框架之间形成间隔凹槽。
实现本发明的上述目的的、根据本发明加速度传感器的第五方面是一种根据所述第一方面的加速度传感器，其中所述框架具有预定厚度，形成有凹口，在该凹口中，沿着所述框架的一侧面均匀地形成预定长度的、比预定厚度窄的至少一个区域，在所述至少一个区域处形成所述接合部分对；并且所述凹口接合在与所述接合部分对相对的止动基板上，该凹口在所述止动基板和框架之间形成间隔凹槽。
实现本发明的上述目的的、根据本发明的加速度传感器的第六方面是一种根据第四方面的加速度传感器，其中接合到框架上的所述台座为电路基板、壳体底部分或者壳体盖罩。
此外，实现本发明的上述目的的、根据本发明加速度传感器的第七方面是一种根据所述第四或第五方面的加速度传感器，其中通过预定长度的所述凹口来调节由所述检测元件检测到的偏移电压。
此外，实现本发明的上述目的的、根据本发明的加速度传感器的第八方面是一种根据所述第四或五方面的加速度传感器，其中在所述框架的背面侧上沿着与所述梁部分的垂直方向相匹配的方向、在所述框架的凹口的中心还形成凹槽部分。
另外，实现本发明的上述目的的、根据本发明加速度传感器的第九方面是一种根据第四或第五方面的加速度传感器，其中在框架的表面侧上与框架的四个角部相对应的位置处形成凹槽部分。
根据下面结合附图描述的本发明的实施例将更加清楚本发明的特征。
本发明可以提供一种加速度传感器，其通过简单的结构解决了由于热膨胀系数差异而出现的应力问题，并且改善了温度特性。
附图说明
图1A示出了根据本发明的加速度传感器的第一实施例的俯视图和侧向剖视图；
图1B示出了在第一实施例的传感器基片和台座之间的接合情况；
图1C是第一实施例的温度特性曲线图；
图2A是示出了根据本发明的加速度传感器的第二实施例的俯视图和侧向剖视图；
图2B示出了在第二实施例的传感器基片和台座之间的接合情况；
图2C是第二实施例的温度特性曲线图；
图3是示出了图2A的平面图(I)的放大视图；
图4A是一示例，其中单个接合部分7a之间的间隙被确定为使得该间隔与第一实施例的中间接合间隙9具有相同的尺寸；
图4B是一示例，其中在第二实施例中在使得温度漂移为0的条件下确定单个接合部分7a的间隔；
图5A示出了第三实施例的斜视图；
图5B示出了第三实施例的间隔凹槽的长度；
图5C是第三实施例的温度特性曲线图；
图6A示出了第四实施例的斜视图；
图6B示出了第四实施例的间隔凹槽的高度；
图7A是第四实施例的变型例，示出了作为第五实施例的示例，其中间隔凹槽位于传感器基片的表面侧上；
图7B是第四实施例的变型例，示出了作为第五实施例的示例，其中多个间隔凹槽位于传感器基片的下表面侧上；
图8是第六实施例，其中还设有第二凹槽；
图9是根据本发明的第七实施例；
图10A示出了根据本发明的加速度传感器被封装的第一示例；
图10B示出了根据本发明的加速度传感器被封装的第二示例；
图10C示出了根据本发明的加速度传感器被封装的第三示例；以及
图10D示出了根据本发明的加速度传感器被封装的第四示例。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明的实施例。另外，这些实施例用于理解本发明，本发明的技术范围并不限于这些实施例。
第一实施例
在图1A至图1C中示出了本发明的第一实施例。图1A是根据本发明的加速度传感器的俯视图(图1A，I)及其沿着线a-b的侧向剖视图(图1A，II)。通过利用作为传感器基片(sensor base)10的半导体基板一体形成具有四个侧面(围成外围)的框架1、位于框架1中的重物部分2以及形成在框架1和重物部分2之间的梁部分3来生成该加速度传感器。另外，传感器基片10的背面固定安装在由封装材料(例如，玻璃或者氧化铝陶瓷)构成的台座(mount)4上。
在该结构中，当应力垂直地或者沿横向作用在重物部分2上时，梁部分3产生对应于该应力的挠曲(flexure)。可以借助于在梁部分3上形成的检测元件5来检测该作为变形的挠曲，从而确定出产生该应力的加速度。
图1B示出了在第一实施例的传感器基片10和台座4之间的接合情况。传感器基片10和台座4借助于形成在台座4周边上的接合部分6通过阳极粘合(anode bonding)或树脂等而接合在一起。
另外，通过由导电材料(例如，铝)制成的焊盘(接合部分)7将同样由玻璃或氧化铝陶瓷等制成的止动基板8覆盖在传感器基片10的表面侧上，从而将与源自检测元件5的引线(未示出)相连的电极拉出。止动基板8可以是尺寸与基片10相对应的平板，或者可以形成为具有如图1B中所示的梁形状，其两端可以固定在基片10的对角线上。
这里，在该结构中，其上安装并固定有传感器基片10的台座4还具有这样的功能，即其与止动基板8一起限制重物部分2在垂直方向的运动。
然而，接合部分6和7与构成半导体基板的传感器基片10之间的热膨胀系数差异是一个问题。换句话说，由于该热膨胀系数的差异而导致产生了热应力。因此，即使在其中没有施加加速度的0G状态下，梁部分3上也会发生变形，并且由检测元件5生成一信号(以下称为“失调漂移(offset drift)”)。另外，尽管在日本专利申请No.2000-304762中已经披露了一种用于解决该失调漂移的方法(在前面已将其作为常规示例进行了描述)，但是该结构是这样的结构，其中在梁部分3中容易生成由于框架1和接合部分7之间的热膨胀系数差异而出现的热应力。
因此，本发明要解决该不便之处。
在第一实施例的情况下，本发明的特征在于这样的结构，其在框架1的四个侧面的每一个上都形成接合部分对7a和7b，并且在接合部分对7a和7b之间形成有间隙。
图1C是该第一实施例的温度特性图，该图绘制了在中间接合间隙9从其中没有间隙(即，从0间隙)的状态变宽的情况下，各个间隙中的温度从-45℃变为+85℃时的最大偏移电压被规格化为温度为25℃时的偏移电压所获得的值。
如图1C所示，可以看出，中间接合间隙9越大，则规格化后的偏移电压就变得越小。
因此，在本发明的第一实施例的情况下，接合部分7形成在框架1的平面(X-Y平面)中，而在与梁部分3的纵向对称中心垂直的方向形成中间接合间隙9。结果，可以抑制由于接合部分7和半导体基板的线性膨胀系数差异而产生的热应力，并且可以抑制温度失调漂移。
另外，如图1B所示，作为附加的效果，框架1的整个表面可以通过台座4和传感器基片10之间的接合部分6而固定在台座4上。结果，第一实施例还表现出优异的抗冲击性。
第二实施例
图2A、2B和2C示出了本发明的第二实施例，并且分别与图1A、1B和1C相对应。
因此，在图2A和2B中，与图1A和1B中相同的附图标记表示相同的部件。然而，与第一实施例的接合部分7不同，第二实施例的接合部分为多个单独接合部分7a的形式。
图3示出了图2A的平面图(I)的放大图。另外，图3示出了一示例，其中与图2B不同，止动基板8具有X形状，并且该X形状的四端分别固定在基片10的四角上。
在图3中，在梁部分3上形成有用于检测X轴方向的加速度的压敏电阻(piezoresistor)Rx1到Rx4、用于检测Y轴方向的加速度的压敏电阻Ry1到Ry4以及用于检测Z轴方向的加速度的压敏电阻Rz1到Rz4。
另外，这些压敏电阻的两个端子通过引线与构成相应电极焊盘的单个接合部分7a相连。另外，在图3中还具有并没有与压敏电阻相连的单个接合部分7a，这些伪焊盘是用于保持各侧面上的应力平衡的。
在源自单个接合部分7a的外部电路(未示出)中，惠斯登电桥被合在一起，并且梁部分3的变形量被感测为加速度。用于该检测的电路构造并不与本发明直接相关，因此这里省略额外的描述。
现在将返回图2C继续进行描述。与图1C相似，图2C的图绘制了各个中间接合间隙9中的温度从-45℃变为+85℃时的最大偏移电压被规格化为温度为25℃时的偏移电压时所获得的值。
在图2C中，曲线A是第一实施例的特性曲线，与图1C的曲线相同。另一方面，曲线B示出了第二实施例的特性。从图2C中所示的曲线可以看出，在第二实施例的情况下，当中间接合间隙9增加时规格化后的偏移电压的变化较大。即，可以看出，与第一实施例的情况相比，在第二实施例的情况下，即使提供相同的中间接合间隙9，也可以更大程度地抑制温度漂移。
因此，在温度漂移应为0的条件下，第二实施例可以比第一实施例更进一步地减少中间接合间隙9(参见图2C中的双向箭头部分)。
图4A和4B进一步示出了与第一实施例相比较，可通过减小中间接合间隙9而能够增加接合长度L的理由。
图4A是一示例，其中中间接合间隙9具有与第一实施例的中间接合间隙9相同的尺寸，因此单个接合部分7a之间的间隙被确定为使该距离(interval)具有与第一实施例相同的接合长度L。在这种情况下，如图2C所示，该第二实施例表现出比第一实施例的情况更小的规格化后的偏移电压。
图4B是一示例，其中在第二实施例中，确定单个接合部分7a的间隔，从而在使得温度漂移为0的条件下，提供比第一实施例的中间接合间隙9更小的间隙。因为与图4A相比中间接合部分9较小，所以可以增加接合长度L。
第三实施例
图5A至5C示出了根据本发明的第三实施例。与前述第一和第二实施例相同的附图标记表示相同的部分。
第三实施例包括前述第一或者第二实施例的特征，并且包括作为附加特征的、在台座4和传感器基片10之间的间隔凹槽11。这里，与前述的第一和第二实施例一样，台座4包括壳体(package)和具有导电接合部分的基板(例如电路基板)。
通过阳极粘合或树脂等将形成在传感器基片10的四个侧面的角部中的柱形部分12与台座4相接合，来实现传感器基片10与台座4的接合。由于柱形部分12而存在于台座4和传感器基片10之间的间隔凹槽11的宽度是在两个角部中两个柱形部分12之间的长度。
这里，如图5B所示，两个柱形部分12之间的长度(即，间隔凹槽11的宽度)为W1，而传感器基片10的一侧的长度为W。图5C是示出了偏移电压变化相对于比值W1/W的曲线图。在该曲线图上标绘了各W1/W比的、当温度从-45℃变为+85℃时的最大偏移变化(电压)。
如从图5C中可以看出的，与前述实施例中的一样，在第三实施例中，通过调节W1/W比率，可以调节由于线性膨胀系数差异出现并生成的热应力，并可以抑制失调漂移。
第四实施例
图6A是根据本发明的第四实施例。该实施例通过改变在第三实施例中的间隔凹槽11的高度t1、传感器基片10的高度T和比率t1/T而使偏移变化为0，从而解决由于热膨胀系数差异而出现的问题。
即，图6B是当将间隔凹槽11的长度W1设置为基本等于梁部分3的宽度、改变比率t1/T，并将温度从-45℃变为+85℃时的最大偏移变化(电压)的曲线图。从图6B可以看出，如果将间隔凹槽11的高度t1设定在固定高度或该固定高度以上，则没有温度变化效应。
第五实施例
图7A和7B是图5A中第三实施例的扩展示例。在图7A中示出了这样的示例，其中在传感器基片10的表面侧中形成有间隔凹槽11a(该间隔凹槽11a与在图5A的实施例中形成的间隔凹槽11相对应)，并在该表面侧和止动基板8之间设置间隔。另外，图7B中所示的示例为包括间隔凹槽11和间隔凹槽11a的实施例。
当盖罩(cover)或电路基板、壳体和包括导电接合部分的基板以电或者机械的方式接合到传感器基片10的框架1的所述表面侧和背面侧时，由于热膨胀系数差异而产生热应力，该热应力影响检测元件，并且产生失调漂移。然而，根据图7A和7B中所示的结构，通过还在框架中形成间隔凹槽11和11a，来减少接合部分7和7a的热应力，从而可抑制在梁部分3并因此在检测元件5上的热应力效应，并且抑制温度失调漂移。
第六实施例
图8是根据本发明的第六实施例。在图8所示的实施例中，在框架1的背面侧中形成第二凹槽11b，该第二凹槽11b形成在与间隔凹槽11的垂直方向上，与间隔凹槽11的中央相对应，如图5A至图7B所示，间隔凹槽11构成了框架1中的设置在传感器基片10和台座4之间的凹口。
该结构的结果是，可以通过第一间隔凹槽11来抑制上述热应力，并且通过具有较窄凹槽宽度的第二间隔凹槽11b在保持框架1的整体强度的同时可以进一步抑制在检测元件5上的热应力效应。类似地，第三凹槽沿间隔凹槽11a的垂直方向形成在框架1的所述表面侧以及背面侧中。这里，间隔凹槽11b的宽度与梁部分3的宽度基本相同。
第七实施例
图9是根据本发明的第七实施例。在图9所示的实施例中，设置凹槽部分11c，所述凹槽部分11c与图5A至7B所示的传感器基片10的表面侧上的框架1的四个角部中的柱形部分12相对应。该结构的结果是，减小了框架1的四个角部分(该部分中很容易产生热应力)的热应力。因此，可抑制在梁部分3上并因此在检测元件5上的热应力效应，并且可抑制温度失调漂移。
图10A至10D示出了其中对根据本发明的加速度传感器进行封装的
实施例。
在图10A的示例中，将图2A和2B中所示的第二实施例的传感器容纳在由壳体主体110和壳体盖部分111形成的壳体中，并且提供了其侧剖视图。
这是一种这样的结构，其中通过与壳体主体110的部件(block)相连的导电线101从外部供应电力，或者向外侧提供检测信号。台座4是电路基板，并且还可以安装处理器元件，其通过处理检测元件5的检测信号来确定加速度。
此外，台座4和壳体110的底面通过导电树脂102而电连接，并可以使电路操作稳定，并且可以通过将台座4与地电势的壳体110的底面相固定而避免外部噪声的影响。
在图10B的示例中，将图5A的实施例的传感器容纳在壳体110中，并且在传感器基片10和台座4之间包括间隔凹槽11。其余的结构如图10A所示。
图10C和10D分别对应于图10A和10B，但它们是其中省略了传感器的止动基板8的示例。
另外，图10A和10D在传感器基片10和台座4之间具有间隔凹槽11，但是应理解，对于图7A、7B和图8的其它实施例也是一样的。
根据对上述实施例的描述，本发明能够提供一种具有减少噪声的加速度传感器，可以解决由于热膨胀系数差异而出现的应力问题。因此，当根据本发明的加速度传感器结合进执行与加速度相关的控制的装置中时，可以实现高度可靠的加速度控制，并因此为工业作出极大的贡献。

Claims (9)

1、一种加速度传感器，该加速度传感器检测三维坐标系统中的三个轴向的加速度，包括：
具有四个侧面的框架，该框架通过半导体基板一体形成；
重物部分，其位于所述框架中；
四个梁部分，分别与所述四个侧面中的每一个侧面相对应，该各个梁部分的一端与所述重物部分相连接，以支撑所述重物部分，而另一端连接到四个侧面中的相应侧面的中心；
多个检测元件，分别形成在四个梁部分的各个梁部分上，并且所述检测元件检测与作用在重物部分上的加速度相对应的梁部分的挠曲；以及
在所述框架的所述四个侧面的每一个侧面上都形成有接合部分对，在所述接合部分对之间形成有间隙；
在一个所述侧面上形成的所述接合部分对之间的间隙相对该侧面的中心对称，并具有预定的长度。
2、根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述接合部分对的每一个都包括多个与电极引线相连的电极端子，该电极引线与所述检测元件相连，并且所述多个电极元件沿相应侧面以相等的间隔布置。
3、根据权利要求1或2所述的加速度传感器，其特征在于，通过调节所述接合部分对之间的间隙大小来调节由所述检测元件检测到的偏移电压。
4、根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述框架具有预定的厚度，并在其四个侧面中的每一个侧面上包括凹口，在该凹口中，沿着所述框架的该侧面，在与形成所述接合部分对的表面相对的面上形成比所述预定厚度窄、并均匀地形成为预定长度的区域；并且
所述凹口接合在与所述相对面相对的台座上，在所述基板和框架之间形成间隔凹槽。
5、根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述框架具有预定厚度，并形成有凹口，在该凹口中，沿着所述框架的一侧均匀地形成预定长度的、比预定厚度窄的至少一个区域，所述接合部分对形成在所述至少一个区域处；并且
所述凹口接合在与所述接合部分对相对的止动基板上，在所述止动基板和框架之间形成间隔凹槽。
6、根据权利要求4所述的加速度传感器，其特征在于，与所述框架接合的所述台座为电路基板、壳体底部分或者壳体盖罩。
7、根据权利要求4或5所述的加速度传感器，其特征在于，通过预定长度的所述凹口来调节由所述检测元件检测到的偏移电压。
8、根据权利要求4或5所述的加速度传感器，其特征在于，在所述框架的所述相对面上沿着与所述间隔凹槽的垂直方向相匹配的方向、在所述框架的凹口的中心还形成凹槽部分。
9、根据权利要求4或5所述的加速度传感器，其特征在于，在所述框架的表面侧上与所述框架的四个角部相对应的位置处形成凹槽部分。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101852811A (zh) * 2009-03-30 2010-10-06 罗伯特·博世有限公司 传感器模块
CN105540527A (zh) * 2015-12-10 2016-05-04 西安交通大学 微压电加速度传感器芯片及其制作方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4929918B2 (ja) * 2006-08-21 2012-05-09 パナソニック株式会社 複合センサ
US8618675B2 (en) 2011-10-26 2013-12-31 Continental Automotive Systems, Inc. Thin semiconductor die package
CN110775936B (zh) * 2019-11-18 2023-04-11 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种微型三维叠装的mems谐振器件
US11987494B2 (en) 2020-11-24 2024-05-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Wire-bond damper for shock absorption
CN113189360B (zh) * 2021-05-11 2024-08-27 广西玉柴机器股份有限公司 一种转速传感器间隙的调整工装

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5221400A (en) * 1990-12-11 1993-06-22 Delco Electronics Corporation Method of making a microaccelerometer having low stress bonds and means for preventing excessive z-axis deflection
US5205171A (en) * 1991-01-11 1993-04-27 Northrop Corporation Miniature silicon accelerometer and method
JP2938989B2 (ja) * 1991-01-29 1999-08-25 キヤノン株式会社 角加速度センサ
EP0623824B1 (de) * 1993-05-05 1996-11-06 LITEF GmbH Mikromechanische Beschleunigungsmessvorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
JPH09196682A (ja) * 1996-01-19 1997-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 角速度センサと加速度センサ
JPH09199549A (ja) * 1996-01-22 1997-07-31 Denso Corp ワイヤボンディング方法
EP0899574B1 (en) * 1997-02-21 2004-07-21 Matsushita Electric Works, Ltd. Acceleration sensor element and method of its manufacture
KR100638928B1 (ko) * 2001-09-04 2006-10-26 동경 엘렉트론 주식회사 미소 구조체와 이것을 수용하는 패키지 구조체 및 가속도계
US6892578B2 (en) * 2002-11-29 2005-05-17 Hitachi Metals Ltd. Acceleration sensor
JP2005049130A (ja) * 2003-07-30 2005-02-24 Oki Electric Ind Co Ltd 加速度センサ及び加速度センサの製造方法
JP2005077349A (ja) * 2003-09-03 2005-03-24 Mitsubishi Electric Corp 加速度センサ
JP2005283393A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Fujitsu Media Device Kk 慣性センサ
JP2006029827A (ja) * 2004-07-12 2006-02-02 Fujitsu Media Device Kk 慣性センサ

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101852811A (zh) * 2009-03-30 2010-10-06 罗伯特·博世有限公司 传感器模块
US8426930B2 (en) 2009-03-30 2013-04-23 Robert Bosch Gmbh Sensor module
CN101852811B (zh) * 2009-03-30 2016-01-27 罗伯特·博世有限公司 传感器模块
CN105540527A (zh) * 2015-12-10 2016-05-04 西安交通大学 微压电加速度传感器芯片及其制作方法

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