DE60226240T2

DE60226240T2 - Beschleunigungsaufnehmer

Info

Publication number: DE60226240T2
Application number: DE60226240T
Authority: DE
Inventors: Eiichi MATSUSHITA ELECTRIC WORKS Kadoma-shi FURUKUBO; Masami MATSUSHITA ELECTRIC WORKS Kadoma-shi HORI; Kazuya MATSUSHITA ELECTRIC WORKS Kadoma-shi NOHARA
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2022-07-13
Also published as: EP1407278A1; KR100623176B1; DE60226240D1; KR20030039367A; WO2003007000A1; JP4174979B2; US6755081B2; JP2003028891A; EP1407278B1; US20030183004A1

Description

Sachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Beschleunigungssensor zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, einem elektrischen Haushaltsgerät oder dergleichen.
Hintergrund der Erfindung
US-6 060 780 beschreibt ein Halbleitergehäuse von Oberflächen-montierten Typ, welches durch Bonden an einer Platine befestigt ist und durch Lötstellen-Signalelektroden elektrisch mit jeweiligen Anschlüssen eines in dem Gehäuse enthaltenen Halbleiterchips verbunden ist, wobei Lötaugen auf der Platine vorgesehen sind. An einer Befestigungsfläche des Gehäuses sind Zusatzelektroden vorgesehen, welche als Elektroden ausgebildet sind, die nicht elektrisch mit den jeweiligen Anschlüssen des Halbleiterchips verbunden sind und eine Dicke aufweisen, die größer als diejenige der Signalelektroden ist. Das Halbleitergehäuse enthält eine Halbleitervorrichtung, bei der es sich um einen Beschleunigungsmesser handelt.
JP-A-10073615 beschreibt einen Beschleunigungssensor, bei welchem ein auf der Innenseite einer Seitenwand vorgesehenes Verdrahtungsteil mit dem Anschlussverdrahtungsteil einer Basis verbunden ist, wodurch eine elektrische Verbindung mit einem Sensorelement und einem Sensorteil hergestellt ist. Das in einem Gehäuse an einer Anbringfläche, d. h. der Außenseite der Seitenwand, angebrachte Verdrahtungsteil ist mit einer gedruckten Schaltplatine verbunden. Wird auf einen Gewichtsabschnitt Beschleunigung aufgebracht, wird der Gewichtsabschnitt zu der Beschleunigungswirkrichtung entgegengesetzt verschoben und ein biegsames Teil gebogen. Ein piezoelektrischer Widerstand im Sensorteil wird gebogen und der Widerstand desselben wird verändert. Ein Widerstandsteil für den Temperaturausgleich ist auf einer Seite des biegsamen Teils angeordnet und bildet zusammen mit dem piezoelektrischen Widerstrand eine Brückenschaltung. Die Beschleunigung wird durch Messen des Widerstands des piezoelektrischen Widerstands über die Brückenschaltung erfasst.
DE-A-195 21 712 betrifft eine Beschleunigungserkennungsvorrichtung. Eine Abdeckung ist an einem Gehäusekörper angebracht, um einen hohlen Bereich zu bilden, und ein Sensorchip, der einer Beschleunigung ausgesetzt und verschoben wird, ist in diesem hohlen Bereich verbondet und befestigt. Dieser Gehäusekörperbereich hat eine ebene Stirnfläche und ist über das Innere des Gehäusekörperbereichs durch auf der Stirnfläche ausgebildete Verdrahtungen mit dem Sensorchip elektrisch verbunden. Diese Stirnfläche ist durch ein Verbindungsmittel elektrisch und mechanisch mit einer Platine verbunden, und der Gehäusekörperbereich ist im Wesentlichen senkrecht an der Platine befestigt.
Die 19 und 20 sind eine geschnittene Seitenansicht bzw. eine Vorderansicht eines herkömmlichen Beschleunigungssensors. Der herkömmliche Beschleunigungssensor umfasst einen Sensorchip 101 zum Umwandeln einer in Richtung einer empfindlichen Achse X, die parallel zu einer Platinenfläche BF einer gedruckten Schaltplatine 110 verläuft, in ein elektrisches Signal, einen als Verarbeitungsschaltung wirkenden IC-Chip 103 zum Verarbeiten des elektrischen Signals des Sensorchips 101, einen schrägen Abstandhalter 102 zum Stützen des Sensorchips 101 und ein Gehäuse 104 zum Aufnehmen des IC-Chips 103 und des schrägen Abstandhalters 102, auf welchem der Sensorchip 101 befestigt ist. Das Gehäuse 104 hat die Form eines rechteckigen Kastens und weist an seiner Unterseite eine Anbringfläche MF auf, welche an der Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 110 anzubringen ist. Die Anbring fläche MF des Gehäuses 104 ist auf einer der Außenseiten des rechteckigen Kastens vorgesehen, die unter den Außenseiten eine minimale Fläche aufweist. Mehrere Anschlüsse 106 zum Übertragen von Signalen zwischen der Außenseite und dem Sensorchip 101 und dem IC-Chip 103 sind an einem unteren Bereich der Vorder- und der Rückseite des Gehäuses 104 vorgesehen, so dass sie durch Lötmittel 111 an der Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 110 derart befestigt werden können, dass die Anbringfläche MF des Gehäuses 104 an der Platinenfläche BF und der gedruckten Schaltplatine 110 angebracht ist.
Eine in der Vorderseite des Gehäuses 104 gebildete Öffnung ist durch eine Kappe 105 abgedeckt. Pads 112 des Sensorchips 101 und Pads 114 des IC-Chips 103 sind jeweils durch Anschlussdrähte 109 mit auf der Innenseite des Gehäuses 104 ausgebildeten Pads 113 und auf der Innenseite des Gehäuses 104 ausgebildeten Pads 115 verbunden. Ferner ist ein Verdrahtungsmuster 107 zum Verbinden der Pads 113 und 115 und der Anschlüsse 106 vorgesehen.
Wie in den 21 und 22 dargestellt, weist der herkömmliche Sensorchip 101 einen sogenannten auskragenden Aufbau auf, welcher ein von einem Halbleitersubstrat gebildetes erstes Substrat 120 und ein zweites Substrat 130 aufweist, das mit der Rückseite des ersten Substrats 120 verbunden ist. Wie am besten in 23 dargestellt, ist das erste Substrat 120 mit einem Gewichtsteil 123, einem Biegeteil 122, der auf einer Hauptfläche des ersten Substrats 120 ausgebildet ist und mit einem Ende einstückig mit dem Gewichtsteil 123 verbunden ist, einem Stützteil 121 zum schwenkbaren Stützen des Gewichtsteil 123 durch den Biegeteil 122, wobei der Stützteil mit dem anderen Ende des Biegeteils 122 verbunden ist, und einem am Biegeteil 122 vorgesehenen Piezowiderstandsbereich 124 versehen. Der Piezowiderstandsbereich 124 wirkt als Sensorelement zum Erfassen der Verformung des Biegeteils 122, um einen Grad an Verformung des Biegeteils 122 in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das eine Beschleunigung wiedergibt. Das Bezugszeichen "125" in den 21 und 22 bezeichnet einen Anschlag. Durch die Auslen kung des Biegeteils 122 bei der Einwirkung einer Beschleunigung auf den Sensorchip 101 wird auch der Piezowiderstandsbereich 124 ausgelenkt, so dass sich sein Widerstandswert verändert und ein dem Widerstandswert entsprechendes Signal als die Beschleunigung ausgegeben wird.
Wie in 23 dargestellt, sollte der Sensorchip 101 der auskragenden Struktur unter einem Winkel θ in bezug auf die Senkrechte auf die Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 110 geneigt sein, so dass eine gerade Linie, welche den Schwenkpunkt B der Auslenkung des Biegeteils und den Schwerpunkt C des Gewichtsteils 123 verbindet, senkrecht zur empfindlichen Achse X, d. h. zur Einwirkrichtung der Beschleunigung, verläuft. Ist dieser Winkel θ nicht korrekt, so wird der Biegeteil 122 ausgelenkt, selbst wenn die Beschleunigung 0G beträgt, so dass die Außerachsen-Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors zunimmt, was zu einem fehlerhaften Ausgang des Beschleunigungssensors führt. Der schräge Abstandhalter 102 stützt den Sensorchip 101, um so diesen Neigungswinkel θ des Sensorchips 101 zu definieren.
Der Sensorchip 101 kann ferner einen sogenannten Aufbau mit festem Ausleger aufweisen, bei dem entgegengesetzte Enden des Gewichtsteils 123 jeweils durch zwei Stützteile 121 über zwei Biegeteile 122 fixiert sind. Da der Winkel θ in 23 null ist, ist in diesem Fall die Hauptfläche des Sensorchips 101 senkrecht zu der empfindlichen Achse Z.
Bei dem vorgenannten herkömmlichen Beschleunigungssensor ist die empfindliche Achse X im Wesentlichen senkrecht zur Hauptfläche des Sensorchips 101. Bei Erfassung einer Beschleunigung parallel zur Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 110 sollte die Anbringfläche MF des die Form eines rechteckigen Kastens aufweisenden Gehäuses 104 auf einer der Außenseiten des rechteckigen Kastens vorgesehen sein, welche unter den Außenseiten eine minimale Fläche aufweist, so dass ein unerwünschtes Neigen des Gehäuses 104 aufgrund ungenauer Anbringung wahrscheinlich erheblich wird und somit der Nachteil entstehen kann, dass die Außerachsen-Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors aufgrund der ungenauen Parallelität zwischen der Emp findlichkeitsachse X und der Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 110 groß wird.
Wie in 19 dargestellt, besteht das Gehäuse 104 aus einem mehrlagigen Keramikgehäuse, bei dem Keramikplatten 104a bis 104e aufeinander laminiert sind, so dass die Laminierflächen der Keramikplatten 104a bis 104e zur Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 110 senkrecht verlaufen. Da eine Keramikbahn in die Keramikplatten 104a bis 104e unter Verwendung eines Brechverfahrens geteilt wird, wobei es sich um ein kostengünstiges Verfahren zum Teilen der Keramikbahn in mehrere Keramikplatten mit jeweils einer gewünschten Größe handelt, werden an Stirn- und Seitenflächen des Gehäuses 104 bei denen es sich um die Teilungsflächen der Keramikplatten 104a bis 104b handelt, Grate gebildet, so dass es schwierig ist, eine genaue Ebenheit des Gehäuses 104 zu erreichen, und damit kann die unerwünschte Neigung des Gehäuses 104 aufgrund der ungenauen Anbringung groß sein, was zu der Schwierigkeit führt, dass die Außerachsen-Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors groß wird.
Wenn das Gehäuse 104 durch das mehrlagige Keramikgehäuse gebildet ist, kann ferner ein planares leitfähiges Muster mit einer für einen Drahtanschluss geeigneten Größe nur auf den Flächen des Gehäuses 104 ausgebildet werden, die parallel zu den Laminierflächen der Keramikplatten 104a bis 104e verlaufen. Wenn der Sensorchip 101 einen auskragenden Aufbau hat, bei dem die Hauptfläche, d. h. eine Drahtanschlussfläche des Sensorchips 101, nicht senkrecht zu der empfindlichen Achse X verläuft, wie zuvor beschrieben, so sind die Drahtanschlussfläche für die Pads 112 in dem Sensorchip 101 und die Drahtanschlussfläche für die Pads 113 in dem Gehäuse 104 nicht parallel zueinander, so dass die Verdrahtung der Pads 112 und 113 zwischen den Verdrahtungsflächen des Sensorchips 101 und des Gehäuses 104 erfolgen soll, welche nicht parallel zueinander sind, woraus sich der Nachteil ergibt, dass der Drahtanschluss zwischen den Pads 112 und 113 nicht zuverlässig gesichert ist.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, im Hinblick auf eine Überwindung der genannten Nachteile des Standes der Technik, einen Beschleunigungssensor zu schaffen, bei dem die Drahtanschlussfläche des Sensorchips und die Drahtanschlussfläche des Gehäuses nicht parallel zueinander verlaufen und die Zuverlässigkeit der Drahtanschlussbereiche gesichert ist.
Zur Erfüllung dieser Aufgabe der vorliegenden Erfindung umfasst ein erfindungsgemäßer Beschleunigungssensor einen Sensorchip zum Konvertieren einer Beschleunigung, die in einer parallel zu einer Schaltplatinenfläche einer gedruckten Schaltplatine verlaufenden Richtung einer Empfindlichkeitsachse aufgebracht wird, in ein elektrisches Signal, wobei der Sensorchip eine erste Drahtanschlussfläche aufweist. Ein Verdrahtungsbasisteil hält den Sensorchip und weist eine zweite und eine dritte Drahtanschlussfläche und ein auf der zweiten und der dritten Drahtanschlussfläche ausgebildetes Verdrahtungsmuster auf. Ein Gehäuse nimmt den Verdrahtungsbasisteil mit dem daran angebrachten Sensor auf und weist eine Anbringfläche, welche an der Platinenfläche der gedruckten Schaltplatine anzubringen ist, und eine vierte Verdrahtungsfläche auf, die im Wesentlichen parallel zur Befestigungsfläche verläuft. Der Verdrahtungsbasisteil ist derart an dem Gehäuse angebracht, dass die Differenz der Höhen der dritten und der vierten Drahtanschlussflächen von der Platinenfläche und der zwischen der dritten und der vierten Verdrahtungsfläche gebildete Winkel auf kleine Werte eingestellt sind, wodurch eine Verbindung des Verdrahtungsmusters auf der dritten Verdrahtungsfläche des Verdrahtungsteils mit Pads auf der vierten Verdrahtungsfläche des Gehäuses ermöglicht ist. Der Sensorchip ist derart an dem Verdrahtungsbasisteil angebracht, dass das Verdrahtungsmuster auf der zweiten Drahtanschlussfläche des Verdrahtungsbasisteils mit Pads auf der ersten Drahtanschlussfläche des Sensorchips verbindbar ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Draufsicht auf einen Beschleunigungssensor nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Seitenansicht des Beschleunigungssensors von 1.
3 ist eine Vorderansicht des Beschleunigungssensors von 1.
4 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV in 1.
5 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeils V in 1.
6 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeils VI in 5.
7 ist eine vergrößerte, horizontal geschnittene Teildarstellung von 1
8 ist eine vergrößerte Ansicht in Richtung des Pfeils VIII in 7.
9 ist eine Ansicht ähnlich 2, die insbesondere eine Abwandlung des Beschleunigungssensors von 1 darstellt.
10 ist eine fragmentarische perspektivische Darstellung eines Beschleunigungssensors nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein fragmentarischer Vertikalschnitt durch den Beschleunigungssensor von 10.
12 ist ein vergrößerter fragmentarischer Vertikalschnitt nach 11.
13 ist eine Ansicht ähnlich der 12, die insbesondere eine Abwandlung des Beschleunigungssensors von 10 darstellt.
14 ist eine fragmentarischer Vertikalschnitt durch einen Beschleunigungssensor nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine Ansicht ähnlich der 14, die insbesondere eine erste Abwandlung des Beschleunigungssensors von 14 darstellt.
16 ist eine Ansicht ähnlich der 14, die insbesondere eine zweite Abwandlung des Beschleunigungssensors von 14 zeigt.
17 ist eine fragmentarische Draufsicht auf einen Beschleunigungssensor nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
18 ist eine Ansicht ähnlich der 17, die insbesondere eine Abwandlung des Beschleunigungssensors von 17 zeigt.
19 ist eine geschnittene Seitenansicht eines bekannten Beschleunigungssensors.
20 ist eine Frontansicht des bekannten Beschleunigungssensors von 19.
21 ist eine vergrößerte Darstellung in Richtung des Pfeils XXI in 19.
22 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung entlang der Linie XXII-XXII in 21.
23 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung eines im bekannten Beschleunigungssensor nach 19 verwendeten Sensorchips.
Beste Art der Durchführung der Erfindung
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Die 1 bis 8 zeigen einen Beschleunigungssensor nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in den 1 bis 4 dargestellt, weist der Beschleunigungssensor einen Sensorchip 1 zum Umwandeln einer in Richtung einer parallel zur Platinenfläche BF einer gedruckten Leitung 10 verlaufenden Empfindlichkeitsachse X aufgebrachten Beschleunigung in ein elektrisches Signal, einen als Verarbeitungsschaltung zum Verarbeiten des elektrischen Signals des Sensorchips 1 dienenden IC-Chip 3, einen Verdrahtungsbasisteil 2 zum Stützen des Sensorchips 1 und ein Gehäuse 4 zum Aufnehmen des IC-Chips 3 und des Verdrahtungsbasisteils mit dem daran angebrachten Sensorchip 1 auf. Das Gehäuse 4 hat die Form eines rechteckigen Kastens und weist an ihrer Unterseite eine Anbringfläche MF auf, welche auf der Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10 anzubringen ist. Die Anbringfläche MF des Gehäuses 4 ist auf einer der Außenseiten des rechteckigen Kastens vorgesehen, welche von einer spezifischen Außenseite mit einer minimalen Fläche unter den Außenseiten verschieden ist.
Der Verdrahtungsbasisteil 2 ist durch eine geformte Verbindungsvorrichtung (MID) aus Harzmaterial gebildet und weist ein Verdrahtungsmuster (leitfähiges Muster) 8 zum Verbinden des Sensorchips 1 und des IC-Chips 3 auf, wie in den 1, 5 und 6 dargestellt. Wie in den 2 und 3 dargestellt, sind mehrere Anschlüsse 6 zum Übertragen von Signalen zwischen der Außenseite und dem Sensorchip 1 und dem IC-Chip 3 in einem unteren Bereich sowohl der Vorder-, als auch der Rückseite des Gehäuses 4 vorgesehen, so dass sie mittels Lötmittel an der Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10 derart angebracht werden können, dass die Anbringfläche MF des Gehäuses 4 an der Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10 angebracht ist. Wie in 4 dargestellt, ist eine in einer Oberseite des Gehäuses 4 ausgebildete Öffnung durch eine Kappe 5 abgedeckt. Es sei darauf hingewiesen, dass sämtliche Positionsangaben wie "obere", "untere" etc. auf die im Folgenden erörterten Darstellungen der 2 bis 4 beziehen.
Wie in den 5 und 6 dargestellt, sind auf einer ersten Drahtabschlussfläche F1 des Sensorchips 1 Pads 12 ausgebildet, während das Verdrahtungsmuster 8 auf einer zweiten und einer dritten Drahtanschlussfläche F2 und F3 des Verdrahtungsbasisteils 2 ausgebildet ist. Wie in 1 dargestellt, sind auf einer vierten Drahtanschlussfläche F4 des Gehäuses 4 Pads 20 ausgebildet, während Pads 19 auf einer fünften Drahtanschlussfläche F5 des IC-Chips 3 ausgebildet sind. Unter Verwendung von Verbindungsdrähten 9 wird das Verdrahtungsmuster 8 auf der zweiten Drahtanschlussfläche F2 des Verdrahtungsbasisteils 2 mit den Pads 12 des Sensorchips 1 verbunden, wie in 5 dargestellt, während nicht nur das Verdrahtungsmuster 8 auf der dritten Drahtanschlussfläche F3 des Verdrahtungsbasisteils 2 mit dem Pads 20 des Gehäuses 4 und den Pads 19 des IC-Chips 3 verbunden wird, sondern die Pads 19 des IC-Chips 3 werden mit den Pads 20 des Gehäuses 4 verbunden, wie in 1 dargestellt. Das Verdrahtungsmuster 8 auf der dritten Verdrahtungsfläche F3 des Verdrahtungsbasisteils 2 kann auch durch leitfähige Paste oder Lötmittel mit den Pads 20 des Gehäuses 4 verbunden werden.
Wie in 4 dargestellt, weist das Gehäuse 4 eine abgestufte Bodenwand mit einem unteren Stufenbereich und einem oberen Stufenbereich auf. Eine vertikale Positionierungsfläche s zum Positionieren des Verdrahtungsbasisteils 2 ist durch eine Seitenfläche des oberen Stufenbereichs des Gehäuses 4 gebildet. Eine Seitenfläche des Verdrahtungsbasisteils 2 ist derart in Kontakt mit der Positionierungsfläche S gebracht, dass der Verdrahtungsbasisteil 2 auf einer Oberseite des unteren Stufenbereichs des Gehäuses 4 positioniert ist. Der IC-Chip 3 ist auf einer ausgenommenen Oberseite des oberen Stufenbereichs des Gehäuses 4 vorgesehen.
Wie in den 7 und 8 dargestellt, weist der Sensorchip 1 ein erstes Substrat 30, das von einem Halbleitersubstrat gebildet ist und die erste Drahtanschlussfläche F1 aufweist, und ein zweites Substrat 40 auf, das mit der Rückseite des ersten Substrats 30 verbunden ist und einen freitragenden Aufbau aufweist, bei dem das erste Substrat 30 mit einem Gewichtsteil 33, einem Biegeteil 32, einem Stützteil 31 und einem Piezowiderstandsbereich 34 ausgebildet ist, derart, dass die erste Drahtanschlussfläche F1 des Sensorchips 1 nicht senkrecht zu der Empfindlichkeitsachse X verläuft. Der Piezowiderstandsbereich 34 ist an dem Biegeteil 32 angeordnet und wirkt als Erfassungselement zum Erkennen einer Verformung des Biegeteils 32, um einen Grad der Verformung des Biegeteils 32 in ein die Beschleunigung wiedergebendes elektrisches Signal umzuwandeln. Der Biegeteil 32 ist auf der ersten Drahtanschlussfläche F1 des ersten Substrats 30 ausgebildet und weist ein einstückig mit dem Gewichtsteil 33 verbundenes Ende auf. Der Stützteil 31 ist einstückig mit dem anderen Ende des Biegeteils 32 gekoppelt, um den Gewichtsteil 33 über den Biegeteil 32 zu stützen. Der Sensorchip 1 ist durch den Verdrahtungsbasisteil 2 derart gestützt, dass eine den Schwenkpunkt B der Auslenkung des Biegeteils 32 und den Schwerpunkt C des Gewichtsteils 33 verbindende Gerade senkrecht zur Empfindlichkeitsachse X und parallel zur Platinenfläche BF der gedruckten Schaltungsplatine 10 verläuft, so dass ein von dem Stützteil 31, dem Biegeteil 32 und dem Gewichtsteil 33 gebildeter Ausleger parallel zur Platinenfläche BF der gedruckten Schaltungsplatine 10 verläuft.
Der Verdrahtungsbasisteil 2 ist an dem Gehäuse 4 derart angebracht, dass eine Höhendifferenz zwischen der dritten und der vierten Drahtanschlussfläche F3 und F4 von der Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10 und ein zwischen der dritten und der vierten Drahtanschlussfläche F3 und F4 kleine Werte aufweisen, so dass ein Verbinden des Verdrahtungsmusters 8 auf der dritten Drahtanschlussfläche F3 des Verdrahtungsbasisteils 2 mit den Pads 20 der vierten Drahtanschlussfläche F4 des Gehäuses 4 möglich ist. Bei diesem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die dritte Drahtanschlussfläche F3 des Verdrahtungsbasisteils 2 und die vierte Drahtanschlussfläche F4 des Gehäuses 4 im Wesentlichen in Flucht miteinander und parallel zueinander. Ferner sind die vierte Drahtanschlussfläche F4 des Gehäuses 4 und die fünfte Drahtanschlussfläche F5 des IC-Chips 3 im Wesentlichen in Flucht miteinander und zueinander parallel.
Der Sensorchip 1 ist an dem Verdrahtungsbasisteil 2 derart angebracht, dass das Verdrahtungsmuster 8 auf der zweiten Drahtanschlussfläche F2 des Verdrahtungsbasisteils 2 mit den Pads 12 auf der ersten Drahtanschlussfläche F1 des Sensorchips 1 verbindbar. Bei diesem in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die erste Drahtanschlussfläche F1 des Sensorchips 1 und die zweite Drahtanschlussfläche F2 des Verdrahtungsbasisteils 2 in Flucht miteinander und zueinander parallel.
Selbst wenn die erste Drahtanschlussfläche F1 des Sensorchips 1 nicht parallel zu der vierten Drahtanschlussfläche F4 des Gehäuses 4 und der fünften Drahtanschlussfläche F5 des IC-Chips 3 ist, ermöglichen daher die zweite und die dritte Drahtanschlussfläche F2 und F3 des Verdrahtungsbasisteils 2 eine stabile Drahtverbindung zwischen dem Sensorchip 1, dem Gehäuse 4 und dem IC-Chip 3, indem zwei einander benachbarte der ersten bis fünften Drahtanschlussflächen F1 bis F5 zueinander parallel und im Wesentlichen miteinander fluchtend ausgebildet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Drahtanschlussfläche F1 des Sensorchips 1 nicht parallel zu der vierten Drahtanschlussfläche F4 des Gehäuses 4 und der fünften Drahtanschlussfläche F5 des IC-Chips 3, jedoch ist die zweite Drahtanschlussfläche F2 des Verdrahtungsbasisteils 2 parallel zu der ersten Drahtanschlussfläche F1 des Sensorchips 1 und die dritte Drahtanschlussfläche F3 ist parallel zu der vierten Drahtanschlussfläche F4 des Gehäuses 4 und der fünften Drahtanschlussfläche F5 des IC-Chips 3, so dass der Drahtanschluss zwischen den beiden benachbarten parallelen Flächen der ersten bis fünften Drahtanschlussflächen F1 bis F5 in sehr zuverlässiger Weise hergestellt werden kann.
Bei einem in den 19 und 20 dargestellten Beschleunigungssensor verläuft die Empfindlichkeitsachse X im Wesentlichen senkrecht zu einer Draht anschlussfläche eines Sensorchips 101. Um bei dem bekannten Beschleunigungssensor die Empfindlichkeitsachse X parallel zur Platinenfläche BF einer gedruckten Schaltungsplatine 110 zu machen, sollte daher eine Anbringfläche MF eines die Form eines rechteckigen Kastens aufweisenden Gehäuses 104 auf einer der Außenflächen des rechteckigen Kastens vorgesehen sein, die eine minimale Fläche unter den Außenflächen aufweist.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel jedoch die erste Drahtanschlussfläche F1 des Sensorchips 1 nicht erforderlicherweise parallel zur vierten Drahtanschlussfläche F4 des Gehäuses 4 und der fünften Drahtanschlussfläche F5 des IC-Chips 3, welche parallel zur Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10 verlaufen, sein muss, ist es nicht erforderlich, dass die erste Drahtanschlussfläche F1 des Sensorchips 1 parallel zur Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10 verläuft. Wie in 1 dargestellt, ist daher die erste Drahtanschlussfläche F1 des Sensorchips 1 senkrecht zur Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10 ausgerichtet. Daher kann die Anbringfläche MF des die Form eines rechteckigen Kastens aufweisenden Gehäuses 4 auf einer der Außenflächen des rechteckigen Kastens vorgesehen sein, welche von einer bestimmten Außenfläche verschieden ist, die eine Mindestfläche unter den Außenflächen aufweist, so dass eine unerwünschte Neigung des Sensorchips 1 aufgrund der ungenauen Anbringung verringert wird und so die Außerachsen-Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors reduziert werden kann.
Da ferner der Verdrahtungsbasisteil 2 durch die geformte Verbindungsvorrichtung (MID) aus Harzmaterial gebildet ist, kann der Verdrahtungsbasisteil 2 hochgenau geformt werden, indem die Genauigkeit der Gussform erhöht wird, so dass eine unerwünschte Neigung des Sensorchips 1 aufgrund einer ungenauen Anbringung weiter verringert wird, und so die Außerachsen-Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors weiter verringert werden kann. Das Gehäuse 4 ist durch ein Formteil aus Harz- oder Keramikmaterial gebildet und auf der Oberfläche mit den Pads 20 und einem Verdrahtungsmuster ausgebildet.
Der Verdrahtungsbaisteil 2 kann auch aus Keramik oder Glas bestehen. Da der Wärmeausdehnungskoeffizient des Verdrahtungsbasisteils 2 ähnlich demjenigen des Siliziums ist, aus dem der Sensorchip 1 und der IC-Chip 3 bestehen, wird in diesem Fall die zwischen dem Verdrahtungsbasisteil 2 und dem Sensorchip 1 sowie dem IC-Chip 3 aufgebrachte thermische Belastung reduziert und die Funktionszuverlässigkeit des Beschleunigungssensors kann somit gewährleistet werden.
9 zeigt einen Beschleunigungssensor, der eine Abwandlung des Beschleunigungssensors von 1 darstellt. Bei diesem Beschleunigungssensor werden mehrere gebogene Leiter 7 anstelle der Anschlüsse 6 des Beschleunigungssensors von 1 verwendet, und die gekrümmten Biegungsbereiche der Leiter 7 dienen der Entlastung des Lötmittels 11, um so die Zuverlässigkeit des Lötmittels 11 zu gewährleisten.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Die 10 bis 12 zeigen einen Beschleunigungssensor nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Wie in 12 dargestellt, weist der Sensorchip 1 ein durch ein Halbleitersubstrat gebildetes und die erste Drahtanschlussfläche F1 aufweisendes erstes Substrat 50 und ein zweites Substrat 60 auf, das mit der Rückseite des ersten Substrats 50 verbunden ist und einen freitragenden Aufbau aufweist, bei dem das erste Substrat 50 mit einem Stützteil 51, einem Biegeteil 52, einem Gewichtsteil 53 und einem Piezowiderstandsbereich 54 versehen ist, so dass die erste Drahtanschlussfläche F1 des Sensorchips 1 wie bei dem Beschleunigungssensor von 1 nicht senkrecht zu der Empfindlichkeitsachse X verläuft. Der Piezowiderstandsbereich 54 ist an dem Biegeteil 52 angeordnet und dient als Erfassungselement zum Erkennen der Verformung des Biegeteils 52, um den Grad der Verformung des Biegeteils 52 in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das die Beschleunigung wiedergibt. Der Biegeteil 52 ist auf der ersten Drahtanschlussfläche F1 des ersten Substrats 50 ausgebildet und weist ein einstückig mit dem Gewichtsteil 53 verbundenes Ende auf. Der Stützteil 51 ist einstückig mit dem anderen Ende des Biegeteils 52 verbunden, um den Gewichtsteil 53 über den Biegeteil 52 zu stützen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Sensorchip 1 durch den Verdrahtungsbasisteil 2 derart gestützt, dass eine gerade Linie, welche den Auslenkungsdrehpunkt B des Biegeteils und den Schwerpunkt C des Gewichtsteils 53 verbindet, nicht nur senkrecht zur Empfindlichkeitsachse X, wie im ersten Ausführungsbeispiel der Fall, sondern, im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel, auch senkrecht zu der Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10 verläuft. Wie in der 11 dargestellt, ist ferner das Gehäuse 4 durch ein mehrlagiges Keramikgehäuse gebildet, bei dem Keramikplatten 4a bis 4f derart aufeinander laminiert sind, dass die Laminierflächen der Keramikplatten 4e bis 4f parallel zur Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10 verlaufen. Da die übrige Konstruktion des Beschleunigungssensors derjenigen des Beschleunigungssensors nach dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich ist, wird die diesbezügliche Beschreibung aus Gründen der Knappheit verkürzt.
Da der Sensorchip 1 von dem Verdrahtungsbasisteil 2 derart gestützt ist, dass die gerade Linie, welche den Auslenkungsdrehpunkt B des Biegeteils 52 und den Schwerpunkt C des Gewichtsteils 53 miteinander verbindet, wie zuvor beschrieben senkrecht zur Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10 verläuft, ist die Lastverteilung des Biegeteils 52 und des Stützteils 51 in bezug auf die gerade Linie, welche den Auslenkungsdrehpunkt B des Biegeteils 52 und den Schwerpunkt C des Gewichtsteils 53 miteinander verbindet, symmetrisch, so dass die Außerachsen-Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors verringert und somit die Funktionszuverlässigkeit des Beschleunigungssensors erhöht ist.
Das Gehäuse 4 hat die Form eines rechteckigen Kastens und die Keramikplatte 4f weist die Anbringfläche MF auf, wie in 11 dargestellt. Die Anbringfläche MF des Gehäuses 4 ist auf einer der Außenflächen des rechteckigen Kastens vorgesehen, die von der bestimmten Außenfläche mit der minimalen Flä che unter den Außenseiten verschieden ist. Da die Laminierflächen der Keramikplatten 4a bis 4f eine hochgenaue Parallelität und Ebenheit aufweisen, ist eine unerwünschte Neigung des Sensorchips 1 aufgrund der ungenauen Anbringung verringert und somit kann die Außerachsen-Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors verringert werden. Das Gehäuse 4 hat eine gestufte Bodenwand mit einem unteren Stufenbereich, welcher durch die Keramikplatte 4f gebildet ist, und einem oberen Stufenbereich, welcher durch die Keramikplatten 4b bis 4e gebildet ist. Eine vertikale Positionierungsfläche S zum Positionieren des Verdrahtungsbasisteils 2 ist durch Seitenflächen der Keramikplatten 4b bis 4e definiert. Eine Seitenfläche des Verdrahtungsbasisteils 2 ist derart in Kontakt mit der Positionierungsfläche S gebracht, dass der Verdrahtungsbasisteil 2 auf einer Oberseite des unteren Stufenbereichs des Gehäuses 4 positioniert ist. Der IC-Chip 3 ist auf einer Oberseite des oberen Stufenbereichs des Gehäuses 4 positioniert.
Da die Kappe 5 aus Keramik besteht, hat die Kappe 5 einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der gleich demjenigen des aus Keramik bestehenden Gehäuses 4 ist, so dass die Zuverlässigkeit der Abdichtung zwischen dem Gehäuse 4 und der Kappe 5 gesichert ist. Die Kappe 5 kann jedoch auch aus Metall wie Covar, 42 Legierung oder dergleichen bestehen. Da in diesem Fall der Unterschied zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Kappe 5 und des aus Keramik bestehenden Gehäuses 4 gering ist, ist die zuverlässige Abdichtung zwischen dem Gehäuse 4 und der Kappe gewährleistet und die Leistung der Geräuschabschirmung zwischen dem Gehäuse 4 und der Kappe 5 kann erhöht werden.
13 zeigt einen Beschleunigungssensor, bei dem es sich um eine Abwandlung des Beschleunigungssensors von 10 handelt. Bei diesem Beschleunigungssensor weist der Sensorchip 1 ein erstes Substrat 70, das von einem Halbleitersubstrat gebildet ist und die erste Drahtanschlussfläche F1 aufweist, und ein zweites Substrat 80 auf, das mit der Rückseite des ersten Substrats 70 verbunden ist und einen Aufbau nach Art eines festen Trägers aufweist, wobei entgegengesetzte Enden eines Gewichtsteils 73 jeweils durch zwei Stützteile 71 über zwei Biegeteile 72 in dem ersten Substrat 70 fixiert sind. Ein Piezowiderstandsteil 74 ist auf der ersten Drahtanschlussfläche F1 an dem Biegeteil 72 angeordnet und dient als Erfassungselement zum Erkennen der Verformung des Biegeteils 72, um den Grad der Verformung des Biegeteils 72 in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das die Beschleunigung wiedergibt. Der Sensorchip 1 ist von dem Verdrahtungsbasisteil 2 derart gestützt, dass die erste Drahtanschlussfläche F1 des Sensorchips 1 senkrecht zur Empfindlichkeitsachse X, d. h. der Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10, verläuft.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
14 zeigt einen Beschleunigungssensor nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beschleunigungssensor weist der Sensorchip 1 den gleichen freitragenden Aufbau auf wie der Beschleunigungssensor von 1. Der Beschleunigungssensor von 14 weist daher die Ausbildung gemäß 7 auf, wobei die erste Drahtanschlussfläche F1 des Sensorchips 1 nicht senkrecht zu der Empfindlichkeitsachse X verläuft und die gerade Linie, welche den Auslenkungsdrehpunkt B des Biegeteils 32 und den Schwerpunkt C des Gewichtsteils 33 verbindet, zu der Empfindlichkeitsachse X senkrecht und zur Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10 parallel verläuft, d. h. der von dem Stützteil 31, dem Biegeteil 32 und dem Gewichtsteil 33 gebildete Ausleger ist parallel zur Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10.
In 14 ist das Gehäuse 4 durch ein mehrlagiges Keramikgehäuse gebildet, bei dem Keramikplatten 4a bis 4f derart aufeinander laminiert sind, das die Laminierflächen der Keramikplatten 4e bis 4f parallel zur Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10 verlaufen. Das Gehäuse 4 weist eine gestufte Bodenwand mit einem von der Keramikplatte 4f gebildeten unteren Stufenbereich und einem von den Keramikplatten 4c bis 4e gebildeten unteren Stufenbereich auf. Eine vertikale Positionierungsfläche S zum Positionieren des Verdrahtungsbasisteils 2 ist durch die Seitenflächen der Keramikplatten 4c bis 4e definiert. Eine Seitenfläche des Verdrahtungsbasisteils 2 ist in Kontakt mit der Positionierungsfläche S gebracht, so dass der Verdrahtungsbasisteil 2 auf der Oberseite des unteren Stufenbereichs des Gehäuses 4 positioniert ist. Der IC-Chip 3 ist auf der Oberseite des oberen Stufenbereichs des Gehäuses 4 positioniert. Da die Keramikplatten 4a bis 4f unter Verwendung einer Form hergestellt werden, ist die Maßgenauigkeit der Positionierungsfläche S hoch, so dass die Außerachsen-Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors verringert werden kann.
15 zeigt einen Beschleunigungssensor, bei dem es sich um eine erste Abwandlung des Beschleunigungssensors von 14 handelt. Bei diesem Beschleunigungssensor steht eine Seitenfläche der Keramikplatte 4e, welche zum Stützen des Verdrahtungsbasisteils 2 auf der Keramikplatte 4f positioniert ist, weiter horizontal einwärts vor, als diejenigen der Keramikplatten 4c und 4d, so dass die Positionierungsfläche S nur durch die Seitenfläche der Keramikplatte 4e gebildet ist. Da in 15 nur die Keramikplatte 4e die Positionierungsfläche S bildet, ist die Anzahl der Keramikplatten zur Bildung der Positionierungsfläche S von drei in 14 auf eine verringert, so dass es möglich ist, den Positionierungsfehler des Sensorchips 1 aufgrund einer fehlerhaften Laminierung der Keramikplatten bei der Bildung der Positionierungsfläche S zu verringern.
16 zeigt einen Beschleunigungssensor, bei dem es sich um eine zweite Abwandlung des Beschleunigungssensors von 14 handelt. Bei diesem Beschleunigungssensor steht eine Seitenfläche der Keramikplatte 4c zum Stützen des IC-Chips 3 weiter horizontal nach innen vor, als diejenigen der Keramikplatten 4d und 4e, so dass die Positionierungsfläche S nur durch die Seitenfläche der Keramikplatte 4c definiert ist. Der Verdrahtungsbasisteil 2 ist durch Kleber 15 an der Keramikplatte 4f befestigt. Der Kleber 15, der aus der Keramikplatte 4f und dem Verdrahtungsbasisteil 2 ausgelaufen ist, kann in einen Raum zwischen den Keramikplatten 4c bis 4f und dem Verdrahtungsbasisteil 2 laufen. Es ist daher möglich, die durch die Entstehung von Spannungen beim Aufwärtskriechen des Klebers 15 über die Keramikplatte 4c hinaus erzeugte Verschlechterung der Eigenschaften des Beschleunigungssensors zu verringern.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
17 zeigt einen Beschleunigungssensor nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beschleunigungssensor ist der Verdrahtungsbasisteil 2 des Beschleunigungssensors von 1 durch eine zweite gedruckte Schaltplatine 2a gebildet. Da der übrige Aufbau des Beschleunigungssensors ähnlich demjenigen des Beschleunigungssensors von 1 ist, sei die Beschreibung aus Gründen der Knappheit verkürzt.
In 17 ist die gedruckte Schaltplatine 2a zum Stützen des Sensorchips 1 auf der Oberseite der Bodenwand des aus Keramik bestehenden Gehäuses 4 vorgesehen, und der Sensorchip 1 ist auf einer Fläche der gedruckten Schaltplatine 2a angebracht. Mehrere Durchgangslöcher 16 sind in der Oberseite der gedruckten Schaltplatine 2a vorgesehen, und in dem Gehäuse 4 ist ein leitfähiges Muster 18 ausgebildet. Der Sensorchip 1 ist mit dem leitfähigen Muster 18 des Gehäuses 4 über die Durchgangslöcher 16 durch Ag-Paste 17 verbunden. Das leitfähige Muster 18 ist ferner mit dem IC-Chip 3 durch die Verbindungsdrähte 9 verbunden. Anstelle der Ag-Paste 17 kann auch Lötmittel verwendet werden.
18 zeigt einen Beschleunigungssensor, bei dem es sich um eine Abwandlung des Beschleunigungssensors von 17 handelt. Bei diesem Beschleunigungssensor ist der Sensorchip 1 mit dem leitfähigen Muster 18 des Gehäuses 4 durch Verbondungsdrähte 9a durch die Durchgangslöcher 16 hindurch verbunden.
Da die Durchgangslöcher 16 der gedruckten Schaltplatine 2a durch Metallisieren in einer Richtung gebildet werden können, kann die gedruckte Schaltplatine 2a mit geringen Kosten hergestellt werden.
Der Aufbau des Sensorchips 1 mit festem Träger wird vorliegend nur bei der Abwandlung (13) des zweiten Ausführungsbeispiels verwendet, kann jedoch selbstverständlich auch auf das erste, das dritte und das vierte Ausführungsbeispiel Anwendung finden. In diesem Fall verläuft die erste Drahtanschlussfläche F1 des Sensorchips 1 senkrecht zur Empfindlichkeitsachse X, wie in 13 dargestellt.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich, sind die folgenden deutlichen Auswirkungen (1) bis (15) eines Beschleunigungssensors nach den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erreichbar.

(1) Durch das Vorsehen des Verdrahtungsbasisteils zwischen dem Gehäuse und dem Sensorchip ist die Position und die Ausrichtung der ersten Drahtanschlussfläche des Sensorchips in bezug auf das Gehäuse frei wählbar. Da nicht nur der Verdrahtungsbasisteil an dem Gehäuse derart angebracht ist, dass die Höhendifferenz zwischen der dritten und der vierten Drahtanschlussfläche von der Platinenfläche der gedruckten Schaltplatine und der zwischen der dritten und der vierten Drahtanschlussfläche mit kleinen Werten gewählt sind, wodurch das Verdrahtungsmuster auf der dritten Drahtanschlussfläche des Verdrahtungsbasisteils mit Pads auf der vierten Drahtanschlussfläche des Gehäuses verbindbar ist, sondern der Sensorchip auch derart auf dem Verdrahtungsbasisteil angebracht ist, dass das Verdrahtungsmuster auf der zweiten Drahtanschlussfläche mit Pads auf der ersten Drahtanschlussfläche des Sensorchips verbunden werden kann, ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Verdrahtung zwischen dem Verdrahtungsbasisteil und dem Gehäuse und zwischen dem Verdrahtungsbasisteil und dem Sensorchip zu gewährleisten.
(2) Da das Gehäuse die Form eines rechteckigen Kastens hat und die Anbringfläche des Gehäuses auf einer der Außenseiten des rechteckigen Kastens vorgesehen ist, welche von einer bestimmten Außenseite, die eine minimale Fläche unter den Außenseiten aufweist, verschieden ist, kann eine unerwünschte Neigung des Sensorchips, die durch das ungenaue Anbringen desselben be wirkt wird, verringert werden, wodurch die Außerachsen-Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors verringert werden kann.
(3) Da das Verdrahtungsmuster auf der zweiten Drahtanschlussfläche des Verdrahtungsbasisteils mit den Pads auf der ersten Drahtanschlussfläche des Sensorchips durch Verbondungsdrähte verbunden ist, während das Verdrahtungsmuster auf der dritten Drahtanschlussfläche des Verdrahtungsbasisteils mit den Pads auf der vierten Drahtanschlussfläche des Gehäuses durch leitfähige Paste oder Lötmittel verbunden ist, kann die Verdrahtung zwischen dem Verdrahtungsbasisteil und dem Sensorchip und zwischen dem Verdrahtungsbasisteil und dem Gehäuse stabil durchgeführt werden.
(4) Da der gebogene Leiter zum Übertragen von Signalen zwischen dem Sensorchip und der Außenseite an der gedruckten Schaltplatine und dem Gehäuse befestigt ist, dient der gebogene Bereich des Leiters der Spannungsentlastung des Lötmittels, um so die Zuverlässigkeit der Lötverbindung zu gewährleisten.
(5) Da der Verdrahtungsbasisteil aus einem Harzmaterial besteht, kann der Verdrahtungsbasisteil hochgenau geformt werden, indem die Genauigkeit der Gussform erhöht wird, so dass eine unerwünschte Neigung des Sensorchips, die durch das ungenaue Anbringen desselben bewirkt wird, weiter verringert werden kann, wodurch die Außerachsen-Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors ebenfalls weiter verringert werden kann.
(6) Da der Verdrahtungsbasisteil aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, der ähnlich demjenigen des Sensorchips ist, wird die zwischen dem Verdrahtungsbasisteil und dem Sensorchip aufgebrachte Wärmebelastung reduziert, so dass die Funktionszuverlässigkeit des Beschleunigungssensors gewährleistet werden kann.
(7) Da das Erfassungselement zum Umwandeln der Beschleunigung in das elektrische Signal auf der ersten Drahtabschlussfläche des Sensorchips vorgesehen ist und die Empfindlichkeitsachse senkrecht zu der ersten Drahtan schlussfläche des Sensorchips verläuft, kann ein Sensorchip mit einem Aufbau nach Art eines festen Trägers verwendet werden.
(8) Da der Sensorchip ein aus einem Halbleitersubstrat gebildetes und die erste Drahtanschlussfläche aufweisendes erstes Substrat und ein mit der Rückseite des ersten Substrat verbundenes zweites Substrat aufweist und freitragend ausgebildet ist, wobei das erste Substrat mit einem Gewichtsteil, einem Biegeteil, einem Stützteil und einem Erfassungselement ausgebildet ist, wobei der Biegeteil auf der ersten Drahtanschlussfläche ausgebildet ist und ein einstückig mit dem Gewichtsteil verbundenes Ende aufweist, der Stützteil einstückig mit dem anderen Ende des Biegeteils verbunden ist, um den Gewichtsteil über den Biegeteil schwenkbar zu stützen, und das Erfassungselement an dem Biegeteil angeordnet ist und die Verformung des Biegeteils erkennt, um so die Verformung des Biegeteils in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das die Beschleunigung wiedergibt, derart dass eine gerade Linie, welche den Schwerpunkt des Gewichtsteils und den Auslenkungsdrehpunkt des Biegeteils verbindet, senkrecht zur Platinenfläche der gedruckten Schaltplatine verläuft, wobei die Belastungsverteilung des Biegeteils und des Stützteils in dem Sensorchip des freitragenden Typs in bezug auf die gerade Linie, welche den Schwerpunkt des Gewichtsteils und den Auslenkungsdrehpunkt des Biegeteils verbindet, symmetrisch ist, so dass die Außerachsen-Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors verringert ist, wodurch die Funktionszuverlässigkeit des Beschleunigungssensors erhöht wird.
(9) Da das Gehäuse aus mehreren Keramikplatten besteht, die aufeinander laminiert sind, so dass Laminierflächen der Keramikplatten parallel zu der Platinenfläche der gedruckten Schaltplatine sind, ist die an der Platinenfläche der gedruckten Schaltplatine anzubringende Anbringfläche durch eine der Laminierflächen der Keramikplatten gebildet, und die Parallelität sowie die Ebenheit gegenüberliegender Laminierflächen jeder der Keramikplatten ist hochgenau, so dass eine unerwünschte Neigung des Sensorchips, die durch das ungenaue Anbringen desselben bewirkt wird, verringert werden kann, wodurch die Außerachsen-Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors ebenfalls verringert werden kann.
(10) Da die Öffnung in einer Fläche des Gehäuses ausgebildet und von der aus Metall bestehenden Kappe bedeckt ist, ist die Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Kappe und des aus Keramik bestehenden Gehäuses gering, so dass die Zuverlässigkeit der Dichtung zwischen der Kappe und dem Gehäuse gewährleistet und die Geräuschabschirmungsleistung zwischen der Kappe und dem Gehäuse erhöht werden kann.
(11) Da der Verdrahtungsbasisteil in Kontakt mit der durch die Seitenflächen der Keramikplatten gebildeten Positionierungsfläche gebracht ist, um so in dem Gehäuse positioniert zu werden, kann die Außerachsen-Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors reduziert werden, indem der Verdrahtungsbasisteil in Kontakt mit einer sehr hohen Maßgenauigkeit gearbeiteten Positionierungsfläche gebracht wird.
(12) Da die Seitenfläche eines Bereichs der Keramikplatten weiter in das Innere des Gehäuses ragt, als diejenigen der übrigen Keramikplatten, so dass sie als die Positionierungsfläche wirkt, kann ein Positionierungsfehler des Verdrahtungsbasisteils aufgrund eines Laminierungsfehlers der Keramikplatten reduziert werden, und somit kann die Außerachsen-Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors verringert werden.
(13) Da der Verdrahtungsbasisteil auf eine bestimmte der Keramikplatten platziert wird und mindestens eine der Keramikplatten zwischen den Bereich der Keramikplatten und die bestimmte Keramikplatte gefügt ist, kann ein durch einen Laminierungsfehler der Keramikplatten verursachter Positionierungsfehler des Verdrahtungsbasisteils reduziert und somit die Außerachsen-Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors verringert werden. Wenn darüber hinaus der Verdrahtungsbasisteil durch Kleber an der Keramikplatte befestigt ist, kann der aus der Keramikplatte und dem Verdrahtungsbasisteil ausgelaufene Kleber in den zwischen den Keramikplatten und dem Verdrahtungsbasis teil gebildeten Raum laufen, so dass es möglich ist, die Beeinträchtigung der Eigenschaften des Beschleunigungssensors, die durch das Erzeugen von Belastungen durch das unerwünschte Aufwärtskriechen des Klebers verursacht sind, zu verringern.
(14) Da der Verdrahtungsbasisteil durch die zweite gedruckte Schaltplatine gebildet ist, die an ihrer Endseite die Durchgangslöcher aufweist, und das Verdrahtungsmuster der zweiten gedruckten Schaltplatine mit den Pads des Gehäuses durch die leitfähige Paste oder das Lötmittel durch die Durchgangslöcher hindurch verbunden ist, können die Durchgangslöcher der zweiten gedruckten Schaltplatine durch Metallisieren in eine Richtung gebildet werden, weshalb das Verdrahtungsbasisteil mit geringen Kosten hergestellt werden kann.
(15) Da der Verdrahtungsbasisteil durch die zweite gedruckte Schaltplatine gebildet ist, die an ihrer Endseite die Durchgangslöcher aufweist, und das Verdrahtungsmuster der zweiten gedruckten Schaltplatine mit den Pads des Gehäuses durch die Verbondungsdrähte durch die Durchgangslöcher hindurch verbunden ist, können die Durchgangslöcher der zweiten gedruckten Schaltplatine durch Metallisieren in eine Richtung gebildet werden, weshalb das Verdrahtungsbasisteil mit geringen Kosten hergestellt werden kann.

Claims

Beschleunigungssensor mit: einem Sensorchip (1) zum Konvertieren einer Beschleunigung, die in einer parallel zu einer Schaltplatinenfläche (BF) einer gedruckten Schaltplatine (10) verlaufenden Richtung einer Empfindlichkeitsachse (X) aufgebracht wird, in ein elektrisches Signal, wobei der Sensorchip (1) eine erste Drahtanschlussfläche (F1) aufweist; einem Gehäuse (4), das den Sensorchip (1) aufnimmt und eine Anbringfläche (MF) zum Anbringen auf der Schaltplatinenfläche (BF) der gedruckten Schaltplatine (10) und eine im Wesentlichen parallel zu der Anbringfläche (MF) verlaufende vierte Drahtanschlussfläche (F4) aufweist; wobei die Drahtanschlussfläche (F1) des Sensorchips (1) und die Drahtanschlussfläche (F4) des Gehäuses (4) nicht parallel zueinander verlaufen; dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Verdrahtungsbasisteil (2) mit dem darauf angebrachten Sensorchip (1) aufnimmt; wobei der Verdrahtungsbasisteil (2) den Sensorchip (1) hält und eine zweite (F2) und eine dritte (F3) Drahtanschlussfläche und ein auf der zweiten (F2) und der dritten (F3) Drahtanschlussfläche ausgebildetes Verdrahtungsmuster (8) aufweist; wobei der Verdrahtungsbasisteil (2) derart an dem Gehäuse (4) angebracht ist, dass die dritte (F3) und die vierte (F4) Drahtanschlussfläche parallel zueinander verlaufen und dass es eine Differenz zwischen den Höhen der dritten (F3) und der vierten (F4) Drahtanschlussfläche von der Schaltplatinenfläche (BF) der gedruckten Schaltplatine (10) ermöglicht, das Verdrahtungsmuster (8) auf der dritten Drahtanschlussfläche (F3) des Verdrahtungsbasisteils (2) mit Pads auf der vierten Drahtanschlussfläche (F4) des Gehäuses (4) zu verbinden; wobei der Sensorchip (1) derart an dem Verdrahtungsbasisteil (2) angebracht ist, dass die erste Drahtanschlussfläche (F1) des Sensorchips (1) und die zweite Drahtanschlussfläche (F2) des Verdrahtungsbasisteils (2) parallel zueinander verlaufen und dass das Verdrahtungsmuster (8) auf der zweiten Drahtanschlussfläche (F2) des Verdrahtungsbasisteils (2) mit Pads (12) auf der ersten Drahtanschlussfläche (F1) des Sensorchips (1) verbindbar ist.
Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, bei dem das Gehäuse (4) die Form eines rechteckigen Kastens aufweist und die Anbringfläche (MF) des Gehäuses (4) auf einer andere Außenfläche des rechteckigen Kastens als einer spezifischen Außenfläche mit einem Mindestbereich in den Außenflächen vorgesehen ist.
Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, bei dem das Verdrahtungsmuster (8) auf der zweiten Drahtanschlussfläche (F2) des Verdrahtungsbasisteils (2) durch Verbonden von Drähten mit den Pads (12) auf der ersten Drahtanschlussfläche (F1) des Sensorchips (1) verbunden ist, während das Verdrahtungsmuster (8) auf der dritten Drahtanschlussfläche (F3) des Verdrahtungsbasisteils (2) über eine leitende Paste oder ein leitendes Lötmittel mit den Pads (20) auf der vierten Drahtanschlussfläche (F4) des Gehäuses (4) verbunden ist.
Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, bei dem ein gebogener Leiter (7) zum Übertragen von Signalen zwischen dem Sensorchip (1) und der Umgebung an der gedruckten Schaltplatine (10) und dem Gehäuse (4) befestigt ist.
Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, bei dem der Verdrahtungsbasisteil (2) aus Harzmaterial hergestellt ist.
Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, bei dem der Verdrahtungsbasisteil (2) aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt ist, der dem des Sensorchips (1) im Wesentlichen gleich ist.
Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, bei dem ein Erfassungselement zum Konvertieren der Beschleunigung in das elektrisches Signal auf der ersten Drahtanschlussfläche (F1) des Sensorchips (1) vorgesehen ist und die Empfindlichkeitsachse (X) rechtwinklig zu der ersten Drahtanschlussfläche (F1) des Sensorchips (1) verläuft.
Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, bei dem der Sensorchip (1) ein erstes Substrat (30, 50, 70), das von einem Halbleitersubstrat gebildet ist und die erste Drahtanschlussfläche (F1) aufweist, und ein zweites Substrat (40, 60, 80) aufweist, das mit der Rückfläche des ersten Substrats (30, 50, 70) verbunden ist und eine freitragende Konstruktion aufweist, bei der das erste Substrat (30, 50, 70) mit einem Gewichtsteil (33, 53, 73), einem Biegeteil (32, 52, 72), einem Halteteil (31, 51, 71) und einem Erfassungselement (34, 54, 74) ausgebildet ist; wobei der Biegeteil (32, 52, 72) auf der ersten Drahtanschlussfläche (F1) ausgebildet ist und dessen eines Ende einstückig mit dem Gewichtsteil (33, 53, 73) gekoppelt ist und der Halteteil (31, 51, 71) einstückig mit dem anderen Ende des Biegeteils (32, 52, 72) gekoppelt ist, um den Gewichtsteil (33, 53, 73) über den Biegeteil (32, 52, 72) schwenkbar zu halten, und das Erfassungselement (34, 54, 74) an dem Biegeteil (32, 52, 72) angeordnet ist und eine Verformung des Biegeteils (32, 52, 72) de tektiert, um die Verformung des Biegeteils (32, 52, 72) derart in das die Beschleunigung repräsentierende elektrische Signal zu konvertieren, dass eine das Zentrum (C) der Schwerkraft des Gewichtsteils (33, 53, 73) und die Drehachse (3) der Biegung des Biegeteils (32, 52, 72) verbindende gerade Linie rechtwinklig zu der Schaltplatinenfläche (BF) der gedruckten Schaltplatine (10) verläuft.
Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, bei dem das Gehäuse (4) aus mehreren Keramikplatten (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f) gebildet ist, die derart miteinander laminiert sind, dass die Laminierungsflächen der Keramikplatten parallel zu der Schaltplatinenfläche der gedruckte Schaltplatine (10) verlaufen.
Beschleunigungssensor nach Anspruch 9, bei dem eine Öffnung in einer Fläche des Gehäuses (4) ausgebildet und mit einer Kappe (5) aus Metall abgedeckt ist.
Beschleunigungssensor nach Anspruch 9, bei dem der Verdrahtungsbasisteil (2) zwecks Positionierung in dem Gehäuse (4) mit einer von Seitenflächen der Keramikplatten (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f) begrenzten Positionierfläche (S) in Kontakt gebracht ist.
Beschleunigungssensor nach Anspruch 11, bei dem eine Seitenfläche eines Teils der Keramikplatten (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f) weiter in das Gehäuse (4) ragt als diejenigen der übrigen Keramikplatten (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f), um als Positionierfläche (S) zu fungieren.
Beschleunigungssensor nach Anspruch 12, bei dem der Verdrahtungsbasisteil (2) auf einer spezifischen einen der Keramikplatten (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f) platziert ist und mindestens eine der Keramikplatten (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f) zwischen dem Teil der Keramikplatten (4a, 4b,4c, 4d, 4e, 4f) und der spezifischen einen der Keramikplatten angeordnet ist.
Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, bei dem der Verdrahtungsbasisteil (2) von einer zweiten gedruckten Schaltplatine (2a) gebildet ist, die an ihrer Endfläche Durchgangslöcher (16) aufweist, und das Verdrahtungsmuster der zweiten gedruckten Schaltplatine (2a) über eine leitende Paste oder ein leitendes Lötmittel über die Durchgangslöcher (16) mit den Pads des Gehäuses (4) verbunden ist.
Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, bei dem der Verdrahtungsbasisteil (2) von einer zweiten gedruckten Schaltplatine (2a) gebildet ist, die an ihrer Endfläche Durchgangslöcher (16) aufweist, und das Verdrahtungsmuster der zweiten gedruckten Schaltplatine (2a) durch Verbonden von Drähten über die Durchgangslöcher (16) mit den Pads des Gehäuses (4) verbunden ist.