JP2001108704A - Acceleration sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は加速度センサに係り、特
に自動車用に好適な加速度センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration sensor, and more particularly to an acceleration sensor suitable for an automobile.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の装置としては、例えば特公平4−5
5267号公報や特開平3−134570 号公報に記載されている
ようにガラスあるいはシリコンを積層して形成された加
速度センサがある。2. Description of the Related Art Conventional devices include, for example,
As described in JP-A-5267 and JP-A-3-134570, there is an acceleration sensor formed by laminating glass or silicon.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来の加速度センサ
は、検出加速度方向は加速度センサの取付け面と垂直方
向であり、また、金属ステムや金属カバーを使用したた
めに大きな重量を持つことになった。このことは本加速
度センサを装着したシステムに対して実装上種々の制約
を招いていた。例えば、エアバックシステムでは、これ
のコントロールユニットは通常車両の水平方向に取付け
られるが、検出すべき加速度の検出方向は車両の前後方
向である。このように加速度センサの検出加速度方向が
コントロールユニットの取付け面と垂直方向であるため
にエアバックのような用途では実装上の問題があった。
また、加速度センサ自体の重量が大きいことから機械的
に共振しやすく（機械的共振により加速度検出に誤差が
できる）、この影響を低減する意味からもコントロール
ユニットのケースの側面にねじにより強固に固定する必
要があった。つまり、上記従来技術はエアバックのよう
な用途に加速度センサを応用した時の実装の容易性につ
いて配慮がされていなかった。In the conventional acceleration sensor, the direction of the detected acceleration is perpendicular to the mounting surface of the acceleration sensor, and the weight is large due to the use of the metal stem and the metal cover. This has led to various restrictions in mounting the system equipped with the present acceleration sensor. For example, in an airbag system, the control unit is usually mounted in the horizontal direction of the vehicle, but the direction of detection of the acceleration to be detected is in the front-back direction of the vehicle. As described above, since the direction of acceleration detected by the acceleration sensor is perpendicular to the mounting surface of the control unit, there is a mounting problem in applications such as airbags.
In addition, because the weight of the acceleration sensor itself is large, it is easy to mechanically resonate (acceleration detection errors may occur due to mechanical resonance). To reduce this effect, it is firmly fixed to the side of the control unit case with screws. I needed to. That is, the prior art described above does not consider the ease of mounting when the acceleration sensor is applied to an application such as an airbag.
【０００４】本発明の目的は、容易に実装することが可
能な加速度センサを提供することにある。An object of the present invention is to provide an acceleration sensor that can be easily mounted.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的は、基板と、前
記基板上に設けられ、ガラスあるいはシリコンを積層し
て形成した加速度検出素子と、前記基板上に設けられ、
前記加速度検出素子からの情報を加速度に応じた電気信
号に変換して出力する電子回路とを備えた加速度センサ
において、前記加速度検出素子を前記基板上に加速度検
出方向が前記基板と実質的に平行となるように配置した
ことにより達成される。The object of the present invention is to provide a substrate, an acceleration detecting element provided on the substrate and formed by laminating glass or silicon, and an acceleration detecting element provided on the substrate,
An electronic circuit for converting information from the acceleration detection element into an electric signal corresponding to acceleration and outputting the electric signal, wherein the acceleration detection direction is substantially parallel to the substrate on the substrate. This is achieved by arranging them so that
【０００６】また、上記目的は、加速度に応じて変位す
る質量部及び該質量部を支持するビーム部とを有する加
速度検出素子と、前記加速度検出素子からの情報を加速
度に応じた電気信号に変換して出力する電子回路と、前
記加速度検出素子及び前記電子回路とが配置される基板
とを備えた加速度センサにおいて、前記ビーム部の長手
方向の平面が前記基板と実質的に垂直になるように前記
加速度検出素子を前記基板上に配置することによって達
成される。なお、エアバックシステムのコントロールユ
ニットが重力方向に装着されるときは、ビーム長手方向
の平面は基板を水平でも良い。It is another object of the present invention to provide an acceleration detecting element having a mass part displaced in accordance with acceleration and a beam part supporting the mass part, and converting information from the acceleration detecting element into an electric signal corresponding to acceleration. In the acceleration sensor including an electronic circuit that outputs the signal and a substrate on which the acceleration detection element and the electronic circuit are arranged, a longitudinal plane of the beam unit is substantially perpendicular to the substrate. This is achieved by disposing the acceleration detecting element on the substrate. When the control unit of the airbag system is mounted in the direction of gravity, the plane in the beam longitudinal direction may be horizontal to the substrate.
【０００７】[0007]
【作用】加速度センサの検出加速度方向が加速度センサ
の取付け面と並行になるように上記加速度検出素子を加
速度センサ内部に配置し、コントロールユニットの基板
表面に実装しても検出加速度方向が基板と水平方向にな
るようにしているため実装が容易になる。また、上記加
速度検出素子を配置した基板と上記基板に対抗して配置
されるカバーにより上記加速度検出素子を気密に封止す
ることにより、金属システムを省略し軽量化することで
プリント板のような機械的剛性の弱い材料に固定しても
共振が生じないようにすることができる。The acceleration detecting element is arranged inside the acceleration sensor so that the direction of the detected acceleration of the acceleration sensor is parallel to the mounting surface of the acceleration sensor. Even if the acceleration detecting element is mounted on the surface of the control unit board, the detected acceleration direction is horizontal to the board. The mounting is easy because the direction is set. Also, by sealing the acceleration detection element airtightly with a substrate on which the acceleration detection element is disposed and a cover disposed opposite to the substrate, a metal system is omitted to reduce the weight, such as a printed board. Resonance can be prevented from occurring even when fixed to a material having low mechanical rigidity.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、本発明の第１の実施例である加速度セ
ンサを図１により説明する。図１は第１の実施例による
加速度センサの断面図である。この加速度センサはセラ
ミック基板１０９にこの基板と水平方向の加速度を検出
する加速度検出素子１０２と加速度検出素子１０２の情
報から加速度に応じた電気信号を出力する電子回路１０
３を配置し、セラミック基板１０９にセラミックカバー
１０１を接着することにより加速度検出素子１０２及び
電子回路１０３を気密に封止したものである。また、電
子回路１０３と外部との配線はセラミック基板１０９に
印刷された導体パターン１０４，１０６により行った。
また、導体パターン１０４，１０６はプリント板１０８
と固定及び配線をするための半田パッドとしても使用さ
れ、図１に示すように半田１０５，１０７によりエアバ
ックシステムにおけるコントロールユニット部のプリン
ト板１０８へ固定及び配線が行えるようになっている。FIG. 1 shows an acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a sectional view of the acceleration sensor according to the first embodiment. This acceleration sensor is an acceleration detecting element 102 for detecting acceleration in a horizontal direction with respect to the ceramic substrate 109, and an electronic circuit 10 for outputting an electric signal corresponding to the acceleration from information of the acceleration detecting element 102.
3, the acceleration detecting element 102 and the electronic circuit 103 are hermetically sealed by bonding the ceramic cover 101 to the ceramic substrate 109. The wiring between the electronic circuit 103 and the outside was performed by the conductor patterns 104 and 106 printed on the ceramic substrate 109.
The conductor patterns 104 and 106 are printed
It is also used as a solder pad for fixing and wiring, and as shown in FIG. 1, it is possible to fix and wire to the printed board 108 of the control unit in the airbag system by the solders 105 and 107.
【０００９】次にガラスあるいはシリコンを積層して形
成した加速度検出素子の一例を図２により説明する。図
２は加速度検出素子の断面構造である。本加速度検出素
子はガラス板２０４，２０８、シリコン板２０６より構
成され、中央のシリコン板２０６にはビーム２１０によ
り支持され加速度に応じて移動する可動電極２０２が配
置されている。また、上下のガラス板２０４，２０８に
は可動電極２０２に対向するように固定電極２０１，２
０９が配置されており、固定電極２０１，２０９及び可
動電極２０２はそれぞれパッド２０３，２０７，２０５
に接続され、外部に電気的に接続できるようになってい
る。可動電極２０２はおもりの機能を有する質量（マ
ス）であり、加速度に応じてビーム２１０を変位させ
る。従って、本加速度検出素子に検出加速度方向の加速
度が働くと可動電極２０２は検出加速度方向に移動す
る。可動電極２０２が検出加速度方向に移動すると可動
電極２０２と固定電極２０１間の静電容量と可動電極２
０２と固定電極２０９間の静電容量が変化する。つま
り、この静電容量の変化を検出することにより加速度に
応じた出力を得るものである。Next, an example of an acceleration detecting element formed by laminating glass or silicon will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a sectional structure of the acceleration detecting element. This acceleration detecting element is composed of glass plates 204 and 208 and a silicon plate 206, and a movable electrode 202 supported by a beam 210 and moving in accordance with acceleration is disposed on the central silicon plate 206. Further, fixed electrodes 201 and 202 are arranged on the upper and lower glass plates 204 and 208 so as to face the movable electrode 202.
09 are arranged, and the fixed electrodes 201 and 209 and the movable electrode 202 are pads 203, 207 and 205, respectively.
And can be electrically connected to the outside. The movable electrode 202 is a mass having a weight function, and displaces the beam 210 according to the acceleration. Therefore, when an acceleration in the detected acceleration direction acts on the acceleration detecting element, the movable electrode 202 moves in the detected acceleration direction. When the movable electrode 202 moves in the direction of the detected acceleration, the capacitance between the movable electrode 202 and the fixed electrode 201 and the movable electrode 2
02 and the fixed electrode 209 change. That is, by detecting the change in the capacitance, an output corresponding to the acceleration is obtained.
【００１０】次に、本発明の第１の実施例における加速
度検出素子の実装構造タイプＡを図３により説明する。
図３において使用した加速度検出素子１０２は図２で説
明した加速度検出素子である。まず、加速度検出素子１
０２のセラミック基板１０９への固定は加速度検出素子
１０２の並行度や接着強度を出すために加速度検出素子
１０２の積層方向の長さを長くしてセラミック基板１０
９との接着面の面積を増加させ、シリコンゴム５０４を
使用して接着した。また、ビーム２１０が接着部から一
番遠くなる面を接着面に選び、セラミック基板１０９か
ら働く応力により加速度検出素子１０２が受ける影響を
低減している。次に、加速度検出素子１０２からの配線
はパッド２０３，２０５，２０７から金線５０１，５０
２，５０３をワイヤーボンディングすることにより行っ
た。Next, the mounting structure type A of the acceleration detecting element according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The acceleration detection element 102 used in FIG. 3 is the acceleration detection element described in FIG. First, the acceleration detecting element 1
02 is fixed to the ceramic substrate 109 by increasing the length of the acceleration detecting element 102 in the stacking direction to increase the parallelism and the adhesive strength of the acceleration detecting element 102.
The area of the bonding surface with No. 9 was increased, and bonding was performed using silicon rubber 504. In addition, the surface where the beam 210 is farthest from the bonding portion is selected as the bonding surface, and the influence exerted on the acceleration detecting element 102 by the stress applied from the ceramic substrate 109 is reduced. Next, the wiring from the acceleration detecting element 102 is connected to the gold wires 501, 50 from the pads 203, 205, 207.
2,503 was carried out by wire bonding.
【００１１】次に、本発明の第１の実施例における加速
度検出素子の実装構造タイプＢを図４により説明する。
まず、図４に示した加速度検出素子の構造を説明する。
この加速度検出素子はシリコン板８０２，８０５，８０
８及びガラス板８０３，806より構成され、中央のシリ
コン板８０５には加速度に応じて移動する可動電極８１
０と可動電極８１０を支持するビーム８０９が配置され
ている。また、ガラス層８０３，８０６には可動電極８
１０に対向するように固定電極８１１，812を配置して
いる。従って、本加速度検出素子に加速度が働くと可動
電極８１０が移動し、可動電極８１０と固定電極８１１
間の静電容量と可動電極８１０と固定電極８１２間の静
電容量が変化する。この静電容量の変化を検出すること
により加速度に応じた出力を得ることができる。また、
固定電極８１１，８１２から外部への配線はそれぞれシ
リコン板８０２，８０８を介してパッド８０１，８０７
に接続され、可動電極８１０から外部への配線はパッド
８０４により外部に配線が取り出せるようにしている。
また、セラミック基板１０９への固定は第１の実施例同
様シリコンゴム８１３により接着した。この時、第１の
実施例同様加速度検出素子の積層方向の長さを長くし接
着面積を拡大することで接着強度を上げ、ビーム８０９
が接着部から一番遠くなる接着面を選びセラミック基板
１０９から加速度検出素子に働く応力の影響の低減を図
った。また、加速度検出素子からの配線はパッド８０
１，８０４，８０７に金線をワイヤーボンディングする
ことにより行った。Next, the mounting structure type B of the acceleration detecting element according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
First, the structure of the acceleration detecting element shown in FIG. 4 will be described.
This acceleration detecting element is a silicon plate 802, 805, 80
8 and glass plates 803 and 806, and a movable electrode 81 that moves in accordance with acceleration
0 and a beam 809 supporting the movable electrode 810 are arranged. The movable electrodes 8 are provided on the glass layers 803 and 806.
The fixed electrodes 811 and 812 are arranged so as to face 10. Therefore, when acceleration acts on the present acceleration detecting element, the movable electrode 810 moves, and the movable electrode 810 and the fixed electrode 811 move.
The capacitance between the movable electrode 810 and the fixed electrode 812 changes. By detecting the change in the capacitance, an output corresponding to the acceleration can be obtained. Also,
The wiring from the fixed electrodes 811 and 812 to the outside is connected to the pads 801 and 807 via the silicon plates 802 and 808, respectively.
The wiring from the movable electrode 810 to the outside can be taken out to the outside by the pad 804.
In addition, fixing to the ceramic substrate 109 was performed by using silicon rubber 813 as in the first embodiment. At this time, as in the first embodiment, the bonding strength is increased by increasing the length of the acceleration detecting element in the stacking direction and enlarging the bonding area.
Selected the bonding surface farthest from the bonding portion to reduce the influence of the stress acting on the acceleration detecting element from the ceramic substrate 109. The wiring from the acceleration detection element is
1, 804 and 807 were performed by wire bonding a gold wire.
【００１２】次に、本発明の第１の実施例における加速
度検出素子の実装構造タイプＣを図５により説明する。
本実装方法における加速度検出素子は図４に示したもの
とほぼ同じである。Next, the mounting structure type C of the acceleration detecting element according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The acceleration detecting element in this mounting method is almost the same as that shown in FIG.
【００１３】各シリコン板８０２，８０５，８０８のパ
ッド８０１，８０４，８０７を図に示すように加速度検
出素子の下部に設けて、半田ボール８１４，８１５，８
１６を介してセラミック基板１０９へ接着，固定する方
法である。この場合、セラミック基板１０９へ形成した
導体パターン（図中には示していない）との電気的結線
が金線などのワイヤーボンディング作業なしに達成され
る。Pads 801, 804, 807 of the silicon plates 802, 805, 808 are provided below the acceleration detecting element as shown in FIG.
This is a method of adhering and fixing to the ceramic substrate 109 via the substrate 16. In this case, electrical connection with a conductor pattern (not shown in the figure) formed on the ceramic substrate 109 is achieved without wire bonding work such as a gold wire.
【００１４】次に、本発明の第１の実施例における加速
度検出素子の実装構造タイプＤを図６により説明する。
本実装構造は図３に示した加速度検出素子の実装方法と
検出素子１０２の構造及び固定方法は同じであるが、配
線方法を一部変更した実装方法である。つまり、パッド
２０３，２０５，２０７から金線５０１，５０２，５０
３をワイヤーボンディングにより、電子回路を集積化し
た集積回路６０４へ直接接続した実装方法である。Next, the mounting structure type D of the acceleration detecting element according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This mounting structure is the same as the mounting method of the acceleration detecting element shown in FIG. 3 and the structure and fixing method of the detecting element 102, but is a mounting method in which the wiring method is partially changed. In other words, the gold wires 501, 502, 50 from the pads 203, 205, 207
3 is a mounting method in which an electronic circuit is directly connected to an integrated circuit 604 in which electronic circuits are integrated by wire bonding.
【００１５】次に、本発明の第１の実施例における加速
度検出素子の実装構造タイプＥを図７により説明する。
図７において使用した加速度検出素子は図２で説明した
加速度検出素子である。まず、加速度検出素子のセラミ
ック基板１０９への固定は加速度検出素子１０２をセラ
ミック基板９０７にシリコンゴム９０６により接着し、
セラミック基板９０７に施した導体パターン９０４，９
０８によりセラミック基板１０９へ半田９０５，９０９
を介してセラミック基板９０７をセラミック基板１０９
に固定した。また、加検度検出素子１０２からセラミッ
ク基板１０９への配線はパッド２０３，２０５，２０７
から金線９０１，９０２，９０３により導体パターン９
０４へワイヤーボンディングにより配線し、導体パター
ン９０４から半田９０５によりセラミック基板１０９へ
配線を施した。なお、導体パターン９０４及び半田９０
５はそれぞれ３個あるのは言うまでもない。Next, the mounting structure type E of the acceleration detecting element according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The acceleration detecting element used in FIG. 7 is the acceleration detecting element described in FIG. First, the acceleration detecting element is fixed to the ceramic substrate 109 by bonding the acceleration detecting element 102 to the ceramic substrate 907 with silicon rubber 906,
Conductor patterns 904 and 9 provided on ceramic substrate 907
08, solder 905, 909 to ceramic substrate 109
Through the ceramic substrate 907
Fixed to. The wiring from the degree-of-calibration detecting element 102 to the ceramic substrate 109 is formed by pads 203, 205, and 207.
From the conductor pattern 9 by gold wires 901, 902 and 903.
04 was wired to the ceramic substrate 109 from the conductor pattern 904 by solder 905. The conductor pattern 904 and the solder 90
It goes without saying that there are three 5s.
【００１６】次に、本発明の第１の実施例における加速
度検出素子の実装構造タイプＦを図８により説明する。
図８において使用した加速度検出素子は図２で説明した
加速度検出素子１０２である。本実装方法ではセラミッ
ク基板１０９に垂直部材1005を設け、この垂直部材１０
０５に加速度検出素子１０２をシリコンゴム１００４に
より接着し、配線についてはパッド２０３，２０５，２
０７から金線１００１，１００２，１００３を垂直部材
１００５へ配線することにより達成した。本実装方法で
は垂直部材１００５をセラミック基板１０９に設けるこ
とにより、加速度検出素子１０２の取付けの垂直精度を
向上させている。Next, the mounting structure type F of the acceleration detecting element according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The acceleration detecting element used in FIG. 8 is the acceleration detecting element 102 described in FIG. In this mounting method, the vertical member 1005 is provided on the ceramic substrate 109, and the vertical member 105 is provided.
05, the acceleration detecting element 102 is adhered with silicon rubber 1004, and the wiring
This was achieved by wiring gold wires 1001, 1002, and 1003 from 07 to the vertical member 1005. In this mounting method, the vertical accuracy of mounting the acceleration detecting element 102 is improved by providing the vertical member 1005 on the ceramic substrate 109.
【００１７】次に、本発明の第２の実施例である加速度
センサを図９により説明する。図９は第２の実施例によ
る加速度センサの断面図である。本加速度センサはセラ
ミック基板１１０１に検出加速度方向の加速度を検出す
る加速度検出素子１１０３と加速度検出素子１１０３の
情報から加速度に応じた電気信号を出力する電子回路１
１０４を配置し、セラミック基板１１０１にセラミック
カバー１１０２を接着することにより加速度検出素子１
１０３及び電子回路１１０４を気密に封止したものであ
る。また、電子回路１１０４と外部との配線はセラミッ
ク基板１１０１に印刷した導体パターン１１０５により
行った。また、導体パターン１１０５及びセラミックカ
バー１１０２の導体パターン１１０７はプリント基板１
０８へ固定するための半田パッドとしても使用され、図
９に示すように半田１１０６，１１０８によりプリント
板１０８へ固定できるようになっている。Next, an acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a sectional view of an acceleration sensor according to the second embodiment. This acceleration sensor is an acceleration detection element 1103 that detects acceleration in a detected acceleration direction on a ceramic substrate 1101 and an electronic circuit 1 that outputs an electric signal corresponding to the acceleration from information of the acceleration detection element 1103.
104, and a ceramic cover 1102 is adhered to a ceramic substrate 1101 to obtain the acceleration detecting element 1
103 and the electronic circuit 1104 are hermetically sealed. Further, wiring between the electronic circuit 1104 and the outside was performed by a conductor pattern 1105 printed on the ceramic substrate 1101. Further, the conductor pattern 1105 and the conductor pattern 1107 of the ceramic cover 1102 correspond to the printed circuit board 1.
It is also used as a solder pad for fixing to the printed circuit board 08, and can be fixed to the printed board 108 by solders 1106 and 1108 as shown in FIG.
【００１８】次に、本発明の第３の実施例である加速度
センサを図１０，図１１により説明する。図１０は第３
の実施例による加速度センサの斜視図、図１１は図１０
のＡ−Ａ′の断面図である。本加速度センサはセラミッ
ク基板１２０７に検出加速度方向に加速度を検出する加
速度検出素子１３０１と加速度検出素子１３０１の情報
から加速度に応じた電気信号を出力する電子回路１３０
２を配置し、セラミック基板１２０７にセラミックカバ
ー１２０１を接着することにより加速度検出素子１３０
１及び電子回路１３０２を気密に封止したものである。
また、本加速度センサの取付けはセラミック基板１２０
７に配置した取付け穴１２０２，1203を使ってエアバッ
ク等のコントロールユニットに取付けられるようになっ
ている。Next, an acceleration sensor according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 shows the third
FIG. 11 is a perspective view of the acceleration sensor according to the embodiment of FIG.
It is sectional drawing of AA 'of FIG. This acceleration sensor includes an acceleration detecting element 1301 for detecting acceleration in a detected acceleration direction on a ceramic substrate 1207 and an electronic circuit 130 for outputting an electric signal corresponding to the acceleration from information of the acceleration detecting element 1301.
2 and the ceramic cover 1201 is adhered to the ceramic substrate
1 and the electronic circuit 1302 are hermetically sealed.
The acceleration sensor is mounted on the ceramic substrate 120.
7, and can be mounted on a control unit such as an air bag using mounting holes 1202 and 1203.
【００１９】また、リード１２０４，１２０５，１２０
６をセラミック基板１２０７に取付け、外部の機器との
配線を容易にしている。本実施例はエアバックシステム
のコントロールユニットが重力方向に実装されるときに
有効な方法である。The leads 1204, 1205, 120
6 is attached to a ceramic substrate 1207 to facilitate wiring to external devices. This embodiment is an effective method when the control unit of the airbag system is mounted in the direction of gravity.
【００２０】次に、本発明の第４の実施例である加速度
センサを図１２により説明する。図１２は第４の実施例
による加速度センサの断面図である。本加速度センサは
セラミック基板１４０５に検出加速度方向の加速度を検
出する加速度検出素子1402と加速度検出素子１４０２の
情報から加速度に応じた電気信号を出力する電子回路１
４０３を配置し、セラミック基板１４０５に金属カバー
１４０１に接着することにより加速度検出素子１４０２
及び電子回路１４０３を気密に封止したものである。ま
た、本加速度センサの取付けは金属カバー１４０１に配
置した取付け穴１４０４，１４０６によりエアバックシ
ステムのコントロールユニットに取付けられるようにな
っている。本実施例もまた、コントロールユニット自体
が地球の重力方向になるように車に装着されるときに有
効な方法である。Next, an acceleration sensor according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a sectional view of an acceleration sensor according to the fourth embodiment. This acceleration sensor is an electronic circuit 1 that outputs an electric signal corresponding to acceleration from information of the acceleration detecting element 1402 and the acceleration detecting element 1402 which detect acceleration in a detected acceleration direction on a ceramic substrate 1405.
The acceleration detecting element 1402 is attached to the ceramic substrate 1405 by adhering it to the metal cover 1401.
And the electronic circuit 1403 are hermetically sealed. The acceleration sensor is mounted on a control unit of the airbag system by mounting holes 1404 and 1406 provided on a metal cover 1401. This embodiment is also an effective method when the control unit itself is mounted on a car so as to be in the direction of gravity of the earth.
【００２１】次に、本発明の第５の実施例である加速度
センサを図１３により説明する。図１３は第５の実施例
による加速度センサの断面図である。本加速度センサは
セラミック基板１５０９に検出加速度方向の加速度を検
出する加速度検出素子1502と加速度検出素子１５０２の
情報から加速度に応じた電気信号を出力する電子回路１
５０３を配置し、セラミック基板１５０９にセラミック
カバー１５０１を接着することにより加速度検出素子１
５０２及び電子回路１５０３を気密に封止したものであ
る。また、本加速度センサの取付けはセラミック基板１
５０９に施した導体パターン１５０４，１５０６を使っ
て、半田１５０５，１５０７によりプリント基板１５０
８へ固定できるようになっている。また、導体パターン
１５０４，１５０６は電子回路１５０３からプリント板
１５０８への配線手段としても使用できる。本実施例の
加速度センサでは加速度センサの取付け面と検出加速度
方向は垂直である。それ故、エアバックシステムのコン
トロールユニットが重力方向に装着されるときやエアバ
ック以外の用途例えば車両の振動を制御するような用途
のシステムに表面実装できる加速度センサとして有効で
ある。Next, an acceleration sensor according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a sectional view of the acceleration sensor according to the fifth embodiment. This acceleration sensor is an acceleration detecting element 1502 for detecting acceleration in a detected acceleration direction on a ceramic substrate 1509, and an electronic circuit 1 for outputting an electric signal corresponding to the acceleration from the information of the acceleration detecting element 1502.
503, and the ceramic cover 1501 is adhered to the ceramic
502 and the electronic circuit 1503 are hermetically sealed. The acceleration sensor is mounted on the ceramic substrate 1
Using the conductor patterns 1504 and 1506 applied to the printed circuit board 509, the printed circuit board 150
8 can be fixed. Further, the conductor patterns 1504 and 1506 can also be used as wiring means from the electronic circuit 1503 to the printed board 1508. In the acceleration sensor of the present embodiment, the mounting surface of the acceleration sensor is perpendicular to the direction of the detected acceleration. Therefore, it is effective as an acceleration sensor that can be surface-mounted in a system for applications other than the airbag, such as when the control unit of the airbag system is mounted in the direction of gravity or for controlling the vibration of a vehicle.
【００２２】次に、本発明による３軸加速度センサを図
１４により説明する。この３軸加速度センサはセラミッ
ク基板１６０４に加速度検出素子１６０１，１６０２，
1603の検出加速度方向が各々直行するように配置したも
のである。なお、本図においては省略したが、この３軸
加速度センサには電子回路及びセラミックカバーを取付
けてある。つまり、加速度検出素子１６０１，１６０
２，１６０３により各々直行する３軸の加速度を検出
し、電子回路により、それぞれの加速度検出素子１６０
１，１６０２，１６０３からの情報を電気信号に変換す
ることにより３軸の加速度を検出するものである。な
お、各加速度検出素子は前記したような方法でセラミッ
ク基板１６０４に接着，固定され且つ電気的な結線が行
われる。Next, a three-axis acceleration sensor according to the present invention will be described with reference to FIG. The three-axis acceleration sensor has acceleration detecting elements 1601, 1602,
1603 are arranged so that the detected acceleration directions are orthogonal to each other. Although not shown in the figure, an electronic circuit and a ceramic cover are attached to the three-axis acceleration sensor. That is, the acceleration detecting elements 1601 and 160
2, 1603, the acceleration of each of the three axes orthogonal to each other is detected.
The three-axis acceleration is detected by converting information from 1, 1602, and 1603 into electric signals. The respective acceleration detecting elements are bonded and fixed to the ceramic substrate 1604 by the method described above, and are electrically connected.
【００２３】次に、本発明の加速度センサを使用したエ
アバックシステムを図１５，図１６により説明する。図
１５はこの加速度センサを使用したエアバックシステム
のコントロールユニットの断面図、図１６はエアバック
システムの構成である。本エアバックシステムはこれを
収納するケース１７０１，加速度センサ１７０３及び電
子回路１７０２を搭載したプリント板１７０４により構
成される。本エアバックシステムでは加速度センサ１７
０３をプリント板１７０４に表面実装している特徴があ
る。また、加速度センサ１７０３の固定位置については
プリント基板の固定部の近くに配置し、プリント板１７
０４の共振による影響を低減している。Next, an airbag system using the acceleration sensor of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a cross-sectional view of a control unit of an airbag system using the acceleration sensor, and FIG. 16 is a configuration of the airbag system. The airbag system comprises a case 1701 for accommodating the airbag system, an acceleration sensor 1703, and a printed board 1704 on which an electronic circuit 1702 is mounted. In this airbag system, the acceleration sensor 17
03 is surface-mounted on a printed board 1704. Further, the fixed position of the acceleration sensor 1703 is arranged near the fixed portion of the printed board, and
The effect of the 04 resonance is reduced.
【００２４】また、エアバックシステムの概略構成を図
１６により説明しておく。本エアバックシステムは車両
の衝突加速度を検出する加速度センサ１８０１，加速度
センサ１８０１の出力から衝突の大きさを計算しエアバ
ックの展開の有無を判定するマイクロコンピュータ１８
０２，マイクロコンピュータ１８０２の出力を増幅しエ
アバックを駆動するドライブ回路１８０３より構成され
る。なお、本実施例においては静電容量式の加速度セン
サについて記載したが歪ゲージ式や圧電式の加速度セン
サについても適用できる。例えば、歪ゲージ式加速度セ
ンサを図２で考えると、可動電極２０２は単なるおもり
としてのみ機能し、ビーム２１０に形成した歪ゲージで
加速度を検出させることにより、前記した実装方法が全
たく同様に適用可能である。The schematic configuration of the airbag system will be described with reference to FIG. This airbag system calculates the magnitude of the collision from the output of the acceleration sensor 1801 and the acceleration sensor 1801 for detecting the collision acceleration of the vehicle, and determines whether or not the airbag is deployed.
02, a drive circuit 1803 that amplifies the output of the microcomputer 1802 and drives the airbag. In this embodiment, the description has been given of the capacitance type acceleration sensor. However, the invention is also applicable to a strain gauge type or a piezoelectric type acceleration sensor. For example, when the strain gauge type acceleration sensor is considered in FIG. 2, the movable electrode 202 functions only as a weight, and the acceleration is detected by the strain gauge formed on the beam 210, so that the above mounting method can be applied in the same manner. It is possible.
【００２５】[0025]
【発明の効果】本発明によれば、検出加速度方向が加速
度センサの取付け面と並行で、且つ、プリント板に表面
実装できる加速度センサを構成できるので、エアバック
のような用途に加速度センサを応用した時にも容易に実
装できる加速度センサを提供することができる。According to the present invention, it is possible to configure an acceleration sensor whose detected acceleration direction is parallel to the mounting surface of the acceleration sensor and that can be surface-mounted on a printed board, so that the acceleration sensor is applied to applications such as airbags. It is possible to provide an acceleration sensor that can be easily mounted even when the acceleration is performed.
【図１】本発明の第１の実施例の加速度センサの断面
図。FIG. 1 is a sectional view of an acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明に適用される加速度検出素子の一例の断
面構造図。FIG. 2 is a sectional structural view of an example of an acceleration detecting element applied to the present invention.
【図３】本発明の第１の実施例における加速度検出素子
の実装構造タイプＡ。FIG. 3 is a mounting structure type A of the acceleration detecting element according to the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第１の実施例における加速度検出素子
の実装構造タイプＢ。FIG. 4 is a mounting structure type B of the acceleration detecting element according to the first embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第１の実施例における加速度検出素子
の実装構造タイプＣ。FIG. 5 is a mounting structure type C of the acceleration detecting element according to the first embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第１の実施例における加速度検出素子
の実装構造タイプＤ。FIG. 6 is a mounting structure type D of the acceleration detecting element according to the first embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第１の実施例における加速度検出素子
の実装構造タイプＥ。FIG. 7 is a mounting structure type E of the acceleration detecting element according to the first embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第１の実施例における加速度検出素子
の実装構造タイプＦ。FIG. 8 shows a mounting structure type F of the acceleration detecting element according to the first embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第２の実施例の加速度センサの断面
図。FIG. 9 is a sectional view of an acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第３の実施例の加速度センサの斜視
図。FIG. 10 is a perspective view of an acceleration sensor according to a third embodiment of the present invention.
【図１１】図１０のＡ−Ａ′の断面図。FIG. 11 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 10;
【図１２】本発明の第４の実施例の加速度センサの断面
図。FIG. 12 is a sectional view of an acceleration sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の第５の実施例の加速度センサの断面
図。FIG. 13 is a sectional view of an acceleration sensor according to a fifth embodiment of the present invention.
【図１４】本発明による３軸加速度センサを示す図。FIG. 14 is a diagram showing a three-axis acceleration sensor according to the present invention.
【図１５】本発明の加速度センサを使用したエアバック
システムのコントロールユニットの断面図。FIG. 15 is a sectional view of a control unit of an airbag system using the acceleration sensor of the present invention.
【図１６】エアバックシステムの構成図。FIG. 16 is a configuration diagram of an airbag system.
１０１，１１０２，１２０１，１５０１…セラミックカ
バー、１０２，３０２，１１０３，１３０１，１４０
２，１５０２，１６０１，１６０２，１６０３…加速度
検出素子、１０３，３０３，１１０４，１３０２，１４
０３，１５０３，１７０２…電子回路、１０４，１０
６，９０４，９０８，１１０５，１１０７，１５０４，
１５０６…導体パターン、１０５，１０７，９０５，９
０９，1106，１１０８，１５０５，１５０７…半田、１
０８，４０４，１５０８，１７０４…プリント板、１０
９，３０５，９０７，１１０１，１２０７，１４０５，
1509，１６０４…セラミック基板、２０１，２０９，８
１１，８１２…固定電極、202，８１０…可動電極、２
０３，２０５，２０７，８０１，８０４，８０７…パッ
ド、２０４，２０８，８０３，８０６…ガラス板、２０
６，８０２，８０５，８０８…シリコン板、２１０，８
０９…ビーム、３０４，３０７，１２０２，１２０３，
１４０４，１４０６…取付け穴、３０６…金属ステム、
４０１，1701…ケース、４０２，４０６…ねじ、４０
３，１７０３…加速度センサ、４０５…リード線、５０
１，５０２，５０３，６０１，６０２，６０３，９０
１，９０２，９０３，１００１，１００２，１００３…
金線、５０４，８１３，９０６，１００４…シリコンゴ
ム、６０４…集積回路、８１４，８１５，８１６…半田
ボール、１００５…垂直部材、１２０４，１２０５，１
２０６…リード、１４０１…金属カバー、１８０２…マ
イクロコンピュータ、１８０３…ドライブ回路。101, 1102, 1201, 1501 ... Ceramic cover, 102, 302, 1103, 1301, 140
2,1502,1601,1602,1603 ... acceleration detecting element, 103,303,1104,1302,14
03,1503,1702 ... electronic circuit, 104,10
6,904,908,1105,1107,1504
1506: Conductor pattern, 105, 107, 905, 9
09, 1106, 1108, 1505, 1507 ... Solder, 1
08,404,1508,1704 ... printed board, 10
9, 305, 907, 1101, 1207, 1405,
1509, 1604: Ceramic substrate, 201, 209, 8
11, 812: fixed electrode, 202, 810: movable electrode, 2
03, 205, 207, 801, 804, 807 ... pad, 204, 208, 803, 806 ... glass plate, 20
6,802,805,808 ... silicon plate, 210,8
09 ... beam, 304, 307, 1202, 1203
1404, 1406: mounting hole, 306: metal stem,
401, 1701 ... case, 402, 406 ... screw, 40
3,1703: acceleration sensor, 405: lead wire, 50
1,502,503,601,602,603,90
1,902,903,1001,1002,1003 ...
Gold wire, 504, 815, 906, 1004: silicon rubber, 604: integrated circuit, 814, 815, 816: solder ball, 1005: vertical member, 1204, 1205, 1
206 ... lead, 1401 ... metal cover, 1802 ... microcomputer, 1803 ... drive circuit.
Claims (12)
るいはシリコンを積層して形成した加速度検出素子と、
前記基板上に設けられ、前記加速度検出素子からの情報
を加速度に応じた電気信号に変換して出力する電子回路
とを備えた加速度センサにおいて、前記加速度検出素子
を前記基板上に加速度検出方向が前記基板と実質的に平
行となるように配置したことを特徴とする加速度セン
サ。A substrate, an acceleration detecting element provided on the substrate, and formed by laminating glass or silicon;
An electronic circuit that is provided on the substrate and that converts information from the acceleration detection element into an electric signal corresponding to acceleration and outputs the electric signal. An acceleration sensor, wherein the acceleration sensor is disposed so as to be substantially parallel to the substrate.
封止するカバーを設けたことを特徴とする加速度セン
サ。2. An acceleration sensor according to claim 1, further comprising a cover for sealing said acceleration detecting element.
その積層方向を接着面として前記基板上に設けられてい
ることを特徴とする加速度センサ。3. An acceleration sensor according to claim 1, wherein said acceleration detecting element is provided on said substrate with its lamination direction as an adhesive surface.
部を支持するビーム部とを有する加速度検出素子と、前
記加速度検出素子からの情報を加速度に応じた電気信号
に変換して出力する電子回路と、前記加速度検出素子及
び前記電子回路とが配置される基板とを備えた加速度セ
ンサにおいて、前記ビーム部の長手方向が前記基板と実
質的に垂直になるように前記加速度検出素子を前記基板
上に配置したことを特徴とする加速度センサ。4. An acceleration detecting element having a mass portion displaced in accordance with acceleration and a beam portion supporting the mass portion, and converts information from the acceleration detecting device into an electric signal corresponding to acceleration and outputs the electric signal. In an acceleration sensor including an electronic circuit and a substrate on which the acceleration detection element and the electronic circuit are arranged, the acceleration detection element is configured such that a longitudinal direction of the beam unit is substantially perpendicular to the substrate. An acceleration sensor characterized by being arranged on a substrate.
前記質量部である可動電極と、前記可動電極に対向して
設けられた固定電極とを有することを特徴とする加速度
センサ。5. An acceleration sensor according to claim 4, wherein said acceleration detecting element has a movable electrode which is said mass part, and a fixed electrode provided opposite said movable electrode.
動電極との間の静電容量を検出することによって加速度
を求めることを特徴とする静電容量式の加速度センサ。6. A capacitance type acceleration sensor according to claim 5, wherein acceleration is obtained by detecting capacitance between said fixed electrode and said movable electrode.
封止するカバーを設けたことを特徴とする加速度セン
サ。7. An acceleration sensor according to claim 4, further comprising a cover for sealing said acceleration detecting element.
て、前記加速度検出素子の各電極の引き出しを同じ方向
から行うことを特徴とする加速度センサ。8. An acceleration sensor according to claim 1, wherein each electrode of said acceleration detecting element is drawn out from the same direction.
て、前記加速度検出素子の各電極の引き出しを前記加速
度検出素子と前記基板との接着面と反対側の面から行う
ことを特徴とする加速度センサ。9. The method according to claim 1, wherein each electrode of said acceleration detecting element is drawn out from a surface opposite to a bonding surface between said acceleration detecting element and said substrate. Acceleration sensor.
の加速度センサと、前記加速度センサからの出力に基づ
きエアバックの展開をするか否かの判断を行う演算回路
と、前記演算回路の出力に基づいてエアバックを駆動す
るドライブ回路とを備えたことを特徴とするエアバック
システム。10. An acceleration sensor according to claim 1, further comprising: an arithmetic circuit for determining whether to deploy an airbag based on an output from said acceleration sensor; An airbag system, comprising: a drive circuit that drives the airbag based on an output.
度検出素子と該加速度検出素子によって検出される加速
度を電気信号として出力する電子回路とを配置し、前記
セラミック基板にセラミックカバーを接着することによ
り前記加速度検出素子及び前記電子回路を気密に封止す
るとともに、前記電子回路と外部との配線を前記セラミ
ック基板に設けられた導体パターンによって行うことを
特徴とする加速度センサ。11. An acceleration detecting element for detecting acceleration and an electronic circuit for outputting an acceleration detected by the acceleration detecting element as an electric signal are disposed on a ceramic substrate, and a ceramic cover is adhered to the ceramic substrate. An acceleration sensor, wherein an acceleration detection element and the electronic circuit are hermetically sealed, and wiring between the electronic circuit and the outside is performed by a conductor pattern provided on the ceramic substrate.
子は前記セラミック基板と水平方向の加速度を検出する
素子であることを特徴とする加速度センサ。12. The acceleration sensor according to claim 11, wherein said acceleration detecting element is an element for detecting acceleration in a horizontal direction with respect to said ceramic substrate.
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- 2000-09-04 JP JP2000271477A patent/JP3409782B2/en not_active Expired - Fee Related
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| WO2015113108A1 (en) | 2014-01-28 | 2015-08-06 | Shottrack Pty Ltd | A device for monitoring vibrations |
| EP3100010A4 (en) * | 2014-01-28 | 2017-01-25 | Shottrack Pty Ltd | A device for monitoring vibrations |
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| JP3409782B2 (en) | 2003-05-26 |
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