JP2016070764A - Physical amount sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサ装置に係り、特に、加速度や角速度などの物理量を検出する物理量センサ装置に関する。 The present invention relates to a sensor device, and more particularly to a physical quantity sensor device that detects physical quantities such as acceleration and angular velocity.
近年、自動車や農業機械および建設機械などでは走行安定性制御や安全性、作業性を向上するため種々の物理量を検出するセンサ装置が用いられている。自動車においては、特に加速度センサや角速度センサが横滑り防止や乗員の安全性を向上するための機器(例えばエアバック)制御用として適用が拡大している。また、センサ装置の自動車への適用では、エンジンルームへの搭載も想定されるため、熱変化や機械的振動などの過酷な環境下に耐えることが必要となっている。農業機械では車体の姿勢制御や、種々の耕作用途に用いる付属機の水平制御に用いられており自動車同様過酷な環境で使用される。 In recent years, sensor devices that detect various physical quantities have been used in automobiles, agricultural machines, construction machines, and the like in order to improve running stability control, safety, and workability. In automobiles, applications such as acceleration sensors and angular velocity sensors are expanding for controlling devices (for example, airbags) for preventing skidding and improving passenger safety. In addition, when the sensor device is applied to an automobile, it is assumed that the sensor device is mounted in an engine room. Therefore, it is necessary to withstand a severe environment such as a heat change and mechanical vibration. Agricultural machinery is used for harsh environments like automobiles, as it is used for attitude control of vehicle bodies and for horizontal control of accessories used for various farming applications.
センサ装置に搭載される物理量検出センサでは、小型化や多機能化・複合化、および量産性向上などを目的に、シリコーン(Si)の微細加工技術(MEMS:Micro Electro Mechanical Systems)を用いた検出手段が主流となってきている。微細加工技術によってシリコーンの微細なくし歯状構造体を形成し、このくし歯状構造体の微小変位を、電気信号に変換することで加速度や角速度などの物理量を検出している。 A physical quantity detection sensor mounted on a sensor device uses silicon (Si) micro processing technology (MEMS: Micro Electro Mechanical Systems) for the purpose of miniaturization, multi-function / combination, and mass productivity improvement. Means are becoming mainstream. A fine comb-like tooth structure of silicone is formed by a fine processing technique, and physical quantities such as acceleration and angular velocity are detected by converting a minute displacement of the comb-like structure into an electric signal.
このような物理量検出センサは、他の電子部品とともに回路基板に搭載された状態で使用され、ハウジングを形成するケース内部に収納し、モジュール化されている。また回路基板に搭載したセンサと外部との電気的信号の入出力を行うコネクタや、ハウジングを外部機器などに固定するためフランジやカバーが、ケースとともにハウジングを形成している。 Such a physical quantity detection sensor is used in a state of being mounted on a circuit board together with other electronic components, and is housed in a case forming a housing and modularized. In addition, a connector for inputting and outputting electrical signals between the sensor mounted on the circuit board and the outside, and a flange and a cover for fixing the housing to an external device and the like form the housing together with the case.
上記した物理量検出センサは微小な変位を検出手段としているため、モジュール化されたセンサ装置外部から振動や衝撃が印加されると、微細なくし歯構造体に変位が生じ慣性力が作用していない状態でも出力が発生する。この振動や衝撃に起因したセンサ出力はセンサ装置が本来検出すべき物理量出力に誤差を生じさせる要因となる。 Since the physical quantity detection sensor described above uses minute displacement as a detection means, when vibration or impact is applied from the outside of the modular sensor device, the displacement is generated in the fine comb tooth structure and no inertial force is applied. But output occurs. The sensor output resulting from this vibration or impact causes an error in the physical quantity output that should be detected by the sensor device.
したがって、シリコーンの微細加工技術を用いたセンサでは、物理量検出部に振動や衝撃などの外力が印加しない、あるいは、抑制した実装構造とすることが重要となる。 Therefore, in a sensor using a silicon microfabrication technique, it is important to have a mounting structure in which an external force such as vibration or impact is not applied to or suppressed in the physical quantity detection unit.
ハウジング内部に電子部品などを収納してモジュール化した電子機器の振動を抑制あるいは防止する構造として、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。 As a structure for suppressing or preventing vibration of an electronic device in which an electronic component or the like is housed in a housing and modularized, for example, one described in Patent Document 1 is known.
特許文献1では、電子機器モジュールをゴムを介して外部機器に取り付ける構造とすることで取り付け部分を伝達する振動を遮断あるいは低減すること、また、ハウジングの少なくとも一部を制振材料で構成する、あるいは、電子部品を収納するケースにおいてゴムを含有した樹脂で形成することでハウジングやケースの自体の振動を低減することが開示されている。 In Patent Document 1, the electronic device module is configured to be attached to an external device via rubber so as to block or reduce vibrations transmitted through the attachment portion, and at least a part of the housing is made of a damping material. Alternatively, it is disclosed that the vibration of the housing or the case itself is reduced by forming the electronic component with a resin containing rubber in the case for housing the electronic component.
しかしながら、特許文献1では、モジュール化したハウジングをハウジングに付属した取り付け片部を固定することで外部機器に固定している。そのため、外部機器に振動が印加された場合、取り付け部を伝達する振動は低減されるが、電子機器モジュール全体に振動が作用するため電子機器モジュールの取り付け片部を固定点とした変形が生じてしまう。ここで、電子機器モジュール全体の変形は、ある特定の振動数(固有振動数)で変形量が大きくなることが知られている。これにより、センサ出力の変動が生じてしまう。電子機器モジュール全体の変形を回避するためには、固有振動数を高くして、外部から印加された振動に応答して電子機器が振動(変形)しない周波数範囲を拡大することが必要となる。特許文献1記載の技術では、取り付け片部を支点としたモジュール全体変形の抑制、低減については考慮がなされておらず、電子機器モジュール全体の固有値を十分に高くすることに関しては改善の余地がある。 However, in Patent Document 1, a modularized housing is fixed to an external device by fixing an attachment piece attached to the housing. Therefore, when vibration is applied to an external device, the vibration transmitted through the mounting portion is reduced, but since the vibration acts on the entire electronic device module, deformation occurs with the mounting piece portion of the electronic device module as a fixed point. End up. Here, it is known that the deformation of the entire electronic device module increases at a certain specific frequency (natural frequency). Thereby, the fluctuation | variation of a sensor output will arise. In order to avoid deformation of the entire electronic device module, it is necessary to increase the natural frequency and expand the frequency range in which the electronic device does not vibrate (deform) in response to externally applied vibration. In the technology described in Patent Document 1, no consideration is given to the suppression and reduction of the overall deformation of the module with the mounting piece as a fulcrum, and there is room for improvement with respect to making the eigenvalue of the entire electronic device module sufficiently high. .
そこで、本発明の目的は、モジュール全体の変形を抑制あるいは低減することによりセンサ出力変動が生じにくく信頼性の高いセンサ装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly reliable sensor device in which sensor output fluctuation hardly occurs by suppressing or reducing deformation of the entire module.
上記課題を解決するために、本発明の物理量センサ装置は、例えば、物理量を検出するセンサを実装した回路基板と、前記回路基板を収納するケースおよび外部機器と固定するフランジを備えたハウジングと、を有し、前記フランジの前記ケースに接する部分の幅を前記ケースの幅に対して0.8以上とした。 In order to solve the above problems, a physical quantity sensor device of the present invention includes, for example, a circuit board on which a sensor for detecting a physical quantity is mounted, a housing that houses the circuit board, and a housing that is fixed to an external device, and The width of the portion of the flange that contacts the case was set to 0.8 or more with respect to the width of the case.
本発明によれば、モジュール全体の変形を抑制あるいは低減することによりセンサ出力変動が生じにくく信頼性の高いセンサ装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a highly reliable sensor device that is less likely to cause fluctuations in sensor output by suppressing or reducing deformation of the entire module.
以下、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明をする。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず初めに本発明の一実施例をなす物理量センサの実装構造について、図1、図2を用いて説明する。 First, a physical quantity sensor mounting structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示されるように物理量センサ装置は、各種物理量を検出するセンサ2を実装した回路基板1、および、外部機器とセンサ出力信号の入出力を行うコネクタ6と、回路基板1を収納するケース3aを備え、外部機器に固定するためのフランジ5が形成されたハウジング3と、カバー8から構成されている。センサ2を実装した回路基板1には、電源や入出力通信制御などの機能を有する複数の電子部品4が実装されている。回路基板1はハウジング3内の所定の部位に接着剤7などで固定されており、回路基板1上の図示していない電極とコネクタ端子の一端は、図示していない金属細線(アルミワイヤなど)で電気的に接続されており、ターミナル端子の他方の端部は、コネクタ3内部で外部機器の接続端子と結合される。 As shown in FIG. 1, the physical quantity sensor device includes a circuit board 1 on which a sensor 2 for detecting various physical quantities is mounted, a connector 6 for inputting / outputting sensor output signals to / from an external device, and a case for housing the circuit board 1. 3a, a housing 3 in which a flange 5 for fixing to an external device is formed, and a cover 8. On the circuit board 1 on which the sensor 2 is mounted, a plurality of electronic components 4 having functions such as power supply and input / output communication control are mounted. The circuit board 1 is fixed to a predetermined part in the housing 3 with an adhesive 7 or the like, and an electrode (not shown) on the circuit board 1 and one end of the connector terminal are not shown in the figure. The other end of the terminal terminal is coupled to the connection terminal of the external device inside the connector 3.
回路基板1のケース3aへの収納と金属細線の接続が終了した後、ハウジング3の所定の箇所にカバー8を載置し、カバー周辺部を接着剤7で固定してハウジング3の開口部を覆っている。このようにして構成された物理量センサ装置は、2箇所のフランジ5それぞれに形成された取り付け孔9をネジ止めすることによって外部機器と固定して用いられる。 After the housing of the circuit board 1 in the case 3a and the connection of the fine metal wires are finished, the cover 8 is placed at a predetermined position of the housing 3, and the periphery of the cover is fixed with the adhesive 7 so that the opening of the housing 3 is opened. Covering. The physical quantity sensor device thus configured is used by being fixed to an external device by screwing attachment holes 9 formed in the two flanges 5 respectively.
フランジ5に形成された2箇所の取り付け孔9を用いたネジ止めで外部機器に固定した状態で外部から振動が印加された場合、ハウジング3全体がフランジ5の根元(ケース3aに接する部分)を支点としたような変形が生じる場合がある。この変形を抑制、低減するためには、フランジ5の剛性を高くするのが有効である。 When vibration is applied from the outside while being fixed to an external device by screwing using two mounting holes 9 formed in the flange 5, the entire housing 3 has the base of the flange 5 (portion contacting the case 3 a). There is a case where deformation such as a fulcrum occurs. In order to suppress and reduce this deformation, it is effective to increase the rigidity of the flange 5.
図3は、フランジ厚を一定にした場合、ハウジング固有振動数のフランジ幅依存性を有限要素法解析で検討した結果である。図3の横軸はフランジ幅t2/ケース幅t1、縦軸は所定の周波数で基準化したハウジングの固有振動数である。フランジ幅t2とケース幅t1の比が0.8以上で固有値がほぼ一定になっている。本発明では、フランジ部の剛性を高くするため、フランジ幅t2をケース幅t1の0.8倍以上としている。このようなフランジ5の高剛性化によって、ハウジング3の固有振動数を高くすることができ、外部からの振動印加に対して変形が生じる周波数範囲を広くすることができるとともに、変形量も低減することが可能となる。 FIG. 3 shows the result of examining the dependence of the housing natural frequency on the flange width by finite element analysis when the flange thickness is constant. In FIG. 3, the horizontal axis represents the flange width t2 / case width t1, and the vertical axis represents the natural frequency of the housing normalized by a predetermined frequency. The eigenvalue is substantially constant when the ratio of the flange width t2 to the case width t1 is 0.8 or more. In the present invention, in order to increase the rigidity of the flange portion, the flange width t2 is set to 0.8 times or more of the case width t1. By increasing the rigidity of the flange 5 as described above, the natural frequency of the housing 3 can be increased, the frequency range in which deformation is caused by external vibration application can be widened, and the amount of deformation is also reduced. It becomes possible.
電子部品4は、マイコン、電圧調整器(レギュレータ)、抵抗、コンデンサ、ダイオードなどの部品で構成されており、センサ制御や電源供給、および外部との通信制御などを行っている。回路基板1には、ガラスエポキシ基板やセラミック基板を用いる。ハウジング5のケース部、コネクタ6、フランジ5、およびカバー8はPBT(ポリブチレンテレフタレート)樹脂やPPS(ポリフェニレンスルフィド)樹脂などで形成する。回路基板1やカバー8をハウジング5の所定の箇所に固定する接着剤7にはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などを使用する。 The electronic component 4 includes components such as a microcomputer, a voltage regulator (regulator), a resistor, a capacitor, and a diode, and performs sensor control, power supply, external communication control, and the like. As the circuit board 1, a glass epoxy board or a ceramic board is used. The case portion of the housing 5, the connector 6, the flange 5, and the cover 8 are formed of PBT (polybutylene terephthalate) resin, PPS (polyphenylene sulfide) resin, or the like. An epoxy resin, a silicone resin, or the like is used for the adhesive 7 that fixes the circuit board 1 or the cover 8 to a predetermined portion of the housing 5.
フランジ5の高剛性化手段として、図1に示したフランジ幅の拡大とともにフランジ部の厚型化がある。図4は、図2に示したフランジ厚t4とケース底面厚さt3の比(フランジ厚/ケース底面厚)とハウジング全体の固有振動数の関係を有限要素法解析で求めた結果である。図4の横軸は、フランジ厚t4/ケース底面厚t3、縦軸は所定の周波数で基準化したハウジングの固有振動数である。図4の解析結果から、本発明では、基準化した固有振動数が1以上となるようにフランジ厚t4を設定しており、フランジ厚t4をケース部底面厚t3の3.6倍以上としている。これによって、フランジ部の高剛性化を図り、フランジ根元部を支点としたハウジング全体の変形量を低減すると共に、固有振動数を高くして物理量センサ装置の耐振動性を高くしている。 As a means for increasing the rigidity of the flange 5, there is an increase in flange width and a thickened flange portion as shown in FIG. FIG. 4 shows the result of the relationship between the ratio of the flange thickness t4 and the case bottom thickness t3 (flange thickness / case bottom thickness) shown in FIG. 2 and the natural frequency of the entire housing obtained by finite element analysis. The horizontal axis in FIG. 4 is the flange thickness t4 / case bottom thickness t3, and the vertical axis is the natural frequency of the housing normalized by a predetermined frequency. From the analysis result of FIG. 4, in the present invention, the flange thickness t4 is set so that the normalized natural frequency is 1 or more, and the flange thickness t4 is 3.6 times or more of the case bottom surface thickness t3. . As a result, the rigidity of the flange portion is increased, the amount of deformation of the entire housing with the flange root as a fulcrum is reduced, and the natural frequency is increased to increase the vibration resistance of the physical quantity sensor device.
ハウジング全体の固有振動数を高くするためには、ケース底面厚t3も所定の厚さが必要である。本発明が対象としているハウジング構造および材料系では、ケース底面厚t3を2.0mm以上にするのが望ましいという結果が得られている。この場合、フランジt4の厚さは7.2mm以上となる。 In order to increase the natural frequency of the entire housing, the case bottom thickness t3 also needs to have a predetermined thickness. In the housing structure and material system targeted by the present invention, it has been obtained that the case bottom thickness t3 is desirably 2.0 mm or more. In this case, the thickness of the flange t4 is 7.2 mm or more.
以上のように、フランジ幅t2/ケース幅t1の割合を0.8以上とし、フランジ厚t4/ケース底面厚t3を3.6以上とすることで、ハウジングを固定するフランジ部の剛性を高くすることができるとともに、ハウジング全体の固有振動数を高くすることができる。これにより、ハウジング固定部であるフランジのケース部に接触する部分(フランジの根元部分)を支点としたハウジング全体の変形を抑制あるいは低減が可能となり物理量センサ全体の変形を抑制あるいは低減することにより、センサ出力変動が生じにくく信頼性の高いセンサ装置を提供できる。 As described above, by setting the ratio of flange width t2 / case width t1 to 0.8 or more and flange thickness t4 / case bottom thickness t3 to 3.6 or more, the rigidity of the flange portion for fixing the housing is increased. And the natural frequency of the entire housing can be increased. As a result, it is possible to suppress or reduce the deformation of the entire housing with the portion that contacts the case portion of the flange that is the housing fixing portion (the flange base portion) as a fulcrum, thereby suppressing or reducing the deformation of the entire physical quantity sensor. It is possible to provide a highly reliable sensor device that hardly causes fluctuations in sensor output.
1…回路基板、2…センサ、3…ハウジング、3a…ケース、4…電子部品、5…フランジ、6…コネクタ、7…接着剤、8…カバー、9…孔、t1…ケース幅、t2…フランジ幅、t3…ケース底面厚、t4…フランジ厚 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Circuit board, 2 ... Sensor, 3 ... Housing, 3a ... Case, 4 ... Electronic component, 5 ... Flange, 6 ... Connector, 7 ... Adhesive, 8 ... Cover, 9 ... Hole, t1 ... Case width, t2 ... Flange width, t3 ... case bottom thickness, t4 ... flange thickness
Claims (2)
前記回路基板を収納するケースおよび外部機器と固定するフランジを備えたハウジングと、を有し、
前記フランジの前記ケースに接する部分の幅を前記ケースの幅に対して0.8以上としたことを特徴とする物理量センサ装置。 A circuit board on which sensors for detecting physical quantities are mounted;
A housing for housing the circuit board and a housing having a flange for fixing to an external device,
The physical quantity sensor device according to claim 1, wherein a width of a portion of the flange in contact with the case is 0.8 or more with respect to the width of the case.
前記回路基板を収納するケースおよび外部機器と固定するフランジを備えたハウジングと、を有し、
前記フランジの厚さを前記ケース底面厚さの3.6倍以上としたことを特徴とする物理量センサ装置。 A circuit board on which a sensor for detecting a physical quantity is mounted; a housing for housing the circuit board; and a housing having a flange for fixing to an external device;
The physical quantity sensor device characterized in that the thickness of the flange is 3.6 times or more the thickness of the bottom surface of the case.
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JP2001194144A (en) * | 2000-01-11 | 2001-07-19 | Taiko Device:Kk | Inclination detecting unit |
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2014
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH085652A (en) * | 1994-06-15 | 1996-01-12 | Hitachi Ltd | Acceleration sensor |
JP2001194144A (en) * | 2000-01-11 | 2001-07-19 | Taiko Device:Kk | Inclination detecting unit |
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