JP2513080B2 - 加速度センサ― - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は片持梁式加速度センサーチップ（以下セン
サーチップという）に衝撃力、落下等により過大な加速
度が付加された時にセンサーチップが破損しない様に過
大な変位を防止する加速度センサーに関するものであ
る。

〔従来の技術〕

第９図は従来の片持梁式加速度センサー（以下加速度
センサーという）の構成を示す斜視図、第10図は、従来
の加速度センサーのキャップと粘性オイルのアセンブリ
前の状態を示す斜視図、第11図は第９図に示すｘ・ｘに
おける断面図である。

図において、（１）は重り、（２）はセンサーチッ
プ、（3a），（3b），（3c），（3d）はセンサーチップ
（２）の表面にウエハプロセスで設けられた歪一抵抗変
換を行うためのピエゾ抵抗、（５）は外部端子、（４）
は金属細線、（６）はガラスシール、（７）はステム、
（９）は台座、（10）は重り接着材、（11）はキャッ
プ、（12）は粘性オイル、（20）は第１のボンド材、
（30）は第２のボンド材、（50）はセンサーチップ
（２）の表面に設けられたピエゾ抵抗、（3a），（3
b），（3c），（3d）とウエハプロセスで拡散配線や金
属配線で、接続されたワイヤボンドパッド、（100）は
重りストッパーである。

第12図は第11図において、重り（１）先端の寸法の関
係を示す断面図、第13図、第11図においては加速度セン
サーを図に示す様に設置した時、すなわち1Gが掛った時
の重り（１）の先端の変位を示す断面図、第14図は第13
図の重り（１）の先端部変位を説明するための重り
（１）先端拡大断面図、第15図は加速度センサーを第13
図に示す位置から180゜回転させて取付けた時に、すな
わち−1Gが掛った時に重り（１）の先端が変位する時の
重り（１）先端拡大断面図を示す。

第９図と第11図に示すごとく、加速度センサーは、セ
ンサーチップ（２）と台座（９）を第１のダイボンド材
（20）を用いて一体にし、一体になったセンサーチップ
（２）と台座（９）をステム（７）に第２のダイボンド
材（30）を用いて一体に構成する。その後一体となっ
た、センサーチップ（２）と台座（９）とステム（７）
と重り（１）を重り接着材（10）を用いてセンサーチッ
プ（２）の先端部に接着する。其の後、重りストッパー
（100）を第11図に示す様にクリアランスL.M.Nを確保す
る様にスペーサーを挿入した状態で接着材（40）を用い
てステム（７）に接着する。接着した後スペーサーを取
外し第10図に示す様にキャップ（11）に粘性オイル（1
2）を必要な量だけ入れたものに上記アセンブリ完了の
ステム（７）を上から挿入し、その状態でキャップ（1
1）とステム（７）とを電気溶接にて一体に構成する。

次に動作について説明する。第12図において、加速度
センサーは重り（１）の先端A₁点とC₁点はセンサーチッ
プ（２）の曲げ中心である中立軸R₂−B₁の長さとR₂−A₁
及びR₂−C₁の長さは異っており、同図に示す様にΘA₁と
ΘC₁だけ角度が異っている。第13図は加速度センサを取
り付けた時、重り（１）により1Gの重力に比例した変位
を行い、B₁点はB₂点に移動をすることを示している。第
14図はB₁点がB₂点に変位した時、A₁点がA₂点に、C₁点が
C₂点の変位を示すのでこの量を規制する重りストッパー
（100）を第11図のＮで示すクリアランスをもって構成
する。第15図は第13図に示す方向と180゜の方向に取り
付けられた時に重り（１）により−1Gの重力に比例した
変位を示し、重りストッパー（100）は、A₁点、A₂点の
変位を規制する第11図のＬで示すクリアランスを持って
構成する。又、同図において、重りストッパー（100）
のクリアランスＭは第14図及び第15図に示すB₁点、S₁点
の変位とB₁−S₂の変位の中、大きい変位以上に構成する
必要があり第11図に示す。

〔発明が解決しようとする課題〕 従来の加速度センサーは以上のように構成されている
ので、重りストッパーの組立時にクリアランスL.M.Nを
精度よく組立てる必要があると共に重りストッパーの形
状がコの字形をしているため自動組立てが出来ないなど
の問題点があった。

この発明は上記の様な問題点を解消するためになされ
たもので、重りストッパーを１つのクリアランスのみで
構成し、クリアランスL.M.Nを不要としたため、自動化
が可能となる加速度センサーを得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る加速度センサーは、一端が台座に固定
された加速度センサーチップと、前記加速度センサーチ
ップの他端に接続され貫通穴を有する重りと、前記貫通
穴に隙間を持って嵌合する棒状の重りストッパーと、前
記台座と前記棒状の重りストッパーとが主面上に固定さ
れるステムとを備え、前記重りの変位に際し前記貫通穴
の内面と前記棒状ストッパーとが当接することにより前
記重りの変位を制限するようにしたものである。

〔作用〕

この発明に係る加速度センサーは、重りのｘ軸方向の
変位を規制するようにしたもので、重りを上方向へ−Δ
Ｑ移動した場合はC₂点、下方向へΔＱ移動した場合はA₂
点の位置で止まる様にクリアランスを設定することによ
り過大な力が加わってもセンサチップの破損を防止する
ことが出来る。

〔実施例〕

以下はこの発明の一実施例を図について説明する。第
１図は加速度センサーの構成を示す斜視図、第２図は第
１図に示すｙ・ｙにおける断面図である。図において、
（２），（３），（3a）〜（3d），（４）〜（７），
（９），（10），（20），（30），（50）は第９図及び
第10図の従来例に示したものと同等であるので説明を省
略する。（1a）は重り、（200）は棒である。棒（200）
は、重り（1a）に設けた穴にクリアランスＰを保って嵌
合している。

第３図は、第２図において重り（1a）先端と中立軸と
の寸法の関係を示す断面図、第４図は第２図において、
重り（1a）に加速度1Gが掛り、B₁点がB₂点に移動した場
合の断面図、第５図は第４図に示す重り（1a）の先端部
変位を説明するための重り（1a）先端拡大断面図、第６
図は加速度センサーを第４図の位置から180゜回転させ
て取り付けた時、すなわち加速度−1Gが掛った時に重り
（1a）の先端部変位を説明するための重り（1a）先端拡
大断面図である。

次に動作について説明する。第４図の様に重り（1a）
がΔＱだけ変位した場合、B₁点はB₂点へ、A₁点はA₂点、
C₁点はC₂点へ移動する。この時、A₂点の位置に重りスト
ッパー（1a）をおくことにより、×軸方向で、変位を防
止する。

第３図において、重り（1a）の穴の左側の先端A₁,B₁,
C₁の各点は加速度が掛って、変位する時の中立軸R₂−B₁
の軸長L₁と、R₂−A₁の長さL_A1及びR₂C₁の長さLcとす
る。又、×軸と直角なA₁,C₁,D₁の各点を結ぶ線をＹ軸と
すると、R₂を原点にとるときA₁点の座標は（L_A1cosQ_A1,
L_A1sinQ_A1）C₁点の座標は、（L_C1cosQ_C1,L_C1sinQ_C1）で
表わされる。第４図に示す様にB₁点がB₂点に、ΔＱだけ
変位した時、第５図においてB₂点の座標は（L₁cosΔQ,L
₁sinΔＱ）、A₂点の座標は｛L_A1cos（Q_A1−ΔＱ）,L_A1s
in（Q_A1−ΔＱ）｝、C₂点の座標は｛L_C1cos（Q_C1＋Δ
Ｑ）,L_C1sin（Q_C1＋ΔＱ）｝となる、第５図においてA₁
点はA₂点に変位する時β−βに示す円周上を変位し、そ
の変位は×軸上で示す様にB₁点の×座標より外側に出て
くる。これを逆方向へ−ΔＱだけ変位した時は第６図に
示す様に、C₁点がC₂点に変位しC₂点の×軸上での変位は
B₁−S₁になり、B₁−S₂＝L_C1cos（Q_C1−ΔＱ）−L_C1cosQ
_C1と表わされB₁点の×座標は外側に出る様になる。

なお、上記実施例では重り（1a）の穴と棒（200）の
嵌合が１個所の場合について説明したが、上記嵌合は第
７図の様に複数個所であってもよい。

また、第８図の様に棒との嵌合部分は重りに半分の穴
を設けてもよい。

第７図及び第８図は上記を説明する重りと棒の斜視図
で、（1b），（1c）は重り、（200）は棒である。

〔発明の効果〕

以上の様にこの発明によれば、重りストッパーとステ
ムに設けた棒と重りに開けた穴によってストッパーを構
成することにより組立てが容易に出来、また精度の高い
加速度センサーが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る加速度センサーの一実施例に
よる加速度センサの構成を示す斜視図、第２図は第１図
に示すｙ・ｙにおける断面図、第３図は第２図におい
て、重りの先端と中立軸との寸法関係を示す断面図、第
４図は第２図において、重りに加速度1Gが掛った場合の
断面図、第５図は第４図に示す重りの先端部変位を示す
重り先端拡大断面図、第６図は第２図において、重りに
加速度−1Gが掛った場合に重りの先端変位を示す重り先
端拡大断面図、第７図、及び第８図はこの発明の他の実
施例による重りと棒の嵌合を示す斜視図で、第７図は嵌
合個所が２個所の場合、第８図は嵌合個所における重り
に半分の穴を設けた場合をそれぞれ示す。第９図は従来
の加速度センサーの構成を示す斜視図、第10図は従来の
加速度センサーのキャップと粘性オイルのアセンブリ前
の状態を示す斜視図、第11図は第９図に示すｘ・ｘにお
ける断面図、第12図は第11図において重り先端の寸法の
関係を示す断面図、第13図は第11図において、加速度セ
ンサーに加速度1Gが掛った時の重りの先端の変位を示す
断面図、第14図は第13図の重りの先端部変位を説明する
重り先端拡大断面図、第15図は第11図において加速度セ
ンサーに加速度−1Gが掛った時の重り先端部変位を示す
拡大断面図である。 図において、（1a），（1b），（1c）は重り、（２）は
センサーチップ、（３），（3a）〜（3d）はピエゾ抵
抗、（４）は金属細線、（５）は外部端子、（６）はガ
ラスシール、（７）はステム、（９）は台座、（10）は
重り接着材、（20）は第１のボンド材、（30）は第２の
ボンド材、（50）はワイヤボンドパッド、（200）は棒
である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端が台座に固定された加速度センサーチ
   ップと、前記加速度センサーチップの他端に接続され貫
   通穴を有する重りと、前記貫通穴に隙間を持って嵌合す
   る棒状の重りストッパーと、前記台座と前記棒状の重り
   ストッパーとが主面上に固定されるステムとを備え、前
   記重りの変位に際し前記貫通穴の内面と前記棒状ストッ
   パーとが当接することにより前記重りの変位を制限する
   ことを特徴とする加速度センサー。
2. 【請求項２】半円形の貫通穴が加速度センサーチップに
   接続された重りの端部に設けられていることを特徴とす
   る請求項１に記載の加速度センサー。