JP2720697B2 - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JP2720697B2 JP2720697B2 JP4094220A JP9422092A JP2720697B2 JP 2720697 B2 JP2720697 B2 JP 2720697B2 JP 4094220 A JP4094220 A JP 4094220A JP 9422092 A JP9422092 A JP 9422092A JP 2720697 B2 JP2720697 B2 JP 2720697B2
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- piezoelectric elements
- hybrid
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
Description
ック装置に組み込まれる圧電式の加速度センサに関す
る。
子としての圧電体素子を用いることによって図6及び図
7で示すように構成されたものがある。
電体素子21と、これから出力された検出信号の処理回
路を含むハイブリッドIC22と、金属ベース板23
と、キャップ24とを備えている。そして、圧電体素子
21とハイブリッドIC22とは、金属ベース板23上
に搭載されたうえでキャップ24によって封止されてい
る。また、このとき、圧電体素子21は、金属ベース板
23上に配設された台座25によって片持ち支持されて
おり、その支持面と直交する垂直方向Bの加速度が作用
するのに伴って遊端部がたわむことにより、作用する加
速度の大きさに応じた検出信号を出力するようになって
いる。さらに、この圧電体素子21とハイブリッドIC
22とは、リード線26を介して互いに接続されてい
る。なお、図7中の符号27は外部接続用のピン端子で
ある。
度センサにおいては、圧電体素子21が片持ち支持され
たものであり、作用する加速度に応じて曲げ変形する構
造となっているため、過大な加速度が作用した場合に
は、その遊端部が大きく振り動かされることになる結
果、圧電体素子21自体が破壊されることがあり(具体
的には、約2000Gの衝撃で破壊が発生)、良好な耐
衝撃性が得られないという不都合があった。そして、こ
の従来例では、圧電体素子21とハイブリッドIC22
との間をリード線26によって接続しているのである
が、リード線26は振動による金属疲労によって断線す
るおそれがある。なお、断線を防ぐためには、リード線
26の線径を大きくして強度の増大を図ることも考えら
れるのであるが、このようにすると、加速度の作用に伴
う振動によって質量の大きくなったリード線26が共振
を起こすこともあり、圧電体素子21の加速度検出動作
に悪影響を及ぼすことにもなりかねないことになってし
まう。
と直交する垂直方向Bの加速度を検出する従来構成の加
速度センサでは、加速度の作用によって圧電体素子21
の支持部分がたわまないように強固な構成とする必要が
あるため、圧電体素子21とハイブリッドIC22を金
属ベース板23上に搭載し、この金属ベース板23によ
ってキャップ24の開放面を閉塞している。しかしなが
ら、重量が重く、しかも、値段の高い金属ベース板23
を用いることから、加速度センサの全体形状が大型化す
ることになるばかりか、この加速度センサ自体を被測定
物に対して強固に取り付けなければならず、コストアッ
プを招いてしまうことになっていた。
されたものであって、リード線及び金属ベース板を用い
る必要がなく、比較的剛性の低い部材を用いながらも加
速度検出素子の耐衝撃性を高めることができ、その全体
形状の小型化を図ることができる加速度センサの提供を
目的としている。
ンサは、信号取り出し用の電極パターンが配設された絶
縁基板と、この絶縁基板に取り付けられて信号処理を行
うハイブリッドICと、各電極パターン上にそれぞれ接
続固定された一対の圧電体素子と、両圧電体素子上に架
橋状に載置固定されたウェイトとを備えており、両圧電
体素子のそれぞれは分極方向が互いに逆となるように分
極処理されたものであり、ウェイトは少なくとも両圧電
体素子と接触する一面部が導電性を有するものであるこ
とを特徴としている。そして、このとき、絶縁基板及び
ハイブリッドICが一体化されたハイブリッドIC基板
を用いてもよく、また、両圧電体素子それぞれの分極方
向は絶縁基板の面に沿った方向に設定されていてもよ
い。
各電極パターンを介して絶縁基板に全面が密着した状態
で固定されているのであるから、例え過大な加速度が作
用することがあったとしても破壊されることはない。そ
して、両圧電体素子はウェイトの導電部を介して直列接
続されているのであるから、これらから出力された検出
信号を各電極パターンを通じて取り出すことが可能とな
る結果、従来例のようなリード線を用いなくて済むこと
になる。さらにまた、両圧電体素子それぞれの分極方向
が絶縁基板の面に沿った方向に設定されている場合に
は、各圧電体素子の分極方向に沿って作用する加速度が
検出されることになるから、支持面と直交する垂直方向
における絶縁基板の変形やたわみはある程度許容しうる
ことになり、この絶縁基板を従来例ほど強固に構成する
必要はなくなる。
する。
サの全体構成を示す一部破断斜視図、図2はその要部を
拡大して示す斜視図であり、図3はその要部の変形例を
拡大して示す斜視図である。
ハイブリッドIC基板1と、加速度検出素子である一対
の圧電体素子2,3と、ウェイト4と、ハイブリッドI
C基板1の上側を覆って閉塞空間を構成するケース5と
を備えている。
定厚みを有する絶縁基板6内にハイブリッドIC(図示
していない)を組み込むことによって一体化されたもの
であり、この絶縁基板6の一面(図1では、上面)上に
は内部のハイブリッドICと接続された少なくとも一対
の信号取り出し用電極パターン8,9が形成されてい
る。また、ハイブリッドIC基板1には外部接続用のピ
ン端子10が配設されており、これらのピン端子10は
ハイブリッドIC基板1の他面から外部に向かって突出
させられている。なお、ここで、図示していないが、ハ
イブリッドICと絶縁基板6とを別体としたうえ、この
絶縁基板6の他面にハイブリッドICを実装してもよい
ことは勿論である。
IC基板1を構成する絶縁基板6上に形成された電極パ
ターン8,9のそれぞれ上に載置して接合されることに
よって互いに平行する並列状に配置されており、図2で
明示するように、絶縁基板6の面に沿った方向で分極
(軸)方向A1,A2が互いに向かい合う逆方向となるよ
うに分極処理されている。さらに、ウェイト4は、導電
性を有する素材、例えば、ニッケル合金等からなる金属
ブロックとして形成されており、両圧電体素子2,3上
に架橋状として載置されたうえで固定されている。そこ
で、この固定状態におけるウェイト4が有する導電性に
よって両圧電体素子2,3の上面どうしが互いに電気的
に短絡されていることになる。
状の角筒形として形成されたうえでハイブリッドIC基
板1を構成する絶縁基板6の四周に外嵌されており、圧
電体素子2,3及びウェイト4が配設された絶縁基板6
上の閉塞空間を取り囲んでいる。そして、このケース5
の開口を塞いで取り付けられた絶縁基板6の他面(図1
では、下面)側にはモールド樹脂7が充填されている。
おいて、外部から圧電体素子2,3の並列方向Aに沿っ
て加速度が作用すると、ウェイト4は加速度の作用方向
Aに沿って揺り動かされ、絶縁基板6の面に沿う方向に
移動しようとすることになるから、ウェイト4と絶縁基
板6との間に配設された両圧電体素子2,3に歪みが生
じる結果、各圧電体素子2,3の両主表面には正負逆の
電荷が発生することになる。そして、このとき、圧電体
素子2,3の分極方向が互いに逆向きとされ、かつ、そ
の変位側主表面である上面どうしがウェイト4を介して
短絡されているから、一方の圧電体素子2(3)の変位
側主表面に正の電荷が発生したとすると、他方の圧電体
素子3(2)の変位側主表面には負の電荷が発生し、こ
れらの正負の電荷はウェイト4による短絡で相殺される
ことになる。そして、これらの両圧電体素子2,3は電
極パターン8,9と直列に接続されているのであるか
ら、圧電体素子2,3それぞれの固定側主表面に発生す
る電荷がそれぞれ電極パターン8,9を通じて取り出さ
れることになり、これによって加速度センサに作用した
加速度の方向及び大きさが検出される。
き加速度が絶縁基板6の面に沿った方向Aに沿って作用
するのであるから、検出すべき加速度によって絶縁基板
6が変形させられる度合いは少ないことになる。また、
以上とは異なる方向の加速度成分が作用することにより
絶縁基板6が変形するようなことがあっても、その変形
は加速度検出時における圧電体素子2,3の歪みとは異
なる方向に沿って生じることになるから、圧電体素子
2,3による加速度の検出動作にはさほどの影響を及ぼ
さない。そこで、絶縁基板6の有する剛性を特に増やし
たり、強固に支持したりする必要はないことになる。
素子2,3それぞれの分極方向を上述したとは逆の互い
に遠ざかる向きに設定してもよいし、図3で示すよう
に、絶縁基板6の面に沿った方向で、かつ、圧電体素子
2,3の並列方向と直交する向きに設定してもよいこと
はいうまでもない。また、上記実施例では、ウェイト4
に金属ブロックを用いるとしているが、ウェイト4は質
量が比較的大で、かつ、少なくとも両圧電体素子2,3
と接触する一面部が導電性を有することによって圧電体
素子2,3どうしを短絡しうるものであればよいのであ
るから、例えば、セラミックからなるブロックの一面上
に導電層を形成した構成とすることも可能である。
構成を示す一部破断斜視図である。この実施例に係る加
速度センサは、両面実装型のハイブリッドIC基板1を
使用し、このハイブリッドIC基板1をケース11と金
属ベース板12との間に気密状として封入したものであ
る。すなわち、この実施例では、圧電体素子2,3やウ
ェイト4のみならず、他の電子部品13等がハイブリッ
ドIC基板1を構成する絶縁基板6の一面上に取り付け
られた構成となっている。なお、圧電体素子2,3を含
む部分やその他の部分についての構成は第1実施例と同
様であるから、図1及び図2と互いに同一の符号を付し
て詳しい説明は省略する。また、この加速度センサによ
る加速度検出動作も、第1実施例と同様になる。
を拡大して示す斜視図である。この実施例では、両圧電
体素子2,3が絶縁基板6の面と直交する方向で、互い
に逆となる向きB1,B2に分極処理されている。したが
って、絶縁基板6と直交する垂直方向Bの加速度を検出
しうることになる。なお、この実施例では、検出すべき
加速度が絶縁基板6をたわませる方向に沿って作用する
ので、絶縁基板6の有する剛性を増やし、また、強固に
支持しておく必要が生じる。
度センサによれば、圧電体素子が曲げ変形されることな
く、絶縁基板によって全面的に支持されているから、例
え過大な加速度が作用することがあったとしても、圧電
体素子が破壊されることはなくなり、耐衝撃性に優れた
構成となる。また、加速度の作用を受けるウェイトが両
圧電体素子の間に配設されており、両圧電体素子の検出
信号が電極パターンを通じて取り出されることになるか
ら、リード線を省略して断線の発生を皆無とすることが
でき、かつ、リード線の共振による加速度検出動作の不
良を招くことがなくなる。
が絶縁基板の面に沿った方向に設定されている場合は、
圧電体素子が加速度の作用方向に歪むことによって加速
度を検出するから、支持面と直交する垂直方向における
絶縁基板の若干の変形やたわみは許容しうることにな
り、この絶縁基板を強固に構成する必要がなくなる。そ
の結果、従来例のようなリード線及び金属ベース板を用
いる必要がなくなり、比較的剛性の低い部材を用いなが
らも加速度検出素子の耐衝撃性を高めることができるこ
とになるとともに、その全体形状の小型化を図ることが
できるという効果が得られる。
構成を示す一部破断斜視図である。
る。
破断斜視図である。
を拡大して示す斜視図である。
面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 信号取り出し用の電極パターン(8,
9)が配設された絶縁基板(6)と、この絶縁基板
(6)に取り付けられて信号処理を行うハイブリッドI
Cと、各電極パターン(8,9)上にそれぞれ接続固定
された一対の圧電体素子(2,3)と、両圧電体素子
(2,3)上に架橋状に載置固定されたウェイト(4)
とを備えており、 両圧電体素子(2,3)のそれぞれは、分極方向が互い
に逆となるように分極処理されたものであり、 ウェイト(4)は、少なくとも両圧電体素子(2,3)
と接触する一面部が導電性を有するものであることを特
徴とする加速度センサ。 - 【請求項2】 絶縁基板(6)とハイブリッドICとは
一体化されてハイブリッドIC基板(1)となっている
ことを特徴とする請求項1記載の加速度センサ。 - 【請求項3】 両圧電体素子(2,3)それぞれの分極
方向が絶縁基板(6)の面に沿った方向に設定されてい
ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の加速
度センサ。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4094220A JP2720697B2 (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 加速度センサ |
DE69208851T DE69208851T2 (de) | 1991-12-27 | 1992-12-24 | Piezoelektrischer Beschleunigungsmesser |
EP92122015A EP0550037B1 (en) | 1991-12-27 | 1992-12-24 | Piezoelectric acceleration sensor |
SG1996002775A SG48844A1 (en) | 1991-12-27 | 1992-12-24 | Piezoelectric acceleration sensor |
US07/997,675 US5388459A (en) | 1991-12-27 | 1992-12-28 | Acceleration sensor with direct mounting |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4094220A JP2720697B2 (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 加速度センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05288768A JPH05288768A (ja) | 1993-11-02 |
JP2720697B2 true JP2720697B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=14104238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4094220A Expired - Lifetime JP2720697B2 (ja) | 1991-12-27 | 1992-04-14 | 加速度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2720697B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0660119B1 (en) | 1993-12-27 | 2003-04-02 | Hitachi, Ltd. | Acceleration sensor |
JP3373032B2 (ja) * | 1994-03-15 | 2003-02-04 | 富士通株式会社 | 加速度センサ |
-
1992
- 1992-04-14 JP JP4094220A patent/JP2720697B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05288768A (ja) | 1993-11-02 |
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