JP3310184B2 - 加速度センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加速度センサに係
り、詳しくはゲル状組成物を慣性体としたダイヤフラム
型加速度センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、ゲル状組成物を慣性体とし
たダイヤフラム型の加速度センサを種々提案している。
図４は、その加速度センサの一例を説明するための要部
断面を示す。この加速度センサ５０は、プリント回路基
板５１上に円筒状のケース５２を載置固定し、そのケー
ス５２内に囲まれた基板５１の中央位置には通気孔５３
が形成されているとともに、該通気孔５３を塞ぐように
ダイヤフラム型半導体感圧センサチップ、即ち感圧素子
５４が接着剤にて接着固定されている。感圧素子５４
は、基材の底部を四角錐台状にくり抜き、そのくり抜き
によって形成された空間は前記通気孔５３と連通する。
又、くり抜いた部分の上部の肉薄部分５４ａはダイヤフ
ラムとして機能し、その肉薄部分５４ａの上面には拡散
歪みゲージ５４ｂが形成されている。感圧素子５４が固
着されたケース５２内には、加速度伝達媒体としてのゲ
ル状組成物であるシリコーンゲル５５が該素子５４を覆
うように充填されている。尚、ケース５２の上部にはキ
ャップ５６が装着されケース５２内に塵芥が入り込むの
を防止している。

【０００３】そして、該センサ５０に加速度が加わった
とき、シリコーンゲル５５を介して感圧素子５４に圧力
が伝搬する。感圧素子５４はこの受けた圧力の大きさに
相対して前記肉薄部５４ａが屈曲、振動し電気信号を出
力する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、該加速度セ
ンサ５０は、他のＩＣや抵抗、コンデンサ等の回路素子
５７とともにプリント回路基板５１に実装されて使用さ
れる。そして、各種の回路素子５７を実装したプリント
回路基板５１は、実装した各回路素子５７等を保護する
ためにコーティング剤が塗布される。この塗布方法は、
一般に、コーティング液を貯留した槽に該プリント回路
基板５１を浸漬することによって行われる。

【０００５】このとき、加速度センサ５０は通気孔５３
が形成されているため、該プリント回路基板５１をコー
ティング液に浸漬したとき、該通気孔５３を詰まらせた
り、該通気孔５３を介して感圧素子５４の四角錐台状に
くり抜かれた空間にコーティング液が浸入する。その結
果、該感圧素子５４はセンサとしての機能を果たせなく
なる。

【０００６】そこで、従来では、加速度センサ５０を除
いたプリント回路基板５１をコーティング液に浸漬して
保護膜を形成した後、加速度センサ５０を該プリント回
路基板５１に実装するようにしていた。従って、後工程
で加速度センサ５０をプリント回路基板５１に実装しな
ければならず、その作業効率が非常に悪かった。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、他の回路素子とともに
プリント回路基板上に実装し共にコーティング剤を塗布
することができ効率のよい実装作業を行うことができる
加速度センサを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ケース内に収納された加速度伝達媒体と、肉薄部を
形成し、その上面を前記加速度伝達媒体に覆われ、下面
に第１の空間が形成され、外部から印加された加速度に
基づいて屈曲、振動する前記加速度伝達媒体にて前記肉
薄部が屈曲、振動することにより加速度を検出する感圧
素子とを備えた加速度センサにおいて、前記感圧素子
は、リード上に固着され、外気に隔絶され、前記第１の
空間とケース内の加速度伝達媒体の上方の第２の空間と
を連通させる通気手段を設けたことを要旨としている。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の加速度センサにおいて、前記感圧素子はリード上に固
着され、前記リードを封止する封止樹脂材には凹部が形
成され、前記凹部のリード上には前記ケースが載置固定
され、前記通気手段は前記ケースの側壁中で垂直方向に
延び、その上部で前記第２の空間と連通する通路と、前
記封止樹脂材内で前記第１の空間からリードの下部に通
じる第１の通気孔と、前記封止樹脂材内で前記ケースの
通路の下部からリードの下部に通じる第２の通気孔と、
前記封止樹脂材内で前記第１の通気孔と前記第２の通気
孔とを連通する連通孔とから構成されたことを要旨とし
ている。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の加速度センサにおいて、前記封止樹脂材に封止された
リード上には、前記感圧素子が検出した加速度の検出信
号を増幅するための集積回路装置が備えられたことを要
旨としている。

【００１１】請求項１に記載の発明によれば、リード上
に固着された感圧素子の肉薄部の下面に形成された第１
の空間と加速度伝達媒体の上方の第２の空間は通気手段
により連通している。又、通気手段は外気と隔絶されて
いる。よって、リード上に固着された前記感圧素子の肉
薄部は屈曲、振動することができ、加速度センサは加速
度を検出することができる。しかも、他の回路素子とと
もにプリント回路基板上に実装した状態で共にコーティ
ング剤を塗布することができる。

【００１２】請求項２に記載の発明によれば、ケースの
側壁中には垂直方向に延び、その上部で前記第２の空間
と連通する通路が形成されている。又、前記通路は前記
封止樹脂材内の第１の通気孔、通路孔、第２の通気孔を
介して前記第１の空間に連通している。よって、第１の
空間と第２の空間を連通させるための別の部材を設けな
くても、密閉構造の通気手段を形成することができる。

【００１３】請求項３に記載の発明によれば、感圧素子
と集積回路装置は同一のリード上に備えられて封止樹脂
材に封止されるため、感圧素子が検出した検出信号は集
積回路装置にて増幅されて出力される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を図１〜図３に従って説明する。図１は本実施の形
態の加速度センサを示す要部側断面図である。図２は本
実施の形態の加速度センサを示す平面図である。

【００１５】図１において、加速度センサ１は、リード
３のダイパッド部上に接着された検出信号を増幅するた
めの増幅回路を構成する集積回路装置（ＩＣ）４が封止
樹脂材２により封止されている。加速度センサ１の上面
一側にはセンサ本体を搭載するための第１の凹部２ａが
形成されており、その底面にはリード３の表面が露出し
ている状態となっている。前記第１の凹部２ａには円筒
状のケース５が嵌挿されて接着固定されている。ケース
５に囲まれた中央にはリード３のダイパッド部３ａが露
出しており、そのダイパッド部３ａにはダイヤフラム型
半導体感圧センサチップ、即ち感圧素子６が接着剤にて
接着固定されている。

【００１６】感圧素子６は、基材の底部を四角錐台状に
くり抜かれ、そのくり抜きによって空間Ａが形成されて
いる。くり抜いた部分の上部の肉薄部分６ａはダイヤフ
ラムとして機能し、その肉薄部分６ａの上面には複数の
拡散歪みゲージ６ｂが形成されている。各拡散歪みゲー
ジ６ｂはボンディングワイヤ７により各リード３に結線
され、前記ＩＣ４の入力側に接続されている。又、ＩＣ
４の各端子は封止樹脂材２から下方に延びるリードピン
３ｂに接続されている。

【００１７】感圧素子６が固着されたケース５内には、
加速度伝達媒体としてのゲル状組成物であるシリコーン
ゲル８が該素子６を覆うように所定の位置まで充填され
ている。ケース５の上部にはケース５内に塵芥が入り込
むのを防止するためのキャップ９が装着されている。図
２に示すように、ケース５はその壁の一部が膨出した円
筒状であり、その膨出した部分には通路５ａが形成さ
れ、前記キャップ９が装着された状態において、前記通
路５ａとシリコーンゲル８の上方の空間Ｂとが連通する
ように形成されている。

【００１８】前記感圧素子６が固着されたリード３のダ
イパッド部３ａには、前記くり抜かれた空間Ａと連通す
る第１の通気孔１０ａが形成されている。さらに、前記
ケース５に形成した通路５ａと対応するリード３のダイ
パッド部３ａには、同通路５ａと連通する第２の通気孔
１０ｂが形成されている。前記加速度センサ１の下面一
側には第２の凹部２ｂが形成されている。第２の凹部２
ｂは前記第１及び第２の通気孔１０ａ，１０ｂと連通す
る通路２ｃ，２ｄが形成されている。第２の凹部２ｂは
栓１１により外部に対して密閉される。従って、くり抜
きによって形成された空間Ａは第１の通気孔１０ａ、凹
部２ｂ、第２の通気孔１０ｂ及び通路５ａを介してシリ
コーンゲル８の上方の空間Ｂと連通する。尚、前記第１
及び第２の凹部２ａ，２ｂ及び通路２ｃ，２ｄは封止樹
脂材２にてＩＣ４を封止するときに金型によって形成さ
れる。

【００１９】このように形成された加速度センサ１は、
図３に示すように、他のＩＣや抵抗、コンデンサ等の回
路素子１２とともにプリント回路基板１３に実装されて
使用される。

【００２０】次に、上記のように構成された加速度セン
サ１の作用について説明する。加速度センサ１に対して
加速度が加わった場合、シリコーンゲル８を介して感圧
素子６が即座に圧力を受ける。すると、感圧素子６の肉
薄部６ａはこの受けた圧力の大きさに相対して屈曲、振
動する。このとき、感圧素子６のくり抜かれた空間Ａは
第１の通気孔１０ａ、第２の凹部２ｂ、第２の通気孔１
０ｂ及び通路５ａを介してシリコーンゲル８の上方の空
間Ｂに連通しているため、肉薄部６ａの屈曲、振動に伴
ってくり抜かれた空間Ａの体積が変化しても、その増減
とは逆にシリコーンゲル８の上方の空間Ｂは増減するの
で、肉薄部６ａは抑制されることなくの屈曲、振動す
る。そして、拡散歪みゲージ６ｂは、肉薄部６ａの屈
曲、振動を感知し、その屈曲、振動による歪み（即ち、
加速度）に応じた電気信号を検出信号として出力する。

【００２１】その加速度の検出信号はボンディングワイ
ヤ７及びリード３を介してＩＣ４に伝達される。前記検
出信号は、ＩＣ４により増幅されてからリードピン３ｂ
を介して基板１３上の種々の回路素子１２に出力され、
種々の処理が行われる。

【００２２】次に、上記のように構成された本実施の形
態の特徴を以下に述べる。 （１）本実施の形態では、感圧素子６のくり抜かれた空
間Ａは第１の通気孔１０ａ、第２の凹部２ｂ、第２の通
気孔１０ｂ及び通路５ａを介してシリコーンゲル８の上
方の空間Ｂに連通しているため、肉薄部６ａの屈曲、振
動に伴ってくり抜かれた空間Ａの体積が変化しても、そ
の増減に対してシリコーンゲル８の上方の空間Ｂは逆に
増減する。よって、肉薄部６ａは上下方向に抑制される
ことなくの屈曲、振動することができ、加速度センサ１
は加速度を検出することができる。

【００２３】（２）本実施の形態では、第１の通気孔１
０ａ、第２の凹部２ｂ、第２の通気孔１０ｂ及び通路５
ａからなる経路は外部と隔離された密閉構造である。そ
の結果、他の回路素子１２とともにプリント回路基板１
３上に実装し共にコーティング剤を塗布することができ
効率のよい実装作業を行うことができる。

【００２４】（３）本実施の形態では、前記経路は外部
と隔離された密閉構造である。よって、加速度センサ１
は完全な密閉構造となり、シリコーンゲル８内に塵芥が
入り込むのを完全に防止することができるため、シリコ
ーンゲル８の質量、粘度は一定に保たれ、加速度センサ
１の寿命を延ばすことができる。

【００２５】（４）本実施の形態では、ケース５はその
壁の一部が膨出した円筒状であり、その膨出した壁中部
分には通路５ａが形成されている。よって、前記シリコ
ーンゲル８の上方の空間Ｂ側と前記くり抜かれた空間Ａ
側とを連通させるための別の部材を設ける必要がない。
又、製造工程を単純化することができる。

【００２６】尚、本発明は、上記実施の形態に限定され
るものではなく以下のように実施してもよい。 （１）本実施の形態において、加速度センサ１は封止樹
脂材２の第１の凹部２ａの底面上にケース５及び感圧素
子６等を載置固定して形成したが、アルミナ基板上にケ
ース５及び感圧素子６等を載置固定して、感圧素子６の
くり抜かれた空間Ａに対応する位置と通路５ａの下部と
対応する位置とにアルミナ基板を貫通する通気孔を形成
し、その両通気孔を例えばパイプ等により連通させた構
成として具体化してもよい。

【００２７】（２）本実施の形態において、感圧素子６
のくり抜かれた空間Ａは第１の通気孔１０ａ、第２の凹
部２ｂ、通気孔１０ｂ及び通路５ａを介してシリコーン
ゲル８の上方の空間Ｂに連通させたが、感圧素子６のく
り抜かれた空間Ａはシリコーンゲル８の上方の空間Ｂに
連通させることができればどのように構成してもよく、
例えばパイプ等により連通させてもよい。

【００２８】（３）本実施の形態において、リード３の
ダイパッド部上には検出信号を増幅するための増幅回路
を構成する集積回路装置（ＩＣ）４が接着されている
が、このＩＣ４を無くした構成として、拡散歪みゲージ
６ｂが出力した検出信号を増幅しないでリードピン３ｂ
から出力するようにしてもよい。

【００２９】（４）本実施の形態において、封止樹脂材
２の第１の凹部２ａには円筒状のケース５が嵌挿されて
接着固定されているが、ケース５を封止樹脂材２自体で
一体形成されたものとしてもよい。この場合、ＩＣ４を
封止する際に使用される金型は前記実施の形態のケース
５に相当する形状が封止樹脂材２にて形成される金型に
する必要がある。

【００３０】次に、実施の形態から把握できる請求項以
外の技術的思想について、以下に効果とともに記載す
る。 （１）請求項２に記載の加速度センサにおいて、前記連
通孔（２ｂ，２ｃ，２ｄ）は前記封止樹脂材（２）に第
２の凹部（２ｂ）を形成し、その凹部（２ｂ）に対して
栓（１１）をすることにより密閉した構成とすることを
特徴とした加速度センサ。これにより、第２の凹部（２
ｂ）に対して栓（１１）をするだけで簡単に密閉構造の
連通孔（２ｂ，２ｃ，２ｄ）を形成することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１の発明によ
れば、加速度センサを他の回路素子とともにプリント回
路基板上に実装し共にコーティング剤を塗布することが
でき効率のよい実装作業を行うことができる優れた効果
を有する。

【００３２】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
の効果に加えて、別の部材を設けることなく密閉構造の
通気手段を形成することができる優れた効果を有する。
請求項３の発明によれば、請求項１，２の発明の効果に
加えて、感圧素子が検出した信号を集積回路装置にて増
幅し出力することができる優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態における加速度センサを示す要部
側断面図。

【図２】本実施の形態における加速度センサを示す平面
図。

【図３】本実施の形態における加速度センサを説明する
ための要部断面図。

【図４】従来技術における加速度センサを説明するため
の要部断面図。

【符号の説明】

２…封止樹脂材、３…リード、５…ケース、６…感圧素
子、８…シリコーンゲル、２ａ…第１の凹部、２ｂ…第
２の凹部、２ｃ，２ｄ…通路、５ａ…通路、６ａ…肉薄
部、１０ａ…第１の通気孔、１０ｂ…第２の通気孔、Ａ
…第１の空間、Ｂ…第２の空間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−168365（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−288770（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−229923（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−39163（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01P 15/02 - 15/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース（５）内に収納された加速度伝達
   媒体（８）と、 肉薄部（６ａ）を形成し、その上面を前記加速度伝達媒
   体（８）に覆われ、下面に第１の空間（Ａ）が形成さ
   れ、外部から印加された加速度に基づいて屈曲、振動す
   る前記加速度伝達媒体（８）にて前記肉薄部（６ａ）が
   屈曲、振動することにより加速度を検出する感圧素子
   （６）とを備えた加速度センサにおいて、前記感圧素子（６）は、リード（３）上に固着され、 外気に隔絶され、前記第１の空間（Ａ）とケース（５）
   内の加速度伝達媒体（８）の上方の第２の空間（Ｂ）と
   を連通させる通気手段（１０ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，１
   ０ｂ，５ａ）を設けたことを特徴とする加速度センサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の加速度センサにおい
   て、前記感圧素子（６）はリード（３）上に固着され、
   前記リード（３）を封止する封止樹脂材（２）には凹部
   （２ａ）が形成され、前記凹部（２ａ）のリード（３）
   上には前記ケース（５）が載置固定され、 前記通気手段（１０ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，１０ｂ，５
   ａ）は前記ケース（５）の側壁中で垂直方向に延び、そ
   の上部で前記第２の空間（Ｂ）と連通する通路（５ａ）
   と、前記封止樹脂材（２）内で前記第１の空間（Ａ）か
   らリード（３）の下部に通じる第１の通気孔（１０ａ）
   と、前記封止樹脂材（２）内で前記ケース（５）の通路
   （５ａ）の下部からリード（３）の下部に通じる第２の
   通気孔（１０ｂ）と、前記封止樹脂材（２）内で前記第
   １の通気孔（１０ａ）と前記第２の通気孔（１０ｂ）と
   を連通する連通孔（２ｂ，２ｃ，２ｄ）とから構成され
   たことを特徴とする加速度センサ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の加速度センサにおい
   て、前記封止樹脂材（２）に封止されたリード（３）上
   には、前記感圧素子（６）が検出した加速度の検出信号
   を増幅するための集積回路装置（４）が備えられたこと
   を特徴とする加速度センサ。