JPH0540130A - 半導体加速度センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、耐落下性を向上させた半導体加
速度センサ装置を得る。 【構成】 カンチレバービームの感度正軸方向Ａに対し
て垂直な他軸方向Ｂに且つ半導体加速度センサ１から離
間した位置に重心を設定するための重心設定手段30を配
置し、感度正軸方向に対して垂直方向に落下姿勢をとる
ことにより、落下衝撃時に薄肉部の曲折方向に荷重応力
が印加されないようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体歪ゲージが形
成されたカンチレバービーム方式の半導体加速度センサ
装置に関し、特に耐落下性を向上させた半導体加速度セ
ンサ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、小形で且つ高感度の半導体加速度
センサ装置は種々の分野で利用されつつあり、例えば、
乗用車等に搭載した場合、乗員が体感する前に姿勢変位
を検知して変位を相殺する方向にフィードバック制御を
行い、乗心地を向上させるのに用いられている。

【０００３】通常、この種の半導体加速度センサ装置
は、使用中に印加される衝撃は小さく(例えば自動車の
急加減速や衝突等においても１Ｇ〜数Ｇ程度)、何ら問
題は生じないが、生産工程中における落下事故等の衝撃
により、半導体歪ゲージが設置される薄肉部が破損し易
いため、耐落下性を保証することが重要な問題となって
いる。

【０００４】図２及び図３は、例えば特開昭59-158566号
公報及び特開昭63-88408号公報等に参照される一般的な
半導体加速度センサを示す側断面図及び平面図であり、
図において、１は11〜19から構成される半導体加速度セ
ンサである。11は半導体歪ゲージ11bが形成された薄肉
部11aを有するカンチレバービームであり、例えばシリ
コンウェハをエッチングすることにより形成されてい
る。12はカンチレバービーム11の一端を位置決め固定す
るための台座、13はカンチレバービーム11の揺動端に設
けられた重りである。

【０００５】半導体歪ゲージ11bは、特開昭59-158566号
公報に参照されるように、薄肉部11a上に蒸着された複数
の薄膜抵抗器を含み、伸縮方向に配置された抵抗器の抵
抗値変化を検出可能なブリッジ回路を構成し、矢印Ａ方
向の加速度を検出信号として出力するようになってい
る。

【０００６】14は台座12を介してカンチレバービーム11
を載置固定する金属ベース、15は金属ベース14を貫通し
且つ絶縁ガラス16により絶縁支持されたリード端子、17
は半導体歪ゲージ11ｂとリード端子15とを電気的に接続
するボンディング用ワイヤ、18は金属ベース14に気密結
合された金属キャップ、19は金属ベース14上及び金属キ
ャップ18内に封入されたダンパ液である。

【０００７】図４は図２及び図３のように構成された半
導体加速度センサ１を組み込んだ一般的な半導体加速度
センサ装置を示す側断面図である。図において、20は配
線パターンが設けられた絶縁基板であり、リード端子15
を介して半導体加速度センサ１が載置固定されている。
21は絶縁基板20上に載置された増幅回路であり、半導体
加速度センサ１から出力される数ｍＶの検出信号を数Ｖ
に増幅して出力する。

【０００８】22は絶縁基板20を一端で保持する合成ゴム
等の弾性支持体、23は強化合成樹脂等からなり弾性支持
体22の他端を固定するケース、23ａはケース23に設けら
れて加速度検出対象に結合するための溝、24はケース23
に気密結合されたカバー、25は増幅回路21の出力信号を
外部に送出するためのリード端子、25ａは絶縁基板20と
ケース23との間でリード端子25に設けられた緩衝用の湾
曲部、26はケース23に対するリード端子25の貫通部を封
止する封止樹脂である。

【０００９】いま、感度正軸方向Ａに１Ｇの加速度が印
加されたとすると、カンチレバービーム11の先端部は例
えば１μ程度変位する。これにより、薄肉部11ａ上に配
置された半導体歪ゲージ11bのうち、伸縮方向に配置され
た抵抗器の抵抗値が変化し、半導体歪ゲージ11ｂのブリ
ッジ回路から数ｍＶの検出信号が得られる。この検出信
号は、リード端子15から増幅回路21に送られて数Ｖの信
号に増幅され、更にリード端子25を介して外部の回路装
置に送出され、所望の制御等の用いられる。

【００１０】上記のように構成された従来の半導体加速
度センサ装置においては、生産工程中又は配送中の落下
事故等の異常衝撃による薄肉部11ａの破損を防止するた
め、金属キャップ18内にダンパ液19を封入すると共に、
半導体加速度センサ１が載置された絶縁基板20を弾性支
持体22で保持し、更に、リード端子25に湾曲部25ａを設
けている。

【００１１】しかし、半導体加速度センサ１の感度正軸
となる矢印Ａ方向に対する耐加速度強度が400Ｇ程度で
あるのに対し、高さ30cm程度からの落下衝撃は約1000Ｇ
にも達する。従って、矢印Ａ方向に落下した場合には、
わずかの高さであっても衝撃荷重を完全に吸収すること
はできない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体加速度セ
ンサ装置は以上のように、落下方向を特定することがで
きないので、感度正軸となる矢印Ａ方向に落下衝撃を受
けた場合に、耐落下性が弱いためにカンチレバービーム
11が損傷を受けるという問題点があった。

【００１３】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、落下方向を特定させることによ
り、耐落下性を向上させた半導体加速度センサ装置を得
ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体加
速度センサ装置は、カンチレバービームの感度正軸方向
に対して垂直な他軸方向に且つ半導体加速度センサから
離間した位置に重心を設定するための重心設定手段を設
けたものである。

【００１５】

【作用】この発明においては、落下事故の際に感度正軸
方向に対して垂直方向に落下させることにより、落下衝
撃時に薄肉部の曲折方向に荷重応力が印加されないよう
にする。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例を示す側断面図であ
り、１、15及び20〜26は前述と同様のものである。又、
半導体加速度センサ１の構造は図２及び図３に示した通
りである。30は絶縁基板20の一端に配置された重りであ
り、カンチレバービーム11の感度正軸方向Ａに対して垂
直な他軸方向Ｂに且つ半導体加速度センサ１から離間し
た位置に重心を設定するための重心設定手段を構成して
いる。

【００１７】図１のように構成されたこの発明の一実施
例においては、落下事故等が発生しても、半導体加速度
センサ装置の重心即ち重り30の位置が下方となるように
落下姿勢が決定される。従って、落下時において、半導
体加速度センサ１内のカンチレバービーム11は、必ず感
度正軸方向Ａに垂直の他軸方向Ｂに落下衝撃を受けるこ
とになる。このとき、薄肉部11ａは、落下衝撃荷重が直
接印加されないため、感度正軸方向Ａの耐衝撃性400Ｇ
に対して約10倍の4000Ｇの耐衝撃性を有し、破損するこ
とはない。

【００１８】尚、上記実施例では、重り30をパッケージ
のカバー24内に配置したが、カバー24の外部に配置して
もよい。又、重心設定手段として重り30を設置したが、
重心を設定可能であれば何でもよく、例えば、ケース23
又はカバー24の一方の側壁の厚さを不均衡に形成しても
よく、一方の側壁を比重の異なる材質で形成して不均衡
性をもたせてもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、カンチ
レバービームの感度正軸方向に対して垂直な他軸方向に
且つ半導体加速度センサから離間した位置に重心を設定
するための重心設定手段を設け、感度正軸方向に対して
垂直方向に落下姿勢をとることにより、落下衝撃時に薄
肉部の曲折方向に荷重応力が印加されないようにしたの
で、耐落下性を向上させた半導体加速度センサ装置が得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す側断面図である。

【図２】一般的な半導体加速度センサを示す側断面図で
ある。

【図３】一般的な半導体加速度センサを示す平面図であ
る。

【図４】従来の半導体加速度センサ装置を示す側断面図
である。

【符号の説明】

１ 半導体加速度センサ 11 カンチレバービーム 11a 薄肉部 11b 半導体歪ゲージ 20 絶縁基板 30 重り(重心設定手段) Ａ 感度正軸方向 Ｂ 他軸方向

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体歪ゲージが形成された薄肉部を有
   するカンチレバービームと、このカンチレバービームを
   含む半導体加速度センサを支持する基板とを備えた半導
   体加速度センサ装置において、 前記カンチレバービームの感度正軸方向に対して垂直な
   他軸方向に且つ前記半導体加速度センサから離間した位
   置に重心を設定するための重心設定手段を設けたことを
   特徴とする半導体加速度センサ装置。