JPH0545375A - 半導体加速度センサ - Google Patents
半導体加速度センサInfo
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- JPH0545375A JPH0545375A JP3202930A JP20293091A JPH0545375A JP H0545375 A JPH0545375 A JP H0545375A JP 3202930 A JP3202930 A JP 3202930A JP 20293091 A JP20293091 A JP 20293091A JP H0545375 A JPH0545375 A JP H0545375A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- cantilever beam
- displacement amount
- acceleration sensor
- elastic body
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
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- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、検出精度を損なうことなく耐落
下性を向上させた半導体加速度センサを得る。 【構成】 重り13及びケース部材14、18間の空隙Ｌをカ
ンチレバービーム11の許容変位量以下に設定すると共
に、ケース部材に対向する重りの表面に弾性体20を付着
し、弾性体により衝撃を確実に吸収する。
下性を向上させた半導体加速度センサを得る。 【構成】 重り13及びケース部材14、18間の空隙Ｌをカ
ンチレバービーム11の許容変位量以下に設定すると共
に、ケース部材に対向する重りの表面に弾性体20を付着
し、弾性体により衝撃を確実に吸収する。
Description
【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
に関し、特に検出精度を損なうことなく耐落下性を向上
させた半導体加速度センサに関するものである。
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
に関し、特に検出精度を損なうことなく耐落下性を向上
させた半導体加速度センサ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。
センサ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）、何ら問題は発
生しないが、生産工程中又は配送中に落下事故等が発生
するとその衝撃により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。
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）、何ら問題は発
生しないが、生産工程中又は配送中に落下事故等が発生
するとその衝撃により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５及び図６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。
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。
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。
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】金属ベース14及び金属キャップ18は、カン
チレバービーム11及び重り13等を封入するケース部材を
構成している。尚、ケース部材14及び18内に封入された
ダンパ液19は、粘度が大きいほど半導体加速度センサ１
の耐衝撃性を向上させるが、加速度に対する応答性を劣
化させるため、半導体加速度センサ１の使用環境温度や
要求精度等に応じて適切な粘度に設定されている。
チレバービーム11及び重り13等を封入するケース部材を
構成している。尚、ケース部材14及び18内に封入された
ダンパ液19は、粘度が大きいほど半導体加速度センサ１
の耐衝撃性を向上させるが、加速度に対する応答性を劣
化させるため、半導体加速度センサ１の使用環境温度や
要求精度等に応じて適切な粘度に設定されている。
【０００８】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(図示せず)に送られて
数Ｖの信号に増幅された後、外部の回路装置に送出され
て所望の制御等に用いられる。
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(図示せず)に送られて
数Ｖの信号に増幅された後、外部の回路装置に送出され
て所望の制御等に用いられる。
【０００９】上記のように構成された従来の半導体加速
度センサにおいては、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を封入している。
度センサにおいては、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を封入している。
【００１０】しかし、カンチレバービーム11の通常使用
時の先端変位量は上述のように１μ程度であり、又、破
壊限界となる許容変位量は400μ程度であるため、半導体
加速度センサ１の感度正軸(矢印Ａ)方向に対する耐加速
度強度は400Ｇ程度である。これに対し、カンチレバー
ビーム11は、重り13とケース部材14及び18との間の空隙
(1.5mm程度)だけ変形し得るうえ、高さ30cm程度からの落
下衝撃は約1000Ｇにも達するので、特に矢印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。
時の先端変位量は上述のように１μ程度であり、又、破
壊限界となる許容変位量は400μ程度であるため、半導体
加速度センサ１の感度正軸(矢印Ａ)方向に対する耐加速
度強度は400Ｇ程度である。これに対し、カンチレバー
ビーム11は、重り13とケース部材14及び18との間の空隙
(1.5mm程度)だけ変形し得るうえ、高さ30cm程度からの落
下衝撃は約1000Ｇにも達するので、特に矢印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。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体加速度セ
ンサは以上のように、ダンパ液19を封入して衝撃を吸収
しているものの、加速度に対する応答性が劣化するため
ダンパ液19の粘度をあまり大きくすることができず、特
に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。
ンサは以上のように、ダンパ液19を封入して衝撃を吸収
しているものの、加速度に対する応答性が劣化するため
ダンパ液19の粘度をあまり大きくすることができず、特
に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。
【００１２】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、加速度に対する応答性即ち検出
精度を損なうことなく、耐落下性を向上させた半導体加
速度センサを得ることを目的とする。
ためになされたもので、加速度に対する応答性即ち検出
精度を損なうことなく、耐落下性を向上させた半導体加
速度センサを得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体加
速度センサは、重り及びケース部材間の空隙をカンチレ
バービームの許容変位量以下に設定すると共に、ケース
部材に対向する重りの表面に弾性体を付着したものであ
る。
速度センサは、重り及びケース部材間の空隙をカンチレ
バービームの許容変位量以下に設定すると共に、ケース
部材に対向する重りの表面に弾性体を付着したものであ
る。
【００１４】
【作用】この発明においては、落下事故の際に、カンチ
レバービームの許容変位量以内で重りがケース部材に衝
合すると共に、重り表面に付着された弾性体により衝撃
を吸収し、カンチレバービームの薄肉部の破壊を確実に
防止する。
レバービームの許容変位量以内で重りがケース部材に衝
合すると共に、重り表面に付着された弾性体により衝撃
を吸収し、カンチレバービームの薄肉部の破壊を確実に
防止する。
【００１５】
【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は前述の半導体加速度センサに対応しており、11
〜19は前述と同様のものである。20はケース部材14及び
18に対向する重り13表面に付着された弾性体であり、カ
ンチレバービーム11に接合する重り13の表面にも付着さ
れている。
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は前述の半導体加速度センサに対応しており、11
〜19は前述と同様のものである。20はケース部材14及び
18に対向する重り13表面に付着された弾性体であり、カ
ンチレバービーム11に接合する重り13の表面にも付着さ
れている。
【００１６】この場合、重り13の表面(即ち弾性体20)と
ケース部材14及び18との間の空隙Ｌは、カンチレバービ
ーム11の許容変位量(400μ)以下に設定されている。但
し、空隙Ｌは、通常の加速度測定範囲内の変位量では重
り13がケース部材14及び18に接触しない程度(数10ミク
ロン)以上に設定されており、落下等の過大加速度が印
加されたときのみ、重り13がケース部材14及び18に接触
するようになっている。
ケース部材14及び18との間の空隙Ｌは、カンチレバービ
ーム11の許容変位量(400μ)以下に設定されている。但
し、空隙Ｌは、通常の加速度測定範囲内の変位量では重
り13がケース部材14及び18に接触しない程度(数10ミク
ロン)以上に設定されており、落下等の過大加速度が印
加されたときのみ、重り13がケース部材14及び18に接触
するようになっている。
【００１７】図２は図１内の重り13及び弾性体20の形状
を示す斜視図である。重り13は鉄等の金属板からなり、
両方の表面には弾性体20(例えばゴム等)が焼付けられて
いる。金属板からなる重り13と弾性体20とからなるシー
ト材は、プレス加工により折り曲げられて図２の形状に
形成され、鞍形の凹部13ａにカンチレバービーム11の揺
動端部が固着される。両端に形成された平坦部13ｂは、
落下衝撃印加時における重り13と金属ベース14との衝合
面積を大きくして、衝撃吸収効果を高めるために設けら
れている。
を示す斜視図である。重り13は鉄等の金属板からなり、
両方の表面には弾性体20(例えばゴム等)が焼付けられて
いる。金属板からなる重り13と弾性体20とからなるシー
ト材は、プレス加工により折り曲げられて図２の形状に
形成され、鞍形の凹部13ａにカンチレバービーム11の揺
動端部が固着される。両端に形成された平坦部13ｂは、
落下衝撃印加時における重り13と金属ベース14との衝合
面積を大きくして、衝撃吸収効果を高めるために設けら
れている。
【００１８】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矢印Ａ方向に大き
な衝撃が印加されても、重り13の表面に付着された弾性
体20が、カンチレバービーム11の許容変位量以下の変形
範囲内でケース部材(金属ベース14又は金属キャップ18)
と衝合して衝撃を吸収する。
例においては、落下事故等が発生して矢印Ａ方向に大き
な衝撃が印加されても、重り13の表面に付着された弾性
体20が、カンチレバービーム11の許容変位量以下の変形
範囲内でケース部材(金属ベース14又は金属キャップ18)
と衝合して衝撃を吸収する。
【００１９】即ち、重り13の凹部13ａに対応する頂部に
付着された弾性体20は、空隙Ｌ以内の変位量で金属キャ
ップ18と衝合し、重り13の平坦部13ｂの下面に付着され
た弾性体20は、同様に空隙Ｌ以内の変位量で金属ベース
14と衝合する。この場合、カンチレバービーム11と重り
13との接合部にも弾性体20が付着されているので、衝撃
吸収効果は更に向上する。
付着された弾性体20は、空隙Ｌ以内の変位量で金属キャ
ップ18と衝合し、重り13の平坦部13ｂの下面に付着され
た弾性体20は、同様に空隙Ｌ以内の変位量で金属ベース
14と衝合する。この場合、カンチレバービーム11と重り
13との接合部にも弾性体20が付着されているので、衝撃
吸収効果は更に向上する。
【００２０】従って、落下時においても、半導体加速度
センサ１内のカンチレバービーム11は、揺動端部が許容
変位量400μ以上変位することがなく、又、弾性体20によ
り落下衝撃を直接受けることがない。このように、落下
荷重が直接印加されないため、薄肉部11aに印加される
衝撃は、実衝撃と無関係に耐衝撃限界400Ｇを越えるこ
とはなく、カンチレバービーム11の耐衝撃性が向上して
薄肉部11ａの破損は防止される。
センサ１内のカンチレバービーム11は、揺動端部が許容
変位量400μ以上変位することがなく、又、弾性体20によ
り落下衝撃を直接受けることがない。このように、落下
荷重が直接印加されないため、薄肉部11aに印加される
衝撃は、実衝撃と無関係に耐衝撃限界400Ｇを越えるこ
とはなく、カンチレバービーム11の耐衝撃性が向上して
薄肉部11ａの破損は防止される。
【００２１】又、図１のように密封されたケース部材14
及び18内にダンパ液19を封入することにより、半導体加
速度センサ１の耐衝撃性は更に向上するが、弾性体20に
より構造的に衝撃吸収可能な構成が実現するので、ダン
パ液19の粘度を小さくすることができる。従って、加速
度に対するカンチレバービーム11の応答性が向上し、
又、カンチレバービーム11の共振点を加速度測定に使用
される周波数帯域から外すことができ、加速度測定精度
が更に向上する。
及び18内にダンパ液19を封入することにより、半導体加
速度センサ１の耐衝撃性は更に向上するが、弾性体20に
より構造的に衝撃吸収可能な構成が実現するので、ダン
パ液19の粘度を小さくすることができる。従って、加速
度に対するカンチレバービーム11の応答性が向上し、
又、カンチレバービーム11の共振点を加速度測定に使用
される周波数帯域から外すことができ、加速度測定精度
が更に向上する。
【００２２】尚、上記実施例では、弾性体20が付着され
た重り13をシート材として形成した後、プレス加工によ
り図２の形状としたが、図３のように、重り13の側面に
凹部13ｃを設け、図４のように、重り13と一体に射出成
型により弾性体20を形成してもよい。尚、弾性体20とし
ては、弾性に富み且つ射出成型に適した材料、例えばポ
リエステルエラストマが用いられる。
た重り13をシート材として形成した後、プレス加工によ
り図２の形状としたが、図３のように、重り13の側面に
凹部13ｃを設け、図４のように、重り13と一体に射出成
型により弾性体20を形成してもよい。尚、弾性体20とし
ては、弾性に富み且つ射出成型に適した材料、例えばポ
リエステルエラストマが用いられる。
【００２３】図４の構成は、弾性体20の付着が容易なう
え、凹部13ｃを介して弾性体20が確実に重り13に固定さ
れるので、量産性に優れている。この場合も、溝部から
なる薄肉部11ａは、落下衝撃を受けても破損に至らない
歪量に抑制されるうえ、弾性体20により衝撃が吸収され
るため、カンチレバービーム11の破損は確実に防止され
る。
え、凹部13ｃを介して弾性体20が確実に重り13に固定さ
れるので、量産性に優れている。この場合も、溝部から
なる薄肉部11ａは、落下衝撃を受けても破損に至らない
歪量に抑制されるうえ、弾性体20により衝撃が吸収され
るため、カンチレバービーム11の破損は確実に防止され
る。
【００２４】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、重り及
びケース部材間の空隙をカンチレバービームの許容変位
量以下に設定すると共に、ケース部材に対向する重りの
表面に弾性体を付着し、弾性体により衝撃を確実に吸収
するようにしたので、検出精度を損なうことなく耐落下
性を向上させた半導体加速度センサが得られる効果があ
る。
びケース部材間の空隙をカンチレバービームの許容変位
量以下に設定すると共に、ケース部材に対向する重りの
表面に弾性体を付着し、弾性体により衝撃を確実に吸収
するようにしたので、検出精度を損なうことなく耐落下
性を向上させた半導体加速度センサが得られる効果があ
る。
【図１】この発明の一実施例を示す側断面図である。
【図２】図１内の重り及び弾性体の具体的構造を示す斜
視図である。
視図である。
【図３】この発明の他の一実施例による重り及び弾性体
の具体的構造を示す斜視図である。
の具体的構造を示す斜視図である。
【図４】図３内の重りの本体部分を示す斜視図である。
【図５】一般的な半導体加速度センサを示す側断面図で
ある。
ある。
【図６】一般的な半導体加速度センサを示す平面図であ
る。
る。
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 13 重り 14、18 ケース部材 20 弾性体 Ｌ 空隙
Claims (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、前記カンチレバービームの
揺動端に設けられた重りと、前記カンチレバービーム及
び前記重りを封入するケース部材とを備えた半導体加速
度センサにおいて、 前記重り及び前記ケース部材間の空隙を前記カンチレバ
ービームの許容変位量以下に設定すると共に、 前記ケース部材に対向する前記重りの表面に弾性体を付
着したことを特徴とする半導体加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3202930A JPH0545375A (ja) | 1991-08-13 | 1991-08-13 | 半導体加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3202930A JPH0545375A (ja) | 1991-08-13 | 1991-08-13 | 半導体加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0545375A true JPH0545375A (ja) | 1993-02-23 |
Family
ID=16465517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3202930A Pending JPH0545375A (ja) | 1991-08-13 | 1991-08-13 | 半導体加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0545375A (ja) |
-
1991
- 1991-08-13 JP JP3202930A patent/JPH0545375A/ja active Pending
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