WO2005019790A1 - センサ装置 - Google Patents

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WO2005019790A1
WO2005019790A1 PCT/JP2004/012270 JP2004012270W WO2005019790A1 WO 2005019790 A1 WO2005019790 A1 WO 2005019790A1 JP 2004012270 W JP2004012270 W JP 2004012270W WO 2005019790 A1 WO2005019790 A1 WO 2005019790A1
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sensor device
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pressure
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Atsushi Ishigami
Kouji Sakai
Ryosuke Meshii
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Matsushita Electric Works, Ltd.
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    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
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Definitions

  • the present invention relates to a sensor device for measuring a plurality of physical quantities.
  • Patent Document 1 discloses a composite sensor device in which a pressure sensor for sensing pressure and a temperature sensor for sensing temperature are incorporated in one package.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3149957 (FIG. 2)
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and can reduce a space (area) required for mounting a plurality of sensors for measuring a physical quantity. Another object is to provide a sensor device that can reduce the power required to drive these sensors.
  • a sensor device which has been made to solve the above problem, includes a lead, a plurality of physical quantity sensors, a signal processing circuit, and a molded body.
  • Lead terminals forming input / output terminals are formed at the tips of the leads.
  • Each physical quantity sensor is arranged on a lead, and measures a physical quantity.
  • the signal processing circuit is disposed on the lead and processes a signal from the physical quantity sensor.
  • the molded body is made of a plastic material, and seals the leads, the physical quantity sensor, and the signal processing circuit so that the lead terminals protrude outside.
  • the signal processing circuit controls on / off operations of other physical quantity sensors based on signals of at least one physical quantity sensor among the plurality of physical quantity sensors.
  • the space (area) required for installing the physical quantity sensor can be reduced as compared with a case where a plurality of physical quantity sensors are individually mounted.
  • the on / off operation of another physical quantity sensor is controlled by the signal of one physical quantity sensor, there is no need to constantly drive a plurality of physical quantity sensors, and power can be saved. Therefore, when a battery is mounted on the sensor device, it is possible to reduce the size of the battery without having to use a large and large-capacity battery.
  • the plurality of physical quantity sensors include a pressure sensor and an acceleration sensor.
  • a through hole that opens to the outside is formed in a portion of the mold body above the pressure receiving portion of the pressure sensor.
  • the through-hole forms a pressure introduction passage communicating with the pressure receiving portion.
  • the plurality of physical quantity sensors may be configured by an acceleration sensor and a rotational angular velocity sensor.
  • the pressure sensor, the acceleration sensor, and the signal processing circuit are arranged in a line in the sensor device longitudinal direction. Preferably, they are arranged. In this case, it is preferable that the pressure sensor and the acceleration sensor are arranged at positions symmetrical to each other with respect to the center of the signal processing circuit in the vertical direction of the sensor device.
  • the height dimension of the pressure sensor and the height dimension of the acceleration sensor are substantially the same. In this case, the thickness of the molded body is substantially the same between the lower side of the pressure sensor and the lower side of the acceleration sensor, and the stress is balanced between one end and the other end in the longitudinal direction of the sensor device.
  • this pressure 'acceleration sensor it is preferable that a flexible resin is interposed between the acceleration sensor and the mold body. With this configuration, the deformation of the acceleration sensor is reduced by the resin, so that the measurement accuracy of the sensor device is improved.
  • the pressure introduction path may be composed of a plurality of small-diameter paths. By doing so, it is possible to prevent foreign substances such as dust and dust from entering the pressure sensor. Further, even if an excessive pressure is applied, the impact due to the pressure can be reduced, and the pressure sensor can be prevented from being broken.
  • a cylindrical portion having an inner diameter substantially equal to the diameter of the through hole may be formed integrally with the mold body.
  • the height dimensions of the plurality of physical quantity sensors may be substantially the same.
  • the thickness dimension of the mold body between the physical quantity sensor and the sensor-side mold body surface and the thickness dimension of the mold body between the lead and the lead-side mold body surface are substantially the same.
  • the thermal stress caused by the difference in the linear expansion coefficient between the physical quantity sensor and the molded body made of a plastic material can be reduced, and the temperature dependency can be reduced.
  • both parts of the molded body are covered so that the volume of the part covering the upper surface side of the lead is substantially the same as the volume of the part covering the lower surface side of the lead of the molded body.
  • the portions may be formed in different tapered shapes. In this case, the thermal stress caused by the difference in the linear expansion coefficient between the lead and the molded body made of the plastic material can be reduced, and the temperature dependency can be reduced.
  • At least one of the plurality of physical quantity sensors and the signal processing circuit may be disposed on the upper and lower surfaces of the lead so as to sandwich the lead. .
  • the size of the sensor device can be reduced.
  • a lead formed of a metal such as an iron-nickel alloy forms a signal processing circuit with a physical quantity sensor. Since it is sandwiched between ICs, it is possible to suppress the noise generated by the signal processing circuit from affecting the physical quantity sensor due to the leads.
  • FIG. 1 is a plan view of a sensor device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the sensor device shown in FIG. 1, taken along line AA.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the sensor device shown in FIG. 1, taken along line BB.
  • FIG. 4 is a bottom view of the sensor device shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a bottom view of the sensor device shown in FIG. 1 in a state where a lower mold body has been removed, and shows internal wiring of the sensor device.
  • FIG. 6 is a plan view of a sensor device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 7 is a sectional view of the sensor device shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a bottom view of the sensor device shown in FIG. 6, with a molded body removed, showing internal wiring of the sensor device.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a sensor device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a sensor device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view of a sensor device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 12 is a longitudinal sectional view of the sensor device shown in FIG.
  • FIG. 13 is a plan view of a sensor device according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 14 is a longitudinal sectional view of the sensor device shown in FIG.
  • FIG. 15 is a longitudinal sectional view of a sensor device according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a sensor device according to Embodiment 8 of the present invention.
  • the sensor device which can be used, for example, as a tire pressure sensor, includes a pressure sensor 1, an acceleration sensor 2, a signal processing circuit (signal processing circuit). (Processing IC) 3.
  • the signal processing circuit 3 activates the pressure sensor 1 only when the acceleration sensor 2 detects acceleration.
  • the pressure sensor 1, the acceleration sensor 2, and the signal processing circuit 3 are provided on the lower surface of the lead 4.
  • the signal processing circuit 3 is bonded to the pressure sensor 1 and the acceleration sensor 2 with a plurality of wires 5, respectively, and is electrically connected.
  • a portion of the lead 4 where the pressure sensor 1 is provided is provided with a pressure receiving portion provided in the pressure sensor 1.
  • the pressure receiving unit 6 is formed of, for example, a diaphragm and senses pressure.
  • the leads 4 are covered and sealed with a mold body 8 made of a plastic material so that the plurality of lead terminals 4a project outside.
  • the molded body 8 includes an upper molded body 8a on the upper surface side of the lead 4 and a lower molded body 8b on the lower surface side of the lead 4.
  • the upper mold body 8a has a through hole 7b for exposing the opening 7a to the outside.
  • the opening 7a and the through hole 7b communicate with each other to form a pressure introduction path 7 for transmitting external pressure to the pressure receiving section 6.
  • a flexible silicone resin 15 is disposed between the lower surface of the acceleration sensor 2 and the lower mold body 8b. The silicone resin 15 reduces the deformation of the acceleration sensor 2 caused by the pressure.
  • the lead 4 is formed by cutting off a part of a lead frame made of a metal such as an iron-nickel alloy.
  • the lead 4 has a rectangular pressure sensor arrangement part 9 where the pressure sensor 1 is arranged, a rectangular acceleration sensor arrangement part 10 where the acceleration sensor 2 is arranged, and a rectangular shape where the signal processing circuit 3 is arranged. It has a signal processing circuit arrangement section 11 and a lead terminal 4a.
  • Pressure sensor placement section 9 and signal processing circuit placement section 1 1 and the acceleration sensor disposition portion 10 are integrally formed so as to be arranged in a single row in the vertical direction of the sensor device (the horizontal direction in FIGS. 4 and 5).
  • Each of the pressure sensor disposition portion 9 and the acceleration sensor disposition portion 10 is formed with a plurality of lead terminals 4a protruding outward as viewed in the sensor device longitudinal direction (longitudinal direction). Further, the sensor device is provided with a plurality of leads 4 ′ which are wire-bonded to the signal processing circuit 3 with wires 5 and are separate from the leads 4. Each lead 4 'has a lead terminal 4a. These lead terminals 4a protrude from the mold body 8 in the horizontal direction of the sensor device (the direction orthogonal to the vertical direction of the sensor device) in parallel.
  • the pressure sensor disposition unit 9, the signal processing circuit disposition unit 11, and the acceleration sensor disposition unit 10 are disposed in a line in the sensor device longitudinal direction.
  • the pressure sensor 9 and the acceleration sensor 10 are arranged at positions substantially symmetric with respect to the center of the signal processing circuit arrangement section 11 in the positional relationship in the sensor device longitudinal direction.
  • the bottom surfaces of both sensors 9 and 10 are also at substantially the same height. Therefore, the thickness of the lower mold body 8b is substantially equal between the lower side of the pressure sensor 9 and the lower side of the acceleration sensor 10. Therefore, the stress is balanced between the one end and the other end in the vertical direction of the sensor device.
  • pressure sensor 1 and acceleration sensor 2 are integrally provided on lead 4 and sealed with molded body 8, pressure sensor 1 and acceleration sensor 2
  • the space (area) on the mounting board required for installation can be reduced as compared with the case where and are individually installed on the mounting board.
  • the signal processing circuit 3 controls the ON / OFF operation of the pressure sensor 1 based on the signal of the acceleration sensor 2, power can be saved. Therefore, when a battery is mounted on the sensor device, the size of the battery can be reduced. Further, the deformation of the acceleration sensor 2 is alleviated by the silicone resin 15 and the stress is balanced between one end and the other end in the longitudinal direction of the sensor device, so that the measurement accuracy of the sensor device is greatly improved.
  • Embodiment 2 of the present invention will be specifically described with reference to FIGS.
  • the sensor device activates pressure sensor 1, acceleration sensor 2, and pressure sensor 1 only when acceleration sensor 2 detects acceleration.
  • a signal processing circuit (signal processing IC) 3 having the function of performing The pressure sensor 1, the acceleration sensor 2, and the signal processing circuit 3 are provided on the lower surface of the lead 4.
  • the signal processing circuit 3 is wire-bonded to the pressure sensor 1 and the acceleration sensor 2 by wires 5 at two places each, and is electrically connected.
  • One opening 7 a for transmitting external pressure to the pressure receiving portion 6 provided in the pressure sensor 1 is provided in a portion of the lead 4 where the pressure sensor 1 is provided.
  • the pressure receiving section 6 is formed of, for example, a diaphragm and senses pressure.
  • the leads 4 are covered and sealed by a mold body 8 made of a plastic material so that the plurality of lead terminals 4a protrude to the outside.
  • the MONORED body 8 includes an upper molded body 8a on the upper surface side of the lead 4 and a lower molded body 8b on the lower surface side of the lead 4.
  • the upper monolide body 8a has a through hole 7b for exposing the opening 7a to the outside.
  • the opening 7a and the through-hole 7b communicate with each other to form a pressure introduction path 7, and the pressure introduction path 7 is formed. External pressure is transmitted to the pressure receiving section 6 via the pressure introduction path 7.
  • FIG. 8 shows the sensor device in a state before the leads 4 are sealed with the mold body 8.
  • a region where the mold body 8 is formed is indicated by a broken line L.
  • the lead 4 is formed by cutting a lead frame made of a metal such as an iron-nickel alloy.
  • the lead 4 has a rectangular pressure sensor arrangement section 9 in which the pressure sensor 1 is arranged, a rectangular acceleration sensor arrangement section 10 in which the acceleration sensor 2 is arranged, and a rectangular signal in which the signal processing circuit 3 is arranged. It has a processing circuit arrangement section 11 and lead terminals 4a.
  • the lead 4 is formed by connecting one of two diagonally opposite corners of the signal processing circuit arrangement section 11 to the corner of the pressure sensor arrangement section 9 and connecting the other corner to the acceleration sensor arrangement section. They are integrally formed so as to connect with the ten corners.
  • the lead terminals 4a are integrally formed on the outer sides of the pressure sensor disposition portion 9 and the acceleration sensor disposition portion 10 so as to protrude outward.
  • a plurality of leads 4 ′ are provided separately from the leads 4, and these leads 4 ′ are wire-bonded to the signal processing circuit 3 by wires 5.
  • Each lead 4 'is connected to the signal processing circuit 3 Are arranged so as to radially spread outward from the vicinity of the outer peripheral portion of the.
  • the lead terminals 4a protruding from the molded body 8 are used as input / output terminals.
  • the mold body 8 is provided with one dummy lead terminal 4a 'having no function.
  • pressure sensor 1 and acceleration sensor 2 are integrally provided on lead 4 and sealed with molded body 8, pressure sensor 1 and acceleration sensor 2 Compared to a case where and are individually installed on the mounting board, the area required on the mounting board for installation can be reduced. Further, since the signal processing circuit 3 controls the on / off operation of the pressure sensor 1 based on the signal of the acceleration sensor 2, power can be saved. Therefore, when a battery is mounted on the sensor device, the size of the battery can be reduced.
  • the force S that combines the pressure sensor and the acceleration sensor, or a different type of sensor may be combined.
  • the acceleration sensor and the rotational angular velocity sensor may be combined so that the signal processing circuit activates the acceleration sensor only when the rotational angular velocity is detected.
  • Such a sensor device can be used, for example, in a vehicle such as an automobile to detect acceleration in a lateral direction with respect to the traveling direction only when the steering wheel is turned and the direction is changed.
  • other physical quantity sensors may be additionally provided within the scope of the present invention.
  • Embodiment 3 of the present invention will be specifically described with reference to FIG.
  • the pressure sensor 1 and the acceleration sensor 2 have almost the same height dimension or thickness. That is, the lower surfaces of the pressure sensor 1 and the acceleration sensor 2 are at the height positions indicated by broken lines. Further, the upper mold body 8a and the lower mold body 8a
  • the molded body 8b has a height dimension ta (thickness) between the upper surface of the upper molded body 8a and the upper surface of the lead 4, and the distance between the lower surface of the lower molded body 8b and the lower surfaces of the pressure sensor 1 and the acceleration sensor 2. It is formed so that the height dimension tb (thickness) is substantially the same.
  • Other configurations are the same as those of the above-described second embodiment, and a description thereof will not be repeated.
  • the thicknesses of pressure sensor 1 and acceleration sensor 2 are almost the same.
  • the pressure sensor 1 and the acceleration sensor 2 is substantially the same on the upper surface side and the lower surface side, the pressure sensor 1 and the acceleration sensor 2
  • the thermal stress caused by the difference in linear expansion coefficient between the physical quantity sensor (sensor element) of the above and the molded body 8 made of a plastic material can be reduced, and the temperature dependency can be reduced.
  • the above characteristic configuration of the sensor device according to Embodiment 3 can be applied to Embodiments 1 and 2 described above and Embodiments 4 to 18 described later.
  • the fourth embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIG.
  • the molded body 8 composed of the upper molded body 8a above the lead 4 and the lower molded body 8b below the lead 4 is different from the upper molded body 8a.
  • the lower mold body 8b is formed in a different taper shape so as to have the same volume.
  • Other configurations are the same as those in the above-described second embodiment, and thus description thereof will be omitted.
  • the cylindrical portion 12 having an inner diameter substantially equal to the inner diameter of the through hole 7b, that is, the cylindrical protrusion is formed by molding.
  • the pressure introducing path 7 is formed integrally with the mold body 8 so as to extend.
  • Other configurations are the same as those in the above-described second embodiment, and thus description thereof will be omitted.
  • the cylindrical portion 12 is formed integrally with the mold body 8 so as to extend the pressure introduction path 7, for example, the sensor device is mounted on a mounting board. If the entire mounting board is sealed with silicone resin, etc. to protect It is possible to prevent silicon resin or the like from entering the entrance 7. Further, it is possible to prevent foreign matters such as dust and dust from entering the pressure introduction path 7.
  • the pressure sensor disposition portion 9 of the lead 4 is provided with four small-diameter portions 7c for transmitting external pressure to the pressure receiving portion 6. You. Therefore, four pressure introduction paths 7 are formed by these small diameter portions 7c and the through holes 7b provided in the upper mold body 8a.
  • Other configurations are the same as those of the above-described second embodiment, and a description thereof will not be repeated.
  • the force provided with the four small-diameter portions 7c or the pressure introduction passages 7 is not limited to four. Therefore, the same effect can be obtained by forming a plurality of small diameter portions 7c or pressure introduction passages 7. Further, a plurality of pressure introducing paths 7 may be formed by individually providing through holes 7b for each small diameter portion 7c.
  • the above characteristic configuration of the sensor device according to the fourth embodiment can be applied to the fifth embodiment.
  • a bonding surface 4b to be soldered to a mounting board 13 made of a printed board is provided at the tip of each lead terminal 4a.
  • the bonding surface 4b and the lower surface of the mold body 8 are separated by a certain distance.
  • the bonding surface 4b is formed by bending the lead terminal 4a downward so as to be parallel to the side surface of the molded body 8, and then making the tip of the lead terminal 4a parallel to the lower surface of the molded body 8. It is formed by bending outward with respect to 8.
  • the sensor device is connected The joint surface 4b and the mounting board 13 are soldered to be joined to the mounting board 13.
  • Other configurations are the same as those in the above-described second embodiment, and thus description thereof will be omitted.
  • the bonding surface 4b is formed so as to have a fixed space with respect to the lower surface of the mold body 8, so that the sensor device and the mounting board 13 are bonded.
  • the lower mold body 8b and the mounting substrate 13 do not come into contact with each other. That is, only the bonding surface 4b comes into contact with the mounting substrate 13 and is soldered. For this reason, even if the mounting substrate 13 is deformed, the influence of the stress caused by the deformation can be reduced.
  • the above characteristic configuration of the sensor device according to Embodiment 7 can also be applied to Embodiments 16 to 16 and Embodiment 8 described later.
  • Embodiment 8 of the present invention will be specifically described with reference to FIG.
  • the lead 4 is provided in the device arrangement section in which the pressure sensor arrangement section 9, the acceleration sensor arrangement section and the signal processing circuit arrangement section are integrally formed.
  • the signal processing circuit 3 is provided on the upper surface of the device placement unit 14
  • the acceleration sensor 2 is provided on the lower surface of the device placement unit 14. That is, the device arrangement portion 14 of the lead 4 is sandwiched between the signal processing circuit 3 and the acceleration sensor 2.
  • the other configuration is the same as that of the second embodiment, and the description thereof will not be repeated.
  • the signal processing circuit 3 and the acceleration sensor 2 are provided on the upper surface and the lower surface of the lead 4, respectively, so that the sensor device can be downsized.
  • the lead 4 formed of a metal such as iron-nickel alloy is sandwiched between the signal processing circuit 3 and the acceleration sensor 2, the noise of the signal processing circuit 3 affects the acceleration sensor 2 by the lead 4. Can be suppressed.
  • the above characteristic configuration of the sensor device according to Embodiment 8 can be applied to Embodiment 27 described above.
  • the sensor device is particularly useful for measuring a plurality of physical quantities, and is suitable for use as a sensor for detecting a plurality of physical quantities, such as a tire pressure sensor for measuring pressure and acceleration.
  • RU tire pressure sensor

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Abstract

　センサ装置においては、リード（４）の下面に、圧力センサ（１）と加速度センサ（２）と信号処理回路（３）とが、センサ装置縦方向に一列に並んで配設されている。センサ装置縦方向に関して、圧力センサ（１）と加速度センサ（２）とは、信号処理回路（３）の中心に対して対称な位置に配置されている。圧力センサ（１）および加速度センサ（２）の高さ寸法は、ほぼ同一である。両センサ（１、２）と信号処理回路（３）とリード（４）とは、モールド体（８）により、リード端子（４ａ）が外部に突出するように封止されている。信号処理回路（３）は、加速度センサ（２）の信号により、圧力センサ（１）のオン・オフ動作を制御する。

Description

明 細 書
センサ装置
技術分野
[0001] 本発明は、複数の物理量を計測するためのセンサ装置に関するものである。
背景技術
[0002] 従来、ある計測システムにおいて、複数の異種の物理量、または、検出範囲が互い に異なる複数の同種の物理量を計測する必要がある場合は、各別にパッケージング された複数のセンサを使用している。この場合、各別にパッケージングされた複数の 物理量センサを個別に実装基板に実装することになる。このため、実装基板に、これ らの物理量センサを実装するための広レ、スペース（面積）を確保しなければならず、 計測システムが大型化 ·複雑化し、そのコスト上昇を招くといった問題がある。
[0003] そこで、複数のセンサを 1つのパッケージ内に組み込むといった対応が考えられる 。例えば特許文献 1には、圧力を感知する圧力センサと、温度を感知する温度センサ とを 1つのパッケージ内に組み込んだ複合的なセンサ装置が開示されている。
特許文献 1：特許第 3149957号公報 (第 2図）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 例えば特許文献 1に開示されてレ、るような、従来の複合的なセンサ装置では、複数 のセンサを個別に実装基板に実装することに起因する上記の問題は解決されている 。し力 ながら、圧力センサ及び温度センサが互いに独立して駆動されるので、消費 電力が大きくなり、例えば計測システムにセンサ駆動用の電池を搭載する場合は、大 容量の電池が必要となるといつた問題がある。
[0005] 本発明は上記従来の問題を解決するためになされたものであって、物理量を計測 するための複数のセンサを実装するのに必要なスペース（面積）を低減することがで き、かつこれらのセンサを駆動するのに必要な電力を低減することができるセンサ装 置を提供することを解決すべき課題とする。
課題を解決するための手段 [0006] 上記課題を解決するためになされた本発明にかかるセンサ装置は、リードと、複数 の物理量センサと、信号処理回路と、モールド体とを備えている。リードの先端部に は、入/出力端子を構成するリード端子が形成されている。各物理量センサは、それ ぞれ、リードに配設され、物理量を測定する。信号処理回路は、リードに配設され、物 理量センサからの信号を処理する。モールド体は、プラスチック材料からなり、リードと 物理量センサと信号処理回路とを、リード端子が外部に突出するように封止している 。信号処理回路は、複数の物理量センサ中の少なくとも 1つの物理量センサの信号 により、他の物理量センサのオン'オフ動作を制御するようになっている。
[0007] このセンサ装置では、複数の物理量センサを個別に実装する場合に比べて、物理 量センサの設置に必要なスペース（面積）を低減することができる。また、信号処理回 路カ ある物理量センサの信号によって、他の物理量センサのオン'オフ動作を制御 するので、複数の物理量センサを常時駆動する必要がなくなり、省電力化が可能とな る。このため、センサ装置に電池を搭載する場合、大型で容量の大きい電池を使用 する必要はなぐ電池のサイズを小型化することができる。
[0008] 本発明の 1つの実施態様においては、複数の物理量センサは、圧力センサと加速 度センサとで構成される。この場合、モールド体の、圧力センサの受圧部の上側の部 分に、外部に開口する貫通孔が形成される。この貫通孔は、受圧部と連通する圧力 導入路を形成している。なお、複数の物理量センサを、加速度センサと回転角速度 センサとで構成してもよい。
[0009] この圧力センサと加速度センサとを備えたセンサ装置（以下「圧力'加速度センサ」 という。 )においては、圧力センサと加速度センサと信号処理回路とが、センサ装置縦 方向に一列に並んで配列されているのが好ましい。この場合、センサ装置縦方向に 関して、圧力センサと加速度センサとが、信号処理回路の中心に対して互いに対称 な位置に配置されるのが好ましい。また、圧力センサの高さ寸法と加速度センサの高 さ寸法とがほぼ同一であるのが好ましい。この場合、圧力センサの下側と加速度セン サの下側とでは、モールド体の厚さがほぼ同一となり、センサ装置縦方向における一 端側と他端側とで応力がバランスされる。このため、センサ装置の測定精度が高めら れる。 [0010] この圧力'加速度センサにおいては、加速度センサとモールド体との間に、柔軟な 樹脂が介設されているのが好ましい。このようにすれば、樹脂により加速度センサの 変形が緩和されるので、センサ装置の測定精度が高められる。
[0011] この圧力'加速度センサにおいては、圧力導入路が、複数の小径の通路で構成さ れていてもよい。このようにすれば、ごみ、埃などの異物が圧力センサ内に侵入する のを抑制することができる。また、過度な圧力が印加されても、その圧力による衝撃を 緩和することができ、圧力センサの破壊を防止することができる。
[0012] この圧力'加速度センサにおいては、貫通孔の外部への開口部の縁部に連続して
、貫通孔の径とほぼ同一の内径を有する筒部が、モールド体と一体的に形成されて いてもよい。このようにすれば、例えば、センサ装置を実装基板に実装した後、耐湿 保護などを図るために実装基板全体をシリコン樹脂などで封止する場合、圧力導入 路にシリコン樹脂などが侵入することを防止することができる。また、ごみ、埃などの異 物が圧力導入路に侵入するのを抑制することができる。
[0013] 本発明に係るセンサ装置においては、複数の物理量センサの高さ寸法がほぼ同一 であってもよい。この場合、物理量センサとセンサ側モールド体表面との間のモール ド体の厚さ寸法と、リードとリード側モールド体表面との間のモールド体の厚さ寸法と 、ほぼ同一であるのが好ましい。この場合、物理量センサとプラスチック材料からな るモールド体との線膨張係数の差に起因する熱応力を低減することができ、温度依 存性を低減することができる。
[0014] 本発明に係るセンサ装置においては、モールド体のリードの上面側を覆う部分の体 積と、モールド体のリードの下面側を覆う部分の体積とがほぼ同一となるように、両部 分が互いに異なるテーパ形状に形成されていてもよい。この場合、リードとプラスチッ ク材料からなるモールド体との線膨張係数の差に起因する熱応力を低減することが でき、温度依存性を低減することができる。
[0015] 本発明に係るセンサ装置においては、複数の物理量センサのうち少なくとも 1つの 物理量センサと信号処理回路とが、リードを挟むように、リードの上面と下面とに配設 されていてもよい。このようにすれば、センサ装置を小型化することができる。また、鉄 •ニッケル合金などの金属によって形成されるリードが、信号処理回路と物理量セン サの ICなどの間に挟みこまれるので、リードにより、信号処理回路から発生するノイズ が物理量センサに影響を与えるのを抑制することができる。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]本発明の実施の形態 1に係るセンサ装置の平面図である。
[図 2]図 1に示すセンサ装置の A— A線に沿った断面図である。
[図 3]図 1に示すセンサ装置の B— B線に沿った部分的な断面図である。
[図 4]図 1に示すセンサ装置の底面図である。
[図 5]図 1に示すセンサ装置の、下部モールド体を取り除いた状態における底面図で あり、該センサ装置の内部配線を示している。
[図 6]本発明の実施の形態 2に係るセンサ装置の平面図である。
[図 7]図 6に示すセンサ装置の従断面図である。
[図 8]図 6に示すセンサ装置の、モールド体を取り除いた状態における底面図であり、 該センサ装置の内部配線を示している。
[図 9]本発明の実施の形態 3に係るセンサ装置の縦断面図である。
[図 10]本発明の実施の形態 4に係るセンサ装置の断面図である。
[図 11]本発明の実施の形態 5に係るセンサ装置の平面図である。
[図 12]図 11に示すセンサ装置の縦断面図である。
[図 13]本発明の実施の形態 6に係るセンサ装置の平面図である。
[図 14]図 13に示すセンサ装置の縦断面図である。
[図 15]本発明の実施の形態 7に係るセンサ装置の縦断面図である。
[図 16]本発明の実施の形態 8に係るセンサ装置の縦断面図である。
符号の説明
[0017] 1 圧力センサ、 2 加速度センサ、 3 信号処理回路、 4 リード、 4' リード、 4a リ ード端子、 4a' ダミーリード端子、 5 ワイヤ、 6 受圧部、 7 圧力導入路、 7a 開口 部、 7b 貫通孔、 8 モールド体、 8a 上部モールド体、 8b 下部モールド体、 9 圧 力センサ配置部、 10 加速度センサ配置部、 11 信号処理回路配置部、 12 円筒 部、 13 実装基板、 14 装置配置部、 15 シリコン樹脂。
発明を実施するための最良の形態 [0018] 本願は、 日本で出願された特願 2003-301907号に基づくものであり、その内容 はここに全面的に組み込まれてレ、る。
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を具体的に説明する。なお 、添付の図面において、共通する構成要素には同一の参照番号が付されている。 (実施の形態 1)
図 1一図 3に示すように、例えばタイヤ空気圧センサなどとして用いることができる、 本発明の実施の形態 1に係るセンサ装置は、圧力センサ 1と、加速度センサ 2と、信 号処理回路 (信号処理 IC) 3とを備えている。信号処理回路 3は、加速度センサ 2が 加速度を検知したときにのみ、圧力センサ 1を起動する。圧力センサ 1、加速度セン サ 2及び信号処理回路 3は、リード 4の下面に配設されている。信号処理回路 3は、 圧力センサ 1及び加速度センサ 2に、それぞれ複数のワイヤ 5でボンディングされ、電 気的に接続されている。
[0019] リード 4の、圧力センサ 1が配設された部位には、圧力センサ 1に設けられた受圧部
6に外部の圧力を伝える 1つの開口部 7aが設けられている。受圧部 6は、例えばダイ ャフラムからなり、圧力を感知する。リード 4は、プラスチック材料で構成されたモール ド体 8によって、複数のリード端子 4aが外部へ突出するように被覆され、封止されて いる。モールド体 8は、リード 4の上面側の上部モールド体 8aと、リード 4の下面側の 下部モールド体 8bとからなる。
[0020] 上部モールド体 8aは、開口部 7aを外部へ露出させるための貫通孔 7bを有している 。開口部 7aと貫通孔 7bとは連通し、外部の圧力を受圧部 6へ伝える圧力導入路 7を 形成している。また、加速度センサ 2の下面と下部モールド体 8bとの間には、柔軟な シリコン樹脂 15が配設されている。このシリコン樹脂 15は、圧力に起因する加速度セ ンサ 2の変形を緩和する。
[0021] 図 4及び図 5に示すように、リード 4は、例えば鉄 ·ニッケノレ合金などの金属で形成さ れたリードフレームの一部を切除することにより形成されている。リード 4は、圧力セン サ 1が配設される矩形の圧力センサ配置部 9と、加速度センサ 2が配設される矩形の 加速度センサ配置部 10と、信号処理回路 3が配設される矩形の信号処理回路配置 部 11と、リード端子 4aとを有している。圧力センサ配置部 9と信号処理回路配置部 1 1と加速度センサ配置部 10とは、センサ装置縦方向（図 4及び図 5中では左右方向） に 1列に並ぶように一体形成されている。圧力センサ配置部 9及び加速度センサ配 置部 10には、それぞれ、センサ装置縦方向（長手方向）にみて外向きに突出する複 数のリード端子 4aがー体形成されている。また、センサ装置には、ワイヤ 5で信号処 理回路 3にワイヤボンディングされた、リード 4とは別体の複数のリード 4'が配設され ている。各リード 4 'はそれぞれリード端子 4aを有する。これらのリード端子 4aは、モー ルド体 8からセンサ装置横方向（センサ装置縦方向と直交する方向）に、平行に突出 している。
[0022] 図 2及び図 5から明らかなとおり、圧力センサ配置部 9と信号処理回路配置部 11と 加速度センサ配置部 10とは、センサ装置縦方向に 1列に並んで配置されている。そ して、圧力センサ 9と加速度センサ 10とは、センサ装置縦方向の位置関係において、 信号処理回路配置部 11の中心に対してほぼ対称な位置に配置されている。さらに、 圧力センサ 1の高さ寸法ないしは厚さ hと、加速度センサセンサ 2の高さ寸法ないし
1
は厚さ hは、ほぼ等しくなつている。ここで、圧力センサ 9及び加速度センサ 10、いず
2
れも、リード 4の下面に取り付けられているので、両センサ 9、 10の底面もほぼ同じ高 さ位置となっている。したがって、圧力センサ 9の下側と加速度センサ 10の下側とで は、下部モールド体 8bの厚さがほぼ等しくなる。このため、センサ装置縦方向におけ る一端側と他端側とで応力がバランスされる。
[0023] 実施の形態 1に係るセンサ装置では、圧力センサ 1と加速度センサ 2とをリード 4に 一体的に配設してモールド体 8で封止しているので、圧力センサ 1と加速度センサ 2と を個別に実装基板に設置する場合に比べて、設置に必要な実装基板上のスペース (面積）を低減することができる。また、信号処理回路 3が、加速度センサ 2の信号によ り、圧力センサ 1のオン'オフ動作を制御するので、省電力化を図ることができる。この ため、センサ装置に電池を搭載する場合、該電池を小型化することができる。また、 シリコン樹脂 15により加速度センサ 2の変形が緩和され、かつ、センサ装置縦方向に おける一端側と他端側とで応力がバランスされるので、該センサ装置の測定精度が 大幅に高められる。
[0024] (実施の形態 2) 以下、図 6—図 8を参照しつつ、本発明の実施の形態 2を具体的に説明する。図 6 及び図 7に示すように、本発明の実施の形態 2に係るセンサ装置は、圧力センサ 1と、 加速度センサ 2と、加速度センサ 2が加速度を検知したときにのみ圧力センサ 1を起 動する機能を有する信号処理回路 (信号処理 IC) 3とを備えている。圧力センサ 1、 加速度センサ 2及び信号処理回路 3は、リード 4の下面に配設されている。信号処理 回路 3は、圧力センサ 1及び加速度センサ 2に、それぞれ 2箇所でワイヤ 5によりワイ ャボンディングされ、電気的に接続されている。リード 4の、圧力センサ 1が配設され た部位には、圧力センサ 1に設けられた受圧部 6に外部の圧力を伝える 1つの開口 部 7aが設けられている。受圧部 6は、例えばダイヤフラムからなり、圧力を感知する。
[0025] リード 4は、プラスチック材料力 構成されるモールド体 8によって、複数のリード端 子 4aが外部に突出するように被覆され、封止されている。モーノレド体 8は、リード 4の 上面側の上部モールド体 8aとリード 4の下面側の下部モールド体 8bとからなる。上部 モーノレド体 8aは、開口部 7aを外部に露出させるための貫通孔 7bを有している。開口 部 7aと貫通孔 7bとは連通して圧力導入路 7を形成してレ、る。この圧力導入路 7を介し て、外部の圧力が受圧部 6に伝えられる。
[0026] 図 8は、リード 4をモールド体 8で封止する前の状態のセンサ装置を示している。な お、図 8中には、モールド体 8が形成される領域が破線 Lで示されている。リード 4は
1
、例えば鉄 ·ニッケル合金などの金属で形成されたリードフレームを切除することによ り形成されている。リード 4は、圧力センサ 1が配設される矩形の圧力センサ配置部 9 と、加速度センサ 2が配設される矩形の加速度センサ配置部 10と、信号処理回路 3 が配設される矩形の信号処理回路配置部 11と、リード端子 4aとを有している。リード 4は、信号処理回路配置部 11の対角線方向に対向する 2つの隅部のうちの一方の 隅部と圧力センサ配置部 9の隅部とが連結し、他方の隅部と加速度センサ配置部 10 の隅部とが連結するように、一体的に形成されている。圧力センサ配置部 9及び加速 度センサ配置部 10の外側の辺には、リード端子 4aが外側へ突出するように、一体的 に形成されている。
[0027] また、リード 4とは別体の複数のリード 4'が設けられ、これらのリード 4'は、ワイヤ 5に より信号処理回路 3にワイヤボンディングされている。各リード 4'は、信号処理回路 3 の外周部近傍から外側へ向かって放射状に広がるように配置されている。これらのリ ード 4 'のリード端子 4aは、モールド体 8から外部に、縦方向及び横方向に、平行に 突出している。モールド体 8から突出したリード端子 4aは、入/出力端子として用いら れる。なお、モールド体 8には、何ら機能を有さなレ、 1つのダミーリード端子 4a'が設 けられている。
[0028] 実施の形態 2に係るセンサ装置では、圧力センサ 1と加速度センサ 2とをリード 4に 一体的に配設してモールド体 8で封止しているので、圧力センサ 1と加速度センサ 2と を個別に実装基板に設置する場合に比べて、設置に必要な実装基板上の面積を低 減すること力 Sできる。また、信号処理回路 3が、加速度センサ 2の信号によって、圧力 センサ 1のオン.オフ動作を制御するので、省電力化を図ることができる。このため、 センサ装置に電池を搭載する場合、該電池を小型化することができる。
[0029] 実施の形態 2に係るセンサ装置では、圧力センサと加速度センサとを組み合わせて いる力 S、これらと異なる種類のセンサを組み合わせてよい。例えば、加速度センサと 回転角速度センサとを組み合わせて、回転角速度が検知されたときにのみ、信号処 理回路が加速度センサを起動するようにしてもよい。かかるセンサ装置は、例えば、 自動車等の乗り物において、ハンドルを切り、方向変換を行ったときにのみ進行方向 に対して横方向の加速度を検知するのに用いることができる。なお、本発明の範囲 内で、その他の物理量センサを加えて配設してもよい。
[0030] (実施の形態 3)
以下、図 9を参照しつつ、本発明の実施の形態 3を具体的に説明する。図 9に示す ように、実施の形態 3に係るセンサ装置では、圧力センサ 1及び加速度センサ 2は、ほ ぼ同じ高さ寸法ないしは厚さを有している。すなわち、圧力センサ 1及び加速度セン サ 2の下面は、破線しで示す高さ位置にある。さらに、上部モールド体 8a及び下部
2
モールド体 8bは、上部モールド体 8aの上面とリード 4の上面との間の高さ寸法 ta (厚 さ）と、下部モールド体 8bの下面と圧力センサ 1及び加速度センサ 2の下面との間の 高さ寸法 tb (厚さ）とがほぼ同一となるように形成されている。その他の構成は、前記 の実施の形態 2と同様であるので、その説明を省略する。
[0031] 実施の形態 3に係るセンサ装置では、圧力センサ 1及び加速度センサ 2の厚さがほ ぼ同じであり、かつ、圧力センサ 1及び加速度センサ 2に対応する位置では、モール ド体 8の厚さが上面側と下面側とでほぼ同じであるので、圧力センサ 1や加速度セン サ 2などの物理量センサ（センサ素子）と、プラスチック材料で構成されるモールド体 8 との間の線膨張係数の差に起因する熱応力を低減することができ、温度依存性を低 減すること力 Sできる。なお、実施の形態 3に係るセンサ装置の上記の特徴的な構成は 、前記の実施の形態 1、 2と、後記の実施の形態 4一 8にも応用することができる。
[0032] (実施の形態 4)
以下、図 10を参照しつつ、本発明の実施の形態 4を具体的に説明する。図 10に示 すように、実施の形態 4に係るセンサ装置では、リード 4より上側の上部モールド体 8a と下側の下部モールド体 8bとで構成されるモールド体 8は、上部モールド体 8aと下 部モールド体 8bとが同じ体積を有するように、互いに異なるテーパ形状に形成され ている。その他の構成は、前記の実施の形態 2と同様であるので、その説明を省略す る。
[0033] 実施の形態 4に係るセンサ装置では、上部モールド体 8aと下部モールド体 8bとが 同じ体積であるので、リード 4を形成する鉄'ニッケル合金などの金属材料と、モール ド体 8を形成するプラスチック材料との、線膨張係数の差に起因する熱応力を低減す ること力 Sでき、温度依存性を低減することができる。なお、実施の形態 4に係るセンサ 装置の上記の特徴的な構成は、前記の実施の形態 1一 3と、後記の実施の形態 5— 8にも応用することができる。
[0034] (実施の形態 5)
以下、図 11及び図 12を参照しつつ、本発明の実施の形態 5を具体的に説明する。 図 11及び図 12に示すように、実施の形態 5に係るセンサ装置では、貫通孔 7bの内 径とほぼ同じ大きさの内径を有する円筒部 12、すなわち筒状の突起が、モールディ ングにより、圧力導入路 7を延長するようにモールド体 8と一体的に形成されている。 その他の構成は、前記の実施の形態 2と同様であるので、その説明を省略する。
[0035] 実施の形態 5に係るセンサ装置では、圧力導入路 7を延長するように円筒部 12をモ 一ルド体 8と一体的に形成しているので、例えばセンサ装置を実装基板に実装し、耐 湿保護などを図るために実装基板全体をシリコン樹脂などで封止する場合、圧力導 入路 7にシリコン樹脂などが侵入することを防止することができる。さらに、ごみ、埃な どの異物が圧力導入路 7に侵入するのを抑制することができる。
[0036] (実施の形態 6)
以下、図 13及び図 14を参照しつつ、本発明の実施の形態 6を具体的に説明する。 図 13及び図 14に示すように、実施の形態 6に係るセンサ装置では、リード 4の圧力セ ンサ配置部 9には、外部の圧力を受圧部 6に伝える 4つの小径部 7cが設けられてい る。したがって、これらの小径部 7cと、上部モールド体 8aに設けられた貫通孔 7bとに より、 4つの圧力導入路 7が形成される。その他の構成は、前記の実施の形態 2と同 様であるので、その説明を省略する。
[0037] 実施の形態 6に係るセンサ装置では、 4つの小径部 7cないしは圧力導入路 7が小 径であるので、ごみ、埃などの異物が圧力導入路 7を介して圧力センサ 1に侵入する のを抑制することができる。また、過度な圧力が印加されても、該圧力による衝撃は、 小径の 4つの圧力導入路 7により緩和される。このため、過度の圧力による圧力セン サ 1の破壊を防止することができる。
[0038] なお、図 13及び図 14に示すセンサ装置では、 4つの小径部 7cないしは圧力導入 通路 7が設けられている力 これらの数は 4つに限られるものではなレ、。したがって、 複数の小径部 7cないしは圧力導入通路 7を形成すれば、同様の効果を奏することが できる。さらに、各小径部 7cに対して、それぞれ個別に貫通孔 7bを設けることにより、 複数の圧力導入路 7を形成してもよい。なお、実施の形態 4に係るセンサ装置の上記 の特徴的な構成は、前記の実施の形態 5にも応用することができる。
[0039] (実施の形態 7)
以下、図 15を参照しつつ、本発明の実施の形態 7を具体的に説明する。図 15に示 すように、実施の形態 7に係るセンサ装置では、各リード端子 4aの先端には、プリント 基板からなる実装基板 13に半田付けされる接合面 4bが設けられている。上下方向（ モールド体の厚さ方向）にみて、接合面 4bとモールド体 8の下面とは一定の距離を隔 てている。また、接合面 4bは、リード端子 4aをモールド体 8の側面と並行するように下 方に折り曲げた後、リード端子 4aの先端をモールド体 8の下面と平行になるように、モ 一ルド体 8に対して外向きに折り曲げることにより形成されている。センサ装置は、接 合面 4bと実装基板 13とを半田付けすることにより、実装基板 13に接合される。その 他の構成は、前記の実施の形態 2と同様であるので、その説明を省略する。
[0040] 実施の形態 7に係るセンサ装置では、接合面 4bが、モールド体 8の下面に対して一 定の間隔を有するように形成されているので、センサ装置と実装基板 13とを接合する 際に、下部モールド体 8bと実装基板 13とが接触しなレ、。すなわち、接合面 4bのみが 実装基板 13と接触して半田付けされる。このため、実装基板 13が変形したとしても、 その変形に起因する応力の影響を軽減することができる。なお、実施の形態 7に係る センサ装置の上記の特徴的な構成は、前記の実施の形態 1一 6と、後記の実施の形 態 8にも応用することができる。
[0041] (実施の形態 8)
以下、図 16を参照しつつ、本発明の実施の形態 8を具体的に説明する。図 16に示 すように、実施の形態 8に係るセンサ装置では、リード 4は、圧力センサ配置部 9と、加 速度センサ配置部と信号処理回路配置部とを一体的に形成した装置配置部 14とを 有する。そして、信号処理回路 3は装置配置部 14の上面に配設され、加速度センサ 2は装置配置部 14の下面に配設されている。すなわち、リード 4の装置配置部 14は、 信号処理回路 3と加速度センサ 2とによって挟まれている。その他の構成は、前記の 実施の形態 2と同様であるので、その説明を省略する。
[0042] 実施の形態 8に係るセンサ装置では、リード 4の上面と下面とに、それぞれ、信号処 理回路 3と加速度センサ 2が設けられているので、センサ装置を小型化することがで きる。また、鉄'ニッケル合金などの金属によって形成されるリード 4が、信号処理回路 3と加速度センサ 2とによって挟まれているので、リード 4により、信号処理回路 3のノィ ズが加速度センサ 2に影響を与えるのを抑制することができる。なお、実施の形態 8 に係るセンサ装置の上記の特徴的な構成は、前記の実施の形態 2 7にも応用する こと力 Sできる。
[0043] 以上、本発明は、その特定の実施の形態に関連して説明されてきたが、このほか多 数の変形例及び修正例が可能であるということは当業者にとっては自明なことであろ う。それゆえ、本発明は、このような実施の形態によって限定されるものではなぐ添 付の請求の範囲によって限定されるべきものである。 産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係るセンサ装置は、とくに複数の物理量の計測に有用であ り、圧力及び加速度を測定するタイヤ空気圧センサなどの複数の物理量を検出する センサに用いるのに適してレ、る。

Claims

請求の範囲
[1] 入/出力端子を構成するリード端子が、先端部に形成されているリードと、
前記リードに配設された、物理量を測定する複数の物理量センサと、
前記リードに配設された、前記物理量センサからの信号を処理する信号処理回路 と、
前記リードと前記物理量センサと前記信号処理回路とを、前記リード端子が外部に 突出するように封止している、プラスチック材料からなるモールド体とを備えているセ ンサ装置であって、
前記信号処理回路が、前記複数の物理量センサ中の少なくとも 1つの物理量セン サの信号により、他の物理量センサのオン'オフ動作を制御するようになっていること を特徴とするセンサ装置。
[2] 前記複数の物理量センサが、圧力センサと加速度センサとで構成され、
前記モールド体の、前記圧力センサの受圧部の上側の部分に、外部に開口する貫 通孔が形成され、
前記貫通孔が、前記受圧部と連通する圧力導入路を形成していることを特徴とする 、請求項 1に記載のセンサ装置。
[3] 前記圧力センサと前記加速度センサと前記信号処理回路とが、センサ装置縦方向 に一列に並んで配列され、
センサ装置縦方向に関して、前記圧力センサと前記加速度センサとが、前記信号 処理回路の中心に対して互いに対称な位置に配置され、
かつ、前記圧力センサの高さ寸法と前記加速度センサの高さ寸法とがほぼ同一で あることを特徴とする、請求項 2に記載のセンサ装置。
[4] 前記加速度センサと前記モールド体との間に、柔軟な樹脂が介設されていることを 特徴とする、請求項 2に記載のセンサ装置。
[5] 前記圧力導入路が、複数の小径の通路で構成されていることを特徴とする、請求 項 2に記載のセンサ装置。
[6] 前記貫通孔の外部への開口部の縁部に連続して、前記貫通孔の径とほぼ同一の 内径を有する筒部が、前記モールド体と一体的に形成されていることを特徴とする、 請求項 2に記載のセンサ装置。
[7] 前記複数の物理量センサが、加速度センサと回転角速度センサとで構成されてい ることを特徴とする、請求項 1に記載のセンサ装置。
[8] 前記複数の物理量センサの高さ寸法がほぼ同一であり、
前記物理量センサとセンサ側モールド体表面との間のモールド体の厚さ寸法と、前 記リードとリード側モールド体表面との間のモールド体の厚さ寸法と力 ほぼ同一であ ることを特徴とする、請求項 1に記載のセンサ装置。
[9] 前記モールド体の前記リードの上面側を覆う部分の体積と、前記モールド体の前記 リードの下面側を覆う部分の体積とがほぼ同一となるように、前記両部分が互いに異 なるテーパ形状に形成されていることを特徴とする、請求項 1に記載のセンサ装置。
[10] 前記複数の物理量センサのうち少なくとも 1つの物理量センサと前記信号処理回路 とが、前記リードを挟むように、前記リードの上面と下面とに配設されていることを特徴 とする、請求項 1に記載のセンサ装置。
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