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Sachgebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Beschleunigungssensor zur Verwendung
in einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, einem elektrischen Haushaltsgerät oder dergleichen.
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Hintergrund der Erfindung
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US-6 060 780 beschreibt
ein Halbleitergehäuse
von Oberflächen-montierten
Typ, welches durch Bonden an einer Platine befestigt ist und durch Lötstellen-Signalelektroden
elektrisch mit jeweiligen Anschlüssen
eines in dem Gehäuse
enthaltenen Halbleiterchips verbunden ist, wobei Lötaugen auf der
Platine vorgesehen sind. An einer Befestigungsfläche des Gehäuses sind Zusatzelektroden
vorgesehen, welche als Elektroden ausgebildet sind, die nicht elektrisch
mit den jeweiligen Anschlüssen
des Halbleiterchips verbunden sind und eine Dicke aufweisen, die
größer als
diejenige der Signalelektroden ist. Das Halbleitergehäuse enthält eine
Halbleitervorrichtung, bei der es sich um einen Beschleunigungsmesser
handelt.
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JP-A-10073615 beschreibt
einen Beschleunigungssensor, bei welchem ein auf der Innenseite einer
Seitenwand vorgesehenes Verdrahtungsteil mit dem Anschlussverdrahtungsteil
einer Basis verbunden ist, wodurch eine elektrische Verbindung mit
einem Sensorelement und einem Sensorteil hergestellt ist. Das in
einem Gehäuse
an einer Anbringfläche,
d. h. der Außenseite
der Seitenwand, angebrachte Verdrahtungsteil ist mit einer gedruckten
Schaltplatine verbunden. Wird auf einen Gewichtsabschnitt Beschleunigung
aufgebracht, wird der Gewichtsabschnitt zu der Beschleunigungswirkrichtung
entgegengesetzt verschoben und ein biegsames Teil gebogen. Ein piezoelektrischer
Widerstand im Sensorteil wird gebogen und der Widerstand desselben
wird verändert.
Ein Widerstandsteil für
den Temperaturausgleich ist auf einer Seite des biegsamen Teils
angeordnet und bildet zusammen mit dem piezoelektrischen Widerstrand
eine Brückenschaltung.
Die Beschleunigung wird durch Messen des Widerstands des piezoelektrischen
Widerstands über
die Brückenschaltung
erfasst.
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DE-A-195 21 712 betrifft
eine Beschleunigungserkennungsvorrichtung. Eine Abdeckung ist an einem
Gehäusekörper angebracht,
um einen hohlen Bereich zu bilden, und ein Sensorchip, der einer
Beschleunigung ausgesetzt und verschoben wird, ist in diesem hohlen
Bereich verbondet und befestigt. Dieser Gehäusekörperbereich hat eine ebene
Stirnfläche
und ist über
das Innere des Gehäusekörperbereichs
durch auf der Stirnfläche
ausgebildete Verdrahtungen mit dem Sensorchip elektrisch verbunden.
Diese Stirnfläche
ist durch ein Verbindungsmittel elektrisch und mechanisch mit einer
Platine verbunden, und der Gehäusekörperbereich
ist im Wesentlichen senkrecht an der Platine befestigt.
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Die 19 und 20 sind
eine geschnittene Seitenansicht bzw. eine Vorderansicht eines herkömmlichen
Beschleunigungssensors. Der herkömmliche
Beschleunigungssensor umfasst einen Sensorchip 101 zum
Umwandeln einer in Richtung einer empfindlichen Achse X, die parallel
zu einer Platinenfläche
BF einer gedruckten Schaltplatine 110 verläuft, in
ein elektrisches Signal, einen als Verarbeitungsschaltung wirkenden
IC-Chip 103 zum Verarbeiten des elektrischen Signals des
Sensorchips 101, einen schrägen Abstandhalter 102 zum
Stützen des
Sensorchips 101 und ein Gehäuse 104 zum Aufnehmen
des IC-Chips 103 und
des schrägen
Abstandhalters 102, auf welchem der Sensorchip 101 befestigt
ist. Das Gehäuse 104 hat
die Form eines rechteckigen Kastens und weist an seiner Unterseite eine
Anbringfläche
MF auf, welche an der Platinenfläche
BF der gedruckten Schaltplatine 110 anzubringen ist. Die
Anbring fläche
MF des Gehäuses 104 ist auf
einer der Außenseiten
des rechteckigen Kastens vorgesehen, die unter den Außenseiten
eine minimale Fläche
aufweist. Mehrere Anschlüsse 106 zum Übertragen
von Signalen zwischen der Außenseite und
dem Sensorchip 101 und dem IC-Chip 103 sind an
einem unteren Bereich der Vorder- und der Rückseite des Gehäuses 104 vorgesehen,
so dass sie durch Lötmittel 111 an
der Platinenfläche
BF der gedruckten Schaltplatine 110 derart befestigt werden können, dass
die Anbringfläche
MF des Gehäuses 104 an
der Platinenfläche
BF und der gedruckten Schaltplatine 110 angebracht ist.
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Eine
in der Vorderseite des Gehäuses 104 gebildete Öffnung ist
durch eine Kappe 105 abgedeckt. Pads 112 des Sensorchips 101 und
Pads 114 des IC-Chips 103 sind
jeweils durch Anschlussdrähte 109 mit
auf der Innenseite des Gehäuses 104 ausgebildeten
Pads 113 und auf der Innenseite des Gehäuses 104 ausgebildeten
Pads 115 verbunden. Ferner ist ein Verdrahtungsmuster 107 zum
Verbinden der Pads 113 und 115 und der Anschlüsse 106 vorgesehen.
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Wie
in den 21 und 22 dargestellt, weist
der herkömmliche
Sensorchip 101 einen sogenannten auskragenden Aufbau auf,
welcher ein von einem Halbleitersubstrat gebildetes erstes Substrat 120 und
ein zweites Substrat 130 aufweist, das mit der Rückseite
des ersten Substrats 120 verbunden ist. Wie am besten in 23 dargestellt,
ist das erste Substrat 120 mit einem Gewichtsteil 123,
einem Biegeteil 122, der auf einer Hauptfläche des
ersten Substrats 120 ausgebildet ist und mit einem Ende
einstückig
mit dem Gewichtsteil 123 verbunden ist, einem Stützteil 121 zum
schwenkbaren Stützen
des Gewichtsteil 123 durch den Biegeteil 122,
wobei der Stützteil
mit dem anderen Ende des Biegeteils 122 verbunden ist,
und einem am Biegeteil 122 vorgesehenen Piezowiderstandsbereich 124 versehen.
Der Piezowiderstandsbereich 124 wirkt als Sensorelement
zum Erfassen der Verformung des Biegeteils 122, um einen
Grad an Verformung des Biegeteils 122 in ein elektrisches
Signal umzuwandeln, das eine Beschleunigung wiedergibt. Das Bezugszeichen "125" in den 21 und 22 bezeichnet
einen Anschlag. Durch die Auslen kung des Biegeteils 122 bei
der Einwirkung einer Beschleunigung auf den Sensorchip 101 wird
auch der Piezowiderstandsbereich 124 ausgelenkt, so dass
sich sein Widerstandswert verändert
und ein dem Widerstandswert entsprechendes Signal als die Beschleunigung
ausgegeben wird.
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Wie
in 23 dargestellt, sollte der Sensorchip 101 der
auskragenden Struktur unter einem Winkel θ in bezug auf die Senkrechte
auf die Platinenfläche
BF der gedruckten Schaltplatine 110 geneigt sein, so dass
eine gerade Linie, welche den Schwenkpunkt B der Auslenkung des
Biegeteils und den Schwerpunkt C des Gewichtsteils 123 verbindet, senkrecht
zur empfindlichen Achse X, d. h. zur Einwirkrichtung der Beschleunigung,
verläuft.
Ist dieser Winkel θ nicht
korrekt, so wird der Biegeteil 122 ausgelenkt, selbst wenn
die Beschleunigung 0G beträgt, so
dass die Außerachsen-Empfindlichkeit
des Beschleunigungssensors zunimmt, was zu einem fehlerhaften Ausgang
des Beschleunigungssensors führt.
Der schräge
Abstandhalter 102 stützt
den Sensorchip 101, um so diesen Neigungswinkel θ des Sensorchips 101 zu
definieren.
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Der
Sensorchip 101 kann ferner einen sogenannten Aufbau mit
festem Ausleger aufweisen, bei dem entgegengesetzte Enden des Gewichtsteils 123 jeweils
durch zwei Stützteile 121 über zwei
Biegeteile 122 fixiert sind. Da der Winkel θ in 23 null
ist, ist in diesem Fall die Hauptfläche des Sensorchips 101 senkrecht
zu der empfindlichen Achse Z.
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Bei
dem vorgenannten herkömmlichen
Beschleunigungssensor ist die empfindliche Achse X im Wesentlichen
senkrecht zur Hauptfläche
des Sensorchips 101. Bei Erfassung einer Beschleunigung
parallel zur Platinenfläche
BF der gedruckten Schaltplatine 110 sollte die Anbringfläche MF des
die Form eines rechteckigen Kastens aufweisenden Gehäuses 104 auf
einer der Außenseiten
des rechteckigen Kastens vorgesehen sein, welche unter den Außenseiten eine
minimale Fläche
aufweist, so dass ein unerwünschtes
Neigen des Gehäuses 104 aufgrund
ungenauer Anbringung wahrscheinlich erheblich wird und somit der
Nachteil entstehen kann, dass die Außerachsen-Empfindlichkeit des
Beschleunigungssensors aufgrund der ungenauen Parallelität zwischen
der Emp findlichkeitsachse X und der Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 110 groß wird.
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Wie
in 19 dargestellt, besteht das Gehäuse 104 aus
einem mehrlagigen Keramikgehäuse, bei
dem Keramikplatten 104a bis 104e aufeinander laminiert
sind, so dass die Laminierflächen
der Keramikplatten 104a bis 104e zur Platinenfläche BF der gedruckten
Schaltplatine 110 senkrecht verlaufen. Da eine Keramikbahn
in die Keramikplatten 104a bis 104e unter Verwendung
eines Brechverfahrens geteilt wird, wobei es sich um ein kostengünstiges
Verfahren zum Teilen der Keramikbahn in mehrere Keramikplatten mit
jeweils einer gewünschten
Größe handelt,
werden an Stirn- und Seitenflächen
des Gehäuses 104 bei
denen es sich um die Teilungsflächen
der Keramikplatten 104a bis 104b handelt, Grate
gebildet, so dass es schwierig ist, eine genaue Ebenheit des Gehäuses 104 zu
erreichen, und damit kann die unerwünschte Neigung des Gehäuses 104 aufgrund der
ungenauen Anbringung groß sein,
was zu der Schwierigkeit führt,
dass die Außerachsen-Empfindlichkeit
des Beschleunigungssensors groß wird.
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Wenn
das Gehäuse 104 durch
das mehrlagige Keramikgehäuse
gebildet ist, kann ferner ein planares leitfähiges Muster mit einer für einen
Drahtanschluss geeigneten Größe nur auf
den Flächen
des Gehäuses 104 ausgebildet
werden, die parallel zu den Laminierflächen der Keramikplatten 104a bis 104e verlaufen.
Wenn der Sensorchip 101 einen auskragenden Aufbau hat,
bei dem die Hauptfläche,
d. h. eine Drahtanschlussfläche
des Sensorchips 101, nicht senkrecht zu der empfindlichen
Achse X verläuft,
wie zuvor beschrieben, so sind die Drahtanschlussfläche für die Pads 112 in
dem Sensorchip 101 und die Drahtanschlussfläche für die Pads 113 in dem
Gehäuse 104 nicht
parallel zueinander, so dass die Verdrahtung der Pads 112 und 113 zwischen
den Verdrahtungsflächen
des Sensorchips 101 und des Gehäuses 104 erfolgen
soll, welche nicht parallel zueinander sind, woraus sich der Nachteil
ergibt, dass der Drahtanschluss zwischen den Pads 112 und 113 nicht
zuverlässig
gesichert ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, im Hinblick auf eine Überwindung
der genannten Nachteile des Standes der Technik, einen Beschleunigungssensor
zu schaffen, bei dem die Drahtanschlussfläche des Sensorchips und die
Drahtanschlussfläche
des Gehäuses
nicht parallel zueinander verlaufen und die Zuverlässigkeit
der Drahtanschlussbereiche gesichert ist.
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Zur
Erfüllung
dieser Aufgabe der vorliegenden Erfindung umfasst ein erfindungsgemäßer Beschleunigungssensor
einen Sensorchip zum Konvertieren einer Beschleunigung, die in einer
parallel zu einer Schaltplatinenfläche einer gedruckten Schaltplatine
verlaufenden Richtung einer Empfindlichkeitsachse aufgebracht wird,
in ein elektrisches Signal, wobei der Sensorchip eine erste Drahtanschlussfläche aufweist.
Ein Verdrahtungsbasisteil hält
den Sensorchip und weist eine zweite und eine dritte Drahtanschlussfläche und
ein auf der zweiten und der dritten Drahtanschlussfläche ausgebildetes
Verdrahtungsmuster auf. Ein Gehäuse
nimmt den Verdrahtungsbasisteil mit dem daran angebrachten Sensor
auf und weist eine Anbringfläche,
welche an der Platinenfläche
der gedruckten Schaltplatine anzubringen ist, und eine vierte Verdrahtungsfläche auf,
die im Wesentlichen parallel zur Befestigungsfläche verläuft. Der Verdrahtungsbasisteil
ist derart an dem Gehäuse angebracht,
dass die Differenz der Höhen
der dritten und der vierten Drahtanschlussflächen von der Platinenfläche und
der zwischen der dritten und der vierten Verdrahtungsfläche gebildete
Winkel auf kleine Werte eingestellt sind, wodurch eine Verbindung
des Verdrahtungsmusters auf der dritten Verdrahtungsfläche des
Verdrahtungsteils mit Pads auf der vierten Verdrahtungsfläche des
Gehäuses
ermöglicht
ist. Der Sensorchip ist derart an dem Verdrahtungsbasisteil angebracht,
dass das Verdrahtungsmuster auf der zweiten Drahtanschlussfläche des
Verdrahtungsbasisteils mit Pads auf der ersten Drahtanschlussfläche des
Sensorchips verbindbar ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Draufsicht auf einen Beschleunigungssensor nach einem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Seitenansicht des Beschleunigungssensors von 1.
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3 ist
eine Vorderansicht des Beschleunigungssensors von 1.
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4 ist
eine Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV in 1.
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5 ist
eine Ansicht in Richtung des Pfeils V in 1.
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6 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeils VI
in 5.
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7 ist
eine vergrößerte, horizontal
geschnittene Teildarstellung von 1
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8 ist
eine vergrößerte Ansicht
in Richtung des Pfeils VIII in 7.
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9 ist
eine Ansicht ähnlich 2,
die insbesondere eine Abwandlung des Beschleunigungssensors von 1 darstellt.
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10 ist
eine fragmentarische perspektivische Darstellung eines Beschleunigungssensors nach
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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11 ist
ein fragmentarischer Vertikalschnitt durch den Beschleunigungssensor
von 10.
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12 ist
ein vergrößerter fragmentarischer Vertikalschnitt
nach 11.
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13 ist
eine Ansicht ähnlich
der 12, die insbesondere eine Abwandlung des Beschleunigungssensors
von 10 darstellt.
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14 ist
eine fragmentarischer Vertikalschnitt durch einen Beschleunigungssensor
nach einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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15 ist
eine Ansicht ähnlich
der 14, die insbesondere eine erste Abwandlung des
Beschleunigungssensors von 14 darstellt.
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16 ist
eine Ansicht ähnlich
der 14, die insbesondere eine zweite Abwandlung des
Beschleunigungssensors von 14 zeigt.
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17 ist
eine fragmentarische Draufsicht auf einen Beschleunigungssensor
nach einem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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18 ist
eine Ansicht ähnlich
der 17, die insbesondere eine Abwandlung des Beschleunigungssensors
von 17 zeigt.
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19 ist
eine geschnittene Seitenansicht eines bekannten Beschleunigungssensors.
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20 ist
eine Frontansicht des bekannten Beschleunigungssensors von 19.
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21 ist
eine vergrößerte Darstellung
in Richtung des Pfeils XXI in 19.
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22 ist
eine vergrößerte Schnittdarstellung
entlang der Linie XXII-XXII
in 21.
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23 ist
eine vergrößerte Schnittdarstellung
eines im bekannten Beschleunigungssensor nach 19 verwendeten
Sensorchips.
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Beste Art der Durchführung der
Erfindung
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Die 1 bis 8 zeigen
einen Beschleunigungssensor nach einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Wie in den 1 bis 4 dargestellt,
weist der Beschleunigungssensor einen Sensorchip 1 zum
Umwandeln einer in Richtung einer parallel zur Platinenfläche BF einer gedruckten
Leitung 10 verlaufenden Empfindlichkeitsachse X aufgebrachten
Beschleunigung in ein elektrisches Signal, einen als Verarbeitungsschaltung zum
Verarbeiten des elektrischen Signals des Sensorchips 1 dienenden
IC-Chip 3, einen Verdrahtungsbasisteil 2 zum Stützen des
Sensorchips 1 und ein Gehäuse 4 zum Aufnehmen
des IC-Chips 3 und des Verdrahtungsbasisteils mit dem daran
angebrachten Sensorchip 1 auf. Das Gehäuse 4 hat die Form
eines rechteckigen Kastens und weist an ihrer Unterseite eine Anbringfläche MF auf,
welche auf der Platinenfläche
BF der gedruckten Schaltplatine 10 anzubringen ist. Die
Anbringfläche
MF des Gehäuses 4 ist
auf einer der Außenseiten
des rechteckigen Kastens vorgesehen, welche von einer spezifischen
Außenseite mit
einer minimalen Fläche
unter den Außenseiten verschieden
ist.
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Der
Verdrahtungsbasisteil 2 ist durch eine geformte Verbindungsvorrichtung
(MID) aus Harzmaterial gebildet und weist ein Verdrahtungsmuster
(leitfähiges
Muster) 8 zum Verbinden des Sensorchips 1 und
des IC-Chips 3 auf, wie in den 1, 5 und 6 dargestellt. Wie in den 2 und 3 dargestellt, sind
mehrere Anschlüsse 6 zum Übertragen
von Signalen zwischen der Außenseite
und dem Sensorchip 1 und dem IC-Chip 3 in einem
unteren Bereich sowohl der Vorder-, als auch der Rückseite
des Gehäuses 4 vorgesehen,
so dass sie mittels Lötmittel
an der Platinenfläche
BF der gedruckten Schaltplatine 10 derart angebracht werden
können,
dass die Anbringfläche
MF des Gehäuses 4 an
der Platinenfläche
BF der gedruckten Schaltplatine 10 angebracht ist. Wie in 4 dargestellt,
ist eine in einer Oberseite des Gehäuses 4 ausgebildete Öffnung durch
eine Kappe 5 abgedeckt. Es sei darauf hingewiesen, dass
sämtliche
Positionsangaben wie "obere", "untere" etc. auf die im
Folgenden erörterten
Darstellungen der 2 bis 4 beziehen.
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Wie
in den 5 und 6 dargestellt,
sind auf einer ersten Drahtabschlussfläche F1 des Sensorchips 1 Pads 12 ausgebildet,
während
das Verdrahtungsmuster 8 auf einer zweiten und einer dritten Drahtanschlussfläche F2 und
F3 des Verdrahtungsbasisteils 2 ausgebildet ist. Wie in 1 dargestellt, sind
auf einer vierten Drahtanschlussfläche F4 des Gehäuses 4 Pads 20 ausgebildet,
während
Pads 19 auf einer fünften
Drahtanschlussfläche
F5 des IC-Chips 3 ausgebildet sind. Unter Verwendung von Verbindungsdrähten 9 wird
das Verdrahtungsmuster 8 auf der zweiten Drahtanschlussfläche F2 des
Verdrahtungsbasisteils 2 mit den Pads 12 des Sensorchips 1 verbunden,
wie in 5 dargestellt, während nicht nur das Verdrahtungsmuster 8 auf
der dritten Drahtanschlussfläche
F3 des Verdrahtungsbasisteils 2 mit dem Pads 20 des
Gehäuses 4 und
den Pads 19 des IC-Chips 3 verbunden wird, sondern
die Pads 19 des IC-Chips 3 werden mit den Pads 20 des
Gehäuses 4 verbunden,
wie in 1 dargestellt. Das Verdrahtungsmuster 8 auf
der dritten Verdrahtungsfläche
F3 des Verdrahtungsbasisteils 2 kann auch durch leitfähige Paste
oder Lötmittel
mit den Pads 20 des Gehäuses 4 verbunden
werden.
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Wie
in 4 dargestellt, weist das Gehäuse 4 eine abgestufte
Bodenwand mit einem unteren Stufenbereich und einem oberen Stufenbereich
auf. Eine vertikale Positionierungsfläche s zum Positionieren des
Verdrahtungsbasisteils 2 ist durch eine Seitenfläche des
oberen Stufenbereichs des Gehäuses 4 gebildet.
Eine Seitenfläche
des Verdrahtungsbasisteils 2 ist derart in Kontakt mit
der Positionierungsfläche
S gebracht, dass der Verdrahtungsbasisteil 2 auf einer
Oberseite des unteren Stufenbereichs des Gehäuses 4 positioniert
ist. Der IC-Chip 3 ist
auf einer ausgenommenen Oberseite des oberen Stufenbereichs des
Gehäuses 4 vorgesehen.
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Wie
in den 7 und 8 dargestellt, weist der Sensorchip 1 ein
erstes Substrat 30, das von einem Halbleitersubstrat gebildet
ist und die erste Drahtanschlussfläche F1 aufweist, und ein zweites Substrat 40 auf,
das mit der Rückseite
des ersten Substrats 30 verbunden ist und einen freitragenden Aufbau
aufweist, bei dem das erste Substrat 30 mit einem Gewichtsteil 33,
einem Biegeteil 32, einem Stützteil 31 und einem
Piezowiderstandsbereich 34 ausgebildet ist, derart, dass
die erste Drahtanschlussfläche
F1 des Sensorchips 1 nicht senkrecht zu der Empfindlichkeitsachse
X verläuft.
Der Piezowiderstandsbereich 34 ist an dem Biegeteil 32 angeordnet
und wirkt als Erfassungselement zum Erkennen einer Verformung des
Biegeteils 32, um einen Grad der Verformung des Biegeteils 32 in
ein die Beschleunigung wiedergebendes elektrisches Signal umzuwandeln.
Der Biegeteil 32 ist auf der ersten Drahtanschlussfläche F1 des
ersten Substrats 30 ausgebildet und weist ein einstückig mit
dem Gewichtsteil 33 verbundenes Ende auf. Der Stützteil 31 ist
einstückig
mit dem anderen Ende des Biegeteils 32 gekoppelt, um den
Gewichtsteil 33 über
den Biegeteil 32 zu stützen.
Der Sensorchip 1 ist durch den Verdrahtungsbasisteil 2 derart
gestützt,
dass eine den Schwenkpunkt B der Auslenkung des Biegeteils 32 und
den Schwerpunkt C des Gewichtsteils 33 verbindende Gerade
senkrecht zur Empfindlichkeitsachse X und parallel zur Platinenfläche BF der
gedruckten Schaltungsplatine 10 verläuft, so dass ein von dem Stützteil 31,
dem Biegeteil 32 und dem Gewichtsteil 33 gebildeter
Ausleger parallel zur Platinenfläche
BF der gedruckten Schaltungsplatine 10 verläuft.
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Der
Verdrahtungsbasisteil 2 ist an dem Gehäuse 4 derart angebracht,
dass eine Höhendifferenz zwischen
der dritten und der vierten Drahtanschlussfläche F3 und F4 von der Platinenfläche BF der
gedruckten Schaltplatine 10 und ein zwischen der dritten
und der vierten Drahtanschlussfläche
F3 und F4 kleine Werte aufweisen, so dass ein Verbinden des Verdrahtungsmusters 8 auf
der dritten Drahtanschlussfläche
F3 des Verdrahtungsbasisteils 2 mit den Pads 20 der
vierten Drahtanschlussfläche
F4 des Gehäuses 4 möglich ist.
Bei diesem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die dritte Drahtanschlussfläche
F3 des Verdrahtungsbasisteils 2 und die vierte Drahtanschlussfläche F4 des
Gehäuses 4 im
Wesentlichen in Flucht miteinander und parallel zueinander. Ferner
sind die vierte Drahtanschlussfläche
F4 des Gehäuses 4 und
die fünfte
Drahtanschlussfläche
F5 des IC-Chips 3 im Wesentlichen in Flucht miteinander
und zueinander parallel.
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Der
Sensorchip 1 ist an dem Verdrahtungsbasisteil 2 derart
angebracht, dass das Verdrahtungsmuster 8 auf der zweiten
Drahtanschlussfläche F2
des Verdrahtungsbasisteils 2 mit den Pads 12 auf der
ersten Drahtanschlussfläche
F1 des Sensorchips 1 verbindbar. Bei diesem in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die erste
Drahtanschlussfläche
F1 des Sensorchips 1 und die zweite Drahtanschlussfläche F2 des
Verdrahtungsbasisteils 2 in Flucht miteinander und zueinander
parallel.
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Selbst
wenn die erste Drahtanschlussfläche F1
des Sensorchips 1 nicht parallel zu der vierten Drahtanschlussfläche F4 des
Gehäuses 4 und
der fünften
Drahtanschlussfläche
F5 des IC-Chips 3 ist, ermöglichen daher die zweite und
die dritte Drahtanschlussfläche
F2 und F3 des Verdrahtungsbasisteils 2 eine stabile Drahtverbindung
zwischen dem Sensorchip 1, dem Gehäuse 4 und dem IC-Chip 3,
indem zwei einander benachbarte der ersten bis fünften Drahtanschlussflächen F1
bis F5 zueinander parallel und im Wesentlichen miteinander fluchtend
ausgebildet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Drahtanschlussfläche F1 des
Sensorchips 1 nicht parallel zu der vierten Drahtanschlussfläche F4 des
Gehäuses 4 und
der fünften
Drahtanschlussfläche
F5 des IC-Chips 3, jedoch ist die zweite Drahtanschlussfläche F2 des
Verdrahtungsbasisteils 2 parallel zu der ersten Drahtanschlussfläche F1 des
Sensorchips 1 und die dritte Drahtanschlussfläche F3 ist
parallel zu der vierten Drahtanschlussfläche F4 des Gehäuses 4 und
der fünften
Drahtanschlussfläche
F5 des IC-Chips 3, so dass der Drahtanschluss zwischen den
beiden benachbarten parallelen Flächen der ersten bis fünften Drahtanschlussflächen F1
bis F5 in sehr zuverlässiger
Weise hergestellt werden kann.
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Bei
einem in den 19 und 20 dargestellten
Beschleunigungssensor verläuft
die Empfindlichkeitsachse X im Wesentlichen senkrecht zu einer Draht anschlussfläche eines
Sensorchips 101. Um bei dem bekannten Beschleunigungssensor
die Empfindlichkeitsachse X parallel zur Platinenfläche BF einer
gedruckten Schaltungsplatine 110 zu machen, sollte daher
eine Anbringfläche
MF eines die Form eines rechteckigen Kastens aufweisenden Gehäuses 104 auf
einer der Außenflächen des
rechteckigen Kastens vorgesehen sein, die eine minimale Fläche unter
den Außenflächen aufweist.
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Da
bei diesem Ausführungsbeispiel
jedoch die erste Drahtanschlussfläche F1 des Sensorchips 1 nicht
erforderlicherweise parallel zur vierten Drahtanschlussfläche F4 des
Gehäuses 4 und
der fünften Drahtanschlussfläche F5 des
IC-Chips 3, welche parallel zur Platinenfläche BF der
gedruckten Schaltplatine 10 verlaufen, sein muss, ist es
nicht erforderlich, dass die erste Drahtanschlussfläche F1 des
Sensorchips 1 parallel zur Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10 verläuft. Wie
in 1 dargestellt, ist daher die erste Drahtanschlussfläche F1 des
Sensorchips 1 senkrecht zur Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10 ausgerichtet.
Daher kann die Anbringfläche
MF des die Form eines rechteckigen Kastens aufweisenden Gehäuses 4 auf
einer der Außenflächen des
rechteckigen Kastens vorgesehen sein, welche von einer bestimmten
Außenfläche verschieden
ist, die eine Mindestfläche
unter den Außenflächen aufweist,
so dass eine unerwünschte
Neigung des Sensorchips 1 aufgrund der ungenauen Anbringung
verringert wird und so die Außerachsen-Empfindlichkeit
des Beschleunigungssensors reduziert werden kann.
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Da
ferner der Verdrahtungsbasisteil 2 durch die geformte Verbindungsvorrichtung
(MID) aus Harzmaterial gebildet ist, kann der Verdrahtungsbasisteil 2 hochgenau
geformt werden, indem die Genauigkeit der Gussform erhöht wird,
so dass eine unerwünschte
Neigung des Sensorchips 1 aufgrund einer ungenauen Anbringung
weiter verringert wird, und so die Außerachsen-Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors
weiter verringert werden kann. Das Gehäuse 4 ist durch ein
Formteil aus Harz- oder Keramikmaterial gebildet und auf der Oberfläche mit
den Pads 20 und einem Verdrahtungsmuster ausgebildet.
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Der
Verdrahtungsbaisteil 2 kann auch aus Keramik oder Glas
bestehen. Da der Wärmeausdehnungskoeffizient
des Verdrahtungsbasisteils 2 ähnlich demjenigen des Siliziums
ist, aus dem der Sensorchip 1 und der IC-Chip 3 bestehen,
wird in diesem Fall die zwischen dem Verdrahtungsbasisteil 2 und dem
Sensorchip 1 sowie dem IC-Chip 3 aufgebrachte thermische
Belastung reduziert und die Funktionszuverlässigkeit des Beschleunigungssensors
kann somit gewährleistet
werden.
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9 zeigt
einen Beschleunigungssensor, der eine Abwandlung des Beschleunigungssensors von 1 darstellt.
Bei diesem Beschleunigungssensor werden mehrere gebogene Leiter 7 anstelle der
Anschlüsse 6 des
Beschleunigungssensors von 1 verwendet,
und die gekrümmten
Biegungsbereiche der Leiter 7 dienen der Entlastung des
Lötmittels 11,
um so die Zuverlässigkeit
des Lötmittels 11 zu gewährleisten.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Die 10 bis 12 zeigen
einen Beschleunigungssensor nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 12 dargestellt, weist der Sensorchip 1 ein
durch ein Halbleitersubstrat gebildetes und die erste Drahtanschlussfläche F1 aufweisendes
erstes Substrat 50 und ein zweites Substrat 60 auf,
das mit der Rückseite
des ersten Substrats 50 verbunden ist und einen freitragenden
Aufbau aufweist, bei dem das erste Substrat 50 mit einem
Stützteil 51,
einem Biegeteil 52, einem Gewichtsteil 53 und
einem Piezowiderstandsbereich 54 versehen ist, so dass
die erste Drahtanschlussfläche
F1 des Sensorchips 1 wie bei dem Beschleunigungssensor
von 1 nicht senkrecht zu der Empfindlichkeitsachse
X verläuft. Der
Piezowiderstandsbereich 54 ist an dem Biegeteil 52 angeordnet
und dient als Erfassungselement zum Erkennen der Verformung des
Biegeteils 52, um den Grad der Verformung des Biegeteils 52 in
ein elektrisches Signal umzuwandeln, das die Beschleunigung wiedergibt.
Der Biegeteil 52 ist auf der ersten Drahtanschlussfläche F1 des
ersten Substrats 50 ausgebildet und weist ein einstückig mit
dem Gewichtsteil 53 verbundenes Ende auf. Der Stützteil 51 ist
einstückig
mit dem anderen Ende des Biegeteils 52 verbunden, um den
Gewichtsteil 53 über
den Biegeteil 52 zu stützen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Sensorchip 1 durch den Verdrahtungsbasisteil 2 derart gestützt, dass
eine gerade Linie, welche den Auslenkungsdrehpunkt B des Biegeteils
und den Schwerpunkt C des Gewichtsteils 53 verbindet, nicht
nur senkrecht zur Empfindlichkeitsachse X, wie im ersten Ausführungsbeispiel
der Fall, sondern, im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel, auch senkrecht
zu der Platinenfläche
BF der gedruckten Schaltplatine 10 verläuft. Wie in der 11 dargestellt,
ist ferner das Gehäuse 4 durch
ein mehrlagiges Keramikgehäuse
gebildet, bei dem Keramikplatten 4a bis 4f derart
aufeinander laminiert sind, dass die Laminierflächen der Keramikplatten 4e bis 4f parallel
zur Platinenfläche
BF der gedruckten Schaltplatine 10 verlaufen. Da die übrige Konstruktion
des Beschleunigungssensors derjenigen des Beschleunigungssensors
nach dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich ist,
wird die diesbezügliche
Beschreibung aus Gründen
der Knappheit verkürzt.
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Da
der Sensorchip 1 von dem Verdrahtungsbasisteil 2 derart
gestützt
ist, dass die gerade Linie, welche den Auslenkungsdrehpunkt B des
Biegeteils 52 und den Schwerpunkt C des Gewichtsteils 53 miteinander
verbindet, wie zuvor beschrieben senkrecht zur Platinenfläche BF der
gedruckten Schaltplatine 10 verläuft, ist die Lastverteilung
des Biegeteils 52 und des Stützteils 51 in bezug
auf die gerade Linie, welche den Auslenkungsdrehpunkt B des Biegeteils 52 und
den Schwerpunkt C des Gewichtsteils 53 miteinander verbindet,
symmetrisch, so dass die Außerachsen-Empfindlichkeit
des Beschleunigungssensors verringert und somit die Funktionszuverlässigkeit
des Beschleunigungssensors erhöht
ist.
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Das
Gehäuse 4 hat
die Form eines rechteckigen Kastens und die Keramikplatte 4f weist
die Anbringfläche
MF auf, wie in 11 dargestellt. Die Anbringfläche MF des
Gehäuses 4 ist
auf einer der Außenflächen des
rechteckigen Kastens vorgesehen, die von der bestimmten Außenfläche mit
der minimalen Flä che
unter den Außenseiten
verschieden ist. Da die Laminierflächen der Keramikplatten 4a bis 4f eine
hochgenaue Parallelität
und Ebenheit aufweisen, ist eine unerwünschte Neigung des Sensorchips 1 aufgrund
der ungenauen Anbringung verringert und somit kann die Außerachsen-Empfindlichkeit
des Beschleunigungssensors verringert werden. Das Gehäuse 4 hat
eine gestufte Bodenwand mit einem unteren Stufenbereich, welcher
durch die Keramikplatte 4f gebildet ist, und einem oberen
Stufenbereich, welcher durch die Keramikplatten 4b bis 4e gebildet
ist. Eine vertikale Positionierungsfläche S zum Positionieren des
Verdrahtungsbasisteils 2 ist durch Seitenflächen der
Keramikplatten 4b bis 4e definiert. Eine Seitenfläche des
Verdrahtungsbasisteils 2 ist derart in Kontakt mit der
Positionierungsfläche
S gebracht, dass der Verdrahtungsbasisteil 2 auf einer
Oberseite des unteren Stufenbereichs des Gehäuses 4 positioniert
ist. Der IC-Chip 3 ist auf einer Oberseite des oberen Stufenbereichs
des Gehäuses 4 positioniert.
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Da
die Kappe 5 aus Keramik besteht, hat die Kappe 5 einen
Wärmeausdehnungskoeffizienten, der
gleich demjenigen des aus Keramik bestehenden Gehäuses 4 ist,
so dass die Zuverlässigkeit
der Abdichtung zwischen dem Gehäuse 4 und
der Kappe 5 gesichert ist. Die Kappe 5 kann jedoch
auch aus Metall wie Covar, 42 Legierung oder dergleichen bestehen.
Da in diesem Fall der Unterschied zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten
der Kappe 5 und des aus Keramik bestehenden Gehäuses 4 gering ist,
ist die zuverlässige
Abdichtung zwischen dem Gehäuse 4 und
der Kappe gewährleistet
und die Leistung der Geräuschabschirmung
zwischen dem Gehäuse 4 und
der Kappe 5 kann erhöht
werden.
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13 zeigt
einen Beschleunigungssensor, bei dem es sich um eine Abwandlung
des Beschleunigungssensors von 10 handelt.
Bei diesem Beschleunigungssensor weist der Sensorchip 1 ein
erstes Substrat 70, das von einem Halbleitersubstrat gebildet
ist und die erste Drahtanschlussfläche F1 aufweist, und ein zweites
Substrat 80 auf, das mit der Rückseite des ersten Substrats 70 verbunden
ist und einen Aufbau nach Art eines festen Trägers aufweist, wobei entgegengesetzte
Enden eines Gewichtsteils 73 jeweils durch zwei Stützteile 71 über zwei
Biegeteile 72 in dem ersten Substrat 70 fixiert
sind. Ein Piezowiderstandsteil 74 ist auf der ersten Drahtanschlussfläche F1 an
dem Biegeteil 72 angeordnet und dient als Erfassungselement
zum Erkennen der Verformung des Biegeteils 72, um den Grad
der Verformung des Biegeteils 72 in ein elektrisches Signal umzuwandeln,
das die Beschleunigung wiedergibt. Der Sensorchip 1 ist
von dem Verdrahtungsbasisteil 2 derart gestützt, dass
die erste Drahtanschlussfläche
F1 des Sensorchips 1 senkrecht zur Empfindlichkeitsachse
X, d. h. der Platinenfläche
BF der gedruckten Schaltplatine 10, verläuft.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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14 zeigt
einen Beschleunigungssensor nach einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beschleunigungssensor weist
der Sensorchip 1 den gleichen freitragenden Aufbau auf
wie der Beschleunigungssensor von 1. Der Beschleunigungssensor
von 14 weist daher die Ausbildung gemäß 7 auf,
wobei die erste Drahtanschlussfläche
F1 des Sensorchips 1 nicht senkrecht zu der Empfindlichkeitsachse
X verläuft
und die gerade Linie, welche den Auslenkungsdrehpunkt B des Biegeteils 32 und
den Schwerpunkt C des Gewichtsteils 33 verbindet, zu der
Empfindlichkeitsachse X senkrecht und zur Platinenfläche BF der gedruckten
Schaltplatine 10 parallel verläuft, d. h. der von dem Stützteil 31,
dem Biegeteil 32 und dem Gewichtsteil 33 gebildete
Ausleger ist parallel zur Platinenfläche BF der gedruckten Schaltplatine 10.
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In 14 ist
das Gehäuse 4 durch
ein mehrlagiges Keramikgehäuse
gebildet, bei dem Keramikplatten 4a bis 4f derart
aufeinander laminiert sind, das die Laminierflächen der Keramikplatten 4e bis 4f parallel
zur Platinenfläche
BF der gedruckten Schaltplatine 10 verlaufen. Das Gehäuse 4 weist
eine gestufte Bodenwand mit einem von der Keramikplatte 4f gebildeten
unteren Stufenbereich und einem von den Keramikplatten 4c bis 4e gebildeten
unteren Stufenbereich auf. Eine vertikale Positionierungsfläche S zum
Positionieren des Verdrahtungsbasisteils 2 ist durch die
Seitenflächen
der Keramikplatten 4c bis 4e definiert. Eine Seitenfläche des
Verdrahtungsbasisteils 2 ist in Kontakt mit der Positionierungsfläche S gebracht,
so dass der Verdrahtungsbasisteil 2 auf der Oberseite des
unteren Stufenbereichs des Gehäuses 4 positioniert
ist. Der IC-Chip 3 ist
auf der Oberseite des oberen Stufenbereichs des Gehäuses 4 positioniert.
Da die Keramikplatten 4a bis 4f unter Verwendung
einer Form hergestellt werden, ist die Maßgenauigkeit der Positionierungsfläche S hoch,
so dass die Außerachsen-Empfindlichkeit
des Beschleunigungssensors verringert werden kann.
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15 zeigt
einen Beschleunigungssensor, bei dem es sich um eine erste Abwandlung
des Beschleunigungssensors von 14 handelt.
Bei diesem Beschleunigungssensor steht eine Seitenfläche der
Keramikplatte 4e, welche zum Stützen des Verdrahtungsbasisteils 2 auf
der Keramikplatte 4f positioniert ist, weiter horizontal
einwärts
vor, als diejenigen der Keramikplatten 4c und 4d,
so dass die Positionierungsfläche
S nur durch die Seitenfläche
der Keramikplatte 4e gebildet ist. Da in 15 nur
die Keramikplatte 4e die Positionierungsfläche S bildet, ist
die Anzahl der Keramikplatten zur Bildung der Positionierungsfläche S von
drei in 14 auf eine verringert, so dass
es möglich
ist, den Positionierungsfehler des Sensorchips 1 aufgrund
einer fehlerhaften Laminierung der Keramikplatten bei der Bildung
der Positionierungsfläche
S zu verringern.
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16 zeigt
einen Beschleunigungssensor, bei dem es sich um eine zweite Abwandlung
des Beschleunigungssensors von 14 handelt.
Bei diesem Beschleunigungssensor steht eine Seitenfläche der
Keramikplatte 4c zum Stützen
des IC-Chips 3 weiter horizontal nach innen vor, als diejenigen
der Keramikplatten 4d und 4e, so dass die Positionierungsfläche S nur
durch die Seitenfläche
der Keramikplatte 4c definiert ist. Der Verdrahtungsbasisteil 2 ist
durch Kleber 15 an der Keramikplatte 4f befestigt. Der
Kleber 15, der aus der Keramikplatte 4f und dem Verdrahtungsbasisteil 2 ausgelaufen
ist, kann in einen Raum zwischen den Keramikplatten 4c bis 4f und
dem Verdrahtungsbasisteil 2 laufen. Es ist daher möglich, die
durch die Entstehung von Spannungen beim Aufwärtskriechen des Klebers 15 über die
Keramikplatte 4c hinaus erzeugte Verschlechterung der Eigenschaften
des Beschleunigungssensors zu verringern.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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17 zeigt
einen Beschleunigungssensor nach einem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beschleunigungssensor ist
der Verdrahtungsbasisteil 2 des Beschleunigungssensors
von 1 durch eine zweite gedruckte Schaltplatine 2a gebildet.
Da der übrige
Aufbau des Beschleunigungssensors ähnlich demjenigen des Beschleunigungssensors
von 1 ist, sei die Beschreibung aus Gründen der
Knappheit verkürzt.
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In 17 ist
die gedruckte Schaltplatine 2a zum Stützen des Sensorchips 1 auf
der Oberseite der Bodenwand des aus Keramik bestehenden Gehäuses 4 vorgesehen,
und der Sensorchip 1 ist auf einer Fläche der gedruckten Schaltplatine 2a angebracht. Mehrere
Durchgangslöcher 16 sind
in der Oberseite der gedruckten Schaltplatine 2a vorgesehen,
und in dem Gehäuse 4 ist
ein leitfähiges
Muster 18 ausgebildet. Der Sensorchip 1 ist mit
dem leitfähigen
Muster 18 des Gehäuses 4 über die
Durchgangslöcher 16 durch
Ag-Paste 17 verbunden. Das leitfähige Muster 18 ist
ferner mit dem IC-Chip 3 durch die Verbindungsdrähte 9 verbunden.
Anstelle der Ag-Paste 17 kann auch Lötmittel verwendet werden.
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18 zeigt
einen Beschleunigungssensor, bei dem es sich um eine Abwandlung
des Beschleunigungssensors von 17 handelt.
Bei diesem Beschleunigungssensor ist der Sensorchip 1 mit
dem leitfähigen
Muster 18 des Gehäuses 4 durch
Verbondungsdrähte 9a durch
die Durchgangslöcher 16 hindurch
verbunden.
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Da
die Durchgangslöcher 16 der
gedruckten Schaltplatine 2a durch Metallisieren in einer
Richtung gebildet werden können,
kann die gedruckte Schaltplatine 2a mit geringen Kosten
hergestellt werden.
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Der
Aufbau des Sensorchips 1 mit festem Träger wird vorliegend nur bei
der Abwandlung (13) des zweiten Ausführungsbeispiels
verwendet, kann jedoch selbstverständlich auch auf das erste,
das dritte und das vierte Ausführungsbeispiel
Anwendung finden. In diesem Fall verläuft die erste Drahtanschlussfläche F1 des
Sensorchips 1 senkrecht zur Empfindlichkeitsachse X, wie
in 13 dargestellt.
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Wie
aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich, sind die folgenden
deutlichen Auswirkungen (1) bis (15) eines Beschleunigungssensors
nach den Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung erreichbar.
- (1)
Durch das Vorsehen des Verdrahtungsbasisteils zwischen dem Gehäuse und
dem Sensorchip ist die Position und die Ausrichtung der ersten Drahtanschlussfläche des
Sensorchips in bezug auf das Gehäuse
frei wählbar.
Da nicht nur der Verdrahtungsbasisteil an dem Gehäuse derart
angebracht ist, dass die Höhendifferenz
zwischen der dritten und der vierten Drahtanschlussfläche von
der Platinenfläche
der gedruckten Schaltplatine und der zwischen der dritten und der
vierten Drahtanschlussfläche
mit kleinen Werten gewählt sind,
wodurch das Verdrahtungsmuster auf der dritten Drahtanschlussfläche des
Verdrahtungsbasisteils mit Pads auf der vierten Drahtanschlussfläche des
Gehäuses
verbindbar ist, sondern der Sensorchip auch derart auf dem Verdrahtungsbasisteil
angebracht ist, dass das Verdrahtungsmuster auf der zweiten Drahtanschlussfläche mit
Pads auf der ersten Drahtanschlussfläche des Sensorchips verbunden
werden kann, ist es möglich,
die Zuverlässigkeit
der Verdrahtung zwischen dem Verdrahtungsbasisteil und dem Gehäuse und
zwischen dem Verdrahtungsbasisteil und dem Sensorchip zu gewährleisten.
- (2) Da das Gehäuse
die Form eines rechteckigen Kastens hat und die Anbringfläche des
Gehäuses auf
einer der Außenseiten
des rechteckigen Kastens vorgesehen ist, welche von einer bestimmten Außenseite,
die eine minimale Fläche
unter den Außenseiten
aufweist, verschieden ist, kann eine unerwünschte Neigung des Sensorchips,
die durch das ungenaue Anbringen desselben be wirkt wird, verringert
werden, wodurch die Außerachsen-Empfindlichkeit
des Beschleunigungssensors verringert werden kann.
- (3) Da das Verdrahtungsmuster auf der zweiten Drahtanschlussfläche des
Verdrahtungsbasisteils mit den Pads auf der ersten Drahtanschlussfläche des
Sensorchips durch Verbondungsdrähte
verbunden ist, während
das Verdrahtungsmuster auf der dritten Drahtanschlussfläche des
Verdrahtungsbasisteils mit den Pads auf der vierten Drahtanschlussfläche des
Gehäuses
durch leitfähige
Paste oder Lötmittel
verbunden ist, kann die Verdrahtung zwischen dem Verdrahtungsbasisteil und
dem Sensorchip und zwischen dem Verdrahtungsbasisteil und dem Gehäuse stabil
durchgeführt
werden.
- (4) Da der gebogene Leiter zum Übertragen von Signalen zwischen
dem Sensorchip und der Außenseite
an der gedruckten Schaltplatine und dem Gehäuse befestigt ist, dient der
gebogene Bereich des Leiters der Spannungsentlastung des Lötmittels,
um so die Zuverlässigkeit
der Lötverbindung
zu gewährleisten.
- (5) Da der Verdrahtungsbasisteil aus einem Harzmaterial besteht,
kann der Verdrahtungsbasisteil hochgenau geformt werden, indem die
Genauigkeit der Gussform erhöht
wird, so dass eine unerwünschte
Neigung des Sensorchips, die durch das ungenaue Anbringen desselben
bewirkt wird, weiter verringert werden kann, wodurch die Außerachsen-Empfindlichkeit
des Beschleunigungssensors ebenfalls weiter verringert werden kann.
- (6) Da der Verdrahtungsbasisteil aus einem Material mit einem
Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht,
der ähnlich
demjenigen des Sensorchips ist, wird die zwischen dem Verdrahtungsbasisteil und
dem Sensorchip aufgebrachte Wärmebelastung
reduziert, so dass die Funktionszuverlässigkeit des Beschleunigungssensors
gewährleistet werden
kann.
- (7) Da das Erfassungselement zum Umwandeln der Beschleunigung
in das elektrische Signal auf der ersten Drahtabschlussfläche des
Sensorchips vorgesehen ist und die Empfindlichkeitsachse senkrecht
zu der ersten Drahtan schlussfläche
des Sensorchips verläuft,
kann ein Sensorchip mit einem Aufbau nach Art eines festen Trägers verwendet
werden.
- (8) Da der Sensorchip ein aus einem Halbleitersubstrat gebildetes
und die erste Drahtanschlussfläche
aufweisendes erstes Substrat und ein mit der Rückseite des ersten Substrat
verbundenes zweites Substrat aufweist und freitragend ausgebildet
ist, wobei das erste Substrat mit einem Gewichtsteil, einem Biegeteil,
einem Stützteil
und einem Erfassungselement ausgebildet ist, wobei der Biegeteil
auf der ersten Drahtanschlussfläche ausgebildet
ist und ein einstückig
mit dem Gewichtsteil verbundenes Ende aufweist, der Stützteil einstückig mit
dem anderen Ende des Biegeteils verbunden ist, um den Gewichtsteil über den Biegeteil
schwenkbar zu stützen,
und das Erfassungselement an dem Biegeteil angeordnet ist und die
Verformung des Biegeteils erkennt, um so die Verformung des Biegeteils
in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das die Beschleunigung wiedergibt,
derart dass eine gerade Linie, welche den Schwerpunkt des Gewichtsteils
und den Auslenkungsdrehpunkt des Biegeteils verbindet, senkrecht
zur Platinenfläche
der gedruckten Schaltplatine verläuft, wobei die Belastungsverteilung
des Biegeteils und des Stützteils
in dem Sensorchip des freitragenden Typs in bezug auf die gerade
Linie, welche den Schwerpunkt des Gewichtsteils und den Auslenkungsdrehpunkt
des Biegeteils verbindet, symmetrisch ist, so dass die Außerachsen-Empfindlichkeit des
Beschleunigungssensors verringert ist, wodurch die Funktionszuverlässigkeit
des Beschleunigungssensors erhöht
wird.
- (9) Da das Gehäuse
aus mehreren Keramikplatten besteht, die aufeinander laminiert sind,
so dass Laminierflächen
der Keramikplatten parallel zu der Platinenfläche der gedruckten Schaltplatine
sind, ist die an der Platinenfläche
der gedruckten Schaltplatine anzubringende Anbringfläche durch
eine der Laminierflächen
der Keramikplatten gebildet, und die Parallelität sowie die Ebenheit gegenüberliegender
Laminierflächen
jeder der Keramikplatten ist hochgenau, so dass eine unerwünschte Neigung
des Sensorchips, die durch das ungenaue Anbringen desselben bewirkt
wird, verringert werden kann, wodurch die Außerachsen-Empfindlichkeit des
Beschleunigungssensors ebenfalls verringert werden kann.
- (10) Da die Öffnung
in einer Fläche
des Gehäuses ausgebildet
und von der aus Metall bestehenden Kappe bedeckt ist, ist die Differenz
zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten
der Kappe und des aus Keramik bestehenden Gehäuses gering, so dass die Zuverlässigkeit
der Dichtung zwischen der Kappe und dem Gehäuse gewährleistet und die Geräuschabschirmungsleistung
zwischen der Kappe und dem Gehäuse
erhöht
werden kann.
- (11) Da der Verdrahtungsbasisteil in Kontakt mit der durch die
Seitenflächen
der Keramikplatten gebildeten Positionierungsfläche gebracht ist, um so in
dem Gehäuse
positioniert zu werden, kann die Außerachsen-Empfindlichkeit des
Beschleunigungssensors reduziert werden, indem der Verdrahtungsbasisteil
in Kontakt mit einer sehr hohen Maßgenauigkeit gearbeiteten Positionierungsfläche gebracht
wird.
- (12) Da die Seitenfläche
eines Bereichs der Keramikplatten weiter in das Innere des Gehäuses ragt,
als diejenigen der übrigen
Keramikplatten, so dass sie als die Positionierungsfläche wirkt, kann
ein Positionierungsfehler des Verdrahtungsbasisteils aufgrund eines
Laminierungsfehlers der Keramikplatten reduziert werden, und somit
kann die Außerachsen-Empfindlichkeit
des Beschleunigungssensors verringert werden.
- (13) Da der Verdrahtungsbasisteil auf eine bestimmte der Keramikplatten
platziert wird und mindestens eine der Keramikplatten zwischen den Bereich
der Keramikplatten und die bestimmte Keramikplatte gefügt ist,
kann ein durch einen Laminierungsfehler der Keramikplatten verursachter Positionierungsfehler
des Verdrahtungsbasisteils reduziert und somit die Außerachsen-Empfindlichkeit des
Beschleunigungssensors verringert werden. Wenn darüber hinaus
der Verdrahtungsbasisteil durch Kleber an der Keramikplatte befestigt
ist, kann der aus der Keramikplatte und dem Verdrahtungsbasisteil
ausgelaufene Kleber in den zwischen den Keramikplatten und dem Verdrahtungsbasis teil
gebildeten Raum laufen, so dass es möglich ist, die Beeinträchtigung
der Eigenschaften des Beschleunigungssensors, die durch das Erzeugen
von Belastungen durch das unerwünschte
Aufwärtskriechen
des Klebers verursacht sind, zu verringern.
- (14) Da der Verdrahtungsbasisteil durch die zweite gedruckte
Schaltplatine gebildet ist, die an ihrer Endseite die Durchgangslöcher aufweist,
und das Verdrahtungsmuster der zweiten gedruckten Schaltplatine
mit den Pads des Gehäuses
durch die leitfähige
Paste oder das Lötmittel
durch die Durchgangslöcher
hindurch verbunden ist, können
die Durchgangslöcher
der zweiten gedruckten Schaltplatine durch Metallisieren in eine
Richtung gebildet werden, weshalb das Verdrahtungsbasisteil mit
geringen Kosten hergestellt werden kann.
- (15) Da der Verdrahtungsbasisteil durch die zweite gedruckte
Schaltplatine gebildet ist, die an ihrer Endseite die Durchgangslöcher aufweist,
und das Verdrahtungsmuster der zweiten gedruckten Schaltplatine
mit den Pads des Gehäuses
durch die Verbondungsdrähte
durch die Durchgangslöcher
hindurch verbunden ist, können
die Durchgangslöcher
der zweiten gedruckten Schaltplatine durch Metallisieren in eine
Richtung gebildet werden, weshalb das Verdrahtungsbasisteil mit
geringen Kosten hergestellt werden kann.