JPH0499964A - 半導体加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に自動車用の加速度センサとして広く用い
られている半導体加速度センサに関する。

〔従来の技術〕

半導体加速度センサは、小型化が容易であり、また劣悪
な環境化においても安定した動作が可能であることから
、自動車用等、配設空間が限定される用途への適用に好
適なものとして注目されている。

第２図は従来の半導体加速度センサの構成を示す模式的
側面図である。図示の如〈従来の半導体加速度センサは
、シリコン等の半導体製のカンチレバー１、これの基端
を片持ち支持する台座２、及びカンチレバー１の先端に
固定された重錘３を備えてなる。台座２は、パッケージ
６の底面上に立設してあり、この台座２に支持されたカ
ンチレバー１は、前記底面に沿って延設されている。そ
してカンチレバー１は、他部よりも薄肉化された検出部
４をその中途に有しており、該検出部４の表面には、複
数の拡散抵抗により歪ゲージ５が構成しである。

以上の如き構成の半導体加速度センサは、パッケージ６
を適宜の測定位置に固定して用いられ、このときカンチ
レバー１先端の重錘３は、前記測定位置での加速度に応
じてカンチレバー１の厚さ方向、即ち図の上下方向に変
位し、この変位に伴って前記検出部４に集中的に生しる
歪が、前記歪ゲージ５の出力として、ワイヤ５０及びリ
ード５１を経てパッケージ６の外部に取出され、この出
力結果に暴づいて前記加速度の検出がなされる。なお加
速度に対する重錘３の変位量は、カンチレバ１のばね定
数、並びに重錘３の固定位置及び重量に依存し、この変
位量に対する歪ゲージ５の出力値は、検出部４の厚さ及
び面積に依存するから、これらの各値を検出すべき加速
度範囲に応じて設定することにより、所定範囲内の加速
度を高感度にて検出し得る半導体加速度センサが得られ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところがこのような構成の半導体加速度センサにおいて
は、例えば、搬送中又は適宜の測定位置への取付けに際
し、落下又は衝突に伴う衝撃がパッケージ７に作用した
場合等、重錘３に本来の検出加速度に比して極度に大き
い加速度が作用した場合、これに伴う重錘３の変位によ
り検出部４に過大な歪が集中し、この歪の残留により本
来の加速度検出における検出精度の低下を招来するだけ
でなく、カンチレバー１が破損に至る虞さえあった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、過大
な加速度に対する十分な耐性を有し、落下又は衝突時に
おりる衝撃に起因する信頼性の低下及び破損の虞が少な
い半導体加速度センサを提供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明に係る半導体加速度セン゛りば、カンチレバー先
端の重錘の変位方向両側に緩衝材を設けたものである。

〔作用〕

本発明においては、正規の検出範囲を超える加速度に対
して重錘に生しる過大な変位が、この重錘に対向して配
された緩衝材への当接により制限され、この変位に伴う
過大な歪の発生が緩和されて、信頼性の低下及び破損の
虞が抑制される。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る半導体加速度センサの構成を示
す模式的側面図である。

図中１は、シリコン等の半導体を細幅の板状に成形し、
長手方向中途に他部よりも薄肉化した検出部４を構成し
てなるカンチレバーである。このカンチレバー１の基端
は、パンケージ６の底板６ａ内側に立設された台座２に
片持ち支持されており、この支持部位から前記底板６ａ
に沿って延びるカンチレバー１の先端には重錘３が固定
しである。前記検出部４の表面には、複数の拡散抵抗を
ブリッジに組んでなる歪ゲージ５が構成されており、検
出部４に発生ずる歪に応じた歪ゲージ５の出力変化ば、
ワイヤ５０及びリード５１を経てパッケージ６の外部に
取出されるようになっている。

以」二の構成は従来の加速度センサと同様であるが、本
発明に係る加速度センサば、パッケージ６の底板６ａ及
び天板６ｂの重錘３の相当位置に夫々、該重錘３に向け
て緩衝材７ａ、７ｂが突設しであることを特徴としてい
る。前述の如く重錘３は、基端を台座２に支持されたカ
ンチレバー１の先端に固定してあり、該カンチレバー１
の厚さ方向の撓みに応じて、図の」１下方向に変位する
から、パッケージ６の底板６ａと天板６ｂとから夫々突
設された前記緩衝材７ａ　、　７ｂは、前記重錘３にご
れの変位方向両側にて対向することになる。

以上の如く構成された本発明に係る半導体加速度センサ
は、パッケージ６を適宜の測定位置に固定して用いられ
る。これによりカンチレバー１の先端に固定された重錘
３には、前記測定位置での加速度が作用し、カンチレバ
−１を含む重錘３の質量がＭであり、これらの重心にａ
なる加速度が印加された場合、カンチレバー１は、Ｍａ
なる撓み力を受け、重錘３には、Ｍａ／ｋ（ｋはカンチ
レバー１のばね定数）なる大きさの変位が生じる。

そして検出部４においては、この変位に応じた歪が発生
し、歪ゲージ５の出力がピエゾ抵抗効果により変化する
結果、ワイヤ５０及びリード５１を経て取出されるこの
出力変化により前記加速度を知ることができる。前記緩
衝材７ａ、７ｂと重錘３との間の初期の間隙は、検出す
べき最大の加速度が作用した場合に重錘３に生じる変位
に対し十分な余裕を有して設定してあり、通常の加速度
検出の際に重錘３が緩衝材７ａ、７ｂに当接することば
ない。

方、落下又は衝突等の衝撃に起因して重錘３に過大な変
位が生じた場合、該重錘３は変位方向両側に対向する緩
衝材７ａ又は７ｂのいずれかに当接し、これらの緩衝作
用により以降の重錘３の変位が制限される結果、検出部
４における過大な歪の発生が緩和されることになり、歪
の残留に伴う検出精度の低下及び検出部４の破損が有効
に防止される。

緩衝材７ａ、７ｂの材料は特に限定されるものではなく
、適度の弾性を有し、重錘３に対する緩衝作用が得られ
るものであればいかなる材料を用いてもよい。

なお本実施例においては、パッケージ６の内部が空洞で
あるものについて説明したが、内部にオイル等のダンピ
ング材を封入したパンケージ６を備えた半導体加速度セ
ンサにおいても本発明の適用は可能である。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明に係る半導体加速度センサにお
いては、落下又は衝突に伴う衝撃により生じる重錘の過
大な変位が、この重錘の変位方向両側に近接対向する緩
衝材との当接により制限されるから、カンチレバーにお
ける過大な歪の発生が緩和され、前記衝撃に起因する信
頼性の低下及び破損の腹が大幅に軽、減される等、本発
明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体加速度センサの構成を示す
模式的側面図、第２図は従来の半導体加速度センサの構
成を示す模式的側面図である。 １・・・カンチレバー　　３・・・重錘　７ａ、７ｂ・
・・緩衝材 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体製のカンチレバー先端の重錘を加速度の作
   用により変位させ、この加速度を検出する半導体加速度
   センサにおいて、 前記重錘の変位方向両側に、該重錘に近接 対向して配された緩衝材を具備することを特徴とする半
   導体加速度センサ。