JPH1144704A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
- Publication number
- JPH1144704A JPH1144704A JP21919597A JP21919597A JPH1144704A JP H1144704 A JPH1144704 A JP H1144704A JP 21919597 A JP21919597 A JP 21919597A JP 21919597 A JP21919597 A JP 21919597A JP H1144704 A JPH1144704 A JP H1144704A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit board
- acceleration sensor
- acceleration
- electrode
- sensor body
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加速度センサの小型化と低背化を図る。
【解決手段】少なくとも複数のリード端子を有する端子
台と、該リード端子に固定される表裏面に電子部品を搭
載した回路基板と、該回路基板の上面に搭載され該回路
基板の垂直方向の加速度を検出可能な加速度センサ体
と、前記端子台と係合して前記回路基板等を収納する空
間を形成する蓋部材とで構成される加速度センサにおい
て、前記端子台の上面と加速度センサ体を搭載した回路
基板下面間の空隙に、該空隙の一部又は全部を充填する
電子部品又は充填部材を配置する。
台と、該リード端子に固定される表裏面に電子部品を搭
載した回路基板と、該回路基板の上面に搭載され該回路
基板の垂直方向の加速度を検出可能な加速度センサ体
と、前記端子台と係合して前記回路基板等を収納する空
間を形成する蓋部材とで構成される加速度センサにおい
て、前記端子台の上面と加速度センサ体を搭載した回路
基板下面間の空隙に、該空隙の一部又は全部を充填する
電子部品又は充填部材を配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は加速度センサに関す
るものである。加速度センサは自動車の加速度や振動の
検出に使用され、アクティブサスペンション、エアバッ
ク、ＡＢＳアンチロックブレーキシステムの動作信号と
して利用されている。また、地震検出を目的とした加速
度センサも開発されている。加速度センサの種類として
は半導体型、圧電素子型等があるが、いずれも加速度
を、加速度による検出素子の変形を利用して検出するも
のであり、本発明は加速度を検出素子に負荷された質量
により検出素子に効率よく伝達する構造に有効な加速度
センサに関するものである
るものである。加速度センサは自動車の加速度や振動の
検出に使用され、アクティブサスペンション、エアバッ
ク、ＡＢＳアンチロックブレーキシステムの動作信号と
して利用されている。また、地震検出を目的とした加速
度センサも開発されている。加速度センサの種類として
は半導体型、圧電素子型等があるが、いずれも加速度
を、加速度による検出素子の変形を利用して検出するも
のであり、本発明は加速度を検出素子に負荷された質量
により検出素子に効率よく伝達する構造に有効な加速度
センサに関するものである
【０００２】
【従来の技術】加速度センサは従来の１軸方向の加速度
検出から２軸あるいは３軸方向の加速度を１つの加速度
センサで検出できるものが開発されている。同時に小型
で検出感度の良い加速度センサが望まれている。３軸方
向の加速度を１つの加速度センサで個々に測定できる加
速度センサはすでに開発されている。例えば国際公開番
号ＷＯ９４／２３２７２号明細書に次に説明する加速度
センサ体について記載されている。各加速度センサの検
出理論について参照されたい。
検出から２軸あるいは３軸方向の加速度を１つの加速度
センサで検出できるものが開発されている。同時に小型
で検出感度の良い加速度センサが望まれている。３軸方
向の加速度を１つの加速度センサで個々に測定できる加
速度センサはすでに開発されている。例えば国際公開番
号ＷＯ９４／２３２７２号明細書に次に説明する加速度
センサ体について記載されている。各加速度センサの検
出理論について参照されたい。
【０００３】図１は容量型半導体加速度センサ体の正面
断面図である。図２は図１の可撓基板の上面図であり、
図３は図１の固定基板の下面図である。図４、図５、図
６は加速度が＋Ｘ軸方向、−Ｘ軸方向、＋Ｚ軸方向に作
用したときの加速度センサの断面図である。加速度セン
サ体は可撓基板１、固定基板２、可撓基板に固定された
重錘体３、センサ筐体４、可撓基板１に形成された電極
Ｆ１〜Ｆ５、固定基板２に形成された電極Ｅ１〜Ｅ５で
構成されている。可撓基板１の外周はセンサ筐体４に固
定されている。可撓基板１に形成された電極群と固定基
板２に形成された電極群はそれぞれＦ１とＥ１、Ｆ２と
Ｅ２、Ｆ３とＥ３、Ｆ４とＥ４、Ｆ５とＥ５が対向して
配置されている。対向する一対の電極により静電容量素
子が形成されている。重錘体３の重心位置を原点Ｏと
し、図の右方向に＋Ｘ軸、上方向に＋Ｚ軸、図２のよう
に＋Ｙ軸のＸＹＺ三次元座標形を設定する（以下同様と
する）。図４、図５、図６に示すように加速度が＋Ｘ方
向、−Ｘ方向、＋Ｚ軸方向に作用することで、可撓基板
１が変形し、固定基板１との距離が変化するので、５つ
の静電容量素子の容量が変化し、それぞれの容量変化を
測定することで各軸方向の加速度の大きさを測定するこ
とが出来るものである。重錘体３は加速度の作用により
可撓基板１の変形を大きくするためのものであり、重錘
体３により加速度センサの感度を上げることが出来る。
断面図である。図２は図１の可撓基板の上面図であり、
図３は図１の固定基板の下面図である。図４、図５、図
６は加速度が＋Ｘ軸方向、−Ｘ軸方向、＋Ｚ軸方向に作
用したときの加速度センサの断面図である。加速度セン
サ体は可撓基板１、固定基板２、可撓基板に固定された
重錘体３、センサ筐体４、可撓基板１に形成された電極
Ｆ１〜Ｆ５、固定基板２に形成された電極Ｅ１〜Ｅ５で
構成されている。可撓基板１の外周はセンサ筐体４に固
定されている。可撓基板１に形成された電極群と固定基
板２に形成された電極群はそれぞれＦ１とＥ１、Ｆ２と
Ｅ２、Ｆ３とＥ３、Ｆ４とＥ４、Ｆ５とＥ５が対向して
配置されている。対向する一対の電極により静電容量素
子が形成されている。重錘体３の重心位置を原点Ｏと
し、図の右方向に＋Ｘ軸、上方向に＋Ｚ軸、図２のよう
に＋Ｙ軸のＸＹＺ三次元座標形を設定する（以下同様と
する）。図４、図５、図６に示すように加速度が＋Ｘ方
向、−Ｘ方向、＋Ｚ軸方向に作用することで、可撓基板
１が変形し、固定基板１との距離が変化するので、５つ
の静電容量素子の容量が変化し、それぞれの容量変化を
測定することで各軸方向の加速度の大きさを測定するこ
とが出来るものである。重錘体３は加速度の作用により
可撓基板１の変形を大きくするためのものであり、重錘
体３により加速度センサの感度を上げることが出来る。
【０００４】図７はピエゾ抵抗型半導体加速度センサ体
の正面断面図であり、図８は図７の上面図であり、ピエ
ゾ抵抗体の配置を示している。基板１１は半導体のシリ
コンで形成されており、基板１１の上面にはピエゾ抵抗
素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４、Ｒｙ１〜Ｒｙ４、Ｒｚ１〜Ｒｚ４
が図８の如き位置で形成されている。基板１１のピエゾ
抵抗素子が形成される部分は薄く加工されており、加速
度による重錘体１３の移動により変形しやすくなってい
る。基板１１が変形することにより、ピエゾ抵抗素子群
の各抵抗値が変化するのを測定することにより各軸方向
の加速度の大きさを測定するものである。
の正面断面図であり、図８は図７の上面図であり、ピエ
ゾ抵抗体の配置を示している。基板１１は半導体のシリ
コンで形成されており、基板１１の上面にはピエゾ抵抗
素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４、Ｒｙ１〜Ｒｙ４、Ｒｚ１〜Ｒｚ４
が図８の如き位置で形成されている。基板１１のピエゾ
抵抗素子が形成される部分は薄く加工されており、加速
度による重錘体１３の移動により変形しやすくなってい
る。基板１１が変形することにより、ピエゾ抵抗素子群
の各抵抗値が変化するのを測定することにより各軸方向
の加速度の大きさを測定するものである。
【０００５】図９は圧電型加速度センサ体の正面断面図
であり、図１０は図９の上面図である。可撓基板２１の
上面には、上面に電極群Ｌ１〜Ｌ１６、下面に対向電極
群Ｍ１〜Ｍ１６を形成した圧電素子２５が貼付されてい
る。可撓基板２１の外周はセンサ筐体２４に固定されて
いる。加速度により可撓基板２１が変形すると圧電素子
２５に電荷が発生し、電荷の発生量により異なる各上下
電極間の電位差を測定することにより、各軸方向の加速
度の大きさを測定することが出来る。
であり、図１０は図９の上面図である。可撓基板２１の
上面には、上面に電極群Ｌ１〜Ｌ１６、下面に対向電極
群Ｍ１〜Ｍ１６を形成した圧電素子２５が貼付されてい
る。可撓基板２１の外周はセンサ筐体２４に固定されて
いる。加速度により可撓基板２１が変形すると圧電素子
２５に電荷が発生し、電荷の発生量により異なる各上下
電極間の電位差を測定することにより、各軸方向の加速
度の大きさを測定することが出来る。
【０００６】３種類の加速度センサ体は測定（検出）方
法は異なるものの、重錘体に作用する加速度により可撓
基板を変形させて各軸方向の加速度の測定することに変
わりはない。
法は異なるものの、重錘体に作用する加速度により可撓
基板を変形させて各軸方向の加速度の測定することに変
わりはない。
【０００７】図１１は圧電型加速度センサ体を回路基板
と共に容器（一点鎖線で表示）に収納した加速度センサ
の正面断面図であり、図１２は回路基板を除いた要部の
上面図である。上面に検出電極Ｓ１〜Ｓ５及び引き出し
電極と接続端子電極Ｃ１〜Ｃ５を形成した圧電素子３３
が可撓基板３２の上面に貼付されている。可撓基板３２
の下面の外周部がセンサ筐体３１に固定されている。可
撓基板３２の下面には重錘体３４が固定されセンサ部が
構成されている。図から判るように、検出電極群は圧電
素子に対して偏心して形成してあるが、接続端子電極群
を形成している為である。接続端子電極は回路基板４０
の端子部（不図示）とリード線３５により各々接続され
ている。回路基板４０には検出回路に必要な部品（例え
ばＩＣ４１、可変抵抗４２、抵抗４３等々が両面に配置
されている。ケース３０は容器の基台５０に強固に固定
され、蓋５１により全体がカバーされている。ケース３
０を基台５０に強固に固定するのは、加速度センサを被
測定物に固定したときに、被測定物に作用した加速度を
減衰することなく加速度センサに伝達させるためであ
る。同じ目的で、センサ筐体３１もケース３０に強固に
固定されている。
と共に容器（一点鎖線で表示）に収納した加速度センサ
の正面断面図であり、図１２は回路基板を除いた要部の
上面図である。上面に検出電極Ｓ１〜Ｓ５及び引き出し
電極と接続端子電極Ｃ１〜Ｃ５を形成した圧電素子３３
が可撓基板３２の上面に貼付されている。可撓基板３２
の下面の外周部がセンサ筐体３１に固定されている。可
撓基板３２の下面には重錘体３４が固定されセンサ部が
構成されている。図から判るように、検出電極群は圧電
素子に対して偏心して形成してあるが、接続端子電極群
を形成している為である。接続端子電極は回路基板４０
の端子部（不図示）とリード線３５により各々接続され
ている。回路基板４０には検出回路に必要な部品（例え
ばＩＣ４１、可変抵抗４２、抵抗４３等々が両面に配置
されている。ケース３０は容器の基台５０に強固に固定
され、蓋５１により全体がカバーされている。ケース３
０を基台５０に強固に固定するのは、加速度センサを被
測定物に固定したときに、被測定物に作用した加速度を
減衰することなく加速度センサに伝達させるためであ
る。同じ目的で、センサ筐体３１もケース３０に強固に
固定されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】三次元の軸方向を図１
１、図１２に表記したように設定すると、Ｚ軸方向の加
速度が容器又は回路基板に吸収されることを防止するた
めに容器の剛性を高めなければならず、センサ部と回路
基板が積層される構造となり、高背化してしまう。回路
基板にセンサ部を固定して基台にベタ付けして補強する
構造では回路実装が片面になり小型化に支障を来たして
いた。
１、図１２に表記したように設定すると、Ｚ軸方向の加
速度が容器又は回路基板に吸収されることを防止するた
めに容器の剛性を高めなければならず、センサ部と回路
基板が積層される構造となり、高背化してしまう。回路
基板にセンサ部を固定して基台にベタ付けして補強する
構造では回路実装が片面になり小型化に支障を来たして
いた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】少なくとも複数のリード
端子を有する端子台と、該リード端子に固定される表裏
面に電子部品を搭載した回路基板と、該回路基板の上面
に搭載され該回路基板の垂直方向の加速度を検出可能な
加速度センサ体と、前記端子台と係合して前記回路基板
等を収納する空間を形成する蓋部材とで構成される加速
度センサにおいて、前記端子台の上面と加速度センサ体
を搭載した回路基板下面間の空隙に、該空隙の一部又は
全部を充填する電子部品又は充填部材を配置する。
端子を有する端子台と、該リード端子に固定される表裏
面に電子部品を搭載した回路基板と、該回路基板の上面
に搭載され該回路基板の垂直方向の加速度を検出可能な
加速度センサ体と、前記端子台と係合して前記回路基板
等を収納する空間を形成する蓋部材とで構成される加速
度センサにおいて、前記端子台の上面と加速度センサ体
を搭載した回路基板下面間の空隙に、該空隙の一部又は
全部を充填する電子部品又は充填部材を配置する。
【００１０】加速度センサ体の電極と回路基板との電気
的接続リードが加速度センサ体を回路基板に固定する部
材を兼ねる構造とする。
的接続リードが加速度センサ体を回路基板に固定する部
材を兼ねる構造とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１３は発明の加速度センサの一
実施形態を示す正面図である。蓋部材は一点鎖線で示し
て有る。図１４は部品を搭載した回路基板の上面図であ
り、要部のみ記載して有る。回路基板７０の下面には比
較的大きな電子部品であるＩＣ７１、７２を搭載し、少
なくとも一つは加速度センサ体８０の下面に位置するよ
うに配置して有り、加速度センサ体８０の下部に位置す
る電子部品は直接又は接着剤等を介して端子台６０の上
面に当接するのが本発明の趣旨である。加速度センサ体
８０の下部に配置する電子部品と同じ高さの電子部品を
回路基板７０の下面の要所に配置すると回路基板７０全
体が端子台６０の上面と平行に配置され、加速度により
回路基板７０が歪むことが少なく出来る。回路基板７０
は、回路基板７０に設けた６個の穴７６を端子台６０に
設けられている６本のリード端子６２で位置決めし、ハ
ンダ付け等電気的導通と機械的な固定がなされる。回路
基板７０の上面には加速度センサ体８０や３個の可変抵
抗７３、固定抵抗７４等の電子部品が搭載されている。
実施形態を示す正面図である。蓋部材は一点鎖線で示し
て有る。図１４は部品を搭載した回路基板の上面図であ
り、要部のみ記載して有る。回路基板７０の下面には比
較的大きな電子部品であるＩＣ７１、７２を搭載し、少
なくとも一つは加速度センサ体８０の下面に位置するよ
うに配置して有り、加速度センサ体８０の下部に位置す
る電子部品は直接又は接着剤等を介して端子台６０の上
面に当接するのが本発明の趣旨である。加速度センサ体
８０の下部に配置する電子部品と同じ高さの電子部品を
回路基板７０の下面の要所に配置すると回路基板７０全
体が端子台６０の上面と平行に配置され、加速度により
回路基板７０が歪むことが少なく出来る。回路基板７０
は、回路基板７０に設けた６個の穴７６を端子台６０に
設けられている６本のリード端子６２で位置決めし、ハ
ンダ付け等電気的導通と機械的な固定がなされる。回路
基板７０の上面には加速度センサ体８０や３個の可変抵
抗７３、固定抵抗７４等の電子部品が搭載されている。
【００１２】加速度センサ体８０は回路基板７０に直接
搭載し、上面に設けた電極は引き出し電極を経て外周部
に接続電極（リード線７７に隠れてみえていない）を設
け、リード線７７により回路基板７０と電気的接続をし
ている。加速度センサ体８０は可撓部８１、可撓部固定
部８２（センサ筐体に該当する）、重錘体８３で構成さ
れており、容量型、ピエゾ抵抗型、圧電型等のどのタイ
プでも同じ構造を取り得る。勿論、圧電セラミックスに
よる一体型でも同様である。リード線７７による接続電
極との接続部は、可撓部８１に応力が掛からないように
可撓部固定部８２の上部であることが好ましい。図１１
で挙げた従来技術の接続構造やワイヤボンディングによ
る接続も可能ではあるが、本実施形態の方が、小型化、
固定強度等で有利な構造である。可撓部固定部８２の下
面と回路基板７０を接着剤で固定すると更に固定強度を
確保することが出来る。
搭載し、上面に設けた電極は引き出し電極を経て外周部
に接続電極（リード線７７に隠れてみえていない）を設
け、リード線７７により回路基板７０と電気的接続をし
ている。加速度センサ体８０は可撓部８１、可撓部固定
部８２（センサ筐体に該当する）、重錘体８３で構成さ
れており、容量型、ピエゾ抵抗型、圧電型等のどのタイ
プでも同じ構造を取り得る。勿論、圧電セラミックスに
よる一体型でも同様である。リード線７７による接続電
極との接続部は、可撓部８１に応力が掛からないように
可撓部固定部８２の上部であることが好ましい。図１１
で挙げた従来技術の接続構造やワイヤボンディングによ
る接続も可能ではあるが、本実施形態の方が、小型化、
固定強度等で有利な構造である。可撓部固定部８２の下
面と回路基板７０を接着剤で固定すると更に固定強度を
確保することが出来る。
【００１３】
【発明の効果】回路基板の下面と端子台上面間に電子部
品等を配置し、空隙を充填することで回路基板に垂直な
方向（Ｚ軸）の加速度が吸収されるのを防止できる様に
なり、加速度センサ体を回路基板に直接搭載することが
出来るので、加速度センサを小型化、低背化することが
出来た。
品等を配置し、空隙を充填することで回路基板に垂直な
方向（Ｚ軸）の加速度が吸収されるのを防止できる様に
なり、加速度センサ体を回路基板に直接搭載することが
出来るので、加速度センサを小型化、低背化することが
出来た。
【００１４】加速度センサ体の電極と回路基板との電気
的接続リード線を加速度センサ体を回路基板に固定する
部材として兼用することで、加速度センサ体の固定部材
が不要となり、部品点数の削減と、小型化が達成でき
た。
的接続リード線を加速度センサ体を回路基板に固定する
部材として兼用することで、加速度センサ体の固定部材
が不要となり、部品点数の削減と、小型化が達成でき
た。
【図１】容量型半導体加速度センサ体の正面断面図
【図２】図１の可撓基板の上面図
【図３】図１の固定基板の下面図
【図４】加速度が＋Ｘ軸方向に作用したときの断面図
【図５】加速度が−Ｘ軸方向に作用したときの断面図
【図６】加速度が＋Ｚ軸方向に作用したときの断面図
【図７】ピエゾ抵抗型半導体加速度センサ体の正面断面
図
図
【図８】図７の上面図
【図９】圧電型加速度センサ体の正面断面図
【図１０】図９の上面図
【図１１】圧電型加速度センサの正面断面図
【図１２】図１１の回路基板を除いた要部の上面図
【図１３】本発明の加速度センサの正面図
【図１４】部品を搭載した回路基板の上面図
１ 可撓基板 ２ 固定基板 ３ 重錘体 ４ センサ筐体 １１ 基板 １３ 重錘体 ２１ 可撓基板 ２４ センサ筐体 ２５ 圧電素子 ３０ ケース ３１ センサ筐体 ３２ 可撓基板 ３３ 圧電素子 ３４ 重錘体 ３５ リード線 ４０ 回路基板 ４１ ＩＣ ４２ 可変抵抗 ４３ 抵抗 ５０ 基台 ５１ 蓋 ６０ 端子台 ６２ リード端子 ７０ 回路基板 ７１ ＩＣ ７２ ＩＣ ７３ 可変抵抗 ７４ 固定抵抗 ７６ 穴 ７７ リード線 ８０ 加速度センサ体 ８１ 可撓部 ８２ 可撓部固定部 ８３ 重錘体 Ｏ 原点 Ｅ１〜Ｅ５ 電極 Ｆ１〜Ｆ５ 電極 Ｌ１〜Ｌ１６ 電極 Ｒｘ１〜Ｒｘ４ ピエゾ抵抗素子 Ｒｙ１〜Ｒｙ４ ピエゾ抵抗素子 Ｒｚ１〜Ｒｚ４ ピエゾ抵抗素子 Ｓ１〜Ｓ５ 検出電極 Ｃ１〜Ｃ５ 接続端子電極
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも複数のリード端子を有する端
子台と、該リード端子に固定される表裏面に電子部品を
搭載した回路基板と、該回路基板の上面に搭載され該回
路基板の垂直方向の加速度を検出可能な加速度センサ体
と、前記端子台と係合して前記回路基板等を収納する空
間を形成する蓋部材とで構成される加速度センサにおい
て、前記端子台の上面と加速度センサ体を搭載した回路
基板下面間の空隙に、該空隙の一部又は全部を充填する
電子部品又は充填部材を配置したことを特徴とする加速
度センサ。 - 【請求項２】 加速度センサ体の電極と回路基板との電
気的接続リード線が加速度センサ体を回路基板に固定す
る部材を兼ねることを特徴とする加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21919597A JPH1144704A (ja) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21919597A JPH1144704A (ja) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1144704A true JPH1144704A (ja) | 1999-02-16 |
Family
ID=16731708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21919597A Pending JPH1144704A (ja) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1144704A (ja) |
-
1997
- 1997-07-29 JP JP21919597A patent/JPH1144704A/ja active Pending
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