KR100349210B1 - 가속도센서 - Google Patents

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Abstract

세라믹 베이스 플레이트에 장착된 정전용량형 가속도 검출소자를 포함하는 가속도 센서가 기재되어 있다. 이 소자는 한 쌍의 고정전극 사이에 장착된 가동전극을 포함한다. 측정방향에서의 센서의 가속도는 가동전극이 고정단자에 관련하여 이동되게 하고 가속도 검출소자는 측정방향에 수직인 방향으로 대향단부를 가진다. 대향단부들중 제 1의 단부에서 베이스상에 장착된다. 따라서, 가속도 센서의 장착면은 검출되는 가속도의 방향에 평행하다. 따라서, 가속도 센서는 프린트기판에 표면이 장착될 수 있으며, 자동차의 에어백 제어 시스템등에 용이하게 장착될 수 있다.

Description

가속도 센서
본 발명은 가속도 센서에 관한 것으로, 특히 자동차용에 적합한 가속도센서에 관한 것이다.
글래스 또는 실리콘을 적층화하여 형성한 가속도센서가 JP-A-3-134570에 기재되어 있다.
JP-B-4-55267(미국 특허 No. 4679434에 대응)에는 가속도 검출장치를 그 위에 장착하고 있는 평평한 기판과 가속도 검출장치의 정전용량변화를 검출하는 전자회로를 포함하는 가속도센서를 개시하고 있다. 기판은 금속 하우징에 장착되어 있고, 가속도 센서는 하우징의 금속플랜지를 통해 형성된 장착구를 통해 삽입되도록 스크류를 이용하여 고정되어 있다.
가속도 센서에 의해 검출되는 가속도의 방향은 가속도 센서의 장착면에 수직이다. 또한, 금속하우징을 이용하게 되면 가속도 센서는 무겁게 된다. 이 구조체에서는 센서를 이용하는 시스템에 가속도 센서를 장착하는데 여러가지 제한이 있다.
예를 들어, 에어백 시스템에서, 에어백 시스템의 제어부가 통상 차량의 수정방향으로 장착되는 한편, 가속도 센서에 의해 검출되는 가속도의 방향은 차량의 길이방향과 동일하게 된다.
따라서, 이 장치에 있어서는, 가속도센서에 의해 검출되는 가속도의 방향이 가속도센서의 장착방향에 수직이기 때문에, 센서를 차량의 길이방향에 수직으로 장착해야 한다. 이것은 센서장착시 기계설비를 복잡하게 한다.
더욱이, 가속도센서 자체가 비교적 중량이 크기 때문에 센서는 기계적 공진되기가 쉽다(이는 가속도 방향에 오차를 야기하게 한다).
JP-A-5-340963은 가속도 검출소자가 또한 베이스플레이트에 장착되어 검출되는 가속도 방향이 베이스플레이트에 수직이 되게 하는 가속도 센서를 개시하고 있다. 그러나 베이스플레이트 자체가 가속도센서 하우징의 금속베이스에 수직으로 장착되어, 센서에 의해 검출되는 가속도 방향이 센서의 장착면에 평행하게 된다. 그러나, 이 구성은 여전히 복잡하며 부피가 크다.
EP-B-0369352는 세개의 평행한 실리콘플레이트로 이루지고, 그 중 중앙플레이트는 가동 전극을 포함하고 있는 정전용량형 가속계를 개시하고 있다. 이 실리콘 플레이트들은 이동가능한 전극에 인접한 것을 제외하고 플레이트들사이의 모든 영역에서 열산화막을 이용하여 서로 절연되어 있다. 가속계를 장착하는 방법에 대해서는 논의되고 있지 않다.
본 발명의 목적은 이들 단점들을 해결할 수 있는 가속도 센서를 제공하는데있다.
상기 목적은 가속도를 검출하는 가속도 검출소자와, 상기 가속도 검출소자의 정보를 입력하여, 상기 가속도에 따른 전기신호를 발생시키는 전자회로와, 상기 가속도 검출소자와 상기 전자회로가 설치된 기판과, 상기 기판과 함께, 상기 가속도 검출소자와 상기 전자회로를 내측에 에워싸는 울타리를 이루는 커버와, 상기 전자회로와 전기적으로 접속되고, 상기 울타리의 외측면에 상기 가속도 검출소자의 가속도 검출방향과 실질적으로 평행하게 설치된 땜납패드를 구비하며, 땜납에 의하여 상기 땜납패드와 프린트판이 고정 및 도통되고, 상기 가속도 검출소자의 가속도 검출방향과 상기 프린트판이 실질적으로 평행이 되도록 배치되는 가속도 센서에 의해 달성된다.
또한, 상기 목적은 가속도를 받아 이동하는 질량부와 상기 질량부를 지지하는 빔이 형성된 실리콘판을 구비한 가속도 검출소자와, 상기 가속도 검출소자의 정보를 입력하여, 상기 가속도에 따른 전기신호를 발생시키는 전자회로와, 상기 가속도 검출소자와 상기 전자회로가 설치된 기판과, 상기 기판과 함께, 상기 가속도 검출소자와 상기 전자회로를 내측에 에워싸는 울타리를 이루는 커버와, 상기 전자회로와 전기적으로 접속되고, 상기 울타리의 외측면에 상기 실리콘판과 실질적으로 수직으로 설치된 땜납패드를 구비하며, 땜납에 의하여 상기 땜납패드와 프린트판이 고정 및 도통되고, 상기 실리콘판과 상기 프린트판이 실질적으로 수직이 되도록 배치되는 가속도센서에 의하여 달성된다.
울타리의 외측면에 설치된 땜납패드와 프린트판이, 땜납에 의하여 고정 및도통된다. 이것에 의하여 가속도센서가 프린트판에 실장되는 것에 본 발명의 특징이 있다.
본 발명의 제 1형태는, 베이스와 이 베이스에 장착된 정전용량형 가속도 검출소자를 포함하는 가속도 센서를 제공하고 있다. 가속도 검출소자는, 고정전극에 인접하게 장착된 가동 전극을 구비하여 측정방향에서 센서의 가속도는 가동 전극이 고정전극에 대해 상대적으로 이동되게 한다. 이 소자는 또한 측정방향에 수직인 방향의 대향단부들을 구비하고 있으며, 가속도 검출소자는 이 대향단부들중 제 1단부에서 베이스상에 장착되어 있다.
가속도 검출소자가 대향 단부들중 제 1단부에 장착되어 있는 것은 단부들중 제 1단부가 통상 베이스쪽으로 향해 있는 것을 의미한다. 단부는 베이스에 반드시 접촉할 필요는 없고 어떤 실시예에서는 이 단부는 가속도 검출소자를 베이스에 접착시키는 탄성접착제와 같은 접착제에 의해 베이스로부터 분리되어 있다.
따라서, 가속도센서의 가속도 검출소자는 가속도 센서에 의해 검출되는 가속도의 방향이 가속도 센서의 장착면에 평행하도록 구성되어 있다. 따라서, 장착면에 장착된 가속도 센서에 의해 검출되는 가속도의 방향은 장착면에 평행하므로, 가속도 센서의 장착이 더욱 용이해진다.
또한, 가속도 검출소자는 가속도 검출소자가 장착되어지는 장착면에 의해 기밀되게 밀봉될 수 있으며, 가속도 검출소자를 둘러싸는 커버가 기판에 장착되어, 금속 하우징을 이용하지 않고도 가속도 센서의 중량을 절감할 수 있다. 따라서, 가속도 센서가 기계적 강도가 낮은 프린트 기판에 고정될 때에도, 가속도 센서의 공명형상은 발생하지 않는다.
가속도 검출소자는, 한 쌍의 고정극 사이에 장착된 가동 전극을 포함할 수 있는데, 가동 전극의 이동으로 검출가능한 가속도 검출에 대체로 평행인 적어도 하나의 단부면을 갖는 것이 바람직하고, 이때 가속도 검출소자는 단부 또는 단부면이 베이스상에 놓이도록 베이스에 장착된다. 단부면은 접착제 같은 고정매체에 의해 베이스로부터 분리될 수 있다.
바람직하게, 가동전극은 가동 전극으로부터 대향단부들중 다른 단부쪽으로 연장된 가요성 비임에 의해 지지된다.
가동 전극의 비임단부를 베이스로부터 떨어뜨려 위치되게 하여 가속도 검출소자에 미치는 진동효과를 감소시킬 수 있다.
가속도 검출소자는 가동전극의 이동에 의해 검출가능한 가속도 방향에 각각 거의 평행한 한 쌍의 단부면을 갖는 것이 바람직하다. 한 쌍의 단부면들중 제 1단부면은 비임으로부터 가장 멀리 떨어져 있고, 가속도 검출소자는 제 1단부면이 베이스에 놓이도록 베이스에 장착된다.
가속도 검출소자는 대향단부들중 다른 단부에 위치된 적어도 하나의 전기 접속단자를 포함하는 것이 바람직하다.
가속도 검출소자에의 전기적 접속을 위한 적어도 하나의 전기적 접속단자가 플레이트에 놓이는 단부 또는 단부면으로부터 멀리 떨어진 가속도 검출소자의 단부영역에 위치되는 것이 바람직하다. 센서는 가동전극과 고정전극에 각각 전기적 접속되는 적어도 제 1및 제 2의 전기적 접속단자와, 제 2고정단자에 접속되는 제 3의전기적 접속단자를 포함할 수도 있다.
상기 구성은 단자에 비교적 용이하게 접근할 수 있게 하며 단자에의 와이어 접속을 더욱 용이하게 한다.
가속도 검출소자는 실리콘 러버같은 탄성의 접착제에 의해 베이스에 접착될 수 있다. 이것은 가속도 검출소자를 외부 진동으로부터 절연시키면서 비교적 안정되게 접착되게 한다.
베이스는 세라믹 플레이트같은 세라믹 베이스이고, 센서는 이 베이스에 장착된 신호처리 수단을 포함하고, 이 신호처리수단은 가속도 검출소자에 전기 접속수단에 의해 전기적으로 접속되어 있으며, 소자로부터 출력된 전기정보를 소자에 의해 검출된 가속도에 관한 전기신호로 전환시킨다.
세라믹 베이스는 내부에 또는 그 위에 전기적 접속수단을 포함하고 있다. 다시 말해, 세라믹 베이스는 그 위에 트랙이나 다른 회로소자를 가지는 회로 기판일 수 있다. 전기적 접속수단은 신호처리수단을 가동전극 및 고정전극에 접속시킨다.
소자는 가동전극과 고정전극에 각각 전기적 접속되는 제 1 및 제 2의 전기적 접속단자를 적어도 포함하고 있으며, 단자는 납땜을 이용하여 베이스상의 전기적 접속수단에 직접 접속된다.
제 2형태로, 본 발명은 장착수단을 이용하여 회로기판상에 상기와 같이 장착된 가속도센서를 포함하고 전기장치를 제공하고 있으며, 이 장착수단은 또한 회로 기판과 가속도 센서사이에 전기적 접속을 제공한다.
이와 같이, 전기장치에 포함된 가속도 센서에 대해 더욱 소형인 패키지가 제공될 수 있다. 예를 들어, 이 패키징은 무연 칩 캐리어일 수 있다.
가속도 센서는 회로기판에 장착되어 베이스(예를 들면, 베이스 플래이트)가 회로기판에 거의 수직이 되게 한다. 이런 방법으로 가속도 센서의 방향이 필요한데로 회로기판에 평행하거나 수직이 되게 선택될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 가동전극은 제 1및 제 2절연층 사이에 장착된 제 1반도체층을 포함하며, 이 가동전극에 인접하는 제 1및 제 2절연층면에는 각각 한 쌍의 고정전극이 구비되어 있다. 가속도 센서는 가동전극으로부터 멀리 떨어진 제 1및 제 2절연층면상에 각각 장착된 제 2와 제 3반도체층을 포함하며, 각 고정전극은 제 2 및 제 3반도체층중 다른 것에 접속되어 있다.
제 3의 형태에 따르면, 본 발명은 세라믹 베이스에 장착한 가속도 검출소자와, 베이스에 장착되어 전기적 접속수단에 의해 가속도 검출소자에 접속되어 있는 신호처리수단을 포함하는 가속도센서를 제공한다. 베이스는 전기적 접속수단의 일부인 전기 트랙을 포함하고 신호처리수단은 소자로부터 출력된 전기정보를 소자에 의해 검출된 가속도에 관한 전기신호로 전환시킨다.
이 형태에서, 본 발명은 스트레인 게이지형 및 압전형 같은 여러 다른 형태의 가속도센서를 가지는 센서에 적용가능하지만, 특히 정전용량형에 적용 가능하다.
제 4실시형태에 따르면, 본 발명은 상기 형태중 어떤 형태라도 그 형태에 따른 가속도센서 또는 전기장치를 포함하는 자동차 에어백 제어시스템을 제공하고 있다.
본 발명의 실시예들이 첨부도면을 참조하여 비제한적인 예시로서 이하 기술될 것이다.
본 발명의 제 1실시예에 따른 가속도센서를 제 1도를 참조하여 이하 설명한다. 제 1도는 제 1의 실시예에 따른 가속도 센서의 개략 단면도이다. 이 가속도 센서는 세라믹 기판(109), 상기 세라믹 기판(109)에 장착되어 상기 세라믹 기판(109)에 평행한 방향(화살표 A방향)의 가속도를 검출하는 가속도 검출소자(102), 상기 세라믹 기판(109)에 장착되어 상기 가속도 검출소자(102)로부터 출력된 정보를 가속도에 관한 전기신호로 전환시키는 전자회로(103)(또는 신호 처리수단), 및 상기 세라믹 기판(109)에 접착되어 상기 가속도 검출소자(102) 및 상기 전기회로(103)를 기밀하게 밀봉시키는 세라믹 커버(101)를 포함한다.
가속도 검출소자(102)는 측정방향 A에 수직 방향인 대향단부(110)와 (111)를 갖는다. 가속도 검출소자는 이 대향단부중 제 1단부(110)에서 베이스(109)상에 장착되어 있다.
전자회로(103)와 가속도센서의 외부사이에는 세라믹기판(109)에 프린트된 도전체 패턴(또는 트랙)(104) 및 (106)에 의해 배선이 행해진다. 도전체 패턴(104) 및 (106)은 또한 세라믹 기판(109)을 프린트기판(108)상에 고정시켜 프린트기판(108)에 배선을 행하기 위한 납땜용 패드로 이용된다.
즉, 제 1도에서 나타낸 바와 같이, 땜납(105) 및 (107)은 도전체 패턴(104)과 프린트기판(108)사이와 도전체 패턴(106)과 프린트기판(108)사이에 각각 제공되어, 세라믹 기판(109)을 프린트기판(108)에 고정을, 프린트기판(108)에 배선을 행할 수 있게 한다.
적층 글래스 또는 실리콘에 의해 형성된 가속도 검출소자는 제 2도를 참조하여 이하 설명하다. 제 2도는 화살표 A방향의 가속도를 검출하는 가속도 검출소자의 단면구조를 나타낸다. 가속도 검출소자는 글래스층(204) 및 (208)과 실리콘층(206)으로 구성된다. 중앙 실리콘층(206)은 비임(210)과 비임(210)에 의해 지지되는 가동전극(202)으로 형성되며 가속도에 따라 이동되게 된다.
상측 및 하측 글래스층(204) 및 (208)에는 각각 가동전극(202)에 대향하는 고정전극(201) 및 (209)이 설비되어 있다. 고정전극(201) 및 (209)과 가동전극(202)은 각각 패드(203), (207) 및 (205)상에 접속되어 외부에 전기 접속되게 한다.
따라서, 가속도가 층(204), (206) 및 (208)의 적층방향으로 가속도 검출소자에 작용하게 되면, 가동전극(202)은 검출되는 가속도방향으로 이동하게 된다. 결과적으로, 가동전극(202)과 고정전극(201)사이의 정전용량 또는 커패시턴스가 변형되며, 가동전극(202)과 고정전극(209)사이의 정전용량이 또한 변형된다. 이로 인해, 정전용량의 변화가 검출되어 가속도에 따른 출력을 얻을 수 있게 된다.
본 발명에 따른 가속도 검출소자(102)의 제 1장착구조체가 제 3도를 참조하여 설명한다. 제 3도에서 나타낸 가속도 검출소자(102)는 제 2도에서 나타낸 가속도 검출소자와 동일하다. 가속도 검출소자(102)를 세라믹 기판(109)에 고정하는데 있어서 가속도 검출소자(102)의 평형 및 접착제 강도를 확실히 하기 위해서는, 그 적층방향으로 가속도 검출소자(102)의 길이를 길게하여 세라믹 기판(109)에 접착되는 가속도 검출소자(102)의 접착면 영역을 넓힌다. 가속도 검출소자(102)의 접착면은 실리콘 러버같은 탄성 접착제(504)를 통해 세라믹 기판(109)에 접착된다. 가속도 검출소자(102)의 접착면은 비임(210)이 접착면으로부터 가장 멀리 있게 선택되어, 세라믹 기판(109)으로부터 작용하는 응력으로 인해 가속도 검출소자(102)에 가해지는 영향을 적게 받게 한다. 가속도 검출소자(102)로부터 세라믹 기판(109)까지의 배선은 골드와이어(501), (502) 및 (503)을 패드(203), (205) 및 (207)에 각각 와이어 접착시켜 행해진다.
본 발명에 따른 가속도 검출소자의 제 2장착구조체는 제 4도를 참조하여 이하 설명될 것이다. 제 4도는 본 발명에 따른 가속도 센서의 단면도이다. 이 가속도 센서는 세라믹 기판(109), 이 세라믹 기판(109)에 장착되어 세라믹 기판(109)에 평행한 방향의 가속도를 검출하는 가속도 검출소자(102), 세라믹 기판(109)에 장착되어 가속도 검출소자(102)로부터 출력된 정보를 가속도에 따른 전기신호로 전환시키는 전자회로(604) 및 세라믹 기판(109)에 접착되어 가속도 검출소자(102)와 전자회로(604)를 기밀하게 밀봉하는 세라믹 커버(비도시)를 포함한다. 전자회로(604)와 가속도 센서의 외부사이에는 세라믹 기판(109)에 프린트된 도전체 패턴에 의해 배선된다. 또한, 도전체 패턴은 와이어 접착에 의해 골드와이어를 거쳐 세라믹 커버에 접속될 수 있다.
본 발명에 따른 가속도 검출소자의 다른 형태가 제 5도와 관련하여 이하 설명될 것이다. 먼저, 제 5도에서 나타낸 가속도 검출소자의 구조가 설명된다. 가속도 검출소자는 실리콘층(802), (805), (808) 및 글래스층(803), (806)으로 구성된다. 중앙 실리콘층(805)는 가속도에 따라 이동되는 가동전극(810)과 가동전극(810)을 지지하는 비임(809)로 형성되어 있다. 글래스층(803) 및 (806)에는 각각 가동전극(810)에 대향하는 고정전극(811) 및 (812)이 설비되어 있다.
따라서, 가속도가 층들의 적층방향으로 가속도 검출소자에 작용하게 되면, 가동전극(810)은 검출되는 가속도의 방향으로 이동된다. 결과적으로, 가동전극(810)과 고정전극(811) 사이의 정전용량과 가동전극(810)과 고정전극(812)사이의 정전용량이 변형된다. 따라서, 정전용량의 변형이 검출되어 가속도에 따른 출력을 성취할 수 있다.
고정전극(811) 및 (812)으로부터 외부까지의 배선은 실리콘층(802) 및 (808)에 의해 실행되고 패드 또는 전기 접속단자(801) 및 (807)이 그 위에 제공되어 있다. 가동전극(810)으로부터 외부까지의 배선은 실리콘층(805)에 제공된 패드(804)에 의해 실행된다.
가속도 검출소자는 납땜(814), (815) 및 (816)을 이용하여 패드를 기판에 직접 납땜하여 세라믹 기판(109)에 고정된다. 따라서 세라믹 기판은 또한 회로기판으로 이용된다.
더욱이, 가속도 검출소자의 길이를 그 적층방향으로 길게하여 접착면 영역을 넓힐 수 있고, 이에 따라 세라믹기판(109)에 가속도 검출소자의 접착강도를 증가시킬 수 있다.
또한, 가속도 검출소자의 접착면은 비임(809)이 접착면으로부터 가장 멀리 떨어지게 선택되어, 세라믹 기판(109)으로부터 가속도 검출소자에 작용하는 응력의영향을 감소시킨다.
제 6도는 제 5도에서 나타낸 가속도 검출소자와 동일한 가속도 검출소자의 장착구조체를 나타낸다. 그러나, 제 6도에서 나타낸 실시예에서, 전기 접속단자(801), (804) 및 (807)는 세라믹 플레이트(109)로부터 멀리 떨어진 소자의 면상에서 실리콘층(802), (805) 및 (808)의 표면상에 설치되어 있다. 가속도 검출 소자는 실리콘 러버 접착제(813)를 이용하여 세라믹 플레이트(109)에 고정되고, 도시되지는 않았지만, 가속도 검출소자로부터 세라믹 플레이트(109)까지의 배선은 패드(801), (804) 및 (807)에 골드와이어를 와이어 접합하여 실행한다.
본 발명에 따른 가속도 검출소자(102)의 제 5장착구조체는 제 7도를 참조하여 이하 설명된다. 제 7도에서 나타난 가속도 검출소자(102)는 제 2도에서 나타낸 가속도 검출소자와 동일하다. 가속도 검출소자는 실리콘 러버(906)를 거쳐 세라믹 기판(907)에 접착되어 있다. 세라믹 기판(908)에 형성된 도전체 패턴(904) 및 (908)는 땜납(905) 및 (909)을 통해 세라믹 기판(109)에 접합되어 있다. 따라서 가속도 검출소자(102)는 세라믹 기판(109)에 고정된다. 가속도 검출소자(102)로부터 세라믹 기판(109)까지의 배선은 패드(203), (205), (207)로부터 도전체 패턴(904)까지 골드와이어(901), (902) 및 (903)에 의한 와이어 접합으로, 그리고 도전체 패턴(904)으로부터 세라믹 기판(109)가지의 땜납(905)으로 행해진다.
본 발명에 따른 가속도 검출소자(102)의 제 6장착구조체는 제 8도에 관련하여 이하 설명한다. 제 8도에서 나타낸 가속도 검출소자(102)는 제 2도에서 나타낸 가속도 검출소자와 동일하다. 이 장착구조체에서, 수직부재(1005)는 세라믹기판(109)에 설치되고, 가속도 검출소자(102)는 실리콘 러버(1004)를 통해 수직부재(1005)에 접합된다. 골드와이어(1001), (1002) 및 (1003)는 패드(203), (205) 및 (207)과 수직부재(1005)사이에 접속된다. 이 장착 구조체에 따르면, 세라믹 기판(109)에 수직부재(1005)를 설치하는 것은 가속도 검출소자(102)의 장착시 수직 정밀도를 향상시킨다.
본 발명의 제 2실시예에 따른 가속도 센서가 제 9도를 참조하여 이하 설명된다. 화살표 A방향의 가속도를 검출하는 제 9도는 제 2실시예에 따른 가속도센서의 단면도이다. 이 가속도 센서는 세라믹 기판(1101), 이 세라믹 기판(1101)에 장착되어 세라믹 기판에 수직방향인 가속도를 검출하는 가속도 검출소자(1103), 세라믹 기판(1101)에 장착되어 가속도 검출소자(1103)로부터 출력된 정보를 가속도에 따른 전기신호로 전환시키는 전자회로(1104), 및 세라믹 기판(1101)에 접착되어 가속도 검출소자(1103)과 전자회로(1104)를 기밀하게 밀봉하는 세라믹 커버(1102)를 포함한다.
전자회로(1104)와 가속도센서의 외부사이의 전기 접속은 세라믹 기판(1101)에 프린트된 도전체 패턴(1105)에 의해 실행된다. 세라믹 커버(1102)에 형성된 도전체 패턴(1105) 및 다른 도전체 패턴(1107)은 또한 세라믹 기판(1101) 및 세라믹 커버(1102)를 프린트기판(108)에 고정시키기 위한 납땜용 패드로 이용된다. 즉, 제 9도에서 나타낸 바와 같이, 땜납(106) 및 (1108)은 도전체 패턴(1105)과 프린트기판(108)사이에 그리고 도전체 패턴(1107)과 프린트기판(108)사이에 각각 제공된다.
본 발명의 제 3실시예에 따른 가속도 센서가 제 10도 및 11도를 참조하여 이하 설명된다. 제 10도는 제 3실시예에 따른 가속도 센서의 사시도이고, 제 11도는 제 10도의 선 A-A'에서 본 단면도이다. 이 가속도 센서는 세라믹 기판(1207), 세라믹 기판(1207)에 장착되어 세라믹 기판(1207)에 수직방향의 가속도를 검출하는 가속도 검출소자(1301), 세라믹 기판(1207)에 장착되어 가속도 검출소자(1301)로부터 출력된 정보를 가속도에 따른 전기신호로 전환시키는 전자회로(1302) 및 세라믹 기판(1207)에 접착되어 가속도 검출소자(1301)과 전자회로(1302)를 기밀하게 밀봉하는 세라믹 기판(1201)를 포함한다.
가속도 센서는 세라믹 기판(1207)를 통해 형성된 장착구(1202) 및 (1203)를 이용하여 에어백 시스템등의 제어부에 장착되고 화살표 A방향의 가속도를 검출한다. 또한, 리드선(1204), (1205) 및 (1206)이 세라믹 기판(1207)에 장착되어 있어 외부장치에 용이하게 배선하게 한다.
본 발명의 제 4실시예에 따른 가속도센서는 제 12도에 관련하여 이하 설명한다. 제 12도는 화살표 A방향의 가속도를 검출하는 제 4실시예에 따른 가속도센서의 단면도이다. 이 가속도 센서는 세라믹 기판(1405), 세라믹기판(1405)에 장착되어 세라믹 기판(1405)에 수직방향인 가속도를 검출하는 가속도 검출소자(1402), 가속도 검출소자(1402)로부터 출력된 정보를 가속도에 따른 전기신호로 전환시키는 전자회로(1403) 및 세라믹 기판(1405)에 접착되어 가속도 검출소자(1402) 및 전자회로(1403)를 기밀하게 밀봉하는 금속커버(1401)를 포함한다. 가속도센서는 금속커버(1401)를 통해 형성된 장착구(1404) 및 (1406)을 이용하여 에어백 시스템등의 제어부의 측면상에 장착되어 있다.
본 발명의 제 5실시예에 따른 가속도 센서는 제 13도를 참조하여 이하 설명한다. 제 13도는 제 5실시예에 따른 가속도 센서의 단면도이다. 이 가속도 센서는 세라믹 기판(1509), 이 세라믹 기판(1509)에 장착되어 세라믹 기판에 수직방향인 가속도를 검출하는 가속도 검출소자(1502), 세라믹 기판(1509)에 장착되어 가속도 검출소자(1502)로부터 출력된 정보를 가속도에 따른 전기신호로 전환시키는 전자회로(1503), 및 세라믹 기판(1509)에 접착되어 가속도 검출소자(1502)와 전자회로(1503)를 기밀하게 밀봉하는 세라믹 커버(1501)를 포함한다.
가속도센서는 세라믹 기판(1509)에 형성된 도전체 패턴(1504) 및 (1506)과 땜납(1505) 및 (1507)을 통해 세라믹 기판(1509)을 프린트기판(1508)에 고정시켜 프린트기판(1508)에 장착된다. 도전체 패턴(1504) 및 (1506)은 전자회로(1503)를 프린트기판(1508)에 배선시키는 배선수단으로 또한 이용된다.
본 실시예에 따른 가속도 센서에 있어서, 가속도 센서의 장착면은 검출되는 가속도 방향(화살표 A)에 수직이다. 따라서, 가속도센서는 예를 들어 에어백 시스템이 아닌 차량의 진동을 제어하는데 적용되는 어느 시스템에도 표면에 장착될 수 있다.
본 발명에 따른 세축방향 가속도 센서가 제 14도를 참조하여 이하 설명된다. 이 세축방향 가속도센서는 세라믹기판(1604)과 세라믹 기판(1604)에 장착된 세 가속도 검출소자(1601), (1602), (1603)를 포함하고 있어 가속도 검출소자(1601), (1602), (1603)에 의해 검출되는 가속도의 방향이 서로 수직이다(각각 화살표 D, B, C로 나타냄).
제 14도에서는 나타내지 않았지만, 이 세축 방향 센서도 물론 전자회로 및 세라믹커버를 포함하고 있다. 가속도 검출소자(1601), (1602), (1603)는 상호 수직 방향인 가속도를 검출하고 전자회로는 가속도 검출소자(1601), (1602), (1603)로부터 출력된 정보를 전기신호로 전환시켜, 세 수직방향중 어느 방향의 가속도도 검출할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 가속도 센서를 이용한 에어백 시스템은 제 15도 및 제 16도에 관련하여 이하 설명한다. 제 15도는 화살표 A로 가속도 검출방향을 나타내는 에어백 시스템의 제어부 단면도이고, 제 16도는 에어백 제어시스템의 블럭도이다.
에어백 시스템은 케이스(1701)과, 케이스(1701)에 장착된 프린트기판(1704)로 구성된다. 가속도 센서(1703)와 전자회로(1702)는 프린트기판(1704)에 장착된다. 에어백 시스템은 가속도 센서(1703)가 프린트기판(1704)에 표면 장착되는데에 특징이 있다.
또한, 가속도 센서(1703)는 케이스(1701)에 고정된 프린트기판(1704)의 고정부 근처에 고정되어, 프린트기판(1704)의 공명에 의해 미치는 영향을 감소시킬 수 있다.
제 16도를 참조하면, 에어백 시스템은 차량의 충돌시 가속도를 검출하는 가속도센서(1801), 가속도 센서(1801)의 출력으로부터 충돌의 크기를 연산하며 에어백이 팽창되었는지를 판정하는 마이크로 컴퓨터(1802) 및 마이크로컴퓨터(1802)의 출력(출력 E)을 증폭하여 에어백을 구동시키는 구동회로(1803)로 구성된다.
도면을 참조하여 기술된 가속도 센서는 정전용량형이지만, 스트레인 게이지형 또는 압전형 같은 다른 형태의 가속도센서가 적당한 경우 이용될 수 있다.
본 발명이 특정 실시예로 설명되고 있지만, 이 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 영역내에서 모든 변형으로 확장될 수 있다.
제 1도는 본 발명의 바람직한 제 1실시예에 따른 가속도 센서의 일반적 단면도,
제 2도는 제 1도의 가속도센서의 가속도 검출소자의 상세 부분 단면도,
제 3도는 제 2도의 가속도 검출소자의 제 1장착구조체를 나타내는 단면도,
제 4도는 제 2도의 가속도 검출소자의 변형된 장착구조체를 나타내는 단면도,
제 5도는 제 1도의 센서에 이용될 수 있는 가속도 검출소자와 그 장착구조체의 다른 형태를 나타내는 단면도,
제 6도는 제 5도의 가속도 검출소자의 다른 형태 및 장착구조체를 나타내는 단면도,
제 7도는 제 2도의 가속도 검출소자의 다른 장착구조체를 나타내는 단면도,
제 8도는 제 2도의 가속도 검출소자의 또다른 장착구조체를 나타내는 단면도,
제 9도는 본 발명의 제 2실시예에 따른 가속도 센서의 단면도,
제 10도는 본 발명의 제 3실시예에 따른 가속도 센서의 사시도,
제 11도는 제 10도의 선 A-A'에서 본 단면도,
제 12도는 본 발명의 제 4실시예에 따른 가속도센서의 단면도,
제 13도는 본 발명의 제 5실시예에 따른 가속도센서의 단면도,
제 14도는 본 발명에 따른 세축 방향 가속도 센서의 사시도,
제 15도는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도 센서를 이용하는 에어백 시스템의 제어부의 단면도,
제 16도는 에어백 제어시스템의 블럭도이다.

Claims (7)

  1. 가속도를 검출하는 가속도 검출소자와,
    상기 가속도 검출소자의 정보를 입력하여, 상기 가속도에 따른 전기신호를 발생시키는 전자회로와,
    상기 가속도 검출소자와 상기 전자회로가 설치된 기판과,
    상기 기판과 함께, 상기 가속도 검출소자와 상기 전자회로를 내측에 에워싸는 울타리를 이루는 커버와,
    상기 전자회로와 전기적으로 접속되고, 상기 울타리의 외측면에 상기 가속도 검출소자의 가속도 검출방향과 실질적으로 평행하게 설치된 땜납패드를 구비하며,
    땜납에 의하여 상기 땜납패드와 프린트판이 고정 및 도통되고,
    상기 가속도 검출소자의 가속도 검출방향과 상기 프린트판이 실질적으로 평행이 되도록 배치되는 가속도 센서.
  2. 가속도를 받아 이동하는 질량부와 상기 질량부를 지지하는 빔이 형성된 실리콘판을 구비한 가속도 검출소자와,
    상기 가속도 검출소자의 정보를 입력하여, 상기 가속도에 따른 전기신호를 발생시키는 전자회로와,
    상기 가속도 검출소자와 상기 전자회로가 설치된 기판과,
    상기 기판과 함께, 상기 가속도 검출소자와 상기 전자회로를 내측에 에워싸는 울타리를 이루는 커버와,
    상기 전자회로와 전기적으로 접속되고, 상기 울타리의 외측면에 상기 실리콘판과 실질적으로 수직으로 설치된 땜납패드를 구비하며,
    땜납에 의하여 상기 땜납패드와 프린트판이 고정 및 도통되고,
    상기 실리콘판과 상기 프린트판이 실질적으로 수직이 되도록 배치되는 가속도센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 커버는 세라믹인 것을 특징으로 하는 가속도센서.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 세라믹인 것을 특징으로 하는 가속도센서.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 땜납패드는 인쇄에 의하여 형성된 것을 특징으로 하는 가속도 센서.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    복수의 상기 가속도 검출소자가, 그들의 검출방향이 서로 직교하도록 상기 기판에 설치된 것을 특징으로 하는 가속도센서.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가속도 검출소자는 정전용량식 또는 스트레인 게이지식 또는 압전식인 것을 특징으로 하는 가속도센서.
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