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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen
einer physikalischen Größe, die
mit einem Sensorchip versehen ist, welcher der Wirkung einer Kraft
unterworfen ist und ein entsprechendes Signal ausgibt. Die Vorrichtung
zum Erfassen einer physikalischen Größe in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung kann beispielsweise in einer Vorrichtung eines Halbleitertyps
zum Erfassen einer Beschleunigung verwendet werden, die einer Beschleunigung
unterworfen ist und die aufgebrachte Beschleunigung durch Verschiebung
eines auf einem Siliziumsubstrat gebildeten Auslegers erfaßt.
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Eine
herkömmliche
Struktur einer Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung ist
in 13A und 13B dargestellt.
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13A zeigt eine Seitenquerschnittsansicht der Vorrichtung;
ein Gehäuse 100 mit
einem Abdeckungsteil 100a ist im Innern mit einer Aushöhlung bzw.
einem Hohlteil versehen. Ein Sensorchip zur Erfassung einer Beschleunigung
und eine Verarbeitungsschaltung sind innerhalb der Aushöhlung angeordnet.
Das Gehäuse 100 besitzt
ein weiteres Abdeckungsteil 100b zum Befestigen, welche
Schrauben besitzt, und ist mittels Schrauben 102 an einer
Befestigungsplatte 103 befestigt. Die Befestigungsplatte 103 besitzt
eine L-förmige
Gestalt und ist mittels einer Schraube 103a an einer Schaltungsplatine 104 befestigt.
Folglich ist das Gehäuse
im wesentlichen senkrecht zu der Schaltungsplatine 104 über die
Befestigungsplatte 103 mechanisch befestigt.
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Des
weiteren besitzt das Gehäuse
einen Anschluß 101,
der mit einer in dem Inneren angeordneten elektrischen Schaltung
verbunden ist. Der Anschluß 101 ist
mit Kontaktstiften bzw. Kontaktzungen als Ausgangsanschluß 105 verbunden,
während
der Ausgangsanschluß 105 an
die Schaltungsplatine 104 gelötet ist und elektrisch mit
einer Verdrahtungsleitung an die Schaltungs platine 104 angeschlossen
ist. Der Ausgangsanschluß 105 ist
durch ein Gußharzteil 106 positioniert
und befestigt.
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13B zeigt eine Draufsichtstruktur des Gehäuses 100 mit
dem abgetrennten Abdeckungsteil 100a. Wie in 13B dargestellt, ist eine aus Chipkomponenten
wie einem Sensorchip 108, einem Prozessorchip, einem Widerstand
und einem Kondensator zusammengesetzte Verarbeitungsschaltung 109 auf
einem Keramiksubstrat 107 innerhalb des Gehäuses 100 gebildet.
Diese Verarbeitungsschaltung 109 erfaßt eine Verschiebung infolge
einer Beschleunigung des Sensorchips 108 und gibt ein Beschleunigungssignal
aus. Dieses Beschleunigungssignal wird über den Anschluß 101 und
den Ausgangs-anschluß 105 einer
(nicht dargestellten) ECU (Electrical Control Unit) auf der Schaltungsplatine 104 zugeführt und dazu
verwendet, z. B. einen Airbag zu steuern.
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14 zeigt
ein strukturelles Querschnittsschema des oben erwähnten Gehäuses 100.
Das Keramiksubstrat 107 ist durch ein Klebemittel an einem
Fuß 110 befestigt,
und der Sensorchip 108 und die Verarbeitungsschaltung 109 sind
auf diesem Keramiksubstrat 107 gebildet. Ein metallisches
Abdeckungsteil 100a ist durch Schweißen auf eine Vorderseite des
Fußes 100 installiert,
wodurch eine Aushöhlung 111 luftdicht
abgeschlossen ist. Darüber
hinaus ist ein weiteres metallisches Abdeckungsteil 100b zum
Zwecke der Befestigung durch Schweißen an eine Rückseite
installiert. Damit ist der Sensoranordnung die Form gegeben.
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Der
Anschluß 101 und
der Sensorchip 108 und die Verarbeitungsschaltung 109 sind
durch Verbindungsleitungen 112 drahtgebondet und elektrisch mit
der Außenseite
verbunden. Der Anschluß 101 ist hinsichtlich
des Fußes 110 durch
ein Glas 113 mit niedrigem Schmelzpunkt hermetisch abgeschlossen, und
die Abdeckung 100a ist an den Fuß 110 angeschweißt, und
das Gehäuse 100 ist
im Inneren luftdicht abgeschlossen.
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Da
die in 13A angezeigte Schaltungsplatine 104 auf
einer Ebene parallel zu einer Grundplatte einer Kabine für Fahrzeuginsassen
installiert ist, ist das Gehäuse über die
Befestigungsplatte 103 im wesentlichen senkrecht zu der
Schaltungsplatine 104 installiert, so daß der Sensorchip 108 im
wesentlichen senkrecht bezüglich
der Schaltungsplatine 104 ausgerichtet ist.
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Bei
der oben beschriebenen herkömmlichen Struktur
sind das Abdeckungsteil
100a, der Fuß
110 und der Anschluß
101 luftdicht
abgeschlossen. Des weiteren wird die Anordnung der Befestigungsplatte
103,
die im wesentlichen senkrecht an der Schaltungsplatine
103 befestigt
ist, ebenso wie das Abdeckungsteil
100b zum Zwecke der
Befestigung und die Schraube
102 zum Festschrauben benötigt, um
das Gehäuse
100 im
wesentlichen senkrecht bezüglich der
Schaltungsplatine
104 anzuschließen. Darüber hinaus werden Durchgangslöcher zum
Löten für den Ausgangsanschluß
105 und
die Schaltungsplatine
104 benötigt, um die Schaltungsplatine
104 und
die Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung elektrisch zu
verbinden. Ein ähnlich
aufgebautes Sensorgehäuse
mit einem senkrecht zur Schaltungsplatine angeordneten Sensor ist
aus der
JP 04131723
A bekannt. Aus der
EP
0 557 917 A1 ist ein Hohlraumgehäuse bekannt, dessen Beschleunigungssensoren
zum Teil senkrecht zur Schaltungsplatine liegen. Sämtliche
o. g. Gehäuse
werden auf Platinen gesteckt. Bei den herkömmlichen Vorrichtungen zum
Erfassen einer Beschleunigung bzw. eines Drucks tritt die Schwierigkeit
auf, daß es
eine hohe Anzahl von Komponenten gibt, die in ihrer Struktur groß und komplex
sind, und folglich ist die Anzahl von Herstellungsschritten ebenso
groß.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache und kompakte Vorrichtung
zum Erfassen einer physikalischen Größe zu schaffen, bei welcher
eine zuverlässige
und stabile elektrische und mechanische Anbringung von senkrecht
stehenden Sensorgehäusen
möglich
ist.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Demgemäß ist in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Erfassen einer
physikalischen Größe geschaffen,
die ein Hohlraumgehäuse
aufweist, das an einer Schaltungsplatine im wesentlichen senkrecht
befestigt ist und eine Aushöhlung
besitzt, und einen Sensorchip, der innerhalb der Aushöhlung installiert
ist, um einer Kraft in einer Richtung parallel zu der Schaltungsplatine
unterworfen zu werden, um ein elektrisches Signal entsprechend der
Größe der Kraft
auszugeben. Des weiteren weist die Vorrichtung zum Erfassen einer
elektrischen Größe folgende
Merkmale bzw. Komponenten auf: das Hohlraumgehäuse besitzt eine ebene Endfläche bzw.
ein ebenes Vorderseitenende an einer äußeren Seite; eine Verdrahtungs- bzw.
Verbindungsleitungselektrode zum Ausgeben des elektrischen Signals
ist vorgesehen, um von einer Wand der Aushöhlung bzw. des Hohlteils zu
dem ebenen Vorderseitenende gezogen zu werden, und durchdringt das
Gehäuse;
die Verbindungsleitungselektrode besitzt ein Seitenbondierungskontaktstellengebiet
auf dem ebenen Vorderseitenende der Gehäuseaußenseite; und das Flächenbondierungskontaktstellengebiet
der Verbindungsleitungselektrode ist elektrisch und mechanisch mit
der Verbindungsleitung- bzw. Verdrahtung an der Schaltungsplatine
verbunden, wenn das Gehäuse
an der Schaltungsplatine befestigt ist.
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Das
Gehäuse
ist wie folgt strukturiert: ein Anbringungsteil zum Tragen eines
Chips, bei welchem ein Teil, auf welchem der Sensorchip installiert
ist, ist senkrecht zu dem Vorderseitenende ausgerichtet; und eine
Abdeckung ist an einer Installationsseite des Chips bezüglich des
Anbringteils installiert, wodurch die Aushöhlung und ein luftdichter Abschluß der Aushöhlung gebildet
ist.
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Das
Gehäuse
kann derart ausgebildet sein, daß eine Mehrzahl von Isolierungssubstraten
an einer diesbezüglichen
Anbringung bzw. einem Träger aufgeschichtet
sind, um eine entsprechende Gestalt zu bilden.
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Zusätzlich sind
das Flächenbondierungskontaktstellengebiet
der an dem Vorderseitenende des Gehäuses vorgesehenen Verbindungsleitungselektrode
und die Verbindungsleitung der Schal tungsplatine unter Verwendung
eines leitfähigen
Bondierungsmittels flächengebondet
und elektrisch verbunden.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist ein Sensorchip vorzugsweise innerhalb
einer Aushöhlung
eines Gehäuses
installiert. Ein elektrisches Signal, das einen Verschiebungszustand des
Sensorchips anzeigt, wird an ein äußeres Teil durch die Verdrahtungselektrode
ausgegeben, die innerhalb des Gehäuses ebenso wie auf einem ebenen Vorderseitenende
gebildet ist. Die Endfläche
an der äußeren Seitenwand
des Gehäuses
ist elektrisch und mechanisch mit einer Schaltungsplatine verbunden,
und das Gehäuse
ist dabei im wesentlichen senkrecht zu der Schaltungsplatine ausgerichtet,
und das elektrische Signal wird der Schaltungsplatine ausgegeben.
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Da
das Gehäuse
mit dem ebenen Vorderseitenende elektrisch und mechanisch mit der
Schaltungsplatine verbunden und daran befestigt ist, wird folglich
eine bei der herkömmlichen
Erfassungsvorrichtung benötigte
Befestigungsplatte nicht benötigt, und
da die elektrischen und mechanischen Verbindungen an einer Stelle
gebildet sind, wird eine Struktur erzielt, die im Vergleich zu derjenigen
der herkömmlichen
Erfassungsvorrichtung einfach ist.
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Die
vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter
Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
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1 zeigt
eine strukturelle Querschnittsansicht, die eine erste Ausführungsform
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2A bis 2E zeigen
eine Struktur des in 1 dargestellten Gehäusekörperteils 2,
wobei 2A eine obere Ansicht, 2B eine
Vorderansicht, 2C eine Bodenansicht, 2D eine
Seitenansicht und 2E eine Rückansicht zeigen;
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3A bis 3F stellen
Verfahrensschritte dar, welche ein Herstellungsverfahren des Gehäusekörperteils 2 zeigen;
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4 zeigt
eine perspektivische Ansicht, welche sechs Schichten eines Substrats
anzeigt, wodurch das Gehäusekörperteil 2 gebildet
wird;
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5A bis 5E stellen
Verfahrensschritte dar, welche ein anderes Herstellungsverfahren
des Gehäusekörperteils 2 anzeigen;
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6 zeigt
eine strukturelle Querschnittsansicht, welche eine zweite Ausführungsform
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung darstellt;
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7 zeigt
eine strukturelle Querschnittsansicht, welche eine dritte Ausführungsform
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung anzeigt;
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8 zeigt
eine strukturelle Querschnittsansicht, welche eine vierte Ausführungsform
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung darstellt;
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9A bis 9D stellen
Verfahrensschritte dar, welche ein Herstellungsverfahren des in 8 dargestellten
Gehäusekörperteils 2 anzeigen;
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10 zeigt
eine strukturelle Querschnittsansicht, welche eine Ausgestaltung
darstellt, die nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet;
hier sind die elektrische Kontaktierung und mechanische Befestigung
keine Einheit;
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11A zeigt eine strukturelle Querschnittsansicht,
die eine fünfte
Ausführungform
der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei ein Zustand angezeigt
wird, bei welchem ein G-Sensor
(Beschleunigungssensor) senkrecht an einer Schaltungsplatine befestigt
ist; 11B zeigt eine strukturelle
Querschnittsansicht, welche ein Beispiel darstellt, das nicht den
Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, wobei ein Zustand angezeigt
wird, bei welchem das Gehäuse
und der G-Sensor horizontal an der Schaltungsplatine befestigt sind;
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12A bis 12E zeigen
eine Struktur des in 11A und 11B dargestellten
Gehäusekörperteils 2,
wobei 12A eine obere Ansicht, 12B eine Vorderansicht, 12C eine
Bodenansicht, 12D eine Seitenansicht und 12E eine Rückansicht
zeigen;
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13A und 13B zeigen
eine herkömmliche
Struktur einer Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung, wobei 13A eine Querschnittsseitenansicht und 13B eine Grundrißansicht eines Gehäuses 100 mit
einem entfernten Abdeckungsteil 100a zeigen; und
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14 zeigt
eine schematische Querschnittsansicht des in 13A dargestellten
Gehäuses 100.
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Im
folgenden wird eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 zeigt
eine strukturelle Querschnittsseitenansicht eines Beschleunigungssensors
(hiernach "G-Sensor" bezeichnet) 1 einer
Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung.
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Der
G-Sensor 1 umfaßt
ein Gehäusekörperteil 2,
einen Sensorchip 3 und eine Abdeckung 4, wie in 1 dargestellt,
und ist senkrecht an einer Schaltungsplatine 10 angebracht.
Das Gehäusekörperteil 2 und
die Abdeckung 4 bilden ein Gehäuse. Auf der Schaltungsplatine 10 sind
andere (nicht dargestellte) Schaltungselemente angebracht.
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Das
Gehäusekörperteil 2 besitzt
eine kastenförmige
Gestalt mit einer Aushöhlung,
die durch Aufeinanderschichten einer Mehrzahl von Schichten eines
Isolatorsubstrats z. B. aus Keramik oder Glas gebildet ist, und
besitzt eine Aushöhlung
bzw. ein Hohlteil 5, um den Sensorchip 3 und weitere
Schaltungselemente aufzunehmen. Die Aushöhlung 5 ist durch
Bonden und Befe stigen der aus keramischem Material gebildeten Abdeckung 4 auf
dem bzw. an dem Gehäusekörperteil 2 z.
B. durch ein Lötmetall, ein
Glas mit niedrigem Schmelzpunkt oder ein Klebemittel luftdicht verschlossen.
Die Abdeckung 4 ist vorgesehen, um den Sensorchip 3 z.
B. vor Wasserdampf von außen
zu schützen.
Die Abdeckung kann ebenso aus einem Isolator wie Glas oder aus Metall anstelle
des keramischen Materials gebildet sein.
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Der
Sensorchip 3 ist auf eine innere Oberfläche des Gehäusekörperteils 2 durch
ein Chipbondierungsmittel 6 gebondet bzw. daran befestigt.
Der Sensorchip 3 besitzt einen Ausleger, der aus einem Gewicht 3a und
einem dünnen
Teil 3b zusammengesetzt ist, das aus einem monokristallinen
Siliziumsubstrat gebildet ist, und die Verschiebung des Gewichts 3a wird
durch eine Spannungslehre erfaßt,
die an dem dünnen
Teil 3b angeordnet ist. Die Spannungslehre ist als bekannte
Brückenstruktur
gebildet, und eine Beschleunigungserfassung wird von der Verarbeitungsschaltung
durchgeführt.
Die Verarbeitungsschaltung ist in 1 nicht
dargestellt, sie ist jedoch auf einer Oberfläche des Gehäusekörperteils 2 gebildet,
auf welchem der Sensorchip 3 gebildet ist.
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Darüber hinaus
sind Verbindungsleitungen 8 und 9 zum externen
elektrischen Anschließen
an einer inneren und einer äußeren Wand
des Gehäusekörperteils 2 gebildet.
Die Leitung 8 ist elektrisch durch Verdrahtungsbunden unter
Verwendung einer Verbindungsleitung 7 z. B. aus Aluminium
oder Gold an Verdrahtungsausgangskontaktstellen angeschlossen, die
jeweils an dem Sensorchip 3 und der (nicht dargestellten)
Verarbeitungsschaltung angeordnet sind, und ist durch das Innere
des Gehäusekörperteils 2 an
die Verbindungs- bzw.
Verdrahtungsleitung 9, die an dem Vorderseitenende gebildet
ist, die obere Oberfläche
und die untere Oberfläche
des Gehäusekörperteils 2 angeschlossen.
Es ist ebenso annehmbar, die Verbindungs- bzw. Verdrahtungsleitung 8 durch
Bilden von Durchgangslöchern
innerhalb des Substrats wie in der in 7 gezeigten
Ausführungsform
dargestellt bereitzustellen, was später beschrieben wird.
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Auf
der Schaltungsplatine 10 sind der G-Sensor 1 und
(nicht dargestellte) Schaltungselemente, welche z. B. eine ECU bilden, gleichzeitig durch
Aufschmelzlöten
unter Verwendung eines Bondierungsmittels 12 wie ein Lötmetall
oder eine Silberpaste angebracht. Hierbei sind die Verdrahtungsleitung 9,
welche auf dem Gehäusekörperteil 2 ausgebildet
ist, und eine Verdrahtung 11 (eine mit den oben genannten
Schaltungselementen verbundene Schaltungsverdrahtung), die auf der
Schaltungsplatine 10 gebildet ist, elektrisch über das
Bondierungsmittel derart miteinander verbunden, so daß der G-Sensor 1 mit
der Vorderseite nach unten gebondet und im wesentlichen senk-recht
zu der Schaltungsplatine 10 befestigt ist. Folglich ist
der G-Sensor 1 durch das Bondierungsmittel 12 elektrisch
und mechanisch mit der Schaltungsplatine 10 verbunden.
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Entsprechend
der oben beschriebenen Struktur wird der G-Sensor 1 im
wesentlichen senkrecht zu der Schaltungsplatine 10 angebracht.
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Des
weiteren unterscheidet sich die oben erwähnte Ausführungsform von einer herkömmlichen Vorrichtung
in der Strukturierung des Gehäusekörperteils 2 und
der Abdeckung 4 z. B. aus keramischem Material. In dem
Fall einer derartigen Struktur können
sogar angemessene Rauschgegenmaßnahmen
durch Bereitstellen eines Verstärkers
zur Rauschunterdruckung in der Verarbeitungsschaltung innerhalb
des G-Sensors 1 und ebenso durch Bereitstellen eines Rauschfilters
in einer Schaltung auf der Seite der Schaltungsplatine 10 durchgeführt werden.
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2A bis 2E zeigen
die Struktur des Gehäusekörperteils 2 an. 2A bis 2E zeigen jeweils
die obere Oberfläche,
die vordere Oberfläche, die
untere Oberfläche,
die Seitenoberfläche
und die Rückseitenoberfläche des
Gehäusekörperteils 2 an. Wie
in diesen Figuren dargestellt, ist das Hohlteil 5 in dem
Gehäusekörperteil 2 gebildet,
und der Sensorchip 3 und weitere Schaltungselemente sind
auf einer Oberfläche
A dieses Hohlteils gebildet.
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Darüber hinaus
ist innerhalb des Gehäusekörperteils 2 eine
Verdrahtungsleitung 8 gebildet, und eine Verdrahtungsleitung 9 ist
auf der in 2A angezeigten oberen Oberfläche des
Gehäusteils 2 gebildet
(das Vorderseitenende der Vorrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung
wird hiernach mit "Oberfläche B" bezeichnet) und
auf der vorderen Oberfläche
und einem Teil der Rückseitenoberfläche. Die
Seite der Oberfläche
B ist über
das Bondierungsmittel 12 mit der Schaltungsplatine 10 verbunden, und
die Verdrahtungsleitung 9 ist elektrisch mit der Verdrahtung 11 auf
der Schaltungsplatine 10 verbunden.
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Das
Gehäusekörperteil 2 ist
durch Laminieren bzw. Aufschichten von Substraten gebildet, die sich
einer Lochung unterzogen haben. Ein diesbezügliches Herstellungsverfahren
wird später
unter Bezugnahme auf 3A bis 3F beschrieben.
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Sechs
Substratschichten, die aus einem Isolator z. B. aus Keramik oder
Glas zusammengesetzt sind, werden bereitgestellt (die Anzahl von
Laminierungen ist z. B. durch die Größe des Gehäuses oder den Umfang der Schaltung
bestimmt), und es wird bezüglich
der oberen drei Schichten wie in 3A gezeigt
eine Lochung durchgeführt.
Bezüglich
dieser drei Substratschichten wird, wie in 3A dargestellt,
bezüglich
jeder Schicht eine Vielzahl von Lochstanzungen durchgeführt, um
gleichzeitig eine Vielzahl von Gehäusekörperteilen zu bilden.
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Wie
in 3B dargestellt, wird demgemäß eine Leiterpaste 13 auf
vorbestimmte Stellen gedruckt, und diese wird geschichtet und komprimiert (3C).
Als nächstes
wird ein Schneiden mit einer Schneidevorrichtung oder ähnlichem
wie in 3D dargestellt durchgeführt. Dieses
Schneiden wird in die vertikale Richtung von 4 durchgeführt, d.
h. in die durch die gestrichelten Linien von 4 angezeigte
Richtung.
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Wie
in 3E dargestellt, wird danach eine Leiterpaste 14 auf
die Seitenoberfläche,
welche zu der Oberfläche
B wird, gedruckt, um mit der vorher gebildeten Leiterpaste 13 verbunden
zu werden. Danach wird ein Einbrennen durchgeführt, es wird ein Überziehen
mit Kupfer oder Nickel oder Gold durchgeführt (3F), es
wird ein Schneiden in die horizontale Richtung mit einer Schneidevorrichtung durchgeführt, und
es wird ein Gehäusekörperteil 2 gebildet.
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Die
Leiterpasten 13 und 14 dienen der Bildung der
Verdrahtungsleitungen 8 und 9.
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Der
Sensorchip 3 und weitere Schaltungselemente werden innerhalb
des Hohlteils 5 auf das Gehäusekörperteil 2 gebondet
und daran befestigt, und die Abdeckung 4 wird auf die Vorderseitenoberfläche des
Gehäusekörperteils 2 gebondet
und daran befestigt. Wie in 1 dargestellt,
wird danach das Vorderseitenende des Gehäusekörperteils 2 mit der Vorderseite 15 nach
unten gebondet, um im wesentlichen senkrecht zu der Schaltungsplatine 10 durch das
Bondierungsmittel 12 befestigt zu sein.
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Der
Grad der senkrechten Ausrichtung des G-Sensors 1 und der
Schaltungsplatine wird durch die Größengenauigkeit des Gehäusekörperteils 2 bestimmt.
Der Grad der Parallelität
der Oberfläche
A kann auf 0,5° oder
darunter bestimmt werden. Der Grad der senkrechten Ausrichtung der
Oberfläche
B wird durch die Genauigkeit der Schneidevorrichtung oder dergleichen
bestimmt, welche die Oberfläche
B abtrennt, und kann mit einer Präzision von 0,5° oder weniger
maschinell erzielt werden. Folglich kann der G-Sensor 1 im
wesentlichen senkrecht zu der Schaltungsplatine mit einer Gesamtverkippung
von 1° oder weniger
befestigt werden.
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In Übereinstimmung
mit der oben dargestellten Ausführungsform
wird nach dem Schneiden der aufgeschichteten Substrate auf das Vorderseitenende
eine Leiterpaste 14 gedruckt, wie in 3D und 3E dargestellt,
es ist jedoch ebenso akzeptabel, vorher die Leiterpaste unter Verwendung
von Durchgangslöchern
derart zu bilden, so daß in
demselben Schritt ein Vertikal- und Horizontalsubstratschneiden durchgeführt werden
kann.
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Damit
sind, wie in 5A dargestellt, Durchgangslöcher 15 in
den jeweiligen Substraten durch ein Substratlochen gebildet, und
in dem in 5B dargestellten Schritt werden
die Durchgangslöcher 15 mit
Leiterpaste gefüllt,
wobei gleichzeitig ein Drucken der Leiterpaste 13 auf das
Substrat ähnlich
wie bei 3B durchgeführt wird.
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Wie
in 5C dargestellt, werden danach die jeweiligen Substrate
aufgeschichtet und komprimiert und zusammen eingebrannt, und danach
wird ein Überziehen
durchgeführt,
wie in 5D dargestellt. Danach wird
mit einer Schneidevorrichtung ein Schneiden durchgeführt, wie
in 5E dargestellt. Das Schneiden wird in die vertikale
Richtung (die durch gestrichelte Linien in 4 darstellte
Richtung) ebenso wie in die horizontale Richtung durchgeführt.
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Da
die Verdrahtungsleitung 9 mit Durchgangslöchern versehen
ist, können
in demselben Schritt das vertikale und horizontale Schneiden durchgeführt werden,
und es kann in einem Vorgang eine große Anzahl von Gehäusekörperteilen 2 hergestellt
werden.
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Im
folgenden wird eine zweite Ausführungsform
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird die Struktur des Gehäuses in
Bezug auf die eben erwähnte
erste Ausführungsform
modifiziert. Entsprechend mit der vorliegenden Ausführungsform wird
wie in 6 dargestellt ein Substrat 21 einer ebenen
Konfiguration verwendet, und eine Aushöhlung bzw. ein Hohlteil existiert
an einer Seite einer Abdeckung 41. Die Abdeckung 41 ist
ein metallischer Gegenstand mit einer Aushöhlung und ist auf eine Oberflächenseite
des Substrats 21 gebondet und daran befestigt. Dadurch
ist das Hohlteil 5, das den Sensorchip 3 aufnimmt,
gebildet, und dadurch ist das Innere des Hohlteils 5 luftdicht
abgeschlossen. Darüber
hinaus kann die Dicke in Richtung der Breite durch die Abdeckung 41 der
Aushöhlungsform
vergrößert werden,
und die Stabilität
kann durch Bonden auf die Schaltungsplatine 10 verbessert
werden.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Ausführungsform
ist in dem Substrat 21 ein Durchgangsloch gebildet, und
es ist in diesem Durchgangsloch eine Verdrahtungsleitung 81 gebildet,
um mit der auf dem Vorderseitenende gebildeten Verdrahtungsleitung 9 verbunden
zu sein.
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Darüber hinaus
kann die Abdeckung 41 ebenso z. B. aus Keramik oder Glas
anstatt aus Metall gebildet sein.
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Im
folgenden wird eine dritte Ausführungsform
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Die
vorliegende Ausführungsform
verwendet eine metallische L-förmige
Abdeckung 42, wie in 7 dargestellt.
Durch Verwendung dieser Abdeckung 42 der L-förmigen Struktur
kann die Stabilität des
G-Sensors 1 durch Befestigung auf einer Schaltungsplatine 10 verbessert
werden, und als Ergebnis kann die Dicke des Gehäusekörperteils 2 verringert werden.
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Das
Gehäusekörperteil 2 wird ähnlich wie
bei der ersten Ausführungsform
durch Aufschichten einer Mehrzahl von Isolatorsubstraten gebildet.
Eine Verdrahtungsleitung 82 wird durch ein Durchgangsloch
innerhalb des Gehäusekörperteils 2 gebildet, und
die Verdrahtungsleitung 82 wird mit der auf dem Vorderseitenende
gebildeten Verdrahtungsleitung 9 verbunden.
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Die
L-förmige
Abdeckung 42 kann ebenso z. B. aus Keramik oder Glas anstelle
aus Metall gebildet sein.
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Im
folgenden wird eine vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Wie
in 8 dargestellt, wird die vorliegende Ausführungsform
durch Gußharz
ohne Verwendung eines aufgeschichteten Substrats in einem Gehäuseköperteil 2 gebildet.
Ein Flüssigkristallpolymer
beispielsweise mit einem kleinen Verhältnis der Feuchtigkeit zu der
Permeabilität
kann als das Harz verwendet werden. Darüber hinaus wird eine Abdeckung 43 ebenso
aus Harz unter Berücksichtigung des
thermischen Ausdehnungskoeffizienten mit einem Harzgehäusekörperteil 22 gebildet.
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Ein
Herstellungsverfahren des Harzgehäusekörperteils 22 ist in 9A bis 9D dargestellt. Nachdem
das Harz unter Verwendung eines Flüssigkristallpolymers wie in 9A dargestellt
und durch Einfugung gegossen bzw. geformt ist, wird ein Durchgangsloch 16 gebildet. Über die
gesamten Oberflächen
dieses gegossenen Harzes wird ein Überziehen mit Kupfer, Nickel
oder Gold durchgeführt,
wie es in 9B dargestellt ist, und danach
wird, wie in 9C dargestellt, auf allen Oberflächen ein
Fotolack gebildet und danach strukturiert. Schließlich wird,
wie in 9D dargestellt, ein Ätzen durchgeführt, um
eine Verdrahtungsstruktur 91 der gewünschten Gestalt zu erzielen.
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Um
die Luftdichtigkeit innerhalb des Hohlteils 5 bezüglich der
Bildung des Durchgangslochs 16 zu erhöhen, wird darüber hinaus
ein Bondierungsmittel 17 innerhalb des Durchgangslochs 16 angeordnet, um
eine luftdichte Versiegelung durchzuführen.
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Darüber hinaus
kann die Abdeckung 43 ebenso aus Metall anstelle aus Harz
gebildet werden, wenn der thermische Ausdehnungskoeffizient nahe demjenigen
des Gehäusekörperteils 22 liegt.
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Im
folgenden wird eine Ausgestaltung dargestellt, welche nicht den
Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, sondern lediglich
eine erläuternde Funktion
hat.
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Das
vorliegende Beispiel verwendet ein Harzgehäuse 18, in welchem
eine Stufe zum Bonden des G-Sensors 1 auf einen unteren
Stufenteil des Gehäuses
und zum Befestigen daran vorgesehen ist, wie in 10 dargestellt
ist. Darüber
hinaus wird die Schaltungsplatine 10 an einem oberen Stufenteil
des Harzgehäuses 18 befestigt.
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Für den G-Sensor 1 sind
Verdrahtungsleitungen 83 und 92 auf einer oberen
Seiten davon gebildet, und der G-Sensor ist elektrisch mit der Schaltungsplatine 10 durch
Verdrahtungsbonden mit einer Verdrahtung 19 verbunden.
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Durch
Bildung auf diese Weise können
der G-Sensor 1 und die Schaltungsplatine 10 in
einer im wesentlichen identischen Ebene gebildet werden. Allerdings
bilden die elektrischen Kontakte und die mechanische Befestigung
keine Einheit.
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Bezüglich der
dritten bis vierten Ausführungsform
gemäß 7 und 8 sowie
der Ausgestaltung gemäß 10 ist
eine aus Metall oder Harz gebildete Abdeckung vorgesehen, es ist
jedoch ebenso eine Bildung z. B. aus Keramik möglich.
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Im
folgenden wird eine fünfte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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11A zeigt eine strukturelle Querschnittsansicht
eines G-Sensors 1 der vorliegenden fünften Ausführungsform. 11B zeigt ein Beispiel, welches nicht den Gegenstand
der vorliegenden Erfindung bildet.
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Der
G-Sensor 1 wird von einem Gehäusekörperteil 2, einem
Chipsensor 3 und einer Abdeckung 4 gebildet, wie
in 11A dargestellt, und ist senkrecht zu der Schaltungsplatine 10 angebracht.
Auf der Schaltungsplatine sind andere Schaltungselemente a und b
angebracht.
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Auf
der Schaltungsplatine 10 sind der G-Sensor 1 und
Schaltungselemente a und b, die z. B. eine ECU bilden, gleichzeitig
durch Aufschmelzlöten
eines Bondierungsmittels 12 wie ein Lötmetall, eine Silberpaste oder
dergleichen angebracht. Hierbei sind die auf dem Gehäusekörperteil 2 gebildeten Verdrahtungsleitungen 93, 94 oder 95 und
die auf der Schaltungsplatine 10 gebildete Verdrahtung 11 (die Schaltungsverdrahtung,
die mit den oben erwähnten Schaltungselementen
a und b verbunden ist) über das
Bondierungsmittel 12 derart miteinander verbunden, so daß der G-Sensor 1 mit
der Vorderseite nach unten auf die Schaltungsplatine 10 gebondet
ist. Folglich wird der G-Sensor 1 durch das Bondierungsmittel 12 elektrisch
und mechanisch mit der Schaltungsplatine 10 verbunden.
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Wenn
die Schaltungsplatine 10 mitsamt dem angebrachten G-Sensor 1 in
einer Ebene parallel zu der Grundplatte einer Fahrzeuginsassenkabine
installiert wird wie bei den oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen,
wird der G-Sensor in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Ausführungsform
senkrecht an der Schaltungsplatine 10 befestigt, wie in 11A dargestellt. Andererseits wird in einem Fall,
bei welchem die mit dem G-Sensor 1 versehene Schaltungsplatine
innerhalb eines Steuerrades installiert ist, erfordert, daß der G-Sensor 1 in einer
horizontalen Richtung an der Schaltungsplatine 10 befestigt
wird. Dieses Beispiel ist jedoch nicht Gegenstand der Erfindung,
worin der G-Sensor 1 horizontal an der Schaltungsplatine 10 befestigt
wird, wodurch der Freiheitsgrad bezüglich der Installierung des
G-Sensors 1 sich vergrößert.
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Aus
dem Grund der zusätzlichen
Freiheitsgrade sind, wie in 11A und 11B dargestellt, die Verdrahtungsleitungen 93 bis 95 an
einer äußeren Umfangsoberfläche des
Gehäusekörperteils 2 gebildet
und elektrisch mit der Verdrahtung 11 an der Schaltungsplatine 10 durch
die Verdrahtungsleitung 93 verbunden. Da die Verdrahtungsleitung 93 auf
einer oberen Oberfläche
gebildet ist (d. h. auf der Grundoberfläche in dem Installationszustand
von 11A) und der unteren Oberfläche des
Gehäusekörperteils 2,
können
in diesem Fall die Verdrahtungsleitung 93 und die Verdrahtung 11 auf
der Schaltungsplatine 10 elektrisch verbunden werden, ob
sie entweder senkrecht oder horizontal an der Schaltungsplatine 10 befestigt
sind, wie jeweils in 11A bzw. 11B dargestellt.
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Des
weiteren ist ein Durchgangsloch innerhalb des Gehäusekörperteils 2 gebildet,
und es ist eine Verdrahtungsleitung 84 gebildet. In anderer
Hinsicht ist die Struktur ähnlich
wie diejenige der ersten Ausführungsform.
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12A bis 12E zeigen
eine in der Erfindung verwendete Struktur des Gehäusekörperteils 2,
wie sie auch in den 11A und 11B offenbart
ist. 12A bis 12E zeigen
jeweils die obere Oberfläche,
die vordere Oberfläche,
die untere Oberfläche,
die Seitenoberfläche
und die Ruckseitenoberfläche
des Gehäusekörperteils 2.
Wie in diesen Figuren dargestellt, sind die Verdrahtungsleitungen 94 und 95 getrennt
von der Verdrahtungsleitung 93 gebildet. Die Verdrahtungsleitungen 93 bis 95 können ohne
Abtrennung gebildet sein, jedoch wird eine Abtrennung dieser Verdrahtungen
unter Berücksichtigung
der Haltbarkeit des Bondierungsmittels 12 bevorzugt.
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Darüber hinaus
können
die Verdrahtungsleitungen 94 und 95 als Ersatz-
bzw. Dummiverdrahtung ohne Beziehung zur Signalübertragung dienen. Die Signalübertragung
erfolgt über
die Verdrahtungsleitung 84.
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Darüber hinaus
ist in Übereinstimmung
mit den oben dargestellten verschiedenen Ausführungsformen die Prozessorschaltung
nicht ausschließlich auf
einer Oberfläche
identisch zu dem Sensorchip 3 innerhalb des Gehäusekörperteils 2 gebildet,
es ist jedoch annehmbar, daß sie
integriert mit dem Sensorchip 3 gebildet ist oder an einer äußeren Umfangsoberfläche des
Gehäusekörperteils 2 vorgesehen
ist. Darüber
hinaus ist es annehmbar, daß Signale
von dem Sensorchip 3 empfangen werden und eine Signalverarbeitung
auf der Seite der Schaltungsplatine 10 durchgeführt wird.
In einem dieser Falle bedeutet das elektrische Signal, welches extern von
dem Gehäusekörperteil 2 ausgegeben
wird, ein elektrisches Signal, das einen Zustand der Verschiebung
eines Sensorchips der vorliegenden Erfindung anzeigt.
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Bei
den oben erwähnten
Ausführungsformen wurde
ein Beschleunigungssensor eines Spannungslehrentyps unter Verwendung
von monokristallinem Silizium beschrieben, es ist jedoch darüber hinaus
ein Beschleunigungssensor eines Dünnschichtkondensatortyps oder
dergleichen unter Verwendung von polykristallinem Silizium ebenso
möglich.
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Des
weiteren wird eine Anwendung der vorliegenden Erfindung einer Vorrichtung
zum Erfassen einer Beschleunigung beschrieben, es ist jedoch ebenso
eine Anwendung in einer anderen Erfassungsvorrichtung möglich, in
welchem ein Gehäuse im
wesentlichen senkrecht an einer Schaltungsplatine befestigt ist
und ein Sensorchip in dem Gehäuse angeordnet
ist, um eine Kraft in einer Richtung parallel zu der Schaltungsplatine
zu erfassen, beispielsweise eine Anwendung in einem Drucksensor
zum Erfassen eines Druckes.
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Vorstehend
ist eine Vorrichtung zum Erfassen einer physikalischen Größe offenbart.
Insbesondere ist eine Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung
offenbart, die einfach hergestellt werden kann und eine kompakte
Struktur besitzt.