專利名稱：傳感器器件以及用于安裝電子元件的陶瓷封裝外殼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安裝電子傳感器的傳感器器件，該電子傳感器能夠根據(jù)傳感部分的物理位移(physical displacement)產(chǎn)生的電信號(hào)來(lái)檢測(cè)碰撞、振動(dòng)、角加速度等。
此外，本發(fā)明涉及一種用于安裝電子元件的陶瓷封裝外殼(ceramicpackage)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一個(gè)目的是提供一種傳感器器件，該傳感器器件能夠確保衰減引起諧振的高頻振動(dòng)以便實(shí)現(xiàn)碰撞和振動(dòng)的精確檢測(cè)。
為了實(shí)現(xiàn)上述和其它相關(guān)目的，本發(fā)明提供第一傳感器器件，包括用于根據(jù)傳感部分的物理位移輸出電信號(hào)的電子傳感器和其中安裝電子傳感器的外殼，其中在至少部分電子傳感器和外殼之間設(shè)置能夠衰減高頻振動(dòng)的振動(dòng)衰減部件。
根據(jù)這種設(shè)置，雖然根據(jù)傳感部分的物理位移而輸出電信號(hào)的電子傳感器具有高頻頻帶(例如，等于或高于1kHz的頻帶)下的諧振點(diǎn)，但是在至少部分電子傳感器和外殼之間設(shè)置的振動(dòng)衰減部件仍然能確保抑制或消除通常引起諧振的高頻振動(dòng)。因此，第一傳感器器件就能夠精確檢測(cè)碰撞、振動(dòng)、角加速度等，而不會(huì)受諧振的負(fù)面影響。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是其中所說(shuō)的振動(dòng)衰減部件是封裝(potting)材料，并且封裝材料包圍電子傳感器。
根據(jù)這種設(shè)置，包圍電子傳感器的封裝材料就確保抑制或消除通常引起諧振的高頻振動(dòng)。而且，當(dāng)用于包圍電子傳感器時(shí)，封裝材料帶來(lái)保持適當(dāng)密閉并去除導(dǎo)致濕氣和浸蝕的效果。例如，封裝材料是硅封裝材料、氨基甲酸乙酯封裝材料等。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是振動(dòng)衰減部件是與電子傳感器集成在一起的板型或片型防振動(dòng)材料或模制(molded)的防振動(dòng)材料，并且電子傳感器通過(guò)防振動(dòng)材料固定到外殼。
根據(jù)這種設(shè)置，電子傳感器通過(guò)與電子傳感器集成在一起的板型或片型防振動(dòng)材料或模制的防振動(dòng)材料固定到外殼。因此，防振動(dòng)材料就確保抑制或消除通常引起諧振的高頻振動(dòng)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是振動(dòng)衰減部件是具有彈性的引線部件，其至少一部分連接到電子傳感器，并且至少它的其它部分固定到外殼，設(shè)置引線部件和電子傳感器以至共同構(gòu)成由引線部件的彈性和電子傳感器的質(zhì)量組成的彈性-質(zhì)量系統(tǒng)、用于衰減高頻振動(dòng)。
根據(jù)這種設(shè)置，電子傳感器連接到彈性引線部件的至少一部分，并且至少該引線部件的其它部分固定到外殼。因此，由引線部件的彈性和電子傳感器的質(zhì)量組成的彈性-質(zhì)量系統(tǒng)就有效地抑制或消除了高頻振動(dòng)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是引線部件與外殼一起模制。
根據(jù)這種設(shè)置，引線部件與外殼一起模制，由此相對(duì)于碰撞和振動(dòng)的檢測(cè)方向精確地設(shè)置了電子傳感器的位置。就可以精確地進(jìn)行碰撞和振動(dòng)的檢測(cè)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是電子傳感器包括作為一個(gè)封裝集成在一起的檢測(cè)部分、通訊部分和電源電路，并且它們直接連接到外殼。
根據(jù)這種設(shè)置，共同構(gòu)成電子傳感器的檢測(cè)部件、通訊部分和電源電路集成為一個(gè)封裝并不用襯底就直接連接到外殼。因此，它能夠簡(jiǎn)化裝配工藝并減少總的部件數(shù)量?？梢詫?shí)現(xiàn)成本的降低。而且，當(dāng)電子傳感器直接連接到外殼時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)的直接傳輸。因此，通過(guò)采用振動(dòng)衰減部件來(lái)抑制或消除高頻振動(dòng)就非常重要。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是電子傳感器安裝在襯底上，并且襯底連接到外殼。
根據(jù)這種設(shè)置，安裝在襯底上的電子傳感器和外殼之間插入的振動(dòng)衰減部件就確保抑制或消除了通常引起諧振的高頻振動(dòng)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是設(shè)定包含硬度和介質(zhì)損耗系數(shù)以及振動(dòng)衰減部件的尺寸和形狀的物理特性，以提高在包含電子傳感器的諧振點(diǎn)中的高頻振動(dòng)的衰減特性。
根據(jù)這種設(shè)置，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇包含硬度和介質(zhì)損耗系數(shù)以及振動(dòng)衰減部件的尺寸和形狀的物理特性，就能夠確保抑制或消除包含電子傳感器的諧振點(diǎn)的高頻振動(dòng)。而且，不用改變外殼的外部尺寸和形狀等，就能夠?qū)⑼鈿さ恼駝?dòng)轉(zhuǎn)換特性改變或調(diào)節(jié)為所需的特性。就能夠統(tǒng)一外殼的外圍形狀。易于外殼的成本降低。無(wú)須安裝設(shè)計(jì)。
此外，本發(fā)明具有一個(gè)目的，提供一種裝備金屬電極的電子元件安裝陶瓷封裝外殼，即使在電子電路等裝配之后，也可以隨后將引線等焊接到金屬電極。
為了實(shí)現(xiàn)上述和其它相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種用于安裝電子元件的電子元件安裝陶瓷封裝外殼，其中在陶瓷封裝外殼的主體上設(shè)置能夠后熔接(post-welding)的金屬電極。
根據(jù)本發(fā)明，陶瓷封裝外殼的主體設(shè)置有后熔接的金屬電極。因此，即使在陶瓷封裝外殼上安裝電路芯片或其它電子元件之后，引線也能夠通后熔接穩(wěn)固地焊接到用于連接其它部件(例如，玻璃環(huán)氧樹(shù)脂襯底、連接器端子(connectorterminal)等)的金屬電極。
此外，根據(jù)裝備電子元件的陶瓷封裝外殼，優(yōu)選金屬電極銅焊到陶瓷封裝外殼的主體。
采用用于將金屬電極焊接到陶瓷封裝外殼的主體的銅焊保證了優(yōu)良的焊接強(qiáng)度，由此就能夠在隨后將引線熔接到金屬電極。
此外，為了滿足最近與車輛碰撞安全相關(guān)的規(guī)則和額定值，內(nèi)置于車輛中的氣囊的速度不斷增加。而且，碰撞檢測(cè)傳感器器件的應(yīng)用不僅用于車輛的前碰撞檢測(cè)還用于車輛的側(cè)碰撞檢測(cè)。因此，增加了每個(gè)車輛的碰撞檢測(cè)傳感器器件數(shù)量。因此，重要的是降低這些傳感器器件的制造成本。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供一種傳感器器件，其能夠確保衰減例如引起諧振的高頻振動(dòng)，并且容易地以低成本進(jìn)行制造。
為了實(shí)現(xiàn)上述和其它相關(guān)目的，本發(fā)明提供第二傳感器器件，其包括用于根據(jù)傳感部分的物理位移而輸出電信號(hào)的電子傳感器和其中安裝電子傳感器的外殼，其中外殼包括通過(guò)初始模制形成的初始模制部分，以至用能夠衰減高頻振動(dòng)的第一樹(shù)脂材料包圍電子傳感器；以及通過(guò)二次模制形成的二次模制部分，以至用比第一樹(shù)脂材料更堅(jiān)硬的第二樹(shù)脂材料包圍初始模制部分。
根據(jù)這種設(shè)置，雖然根據(jù)傳感部分的物理位移而輸出電信號(hào)的電子傳感器具有高頻頻帶(例如，等于或高于1kHz的頻帶)下的諧振點(diǎn)，通過(guò)用能夠衰減高頻振動(dòng)的第一樹(shù)脂材料的初始模制來(lái)形成電子傳感器的包圍體，由此確保衰減通常引起諧振的高頻振動(dòng)。因此，第二傳感器器件就可以精確地檢測(cè)碰撞、振動(dòng)、角加速度等，而不受諧振的負(fù)面影響。而且，通過(guò)用比第一樹(shù)脂材料更加堅(jiān)硬的第二樹(shù)脂材料的二次模制來(lái)形成初始模制部分的包圍體。強(qiáng)度優(yōu)良。即使在位于車輛體的前部處的發(fā)動(dòng)機(jī)室中或在碰撞區(qū)(例如，破壞區(qū))例如位于車輛體的側(cè)面部分的支柱(pillar)中設(shè)置傳感器器件時(shí)，也能夠防止外殼在外部碰撞情況下被損壞。而且，完成初始模制和二次模制的同時(shí)，完成傳感器器件的裝配。換句話說(shuō)，就可以省略常規(guī)所需的用于將電子傳感器安裝到外殼之中的后裝配工藝。就可以減少制造的人工。第二傳感器器件可以由最少數(shù)量的必須元件構(gòu)成。就可以大大降低制造成本。
此外，根據(jù)第二傳感器器件，合適的第一樹(shù)脂材料是液態(tài)硅膠。
根據(jù)這種設(shè)置，通過(guò)用液態(tài)硅膠的初始模制來(lái)包圍電子傳感器，該液態(tài)硅膠是柔軟的樹(shù)脂材料。因此，就能夠確保衰減高頻振動(dòng)。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述或其它相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種第三傳感器器件，包括用于根據(jù)傳感部分的物理位移而輸出電信號(hào)的電子傳感器和其中安裝電子傳感器的外殼，其中外殼由含有能夠衰減高頻振動(dòng)的振動(dòng)衰減材料的樹(shù)脂材料制造。
根據(jù)這種設(shè)置，雖然根據(jù)傳感部分的物理位移而輸出電信號(hào)的電子傳感器具有高頻頻帶(例如，等于或高于1kHz的頻帶)下的諧振點(diǎn)，由含有振動(dòng)衰減材料的樹(shù)脂材料制造的外殼能夠確保衰減通常引起諧振的高頻振動(dòng)。因此，傳感器器件能夠精確地檢測(cè)碰撞、振動(dòng)、角加速度等，而不受諧振的負(fù)面影響。
此外，根據(jù)第三傳感器器件，優(yōu)選電子傳感器與含有振動(dòng)衰減材料的樹(shù)脂材料整體模制。
因此，采用含有振動(dòng)衰減材料的樹(shù)脂材料用于整體模制電子傳感器就帶來(lái)確保衰減通常引起諧振的高頻振動(dòng)的效果。而且，完成電子傳感器的整體模制的同時(shí)，完成傳感器器件的裝配。換句話說(shuō)，就可以省略常規(guī)所需的用于將電子傳感器安裝到外殼之中的后裝配工藝。就可以減少制造的人工。傳感器器件可以由最少數(shù)量的必須元件構(gòu)成。就可以大大降低制造成本。
此外，根據(jù)第三傳感器器件，合適的振動(dòng)衰減材料是熱塑彈性體。
因此，由優(yōu)良彈性的熱塑彈性體的樹(shù)脂材料制造的外殼能夠確保衰減通常引起諧振的高頻振動(dòng)。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述或其它相關(guān)目的，本發(fā)明提供第四傳感器器件，包括用于根據(jù)傳感部分的物理位移而輸出電信號(hào)的電子傳感器和其中安裝電子傳感器的外殼，其中動(dòng)態(tài)阻尼器(dynamic damper)連接到電子傳感器，并且將動(dòng)態(tài)阻尼器調(diào)諧到傳感部分的諧振點(diǎn)。
根據(jù)這種設(shè)置，雖然根據(jù)傳感部分的物理位移而輸出電信號(hào)的電子傳感器具有高頻頻帶(例如，等于或高于1kHz的頻帶)下的諧振點(diǎn)，并且調(diào)諧到傳感部分的諧振點(diǎn)并連接到電子傳感器的動(dòng)態(tài)阻尼器能夠確保衰減通常引起諧振的高頻振動(dòng)。因此，傳感器器件能夠精確地檢測(cè)碰撞、振動(dòng)、角加速度等，而不受諧振的負(fù)面影響。
此外，根據(jù)第四傳感器器件，優(yōu)選動(dòng)態(tài)阻尼器由板型或片型彈性部件制造。
因此，通過(guò)采用簡(jiǎn)單設(shè)置，以致將板型或片型彈性部件連接到電子傳感器，就能夠確保衰減通常引起諧振的高頻振動(dòng)。


從閱讀以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的碰撞檢測(cè)傳感器器件的示意設(shè)置的側(cè)視圖；圖2是示出G傳感器的G檢測(cè)輸出特性的一個(gè)實(shí)例圖表；圖3是示出在每一個(gè)G傳感器和外殼中的振動(dòng)傳輸性和振動(dòng)頻率之間的關(guān)系的圖表；圖4是示出從碰撞G振動(dòng)的輸入開(kāi)始到傳感器信號(hào)的輸出而結(jié)束的順序流程圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，在用封裝材料密封之前和之后外殼的振動(dòng)傳輸特性的差異的變化圖；圖6A是示出碰撞G的輸入波形的一個(gè)實(shí)例圖表；圖6B是示出衰減高頻振動(dòng)影響下的振動(dòng)波形的一個(gè)實(shí)例圖表；圖6C是示出輸入到G傳感器的振動(dòng)波形的一個(gè)實(shí)例圖表；圖6D是示出在振動(dòng)傳輸異常情況下的比較傳感器器件中傳輸?shù)紾傳感器的振動(dòng)波形的一個(gè)實(shí)例圖表；
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的碰撞檢測(cè)傳感器器件的示意設(shè)置的側(cè)視圖；圖8是解釋根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的由G傳感器和防振動(dòng)材料組成的模型的圖；圖9A是示出隨防振動(dòng)材料的硬度變化而改變的外殼的諧振點(diǎn)的圖表；圖9B是示出隨防振動(dòng)材料的介質(zhì)損耗因數(shù)變化而改變的外殼的諧振峰值的圖表；圖9C是示出隨防振動(dòng)材料的厚度增加而改變的諧振點(diǎn)的圖表；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的根據(jù)防振動(dòng)材料的出現(xiàn)而改變的外殼的振動(dòng)傳輸特性的圖表；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的改進(jìn)碰撞檢測(cè)傳感器器件的示意設(shè)置的側(cè)視圖；圖12A是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的碰撞檢測(cè)傳感器器件的示意設(shè)置的側(cè)視圖；圖12B是示出沿圖12A的線A-A截取的根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的傳感器器件的剖面圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的由引線(lead)和G傳感器組成的彈性-質(zhì)量系統(tǒng)的模型圖；圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的由引線和G傳感器組成的彈性-質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)傳輸特性的一個(gè)實(shí)例的圖表；圖15A是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的改進(jìn)碰撞檢測(cè)傳感器器件的示意設(shè)置的側(cè)視圖；圖15B是沿圖15A的線B-B截取的該傳感器器件的剖面圖；圖16A是示出比較碰撞檢測(cè)傳感器器件的側(cè)視圖；圖16B是沿圖16A的線C-C截取的比較傳感器器件的剖面圖；圖16C主要示出比較傳感器器件的P面板上開(kāi)口的連接器端子內(nèi)置孔的放大圖；圖17是示出另一個(gè)比較碰撞檢測(cè)傳感器器件的示意設(shè)置的側(cè)視圖；圖18是示出再一個(gè)比較碰撞檢測(cè)傳感器器件的示意設(shè)置的側(cè)視圖；圖19A和圖19B是相對(duì)于根據(jù)比較碰撞檢測(cè)傳感器器件的G傳感器的設(shè)置，圖19A解釋在水平方向上出現(xiàn)的角誤差的平面圖，以及圖19B是解釋在上下方向上出現(xiàn)的角誤差的側(cè)視圖；圖20是示出G傳感器在設(shè)置中具有角誤差的情況下輸入碰撞振動(dòng)和實(shí)際檢測(cè)的碰撞振動(dòng)之間的關(guān)系圖；圖21A是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電子元件安裝陶瓷封裝外殼的設(shè)置的平面圖；圖21B是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的陶瓷封裝外殼的側(cè)視圖；圖21C是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的陶瓷封裝外殼的底視圖；圖21D是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的金屬電極的改進(jìn)位置的側(cè)視圖；圖22A是示出采用根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的使用陶瓷封裝外殼的電路器件設(shè)置的平面圖；圖22B是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電路器件的側(cè)視圖；圖22C是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電路器件的底視圖；圖22D是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的金屬電極的改進(jìn)位置的側(cè)視圖；圖23是解釋根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的通過(guò)電阻焊接將引線連接到金屬電極的步驟圖；圖24是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的一個(gè)實(shí)例的G傳感器器件的示意設(shè)置側(cè)視圖；圖25A和25B是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)例的G傳感器器件的示意設(shè)置側(cè)視圖，其中圖25A是用于電路器件的水平安裝，并且圖25B是用于電路器件的垂直安裝；圖26是示出比較陶瓷封裝外殼的設(shè)置的側(cè)視圖；圖27是示出作為一個(gè)實(shí)例的采用比較陶瓷封裝外殼的電路器件的設(shè)置的側(cè)視圖；圖28是示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的碰撞檢測(cè)傳感器器件的示意設(shè)置側(cè)視圖；圖29是示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的取決于初始模制部分出現(xiàn)而變化的外殼的振動(dòng)傳輸特性的變化圖；圖30是示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的碰撞檢測(cè)傳感器器件的示意設(shè)置的側(cè)視圖；
圖31是示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的模制基于振動(dòng)衰減材料出現(xiàn)而變化的外殼的振動(dòng)傳輸特性的變化圖；圖32是示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的碰撞檢測(cè)傳感器器件的示意設(shè)置的側(cè)視圖；圖33是示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的根據(jù)動(dòng)態(tài)阻尼器出現(xiàn)的而變化的外殼的振動(dòng)傳輸特性的變化圖；圖34是解釋由根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的G傳感器和動(dòng)態(tài)阻尼器組成的模型圖。
具體實(shí)施例方式
比較裝置(I)在解釋本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之前，為了比較將在此后解釋各個(gè)實(shí)施例。
通常在車輛的前部安裝用于檢測(cè)碰撞或振動(dòng)的碰撞檢測(cè)傳感器器件，以便使用檢測(cè)的信號(hào)，用于在車輛碰撞的情況下使氣囊充氣或膨脹。例如，圖16A-16C和17就分別示出了用于碰撞檢測(cè)傳感器器件的固定結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖16A-16C中所示的碰撞檢測(cè)傳感器器件101，G傳感器102安裝在P面板(plate)(例如，玻璃環(huán)氧樹(shù)脂基板)109上。P面板109位于樹(shù)脂制造的外殼103的G傳感器室103a之內(nèi)，并且釘牢到固定于外殼103并通過(guò)焊料焊接的連接器端子104。根據(jù)圖17中所示的碰撞檢測(cè)傳感器器件201，P面板109通過(guò)熱嵌入(thermalcaulking)固定到外殼103。根據(jù)圖18中所示的碰撞檢測(cè)傳感器器件301，P面板109利用螺釘固定到外殼103。設(shè)置G傳感器102，以便根據(jù)傳感部分(未示出)的物理位移例如變形或移位產(chǎn)生的電信號(hào)來(lái)檢測(cè)碰撞或振動(dòng)。因此，這種結(jié)構(gòu)必然具有諧振發(fā)生時(shí)的特定頻率(即，諧振點(diǎn))。
由于P面板109的功能，碰撞檢測(cè)傳感器器件101或201的上述結(jié)構(gòu)具有將通常產(chǎn)生諧振的高頻振動(dòng)衰減為一定程度的能力。然而，獲得的衰減效果根據(jù)P面板109的材料、尺寸和硬度而變化，還根據(jù)含有G傳感器102的自身重量以及P面板109的的固定方法和P面板109相對(duì)于外殼103的固定位置而變化。在實(shí)際的P面板109的生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，基本上根據(jù)電路比例來(lái)確定它的材料、尺寸、硬度和包括G傳感器102的重量。根據(jù)P面板109的尺寸來(lái)確定P面板109的固定方法和P面板109相對(duì)于外殼103的固定位置。換句話說(shuō)，不能總是利用上述結(jié)構(gòu)來(lái)確保衰減高頻振動(dòng)的效果。
此外，假定在P面板109上安裝的G傳感器102的傳感部分(未示出)的諧振點(diǎn)與外殼103的諧振點(diǎn)一致。在此情況下，當(dāng)輸入的高頻振動(dòng)包括諧振點(diǎn)時(shí)，G傳感器102的諧振就會(huì)與外殼103的諧振重疊。G傳感器102將產(chǎn)生比輸入G相當(dāng)大的檢測(cè)值。因此，將不可能實(shí)行精確的碰撞判定。
此外，例如，根據(jù)圖16A-16C中所示的碰撞檢測(cè)傳感器器件101，在將連接器端子104插入到外殼103的工藝中，將導(dǎo)致對(duì)應(yīng)于模具(dies)精度的位置誤差。而且，為了確?？砂惭b性，在P面板109的接合孔和連接器端子104之間通常承擔(dān)重要作用。因此，在P面板109與連接器端子104(參照?qǐng)D16B和圖16C)的安裝工藝中，將導(dǎo)致對(duì)應(yīng)于這種作用的位置誤差。例如，這種位置誤差就相對(duì)于車輛安裝孔產(chǎn)生了檢測(cè)碰撞振動(dòng)方向上的角度誤差θ。圖19A示出了一種情況，其中在水平方向上產(chǎn)生了角度誤差θ。圖19B示出了一種情況，其中在上-和-下方向上產(chǎn)生了角度誤差θ?，F(xiàn)在假設(shè)，G1表示進(jìn)入到碰撞檢測(cè)傳感器器件101的碰撞振動(dòng)的幅度，并且G2表示由G傳感器102實(shí)際檢測(cè)的碰撞振動(dòng)的幅度。當(dāng)G傳感器102面向相對(duì)于碰撞檢測(cè)方向的角度θ時(shí)，G傳感器102實(shí)際檢測(cè)的碰撞振動(dòng)的幅度由等式表示為G2＝G1×Cosθ(參照?qǐng)D20)。從此等式中很明顯，碰撞檢測(cè)裝置101的碰撞檢測(cè)能力隨G傳感器102的角度誤差θ的增加而下降。
第一實(shí)施例此后，將參照附圖解釋使用本發(fā)明的傳感器器件的碰撞檢測(cè)傳感器器件的優(yōu)選實(shí)施例。
首先，將參照?qǐng)D1解釋根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的碰撞檢測(cè)傳感器器件(此后，稱為傳感器器件)1。傳感器器件1主要由G傳感器2和外殼3組成，并安裝在車輛主體等的前部，以檢測(cè)碰撞并將碰撞檢測(cè)信號(hào)輸出到氣囊控制裝置。
雖然未示出，G傳感器2包括傳感部分(即，檢測(cè)部分)，并且當(dāng)輸入加速度(此后，簡(jiǎn)單地稱為“G”)時(shí)，設(shè)置G傳感器2以便產(chǎn)生表示傳感部分的物理位移(移位，變形等)的電信號(hào)。盡管期望的是G傳感器2能檢測(cè)輸入G的整個(gè)范圍，但如圖2中所示，G傳感器2實(shí)際檢測(cè)范圍限定為預(yù)定動(dòng)態(tài)范圍(即，可檢測(cè)的輸入G的范圍)。當(dāng)提供超過(guò)該動(dòng)態(tài)范圍的輸入加速度時(shí)，G傳感器2就不能精確地檢測(cè)該加速度。而且，G傳感器2具有根據(jù)它的結(jié)構(gòu)特征決定的固有諧振點(diǎn)(其還稱為諧振頻率)。因此，當(dāng)輸入加速度包括對(duì)應(yīng)于G傳感器2的諧振點(diǎn)的頻率成分時(shí)，G傳感器2的檢測(cè)部分就會(huì)產(chǎn)生超過(guò)G傳感器2的動(dòng)態(tài)范圍的較大移動(dòng)。此時(shí)，G傳感器2就不能進(jìn)行精確檢測(cè)。例如，G傳感器2為梳-齒(comb-teeth)型G傳感器，設(shè)置G傳感器2以便根據(jù)傳感部分的位移量來(lái)檢測(cè)加速度。而且，本實(shí)施例的G傳感器2包括集成為一個(gè)封的檢測(cè)部分，通訊部分和電源電路。
外殼3是樹(shù)脂模制產(chǎn)品，其中安裝G傳感器2。例如，外殼3由PBT(聚丁烯三鄰苯二甲酸酯(polybutylene terphthalate))樹(shù)脂、尼龍樹(shù)脂等制造。外殼3具有G傳感器室3a，其朝向外殼3的下表面?zhèn)乳_(kāi)口。在外殼3中嵌入連接器端子4和圓柱金屬襯套(bush)6。G傳感器2通過(guò)連接器端子4電連接到外側(cè)。螺栓插入金屬襯套6中以便將外殼3固定到車輛主體。在G傳感器室3a之中暴露部分連接器端子4。G傳感器2位于G傳感器室3a中并通過(guò)用于提供電連接的焊接等固定到連接器端子4。
連接器端子4通過(guò)導(dǎo)體(未示出)電連接到氣囊控制裝置(未示出)，以致G傳感器2的輸出信號(hào)提供到氣囊控制裝置。氣囊控制裝置根據(jù)G傳感器2的輸出信號(hào)來(lái)控制氣囊(未示出)的膨脹。
此外，外殼3的G傳感器室3a的內(nèi)部空間用封裝(potting)材料5密封。更具體地，位于G傳感器室3a之內(nèi)并通過(guò)焊接連接到連接器端子4的G傳感器2被封裝材料5包圍。介于G傳感器2和形成G傳感器室3a的外殼3的內(nèi)壁之間的空間用封裝材料5填充。例如，封裝材料5是硅封裝材料、氨基甲酸乙酯封裝材料等。
傳感器器件1通過(guò)緊固螺栓來(lái)固定到車輛主體，該螺栓被插入到嵌入在外殼3中的金屬襯套6。
接著，將參照附圖解釋具有上述設(shè)置的傳感器器件1中的用于檢測(cè)碰撞的各個(gè)部分功能。
在車輛碰撞等情況下，進(jìn)入傳感器器件1的振動(dòng)包括各種頻率成分的范圍。頻率成分粗分為兩組如圖3中所示，即，對(duì)于車輛碰撞判定所必須(主要處于低頻頻帶，例如頻率成分小于1kHz)的頻率成分組，以及對(duì)于碰撞判定(主要處于高頻頻帶，例如頻率成分等于或高于1kHz)并不必須的頻率成分組。而且，G傳感器2(更具體地，傳感部分)具有屬于高頻頻帶的諧振點(diǎn)。外殼3具有諧振點(diǎn)，該諧振點(diǎn)設(shè)置為不同于G傳感器2的諧振點(diǎn)的頻率水平(根據(jù)圖3中所示的實(shí)施例，外殼3的諧振點(diǎn)小于G傳感器2的諧振點(diǎn))。用于碰撞判定的頻帶絕對(duì)要求在外殼的振動(dòng)傳輸中不存在諧振/衰減。另一方面，在G傳感器開(kāi)始諧振的頻率水平或超過(guò)該頻率水平下，絕對(duì)要求進(jìn)入G傳感器2中的加速度是充分衰減的，以至不會(huì)在低頻率一側(cè)對(duì)G傳感器2的檢測(cè)產(chǎn)生負(fù)面影響。而且，當(dāng)外殼的諧振點(diǎn)設(shè)置為低于G傳感器的諧振點(diǎn)時(shí)，即使在更加接近外殼的諧振點(diǎn)的頻帶下外殼產(chǎn)生諧振，也沒(méi)有問(wèn)題。
接著，將參照?qǐng)D4至6A-6D解釋從輸入碰撞G振動(dòng)開(kāi)始和由傳感器信號(hào)輸出而結(jié)束的順次流程。如圖6A中所示，碰撞G振動(dòng)包括其上添加或疊加的低頻振動(dòng)(由粗線表示)和高頻振動(dòng)(由細(xì)線表示)。如圖5中所示，當(dāng)傳感器器件1接收通過(guò)車輛主體傳送的振動(dòng)時(shí)，密封G傳感器室3a的封裝材料5就有效地衰減了包含G傳感器2的諧振點(diǎn)的高頻振動(dòng)。因此，如圖6B中所示，傳輸?shù)紾傳感器2的振動(dòng)基本上只限制為用于碰撞判定所必須的低頻振動(dòng)。如圖6C中所示，傳輸?shù)紾傳感器2的低頻振動(dòng)處于動(dòng)態(tài)范圍之中。因此，G傳感器2就可以產(chǎn)生正確的G檢測(cè)信號(hào)。因此，氣囊控制裝置就能夠根據(jù)正確的G檢測(cè)信號(hào)來(lái)精確判斷碰撞條件并能夠適當(dāng)?shù)乜刂茪饽业呐蛎洝?br> 為了比較，圖6D示出了在比較傳感器器件中產(chǎn)生的不適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)傳輸。從圖6D可以明顯看出，高頻振動(dòng)引起G傳感器諧振并由此放大特定頻率的振動(dòng)。因此，傳輸?shù)紾傳感器的振動(dòng)就超過(guò)動(dòng)態(tài)范圍，由此G傳感器就不能產(chǎn)生正確的G檢測(cè)信號(hào)。
本實(shí)施例使用固定結(jié)構(gòu)而不采用P面板(例如，玻璃環(huán)氧樹(shù)脂基板)，用于將傳感器2固定到外殼3。根據(jù)這種固定結(jié)構(gòu)，與采用在G傳感器和外殼之間插入的P面板(即，圖12A-12B和13中所示的結(jié)構(gòu))的其它固定結(jié)構(gòu)相比，從外殼到G傳感器的振動(dòng)傳輸就變得更加直接或即時(shí)。在此方面，上述密封或包圍G傳感器2的封裝材料5就在衰減高頻振動(dòng)中承擔(dān)非常重要的作用。
此外，根據(jù)本實(shí)施例，用作包圍G傳感器2的封裝材料帶來(lái)維持適當(dāng)?shù)臍饷苄圆⑷コ龑?dǎo)致濕氣和浸蝕的效果。
第二實(shí)施例接著，將參照?qǐng)D7-10解釋根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的碰撞檢測(cè)傳感器器件51。與第一實(shí)施例相同的部分或元件用相同的參考數(shù)字來(lái)表示并且在以下將不再進(jìn)行解釋。
根據(jù)上述第一實(shí)施例，外殼3的傳感器室3a用封裝材料5密封，實(shí)現(xiàn)了用于抑制或消除高頻振動(dòng)的衰減結(jié)構(gòu)。第二實(shí)施例使用一種衰減結(jié)構(gòu)，其采用防振動(dòng)材料55，防振動(dòng)材料55構(gòu)成為板型或片型或與G傳感器2模制一起，以便將G傳感器2固定到外殼3，由此抑制或消除高頻振動(dòng)，而不采用封裝材料5。
就是說(shuō)，如圖7中所示，外殼3具有傳感器室3a，其朝向外殼3的下表面一側(cè)開(kāi)口。在它的一個(gè)表面上將板型或片型防振動(dòng)材料55連接并固定(bondedand fixed)到傳感器室3a的內(nèi)壁表面。將G傳感器2連接并固定到防振動(dòng)材料55的相對(duì)表面(例如，根據(jù)圖7中所示的實(shí)施例的下表面)。(可選擇地，將與G傳感器2一起模制的防振動(dòng)材料55連接并固定到外殼3)。防振動(dòng)材料55是能夠衰減高頻振動(dòng)的彈性材料，并且例如由硅膠等制造。連接器端子4和G傳感器2通過(guò)引線結(jié)合57連接，提供電連接。此外，傳感器室3a的開(kāi)口用樹(shù)脂材料制造的面板蓋58封閉。
根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)防振動(dòng)材料55將G傳感器2固定到外殼3。使用這種結(jié)構(gòu)帶來(lái)與上述第一實(shí)施例相同的確保衰減高頻振動(dòng)的效果(參照?qǐng)D4至6A-6D)。
此外，根據(jù)本實(shí)施例，如圖8中所示，有可能假設(shè)一種模型，該模型是由G傳感器的質(zhì)量M、防振動(dòng)材料的彈性系數(shù)K和防振動(dòng)材料的衰減因子C組成的模型。通過(guò)適當(dāng)?shù)馗淖兎勒駝?dòng)材料55的物理特性就可以改變防振動(dòng)材料的彈性系數(shù)和衰減因子，該物理特性包括硬度、介質(zhì)損耗系數(shù)(Tanδ)等以及包括厚度或形狀的尺寸。通過(guò)這種調(diào)整，就能夠?qū)⑼鈿さ闹C振點(diǎn)(即，諧振頻率)或諧振峰值設(shè)置為所需范圍的最佳值。例如，如圖9A中所示，通過(guò)改變防振動(dòng)材料55的硬度，就能夠偏移諧振點(diǎn)。更具體地，諧振點(diǎn)隨防振動(dòng)材料55的硬度增加而變得更高(根據(jù)圖9A，諧振點(diǎn)向右偏移)，并且諧振點(diǎn)隨硬度降低而變得更低(根據(jù)圖9A，諧振點(diǎn)向左偏移)。而且，如圖9B中所示，諧振峰值隨防振動(dòng)材料55的介質(zhì)損耗系數(shù)(Tanδ)增加而降低。而且，如圖9C中所示，當(dāng)改變防振動(dòng)材料55的厚度時(shí)，諧振點(diǎn)偏移。因此，根據(jù)本實(shí)施例，如圖10中所示，就能夠使外殼3的G傳輸特性最佳化，以至獲得所需的特性，而不用改變外殼3的外部尺寸和形狀。就是說(shuō)，可以將包括防振動(dòng)材料55的外殼3的諧振點(diǎn)改變?yōu)榈陀贕傳感器2的諧振點(diǎn)的頻率，并且可以降低諧振峰值。因此，就能夠使外殼的外部形狀一致。易于降低外殼的成本。就不需要安裝設(shè)計(jì)。
接著，將參照?qǐng)D11解釋第二實(shí)施例的改進(jìn)實(shí)施例。根據(jù)上述第二實(shí)施例，G傳感器2包括集成為一個(gè)封裝的檢測(cè)部分、通訊部分和電源電路。G傳感器2直接連接并固定到防振動(dòng)材料55。然而，本改進(jìn)實(shí)施例的傳感器器件61包括安裝在P面板(例如，玻璃環(huán)氧樹(shù)脂基板)69上的G傳感器2。根據(jù)這種傳感器器件61的結(jié)構(gòu)，在它的一個(gè)表面處將防振動(dòng)材料55連接并固定到外殼3的G傳感器室3a的內(nèi)壁表面。將安裝G傳感器2的P面板69連接并固定到防振動(dòng)材料55的相對(duì)表面。因此，這種改進(jìn)實(shí)施例帶來(lái)類似于上述第二實(shí)施例的效果。
第三實(shí)施例接著，將參照?qǐng)D12A-12B至14解釋根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的碰撞檢測(cè)傳感器器件71。與上述各個(gè)實(shí)施例相同的部分和元件表示為相同的參考數(shù)字并在以下不再進(jìn)行解釋。
根據(jù)上述第二實(shí)施例，G傳感器2通過(guò)防振動(dòng)材料55固定到外殼3，防振動(dòng)材料55構(gòu)成為面板或薄片或與G傳感器2一起模制，以便提供一種能夠衰減高頻振動(dòng)的結(jié)構(gòu)。代替采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例使用能夠衰減高頻振動(dòng)的彈性-質(zhì)量系統(tǒng)。如圖12A-12B中所示，彈性-質(zhì)量系統(tǒng)包括多個(gè)彈性引線75，每個(gè)彈性引線75具有連接到G傳感器2的一個(gè)端子和固定到外殼3的另一個(gè)端子。這些引線75的彈性和G傳感器2的質(zhì)量共同構(gòu)成彈性-質(zhì)量系統(tǒng)。每個(gè)引線75作為本發(fā)明的引線部件。
更具體地，如圖12A-12B中所示，在碰撞檢測(cè)傳感器器件71中，G傳感器2通過(guò)在它的尾部設(shè)置的兩個(gè)引線75(即，圖12A-12B中所示的G傳感器2的左側(cè))和在它的前部設(shè)置的一個(gè)引線75(即，圖12A-12B中所示的G傳感器2的右側(cè))連接到外殼3。每個(gè)引線75都是彈性部件，其由金屬材料制造并具有基本上在其長(zhǎng)度方向上的中心處形成的彎曲部分。每個(gè)引線75具有通過(guò)銅焊或焊接鍵合(bonded)到G傳感器2的一個(gè)端子。而且，每個(gè)引線75具有與外殼3通過(guò)模制(插入模制)而一體形成的另一個(gè)端子。因此，引線75分別固定到外殼3。而且，每個(gè)尾部引線75的另一個(gè)端子焊接到連接器端子4，以便提供電連接。因此，易于在模制模具中定位G傳感器2。就實(shí)現(xiàn)了非常精確的定位。而且，外殼3具有分別由蓋76封閉的上部開(kāi)口和下部開(kāi)口，以便維持外殼3內(nèi)插模制的連接器端子4、引線75和G傳感器2的合適的氣密性，每個(gè)蓋76通過(guò)密封、激光焊接等固定到外殼3。
引線75和G傳感器2共同構(gòu)成圖13中所示的具有特征頻率的彈性-質(zhì)量系統(tǒng)。就是說(shuō)，在彈性-質(zhì)量系統(tǒng)中，引線75具有彈性的作用，G傳感器2具有質(zhì)量的作用。這種彈性-質(zhì)量(spring-mass)系統(tǒng)的特征頻率fn定義為以下等式5，等式5從以下等式1-4中導(dǎo)出。在等式5中，“1”表示簡(jiǎn)單維持在它的兩個(gè)端部的波束長(zhǎng)度，“m”表示波束中心處提供的重量的質(zhì)量，以及EI表示波束的彎曲剛度(E彈性模量，I幾何慣量)。
更具體地，以下等式1展示了波束中點(diǎn)處的偏差δ。
δ=Pl348EI···(1)]]>在以下的等式2中修正等式1以獲得波束的彈性系數(shù)。
k=Pδ=48EIl3···(2)]]>此外，當(dāng)“x”表示波束中心處的彎曲位移時(shí)，以下等式3成立。
mx··+kx=0···(3)]]>因此，通過(guò)將等式2插入到等式3中，獲得以下等式4。
x··+48EIml3x=0···(4)]]>因此，特征頻率fn就可以表示為以下等式5。
fn=ωn2π=12π48EIml3···(5)]]>當(dāng)彈性-質(zhì)量系統(tǒng)的特征頻率fn表示為上述等式5時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，可以通過(guò)改變彎曲硬度或通過(guò)改變G傳感器2的質(zhì)量“M”來(lái)控制特征頻率fn?？紤]降低彎曲硬度EI的方法，這將是有效的采用具有更小彈性模量的材料用于各個(gè)引線75；減少各個(gè)引線75的幾何慣量(例如，改變剖面形狀)；以及對(duì)各個(gè)引線75設(shè)置適合的彎曲部分。
圖14示出了由引線75和G傳感器2組成的彈性-質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)傳輸特性。當(dāng)彈性-質(zhì)量系統(tǒng)具有特征頻率fn時(shí)，在頻率fn×√2下，振動(dòng)傳輸系數(shù)總是變成1。當(dāng)頻率超過(guò)fn×√2時(shí)，開(kāi)始衰減。因此，假設(shè)在頻率fx下需要振動(dòng)衰減，那么就只需要調(diào)節(jié)彈性-質(zhì)量系統(tǒng)的特征頻率fn，以滿足圖14的圖表中所示的關(guān)系(在頻率fx下振動(dòng)傳輸系數(shù)變得小于1)。
此外，通過(guò)改變彈性-質(zhì)量系統(tǒng)中的振動(dòng)的Q值，就能夠改變震動(dòng)衰減量。在圖14所示的圖表中，實(shí)線展示了彈性-質(zhì)量系統(tǒng)的Q值相對(duì)高的情況，虛線展示了彈性-質(zhì)量系統(tǒng)的Q值相對(duì)低的情況。例如，圖15A和15B示出了改進(jìn)的根據(jù)第三實(shí)施例的碰撞檢測(cè)傳感器器件71`。根據(jù)該改進(jìn)的傳感器器件71`，封裝材料5填充外殼3的內(nèi)部空間以改變Q值，該外殼3中放置G傳感器2。圖15A是示出從側(cè)面觀看的碰撞檢測(cè)傳感器器件71`的設(shè)置的示意圖。圖15B是沿圖15A中的線B-B截取的傳感器器件71`的剖面圖。
本發(fā)明不限于上述第一至第三實(shí)施例，并且可以不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)進(jìn)行各種修改。
例如，用于衰減高頻振動(dòng)的結(jié)構(gòu)不限于在第一至第三實(shí)施例中的每個(gè)實(shí)施例中公開(kāi)的結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明的衰減結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)包括用于衰減高頻振動(dòng)的在G傳感器的至少一部分和外殼之間插入的振動(dòng)衰減部件。
此外，根據(jù)本發(fā)明上述的第一至第三實(shí)施例中的每個(gè)實(shí)施例，碰撞檢測(cè)傳感器器件用于檢測(cè)加速度或振動(dòng)。然而，本實(shí)施例的傳感器器件可以應(yīng)用于例如用于檢測(cè)角加速度的轉(zhuǎn)滾(rollover)傳感器、滾速(roll rate)傳感器、偏轉(zhuǎn)速度(yaw rate)傳感器等。簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明應(yīng)用于包括根據(jù)傳感部分和安裝該電子傳感器的外殼的物理位移而輸出電信號(hào)的電子傳感器的傳感器器件。
此外，根據(jù)上述第二實(shí)施例的改進(jìn)實(shí)施例，G傳感器2安裝在P面板(例如，玻璃環(huán)氧樹(shù)脂基板)69上。然而，也可以將G傳感器2安裝在陶瓷基板上。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的傳感器器件，電子傳感器根據(jù)傳感部分的物理位移產(chǎn)生電信號(hào)。在電子傳感器的至少一部分和外殼之間插入的振動(dòng)衰減部件能夠確保衰減通常引起諧振的高頻振動(dòng)。因此，傳感器器件就能夠精確檢測(cè)碰撞、振動(dòng)、角加速度等，而不受諧振的負(fù)面影響。
比較裝置(II)通常，汽車裝配有用于各種控制的電子器件，其中G傳感器或其它電子元件通常裝備在由陶瓷部件等制造的封裝中。例如，圖26示出了比較的安裝有陶瓷封裝外殼(此后，稱為陶瓷封裝外殼)601的電子元件，其包括陶瓷封裝外殼主體(此后，稱為主體)602、通孔603、內(nèi)部電路604、金屬電極605和金屬環(huán)606。主體602是具有上表面開(kāi)口的盒形部件并由陶瓷材料(例如，氧化鋁)制造。由金屬材料制造的每個(gè)通孔603作為一個(gè)部件，用于提供盒形主體602的內(nèi)側(cè)(即，底表面?zhèn)?和外側(cè)(即，下表面?zhèn)?之間的電連接。每個(gè)內(nèi)部電路604印制在主體602的內(nèi)表面上，主體602包含相應(yīng)通孔603的暴露部分。每個(gè)金屬電極605通過(guò)印刷或表面處理形成在包含相應(yīng)通孔603的暴露部分的主體602的下表面?zhèn)取＝饘侪h(huán)606是具有對(duì)應(yīng)于主體602的上開(kāi)口的孔的支架部件，并通過(guò)銅焊固定在主體602的上表面部分。根據(jù)具有采用上述陶瓷封裝外殼601的設(shè)置的電路器件610，例如，如圖27中所示，電路芯片611利用粘接材料粘接在主體602的底表面上。電路芯片611利用引線結(jié)合612連接到每個(gè)內(nèi)部電路604。在沿著主體602的開(kāi)口延伸的金屬環(huán)606上熔接(welded)平坦的金屬蓋613。結(jié)果，在盒形主體602中氣密地容納電路芯片611。同時(shí)，每個(gè)引線614通過(guò)銅焊或通過(guò)焊接(soldering)連接到金屬電極605，用于提供金屬電極605和其它部件(例如，P面板，連接器端子等)之間的電連接。然而，根據(jù)上述傳統(tǒng)的電子元件安裝陶瓷封裝外殼601，需要在較高溫度(例如，500-800℃)下進(jìn)行用于將每個(gè)引線614鍵合(bonded)到金屬電極605的銅焊操作。因此，必須在陶瓷封裝外殼主體602上用粘接材料安裝電路芯片611之前進(jìn)行引線614的鍵合(bonding)，粘接材料具有大約300℃的耐熱溫度。這將大大減少用于制造陶瓷封裝外殼的單元數(shù)量，由此將增加成本。而且，在陶瓷封裝外殼601上用已經(jīng)鍵合(bonded)的引線614安裝電路芯片611就將需要安裝設(shè)備，將電路芯片611適合柔性地裝配到各種引線。換句話說(shuō)，這種設(shè)備必須根據(jù)特殊順序制造，由此將使構(gòu)造成本昂貴。同樣將增加裝配人工成本。由此，將增加制造成本。另一方面，在采用焊接操作以鍵合(bond)引線614的情況下，如果電路器件610整個(gè)為樹(shù)脂模制，則存在可能樹(shù)脂模制壓力或樹(shù)脂模制熱會(huì)損壞焊接引線614和金屬電極605的鍵合(bonding)部分。將降低鍵合(bonding)強(qiáng)度的可靠性。更具體地，樹(shù)脂模制溫度為260℃水平，而且焊料熔融溫度為220℃-250℃的低溫范圍。因此，樹(shù)脂模制熱就熔化形成鍵合(bonding)部分的焊料，并且形成焊接部分的焊料將進(jìn)一步遭受樹(shù)脂模制壓力的影響。
第四實(shí)施例此后，將參照附圖解釋根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電子元件安裝陶瓷封裝外殼。
如圖21A-21D中所示，本發(fā)明的電子元件安裝陶瓷封裝外殼(此后，稱為“陶瓷封裝外殼”)501包括陶瓷封裝外殼主體(此后，稱為“主體”)502、通孔503、內(nèi)部電路504、金屬電極505和金屬環(huán)506。圖21A是平面圖，圖21B是側(cè)視圖，以及圖21C是底視圖，分別示出陶瓷封裝外殼。圖21D是示出改進(jìn)的金屬電極定位的側(cè)視圖。
主體502是具有上表面開(kāi)口的盒形部件并由陶瓷材料(例如，氧化鋁)制造。主體502具有用于安裝電路芯片或其它電子元件的空間。例如，通過(guò)在多個(gè)陶瓷薄片上印刷導(dǎo)線圖形來(lái)形成主體502，以形成這些陶瓷薄片的多層結(jié)構(gòu)，然后燒結(jié)這種集成的主體。
由金屬材料制造的每個(gè)通孔503作為一個(gè)部件，用于提供盒形主體502的內(nèi)側(cè)(即，底表面?zhèn)?和外側(cè)(即，下表面?zhèn)?之間的電連接。首先在主體502中(即，在陶瓷薄片中)開(kāi)出每個(gè)通孔503，并且與主體502一起燒結(jié)。
通過(guò)印刷在包含相應(yīng)通孔503的暴露部分的盒形主體502的內(nèi)表面上(即，上表面?zhèn)?形成每個(gè)內(nèi)部電路504。
通過(guò)銅焊金屬材料，在包含相應(yīng)通孔503的暴露部分的主體502的底表面上(即，下表面?zhèn)?形成每個(gè)金屬電極505。例如，金屬電極505的金屬材料是主要含有鐵、鎳和鈷(稱為“柯伐(kovar)”)的金屬材料或主要含有鐵和鎳的金屬材料。在每個(gè)金屬電極505的表面上進(jìn)行表面處理，例如鎳電鍍或金電鍍。而且，用銀焊料等在500℃-800℃的溫度范圍下進(jìn)行各個(gè)金屬電極505的銅焊。雖然本實(shí)施例示出了總共四個(gè)通孔503和相同數(shù)量的金屬電極，如果需要，可以任意地改變這些元件的總數(shù)量。
另一方面，根據(jù)通過(guò)在主體502的側(cè)表面上銅焊金屬材料來(lái)形成每個(gè)金屬電極505，圖21D示出了改進(jìn)的金屬電極505的定位。
金屬環(huán)506是由金屬材料制造的支架部件并具有對(duì)應(yīng)于主體502的上開(kāi)口的孔。金屬環(huán)506通過(guò)銅焊固定在主體502的上表面部分。金屬環(huán)506作為一個(gè)平臺(tái)，其上熔接(welded)金屬蓋513(此后描述)，以至覆蓋主體502的開(kāi)口。金屬環(huán)506和上述通孔503由與金屬電極505的相同金屬材料或具有基本上相同熱膨脹系數(shù)的金屬材料制造。可以在同一步驟中進(jìn)行金屬電極505的銅焊和金屬環(huán)506的銅焊?？梢砸种浦圃斐杀?。
接著，將參照?qǐng)D22A-22D解釋包含上述裝備有電路芯片等的陶瓷封裝外殼501的電路器件510的設(shè)置和制造方法。圖22A是示出電路器件510的平面圖，圖22B是側(cè)視圖，以及圖22C是底視圖。圖22D是示出改進(jìn)的金屬電極定位的側(cè)視圖。
首先，如圖21A-21D中所示，電路芯片511安裝在陶瓷封裝外殼501上。更具體地，用粘接材料(大約300℃的耐熱溫度)將電路芯片511鍵合(bonded)到主體502的底表面。接著，用導(dǎo)線結(jié)合512將電路芯片511連接到每個(gè)內(nèi)部電路504。在此情況下，然而各個(gè)引線514并不鍵合(bonding)到陶瓷封裝外殼501，在陶瓷封裝外殼501的外表面上沒(méi)有突出部分。因此，在電路芯片安裝裝置中陶瓷封裝外殼501的處理就非常容易。因此，就能夠采用一個(gè)安裝裝置來(lái)用于安裝各種電路芯片。
接著，將當(dāng)從上面觀看時(shí)被構(gòu)造成為矩形形狀的平坦金屬蓋513熔接到金屬環(huán)506，金屬環(huán)506設(shè)置在主體502的上表面上，由此覆蓋主體502的上開(kāi)口。因此，在盒形主體502中氣密地容納電路芯片511。
接著，每個(gè)引線514通過(guò)電阻焊接鍵合(bonded)到金屬電極505，引線514提供每個(gè)盒屬電極505和其它部件(例如，玻璃環(huán)氧樹(shù)脂基板，連接端子等)之間的電連接。更具體地，如圖23中所示，在每個(gè)金屬電極505的預(yù)定部分設(shè)置熔接接地電極。在其上提供的機(jī)械壓力下，引線514與金屬電極505形成接觸。因此，從附加電極供給電流，以便在電阻焊接中產(chǎn)生所需的熱，用于將引線514連接到金屬電極505。在總共四個(gè)位置處進(jìn)行電阻焊接，該位置分別提供作為一對(duì)的引線504和金屬電極505。在此情況下，在金屬電極505上設(shè)置的接地端子就防止了電流通過(guò)通孔503流入電路芯片511。因此，電路芯片511中的內(nèi)部電路就確保避免了因熔接電流和電壓的損壞。
從上述描述很明顯，根據(jù)本實(shí)施例，陶瓷封裝外殼主體502設(shè)置有允許后熔接的金屬電極505。因此，即使在陶瓷封裝外殼501上安裝了電路芯片511或其它電子元件之后，也可以通后熔接將引線514牢固地鍵合到金屬電極505，用于其它部件(例如，玻璃環(huán)氧樹(shù)脂基板，連接器端子等)的連接。
此外，根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)銅焊將金屬電極505鍵合到陶瓷封裝外殼主體502。因此，強(qiáng)度優(yōu)良?？梢噪S后將引線等熔接到金屬電極505。
接著，將解釋G傳感器器件的優(yōu)選實(shí)施例。每個(gè)G傳感器器件包括插入在陶瓷封裝外殼501上安裝的G傳感器的電路器件510，并且電路器件510裝配在外殼中。
圖24示出了G傳感器器件的一個(gè)實(shí)例，根據(jù)熔接到陶瓷封裝外殼501的金屬電極505的引線514連接到連接器端子，安裝有G傳感器的電路器件510整體地與樹(shù)脂材料一起模制。當(dāng)通過(guò)銅焊每個(gè)金屬電極505牢固地鍵合到主體502時(shí)，即使當(dāng)它承受樹(shù)脂模制壓力或樹(shù)脂模制加熱時(shí)，也不會(huì)損壞金屬電極505和主體502的鍵合部分。因此，易于電路器件510的樹(shù)脂模制接。根據(jù)連接器端子的種類，就能夠集成引線514和連接器端子。
圖25A和25B示出了G傳感器件的另一個(gè)實(shí)例，根據(jù)該實(shí)例，采用熔接到陶瓷封裝外殼501的金屬電極505的引線514作為P面板(例如，玻璃環(huán)氧樹(shù)脂基板)的安裝架。引線514通過(guò)流動(dòng)焊料或回流焊料安裝在P面板。而且，安裝插入G傳感器的電路器件510的P面板，安放在外殼的內(nèi)部空間中并通過(guò)連接器端子的扭鎖(clinch)和焊接固定到外殼。圖25A是電路器件510的水平安裝，根據(jù)于此電路器件510與P面板水平地安裝。圖25B是電路器件的垂直安裝，根據(jù)于此改進(jìn)了引線514的形狀并且相對(duì)于P面板垂直地安裝電路器件510。
本發(fā)明不限于上述第四實(shí)施例，因此在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種修改。
例如，用于金屬電極505的金屬材料和用于金屬電極505的銅焊材料不限于上述的種類，因此可以適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)目的和應(yīng)用選自常規(guī)的眾所周知的材料。
此外，雖然上述四個(gè)實(shí)施例基于G傳感器器件，但是本發(fā)明不限于這種實(shí)施例，因此不用說(shuō)，本發(fā)明將廣泛應(yīng)用于采用陶瓷封裝外殼的多種電子器件。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的裝備電子元件的陶瓷封裝外殼，陶瓷封裝外殼的主體設(shè)置有允許后熔接的金屬電極。因此，即使在陶瓷封裝外殼上安裝電路芯片或其它電子元件之后，也可以通熔接將引線牢固地鍵合到金屬電極，用于其它部件(例如，玻璃環(huán)氧樹(shù)脂基板，連接器端子等)的連接。
第五實(shí)施例此后，將參照附圖解釋使用本發(fā)明的傳感器器件的碰撞檢測(cè)傳感器器件的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
將參照?qǐng)D28解釋根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的碰撞檢測(cè)傳感器器件(此后，稱為傳感器器件)701。傳感器器件701主要由G傳感器702和外殼703組成，并安裝在車輛主體等的前部，以檢測(cè)碰撞并將碰撞檢測(cè)信號(hào)輸出到氣囊控制裝置。
雖然未示出，G傳感器702包括傳感部分(即，檢測(cè)部分)，并且當(dāng)輸入加速度(此后，簡(jiǎn)單地稱為“G”)時(shí)，設(shè)置G傳感器702以便產(chǎn)生表示傳感部分的物理位移(移位，變形等)的電信號(hào)。盡管期望的是G傳感器702能檢測(cè)輸入G的整個(gè)范圍，但如圖2中所示，G傳感器702實(shí)際檢測(cè)范圍限定為預(yù)定動(dòng)態(tài)范圍(即，可檢測(cè)的輸入G的范圍)。當(dāng)提供超過(guò)該動(dòng)態(tài)范圍的輸入加速度時(shí)，G傳感器702就不能精確地檢測(cè)該加速度。而且，G傳感器702具有根據(jù)它的結(jié)構(gòu)特征決定的固有諧振點(diǎn)(其還稱為諧振頻率)。因此，當(dāng)輸入加速度包括對(duì)應(yīng)于G傳感器702的諧振點(diǎn)的頻率成分時(shí)，G傳感器702的檢測(cè)部分就會(huì)產(chǎn)生超過(guò)G傳感器702的動(dòng)態(tài)范圍的較大移動(dòng)。此時(shí)，G傳感器702就不能進(jìn)行精確檢測(cè)。例如，G傳感器702為梳-齒(comb-teeth)型G傳感器，就設(shè)置G傳感器702以便根據(jù)傳感部分的位移量來(lái)檢測(cè)加速度。而且，本實(shí)施例的G傳感器702包括集成為一個(gè)封裝的通訊電路和電源電路。
外殼703是由樹(shù)脂材料制造，并且與G傳感器702整體模制。外殼703由包圍G傳感器702的初始模制部分703a和包圍初始模制部分703a的二次模制部分703b組成，以至構(gòu)成外殼703的外圍形狀。首先，在制造傳感器器件701中，通過(guò)整體模制(初始模制)G傳感器702、連接器端子704、圓柱金屬襯套706來(lái)形成初始模制部分703a，連接器端子704將G傳感器702連接到外部器件，并且在圓柱金屬襯套706中插入螺栓以便將具有柔軟樹(shù)脂材料(即，第一樹(shù)脂材料)的外殼703固定到車輛主體。然后，通過(guò)在初始模制部分703a四周模制(二次模制)硬樹(shù)脂材料(即，第二樹(shù)脂材料)，形成二次模制部分703b，以至形成傳感器器件701的外部形狀。因此，就可以省略傳統(tǒng)所需的用于將G傳感器內(nèi)置入外殼的后裝配工藝。減少了制造人工成本。傳感器器件701就可以由最少數(shù)量的必須元件組成。就可以大大降低制造成本。
考慮構(gòu)成初始模制部分703a的樹(shù)脂材料(即，第一樹(shù)脂材料)，優(yōu)選采用液態(tài)硅膠等，液態(tài)硅膠是一種用于模制的柔軟樹(shù)脂材料。因此，用能夠衰減高頻振動(dòng)的第一樹(shù)脂材料，首先模制G傳感器702的包圍體。因此，就可以確保衰減通常引起諧振的高頻振動(dòng)。因此，傳感器器件701就可以精確地檢測(cè)碰撞和振動(dòng)，而不受諧振的負(fù)面影響。
此外，考慮到組成二次模制部分703b的樹(shù)脂材料(即，第二樹(shù)脂材料)，實(shí)施例優(yōu)選采用硬樹(shù)脂材料，例如PBT(聚丁烯三鄰苯二甲酸酯)樹(shù)脂、尼龍樹(shù)脂等。因此，用硬度超過(guò)第一樹(shù)脂材料的第二樹(shù)脂材料，二次模制初始模制部分703a的包圍體。強(qiáng)度優(yōu)良。即使當(dāng)在用于前碰撞檢測(cè)的位于車輛主體的前部的發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)或在用于側(cè)碰撞檢測(cè)的位于車輛主體的側(cè)面的碰撞區(qū)(即，易損壞區(qū))例如柱體或側(cè)門(mén)處設(shè)置傳感器器件701時(shí)，也能夠防止外殼703和G傳感器702在外部碰撞情況下被損壞。
連接器端子704通過(guò)導(dǎo)體(未示出)電連接到氣囊控制裝置(未示出)，以致將G傳感器702的輸出信號(hào)提供到氣囊控制裝置。氣囊控制裝置根據(jù)G傳感器702的輸出信號(hào)來(lái)控制氣囊(未示出)的膨脹。
傳感器器件701通過(guò)緊固螺栓來(lái)固定到車輛主體，該螺栓被插入到金屬襯套706，金屬襯套706與外殼703的二次模制部分703b整體模制。
接著，將參照附圖解釋具有上述設(shè)置的傳感器器件701中的用于檢測(cè)碰撞的各個(gè)部分功能。
在車輛碰撞等情況下，進(jìn)入傳感器器件701的振動(dòng)包括各種頻率成分的范圍。頻率成分粗分為兩組如圖3中所示，即，對(duì)于車輛碰撞判定所必須(主要處于低頻頻帶，例如頻率成分小于1kHz)的頻率成分組，以及對(duì)于碰撞判定(主要處于高頻頻帶，例如頻率成分等于或高于1kHz)并不必須的頻率成分組。而且，G傳感器702(更具體地，傳感部分)具有屬于高頻頻帶的諧振點(diǎn)。外殼703具有諧振點(diǎn)，該諧振點(diǎn)設(shè)置為不同于G傳感器702的諧振點(diǎn)的頻率水平(根據(jù)圖3中所示的實(shí)施例，外殼703的諧振點(diǎn)小于G傳感器702的諧振點(diǎn))。用于碰撞判定的頻帶絕對(duì)要求在外殼的振動(dòng)傳輸中不存在諧振/衰減。另一方面，在G傳感器開(kāi)始諧振頻率水平(frequency level)或超過(guò)該頻率水平下，絕對(duì)要求進(jìn)入G傳感器702中的加速度是充分衰減的，以至不會(huì)在低頻率一側(cè)對(duì)G傳感器702的檢測(cè)產(chǎn)生負(fù)面影響。而且，當(dāng)外殼的諧振點(diǎn)設(shè)置為低于G傳感器的諧振點(diǎn)時(shí)，即使在更加接近外殼的諧振點(diǎn)的頻帶下外殼產(chǎn)生諧振，也沒(méi)有問(wèn)題。
接著，將參照?qǐng)D4至6A-6D解釋從輸入碰撞G振動(dòng)開(kāi)始和由傳感器信號(hào)輸出而結(jié)束的順次流程。如圖6A中所示，碰撞G振動(dòng)包括其上添加或疊加的低頻振動(dòng)(由粗線表示)和高頻振動(dòng)(由細(xì)線表示)。如圖29中所示，當(dāng)傳感器器件701接收通過(guò)車輛主體傳送的振動(dòng)時(shí)，具有振動(dòng)衰減效應(yīng)的初始模制部分703a衰減了包含G傳感器702的諧振點(diǎn)的高頻振動(dòng)。換句話說(shuō)，諧振峰值降低。因此，如圖6B中所示，傳輸?shù)紾傳感器702的振動(dòng)基本上只限制為用于碰撞判定所必須的低頻振動(dòng)。如圖6C中所示，傳輸?shù)紾傳感器702的低頻振動(dòng)處于動(dòng)態(tài)范圍之中。因此，G傳感器702就可以產(chǎn)生正確的G檢測(cè)信號(hào)。因此，氣囊控制裝置就能夠根據(jù)正確的G檢測(cè)信號(hào)來(lái)精確判斷碰撞條件并能夠適當(dāng)?shù)乜刂茪饽业呐蛎洝?br> 此外，根據(jù)本實(shí)施例，初始模制部分703a就帶來(lái)維持適合的氣密性并避免了濕氣和腐蝕效果，初始模制部分703a由用于包圍G傳感器702的樹(shù)脂材料制造。
本發(fā)明不限于上述第五實(shí)施例，因此在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種修改。
例如，根據(jù)本發(fā)明的上述第五實(shí)施例，碰撞檢測(cè)傳感器器件用于檢測(cè)加速度或振動(dòng)。然而，本實(shí)施例的傳感器器件可以例如用于檢測(cè)角加速度的轉(zhuǎn)滾傳感器、滾速傳感器、偏轉(zhuǎn)速度傳感器等。簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明應(yīng)用于傳感器器件，該傳感器器件包括根據(jù)傳感部分和安裝該電子傳感器的外殼的物理位移而輸出電信號(hào)的電子傳感器。
此外，用于形成初始模制部分703a和二次模制部分703b的樹(shù)脂材料不限于上述材料。簡(jiǎn)而言之，形成初始模制部分703a的第一樹(shù)脂材料應(yīng)當(dāng)具有衰減高頻振動(dòng)的能力，并且形成二次模制部分703b的第二樹(shù)脂材料應(yīng)當(dāng)比第一樹(shù)脂材料更硬。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的上述傳感器器件，在安裝根據(jù)它的傳感部分的物理位移而輸出電信號(hào)的電子傳感器的情況下，通過(guò)用能夠衰減高頻振動(dòng)的第一樹(shù)脂材料的初始模制來(lái)形成電子傳感器的包圍體，由此確保衰減通常引起諧振的高頻振動(dòng)。因此，傳感器器件就可以精確地檢測(cè)碰撞、振動(dòng)、角加速度等，而不受諧振的負(fù)面影響。而且，通過(guò)用比第一樹(shù)脂材料更加堅(jiān)硬的第二樹(shù)脂材料的二次模制來(lái)形成初始模制部分的包圍體。強(qiáng)度優(yōu)良。即使在位于車輛體的前部處的發(fā)動(dòng)機(jī)室中或在碰撞區(qū)(例如，破壞區(qū))例如位于車輛體的側(cè)面部分的支柱中設(shè)置傳感器器件時(shí)，也能夠防止外殼在外部碰撞情況下被損壞。而且，完成初始模制和二次模制的同時(shí)，完成傳感器器件的裝配。換句話說(shuō)，就可以省略常規(guī)所需的用于將電子傳感器安裝到外殼之中的后裝配工藝。就可以減少制造的人工。傳感器器件就可以由最少數(shù)量的必須元件構(gòu)成。就可以大大降低制造成本。
第六實(shí)施例此后，將參照附圖解釋使用本發(fā)明的傳感器器件的碰撞檢測(cè)傳感器器件的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
將參照?qǐng)D30解釋根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的碰撞檢測(cè)傳感器器件(此后，稱為傳感器器件)801。傳感器器件801主要由G傳感器802和外殼803組成，并安裝在車輛主體等的前部，以檢測(cè)碰撞并將碰撞檢測(cè)信號(hào)輸出到氣囊控制裝置。
雖然未示出，G傳感器802包括傳感部分(即，檢測(cè)部分)，并且當(dāng)進(jìn)入加速度(此后，簡(jiǎn)單地稱為“G”)時(shí)，設(shè)置G傳感器802以便產(chǎn)生表示傳感部分的物理位移(移位，變形等)的電信號(hào)。盡管期望的是G傳感器802能檢測(cè)輸入G的整個(gè)范圍，但如圖2中所示，G傳感器802實(shí)際檢測(cè)范圍限定為預(yù)定動(dòng)態(tài)范圍(即，可檢測(cè)的輸入G的范圍)。當(dāng)提供超過(guò)該動(dòng)態(tài)范圍的輸入加速度時(shí)，G傳感器802就不能精確地檢測(cè)該加速度。而且，G傳感器802具有根據(jù)它的結(jié)構(gòu)特征決定的固有諧振點(diǎn)(其還稱為諧振頻率)。因此，當(dāng)輸入加速度包括對(duì)應(yīng)于G傳感器802的諧振點(diǎn)的頻率成分時(shí)，G傳感器802的檢測(cè)部分就會(huì)產(chǎn)生超過(guò)G傳感器802的動(dòng)態(tài)范圍的較大移動(dòng)。此時(shí)，G傳感器802就不能進(jìn)行精確檢測(cè)。例如，G傳感器802為梳-齒(comb-teeth)型G傳感器，就設(shè)置G傳感器802以便根據(jù)傳感部分的位移量來(lái)檢測(cè)加速度。而且，本實(shí)施例的G傳感器802包括集成為一個(gè)封裝的通訊電路和電源電路。
外殼803是由含有能夠衰減高頻振動(dòng)的振動(dòng)衰減材料803b的樹(shù)脂材料803a組成，以至與G傳感器802整體模制。更具體地，通過(guò)整體模制G傳感器802、連接器端子804、圓柱金屬襯套806形成傳感器801，連接器端子804將G傳感器802連接到外部器件，并且在圓柱金屬襯套806中插入螺栓以便將外殼803固定到車輛主體，樹(shù)脂材料803a含有振動(dòng)衰減材料803b。因此，就可以省略傳統(tǒng)所需的用于將G傳感器內(nèi)置入外殼的后裝配工藝。減少了制造人工成本。傳感器器件801就可以由最少數(shù)量的必須元件組成。就可以大大降低制造成本。
考慮到用于形成外殼803的樹(shù)脂材料803a，例如，優(yōu)選采用PBT(聚丁烯三鄰苯二甲酸酯)樹(shù)脂、尼龍樹(shù)脂等?？紤]到振動(dòng)衰減材料803a，優(yōu)選采用具有優(yōu)良彈性的熱固彈性體。
連接器端子804通過(guò)導(dǎo)體(未示出)電連接到氣囊控制裝置(未示出)，以致將G傳感器802的輸出信號(hào)提供到氣囊控制裝置。氣囊控制裝置根據(jù)G傳感器802的輸出信號(hào)來(lái)控制氣囊(未示出)的膨脹。
傳感器器件801通過(guò)緊固螺栓來(lái)固定到車輛主體，該螺栓被插入到與外殼803整體模制的金屬襯套806中。
接著，將參照附圖解釋具有上述設(shè)置的傳感器器件801中的用于檢測(cè)碰撞的各個(gè)部分功能。
在車輛碰撞等情況下，進(jìn)入傳感器器件801的振動(dòng)包括各種頻率成分的范圍。頻率成分粗分為兩組如圖3中所示，即，對(duì)于車輛碰撞判定所必須(主要處于低頻頻帶，例如頻率成分小于1kHz)的頻率成分組，以及對(duì)于碰撞判定(主要處于高頻頻帶，例如頻率成分等于或高于1kHz)并不必須的頻率成分組。而且，G傳感器802(更具體地，傳感部分)具有屬于高頻頻帶的諧振點(diǎn)。外殼803具有諧振點(diǎn)，該諧振點(diǎn)設(shè)置為不同于G傳感器802的諧振點(diǎn)的頻率水平(根據(jù)圖3中所示的實(shí)施例，外殼803的諧振點(diǎn)小于G傳感器802的諧振點(diǎn))。用于碰撞判定的頻帶絕對(duì)要求在外殼的振動(dòng)傳輸中不存在諧振/衰減。另一方面，在G傳感器開(kāi)始諧振頻率水平或超過(guò)該頻率水平下，絕對(duì)要求進(jìn)入G傳感器802中的加速度是充分衰減的，以至不會(huì)在低頻率一側(cè)對(duì)G傳感器802的檢測(cè)產(chǎn)生負(fù)面影響。而且，當(dāng)外殼的諧振點(diǎn)設(shè)置為低于G傳感器的諧振點(diǎn)時(shí)，即使在更加接近外殼的諧振點(diǎn)的頻帶下，外殼產(chǎn)生諧振也沒(méi)有問(wèn)題。
接著，將參照?qǐng)D4至6A-6D解釋從輸入碰撞G振動(dòng)開(kāi)始和由傳感器信號(hào)輸出而結(jié)束的順次流程。如圖6A中所示，碰撞G振動(dòng)包括其上添加或疊加的低頻振動(dòng)(由粗線表示)和高頻振動(dòng)(由細(xì)線表示)。如圖31中所示，當(dāng)傳感器器件801接收通過(guò)車輛主體傳送的振動(dòng)時(shí)，在樹(shù)脂材料803a中含有的、并具有振動(dòng)衰減效應(yīng)的振動(dòng)衰減材料803b衰減了包含G傳感器802的諧振點(diǎn)的高頻振動(dòng)。換句話說(shuō)，諧振峰值降低。因此，如圖6B中所示，傳輸?shù)紾傳感器802的振動(dòng)基本上只限制為用于碰撞判定所必須的低頻振動(dòng)。如圖6C中所示，傳輸?shù)紾傳感器802的低頻振動(dòng)處于動(dòng)態(tài)范圍之中。因此，G傳感器802就可以產(chǎn)生正確的G檢測(cè)信號(hào)。因此，氣囊控制裝置就能夠根據(jù)正確的G檢測(cè)信號(hào)來(lái)精確判斷碰撞條件并能夠適當(dāng)?shù)乜刂茪饽业呐蛎洝?br> 此外，根據(jù)本實(shí)施例，包含包圍G傳感器802的振動(dòng)衰減材料803b的樹(shù)脂材料803a帶來(lái)維持適合的氣密性并消除濕氣和腐蝕的效果。
本發(fā)明不限于上述第六種實(shí)施例，因此在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種修改。
例如，根據(jù)本發(fā)明的上述第六種實(shí)施例，碰撞檢測(cè)傳感器器件用于檢測(cè)加速度或振動(dòng)。然而，本實(shí)施例的傳感器器件可以例如用于檢測(cè)角加速度的轉(zhuǎn)滾傳感器、滾速傳感器、偏轉(zhuǎn)速度傳感器等。簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明應(yīng)用于傳感器器件，該傳感器器件包括根據(jù)傳感部分和安裝該電子傳感器的外殼的物理位移而輸出電信號(hào)的電子傳感器。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的傳感器器件，電子傳感器根據(jù)它的傳感部分的物理位移而輸出電信號(hào)，并且安裝電子器件的外殼由含有振動(dòng)衰減材料的樹(shù)脂材料制造，由此就確保衰減通常引起諧振的高頻振動(dòng)。因此，傳感器器件就可以精確地檢測(cè)碰撞、振動(dòng)、角加速度等，而不受諧振的負(fù)面影響。
第七實(shí)施例此后，將參照附圖解釋使用本發(fā)明的傳感器器件的碰撞檢測(cè)傳感器器件的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
將參照?qǐng)D32解釋根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的碰撞檢測(cè)傳感器器件(此后，稱為傳感器器件)901。傳感器器件901主要由G傳感器902和外殼903組成，并安裝在車輛主體等的前部，以檢測(cè)碰撞并將碰撞檢測(cè)信號(hào)輸出到氣囊控制裝置。
雖然未示出，G傳感器902包括傳感部分(即，檢測(cè)部分)，并且當(dāng)進(jìn)入加速度(此后，簡(jiǎn)單地稱為“G”)時(shí)，設(shè)置G傳感器902以便產(chǎn)生表示傳感部分的物理位移(移位，變形等)的電信號(hào)。盡管期望的是G傳感器902能檢測(cè)輸入G的整個(gè)范圍，但如圖2中所示，G傳感器902實(shí)際檢測(cè)范圍限定為預(yù)定動(dòng)態(tài)范圍(即，可檢測(cè)的輸入G的范圍)。當(dāng)提供超過(guò)該動(dòng)態(tài)范圍的輸入加速度時(shí)，G傳感器902就不能精確地檢測(cè)該加速度。而且，G傳感器902具有根據(jù)它的結(jié)構(gòu)特征決定的固有諧振點(diǎn)(其還稱為諧振頻率)。因此，當(dāng)輸入加速度包括對(duì)應(yīng)于G傳感器902的諧振點(diǎn)的頻率成分時(shí)，G傳感器902的檢測(cè)部分就會(huì)產(chǎn)生超過(guò)G傳感器902的動(dòng)態(tài)范圍的較大移動(dòng)。此時(shí)，G傳感器902就不能進(jìn)行精確檢測(cè)。例如，G傳感器902為梳-齒(comb-teeth)型G傳感器，設(shè)置G傳感器902以便根據(jù)傳感部分的位移量來(lái)檢測(cè)加速度。而且，本實(shí)施例的G傳感器902包括集成為一個(gè)封裝的通訊電路和電源電路。
外殼903是其中安裝G傳感器902的樹(shù)脂模制產(chǎn)品。例如，外殼903由PBT(聚丁烯三鄰苯二甲酸酯)樹(shù)脂、尼龍樹(shù)脂等制造。外殼903具有朝向外殼903的下表面?zhèn)乳_(kāi)口的G傳感器室903a。連接器端子904和圓柱形金屬襯套906嵌入外殼903中。G傳感器902通過(guò)連接器端子904電連接到外部。螺栓插入到金屬襯套906以便將外殼903固定到車輛主體。在G傳感器室903a之中暴露部分連接器端子904。G傳感器902位于G傳感器室903a之中并通過(guò)用于提供電連接的焊接等被固定到連接器端子904。
連接器端子904通過(guò)導(dǎo)體(未示出)電連接到氣囊控制裝置(未示出)，以致將G傳感器902的輸出信號(hào)提供到氣囊控制裝置。氣囊控制裝置根據(jù)G傳感器902的輸出信號(hào)來(lái)控制氣囊(未示出)的膨脹。
此外，動(dòng)態(tài)阻尼器連接(bonded)到G傳感器902的相對(duì)表面，連接器端子904不電連接并且不固定。動(dòng)態(tài)阻尼器905調(diào)諧到G傳感器的傳感部分的諧振點(diǎn)。因此，當(dāng)包含G傳感器的諧振點(diǎn)的高頻振動(dòng)通過(guò)外殼903傳輸時(shí)，動(dòng)態(tài)阻尼器905自身就產(chǎn)生諧振以便確保衰減高頻振動(dòng)。因此，G傳感器902就能夠檢測(cè)碰撞和振動(dòng)，而不受諧振的負(fù)面影響。實(shí)際上，動(dòng)態(tài)阻尼器905可以由板型或片型彈性部件構(gòu)成。例如，可以采用橡膠板、彈簧片等。而且，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整硬度、包括橡膠板等的介質(zhì)損耗系數(shù)、形狀、尺寸等的物理參數(shù)，就能夠?qū)?dòng)態(tài)阻尼器905調(diào)諧為G傳感器902的傳感部分。
通過(guò)緊固螺栓將傳感器器件901固定到車輛主體，螺栓插入與外殼903整體模制的金屬襯墊906。
接著，將參照附圖解釋具有上述設(shè)置的傳感器器件901中的用于檢測(cè)碰撞的各個(gè)部分功能。
在車輛碰撞等情況下，進(jìn)入傳感器器件901的振動(dòng)包括各種頻率范圍。頻率成分粗分為兩組如圖3中所示，即，對(duì)于車輛碰撞判定(主要處于低頻頻帶，例如頻率成分小于1kHz)所必須的頻率成分組，以及對(duì)于碰撞判定(主要處于高頻頻帶，例如頻率成分等于或高于1kHz)并不必須的頻率成分組。而且，G傳感器902(更具體地，傳感部分)具有屬于高頻頻帶的諧振點(diǎn)。外殼903具有諧振點(diǎn)，該諧振點(diǎn)設(shè)置為不同于G傳感器902的諧振點(diǎn)的頻率水平(根據(jù)圖3中所示的實(shí)施例，外殼903的諧振點(diǎn)小于G傳感器902的諧振點(diǎn))。用于碰撞判定的頻帶絕對(duì)要求在外殼的振動(dòng)傳輸中不存在諧振/衰減。另一方面，在G傳感器開(kāi)始諧振的頻率水平或超過(guò)該頻率水平下，絕對(duì)要求進(jìn)入G傳感器902中的加速度是充分衰減的，以至不會(huì)在低頻率一側(cè)對(duì)G傳感器902的檢測(cè)產(chǎn)生負(fù)面影響。而且，當(dāng)外殼的諧振點(diǎn)設(shè)置為低于G傳感器的諧振點(diǎn)時(shí)，即使在更加接近外殼的諧振點(diǎn)的頻帶下，外殼產(chǎn)生諧振也沒(méi)有問(wèn)題。
接著，將參照?qǐng)D4至6A-6D解釋從輸入碰撞G振動(dòng)開(kāi)始和由傳感器信號(hào)輸出而結(jié)束的順次流程。如圖6A中所示，碰撞G振動(dòng)包括其上添加或疊加的低頻振動(dòng)(由粗線表示)和高頻振動(dòng)(由細(xì)線表示)。如圖33中所示，當(dāng)傳感器器件901接收通過(guò)車輛主體傳送的振動(dòng)時(shí)，具有振動(dòng)衰減效應(yīng)的動(dòng)態(tài)阻尼器905衰減了包含G傳感器902的諧振點(diǎn)的高頻振動(dòng)。換句話說(shuō)，諧振峰值降低。因此，如圖6B中所示，傳輸?shù)紾傳感器902的振動(dòng)基本上只限制為用于碰撞判定所必須的低頻振動(dòng)。如圖6C中所示，傳輸?shù)紾傳感器902的低頻振動(dòng)處于動(dòng)態(tài)范圍之中。因此，G傳感器902就可以產(chǎn)生正確的G檢測(cè)信號(hào)。因此，氣囊控制裝置就能夠根據(jù)正確的G檢測(cè)信號(hào)來(lái)精確判斷碰撞條件并能夠適當(dāng)?shù)乜刂茪饽业呐蛎洝?br> 此外，本實(shí)施例可以表示為圖34中所示的模型，該模型包括動(dòng)態(tài)阻尼器質(zhì)量m0，動(dòng)態(tài)阻尼器彈性系數(shù)k0，動(dòng)態(tài)阻尼器衰減因子c0，G傳感器質(zhì)量M以及G傳感器內(nèi)置在外殼中的條件下的彈性系數(shù)K和衰減因子C。
本發(fā)明不限于上述第七實(shí)施例，因此在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種修改。
例如，根據(jù)本發(fā)明的上述第七實(shí)施例，碰撞檢測(cè)傳感器器件用于檢測(cè)加速度或振動(dòng)。然而，本實(shí)施例的傳感器器件可以例如用于檢測(cè)角加速度的轉(zhuǎn)滾傳感器、滾速傳感器、偏轉(zhuǎn)速度傳感器等。簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明應(yīng)用于傳感器器件，該傳感器器件包括根據(jù)傳感部分的物理位移而輸出電信號(hào)的電子傳感器和安裝該電子傳感器的外殼。
雖然上述實(shí)施例公開(kāi)了由橡膠板或彈簧片構(gòu)成的動(dòng)態(tài)阻尼器905，但是動(dòng)態(tài)阻尼器的材料和形狀不限于這些部件。簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明的動(dòng)態(tài)阻尼器應(yīng)當(dāng)由具有作為動(dòng)態(tài)阻尼器(例如，彈性部件)能力的任何部件制造，該動(dòng)態(tài)阻尼器可調(diào)諧到G傳感器的諧振點(diǎn)并且連接到G傳感器902。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的傳感器器件，電子傳感器根據(jù)它的傳感部分的物理位移而輸出電信號(hào)，并且電子傳感器安裝在外殼中?？烧{(diào)諧到傳感部分的諧振點(diǎn)的動(dòng)態(tài)阻尼器連接到電子傳感器。因此，就能夠確保衰減通常引起諧振的高頻振動(dòng)。傳感器器件就可以精確地檢測(cè)碰撞、振動(dòng)、角加速度等，而不受諧振的負(fù)面影響。
權(quán)利要求
1.一種用于安裝電子元件的電子元件安裝陶瓷封裝外殼，其特征在于，在陶瓷封裝外殼(501)的主體(502)上設(shè)置能夠后熔接的金屬電極(505)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電子元件安裝陶瓷封裝外殼，其中所說(shuō)的金屬電極(505)銅焊到所說(shuō)的陶瓷封裝外殼(501)的主體(502)。
3.一種傳感器器件，包括用于根據(jù)傳感部分的物理位移而輸出電信號(hào)的電子傳感器(702)和其中安裝所說(shuō)的電子傳感器的外殼(703)，其特征在于，所說(shuō)的外殼(703)包括通過(guò)初始模制形成的初始模制部分(703a)，以至用能夠衰減高頻振動(dòng)的第一樹(shù)脂材料包圍所說(shuō)的電子傳感器；以及通過(guò)二次模制形成的第二模制部分(703b)，以至用比所說(shuō)的第一樹(shù)脂材料更堅(jiān)硬的第二樹(shù)脂材料包圍所說(shuō)的初始模制部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的傳感器器件，其中所說(shuō)的第一樹(shù)脂材料是液態(tài)硅膠。
5.一種傳感器器件，包括用于根據(jù)傳感部分的物理位移而輸出電信號(hào)的電子傳感器(802)和其中安裝所說(shuō)的電子傳感器的外殼(803)，其特征在于，所說(shuō)的外殼(803)由含有能夠衰減高頻振動(dòng)的振動(dòng)衰減材料(803b)的樹(shù)脂材料(803a)制造。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的傳感器器件，其中所說(shuō)的電子傳感器(802)與含有振動(dòng)衰減材料(803b)的樹(shù)脂材料(803a)一體模制。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6的傳感器器件，其中所說(shuō)的振動(dòng)衰減材料(803b)是熱塑彈性體。
8.一種傳感器器件，包括用于根據(jù)傳感部分的物理位移而輸出電信號(hào)的電子傳感器(902)和其中安裝所說(shuō)的電子傳感器的外殼(903)，其特征在于，動(dòng)態(tài)阻尼器(905)連接到所說(shuō)的電子傳感器(902)，并且將所說(shuō)的動(dòng)態(tài)阻尼器調(diào)諧到所說(shuō)的傳感部分的諧振點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的傳感器器件，其中所說(shuō)的動(dòng)態(tài)阻尼器(905)由板型或片型彈性部件制造。
全文摘要
一種傳感器器件(1)，包括根據(jù)它的傳感部分的物理位移來(lái)產(chǎn)生電信號(hào)的G傳感器(2)，以及安裝該G傳感器(2)的外殼(3)。用封裝材料(5)密封外殼室(3a)，以致用封裝材料覆蓋G傳感器(2)。封裝材料(5)具有確保衰減通常導(dǎo)致諧振的高頻振動(dòng)的作用。因此，G傳感器(2)能夠精確地檢測(cè)出碰撞和振動(dòng)，而不會(huì)受諧振的負(fù)面影響。
文檔編號(hào)G01D11/00GK1790683SQ20051011864
公開(kāi)日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2004年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月3日
發(fā)明者大西純 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝