(57)【要約】  本発明は、側面衝突検知用圧力センサおよび圧力センサのための保護材料表面を形成する方法に関する。この場合、少なくとも１つの集積回路が保護材料内で完全に取り囲まれており、保護材料はキャビティを有しており、このキャビティに少なくとも１つの圧力センサ素子が組み込まれる。保護材料表面は、この表面と少なくとも１つのケーシング部材との共働により圧力インレットダクトが生じるように形成されている。この圧力インレットダクトによって、少なくとも１つの圧力センサ素子に対し側方からのアクセスないしは媒体供給が可能になる。
2010502999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面衝突検知のための圧力センサにおいて、
少なくとも１つの集積回路（１０１）を取り囲む保護材料（１００）と、
該保護材料（１００）の少なくとも１つのキャビティにそれぞれ配置された少なくとも１つの圧力センサ素子（１０４）が設けられており、
前記保護材料（１００）の表面は、該表面と少なくとも１つのケーシング部材（１０５）との共働により圧力インレットダクト（１０２）が生じるように形成されており、
該圧力インレットダクト（１０２）は、位置のずらされた側方の入口（１０３）を有しており、該入口（１０３）により前記圧力センサ素子（１０４）に対し少なくとも間接的に供給が行われることを特徴とする、
側面衝突検知のための圧力センサ。
【請求項２】
前記保護材料（１００）の上に、前記ケーシング部材として少なくとも１つの第１の開口部を備えたカバーが設けられており、該カバーは前記保護材料（１００）とともに圧力センサの第１のケーシングを形成する、請求項１記載の圧力センサ。
【請求項３】
周囲を取り囲む第２のケーシング（１０５）内に前記保護材料（１００）とともに配置されている、請求項１または２記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記第２のケーシング（１０５）は第２の開口部（１０３）を有している、請求項２または３記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記第１および第２のケーシングは前記第１および第２の開口部の間に設けられた第１のシールを介して結合されている、請求項４記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記保護材料（１００）と前記第２のケーシング（１０５）は第２のシール（１０６）を介して結合されている、請求項３記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記保護材料（１００）は射出成形されている、請求項１から６のいずれか１項記載の圧力センサ。
【請求項８】
圧力センサのための保護材料（１００）の表面を形成する方法において、
圧力センサ素子を収容するためのキャビティを形成するステップと、
前記表面の形状を形成して、少なくとも１つのケーシング部材との共働により圧力インレットダクトを生じさせ、該圧力インレットダクトが圧力センサ素子に対し側方で供給が行われるようにするステップが設けられていることを特徴とする、
圧力センサのための保護材料（１００）の表面を形成する方法。
【請求項９】
前記表面と前記キャビティをモールドプロセス中にいっしょに形成する、請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の上位概念に記載された側面衝突検知用圧力センサおよび圧力センサのための保護材料表面を形成する方法に関する。
【０００２】
DE 199 23 985 A1から側面衝突検知用圧力センサがすでに知られており、これによればダクトによってセンサ素子に向かう空気のダイレクトな流れが可能となる。その際、センサ素子を膜ないしはダイヤフラムにより保護することができる。また、上述のダクトは複数のケーシング部材により実現される。
【０００３】
発明の開示
これに対し、独立請求項に記載された特徴を備えた本発明による側面衝突検知用圧力センサないしは本発明による圧力センサ保護材料表面形成方法により得られる利点とは、圧力センサの構成全体が保護材料表面の形成により簡単になることであり、このことはケーシング部材と共働して、位置をずらし側方からセンサ素子に向けて供給を行えるようにしたインレットダクトを設けることによって達成される。これによってセンサケーシングも著しく簡単になり、したがっていっそう好適なコストになる。
【０００４】
これに応じて製造方法も簡単に構成することができる。それというのも、相応の表面を作り出すための工具を１回形成すれば、あとは常にそれを再利用できるからである。殊にセンサ素子に対し側方から媒体を供給することにより、湿気など腐食性の媒体のダイレクトな影響を、ならびに機械的な作用によるダイレクトな影響も、最小限に抑えることができるようになるし、あるいはそのような影響が生じないようにすることすらできるようになる。
【０００５】
また、圧力インレットダクトを、凝縮水または結露水を外部へ容易に放出させることができるように構成することができる。その際にこのことを傾斜、丸み付けあるいはテーパ形状等によって実現することができる。
【０００６】
殊にケーシングカバーが簡単になる。その理由は、ケーシングカバーには開口部だけを設ければよいからである。
【０００７】
取り付けられた状態での圧力センサ素子の機械的損傷は、圧力インレットダクトの形状により確実に回避される。車両への圧力センサの取り付けが簡単になることから、本発明による圧力センサによれば周囲を取り囲むケーシング全体の底部にも取込開口部を形成することができる。
【０００８】
全体として保護材料たとえばエポキシの表面の形状を任意に構成することができ、本発明による形状を、いずれにせよ行われることになる製造ステップのなかで形成することができる。
【０００９】
保護材料をエポキシ等の樹脂またはプラスチックとすることができる。ここではＡＳＩＣとして構成されている集積回路は、圧力信号の信号準備処理および制御装置への伝送のために用いられる。
【００１０】
複数の集積回路を設けることができると同様、複数設けることも可能な圧力センサ素子は、一般にマイクロマシーニングにより形成されており、この場合、圧力変化はたとえばホイートストン測定ブリッジの抵抗変化で表され、この抵抗変化は電圧変化として増幅後にディジタル化される。この場合、圧力センサ素子はいわゆるキャビティすなわち保護材料における開口部もしくは凹部内にあとから配置される。標準ケーシング部材たとえばカバーあるいはケーシング全体との共働作用によって、圧力インレットダクトが最後に形成される。ただしその際、保護材料表面は明確な構造たとえば凹部を有しており、これが圧力センサ素子へと案内される。この場合、本発明によるダクトを圧力センサ素子へ向かって拡開させることができる。
【００１１】
従属請求項に記載の構成により、独立請求項記載の側方衝突検知用圧力センサならびに圧力センサのための保護材料表面形成方法の有利な実施形態が可能である。
【００１２】
殊に有利であるのは、保護材料においてケーシング部材として第１の開口部を有するカバーが設けられていることであり、このカバーは保護材料と共働して圧力センサの第１のケーシングを成している。この場合、カバーは有利には保護材料と結合されており、したがってカバーは保護材料の上にじかに取り付けられており、圧力インレットダクトのための覆いが得られるようになる。その際に有利には、保護材料における凹部によって本来の圧力インレットダクトが形成される。
【００１３】
これに加えて、あるいは代案として可能であるのは、保護材料をキャビティおよび集積回路とともに第２のケーシング内に配置し、これによって保護材料を取り囲むことである。この第２のケーシングは第２の開口部を有しており、これにより保護材料表面とともに圧力インレットダクトが形成される。２つのケーシングが設けられている場合、第１のケーシングと第２のケーシングは第１の開口部と第２の開口部との間に設けられた第１のシールを介して結合される。第２のケーシングだけしか設けられていない場合には、保護材料は相応のシールによって第２のケーシングと結合される。
【００１４】
有利であるのは、保護材料を射出成形するかまたはトランスファーモールド法によって加工することである。たとえばモールドプロセスにおいて少なくとも１つの集積回路が完全に取り囲まれる一方、圧力センサ素子のためにキャビティが工具により形成され、この工具によって、圧力センサ素子への側方からのアクセスないしは媒体供給のために圧力インレットダクトが形成されるよう、保護材料表面も同時に形成される。つまりこのようにして形成されたケーシングは、プレモールドケーシングとモールドケーシングの組み合わせを成すものであり、その際、ここで述べる適用事例のための装置は有利には側方で互いに接するように構成されている。プレモールドケーシング部材におけるキャビティによって、センサ素子をあとから組み込むことができる。
【００１５】
このケーシングの表面はモールドプロセス中、工具による成形によって形成される。
【００１６】
図面には本発明の実施例が示されており、以下ではそれらの実施例について詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】圧力センサをこれに接続されたコンポーネントとともに示すブロック図
【図２】本発明による圧力センサに関する第１の実施形態をセンサ素子を除いて示した第１の平面図
【図３】第１の実施形態をセンサ素子とＡＳＩＣを除いて示した側面図
【図４】第１の実施形態をセンサ素子とＡＳＩＣとともに示す断面図
【図５】第１の実施形態をカバーとともに示す別の平面図
【図６】本発明による実施例における第１のケーシングと第２のケーシングの共働について示す図
【図７】第２の実施形態をセンサ素子を除いて示した平面図
【図８】第２の実施形態をセンサ素子とＡＳＩＣを除いて示した側面図
【図９】第２の実施形態をセンサ素子とＡＳＩＣとともに示す断面図
【図１０】第２の実施形態を周囲を取り囲むケーシングとともに組み込み状態で示す図
【図１１】本発明による方法のフローチャートを示す図
【００１８】
図１には、本発明による圧力センサと車両の乗員保護システムにおける他のコンポーネントとの共働についてブロック図で示されている。圧力センサＰＰＳは、圧力センサ素子ＤＳＥと集積回路ＡＳＩＣを有している。この場合、複数の圧力センサ素子および／または複数の集積回路を設けることができる。上述のようにマイクロマシーニングにより製造されている圧力センサ素子により空気圧変動が測定される。その理由は、車両側方部におけるこの種の空気圧変動を側面衝突検知に利用できるからである。この場合、側方部における容積が圧縮したときに、断熱的な空気圧上昇の成分も検出することができる。集積回路は圧力センサ信号を準備処理するために用いられ、すなわち増幅、ディジタル化および１つまたは複数の乗員保護手段ＰＳを駆動制御する制御装置ＳＧへのラインを介した送信を行うために用いられる。
【００１９】
側面衝突が発生した場合、サイドエアバッグあるいは当業者に知られている他の側面衝突発生時保護手段のような他の保護手段が駆動制御される。圧力センサのデータは、ここではハードウェアとして構成されているインタフェースＩＦを介して制御装置ＳＧにおいて受信される。これらのデータをマイクロコントローラがダイレクトに受信することができる。マイクロコントローラμＣは制御装置ＳＧの中央素子である。マイクロコントローラμＣは、測定された圧力センサデータに応答してトリガアルゴリズムを実行する。マイクロコントローラの代わりに他のプロセッサタイプ、ＡＳＩＣまたは個別素子を評価回路として利用することもできる。圧力信号の評価に依存して、マイクロコントローラμＣは駆動制御回路ＦＬＩＣへトリガ信号を伝送する。この駆動制御回路は、トリガ信号に依存して乗員保護手段ＰＳを駆動するために用いられる。このために駆動制御回路ＦＬＩＣは、マイクロコントローラμＣのソフトウェア命令を評価できるようにする目的で、それ相応の評価コンポーネントを有している。ここではわかりやすくするため、パラレルな評価たとえば妥当性チェックなどは省かれており、さらに制御装置ＳＧの動作に必要とされるが本発明を理解する上では必要のない他のコンポーネントも省かれている。
【００２０】
本発明によれば、圧力センサ素子ＤＳＥのための圧力インレットダクトは、カバーまたは保護材料を取り囲むケーシングといった他のケーシング部材と共働して、保護材料表面の形状により得られる。このようにすることで、この種の圧力インレットダクトをきわめて簡単に実現することができる。
【００２１】
図２には、第１の実施形態を上から見た平面図が示されている。たとえば支持体ストライプとして構成することのできるリードフレーム２０は、集積回路に関係した部分についてはすでに周囲がモールドされており、次のステップでキャビティ２１が設けられ、このキャビティ２１にさらに次のステップで圧力センサ素子が取り付けられる。モールド中にこのキャビティ２１が形成され、さらに圧力インレットダクト２２も形成され、これによって保護材料２３ここでは射出されたエポキシに、この保護材料２３の表面よりも凹んだ個所が生じることになる。たとえばこの圧力インレットダクト２２の直径はキャビティ２１に向かって拡がっており、これによって圧力センサ素子の幅全体にわたって流れを与えることができるようになる。この圧力インレットダクト２２の反対側の端部は、ケーシング内の圧力インレット開口部に対応させる目的で半球状に形成されている。左側で上方および下方に配置されたそれぞれ３つの脚部は、キャビティ２１内に設けられた図２には示されていない圧力センサ素子に対応づけられている一方、それらから離れて上方および下方に設けられているそれぞれ６つの脚部は集積回路に対応づけられている。
【００２２】
図３には、この第１の実施形態の側面図ないしは側面透視図が示されている。ここでは圧力センサ素子のリードフレーム３０は隠れており、したがって破線で描かれている。同様に、集積回路の完全にモールドされて囲まれたリードフレーム３３も描かれている。圧力インレットダクト３２は、圧力センサ素子の上で開口部３１に向かって案内されている。
【００２３】
図４には第１の実施形態の断面図が示されている。この場合、ＡＳＩＣ４３は完全にモールドされて囲まれており、ここではエポキシによりモールドされている。とはいえ、ＰＥＥＫあるいはＬＣＰといったプラスチックを用いることもできる。キャビティにはマイクロメカニカル圧力センサ４１が取り付けられており、この取り付けを接着剤を用いて行うのが有利である。キャビティと凹部２２の上には、ケーシングに取り付けられたケーシングカバー４５が設けられており、これはケーシングとともに圧力インレットダクト３２を成している。このケーシングカバー４５は開口部４４を有しており、この開口部を通って空気圧を圧力インレットダクトに入り込ませることができ、これによってセンサ素子４１に対し側方から流れを与えることができるようになる。圧力センサ素子４１は不活性材料４２によって取り囲まれており、この材料は圧力感応形のセンサダイアフラムの上で薄い膜を形成している。同様に、この図にはボンディングワイヤ４０も示されており、これはセンサ４１をキャビティに設けられたリード線つまりは外界と接続している。
【００２４】
図５には、第１の実施形態がケーシングカバーとともに上方から見た平面図で示されている。この図にも、リードフレーム５２とケーシングカバー５１（＝４５）が取込開口部５０（＝４４）とともに示されている。この第１の実施形態が簡単な構造であるのは明らかであり、これによればケーシング部材として単に標準カバーを利用すればよい。圧力インレットダクトの製造は、圧力センサ素子のためのキャビティの製造と同時に行われる。
【００２５】
図６には、第１の実施形態の断面と、第２のケーシングとのシールを介した連結部が示されており、これは保護材料を第１のケーシングとともに取り囲んでいる。この第２のケーシング６１はたとえば金属から成り、圧力インレット６７を有しており、圧力インレット６７はシール６０を介して圧力インレットダクト６３へ案内される。このダクト６３はケーシングカバー６２により保護され、このカバーが存在することでダクトが形成される。ケーシングカバー６２は保護材料６５と固定的に連結されている。圧力インレットダクト６３により、圧力センサ素子６６に対し側方から流れを与えることができる。集積回路６４は完全にモールドされて囲まれた状態にあり、この集積回路は圧力センサ信号の信号調整ならびに伝送の役割を担う。
【００２６】
図７には、第２の実施形態の平面図が示されている。この図においてもリードフレーム７２とキャビティ７１が示されており、圧力インレットダクト７０を介してこのキャビティ７１へ相応の空気圧が外部から供給される。この圧力インレットダクト７０も、キャビティ７１の幅全体に対し空気圧を流すことができるよう拡開している。圧力インレットダクト７０は、保護層７３における他の部分の高さよりも低くなっている。
【００２７】
図８には、この第２の実施形態の側面図ないしは側面透視図が示されている。この図では圧力センサ素子８０と集積回路８３のリードフレームは隠れており、破線で描かれている。保護材料８２には圧力インレットダクト８１が形成されている。さらにこの図においても、図示されていない圧力センサ素子８０がキャビティ８４内に組み込まれていることが示されている。
【００２８】
図９には、第２の実施形態の断面図が示されている。この場合、キャビティに圧力センサ素子９３が組み込まれており、これに対し側方で圧力インレットダクト９０を介して外部から空気圧が供給される。保護材料９１内には集積回路９２が配置されている。圧力センサ素子９３に対する電気的な接続ならびに外部への電気的な接続については、見やすくするため省略されている。
【００２９】
図１０には、第２の実施形態をケーシングと結合した適用事例が示されている。この場合、保護材料１００には完全にモールドで取り囲まれた集積回路１０１が設けられており、さらにキャビティが設けられていて、このキャビティに圧力センサ素子１０４が組み込まれている。圧力インレットダクト１０２により、圧力センサ素子１０４に対し側方から流れが供給される。この目的で、ケーシングカバーまたはケーシング底部とすることのできるケーシング１０５は開口部１０３を有している。保護材料１００はシール１０６有利には環状のシールを介して、圧力がセンサ素子１０５のみに到達できるよう、ケーシング１０５と接続されている。
【００３０】
図１１には、本発明による保護材料表面形成方法ならびにそれに続く取り付け方法に関するフローチャートが示されている。ステップ１３０において集積回路のモールドが行われる。その際、モールド工具の形状により、圧力センサ素子のためのキャビティおよび圧力インレットダクトのための表面凹部が形成される。次のステップ１３１において圧力センサ素子がキャビティに組み込まれ、ステップ１３２において、このようにして形成されたチップケーシングが周囲を取り囲むケーシングに組み込まれ、ケーシング部材によって圧力インレットダクトが実現されるようになる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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