(57)【要約】      （修正有）【課題】モジュール全体の変形を抑制あるいは低減することによりセンサ出力変動が生じにくく信頼性の高いセンサ装置を提供すること。【解決手段】物理量を検出するセンサを実装した回路基板と、前記回路基板を収納するケースおよび外部機器と固定するフランジ５を備えたハウジング３と、を有し、前記フランジの前記ケースに接する部分の幅ｔ２を前記ケースの幅ｔ１に対して０．８以上とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を検出するセンサを実装した回路基板と、
前記回路基板を収納するケースおよび外部機器と固定するフランジを備えたハウジングと、を有し、
前記フランジの前記ケースに接する部分の幅を前記ケースの幅に対して０．８以上としたことを特徴とする物理量センサ装置。
【請求項２】
物理量を検出するセンサを実装した回路基板と
前記回路基板を収納するケースおよび外部機器と固定するフランジを備えたハウジングと、を有し、
前記フランジの厚さを前記ケース底面厚さの３．６倍以上としたことを特徴とする物理量センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ装置に係り、特に、加速度や角速度などの物理量を検出する物理量センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車や農業機械および建設機械などでは走行安定性制御や安全性、作業性を向上するため種々の物理量を検出するセンサ装置が用いられている。自動車においては、特に加速度センサや角速度センサが横滑り防止や乗員の安全性を向上するための機器（例えばエアバック）制御用として適用が拡大している。また、センサ装置の自動車への適用では、エンジンルームへの搭載も想定されるため、熱変化や機械的振動などの過酷な環境下に耐えることが必要となっている。農業機械では車体の姿勢制御や、種々の耕作用途に用いる付属機の水平制御に用いられており自動車同様過酷な環境で使用される。
【０００３】
センサ装置に搭載される物理量検出センサでは、小型化や多機能化・複合化、および量産性向上などを目的に、シリコーン（Ｓｉ）の微細加工技術（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）を用いた検出手段が主流となってきている。微細加工技術によってシリコーンの微細なくし歯状構造体を形成し、このくし歯状構造体の微小変位を、電気信号に変換することで加速度や角速度などの物理量を検出している。
【０００４】
このような物理量検出センサは、他の電子部品とともに回路基板に搭載された状態で使用され、ハウジングを形成するケース内部に収納し、モジュール化されている。また回路基板に搭載したセンサと外部との電気的信号の入出力を行うコネクタや、ハウジングを外部機器などに固定するためフランジやカバーが、ケースとともにハウジングを形成している。
【０００５】
上記した物理量検出センサは微小な変位を検出手段としているため、モジュール化されたセンサ装置外部から振動や衝撃が印加されると、微細なくし歯構造体に変位が生じ慣性力が作用していない状態でも出力が発生する。この振動や衝撃に起因したセンサ出力はセンサ装置が本来検出すべき物理量出力に誤差を生じさせる要因となる。
【０００６】
したがって、シリコーンの微細加工技術を用いたセンサでは、物理量検出部に振動や衝撃などの外力が印加しない、あるいは、抑制した実装構造とすることが重要となる。
【０００７】
ハウジング内部に電子部品などを収納してモジュール化した電子機器の振動を抑制あるいは防止する構造として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００８】
特許文献１では、電子機器モジュールをゴムを介して外部機器に取り付ける構造とすることで取り付け部分を伝達する振動を遮断あるいは低減すること、また、ハウジングの少なくとも一部を制振材料で構成する、あるいは、電子部品を収納するケースにおいてゴムを含有した樹脂で形成することでハウジングやケースの自体の振動を低減することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２４９８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１では、モジュール化したハウジングをハウジングに付属した取り付け片部を固定することで外部機器に固定している。そのため、外部機器に振動が印加された場合、取り付け部を伝達する振動は低減されるが、電子機器モジュール全体に振動が作用するため電子機器モジュールの取り付け片部を固定点とした変形が生じてしまう。ここで、電子機器モジュール全体の変形は、ある特定の振動数（固有振動数）で変形量が大きくなることが知られている。これにより、センサ出力の変動が生じてしまう。電子機器モジュール全体の変形を回避するためには、固有振動数を高くして、外部から印加された振動に応答して電子機器が振動（変形）しない周波数範囲を拡大することが必要となる。特許文献１記載の技術では、取り付け片部を支点としたモジュール全体変形の抑制、低減については考慮がなされておらず、電子機器モジュール全体の固有値を十分に高くすることに関しては改善の余地がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、モジュール全体の変形を抑制あるいは低減することによりセンサ出力変動が生じにくく信頼性の高いセンサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の物理量センサ装置は、例えば、物理量を検出するセンサを実装した回路基板と、前記回路基板を収納するケースおよび外部機器と固定するフランジを備えたハウジングと、を有し、前記フランジの前記ケースに接する部分の幅を前記ケースの幅に対して０．８以上とした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、モジュール全体の変形を抑制あるいは低減することによりセンサ出力変動が生じにくく信頼性の高いセンサ装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明をなす物理量センサの外観図。
【図２】本発明をなす物理量センサの断面図。
【図３】ハウジング固有振動数とフランジ幅とハウジングのケース幅の比との関係を示す図。
【図４】ハウジング固有振動数とフランジの厚さとハウジングのケース底面厚の比との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明をする。
【００１６】
まず初めに本発明の一実施例をなす物理量センサの実装構造について、図１、図２を用いて説明する。
【００１７】
図１に示されるように物理量センサ装置は、各種物理量を検出するセンサ２を実装した回路基板１、および、外部機器とセンサ出力信号の入出力を行うコネクタ６と、回路基板１を収納するケース３ａを備え、外部機器に固定するためのフランジ５が形成されたハウジング３と、カバー８から構成されている。センサ２を実装した回路基板１には、電源や入出力通信制御などの機能を有する複数の電子部品４が実装されている。回路基板１はハウジング３内の所定の部位に接着剤７などで固定されており、回路基板１上の図示していない電極とコネクタ端子の一端は、図示していない金属細線（アルミワイヤなど）で電気的に接続されており、ターミナル端子の他方の端部は、コネクタ３内部で外部機器の接続端子と結合される。
【００１８】
回路基板１のケース３ａへの収納と金属細線の接続が終了した後、ハウジング３の所定の箇所にカバー８を載置し、カバー周辺部を接着剤７で固定してハウジング３の開口部を覆っている。このようにして構成された物理量センサ装置は、２箇所のフランジ５それぞれに形成された取り付け孔９をネジ止めすることによって外部機器と固定して用いられる。
【００１９】
フランジ５に形成された２箇所の取り付け孔９を用いたネジ止めで外部機器に固定した状態で外部から振動が印加された場合、ハウジング３全体がフランジ５の根元（ケース３ａに接する部分）を支点としたような変形が生じる場合がある。この変形を抑制、低減するためには、フランジ５の剛性を高くするのが有効である。
【００２０】
図３は、フランジ厚を一定にした場合、ハウジング固有振動数のフランジ幅依存性を有限要素法解析で検討した結果である。図３の横軸はフランジ幅ｔ２／ケース幅ｔ１、縦軸は所定の周波数で基準化したハウジングの固有振動数である。フランジ幅ｔ２とケース幅ｔ１の比が０．８以上で固有値がほぼ一定になっている。本発明では、フランジ部の剛性を高くするため、フランジ幅ｔ２をケース幅ｔ１の０．８倍以上としている。このようなフランジ５の高剛性化によって、ハウジング３の固有振動数を高くすることができ、外部からの振動印加に対して変形が生じる周波数範囲を広くすることができるとともに、変形量も低減することが可能となる。
【００２１】
電子部品４は、マイコン、電圧調整器（レギュレータ）、抵抗、コンデンサ、ダイオードなどの部品で構成されており、センサ制御や電源供給、および外部との通信制御などを行っている。回路基板１には、ガラスエポキシ基板やセラミック基板を用いる。ハウジング５のケース部、コネクタ６、フランジ５、およびカバー８はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂などで形成する。回路基板１やカバー８をハウジング５の所定の箇所に固定する接着剤７にはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などを使用する。
【００２２】
フランジ５の高剛性化手段として、図１に示したフランジ幅の拡大とともにフランジ部の厚型化がある。図４は、図２に示したフランジ厚ｔ４とケース底面厚さｔ３の比（フランジ厚／ケース底面厚）とハウジング全体の固有振動数の関係を有限要素法解析で求めた結果である。図４の横軸は、フランジ厚ｔ４／ケース底面厚ｔ３、縦軸は所定の周波数で基準化したハウジングの固有振動数である。図４の解析結果から、本発明では、基準化した固有振動数が１以上となるようにフランジ厚ｔ４を設定しており、フランジ厚ｔ４をケース部底面厚ｔ３の３．６倍以上としている。これによって、フランジ部の高剛性化を図り、フランジ根元部を支点としたハウジング全体の変形量を低減すると共に、固有振動数を高くして物理量センサ装置の耐振動性を高くしている。
【００２３】
ハウジング全体の固有振動数を高くするためには、ケース底面厚ｔ３も所定の厚さが必要である。本発明が対象としているハウジング構造および材料系では、ケース底面厚ｔ３を２．０ｍｍ以上にするのが望ましいという結果が得られている。この場合、フランジｔ４の厚さは７．２ｍｍ以上となる。
【００２４】
以上のように、フランジ幅ｔ２／ケース幅ｔ１の割合を０．８以上とし、フランジ厚ｔ４／ケース底面厚ｔ３を３．６以上とすることで、ハウジングを固定するフランジ部の剛性を高くすることができるとともに、ハウジング全体の固有振動数を高くすることができる。これにより、ハウジング固定部であるフランジのケース部に接触する部分（フランジの根元部分）を支点としたハウジング全体の変形を抑制あるいは低減が可能となり物理量センサ全体の変形を抑制あるいは低減することにより、センサ出力変動が生じにくく信頼性の高いセンサ装置を提供できる。
【符号の説明】
【００２５】
１…回路基板、２…センサ、３…ハウジング、３ａ…ケース、４…電子部品、５…フランジ、６…コネクタ、７…接着剤、８…カバー、９…孔、ｔ１…ケース幅、ｔ２…フランジ幅、ｔ３…ケース底面厚、ｔ４…フランジ厚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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