JPH0815300A - 衝突検出センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】自動車等に利用される加速度センサとその周辺
装置の小型化を図るために有効な技術を提供し、コスト
の低減、自動車の軽量化、及び乗員スペースの向上を図
ることを目的とする。 【構成】本発明の衝突検出センサは、固定部に対し可撓
性部を介して接続される重錘体と、前記可撓性部に配置
され、重錘体の揺動により抵抗値を変化させる半導体抵
抗素子と、前記重錘体の上面を被覆する上キャップと、
前記重錘体の下面を被覆する下キャップとを備え、前記
上キャップと下キャップとの少なくとも一方のキャップ
に、前記半導体抵抗素子からの出力値を監視して車両の
衝突を判定する衝突判定回路を設けたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加速度センサにおい
て、特に自動車の衝突を検出する衝突検出センサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近では、自動車の安全基準の強化が図
られており、事故から乗員を守る装備としてエアバッグ
システムを装着した車種が増加してきている。

【０００３】エアバッグシステムは、自動車の衝突を検
知すると、袋状のバッグを窒素ガス等で瞬時に膨張させ
るものである。これにより、車両の衝突時に、乗員がス
テアリング・ホイール、ダッシュボート、ウインドガラ
ス等に衝突する二次衝突を防止することができる。

【０００４】エアバッグシステムの構成は、自動車の衝
突を検出する加速度センサと、バッグ及びバッグを膨張
させるインフレータを備えたエアバッグと、これらの動
作を制御する制御回路（ＥＣＵ：ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ
ＣＯＮＴＲＯＬ ＵＮＩＴ）とから構成されている。

【０００５】エアバッグは、主に、ステアリングホイー
ル、ダッシュボード、ドアパネル、シートに内蔵されて
いる。加速度センサは、車体の複数箇所に設けられてお
り、車体に一定値以上の加速度（減速度）が発生する
と、車体の衝突を検出する。一般には、加速度センサ
は、左右のヘッドライト近傍、センタコンソール部分に
設けている。ヘッドライト近傍に設ける加速度センサは
フロントＧセンサと呼ばれ、機械式の加速度センサを用
いている。また、センタコンソール部に設置される加速
度センサはセーフィングセンサと呼ばれる機械式の加速
度センサとセンターＧセンサと呼ばれる電気式の加速度
センサとを併存したものを用いている。

【０００６】また、ＥＣＵは、センタコンソール部分に
配置され、同一基板上にセーフィングセンサとフロント
Ｇセンサとを配置している。このＥＣＵは、各加速度セ
ンサへ接続されており、全ての加速度センサが車両の衝
突を検出した場合に限り、インフレータへ作動信号を出
力する。この作動信号を受けてインフレータはバッグを
膨張させる。

【０００７】ここで、フロントＧセンサ、セーフィング
センサに用いられる機械式加速度センサは、通常は、端
子間を開いており、一定値以上の加減速Ｇを受けると、
この加減速Ｇにより端子間が閉じるようにしてある。端
子間が閉じた時に、機械式加速度センサは、ＥＣＵへオ
ン信号を送信する。

【０００８】一方、センタＧセンサに用いられる電気式
加速度センサは、様々な形態のものが開発されている。
例えば、単結晶シリコン基板を、車体側に固定される固
定部と、この固定部に可撓性部を介して接続される重錘
体とから形成し、可撓性部にＰ型シリコン層を拡散して
ゲージ抵抗を形成した加速度センサが知られている。ゲ
ージ抵抗は、抵抗ブリッジ回路を形成し、重錘体の揺動
により可撓性部がたわむと抵抗値が変化するようにして
ある。つまり、電気式加速度センサは、ゲージ抵抗へ常
時電力を供給し、ゲージ抵抗から出力される電圧値を監
視する。そして、自動車が衝突して車体に一定値以上の
減速Ｇがかかると、この減速Ｇを受けた重錘体が揺動
し、可撓性部をたわませる。これにより、ゲージ抵抗の
抵抗値が変化し、ゲージ抵抗から出力される電圧値が変
化する。電気式加速度センサは、ゲージ抵抗からの出力
電圧値の変化を認識し、ＥＣＵへオン信号を出力する。

【０００９】一方、最近では、エネルギーの節約に寄与
すべく自動車の燃料消費率の向上が要求されている。こ
の燃料消費率を向上させるためには車体の軽量化を図る
方法があるが、車体の安全性を確保する観点から車体の
軽量化には限度がある。このため、自動車の内装材や装
備品の軽量化を図ることが望ましい。さらに、車内の乗
員スペースを確保するために、装備品の小型化が要求さ
れている。このような背景に対して、ＥＣＵは、非常電
源用のコンデンサや機械式加速度センサ等の装備に加
え、汎用のＣＰＵやメモリを利用しているため、約１４
０ｍｍ四方の回路規模を有している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、前
記問題点に鑑みてなされたものであり、エアバッグシス
テム等に利用される加速度センサとその周辺装置の小型
化を図るために有効な技術を提供し、装置にかかるコス
トの低減、自動車の軽量化、及び乗員スペースの向上を
図ることを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の手段を採用した。 ＜本発明の必須の構成＞本発明の衝突検出センサは、固
定部に対し可撓性部を介して接続される重錘体と、前記
可撓性部に配置され、重錘体の揺動により抵抗値を変化
させる半導体抵抗素子と、前記重錘体の上面を被覆する
上キャップと、前記重錘体の下面を被覆する下キャップ
とを備え、前記上キャップと下キャップとの少なくとも
一方のキャップに、前記半導体抵抗素子からの出力値を
監視して車両の衝突を判定する衝突判定回路を設けたこ
とを特徴とする（請求項１に対応）。以下、各構成要素
について簡単に説明する。

【００１２】〔固定部〕固定部は、例えばＥＣＵ用の基
板等を介して自動車の車体側に固定される部材である。
この固定部は、例えば単結晶シリコン基板で生成されて
いる。

【００１３】〔重錘体〕重錘体は、車体の加速、減速に
応じて揺動する部材であり、例えば、板状の部材、球状
の部材等である。そして、これらの部材は、例えば単結
晶シリコン基板、多結晶シリコン、ガラス材等が考えら
れる。

【００１４】〔可撓性部〕可撓性部は、固定部と重錘体
とを接合する部材であり、重錘体の揺動によりたわむ特
性を有している。この可撓性部は、例えば、単結晶シリ
コン基板である。

【００１５】上記の固定部、重錘体、及び可撓性部は、
例えば、一枚の単結晶基板を用い、可撓性部の基板を固
定部に比べて薄くするようにしてもよい。 〔半導体抵抗素子〕半導体抵抗素子は、可撓性部に配置
されており、可撓性部の物理的変形により抵抗値を変化
させる特性を有している。この半導体抵抗素子は、例え
ば、可撓性部上にＰ型シリコン層を積層して形成される
ゲージ抵抗である。

【００１６】〔上キャップ〕上キャップは、重錘体の上
面を被覆する部材であり、衝突判定回路の一部あるいは
全部が設けられている。この上キャップは、例えば、固
定部、重錘体、及び可撓性部を一枚の単結晶基板で形成
した場合に、板状の基板で形成し、単結晶基板の上面に
積層するようにしてもよい。この場合、上キャップの下
面において、重錘体及び可撓性部に対応する部分に凹部
を設け、重錘体及び可撓性部と上キャップとが非接触に
なるようにすることが好ましい。そして、上キャップに
衝突判定回路あるいは衝突診断回路を構成する素子を設
ける方法としては、例えば、上キャップの上面に接着す
る方法、上キャップの上面に凹部を設けて埋設する方
法、上キャップの上面に衝突判定回路を構成する電子回
路をエッチングして集積化する方法等がある。

【００１７】また、上キャップは、例えば単結晶シリコ
ンで生成するようにしてもよい。また、上キャップは、
単結晶シリコンに、多結晶シリコンを用いて回路を埋設
するようにしてもよい。

【００１８】〔下キャップ〕下キャップは、重錘体の下
面を被覆する部材である。そして、下キャップには、衝
突判定回路あるいは衝突判定回路を構成する素子の一部
を設けるようにしてもよい。この下キャップは、例え
ば、固定部、重錘体、及び可撓性部を一枚の単結晶基板
で形成した場合に、板状の基板で形成し、単結晶基板の
下面に積層するようにしてもよい。この場合には、下キ
ャップの上面において、重錘体及び可撓性部に対応する
部分に凹部を設け、重錘体及び可撓性部と下キャップと
が非接触になるようにすることが好ましい。そして、下
キャップに衝突判定回路を構成する素子の一部あるいは
全部を設ける方法としては、例えば、下キャップの下面
に接着する方法、下キャップの下面に凹部を設けて衝突
判定回路を埋設する方法、下キャップの下面に素子をエ
ッッチングして集積化する方法等がある。

【００１９】また、下キャップは、例えば単結晶シリコ
ンから生成するようにしてもよい。また、下キャップ
は、ガラス材、セラミック材、あるいは多結晶シリコン
等から生成するようにしてもよい。

【００２０】〔衝突判定回路〕衝突判定回路は、上キャ
ップと下キャップとの何れか一方のキャップに設けられ
ているか、あるいは上キャップと下キャップとに分散さ
れて配置されている回路であり、半導体抵抗素子からの
出力電圧値を常時監視し、出力電圧値が一定値を越えた
場合（あるいは一定値を下回った場合）に、車体の衝突
を検出する機能を有している。この衝突判定回路は、例
えば、少なくとも中央演算処理装置とメモリと電界効果
トランジスタとを含みメモリに記憶されたソフトウェア
に従って衝突の判定を行う回路、あるいはハードウェア
化された衝突検出ロジック回路と電界効果トランジスタ
とを含みハードウェアロジックにより衝突の判定を行う
回路等が考えられる。この衝突判定回路は、例えば、上
キャップと下キャップとの少なくとも一方に、素子をエ
ッチングするようにしてもよい（請求項３に対応）。

【００２１】＜本発明の付加的構成＞本発明の衝突検出
センサは、前述した必須の構成要素からなるが、以下の
構成要素を付加しても成立する。その付加的構成要素と
は、半導体抵抗素子の損傷及び衝突判定回路の正常性を
判別する自己診断回路である（請求項４に対応）。この
自己診断回路は、例えば、可撓性部あるいは半導体抵抗
素子等の監視、及び衝突判定回路の動作診断を行い、本
衝突検出センサの正常性を判別する機能を有している。
自己診断回路は、衝突検出センサの異常を検出した場合
には、例えば、自動車の車内に設けられている計器盤上
の警告ランプを点灯させる機能、あるいは車内に警告音
を出力する機能を有するようにしてもよい。

【００２２】この自己診断回路のハードウェア構成は、
例えば、中央演算処理装置とメモリとを備えており、中
央演算処理装置は、上記衝突判定回路の中央演算処理装
置を利用するようにしてもよく、上キャップあるいは下
キャップに配置する方法としては、上記の電子回路をエ
ッチングにより集積化するようにしてもよい。

【００２３】

【作用】以下、本発明の衝突検出センサによる作用につ
いて説明する。 ＜本発明の必須の構成要素による作用＞本発明の必須の
構成要素によると、加速度センサの上キャップあるいは
下キャップの少なくとも一方に、衝突判定回路を配置し
ており、加速度センサと衝突判定回路とを単一のデバイ
スとして形成することができる。つまり、制御回路の基
板上において、衝突判定回路が占有していた領域を不要
とし、制御回路の基板サイズを小型化することができ
る。

【００２４】＜付加的構成要素を備えた場合の作用＞本
発明の付加的構成要素によると、加速度センサの上キャ
ップあるいは下キャップの少なくとも一方に、衝突判定
回路と自己診断回路を配置しており、加速度センサと衝
突判定回路と自己診断回路とを単一のデバイスとして形
成することができる。つまり、制御回路の基板上におい
て、衝突判定回路が占有していた領域に加え、自己診断
回路が占有していた領域を不要とし、制御回路の基板サ
イズを小型化することができる。

【００２５】また、従来では、制御回路（ＥＣＵ：ＥＬ
ＥＣＴＲＯＮＩＣ ＣＯＮＴＲＯＬＵＮＩＴ）には、汎
用の中央演算処理装置やメモリ等の素子を利用している
が、加速度センサ専用の中央演算処理装置及びメモリを
使用し、これらの素子を上キャップと下キャップとにエ
ッチングすることにより回路を集積化することができ、
制御回路の基板規模を大幅に縮小することができる。さ
らに、エアバッグシステム等では、電気式加速度センサ
と機械的加速度センサとを併存させているが、電気式加
速度センサの精度が向上し、機械式加速度センサの不要
化、コンデンサの小型化あるいはコンデンサの不要化が
実現した場合には、本発明の技術を利用することによ
り、制御回路 （ＥＣＵ：ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＣＯ
ＮＴＲＯＬ ＵＮＩＴ）用の基板が不要となり、制御回
路と加速度センサとを一つの部材にまとめることができ
る。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に沿って
説明する。１．《本発明の第１の実施例》 本発明の第１の実施例は、本発明の衝突検出センサをエ
アバッグシステムに適用した場合を例に挙げて説明す
る。

【００２７】図１は、本実施例における衝突検出センサ
の概略構成を示す斜視図である。同図において、衝突検
出センサは、台座４上に配置された加速度センサ１８
と、衝突判定回路８と、図４に示す電界効果コンデンサ
（以下、ＦＥＴと記す）９と、これらを被覆する外装体
５とを備えている。

【００２８】台座４の側面には、加速度センサ１８の入
出力線６とＥＣＵ基板上のパターン（図示せず）とを接
続する端子７が突設してある。また、本実施例では図示
していないが、ＥＣＵ基板は自動車の車体に固定されて
おり、このＥＣＵ基板上には台座４を固定するソケット
を備え、このソケットにより加速度センサ１８を車体側
に固定できるようにしてある。

【００２９】加速度センサ１８は、単結晶基板１の両面
に上キャップ２と下キャップ３を接着した積層構造を有
している。詳細には、単結晶基板１の上面に上キャップ
２を接着し、単結晶基板１の下面に下キャップ３を接着
してある。さらに下キャップ３の下面は、台座４の上面
に接着されている。これにより、加速度センサ１８を台
座４及びＥＣＵ基板を介して車体側へ固定できるように
している。

【００３０】以下、単結晶基板１の構造について説明す
る。 （単結晶基板１の構造）図２は、本実施例における単結
晶基板１の斜視図である。

【００３１】単結晶基板１は、固定部１ａと、この固定
部１ａに可撓性部１ｃを介して接続される重錘体１ｂ
と、可撓性部１ｃ上に配置された半導体抵抗素子１ｄと
を備えている。

【００３２】以下、各部の構成を詳細に説明する。固定
部１ａは、板状の単結晶シリコン基板からなり、中心部
分に直方形の貫通口を有している。

【００３３】重錘体１ｂは、上記貫通口より径小な単結
晶シリコン基板で形成されており、車体の加滅速に応じ
て揺動するようにしてある。可撓性部１ｃは、重錘体１
ｂの１側面と上記貫通口の一側面とを接続する単結晶シ
リコン基板で形成されている。尚、可撓性部１ｃの単結
晶シリコン基板の厚さは、固定部１ａの単結晶シリコン
基板と同じ厚さでもよいが、本実施例では、固定部１ａ
より薄く形成している。

【００３４】上記の固定部１ａ、重錘体１ｂ、可撓性部
１ｃは、一枚の単結晶シリコン基板から、可撓性部１ｃ
に相当する部分の基板をボーリングすることにより基板
の厚さを薄くして成形することができる。

【００３５】半導体抵抗素子１ｄは、可撓性部１ｃ上に
Ｐ型シリコン層を拡散して形成されるゲージ抵抗であ
る。このゲージ抵抗は、ピエゾ抵抗効果を発生する抵抗
ブリッチを形成しており、可撓性部１ｃのたわみにより
抵抗値が変化し、これにより出力電圧の値を変化させる
特性を有している。すなわち、自動車の車体の加減速に
より重錘体が揺動すると、可撓性部１ｃがたわみ、半導
体抵抗素子１ｄの抵抗値が変化して出力電圧値を変化さ
せる。そして、後述の衝突判定回路８は、半導体抵抗素
子１ｄの出力電圧値を常時監視しており、電圧値が一定
値を越えると（あるいは一定値を下回ると）、衝突を検
出すろようになっている。

【００３６】次に、本実施例における衝突判定回路８の
構成について説明する。 （衝突判定回路の構成）図３に衝突判定回路８の構成を
示す。

【００３７】衝突判定回路８は、中央演算処理装置（以
下、ＣＰＵと記す）８ａと、このＣＰＵ８ａの動作手順
を示すプログラムを記憶するメモリ８ｂとを備えてい
る。そして、この衝突判定回路８には、ＣＰＵ８ａから
出力される信号の波形を増幅して出力するＦＥＴ９が接
続されている。さらに、ＦＥＴ９は、エアバッグのバッ
グを膨張させるインフレータ（図示せず）と接続されて
いる。

【００３８】ＣＰＵ８ａは、メモリ８ｂのプログラムに
従って動作し、以下の機能を実現する。 半導体抵抗素子の出力電圧値を常時モニタする機能 半導体抵抗素子の出力電圧値が一定値を越えた場合に
（あるいは一定値を下回った場合に）、車体の衝突を検
出する機能 車体の衝突を判別した場合に、エアバッグ作動信号を
出力する機能 衝突検出時に半導体抵抗素子からの出力電圧値をメモ
リ８ｂに記録する機能 尚、ＣＰＵ８ａの代わりにハードウェア化した衝突検出
ロジック回路を利用してもよい。

【００３９】また、メモリ８ｂは、書き込み自在なＲＡ
Ｍ（Ｒａｎｄｏｍ ＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）を使用
し、衝突の判定基準となる電力値を車種毎に設定可能に
している。ＦＥＴ９は、ＣＰＵ８ａから出力される信号
を増幅し、エアバッグシステムのインフレータへ出力す
る機能を有している。

【００４０】次に、上記の衝突判定回路８を加速度セン
サ１８に組み込んだ衝突検出センサの構成について説明
する。 （衝突検出センサの構成）図４（Ａ）は、本実施例にお
ける衝突検出センサの構成を示す断面図である。

【００４１】エアバッグ加速度センサは、前述の加速度
センサ１８と衝突判定回路８とを組み合せ、単一のデバ
イスとして構成されている。詳細には、上キャップ２の
上面に衝突判定回路８のＣＰＵ８ａとメモリ８ｂ（図中
８）とをエッチングして集積化している。また、加速度
センサ１８の下キャップ３の下面には、ＦＥＴ９をエッ
チングしている。

【００４２】次に、半導体抵抗素子１ｄの入出力部とＣ
ＰＵ８ａの入出力部との接続方法、及びＣＰＵ８ａの入
出力部とＦＥＴ９の入出力部との接続方法について説明
する。

【００４３】（１）半導体抵抗素子１ｄの入出力端子と
ＣＰＵ８ａの入出力端子との接続方法 第１に、上キャップ２の上面から側面を経て下面までパ
ターン２ａを設けている。上面側のパターン端部はＣＰ
Ｕ８ａの入出力端子に接続されており、下面側のパター
ン端部は単結晶シリコン基板１の固定部１ａとの接着面
に達っしている。

【００４４】第２に、固定部１ａ上には、一端を半導体
抵抗素子１ｄの入出力端子に接続しているパターンの端
部を、上キャップ２との接着部分まで延長している。こ
れにより、上キャップ２と単結晶シリコン基板１とを接
着接合することによりＣＰＵ８ａの入出力端子と半導体
抵抗素子１ｄの入出力端子とを接続することができる。

【００４５】（２）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）９
の入出力端子とＣＰＵ８ａの入出力端子との接続方法 第１に、上キャップ２の上面から側面を経て下面までパ
ターン２ａを設けている。上面側のパターン端部はＣＰ
Ｕ８ａの入出力端子に接続されており、下面側のパター
ン端部は単結晶シリコン基板１の固定部１ａとの接着面
に達っしている。

【００４６】第２に、下キャップ３の下面から側面を経
て上面までパターン３ａを設けている。下面側のパター
ン端部はＦＥＴ９の入出力端子に接続されており、上面
側のパターン端部は単結晶シリコン基板１の固定部１ａ
との接着面まで達している。

【００４７】第３に、単結晶シリコン基板１の固定部１
ａには、上キャップ２との接着面から下キャップ３との
接着面にかけてリード線１０を貫通している。これによ
り、上キャップ２と単結晶シリコン基板１と下キャップ
３とを接着接合すれば、ＣＰＵ８ａの入出力端子とＦＥ
Ｔ９の入出力端子とを接続することができる。

【００４８】尚、半導体抵抗素子１ｄとＣＰＵ８ａとの
接続方法、及び電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）９とＣ
ＰＵ８ａとの接続方法は、前述の（１）、（２）に示す
方法に限らず、本発明の特徴を損なわない限りいかよう
な方法を採用してもかまわない。例えば、電界効果トラ
ンジスタ（ＦＥＴ）９とＣＰＵ８ａとを接続する場合
に、図４（Ｂ）に示すように上キャップ２、単結晶シリ
コン基板１、及び下キャップ３に、各々上面から下面に
かけて貫通孔を設ける。そして、貫通孔に導電性を有す
るメッキを施す。さらに、上キャップ２の上面において
貫通孔のメッキ部分とＣＰＵ８ａの入出力端子とを接続
するパターンを設けると共に、下キャップ３の下面にお
いて貫通孔のメッキ部分と電界効果トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）９の入出力端子とを接続するパターンを設ける。こ
こで、上キャップ２と単結晶シリコン基板１と下キャッ
プ３とを接着することにより、ＣＰＵ８ａの入出力端子
と電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）９の入出力端子とを
接続することができる。

【００４９】（エアバッグ加速度センサの動作）本実施
例のエアバッグ加速度センサは、加速度センサ１８の半
導体抵抗素子に常時一定の電力を供給し、衝突判定回路
８は半導体抵抗素子１ｄから出力される電圧値を監視し
ている。

【００５０】そして、自動車の車体が衝突した場合に
は、加速度センサ１８の重錘体には一定値以上の質量が
作用し、重錘体が揺動する。このとき、可撓性部は、重
錘体の揺動にともなって変形し、半導体抵抗素子１ｄの
抵抗値が変化する。これにより、半導体抵抗素子１ｄか
ら出力される電圧値が変化し、衝突判定回路８は、半導
体抵抗素子１ｄの出力電圧値が一定値以上（あるいは一
定値以下）になったことを認識し、車体の衝突を判定す
る。そして、衝突判定回路８は、ＦＥＴ９を介してエア
バッグのインフレータへ作動信号を出力する。これによ
り、インフレータは、バッグを膨張させることができ
る。

【００５１】（実施例１の作用・効果）本実施例１によ
ると、加速度センサ１８の上面及び下面に、衝突判定回
路８を構成する素子を配置すろことができ、ＥＣＵ基板
上から衝突判定回路８を配置すべき領域を削除すること
ができ、ＥＣＵ基板の小型化を図ることができる。

【００５２】尚、本実施例では、衝突判定回路８を例に
挙げて説明したが、この衝突判定回路８に加え自己診断
回路を上キャップ２と下キャップ３とに分散して配置す
るようにしてもよい。また、本実施例では、加速度セン
サ１８として一次元加速度センサ１８を例に挙げて説明
したが、複数次元の加速度センサを用いてもよい。さら
に、本実施例では、衝突判定回路８及び電界効果トラン
ジスタ（ＦＥＴ）９を上キャップの下面に配置するよう
にしてもよい。具体的には、上キャップ２の下面におい
て、単結晶シリコン基板１の可撓性部１ｃと重錘体１ｂ
との上方に配置するようにしてもよい（図４（Ｃ）参
照）。

【００５３】２．《本発明の第２の実施例》 本発明の第２の実施例について図面に沿って説明する。
本実施例２の衝突検出センサは、前述の実施例１と同様
にエアバッグシステムを例に挙げて説明する。

【００５４】本実施例２における衝突検出センサは、加
速度センサ１８と衝突判定回路８とに加え自己診断回路
１１を備えている。以下、上記各部について説明する。

【００５５】（加速度センサ）本実施例における加速度
センサ１８は、単結晶基板１の両面に上キャップ２と下
キャップ３を接着した積層構造を有しており、上キャッ
プ２と下キャップ３とに、衝突判定回路８と自己診断回
路１１とを含む電子回路を設けている。

【００５６】（単結晶基板１の構成）本実施例における
単結晶基板１の構成について図５に沿って説明する。単
結晶基板１は、実施例１の構成に対して、重錘体１ｂの
全ての側面と、固定部１ａの貫通口の全ての側面とを可
撓性部１ｃで接続している。詳細には、単結晶基板１
は、板状の単結晶基板の底面に口の字型の凹部を設け
る。そして、凹部より外側の基板を固定部１ａとし、凹
部より内側の基板を重錘体１ｂとし、さらに凹部を可撓
性部１ｃとしている。そして、上キャップ１の下面と可
撓性部１ｃ及び重錘体１ｂは非接触とし、且つ下キャッ
プの上面と可撓性部１ｃ及び重錘体１ｂとは非接触とす
る。具体的には、上キャップ１の下面と下キャップの上
面とに各々凹部を設けるようにする。

【００５７】ここで、固定部１ａ、重錘体１ｂ、及び可
撓性部１ｃの機能は、前述の実施例１と同様であり、説
明は省略する。 （電子回路の構成）本実施例２における回路の構成を図
６に沿って説明する。

【００５８】本回路は、フィルタ１５、電源回路１６、
衝突判定回路８（またはＣＰＵ）、ＦＥＴ９、自己診断
回路１１、インターフェース回路１２、インターフェー
ス回路１３、タイマ１４を備えている。

【００５９】衝突判定回路８は、前述の実施例１と同様
の構成及び機能を有しており、説明は省略する。フィル
タ１５は、加速度センサ１８の出力値から衝突判定回路
８が必要とする周波数成分を検出し、衝突判定回路８へ
入力させるものである。

【００６０】キャリブレーション回路１６は、加速度セ
ンサ１８に疑似的な加速度を与え、この加速度センサ１
８からの出力をフィルタ１５、衝突判定回路８へ入力さ
せる。そして、加速度センサ１８の感度あるいは加速度
センサ１８の故障を判別する。 自己診断回路１１は、
中央演算処理装置（以下ＣＰＵと記す）１１ａと、この
ＣＰＵ１１ａの動作手順を示すプログラムを記憶するメ
モリ１１ｂとを備えている。そして、自己診断回路１１
には、自動車の計器盤に設けられた警告ランプ（図示せ
ず）とのインターフェース処理を行うインターフェース
回路１２と、外部の装置へデータを出力する出力装置
（図示せず）とのインターフェース処理を行うインター
フェース回路１３と、各回路が必要とするタイミング信
号を生成するタイマ１４と、衝突検出センサの故障履歴
を記憶するフラッシュメモリ（あるいはＥＰＲＯＭ）１
７が接続されている。

【００６１】また、自己診断回路１１は、ＣＰＵ１１ａ
がメモリ１１ｂのプログラムに従って動作することによ
り、以下の機能を実現する。 半導体抵抗素子の出力電圧値を常時監視し、キャリブ
レーション回路１６等を介して加速度センサ１８の正常
性を判別する機能 衝突判定回路８の動作を常時モニタし、衝突判定回路
８が正常に動作しているか否かを判別する機能 衝突時に衝突判定回路８が検出した電圧値（具体的に
は、半導体抵抗素子１ｄから出力された電圧値）を記憶
する機能 加速度センサ１８あるいは衝突判定回路８の異常を検
出した場合に、インターフェース回路１２を介して警告
ランプを点灯させる機能 加速度センサ１８あるいは衝突判定回路８の異常を検
出した場合に、異常検出履歴をフラッシュメモリ１７へ
書き込む機能 外部からインターフェース回路１３を介して受信した
コマンドにより、記録したデータを読み出し、インター
フェース回路１３を介して出力する機能 次に、上記の衝突判定回路８を加速度センサ１８に組み
込んだ衝突検出センサの構成について説明する。

【００６２】（衝突検出センサの構成）図７は、本実施
例における衝突検出センサの構成を示す断面図である。
エアバッグ加速度センサは、前述の加速度センサ１８と
衝突判定回路８とを組み合せ、単一のデバイスとして構
成されている。

【００６３】具体的には、加速度センサ１８の上キャッ
プ２に、衝突判定回路８のＣＰＵ８ａ及びメモリ８ｂ
（図中８）と、自己診断回路１１のＣＰＵ１１ａ及びメ
モリ１１ｂ（図中１１）と、インターフェース回路１２
と、インターフェース回路１３と、タイマ１４と、フィ
ルタ１５と、キャリブレーション回路１６と、フラッシ
ュメモリ１７とをエッチングして集積化している。

【００６４】また、加速度センサ１８の下キャップ３の
下面にはＦＥＴ９をエッチングしている。ここで、半導
体抵抗素子１ｄの入出力部とＣＰＵ８ａの入出力部との
接続方法、及びＣＰＵ８ａの入出力部とＦＥＴ９の入出
力部との接続方法は、前述の実施例１と同様であり、説
明は省略する。

【００６５】（実施例２の作用・効果）本実施例２によ
ると、加速度センサ１８の上面及び下面に、衝突判定回
路８を構成する素子と、自己診断回路１１を構成する素
子とを集積化することにより、ＥＣＵ基板上から衝突判
定回路８を配置すべき領域と自己診断回路１１を配置す
ベき領域とを削除することができ、ＥＣＵ基板の小型化
を図ることができる。

【００６６】尚、本実施例２では、衝突判定回路素子と
自己診断回路の素子とを上キャップ及び下キャップに集
積化しているが、これら以外の素子で、ＥＣＵ基板上に
設けられている素子を上キャップあるいは下キャップに
エッチングするようにしてもよい。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、自動車の衝突を検出す
るセンサとして用いられる加速度センサと、エアバッグ
システム等の動作を制御する制御回路とを単一のデバイ
スとして生成することができ、制御回路の小型化及び軽
量化を図ることができる。

【００６８】さらに、制御回路の小型化及び軽量化によ
り乗員スペースの確保、車体の軽量化に寄与することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例１における衝突検出センサの斜視図

【図２】本実施例１における単結晶シリコン基板１の斜
視図

【図３】本実施例１における衝突判定回路の回路構成を
示すブロック図

【図４】図４（Ａ）：本実施例１における衝突検出セン
サの断面図（１） 図４（Ｂ）：本実施例１における衝突検出センサの断面
図（２） 図４（Ｃ）：本実施例１における衝突検出センサの断面
図（３）

【図５】図５（Ａ）：実施例２における単結晶シリコン
基板１の断面図、 図５（Ｂ）：実施例２における単結品シリコン基板１の
底面図

【図６】実施例２における電子回路の構成ブロック図

【図７】実施例２における衝突検出センサの斜視図

【符号の説明】

１・・単結晶シリコン基板 １ａ・・固定部 １ｂ・・重錘体 １ｃ・・可撓性部 ２・・上キャップ ２ａ・・パターン ３・・下キャップ ３ａ・・パターン ４・・台座 ５・・外装体 ６・・リード線 ７・・端子 ８・・衝突判定回路 ８ａ・・ＣＰＵ（中央演算処理装置） ８ｂ・・メモリ ９・・ＦＥＴ（電界効果トランジスタ） １０・・リード線 １１・・自己診断回路 １１ａ・・ＣＰＵ １１ｂ・・メモリ １２・・インターフェース回路 １３・・インターフェース回路 １４・・タイマ １５・・フィルタ １６・・キャリブレーション回路 １７・・フラッシュメモリ １８・・加速度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南 善彦 滋賀県神崎郡能登川町能登川280−１ (72)発明者 小ヶ口 晃 滋賀県彦根市原町東代949−２ (72)発明者 阿藤 忠之 滋賀県愛知郡愛知川町長野2049

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定部に対し可撓性部を介して接続され
   る重錘体と、 前記可撓性部に配置され、重錘体の揺動により抵抗値を
   変化させる半導体抵抗素子と、 前記重錘体の上面を被覆する上キャップと、 前記重錘体の下面を被覆する下キャップとを備え、 前記上キャップと下キャップとの少なくとも一方のキャ
   ップに、前記半導体抵抗素子からの出力値を監視して車
   両の衝突を判定する衝突判定回路を設けたことを特徴と
   する衝突検出センサ。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記固定部、可撓性
   部、及び重錘体は、単結晶シリコン基板から形成される
   ことを特徴とする衝突検出センサ。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記衝突判定回路
   は、少なくとも中央演算処理装置と、メモリと、電界効
   果トランジスタとを含むことを特徴とする衝突検出セン
   サ。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記衝突判定回路
   は、少なくとも衝突判断ロジック回路と、メモリと、電
   界効果トランジスタとを含むことを特徴とする衝突検出
   センサ。
5. 【請求項５】 請求項１において、前記上キャップと下
   キャップとの少なくとも一方のキャップに、前記半導体
   抵抗素子の損傷及び前記衝突判定回路の正常性を判別す
   る自己診断回路とを設けたことを特徴とする衝突検出セ
   ンサ。