ドライバー姿勢監視のための応力濃縮パッケージ構造を含むウレタンフォーム埋め込みシリコン圧力センサー

ドライバーの認知状態、姿勢、および運転行動を監視するためにカーシートに統合するために、ストレス濃縮パッケージング構造を含むウレタンフォーム埋め込みシリコン圧力センサーを提案します。ウレタンフォームにシリコン圧力センサーを埋め込むことの技術的課題は、ウレタンフォームの応力分散と、フォームの不均一な変形によって引き起こされる非線形センサー応答のための感度が低いことです。したがって、提案されたパッケージ構造には、カバーの外側のエッジが幾何学的非線形性濃度によって引き起こされる大きな非線形応力濃度を受け取るため、この非線形応力を排除するために、ウレタンフォームとフレームに加えられる力を集中するためのカバーが含まれています。センサーパッケージの不均一な高さと挽いた基板。このパッケージ構造により、センサーの圧力感度は0〜10 kPaの範囲です。また、センサーは、印加圧力とセンサー出力の間の関係の線形回帰に0.049 nの根平方誤差で高い線形性を持ち、最適なフレーム幅は2 mmを超えています。最後に、提案されたパッケージ構造に含まれるプロトタイプ3×3センサーアレイは、ボディの動きを検出し、センサー統合されたカーシートの開発を可能にします。

We propose urethane-foam-embedded silicon pressure sensors, including a stress-concentration packaging structure, for integration into a car seat to monitor the driver's cognitive state, posture, and driving behavior. The technical challenges of embedding silicon pressure sensors in urethane foam are low sensitivity due to stress dispersion of the urethane foam and non-linear sensor response caused by the non-uniform deformation of the foam. Thus, the proposed package structure includes a cover to concentrate the force applied over the urethane foam and frame to eliminate this non-linear stress because the outer edge of the cover receives large non-linear stress concentration caused by the geometric non-linearity of the uneven height of the sensor package and ground substrate. With this package structure, the pressure sensitivity of the sensors ranges from 0 to 10 kPa. The sensors also have high linearity with a root mean squared error of 0.049 N in the linear regression of the relationship between applied pressure and sensor output, and the optimal frame width is more than 2 mm. Finally, a prototype 3 × 3 sensor array included in the proposed package structure detects body movements, which will enable the development of sensor-integrated car seats.