CN101821586B - 角速度及加速度检测用复合传感器 - Google Patents

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Abstract

角速度及加速度检测用复合传感器具有：角速度检测元件、加速度检测元件、角速度信号处理IC、加速度信号处理IC以及壳体。由多层电路基板构成的壳体收容角速度检测元件、加速度检测元件、角速度信号处理IC以及加速度信号处理IC。壳体将角速度检测元件与角速度信号处理IC电连接，并且将加速度检测元件与加速度信号处理IC电连接。

Description

角速度及加速度检测用复合传感器
技术领域
本发明涉及在飞机/车辆等移动体的姿势控制及导航系统等中使用的角速度及加速度检测用复合传感器。
背景技术
现有的角速度及加速度检测用复合传感器以图8～图11所示的方式构成。图8、图9是现有的角速度及加速度检测用复合传感器的分解立体图和侧剖视图。图10是该角速度及加速度检测用复合传感器中的角速度检测元件的立体图。图11是该角速度及加速度检测用复合传感器的立体图。该复合传感器具有角速度检测单元1、加速度检测单元11、电路基板15、屏蔽壳18、保护壳25以及保护盖36。
角速度检测单元1由图10所示的振动体2、壳体3以及盖4构成。振动体2是由晶轴彼此不同的单晶石英制薄板粘合而成的音叉。如图10所示，在振动体2的表面以及背面设有驱动电极5，且在外侧面以及内侧面设有检测电极6。
壳体3将振动体2收容在内侧，并且在壳体3的上表面设有开口部(未图示)。盖4将设置在壳体3的上表面的开口部封闭。如图8所示，在盖4上，以从上表面贯通到下表面的方式设有电源端子7、角速度输出端子8以及GND端子9。电源端子7以及GND端子9的一端与振动体2的驱动电极5电连接。角速度输出端子8的一端与振动体2的检测电极6电连接。
加速度检测单元11内置有加速度信号处理IC(未图示)。在加速度检测单元11的内部设有可动电极板以及固定电极板(均未图示)。另外，在加速度检测单元11上，以向外侧突出的方式设有电源端子12、X轴加速度输出端子13A、Y轴加速度输出端子13B以及GND端子14。这些 端子的一端与上述可动电极板以及固定电极板(未图示)电连接。
角速度检测单元1被固定在电路基板15的下表面上。在电路基板15上，从上表面至下表面设有多个端子插通孔16。角速度检测单元1的电源端子7、角速度输出端子8以及GND端子9贯穿插入到端子插通孔16中。另外，加速度检测单元11也被固定在电路基板15的下表面上。在电路基板15的上表面上设有由电子部件形成的角速度信号处理IC 17，所述电子部件构成Automatic Gain Control(AGC，自动增益控制)电路(未图示)。角速度信号处理IC 17与电源端子7、角速度输出端子8、GND端子9、电源端子12、X轴加速度输出端子13A、Y轴加速度输出端子1 3B以及GND端子14电连接。
金属制的屏蔽壳18由收容部18A、以及将收容部18A的开口部18B封闭的盖18C构成。屏蔽壳18用于收容电路基板15、角速度检测单元1以及加速度检测单元11。以从屏蔽壳18的内部贯通到外部的方式设有电源中继端子19、GND中继端子20、角速度中继端子21、X轴加速度中继端子22以及Y轴加速度中继端子23。电源中继端子19与电源端子7、12电连接。GND中继端子20与GND端子9、14电连接。角速度中继端子21与角速度输出端子8电连接。X轴加速度中继端子22与X轴加速度输出端子13A电连接。Y轴加速度中继端子23与Y轴加速度输出端子13B电连接。
在盖18C的垂直部分18D上设有弹性凸起24。弹性凸起24使盖18C紧贴在屏蔽壳18的开口部18B的外侧面上。因此，收容部18A与盖18C为相同电位。
树脂制的保护壳25构成为有底的筒状。保护壳25将屏蔽壳18收容在内。以从保护壳25的侧面向外部突出的方式设置有连接器部26。在连接器部26的内侧，配置有电源连接器端子27、角速度连接器端子28、X轴加速度连接器端子29、Y轴加速度连接器端子30以及GND连接器端子31的一端。这些端子的另一端被埋设在保护壳25内。树脂制的保护盖36将保护壳25的上表面上设置的开口部封闭。
如图11所示，在保护壳25上，从底面到外底面设有贯通孔32。电 源连接器端子27、角速度连接器端子28、X轴加速度连接器端子29、Y轴加速度连接器端子30以及GND连接器端子31的另一端位于贯通孔32内。并且，如图9所示，X轴加速度中继端子22的另一端贯通插入到保护壳25的X轴加速度连接器端子29的孔(未图示)内，二者通过焊锡35电连接。同样，Y轴加速度中继端子23的另一端贯通插入到Y轴加速度连接器端子30的孔(未图示)内，二者电连接。电源中继端子19的另一端贯通插入到电源连接器端子27的孔(未图示)内，二者电连接。角速度中继端子21的另一端贯通插入到角速度连接器端子28的孔(未图示)内，二者电连接。GND中继端子20的另一端贯通插入到GND连接器端子31的孔(未图示)内，二者电连接。例如在专利文献1中公开了这种角速度及加速度检测用复合传感器。
接着，对以上结构的现有的角速度及加速度检测用复合传感器的动作进行说明。首先，经由电源连接器端子27、电源中继端子19，将设在外部的电源(未图示)的直流电压提供给角速度信号处理IC 17，将其转换成交流电压。然后，经由电源端子7将该交流电压施加给角速度检测单元1的振动体2的驱动电压5。另外，经由GND连接器端子31、GND中继端子20、GND端子9，将驱动电极5接地。通过这样的电连接，使振动体2进行弯曲振动。
在该状态下，当角速度检测单元1以角速度ω绕振动体2的长度方向的中心轴(检测轴)旋转时，在振动体2上产生F＝2mv×ω的科里奥利力。这里，m是振动体2的音叉状臂部的质量，v是弯曲运动的速度。通过该科里奥利力而在检测电极6中产生的电荷构成输出信号。该输出信号经由角速度输出端子8被送到电路基板15上的角速度信号处理IC17。角速度信号处理IC 17将该输出信号转换成输出电压。然后，该输出电压经由角速度中继端子21以及角速度连接器端子28而输入到外部的计算机(未图示)。计算机根据该输出电压来检测角速度。
另外，经由电源连接器端子27、电源中继端子19以及电源端子7，向加速度检测单元11的可动电极板(未图示)以及固定电极板(未图示)施加5V电压。在该状态下，当在加速度检测单元11平面的作为水平方 向的X轴方向及Y轴方向上施加了加速度时，可动电极板进行移动。通过该移动，设置在可动电极板与固定电极板之间的电容器(未图示)的容量发生变化。然后，加速度检测单元11在内部将该容量变化转换成输出电压。然后，与X轴方向的加速度对应的输出电压经由X轴加速度输出端子13A、X轴加速度中继端子22以及X轴加速度连接器端子29而输入到上述计算机(未图示)。计算机根据该输出电压来检测X轴方向的加速度。同样，与Y轴方向的加速度对应的输出电压经由Y轴加速度输出端子13B、Y轴加速度中继端子23以及Y轴加速度连接器端子30而输入到同一计算机。计算机根据该输出电压来检测Y轴方向的加速度。然后，该计算机对施加给车体的角速度、X轴方向的加速度以及Y方向的加速度进行解析，由此来分析车体的动作。
在该结构中，在屏蔽壳体18的内侧设有电路基板15，并且在电路基板15的上表面设有角速度信号处理IC 17。并且，在电路基板15的下表面设有加速度检测单元11，该加速度检测单元11中内置有加速度信号处理IC(未图示)。因此，角速度及加速度检测用复合传感器大型化。
专利文献1：日本特开2003-4450号公报
发明内容
本发明是实现了小型化的角速度及加速度检测用复合传感器。角速度及加速度检测用复合传感器具有：角速度检测元件，其检测角速度；加速度检测元件，其检测加速度；角速度信号处理IC；加速度信号处理IC；以及壳体。角速度信号处理IC对角速度检测元件的输出信号进行处理。加速度信号处理IC对加速度检测元件的输出信号进行处理。由多层电路基板构成的壳体收容角速度检测元件、加速度检测元件、角速度信号处理IC以及加速度信号处理IC。壳体将角速度检测元件与角速度信号处理IC电连接，并且将加速度检测元件与加速度信号处理IC电连接。通过使用这样的壳体，不再需要布线用的电路基板，能够实现角速度及加速度检测用复合传感器的小型化。
附图说明
图1是本发明的实施方式的角速度及加速度检测用复合传感器的分解立体图。
图2是从内侧观察图1所示的角速度及加速度检测用复合传感器的立体图。
图3是图1所示的角速度及加速度检测用复合传感器的角速度检测元件的立体图。
图4是图1所示的角速度及加速度检测用复合传感器的角速度检测元件的第1臂部的剖视图。
图5是图1所示的角速度及加速度检测用复合传感器的壳体中的角速度信号处理IC以及加速度信号处理IC附近的侧剖视图。
图6是图1所示的角速度及加速度检测用复合传感器的壳体的仰视图。
图7A是示出图1所示的角速度及加速度检测用复合传感器的角速度检测元件的组装顺序的立体图。
图7B是接着图7A的、示出角速度检测元件的组装顺序的立体图。
图7C是接着图7B的、示出角速度检测元件的组装顺序的立体图。
图7D是接着图7C的、示出角速度检测元件的组装顺序的立体图。
图7E是接着图7D的、示出角速度检测元件的组装顺序的立体图。
图7F是接着图7E的、示出角速度检测元件的组装顺序的立体图。
图8是现有的角速度及加速度检测用复合传感器的分解立体图。
图9是图8所示的角速度及加速度检测用复合传感器的侧剖视图。
图10是图8所示的角速度及加速度检测用复合传感器的振动体的立体图。
图11是图8所示的角速度及加速度检测用复合传感器的立体图。
标号说明
41角速度检测元件；41A第1臂部；41B第2臂部；41C连接部；43基材；43公共GND电极；44压电层；45第1驱动电极；45A形成中途电极；46第2驱动电极；47检测电极；48监视电极；49 GND电极； 50加速度检测元件；51壳体；51A盖；52A壳体电源电极；52B壳体GND电极；52C壳体角速度输出电极；52D壳体加速度输出电极；52E电容器电极；52F侧壁；52G金属框；52L载置面；52U布线面；53A、53B壳体连接电极；53C台阶部；54角速度信号处理IC；55、63功能部；56、64 IC电极；57、61非功能部；58电极凸块；59底部填充物；60加速度信号处理IC；62粘接剂；65引线；66电容器；67收容部；68端子；69载置部；70前端部；71电极用凹部；72电源电极；73 GND电极；74角速度输出电极；75加速度输出电极；76固定用电极；77凹部；78罩；79卡定钩；81 GND电位连接部。
具体实施方式
图1、图2是本发明的实施方式的角速度及加速度检测用复合传感器的分解立体图和立体图。图3是该角速度及加速度检测用复合传感器的角速度检测元件的立体图。图4是该角速度检测元件的第1臂部的侧剖视图。图5是该角速度及加速度检测用复合传感器的壳体中的角速度信号处理IC以及加速度信号处理IC附近的侧剖视图。图6是该壳体的仰视图。该复合传感器具有：角速度检测元件41、加速度检测元件50、角速度信号处理IC 54、加速度信号处理IC 60、壳体51、电容器66、收容部67、载置部69、以及罩78。
如图3所示，音叉形状的角速度检测元件41由第1臂部41A、第2臂部41B以及连接部41C构成。连接部41C将第1臂部41A的一端与第2臂部41B的一端连接。另外，如图3、图4所示，角速度检测元件41具有基材42、公共GND电极43、压电层44、一对第1驱动电极45、以及一对第2驱动电极46。
基材42由硅(Si)构成。公共GND电极43由铂(Pt)与钛(Ti)的合金薄膜构成，其设置在基材42的整个上表面上。压电层44由锆钛酸铅(PZT)薄膜构成，其设置在公共GND电极43的上表面上。第1驱动电极45以位于角速度检测元件41的上表面的大致中央的内侧的方式，设置在压电层44的上表面上。第2驱动电极46以位于角速度检测 元件41的大致中央且比第1驱动电极45更靠外侧的方式，设置在压电层44的上表面上。
并且，在角速度检测元件41的上表面的、比第1驱动电极45更靠近前端侧的位置处，在压电层44的上表面上设有一对检测电极47。另一方面，在比第1驱动电极45更靠近根部侧的位置处，在压电层44的上表面上设有监视电极48。并且，在连接部41C处，在压电层44的表面上设有GND电极49。
加速度检测元件50将所施加的加速度转换成电信号。例如在美国专利第6829937号说明书中，公开了加速度检测元件50的一例及其工作原理。
如图5所示，壳体5 1从内底面到外底面由多层电路基板构成，该多层电路基板由陶瓷与布线用导体的层叠结构构成。在壳体51中收容角速度检测元件41、加速度检测元件50、角速度信号处理IC 54以及加速度信号处理IC 60。
在壳体51的最低处的作为内底面的载置面52L上，设有作为第1壳体连接电极的多个壳体连接电极53A。另外，在位于比载置面52L高的位置处的布线面52U上，设有作为第2壳体连接电极的壳体连接电极53B。这里，省略了壳体51内部的布线。
如图1所示，在壳体51的内侧设有台阶部53C。盖51A用于将壳体51的开口部封闭。角速度检测元件41的连接部41C的下表面被固定在台阶部53C的上表面上。另外，未作图示，在壳体51的布线面52U上设有多个与后述的壳体连接电极53B相同的电极。第1驱动电极45、第2驱动电极46、检测电极47、监视电极48以及GND电极49经由引线65，通过引线键合与布线面52U上的电极电连接。
在角速度信号处理IC 54的底面上设有功能部55。在功能部55上，以与壳体连接电极53A相对的方式设有多个IC电极56。另外，在角速度信号处理IC 54的上表面上设有非功能部57。角速度信号处理IC 54的IC电极56与壳体51的壳体连接电极53A通过电极凸块58电连接。在除角速度信号处理IC 54的IC电极56之外的整个表面上，设置有底部填 充物59。底部填充物59将角速度信号处理IC 54粘接在壳体51的内底面(载置面52L)上。
在加速度信号处理IC 60的下表面上设有非功能部61。非功能部61通过粘接剂62与角速度信号处理IC 54的非功能部57连接。即，角速度信号处理IC 54与加速度信号处理IC 60叠层设置在壳体51内。因此，角速度及加速度检测用复合传感器能够实现小型化。
在加速度信号处理IC 60的上表面上设有功能部63。在功能部63上，以与加速度信号处理IC 60的上表面大致位于同一表面上的方式设有IC电极64。IC电极64通过引线65与设置在壳体51上的壳体连接电极53B电连接。
即，角速度信号处理IC 54和加速度信号处理IC 60在彼此接合的面上分别具有非功能部57、61。另外，在与设有非功能部57、61的面相对的面侧，分别具有功能部55、63。在功能部55上设有作为外部连接用电极的IC电极56，在功能部63上设有作为外部连接用电极的IC电极64。因此，可将设置在功能部55上的IC电极56直接与壳体连接电极53A电连接，或者利用电极凸块58以所需最小限度的距离电连接。其结果，角速度及加速度检测用复合传感器可实现小型化。另外，通过使用电极凸块58，可容易地将IC电极56与壳体连接电极53A电连接。
并且，角速度信号处理IC 54的功能部55直接与壳体51的壳体连接电极53A电连接。由此，不需要电路基板，因此能够使角速度及加速度检测用复合传感器小型化。
另外，在壳体51上，以与加速度信号处理IC 60的上表面大致位于同一平面上的方式设有壳体连接电极53B。即，布线面52U位于与层叠在载置面52L上的角速度信号处理IC 54和加速度信号处理IC 60的合计高度同等的高度。并且，壳体连接电极53B形成在布线面52U上。IC电极64设置在加速度信号处理IC 60的上表面上。并且，壳体连接电极53B与IC电极64通过引线65电连接。通过该构造，能够在不受角速度信号处理IC 54影响的情况下，将IC电极64与壳体连接电极53B电连接。
另外，如图6所示，在壳体51的外底面上一体地设有壳体电源电极 52A、壳体GND电极52B、壳体角速度输出电极52C、壳体加速度输出电极52D以及电容器电极52E。未作图示，在壳体51内形成有内层电极和通孔电极。通过这些电极将设置在布线面52U上的壳体连接电极53B(或与其相同的电极)与电极52A～52E连接。
省略对壳体51的内层的具体连接结构的说明。通过该连接结构，壳体电源电极52A经由角速度信号处理IC 54与角速度检测元件41的第1驱动电极45和第2驱动电极46连接。另外，壳体电源电极52A经由加速度信号处理IC 60与加速度检测元件50电连接。另外，壳体GND电极52B经由角速度信号处理IC 54与角速度检测元件41的GND电极49电连接。壳体角速度输出电极52C经由角速度信号处理IC 54与角速度检测元件41的检测电极47电连接。壳体加速度输出电极52D经由加速度信号处理IC 60与加速度检测元件50电连接。即，壳体51将角速度检测元件41与角速度信号处理IC 54电连接，并且将加速度检测元件50与加速度信号处理IC 60电连接。
电容器66安装在电容器电极52E上。电容器66用于去除噪声。树脂制的收容部67以其垂直方向与角速度检测轴平行的方式，与作为角速度被测物的对方侧基板(未图示)接合。壳体51被收容在收容部67中。在收容部67中，一体地埋设有与壳体51上的壳体电源电极52A、壳体GND电极52B、壳体角速度输出电极52C、壳体加速度输出电极52D电连接的至少4个端子68。
载置部69位于收容部67的大致中央，被设置成与上述角速度检测轴大致平行，载置着壳体51。在载置部69中埋设有端子68，端子68的前端部70从载置部69露出。通过将壳体51载置在载置部69上，从而将壳体51的电极52A～52D与载置部69的端子68的前端部70电连接。
端子68的前端部70还与壳体51以机械方式连接。具体而言，电极52A～52D与各个端子68通过膏状焊锡而连接。因此，通过另一端被一体埋设在收容部67中的端子68，从周围对壳体51进行支承。另外，如图2所示，在收容部67的外底面上，设有8个电极用凹部71。被一体埋设在收容部67中的端子68的另一端侧的前端部露出至电极用凹部71。 以这种方式来设置电源电极72、GND电极73、角速度输出电极74、加速度输出电极75。并且，除此之外，还可以设置有4个固定用电极76。并且，在收容部67的外底面上设有3个凹部77。
如图1所示，在金属制的罩78上，在开口部侧具有3个卡定钩79。将卡定钩79铆接固定在图2所示的收容部67的凹部77处，由此将GND电位连接部81设置在收容部67的外底面上。
参照图7A～图7F，对以上结构的角速度及加速度检测用复合传感器的组装方法进行说明。
首先，如图7A所示，预先准备由Si构成的基材42。然后，如图7B所示，通过蒸镀，在基材42的上表面上形成由Pt与Ti的合金薄膜构成的公共GND电极43。然后，如图7C所示，通过蒸镀，在公共GND电极43的上表面上形成由PZT薄膜构成的压电层44。
接着，如图7D所示，通过蒸镀，在压电层44的上表面上形成由Ti与Au的合金薄膜构成的形成中途电极45A。然后，如图7E所示，去除公共GND电极43、压电层44以及形成中途电极45A的不需要的部位，以形成规定的形状。由此，在压电层44的上表面上形成图3所示的第1驱动电极45、第2驱动电极46、检测电极47、监视电极48以及GND电极49。
接着，向公共GND电极43施加电压，同时将第1驱动电极45、第2驱动电极46、检测电极47、监视电极48以及GND电极49接地，由此使压电层44极化。接着，去除基材42的不需要的部位，从而如图7F所示，形成单片的角速度检测元件41。
另一方面，准备由多层电路基板构成的壳体51，该多层电路基板由绝缘体(未图示)和布线用导体(未图示)构成，所述绝缘体由陶瓷形成。在壳体51的上表面上，预先设置载置面52L、布线面52U、台阶部53C。另外，分别在载置面52L和布线面52U上形成由金(Au)构成的壳体连接电极53A、壳体连接电极53B。然后，如图6所示，在壳体51的下表面，形成由银(Ag)构成的电极52A～52E。
接着，如图1所示，在壳体51的上表面的整个外周形成由陶瓷构成 的侧壁52G。然后，将由科瓦铁镍钴合金构成的金属框52F固定在侧壁52G的上面。
接着，将电极凸块58载置在壳体51的壳体连接电极53A的上表面上。然后，以使角速度信号处理IC 54的IC电极56位于电极凸起58的上面的方式，将角速度信号处理IC 54载置在载置面52L上。
接着，如图5所示，在壳体51与角速度信号处理IC 54之间注入底部填充物59。然后，在大约175℃下加热约90分钟，使底部填充物59硬化，使其压接着角速度信号处理IC 54而固定在壳体51的上表面上。
这样，通过电极凸起58将设置在壳体51的内底面(载置面52L)上的壳体连接电极53A与设置在角速度信号处理IC 54的外底面上的IC电极56电连接。因此，能够以紧凑且容易的方式将角速度信号处理IC 54直接与壳体连接电极53A电连接。
接着，在角速度信号处理IC 54的非功能部57的上表面上涂布粘接剂62。然后，以使非功能部61与非功能部57抵接的方式，将加速度信号处理IC 60载置在角速度信号处理IC 54上。然后，使粘接剂62硬化，由此，将加速度信号处理IC 60粘结固定在角速度信号处理IC 54的上表面上。
接着，通过引线键合，用引线65将壳体51的壳体连接电极53B与加速度信号处理IC 60的IC电极64电连接。接着，将电容器66焊接在壳体51的电容器电极52E上。
接着，将角速度检测元件41的连接部41C的下表面固定在壳体51的台阶部53C的上表面上。然后，通过引线键合将形成在角速度检测元件41上表面的第1驱动电极45、第2驱动电极46、检测电极47、监视电极48以及GND电极49与设置在壳体51的布线面52U上的各电极电连接。接着，在氮气气氛中利用缝焊将金属制的盖51A固定在壳体51的开口部上。
接着，将通过预先弯折而设置了弯曲部的8个端子68置于成型模具中(未图示)。然后，向该成型模具中流入熔融的树脂，形成将端子68的一端侧埋设起来的载置部69。此时，使端子68的前端部70从载置部 69露出。针对该状态下的载置部69，以使端子68的与前端部70相反侧的另一端埋设起来的方式，形成收容部67。此时，在收容部67的外底面上，形成电极用凹部71以及凹部77。并且，端子68的另一端侧的前端部从电极用凹部71露出。
接着，在将壳体51载置在载置部69上之后，从载置部69的背面侧对端子68的前端部70与电极52A～52D进行锡焊。即，将端子68与电极52A～52D电连接。
接着，使位于电极用凹部71中的、端子68的另一端侧的前端部弯折，如图2所示，在收容部67的外底面上形成电源电极72、GND电极73、角速度输出电极74、加速度输出电极75以及4个固定用电极76。
最后，在将罩78盖在收容部67上之后，使卡定钩79分别置于设置在收容部67外底面上的凹部77中进行铆接固定。通过这种方式，在收容部67的外底面上形成GND电位连接部81。
对以上结构的角速度及加速度检测用复合传感器的动作进行说明。首先，向角速度检测元件41的第1臂部41A以及设置在第1臂部41A上的第1驱动电极45施加正电压。另一方面，向第2驱动电极46施加负电压。于是，位于第1驱动电极45下侧的压电层44伸展，同时，位于第2驱动电极46下侧的压电层44收缩。因此，角速度检测元件41的第1臂部41A以及第2臂部41B向外侧张开。
接着，向第1驱动电极45施加负电压，并且，向第2驱动电极46施加正电压。于是，位于第1驱动电极45下侧的压电层44收缩，同时，位于第2驱动电极46下侧的压电层44伸展。因此，第1臂部41A以及第2臂部41B向内侧闭合。
即，当向角速度检测元件41的第1驱动电极45及第2驱动电极46施加交流电压时，第1臂部41A和第2臂部41B以面内方向的固有振动频率进行速度V的弯曲运动。并且，角速度信号处理IC 54对施加给第1驱动电极45以及第2驱动电极46的电压进行调整，使得从监视电极48产生的输出信号恒定。即，角速度信号处理IC 54对角速度检测元件41的弯曲振动的振幅进行控制。
接着，对在第1臂部41A和第2臂部41B以固有振动频率进行弯曲运动的状态下、角速度作用于角速度检测元件41时的动作进行说明。当在该状态下角速度检测元件41以角速度ω绕长度方向的中心轴(检测轴)旋转时，在角速度检测元件41的第1臂部41A以及第2臂部41B的臂上，产生F＝2mV×ω的科里奥利力。这里，m是第1臂部41A或第2臂部41B的质量。
通过该科里奥利力，在位于检测电极47下侧的压电层44中产生电荷。由该电荷形成的输出信号经由检测电极47、壳体51的内层电极等、壳体连接电极53A、电极凸块58以及IC电极56而输入到角速度信号处理IC 54。角速度信号处理IC 54对该信号进行波形处理。处理后的信号经由壳体连接电极53A、壳体51的内层电极等、壳体角速度输出电极52C、端子68以及角速度输出电极74而输入到外部的计算机(未图示)。计算机根据该信号来检测(计算)角速度。
另外，当对角速度及加速度检测用复合传感器施加了加速度时，在加速度检测元件50中与加速度相应地产生输出信号。该输出信号经由壳体51的内层电极等、壳体连接电极53B、引线65以及IC电极64而输入到加速度信号处理IC 60。加速度信号处理IC 60在对该信号进行处理之后，经由引线65、壳体连接电极53B、壳体51的内层电极等、壳体加速度输出电极52D、端子68以及加速度输出电极75，将其输入到上述计算机。计算机根据该信号来检测(计算)加速度。
在以上说明中，是将角速度信号处理IC 54载置在壳体51的载置面52L上，并在其上载置加速度信号处理IC 60。但是，当用这两个IC相反地形成外部连接用的电极结构时，也可以按照加速度信号处理IC 60在下、角速度信号处理IC 54在上的方式进行层叠。即，将角速度信号处理IC 54和加速度信号处理IC 60中配置在下侧的一方设为第1IC、将配置在上侧的一方设为第2IC。此时，壳体51具有载置第1IC的载置面52L以及形成在载置面52L上的作为第1壳体连接电极的壳体连接电极53A。并且，第1IC通过设置在功能部上的外部连接用电极与壳体连接电极53A电连接。
另外，壳体51具有与层叠在载置面52L上的角速度信号处理IC 54以及加速度信号处理IC 60同等高度的布线面52U、以及形成在布线面52U上的作为第2壳体连接电极的壳体连接电极53B。并且，第2IC通过设置在功能部上的外部连接用电极与壳体连接电极53B电连接。
产业上的可利用性
本发明的角速度及加速度检测用复合传感器的体积小。因此，作为在飞机/车辆等移动体的姿势控制及导航系统等中使用的角速度及加速度检测用复合传感器，特别有用。

Claims (8)

1.一种角速度及加速度检测用复合传感器，其具有：
检测角速度的角速度检测元件；
检测加速度的加速度检测元件；
角速度信号处理IC，其对所述角速度检测元件的输出信号进行处理；
加速度信号处理IC，其对所述加速度检测元件的输出信号进行处理；以及
壳体，其收容所述角速度检测元件、所述加速度检测元件、所述角速度信号处理IC以及所述加速度信号处理IC，
所述壳体由多层电路基板构成，所述壳体将所述角速度检测元件与所述角速度信号处理IC电连接，并且将所述加速度检测元件与所述加速度信号处理IC电连接。
2.根据权利要求1所述的角速度及加速度检测用复合传感器，其中，
所述角速度信号处理IC与所述加速信号处理IC在所述壳体内层叠。
3.根据权利要求2所述的角速度及加速度检测用复合传感器，其中，
所述角速度信号处理IC和所述加速信号处理IC在彼此接合的面上分别具有非功能部，并且，在与设有所述非功能部的面相对的面侧分别具有功能部，在功能部上设有外部连接用的电极。
4.根据权利要求3所述的角速度及加速度检测用复合传感器，其中，
当设所述角速度信号处理IC和所述加速度信号处理IC中配置在下侧的一方为第1IC、配置在上侧的一方为第2IC时，
所述壳体具有载置所述第1IC的载置面以及形成在所述载置面上的第1壳体连接电极，
所述第1IC通过设置在所述功能部上的外部连接用的所述电极与所述第1壳体连接电极电连接。
5.根据权利要求4所述的角速度及加速度检测用复合传感器，其中，
所述第1IC的外部连接用的所述电极与所述第1壳体连接电极通过电极凸块电连接。
6.根据权利要求3所述的角速度及加速度检测用复合传感器，其中，
所述壳体具有：
载置面，其对所述角速度信号处理IC以及所述加速度信号处理IC进行载置；
布线面，其具有与层叠在所述载置面上的所述角速度信号处理IC和所述加速度信号处理IC的合计高度同等的高度；以及
第2壳体连接电极，其形成在所述布线面上，
当设所述角速度信号处理IC和所述加速度信号处理IC中配置在下侧的一方为第1IC、配置在上侧的一方为第2IC时，
所述第2IC通过设置在所述功能部上的外部连接用的所述电极与所述第2壳体连接电极电连接。
7.根据权利要求6所述的角速度及加速度检测用复合传感器，其中，
所述第2IC的外部连接用的所述电极与所述第2壳体连接电极通过引线而电连接。
8.根据权利要求1所述的角速度及加速度检测用复合传感器，其中，
所述壳体在与收容所述角速度检测元件、所述加速度检测元件、所述角速度信号处理IC以及所述加速信号处理IC的面相反侧的面上，具有壳体电源电极、壳体GND电极、壳体角速度输出电极以及壳体加速度输出电极，
所述壳体电源电极通过所述壳体内的布线，经由所述角速度信号处理IC与所述角速度检测元件连接，并且，经由所述加速度信号处理IC与所述加速度检测元件连接，
所述壳体GND电极以及所述壳体角速度输出电极通过所述壳体内的布线，经由所述角速度信号处理IC分别与所述角速度检测元件连接，
所述壳体加速度输出电极通过所述壳体内的布线，经由所述加速度信号处理IC与所述加速度检测元件连接。
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