CN112751540A - 振动器件 - Google Patents
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Abstract
提供振动器件，能够抑制盖的变形从而抑制电子部件的故障或特性劣化。振动器件具有：电子部件，其具有具备凹部的基座、配置在所述凹部内的振动元件、以及盖，该盖以在盖与所述基座之间收纳所述振动元件的方式与所述基座接合；模制体，其覆盖所述电子部件；以及弹性部件，其配置在所述盖与所述模制体之间。
Description
技术领域
本发明涉及振动器件。
背景技术
在专利文献1中记载有如下的振动器件，该振动器件是在检测绕X轴的角速度的角速度传感器、检测绕Y轴的角速度的角速度传感器以及检测绕Z轴的角速度的角速度传感器分别固定于导线的状态下通过树脂封装进行模制而成的。并且，角速度传感器具有由树脂封装和盖构成的封装以及收纳在该封装内的振动元件。
专利文献1：日本特开2010-278186号公报
在这样的专利文献1所记载的振动器件中，在纵横复杂地配置了3个角速度传感器的状态下，将它们统一模制。因此，在模制成型时熔融树脂难以均匀地填充，在模制模具与角速度传感器之间的间隙、角速度传感器的背面等熔融树脂难以蔓延到的部分容易产生空隙(气泡)。为了抑制这种空隙的产生，考虑了提高模制成型时的成型压力的方法，但如果提高模制成型压力，则又有可能由于从熔融树脂受到的压力而角速度传感器的盖弯曲，角速度传感器发生故障，或者角速度传感器的特性发生变化。
发明内容
本发明的一个方式提供一种振动器件，其特征在于，具有：电子部件，其具备：基座，其具有凹部；振动元件，其配置在所述凹部内；以及盖，其以在该盖与所述基座之间收容所述振动元件的方式与所述基座接合；模制体，其覆盖所述电子部件；以及弹性部件，其配置在所述盖与所述模制体之间。
在本发明的一个方式中，优选的是，所述弹性部件的中央的厚度比外缘的厚度厚。
在本发明的一个方式中，优选的是，所述弹性部件的熔点比所述模制体的构成材料的熔点高。
在本发明的一个方式中，优选的是，所述弹性部件的杨氏模量比所述盖的构成材料的杨氏模量低。
在本发明的一个方式中，优选的是，所述弹性部件是硅橡胶。
在本发明的一个方式中，优选的是，所述振动元件是检测物理量的传感器元件。
在本发明的一个方式中，优选的是，具有多个所述电子部件。
附图说明
图1是表示振动器件的立体图。
图2是表示电子部件的一例的剖面图。
图3是表示电子部件的一例的剖面图。
图4是表示模制方法的一例的俯视图。
图5是表示在现有结构中产生的盖的变形的剖面图。
图6是表示在现有结构中产生的盖的变形的剖面图。
标号说明
1：振动器件；2：引线组；23、24、25、26、27：引线；3：电子部件；31：封装件；32：基座；321：凹部；33：盖；34：传感器元件；39：外部端子；4：电子部件；43：盖；5：电子部件；53：盖；6：电子部件，61：封装体；62：基座；624、625、626：凹部；63：盖；631：凹部；64、65、66：传感器元件；69：外部端子；7：模制体；8：模制模具；80：型腔；9：弹性部件；G3、G4、G5：窄幅部；M：模制材料；P：弯曲点；T1、T2：厚度。
具体实施方式
以下，根据附图所示的实施方式，对本发明的一个方式的振动器件进行详细说明。
图1是示出振动器件的立体图。图2和图3是表示电子部件的一例的剖面图。图4是表示模制方法的一例的俯视图。图5及图6分别是表示在现有结构中产生的盖的变形的剖视图。
另外，为了便于说明，在各图中，将相互正交的3个轴图示为X轴、Y轴以及Z轴。与X轴平行的方向也称为“X轴方向”，与Y轴平行的方向也称为“Y轴方向”，与Z轴平行的方向也称为“Z轴方向”。另外，将表示各轴的箭头的前端侧也称为“正侧”，将相反侧也称为“负侧”。另外，Z轴方向正侧也称为“上”，Z轴方向负侧也称为“下”。
振动器件1具有：引线组2，其具有多个引线23～27；四个电子部件3、4、5、6，其与引线组2的预定的引线23～27连接；模制体7，其对这四个电子部件3、4、5、6进行模制；以及弹性部件9，其配置在电子部件3、4、5、6与模制体7之间。
另外，电子部件3、4、5、6分别是传感器部件。具体而言，在电子部件3、4、5、6中，电子部件3是检测绕X轴的角速度的X轴角速度传感器，电子部件4是检测绕Y轴的角速度的Y轴角速度传感器，电子部件5是检测绕Z轴的角速度的Z轴角速度传感器，电子部件6是分别独立地检测X轴方向的加速度、Y轴方向的加速度和Z轴方向的加速度的三轴加速度传感器。即，本实施方式的振动器件1是6轴复合传感器。这样，通过将振动器件1应用于物理量传感器，能够将振动器件1搭载于各种电子设备，成为具有高需求的便利性高的振动器件1。
另外，作为振动器件1的结构，不限于此，可以省略电子部件3、4、5、6中的一个、两个或三个，也可以追加其他电子部件。另外，电子部件3、4、5、6的检测对象是角速度和加速度，但不限于此，例如也可以是压力、气温等。另外，作为电子部件3、4、5、6，不限于传感器部件，例如也可以是振荡器。
接着，对电子部件3、4、5进行简单说明。这些电子部件3、4、5是相互相同的结构，以其姿势与各自的检测轴对应的方式相互倾斜90°配置。因此，以下以电子部件3为代表进行说明，省略对电子部件4、5的说明。
如图2所示，电子部件3具有封装31和收纳于封装31的作为振动元件的传感器元件34。封装31例如具有：基座32，其具有在内侧配置传感器元件34的凹部321；以及盖33，其以封闭凹部321的开口的方式与基座32接合。凹部321内被气密密封在减压气氛或氮气等惰性气体气氛中。另外，凹部321内的气氛没有特别限定，例如也可以是大气压状态、加压状态。在基座32的下表面配置有多个外部端子39，这些外部端子39分别与传感器元件34电连接。基座32例如由氧化铝、二氧化钛等各种陶瓷构成。盖33呈板状，例如由可伐合金等金属材料构成。但是，底座32、盖33的构成材料没有特别限定。
传感器元件34例如是具有驱动臂和检测臂的石英振子。在该情况下，当在使驱动臂驱动振动的状态下施加绕X轴的角速度时，由于科里奥利力而在检测臂中激励出检测振动，能够根据通过该检测振动而在检测臂中产生的电荷来求出角速度。
以上，对电子部件3进行了说明，但作为电子部件3的结构，只要能够发挥其功能即可，没有特别限定。例如，传感器元件34不限于石英振子，例如也可以是硅构造体，也可以是根据静电电容的变化检测角速度的结构。另外，在本实施方式中，电子部件3、4、5是彼此相同的结构，但不限于此，也可以是至少一个部件与其他部件不同的结构。
接着，对电子部件6进行简单说明。如图3所示，电子部件6具有封装61和收纳于封装61的三个传感器元件64、65、66。封装61具有：基座62，其具有与传感器元件64、65、66重叠形成的三个凹部624、625、626；以及盖63，其具有在基座62侧开口的凹部631，并在将传感器元件64、65、66收纳在该凹部631中的状态下与基座62接合。在基座62的下表面配置有多个外部端子69，这些外部端子69分别与传感器元件64、65、66电连接。基座62及盖63例如分别由硅构成。但是，基座62、盖63的构成材料没有特别限定。
传感器元件64检测X轴方向的加速度，传感器元件65检测Y轴方向的加速度，传感器元件66检测Z轴方向的加速度。这些传感器元件64、65、66分别是具有固定电极和可动电极的硅构造体，该可动电极在与固定电极之间形成静电电容，当受到沿着检测轴的方向的加速度时相对于固定电极发生位移。在该情况下，能够根据传感器元件64的静电电容的变化检测X轴方向的加速度，能够根据传感器元件65的静电电容的变化检测Y轴方向的加速度，能够根据传感器元件66的静电电容的变化检测Z轴方向的加速度。
以上，对电子部件6进行了说明，但作为电子部件6的结构，只要能够发挥其功能即可，没有特别限定。例如，传感器元件64、65、66不限于硅构造体，例如可以是石英振子，也可以是根据由振动产生的电荷来检测加速度的结构。
接着，对引线组2进行说明。如图1所示，在引线组2中，包含与电子部件3连接的多个引线23、与电子部件4连接的多个引线24、与电子部件5连接的多个引线25、与电子部件6连接的多个引线26、以及与电子部件3～6中的任一个均未连接的虚设引线27。
另外，电子部件3和各引线23、电子部件4和各引线24、电子部件5和各引线25以及电子部件6和各引线26分别通过未图示的焊锡等导电性接合部件机械连接且电连接。另外，各引线23、24、25、26的一端部向模制体7的外侧突出，在该露出的部分与电路基板等对象物连接。
引线组2沿包含X轴及Y轴的X-Y平面扩展。而且，为了使电子部件3的检测轴与X轴一致，与电子部件3连接的各引线23在其中途的弯曲点P处朝向Z轴方向弯折90°。同样，为了使电子部件4的检测轴与Y轴一致，与电子部件4连接的各引线24在其中途的弯曲点P处朝向Z轴方向弯折90°。另一方面，与电子部件5连接的各引线25及与电子部件6连接的各引线26分别不像引线23、24那样弯曲，而是沿X-Y平面延伸。
如图1所示，模制体7对4个电子部件3、4、5、6进行模制，即进行树脂密封，保护它们免受水分、尘埃、冲击等。作为构成模制体7的模制材料，没有特别限定，例如可以使用热固型的环氧树脂，可以通过传递模制法进行模制。
在此，在传递模制法中，将电子部件3、4、5、6以与引线组2连接的状态配置在模制模具8内，经由浇口向模制模具8内填充熔融或软化的模制材料M，然后，通过使模制材料M固化或硬化，形成覆盖电子部件3、4、5、6的模制体7。但是，由于四个电子部件3、4、5、6以相互不同的姿势组装配置在模制模具8内、即空腔80内，所以模制模具8内的空间形状变得复杂。因此，熔融或软化的模制材料M难以均匀地填充在模制模具8内。特别是，在位于各电子部件3、4、5、6的背面侧或各电子部件3、4、5、6与模制模具8的侧面之间的窄幅部G3、G4、G5等中难以填充模制材料M，有可能在这样的部位产生空隙(气泡)，成为振动器件1的特性劣化或破损的原因。
为了抑制这样的空隙的产生，考虑到以更高的压力向模制模具8内填充熔融或软化的模塑材料M的方法。由此，在模制材料M难以填充的部位也能够更可靠地填充模制材料M，能够有效地抑制空隙的产生。但是，在这样的方法中，有可能由于从模制材料M受到的压力而电子部件3、4、5、6的盖33、43、53、63向内侧弯曲，电子部件3、4、5、6有可能发生故障，或者电子部件3、4、5、6的特性劣化。
以电子部件3为代表进行说明，当盖33向内侧挠曲时，有可能由于由此产生的应力，封装31的气密性破坏，传感器元件34的振动特性发生变化。另外，当盖33向内侧挠曲时，由此产生的应力有可能传递至传感器元件34，导致传感器元件34的振动特性发生变化。
并且，如图5所示，有可能导致盖33与传感器元件34接触，使传感器元件34破损，或者传感器元件34无法适当地驱动。另外，如图6所示，即使盖33不与传感器元件34接触，由于盖33接近传感器元件34，从而在传感器元件34与盖33之间形成静电电容，或者原本形成的静电电容的大小发生变化。因此，传感器元件34的特性发生变化，特别是产生零点漂移，导致电子部件3的角速度检测特性降低。上述“零点漂移”是指，将未施加作为检测对象的角速度的状态称为零点，在零点输出的信号偏移的现象。
因此，在振动器件1中，为了降低模制时电子部件3、4、5、6受到的压力，特别是薄而容易挠曲的盖3受到的压力，在电子部件3、4、5、6与模制体7之间配置弹性部件9。由于弹性部件9的结构彼此相同，所以下面以配置在电子部件3与模制体7之间的弹性部件9为代表进行说明，对于配置在电子部件4、5、6与模制体7之间的弹性部件9省略其说明。
如图2所示，弹性部件9配置在电子部件3的盖33上。弹性部件9具有弹性。更具体地说，弹性部件9在模制时的温度例如150℃～200℃左右具有弹性。因此，在模制时，弹性部件9弹性变形而发挥缓冲件的功能，由此，降低施加在盖33上的压力。因此，即使将熔融或软化后的模制材料M以较高的压力填充到模制模具8内，也能够抑制上述盖33的变形。因此，能够抑制上述的电子部件3的特性劣化或故障，并且能够抑制模制体7内的空隙的产生，成为具有优异的可靠性的振动器件1。
弹性部件9的杨氏模量比盖33的构成材料的杨氏模量低。由此，弹性部件9比盖33柔软，能够更显著地发挥上述的效果，即降低对盖33施加的压力的效果。另外，作为盖33的构成材料的杨氏模量，没有特别限定，例如在可伐合金的情况下为159GPa。另一方面，作为弹性部件9的杨氏模量，没有特别限定，例如，优选为0.5GPa以下，更优选为0.1GPa以下，进一步优选为0.05GPa以下。由此，弹性部件9变得足够柔软，能够更显著地发挥上述效果，即降低对盖33施加的压力的效果。
另外，弹性部件9的熔点高于模制材料M的熔点。由此，能够抑制模制时弹性部件9熔融或软化，其一部分或全部从盖33上脱离的情况。因此，能够更可靠地通过弹性部件9更有效地降低对盖33施加的压力。
作为弹性部件9，没有特别限定，例如可以列举出天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁腈橡胶、氯丁二烯橡胶、丁基橡胶、丙烯酸橡胶、乙烯-丙烯橡胶、醇橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等各种橡胶材料、或者苯乙烯类、聚烯烃类、聚氯乙烯类、聚氨酯类、聚酯类、聚酰胺类、聚丁二烯类、反式聚异戊二烯类、氟橡胶类、氯化聚乙烯类等各种弹性体，可以使用它们中的1种或将2种以上混合使用。其中，作为弹性部件9，优选硅橡胶。通过使弹性部件9为硅橡胶，成为使用容易且具有充分的弹性的弹性部件9。
特别是，在本实施方式中，弹性部件9覆盖了盖33的大致整面。因此，盖33不会与模制材料M接触，能够通过弹性部件9更有效地降低施加给盖33的压力。但是，不限于此，盖33的一部分也可以不由弹性部件9覆盖。
另外，弹性部件9不覆盖封装31的侧面或底面，即不覆盖基座32的表面。如上所述，基座32由陶瓷构成，具有足够高的强度。因此，即使不用弹性部件9覆盖，也具有对于模制时施加的压力的充分耐久性。这样，通过仅在盖33上，即仅在必要的部分配置弹性部件9，能够抑制弹性部件9的肥大化。因此，能够抑制由于模制材料M的量过度减少而导致电子部件3、4、5、6的保护特性降低，或者为了确保模制材料M的量而导致振动器件1的大型化。但是，不限于此，弹性部件9也可以覆盖封装31的侧面、底面的至少一部分。
另外，弹性部件9为圆顶状，其中央部的厚度T1比外缘部的厚度T2厚。在此，“中央部”是指俯视盖33和弹性部件9的接合面时的该接合面的中央部。通过形成这样的形状，能够使模制时施加的压力在弹性部件9内高效地分散，能够更有效地降低对盖33施加的压力。另外，由于在弹性部件9上不产生角，所以难以妨碍模制材料M的流动，能够有效地抑制在弹性部件9的周围产生空隙。但是，弹性部件9的形状没有特别限定，例如也可以是T1＝T2的矩形。
作为弹性部件9的中央部的厚度T1，没有特别限定，但在将封装31的厚度设为T0时，例如优选为0.5≤T1/T0≤2.0，更优选为0.8≤T1/T0≤1.5，进一步优选为1.0≤T1/T0≤1.3。由此，能够在弹性部件9确保充分的变形量，因此能够更有效地降低对盖33施加的压力。另外，能够抑制弹性部件9的过度肥大化，能够抑制由于模制材料M的量过度减少而导致电子部件3、4、5、6的保护特性降低，或者为了确保模制材料M的量而导致振动器件1的大型化。
以上，对振动器件1进行了说明。如上所述，这种振动器件1具备：电子部件3，其具有具备凹部321的基底32、配置于凹部321内的作为振动元件的传感器元件34以及盖33，该盖33以在与基座32之间收纳传感器元件34的方式与基座32接合；模制体7，其覆盖电子部件3；以及配置在盖33与模制体7之间的弹性部件9。根据这样的结构，在用于形成模制体7的模制时，弹性部件9弹性变形而发挥缓冲件的功能，由此，施加在盖33上的压力降低。因此，即使以高压力进行模制，也能够抑制盖33的变形。因此，能够抑制电子部件3的特性劣化或故障，并且能够抑制模制体7内的空隙的产生，成为具有优异的可靠性的振动器件1。
另外，如上所述，弹性部件9的中央部的厚度T1比外缘部的厚度T2厚。通过将弹性部件9形成为这样的圆顶状的形状，能够使模制时施加的压力在弹性部件9内高效地分散，能够更有效地降低对盖33施加的压力。另外，由于在弹性部件9上不产生角，所以难以妨碍模制材料M的流动，能够有效地抑制在弹性部件9的周围产生空隙。
另外，如上所述，弹性部件9的熔点比作为模制体7的构成材料的模制材料M的熔点高。由此，能够抑制模制时弹性部件9熔融或软化，其一部分或全部从盖33上脱离的情况。因此，能够更可靠地通过弹性部件9更有效地降低对盖33施加的压力。
另外，如上所述，弹性部件9的杨氏模量比盖33的构成材料的杨氏模量低。由此，弹性部件9比盖33柔软，能够有效地降低施加在盖33上的压力。
另外，如上所述，弹性部件9是硅橡胶。由此，成为使用容易且具有足够弹性的弹性部件9。
并且，如上所述，振动元件是检测物理量、特别是在本实施方式中检测角速度的传感器元件34。由此，能够将振动器件1应用于物理量传感器。因此，成为能够搭载于各种电子设备、具有高需求的便利性高的振动器件1。另外，能够抑制传感器元件34的零点漂移。
另外，如上所述，振动器件1具有多个电子部件3、4、5、6。由此，成为便利性更高的振动器件1。另外，电子部件的数量越多，模制模具8内的空间形状越复杂，越容易产生空隙。因此，成为能够更加显著地发挥上述效果的振动器件1。另外，能够抑制传感器元件34的零点漂移。
以上，根据图示的实施方式对本发明的振动器件进行了说明，但本发明并不限定于此，各部的结构能够置换为具有相同功能的任意结构。另外，还可以在本发明中附加其他的任意结构物。
Claims (7)
1.一种振动器件，其特征在于，具备：
电子部件，其具有：基座，其具有凹部；振动元件，其配置在所述凹部内；以及盖，其以在该盖与所述基座之间收容所述振动元件的方式与所述基座接合；
模制体，其覆盖所述电子部件；以及
弹性部件，其配置在所述盖与所述模制体之间。
2.根据权利要求1所述的振动器件，其中，
所述弹性部件的中央部的厚度比外缘部的厚度厚。
3.根据权利要求1或2所述的振动器件，其中，
所述弹性部件的熔点比所述模制体的构成材料的熔点高。
4.根据权利要求1所述的振动器件，其中，
所述弹性部件的杨氏模量比所述盖的构成材料的杨氏模量低。
5.根据权利要求1所述的振动器件，其中，
所述弹性部件为硅橡胶。
6.根据权利要求1所述的振动器件，其中，
所述振动元件是检测物理量的传感器元件。
7.根据权利要求1所述的振动器件，其中，
所述振动器件具有多个所述电子部件。
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