CN1460172A - 惯性传感器 - Google Patents
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Abstract
一种惯性传感器，其具有不附着来自树脂系粘接剂的气体或有机物等的高可靠性的检测元件部。第一容器有开口部、装有电路部件。第一容器还具有外部电极和第一连接电极。第二容器内部装有检测元件，开口部用密封板密封。第二容器还具有第二连接电极。这里所述第二容器装在第一容器上以覆盖第一容器的开口部。而第二连接电极与第一连接电极电连接。该惯性传感器的结构中在其一部分受到损伤时，检测元件部或电路部件部的某一方的合格件可再使用。
Description
技术领域
本发明涉及在汽车、飞机、船舶等运输设备和照相机、摄相机等图像设备及电子设备的输入装置等使用的惯性传感器。
背景技术
惯性传感器被用于例如摄相机。其公知的结构是容器内收容有检测元件和电路部件。
这样在一个容器内收容有电路部件和检测元件的结构从用于固定电路部件的树脂粘接剂产生的气体和有机物有可能附着向检测元件。且用于连接电路部件的焊锡及助焊剂也有可能附着在检测元件上。这些都使检测元件的检测特性劣化。
因此近年来提出使用将两端敞开的容器内部间隔而形成两个室的容器。其一个室收容检测元件。另一个室收容电路部件。这样地防止从固定电路部件用树脂系粘接剂产生的气体和有机物、焊锡和助焊剂向检测元件附着。
上述形成两个室的结构中一个室安装检测元件、进行其检测特性的调整。然后在另一个室安装电路部件、进行特性调整和特性检查。
这里，在安装电路部件时和作上述的特性调整时，若该电路部件受损伤，则不但该电路部件、而且检测元件和容器也将一起被废弃。这从成本上看变得不利。
而且显然地，即使把安装次序反过来，在安装电路部件之后安装检测元件时也发生同样的状况。
还有，在该电路部件造成损伤时也可仅从容器的另一室将电路部件拆下更换。但电路部件被树脂系粘接剂和焊锡等固定。因而此时将电路部件取下并不容易。在拆下电路部件时有时还发生使容器机械性变形。
发明内容
本发明提供一种具有高可靠性检测元件部的惯性传感器。提供一种结构为部件的一部分受损伤时检测元件部或电路部件部的任一方的合格件能再使用的惯性传感器。
本发明的惯性传感器中第一容器有开口部、安装有电路部件。第一容器还具有外部电极和第一连接电极。第二容器内部安装有检测元件、其开口部由密封板密封。第二容器还具有第二连接电极。这里，所述第二容器装在第一容器上把第一容器的开口部盖上。且第二连接电极与第一连接电极电连接。
通过该结构，来自固定电路部件用树脂系粘接剂的气体和有机物、焊锡和助焊剂就不会附着在用于感受信号的重要部件即检测元件上。因此本发明的惯性传感器中制作了可靠性高的检测元件部。与此同时该惯性传感器的结构，在其一部分受损伤之际检测元件部或电路部件部的任一方的合格件能再使用。
附图说明
图1是本发明实施例1的惯性传感器的外观立体图；
图2是实施例1的惯性传感器的分解立体图；
图3是实施例1的惯性传感器的正面图；
图4是实施例1的惯性传感器的平面图；
图5是实施例1安装了有源部件状态的第一容器的平面图；
图6是实施例1安装了有源部件状态的第一容器的正面半剖面图；
图7是实施例1卸下密封板状态的检测元件的平面图；
图8是实施例1的检测元件的正面剖面图；
图9是实施例1的电路框图；
图10是实施例的第一容器上面配置有检查电极的惯性传感器的平面图；
图11是本发明实施例2的惯性传感器的正面剖面图；
图12是实施例2的惯性传感器的分解正面剖面图；
图13是本发明实施例3的惯性传感器的正面剖面图；
图14是实施例3的惯性传感器的平面图；
图15是为说明本发明实施例4的惯性传感器的要部正面剖面图；
图16是本发明实施例5的惯性传感器的正面图；
图17是实施例5的弹性部件的平面图；
图18是本发明实施例6的惯性传感器的正面图；
图19是实施例6的惯性传感器的正面剖面图；
图20是本发明实施例7的惯性传感器的立体图；
图21是实施例7的惯性传感器的剖面图；
具体实施方式
下面用附图1至附图21说明本发明实施例。
(实施例1)
图1是本发明实施例1的惯性传感器的外观立体图。图2是其分解立体图。图3是其正面图。图4是其平面图。
图5是实施例安装了有源部件状态的第一容器的平面图。图6是其正面半剖面图。
图7是实施例1卸下密封板状态的检测元件的平面图。图8是其正面剖面图。
图9是实施例1的电路框图。
图10是实施例1的第一容器上面配置有检查电极的惯性传感器的平面图。
图1～图10中第一容器1、第二容器6是由陶瓷板层合体形成的。如图2、图5和图6所示，其成形为上面有开口部的箱形。该第一容器1的内部通过粘接剂固定安装有由电路部件结构要素之一的裸芯片构成的有源元件2。
第一容器1的外周壁3上粘接有电路部件的又一结构要素即无源元件4a～4e。这里无源元件4a～4e是片状电阻和电容。
这里无源部件装在外周壁3上。因此，使用焊锡和导电性粘接剂连接它们时，为把焊锡和导电性粘接剂涂布在外周壁3上可使用网目印刷，故生产性提高。
还有，检测元件5装在第一容器1上把第一容器1的开口部盖上。如图1～图3、图7和图8所示，检测元件5由第二容器6、接缝环9、晶体振子7、金属制的密封板8构成。
第二容器6由陶瓷的层合体形成、上面有开口部。接缝环9固定在第二容器6的外周壁10上。晶体振子7作为用于检测惯性力的检测元件装在第二容器6的内部。这里，惯性力通过在晶体振子7中惯性力相应产生的电荷变化而被检测出。
金属制的密封板8作为密封板，密封第二容器6的开口部。
且如图8所示，通过将密封板8焊接在接缝环9上，晶体振子7被气密密封在第二容器6的内部。
气密密封在焊接之外也可使用玻璃、焊锡或Au-Sn等进行。
如图1、图2、图7所示，第二容器6的外周壁10的外周面的六处设有缺口。该缺口的内侧和与之相连的底面形成有第二连接电极11a-11f。如图9所示，第二连接电极11a～11e与晶体振子7电连接。第二连接电极11f是接地(GND)电极，与第二容器6和接缝环9电连接、与密封板8一起接地。
而如图2、图5和图6所示，安装在第一容器1的有源元件2通过导线12与设在第一容器1的电极13电连接。又如图1、图2、图5所示，第一容器1的外周壁3的上面六处设有用于与电极13的某个连接的第一连接电极14a～14f。
第一连接电极14a～14f和第二连接电极11a～11f中，第一连接电极14a与第二连接电极11a、第一连接电极14b与第二连接电极11b、第一连接电极14c与第二连接电极11c、第一连接电极14d与第二连接电极11d、第一连接电极14e与第二连接电极11e、第一连接电极14f与第二连接电极11f分别由作为导电性粘接剂的焊锡电连接。
如图7所示，第二连接电极11a～11d配置在第二容器6的外周壁10外周的角部。第一电极14a～14d也分别配置在与第二连接电极11a～11d对应的位置上。这样用焊锡等导电性粘接剂连接时，利用焊锡硬化时的表面张力能使检测元件5对第一容器1作自对位。
该自对位特别在使用回风式锡焊接时起显著作用。
无源元件4a～4e也用焊锡电连接在第一容器1的规定的图形上。
如上完成晶体振子7、有源元件2和无源元件4a～4e的电连接。
有源元件2除用导线12与电极13连接之外，通过倒装片安装与电极13连接也可。
在第一连接电极14a～14f与第二连接电极11a～11f分别完成电连接后，则如图3和图4所示，在第二容器6的底面外周部涂布粘接和密封用的树脂15。因此第二容器6牢固地粘接固定在第一容器1的外周壁3的上面。与此同时，设于第一容器1上面的开口部被第二容器6密封、有源元件2被保护。
且利用该密封处理不需要使有源元件2的外周树脂密封。在需要对有源元件2进行更可靠的保护时也可进行外周树脂密封。
如图1～图5、图10所示，第一容器1的外周壁3外周设有缺口。各缺口处设有外部电极16a～16d、检查电极16e～16h。外部电极16a、16b、16c、16d不仅在缺口内部、在与之相连的第一容器1的底面上也形成。外部电极16a是电源端子(Vcc)、外部电极16b是输出端子(OUT)、外部电极16c及外部电极16d是接地端子。
检查电极16e、16f、16g、16h设在离开第一容器1的底面规定距离的上方位置。因此能防止安装第一容器的基板上的导电图形与检查电极短路。
使用这些检查电极16e～16h进行向有源元件2内部的存储器写入数据和各种检查。因此能在第一容器安装了无源部件的状态下作检查。且能在惯性传感器完成的状态下作检查。
而图10中检查电极16i～16l设在第一容器1的外周壁3上。这里能从上方使检查用探头接触检查电极16i～16l。该检查能在第一容器安装了无源部件的状态下进行。
外部电极16a～16d设在第一容器1的外周壁3的外周角部。因此该惯性传感器安装在基板上时在反流焊接等自动锡焊接时生效。即利用焊锡硬化时的表面张力使该惯性传感器自对位、能减小安装偏移。
(实施例2)
图11和图12分别表示本发明实施例2的惯性传感器的正面剖面图和分解正面剖面图。
本实施例中对与实施例1相同的结构部件附以相同的号码而省略详细说明，仅对不同的部分加以详述。
如图11、图12所示，第一容器1A的外周部3A的上面内周部形成有凹状台阶部3B。该台阶部3B支承第二容器6。若像这样使第二容器6支承在台阶部3B上，则仅以此就可使第二容器6对第一容器1A定位。因此第一连接电极14a～14f和第二连接电极11a～11f的各相对位置关系也被正确设定。因而两者的电连接能更可靠地进行。且第一容器1A的开口部用第二容器6可靠密封。
(实施例3)
图13和图14是本发明实施例3的惯性传感器的正面剖面图和平面图。
本实施例中对与实施例1、实施例2相同的结构部分附以相同的号码而省略详细说明，仅对不同的部分加以详述。
如图13所示，第一容器1B的外周壁3C与实施例2所示的外周壁3A相比更向上方延长了。具体说就是外周壁3C的上面比第二容器6的第二连接电极11a～11f(未以符号显示)还延长至上方。
如图14所示，密封电极17在对无源元件4a～4e不短路的范围内大致设置在该外周壁3C的上面的全周上。如图13所示，该密封电极17通过在外周壁3C内部形成的导电路20与接地端子即外部电极16c或外部电极16d电连接。这里外部电极16c和16d的符号未被显示出。
这样，通过该密封电极17使外来干扰难于侵入第一连接电极14a～14f、第二连接电极11a～11f的各连接部。还能防止因操作者手指接触使有源元件2静电损坏。这里符号11a～11f和14a～14f未被显示出。
通过把外周壁3C向上方延长，使焊锡难于插入第一连接电极14a～14f和第二连接电极11a～11f的各自的连接部。为使焊锡容易插入，形成有缺口18a～18f直达与第一连接电极14a～14f和第二连接电极11a～11f对应的台阶部3B。通过向该缺口18a～18f的内部注入焊锡，使第一连接电极14a～14f和第二连接电极11a～11f的各自的电连接状态稳定。
另外，焊锡只注入缺口18a～18f的内部。其上方用粘接及密封用树脂15(图中未示出)覆盖。这样，第一连接电极14a～14f、第二连接电极11a～11f就不会不小心与密封电极17短路。
通过如上将焊锡和导电性粘接剂从缺口18a～18f填充来连接第一、第二连接电极容易而且可靠。作为其结果，能减小第一、第二连接电极的面积。因而更易防止外来干扰的侵入。
且因为缺口18a～18f的内面设有电极所以能提高导电性粘接剂的粘接强度。
而且仅从缺口18a～18f内的开口部向下方填充导电性粘接剂。因而能防止该导电性粘接剂将上面的密封电极与第一、第二连接电极短路。
(实施例4)
图15是为说明本发明实施例4的惯性传感器的要部正面剖面图。
本实施例中对与实施例1～实施例3相同的结构部分附以相同的号码而省略详细说明，仅对不同的部分加以详述。
图15是图14所示B-B线的剖面图。
图15详细表示了第一容器1C中从台阶部3C部分向下方形成的小径孔19。在第一连接电极14a～14f和第二连接电极11a～11f分别用焊锡连接时，该孔19防止焊锡扩散到第一连接电极14a～14f、第二连接电极11a～11f之外而电短路。即该孔19有使多余的焊锡流入孔19内部的功能。
这时，当孔19是直孔时焊锡就会流出至第一容器1C的外部。因此将孔19制成直径渐渐变小的结构以防止焊锡的流出。
这样防止焊锡和导电性粘接剂通过孔向下方流出。作为其结果是防止发生第一、第二连接电极的导通不良。
(实施例5)
图16和图17分别是本发明实施例5的惯性传感器的正面图和弹性部件的平面图。
本实施例中对与实施例1相同的结构部件附以相同的号码而省略详细说明，仅对不同的部分加以详述。
如图16所示，在第一容器1和第二容器6连接时，它们通过薄的弹性部件21电连接。如图17所示，弹性部件21在其两面具有第三连接电极22a～22f，分别与第一连接电极14a～14f、第二连接电极11a～11f相对应。弹性部件21是用由硅构成的绝缘件和硅中含碳的导电件成型为一体的构件所形成。
将第一连接电极14a～14f与第三连接电极22a～22f的各自间及第二连接电极11a～11f与第三连接电极22a～22f的各自间用焊锡连接。这样来弹性支承检测元件5。
根据以上结构，安装在第二容器内部的检测元件被弹性保持。因此能抑制由于外部振动和冲击造成的检测元件的检测信号水平的恶化、谋求特性的稳定性。
弹性部件的底面积与第一容器和第二容器相互重叠面的面积大致相同。而弹性部件上形成有第三连接电极，用于使第一连接电极和第二连接电极的相互电连接。因此包括电极部能弹性保持。
另外，本实施例是以弹性支承检测元件5为目的。因此不进行实施例1那样的由粘接和密封用树脂15作的检测元件5的固定。
本实施例中对作为弹性部件21的绝缘体使用硅作了说明，但只要是有防振性能的弹性体则不问材质。
且本实施例中用的弹性部件也能装配适用于实施例1～4中说明的结构。
这时在使用了上述弹性部件的各自装配中将各自有用的特征与因使用了弹性部件而产生的有用特征组合。因此能得到具有更有用特征的结构。
(实施例6)
图18和图19分别是本发明实施例6的惯性传感器弹性部件的平面图和正面剖面图。
本实施例中图16的弹性部件21被换成别的材料。
图18、图19中弹性部件21A是由硅构成的绝缘件23a和含碳的导电件23b按规定间距所形成，且层合后切薄成适当厚度。这被称之为各向异性导电性橡胶。这样没有实施例5中所说明的第三电极组就能分别将弹性部件21A与第一连接电极14a～14f、第二连接电极11a～11f之间分别连接。
本实施例中对作为弹性部件21A的绝缘件使用硅作了说明，但只要是有防振性能的弹性体则不问材质。
本实施例中用的弹性部件也能装配适用于实施例1～5中说明的结构。
这时，在使用了上述弹性部件的各自装配中将各自有用的特征与因使用了弹性部件而产生的有用特征组合。因而能得到具有更有用特征的结构。
(实施例7)
图20和图21分别是本发明实施例7的惯性传感器的立体图和剖面图。
本实施例中对与实施例1相同的结构部分附以相同的号码而省略详细说明，仅对不同的部分加以详述。
如图20所示，第一容器1D的外部电极16m～16p上用钎焊分别固定着端子24a～24d。端子24a～24d其大小为能插入该惯性传感器安装基板上的圆孔、由具有导电性的镀锡钢板形成。
如图21所示，可在第一容器1D的制作工序中将端子24a～24d同时层合构成。例如在层合陶瓷板制作第一容器1D的工序途中层合长方状的端子24a～24d来形成。这时也进行各个外部电极的层间导通及各个外部电各自与端子24a～24d的连接。之后将端子24a～24d弯曲加工、得到规定的形状。
通过利用该端子24a～24d，在基板安装该惯性传感器时提高其安装位置精度。与此同时，能向表面安装不可能的基板上进行安装、能适应汽车等使用环境严酷、安装可靠性要求更高的用途。
端子24a～24d也可与第一容器1D层合成一体。这时更提高可靠性。
另外，在实施例1～7中，作为第一、第二容器，就由陶瓷板的层合体制作的例子作了说明。在将板层合的结构之外也可使用模具成形品、用从坯料形成加工形成品的结构。所用材料除陶瓷以外，玻璃环氧树脂等各种材料均能适用。
实施例1～7中作为检测元件说明了使用晶体振子的例。检测元件并不限定于晶体振子，可以利用可由惯性力而使物理量变化、且其变化量能电检测的各种材料。
产业上的可利用性
如上所述，本发明的惯性传感器中第一容器有开口部、安装有电路部件，具备外部电极和第一连接电极。第二容器内部装有检测元件，开口部用密封板密封，具备第二连接电极。第二容器装在第一容器上将第一容器的开口部覆盖。第二连接电极与第一连接电极电连接。
因此作为感受信号用的重要部件即检测元件上不会附着来自固定电路部件用的树脂系粘接剂的气体和有机物、焊锡和助焊剂。
这样，就能制作具有高可靠性检测元件部的惯性传感器。与此同时该惯性传感器，能得到安装电路部件时和特性调整时其一部分受损伤之际，检测元件部或电路部件部的任一方的合格件能再使用的优点。
以上叙述了检测惯性力的惯性力传感器，但对检测其它物理量的传感器装置本发明的结构也能适用。
Claims (30)
1.一种惯性传感器，具有：第一容器，其有开口部、装有电路部件，包含外部电极和第一连接电极；第二容器，其装有检测元件，开口部用密封板密封，包含第二连接电极，所述第二容器覆盖所述第一容器的开口部、同时装在所述第一容器上，所述第二连接电极与所述第一连接电极电连接。
2.如权利要求1所述的惯性传感器，其中，所述外部电极在所述第一容器的外周壁的至少两处角部从下部至底面而形成。
3.如权利要求1所述的惯性传感器，其中，所述第一连接电极在所述第一容器的外周壁的上面至少两处设置，所述第二连接电极在所述第二容器的外周壁从下部至底面设置、与所述第一连接电极对应。
4.如权利要求1所述的惯性传感器，其中，有源部件装在所述第一容器的内部，无源部件装在所述第一容器的外周壁的上面。
5.如权利要求1或4所述的惯性传感器，其中，所述第一容器外周壁的外周面上设有检查电极，所述检查电极设在从所述第一容器的底面离开规定距离的位置。
6.如权利要求1所述的惯性传感器，其中，所述第一容器外周壁的上面设有检查电极，所述检查电极设在从所述第一连接电极离开规定距离的位置。
7.如权利要求1所述的惯性传感器，其中，所述第二容器底面的外周部近旁设有粘接及密封用的树脂。
8.如权利要求1所述的惯性传感器，其中，所述第一容器外周壁的上面内周部形成有凹状的台阶部，用所述台阶部支承所述第二容器。
9.如权利要求8所述的惯性传感器，其中，把所述第一容器外周壁的上面配置在所述第二容器的所述第二连接电极上，同时在所述第一容器外周壁的上面设密封电极。
10.如权利要求8或9所述的惯性传感器，其中，在所述第一容器外周壁的内面侧与所述第二容器的所述第二连接电极对应位置上设有从所述第一容器外周壁的上面侧向下至台阶部上面的缺口。
11.如权利要求10所述的惯性传感器，其中，所述缺口的内面设有电极。
12.如权利要求10或11所述的惯性传感器，其中，仅从所述缺口内的开口部向下方填充导电性粘接剂。
13.如权利要求8至12任一项所述的惯性传感器，其中，在所述第一容器台阶部的底面与所述第二容器底面的所述第二连接电极对应的位置上设有孔。
14.如权利要求13所述的惯性传感器，其中，所述第一容器台阶部的孔其直径向下方变小。
15.如权利要求1所述的惯性传感器，其中，所述第二连接电极与第一连接电极通过弹性部件电连接。
16.如权利要求15所述的惯性传感器，其中，所述弹性部件上形成有第三连接电极，用于使所述第一连接电极与所述第二连接电极电连接。
17.如权利要求15所述的惯性传感器，其中，所述弹性部件具有各向异性导电性。
18.如权利要求15所述的惯性传感器，其中，所述外部电极在所述第一容器外周壁的至少两处角部从下部至底面而形成。
19.如权利要求15所述的惯性传感器，其中，有源部件装在所述第一容器的内部，无源部件装在所述第一容器外周壁的上面。
20.如权利要求15所述的惯性传感器，其中，所述第一容器外周壁的外周面上设有检查电极，所述检查电极设在从所述第一容器的底面离开规定距离的位置。
21.如权利要求15所述的惯性传感器，其中，所述第一容器外周壁的上面设有检查电极，所述检查电极设在从所述第一连接电极离开规定距离的位置。
22.如权利要求15所述的惯性传感器，其中，所述第一容器外周壁的上面内周部形成有凹状的台阶部，用所述台阶部支承所述第二容器。
23.如权利要求22所述的惯性传感器，其中，把所述第一容器外周壁的上面配置在所述第二容器的所述第二连接电极之上，同时在所述第一容器外周壁的上面设密封电极。
24.如权利要求22或23所述的惯性传感器，其中，在所述第一容器外周壁的内面侧与所述第二容器的所述第二连接电极对应的位置上，设有从所述第一容器外周壁的上面向下至台阶部上面的缺口。
25.如权利要求24所述的惯性传感器，其中，所述缺口的内面设有电极。
26.如权利要求24或25所述的惯性传感器，其中，仅从所述缺口内的开口部向下方填充导电性粘接剂。
27.如权利要求22至26任一项所述的惯性传感器，其中，在所述第一容器的台阶部的底面与所述第二容器底面的所述第二连接电极对应的位置上设有孔。
28.如权利要求27所述的惯性传感器，其中，所述第一容器台阶部的孔其直径向下方变小。
29.如权利要求2或18所述的惯性传感器，其中，所述外部电极设在所述第一容器外周壁的外周，所述外部电极上设有用于插入基板上的接合孔的端子。
30.如权利要求29所述的惯性传感器，其中，所述端子与所述第一容器层合为一体。
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