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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Winkelgeschwindigkeitsdetektor
oder Winkelgeschwindigkeitssensor mit einem Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement,
in welchem ein vibrierender Körper
in einem Substrat angeordnet ist und eine Winkelgeschwindigkeit
um eine Achse senkrecht zu dem Substrat auf der Grundlage von Vibrationen
dieses vibrierenden Körpers
erkannt wird. Der Winkelgeschwindigkeitsdetektor wird durch Laminieren
eines Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes auf ein Schaltkreissubstrat
mittels eines Klebers gebildet.
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Ein
Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement weist für gewöhnlich ein Substrat, beispielsweise
ein Halbleitersubstrat oder dergleichen auf und ein vibrierender
Körper,
der in der Lage ist, auf einer Oberfläche horizontal bezüglich dieses
Substrats zu vibrieren, wird ausgebildet.
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Der
vibrierende Körper
wird in einer ersten Richtung auf der horizontalen Oberfläche betrieben und
in Vibration versetzt. Wenn eine Winkelgeschwindigkeit basierend
auf dieser Antriebsvibration an den vibrierenden Körper angelegt
wird, vibriert der vibrierende Körper
aufgrund der Corioliskraft in einer zweiten Richtung senkrecht zur
ersten Richtung auf dieser horizontalen Oberfläche. Die Winkelgeschwindigkeit
um die Achse senkrecht zu dem Substrat kann durch Erkennen eines
Vibrationszustandes des vibrierenden Körpers in dieser zweiten Richtung
erkannt werden.
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Bei
einem derartigen Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement kann die
Erkennungsgenauigkeit der Winkelgeschwindigkeit durch eine anliegende
externe Beschleuni gung verringert werden. Wenn beispielsweise eine
externe Beschleunigungskomponente der Vibration des vibrierenden
Körpers überlagert
wird, wird diese externe Beschleunigungskomponente als Winkelgeschwindigkeit
erkannt.
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Von
daher wurde eine vibrationssichere Anordnung zum Halten des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes
innerhalb eines Gehäuses unter
Verwendung eines elastischen Bauteils vorgeschlagen (z. B. JP-B1-3020496).
Diese Anordnung verschlechtert die Erkennungsleistung der Winkelgeschwindigkeit
nicht, da diese Anordnung eine hohe Steifigkeit um eine empfindliche
Achse herum hat, wobei sie den vibrationsgeschützten Effekt der Übertragung
keiner externer Vibration auf das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement
hat. Bei dieser Anordnung ist jedoch ein Raum für die vibrationssichere Vorrichtung
notwendig und die Anzahl Teilen nimmt zu und damit auch die Kosten.
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Im
Gegensatz hierzu wurde eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der ein
Körperaufbau
durch Anordnen eines Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes auf
einer Pakkung unter Verwendung eines Klebers mit niedrigem Elastizitätsmodul
vorgeschlagen wird (z. B. USP 6,658,937 entsprechend der JP-A-2003-28644).
Bei dieser Vorrichtung wird eine Verringerung der Erkennungsgenauigkeit
der Winkelgeschwindigkeit unter Verwendung der Anlegung einer externen
Beschleunigung dadurch eingeschränkt,
dass eine Resonanzfrequenz dieser Körperanordnung verringert wird.
In diesem Fall wird jedoch das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement mittels
des Klebers direkt an der Packung angeheftet und eine Drahtbondierung
zwischen dem Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement und einem Schaltkreissubstrat
ist unnötig.
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Die
Erfinder der vorliegenden Anmeldung befassten sich mit einem Winkelgeschwindigkeitsdetektor
oder Win kelgeschwindigkeitssensor, bei dem ein Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement
auf ein Schaltkreissubstrat mittels eines Klebers mit geringem Elastizitätsmodul
laminiert wird, um eine Verringerung der Erkennungsgenauigkeit der
Winkelgeschwindigkeit zu verhindern. Hierbei wird das Schaltkreissubstrat
zur Verarbeitung eines Signals von diesem Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement
verwendet.
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In
diesem Fall kann die Resonanzfrequenz dieses Detektors verringert
werden, indem der Anhaftbereich des Klebers verringert wird. Wenn
jedoch der Anhaftbereich des Klebers einfach nur verringert wird,
ergeben sich die folgenden Probleme: wenn das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement
auf das Schaltkreissubstrat laminiert wird, ist es notwendig, eine
Oberfläche
des Substrats des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes und das
Schaltkreissubstrat durch einen Bondierungsdraht zu verbinden, um
das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement und das Schaltkreissubstrat
elektrisch verbinden zu können.
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Wenn
nun der Anhaftbereich des Klebers einfach nur verringert wird, wird
die Unterstützung des
Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes unter Verwendung des Klebers
unzureichend. Wenn daher die Drahtbondierung durchgeführt wird,
besteht die Möglichkeit,
dass das Substrat des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes sich
schräg stellt
und die Drahtbondierung nicht ordnungsgemäss durchgeführt werde kann.
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Angesichts
des obigen Problems ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Winkelgeschwindigkeitsdetektor zu schaffen, bei dem ein Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement mittels
eines Klebers auf ein Schaltkreissubstrat laminiert ist. Der Winkelgeschwindigkeitsdetektor
hat eine verringerte Resonanzfrequenz seines körperlichen Aufbaus, indem ein
Anheftbereich des Klebers verringert wird, wobei jedoch die Drahtbondierung
zwischen dem Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement und dem Schaltkreissubstrat
einfach und korrekt durchgeführt werden
kann.
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Bei
dem Winkelgeschwindigkeitsdetektor gemäss der vorliegenden Erfindung
weist ein Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement
ein Basissubstrat und einen vibrierenden Körper auf, der in dem Basissubstrat
angeordnet ist, um auf einer Oberfläche horizontal bezüglich des
Basissubstrats zu vibrieren. Das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement
erkennt eine Winkelgeschwindigkeit um eine Achse senkrecht zu dem
Basissubstrat herum auf der Grundlage einer Vibration des vibrierenden
Körpers und
ein Schaltkreissubstrat ist mit dem Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement
zusammenlaminiert, um über
einen Kleber an einer ersten Oberfläche des Basissubstrats des
Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes angeheftet zu sein.
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Weiterhin
ist eine zweite Oberfläche
des Basissubstrats des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes
gegenüber
der ersten Oberfläche
elektrisch mit dem Schaltkreissubstrat über einen Bondierungsdraht
verbunden und der Kleber ist teilweise an der ersten Oberfläche des
Basissubstrats zumindest in einem Abschnitt aufgebracht, der einem
Bondierungsabschnitt des Bondierungsdrahts auf der zweiten Oberfläche des
Basissubstrats entspricht.
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Da
der Kleber teilweise an dem Basissubstrat angebracht ist, kann der
Anheftbereich des Klebers kleiner gemacht werden, die Resonanzfrequenz des
Detektors kann wirksam verringert werden, und eine externe Beschleunigungskomponente
eines Vibrationsfrequenzbereichs des vibrierenden Körpers, welche
auf den vibrierenden Körper übertragen
wird, wird verringert, so dass die Winkelgeschwindigkeit genau erkannt
werden kann. Da weiterhin der Kleber teilweise an der ersten Oberfläche des
Basissubstrats zumindest in einem Abschnitt entsprechend einem Bondierungsabschnitt
des Bondierungsdrahtes an der zweiten Oberfläche des Basissubstrats aufgebracht
ist, kann die Drahtbondierung des Bondierungsdrahtes einfach durchgeführt werden.
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Alternativ
wird der Kleber teilweise auf einer ersten Oberfläche des
Basissubstrats in einem Anordnungsbereich angeordnet und der Bondierungsdraht
wird mit dem Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement an einer Position
verbunden, die innerhalb eines vorspringenden Bereichs auf der zweiten
Oberfläche
des Anordnungsbereichs des Klebers liegt. In diesem Fall kann die
Drahtbondierung des Bondierungsdrahts problemlos und genau durchgeführt werden.
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Beispielsweise
ist das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement oberhalb des Schaltkreissubstrates
angeordnet und der Kleber wird teilweise auf der ersten Oberfläche des
Basissubstrats unterhalb des Bondierungsabschnittes des Bondierungsdrahtes
am Basissubstrat angebracht. In diesem Fall kann die Drahtbondierung
noch einfacher durchgeführt
werden. Weiterhin kann eine Mehrzahl der Bondierungsdrähte an unterschiedlichen
Bondierungsabschnitten des Basissubstrates angebracht werden. In diesem
Fall wird der Kleber teilweise auf der ersten Oberfläche des
Basissubstrats zumindest in Abschnitten aufgebracht, welche den
Bondierungsabschnitten der Bondierungsdrähte des Basissubstrates entsprechen.
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Der
Kleber kann an einem Umfangsabschnitt der ersten Oberfläche des
Basissubstrates symmetrisch aufgebracht werden, um das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement
zu lagern. In diesem Fall kann verhindert werden, dass das Basissubstrat
sich neigt oder verkippt und die Drahtbondierung kann einfach und
genau durchgeführt
werden.
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Das
Basissubstrat kann beispielsweise Rechteckform haben. In diesem
Fall kann der Kleber teilweise an vier Eckbereichen der ersten Oberfläche des
Basissubstrats aufgebracht werden, oder er kann teilweise an zwei
gegenüberliegenden
Umfangsbereichen des Basissubstrates aufgebracht werden oder er
kann teilweise an dem gesamten Umfangsbereich des Basissubstrats
aufgebracht werden.
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Weitere
Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich besser aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen
anhand der Zeichnung. Es zeigt:
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1A eine
schematische Schnittdarstellung eines Winkelgeschwindigkeitsdetektors
(oszillierender Winkelratendetektor), 1B eine
schematische Draufsicht auf einen Anheftbereich eines Klebers an
einem Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement und 1C eine
schematische perspektivische Ansicht von Anordnungspositionen eines
Bondierungsdrahtes und des Klebers bei einer ersten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
schematische Draufsicht auf ein Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement
in dem Winkelgeschwindigkeitsdetektor;
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3A eine
schematische Schnittdarstellung eines Winkelgeschwindigkeitsdetektors
(oszillierender Winkelratendetektor) und 3B eine
schematische Draufsicht auf einen Anheftbereich eines Klebers an
einem Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement gemäss der zweiten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4A eine
schematische Schnittdarstellung eines Winkelgeschwindigkeitsdetektors
(oszillierender Winkelra tendetektor) und 4B eine
schematische Draufsicht auf einen Anheftbereich eines Klebers an
einem Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement gemäss der dritten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5A eine
schematische Schnittdarstellung eines Winkelgeschwindigkeitsdetektors
(oszillierender Winkelratendetektor) und 5B eine
schematische Draufsicht auf einen Anheftbereich eines Klebers an
einem Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement gemäss der vierten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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6A eine
schematische Schnittdarstellung eines Winkelgeschwindigkeitsdetektors
(oszillierender Winkelratendetektor) und 6B eine
schematische Draufsicht auf einen Anheftbereich eines Klebers an
einem Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement gemäss der fünften bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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<Erste Ausführungsform>
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Wie
in 1 gezeigt weist ein Winkelgeschwindigkeitsdetektor
S1 der ersten Ausführungsform
ein Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100, ein Schaltkreissubstrat 200 und
eine Packung 400 zur Aufnahme des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 und
des Schaltkreissubstrates 200 auf. Das Schaltkreissubstrat 200 ist
an der Packung 400 befestigt. Der Winkelgeschwindigkeitsdetektor
S1 ist als körperlicher
oder struktureller Aufbau gestaltet, bei dem das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 mittels
eines Klebers 300 auf das Schaltkreissubstrat 200 laminiert
ist.
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Das
Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 wird unter Bezugnahme
auf 2 als nächstes
beschrieben. Das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 weist
ein Substrat 10 (Basissubstrat), beispielsweise ein Halbleitersubstrat etc.
auf und wird durch allgemein bekannte Mikrobearbeitungsverfahren
an diesem Substrat 10 hergestellt.
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Beispielsweise
kann als Substrat 10 ein rechteckförmiges SOI-Substrat (silicon-on-insulator) verwendet
werden. Der rechteckförmige
SOI kann durch Anheften einer zweiten Siliziumschicht als zweite
Halbleiterschicht mittels eines Oxidfilms als isolierende Schicht
auf einer ersten Siliziumschicht als erste Halbleiterschicht hergestellt
werden.
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Gemäss 2 werden
Auslegerkörper 20 bis 60,
welche durch Vertiefungen voneinander getrennt sind, durch Grabenätzen, Herauslösungsätzen etc.
an einer Oberflächenschicht
des Substrates 10, beispielsweise der zweiten Siliziumschicht
im SOI-Substrat gebildet.
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Diese
Auslegerkörper 20 bis 60 umfassen
einen vibrierenden Körper 20,
jeweilige Auslegerabschnitte 23 und 40 und jeweilige
Elektroden 50 und 60.
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Der
vibrierende Körper 20 ist
in einem mittigen Abschnitt des Substrates 10 ausgebildet,
um auf einer Oberfläche
horizontal bezüglich
des Substrates 10, d.h. der Zeichenoberfläche von 2 in
Vibration versetzt zu werden. In diesem Beispiel ist der vibrierende
Körper 20 gebildet
aus einem ersten vibrierenden Abschnitt 21, der in dem
mittigen Abschnitt liegt und annähernd
rechteckförmig
ist, einem zweiten vibrierenden Abschnitt 22 von rechteckförmiger Rahmenform,
der an einem äusseren
Umfang des ersten vibrierenden Abschnittes 21 liegt und
einem Antriebsauslegerabschnitt 23 zur Verbindung der ersten und
zweiten vibrierenden Abschnitte 21 und 22.
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Dieser
vibrierende Körper 20 ist
mit einem Ankerabschnitt 30 verbunden, der an einem Umfangsabschnitt
des Substrates 10 liegt, was über einen Erkennungsauslegerabschnitt 40 erfolgt.
Hierbei ist der Ankerabschnitt 30 von einem unteren Abschnitt
der Oberflächenschicht
festgelegt und getragen, welche den vibrierenden Körper 20 in
dem Substrat 10 bildet, d.h. durch einen Trägersubstratabschnitt.
Der vibrierende Körper 20 ist
durch diesen Trägersubstratabschnitt "schwimmend" gelagert.
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Gemäss 2 kann
der Antriebsauslegerabschnitt 23 im wesentlichen nur in
x-Richtung elastisch verformt werden, indem dieser Antriebsauslegerabschnitt 23 in
einer Form ausgebildet wird, welche sich beispielsweise in y-Richtung erstreckt.
Der Erkennungsauslegerabschnitt 40 kann im wesentlichen
nur in y-Richtung elastisch verformt werden, indem dieser Erkennungsauslegerabschnitt 40 eine Form
erhält,
dass er sich beispielsweise in x-Richtung erstreckt.
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Ein
erster vibrierender Körperabschnitt
in dem vibrierenden Körper 20 kann
durch den Antriebsauslegerabschnitt 23 auf der Oberfläche horizontal
bezüglich
des Substrates 10 in x-Richtung (Antriebsvibrationsrichtung)
in Vibration versetzt werden. Im Gegensatz hierzu kann der gesamte
vibrierende Körper 20 durch
den Erkennungsauslegerabschnitt 40 auf der Oberfläche horizontal
bezüglich des
Substrates 10 in y-Richtung (Erkennungsvibrationsrichtung)
in Vibration versetzt werden.
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Eine
Treiberelektrode 50 zum Betreiben und Vibrierenlassen des
ersten vibrierenden Abschnittes 21 in x-Richtung ist zwischen
dem ersten vibrierenden Abschnitt 21 und dem zweiten vibrierenden
Abschnitt 22 angeordnet. Ähnlich zu dem Ankerabschnitt 30 ist
die Treiberelektrode 50 an dem Trägersubstratabschnitt befestigt.
Die Treiberelektrode 50 liegt so, dass sie gegenüber einem
Kammzahnabschnitt 21a (Kammzahnabschnitt für den Antrieb) liegt,
der von dem ersten vibrierenden Abschnitt 21 vorsteht,
so dass die gegenseitigen Kammzähne
in Eingriff miteinander sind.
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Eine
Erkennungselektrode 60 ist an dem Aussenumfang des zweiten
vibrierenden Abschnittes 22 angeordnet. Die Erkennungselektrode 60 ist
so angeordnet, dass sie eine Winkelgeschwindigkeit um die z-Achse
senkrecht zum Substrat 10 auf der Grundlage von Vibrationen
des vibrierenden Körpers 20 erkennt. Ähnlich zu
dem Ankerabschnitt 30 ist die Erkennungselektrode 60 an
dem Tragsubstratabschnitt befestigt. Die Erkennungselektrode 60 ist
so angeordnet, dass sie einem Kammzahnabschnitt 22a (Kammzahnabschnitt
für die
Erkennung) gegenüber liegt,
der von dem zweiten vibrierenden Abschnitt 22 vorsteht,
so dass die gegenseitigen Kammzähne
in Eingriff miteinander sind.
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Bei
dem Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 ist ein
Kissen (nicht gezeigt) zur Anlage von Spannungen an den vibrierenden
Körper 20,
die Treiberelektrode 50, die Erkennungselektrode 60 etc. und
zum Abgriff von Signalen in einem geeigneten Abschnitt der oberen
Oberfläche
des Substrates 10 angeordnet.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist gemäss 1 das Kissen in einem Umfangsabschnitt
des Substrates 10 angeordnet. Ein Bondierungsdraht 70 aus
Au (Gold), Al (Aluminium) oder dergleichen ist mit diesem Kissen
in Verbindung.
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Die
obere Oberfläche
des Substrats 10 des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelements 100 und das
Schaltkreis substrat 200 sind somit durch den Bondierungsdraht 70 elektrisch
miteinander verbunden. Dieser Bondierungsdraht 70 kann
durch eine übliche
Drahtbondierungstechnik gebildet werden.
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In
diesem Schaltkreissubstrat 200 sind beispielsweise ein
MOS-Transistor, ein bipolarer Transistor etc. unter Verwendung eines
allgemein bekannten Halbleiterherstellungsvorganges an dem Siliziumsubstrat
etc. ausgebildet. Das Schaltkreissubstrat 200 kann so gestaltet
werden, dass es die Funktion hat, eine Spannung an das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 zu
schicken und dass es ein elektrisches Signal von dem Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 verarbeitet
und dann dieses Signal nach aussen abgibt.
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Gemäss 1A ist
dieses Schaltkreissubstrat 200 an der Packung 400 durch
ein Kleberteil 210 befestigt.
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Die
Packung 400 hat hierbei in ihrem Inneren und/oder ihrer
Oberfläche
nicht näher
dargestellte Verdrahtungen etc. Das Schaltkreissubstrat 200 und die
Verdrahtung der Packung 400 sind elektrisch durch den Bondierungsdraht 70 verbunden.
Das Ausgangssignal vom Schaltkreissubstrat 200 wird über die
Verdrahtung der Packung 400 durch den Bondierungsdraht 70 nach
aussen geführt.
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Die
Packung 400 kann beispielsweise aus einem laminierten Substrat
gebildet werden, bei dem eine Mehrzahl von Keramikschichten aus
Aluminiumoxid etc. aufeinander laminiert wird. In dem laminierten
Substrat werden die Verdrahtungen der Packung 400 zwischen
den jeweiligen Schichten ausgebildet und jede Verdrahtung wird durch
eine Durchgangsöffnung
etc. elektrisch geführt.
Wie in 1 gezeigt, ist eine Abdeckung 410 an
einer Öffnung
der Packung 400 angebracht und die Abdeckung 410 verschliesst
das Innere der Packung 400.
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Gemäss 1A ist
das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 mittels
des Klebers 300 auf das Schaltkreissubstrat 200 laminiert.
Weiterhin ist das Schaltkreissubstrat 200 durch das Kleberteil 210 an
der Packung 400 befestigt. Bei dieser Ausführungsform
ist der Kleber 300 jedoch nur teilweise unterhalb eines
Teilbereichs des Substrats 10 des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 aufgebracht,
der mit dem Bondierungsdraht 70 verbunden ist. Genauergesagt,
wie in 1C gezeigt, hat das Substrat 10 eine
erste Oberfläche,
die über
den Kleber 300 über
dem Schaltkreissubstrat 200 angebracht ist und eine zweite
Oberfläche
gegenüber
der ersten Oberfläche,
welche an Bondierungsstellen 70a mit den Bondierungsdrähten 70 verbunden
ist.
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Gemäss den 1B und 1C ist
der Kleber 300 teilweise in Kleberanbringbereichen oder -flächen (beispielsweise
vier Eckbereichen) an der ersten Oberfläche des Substrates 10 aufgebracht und
die Bondierungsstellen 70a der Bondierungsdrähte 70 liegen
auf der zweiten Oberfläche
des Substrates 10 innerhalb von vorspringenden Bereichen 70b der
Kleberanbringbereiche. In diesem Fall können die Bondierungsdrähte 70 einfach
und genau an dem Substrat 10 angebondet werden.
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Der
Kleber 300 kann in einem mittigen Abschnitt oder im Umfangsabschnitt
des Substrats 10 aufgebracht werden, wenn der Kleber 300 teilweise unterhalb
des Teils aufgebracht wird, der im Substrat 10 des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 mit
dem Bondierungsdraht 70 verbunden ist. Das heisst, der
Kleber 300 kann teilweise auf der ersten Oberfläche des
Substrats 10 aufgebracht werden, wenn die Bondierungsdrähte 70 innerhalb
der vor springenden Bereiche 70b des Klebers 300 auf
der zweiten Oberfläche
des Substrates 10 liegen.
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In
einem Beispiel ist der Kleber 300 an den Umfangseckbereichen
des ersten Substrates (Bodenfläche
in 1A) des Substrates 10 angebracht und
die Bondierungsdrähte 70 sind
an den Bondierungsstellen 70a innerhalb der umfangsseitig
vorspringenden Bereiche 70b der zweiten Oberfläche (obere
Oberfläche
in 1a) des Substrats 10 des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 angeschlossen.
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Wenn
der Kleber 300 teilweise an dem umfangsseitigen Eckbereich
im Substrat 10 des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 angebracht
wird, wie in den 1B und 1C gezeigt, lagert
der Kleber 300 das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 stabil
und die Drahtbondierung kann einfach und genau durchgeführt werden.
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Im
Beispiel von 1B ist das Substrat 10 des
Winkelgeschwindigkeits-Detektorelements 100 in einer rechteckförmigen Plattenform
ausgebildet und der Kleber 300 wird teilweise an den vier
Eckabschnitten des Substrates 10 aufgebracht.
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Ein
flüssiges
Klebermaterial, das in der Lage ist, eine Beschichtung und Aushärtung durchzuführen, kann
als Kleber 200 verwendet werden. Weiterhin kann als Kleber 300 ein
Kleber des Filmtyps verwendet werden, der durch Erwärmen und
unter Druck setzen etc. die Anheftung bewirkt. Weiterhin hat der
Kleber 200 bevorzugt ein Elastizitätsmodul von 2 MPa oder weniger,
beispielsweise ungefähr
1,6 MPa.
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Als
Kleber 300 mit dem gewünschten
Elastizitätsmodul
kann beispielsweise ein Kleber aus der Silikongruppe, der Epoxygruppe,
der Polyimidgruppe, der Acrylgruppe, der Uretangruppe, ein Flüssigkristallpolymer
etc. verwendet werden.
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Bei
dem Winkelgeschwindigkeitsdetektor S1 dieser Ausführungsform
ist das Schaltkreissubstrat 200 an der Pakkung 400 durch
das Kleberteil 210 befestigt und der Kleber 300 ist
an dem Schaltkreissubstrat 200 angebracht und das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 wird
mittels dieses Klebers 300 angeheftet. Danach wird die
Drahtbondierung durchgeführt
und die Abdeckung 410 wird aufgebracht, so dass der Winkelgeschwindigkeitsdetektor
S1 im Wesentlichen fertiggestellt ist.
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In
dem Winkelgeschwindigkeitsdetektor S1 wird ein Treibersignal (eine
Sinuswellenspannung oder dergleichen) vom Schaltkreis 200 über dem Bondierungsdraht 70 an
die Treiberelektrode 50 angelegt und zwischen dem Kammzahnabschnitt 21a des
oben erläuterten
ersten vibrierenden Abschnitts 21 und der Treiberelektrode 50 wird
eine elektrostatische Kraft erzeugt. Somit wird der erste vibrierende Abschnitt 21 in
x-Richtung angetrieben bzw. Vibration versetzt, d. h., durch die
elastische Kraft des Antriebsauslegerabschnittes 23.
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Wenn
eine Winkelgeschwindigkeit Ω um
die z-Achse angelegt wird, wird aufgrund der Antriebsvibration des
ersten vibrierenden Abschnittes 21 eine Corioliskraft in
y-Richtung auf den
ersten vibrierenden Abschnitt 21 aufgebracht und der gesamte
vibrierende Körper 20 vibriert
durch die elastische Kraft des Erkennungsauslegerabschnittes 40 in
y-Richtung.
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Die
Kapazität
zwischen der Erkennungselektrode 60 und den Kammzähnen des
Kammzahnabschnittes 22a für die Erkennung ändert sich
aufgrund dieser Vibration in y-Richtung.
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Die
Grösse
der Winkelgeschwindigkeit Ω kann
durch Erkennung dieser Kapazitätsänderung berechnet
werden.
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Wenn
beispielsweise der vibrierende Körper 20 in
einer Richtung entlang der y-Achse in 2 verschoben
wird, werden die Erkennungselektrode 60 auf der linken
Seite und die Erkennungelektrode 60 auf der rechten Seite
der linken und rechten Erkennungselektroden 60 in 2 hinsichtlich
der Kapazitätsänderung
einander entgegengesetzt gestellt. Somit kann die Winkelgeschwindigkeit
durch Umwandeln der jeweiligen Kapazitätsänderungen an den linken und
rechten Erkennungselektroden 60 in Spannungen und durch
Differenzieren, Verstärken und
Ausgeben der Spannungswerte berechnet werden.
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Bei
dieser Ausführungsform
enthält
das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 das Substrat 10 und
den vibrierenden Körper 20,
der im Substrat 10 angeordnet und in der Lage ist, in einer
Oberfläche
horizontal bezüglich
des Substrates 10 zu vibrieren, so dass die Winkelgeschwindigkeit
um eine Achse senkrecht zum Substrat 10 auf der Grundlage der
Vibration des vibrierenden Körpers 20 erkannt wird.
Bei dem Winkelgeschwindigkeitsdetektor, bei dem das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 auf
das Schaltkreissubstrat 200 mittels des Klebers 300 laminiert
ist, sind die obere Oberfläche
des Substrates 10 des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 und
das Schaltkreissubstrat 200 durch den Bondierungsdraht 70 verbunden.
Der Kleber 300 ist teilweise auf das Substrat 10 unterhalb der
Teile aufgebracht, die mit den Bondierungsdrähten 70 im Substrat 10 des
Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 verbunden
sind, wie in 1C gezeigt.
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Da
bei dieser Anordnung der Kleber 300 teilweise unterhalb
des Teils aufgebracht ist, welches mit dem Bon dierungsdraht 70 im
Substrat 10 des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 verbunden
ist, wird der Anheftbereich des Klebers 300 verringert
und die Resonanzfrequenz des Winkelgeschwindigkeitsdetektors, d.
h. des Aufbaus in einer Richtung entlang der horizontalen Oberfläche des Substrates 10 kann
verringert werden.
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Weiterhin
ist der Kleber 300 teilweise an Kleberaufbringbereichen
(z. B. den vier Eckbereichen) der ersten Oberfläche des Substrates 10 aufgebracht und
die Bondierungsstellen 70a der Bondierungsdrähte 70 liegen
auf der zweiten Oberfläche
des Substrates 10 innerhalb der vorspringenden Bereiche 70b der
jeweiligen Kleberaufbringbereiche. In diesem Fall können die
Bondierungsdrähte 70 korrekt an
das Substrat 10 angebondet werden.
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Die
externe Beschleunigungskomponente eines Vibrationsfrequenzbereichs
des vibrierenden Körpers 20,
welche auf den vibrierenden Körper 20 übertragen
wird, wird gedämpft
und die Erkennungsgenauigkeit der Winkelgeschwindigkeit kann verbessert
werden, in dem die Resonanzfrequenz des Aufbaus ausreichend niedriger
als diejenige des vibrierenden Körpers 20 gemacht
wird.
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Weiterhin
ist der Teil, der mit dem Bondierungsdraht 70 im Substrat 10 des
Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 verbunden
ist, in den vorspringenden Bereichen 70b der Kleberaufbringbereiche
des Klebers 300 angeordnet. von daher verschiebt sich oder
verkippt kein Substrat 10 bei der Drahtbondierung und die
Drahtbondierung kann einfach und korrekt durchgeführt werden.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird in dem Winkelgeschwindigkeitsdetektor S1, bei dem das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 über den
Kleber 300 auf das Schaltkreissubstrat 200 laminiert
ist, die Resonanzfre quenz des Aufbaus dadurch verringert, dass der
Anheftbereich des Klebers 300 verringert wird und Drahtbondierung
kann einfach und genau durchgeführt
werden.
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Bei
diesem Beispiel sind der Umfangsabschnitt an der oberen Oberfläche des
Substrats 10 des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 und
das Schaltkreissubstrat 200 durch den Bondierungsdraht 70 verbunden.
Da weiterhin der Kleber 300 teilweise am Umfangsabschnitt
im Substrat 10 des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 angeordnet
ist, wird das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 stabil
gelagert.
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Wenn
die Drahtbondierung auf diese Weise am Umfang des Substrates 10 des
Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 durchgeführt wird, genügt es, den
Kleber 300 am Umfangsabschnitt des Substrates 10 aufzubringen,
um in der Lage zu sein, einen stabilen Unterstützungszustand zu realisieren, so
dass das Substrat 10 zum Zeitpunkt der Drahtbondierung
nicht verrutscht und nicht verkippt. Das heisst, in diesem Fall
ist es nicht notwendig, dass der Kleber 300 exakt unterhalb
des Verbindungsabschnittes des Bondierungsdrahtes 70 am
Substrat 10 angeordnet wird.
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Somit
kann die Resonanzfrequenz des Winkelgeschwindigkeitsdetektors S1,
d. h. der Anordnung in einer Richtung entlang der horizontalen Oberfläche des
Substrates 10 dadurch verringert werden, dass der Anheftbereich
des Klebers 300 verringert wird. Weiterhin kann der mit
den Bondierungsdrähten 70 verbundene
Umfangsabschnitt des Substrates 10 des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 von
dem Kleber 300 stabil unterstützt werden. Damit kann die
Drahtbondierung problemlos durchgeführt werden.
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Wenn
die Verbindungsabschnitte der Bondierungsdrähte 70 im Substrat 10 des
Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 am Umfangsabschnitt
des Substrates 10 liegen, wird der Kleber 300 bevorzugt
so aufgebracht, dass sich ein Unterstützungszustand an wenigstens
zwei Punkten, besonders bevorzugt drei Punkten oder mehreren hiervon
am Umfang des Substrates 10 ergibt. Das heisst, die Anzahl
von Anordnungspunkten für
den Kleber 300 wird vorteilhafterweise erhöht, und
zwar derart, dass sich eine Polygonalform oder Dreiecksform etc. ergibt,
wenn die Anordnungspunkte des Klebers 300 gedanklich verbunden
werden.
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Als
ein Beispiel hat bei dieser Ausführungsform
der 1A bis 1C das
Substrat 10 des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 die Form
einer rechteckförmigen
Platte und der Kleber 300 ist an den vier Eckabschnitten
des Substrates 10 aufgebracht.
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<Zweite Ausführungsform>
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Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich von der soeben ersten genannten Ausführung in
dem Anordnungsmuster des Klebers 300. Dieser Unterschied
wird nachfolgend näher
erläutert.
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Bei
der obigen ersten Ausführungsform
ist bei dem Substrat 10 des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100,
welches die rechteckförmige
Plattenform hat, der Kleber 300 an den vier Eckabschnitten
des Substrates 10 aufgebracht. Im Gegensatz hierzu ist
bei der zweiten Ausführungsform
gemäss 3B bei
dem Substrat 10 des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 in
der Rechteckplattenform der Kleber 300 an zwei gegenüberliegenden
seitlichen Umfangsabschnitten des Substrates 10 aufgebracht.
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Die
Resonanzfrequenz des Winkelgeschwindigkeitsdetektors, d. h. des
Körpers
oder Aufbaus in einer Richtung entlang der horizontalen Oberfläche des
Substrates 10 kann damit durch Verringern des Anheftbereiches
durch den Kleber 300 verringert werden. Weiterhin kann
im Substrat 10 des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 der
mit dem Bondierungsdraht 70 verbundene Umfangsabschnitt
stabil durch den Kleber 300 unterstützt werden. Somit kann die
Drahtbondierung problemlos durchgeführt werden.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
wird bei dem Winkelgeschwindigkeitsdetektor S2, bei dem das linke
Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 durch den Kleber 300 auf
das Schaltkreissubstrat 200 auflaminiert ist, die Resonanzfrequenz
der Anordnung durch Verringern des Anheftbereichs des Klebers 300 verringert
und die Drahtbondierung kann einfach und korrekt durchgeführt werden.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
können
die einander gegenüberliegenden
seitlichen Umfangsabschnitte zum Aufbringen des Klebers 300 auf
das Substrat 10 auch die beiden anderen Seiten sein, welche
unterschiedlich von den beiden Seiten von 3B sind.
Bei der zweiten Ausführungsform
können
die verbleibenden Teile des Winkelgeschwindigkeitsdetektors S2 ähnlich oder
gleich zu denjenigen des Winkelgeschwindigkeitsdetektors S1 der
ersten Ausführungsform
sein.
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<Dritte Ausführungsform>
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Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich von obigen Ausführungsformen dahingehend, dass ein
anderes Anordnungsmuster für
den Kleber 300 vorhanden ist. Dieser Unterschied wird nachfolgend erläutert.
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Bei
den obigen ersten und zweiten Ausführungsformen ist bei dem Substrat 10 des
Winkelgeschwindigkeits-Detektorementes 100, welches die rechteckige
Plattenform hat, der Kleber 300 an den vier Eckabschnitten
des Substrates 10 aufgebracht, oder er ist an zwei einander
gegenüberliegenden seitlichen
Abschnitten des Substrates 10 aufgebracht.
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Bei
der dritten Ausführungsform
ist gemäss den 4A und 4B bei
dem Substrat 10 des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100, welches
die Rechteckplattenform hat, der Kleber 3 auf den gesamten
Umfang in einem seitlichen Abschnitt des Substrates 10 aufgebracht.
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Damit
kann die Resonanzfrequenz des Winkelgeschwindigkeitsdetektors, d.
h. der Anordnung in einer Richtung entlang der horizontalen Oberfläche des
Substrates 10 verringert werden, in dem der Anheftbereich
des Klebers 300 verringert wird. Weiterhin kann der Umfangsabschnitt,
der mit dem Bondierungsdraht 70 bei dem Substrat 10 des
Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 verbunden wird,
durch den Kleber 300 stabil unterstützt werden. Somit kann die
Drahtbondierung problemlos durchgeführt werden.
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Bei
der dritten Ausführungsform
wird bei dem Winkelgeschwindigkeitsdetektor S3, bei dem das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 über den
Kleber 300 auf das Schaltkreissubstrat 200 laminiert
ist, die Resonanzfrequenz der Anordnung durch Verringern des Anheftbereichs
des Klebers 300 verringert und die Drahtbondierung kann
einfach und korrekt durchgeführt
werden. Bei der dritten Ausführungsform
können
die verbleibenden Teile des Winkelgeschwindigkeitsdetektors S3 gleich
oder ähnlich zu
denjenigen des Winkelgeschwindigkeitsdetektors S1 der obigen ersten
Ausführungsform
sein.
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<Vierte Ausführungsform>
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Bei
dieser Ausführungsform
ist der Kleber 300 ähnlich
zu der obigen ersten Ausführungsform an
den vier Eckabschnitten angeordnet, jedoch ist die Querschnittsform
der einzelnen Kleber 300 in Dickenrichtung unterschiedlich
zu der Rechteckform der ersten Ausführungsform. Genauer gesagt,
bei dieser Ausführungsform
hat der Querschnitt des Klebers 300 eine Trapezform, bei
der die obere Seite, d. h. die Seite an dem Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 die
kurze Seite ist, wie in 5A zu sehen
ist.
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Bei
der vierten Ausführungsform
ist es im Vergleich zur obigen ersten Ausführungsform möglich, eine
Form des Klebers 300 zu realisieren, die in der Lage ist,
das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 stabil zu
lagern. Der Kleber 300 in Trapezform kann problemlos unter
Verwendung beispielsweise eines filmförmigen Bauteils realisiert werden,
wobei dieses filmförmige
Bauteil durch Giessen oder Schneiden in Trapezform gebracht wird.
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Weiterhin
wird bei dieser Ausführungsform bei
dem Winkelgeschwindigkeitsdetektor S4, bei dem das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 über den
Kleber 300 auf das Schaltkreissubstrat 200 laminiert
ist, die Resonanzfrequenz der Anordnung verringert, in dem der Anheftbereich
des Klebers 300 verringert wird und die Drahtbondierung kann
problemlos durchgeführt
werden.
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Ein
im Querschnitt trapezförmiger
Kleber 300 gemäss
der vierten Ausführungsform
kann auch als Kleber 300 bei den obigen zweiten und dritten Ausführungsformen
verwendet werden. In der vierten Ausführungsform sind die verbleibenden
Teile des Winkelgeschwindigkeitsdetektors 54 gleich oder ähnlich zu
denjenigen des Winkelgeschwindigkeitsdetektors S1 der ersten Ausführungsform.
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<Fünfte
Ausführungsform>
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In
der fünften
Ausführungsform
ist der Kleber der obigen ersten Ausführungsform an den vier Eckabschnitten
angeordnet. Jedoch ist die Querschnittsform der einzelnen Kleber 300 in
Dickenrichtung unterschiedlich zur Rechteckform der obigen ersten
Ausführungsform.
Die fünfte
Ausführungsform unterscheidet
sich von der ersten Ausführungsform dahingehend,
dass der mittige Abschnitt des Klebers 300 in Dickenrichtung
gesehen eine eingeschnürte Form
hat.
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Bei
dem Aufbau der fünften
Ausführungsform
ist es, selbst wenn der Anheftbereich des Klebers 300 bezüglich des
Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 und des Schaltkreissubstrates 200 ähnlich zur
ersten Ausführungsform
ist, möglich, eine
niedrigere Frequenz in der Anordnung oder dem körperlichen Aufbau zu erhalten,
da der mittige eingeschnürte
Abschnitt des Klebers 300 dünn ist.
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Der
Kleber 300 mit der eingeschnürten Form kann problemlos durch
Verbinden beispielsweise zweier filmförmiger Bauteile erhalten werden,
welche in Trapezform ausgeschnitten und verarbeitet werden, oder
in dem ein filmförmiges
Bauteil in einer durchgehend eingeschnürten Form zurechtgeschnitten
oder sonstwie hergestellt wird.
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Bei
der fünften
Ausführungsform
kann bei dem Winkelgeschwindigkeitsdetektor S5, bei dem das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 über den
Kleber 300 auf das Schaltkreisssubstrat 200 laminiert
ist, die Resonanzfrequenz der Anordnung oder des körperlichen
Aufbaus durch Verringern des Anheftbereichs des Klebers 300 verringert werden
und die Drahtbondierung kann einfach und problemlos durchgeführt werden.
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Die
Ausgestaltung des Klebers 300 mit der eingeschnürten Form
gemäss
der fünften
Ausführungsform
kann auch bei den obigen zweiten und dritten Ausführungsformen
verwendet werden.
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In
der fünften
Ausführungsform
sind die verbleibenden Teile des Winkelgeschwindigkeitsdetektors
S5 gleich oder ähnlich
zu denjenigen des Winkelgeschwindigkeitsdetektors S1 der obigen
ersten Ausführungsform.
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<Weitere Ausführungsformen>
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Verbindung mit einigen bevorzugten
Ausführungsformen hiervon
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung beschrieben; Es versteht sich, dass eine Vielzahl von Änderungen
und Abwandlungen gemacht werden kann, was im Ermessen eines Fachmanns auf
diesem Gebiet liegt.
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Beispielsweise
kann es für
das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 ausreichend sein,
das Substrat 10 und den vibrierenden Körper 20 in dem Substrat 10 zu
haben, der in der Lage ist, in einer horizontalen Oberfläche bezüglich des
Substrates zu vibrieren, so dass eine Winkelgeschwindigkeit um eine
Achse senkrecht zum Substrat 10 auf der Grundlage der Vibration
des vibrierenden Körpers 20 erkannt
wird. Das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement muss nicht auf
das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement 100 beschränkt sein,
wie es in den obigen Ausführungsformen
beschrieben worden ist.
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Weiterhin
kann der Winkelgeschwindigkeitsdetektor auch so gestaltet sein,
dass er die Packung 400 gemäss obiger Beschreibung nicht
enthält.
Das heisst, es ist nicht notwendig, dass der laminierte Körper, der
durch Laminieren des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelementes 100 und
des Schaltkreissubstrates 200 erhalten wird, in der Packung 400 aufgenommen
wird. Beispielsweise kann bei einem Winkelgeschwindigkeitsdetektor
dieser laminierte Körper auf
eine gedruckte Schaltkreiskarte, eine keramische Verdrahtungskarte
etc. aufgebracht werden und eine elektrische Verbindung unter Verwendung
einer Drahtbondierung oder dergleichen kann durchgeführt werden.
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Beschrieben
wurde insoweit zusammenfassend ein Winkelgeschwindigkeitsdetektor,
der ein Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement mit einem vibrierenden
Körper
aufweist, angeordnet in einem Basissubstrat zur Vibration in einer
Oberfläche
horizontal bezüglich
des Basissubstrats. Das Winkelgeschwindigkeits-Detektorelement erkennt
eine Winkelgeschwindigkeit um eine Achse senkrecht zur Basisstruktur
herum basierend auf einer Vibration des vibrierenden Körpers. In
dem Winkelgeschwindigkeitsdetektor ist ein Schaltkreissubstrat mittels
eines Klebers auf eine erste Oberfläche des Basissubstrats geheftet
und eine zweite Oberfläche
des Winkelgeschwindigkeits-Detektorelements ist mit dem Schaltkreissubstrat über einen
Bondierungsdraht elektrisch verbunden. Der Kleber ist weiterhin
teilweise auf die erste Oberfläche
des Basissubstrats zumindest an einem Abschnitt entsprechend einem
Anheftabschnitt des Bondierungsdrahts (70) auf der zweiten Oberfläche des
Basissubstrats aufgebracht. Eine Drahtbondierung kann einfach und
korrekt durchgeführt
werden.
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Obgleich
die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen
hiervon beschrieben wurde, versteht sich, dass die Erfindung nicht
auf diese bevorzugten Ausführungsformen
und deren Aufbauten beschränkt
ist. Die Erfindung beabsichtigt, eine Anzahl von Abwandlungen und äquivalenten
Anordnungen abzudecken. Zusätzlich
sind die verschiedenen Elemente der bevorzugten Ausführungsformen,
wie sie gezeigt und beschrieben worden sind, als exemplarisch zu
verstehen und andere Kombinationen und Ausgestaltungen mit mehreren, weniger
oder nur einem einzelnen Element liegen ebenfalls im Rahmen und
Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die nachfolgenden
Ansprüche
und deren Äquivalente
definiert ist.