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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung oder einen
Sensor für
eine physikalische Größe mit einem
Sensorelement zur Erfassung oder Sensierung der physikalischen Größe; das
Sensorelement ist an oder in einer Packung gehalten und dort mittels
eines elastischen Bauteils gehalten, welches Elastizität hat.
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Eine
Sensorvorrichtung für
eine physikalische Größe des genannten
Typs enthält
typischer Weise ein Sensorelement zur Sensierung oder Erfassung
einer physikalischen Größe, beispielsweise
einer Winkelgeschwindigkeit oder Beschleunigung, wobei das Sensorelement
an oder in einer Pakkung angeordnet ist. Diese Art von Sensorvorrichtung
für eine
physikalische Größe wird
dann als Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung oder Beschleunigungssensorvorrichtung
verwendet.
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Bei
einer derartigen Sensorvorrichtung für eine physikalische Größe tritt
in der Sensorcharakteristik ein Problem auf, wenn ein Stoß von der
Außenseite
her erfolgt, beispielsweise wenn eine externe Beschleunigung aufgebracht
wird.
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Beispielsweise
erfasst eine Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung eine Winkelgeschwindigkeit
auf der Grundlage einer Corioliskraft, welche in einer Sensierungsrichtung
erzeugt wird. Jedoch kann eine in Sensierungsrichtung wirkende Beschleunigung
auf das Sensorelement von der Außenseite her über die
Packung übertragen
werden, selbst wenn tatsächlich
keine Winkelgeschwindigkeit aufgebracht wird. Somit wird ein Ausgang
erzeugt, als ob eine Winkelgeschwindigkeit aufgetreten wäre.
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Bei
einer Sensorvorrichtung für
eine physikalische Größe wurde
bereits ein Aufbau vorgeschlagen, bei dem ein Sensorelement an oder
in einer Pakkung mittels eines elastischen Bauteiles gehalten ist,
welche Eigenelastizität
hat, also beispielsweise ein Klebemittel oder Gummi. Das elastische
Bauteil wirkt als ein Antivibrationsbauteil, um unnötige Vibrationen
aufgrund einer externen Beschleunigung aufzunehmen (vergleiche in
diesem Zusammenhang die nachfolgend noch genannten Patentdokumente
1 bis 7).
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Bei
diesem Aufbau wird die externe Beschleunigung durch die elastische
Funktion des elastischen Bauteils in einem Pfad gedämpft, über welchen
die externe Beschleunigung auf das Sensorelement über die
Packung übertragen
wird. Die gedämpfte
oder abgeschwächte
Beschleunigung wird so auf das Sensorelement übertragen. Damit kann diese
Anordnung eine unnötige
Vibration auf oder an dem Sensorelement verringern.
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Bei
dieser Anordnung einer Sensorvorrichtung für eine physikalische Größe kann
es jedoch schwierig sein, die Anheftung eines Bauteils (z. B. des
Sensorelements) an dem elastischen Bauteil korrekt durchzuführen oder
es kann schwierig sein, dieses Bauteil an dem elastischen Bauteil
richtig anzubringen. Es kann sich somit das Problem ergeben, das
ein richtiger Zusammenbau nicht oder nur sehr schwer erhaltbar ist.
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8 ist eine Darstellung in
Form eines schematischen Querschnitts durch eine Sensorvorrichtung
für eine
physikalische Größe bekannter
Bauweise, bei der ein Klebefilm geringer Elastizität als elastisches
Bauteil verwendet wird.
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In 8 ist eine Schaltkreiskarte
oder Platine 1300 an einer Packung 1100 angeordnet
und hiermit befestigt. Ein Sensorelement 1200 ist über einen Klebfilm 1400,
der als elastisches Bauteil dient, auf der Platine 1300 angeordnet.
Das Sensorelement 1200 und die Platine 1300 sind
für eine
elektrische Verbindung mittels Bondierdrähten 1500 verbunden.
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Bei
der Sensorvorrichtung für
eine physikalische Größe gemäß diesem
bekannten Aufbau wird zur Ausbildung einer weichen Klebstruktur,
welche als Antivibrationsstruktur dient, der Klebfilm 1400 niedriger
Elastizität
als Klebeabschnitt verwendet. In dieser Anordnung wird der Klebfilm 1400 niedriger Elastizität dazu verwendet,
das hierauf liegende Sensorelement 1200 für Antivibrationszwecke
zu befestigen. Im Ergebnis hat der obere Abschnitt des Klebfilms 1400 geringe
Steifigkeit.
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Eine
Drahtbondierung kann an dem angeordneten Bauteil, d. h. dem Sensorelement 1200 auf dem
Klebfilm 1400 durchgeführt
werden oder ein weiteres Bauteil kann zusätzlich zu dem Sensorelement 1200 angeordnet
werden. In diesem Fall wird die Halterung des Sensorelements 1200 instabil,
so dass der Zusammenbau beispielsweise die Drahtbondierung oder
die Anordnung schwierig wird.
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Um
die Anordnung so zu gestalten, dass sie während des Zusammenbaus stabil
ist, sollte der Klebfilm 1400, der als das elastische Bauteil
dient, möglichst
hart sein. Dies schafft wiederum das Problem, das die elastische
Funktion des Klebfilms 1400 nicht erhalten wird, der Abschwächungs-
oder Dämpfungsgrad
verringert wird und die externe Beschleunigung wieder mit größerer Wahrscheinlichkeit
auf das Sensorelement 1200 übertragen wird.
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Auflistung
der weiter oben genannten Patentdokumente 1 bis 7:
- – Patentdokument
1: JP-H11-218424 A
- – Patentdokument
2: JP-H11-264731 A
- – Patentdokument
3: JP-2002-195834 A
- – Patentdokument
4: JP-2002-250627 A;
- – Patentdokument
5: JP-2003-21515 A;
- – Patentdokument
6: JP-2003-28647 A; und
- – Patendokument
7: JP-2003-21647 A.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sensorvorrichtung für eine physikalische
Größe zu schaffen,
bei der das voranstehende Problem beseitigt ist.
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Die
erfindungsgemäße Sensorvorrichtung für eine physikalische
Größe umfasst
ein Sensorelement zur Sensierung einer physikalischen Größe. Das
Sensorelement ist auf einer Packung angeordnet und dort mittels
eines elastischen Bauteils gehalten, welches Elastizität hat. Diese
Sensorvorrichtung für
eine physikalische Größe ist in
der Lage, den Kompromiss zwischen der elastischen Funktion und einem
problemlosen Zusammenbau ausreichend einzugehen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Sensorvorrichtung für eine physikalische
Größe wie folgt
geschaffen: ein Sensorelement ist enthalten, welches eine physikalische
Größe sensiert
oder erfasst. Eine Packung, an welcher das Sensorelement anzubringen
ist, wird vorgesehen. Ein elastisches Bauteil mit Elastizität ist enthalten, um
zwischen dem Sensorelement und der Packung angeordnet zu werden,
um das Sensorelement an der Packung festzulegen. Das elastische
Bauteil enthält
(i) einen ersten Raum mit dem Sensorelement und (ii) einen zweiten
Raum gegenüber
dem ersten Raum. In dem ersten Raum ist ein magnetisches Bauteil
aus einem ferromagnetischen Material enthalten.
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Weitere
Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich besser aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen
anhand der Zeichnung.
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Es
zeigt:
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1 eine
schematische Querschnittsdarstellung durch eine Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung
als eine Sensorvorrichtung für
eine physikalische Größe gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
schematische Draufsicht auf ein Sensorelement in der Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung
von 1;
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3A bis 3F Darstellungen
von Prozessschritten zur Erläuterung
eines Verfahrens zur Herstellung der Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung
von 1;
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4A bis 4C Darstellung
von Prozessschritten zur Erläuterung
des Herstellungsverfahrens nach den Schritten der 3A bis 3F;
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5 eine
schematische Querschnittsdarstellung durch eine Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung
als eine Sensorvorrichtung für
eine physikalische Größe gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
schematische Querschnittsdarstellung durch eine Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung
als eine Sensorvorrichtung für
eine physikalische Größe gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
schematische Querschnittsdarstellung durch eine Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung
als eine Sensorvorrichtung für
eine physikalische Größe gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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8 eine
schematische Querschnittsdarstellung durch eine Sensorvorrichtung
für eine
physikalische Größe nach
dem Stand der Technik, wo ein Klebfilm mit geringer Elastizität als elastisches
Bauteil verwendet wird.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1
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1 ist
eine Ansicht in Form einer schematischen Querschnittsdarstellung
durch eine Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S1 als eine Sensorvorrichtung
für eine
physikalische Größe gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß 1 weist
die Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S1 im Wesentlichen auf:
eine Packung 100; eine Schaltkreiskarte oder Platine 300, welche
auf der Packung 100 mittels eines Klebemittels 400 gehalten
ist, welches als elastisches Bauteil dient; ein auf die Platine 300 aufgesetztes
Sensorelement 200, welches hieran mittels eines Klebfilms 600 angeheftet
ist und zur Sensierung oder Erfassung einer Winkelgeschwindigkeit
dient; und Bondierungsdrähte 500 zur
Verbindung der voranstehenden Bauteile untereinander. Die Packung 100 enthält das Sensorelement 200 und
die Platine 300 und dient als Basisabschnitt zur Definition
eines Hauptkörpers
der Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S1 und erlaubt weiterhin,
dass die Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S1 eine geeignete
Position an einem Messobjekt kontaktieren kann.
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Im
Beispiel von 1 ist die Packung 100 ein
Mehrschichtsubstrat mit einer Mehrzahl von gestapelten Keramikschichten 110 aus
beispielsweise Aluminiumoxid oder dergleichen. Drähte (nicht
gezeigt) sind auf einer Oberfläche
einer jeden der Schichten 110 und in Durchgangsöffnungen
in den jeweiligen Schichten 110 ausgebildet. Die Winkelgeschwindigkeitssensorvor richtung
S1 kann mit der Außenseite über diese
Drähte
elektrisch in Verbindung stehen.
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Die
Packung 100 hat auch einen vertieften Abschnitt 120 zur
Aufnahme der Platine 300. Die in dem vertieften Abschnitt 120 aufgenommene
Platine 300 ist am Bodenabschnitt der Packung 100 angeordnet
und dort mittels des Klebemittels 400 befestigt, welches
als elastisches Bauteil dient.
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Das
Klebemittel 400 ist ein elastisches Bauteil mit einer Eigenelastizität und besteht
beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff, wie Silikongel.
Das Klebemittel 400 wirkt als Antivibrationsbauteil zur
Abschwächung
oder Dämpfung
einer externen Beschleunigung, welche von der Packung 100 auf
das Sensorelement 200 aufgebracht wird, welches als das
Sensierungselement für
eine Winkelgeschwindigkeit dient.
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Ein
Deckel 140 aus Metall, Kunststoff, Keramik oder dergleichen
verschließt
die Öffnung
der Packung 100. Der Deckel 140 versiegelt das
Innere der Packung 100. Wenn der Deckel 140 aus
Metall gefertigt ist, kann er an der Packung 100 durch
einen Schweißvorgang,
beispielsweise Nahtschweißen oder
durch Hartlöten
befestigt werden.
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Das
Sensorelement 200 ist auf einer oberen Oberfläche der
Platine 300 unter Zwischenschaltung des Klebfilms 600 aufgesetzt.
Der Klebfilm oder das Klebteil 600 ist härter als
das Klebemittel 400, welches als elastisches Bauteil dient
und hat eine bestimmte Steifigkeit. Als Klebemittel 600 kann
ein Klebfilm aus beispielsweise Kunststoff auf Silikonbasis oder
dergleichen verwendet werden.
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Das
Sensorelement 200 ist ein Winkelgeschwindigkeitssensierungselement
zur Erfassung einer Winkelgeschwindigkeit. Das Sensorelement 200 kann
in Form eines Halbleiterchips ausgebildet werden, der eine Ausle gerstruktur
mit einer allgemein bekannten Kammzahnanordnung relativ zu einem
Siliziumsubstrat oder dergleichen hat. Das Sensorelement 200 erfasst
eine Änderung
einer elektrostatischen Kapazität
(elektrisches Signal) zwischen einer beweglichen Elektrode und einer
festen Elektrode, wobei die elektrostatische Kapazität von der
angelegten Winkelgeschwindigkeit abhängt.
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Insbesondere
unter Bezugnahme auf 2 erfolgt nun eine genauere
Beschreibung des Sensorelements 200. 2 ist
eine schematische Draufsicht auf das Sensorelement 200 in
der Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S1 von 1.
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Das
Sensorelement 200 hat ein Substrat 10, beispielsweise
ein Halbleitersubstrat und wird durch einen allgemein bekannten
Mikrobearbeitungsprozess am Substrat 10 gebildet. Das Substrat 10 kann beispielsweise
ein rechteckförmiges
SOI-Substrat (silicon-on-insulator) sein. Das SOI-Substrat wird
gebildet durch Laminieren einer zweiten Siliziumschicht (zweite
Halbleiterschicht) auf eine erste Siliziumschicht (erste Halbleiterschicht)
mittels eines Oxidfilms (Isolationsschicht).
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Auslegerstrukturen 20 bis 60 werden
jeweils durch Gräben
gebildet, wie in 2 gezeigt. Die Auslegerstrukturen 20 bis 60 werden
gebildet durch Grabenätzen,
Freiätzen
etc. an einer Oberflächenschicht des
Substrats 10, beispielsweise der zweiten Siliziumschicht
des SOI-Substrats. Die Auslegerstrukturen 20 bis 60 umfassen
einen Vibrator 20, Auslegerabschnitte 23 und 40 und
Elektroden 50 und 60, welche noch beschrieben
werden.
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Der
Vibrator 20 ist in einem mittigen Abschnitt des Substrates 10 ausgebildet
und in der Lage, innerhalb einer Ebene horizontal zum Substrat 10,
d. h. in der Zeichenebene von 2 zu vibrieren. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
enthält
der Vibrator 20 einen ersten Vibrationsabschnitt 21 mit
einer im Wesentlichen rechteckigen Formgebung, welcher in dem mittigen
Abschnitt angeordnet ist, einen zweiten Vibrationsabschnitt 22,
der als rechteckförmiger
Rahmen um den Außenumfang
des ersten Vibrationsabschnittes 21 herum ausgebildet ist
und einen Treiberauslegerabschnitt 23, der die ersten und
zweiten Vibrationsabschnitte 21 und 22 miteinander
verbindet.
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Der
Vibrator 20 ist mit einem Ankerabschnitt 30 verbunden,
der an einem Umfangabschnitt des Substrates 10 ausgebildet
ist; die Verankerung erfolgt über
einen Sensierungsauslegerabschnitt 40. Der Ankerabschnitt 30 ist
von dem Abschnitt des Substrates 10 gelagert bzw. hieran
befestigt, der unterhalb der Oberflächenschicht liegt, die von
der Auslegerstruktur 20 gebildet wird, d.h. dem Lagersubstratabschnitt
des Substrats 10. Der Vibrator 20 ist somit gegenüber dem
Lagersubstratabschnitt "schwimmend".
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Wie
in 2 gezeigt, ist der Treiberauslegerabschnitt 23 so
gestaltet, dass er sich beispielsweise in y-Richtung erstreckt,
so dass er im Wesentlichen nur in x-Richtung elastisch verformbar
ist. Andererseits ist der Sensierungsauslegerabschnitt 40 so
gestaltet, dass er sich beispielsweise in x-Richtung erstreckt, so dass er im Wesentlichen
nur in y-Richtung elastisch verformbar ist.
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Vom
Vibrator 20 ist es dem ersten Vibrationsabschnitt 21 ermöglicht,
in x-Richtung (Antriebsvibrationsrichtung) in einer Ebene horizontal
zum Substrat 10 durch den Antriebsauslegerabschnitt 23 zu
vibrieren. Andererseits kann der gesamte Vibrator 20 in y-Richtung
(Sensierungsvibrationsrichtung) in einer Ebene horizontal zum Substrat 10 durch
den Sensierungsauslegerabschnitt 40 vibrieren.
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Zwischen
den ersten und zweiten Vibrationsabschnitten 21 und 22 sind
Treiberelektroden 50 angeordnet, um die Antriebsvibration
des ersten Vibrationsabschnittes 21 in x-Richtung zu verursachen. Die
Treiberelektroden 50 sind an dem oben genannten Lagersubstratabschnitt
befestigt, also ähnlich
zu dem Ankerabschnitt 30. Die Treiberelektroden 50 sind
so angeordnet, dass sie einem Kammzahnabschnitt (Kammzahnabschnitt
für den
Antrieb) 21a gegenüberliegen,
der vom ersten Vibrationsabschnitt 21 vorsteht, so dass
ihre Kammzähne
und diejenigen des Kammzahnabschnittes 21a ineinander greifen.
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Weiterhin
sind Sensierungselektroden oder Erfassungselektroden 60 am
Außenumfang
des zweiten Vibrationsabschnittes 22 angeordnet. Die Sensierungselektroden 60 erfassen
eine Winkelgeschwindigkeit um eine z-Achse senkrecht zu dem Substrat 10 auf
der Grundlage der Vibration des Vibrators 20 und sind an
dem Lagersubstratabschnitt befestigt, also ähnlich zu dem Ankerabschnitt 30.
Die Sensierungselektroden 60 sind so angeordnet, dass sie
einem Kammzahnabschnitt (Kammzahnabschnitt für die Sensierung 22a gegenüberliegen,
der vom zweiten Vibrationsabschnitt 22 vorsteht, so dass
ihre Kammzähne
und diejenigen des Kammzahnabschnittes 22a ineinander greifen.
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Zusätzlich sind
bei diesem Sensorelement 200 Kontaktkissen aus Aluminium
oder dergleichen an geeigneten Abschnitten des Substrates 10 angeordnet,
um Spannungen an den Vibrator 20, die Treiberelektroden 50,
die Sensierungselektroden 60 etc. anzulegen und/oder um
Signale abzugreifen.
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Diese
Kontaktkissen sind beispielsweise am Umfangsabschnitt des Substrates 10 vorgesehen. Mit
diesem Kontaktkissen stehen die oben genannten Bondierungsdrähte 500 aus
Au (Gold), Aluminium oder dergleichen in Verbindung, wie in 1 gezeigt.
Das Sensorelement 200 des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels hat diesen
bisher geschilderten Aufbau.
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Die
Platine 300, welche hier verwendet wird, ist ein IC-Chip
oder dergleichen, wo beispielsweise ein MOS-Transistor, ein bipolarer
Transistor unter Verwendung eines allgemein bekannten Halbleiterprozesses
auf einem Siliziumsubstrat oder dergleichen ausgebildet sind. Die
Platine 300 oder die Schaltkreiskarte 300 kann
auch ein Signalverarbeitungschip sein, der die Funktionen des Schickens
einer Spannung an das Sensorelement 200, des Verarbeitens
eines elektrischen Signals vom Sensorelement 200, die Ausgabe
des verarbeiteten elektrischen Signals nach außen etc. hat.
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Wie
in 1 gezeigt, sind das Sensorelement 200 und
die Schaltkreiskarte oder Platine 300 elektrisch über die
oben genannten Bondierungsdrähte 500 aus
Gold, Aluminium oder dergleichen verbunden, wobei die Schaltkreiskarte 300 und
die Packung 100 weiterhin elektrisch über die Bondierungsdrähte 500 miteinander
verbunden sind.
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Somit
sind die einzelnen Bestandteile des Sensorelements 200,
die Platine 300 und die Packung 100 elektrisch
miteinander über
die Bondierungsdrähte 500 verbunden.
Es sei festzuhalten, dass das Sensorelement 200 und die
Platine 300 nicht direkt über die Bondierungsdrähte 500 verbunden
sein müssen,
wie in 1 gezeigt.
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Beispielsweise
kann das Sensorelement 200 mit der Packung 100 über die
Bondierungsdrähte 500 verbunden
sein, während
die Packung 100 mit der Platine 300 über die
Bondierungsdrähte 500 verbunden
ist. Auf diese Weise können
das Sensorelement 200 und die Platine 300 ähnlich miteinander über die Bondierungsdrähte 500 verbunden
sein, wobei jedoch die Packung 100 zwischengeschaltet ist.
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Auf
diese Weise wird ein elektrisches Signal (Kapazitätsänderung)
vom Sensorelement 200 der Platine 300 zugeschickt,
durch einen C/V-Wandler schaltkreis oder dergleichen auf der Platine 300 in
ein Spannungssignal umgewandelt und als Winkelgeschwindigkeitssignal
ausgegeben.
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Die
Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S1 gemäß dieses Ausführungsbeispiels
wird somit gebildet, in dem die Platine 300 und das Sensorelement 200 auf
der Packung 100 über
das Klebemittel 400 als elastisches Bauteil aufeinander
gestapelt werden.
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Als
ein wesentlicher Bestandteil dieses Ausführungsbeispiels ist weiterhin
ein Magnetbauteil 700 aus einem ferromagnetischen Material
an einer bestimmten Position angeordnet. Um diese bestimmte Position
näher zu
definieren, erfolgen die nachstehenden Erläuterungen. Wie oben erwähnt, ist
das Klebemittel 400 zwischen dem Sensorelement 200 und
dem Bodenteil der Packung 100 angeordnet. Das Klebemittel 400 hat
(i) eine erste Seite, welche zu einem ersten Raum weist, in welchem
das Sensorelement 200 enthalten ist und (ii) eine zweite
Seite, welche zu einem zweiten Raum weist, der dem ersten Raum gegenüberliegt
(im Beispiel von 1 enthält der zweite Raum den Bodenabschnitt
der Packung 100). Mit anderen Worten, das elastische Bauteil
weist (i) zu dem ersten Raum (auch sensorelementseitiger Raum genannt),
der das Sensorelement enthält
und (ii) zu dem zweiten Raum (auch packungsseitiger Raum genannt),
der das Sensorelement 200 nicht enthält (im Beispiel von 1 enthält der zweite
Raum den Bodenabschnitt der Packung 100). Der gegebene
Abschnitt ist so definiert, dass er sich in diesem ersten Raum oder
sensorelementseitigen Raum bezüglich
des Klebemittels 400 befindet. Das magnetische Bauteil 700 ist
somit an dem gegebenen Abschnitt angeordnet, der sich in dem sensorelementseitigen
Raum befindet, wobei das Klebemittel 400 zur ersten Seite
weist. Beispielsweise liegt bei diesem Ausführungsbeispiel das Magnetbauteil 700 zwischen
dem Klebemittel 400 und dem Sensorelement 200 oder
ist zwischen diesen angeordnet.
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Beispielsweise
ist in dem Ausführungsbeispiel
die Platine 300 an der Packung 100 über das Klebemittel 400 als
das elastische Bauteil angeordnet und das Sensorelement 200 ist
in fester Beziehung hierzu auf der Platine 300 aufgestapelt,
wobei das magnetische Bauteil 700 zwischen dem Klebemittel 400 und
der Schaltkreiskarte 300 liegt.
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Das
magnetische Bauteil 700 ist in diesem Ausführungsbeispiel
als Platte gestaltet und an der Platine 300 mittels eines
harten Klebemittels (nicht gezeigt) angeheftet, beispielsweise durch
einen Kleber auf Silikonbasis oder dergleichen. Das magnetische
Bauteil 700 ist aus einem magnetischen bzw. magnetisierbaren
Material mit Ferromagnetismus, beispielsweise Eisen, Nickel, Kobalt
oder geeigneten Legierungen hiervon.
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Beispielsweise
kann eine 42-Legierung, KovarTM oder dergleichen
mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten nahe demjenigen des
Si-Chips, der die Platine 300 bildet, als Magnetbauteil 700 verwendet
werden. Es kann jedoch jedes Material mit Ferromagnetismus bei Arbeitstemperatur
verwendet werden, vorausgesetzt, es wird die Bedingung erfüllt, dass
eine Befestigung unter Verwendung einer Magnetkraft ermöglicht ist
und dass es keine Einschränkungen
hinsichtlich anderer Charakteristiken gibt.
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Bei
der Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S1 gemäß dieses
Ausführungsbeispiels
ist es auch möglich,
ein Material vorab zu magnetisieren, beispielsweise Ferrit, welches
ein ferromagnetisches Material ist, und den sich ergebenden Magneten
als Magnetbauteil 700 zu verwenden.
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Ein
Verfahren zur Herstellung der Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung
S1 mit dem Aufbau gemäß dem obigen
Ausführungsbeispiel
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 3A bis 3F und 4A bis 4C beschrieben.
Diese Figuren zeigen einzelne Schritte des Prozessablaufs bei dem
Herstellungsverfahren für
diese Ausführungsform
und sind jeweils schematische Querschnittsdarstellungen, wobei die
jeweiligen Herstellungsprozessschritte veranschaulicht sind; die
Blickrichtung ist wie in 1.
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Zunächst wird
gemäß 3A das
Magnetbauteil 700 an der Oberfläche der Platine 300 zur
Anordnung an der Packung 100 angeheftet.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird ein Verfahren verwendet, bei dem das Magnetbauteil 700 vorab
auf die Größe der Platine 300,
d.h. beispielsweise auf die Größe des Chips
angepasst wird und dann das Magnetbauteil 700 an der Platine 300 angeheftet
wird. Es ist jedoch auch möglich,
das Magnetbauteil 700 in Wafer-Größe auf einen Wafer der Schaltkreiskarten
oder Platinen 300 zu heften, bevor dieser Wafer in die
einzelnen Chips unterteilt wird, so dass die Platinen 300 als
Chips mit den Magnetbauteilen 700 hierauf durch einen gleichzeitigen
Schnittvorgang gewonnen werden.
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Nachfolgend
wird gemäß 3B das
Klebebauteil 600 zur Befestigung des Sensorelements 200 auf
der Platine 300 angebracht. Dann wird gemäß 3C das
Sensorelement 200 gegenüber
der Platine 300 ausgerichtet. Gemäß 3D wird
dann das Sensorelement 200 auf der Platine 300 unter
Zwischenschaltung des Klebebauteils 600 angeordnet und
hieran befestigt (angeklebt).
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Das
Sensorelement 200 kann auch als Chip zusammen mit dem Klebebauteil 600 ausgebildet werden,
indem das Klebebauteil 600 in Form eines Klebfilms an einen
Wafer der Sensorelemente 200 angeheftet wird, bevor dieser
in die einzelnen Chips unterteilt wird, wonach dann ein gleichzeitiger
Trennschnittvorgang erfolgt. Das sich ergebende Sensorelement 200 kann
auch auf die Platine 300 gesetzt und hieran angeheftet
werden.
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Die
bisherigen Prozessschritte führen
zur Vervollständigung
eines Sensormoduls, bei dem das Sensorelement 200 in fester
Beziehung auf die Pla tine 300 mit dem Magnetbauteil 700 gestapelt
ist. Nachfolgend wird das Sensormodul an (oder in) der Packung 100 angeordnet.
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Zunächst wird
gemäß 3E das
Klebemittel 400 als elastisches Bauteil gemäß obiger
Beschreibung auf den Bodenabschnitt des vertieften Abschnittes 120 der
Packung 100 aufgebracht. Dann wird gemäß 3F das
Sensormodul auf dem Klebemittel 400 angeordnet, wobei das
Magnetbauteil 700 in Richtung des Bodenabschnittes der
Packung 100 weist.
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Durch
Aushärten
des Klebemittels 400 wird das Magnetbauteil 700 des
Sensormoduls an der Packung 100 abgeheftet. In dem bislang
erreichten Zustand wird das Sensormodul, d.h. die Platine 300 und das
Sensorelement 200 durch das weiche Klebemittel 400 als
elastisches Bauteil gehalten und eine Drahtbondierung ist in diesem
Zustand schwierig durchzuführen.
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Wenn
daher die Drahtbondierung erfolgen soll, wird ein Magnet 800 unterhalb
der Packung 100 angeordnet, wie in 4A gezeigt.
Der Magnet 800 kann in einer Bondiervorrichtung enthalten
sein oder in einer Einspannvorrichtung 810 für die Packung 100 und
der Magnet 800 wirkt als eine Art magnetische Einspannvorrichtung.
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Durch
den Magnet 800 wird nämlich
eine Magnetkraft erzeugt, welche das Magnetbauteil 700 über das
Klebemittel 400 gegen die Packung 100 drückt. Im
Ergebnis wird eine Bewegung des Magnetbauteils 700 weitestgehend
unterdrückt
und somit wird eine Bewegung des Sensormoduls während des Bondiervorgangs unterdrückt. Kurz
gesagt, der Magnet 800 dient als Befestigungsvorrichtung
für das
Magnetbauteil oder magnetisch anziehbare Bauteil 700, um
dieses Bauteil 700 unter Verwendung einer Magnetkraft festzulegen.
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Gemäß den 4A bis 4B erfolgt
eine Drahtbondierung in einem Zustand, in welchem das oben beschriebene
Sensormodul fest an der Pakkung 100 unter Verwendung der
Magnetkraft des Magneten 800 unterhalb der Packung 100 und
des Magnetbauteils 700 festgelegt ist. Im Ergebnis kann
die Packung 100 und die Platine 300 mit den Bondierungsdrähten 500 verdrahtet
werden, und das Sensorelement 200 und die Platine 300 können ebenfalls mit
den Bondierungsdrähten 500 verdrahtet
werden.
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Nachdem
die Drahtbondierung abgeschlossen ist, wird die Packung 100 von
dem Magneten 800 entfernt (oder der Magnet 800 wird
von der Packung 100 entfernt), wie in 4C gezeigt,
so dass keine Magnetkraft mehr wirkt. Durch Schweißen oder
Hartlöten
des Deckels 140 an die Pakkung 100 wird das Innere
der Packung 100 versiegelt, so dass die Herstellung der
Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S1 abgeschlossen ist.
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Es
ist auch möglich,
einen Magneten wie Ferrit zu bilden, um das Magnetbauteil 700 zu
bilden und ein ferromagnetisches Material wie Eisen zu verwenden,
um die Magnetbauteilbefestigungsvorrichtung unterhalb der Packung 100 anstelle
des Magneten 800 zu bilden. Diese Anordnung erlaubt auch, dass
die gleichen Effekte erhalten werden. Um eine ausreichende Haltefestigkeit
zu erreichen, kann auch das Magnetbauteil 700 und die Magnetbauteilbefestigungsvorrichtung
jeweils aus einem Magneten bestehen.
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Das
voranstehende Beispiel gemäß den 3A bis 4C ordnet
das beschriebene Sensormodul an der Packung 100 unter Zwischenschaltung des
Klebemittels 400 an, härtet
das Klebemittel 400 aus und führt dann die Drahtbondierung
durch. Die Aushärtung
des Klebemittels 400 kann jedoch auch nach der Drahtbondierung
durchgeführt
werden.
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In
diesem Fall erfolgt die Drahtbondierung, wobei das Sensormodul nur
vorübergehend
unter Verwendung des ungehärteten
Klebemittels 400 ange heftet ist, welches noch fließfähig ist.
Während
der Drahtbondierung kann jedoch eine stabile Festlegung erreicht
werden, indem die Magnetkraft des Magnetbauteils 700 verwendet
wird, und zwar ungeachtet der Materialeigenschaften des Klebemittels,
so dass eine ausreichende Sicherheit bei der Drahtbondierung erreicht
werden kann.
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In
diesem Fall wird das Klebemittel 400 nach der Drahtbondierung
ausgehärtet.
Wenn hierbei das Magnetbauteil 700 und die Magnetbauteilbefestigungsvorrichtung
aus Magneten mit der gleichen Polarität gemacht werden, wirkt eine
Abstoßkraft
zwischen dem Magnetbauteil 700 und der Pakkung 100. Dies
erlaubt, dass ein Ausdünnen
des Klebemittels 400 unter dem Gewicht des Sensormoduls
vermieden wird und erlaubt, dass das Klebemittel 400 eine ausreichende
Dicke beibehält.
-
In
dem voranstehenden Beispiel gemäß den 3A bis 4C sind
das Magnetbauteil 700, die Platine 300 und das
Sensorelement 200 zusammengefasst, um das Sensormodul zu
bilden; besagtes Sensormodul wird dann über das Klebemittel 400 an bzw.
in der Packung 100 angeordnet. Die Reihenfolge, in der
die jeweiligen Bauteile an bzw. in der Packung 100 angeordnet
werden, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
-
Beispielsweise
ist es auch möglich,
das Magnetbauteil 700 über
das Klebemittel 400 am bzw. in der Packung 100 anzuordnen,
danach die Platine 300 und das Sensorelement 200 klebend
hierauf anzuordnen, wobei das Magnetbauteil 700 unter Verwendung
einer Magnetkraft festgehalten wird und dann danach die Drahtbondierung
durchzuführen.
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Alternativ
ist es auch möglich,
die Platine 300 mit dem Magnetbauteil 700 an bzw.
in der Packung 100 über
das Klebemittel 400 anzuordnen, dann das Sensorelement 200 hierauf
in einem Zustand anzukleben, in welchem das Magnetbauteil 700 und
die Platine 300 unter Verwendung einer Magnetkraft festgehalten
werden und dann die Drahtbondierung durchzuführen.
-
Es
sei festzuhalten, dass die fertiggestellte Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung
S1 in einem normalen Gebrauchszustand ist, wo kein Magnetkraft hierauf
wirkt, so dass die Bewegung des Sensorelementes 200 nicht
unterdrückt
wird. Folglich wird eine Antivibrations-Wirkung des Klebemittels 400 ausreichend
bewirkt.
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Bezugnehmend
auf 2, so sei nachfolgend der Sensierungs- oder Erfassungsvorgang
der Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S1 erläutert.
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Ein
Treibersignal (Sinusspannung oder dergleichen) wird von der Platine 300 an
die Treiberelektroden 50 des Sensorelementes 200 über die
Bondierungsdrähte 500 angelegt,
um eine elektrostatische Kraft zwischen dem Kammzahnabschnitt 21a des ersten
obengenannten Vibrationsabschnittes 21 und den Treiberelektroden 50 zu
erzeugen. Im Ergebnis bewirkt die elastische Kraft des Antriebsauslegerabschnittes 23 eine
Antriebsvibration des ersten Vibrationsabschnittes 21 in
x-Richtung.
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Wenn
eine Winkelgeschwindigkeit Ω um
die z-Achse herum als Folge der Antriebsvibration des ersten Vibrationsabschnittes 21 angelegt
wird, wirkt eine Corioliskraft in y-Richtung auf den ersten Vibrationsabschnitt 21,
so dass die elastische Kraft des Sensierungsauslegerabschnittes 40 eine
Sensierungsvibration des gesamten Vibrators 20 in y-Richtung
veranlasst.
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Im
Ergebnis bewirkt die Sensierungsvibration eine Kapazitätsänderung
zwischen den jeweiligen Kammzähnen
der Sensierungselektroden 60 und dem Kammzahnabschnitt 22a für die Sensierung. Durch
Erfassung der Ka pazitätsänderung
kann die Größe der Winkelgeschwindigkeit Ω bestimmt
werden.
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Wenn
beispielsweise der Vibrator 20 gleichförmig seitlich in y-Richtung
verschoben wird, treten Kapazitätsänderungen
in entgegengesetzten Richtungen in den linken und rechten Sensierungselektroden 60 von 2 auf.
Die Kapazitätsänderungen in
den linken und rechten Sensierungselektroden 60 werden
einzeln in Spannungen gewandelt und die beiden Spannungswerte werden
differenzialverstärkt und
ausgegeben, so dass die Winkelgeschwindigkeit Ω bestimmt werden kann.
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Bei
der Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S1 als Sensorvorrichtung
für eine
physikalische Größe ist das
Sensorelement 200 zur Erfassung einer Winkelgeschwindigkeit
als physikalischer Größe auf bzw.
in der Packung 100 angeordnet und dort mittels des Klebemittels 40 als
elastisches Bauteil mit Eigenelastizität gehalten. Die Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung
S1 zeichnet sich dadurch aus, dass das magnetische Bauteil 700 aus einem
ferromagnetischen Material in dem sensorelementseitigen Raum bezüglich des
Klebemittels 400 angeordnet ist, wie in 1 gezeigt.
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Diese
Anordnung erlaubt, dass eine Magnetkraft von außen her durch die Packung 100 derart wirkt,
dass das Magnetbauteil oder magnetische Bauteil 700 gegen
die Packung 100 gedrückt
wird bzw. in Richtung der Pakkung 100 gezogen wird, wie oben
beschrieben. Durch diese Magnetkraft wird das Sensorelement 200 auf
dem elastischen Bauteil 400 fester gegen die Packung 100 gezogen,
als dies der Fall wäre,
wenn es lediglich durch das Klebemittel 400 allein als
elastisches Bauteil 400 gehalten werden würde.
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Die
voranstehend erläuterte
Magnetkraft wirkt während
des Zusammenbaus etc., um die einzelnen Bauteile einschließlich des
Sensorelementes 200 auf der Packung 100 über das
Klebemittel 400 festzuhalten. Es wird möglich, die einzelnen Bauteile auf
dem Klebemittel 400 richtig anzuordnen und/oder die Drahtbondierung
an den einzelnen Bauteilen auf dem Klebemittel 400 durchzuführen. Ein
rascher und zuverlässiger
Zusammenbau wird somit möglich.
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Beispielsweise
ist die Anordnung effektiv, wenn eine Drahtbondierung zwischen den
Komponenten (einschließlich
des Sensorelements 200) durchgeführt wird, welche auf dem Klebemittel 400 als
elastischem Bauteil angeordnet sind. Dies deshalb, als die Magnetkraft
die Anordnung der zu bondierenden Bauteile stabilisiert.
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Die
Bauteile, welche auf dem Klebemittel 400 als das elastische
Mittel 400 als das elastische Bauteil angeordnet sind,
sind nicht auf das Sensorelement 200 und die Platine 300 beschränkt. Beispielsweise
kann ein Bauteil (nicht gezeigt), welches nach Bedarf auf dem Sensorelement 200 angeordnet wird,
noch als eines der Bauteile mit aufgenommen werden. Wenn ein solches
Bauteil auf dem Klebemittel 400 angeordnet wird, ist eine
Befestigung unter Verwendung der Magnetkraft, wie oben beschrieben, sehr
hilfreich.
-
Wenn
die Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S1 im Gebrauch ist,
kann das Klebemittel 400 eine elastische Funktion ausüben, wie
dies üblicherweise
der Fall ist, in dem die auf die Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung
S1 einwirkende Magnetkraft entfernt wird. Dies erlaubt, dass eine
Antivibrationsfunktion etc. durchgeführt werden kann und unnötige Vibrationen
aufgrund einer externen Beschleunigung werden absorbiert.
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Dieses
Ausführungsbeispiel
erlaubt somit, dass die Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S1
den Kompromiss zwischen einer elastischen Funktion und einem guten
Zusammenbau in passender Weise eingehen kann.
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Die
Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S1 gemäß dieses Ausführungsbeispiels
zeichnet sich somit unter anderem dadurch aus, dass das Magnetbauteil 700 zwischen
dem Klebemittel 400 und dem Sensorelement 200 angeordnet
ist. Diese Anordnung kann das Magnetbauteil 700 in dem
sensorelementseitigen Raum bezüglich
des Klebemittels 400 passen vorsehen.
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Die
Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S1 gemäß dieses Ausführungsbeispiels
zeichnet sich weiterhin auch dadurch aus, dass die Platine 300 auf
der Packung 100 über
das Klebemittel 400 als elastisches Bauteil angeordnet
ist und dass das Sensorelement 200 in fester Beziehung
auf der Platine 300 aufgestapelt ist, während das Magnetbauteil 700 zwischen
dem Klebemittel 400 und der Platine 300 angeordnet
ist.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2
-
5 ist
eine Ansicht in Form einer schematischen Querschnittsdarstellung
durch eine Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S2 als Sensorvorrichtung
für eine
physikalische Größe gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S2 gemäß dieses Ausführungsbeispiels
ist ebenfalls eine Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung, bei
der das Sensorelement 200 auf bzw. in der Packung 100 angeordnet
ist und dort über
das Klebemittel 400 als das elastische Bauteil gehalten
ist. Weiterhin zeichnet sich diese Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung
S2 dadurch aus, dass das Magnetbauteil 700 in dem sensorelementseitigen Raum
bezüglich
des Klebemittels 400 auf gleiche Weise wie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel
gemäß obiger
Beschreibung angeordnet ist. Auch diese Anordnung kann somit den
Kompromiss zwischen einer elastischen Funktion und einem problemlosen Zusammenbau
eingehen.
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In
dem ersten oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Platine 300 und
das Sensorelement 200 aufeinander auf der Packung 100 gestapelt
und das Magnetbauteil 700 ist zwischen der Platine 300 und
dem Klebemittel 400 angeordnet.
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Die
vorliegende Ausführungsform
ist die gleiche wie die obige erste Ausführungsform hinsichtlich der
Anordnung bei der das Sensorelement 200 auf der Platine 300 gestapelt
ist. In der vorliegenden Ausführungsform
wird jedoch die Platine 300 alleine auf der Packung 100 unter
Verwendung eines hochsteifen Klebemittels (nicht gezeigt) gehalten
und das Klebemittel 400 als das elastische Bauteil ist
zwischen der Platine 300 und dem Sensorelement 200 vorgesehen.
Diese Anordnung verhindert Vibrationen des Sensorelements 200 in
der Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S2 bei diesem Ausführungsbeispiel.
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Gemäß 5 ist
bei diesem Ausführungsbeispiel
das Magnetbauteil 700 zwischen das Klebemittel 400 und
das Sensorelement 200 bei einer Anordnung gesetzt, bei
der das Sensorelement 200 auf der Platine 300 unter
Zwischenschaltung des Klebemittels 400 gestapelt ist. Das
Magnetbauteil 700 ist an dem Sensorelement 200 mittels
des gleichen Klebemittels fest angeheftet, wie es bei dem obigen
Ausführungsbeispiel
verwendet wird, oder durch ein Äquivalent.
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Beispielsweise
kann ein Verfahren zur Herstellung der Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung
S2 gemäß dieses
Ausführungsbeispiels
wie folgt durchgeführt
werden: zuerst werden die Platine 300, das Klebemittel 400,
das Magnetbauteil 700 und das Sensorelement 200 in
Schichten aufeinander gestapelt und durch Aushärten des Klebemittels 400 zusammen gefügt. Dieser
zusammengefügte
Körper wird
dann auf der Packung 100 angeordnet und klebend befestigt.
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Es
ist auch möglich,
beispielsweise die Platine 300 zuerst in einer festen Beziehung
zu der Packung 100 anzuordnen, das Klebemittel 400 und
das Sensorelement 200 mit dem Magnetbauteil 700 hierauf
aufeinander zu stapeln und dann diese Anordnung durch Aushärten des
Klebemittels 400 zusammenzufassen.
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In
einem bisher erreichten Zustand wird das Sensorelement 200 durch
das weiche Klebemittel 400 als das elastische Bauteil auf
der Platine 300 gehalten. Wenn somit eine Drahtbondierung
durchgeführt
wird, erfolgt dies in einem Zustand, in welchem das Sensorelement 200 fest
an der Packung 100 angeordnet ist, indem die Magnetkraft
sowohl der Magnetbauteilbefestigungsvorrichtung als auch des Magnetbauteils 700 gemäß obiger
Beschreibung verwendet wird. Die Bondierungsdrähte 500 werden somit
auf gleiche Weise wie in dem obigen Ausführungsbeispiel ausgebildet.
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Auch
bei diesem Ausführungsbeispiel
kann die Aushärtung
des Klebemittels 400 nach der Drahtbondierung durchgeführt werden.
Vor der Drahtbondierung sind die Platine 300 und das Sensorelement 200 in
einem Zustand zusammengefasst, in welchem sie vorübergehend
miteinander unter Verwendung des Klebemittels 400 verbunden
sind, welches noch Fließfähigkeit
hat. Während
der Drahtbondierung kann jedoch eine ausreichenden Bondierungsleistung
erhalten werden, indem die Magnetkraft des Magnetbauteils 700 verwendet
wird.
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Nachfolgend
erfolgt das Entfernen der Magnetkraft, die Anbringung des Deckels 140 an
der Packung etc. auf gleiche Weise wie in dem obigen ersten Ausführungsbeispiel,
so dass die Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S2 gemäß dieses Ausführungsbeispiels
fertiggestellt ist.
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Es
versteht sich, dass auch bei diesem Ausführungsbeispiel das Magnetbauteil 700 auf
verschiedene Weise abgewandelt werden kann, wie in dem ersten obigen
Ausführungsbeispiel
bereits beschrieben.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3
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6 zeigt
in einer schematischen Querschnittsdarstellung den Aufbau einer
Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S3 als Sensorvorrichtung
für eine
physikalische Größe gemäß eines dritten
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S3 gemäß dieses Ausführungsbeispiels
ist ebenfalls die Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung, bei der
das Sensorelement 200 auf der Packung 100 angeordnet
und dort über
das Klebemittel 400 als elastisches Bauteil gehalten ist.
Weiterhin zeichnet sich diese Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung
S3 unter anderem dadurch aus, dass das Magnetbauteil 700 bezüglich des
Klebemittels 400 ähnlich
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
in dem sensorelementseitigen Raum angeordnet ist. Diese Anordnung
kann den Kompromiss zwischen einer elastischen Funktion und einem
problemlosen Zusammenbau problemlos erfüllen.
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Wie
in 6 gezeigt enthält
das Magnetbauteil 700 bei diesem Ausführungsbeispiel (i) ein erstes Magnetbauteil 710,
welches in einem ersten Raum angeordnet ist und (ii) ein zweites
Magnetbauteil 720, welches in einem zweiten Raum angeordnet
ist. Die ersten und zweiten Räume
werden bezüglich
des Klebemittels 400 als elastische Bauteil ähnlich wie
in dem ersten Ausführungsbeispiel
definiert. Das Klebemittel 400 weist in den ersten Raum
(sensorelementseitiger Raum), der das Sensorelement 200 enthält, während das
Klebemittel 400 in den zweiten Raum weist, der das Sensor element 200 nicht
enthält (beispielsweise
enthält
in 6 der zweite Raum (packungsseitiger Raum) den
Boden der Packung 100). Mit anderen Worten, das erste Magnetbauteil 710 liegt
näher an
dem Sensorelement 200 als das Klebemittel 400 und
das zweite Magnetbauteil 720 liegt näher am Boden der Packung 100 als
das Klebemittel 400. Die ersten und zweiten Magnetbauteile 710 und 720 liegen
einander unter Zwischenschaltung des Klebemittels 400 gegenüber; mit
anderen Worten, das Klebemittel 400 ist zwischen den ersten und
zweiten Magnetbauteilen 710 und 720 angeordnet
oder zwischen diesen eingeschlossen.
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Beispielsweise
ist die Platine 300 auf oder in der Packung 100 angeordnet
und das Sensorelement 200 ist an einer oberen Oberfläche hiervon
unter Verwendung eines harten Klebemittels, eines Klebefilms oder
dergleichen (jeweils nicht gezeigt) befestigt. Weiterhin liegt das
Magnetbauteil 700 mit den ersten und zweiten Magnetbauteilen 710 und 720 zwischen
der Platine 300 und der Packung 100.
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In 6 ist
das erste Magnetbauteil 710 fest an der Platine 300 befestigt,
während
das untere zweite Magnetbauteil 720 fest an der Packung 100 angeordnet
ist. Die Befestigung erfolgt jeweils durch ein hartes Klebemittel
oder dergleichen (jeweils nicht gezeigt).
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Das
Klebemittel 400 als elastisches Bauteil ist zwischen den
ersten und zweiten Magnetbauteilen 710 und 720 angeordnet,
um eine Haftung zwischen den beiden Magnetbauteilen 710 und 720 zu bewirken.
Somit hat die Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S3 gemäß dieses
Ausführungsbeispiels
einen Aufbau, der erhalten wird, indem der obigen Struktur gemäß 1 ein
weiteres Magnetbauteil in dem zweiten Raum hinzugefügt wird,
welches bezüglich
des Klebemittels 400 zur Packung 100 weist. Auch
in diesem Fall wird durch das Klebemittel 400 eine Elastizität ausgeübt und Vibrationen
werden eingeschränkt
oder unterbunden.
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Durch
Anordnen der beiden Magnetbauteile 710 und 720 in
gegenüberliegender
Beziehung mit dem Klebemittel 400 dazwischen, wie bei diesem Ausführungsbeispiel,
kann zwischen den beiden Magnetbauteilen 710 und 720 ein
Magnetkreis gebildet werden.
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Das
Sensorelement 200 und die Platine 300 können durch
eine elektromagnetische Kraft beeinflusst werden, welche von einem
Restmagnetismus nach der Bearbeitung herrührt. Diese Anordnung macht
es jedoch möglich,
den Austritt eines Magnetfeldes in Richtung der Platine 300 und
des Sensorelementes 200 durch die Ausbildung des oben erwähnten Magnetkreises
zu unterdrücken.
Somit erlaubt dieses Beispiel die Miniaturisierung magnetischer
Einflüsse
durch das Magnetbauteil 700.
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Zusätzlich ist
bei der Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S3 gemäß dieses
Ausführungsbeispiels
ein vorspringender Abschnitt 730 durch einen Prägevorgang
oder dergleichen an einem Abschnitt des zweiten Magnetbauteils 720 in den
einander zuweisenden Abschnitten der ersten und zweiten Magnetbauteile 710 und 720 ausgebildet,
wie in 6 zu sehen ist.
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Der
vorspringende Abschnitt 730 erlaubt, dass das Klebemittel 400 als
das elastische Bauteil eine Dicke zwischen den beiden Magnetbauteilen 710 und 720 beibehält. Wenn
die beiden Magnetbauteile 710 und 720 veranlasst
werden, unter der Magnetkraft sich innerhalb einer bestimmten Distanz
aufeinander zu zu bewegen, wirkt der vorspringende Abschnitt 730 als
eine Art Anschlag, der verhindert, dass das Klebemittel 400 unter
der Magnetkraft gequetscht oder verdrängt wird. Dies erlaubt, dass
das Klebemittel 400 eine ausreichende Dicke beibehält.
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Obgleich
der vorspringende Abschnitt 730 nur an dem zweiten Magnetbauteil 720 im
Beispiel von 6 ausgebildet ist, kann der
vorspringende Abschnitt auch alleine an dem ersten Magnetbauteil 710 oder
sowohl an dem ersten als auch dem zweiten Magnetbauteil 710 und 720 ausgebildet
sein.
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Mit
anderen Worten, der vorstehende Abschnitt kann passend an wenigstens
einem der aufeinander zuweisenden Abschnitte von erstem und zweitem
Magnetbauteil 710 und/oder 720 ausgebildet sein,
solange er als Stopper oder Anschlag wirkt, um zu verhindern, dass
das Klebemittel 400 unter der Magnetkraft nachteilig beeinflusst
wird und ermöglicht,
dass das Klebemittel 400 eine passende Dicke beibehält. Es kann
auch eine Mehrzahl von vorspringenden Abschnitten vorgesehen sein.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4
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7 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S4
gemäß eines
vierten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel wird erhalten,
in dem die Vorrichtung mit den ersten und zweiten Magnetbauteilen 710 und 720 gemäß dem obigen
dritten Ausführungsbeispiel
teilweise modifiziert wird.
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Die
Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel
ermöglicht
auch den Kompromiss zwischen der elastischen Funktion einerseits
und der einfachen Zusammenbaubarkeit andererseits durch Bereitstellung
des Magnetbauteils 700 in dem sensorelementseitigen Raum,
das bezüglich
des Klebemittels 400 zu dem Sensorelement 200 weist.
Weiterhin enthält ähnlich wie
beim dritten Ausführungsbeispiel
das Magnetbauteil 700 zwei einander gegenüberliegende
erste und zweite Magnetbauteile 710 und 720. Das
erste Magnetbauteil 710 befindet sich bezüglich des
Klebemittels 400 in dem ersten Raum, während sich das zweite Magnetbauteil 720 in
dem zweiten Raum befindet. Der erste Raum enthält das Sensorelement 200,
während
der zweite Raum den Boden der Packung 100 enthält, wie
in 7 gezeigt.
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Somit
kann auch bei der Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung S4 gemäß dieses
Ausführungsbeispiels
ein Magnetkreis zwischen den beiden Magnetbauteilen 710 und 720 gebildet
werden und der magnetische Einfluss des Magnetbauteils 710 lässt sich
minimieren.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist ein Endabschnitt des ersten Magnetbauteils 710 mit
einem Vorsprungsabschnitt oder vorstehenden Abschnitt 740 versehen,
der von einem Endbereich des Magnetbauteils 710 übersteht,
um in Richtung der Packung 100 vorzustehen, wie in 7 gezeigt.
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Dieser
vorstehende Abschnitt 740 ist als gebogener Abschnitt gebildet,
in dem der Endbereich des ersten Magnetbauteiles entsprechend abgebogen
wird. Um zu ermöglichen,
dass das Klebemittel 400 seine Dicke zwischen den beiden
Magnetbauteilen 710 und 720 beibehält, wird
die Vorstehlänge
des vorspringenden Abschnittes 740 so eingestellt, dass sie
größer als
eine Dicke des Klebemittels 400 ist.
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Wenn
bei dieser Anordnung das erste Magnetbauteil 710 veranlasst
wird, sich durch die Magnetkraft über eine bestimmte Strecke
hinweg der Packung 100 anzunähern, gelangt der vorstehende
Abschnitt 740 in Anlage mit der Packung 100 und
wirkt als Stopper oder Anschlag. Folglich kann dieses Ausführungsbeispiel
ebenfalls verhindern, dass das Klebemittel 400 unter Einfluss
der Magnetkraft gequetscht oder zusammengepresst wird und ermöglicht,
dass das Klebemittel 400 eine ausreichende Dicke beibehält. Weiterhin
kann der vorstehende Abschnitt 740 an einem Abschnitt des
zweiten Magnetteils 720 anstelle eines Abschnittes des
ersten Magnetteils 710 ausgebildet werden. Beispielsweise kann
der vorstehende Abschnitt 740 an einem beliebigen Abschnitt
des ersten Magnetbauteiles 710 angeordnet oder ausgebildet
werden, solange der vorstehende Abschnitt 740 in Kontakt
mit der Packung 100 gelangt, ohne hiervon durch das zweite
Magnetbauteil 720 gestört
zu werden, beispielsweise mittels einer Durchgangsöffnung,
welche in dem zweiten Magnetbauteil 720 ausgebildet ist.
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WEITERE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Obgleich
in jeder der Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtungen die Magnetbauteile 710 und 720 zwischen
der Platine 300 und der Packung 100 angeordnet
sind, welche das Magnetbauteil 700 bestehend aus den ersten
und zweiten Magnetbauteilen 710 und 720 gemäß obiger
Beschreibung verwendet, können
die Magnetbauteile 710 und 720 genauso gut zwischen
der Platine 300 und dem Sensorelement 200 angeordnet
sein.
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Bei
jeder der Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtungen, welche das
Magnetbauteil 700 bestehend aus den ersten und zweiten
Magnetbauteilen 710 und 720 verwendet, kann wenigstens
einer der aufeinanderzuweisenden Abschnitte der ersten und zweiten
Magnetbauteile 710 und 720 den voranstehend genannten
vorstehenden Abschnitt 740 haben. Zusätzlich kann der vorstehende
Abschnitt 740 auch am Endabschnitt des ersten Magnetbauteils 710 angeordnet
sein. Mit anderen Worten, es ist auch möglich, zu verhindern, dass
das Klebemittel 400 unter Einfluss der Magnetkraft zu stark
zusammengedrückt wird
und zu ermöglichen,
dass das Klebemittel 400 eine ausreichende Dicke beibehält, in dem
ein wirksamer Gebrauch jeder der Funktionen der obigen vorstehenden
Abschnitte gemacht wird.
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Wenn
der Vibrator 20 des Sensorelementes 200 in jedem
der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
elektromagnetisch angetrieben wird, kann das Magnetbauteil 700 als
eine Quelle zur Erzeugung eines Magnetfelds hiervon verwendet werden. Da
in diesem Fall das Magnetfeld mit Sicherheit erzeugt werden soll,
kann der Aufbau kompakter gemacht werden, in dem das Magnetbauteil 700 als
ein Magnet angeordnet wird.
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Die
Packung ist nicht auf die oben beschriebene Keramikpackung beschränkt. Die
Ausgestaltung der Packung ist nicht auf die in der Zeichnung gezeigten
voranstehenden Beispiele beschränkt.
-
Obgleich
als Beispiel für
eine Sensorvorrichtung für
eine physikalische Größe gemäß der vorliegenden
Erfindung hier eine Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung beschrieben
wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen Winkelgeschwindigkeitssensor
beschränkt
sondern auch bei anderen Sensoren, beispielsweise einem Beschleunigungssensor,
einem Drucksensor, einem Temperatursensor, einem Feuchtigkeitssensor,
einem optischen Sensor, einem Bildsensor oder dergleichen anwendbar.
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Mit
anderen Worten, in jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
kann das Sensorelement 200 auch ein Beschleunigungserfassungselement,
ein Druckerfassungselement, ein Temperaturerfassungselement, ein
Feuchtigkeitserfassungselement, ein optisches Erfassungselement
oder ein Bilderfassungselement etc. sein.
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Als
Schaltkreiskarte oder Platine kommt jeder Schaltkreis in Frage,
beispielsweise ein Schaltkreis unter Verwendung eines MOS-Transistors,
eines bipolaren Transistor etc. oder ein Speicherschaltkreis oder
dergleichen. Bei der Sensorvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß der vorliegenden Erfindung
muss die Platine nicht vorhanden sein und das Sensorelement kann
direkt an der Packung über ein
Klebemittel als elastisches Bauteil angebracht werden.
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In
diesem Fall kann das Magnetbauteil geeignet zwischen dem Klebemittel
und dem Sensorelement vorgesehen werden. Das elastische Bauteil ist
nicht auf ein Klebemittel auf Kunststoffbasis gemäß obiger
Beschreibung begrenzt. Das elastische Bauteil kann auch aus beispielsweise
Gummi, einem Klebfilm geringer Elastizität etc. bestehen.
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Es
versteht sich für
den Fachmann auf dem Gebiet, das eine Vielzahl von Änderungen
gemacht werden kann, ohne vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen,
wie es durch die beiliegenden Ansprüche und deren Äquivalente
definiert ist,