JP2003028647A - 振動型センサ部品およびその製造方法およびその振動型センサ部品を用いたセンサモジュール - Google Patents

振動型センサ部品およびその製造方法およびその振動型センサ部品を用いたセンサモジュール

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JP2003028647A
JP2003028647A JP2001218255A JP2001218255A JP2003028647A JP 2003028647 A JP2003028647 A JP 2003028647A JP 2001218255 A JP2001218255 A JP 2001218255A JP 2001218255 A JP2001218255 A JP 2001218255A JP 2003028647 A JP2003028647 A JP 2003028647A
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Yoichi Mochida
洋一 持田
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 防振対策が不要な振動型センサ部品およびセ
ンサモジュールを提供する。 【解決手段】 振動子を内蔵したチップ状素子5をパッ
ケージ36に収容して振動型センサ部品35を形成す
る。チップ状素子5の側面を弾性部材40によってパッ
ケージ36に保持固定し、かつ、チップ状素子5の底面
をパッケージ36の底壁に対して間隔を介し浮いた位置
に配置する。パッケージ36には当該パッケージ36の
内側と外側を導通接続する内外導通接続手段を設ける。
この内外導通接続手段の電極パッド38と、チップ状素
子5の電極パッド24とをワイヤ41によって導通接続
する。チップ状素子5はパッケージ36の内部で防振対
策が施されているので、振動型センサ部品35をセンサ
モジュールのセンサ回路基板に直接的に表面実装するこ
とができる。また、センサ回路基板に対しても防振対策
を施さなくて済むこととなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動子を備えたチ
ップ状素子がパッケージ内に収容されている振動型セン
サ部品およびその製造方法およびその振動型センサ部品
を用いたセンサモジュールに関するものである。
【0002】
【背景技術】図11(a)には振動子の一例が模式的な
上面図により示されている。この振動子1は、半導体基
板2(例えばシリコン基板)をマイクロマシニング技術
により加工して作製されるものである。この振動子1が
形成されている半導体基板2は、例えば図11(b)に
示される断面図のように、底側絶縁基板3(例えばガラ
ス基板)と蓋側絶縁基板4(例えばガラス基板)により
挟み込まれて一体化されている。これら底側絶縁基板3
と半導体基板2と蓋側絶縁基板4の積層体によりチップ
状素子5が構成されている。なお、図11(b)は図1
1(a)のA−A部分に対応する部位のチップ状素子5
の断面図である。
【0003】振動子1は角速度検知に使用されるもので
あり、底側絶縁基板3と半導体基板2と蓋側絶縁基板4
により形成される真空空間6内に振動可能な状態で封止
されている。この振動子1は外枠振動体7と内枠振動体
8により構成されている。外枠振動体7は駆動用梁10
を介してシール部11に接続されている。このシール部
11は底側絶縁基板3および蓋側絶縁基板4に接合して
真空空間6を封止する部位である。
【0004】外枠振動体7には外向きに突出した櫛歯形
状の駆動用可動電極13が形成されている。この駆動用
可動電極13に間隔を介し噛み合う櫛歯形状の駆動用固
定電極14が固定部15から突出形成されている。
【0005】内枠振動体8は外枠振動体7の内側に配置
され、外枠振動体7と検出用梁12を介して連結されて
いる。この内枠振動体8の内側には、当該内枠振動体8
に連結された櫛歯形状の検出用可動電極16が形成され
ている。この検出用可動電極16に間隔を介して噛み合
う櫛歯形状の検出用固定電極17が固定部18から突出
形成されている。
【0006】固定部15,18は上下両側がそれぞれ絶
縁基板3,4に接合固定される部位である。それら固定
部15,18とシール部11には、それぞれ、予め接続
部20,21,22の位置が定められており、蓋側絶縁
基板4には、それら接続部20,21,22の位置に対
応する部位にスルーホール23が形成されている。スル
ーホール23の内壁面と底部(つまり、固定部15,1
8やシール部11の上面)とスルーホール23の上部開
口端縁である蓋側絶縁基板4の上面の一部には金属膜1
9が形成されている。さらに、蓋側絶縁基板4の上面に
は、その金属膜19に連接する電極パッド24が形成さ
れている。チップ状素子5の内部の振動子1や固定部1
5,18等はそれぞれ接続部20,21,22とスルー
ホール23の金属膜19と電極パッド24とを介して外
部と電気的に接続することができる。
【0007】このようなチップ状素子5において、外枠
振動体7と内枠振動体8と駆動用可動電極13と検出用
可動電極16は接続部22とスルーホール23の金属膜
19と電極パッド24を介して外部のグランドに接地さ
れる。また、外部から電極パッド24とスルーホール2
3の金属膜19と接続部20を介して駆動用固定電極1
4に駆動用の交流電圧が加えられる構成と成しており、
その駆動用の交流電圧が駆動用固定電極14に加えられ
ると、駆動用可動電極13と駆動用固定電極14間に
は、その印加電圧に応じた静電力が発生し、この静電力
によって、外枠振動体7は内枠振動体8と共にX方向に
振動する。
【0008】このような振動状態で、Z方向を軸とした
回転(角速度)が加えられると、Y方向のコリオリ力が
発生する。外枠振動体7はX方向には振動し易く、Y方
向には振動し難い構造であることから、Y方向のコリオ
リ力が発生しても、外枠振動体7はY方向には殆ど振動
せず、継続的にほぼX方向のみに振動する。これに対し
て、内枠振動体8は外枠振動体7に対してY方向に振動
し易い構造であることから、Y方向のコリオリ力が発生
したときには、内枠振動体8は外枠振動体7と共にX方
向に振動しながら、外枠振動体7に対してY方向に振動
することとなる。
【0009】コリオリ力によって内枠振動体8がY方向
に振動すると、検出用可動電極16と検出用固定電極1
7間の静電容量が変化する。この検出用可動電極16と
検出用固定電極17間の静電容量変化を接続部21とス
ルーホール23の金属膜19と電極パッド24を介して
検出し、Z方向を軸とした回転の角速度の大きさ等を検
出することができることとなる。つまり、検出用可動電
極16と検出用固定電極17は、振動子1の振動に応じ
て静電容量が変化する検出用容量部を構成している。
【0010】図12には角速度検出回路の一例が振動子
1と共に模式的に示されている。この角速度検出回路2
5は、C−V変換回路部26(26a,26b)と、増
幅部27(27a,27b)と、差動増幅器28と、同
期検波回路29と、増幅器30とを有して構成されてい
る。なお、図12では、図示の簡略化のために、振動子
1の構成を簡素化して示している。
【0011】この角速度検出回路25では、例えば、C
−V変換回路部26aは、チップ状素子5の電極パッド
24とスルーホール23aの金属膜19を介して検出用
固定電極17aに導通接続され、また、C−V変換回路
部26bは、例えば、チップ状素子5の電極パッド24
とスルーホール23bの金属膜19を介して検出用固定
電極17bに導通接続される。
【0012】それらC−V変換回路部26a,26b
は、それぞれ、検出用可動電極16と検出用固定電極1
7間の静電容量変化を電圧に変換して出力する。これら
C−V変換回路部26a,26bの各出力電圧は、それ
ぞれ、増幅部27a,27bによって増幅され、差動増
幅器28により差動増幅される。その差動増幅器28の
出力は、同期検波回路29によって同期検波され、この
同期検波による直流電圧が増幅器30により増幅され、
内枠振動体8のY方向の振動振幅に応じた大きさを持つ
電圧がセンサ出力として出力される。
【0013】ところで、チップ状素子5の振動子1の共
振周波数又はその近傍の周波数を持つ振動が振動子1に
作用すると、その振動によって振動子1(内枠振動体
8)が検出方向(Y方向)に振動してしまう場合があ
る。このような場合には、例えば、角速度が発生してい
ないのにも拘わらず、角速度検知の信号が出力されてし
まうというセンサ誤作動が生じる虞がある。
【0014】このような問題を解消するために次に示す
ような防振対策が講じられることがある。例えば、図1
3に示すように、チップ状素子5および角速度検出回路
25が設けられたセンサ回路基板64をセンサケース6
5内に収容して角速度センサモジュール66を構成する
場合がある。この場合、防振対策として、センサ回路基
板64を直接的にセンサケース65に固定するのではな
く、例えばゴム材から成る保持部材67を利用してセン
サ回路基板64をセンサケース65に固定することがあ
る。なお、図13において、符号68はセンサ回路基板
64に搭載された回路部品を示し、符号70はチップ状
素子5と角速度検出回路25を導通接続させるためのワ
イヤを示している。また、符号71は、センサケース6
5に貫通形成され当該センサケース65の内部と外部を
導通接続させるための端子ピンを示し、符号72は、端
子ピン71とセンサ回路基板64の回路とを導通接続す
るためのリード線を示している。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うにゴム材の保持部材67を介してセンサ回路基板64
をセンサケース65に固定する場合には、センサ回路基
板64とセンサケース65は接触する部位が無いので、
必然的に、センサ回路基板64の回路と、センサケース
65の端子ピン71とはリード線72あるいはフレキシ
ブル基板の配線パターンなどを利用して導通接続するこ
ととなる。
【0016】このため、角速度センサモジュール66の
組み立て工程において、センサ回路基板64の回路とセ
ンサケース65の端子ピン71とを導通接続するための
結線作業が必要となる。そのリード線などの一端部が接
続されるセンサ回路基板64の部位と、リード線などの
他端部が接続されるセンサケース65の端子ピン71の
部位とは高さが異なるので、その結線作業は機械による
自動化が難しく、人の手によることとなり、作業効率が
非常に悪く、製造コストの増加を招くという問題が生じ
る。
【0017】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的は、外部の振動がチップ状素子
の振動子に伝わることを防止することができ、しかも、
例えばチップ状素子を内蔵したセンサモジュールの組み
立て作業を簡素化できる振動型センサ部品およびその製
造方法およびその振動型センサ部品を用いたセンサモジ
ュールを提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第1の発明は、振動子を
備えたチップ状素子がパッケージ内に収容されている振
動型センサ部品であって、チップ状素子はその側面が部
分的に弾性部材によってパッケージに保持固定され、か
つ、底面がパッケージの底壁に対して間隔を介し浮いた
位置に配置されている構成をもって前記課題を解決する
手段としている。
【0019】第2の発明は、第1の発明の構成を備え、
パッケージには当該パッケージの内側と外側を導通接続
させるための内外導通接続手段が設けられ、チップ状素
子は内外導通接続手段にワイヤを介して導通接続され、
このチップ状素子は、それら内外導通接続手段とワイヤ
を介してパッケージ外部と導通接続することを特徴とし
て構成されている。
【0020】第3の発明は、第1又は第2の発明の構成
を備え、チップ状素子は、弾性部材によって、パッケー
ジの少なくとも側壁に保持固定されていることを特徴と
して構成されている。
【0021】第4の発明は、第3の発明の構成を備え、
チップ状素子の側面を保持している弾性部材の上部はチ
ップ状素子の上面に張り出し固着されていることを特徴
として構成されている。
【0022】第5の発明は、第1又は第2の発明の構成
を備え、チップ状素子はその側面の一部が弾性部材によ
ってパッケージの底壁に保持固定されており、弾性部材
はパッケージの底壁からチップ状素子の側面に向かう方
向に細くなる楔形状と成していることを特徴として構成
されている。
【0023】第6の発明は、第2〜第5の発明の何れか
1つの発明の構成を備え、チップ状素子の上面には電極
パッドが形成され、パッケージの側壁には段部が形成さ
れ、この段部の上面には上記チップ状素子の電極パッド
にワイヤを介して接続される内外導通接続手段の電極パ
ッドが形成されており、チップ状素子の上面の電極パッ
ドと、段部上面の電極パッドとはほぼ同じ高さ位置に配
置形成されていることを特徴として構成されている。
【0024】第7の発明は、第1〜第6の発明の何れか
1つの発明の構成を備え、チップ状素子には振動子の振
動に応じて静電容量が変化する検出用容量部が形成され
ており、この検出用容量部の静電容量を電圧に変換し当
該電圧を出力するC−V変換回路部と、このC−V変換
回路部から出力された信号を処理する信号処理回路部と
のうちの少なくともC−V変換回路部が、チップ状素子
と共にパッケージ内に収容されていることを特徴として
構成されている。
【0025】第8の発明は、第1〜第7の発明の何れか
1つの発明の構成を備え、チップ状素子の側面を保持固
定している弾性部材はゲル状の弾性部材により構成され
ていることを特徴として構成されている。
【0026】第9の発明は、第2〜第7の発明の何れか
1つの発明の構成を備え、少なくとも、チップ状素子と
内外導通接続手段を導通接続しているワイヤの配線領域
がゲル状の弾性部材により満たされていることを特徴と
して構成されている。
【0027】第10の発明は、第1〜第9の発明の何れ
か1つの発明の構成を備え、チップ状素子は、底側絶縁
基板と、振動子が形成されている半導体基板と、蓋側絶
縁基板とが順に積層一体化された形態と成し、振動子
は、それら底側絶縁基板と半導体基板と蓋側絶縁基板に
より形成される空間内に収容封止されていることを特徴
として構成されている。
【0028】第11の発明は、第1〜第10の発明の何
れか1つの発明の構成を備え、振動型センサ部品は、角
速度センサ部品であることを特徴として構成されてい
る。
【0029】第12の発明は、第1〜第11の発明の何
れか1つの発明の構成を備え、振動子の略共振周波数を
持つ振動がパッケージから弾性部材を介してチップ状素
子に伝達された際に、その振動の減衰率を0.5以下と
する弾性部材が用いられていることを特徴として構成さ
れている。
【0030】第13の発明は、振動子を備えたチップ状
素子がパッケージ内に収容されている振動型センサ部品
の製造方法であって、パッケージの内部の底壁面上にス
ペーサを介してチップ状素子を固定し、その後、チップ
状素子の側面とパッケージとの間に、スポット的に、柔
軟化した弾性部材を形成し、然る後に、その弾性部材を
硬化させ当該弾性部材によってチップ状素子の側面を部
分的にパッケージに保持固定させ、その後、前記スペー
サを除去してチップ状素子の底面とパッケージの底壁と
の間に間隙を形成することを特徴として構成されてい
る。
【0031】第14の発明は、第13の発明の構成を備
え、パッケージには当該パッケージの内側と外側を導通
接続させるための内外導通接続手段が設けられており、
その導通接続手段とチップ状素子をワイヤにより導通接
続させた後に、チップ状素子の側面とパッケージとの間
に弾性部材を形成することを特徴として構成されてい
る。
【0032】第15の発明は、第13又は第14の発明
の構成を備え、複数のチップ状素子が配列形成されてい
るチップ状素子母材を切断して各チップ状素子毎に分離
する工程を経て製造されるチップ状素子を用い、チップ
状素子母材を各チップ状素子毎に切断分離する前に、そ
のチップ状素子母材の底面にスペーサを形成し、その後
に、そのチップ状素子母材をスペーサごと切断分離して
複数のチップ状素子を切り出すことを特徴として構成さ
れている。
【0033】第16の発明は、第13又は第14又は第
15の発明の構成を備え、柔軟化した弾性部材をチップ
状素子の側面とパッケージとの間に形成する際にその柔
軟化した弾性部材が設定の配設位置からはみ出ることを
防止するための堰手段を設けたことを特徴として構成さ
れている。
【0034】第17の発明は、センサモジュールに関す
るものであり、第1〜第12の発明の何れか1つの発明
の振動型センサ部品が直接的に表面実装されている回路
基板と、少なくとも振動型センサ部品の上側を覆って回
路基板に接合しているキャップと、回路基板に直接的に
取り付けられ当該回路基板に形成されている配線パター
ンに導通接続する端子ピンとを有していることを特徴と
して構成されている。
【0035】上記構成の発明において、チップ状素子は
パッケージの内部に収容されて振動型センサ部品を構成
しており、そのチップ状素子の防振対策はパッケージの
内部で成されている。このため、防振対策を施すことな
く、一般的な部品の表面実装と同様にして、振動型セン
サ部品を回路基板に自動実装することができ、チップ状
素子を回路基板の回路に簡単に、作業効率良く組み込む
ことができる。また、例えば振動型センサ部品をセンサ
回路基板に設け当該センサ回路基板をセンサケース内に
収容してセンサモジュールを構成する場合において、振
動型センサ部品を直接的にセンサ回路基板に搭載して
も、防振用の保持部材を用いることなく、そのセンサ回
路基板をセンサケースに固定することができる。
【0036】また、上記のように、振動型センサ部品
や、振動型センサ部品を実装したセンサ回路基板に対す
る防振対策を施さなくともよいので、本発明のセンサモ
ジュールを構成することができることとなる。そのセン
サモジュールは、例えば、振動型センサ部品を直接的に
センサ回路基板に実装し、そのセンサ回路基板の振動型
センサ部品の上側にキャップを被せ当該キャップとセン
サ回路基板を接合するだけで、非常に簡単に製造するこ
とができる。
【0037】さらにまた、チップ状素子はその側面が部
分的に弾性部材によってパッケージに保持固定され、か
つ、底面がパッケージの底壁に対して間隔を介し浮いた
位置に配置されているので、パッケージ側から弾性部材
を介してチップ状素子に伝達される振動を大きく減衰さ
せることが可能である。
【0038】
【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づいて説明する。
【0039】図1(a)には第1実施形態例の振動型セ
ンサ部品の内部構造の一例が模式的な上面図により示さ
れ、また、図1(b)には図1(a)に示すB−B部分
の断面図が表されている。
【0040】この第1実施形態例の振動型センサ部品3
5は、チップ状素子5がパッケージ36の内部に収容さ
れている構成を有している。この第1実施形態例に示す
チップ状素子5は、従来例に示したチップ状素子5とほ
ぼ同様な構成を備えており、この振動型センサ部品35
は角速度センサ部品と成している。なお、この第1実施
形態例では、チップ状素子5および角速度検出回路25
の詳細な説明は前述したので省略する。
【0041】パッケージ36は箱形状と成し、上面開口
のベースパッケージ部36aと、このベースパッケージ
部36aの上面開口を塞ぐ蓋部36bとを有して構成さ
れている。この第1実施形態例では、ベースパッケージ
部36aはセラミックスにより構成され、蓋部36bは
金属により構成されている。
【0042】ベースパッケージ部36aの内側の側壁面
には段部37が形成されている。この段部37の上面に
は複数の電極パッド38が形成されている。また、図示
されていないが、それら電極パッド38を、それぞれ、
パッケージ36の外部に導通接続させるための配線手段
がベースパッケージ部36aに設けられている。それら
電極パッド38と配線手段によって、パッケージ36の
内側と外側を導通接続させる内外導通接続手段が構成さ
れている。
【0043】このようなベースパッケージ部36aの内
部には、チップ状素子5が弾性部材40によって保持固
定され、かつ、底壁に対して間隔を介し浮いた位置に配
置されている。
【0044】この第1実施形態例では、弾性部材40
は、チップ状素子5の四隅部において、それぞれ、スポ
ット的に、チップ状素子5の側面とベースパッケージ部
36aの側壁との間に充填形成されており、当該弾性部
材40はチップ状素子5の側面を部分的にベースパッケ
ージ部36aの底壁および側壁に保持固定している。ま
た、この第1実施形態例では、弾性部材40はその上部
がチップ状素子5の上面に張り出し固着されている。
【0045】この第1実施形態例では、チップ状素子5
の振動子1の共振周波数を持つ振動がパッケージ36か
ら弾性部材40を介してチップ状素子5に伝達される際
に、その振動の減衰率が0.5以下となるように弾性部
材40が構成されている。好ましくは、チップ状素子5
に伝達される振動の減衰率が0.1程度まで低下する弾
性部材40を用いることが好ましい。
【0046】例えば、パッケージ36と弾性部材40と
チップ状素子5は、図2(b)のモデル図に示されるよ
うな関係と見なすことができる。このモデル図に基づい
て、チップ状素子5の共振周波数fが1kHzであると
した場合に、パッケージ36から弾性部材40を介して
チップ状素子5に伝達される振動が振動周波数によって
どの程度減衰するかを演算により求めた。その演算結果
が図2(a)のグラフに示されている。なお、チップ状
素子5の共振周波数fは、チップ状素子5の質量と弾
性部材40のばね定数により定まるものである。また、
上記演算では、チップ状素子5の共振周波数fにおけ
るQ値が10とした。
【0047】図2(a)のグラフからも分かるように、
パッケージ36側から弾性部材40を介してチップ状素
子5に伝達される振動は、その振動周波数がチップ状素
子5の共振周波数fの(2)1/2よりも高い周波数で
あれば減衰し、また、振動の周波数がチップ状素子5の
共振周波数fから離れるほど、その減衰率が大きくな
っている。例えば、振動の周波数が3kHzである場合に
は、その振動がパッケージ36側から弾性部材40を介
してチップ状素子5に伝達された際にその振動は約10
分の1近く減衰している。
【0048】振動子1の共振周波数を持つ振動がチップ
状素子5に伝達されると、その振動によって振動子1が
共振振動してしまうので、振動子1の共振周波数を持つ
振動の減衰率は非常に重要である。このことから、上記
したような振動子1の共振周波数とチップ状素子5の共
振周波数fとの関係を利用して、この第1実施形態例
では、振動子1の共振周波数を持つ振動の減衰率が0.
5以下となり、振動子1に与える影響を抑えることがで
きるように弾性部材40の材料などを求める。例えば、
弾性部材40の一例として、シリコンゴムがある。
【0049】この第1実施形態例では、ベースパッケー
ジ部36aの内側の底壁面に対する段部37の高さはチ
ップ状素子5の厚みよりも高くなっており、チップ状素
子5の上面の高さ位置は、ベースパッケージ部36aの
段部37の上面の高さ位置とほぼ等しくなっている。
【0050】チップ状素子5の上面に形成されている電
極パッド24は、それぞれ、予め定められている接続対
象の電極パッド38にワイヤ(例えば金やアルミニウム
のワイヤ)41によって導通接続されている。これによ
り、チップ状素子5はワイヤ41と、パッケージ36の
内外導通接続手段である電極パッド38と配線手段とを
介してパッケージ36の外部と導通接続することができ
る。
【0051】この第1実施形態例に示す振動型センサ部
品35は上記のように構成されている。以下に、この振
動型センサ部品35の製造工程の一例を図3と図4に基
づいて説明する。なお、図3(c)〜(e)、図4
(a)〜(c)では、図1(a)に示すB−B部分に対
応する部位の断面が図示されている。
【0052】この第1実施形態例では、図3(a)に示
されるように複数のチップ状素子5が配列形成されてい
るチップ状素子母材45を切断して各チップ状素子5毎
に分離する工程を経て製造されるチップ状素子5を用い
ている。まず、そのチップ状素子母材45を各チップ状
素子5毎に切断する前に、そのチップ状素子母材45の
底面にスペーサ46を形成する。この第1実施形態例で
は、そのスペーサ46はフィルムレジストにより構成さ
れており、その厚みはチップ状素子5の厚みよりも薄
く、例えば約200μmとなっている。
【0053】そのスペーサ46付きのチップ状素子母材
45をそのスペーサ46ごと切断分離して、図3(b)
に示されるようなチップ状素子5を複数個切り出す。
【0054】一方、図3(c)に示されるようなベース
パッケージ部36aを形成しておき、そのベースパッケ
ージ部36aの上面開口部から内部へチップ状素子5
を、スペーサ46を下向きにして挿入する。そして、図
3(d)に示されるように、スペーサ46をベースパッ
ケージ部36aの底壁面に例えばエポキシ系接着剤など
により固定する。これにより、チップ状素子5はパッケ
ージ36にスペーサ46を介して固定されたこととな
る。
【0055】その後、図3(e)に示されるように、チ
ップ状素子5の電極パッド24と、パッケージ36の段
部37の電極パッド38とのワイヤボンディングを行
う。
【0056】ところで、仮に、チップ状素子5がスペー
サ46を介してパッケージ36に強固に固定されている
のではなく、チップ状素子5が弾性部材によりベースパ
ッケージ部36aに保持固定されている状態で、ワイヤ
ボンディングを行おうとすると、チップ状素子5の保持
が軟らかいために、超音波を利用したチップ状素子5の
電極パッド24とワイヤ41との接続ができない。これ
に対して、この第1実施形態例では、上記のように、チ
ップ状素子5はスペーサ46を介して強固にパッケージ
36に固定されている状態でワイヤボンディングを行う
ので、超音波を利用してチップ状素子5の電極パッド2
4にワイヤ41を接続させることができる。
【0057】かつ、この第1実施形態例では、チップ状
素子5の上面と、ベースパッケージ部36aの段部37
の上面とはほぼ高さが等しく、つまり、チップ状素子5
の電極パッド24と、ベースパッケージ部36aの段部
37の電極パッド38との高さがほぼ等しい。このこと
と、超音波の利用が可能であることとにより、この第1
実施形態例では、チップ状素子5の電極パッド24と、
ベースパッケージ部36aの電極パッド38とをワイヤ
接続するワイヤボンディングを自動化することができ
る。ワイヤボンディングを自動化することにより、作業
の効率を飛躍的に向上させることができるし、また、ワ
イヤ41と、電極パッド24,38との接合の信頼性を
高めることができることとなる。
【0058】ワイヤボンディングの後には、図4(a)
に示すように、チップ状素子5の四隅において、チップ
状素子5の側面と、ベースパッケージ部36aの側壁と
の間の隙間に、柔軟化した弾性部材40をディスペンサ
などを利用して注入する。
【0059】その後、その弾性部材40を硬化させる。
なお、弾性部材40を硬化する手法は、その弾性部材4
0の構成材料によって異なるものであり、弾性部材40
の構成材料に適した硬化手法が用いられる。なお、室温
で弾性部材40を硬化させる手法や、加熱により弾性部
材40を硬化させる手法を用いることができれば、製造
上、好都合であるので、室温や加熱により硬化する材料
によって、弾性部材40を構成することが好ましい。
【0060】弾性部材40の硬化の後には、図4(b)
に示されるように、スペーサ46を除去する。この第1
実施形態例では、スペーサ46はフィルムレジストによ
り構成されており、チップ状素子5の側面とベースパッ
ケージ部36aの側壁との間の隙間S(図1(a)参
照)からエッチング液を注入し、このエッチング液によ
り、スペーサ46をエッチング除去する。
【0061】その後、洗浄液を用いて洗浄を行い、溶解
したレジストやエッチング液などをベースパッケージ部
36aの内部から洗い流し、乾燥する。
【0062】このようにして、チップ状素子5はその側
面が部分的に弾性部材40によってベースパッケージ部
36aに保持固定され、かつ、底面がベースパッケージ
部36aの底壁に対して間隔を介し浮いた位置に配置さ
れた状態となる。
【0063】然る後に、図4(c)に示されるように、
ベースパッケージ部36aの上側に蓋部36を固定し、
ベースパッケージ部36aの内部を封止する。このよう
にして、振動型センサ部品35を製造することができ
る。
【0064】この第1実施形態例によれば、チップ状素
子5はパッケージ36の内部に収容され、当該チップ状
素子5はその側面が弾性部材40によってパッケージ3
6に保持固定されている。つまり、チップ状素子5はパ
ッケージ36の内部で防振対策が施されている。これに
より、例えば図5(b)に示すような角速度センサモジ
ュール34を構築することができる。この角速度センサ
モジュール34において、振動型センサ部品35は、図
5(a)に示すように角速度検出回路25が形成されて
いるセンサ回路基板32に直接的に実装されている。こ
の振動型センサ部品35が形成されているセンサ回路基
板32の上部側にはキャップ(例えば金属製のキャッ
プ)33が被せられ、センサ回路基板32とキャップ3
3は接合されている。これらセンサ回路基板32とキャ
ップ33により形成された空間内に角速度検出回路25
および振動型センサ部品35は封止されている。なお、
図5(b)に示す符号43はセンサ回路基板32に直接
的に取り付けられ当該センサ回路基板32に形成された
配線パターンに導通接続する端子ピンを示している。
【0065】この角速度センサモジュール34に示され
るように、振動型センサ部品35は、チップ状素子5の
防振を気にすることなく、センサ回路基板32に直接的
に搭載することができる。つまり、振動型センサ部品3
5をセンサ回路基板32に接触させることができるの
で、例えば、振動型センサ部品35の内外導通接続手段
の外部側端部(図示せず)と、センサ回路基板32の配
線パターンとを半田バンプなどを介して導通接続させる
ことができる。これにより、振動型センサ部品35と、
センサ回路基板32の回路とを導通接続させるための結
線作業を行わなくて済む。よって、振動型センサ部品3
5をセンサ回路基板32に自動実装することが容易とな
る。
【0066】また、例えば図13の角速度センサモジュ
ール66のように、センサ回路基板64を保持部材67
を介してセンサケース65に固定するという面倒な組み
立て作業を行うことなく、この第1実施形態例では、振
動型センサ部品35をセンサ回路基板32に例えば自動
実装し、そのセンサ回路基板32にキャップ33を被せ
るだけで、非常に簡単に角速度センサモジュール34を
製造することができることとなる。
【0067】さらに、振動型センサ部品35を直接的に
センサ回路基板32に実装して角速度センサモジュール
34を構成しても、振動型センサ部品35の内部でチッ
プ状素子5の防振対策が成されているので、防振対策を
施すことなく、その角速度センサモジュール34を、搭
載対象の装置の回路基板に直接的に固定することが可能
である。
【0068】さらに、この第1実施形態例では、チップ
状素子5の側面が部分的に弾性部材40によってパッケ
ージ36に保持固定されているので、例えば、パッケー
ジ36の底壁にチップ状素子5を弾性部材を介して保持
固定する場合に比べて、パッケージ36側からチップ状
素子5へ伝達される振動の減衰率を向上し易くなる。
【0069】さらに、従来では、例えば、図13に示す
ような角速度センサモジュール66を製造する際には、
予め形作られたゴム材による保持部材67を用いてセン
サ回路基板64をセンサケース65に取り付けていた。
そのゴム材の保持部材67を設計通りの形状に形作るた
めにはある程度の大きさが必要であり、小型なものを設
計通りに製造することは非常に困難であった。このた
め、従来の製造手法では、この第1実施形態例に示す構
成を備えた非常に小型な振動型センサ部品を製造するこ
とは実質的不可能であった。
【0070】これに対して、この第1実施形態例では、
パッケージ36内にチップ状素子5をスペーサ46を介
して固定した後に、柔軟化した弾性部材40を予め定め
た配設位置に注入し、硬化することにより、その弾性部
材40によってチップ状素子5をパッケージ36に保持
固定させる構成とした。これにより、非常に小型な振動
型センサ部品35を製造することが実現可能となった。
【0071】なお、図1などの図示の例では、弾性部材
40は略柱状であったが、振動型センサ部品35の製造
工程において、チップ状素子5の側面とベースパッケー
ジ部36aの側壁との間の隙間に、柔軟化した弾性部材
40を注入する際に、その柔軟化した弾性部材40の粘
性の度合いや、注入する強さなどによっては、弾性部材
40が略柱状にならない場合があるが、弾性部材40
は、チップ状素子5の側面を少なくともベースパッケー
ジ部36aの側壁に保持固定することができれば、その
形状は略柱状に限定されるものではなく、例えば、図6
(a)や(b)に示すような形状をも採り得るものであ
る。
【0072】また、振動型センサ部品35を角速度セン
サモジュール34に組み込む例を示したが、もちろん、
振動型センサ部品35には様々な使用形態が考えられ、
振動型センサ部品35の使用形態は、上述した角速度セ
ンサモジュール34に限定されるものではない。
【0073】以下に、第2実施形態例を説明する。この
第2実施形態例の説明において、第1実施形態例と同一
構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明
は省略する。
【0074】図7(a)には第2実施形態例の振動型セ
ンサ部品35の内部構成例が模式的な上面図により示さ
れ、図7(b)には図7(a)に示すB−B部分の断面
図が示されている。
【0075】この第2実施形態例では、弾性部材40は
楔形状となっており、パッケージ36の底壁からチップ
状素子5の側面に向かう方向に細くなっている。この楔
形状の弾性部材40によって、チップ状素子5は、四隅
部において、その側面がベースパッケージ部36aの底
壁に保持固定されている。それ以外の構成は第1実施形
態例と同様である。また、第1実施形態例に述べたと同
様にして製造することができる。
【0076】この第2実施形態例においても、第1実施
形態例と同様に、チップ状素子5はパッケージ36の内
部に収容され、当該チップ状素子5の側面が弾性部材4
0によってパッケージ36に保持固定されているので、
そのチップ状素子5をパッケージ36に収容されて成る
振動型センサ部品35は、防振対策を施すことなく、例
えばセンサ回路基板32に直接的に搭載することができ
るし、そのセンサ回路基板32に対する防振対策も施さ
なくて済むこととなり、第1実施形態例で述べたような
角速度センサモジュール34を構成することができる。
また、第1実施形態例と同様に、その角速度センサモジ
ュール34を簡単に製造することができるので、その作
業効率を高めることができる。さらに、その角速度セン
サモジュール34を、防振対策を気にすることなく、組
み込み対象の装置の回路基板に直接的に固定することが
できる。
【0077】以下に、第3実施形態例を説明する。な
お、この第3実施形態例の説明において、前記各実施形
態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分
の重複説明は省略する。
【0078】この第3実施形態例では、図8に示される
ように、パッケージ36の内部には、チップ状素子5が
収容されると共に、角速度検出回路25のC−V変換回
路部26aを搭載したチップ部品48aと、C−V変換
回路部26bを搭載したチップ部品48bと、C−V変
換回路部26a,26bから出力された電圧信号を処理
する信号処理回路31(図12参照)を搭載したチップ
部品50とが収容されている。
【0079】弾性部材40によるチップ状素子5の保持
形態は前記各実施形態例とほぼ同様である。このチップ
状素子5を中心として、チップ部品(C−V変換回路部
26a)48aと、チップ部品(C−V変換回路部26
b)48bとが対称的に配置されている。なお、C−V
変換回路部26a,26bは、前述したように、それぞ
れ、チップ状素子5の振動子1の検出用容量部である検
出用可動電極16と検出用固定電極17間の静電容量変
化を電圧に変換して出力するものである。
【0080】この第3実施形態例では、ベースパッケー
ジ部36aの段部37には凹部51が形成されており、
この凹部51の内部にチップ部品(信号処理回路31)
50が固定されている。
【0081】この第3実施形態例では、段部37には、
内外導通接続手段を構成する電極パッド38が形成され
ると共に、パッケージ36の内部で接続し合う内部接続
用電極パッド52が形成されている。もちろん、パッケ
ージ36には、予め定められた接続対象の内部接続用電
極パッド52同士を導通接続する配線手段が設けられて
いる。
【0082】パッケージ36の内部に収容されているチ
ップ状素子5とチップ部品48a,48b,50には、
それぞれ、上面に電極パッド24,53a,53b,5
4が形成されている。これら各電極パッド24,53
a,53b,54は、それぞれ、設定の接続相手の電極
パッドにワイヤ41を介して接続されている。
【0083】この第3実施形態例によれば、パッケージ
36にはチップ状素子5と共に、C−V変換回路部26
a,26bと、信号処理回路31とを収容する構成とし
たので、この第3実施形態例に示す振動型センサ部品3
5単体が角速度センサモジュールとして機能することが
できることとなり、従来の角速度センサモジュールに比
べて、格段に小型なセンサモジュールが実現可能とな
る。また、次に示すような効果をも奏することができ
る。
【0084】例えば、チップ状素子5と、C−V変換回
路部26a,26bとが離れていると、それらチップ状
素子5と、C−V変換回路部26a,26bとを接続す
るための配線の長さが長くなり、この長さに起因して当
該配線を導通する信号に大きなノイズが混入されてしま
う。コリオリ力に起因した検出用可動電極16と検出用
固定電極17間の静電容量変化は非常に微小であること
から、ノイズの悪影響は大きく、非常に問題である。
【0085】これに対して、この第3実施形態例では、
パッケージ36の内部にチップ状素子5と共に、C−V
変換回路部26a,26bを収容したので、それらC−
V変換回路部26a,26bをチップ状素子5に近接配
置することができることとなり、チップ状素子5と、C
−V変換回路部26a,26bとを接続する配線の長さ
を短く抑えることができることとなる。これにより、コ
リオリ力に起因した検出用可動電極16と検出用固定電
極17間の静電容量変化を検出するための信号に混入さ
れるノイズを抑制することができることとなる。
【0086】また、C−V変換回路部26a,26bは
チップ状素子5を中心として対称的に配置されることが
要求されることから、その要望に応えて、それらC−V
変換回路部26a,26bを回路基板に実装すると、回
路基板の部品レイアウトの自由度を低下させてしまうと
いう問題があった。
【0087】これに対して、この第3実施形態例では、
パッケージ36の内部にC−V変換回路部26a,26
bを収容したので、回路基板の部品レイアウトの自由度
を高めることができる。
【0088】さらに、この第3実施形態例では、パッケ
ージ36の内部に、チップ状素子5だけでなく、C−V
変換回路部26a,26bおよび信号処理回路31をも
搭載し、コンパクトにまとめたので、例えば、振動型セ
ンサ部品35(角速度センサモジュール)を実装する回
路基板において、振動型センサ部品35を実装するため
に必要な実装面積が小さくなるので、その分、角速度セ
ンサを用いる装置の回路基板の寸法を小さくすることが
できる。この結果、装置を小型化することができる。
【0089】以下に、第4実施形態例を説明する。な
お、この第4実施形態例の説明において、前記各実施形
態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分
の重複説明は省略する。
【0090】図9(a)には第4実施形態例の振動型セ
ンサ部品35の内部構成例が模式的な上面図により示さ
れ、図9(b)には図9(a)に示すB−B部分の断面
図が示されている。
【0091】この第4実施形態例では、パッケージ55
は、ベース部55aと、蓋部55bとを有して構成され
ている。ベース部55aは金属板により構成され、蓋部
55bは金属により構成されており、それらベース部5
5aと、蓋部55bとは溶接により接合されている。
【0092】ベース部55aには貫通孔が形成されてお
り、この貫通孔にはリード端子57が挿通されている。
その貫通孔の内壁面とリード端子57との間の隙間には
例えば絶縁性のガラス材料が充填されており、そのガラ
ス材料によって、その隙間が塞がれていると共に、リー
ド端子57がベース部55aに固定されている。この第
4実施形態例では、リード端子57は、パッケージ55
の内側と外側を導通接続する内外接続手段と成してい
る。
【0093】この第4実施形態例においても、前記各実
施形態例と同様に、チップ状素子5は、四隅部におい
て、その側面が部分的に弾性部材40によってパッケー
ジ55のベース部55aに保持固定され、かつ、底面が
パッケージ55の底壁(ベース部55a)と間隔を介し
浮いた位置に配置されている。
【0094】チップ状素子5の電極パッド24はワイヤ
41を介してリード端子57に導通接続されており、こ
のチップ状素子5は電極パッド24とワイヤ41とリー
ド端子57を介して外部と導通接続することができる。
【0095】この第4実施形態例においても、前記各実
施形態例と同様に、角速度センサモジュール34を構成
することが可能であり、前記各実施形態例とほぼ同様な
効果を奏することができることとなる。
【0096】また、この第4実施形態例では、金属のベ
ース部55aと、金属の蓋部55bとによりパッケージ
55を構成し、それらベース部55aと蓋部55bを溶
接により接合している。このため、ベース部55aと蓋
部55bの接合強度を高めることができる。
【0097】また、ベース部55aに形成された貫通孔
と、該貫通孔に挿通されたリート端子57との隙間には
ガラス材料が充填されているので、パッケージ55の内
部を気密封止することができる。このように、パッケー
ジ55はその内部空間の密閉性が非常に高いので、気密
性が要求される場合に有効である。
【0098】なお、この発明は上記各実施形態例に限定
されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例
えば、上記各実施形態例では、チップ状素子5は、四隅
部において、その側面が弾性部材40によって保持され
ていたが、弾性部材40によって保持固定されるチップ
状素子5の側面部位は四隅部に限定されるものではな
く、その保持固定部位はチップ状素子5の側面であれば
適宜な場所でよい。また、その保持固定部位も4箇所に
限定されるものではなく、1箇所でもよいし、2箇所又
は3箇所又は5箇所以上でもよい。
【0099】ただ、保持固定部位が1箇所である場合よ
りも複数である方がチップ状素子5の保持の安定性が高
くなる。また、保持固定部位の箇所数が多すぎると、チ
ップ状素子5と弾性部材40の接触面積が増加して、チ
ップ状素子5の共振周波数f が高くなり易く、振動子
1の共振周波数fに近付いて、その共振周波数fを持つ
振動が振動子1に伝達され易くなってしまう。このた
め、チップ状素子5の保持の安定性と、チップ状素子5
の共振周波数fとを考慮して、弾性部材40によるチ
ップ状素子5の側面の保持固定部位の位置や、その部位
の数などを適宜設定することが好ましい。
【0100】また、上記各実施形態例では、振動型セン
サ部品35の製造工程に用いられるスペーサ46はフィ
ルムレジストにより構成されていたが、パッケージ内部
の他の構成材料に対して選択的に除去である材料であれ
ば、スペーサ46は、フィルムレジスト以外の材料によ
り構成してもよい。なお、上記各実施形態例では、スペ
ーサ46を除去するためにエッチング液を利用したが、
スペーサ46の除去手法は、そのスペーサ46の構成材
料に応じて定められるものであり、例えば、ガスを用い
たドライエッチングによりスペーサ46を除去する場合
もあるし、また、加熱によりスペーサ46を除去する場
合もある。このように、スペーサ46の除去手法は、溶
液によるエッチングに限定されるものではない。
【0101】さらに、上記各実施形態例では、チップ状
素子5を収容するパッケージの材料としてセラミックス
や金属を用いる例を示したが、パッケージの材料は限定
されるものではなく、例えば、プラスチックをパッケー
ジの材料として採用してもよい。
【0102】さらに、上記各実施形態例の構成に加え
て、ワイヤ41の振れを防止するために、少なくともワ
イヤ41の配線領域にはシリコンゲル等のゲル状の弾性
部材を満たしてもよい。
【0103】さらに、弾性部材40として、シリコンゴ
ムを用いる例を示したが、弾性部材40の構成材料は限
定されるものではなく、例えば、ゲル状の弾性部材によ
り構成してもよい。
【0104】さらに、例えば、図10に示されるよう
に、ベースパッケージ部36aの内部の側壁から堰手段
60を突出形成してもよい。この堰手段60は、振動型
センサ部品35の製造工程において、柔軟化した弾性部
材40をチップ状素子5の側面に形成する際に、その柔
軟化した弾性部材40が設定の配設位置からはみ出るこ
とを防止するものである。このような堰手段60を設け
ることは、柔軟化した弾性部材40の粘性が低くて流れ
易い場合に有効である。
【0105】また、図10に示されるようにベースパッ
ケージ部36aの側壁から堰手段60を突出形成するの
ではなく、例えば、チップ状素子5の側面と、ベースパ
ッケージ部36aの側壁との間隙を非常に狭くすること
により、柔軟化した弾性部材40が設定の配設位置から
はみ出ることを防止してもよい。さらに、例えば、チッ
プ状素子5をスペーサ46を介してベースパッケージ部
36aに固定した後に、チップ状素子5の側面とベース
パッケージ部36aの側壁との間の隙間に、堰手段とし
て機能する仕切り部材を設け、その後に、弾性部材40
を形成し、然る後に、その仕切り部材を例えばエッチン
グなどにより除去する構成としてもよい。
【0106】さらに、角速度検出回路25の構成は、図
12に示される回路構成に限定されるものではなく、そ
の他の回路構成をも採り得るものである。
【0107】さらに、上記各実施形態例では、振動型セ
ンサ部品35は角速度センサ部品であったが、角速度検
知以外の機能を持つ振動子を備えたチップ状素子5を上
記各実施形態例と同様にパッケージの内部に収容して振
動型センサ部品を構成してもよい。また、そのような他
の機能を持つ振動型センサ部品を角速度センサ部品の代
わりにセンサ回路基板32に実装することにより、角速
度センサモジュール以外の図5(b)に示すようなセン
サモジュールを構成してもよい。
【0108】さらに、第3実施形態例では、C−V変換
回路部26a,26bを搭載したチップ部品48a,4
8bと、信号処理回路31を搭載したチップ部品50と
がパッケージ36の内部に収容されていたが、例えばチ
ップ部品50はセンサ回路基板32に実装し、チップ部
品48a,48bをチップ状素子5と共にパッケージ3
6の内部に収容配置してもよいものである。さらに、第
4実施形態例の構成において、パッケージ55の内部
に、チップ状素子5と共に、C−V変換回路部26a,
26bと、信号処理回路31とのうちの一方あるいは両
方を収容してもよい。
【0109】
【発明の効果】この発明によれば、振動子を備えたチッ
プ状素子がパッケージの内部に収容され、そのチップ状
素子はその側面が部分的に弾性部材によってパッケージ
に保持固定されている構成とした。つまり、パッケージ
の内部においてチップ状素子の防振対策が施されている
構成とした。このため、チップ状素子をパッケージの内
部に収容して成る振動型センサ部品は、防振を気にする
ことなく、例えばセンサモジュールのセンサ回路基板に
直接的に表面実装することができる。また、そのように
振動型センサ部品を直接的にセンサ回路基板に実装して
も、そのセンサ回路基板に対する防振対策を行わなくて
済むこととなる。これにより、例えば結線作業などを省
略することができて、センサモジュールの組み立て作業
の簡略化を図ることができる。
【0110】さらに、パッケージの内部にチップ状素子
を防振対策を施した状態で収容して振動型センサ部品を
構成することによって、本発明のセンサモジュールを構
成することができることとなる。この発明のセンサモジ
ュールは、振動型センサ部品を直接的にセンサ回路基板
に実装し、そのセンサ回路基板にキャップを被せて当該
センサ回路基板とキャップを接合するだけで非常に簡単
に製造することができる。
【0111】さらに、本発明の振動型センサ部品を内蔵
したセンサモジュールは、当該センサモジュールの組み
込み対象の装置に防振対策を施さずに固定することがで
きることとなる。これにより、振動型センサ部品を内蔵
したセンサモジュールと、このセンサモジュールの組み
込み対象の装置の回路基板とを導通接続させるために、
それらセンサモジュールと、回路基板とを結線しなくと
も済むこととなる。このように面倒な結線作業を行わな
くてもよいので、装置へのセンサモジュールの組み込み
作業の効率を向上させることができる。
【0112】また、パッケージに設けられている内外導
通接続手段を介してチップ状素子をパッケージの外部と
導通接続させる構成を備えることにより、例えば、振動
型センサ部品を回路基板に搭載することにより、簡単
に、チップ状素子を回路基板の回路に組み込むことがで
きる。
【0113】さらに、チップ状素子は、その側面が部分
的に弾性部材によってパッケージの側壁や底壁に保持固
定され、かつ、底面がパッケージの底壁に対して間隔を
介し浮いた位置に配置されているので、パッケージ側か
らチップ状素子に伝達される振動を大きく減衰すること
が容易になる。
【0114】チップ状素子の上面の電極パッドの高さ位
置と、パッケージの側壁の段部上面に形成されている電
極パッドの高さ位置とがほぼ等しいものにあっては、そ
れら電極パッドを導通接続させるためのワイヤボンディ
ングの自動化を図ることが容易にできる。これにより、
振動型センサ部品の製造効率を向上させることができ
る。
【0115】パッケージの内部に、C−V変換回路部と
信号処理回路部のうちの少なくともC−V変換回路部が
チップ状素子と共に収容されているものにあっては、チ
ップ状素子と、C−V変換回路部との距離を短くするこ
とができるので、それらチップ状素子とC−V変換回路
部を導通接続する配線の長さを短縮することができる。
これにより、チップ状素子からC−V変換回路部へ供給
される信号に大きなノイズが混入されることを抑制する
ことができることとなる。
【0116】また、チップ状素子とC−V変換回路部と
の位置関係は予め定められているので、C−V変換回路
部を回路基板に形成する場合には回路基板の部品レイア
ウトの自由度を下げてしまう虞があるが、C−V変換回
路部をチップ状素子と共にパッケージの内部に収容する
ことにより、回路基板の部品レイアウトの自由度を高め
ることができる。
【0117】さらに、パッケージの内部に、チップ状素
子と共に、C−V変換回路部および信号処理回路部を設
けて振動型センサ部品を構成することにより、その振動
型センサ部品単体でセンサモジュールを構成することが
できることとなり、今までにない非常に小型なセンサモ
ジュールを提供することができることとなる。
【0118】ゲル状の弾性部材を用いるものにあって
は、チップ状素子の共振周波数を非常に低くすることが
でき、チップ状素子の共振周波数を振動子の共振周波数
から大きく離すことができて、振動子の略共振周波数を
持つ振動がチップ状素子に加えられた際に、その振動を
大きく減衰することができることとなる。
【0119】パッケージの内部の少なくともワイヤ配線
領域がゲル状の弾性部材により満たされているものにあ
っては、ワイヤの振れを防止することができる。
【0120】振動子が半導体基板に形成されているもの
や、振動型センサ部品が角速度センサ部品であるものに
あっては、振動子は外部から伝達される振動の悪影響を
受け易いし、回路基板の回路に組み込まれて使用される
ことが多いことから、この発明は非常に有効である。
【0121】パッケージの底壁面上にスペーサを介して
チップ状素子を固定し、その後に、そのチップ状素子を
弾性部材によってパッケージに保持固定し、然る後に、
スペーサを除去して振動型センサ部品を製造する方法に
あっては、本発明の振動型センサ部品を容易に製造する
ことができ、しかも、その殆どの製造工程は機械によっ
て行うことが可能である。
【0122】また、仮に、例えば、従来の如く予め形作
られた例えばゴム材から成る弾性部材を用いて振動型セ
ンサ部品を製造すると、その弾性部材の製造上の問題に
起因して弾性部材の小型化が難しく、振動型センサ部品
の小型化を妨げてしまう。これに対して、この発明で
は、パッケージにスペーサを介してチップ状素子を固定
した後に、そのチップ状素子とパッケージとの隙間に、
柔軟化した弾性部材を形成し、硬化することにより、弾
性部材によってチップ状素子をパッケージに保持固定す
ることとしたので、弾性部材を非常に小さくすることが
できて、飛躍的に小型化が達成された振動型センサ部品
を提供することができることとなる。
【0123】チップ状素子にワイヤを接続した後に、チ
ップ状素子の側面に弾性部材を形成するものにあって
は、チップ状素子がスペーサを介してパッケージに強固
に固定されている状態でチップ状素子にワイヤが接続さ
れることとなるので、チップ状素子の保持が軟らかくて
超音波によるワイヤ接続ができないという問題を回避す
ることができる。これにより、チップ状素子に超音波を
利用してワイヤを接続させることができることとなり、
ワイヤボンディングを自動化することができて、作業効
率を飛躍的に向上させることができる。
【0124】チップ状素子母材を各チップ状素子毎に切
断分離する前に、そのチップ状素子母材にスペーサを形
成するものにあっては、微細なチップ状素子の1個ずつ
にスペーサを形成する場合に比べて、作業効率を格段に
高めることができる。
【0125】堰手段を設けるものにあっては、柔軟化し
た弾性部材の粘性が低いものを用いる場合にも、弾性部
材を設定の配設位置に設けることができることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態例の振動型センサ部品を示す説明
図である。
【図2】パッケージ側から弾性部材を介してチップ状素
子に伝達される振動の減衰特性を説明するための図であ
る。
【図3】第1実施形態例の振動型センサ部品の製造工程
の一例を説明するための図である。
【図4】図3に引き続き、第1実施形態例の振動型セン
サ部品の製造工程の一例を説明するための図である。
【図5】第1実施形態例の振動型センサ部品を回路基板
に実装した場合の一例を模式的に示したモデル図であ
る。
【図6】第1実施形態例の変形例を示す説明図である。
【図7】第2実施形態例の振動型センサ部品を説明する
ための図である。
【図8】第3実施形態例の振動型センサ部品を説明する
ための図である。
【図9】第4実施形態例の振動型センサ部品を説明する
ための図である。
【図10】その他の実施形態例を説明するための図であ
る。
【図11】振動子およびそれを備えたチップ状素子の一
構成例を示すモデル図である。
【図12】角速度検出回路の回路構成例を示す回路図で
ある。
【図13】角速度センサモジュールの一例を示すモデル
図である。
【符号の説明】
1 振動子 2 半導体基板 3 底側絶縁基板 4 蓋側絶縁基板 5 チップ状素子 24,38 電極パッド 26a,26b C−V変換回路部 31 信号処理回路 32 センサ回路基板 34 角速度センサモジュール 35 振動型センサ部品 36,55 パッケージ 37 段部 40 弾性部材 41 ワイヤ 45 チップ状素子母材 46 スペーサ 60 堰手段

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動子を備えたチップ状素子がパッケー
    ジ内に収容されている振動型センサ部品であって、チッ
    プ状素子はその側面が部分的に弾性部材によってパッケ
    ージに保持固定され、かつ、底面がパッケージの底壁に
    対して間隔を介し浮いた位置に配置されていることを特
    徴とした振動型センサ部品。
  2. 【請求項2】 パッケージには当該パッケージの内側と
    外側を導通接続させるための内外導通接続手段が設けら
    れ、チップ状素子は内外導通接続手段にワイヤを介して
    導通接続され、このチップ状素子は、それら内外導通接
    続手段とワイヤを介してパッケージ外部と導通接続する
    ことを特徴とした請求項1記載の振動型センサ部品。
  3. 【請求項3】 チップ状素子は、弾性部材によって、パ
    ッケージの少なくとも側壁に保持固定されていることを
    特徴とした請求項1又は請求項2記載の振動型センサ部
    品。
  4. 【請求項4】 チップ状素子の側面を保持している弾性
    部材の上部はチップ状素子の上面に張り出し固着されて
    いることを特徴とした請求項3記載の振動型センサ部
    品。
  5. 【請求項5】 チップ状素子はその側面の一部が弾性部
    材によってパッケージの底壁に保持固定されており、弾
    性部材はパッケージの底壁からチップ状素子の側面に向
    かう方向に細くなる楔形状と成していることを特徴とし
    た請求項1又は請求項2記載の振動型センサ部品。
  6. 【請求項6】 チップ状素子の上面には電極パッドが形
    成され、パッケージの側壁には段部が形成され、この段
    部の上面には上記チップ状素子の電極パッドにワイヤを
    介して接続される内外導通接続手段の電極パッドが形成
    されており、チップ状素子の上面の電極パッドと、段部
    上面の電極パッドとはほぼ同じ高さ位置に配置形成され
    ていることを特徴とした請求項2乃至請求項5の何れ1
    つに記載の振動型センサ部品。
  7. 【請求項7】 チップ状素子には振動子の振動に応じて
    静電容量が変化する検出用容量部が形成されており、こ
    の検出用容量部の静電容量を電圧に変換し当該電圧を出
    力するC−V変換回路部と、このC−V変換回路部から
    出力された信号を処理する信号処理回路部とのうちの少
    なくともC−V変換回路部が、チップ状素子と共にパッ
    ケージ内に収容されていることを特徴とした請求項1乃
    至請求項6の何れか1つに記載の振動型センサ部品。
  8. 【請求項8】 チップ状素子の側面を保持固定している
    弾性部材はゲル状の弾性部材により構成されていること
    を特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1つに記載
    の振動型センサ部品。
  9. 【請求項9】 少なくとも、チップ状素子と内外導通接
    続手段を導通接続しているワイヤの配線領域がゲル状の
    弾性部材により満たされていることを特徴とした請求項
    2乃至請求項7の何れか1つに記載の振動型センサ部
    品。
  10. 【請求項10】 チップ状素子は、底側絶縁基板と、振
    動子が形成されている半導体基板と、蓋側絶縁基板とが
    順に積層一体化された形態と成し、振動子は、それら底
    側絶縁基板と半導体基板と蓋側絶縁基板により形成され
    る空間内に収容封止されていることを特徴とした請求項
    1乃至請求項9の何れか1つに記載の振動型センサ部
    品。
  11. 【請求項11】 振動型センサ部品は、角速度センサ部
    品であることを特徴とした請求項1乃至請求項10の何
    れか1つに記載の振動型センサ部品。
  12. 【請求項12】 振動子の略共振周波数を持つ振動がパ
    ッケージから弾性部材を介してチップ状素子に伝達され
    た際に、その振動の減衰率を0.5以下とする弾性部材
    が用いられていることを特徴とした請求項1乃至請求項
    11の何れか1つに記載の振動型センサ部品。
  13. 【請求項13】 振動子を備えたチップ状素子がパッケ
    ージ内に収容されている振動型センサ部品の製造方法で
    あって、パッケージの内部の底壁面上にスペーサを介し
    てチップ状素子を固定し、その後、チップ状素子の側面
    とパッケージとの間に、スポット的に、柔軟化した弾性
    部材を形成し、然る後に、その弾性部材を硬化させ当該
    弾性部材によってチップ状素子の側面を部分的にパッケ
    ージに保持固定させ、その後、前記スペーサを除去して
    チップ状素子の底面とパッケージの底壁との間に間隙を
    形成することを特徴とした振動型センサ部品の製造方
    法。
  14. 【請求項14】 パッケージには当該パッケージの内側
    と外側を導通接続させるための内外導通接続手段が設け
    られており、その導通接続手段とチップ状素子をワイヤ
    により導通接続させた後に、チップ状素子の側面とパッ
    ケージとの間に弾性部材を形成することを特徴とした請
    求項13記載の振動型センサ部品の製造方法。
  15. 【請求項15】 複数のチップ状素子が配列形成されて
    いるチップ状素子母材を切断して各チップ状素子毎に分
    離する工程を経て製造されるチップ状素子を用い、チッ
    プ状素子母材を各チップ状素子毎に切断分離する前に、
    そのチップ状素子母材の底面にスペーサを形成し、その
    後に、そのチップ状素子母材をスペーサごと切断分離し
    て複数のチップ状素子を切り出すことを特徴とした請求
    項13又は請求項14記載の振動型センサ部品の製造方
    法。
  16. 【請求項16】 柔軟化した弾性部材をチップ状素子の
    側面とパッケージとの間に形成する際にその柔軟化した
    弾性部材が設定の配設位置からはみ出ることを防止する
    ための堰手段を設けたことを特徴とする請求項13又は
    請求項14又は請求項15記載の振動型センサ部品の製
    造方法。
  17. 【請求項17】 請求項1乃至請求項12の何れか1つ
    に記載の振動型センサ部品が直接的に表面実装されてい
    る回路基板と、少なくとも振動型センサ部品の上側を覆
    って回路基板に接合しているキャップと、回路基板に直
    接的に取り付けられ当該回路基板に形成されている配線
    パターンに導通接続する端子ピンとを有していることを
    特徴としたセンサモジュール。
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Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006234462A (ja) * 2005-02-23 2006-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 慣性センサ
JP2007033393A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Denso Corp 角速度センサ装置
JP2007057238A (ja) * 2005-08-22 2007-03-08 Denso Corp センサ
JP2007093329A (ja) * 2005-09-28 2007-04-12 Denso Corp 角速度センサ装置
JP2007212174A (ja) * 2006-02-07 2007-08-23 Denso Corp 角速度センサ装置
US7290449B2 (en) 2004-03-30 2007-11-06 Denso Corporation Physical quantity sensor having angular speed sensor and acceleration sensor
JP2007532932A (ja) * 2004-04-16 2007-11-15 ヴアブコ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・オツフエネハンデルスゲゼルシヤフト センサの操作方法
JP2007316091A (ja) * 2007-09-06 2007-12-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 慣性センサ
JP2007316090A (ja) * 2007-09-06 2007-12-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 慣性センサ
EP1978332A2 (en) 2007-04-05 2008-10-08 Fujitsu Media Devices Limited Angular velocity sensor
JP2010060358A (ja) * 2008-09-02 2010-03-18 Murata Mfg Co Ltd 角速度センサ
JP2010181392A (ja) * 2008-05-13 2010-08-19 Denso Corp 力学量センサおよびその製造方法
WO2011040233A1 (ja) * 2009-09-29 2011-04-07 株式会社村田製作所 センサ装置
JP2011145129A (ja) * 2010-01-13 2011-07-28 Denso Corp 力学量センサ
WO2011102121A1 (ja) * 2010-02-18 2011-08-25 パナソニック株式会社 角速度センサおよび角速度および加速度検出用複合センサ
JP2011169714A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Panasonic Corp 角速度センサユニット
JP2012026866A (ja) * 2010-07-23 2012-02-09 Denso Corp 慣性力センサの製造方法
US8143083B2 (en) 2005-05-13 2012-03-27 Denso Corporation Physical quantity sensor device and method for producing the same
DE102005022073B4 (de) * 2004-05-18 2015-12-31 Denso Corporation Winkelgrößensensor des Vibrationstyps
WO2016009635A1 (ja) * 2014-07-16 2016-01-21 セイコーエプソン株式会社 センサーユニット、電子機器、および移動体
JP2016023931A (ja) * 2014-07-16 2016-02-08 セイコーエプソン株式会社 センサーユニット、電子機器、および移動体
JP2016118421A (ja) * 2014-12-19 2016-06-30 セイコーエプソン株式会社 センサーユニット、電子機器、および移動体
JP2017020829A (ja) * 2015-07-08 2017-01-26 セイコーエプソン株式会社 センサーユニット、電子機器、および移動体
WO2018061683A1 (ja) * 2016-09-30 2018-04-05 ソニー株式会社 力覚提示装置

Cited By (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7290449B2 (en) 2004-03-30 2007-11-06 Denso Corporation Physical quantity sensor having angular speed sensor and acceleration sensor
JP2007532932A (ja) * 2004-04-16 2007-11-15 ヴアブコ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・オツフエネハンデルスゲゼルシヤフト センサの操作方法
DE102005022073B4 (de) * 2004-05-18 2015-12-31 Denso Corporation Winkelgrößensensor des Vibrationstyps
JP2006234462A (ja) * 2005-02-23 2006-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 慣性センサ
US8143083B2 (en) 2005-05-13 2012-03-27 Denso Corporation Physical quantity sensor device and method for producing the same
DE102006022064B4 (de) * 2005-05-13 2014-10-16 Denso Corporation Sensorvorrichtung für eine physikalische Grösse
JP2007033393A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Denso Corp 角速度センサ装置
JP2007057238A (ja) * 2005-08-22 2007-03-08 Denso Corp センサ
JP2007093329A (ja) * 2005-09-28 2007-04-12 Denso Corp 角速度センサ装置
JP4622780B2 (ja) * 2005-09-28 2011-02-02 株式会社デンソー 角速度センサ装置
JP2007212174A (ja) * 2006-02-07 2007-08-23 Denso Corp 角速度センサ装置
JP4720528B2 (ja) * 2006-02-07 2011-07-13 株式会社デンソー 角速度センサ装置
EP1978332A2 (en) 2007-04-05 2008-10-08 Fujitsu Media Devices Limited Angular velocity sensor
US7987713B2 (en) 2007-04-05 2011-08-02 Tamagawa Seiki Co., Ltd. Angular velocity sensor with mounting portion and cover
JP2007316090A (ja) * 2007-09-06 2007-12-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 慣性センサ
JP2007316091A (ja) * 2007-09-06 2007-12-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 慣性センサ
JP2010181392A (ja) * 2008-05-13 2010-08-19 Denso Corp 力学量センサおよびその製造方法
DE102009020838B4 (de) * 2008-05-13 2016-06-16 Denso Corporation Sensor für physikalische Größe und Verfahren zu dessen Herstellung
US9366534B2 (en) 2008-05-13 2016-06-14 Denso Corporation Physical quantity sensor and method of making the same
JP2010060358A (ja) * 2008-09-02 2010-03-18 Murata Mfg Co Ltd 角速度センサ
WO2011040233A1 (ja) * 2009-09-29 2011-04-07 株式会社村田製作所 センサ装置
US8578774B2 (en) 2010-01-13 2013-11-12 Denso Corporation Physical quantity sensor including bonding wire with vibration isolation performance characteristics
JP2011145129A (ja) * 2010-01-13 2011-07-28 Denso Corp 力学量センサ
JP2011169714A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Panasonic Corp 角速度センサユニット
US9091543B2 (en) 2010-02-18 2015-07-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Angular speed sensor for detecting angular speed
WO2011102121A1 (ja) * 2010-02-18 2011-08-25 パナソニック株式会社 角速度センサおよび角速度および加速度検出用複合センサ
US9448068B2 (en) 2010-02-18 2016-09-20 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Angular velocity sensor
JP2012026866A (ja) * 2010-07-23 2012-02-09 Denso Corp 慣性力センサの製造方法
WO2016009635A1 (ja) * 2014-07-16 2016-01-21 セイコーエプソン株式会社 センサーユニット、電子機器、および移動体
JP2016023931A (ja) * 2014-07-16 2016-02-08 セイコーエプソン株式会社 センサーユニット、電子機器、および移動体
CN110645970A (zh) * 2014-07-16 2020-01-03 精工爱普生株式会社 传感器单元、电子设备以及移动体
US10551194B2 (en) 2014-07-16 2020-02-04 Seiko Epson Corporation Sensor unit, electronic apparatus, and moving body
US11041723B2 (en) 2014-07-16 2021-06-22 Seiko Epson Corporation Sensor unit, electronic apparatus, and moving body
CN110645970B (zh) * 2014-07-16 2022-12-27 精工爱普生株式会社 传感器单元、电子设备以及移动体
JP2016118421A (ja) * 2014-12-19 2016-06-30 セイコーエプソン株式会社 センサーユニット、電子機器、および移動体
JP2017020829A (ja) * 2015-07-08 2017-01-26 セイコーエプソン株式会社 センサーユニット、電子機器、および移動体
WO2018061683A1 (ja) * 2016-09-30 2018-04-05 ソニー株式会社 力覚提示装置
JPWO2018061683A1 (ja) * 2016-09-30 2019-07-11 ソニー株式会社 力覚提示装置
US10990179B2 (en) 2016-09-30 2021-04-27 Sony Corporation Haptic presentation apparatus
JP6996510B2 (ja) 2016-09-30 2022-01-17 ソニーグループ株式会社 力覚提示装置

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