JP2007132887A - ジャイロセンサモジュールとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型・薄型化の要請に応えつつ、圧電デバイスの位置決め、さらにはその直角だしを容易に行うことのできる、ジャイロセンサモジュールとその製造方法を提供する。
【解決手段】圧電素子5がパッケージ6内に収容され、パッケージ6の一外面を基準面6Cとする圧電デバイス2a、2b、2cを複数備え、これら圧電デバイスの一つは圧電素子5がジャイロセンサ素子からなるジャイロセンサモジュール1である。直交面3a、3b、3cを有した直角部材3が備えられ、圧電デバイスの基準面6Cには第1係合部が設けられ、直角部材3の直交面には第1係合部に係合する第2係合部が設けられている。圧電デバイスは、パッケージ6の基準面6Cの第1係合部が直角部材3の直交面の第2係合部に係合した状態で、基準面6Cが直角部材3の直交面の一つに当接させられたことにより、互いにその基準面6Cが直交した状態に配設されている。
【選択図】図1
【解決手段】圧電素子5がパッケージ6内に収容され、パッケージ6の一外面を基準面6Cとする圧電デバイス2a、2b、2cを複数備え、これら圧電デバイスの一つは圧電素子5がジャイロセンサ素子からなるジャイロセンサモジュール1である。直交面3a、3b、3cを有した直角部材3が備えられ、圧電デバイスの基準面6Cには第1係合部が設けられ、直角部材3の直交面には第1係合部に係合する第2係合部が設けられている。圧電デバイスは、パッケージ6の基準面6Cの第1係合部が直角部材3の直交面の第2係合部に係合した状態で、基準面6Cが直角部材3の直交面の一つに当接させられたことにより、互いにその基準面6Cが直交した状態に配設されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、ジャイロセンサモジュールとその製造方法に関する。
従来、圧電デバイスは、例えば加速度センサとして加速度検出器に用いられ、また角速度センサとして角速度検出器に用いられるなど、種々の装置に用いられている。特に、角速度センサとしてのジャイロセンサは、デジタルビデオやデジタルカメラなどに多く用いられている。
ところで、この種の圧電デバイスは、圧電素子がパッケージに収容された状態に構成され、プリント配線基板等に実装されるのが一般的である。
特許文献1及び特許文献2には、パッケージに収容された圧電素子に関する技術の一例が開示されている。
特開2004−96403号公報
特開平9−27725号公報
ところで、この種の圧電デバイスは、圧電素子がパッケージに収容された状態に構成され、プリント配線基板等に実装されるのが一般的である。
特許文献1及び特許文献2には、パッケージに収容された圧電素子に関する技術の一例が開示されている。
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
デジタルビデオやデジタルカメラでは2軸の検出軸が設定され、さらに角度検出を行う場合には3軸の検出軸が設定される。しかし、従来のジャイロセンサモジュール(圧電モジュール)では1つのジャイロセンサ(圧電素子)しか備えていないため、これが検出できる検出軸も1軸となる。したがって、このようなジャイロセンサモジュールをデジタルビデオやデジタルカメラなどの電子機器に設けようとした場合、複数のジャイロセンサモジュールを設けることが必要となる。
デジタルビデオやデジタルカメラでは2軸の検出軸が設定され、さらに角度検出を行う場合には3軸の検出軸が設定される。しかし、従来のジャイロセンサモジュール(圧電モジュール)では1つのジャイロセンサ(圧電素子)しか備えていないため、これが検出できる検出軸も1軸となる。したがって、このようなジャイロセンサモジュールをデジタルビデオやデジタルカメラなどの電子機器に設けようとした場合、複数のジャイロセンサモジュールを設けることが必要となる。
ところが、電子機器における昨今の小型・薄型化により、検出軸が互いに異なる複数のジャイロセンサについて、それぞれ別に実装スペースを確保するのは困難である。したがって、複数のジャイロセンサを、同一の基板面内にそれぞれ実装する必要がある。
また、検出軸が異なるように圧電素子を複数設置する際には、各圧電素子の検出軸を精度よく位置決めする必要があり、さらには、複数の検出軸間の相対的位置関係、すなわち直角だしを高精度に行う必要がある。したがって、このような位置決めや直角だしが非常に難しく、よってこれを容易にする手法が要望されている。
また、検出軸が異なるように圧電素子を複数設置する際には、各圧電素子の検出軸を精度よく位置決めする必要があり、さらには、複数の検出軸間の相対的位置関係、すなわち直角だしを高精度に行う必要がある。したがって、このような位置決めや直角だしが非常に難しく、よってこれを容易にする手法が要望されている。
このような要望に応える手法の一つとして、予め直角だしがなされたフレームを用意し、このフレームに複数の圧電デバイスを配設することで、圧電デバイス間の位置決めや直角だしを行うことが考えられる。しかしながら、その場合には、複数の圧電デバイスを備えたモジュール全体としての小型化が不十分であるといった不満がある。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、小型・薄型化の要請に応えつつ、圧電デバイスの位置決め、さらにはその直角だしを容易に行うことのできる、ジャイロセンサモジュールとその製造方法を提供することにある。
前記目的を達成するために本発明のジャイロセンサモジュールは、圧電素子がパッケージ内に収容されてなり、該パッケージの一つの外面を基準面とする圧電デバイスを複数備え、これら圧電デバイスの少なくとも一つは、その圧電素子がジャイロセンサ素子であるジャイロセンサモジュールであって、
互いに直交してなる直交面を複数有した直角部材が備えられ、
前記圧電デバイスのパッケージの前記基準面には第1係合部が設けられ、前記直角部材の直交面には前記第1係合部に係合する第2係合部が設けられ、
前記複数の圧電デバイスは、それぞれそのパッケージの基準面の前記第1係合部が前記直角部材の直交面の第2係合部に係合した状態で、該基準面が前記直角部材の直交面の一つに当接させられたことにより、互いにその基準面が直交した状態に配設されていることを特徴としている。
互いに直交してなる直交面を複数有した直角部材が備えられ、
前記圧電デバイスのパッケージの前記基準面には第1係合部が設けられ、前記直角部材の直交面には前記第1係合部に係合する第2係合部が設けられ、
前記複数の圧電デバイスは、それぞれそのパッケージの基準面の前記第1係合部が前記直角部材の直交面の第2係合部に係合した状態で、該基準面が前記直角部材の直交面の一つに当接させられたことにより、互いにその基準面が直交した状態に配設されていることを特徴としている。
このジャイロセンサモジュールによれば、複数の圧電デバイスが直角部材に当接した状態に配設されて一体化されているので、実装スペースが一箇所となることから、複数の圧電デバイスをそれぞれ個別に実装する場合に比べて、装置や機器の大型化、厚型化を抑制することが可能になる。また、予め直角部材に当接させておくことで圧電デバイスの位置決めやこれら圧電デバイス間の直角だしがなされているので、圧電デバイスを実装する際に要する位置決め作業を大幅に簡易化することができる。
なお、圧電素子をセンサとした場合に、この圧電素子の検出方向を予めパッケージの基準面に対応させておくことで、このジャイロセンサモジュールによる検出方向を、直交する2軸あるいは3軸に構成することができる。
なお、圧電素子をセンサとした場合に、この圧電素子の検出方向を予めパッケージの基準面に対応させておくことで、このジャイロセンサモジュールによる検出方向を、直交する2軸あるいは3軸に構成することができる。
また、前記ジャイロセンサモジュールにおいては、前記第1係合部と第2係合部とは、一方が凹形状、他方が凸形状に形成されたことにより、凹凸による係合をなすよう構成されていることを特徴としている。
このようにすれば、圧電デバイスの基準面を直角部材の直交面に当接させた際、第1係合部と第2係合部との凹凸係合によって基準面と直交面との当接状態を保持させることが可能になり、したがってこのジャイロセンサモジュールの組立性が良好になる。
このようにすれば、圧電デバイスの基準面を直角部材の直交面に当接させた際、第1係合部と第2係合部との凹凸係合によって基準面と直交面との当接状態を保持させることが可能になり、したがってこのジャイロセンサモジュールの組立性が良好になる。
また、前記ジャイロセンサモジュールにおいては、前記直角部材は、耐熱性材料からなっているのが好ましい。
このようにすれば、このジャイロセンサモジュールを実装基板に実装する際のはんだ処理などでの熱に対し良好な耐性を有するようになり、したがって熱に起因する特性の低下が防止されたものとなる。
このようにすれば、このジャイロセンサモジュールを実装基板に実装する際のはんだ処理などでの熱に対し良好な耐性を有するようになり、したがって熱に起因する特性の低下が防止されたものとなる。
また、前記ジャイロセンサモジュールにおいては、前記複数の圧電デバイスは、そのパッケージの前記基準面と反対側の面が、折り曲げられた可撓性基板に搭載されているのが好ましい。
このようにすれば、複数の圧電デバイスの端子を可撓性基板上の端子に接続しておくことで、予め可撓性基板上に形成した配線等を介して圧電デバイスとジャイロセンサモジュールを実装する実装基板との間の電気的接続を容易にすることができる。
このようにすれば、複数の圧電デバイスの端子を可撓性基板上の端子に接続しておくことで、予め可撓性基板上に形成した配線等を介して圧電デバイスとジャイロセンサモジュールを実装する実装基板との間の電気的接続を容易にすることができる。
また、前記ジャイロセンサモジュールにおいては、全体が略直方体状に形成されてなるのが好ましい。
このようにすれば、このジャイロセンサモジュールを実装基板に実装する際、ジャイロセンサモジュールが非常に小さい場合でも、転がることなく安定した状態に置いておくことができるため、その取り扱いが容易になる。
このようにすれば、このジャイロセンサモジュールを実装基板に実装する際、ジャイロセンサモジュールが非常に小さい場合でも、転がることなく安定した状態に置いておくことができるため、その取り扱いが容易になる。
本発明のジャイロセンサモジュールの製造方法は、圧電素子がパッケージ内に収容されてなり、該パッケージの一つの外面を基準面とする圧電デバイスを複数備え、これら圧電デバイスの少なくとも一つは、その圧電素子がジャイロセンサ素子であるジャイロセンサモジュールの製造方法であって、
前記圧電デバイスとして、そのパッケージの前記基準面に第1係合部を設けておく工程と、
互いに直交してなる直交面を複数有した直角部材を用意するとともに、該直角部材の直交面に、前記第1係合部に係合する第2係合部を設けておく工程と、
前記複数の圧電デバイスを、それぞれそのパッケージの基準面の前記第1係合部を前記直角部材の直交面の第2係合部に係合させ、その状態で、該基準面を前記直角部材の直交面の一つに当接させ、これによって複数の圧電デバイスを、互いにその基準面を直交した状態に配設する工程と、を備えたことを特徴としている。
前記圧電デバイスとして、そのパッケージの前記基準面に第1係合部を設けておく工程と、
互いに直交してなる直交面を複数有した直角部材を用意するとともに、該直角部材の直交面に、前記第1係合部に係合する第2係合部を設けておく工程と、
前記複数の圧電デバイスを、それぞれそのパッケージの基準面の前記第1係合部を前記直角部材の直交面の第2係合部に係合させ、その状態で、該基準面を前記直角部材の直交面の一つに当接させ、これによって複数の圧電デバイスを、互いにその基準面を直交した状態に配設する工程と、を備えたことを特徴としている。
このジャイロセンサモジュールの製造方法によれば、圧電デバイスの基準面を直角部材の直交面に当接させた際、第1係合部と第2係合部との係合によって基準面と直交面とを当接状態に保持することが可能になり、したがってこのジャイロセンサモジュールの組立性を容易にすることができる。また、直角部材に当接させることで圧電デバイスの位置決めやこれら圧電デバイス間の直角だしを行うことができ、したがって圧電デバイスを実装する際の位置決め作業を大幅に簡易化することができる。さらに、複数の圧電デバイスを直角部材に当接させた状態に配設して一体化するので、実装スペースを一箇所にすることができることから、複数の圧電デバイスをそれぞれ個別に実装する場合に比べて、装置や機器の大型化、厚型化を抑制することができる。
また、前記ジャイロセンサモジュールの製造方法においては、前記複数の圧電デバイスをそれぞれ前記直角部材の直交面の一つに当接させるに先立ち、前記パッケージの前記基準面と反対側の面が搭載面となるようにして、該圧電デバイスを一つの可撓性基板に搭載しておくのが好ましい。
このようにすれば、複数の圧電デバイスの端子を可撓性基板上の端子に接続しておくことで、予め可撓性基板上に形成した配線等を介して圧電デバイスとジャイロセンサモジュールを実装する実装基板との間の電気的接続を容易にすることができる。
このようにすれば、複数の圧電デバイスの端子を可撓性基板上の端子に接続しておくことで、予め可撓性基板上に形成した配線等を介して圧電デバイスとジャイロセンサモジュールを実装する実装基板との間の電気的接続を容易にすることができる。
以下、本発明のジャイロセンサモジュールとその製造方法を、図面を参照して詳しく説明する。
図1は、本発明のジャイロセンサモジュールの一実施形態を示す図であり、特に一部を断面視して、圧電デバイスの内部を示した概略構成図である。図1中符号1はジャイロセンサモジュールであり、このジャイロセンサモジュール1は、複数の圧電デバイス2(本実施形態では3つの圧電デバイス2a、2b、2c)と、これら圧電デバイス2a、2b、2cを取り付けて全体を一体化する直角部材3と、圧電デバイス2a、2b、2cの裏面側に設けられた可撓性基板4とからなり、全体が略直方体状に形成されたものである。ここで、全体が略直方体状と記しているのは、可撓性基板4が設けられていることで、その表面が接続端子等によって凹凸を有しており、したがって正確な直方体とはなっていないからである。
図1は、本発明のジャイロセンサモジュールの一実施形態を示す図であり、特に一部を断面視して、圧電デバイスの内部を示した概略構成図である。図1中符号1はジャイロセンサモジュールであり、このジャイロセンサモジュール1は、複数の圧電デバイス2(本実施形態では3つの圧電デバイス2a、2b、2c)と、これら圧電デバイス2a、2b、2cを取り付けて全体を一体化する直角部材3と、圧電デバイス2a、2b、2cの裏面側に設けられた可撓性基板4とからなり、全体が略直方体状に形成されたものである。ここで、全体が略直方体状と記しているのは、可撓性基板4が設けられていることで、その表面が接続端子等によって凹凸を有しており、したがって正確な直方体とはなっていないからである。
圧電デバイス2は、図2に示すように圧電素子5を、外形が直方体状のパッケージ6の内部空間7に収容した公知のものである。なお、本実施形態では、圧電デバイス2a、2b、2cの3個全てを、角速度を検出するための角速度検出器(ジャイロセンサ)としており、したがって圧電素子5として、後述するように音叉型の圧電振動片(水晶振動子)からなるジャイロセンサ素子を用いている。ただし、本発明のジャイロセンサ素子はこれに限定されることなく、音叉型の圧電振動片に代えて、他の公知の圧電振動片、例えば圧電材料を薄い矩形状としたATカット振動片や、T型アームを二つ備えたWT型と呼ばれる振動片を用いてもよい。
圧電素子5は、TABテープ8を介してパッケージ6に実装されている。TABテープ8も、パッケージ6の内部空間7に収容されたもので、ポリイミド樹脂等からなる絶縁テープ9と、その絶縁テープ9の下面9Aに設けられた導電性を有する配線パターン11とからなっている。絶縁テープ9の中央部には開口部10が形成されており、したがって絶縁テープ9は、全体として環状に形成され、その下面9Aも環状に形成されている。配線パターン11は、絶縁テープ9の周縁部から中央部に向かって延びるように形成されており、その中央部側の端部は開口部10内に配置されている。この配線パターン11の中央部側(開口部10側)の端部は、絶縁テープ9の下面9A側から上面側に向かって立ち上がるように形成されており、圧電素子5と電気的に接続される実装端子12を形成している。このような構成のもとに圧電素子5は、配線パターン11の実装端子12に電気的に接続したものとなっている。
配線パターン11は、図3に示すように開口部10を挟んでその両側に、すなわち絶縁テープ9の+X側及び−X側のそれぞれに互いに間隔をあけて複数ずつ(ここでは3つずつ、計6つ)設けられている。そして、各配線パターン11は開口部10の中心側に向かって延びて形成されており、開口部10の中心部において、それぞれの配線パターン11の端部は前記したように実装端子12となっている(図2参照)。
また、図3に示すように圧電素子5は、基部15と、その基部15の一方側(+X側)に延びる一対の励振用振動片16と、基部15の他方側(−X側)に延びる検出用振動片17とを備えている。励振用振動片16には、この励振用振動片16を励振させるための励振電極18がそれぞれに設けられており、検出用振動片17には、この検出用振動片17から発生した電界を検出するための検出電極19がそれぞれに設けられている。
また、図2に示すようにパッケージ6の底部側には、TABテープ8の下面9A側に制御IC14が実装されている。この制御IC14は、ワイヤボンディングによってパッケージ6の本体部6Aに接続されたものである。この本体部6Aには、その内部の両側部に段部34が形成されており、この段部34には、接続端子35が形成されている。そして、圧電素子5は、配線パターン11の端部が段部34上に配設され、この段部34の接続端子35に接続されたことにより、本体部6A内に配設されたものとなっている。
ここで、この圧電素子5は、図3に示すように励振電極18に駆動電圧が印加されると、励振用振動片16が、図3中のY軸方向にいわゆる音叉振動する。すると、この励振用振動片16の振動(音叉振動)が検出用振動片17に伝達され、励振用振動片16の振動に伴って、検出用振動片17もY軸方向に音叉振動する。そして、検出用振動片17がY軸方向に振動した状態で、圧電素子2がX軸回りの方向、すなわちθX方向に回転し、θX方向に角速度ωが作用すると、振動方向(Y軸方向)と角速度ωとのベクトル積の方向に働くコリオリ力により、検出用振動片17にはZ軸方向への振動が発生する。なおこのとき、検出用振動片17のそれぞれは、+Z方向と−Z方向とに交互に振動するようになっている(ウォーク振動)。
この検出用振動片17のZ軸方向への振動もしくは変位により、検出用振動片17内部に電界が生じる。そして、この検出用振動片17内部に生じた電界は、検出電極19によって検出される。検出電極19の検出信号は、TABテープ5の配線パターン11、接続端子35、及び後述する電極13を介して圧電デバイス2の外部に出力される。そして、圧電デバイス2の外部に設けられている処理装置(不図示)が、検出電極19の検出結果に基づいて、角速度ωを求めることができる。したがって、この圧電デバイス2は、θX方向の角速度を検出するようにその検出方向が設定されたものとなっており、検出軸を図3中におけるX軸としているのである。
また、図2に示すように前記本体部6Aは、圧電素子2を収納した状態にてその上部の開口部分に、ステンレス等の金属などからなるキャップ部6Bが取り付けられ、このキャップ部6Bによって内部が密閉されている。ここで、このキャップ部6Bの外面は、圧電デバイス2の基準面6Cとなるように形成されている。すなわち、この基準面6Cは、その面方向が圧電デバイス2の検出方向、つまり図3に示したθX方向に対応してX軸と同じ方向に(平行に)形成されている。
また、この基準面6Cには、凸形状の第1係合部20が形成されている。第1係合部20は、後述する直角部材3の第2係合部と係合するもので、例えばキャップ部6Bの絞り加工などによって形成されたものである。なお、第1係合部20の凸形状については、円柱状や四角柱状など、後述する凹形状の第2係合部と容易に係合可能な形状であれば、いずれの形状でも採用可能である。
また、この第1係合部20の数については、特に限定されることなく任意の数とすることができる。特に複数とすれば、後述するように第1係合部20を第2係合部に係合させた際、直角部材3に対して圧電デバイス2を回転可能にすることなく確実に位置決めすることができ、好ましい。ただし、第1係合部20、第2係合部を一つずつにしても、第1係合部20を例えば角柱状の凸部とし、第2係合部をこれに係合する凹部とすることによってこれら係合部を回転不能に係合させれば、直角部材3に対して圧電デバイス2を回転可能にすることなく確実に位置決めすることができる。
なお、本体部6Aの裏面(底面)、すなわち前記キャップ部6Bと反対の側の面には、パッケージ6を組み込む各種装置と電気的な接続を行うための接続端子としての、電極13が複数設けられている。これら電極13の表面は、銅やろう材等の材料で形成されている。
なお、本体部6Aの裏面(底面)、すなわち前記キャップ部6Bと反対の側の面には、パッケージ6を組み込む各種装置と電気的な接続を行うための接続端子としての、電極13が複数設けられている。これら電極13の表面は、銅やろう材等の材料で形成されている。
直角部材3は、金属や耐熱性樹脂、セラミックスなどの耐熱性材料によって形成されたブロック状のもので、本実施形態では、図1に示すように直方体状に形成されたものである。したがってこの直角部材3は、全ての面が、この直角部材3中に互いに直交してなる面を有し、よってこれら全ての面が本発明における直交面となっている。ただし、本実施形態では、前述したように3個の圧電デバイス2a、2b、2cを取り付けていることから、直角部材3の互いに隣り合う三つの直交面、すなわち図1中のXY平面に沿う一つの直交面3aと、YZ平面に沿う一つの直交面3bと、ZX平面に沿う一つの直交面3cとに、それぞれ圧電デバイス2a、2b、2cが当接させられ、取り付けられている。
ここで、これら直交面3a、3b、3cにはそれぞれ、図4に示すように凹形状の第2係合部21が、前記圧電デバイス2a、2b、2cの第1係合部20の形状、位置、およびその数に対応して形成されている。そして、これら第1係合部20と第2係合部21とが係合することにより、圧電デバイス2の基準面6Cと、直角部材3の直交面3a(3b、3c)とが密接した状態で当接するようになっている。なお、図4では、図1に示した圧電デバイス2bと直角部材3との関係のみについて示している。
そして、圧電体デバイス2a、2b、2c側の各第1係合部20と、直角部材3側の第2係合部21とは、それぞれが予め位置決めされて形成配置されており、これらが互いに係合し、前記したように圧電デバイス2a、2b、2cの基準面6Cと直角部材3の直交面3a(3b、3c)とが当接させられた際、各圧電体デバイス2a、2b、2cは、その検出方向が予め設定した方向となるように構成されているのである。
したがって、互いに対応する係合部どうしを係合させ、基準面6Cと直交面3a(3b、3c)とを当接させ密着させることにより、圧電デバイス2a、2b、2cは、その検出方向を予め設定した方向とし、よって3個の圧電デバイス2a、2b、2cは、それぞれX軸方向、Y軸方向、Z軸方向の3軸を検出軸とするように構成されるのである。また、このとき、各圧電デバイス2a、2b、2cは単にその位置決めが精度良くなされるだけでなく、基準面6Cが直角部材3に当接し密着することにより、直角だしも精度良くなされるようになっている。したがって、検出軸となる3軸は、互いに高精度に直交させられているのである。
また、このように直角部材3に取り付けられた3個の圧電デバイス2a、2b、2cには、そのパッケージ6の前記基準面6Cと反対側の面に、可撓性基板(フレキシブル基板)4が折り曲げられた状態で貼設されている。この可撓性基板4は、接続端子(不図示)やこれに接続する配線(不図示)を有したもので、別に用意された実装基板に電気的に接続され、実装されるように構成されたものである。すなわち、前記圧電デバイス2a、2b、2cは、その各電極13が可撓性基板4の接続端子に接続するようにして該可撓性基板4に搭載され、配線や他の接続端子を介して実装基板の導電部に電気的に接続されているのである。そして、この実装基板が、デジタルビデオやデジタルカメラなどの各電子機器や、その他各種装置の所定の位置に組み込まれることにより、本発明のジャイロセンサモジュール1は、これら各機器や装置に実装されるようになっているのである。
このような構成からなるジャイロセンサモジュール1を製造するには、まず、前記の圧電デバイス2a、2b、2cと、直角部材3と、可撓性基板4とをそれぞれ用意する。その際、圧電デバイス2a、2b、2cには、そのパッケージ6のキャップ部6Bの外面、すなわち基準面6Cの所定位置に、凸形状の第1係合部20を形成しておく。また、これとは別に、直角部材3についても、その直交面3a、3b、3cに凹形状の第2係合部21を形成しておく。このとき、これら第1係合部20及び第2係合部21については、互いにその形状や位置を対応させておくのは、前述した通りである。
また、可撓性基板4としては、例えば図5に示すような略L字状のものを用意する。この可撓性基板4において、領域4aは図1中の圧電デバイス2aを配置する領域であり、領域4bは図1中の圧電デバイス2bを配置する領域であり、領域4cは図1中の圧電デバイス2cを配置する領域である。また、領域4dは圧電デバイス2bの側面に当接する領域であり、領域4eは圧電デバイス2cの側面に当接する領域である。
次に、この可撓性基板4の各領域4a、4b、4cに、圧電デバイス2a、2b、2cをそれぞれ配し、電極13と可撓性基板4側の接続端子(不図示)とを例えばはんだなどによって接合する。ここで、圧電デバイス2a、2b、2cを配する際には、その基準面6Cを上に向け、その反対側の面を可撓性基板4側に当接させる。
次いで、領域4a上の圧電デバイス2a上に直角部材3を配し、圧電デバイス2aの第1係合部20と直角部材3の第2係合部21とを係合させ、その状態で基準面6Cと直角部材3の直交面3aとを密着した状態に当接させる。このとき、基準面6Cと直交面3aとの間に予め接着剤を配しておき、これら基準面6Cと直交面3aとを密着した状態に当接させ、その状態で接着するようにしてもよい。また、接着剤以外の適宜な固定手段により、基準面6Cと直交面3aとを密着し当接した状態に固定するようにしてもよい。
次いで、領域4a上の圧電デバイス2a上に直角部材3を配し、圧電デバイス2aの第1係合部20と直角部材3の第2係合部21とを係合させ、その状態で基準面6Cと直角部材3の直交面3aとを密着した状態に当接させる。このとき、基準面6Cと直交面3aとの間に予め接着剤を配しておき、これら基準面6Cと直交面3aとを密着した状態に当接させ、その状態で接着するようにしてもよい。また、接着剤以外の適宜な固定手段により、基準面6Cと直交面3aとを密着し当接した状態に固定するようにしてもよい。
次いで、領域4b上の圧電デバイス2bを直角部材3側に立ち上げ、可撓性基板4を図5中の折曲線4fで折り曲げる。そして、前記圧電デバイス2aと同様にして圧電デバイス2bの基準面6Cを直角部材3に当接させる。続いて、領域4c上の圧電デバイス2cを直角部材3側に立ち上げ、可撓性基板4を折曲線4gで折り曲げ、圧電デバイス2cの基準面6Cを直角部材3に当接させる。なお、これら圧電デバイス2b、2cと直角部材3との間においても、前記の圧電デバイス2aの場合と同様に、接着剤やその他の固定手段により、基準面6Cと直交面3b(3c)とを密着し当接した状態に固定するのが好ましい。ただし、前記の第1係合部20と第2係合部21との係合により、基準面6Cと直交面3a(3b、3c)とを密着し当接した状態に固定できれば、接着剤等を用いて別途固定処理を行う必要はない。
このようにすることにより、図1に示した、全体が略直方体状のジャイロセンサモジュール1が得られる。また、このようにして得られたジャイロセンサモジュール1は、その可撓性基板4が別に用意された実装基板に電気的に接続され、さらにこの実装基板がはんだ付け等によって各機器や装置に組み込まれることにより、これら各機器や装置に実装されるようになっている。
このようにして得られたジャイロセンサモジュール1にあっては、3個の圧電デバイス2a、2b、2cが直角部材3に当接した状態に配設されて一体化されているので、各機器や装置に対する実装スペースが一箇所となることから、3個の圧電デバイス2a、2b、2cをそれぞれ個別に実装する場合に比べて、装置や機器の大型化、厚型化を抑制し、その小型化、薄型かを図ることができる。
また、予め直角部材3に当接させておくことで圧電デバイス2a、2b、2cの位置決めやこれら圧電デバイス2a、2b、2c間の直角だしがなされているので、圧電デバイス2a、2b、2cを実装する際に要する位置決め作業を大幅に簡易化することができる。
また、予め直角部材3に当接させておくことで圧電デバイス2a、2b、2cの位置決めやこれら圧電デバイス2a、2b、2c間の直角だしがなされているので、圧電デバイス2a、2b、2cを実装する際に要する位置決め作業を大幅に簡易化することができる。
また、直角部材3を耐熱性材料によって形成しているので、このジャイロセンサモジュール1を実装基板に実装する際のはんだ処理などでの熱に対し良好な耐性を有するようになり、したがって熱に起因する特性の低下を防止することができる。
また、全体が略直方体状に形成されているので、このジャイロセンサモジュール1を実装基板に実装する際、ジャイロセンサモジュール1が非常に小さい場合でも、転がることなく安定した状態に置いておくことができ、したがってその取り扱いが容易になる。
また、全体が略直方体状に形成されているので、このジャイロセンサモジュール1を実装基板に実装する際、ジャイロセンサモジュール1が非常に小さい場合でも、転がることなく安定した状態に置いておくことができ、したがってその取り扱いが容易になる。
また、このようなジャイロセンサモジュール1の製造方法にあっては、特に圧電デバイス2a、2b、2cの基準面6Cを直角部材3の直交面3a(3b、3c)に当接させた際、第1係合部20と第2係合部21との係合によって基準面6Cと直交面3a(3b、3c)とを当接状態に保持することができ、したがってこのジャイロセンサモジュール1の組立性を容易にすることができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の変更が可能である。例えば、前記実施形態では、3個の圧電デバイス2a、2b、2cを用いて3軸の検出軸を有するジャイロセンサモジュール1を構成したが、2個の圧電デバイス2、2を用いて2軸の検出軸を有するように構成してもよい。また、3個の圧電デバイス2a、2b、2c(または2個の圧電デバイス2、2)について、全てを角速度検出器(ジャイロセンサ)としたが、少なくとも一つがジャイロセンサ素子を有した圧電デバイスであれば、他の圧電デバイスについては、例えば加速度センサなどであってもよい。
また、前記の直角部材3についても、前記実施形態では直方体状のものを用いたが、本発明はこれに限定されることなく、互いに直交する面を一組(すなわち二つ)有し、あるいはX軸、Y軸、Z軸方向に向くよう、互いに直交する三つの面を有していれば、四面体やそれ以上の多面体形状であってもよい。
次に、前記ジャイロセンサモジュール1の適用例について説明する。
前記ジャイロセンサモジュール1は、例えばデジタルカメラ、デジタルビデオ、GPS、PDAあるいは携帯電話等に組み込むことができる。
図6は、前記ジャイロセンサモジュール1を備えた電子機器の一例を示す図であって、デジタルスチールカメラの概略構成を示す斜視図である。図6に示すようにこのデジタルスチルカメラ(電子機器)300は、ジャイロセンサモジュール1をその筐体内部に配設したものである。
このようなジャイロセンサモジュール1を組み込んだ電子機器によれば、小型化・薄型化を実現できるとともに、生産性が従来に比べ格段に向上したものとなる。
前記ジャイロセンサモジュール1は、例えばデジタルカメラ、デジタルビデオ、GPS、PDAあるいは携帯電話等に組み込むことができる。
図6は、前記ジャイロセンサモジュール1を備えた電子機器の一例を示す図であって、デジタルスチールカメラの概略構成を示す斜視図である。図6に示すようにこのデジタルスチルカメラ(電子機器)300は、ジャイロセンサモジュール1をその筐体内部に配設したものである。
このようなジャイロセンサモジュール1を組み込んだ電子機器によれば、小型化・薄型化を実現できるとともに、生産性が従来に比べ格段に向上したものとなる。
1…ジャイロセンサモジュール、2(2a、2b、2c)…圧電デバイス、3…直角部材、3a、3b、3c…直交面、4…可撓性基板、5…圧電素子、6…パッケージ、6C…基準面、20…第1係合部、21…第2係合部
Claims (7)
- 圧電素子がパッケージ内に収容されてなり、該パッケージの一つの外面を基準面とする圧電デバイスを複数備え、これら圧電デバイスの少なくとも一つは、その圧電素子がジャイロセンサ素子であるジャイロセンサモジュールであって、
互いに直交してなる直交面を複数有した直角部材が備えられ、
前記圧電デバイスのパッケージの前記基準面には第1係合部が設けられ、前記直角部材の直交面には前記第1係合部に係合する第2係合部が設けられ、
前記複数の圧電デバイスは、それぞれそのパッケージの基準面の前記第1係合部が前記直角部材の直交面の第2係合部に係合した状態で、該基準面が前記直角部材の直交面の一つに当接させられたことにより、互いにその基準面が直交した状態に配設されていることを特徴とするジャイロセンサモジュール。 - 前記第1係合部と第2係合部とは、一方が凹形状、他方が凸形状に形成されたことにより、凹凸による係合をなすよう構成されていることを特徴とする請求項1記載のジャイロセンサモジュール。
- 前記直角部材は、耐熱性材料からなっていることを特徴とする請求項1又は2に記載のジャイロセンサモジュール。
- 前記複数の圧電デバイスは、そのパッケージの前記基準面と反対側の面が、折り曲げられた可撓性基板に搭載されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のジャイロセンサモジュール。
- 全体が略直方体状に形成されてなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のジャイロセンサモジュール。
- 圧電素子がパッケージ内に収容されてなり、該パッケージの一つの外面を基準面とする圧電デバイスを複数備え、これら圧電デバイスの少なくとも一つは、その圧電素子がジャイロセンサ素子であるジャイロセンサモジュールの製造方法であって、
前記圧電デバイスとして、そのパッケージの前記基準面に第1係合部を設けておく工程と、
互いに直交してなる直交面を複数有した直角部材を用意するとともに、該直角部材の直交面に、前記第1係合部に係合する第2係合部を設けておく工程と、
前記複数の圧電デバイスを、それぞれそのパッケージの基準面の前記第1係合部を前記直角部材の直交面の第2係合部に係合させ、その状態で、該基準面を前記直角部材の直交面の一つに当接させ、これによって複数の圧電デバイスを、互いにその基準面を直交した状態に配設する工程と、を備えたことを特徴とするジャイロセンサモジュールの製造方法。 - 前記複数の圧電デバイスをそれぞれ前記直角部材の直交面の一つに当接させるに先立ち、前記パッケージの前記基準面と反対側の面が搭載面となるようにして、該圧電デバイスを一つの可撓性基板に搭載しておくことを特徴とする請求項6記載のジャイロセンサモジュールの製造方法。
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---|---|---|---|---|
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2005
- 2005-11-14 JP JP2005328518A patent/JP2007132887A/ja not_active Withdrawn
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