JP2007240417A - 振動ジャイロの評価手段 - Google Patents

Abstract

【課題】振動ジャイロの特性評価において、近接して配置した測定物相互の振動による干渉現象を抑制し、複数の測定物の同時測定を可能にする評価手段を提供する。
【解決手段】振動子を含む振動子実装基材と、振動子以外の部品を実装した電子部品実装基材を有し、これらを導電性接着剤で接合したセンサユニットの単体、またはこのセンサユニットを振動吸収部材なしで内蔵した振動ジャイロを対象とする評価手段であって、センサユニットの電子部品実装基材側を基板に向けて接続するよう構成した測定基板を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、振動ジャイロの評価手段に関し、特に複数の測定物を同時に動作させて評価する手段に関する。

振動ジャイロその他のジャイロセンサは、進行方向を検出する目的で車載用カーナビゲーションシステムに搭載されている。また、手振れ検出のためにスチールカメラあるいはビデオカメラ等にも搭載されており、さらに、新しい入力用デバイスとして、携帯情報端末や携帯ゲーム機器等への幅広い応用が期待されている。

ジャイロセンサには、光ファイバジャイロやリングレーザジャイロなどのサニャック効果を利用したものと、振動ジャイロや流体式ジャイロなどのコリオリ力を利用したものが開発されている。
その中でも振動子を用いる振動ジャイロは、他の方式に比べて小型化に有利であることから、車載用カーナビゲーションシステムや手振れ検出の用途に用いられており、今後、携帯情報端末や携帯ゲーム機器などへの応用に対して有利である。

振動ジャイロは、コリオリ力によって生じた振動の振幅を、同期検波によって取り出すことで角速度を検出する。また、同期検波後に残る高周波数成分を除去するため、同期検波のあとにローパスフィルタを接続するのが一般的である。

しかし、振動ジャイロでは、振動子の振動周波数ｆ０に近い周波数の振動が外部から印加されると、干渉現象を起こし、出力が不安定になる現象が起こる。たとえば、外部から一定の周波数ｆＮの振動が印加される場合には、出力には周波数ｆＮ、ｆ０＋ｆＮ、ｆ０−ｆＮのノイズが生じる。これらのうち、前記ローパスフィルタの遮断周波数ｆｃより高い周波数成分は、減衰される。

しかし、ｆ０−ｆＮの成分はしばしばｆｃを下回り、出力を不安定にさせる。特に、振動子の振動周波数が近い複数の振動ジャイロを、近接させて同時に動作させる場合、互いの振動がノイズとなり、出力を悪化させる。これは振動ジャイロを複数個組み込んで動作させる機器において問題であり、また、振動ジャイロの製造工程での検査時に、評価手段に複数の振動ジャイロを取り付けて同時に検査しようとする場合に問題である。

この干渉現象を抑制するため、たとえば、特許文献１の振動ジャイロは、振動子を含むセンサユニットの周囲に振動吸収部材を設けている。これにより、センサユニットに外部からの振動が伝わることと、センサユニットが外部に振動を伝えることを抑制している。
特開２００５―２８３４７５号公報 図１

また、特許文献２の振動ジャイロは、同時に動作させる振動ジャイロの振動周波数差を大きくし、前記ローパスフィルタで確実に減衰させることで、複数の振動ジャイロを近接配置して動作させることを実現している。
特開平５―１１８８５４号公報

しかしながら、上記特許文献１に示される構造の振動ジャイロは、干渉現象を抑えるために専用の振動吸収部材を用いるため、振動吸収部材をつける前の段階、すなわちセンサユ
ニット単体の形では動作検査ができないという問題があった。

また、上記特許文献２に示される手段による干渉現象の抑制は、設計周波数が同一の振動ジャイロを複数個測定する場合には適用できないという問題があった。

従って従来は、検査ないし評価の目的で、複数のセンサユニットの特性を同時に測定しようとすると、振動子相互の干渉を防ぐために、センサユニットを振動吸収部材と一緒にケースに収めて、振動ジャイロとして完成させたものについて測定しなければならず、製品の完成段階で不良を発見することになって損失コストが大きくなるという問題があった。

センサユニット単体を測定する場合、あるいはセンサユニットの周囲に振動吸収部材を設けないでケースに納めた構造の振動ジャイロを測定する場合には、センサユニットないしは振動ジャイロを１個ずつ測定するか、同じ設計周波数であっても、製造誤差によって周波数が異なるセンサユニットないしは振動ジャイロ同士を組み合わせて測定したりする必要があって、手間がかかるなどの問題があった。

〔発明の目的〕
この発明は、上述した従来技術による問題点を解決して、干渉現象を抑え、同一設計のセンサユニットを複数個、あるいはこれらのセンサユニットを振動吸収部材なしで組み込んだ振動ジャイロを複数個、同時に動作測定して評価する手段を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では、振動子を実装する振動子実装基材と、振動子以外の部品を実装する電子部品実装基材とを有し、振動子実装基材と電子部品実装基材が導電性接着剤で、電気的・機械的に接合されたセンサユニット、あるいはこのセンサユニットを振動吸収部材なしで組み込んだ振動ジャイロを測定して評価することを特徴とする。

また、本発明では、評価手段が、複数個のセンサユニット、あるいはこれらのセンサユニットを振動吸収部材なしに組み込んだ振動ジャイロの複数個を取り付ける測定基板を備え、センサユニットの電子部品実装基材側を測定基板に向けて接続することを特徴とする。

本発明の測定手段によれば、外部からの振動は、センサユニットに、主に電子部品実装基材側から伝播する。この振動は、振動子に伝わる前に電子部品実装基材と振動子実装基材を接合する導電性接着剤で減衰されるため、干渉現象を抑えることができる。これにより、近接した振動周波数のセンサユニットの単体、またはこのようなセンサユニットを、振動吸収部材なしで内蔵した振動ジャイロの特性を、複数個同時に測定することが可能となる。従って、従来技術では振動吸収部材なしには実質不可能であった動作検査が可能となる。

以下、本発明の最適な実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態に用いる振動ジャイロのセンサユニットの構造を説明するための図である。同図において、センサユニット１は振動子実装基材２と電子部品実装基材３とを有する。さらに振動子実装基材２には凹部５が設けられており、そこに振動子４を
実装した後、カバー６で凹部５を塞いでいる。また、電子部品実装基材３にはＩＣ（７）、電子部品８が実装されている。振動子実装基材２と電子部品実装基材３にはそれぞれに実装基材間接続用電極９が設けられ、対応する実装基材間接続用電極９同士が導電性接着剤で電気的、機械的に接続されている。

振動子４は、駆動電極、検出電極及びアース電極が形成された非対称三脚の音叉型水晶振動子としてある。なお、本実施形態では、非対称三脚の音叉型水晶振動子を使用しているが、これに限定されるものではなく、例えば二脚の音叉型タンタル酸リチウム振動子を使用してもよい。振動子実装基材２の凹部５に実装された振動子４の電極と、振動子実装基材２上の振動子接続用電極（図示せず）は、ワイヤボンディングによって電気的に接続される。続いて振動の漏れ調整等が行われた後、平板上のカバー６によって真空封止される。なお、振動子４と振動子実装基材２の電気的接続はワイヤボンディングに限定されるものではなく、たとえば、半田や導電性接着剤を使用してもよい。

振動子実装基材２には回路配線（図示せず）が形成され、回路配線は、振動子実装基材２に配設した実装基材間接続用電極９に接続している。

電子部品実装基材３は、ＩＣ（７）や電子部品８を接続するための電極と、回路配線（図示せず）とを有し、バンプや半田、導電性接着剤などによりＩＣ（７）や電子部品８が実装される。なお、電子部品実装基材３にはＩＣ（７）や電子部品８以外にも、振動ジャイロに必要な、振動子４以外のあらゆる部品を実装してよい。

センサユニット１は、振動子実装基材２と電子部品実装基材３にそれぞれ配設した実装基材間接続用電極９同士を、導電性接着剤により接合したものである。

次に、本発明の実施の形態に用いる振動ジャイロの評価手段の測定基板の構成を、図２を用いて説明する。同図において、測定基板１０は、基板１１に対し、測定物の出力を取り出すための信号コネクタ１２、電源を供給するための電源コネクタ１３、およびこれらと測定物を接続するための配線１４を有する。

測定基板１０には、センサユニット１を電子部品実装基材３側で基板１１に接続させるように、かつ、複数のセンサユニットを同時に搭載できるように、複数のソケットや配線１４などを設置する。この構成により、振動子実装基材２と電子部品実装基材３の間の導電性接着剤による緩衝効果を効果的に利用することができ、干渉現象の抑制が可能となる。

すなわち、評価手段の測定基板１０にセンサユニットＡとＢを近接させて取り付けた場合を考えると、センサユニットＡの内蔵する振動子ＡからセンサユニットＢの内蔵する振動子Ｂへの振動の伝播は、

振動子Ａ→振動子実装基材Ａ→導電性接着剤→電子部品実装基材Ａ
→基板１１
→電子部品実装基材Ｂ→導電性接着剤→振動子実装基材Ｂ→振動子Ｂ

となり、振動エネルギーは導電性接着剤層を必ず２回通ることになって大幅に減衰し、振動子相互の振動の干渉が防がれる。

この結果、振動周波数の近接した多数のセンサユニットを同時に動作させて評価することが可能となる。このとき、測定基板１０の外部からの振動の影響を緩和するため、測定基板１０の下にダンパーを敷いてもよい。また、上記の実施形態はセンサユニット単体を測定する例を示したが、もちろん測定物はセンサユニットを内蔵した振動ジャイロの完成品
であってもよい。その場合、振動ジャイロは、振動吸収部材なしでセンサユニットを収容する構造を取れるという効果がある。

上記のように、振動子実装基材と電子部品実装基材とを有し、これらが導電性接着剤で接続されたセンサユニットを用いる振動ジャイロについて、電子部品実装基材側を測定基板に接続する測定手段は、導電性接着剤による緩衝効果を効果的に利用できるため、複数の測定物の同時動作測定に適している。

本発明の実施の形態における測定物であるセンサユニットの図である。 本発明の実施の形態にかかる測定基板の図である。

符号の説明

１ センサユニット
２ 振動子実装基材
３ 電子部品実装基材
４ 振動子
５ 凹部
６ カバー
７ ＩＣ
８ 電子部品
９ 実装基材間接続用電極
１０ 測定基板
１１ 基板
１２ 信号コネクタ
１３ 電源コネクタ
１４ 配線
１５ 支持脚

Claims (1)

1. 振動ジャイロの評価手段であって、
   測定物は振動ジャイロ用のセンサユニットの単体あるいはこれを振動吸収部材なしで内蔵した振動ジャイロであり、
   該センサユニットは、振動子を実装する振動子実装基材と、振動子以外の部品を実装する電子部品実装基材とを有し、該振動子実装基材と該電子部品実装基材を導電性接着剤で電気的・機械的に接合した構造であり、
   該評価手段は、複数個の測定物を取り付ける接続部を設けた測定基板を備え、
   前記センサユニットの電子部品実装基材側を該測定基板に向けて測定物を接続する構成により、複数個の測定物の特性を同時に測定することを特徴とする振動ジャイロの評価手段。
   
   

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