JP2008096244A - ２軸検出型の角速度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を促進して音叉状水晶片の直交度を高め、しかも経済的な２軸検出型の角速度センサを提供する。
【解決手段】コリオリの力による電荷を検出する音叉状水晶片１及びこれと電気的に接続したＩＣチップ２と、前記ＩＣチップ２を内底面に固着するとともに前記音叉状水晶片１の基部を内壁側段部に固着して音叉腕を前記ＩＣチップ２上に延出する凹状の容器本体３とを備え、前記ＩＣチップ１は発振回路、振幅制限回路、角速度検出回路、基準電圧発生回路、及び前記角速度検出回路の出力電圧及び前記基準電圧発生回路の基準電圧を外部からの書込信号によって切り替え制御する調整機構とを有する角速度センサにおいて、前記音叉状水晶片１を２個として、前記音叉状水晶片１の２個は高さの異なる互いに直交する内壁側段部に前記音叉基部が固着され、前記音叉腕の延出方向が互いに直交した構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は音叉状水晶片からなるセンサ素子を用いた角速度センサを技術分野とし、特に音叉状水晶片を一つの容器内に直交方向に配置した２軸検出型の角速度センサに関する。

（発明の背景）
角速度センサは自動車のナビゲーションシステムやカメラの手振防止装置等に組み込まれ、その需要もますます高いものとなっている。これらのものでは、上下左右の動きを検出する必要があるので、通常では１軸型とした２個の角速度センサをセット基板上に直交配置させて対応していた。

（従来技術の一例）
第５図乃至第７図は一従来例を説明する図で、第５図（ａ）は角速度センサのＡ−Ａ断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は底面図、第６図（ａ）は音叉状水晶片（センサ素子）の図、同図（ｂ）は上面図及び結線図、第７図はＩＣチップの模式的な機構図及び接続図である。

角速度センサはセンサ素子としての音叉状水晶片１とＩＣチップ２とを容器本体３内に収容してなる。音叉状水晶片１は結晶軸（ＸＹＺ）のＸ軸を幅、Ｙ軸を長さ、Ｚ軸を厚みとし、音叉基部１ａから一対の音叉腕１（ｂｃ）が延出する。この例では、Ｘ軸の極性±を逆向きとした二枚の水晶片１（Ｑ1、Ｑ2）を直接接合してなる。

一対の音叉腕１（ｂｃ）には、駆動電極４d1、４d2、センサ電極４s1、４s2及びモニタ電極４ｍを有する。駆動電極４d1、４d2は音叉振動を励起し、センサ電極４s1、４s2は角速度に伴うコリオリの力による電荷を検出し、モニタ電極４ｍは音叉振動の振幅時の電荷を検出する。音叉基部１ａの一主面には、これらの各電極４d1、４d2、４S1、４S2、４ｍと接続する電極パッド５（計５個）を有する。

ＩＣチップ２は発振回路６、振幅制御回路７、角速度検出回路８、基準電圧発生回路９及び調整機構１０等を集積化し、これらと接続したＩＣ端子１１（D１、D2、S1、S2、M、Vout、Vr、GND、Vcc、VT）を一主面に有する。発振回路６はＩＣ端子１１中の駆動端子１１（D1、D2)を経て駆動電極４（D1、D2)の、振幅制御回路７は同駆動端子１１Ｍを経てモニタ電極４Ｍの、角速度検出回路８は同センサ端子１１（S1、S2）を経てセンサ電極４（S1、S2）の、各電極パッド５に電気的に接続する。

発振回路６、振幅制限回路７及び角速度検出回路８は、基準電圧発生回路９からの基準電圧Ｅ0を中心電圧として動作する。発振回路６は音叉状水晶片１の音叉振動を振幅レベルＶ1で駆動する。振幅制限回路７はモニタ電極４ｍからの検出電荷に基いて、発振回路６の増幅度等を自動制御（ＡＧＣ）し、正常な振幅レベルＶ1を維持する。

角速度検出回路８は、第８図（概略ブロック図）に示したように、２個のオペアンプ１２（ａｂ）及び合成増幅・検波回路１３を有する。出力との間に帰還抵抗Ｒを有するオペアンプ１２（ａｂ）の−端子にはセンサ電極４（S1、S2）を、＋端子には基準電圧Ｅ0が接続する。これにより、角速度に伴う電荷をセンサ電極４（S1、S2）に生じない場合は、オペアンプ１２（ａｂ）の−端子は等価的に基準電圧Ｅ0となるので、センサ電極４（S1、S2)は同様に基準電圧Ｅ0となる。

そして、角速度に伴うセンサ電極４（S1、S2)からの±電荷を合成増幅・検波回路１３によって処理し、ＩＣ端子１１中の角測度出力端子１１Ｖoutから出力する。この場合、一対の音叉腕１（ｂｃ）には、角速度に伴うコリオリの力によって、板面に対して垂直方向とした互いに逆向きの力が加わるので、水平方向の音叉振動は斜め振動となる。

したがって、角速度に伴う電荷は音叉振動の駆動周波数に重畳し、要するに駆動周波数をＡＭ変調する。このことから、センサ電極４（S1、S2）からはＡＭ変調された駆動周波数が検出されるので、これを合成増幅した後、検波回路によって角速度に応答した電圧成分のみを抽出して出力電圧Ｖoutとする。この場合、出力電圧ＶoutはＡｍＶ／sec／deg（角速度１度に対する単位時間での出力電圧）と規格化されている。規格値ＡｍＶは例えば0.67ｍＶ±αとされる。

このことから、角速度出力端子（実装端子）１１からの出力電圧Ｖoutが規格値（ＡｍＶＶ±α）内であるか否かを測定する。そして、出力電圧Ｖoutが規格外である場合は、調整端子１１ＶTからの信号を調整機構１０に送出して角速度検出回路８を制御する。例合成増幅・検波回路１３中の増幅度を制御し、出力電圧Ｖoutを規格値内に設定する。

基準電圧発生回路９は電源電圧Ｖccに基いて基準電圧Ｅ0を発生し、前述のように発振回路６、振幅制限回路７及び角速度検出回路８に送出して各回路の中心電圧とする。これにより、振幅制限回路７による発振出力（振幅電圧）の制御や、角速度検出回路８でのオペアンプ１２（ａｂ）及び合成増幅・検波回路での制御を容易にする。

これらのＩＣ端子１１を有するＩＣチップ２の一主面を表面側として他主面が容器本体３の内底面に固着される。そして、ＩＣチップの一主面の各ＩＣ端子１１は、容器本体３の両側の分割内壁段部１５上の導電パターン（不図示）にワイヤーボンディングの金線１６によって接続される。

音叉状水晶片１は音叉基部１ａの他主面が台座１４に固着されて支持され、容器本体３に収容する前に例えば斜め振動を制御する図示しない切欠部等が音叉腕１（ｂｃ）部の稜線部に形成される。その後、容器本体３の対向する分割内壁段部１５の間の一端側の内底面に、音叉基部１ａが支持された台座１４が挿入・固着され、一対の音叉腕１（ｂｃ）がＩＣチップ２の他主面上に延出する。

そして、音叉基部２ｂの各電極パッド５は、ＩＣ端子１１中のセンサ端子１１（S1、S2）、駆動端子１１（D１、D2）、モニタ端子１１Ｍと電気的に接続する分割内壁段部１５上の導電パターンと、ワイヤーボンディングの金線１６によって電気的に接続する。

ＩＣ端子１１中の出力端子１１Vout、基準電圧端子１１Vr、調整端子１１ＶT、電源端子１１Ｖcc及びアース端子１１GNDと電気的に接続した分割内壁段部１５上の導電パターンは、容器本体３の底面に積層面及び側面を経て実装端子１７（Vout、Vr、Vcc、GND）として延出する。ＩＣ端子１１中の調整端子１１ＶTはここでは容器本体３の側面に非実装端子１６ＶTとして延出し、切り替え制御する信号が書き込まれる。なお、調整端子１１ＶTは図では１個としてあるが、具体的には４側面に１個ずつ設けられる。

なお、実装端子１７（（Vout、Vr、Vcc、GND）及び非実装端子１７ＶTは、この明細書ではいずれも外部端子とする。容器本体３の開口端面には例えば金属リングが設けられ、シーム溶接等によって金属カバー１８が接合する。通常では、真空封止として音叉振動の抵抗を小さくする。

このようなものでは、１軸方向例えば車の進行方向に対する左右方向での角速度を検出するのみなので、進行方向に対する上下方向は検出できない。このことから、一般には、例えばナビゲーション用のセット基板に、音叉状水晶片１及びＩＣチップ２が収容された２個の角速度センサを、互いに直交即ち音叉腕１（ｂｃ）の延出方向であるＹ軸方向を直交させて搭載する。

これにより、進行方向に対する上下左右の角速度を検出し、上下左右の曲線状の変化（移動）を認知する。要するに、２個の角速度センサから２軸検出型の角速度センサを得る。この場合、２個の角速度センサは駆動周波数を異ならせて互いの干渉を防止し、感度を向上させる。なお、第６図では電源Ｖcc及びアースＧＮＤと各回路との結線は便宜的に省略している。
特開２００５−９８８４１号公報（第７、９及び１０図）

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成による２軸検出型とする角速度センサでは、１軸型の角速度センサの２個を直交させて配置するので、セット基板の占有積を大きくして小型化を阻害する問題があった。また、セット基板に対して、例えば半田リフローによって角速度センサを搭載する場合、音叉状水晶片１を直視できないともに、半田のぶれ等によって直交させることが困難な問題もあった。そして、当然ながら、容器本体３やＩＣチップ２を２個使用するので、経済的にも不利となる問題をも生ずる

（発明の目的）
本発明は小型化を促進して直交度を高め、しかも経済的な２軸検出型の角速度センサを提供することを目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、音叉振動を励起されてコリオリの力による電荷を検出するセンサ素子としての音叉状水晶片と、前記音叉状水晶片と電気的に接続したＩＣチップと、前記ＩＣチップを内底面に固着するとともに前記音叉状水晶片の基部を内壁段部に固着して前記音叉状水晶片の音叉腕を前記ＩＣチップ上に延出する凹状の容器本体とを備え、前記ＩＣチップは前記音叉状水晶片を駆動する発振回路と、前記発振回路の振幅レベルを一定にする振幅制限回路と、前記音叉水晶片による前記電荷に基いて角速度に対応した出力電圧を発生する角速度検出回路と、前記発振回路、前記振幅制限回路及び前記角速度検出回路に基準電圧を供給する基準電圧発生回路と、前記角速度検出回路の出力電圧及び前記基準電圧発生回路の基準電圧を外部からの書込信号によって切り替え制御する調整機構とを有する角速度センサにおいて、前記音叉状水晶片を２個として、前記音叉状水晶片の２個は高さの異なる互いに直交する内壁段部に前記音叉基部が固着され、前記音叉腕の延出方向が互いに直交した構成とする。

このような構成であれば、音叉状水晶片１を直視しながら、容器本体内に配置できるので、音叉状水晶片１の直交精度を高められる。したがって、直交精度の不備からの不良品を抑止できる。そして、容器本体３及びＩＣチップ２を共用して１個とするので、小型化を促進して経済性を高められる。

（実施態様項、請求項２）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記ＩＣチップはフリップチップボンディングによって前記容器本体の内底面に固着され、前記音叉状水晶片と電気的に接続する前記ＩＣチップのＩＣ端子が前記内壁段部の両側の内壁段部上に導電パターンによって導出され、前記２個の音叉状水晶片の音叉基部の電極パッドとワイヤーボンディングによる金線によって電気的に接続し、前記容器本体の外表面に形成された外部端子と接続する前記ＩＣチップのＩＣ端子は導電パターンによって導出される。

これにより、請求項１における容器本体の直交する内壁段部に配置される２個の音叉状水晶片の各音叉基部の電極パッドとＩＣ端子とをワイヤーボンディングによって電気的に接続して、他のＩＣ端子は導電パターンによって外部端子と電気的に接続する。したがって、２個の音叉状水晶片を容器本体内に直交させて配置することが容易になる。

（同、請求項３）
請求項３では、請求項１において、前記音叉基部が固着される前記内壁段部は、前記容器本体外で前記音叉状水晶片の音叉基部を固着した台座とする。これにより、各音叉状水晶片の音叉腕の稜線部に切欠部を設けて、音叉状水晶片の非対称性に基く斜め振動を抑制できる。なお、請求項１での内壁段部は、請求項３での容器本体とは独立した台座のみならず、容器本体と一体的な内壁段部を含む。

（同、請求項４）
同請求項４では、請求項１において、前記ＩＣチップの発振回路、振幅制限回路及び角速度検出回路は前記音叉状水晶片の２個に対応してそれぞれ２個ずつ有し、前記基準電圧発生回路は前記発振回路、振幅制限回路及び角速度検出回路の各２個に対して共通の１個とし、前記調整機構は、前記角速度検出回路の２個の出力電圧及び前記基準電圧発生回路の基準電圧を、外部からの書込信号によって切り替え制御する。

これにより、基準電圧発生回路及び調整機構は、２個の音叉状水晶片に対応した各発振回路、振幅制限回路及び角速度検出回路に対して共通とする。したがって、従来例のＩＣチップを２個使用する場合に比較し、基準電圧発生回路及び調整機構を集約化できて小型化を促進できる。

（同、請求項５）
同請求項５では、請求項４において、前記ＩＣチップの一主面には前記音叉状水晶片と電気的に接続するＩＣ端子及び前記容器本体の外部端子と接続するＩＣ端子を有し、前記音叉状水晶片と電気的に接続するＩＣ端子は、前記２個の発振回路と接続した一対２個の二組計４個の駆動端子と、記２個の振幅制限回路と接続した２個のモニタ端子と、前記２個の角速度検出回路と接続した一対２個の二組計４個のセンサ端子とからなり、前記容器本体の外部端子と接続するＩＣ端子は、前記２個の角速度検出回路に接続した２個の出力端子と、前記１個の基準電圧発生回路に接続した１個の基準電圧端子と、前記調整機構に接続して前記書込信号用の１個の調整端子と、前記発振回路、振幅制限回路及び角速度検出回路に対する電源端子及びアース端子とからなる。

これにより、従来例のＩＣチップを２個使用する場合に比較し、電源端子及びアース端子を含めて基準電圧端子及び調整端子を共通として各１個とするので、効率的にして小型化を促進できる。

（同、請求項６）
同請求項６では、請求項５において、前記容器本体の外部端子は、前記容器本体の外底面に設けられて、前記ＩＣ端子中の２個の出力端子、前記１個の基準電圧端子、前記電源端子及びアース端子と接続したセット基板に対する実装端子と、前記容器本体の外側面に設けられて、前記ＩＣ端子中の前記１個の調整端子と接続したセット基板に対する非実装端子とからなる。

これにより、従来例の外部端子に比較して、出力端子を１個だけ増やすのみなので、小型化を促進できる。また、調整端子は外側面に形成して非実装端子とするので、従来例と同様にセット基板の配線パターンとの電気的接続を防止できる。

第１図及び第２図は本発明の一実施形態を説明する２軸検出型とした角速度センサの図で、第１図（ａ）は角速度センサのＢ−Ｂ断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は底面図、第２図はＩＣチップの模式的な機構図及び接続図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

角速度センサは、センサ素子としての２個の音叉状水晶片１（αβ）と、ＩＣチップ２と、これらを収容する容器本体３とを有する（第１図）。各音叉状水晶片１（αβ）は前述したようにＸ軸の±極性を逆方向とした二枚の水晶片を直接接合した、一対の音叉腕１（ｂｃ）部が音叉基部１ａから延出する（前第５図参照）。

各音叉状水晶片１（αβ）は、前述同様に、一対の音叉腕１（ｂｃ）に駆動電極４（D1、D2）、センサ電極４（S1、S2）及びモニタ電極４Ｍを、音叉基部１ａの一主面にこれらの電極パッド５を有する。各音叉状水晶片１（αβ）は、音叉腕１（ｂｃ）の辺比Ｗ／Ｌを変え、音叉振動の振動周波数（駆動周波数）を異ならせる。但し、ＬはＹ軸方向の長さ、ＷはＸ軸方向の幅であり、振動周波数はＷ／Ｌ２に比例する。

ＩＣチップ２は、前述のように発振回路６、振幅制御回路７、角速度検出回路８、基準電圧発生回路９及び調整機構１０等を集積化してなる。発振回路６、振幅制御回路７及び角速度検出回路８は各音叉状水晶片１（センサ素子）ごとに対応して集積化される。各速度検出回路は第３図に示したように、各音叉状水晶片１（αβ）のセンサ電極４（S1、S2）に接続した二組のＩＣ端子１１（S1、S2）に対してそれぞれごとに前述したオペアンプ及び合成増幅検波回路１３が接続し、出力電圧Ｖ（out１、out2）を出力する。

そして、基準電圧発生回路９は、各音叉状水晶片１の発振回路６、振幅制御回路７及び角速度検出回路８に対して共通とする。また、調整機構１０は、２個の角速度検出回路８からの出力電圧及び１個の基準電圧発生回路の基準電圧Ｅ0を、外部からの書込信号によって切り替え制御する（第２図）。なお、第２図中の矢印Ｃ−Ｃで示す方向が従来例に対して付加されたものである。また、各ＩＣ端子１１の配置は便宜的に示したものである。

これに伴い、ＩＣ端子１１は２個の音叉状水晶片１に対応して電気的に接続する二組の駆動端子１１（D1、D2）、センサ端子１１（S1、S2)の８個及びモニタ端子１１Ｍの２個からなる１０個と、各角速度検出回路８からの角速度出力端子１１Ｖoutの２個と、各音叉状水晶片１に対して共通の基準電圧検出端子１１Ｖr及び書き込み信号の印加される調整端子１１ＶTの２個と、各回路に対して共通の電源端子及びアース端子の２個となる。すなわち、合計で１６個の１ＩＣ端子１１とする。

このようなものでは、超音波熱圧着等によるフリップチップボンディングによって、ＩＣ端子１１の形成されたＩＣチップ２の一主面（回路機能面）が容器本体３の内底面に固着される。容器本体３は積層セラミックからなり、分割内壁段部１５（ａｂｃ）を４隅部の３箇所に有する。分割内壁段部１５（ａｂｃ）は、ここでは同一高さとする。

そして、ＩＣ端子１１中の各音叉状水晶片１（αβ）用の二組の駆動端子１１（D1、D2）、センサ端子１１（S1、S2)及びモニタ端子１１Ｍは、それぞれ容器本体３の内底面及びスルーホール経て、分割内壁段部１５（ａｂｃ）上に導電パターン（不図示）として導出される。例えば一方の音叉状水晶片１αと接続するＩＣ端子１１は分割内壁段部１５（ａｂ）に、他方の音叉状水晶片１βと接続するＩＣ端子１１は分割内壁段部１５（ｂｃ）に導出される。

また、ＩＣ端子１１中の角速度出力端子１１Ｖoutの２個と、基準電圧検出端子１１Ｖr及び調整端子１１ＶTの２個と、電源端子１１Ｖcc及びアース端子１１ＧＮＤは容器本体３の外表面に延出して外部端子１６（Ｖout1、Ｖout2、Ｖr、ＶT、Ｖcc、GND）となる。これらの外部端子１６のうち、外部端子１６（Ｖout1、Ｖout2、Ｖr、Ｖcc、GND）は積層面及び外側面のスルーホールを経て外底面に形成されてセット基板への実装端子となる。また、外部端子１６ＶTは積層面を経て外側面（スルーホール面）に形成されて非実装端子となる。

２個の音叉状水晶片１（αβ）は容器本体３に収容する前に、各音叉基部１ａの他主面をそれぞれの台座１４（ａｂ）に固着する。２個の台座１４（ａｂ）は高さ寸法を異にし、この例では台座１４ａよりも台座１４ｂの方が高さが大きい。そして、容器本体３に収容する前に、各音叉状水晶片１ごとに斜め振動を抑制する切欠部（不図示）を稜線部に設ける。

その後、一方の音叉状水晶片１αが固着された高さの小さい台座１４ａを、容器本体３の一辺の分割内壁段部１５（ａｂ）間に挿入し、他主面を分割段部１５（ａｂ）間の内底面に他主面を固着する。また、他方の音叉状水晶片１βが固着された高さの大きい台座１４ｂを容器本体３の一辺との隣接辺の分割内壁段部１５（ｂｃ）間に挿入し、同様に固着する。

そして、一方の音叉状水晶片１αの各電極パッド５と分割内壁段部１５（ａｂ）との導電パターンとをワイヤーボンディングによる金線１６によって接続する。また、他方の音叉状水晶片１βの各電極パッド５と分割内壁段部１５（ｂｃ）の導電パターンを同様に接続する。その後、前述のように、容器本体３の開口端面に設けられた金属リング（不図示）に、シーム溶接等によって金属カバー１８を真空封止する。

このような構成であれば、発明の効果の欄で述べた効果を奏する。すなわち、容器本体３内に２個の音叉状水晶片１（αβ）を配置するので、２個の音叉状水晶片１（αβ）を直視できる。したがって、音叉状水晶片１（αβ）の直交精度を高められる。したがって、直交精度の不備からの不良品を抑止できる（請求項１の効果に相当）。

また、ＩＣチップ２はフリップチップボンディングによって、容器本体３の内底面に回路機能面（一主面）が固着される。そして、ＩＣ端子１１中の駆動端子１１（D1、D2）、センサ端子１１（S１、S２）及びモニタ端子１１Ｍと接続する導電パターンを分割内壁段部１５（ａｂｃ）上に設けて、各音叉水晶片１（αβ）の電極パッド５とワイヤーボンディングの金線１６によって接続する。

要するに、各音叉状水晶片１（αβ）の駆動電極４（D1、D2）、センサ電極４（S1、S2）、モニタ電極４Ｍと接続するＩＣ端子１１のみを分割内壁段部１５（ａｂｃ）上に設けて、他のＩＣ端子１１（Ｖout1、Ｖout2、Ｖr、ＶT、Ｖcc、GND）は導電パターンによって外部端子１７に延出する。したがって、従来例のように、ＩＣ端子１１のすべてをワイヤーボンディングによって導出するのではないので、音叉状水晶片１（αβ）を直交方向に容易に配置できる（請求項２の効果に相当）。

また、ここでは、各音叉状水晶片１（αβ）の各音叉基部１ａは、予め高さの異なる台座１４に固着された後、容器本体３内に収容される。したがって、各音叉状水晶片１（αβ）の音叉腕１ｂ（又は及び１ｃ）の稜線部に切欠部を設けて、音叉状水晶片１（αβ）の非対称性に基く斜め振動を抑制できる（請求項３の効果に相当）。

また、ＩＣチップ２の発振回路６、振幅制限回路７及び角速度検出回路８は各音叉状水晶片１（αβ）の２個に対応してそれぞれ２個ずつ有する。これに対し、基準電圧発生回路９は発振回路６、振幅制限回路７及び角速度検出回路８の各２個に対して共通の１個とし、調整機構１０は、角速度検出回路８の２個の出力電圧Ｖout1、Ｖout2及び基準電圧発生回路９の基準電圧Ｅ0を、外部からの書込信号によって切り替え制御する。

要するに、基準電圧発生回路９及び調整機構１０は、２個の音叉状水晶片１（αβ）に対応した各発振回路６、振幅制限回路７及び角速度検出回路８に対して共通とする。したがって、従来例のＩＣチップ２を２個使用する場合に比較し、基準電圧発生回路９及び調整機構１０を集約化できて小型化を促進できる（請求項４の効果に相当）。

また、ＩＣチップ２の一主面のＩＣ端子１１は、各音叉状水晶片１（αβ）と電気的に接続する二組のＩＣ端子１１（D1、D2、S1、S2、Ｍ）、及び容器本体３の外部端子と接続するＩＣ端子１１（Ｖout1、Ｖout2、Ｖr、ＶT、Ｖcc、GND）となる。したがって、従来例のＩＣチップを２個使用する場合に比較し、電源端子１１Ｖcc及びアース端子１１GNDを含めて基準電圧端子１１Ｖout及び調整端子１１ＶTを共通として各１個とするので、効率的にして小型化を促進できる（請求項５の効果に相当）。

また、容器本体３の外部端子１７は、容器本体３の外底面に設けられたセット基板に対する実装端子１７（Ｖout1、Ｖout2、Ｖr、Ｖcc、GND）と、容器本体３の外側面に設けられた非実装端子１７ＶTとからなる。したがって、従来例の外部端子１７に比較して、出力端子１７Ｖout2を１個だけ増やすのみなので、小型化を促進できる。（請求項６の効果に相当）。

さらに、この例では、ワイヤーボンディング用の分割内壁段部１５（ａｂｃ）を容器本体の４隅部の３箇所に設けて、残りの一箇所は無段部として容器本体の内底面（平坦面）とする。したがって、分割内壁段部１５を４隅部に設けた場合に比較して、ＩＣチップ２の搭載面積を大きくできて効率的な配置となる。

（他の事項）
上記実施形態では、音叉状水晶片１（αβ）は台座１４に固着した後、容器本体３内に収容したが、第４図に示したようにしてもよい。すなわち、容器本体３の隣接する辺に高さの異なる内壁段部１５（ａｂ）を設けて２個の音叉状水晶片１（αβ）の音叉基部１ａを各内壁段部１５（ａｂ）の中央部に固着し、両側に延出した導電パターンにワイヤーボンディングによる金線１６によって接続してもよい。

この場合、高さの小さい内壁段部１５ａに一方の音叉状水晶片１αの音叉基部１ａを固着して、例えばレーザ等によって音叉腕１ｂの稜線部に切欠部を設けて斜め振動を抑制する。その後、高さの大きい内壁段部１５ｂに他方の音叉状水晶片１βの音叉基部１ａを固着し、同様にして斜め振動を抑制する。そして、各内壁段部１５（ａｂ）の両側に延出したＩＣチップ２と接続する導電パターンとワイヤーボンディングによって電気的に接続する。

さらには、高さの異なる各内壁段部１５（ａｂ）の中央部表面にＩＣ端子からの導電パターンを延出し、各音叉状水晶片１（αβ）の電極パッド５が形成された一主面をフリップチップボンディングによって接続してもよい（不図示）。このようにすれば、ＩＣチップ２及び各音叉状水晶片１（αβ）のいずれもフリップチップボンディングとするので、ワイヤーボンディングを不要して、特に高さ寸法を小さくできる。

本発明の一実施形態を説明する２軸検出型とした角速度センサの図で、同図（ａ）はＢ−Ｂ断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は底面図である。 本発明の一実施形態を説明する２軸検出型とした角速度センサのＩＣチップの模式的な機構図及び接続図である。 本発明の一実施形態を説明する２軸検出型とした角速度センサの、特に角速度検出回路のブロック図である。 本発明の他の実施形態を説明する角速度センサの図で、同図（ａ）はＡ−Ａ断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図である。 一従来例を説明する１軸型の角速度センサの図で、同図（ａ）はＡ−Ａ断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は底面図である。 一従来例を説明する図で、同図（ａ）は音叉状水晶片（センサ素子）の図、同図（ｂ）は上面図及び結線図である。 一従来例を説明する１軸型の角速度センサにおけるＩＣチップの模式的な機構図及び接続図である。 一従来例を説明する１軸型とした角速度センサの、特に角速度検出回路のブロック図である。

符号の説明

１ 音叉状水晶片、２ ＩＣチップ、３ 容器本体、４ 駆動・センサ・モニタ電極、５ 電極パッド、６ 発振回路、７ 振幅制御回路、８ 角速度検出回路、９ 基準電圧発生回路、１０ 調整機構、１１ ＩＣ電極、１２ オペアンプ、１３ 合成増幅検波回路、１４ 台座、１５ 分割内壁段部、１６ 金線、１７ 外部端子。

Claims (6)

1. 音叉振動を励起されてコリオリの力による電荷を検出するセンサ素子としての音叉状水晶片と、前記音叉状水晶片と電気的に接続したＩＣチップと、前記ＩＣチップを内底面に固着するとともに前記音叉状水晶片の基部を内壁段部に固着して前記音叉状水晶片の音叉腕を前記ＩＣチップ上に延出する凹状の容器本体とを備え、
   前記ＩＣチップは前記音叉状水晶片を駆動する発振回路と、前記発振回路の振幅レベルを一定にする振幅制限回路と、前記音叉水晶片による前記電荷に基いて角速度に対応した出力電圧を発生する角速度検出回路と、前記発振回路、前記振幅制限回路及び前記角速度検出回路に基準電圧を供給する基準電圧発生回路と、前記角速度検出回路の出力電圧及び前記基準電圧発生回路の基準電圧を外部からの書込信号によって切り替え制御する調整機構とを有する角速度センサにおいて、
   前記音叉状水晶片を２個として、前記音叉状水晶片の２個は高さの異なる互いに直交する内壁段部に前記音叉基部が固着され、前記音叉腕の延出方向が互いに直交することを特徴とする２軸検出型の角速度センサ。
2. 請求項１において、前記ＩＣチップはフリップチップボンディングによって前記容器本体の内底面に固着され、前記音叉状水晶片と電気的に接続する前記ＩＣチップのＩＣ端子が前記内壁段部の両側の内壁段部上に導電パターンによって導出され、前記２個の音叉状水晶片の音叉基部の電極パッドとワイヤーボンディングによる金線によって電気的に接続し、前記容器本体の外表面に形成された外部端子と接続する前記ＩＣチップのＩＣ端子は導電パターンによって導出された２軸検出型の角速度センサ。
3. 請求項１において、前記音叉基部が固着される前記内壁段部は、前記容器本体外で前記音叉状水晶片の音叉基部を固着した台座である２軸検出型の角速度センサ。
4. 請求項１において、前記ＩＣチップの発振回路、振幅制限回路及び角速度検出回路は前記音叉状水晶片の２個に対応してそれぞれ２個ずつ有し、
   前記基準電圧発生回路は前記発振回路、振幅制限回路及び角速度検出回路の各２個に対して共通の１個とし、
   前記調整機構は、前記角速度検出回路の２個の出力電圧及び前記基準電圧発生回路の基準電圧を、外部からの書込信号によって切り替え制御する２軸検出型の角速度センサ。
5. 請求項４において、前記ＩＣチップの一主面には前記音叉状水晶片と電気的に接続するＩＣ端子及び前記容器本体の外部端子と接続するＩＣ端子を有し、
   前記音叉状水晶片と電気的に接続するＩＣ端子は、前記２個の発振回路と接続した一対２個の二組計４個の駆動端子と、記２個の振幅制限回路と接続した２個のモニタ端子と、前記２個の角速度検出回路と接続した一対２個の二組計４個のセンサ端子とからなり、
   前記容器本体の外部端子と接続するＩＣ端子は、前記２個の角速度検出回路に接続した２個の出力端子と、前記１個の基準電圧発生回路に接続した１個の基準電圧端子と、前記調整機構に接続して前記書込信号用の１個の調整端子と、前記発振回路、振幅制限回路及び角速度検出回路に対する電源端子及びアース端子とからなる２軸検出型の角速度センサ。
6. 請求項５において、前記容器本体の外部端子は、前記容器本体の外底面に設けられて、前記ＩＣ端子中の２個の出力端子、前記１個の基準電圧端子、前記電源端子及びアース端子と接続したセット基板に対する実装端子と、
   前記容器本体の外側面に設けられて、前記ＩＣ端子中の前記１個の調整端子と接続したセット基板に対する非実装端子とからなる２軸検出型の角速度センサ。