JP2009020035A

JP2009020035A - 角速度センサ

Info

Publication number: JP2009020035A
Application number: JP2007183980A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Nakajima; 耕一郎中島; Hiroaki Mori; 浩明毛利; Shinjiro Ueda; 真二郎上田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2009-01-29

Abstract

【課題】本発明は、周波数の異なるノイズ信号を除去するためにＩＣを取り替える場合でも、基板自体の設計変更をする必要はなく、これにより、部品点数の削減ができる角速度センサを提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明の角速度センサは、基板１１における複数の表面配線１３の各々に内側バンプ接合部１４および外側バンプ接合部１５を設けるようにしたものである。これにより、基板自体の設計変更をする必要はなくなるため、部品点数の削減ができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、特に、デジタルスチルカメラの手ぶれ防止システム等の電子機器や、自動車のナビゲーションシステム等の車両システムに利用可能な角速度センサに関するものである。

従来のこの種の角速度センサは、図９および図１０に示すように構成されていた。

図９は従来の角速度センサの斜視図、図１０は同角速度センサにおける振動子の上面図である。

図９、図１０において、１は基板で、この基板１の上面には表面配線（図示せず）を設けている。２は一対の振動子で、この振動子２の上面には、基準電極層３と、この基準電極層３の上面に設けられた圧電薄膜層４と、この圧電薄膜層４の上面に設けられた駆動電極５および一対の検出電極６とが設けられている。７はＩＣで、このＩＣ７は前記振動子２における検出電極に発生する出力信号を処理して、角速度信号を出力するものである。また、前記ＩＣ７の下面にはバンプ電極（図示せず）を設けており、そしてこのバンプ電極（図示せず）は基板１における表面配線（図示せず）と電気的に接続している。そしてまた、このＩＣ７は、例えば、動作時に振動子２の質量のアンバランス等により生じる大小さまざまな周波数のノイズ信号を除去するノイズ信号除去手段（図示せず）を有している。８はカバーで、このカバー８は前記基板１の上面を覆うように設けられるとともに、内側に、前記振動子２およびＩＣ７を収納している。

上記のように構成された従来の角速度センサについて、次にその動作を説明する。

振動子２の駆動電極５に交流電圧が負荷されると、振動子２が駆動方向に駆動周波数で振動駆動する。そして、この状態において、振動子２の長手方向の軸回りに角速度が負荷されると、コリオリ力により、振動子２が検出方向に検出振動数で振動する。そして、この振動により、一対の検出電極６から発生する電荷からなる出力信号をＩＣ７により信号処理して角速度を検出するものであった。

そして、角速度センサの出力信号の精度を安定させるためには、動作時に発生する周波数の異なるノイズ信号毎に、ノイズ信号除去手段（図示せず）の能力の異なるＩＣ７を基板１に実装することにより、角速度センサの出力信号を安定させることができるものであった。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００６−２８４５５１号公報

しかしながら、上記した従来の構成においては、角速度センサの出力信号を安定させるためには、ノイズ信号除去能力の異なるＩＣ７に取り替える必要があるため、ＩＣ７のバンプ電極（図示せず）の寸法に合わせた表面配線（図示せず）を基板１に設けなければならず、その結果、基板１自体を設計変更しなければならないという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、周波数の異なるノイズ信号を除去するためにＩＣを取り替える場合でも、基板自体の設計変更をする必要はなく、これにより、部品点数の削減ができる角速度センサを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、内底面に複数の表面配線を有する凹部を設けた基板と、この基板の上面に設けられ、かつ駆動電極および検出電極を有する振動子と、前記基板の凹部に位置して設けられるとともに下面にバンプ電極を設け、かつ前記振動子からの出力信号を処理して角速度信号を出力するＩＣとを備え、前記基板における複数の表面配線の各々に少なくとも２つのバンプ接合部を設けたもので、この構成によれば、基板における複数の表面配線の各々に少なくとも２つのバンプ接合部を設けているため、角速度センサに使用される周囲のノイズ状況に合わせてＩＣを取り替える場合でも、基板の表面配線に設けられた一方のバンプ接合部を選択して使用することができ、これにより、基板自体の設計変更をする必要はなくなるため、部品点数の削減ができるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明の角速度センサは、内底面に複数の表面配線を有する凹部を設けた基板と、この基板の上面に設けられ、かつ駆動電極および検出電極を有する振動子と、前記基板の凹部に位置して設けられるとともに下面にバンプ電極を設け、かつ前記振動子からの出力信号を処理して角速度信号を出力するＩＣとを備え、前記基板における複数の表面配線の各々に少なくとも２つのバンプ接合部を設けているため、角速度センサを使用される周囲のノイズ状況に合わせてＩＣを取り替える場合でも、表面配線に設けられた一方のバンプ接合部を選択して使用することができ、これにより、基板自体の設計変更をする必要はなくなるため、部品点数の削減ができる角速度センサを提供することができるという優れた効果を奏するものである。

以下、本発明の一実施の形態における角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における角速度センサの分解斜視図、図２は同角速度センサから上蓋を取り外した状態を示す斜視図、図３は同角速度センサの上面図、図４は同角速度センサの側断面図、図５は同角速度センサにおける上蓋および振動子を取り外した状態を示す上面図、図６は同角速度センサにおける振動子の上面図、図７は同角速度センサにおけるＩＣの下面図である。

図１〜図７において、１１はセラミックを積層して焼成することにより構成された基板で、この基板１１は上面に凹部１２を設けるとともに、この凹部１２の内底面に、図５に示すように、複数の表面配線１３を放射線状に設けている。また、前記基板１１における複数の表面配線１３には、内側バンプ接合部１４および外側バンプ接合部１５をそれぞれ設けており、そして複数の内側バンプ接合部１４および外側バンプ接合部１５は方形状に位置するように構成されている。そしてまた、前記基板１１には、図４に示すように、積層状に上面から下面にわたってＡｇからなる配線パターン１６を設けている。また、前記基板１１の上面には図５に示すように、Ａｇからなる振動子電極１７と部品実装電極１８を設けている。１９は音叉形状のシリコン基板（図示せず）の上面にＰＺＴからなる圧電薄膜（図示せず）を設けたＸ軸振動子で、このＸ軸振動子１９は前記基板１１の上面に設けられるとともに、図６に示すように、上面に駆動電極２０および検出電極２１を設けている。２２はＹ軸振動子で、このＹ軸振動子２２は前記基板１１の上面に設けられるとともに、前記Ｘ軸振動子１９と同様、上面に駆動電極２０および検出電極２１を設けている。

また、前記基板１１の上面に設けた振動子電極１７は、前記Ｘ軸振動子１９とＹ軸振動子２２における駆動電極２０および検出電極２１とワイヤー線２３により電気的に接続されている。２４はＩＣで、このＩＣ２４は前記基板１１の凹部１２に設けられるとともに、図７に示すように、下面に、方形形状に整列するようにバンプ電極２５を設けており、かつこのバンプ電極２５は、基板１１の表面配線１３における外側バンプ接合部１５と電気的に接続しているものである。また、ＩＣ２４におけるバンプ電極２５から表面配線１３、配線パターン１６、振動子電極１７およびワイヤー線２３を介して前記Ｘ軸振動子１９およびＹ軸振動子２２における駆動電極２０に駆動電圧を供給している。また、前記ＩＣ２４は、前記Ｘ軸振動子１９およびＹ軸振動子２２における検出電極２１からの出力信号を、ワイヤー線２３、振動子電極１７、配線パターン１６、表面配線１３を介して入力するとともに、信号処理をして外部に出力しているものである。

２６は前記基板１１の上面に設けられたチップ部品で、このチップ部品２６は前記ＩＣ２４とともに信号処理をしている。２７は上蓋で、この上蓋２７は前記基板１１の上面を覆うことによりＸ軸振動子１９、Ｙ軸振動子２２およびチップ部品２６を保護している。

以上のように構成された本発明の一実施の形態における角速度センサについて、次にその製造方法を説明する。

まず、基板１１の上面に設けた凹部１２に、エポキシ系の熱硬化性樹脂を塗布した後、凹部１２にＩＣ２４を搭載し、さらに高温雰囲気中で熱硬化性樹脂を硬化させることにより、基板１１にＩＣ２４を固着し、そしてこのＩＣ２４におけるバンプ電極２５を基板１１の表面配線１３における外側バンプ接合部１５に電気的に接続する。

次に、基板１１におけるＸ軸振動子１９およびＹ軸振動子２２を載置する位置に、エポキシ系の熱硬化性樹脂を塗布した後、部品実装電極１８に、Ａｇと樹脂とをペースト状にした導電性熱硬化性樹脂を塗布する。

次に、基板１１の上面にＸ軸振動子１９、Ｙ軸振動子２２およびチップ部品２６を載置した後、基板１１を約１５０℃の高温槽（図示せず）に約９０分投入して、基板１１の上面にＸ軸振動子１９、Ｙ軸振動子２２およびチップ部品２６を固着する。

次に、Ｘ軸振動子１９およびＹ軸振動子２２と基板１１における振動子電極１７とを、ワイヤー線２３のワイヤーボンディングにより電気的に接続する。

最後に、基板１１の上面に上蓋２７を取り付ける。

以上のようにして構成され、かつ組み立てられた本発明の一実施の形態における角速度センサについて、次にその動作を説明する。

ＩＣ２４から基板１１における配線パターン１６、振動子電極１７、ワイヤー線２３を介してＸ軸振動子１９およびＹ軸振動子２２の駆動電極２０に交流電圧が負荷されると、Ｘ軸振動子１９およびＹ軸振動子２２は、各々の振動方向に所定の周波数で振動駆動する。この状態において、Ｘ軸振動子１９にＸ軸方向を中心軸として角速度が負荷されると、コリオリ力によりＸ軸振動子１９における検出電極２１に出力信号が発生する。また、これと同様に、Ｙ軸振動子２２にＹ軸方向を中心軸として角速度が負荷されると、コリオリ力によりＹ軸振動子２２における検出電極２１に出力信号が発生する。

そして、これらの出力信号をワイヤー線２３、振動子電極１７、配線パターン１６を介してＩＣ２４に入力して信号処理することにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の角速度を検出するものである。

ここで、Ｘ軸振動子１９およびＹ軸振動子２２の質量バランスの変動により、異なる周波数のノイズ信号が発生する場合を考えると、図５に示すように、本発明の一実施の形態における角速度センサにおいては、複数の表面配線１３の各々に内側バンプ接合部１４および外側バンプ接合部１５を設けているため、Ｘ軸振動子１９およびＹ軸振動子２２から発生するノイズ信号に合わせてＩＣ２４を取り替え、そして図８に示すように小型のＩＣ２４を基板１１に実装することができるものである。この場合、基板１１の表面配線１３に設けられた内側バンプ接合部１４を選択して使用することができるため、基板１１自体の設計変更をする必要はなくなり、これにより、部品点数の削減ができるという効果が得られるものである。

本発明に係る角速度センサは、周波数の異なるノイズ信号を除去するためにＩＣを取り替える場合でも、基板自体の設計変更をする必要はなくなって、部品点数の削減ができる角速度センサを提供することができるという効果を有するものであり、特にデジタルスチルカメラの手ぶれ防止システム等の電子機器や、自動車のナビゲーションシステム等の車両システムに利用可能な角速度センサ等として有用なものである。

本発明の一実施の形態における角速度センサの分解斜視図同角速度センサから上蓋を取り外した状態を示す斜視図同角速度センサの上面図同角速度センサの側断面図同角速度センサにおける上蓋および振動子を取り外した状態を示す上面図同角速度センサにおける振動子の上面図同角速度センサにおけるＩＣを下側から見た状態を示す斜視図同角速度センサから上蓋を取り外すとともに、ＩＣを取り替えた状態を示す上面図従来の角速度センサの斜視図同角速度センサにおける振動子の上面図

符号の説明

１１基板
１２凹部
１３表面配線
１４内側バンプ接合部
１５外側バンプ接合部
１９Ｘ軸振動子
２０駆動電極
２１検出電極
２２Ｙ軸振動子
２４ＩＣ

Claims

内底面に複数の表面配線を有する凹部を設けた基板と、この基板の上面に設けられ、かつ駆動電極および検出電極を有する振動子と、前記基板の凹部に位置して設けられるとともに下面にバンプ電極を設け、かつ前記振動子からの出力信号を処理して角速度信号を出力するＩＣとを備え、前記基板における複数の表面配線の各々に少なくとも２つのバンプ接合部を設けた角速度センサ。