JP2009162654A - 電子部品装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動型ジャイロセンサのような、すでに小型である電子部品装置をさらに小型化でき、かつ、組み立てやすいことにより、製品歩留まりのよい電子部品装置の提供を課題とする。
【解決手段】基材１０と基台２０とをＵ字状に折り曲げたフレキシブル配線板３０で電気的に接続したものを振動吸収部材１６と共に有底筒状のケース内に装てんする際に、フレキシブル配線板３０の屈曲されたＵ字状空間に振動吸収部材１６の一部である連結部１６ｄを配置する。基材１０と基台２０の端子部が近接するため、Ｕ字状に屈曲されたフレキシブル配線板３０の両端部における第１の接続端子３２と第２の接続端子３３とが近接しても、前記Ｕ字状空間の連結部１６ｄがスペーサとなって第１の接続端子３２と第２の接続端子３３とが短絡してしまう事態を防止することができる。
【選択図】図３

Description

この発明は、角速度センサのように、小型であり、また、装置の要部全体をケースに封入する構造の電子部品装置に関する。

近年電子部品や電子回路の小型化が進む中で、弾力性を有したフレキシブル配線板を用いて、狭小な回路基板の実装スペースにおいて端子間を接続する必要性が生じて来ている。このようなフレキシブル配線板を利用した端子接続構造を開示する従来技術としては、例えば特許文献１の角速度センサがある。この角速度センサは、航空機、車両など移動体の姿勢制御やナビゲーションシステムに用いられている。

特許文献１の角速度センサは、図１０及び図１１に示すように、回路基板（３９)の電源電極（４１）、ＧＮＤ電極（４２）、及び出力電極（４３）と、第２の基台（４７）に設けた電源端子(４９)、ＧＮＤ端子（５０）、及び出力端子（５１）とを、フレキシブル配線板（３９ａ）を用いて電気的に接続する端子接続構造が開示されている。なお、端子５０，５１は、図１０において基台（４７）上で奥に位置するので図に見えていない。

回路基板（３９）は、図１０に示すように、支持板（３６）に支持されて第２の基台（４７）の表面に対してほぼ直行する配置とされる。そして、回路基板（３９）と支持板（３６）を骨格として種々の電子部品を実装した実装アセンブリは、全体がケース（４６）に収められ、ケース（４６）の開口が第２の基台（４７）で閉塞される。実装アセンブリをケース（４６）に収めるとき、外部の振動が実装アセンブリの電子部品まで伝わらないようにするため、実装アセンブリとケース（４６）との間にゴム体（４４）を介在させる。

フレキシブル配線板（３９ａ）は、一方の端子面を第２の基台（４７）の表面に形成された各外部端子（４９，５０，５１）に接続すると共に、この端子面から延び出た接続片の先端をＵ字状に弾性的に折り曲げて、回路基板（３９）の各電極（４１，４２，４３）に接続してある。

ここで、図１１から明らかなように、回路基板（３９）の表面に電子部品（４０）が搭載されており、各電極（４１，４２，４３）は、同じ表面の縁部に形成されている。そして、図１０では、回路基板（３９）の表面が右面となるように配置されており、この表面縁部に形成された各電極（４１，４２，４３）に、フレキシブル配線板（３９ａ）から延び出た接続片が前記のようにＵ字状に弾性的に折り曲げられて、その先端の端子が接続されている。フレキシブル配線板（３９ａ）の接続片がＵ字状に弾性的に折り曲げられて接続されるのは、組立ての都合であり、接続片の端子を各電極（４１，４２，４３）に半田付けしてから、ケース（４６）へ組み込む際に折り畳むためである。

特開２００１−２６４０７０号公報（段落００１８，００１９、図２，７）

フレキシブル配線板（３９ａ）から延び出た接続片は、図１０のように、Ｕ字形に折り返されて接続されるので、回路基板(３９)との接続箇所が前記一方の端子面ときわめて近接し、フレキシブル配線板（３９ａ）上の配線同士が接触する恐れがある。フレキシブル配線板（３９ａ）は、表面全体が絶縁層で覆われてはいるが、振動などで長期の間に絶縁層が破壊されて配線同士が接触してしまう恐れがある。このため、接触が生じないように、回路基板(３９)との接続箇所を前記一方の端子面から一定の間隔を確保してケース（４６）に組み込んだり、接触によって仮に絶縁層の破損が生じたとしても露出した配線同士が接触しないように、前記の近接箇所において配線の位置を重ならないようにしたりしている。

しかし、角度センサのような小型の電子部品装置では、実装アセンブリをケースへ装填する組立ての際に、前記の間隔を設計どおりに確保するのが困難である。また、安全を見越して必要以上に大きな間隔を設定すると電子部品装置を小型化する上での支障となる。
一方、絶縁が破壊されることがあっても配線同士が接触しないように、配線の位置を重ならないようにするとしても、わずかなずれでは組立ての精度に影響されやすく、大きなずれを作ると接続片をＵ字形に折り曲げるのが困難になる。
この発明は、振動型ジャイロセンサのような、すでに小型である電子部品装置をさらに小型化でき、かつ、組み立てやすいことにより、製品歩留まりのよい電子部品装置の提供を課題とする。

電子部品素子を実装した基材に第１の端子部を設ける。
基台に第２の端子部を設け、前記第１の端子部と電気的に接続する。
第１の端子部と第２の端子部とをフレキシブル配線板で接続し、前記の基材と前記の基台とを電気的に接続し、シリコンゴムなどの弾性部材で形成された振動吸収部材を介してケースに装填し、電子部品装置とする。

この場合、前記第１の端子部と前記第２の端子部とを対面させて近接させ、これらをフレキシブル配線板をＵ字状に弾性的に折り曲げて接続する。
このとき、振動吸収部材の一部をフレキシブル配線板のＵ字状に折り曲げられたＵ字状空間に配置する。
振動吸収部材は、基材の一端と他端とに装着される第１端部と第２端部とを備えるとともに、これらを接続する連結部を備え、Ｕ字状空間にこの連結部を横断させる。

Ｕ字状に折り曲げられたフレキシブル配線板のＵ字状空間に振動吸収部材の一部が配置されるので、これがスペーサとなって、基材の第１の端子と基台の第２端子を近接させても端子同士が接触してしまうことを防止できる。このため、無駄な空間を排して装置を小型化しやすい。
ケースに基材を装てんし、基台で閉じる組立作業のときに、厳密な注意を払わなくても、Ｕ字状に折り曲げられたフレキシブル配線板が相互に接触してしまうことがなく、組み立て易い。

Ｕ字状空間に配置する連結部は振動吸収材の一部として形成するので、部品点数の削減が可能となる。また、振動吸収部材が基材を左右から挟む第１端部と第２端部に分かれる場合にこれらを連結部で結合した形態となるので、振動吸収部材が一体となって取り扱いやすく、振動吸収部材を成形する上でも都合が良い。

図１乃至図９は、本発明の実施形態を説明するための図である。本実施形態では、電子部品装置として、物理量センサの一つである水晶振動子を備えた振動型ジャイロセンサを取り上げ、本発明を適用した構成例を説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、端子間をフレキシブル配線板によって接続する端子接続構造を内部に有する加速度センサや他の電子部品装置にも適用可能である。

図１は本実施形態に係る振動型ジャイロセンサの全体構成を示し、ケースへ装てんする前の斜視図である。また、図２は同じく振動型ジャイロセンサの内部構成を概略的に示す図であり（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
図１、図２に示すように、本実施形態に係る振動型ジャイロセンサは、物理量を検出するセンサ素子としての水晶振動子１３や電子部品素子１５が装着された基材１０と、外部からの振動を吸収する振動吸収部材１６と、この基材１０および振動吸収部材１６を搭載する基台２０及び前記基材１０と基台２０の各端子部間を接続するためのフレキシブル配線板３０を備えている。この振動型ジャイロセンサは、基台２０と基材１０、フレキシブル配線板３０、振動吸収部材１６が有底筒形のケース１００により外装されている。この振動型ジャイロセンサは電子部品装置の一種であり、ナビゲーションシステムなど、他の装置やシステムの回路基板に、半田付けにて実装される。

図３は、本実施形態に係る振動型ジャイロセンサの全体構成を示す正面断面図である。また、図４，５は、同じく振動型ジャイロセンサの実装基材の展開図であり、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は下面図、図５（ａ）は背面図、図５（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図３〜図５に示すように、振動型ジャイロセンサの基材１０は、セラミック材料によって矩形状に形成されており、正面部１１にセンサ素子としての水晶振動子１３および集積回路部品１４が実装されると共に、背面部１２に各種電子部品素子１５が半田付けにて実装される。

この基材１０は、正面部１１の中央部に水晶振動子１３および集積回路部品１４を収納する凹部１１ａが形成されると共に、矩形状の内部には回路配線（図示せず）が形成されており、これにより正面部１１の水晶振動子１３及び集積回路部品１４と、背面部１２の各電子部品素子１５とを電気的に導通させている。このように、構成することで、電子部品素子を高密度に実装することができるため、基材１０をいっそう小型化することができる。
ここで、上記の水晶振動子１３、集積回路部品１４や各種の電子部品素子１５は、本発明で言う電子部品素子に相当する。

基材１０に取り付けられる水晶振動子１３は、図２に示すように、駆動電極、検出電極およびアース電極（図示せず）が形成された三脚の音叉型水晶振動子としてある。ここで三脚（三本の脚）は、二本の駆動脚と一本の検出脚とからなっている。なお、本実施形態では、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水晶振動子を使用しても良い。また、センサ素子としては、セラミックスやシリコンなどの振動体など、水晶振動子以外の素子を適用することもできる。

図３に示すように、水晶振動子１３の基端部は、基材１０の回路配線に接続されている。また、振動型ジャイロセンサの集積回路部品１４は、凹部１１ａの所定の装着位置に配置され、ワイヤボンディングにより回路配線に接続されている。基材１０の回路配線は、正面部１１の集積回路部品１４および背面部１２の各種電子部品素子１５によって、水晶振動子１３の振動および角速度を検出する駆動検出回路を構成する。
ここで、水晶振動子１３の３本脚のうち駆動脚が駆動しているとき、脚の長手方向に平行な仮想軸周りに振動型ジャイロセンサが回転すると、検出脚からコリオリ検出信号が出力され、駆動検出回路が振動型ジャイロセンサの回転角速度を検出する。

なお、基材１０の正面部１１は、水晶振動子１３および集積回路部品１４が凹部１１ａに実装され、振動の漏れ調整などが行われた後、平板上のカバー１７によって真空封止される。一方、実装基材１０の背面部１２も、各種電子部品素子１５が半田によって実装された後、スペースを有した蓋体１８によって実装面が保護される。

また、基材１０は、外側面が基台２０の上面部と対向するように配置され、更にこの基台２０と対向する外側面に第１の端子部１９を備えている。基材１０の回路配線は、この第１の端子部１９と電気的に導通されている（図４ａ）。

振動型ジャイロセンサの振動吸収部材１６は、図１、図９に示すように、絶縁性材料（この実施例においてシリコンゴム）によって第１端部１６ｂと第２端部１６ｃの一対とこれらの下部を結合した一体の連結部１６ｄが形成され、第１端部１６ｂと第２端部１６ｃの対向面にそれぞれ刻設された凹部１６ａに基材１０の両側部が嵌入される。この振動吸収部材１６は、その外周囲に対してケース１００が圧入される構成であり、該ケース１００の固定とともに振動吸収部材１６が基台２０に固定される。固定された振動吸収部材１６は、基材１０を弾力的に保持し、外部からの微細な振動の伝達を防止することができる。

図６は、本実施形態に係る振動型ジャイロセンサの基台２０を示す展開図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は下面図である。
図６に示すように、振動型ジャイロセンサの基台２０は、セラミック材料によって矩形状に形成されており、上面部２１に第２の端子部２３が設けられている。また基台２０には、裏面部２２に第２の端子部２３と電気的に導通する外部端子２４が形成されており、この振動型ジャイロセンサが実装される回路基板（図示せず）に表面実装される構成としてある。

図７は、本実施形態に係る振動型ジャイロセンサのフレキシブル配線板３０を示す上面図である。
振動型ジャイロセンサのフレキシブル配線板３０は、FPC（Flexible Printed Circuit）を適用しており、弾性的に曲げ変形可能な帯状部３１を有している。フレキシブル配線板３０は、帯状部３１の中央部に切欠き部３１ａが形成され、また帯状部３１の両端部に金属材からなる第１，第２の接続端子３２、３３が形成されている。
なお、フレキシブル配線板３０は、弾性的に曲げ変形可能な帯状部を有すればよく、例えば、FFC（Flexible Flat Cable）を適用することもできる。

図８は、本実施形態に係る振動型ジャイロセンサの基材１０および基台２０に対するフレキシブル配線板３０の接続を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 ここで、振動型ジャイロセンサの組み立てについて説明すると、図７に示すように、フレキシブル配線板３０は、第１の接続端子３２が、基材１０の第１の端子部１９に対面接触し、半田付けによって電気的に接続され、第２の接続端子３３が、基台２０の第２の端子部２３に対面接触し、半田付けによって電気的に接続される。これにより基材１０と基台２０とを電気的に接続させることができ、振動型ジャイロセンサは、基材１０から出力されるコリオリ検出信号を基台２０の外部端子２４から出力することが可能となる。

上述のようにフレキシブル配線板３０を基材１０と基台２０に接続した後、基材１０に振動吸収部材１６が取り付けられる。振動吸収部材１６は、左右の第１端部１６ｂと第２端部１６ｃを、その凹部１６ａを利用して基材１０の左右の肩部と側部に嵌め込むようにして取り付け、同時に連結部１６ｄをフレキシブル配線板３０の折り曲げ時に内側となる側（Ｕ字状空間が形成される側）に配置する。振動吸収部材１６における左右の第１端部１６ｂと第２端部１６ｃは、基材１０の左右の肩部と側部を覆うが、全体を覆うわけではなく、基材１０の一部は露出している。

ついで、フレキシブル配線板３０の帯状部３１の中間部をＵ字状に折り返すように弾性的に曲げながら、基材１０および振動吸収部材１６を基台２０の上面部２１に設置する。すると、フレキシブル配線板３０のＵ字状空間部には、振動吸収部材１６の連結部１６ｄが位置している。さらに、基材１０および振動吸収部材１６の上部からケース１００を圧入して、基台２０に実装することで振動型ジャイロセンサが組み立てられる。

このようにして組み立てられた振動型ジャイロセンサは、図３に示すように、基材１０の第１の端子部１９と、基台２０の第２の端子部２３が一定の間隔をあけて平行に対向配置され、対向間隙に振動吸収部材１６の連結部１６ｄが位置し、また、フレキシブル配線板３０の第１、第２の接続端子３２、３３が弾性力をもって両端子部１９、２３に接続した状態になる。このように実装基材１０と基台２０とを対向配置することで、実装基材１０の外周面と基台２０の上面部２１との間隔を小さくして振動型ジャイロセンサを小型化することができる。

しかも、第１の接続端子３２と第２の接続端子３３との間には連結部１６ｄが存在するので、連結部１６ｄがスペーサとなって、第１の接続端子３２と第２の接続端子３３とが近接して組み付けられても短絡してしまうことやこれら付近の配線が接触するなどのことがない。このため、基材１０を振動吸収部材１６と共にケース１００に装てんして基台２０でケース１００の開口を封鎖する作業が容易になり、また、製品としての歩留まりが良くなる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例や応用例をもって構成できる。

本実施形態に係る振動型ジャイロセンサの全体構成を示し、ケースを分離して示す斜視図である。 振動型ジャイロセンサの内部構成を概略的に示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。 本実施形態に係る振動型ジャイロセンサの全体構成を示す正面断面図である。 本実施形態に係る振動型ジャイロセンサの基材を示す展開図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図である。 本実施形態に係る振動型ジャイロセンサの基材を示す展開図であり、（ａ）は背面図、（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 本実施形態に係る振動型ジャイロセンサの基台を示す展開図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は下面図である。 本実施形態に係る振動型ジャイロセンサのフレキシブル配線板を示す上面図である。 本実施形態に係る振動型ジャイロセンサの基材および基台に対するフレキシブル配線板の接続を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 振動吸収部材の斜視図。 従来例の正面断面図である。 従来例のフレキシブル配線板を示す上面図である。

符号の説明

１０ 基材
１１ 正面部
１１ａ 基材の凹部
１２ 背面部
１３ 水晶振動子
１４ 集積回路部品
１５ 電子部品素子
１６ 振動吸収部材
１６ａ 振動吸収部材の凹部
１６ｂ 第１端部
１６ｃ 第２端部
１６ｄ 連結部
１７ カバー
１８ 蓋体
１９ 第１の端子部
２０ 基台
２１ 上面部
２２ 裏面部
２３ 第２の端子部
２４ 外部端子
３０ フレキシブル配線板
３１ 帯状部
３１ａ 切欠き部
３２ 第１の接続端子
３３ 第２の接続端子
１００ ケース

Claims (5)

1. 電子部品素子を実装した基材と、
   この基材に備えた第１の端子部と電気的に接続する第２の端子部を備えた基台と、
   前記第１の端子部と前記第２の端子部とを接続するフレキシブル配線板と、
   前記基材に装着され、弾性部材で形成された振動吸収部材と、を有する電子部品装置において、
   前記フレキシブル配線板をＵ字状に弾性的に折り曲げることにより、前記第１の端子部と前記第２の端子部とが近接して対面するように配置され、
   前記振動吸収部材の一部が、前記Ｕ字状に折り曲げられて形成されるＵ字状空間に配置されることを特徴とする電子部品装置。
2. 前記振動吸収部材は、前記基材の一部を係合しないようにして前記基材の一端と他端とに装着される第１端部と第２端部とを備え、
   前記振動吸収部材の一部は、前記第１端部と前記第２端部とを接続するとともに、前記Ｕ字状空間を横断する連結部であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品装置。
3. 前記基台は、外部と電気的に導通する外部端子を備え、
   前記基材に取り付けられた蓋体に前記振動吸収部材を係合した状態において、前記基材と蓋体は有底筒型ケースに装填され、このケースの下部開口と前記基台とを接合することを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品装置。
4. 前記振動吸収部材は、シリコンゴムで構成され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電子部品装置。
5. 請求項１に記載の電子部品素子は物理量を検出し、水晶振動子で形成されたセンサ素子を含み、このセンサ素子を用いて角速度を検出することを特徴とした角速度センサ。

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