JP2009175011A - 振動センサ - Google Patents

Abstract

【課題】チップ部品を用いた振動センサの調整が容易な振動センサを提供すること。
【解決手段】本発明は、パッケージ１０と、パッケージ１０の内部に搭載された振動子と、パッケージ１０の上外面１２に搭載されたチップ部品５０と、チップ部品５０が上面に露出するようにパッケージ１０を搭載し、下面が実装されるべき実装面３４である搭載部２０と、を具備する振動センサである。本発明によれば、チップ部品５０がパッケージ１０の上面に露出しているため振動センサを実装した状態でチップ部品５０の交換や調整等を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動センサに関し、より詳細には振動子とチップ部品とを有する振動センサに関する。

振動センサは、振動子の振動により角速度や加速度等を検出するセンサであり、カメラの手ぶれ防止やカーナビゲーションシステム、自動車やロボットの姿勢制御システム等に使用されている。

特許文献１の図１には、内部に振動子が搭載され下外面にコンデンサを搭載されたケースと、ケースを搭載した載置部とからなる角速度センサが開示されている。
特開２００５−２５７６１５号公報

振動センサにおいては、外部の振動が振動子に伝搬すると振動センサの性能の劣化の要因となりうる。よって、振動子と実装面との干渉を抑制することが求められている。特許文献１に記載の振動センサによれば、ケース（パッケージに相当する）と載置部（搭載部に相当する）とが分離しているため、振動子と載置部との干渉を抑制することができる。また、ケースの内部に振動子、ケースの外下面にコンデンサ（チップ部品に相当する）が搭載されている。

しかしながら、特許文献１に記載の振動センサによれば、チップ部品が振動センサの実装面側に設けられている。このため、チップ部品を用い振動センサの調整を行う場合、測定用基板や実装基板から振動センサを外して調整することとなる。または、測定用基板や実装基板に開口部を設けることとなる。このように、振動センサの調整のためのコストが大きいという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、チップ部品を用いた振動センサの調整が容易な振動センサを提供することを目的とする。

本発明は、パッケージと、前記パッケージの内部に搭載された振動子と、前記パッケージの上外面に搭載されたチップ部品と、前記チップ部品が上面に露出するように前記パッケージを搭載し、下面が実装されるべき実装面である搭載部と、を具備することを特徴とする振動センサである。本発明によれば、チップ部品がパッケージの上面に露出しているため振動センサを実装した状態でチップ部品の交換や調整等を行うことができる。

上記構成において、前記搭載部は前記パッケージの形状に対応する開口部を有し、前記パッケージは前記開口部内にはめ込み搭載される構成とすることができる。この構成によれば、振動子と外部との干渉を抑制することができる。

上記構成において、前記パッケージに電気的に接続され、前記搭載部の前記実装面から外部に接続される接続端子を具備し、前記パッケージと前記搭載部とは前記接続端子で機械的に接続されている構成とすることができる。この構成によれば、パッケージと搭載部とが接続端子で機械的に接続されているため、振動子と外部との干渉を抑制することができる。

上記構成において、前記パッケージの上外面を覆うカバー部を具備する構成とすることができる。この構成によれば、カバー部によりチップ部品を保護することができる。

前記搭載部は、前記カバー部が位置決めされる段差を有することができる。この構成によれば、カバー部の取り外し取り付けによるカバー部の位置ずれを抑制することができる。

上記構成において、前記カバー部は導電性であり接地されている構成とすることができる。

上記構成において、前記カバー部は、前記搭載部の外側面から下面に沿って婉曲することにより前記搭載部に前記カバー部を固定する固定部を有する構成とすることができる。この構成によれば、カバー部の取り外しが容易となり、チップ部品の交換等が容易となる。

上記構成において、前記振動子は音叉型振動子であり、前記実装面に平行な方向を回転軸とする角速度を検出する構成とすることができる。この構成によれば、実装面に平行な方向を回転軸とする角速度を検出することができる。

本発明によれば、チップ部品がパッケージの上面に露出しているため振動センサを実装した状態でチップ部品の交換や調整等を行うことができる。

以下、図面を参照に本発明の実施例について説明する。

図１は、実施例１に係る振動センサの上面から視た斜視図であり、図２は、下面から視た斜視図である。なお、以下の図面では下から上への方向をＺ方向とする。例えばエポキシ等の樹脂からなる搭載部２０にパッケージ１０が搭載されている。パッケージ１０の上外面１２にはチップ抵抗、チップコンデンサおよびサーミスタ等のチップ部品５０が設けられている。搭載部２０は開口部２８を有しており、パッケージ１０は開口部２８内に搭載される。パッケージ１０は、搭載部２０の上面にチップ部品５０が露出するように搭載部２０に搭載されている。搭載部２０の下面は振動センサが実装されるべき実装面３４である。また、振動センサの特性評価の際は、実装面３４において測定用基板に実装される。搭載部２０の側面にはパッケージ１０と電気的に接続された接続端子３０が設けられている。接続端子３０は、実装面３４において実装基板等の外部と接続される。また、振動センサの特性評価の際は、実装面３４において測定用基板に実装される。実装面３４から見ると、搭載部２０は筒状をなしており、パッケージ１０の蓋１４が露出している。例えば金属製の導電性カバー部４０は、パッケージ１０の上外面１２を覆うように搭載部２０に設けた段差２２に設置されている。カバー部４０によりチップ部品５０を保護することができる。カバー部４０は接続部４４に電気的機械的に接続され、例えば接地されることが好ましい。

図３は、実施例１に係る振動センサのカバー部を外し上面から視た図である。搭載部２０およびパッケージ１０を上から視た形状はほぼ方形である。搭載部２０の開口部２８の形状はパッケージ１０の形状に対応している。すなわち、開口部２８も方形をなしており、開口部２８の大きさはパッケージ１０の大きさよりやや大きい。これにより、パッケージ１０は開口部２８に嵌るように搭載される。パッケージ１０の上外面１２には、抵抗、コンデンサやサーミスタ等のチップ部品５０が配置されている。チップ部品５０として、例えばレーザを照射しパターンの一部を除去することで抵抗値を調整可能なトリミング抵抗５２も配置されている。パッケージ１０の上外面１２には端子３２が設けられている。端子３２は、搭載部２０の外側面に設けられた接続端子３０と電気的に接続されている。

図４は、実施例１に係る振動センサのパッケージの断面図であり、図３のＡ−Ａ断面に相当する。なお、上面を下に下面を上に図示している。セラミックからなるパッケージ１０の本体１１の凹部１８に樹脂からなる接着剤（不図示）を用いＩＣチップ６６が搭載されている。ＩＣチップ６６は、振動子６０を駆動させる回路や検出信号から角速度に相当する信号を演算する制御回路の一部を構成する。パッケージ内の台座６８には例えばシリコンからなる弾性樹脂６４を介し例えば金属製の支持部６２が固定されている。支持部６２は樹脂からなる接着剤（不図示）を介し振動子６０を支持している。ＩＣチップ６６とパッケージ１０、振動子６０とパッケージ１０とは、バンプやボンディングワイヤ（不図示）により電気的に接続されている。本体１１上には溶接または半田等を用い蓋１４が固定されている。蓋１４が設けられることにより、凹部１８が密閉され、振動子６０が封止される。

図５は、蓋１４を外した状態のパッケージ１０の平面図である。振動子６０には例えばＬｉＮｂＯ_３またはＬｉＴａＯ_３等との圧電材料からなる音叉型振動子でありＹ方向（実装面３４に平行な方向）を回転軸とする角速度を検出する。振動子６０はＹ方向に伸びる複数のアーム６１とアーム６１を保持するベース６３を有している。ベース６３が支持部６２により保持されている（図４参照）。

図６は、図３のＢ−Ｂに相当する断面図である。なお、パッケージ１０は側面図として図示している。Ｃｕ等の金属からなる接続端子３０は搭載部２０の側壁に埋め込まれている。開口部２８内に露出した接続端子３０はパッケージ１０の上外面１２の端子３２に半田等（不図示）により接続されている。これにより、接続端子３０はパッケージ１０と電気的に接続される。搭載部２０は上面に段差２２を有しており、段差２２によりカバー部４０が位置決めされる。

実施例１によれば、図４のように振動子６０がパッケージ１０の内部に搭載され、チップ部品５０がパッケージ１０の上外面１２に搭載されている。また、図１のように、搭載部２０は、チップ部品５０が上面に露出するようにパッケージ１０を搭載し、搭載部２０の下面が実装されるべき実装面３４である。図７は、振動センサを実装基板や測定用基板等の基板７０に実装した状態を示す図である。基板７０に実装した状態でチップ部品５０の交換やトリミング抵抗５２の調整を行い振動センサの調整が容易となる。振動センサの調整としては、例えば、角速度や加速度を電圧に変換した際のオフセット電圧の調整等である。

また、図３のように、搭載部２０はパッケージ１０の形状に対応する開口部２８を有し、パッケージ１０は開口部２８内にはめ込み搭載される。これにより、振動子６０と外部との干渉を抑制することができる。

さらに、図６のように、パッケージ１０と搭載部２０とが接続端子３０でのみで機械的に接続されているため、互いの振動が伝わり難く振動子６０と外部との干渉をより抑制することができる。

パッケージ１０の上外面を覆うカバー部４０が設けられているため、チップ部品５０を保護することができる。カバー部４０は導電性であり接地されていることが好ましい。

図５のように、振動子６０は音叉型振動子であり、実装面３４に平行方向を回転軸とする角速度を検出することができる。角速度センサにおいては、実装面３４に平行な方向を回転軸とする角速度を検出することが求められており、実施例１においては、このような角速度センサを安価に製造することができる。

実施例２は、実施例１とはカバー部の形状が異なる例である。図８は、実施例２に係る振動センサの上面から視た斜視図であり、図９は、下面から視た斜視図であり、図１０は図９のＣの拡大断面図である。図８から図１０を参照に、カバー部４０は、搭載部２０の外側面から下面に沿って婉曲することにより搭載部２０にカバー部４０を固定する固定部４６を有している。カバー部４０および固定部４６は、例えば軟鋼等の金属からなり、固定部４６は折り曲げ自在である。これにより、カバー部４０の装着および取り外しが容易となり、チップ部品５０の交換等が容易となる。

搭載部２０は外側面および下面にそれぞれ段差２４および２６を有している。固定部４６は段差２４および２６内に沿って折り曲げられている。固定部４６はパッケージ１０の蓋１４に接触することにより蓋１４と電気的に接触する。これにより、蓋１４とカバー部４０とは電気的に接続される。例えば、蓋１４とカバー部４０とを接地することができる。

実施例２によれば、搭載部２０がカバー部４０を位置決めされる段差２２から２６を有することにより、カバー部の取り外し取り付けによるカバー部４０の位置ずれを抑制することができる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

図１は実施例１に係る振動センサの上面から視た斜視図である。 図２は実施例１に係る振動センサの下面から視た斜視図である。 図３は実施例１に係る振動センサの上面図である。 図４はパッケージの断面図である。 図５はパッケージの平面図である。 図６は図３のＢ−Ｂ断面に相当する図である。 図７は振動センサが基板に実装された図である。 図８は実施例２に係る振動センサの上面から視た斜視図である。 図９は実施例２に係る振動センサの下面から視た斜視図である。 図１０は図９のＣ領域の拡大断面図である。

符号の説明

１０ パッケージ
１２ パッケージの上外面
２０ 搭載部
２２、２４、２６ 搭載部の段差
２８ 開口部
３０ 接続端子
３４ 実装面
４０ カバー部
４６ 固定部
５０ チップ部品
６０ 振動子

Claims (8)

1. パッケージと、
   前記パッケージの内部に搭載された振動子と、
   前記パッケージの上外面に搭載されたチップ部品と、
   前記チップ部品が上面に露出するように前記パッケージを搭載し、下面が実装されるべき実装面である搭載部と、
   を具備することを特徴とする振動センサ。
2. 前記搭載部は前記パッケージの形状に対応する開口部を有し、前記パッケージは前記開口部内にはめ込み搭載されることを特徴とする請求項１記載の振動センサ。
3. 前記パッケージに電気的に接続され、前記搭載部の前記実装面から外部に接続される接続端子を具備し、
   前記パッケージと前記搭載部とは前記接続端子で機械的に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の振動センサ。
4. 前記パッケージの上外面を覆うカバー部を具備することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の振動センサ。
5. 前記搭載部は、前記カバー部が位置決めされる段差を有することを特徴とする請求項４記載の振動センサ。
6. 前記カバー部は導電性であり接地されていることを特徴とする請求項４または５記載の振動センサ。
7. 前記カバー部は、前記搭載部の外側面から下面に沿って婉曲することにより前記搭載部に前記カバー部を固定する固定部を有することを特徴とする請求項４から６のいずれか一項記載の振動センサ。
8. 前記振動子は音叉型振動子であり、前記実装面に平行な方向を回転軸とする角速度を検出することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の振動センサ。

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