JP2009223620A - Structure of assembling dynamic quantity sensor - Google Patents

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Toshikazu Itakura
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an assembling structure of a dynamic quantity sensor capable of making vibration-proof properties of a sensor chip 7 higher and the life of the connection part of the dynamic quantity sensor 50 and an assembly member 20 longer than a conventional structure of assembling a dynamic quantity sensor, when connecting the dynamic quantity sensor 50 with the sensor chip 7 mounted on a package 1 to the assembly member 20. <P>SOLUTION: The dynamic quantity sensor 50 is constituted with the sensor chip 7, a circuit board 3 and the package 1 for mounting them, and the dynamic quantity sensor 50 is provided with a power supply means 12 for supplying the sensor chip 7 and the circuit board 3 with electric power. In addition, such the dynamic quantity sensor 50 is mechanically connected to the assembly member 20 through an adhesive 15. Moreover, the circuit board 3 is provided with a wireless part 6 that receives electric power from the power supply means 12 to operate, and a detected physical quantity is transmitted from the wireless part 6 to the outside of the dynamic quantity sensor 50. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、センサチップをパッケージに搭載してなる力学量センサを組み付け部材に接着剤を介して組み付けた力学量センサの組み付け構造に関する。   The present invention relates to a mechanical quantity sensor assembly structure in which a mechanical quantity sensor having a sensor chip mounted on a package is assembled to an assembly member via an adhesive.

従来より、力学量センサとして、例えば、基部と、基部に備えられた振動子と、振動子と対向するように備えられた検出電極とを有するセンサチップと、センサチップと電気的に接続される回路基板と、これらセンサチップおよび回路基板を搭載するパッケージとを有して構成された角速度センサが知られている。具体的には、このような角速度では、パッケージのうち、表面に凹部が形成されていると共に、内部に配線が備えられている。そして、凹部の底面には回路基板が配置され、回路基板のうち凹部の底面に配置される一面と反対の一面にはセンサチップが搭載されており、凹部の底面と回路基板および回路基板とセンサチップとはそれぞれ接着剤を介して接続されている。また、回路基板とセンサチップおよび回路基板とパッケージに備えられた配線とはワイヤボンディングを介して電気的に接続されている。   Conventionally, as a mechanical quantity sensor, for example, a sensor chip having a base, a vibrator provided in the base, and a detection electrode provided to face the vibrator are electrically connected to the sensor chip. An angular velocity sensor configured by including a circuit board and a package on which the sensor chip and the circuit board are mounted is known. Specifically, at such an angular velocity, a recess is formed on the surface of the package, and wiring is provided inside. A circuit board is disposed on the bottom surface of the recess, and a sensor chip is mounted on one surface of the circuit board opposite to the one surface disposed on the bottom surface of the recess, and the bottom surface of the recess, the circuit board, the circuit board, and the sensor are mounted. Each chip is connected via an adhesive. The circuit board and the sensor chip, and the circuit board and the wiring provided in the package are electrically connected via wire bonding.

そして、このような角速度センサは、パッケージのうち凹部が形成された一面と反対の一面にパッケージに備えられた配線と電気的に接続された電極が備えられており、例えば、プリント基板等の組み付け部材にはんだバンプを介して機械的、電気的に接続されて用いられる。   Such an angular velocity sensor is provided with an electrode electrically connected to a wiring provided in the package on one surface of the package opposite to the surface on which the recess is formed. For example, an assembly of a printed circuit board or the like Used by being mechanically and electrically connected to the member via solder bumps.

このような角速度センサでは、振動子が所定周波数で一方向へ駆動振動されており、振動している振動子に角速度が印加されるとコリオリ力が発生して、コリオリ力により振動子が駆動振動する方向に対して垂直な方向に変位される。この場合に、振動子と検出電極との間の静電容量の変化を検出することで角速度の検出が行われる。   In such an angular velocity sensor, the vibrator is driven and oscillated in one direction at a predetermined frequency. When an angular velocity is applied to the vibrating vibrator, a Coriolis force is generated, and the vibrator is driven and vibrated by the Coriolis force. It is displaced in a direction perpendicular to the direction of the movement. In this case, the angular velocity is detected by detecting a change in capacitance between the vibrator and the detection electrode.

しかしながら、このような角速度センサにおいては、外部から組み付け部材を介してセンサチップに振動が印加されると角速度の検出精度が低下してしまうという問題がある。例えば、通常振動子は5kHz〜20kHzの駆動振動周波数で駆動振動されるが、振動子を駆動振動させると駆動振動周波数の奇数倍の周波数を有する振動が周囲に発生させられる。また、角速度センサと組み付け部材とをはんだバンプを介して接続した場合には、角速度センサと組み付け部材との構造共振周波数が50〜60kHz程度になる。   However, in such an angular velocity sensor, there is a problem that the detection accuracy of the angular velocity is reduced when vibration is applied to the sensor chip from the outside via the assembly member. For example, a normal vibrator is driven and vibrated at a driving vibration frequency of 5 kHz to 20 kHz. When the vibrator is driven and vibrated, vibration having an odd multiple of the driving vibration frequency is generated in the surroundings. Further, when the angular velocity sensor and the assembly member are connected via the solder bump, the structural resonance frequency between the angular velocity sensor and the assembly member is about 50 to 60 kHz.

すると、振動子を駆動振動させると、振動子が発生する振動の周波数と、角速度センサと組み付け部材との構造共振周波数が近くなり、角速度センサが振動してしまう。このため、センサチップに対して振動が印加されることになり、角速度の検出精度が悪くなってしまうという問題がある。   Then, when the vibrator is driven to vibrate, the vibration frequency generated by the vibrator is close to the structural resonance frequency between the angular velocity sensor and the assembly member, and the angular velocity sensor vibrates. For this reason, vibration is applied to the sensor chip, and there is a problem that the detection accuracy of the angular velocity is deteriorated.

そこで、回路基板にセンサチップを搭載した角速度センサにおいて、センサチップと回路基板とを振動吸収性を備えた接着剤を介して接着し、センサチップに印加される外部からの振動を接着フィルムにより吸収する角速度センサが開示されている(例えば、特許文献1参照)。具体的には、接着フィルムの材質や形状等を調整して振動吸収性を高めることで、センサチップの防振性を高めている。
特開2005−331258号公報
Therefore, in an angular velocity sensor in which a sensor chip is mounted on a circuit board, the sensor chip and the circuit board are bonded to each other through an adhesive having vibration absorption, and external vibration applied to the sensor chip is absorbed by the adhesive film. An angular velocity sensor is disclosed (see, for example, Patent Document 1). Specifically, the vibration-proof property of the sensor chip is enhanced by adjusting the material and shape of the adhesive film to enhance the vibration absorption.
JP 2005-331258 A

しかしながら、上記特許文献1の角速度センサでは、センサチップと回路基板との防振性を高めることはできるが、角速度センサと組み付け部材との接続に関しては何ら言及されておらず、角速度センサと組み付け部材の接続に関しても振動吸収性を高めてセンサチップの防振性を高めることが必要である。   However, in the angular velocity sensor of the above-mentioned Patent Document 1, although vibration isolation between the sensor chip and the circuit board can be improved, nothing is mentioned regarding the connection between the angular velocity sensor and the assembly member, and the angular velocity sensor and the assembly member are not mentioned. It is also necessary to improve the vibration absorption of the sensor chip to improve the vibration absorption of the sensor chip.

また、上記のような角速度センサを組み付け部材に組み付ける場合には、振動子が発生する振動の周波数と、角速度センサと組み付け部材との構造共振周波数とを異ならせることが好ましいが、角速度センサと組み付け部材とをはんだバンプを介して接続した場合には構造共振周波数が50〜60kHzとなるため、振動子の駆動振動周波数の選択自由度が低いという問題がある。さらに、角速度センサと組み付け部材とをはんだバンプにより電気的、機械的に接続した場合には、はんだバンプは熱応力の緩和性が低いため破壊されやすく寿命が短いという問題がある。   Further, when the angular velocity sensor as described above is assembled to the assembly member, it is preferable that the frequency of vibration generated by the vibrator is different from the structural resonance frequency of the angular velocity sensor and the assembly member. When the member is connected via a solder bump, the structural resonance frequency is 50 to 60 kHz, and there is a problem that the degree of freedom in selecting the driving vibration frequency of the vibrator is low. Furthermore, when the angular velocity sensor and the assembly member are electrically and mechanically connected by solder bumps, there is a problem that the solder bumps are easily broken and have a short life because they have low thermal stress relaxation properties.

本発明は、上記点に鑑みて、センサチップをパッケージに搭載した力学量センサを組み付け部材に接続した際に従来の力学量センサの組み付け構造より、センサチップの防振性を高くする事ができると共に、力学量センサと組み付け部材との接続部の寿命を長くすることができる力学量センサの組み付け構造を提供することを目的とする。また、力学量センサとして角速度センサを用いた場合には、振動子の駆動振動周波数の選択自由度を向上させることができる力学量センサの組み付け構造を提供することを目的とする。   In view of the above points, the present invention can increase the vibration resistance of a sensor chip compared to a conventional assembly structure of a mechanical quantity sensor when a mechanical quantity sensor having a sensor chip mounted on a package is connected to an assembly member. At the same time, it is an object of the present invention to provide an assembly structure of a mechanical quantity sensor capable of extending the life of a connection portion between the mechanical quantity sensor and the assembly member. It is another object of the present invention to provide an assembly structure of a mechanical quantity sensor that can improve the degree of freedom in selecting a driving vibration frequency of a vibrator when an angular velocity sensor is used as the mechanical quantity sensor.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、センサチップ(7)と回路基板(3)とを凹部(2)に搭載したパッケージ(1)に、凹部(2)を覆うようにカバー(11)を配置した力学量センサ(50)を組み付け部材(20)に組み付けた力学量センサの組み付け構造において、力学量センサ(50)のうちパッケージ(1)における凹部(2)が形成されている面と反対の一面を組み付け部材(20)に接着剤(15)を介して機械的に接続し、力学量センサ(50)にセンサチップ(7)および回路基板(3)に電力を供給する電力供給手段(13)を備え、回路基板(3)を信号処理部(5)および無線部(6)を有して構成し、信号処理部(5)に、センサチップ(7)から出力された信号から物理量を検出させると共に、無線部(6)に検出した物理量を示す信号を送信させ、無線部(6)に信号処理部(5)から送信された物理量を示す信号を力学量センサ(50)の外部に送信させることを特徴とする。   In order to achieve the above object, in the first aspect of the invention, the package (1) in which the sensor chip (7) and the circuit board (3) are mounted in the recess (2) is covered with the recess (2). In the assembly structure of the mechanical quantity sensor in which the mechanical quantity sensor (50) having the cover (11) is assembled to the assembly member (20), the recess (2) in the package (1) of the mechanical quantity sensor (50) is formed. One surface opposite to the mounted surface is mechanically connected to the assembly member (20) via the adhesive (15), and the mechanical quantity sensor (50) is supplied with power to the sensor chip (7) and the circuit board (3). Power supply means (13), and a circuit board (3) having a signal processing unit (5) and a radio unit (6), and output from the sensor chip (7) to the signal processing unit (5) When a physical quantity is detected from the received signal The wireless unit (6) transmits a signal indicating the detected physical quantity, and the wireless unit (6) transmits a signal indicating the physical quantity transmitted from the signal processing unit (5) to the outside of the mechanical quantity sensor (50). It is characterized by that.

このような力学量センサの組み付け構造によれば、回路基板(3)およびセンサチップ(7)に供給される電力は電力供給手段(13)により供給され、また、センサチップ(7)で検出された力学量は無線部(6)から外部へ送信されるため、力学量センサ(50)と組み付け部材(20)との接続は機械的な接続のみを考慮すればよい。このため、機械的、電気的な接続を考慮したはんだバンプより、振動吸収性が高いと共に、熱応力の緩和性が高い接着剤(15)を用いることにより、力学量センサ(50)と組み付け部材(20)との防振性を向上させることができると共に、力学量センサ(50)と組み付け部材(20)との接続部の寿命を向上させることができる。さらに、力学量センサ(50)として角速度センサを用いた場合には、角速度センサと組み付け部材(20)との構造共振周波数を機械的な接続のみを考慮した接着剤(15)を用いることができるので振動子の駆動振動周波数の選択自由度を向上させることができる。   According to such an assembly structure of the mechanical quantity sensor, the power supplied to the circuit board (3) and the sensor chip (7) is supplied by the power supply means (13) and is detected by the sensor chip (7). Since the mechanical quantity is transmitted from the wireless unit (6) to the outside, the mechanical quantity sensor (50) and the assembly member (20) need only be considered mechanically connected. For this reason, a mechanical quantity sensor (50) and an assembly member are used by using an adhesive (15) having higher vibration absorption and higher thermal stress relaxation than solder bumps considering mechanical and electrical connections. The vibration-proof property with (20) can be improved, and the life of the connecting portion between the mechanical quantity sensor (50) and the assembly member (20) can be improved. Furthermore, when an angular velocity sensor is used as the mechanical quantity sensor (50), an adhesive (15) that takes into account only the mechanical connection of the structural resonance frequency between the angular velocity sensor and the assembly member (20) can be used. As a result, the degree of freedom in selecting the drive vibration frequency of the vibrator can be improved.

例えば、請求項2に記載の発明のように、接着剤(15)をシリコーン系接着剤としてもよい。このような力学量センサの組み付け構造によれば、シリコーン系接着剤は、はんだバンプよりも振動吸収性が高いと共に、熱応力の緩和性が高いので、従来の力学量センサの組み付け構造よりも防振性を高くすることができると共に、接続部の寿命を長くすることができる。さらに、力学量センサ(50)として角速度センサを用いた場合には、角速度センサと組み付け部材(20)との構造共振周波数を0.1〜2kHzとすることができる。このため、振動子を5〜20kHzで駆動振動させ、周囲に駆動振動周波数の奇数倍の周波数を有する振動が発生させられた場合においても、この振動が角速度センサと組み付け部材(20)との構造共振周波数と近くなることはない。したがって、振動子の駆動振動周波数の選択自由度を向上させることができる。この場合、請求項3に記載の発明のように、接着剤(15)として、シリコーン系接着剤であるシリコーン系ゲルを用いることができる。   For example, as in the invention described in claim 2, the adhesive (15) may be a silicone-based adhesive. According to such an assembly structure of the mechanical quantity sensor, the silicone-based adhesive has a higher vibration absorption than the solder bump and has a higher thermal stress relaxation property. The vibration can be increased and the life of the connecting portion can be extended. Furthermore, when an angular velocity sensor is used as the mechanical quantity sensor (50), the structural resonance frequency between the angular velocity sensor and the assembly member (20) can be set to 0.1 to 2 kHz. For this reason, even when the vibrator is driven to vibrate at 5 to 20 kHz and vibrations having a frequency that is an odd multiple of the driving vibration frequency are generated around the vibrator, this vibration is the structure of the angular velocity sensor and the assembly member (20). It is never close to the resonant frequency. Therefore, the degree of freedom in selecting the driving vibration frequency of the vibrator can be improved. In this case, as in the invention described in claim 3, a silicone-based gel that is a silicone-based adhesive can be used as the adhesive (15).

また、請求項4に記載の発明のように、信号処理部(5)に励振部(52)を備え、励振部(52)は、センサチップ(7)に異常があるか否かを判定し、センサチップ(7)に異常があると判定した場合には無線部(6)にセンサチップ(7)が異常であることを示す信号を送信し、センサチップ(7)に異常がないと判定した場合にはセンサチップ(7)に対して物理量の検出を行う検出作動と、検出作動を停止する停止作動とを交互に行う通常間欠作動を行わせ、無線部(6)からセンサチップ(7)の検出作動を要求する始動信号を受信した場合にはセンサチップ(7)に間欠作動のうち検出作動を行わせる構成としてもよい。   Further, as in the invention described in claim 4, the signal processing unit (5) includes the excitation unit (52), and the excitation unit (52) determines whether or not the sensor chip (7) is abnormal. When it is determined that there is an abnormality in the sensor chip (7), a signal indicating that the sensor chip (7) is abnormal is transmitted to the wireless unit (6), and it is determined that there is no abnormality in the sensor chip (7). In this case, the sensor chip (7) is caused to perform a normal intermittent operation in which a detection operation for detecting a physical quantity and a stop operation for stopping the detection operation are alternately performed, and the sensor chip (7) The sensor chip (7) may be configured to perform the detection operation among the intermittent operations when the start signal for requesting the detection operation is received.

また、請求項5に記載の発明のように、力学量センサ(50)を車両に搭載し、信号処理部(5)に励振部(52)を備え、励振部(52)は、センサチップ(7)に異常があるか否かを判定し、センサチップ(7)に異常があると判定した場合には無線部(6)にセンサチップ(7)が異常であることを示す信号を送信し、センサチップ(7)に異常がないと判定した場合にはセンサチップ(7)に対して物理量の検出を行う検出作動と、検出作動を停止する停止作動とを交互に行う通常間欠作動を行わせ、通常間欠作動をセンサチップ(7)に行わせている際に、車両が停止している信号を受信するとセンサチップ(7)に対して、通常間欠作動よりも一回に行われる検出作動および停止作動の時間が長い長期間欠作動を行わせ、長期間欠作動を行っている際に車両が始動した信号を受信した場合にはセンサチップ(7)に対して通常間欠作動を行わせ、長期間欠作動をしている場合に無線部(6)からセンサチップ(7)に検出作動を要求する始動信号を受信した場合、または通常間欠作動をしている場合に始動信号を受信した場合にはセンサチップ(7)に間欠作動のうち検出作動を行わせる構成としてもよい。   Further, as in the invention described in claim 5, the mechanical quantity sensor (50) is mounted on the vehicle, the signal processing unit (5) is provided with the excitation unit (52), and the excitation unit (52) is a sensor chip ( 7) It is determined whether or not there is an abnormality. If it is determined that the sensor chip (7) is abnormal, a signal indicating that the sensor chip (7) is abnormal is transmitted to the wireless unit (6). When it is determined that there is no abnormality in the sensor chip (7), a detection operation for detecting a physical quantity and a stop operation for stopping the detection operation are alternately performed for the sensor chip (7). In addition, when the sensor chip (7) performs a normal intermittent operation, if a signal indicating that the vehicle is stopped is received, a detection operation is performed on the sensor chip (7) at a time rather than the normal intermittent operation. Long-term intermittent operation with a long stop operation time When a signal for starting the vehicle is received during operation, the sensor chip (7) is normally intermittently operated. When the vehicle is operating for a long period of time, the sensor chip is connected from the wireless unit (6). (7) When receiving a start signal for requesting a detection operation, or when receiving a start signal when a normal intermittent operation is performed, the sensor chip (7) is configured to perform a detection operation out of the intermittent operations. It is good.

さらに、請求項6に記載の発明のように、無線部(6)に、信号処理部(5)から物理量を示す信号を受信させると共に、励振部(52)の状態を検出させ、外部から物理量を要求する信号があるか否かを判定させて、物理量を要求する信号があると判定した際には、励振部(52)がセンサチップ(7)に検出作動を行わせているか否かを判定させ、励振部(52)がセンサチップ(7)に検出作動を行わせていないと判定した場合には、励振部(52)に対してセンサチップ(7)に検出作動を行わせる始動信号を送信させ、励振部(52)がセンサチップ(7)に検出作動を行わせていると判定した場合には信号処理部(5)から受信した物理量を示す信号を外部に送信させてもよい。   Further, as in the sixth aspect of the invention, the radio unit (6) is caused to receive a signal indicating a physical quantity from the signal processing unit (5), and the state of the excitation unit (52) is detected, so that the physical quantity is externally received. When it is determined that there is a signal for requesting a physical quantity, it is determined whether the excitation unit (52) is causing the sensor chip (7) to perform a detection operation. If the excitation unit (52) determines that the sensor chip (7) is not performing the detection operation, the start signal that causes the excitation unit (52) to perform the detection operation on the sensor chip (7). And when the excitation unit (52) determines that the sensor chip (7) is performing the detection operation, a signal indicating the physical quantity received from the signal processing unit (5) may be transmitted to the outside. .

また、請求項7に記載の発明のように、励振部(52)に、励振部(52)に供給される電圧が低下しているか否かを判定させて電圧が低下している場合には無線部(6)に電圧が低下していることを示す信号を送信させ、励振部(52)の回路に異常があるか否かを判定させて回路に異常がある場合には無線部(6)に回路に異常があることを示す信号を送信させ、センサチップ(7)に異常があるか否かを判定させてセンサチップ(7)に異常があると判定した場合には無線部(6)にセンサチップ(7)の異常を示す信号を送信させてもよい。   Further, as in the seventh aspect of the invention, when the excitation unit (52) determines whether or not the voltage supplied to the excitation unit (52) is reduced, the voltage is reduced. When the wireless unit (6) transmits a signal indicating that the voltage has dropped and the circuit of the excitation unit (52) has an abnormality, the wireless unit (6 ) Transmits a signal indicating that there is an abnormality in the circuit, and determines whether the sensor chip (7) has an abnormality by determining whether the sensor chip (7) has an abnormality. ) May transmit a signal indicating an abnormality of the sensor chip (7).

さらに、請求項8に記載の発明のように、信号処理部(5)と無線部(6)とをトレンチにより分離してもよい。   Further, as in the invention described in claim 8, the signal processing section (5) and the radio section (6) may be separated by a trench.

また、請求項9に記載の発明のように、カバー(11)を誘電体で構成してもよい。そして、請求項10に記載の発明のように、カバー(11)を非誘電体で構成すると共に複数の貫通孔(15)を形成し、回路基板(3)に力学量センサ(50)の外部に物理量を示す信号を送信するための送信アンテナ(62)を備えると共に、力学量センサ(50)の外部から物理量を要求する信号を受信するための受信アンテナ(63)を備える構成としてもよい。   Moreover, you may comprise a cover (11) with a dielectric material like invention of Claim 9. Further, as in the invention described in claim 10, the cover (11) is made of a non-dielectric material and a plurality of through holes (15) are formed, and the circuit board (3) has an external portion of the mechanical quantity sensor (50). In addition, a transmission antenna (62) for transmitting a signal indicating a physical quantity may be provided, and a reception antenna (63) for receiving a signal requesting a physical quantity from the outside of the mechanical quantity sensor (50) may be provided.

さらに、請求項11に記載の発明のように、電力供給手段(13)をコイルとして、パッケージ(1)の内部に凹部(2)の外側を一周する収容孔(11)を形成し、収容孔(11)にコイルを配置してもよい。   Further, as in the invention described in claim 11, the power supply means (13) is used as a coil, and an accommodation hole (11) that goes around the outside of the recess (2) is formed inside the package (1), and the accommodation hole A coil may be arranged in (11).

また、請求項12に記載の発明のように、コイル(13)をパッケージ(1)のうち凹部(2)が形成されている一面または、凹部(2)が形成されている一面と反対の一面に配置してもよい。   Further, as in the invention described in claim 12, the coil (13) is placed on one side of the package (1) where the concave portion (2) is formed or on the opposite side of the one side where the concave portion (2) is formed. You may arrange in.

さらに、請求項13に記載の発明のように、接着剤(15)を、前記力学量センサ(50)のうち前記パッケージの前記一面と反対の一面の外縁部に配置してもよい。   Further, as in the invention described in claim 13, the adhesive (15) may be disposed on the outer edge of one surface of the mechanical quantity sensor (50) opposite to the one surface of the package.

また、請求項14に記載の発明のように、接着剤(15)を、力学量センサ(50)のうちパッケージ(1)の一面と反対の一面と、組み付け部材(20)との間に複数箇所配置し、複数箇所に配置された接着剤(15)を力学量センサ(50)の中心軸に対して対称となるようにそれぞれ配置してもよい。   Further, as in the invention described in claim 14, a plurality of adhesives (15) are provided between one surface of the mechanical quantity sensor (50) opposite to one surface of the package (1) and the assembly member (20). The adhesives (15) arranged at a plurality of places may be arranged so as to be symmetrical with respect to the central axis of the mechanical quantity sensor (50).

さらに、請求項15に記載の発明のように、回路基板(3)およびセンサチップ(7)をそれぞれ凹部(2)の底面と接続し、無線部(6)が信号処理部(5)よりも振動子から離れるように回路基板(3)とセンサチップ(7)とを配置してもよい。   Further, as in the invention described in claim 15, the circuit board (3) and the sensor chip (7) are respectively connected to the bottom surface of the recess (2), and the wireless unit (6) is more than the signal processing unit (5). The circuit board (3) and the sensor chip (7) may be disposed so as to be separated from the vibrator.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

(第1実施形態)
本発明の一実施形態が適用された角速度センサの組み付け構造について説明する。図1に本実施形態にかかる角速度センサの組み付け構造の断面図を示し、この図に基づいて説明する。なお、本実施形態の角速度センサは、例えば、車両に搭載されて用いられる。
(First embodiment)
An assembly structure of an angular velocity sensor to which an embodiment of the present invention is applied will be described. FIG. 1 shows a cross-sectional view of the assembly structure of the angular velocity sensor according to the present embodiment, which will be described based on this drawing. Note that the angular velocity sensor of the present embodiment is used by being mounted on a vehicle, for example.

図1に示されるように、本実施形態の角速度センサ50にはパッケージ1が備えられており、このパッケージ1は、例えば、アルミナ等のセラミック層が複数積層されて構成されている。そして、パッケージ1には一面に凹部2が形成されており、凹部2の底面に半導体基板で構成された回路基板3が搭載されている。具体的には、この回路基板3は、例えば、シリコーン系接着剤4を介して凹部2の底面と接合されている。   As shown in FIG. 1, the angular velocity sensor 50 of this embodiment includes a package 1, and the package 1 is configured by laminating a plurality of ceramic layers such as alumina, for example. A recess 1 is formed on one surface of the package 1, and a circuit board 3 made of a semiconductor substrate is mounted on the bottom of the recess 2. Specifically, the circuit board 3 is bonded to the bottom surface of the recess 2 via, for example, a silicone adhesive 4.

図2は回路基板3のブロック図を示す図である。図2に示されるように、回路基板3には信号処理部5と無線部6とが形成されており、これら信号処理部5と無線部6とはトレンチにより分離され、相互にノイズが伝播することを防止する構成とされている。
そして、信号処理部5と無線部6とはAl等の半導体配線により電気的に接続されている。
FIG. 2 is a block diagram of the circuit board 3. As shown in FIG. 2, a signal processing unit 5 and a radio unit 6 are formed on the circuit board 3. The signal processing unit 5 and the radio unit 6 are separated by a trench, and noise propagates to each other. It is set as the structure which prevents that.
The signal processing unit 5 and the wireless unit 6 are electrically connected by a semiconductor wiring such as Al.

信号処理部5は、検出部51と励振部52とを有して構成されている。検出部51は、図示しないC/V変換回路を備えており、後述するセンサチップ7の静電容量変化をC/V変換回路にて電圧信号に変換すると共に、変換した信号を角速度を示す信号として無線部6に送信する。   The signal processing unit 5 includes a detection unit 51 and an excitation unit 52. The detection unit 51 includes a C / V conversion circuit (not shown). The detection unit 51 converts a capacitance change of the sensor chip 7 described later into a voltage signal by the C / V conversion circuit, and the converted signal indicates the angular velocity. To the wireless unit 6.

励振部52は、センサチップ7を駆動させる信号をセンサチップ7に対して送信すると共に、センサチップ7やセンサチップ7を駆動させる回路に異常がある場合にこれらの異常を示す信号を無線部6に送信するものである。図3に、励振部52のブロック図を示す。図3に示されるように、励振部52は、制御部52a、ドライブ52bおよび初段アンプ52cを有して構成されている。   The excitation unit 52 transmits a signal for driving the sensor chip 7 to the sensor chip 7, and when there is an abnormality in the sensor chip 7 or a circuit for driving the sensor chip 7, a signal indicating these abnormality is transmitted to the wireless unit 6. To send to. FIG. 3 shows a block diagram of the excitation unit 52. As shown in FIG. 3, the excitation unit 52 includes a control unit 52a, a drive 52b, and a first stage amplifier 52c.

制御部52aは、ドライブ52bにセンサチップ7を駆動させる信号を送信すると共に、センサチップ7や励振部52に備えられたセンサチップ7を駆動させる回路等に異常がある場合に異常を示す信号を無線部6に送信するものである。   The control unit 52a transmits a signal for driving the sensor chip 7 to the drive 52b, and outputs a signal indicating an abnormality when there is an abnormality in the circuit for driving the sensor chip 7 or the sensor chip 7 provided in the excitation unit 52. This is transmitted to the wireless unit 6.

ドライブ52bは制御部52aからの信号に基づいてセンサチップ7を駆動させるものである。初段アンプ52cはセンサチップ7からの電気信号(静電容量変化)をC/V変換回路により電圧信号として出力するものである。具体的には、センサチップ7には後述するように振動子8と駆動電極とが形成されており、振動子8と駆動電極との間の静電容量変化に応じて電圧信号を出力する。   The drive 52b drives the sensor chip 7 based on a signal from the control unit 52a. The first-stage amplifier 52c outputs an electrical signal (capacitance change) from the sensor chip 7 as a voltage signal by a C / V conversion circuit. Specifically, the sensor chip 7 is formed with a vibrator 8 and a drive electrode as will be described later, and outputs a voltage signal in accordance with a change in capacitance between the vibrator 8 and the drive electrode.

また、図2に示されるように、無線部6は、マイクロコンピュータ61、送信アンテナ62および受信アンテナ63を有して構成されている。本実施形態では、送信アンテナ62および受信アンテナ63は、回路基板3にパターン形成により備えられている。   As shown in FIG. 2, the wireless unit 6 includes a microcomputer 61, a transmission antenna 62, and a reception antenna 63. In the present embodiment, the transmission antenna 62 and the reception antenna 63 are provided on the circuit board 3 by pattern formation.

マイクロコンピュータ61は制御部61a、送信部61bおよび受信部61cを備えた周知もので、制御部61a内の図示しないメモリ内に記憶されたプラグラムに従って、所定の処理を実行する。   The microcomputer 61 is a well-known device including a control unit 61a, a transmission unit 61b, and a reception unit 61c, and executes predetermined processing according to a program stored in a memory (not shown) in the control unit 61a.

制御部61aは、信号処理部5から送られてくる信号を送信部61bに送る機能を果たすものである。また、制御部61aは、例えば、角速度に応じて所定の処理を実行する図示しないECUから角速度を要求する信号を受信アンテナ63を通じて受信部61cから受信した場合には、励振部52がセンサチップ7を駆動させているか否かを判定する。そして、励振部52がセンサチップ7を駆動させていると判定した場合にはECUに検出された角速度を示す信号を送信し、励振部52がセンサチップ7を駆動させていないと判定した場合には励振部52にセンサチップ7を駆動させる始動信号を送信する。   The control unit 61a functions to send a signal sent from the signal processing unit 5 to the transmission unit 61b. Further, for example, when the control unit 61a receives a signal requesting an angular velocity from an unillustrated ECU that performs predetermined processing according to the angular velocity from the reception unit 61c through the reception antenna 63, the excitation unit 52 causes the sensor chip 7 to Whether or not is driven is determined. When it is determined that the excitation unit 52 is driving the sensor chip 7, a signal indicating the detected angular velocity is transmitted to the ECU, and when it is determined that the excitation unit 52 is not driving the sensor chip 7. Transmits a start signal for driving the sensor chip 7 to the excitation unit 52.

送信部61bは、送信アンテナ62を通じて、制御部61aから送られてきた信号を角速度を示す信号としてECUに向けて送信する出力部としての機能を果たすものである。   The transmission unit 61b functions as an output unit that transmits the signal transmitted from the control unit 61a to the ECU as a signal indicating the angular velocity through the transmission antenna 62.

受信部61cは、受信アンテナ63を通じて、ECUから送られてきた信号を受信し、受信した信号を制御部61aに送る入力部としての機能を果たすものである。   The receiving unit 61c functions as an input unit that receives a signal sent from the ECU through the receiving antenna 63 and sends the received signal to the control unit 61a.

また、図1に示されるように、回路基板3のうちパッケージ1に接続される一面と反対の一面には、センサチップ7を搭載するための接着部が設けられており、接着部にはシリコーン系接着剤9を介してセンサチップ7が配置されている。そして、回路基板3とセンサチップ7とがワイヤボンディング10を介して電気的に接続されている。   Further, as shown in FIG. 1, an adhesive portion for mounting the sensor chip 7 is provided on one surface of the circuit board 3 opposite to the one surface connected to the package 1, and the adhesive portion is provided with silicone. The sensor chip 7 is arranged via the system adhesive 9. The circuit board 3 and the sensor chip 7 are electrically connected via the wire bonding 10.

センサチップ7には角速度検出を行う検出素子が構成されている。具体的には、センサチップ7は、基部、振動子8、駆動電極および検出電極を有して構成されている。   The sensor chip 7 includes a detection element that detects angular velocity. Specifically, the sensor chip 7 has a base, a vibrator 8, a drive electrode, and a detection electrode.

振動子8には櫛歯部および検出用錘部が備えられている。また、駆動電極は、櫛歯部が形成されていると共に、この櫛歯部が振動子8に形成された櫛歯部と対向するように配置されている。そして検出用電極は第1の検出用電極と第2の検出用電極とを有して構成されており、振動子8に形成された検出用錘部の外側に第1の検出用電極が配置され、第1の検出用電極と対応する位置に第2の検出用電極が配置されている。   The vibrator 8 includes a comb tooth portion and a detection weight portion. In addition, the drive electrode is formed with a comb tooth portion, and the drive electrode is disposed so as to face the comb tooth portion formed on the vibrator 8. The detection electrode includes a first detection electrode and a second detection electrode, and the first detection electrode is arranged outside the detection weight portion formed on the vibrator 8. The second detection electrode is arranged at a position corresponding to the first detection electrode.

本実施形態のセンサチップ7では、振動子8が所定周波数で一方向に駆動振動されており、振動する振動子8に角速度が加わった場合に発生するコリオリ力で振動子8が駆動方向と直交する方向に変位される。すると、検出用錘部と検出用電極との間隔が変化するため、センサチップ7には静電容量変化が発生し、この静電容量変化を信号処理部5で検出する。   In the sensor chip 7 of the present embodiment, the vibrator 8 is driven and oscillated in one direction at a predetermined frequency, and the vibrator 8 is orthogonal to the driving direction by Coriolis force generated when an angular velocity is applied to the vibrating vibrator 8. It is displaced in the direction to do. Then, since the interval between the detection weight portion and the detection electrode changes, a change in capacitance occurs in the sensor chip 7, and this change in capacitance is detected by the signal processing unit 5.

また、パッケージ1のうち凹部2が形成されている一面には、セラミックなどの誘電体で構成されたカバー11が凹部2を覆うように配置されている。   A cover 11 made of a dielectric material such as ceramic is disposed on one surface of the package 1 where the recess 2 is formed so as to cover the recess 2.

さらに、パッケージ1の内部には凹部2の外側を一周する収容孔12が形成されており、収容孔12には本発明の電力供給手段に相当するコイル13と図示しないコンデンサが配置されている。そして、コンデンサと回路基板3とはワイヤボンディング14により電気的に接続されている。また、収容孔12は、パッケージ1を構成する複数のセラミック層の一部に対して貫通孔を形成し、この貫通孔を連通させるようにセラミック層を積層することで形成されている。   Further, a housing hole 12 that goes around the outside of the recess 2 is formed inside the package 1, and a coil 13 corresponding to the power supply means of the present invention and a capacitor (not shown) are arranged in the housing hole 12. The capacitor and the circuit board 3 are electrically connected by wire bonding 14. The accommodation hole 12 is formed by forming a through hole in a part of the plurality of ceramic layers constituting the package 1 and laminating the ceramic layers so as to communicate with the through hole.

コイル13は、回路基板3およびセンサチップ7に電力を供給するためのものであり、ECUに接続されている送受信機からの電磁波の送信を受けて電磁誘導により電力を発生すると共に、発生した電力をコンデンサに蓄える。この場合、ECUに接続されている送受信機からコイルに送信される電磁波は、回路基板3およびセンサチップ7へのノイズの伝播を防止するために、電磁波の波形は矩形波よりもsin波の方が好ましく、また、電磁波の周波数は無線部6からECUに対して送信される信号の周波数よりも低い周波数であることが好ましい。   The coil 13 is for supplying electric power to the circuit board 3 and the sensor chip 7, receives electric wave transmission from a transceiver connected to the ECU, generates electric power by electromagnetic induction, and generates electric power. Is stored in a capacitor. In this case, the electromagnetic wave transmitted from the transceiver connected to the ECU to the coil has a sine wave rather than a rectangular wave in order to prevent noise propagation to the circuit board 3 and the sensor chip 7. Further, the frequency of the electromagnetic wave is preferably lower than the frequency of the signal transmitted from the wireless unit 6 to the ECU.

本実施形態では、上記のように角速度センサ50が構成されており、パッケージ1のうち凹部2が形成されている一面と反対の一面が基板20に機械的な接続のみを考慮した接着剤15を介して接続されている。なお、本実施形態では、接着剤15として、例えば、シリコーン系接着剤を用いており、角速度センサ50と基板20との構造共振周波数が0.1〜2kHzとされている。   In the present embodiment, the angular velocity sensor 50 is configured as described above, and one surface of the package 1 opposite to the surface on which the concave portion 2 is formed is provided with the adhesive 15 considering only mechanical connection to the substrate 20. Connected through. In the present embodiment, for example, a silicone-based adhesive is used as the adhesive 15, and the structural resonance frequency between the angular velocity sensor 50 and the substrate 20 is 0.1 to 2 kHz.

次にこのように構成された角速度センサ50の基本的な検出作動について説明する。   Next, a basic detection operation of the angular velocity sensor 50 configured as described above will be described.

まず、センサチップ7では角速度に応じた静電容量変化が発生し、信号処理部5ではセンサチップ7の静電容量変化を、角速度を示す電圧信号に変換して無線部6に送信する。無線部6は信号処理部5から送信された信号をECUに送信する。   First, the capacitance change according to the angular velocity occurs in the sensor chip 7, and the signal processing unit 5 converts the capacitance change of the sensor chip 7 into a voltage signal indicating the angular velocity and transmits the voltage signal to the wireless unit 6. The wireless unit 6 transmits the signal transmitted from the signal processing unit 5 to the ECU.

次に、角速度を示す信号をECUに送信するまでの具体的な送信手段について説明する。まず、角速度を検出するセンサチップ7を駆動させる励振部52の作動について説明する。図4は励振部52がセンサチップ7を駆動させる際のフローチャートである。本実施形態では、車両のイグニッションスイッチがオン状態になると、コイル13の電磁誘導により発生させられた電力がコンデンサにされ、その電力が励振部52に電力される。そして、励振部52はコンデンサから電力が供給されると以下の処理を開始すると共に所定演算周期毎に繰り返して行う。   Next, specific transmission means until a signal indicating the angular velocity is transmitted to the ECU will be described. First, the operation of the excitation unit 52 that drives the sensor chip 7 that detects the angular velocity will be described. FIG. 4 is a flowchart when the excitation unit 52 drives the sensor chip 7. In the present embodiment, when the ignition switch of the vehicle is turned on, the electric power generated by the electromagnetic induction of the coil 13 is used as a capacitor, and the electric power is supplied to the excitation unit 52. When the power is supplied from the capacitor, the excitation unit 52 starts the following process and repeats it at every predetermined calculation cycle.

図4に示されるように、ステップ100では、センサチップ7が正常に作動するか否かを検出する。具体的には、振動子8を駆動させる駆動振動周波数と、振動子8と駆動電極との間の静電容量変化が対応していない場合には振動子8に異常があると判定する。   As shown in FIG. 4, in step 100, it is detected whether or not the sensor chip 7 operates normally. Specifically, when the drive vibration frequency for driving the vibrator 8 and the capacitance change between the vibrator 8 and the drive electrode do not correspond, it is determined that the vibrator 8 is abnormal.

そして、ステップ110では、センサチップ7に異常があると判定した際にはステップ120へ進み、無線部6にセンサチップ7に異常があることを示す信号を送信する。また、センサチップ7に異常がないと判定した際にはステップ130へ進む。   In step 110, when it is determined that the sensor chip 7 is abnormal, the process proceeds to step 120, and a signal indicating that the sensor chip 7 is abnormal is transmitted to the wireless unit 6. If it is determined that there is no abnormality in the sensor chip 7, the process proceeds to step 130.

ステップ130では、角速度の検出を行う検出作動および角速度の検出を停止する停止作動を交互に行う通常間欠作動をセンサチップ7に行わせる。通常間欠作動は、例えば、0.1秒間の角速度の検出を行う検出作動と0.1秒間の角速度の検出を停止する停止作動とすることができる。   In step 130, the sensor chip 7 is caused to perform a normal intermittent operation in which a detection operation for detecting the angular velocity and a stop operation for stopping the detection of the angular velocity are alternately performed. The normal intermittent operation can be, for example, a detection operation for detecting an angular velocity for 0.1 seconds and a stop operation for stopping detection of an angular velocity for 0.1 seconds.

続いて、ステップ140では、無線部6からセンサチップ7の検出作動を要求する始動信号を受信したか否かを判定する。始動信号は、後述するように、センサチップ7が停止作動の状態である際に、ECUから角速度を要求する信号が送信された場合に無線部6から送信されるものである。ここで、始動信号を受信した場合にはステップ130へ進み、通常間欠作動のうち検出作動をセンサチップ7に行わせる。また、始動信号を受信していない場合には処理を終了する。始動信号は、後述するように、センサチップ7が停止作動の状態である際に、ECUから角速度を要求する信号が送信された場合に無線部6から送信されるものである。   Subsequently, in step 140, it is determined whether or not a start signal requesting the detection operation of the sensor chip 7 from the wireless unit 6 has been received. As will be described later, the start signal is transmitted from the wireless unit 6 when a signal requesting an angular velocity is transmitted from the ECU when the sensor chip 7 is in a stop operation state. Here, when the start signal is received, the process proceeds to step 130, and the sensor chip 7 is caused to perform the detection operation among the normal intermittent operations. If the start signal has not been received, the process ends. As will be described later, the start signal is transmitted from the wireless unit 6 when a signal requesting an angular velocity is transmitted from the ECU when the sensor chip 7 is in a stop operation state.

次に、角速度を示す信号をECUに送信する無線部6の作動について説明する。図5は無線部6が角速度を示す信号をECUに送信する際のフローチャートである。無線部6の作動も上記励振部52の作動と同様に、車両のイグニッションスイッチがオン状態となった際に、コンデンサからの電力供給に基づいて開始され、所定演算周期毎に繰り返して行われる。   Next, the operation of the wireless unit 6 that transmits a signal indicating the angular velocity to the ECU will be described. FIG. 5 is a flowchart when the wireless unit 6 transmits a signal indicating the angular velocity to the ECU. Similarly to the operation of the excitation unit 52, the operation of the wireless unit 6 is started based on the supply of power from the capacitor when the ignition switch of the vehicle is turned on, and is repeatedly performed every predetermined calculation cycle.

図5に示されるように、ステップ200では、検出部51から角速度を示す信号を受信すると共に、励振部52からセンサチップ7の作動状態を示す信号、つまりセンサチップ7が検出作動状態であるか停止作動状態であるかを示す信号を受信する。   As shown in FIG. 5, in step 200, a signal indicating the angular velocity is received from the detection unit 51 and a signal indicating the operation state of the sensor chip 7 from the excitation unit 52, that is, whether the sensor chip 7 is in the detection operation state. A signal indicating whether the operation is stopped is received.

そして、ステップ210では、ECUから角速度を要求する信号があるか否かを判定し、角速度を要求する信号があると判定した場合にはステップ220へ進み、角速度を要求する信号がないと判定した場合には処理を終了する。   In step 210, it is determined whether or not there is a signal requesting angular velocity from the ECU. If it is determined that there is a signal requesting angular velocity, the process proceeds to step 220, and it is determined that there is no signal requesting angular velocity. If so, the process ends.

ステップ220では、励振部52がセンサチップ7に対して通常間欠作動のうち検出作動を行わせているか否かの判定を行う。具体的には、上記ステップ200で励振部52から受信した信号が、センサチップ7の停止作動状態を示す信号である場合にはステップ230へ進み、励振部52にセンサチップ7に対して検出作動を行わせる始動信号を送信する。すると、励振部52では、ステップ140で始動信号を受信してセンサチップ7に検出作動を行わせるため、無線部6には検出部51から角速度を示す信号が送信される。また、励振部52から受信した信号がセンサチップ7の検出作動を示す信号である場合にはステップ240へ進み、角速度を示す信号をECUに送信して処理を終了する。   In step 220, it is determined whether or not the excitation unit 52 is causing the sensor chip 7 to perform a detection operation out of the normal intermittent operations. Specifically, when the signal received from the excitation unit 52 in step 200 is a signal indicating the stop operation state of the sensor chip 7, the process proceeds to step 230, and the excitation operation is detected by the excitation unit 52 with respect to the sensor chip 7. Send a start signal to perform Then, in the excitation unit 52, a signal indicating the angular velocity is transmitted from the detection unit 51 to the wireless unit 6 in order to receive the start signal in step 140 and cause the sensor chip 7 to perform the detection operation. If the signal received from the excitation unit 52 is a signal indicating the detection operation of the sensor chip 7, the process proceeds to step 240, a signal indicating the angular velocity is transmitted to the ECU, and the process ends.

上記のように本実施形態の角速度センサ50は、励振部52が、センサチップ7に異常があるか否かを判定し、センサチップ7に異常がない場合にはセンサチップ7に検出作動と停止作動を交互に行う通常間欠作動を行わせる。   As described above, in the angular velocity sensor 50 according to the present embodiment, the excitation unit 52 determines whether or not the sensor chip 7 has an abnormality. When the sensor chip 7 has no abnormality, the sensor chip 7 detects and stops. A normal intermittent operation is performed in which the operations are alternately performed.

無線部6は、センサチップ7で検出された角速度を示す信号を検出部51を介して受信し、ECUから角速度を要求する信号を受信したか否かを判定する。そして、ECUから
角速度を要求する信号を受信した場合には、励振部52がセンサチップ7に検出作動を行わせているか否かを判定し、検出作動を行わせている場合にはECUに対して角速度を示す信号を送信して処理を終了する。また、励振部52がセンサチップ7に検出作動を行わせていない場合には、励振部52にセンサチップ7の検出作動を行わせる始動信号を送信する。
The wireless unit 6 receives a signal indicating the angular velocity detected by the sensor chip 7 via the detection unit 51, and determines whether a signal requesting the angular velocity is received from the ECU. When the signal requesting the angular velocity is received from the ECU, it is determined whether or not the excitation unit 52 is causing the sensor chip 7 to perform the detection operation. Then, a signal indicating the angular velocity is transmitted and the process is terminated. In addition, when the excitation unit 52 does not cause the sensor chip 7 to perform the detection operation, a start signal that causes the excitation unit 52 to perform the detection operation of the sensor chip 7 is transmitted.

励振部52は、始動信号を受信するとセンサチップ7に対して通常間欠作動のうち検出作動を行わせるため、無線部6にはセンサチップ7から検出部51を介して角速度を示す信号が送信されることになる。無線部6は、始動信号を送信した後に角速度を示す信号を受信すると、励振部52がセンサチップ7に検出作動をさせていると判定し、この角速度を示す信号をECUに送信して処理を終了する。   When the excitation unit 52 receives the start signal, the sensor unit 7 causes the sensor chip 7 to perform a detection operation out of the normal intermittent operation. Therefore, a signal indicating the angular velocity is transmitted from the sensor chip 7 to the wireless unit 6 via the detection unit 51. Will be. When receiving the signal indicating the angular velocity after transmitting the start signal, the wireless unit 6 determines that the excitation unit 52 is causing the sensor chip 7 to perform a detection operation, and transmits the signal indicating the angular velocity to the ECU for processing. finish.

また、本実施形態では、励振部52に備えられた制御部はセンサチップ7が正常に作動するか否か以外にも、電源電圧が低下していないか、励振部52の回路に異常がないかの判定を行っている。図6は、励振部52に備えられた制御部52aの異常判定手段についてのフローチャートであり、所定周期毎に行われている。   Further, in this embodiment, the control unit provided in the excitation unit 52 has no power supply voltage drop or abnormality in the circuit of the excitation unit 52 other than whether or not the sensor chip 7 operates normally. Judgment is made. FIG. 6 is a flowchart of the abnormality determination means of the control unit 52a provided in the excitation unit 52, and is performed at predetermined intervals.

図6に示されるように、ステップ300では、コンデンサから供給される電源電圧が低下しているか否かを判定する。具体的には、制御部52aには閾値が設定されており、コンデンサから供給される電圧が閾値より低いとコンデンサの電圧が低下したと判定する。このため、ステップ300で、否定判定された場合にはステップ310へ進み、無線部6にコンデンサから供給される電圧が低いことを示す信号を送信して処理を終了する。ステップ300で肯定判定された場合にはステップ320へ進む。   As shown in FIG. 6, in step 300, it is determined whether or not the power supply voltage supplied from the capacitor has dropped. Specifically, a threshold is set in the control unit 52a, and when the voltage supplied from the capacitor is lower than the threshold, it is determined that the voltage of the capacitor has decreased. For this reason, if a negative determination is made in step 300, the process proceeds to step 310, a signal indicating that the voltage supplied from the capacitor is low is transmitted to the wireless unit 6, and the process ends. If an affirmative determination is made in step 300, the process proceeds to step 320.

ステップ320では、ドライブ52bの電圧が低下しているか否かを判定する。具体的には、コンデンサから供給される電圧が低下していないのにドライブ52bの電圧が低下していると、センサチップ7を駆動させる回路に異常があると判定する。このため、ステップ320で否定判定された場合にはステップ330へ進み、ステップ330では回路に異常があることを示す信号を無線部6に送信して処理を終了する。ステップ320で肯定判定された場合には、ステップ340へ進む。   In step 320, it is determined whether or not the voltage of the drive 52b has dropped. Specifically, when the voltage supplied from the capacitor has not decreased but the voltage of the drive 52b has decreased, it is determined that there is an abnormality in the circuit that drives the sensor chip 7. Therefore, if a negative determination is made in step 320, the process proceeds to step 330. In step 330, a signal indicating that there is an abnormality in the circuit is transmitted to the wireless unit 6, and the process is terminated. If an affirmative determination is made in step 320, the process proceeds to step 340.

そしてステップ340では、初段アンプ52cの出力に異常があるか否かを判定する。具体的には、コンデンサから供給される電圧およびドライブ52bの電圧が低下していないのに初段アンプ52cから出力される信号に異常がある場合には振動子8に異常があると判定する。このため、ステップ340で否定判定された場合にはステップ350へ進み、無線部6に振動子8の異常を示す信号を送信して処理を終了する。なお、振動子8に異常があると判定されるのは、上記ステップ100と同様に、振動子8を駆動させる駆動振動周波数と、振動子8と駆動電極との間の静電容量変化が対応していない場合に振動子8に異常があると判定する。ステップ340で肯定判定された場合には処理を終了する。   In step 340, it is determined whether or not there is an abnormality in the output of the first stage amplifier 52c. Specifically, when the voltage supplied from the capacitor and the voltage of the drive 52b are not lowered but the signal output from the first stage amplifier 52c is abnormal, it is determined that the vibrator 8 is abnormal. For this reason, if a negative determination is made in step 340, the process proceeds to step 350, a signal indicating abnormality of the vibrator 8 is transmitted to the wireless unit 6, and the process ends. It should be noted that it is determined that there is an abnormality in the vibrator 8 in the same manner as in step 100 described above, because the drive vibration frequency for driving the vibrator 8 and the capacitance change between the vibrator 8 and the drive electrode correspond. If not, it is determined that the vibrator 8 is abnormal. If an affirmative determination is made in step 340, the process ends.

初段アンプ52cの出力に異常があると判定した場合には350へ進み、異常がないと判定した場合には処理を終了する。ステップ350では、振動子8に異常があると判定して無線部6に振動子8の異常を伝える信号を送信する。具体的には、振動子8を駆動させる駆動振動周波数と、振動子8と駆動電極との静電容量変化とが対応していない場合には振動子8に異常があると判定する。   If it is determined that there is an abnormality in the output of the first-stage amplifier 52c, the process proceeds to 350, and if it is determined that there is no abnormality, the process is terminated. In step 350, it is determined that there is an abnormality in the vibrator 8, and a signal for transmitting the abnormality of the vibrator 8 is transmitted to the wireless unit 6. Specifically, when the drive vibration frequency for driving the vibrator 8 does not correspond to the capacitance change between the vibrator 8 and the drive electrode, it is determined that the vibrator 8 is abnormal.

このような角速度センサの組み付け構造によれば、回路基板3およびセンサチップ7に供給される電力はECUに接続された送受信機とコイル13との電磁誘導により発生する電力が用いられており、また、センサチップ7で検出された角速度は無線部6からECUへ無線通信で送信されるため、角速度センサ50と基板20との接続は機械的な接続のみを考慮すればよい。つまり、本実施形態では、機械的な接続のみを考慮した接着剤15を用いることができ、従来の機械的、電気的な接続を考慮したはんだバンプより振動吸収性が高いと共に熱応力の緩和性が高い接着剤15を用いることができる。このため、力学量センサ50と基板20との防振性を高めることができると共に、角速度センサ50と基板20との接続部の寿命を延ばすことができる。   According to such an assembly structure of the angular velocity sensor, the electric power supplied to the circuit board 3 and the sensor chip 7 uses electric power generated by electromagnetic induction between the transmitter / receiver connected to the ECU and the coil 13, and Since the angular velocity detected by the sensor chip 7 is transmitted from the wireless unit 6 to the ECU by wireless communication, the connection between the angular velocity sensor 50 and the substrate 20 need only consider mechanical connection. In other words, in the present embodiment, the adhesive 15 considering only mechanical connection can be used, and vibration absorption is higher and thermal stress relaxation than conventional solder bumps considering mechanical and electrical connection. A high adhesive 15 can be used. For this reason, vibration isolation between the mechanical quantity sensor 50 and the substrate 20 can be improved, and the life of the connecting portion between the angular velocity sensor 50 and the substrate 20 can be extended.

また、本実施形態では、従来のはんだバンプより振動吸収性が高いと共に熱応力の緩和性が高い接着剤15としてシリコーン系接着剤を用いており、角速度センサ50と基板20との構造共振周波数が0.1〜2kHzとされている。このため、振動子8を駆動振動させた際に周囲に発生させられる振動の周波数が50〜60kHzとなっても角速度センサ50と基板20との構造共振周波数と異なるので、振動子8を駆動振動させることに起因する角速度センサ50の振動を防止することができ、センサチップ7の防振性を向上させることができる。さらに、周囲に発生させられる振動の周波数が50〜60kHzとなる振動子8の駆動振動周波数を選択することができるので振動子8の駆動振動周波数の選択自由度を向上させることもできる。   In this embodiment, a silicone-based adhesive is used as the adhesive 15 having higher vibration absorption and higher thermal stress relaxation than conventional solder bumps, and the structural resonance frequency between the angular velocity sensor 50 and the substrate 20 is high. 0.1 to 2 kHz. For this reason, even when the vibration frequency generated around the vibrator 8 is 50 to 60 kHz, the vibration frequency of the vibrator 8 is different from the structural resonance frequency between the angular velocity sensor 50 and the substrate 20. The vibration of the angular velocity sensor 50 due to the generation of the sensor chip 7 can be prevented, and the vibration isolating property of the sensor chip 7 can be improved. Furthermore, since it is possible to select the drive vibration frequency of the vibrator 8 at which the frequency of the vibration generated around is 50 to 60 kHz, the degree of freedom in selecting the drive vibration frequency of the vibrator 8 can also be improved.

また、無線部6はECUから角速度を要求する信号を受信した場合に、センサチップ7で検出された角速度を示す信号をECUに対して送信するため、電力の消費を抑えることができる。さらに、センサチップ7は、通常間欠作動により角速度の検出を行っているので電力の消費を抑えることができる。   Further, when the wireless unit 6 receives a signal requesting the angular velocity from the ECU, the wireless unit 6 transmits a signal indicating the angular velocity detected by the sensor chip 7 to the ECU, so that power consumption can be suppressed. Furthermore, since the sensor chip 7 detects the angular velocity by the normal intermittent operation, the power consumption can be suppressed.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態の角速度センサの組み付け構造は第1実施形態に対して励振部52の作動を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。図7は、励振部52がセンサチップ7を駆動させる際のフローチャートであり、所定演算周期毎に行われる。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. The assembly structure of the angular velocity sensor of the present embodiment is obtained by changing the operation of the excitation unit 52 with respect to the first embodiment, and the other parts are the same as those of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here. FIG. 7 is a flowchart when the excitation unit 52 drives the sensor chip 7, and is performed every predetermined calculation cycle.

図7に示されるように、ステップ400〜430では、上記第1実施形態で説明したステップ100〜ステップ130と同様に、センサチップ7に異常があるか否かを判定し、センサチップ7に異常がある場合にはセンサチップ7に異常があることを示す信号を無線部6に送信し、センサチップ7に異常がない場合にはセンサチップ7に通常間欠作動を行わせる。   As shown in FIG. 7, in steps 400 to 430, as in steps 100 to 130 described in the first embodiment, it is determined whether or not there is an abnormality in the sensor chip 7. If there is an error, a signal indicating that the sensor chip 7 is abnormal is transmitted to the wireless unit 6. If the sensor chip 7 is not abnormal, the sensor chip 7 is normally intermittently operated.

ステップ440では、車両が停止しているか否かの判定を行い、車両が停止していると判定した場合にはステップ450へ進み、車両が停止していないと判定した場合にはステップ470へ進む。具体的には、車両が停止するとECUから車両が停止したことを示す信号が無線部6を介して励振部52に送信される。このため、励振部52はこの信号を受信した場合には車両が停止していると判定し、受信していない場合には車両が停止していないと判定する。   In step 440, it is determined whether or not the vehicle is stopped. If it is determined that the vehicle is stopped, the process proceeds to step 450. If it is determined that the vehicle is not stopped, the process proceeds to step 470. . Specifically, when the vehicle stops, a signal indicating that the vehicle has stopped is transmitted from the ECU to the excitation unit 52 via the wireless unit 6. Therefore, the excitation unit 52 determines that the vehicle is stopped when the signal is received, and determines that the vehicle is not stopped when the signal is not received.

ステップ450では、センサチップ7に対してステップ430の通常間欠作動よりも一回に行われる検出作動と停止作動の時間が長い長期間欠作動を行わせる。この長期間欠作動としては、例えば、1秒間の角速度の検出を行う検出作動と1秒間の角速度の検出作動を停止する停止作動とすることができる。   In step 450, the sensor chip 7 is caused to perform a long-term intermittent operation in which the detection operation and the stop operation that are performed once are longer than the normal intermittent operation in step 430. As this long-term intermittent operation, for example, a detection operation for detecting an angular velocity for one second and a stop operation for stopping an angular velocity detection operation for one second can be used.

ステップ460では、車両が始動したか否かを判定し、車両が始動したと判定した場合にはステップ430へ進み、車両が始動していないと判定した場合にはステップ470へ進む。具体的には、車両が始動するとECUから車両が始動したことを示す信号が無線部6を介して励振部52に送信される。このため、励振部52はこの信号を受信した場合には車両が始動したと判定してステップ430へ進み、受信していない場合には車両が始動していないと判定してステップ470へ進む。   In step 460, it is determined whether or not the vehicle has started. If it is determined that the vehicle has started, the process proceeds to step 430. If it is determined that the vehicle has not been started, the process proceeds to step 470. Specifically, when the vehicle starts, a signal indicating that the vehicle has started is transmitted from the ECU to the excitation unit 52 via the wireless unit 6. Therefore, when receiving this signal, the excitation unit 52 determines that the vehicle has started, and proceeds to step 430. Otherwise, the excitation unit 52 determines that the vehicle has not been started and proceeds to step 470.

ステップ470では、上記ステップ140と同様に、無線部6からの始動信号を受信したか否かを判定し、始動信号を受信したと判定した場合にはステップ430へ進み、通常間欠作動のうち検出作動をセンサチップ7に行わせる。始動信号を受信していない場合には処理を終了する。   In step 470, as in step 140 described above, it is determined whether or not a start signal from the wireless unit 6 has been received. If it is determined that the start signal has been received, the process proceeds to step 430 to detect normal intermittent operation. The sensor chip 7 is operated. If the start signal has not been received, the process ends.

このような角速度センサの組み付け構造では、角速度センサ50と基板20とは電気的な接続が行われておらず、角速度センサ50はコンデンサに蓄えられた電力により作動している。このため、本実施形態では、コンデンサに蓄積される電力には限りがあること、車両が停止している間には車両に角速度が印加されにくいことから、車両が停止している場合には励振部52はセンサチップ7に対して通常間欠作動よりも一回に行われる検出作動および停止作動の時間が長い長期間欠作動を行わせている。したがって、上記第1実施系形態と同様の効果を得つつ、車両が停止している間においては電力の消費を抑制しながら角速度の検出を行うことができる。   In such an assembly structure of the angular velocity sensor, the angular velocity sensor 50 and the substrate 20 are not electrically connected, and the angular velocity sensor 50 is operated by the electric power stored in the capacitor. For this reason, in this embodiment, the electric power stored in the capacitor is limited, and since the angular velocity is difficult to be applied to the vehicle while the vehicle is stopped, excitation is performed when the vehicle is stopped. The unit 52 causes the sensor chip 7 to perform a long-term intermittent operation in which the detection operation and the stop operation that are performed at once are longer than the normal intermittent operation. Therefore, it is possible to detect the angular velocity while suppressing the power consumption while the vehicle is stopped while obtaining the same effect as the first embodiment.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態の角速度センサの組み付け構造は第1実施形態に対して接着剤15の配置部分を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。図8は、本実施形態にかかる角速度センサの組み付け構造の全体断面図である。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. The assembly structure of the angular velocity sensor of the present embodiment is obtained by changing the arrangement part of the adhesive 15 with respect to the first embodiment, and the other parts are the same as those of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here. FIG. 8 is an overall cross-sectional view of the assembly structure of the angular velocity sensor according to the present embodiment.

図8に示されるように、本実施形態の角速度センサの組み付け構造は、角速度センサ50のうちパッケージ1の凹部が形成されている一面と反対の一面の外縁部に接着剤15が配置された構造とされている。このような角速度センサの組み付け構造によれば、上記第1実施形態より角速度センサ50と基板20との間に配置される接着剤15の量を減らすことができるので、上記第1実施形態と同様の効果を得つつ、上記第1実施形態より角速度センサ50と基板20との熱応力の発生を低減することができ、さらに角速度センサ50と基板20との接続部の寿命を延ばすことができる。   As shown in FIG. 8, the assembly structure of the angular velocity sensor of the present embodiment is a structure in which the adhesive 15 is disposed on the outer edge portion of one surface of the angular velocity sensor 50 opposite to the surface on which the concave portion of the package 1 is formed. It is said that. According to such an assembly structure of the angular velocity sensor, since the amount of the adhesive 15 disposed between the angular velocity sensor 50 and the substrate 20 can be reduced as compared with the first embodiment, the same as in the first embodiment. While obtaining the above effect, the generation of thermal stress between the angular velocity sensor 50 and the substrate 20 can be reduced from the first embodiment, and the life of the connecting portion between the angular velocity sensor 50 and the substrate 20 can be extended.

(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態の角速度センサの組み付け構造は第1実施形態に対してカバー11の材質をメタルに変更したものであり、その他に関しては上記第1実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。図9は、本実施形態にかかる角速度センサの組み付け構造の全体断面図である。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. The assembly structure of the angular velocity sensor according to the present embodiment is obtained by changing the material of the cover 11 to metal with respect to the first embodiment, and the other parts are the same as those of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here. FIG. 9 is an overall cross-sectional view of the assembly structure of the angular velocity sensor according to the present embodiment.

本実施形態では、カバー12の材質を非誘電体であるメタルにて構成しており、パッケージ1に形成された凹部2が覆われるようにカバー11を配置するとECUと送信アンテナ62および受信アンテナ63との無線通信が行えなくなる。このため、本実施形態では、図9に示されるように、ECUと送信アンテナ62および受信アンテナ63との無線通信を行うことができるようにカバー11に貫通孔15が形成されている。   In this embodiment, the cover 12 is made of a non-dielectric metal, and when the cover 11 is disposed so as to cover the recess 2 formed in the package 1, the ECU, the transmission antenna 62, and the reception antenna 63 are arranged. Wireless communication with cannot be performed. For this reason, in this embodiment, as shown in FIG. 9, a through hole 15 is formed in the cover 11 so that wireless communication between the ECU and the transmission antenna 62 and the reception antenna 63 can be performed.

また、カバー11が誘電体で構成されているため、振動子8を駆動させることにより発生するノイズがカバー内で反射されることを防止するために、カバー11には複数の貫通孔15が形成されている。   Further, since the cover 11 is made of a dielectric material, a plurality of through holes 15 are formed in the cover 11 in order to prevent noise generated by driving the vibrator 8 from being reflected in the cover. Has been.

そして、パッケージ1内に貫通孔15からゴミ等の異物が導入される可能性があるため、センサチップ7はフェイスダウンして回路基板3とはんだバンプ9などを介して電気的に接続されている。このような角速度センサの組み付け構造としても、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   Since foreign matter such as dust may be introduced from the through-hole 15 into the package 1, the sensor chip 7 is face-down and electrically connected to the circuit board 3 via the solder bumps 9 and the like. . Even with such an assembly structure of the angular velocity sensor, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

(他の実施形態)
上記各実施形態では、接着剤15としてシリコーン系接着剤を用いて角速度センサ50を基板20に接続した例を挙げて説明したが、接着剤15として他のもの、例えば、シリコーンゲルを用いて角速度センサ50と基板20とを接続してもよい。この場合には、角速度センサ50と基板20との構造共振周波数はシリコーンゲルが有する弾性率に依存し、0.1〜0.2kHzにすることができる。
(Other embodiments)
In each of the above-described embodiments, an example in which the angular velocity sensor 50 is connected to the substrate 20 using a silicone-based adhesive as the adhesive 15 has been described. However, as the adhesive 15, for example, an angular velocity using a silicone gel is used. The sensor 50 and the substrate 20 may be connected. In this case, the structural resonance frequency between the angular velocity sensor 50 and the substrate 20 depends on the elastic modulus of the silicone gel and can be set to 0.1 to 0.2 kHz.

また、上記各実施形態では、コイル13をパッケージ1の内部に配置した構成としているが、パッケージ1の外部に配置してもよく、例えば、カバー11の表面に配置されている構成としてもよい。   Moreover, in each said embodiment, although it is set as the structure which has arrange | positioned the coil 13 inside the package 1, you may arrange | position outside the package 1, for example, it is good also as a structure arrange | positioned on the surface of the cover 11. FIG.

さらに、上記各実施形態では、回路基板3にセンサチップ7が搭載されてパッケージ1内に配置されているが、回路基板3とセンサチップ7とがそれぞれ凹部2の底面と接続される構成としてもよい。また、このような角速度センサ50の組み付け構造とする場合には、無線部6が信号処理部5よりもセンサチップ7に備えられた振動子8から離れるように回路基板3とセンサチップ7とを配置することが好ましい。   Further, in each of the above embodiments, the sensor chip 7 is mounted on the circuit board 3 and disposed in the package 1. However, the circuit board 3 and the sensor chip 7 may be connected to the bottom surface of the recess 2 respectively. Good. Further, in the case of such an assembly structure of the angular velocity sensor 50, the circuit board 3 and the sensor chip 7 are arranged so that the wireless unit 6 is separated from the vibrator 8 provided in the sensor chip 7 rather than the signal processing unit 5. It is preferable to arrange.

また、上記第3実施形態では、角速度センサ50と基板20とが、パッケージ1の外縁部に配置された接着剤15を介して接続されているが、例えば、複数の接着剤15をパッケージ1の中心軸に対して対称となるように配置してもよい。   In the third embodiment, the angular velocity sensor 50 and the substrate 20 are connected via the adhesive 15 disposed on the outer edge of the package 1. For example, a plurality of adhesives 15 are attached to the package 1. You may arrange | position so that it may become symmetrical with respect to a central axis.

さらに、上記第1実施形態では送信アンテナ62および受信アンテナ63は回路基板3に備えられているが、例えば、送信アンテナ62および受信アンテナ63をパッケージ1の側面に配置する構成としてもよい。この場合は、例えば、パッケージ1を構成するセラミック層の表面に配線を形成し、この配線を介して送信アンテナ62および受信アンテナ63と、送信部61bおよび受信部61cとを電気的に接続する構成としてもよい。また、上記第4実施形態においても送信アンテナ62および受信アンテナ63をパッケージ1の側面に配置する構成としてもよい。この場合は、ECUと送信アンテナ62および受信アンテナ63との無線通信を妨害する障害物がないため、カバー11に貫通孔15を形成しなくてもよい。   Furthermore, although the transmission antenna 62 and the reception antenna 63 are provided on the circuit board 3 in the first embodiment, for example, the transmission antenna 62 and the reception antenna 63 may be arranged on the side surface of the package 1. In this case, for example, a wiring is formed on the surface of the ceramic layer constituting the package 1, and the transmission antenna 62 and the reception antenna 63 are electrically connected to the transmission unit 61b and the reception unit 61c via the wiring. It is good. In the fourth embodiment, the transmitting antenna 62 and the receiving antenna 63 may be arranged on the side surface of the package 1. In this case, since there is no obstacle that interferes with wireless communication between the ECU and the transmission antenna 62 and the reception antenna 63, the through hole 15 may not be formed in the cover 11.

また、上記各実施形態では、力学量センサとして角速度センサ50を例に挙げて説明したが、もちろん他の物理量を検出するセンサに適用することもでき、例えば、加速度センサ等に使用することができる。   In each of the above-described embodiments, the angular velocity sensor 50 is described as an example of the mechanical quantity sensor. However, it can be applied to a sensor that detects other physical quantities, and can be used for an acceleration sensor, for example. .

さらに、上記各実施形態では、無線部6はECUから角速度を要求する信号を受信した際に角速度を示す信号をECUに送信する構成を説明したが、検出した角速度を全てECUに送信する構成としてもよい。   Further, in each of the above embodiments, the configuration has been described in which the radio unit 6 transmits a signal indicating the angular velocity to the ECU when receiving a signal requesting the angular velocity from the ECU. However, as a configuration in which all the detected angular velocities are transmitted to the ECU. Also good.

本発明の第1実施形態にかかる角速度センサの組み付け構造の断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the assembly | attachment structure of the angular velocity sensor concerning 1st Embodiment of this invention. 図1に示す回路基板のブロック図を示す図である。It is a figure which shows the block diagram of the circuit board shown in FIG. 図2に示す励振部のブロック図を示す図である。It is a figure which shows the block diagram of the excitation part shown in FIG. 図2に示す励振部がセンサチップを駆動させる際のフローチャートである。It is a flowchart at the time of the excitation part shown in FIG. 2 driving a sensor chip. 図2に示す無線部が角速度を示す信号をECUに送る際のフローチャートである。It is a flowchart when the radio | wireless part shown in FIG. 2 sends the signal which shows angular velocity to ECU. 図2に示す励振部に備えられた制御部の異常判定手段についてのフローチャートである。It is a flowchart about the abnormality determination means of the control part with which the excitation part shown in FIG. 2 was equipped. 本発明の第2実施形態にかかる励振部がセンサチップを駆動させる際のフローチャートである。It is a flowchart at the time of the excitation part concerning 2nd Embodiment of this invention driving a sensor chip. 本発明の第3実施形態にかかる角速度センサの組み付け構造の断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the assembly structure of the angular velocity sensor concerning 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態にかかる角速度センサの組み付け構造の断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the assembly structure of the angular velocity sensor concerning 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 パッケージ
2 凹部
3 回路基板
5 信号処理部
6 無線部
7 センサチップ
8 振動子
11 カバー
13 コイル
15 接着剤
20 基板
50 角速度センサ
51 検出部
52 励振部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Package 2 Concave part 3 Circuit board 5 Signal processing part 6 Radio | wireless part 7 Sensor chip 8 Vibrator 11 Cover 13 Coil 15 Adhesive 20 Board | substrate 50 Angular velocity sensor 51 Detection part 52 Excitation part

Claims (15)

印加された物理量に応じて電気的な信号を出力するセンサチップ(7)と、
前記センサチップ(7)で出力された前記信号から前記物理量を検出する回路基板(3)と、
一面に凹部(2)を有し、前記凹部(2)に前記センサチップ(7)と前記回路基板(3)とを搭載するパッケージ(1)と、
前記パッケージ(1)のうち前記一面に前記凹部(2)を覆うように配置されるカバー(11)と、を備えた力学量センサ(50)を組み付け部材(20)に組み付けた力学量センサの組み付け構造において、
前記力学量センサ(50)のうち前記パッケージ(1)の前記一面と反対の一面が前記組み付け部材(20)に接着剤(15)を介して機械的に接続されており、
前記力学量センサ(50)には、前記センサチップ(7)および前記回路基板(3)に電力を供給する電力供給手段(13)が備えられており、
前記回路基板(3)は、前記電力供給手段(13)から電力の供給を受けて作動する信号処理部(5)および無線部(6)を有して構成されており、前記信号処理部(5)は、前記センサチップ(7)から出力された前記信号から前記物理量を検出すると共に、前記無線部(6)に検出した前記物理量を示す信号を送信し、前記無線部(6)は前記信号処理部(5)から送信された前記物理量を示す前記信号を前記力学量センサ(50)の外部に無線通信により送信することを特徴とする力学量センサの組み付け構造。
A sensor chip (7) for outputting an electrical signal in accordance with the applied physical quantity;
A circuit board (3) for detecting the physical quantity from the signal output from the sensor chip (7);
A package (1) having a recess (2) on one surface and mounting the sensor chip (7) and the circuit board (3) on the recess (2);
A mechanical quantity sensor (50) having a cover (11) arranged so as to cover the recess (2) on the one surface of the package (1); In the assembly structure,
One surface of the mechanical quantity sensor (50) opposite to the one surface of the package (1) is mechanically connected to the assembly member (20) via an adhesive (15),
The mechanical quantity sensor (50) includes a power supply means (13) for supplying power to the sensor chip (7) and the circuit board (3).
The circuit board (3) is configured to include a signal processing unit (5) and a radio unit (6) that operate by receiving power supply from the power supply unit (13). 5) detects the physical quantity from the signal output from the sensor chip (7) and transmits a signal indicating the detected physical quantity to the radio unit (6), and the radio unit (6) An assembly structure of a mechanical quantity sensor, wherein the signal indicating the physical quantity transmitted from the signal processing unit (5) is transmitted to the outside of the mechanical quantity sensor (50) by wireless communication.
前記接着剤(15)はシリコーン系接着剤であることを特徴とする請求項1に記載の力学量センサの組み付け構造。   The mechanical quantity sensor assembly structure according to claim 1, wherein the adhesive (15) is a silicone-based adhesive. 前記接着剤(15)は、前記シリコーン系接着剤であるシリコーン系ゲルにて構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の力学量センサの組み付け構造。   The assembly structure of a mechanical quantity sensor according to claim 1 or 2, wherein the adhesive (15) is composed of a silicone-based gel that is the silicone-based adhesive. 前記信号処理部(5)は励振部(52)を備え、前記励振部(52)は、前記センサチップ(7)に異常があるか否かを判定し、前記センサチップ(7)に異常があると判定した場合には前記無線部(6)に前記センサチップ(7)に異常があることを示す信号を送信し、前記センサチップ(7)に異常がないと判定した場合には前記センサチップ(7)に対して前記物理量の検出を行う検出作動と、前記検出作動を停止する停止作動とを交互に行う通常間欠作動を行わせ、前記無線部(6)から前記センサチップ(7)の前記検出作動を要求する始動信号を受信すると前記センサチップ(7)に前記間欠作動のうち前記検出作動を行わせることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の力学量センサの組み付け構造。   The signal processing unit (5) includes an excitation unit (52), and the excitation unit (52) determines whether the sensor chip (7) has an abnormality, and the sensor chip (7) has an abnormality. When it is determined that there is an abnormality, a signal indicating that the sensor chip (7) is abnormal is transmitted to the wireless unit (6), and when it is determined that there is no abnormality in the sensor chip (7), the sensor A normal intermittent operation in which a detection operation for detecting the physical quantity and a stop operation for stopping the detection operation are alternately performed on the chip (7), and the sensor chip (7) from the wireless unit (6) is performed. The mechanical quantity according to any one of claims 1 to 3, wherein when the start signal for requesting the detection operation is received, the sensor chip (7) is caused to perform the detection operation among the intermittent operations. Sensor assembly structure. 前記力学量センサ(50)は車両に搭載されており、
前記信号処理部(5)は励振部(52)を備え、
前記励振部(52)は、前記センサチップ(7)に異常があるか否かを判定し、前記センサチップ(7)に異常があると判定した場合には前記無線部(6)に前記センサチップ(7)が異常であることを示す信号を送信し、前記センサチップ(7)に異常がないと判定した場合には前記センサチップ(7)に対して前記物理量の検出を行う検出作動と、前記検出作動を停止する停止作動とを交互に行う通常間欠作動を行わせ、前記通常間欠作動を前記センサチップ(7)に行わせている際に、前記車両が停止している信号を受信すると前記センサチップ(7)に対して前記通常間欠作動よりも一回に行われる前記検出作動および前記停止作動の時間が長い長期間欠作動を行わせ、前記長期間欠作動を前記センサチップ(7)に行わせている際に前記車両が始動した信号を受信した場合には前記センサチップ(7)に対して前記通常間欠作動を行わせ、前記長期間欠作動を前記センサチップ(7)に行わせている際に前記無線部(6)から前記センサチップ(7)の前記検出作動を要求する始動信号を受信した場合、または前記通常間欠作動をしている際に前記始動信号を受信した場合には前記センサチップ(7)に前記間欠作動のうち前記検出作動を行わせることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の力学量センサの組み付け構造。
The mechanical quantity sensor (50) is mounted on a vehicle,
The signal processing unit (5) includes an excitation unit (52),
The excitation unit (52) determines whether or not the sensor chip (7) has an abnormality. When the excitation unit (52) determines that the sensor chip (7) has an abnormality, the wireless unit (6) receives the sensor. A detection operation for transmitting a signal indicating that the chip (7) is abnormal and detecting the physical quantity to the sensor chip (7) when it is determined that the sensor chip (7) is normal. When the normal intermittent operation is performed alternately with the stop operation for stopping the detection operation and the normal intermittent operation is performed by the sensor chip (7), a signal indicating that the vehicle is stopped is received. Then, the sensor chip (7) is caused to perform a long-term intermittent operation in which the detection operation and the stop operation that are performed at a time longer than the normal intermittent operation are performed. When letting When the signal for starting the vehicle is received, the wireless intermittent operation is performed when the sensor chip (7) performs the normal intermittent operation and the sensor chip (7) performs the long-term intermittent operation. When the start signal for requesting the detection operation of the sensor chip (7) is received from (6), or when the start signal is received during the normal intermittent operation, the sensor chip (7) The assembly structure of the mechanical quantity sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection operation is performed among the intermittent operations.
前記無線部(6)は、前記信号処理部(5)から前記物理量を示す信号を受信すると共に、前記励振部(52)の作動状態を検出し、前記力学量センサ(50)の外部から前記物理量を要求する信号があるか否かを判定して、前記物理量を要求する信号があると判定した際には、前記励振部(52)が前記センサチップ(7)に前記検出作動を行わせているか否かを判定し、前記励振部(52)が前記センサチップ(7)に前記検出作動を行わせていないと判定した場合には、前記励振部(52)に対して前記始動信号を送信し、前記励振部(52)が前記センサチップ(7)に前記検出作動を行わせていると判定した場合には前記信号処理部(5)から受信した前記物理量を示す信号を前記力学量センサ(50)の外部に送信することを特徴とする請求項4または5に記載の力学量センサの組み付け構造。   The radio unit (6) receives a signal indicating the physical quantity from the signal processing unit (5), detects an operating state of the excitation unit (52), and externally transmits the signal from the mechanical quantity sensor (50). When it is determined whether there is a signal requesting a physical quantity and it is determined that there is a signal requesting the physical quantity, the excitation unit (52) causes the sensor chip (7) to perform the detection operation. If the excitation unit (52) determines that the sensor chip (7) is not performing the detection operation, the start signal is sent to the excitation unit (52). And when the excitation unit (52) determines that the sensor chip (7) is performing the detection operation, a signal indicating the physical quantity received from the signal processing unit (5) is transmitted as the mechanical quantity. Specially sent to outside of sensor (50) Assembly structure of a physical quantity sensor according to claim 4 or 5,. 前記励振部(52)は、前記励振部(52)に供給される電圧が低下しているか否かを判定して、前記電圧が低下していると判定した場合には前記無線部(6)に前記電圧が低下していることを示す信号を送信し、前記励振部(52)に備えられたセンサチップ(7)を駆動させる回路に異常があるか否かを判定して、前記回路に異常があると判定した場合には前記無線部(6)に前記回路に異常があることを示す信号を送信し、前記センサチップ(7)に異常があるか否かを判定して、前記センサチップ(7)に異常があると判定した場合には前記無線部(6)に前記センサチップ(7)に異常があることを示す信号を送信することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の力学量センサの組み付け構造。   The excitation unit (52) determines whether or not the voltage supplied to the excitation unit (52) has decreased. If the excitation unit (52) determines that the voltage has decreased, the wireless unit (6) To determine whether there is an abnormality in the circuit that drives the sensor chip (7) provided in the excitation unit (52). When it is determined that there is an abnormality, a signal indicating that there is an abnormality in the circuit is transmitted to the wireless unit (6), and it is determined whether there is an abnormality in the sensor chip (7). The signal indicating that there is an abnormality in the sensor chip (7) is transmitted to the wireless unit (6) when it is determined that there is an abnormality in the chip (7). An assembly structure of the mechanical quantity sensor according to claim 1. 前記信号処理部(5)と前記無線部(6)とはトレンチにより分離されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の力学量センサの組み付け構造。   The assembly structure of the mechanical quantity sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the signal processing unit (5) and the wireless unit (6) are separated by a trench. 前記カバー(11)が誘電体で構成されていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の力学量センサの組み付け構造。   The mechanical quantity sensor assembly structure according to any one of claims 1 to 8, wherein the cover (11) is made of a dielectric. 前記カバー(11)が非誘電体で構成されていると共に複数の貫通孔(15)が形成されており、前記回路基板(3)には前記力学量センサ(50)の外部に前記物理量を示す信号を送信するための送信アンテナ(62)が備えられていると共に、前記力学量センサ(50)の外部から前記物理量を要求する信号を受信するための受信アンテナ(63)が備えられていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の力学量センサの組み付け構造。   The cover (11) is made of a non-dielectric material and has a plurality of through holes (15). The circuit board (3) shows the physical quantity outside the mechanical quantity sensor (50). A transmission antenna (62) for transmitting a signal is provided, and a reception antenna (63) for receiving a signal requesting the physical quantity from the outside of the mechanical quantity sensor (50) is provided. The assembly structure of a mechanical quantity sensor according to any one of claims 1 to 8, characterized in that: 前記電力供給手段(13)はコイルであり、前記パッケージ(1)の内部には前記凹部(2)の外側を一周する収容孔(11)が形成され、前記収容孔(11)に前記コイルが配置されていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の力学量センサの組み付け構造。   The power supply means (13) is a coil, and an accommodation hole (11) is formed inside the package (1) around the outside of the recess (2), and the coil is placed in the accommodation hole (11). The assembly structure of the mechanical quantity sensor according to any one of claims 1 to 10, wherein the structure is arranged. 前記電力供給手段(13)はコイルであり、前記コイル(13)は前記パッケージ(1)のうち前記一面または、前記一面と反対の一面に配置されていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の力学量センサの組み付け構造。   The said power supply means (13) is a coil, The said coil (13) is arrange | positioned on the said surface of the said package (1), or one surface opposite to the said surface, The 1 thru | or 10 characterized by the above-mentioned. The assembly structure of the mechanical quantity sensor as described in any one of these. 前記接着剤(15)は、前記力学量センサ(50)のうち前記パッケージの前記一面と反対の一面の外縁部に配置されていることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1つに記載の力学量センサの組み付け構造。   13. The adhesive (15) according to any one of claims 1 to 12, wherein the adhesive (15) is disposed on an outer edge of one surface of the mechanical quantity sensor (50) opposite to the one surface of the package. Assembly structure of the described mechanical quantity sensor. 前記接着剤(15)は、前記力学量センサ(50)のうち前記パッケージ(1)の前記一面と反対の一面と、前記組み付け部材(20)との間に複数箇所配置されており、前記複数箇所に配置された前記接着剤(15)は前記力学量センサ(50)の中心軸に対して対称となるようにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1つに記載の力学量センサの組み付け構造。   The adhesive (15) is disposed at a plurality of locations between one surface of the mechanical quantity sensor (50) opposite to the one surface of the package (1) and the assembly member (20). 14. The adhesive (15) arranged at a location is arranged so as to be symmetric with respect to the central axis of the mechanical quantity sensor (50), respectively. The assembly structure of the mechanical quantity sensor described in 1. 前記センサチップ(7)には振動子が形成され、前記回路基板(3)および前記センサチップ(7)はそれぞれ前記凹部(2)の底面と接続されており、前記無線部(6)が前記信号処理部(5)よりも前記振動子から離れるように前記回路基板(3)と前記センサチップ(7)とが配置されていることを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1つに記載の力学量センサの組み付け構造。   A vibrator is formed on the sensor chip (7), the circuit board (3) and the sensor chip (7) are connected to the bottom surface of the recess (2), and the radio unit (6) is connected to the sensor chip (7). The circuit board (3) and the sensor chip (7) are arranged so as to be farther from the vibrator than the signal processing unit (5). Assembly structure of the described mechanical quantity sensor.
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