JP2009276358A - 素子取付パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】物理量を検出する素子を内蔵した素子取付パッケージにおいて、特定の面を所定
の方向に向かせて回路基板に取り付けることができる素子取付パッケージを提供すること
を目的とする。
【解決手段】物理量を検出する基準面３０を有する素子８を内蔵し、素子８が設置される
回路基板５５上に素子８を取り付けるための素子取付パッケージ１であって、素子取付パ
ッケージ１の回路基板５５上への取付面２は、基準面３０が所定の方向に向くように回路
基板５５に対して角度を規定したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、物理量を検出するジャイロセンサや加速度センサなどの素子を回路基板に取
り付けるための素子取付パッケージに関する。

従来、素子を備えた素子取付パッケージを回路基板に取り付けるには、素子取付パッケ
ージの最大面あるいは素子の基準面を回路基板に平行に対面して設置し、素子と回路基板
を電気的に導通するため外部へ延在するリードを、回路基板のホールに挿入してハンダ付
等で固定していた。

しかし、従来の取り付けでは、素子取付パッケージの最大面あるいは素子の基準面を、
回路基板に対して所定の方向としての略垂直方向へ設置することができても、リードと回
路基板とをハンダ固定するだけでは正確に所定の方向へ設置できないという課題があった
。また、ジャイロセンサや加速度センサ等の素子は、素子の基準面が正確に所定の方向へ
設置できないため、正確に物理量を検出できないという課題があった。

このような課題を解決するため、本発明の素子取付パッケージは、物理量を検出するた
めの基準面を有する素子を内蔵し、素子が設置される回路基板上に素子を取り付けるため
の素子取付パッケージであって、素子取付パッケージの回路基板上への取付面は、基準面
が所定の方向へ向くように回路基板に対して角度を規定したことを特徴とする。

この構成によれば、素子内蔵の素子取付パッケージを、回路基板に対して基準面を所定
の方向へ向けて、正確にかつ容易に設置することができる。

この場合、取付面は、素子取付パッケージを回路基板上に設置するための複数の支持突
起の端面に形成されており、また、取付面方向には、素子と回路基板とを電気的に導通す
るリードが、素子から延在するように形成されていることが好ましい。

これらの構成によれば、回路基板上に安定して素子取付パッケージを設置することがで
きる。さらに、支持突起による回路基板との間の間隙により、リードと回路基板とを導通
させるハンダ付け等がやり易くなる。

この場合、素子は、基準面に垂直な軸回りの角速度を検出するように配設されており、
また、取付面と基準面とが、直角であることが好ましい。

これらの構成によれば、取付面と平行な軸回りの角速度、つまり回路基板と平行な軸回
りの角速度を高精度に検出することができる。

この場合、素子取付パッケージは、リードおよび素子と一体になるように樹脂成形され
たことが好ましい。

この構成によれば、リードおよび素子が所定の位置関係を持って一体化されており、取
り扱い易くかつ回路基板上に取り付け易い素子取付パッケージとなる。

本発明の素子取付パッケージは、物理量を検出するための基準面を有する素子と、素子
と素子が設置される回路基板とを電気的に導通するリードとを備え、回路基板上に取り付
けるための素子取付パッケージであって、リードの一端は、内側の一面が基準面と平行に
接するように素子を挟み込んだＵ字形状であることを特徴とする。

この構成によれば、素子とリードとを簡単に組み付けることができると共に、素子の基
準面に対してリードを所定の位置関係に保持できる。

この場合、素子とリードとは、絶縁部材で被覆されていることが好ましい。

この構成によれば、素子とリードとは、所定の位置関係を保持した状態で被覆固定され
ており、取り扱い易く、回路基板上に取り付け易い素子取付パッケージとなる。

本発明の素子取付パッケージは、素子が、ジャイロセンサ振動子であることを特徴とす
る。

この構成によれば、高精度な角速度の検出を行うジャイロセンサとしての素子取付パッ
ケージが実現できる。

本発明の第１の実施形態に係る素子取付パッケージの外観斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る素子取付パッケージの外観斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る素子取付パッケージの外観斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るＵ字リードの外観斜視図である。 ジャイロセンサ水晶振動片を収容する素子の断面斜視図である。 素子を搭載したビデオカメラの外観斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の素子取付パッケージの実施の形態について説明す
る。この素子取付パッケージは、既定の軸回りの物理量を検出する素子を内蔵し、その軸
方向を所定の向きにして回路基板に取り付けるためのものである。すなわち、ハンディタ
イプのビデオカメラなどに組み込むと、ビデオカメラの手振れを検出することができる。

この素子を組込んだビデオカメラは、図６に示すようにビデオカメラ５０を手５８で保
持するためのフレーム５１と、フレーム５１に取り付けられた被写体を取り込むレンズ５
２と、被写体を目で確認するためのビューファインダ５３と、図示していない各種操作ボ
タンと、レンズ５２を通して取り込まれた被写体を電子化して記録するＣＣＤ５４と、レ
ンズ５２の中心軸である光軸５７と上下方向に直交するように既定の軸である検出軸７の
方向が設定された素子８と、素子８を搭載するサブ基板５６と、光軸５７と左右方向に直
交してその検出軸１０の方向が設定された素子９と、素子９、ＣＣＤ５４をはじめとして
各種電子部品を搭載するメイン基板５５と、図示していないテープカセット、テープ記録
機構およびバッテリがフレーム５１内に収容されている。

なお、素子８と素子９とは、機能的には同じもので取り付け方向が異なるだけであり、
素子８、９を構成する面のうち最も大きな面を、それぞれサブ基板５６、メイン基板５５
に対面させて安定した取り付けを行っている。また、素子８、９を素子取付パッケージに
内蔵して取り付けてもよい。

ハンディタイプのビデオカメラ５０を手５８で保持して撮影を行うと、被写体に向けた
レンズ５２の光軸５７が上下左右に揺れ動く、いわゆる手振れが起こり易く、手振れ状態
で撮影されたビデオ映像は、非常に見苦しいものになる。近年ビデオカメラが小型化、軽
量化されるに伴い、手振れは、より一層起こり易くなっている。

こうした手振れが生じても、電子的に補正して記録できるようにするため、手振れを検
出する手段がビデオカメラ５０に搭載されている。検出する手段としての素子９は検出軸
１０が光軸５７と左右方向に直交するようにメイン基板５５上に配置されて、上下方向の
手振れを検出する。また、素子８は検出軸７が光軸５７と上下方向に直交するようにサブ
基板５６上に配置されて、左右方向の手振れを検出する。従って、素子８を搭載するサブ
基板５６は、メイン基板５５と垂直な方向に配置しなければならない。通常、ビデオカメ
ラ５０の場合、フレーム５１内の上下方向（縦）に大面積のメイン基板５５を配置するた
め、別途に左右方向（横）にサブ基板５６を配置している。

ここで素子８の構成を詳細に説明する。図５に示すように素子８は、検出軸７回りの角
速度を検出するジャイロセンサ水晶振動片４０と、図示していないＩＣと、ジャイロセン
サ水晶振動片４０を収容する枠体３５とから構成されているジャイロセンサ水晶振動子で
ある。

ジャイロセンサ水晶振動片４０は、中央の固定部４１と、固定部４１から両側に延びる
一対の支持アーム４２、４２と、支持アーム４２、４２の端に形成された振動アーム４３
、４３と、固定部４１から支持アーム４２と直交方向に延びる一対の検出アーム４４，４
４と、図示していない接点部とから成っている。

これら固定部４１、支持アーム４２、振動アーム４３および検出アーム４４は、同一平
面に一体で形成された単結晶水晶であって、枠体３５から張り出された複数のボンディン
グワイア４５によって、枠体３５に接しないように支持されている。また、ボンディング
ワイア４５を介してＩＣと電気的導通をとり、水晶の発振制御、検出信号送出などが行な
われる。

ジャイロセンサ水晶振動片４０にボンディングワイア４５を介して電圧が加えられると
、振動アーム４３、４３が駆動振動Ｂのように振動を始める。この振動中に検出軸７回り
に回転Ａが働くと、駆動アーム４３、４３の振動方向と直交方向にコリオリの力Ｃが生じ
る。コリオリの力Ｃが生じるとこの力により支持アーム４２、４２が変位を起こして振動
（励振）するため、検出アーム４４、４４も振動（共振）する。この時の検出アーム４４
、４４のそれぞれの振れを差動電圧として検出し、信号処理をすることにより検出軸７回
りの角速度が求められる。

求められた角速度により、ジャイロセンサ水晶振動片４０の検出軸７回りに加えられた
回転Ａを特定できる。すなわち、ビデオカメラ５０の左右方向の手振れの程度を把握する
ことが可能となる。同様に、素子９によりビデオカメラ５０の上下方向の手振れの程度が
把握できる。

次に、ジャイロセンサ水晶振動片４０を収容する枠体３５は、直方体形状で、検出軸７
と垂直な基準面３０と、基準面３０に形成した凹部で底部が基準面３０と平行な複数のリ
ードガイド３３と、リードガイド３３の底部に設けられた外部との導通用の複数の端子３
４と、基準面３０と直角でリードガイド３３に繋がる側面３６と、基準面３０と対向する
対向面３７と、直方体を構成する他の３面とから成っている。

枠体３５の対向面３７部分以外はセラミック材で一体構成されており、開放されている
対向面３７部分から枠体３５内に、ジャイロセンサ水晶振動片４０やＩＣなどを組込む。
組込み後、対向面３７部分を平板にて封止し、枠体３５に形成されている図示していない
脱気孔より内部の空気を抜いて真空状態にしたのち、脱気孔を封止する。

このような素子８の枠体３５は基準面３０を最大の面とする薄型直方体であって、サブ
基板５６に対して基準面３０を対面させるように取り付けられる。従って、素子８をビデ
オカメラ５０に取り付ける際に、ジャイロセンサ水晶振動片４０の検出軸７方向は、サブ
基板５６の位置によって規定される。

図６におけるメイン基板５５に設置されている素子９についても、検出軸１０の方向が
素子８の場合と異なるだけで、形状、機能等は同一のものである。

しかし、ビデオカメラ５０のより小型化のため、基板上への部品の高密度な配置などが
推進され、基板はメイン基板５５のみの設定となってきている。このため、サブ基板５６
に設置される素子８は、枠体３５の基準面３０を、メイン基板５５に対して垂直方向にし
て取り付ける必要が生じてきた。

そこで、このような要請に合致した本発明の素子取付パッケージ１の第１の実施形態に
ついて、図１を参照して説明する。素子取付パッケージ１は、素子８と、端子３４（図５
参照）に導通するリード６とを一体で樹脂成形して内蔵したもので、その外面は、メイン
基板５５に設置するための取付面２と、取付面２に直交し素子８の基準面３０に平行な最
大面５と、最大面５の取付面２側に形成した凹状のリード露出部１３と、素子取付パッケ
ージ１を略直方体に形成する他の面とから構成されている。

リード６は、リードガイド３３（図５参照）にガイドされ最大面５と平行に、リード露
出部１３から取付面２を越えて延在している。端子３４とリード６とは、リード６のくび
れ部１４位置でハンダ付等の導通処理がなされている。

この素子取付パッケージ１は、取付面２をメイン基板５５に臨ませるようにして、リー
ド６をメイン基板５５のリードホール１１に挿入して取り付ける。これにより素子取付パ
ッケージ１は、取付面２を基準に、メイン基板５５に対して最大面５を垂直方向にして容
易に取り付け可能である。すなわち検出軸７をメイン基板５５に対して平行にセットする
ことができる。また、検出軸７と直角方向の素子取付パッケージ１の位置決めは、リード
６を挿入するリードホール１１の位置設定によって規定できる。このように、ジャイロセ
ンサ水晶振動片４０とメイン基板５５上の配線１２とを導通し、素子取付パッケージ１を
介して素子８をメイン基板５５に設置できるため、サブ基板５６が不要になる。

なお、リード６を最大面３０に対して直角に曲げたものにすることによって、最大面３
０をメイン基板５５に対面させて平行に取り付けることもできる。すなわち従来と同じ形
態の取り付けも可能である。

次に、図２に基づき素子取付パッケージ１の第２の実施形態について説明する。この素
子取付パッケージ１は、素子８と、端子３４に導通するリード６の素子８側の一端とを一
体で樹脂成形して内蔵し、その外面は、メイン基板５５に接する取付面２と、取付面２が
形成されている複数の支持突起４と、支持突起４の高さだけメイン基板５５から離反して
メイン基板５５に対面する底面３と、取付面２に直交し素子８の基準面３０に平行な最大
面５と、素子取付パッケージ１を略直方体に形成する他の面とから構成されている。また
、リード６は、底面３から取付面２方向へ取付面２を越えて延在している。

この様な構成の素子取付パッケージ１により、第１の実施形態と同様に、素子８の基準
面３０をメイン基板５５に対し直角に取り付けることができる。支持突起４の取付面２を
最大面５と直角方向に長く設定したことにより、素子取付パッケージ１の厚みＴが薄い場
合でも、安定してメイン基板５５へ取り付けることが可能となる。したがって、ジャイロ
センサ水晶振動片４０を搭載して、小型化、薄型化が図られた素子８の特徴を損ねること
なく、メイン基板５５上の占有面積の少ない素子取付パッケージ１が提供できる。

さらに、取付面２と最大面５との角度を直角以外に設定すれば、最大面５をメイン基板
５５に対して任意の位置関係で取り付けられる。すなわち、検出軸７の方向を任意に設定
することも可能となる。

なお、第１および第２の実施形態において、リード６のメイン基板５５への挿入部をメ
イン基板５５と平行に曲げることにより、リードホール１１の無い表面実装タイプの基板
にも取り付けることができる。

次に、第３の実施形態について図３および図４を参考に説明する。この素子取付パッケ
ージ１は、Ｕ字リード２０を用いて素子８をメイン基板５５に取り付けるものである。

Ｕ字リード２０は、図４に示すように、一端が、素子８のリードガイド３３と勘合し端
子３４に接する導通面２１と、導通面２１に直角で素子８の側面３６を受ける受面２４と
、導通面２１と対面し素子８を導通面２１に押し付ける押え面２２とからなる内側部を有
し、素子８を挟み込む略Ｕ字形状をしており、略Ｕ字形状から他端に向けては、直方体の
支持柱２５と、支持柱２５に設けられた受面２４に平行な回路受面２３と、回路受面２３
から続く基板挿入部２６とで構成されている。導通面２１と押え面２２との間隔は、挟み
込む素子８の厚みより小さく設定してある。

このＵ字リード２０は、プレス打ち抜き加工、精密鍛造加工、精密鋳造加工および金属
粉末射出成形加工などで作ることができる。

図３に示すように、素子取付パッケージ１は、素子８のリードガイド３３にＵ字リード
２０のＵ字形状側を取り付け、支持柱２５、回路受面２４および基板挿入部２６を除いて
絶縁材で被覆して一体にしたものである。被覆することにより素子８とＵ字リード２０と
は所定の位置関係で固定され、ひとつの部品として扱い易いものとなる。

そして、素子取付パッケージ１の基板挿入部２６をメイン基板５５のＵ字リードホール
３２に挿入すると、回路受面２３がメイン基板５５と当接し、検出軸７とメイン基板５５
とを平行な位置関係に取り付けることができる。なお、回路受面２３は検出軸７方向にで
きるだけ長く設定することが、より安定して取り付けるために望ましい。

なお、基板挿入部２６を除去したＵ字リード２０を用いれば、Ｕ字リードホール３２の
無い表面実装タイプの基板へも取り付けることができる。

このジャイロセンサ水晶振動片４０を内蔵した素子取付パッケージ１は、ビデオカメラ
５０への手振れ検出機能としての搭載だけでなく、デジタルカメラの手振れ検出、ロボッ
トの自立歩行のための姿勢検出、カーナビケーションの方向検出をはじめ自動車の姿勢制
御装置、航空機の慣性航法装置、ロケット・衛星の誘導装置などへの搭載利用が考えられ
、搭載姿勢の柔軟性やメイン基板上での省スペース性などの利点が発揮できる。

本発明の素子取付パッケージによれば、素子取付パッケージの取付面の角度を回路基板
に対して規定したことにより、基準面を回路基板に対して所定の方向へ向けて正確に取り
付けることができるようになった。

１…素子取付パッケージ ２…取付面 ４…支持突起 ５…最大面 ６…リー
ド ７、１０…検出軸 ８、９…素子 ２０…Ｕ字リード ２１…導通面 ２
３…回路受面 ３０…基準面 ３３…リードガイド ３５…枠体 ４０…ジャイ
ロセンサ水晶振動片 ５５…メイン基板 ５６…サブ基板。

Claims (9)

1. 物理量を検出するための基準面を有する素子を内蔵し、前記素子が設置される回路基板
   上に前記素子を取り付けるための素子取付パッケージであって、
   前記素子取付パッケージの前記回路基板上への取付面は、前記基準面が所定の方向へ向
   くように前記回路基板に対して角度を規定したことを特徴とする素子取付パッケージ。
2. 前記取付面は、前記素子取付パッケージを前記回路基板上に設置するための複数の支持
   突起の端面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の素子取付パッケージ。
3. 前記取付面方向には、前記素子と前記回路基板とを電気的に導通するリードが、前記素
   子から延在して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の素子取付パッ
   ケージ。
4. 前記素子は、前記基準面に垂直な軸回りの角速度を検出することを特徴とする請求項１
   ないし３のいずれかに記載の素子取付パッケージ。
5. 前記取付面と前記基準面とが、直角であることを特徴とする請求項４に記載の素子取付
   パッケージ。
6. 前記素子取付パッケージは、前記リードと前記素子とを一体になるように樹脂成形した
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の素子取付パッケージ。
7. 物理量を検出するための基準面を有する素子と、前記素子と前記素子が設置される回路
   基板とを電気的に導通するリードとを備え、前記回路基板上に取り付けるための素子取付
   パッケージであって、
   前記リードの一端は、内側の一面が前記基準面と平行に接するように前記素子を挟み込
   んだＵ字形状であることを特徴とする素子取付パッケージ。
8. 前記素子と前記リードとは、絶縁部材で被覆されていることを特徴とする請求項７に記
   載の素子取付パッケージ。
9. 請求項１または７に記載の素子が、ジャイロセンサ振動子であることを特徴とする素子
   取付パッケージ。

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