JP2010060360A - Angular velocity sensor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently produce high-reliability angular velocity sensors by always preventing a change in characteristic of a semiconductor element on a circuit board due to incident light from an explosion-preventing through hole provided in a cap for protecting vibrators and an internal circuit, in a process for mounting the cap on the circuit board, without adjusting the direction of the cap. <P>SOLUTION: An angular velocity sensor wherein a substantially rectangular cap 110 whose adjoining two sides are different in length, is mounted to perform sealing, on a substantially rectangular circuit board 20 to which tuning fork vibrators 70 and 72 and components such as an IC 50 for constituting an internal circuit for driving these vibrators and detecting angular velocity signals are fixed. In the sensor, the IC is arranged at any one of the corners of the circuit board, and a through hole 114 in the cap is arranged at either one of the corners adjoining the corner corresponding to the corner where the IC is arranged. Moreover, by performing arrangement so that the through hole is always disposed on the base section of either one of the vibrators, incident light from the through hole is always interrupted by the vibrators. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、回転角速度を検出する角速度センサに関し、特に例えば、カメラの手ぶれ検出装置やカーナビゲーションシステムなどに用いられる角速度センサに関する。   The present invention relates to an angular velocity sensor that detects a rotational angular velocity, and more particularly to an angular velocity sensor used in, for example, a camera shake detection device or a car navigation system.

従来、かかる角速度センサとして、振動子と、振動子を駆動し、角速度信号を検出する内部回路を構成する半導体素子や受動部品を、回路基板に固定して相互接続し、内部回路により検出された角速度信号を出力信号として外部電極から取り出すようにしたものがあった。   Conventionally, as such an angular velocity sensor, a vibrator and a semiconductor element or a passive component constituting an internal circuit that drives the vibrator and detects an angular velocity signal are fixedly connected to a circuit board and detected by the internal circuit. There is one in which an angular velocity signal is extracted from an external electrode as an output signal.

このような角速度センサにおいては、回路基板に固定された振動子や内部回路を機械的・電気的に保護するために、これらを覆う器状のキャップを回路基板に搭載して封止することが行われる。この場合に、回路基板に対してキャップを封止した後にリフローなどによる熱が加わると、内部の空気が膨張してキャップが外れる等の不良が発生する恐れがある。
このため、従来の角速度センサにおいては、半導体装置等において用いられるような、キャップに防爆用の小さな貫通穴を設けるということが行われる(例えば、特許文献1参照)。
In such an angular velocity sensor, in order to mechanically and electrically protect the vibrator and the internal circuit fixed to the circuit board, a vessel-shaped cap covering them may be mounted on the circuit board and sealed. Done. In this case, if heat is applied by reflow after the cap is sealed with respect to the circuit board, there is a risk that the internal air expands and the cap is removed.
For this reason, in the conventional angular velocity sensor, a small through hole for explosion prevention is provided in the cap as used in a semiconductor device or the like (for example, see Patent Document 1).

特開昭63−150948号公報JP-A 63-150948

しかしながら、角速度センサは内部回路として半導体素子を含むため、防爆用に設けられた貫通穴から混入した光が回路基板上の半導体素子に照射された場合に、出力特性が変動するという問題がある。このため、キャップの貫通穴は、キャップを回路基板に搭載したときに、キャップの貫通穴から混入した光が回路基板上の半導体素子に照射されない位置となるように設けられるが、隣り合う2辺の長さが異なる略長方形状の平面輪郭を有するキャップの場合には、通常の搭載方向の他に、180度回転させた方向でも回路基板に搭載可能であるため、キャップの搭載方向によって、キャップの貫通穴から混入した光が回路基板上の半導体素子に照射され、出力特性が変化する場合が生ずるという問題があった。   However, since the angular velocity sensor includes a semiconductor element as an internal circuit, there is a problem in that output characteristics fluctuate when light mixed from a through hole provided for explosion prevention is irradiated onto the semiconductor element on the circuit board. For this reason, when the cap is mounted on the circuit board, the through hole of the cap is provided so that light mixed from the through hole of the cap is not irradiated to the semiconductor element on the circuit board. In the case of a cap having a substantially rectangular planar outline with different lengths, the cap can be mounted on the circuit board in a direction rotated 180 degrees in addition to the normal mounting direction. There is a problem that the light mixed from the through hole is irradiated to the semiconductor element on the circuit board and the output characteristics may change.

このような問題を避けるためには、キャップを回路基板に搭載する工程において、キャップの方向を認識し、貫通穴から入射した光が回路基板上の半導体素子に照射されない方向にキャップの方向合わせを行った上で回路基板に搭載するようにすれば解決されるが、このようなキャップの方向合わせの工程を設けることは生産性を低下させ、製造コストを上昇させる要因となる。   In order to avoid such a problem, in the process of mounting the cap on the circuit board, the direction of the cap is recognized, and the cap is aligned in a direction in which the light incident from the through hole is not irradiated on the semiconductor element on the circuit board. Although the problem can be solved by mounting it on the circuit board after it has been carried out, providing such a step of aligning the cap causes a reduction in productivity and an increase in manufacturing cost.

それ故に、本願発明の主たる目的は、振動子や内部回路を保護するためにキャップを回路基板に搭載する工程において、キャップの方向合わせを行うことなく、キャップに設けられた防爆用の貫通穴から混入した光による回路基板上の半導体素子の特性変化を常に防止できるようにし、信頼性の高い角速度センサを効率よく生産できるようにすることである。   Therefore, the main object of the present invention is to use the explosion-proof through hole provided in the cap without aligning the cap in the process of mounting the cap on the circuit board to protect the vibrator and the internal circuit. It is to be able to always prevent the characteristic change of the semiconductor element on the circuit board due to the mixed light and to efficiently produce a highly reliable angular velocity sensor.

上記課題を解決するために、この発明の角速度センサは、振動子と、前記振動子を駆動し、角速度信号を検出する内部回路と、前記振動子と前記内部回路を構成する半導体素子を含む部品を固定し、前記振動子の各表面電極と前記内部回路を構成する部品を電気的に接続するとともに、角速度検出信号を取り出すための外部電極を有し、前記内部回路の出力電極と前記外部電極とを電気的に接続するように形成された略長方形状の回路基板と、隣り合う2辺の長さが異なる略長方形状の平面輪郭を有し、前記回路基板に固定された振動子と内部回路を覆うように前記回路基板に搭載されて封止されるキャップであって、防爆用の貫通穴を有するキャップと、を備えた角速度センサであって、前記内部回路を構成する半導体素子は、前記回路基板のいずれかの角部の近傍に配置され、前記キャップの貫通穴は、前記半導体素子が配置された前記回路基板の角部と対応する前記キャップの角部に隣接する2つの角部のうちのいずれかの角部の近傍に配置されているものである。   In order to solve the above-described problems, an angular velocity sensor according to the present invention includes a vibrator, an internal circuit that drives the vibrator and detects an angular velocity signal, and a component that includes the vibrator and a semiconductor element that forms the internal circuit. And electrically connecting each surface electrode of the vibrator and the components constituting the internal circuit, and having an external electrode for taking out an angular velocity detection signal, the output electrode of the internal circuit and the external electrode A substantially rectangular circuit board formed so as to be electrically connected to each other, and a substantially rectangular planar outline in which the lengths of two adjacent sides are different, and a vibrator fixed to the circuit board and an internal A cap mounted on the circuit board so as to cover the circuit and sealed, and a cap having an explosion-proof through hole, and a semiconductor element constituting the internal circuit, Circuit base The through hole of the cap is disposed between two corners adjacent to the corner of the cap corresponding to the corner of the circuit board on which the semiconductor element is disposed. It is arranged in the vicinity of one of the corners.

この発明によれば、内部回路を構成する半導体素子は回路基板のいずれかの角部の近傍に配置され、キャップの貫通穴は半導体素子が配置された回路基板の角部に対応するキャップの角部と隣接する2つの角部のうちのいずれかの角部の近傍に配置されているので、キャップが回路基板に対して180度回転した方向に搭載されても、キャップの貫通穴と回路基板に固定された半導体素子との離隔距離が維持され、キャップの貫通穴から混入した光による回路基板上の半導体素子の特性変化が常に防止される。
なお、ここで角部の近傍とは、少なくとも回路基板の中央から角部方向に寄った位置のことをいう。
According to the present invention, the semiconductor element constituting the internal circuit is disposed in the vicinity of one of the corners of the circuit board, and the through hole of the cap is the corner of the cap corresponding to the corner of the circuit board on which the semiconductor element is disposed. Since the cap is disposed in the vicinity of one of the two corners adjacent to the part, even if the cap is mounted in a direction rotated 180 degrees with respect to the circuit board, the through hole of the cap and the circuit board The separation distance from the semiconductor element fixed to is maintained, and the characteristic change of the semiconductor element on the circuit board due to light mixed from the through hole of the cap is always prevented.
Here, the vicinity of the corner means a position at least from the center of the circuit board toward the corner.

また、この発明の角速度センサは、2つの振動子と、前記2つの振動子を駆動し、2つの角速度信号を検出する内部回路と、前記2つの振動子を互いに直交する方向に固定するとともに、前記内部回路を構成する半導体素子を含む部品を固定し、前記2つの振動子の各表面電極と前記内部回路を構成する部品を電気的に接続するとともに、2つの角速度検出信号を取り出すための外部電極を有し、前記内部回路の出力電極と前記外部電極とを電気的に接続するように形成された略長方形状の回路基板と、隣り合う2辺の長さが異なる略長方形状の平面輪郭を有し、前記回路基板に固定された前記2つの振動子と前記内部回路を覆うように前記回路基板に搭載されて封止されるキャップであって、防爆用の貫通穴を有するキャップと、を備えた角速度センサであって、前記内部回路を構成する半導体素子は、前記回路基板のいずれかの角部の近傍に配置され、前記2つの振動子は、前記半導体素子が配置された前記回路基板の角部に隣接する2つの角部の近傍にそれぞれの基台部が配置され、前記キャップの貫通穴は、前記半導体素子が配置された前記回路基板の角部と対応する前記キャップの角部に隣接する2つの角部のうちのいずれかの角部の近傍に配置され、前記キャップがいずれの回転方向で前記回路基板に搭載された場合であっても、前記キャップの貫通穴が前記回路基板に固定された2つの振動子のうちのいずれかの振動子の基台部の上に常に配備されるように、前記キャップの貫通穴の位置と前記回路基板上の2つの振動子の基台部の位置が設定されているものである。   The angular velocity sensor according to the present invention fixes two vibrators, an internal circuit that drives the two vibrators and detects two angular velocity signals, and fixes the two vibrators in directions orthogonal to each other. An external for fixing a part including the semiconductor element constituting the internal circuit, electrically connecting each surface electrode of the two vibrators and the part constituting the internal circuit, and taking out two angular velocity detection signals A substantially rectangular circuit board having electrodes and formed so as to electrically connect the output electrode of the internal circuit and the external electrode, and a substantially rectangular planar outline in which two adjacent sides have different lengths A cap that is mounted and sealed on the circuit board so as to cover the two vibrators fixed to the circuit board and the internal circuit, and has a cap having an explosion-proof through hole, With The speed sensor, the semiconductor element constituting the internal circuit is disposed in the vicinity of any corner of the circuit board, and the two vibrators are corners of the circuit board on which the semiconductor element is disposed. Each base portion is disposed in the vicinity of two corner portions adjacent to the portion, and the through hole of the cap is adjacent to the corner portion of the cap corresponding to the corner portion of the circuit board on which the semiconductor element is disposed. Even when the cap is mounted on the circuit board in any rotation direction, the through hole of the cap is formed in the circuit board. The position of the through hole of the cap and the base part of the two vibrators on the circuit board so as to be always provided on the base part of the vibrator of either of the two fixed vibrators The position of is set

この発明によれば、内部回路を構成する半導体素子は回路基板のいずれかの角部の近傍に配置され、2つの振動子は半導体素子が配置された回路基板の角部に隣接する2つの角部の近傍にそれぞれの基台部が配置され、キャップの貫通穴は半導体素子が配置された回路基板の角部と対応するキャップの角部に隣接する2つの角部のうちのいずれかの角部の近傍に配置され、キャップがいずれの回転方向で回路基板に搭載された場合であってもキャップの貫通穴が回路基板に固定された2つの振動子のうちのいずれかの振動子の基台部の上に常に配備されるように、キャップの貫通穴の位置と回路基板の2つの振動子の基台部の位置が設定されているので、キャップが回路基板に対して180度回転した方向に搭載されても、キャップの貫通穴と回路基板に固定された半導体素子との離隔距離が維持されるとともに、キャップの貫通穴の下に存在するいずれかの振動子の基台部によって光の侵入が遮断され、より確実に回路基板上の半導体素子の特性変化が常に防止される。   According to the present invention, the semiconductor element constituting the internal circuit is disposed in the vicinity of one of the corners of the circuit board, and the two vibrators are provided at two corners adjacent to the corner of the circuit board on which the semiconductor element is disposed. Each base portion is disposed in the vicinity of the portion, and the through hole of the cap is a corner of one of the two corner portions adjacent to the corner portion of the cap corresponding to the corner portion of the circuit board on which the semiconductor element is disposed. Even if the cap is mounted on the circuit board in any rotation direction, the base of one of the two vibrators with the through hole of the cap fixed to the circuit board is arranged. Since the position of the through hole of the cap and the position of the base part of the two vibrators of the circuit board are set so as to be always provided on the base part, the cap is rotated 180 degrees with respect to the circuit board. The through hole of the cap The distance from the semiconductor element fixed to the circuit board is maintained, and light penetration is blocked by the base part of one of the vibrators located under the through hole of the cap. Changes in the characteristics of the semiconductor elements are always prevented.

尚、この場合において、半導体素子は、回路基板のいずれかの角部に凹部を設けて凹部内に固定し、2つの振動子は、半導体素子が設置された回路基板の角部に隣接する2つの辺の近傍にそれぞれ配置し、それぞれの振動部が凹部上に配置されるようにしてもよい。これにより、振動子の振動部が半導体素子上に配備され、角速度センサをより小型化することができる。   In this case, the semiconductor element is provided with a recess at any corner of the circuit board and fixed in the recess, and the two vibrators are adjacent to the corner of the circuit board on which the semiconductor element is installed. It may be arranged in the vicinity of one side, and the respective vibration parts may be arranged on the recesses. Thereby, the vibration part of the vibrator is arranged on the semiconductor element, and the angular velocity sensor can be further downsized.

本願発明によれば、振動子や内部回路を保護するためのキャップを回路基板に搭載する工程において、キャップの方向合わせを行うことなく、キャップに設けられた防爆用の貫通穴から入射した光による回路基板上の半導体素子の特性変化を常に防止でき、信頼性の高い角速度センサを効率よく生産できるという効果がある。   According to the present invention, in the step of mounting the cap for protecting the vibrator and the internal circuit on the circuit board, the light is incident from the through-hole for explosion-proof provided in the cap without aligning the direction of the cap. It is possible to always prevent a change in characteristics of the semiconductor element on the circuit board and to efficiently produce a highly reliable angular velocity sensor.

この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。   The above object, other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the best mode for carrying out the invention with reference to the drawings.

図1は本願発明の角速度センサの一例を示す内部透視斜視図であり、図2はその分解斜視図である。角速度センサ10は、回路基板20を含む。回路基板20は、たとえば長方形板状などの形状に形成される。回路基板20の一方面には、凹部22が形成される。凹部22は、たとえば、回路基板20の1つの角部側に片寄るような位置に形成される。なお、図2においては、凹部22は鉤形に形成されているが、後述のICが実装されうる形状であればよく、たとえば四角形状などであってもよい。   FIG. 1 is an internal perspective view showing an example of the angular velocity sensor of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view thereof. The angular velocity sensor 10 includes a circuit board 20. The circuit board 20 is formed in a shape such as a rectangular plate. A recess 22 is formed on one surface of the circuit board 20. For example, the recess 22 is formed at a position that is offset toward one corner of the circuit board 20. In FIG. 2, the recess 22 is formed in a bowl shape, but may be any shape as long as an IC described later can be mounted.

回路基板20の凹部22内には、複数の電極24が、たとえば四角形状に並ぶように形成される。また、回路基板20の凹部22の外側において、凹部22に近接する短辺の近傍に、3つの長方形状の電極26a,26b,26cが並んで形成される。これらの電極26a〜26cは、その長手方向が凹部22に近接する回路基板20の短辺と同じ向きとなるように配置される。さらに、回路基板20の凹部22の外側において、凹部22に近接する長辺の近傍に、3つの長方形状の電極28a,28b,28cが並んで形成される。これらの電極28a〜28cは、その長手方向が凹部22に近接する回路基板20の長辺と同じ向きとなるように配置される。   In the recess 22 of the circuit board 20, a plurality of electrodes 24 are formed so as to be arranged in a square shape, for example. In addition, on the outside of the recess 22 of the circuit board 20, three rectangular electrodes 26a, 26b, and 26c are formed side by side in the vicinity of the short side close to the recess 22. These electrodes 26 a to 26 c are arranged so that the longitudinal direction thereof is in the same direction as the short side of the circuit board 20 close to the recess 22. Further, three rectangular electrodes 28 a, 28 b, and 28 c are formed side by side on the outside of the recess 22 of the circuit board 20 in the vicinity of the long side close to the recess 22. These electrodes 28 a to 28 c are arranged so that the longitudinal direction thereof is in the same direction as the long side of the circuit board 20 close to the recess 22.

また、凹部22と、凹部22から離れた位置にある回路基板20の短辺との間には、複数対の対向電極30が形成される。それぞれの対向電極30は、回路基板20の長手方向において互いに対向するように形成される。そして、複数対の対向電極30が、回路基板20の短辺に沿って並ぶように配置される。さらに、これらの対向電極30と回路基板20の短辺との間に、複数の電極32が形成される。また、凹部22に近接する回路基板20の短辺の近傍に形成された電極26a〜26cに隣接して、複数の電極34が形成される。これらの電極34は、凹部22から離れた回路基板20の長辺に沿って配置される。   Further, a plurality of pairs of counter electrodes 30 are formed between the recess 22 and the short side of the circuit board 20 at a position away from the recess 22. Each counter electrode 30 is formed so as to face each other in the longitudinal direction of the circuit board 20. A plurality of pairs of counter electrodes 30 are arranged along the short side of the circuit board 20. Further, a plurality of electrodes 32 are formed between the counter electrode 30 and the short side of the circuit board 20. A plurality of electrodes 34 are formed adjacent to the electrodes 26 a to 26 c formed in the vicinity of the short side of the circuit board 20 close to the recess 22. These electrodes 34 are arranged along the long side of the circuit board 20 away from the recess 22.

回路基板20の他方面には、図3に示すように、複数の外部電極40および8つの検査用電極42a〜42hが形成される。外部電極40は、回路基板20の対向する長辺に沿って並んで形成される。また、検査用電極42a〜42hは、外部電極40の内側に並んで形成される。4つの検査用電極42a〜42dおよび別の4つの検査用電極42e〜42hは、回路基板20の対向する長辺のそれぞれに沿って形成される。8つの検査用電極42a〜42hの中心点(重心位置)Cは、回路基板20の他方面において、角速度センサ10全体の重心に対応する位置Gに一致するように配置される。   As shown in FIG. 3, a plurality of external electrodes 40 and eight inspection electrodes 42 a to 42 h are formed on the other surface of the circuit board 20. The external electrodes 40 are formed side by side along the opposing long sides of the circuit board 20. Further, the inspection electrodes 42 a to 42 h are formed side by side inside the external electrode 40. The four inspection electrodes 42 a to 42 d and the other four inspection electrodes 42 e to 42 h are formed along each of the opposing long sides of the circuit board 20. Center points (center of gravity positions) C of the eight inspection electrodes 42 a to 42 h are arranged on the other surface of the circuit board 20 so as to coincide with a position G corresponding to the center of gravity of the angular velocity sensor 10 as a whole.

回路基板20は、たとえばアルミナなどで形成される。また、回路基板20上に形成される電極24,26a〜26c,28a〜28c,30,32,34,40,42a〜42hなどは、たとえば、タングステンで形成された電極上にニッケルおよび金を順次メッキすることにより形成される。なお、回路基板20には、導電性を有する多数のビアホールやパターンなどの配線部材(図示せず)が形成されている。   The circuit board 20 is made of alumina, for example. Further, the electrodes 24, 26a to 26c, 28a to 28c, 30, 32, 34, 40, 42a to 42h, etc. formed on the circuit board 20 are made of, for example, nickel and gold sequentially on the electrodes formed of tungsten. It is formed by plating. The circuit board 20 is formed with a number of conductive wiring members (not shown) such as via holes and patterns.

回路基板20の凹部22には、IC50が嵌め込まれる。IC50は、後述の音叉型振動子を駆動し、音叉型振動子の出力信号を処理するために用いられる。IC50には、複数の外部電極(図示せず)が形成され、このIC50の外部電極が凹部22内の電極24にそれぞれ接続される。このとき、たとえば、電極24に金バンプ52が形成され、この金バンプ52によって電極24とIC50の外部電極とが接続される。また、IC50は、エポキシ系接着剤などからなるアンダーフィル54によって、回路基板20に固定される。   The IC 50 is fitted into the recess 22 of the circuit board 20. The IC 50 is used to drive a tuning fork vibrator described later and process an output signal of the tuning fork vibrator. A plurality of external electrodes (not shown) are formed on the IC 50, and the external electrodes of the IC 50 are connected to the electrodes 24 in the recess 22, respectively. At this time, for example, a gold bump 52 is formed on the electrode 24, and the electrode 24 and the external electrode of the IC 50 are connected by the gold bump 52. The IC 50 is fixed to the circuit board 20 by an underfill 54 made of an epoxy adhesive or the like.

回路基板20に形成された対向電極30には、チップコンデンサ60がそれぞれ接続される。チップコンデンサ60としては、たとえば積層セラミックコンデンサなどが用いられ、その両端に形成された外部電極が、半田62などによって対向電極30に接続される。   A chip capacitor 60 is connected to the counter electrode 30 formed on the circuit board 20. As the chip capacitor 60, for example, a multilayer ceramic capacitor is used, and external electrodes formed at both ends thereof are connected to the counter electrode 30 by solder 62 or the like.

さらに、凹部22の外側に形成された電極26a〜26c,28a〜28cには、それぞれ第1の音叉型振動子70および第2の音叉型振動子72が取り付けられる。第1の音叉型振動子70および第2の音叉型振動子72は、略長方形状の基台部74を含み、その長手方向の一端から2つの脚部76a,76bが延びるように形成される。これらの脚部76a,76bは、基台部74の幅方向の両端より内側において、互いに平行に延びるように形成される。   Further, the first tuning fork vibrator 70 and the second tuning fork vibrator 72 are attached to the electrodes 26 a to 26 c and 28 a to 28 c formed outside the recess 22, respectively. The first tuning fork type vibrator 70 and the second tuning fork type vibrator 72 include a substantially rectangular base part 74 and are formed such that two leg parts 76a and 76b extend from one end in the longitudinal direction thereof. . These leg portions 76 a and 76 b are formed so as to extend in parallel with each other on the inner side from both ends of the base portion 74 in the width direction.

第1の音叉型振動子70および第2の音叉型振動子72は、それぞれ、図4に示すように、2つの音叉型の圧電体基板80,82を含み、これらの圧電体基板80,82の間に中間電極84が挟まれた構成を有する。圧電体基板80,82は、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)などの圧電体材料で形成され、たとえば互いに逆の厚み方向に分極される。   As shown in FIG. 4, each of the first tuning fork type vibrator 70 and the second tuning fork type vibrator 72 includes two tuning fork type piezoelectric substrates 80 and 82, and these piezoelectric substrates 80 and 82. The intermediate electrode 84 is sandwiched between them. The piezoelectric substrates 80 and 82 are formed of a piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT), for example, and are polarized in opposite thickness directions, for example.

一方の圧電体基板80の表面には、3つの表面電極86,88,90が形成される。表面電極86,88は、一方の脚部76aの幅方向の中央部で互いに分割され、端部側の表面電極86は、基台部74から脚部76aに延びるように形成される。また、表面電極88,90は、他方の脚部76bの幅方向の中央部で互いに分割され、端部側の表面電極90は、基台部74から脚部76bに延びるように形成される。さらに、中央部の表面電極88は、基台部74から両方の脚部76a,76bに延びるように形成される。ここで、表面電極86,88,90の間の分割幅は、基台部74部分で広く、かつ脚部76a,76b部分で狭くなるように形成される。また、他方の圧電体基板82の表面には、全面電極92が形成される。   Three surface electrodes 86, 88 and 90 are formed on the surface of one piezoelectric substrate 80. The surface electrodes 86 and 88 are divided from each other at the central portion in the width direction of one leg portion 76a, and the surface electrode 86 on the end side is formed to extend from the base portion 74 to the leg portion 76a. Further, the surface electrodes 88 and 90 are divided from each other at the center portion in the width direction of the other leg portion 76b, and the surface electrode 90 on the end side is formed to extend from the base portion 74 to the leg portion 76b. Further, the central surface electrode 88 is formed so as to extend from the base portion 74 to both the leg portions 76a and 76b. Here, the division width between the surface electrodes 86, 88, 90 is formed so as to be wide at the base portion 74 and narrow at the legs 76a, 76b. A full-surface electrode 92 is formed on the surface of the other piezoelectric substrate 82.

第1の音叉型振動子70と第2の音叉型振動子72とは、回路基板20の凹部22の外側に形成された電極26a〜26cおよび電極28a〜28cに取り付けられる。このとき、接合材100を用いて、2つの音叉型振動子70,72の表面電極86,88,90が、それぞれ、電極26a,26b,26cおよび電極28a,28b,28cに接続される。接合材100としては、たとえば異方導電性接着剤、導電性接着剤、樹脂−金属複合材料、金バンプなどが用いられる。表面電極86,88,90の間においては絶縁性を確保する必要があるため、接合材100として、異方導電性接着剤や樹脂−金属複合材料を用いる場合には、基台部74において3つの電極86,88,90側の表面の全面に接合材100を付与することができるが、その他の材料を用いる場合には、それぞれの表面電極86,88,90に分割して接合材100を付与する必要がある。   The first tuning fork type vibrator 70 and the second tuning fork type vibrator 72 are attached to the electrodes 26 a to 26 c and the electrodes 28 a to 28 c formed outside the recess 22 of the circuit board 20. At this time, using the bonding material 100, the surface electrodes 86, 88, 90 of the two tuning fork vibrators 70, 72 are connected to the electrodes 26a, 26b, 26c and the electrodes 28a, 28b, 28c, respectively. As the bonding material 100, for example, an anisotropic conductive adhesive, a conductive adhesive, a resin-metal composite material, a gold bump, or the like is used. Since it is necessary to ensure insulation between the surface electrodes 86, 88, 90, when an anisotropic conductive adhesive or a resin-metal composite material is used as the bonding material 100, the base portion 74 has 3 The bonding material 100 can be applied to the entire surface of the two electrodes 86, 88, and 90, but when other materials are used, the bonding material 100 is divided into the respective surface electrodes 86, 88, and 90. It is necessary to grant.

第1の音叉型振動子70および第2の音叉型振動子72は、ほぼ直交する向きに配置されるが、それぞれの振動が他の振動子に影響を与えないように、異なる共振周波数を有するものが用いられる。第1の音叉型振動子70の脚部76a,76bは、第2の音叉型振動子72の脚部76a,76bより長く形成される。それにより、第1の音叉型振動子70は、第2の音叉型振動子72より低い共振周波数を有する。   The first tuning fork type vibrator 70 and the second tuning fork type vibrator 72 are arranged in a substantially orthogonal direction, but have different resonance frequencies so that each vibration does not affect other vibrators. Things are used. The leg portions 76 a and 76 b of the first tuning fork vibrator 70 are formed longer than the leg portions 76 a and 76 b of the second tuning fork vibrator 72. Thereby, the first tuning fork vibrator 70 has a lower resonance frequency than the second tuning fork vibrator 72.

低い共振周波数を有する第1の音叉型振動子70は、回路基板20の短辺の近傍に形成された電極26a〜26cに接続される。また、高い共振周波数を有する第2の音叉型振動子72は、回路基板20の長辺の近傍に形成された電極28a〜28cに接続される。これらの第1の音叉型振動子70および第2の音叉型振動子72の脚部76a,76bは、回路基板20の短辺および長辺に沿って、凹部22側に向かって延びるように配置される。   The first tuning fork vibrator 70 having a low resonance frequency is connected to electrodes 26 a to 26 c formed in the vicinity of the short side of the circuit board 20. The second tuning fork vibrator 72 having a high resonance frequency is connected to electrodes 28 a to 28 c formed in the vicinity of the long side of the circuit board 20. The leg portions 76a and 76b of the first tuning fork vibrator 70 and the second tuning fork vibrator 72 are arranged so as to extend toward the recess 22 along the short side and the long side of the circuit board 20. Is done.

IC50およびチップコンデンサ60などで形成される回路の必要な部分が、電極24、対向電極30および配線部材(図示せず)を介して、回路基板20の他方面に形成された外部電極40に接続される。また、第1の音叉型振動子70および第2の音叉型振動子72の表面電極86,88,90は、電極26a〜26c、28a〜28cおよび配線部材(図示せず)を介して、IC50の回路に接続されるとともに、回路基板20の他方面に形成された検査用電極42a〜42hに接続される。このとき、第1の音叉型振動子70および第2の音叉型振動子72の表面電極86,88,90は、それぞれ、2列に配置された4つの検査用電極42a〜42dおよび4つの検査用電極42e〜42hに接続される。   A necessary part of the circuit formed by the IC 50 and the chip capacitor 60 is connected to the external electrode 40 formed on the other surface of the circuit board 20 via the electrode 24, the counter electrode 30 and a wiring member (not shown). Is done. Further, the surface electrodes 86, 88, 90 of the first tuning fork vibrator 70 and the second tuning fork vibrator 72 are connected to the IC 50 via the electrodes 26a to 26c, 28a to 28c and a wiring member (not shown). And the test electrodes 42 a to 42 h formed on the other surface of the circuit board 20. At this time, the surface electrodes 86, 88, and 90 of the first tuning fork vibrator 70 and the second tuning fork vibrator 72 are, respectively, four inspection electrodes 42a to 42d and four inspection electrodes arranged in two rows. The electrodes 42e to 42h are connected.

ここで、4つ並んだ一方の検査用電極42a〜42dのうち、両外側の2つの検査用電極42a,42dに第1の音叉型振動子70の中央部の表面電極88が接続され、内側の2つの検査用電極42b,42cに第1の音叉型振動子70の両側の表面電極86,90が接続される。また、4つ並んだ他方の検査用電極42e〜42hのうち、両外側の2つの検査用電極42e,42hに第2の音叉型振動子72の中央部の表面電極88が接続され、内側の2つの検査用電極42f,42gに第2の音叉型振動子72の両側の表面電極86,90が接続される。   Here, the surface electrode 88 at the center of the first tuning-fork vibrator 70 is connected to the two outer inspection electrodes 42a and 42d out of the four inspection electrodes 42a to 42d arranged side by side. The surface electrodes 86, 90 on both sides of the first tuning fork vibrator 70 are connected to the two inspection electrodes 42b, 42c. The surface electrode 88 at the center of the second tuning-fork vibrator 72 is connected to the two outer inspection electrodes 42e and 42h among the other four inspection electrodes 42e to 42h arranged side by side. The surface electrodes 86 and 90 on both sides of the second tuning fork vibrator 72 are connected to the two inspection electrodes 42f and 42g.

回路基板20の一方面上には、IC50、チップコンデンサ60、第1の音叉型振動子70および第2の音叉型振動子72を覆うようにして、キャップ110が取り付けられる。キャップ110は、たとえばアルミナや洋白などの材料で、回路基板20の外形に合わせた矩形の器状に形成される。   On one surface of the circuit board 20, a cap 110 is attached so as to cover the IC 50, the chip capacitor 60, the first tuning fork vibrator 70 and the second tuning fork vibrator 72. The cap 110 is made of, for example, a material such as alumina or white and white, and is formed in a rectangular container shape that matches the outer shape of the circuit board 20.

キャップ110を回路基板20に取り付けるために、キャップ110の端部と回路基板20との間にキャップ接着剤112が付与される。キャップ接着剤112としては、たとえばアルミナなどの絶縁性のキャップ110を取り付ける場合には、エポキシ系接着剤などが用いられ、洋白などの導電性のキャップ110を取り付ける場合には、エポキシ系接着剤およびエポキシ系導電性接着剤などが用いられる。   In order to attach the cap 110 to the circuit board 20, a cap adhesive 112 is applied between the end of the cap 110 and the circuit board 20. As the cap adhesive 112, for example, an epoxy adhesive or the like is used when an insulating cap 110 such as alumina is attached, and an epoxy adhesive is used when a conductive cap 110 such as white is attached. In addition, an epoxy conductive adhesive or the like is used.

キャップ110には、防爆用の貫通孔114が形成される。貫通孔114は、第1の音叉型振動子70の基台部74に対応する位置において、キャップ110の角部の近傍に形成される。貫通孔114は、第2の音叉型振動子72の基台部74に対応する位置において、キャップ110の角部の近傍に形成されてもよい。つまり、貫通孔114は、キャップ110を180°回転させて回路基板20に取り付けても、IC50の上に配置されない位置に形成される。   The cap 110 is formed with an explosion-proof through hole 114. The through hole 114 is formed in the vicinity of the corner of the cap 110 at a position corresponding to the base portion 74 of the first tuning fork vibrator 70. The through hole 114 may be formed in the vicinity of the corner portion of the cap 110 at a position corresponding to the base portion 74 of the second tuning fork type vibrator 72. That is, the through hole 114 is formed at a position where the cap 110 is not disposed on the IC 50 even if the cap 110 is rotated 180 ° and attached to the circuit board 20.

次に、図5などを参照して、この角速度センサ10の回路構成について説明する。ここでは、角速度センサ10において、第1の音叉型振動子70に関連する回路構成と第2の音叉型振動子72に関連する回路構成とが同様の回路構成であるため、先に、第1の音叉型振動子70に関連する回路構成について詳しく説明し、その後に、第2の音叉型振動子72に関連する回路構成について簡単に説明する。   Next, the circuit configuration of the angular velocity sensor 10 will be described with reference to FIG. Here, in the angular velocity sensor 10, the circuit configuration related to the first tuning fork type vibrator 70 and the circuit configuration related to the second tuning fork type vibrator 72 are the same circuit configuration. The circuit configuration related to the tuning fork type vibrator 70 will be described in detail, and then the circuit configuration related to the second tuning fork type vibrator 72 will be briefly described.

角速度センサ10において、第1の音叉型振動子70の表面電極86,90は、電極24、26a、26cおよび配線部材(図示せず)を介して、IC50に含まれる入力バッファ200の2つの入力端に接続される。この入力バッファ200は、一方の出力端および他方の2つの出力端を有し、一方の出力端は2つの入力端に入力されている信号の和の信号を出力するためのものであり、他方の2つの出力端は2つの入力端に入力されている信号を出力するためのものである。IC50内において、入力バッファ200の一方の出力端は、信号の振幅を制御するための振幅制御回路202の入力端に接続され、振幅制御回路202の出力端は、信号の位相を適正にするための移相回路204の入力端に接続される。IC50内の移相回路204の出力端は、電極24、26bおよび配線部材(図示せず)を介して、第1の音叉型振動子70の表面電極88に接続される。このようにして、第1の音叉型振動子70には、駆動用の帰還ループが形成される。なお、第1の音叉型振動子70の表面電極86,88,90は、上述のように、4つの検査用電極42a〜42dの所定のものにそれぞれ接続されている。   In the angular velocity sensor 10, the surface electrodes 86 and 90 of the first tuning fork vibrator 70 are input to two inputs of an input buffer 200 included in the IC 50 via electrodes 24, 26 a and 26 c and a wiring member (not shown). Connected to the end. This input buffer 200 has one output end and the other two output ends, and one output end is for outputting a signal that is the sum of the signals input to the two input ends. These two output terminals are for outputting signals input to the two input terminals. In the IC 50, one output terminal of the input buffer 200 is connected to an input terminal of an amplitude control circuit 202 for controlling the amplitude of the signal, and the output terminal of the amplitude control circuit 202 is used to make the phase of the signal appropriate. Connected to the input terminal of the phase shift circuit 204. The output terminal of the phase shift circuit 204 in the IC 50 is connected to the surface electrode 88 of the first tuning fork vibrator 70 via the electrodes 24 and 26b and a wiring member (not shown). In this way, a driving feedback loop is formed in the first tuning fork vibrator 70. The surface electrodes 86, 88, 90 of the first tuning fork vibrator 70 are connected to predetermined ones of the four inspection electrodes 42a to 42d as described above.

IC50内において、入力バッファ200の他方の2つの出力端は、差動増幅回路206の2つの入力端に接続され、差動増幅回路206の出力端は、振幅調整回路208を介して、同期検波回路210の一方の入力端に接続され、さらに、入力バッファ200の一方の出力端は、検波クロック生成回路212を介して、同期検波回路210の他方の入力端に接続される。同期検波回路210は、その一方の入力端に入力されている信号を、その他方の入力端に入力されている信号(検波クロック)に同期して検波するためのものである。同期検波回路210の出力端は、IC50の1つの外部電極(電極24)に接続され、この外部電極と基準電圧が印加されるIC50の別の外部電極(別の電極24、外部電極40(REF))との間には、電極30および配線部材(図示せず)を介して、コンデンサC1(チップコンデンサ60)が接続される。   In the IC 50, the other two output terminals of the input buffer 200 are connected to two input terminals of the differential amplifier circuit 206, and the output terminal of the differential amplifier circuit 206 is synchronously detected via the amplitude adjustment circuit 208. The circuit 210 is connected to one input terminal, and one output terminal of the input buffer 200 is connected to the other input terminal of the synchronous detection circuit 210 via the detection clock generation circuit 212. The synchronous detection circuit 210 detects a signal input to one input terminal thereof in synchronization with a signal (detection clock) input to the other input terminal. The output terminal of the synchronous detection circuit 210 is connected to one external electrode (electrode 24) of the IC 50, and this external electrode and another external electrode (another electrode 24, external electrode 40 (REF) of the IC 50 to which a reference voltage is applied. )) Is connected to a capacitor C1 (chip capacitor 60) via an electrode 30 and a wiring member (not shown).

さらに、IC50内において、同期検波回路210の出力端は、調整回路214の1つの入力端に接続される。この調整回路214は、同期検波回路210の出力信号を温度補償するためのものである。そのため、IC50内には、シリアルインタフェース216、ロジック回路218、メモリ220および温度センサ222が設けられる。シリアルインタフェース216は、その3つの入力端がIC50の3つの外部電極(3つの電極24)および3つの外部電極40(ACS、ACLKおよびASDIO)にそれぞれ接続され、その出力端がロジック回路218の入力端に接続される。また、ロジック回路218の入出力端がメモリ220の入出力端に接続される。さらに、メモリ220のVPP電圧端子は、IC50の外部電極(電極24)および外部電極40(VPP)に接続される。そのため、実際に測定された第1の音叉型振動子70の温度変化に対するインピーダンス変化特性に関するデータなどのさまざまなデータを、外部電極40から、シリアルインタフェース216およびロジック回路218を介して、メモリ220に記憶することができる。また、ロジック回路218の出力端が調整回路214の別の入力端に接続される。そのため、メモリ220に記憶されているデータを、ロジック回路218を介して、調整回路214に与えることができる。さらに、温度センサ222の出力端が、調整回路214のさらに別の入力端に接続される。したがって、調整回路214によって、その入力信号すなわち同期検波回路210の出力信号を、メモリ220に記憶されているデータおよび温度センサ222の出力信号に基づいて温度補償することができる。   Further, in the IC 50, the output terminal of the synchronous detection circuit 210 is connected to one input terminal of the adjustment circuit 214. This adjustment circuit 214 is for temperature compensation of the output signal of the synchronous detection circuit 210. Therefore, a serial interface 216, a logic circuit 218, a memory 220, and a temperature sensor 222 are provided in the IC 50. The serial interface 216 has three input terminals connected to three external electrodes (three electrodes 24) and three external electrodes 40 (ACS, ACLK, and ASDIO) of the IC 50, respectively, and an output terminal connected to the input of the logic circuit 218. Connected to the end. The input / output terminal of the logic circuit 218 is connected to the input / output terminal of the memory 220. Further, the VPP voltage terminal of the memory 220 is connected to the external electrode (electrode 24) and the external electrode 40 (VPP) of the IC 50. Therefore, various data such as data relating to impedance change characteristics with respect to temperature changes of the first tuning-fork vibrator 70 actually measured are transferred from the external electrode 40 to the memory 220 via the serial interface 216 and the logic circuit 218. Can be remembered. The output terminal of the logic circuit 218 is connected to another input terminal of the adjustment circuit 214. Therefore, data stored in the memory 220 can be supplied to the adjustment circuit 214 via the logic circuit 218. Further, the output terminal of the temperature sensor 222 is connected to another input terminal of the adjustment circuit 214. Therefore, the adjustment circuit 214 can compensate the temperature of the input signal, that is, the output signal of the synchronous detection circuit 210 based on the data stored in the memory 220 and the output signal of the temperature sensor 222.

なお、図示していないが、メモリ220は、上述の振幅調整回路208にも接続され、メモリ220に記憶されているゲインに関するデータに基づいて、振幅調整回路208によって差動増幅回路206の出力信号の振幅を調整することができる。   Although not shown, the memory 220 is also connected to the amplitude adjustment circuit 208 described above. Based on the gain-related data stored in the memory 220, the amplitude adjustment circuit 208 outputs an output signal of the differential amplifier circuit 206. Can be adjusted.

IC50内において、調整回路214の出力端は、ローパスフィルタ224の入力端に接続される。ローパスフィルタ224は、角速度センサ10で検出する角速度の周波数たとえば10Hz〜50Hzを含む低周波帯域を通過するためのものである。ローパスフィルタ224の出力端は、IC50の外部電極(電極24)、電極30および外部電極40(OUTx)に接続される。なお、ローパスフィルタ224は、入力信号を通過して出力する別の出力端も有し、その別の出力端は、IC50の別の外部電極(電極24)および別の電極30に接続される。そして、ローパスフィルタ224の出力端および別の出力端間(電極30間)には、コンデンサC2(チップコンデンサ60)が接続される。   In the IC 50, the output terminal of the adjustment circuit 214 is connected to the input terminal of the low-pass filter 224. The low-pass filter 224 is for passing a low frequency band including an angular velocity frequency detected by the angular velocity sensor 10, for example, 10 Hz to 50 Hz. The output end of the low-pass filter 224 is connected to the external electrode (electrode 24), electrode 30 and external electrode 40 (OUTx) of the IC 50. The low-pass filter 224 also has another output terminal that passes and outputs the input signal, and the other output terminal is connected to another external electrode (electrode 24) and another electrode 30 of the IC 50. A capacitor C2 (chip capacitor 60) is connected between the output end of the low-pass filter 224 and another output end (between the electrodes 30).

ローパスフィルタ224の出力端すなわち外部電極40(OUTx)は、外部に設けられるハイパスフィルタ226の入力端に接続される。ハイパスフィルタ226は、信号中の直流成分をカットするためのものである。ハイパスフィルタ226は、コンデンサC3および抵抗器R1を含み、その入力端と出力端との間にコンデンサC3が接続され、その出力端とIC50の基準電圧が印加される別の外部電極40(REF)との間に抵抗器R1が接続される。   The output end of the low-pass filter 224, that is, the external electrode 40 (OUTx) is connected to the input end of a high-pass filter 226 provided outside. The high pass filter 226 is for cutting a DC component in the signal. The high pass filter 226 includes a capacitor C3 and a resistor R1, and the capacitor C3 is connected between the input terminal and the output terminal thereof, and another external electrode 40 (REF) to which the reference voltage of the IC 50 is applied. Is connected to the resistor R1.

ハイパスフィルタ226の出力端すなわちコンデンサC3および抵抗器R1の接続点は、外部電極40(AINx)に接続される。この外部電極40(AINx)は、電極24などを介して、IC50内において後段アンプに用いられるオペアンプ228の正入力端に接続される。後段アンプは、外部電極40(AINx)に入力されている信号の振幅をたとえば50倍程度増幅するためのものである。オペアンプ228は、その負入力端が電極24などを介して外部電極40(AFBx)に接続され、その出力端が別の電極24などを介して別の外部電極40(APOx)に接続される。また、これらの外部電極40(AFBx、APOx)には、外部に設けられるローパスフィルタ230が接続される。ローパスフィルタ230は、抵抗器R2およびコンデンサC4を含み、抵抗器R2およびコンデンサC4は、外部電極40(AFBx、APOx)間に並列に接続される。また、外部電極40(AFBx)と基準電圧が印加される別の外部電極40(REF)との間には、抵抗器R3が接続される。そのため、オペアンプ228を含む後段アンプによって、外部電極40(AINx)に入力されている信号の振幅をたとえば50倍程度増幅して、オペアオンプ228の出力端すなわち外部電極40(APOx)から出力することができる。   The output end of the high-pass filter 226, that is, the connection point between the capacitor C3 and the resistor R1 is connected to the external electrode 40 (AINx). The external electrode 40 (AINx) is connected to the positive input terminal of the operational amplifier 228 used for the subsequent amplifier in the IC 50 through the electrode 24 and the like. The post-stage amplifier is for amplifying the amplitude of the signal input to the external electrode 40 (AINx) by about 50 times, for example. The operational amplifier 228 has a negative input terminal connected to the external electrode 40 (AFBx) via the electrode 24 and the like, and an output terminal connected to another external electrode 40 (APOx) via the other electrode 24 and the like. Further, a low-pass filter 230 provided outside is connected to these external electrodes 40 (AFBx, APOx). The low-pass filter 230 includes a resistor R2 and a capacitor C4, and the resistor R2 and the capacitor C4 are connected in parallel between the external electrodes 40 (AFBx, APOx). A resistor R3 is connected between the external electrode 40 (AFBx) and another external electrode 40 (REF) to which the reference voltage is applied. Therefore, the amplitude of the signal input to the external electrode 40 (AINx) is amplified by, for example, about 50 times by a post-stage amplifier including the operational amplifier 228, and output from the output terminal of the op amp 228, that is, the external electrode 40 (APOx). it can.

また、IC50内には、スイッチSWが設けられる。スイッチSWは、外部電極40(AINx)に接続されるIC50の外部電極(電極24)とIC50の基準電圧が印加される別の外部電極40(REF)に接続されるIC50の別の外部電極(別の電極24)との間に接続される。また、スイッチSWは、外部電極40(SCT)に接続されるIC50の外部電極(電極24)に接続される。さらに、スイッチSWは、外部電極40(SCT)に入力される制御信号によって、オンまたはオフに切替えることができるように構成されている。このスイッチSWをたとえば0.2秒間オンにすることによってハイパスフィルタ226のコンデンサC3を充電すれば、ローパスフィルタ224の出力端すなわち外部電極40(OUTx)の信号が短時間でオペアンプ228の正入力端に伝達され、オペアンプ228の出力端すなわち外部電極40(APOx)における出力信号の立上り時間を早めることができる。   Further, a switch SW is provided in the IC 50. The switch SW is connected to the external electrode (electrode 24) of the IC 50 connected to the external electrode 40 (AINx) and another external electrode of the IC 50 connected to another external electrode 40 (REF) to which the reference voltage of the IC 50 is applied. Connected to another electrode 24). The switch SW is connected to the external electrode (electrode 24) of the IC 50 connected to the external electrode 40 (SCT). Further, the switch SW is configured to be turned on or off by a control signal input to the external electrode 40 (SCT). If the capacitor C3 of the high-pass filter 226 is charged by turning on the switch SW for 0.2 seconds, for example, the output terminal of the low-pass filter 224, that is, the signal of the external electrode 40 (OUTx) can be transmitted in a short time to the positive input terminal of the operational amplifier 228. The rise time of the output signal at the output terminal of the operational amplifier 228, that is, the external electrode 40 (APOx) can be shortened.

なお、外部電極40(VCC)は、配線部材(図示せず)を介して、IC50のVCCおよびVDDに接続される電極24にそれぞれ接続され、外部電極40(GND)は、配線部材(図示せず)を介して、IC50のGNDに接続される電極24に接続される。また、外部電極40(SLP)は、配線部材(図示せず)を介して、IC50のスリープ制御用端子に接続される電極24に接続される。   The external electrode 40 (VCC) is connected to the electrode 24 connected to VCC and VDD of the IC 50 via a wiring member (not shown), and the external electrode 40 (GND) is connected to the wiring member (not shown). To the electrode 24 connected to the GND of the IC 50. The external electrode 40 (SLP) is connected to the electrode 24 connected to the sleep control terminal of the IC 50 via a wiring member (not shown).

角速度センサ10において、第1の音叉型振動子70と同様に、第2の音叉型振動子72の表面電極86,90は、電極24、28a、28cおよび配線部材(図示せず)を介して、IC50に含まれる入力バッファ200と同様の入力バッファ200´の2つの入力端に接続される。入力バッファ200´の一方の出力端は、振幅制御回路202と同様の振幅制御回路202´、移相回路204と同様の移相回路204´、電極24、28bおよび配線部材(図示せず)を介して、第2の音叉型振動子72の表面電極88に接続される。このようにして、第2の音叉型振動子72にも、駆動用の帰還ループが形成される。ただし、駆動用の帰還ループは、第2の音叉型振動子72における駆動周波数が、第1の音叉型振動子70における駆動周波数より高くなるように形成される。   In the angular velocity sensor 10, as with the first tuning fork vibrator 70, the surface electrodes 86 and 90 of the second tuning fork vibrator 72 are connected via the electrodes 24, 28a and 28c and a wiring member (not shown). Are connected to two input terminals of an input buffer 200 ′ similar to the input buffer 200 included in the IC 50. One output terminal of the input buffer 200 ′ includes an amplitude control circuit 202 ′ similar to the amplitude control circuit 202, a phase shift circuit 204 ′ similar to the phase shift circuit 204, electrodes 24 and 28 b and a wiring member (not shown). To the surface electrode 88 of the second tuning-fork vibrator 72. In this manner, a feedback loop for driving is also formed in the second tuning fork vibrator 72. However, the driving feedback loop is formed such that the driving frequency of the second tuning fork vibrator 72 is higher than the driving frequency of the first tuning fork vibrator 70.

入力バッファ200´の他方の2つの出力端も、差動増幅回路206および振幅調整回路208と同様の差動増幅回路206´および振幅調整回路208´を介して、同期検波回路210と同様の同期検波回路210´の一方の入力端に接続され、さらに、入力バッファ200´の一方の出力端は、検波クロック生成回路212と同様の検波クロック生成回路212´を介して、同期検波回路210´の他方の入力端に接続される。図示していないが、調整回路208´にもメモリ220が接続され、メモリ220に記憶されているゲインに関するデータに基づいて、振幅調整回路208´によって差動増幅回路206´の出力信号の振幅を調整することができる。また、検波クロック生成回路212´は、検波クロック生成回路212と比べて、第2の音叉型振動子72の高い駆動周波数に対応して周期の短い検波クロックを生成し、同期検波回路210´における検波の周期も、同期検波回路210における検波の周期と比べて短い。   The other two output terminals of the input buffer 200 ′ are also synchronized with the synchronous detection circuit 210 through the differential amplification circuit 206 ′ and the amplitude adjustment circuit 208 ′ similar to the differential amplification circuit 206 and the amplitude adjustment circuit 208. It is connected to one input terminal of the detection circuit 210 ′, and one output terminal of the input buffer 200 ′ is connected to the synchronous detection circuit 210 ′ via a detection clock generation circuit 212 ′ similar to the detection clock generation circuit 212. Connected to the other input end. Although not shown, the memory 220 is also connected to the adjustment circuit 208 ′, and the amplitude of the output signal of the differential amplifier circuit 206 ′ is adjusted by the amplitude adjustment circuit 208 ′ based on the gain-related data stored in the memory 220. Can be adjusted. In addition, the detection clock generation circuit 212 ′ generates a detection clock having a shorter period corresponding to the higher driving frequency of the second tuning-fork vibrator 72 than the detection clock generation circuit 212, and the synchronous detection circuit 210 ′ The detection cycle is also shorter than the detection cycle in the synchronous detection circuit 210.

同期検波回路210´の出力端は、IC50の1つの外部電極(電極24)および電極30に接続され、この電極30と基準電圧が印加されるIC50の別の外部電極(別の電極24、外部電極40(REF))との間には、コンデンサC5(チップコンデンサ60)が接続される。   The output terminal of the synchronous detection circuit 210 ′ is connected to one external electrode (electrode 24) and electrode 30 of the IC 50, and this electrode 30 and another external electrode (another electrode 24, external electrode) of the IC 50 to which a reference voltage is applied. A capacitor C5 (chip capacitor 60) is connected between the electrode 40 (REF)).

さらに、IC50内において、同期検波回路210´の出力端は、調整回路214と同様の調整回路214´の1つの入力端に接続される。また、調整回路214´の別の入力端およびさらに別の入力端には、メモリ220および温度センサ222がそれぞれ接続される。そのため、メモリ220に記憶されているデータを、調整回路214´に与えることができる。さらに、調整回路214´によって、同期検波回路210´の出力信号を、メモリ220に記憶されている第2の音叉型振動子72に関するデータおよび温度センサ222の出力信号に基づいて温度補償することができる。   Further, in the IC 50, the output terminal of the synchronous detection circuit 210 ′ is connected to one input terminal of an adjustment circuit 214 ′ similar to the adjustment circuit 214. Further, the memory 220 and the temperature sensor 222 are connected to another input terminal and further another input terminal of the adjustment circuit 214 ′, respectively. Therefore, the data stored in the memory 220 can be given to the adjustment circuit 214 ′. Furthermore, the adjustment circuit 214 ′ can compensate the temperature of the output signal of the synchronous detection circuit 210 ′ based on the data related to the second tuning fork vibrator 72 stored in the memory 220 and the output signal of the temperature sensor 222. it can.

IC50内において、調整回路214´の出力端は、ローパスフィルタ224と同様のローパスフィルタ224´の入力端に接続される。ローパスフィルタ224´の出力端は、IC50の外部電極(電極24)、電極30および外部電極40(OUTy)に接続され、ローパスフィルタ224´の別の出力端は、IC50の別の外部電極(電極24)および別の電極30に接続される。ローパスフィルタ224´の出力端および別の出力端間(電極30間)には、コンデンサC6(チップコンデンサ60)が接続される。   In the IC 50, the output terminal of the adjustment circuit 214 ′ is connected to the input terminal of a low-pass filter 224 ′ that is similar to the low-pass filter 224. The output terminal of the low-pass filter 224 ′ is connected to the external electrode (electrode 24), the electrode 30 and the external electrode 40 (OUTy) of the IC 50, and another output terminal of the low-pass filter 224 ′ is connected to another external electrode (electrode) of the IC 50. 24) and another electrode 30. A capacitor C6 (chip capacitor 60) is connected between the output end of the low-pass filter 224 ′ and another output end (between the electrodes 30).

ローパスフィルタ224´の出力端すなわち外部電極40(OUTy)は、ハイパスフィルタ226と同様の外部に設けられるハイパスフィルタ226´の入力端に接続される。ハイパスフィルタ226´は、その入力端と出力端との間にコンデンサC7が接続され、その出力端とIC50の基準電圧が印加される別の外部電極40(REF)との間に抵抗器R4が接続される。   The output end of the low-pass filter 224 ′, that is, the external electrode 40 (OUTy) is connected to the input end of a high-pass filter 226 ′ provided outside the same as the high-pass filter 226. The high-pass filter 226 ′ has a capacitor C7 connected between its input end and output end, and a resistor R4 between the output end and another external electrode 40 (REF) to which the reference voltage of the IC 50 is applied. Connected.

ハイパスフィルタ226´の出力端すなわちコンデンサC7および抵抗器R4の接続点は、外部電極40(AINy)に接続される。この外部電極40(AINy)は、電極24などを介して、IC50内において後段アンプと同様の別の後段アンプに用いられるオペアンプ228´の正入力端に接続される。この別の後段アンプは、外部電極40(AINy)に入力されている信号の振幅をたとえば50倍程度増幅するためのものである。オペアンプ228´は、その負入力端が電極24などを介して外部電極40(AFBy)に接続され、その出力端が別の電極24などを介して別の外部電極40(APOy)に接続される。また、これらの外部電極40(AFBy、APOy)には、ローパスフィルタ230と同様の外部に設けられるローパスフィルタ230´が接続される。ローパスフィルタ230´の抵抗器R5およびコンデンサC8が、外部電極40(AFBy、APOy)間に並列に接続される。また、外部電極40(AFBy)と基準電圧が印加される別の外部電極40(REF)との間には、抵抗器R6が接続される。そのため、オペアンプ228´を含む別の後段アンプによって、外部電極40(AINy)に入力されている信号の振幅をたとえば50倍程度増幅して、オペアンプ228´の出力端すなわち外部電極40(APOy)から出力することができる。   The output terminal of the high-pass filter 226 ′, that is, the connection point between the capacitor C7 and the resistor R4 is connected to the external electrode 40 (AINy). The external electrode 40 (AINy) is connected to the positive input terminal of an operational amplifier 228 ′ used in another post-stage amplifier similar to the post-stage amplifier in the IC 50 via the electrode 24 and the like. This other post-stage amplifier is for amplifying the amplitude of the signal input to the external electrode 40 (AINy) by about 50 times, for example. The operational amplifier 228 ′ has a negative input terminal connected to the external electrode 40 (AFBy) via the electrode 24 and the like, and an output terminal connected to another external electrode 40 (APOy) via the other electrode 24 and the like. . The external electrodes 40 (AFBy, APOy) are connected to a low-pass filter 230 ′ provided outside the same as the low-pass filter 230. A resistor R5 and a capacitor C8 of the low-pass filter 230 ′ are connected in parallel between the external electrodes 40 (AFBy, APOy). A resistor R6 is connected between the external electrode 40 (AFBy) and another external electrode 40 (REF) to which the reference voltage is applied. Therefore, the amplitude of the signal input to the external electrode 40 (AINy) is amplified by, for example, about 50 times by another subsequent amplifier including the operational amplifier 228 ′, and the output terminal of the operational amplifier 228 ′, that is, the external electrode 40 (APOy) is amplified. Can be output.

また、IC50内には、スイッチSWと同様のスイッチSW´が設けられる。スイッチSW´は、外部電極40(AINy)に接続されるIC50の外部電極(電極24)とIC50の基準電圧が印加される別の外部電極40(REF)に接続されるIC50の別の外部電極(別の電極24)との間に接続される。また、スイッチSW´も、IC50の外部電極(電極24)および外部電極40(SCT)に接続される。さらに、スイッチSWも、外部電極40(SCT)に入力される制御信号によって、オンまたはオフに切替えることができるように構成されている。そのため、このスイッチSW´をたとえば0.2秒間オンにすることによってハイパスフィルタ226´のコンデンサC7を充電すれば、ローパスフィルタ224´の出力端すなわち外部電極40(OUTy)の信号が短時間でオペアンプ228´の正入力端に伝達され、オペアンプ228´の出力端すなわち外部電極40(APOy)における出力信号の立上り時間を早めることができる。   In addition, a switch SW ′ similar to the switch SW is provided in the IC 50. The switch SW ′ is another external electrode of the IC 50 connected to the external electrode (electrode 24) of the IC 50 connected to the external electrode 40 (AINy) and another external electrode 40 (REF) to which the reference voltage of the IC 50 is applied. It is connected between (another electrode 24). The switch SW ′ is also connected to the external electrode (electrode 24) and the external electrode 40 (SCT) of the IC 50. Further, the switch SW is also configured to be switched on or off by a control signal input to the external electrode 40 (SCT). Therefore, if the capacitor C7 of the high-pass filter 226 ′ is charged by turning on the switch SW ′ for 0.2 seconds, for example, the signal of the output terminal of the low-pass filter 224 ′, that is, the external electrode 40 (OUTy) can be obtained in a short time. It is transmitted to the positive input terminal of 228 ′, and the rise time of the output signal at the output terminal of the operational amplifier 228 ′, that is, the external electrode 40 (APOy) can be shortened.

次に、この角速度センサ10の作動状態について説明する。この角速度センサ10では、たとえば、第1の音叉型振動子70が、回路基板20の短辺に平行するX軸を中心として加わる回転角速度を検出するために用いられ、第2の音叉型振動子72が、回路基板20の長辺に平行するY軸を中心として加わる回転角速度を検出するために用いられる。   Next, the operating state of the angular velocity sensor 10 will be described. In this angular velocity sensor 10, for example, the first tuning fork vibrator 70 is used to detect the rotational angular velocity applied around the X axis parallel to the short side of the circuit board 20, and the second tuning fork vibrator 72 is used to detect the rotational angular velocity applied around the Y axis parallel to the long side of the circuit board 20.

第1の音叉型振動子70において、入力バッファ200、振幅制御回路202および移相回路204からなる駆動用の帰還ループによって自励振駆動回路が形成され、脚部76a,76bは、たとえば図6に示すように、互いに開いたり閉じたりするように基本振動で振動する。脚部76a,76bが互いに開いている状態(図6に実線で示す状態)では、第1の音叉型振動子70において、中央の表面電極88を形成した部分が伸びて、両側の表面電極86,90を形成した部分が縮んでいる。逆に、脚部76a,76bが互いに閉じている状態では、第1の音叉型振動子70において、中央の表面電極88を形成した部分が縮んで、両側の表面電極86,90を形成した部分が伸びている。この基本振動のときに、2つの脚部76a,76bは、分極方向に対して同じ状態で対称的に振動するため、両側の表面電極86,90からは同じ信号が出力される。そのため、検出回路用の差動増幅回路206ひいては外部電極40(APOx)からは、「0」の信号が出力される。   In the first tuning-fork vibrator 70, a self-excited drive circuit is formed by a drive feedback loop including the input buffer 200, the amplitude control circuit 202, and the phase shift circuit 204. The legs 76a and 76b are, for example, shown in FIG. As shown, it vibrates with basic vibrations so as to open and close each other. In a state where the legs 76a and 76b are open to each other (indicated by a solid line in FIG. 6), in the first tuning fork vibrator 70, the portion where the central surface electrode 88 is formed extends, and the surface electrodes 86 on both sides extend. , 90 are formed. On the other hand, in the state where the legs 76a and 76b are closed to each other, in the first tuning fork vibrator 70, the portion where the central surface electrode 88 is formed contracts, and the portions where the surface electrodes 86 and 90 on both sides are formed. Is growing. At the time of this basic vibration, the two legs 76a and 76b vibrate symmetrically in the same state with respect to the polarization direction, so the same signal is output from the surface electrodes 86 and 90 on both sides. Therefore, a signal “0” is output from the differential amplifier circuit 206 for the detection circuit, and thus from the external electrode 40 (APOx).

この基本振動の状態で、第1の音叉型振動子70にX軸を中心として回転角速度が加わると、脚部76a,76bには、基本振動の方向と直交する向きにコリオリ力が働く。脚部76a,76bに働くコリオリ力は互いに逆向きであるため、2つの脚部76a,76bは、たとえば図7に示すように、互いに逆方向に変位する。この変位によって、両側の表面電極86,90からは、逆位相の信号が出力され、差動増幅回路206からは、回転回速度に応じた大きい信号が出力される。このように出力される信号の大きさと極性とは、回転角速度の大きさと回転方向とにそれぞれ対応する。   In this basic vibration state, when a rotational angular velocity is applied to the first tuning fork vibrator 70 around the X axis, a Coriolis force acts on the legs 76a and 76b in a direction orthogonal to the direction of the basic vibration. Since the Coriolis forces acting on the legs 76a and 76b are opposite to each other, the two legs 76a and 76b are displaced in opposite directions as shown in FIG. 7, for example. Due to this displacement, opposite phase signals are outputted from the surface electrodes 86 and 90 on both sides, and a large signal corresponding to the rotational speed is outputted from the differential amplifier circuit 206. The magnitude and polarity of the signal output in this way correspond to the magnitude of the rotational angular velocity and the direction of rotation, respectively.

差動増幅回路206の出力信号は、その振幅が、メモリ220に記憶されているデータに基づいて振幅調整回路208によって調整される。このように振幅が調整された信号は、同期検波回路210によって、検波クロック生成回路212の検波クロックに同期して検波される。検波された信号は、調整回路214などによって、温度補償される。温度補償された信号は、ローパスフィルタ224によって必要な低周波帯域が通過され、ハイパスフィルタ226によって直流成分がカットされる。そして、直流成分がカットされた信号は、オペアンプ228などからなる後段アンプで増幅され、オペアンプ228の出力端すなわち外部電極40(APOx)から出力される。したがって、外部電極40(APOx)からの出力信号の大きさと極性とによって、X軸を中心として加わった回転角速度の大きさと回転方向とを検出することができる。   The amplitude of the output signal of the differential amplifier circuit 206 is adjusted by the amplitude adjustment circuit 208 based on the data stored in the memory 220. The signal whose amplitude is adjusted in this way is detected by the synchronous detection circuit 210 in synchronization with the detection clock of the detection clock generation circuit 212. The detected signal is temperature compensated by the adjustment circuit 214 or the like. The necessary low frequency band of the temperature-compensated signal is passed by the low-pass filter 224, and the DC component is cut by the high-pass filter 226. Then, the signal from which the DC component is cut is amplified by a post-stage amplifier including the operational amplifier 228 and is output from the output terminal of the operational amplifier 228, that is, the external electrode 40 (APOx). Therefore, the magnitude and direction of the rotational angular velocity applied around the X axis can be detected based on the magnitude and polarity of the output signal from the external electrode 40 (APOx).

第2の音叉型振動子72においても、第1の音叉型振動子70と同様に、脚部76a,76bが、入力バッファ200´などからなる駆動用の帰還ループによって、基本振動で振動する。ただし、第2の音叉型振動子72においては、Y軸を中心として加わった回転角速度に応じて、脚部76a,76bの基本振動の向きが変位する。そのため、第2の音叉型振動子72に関しては、差動増幅回路206´ひいては外部電極40(APOy)からの出力信号の大きさと極性とによって、Y軸を中心として加わった回転角速度の大きさと回転方向とを検出することができる。   In the second tuning fork vibrator 72 as well, like the first tuning fork vibrator 70, the leg portions 76a and 76b vibrate with the fundamental vibration by the driving feedback loop including the input buffer 200 '. However, in the second tuning fork type vibrator 72, the direction of the basic vibration of the legs 76a and 76b is displaced according to the rotational angular velocity applied around the Y axis. Therefore, with respect to the second tuning-fork type vibrator 72, the magnitude and rotation of the rotational angular velocity applied around the Y axis depending on the magnitude and polarity of the output signal from the differential amplifier circuit 206 ′ and thus the external electrode 40 (APOy). The direction can be detected.

上述した本願発明の一実施形態にかかる角速度センサ10のキャップ110に設けられた防爆用の貫通穴114と回路基板20に固定されたIC50との位置関係を図8に示す。
角速度センサ10は、略長方形状の回路基板20に、隣り合う2辺の長さが異なる略長方形上の平面輪郭を有し、防爆用の貫通穴114を設けたキャップ110を搭載し、音叉型振動子と内部回路を構成する半導体素子たるIC50等の部品を封止するものである。従って、キャップ110は、回路基板20に対して、図8(1)のような通常の搭載方向の他に、図8(2)のような180度回転した方向でも搭載することが可能である。
ここで、内部回路を構成する半導体部品たるIC50は、回路基板20のいずれかの角部(図8の例では右上)の近傍に配置され、キャップの貫通穴114は、IC50が配置された回路基板の角部に対応するキャップの角部と隣接する2つの角部のうちのいずれかの角部(図8(1)の例では右下)の近傍に配置されており、キャップの貫通穴114と回路基板のIC50との間で所定の離隔距離が確保されているので、キャップの貫通穴114から光が入射したとしてもIC50の出力特性に影響を与えることはない。
一方、キャップ110が回路基板20に対して180度回転した方向に搭載された場合には、キャップの貫通穴114はIC50が配置された角部とは異なる角部(図8(2)の例では左上)の近傍にあり、やはりキャップの貫通穴114と回路基板のIC50との間で所定の離隔距離が確保されているので、キャップの貫通穴114から光が入射したとしてもIC50の出力特性に影響を与えることはない。
従って、振動子や内部回路を保護するためにキャップを回路基板に搭載する工程において、キャップの方向合わせを行うことなく、キャップに設けられた防爆用の貫通穴から入射した光による回路基板のICの特性変化を常に防止できる。
FIG. 8 shows the positional relationship between the explosion-proof through hole 114 provided in the cap 110 of the angular velocity sensor 10 according to the embodiment of the present invention described above and the IC 50 fixed to the circuit board 20.
The angular velocity sensor 10 is mounted on a substantially rectangular circuit board 20 with a cap 110 having a substantially rectangular planar outline in which the lengths of two adjacent sides are different and provided with an explosion-proof through hole 114, and is a tuning fork type. It seals components such as the IC 50 as a semiconductor element constituting the vibrator and the internal circuit. Therefore, the cap 110 can be mounted on the circuit board 20 in a direction rotated by 180 degrees as shown in FIG. 8 (2) in addition to the normal mounting direction as shown in FIG. 8 (1). .
Here, the IC 50, which is a semiconductor component constituting the internal circuit, is disposed in the vicinity of any corner (upper right in the example of FIG. 8) of the circuit board 20, and the through hole 114 of the cap is a circuit in which the IC 50 is disposed. It is arranged in the vicinity of one of the two corners adjacent to the corner of the cap corresponding to the corner of the substrate (lower right in the example of FIG. 8 (1)), and the through-hole of the cap Since a predetermined separation distance is ensured between 114 and the IC 50 of the circuit board, even if light enters from the through hole 114 of the cap, the output characteristics of the IC 50 are not affected.
On the other hand, when the cap 110 is mounted in a direction rotated 180 degrees with respect to the circuit board 20, the through-hole 114 of the cap has a corner portion different from the corner portion where the IC 50 is disposed (example of FIG. 8B). In the upper left), a predetermined separation distance is secured between the through hole 114 of the cap and the IC 50 of the circuit board. Therefore, even if light enters from the through hole 114 of the cap, the output characteristics of the IC 50 Will not be affected.
Therefore, in the process of mounting the cap on the circuit board to protect the vibrator and the internal circuit, the circuit board IC is formed by the light incident from the explosion-proof through hole provided in the cap without aligning the direction of the cap. It is always possible to prevent changes in characteristics.

この場合において、上記実施形態では、2つの音叉型振動子を用いた2軸の角速度センサの場合について説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、単一の振動子を用いた1軸の角速度センサでもよい。ただし、レイアウト上、ICが回路基板の角部近傍に配置せざるを得なくなる2軸の角速度センサにおいて、本願発明は特に有用である。   In this case, in the above embodiment, the case of a biaxial angular velocity sensor using two tuning fork vibrators has been described. However, the present invention is not limited to this, and a single vibrator is used. A uniaxial angular velocity sensor may be used. However, the invention of the present application is particularly useful in a biaxial angular velocity sensor in which an IC must be disposed in the vicinity of a corner of a circuit board in terms of layout.

また、上述した本願発明の一実施形態にかかる角速度センサ10のキャップ110に設けられた防爆用の貫通穴114と回路基板20に固定されたIC50および2つの音叉型振動子70、72との位置関係を図9に示す。
この場合においても、角速度センサ10は、略長方形状の回路基板20に、隣り合う2辺の長さが異なる略長方形上の平面輪郭を有し、防爆用の貫通穴114を設けたキャップ110を搭載し、2つの音叉型振動子70、72と内部回路を構成する半導体素子たるIC50等の部品を封止するものである。従って、キャップ110は、回路基板20に対して、図9(1)のような通常の搭載方向の他に、図9(2)のような180度回転した方向でも搭載することが可能である。
ここで、内部回路を構成する半導体部品たるIC50は、回路基板20のいずれかの角部(図9の例では右上)の近傍に配置され、キャップの貫通穴114は、IC50が配置された回路基板の角部に対応するキャップの角部と隣接する2つの角部のうちのいずれかの角部(図9(1)の例では右下)の近傍であって、いずれか一方の音叉型振動子(図9の例では第1の音叉型振動子70)の基台部の上となるように配置されている。
一方、キャップ110が回路基板20に対して180度回転した方向に搭載された場合には、キャップの貫通穴114はIC50が配置された角部とは異なる角部(図9(2)の例では左上)の近傍にある他方の音叉型振動子(図9(2)の例では第2の音叉型振動子72)の基台部の上となるように配置されている。
このように、キャップ110がいずれの回転方向で回路基板20に搭載された場合であっても、キャップの貫通穴114は、IC50が配置された角部とは異なる角部の近傍にあり、かつ回路基板に固定された2つの音叉型振動子のうちのいずれかの音叉型振動子の基台部の上に常に配備されるように、キャップの貫通穴114の位置と回路基板上の2つの音叉型振動子70、72の基台部の位置が設定されているので、キャップの貫通穴114と回路基板のIC50との間で所定の離隔距離が常に確保されるとともに、キャップの貫通穴114から光が入射したとしてもいずれかの音叉振動子の基台部によって遮断され、IC50の出力特性に影響を与えることはない。
従って、振動子や内部回路を保護するためにキャップを回路基板に搭載する工程において、キャップの方向合わせを行うことなく、キャップに設けられた防爆用の貫通穴から入射した光による回路基板のICの特性変化をより確実に常に防止できる。
Further, the positions of the explosion-proof through hole 114 provided in the cap 110 of the angular velocity sensor 10 according to the embodiment of the present invention described above, the IC 50 fixed to the circuit board 20, and the two tuning fork vibrators 70 and 72. The relationship is shown in FIG.
Also in this case, the angular velocity sensor 10 has a cap 110 having a substantially rectangular planar outline with different lengths of two adjacent sides on a substantially rectangular circuit board 20 and provided with an explosion-proof through hole 114. It is mounted and seals the two tuning fork vibrators 70 and 72 and components such as the IC 50 which is a semiconductor element constituting the internal circuit. Accordingly, the cap 110 can be mounted on the circuit board 20 in a direction rotated by 180 degrees as shown in FIG. 9 (2) in addition to the normal mounting direction as shown in FIG. 9 (1). .
Here, the IC 50, which is a semiconductor component constituting the internal circuit, is arranged in the vicinity of any corner (upper right in the example of FIG. 9) of the circuit board 20, and the through hole 114 of the cap is a circuit in which the IC 50 is arranged. Near one of the two corners adjacent to the corner of the cap corresponding to the corner of the substrate (lower right in the example of FIG. 9 (1)), and either tuning fork type It is arranged so as to be on the base of the vibrator (first tuning fork vibrator 70 in the example of FIG. 9).
On the other hand, when the cap 110 is mounted in a direction rotated 180 degrees with respect to the circuit board 20, the through-hole 114 of the cap is different from the corner where the IC 50 is disposed (example in FIG. 9B). In FIG. 9B, the other tuning-fork type vibrator (the second tuning-fork type vibrator 72 in the example of FIG. 9B) is disposed on the base part.
In this way, regardless of the rotation direction of the cap 110 mounted on the circuit board 20, the cap through-hole 114 is in the vicinity of a corner different from the corner where the IC 50 is disposed, and The position of the through hole 114 of the cap and the two on the circuit board are always arranged on the base of the tuning fork vibrator of the two tuning fork vibrators fixed to the circuit board. Since the position of the base portion of the tuning fork vibrators 70 and 72 is set, a predetermined separation distance is always ensured between the through hole 114 of the cap and the IC 50 of the circuit board, and the through hole 114 of the cap. Even if light is incident from, it is blocked by the base portion of any tuning fork vibrator and does not affect the output characteristics of the IC 50.
Therefore, in the process of mounting the cap on the circuit board to protect the vibrator and the internal circuit, the circuit board IC is formed by the light incident from the explosion-proof through hole provided in the cap without aligning the direction of the cap. It is always possible to prevent changes in characteristics of the

この場合において、上記実施形態では、2つの音叉型振動子はICが配置された回路基板の角部に隣接する2つの辺の近傍にそれぞれ配置し、それぞれの脚部がIC上に配置されるものとして説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、2つの音叉型振動子をICが配置された回路基板の角部に隣接しない2つの辺の近傍にそれぞれ配置し、キャップがいずれの回転方向で回路基板に搭載された場合であっても、キャップの貫通穴が2つの音叉型振動子のうちのいずれかの音叉型振動子の基台部の上に常に配備されるように、キャップの貫通穴の位置と2つの音叉型振動子の基台部の位置が設定されるようにしてもよい。すなわち、例えば、図9のようにIC50が回路基板の右上に配置されている場合において、第1の音叉型振動子70は、回路基板の下辺の近傍に配置されるものであって、基台部が通常のキャップ搭載方向における貫通穴114の位置に対応する回路基板の右下に配置され、脚部が回路基板の左下方向に向けて配置されるようにしたものであり、第2の音叉型振動子72は、回路基板の左辺の近傍に配置されるものであって、基台部が180度回転したキャップ搭載方向における貫通穴114の位置に対応する回路基板の左上に配置され、脚部が回路基板の左下方向に向けて配置されるようにしたものでもよい。   In this case, in the above embodiment, the two tuning fork vibrators are arranged in the vicinity of two sides adjacent to the corner of the circuit board on which the IC is arranged, and the respective leg portions are arranged on the IC. Although described as a thing, this invention is not limited to this. For example, even if two tuning fork vibrators are arranged in the vicinity of two sides that are not adjacent to the corner of the circuit board on which the IC is arranged, and the cap is mounted on the circuit board in any rotation direction, The position of the through hole of the cap and the position of the two tuning fork vibrators are such that the through hole of the cap is always provided on the base of the tuning fork vibrator of either of the two tuning fork vibrators. The position of the base part may be set. That is, for example, when the IC 50 is arranged on the upper right side of the circuit board as shown in FIG. 9, the first tuning fork vibrator 70 is arranged in the vicinity of the lower side of the circuit board. The portion is disposed at the lower right side of the circuit board corresponding to the position of the through hole 114 in the normal cap mounting direction, and the leg portion is disposed toward the lower left direction of the circuit board. The type vibrator 72 is disposed in the vicinity of the left side of the circuit board, and is disposed on the upper left side of the circuit board corresponding to the position of the through hole 114 in the cap mounting direction in which the base portion is rotated 180 degrees. The part may be arranged so as to face the lower left direction of the circuit board.

上記実施形態では、振動子として音叉型振動子を用いた場合について説明したが、本願発明はこれに限定されるものではなく、振動子として音叉型振動子以外の振動子、例えば片持構造の音片型振動子を用いたものでもよく、本願発明の効果を奏する。   In the above embodiment, the case where a tuning fork type vibrator is used as the vibrator has been described. However, the present invention is not limited to this, and a vibrator other than the tuning fork type vibrator, such as a cantilever structure, is used as the vibrator. A sound piece type vibrator may be used, and the effect of the present invention is achieved.

上記実施形態では、キャップは器状のものであるとして説明したが、本願発明はこれに限定されるものではない。例えば、器状に形成した回路基板に対して、平板状のキャップで蓋をするようにしたものでもよい。   In the said embodiment, although demonstrated that the cap was a container-shaped thing, this invention is not limited to this. For example, a circuit board formed in a vessel shape may be covered with a flat cap.

以上述べたように、本願発明によれば、振動子や内部回路を保護するためにキャップを回路基板に搭載する工程において、キャップの方向合わせを行うことなく、キャップに設けられた防爆用の貫通穴から入射した光による回路基板上の半導体素子の特性変化を常に防止できるので、信頼性の高い角速度センサを効率よく生産することができる。
尚、本願発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本願発明の効果を奏する限り、各実施形態で述べた構成要素を適宜入れ替えたり、新たな構成要素を追加したり、一部の構成要素を削除したりしてもよいことはいうまでもない。
As described above, according to the present invention, in the process of mounting the cap on the circuit board in order to protect the vibrator and the internal circuit, the explosion-proof penetration provided in the cap without aligning the direction of the cap. Since the change in characteristics of the semiconductor element on the circuit board due to the light incident from the hole can always be prevented, a highly reliable angular velocity sensor can be efficiently produced.
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and as long as the effects of the present invention are achieved, the constituent elements described in the respective embodiments are appropriately replaced, new constituent elements are added, or a part thereof It goes without saying that the constituent elements may be deleted.

本願発明の一実施形態にかかる角速度センサの概略構造図である。1 is a schematic structural diagram of an angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention. 本願発明の一実施形態にかかる角速度センサの分解構造図である。It is an exploded view of an angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention. 本願発明の一実施形態にかかる角速度センサの回路基板の裏面の電極配置図である。It is an electrode arrangement | positioning figure on the back surface of the circuit board of the angular velocity sensor concerning one Embodiment of this invention. 本願発明の一実施形態にかかる角速度センサの音叉型振動子の概略構造図である。1 is a schematic structural diagram of a tuning fork vibrator of an angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention. 本願発明の一実施形態にかかる角速度センサの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the angular velocity sensor concerning one Embodiment of this invention. 本願発明の一実施形態にかかる角速度センサの音叉型振動子の駆動時の作動状態を示す図である。It is a figure which shows the operation state at the time of the drive of the tuning fork type vibrator of the angular velocity sensor concerning one Embodiment of this invention. 本願発明の一実施形態にかかる角速度センサの音叉型振動子の角速度検出時の作動状態を示す図である。It is a figure which shows the operation state at the time of angular velocity detection of the tuning fork type vibrator of the angular velocity sensor concerning one Embodiment of this invention. 本願発明の一実施形態にかかる角速度センサのキャップの貫通穴と回路基板上のICとの位置関係の説明図である。It is explanatory drawing of the positional relationship of the through-hole of the cap of the angular velocity sensor concerning one Embodiment of this invention, and IC on a circuit board. 本願発明の一実施形態にかかる角速度センサのキャップの貫通穴と回路基板上のICおよび2つの音叉型振動子の基台部との位置関係の説明図である。It is explanatory drawing of the positional relationship of the through-hole of the cap of the angular velocity sensor concerning one Embodiment of this invention, IC on a circuit board, and the base part of two tuning fork type vibrators.

符号の説明Explanation of symbols

10 角速度センサ
20 回路基板
22 凹部
24 IC用電極
26a、26b、26c 第1の音叉型振動子用電極
28a、28b、28c 第2の音叉型振動子用電極
30 チップコンデンサ用電極
40 外部電極
42a、42b、42c、42d 第1の音叉型振動子検査用電極
42e、42f、42g、42h 第2の音叉型振動子検査用電極
50 IC
60 チップコンデンサ
70 第1の音叉型振動子
72 第2の音叉型振動子
74 音叉型振動子の基台部
76a、76b 音叉型振動子の脚部
80、82 音叉型振動子の圧電体基板
84 音叉型振動子の中間電極
86、88,90 音叉型振動子の表面電極
92 音叉型振動子の全面電極
100 音叉型振動子の接合材
110 キャップ
112 キャップの接着剤
114 貫通穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Angular velocity sensor 20 Circuit board 22 Recessed part 24 IC electrode 26a, 26b, 26c 1st tuning fork type vibrator electrode 28a, 28b, 28c 2nd tuning fork type vibrator electrode 30 Chip capacitor electrode 40 External electrode 42a, 42b, 42c, 42d First tuning-fork type vibrator testing electrode 42e, 42f, 42g, 42h Second tuning-fork type vibrator testing electrode 50 IC
60 Chip Capacitor 70 First Tuning Fork Vibrator 72 Second Tuning Fork Vibrator 74 Tuning Fork Vibrator Base 76a, 76b Tuning Fork Vibrator Legs 80, 82 Piezoelectric Substrate for Tuning Fork Vibrator 84 Tuning fork vibrator intermediate electrode 86, 88, 90 Tuning fork vibrator surface electrode 92 Tuning fork vibrator full face electrode 100 Tuning fork vibrator bonding material 110 Cap 112 Cap adhesive 114 Through-hole

Claims (2)

振動子と、
前記振動子を駆動し、角速度信号を検出する内部回路と、
前記振動子と前記内部回路を構成する半導体素子を含む部品を固定し、前記振動子の各表面電極と前記内部回路を構成する部品を電気的に接続するとともに、角速度検出信号を取り出すための外部電極を有し、前記内部回路の出力電極と前記外部電極とを電気的に接続するように形成された略長方形状の回路基板と、
隣り合う2辺の長さが異なる略長方形状の平面輪郭を有し、前記回路基板に固定された振動子と内部回路を覆うように前記回路基板に搭載されて封止されるキャップであって、防爆用の貫通穴を有するキャップと、
を備えた角速度センサであって、
前記内部回路を構成する半導体素子は、前記回路基板のいずれかの角部の近傍に配置され、
前記キャップの貫通穴は、前記半導体素子が配置された前記回路基板の角部と対応する前記キャップの角部に隣接する2つの角部のうちのいずれかの角部の近傍に配置されていることを特徴とする、角速度センサ。
A vibrator,
An internal circuit for driving the vibrator and detecting an angular velocity signal;
An external part for fixing a part including the semiconductor element constituting the vibrator and the internal circuit, electrically connecting each surface electrode of the vibrator and the part constituting the internal circuit, and extracting an angular velocity detection signal A substantially rectangular circuit board having electrodes and formed so as to electrically connect the output electrode of the internal circuit and the external electrode;
A cap having a substantially rectangular planar outline with different lengths of two adjacent sides, mounted on the circuit board and sealed so as to cover the vibrator fixed to the circuit board and an internal circuit, A cap having an explosion-proof through hole;
An angular velocity sensor comprising:
The semiconductor element constituting the internal circuit is disposed in the vicinity of any corner of the circuit board,
The through hole of the cap is disposed in the vicinity of one of the two corners adjacent to the corner of the cap corresponding to the corner of the circuit board on which the semiconductor element is disposed. An angular velocity sensor.
2つの振動子と、
前記2つの振動子を駆動し、2つの角速度信号を検出する内部回路と、
前記2つの振動子を互いに直交する方向に固定するとともに、前記内部回路を構成する半導体素子を含む部品を固定し、前記2つの振動子の各表面電極と前記内部回路を構成する部品を電気的に接続するとともに、2つの角速度検出信号を取り出すための外部電極を有し、前記内部回路の出力電極と前記外部電極とを電気的に接続するように形成された略長方形状の回路基板と、
隣り合う2辺の長さが異なる略長方形状の平面輪郭を有し、前記回路基板に固定された前記2つの振動子と前記内部回路を覆うように前記回路基板に搭載されて封止されるキャップであって、防爆用の貫通穴を有するキャップと、
を備えた角速度センサであって、
前記内部回路を構成する半導体素子は、前記回路基板のいずれかの角部の近傍に配置され、
前記2つの振動子は、前記半導体素子が配置された前記回路基板の角部に隣接する2つの角部の近傍にそれぞれの基台部が配置され、
前記キャップの貫通穴は、前記半導体素子が配置された前記回路基板の角部と対応する前記キャップの角部に隣接する2つの角部のうちのいずれかの角部の近傍に配置され、
前記キャップがいずれの回転方向で前記回路基板に搭載された場合であっても、前記キャップの貫通穴が前記回路基板に固定された2つの振動子のうちのいずれかの振動子の基台部の上に常に配備されるように、前記キャップの貫通穴の位置と前記回路基板上の2つの振動子の基台部の位置が設定されていることを特徴とする、角速度センサ。
Two transducers,
An internal circuit for driving the two vibrators and detecting two angular velocity signals;
The two vibrators are fixed in a direction orthogonal to each other, a part including the semiconductor element constituting the internal circuit is fixed, and each surface electrode of the two vibrators and the part constituting the internal circuit are electrically connected. And an external electrode for taking out two angular velocity detection signals, and a substantially rectangular circuit board formed to electrically connect the output electrode of the internal circuit and the external electrode;
Mounted on the circuit board and sealed so as to cover the two vibrators fixed to the circuit board and the internal circuit, having a substantially rectangular planar outline in which the lengths of two adjacent sides are different A cap having an explosion-proof through hole;
An angular velocity sensor comprising:
The semiconductor element constituting the internal circuit is disposed in the vicinity of any corner of the circuit board,
Each of the two vibrators has a base portion disposed in the vicinity of two corner portions adjacent to the corner portion of the circuit board on which the semiconductor element is disposed,
The through hole of the cap is disposed in the vicinity of one of the two corners adjacent to the corner of the cap corresponding to the corner of the circuit board on which the semiconductor element is disposed,
Even if the cap is mounted on the circuit board in any rotation direction, the base part of one of the two vibrators in which the through hole of the cap is fixed to the circuit board The angular velocity sensor is characterized in that the position of the through hole of the cap and the position of the base portion of the two vibrators on the circuit board are set so as to be always provided on the circuit board.
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