JP2011117858A - Physical quantity detection device - Google Patents

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Seiji Osawa
征司 大澤
Takayuki Kikuchi
菊池  尊行
Atsushi Ono
淳 小野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact physical quantity detection device having a plurality of detection axes, while being a single detector. <P>SOLUTION: An IC chip 30 is adhered and fixed by a brazing filler material 29 onto a die pad 15, provided over a first layer substrate 11 serving as the bottom section of the recession of a recession section of a package 10. A plurality of electrode pads 35, provided for the IC chip 30, are connected by bonding wires 27 to IC connection terminals 16 to which the package 10 corresponds. A gyro vibration piece 20 is adhered and fixed to a side surface on the side of a (+) X-axis in Fig. among four side surfaces of the IC chip 30, by insulating adhesive 39 via a relay substrate 40 with its principal surface being turned parallel to the side surface on the X-axis side of the IC chip 30. The gyro vibration piece 20 is adhered and fixed with an electrically conductive silver paste 49, or the like. Here, the detection axes of the gyro vibration piece 20 are turned in a positive direction (+) of the X-axis in Fig. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電振動片の振動や変位を検出することにより、物理量を検出する物理量検出装置に関するものである。   The present invention relates to a physical quantity detection device that detects a physical quantity by detecting vibration and displacement of a piezoelectric vibrating piece.

車両における車体制御やカーナビゲーションシステムの自車位置検出、また、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの振動制御補正機能(所謂手ぶれ補正)などを充実させる物理量検出装置としての振動ジャイロセンサー(以下振動ジャイロと呼ぶ)が広く利用されている。振動ジャイロは、例えば水晶などの圧電性単結晶物を加工して形成した物理量検出素子としてのジャイロ振動片を用いて、物体の揺れや回転などの振動によってジャイロ振動片の一部に発生する電気信号を角速度として検出することによって物体の変位を求めるものである。   Vibration gyro sensor (hereinafter referred to as vibration gyro sensor) as a physical quantity detection device that enhances vehicle body control in vehicles and vehicle position detection in car navigation systems, and vibration control correction functions (so-called camera shake correction) such as digital cameras and digital video cameras. Is widely used. A vibrating gyroscope uses, for example, a gyro vibrating piece as a physical quantity detection element formed by processing a piezoelectric single crystal such as quartz, and generates electricity in a part of the gyro vibrating piece due to vibration such as shaking or rotation of an object. The displacement of the object is obtained by detecting the signal as an angular velocity.

近年、振動ジャイロには、より高精度な角速度検出を実現する高感度化が強く求められているとともに、複数方向の角速度を検出(センシング)できる機能が求められてきている。例えば、振動ジャイロが搭載されたユーザー側電子機器を正体させた際に、ユーザー側電子機器の前後方向(X方向)を軸とした回転方向の角速度(ローイング)や、ユーザー側電子機器の左右方向(Y方向)を軸とした回転方向の角速度(ピッチング)、あるいは、ユーザー側電子機器の上下方向(Z方向)を軸とした水平面内での回転方向の角速度(ヨーイング)のセンシング(検出)の実現が求められている。このように、複数方向の角速度のセンシングを実現するために、ジャイロ振動片(圧電素子)がパッケージ内に収容された複数のジャイロデバイス(圧電デバイス)を、基板上にコネクター接続を併用して縦置き配置コネクター端子部を設け、ユーザー側電子機器との接合に供する基板側にはコネクター部を設けて、そのコネクター部にジャイロデバイスのコネクター端子部を挿入するコネクター接続により縦配置させたジャイロデバイスを含む複数のジャイロデバイスを備えた振動ジャイロが紹介されている(例えば、特許文献1を参照)。   In recent years, vibration gyros are strongly required to have high sensitivity for realizing more accurate angular velocity detection, and also have a function capable of detecting (sensing) angular velocities in a plurality of directions. For example, when a user-side electronic device equipped with a vibrating gyroscope is identified, the angular velocity (rowing) in the rotation direction about the front-rear direction (X direction) of the user-side electronic device or the left-right direction of the user-side electronic device Sensing (detection) of angular velocity (pitching) in the rotational direction around the (Y direction) or angular velocity (yawing) in the horizontal direction around the vertical direction (Z direction) of the user-side electronic device. Realization is required. As described above, in order to realize sensing of angular velocities in multiple directions, a plurality of gyro devices (piezoelectric devices) in which gyro vibrating pieces (piezoelectric elements) are housed in a package are vertically connected using a connector connection on the substrate. A gyro device that is placed vertically by a connector connection in which a connector terminal portion is provided on the board side that is provided for placement with a user-side electronic device and a connector terminal portion of the gyro device is inserted into the connector portion is provided. A vibrating gyroscope including a plurality of gyro devices is introduced (for example, see Patent Document 1).

特許文献1に記載の振動ジャイロは、外底面に外部接続電極(電極)が設けられたパッケージ内にジャイロ振動片(圧電素子)が収容された3つのジャイロデバイス(圧電デバイス)と、それらのジャイロデバイスが実装される基板(メインボード)とを備えている。基板上に配置される3つのジャイロデバイスのうち、1つのジャイロデバイスは、外部接続電極と基板の主面に設けられた対応する接続電極(ランド)とを位置合わせした状態で、導電性接着剤や半田などにより、ジャイロデバイスの結晶軸を基板に対して上下方向(Z方向)に向けて、横置き状態でフリップチップ実装されている。また、残り2つのジャイロデバイスのうち、1つは、検出軸を基板に対してX方向に向けた縦置き状態でコネクター部に挿入・固定され、もう1つは、結晶軸をY方向に向けた縦置き状態でコネクター部に挿入・固定されている。これにより、ヨーイング、ローイング、およびピッチングの3方向の角速度を3つのジャイロデバイス(圧電デバイス)で検出することを可能としている。   The vibration gyro described in Patent Document 1 includes three gyro devices (piezoelectric devices) in which a gyro vibrating piece (piezoelectric element) is housed in a package in which external connection electrodes (electrodes) are provided on the outer bottom surface, and these gyroscopes. And a board (main board) on which the device is mounted. Of the three gyro devices arranged on the substrate, one gyro device is a conductive adhesive in a state where the external connection electrode and the corresponding connection electrode (land) provided on the main surface of the substrate are aligned. The chip is flip-chip mounted in a horizontal state with the crystal axis of the gyro device in the vertical direction (Z direction) with respect to the substrate by solder or solder. Of the remaining two gyro devices, one is inserted and fixed in the connector section with the detection axis oriented in the X direction with respect to the substrate, and the other is oriented with the crystal axis in the Y direction. It is inserted and fixed in the connector part in the vertical position. Thereby, the angular velocities in the three directions of yawing, rowing, and pitching can be detected by the three gyro devices (piezoelectric devices).

特開2006−229121号公報JP 2006-229121 A

しかしながら、特許文献1に記載の振動ジャイロの構成では、縦置き状態で配置されるジャイロデバイスはコネクター接続により接続されているので、コネクター部品を用意して基板に設置したり、ジャイロデバイスの外部接続電極をコネクター部品に対応した形状に形成したりする必要がある。また、コネクター接続では、コネクター部品とジャイロデバイスとを嵌め合わせるために所定の寸法差(あそび)が必要であったり、コネクター部品やパッケージの作り込みにおける形状ばらつきがあったりするために、基板に対して縦配置されたジャイロデバイスの垂直度がずれることにより検出軸がずれ、角速度の検出精度が確保できない虞があるという問題があった。   However, in the configuration of the vibrating gyroscope described in Patent Document 1, since the gyro device arranged in a vertical state is connected by connector connection, a connector component is prepared and installed on the board, or external connection of the gyro device is performed. It is necessary to form the electrode in a shape corresponding to the connector part. In addition, in connector connection, a predetermined dimensional difference (play) is required to fit the connector part and the gyro device, and there is a variation in the shape of the connector part and the package. In other words, the vertical axis of the gyro device arranged vertically shifts and the detection axis shifts, and there is a problem that the accuracy of detecting the angular velocity may not be ensured.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

〔適用例1〕本適用例にかかる物理量検出装置は、両主面と直交する方向に検出軸を有し、物理量を検出する物理量検出素子と、前記物理量検出素子を駆動する駆動回路を含み前記物理量検出素子と電気的に接続される半導体回路素子と、一方の主面側に前記物理量検出素子および前記半導体回路素子が搭載され、前記一方の主面と平行な他方の主面側に外部基板との接合に供する外部実装端子が設けられた基板と、を備え、前記半導体回路素子は、互いに平行な両主面と、前記両主面を四辺で接続する側面とを有する直方体の外形を有し、前記物理量検出素子が、前記半導体回路素子の前記側面に前記物理量検出素子の前記両主面を平行にした態様で中継基板を介して接合されていることを特徴とする。   Application Example 1 A physical quantity detection device according to this application example includes a physical quantity detection element that has a detection axis in a direction orthogonal to both main surfaces, detects a physical quantity, and a drive circuit that drives the physical quantity detection element. A semiconductor circuit element electrically connected to the physical quantity detection element, the physical quantity detection element and the semiconductor circuit element are mounted on one main surface side, and an external substrate on the other main surface side parallel to the one main surface side The semiconductor circuit element has a rectangular parallelepiped outer shape having both main surfaces parallel to each other and side surfaces connecting the two main surfaces with four sides. And the said physical quantity detection element is joined to the said side surface of the said semiconductor circuit element through the relay board | substrate in the aspect which made the both said main surfaces of the said physical quantity detection element parallel.

上記適用例の物理量検出装置によれば、例えばコネクターなどの特殊な部品を用いることなく、比較的容易に、物理量検出装置内において物理量検出素子を垂直に立てた状態で配置して物理量検出素子の検出軸を所望の方向に向けることができる。
また、半導体回路素子の側面はダイシング加工により形成される面であることから、半導体回路素子の両主面に対して高精度な垂直面とすることが可能であり、また、平坦度が高いので、側面に固定された物理量検出素子を高精度にて垂直に立てた姿勢で配置することができる。これにより、検出軸が所望の方向に精緻に調整された物理量検出装置を提供することができる。
さらに、半導体回路素子の側面に中継基板を介して物理量検出素子を縦配置させる構造により、物理量検出装置の平面視したサイズの小型化を図ることができる。
According to the physical quantity detection device of the above application example, the physical quantity detection element is arranged in a state where the physical quantity detection element is vertically arranged in the physical quantity detection apparatus relatively easily without using a special part such as a connector. The detection axis can be oriented in a desired direction.
Moreover, since the side surface of the semiconductor circuit element is a surface formed by dicing, it can be a highly accurate vertical surface with respect to both main surfaces of the semiconductor circuit element, and also has high flatness. The physical quantity detection element fixed to the side surface can be arranged in a vertical posture with high accuracy. Thereby, a physical quantity detection device in which the detection axis is precisely adjusted in a desired direction can be provided.
Further, the physical quantity detection device can be downsized in plan view by the structure in which the physical quantity detection element is vertically arranged on the side surface of the semiconductor circuit element via the relay substrate.

〔適用例2〕上記適用例にかかる物理量検出装置において、前記基板が、凹部の凹底面を前記基板の前記一方の主面としたパッケージであることを特徴とする。   Application Example 2 In the physical quantity detection device according to the application example described above, the substrate is a package having a concave bottom surface of a concave portion as the one main surface of the substrate.

この構成によれば、小型で、検出軸が所望の方向に精緻に調整された、SMD部品などの、いわゆるパッケージ型の物理量検出装置を提供することができる。   According to this configuration, it is possible to provide a so-called package-type physical quantity detection device such as an SMD component which is small in size and whose detection axis is precisely adjusted in a desired direction.

〔適用例3〕上記適用例にかかる物理量検出装置において、前記半導体回路素子の前記物理量検出素子が接合された前記側面と直交する側面に、前記物理量検出素子と同じ態様で第2の物理量検出素子が接合され、且つ、前記第2の物理量検出素子が、前記半導体回路素子と電気的に接続されていることを特徴とする。   Application Example 3 In the physical quantity detection device according to the application example described above, the second physical quantity detection element is provided in the same manner as the physical quantity detection element on the side surface orthogonal to the side surface to which the physical quantity detection element of the semiconductor circuit element is joined. And the second physical quantity detection element is electrically connected to the semiconductor circuit element.

この構成によれば、比較的容易に、1つの装置でX軸およびY軸の2軸のセンシング、例えば角速度の検出に対応する物理量検出装置の構造を実現することができる。   According to this configuration, the structure of the physical quantity detection device corresponding to two-axis sensing of the X axis and the Y axis, for example, detection of angular velocity, can be realized with a single device relatively easily.

〔適用例4〕上記適用例にかかる物理量検出装置において、前記半導体回路素子の前記両主面のうち、前記基板と対向する側とは異なる側の主面に第3の物理量検出素子が接合され、且つ、前記第3の物理量検出素子が、前記半導体回路素子と電気的に接続されていることを特徴とする。   Application Example 4 In the physical quantity detection device according to the application example described above, a third physical quantity detection element is bonded to the main surface of the semiconductor circuit element on a side different from the side facing the substrate. In addition, the third physical quantity detection element is electrically connected to the semiconductor circuit element.

この構成によれば、比較的容易に、1つの装置でX軸、Y軸、およびZ軸の3軸のセンシング、例えば角速度の検出に対応可能な物理量検出装置を提供することができる。   According to this configuration, it is possible to provide a physical quantity detection device that can handle triaxial sensing of the X axis, the Y axis, and the Z axis, for example, angular velocity detection, with a single device, relatively easily.

〔適用例5〕上記適用例にかかる物理量検出装置において、前記半導体回路素子の前記両主面間の厚みと、前記物理量検出素子のうち、前期半導体回路素子の前記両主面間の厚み方向の長さとが近似であることを特徴とする。   Application Example 5 In the physical quantity detection device according to the application example described above, the thickness between the two principal surfaces of the semiconductor circuit element and the thickness direction between the two principal surfaces of the previous semiconductor circuit element of the physical quantity detection element. The length is approximate.

この構成によれば、複数軸のセンシング、例えば角速度の検出に対応可能な物理量検出装置の低背化を図ることができる。   According to this configuration, it is possible to reduce the height of the physical quantity detection device that can handle multi-axis sensing, for example, detection of angular velocity.

物理量検出装置としての振動ジャイロの一実施形態を説明する概略平面図。The schematic plan view explaining one Embodiment of the vibration gyro as a physical quantity detection apparatus. 実施形態の振動ジャイロの概略構造を説明する図1のA−A線断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1 for explaining a schematic structure of the vibration gyro according to the embodiment. 振動ジャイロの変形例1を説明するための概略平面図。The schematic plan view for demonstrating the modification 1 of a vibration gyro. 振動ジャイロの変形例2を説明する概略平面図。The schematic plan view explaining the modification 2 of a vibration gyro. 変形例2の振動ジャイロの概略構造を説明する図4のB−B線断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、物理量検出装置としての振動ジャイロの一実施形態を説明する概略平面図であり、図2は、図1のA−A線断面を示す概略断面図である。なお、図1では、振動ジャイロの内部の構造を説明する便宜上、振動ジャイロの上方に設けられるリッド(19)を取り外した状態を図示している。   FIG. 1 is a schematic plan view for explaining an embodiment of a vibrating gyroscope as a physical quantity detection device, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross section taken along line AA of FIG. FIG. 1 shows a state in which a lid (19) provided above the vibrating gyroscope is removed for convenience of explaining the internal structure of the vibrating gyroscope.

図1および図2において、振動ジャイロ1は、基板としてのパッケージ10内に接合された半導体回路素子としてのICチップ30と、物理量検出素子としてのジャイロ振動片20とが、パッケージ10上にリッド19が接合されることにより気密封止されている。   1 and 2, the vibrating gyroscope 1 includes an IC chip 30 as a semiconductor circuit element joined in a package 10 as a substrate and a gyro vibrating piece 20 as a physical quantity detection element on a lid 19. Are hermetically sealed by bonding.

ジャイロ振動片20は、例えば、水晶などの圧電体材料を加工することにより一体形成された励振用振動部、検出用振動部や、励振用振動部を励振するための励振電極、検出用振動部から発生した電荷を検出するための検出電極(いずれも図示せず)などを有している。このようなジャイロ振動片20の外形形状は、例えば水晶ウェハーなどの圧電基板材料をフッ酸溶液などでウエットエッチングしたり、ドライエッチングすることにより精密に形成することができる。
また、本実施形態のジャイロ振動片20は、互いに平行な両主面と直交する方向(図1および図2の図中X軸方向)に検出軸を有している。
なお、ジャイロ振動片20の材質として、水晶以外の圧電体材料では、例えばタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどが挙げられ、また、圧電体材料以外では、シリコンなどを挙げることができる。
The gyro vibrating piece 20 includes, for example, an excitation vibration part, a detection vibration part, an excitation electrode for exciting the excitation vibration part, and a detection vibration part integrally formed by processing a piezoelectric material such as quartz. And a detection electrode (none of which is shown) for detecting the charge generated from the substrate. The outer shape of the gyro vibrating piece 20 can be precisely formed by wet etching or dry etching a piezoelectric substrate material such as a quartz wafer with a hydrofluoric acid solution or the like.
Further, the gyro vibrating piece 20 of the present embodiment has a detection axis in a direction (X-axis direction in FIGS. 1 and 2) perpendicular to both main surfaces parallel to each other.
As a material of the gyro vibrating piece 20, examples of the piezoelectric material other than quartz include lithium tantalate and lithium niobate, and examples of materials other than the piezoelectric material include silicon.

ジャイロ振動片20は、角速度が印加されたときに検出用振動部が振動し、検出用電極に電荷が生じる。その電荷を検出用電極で検出し、検出信号として、中継基板40の配線パターン、接続端子、および電極を介して振動ジャイロ1の外部に出力し、図示しない処理装置により、ジャイロ振動片20に加わった回転角速度の大きさを認識することができる。
なお、本発明に係る記載では、「X軸」という文言を(−)X軸およびX軸を中心に0度より大きく2度以下の範囲の傾斜をした軸を意味するものとして用いる。また、「Y軸」および「Z軸」についても同様とする。
In the gyro vibrating piece 20, when the angular velocity is applied, the detection vibrating portion vibrates, and an electric charge is generated in the detection electrode. The charge is detected by the detection electrode, and is output as a detection signal to the outside of the vibrating gyroscope 1 through the wiring pattern, connection terminal, and electrode of the relay substrate 40, and is applied to the gyro vibrating piece 20 by a processing device (not shown). The magnitude of the rotational angular velocity can be recognized.
In the description of the present invention, the term “X-axis” is used to mean an axis tilted in the range of greater than 0 degrees and less than or equal to 2 degrees around the (−) X axis and the X axis. The same applies to the “Y axis” and the “Z axis”.

パッケージ10は、例えば、平板状の第1層基板11上に、開口部の大きさが異なる矩形環状の第2層基板12および第3層基板13をこの順に重ねて設けることにより、上端部が開口し内部に段差や突起部を有する凹部が形成され、該凹部内にジャイロ振動片20およびICチップ30を収容することが可能になっている。パッケージ10の材質としては、例えば、セラミック、ガラスなどを用いることができる。   The package 10 has, for example, a rectangular ring-shaped second layer substrate 12 and a third layer substrate 13 having different opening sizes on a flat plate-like first layer substrate 11 so as to overlap each other in this order. A recess having an opening and a step or a protrusion is formed inside, and the gyro vibrating piece 20 and the IC chip 30 can be accommodated in the recess. As a material of the package 10, for example, ceramic, glass or the like can be used.

図1および図2に示すように、パッケージ10の凹部の凹底部分となる第1層基板11上には、ICチップ30が配置されるダイパッド15が設けられている。なお、図示はしないが、パッケージ10の外底面となる第1層基板11の底面(ダイパッド15が設けられた面と異なる面)10bには、外部基板との接合に供する外部実装端子が設けられている。
また、パッケージ10の凹部において、第2層基板12により形成される段差上には、ICチップ30との電気的な接続に供する複数のIC接続端子16が設けられている。
パッケージ10に設けられた上記の各種端子は、対応する端子どうしが、図示しない引き回し配線やスルーホールなどの層内配線により接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a die pad 15 on which the IC chip 30 is disposed is provided on the first layer substrate 11 which is a concave bottom portion of the concave portion of the package 10. Although not shown, an external mounting terminal used for bonding to an external substrate is provided on the bottom surface (a surface different from the surface on which the die pad 15 is provided) 10b of the first layer substrate 11 serving as the outer bottom surface of the package 10. ing.
In the recess of the package 10, a plurality of IC connection terminals 16 for electrical connection with the IC chip 30 are provided on the step formed by the second layer substrate 12.
The above-mentioned various terminals provided in the package 10 are connected to each other by inter-layer wirings such as routing wirings and through holes (not shown).

ICチップ30は、ジャイロ振動片20を駆動振動させるための駆動回路と、角速度が加わったときにジャイロ振動片20に生じる検出振動を検出する検出回路と、を含む。具体的には、ICチップ30が有する駆動回路は、ジャイロ振動片20の駆動用振動片に形成された励振電極に駆動信号を供給する。また、ICチップ30が有する検出回路は、ジャイロ振動片20の検出用振動部に形成された検出電極に生じる検出信号を増幅させて増幅信号を生成し、該増幅信号に基づいて物理量、例えば、角速度を検出する。   The IC chip 30 includes a drive circuit for driving and vibrating the gyro vibrating piece 20 and a detection circuit for detecting detection vibration generated in the gyro vibrating piece 20 when an angular velocity is applied. Specifically, the drive circuit included in the IC chip 30 supplies a drive signal to the excitation electrode formed on the drive vibrating piece of the gyro vibrating piece 20. Further, the detection circuit included in the IC chip 30 amplifies a detection signal generated in the detection electrode formed in the detection vibration part of the gyro vibrating piece 20 to generate an amplification signal, and a physical quantity based on the amplification signal, for example, Detect angular velocity.

ICチップ30は、複数の電極パッド35が設けられた平面視で略矩形状の一方の主面としての能動面30t、および能動面30tと平行な他方の主面からなる両主面と、両主面を四辺にて接続する側面とを有している。各側面は、ICチップ30の製造工程において、ICチップ30を多数個形成したICウェハーから個片のICチップ30を切り出すダイシングにより形成される面であり、両主面に対して正確に垂直な面として形成されている。
そして、ICチップ30は、パッケージ10の凹部の凹底部分に設けられたダイパッド15上に、例えばろう材29によって接着・固定されている。また、ICチップ30とパッケージ10とは、本実施形態では、ワイヤーボンディング法を用いて電気的に接続されている。すなわち、ICチップ30に設けられた複数の電極パッド35と、パッケージ10の対応するIC接続端子16とが、ボンディングワイヤー27により接続されている。
The IC chip 30 includes an active surface 30t as one main surface having a substantially rectangular shape in a plan view provided with a plurality of electrode pads 35, and both main surfaces including the other main surface parallel to the active surface 30t, And a side surface connecting the main surface at four sides. Each side surface is a surface formed by dicing by cutting out individual IC chips 30 from an IC wafer on which a large number of IC chips 30 are formed in the manufacturing process of the IC chip 30, and is exactly perpendicular to both main surfaces. It is formed as a surface.
The IC chip 30 is bonded and fixed to the die pad 15 provided at the bottom of the recess of the package 10 by, for example, a brazing material 29. Further, in this embodiment, the IC chip 30 and the package 10 are electrically connected using a wire bonding method. That is, the plurality of electrode pads 35 provided on the IC chip 30 and the corresponding IC connection terminals 16 of the package 10 are connected by the bonding wires 27.

ICチップ30の4つの側面のうち、図1および図2の図中(+)X軸側の側面には、ジャイロ振動片20が、その主面をICチップ30のX軸側の側面と平行に向かせた態様で中継基板40を介して接合されている。
中継基板40は、互いに平行な両主面を有する板状の絶縁性の基材と、その基材の両主面を接続する側面のうちICチップ30の能動面30tと水平に配置される側面に形成された複数のIC接続端子45と、それらのIC接続端子45から引き出されてジャイロ振動片20との接続に供する振動片接続端子や引き回し配線(図示を省略)などと、を有して構成されている。そして、中継基板40は、一方の主面をICチップ30の(+)X側の側面に対向させて、絶縁性の接着剤39などにより接着・固定されている。
Of the four side surfaces of the IC chip 30, the gyro vibrating piece 20 is parallel to the X-axis side surface of the IC chip 30 on the (+) X-axis side surface in FIGS. 1 and 2. It is joined via the relay substrate 40 in a manner oriented toward the center.
The relay substrate 40 has a plate-like insulating base material having both main surfaces parallel to each other, and a side surface that is disposed horizontally with the active surface 30t of the IC chip 30 among the side surfaces that connect the two main surfaces of the base material. And a plurality of IC connection terminals 45 formed in the circuit board, and vibration piece connection terminals drawn from the IC connection terminals 45 and used for connection to the gyro vibration piece 20, lead wiring (not shown), and the like. It is configured. The relay substrate 40 is bonded and fixed with an insulating adhesive 39 or the like with one main surface facing the side surface on the (+) X side of the IC chip 30.

ジャイロ振動片20は、一方の主面に励振電極や検出電極から引き出されて形成された図示しない接続電極を、中継基板40のIC接続端子45から引き出されて設けられた振動片接続端子(図示を省略)と位置合わせした状態で、導電性の例えば銀ペースト49などにより接着・固定されている。このとき、上記したとおり、ジャイロ振動片20の検出軸は、図1および図2に示すX軸方向を向かせて配置される。
中継基板40の複数のIC接続端子45と、ICチップ30の対応する電極パッド35とは、ボンディングワイヤー27により接合されて電気的に接続され、これにより、ICチップ30とジャイロ振動片20とが電気的に接続される。
The gyro vibrating piece 20 has a vibrating piece connection terminal (not shown) that is provided by pulling out a connection electrode (not shown) formed on one main surface from the excitation electrode and the detection electrode from the IC connection terminal 45 of the relay substrate 40. In a state of being aligned with, for example, silver paste 49 or the like. At this time, as described above, the detection axis of the gyro vibrating piece 20 is arranged with the X-axis direction shown in FIGS.
The plurality of IC connection terminals 45 of the relay substrate 40 and the corresponding electrode pads 35 of the IC chip 30 are joined and electrically connected by the bonding wires 27, whereby the IC chip 30 and the gyro vibrating piece 20 are connected. Electrically connected.

上記したICチップ30の側面に中継基板40を介してジャイロ振動片20を配置する構造において、ICチップ30の両主面間の厚みは、ICチップ30の側面に縦配置されるジャイロ振動片20の鉛直方向の長さに応じて、ICチップ30の製造工程内で作り込まれる。すなわち、多数個のICチップ30を形成するICウェハー(シリコンウェハー)の厚みを調整するラッピング工程で、後にICチップ30の側面に縦配置されるジャイロ振動片20の鉛直方向の長さを基準にしてICウェハーのラッピング加工を行う。このとき、ICウェハーの厚みを、後にICチップ30の側面に縦配置されるジャイロ振動片20の鉛直方向の長さと近似な長さにすることにより、本実施形態の構造の振動ジャイロ1の低背化を図ることができる。   In the structure in which the gyro vibrating piece 20 is disposed on the side surface of the IC chip 30 via the relay substrate 40, the thickness between the two main surfaces of the IC chip 30 is the gyro vibrating piece 20 vertically disposed on the side surface of the IC chip 30. The IC chip 30 is built in the manufacturing process according to the vertical length. That is, in the lapping process for adjusting the thickness of an IC wafer (silicon wafer) that forms a large number of IC chips 30, the vertical length of the gyro vibrating piece 20 that is vertically arranged on the side surface of the IC chip 30 later is used as a reference. IC wafer wrapping. At this time, the thickness of the IC wafer is set to a length approximate to the length in the vertical direction of the gyro vibrating piece 20 that is vertically disposed on the side surface of the IC chip 30 later. Can be turned upside down.

図2に示すように、ICチップ30およびジャイロ振動片20が凹部内に接合されたパッケージ10上には、蓋体としてのリッド19が配置され、パッケージ10の開口を封鎖している。リッド19の材質としては、例えば、42アロイ(鉄にニッケルが42%含有された合金)やコバール(鉄、ニッケルおよびコバルトの合金)等の金属、セラミックス、あるいはガラスなどを用いることができる。例えば、金属からなるリッド19は、コバール合金などを矩形環状に型抜きして形成されたシールリング18を介してシーム溶接することによりパッケージ10と接合される。   As shown in FIG. 2, a lid 19 as a lid is disposed on the package 10 in which the IC chip 30 and the gyro vibrating piece 20 are joined in the recess, and the opening of the package 10 is sealed. As the material of the lid 19, for example, a metal such as 42 alloy (an alloy containing 42% nickel in iron) or Kovar (an alloy of iron, nickel, and cobalt), ceramics, glass, or the like can be used. For example, the lid 19 made of metal is joined to the package 10 by seam welding via a seal ring 18 formed by punching a Kovar alloy or the like into a rectangular ring shape.

パッケージ10の凹部およびリッド19によって形成される空間は、ジャイロ振動片20が動作するための空間となる。この空間は、減圧空間または不活性ガス雰囲気に密閉・封止することができる。
例えば、空間内を減圧空間にして密閉封止する場合には、パッケージ10の底面10bに設けられた図示しない封止孔に固形の封止材を配置させた状態で真空チャンバー内に入れ、所定の真空度まで減圧させて振動ジャイロ1の内側から出るガスを封止孔から十分に排出させた後、固形の封止材に電子ビームあるいはレーザーを照射することなどによって封止材を溶融させてから固化させることにより、封止孔を閉塞させて封止することができる。
この場合、封止材の材料としては、完成した振動ジャイロ1を外部実装基板に実装する際のリフロー温度よりも高い温度を融点として有したものが望ましく、例えば、金と錫(Sn)との合金、あるいは、金とゲルマニウム(Ge)との合金などを用いることができる。
A space formed by the recess of the package 10 and the lid 19 is a space for the gyro vibrating piece 20 to operate. This space can be sealed and sealed in a reduced pressure space or an inert gas atmosphere.
For example, in a case where the inside of the space is hermetically sealed with a reduced pressure space, the solid sealing material is placed in a sealing hole (not shown) provided on the bottom surface 10b of the package 10 and is placed in a vacuum chamber. The gas discharged from the inside of the vibrating gyroscope 1 is sufficiently exhausted from the sealing hole by depressurizing to a degree of vacuum, and then the sealing material is melted by irradiating the solid sealing material with an electron beam or a laser. By solidifying, the sealing hole can be closed and sealed.
In this case, it is desirable that the material of the sealing material has a melting point that is higher than the reflow temperature when the completed vibration gyroscope 1 is mounted on the external mounting substrate. For example, the material of the gold and tin (Sn) An alloy, an alloy of gold and germanium (Ge), or the like can be used.

次に、上記実施形態の振動ジャイロ1の効果を述べる。   Next, the effect of the vibration gyro 1 of the above embodiment will be described.

(1)上記実施形態の振動ジャイロ1では、ICチップ30の図中(+)X軸側の側面に、中継基板40を介してジャイロ振動片20を接合し、ジャイロ振動片20の検出軸を図中X軸方向に向けて配置した。
これにより、例えばコネクターなどの特殊な部品を用いることなく、比較的容易に、パッケージ10内においてジャイロ振動片20を垂直に立てた状態で配置することができる。しかも、ICチップ30の側面は、ダイシング加工により形成される面であることから、ICチップ30の両主面に対する垂直度、および、平坦度が高く形成されているので、ジャイロ振動片20の姿勢を、例えばパッケージ10の底面10b(外部実装基板と対向する面)に対して正確に垂直に立てて配置することができる。
したがって、比較的容易に、且つ、精度よく、検出軸が所望の方向に調整された振動ジャイロ1を提供することができる。
(1) In the vibrating gyroscope 1 of the above-described embodiment, the gyro vibrating piece 20 is joined to the side surface of the IC chip 30 on the (+) X-axis side in the figure via the relay substrate 40, and the detection axis of the gyro vibrating piece 20 is used as the detection axis. They are arranged in the X-axis direction in the figure.
Thereby, for example, the gyro vibrating piece 20 can be disposed in a vertically standing state in the package 10 without using a special component such as a connector. In addition, since the side surface of the IC chip 30 is a surface formed by dicing, the perpendicularity and the flatness with respect to both main surfaces of the IC chip 30 are formed. For example, can be placed upright vertically with respect to the bottom surface 10b of the package 10 (the surface facing the external mounting substrate).
Therefore, it is possible to provide the vibrating gyroscope 1 in which the detection axis is adjusted in a desired direction with relative ease and accuracy.

(2)また、ICチップ30の側面にジャイロ振動片20を中継基板40を介して配置する上記実施形態の振動ジャイロ1によれば、例えばコネクターなどを用いて振動ジャイロを縦向きに立てて配置する構造に比して小型化に有利である。   (2) Further, according to the vibrating gyroscope 1 of the above embodiment in which the gyro vibrating piece 20 is arranged on the side surface of the IC chip 30 via the relay substrate 40, the vibrating gyroscope is vertically arranged using, for example, a connector or the like. This is advantageous for downsizing compared to the structure.

(3)また、上記実施形態の振動ジャイロ1では、基板としてのパッケージ10内にジャイロ振動片20およびICチップ30などが搭載された構成とした。
これにより、いわゆるSMD部品と呼ばれる汎用のパッケージ型の振動ジャイロ1として提供することができる。
(3) In the vibrating gyroscope 1 of the above embodiment, the gyro vibrating piece 20 and the IC chip 30 are mounted in the package 10 as a substrate.
Thereby, it can provide as a general-purpose package type vibration gyroscope 1 called what is called a SMD component.

(4)また、上記実施形態の振動ジャイロ1によれば、ICチップ30とジャイロ振動片20との中継基板40を介した接続を短距離にて行うことができるので、配線経路が長い場合に生じるノイズの悪影響などを回避できるという効果も奏する。   (4) Further, according to the vibrating gyroscope 1 of the above embodiment, the connection between the IC chip 30 and the gyro vibrating piece 20 via the relay substrate 40 can be performed at a short distance, so that the wiring path is long. There is also an effect that it is possible to avoid the adverse effects of the generated noise.

上記実施形態で説明した振動ジャイロ(物理量検出装置)は、以下の変形例として実施することも可能である。   The vibration gyro (physical quantity detection device) described in the above embodiment can also be implemented as the following modification.

(変形例1)
上記実施形態では、ICチップ30の4つの側面のうち、1つの側面にジャイロ振動片20を配置した。これに限らず、1つの側面、および、それと直交するもう1つの側面にジャイロ振動片を配置することにより、複数の検出軸を有する振動ジャイロを得ることができる。
図3は、ICチップの2つの側面にジャイロ振動片を配置した振動ジャイロの変形例を説明する概略平面図である。なお、図3では、図1と同様に、内部の構造を説明する便宜上、振動ジャイロの上方に配置されるリッドを取り外した状態を図示している。また、図3に示す本変形例において、上記実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
(Modification 1)
In the above embodiment, the gyro vibrating piece 20 is arranged on one side surface among the four side surfaces of the IC chip 30. Not only this but the vibration gyro which has a some detection axis | shaft can be obtained by arrange | positioning a gyro vibration piece on one side and another side orthogonal to it.
FIG. 3 is a schematic plan view for explaining a modification of the vibration gyro in which gyro vibrating pieces are arranged on two side surfaces of the IC chip. In FIG. 3, as in FIG. 1, for the sake of convenience in explaining the internal structure, a state in which the lid disposed above the vibrating gyroscope is removed is illustrated. Moreover, in this modification shown in FIG. 3, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure as the said embodiment, and description is abbreviate | omitted.

図3において、変形例1の振動ジャイロ51は、パッケージ60内に接合されたICチップ70と、そのICチップ70の2つの側面にそれぞれ配置された第1のジャイロ振動片20Aおよび第2のジャイロ振動片20Bが、パッケージ60上にリッド(図示せず)が接合されることにより気密封止されている。   In FIG. 3, the vibration gyro 51 of Modification 1 includes an IC chip 70 bonded in a package 60, and first and second gyro vibrating pieces 20 </ b> A and second gyro disposed on two side surfaces of the IC chip 70. The resonator element 20 </ b> B is hermetically sealed by bonding a lid (not shown) on the package 60.

ICチップ70は、上記実施形態のICチップ30(図1および図2を参照)とほとんど同じ構成を有している。図3において、本変形例の振動ジャイロ51は、2つのジャイロ振動片(第1および第2のジャイロ振動片20A,20B)を有していることから、上記実施形態のICチップ30よりも若干多い電極パッド75が設けられたICチップ70を例示している。   The IC chip 70 has almost the same configuration as the IC chip 30 (see FIGS. 1 and 2) of the above embodiment. In FIG. 3, the vibration gyro 51 of the present modification has two gyro vibrating pieces (first and second gyro vibrating pieces 20A, 20B), and therefore is slightly more than the IC chip 30 of the above embodiment. The IC chip 70 provided with many electrode pads 75 is illustrated.

パッケージ60は、上記実施形態のパッケージ10(図1および図2を参照)と同様に、平板状の第1層基板61上に、開口部の大きさが異なる矩形環状の第2層基板62および第3層基板63がこの順に重ねて設けられることにより、上端部が開口し内部に段差や突起部を有する凹部が形成されている。図3においては、上記実施形態のICチップ30(図1を参照)よりも若干多い電極パッド75が設けられていることに対応するために、ICチップ70との電気的な接続に供する複数のIC接続端子66が、平面視でICチップ70の角部で接続された二辺を囲む位置に形成された第2層基板62による段差上に配設されたパッケージ60を例示している。   Similar to the package 10 of the above-described embodiment (see FIGS. 1 and 2), the package 60 is formed on a flat plate-like first layer substrate 61 and a rectangular annular second layer substrate 62 having different opening sizes, and By providing the third layer substrate 63 so as to overlap in this order, an upper end is opened and a recess having a step or a protrusion is formed inside. In FIG. 3, a plurality of electrode pads 75 that are slightly larger than the IC chip 30 (see FIG. 1) of the above embodiment are provided. The package 60 in which the IC connection terminal 66 is disposed on the step formed by the second layer substrate 62 formed at a position surrounding two sides connected at the corners of the IC chip 70 in plan view is illustrated.

ICチップ70は、パッケージ60の凹部の凹底部分となる第1層基板61上に設けられたダイパッド65上に、例えばろう材29によって接着・固定されている。また、ICチップ70に設けられた複数の電極パッド75と、パッケージ60の対応するIC接続端子66とが、ボンディングワイヤー27により接続されている。   The IC chip 70 is bonded and fixed by, for example, a brazing material 29 on a die pad 65 provided on the first layer substrate 61 that is a concave bottom portion of the concave portion of the package 60. A plurality of electrode pads 75 provided on the IC chip 70 and corresponding IC connection terminals 66 of the package 60 are connected by bonding wires 27.

ICチップ70の4つの側面のうち、図3に示す(+)X軸側の側面には、第1のジャイロ振動片20Aが、その主面をICチップ70のX軸側の側面と平行に向かせた態様で第1の中継基板40Aを介して接合されている。詳細には、第1の中継基板40Aは、一方の主面をICチップ70の(+)X側の側面に対向させて、絶縁性の接着剤39などにより接着・固定されている。また、第1のジャイロ振動片20Aは、一方の主面に形成された図示しない接続電極を、第1の中継基板40AのIC接続端子45Aから引き出された振動片接続端子と位置合わせした状態で、導電性の銀ペースト49などにより接着・固定されている。このとき、第1のジャイロ振動片20Aの検出軸は、図3に示すX軸方向を向いている。   Of the four side surfaces of the IC chip 70, on the (+) X-axis side surface shown in FIG. 3, the first gyro vibrating piece 20A has its main surface parallel to the X-axis side surface of the IC chip 70. It is joined via the first relay substrate 40A in the faced manner. Specifically, the first relay substrate 40A is bonded and fixed with an insulating adhesive 39 or the like with one main surface facing the side surface of the IC chip 70 on the (+) X side. In addition, the first gyro vibrating piece 20A is in a state in which a connection electrode (not shown) formed on one main surface is aligned with a vibrating piece connection terminal drawn from the IC connection terminal 45A of the first relay board 40A. It is bonded and fixed with a conductive silver paste 49 or the like. At this time, the detection axis of the first gyro vibrating piece 20A faces the X-axis direction shown in FIG.

また、ICチップ70の4つの側面のうち、第1のジャイロ振動片20Aが接合された側面と直交する側面(図3に示す(+)Y軸側の側面)には、第2のジャイロ振動片20Bが、その主面をICチップ70のY軸側の側面と平行に向かせた態様で第2の中継基板40Bを介して接合されている。詳細には、第2の中継基板40Bは、一方の主面をICチップ70の(+)Y側の側面に対向させて、絶縁性の接着剤39などにより接着・固定されている。また、第2のジャイロ振動片20Bは、一方の主面に形成された図示しない接続電極を、第2の中継基板40BのIC接続端子45Bから引き出された振動片接続端子と位置合わせした状態で、導電性の銀ペースト49などにより接着・固定されている。このとき、第2のジャイロ振動片20Bの検出軸は、図3に示すY軸方向を向いている。   Further, among the four side surfaces of the IC chip 70, the second gyro vibration is provided on the side surface (the (+) Y-axis side surface shown in FIG. 3) orthogonal to the side surface to which the first gyro vibrating piece 20A is joined. The piece 20B is joined via the second relay substrate 40B in such a manner that its main surface is oriented parallel to the side surface of the IC chip 70 on the Y-axis side. Specifically, the second relay substrate 40B is bonded and fixed with an insulating adhesive 39 or the like with one main surface facing the side surface of the IC chip 70 on the (+) Y side. Further, the second gyro vibrating piece 20B is in a state in which a connection electrode (not shown) formed on one main surface is aligned with the vibrating piece connection terminal drawn out from the IC connection terminal 45B of the second relay substrate 40B. It is bonded and fixed with a conductive silver paste 49 or the like. At this time, the detection axis of the second gyro vibrating piece 20B faces the Y-axis direction shown in FIG.

第1および第2の中継基板40A,40Bのそれぞれの複数のIC接続端子45A,45Bと、ICチップ70の対応する電極パッド75とは、ボンディングワイヤー27により接合されて電気的に接続され、これにより、ICチップ70と第1および第2のジャイロ振動片20A,20Bとが電気的に接続されている。
また、ICチップ70および第1および第2のジャイロ振動片20A,20Bが凹部内に接合されたパッケージ60上には、上記実施形態の振動ジャイロ1と同様にリッドが配置され、パッケージ60内部が気密封止された振動ジャイロ51が形成される。
The plurality of IC connection terminals 45A and 45B of the first and second relay boards 40A and 40B and the corresponding electrode pads 75 of the IC chip 70 are joined and electrically connected by the bonding wires 27. Thus, the IC chip 70 and the first and second gyro vibrating pieces 20A and 20B are electrically connected.
Also, a lid is disposed on the package 60 in which the IC chip 70 and the first and second gyro vibrating pieces 20A and 20B are joined in the recess, similarly to the vibrating gyroscope 1 of the above embodiment, and the interior of the package 60 is A hermetically sealed vibrating gyroscope 51 is formed.

変形例1の振動ジャイロ51によれば、1つの振動ジャイロ51で、X軸およびY軸の2軸の角速度のセンシングに対応する、小型の振動ジャイロ51を提供することができる。   According to the vibration gyro 51 of the first modification, it is possible to provide a small vibration gyro 51 corresponding to the sensing of the two-axis angular velocities of the X axis and the Y axis with one vibration gyro 51.

(変形例2)
上記実施形態および変形例1では、ICチップ30,70の側面にジャイロ振動片20、第1および第2のジャイロ振動片20A,20Bを配置した。これに限らず、ICチップ70の側面と併せて、ICチップの能動面(一方の主面)1つの側面にもジャイロ振動片を配置することにより、一台でさらに多数の検出軸を有する振動ジャイロを得ることができる。
図4は、ICチップの能動面にもジャイロ振動片を配置した振動ジャイロの変形例2を説明する概略平面図であり、図5は、図4のB−B線断面を示す概略断面図である。なお、図4では、図1および図3と同様に、内部の構造を説明する便宜上、振動ジャイロの上方に配置されるリッドを取り外した状態を図示している。また、図4および図5に示す本変形例の振動ジャイロにおいて、上記実施形態および上記変形例1の振動ジャイロ1,51と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
(Modification 2)
In the embodiment and the first modification, the gyro vibrating piece 20 and the first and second gyro vibrating pieces 20A and 20B are arranged on the side surfaces of the IC chips 30 and 70, respectively. Not only this but also the vibration which has many detection axes in one unit by arranging a gyro vibrating piece on one side of the active surface (one main surface) of the IC chip in addition to the side surface of the IC chip 70. You can get a gyro.
4 is a schematic plan view for explaining a modification 2 of the vibrating gyroscope in which the gyro vibrating piece is also arranged on the active surface of the IC chip, and FIG. 5 is a schematic sectional view showing a cross section taken along line BB in FIG. is there. In FIG. 4, as in FIGS. 1 and 3, a state in which the lid disposed above the vibrating gyroscope is removed is illustrated for convenience of describing the internal structure. Further, in the vibration gyro of the present modification shown in FIGS. 4 and 5, the same components as those of the vibration gyro 1 and 51 of the above-described embodiment and the first modification are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図4および図5において、変形例2の振動ジャイロ91は、パッケージ60内に接合されたICチップ70と、そのICチップ70の2つの側面にそれぞれ配置された第1のジャイロ振動片20Aおよび第2のジャイロ振動片20Bと、ICチップ70の能動面(一方の主面)に配置された第3のジャイロ振動片20Cとが、パッケージ60上にリッド19が接合されることにより気密封止されている。   4 and 5, the vibration gyro 91 according to the second modification includes an IC chip 70 bonded in the package 60, the first gyro vibrating piece 20 </ b> A and the first gyro vibrating piece 20 </ b> A disposed on two side surfaces of the IC chip 70. The gyro vibrating piece 20 </ b> B of 2 and the third gyro vibrating piece 20 </ b> C disposed on the active surface (one main surface) of the IC chip 70 are hermetically sealed by bonding the lid 19 on the package 60. ing.

ICチップ70の4つの側面のうち、図4および図5に示す(+)X軸側の側面には、第1のジャイロ振動片20Aが、その主面をICチップ70のX軸側の側面と平行に向かせた態様で第1の中継基板40Aを介して絶縁性の接着剤39などにより接着・固定されている。また、第1のジャイロ振動片20Aは、一方の主面に形成された図示しない接続電極を、第1の中継基板40AのIC接続端子45Aから引き出された振動片接続端子と位置合わせした状態で、導電性の銀ペースト49などにより接着・固定されている。このとき、第1のジャイロ振動片20Aの検出軸は、図4および図5に示すX軸方向を向いている。   Of the four side surfaces of the IC chip 70, the side surface on the (+) X-axis side shown in FIGS. 4 and 5 has the first gyro vibrating piece 20 </ b> A, the main surface of which is the side surface on the X-axis side of the IC chip 70. Are bonded and fixed by an insulating adhesive 39 or the like through the first relay substrate 40A in a manner oriented in parallel with the first relay substrate 40A. In addition, the first gyro vibrating piece 20A is in a state in which a connection electrode (not shown) formed on one main surface is aligned with a vibrating piece connection terminal drawn from the IC connection terminal 45A of the first relay board 40A. It is bonded and fixed with a conductive silver paste 49 or the like. At this time, the detection axis of the first gyro vibrating piece 20A faces the X-axis direction shown in FIGS.

また、ICチップ70の4つの側面のうち、第1のジャイロ振動片20Aが接合された側面と直交する側面(図4に示す(+)Y軸側の側面)には、第2のジャイロ振動片20Bが、第2の中継基板40Bを介して絶縁性の接着剤39などにより接着・固定されている。また、第2のジャイロ振動片20Bは、一方の主面に形成された図示しない接続電極を、第2の中継基板40BのIC接続端子45Bから引き出された振動片接続端子と位置合わせした状態で、導電性の銀ペースト49などにより接着・固定されている。このとき、第2のジャイロ振動片20Bの検出軸は、図4に示すY軸方向を向いている。   Of the four side surfaces of the IC chip 70, the second gyro vibration is provided on a side surface (the (+) Y-axis side surface shown in FIG. 4) orthogonal to the side surface to which the first gyro vibrating piece 20A is joined. The piece 20B is bonded and fixed by an insulating adhesive 39 or the like via the second relay substrate 40B. Further, the second gyro vibrating piece 20B is in a state in which a connection electrode (not shown) formed on one main surface is aligned with the vibrating piece connection terminal drawn out from the IC connection terminal 45B of the second relay substrate 40B. It is bonded and fixed with a conductive silver paste 49 or the like. At this time, the detection axis of the second gyro vibrating piece 20B faces the Y-axis direction shown in FIG.

また、ICチップ70の一方の主面である能動面(図4および図5の(+)Z軸側の面)には、第3のジャイロ振動片20Cが、第3の中継基板40Cを介して絶縁性の接着剤39などにより接着・固定されている。また、第3のジャイロ振動片20Cは、一方の主面に形成された図示しない接続電極を、第3の中継基板40CのIC接続端子45Cから引き出された振動片接続端子と位置合わせした状態で、導電性の銀ペースト49などにより接着・固定されている。このとき、第3のジャイロ振動片20Cの検出軸は、図4および図5に示すZ軸方向を向いている。   In addition, on the active surface (the surface on the (+) Z-axis side in FIGS. 4 and 5) which is one main surface of the IC chip 70, the third gyro vibrating piece 20C is interposed via the third relay substrate 40C. Are bonded and fixed by an insulating adhesive 39 or the like. Further, in the third gyro vibrating piece 20C, the connection electrode (not shown) formed on one main surface is aligned with the vibrating piece connection terminal drawn out from the IC connection terminal 45C of the third relay substrate 40C. It is bonded and fixed with a conductive silver paste 49 or the like. At this time, the detection axis of the third gyro vibrating piece 20C faces the Z-axis direction shown in FIGS.

第1〜第3の中継基板40A〜40Cのそれぞれの複数のIC接続端子45A〜45Cと、ICチップ70の対応する電極パッド75とは、ボンディングワイヤー27により接合されて電気的に接続され、これにより、ICチップ70と第1〜第3のジャイロ振動片20A〜20Cとが電気的に接続されている。
また、ICチップ70および第1〜第3のジャイロ振動片20A〜20Cが凹部内に接合されたパッケージ60上にはリッド19が配置され、パッケージ60内部が気密封止された振動ジャイロ91が形成される。
The plurality of IC connection terminals 45A to 45C of each of the first to third relay boards 40A to 40C and the corresponding electrode pads 75 of the IC chip 70 are joined and electrically connected by the bonding wires 27. Thus, the IC chip 70 and the first to third gyro vibrating pieces 20A to 20C are electrically connected.
Further, the lid 19 is disposed on the package 60 in which the IC chip 70 and the first to third gyro vibrating pieces 20A to 20C are joined in the recess, and the vibrating gyro 91 in which the inside of the package 60 is hermetically sealed is formed. Is done.

上記変形例2の振動ジャイロ91によれば、1つの振動ジャイロ91にて、X軸、Y軸、およびZ軸の3軸の角速度のセンシングに対応可能な、小型の振動ジャイロ91を提供することができる。   According to the vibration gyro 91 of the second modified example, a small vibration gyro 91 that can handle sensing of the three-axis angular velocities of the X axis, the Y axis, and the Z axis with a single vibration gyro 91 is provided. Can do.

以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態およびその変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。   Although the embodiments of the present invention made by the inventor have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications thereof, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is possible to make changes.

例えば、上記実施形態の振動ジャイロ1,51,91では、ICチップ30,70と基板としてのパッケージ10,60とをワイヤーボンディング法を用いてボンディングワイヤー27により接合した。これに限らず、ICチップ30,70を、金属バンプや導電性接着剤などの接合部材を用いてパッケージ(基板)にフェースダウン接合する構成としてもよい。   For example, in the vibrating gyros 1, 51 and 91 of the above embodiment, the IC chips 30 and 70 and the packages 10 and 60 as the substrates are bonded by the bonding wire 27 using a wire bonding method. Not limited to this, the IC chips 30 and 70 may be face-down bonded to the package (substrate) using a bonding member such as a metal bump or a conductive adhesive.

また、上記実施形態では、各電極、配線、端子などの形成用金属材料として、クロム、金の順で積層されたものなどを用いる構成を説明した。
これに限らず、ニッケル、クロムの順に積層させたものを下地層として、その上に蒸着またはスパッタリングにより、例えば金による電極層を成膜したものを用いたり、あるいは、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウムなどの金属材料を用いることもできる。また、マグネシウムなどを用いることも可能である。
Moreover, in the said embodiment, the structure using what laminated | stacked in order of chromium and gold | metal | money etc. was demonstrated as forming metal materials, such as each electrode, wiring, and a terminal.
Not limited to this, a layer in which nickel and chromium are laminated in order is used as a base layer, and an electrode layer made of, for example, gold is formed thereon by vapor deposition or sputtering, or titanium, tantalum, tungsten, aluminum A metal material such as can also be used. Magnesium or the like can also be used.

また、上記実施形態および変形例で説明した特定の形態、例えば、ジャイロ振動片20などの形状は限定されるものではない。
同様に、各電極、配線、端子などの位置や形状についても上記実施形態および変形例に限定されない。
In addition, the specific form described in the embodiment and the modified example, for example, the shape of the gyro vibrating piece 20 or the like is not limited.
Similarly, the position and shape of each electrode, wiring, terminal, and the like are not limited to the above-described embodiments and modifications.

また、上記実施形態および変形例では、基板としてパッケージ10,60を用いた振動ジャイロ1,51,91について説明した。
このようなパッケージに限らず、一方の主面側にジャイロ振動片20などの物理量検出素子およびICチップ30,70などの半導体回路素子が搭載可能で、その一方の主面と平行な他方の主面側に外部基板との接合に供する外部実装端子が設けられた基板であればよい。
Further, in the embodiment and the modification, the vibration gyros 1, 51, 91 using the packages 10, 60 as the substrates have been described.
Not only such a package but also a physical quantity detection element such as the gyro vibrating piece 20 and a semiconductor circuit element such as the IC chips 30 and 70 can be mounted on one main surface side, and the other main surface parallel to the one main surface. Any substrate may be used as long as an external mounting terminal provided for bonding to the external substrate is provided on the surface side.

また、上記実施形態では、物理量検出装置としての振動ジャイロ1,51,91について説明した。これに限らず、本発明は、外部から作用する物理量の影響によって物理量検出素子の振動状態に変化が生じたときに、この振動状態の変化から検出回路を通して検出可能な物理量を検出する物理量検出装置を対象とする。こうした物理量としては、物理量検出素子としての圧電振動片に印加される加速度、角速度、角加速度が特に好ましい。また、物理量検出装置としては慣性センサーが好ましい。   Further, in the above embodiment, the vibration gyros 1, 51, 91 as the physical quantity detection device have been described. The present invention is not limited to this, and the present invention provides a physical quantity detection device that detects a physical quantity that can be detected through a detection circuit from a change in the vibration state when a change occurs in the vibration state of the physical quantity detection element due to the influence of the physical quantity acting from the outside. Is targeted. As such a physical quantity, acceleration, angular velocity, and angular acceleration applied to a piezoelectric vibrating piece as a physical quantity detection element are particularly preferable. Moreover, an inertial sensor is preferable as the physical quantity detection device.

1,51,91…物理量検出装置としての振動ジャイロ、10,60…基板としてのパッケージ、10b…底面、11,61…第1層基板、12,62…第2層基板、13,63…第3層基板、15,65…ダイパッド、16,66…(パッケージの)IC接続端子、18…シールリング、19…リッド、20…物理量検出素子としてのジャイロ振動片、20A…物理量検出素子としての第1のジャイロ振動片、20B…物理量検出素子としての第2のジャイロ振動片、20C…物理量検出素子としての第3のジャイロ振動片、27…ボンディングワイヤー、29…ろう材、30,70…半導体回路素子としてのICチップ、30t…能動面、35,75…電極パッド、39…絶縁性の接着剤、40…中継基板、40A…第1の中継基板、40B…第2の中継基板、40C…第3の中継基板、45,45A〜45C…(中継基板の)IC接続端子、49…銀ペースト。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,51,91 ... Vibration gyro as a physical quantity detection device 10, 60 ... Package as a substrate, 10b ... Bottom surface, 11, 61 ... First layer substrate, 12, 62 ... Second layer substrate, 13, 63 ... First Three-layer substrate, 15, 65 ... die pad, 16, 66 ... IC connection terminal (of package), 18 ... seal ring, 19 ... lid, 20 ... gyro vibrating piece as physical quantity detection element, 20A ... first as physical quantity detection element 1 gyro vibrating piece, 20B: second gyro vibrating piece as a physical quantity detecting element, 20C: third gyro vibrating piece as a physical quantity detecting element, 27: bonding wire, 29: brazing material, 30, 70: semiconductor circuit IC chip as an element, 30t... Active surface, 35, 75... Electrode pad, 39 .. insulating adhesive, 40 .. relay board, 40A. B ... 2nd relay board, 40C ... 3rd relay board, 45, 45A-45C ... (connection board) IC connection terminal, 49 ... Silver paste.

Claims (5)

両主面と直交する方向に検出軸を有し、物理量を検出する物理量検出素子と、
前記物理量検出素子を駆動する駆動回路を含み前記物理量検出素子と電気的に接続される半導体回路素子と、
一方の主面側に前記物理量検出素子および前記半導体回路素子が搭載され、前記一方の主面と平行な他方の主面側に外部基板との接合に供する外部実装端子が設けられた基板と、を備え、
前記半導体回路素子は、互いに平行な両主面と、前記両主面を四辺で接続する側面とを有する直方体の外形を有し、
前記物理量検出素子が、前記半導体回路素子の前記側面に前記物理量検出素子の前記両主面を平行にした態様で中継基板を介して接合されていることを特徴とする物理量検出装置。
A physical quantity detection element that has a detection axis in a direction perpendicular to both main surfaces and detects a physical quantity;
A semiconductor circuit element including a drive circuit for driving the physical quantity detection element and electrically connected to the physical quantity detection element;
The substrate on which the physical quantity detection element and the semiconductor circuit element are mounted on one main surface side, and an external mounting terminal provided for bonding to an external substrate is provided on the other main surface side parallel to the one main surface; With
The semiconductor circuit element has a rectangular parallelepiped outer shape having both main surfaces parallel to each other and side surfaces connecting the two main surfaces at four sides,
The physical quantity detection device, wherein the physical quantity detection element is joined to the side surface of the semiconductor circuit element via a relay substrate in a form in which the two main surfaces of the physical quantity detection element are parallel to each other.
請求項1に記載の物理量検出装置において、
前記基板が、凹部の凹底面を前記基板の前記一方の主面としたパッケージであることを特徴とする物理量検出装置。
The physical quantity detection device according to claim 1,
The physical quantity detection device, wherein the substrate is a package having a concave bottom surface of a concave portion as the one main surface of the substrate.
請求項1または2に記載の物理量検出装置において、
前記半導体回路素子の前記物理量検出素子が接合された前記側面と直交する側面に、前記物理量検出素子と同じ態様で第2の物理量検出素子が接合され、且つ、前記第2の物理量検出素子が、前記半導体回路素子と電気的に接続されていることを特徴とする物理量検出装置。
The physical quantity detection device according to claim 1 or 2,
A second physical quantity detection element is bonded to the side surface of the semiconductor circuit element perpendicular to the side surface to which the physical quantity detection element is bonded, in the same manner as the physical quantity detection element, and the second physical quantity detection element is A physical quantity detection device, wherein the physical quantity detection device is electrically connected to the semiconductor circuit element.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の物理量検出装置において、
前記半導体回路素子の前記両主面のうち、前記基板と対向する側とは異なる側の主面に第3の物理量検出素子が接合され、且つ、前記第3の物理量検出素子が、前記半導体回路素子と電気的に接続されていることを特徴とする物理量検出装置。
In the physical quantity detection device according to any one of claims 1 to 3,
A third physical quantity detection element is bonded to a main surface of the semiconductor circuit element on a side different from the side facing the substrate, and the third physical quantity detection element is connected to the semiconductor circuit. A physical quantity detection device characterized by being electrically connected to an element.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の物理量検出装置において、
前記半導体回路素子の前記両主面間の厚みと、前記物理量検出素子のうち、前記半導体回路素子の前記両主面間の厚み方向の長さとが近似であることを特徴とする物理量検出装置。
In the physical-quantity detection apparatus as described in any one of Claims 1-4,
The physical quantity detection device according to claim 1, wherein a thickness between the two principal surfaces of the semiconductor circuit element and a length in a thickness direction between the two principal surfaces of the semiconductor circuit element of the physical quantity detection elements are approximate.
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