JP2012108090A - 角速度センサ - Google Patents

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健 柏木
Tomohiro Mitani
朋弘 三谷
Takashi Uchida
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Abstract

【課題】本発明は、出力信号が不安定になってしまうということのない、信頼性の向上した角速度センサを提供することを目的とするものである。
【解決手段】ケース70における外底面の4隅の近傍に、振動子61における第1の駆動電極65、第2の駆動電極66、検出電極67およびIC90のいずれにも電気的に導通しないダミー電極79を設けることで、ケースにおける電源電極における半田付部にクラックが発生することを防止する。
【選択図】図3

Description

本発明は、特に航空機・車両などの移動体の姿勢制御やナビゲーションシステム等に用いられる角速度センサに関するものである。
従来のこの種の角速度センサは、図18〜図22に示されるような構成を有していた。
図18は従来の角速度センサの分解斜視図、図19は同角速度センサの上面断面図、図20は同角速度センサにおける収納部を下側から見た斜視図、図21は同角速度センサにおけるケースを上側から見た斜視図、図22は同角速度センサにおけるケースを下側から見た斜視図である。
図18〜図22において、21は音叉形状の振動子である。30はセラミックからなるケースで、このケース30は内底面から外底面にわたってセラミックと配線用導体の層構造からなる多層回路基板31を設けており、そしてこの多層回路基板31の上面には、図21に示すように、第1の配線用電極32と第2の配線用電極33を設けている。また、多層回路基板31の上面には、前記第1の配線用電極32と金あるいはアルミニウムからなるワイヤー線34により電気的に接続されたIC35を設けるとともに、第2の配線用電極33と電気的に接続されたコンデンサ36を設けている。そして前記IC35はケース30の内側に収納されるとともに、振動子21から出力される出力信号を処理するものである。また、前記ケース30における多層回路基板31の外底面には図22に示すように、6つの銀からなるケース電極37を設けるとともに、図21に示すように、多層回路基板31の上面の外周にわたってセラミックからなる側壁38を設けており、そしてこの側壁38の上面にコバールからなる金属枠39を設けている。さらに、前記ケース30における内底面には図21に示すように、段差部40を設けており、かつこの段差部40には、振動子21を固着するとともに、第3の配線用電極41を設けており、そしてこの第3の配線用電極41は、ワイヤー線34を介して振動子21と電気的に接続している。42は金属製の蓋で、この蓋42はケース30の開口部をケース30の内側が真空雰囲気となるように封止している。43は樹脂で構成した収納部で、この収納部43は角速度の被測定物である相手側基板(図示せず)と垂直の方向を角速度の検知軸とする向きとなるように構成されている。またこの収納部43には、前記ケース30が収納されるとともに、一端が前記振動子21と電気的に接続される少なくとも3つの端子44の他端を一体に埋設している。45は前記収納部43の略中央に位置して収納部43における角速度の検知軸と略平行に設けられ、かつ前記ケース30を載置する載置部で、この載置部45には前記端子44の一端側を埋設するとともに、この載置部45から前記端子44の一端側の先端部44aを露出させている。
またケース30を収納部43における載置部45に載置することにより、ケース30におけるケース電極37が載置部45における端子44の一端側の先端部44aに電気的に接続される。そしてまた端子44の一端側の先端部44aはケース30とも機械的に接続されているため、ケース30は収納部43に他端が一体に埋設された端子44により周囲から支持される構成となっているものである。
また、収納部43の外底面には、図20に示すように、6つの電極用凹部46を設けており、そしてこの電極用凹部46に、収納部43に一体に埋設した端子44の他端側の先端部を露出させることにより、電源電極47、GND電極48、出力電極49および3つの固定用電極50を設けている。そしてまた、前記6つの端子44には、図19に示すように、略中央にそれぞれZ形状の屈曲部44bを設け、さらに、この屈曲部44bによりY軸方向延出部51およびZ軸方向延出部52を設けることにより、ケース30が収納部43に対してX軸方向に変位するように構成している。さらに、収納部43の外底面には、図20に示すように、3つの凹部53を設けている。54は金属製のカバーで、このカバー54は、図20に示すように、開口部側に3つの係止爪56を設け、かつこの係止爪56を収納部43における凹部53でかしめ固定することにより、GND電位接続部55を収納部43の外底面に設けている。
以上のように構成された従来の角速度センサについて、次に、その動作を説明する。
従来の角速度センサをセラミック基板からなる相手側基板(図示せず)に半田付けした後、振動子21が固有振動数で屈曲運動させる。振動子21が長手方向の中心軸(検知軸)周りに角速度ωで回転すると、振動子21のアームにF=2mV×ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により、電荷からなる出力信号をワイヤー線34、第3の配線用電極41、多層回路基板31、第1の配線用電極32およびワイヤー線34を介してIC35に入力し、波形処理をした後、第2の配線用電極33、コンデンサ36、ケース電極37、端子44における一端側の先端部44a、端子44、出力電極49を介して、相手側のコンピューター(図示せず)に入力することにより、角速度を検出するものである。
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
国際公開第03/046479号
しかしながら、上記従来の構成においては、角速度センサの周囲の温度が、常温25℃から125℃に変化すると、収納部43の外底面の4隅の近くに位置して電源電極47を設けているため、収納部43と相手側基板(図示せず)との熱膨張係数の差異により、特に、外側に位置する電源電極47の半田付け部にクラックが生じ、電源電極47に印加される電圧が不安定になることとなり、これにより、角速度センサからの出力信号が不安定になってしまうという課題を有していた。
本発明は上記従来の課題を解決するもので、出力信号が不安定になってしまうということのない、信頼性の向上した角速度センサを提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
本発明の請求項1に記載の発明は、駆動電極および検出電極を設けた音叉型の振動子と、この振動子における検出電極から出力される出力信号を処理するICと、前記振動子およびICを内側に収納するとともに、段差部に前記振動子における駆動電極および検出電極と電気的に接続された端子電極を設け、かつ外底面に電源電極、GND電極および出力電極を設け、さらに前記端子電極と電源電極、GND電極および出力電極とを電気的に接続する配線パターンとを設けたケースとを備え、前記ケースにおける外底面の4隅の近傍に、振動子における駆動電極、検出電極およびICのいずれにも電気的に導通しないダミー電極を設けたもので、この構成によれば、ケースにおける外底面の4隅の近傍に、振動子における駆動電極、検出電極およびICのいずれにも電気的に導通しないダミー電極を設けたため、角速度センサの周囲の温度が、常温25℃から125℃に変化しても、ケースと相手側基板との熱膨張係数の差異により発生するせん断応力をダミー電極で吸収することとなり、これにより、ケースにおける電源電極における半田付部に加わるせん断応力値が減少するから、電源電極における半田付部にクラックが発生することを防止することとなり、その結果、角速度センサからの出力信号が安定するという作用効果を有するものである。
本発明の請求項2に記載の発明は、特に、ダミー電極の面積を、電源電極、GND電極および出力電極の各々の面積よりも大きくしたもので、この構成によれば、ダミー電極の面積を、電源電極、GND電極および出力電極の各々の面積よりも大きくしたため、ダミー電極における半田付部に加わるせん断応力が減少することとなり、ダミー電極における半田付部にクラックが発生しにくくなるという作用効果を有するものである。
本発明の請求項3に記載の発明は、特に、ケースの外底面の4つの頂点近傍に位置して、ダミー電極にフィレット部を設けたもので、この構成によれば、ケースの外底面の4つの頂点近傍に位置して、ダミー電極にフィレット部を設けたため、角速度センサを相手側基板に半田付けした際に、フィレット部に発生する半田フィレットが、半田付部に加わるせん断応力に対して垂直方向に保持することとなり、これにより、さらに、ダミー電極における半田付部にクラックが発生しにくくなるという作用効果を有するものである。
本発明の請求項4に記載の発明は、特に、ダミー電極にケースの外底面の略中央から見た外周側に円弧形状部を設けたもので、この構成によれば、ダミー電極にケースの外底面の略中央から見た外周側に円弧形状部を設けたため、ダミー電極の外周側の半田付部に発生するせん断応力が均一となり、これにより、ダミー電極における半田付部にクラックが発生しにくくなるという作用効果を有するものである。
本発明の請求項5に記載の発明は、特に、ダミー電極にケースの外底面の略中央から見た内周側に円弧形状部を設けたもので、この構成によれば、ダミー電極にケースの外底面の略中央から見た内周側に円弧形状部を設けたため、ダミー電極の内周側の半田付部に発生するせん断応力が均一となり、これにより、ダミー電極における半田付部に、さらに、クラックが発生しにくくなるという作用効果を有するものである。
本発明の請求項6に記載の発明は、特に、ケースにおける外底面の各々の4隅の近傍に第2のダミー電極を設け、4隅の両辺と第2のダミー電極との間に間隙を設けたもので、この構成によれば、ケースにおける外底面の各々の4隅の近傍に第2のダミー電極を設け、4隅の両辺と第2のダミー電極との間に間隙を設けたため、間隙が障害となりダミー電極と相手側基板との半田付け時に、第2のダミー電極にフィレット部が形成されないから、フィレット部に半田が回り込むことがなくなり、その結果、半田の膜厚が確保されるため、さらに、半田付け部に加わるせん断応力を吸収することができるという作用効果を有するものである。
本発明の請求項7に記載の発明は、特に、ケースにおける外底面に長手方向に沿う段差部を設け、この段差部に角速度センサを相手側基板に取り付ける際の半田が回り込むようにすることにより、電源電極、GND電極および出力電極と相手側基板とが電気的に接続するようにしたもので、この構成によれば、ケースにおける長手方向の外底面に段差部を設け、この段差部に角速度センサを相手側基板に取り付ける際の半田が回り込むようにすることにより、電源電極、GND電極および出力電極と相手側基板とが電気的に接続するようにしたため、段差部に回り込む半田により、半田の膜厚が確保されるため、半田付け部に加わるせん断応力を吸収することができるという作用効果を有するものである。
本発明の角速度センサは、駆動電極および検出電極を設けた音叉型の振動子と、この振動子における検出電極から出力される出力信号を処理するICと、前記振動子およびICを内側に収納するとともに、段差部に前記振動子における駆動電極および検出電極と電気的に接続された端子電極を設け、かつ外底面に電源電極、GND電極および出力電極を設け、さらに前記端子電極と電源電極、GND電極および出力電極とを電気的に接続する配線パターンとを設けたケースとを備え、前記ケースにおける外底面の4隅の近傍に、振動子における駆動電極、検出電極およびICのいずれにも電気的に導通しないダミー電極を設けたもので、この構成によれば、ケースにおける外底面の4隅の近傍に、振動子における駆動電極、検出電極およびICのいずれにも電気的に導通しないダミー電極を設けたため、角速度センサの周囲の温度が、常温25℃から125℃に変化しても、ケースと相手側基板との熱膨張係数の差異により発生するせん断応力をダミー電極で吸収することとなり、これにより、ケースにおける電源電極における半田付部に加わるせん断応力値が減少するから、電源電極における半田付部にクラックが発生することを防止することとなり、その結果、出力信号の安定した角速度センサを提供することができるという効果を有するものである。
本発明の実施の形態1における角速度センサの分解斜視図 同角速度センサの上蓋を外した状態を示す上面図 同角速度センサの下面図 同角速度センサにおける振動子の斜視図 同角速度センサにおける振動子の側断面図 同角速度センサにおける載置部材に振動子および端子を固定した状態を示す斜視図 (a)〜(f)同角速度センサにおける振動子の組立工程図 本発明の実施の形態2の角速度センサにおけるケースの下面図 本発明の実施の形態2の角速度センサを相手側基板に半田付けした状態を示す斜視図 本発明の実施の形態3における角速度センサの下面図 同角速度センサの側面図 同角速度センサの斜視図 本発明の実施の形態3における他の角速度センサの例を示すケースの下面図 同角速度センサの側面図 本発明の実施の形態4の角速度センサにおけるケースの下面図 同角速度センサの側面図 同角速度センサの斜視図 従来の角速度センサの分解斜視図 同角速度センサの上面断面図 同角速度センサにおける収納部を下側から見た斜視図 同角速度センサにおけるケースを上側から見た斜視図 同角速度センサにおけるケースを下側から見た斜視図
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1における角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の実施の形態1における角速度センサの分解斜視図、図2は同角速度センサの上蓋を外した状態を示す上面図、図3は同角速度センサの下面図、図4は同角速度センサにおける振動子の斜視図、図5は同角速度センサにおける振動子の側断面図、図6は同角速度センサにおける載置部材に振動子および端子を固定した状態を示す斜視図である。
図1〜図6において、61は音叉形状の振動子で、この振動子61は図4に示すように、第1の腕部61a、第2の腕部61bおよび第1の腕部61aと第2の腕部61bの一端を接続する支持部61cとにより構成されている。また、振動子61は図5に示すように、Siからなる基材62の上面の全面にわたってPtとTiの合金薄膜からなる共通GND電極63を設け、さらにこの共通GND電極63の上面にPZT薄膜からなる圧電層64を設けている。そしてまた、音叉形状の振動子61は、図4に示すように、上面の略中央の内側に位置して、圧電層64の上面に一対の第1の駆動電極65を設けるとともに、略中央の外側に位置して圧電層64の上面に一対の第2の駆動電極66を設けている。また、この振動子61は、上面の先端側に位置して、圧電層64の上面に一対の検出電極67を設けるとともに、第1の駆動電極65より根元側に位置して、圧電層64の上面にモニター電極68を設けている。そしてまた、振動子61における支持部61cの表面に位置して、圧電層64の表面にGND電極69を設けている。
70はセラミックからなるケースで、このケース70は内底面および内側面から外底面にわたってセラミックと配線用導体の層構造からなり、配線パターン(図示せず)を有する多層回路基板72を設けている。また、前記ケース70の側壁73の内側面に設けた段差部74に端子電極75を設けるとともに、外底面に電源電極76、GND電極77および出力電極78を設けており、前記端子電極75と、電源電極76、GND電極77および出力電極78とを、配線パターン(図示せず)により電気的に接続している。そしてまた、前記ケース70における外底面の4隅の近傍に、第1の駆動電極65、第2の駆動電極66および検出電極67とのいずれにも電気的に導通しない4つのダミー電極79を設けている。さらに、前記ダミー電極79には、ケース70の外底面の4つの頂点近傍に位置して、フィレット部80を設けている。そして、また、ケース70における側壁73の上面にコバールからなる金属枠81を設けている。82は樹脂製の載置部材で、この載置部材82は前記振動子61における支持部61cを支持するとともに、前記ケース70における端子電極75と一端を電気的に接続された8つの端子83により周囲から支持されている。そして、前記端子83は、各々Y軸方向延出部84、Z軸方向延出部85およびX軸方向延出部86により構成されており、8つの端子83のうち、外側に配置された4つの端子83のX軸方向延出部86は表方向に延出され、一方、内側に配置された4つの端子83のX軸方向延出部86は裏方向に延出されている。すなわち、載置部材82の重心と8つの端子83をあわせた重心とが、互いに略一致するように構成されている。
そしてまた、前記振動子61における第1の駆動電極65、第2の駆動電極66、検出電極67およびGND電極69は端子83とワイヤー線87により電気的に接続されている。88は樹脂製の補強部材で、この補強部材88は前記端子83とケース70における端子電極75との接続箇所を覆うように設けることにより、端子83をケース70に埋設している。
89は加速度センサ素子で、この加速度センサ素子89は前記ケース70の内底面に設けられるとともに、端子電極75とワイヤー線87により電気的に接続されている。90はICで、このIC90は前記ケース70の内底面に加速度センサ素子89と並設されるとともに、振動子61からの出力信号および加速度センサ素子89からの出力信号を処理している。91はコバールからなる上蓋で、この上蓋91は前記ケース70の開口部を閉塞している。
以上のように構成された本発明の実施の形態1における角速度センサについて、次に、その組立方法を説明する。
まず、予め準備した図7(a)に示すSiからなる基材62の上面に図7(b)に示すように、PtとTiの合金薄膜からなる共通GND電極63を蒸着により形成し、その後、図7(c)に示すように、共通GND電極63の上面にPZT薄膜からなる圧電層64を蒸着により形成する。
次に、図7(d)に示すように、圧電層64の上面にTiとAuの合金薄膜からなる形成途上電極65aを蒸着により形成し、その後、図7(e)に示すように、所定の形状になるように、共通GND電極63、圧電層64および形成途上電極65aの不要な箇所を除去し、圧電層64の上面に第1の駆動電極65、第2の駆動電極66、検出電極67、モニター電極68およびGND電極69を形成する。
次に、共通GND電極63側に電圧を印加するとともに、第1の駆動電極65、第2の駆動電極66、検出電極67、モニター電極68およびGND電極69を接地することにより、圧電層64を分極する。
次に、基材62における不要な箇所を除去することにより、図7(f)に示すように、個片の振動子61を形成する。
次に、予め準備したセラミックからなる絶縁体(図示せず)と配線用導体(図示せず)からなる多層回路基板72の上面の外周にわたって、セラミックからなる側壁73および段差部74を形成した後、この段差部74の上面に、Auからなる端子電極75を形成し、さらに、側壁73の上面にコバールからなる金属枠81を固着する。
次に、多層回路基板72の下面にAgからなる電源電極76、GND電極77および出力電極78を形成する。
次に、IC90をケース70における多層回路基板72の上面に実装し、その後、このIC90と多層回路基板72とを電気的に接続する。
次に、前記ケース70における多層回路基板72の上面に、IC90と並設するように、加速度センサ素子89を実装した後、加速度センサ素子89とケース70における端子電極75とをアルミニウムからなるワイヤー線87を介してワイヤーボンディングにより電気的に接続する。
次に、予め、8つの端子83を載置部材82にインサート成形した後、載置部材82に振動子61における支持部61cの下面を固着し、その後、振動子61の上面に形成された第1の駆動電極65、第2の駆動電極66、検出電極67、モニター電極68およびGND電極69と端子83とをアルミニウムからなるワイヤー線87を介してワイヤーボンディングにより電気的に接続する。
次に、8つの端子83をケース70における端子電極75に半田付けした後、樹脂製の補強部材88で覆うことにより、端子83をケース70に埋設する。
次に、ケース70の開口部に、金属製の上蓋91をシーム溶接により窒素雰囲気中で固着する。
以上のように構成された本発明の実施の形態1における角速度センサについて、次に、その動作を説明する。
まず、角速度センサにおけるケース70の外底面に設けた電源電極76、GND電極77、出力電極78およびダミー電極79にクリーム半田(図示せず)を塗布した後、相手側基板(図示せず)に角速度センサを半田付けする。そして、音叉型の振動子61における第1の腕部61aおよび第1の腕部61aに設けた第1の駆動電極65に正電圧を印加するとともに、第2の駆動電極66に負電圧を印加すると、第1の駆動電極65の下側に位置する圧電層64が伸びるとともに、第2の駆動電極66の下側に位置する圧電層64が縮むため、振動子61における第1の腕部61aおよび第2の腕部61bが外側に向かって開かれる。
次に、音叉型の振動子61における第1の腕部61aおよび第1の腕部61aに設けた第1の駆動電極65に負電圧を印加するとともに、第2の駆動電極66に正電圧を印加すると、第1の駆動電極65の下側に位置する圧電層64が縮むとともに、第2の駆動電極66の下側に位置する圧電層64が伸びるため、振動子61における第1の腕部61aおよび第2の腕部61bが内側に向かって閉じられる。すなわち、音叉型の振動子61における第1の駆動電極65および第2の駆動電極66に交流電圧を印加すると、振動子61における第1の腕部61aおよび第2の腕部61bは面内方向の固有振動数で速度Vの屈曲運動をする。そして、振動子61の屈曲運動はモニター電極68から発生する出力信号が一定になるように、第1の駆動電極65および第2の駆動電極66に印加する電圧を調整することにより、屈曲振動の振幅を制御している。
そしてまた、振動子61における第1の腕部61aおよび第2の腕部61bが固有振動数で屈曲運動している状態において、振動子61が長手方向の中心軸(検知軸)周りに角速度ωで回転すると、振動子61における第1の腕部61aおよび第2の腕部61bのアームにF=2mV×ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により、検出電極67の下側に位置する圧電層64に発生する電荷からなる出力信号を検出電極67、ワイヤー線87、端子電極75、ケース70における配線パターン(図示せず)を介してIC90に入力し、波形処理をした後、ケース70における出力電極78から外部に角速度の出力信号として出力するものである。
ここで、角速度センサの周囲の温度が常温25℃から125℃に変化する場合を考えると、本発明の実施の形態1における角速度センサにおいては、図3に示すように、ケース70における外底面の4隅の近傍に、振動子61における第1の駆動電極65、第2の駆動電極66、検出電極67およびIC90のいずれにも電気的に導通しないダミー電極79を設けたため、角速度センサの周囲の温度が、常温25℃から125℃に変化しても、ケース70と相手側基板(図示せず)との熱膨張係数の差異により発生するせん断応力をダミー電極79で吸収することとなり、これにより、ケース70における電源電極76における半田付部に加わるせん断応力値がダミー電極79を設ける前の35MPaからダミー電極を設けた後の22MPaに減少するから、電源電極76における半田付部にクラックが発生することを防止することとなり、その結果、角速度センサからの出力信号が安定するという作用効果を有するものである。
(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2における角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。
なお、本発明の実施の形態2における角速度センサの説明において、実施の形態1における角速度センサと同一の構成については、その詳細な説明を省略する。
図8は本発明の実施の形態2におけるケースの下面図、図9は本発明の実施の形態2における角速度センサを相手側基板に半田付けした状態を示す斜視図である。
図8においては、ダミー電極96の面積を、電源電極76、GND電極77および出力電極78の各々の面積よりも大きくしている。
ここで、角速度センサを相手側基板94に半田付けする場合を考えると、本発明の実施の形態2における角速度センサにおいては、ケース70の外底面の4つの頂点近傍に位置して、ダミー電極96にフィレット部95を設けたため、角速度センサを相手側基板94に半田付けした際に、フィレット部95に発生する半田フィレットが、半田付部に加わるせん断応力に対して垂直方向に保持することとなり、これにより、さらに、ダミー電極96における半田付部にクラックが発生しにくくなるという作用効果を有するものである。
そして、ダミー電極96の面積を、電源電極76、GND電極77および出力電極78の各々の面積よりも大きくしたため、ダミー電極96における半田付部に加わるせん断応力が減少することとなり、ダミー電極96における半田付部にクラックが発生しにくくなるという作用効果を有するものである。
さらに、ダミー電極96にケース70の外底面の略中央から見た外周側に円弧形状部92を設けるとともに、内周側にも円弧形状部93を設けたため、ダミー電極96の外周側および内周側の半田付部に発生するせん断応力が均一となり、これにより、ダミー電極96における半田付部にクラックが発生しにくくなるという作用効果を有するものである。
(実施の形態3)
以下、本発明の実施の形態3における角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。
なお、本発明の実施の形態3における角速度センサの説明において、実施の形態1における角速度センサと同一の構成については、その詳細な説明を省略する。
図10は本発明の実施の形態3におけるケースの下面図、図11は本発明の実施の形態3における角速度センサを相手側基板に半田付けした状態を示す側面図、図12は同角速度センサを相手側基板に半田付けした状態を示す斜視図である。
図10においては、ダミー電極79と別個に、第2のダミー電極101を設けており、この第2のダミー電極101は、ケース70における4隅の両辺との間に間隙102を設けるように構成されている。そして、この第2のダミー電極101のケース70における短辺側の辺との間隙は0.2mmに設定されるとともに、長辺側の辺との間隙は0.8mmに設定されている。通常、リフロー炉による半田付けを実施すると、リフロー半田(図示せず)が、フィレット部に回り込んでしまい半田の膜厚が確保できなくなる。
(表1)に示すように、第2のダミー電極101を設けない場合には、半田の膜厚は平均値で0.065mmであるのに対し、第2のダミー電極101を設けると、半田の膜厚は平均値で0.09mmに増加する。
Figure 2012108090
本発明の実施の形態3における角速度センサにおいては、ケース70における外底面の各々の4隅の近傍に第2のダミー電極101を設け、4隅の両辺と第2のダミー電極101との間に間隙102を設けたため、間隙102が障害となり、図11,図12に示すように、ダミー電極101と相手側基板103との半田付け時に、第2のダミー電極101にフィレット部が形成されないから、フィレット部に半田が回り込むことがなくなり、その結果、半田の膜厚が確保されるため、さらに、半田付部に加わるせん断応力を吸収することができるという作用効果を有するものである。
なお、本発明の実施の形態3における角速度センサにおいては、第2のダミー電極101を、ダミー電極79よりも、ケース70の外底面における4隅の短辺側に並列に設ける構成としたが、図13,図14に示すように、第2のダミー電極104を、ダミー電極79と、ケース70の4隅の短辺側に沿うように設けても、同様の効果を有するものである。
(実施の形態4)
以下、本発明の実施の形態4における角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。
なお、本発明の実施の形態4における角速度センサの説明において、実施の形態1における角速度センサと同一の構成については、その詳細な説明を省略する。
図15は本発明の実施の形態4におけるケースの下面図、図16は本発明の実施の形態4における角速度センサを相手側基板に半田付けした状態を示す側面図、図17は本発明の実施の形態4における角速度センサを相手側基板に半田付けした状態を示す斜視図である。
ケース70の外底面に段差部105を設けるとともに、この段差部105と相手側基板106との間に半田107を回り込ませることにより、電源電極76、GND電極77および出力電極78と相手側基板106とを電気的に接続している。そして、半田107の膜厚は約0.08mmとなっている。
すなわち、本発明の実施の形態4における角速度センサにおいては、ケース70における外底面に長手方向に沿う段差部105を設け、この段差部105に角速度センサを相手側基板106に取り付ける際の半田107が回り込むようにすることにより、電源電極76、GND電極77および出力電極78と相手側基板106とが電気的に接続するようにしたため、段差部105に回り込む半田107により、半田107の膜厚を確保することができるため、半田付部に加わるせん断応力を吸収することができるという作用効果を有するものである。
本発明にかかる角速度センサは、出力信号が不安定になってしまうということのない、信頼性の向上した角速度センサを提供することができるという効果を有し、特に航空機・車両などの移動体の姿勢制御やナビゲーションシステム等に用いられる角速度センサとして有用である。
61 振動子
65,66 駆動電極
67 検出電極
70 ケース
74 段差部
75 端子電極
76 電源電極
77 GND電極
78 出力電極
79,96 ダミー電極
80,95 フィレット部
90 IC
92,93 円弧形状部
101,104 第2のダミー電極
102 間隙
103,106 相手側基板
105 段差部
107 半田

Claims (7)

  1. 駆動電極および検出電極を設けた音叉型の振動子と、この振動子における検出電極から出力される出力信号を処理するICと、前記振動子およびICを内側に収納するとともに、段差部に前記振動子における駆動電極および検出電極と電気的に接続された端子電極を設け、かつ外底面に電源電極、GND電極および出力電極を設け、さらに前記端子電極と電源電極、GND電極および出力電極とを電気的に接続する配線パターンとを設けたケースとを備え、前記ケースにおける外底面の4隅の近傍に、振動子における駆動電極、検出電極およびICのいずれにも電気的に導通しないダミー電極を設けた角速度センサ。
  2. ダミー電極の面積を、電源電極、GND電極および出力電極の各々の面積よりも大きくした請求項1記載の角速度センサ。
  3. ケースの外底面の4つの頂点近傍に位置して、ダミー電極にフィレット部を設けた請求項1記載の角速度センサ。
  4. ダミー電極にケースの外底面の略中央から見た外周側に円弧形状部を設けた請求項1記載の角速度センサ。
  5. ダミー電極にケースの外底面の略中央から見た内周側に円弧形状部を設けた請求項1記載の角速度センサ。
  6. 前記ケースにおける外底面の各々の4隅の近傍に第2のダミー電極を設け、4隅の両辺と第2のダミー電極との間に間隙を設けた請求項1記載の角速度センサ。
  7. ケースにおける外底面に長手方向に沿う段差部を設け、この段差部に角速度センサを相手側基板に取り付ける際の半田が回り込むようにすることにより、電源電極、GND電極および出力電極と相手側基板とが電気的に接続するように構成した請求項1記載の角速度センサ。
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