JP2014010045A - 物理量検出デバイス、電子機器、移動体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】物理量検出デバイス1は、パッケージ20と、パッケージ20の内外を貫通するリードフレーム61,62と、パッケージ20の内部に配設された物理量検出器4と、を備え、パッケージ20の内側に片持ち梁状に延設された前記リードフレーム61,62の自由端部61b,62bに、物理量検出器4が接続固定されている。このことによって、パッケージに衝撃等の力が加えられたときに、衝撃をリードフレーム61,62で緩和することができる。
【選択図】図1
Description
ここで、カンチレバーとリードフレームとの固定手段としては、例えば、ハンダまたは導電性接着剤を用いることができる。
なお、以下の説明で参照する図は、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
(実施形態1)
さらに具体的には、物理量検出器4は、基部10と、基部10に継ぎ手部11を介して延在され、物理量の変化に応じて変位する可動部12と、基部10に連続し可動部12の周囲に沿って延在される枠部14とを有するカンチレバー9と、基部10と可動部12とに掛け渡され、可動部12の変位に応じた物理量を検出する物理量検出素子13と、を備えている。
なお、カンチレバー9の材料は、水晶に限定するものではなく、ガラス、またはシリコンなどの半導体材料であってもよい。
この継ぎ手部11により、可動部12は、主面12a(12b)と交差する方向(Z方向)に加わる物理量に応じて、継ぎ手部11を支点(回転軸)にして主面12aと交差する方向(Z方向)に変位する。
物理量検出素子13は、例えば、水晶の原石などから所定の角度で切り出された水晶基板を用いて、フォトリソグラフィー、エッチングなどの技術を用いて精度よく形成されている。
なお、図1(b)に示すように、物理量検出素子13と、基部10の主面10a及び可動部12の主面12aとの間には、可動部12の変位時に物理量検出素子13と基部10及び可動部12とが互いに接触しないように、適切な隙間が設けられている。
なお、励振電極、引き出し電極13f,13g、接続電極10b,10cは、Crを下地層とし、その上にAuが積層された構成となっている。
なお、パッケージ20の内部は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填されていてもよい。
図2は、図1(a)のB−B切断面を示す断面図である。なお、リードフレーム61,62の形状及び固定構造は同じであるため、リードフレーム62を例示して説明する。リードフレーム62は、パッケージベース21を内外に貫通する固定リード部62aと、固定リード部62aからパッケージ20の内側に延設される自由端部62bと、自由端部62bの先端で厚さ方向に折り曲げられ、カンチレバー9の貫通孔9bに挿入される固定端部62cと、を有する。
外部接続端子部61eの下面は、パッケージベース21の外側下面23bに設けられる固定端子部27とほぼ同じ高さである。
このような構成によって、物理量検出デバイス1は、Y方向の両端位置で回路基板70に固定される。
そして、物理量検出素子13は、加わる加速度に応じて変化する物理量検出器4の共振周波数を出力信号として出力する。
(実施形態2)
図3は、実施形態2の第1実施例を示し、(a)は部分断面図、(b)は(a)を矢印C方向から視認したリードフレームの正面図である。なお、リードフレーム61,62は形状及び固定構造が同じであるため、リードフレーム62を例示して説明する。
なお、固定端部62cとカンチレバー9の接合固定構造は、実施形態1(図2、参照)と同じである。
図4(a),(b)に示すように、リードフレーム62の自由端部62bには、固定端部62cと、物理量検出器4の厚さ方向の位置を規制する支持部62gを有している。支持部62gは、固定端部62cの延設方向両側に突設された半島状のリードで構成されており、カンチレバー9の下面に沿って延設され、カンチレバー9の基部10の下面に当接されている。
なお、固定端部62cとカンチレバー9の接続固定構造は、実施形態1(図2、参照)と同じである。
なお、第1実施例及び第2実施例の構造では、実施形態1(図1(a)、参照)においてパッケージベース21の内側底面23aに設けた突起部24b,24cは省略してもよい。
(実施形態3)
まず、電子機器としての傾斜計について説明する。
図5は、傾斜計5を例示する模式斜視図である。傾斜計5は、実施形態1または実施形態2に記載の物理量検出デバイス1を、傾斜センサーとして備えている。
傾斜計5は、例えば、山の斜面、道路の法面、盛土の擁壁面などの被計測場所に設置される。傾斜計5は、外部からケーブル40を介して電力が供給され、または電源を内蔵し、図示しない駆動回路によって物理量検出デバイス1(傾斜センサー)に駆動信号が送られている。
傾斜計5は、図示しない物理量検出回路によって、傾斜センサーに加わる重力加速度に応じて変化する共振周波数から、傾斜計5の姿勢の変化(傾斜計5に対する重力加速度が加わる方向の変化)を検出し、それを角度に換算して、例えば、無線などで基地局にデータ転送する。従って、傾斜計5は、被計測場所における異常の早期発見に貢献することができる。
図6は、スマートフォン201を概略的に示す斜視図である。スマートフォン201には、物理量検出デバイスが組み込まれている。スマートフォン201に用いる物理量検出デバイスは角速度センサー100であって、スマートフォン201の姿勢を検出するモーションセンシングが実施される。角速度センサー100の検出信号は、例えばマイクロコンピューターチップ(MPU)202に供給される。MPU202は、モーションセンシングに応じて様々な処理を実行することができる。モーションセンシングは、携帯電話機、携帯型ゲーム機、ゲームコントローラー、カーナビゲーションシステム、ポインティングデバイス、ヘッドマウンティングディスプレイ、タブレットパソコン等の電子機器で利用することができる。
(実施形態4)
図8は、移動体の一具体例としての自動車206を概略的に示す斜視図である。自動車206には、物理量検出デバイスとしての角速度センサー100が組み込まれている。角速度センサー100は、車体207の姿勢を検出することができる。角速度センサー100の検出信号は車体姿勢制御装置208に供給される。車体姿勢制御装置208は、例えば車体207の姿勢に応じてサスペンションの硬軟を制御したり個々の車輪209のブレーキを制御したりすることができる。物理量検出デバイスとしての角速度センサー100を用いた姿勢制御は二足歩行ロボットや航空機、ヘリコプター等の各種移動体で利用することができる。
Claims (9)
- パッケージと、
前記パッケージの内外を貫通するリードフレームと、
前記パッケージの内部に配設された物理量検出器と、を備え、
前記パッケージの内側に向かって片持ち梁状に延設された前記リードフレームの自由端部に、前記物理量検出器が接続固定されていること、
を特徴とする物理量検出デバイス。 - 前記物理量検出器が、
基部と、前記基部に継ぎ手部を介して延在され、物理量の変化に応じて変位する可動部と、を有するカンチレバーと、
前記基部と前記可動部とに掛け渡され、前記可動部の変位に応じて物理量を検出する物理量検出素子と、を有し、
前記自由端部は、前記基部に接続固定されていること、
を特徴とする請求項1に記載の物理量検出デバイス。 - 前記自由端部が、厚さ方向に折り曲げられた固定端部を有し、
前記基部が、前記固定端部を挿入する貫通孔を有し、
前記固定端部が前記貫通孔に挿着されていること、
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の物理量検出デバイス。 - 前記自由端部は、前記固定端部と、前記物理量検出器の厚さ方向の位置を規制する支持部と、を有していること、
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の物理量検出デバイス。 - 前記カンチレバーは、前記可動部を囲む枠部を有し、
前記パッケージの内側底面には、平面視して前記枠部の形成領域に前記物理量検出器の厚さ方向の位置を規制する突起部が設けられていること、
を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の物理量検出デバイス。 - 前記リードフレームの前記パッケージの外側に延設された外部接続端子部と、前記パッケージの外側底面に設けられる固定端子部と、が、ほぼ同じ高さ位置にあること、
を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の物理量検出デバイス。 - 前記外部接続端子部と、前記固定端子部とは、前記パッケージを挟む両端側に配置されていること、
を特徴とする請求項6に記載の物理量検出デバイス。 - 請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の物理量検出デバイスを備えていること、
を特徴とする電子機器。 - 請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の物理量検出デバイスを備えていること、
を特徴とする移動体。
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JPH0694744A (ja) * | 1992-09-09 | 1994-04-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体加速度検出装置 |
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