JP2016085182A - 電子デバイス、電子機器および移動体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子デバイス1は、検出信号電極および駆動信号電極を有する振動素子6と、振動素子6に対向配置されているIC3と、IC3と振動素子6との間に位置し、駆動信号電極に電気的に接続されている第1配線と、第1配線よりも振動素子6側に位置し、定電位(グランド)に電気的に接続されているシールド配線742と、を有している。
【選択図】図6
Description
本適用例の電子デバイスは、振動体と、前記振動体に配置されている電極と、を有する振動素子と、
前記振動素子に対向配置されている基板と、
前記基板と前記振動素子との間に位置し、前記電極とは異なる電位に電気的に接続される第1配線と、
前記第1配線よりも前記振動素子側に位置し、定電位に電気的に接続される第1シールド配線と、を有していることを特徴とする。
これにより、物理量の検出精度の低下を低減することのできる電子デバイスを提供することができる。
本適用例の電子デバイスでは、前記振動体は、駆動振動部および検出振動部を有し、
前記駆動振動部には、前記第1配線と電気的に接続されている駆動信号電極が配置され、
前記検出振動部には、前記電極としての検出信号電極が配置されていることが好ましい。
これにより、検出信号電極や駆動信号電極へのノイズの混入が低減される。
本適用例の電子デバイスでは、前記振動体は、駆動振動部および検出振動部を有し、
前記駆動振動部には、前記電極としての駆動信号電極が配置され、
前記検出振動部には、前記第1配線と電気的に接続されている検出信号電極が配置されていることが好ましい。
これにより、検出信号電極や駆動信号電極へのノイズの混入が低減される。
本適用例の電子デバイスでは、前記第1シールド配線は、接地されることが好ましい。
これにより、装置構成が簡単となる。
本適用例の電子デバイスでは、前記第1配線よりも前記基板側に位置し、前記第1配線とは異なる電位に電気的に接続されている第2配線と、
前記第1配線と前記第2配線との間に位置し、定電位に電気的に接続されている第2シールド配線と、を有していることが好ましい。
これにより、物理量の検出精度の低下をより低減することができる。
本適用例の電子機器は、上記適用例の電子デバイスを備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
本適用例の移動体は、上記適用例の電子デバイスを備えていることを特徴とする移動体。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
図1は、本発明の第1実施形態にかかる電子デバイスを示す断面図である。図2は、図1に示す電子デバイスが有するICの断面図である。図3は、図1に示す電子デバイスが有する振動素子の平面図である。図4は、図3に示す振動素子の電極配置を示す図であり、(a)が上面図、(b)が透過図である。図5は、図3に示す振動素子の動作を説明する模式図である。図6は、図1に示す電子デバイスが有する応力緩和層の断面図である。図7および図8は、それぞれ、図6に示す応力緩和層の平面図である。図9は、シールド配線の効果を説明するための断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1の上側を「上側」とも言い、下側を「下側」とも言う。また、図1に示すように、互いに直交する3軸をX軸、Y軸およびZ軸とし、電子デバイスの厚さ方向がZ軸と一致するものとする。
≪パッケージ≫
パッケージ2は、上面に開口する凹部211を有する箱状のベース21と、凹部211の開口を塞ぐ板状のリッド22と、ベース21とリッド22との間に介在し、これらを接合するシームリング23と、を有している。そして、凹部211の開口がリッド22で塞がれることにより形成された収容空間S内にIC3および振動素子6が収納されている。なお、収容空間Sの雰囲気としては、特に限定されないが、例えば、真空状態(10Pa以下の減圧状態)とされる。これにより、粘性抵抗が低減され、振動素子6を効率的に駆動することができる。
ベース21は、略正方形の平面視形状を有している。また、凹部211は、ベース21の上面に開口する第1凹部211aと、第1凹部211aの底面の縁部を除く中央部に開口する第2凹部211bと、を有している。なお、ベース21の平面視形状としては、特に限定されず、例えば、長方形や円形であってもよい。このようなベース21は、例えば、酸化アルミニウム質、窒化アルミニウム質、炭化珪素質、ムライト質、ガラス・セラミック質等のセラミックグリーンシートを複数枚積層したものを焼結することで形成することができる。
IC3は、第2凹部211bの底面に銀ペースト等によって固定されている。このIC3には、例えば、外部のホストデバイスと通信を行うインターフェース部3iと、振動素子6を駆動し、振動素子6に加わった角速度ωzを検出する駆動/検出回路3zと、が含まれている。
振動素子6は、図3および図4に示すように、水晶からなる振動片60と、振動片60の配置された電極と、を有している。ただし、振動片60の材料としては、水晶に限定されず、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料を用いることもできる。
駆動信号電極673aは、駆動振動腕641、642の上面および下面と、駆動振動腕643、644の両側面と、に配置されている。このような駆動信号電極673aは、駆動振動腕641〜644の駆動振動を励起させるための電極である。
駆動接地電極674aは、駆動振動腕643、644の上面および下面と、駆動振動腕641、642の両側面と、に配置されている。このような駆動接地電極674aは、駆動信号電極673aに対して定電位(基準電位)となる電位を有する。
検出信号電極671aは、検出振動腕621、622の上面および下面(溝の内面)に配置されている。このような検出信号電極671aは、検出振動腕621、622の検出振動が励起されたときに、この検出振動によって発生する電荷を検出するための電極である。
検出接地電極672aは、検出振動腕621、622の両側面に配置されている。このような検出接地電極672aは、検出信号電極671aに対して定電位(基準電位)となる電位を有する。
振動素子6に角速度が加わらない状態において、駆動信号端子673bと駆動接地端子674bとの間に駆動信号を印加することで駆動信号電極673aと駆動接地電極674aとの間に電界が生じると、図5(a)に示すように、各駆動振動腕641、642、643、644が矢印Aに示す方向に屈曲振動を行う。このとき、駆動振動腕641、642と駆動振動腕643、644とが基部61に対して対称の振動を行っているため、検出振動腕621、622は、ほとんど振動しない。
応力緩和層7は、図6に示すように、IC3と振動素子6の間に位置し、IC3の上面に設けられている。応力緩和層7を設けることで、パッケージ2が受けた衝撃が緩和され、前記衝撃が振動素子6に伝達され難くなる。また、IC3と振動素子6との間の熱膨張差に起因して発生する応力が緩和され、振動素子6が撓み難くなる。そのため、電子デバイス1の機械的強度を高めることができると共に、より精度よく角速度ωzを検出することができる。
図10は、本発明の第2実施形態に係る電子デバイスが有する応力緩和層の断面図である。図11ないし図13は、それぞれ、図10に示す応力緩和層の平面図である。図14は、シールド配線の効果を説明するための断面図である。
図15は、本発明の第3実施形態に係る電子デバイスが有するICの断面図である。
図16は、本発明の第4実施形態に係る電子デバイスが有する振動素子の平面図である。
図17は、本発明の第5実施形態に係る電子デバイスを示す斜視図である。図18は、図17に示す電子デバイスの平面図である。図19は、図17に示す電子デバイスの変形例を示す平面図である。
IC3は、略矩形の平面視形状を有し、平面視の外形は、図18に示すように、Y軸方向に延在する一対の外縁3a、3bと、X軸方向に延在する一対の外縁3c、3dと、を有している。
振動素子4は、図18に示すように、検出軸J4がY軸と一致するように配置されている。これにより、振動素子4によって角速度ωyを検出することができる。また、振動素子4は、IC3の上面の外縁3b側および外縁3d側に片寄った位置に配置されている。また、振動素子4の+X軸側(振動素子4と外縁3bとの間)には第3端子配置領域SS3が位置し、振動素子4の−X軸側(振動素子4と外縁3aとの間)には第2端子配置領域SS2が位置している。また、振動素子4は、検出振動腕431、432および調整振動腕441、442が平面視でIC3の外縁3dから+Y側へはみ出して配置されている。すなわち、振動素子4は、検出振動腕431、432および調整振動腕441、442が平面視でIC3と重ならないように配置されている。
応力緩和層7は、IC3と振動素子4との間に設けられ、上面に振動素子4が配置された第1応力緩和層7Aと、IC3と振動素子5との間に設けられ、上面に振動素子5が配置された第2応力緩和層7Bと、IC3と振動素子6との間に設けられ、上面に振動素子6が配置された第3応力緩和層7Cと、を有している。このように、振動素子4、5、6ごとに応力緩和層7を分割することで、振動素子4、5、6間での振動が互いに伝わり難くなる。そのため、各振動素子4、5、6によって角速度をより精度よく検出することができる。なお、第1、第2、第3応力緩和層7A、7B、7Cの構成としては、前述した第1、第2実施形態で述べた応力緩和層7の構成と同様であるため、その説明を省略する。
次いで、電子デバイス1を適用した電子機器について、図20〜図22に基づき、詳細に説明する。
次いで、図1に示す電子デバイス1を適用した移動体について、図23に基づき、詳細に説明する。
2……パッケージ
21……ベース
211……凹部
211a……第1凹部
211b……第2凹部
241……内部端子
242……外部端子
22……リッド
23……シームリング
3……IC
3a、3b、3c、3d……外縁
3i……インターフェース部
3x、3y、3z……駆動/検出回路
31……シリコン基板
311……能動面
32……配線層
32a、32b……配線部
321……第1絶縁層
322……第1配線層
323……第2絶縁層
324……第2配線層
325……第3絶縁層
326……第3配線層
327……第4絶縁層
328……第4配線層
328a……シールド配線
37……接続端子
38……パッシベーション膜
39……接続端子
4……振動素子
431、432……検出振動腕
441、442……調整振動腕
5……振動素子
50……振動片
500……振動体
51……基部
521、522……駆動振動腕
531、532……検出振動腕
541、542……調整振動腕
55……支持部
56……連結部
6……振動素子
60……振動片
600……振動体
61……基部
621、622……検出振動腕
631、632……連結腕
641、642、643、644……駆動振動腕
651、652……支持部
661、662、663、664……梁部
671a……検出信号電極
671b……検出信号端子
672a……検出接地電極
672b……検出接地端子
673a……駆動信号電極
673b……駆動信号端子
674a……駆動接地電極
674b……駆動接地端子
7……応力緩和層
7A……第1応力緩和層
7B……第2応力緩和層
7C……第3応力緩和層
71……第1絶縁層
72……第1配線層
721、721a、721b……配線部
722……シールド配線
73……第2絶縁層
74……第2配線層
741……端子
742……シールド配線
743、743a、743b……配線部
75……第3絶縁層
76……第3配線層
761……端子
762……シールド配線
8……固定部材
1100……パーソナルコンピューター
1102……キーボード
1104……本体部
1106……表示ユニット
1108……表示部
1200……携帯電話機
1202……操作ボタン
1204……受話口
1206……送話口
1208……表示部
1300……デジタルスチールカメラ
1302……ケース
1304……受光ユニット
1306……シャッターボタン
1308……メモリー
1310……表示部
1312……ビデオ信号出力端子
1314……入出力端子
1430……テレビモニター
1440……パーソナルコンピューター
1500……自動車
1501……車体
1502……車体姿勢制御装置
1503……車輪
BW……ボンディングワイヤー
DSS1、DSS2……離間距離
J4、J5、J6……検出軸
S……収容空間
SS1……第1端子配置領域
SS2……第2端子配置領域
SS3……第3端子配置領域
ωx、ωy、ωz……角速度
Claims (7)
- 振動体と、前記振動体に配置されている電極と、を有する振動素子と、
前記振動素子に対向配置されている基板と、
前記基板と前記振動素子との間に位置し、前記電極とは異なる電位に電気的に接続される第1配線と、
前記第1配線よりも前記振動素子側に位置し、定電位に電気的に接続される第1シールド配線と、を有していることを特徴とする電子デバイス。 - 前記振動体は、駆動振動部および検出振動部を有し、
前記駆動振動部には、前記第1配線と電気的に接続されている駆動信号電極が配置され、
前記検出振動部には、前記電極としての検出信号電極が配置されている請求項1に記載の電子デバイス。 - 前記振動体は、駆動振動部および検出振動部を有し、
前記駆動振動部には、前記電極としての駆動信号電極が配置され、
前記検出振動部には、前記第1配線と電気的に接続されている検出信号電極が配置されている請求項1に記載の電子デバイス。 - 前記第1シールド配線は、接地される請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電子デバイス。
- 前記第1配線よりも前記基板側に位置し、前記第1配線とは異なる電位に電気的に接続されている第2配線と、
前記第1配線と前記第2配線との間に位置し、定電位に電気的に接続されている第2シールド配線と、を有している請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電子デバイス。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電子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5のいずれか1項に記載の電子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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