JP4442526B2 - 圧電振動ジャイロセンサ及び圧電振動ジャイロセンサを備えた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、横配置型の圧電振動ジャイロ素子を有する圧電振動ジャイロセンサ、及び圧電振動ジャイロセンサを備えた電子機器に関する。

近年、車両における車体制御やカーナビゲーションシステム、また、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの高機能化がますます進んできているのに伴って、それらの電子機器の位置制御機能や振動制御補正機能などの充実とともに、小型化への要求が高まっている。このなかにあって、いわゆる横配置型の圧電振動ジャイロ素子（以下、ジャイロ振動片と呼ぶ）を備えた圧電振動ジャイロセンサ（以下ジャイロセンサと呼ぶ）が注目されている。ジャイロセンサは、水晶などの圧電性単結晶物からなるジャイロ振動片により、ジャイロセンサ搭載物の揺れや回転など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し、回転角を算出することによって該搭載物の振動補正量を求め導くのに供する装置であり、前記した電子機器の高機能化に有効なものであるとともに、横配置型のジャイロ振動片は平面構造を有しているので、ジャイロセンサを搭載する電子機器の小型化、薄型化に有利である。

このようなジャイロ振動片を用いたジャイロセンサの構造としては、内側に開口部が形成された絶縁樹脂からなる支持基板に一方端部が支持され他方を前記開口部の中央方向に延出して空中配線された複数のリード線（以下、電極リードと呼ぶ）を、ジャイロ振動片と支持基板が接触しないよう成形して、その端部をジャイロ振動片の支持部（支持板）に接合する方法が紹介されている。すなわち、ジャイロ振動片の支持部に一端部を接合した電極リードは、ジャイロ振動片の振動方向に対して同一及び垂直な方向のそれぞれからジャイロ素子を浮かせるように且つ柔軟に支持することによって、ジャイロ素子が有する振動特性に対して支持構造の影響を最小限に抑えるものである。さらに、ジャイロ振動片の振動方向に対して同一または垂直な方向のうち少なくとも一方の電極リードの剛性を、他方から支えている電極リードの剛性よりも低くすることにより、剛性が高めの電極リードによって耐衝撃性等の信頼性を保持しながら、剛性を低くした電極リードによってジャイロ振動片の振動を規制または阻害を回避している（特許文献１）。なお、圧電振動ジャイロセンサは、通常は外力から保護するために、収納容器内に固定して蓋板で封止したパッケージ構造がとられている。

特開２００４−３５４１６９号公報

しかしながら、特許文献１に記載のジャイロセンサの支持構造では、ジャイロセンサに強い衝撃が加わった場合に、剛性の低い電極リードに応力が加わって撓みを生じ、その方向にジャイロ振動片が傾きやすい。ジャイロ振動片の支持部に接合する電極リードの接合位置のわずかなずれがある場合は、より傾き易くなる。このように、ジャイロ振動片が傾くと、ジャイロ振動片の振動の検出軸が変化してしまうため、ジャイロセンサの検出感度のばらつきや変化が生じるという問題があった。加わった衝撃がより強い場合には、ジャイロ振動片がパッケージ容器の内壁に衝突して破損する可能性があるという問題があった。
本発明は、上記問題を解消するためになされたものであって、その目的は、圧電振動ジャイロ素子の振動特性が支持構造の影響を受けない柔軟な支持構造を保持しながら、落下などの衝撃、あるいはジャイロ振動片と支持基板との接合部の位置ずれ等によって生ずるジャイロ振動片の傾きや変位を抑える支持構造とを同時に実現して、安定した角速度検出特性と耐衝撃性とを兼ね備え圧電振動ジャイロ素子の支持構造とジャイロセンサ、及びそれを用いた電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、複数の電極端子を備える中央支持部と、中央支持部の両側から、中央支持部の中心を通る対称軸線の線上に延出された検出アームと、検出アームに直交する方向に中央支持部の両側から延出された一対の連結アームと、一対の連結アームの先端から各連結アームに直交して両側に延出され、対称軸に対して線対称に配置された一対の駆動アームと、を同一平面に有した圧電振動ジャイロ素子を、複数の電極リードを有した支持基板によって、複数の電極リードの各一端部を、それぞれ対応する電極端子に接合することによって支持する構造の圧電振動ジャイロセンサであって、複数の電極端子が、圧電振動ジャイロ素子の重心を中心とする仮想の円周上に、重心に対して点対称に配置され、複数の電極リードが、重心と複数の電極端子の各中心点との延長線上に引き出されていることを主旨とする。

この構成によれば、ジャイロ振動片を支持する支点となる複数の電極端子は、ジャイロ振動片の重心を中心とした仮想の円周上に、重心に対して点対称に配置させている。つまり、ジャイロ振動片の重心を均等に支えあう位置関係に配置されている。その各電極端子にそれぞれ対応する電極端子は、それぞれの一端部が電極端子に接合され、他端部が重心と該電極端子との延長線方向に引き出されている。すなわち、一端部を電極端子に接合されて引き出されてジャイロ振動片を支持する複数の電極リードの位置関係は、重心に対して点対称になっているので、ジャイロ振動片を重心に対して均等に支持する構造が形成される。よって、ジャイロ振動片をバランスよく支持できるので、ジャイロ振動片の安定な振動特性が得られる。また、落下等の衝撃が加わった場合に、ジャイロ振動片の変位を複数の電極リードで略均等に緩和されるため、特定の電極リードが塑性変形してジャイロ振動片が傾くことにより、ジャイロ振動片の検出感度の劣化を招く等の不具合を防ぐことが可能となる。したがって、優れた振動検出特性を有し、耐衝撃性に優れたジャイロセンサを提供することができる。

本発明では、複数の電極リードが、対称軸線または対称軸線に直交して且つ重心を通る仮想線に対して平面視で線対称に引き出されていることが望ましい。

ジャイロ振動片の検出アームと、一対の駆動アームとは、ジャイロ振動片の対称軸と直交し且つ重心を通る仮想線を基点となる中央軸として、周方向の屈曲振動を行なうようになっている。この対称軸または中央軸の延長線上にて少なくとも一対の電極リードによってジャイロ振動片を支持し、他の電極リードを重心に対して点対称に配設してジャイロ振動片を支持することにより、ジャイロ振動片の各部の振動方向に対しても略均等に支持することができる。この構成によれば、ジャイロ振動片の振動検出に及ぼす影響を抑制できるので、検出感度の劣化をより抑えることが可能となる。

本発明では、複数の電極リードのそれぞれが、少なくとも圧電振動ジャイロ素子の支持に供する部分の共振周波数を全て等しく有していることが望ましい。

電極リードがジャイロ振動片の支持に供している部分は、電極端子との接続部分から、支持基板に支持される部分までの箇所である。この電極リードが支持に供している部分の共振周波数が揃っていれば、同じバネ性を有する複数の電極リードにより、ジャイロ振動片の重心に対して、より均等にジャイロ振動片を支持することが可能となる。また、接合された電極リードの例えばインピーダンス等の電気特性が概ね揃うため、ジャイロ振動片の各部との安定した電気の授受に供することができるので、ジャイロセンサの検出感度を高く保持することが可能となる。

本発明では、複数の電極リードが、重心と、隣接する複数の電極端子のそれぞれの中心点との延長線上に、重心から同じ角度を有して引き出されていることが好ましい。

この構成によれば、ジャイロ振動片の重心に対してより均等に支持することが可能となる。

本発明は、上記の圧電振動ジャイロセンサを備えた電子機器を提供することを要旨とする。

この構成によれば、優れた検出感度を有するジャイロセンサを搭載しているので、位置制御機能や振動制御補正機能等の充実した電子機器に寄与することができる。また、平面構造を有するジャイロ振動片を備えたジャイロセンサを搭載しているので、電子機器の薄型化及び小型化に寄与することも可能となる。

（第一の実施形態）
以下、本発明に係るジャイロ振動片の支持機構及びジャイロセンサの第一の実施形態について図面に従って説明する。

図１（ａ）は、ジャイロセンサ及びその支持構造を説明する正面図であり、同図（ｂ）は、そのジャイロセンサの図１（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。なお、図１（ａ）では、ジャイロセンサの上部を覆っているパッケージ蓋体を一部切り欠いて図示している。

（ジャイロセンサ）
まず、ジャイロセンサ１の全体構成を説明する。
ジャイロセンサ１は、水晶からなる圧電振動ジャイロ振動子としてのジャイロ振動片１０と、ジャイロ振動片１０を支持して且つ電気的に接続するのに供する複数（本例では６本）の電極リード６ａ〜６ｆと複数の電極リード６ａ〜６ｆの一方端部を支持する基材５とを有する支持基板４と、前記ジャイロ振動片１０が支持された支持基板４を収納するパッケージ２の収納容器であるパッケージ本体２ａと、このパッケージ本体２ａの上面開口を天板として封鎖しているパッケージ蓋体２ｂとから構成されている。

セラミック等で形成されたパッケージ本体２ａの凹部底面２ｄの略中央には、支持基板４がパターン面５ａを下側にして、銀ペーストなどの導電性接着剤６０で固着されている。支持基板４は、ポリイミド樹脂などで形成された基材５を有しており、基材５の中央部には正十二角形の開口穴７が形成されている。また、支持基板４に備えられた複数の電極リード（インナーリード）６ａ〜６ｆは、開口穴７の対面する六対の辺のうち一辺おきの三対の辺のそれぞれの略中央に、各辺と垂直な方向にて基材５の裏側となるパターン面５ａに基端部（他端部）が保持され、先端部（一端部）が後述するジャイロ振動片１０の重心Ｇに向かって延出するようにして突出して形成されている。なお、パッケージ本体２ａの凹部底面２ｄに支持基板４を固着している前記導電性接着剤６０は、電極リード６ａ〜６ｆのそれぞれの一部と、パッケージ本体２ａの凹部底面２ｄに備わる接続端子３との両方に接触させて塗布された後に固化され、支持基板４を固定している。また、この接続端子３は、パッケージ本体２ａの底板部２ｃを介して外側に設置されている外部接続部（図示しない）と導通しているので、各電極リード６ａ〜６ｆは、それぞれに対応する前記外部接続部と導通している。
また、電極リード６ａ〜６ｆのそれぞれは、開口穴７の中心方向に向かって一旦斜め上方に折り曲げられてから、さらに先端側で再び水平に折り曲げられている。

なお、本実施形態では、パッケージ本体２ａの凹部底面２ｄに、支持基板４をパターン面５ａを下向きにして固着される構成としたが、これに限定されない。例えば各電極リード６ａ〜６ｆのそれぞれの接続端子３との接続位置の基材５を切り欠いて凹部または開口部を設けるなどして、接続端子３と各電極リード６ａ〜６ｆの一部の双方に導電性接着剤６０を接触させて塗布して導通させる手段等を用いれば、パターン面５ａを上向きにして固着する構成としてもよい。

電極リード６ａ〜６ｆの水平に折り曲げられた各先端部の上面は、ジャイロ振動片１０の略中央部に形成された端子接続部としての金などからなる電極バンプ１６ａ〜１６ｆと接合されて、それぞれが電気的に接続されている。従って、ジャイロ振動片１０の下面（裏面）は、電極バンプ１６ａ〜１６ｆの形成箇所以外の下面が電極リード６ａ〜６ｆと接触しない状態に支持され、しかも基材５から離間する側へ折り曲げられた電極リード６ａ〜６ｆの先端部に支持されることにより、基材５と接触しないように空隙Ｔを形成しながら、電極リード６ａ〜６ｆによって支持される構造となっている。

（ジャイロ振動片）
次に、ジャイロ振動片１０について、図面を用いて詳細に説明する。

まず、ジャイロ振動片１０の構成について説明する。
図１（ａ）に示すように、ジャイロセンサ１に用いられるジャイロ振動片１０は、従来知られた駆動モード、検出モード、及びスプリアスモードの３つのモードで動作すべく、駆動モードに供する第一の駆動アーム１１及び第二の駆動アーム１２と、検出モードに供する検出アーム１３と、連結アーム１４Ａ，１４Ｂと、支持板部１５とを有している。

一対の連結アーム１４Ａ，１４Ｂは、四角板状を有する支持板部１５の両側面（図１（ａ）においては上下の端面）中央箇所からそれぞれの連結アームの軸線が一致するようにそれぞれ反対方向に真っ直ぐ延出している。連結アーム１４Ａの一端は第一の駆動アーム１１の延在方向中心位置に接続されており、一方、連結アーム１４Ｂの一端は第二の駆動アーム１２の延在方向中心位置に接続されている。検出アーム１３は、支持板部１５（つまりジャイロ振動片１０）の重心Ｇをその軸線が通るように、支持板部１５の両側面（図１（ａ）においては左右の端面）中央箇所から真っ直ぐ延出している。支持板部１５は、連結アーム１４Ａ，１４Ｂと検出アーム１３との接続点を含む所定の面積を有する板状部であり、ジャイロ振動片１０を支持基板４によって支持する支持部（基部）となっている。

（ジャイロ振動片の動作）
次に、ジャイロ振動片１０の動作原理について、図面に従って説明する。図２は、ジャイロ振動片１０の駆動振動動作を模式的に示す説明図であり、図３は、ジャイロ振動片１０の検出振動動作を模式的に示す説明図である。なお、図２、及び図３については、振動形態をわかりやすく表現するために、各アーム部は簡略化して線で表し、動作の基点などで二つに分け、それぞれの符号にＡ，Ｂを付している。また、図１と同じ構成部分は同じ符号で示し、説明を省略する。

まず、駆動振動について説明する。図２において、駆動振動は、第一及び第二の駆動アーム１１Ａ，１１Ｂ、及び１２Ａ，１２Ｂが、それぞれ矢印Ａ方向に振動する屈曲振動であって、実線で示す駆動姿態と、二点鎖線で示す振動姿態を所定の周波数で繰り返している。このとき、第一の駆動アーム１１Ａ，１１Ｂと第二の駆動アーム１２Ａ，１２Ｂとが、重心Ｇを通るＹ軸で線対称の振動を行っているので、連結アーム１４Ａ，１４Ｂ及び検出アーム１３Ａ，１３Ｂは、ほとんど振動しない。

次に、検出振動について説明する。図３において、検出振動は、実線で示す振動姿態と、二点鎖線で示す振動姿態を、前記駆動振動の周波数で繰り返している。検出振動は、ジャイロ振動片１０が図２に示した駆動振動を行っている状態で、ジャイロ振動片１０にＺ軸回りの回転角速度ωが加わったとき、第一の駆動アーム１１Ａ，１１Ｂ及び第二の駆動アーム１２Ａ，１２Ｂに矢印Ｂで示す方向のコリオリ力が働くことによって発生する。

このことにより、第一、及び第二の駆動アーム１１Ａ，１１Ｂ、及び１２Ａ，１２Ｂが、矢印Ｂで示す振動を行う。矢印Ｂで示した振動は、重心位置Ｇに対して周方向の振動である。また、同時に、検出アーム１３Ａ，１３Ｂは、矢印Ｃに示すように、矢印Ｂの振動に呼応して矢印Ｂとは周方向反対向きの振動を行う。この検出アーム１３Ａ，１３Ｂによる検出振動により発生する電気信号を検出することにより前記コリオリ力の大きさを知得し、これによりジャイロ振動片１０を備えたジャイロセンサ１の搭載体に加えられた回転角速度ωの大きさを認識する。

（ジャイロ振動片の電極配置、及び電極リードの引き出し方向）
ここで、ジャイロ振動片１０の支持板部１５における各電極バンプ１６ａ〜１６ｆの配置と、各電極バンプ１６ａ〜１６ｆにそれぞれ対応して一端部が接合される電極リード６ａ〜６ｆの引き出し方向について図面を用いて詳細に説明する。図４は、ジャイロ振動片１０の電極バンプの配置及び電極リードの引き出し方向を模式的に説明するための平面図である。なお、図４では、ジャイロ振動片１０の各電極バンプ１６ａ〜１６ｆの配置を説明しやすくするために、それぞれの電極バンプの中心点Ｃ１６ａ〜Ｃ１６ｆを図示している。また、電極リード６ａ〜６ｆの引き出し方向を説明しやすくするために、各電極リードの長手方向の中心線をリード引き出し方向線Ｐ１ａ〜Ｐ１ｆとして図示している。

電極バンプの中心点Ｃ１６ａは、ジャイロ振動片１０の重心Ｇから連結アーム１４Ａの延出方向と平行な方向に所定の距離を有して設けられている。また、電極バンプＣ１６ｂは、重心Ｇから連結アーム１４Ｂの延出方向と平行な方向に、重心Ｇから電極バンプＣ１６ａまでと同じ距離を有して設けられている。つまり、電極バンプＣ１６ａとＣ１６ｂは、第一、及び第二の駆動アーム１１，１２と、検出アーム１３それぞれの周方向の屈曲振動の基点を通る中央軸線上（リード引き出し方向線線Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ）に、重心Ｇに対して点対称に設けられている。一方、電極バンプの中心点Ｃ１６ｃは、電極バンプの中心点Ｃ１６ａの位置から、重心Ｇを支点として時計回りに６０°回転した位置に設けられている。また、電極バンプの中心点Ｃ１６ｄは、電極バンプの中心点Ｃ１６ｂの位置から、重心Ｇを支点として時計回りに６０°回転した位置に設けられている。これにより、電極バンプの中心点Ｃ１６ｃとＣ１６ｄとは、重心Ｇを通る一直線上（リード引き出し方向線Ｐ１ｃ，Ｐ１ｄ）に配置され、また、重心Ｇに対して点対称の位置に設けられている。さらに、電極バンプの中心点Ｃ１６ｅは、電極バンプの中心点Ｃ１６ａの位置から、重心Ｇを支点として反時計回りに６０°回転した位置に設けられている。また、電極バンプの中心点Ｃ１６ｆは、電極バンプの中心点Ｃ１６ｂの位置から、重心Ｇを支点として反時計回りに６０°回転した位置に設けられている。これにより、電極バンプの中心点Ｃ１６ｅとＣ１６ｆとは、重心Ｇを通る一直線上（リード引き出し方向線線Ｐ１ｅ，Ｐ１ｆ）に配置され、また、重心Ｇに対して点対称の位置に設けられている。
従って、各電極バンプの中心点Ｃ１６ａ〜Ｃ１６ｆを中心点として設けられた各電極バンプ１６ａ〜１６ｆは、ジャイロ振動片１０の重心Ｇからそれぞれが同じ距離の位置に配置され、且つ、重心Ｇを中心とした円周上に、同じ間隔にて設けられている。つまり、電極バンプ１６ａ，１６ｂ、１６ｃ，１６ｄ、１６ｅ，１６ｆが、それぞれ重心Ｇを中心とした円周上（図中の点線で示す円）で且つ重心Ｇに対して点対称の位置関係にて配置されている。

また、各電極リード６ａ〜６ｆは、それぞれ対応する電極バンプ１６ａ〜１６ｆに一端部が接合され、他端部は、ジャイロ振動片１０の重心Ｇと各電極バンプの中心点Ｃ１６ａ〜Ｃ１６ｆとをそれぞれ結んだ線の延長線である図中のリード引き出しＰ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃ，Ｐ１ｄ，Ｐ１ｅ，Ｐ１ｆそれぞれの方向へ引き出されて支持基板４の基材５に保持される構造となっている。このとき、隣接する電極リード６ａと６ｃ，６ａと６ｅ，６ｂと６ｆ，６ｂと６ｄ，６ｃと６ｆ，６ｄと６ｅのそれぞれのリード引き出し線Ｐ１ａ〜Ｐ１ｆが重心Ｇにおいてつくる角の角度は、すべて６０°で等しくなっている。

（支持基板及び実装方法）
次に、支持基板４について、図面に従って詳細に説明する。
図５（ａ）は、本実施形態に係る支持基板の電極リード配置を説明する平面図であり、図５（ｂ）は、その変形例を示す支持基板４の平面図である。

支持基板４は、従来より知られるＴＡＢ（Tape Automated Bonding）実装用の基板である。支持基板４は、上面に図示しない接着剤層を有し、ポリイミドなどの可曉性樹脂からなる基材に、プレス加工によって正十二角形の開口穴７を形成してから、前記接着剤層により銅箔などの電極用金属箔を貼り合わせたのち、フォトリソグラフィーにより電極リード６ａ〜６ｆ等の電極パターンを形成する。なお、開口穴７の中心点は、ジャイロ振動片１０を実装した状態においての重心Ｇと一致するため、図中では開口穴７の中心点を重心Ｇとして図示している。これにより、電極リード６ａ〜６ｆは、基材５上に前記接着剤層によって保持されながら開口穴７の重心Ｇ側に向かって延出させた、いわゆるオーバーハング構造にて形成されている。また、複数の電極リード６ａ〜６ｆの表層には接合用金属層として金めっきが施され、接合用金属層を形成している。なお、電極リード６ａ〜６ｆを形成する電極用金属箔は、エッチングによりパターン形成可能な金属であれば銅箔以外のものを用いてもよい。また、開口穴７の形状は、図５（ｂ）に図示するように、重心Ｇを中心とした円形としてもよい。

開口穴７にオーバーハングされている複数の電極リード６ａ〜６ｆは、正十二角形の開口穴７の平行に対面する六対の辺のうち一辺おきの三対の辺のそれぞれの略中央から、各辺と垂直な方向且つ開口穴７の重心Ｇに向かってそれぞれ同じ幅と同じ長さにて形成されている。すなわち、図示する開口穴７の重心Ｇに対して点対称となる３つの対をなし、また、図示する一対の電極リード６ａ，６ｂを形成する二辺にて開口穴７を二等分する中心線Ｐ２に対して線対称にもなっている。本実施形態では、電極リード６ａと６ｂ、６ｃと６ｆ、そして６ｄと６ｅがそれぞれ重心Ｇに対して点対称に三対の対をなして、開口穴７上で対面する先端部間に所定の間隙を設けて形成されている。なお、各電極リード６ａ〜６ｆのそれぞれの先端部分は、前記ジャイロ振動片１０の電極バンプ１６ａ〜１６ｆのそれぞれと対応する位置に合わせて形成されている。

電極バンプ１６ａ〜１６ｆと、それぞれに対応する支持基板４の各電極リード６ａ〜６ｆとの接合は、所定温度の熱圧着ツールを所定の圧力で圧しつけることで一括して接合する、いわゆるギャングボンディング（Gang Bonding）法によって行なう。このときの熱と圧力の作用によって、それぞれ対応する各電極バンプ１６ａ〜１６ｆと各電極リード６ａ〜６ｆの少なくとも表層をなしている金同士が、所定の機械的強度をもって金属接合される。
また、ギャングボンディングするときのジャイロ振動片１０の高さと、支持基板４の高さとを調整することによって、電極リード６ａ〜６ｆの厚み方向の屈曲形状を制御して形成する。従って、ジャイロ振動片１０の下面が支持基板４と接触しないように空隙Ｔを形成することができる。本実施形態では、支持基板４とジャイロ振動片１０のクリアランスを５０μｍ以上確保するように、空隙Ｔを形成している。（図１（ｂ）参照）

なお、本実施形態では、電極リード６ａ〜６ｆの表層に金めっきを施し、ジャイロ振動片１０の金からなる電極バンプ１６ａ〜１６ｆとを、ギャングボンディング法によって金属接合させて接合する構成としたが、これに限定されない。例えば、金と錫の共晶現象をもって接合するなど、所定の接合強度を持って電気的に接続できれば、各電極リード６ａ〜６ｆに施すめっき金属及び電極バンプ１６ａ〜１６ｆの金属材料には、錫、ニッケル、半田合金など他の金属を接合金属として用いてもよい。また、ギャングボンディング法による金属接合以外にも、導電性接着剤などを用いた他の接合方法を用いてもよい。
また、本実施形態では、支持基板４単独でジャイロ振動片１０を支持し、パッケージ本体２ａの凹部底面２ｄに固定する構成としたが、これに限定されない。支持基板４のパターン面５ａとは反対の面に金属板などの補強板を貼り合わせて、基材５を補強して用いてもよい。

ジャイロ振動片１０が支持基板４に実装された状態においては、支持基板４の開口穴７において、同じ太さを有する各電極リード６ａ〜６ｆが、上述したそれぞれのリード引き出し方向線Ｐ１ａ〜Ｐ１ｆから同じ長さで延出されて、ジャイロ振動片１０の重心Ｇに対して点対称に配置された電極バンプ１６ａ〜１６ｆにそれぞれの一端部が接合されている。すなわち、各電極リード６ａ〜６ｆは、少なくともジャイロ振動片１０を支持している部分（開口穴７にオーバーハングされている部分）において、すべて同じ共振周波数を有している。これにより、ジャイロ振動片１０は、各電極リード６ａ〜６ｆによって重心Ｇに対して均等に支持され、バランスのよい安定姿勢を保持できるとともに、ジャイロ振動片１０の振動特性に対しても局所的に規制することなく支持することが可能となっている。

次に、前記の構成を有するジャイロセンサ１の支持基板４によるジャイロ振動片１０の支持構造の作用を説明する。

ジャイロセンサ１を搭載した電子機器などの補正対象物に揺れや回転が加わると、ジャイロセンサ１に備わるジャイロ振動片１０が、その揺れや回転などの回転角速度の大きさとして認識する。このとき、ジャイロ振動片１０の重心Ｇに対して均等に支持している支持基板４の電極リード６ａ〜６ｆによって、ジャイロ振動片１０はバランスよく且つ柔軟に支持される。例えば振動や落下時の衝撃がジャイロセンサ１に加わったとき、パッケージ２内のジャイロ振動片１０にはパッケージ２が受けた振動や衝撃が電極リード６ａ〜６ｆを介して伝播してくる他、慣性によっても振動や衝撃が加わる。ジャイロ振動片１０が受ける振動や衝撃は電極リード６ａ〜６ｆのバネ性により緩和され、一方、パッケージ２が受けた振動や衝撃も電極リード６ａ〜６ｆのバネ性により緩和されてジャイロ振動片１０へ伝播しにくくなるので、ジャイロ振動片１０の振動特性が支持構造の影響を受け難くなっている。
また、電極リード６ａ〜６ｆのそれぞれは、同じ共振周波数を有してジャイロ振動片１０の重心Ｇに対して均等に支持しているので、例えばジャイロセンサ１に衝撃が加わったときのパッケージ２内でのジャイロ振動片１０の変位の負荷をより均等に緩和することができる。
さらに電極リード６ａ〜６ｆは、ジャイロセンサ１の固有振動数がジャイロ振動片１０を振動源とする共振が起きにくい値となるように、バネ定数の調整がなされている。このため、ジャイロセンサ１の使用時に共振が起きにくくなって共振に起因する検出精度の低下が抑制されるため、ジャイロセンサ１を用いて回転角速度を検出する際に高い検出精度が得られる。

次に、上記実施形態の効果を以下に記載する。

（１）上記実施形態では、ジャイロ振動片１０の複数の電極バンプ１６ａ〜１６ｆは、ジャイロ振動片１０の重心Ｇを中心とした円周上に同じ間隔で、重心Ｇに対して点対称となるように配置した。そして、各電極バンプ１６ａ〜１６ｆに、対応する電極リード６ａ〜６ｆの一端部を接続し、重心Ｇから各電極バンプの中心点Ｃ１６ａ〜Ｃ１６ｆを通る延長線方向に電極リード６ａ〜６ｆをそれぞれ同じ長さで引き出して、ジャイロ振動片１０を支持する構成とした。
この結果、ジャイロ振動片１０は、ジャイロ振動片１０の重心Ｇに対して均等に支持している支持基板４の電極リード６ａ〜６ｆによってバランスよく且つ柔軟に支持されるので、例えば振動や落下時の衝撃がジャイロセンサ１に加わったときに、ジャイロ振動片１０が受ける振動や衝撃は電極リード６ａ〜６ｆにより均等に緩和される。これにより、衝撃の応力により電極リード６ａ〜６ｆの一部が塑性変形してジャイロ振動片１０が傾くことにより、振動検出軸がずれて検出出力が減少する等の振動検出感度の低下を防止することができる。さらに、衝撃が加わった際のジャイロ振動片１０の変位の片寄りを小さくすることが可能なため、ジャイロ振動片１０がパッケージ２の内壁に当たって破損する等の不具合を回避することができる。

（２）上記実施形態では、ジャイロ振動片１０の重心Ｇに対して点対称となるように配置した電極バンプ１６ａ〜１６ｆのうち、一対の電極バンプ１６ａ，１６ｂは、第一、及び第二の駆動アーム１１，１２と、検出アーム１３のそれぞれの周方向の屈曲振動の基点となる中央軸線上に配置した。そして、前記屈曲振動の基点となる中央軸線を基準として、重心Ｇを中心に時計回りに６０°回転させた位置に電極バンプ１６ｃ，１６ｄをそれぞれ配置し、重心Ｇを中心に反時計回りに６０°回転させた位置に電極バンプ１６ｅ，１６ｆを配置した。
この結果、ジャイロ振動片１０は、第一、及び第二の駆動アーム１１，１２と、検出アーム１３のそれぞれの振動方向に対しても均等にジャイロ振動片を支持することができ、支持構造がジャイロ振動片１０の振動特性を妨げ難くなるので、ジャイロセンサ１の検出精度を高くすることが可能になる。

（３）上記実施形態では、電極リード６ａ〜６ｆのそれぞれを、ジャイロ振動片１０の支持部分において同じ共振周波数に揃える構成とした。この結果、ジャイロ振動片１０の重心Ｇに対して均等に配置された電極バンプ１６ａ〜１６ｆ、及び電極リード６ａ〜６ｆによる支持構造はより均等となり、よりバランスよくジャイロ振動片１０を支持することができる。

（４）上記実施形態では、複数の電極リード６ａ〜６ｆの表層にはＡｕめっきを施し、ジャイロ振動片１０の接続部である電極バンプ１６ａ〜１６ｆには金バンプを用いて、それらを接合する構成とした。
この結果、電極リード６ａ〜６ｆは腐蝕等の表面劣化を起こし難く、また、接続部でのマイグレーション等も起こり難くすることが可能であるため、高信頼性を有するジャイロセンサ１を提供することが可能である。

（５）本実施形態では、ジャイロ振動片１０を支持する支持基板として支持基板４（ＴＡＢ基板）を用いて、ジャイロ振動片１０の略中央の支持板部１５の下面に備えた電極バンプ１６ａ〜１６ｆと、支持基板４の各電極リード６ａ〜６ｆのそれぞれの開口穴７の重心Ｇ側の先端部分とを、ギャングボンディング（Gang Bonding）法により接合するＴＡＢ実装方式を用いた。
この結果、ジャイロ振動片１０用の支持基板４が等間隔で形成されたフープ状の支持基板リールにより、リールトゥリール（Reel to reel）で連続して支持基板へのジャイロ振動片１０の接合する、いわゆるＴＡＢ実装方式を適用することができるため、生産性に優れた効率的なジャイロセンサ１の生産が可能となる。しかも、ギャングボンディングするときのジャイロ振動片１０と支持基板４の高さとを調整することによって、電極リード６ａ〜６ｆをジャイロ振動片１０側に曲げた形状を制御して形成することが可能となる。従って、ジャイロセンサ１に振動や落下などの衝撃が加わったときに、ジャイロ振動片１０の下面が支持基板４と接触しないで、且つ、ジャイロ振動片１０がパッケージ蓋体２ｂに接触しない、最適な支持基板４とジャイロ振動片１０とのクリアランスを確保することが可能となり、耐衝撃性の優れたジャイロセンサ１の支持構造を提供することができる。

（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、ジャイロ振動片１０の支持構造、及びそれによって得られるジャイロセンサ１について説明した。これに限らず、ジャイロセンサ１を搭載することにより、図７に示すディジタルスチルカメラ２００や、図８に示すカメラ付き携帯電話３００等の電子機器を提供することができる。

図７は、ディジタルスチルカメラの概略構成を示す斜視図であり、図８は、カメラ付き携帯電話の概略構成を示す斜視図である。
図７において、ディジタルスチルカメラ２００は、本体ケース２０１の背面に液晶ディスプレイ等の表示パネル２０４を備えている。また、ディジタルスチルカメラ２００の本体ケース２０１の観察側（図においては裏面側）には光学レンズやＣＣＤ（charge coupled device）等を含んだ受光ユニット２０２が備えられ、本体ケース２０１の上面にはシャッタボタン２０３が備えられている。通常のカメラは、被写体の光像によってフィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ２００は、被写体の光像をＣＣＤ等の撮像素子により光電変換して撮像信号を生成するものである。また、表示パネル２０４は、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成となっており、被写体を表示するファインダとして機能する。

撮影者が、被写体像を表示パネル２０４にて確認してシャッタボタン２０３を押下すると、図示しないシャッタが開いて、そのときのＣＣＤの撮像信号が、本体ケース２０１内部に備えた回路基板２０５に搭載されているメモリ（図示せず）に転送されて画像データとして格納される。このとき、シャッタが開いている期間の手ぶれ等の姿勢の変化や傾きを、回路基板２０５に搭載されたジャイロセンサ１が角速度として検出し、その検出結果に基づいて、被写体の結像位置のずれを補正する手ぶれ補正を行うようになっている。

図８において、カメラ付き携帯電話３００は、本体ケース３０１を備え、本体ケース３０１には、複数の操作ボタン３０２、受話口３０３、送話口３０４、液晶ディスプレイ等による表示パネル３０５とともに、図において本体ケース３０１の裏側に、カメラユニット３０６を備えている。カメラ付き携帯電話３００は、本来の電話機能の他に、複数の操作ボタンのうちのひとつを操作することにより、カメラ機能モードに切り換えられるようになっている。また、カメラ機能モードを選択した場合に、複数の操作ボタンのうちの一つがシャッタボタン機能を有し、表示パネル３０５は被写体を表示するファインダとして機能するようになっている。そして、上記したディジタルスチルカメラ２００と同様の撮影者の操作によって、カメラユニット３０６から入力された被写体像の映像信号は、本体ケース３０１の内部に備えた回路基板３０７に搭載されているジャイロセンサ１によって前記手ぶれ補正がなされ、回路基板３０７のメモリ（図示せず）に画像データとして格納される。

この構成によれば、ディジタルスチルカメラ２００及びカメラ付き携帯電話３００によって撮影される被写体の画像は、それぞれに備わるジャイロセンサ１によって、撮影時のシャッタ開放期間における手ぶれ等による画像のぼやけを抑制でき、撮影品質を向上させることが可能となる。また、平面構造を有するジャイロ振動片１０を備えた前記第１の実施形態の支持構造によるジャイロセンサ１は、特にカメラ付き携帯電話３００のような小型及び薄型の電子機器への搭載に比較的有利である。従って、ジャイロセンサ１により、優れた電子機器を提供することが可能であるとともに、電子機器の薄型化及び小型化に寄与することができる。

本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、以下の変形例を実施することもできる。

（変形例１） 上記第１の実施形態では、ジャイロ振動片１０の重心Ｇを中心とした円周上に、重心Ｇからそれぞれが同じ距離の位置に配置された電極バンプ１６ａ〜１６ｆは、重心Ｇを中心とした円周上に同じ間隔にて設けられている構成としたが、これに限定されない。電極バンプ１６ａ〜１６ｆを、重心Ｇを中心とした円周上に、重心Ｇに対して点対称に配置すれば、円周上において等間隔に配置しなくても概ね同様な効果を奏する支持構造とすることが可能である。

図６に図示するように、ジャイロ振動片２０の電極バンプの中心点Ｃ２６ｂは、重心Ｇから連結アーム２４Ｂの延出方向と平行な方向に、重心Ｇから電極バンプの中心点Ｃ２６ａまでと同じ距離を有して設けられている。また、電極バンプの中心点Ｃ２６ｃは、電極バンプの中心点Ｃ２６ａの位置から、重心Ｇを支点として時計回りに任意の角度θ（６０°未満）回転した位置に設けられ、電極バンプの中心点Ｃ２６ｄは、電極バンプの中心点Ｃ２６ｂの位置から、重心Ｇを支点として時計回りに角度θ回転した位置に設けられている。さらに、電極バンプの中心点Ｃ２６ｅは、電極バンプの中心点Ｃ２６ａの位置から、重心Ｇを支点として反時計回りに角度θ回転した位置に設けられて、電極バンプの中心点Ｃ２６ｆは、電極バンプの中心点Ｃ２６ｂの位置から、重心Ｇを支点として反時計回りに角度θ回転した位置に設けられている。これにより、電極バンプの中心点Ｃ２６ａ〜Ｃ２６ｆを中心点として設けられた各電極バンプは、それぞれ重心Ｇに対して点対称の位置関係にて配置されている。

また、各電極リード６ａ〜６ｆは、それぞれ対応する電極バンプ２６ａ〜２６ｆに一端部が接合され、他端部は、ジャイロ振動片２０の重心Ｇと各電極バンプの中心点Ｃ２６ａ〜Ｃ２６ｆとをそれぞれ結んだ線の延長線である図中のリード引き出し方向線Ｐ２ａ〜Ｐ２ｆの方向へそれぞれ引き出されて支持基板４の基材５に保持される構造となっている。すなわち、各電極バンプに対応する各電極リードは、リード引き出し線Ｐ２ａ〜Ｐ２ｆのそれぞれの方向に、重心Ｇに対して点対称の位置関係で且つ検出アーム２３の長手方向の仮想の中心線に対して線対称の位置関係にて引き出され、ジャイロ振動片２０を支持する構造となっている。
なお、本変形例では、電極バンプ配置の基点とした電極バンプの中心点Ｃ２６ａ及びＣ２６ｂのそれぞれから、重心Ｇを支点として時計回りまたは反時計回りに６０°未満の任意の角度θ回転した位置に電極バンプの中心点Ｃ２６ｃ，Ｃ２６ｅ，Ｃ２６ｄ，Ｃ２６ｆをそれぞれ配置する例を示したが、これに限らない。各電極バンプの位置が重心Ｇに対して点対称となり、且つ検出アーム２３の長手方向の仮想の中心線に対して線対称の位置関係となれば、角度θは６０°より大きくてもよい。

この構成によれば、第１の実施形態の構成には及ばないもののジャイロ振動片２０を重心Ｇに対して均等に支持することが可能である。このような電極バンプ配置を設計ルールとしておけば、例えば、支持板部２５に機能部を形成した場合等により電極バンプ配置にスペース的な制約が生じた場合等に、安定してバランスのよいジャイロセンサの支持構造をえることが可能となる。

（変形例２） 上記第１の実施形態では、三対（６個）の電極リードを有するジャイロ振動片について、電極バンプの配列と、電極リードの引き出し方向（さらにはリード形状）の決め方について触れたが、二対あるいは四対以上の電極リードを有するジャイロ振動片の支持構造に対しても本発明を適用することができる。また、ジャイロ振動片の有効電極数が奇数個である場合や、電極リードによるジャイロ振動片の支持構造の支持強度を向上させたい場合に、上記第１の実施形態のバンプ配列の規則によってダミーの電極バンプを増設し、対応するダミー電極リードを接合して支持する構造としてもよい。

（変形例３） 上記第１の実施形態では、支持基板として開口穴７を有する絶縁性の基材５と電極リード６ａ〜６ｆからなるＴＡＢ基板（支持基板４）を用いたが、これに限らない。支持部分に、ジャイロ振動片１０を浮かせて支持する電極リードを形成可能であれば、ＴＡＢ基板以外の配線板等を用いてもよい。

（変形例４） 上記第１の実施形態では、電極リード６ａ〜６ｆは同じ幅を有し、同じ長さにてジャイロ振動片１０を重心Ｇに対して点対称に支持する構成としたが、これに限らない。電極リード６ａ〜６ｆは、上記の支持構造において同じ共振周波数となっていれば、リード幅がそれぞれ異なっても構わない。また、上記支持構造において同じ共振周波数を有していれば、電極リードの平面視のリード形状については同一に揃えなくてもよい。

（変形例５） 上記第１の実施形態では、電極リード６ａ〜６ｆを成形することにより、ジャイロ振動片１０を上方に浮かせるように支持された支持基板４を、パッケージ本体２ａの凹部底面２ｄに固着する構成としたが、これに限らない。パッケージ２の凹部底面２ｄをザグリ加工して凹部を設けたり、またはパッケージ２の内部の中間部分に支持板を設ける等して、支持基板４のジャイロ振動片１０を支持している側を下向きにして固定する構造としてもよい。

（ａ）は、本発明のジャイロセンサ及びその支持構造を説明する正面図。（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図。 ジャイロ振動片の駆動振動を模式的に示した説明図。 ジャイロ振動片の検出振動を模式的に示した説明図。 本発明のジヤイロ振動片のパンプ電極の配置及び電極リードの引き出し方向を模式的に示す斜視図。 （ａ）は、本発明の一実施形態に係る支持基板の電極リードの配置を説明する平面図。（ｂ）は、支持基板の変形例を示す平面図。 図４の変形例を示す平面図。 本発明の電子機器の一例としてのディジタルスチルカメラの概略構成を説明する斜視図。 同じくカメラ付き携帯電話の概略構成を説明する斜視図。

符号の説明

１…圧電振動ジャイロセンサとしてのジャイロセンサ、４…支持基板、６ａ〜６ｆ…電極リード、１０…圧電振動ジャイロ素子としてのジャイロ振動片、１１…第一の駆動アーム、Ｇ…ジャイロ振動片の重心、１２…第二の駆動アーム、１３…検出アーム、１４…連結アーム、１５…中央支持部としての支持板部、１６ａ〜１６ｆ…電極端子としての電極バンプ、Ｃ２６ａ〜Ｃ２６ｆ…電極端子としての電極バンプの位置を示す電極バンプの中心点、２０…第二の実施形態の圧電振動ジャイロ素子としてのジャイロ振動片、２１…ジャイロ振動片２０の第一の駆動アーム、２２…ジャイロ振動片２０の第二の駆動アーム、２３…ジャイロ振動片２０の検出アーム、２４Ａ，２４Ｂ…ジャイロ振動片２０の連結アーム、２５…ジャイロ振動片２０の中央支持部としての支持板部、Ｃ２６ａ〜Ｃ２６ｆ…電極端子としての電極バンプの位置を示す電極バンプの中心点、２００…電子機器としてのディジタルスチルカメラ、３００…電子機器としてのカメラ付き携帯電話。

Claims (4)

1. 複数の電極端子を備える中央支持部と、
   前記中央支持部の両側から、前記中央支持部の中心を通る対称軸線の線上に延出された検出アームと、
   前記検出アームに直交する方向に前記中央支持部の両側から延出された一対の連結アームと、
   前記一対の連結アームの先端から各連結アームに直交して両側に延出され、前記対称軸線に対して線対称に配置された一対の駆動アームと、を同一平面に有した圧電振動ジャイロ素子を、
   複数の電極リードを有した支持基板によって、前記複数の電極リードの各一端部を、それぞれ対応する前記電極端子に接合することによって支持する構造の圧電振動ジャイロセンサであって、
   前記複数の電極端子が、前記圧電振動ジャイロ素子の重心を中心とする仮想の円周上に、前記重心に対して点対称に配置され、前記複数の電極リードが、前記重心と前記複数の電極端子の各中心点との延長線上に引き出されており、
   前記複数の電極リードが、前記対称軸線に直交して且つ前記重心を通る仮想線または前記対称軸線に対して平面視で線対称に引き出されていることを特徴とする圧電振動ジャイロセンサ。
2. 請求項１に記載の圧電振動ジャイロセンサにおいて、
   前記複数の電極リードのそれぞれが、少なくとも前記圧電振動ジャイロ素子の支持に供する部分の共振周波数を全て等しく有していることを特徴とする圧電振動ジャイロセンサ。
3. 請求項１または２に記載の圧電振動ジャイロセンサにおいて、
   前記複数の電極リードが、前記重心と、隣り合う前記複数の電極端子のそれぞれの中心点との延長線上に、前記重心から同じ角度を有して引き出されていることを特徴とする圧電振動ジャイロセンサ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電振動ジャイロセンサを備えた電子機器。

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