JP4868299B2

JP4868299B2 - 振動子の支持装置および支持構造

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Publication number: JP4868299B2
Application number: JP2009027070A
Authority: JP
Inventors: 石川　　誠司; 菊池　　尊行
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: JP2009103715A

Description

本発明は、振動子の支持装置および支持構造に関するものである。

自動車の車体回転速度フィードバック式の車両制御方法に用いる回転速度センサーに、振動型ジャイロスコープを使用することが検討されている。こうしたシステムにおいては、操舵輪の方向自身は、ハンドルの回転角度によって検出する。これと同時に、実際に車体が回転している回転速度を振動ジャイロスコープによって検出する。そして、操舵輪の方向と実際の車体の回転速度を比較して差を求め、この差に基づいて車輪トルク、操舵角に補正を加えることによって、安定した車体制御を実現する。

車体制御システムにおいては、振動型ジャイロスコープおよびその振動子は、幅広い環境温度、即ち高温と低温とにさらされる。このような使用温度範囲は、通常は−４０℃−＋８５℃の範囲にわたっており、一層厳しい仕様では更に広い温度範囲にわたる場合もある。特に、振動子を圧電性単結晶によって形成した場合には、圧電性単結晶の有する温度特性の影響がある。本出願人は、特許文献１において、振動型ジャイロスコープの環境温度が変化した場合に、検出振動のＱ値の変動を抑制するために、振動子を支持部材へと接着する接着剤のｔａｎδを、使用温度範囲内において０．１以下とすることを開示した。
特開２００１−１２９５５号公報

本発明者は、圧電単結晶製の振動子を支持部材上に接着し、固定する構造を量産する研究を進めていたが、この過程で、次の問題点を見いだした。即ち、振動子の支持構造を製造するためには、典型的には、振動子をピン状、平板状の支持部材へと接着している。このためには、振動子と支持部材との間に、液状の接着剤組成物を流し込み、硬化させる必要がある。次いで支持部材とパッケージの台座の表面との間に、接着剤、例えば銀ペーストを流し込み、熱処理によって硬化させる。これによって、振動子と支持部材とをパッケージの台座に接着できる。振動子の支持部材への接着剤としては、例えばシリコーン樹脂系接着剤が好ましい。

しかし、最近の技術進歩に伴い、新たな問題点が生じてきた。即ち、本発明者は、パッケージを薄くするために、振動子およびその実装構造を小型化することを研究している。例えば携帯電話の画像撮影装置に振動型ジャイロスコープを内蔵するためには、超小型のパッケージが必要となる。

しかし、振動子の支持部材を薄い平板とし、その厚さを０．５ｍｍ以下、更には０．３ｍｍ以下とすると、種々の問題点が生じてきた。例えば、振動子と平板状の支持部材との間に液状の接着剤組成物を流し込み、硬化させる場合、接着面が小さくなり、使用する接着剤組成物の容積が非常に小さくなると、接着剤の総量や面積を均一に調整することが難しくなる。また、接着剤の液だれや不要な回り込みが発生しやすくなり、全体として接着層の形状および容量の制御が困難になってくる。振動子の接着層の形状や容量に不均一が生じたり、液だれや不要な回り込みが発生すると、接着層の全体的な物性が変動し、この結果、振動子の振動特性が変化する。特に、振動型ジャイロスコープの場合には、振動子上の検出電極からの出力信号が、回転角速度を表す信号である。このため、振動子の振動特性が変化すると、ノイズが大きくなり、回転角速度の正しい値を得ることが難しくなる。

本発明の課題は、電気的接続のための端子部を備える振動子を支持するための支持装置であって、振動子を小型化することが可能であり、かつ各支持装置ごとの振動子の振動特性の変動を抑制できるような、新規な支持装置を提供することである。

本発明は、電気的接続のための端子部を備える振動子を支持するための支持装置であって、
基板、
基板上に支持されており、振動子に対して接合されるべきボンディングワイヤ、
ボンディングワイヤを固定し、支持するための導電性材料からなる枠体、および
枠体とボンディングワイヤとを絶縁する絶縁体を備えており、振動子をボンディングワイヤによって基板に接触しない状態で支持し、かつボンディングワイヤが端子部に対して電気的に接続されるように構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記支持装置と、この支持装置によって支持されている振動子とを備えていることを特徴とする、振動子の支持構造に係るものである。

本発明者は、振動子の端子部に対して電気信号を供給したり、あるいは振動子の端子部から所定の電気信号をパッケージ基板に伝送するためのボンディングワイヤに着目した。そして、基板上に固定されたボンディングワイヤを振動子に対して接合し、振動子を基板から浮上した状態で支持することを想到した。振動子を小型化することによって、振動子を浮上状態で支持するのに必要な構造強度が、ボンディングワイヤによって得られる。このような支持構造によれば、各振動子ごとの振動状態の偏差や変動を抑制することができる。

図１は、参考例の支持構造の分解斜視図であり、図２は、本例において使用する基板１１を示す平面図であり、図３は、基板１１上に固定された枠体７およびボンディングワイヤ９、１０を示す平面図であり、図４は、本例の支持構造を示す平面図である。

図２に示すように、本例の基板１１の実装面１１ａには、接点パッド１２Ａ、１２Ｂが設けられている。図３に示すように、実装面１１ａ上に枠体７を設置する。本例の枠体７は絶縁性材料からなる。枠体７は、外枠７ａと、外枠７ａから内側へと突出する補助支持部７ｂとを備えている。枠体７の内側に空隙８が形成されており、空隙８から基板１１の実装面１１ａが露出している。外枠７ａ上に各ボンディングワイヤ９、１０の端部９ａ、１０ａを接合し、固定する。この端部９ａ、１０ａは、それぞれ対応する接点パッド１２Ａ、１２Ｂに対して電気的に接続されている。ボンディングワイヤ９、１０の端部９ａ、１０ａから細長い本体９ｂ、１０ｂが伸びている。本体９ａは補助支持部７ｂ上に支持されている。

次いで、図４に示すように振動子１を実装する。本例の振動子１は、図１、図４に示すように、固定部２と、固定部２から突出する一対の検出振動片３と、固定部２から突出する一対の支持部５と、支持部５の先端に設けられている駆動振動片４とを備えている。駆動時には、各駆動振動片４が、支持部５への付け根を中心として屈曲振動する。この状態で振動子１に対して、振動子１に略垂直に延びる回転軸Ｚの周りに回転させる。すると、支持部５が固定部２への付け根を中心として屈曲振動し、各検出振動片３がその反作用によって固定部２への付け根を中心として屈曲振動する。各検出振動片３において発生した電気信号に基づいて、Ｚ軸を中心とする回転角速度を算出する。

ここで、固定部２上には端子部６が設けられている。各端子部６と、駆動振動片、検出振動片上の電極とは、図示しない配線を通して電気的に接続されている。

各ボンディングワイヤ９、１０の端部９ｃ、１０ｃを振動子上の端子部６に対して接合する。本例では、振動子の下側面１ｂの端子部６に対して各ボンディングワイヤを接合し、振動子をボンディングワイヤ上に固定している。振動子１は、基板１１の実装面１１ａに対して直接接触しないようにする必要がある。各ボンディングワイヤの端部９ｃ、１０ｃは、図９に示すように、振動子１の上側面の端子部６に対して接合することもできる。

この結果、振動子１はボンディングワイヤ９、１０によって、枠体７を介して基板１１上に支持され、実装される。この状態で、振動子１の端子部はボンディングワイヤ９、１０を通して、基板１１上の対応する各接点パッドに対して電気的に接続される。また、振動子１は、基板１１の実装面１１ａに直接接触しないように支持されており、この結果、振動子１の振動が阻害されない。

なお、振動子１と実装面１１ａとの間の間隔を調整し、振動子１が実装面１１ａに接触しないようにするためには、各ボンディングワイヤ９、１０の端部を折り曲げることによって、振動子１側の端部９ｃ、１０ｃを実装面１１ａから浮上させることができる。

振動子の材質は限定されないが、圧電単結晶が好ましく、水晶、ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶、ホウ酸リチウム単結晶、ランガサイト単結晶等からなる圧電単結晶が特に好ましい。

振動子の寸法は限定されない。しかし、振動子の重量や寸法が大きいと、ボンディングワイヤに加わる重力が大きくなり、長期間経過時にボンディングワイヤが変形する可能性がある。このため、ボンディングワイヤの変形による振動への影響を抑制するという観点からは、振動子の幅を１０ｍｍ以下とすることが好ましく、５ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。また、同様の観点からは、振動子の重量を５ｍｇ以下とすることが好ましく、１ｍｇ以下とすることが一層好ましい。また、振動子の厚さを０．３ｍｍ以下とすることが好ましく、０．２ｍｍ以下とすることが更に好ましい。

基板１１の材質は特に限定されず、いわゆるパッケージ用途に用いられている絶縁性材料、例えばセラミックス、ガラス、樹脂を使用できる。

ボンディングワイヤは、基板の実装面に直接に支持されていてもよいが、基板上の枠体上に支持されていることが好ましい。なぜなら、振動子に対して複数のボンディングワイヤを位置決めする必要がある。この際に、枠体上に複数のボンディングワイヤを位置決めし、アライメントすることは、基板の実装面上にボンディングワイヤを位置決めすることよりも容易だからである。

ボンディングワイヤの振動子への接合方法は限定されないが、超音波ボンディング、スポット溶接、導電性接着剤、半田付けが好ましい。

ボンディングワイヤは、振動子の端子部に対して電気的に接続されている。ここで、好適な実施形態においては、ボンディングワイヤが振動子の端子部に対して接合されている。しかし、ボンディングワイヤは、端子部に対して直接接合されている必要はない。例えば、ボンディングワイヤの先端を振動子の端子部以外の領域に対して接合し、ボンディングワイヤの先端と端子部とを、例えば振動子上の配線や振動子とは別体の電線を通して、電気的に接続することができる。

振動子は、基板に直接接触しない状態で支持する必要があり、これによって振動子の振動の阻害を防止する。好適な実施形態においては、振動子と基板との間隔は、０．１ｍｍ以上であり、更に好ましくは０．２ｍｍ以上である。

振動子を基板実装面から浮上させる方法は特に限定されない。例えば、図１〜図４の例においては、各ボンディングワイヤの先端を折り曲げることによって、ボンディングワイヤの接合端部９ｃ、１０ｃを実装面１１ａから離す。しかし、基板実装面の接点パッドの厚さを大きくすることによって、振動子を実装面から離すこともできる。

図５は、参考形態に係る支持構造を示す分解斜視図である。図５において、図１に示した部分には同じ符号をつけ、その説明を省略する。図５においては、各ボンディングワイヤ１９、２０は折り曲げられておらず、略平面的である。このため、接点１２Ａ、１２Ｂ（図１参照）上にボンディングワイヤ１９、２０を載せ、ボンディングワイヤの各端部１９ｃ、２０ｃ上に振動子１を載せると、振動子１と実装面１１ａとの間隔は非常に小さくなり、振動子が振動する際に接触するおそれがある。このため、基板実装面１１ａ上の接点パッド１７Ａ、１７Ｂの厚さを大きくし、接点パッド１７Ａ、１７Ｂ上に各ボンディングワイヤの各端部１９ａ、２０ａを載せ、接合する。この結果、振動子１を実装面１１ａから十分に離すことができる。なお、１９ｂ、２０ｂは本体である。

振動子１の振動に対する実装面１１ａの悪影響を防止するという観点からは、実装面上の接点パッドの厚さを０．１ｍｍ以上とすることが好ましく、０．２ｍｍ以上とすることが更に好ましい。

ボンディングワイヤの材質は特に限定されないが、導電性材料である必要があり，また柔軟性ないし可撓性を有する材料であることが好ましい。この観点からは、金めっき付銅、金めっき付ニッケル、ニッケル、アルミニウムが好ましい。

ボンディングワイヤの幅と厚さは特に限定されないが、振動子を長期間にわたって安定して支持するという観点からは、幅２５μｍ、厚さ１０μｍ以上であることが好ましく、幅５０μｍ、厚さ２０μｍ以上であることが更に好ましい。また、支持構造全体の小型化という観点からは、幅２００μｍ、厚さ８０μｍ以下であることが好ましく、幅１００μｍ、厚さ４０μｍ以下であることが更に好ましい。

ボンディングワイヤによって振動子の上面を支持することができる。この場合は、例えば後述の図９に示すように、振動子がボンディングワイヤの端部から下へと向かってつり下げられる。この形態は、支持構造全体の厚さを低減するという観点から好適である。

あるいは、例えば図４に示すように、ボンディングワイヤによって振動子の下面を支持することができる。この形態は、振動子を長期間にわたって安定に支持するという観点からは好適である。

基板の種類は特に限定されないが、パッケージ用基板であることが好ましい。

好適な実施形態においては、振動子が、屈曲振動片と、この屈曲振動片を固定する固定部とを備えており、この固定部がボンディングワイヤに対して接合されている。これによって、振動片の屈曲振動に対する支持構造の影響を最小限に抑えることができ、支持構造の影響による振動子ごとの振動状態のバラツキを抑制できる。

好適な実施形態においては、振動子が、回転角速度を検出するための振動型ジャイロスコープ用の振動子である。この場合には、振動子からの出力信号を信号処理することで角速度を検出しているので、各振動子ごとの振動状態のバラツキに伴う角速度の誤差が大きくなる。従って、本発明の作用効果が特に顕著である。

参考形態においては、枠体が絶縁性材料からなる。この場合には、図１〜図５の例のように、各ボンディングワイヤを枠体に対して直接固定することができる。こうした枠体の材質は特に限定されないが、樹脂、絶縁性セラミックス、ガラスが好ましく、具体的にはポリイミド、石英ガラス、アルミナセラミックスが好ましい。また、ボンディングワイヤの枠体への接合方法は、例えば接着、嵌合、圧着、かしめがある。

本発明においては、枠体を導電性材料によって形成する。この材料としては、金属、導電性プラスチック、金属メッキ樹脂を例示できる。特に枠体を金属によって構成した場合には、枠体の形状安定性が一層高くなり、これによって各ボンディングワイヤのアライメント時の精度が一層高くなる。この金属としては、ステンレス、銅、ニッケル、アルミニウム、真鍮を例示できる。

ただし、枠体を導電性材料によって形成した場合には、枠体と各ボンディングワイヤとの間には絶縁体を設け、ボンディングワイヤと枠体とを絶縁する必要がある。こうした絶縁体としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂が好ましい。絶縁体の形態は特に限定されないが、膜状、シート状であることが好ましい。

図６〜図１０は、枠体を導電性材料によって形成した実施形態に係るものである。図６は、本発明の支持構造の分解斜視図であり、図７は、本実施例において使用する基板１１、枠体２１および絶縁体２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを示す平面図であり、図８は、図７のワイヤ２１上に固定されたボンディングワイヤ９、１０を示す平面図であり、図９は、本実施例の支持構造を示す平面図である。

図７に示すように、本例の基板１１の実装面１１ａには、接点パッド１２Ａ、１２Ｂが設けられている。実装面１１ａ上には枠体２１が設置されている。本例の枠体２１は導電性材料からなる。枠体２１は、外枠２１ａと、外枠２１ａから内側へと突出する補助支持部２１ｂとを備えている。枠体２１の内側に空隙８が形成されており、空隙８から基板１１の実装面１１ａが露出している。外枠２１の所定箇所に、絶縁体２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが固定されている。

図８に示すように、外枠２１ａ上に、絶縁体２２Ａ、２２Ｂを介して各ボンディングワイヤ９、１０の端部９ａ、１０ａを接合し、固定する。この端部９ａ、１０ａは、それぞれ対応する接点パッド１２Ａ、１２Ｂに対して電気的に接続されている。ボンディングワイヤ９、１０の端部９ａ、１０ａから細長い本体９ｂ、１０ｂが伸びている。本体９ａは絶縁体２２Ｃを介して補助支持部２１ｂ上に支持されている。

次いで、図９に示すように各ボンディングワイヤ９、１０の端部９ｃ、１０ｃを振動子上の端子部６に対して接合し、振動子１を実装する。本例では、振動子の上側面１ａの端子部６に対して各ボンディングワイヤを接合し、振動子をボンディングワイヤ下につり下げている。この状態で、振動子１の端子部はボンディングワイヤ９、１０を通して、基板１１上の対応する各接点パッドに対して電気的に接続される。

なお、振動子１と実装面１１ａとの間の間隔を調整し、振動子１が実装面１１ａに接触しないようにするために、各ボンディングワイヤ９、１０の端部を折り曲げることによって、振動子１側の端部９ｃ、１０ｃを実装面１１ａから浮上させている。

図１０は、更に他の実施形態に係る支持構造を示す分解斜視図である。図１０において、図６に示した部分には同じ符号をつけ、その説明を省略する。図１０においては、各ボンディングワイヤ１９、２０は折り曲げられておらず、略平面的である。このため、基板実装面１１ａ上の接点パッド１７Ａ、１７Ｂの厚さを大きくし、接点パッド１７Ａ、１７Ｂ上に各ボンディングワイヤの各端部１９ａ、２０ａを載せ、接合する。この結果、振動子１を実装面１１ａから十分に離すことができる。

好適な実施形態においては、枠体を構成する導電性材料を接地する。これによって、各ボンディングワイヤ間での容量結合の寄与によるノイズを一層低減できることがわかった。

図１１は、この実施形態に係る支持装置を示す平面図である。本例の支持装置は、図９に示した支持装置と類似のもであるので、図９に示した構成部分には同じ符号をつけ、その説明を省略する。図１１の支持装置においては、基板の実装面１１ａに対して導電性接合部２５によって枠体２１が固定され、かつ電気的に接続されている。基板の実装面１１ａを接地することによって、枠体２１も接地することができる。枠体２１を接地すると、隣接するボンディングワイヤ９と１０との間での静電結合の寄与によるノイズを低減できる。

導電性材料を接地するための方法は限定されず、例えば導電性ペーストの焼き付け、ハンダ付け、導電性接着剤、スポット溶接法を例示できる。また、導電性材料と基板実装面とを接合する導電性接合部２５の材質は、例えば金、銀などの貴金属であってよい。

導電性接合材２４の接地部位は複数存在することが好ましい。この場合には、振動子１の重心ＧＯを通るＸ軸に対して、複数の導電性接合材２５の位置が略線対称であることが好ましい。
本例では、各ボンディングワイヤ９、１０の端部９ａ、１０ａおよび絶縁体２２Ａ、２２Ｂを包囲するように、それぞれクリアランス２４が形成されている。クリアランス２４内には、基板実装面１１ａ上の接地電極が存在しない。

好適な実施形態においては、基板と振動子との間にクッション層が設けられている。図１２は、参考形態に係る支持装置を示す分解斜視図である。図１２に示す各構成部分は図１に示したので、同じ構成部分の説明は省略する。

本例では、クッション材２６が基板１１の実装面１１ａに設けられている。クッション材２６の位置は振動子１の直下とする。クッション材２６は、設置時には振動子１に接触しないようにクリアランスを設ける。

この利点について述べる。支持構造に外部から衝撃が加わったときには、ボンディングワイヤ９、１０が変形し、振動子が実装面１１ａ側へと落下する。このとき、振動子１が実装面１１ａに直接衝突すると、振動子が破損するおそれがある。また、振動子が破損しない場合であっても、ボンディングワイヤの変形が弾性限界を超え、塑性変形することがある。ボンディングワイヤが塑性変形すると、振動子の支持状態が変化するので、不要な回転軸の周りの回転角速度を計測してノイズとなったり、温度ドリフトが増大するおそれがある。

これに対して、振動子が実装面１１ａへと向かって落下するときに、クッション材２６によって保持することで、衝撃を緩和でき、かつボンディングワイヤの過大な変形を防止できる。

クッション材２６は、導電性を有する材質からなることがさらに好ましく、これによってクッション材２６を実装面１１ａへと設置することが、振動子上の電極への電気的影響を抑制する点から好ましい。
クッション材２６の材質は、例えばシリコーン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂、ゴム、金属バネであってよい。

また、絶縁性材料上あるいは絶縁体上に、接地されたガード電極を設けることができる。また、好適な実施形態においては、ボンディングワイヤが、駆動側信号電極に接続されるべき駆動側信号電極用ボンディングワイヤ、駆動側接地電極に接続されるべき駆動側接地電極用ボンディングワイヤ、検出側信号電極に接続されるべき検出側信号電極用ボンディングワイヤ、および検出側接地電極に接続されるべき検出側接地電極用ボンディングワイヤを含む。

図１３、図１４は、参考形態に係るものである。図１３、図１４の支持装置は、図３に示す支持装置と類似のものである。しかし、図１３においては、絶縁性材料からなる枠体７の表面に、設置されたガード電極５０Ａ、５０Ｂが形成されている。本例では、ボンディングワイヤは、駆動側信号電極用ボンディングワイヤ９Ａ、検出側信号電極用ボンディングワイヤ９Ｂ、駆動側設置電極用ボンディングワイヤ１０Ａおよび検出側接地電極用ボンディングワイヤ１０Ｂを含む。そして、駆動側接地電極用ボンディングワイヤ１０Ａおよび検出側接地電極用ボンディングワイヤ１０Ｂは、ガード電極５０Ａ、５０Ｂに接続され、接地されている。

図１４においては、ボンディングワイヤは、駆動側信号電極用ボンディングワイヤ９Ａ、検出側信号電極用ボンディングワイヤ９Ｂ、駆動側設置電極用ボンディングワイヤ１０Ａおよび検出側接地電極用ボンディングワイヤ１０Ｂを含む。そして、信号電極用ボンディングワイヤ９Ａ、９Ｂの各端部９ａを包囲するように、枠体７Ａに各包囲部７ｃが形成されている。絶縁性材料からなる枠体７の表面に、設置されたガード電極５０Ａ、５０Ｂが形成されており、包囲部７ｃ上にガード電極５０Ｃが形成されている。駆動側接地電極用ボンディングワイヤ１０Ａおよび検出側接地電極用ボンディングワイヤ１０Ｂは、ガード電極５０Ａ、５０Ｂに接続され、接地されている。また、信号電極用ボンディングワイヤ９Ａ、９Ｂの各端部９ａが、ガード電極５０Ａ、５０Ｂと５０Ｃとによって包囲されている。

好適な実施形態においては、複数の検出側信号電極用ボンディングワイヤを含み、駆動側信号電極用ボンディングワイヤの接続部と駆動側接地電極用ボンディングワイヤの接続部とを結ぶ直線に対して、複数の検出側信号電極用ボンディングワイヤが略線対称の位置に配置されている。さらに好適な実施形態においては、駆動側信号電極用ボンディングワイヤの接続部と駆動側接地電極用ボンディングワイヤの接続部とを結ぶ直線に対して、複数の検出側接地電極用ボンディングワイヤが略線対称の位置に配置されている。

図１５〜図１９は、この実施形態に係るものである。図１５には、絶縁性材料からなる枠体４０を示す。枠体４０には、振動子を配置することを意図した中央穴４２と、これを包囲する４つの貫通孔４１とが設けられている。４３はブリッジ部である。本例の枠体４０は導電性材料からなる。

図１６においては、枠体４０上に絶縁体４４を載置した状態を示した。図１７においては、さらに絶縁体４４上に、駆動側信号電極用ボンディングワイヤ４５および駆動側接地電極用ボンディングワイヤ４６を載置した状態を示す。図１８においては、さらに検出側信号電極用ボンディングワイヤ４７Ａ、４７Ｂを載置した状態を示す。図１９には、さらに検出側接地電極用ボンディングワイヤ４８Ａ、４８Ｂを載置した状態を示す。

例えば図１７に示すように、駆動側信号電極用ボンディングワイヤ４５は、配線部４５ａ、中央穴４２への突出部４５ｂおよび振動子の電極パッドへの接続部４５ｃを備えている。このボンディングワイヤ４５は、振動子の駆動側の信号電極に対して接続されている。駆動側接地電極用ボンディングワイヤ４６は、配線部４６ａ、中央穴４２への突出部４６ｂおよび振動子の電極パッドへの接続部４６ｃを備えている。このボンディングワイヤ４６は、振動子の駆動側の接地電極に対して接続されている。本例では、ボンディングワイヤ４５の接続部４５ｃとボンディングワイヤ４６の接続部４６ｃとは対向している。Ｍは、接続部４５ｃと４６ｃとを結ぶ直線である。

図１８に示すように、検出側信号電極用ボンディングワイヤ４７Ａ、４７Ｂは、それぞれ配線部４７ａ、中央穴４２への突出部４７ｂおよび振動子の電極パッドへの接続部４７ｃを備えている。図１９に示すように、検出側接地電極用ボンディングワイヤ４８Ａ、４８Ｂは、それぞれ配線部４８ａ、中央穴４２への突出部４８ｂ、振動子の電極パッドへの接続部４８ｃおよびガード電極部４８ｄを備えている。このボンディングワイヤ４８Ａ、４８Ｂは、基板実装面に接地されている。

本例では、駆動側信号電極用ボンディングワイヤの接続部４５ｃと駆動側接地電極用ボンディングワイヤの接続部４６ｃとを結ぶ直線Ｍに対して、検出側信号電極用ボンディングワイヤ４７Ａと４７Ｂが略線対称の位置に配置されている。さらに、直線Ｍに対して、複数の検出側接地電極用ボンディングワイヤ４８Ａと４８Ｂが略線対称の位置に配置されている。

この利点について述べる。本発明者は、振動型ジャイロスコープを小型の電子機器、例えば携帯電話に内蔵することを検討している。しかし、このためには振動子の寸法を著しく小さくする必要があり、振動子の寸法は例えば数ｍｍ程度となる。この大きさになると、従来の振動子では問題にならなかった静電結合が生じ、ノイズの原因になる。振動子上の各パッド間の間隔は、例えば５０μｍ程度しかとることができない。この水準の寸法になると、駆動側信号パッドと検出側パッドとの間での静電結合の寄与が大きくなる。この結果、振動子が静止しているときに２つの検出振動系からの検出値の差をとると、静電結合の寄与によって差が０にならず、ノイズを生ずる。また、環境温度が変化すると、零点温度ドリフトの原因となる。

これに対して、駆動側信号電極用ボンディングワイヤの接続部４５ｃと駆動側接地電極用ボンディングワイヤの接続部４６ｃとを結ぶ直線Ｍに対して、検出側信号電極用ボンディングワイヤ４７Ａと４７Ｂとを略線対称の位置に配置することによって、同位相、同振幅のノイズを相殺でき、容量結合の影響を抑制してノイズを低減するのに有効である。さらに、直線Ｍに対して、複数の検出側接地電極用ボンディングワイヤ４８Ａと４８Ｂを略線対称の位置に配置することも有効である。

好適な実施形態においては、複数の検出側信号電極用ボンディングワイヤ４７Ａと４７Ｂとが直線Ｍに対して略線対称の形状を有する。即ち、４７Ａと４７Ｂとが略合同形状を有する。ただし、４７Ａと４７Ｂとは合同である必要はない。

（参考実験）
図１に示す振動型ジャイロスコープ用の支持構造を作製した。具体的には、厚さ０．１ｍｍの水晶のＺ板のウエハーに、スパッタ法によって、所定位置に、厚さ１００オングストロームのクロム膜と、厚さ１５００オングストロームの金膜とを形成した。ウエハーの両面にレジストをコーティングした。

このウエハーを、ヨウ素とヨウ化カリウムとの水溶液に浸漬し、余分な金膜をエッチングによって除去し、更に硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸との水溶液にウエハーを浸漬し、余分なクロム膜をエッチングして除去した。温度８０℃の重フッ化アンモニウムに２０時間ウエハーを浸漬し、ウエハーをエッチングし、振動子１の外形を形成した。メタルマスクを使用して、厚さ１００オングストロームのクロム膜上に厚さ２０００オングストロームの金膜を電極膜として形成した。振動子１の寸法は、縦３．８ｍｍ、横４．５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍであり、重量は約０．８ｍｇであった。

図２〜図４を参照しつつ説明したプロセスに従って、振動子１をパッケージに実装した。ただし、基板１１はアルミナセラミックスによって形成し、接点パッド１２Ａ、１２Ｂは金によって形成し、枠体７はポリイミド樹脂によって形成した。枠体７によって、パッケージ中でボンディングワイヤと接点パッド１２Ａ、１２Ｂの位置を合わせることができる。ボンディングワイヤは、銅膜線を金によってメッキすることで製造した。銅膜線の厚さは約２０μｍであり、幅は約１００μｍであり、金メッキの厚さは約１μｍであった。ボンディングワイヤを枠体に対して接着によって接合し、振動子１に対して超音波ボンディングによって接合した。

（実施例）
参考実験と同様にして、図１５〜図１９に示す支持構造を製造した。ただし、基板１１はアルミナセラミックスによって形成し、接点パッドは金によって形成し、枠体４０はＳＵＳによって形成し、絶縁体４４はポリイミド樹脂によって形成した。各ボンディングワイヤは、銅膜線を金によってメッキすることで製造した。銅膜線の厚さは約２０μｍであり、幅は約１００μｍであり、金メッキの厚さは約１μｍであった。各ボンディングワイヤを絶縁体４４に対して接着し、振動子１に対して超音波ボンディングによって接合した。

以上述べたように、本発明によれば、電気的接続のための端子部を備える振動子を支持するための支持装置であって、振動子を小型化することが可能であり、かつ各支持装置ごとの振動子の振動特性の変動を抑制できるような、新規な支持装置を提供できる。

参考例の支持構造の分解斜視図である。図１の例において使用する基板１１を示す平面図である。基板１１上に固定された枠体７およびボンディングワイヤ９、１０を示す平面図である。図１の例の支持構造を示す平面図である。参考例に係る支持構造を示す分解斜視図である。本発明の実施形態に係る支持構造の分解斜視図である。図６の実施例において使用する基板１１、枠体２１および絶縁体２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを示す平面図である。図７の枠体２１上に固定されたボンディングワイヤ１２Ａ、１２Ｂを示す平面図である。図６の実施例の支持構造を示す平面図である。本発明の更に他の実施形態に係る支持構造を示す分解斜視図である。枠体２１を基板１１に対して接地した支持装置を示す平面図である。クッション材２６を基板１１上に設けた支持装置を示す分解斜視図である。枠体１１上にガード電極５０Ａ、５０Ｂを設けた支持装置を示す平面図である。枠体１１上にガード電極５０Ａ〜５０Ｃを設けた支持装置を示す平面図である。導電性材料からなる枠体４０を示す平面図である。枠体４０および絶縁体４４を示す平面図である。枠体４０、絶縁体４４、駆動側信号電極用ボンディングワイヤ４５および駆動側接地電極用ボンディングワイヤ４６を示す平面図である。枠体４０、絶縁体４４、駆動側信号電極用ボンディングワイヤ４５、駆動側接地電極用ボンディングワイヤ４６および検出側信号電極用ボンディングワイヤ４７Ａ、４７Ｂを示す平面図である。支持装置の平面図を示す。

１振動子２固定部３検出振動片（屈曲振動片）４駆動振動片（屈曲振動片）５支持部（屈曲振動片）６端子部７絶縁性材料からなる枠体７ａ、２１ａ外枠７ｂ、２１ｂ補助支持部９、１０ボンディングワイヤ（端部の折り曲げあり）９ａ、１０ａボンディングワイヤの枠体側の端部９ｃ、１０ｃボンディングワイヤの振動子側の端部１１基板１１ａ基板の実装面１２Ａ、１２Ｂ接点パッド１７Ａ、１７Ｂ厚みのある接点パッド１９、２０平面状のボンディングワイヤ（端部の折り曲げなし）２１導電性材料からなる枠体

Claims

電気的接続のための端子部を備える振動子を支持するための支持装置であって、
基板、
前記基板上に支持されており、前記振動子に対して接合されるべきボンディングワイヤ、
前記ボンディングワイヤを固定し、支持するための導電性材料からなる枠体、および
前記枠体と前記ボンディングワイヤとを絶縁する絶縁体を備えており、前記振動子を前記ボンディングワイヤによって前記基板に接触しない状態で支持し、かつ前記ボンディングワイヤが前記端子部に対して電気的に接続されるように構成されていることを特徴とする、振動子の支持装置。
前記基板が、前記ボンディングワイヤに対して電気的に接続される接点を備えていることを特徴とする、請求項１記載の支持装置。
前記導電性材料が接地されていることを特徴とする、請求項１または２記載の支持装置。
前記絶縁体上に、接地されたガード電極が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の支持装置。
前記ボンディングワイヤによって前記振動子の少なくとも下側面を支持するように構成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つの請求項に記載の支持装置。
前記基板がパッケージ用基板であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つの請求項に記載の支持装置。
前記基板と前記振動子との間にクッション層が設けられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つの請求項に記載の支持装置。
前記振動子が、屈曲振動片と、この屈曲振動片を固定する固定部とを備えており，前記ボンディングワイヤが前記固定部に対して接合可能なように構成されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つの請求項に記載の支持装置。
前記振動子が、回転角速度を検出するための振動型ジャイロスコープ用の振動子であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つの請求項に記載の支持装置。
前記ボンディングワイヤが、駆動側信号電極に接続されるべき駆動側信号電極用ボンディングワイヤ、駆動側接地電極に接続されるべき駆動側接地電極用ボンディングワイヤ、検出側信号電極に接続されるべき検出側信号電極用ボンディングワイヤ、および検出側接地電極に接続されるべき検出側接地電極用ボンディングワイヤを含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つの請求項に記載の支持装置。
複数の前記検出側信号電極用ボンディングワイヤを含み、前記駆動側信号電極用ボンディングワイヤの接続部と前記駆動側接地電極用ボンディングワイヤの接続部とを結ぶ直線に対して、前記検出側信号電極用ボンディングワイヤが略線対称の位置に配置されていることを特徴とする、請求項１０記載の支持装置。
複数の前記検出側接地電極用ボンディングワイヤを含み、前記駆動側信号電極用ボンディングワイヤの接続部と前記駆動側接地電極用ボンディングワイヤの接続部とを結ぶ直線に対して、前記検出側接地電極用ボンディングワイヤが略線対称の位置に配置されていることを特徴とする、請求項１０または１１記載の支持装置。
請求項１〜１２のいずれか一つの請求項に記載の支持装置と、この支持装置によって支持されている振動子とを備えていることを特徴とする、振動子の支持構造。