JP5272778B2 - センサ部品 - Google Patents
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Description
本発明は、振動型のセンサ素子を用いるセンサ部品に関する。
角速度センサ素子などコリオリ力を利用する振動型のセンサ素子を有するセンサ部品の構造は、図７に示されるように、センサ素子１をパッケージ２で密封し、このパッケージ２を樹脂ケース３の内部空間４にリード端子５を介して支持する構造が提案されている。なお、このパッケージ２に接続されるリード端子５は、センサ素子１に対する駆動信号やモニタ信号やセンス信号などの電気導通経路を形成するもので、１つのパッケージ２に対して多数存在するため、この多数のリード端子５を整列させる枠体６を設けるとともに、この枠体６をパッケージ２に接着固定していた。
なお、この出願の発明に関連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。
特開２００８−１７０２９５号公報
しかしながら、振動型のセンサ素子１を包含する樹脂ケース３はセンサ素子１に比べ温度変化による特性変化（以下、温特変化と称す）が大きく、樹脂ケース３の持つ固有振動周波数が温度変化に伴いセンサ素子１の駆動周波数と一致する程度に変動してしまうと、この駆動信号により樹脂ケース３自身が共振してしまい、この共振に伴う樹脂ケース３の振動がリード端子５を介してパッケージ２に伝達され、この結果、パッケージ２の内部に設けられたセンサ素子１から不要信号を出力してしまうという問題があった。
そこで、本発明はこのような問題を解決し、振動型センサ素子を有するセンサ部品の温度変化に伴う不要信号出力を抑制することを目的とする。
この目的を達成するために本発明は、振動型のセンサ素子と、このセンサ素子を内包するパッケージと、このパッケージを内部空間に収容する樹脂ケースと、一端側が前記樹脂ケースにモールドされ他端側に前記パッケージに接続される複数のリード端子と、前記樹脂ケースと前記パッケージの間において前記複数のリード端子を所定の間隔で整列させる枠体を備え、前記枠体と前記パッケージの間に空隙を設けることにより、リード端子におけるバネ性を得る領域を、枠体から樹脂ケースの間と、枠体からパッケージの間との双方に設けたもので、この構成によれば、前記枠体と前記パッケージの間に空隙を設けることにより、リード端子におけるバネ性を得る領域を、枠体から樹脂ケースの間と、枠体からパッケージの間との双方に設けたため、単一のリード端子に対してバネ性を確保する領域が２つとなり、それぞれのバネ性に応じた振動モードを有することになるため、この異なる振動モードの存在により樹脂ケースの内部に動吸振器を設けることができることとなり、これにより、不要信号出力を抑制することができるという作用効果を有するものである。
本発明のセンサ部品は、振動型のセンサ素子と、このセンサ素子を内包するパッケージと、このパッケージを内部空間に収容する樹脂ケースと、一端側が前記樹脂ケースにモールドされ他端側に前記パッケージに接続される複数のリード端子と、前記樹脂ケースと前記パッケージの間において前記複数のリード端子を所定の間隔で整列させる枠体を備え、前記枠体と前記パッケージの間に空隙を設けることにより、リード端子におけるバネ性を得る領域を、枠体から樹脂ケースの間と、枠体からパッケージの間との双方に設けたもので、この構成によれば、前記枠体と前記パッケージの間に空隙を設けることにより、リード端子におけるバネ性を得る領域を、枠体から樹脂ケースの間と、枠体からパッケージの間との双方に設けたため、単一のリード端子に対してバネ性を確保する領域が２つとなり、それぞれのバネ性に応じた振動モードを有することになるため、この異なる振動モードの存在により樹脂ケースの内部に動吸振器を設けることができることとなり、これにより、不要信号出力を抑制することができるという効果を有するものである。
以下、本発明の一実施形態について図を用いて説明する。
図１は振動型のセンサ素子の一例である角速度センサ素子７を有するセンサ部品の分解斜視図であり、図２はセンサ部品の断面図である。そして、このセンサ部品の基本構造は、内部に角速度センサ素子７を配置した誘電体セラミクスからなるパッケージ８を樹脂ケース９の内部空間１０に配置し、樹脂ケース９の開口部を金属カバー１１で覆った構造となっている。
角速度センサ素子７は、図３に示されるごとく音叉型に形成されたシリコン基板１２の駆動部１３にそれぞれ駆動電極１４、センス電極１５およびモニタ電極１６を設けた構成であり、各電極の構造は図４に示すようにＡｕからなる上部電極１７とＰｔからなる下部電極１８と、これらの間に配置されたＰＺＴからなる圧電体層１９により形成され、下部電極１８をグランド接続した状態で上部電極１７に正電圧を印加すると電極の積層方向に対して圧縮力が働き、この圧縮力により電極パターンが延びる方向に応力が発生し、これとは逆に負電圧を印加すると電極に引張力が働き、この引張力により電極パターンが縮む方向に応力が発生するものである。また、これとは逆に駆動部１３の撓みにより電極が縮めば負電圧を発生し、電極が延びれば正電圧を発生させるものである。なお、電極の結露防止のためパッケージ８の開口部をリッド２０により封口し、内部にＨｅとＯ2の混合ガスを充填することで還元雰囲気に保っている。
また、パッケージ８の内部には角速度センサ素子７の駆動制御および検出信号の処理を行うＩＣ２１が設けられており、ＩＣ２１から駆動電極１４に駆動信号を印加することにより駆動部１３が側方に振動し、この振動状態において検出軸２２回りに角速度が加わることでコリオリ力が働き駆動部１３が図における前後方向に撓み振動が生じ、この撓み振動によりセンス電極１５からセンス信号をＩＣ２１に出力し所定の信号処理を経て角速度信号を形成する。なお、モニタ電極１６は駆動部１３の駆動状態を出力し、ＩＣ２１で形成する駆動信号の出力レベルを制御するために用いている。
また、角速度センサ素子７は駆動部１３が自由に振動可能な状態で支持しなければならず、この角速度センサ素子７を実装するパッケージ８の内部空間１０においては、ＩＣ２１を実装する内部底面２３と、この内部底面２３の外周部分に一段高くなった段差面２４を設け、この段差面２４に角速度センサ素子７の基部２５を実装することで駆動部１３をＩＣ２１の上方に浮かせて振動可能な状態で支持している。なお、ＩＣ２１や角速度センサ素子７に対する信号経路は特に図示していないがパッケージ８に設けられた配線電極やビアホールなどを介してパッケージ８の下面に設けられた接続電極２６に接続されている。
また、このパッケージ８を収納する樹脂ケース９には、図５に示すように複数のリード端子２７が配置されており、それぞれのリード端子２７は図６に示すように一端側が樹脂ケース９の側壁部分を貫通し外面に導出され実装面側に回り込ませることで外部接続端子２８を形成し、他端側が接続電極２６に接続されパッケージ８を支持した構造となっている。なお、角速度センサ素子７を包含したパッケージ８をさらにリード端子２７を介して樹脂ケースに挿入する理由は、落下衝撃などの不要振動から角速度センサ素子７を保護するためリード端子２７のバネ性によるダンパー効果を得るためである。
また、各リード端子２７はパッケージ８の下面に設けられた複数の接続電極２６に適宜接続されるものであり、その接続部分２９が各接続電極２６に応じた配置とする必要があるため、複数のリード端子２７を樹脂製の枠体３０で所定位置に整列固定させる。
そして、このセンサ部品においては枠体３０の取り付け構造を図７に示す従来のパッケージ２の下面に枠体６を接着固定する構造とするのではなく、図６に示すように枠体３０とパッケージ８の下面の間に空隙３１を介在させ非接続固定構造としたことにより、センサ部品の温度変化に伴う不要信号出力を抑制している。
すなわち、図７に示す従来の構造においては、枠体６をパッケージ２の下面に接着固定していたためダンパー効果を得るリード端子５領域が枠体６から樹脂ケース３までの領域だけとなっていたのであるが、図６に示すように枠体３０とパッケージ８を分離したことにより、リード端子２７におけるバネ性を得る領域が従来からの枠体３０から樹脂ケース９までの領域３２に加え枠体３０からパッケージ８までの領域３３が活用できるようになり、単一のリード端子２７に対してバネ性を確保する領域が２つとなり、それぞれのバネ性に応じた振動モードを有することになるため、この異なる振動モードの存在により樹脂ケース９の内部に動吸振器を形成することが可能となるのである。
つまり、樹脂ケース９の持つ固有振動周波数が温度変化に伴いセンサ素子７の駆動周波数と一致する程度に変動し、駆動信号により樹脂ケース９自身が共振したとしても、この共振に伴う樹脂ケース９の振動をリード端子２７の持つ異なる二つの振動モードによりキャンセルすることが出来るので、温度変化に伴うセンサ部品からの不要信号の出力を抑制できるのである。
また、リード端子２７におけるバネ性を活用できる領域が増えることで、リード端子２７によるより大きなダンパー効果を得ることも出来るのである。
本発明は、振動型のセンサ素子を用いるセンサ部品に関して振動型センサ素子を有するセンサ部品の温度変化に伴う不要信号出力を抑制できるという効果を有し、特に使用温度範囲が広い車載用センサ部品に有用である。
７ センサ素子（角速度センサ素子）
８ パッケージ
９ 樹脂ケース
１０ 内部空間
２７ リード端子
３０ 枠体
３１ 空隙
８ パッケージ
９ 樹脂ケース
１０ 内部空間
２７ リード端子
３０ 枠体
３１ 空隙
Claims (1)
- 振動型のセンサ素子と、このセンサ素子を内包するパッケージと、このパッケージを内部空間に収容する樹脂ケースと、一端側が前記樹脂ケースにモールドされ他端側に前記パッケージに接続される複数のリード端子と、前記樹脂ケースと前記パッケージの間において前記複数のリード端子を所定の間隔で整列させる枠体を備え、前記枠体と前記パッケージの間に空隙を設けることにより、リード端子におけるバネ性を得る領域を、枠体から樹脂ケースの間と、枠体からパッケージの間との双方に設ける構成としたセンサ部品。
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| JP2009030778A JP5272778B2 (ja) | 2009-02-13 | 2009-02-13 | センサ部品 |
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|---|---|---|---|
| JP2009030778A JP5272778B2 (ja) | 2009-02-13 | 2009-02-13 | センサ部品 |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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