JP5821289B2 - 保持部材、モジュールおよび電子機器 - Google Patents
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Description
このようなセンサー素子を回路基板等に実装する場合、センサー素子を回路基板に直接実装することは困難であり、保持部材と蓋部材とからなるケーシングに収容した状態で実装するのが一般的である。しかし、このようなケーシングに収容すると、センサー素子が大型化する問題がある。また、センサー素子がケーシングに対して傾いて固定されると、センサー素子の検出軸が傾いてしまい、検出精度が低下するという問題もある。すなわち、小型化を図りつつ、センサー素子の位置決めを行うことのできるケーシングが待ち望まれている。
本発明の保持部材は、電子部品組立体を保持する保持部材であって、
前記保持部材は、前記電子部品組立体の前記保持の位置を決める複数のアライメント部を有し、
前記アライメント部は、前記電子部品組立体を固定する載置面を有し、
前記保持部材の中心に対し平面視で互いに直交する第1軸および第2軸により、前記保持部材を第1〜第4の領域に区分けし、前記第1の領域および前記第2の領域が前記中心に対し互いに点対称な位置にあり、前記第3の領域および前記第4の領域が、前記中心に対し互いに点対称な位置にあるとしたとき、
前記アライメント部は、前記第1の領域、前記第2の領域、前記第3の領域および前記第4の領域の各々に配置されており、
前記第1の領域および前記第2の領域に配置されている前記アライメント部の各々の前記載置面には、前記電子部品組立体を固定する電子部品組立体固定部が配置されており、
前記第3の領域および前記第4の領域に配置されている前記アライメント部の各々の前記載置面には、前記電子部品組立体と係合し前記電子部品組立体の変位を規制する変位規制凹部が配置されていることを特徴とする。
これにより、電子部品組立体の位置決めを簡単かつ正確に行うことができる保持部材が得られる。
これにより、保持部材の構成が簡素化される。
本発明の保持部材では、前記アライメント部の前記載置面は、前記凹部の開口面よりも低いことが好ましい。
これにより、保持部材の縁部が、電子部品組立体を載置面に載置する際の案内部として機能する。
これにより、載置面に電子部品組立体を安定的に載置することができる。
これにより、電子部品組立体の不要な振動を抑えることができる。
本発明の保持部材では、前記保持部材には、該保持部材を対象物に固定するための固定部が設けられていることが好ましい。
これにより、保持部材を対象物に簡単に固定することができる。
これにより、保持部材を対象物に安定的に固定することができる。
本発明のモジュールは、電子部品組立体と、
前記電子部品組立体を保持する保持部材と、を有し、
前記保持部材は、前記電子部品組立体の前記保持の位置を決める複数のアライメント部を有し、
前記アライメント部は、前記電子部品組立体を固定する載置面を有し、
前記保持部材の中心に対し平面視で互いに直交する第1軸および第2軸により、前記保持部材を第1〜第4の領域に区分けし、前記第1の領域および前記第2の領域が前記中心に対し互いに点対称な位置にあり、前記第3の領域および前記第4の領域が、前記中心に対し互いに点対称な位置にあるとしたとき、
前記アライメント部は、前記第1の領域、前記第2の領域、前記第3の領域および前記第4の領域の各々に配置されており、
前記第1の領域および前記第2の領域に配置されている前記アライメント部の各々の前記載置面には、前記電子部品組立体を固定する電子部品組立体固定部が配置されており、
前記第3の領域および前記第4の領域に配置されている前記アライメント部の各々の前記載置面には、前記電子部品組立体と係合し前記電子部品組立体の変位を規制する変位規制凹部が配置されており、
前記電子部品組立体は、前記載置面に保持されていることを特徴とする。
これにより、電子部品組立体の位置決めを簡単かつ正確に行うことができるモジュールが得られる。
これにより、保持部材の構成が簡素化される。
本発明のモジュールでは、前記電子部品組立体は、前記保持部材側に電子部品を備え、
前記電子部品の少なくとも一部は、前記凹部内に収納されていることが好ましい。
これにより、保持部材のスペースを有効利用することができ、小型化を図ることができる。
これにより、載置面に電子部品組立体を安定的に載置することができる。
前記保持部材と前記電子部品組立体とを前記充填剤で接合することが好ましい。
これにより、モジュールの不要な振動を抑えることができる。
本発明のモジュールでは、前記電子部品組立体は、検出軸が互いに交差する複数の物理量センサーが搭載されていることが好ましい。
これにより、センサーモジュールとして用いることができる。
前記固定部は、前記第1の領域および前記第2の領域に設けられていることが好ましい。
これにより、保持部材を対象物に簡単に固定することができる。
これにより、電子部品組立体を保護することができる。
本発明の電子機器は、本発明のモジュールを備え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。
1.モジュール
まず、本発明の保持部材を適用したモジュール(本発明のモジュール)について説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明のモジュールの好適な実施形態を示す斜視図、図2は、図1に示すモジュールが備える実装基板の展開図、図3は、図2に示す実装基板を組み立てた状態を示す斜視図、図4は、図1に示すモジュールが備える角速度センサーの一例を示す平面図、図5は、図1に示すモジュールが備える支持部材を示す斜視図、図6は、実装基板が固定された支持部材の横断面図、図7は、実装基板が固定された支持部材の斜視図、図8は、図1に示すモジュールが備える保持部材の斜視図、図9は、図5に示す支持部材および図8に示す保持部材の平面図である。なお、以下では、説明の都合上、図1中の図面上側を「上」、図面下側を「下」として説明を行う。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」とする。z軸は、保持部材7の法線方向と平行な軸であり、x軸は、保持部材の平面視にて、保持部材の対向する1組の辺の延在方向と平行な軸であり、y軸は、保持部材の対向する他の1組の辺の延在方向と平行な軸である。
図1(a)、(b)に示すように、モジュール1は、センサー素子4や他の電子部品が実装された実装基板2および実装基板2を固定する支持部材3を備えた電子部品組立体と、支持部材3を保持するケーシング6とを有している。なお、図1(b)は、同図(a)に示すモジュール1の蓋部材10の図示を省略した図である。
[実装基板]
実装基板2は、硬質で変形し難いリジッド基板と、軟質で変形し易いフレキシブル基板とを組み合わせたリジッドフレキシブル基板である。このような実装基板2としては、例えば、フレキシブル基板の両側にガラスエポキシ基板等の硬質層を貼り付け、この部分をリジッド基板として用いるもの等、公知のリジッドフレキシブル基板を用いることができる。
なお、以下では、説明の便宜上、各リジッド基板21〜25の図2(a)にて図示されている面を「表側実装面」と言い、図2(b)にて図示されている面を「裏側実装面」と言う。
図2(a)、(b)に示すように、実装基板2には複数のセンサー素子4と、他の電子部品が実装されている。
実装基板2には、センサー素子(物理量センサー)4として、1軸検出型の3つの角速度センサー411〜413と、3軸検出型の加速度センサー42とが実装されている。また、実装基板2には、センサー素子4以外の電子部品として、センサー素子4を駆動するための電源回路43と、センサー素子4からの出力信号を増幅する増幅回路44と、増幅回路44で増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路45と、所望の制御を行うマイクロコントローラー46と、EEPROM等の不揮発性メモリー47と、方位を検出する方位センサー(磁気センサー)48と、信号を出力するためのコネクター(インターフェースコネクター)49とが実装されている。なお、加速度センサー42は、ここでは1素子で3軸検出する構造のものを用いているが、角速度センサーと同様に1軸検出の加速度センサーを3つ用いても良い。
(第1のリジッド基板21)
第1のリジッド基板21の表側実装面211には、x軸回りの角速度を検出する角速度センサー411が実装されている。
(第2のリジッド基板22)
第2のリジッド基板22の表側実装面221には、y軸回りの角速度を検出する角速度センサー412が実装されている。
第3のリジッド基板23の表側実装面231には、電源回路43、増幅回路44およびアナログ/デジタル変換回路45が実装されており、裏側実装面232には、z軸回りの角速度を検出する角速度センサー413および加速度センサー42が実装されている。なお、角速度センサー413、加速度センサー42を表側実装面231に実装し、電源回路43、増幅回路44、およびアナログ/デジタル変換回路45を裏側実装面232に実装しても良い。
第4のリジッド基板24の表側実装面241には、マイクロコントローラー46が実装され、裏側実装面242には、不揮発性メモリー47および方位センサー48が実装されている。
ここで、マイクロコントローラー46は、第4のリジッド基板24に実装された他の電子部品(不揮発性メモリー47および方位センサー48)に対してサイズが大きい。そのため、マイクロコントローラー46を表側実装面241の中央部に配置するのが好ましい。これにより、マイクロコントローラー46を第4のリジッド基板24の強度を補強する補強部材として効果的に用いることができる。そのため、第4のリジッド基板24の撓み変形による不要な振動が抑えられ、角速度センサー411〜413に不要な振動が伝わらず、角速度センサー411〜413による角速度の検出精度が高まる。
第5のリジッド基板25の裏側実装面252には、コネクター49が実装されている。
以上、センサー素子4および電子部品の配置について詳細に説明した。
実装基板2では、第3のリジッド基板23に電源回路43、増幅基板44、アナログ/デジタル変換回路45を含むアナログ回路をまとめて形成し、第4のリジッド基板24にマイクロコントローラー46を含むデジタル回路をまとめて形成している。そのため、デジタル回路から生じる高周波ノイズがアナログ回路に伝播されるのを抑制でき、優れた信頼性および検出精度を発揮することができる。
振動片5は、水晶(圧電材料)で構成されている。また、振動片5は、基部51と、基部51の両側から紙面縦方向へ延出する一対の検出用振動腕52、53と、基部51の両側から紙面横方向へ延出する一対の連結腕54、55と、各連結腕54、55の先端部の両側から紙面縦方向へ延出する各一対の駆動用振動腕56、57、58、59とを有している。また、各検出用振動腕52、53の表面には検出用電極(図示せず)が形成されており、駆動用振動腕56、57、58、59の表面には駆動用電極(図示せず)が形成されている。
図5および図6に示すように、支持部材3は、略直方体状をなしており、対向配置された上面31および下面32と、これらを接続する4つの側面33、34、35、36とを有している。このような支持部材3では、少なくとも、隣り合う2つの側面と、上面31または下面32とが、互いに直交するように精度よく形成されている。なお、本実施形態では、隣り合う面の全てが互いに直交するように精度よく形成されている。
側面33は、第1のリジッド基板21を固定する固定面を構成する。第1のリジッド基板21は、その表側実装面211を支持部材3側(内側)に向けた状態で側面33に固定されている。具体的には、支持部材3は、側面33の両端部から突出する2つの突起332、333を有し、この突起332、333に第1のリジッド基板21に形成された孔部21a、21bが係合している。これにより、図7に示すように、第1のリジッド基板21が側面33に固定されている。
第1のリジッド基板21の側面33への固定は、さらに、接着剤による接着を併用することが好ましい。これにより、第1のリジッド基板21を側面33により強固に固定することができる。このことは、後述する第2〜第5のリジッド基板22〜25についても同様である。
また、角速度センサー411の天頂面(第1のリジッド基板21に実装された面とは反対側の面)と支持部材の窪み部331の表面とを接着剤等により接合しても良い。このような構成とすることで、センサー素子4と支持部材との接合を強固なものとすることができる。
側面34は、第2のリジッド基板22を固定する固定面を構成する。第2のリジッド基板22は、その表側実装面221を支持部材3側(内側)に向けた状態で側面34に固定されている。具体的には、支持部材3は、側面34の両端部から突出する2つの突起342、343を有し、この突起342、343に第2のリジッド基板22に形成された孔部22a、22bが係合している。これにより、図7に示すように、第2のリジッド基板22が側面34に固定されている。
側面35は、第5のリジッド基板25を固定する固定面を構成する。第5のリジッド基板25は、その表側実装面251を支持部材3側(内側)に向けた状態で側面35に固定されている。すなわち、第5のリジッド基板25は、コネクター49をモジュール1の外側に露出させた状態で側面35に固定されている。具体的には、支持部材3は、側面35の両端部から突出する2つの突起352、353を有し、この突起352、353に第5のリジッド基板25に形成された孔部25a、25bが係合している。これにより、図7に示すように、第5のリジッド基板25が側面35に固定されている。
なお、上記では突起342、343、352、353を支持部材3側に設け、孔部22a、22b、25a、25bをリジッド基板側に設けているが、突起をリジッド基板側に設け、孔部を支持部材側に設けても良い。
下面32は、第3のリジッド基板23を固定する固定面を構成する。第3のリジッド基板23は、その表側実装面231を支持部材3側(内側)に向けた状態で下面32に固定されている。具体的には、支持部材3は、下面32の対角関係にある2つの角部に形成された2つのネジ穴32a、32bを有している。このネジ穴32a、32bに、第3のリジッド基板23に形成された孔部23a、23bを合わせ、ネジ81、82によりネジ止めすることにより、図7に示すように、第3のリジッド基板23が下面32に固定されている。
上面31は、第4のリジッド基板24を固定する固定面を構成する。第4のリジッド基板24は、その表側実装面241を支持部材3側(内側)に向けた状態で上面31に固定されている。具体的には、支持部材3は、上面31の対角関係にある2つの角部に形成された2つのネジ穴31a、31bを有している。これらネジ穴31a、31bは、下面32に形成されたネジ穴32a、32bと対向して形成されている。このネジ穴31a、31bに、第4のリジッド基板24に形成された孔部24a、24bを合わせ、ネジ83、84によりネジ止めすることにより、図7に示すように、第4のリジッド基板24が上面31に固定されている。
このような材料としては、特に限定されず、例えば、鉄、ニッケル、銅、アルミニウム等の各種金属、またはこれらのうちの少なくとも1種を含む合金または金属間化合物、さらには、これらの金属の酸化物等が挙げられる。このうち、合金としては、例えば、ステンレス鋼、インコネル、その他例えばジュラルミン等の各種アルミニウム系合金が挙げられる。
このような支持部材3は、互いに直交する3つの面、すなわち下面32、側面33および側面34を有しているため、下面32に角速度センサー413が実装された第3のリジッド基板23を固定し、側面33に角速度センサー411が実装された第1のリジッド基板21を固定し、側面34に角速度センサー412が実装された第2のリジッド基板22を固定するだけで、簡単かつ確実に、3つの角速度センサー411〜413を互いに直交して配置することができる。すなわち、角速度センサー411の検出軸A1と、角速度センサー412の検出軸A2と、角速度センサー413の検出軸A3とが互いに直交するように配置することができる。そのため、簡単に、モジュール1の角速度の検出精度を向上させることができる。
図1に示すように、ケーシング6は、支持部材3を固定する保持部材7と、保持部材7に固定された支持部材3を覆う蓋部材(キャップ)10とを有している。以下、保持部材7および蓋部材10について順次説明する。
(保持部材7)
図8に示すように、保持部材7は、板状をなし、略矩形の平面視形状を有している。このように、保持部材7を略矩形の平面視形状とすることにより、モジュール1の外部からx軸、y軸、z軸(角速度センサー411〜413の検出軸A1〜A3)の各軸を確認し易く、モジュール1を図示しない回路基板(対象物)等に搭載する際に、その搭載(位置決め)がし易くなる。
また、本実施形態では、アライメント部741〜744は、凹部72の側壁の一部を構成している。これにより、保持部材7の構成が簡単となる。
以上、保持部材7の構成について詳細に説明した。
このような保持部材7によれば、支持部材3を簡単に固定することができるとともに、保持部材7に対する支持部材3のx軸、y軸、z軸の各軸まわりの位置決めを簡単かつ高精度に行うことができる。そのため、優れた検出精度を発揮することができるモジュール1が得られる。
蓋部材10は、支持部材3を覆うように保持部材7に固定される。これにより、センサー素子4や他の電子部品を保護することができる。また、蓋部材10の側面には、開口101が形成されており、蓋部材10が保持部材7に固定された状態にて、この開口101からコネクター49が外部に露出している。これにより、外部機器とコネクター49との電気接続を容易に行うことができる。保持部材7と蓋部材10の固定方法は、特に限定されず、嵌合、螺合、接着剤による接合を用いることができる。
このような蓋部材10の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリ−(4−メチルペンテン−1)、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルイミド、ポリアセタール(POM)、ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
以上、ケーシング6について説明した。
以上のようなモジュール1は、各種電子機器に組み込むことができる。以下、モジュール1を搭載した本発明の電子機器について説明する。図10は、モジュール1を搭載した電子機器500の構成の一例を示す図である。電子機器500としては、特に限定されず、例えば、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カーナビゲーションシステム、携帯電話、モバイルPC、ロボット、ゲーム機、ゲームコントローラーなどが挙げられる。
以上、本発明のモジュールおよび電子機器について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。
また、前述した実施形態では、支持部材の固定面同士の垂線が互いに直交した例について説明したが、必ずしもこれに限定されない。例えば、支持部材を三角錐状にして三角錐の側面に沿って実装基板を配置しても良い。
Claims (16)
- 電子部品組立体を保持する保持部材であって、
前記保持部材は、前記電子部品組立体の前記保持の位置を決める複数のアライメント部を有し、
前記アライメント部は、前記電子部品組立体を固定する載置面を有し、
前記保持部材の中心に対し平面視で互いに直交する第1軸および第2軸により、前記保持部材を第1〜第4の領域に区分けし、前記第1の領域および前記第2の領域が前記中心に対し互いに点対称な位置にあり、前記第3の領域および前記第4の領域が、前記中心に対し互いに点対称な位置にあるとしたとき、
前記アライメント部は、前記第1の領域、前記第2の領域、前記第3の領域および前記第4の領域の各々に配置されており、
前記第1の領域および前記第2の領域に配置されている前記アライメント部の各々の前記載置面には、前記電子部品組立体を固定する電子部品組立体固定部が配置されており、
前記第3の領域および前記第4の領域に配置されている前記アライメント部の各々の前記載置面には、前記電子部品組立体と係合し前記電子部品組立体の変位を規制する変位規制凹部が配置されていることを特徴とする保持部材。 - 前記保持部材には凹部が設けられ、前記アライメント部は前記凹部の側壁の少なくとも一部を構成する、請求項1に記載の保持部材。
- 前記アライメント部の前記載置面は、前記凹部の開口面よりも低い、請求項2に記載の保持部材。
- 前記アライメント部の前記載置面の各々は、同一平面上にある、請求項1ないし3のいずれか一項に記載の保持部材。
- 前記保持部材は、前記アライメント部が設けられた面側に充填剤が設けられている、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の保持部材。
- 前記保持部材には、該保持部材を対象物に固定するための固定部が設けられている請求項1ないし5のいずれか一項に記載の保持部材。
- 前記固定部は、前記第1の領域および前記第2の領域に設けられている、請求項6に記載の保持部材。
- 電子部品組立体と、
前記電子部品組立体を保持する保持部材と、を有し、
前記保持部材は、前記電子部品組立体の前記保持の位置を決める複数のアライメント部を有し、
前記アライメント部は、前記電子部品組立体を固定する載置面を有し、
前記保持部材の中心に対し平面視で互いに直交する第1軸および第2軸により、前記保持部材を第1〜第4の領域に区分けし、前記第1の領域および前記第2の領域が前記中心に対し互いに点対称な位置にあり、前記第3の領域および前記第4の領域が、前記中心に対し互いに点対称な位置にあるとしたとき、
前記アライメント部は、前記第1の領域、前記第2の領域、前記第3の領域および前記第4の領域の各々に配置されており、
前記第1の領域および前記第2の領域に配置されている前記アライメント部の各々の前記載置面には、前記電子部品組立体を固定する電子部品組立体固定部が配置されており、
前記第3の領域および前記第4の領域に配置されている前記アライメント部の各々の前記載置面には、前記電子部品組立体と係合し前記電子部品組立体の変位を規制する変位規制凹部が配置されており、
前記電子部品組立体は、前記載置面に保持されていることを特徴とするモジュール。 - 前記保持部材には凹部が設けられ、前記アライメント部は前記凹部の側壁の少なくとも一部を構成する、請求項8に記載のモジュール。
- 前記電子部品組立体は、前記保持部材側に電子部品を備え、
前記電子部品の少なくとも一部は、前記凹部内に収納されている、請求項9に記載のモジュール。 - 前記アライメント部の前記載置面の各々は、同一平面上にある、請求項8ないし10のいずれか一項に記載のモジュール。
- 前記保持部材は、前記アライメント部が設けられた面側に充填剤が設けられ、
前記保持部材と前記電子部品組立体とを前記充填剤で接合する、請求項8ないし11のいずれか一項に記載のモジュール。 - 前記電子部品組立体は、検出軸が互いに交差する複数の物理量センサーが搭載されている、請求項8ないし12のいずれか一項に記載のモジュール。
- 前記保持部材には、該保持部材を対象物に固定するための固定部が設けられ、
前記固定部は、前記第1の領域および前記第2の領域に設けられている、請求項8ないし13のいずれか一項に記載のモジュール。 - 前記電子部品組立体を覆い、且つ前記保持部材に固定される蓋部材を有している請求項8ないし14のいずれか一項に記載のモジュール。
- 請求項8ないし15のいずれか一項に記載のモジュールを備えることを特徴とする電子機器。
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