KR100869438B1 - 각속도 센서 - Google Patents

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KR100869438B1
KR100869438B1 KR1020070059306A KR20070059306A KR100869438B1 KR 100869438 B1 KR100869438 B1 KR 100869438B1 KR 1020070059306 A KR1020070059306 A KR 1020070059306A KR 20070059306 A KR20070059306 A KR 20070059306A KR 100869438 B1 KR100869438 B1 KR 100869438B1
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vibration
mounting
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토시노부 호소카와
카즈히로 오타
히로시 타나카
마사노리 야치
히로아키 타카기
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후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤
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Abstract

진동자의 진동의 누설이나 외부 진동의 진동자에의 영향을 억제할 수가 있는 각속도 센서를 제공하는 것으로, 본 발명은 베이스부와 베이스부로부터 뻗은 복수의 암부를 가지는 음차형 진동자(10)와, 음차형 진동자(10)의 베이스부를 표면에서 지지하는 지지부(20)와, 지지부(20)의 표면과 반대측의 면인 이면에 설치된 방진부(40)와, 지지부(20)를 방진부(40)를 통해 실장하는 실장부(30)를 구비하는 것을 특징으로 하는 각속도 센서이다.
진동, 누설, 각속도, 센서, 베이스부, 음차형 진동자, 지지부, 방진부, 실장부

Description

각속도 센서{ANGULAR RATE SENSOR}
도 1(a)는 실시예 1에 관계되는 각속도 센서의 상시도, 도 1(b)는 도 1(a)의 A-A 단면도, 도 1(c)는 도 1(a)의 B-B 단면도, 도 1(d)은 음차형 진동자, 방진부 및 지지부의 위치 관계를 나타내는 도이다.
도 2는 음차형 진동자의 사시도이다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 음차형 진동자의 진동 모드를 나타내는 도이다.
도 4는 음차형 진동자의 노드 부근을 나타내는 도이다.
도 5(a)는 지지부의 변형예 1의 사시도이고, 도 5(b)는 측면도이다.
도 6(a)는 지지부의 변형예 2의 사시도이고, 도 6(b)는 측면도이다.
도 7(a) 및 도 7(b)는 실시예 2와 관련되는 지지부의 측면도이다.
도 8(a)는 실시예 3 또는 비교예와 관련되는 지지부 상시(上視)도, 도 8(b)는 비교예의 측면도, 도 8(c)는 실시예 3의 측면도이다.
도 9는 실시예 3 및 비교예를 260℃에서 리플로우(reflow) 하는 경우의 지지부의 왜곡의 계산 결과를 나타내는 도이다.
도 10은 실시예 3 및 비교예를 리플로우(reflow) 했을 때의 공진 주파수의 변동을 나타내는 도이다.
도 11(a)는 실시예 4와 관련되는 각속도 센서의 상시도, 도 11(b)는 도 11(a)의 A-A 단면도, 도 11(c)는 도 11(a)의 B-B 단면도이다.
도 12(a)는 실시예 5와 관련되는 각속도 센서의 상시도, 도 12(b)는 도 12(a)의 A-A 단면도, 도 12(c)는 도 12(a)의 B-B 단면도이다.
도 13(a)는 실시예 6과 관련되는 각속도 센서의 상시도, 도 13(b)는 도 13(a)의 A-A 단면도, 도 13(c)는 도 13(a)의 B-B 단면도이다.
도 14(a)는 실시예 7과 관련되는 각속도 센서의 상시도, 도 14(b)는 도 14(a)의 A-A 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
　　10　　　　　　　음차형 진동자
　　11, 12　　　　　 암부
　　13　　　　　　　베이스부
　　20　　　　　　　지지부
　　21　　　　　　　단부
　　22　　　　　　　영역
　　23　　　　　　　돌출부
　　24　　　　　　　본체부
　　30　　　　　　　패키지
　　32, 34　　　　　 단부
　　40　　　　　　　방진부
　　45　　　　　　　회로부
　　50　　　　　　　고정부
　　60　　　　　　　중추부
특허 문헌1 :　일본국 특허공개 2000-292173호 공보
특허 문헌2 :　일본국 특허공개 1997-203638호 공보
특허 문헌3 : 일본국 특허공개 1996-178669호 공보
본 발명은 각속도 센서에 관한 것으로, 특히 진동자를 이용한 각속도 센서에 관한 것이다.
각속도 센서는 회전시의 각속도를 검지하는 센서로 카메라의 손떨림 방지나 자동차 내비게이션(car navigation) 등의 시스템, 자동차, 로봇(robot)의 자세 제어 시스템 등에 이용되고 있다. 각속도 센서의 진동자로서는, 예를 들면 베이스부에 복수의 암부가 설치된 음차형 진동자가 이용된다. 진동자를 가지는 각속도 센서에 있어서는, 진동자의 진동이 그 외의 부품을 통해 외부로 누설되어 버린다. 이 때문에 각속도 센서를 시스템 등에 실장하는 경우에 진동 상태가 변화해 버린다. 이 결과 진동자의 특성이 변화해 버린다. 또, 반대로 외부 진동이 진동자의 진동에 영향을 미친다. 이 때문에, 예를 들면 자동차 주행중의 진동에 의해 각속도 센서의 출력이 변동하여 시스템이 오동작하여 버릴 가능성이 있다.
이러한 진동자의 진동의 누설이나 외부 진동의 진동자에의 영향을 저감시키기 위한 이하와 같은 기술이 개시되어 있다. 특허 문헌1에는 압전소자와 세라믹부로 이루어지는 음차형 진동자의 세라믹부에 설치한 U자 형태의 홈부(groove portion)와 지지 금속기구를 방진 재료로 고정하는 기술이 개시되어 있다. 특허 문헌2에는 음차형 진동자를 지지판에 부착하고, 지지판의 양단을 방진 재료로 고정하는 기술이 개시되어 있다. 특허 문헌3에는 음차형 진동자를 포위하는 프레임(frame) 형상의 베이스를 형성하고, 베이스부의 양단을 방진 재료로 고정하는 기술이 개시되어 있다.
음차형 진동자가 면수직 방향으로 진동하는 경우, 특허 문헌1 내지 특허 문헌3에서는 진동자를 지지하는 부재(특허 문헌1에서는 세라믹부, 특허 문헌2에서는 지지판, 특허 문헌3에서는 베이스부)가 카운터 밸런스(counter balance)를 취하도록 진동해 버린다. 특허 문헌1 내지 특허 문헌3에서는 진동자를 지지하는 부재를 진폭이 큰 부분에서 보유하고 있다. 이 때문에 진동자의 진동의 누설이나 외부 진동의 진동자에의 영향을 억제하는 것이 어렵다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 진동자의 진동의 누설이나 외부 진동의 진동자에의 영향을 억제하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 베이스부와 이 베이스부로부터 뻗은 복수의 암부를 가지는 음차형 진동자(tuning-fork oscillator)와, 상기 음차형 진동자의 상기 베이스부를 표 면에서 지지하는 지지부와, 상기 지지부의 상기 표면의 반대측의 면인 이면에 설치된 방진부와, 상기 지지부를 상기 방진부를 통해 실장하는 실장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 각속도 센서이다. 본 발명에 의하면 음차형 진동자의 특히 면수직 진동 모드의 진동이 실장부로 누설되는 것을 억제할 수가 있다. 또, 실장부의 진동이 음차형 진동자의 진동 모드에 영향을 주는 것을 억제할 수가 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 방진부는, 상기 베이스부가 지지된 상기 표면의 영역을 상기 이면에 투영한 제1영역의 적어도 일부를 포함한 제2영역에 설치되어 있는 구성으로 할 수가 있다. 이 구성에 의하면 노드(node)에 가까운 위치에 방진부가 설치되어 있기 때문에 음차형 진동자의 진동 모드의 진동이 실장부로 누설되는 것을 한층 더 억제할 수가 있다. 또, 실장부의 진동이 음차형 진동자의 진동 모드에 영향을 주는 것을 한층 더 억제할 수가 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 지지부의 적어도 일부의 두께는 상기 음차형 진동자의 두께보다 두꺼운 구성으로 할 수가 있다. 이 구성에 의하면 지지부의 관성 모멘트를 크게 하여 지지부의 진동을 억제할 수가 있다. 따라서, 음차형 진동자의 진동이 실장부로 누설되는 것을 억제할 수가 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 지지부의 상기 베이스부가 지지되는 영역 및 상기 지지부의 단부의 적어도 한쪽의 두께는 상기 음차형 진동자의 두께보다 두꺼운 구성으로 할 수가 있다. 이 구성에 의하면 베이스부가 지지되는 지지부의 영역이 두꺼운 경우에 베이스부를 지지하는 지지부의 면이 열이력(熱履歷)에 의해 왜곡되는 것을 억제할 수가 있다. 또, 지지부의 단부가 두꺼운 경우에 지지부의 관성 모멘 트(moment)를 크게 할 수가 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 지지부는, 상기 베이스부가 지지된 면에 대해 측면으로 돌출된 돌출부를 가지고, 상기 돌출부에서 상기 실장부에 상기 방진부를 통해 실장되어 있는 구성으로 할 수가 있다. 이 구성에 의하면 지지부와 실장부의 저면과의 사이에 공간을 설치할 수가 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 지지부는, 상기 돌출부의 이면 및 측면에서 상기 방진부를 통해 상기 실장부에 실장되어 있는 구성으로 할 수가 있다. 이 구성에 의하면 지지부의 중심 근처에서 지지부를 실장할 수 있기 때문에 횡방향의 외부 진동에 대해 지지부의 진동이 영향을 받는 것을 억제할 수가 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 지지부의 열팽창 계수는, 상기 음차형 진동자의 열팽창 계수 이상인 구성으로 할 수가 있다. 이 구성에 의하면 열이력에 의해 음차형 진동자에의 크랙(crack)의 발생이나 공진 주파수의 변동을 억제할 수가 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 실장부가 고정된 고정부와, 상기 고정부에 고정되고, 상기 실장부로부터 이간되어 설치된 중추부(heavy weight part)를 구비하는 구성으로 할 수가 있다. 이 구성에 의하면 중추부의 관성 모멘트에 의해 실장부가 진동해도 고정부가 진동하는 것을 억제할 수가 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 중추부는 상기 실장부를 둘러싸도록 수평 역ㄷ자형으로 설치되어 있는 구성으로 할 수가 있다. 이 구성에 의하면 중추부의 관성 모멘트를 보다 크게 할 수가 있어 고정부의 진동을 보다 억제할 수가 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 중추부의 질량은 상기 음차형 진동자 및 상기 지 지부가 실장된 상기 실장부의 질량보다 큰 구성으로 할 수가 있다. 이 구성에 의하면 중추부의 관성 모멘트를 보다 크게 할 수가 있어 고정부의 진동을 보다 억제할 수가 있다.
본 발명은, 진동자가 실장된 실장부와, 상기 실장부가 고정된 고정부와, 상기 고정부에 고정되고, 상기 실장부로부터 이간되어 설치된 중추부(heavy weight part)를 구비하는 것을 특징으로 하는 각속도 센서이다. 본 발명에 의하면 중추부의 관성 모멘트에 의해 실장부가 진동해도 고정부가 진동하는 것을 억제할 수가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.
<실시예 1>
실시예 1은 음차형(tuning-fork oscillator) 진동자를 실장부인 패키지(package) 상에 실장한 각속도 센서의 예이다. 도 1(a)는 실시예 1과 관련되는 각속도 센서의 상시도(top view), 도 1(b)는 도 1(a)의 A-A 단면도(cross sectional view), 도 1(c)는 도 1(a)의 B-B 단면도, 도 1(d)은 도 1(a)의 C를 상측으로부터 본 음차형 진동자(10), 지지부(20) 및 방진부(40)의 위치 관계를 나타내는 도이다. 도 1을 참조하면 음차형 진동자(10)의 베이스부(base portion)가 지지부(20)의 표면에 고착되고 지지되어 있다. 지지부(20)는 예를 들면 스텐레스로 이루어진다. 음차형 진동자(10)의 베이스부가 지지된 지지부(20)의 표면과 반대의 이면에는 실리콘 고무 등의 방진부(40)가 설치되어 있다. 지지부(20)는 방진부(40)를 통해 예를 들면 세라믹으로 이루어지는 패키지(30)(실장부)에 고착되고 실장되어 있다. 음차형 진동자(10)의 전극(미도시)과 패키지(30)의 패드(pad)(미도시)는 본딩와이어(bonding-wire)(38)에 의해 접속되어 있다. 지지부(20)의 아래에는 음차형 진동자(10)를 제어하는 회로부(45)가 설치되어 있다. 도 1(d)를 참조하면 음차형 진동자(10)의 베이스부(13)가 지지부(20)의 표면에 고착되어 있는 영역을, 지지부(20)의 이면에 투영한 영역을 R1으로 하고 있고, 방진부(40)가 지지부(20)에 고착되어 있는 영역을 R2로 하고 있다.
도 2를 참조하면 음차형 진동자(10)는 베이스부(13)와 베이스부(13)로부터 뻗은 2개(복수)의 암부(11, 12)를 가진다. 음차형 진동자(10)는 예를 들면 LiNbO3(니오브산 리튬) 또는 LiTaO3(탄탈산 리튬) 등의 압전성 재료로 형성되어 있다. 예를 들면 LiNbO3(니오브산 리튬) 또는 LiTaO3(탄탈산 리튬)을 이용하는 경우는 130° 내지 140°의 Y판을 이용함으로써 높은 k23 전기기계 결합 계수를 얻을 수 있다. 음차형 진동자(10)의 표면에는 Au(금), Al(알루미늄) 또는 Cu(동) 등의 금속막을 이용한 전극(미도시)이 형성되어 있다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 음차형 진동자(10)의 구동 모드와 검출 모드를 설명하기 위한 도이다. 도 3(a)를 참조하면 음차형 진동자(10)의 구동 전극(미도시)에 구동 신호를 인가함으로써 암부(11, 12)가 서로 개폐되도록 진동 모드를 발생시킨다. 이 진동은 암부(11, 12) 방향의 면에 평행한 진동으로 이를 면내(面內) 진동 모드라고 한다. 여기서 검지축에 대해 각속도가 가해지면, 코리올리 힘(Coriolis force)에 의해 도 3(b)와 같은 암부(11, 12)가 전후로 진동하는 진동 모드가 나타난다. 이 진동은 암부(11, 12) 방향의 면에 수직인 트위스트(twist) 진동으로 이를 면수직 진동 모드라고 한다. 검출 전극(미도시)이 진동 모드를 검출함으로써 검지축을 중심으로 한 각속도를 검지할 수가 있다. 구동에 이용하는 진동 모드를 구동 모드, 검지에 이용하는 진동 모드를 검출 모드라고 한다. 각 진동 모드에 있어서는 진동하지 않는 영역을 노드(node)라고 한다. 도 3(a)에 있어서는 음차형 진동자(10)의 대칭면이 노드 A가 된다. 도 3(b)에 있어서는 음차형 진동자(10)의 중심축이 노드 B가 된다.
도 3(b)를 참조하면 음차형 진동자(10)가 면수직 진동 모드로 진동하는 경우에 지지부(20)도 카운터 밸런스(counter balance)를 잡도록 진동한다. 따라서, 지지부(20)의 이면(베이스부(13)를 지지하는 표면의 반대측의 면)에 방진부(40)를 설치한다. 이에 의해 면수직 진동의 진동을 방진부(40)가 흡수할 수가 있다.
도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면 음차형 진동자(10)가 면내 진동 모드 또는 면수직 진동 모드로 진동하는 경우에 베이스부(13)의 진폭은 작다. 따라서, 베이스부(13)를 지지하는 지지부(20)의 진동은 작아진다. 이때 도 3(a), 도 3(b)의 노드 A, B 부근은 진폭이 보다 작아진다. 특히, 도 4의 베이스부(13)의 영역 R3은 노드 A와 노드 B의 공통의 노드(즉, 노드 B)를 면S1에 투영한 영역으로 가장 진동의 진폭이 작다. 이 때문에 지지부(20)의 진동도 베이스부(13)가 지지된 정반대의 면의 진폭이 작다. 따라서, 도 1(d)와 같이 방진부(40)는 베이스부(13)가 지지된 표면의 영역을 상기 이면에 투영한 제1영역 R1의 적어도 일부를 포함한 제2영역 R2에 설치되는 것이 바람직하다. 이에 의해 노드에 가까운 위치에 방진부(40)가 설치되어 있기 때문에 음차형 진동자(10)의 진동이 패키지(30)로 누설되는 것을 억제할 수가 있다. 반대로 패키지(30)의 진동이 음차형 진동자(10)의 진동 모드에 영향을 주는 것도 억제할 수가 있다. 특히, 도 1(d)와 같이, 제1영역 R1이 제2영역 R2를 포함하는 것이 지지부(20)의 진폭의 것보다 작은 영역에 방진부(40)를 설치하는 것으로 되어 보다 바람직하다.
도 1(a)를 참조하면 지지부(20)는 음차형 진동자(10)의 암부(11, 12)의 폭 방향으로 뻗어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해 도 3(b)의 면수직 진동 모드에 있어서 지지부(20)가 카운터 밸런스를 잡기 위한 관성 모멘트(moment)를 크게 할 수가 있다. 따라서, 지지부(20)를 음차형 진동자(10)의 암부(11, 12)의 폭 방향으로 뻗게 하여 관성 모멘트를 크게 함으로써 지지부(20)의 진동을 억제할 수가 있다.
도 5(a) 및 도 5(b), 그리고 도 6(a) 및 도 6(b)는 지지부(20)의 예이다. 도 5(a) 및 도 5(b)를 참조하면 지지부(20a)는 스텐레스로 이루어지고, 상면을 고압 프레스로 오목하게 들어가게 하여 오목부(29)를 형성한다. 오목부(29)에 의해 음차형 진동자(10)의 암부(11, 12)와 지지부(20a)의 사이에 암부(11, 12)가 진동하기 위한 공간(27)을 확보할 수가 있다. 도 6(a) 및 도 6(b)를 참조하면 지지부(20b)의 베이스부(13)를 지지하는 영역을 남긴 면을 고압 프레스로 오목하게 들어가게 하여 오목부(28a)를 형성한다. 오목부(28a)의 반대의 면에 볼록부(28b)가 형성된다. 음차형 진동자(10)의 베이스부(13)를 볼록부(28b)의 상면에 고착한다. 이에 의해 음차형 진동자(10)의 암부(arm portion)(11, 12)와 지지부(20a)의 사이에 공간(27)을 확보할 수가 있다.
또한, 지지부(20a, 20b)의 두께가 음차형 진동자의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다. 이에 의해 지지부(20a, 20b)의 관성 모멘트를 크게 하여 지지부(20)의 진동을 억제할 수가 있다. 따라서, 음차형 진동자(10)의 진동이 패키지(30)로 누설되는 것을 억제할 수가 있다.
<실시예 2>
실시예 2는 지지부의 단부의 두께를 두껍게 한 예이다. 도 7(a) 및 도 7(b)는 실시예 2의 지지부를 베이스부 측으로부터 본 측면도이다. 도 7(a)를 참조하면 지지부(20c)의 단부(21)(암부(11, 12)의 폭 방향의 단부)의 두께 t21은 음차형 진동자(10)의 두께 t10보다 두껍다. 또, 도 7(b)를 참조하면 지지부(20d)의 단부의 두께 t21 및 지지부(20d)의 베이스부(13)가 지지되는 영역(22)의 두께 t22는 음차형 진동자(10)의 두께 t10보다 두껍다. 이와 같이 단부(21)의 두께 t21를 두껍게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해 면수직 진동 모드에 있어서 지지부(20)가 카운터 밸런스를 잡기 위해 진동이 가장 커지는 단부(21)의 두께를 음차형 진동자(10)의 두께보다 두껍게 하고, 지지부(20c, 20d)의 관성 모멘트를 크게 함으로써 지지부(20c, 20d)의 진동을 억제할 수가 있다.
<실시예 3>
실시예 3은 베이스부(13)가 지지되는 지지부(20)의 영역의 두께를 두껍게 한 예이다. 도 8(a)는 비교예, 실시예 3의 음차형 진동자(10) 및 지지부(20e 또는 20f)의 상시도이다. 도 8(b)는 비교예의 지지부(20e)를 베이스부(13) 측(도 8(a)의 y방향)으로부터 본 측면도이다. 비교예에서는 지지부(20e)는 0.1mm의 스텐레스(SUS304)를 절곡하여 형성되어 있다. 따라서, 지지부(20e)의 두께 t20e는 0.1mm이다. 도 8(c)는 실시예 3의 지지부(20f)를 베이스부 측으로부터 본 측면도이다. 지지부(20f)는 스텐레스(SUS304)로 이루어지고 두께 t20f가 0.4mm인 블록(block) 형상이다. 음차형 진동자(10)의 두께 t10은 0.3mm이다.
도 9는 실시예 3과 비교예를 260℃(무연(Pb free) 납땜(soldering)의 리플로우(reflow) 온도)로 했을 때의 지지부(20e, 20f)의 베이스부를 지지하는 탑재면의 변위를 나타내는 도이고, 도 8(a)의 X좌표에 대한 Z방향의 변위를 계산한 결과이다. 이 계산은 음차형 진동자(10)의 X방향, Y방향의 선열팽창(線熱膨脹) 계수가 각각 17ppm/°C, 6ppm/°C, 지지부(20e, 20f)의 선열팽창 계수를 17.1ppm/°C로 하였다. 도 9에 의하면 지지부의 두께를 실시예 3과 같이 두껍게 함으로써 Z방향의 변위를 작게 할 수가 있다. 이에 의해 선열팽창 계수의 차에 기인한 음차형 진동자(10)의 크랙(crack) 등을 억제할 수가 있다.
도 10은 실시예 3 및 비교예를 260℃에서 리플로우(reflow) 했을 때의 음차형 진동자(10)의 공진 주파수의 주파수 변동을 나타낸 도이다. A는 리플로우 전, B는 리플로우를 1회 후, C는 리플로우를 3회 후의 결과이다. 비교예에서는 공진 주파수가 변동하는데 대해, 실시예 3에서는 공진 주파수는 거의 변동하고 있지 않다. 이와 같이 지지부(20f)의 두께 t20f를 두껍게 함으로써 내리플로우성(reflow resistance property)을 개선할 수가 있다. 이는, 도 10에 나타낸 것처럼, 지지부(20)의 베이스부를 지지하는 탑재면(mounting surface)이 열이력에 의해 왜곡되 는 것에 기인하고 있다.
실시예 3에 의하면 베이스부(13)가 지지되는 지지부(20)의 영역의 두께는 음차형 진동자(10)의 두께 t10보다 두꺼운 것이 바람직하다. 실시예 1 내지 실시예 3에 의하면 지지부(20)의 적어도 일부의 두께는 음차형 진동자(10)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하고, 지지부(20)의 베이스부(13)가 지지되는 영역 및 지지부(20)의 단부(21)의 적어도 한쪽의 두께가 음차형 진동자(10)의 두께보다 두꺼운 것이 보다 바람직하다.
또, 도 9 및 도 10과 같이 열이력에 의한 음차형 진동자(10)의 크랙이나 특성 변동을 억제하기 위해서는 지지부(20e, 20f)의 열팽창 계수는 음차형 진동자(10)의 열팽창 계수와 동일한 정도인 것이 바람직하다. 음차형 진동자(10)를 구성하는 LiTaO3 또는 LiNbO3 등의 압전 재료는 인장 응력에 대해 약하다. 이 때문에 음차형 진동자(10)를 지지부(20)에 접착할 때, 고온에서 접착제를 경화시킨 후, 상온에서 냉각하는 경우에 음차형 진동자(10)에 인장 응력에 의한 크랙(crack)이 발생하지 않도록 지지부(20e, 20f)의 열팽창 계수는 음차형 진동자(10)의 열팽창 계수 이상인 것이 바람직하다.
<실시예 4>
도 11(a) 내지 도 11(c)는 실시예 4의 지지부(20), 방진부(40) 및 패키지(30)를 나타내는 도(음차형 진동자는 미도시)이다. 지지부(20)는 베이스부가 지지된 면에 대해 측면으로 돌출된 돌출부(23)와 본체부(24)를 가지고 있다. 돌출 부(23)는 패키지(30)의 저면으로부터 돌출된 단부(32)에 방진부(40)를 통해 실장되어 있다. 이에 의해 지지부(20)와 패키지(30)의 저면과의 사이에 공간을 설치할 수가 있다. 따라서, 공간에, 예를 들면 회로부(45) 등을 설치할 수가 있다. 패키지(30)는 단부(32)를 갖지 않아도, 방진부(40)가 두꺼우면, 지지부(20)와 패키지(30)의 사이에 공간을 설치할 수가 있다.
2개의 돌출부(23)가 음차형 진동자(10)의 노드(node)의 아래에 설치되어 있기 때문에 지지부(20)의 진동의 진폭이 작은 곳에서 지지부(20)를 패키지(30)로 보유할 수가 있다. 따라서, 지지부(20)의 진동이 패키지(30)로 누설되는 것을 억제할 수가 있다.
<실시예 5>
도 12(a) 내지 도 12(c)는 실시예 5의 지지부(20), 방진부(40) 및 패키지(30)를 나타내는 도(음차형 진동자는 미도시)이다. 패키지(30)의 단부(34)에 오목부(36)가 설치되어 있고, 지지부(20)의 돌출부(23)는 오목부(36)에 감합되어 있다. 이에 의해 지지부(20)와 패키지(30)를 조립할 때에 용이하게 위치 맞춤을 할 수가 있다. 또한, 지지부(20)는 돌출부(23)의 이면 및 측면에서 방진부(40)를 통해 패키지(30)에 실장되어 있다. 이에 의해 지지부(20)의 중심 근처에서 지지부(20)를 실장할 수 있다. 이 때문에 횡방향의 외부 진동에 대해 지지부(20)의 진동이 영향을 받는 것을 억제할 수가 있다.
<실시예 6>
도 13(a) 내지 도 13(c)는 실시예 6의 지지부(20), 방진부(40) 및 패키 지(30)를 나타내는 도(음차형 진동자는 미도시)이다. 지지부(20)에 돌출부(23)가 3개소 설치되어 있다. 실시예 5와 같이 돌출부(23)는 3개 이상의 복수 설치되어 있어도 좋다.
<실시예 7>
도 14(a)는 실시예 7과 관련되는 각속도 센서의 상시도, 도 14(b)는 도 14(a)의 A-A 단면도이다. 도 14(a) 및 도 14(b)를 참조하면 패키지(30)가 예를 들면 몰드 수지로 이루어지는 대좌인 고정부(50)에 고정되어 있다. 고정부(50)에는 패키지(30)로부터 이간된 중추부(heavy weight part)(60)가 고정되어 있다. 패키지(30) 내는 실시예 1의 도 1(a) 내지 도 1(c)와 마찬가지로 음차형 진동자(10) 및 지지부(20)가 방진부(40)를 통해 패키지(30)에 실장되어 있다. 패키지(30)에는 각속도 센서의 전기신호를 입출력하는 전극(35)이 설치되어 있다.
실시예 7에 의하면 중추부(60)가 패키지(30)로부터 이간되어 고정부(50)에 고정되어 있다. 이에 의해 중추부(60)의 관성 모멘트(moment)에 의해 패키지(30)가 진동하여도 고정부(50)가 진동하는 것을 억제할 수가 있다. 중추부(60)는 패키지(30)를 둘러싸도록 수평 역ㄷ자형으로 설치되는 것이 바람직하다. 이에 의해 중추부(60)의 관성 모멘트를 보다 크게 할 수가 있어 고정부(50)의 진동을 보다 억제할 수가 있다. 또한, 중추부(60)의 질량은 음차형 진동자(10) 및 지지부(20)가 실장된 패키지(30)의 질량보다 큰 것이 바람직하다. 이에 의해 중추부(60)의 관성 모멘트를 보다 크게 할 수가 있어 고정부(50)의 진동을 보다 억제할 수가 있다. 실시예 7에서는 음차형 진동자(10)를 이용한 예를 설명하였지만 음편형 진동자 등의 진동자이라도 마찬가지의 효과를 나타낼 수가 있다.
실시예에 있어서 실장부로서 패키지(30)의 예를 설명하였지만 지지부(20)가 실장되는 부재이면 예를 들면 기판 등이라도 좋다. 지지부(20)는 스텐레스제의 예를 설명하였지만 이에 한정되지 않는다. 동(銅) 등의 선열팽창 계수가 큰 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 또, 관성 모멘트를 크게 하기 위해 밀도가 큰 재료가 바람직하다. 방진부(40)는 실리콘 고무 이외에도 부틸(butyl) 고무(rubber), 폴리우레탄(polyurethane) 고무 등의 고무 또는 그 외의 탄성 재료를 이용할 수가 있다. 또, 방진부(40)는 지지부(20)와 실장부를 접착하는 기능을 가질 수도 있다. 방진부(40)는 방진의 목적으로부터 음차형 진동자(10)와 지지부(20)를 접착하는 부재에 비해 탄성률이 큰 것이 바람직하다. 고정부(50)는 몰드(mold) 수지로 이루어지는 대좌(vase)의 예였지만, 실장부(20)를 고정하는 부재이면 시스템의 실장 기판 등이라도 좋다. 중추부(60)는 밀도가 높은 금속이 바람직하고 예를 들면 철, 스텐레스(stainless) 등이 바람직하다.
이상, 본 발명의 실시예에 대해서 상술하였지만 본 발명은 관계되는 특정의 실시예에 한정되는 것은 아니고 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서 여러 가지의 변형 및 변경이 가능하다.
본 발명에 의하면 진동자의 진동의 누설이나 외부 진동의 진동자에의 영향을 억제할 수가 있다.

Claims (11)

  1. 베이스부와 이 베이스부로부터 뻗은 복수의 암부를 가지는 음차형 진동자와,
    상기 음차형 진동자의 상기 베이스부를 표면에서 지지하는 지지부와,
    상기 지지부의 상기 표면의 반대측의 면인 이면에 설치된 방진부와,
    상기 지지부를 상기 방진부를 통해 실장하는 실장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방진부는, 상기 베이스부가 지지된 상기 표면의 영역을 상기 이면에 투영한 제1영역의 적어도 일부를 포함한 제2영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지부의 적어도 일부의 두께는 상기 음차형 진동자의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지부의 상기 베이스부가 지지되는 영역 및 상기 지지부의 단부의 적어도 한쪽의 두께는 상기 음차형 진동자의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 각 속도 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 베이스부가 지지된 면에 대해 측면으로 돌출된 돌출부를 가지고, 상기 돌출부에서 상기 실장부에 상기 방진부를 통해 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 돌출부의 이면 및 측면에서 상기 방진부를 통해 상기 실장부에 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지부의 열팽창 계수는, 상기 음차형 진동자의 열팽창 계수 이상인 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실장부가 고정된 고정부와,
    상기 고정부에 고정되고, 상기 실장부로부터 이간되어 설치된 중추부를 구비하는 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 중추부는 상기 실장부를 둘러싸도록 수평 역ㄷ자형으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 중추부의 질량은 상기 음차형 진동자 및 상기 지지부가 실장된 상기 실장부의 질량보다 큰 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  11. 진동자가 실장된 실장부와,
    상기 실장부가 고정된 고정부와,
    상기 고정부에 고정되고, 상기 실장부로부터 이간되어 설치된 중추부를 구비하는 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
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