WO2010026818A1 - 角速度センサ - Google Patents

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WO2010026818A1
WO2010026818A1 PCT/JP2009/060739 JP2009060739W WO2010026818A1 WO 2010026818 A1 WO2010026818 A1 WO 2010026818A1 JP 2009060739 W JP2009060739 W JP 2009060739W WO 2010026818 A1 WO2010026818 A1 WO 2010026818A1
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WO
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vibrator
tuning fork
substrate
circuit board
angular velocity
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/060739
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English (en)
French (fr)
Inventor
浩介 小笹
幸治 竹山
雅人 小池
純 多保田
健 永森
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5607—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating tuning forks

Definitions

  • the present invention relates to an angular velocity sensor, and more particularly to an angular velocity sensor that detects a rotational angular velocity using vibration of a vibrator, for example.
  • FIG. 10 is a perspective view showing an example of a conventional angular velocity sensor.
  • This angular velocity sensor includes a substrate 1, and an IC 3 is mounted in a recess formed in the substrate 1. Further, the first vibrator 4 is attached to the central portion of the substrate 1 in the width direction. The first vibrator 4 is fixed on the substrate 1 and is electrically connected to an electrode formed on the substrate 1 by wire bonding. On the distal end side of the first vibrator 4, the second vibrator 5 is attached along the edge of the substrate 1. The second vibrator 5 is also fixed on the substrate 1 and is electrically connected to an electrode formed on the substrate 1 by wire bonding. Further, chip parts 6 are mounted on both sides of the first vibrator 4. A case 7 is attached on the substrate 1 so as to cover the IC 3, the first and second vibrators 4, 5, the chip component 6, and the like.
  • this angular velocity sensor a drive circuit and a detection circuit are configured by the IC 3 and the chip component 6, and the first vibrator 4 and the second vibrator 5 are excited. Then, signals corresponding to the rotational angular velocities applied to the respective axes are output from the first vibrator 4 and the second vibrator 5. Therefore, this angular velocity sensor can be used as a biaxial angular velocity sensor (see Patent Document 1).
  • a main object of the present invention is to provide an angular velocity sensor that can reduce vibration leakage through the substrate.
  • the present invention includes a substrate, two vibrators having different resonance frequencies attached so as to be substantially orthogonal to the substrate, an IC mounted on the substrate and electrically connected to the vibrator, and an IC attached to the substrate. And a chip component that constitutes an electric circuit, and a cap that is attached to the substrate so as to cover the resonator, the IC, and the chip component, and the two resonators are mounted at positions shifted from the center of the substrate in the width direction.
  • An angular velocity sensor By mounting the vibrator at a position shifted from the center of the substrate in the width direction, the mass of the substrate on one side in the width direction of the vibrator becomes larger than the mass of the substrate on the other side. Is considered to be less likely to vibrate.
  • the mass of the vibrating part of the vibrator when the mass of the vibrating part of the vibrator is a, the mass of the part other than the vibrating part of the vibrator is b, and the total mass of the components other than the vibrator is c, (b + c) / a It is preferably in the range of> 40.
  • the mass of the other part is larger than the mass of the vibration part of the vibrator, the substrate is less likely to vibrate due to the vibration of the vibrator.
  • the vibration of the substrate is particularly reduced and the vibration leakage of the vibrator is reduced.
  • one vibrator of the two vibrators is disposed so that the longitudinal direction of the one vibrator is along a predetermined side of the substrate, and the two vibrators are along the side of the substrate facing the predetermined side. It is preferable that the attachment portion of the other vibrator and the chip component are disposed.
  • the vibrator having a low resonance frequency is preferably disposed along the short side direction of the substrate, and the vibrator having a high resonance frequency is preferably disposed along the long side direction of the substrate.
  • a vibrator having a low resonance frequency has a longer leg than a vibrator having a high resonance frequency, and the mass of the vibration part is increased. Therefore, by arranging a vibrator having a low resonance frequency along the short side of the substrate, the amount of the substrate existing on one side in the width direction of the vibrator is increased, and the leakage of vibration to the substrate is reduced. . By sufficiently suppressing the vibration leakage of the vibrator that vibrates at a frequency with a large vibration leakage, the vibration leakage of the whole vibrator including the vibrator having a high resonance frequency can be reduced.
  • At least one of the two vibrators is arranged so as not to be parallel to the long side or the short side of the substrate.
  • the vibrator is preferably mechanically and electrically connected to an electrode formed on the substrate by surface mounting.
  • the height of the angular velocity sensor can be reduced.
  • FIG. 1 It is an internal see-through
  • FIG. 1 is an internal perspective view showing an example of the angular velocity sensor of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view thereof.
  • the angular velocity sensor 10 includes a circuit board 20 as a board on which the vibrator is mounted.
  • the circuit board 20 is formed in a shape such as a rectangular plate.
  • a recess 22 is formed on one surface of the circuit board 20.
  • the recess 22 is formed at a position that is offset toward one corner of the circuit board 20.
  • the recess 22 is formed in a bowl shape, but may be any shape as long as an IC described later can be mounted.
  • a plurality of electrodes 24 are formed, for example, in a square shape.
  • three rectangular electrodes 26a, 26b, and 26c are formed side by side in the vicinity of the short side close to the recess 22. These electrodes 26 a to 26 c are arranged so that the longitudinal direction thereof is in the same direction as the short side of the circuit board 20 close to the recess 22.
  • three rectangular electrodes 28 a, 28 b, and 28 c are formed side by side on the outside of the recess 22 of the circuit board 20 in the vicinity of the long side close to the recess 22. These electrodes 28 a to 28 c are arranged so that the longitudinal direction thereof is the same as the long side of the circuit board 20 close to the recess 22.
  • a plurality of pairs of counter electrodes 30 are formed between the recess 22 and the short side of the circuit board 20 located away from the recess 22. Each counter electrode 30 is formed so as to face each other in the longitudinal direction of the circuit board 20. A plurality of pairs of counter electrodes 30 are arranged along the short side of the circuit board 20. Further, a plurality of electrodes 32 are formed between the counter electrode 30 and the short side of the circuit board 20. A plurality of electrodes 34 are formed adjacent to the electrodes 26a to 26c formed in the vicinity of the short side of the circuit board 20 close to the recess 22. These electrodes 34 are arranged along the long side of the circuit board 20 away from the recess 22.
  • a plurality of external electrodes 40 and eight inspection electrodes 42a to 42h are formed on the other surface of the circuit board 20.
  • the external electrodes 40 are formed side by side along the opposing long sides of the circuit board 20.
  • the inspection electrodes 42 a to 42 h are formed side by side inside the external electrode 40.
  • the four inspection electrodes 42a to 42d and the other four inspection electrodes 42e to 42h are formed along the opposing long sides of the circuit board 20, respectively.
  • the center point C of the eight inspection electrodes 42a to 42h is arranged on the other surface of the circuit board 20 so as to coincide with a position G corresponding to the center of gravity of the entire angular velocity sensor 10.
  • the circuit board 20 is made of alumina, for example. Further, the electrodes 24, 26a to 26c, 28a to 28c, 30, 32, 34, 40, 42a to 42h, etc. formed on the circuit board 20 are made of, for example, nickel and gold sequentially on the electrodes formed of tungsten. It is formed by plating.
  • the circuit board 20 is formed with a number of conductive wiring members (not shown) such as via holes and patterns.
  • the IC 50 is fitted into the recess 22 of the circuit board 20.
  • the IC 50 is used to drive a tuning fork vibrator described later and process an output signal of the tuning fork vibrator.
  • a plurality of external electrodes (not shown) are formed on the IC 50, and the external electrodes of the IC 50 are connected to the electrodes 24 in the recess 22, respectively.
  • a gold bump 52 is formed on the electrode 24, and the electrode 24 and the external electrode of the IC 50 are connected by the gold bump 52.
  • the IC 50 is fixed to the circuit board 20 by an underfill 54 made of an epoxy adhesive or the like.
  • a chip capacitor 60 is connected to each counter electrode 30 formed on the circuit board 20.
  • the chip capacitor 60 for example, a multilayer ceramic capacitor is used, and external electrodes formed at both ends thereof are connected to the counter electrode 30 by solder 62 or the like.
  • first tuning fork vibrator 70 and the second tuning fork vibrator 72 are attached to the electrodes 26a to 26c and the electrodes 28a to 28c formed outside the recess 22, respectively.
  • the first piezoelectric vibrator 70 and the second piezoelectric vibrator 72 include a substantially rectangular base portion 74, and are formed so that two leg portions 76a and 76b extend from one end in the longitudinal direction thereof. These leg portions 76 a and 76 b are formed so as to extend in parallel with each other on the inner side from both ends of the base portion 74 in the width direction.
  • each of the first tuning fork type vibrator 70 and the second tuning fork type vibrator 72 includes two tuning fork type piezoelectric substrates 80 and 82, and these piezoelectric substrates 80 and 82.
  • the intermediate electrode 84 is sandwiched between them.
  • the piezoelectric substrates 80 and 82 are formed of a piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT), for example, and are polarized in thickness directions opposite to each other, for example.
  • PZT lead zirconate titanate
  • Three surface electrodes 86, 88, 90 are formed on the surface of one piezoelectric substrate 80.
  • the surface electrodes 86 and 88 are divided from each other at the central portion in the width direction of one leg portion 76a, and the surface electrode 86 on the end side is formed to extend from the base portion 74 to the leg portion 76a.
  • the surface electrodes 88 and 90 are divided from each other at the center portion in the width direction of the other leg portion 76b, and the surface electrode 90 on the end side is formed to extend from the base portion 74 to the leg portion 76b.
  • the central surface electrode 88 is formed so as to extend from the base portion 74 to both the leg portions 76a and 76b.
  • the division width between the surface electrodes 86, 88, 90 is formed so as to be wide at the base portion 74 and narrow at the legs 76a, 76b.
  • a full-surface electrode 92 is formed on the surface of the other piezoelectric substrate 82.
  • the first tuning fork vibrator 70 and the second tuning fork vibrator 72 are attached to the electrodes 26a to 26c and the electrodes 28a to 28c formed outside the recess 22 of the circuit board 20.
  • the bonding material 100 for example, an anisotropic conductive adhesive, a conductive adhesive, a resin-metal composite material, a gold bump, or the like is used.
  • the base portion 74 Since it is necessary to ensure insulation between the surface electrodes 86, 88, 90, when an anisotropic conductive adhesive or a resin-metal composite material is used as the bonding material 100, the base portion 74 has three The bonding material 100 can be applied to the entire surface on the electrode 86, 88, 90 side. However, when other materials are used, the bonding material 100 is applied by dividing the surface electrode 86, 88, 90. There is a need to.
  • the first tuning fork type vibrator 70 and the second tuning fork type vibrator 72 are arranged in a substantially orthogonal direction, but have different resonance frequencies so that each vibration does not affect other vibrators. Things are used.
  • the leg portions 76 a and 76 b of the first tuning fork vibrator 70 are formed longer than the leg portions 76 a and 76 b of the second tuning fork vibrator 72. Thereby, the first tuning fork vibrator 70 has a lower resonance frequency than the second tuning fork vibrator 72.
  • the surface electrodes 86, 88, 90 of the first tuning fork vibrator 70 having a low resonance frequency are connected to electrodes 26 a to 26 c formed in the vicinity of the short side of the circuit board 20. Further, the surface electrodes 86, 88, 90 of the second tuning fork vibrator 72 having a high resonance frequency are connected to the electrodes 28 a to 28 c formed in the vicinity of the long side of the circuit board 20.
  • the leg portions 76a and 76b of the first tuning fork vibrator 70 and the second tuning fork vibrator 72 are arranged so as to extend toward the recess 22 along the short side and the long side of the circuit board 20. Is done.
  • a necessary part of the circuit formed by the IC 50 and the chip capacitor 60 is connected to the external electrode 40 formed on the other surface of the circuit board 20 via the electrode 24, the counter electrode 30 and a wiring member (not shown). Is done. Further, the surface electrodes 86, 88, 90 of the first tuning fork vibrator 70 and the second tuning fork vibrator 72 are connected via electrodes 26a to 26c, electrodes 28a to 28c and a wiring member (not shown). In addition to being connected to the circuit of the IC 50, it is connected to the inspection electrodes 42a to 42h formed on the other surface of the circuit board 20.
  • the surface electrodes 86, 88, and 90 of the first tuning fork vibrator 70 and the second tuning fork vibrator 72 are, respectively, four inspection electrodes 42a to 42d and four inspection electrodes arranged in two rows. Connected to the electrodes 42e to 42h.
  • the surface electrode 88 at the center of the first tuning-fork vibrator 70 is connected to the two inspection electrodes 42a and 42d on the outer side of the four inspection electrodes 42a to 42d arranged side by side.
  • the surface electrodes 86, 90 on both sides of the first tuning fork vibrator 70 are connected to the two inspection electrodes 42b, 42c.
  • the surface electrode 88 at the center of the second tuning-fork vibrator 72 is connected to the two inspection electrodes 42e and 42h on the outer side of the other four inspection electrodes 42e to 42h arranged side by side.
  • the surface electrodes 86 and 90 on both sides of the second tuning fork vibrator 72 are connected to the two inspection electrodes 42f and 42g.
  • a cap 110 is attached so as to cover the IC 50, the chip capacitor 60, the first tuning fork vibrator 70, and the second tuning fork vibrator 72.
  • the cap 110 is made of, for example, a material such as alumina or white and white, and is formed in a rectangular container shape that matches the outer shape of the circuit board 20.
  • a cap adhesive 112 is applied between the end of the cap 110 and the circuit board 20.
  • the cap adhesive 112 for example, an epoxy adhesive is used when an insulating cap 110 such as alumina is attached, and an epoxy adhesive is used when a conductive cap 110 such as white is attached.
  • an epoxy conductive adhesive or the like is used.
  • the cap 110 is formed with an explosion-proof through hole 114.
  • the through hole 114 is formed in the vicinity of the corner of the cap 110 at a position corresponding to the base portion 74 of the first tuning fork vibrator 70.
  • the through hole 114 may be formed in the vicinity of the corner portion of the cap 110 at a position corresponding to the base portion 74 of the second tuning fork type vibrator 72. That is, the through hole 114 is preferably formed at a position where the cap 110 is not disposed on the IC 50 even when the cap 110 is rotated 180 ° and attached to the circuit board 20.
  • the circuit configuration of the angular velocity sensor 10 will be described with reference to FIG.
  • the circuit configuration related to the first tuning fork type vibrator 70 and the circuit configuration related to the second tuning fork type vibrator 72 are the same circuit configuration.
  • the circuit configuration related to the tuning fork type vibrator 70 will be described in detail, and then the circuit configuration related to the second tuning fork type vibrator 72 will be briefly described.
  • the surface electrodes 86 and 90 of the first tuning fork vibrator 70 are input to two inputs of an input buffer 200 included in the IC 50 via electrodes 24, 26 a and 26 c and a wiring member (not shown). Connected to the end.
  • This input buffer 200 has one output end and the other two output ends, and one output end is for outputting a signal that is the sum of the signals input to the two input ends. These two output terminals are for outputting signals input to the two input terminals.
  • one output terminal of the input buffer 200 is connected to an input terminal of an amplitude control circuit 202 for controlling the amplitude of the signal, and the output terminal of the amplitude control circuit 202 is used to make the phase of the signal appropriate.
  • the output terminal of the phase shift circuit 204 in the IC 50 is connected to the surface electrode 88 of the first tuning fork vibrator 70 via the electrodes 24 and 26b and a wiring member (not shown). In this way, a driving feedback loop is formed in the first tuning fork vibrator 70.
  • the surface electrodes 86, 88, 90 of the first tuning fork vibrator 70 are connected to predetermined ones of the four inspection electrodes 42a to 42d as described above.
  • the other two output terminals of the input buffer 200 are connected to two input terminals of the differential amplifier circuit 206, and the output terminal of the differential amplifier circuit 206 is synchronously detected via the amplitude adjustment circuit 208.
  • the circuit 210 is connected to one input terminal, and one output terminal of the input buffer 200 is connected to the other input terminal of the synchronous detection circuit 210 via the detection clock generation circuit 212.
  • the synchronous detection circuit 210 detects a signal input to one input terminal thereof in synchronization with a signal (detection clock) input to the other input terminal.
  • the output terminal of the synchronous detection circuit 210 is connected to one external electrode (electrode 24) of the IC 50, and this external electrode and another external electrode (another electrode 24, external electrode 40 (REF) of the IC 50 to which a reference voltage is applied. )) Is connected to a capacitor C1 (chip capacitor 60) via an electrode 30 and a wiring member (not shown).
  • the output terminal of the synchronous detection circuit 210 is connected to one input terminal of the adjustment circuit 214.
  • This adjustment circuit 214 is for temperature compensation of the output signal of the synchronous detection circuit 210. Therefore, a serial interface 216, a logic circuit 218, a memory 220, and a temperature sensor 222 are provided in the IC 50.
  • the serial interface 216 has three input terminals connected to three external electrodes (three electrodes 24) and three external electrodes 40 (ACS, ACLK, and ASDIO) of the IC 50, respectively, and an output terminal connected to the input of the logic circuit 218. Connected to the end.
  • the input / output terminal of the logic circuit 218 is connected to the input / output terminal of the memory 220.
  • the VPP voltage terminal of the memory 220 is connected to the external electrode (electrode 24) and the external electrode 40 (VPP) of the IC 50. Therefore, various data such as data relating to impedance change characteristics with respect to temperature changes of the first tuning-fork vibrator 70 actually measured are transferred from the external electrode 40 to the memory 220 via the serial interface 216 and the logic circuit 218. Can be remembered.
  • the output terminal of the logic circuit 218 is connected to another input terminal of the adjustment circuit 214. Therefore, data stored in the memory 220 can be supplied to the adjustment circuit 214 via the logic circuit 218.
  • the output terminal of the temperature sensor 222 is connected to another input terminal of the adjustment circuit 214. Therefore, the adjustment circuit 214 can compensate the temperature of the input signal, that is, the output signal of the synchronous detection circuit 210 based on the data stored in the memory 220 and the output signal of the temperature sensor 222.
  • the memory 220 is also connected to the amplitude adjustment circuit 208 described above. Based on the gain-related data stored in the memory 220, the amplitude adjustment circuit 208 outputs an output signal of the differential amplifier circuit 206. Can be adjusted.
  • the output terminal of the adjustment circuit 214 is connected to the input terminal of the low-pass filter 224.
  • the low-pass filter 224 is for passing a low frequency band including an angular velocity frequency detected by the angular velocity sensor 10, for example, 10 Hz to 50 Hz.
  • the output end of the low-pass filter 224 is connected to the external electrode (electrode 24), electrode 30 and external electrode 40 (OUTx) of the IC 50.
  • the low-pass filter 224 also has another output terminal that passes and outputs the input signal, and the other output terminal is connected to another external electrode (electrode 24) and another electrode 30 of the IC 50.
  • a capacitor C2 (chip capacitor 60) is connected between the output end of the low-pass filter 224 and another output end (between the electrodes 30).
  • the output end of the low-pass filter 224 that is, the external electrode 40 (OUTx) is connected to the input end of a high-pass filter 226 provided outside.
  • the high pass filter 226 is for cutting a DC component in the signal.
  • the high pass filter 226 includes a capacitor C3 and a resistor R1, and the capacitor C3 is connected between the input terminal and the output terminal thereof, and another external electrode 40 (REF) to which the reference voltage of the IC 50 is applied. Is connected to the resistor R1.
  • the output terminal of the high-pass filter 226, that is, the connection point between the capacitor C3 and the resistor R1 is connected to the external electrode 40 (AINx).
  • the external electrode 40 (AINx) is connected to the positive input terminal of the operational amplifier 228 used for the subsequent amplifier in the IC 50 through the electrode 24 and the like.
  • the post-stage amplifier is for amplifying the amplitude of the signal input to the external electrode 40 (AINx) by about 50 times, for example.
  • the operational amplifier 228 has a negative input terminal connected to the external electrode 40 (AFBx) via the electrode 24 and the like, and an output terminal connected to another external electrode 40 (APOx) via the other electrode 24 and the like.
  • a low-pass filter 230 provided outside is connected to these external electrodes 40 (AFBx, APOx).
  • the low-pass filter 230 includes a resistor R2 and a capacitor C4, and the resistor R2 and the capacitor C4 are connected in parallel between the external electrodes 40 (AFBx, APOx).
  • a resistor R3 is connected between the external electrode 40 (AFBx) and another external electrode 40 (REF) to which the reference voltage is applied. Therefore, the amplitude of the signal input to the external electrode 40 (AINx) is amplified by, for example, about 50 times by a subsequent amplifier including the operational amplifier 228, and the amplified signal is output from the output terminal of the op amp 228, that is, the external electrode 40 (APOx). it can.
  • a switch SW is provided in the IC 50.
  • the switch SW is connected to the external electrode (electrode 24) of the IC 50 connected to the external electrode 40 (AINx) and another external electrode of the IC 50 connected to another external electrode 40 (REF) to which the reference voltage of the IC 50 is applied. Connected to another electrode 24).
  • the switch SW is connected to the external electrode (electrode 24) of the IC 50 connected to the external electrode 40 (SCT). Further, the switch SW is configured to be turned on or off by a control signal input to the external electrode 40 (SCT).
  • the output terminal of the low-pass filter 224 that is, the signal of the external electrode 40 (OUTx) can be transmitted in a short time to the positive input terminal of the operational amplifier 228.
  • the rise time of the output signal at the output terminal of the operational amplifier 228, that is, the external electrode 40 (APOx) can be shortened.
  • the external electrode 40 (VCC) is connected to the electrode 24 connected to VCC and VDD of the IC 50 via a wiring member (not shown), and the external electrode 40 (GND) is connected to the wiring member (not shown). To the electrode 24 connected to the GND of the IC 50.
  • the external electrode 40 (SLP) is connected to the electrode 24 connected to the sleep control terminal of the IC 50 via a wiring member (not shown).
  • the surface electrodes 86 and 90 of the second tuning fork vibrator 72 are connected via the electrodes 24, 28a and 28c and a wiring member (not shown).
  • the input buffer 200 ′ includes an amplitude control circuit 202 ′ similar to the amplitude control circuit 202, a phase shift circuit 204 ′ similar to the phase shift circuit 204, electrodes 24 and 28 b and a wiring member (not shown).
  • a feedback loop for driving is also formed in the second tuning fork vibrator 72.
  • the driving feedback loop is formed such that the driving frequency of the second tuning fork vibrator 72 is higher than the driving frequency of the first tuning fork vibrator 70.
  • the other two output terminals of the input buffer 200 ′ are also synchronized with the synchronous detection circuit 210 through the differential amplification circuit 206 ′ and the amplitude adjustment circuit 208 ′ similar to the differential amplification circuit 206 and the amplitude adjustment circuit 208. It is connected to one input terminal of the detection circuit 210 ′, and one output terminal of the input buffer 200 ′ is connected to the synchronous detection circuit 210 ′ via a detection clock generation circuit 212 ′ similar to the detection clock generation circuit 212. Connected to the other input end.
  • the memory 220 is also connected to the adjustment circuit 208 ′, and the amplitude of the output signal of the differential amplifier circuit 206 ′ is adjusted by the amplitude adjustment circuit 208 ′ based on the gain-related data stored in the memory 220. Can be adjusted.
  • the detection clock generation circuit 212 ′ generates a detection clock having a shorter period corresponding to the higher driving frequency of the second tuning-fork vibrator 72 than the detection clock generation circuit 212, and the synchronous detection circuit 210 ′ The detection cycle is also shorter than the detection cycle in the synchronous detection circuit 210.
  • the output terminal of the synchronous detection circuit 210 ′ is connected to one external electrode (electrode 24) and electrode 30 of the IC 50, and this electrode 30 and another external electrode (another electrode 24, external electrode) of the IC 50 to which a reference voltage is applied.
  • a capacitor C5 (chip capacitor 60) is connected between the electrode 40 (REF)).
  • the output terminal of the synchronous detection circuit 210 ′ is connected to one input terminal of the adjustment circuit 214 ′ similar to the adjustment circuit 214.
  • the memory 220 and the temperature sensor 222 are connected to another input terminal and further another input terminal of the adjustment circuit 214 ′, respectively. Therefore, the data stored in the memory 220 can be given to the adjustment circuit 214 ′.
  • the adjustment circuit 214 ′ can compensate the temperature of the output signal of the synchronous detection circuit 210 ′ based on the data related to the second tuning fork vibrator 72 stored in the memory 220 and the output signal of the temperature sensor 222. it can.
  • the output terminal of the adjustment circuit 214 ′ is connected to the input terminal of a low-pass filter 224 ′ similar to the low-pass filter 224.
  • the output terminal of the low-pass filter 224 ′ is connected to the external electrode (electrode 24), the electrode 30 and the external electrode 40 (OUTy) of the IC 50, and another output terminal of the low-pass filter 224 ′ is connected to another external electrode (electrode) of the IC 50. 24) and another electrode 30.
  • a capacitor C6 (chip capacitor 60) is connected between the output end of the low-pass filter 224 ′ and another output end (between the electrodes 30).
  • the output end of the low-pass filter 224 ′ that is, the external electrode 40 (OUTy) is connected to the input end of a high-pass filter 226 ′ provided outside the same as the high-pass filter 226.
  • the high-pass filter 226 ′ has a capacitor C7 connected between its input end and output end, and a resistor R4 between the output end and another external electrode 40 (REF) to which the reference voltage of the IC 50 is applied. Connected.
  • the output end of the high-pass filter 226 ′ that is, the connection point between the capacitor C7 and the resistor R4 is connected to the external electrode 40 (AINy).
  • the external electrode 40 (AINy) is connected to the positive input terminal of an operational amplifier 228 ′ used in another post-stage amplifier similar to the post-stage amplifier in the IC 50 via the electrode 24 and the like.
  • This other post-stage amplifier is for amplifying the amplitude of the signal input to the external electrode 40 (AINy) by about 50 times, for example.
  • the operational amplifier 228 ′ has a negative input terminal connected to the external electrode 40 (AFBy) via the electrode 24 and the like, and an output terminal connected to another external electrode 40 (APOy) via the other electrode 24 and the like. .
  • the external electrodes 40 are connected to a low-pass filter 230 ′ provided outside the same as the low-pass filter 230.
  • a resistor R5 and a capacitor C8 of the low-pass filter 230 ′ are connected in parallel between the external electrodes 40 (AFBy, APOy).
  • a resistor R6 is connected between the external electrode 40 (AFBy) and another external electrode 40 (REF) to which the reference voltage is applied. Therefore, the amplitude of the signal input to the external electrode 40 (AINy) is amplified by, for example, about 50 times by another subsequent amplifier including the operational amplifier 228 ′, and the output terminal of the operational amplifier 228 ′, that is, the external electrode 40 (APOy) is amplified. Can be output.
  • a switch SW ′ similar to the switch SW is provided in the IC 50.
  • the switch SW ′ is another external electrode of the IC 50 connected to the external electrode (electrode 24) of the IC 50 connected to the external electrode 40 (AINy) and another external electrode 40 (REF) to which the reference voltage of the IC 50 is applied. It is connected between (another electrode 24).
  • the switch SW ′ is also connected to the external electrode (electrode 24) and the external electrode 40 (SCT) of the IC 50. Further, the switch SW is also configured to be switched on or off by a control signal input to the external electrode 40 (SCT).
  • the capacitor C7 of the high-pass filter 226 ′ is charged by turning on the switch SW ′ for 0.2 seconds, for example, the signal of the output terminal of the low-pass filter 224 ′, that is, the external electrode 40 (OUTy) can be obtained in short time. It is transmitted to the positive input terminal of 228 ′, and the rise time of the output signal at the output terminal of the operational amplifier 228 ′, that is, the external electrode 40 (APOy) can be shortened.
  • the first tuning fork vibrator 70 is used to detect the rotational angular velocity applied around the X axis parallel to the short side of the circuit board 20
  • the second tuning fork vibrator 72 is used to detect the rotational angular velocity applied around the Y axis parallel to the long side of the circuit board 20.
  • a self-excited drive circuit is formed by a drive feedback loop including the input buffer 200, the amplitude control circuit 202, and the phase shift circuit 204.
  • the legs 76a and 76b are, for example, shown in FIG. As shown, it vibrates with basic vibrations so as to open and close each other. In a state where the legs 76a and 76b are open to each other (indicated by a solid line in FIG. 6), in the first tuning fork vibrator 70, the portion where the central surface electrode 88 is formed extends, and the surface electrodes 86 on both sides extend. , 90 are formed.
  • the amplitude of the output signal of the differential amplifier circuit 206 is adjusted by the amplitude adjustment circuit 208 based on the data stored in the memory 220.
  • the signal whose amplitude is adjusted in this way is detected by the synchronous detection circuit 210 in synchronization with the detection clock of the detection clock generation circuit 212.
  • the detected signal is temperature compensated by the adjustment circuit 214 or the like.
  • the necessary low frequency band of the temperature-compensated signal is passed by the low-pass filter 224, and the DC component is cut by the high-pass filter 226.
  • the signal from which the DC component is cut is amplified by a post-stage amplifier including the operational amplifier 228 and is output from the output terminal of the operational amplifier 228, that is, the external electrode 40 (APOx). Therefore, the magnitude and direction of the rotational angular velocity applied around the X axis can be detected based on the magnitude and polarity of the output signal from the external electrode 40 (APOx).
  • the leg portions 76a and 76b vibrate with the fundamental vibration by the driving feedback loop including the input buffer 200 'and the like.
  • the direction of the basic vibration of the legs 76a and 76b is displaced according to the rotational angular velocity applied around the Y axis. Therefore, with respect to the second tuning-fork type vibrator 72, the magnitude and rotation of the rotational angular velocity applied around the Y axis depending on the magnitude and polarity of the output signal from the differential amplifier circuit 206 ′ and thus the external electrode 40 (APOy). The direction can be detected.
  • a tuning fork vibrator 70 having a low resonance frequency is arranged along the short side of the circuit board 20, and a tuning fork vibrator 72 having a high resonance frequency is arranged along the long side of the circuit board 20.
  • the mass of the circuit board 20 increases on one side (either the left or right side across the tuning fork vibrators 70 and 72), and the total mass including other components such as the circuit board 20 and the chip capacitor 60 is the tuning fork type vibration.
  • the circuit board 20 is less likely to vibrate due to the vibration of the tuning fork vibrators 70 and 72. Therefore, vibration leakage of the tuning fork vibrators 70 and 72 via the circuit board 20 can be suppressed.
  • first tuning fork vibrator 70 and the second tuning fork vibrator 72 are attached to opposite sides of the circuit board 20, that is, the base portion 74 and the first tuning fork vibrator 70 of the first tuning fork vibrator 70.
  • the base part 74 of the second tuning fork vibrator 72 is preferably arranged at a diagonal position on the circuit board 20.
  • other components such as the chip capacitor 60 are also preferably arranged at positions facing the first tuning fork vibrator 70 and the second tuning fork vibrator 72 (for example, as shown in FIG. 1).
  • the chip capacitor 60 is disposed along the side on the circuit board 20 at the position opposite to the side where the first tuning fork vibrator 70 is disposed).
  • the mass on one side in the width direction of the tuning fork vibrators 70 and 72 can be further increased, and the circuit board 20 is less likely to vibrate due to the vibration of the tuning fork vibrators 70 and 72.
  • the vibration leakage of the tuning fork vibrators 70 and 72 via the circuit board 20 can be suppressed.
  • vibration leakage can be further suppressed by increasing the mass ratio of the vibration parts of the tuning fork vibrators 70 and 72 to the other parts. That is, the mass of the leg portions 76a and 76b of the tuning fork vibrators 70 and 72, the mass of the base portion 74 of the tuning fork vibrators 70 and 72, and the total mass of all components such as the circuit board 20 and the chip capacitor 60, By increasing the ratio, the circuit board 20 is further less likely to vibrate, and the tuning fork vibrators 70 and 72 are less likely to leak.
  • the first tuning fork vibrator 70 having a low resonance frequency is short of the circuit board 20 of 5.5 mm ⁇ 4.5 mm ⁇ 0.5 mm. Arranged along the side and measured vibration leakage.
  • the width of the base part of the tuning fork vibrator used is 0.87 mm, and the length of the legs 76a and 76b is 1.89 mm. Vibration leakage was measured for the case where this tuning fork type vibrator was arranged at the center of the circuit board 20 in the width direction and the case where it was arranged at the board end.
  • the substrate end arrangement is an arrangement in which the distance between the end of the circuit board 20 and the end of the tuning fork vibrator base 74 in the width direction is 500 ⁇ m.
  • the mass of the vibration part (legs 76a and 76b) of the tuning fork vibrator is a
  • the mass of the part other than the vibration part of the tuning fork vibrator (base part 74) is b
  • the circuit board 20 and the chip are the components other than the tuning fork vibrator such as the capacitor 60.
  • the vibration leakage was measured by changing the mass ratio (b + c) / a.
  • the measurement of the vibration leakage is shown by the change rate of the resonance frequency (Fr) in the angular velocity detection mode when the bottom surface of the circuit board 20 of the angular velocity sensor 10 is not fixed (Free) and when it is fixed (Fix).
  • the circuit board 20 when the vibration of the tuning fork vibrator is leaking, the circuit board 20 is also vibrated. Therefore, it is considered that the tuning fork vibrator and the circuit board 20 influence each other. Therefore, when the circuit board 20 is fixed, the vibration state of the tuning fork vibrator is affected, and the change rate of the resonance frequency is increased. On the other hand, when the vibration leakage is small, the vibration of the circuit board 20 is small, and even if the circuit board 20 is fixed, the influence on the vibration state of the tuning fork vibrator is considered to be small. Therefore, even if the circuit board 20 is fixed, the change rate of the resonance frequency of the tuning fork vibrator is small. Therefore, it can be considered that the smaller the resonance frequency change rate of the tuning fork vibrator, the less the vibration leakage.
  • the vibration leakage is less when the tuning fork vibrator is arranged at the end of the circuit board 20 than at the center of the circuit board 20 at all mass ratios.
  • the resonance frequency change rate is stable at a value smaller than ⁇ 20 ppm in the range of mass ratio (b + c) / a> 40, and vibration leakage is particularly significant. It shows that there are few.
  • the first tuning fork vibrator 70 having a low resonance frequency and the second tuning fork vibrator 72 having a high resonance frequency are arranged along the short side and along the long side of the circuit board 20.
  • vibration leakage was measured by changing the mass ratio.
  • the length of the leg portions 76a and 76b of the second tuning fork vibrator 72 having a high resonance frequency is 1.753 mm. And the measurement result of a vibration leak is shown in FIG.
  • the tuning fork vibrator is arranged along the long side of the circuit board 20 when the tuning fork vibrator is arranged along the short side of the circuit board 20 regardless of the resonance frequency. Less vibration leakage.
  • the first tuning fork type vibrator 70 having a lower frequency has a second tuning fork type vibrator 72 having a higher resonance frequency. It can be seen that there are more vibration leaks. Therefore, in order to reduce the vibration leakage of the biaxial angular velocity sensor 10, it is advantageous to dispose the first tuning fork vibrator 70 having a low resonance frequency along the short side of the circuit board 20. .
  • the second tuning-fork vibrator 72 having a high resonance frequency is arranged along the long side of the circuit board 20, but the first tuning-fork vibrator 70 is arranged along the long side.
  • the vibration leakage is less than that of the angular velocity sensor 10 and is effective in suppressing the vibration leakage of the angular velocity sensor 10 as a whole.
  • the mass In the range of ratio (b + c) / a> 40, it can be seen that the resonance frequency change rate is stable at a small value and vibration leakage is small.
  • the first tuning fork vibrator 70 having a low resonance frequency is arranged along the short side at the end of the circuit board 20, and the second tuning fork vibrator 72 having a high resonance frequency is arranged on the circuit board 72.
  • the angular velocity sensor 10 with less vibration leakage can be obtained by arranging along the long side at the end of the.
  • the tuning fork vibrators 70 and 72 are arranged so as not to be parallel to the short side or the long side of the circuit board 20, excitation of the natural vibration mode at the edge of the board can be suppressed, and vibration leakage is further reduced. Can be suppressed.
  • the surface electrodes 86, 88, 90 of the first tuning fork vibrator 70 and the second tuning fork vibrator 72 are made of a conductive thermosetting resin such as an epoxy-based conductive adhesive, and the circuit board. Twenty electrodes 26a to 26c and electrodes 28a to 28c are connected.
  • the surface electrodes 86, 88 and 90 of the tuning fork vibrators 70 and 72 and the electrodes formed on the circuit board 20 by wire bonding or the like. And the angular velocity sensor 10 can be reduced in height.
  • vibration leakage of the tuning fork vibrators 70 and 72 poses a problem.
  • vibration leakage is reduced.
  • the angular velocity sensor 10 can be obtained.

Abstract

　基板を介した振動漏れを少なくすることができる角速度センサを得る。 　角速度センサ１０は、回路基板２０を含む。回路基板２０上にＩＣ５０、チップコンデンサ６０、共振周波数の異なる第１および第２の音叉型振動子７０，７２を実装し、キャップ１１０を取り付ける。２つの音叉型振動子７０，７２は、回路基板２０の端部に取り付けられる。低い共振周波数を有する第１の音叉型振動子７０は、回路基板２０の短辺に沿って配置し、高い共振周波数を有する第２の音叉型振動子７２は、回路基板２０の長辺に沿って配置する。

Description

角速度センサ
　この発明は、角速度センサに関し、特にたとえば、振動子の振動を利用して回転角速度を検出する角速度センサに関する。
　図１０は、従来の角速度センサの一例を示す斜視図である。この角速度センサは、基板１を含み、基板１に形成された凹部にＩＣ３が実装されている。また、基板１の幅方向の中央部には、第１の振動子４が取り付けられる。第１の振動子４は、基板１上に固定され、基板１上に形成された電極にワイヤボンディングにより電気的に接続される。第１の振動子４の先端側において、基板１の端辺に沿って、第２の振動子５が取り付けられる。第２の振動子５も、基板１上に固定され、基板１上に形成された電極にワイヤボンディングにより電気的に接続される。さらに、第１の振動子４の両側には、チップ部品６が実装される。これらのＩＣ３、第１および第２の振動子４，５、チップ部品６などを覆うようにして、基板１上にケース７が取り付けられる。
　この角速度センサでは、ＩＣ３やチップ部品６によって駆動回路および検出回路が構成され、第１の振動子４および第２の振動子５が励振される。そして、第１の振動子４および第２の振動子５から、それぞれの軸に加わった回転角速度に対応した信号が出力される。したがって、この角速度センサは、２軸の角速度センサとして使用することができる（特許文献１参照）。
特開２００７－２４８１９０号公報
　しかしながら、このような角速度センサでは、基板に振動子が取り付けられた構成を有するため、基板を介して振動子の振動が漏れるという問題がある。
　それゆえに、この発明の主たる目的は、基板を介した振動漏れを少なくすることができる角速度センサを提供することである。
　この発明は、基板と、基板に略直交するように取り付けられる共振周波数の異なる２つの振動子と、基板に実装され、かつ振動子に電気的に接続されるＩＣと、基板に取り付けられてＩＣとともに電気回路を構成するチップ部品と、振動子、ＩＣおよびチップ部品を覆うように基板に取り付けられるキャップとを含み、２つの振動子は、その幅方向において基板の中央部からずれた位置に搭載される、角速度センサである。
　振動子をその幅方向において基板の中央部からずれた位置に搭載することにより、振動子の幅方向の一方側における基板の質量が他方側における基板の質量より大きくなり、振動子の振動によって基板が振動しにくくなるものと考えられる。
　このような角速度センサにおいて、振動子の振動部の質量をａ、振動子の振動部以外の部分の質量をｂ、振動子以外の構成部品の合計質量をｃとしたとき、（ｂ＋ｃ）／ａ＞４０の範囲にあることが好ましい。
　振動子の振動部の質量に対して、それ以外の部分の質量が大きいほうが、振動子の振動によって基板が振動しにくくなる。そして、振動子の振動部の質量とそれ以外の部分の質量との関係が、上述のような範囲にあるとき、特に基板の振動が少なくなり、振動子の振動漏れが少なくなる。
　また、２つの振動子の一方の振動子を基板の所定の辺に当該一方の振動子の長手方向が沿うように配置し、所定の辺に対向する基板の辺に沿うように２つの振動子の他方の振動子の取り付け部およびチップ部品が配置されることが好ましい。
　一方の振動子と、他方の振動子およびチップ部品とが、基板の対向する側に配置されることにより、振動子の幅方向の一方側における基板その他の合計質量が大きくなり、振動子の振動による基板の振動がさらに抑制される。
　さらに、低い共振周波数を有する振動子は基板の短辺方向に沿って配置され、高い共振周波数を有する振動子は基板の長辺方向に沿って配置されることが好ましい。
　低い共振周波数を有する振動子は、高い共振周波数を有する振動子よりも脚部が長くなり、振動部の質量が大きくなるため、振動が漏れやすい。そこで、低い共振周波数を有する振動子を基板の短辺に沿って配置することにより、この振動子の幅方向の一方側に存在する基板の量を大きくし、基板への振動の漏れを小さくする。振動漏れの大きい周波数で振動する振動子の振動漏れを十分に抑制することにより、高い共振周波数を有する振動子を含めた振動子全体の振動漏れを少なくすることができる。
　また、２つの振動子の少なくとも一方は、基板の長辺あるいは短辺に対して平行にならないように配置されることが好ましい。
　振動子を基板の長辺および短辺に対して平行にならないように配置することにより、基板端辺の固有振動モードの励起を抑えることができる。
　さらに、振動子は、表面実装により基板に形成された電極に機械的および電気的に接続されることが好ましい。
　振動子を基板に表面実装することにより、角速度センサの低背化を図ることができる。
　この発明によれば、振動子の振動によって基板が振動しにくくなり、振動漏れの少ない角速度センサを得ることができる。
　この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。
この発明の角速度センサの一例を示す内部透視斜視図である。 図１に示す角速度センサの分解斜視図である。 図１および図２に示す角速度センサに用いられる回路基板の他方面を示す斜視図である。 図１および図２に示す角速度センサに用いられる本発明の音叉型振動子の一例を示す斜視図である。 図１および図２に示す角速度センサの回路を示すブロック図である。 駆動時における音叉型振動子の振動状態を示す図解図である。 回転角速度が加わったときの音叉型振動子の振動状態を示す図解図である。 低い共振周波数を有する音叉型振動子を回路基板の中央部と端部に配置した場合における振動漏れの状態を示すグラフである。 ２つの共振周波数を有する音叉型振動子を回路基板の端部における短辺と長辺に沿って配置した場合における振動漏れの状態を示すグラフである。 従来の角速度センサの一例を示す斜視図である。
　図１はこの発明の角速度センサの一例を示す内部透視斜視図であり、図２はその分解斜視図である。角速度センサ１０は、振動子を搭載する基板としての回路基板２０を含む。回路基板２０は、たとえば長方形板状などの形状に形成される。回路基板２０の一方面には、凹部２２が形成される。凹部２２は、たとえば、回路基板２０の１つの角部側に片寄るような位置に形成される。なお、図２においては、凹部２２は鉤形に形成されているが、後述のＩＣが実装されうる形状であればよく、たとえば四角形状などであってもよい。
　回路基板２０の凹部２２内には、複数の電極２４が、たとえば四角形状に並ぶように形成される。また、回路基板２０の凹部２２の外側において、凹部２２に近接する短辺の近傍に、３つの長方形状の電極２６ａ，２６ｂ，２６ｃが並んで形成される。これらの電極２６ａ～２６ｃは、その長手方向が凹部２２に近接する回路基板２０の短辺と同じ向きとなるように配置される。さらに、回路基板２０の凹部２２の外側において、凹部２２に近接する長辺の近傍に、３つの長方形状の電極２８ａ，２８ｂ，２８ｃが並んで形成される。これらの電極２８ａ～２８ｃは、その長手方向が凹部２２に近接する回路基板２０の長辺と同じ向きとなるように配置される。
　また、凹部２２と、凹部２２から離れた位置にある回路基板２０の短辺との間には、複数対の対向電極３０が形成される。それぞれの対向電極３０は、回路基板２０の長手方向において互いに対向するように形成される。そして、複数対の対向電極３０が、回路基板２０の短辺に沿って並ぶように配置される。さらに、これらの対向電極３０と回路基板２０の短辺との間に、複数の電極３２が形成される。また、凹部２２に近接する回路基板２０の短辺の近傍に形成された電極２６ａ～２６ｃに隣接して、複数の電極３４が形成される。これらの電極３４は、凹部２２から離れた回路基板２０の長辺に沿って配置される。
　回路基板２０の他方面には、図３に示すように、複数の外部電極４０および８つの検査用電極４２ａ～４２ｈが形成される。外部電極４０は、回路基板２０の対向する長辺に沿って並んで形成される。また、検査用電極４２ａ～４２ｈは、外部電極４０の内側に並んで形成される。４つの検査用電極４２ａ～４２ｄおよび別の４つの検査用電極４２ｅ～４２ｈは、回路基板２０の対向する長辺のそれぞれに沿って形成される。８つの検査用電極４２ａ～４２ｈの中心点Ｃは、回路基板２０の他方面において、角速度センサ１０全体の重心に対応する位置Ｇに一致するように配置される。
　回路基板２０は、たとえばアルミナなどで形成される。また、回路基板２０上に形成される電極２４，２６ａ～２６ｃ，２８ａ～２８ｃ，３０，３２，３４，４０，４２ａ～４２ｈなどは、たとえば、タングステンで形成された電極上にニッケルおよび金を順次メッキすることにより形成される。なお、回路基板２０には、導電性を有する多数のビアホールやパターンなどの配線部材（図示せず）が形成されている。
　回路基板２０の凹部２２には、ＩＣ５０が嵌め込まれる。ＩＣ５０は、後述の音叉型振動子を駆動し、音叉型振動子の出力信号を処理するために用いられる。ＩＣ５０には、複数の外部電極（図示せず）が形成され、このＩＣ５０の外部電極が凹部２２内の電極２４にそれぞれ接続される。このとき、たとえば、電極２４に金バンプ５２が形成され、この金バンプ５２によって電極２４とＩＣ５０の外部電極とが接続される。また、ＩＣ５０は、エポキシ系接着剤などからなるアンダーフィル５４によって、回路基板２０に固定される。
　回路基板２０に形成された対向電極３０には、チップコンデンサ６０がそれぞれ接続される。チップコンデンサ６０としては、たとえば積層セラミックコンデンサなどが用いられ、その両端に形成された外部電極が、半田６２などによって対向電極３０に接続される。
　さらに、凹部２２の外側に形成された電極２６ａ～２６ｃおよび電極２８ａ～２８ｃには、それぞれ第１の音叉型振動子７０および第２の音叉型振動子７２が取り付けられる。第１の圧電振動子７０および第２の圧電振動子７２は、略長方形状の基台部７４を含み、その長手方向の一端から２つの脚部７６ａ，７６ｂが延びるように形成される。これらの脚部７６ａ，７６ｂは、基台部７４の幅方向の両端より内側において、互いに平行に延びるように形成される。
　第１の音叉型振動子７０および第２の音叉型振動子７２は、それぞれ、図４に示すように、２つの音叉型の圧電体基板８０，８２を含み、これらの圧電体基板８０，８２の間に中間電極８４が挟まれた構成を有する。圧電体基板８０，８２は、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電体材料で形成され、たとえば互いに逆向きの厚み方向に分極される。
　一方の圧電体基板８０の表面には、３つの表面電極８６，８８，９０が形成される。表面電極８６，８８は、一方の脚部７６ａの幅方向の中央部で互いに分割され、端部側の表面電極８６は、基台部７４から脚部７６ａに延びるように形成される。また、表面電極８８，９０は、他方の脚部７６ｂの幅方向の中央部で互いに分割され、端部側の表面電極９０は、基台部７４から脚部７６ｂに延びるように形成される。さらに、中央部の表面電極８８は、基台部７４から両方の脚部７６ａ，７６ｂに延びるように形成される。ここで、表面電極８６，８８，９０の間の分割幅は、基台部７４部分で広く、かつ脚部７６ａ，７６ｂ部分で狭くなるように形成される。また、他方の圧電体基板８２の表面には、全面電極９２が形成される。
　第１の音叉型振動子７０と第２の音叉型振動子７２とは、回路基板２０の凹部２２の外側に形成された電極２６ａ～２６ｃおよび電極２８ａ～２８ｃに取り付けられる。このとき、接合材１００を用いて、２つの圧電振動子７０，７２の表面電極８６，８８，９０が、それぞれ、電極２６ａ，２６ｂ，２６ｃおよび電極２８ａ，２８ｂ，２８ｃに接続される。接合材１００としては、たとえば異方導電性接着剤、導電性接着剤、樹脂－金属複合材料、金バンプなどが用いられる。表面電極８６，８８，９０の間において絶縁性を確保する必要があるため、接合材１００として、異方導電性接着剤や樹脂－金属複合材料を用いる場合には、基台部７４において３つの電極８６，８８，９０側の表面の全面に接合材１００を付与することができるが、その他の材料を用いる場合には、それぞれの表面電極８６，８８，９０に分割して接合材１００を付与する必要がある。
　第１の音叉型振動子７０および第２の音叉型振動子７２は、ほぼ直交する向きに配置されるが、それぞれの振動が他の振動子に影響を与えないように、異なる共振周波数を有するものが用いられる。第１の音叉型振動子７０の脚部７６ａ，７６ｂは、第２の音叉型振動子７２の脚部７６ａ，７６ｂより長く形成される。それにより、第１の音叉型振動子７０は、第２の音叉型振動子７２より低い共振周波数を有する。
　低い共振周波数を有する第１の音叉型振動子７０の表面電極８６，８８，９０は、回路基板２０の短辺の近傍に形成された電極２６ａ～２６ｃに接続される。また、高い共振周波数を有する第２の音叉型振動子７２の表面電極８６，８８，９０は、回路基板２０の長辺の近傍に形成された電極２８ａ～２８ｃに接続される。これらの第１の音叉型振動子７０および第２の音叉型振動子７２の脚部７６ａ，７６ｂは、回路基板２０の短辺および長辺に沿って、凹部２２側に向かって延びるように配置される。
　ＩＣ５０およびチップコンデンサ６０などで形成される回路の必要な部分が、電極２４、対向電極３０および配線部材（図示せず）を介して、回路基板２０の他方面に形成された外部電極４０に接続される。また、第１の音叉型振動子７０および第２の音叉型振動子７２の表面電極８６，８８，９０は、電極２６ａ～２６ｃ、電極２８ａ～２８ｃおよび配線部材（図示せず）を介して、ＩＣ５０の回路に接続されるとともに、回路基板２０の他方面に形成された検査用電極４２ａ～４２ｈに接続される。このとき、第１の音叉型振動子７０および第２の音叉型振動子７２の表面電極８６，８８，９０は、それぞれ、２列に配置された４つの検査用電極４２ａ～４２ｄおよび４つの検査用電極４２ｅ～４２ｈに接続される。
　ここで、４つ並んだ一方の検査用電極４２ａ～４２ｄのうち、両外側の２つの検査用電極４２ａ，４２ｄに第１の音叉型振動子７０の中央部の表面電極８８が接続され、内側の２つの検査用電極４２ｂ，４２ｃに第１の音叉型振動子７０の両側の表面電極８６，９０が接続される。また、４つ並んだ他方の検査用電極４２ｅ～４２ｈのうち、両外側の２つの検査用電極４２ｅ，４２ｈに第２の音叉型振動子７２の中央部の表面電極８８が接続され、内側の２つの検査用電極４２ｆ，４２ｇに第２の音叉型振動子７２の両側の表面電極８６，９０が接続される。
　回路基板２０の一方面上には、ＩＣ５０、チップコンデンサ６０、第１の音叉型振動子７０および第２の音叉型振動子７２を覆うようにして、キャップ１１０が取り付けられる。キャップ１１０は、たとえばアルミナや洋白などの材料で、回路基板２０の外形に合わせた矩形の器状に形成される。
　キャップ１１０を回路基板２０に取り付けるために、キャップ１１０の端部と回路基板２０との間にキャップ接着剤１１２が付与される。キャップ接着剤１１２としては、たとえばアルミナなどの絶縁性のキャップ１１０を取り付ける場合には、エポキシ系接着剤などが用いられ、洋白などの導電性のキャップ１１０を取り付ける場合には、エポキシ系接着剤およびエポキシ系導電性接着剤などが用いられる。
　キャップ１１０には、防爆用の貫通孔１１４が形成される。貫通孔１１４は、第１の音叉型振動子７０の基台部７４に対応する位置において、キャップ１１０の角部の近傍に形成される。貫通孔１１４は、第２の音叉型振動子７２の基台部７４に対応する位置において、キャップ１１０の角部の近傍に形成されてもよい。つまり、貫通孔１１４は、キャップ１１０を１８０°回転させて回路基板２０に取り付けても、ＩＣ５０の上に配置されない位置に形成されることが好ましい。
　次に、図５などを参照して、この角速度センサ１０の回路構成について説明する。ここでは、角速度センサ１０において、第１の音叉型振動子７０に関連する回路構成と第２の音叉型振動子７２に関連する回路構成とが同様の回路構成であるため、先に、第１の音叉型振動子７０に関連する回路構成について詳しく説明し、その後に、第２の音叉型振動子７２に関連する回路構成について簡単に説明する。
　角速度センサ１０において、第１の音叉型振動子７０の表面電極８６，９０は、電極２４、２６ａ、２６ｃおよび配線部材（図示せず）を介して、ＩＣ５０に含まれる入力バッファ２００の２つの入力端に接続される。この入力バッファ２００は、一方の出力端および他方の２つの出力端を有し、一方の出力端は２つの入力端に入力されている信号の和の信号を出力するためのものであり、他方の２つの出力端は２つの入力端に入力されている信号を出力するためのものである。ＩＣ５０内において、入力バッファ２００の一方の出力端は、信号の振幅を制御するための振幅制御回路２０２の入力端に接続され、振幅制御回路２０２の出力端は、信号の位相を適正にするための移相回路２０４の入力端に接続される。ＩＣ５０内の移相回路２０４の出力端は、電極２４、２６ｂおよび配線部材（図示せず）を介して、第１の音叉型振動子７０の表面電極８８に接続される。このようにして、第１の音叉型振動子７０には、駆動用の帰還ループが形成される。なお、第１の音叉型振動子７０の表面電極８６，８８，９０は、上述のように、４つの検査用電極４２ａ～４２ｄの所定のものにそれぞれ接続されている。
　ＩＣ５０内において、入力バッファ２００の他方の２つの出力端は、差動増幅回路２０６の２つの入力端に接続され、差動増幅回路２０６の出力端は、振幅調整回路２０８を介して、同期検波回路２１０の一方の入力端に接続され、さらに、入力バッファ２００の一方の出力端は、検波クロック生成回路２１２を介して、同期検波回路２１０の他方の入力端に接続される。同期検波回路２１０は、その一方の入力端に入力されている信号を、その他方の入力端に入力されている信号（検波クロック）に同期して検波するためのものである。同期検波回路２１０の出力端は、ＩＣ５０の１つの外部電極（電極２４）に接続され、この外部電極と基準電圧が印加されるＩＣ５０の別の外部電極（別の電極２４、外部電極４０（ＲＥＦ））との間には、電極３０および配線部材（図示せず）を介して、コンデンサＣ１（チップコンデンサ６０）が接続される。
　さらに、ＩＣ５０内において、同期検波回路２１０の出力端は、調整回路２１４の１つの入力端に接続される。この調整回路２１４は、同期検波回路２１０の出力信号を温度補償するためのものである。そのため、ＩＣ５０内には、シリアルインタフェース２１６、ロジック回路２１８、メモリ２２０および温度センサ２２２が設けられる。シリアルインタフェース２１６は、その３つの入力端がＩＣ５０の３つの外部電極（３つの電極２４）および３つの外部電極４０（ＡＣＳ、ＡＣＬＫおよびＡＳＤＩＯ）にそれぞれ接続され、その出力端がロジック回路２１８の入力端に接続される。また、ロジック回路２１８の入出力端がメモリ２２０の入出力端に接続される。さらに、メモリ２２０のＶＰＰ電圧端子は、ＩＣ５０の外部電極（電極２４）および外部電極４０（ＶＰＰ）に接続される。そのため、実際に測定された第１の音叉型振動子７０の温度変化に対するインピーダンス変化特性に関するデータなどのさまざまなデータを、外部電極４０から、シリアルインタフェース２１６およびロジック回路２１８を介して、メモリ２２０に記憶することができる。また、ロジック回路２１８の出力端が調整回路２１４の別の入力端に接続される。そのため、メモリ２２０に記憶されているデータを、ロジック回路２１８を介して、調整回路２１４に与えることができる。さらに、温度センサ２２２の出力端が、調整回路２１４のさらに別の入力端に接続される。したがって、調整回路２１４によって、その入力信号すなわち同期検波回路２１０の出力信号を、メモリ２２０に記憶されているデータおよび温度センサ２２２の出力信号に基づいて温度補償することができる。
　なお、図示していないが、メモリ２２０は、上述の振幅調整回路２０８にも接続され、メモリ２２０に記憶されているゲインに関するデータに基づいて、振幅調整回路２０８によって差動増幅回路２０６の出力信号の振幅を調整することができる。
　ＩＣ５０内において、調整回路２１４の出力端は、ローパスフィルタ２２４の入力端に接続される。ローパスフィルタ２２４は、角速度センサ１０で検出する角速度の周波数たとえば１０Ｈｚ～５０Ｈｚを含む低周波帯域を通過するためのものである。ローパスフィルタ２２４の出力端は、ＩＣ５０の外部電極（電極２４）、電極３０および外部電極４０（ＯＵＴｘ）に接続される。なお、ローパスフィルタ２２４は、入力信号を通過して出力する別の出力端も有し、その別の出力端は、ＩＣ５０の別の外部電極（電極２４）および別の電極３０に接続される。そして、ローパスフィルタ２２４の出力端および別の出力端間（電極３０間）には、コンデンサＣ２（チップコンデンサ６０）が接続される。
　ローパスフィルタ２２４の出力端すなわち外部電極４０（ＯＵＴｘ）は、外部に設けられるハイパスフィルタ２２６の入力端に接続される。ハイパスフィルタ２２６は、信号中の直流成分をカットするためのものである。ハイパスフィルタ２２６は、コンデンサＣ３および抵抗器Ｒ１を含み、その入力端と出力端との間にコンデンサＣ３が接続され、その出力端とＩＣ５０の基準電圧が印加される別の外部電極４０（ＲＥＦ）との間に抵抗器Ｒ１が接続される。
　ハイパスフィルタ２２６の出力端すなわちコンデンサＣ３および抵抗器Ｒ１の接続点は、外部電極４０（ＡＩＮｘ）に接続される。この外部電極４０（ＡＩＮｘ）は、電極２４などを介して、ＩＣ５０内において後段アンプに用いられるオペアンプ２２８の正入力端に接続される。後段アンプは、外部電極４０（ＡＩＮｘ）に入力されている信号の振幅をたとえば５０倍程度増幅するためのものである。オペアンプ２２８は、その負入力端が電極２４などを介して外部電極４０（ＡＦＢｘ）に接続され、その出力端が別の電極２４などを介して別の外部電極４０（ＡＰＯｘ）に接続される。また、これらの外部電極４０（ＡＦＢｘ、ＡＰＯｘ）には、外部に設けられるローパスフィルタ２３０が接続される。ローパスフィルタ２３０は、抵抗器Ｒ２およびコンデンサＣ４を含み、抵抗器Ｒ２およびコンデンサＣ４は、外部電極４０（ＡＦＢｘ、ＡＰＯｘ）間に並列に接続される。また、外部電極４０（ＡＦＢｘ）と基準電圧が印加される別の外部電極４０（ＲＥＦ）との間には、抵抗器Ｒ３が接続される。そのため、オペアンプ２２８を含む後段アンプによって、外部電極４０（ＡＩＮｘ）に入力されている信号の振幅をたとえば５０倍程度増幅して、オペアオンプ２２８の出力端すなわち外部電極４０（ＡＰＯｘ）から出力することができる。
　また、ＩＣ５０内には、スイッチＳＷが設けられる。スイッチＳＷは、外部電極４０（ＡＩＮｘ）に接続されるＩＣ５０の外部電極（電極２４）とＩＣ５０の基準電圧が印加される別の外部電極４０（ＲＥＦ）に接続されるＩＣ５０の別の外部電極（別の電極２４）との間に接続される。また、スイッチＳＷは、外部電極４０（ＳＣＴ）に接続されるＩＣ５０の外部電極（電極２４）に接続される。さらに、スイッチＳＷは、外部電極４０（ＳＣＴ）に入力される制御信号によって、オンまたはオフに切替えることができるように構成されている。このスイッチＳＷをたとえば０．２秒間オンにすることによってハイパスフィルタ２２６のコンデンサＣ３を充電すれば、ローパスフィルタ２２４の出力端すなわち外部電極４０（ＯＵＴｘ）の信号が短時間でオペアンプ２２８の正入力端に伝達され、オペアンプ２２８の出力端すなわち外部電極４０（ＡＰＯｘ）における出力信号の立上り時間を早めることができる。
　なお、外部電極４０（ＶＣＣ）は、配線部材（図示せず）を介して、ＩＣ５０のＶＣＣおよびＶＤＤに接続される電極２４にそれぞれ接続され、外部電極４０（ＧＮＤ）は、配線部材（図示せず）を介して、ＩＣ５０のＧＮＤに接続される電極２４に接続される。また、外部電極４０（ＳＬＰ）は、配線部材（図示せず）を介して、ＩＣ５０のスリープ制御用端子に接続される電極２４に接続される。
　角速度センサ１０において、第１の音叉型振動子７０と同様に、第２の音叉型振動子７２の表面電極８６，９０は、電極２４、２８ａ、２８ｃおよび配線部材（図示せず）を介して、ＩＣ５０に含まれる入力バッファ２００と同様の入力バッファ２００´の２つの入力端に接続される。入力バッファ２００´の一方の出力端は、振幅制御回路２０２と同様の振幅制御回路２０２´、移相回路２０４と同様の移相回路２０４´、電極２４、２８ｂおよび配線部材（図示せず）を介して、第２の音叉型振動子７２の表面電極８８に接続される。このようにして、第２の音叉型振動子７２にも、駆動用の帰還ループが形成される。ただし、駆動用の帰還ループは、第２の音叉型振動子７２における駆動周波数が、第１の音叉型振動子７０における駆動周波数より高くなるように形成される。
　入力バッファ２００´の他方の２つの出力端も、差動増幅回路２０６および振幅調整回路２０８と同様の差動増幅回路２０６´および振幅調整回路２０８´を介して、同期検波回路２１０と同様の同期検波回路２１０´の一方の入力端に接続され、さらに、入力バッファ２００´の一方の出力端は、検波クロック生成回路２１２と同様の検波クロック生成回路２１２´を介して、同期検波回路２１０´の他方の入力端に接続される。図示していないが、調整回路２０８´にもメモリ２２０が接続され、メモリ２２０に記憶されているゲインに関するデータに基づいて、振幅調整回路２０８´によって差動増幅回路２０６´の出力信号の振幅を調整することができる。また、検波クロック生成回路２１２´は、検波クロック生成回路２１２と比べて、第２の音叉型振動子７２の高い駆動周波数に対応して周期の短い検波クロックを生成し、同期検波回路２１０´における検波の周期も、同期検波回路２１０における検波の周期と比べて短い。
　同期検波回路２１０´の出力端は、ＩＣ５０の１つの外部電極（電極２４）および電極３０に接続され、この電極３０と基準電圧が印加されるＩＣ５０の別の外部電極（別の電極２４、外部電極４０（ＲＥＦ））との間には、コンデンサＣ５（チップコンデンサ６０）が接続される。
　さらに、ＩＣ５０内において、同期検波回路２１０´の出力端は、調整回路２１４と同様の調整回路２１４´の１つの入力端に接続される。また、調整回路２１４´の別の入力端およびさらに別の入力端には、メモリ２２０および温度センサ２２２がそれぞれ接続される。そのため、メモリ２２０に記憶されているデータを、調整回路２１４´に与えることができる。さらに、調整回路２１４´によって、同期検波回路２１０´の出力信号を、メモリ２２０に記憶されている第２の音叉型振動子７２に関するデータおよび温度センサ２２２の出力信号に基づいて温度補償することができる。
　ＩＣ５０内において、調整回路２１４´の出力端は、ローパスフィルタ２２４と同様のローパスフィルタ２２４´の入力端に接続される。ローパスフィルタ２２４´の出力端は、ＩＣ５０の外部電極（電極２４）、電極３０および外部電極４０（ＯＵＴｙ）に接続され、ローパスフィルタ２２４´の別の出力端は、ＩＣ５０の別の外部電極（電極２４）および別の電極３０に接続される。ローパスフィルタ２２４´の出力端および別の出力端間（電極３０間）には、コンデンサＣ６（チップコンデンサ６０）が接続される。
　ローパスフィルタ２２４´の出力端すなわち外部電極４０（ＯＵＴｙ）は、ハイパスフィルタ２２６と同様の外部に設けられるハイパスフィルタ２２６´の入力端に接続される。ハイパスフィルタ２２６´は、その入力端と出力端との間にコンデンサＣ７が接続され、その出力端とＩＣ５０の基準電圧が印加される別の外部電極４０（ＲＥＦ）との間に抵抗器Ｒ４が接続される。
　ハイパスフィルタ２２６´の出力端すなわちコンデンサＣ７および抵抗器Ｒ４の接続点は、外部電極４０（ＡＩＮｙ）に接続される。この外部電極４０（ＡＩＮｙ）は、電極２４などを介して、ＩＣ５０内において後段アンプと同様の別の後段アンプに用いられるオペアンプ２２８´の正入力端に接続される。この別の後段アンプは、外部電極４０（ＡＩＮｙ）に入力されている信号の振幅をたとえば５０倍程度増幅するためのものである。オペアンプ２２８´は、その負入力端が電極２４などを介して外部電極４０（ＡＦＢｙ）に接続され、その出力端が別の電極２４などを介して別の外部電極４０（ＡＰＯｙ）に接続される。また、これらの外部電極４０（ＡＦＢｙ、ＡＰＯｙ）には、ローパスフィルタ２３０と同様の外部に設けられるローパスフィルタ２３０´が接続される。ローパスフィルタ２３０´の抵抗器Ｒ５およびコンデンサＣ８が、外部電極４０（ＡＦＢｙ、ＡＰＯｙ）間に並列に接続される。また、外部電極４０（ＡＦＢｙ）と基準電圧が印加される別の外部電極４０（ＲＥＦ）との間には、抵抗器Ｒ６が接続される。そのため、オペアンプ２２８´を含む別の後段アンプによって、外部電極４０（ＡＩＮｙ）に入力されている信号の振幅をたとえば５０倍程度増幅して、オペアンプ２２８´の出力端すなわち外部電極４０（ＡＰＯｙ）から出力することができる。
　また、ＩＣ５０内には、スイッチＳＷと同様のスイッチＳＷ´が設けられる。スイッチＳＷ´は、外部電極４０（ＡＩＮｙ）に接続されるＩＣ５０の外部電極（電極２４）とＩＣ５０の基準電圧が印加される別の外部電極４０（ＲＥＦ）に接続されるＩＣ５０の別の外部電極（別の電極２４）との間に接続される。また、スイッチＳＷ´も、ＩＣ５０の外部電極（電極２４）および外部電極４０（ＳＣＴ）に接続される。さらに、スイッチＳＷも、外部電極４０（ＳＣＴ）に入力される制御信号によって、オンまたはオフに切替えることができるように構成されている。そのため、このスイッチＳＷ´をたとえば０．２秒間オンにすることによってハイパスフィルタ２２６´のコンデンサＣ７を充電すれば、ローパスフィルタ２２４´の出力端すなわち外部電極４０（ＯＵＴｙ）の信号が短時間でオペアンプ２２８´の正入力端に伝達され、オペアンプ２２８´の出力端すなわち外部電極４０（ＡＰＯｙ）における出力信号の立上り時間を早めることができる。
　次に、この角速度センサ１０の作動状態について説明する。この角速度センサ１０では、たとえば、第１の音叉型振動子７０が、回路基板２０の短辺に平行するＸ軸を中心として加わる回転角速度を検出するために用いられ、第２の音叉型振動子７２が、回路基板２０の長辺に平行するＹ軸を中心として加わる回転角速度を検出するために用いられる。
　第１の音叉型振動子７０において、入力バッファ２００、振幅制御回路２０２および移相回路２０４からなる駆動用の帰還ループによって自励振駆動回路が形成され、脚部７６ａ，７６ｂは、たとえば図６に示すように、互いに開いたり閉じたりするように基本振動で振動する。脚部７６ａ，７６ｂが互いに開いている状態（図６に実線で示す状態）では、第１の音叉型振動子７０において、中央の表面電極８８を形成した部分が伸びて、両側の表面電極８６，９０を形成した部分が縮んでいる。逆に、脚部７６ａ，７６ｂが互いに閉じている状態では、第１の音叉型振動子７０において、中央の表面電極８８を形成した部分が縮んで、両側の表面電極８６，９０を形成した部分が伸びている。この基本振動のときに、２つの脚部７６ａ，７６ｂは、分極方向に対して同じ状態で対称的に振動するため、両側の表面電極８６，９０からは同じ信号が出力される。そのため、検出回路用の差動増幅回路２０６ひいては外部電極４０（ＡＰＯｘ）からは、「０」の信号が出力される。
　この基本振動の状態で、第１の音叉型振動子７０にＸ軸を中心として回転角速度が加わると、脚部７６ａ，７６ｂには、基本振動の方向と直交する向きにコリオリ力が働く。脚部７６ａ，７６ｂに働くコリオリ力は互いに逆向きであるため、２つの脚部７６ａ，７６ｂは、たとえば図７に示すように、互いに逆方向に変位する。この変位によって、両側の表面電極８６，９０からは、逆位相の信号が出力され、差動増幅回路２０６からは、回転角速度に応じた大きい信号が出力される。このように出力される信号の大きさと極性とは、回転角速度の大きさと回転方向とにそれぞれ対応する。
　差動増幅回路２０６の出力信号は、その振幅が、メモリ２２０に記憶されているデータに基づいて振幅調整回路２０８によって調整される。このように振幅が調整された信号は、同期検波回路２１０によって、検波クロック生成回路２１２の検波クロックに同期して検波される。検波された信号は、調整回路２１４などによって、温度補償される。温度補償された信号は、ローパスフィルタ２２４によって必要な低周波帯域が通過され、ハイパスフィルタ２２６によって直流成分がカットされる。そして、直流成分がカットされた信号は、オペアンプ２２８などからなる後段アンプで増幅され、オペアンプ２２８の出力端すなわち外部電極４０（ＡＰＯｘ）から出力される。したがって、外部電極４０（ＡＰＯｘ）からの出力信号の大きさと極性とによって、Ｘ軸を中心として加わった回転角速度の大きさと回転方向とを検出することができる。
　第２の音叉型振動子７２においても、第１の音叉型振動子７０と同様に、脚部７６ａ，７６ｂが、入力バッファ２００´などからなる駆動用の帰還ループによって、基本振動で振動する。ただし、第２の音叉型振動子７２においては、Ｙ軸を中心として加わった回転角速度に応じて、脚部７６ａ，７６ｂの基本振動の向きが変位する。そのため、第２の音叉型振動子７２に関しては、差動増幅回路２０６´ひいては外部電極４０（ＡＰＯｙ）からの出力信号の大きさと極性とによって、Ｙ軸を中心として加わった回転角速度の大きさと回転方向とを検出することができる。
　この角速度センサ１０では、回路基板２０の短辺に沿って低い共振周波数を有する音叉型振動子７０が配置され、回路基板２０の長辺に沿って高い共振周波数を有する音叉型振動子７２が配置されている。このように、音叉型振動子７０，７２を回路基板２０の中央ではなく端部に沿って配置することにより、第１の音叉型振動子７０および第２の音叉型振動子７２の幅方向の一方側（音叉型振動子７０，７２を挟んで左右どちらか一方側）において回路基板２０の質量が多くなり、回路基板２０およびチップコンデンサ６０などの他の部品も含めた合計質量が音叉型振動子７０，７２の一方側に配置される。このような質量の配置により、音叉型振動子７０，７２の振動によって回路基板２０が振動しにくくなる。そのため、回路基板２０を介した音叉型振動子７０，７２の振動漏れを抑制することができる。
　ここで、第１の音叉型振動子７０および第２の音叉型振動子７２は、回路基板２０の対向する側に取り付けられること、すなわち第１の音叉型振動子７０の基台部７４と第２の音叉型振動子７２の基台部７４とが回路基板２０の対角位置に配置されることが好ましい。また、チップコンデンサ６０などの他の部品についても、第１の音叉型振動子７０および第２の音叉型振動子７２に対向する位置に配置されることが好ましい（例えば、図１に示すように、第１の音叉型振動子７０が配置される辺と対向する位置にある回路基板２０上の辺に沿ってチップコンデンサ６０を配置する）。このような配置とすることにより、音叉型振動子７０，７２の幅方向の一方側における質量をさらに大きくすることができ、音叉型振動子７０，７２の振動によって回路基板２０が振動しにくくなり、回路基板２０を介した音叉型振動子７０，７２の振動漏れを抑制することができる。
　なお、音叉型振動子７０，７２の振動部分とその他の部分との質量比を大きくすることにより、さらに振動漏れを抑制することができる。つまり、音叉型振動子７０，７２の脚部７６ａ，７６ｂの質量と、音叉型振動子７０，７２の基台部７４の質量および回路基板２０やチップコンデンサ６０などの部品の全ての合計質量との比を大きくすることにより、回路基板２０がさらに振動しにくくなり、音叉型振動子７０，７２の振動が漏れにくくなる。
　音叉型振動子の搭載位置によって振動漏れに及ぼす影響について調べるために、低い共振周波数を有する第１の音叉型振動子７０を、５．５ｍｍ×４．５ｍｍ×０．５ｍｍの回路基板２０の短辺に沿って配置し、振動漏れを測定した。使用した音叉型振動子の基台部の幅は０．８７ｍｍであり、脚部７６ａ，７６ｂの長さは１．８９ｍｍである。この音叉型振動子をその幅方向において回路基板２０の中央部に配置した場合と、基板端に配置した場合について、振動漏れを測定した。基板端配置とは、回路基板２０の端部と音叉型振動子の基台部７４の幅方向の端部との間隔が５００μｍとなるように配置したものである。
　また、ここでは、音叉型振動子の振動部（脚部７６ａ，７６ｂ）の質量をａ、音叉型振動子の振動部以外の部分（基台部７４）の質量をｂ、回路基板２０やチップコンデンサ６０などの音叉型振動子以外の構成部品の合計質量をｃとしたとき、質量比（ｂ＋ｃ）／ａを変化させて、振動漏れの測定を行った。なお、振動漏れの測定は、角速度センサ１０の回路基板２０の底面を固定しない場合（Ｆｒｅｅ）と固定した場合（Ｆｉｘ）における角速度検出モードの共振周波数（Ｆｒ）の変化率で示した。
　ここで、音叉型振動子の振動が漏れている場合、回路基板２０も振動しているため、音叉型振動子と回路基板２０とは互いに影響を及ぼし合っているものと考えられる。そのため、回路基板２０を固定すると、音叉型振動子の振動状態に影響を及ぼし、共振周波数の変化率が大きくなる。それに対して、振動漏れが少ない場合、回路基板２０の振動は少なく、回路基板２０を固定しても、音叉型振動子の振動状態に及ぼす影響は少ないものと考えられる。そのため、回路基板２０を固定しても、音叉型振動子の共振周波数の変化率は小さくなる。したがって、音叉型振動子の共振周波数変化率が小さいほど、振動漏れが少ないものと考えることができる。
　そして、振動漏れの測定結果を図８に示す。図８からわかるように、全ての質量比において、回路基板２０の端部に音叉型振動子を配置したほうが、回路基板２０の中央部に配置した場合に比べて振動漏れが少ない。特に、回路基板２０の端部に音叉型振動子を配置した場合において、質量比（ｂ＋ｃ）／ａ＞４０の範囲で、共振周波数変化率が－２０ｐｐｍより小さい値で安定し、特に振動漏れが少ないことを示している。
　また、低い共振周波数を有する第１の音叉型振動子７０と高い共振周波数を有する第２の音叉型振動子７２について、回路基板２０の短辺に沿って配置した場合と長辺に沿って配置した場合について、質量比を変化させて、振動漏れを測定した。なお、高い共振周波数を有する第２の音叉型振動子７２の脚部７６ａ，７６ｂの長さは、１．７５３ｍｍである。そして、振動漏れの測定結果を図９に示す。
　図９からわかるように、共振周波数の高低にかかわらず、回路基板２０の短辺に沿って音叉型振動子を配置したほうが、回路基板２０の長辺に沿って音叉型振動子を配置する場合より振動漏れが少ない。しかしながら、回路基板２０の長辺に沿って音叉型振動子を配置した場合について比べると、低い周波数を有する第１の音叉型振動子７０のほうが高い共振周波数を有する第２の音叉型振動子７２より振動漏れが多いことがわかる。したがって、２軸の角速度センサ１０の振動漏れを少なくするためには、低い共振周波数を有する第１の音叉型振動子７０を回路基板２０の短辺に沿って配置するほうが有利であることがわかる。この場合、高い共振周波数を有する第２の音叉型振動子７２を回路基板２０の長辺に沿って配置することになるが、第１の音叉型振動子７０を長辺に沿って配置する場合よりも振動漏れは少なく、角速度センサ１０全体としての振動漏れの抑制には効果的である。
　このように、第１の音叉型振動子７０を回路基板２０の短辺に沿って配置し、第２の音叉型振動子７２を回路基板２０の長辺に沿って配置した場合においても、質量比（ｂ＋ｃ）／ａ＞４０の範囲において、共振周波数変化率が小さい値で安定し、振動漏れが少ないことがわかる。
　このように、低い共振周波数を有する第１の音叉型振動子７０を回路基板２０の端部において短辺に沿って配置し、高い共振周波数を有する第２の音叉型振動子７２を回路基板７２の端部において長辺に沿って配置することにより、振動漏れの少ない角速度センサ１０を得ることができる。このとき、各音叉型振動子７０，７２を回路基板２０の短辺または長辺に平行にならないように配置すれば、基板端辺の固有振動モードの励起を抑えることができ、さらに振動漏れを抑制することができる。
　このような角速度センサ１０において、第１音叉型振動子７０および第２の音叉型振動子７２の表面電極８６，８８，９０は、エポキシ系導電性接着剤などの導電性熱硬化樹脂で回路基板２０の電極２６ａ～２６ｃおよび電極２８ａ～２８ｃに接続される。このように、音叉型振動子７０，７２を回路基板２０に表面実装することにより、ワイヤボンディングなどによって音叉型振動子７０，７２の表面電極８６，８８，９０と回路基板２０に形成された電極とを接続する必要がなく、角速度センサ１０の低背化を図ることができる。このように、音叉型振動子７０，７２を回路基板２０に表面実装する場合、音叉型振動子７０，７２の振動漏れが特に問題となるが、本発明を適用することにより、振動漏れの少ない角速度センサ１０を得ることができる。
　１０　角速度センサ
　２０　回路基板
　５０　ＩＣ
　６０　チップコンデンサ
　７０　第１の音叉型振動子
　７２　第２の音叉型振動子
　１１０　キャップ

Claims (6)

  1. 　基板、
    　前記基板に略直交するように取り付けられる共振周波数の異なる２つの振動子、
    　前記基板に実装され、かつ前記振動子に電気的に接続されるＩＣ、
    　前記基板に取り付けられて前記ＩＣとともに電気回路を構成するチップ部品、および
    　前記振動子、前記ＩＣおよび前記チップ部品を覆うように前記基板に取り付けられるキャップを含み、
    　前記２つの振動子は、その幅方向において前記基板の中央部からずれた位置に搭載される、角速度センサ。
  2. 　前記振動子の振動部の質量をａ、前記振動子の振動部以外の部分の質量をｂ、前記振動子以外の構成部品の合計質量をｃとしたとき、（ｂ＋ｃ）／ａ＞４０の範囲にある、請求項１に記載の角速度センサ。
  3. 　前記２つの振動子の一方の振動子を前記基板の所定の辺に当該一方の振動子の長手方向が沿うように配置し、
    　前記所定の辺に対向する前記基板の辺に沿うように前記２つの振動子の他方の振動子の取り付け部および前記チップ部品が配置される、請求項１または請求項２に記載の角速度センサ。
  4. 　低い共振周波数を有する前記振動子は前記基板の短辺方向に沿って配置され、高い共振周波数を有する前記振動子は前記基板の長辺方向に沿って配置される、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の角速度センサ。
  5. 　前記２つの振動子の少なくとも一方は、前記基板の長辺あるいは短辺に対して平行にならないように配置される、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の角速度センサ。
  6. 　前記振動子は、表面実装により前記基板に形成された電極に機械的および電気的に接続される、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の角速度センサ。
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