WO2011040233A1 - センサ装置 - Google Patents
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- G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
Definitions
- the present invention relates to a sensor device, and more particularly, to a sensor device including a vibration type sensor element placed on a case via a die bond material.
- a sensor device such as a pressure sensor or an angular velocity sensor includes a case formed of resin or the like and a sensor element placed in the recess. And a sensor element and the exterior are electrically connected by conducting wires, such as wire bonding. At that time, the sensor element is often fixed to the case with a die bond material.
- Patent Document 1 discloses a sensor device in which a case 101 is made of resin or the like and a recess 103 for mounting the sensor element 102 is formed on the upper surface thereof as shown in FIG. And the sensor element 102 is being fixed to the glass base 105 with the die-bonding material which is an adhesive agent on the bottom face of a recessed part.
- vibration-type sensor elements are widely used for vehicle attitude detection, navigation device direction detection, camera shake correction, and the like. Some of these vibration type sensor elements have a vibrator inside, and some of them vibrate in a direction parallel to the surface on which the vibration type sensor element is placed.
- the vibration type sensor element is placed on the case via a die bond material, the following problems occur. That is, depending on the die-bonding material, the vibration mode of the vibration type sensor element may be changed or the vibration efficiency may be reduced, so that the vibration inherent to the vibrator may be hindered and sensor performance may be deteriorated.
- This invention is made in view of said subject, Comprising: It aims at providing the sensor apparatus which vibration efficiency does not fall.
- the vibration type sensor element is a mass body and the die bond material is a spring-mass model of an elastic body (spring), and the resonance frequency of this model approaches the vibration frequency of the vibrator. And found that the original vibration of the vibrator is inhibited.
- the sensor device includes a case, a vibration type sensor element that is mounted on the case, and includes a vibrator having a vibration direction parallel to the surface to be mounted, the case, And a die bonding material interposed between the vibration type sensor element, the vibration frequency of the vibrator is f1, the mass of the vibration type sensor element is M, the bonding area of the die bonding material is S, and the thickness is d, when the transverse elastic modulus is G,
- a sensor device includes a case, a vibration-type sensor element that is mounted on the case and includes a vibrator having a vibration direction parallel to the surface to be mounted, the case, and the case And a die bonding material interposed between the vibration type sensor element, the vibration frequency of the vibrator is f1, the mass of the vibration type sensor element is M, the bonding area of the die bonding material is S, and the thickness is d, when the transverse elastic modulus is G,
- the sensor device according to the present invention preferably further includes a lid that covers the case, and a space formed by the case and the lid is filled with a protective member.
- such a configuration can provide a sensor device in which the vibration efficiency does not decrease.
- FIG. 1 is a diagram showing a sensor device according to the present invention.
- Fig.1 (a) shows the top view of the sensor apparatus based on this invention. In order to understand the inside of the sensor device, it is shown with the lid removed.
- FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
- the sensor device 1 includes a case 41, a lid 42, a vibration type sensor element 10, a die bond material 31, a semiconductor integrated element 51, a conductive wire 52, an internal terminal 53, and a terminal 54. ing.
- the material of the case 41 is preferably a resin such as LCP (Liquid Crystal Polymer) or PPS (PolyPhenylene Sulfide).
- the case 41 includes a recess that houses the vibration sensor element 10 and the semiconductor integrated element 51.
- the vibration type sensor element 10 is placed on the case 41 via the die bond material 31.
- the vibration type sensor element 10 includes therein a vibrator having a vibration direction parallel to a surface placed on the case 41.
- the die bond material 31 serves as an adhesive for fixing the vibration type sensor element 10 to the case 41.
- the material of the die bond material 31 is preferably a low elastic material. For example, silicon, a fluorine elastomer, etc. are mentioned. This is because in this case, transmission of external stress and thermal stress to the vibration type sensor element can be relaxed.
- the semiconductor integrated element 51 is mounted on the case 41 and fixed on the case 41.
- the semiconductor integrated element 51 is preferably fixed to the case with the same material as the die bond material 31 because the manufacturing process can be simplified.
- the semiconductor integrated element 51 includes a drive circuit for driving the vibration sensor element 10, a signal detection circuit for detecting a signal from the vibration sensor element 10, and a DC voltage for processing the signal and outputting a DC voltage.
- the signal processing circuit and a signal adjustment circuit for adjusting and correcting temperature characteristics and initial performance differences between the vibration type sensor element 10 and the circuit are provided inside.
- the conducting wire 52 electrically connects the vibration type sensor element 10 and the semiconductor integrated element 51. Further, the conducting wire 52 electrically connects the semiconductor integrated element 51 and the internal terminal 53.
- the material of the conducting wire 52 is preferably Au or Al.
- the internal terminal 53 is electrically connected to the terminal 54.
- the terminal 54 is electrically connected to the outside.
- the material of the terminal 54 is made of Cu, for example.
- the lid 42 is placed so as to cover the concave portion of the case 41, and plays a role of protecting the vibration sensor element 10 and the semiconductor integrated element 51.
- the lid 42 is attached to the case 41 with an adhesive.
- the material of the lid 42 is preferably a resin such as LCP or PPS like the case 41.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the sensor device of the present invention.
- the protective member 32 is filled in the internal space where the vibration type sensor element 10 is placed, which is constituted by the case 41 and the lid 42.
- the protection member 32 is for protecting the vibration sensor element 10, the semiconductor integrated element, and the conductive wire.
- the material of the protection member 32 is preferably a silicon gel member or a fluorine elastomer gel member.
- the loss elastic modulus of the protective member 32 is on the order of 10 2 Pa for the silicon-based gel member and 10 3 to 10 4 Pa for the fluoroelastomer-based gel member. In such a case, the protective member 32 serves as a damper. Fulfill.
- the amplitude of vibration of the vibration type sensor element 10 can be further suppressed.
- the loss elastic modulus of the silicon gel member or the fluoroelastomer gel member is too large, the storage elastic modulus also increases at the same time. As a result, the stress applied to the sensor element increases, and the performance of the sensor element is adversely affected. Care must be taken because it may lead to
- FIG. 3 is a schematic diagram of a model assumed by the present invention.
- FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of FIG. 1 (b). That is, the vibration type sensor element 10 is placed on the case 41. The die bond material 31 is interposed between the vibration type sensor element 10 and the case 41.
- the lower figure in Fig. 3 is a model of this.
- the vibration type sensor element 10 is regarded as a mass body.
- the die bond material 31 is regarded as an elastic body (spring).
- the case 41 is regarded as a completely fixed base.
- the vibration type sensor element 10 and the die bond material 31 can be considered as a spring-mass model fixed to the base. That is, this model shows that the vibration type sensor element 10 vibrates using the die bonding material 31 as a spring. If the resonance frequency of this model is f2, then f2 is
- K is a shear strain spring constant of the die bond material.
- K is the bonding area S of the die bond material 31 interposed between the case 41 and the vibration type sensor element 10, the thickness d of the interposed die bond material 31, and the transverse elastic modulus G of the die bond material 31. It is expressed as follows.
- the vibration type sensor element 10 includes a vibrator having a vibration direction in parallel with a surface placed on the case 41, and this vibration frequency is assumed to be f1.
- the vibration frequencies f1 and f2 of the vibrator are sufficiently separated from each other, the vibration amplitude of the vibration type sensor element is sufficiently small, so that only the vibrator can be regarded as vibrating in the natural vibration mode.
- the vibration amplitude of the vibration type sensor element cannot be ignored compared to the vibration amplitude of the vibrator. That is, both the vibrator and the vibration type sensor element vibrate, that is, a so-called coupled vibration state.
- the vibration mode of the vibrator may be changed, or the vibration efficiency of the vibrator may be reduced, so that the vibration inherent to the vibrator may be hindered and sensor performance may be degraded.
- ⁇ is a ratio of the vibration frequency of the forced vibration due to the external force and the vibration frequency of the system, and in this case, f1 / f2.
- ⁇ is a damping ratio, and is an amount that is inversely proportional to the Q value indicating the sharpness of resonance caused by an external force derived from the vibration of the vibrator acting on the vibration-type sensor element and the spring-mass model of the die bond material.
- FIG. 4 and 5 are diagrams of the vibration type sensor element used in the present invention. 4 is a plan view, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
- the vibration type sensor element 10 includes a vibrator 11 inside.
- the vibrator 11 has a vibration direction parallel to the surface on which it is placed.
- the vibration direction in the case of FIG. 4 is a vertical direction with respect to the paper surface as indicated by an arrow.
- the vibrator 11 includes a support part 12, a vibration part 13, a beam part 14, and an electrode part 15.
- the support portion 12 is provided on the lower substrate 21.
- the vibrating portion 13 is provided in a state of being separated from the surfaces of the upper substrate 22 and the lower substrate 21 by the concave portions 16 and 17.
- the vibrating portion 13 is supported by the support portion 12 by the four beam portions 14.
- the vibration unit 13 vibrates in the vibration direction indicated by the arrow in FIG.
- Comb electrodes 13 a are provided on both sides of the vibrating portion 13.
- the electrode unit 15 is located on both sides of the vibration unit 13 and is provided on the lower substrate 21.
- the electrode portion 15 is provided with a comb-like electrode 15a.
- the comb-shaped electrode 15a meshes with the comb-shaped electrode 13a in a separated state.
- the vibrator 11 and the frame 23 are formed by performing an etching process on the silicon substrate.
- the vibrator 11 and the frame 23 are bonded to the upper substrate 22 and the lower substrate 21 at both main surfaces.
- the material of the upper substrate 22 and the lower substrate 21 is preferably glass.
- the structure of the vibrator of the vibration type sensor element disclosed in this embodiment is an example, and the vibrator can take various shapes.
- the present invention can be applied when the vibration direction of the vibrator is parallel to the surface on which the vibration type sensor element is placed on the case.
- the vibration frequency f1 of the vibrator is 15 KHz
- the mass M of the vibration sensor element is 10 mg
- the bonding area S of the die bond material is 8 mm 2
- the thickness d of the die bond material is 0.1 mm
- the transverse elastic modulus G of the die bond material is 0.1 MPa. It was.
- the resonance frequency f2 of the above model of the vibration sensor element and the die bond material is
- the vibration frequency f1 of the vibrator is 15 KHz
- the mass M of the vibration type sensor element is 10 mg
- the bonding area S of the die bond material is 4 mm 2
- the thickness d of the die bond material is 0.01 mm
- the transverse elastic modulus G of the die bond material is 1.0 MPa. It was.
- the resonance frequency f2 of the above model of the vibration sensor element and the die bond material is
- f1 and f2 by avoiding resonance between f1 and f2, it is possible to prevent coupled vibration between the vibrator and the vibration type sensor element and to prevent a decrease in vibration efficiency.
- the relationship between f1 and f2 may be designed in consideration of processing variations such as die bond thickness, variation due to operating temperature, and variation over time.
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Abstract
振動効率が低下しないセンサ装置を提供する。 振動型センサ素子を質量体、ダイボンド材を弾性体のバネ－マスモデルと見立てた場合に、このモデルの共振周波数が振動子の振動周波数に近づくと、振動子本来の振動が阻害される。すなわち、本発明に係るセンサ装置は、ケース４１と、ケース４１上に載置され、該載置される面と平行に振動方向を有する振動子を内部に備える振動型センサ素子１０と、ケース４１と振動型センサ素子１０との間に介在するダイボンド材３１と、を備えるセンサ装置において、前記振動子の振動周波数をｆ１、前記振動型センサ素子の質量をＭ、前記ダイボンド材の接着面積をＳ、厚みをｄ、横弾性係数をＧとした際に、所定の数式を満たすことを特徴としている。
Description
本発明は、センサ装置、特にケースにダイボンド材を介して載置される振動型センサ素子を備えるセンサ装置に関する。
圧力センサや角速度センサ等のセンサ装置は、樹脂等で形成されるケースと、その凹部に載置されるセンサ素子と、を備える。そして、センサ素子と外部とをワイヤボンディング等の導線で電気的に接続する。その際、センサ素子はダイボンド材でケースに固定されることが多い。
例えば特許文献１では、図６のように、ケース１０１が樹脂等からなり、その上面に、センサ素子１０２をマウントするための凹部１０３が形成されているセンサ装置が開示されている。そして、センサ素子１０２は凹部の底面に接着剤であるダイボンド材により、ガラス台座１０５に固定されている。
近年、車両の姿勢検知、ナビゲーション装置の進行方向検知、カメラの手振れ補正等に振動型センサ素子が広く用いられている。これらの振動型センサ素子はその内部に振動子を有しており、振動型センサ素子の載置される面と平行方向に振動するものがある。その振動型センサ素子を、ダイボンド材を介してケースに載置した場合には、以下の問題を生じる。すなわち、ダイボンド材によっては、振動型センサ素子の振動モードが変化したり振動効率が低下する等、振動子本来の振動が阻害され、センサ性能を劣化させる可能性があった。
本発明は、上記の課題を鑑みなされたものであって、振動効率が低下しないセンサ装置を提供することを目的とする。
本発明者は鋭意研究の結果、振動型センサ素子を質量体、ダイボンド材を弾性体（バネ）のバネ－マスモデルと見立てた場合に、このモデルの共振周波数が振動子の振動周波数に近づくと、振動子本来の振動が阻害されることを見出した。
すなわち、本発明に係るセンサ装置は、ケースと、前記ケース上に載置され、該載置される面と平行に振動方向を有する振動子を内部に備える振動型センサ素子と、前記ケースと前記振動型センサ素子との間に介在するダイボンド材と、を備えるセンサ装置において、前記振動子の振動周波数をｆ１、前記振動型センサ素子の質量をＭ、前記ダイボンド材の接着面積をＳ、厚みをｄ、横弾性係数をＧとした際に、
を満たすことを特徴としている。
また、本発明に係るセンサ装置は、ケースと、前記ケース上に載置され、該載置される面と平行に振動方向を有する振動子を内部に備える振動型センサ素子と、前記ケースと前記振動型センサ素子との間に介在するダイボンド材と、を備えるセンサ装置において、前記振動子の振動周波数をｆ１、前記振動型センサ素子の質量をＭ、前記ダイボンド材の接着面積をＳ、厚みをｄ、横弾性係数をＧとした際に、
を満たすことを特徴としている。
また、本発明に係るセンサ装置は、前記ケースを覆うふたをさらに備え、前記ケースとふたとで構成される空間に保護部材が充填されていることが好ましい。
本発明では、かかる構成により、振動効率が低下しないセンサ装置を提供することができる。
以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明に係るセンサ装置を示す図である。図１（ａ）は、本発明に係るセンサ装置の平面図を示す。センサ装置の内部の理解のため、ふたを外した状態で図示している。そして、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図を示す。
本発明に係るセンサ装置１は、ケース４１と、ふた４２と、振動型センサ素子１０と、ダイボンド材３１と、半導体集積素子５１と、導線５２と、内部端子５３と、端子５４と、を備えている。
ケース４１の材質はＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ）やＰＰＳ（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅＳｕｌｆｉｄｅ）等の樹脂が好ましい。そしてケース４１は、振動型センサ素子１０や、半導体集積素子５１を収納する凹部を備える。
振動型センサ素子１０は、ダイボンド材３１を介してケース４１上に載置されている。そして、振動型センサ素子１０は、ケース４１上に載置される面と平行に振動方向を有する振動子を内部に備えている。
ダイボンド材３１は、振動型センサ素子１０をケース４１に固定するための接着剤の役割を果たす。ダイボンド材３１の材質は、低弾性のものが好ましい。例えば、シリコンやフッ素エラストマー等が挙げられる。かかる場合、振動型センサ素子への外部応力や熱応力の伝達を緩和することができるからである。
半導体集積素子５１は、ケース４１上に載置されており、ケース４１上に固定されている。半導体集積素子５１は、ダイボンド材３１と同じ材質でケースに固定した方が、製造工程が簡素化できるため好ましい。そして、半導体集積素子５１は、振動型センサ素子１０を駆動するための駆動回路、振動型センサ素子１０からの信号を検出するための信号検出回路、前記信号を処理し直流電圧を出力するための信号処理回路、及び振動型センサ素子１０と回路の温度特性や初期性能差を調整し補正するための信号調整回路を内部に備えている。
導線５２は、振動型センサ素子１０と半導体集積素子５１とを電気的に接続している。また、導線５２は、半導体集積素子５１と内部端子５３とを電気的に接続している。導線５２の材質は、Ａｕ又はＡｌが好ましい。そして、図示していないが、内部端子５３は端子５４と電気的に接続されている。端子５４は外部と電気的に接続されている。端子５４の材質は、例えばＣｕからなる。
ふた４２は、ケース４１の凹部を覆うように載置され、振動型センサ素子１０や半導体集積素子５１を保護する役割を果たす。ふた４２はケース４１と接着剤で貼り付けられる。ふた４２の材質は、ケース４１と同様にＬＣＰやＰＰＳ等の樹脂が好ましい。
図２は、本発明のセンサ装置の別の形態を示す断面図である。本形態では、ケース４１とふた４２とで構成される、振動型センサ素子１０が戴置されている内部の空間に、保護部材３２が充填されている。保護部材３２は、振動型センサ素子１０や半導体集積素子や導線を保護するためのものである。保護部材３２の材質は、シリコン系ゲル部材や、フッ素エラストマー系ゲル部材が好ましい。保護部材３２の損失弾性係数は、シリコン系ゲル部材で１０2Ｐａのオーダー、フッ素エラストマー系ゲル部材で１０3～１０4Ｐａのオーダーであり、かかる場合には、保護部材３２がダンパーとしての役割を果たす。したがって、振動型センサ素子１０の振動の振幅をより抑制することができる。但し、一般にシリコン系ゲル部材や、フッ素エラストマー系ゲル部材の損失弾性係数が大きくし過ぎると、同時に貯蔵弾性係数も大きくなるので、結果的にセンサ素子に加わる応力が大きくなりセンサ素子の性能に悪影響をもたらす可能性があるので注意が必要である。
図３は、本発明の想定しているモデルの模式図である。
図３の上の図は、図１（ｂ）の断面図を拡大したものである。すなわち、振動型センサ素子１０はケース４１上に載置されている。そして、ダイボンド材３１は、振動型センサ素子１０とケース４１との間に介在している。
図３の下の図は、これをモデル化したものである。下の図では、振動型センサ素子１０を質量体と見立てる。そして、ダイボンド材３１を弾性体（バネ）と見立てる。そして、ケース４１を完全固定された土台と見立てる。このように見ることで、振動型センサ素子１０とダイボンド材３１とを、土台に固定されたバネ－マスモデルと考えることができる。すなわち、このモデルでは、振動型センサ素子１０がダイボンド材３１をバネとして振動することを示す。このモデルの共振周波数をｆ２とすると、ｆ２は、
で与えられる。ここで、Ｋはダイボンド材のせん断歪みバネ定数である。そして、Ｋは、ケース４１と振動型センサ素子１０との間に介在しているダイボンド材３１の接着面積Ｓ、介在しているダイボンド材３１の厚みｄ、及びダイボンド材３１の横弾性係数Ｇで以下のように表される。
従って、このモデルの共振周波数ｆ２は
と表すことができる。
振動型センサ素子１０は、ケース４１に載置される面と平行に振動方向を有する振動子を内部に備えており、この振動周波数をｆ１とする。振動子の振動周波数ｆ１とｆ２とが十分に離れている場合には、振動型センサ素子の振動振幅が十分に小さいため、振動子だけが固有振動モードで振動しているとみなすことができる。しかし、ｆ２がｆ１に近づいてくると、振動子の振動振幅に比べて振動型センサ素子の振動振幅が無視できなくなる。すなわち、振動子と振動型センサ素子のどちらも振動する、いわゆる連成振動状態になる。その結果、振動子の振動モードが変化したり、振動子の振動効率が低下するなど、振動子本来の振動が阻害され、センサ性能を劣化させる恐れがある。
ｆ１とｆ２の大小関係と共振の程度との関係を規定するため、上述した振動型センサ素子とダイボンド材のバネ－マスモデルに、振動子の振動に由来する外力が作用する状態を仮定する。そして、その際の振動型センサ素子の振幅の増加量を拡大因子ＭＦ（Ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｆａｃｔｏｒ）の周波数特性で評価する。
すなわち、拡大因子ＭＦは、
で表される。ここで、γは外力による強制振動の振動周波数と系の振動周波数との比であり、この場合はｆ１/ｆ２である。ξは減衰比であり、振動型センサ素子とダイボンド材のバネ－マスモデルに、振動子の振動に由来する外力が作用することで生じる共振の鋭さを示すＱ値に反比例する量である。ξは粘性を有するダイボンド材の内部摩擦や、振動型センサ素子が受けるエアーダンピングに由来する。これらの影響が無視できるξ=0の極限では、共振の影響が最も大きくなり、ＭＦは
となる。ここで、ＭＦが２以下の場合は、振動型センサ素子の振動振幅が非共振状態に比べて２倍以下となり、連成振動の影響も小さくなる。したがって、
が成立するγの範囲は
となる。この範囲であれば、周波数が近くなることによる共振の程度が緩やかであり、問題は生じない。したがって、ｆ１とｆ２の関係は、
が望ましい。
図４、図５は、本発明に用いられる振動型センサ素子の図である。図４は平面図であり、図５は図３のＢ－Ｂ断面図である。
振動型センサ素子１０は、その内部に振動子１１を備えている。振動子１１は、載置される面と平行に振動方向を有している。図４の場合の振動方向は、矢印のように紙面に対して上下方向となる。そして、振動子１１は、支持部１２と、振動部１３と、梁部１４と、電極部１５と、を備えている。支持部１２は下側基板２１上に設けられている。振動部１３は凹部１６、１７によって上側基板２２と下側基板２１の表面から離間した状態で設けられている。そして、振動部１３は、４本の梁部１４によって支持部１２に支持されている。駆動信号が印加されると、振動部１３は図４の矢印の振動方向に振動する。振動部１３の両側には、くし状電極１３ａが設けられている。電極部１５は、振動部１３の両側に位置しており、下側基板２１上に設けられている。電極部１５にはくし状電極１５ａが設けられている。そして、くし状電極１５ａは、くし状電極１３ａと離間した状態で噛合している。
振動子１１及び枠２３は、シリコン基板にエッチング処理を施すことで、形成される。そして、振動子１１及び枠２３は、その両主面を上側基板２２と下側基板２１に接合されている。上側基板２２と下側基板２１の材質はガラスが好ましい。
なお、本実施例で開示した振動型センサ素子の振動子の構造は一例であり、振動子は様々な形状をとることができる。振動子の振動方向が、振動型センサ素子がケースに載置される面と平行の場合に、本発明の適用は可能である。
［実験例］
以下のようにセンサ装置を設計することが可能である。
以下のようにセンサ装置を設計することが可能である。
［実験例１］
振動子の振動周波数ｆ１を１５ＫＨｚ、振動型センサ素子の質量Ｍを１０ｍｇ、ダイボンド材の接着面積Ｓを８ｍｍ2、ダイボンド材の厚みｄを０．１ｍｍ、ダイボンド材の横弾性係数Ｇを０．１ＭＰａとした。かかる場合、振動型センサ素子とダイボンド材の上記モデルの共振周波数ｆ２は
振動子の振動周波数ｆ１を１５ＫＨｚ、振動型センサ素子の質量Ｍを１０ｍｇ、ダイボンド材の接着面積Ｓを８ｍｍ2、ダイボンド材の厚みｄを０．１ｍｍ、ダイボンド材の横弾性係数Ｇを０．１ＭＰａとした。かかる場合、振動型センサ素子とダイボンド材の上記モデルの共振周波数ｆ２は
となり、ｆ１とｆ２は
の条件を満足する。かかる場合には、ｆ１とｆ２の共振は発生せず、振動効率の低下は発生しない。
［実験例２］
振動子の振動周波数ｆ１を１５ＫＨｚ、振動型センサ素子の質量Ｍを１０ｍｇ、ダイボンド材の接着面積Ｓを４ｍｍ2、ダイボンド材の厚みｄを０．０１ｍｍ、ダイボンド材の横弾性係数Ｇを１．０ＭＰａとした。かかる場合、振動型センサ素子とダイボンド材の上記モデルの共振周波数ｆ２は
振動子の振動周波数ｆ１を１５ＫＨｚ、振動型センサ素子の質量Ｍを１０ｍｇ、ダイボンド材の接着面積Ｓを４ｍｍ2、ダイボンド材の厚みｄを０．０１ｍｍ、ダイボンド材の横弾性係数Ｇを１．０ＭＰａとした。かかる場合、振動型センサ素子とダイボンド材の上記モデルの共振周波数ｆ２は
となり、ｆ１とｆ２は
の条件を満足する。かかる場合にも、ｆ１とｆ２の共振は発生せず、振動効率の低下は発生しない。
実験例１、実験例２により、ｆ１とｆ２の共振を回避することで、振動子と振動型センサ素子との連成振動を防止し、振動効率の低下を防止することができる。なお、ｆ１とｆ２の関係は、ダイボンド厚み等の加工ばらつきや、使用温度による変動や、経時的な変動を考慮して設計すれば良い。
１ センサ装置
１０ 振動型センサ素子
１１ 振動子
１２ 支持部
１３ 振動部
１３ａ くし状電極
１４ 梁部
１５ 電極部
１５ａ くし状電極
１６、１７ 凹部
２１ 下側基板
２２ 上側基板
２３ 枠
３１ ダイボンド材
３２ 保護部材
４１ ケース
４２ ふた
５１ 半導体集積素子
５２ 導線
５３ 内部端子
５４ 端子
１０１ ケース
１０２ センサ素子
１０３ 凹部
１０５ ガラス台座
１０ 振動型センサ素子
１１ 振動子
１２ 支持部
１３ 振動部
１３ａ くし状電極
１４ 梁部
１５ 電極部
１５ａ くし状電極
１６、１７ 凹部
２１ 下側基板
２２ 上側基板
２３ 枠
３１ ダイボンド材
３２ 保護部材
４１ ケース
４２ ふた
５１ 半導体集積素子
５２ 導線
５３ 内部端子
５４ 端子
１０１ ケース
１０２ センサ素子
１０３ 凹部
１０５ ガラス台座
Claims (3)
- ケースと、
前記ケース上に載置され、該載置される面と平行に振動方向を有する振動子を内部に備える振動型センサ素子と、
前記ケースと前記振動型センサ素子との間に介在するダイボンド材と、
を備えるセンサ装置において、
前記振動子の振動周波数をｆ１、前記振動型センサ素子の質量をＭ、前記ダイボンド材の接着面積をＳ、厚みをｄ、横弾性係数をＧとした際に、
- ケースと、
前記ケース上に載置され、該載置される面と平行に振動方向を有する振動子を内部に備える振動型センサ素子と、
前記ケースと前記振動型センサ素子との間に介在するダイボンド材と、
を備えるセンサ装置において、
前記振動子の振動周波数をｆ１、前記振動型センサ素子の質量をＭ、前記ダイボンド材の接着面積をＳ、厚みをｄ、横弾性係数をＧとした際に、
- 前記センサ装置は、前記ケースを覆うふたをさらに備え、前記ケースとふたとで構成される空間に保護部材が充填されている、請求項１または２に記載のセンサ装置。
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|---|---|---|---|
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