(57)【要約】【課題】本発明は、検出誤差の小さいジャイロセンサを提供することを目的としている。【解決手段】ジャイロセンサは、回転の角速度ωを検出するジャイロスコープ１０と、回転の中心となる軸Ｘに直交する方向に拡がる外面１４を有してジャイロスコープ１０を収容するパッケージ１２と、ジャイロスコープ１０に電気的に接続され、外面１４に設けられた５個以上の複数の電極２０と、複数のバンプ２８であって、１つの電極２０上に複数のバンプ２８の１つが設けられている複数のバンプ２８と、を有する。複数のバンプ２８は、軸Ｘを中心とする外面１４上の１つの円Ｃ上に配列されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転の角速度を検出するジャイロスコープと、
前記回転の中心となる軸に直交する方向に拡がる外面を有して前記ジャイロスコープを収容するパッケージと、
前記ジャイロスコープに電気的に接続され、前記外面に設けられた５個以上の複数の電極と、
複数のバンプであって、１つの前記電極上に前記複数のバンプの１つが設けられている複数のバンプと、
を有し、
前記複数のバンプは、前記外面上の１つの円上に配列されているジャイロセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載されたジャイロセンサにおいて、
前記ジャイロスコープの中心と、前記円の中心が一致するジャイロセンサ。
【請求項３】
請求項１に記載されたジャイロセンサにおいて、
前記円上の隣同士の前記バンプ間の弧に対する中心角が、全て均一であるジャイロセンサ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載されたジャイロセンサにおいて、
それぞれの前記バンプは、ロウ材と前記ロウ材の内部に配置された樹脂とを含むジャイロセンサ。
【請求項５】
請求項４に記載されたジャイロセンサにおいて、
前記外面に形成された、穴を有する樹脂層をさらに有し、
前記穴内に前記バンプが配置されているジャイロセンサ。
【請求項６】
請求項５に記載されたジャイロセンサにおいて、
前記バンプは、前記樹脂層の表面を超えない高さを有するジャイロセンサ。
【請求項７】
請求項５に記載されたジャイロセンサにおいて、
前記バンプは、前記樹脂層の表面を超える高さを有するジャイロセンサ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載されたジャイロセンサにおいて、
前記外面は、前記複数の電極と同じ数の複数の凹部を有し、
前記複数の電極は、それぞれ、前記複数の凹部の少なくとも底面に配置され、
前記複数のバンプは、それぞれ、前記複数の凹部内に配置されているジャイロセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジャイロセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ジャイロセンサは、例えばデジタルカメラに搭載して手ぶれによって生じる回転の角速度を検出するなどの用途がある。この場合、振動がデジタルカメラの筐体からジャイロセンサに正確に伝達されることが重要である。つまり、筐体に加えられた回転運動を回転運動として、直線運動を直線運動として、ジャイロセンサに伝達する必要がある。しかしながら、従来、ジャイロセンサと回路基板との接合構造によっては、回転運動が直線運動に変換されること（又はその逆）があり、正確に筐体が受けた振動を検出できないことがあった。特許文献１にはリードをシリコン樹脂で封止することが開示されているが、複雑な形状のリードをシリコン樹脂で封止することは難しい。また、特許文献２では、支持形状を工夫することで耐衝撃性を向上させているが、これではパッケージが大きくなってしまう。
【特許文献１】特開平８−２３３５８０号公報
【特許文献２】特開平８−１４５６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、検出誤差の小さいジャイロセンサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］本適用例に係るジャイロセンサは、
回転の角速度を検出するジャイロスコープと、
前記回転の中心となる軸に直交する方向に拡がる外面を有して前記ジャイロスコープを収容するパッケージと、
前記ジャイロスコープに電気的に接続され、前記外面に設けられた５個以上の複数の電極と、
複数のバンプであって、１つの前記電極上に前記複数のバンプの１つが設けられている複数のバンプと、
を有し、
前記複数のバンプは、前記外面上の１つの円上に配列されている。本発明によれば、１つの円上に複数のバンプが配列されているので、円の中心周りに回転する力を受けたときに、各バンプに均等の応力が生じ、応力が集中しないのでバンプのクラックの発生を防止することができる。また、バンプが劣化するとしても均等に劣化し、バンプによる力の伝達状態が変化しないので、回転運動は回転運動として正確に伝達される。こうして、検出誤差の小さいジャイロセンサを提供することができる。
［適用例２］本適用例に係るジャイロセンサにおいて、
前記ジャイロスコープの中心と、前記円の中心が一致する。
［適用例３］本適用例に係るジャイロセンサにおいて、
前記円上の隣同士の前記バンプ間の弧に対する中心角が、全て均一である。
［適用例４］本適用例に係るジャイロセンサにおいて、
それぞれの前記バンプは、ロウ材と前記ロウ材の内部に配置された樹脂とを含む。
［適用例５］本適用例に係るジャイロセンサにおいて、
前記外面に形成された、穴を有する樹脂層をさらに有し、
前記穴内に前記バンプが配置されている。
［適用例６］本適用例に係るジャイロセンサにおいて、
前記バンプは、前記樹脂層の表面を超えない高さを有する。
［適用例７］本適用例に係るジャイロセンサにおいて、
前記バンプは、前記樹脂層の表面を超える高さを有する。
［適用例８］本適用例に係るジャイロセンサにおいて、
前記外面は、前記複数の電極と同じ数の複数の凹部を有し、
前記複数の電極は、それぞれ、前記複数の凹部の少なくとも底面に配置され、
前記複数のバンプは、それぞれ、前記複数の凹部内に配置されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１及び図２は、それぞれ、本発明の実施の形態に係るジャイロセンサを説明する断面図及び平面図である。ジャイロセンサは、ジャイロスコープ１０を有する。ジャイロスコープ１０は、外力によって回転するときに、その回転の角速度ωを検出して電気的な信号を出力する。ジャイロスコープ１０の中心と、検出しようとする回転の軸Ｘが一致している。ジャイロスコープ１０は、電圧によって駆動される。
【０００６】
ジャイロスコープ１０は、パッケージ１２に収容されている。パッケージ１２は、金属、樹脂又はセラミックスで形成することができる。セラミックスは、金属よりもロウ材（ハンダ等）に対する親和性が低い（つまりロウ材をはじく）。パッケージ１２は、ジャイロスコープ１０が検出する角速度ωの回転の中心となる軸Ｘに直交する方向に拡がる外面１４（下面）を有する。外面１４は、複数の凹部１６を有する。パッケージ１２には、集積回路装置１８も収容されている。集積回路装置１８は、ジャイロスコープ１０と電気的に接続され、ジャイロスコープ１０を制御する信号を出力し、ジャイロスコープ１０で検出された信号が入力される。
【０００７】
パッケージ１２の外面１４には、５個以上の複数の電極２０が設けられている。電極２０は、ジャイロスコープ１０又は集積回路装置１８の少なくとも一方に電気的に接続されている。電極２０は、凹部１６の少なくとも底面２２（例えば、内側面を避けて底面２２のみ）に配置されている。外面１４には樹脂層２４が形成されている。樹脂層２４は、非導電性材料からなる。樹脂層２４はフィルムであってもよい。樹脂層２４は複数の穴２６を有する。
【０００８】
ジャイロセンサは複数のバンプ２８を含む。バンプ２８は、凹部１６内に配置されている。１つの電極２０上に複数のバンプ２８の１つが設けられている。バンプ２８は、ロウ材３０（ハンダ等）とロウ材３０の内部に配置された樹脂３２とを含む。ロウ材３０は電極２０に接合している。例えば、内部に樹脂３２を有するボール状のロウ材３０を電極２０上に配置し、リフロー工程によってロウ材３０を溶融して電極２０に接合する。凹部１６が形成されているので、ロウ材３０がボール状であってもこれを電極２０上に配置しやすい。また、パッケージ１２の、少なくとも電極２０に隣接する表面がセラミックスからなる場合、セラミックがロウ材３０をはじくのでソルダレジストの形成を省略することができる。
【０００９】
樹脂層２４の１つの穴２６内に１つのバンプ２８が配置されている。バンプ２８が樹脂層２４に囲まれるので、ロウ材３０が流れ出すのを防ぐことができる。また、隣同士のバンプ２８の間に樹脂層２４があるのでマイグレーションによるショートを防止することができる。バンプ２８は、樹脂層２４の表面（パッケージ１２とは反対を向く面）を超える高さを有する。つまり、バンプ２８は、樹脂層２４から突出している。樹脂層２４は、バンプ２８を形成した後にパッケージ１２に設ける。樹脂層２４の穴２６とバンプ２８とは、接触していてもよいし、隙間をあけて非接触としてもよい。
【００１０】
本実施の形態では、複数（５個以上。例えば６個。）のバンプ２８は、外面１４上の１つの円Ｃ上に配列されている。詳しくは、バンプ２８の中心が円Ｃ上に位置する。また、電極２０も、軸Ｘを中心とする外面１４上の１つの円Ｃ上に配列されている。詳しくは、電極２０の中心が円Ｃ上に位置する。円Ｃ上の隣同士のバンプ２８間の弧に対する中心角αが、全て均一である。
【００１１】
本実施の形態によれば、１つの円Ｃ上に複数のバンプ２８が配列されているので、バンプ２８に生じる応力が集中しないのでバンプ２８のクラックの発生を防止することができる。特に、円Ｃの中心周りに回転する力を受けた場合には、各バンプ２８に均等の応力が生じ、応力が集中しないのでバンプ２８のクラックの発生を防止することができる。また、バンプ２８が劣化するとしても均等に劣化し、バンプ２８による力の伝達状態が変化しないので、回転運動は回転運動として正確に伝達される。こうして、検出誤差の小さいジャイロセンサを提供することができる。
【００１２】
また、樹脂３２を含んで柔軟性を有する複数のバンプ２８の、軸Ｘからの距離が等しいので、均一に外力を吸収することができる。そのため、軸Ｘ周りの回転以外の外力が、回転運動に変換されにくいので、検出誤差を小さくすることができる。
【００１３】
ジャイロセンサは、回路基板３４に搭載する。回路基板３４は、ガラスエポキシ基板などのベース基板３６と配線３８を含む。配線３８には半田クリーム４０を設けておいてもよい。配線３８にバンプ２８を載せて、リフロー工程を経て、配線３８とバンプ２８を接合する。接合は、バンプ２８のロウ材３０と半田クリーム４０によってなされる。
【００１４】
こうして、図３に示すように、ジャイロセンサが搭載された回路基板３４が得られる。ここで、回路基板３４に一時的な高い外力が加わると、ジャイロセンサの角速度の検出範囲を超えた角速度で、回路基板３４が回転運動をする場合がある。しかし、本実施の形態によれば、樹脂３２の柔軟性によって、バンプ２８に生じる応力が吸収されるので、ジャイロセンサの角速度の検出範囲内にすることができる。つまり、ジャイロセンサに衝撃や、一時的な外力が加えられても誤作動を防止することができる。また、樹脂３２の柔軟性によって、ロウ材３０のクラックを防止することができる。
【００１５】
図４は、本発明の実施の形態に係るジャイロセンサの変形例を説明する図である。この変形例では、電極１２０に窪み１４２が形成されている。つまり、電極１２０は、パッケージ１１２に形成された凹部１１６の底面１２２のみならず内側面にも形成され、さらに凹部１１６の外側に表面にも形成されている。上記実施の形態では、バンプ１２８は、電極１２０上に設けられてパッケージ１１２の凹部１１６の内側面に囲まれているが、本変形例では、電極１２０自体が窪み１４２を有し、バンプ１２８は電極１２０に囲まれている。この例では、樹脂層１２４は、電極１２０（凹部１１６の外側のパッケージ１１２表面上に位置する部分）に載るように形成されている。その他の詳細は、上記実施の形態で説明した内容が該当する。
【００１６】
図５は、実施の形態に係るジャイロセンサの変形例を説明する図である。この変形例では、バンプ２２８の中心が円Ｃ′上に位置するが、電極２２０の中心は円Ｃ′からずれている。そのため、図５の電極２２０は、図２の電極２０よりも大きくなっている。
【００１７】
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、本発明の実施の形態の変形例に係るジャイロセンサを説明する図である。図６（Ａ）に示すように、バンプ３２８は、樹脂層３２４の表面を超えない高さを有する。樹脂層３２４の表面は粘着性又は接着性を有している。パッケージ３１２には凹部が形成されていない。これらの点を除き、その他の詳細は上記実施の形態で説明した内容が該当する。図６（Ｂ）に示すように、ジャイロセンサを回路基板３３４に搭載する。樹脂層３２４は回路基板３３４のベース基板３３６に接触する。樹脂層３２４の表面の粘着性又は接着性によって、ジャイロセンサは回路基板３３４に仮固定される。そして、リフロー工程を経て、図６（Ｃ）に示すように、バンプ３２８を配線３３８に接合する。
【００１８】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係るジャイロセンサを説明する断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るジャイロセンサを説明する平面図である。
【図３】ジャイロセンサが搭載された回路基板を示す図である。
【図４】実施の形態に係るジャイロセンサの変形例を説明する図である。
【図５】実施の形態に係るジャイロセンサの変形例を説明する図である。
【図６】実施の形態に係るジャイロセンサの変形例を説明する図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０…ジャイロスコープ、  １２…パッケージ、  １４…外面、  １６…凹部、  １８…集積回路装置、  ２０…電極、  ２２…底面、  ２４…樹脂層、  ２６…穴、  ２８…バンプ、  ３０…ロウ材、  ３２…樹脂、  ３４…回路基板、  ３６…ベース基板、  ３８…配線、  ４０…半田クリーム、  １１２…パッケージ、  １１６…凹部、  １２０…電極、  １２２…底面、  １２４…樹脂層、  １２８…バンプ、  ２２０…電極、  ２２８…バンプ、  ３１２…パッケージ、  ３２４…樹脂層、  ３２８…バンプ、  ３３４…回路基板、  ３３６…ベース基板、  ３３８…配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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