(57)【要約】【課題】  簡単な構造であるにもかかわらず高い検出精度を持つ生産性に優れた角速度センサを提供する。【解決手段】  ベース１３から延びる複数のアーム１１、１２を有する音叉型振動子１０と、ベース１３を支持する単一のリードフレーム２０と、リードフレーム２０を支持するパッケージ３０とを有し、パッケージ３０とリードフレーム２０との間に空間３１が形成されている。リードフレーム２０は、断面がコの字状の屈曲部２２を有し、屈曲部２２はベース１３を支持し、屈曲部２２が空間３１を形成する。または、リードフレーム２０は、ベース１３を支持する平坦部２１を有し、リードフレーム２０を支持するパッケージ３０の面には凹部３１が形成されており、凹部が空間３１を形成する。【選択図】  図１
2006308543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースから延びる複数のアームを有する音叉型振動子と、前記ベースを支持する単一のリードフレームと、該リードフレームを支持するパッケージとを有し、該パッケージと前記リードフレームとの間に空間が形成されていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
前記単一のリードフレームは、断面がコの字状の屈曲部を有し、該屈曲部は前記ベースを支持し、前記屈曲部が前記空間を形成することを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項３】
前記単一のリードフレームは、断面が台形状の屈曲部を有し、該屈曲部は前記ベースを支持し、前記屈曲部が前記空間を形成することを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項４】
前記単一のリードフレームは、断面がＭ字状の屈曲部を有し、該屈曲部は前記ベースを支持し、前記屈曲部が前記空間を形成することを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項５】
前記単一のリードフレームは、前記ベースを支持する平坦部を有し、前記平坦部がＬ字状の折り返しを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の角速度センサ。
【請求項６】
前記単一のリードフレームは、前記ベースを支持する平坦部を有し、前記リードフレームを支持する前記パッケージの面には凹部が形成されており、前記凹部が前記空間を形成することを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項７】
前記単一のリードフレームは、コの字状の平面形状を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の角速度センサ。
【請求項８】
前記単一のリードフレームは、平板状であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の角速度センサ。
【請求項９】
前記単一のリードフレームは、前記ベースとの接触部がすべて接着されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の角速度センサ。
【請求項１０】
前記単一のリードフレームは、バネ性を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の角速度センサ。
【請求項１１】
前記角速度センサは、前記パッケージを支持する回路基板と、前記角速度センサの実装面に対して前記回路基板を垂直に支持する支持基板とを有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の角速度センサ。
【請求項１２】
前記角速度センサは、前記回路基板上に形成されたチップ部品を有し、前記パッケージは前記チップ部品を覆うように前記回路基板に取り付けられていることを特徴とする請求項１１記載の角速度センサ。
【請求項１３】
前記角速度センサは、前記パッケージを支持する支持基板と、前記パッケージに支持される接続部材と、該接続部材を介して前記パッケージとの電気的接続が形成される回路基板とを有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の角速度センサ。
【請求項１４】
前記角速度センサは、前記回路基板上に形成されたチップ部品を有し、前記パッケージは前記チップ部品を覆うように、前記接続部材を介して前記回路基板を支持することを特徴とする請求項１３記載の角速度センサ。
【請求項１５】
前記角速度センサは、前記パッケージを支持する支持基板と、該支持基板に支持された加速度センサとを有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の角速度センサ。
【請求項１６】
前記角速度センサは、前記支持基板に取り付けられた回路基板を有し、前記加速度センサは該回路基板に取り付けられ、該回路基板と前記パッケージとはフレキシブル配線基板により電気的に接続されていることを特徴とする請求項１５記載の角速度センサ。
【請求項１７】
前記角速度センサは、前記パッケージと前記加速度センサとを封止するキャップを有することを特徴とする請求項１５又は１６記載の角速度センサ。
【請求項１８】
ベースから延びる複数のアームを有する音叉型振動子と、前記ベースを支持する単一のリードフレームとを有するユニットを複数個有し、該複数個のユニットを収容するパッケージを有し、前記複数個のユニットの角速度検出軸が異なる方向となるように前記パッケージ内に前記複数個のユニットを配置したことを特徴とする角速度センサ。
【請求項１９】
前記複数個のユニットは、前記パッケージの面から同一の高さ位置に配置されていることを特徴とする請求項１８記載の角速度センサ。
【請求項２０】
前記複数個のユニットは、前記パッケージの面から異なる高さ位置に配置されていることを特徴とする請求項１８記載の角速度センサ。
【請求項２１】
前記複数個のユニットは、音叉型振動子のアームの延在方向が交差するように配置されていることを特徴とする請求項１８記載の角速度センサ。
【請求項２２】
複数個の角速度センサ部品と、該角速度センサ部品が取り付けられる回路基板とを有し、前記角速度センサ部品の各々は、ベースから延びる複数のアームを有する音叉型振動子と、前記ベースを支持する単一のリードフレームと、該リードフレームを支持するパッケージとを有し、該パッケージと前記リードフレームとの間に空間が形成されていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項２３】
前記各角速度センサ部品のパッケージは開口面を有し、前記回路基板は前記開口面を塞ぐように前記角速度センサ部品を支持することを特徴とする請求項２２記載の角速度センサ。
【請求項２４】
前記回路基板に電子部品が設けられ、前記各角速度センサ部品のパッケージは、前記電子部品を覆うように前記回路基板に取り付けられていることを特徴とする請求項２３記載の角速度センサ。
【請求項２５】
前記各角速度センサ部品のパッケージの取り付け面は第１の端子を有し、前記回路基板は前記第１の端子と接続される第２の端子を有し、第２の端子の配置が前記角速度センサ部品の角速度検出軸を決定していることを特徴とする請求項２２から２４のいずれか一項記載の角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は角速度センサに関し、より詳細には音叉型振動子を用いた角速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
角速度センサは、回転時の角速度を検知するセンサであり、カメラの手ぶれ防止やカーナビゲーションなどのシステム、自動車やロボットの姿勢制御システムなどに利用されている。例えば、特許文献１には、音叉型振動子を用いた角速度センサが開示されている。通常、音叉型振動子は基板等に支持される。音叉型振動子の振動が基板に伝わると、検出精度や検出効率が劣化する。従って、音叉型振動子の振動を妨げることなく、支持基板に振動が伝わらない支持構造が求められる。振動子の支持構造としては、例えば特許文献１に記載のものの他、例えば特許文献２や特許文献３に記載がある。特許文献２は、音叉型振動子をパッケージに直接接着する構造を開示している。また、特許文献３は複数のアームを支持する支持板を４本のリード線で支持する構造を開示している。各リード線の一端を振動子の支持板に取り付け、他端をパッケージに取り付けている。
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ０３／１００３５０Ａ１
【特許文献２】特開平１１−２３０７５８号公報
【特許文献３】特開２００５−１００３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献２に記載の支持構造は、パッケージに音叉型振動子を直接接着しているため、音叉型振動子の振動が直接パッケージに伝わってしまい、パッケージを回路基板等に固定した場合には、音叉型振動子の周波数が変化してしまうという問題点を有する。また、特許文献３に記載の支持構造は４本のリード線を用いて振動子を支持する構造のため、部品点数及び組立工数が多く、コスト高となる。また、４点で振動子を支持しているため、振動子を所定方向（例えば、パッケージの底面に平行な方向）に精度良く支持することが困難である。取り付け精度が悪い場合には、検出精度が劣化してしまう。
【０００４】
従って、本発明は上記従来技術の問題点を解決し、簡単な構造であるにもかかわらず高い検出精度を持つ生産性に優れた角速度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ベースから延びる複数のアームを有する音叉型振動子と、前記ベースを支持する単一のリードフレームと、該リードフレームを支持するパッケージとを有し、該パッケージと前記リードフレームとの間に空間が形成されている角速度センサである。この構成により、簡単な構造であるにもかかわらず高い検出精度を持つ生産性に優れた角速度センサを提供することができる。
【０００６】
前記単一のリードフレームは、断面がコの字状の屈曲部を有し、該屈曲部は前記ベースを支持し、前記屈曲部が前記空間を形成する構成とすることができる。また、前記単一のリードフレームは断面が台形状の屈曲部もしくはＭ字状の屈曲部を有する構成とすることができる。これ以外にも、例えば、前記単一のリードフレームは、前記ベースを支持する平坦部を有し、前記リードフレームを支持する前記パッケージの面には凹部が形成されており、前記凹部が前記空間を形成する構成とすることができる。また、前記単一のリードフレームは、前記ベースを支持する平坦部を有し、前記平坦部がＬ字状の折り返しを有する構成とすることができる。前記単一のリードフレームは、コの字状の平面形状を有する構成とすることができる。又は、前記単一のリードフレームは、平板状であってもよい。前記単一のリードフレームは、前記ベースとの接触部がすべて接着されていることが好ましい。安定した接着強度が得られる。前記単一のリードフレームは、バネ性を有することが好ましい。振動伝達を抑制することができる。  
【０００７】
前記角速度センサは、前記パッケージを支持する回路基板と、前記角速度センサの実装面に対して前記回路基板を垂直に支持する支持基板とを有する構成とすることができる。前記角速度センサは、前記回路基板上に形成されたチップ部品を有し、前記パッケージは前記チップ部品を覆うように前記回路基板に取り付けられている構成とすることができる。前記角速度センサは、前記パッケージを支持する支持基板と、前記パッケージに支持される接続部材と、該接続部材を介して前記パッケージとの電気的接続が形成される回路基板とを有する構成とすることができる。前記角速度センサは、前記回路基板上に形成されたチップ部品を有し、前記パッケージは前記チップ部品を覆うように、前記接続部材を介して前記回路基板を支持する構成とすることができる。前記角速度センサは、前記パッケージを支持する支持基板と、該支持基板に支持された加速度センサとを有する構成とすることができる。前記角速度センサは、前記支持基板に取り付けられた回路基板を有し、前記加速度センサは該回路基板に取り付けられ、該回路基板と前記パッケージとはフレキシブル配線基板により電気的に接続されている構成とすることができる。前記角速度センサは、前記パッケージと前記加速度センサとを封止するキャップを有する構成とすることができる。
【０００８】
本発明はまた、ベースから延びる複数のアームを有する音叉型振動子と、前記ベースを支持する単一のリードフレームとを有するユニットを複数個有し、該複数個のユニットを収容するパッケージを有し、前記複数個のユニットの角速度検出軸が異なる方向となるように前記パッケージ内に前記複数個のユニットを配置した角速度センサを含む。この構成により、簡単な構造であるにもかかわらず高い検出精度を持つ生産性に優れた複数の検出軸を持つ角速度センサを提供することができる。
【０００９】
前記複数個のユニットは、前記パッケージの面から同一の高さ位置に配置されているか、異なる高さ位置に配置されている構成とすることができる。前記複数個のユニットは、音叉型振動子のアームの延在方向が交差するように配置されている構成とすることができる。
【００１０】
本発明はまた、複数個の角速度センサ部品と、該角速度センサ部品が取り付けられる回路基板とを有し、前記角速度センサ部品の各々は、ベースから延びる複数のアームを有する音叉型振動子と、前記ベースを支持する単一のリードフレームと、該リードフレームを支持するパッケージとを有し、該パッケージと前記リードフレームとの間に空間が形成されている角速度センサを含む。前記各角速度センサ部品のパッケージは開口面を有し、前記回路基板は前記開口面を塞ぐように前記角速度センサ部品を支持する構成とすることができる。前記回路基板に電子部品が設けられ、前記各角速度センサ部品のパッケージは、前記電子部品を覆うように前記回路基板に取り付けられている構成とすることができる。前記各角速度センサ部品のパッケージの取り付け面は第１の端子を有し、前記回路基板は前記第１の端子と接続される第２の端子を有し、第２の端子の配置が前記角速度センサ部品の角速度検出軸を決定している構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡単な構造であるにもかかわらず高い検出精度を持つ生産性に優れた角速度センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る角速度センサ１００を示す図である。図１（Ａ）は角速度センサ１００の斜視図、図１（Ｂ）は角速度センサ１００の分解斜視図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）に示すＡ−Ａ線要部断面図、図１（Ｄ）は、図１（Ａ）に示すＡ−Ａ線要部断面図であって、図１（Ｃ）とは異なる形態を示す図である。
【００１３】
これらの図に示す角速度センサ１００は、音叉型振動子１０、単一のリードフレーム２０、及びセラミックスで形成されたパッケージ３０を有する。音叉型振動子１０はベース１３と、ベース１３から同一方向に伸びる離間配置された２つのアーム１１、１２とを有する。リードフレーム２０はベース１３を支持する作用を持ち、その平面形状はコの字である。コの字とは、コの字又は基本となる形状がコの字であることを意味し、厳密に「コ」の字状である必要はない。コの字ではなく、Ｃ字状と言ってもよい。つまり、リードフレーム２０は、中心部分とこの中心部分の両端部から同一側に延びる２つの部分とを有する。音叉型振動子１０のベース１３を支持するリードフレーム２０は、図１（Ｃ）に示す形態、図１（Ｄ）に示す形態及び図５に示す形態のものがある。またリードフレーム２０の形態に応じて、パッケージ３０も図１（Ｃ）に示す形態と、図１（Ｄ）に示す形態とがある。
【００１４】
図１（Ｃ）に示す形態では、リードフレーム２０は平板状であって、ベース１３を支持する平坦部２１を有する。リードフレーム２０を支持するパッケージ３０の面（底面）には、凹部３１が形成されている。リードフレーム２０の平坦部２１の下方には、パッケージ３０の凹部３１で形成された空間が設けられている。つまり、パッケージ３０とリードフレーム２０との間に空間３１が形成されている。図１（Ｃ）の構成では、空間３１の幅は、ベース１３の幅と略等しい。空間３１は、リードフレーム２０の剛性を緩和してリードフレーム２０にバネ性を持たせ、音叉型振動子１０の振動をパッケージ３０に伝わり難くすることができる。これにより、パッケージ３０を配線基板などに固定したときの周波数変動を抑制することができる。リードフレーム２０を用いて、空間３１上にベース１３を支持する構成は、パッケージ３０からの振動（外乱ノイズ）を音叉型振動子１０に伝わり難くする作用効果も持つ。
【００１５】
図２は、空間３１の作用効果を示す図である。図２には、比較例として、図１（Ｃ）を変形して空間３１を設けない場合の特性も示す。図２の横軸は空間の有無を示し、縦軸はパッケージ３０をある部材に固定した場合の周波数変動量（％）を示す。単一のリードフレーム２０を設け、その下に空間３１を設けたことで、振動周波数の変動が抑制されることが分かる。
【００１６】
図３は、ベース部１３の自由長（非固定エリア）と周波数変化率との関係を示す図である。図３の横軸は自由長をアーム１１、１２の幅に対する比で表示し、縦軸は自由長２．５を基準にした場合の周波数変化率（％）を示す。なお、自由長とは、図４に示すようにベース１３を、リードフレーム２０に固定する固定部と、固定しない非固定部とに分けたときの非固定部の長さを示す。図３に示すようにベース部１３の自由長２．０以下では周波数変化率が急激になり実装ばらつき増加の要因となるため、自由長は２．０以上とすることで実装ばらつきを抑制できることが分かる。
【００１７】
また、図１（Ｄ）に示すリードフレーム２０は、断面がコの字状の屈曲部２２を有する。この屈曲部２２はベース１３を支持する。屈曲部２２は空間３１を形成する。図１（Ｄ）に示す屈曲部２２の対向する部分は垂直に形成されているが、傾斜していてもよい。パッケージ３０の底面は、図１（Ｃ）の形態とは異なり、平坦である。図１（Ｂ）に示されるリードフレーム２０は、図１（Ｄ）の形態を持っている。屈曲部２２は、ベース１３との接触部全体を接着している。図１（Ｃ）や図１（Ｄ）において、リードフレーム２０とベース１３とは、例えばエポキシ系樹脂の接着剤で固定される。この固定は、高い生産性を持って行える。
【００１８】
リードフレーム２０は、その他の形態として、図５（Ａ）〜図５（Ｈ）に示す構成であってもよい。図５（Ａ）に示すリードフレーム２０は、断面が台形状の屈曲部２２を有している。また図５（Ｂ）に示すリードフレーム２０は、断面がＭ字状の屈曲部２２を有している。台形状のリードフレーム２０は、ベース１３を支持する平坦部２４からパッケージ３０までのリードフレーム２０の長さが、コの字状のリードフレーム２０よりも長いＬ１で形成されている。同様に、Ｍ字状のリードフレーム２０は、平坦部２４を支える支柱部分の長さが、コの字状のリードフレーム２０よりも長いＬ２で形成されている。
【００１９】
また、図５（Ｃ）、（Ｅ）、（Ｇ）に示すリードフレーム２０は、ベース１３を支持する平坦部２４に、Ｌ字状の折り返し部２３を設けている。Ｌ字状の折り返し部２３を設けることによって、ベース１３を指示するリードフレームの支持面積が増え、接着強度が向上する。なお、図５（Ｄ）は、図５（Ｃ）に示すリードフレーム２０だけを示す斜視図であり、図５（Ｆ）は、図５（Ｅ）に示すリードフレーム２０だけを示す斜視図であり、図５（Ｈ）は、図５（Ｇ）に示すリードフレームだけを示す斜視図である。
【００２０】
図６は、断面が台形状およびＭ字状リードフレーム２０の作用効果を示す図である。図６には、比較例として、図１（Ｄ）のコの字状リードフレーム２０の特性も示す。図６の横軸は単一のリードフレーム形状を示し、縦軸はパッケージ３０をある部材に固定した場合の音叉型振動子１０のインピーダンス（Ｚｙ）変動量（ｋΩ）を示す。台形状およびＭ字状リードフレーム２０は、屈曲部２２からパッケージ３３までのリードフレーム部分の長さ（Ｌ１，Ｌ２）が、コの字状リードフレーム２０より長くできることで、バネ性が向上し、インピーダンス変動が抑制されていることが分かる。
【００２１】
好ましくは、リードフレーム２０を、音叉型振動子１０の材質の熱膨張係数と近い熱膨張係数を持つ材質で形成するとよい。例えば、音叉型振動子１０をリチウムナイオベート（熱膨張係数は１５．４×１０−６／°Ｃ）で形成した場合、リードフレーム２０をＳＵＳ（熱膨張係数は１７．３×１０−６／°Ｃ）やリン青銅（熱膨張係数は１７．８×１０−６／°Ｃ）で形成する。また、パッケージ３０を熱膨張係数が７．８×１０−６／°Ｃのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）で形成する。パッケージ３０は、複数のセラミック基板を多層に積層した構成が好ましい。パッケージ３０は、層間に形成された配線層は、異なる層に形成された配線層を接続するビアなどを含む。
【００２２】
次に、音叉型振動子１０について説明する。音叉型振動子１０には、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す電極が形成されている。図７（Ａ）は音叉型振動子１０の表側を示し、図７（Ｂ）は裏側を示す。アーム１１には検出電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃが設けられている。検出電極１１ａと１１ｂは電極１１ｄで接続されている。検出電極１１ａには引出し電極１１ｆが設けられている。電極１１ｃは、引出し電極１１ｅに接続されている。同様に、アーム１２には、検出電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃが設けられている。検出電極１２ａと１２ｂは電極１２ｄで接続されている。電極１２ａには引出し電極１２ｆが設けられている。電極１２ｃは、引出し電極１２ｅに接続されている。音叉型振動子１０の表面には駆動電極１４ａが設けられ、引出し電極１４ｂに接続されている。同様に、裏面には駆動電極１５ａが設けられ、引出し電極１５ｂに接続されている。なお、図７に示す音叉型振動子１０のベース１３の形状が図１に示すものと若干異なっている。図７に示すベース１３は、図１に示すベースの変形例である。図１に示すベース１３は幅広部分を有し、この部分に前述したリードフレーム２０が取り付けられる。図７に示すベース１３の幅は均一で、リードフレーム２０に対し検出軸方向の任意の位置に位置決めすることができる。
【００２３】
図７に示す引出し電極は、例えば図８（Ａ）に示すように、ワイヤ４２を用いてパッケージ３０に設けられたパッド（端子）３２にボンディングされる。パッド３２はバンク３３上に形成されており、パッケージ３０に設けられた配線に接続されている。ここで、図８（Ａ）は角速度センサ１００の平面図、図８（Ｂ）は断面図、図８（Ｃ）は底面図である。パッケージ３０の上面は開放されており、リング状に形成されたパッケージ３０の取り付け面には外部接続パッド（端子）３４が形成されている。外部接続パッド３４は、パッケージ３０内部の配線を介して、音叉型振動子１０の各電極に接続されている。パッケージ３０の底面には、パッケージ３０内部の配線に接続される外部接続パッド（端子）３５が形成されている。なお、図８（Ａ）〜（Ｃ）には座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚが示されており、角速度センサ１００はＹ軸を中心とする角速度ωｙを検出する。
【００２４】
（第２の実施の形態）
図９及び図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る角速度センサ２００を説明するための図である。この角速度センサ２００は、第１の実施の形態に係る角速度センサ１００を２つ用い（以下１００Ａと１００Ｂとする）、２軸方向を中心とする角速度を検出する構成である。
【００２５】
図９（Ａ）は角速度センサ１００Ａ、１００Ｂを搭載する回路基板５０の平面図、図９（Ｂ）は側面図、及び図９（Ｃ）は底面図である。また、図１０（Ａ）は第１の実施の形態に係る２つの角速度センサ１００Ａ、１００Ｂ（以下、角速度センサ部品と呼ぶ）を回路基板５０に搭載した角速度センサ２００の平面図、図１０（Ｂ）は側面図（パッケージ３０内部を透視した状態で図示してある）、及び図１０（Ｃ）は底面図である。図１０（Ａ）に示すように、角速度センサ部品１００Ａ、１００ＢはそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向を中心とする角速度が検出できるように、回路基板５０上に配置される。回路基板５０は、角速度センサ１００Ａ、１００Ｂの共通に設けられている。図１０（Ｂ）に示すように、角速度センサ部品１００Ａ、１００Ｂの開口面を下にして、角速度センサ部品１００Ａ、１００Ｂを回路基板５０に取り付ける。つまり、角速度センサ部品１００Ａ、１００Ｂは、これらに共通の回路基板５０で封止される。図９（Ａ）に示すように、回路基板５０には、角速度センサ部品１００Ａ、１００Ｂの外部接続パッド３４（図８（Ａ））と電気的に接続されるパッド（端子）５１が設けられている。この接続には、例えばペースト状の異方導電性接着剤が用いられる。
【００２６】
図１１に示すように、異方導電性接着剤５７を回路基板５０上に設け、角速度センサ部品１００Ａ、１００Ｂを接着固定する。異方導電性接着剤５７の作用により、角速度センサ部品１００Ａ、１００Ｂと回路基板５０との電気的接続が形成される。
【００２７】
図９（Ａ）に戻り、パッド５１の配列は、パッド３４の配列に符合している。パッド５１で取り囲まれる回路基板５０上の領域は部品搭載領域５２となり、矩形で図示された電子部品（例えば、抵抗やコンデンサなど）が回路基板５０に取り付けられている。図１０（Ｂ）に示すように、部品搭載領域５２内の電子部品は、角速度センサ部品１００Ａ、１００Ｂのパッケージ３０で封止されている。回路基板５０は単層又は多層構成である。また、回路基板５０上には、別の部品搭載領域５３やＩＣ搭載領域５４が設けられている。ＩＣ搭載領域５４は１つ又は複数のＩＣを搭載することができる。回路基板５０の４辺にはキャスタレーション５５（接続路）が形成されており、回路基板５０の底面（図９（Ｃ）、図１０（Ｃ））には、キャスタレーションと一体に形成された外部接続パッドが設けられている。記号Ｖｃｃは電源電圧、ＧＮＤはグランド、２つの角速度センサ部品１００Ａ、１００ＢのＶｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２は基準電圧、Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２は２つの角速度センサ部品１００Ａ、１００Ｂの出力電圧である。キャスタレーション５５はそれぞれ、音叉型振動子１０の対応する電極に接続されている。
【００２８】
角速度センサ部品１００Ａ、１００Ｂは第１の実施の形態に係る構成を有しているので、回路基板５０に実装される前後で発生する周波数変動を抑制することができ、高い精度の２軸角速度センサを提供することができる。また、１つの回路基板５０を２つの角速度センサ１００Ａ、１００Ｂに共通に設けたため、小型化が可能になる。
【００２９】
（第３の実施の形態）
図１２は、第３の実施の形態に係る角速度センサ３００を示す図である。この角速度センサ３００は、３軸方向の角速度を検出できる角速度センサである。図１２（Ａ）は角速度センサ３００の平面図、図１２（Ｂ）は側面図（パッケージ３０内部を透視した状態で図示してある）である。図１２（Ａ）、（Ｂ）に示す角速度センサ３００は、前述の角速度センサ２００に加え、新たに角速度センサ部品１００ＣをＩＣ搭載領域５４（図９（Ａ））に設けたものである。角速度センサ部品１００Ｃは、Ｚ軸を中心とする角速度を検出するために、音叉型振動子１０が回路基板５０に垂直な方向となるように、回路基板５０上に搭載されている。角速度センサ部品１００Ｃのパッケージ３０の短手方向側面にパッドを設け、回路基板５０との電気的及び機械的接続を行ってもよいし、後述する縦型の角速度センサを用いることもできる。角速度センサ部品１００Ｃのパッケージ３０の開口面にはキャップ１０１が設けられ、内部を封止している。
【００３０】
角速度センサ部品１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは第１の実施の形態に係る構成を有しているので、回路基板５０に実装される前後での周波数変動を抑制することができ、高い精度の３軸角速度センサを提供することができる。また、１つの回路基板５０を３つの角速度センサ１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃに共通に設けたため、小型化が可能になる。
【００３１】
ここで、回路基板５０上のパッド５１の配列について説明する。図９（Ａ）に示すパッド５１の配列は、Ｘ軸及びＹ軸を中心とする角速度を検出できるように決定されている。このパッド５１は、図１３（Ａ）や（Ｂ）に示すように、角速度センサ部品１００Ａ、１００ＢがＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に対して所定の角度θだけ傾斜するような配置とすることができる。図１３（Ａ）は、角速度センサ部品１００Ａ、１００Ｂの両方をθだけ傾斜させる場合のパッド５１の配列を示し、図１３（Ｂ）は角速度センサ１００Ｂだけをθだけ傾斜させる場合のパッド５１の配置を示す。このように、パッド５１の配置のみで角速度検出軸を任意に簡単かつ任意に調整することができる。  
【００３２】
（第４の実施の形態）
図１４は、第４の実施の形態に係る角速度センサ４００を示す図である。この角速度センサ４００は、前述した図８に示す角速度センサ１００をキャップ内に封止し、角速度センサ４００の取り付け面に対して垂直方向に音叉型振動子１０を保持する構成である。図１４（Ａ）は図８（Ａ）に示す角速度センサ１００を示す平面図、図１４（Ｂ）は角速度センサ１００を内部に含む角速度センサ４００の正面図（内部を透視した状態で図示してある）、図１４（Ｃ）はその側面図、図１４（Ｄ）は角速度センサ１００の側面図、及び図１４（Ｅ）は角速度センサ４００の底面図である。
【００３３】
角速度センサ４００は、パッケージ３０を支持する回路基板６０と、角速度センサ４００の実装面に対して回路基板６０を垂直に支持する支持基板６４とを有する。パッケージ３０の開口面は回路基板６０に取り付けられている。回路基板６０上には電子部品６２が搭載され、パッケージ３０はこの電子部品６２を覆うように位置決めされている。回路基板６０の背面にも電子部品６６が設けられている。音叉型振動子１０は、電子部品６２に対向している。回路基板６０は支持基板６４に支持されており、音叉型振動子１０の検出軸は支持基板６４に垂直な方向に一致する。支持基板６４は、ステム６４Ａと、回路基板の一つであるプリント基板６４Ｂと、外部接続ピン６５とを有する。外部接続ピン６５は一部を除き、回路基板６０の背面に設けられたパッドに接続されており、回路基板６０に形成された配線を介して音叉型振動子１０の電極に接続されている。外部接続ピン６５はステム６４Ａ及びプリント基板６４Ｂを貫通し、プリント基板６４Ｂの底面中央部から端部に向かって両方向（プリント基板６４Ｂの短手方向）に延びている。プリント基板６４Ｂは多層構成である。キャップ６８はパッケージ３０、回路基板６０、ステム６４Ａを覆うように角速度センサ４００の内部を気密封止する。キャップ６８は例えば接着剤を用いてプリント基板６４Ｂに固定される。
【００３４】
角速度センサ１００を用いているので、回路基板６０に実装される前後での周波数変動を抑制することができ、高い精度の角速度センサを提供することができる。なお、この角速度センサ４００を図１２に示す角速度センサ１００Ｃとして用いることができる。
【００３５】
（第５の実施の形態）  図１５は、本発明の第５の実施の形態に係る角速度センサ５００を示す図である。この角速度センサ５００は、前述した図８に示す角速度センサ１００を備え、角速度センサ４００の取り付け面に対して垂直方向に音叉型振動子１０を保持する構成である。図１５（Ａ）は角速度センサ５００の平面図、図１５（Ｂ）は角速度センサ５００の正面図（内部を透視した状態で図示してある）、図１５（Ｃ）はその側面図、及び図１５（Ｄ）は角速度センサ５００の底面図である。角速度センサ１００は、モールドで形成された支持基板７４に取り付けられている。回路基板７０も同様に支持基板７４に取り付けられている。角速度センサ１００と回路基板７０とは離間している。角速度センサ１００のパッケージ３０の背面には複数のパッド１９が設けられている。このパッド１９は、パッケージ３０内の配線を介して、内部の音叉型振動子１０の電極に接続されている。パッド１９には、ピン状の接続部材７２が接続されている。接続部材７２は、電子部品６６が設けられている回路基板７０の一方の面に延びており、この面に形成されているパッドに接続されている。回路基板７０の他方の面にも電子部品６２が取り付けられている。電子部品６２はパッケージ３０に面している。支持基板７４には接続ピン７５が取り付けられており、一部を除いて回路基板７０上のパッドに電気的に接続されている。接続ピン７５を介して、外部と音叉型振動子１０との接続を形成することができる。
【００３６】
角速度センサ１００を用いたことにより、回路基板７０に実装される前後での周波数変動を抑制することができ、高い精度の角速度センサを提供することができる。
【００３７】
（第６の実施の形態）
図１６は、第６の実施の形態に係る角速度センサ６００を示す図である。図１６（Ａ）は角速度センサ６００の平面図、図１６（Ｂ）は側面図（内部を透視した状態で図示してある）である。この実施例では、１つのパッケージ１３０内に２つの音叉型振動子１０Ａ、１０Ｂを収納している。音叉型振動子１０Ａ、１０Ｂはそれぞれ直交する方向に配置されている。音叉型振動子１０Ａ、１０Ｂは前述した音叉型振動子１０と同一構成であって、それぞれ単一のリードフレーム１２０Ａ、１２０Ｂにより支持されている。音叉型振動子１０Ａ、１０Ｂとリードフレーム１２０Ａ、１２０Ｂとからなる構成をそれぞれユニットと定義する。リードフレーム１２０Ａ、１２０Ｂは直線状の平面形状を有し、コの字状の断面形状を有する。コの字状の断面形状は、図１（Ｄ）に示すリードフレーム２０と同様に、リードフレームを屈曲させることで形成されている。この屈曲部がリードフレーム１２０Ａ、１２０Ｂとパッケージ１３０の底面との間に空間を形成する。音叉型振動子１０Ａ、１０Ｂはワイヤにより、パッケージ１３０内のバンク１３１、１３２上に設けられたパッドに接続されている。なお、図示を省略しているが、パッケージ１３０の開口面に、例えば金属製のキャップを取り付け、パッケージ内部を気密封止することができる。
【００３８】
上記構成のユニットを用いたことにより、角速度センサ６００を回路基板に実装する前後で発生する周波数変動を抑制することができ、高い精度の２軸角速度センサを提供することができる。また、音叉型振動子１０Ａ、１０Ｂがパッケージ１３０を介して干渉することを効果的に防止することができ、小型でありながら高い精度で２軸まわりの角速度を検出することができるようになる。
【００３９】
図１７は、第６の実施の形態を変形した構成を有する角速度センサ７００を示す図である。図１７（Ａ）は角速度センサ６００の平面図、図１７（Ｂ）は側面図（内部を透視した状態で図示してある）である。角速度センサ７００の音叉型振動子１０Ａ、１０Ｂはそれぞれ、平坦な直線状のリードフレーム１２０Ｃ、１２０Ｄで支持されている。リードフレーム１２０Ｃ、１２０はそれぞれ一対の突起部１３３、１３４上に取り付けられている。この突起部１３３、１３４がリードフレーム１２０Ｃ、１２０Ｄとパッケージ１３０の底面との間に空間を形成する。従って、角速度センサ７００を回路基板に実装する前後で発生する周波数変動を抑制することができ、高い精度の２軸角速度センサを提供することができる。
【００４０】
（第７の実施の形態）
図１８は、第７の実施の形態に係る角速度センサ８００の斜視図である。角速度センサ８００は、１つのパッケージ１３８内に２つの音叉型振動子１０Ａ、１０Ｂを、これらの厚み方向に立体交差させた構成である。音叉型振動子１０Ａ、１０Ｂは直交する２軸を中心とする角速度を検出する。パッケージ１３８は例えばセラミックスで形成され、内部に複数のパッドを支持するバンクが図示するように形成されている。パッドと音叉型振動子１０Ａ、１０Ｂの電極とは、図示しないワイヤでボンディングされている。音叉型振動子１０Ａは、パッケージ１３８内に設けられた比較的低いバンク上に設けられた単一のリードフレームで支持されている。また、音叉型振動子１０Ｂは、パッケージ１３８内部に設けられた比較的高いバンク上に設けられた単一のリードフレームで支持されている。これらのリードフレームは、前述したいずれかのリードフレームの構成又はそれを変形した構成を有する。いずれにしても、リードフレームの下には空間が形成されている。このように構成された角速度センサ８００を回路基板に実装する前後で発生する周波数変動は抑制され、高い精度かつ小型の２軸角速度センサを提供することができる。
【００４１】
（第８の実施の形態）
図１９は、第８の実施の形態に係る角速度センサ９００の分解斜視図である。この角速度センサ９００は、角速度センサと加速度センサの両方を備えた構成である。以下、この角速度センサ９００をセンサモジュールという。センサモジュール９００は、１軸方向の角速度センサ９１０と３次元の角速度を検出できる加速度センサ９２０とを有する。モールドフレーム９４０は矩形状の底部９４２と、この底部から垂直方向に延びるセパレータ９４４とを有する。セパレータ９４４の両側にそれぞれ角速度センサ９１０と加速度センサ９２０とが設けられている。角速度センサ９１０は、樹脂などの固定部材９５０を用いてセパレータ９４４に固定されている。角速度センサ９１０は４本のアームとこれらを支持するベースとを持つ音叉型振動子９１２を有する。ベースは、空間上に配置されたリードフレームで、前述したように支持されている。加速度センサ９２０は、回路基板９３０の一方の面に取り付けられている。回路基板９３０はモールドフレーム９４０の底部９４２に垂直に取り付けられている。加速度センサ９２０とセパレータ９４４とは、連結部材９４６により連結されている。角速度センサ９１０と加速度センサ９２０とは、フレキシブル配線基板９６０を介して電気的に接続されている。角速度センサ９１０と加速度センサ９２０とは、キャップ９７０で封止される。
【００４２】
このように構成された角速度センサ９１０をセパレータ９４４に取り付ける前後で発生する周波数変動は抑制され、高い精度かつ小型の角速度センサ及び加速度センサ９２０を備えたセンサモジュールを提供することができる。  
【００４３】
以上、本発明の実施の形態を説明した。本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、これらの実施の形態を変形した構成や他の実施の形態を含むものである。例えば、音叉型振動子は２本〜４本のアームを持つ構成であってよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明で用いられる空間の作用効果を、比較例と対比して説明するグラフである。
【図３】ベースの自由長（非固定エリア）と周波数変化率との関係を示す図である。
【図４】音叉型振動子を示す図であり、アーム幅と自由長とを示す図である。
【図５】リードフレームの他の形態を示す図である。
【図６】台形状およびＭ字状リードフレームの作用効果を説明するための図である。
【図７】音叉型振動子の電極パターンを示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態で用いられる回路基板を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図１１】角速度センサ部品を回路基板に取り付ける様子を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態において、角速度センサ部品の傾斜配置を説明するための図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態を示す図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態を示す図である。
【図１６】本発明の第６実施の形態を示す図である。
【図１７】第６の実施の形態を変形した構成を示す図である。
【図１８】本発明の第７の実施の形態を示す図である。
【図１９】本発明の第８の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、    音叉型振動子
１１、１２    アーム
１３    ベース
２０    リードフレーム
２１、２４    平坦部
２２    屈曲部
２３    Ｌ字状折り返し部
３０    パッケージ
３１    空間
３２    パッド
３３    バンク
３４、３５    外部接続パッド
１００、１００Ａ、１００Ｂ、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００    角速度センサ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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