(57)【要約】【課題】簡単な構造にして高い精度を確保し易くできる傾斜検知ユニットを提供する。【解決手段】ボディ４の取付面４４に植設したスタッドピン１０に、センサチップ２を実装したパッケージ３の取付面３１に形成した位置決め穴３４を挿入して押込み、パッケージ３の取付面３１を、ボディ４の取付面４４に他の部材を介在させることなく直接面接触させて位置決めする。これにより、パッケージ３とボディ４との間からパッケージ３の取り付け精度に誤差を与える他の要因を排除する。【選択図】図１
2011153839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜を検出するセンサチップと、
前記センサチップを実装したパッケージと、
前記パッケージを実装して前記センサチップに電気的に導通する回路基板と、
前記パッケージを搭載する収納体と、を備えた傾斜検知ユニットであって、
前記パッケージの取付面が、前記収納体の取付面に他の部材を介在させることなく直接面接触して位置決めされていることを特徴とする傾斜検知ユニット。
【請求項２】
前記回路基板は、前記パッケージを実装した状態で前記収納体に軟結合されていることを特徴とする請求項１に記載の傾斜検知ユニット。
【請求項３】
前記収納体は前記パッケージを収納する凹部を有し、前記回路基板は、前記パッケージを実装した状態で前記収納体の凹部の開放口を覆って配置されていることを特徴とする請求項２に記載の傾斜検知ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜を検出するセンサチップを実装したパッケージを、収納体に搭載した傾斜検知ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
傾斜方向を検知するにあたって、重力加速度の方向成分を検出するセンサチップを用いた傾斜検知ユニットが知られている。このセンサチップは高い精度をもって傾斜方向を検知できる。センサチップは、単独で使用されるものでは無く、通常はセンサチップの出力信号を処理する処理回路とともに基板に実装してパッケージに組み込み、そのパッケージをボディに搭載して傾斜検知ユニットを構成し、この傾斜検知ユニットを、傾斜を検知しようとする対象物に取り付けて用いるようになっている。このため、センサチップを組み込んだパッケージを精度良くボディに取り付ける必要がある。
【０００３】
ところで、従来では、ケース本体に加速度センサを搭載するようになった加速度センサユニットが、たとえば、特許文献１に提案されている。この加速度センサユニットは、加速度センサをセラミック基板と、ダイアフラムユニットと、これらを収納した枠体（パッケージ）と、で構成されている。この場合、加速度センサをケース本体（ボディ）のセンサ収納用凹部に固定する場合には、接着剤が用いられるとともに、加速度センサの回路基板は、複数のネジを介してケース本体に締め付け固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２３４８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる特許文献１に開示された加速度センサをケース本体に搭載する構造を、上述した傾斜検知ユニットに適用した場合、パッケージが接着剤を介してボディに接着されるとともに、回路基板がネジを介してボディに締め付け固定されることになる。
【０００６】
ところが、接着剤は、厳密に言うなら全体的に均一な厚みで塗布するのは不可能であり、ミクロン単位で厚さ方向の塗布ムラが発生する。また、回路基板をネジによってパッケージに締め付けると、パッケージに歪みを発生してしまう。このように、接着剤の塗布ムラやパッケージの歪みが発生すると、パッケージはボディに対して僅かではあるが傾きを生じてしまう。
【０００７】
しかし、傾斜検知ユニットでは、たとえば、太陽光発電のためのソーラーパネルを設置する際、高い発電効率を得るためにはソーラーパネルの取り付け角度の誤差がが±０．１度という高い精度が要求される。しかし、上述したように接着剤の塗布ムラやパッケージの歪みが発生すると、傾斜検知ユニットとして高い精度を確保し辛くなってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、簡単な構造にして高い精度を確保し易くできる傾斜検知ユニットを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明にあっては、傾斜を検出するセンサチップと、当該センサチップを実装したパッケージと、当該パッケージを実装して前記センサチップに電気的に導通する回路基板と、前記パッケージを搭載する収納体と、を備えた傾斜検知ユニットであって、前記パッケージの取付面が、前記収納体の取付面に他の部材を介在させることなく直接面接触して位置決めされていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の傾斜検知ユニットにおいて、前記回路基板を、前記パッケージを実装した状態で前記収納体に軟結合したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明にあっては、請求項２に記載の傾斜検知ユニットにおいて、前記収納体は前記パッケージを収納する凹部を有し、前記回路基板を、前記パッケージを実装した状態で前記収納体の凹部の開放口を覆って配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、パッケージの取付面を、収納体の取付面に他の部材を介在させることなく直接面接触させて位置決めしたので、パッケージと収納体との間からパッケージの取り付け精度に誤差を与える他の要因を排除できる。これにより、パッケージを収納体に組み付けた際に、簡単な構造にして傾斜検知ユニットの高い精度を確保し易くなる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、請求項１の効果に加えて、パッケージを実装した回路基板を収納体に軟結合したので、回路基板を収納体に取り付ける際の力を軟結合部分で緩和できる。これにより、回路基板の変形を抑制できるため、その変形がパッケージに及ぶのを減少してパッケージの撓みを抑えることができる。つまり、パッケージの撓みが抑えられることにより、パッケージの取り付け精度が低下するのを抑制して傾斜検知ユニットによる高い検出精度を確保できる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、請求項２の効果に加えて、パッケージを実装した回路基板で、収納体に設けてパッケージを収納した凹部の開放口を覆ったので、既存の回路基板を収納体の蓋体として有効利用できるため、部品点数の削減を図って安価な製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態にかかる傾斜検知ユニットを模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態にかかる傾斜検知ユニットを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、本発明に掛かる傾斜検知ユニットの第１の実施形態を示し、本実施形態の傾斜検知ユニット１は、傾斜を検出するセンサチップ２をパッケージ（ＰＫＧ）に実装し、そのパッケージ３を収納体としてのボディ４に組み込むようになっている。また、ボディ４には、回路基板５および後述する信号処理回路が組み込まれる。
【００１８】
センサチップ２は、たとえば、内部に形成された錘部の重力加速度に応じた変位量を、圧電素子の出力電圧値として取り出すようになったものがある。すなわち、このように圧電素子を用いたセンサチップ２は、図示省略したが、互いに接合される支持基板（たとえば、ガラス基板）や半導体基板（たとえば、シリコン基板）を有し、半導体基板に錘部およびその錘部を片持ち状に支持する連結部がエッチングなどにより形出されており、その連結部に圧電素子が形成されている。そして、重力加速度の大きさに応じて錘部が変位すると、その錘部の変位に伴って撓み変形する連結部の歪みで圧電素子に電圧が発生される構造となっている。
【００１９】
パッケージ３は、セラミックなどによって筺型に形成され、底壁３ａと、この底壁３ａの周縁部から立ち上がる側壁３ｂと、が設けられる。そして、底壁３ａの外側が取付面３１となり、この取付面３１は高い精度をもった平坦面に仕上げられるとともに、側壁３ｂの底壁３ａとは反対側が開口部３２となっている。
【００２０】
センサチップ２は、パッケージ３の内方に受容されて、センサチップ２の底面２ａがパッケージ３の底壁３ａの内側に半田６ａ付けにより実装される。このとき、パッケージ３の内方には、センサチップ２以外にこのセンサチップ２の信号を処理および補正するＡＳＩＣ（Application Spesific Integrated Circuit）などの図示省略した信号処理回路が実装される。そして、センサチップ２から出力される信号（電圧値）は、上記信号処理回路で演算されることにより傾斜角として検知され、その検知信号は外方に取り出される。
【００２１】
ボディ４は、アルミニウムなどの軽金属によって筺型に形成され、その内方にはパッケージ３を収容する凹部４１が形成される。その凹部４１には、パッケージ３を凹部４１内に取り込むための開放口４２が設けられており、その開放口４２の周縁部には開放口４２を取り囲むように棚部４３が形成されている。凹部４１は、それの底面がパッケージ３を取り付ける取付面４４となり、この取付面４４は高い精度をもった平坦面に仕上げられる。
【００２２】
そして、パッケージ３の側壁３ｂの開口部３２側の端面には、開口部３２の形状に沿って延長壁３３が所定高さをもって突出されており、その延長壁３３の先端に回路基板５が配置され、その回路基板５にパッケージ３が半田６ｂ付けされて実装される。その回路基板５は、周縁部の複数箇所がねじ７を介して棚部４３に取り付けられる。このとき、センサチップ２と回路基板５とは配線８を介して電気的に接続される。配線８は、センサチップ２の底部からパッケージ３の底壁３ａの内側に沿った後、側壁３ｂの内部を貫通して延長壁３３の内側に沿って回路基板５まで配索されている。
【００２３】
また、パッケージ３の側壁３ｂの開口部３２側の端面には、延長壁３３の内側に位置してステンレスなどのシール板９が取付座９１を介して取り付けられ、そのシール板９によって開口部３２が密閉される。
【００２４】
ここで、本実施形態では、パッケージ３の取付面３１を、ボディ４の取付面４４に他の部材を介在させることなく直接面接触させて位置決めしてある。このとき、ボディ４の取付面４４には、予め複数のスタッドピン１０が植設されており、また、パッケージ３の取付面３１には、それらスタッドピン１０に対応する位置に、スタッドピン１０に密接して嵌合される複数の位置決め穴３４が形成されている。
【００２５】
そして、パッケージ３をボディ４に組み込む際、位置決め穴３４とスタッドピン１０とを位置合せした状態で、パッケージ３をボディ４の凹部４１の底面方向に押し込むことにより、スタッドピン１０は位置決め穴３４をガイドしつつ挿入され、位置決め穴３４がスタッドピン１０に所定量挿入された時点で、パッケージ３の取付面３１がボディ４の取付面４４に着座する。このとき、パッケージ３は、スタッドピン１０と位置決め穴３４との嵌合によってボディ４に取り付けられるが、そのパッケージ３を実装した回路基板５が、ねじ７を介して棚部４３に取り付けられるので、パッケージ３の浮き上がりが阻止されて両取付面３１、４３の密着状態が維持される。
【００２６】
また、本実施形態では、パッケージ３を実装した回路基板５が、その周縁部をねじ７によって棚部４３に取り付けてあり、そのねじ７は、バネ座金７２を介在させてバネ座金付きねじとして軟結合してある。これにより、回路基板５をバネ座金付きねじ７によって棚部４３に締め付けた際に、バネ座金７２のスプリング機能により、ねじ７に入力される締め付け力をバネ座金７２によって吸収できる。なお、図１中符号７１は平座金である。
【００２７】
さらに、本実施形態では、回路基板５の周縁部をボディ４の棚部４３に取り付けた際に、その回路基板５によってボディ４の凹部４１の開放口４２を覆うようにしてある。つまり、回路基板５は、予め開放口４２の面積よりも十分に大きく形成して、その周縁部に棚部４３への取り付け代を設けてあり、回路基板５を棚部４３にねじ７止めすることにより、自ずと開放口４２を覆うことができるようになっている。
【００２８】
以上の構成により、第１の実施形態の傾斜検知ユニット１によれば、パッケージ３の取付面３１を、ボディ４の取付面４４に他の部材を介在させることなく直接面接触させて位置決めしたので、パッケージ３とボディ４との間からパッケージ３の取り付け精度に誤差を与える接着剤などの他の要因を排除できる。これにより、パッケージ３をボディ４に組み付けた際に、ボディ４に対するパッケージ３、ひいてはセンサチップ２の傾きを高い精度で無くすことができるため、簡単な構造にして傾斜検知ユニット１で検出する傾きに高い精度を確保し易くなる。
【００２９】
また、本実施形態によれば、パッケージ３を実装した回路基板５をバネ座金付きねじ７によってボディ４に軟結合したので、回路基板５をボディ４に取り付ける際の力を軟結合部分で緩和できる。これにより、回路基板５の変形を抑制できるため、その変形がパッケージ３に及ぶのを減少してパッケージ３の撓みを抑えることができる。つまり、パッケージ３の撓みが抑えられることにより、パッケージ３の取り付け精度が低下するのを抑制して傾斜検知ユニット１による高い検出精度を確保できる。
【００３０】
さらに、本実施形態によれば、パッケージ３を実装した回路基板５でボディ４の凹部４１の開放口４２を覆ったので、既存の回路基板５をボディ４の蓋体として有効利用できるため、部品点数の削減を図って安価な製品を提供することができる。
【００３１】
［第２実施形態]
図２は、本発明の第２の実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。
【００３２】
すなわち、本実施形態は第１の実施形態と基本的に同様の構成となっているが、本実施形態の傾斜検知ユニット１Ａが第１の実施形態と主に異なる点は、パッケージ３の開口部３２を密閉したシール板９（図１参照）が設けられていないことにある。また、本実施形態ではシール板９が無くなったことにより、パッケージ３と回路基板５との間に介在していた延長壁３３を無くして、パッケージ３の側壁３ｂの先端に直接回路基板５が半田６ｂ付けされている。
【００３３】
もちろん、本実施形態にあっても、パッケージ３の取付面３１を、ボディ４の取付面４４に他の部材を介在させることなく直接面接触させて位置決めするとともに、パッケージ３を実装した回路基板５の周縁部が、バネ座金７１を介在させたねじ７によって軟結合され、かつ、その回路基板５でボディ４の凹部４１の開放口４２が覆われている。
【００３４】
したがって、本発明の第２の実施形態にあっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、特に本実施形態では第１の実施形態と比較して、シール板９や延長壁３３を無くしたことにより、パッケージ３の高さＨを低くでき、これに伴ってボディ４も低くできるため、傾斜検知ユニット１Ａの小型化を図ることができる。
【００３５】
ところで、本発明の傾斜検知ユニットは前記第１および第２の実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能である。たとえば、回路基板５をボディ４に軟結合するにバネ座金付きねじ７を用いたが、これ以外にもスプリングで回路基板５を支持するなどの他の軟結合手段を用いることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１、１Ａ  傾斜検知ユニット
２  センサチップ
３  パッケージ
３１  パッケージの取付面
４  ボディ（収納体）
４１  凹部
４２  開放口
４４  ボディの取付面
５  回路基板
【図１】
2011153839.tif 000003
【図２】
2011153839.tif 000004