(57)【要約】【課題】本発明は、傾斜した面に設置することが出来るとともに、小型な角速度センサを提供することを目的とするものである。【解決手段】ケース２１と、このケース２１の内底面に設けたＩＣ２７と、ケース２１の内底面に対して傾斜する傾斜面３１を有する基台２９と、基台２９の傾斜面に設けられるとともにＩＣ２７からの駆動信号により傾斜面に対して平行に駆動振動する振動子とを備え、ＩＣ２７の上面に基台２９の下面を接合する構成とした。【選択図】図１
2011226875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、このケースの内底面に設けたＩＣと、前記ケースの内底面に対して傾斜する傾斜面を有する基台と、前記基台の傾斜面に設けられるとともに前記ＩＣからの駆動信号により傾斜面に対して平行に駆動振動する振動子とを備え、前記ＩＣの上面に基台の下面を接合する構成とした角速度センサ。
【請求項２】
ケースと、このケースの内底面に設けたＩＣと、このＩＣの上面と接合するとともに前記ケースの内底面に対して傾斜する傾斜面を有する基台と、前記基台の傾斜面に設けられるとともに前記ＩＣからの駆動信号により傾斜面に対して平行に駆動振動する振動子とを備え、前記基台にケース内底面と平行な接続面を設けこの接続面に基台電極パッドを設けるとともに、前記ケースの内底面にケース電極パッドを設け、基台電極パッドとケース電極パッドとをワイヤーにより電気的に接続する構成とした角速度センサ。
【請求項３】
前記基台を中空構造とした請求項１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、自動車のダッシュボード上などの傾斜した面に設置する角速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の角速度センサは、図７に示されるような構成を有していた。
【０００３】
図７は従来の角速度センサの側断面図である。
【０００４】
図７において、１は積層構造のセラミックからなるケースで、このケース１は内底面に段差部２を設けている。３はアルミナからなる実装基板で、この実装基板３は前記ケース１における段差部２に接着剤４により固定されている。５はＩＣで、このＩＣ５は前記実装基板３の上面に設けられるとともに、ワイヤー６により実装基板３と電気的に接続されている。７は樹脂製の基台で、この基台７は前記実装基板３の上面にＩＣ５と並設するように設けられるとともに、ケース１における内底面に対して傾斜する傾斜面８を設けている。９はＳｉからなる振動子で、この振動子９は、基台７における傾斜面８に設けられるとともに、傾斜面８と平行な方向に振動駆動するように構成されている。１０はワイヤーで、このワイヤー１０は振動子９と実装基板３とを電気的に接続している。１１は蓋で、この蓋１１は前記ケース１の開口を閉塞している。
【０００５】
以上のように構成された従来の角速度センサについて、次に、その動作を説明する。
【０００６】
振動子９に交流電圧を印加することにより、振動子９が駆動方向に速度Ｖで駆動振動する。
【０００７】
そして、振動子９が駆動振動している状態において、傾斜面８を設けた平面と垂直な方向を中心軸として角速度ωで回転すると、振動子９にＦ＝２ｍｖ×ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により、振動子９に発生する電荷を、ワイヤー１０、実装基板３、ワイヤー１０を介してＩＣ５に入力し、ＩＣ５により信号処理した後、外部に出力することにより、角速度を検出するものであった。
【０００８】
ここで、角速度センサを自動車のダッシュボード上などの傾斜した面に設置する場合を考えると、従来の角速度センサにおいては、ダッシュボードの傾斜している角度と、傾斜面８の傾斜する角度を同じになるように調整することにより、振動子９の検知軸を鉛直方向にすることができるから、角速度センサの出力感度が向上するものであった。
【０００９】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−４１９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の構成においては、実装基板３の上面に、振動子９とＩＣ５とを並設するように設けているため、角速度センサが大型化してしまうという課題を有していた。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、傾斜した面に設置することが出来るとともに、小型な角速度センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
【００１４】
本発明の請求項１に記載の発明は、ケースと、このケースの内底面に設けたＩＣと、前記ケースの内底面に対して傾斜する傾斜面を有する基台と、前記基台の傾斜面に設けられるとともに前記ＩＣからの駆動信号により傾斜面に対して平行に駆動振動する振動子とを備え、前記ＩＣの上面に基台の下面を接合したもので、この構成によれば、ＩＣの上面に基台の下面を接合したため、ＩＣの上方に基台および振動子を設けることとなり、これにより、傾斜した面に設置することが出来るとともに、小型な角速度センサを提供できるという作用効果を有するものである。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、ケースと、このケースの内底面に設けたＩＣと、このＩＣの上面と接合するとともに前記ケースの内底面に対して傾斜する傾斜面を有する基台と、前記基台の傾斜面に設けられるとともに前記ＩＣからの駆動信号により傾斜面に対して平行に駆動振動する振動子とを備え、前記基台にケース内底面と平行な接続面を設けこの接続面に基台電極パッドを設けるとともに、前記ケースの内底面にケース電極パッドを設け、基台電極パッドとケース電極パッドとをワイヤーにより電気的に接続したもので、この構成によれば、基台にケース内底面と平行な接続面を設けこの接続面に基台電極パッドを設けるとともに、前記ケースの内底面にケース電極パッドを設け、基台電極パッドとケース電極パッドとをワイヤーにより電気的に接続したため、基台電極パッドとケース電極パッドとが平行な同一平面上に設けられることとなり、ワイヤーボンディングを確実にできるという作用効果を有するものである。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、基台に中空部を設けたもので、この構成によれば、基台に中空部を設けたため、中空部により振動の伝達を抑制することができることとなり、これにより、角速度センサの対振動特性が向上するという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明の角速度センサは、ケースと、このケースの内底面に設けたＩＣと、前記ケースの内底面に対して傾斜する傾斜面を有する基台と、前記基台の傾斜面に設けられるとともに前記ＩＣからの駆動信号により傾斜面に対して平行に駆動振動する振動子とを備え、前記ＩＣの上面に基台の下面を接合したもので、この構成によれば、ＩＣの上面に基台の下面を接合したため、ＩＣの上方に基台および振動子を設けることとなり、これにより、傾斜した面に設置することが出来るとともに、小型な角速度センサを提供できるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態における角速度センサの分解斜視図
【図２】同角速度センサの斜視図
【図３】同角速度センサの側断面図
【図４】同角速度センサにおける振動子の上面図
【図５】同角速度センサにおける振動子が駆動振動する状態を示す図
【図６】同角速度センサにコリオリ力が発生することにより動作する状態を示す上面図
【図７】従来の角速度センサの側断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態における角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施の形態における角速度センサの分解斜視図、図２は同角速度センサの斜視図、図３は同角速度センサの側断面図、図４は同角速度センサにおける振動子の上面図である。
【００２１】
図１〜図４において、２１は積層構造のセラミックからなるケースで、このケース２１は内底面に段差部２２を設けており、この段差部２２にケース電極パッド２３を設けている。また、前記ケース２１の内底面にはＩＣ実装電極パッド２４を設けるとともに、外底面には外端子２５を設けている。そして、ケース２１に埋設された回路パターン２６により、前記ケース電極パッド２３はＩＣ実装電極パッド２４に電気的に接続されるとともに、同様に、ＩＣ実装電極パッド２４は、回路パターン２６により、外端子２５と電気的に接続されている。２７はＩＣで、このＩＣ２７は前記ケース２１の内底面に設けられるとともに、下面に端子２８を設けており、この端子２８を前記ケース２１におけるＩＣ実装電極パッド２４と電気的に接続させている。２９は樹脂製の基台で、この基台２９は前記ＩＣ２７の上面と下面で接合されるとともに、中空部３０を設けている。そして、ＩＣ２７の上面に基台２９の下面を接合したため、ＩＣ２７の上方に基台２９および振動子３６を設けることとなり、これにより、傾斜した面に設置することが出来るとともに、小型な角速度センサを提供できるという作用効果を有するものである。
【００２２】
また、前記基台２９にはケース２１における内底面に対して傾斜する傾斜面３１を設けており、さらにケース２１における内底面と平行な接続面３２を設けている。また、前記基台２９における傾斜面３１には斜め電極パッド３３を設けており、さらに接続面３２には、基台電極パッド３４を設けている。そして、前記ケース２１におけるケース電極パッド２３と基台２９における基台電極パッド３４とはワイヤー３５により電気的に接続されており、さらに、斜め電極パッド３３と基台電極パッド３４とは配線２９ａにより電気的に接続されている。３６はＳｉからなる振動子で、この振動子３６は、図４に示すように、第１の固定部３７を設けており、この第１の固定部３７は第２の固定部３８と連結部３９により連結されている。そして、前記第１の固定部３７と第２の固定部３８とを挟む両側に錘部４０を対称配置し、それぞれの錘部４０を第１の駆動アーム４１および第２の駆動アーム４２で各々接続した形状となっており、第１の駆動アーム４１上には圧電体からなる駆動電極４３を設けている。一方、第２の駆動アーム４２には圧電体からなる駆動電極４３、検出電極４４およびモニタ電極４５が設けられており、前記第１の固定部３７および第２の固定部３８に設けられた電極パッド４６と接続配線４７を介して接続されている。なお、それぞれの第１の駆動アーム４１および第２の駆動アーム４２は第１の固定部３７および第２の固定部３８と錘部４０を結ぶ方向（Ｘ軸方向）と直交する向き（Ｙ軸方向）に延びるアーム辺の折り返し構造となっている。そして、ＩＣ２７で形成された駆動信号をＩＣ実装電極パッド２４、回路パターン２６、ケース電極パッド２３、ワイヤー３５、基台電極パッド３４、配線２９ａ、斜め電極パッド３３、ワイヤー３５を介して駆動電極４３に駆動信号を印加することで、図５に示すように錘部４０をＸ軸方向に伸縮するように振動させる。そして、この駆動振動状態において振動子３６の基板面（ＸＹ平面）に垂直な方向（Ｚ軸方向）に回転軸を有する角速度を受けることでコリオリ力が生じ、このコリオリ力により第１の駆動アーム４１および第２の駆動アーム４２が図６に示すようにＹ軸方向に振動するようになり、この検出振動による第１の駆動アーム４１および第２の駆動アーム４２の変形を検出電極４４で検知し電気信号に変換し、この検出信号を接続配線４７、電極パッド４６、ワイヤー３５、斜め電極パッド３３、基台２９における配線２９ａ、基台電極パッド３４、ワイヤー３５、ケース電極パッド２３、ケース２１における回路パターン２６、ＩＣ実装電極パッド２４を介してＩＣ２７における端子２８に出力する構造となっている。また、モニタ電極４５は第１の駆動アーム４１の振幅や駆動周期を検出してその情報をＩＣ２７にフィードバックさせ駆動信号および検出信号を制御するために設けている。４８は蓋で、この蓋４８は前記ケース２１の開口を閉塞している。
【００２３】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における角速度センサについて、次にその組立方法を説明する。
【００２４】
まず、第１の固定部３７、第２の固定部３８、連結部３９、錘部４０、第１の駆動アーム４１、第２の駆動アーム４２を一体に構成した振動子３６を準備する。
【００２５】
次に、第１の駆動アーム４１、第２の駆動アーム４２に、ＰＺＴおよび金を、順次、蒸着することにより駆動電極４３、検出電極４４およびモニタ電極４５を振動子３６に形成する。
【００２６】
次に、基台２９を傾斜した治具（図示せず）に載置して、傾斜面３１を水平に設置した後、接着剤（図示せず）により振動子３６を基台２９に設置し、さらにワイヤー３５により、振動子３６における電極パッド４６と基台２９における斜め電極パッド３３とをワイヤーボンデイングで電気的に接続する。
【００２７】
すなわち、従来の角速度センサにおいては、図７に示すように、振動子９と実装基板３とが異なる平面上にあるため、ワイヤーボンデイングしにくいのに対し、本発明の一実施の形態における角速度センサにおいては、基台２９にケース内底面と平行な接続面３２を設けこの接続面３２に基台電極パッド３４を設けるとともに、ケース２１の内底面にケース電極パッド２３を設け、基台電極パッド３４とケース電極パッド２３とをワイヤー３５により電気的に接続したため、基台電極パッド３４とケース電極パッド２３とが平行な同一平面上に設けられることとなり、ワイヤーボンディングを確実にできるという作用効果を有するものである。
【００２８】
次に、ケース２１におけるＩＣ実装電極パッド２４と、ＩＣ２７における端子２８とをバンプにより実装しながら電気的に接続した後、アンダーフィル剤を注入して固定する。
【００２９】
次に、ワイヤー３５により、ケース２１におけるケース電極パッド２３と基台２９における基台電極パッド３４とをワイヤーボンデイングで電気的に接続する。
【００３０】
最後に、蓋４８によりケース２１の開口を閉塞する。
【００３１】
以上のようにして組み立てられた本発明の一実施の形態における角速度センサについて、次にその動作を説明する。
【００３２】
振動子３６における駆動電極４３に交流電圧を印加することにより、図５に示すように、振動子３６が一対の錘部４０を結ぶ方向の駆動方向に速度Ｖで駆動振動する。
【００３３】
そして、振動子３６が駆動振動している状態において、角速度センサを設けた平面と垂直な方向を中心軸として角速度センサが角速度ωで回転すると、図６に示すように、振動子３６にＦ＝２ｍｖ×ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により、振動子３６における検出電極４４に発生する電荷を、電極パッド４６、ワイヤー３５、基台２９、ワイヤー３５、ケース２１における回路パターン２６を介してＩＣ２７に入力し、ＩＣ２７により信号処理した後、ケース２１における回路パターン２６、外端子２５を介して外部に出力することにより、角速度を検出するものである。
【００３４】
ここで、角速度センサを自動車のダッシュボード上などの傾斜した面に設置する場合を考えると、本発明の一実施の形態における角速度センサにおいては、ダッシュボードの傾斜している角度と、傾斜面３１の傾斜する角度を同じになるように調整することにより、振動子３６の検知軸を鉛直方向にすることができるから、角速度センサの出力感度が向上するものである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明にかかる角速度センサは、傾斜した面に設置することが出来るとともに、小型な角速度センサを提供することが出来るという効果を有し、自動車のダッシュボード上などの傾斜した面に設置する角速度センサとして有用なものである。
【符号の説明】
【００３６】
２１  ケース
２３  ケース電極パッド
２７  ＩＣ
２９  基台
３０  中空部
３１  傾斜面
３２  接続面
３４  基台電極パッド
３５  ワイヤー
３６  振動子
【図１】
2011226875.tif 000003
【図２】
2011226875.tif 000004
【図３】
2011226875.tif 000005
【図４】
2011226875.tif 000006
【図５】
2011226875.tif 000007
【図６】
2011226875.tif 000008
【図７】
2011226875.tif 000009