(57)【要約】【課題】ケースの各ヒレ部に対するセンサユニットの接着ばらつきをコントロールすることができ、かつ、ボンディングワイヤのボンディング性を確保することができる構造を備えた角速度センサ装置を提供する。【解決手段】ケース２０は、筒部２２の内壁面３１の一部が突出した複数のヒレ部２３と、筒部２２の一方の開口部２７に一部が露出したリード２４と、を有する。各ヒレ部２３は、センサユニット１０の裏面１９に対向する一面２３ａと、一面２３ａの一部が凹んだ溝部２３ｂと、を有する。センサユニット１０の裏面１９はヒレ部２３の溝部２３ｂに配置された弾性体３２によって各ヒレ部２３に接着固定されている。リード２４はセンサユニット１０の表面１１のパッド１８とボンディングワイヤ３３で繋がれている。パッド１８はセンサユニット１０の表面１１のうち溝部２３ｂに対応する位置に設けられている。【選択図】図５
2015224874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部（２６）を有する筒部（２２）と、前記筒部（２２）の内壁面（３１）の一部が板状に突出した複数のヒレ部（２３）と、前記筒部（２２）の一方の開口部（２７）に設けられた導体部（２４）と、を有するケース（２０）と、
パッド（１８）が形成された表面（１１）とこの表面（１１）とは反対側の裏面（１９）とを有し、前記表面（１１）が前記一方の開口部（２７）側に向くように前記中空部（２６）に収容され、角速度に応じた電気信号を出力するように構成されたセンサユニット（１０）と、
前記センサユニット（１０）の裏面（１９）を前記複数のヒレ部（２３）に接着固定する弾性体（３２）と、
前記導体部（２４）と前記パッド（１８）とを繋ぐボンディングワイヤ（３３）と、
を備え、
前記複数のヒレ部（２３）それぞれは、前記センサユニット（１０）の裏面（１９）に対向する一面（２３ａ）と、前記一面（２３ａ）の一部が凹んだ溝部（２３ｂ）と、を有し、
前記弾性体（３２）は、前記ヒレ部（２３）の一面（２３ａ）のうち前記溝部（２３ｂ）に配置されており、
前記パッド（１８）は、前記センサユニット（１０）の表面（１１）のうち前記溝部（２３ｂ）に対応する位置に設けられていることを特徴とする角速度センサ装置。
【請求項２】
前記複数のヒレ部（２３）それぞれは、前記一面（２３ａ）のうちの前記溝部（２３ｂ）の周囲に、前記溝部（２３ｂ）を囲むように設けられた保持部（３９）を有していることを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ装置。
【請求項３】
前記保持部（３９）は、前記弾性体（３２）と同じ素材で形成されたものであることを特徴とする請求項２に記載の角速度センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角速度を検出するように構成された角速度センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、角速度を検出するように構成された角速度センサ装置が、例えば特許文献１で提案されている。具体的には、センサチップ等がケーシングに収容されて構成されたセンサユニットと、このセンサユニットを収容するケースと、を備えた角速度センサ装置の構成が提案されている。
【０００３】
ケースは、複数の板状のヒレ部を有している。そして、センサユニットの底面が弾性体を介してケースのヒレ部に接着されている。すなわち、センサユニットは複数のヒレ部に支持されている。これにより、センサユニットに伝わる振動を減衰させるダンパ機能をケースに持たせている。
【０００４】
さらに、ケースは配線部を備えている。そして、センサユニットの底面とは反対側の表面に設けられたパッドとケースの配線部とがボンディングワイヤによって繋がれている。これにより、センサユニットの信号をケースに出力できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１６８１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、平面状のヒレ部に弾性体が配置されるので、弾性体がヒレ部に濡れ広がり、ヒレ部上の弾性体の形状が安定しない。このため、各弾性体の厚みにばらつきが生じるので、各ヒレ部のダンパ共振周波数のばらつきが大きくなってしまうという問題がある。また、各弾性体の厚みのばらつきによってセンサユニットが傾いた状態で各ヒレ部に固定されることにより他軸の成分が検出されてしまうので、角速度の他軸感度の精度が下がってしまうという問題がある。
【０００７】
さらに、各弾性体の厚みのばらつきによってセンサユニットが傾くことにより、ワイヤボンディング時にボンディングツールからセンサユニットに伝わるパワーが逃げてしまう。このため、センサユニットに対するボンディング性が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上記点に鑑み、ケースの各ヒレ部に対するセンサユニットの接着ばらつきをコントロールすることができ、かつ、ボンディングワイヤのボンディング性を確保することができる構造を備えた角速度センサ装置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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、中空部（２６）を有する筒部（２２）と、筒部（２２）の内壁面（３１）の一部が板状に突出した複数のヒレ部（２３）と、筒部（２２）の一方の開口部（２７）に設けられた導体部（２４）と、を有するケース（２０）を備えている。
【００１０】
また、パッド（１８）が形成された表面（１１）とこの表面（１１）とは反対側の裏面（１９）とを有し、表面（１１）が一方の開口部（２７）側に向くように中空部（２６）に収容され、角速度に応じた電気信号を出力するように構成されたセンサユニット（１０）を備えている。
【００１１】
また、センサユニット（１０）の裏面（１９）を複数のヒレ部（２３）に接着固定する弾性体（３２）と、導体部（２４）とパッド（１８）とを繋ぐボンディングワイヤ（３３）と、を備えている。
【００１２】
そして、複数のヒレ部（２３）それぞれは、センサユニット（１０）の裏面（１９）に対向する一面（２３ａ）と、一面（２３ａ）の一部が凹んだ溝部（２３ｂ）と、を有している。
【００１３】
さらに、弾性体（３２）は、ヒレ部（２３）の一面（２３ａ）のうち溝部（２３ｂ）に配置されており、パッド（１８）は、センサユニット（１０）の表面（１１）のうち溝部（２３ｂ）に対応する位置に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
これによると、弾性体（３２）がヒレ部（２３）の溝部（２３ｂ）に配置されるので、弾性体（３２）の形状が安定する。このため、弾性体（３２）の厚みのばらつきを低減することができる。したがって、ケース（２０）のヒレ部（２３）に対するセンサユニット（１０）の弾性体（３２）の接着ばらつきをコントロールすることができる。すなわち、ヒレ部（２３）のダンパ共振周波数のばらつきを低減することができると共に、角速度の他軸感度の精度の低下を抑制することができる。
【００１５】
また、パッド（１８）に対応した位置に弾性体（３２）が設けられているので、パッド（１８）へのワイヤボンディング時にボンディングツールからセンサユニット（１０）に伝わるパワーの逃げを低減することができる。したがって、センサユニット（１０）に対するボンディングワイヤ（３３）のボンディング性を確保することができる。
【００１６】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る角速度センサ装置の平面図である。
【図２】図１に示す角速度センサ装置の一部断面図である。
【図３】センサユニットの断面図である。
【図４】ケースの平面図である。
【図５】図２のＡ部拡大図である。
【図６】センサユニットをヒレ部に固定する製造工程を示した図である。
【図７】第２実施形態に係るヒレ部近傍の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１９】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る角速度センサ装置は、物理量として角速度を検出するように構成されており、例えば車両に搭載されて車両の角速度の検出に用いられる。
【００２０】
図１に示されるように、角速度センサ装置１は、センサユニット１０及びケース２０を備えて構成されている。なお、図１では、ケース２０の上カバー２１の一部が省略されており、例えばセンサユニット１０の表面１１の一部が示されている。
【００２１】
図２に示されるように、センサユニット１０は、ケース２０に収容されている。そして、図３に示されるように、センサユニット１０は、センサチップ１２、信号処理チップ１３、パッケージ１４、及びリッド１５を備えて構成されている。
【００２２】
センサチップ１２は、角速度を検出するように構成されたセンシング部を有する半導体デバイスである。センシング部は、例えば櫛歯状の可動電極と固定電極とを有して構成されている。このような構成により、可動電極に角速度が印加されることで可動電極と固定電極との間の静電容量が変化する。これにより、当該静電容量の変化に応じた角速度が検出されるようになっている。
【００２３】
信号処理チップ１３は、センサチップ１２で検出された静電容量の変化を信号処理したり、センサチップ１２に印加する電圧を調整したりすることにより、角速度に応じた電気信号を取得及び出力するように構成された半導体デバイスである。信号処理チップ１３はボンディングワイヤ１６ａによってセンサチップ１２と電気的に接続されている。
【００２４】
パッケージ１４は、底面および開口部を有する箱形状とされており、センサチップ１２及び信号処理チップ１３を収容するものである。すなわち、信号処理チップ１３がパッケージ１４の底面に軟接着剤１７ａを介して接合され、センサチップ１２が信号処理チップ１３の上に軟接着剤１７ｂを介して接合されている。軟接着剤１７ａ、１７ｂは、熱応力を緩和することができる低弾性率の接着剤である。軟接着剤１７ａ、１７ｂとして、例えば、シリコーン系接着剤等が適用される。
【００２５】
パッケージ１４は、例えば複数のセラミック基板が積層されて構成されており、各セラミック基板の貼り合わせ部に配線パターンを有している。また、パッケージ１４は、配線パターンに電気的に繋がった図示しないパッドを有している。そして、パッケージ１４は、パッドに接合されたボンディングワイヤ１６ｂを介して信号処理チップ１３と電気的に接続されている。
【００２６】
リッド１５は、パッケージ１４の開口部を塞ぐ蓋部品である。これにより、リッド１５は、センサチップ１２及び信号処理チップ１３をパッケージ１４内に封止する。リッド１５は、磁性材料であるコバール等で構成されている。
【００２７】
上記のセンサユニット１０の構成において、リッド１５の外表面とは反対側のパッケージ１４の外表面がセンサユニット１０の表面１１である。センサユニット１０の表面１１には、図１に示されるように、パッケージ１４に設けられた配線パターン１１ａの一部や複数のパッド１８が形成されている。
【００２８】
なお、センサユニット１０の表面１１には、チップコンデンサ１１ｂ等の電子部品も実装されている。図２及び図３では、チップコンデンサ１１ｂを省略している。また、センサユニット１０において、リッド１５の外表面がセンサユニット１０の裏面１９である。
【００２９】
ケース２０は、角速度センサ装置１の外観をなすものである。ケース２０は、例えば液晶ポリマー等の樹脂材料が一体成型されることにより製造されている。図２に示されるように、ケース２０は、筒部２２、上カバー２１、ヒレ部２３、リード２４、及び下カバー２５を備えて構成されている。
【００３０】
筒部２２は、中空部２６を有する筒状をなしており、一方の開口部２７と他方の開口部２８を有している。筒部２２は、センサユニット１０の表面１１が一方の開口部２７側に向くようにセンサユニット１０を中空部２６に収容している。
【００３１】
上カバー２１は、センサユニット１０の表面１１を覆う蓋部品である。上カバー２１は、筒部２２の一方の開口部２７のうち筒部２２の外壁側に設けられた環状の凹部２９に差し込まれると共に、凹部２９に充填された接着剤３０によって筒部２２に固定されている。
【００３２】
ヒレ部２３は、筒部２２の内壁面３１の一部が板状に突出した部分である。図４に示されるように、本実施形態では、筒部２２の内壁面３１に４枚のヒレ部２３が設けられている。各ヒレ部２３はそれぞれ筒部２２の中空部２６の四隅に配置されているので、筒部２２の中空部２６を貫通する方向に十字状の貫通孔３２が設けられた状態になっている。
【００３３】
図５に示されるように、各ヒレ部２３は、一面２３ａ及び溝部２３ｂを有している。ヒレ部２３の一面２３ａは、筒部２２の一方の開口部２７側を向いていると共に、センサユニット１０の裏面１９に対向する面である。溝部２３ｂは、ヒレ部２３の一面２３ａの一部が凹んだ部分である。図４に示されるように、本実施形態では、溝部２３ｂの平面形状は円形になっている。
【００３４】
また、各ヒレ部２３の一面２３ａのうちの溝部２３ｂに弾性体３２が配置されている。そして、弾性体３２のうち溝部２３ｂから突出した部分がセンサユニット１０の裏面１９に接着されている。これにより、センサユニット１０の裏面１９が弾性体３２を介して各ヒレ部２３に接着固定されている。すなわち、各ヒレ部２３は弾性体３２を介してセンサユニット１０を支えている。弾性体３２として、弾性を有するシリコーンゴム等の接合部材が用いられる。
【００３５】
このように、弾性体３２がヒレ部２３の溝部２３ｂに充填されているので、弾性体３２の厚みは溝部２３ｂの底面からセンサユニット１０の裏面１９までの厚みとなる。この弾性体３２の厚み（ダンパ厚み）がダンパ機能に寄与する。上述のように、ヒレ部２３は筒部２２に４枚設けられているので、４カ所の弾性体３２によってセンサユニット１０に対する振動が吸収される。
【００３６】
リード２４は、図１に示されるように、一端側の一部が筒部２２の中空部２６に露出すると共に、他端部が筒部２２の外部に露出するように筒部２２にインサート形成された端子部品である。リード２４は、センサユニット１０のパッド１８に対応して筒部２２に複数設けられている。そして、センサユニット１０のパッド１８とリード２４の一端側とがボンディングワイヤ３３で繋がれている。図２に示されるように、パッド１８とボンディングワイヤ３３との接合部位はゲル３４で覆われており、ボンディングワイヤ３３とリード２４との接合部位はゲル３５で覆われている。なお、図１ではゲル３４、３５を省略している。
【００３７】
ここで、センサユニット１０の表面１１に設けられた複数のパッド１８は、センサユニット１０の表面１１のうち溝部２３ｂに対応する位置に設けられている。「溝部２３ｂに対応する位置」とは、２つの溝部２３ｂを繋ぐ直線上の位置を含んでいる。
【００３８】
下カバー２５は、複数のヒレ部２３を覆う蓋部品である。下カバー２５は、筒部２２の他方の開口部２８のうち筒部２２の外壁側に設けられた環状の凹部３６に差し込まれると共に、凹部３６に充填された接着剤３７によって筒部２２に固定されている。
【００３９】
なお、下カバー２５は、筒部２２の中空部２６と外部とを繋ぐ連通孔３８を有している。連通孔３８は、角速度センサ装置１がプリント基板等にリフロー実装される際に、ケース２０内の圧力が上昇することを抑制する等の目的で下カバー２５に設けられている。以上が、本実施形態に係る角速度センサ装置１の全体構成である。
【００４０】
次に、角速度センサ装置１の製造方法について説明する。まず、リード２４がインサート成形されたケース２０とセンサユニット１０とを用意し、各ヒレ部２３の溝部２３ｂに弾性体３２を塗布する。このとき、弾性体３２は溝部２３ｂによりヒレ部２３の一面２３ａの平面方向に流出することが抑制される。
【００４１】
この後、図６に示されるように、ケース２０のうち筒部２２の他方の開口部２８側から貫通孔３２を介して治具４０の凸部４１を挿入する。治具４０の凸部４１の高さは、ヒレ部２３の一面２３ａから突出するように調整されている。すなわち、ヒレ部２３の一面２３ａから突出した凸部４１の高さが、ヒレ部２３の一面２３ａから突出する弾性体３２の高さに対応している。
【００４２】
そして、筒部２２の中空部２６にセンサユニット１０を挿入する。これにより、弾性体３２をセンサチップ１２の裏面１９に接触させる。ここで、センサユニット１０を治具４０の凸部４１に固定する方法としては、治具４０を磁性体で構成することにより、リッド１５と治具４０との間に磁力を発生させて固定する方法が挙げられる。
【００４３】
続いて、ボンディングツールによってセンサユニット１０とリード２４とをワイヤボンディングして電気的に接続する。ヒレ部２３によって支持されているセンサユニット１０がぐらつくことを防止するため、治具４０によりセンサユニット１０を固定した状態でワイヤボンディングする。ワイヤボンディング後はケース２０から治具４０を外す。そして、パッド１８とボンディングワイヤ３３との接合部位をゲル３４で被覆し、ボンディングワイヤ３３とリード２４との接合部位をゲル３５で被覆する。
【００４４】
最後に、ケース２０の凹部２９に接着剤３０を充填し、凹部２９に上カバー２１を差し込んで固定する。また、ケース２０の凹部３６に接着剤３７を充填し、凹部３６に下カバー２５を差し込んで固定する。こうして、角速度センサ装置１が完成する。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態では、弾性体３２が各ヒレ部２３の溝部２３ｂに配置されるので、弾性体３２を溝部２３ｂに留まらせることができる。つまり、弾性体３２がヒレ部２３の一面２３ａに濡れ広がることを抑制することができる。このため、ヒレ部２３の溝部２３ｂによって弾性体３２の形状を安定させることができ、弾性体３２の厚みのばらつきを低減することができる。すなわち、ケース２０の各ヒレ部２３に対するセンサユニット１０の弾性体３２の接着ばらつきをコントロールすることができる。
【００４６】
このように、弾性体３２の厚みのばらつきを低減できるので、各ヒレ部２３のダンパ共振周波数のばらつきを低減することができる。また、センサユニット１０が傾いた状態で各ヒレ部２３に固定されないので、センサチップ１２において角速度の他軸感度の精度の低下を抑制することができる。
【００４７】
さらに、ボンディングワイヤ３３が打たれるセンサユニット１０のパッド１８の下部に弾性体３２が設けられているので、パッド１８へのワイヤボンディング時にボンディングツールからセンサユニット１０に伝わるパワーの逃げを低減することができる。したがって、センサユニット１０に対するボンディングワイヤ３３のボンディング性を確保することができる。
【００４８】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、リード２４が特許請求の範囲の「導体部」に対応する。
【００４９】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図７に示されるように、本実施形態では、各ヒレ部２３は保持部３９を有している。保持部３９は、ヒレ部２３の一面２３ａのうちの溝部２３ｂの周囲に設けられていると共に、溝部２３ｂを囲むように設けられている。
【００５０】
このような保持部３９は、例えば、弾性体３２と同じ素材で形成されている。これによると、ケース２０が受ける衝撃が保持部３９を介してセンサユニット１０に伝わりにくくすることができる。したがって、ヒレ部２３のダンパ機能を損なわないようにすることができる。
【００５１】
上記の保持部３９は、ヒレ部２３の溝部２３ｂに弾性体３２が塗布される前に、ヒレ部２３の一面２３ａに塗布されると共に予め硬化させられている。以上説明したように、ヒレ部２３の一面２３ａに保持部３９が設けられているので、弾性体３２のうちヒレ部２３の一面２３ａから突出した部分の形状を確実に安定させることができる。
【００５２】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された角速度センサ装置１の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、ケース２０の筒部２２に設けられるヒレ部２３の数は４つに限られない。また、溝部２３ｂの平面形状は円形に限られず、多角形でも構わない。
【００５３】
第２実施形態では、弾性体３２と保持部３９とは同じ素材で形成されたものが用いられているが、これは素材の選択の一例である。したがって、保持部３９として、弾性体３２と振動吸収機能が同程度の素材のものが用いられても良い。
【００５４】
上記各実施形態では、ケース２０に設けられた配線部品はリード２４であったが、これは導体部品の一例である。したがって、ケース２０に設けられる配線部品はリード２４に限られず、ケース２０に形成された配線パターンやパッド等でも良い。
【００５５】
もちろん、角速度センサ装置１の測定対象は車両に限られず、他の測定対象に適用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０    センサユニット
１８    パッド
２０    ケース
２３    ヒレ部
２３ａ  一面
２３ｂ  溝部
２４    リード（導体部）
３１    内壁面
３２    弾性体
３３    ボンディングワイヤ
【図１】
2015224874.tif 000003
【図２】
2015224874.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015224874.tif 000006
【図５】
2015224874.tif 000007
【図６】
2015224874.tif 000008
【図７】
2015224874.tif 000009