(57)【要約】【課題】本発明は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の２軸の角速度を検出することができるとともに、基板の面積が大きくなるということもない小型の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】本発明の角速度センサは、基板１１の上面に互いに深さの異なる一対の段差部を構成する第１の段差部１２ａと第２の段差部１２ｂを設けるとともに、この一対の段差部のうち、一方の第１の段差部１２ａにＸ軸振動子１７を設け、かつ他方の第２の段差部１２ｂにＹ軸振動子２０を設け、さらにこれらのＸ軸振動子１７とＹ軸振動子２０とが互いに交差するように構成したものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面に凹部を設けた基板と、この基板の上面に設けられ、かつ駆動電極および検出電極を有するＸ軸振動子と、前記基板の上面に設けられ、かつ駆動電極および検出電極を有するＹ軸振動子と、前記基板の凹部に位置して設けられ、かつ前記Ｘ軸振動子およびＹ軸振動子からの出力信号を処理して角速度信号を出力するＩＣとを備え、前記基板の上面に互いに深さの異なる一対の段差部を設けるとともに、この一対の段差部のうち、一方の段差部に前記Ｘ軸振動子を設け、かつ他方の段差部に前記Ｙ軸振動子を設け、さらにこれらのＸ軸振動子とＹ軸振動子とが互いに交差するように構成した角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、デジタルスチルカメラの手ぶれ防止システム等の電子機器や、自動車のナビゲーションシステム等の車両システムに利用可能な角速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の角速度センサは、図５〜図７に示すような構成となっていた。
【０００３】
図５は従来の角速度センサの斜視図、図６は同角速度センサの側面図、図７は同角速度センサの下面図である。
【０００４】
図５〜図７において、１は基板で、この基板１の下面には凹部２を設けている。３は振動子で、この振動子３は前記基板１の上面に設けられるとともに、この振動子３の表面には駆動用および検出用の電極４を設けている。５はＩＣで、このＩＣ５は前記基板１の凹部２内に設けられるとともに、前記基板１に設けられた配線パターン（図示せず）を介して前記振動子３における電極４と電気的に接続されているものである。また、このＩＣ５は前記振動子３の下方に位置しているものである。
【０００５】
上記した従来の角速度センサは、振動子３を基板１の上面側に設けるとともに、ＩＣ５を基板１の下面側の凹部２に設け、さらにこのＩＣ５は前記振動子３の下方に位置させているため、基板１の面積を小さくすることができ、これにより、小型化された角速度センサを提供することができるものである。
【０００６】
次に、上記のように構成された従来の角速度センサについて、その動作を説明する。
【０００７】
振動子３における電極４に交流電圧が負荷されると、振動子３が駆動方向に駆動周波数で振動駆動する。そして、この状態において、振動子３の長手方向の軸回りに角速度が負荷されると、コリオリ力により、振動子３が検出方向に検出振動数で振動する。そして、この振動により、電極４から発生する電荷からなる出力信号をＩＣ５により信号処理して角速度を検出するものであった。
【０００８】
なお、この出願の発明に関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。
【特許文献１】特開２００５−２２１４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した従来の構成においては、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の２軸の角速度を検出するために、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の２軸を検出する一対の振動子３を基板１の上面に設けているため、基板１の面積が大きくなり、これにより、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。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の２軸の角速度を検出することができるとともに、基板の面積が大きくなるということもない小型の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】
【００１１】
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ものである。
【００１２】
本発明の請求項１に記載の発明は、下面に凹部を設けた基板と、この基板の上面に設けられ、かつ駆動電極および検出電極を有するＸ軸振動子と、前記基板の上面に設けられ、かつ駆動電極および検出電極を有するＹ軸振動子と、前記基板の凹部に位置して設けられ、かつ前記Ｘ軸振動子およびＹ軸振動子からの出力信号を処理して角速度信号を出力するＩＣとを備え、前記基板の上面に互いに深さの異なる一対の段差部を設けるとともに、この一対の段差部のうち、一方の段差部に前記Ｘ軸振動子を設け、かつ他方の段差部に前記Ｙ軸振動子を設け、さらにこれらのＸ軸振動子とＹ軸振動子とが互いに交差するように構成したもので、この構成によれば、基板の上面に互いに深さの異なる一対の段差部を設けるとともに、この一対の段差部のうち、一方の段差部にＸ軸振動子を設け、かつ他方の段差部にＹ軸振動子を設け、さらにこれらのＸ軸振動子とＹ軸振動子とが互いに交差するように構成しているため、Ｘ軸振動子およびＹ軸振動子を同一面状に設けても、互いに接触しあうということは無くなり、これにより、Ｘ軸振動子およびＹ軸振動子を設ける基板の面積を小さくすることができるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明の角速度センサは、下面に凹部を設けた基板と、この基板の上面に設けられ、かつ駆動電極および検出電極を有するＸ軸振動子と、前記基板の上面に設けられ、かつ駆動電極および検出電極を有するＹ軸振動子と、前記基板の凹部に位置して設けられ、かつ前記Ｘ軸振動子およびＹ軸振動子からの出力信号を処理して角速度信号を出力するＩＣとを備え、前記基板の上面に互いに深さの異なる一対の段差部を設けるとともに、この一対の段差部のうち、一方の段差部に前記Ｘ軸振動子を設け、かつ他方の段差部に前記Ｙ軸振動子を設け、さらにこれらのＸ軸振動子とＹ軸振動子とが互いに交差するように構成しているため、Ｘ軸振動子およびＹ軸振動子を同一面状に設けても、互いに接触しあうということは無くなり、これにより、Ｘ軸振動子およびＹ軸振動子を設ける基板の面積を小さくすることができるため、小型の角速度センサを提供することができるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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は同角速度センサから上蓋を取り外した状態を示す斜視図、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Ｘ軸振動子またはＹ軸振動子の上面図である。
【００１６】
図１〜図４において、１１はセラミックを積層して焼成することにより構成された基板で、この基板１１は上面に互いに深さの異なる一対の段差部を構成する第１の段差部１２ａと第２の段差部１２ｂを設け、かつ下面に凹部１３を設け、さらに積層状に上面から下面にわたってＡｇからなる配線パターン１４を設けている。また、前記基板１１の上面にはＡｇからなる振動子電極１５と部品実装電極１６を設けている。１７は音叉形状のシリコン基板（図示せず）の上面にＰＺＴからなる圧電薄膜（図示せず）を設けたＸ軸振動子で、このＸ軸振動子１７は前記基板１１の上面に設けた第１の段差部１２ａに設けられるとともに、図４に示すように、上面に駆動電極１８および検出電極１９を設けている。２０はＹ軸振動子で、このＹ軸振動子２０は前記基板１１の上面に設けた第２の段差部１２ｂに設けられるとともに、上面に駆動電極１８および検出電極１９を設けている。そして、図２に示すように、前記Ｘ軸振動子１７およびＹ軸振動子２０はそれぞれの先端側を互いに交差させているものである。
【００１７】
上記したように本発明の一実施の形態においては、基板１１の上面に互いに深さの異なる一対の段差部を構成する第１の段差部１２ａと第２の段差部１２ｂを設けるとともに、この一対の段差部のうち、一方の第１の段差部１２ａにＸ軸振動子１７を設け、かつ他方の第２の段差部１２ｂにＹ軸振動子２０を設け、さらにこれらのＸ軸振動子１７とＹ軸振動子２０とが互いに交差するように構成しているため、Ｘ軸振動子１７およびＹ軸振動子２０を同一面状に設けても、互いに接触しあうということは無くなり、これにより、Ｘ軸振動子１７およびＹ軸振動子２０を設ける基板１１の面積を小さくすることができるため、小型の角速度センサを提供することができるという効果を有するものである。
【００１８】
また、前記基板１１における振動子電極１５は、前記Ｘ軸振動子１７とＹ軸振動子２０における駆動電極１８および検出電極１９とワイヤー線２１により電気的に接続されている。２２はＩＣで、このＩＣ２２は前記基板１１の凹部１３に設けられるとともに、前記Ｘ軸振動子１７およびＹ軸振動子２０における駆動電極１８に、基板１１における配線パターン１４、振動子電極１５およびワイヤー線２１を介して駆動電圧を供給している。また、前記ＩＣ２１は、前記Ｘ軸振動子１７およびＹ軸振動子２０における検出電極１９からの出力信号を、ワイヤー線２１、振動子電極１５、配線パターン１４を介して入力するとともに、信号処理をして外部に出力している。２３は前記基板１１の上面に設けられたチップ部品で、このチップ部品２３は前記ＩＣ２２とともに信号処理をしている。２４は上蓋で、この上蓋２４は、前記基板１１の上面を覆うことにより、Ｘ軸振動子１７、Ｙ軸振動子２０およびチップ部品２３を保護している。
【００１９】
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、次にその製造方法を説明する。
【００２０】
まず、基板１１の下面に設けた凹部１３に、エポキシ系の熱硬化性樹脂を塗布した後、凹部１３にＩＣ２２を搭載し、さらに高温雰囲気中で熱硬化性樹脂を硬化させることにより、基板１１にＩＣ２２を固着する。
【００２１】
次に、基板１１におけるＸ軸振動子１７およびＹ軸振動子２０を載置する位置に、エポキシ系の熱硬化性樹脂を塗布した後、部品実装電極１６に、Ａｇと樹脂とをペースト状にした導電性熱硬化性樹脂を塗布する。
【００２２】
次に、基板１１の上面にＸ軸振動子１７、Ｙ軸振動子２０およびチップ部品２３を載置した後、基板１１を約１５０℃の高温槽（図示せず）に約９０分投入して、基板１１の上面にＸ軸振動子１７、Ｙ軸振動子２０およびチップ部品２３を固着する。
【００２３】
次に、Ｘ軸振動子１７およびＹ軸振動子２０と基板１１における振動子電極１５とを、ワイヤー線２１のワイヤーボンディングにより電気的に接続する。
【００２４】
最後に、基板１１の上面に上蓋２４を取付ける。
【００２５】
以上のようにして構成され、かつ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。
【００２６】
ＩＣ２２から基板１１における配線パターン１４、振動子電極１５、ワイヤー線２１を介してＸ軸振動子１７およびＹ軸振動子２０の駆動電極１８に交流電圧が負荷されると、Ｘ軸振動子１７およびＹ軸振動子２０は、各々の振動方向に所定の周波数で振動駆動する。この状態において、Ｘ軸振動子１７にＸ軸方向を中心軸として角速度が負荷されると、コリオリ力によりＸ軸振動子１７における検出電極１９に出力信号が発生する。また、これと同様に、Ｙ軸振動子２０にＹ軸方向を中心軸として角速度が負荷されると、コリオリ力によりＹ軸振動子２０における検出電極１９に出力信号が発生する。
【００２７】
そして、これらの出力信号をワイヤー線２１、振動子電極１５、配線パターン１４を介してＩＣ２２に入力して信号処理することにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の角速度を検出するものである。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係る角速度センサは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の２軸の角速度を検出することができるとともに、基板の面積が大きくなるということもない小型の角速度センサを提供することができるという効果を有するものであり、特にデジタルスチルカメラの手ぶれ防止システム等の電子機器や、自動車のナビゲーションシステム等の車両システムに利用可能な角速度センサ等として有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【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】同角速度センサから上蓋を取り外した状態を示す斜視図
【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Ｘ軸振動子またはＹ軸振動子の上面図
【図５】従来の角速度センサの斜視図
【図６】同角速度センサの側面図
【図７】同角速度センサの下面図
【符号の説明】
【００３０】
１１  基板
１２ａ  第１の段差部
１２ｂ  第２の段差部
１３  凹部
１７  Ｘ軸振動子
１８  駆動電極
１９  検出電極
２０  Ｙ軸振動子
２２  ＩＣ
【図１】
2008232889.tif 000003
【図２】
2008232889.tif 000004
【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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