(57)【要約】    【課題】リード線による接続をなるべく少なくまたは皆無にすると共に、振動体の振動を抑圧する力を極力小さくして効率を向上させることができる角速度センサを提供する。    【解決手段】円盤状の振動板４に、励振用電極および検出用電極が形成された圧電性基板５を貼り付けて角速度センサ振動体２を構成する。回路基板１に振動体２を覆うようにカバー３を固定する。振動板４のノード部にカバー側に突出させてリング状の突起４ｃを振動板４と一体に形成する。回路基板１における圧電性基板５のノード部に対応して複数のパッド１０を形成する。パッド１０と、各パッド１０に対応して圧電性基板５に設けられた複数の電極とを、可撓性を有する導電部材７により接続する。突起４ｃとカバー３との間に、振動体２を押さえる押さえリング８等の押圧手段を設ける。【選択図】図１
2005083767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状の振動板に、励振用電極および検出用電極が形成された圧電性基板を貼り付けて角速度センサ振動体を構成し、
前記回路基板に前記振動体を覆うようにカバーを固定し、
前記振動板のノード部にカバー側に突出させてリング状の突起を振動板と一体に形成し、
回路基板における前記圧電性基板のノード部に対応して複数のパッドを形成し、
該パッドと、該各パッドに対応して前記圧電性基板に設けられた複数の電極とを、可撓性を有する導電部材により接続し、
前記突起と前記カバーとの間に、前記振動体を押さえる押圧手段を設けたことを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の角速度センサにおいて、
前記押圧手段が押さえリングからなり、
該押さえリングに溝を設けて該溝を前記突起に嵌めて該押さえリングを前記振動板に取付け、該押さえリングの端面と振動板の板面との間に隙間を設けたことを特徴とする角速度センサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の角速度センサにおいて、
前記押圧手段がゴムリングからなることを特徴とする角速度センサ。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれかに記載の角速度センサにおいて、
前記パッドと前記圧電性基板との間に設ける導電部材として該異方性導電ゴムリングを用いたことを特徴とする角速度センサ。
【請求項５】
請求項４に記載の角速度センサにおいて、
前記異方性導電ゴムリングと前記パッドとの間に、パッドに形成した突起状の導電体を介在させ、該導電体を前記該異方性導電ゴムリングの端面に食い込ませたことを特徴とする角速度センサ。
【請求項６】
円盤状の振動板に、励振用電極および検出用電極が形成された圧電性基板を貼り付けて角速度センサ振動体を構成し、
前記回路基板に前記振動体を覆うようにカバーを固定し、
前記振動板のノード部にカバー側に突出させてリング状の突起を振動板と一体に形成して該突起の先端を前記カバーに当接し、
回路基板における前記圧電性基板のノード部に対応して複数のパッドを形成し、
該パッドと、該各パッドに対応して前記圧電性基板に設けられた複数の電極とを、可撓性を有する導電部材により接続したことを特徴とする角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板上に圧電振動型振動体を搭載してなる角速度センサに係り、特にセンサの出力を制御する処理回路が一体化されたセンサユニットであって、安価で、小型化、薄型化を必要とする場合に好適な回路基板と振動体との接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラの手ぶれ防止や自動車のナビゲーション等に使用される角速度センサとして、特許文献１〜３に開示されているように円盤状の振動版および圧電性基板を用いた２軸検出型のものがある。これらの角速度センサにおいては、圧電性基板の電極と回路基板のパッドとの接続とを、極細のリード線の両端を前記電極、パッドに半田付けすることにより行なっている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２７１２６５号公報
【特許文献２】特開平９−２２２４３４号公報
【特許文献３】特開２００２−５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献に記載のように、角速度センサの圧電性基板とこれを搭載する回路基板との接続をリード線により行う場合、接続作業に困難を伴い、細心の注意を払う必要がある。また、従来は、振動板や圧電性基板を貼り合わせてなる振動体のノード部を支持体に固着した構造をとっているが、ノード部に設ける接続部あるいは接続具は所定の幅が必要であって、振動部も含んだ幅を有するため、振動が接続部の剛性によって減衰され、効率が低下するという問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、リード線による接続をなるべく少なくまたは皆無にすると共に、効率を向上させることができる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】
【０００６】
（１）本発明の角速度センサは、円盤状の振動板に、励振用電極および検出用電極が形成された圧電性基板を貼り付けて角速度センサ振動体を構成し、
前記回路基板に前記振動体を覆うようにカバーを固定し、
前記振動板のノード部にカバー側に突出させてリング状の突起を振動板と一体に形成し、
回路基板における前記圧電性基板のノード部に対応して複数のパッドを形成し、
該パッドと、該各パッドに対応して前記圧電性基板に設けられた複数の電極とを、可撓性を有する導電部材により接続し、
前記突起と前記カバーとの間に、前記振動体を押さえる押圧手段を設けたことを特徴とする。
【０００７】
（２）また、本発明の角速度センサは、前記（１）に記載の角速度センサにおいて、前記押圧手段が押さえリングからなり、
該押さえリングに段部または溝を設けて該段部または溝を前記突起に嵌めて該押さえリングを前記振動板に取付け、該押さえリングの端面と振動板の板面との間に隙間を設けたことを特徴とする。
【０００８】
（３）また、本発明の角速度センサは、前記（１）または（２）に記載の角速度センサにおいて、前記押圧手段がゴムリングからなることを特徴とする。
【０００９】
（４）また、本発明の角速度センサは、前記（１）から（３）までのいずれかに記載の角速度センサにおいて、前記パッドと前記圧電性基板との間に設ける導電部材として該異方性導電ゴムリングを用いたことを特徴とする。
【００１０】
（５）また、本発明の角速度センサは、前記（４）に記載の角速度センサにおいて、前記異方性導電ゴムリングと前記パッドとの間に、パッドに形成した突起状の導電体を介在させ、該導電体を前記該異方性導電ゴムリングの端面に食い込ませたことを特徴とする。
【００１１】
（６）また、本発明の角速度センサは、円盤状の振動板に、励振用電極および検出用電極が形成された圧電性基板を貼り付けて角速度センサ振動体を構成し、
前記回路基板に前記振動体を覆うようにカバーを固定し、
前記振動板のノード部にカバー側に突出させてリング状の突起を振動板と一体に形成して該突起の先端を前記カバーに当接し、
回路基板における前記圧電性基板のノード部に対応して複数のパッドを形成し、
該パッドと、該各パッドに対応して前記圧電性基板に設けられた複数の電極とを、可撓性を有する導電部材により接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の角速度センサは、少なくとも回路基板に対面する圧電性基板の面の電極と回路基板上のパッドとの接続が、可撓性を有する異方性導電ゴムリングなどによりなされるので、この部分のリード線による接続は不用となり、接続作業が容易となる。
【００１３】
また、振動板のノード部にリング状の突起を形成し、この突起は厚みを薄く形成できるので、ノード部の位置のみに正確に突起を形成することができ、この突起とカバーとの間に設けた押さえ手段により、前記可撓性を有する導電部材を圧縮した状態で振動体がノード部で保持されるので、振動特性の劣化を招くことなく、効率の向上が達成できる。
【００１４】
また、前記押さえ手段として、ゴムリングを用いれば、振動体が両側より可撓性部材によって挟持された状態で保持されるため、片面でのみ接合剤で固着保持する場合に比較し、より柔らかな支持構造が実現され、さらなる効率向上が図れる。
【００１５】
また、前記突起に押さえリングの溝を嵌合して押さえリングを取付ける構造とすれば、押さえリングの取付けが容易となる。また、突起を延長してその先端をカバーに当接または接合する構造にすれば、突起が押さえ手段に兼用され、部品点数が低減されると共に、組立が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明による角速度センサの一実施の形態を断面図、図２はその分解斜視図である。１は回路基板、２は角速度センサ振動体、３は前記回路基板１に固定され、前記角速度センサ振動体２を覆うカバーである。前記角速度センサ振動体２は、エリンバのような恒弾性金属材料からなる振動板４にＰＺＴ等でなる圧電性基板５を接合剤２５により貼り合わせたものである。
【００１７】
図２に示すように、前記振動板４は円盤状をなし、その中心にはコリオリ力を発生させるための錘４ａが一体に形成される。該振動板４の周囲の凸状に形成された部分４ｂは自励振動周波数を調整するためのものである。４ｃは振動体２をカバー３によって押さえるために、振動板４のノード部（振動板４の半径の０．６倍の位置にある円状の部分）に沿って形成したリング状の突起である。
【００１８】
図２に示すように、前記圧電性基板５も振動版４よりやや小さい円盤状をなし、その振動板４側の面には参照電極１２が設けられる。圧電性基板５は板厚方向に分極されたものである。このような振動版４と圧電性基板５との貼り合せ構造並びにこれらを回路基板１に取付けた構造により、小型化、薄型化、価格が低減が容易である。特に圧電性基板５が駆動、検出を兼ねた基板として1枚で構成されていることにより、薄型化、構成の簡略化に寄与できる。
【００１９】
図３に示すように、圧電性基板５の回路基板１との対向面には、前記参照用電極１２との間で励振用電極を構成する弧状の駆動電極１４と、フィードバック電極１５、１６とがノード部２１に沿って形成される。また、これらの電極１３〜１６の内側に、４個の扇形をなすＸ軸回りの角速度検出用の検出電極１７、１８およびＹ軸回りの角速度検出用の検出電極１９、２０が形成される。
【００２０】
図１、図２に示すように、回路基板１には前記圧電性基板５上のノード部に対応して環状に複数個（本例では８個）のパッド１０が配置形成される。これらのパッド１０は、回路基板１上で励振、検出回路を構成するの半導体素子、コンデンサ、インダクタ、抵抗などの搭載電子部品９に配線パターン１１を介して接続されるものである。
【００２１】
前記パッド１０上には、突起状の導電体６が固着されている。該導電体６としては金属を用いてもよいが、硬化型樹脂に導電粉を混入した導電性接着剤によって構成することにより、形成が容易となる。すなわちチキソトロピー性を有する樹脂を用いた導電性接着剤をディスペンサによりパッド１０上に突起状に形成した硬化させることにより、容易に形成できる。また、この導電体６は、ワイヤボンディング金属の溶着技術を用いて形成することも可能であるが、導電性接着剤による場合の方が材料費等の面で廉価に形成できる。
【００２２】
７は前記導電体６と前記圧電性基板５の前記電極１３〜２０との間に介在させた異方性導電ゴムリングである。図４に示すように、該異方性導電ゴムリング７は、前記導電体６を片面に当接させて食い込ませ、導電性接着剤や半田等の接合剤３０によって電極１３〜２０（図４では電極２０で代表させて示す。）に点状に接合して取付けられる。該異方性導電ゴムリング７は、硬質ゴム内に軸心方向に多数の導電線７ａを、その両端面に露出させて埋設したものである。該異方性導電ゴムリング７としては、図４に示したものと異なり、ゴム内に導電性粒子を混合し、導電体６と前記電極１３〜２０との間で生じる局部的な圧力によってゴムを圧縮して部分的に導通させるものであってもよい。
【００２３】
８はカバー３と角速度センサ振動体２の振動板４のノード部との間に介在させた押さえリングである。本実施の形態においては、前記押さえリング８は、その一方の端面をカバー３に当接させ、他方の面を振動板４の前記突起４ｃに当接（接着してもよい。）して取付けられるが、他の構造でもよく、カバー３と一体のものであってもよい。また、押さえリング８は剛性を有する金属製や樹脂製のものであってもよいが、製作上の寸法誤差を吸収して異方性導電ゴムリング７の圧縮度合のばらつきを小さくし、かつ圧縮力を小さくするためには、弾性を有するゴムリングとすることが好ましい。
【００２４】
なお、該異方性導電ゴムリング７や押さえリング８は、振動の節となるノード部を幅広く保持すると負荷となってしまい、センサの機能を十分発揮できなくなる。理想的には点で挟持できればよいが、現実的にはある幅をとった構造をとらざるを得ない。しかし本実施の形態においては、押さえリング８はノード部に設けた突起４ｃに当接する構造としており、突起４ｃはノード部に沿って切削や鍛造などにより薄く形成できるので、正確にノード部に沿って振動板４を保持することができる。
【００２５】
具体例を述べると、例えば押さえリング８の外径は４ｍｍ、突起４ｃの幅は０．１ｍｍ、高さは０．３ｍｍ程度に設定する。また、押さえリング８の厚みは例えば０．２ｍｍ、高さは０．５ｍｍに設定する。
【００２６】
この角速度センサ振動体２を図１のように組立てた状態において、前記参照電極１２と駆動電極１４との間に電圧をかけると、振動板４は上または下に変形する。これに伴い、フィードバック電極１５、１６には参照電極１２に対して正または負の方向に電位が発生し、前記回路基板１上に搭載電子部品９により構成される発振回路に自励発振を持続させるための信号を帰還させる。
【００２７】
ここで、例えばＸ軸の回り（図３参照）に振動板４が回転すると、振動板４の中心の錘４ａに、角速度と振動速度と質量に比例する大きさで、角速度と振動速度と両ベクトルに直交する方向のコリオリ力が作用し、錘４ａを基本振動に同期してＹ方向に動かす。これにより、電極１７、１８には逆方向の電圧が発生する。この信号を同期検波し、増幅することにより、前記Ｘ軸回りの角速度が検出できる。Ｙ軸の回りの振動板４の回転が生じた場合も同様に検出電極１９、２０からＹ軸回りの角速度の検出信号が得られる。
【００２８】
上述のように、本実施の形態においては、振動体２と回路基板１との間に電気的接続手段として異方性導電ゴムリング７などの可撓性を有する導電部材を用いたので、少なくとも参照電極１２以外の電極とパッド１０との接続が行われ、リード線による接続が不用になり、接続が容易となる。
【００２９】
また、振動板４のノード部にリング状の突起４ｃを形成しており、この突起４ｃは、切削や鍛造などにより、厚みを薄く形成できるので、ノード部の位置のみに正確に突起を形成することができる。このため、突起４ｃとカバー３との間に設けた押さえリング８により、ノード部を正確に保持することができる。また、押さえリング８と前記可撓性を有する導電部材である異方性導電ゴムリング７との間で振動体２がノード部で保持されるので、ノード部の正確に保持されることと、片面でのみ接合剤で固着保持する場合に比較し、より柔らかな支持構造が実現されることとの相乗効果により、振動特性の劣化を招くことなく、効率の向上が達成できる。
【００３０】
また、本実施の形態においては、パッド１０に突起状の導電体６を固着してその導電体６を異方性導電ゴムリング７に当接させて食い込ませたので、両者の接続が強固に行なわれる。このため、カバー３と振動体２との間に設ける押圧手段によって異方性導電ゴムリング７を圧縮する力が小さくても、異方性導電ゴムリング７と導電体６との電気的接続が確実に行える。その結果、振動体２を抑圧する力が小さくてすみ、さらなる効率向上が達成できる。
【００３１】
図５は本発明の角速度センサの他の実施の形態を示す。本実施の形態は、該異方性導電ゴムリング７を直接前記パッド１０に当接したものである。
【００３２】
図６、図７は本発明の角速度センサの他の実施の形態を示す。本実施の形態は、押さえリング８に溝８ａを設け、該溝８ａを前記突起４ｃに嵌合して押さえリング８を振動板４に取付けたものである。この場合、押さえリング８はカバー３の内面に接着してもよいが、押さえリング８による振動体４を挟持する機能を発揮する上では単に圧接する構造でもよい。
【００３３】
このような押さえリング８の取付け構造にすれば、押さえリング８の取付けが容易となる。
【００３４】
図８は本発明の角速度センサの他の実施の形態を示す。本実施の形態は、前記突起４ｃを延長してその先端をカバー３に当接させたものである。このような構造にすれば、突起４ｃが押さえ手段に兼用されるので、部品点数が低減されると共に、組立が容易となる。
【００３５】
また、本発明を実施する場合、前記電極１２と回路基板1上の素子との接続をリード線により行なってもよいが、前記押さえリング８およびカバー３とこれらの接合する接合剤に導通材を用いるか、あるいは導通回路を形成することにより、前記接続を行なうようにしてもよく、このような構成とすれば、リード線による前記接続を皆無とすることができる。
【００３６】
図９はその一例であり、前記押さえリング８Ａとして導電ゴムリングを用い、カバー３に金属を用いるか、あるいは内面の全面または一部に導電パターンを形成し、押さえリング８Ａの両端面を振動版４のノード部とカバー３の双方に接着するかまたは一方を接着、他方を当接するなどにより回路基板１上の配線パターンに接続させ、これにより、参照電極１２に接続するためのリード線を不用にしたものである。
【００３７】
図１０は本発明の他の実施の形態であり、カバー３に前記押さえリング８の横ずれを防止するガイド部３ａを設けたものである。この例のガイド部３ａは円筒形をなして押さえリング８の外周部を嵌める構造としているが、押さえリング８の内周側を嵌合する円筒形の構造や、内外周を嵌合する２重円筒構造や、押さえリング８の端面を嵌める円形凹部としてもよい。なおこのようなガイド部を設ける構造は、前記各実施の形態のものに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による角速度センサの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１の一部部材の分解斜視図である。
【図３】本実施の形態において、圧電性基板における電極配置を示す図である。
【図４】本実施の形態の接続部の構造を示す断面図である。
【図５】本発明による角速度センサの他の実施の形態を示す断面図である。
【図６】本発明による角速度センサの他の実施の形態を示す断面図である。
【図７】図６の実施の形態の接続部の構造を示す断面図である。
【図８】本発明による角速度センサの他の実施の形態を示す断面図である。
【図９】本発明による角速度センサの他の実施の形態を示す断面図である。
【図１０】本発明による角速度センサの他の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：回路基板、２：角速度センサ振動体、３：カバー、３ａ：ガイド部、４：振動板、４ａ：錘、４ｃ：突起、５：圧電性基板、６：導電体、７：異方性導電ゴムリング、７ａ：導電線、８：押さえリング、９：電子部品、１０：パッド、１１：配線パターン、１２：参照電極、１４：駆動電極、１５、１６：フィードバック電極、１７、１８、１９、２０：検出電極、２１：ノード部、２５、３０：接合剤
【図１】
2005083767.tif 000003
【図２】
2005083767.tif 000004
【図３】
2005083767.tif 000005
【図４】
2005083767.tif 000006
【図５】
2005083767.tif 000007
【図６】
2005083767.tif 000008
【図７】
2005083767.tif 000009
【図８】
2005083767.tif 000010
【図９】
2005083767.tif 000011
【図１０】
2005083767.tif 000012