(57)【要約】【課題】本発明は、振動子を用いた物理量センサに関し、物理量センサにおける検出精度の劣化を抑制することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するために、パッケージ８の開口部１１に振動子９とＩＣ１０を収容し、この開口部１１に上蓋１２を接着して封口する物理力センサにおいて、開口部１１とパッケージ８の外部を連通させる通気口２６を、上蓋１２における振動子９との非対向部分、或いは接着層３１に設けた構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子と、前記振動子の制御回路を構成するＩＣと、前記振動子と前記ＩＣを収容する開口部を有するパッケージと、前記パッケージの開口部を封口する上蓋と、前記上蓋と前記パッケージとを接合する接着層を備え、前記開口部と前記パッケージの外部を連通させる通気口を、前記上蓋における前記振動子との非対向部分、或いは前記接着層に設けたことを特徴とする物理量センサ。
【請求項２】
上蓋に切溝を設け舌片状の可倒部を形成し、この可倒部を折り曲げることで通気口を形成したことを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ。
【請求項３】
可倒部の先端を上蓋の外側に向けたことを特徴とする請求項２に記載の物理量センサ。
【請求項４】
開口部の外周部分に接着層を断続的に形成することで通気口を形成したことを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動子を用いた物理量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
加速度や角速度などの物理量を検出する物理量センサは、図７に示すように、振動子１や、この振動子１を制御するＩＣ２をパッケージ３の開口部４に配置し、この開口部４を上蓋５で封口する構造が知られている。
【０００３】
そして、このパッケージ３を上蓋５で封口する場合、開口部４を囲むパッケージ３の上端外周部に接着剤６を塗布して上蓋５を接着するのであるが、この接着剤６を熱硬化させる際に、上蓋５で封口されたパッケージ３の内部空間の気体が膨張し、その結果、内部圧力が上昇し上蓋５が押し開けられるという問題が生じていた。
【０００４】
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】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２６１６２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、このような、熱硬化時の気体の膨張を抑制するためには、上蓋５に貫通孔７を設け、パッケージ３の内部と外部とを連通させることで、内部圧力の上昇を抑制できるのであるが、振動子１の検出制御を行う電極（特に図示せず）が露出した状態でパッケージ３の開口部４に配置されている場合には、貫通孔７から異物が侵入して振動子１の表面に付着する可能性がある。
【０００７】
そして、振動子１に対する異物の付着は、振動子１の重量バランスに影響を及ぼし、振動特性が変化したり、開口部４に露出した振動子１の電極に付着することで、電極間ショートやインピーダンス変動につながってしまい、結果として物理量センサの検出精度が劣化してしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明はこのような問題を解決し、物理量センサにおける検出精度の劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そして、この目的を達成するために本発明は、パッケージの開口部に振動子とＩＣを収容し、この開口部に上蓋を接着して封口する物理量センサにおいて、開口部とパッケージの外部を連通させる通気口を、上蓋における振動子との非対向部分、或いは接着層に設けた構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
この構造により本発明は、物理量センサにおける検出精度の劣化を抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態における物理量センサの分解斜視図
【図２】同物理量センサを構成する振動子の上面図
【図３】同振動子の動作原理を示す模式図
【図４】同物理量センサにおける通気口を示す図
【図５】他の実施の形態における通気口を示す図
【図６】さらに他の実施の形態における通気口を示す図
【図７】従来の物理量センサを示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態における物理量センサについて図を用いて説明する。
【００１３】
図１は、物理量の一種である角速度を検出するための物理量センサを示したものであり、その基本的な構造は、セラミクスからなる一端開口のパッケージ８の内部に、角速度を検出する振動子９と、この振動子９に印加する駆動信号や振動子９から出力される検出信号を制御するＩＣ１０を配置し、パッケージ８の開口部１１を金属製の上蓋１２で封口する構造となっている。なお、振動子９は、後述する各電極が露出した状態でパッケージ８の開口部１１に収納されるとともに、振動子９とＩＣ１０の間に支持台１３を介在さて、振動子９を振動可能に支持する構造としている。
【００１４】
また、振動子９は、図２に示すように、素子中央部分に設けられた矩形状の固定部１４と、この固定部１４を中心としてＹ軸方向に伸びる一対の連接梁１５と、この連接梁１５の先端に接続された一対の振動腕１６と、この振動腕１６の先端部分に設けられた錘部１７とから構成されている。なお、振動腕１６には駆動電極１８や検知電極１９を設けている。
【００１５】
また、駆動電極１８や検知電極１９は、図３に示すように、それぞれの電極が、Ａｕからなる上部電極２０と、Ｐｔからなる下部電極２１と、これらの間に配置されたＰＺＴからなる圧電体層２２からなる積層電極構造としている。
【００１６】
そして、下部電極２１をグランド接続した状態で上部電極２０に正電圧を印加すると電極の積層方向に対して圧縮力が働き、この圧縮力により電極パターンが伸びる方向に応力が発生し、負電圧を印加すると電極に引張力が働き、この引張力により電極パターンが縮む方向に応力が発生するものである。また、これとは逆に、振動腕１６が撓むことにより、電極に圧縮応力が生じれば負電圧が発生し、電極に引張応力が生じれば正電圧が発生する。
【００１７】
また、この振動子９を用いた角速度検出は、駆動電極１８にＩＣ１０から駆動信号を印加することで、図２の矢印２３で示すように、錘部１７が固定部１４を振動中心としてＸ軸方向に基本振動し、この基本振動の状態において、振動平面（ＸＹ平面）に直交するＺ軸方向の検出軸回りに角速度が加わることで、振動子９にコリオリ力が生じ、このコリオリ力により錘部１７が、矢印２４で示すようにＹ軸方向に検出振動する。この検出振動による振動腕１６の撓みを、検知電極１９により電気信号に変換し、ＩＣ１０に出力するのである。なお、図２に示す振動腕１６の連接梁１５の近傍に設けられたモニタ電極２５は、振動腕１６の基本振動の振動状態を検出し、ＩＣ１０での駆動信号の生成にフィードバックするための電極である。
【００１８】
そして、この物理量センサにおいては、図１に示すように、上蓋１２において振動子９と対向していない領域に、パッケージ８の内部と外部を連通させる通気口２６を設けた構造としたことで、接着時の加熱による内部圧力の上昇を抑えられるとともに、外部からの落下物が、直接、振動子９に堆積しにくい構造となるため、物理力センサの検出精度の劣化を抑制している。
【００１９】
なお、この上蓋１２は、図４に示すように振動子９と対向していない角部にコ字状の切溝２７を設けて舌片状の可倒部２８を形成して、この可倒部２８をパッケージ８の内方に付け根部分から折り曲げることで形成される隙間を通気口２６としている。
【００２０】
この点については、上蓋１２の上面に通気口２６を形成するだけであれば、図７に示すような貫通孔７をパンチ加工で形成してもよいが、貫通孔７を用いた場合、上方からの異物の侵入に対して、貫通孔７の面積に応じた広い異物の侵入路が形成されるため好ましくなく、この侵入路の低減を図っている。
【００２１】
具体的には、可倒部２８の折り曲げ構造を用いた場合、上方から見た開口面積は、可倒部２８の面積をα、折り曲げ角をθとした場合、α（１−Ｃｏｓθ）で表され、切溝加工で舌片状に可倒部２８を形成する場合、一辺の長さが０．５ｍｍの矩形形状で折り曲げ角を１０°とする場合、侵入路となる開口の投影面積は約０．００４ｍｍ2となり、パンチ加工による貫通孔７とする場合、少なくともパンチ径が０．２ｍｍ必要となることから、貫通孔７の面積は約０．０３ｍｍ2となり、単に貫通孔７を設ける場合より上方からの異物の侵入を抑制できることがわかる。
【００２２】
なお、このような可倒部２８の成形は、特に図示していないが、切溝加工においては、上蓋１２の打ち抜き加工に併せて行え、また、折り曲げ加工においては、上蓋１２の外周部分の絞り加工時に併せて行えるもので、この通気口２６を形成するのに専用の工程を設けることなく行える。
【００２３】
また、通気口２６が上蓋１２の上面に形成されていることから、特に図示していないが、物理量センサをマザー基板に実装する際の接続強化に用いられるアンダーフィルに対しても、通気口２６に対するアンダーフィルの回り込みの影響を受けにくい構造となっている。
【００２４】
なお、このような小型の物理量センサを、マザー基板に実装する際には、物理量センサの上面に位置する上蓋１２に、実装用の吸着ノズルを用いるため、この部分に外向きの突起を設けることは好ましくなく、上蓋１２における可倒部２８の折り曲げ方向をパッケージ８の内向きとしている。
【００２５】
また、パッケージ８の内側には、ＩＣ１０の上面に設けた振動子９が配置されており、この振動子９の表面には、上述したように駆動電極１８や検知電極１９が設けられており、これらの電極に金属製の可倒部２８を近接させると、電極の寄生インピーダンスが変動するため、可倒部２８の折り曲げにおいても、各電極に対して影響を及ぼさないように配慮する必要がある。
【００２６】
そこで、この物理量センサにおいては、可倒部２８の先端を上蓋１２の外周側に向けて配置して、折り曲げた可倒部２８の先端部分が、少しでも振動子９から離れるように、パッケージ８の外側向きにしており、パッケージ８の内側部分に設けられた振動子９に対する影響を抑制している。
【００２７】
また、この可倒部２８を上蓋１２の角部に設けることで、より振動子９に対する影響を抑制することができるとともに、物理量センサの方向性を示す外部表示記号としても利用できる。
【００２８】
また、この物理量センサの可倒部２８は、上蓋１２に角部にコ字状の切溝２７を設けて矩形状に形成したものであるが、図５に示すように、上蓋１２の角部にＬ字状の切溝２７を設けることにより三角形状の可倒部２８とすれば、折り曲げた可倒部２８の先端がパッケージ８の角部分に位置するので、より振動子９に対する影響を抑制することができる。
【００２９】
また、この一実施の形態においては、通気口２６を、上蓋１２の角部に設けた可倒部２８の折り曲げ構造を例に挙げ説明したが、他の実施の形態としては、図６に示すように、上蓋１２と接着するパッケージ８の開口部１１の外周に塗布する接着剤３０を断続的に塗布し、この断続的に塗布された接着剤３０が硬化して複数の接着層３１が形成され、この接着層３１の間に介在する隙間を通気口２６として活用することができる。
【００３０】
なお、上述した実施の形態においては、物理量センサの検出対象を、振動子９に働くコリオリ力を利用した角速度検出を例に挙げて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、パッケージ８内に振動子９を収納した構造で物理量を検出するものであれば、慣性力を利用した加速度検出などにおいても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、振動子を用いた物理量センサの検出精度を高めるという効果を有し、特にデジタルカメラなど低価格要望の強い民生用途の物理量センサにおいて有用となる。
【符号の説明】
【００３２】
８  パッケージ
９  振動子
１０  ＩＣ
１１  開口部
１２  上蓋
２６  通気口
２７  切溝
２８  可倒部
３１  接着層
【図１】
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【図２】
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【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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