(57)【要約】【課題】本発明は、振動センサ素子をパッケージ内に配置した振動型センサ装置に関し、振動型センサ装置の小型低背化に伴う検出レベルを安定させ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１内に下蓋５上で振動可能に懸架された振動型センサ素子２と、振動型センサ素子２を制御する制御回路素子３を収納した振動型センサ装置において、振動型センサ素子２の接続部６と支持部７の境界部分、あるいは、この境界部分と対峙する下蓋５部分に拡開部１９を設け、この拡開部１９を接着剤２０の非流入部分とした。【選択図】図４
2013113704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動型センサ素子と、この振動型センサ素子を振動可能に支持する下蓋と、前記振動型センサ素子を制御する制御回路素子と、これらを収納するパッケージとを備えた振動型センサ装置において、前記振動型センサ素子は、振動子とこの振動子を支持する支持部と、この支持部に接続された接続部からなり、前記下蓋は、一対の固定部と、この一対の固定部を接続する梁からなり、前記振動型センサ素子における前記接続部と前記支持部の境界部分、あるいは、前記下蓋における前記境界部分と対峙する部分に、前記下蓋と前記振動型センサ素子との対峙間隔を部分的に広げた拡開部を設け、前記固定部と前記接続部を接着剤で接合するとともに前記拡開部を前記接着剤の非流入部分としたことを特徴とする振動型センサ装置。
【請求項２】
拡開部の角部分を曲面としたことを特徴とする請求項１に記載の振動型センサ装置。
【請求項３】
下蓋における固定部と梁の境界部分に拡開部をさらに設けたことを特徴とする請求項１に記載の振動型センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型センサ素子をパッケージの内部に配置した振動型センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の振動型センサ装置は、セラミクスからなるパッケージの内部に、加速度や角速度といった物理量を検出する振動型センサ素子や、この振動型センサ素子を制御する制御回路素子を収容し、パッケージの開口部を上蓋で封口する構造が知られている。そして、振動型センサ素子は、パッケージの底面に接着された制御回路素子の上面に下蓋を介して接着され、振動型センサ素子の振動子部分が下蓋により懸架されることで振動可能に支持される構造となっている。
【０００３】
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】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２６６３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、振動型センサ素子と下蓋を接着剤で張り合わせる場合、これらの当接面内において接着剤の拡散を抑制することが困難であり、結果として振動子の振動を支える支点位置がバラツキ、振動型センサ装置の検出レベルが安定しないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明はこのような問題を解決し、振動型センサ装置の検出レベルを安定させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そして、この目的を達成するために本発明は、振動型センサ素子と、この振動型センサ素子を振動可能に支持する下蓋と、振動型センサ素子を制御する制御回路素子と、これらを収納するパッケージとを備えた振動型センサ装置において、振動型センサ素子は、振動子とこの振動子を支持する支持部と、この支持部に接続された接続部からなり、下蓋は、一対の固定部と、この一対の固定部を接続する梁からなり、振動型センサ素子における接続部と支持部の境界部分、あるいは、下蓋における境界部分と対峙する部分に、下蓋と振動型センサ素子との対峙間隔を部分的に広げた拡開部を設け、この拡開部を接着剤の非流入部分としたのである。
【発明の効果】
【０００８】
この構造により本発明は、振動型センサ装置の検出レベルを安定させることが出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る振動型センサ装置の分解斜視図
【図２】同振動型センサ装置を構成する振動型センサ素子の上面図
【図３】同振動型センサ装置を構成する下蓋の上面図
【図４】同振動型センサ素子と下蓋を接着した状態を示す模式図
【図５】同下蓋に接着剤を塗布した状態を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態における振動型センサ装置について図を用いて説明する。
【００１１】
図１に示す振動型センサ装置は、コリオリ力を利用して角速度を検出するものであり、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１の内部に角速度を検出する振動型センサ素子２と、この振動型センサ素子２を制御する制御回路素子３を配置し、パッケージ１の開口部を上蓋４で封口する構造となっている。なお、振動型センサ素子２は制御回路素子３の上面に下蓋５を介在させることで、振動型センサ素子２を制御回路素子３の上部にて振動可能に支持する構成としている。
【００１２】
また、振動型センサ素子２は、図２に示すように、振動型センサ素子２の外周部分において対向する一対の辺を外部接続用の接続部６とし、この一対の接続部６の両端部間を接続する一対の支持部７と、この一対の支持部７の中央部間に接続された振動子８からなる平板構造で構成されている。また、この振動子８は、「日」の字形の枠９の中央部分から略対称に延びる４つの「の」の字形の振動腕１０と、各振動腕１０の先端に設けられた錘部１１が設けられている。なお、振動型センサ素子２には、各振動腕１０を矢印で示す方向に基本振動させる一対の駆動電極１２、コリオリ力により生じる撓みを検出する検出電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃや、電極パッド１４、およびこれらを適宜接続する配線電極（特に図示せず）が設けられている。
【００１３】
なお、駆動電極１２や検出電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、特に図示していないが、ＰＺＴからなる圧電体層をＡｕからなる上部電極とＰｔからなる下部電極で挟んだ積層電極構造であり、制御電圧を印加することで電極が伸縮し、コリオリ力により振動腕１０が撓むことで電極が伸縮しこれにより検出信号を生成する構造となっている。
【００１４】
そして、この振動型センサ素子２による角速度の検出については、各振動腕１０に設けられた一対の駆動電極１２に制御回路素子３から所定の周波数の制御信号を印加することで、各駆動電極１２の伸縮作用により振動腕１０の先端に設けられた錘部１１を矢印で示すように斜め方向に基本振動させる。この状態においてＸ軸周りに角速度が印加された場合は、錘部１１がＺ軸方向に振動し、このＺ軸方向の振動に伴い検出電極１３ａに生じる信号を制御回路素子３に出力し検出信号を形成する。また、Ｙ軸周りに角速度が印加された場合は、錘部１１がＺ軸方向に振動し、このＺ軸方向の振動に伴い検出電極１３ｂに生じる信号を制御回路素子３に出力し検出信号を形成する。また、Ｚ軸周りに角速度が印加された場合は、錘部１１がＹ軸方向に振動し、このＹ軸方向の振動に伴い一対の検出電極１３ｃに生じる信号を制御回路素子３に出力し検出信号を形成する。つまり、この角速度センサは一つの振動型センサ素子２で３軸の角速度を検出する構成となっている。
【００１５】
また、この３軸の角速度を検出するための振動型センサ素子２を振動可能に支持する下蓋５は、図３に示すように、振動型センサ素子２の振動腕１０と錘部１１の振動領域を確保するため、この部分に対向する領域に貫通孔１５を設けた「田」の字形の平板構造であり、振動型センサ素子２の接続部６が接着される一対の固定部１６と、この一対の固定部１６を連結するために「王」字形に配置された梁１７ａ、１７ｂにより構成されている。
【００１６】
そして、図２に示す振動型センサ素子２の接続部６と支持部７の境界部と対峙する部分、つまり下蓋５における固定部１６と両外側の梁１７ａの境界部分に、図４に示すように振動型センサ素子２と下蓋５の対峙間隔１８を部分的に広げた拡開部１９を設けた構成としており、これにより、振動型センサ装置の検出レベルを安定させている。
【００１７】
すなわち、振動型センサ素子２と下蓋５を接着剤２０で張り合わせる場合、振動型センサ素子２と下蓋５が互いに平板構造となっていると、塗布した接着剤２０が接続部６と支持部７の連結部分のような狭小スペースでは毛細管現象により支持部７側に流れ込みやすくなるが、このような部分に接合面の対峙間隔１８を部分的に広げた拡開部１９を設けることで、この部分で毛細管現象が絶たれ拡開部１９内にも接着剤２０が流入せず、この拡開部１９より外側に対する接着剤２０の拡散が防止できる。
【００１８】
そして、この振動型センサ素子２は、振動子８を振動可能に支持するため、下蓋５における固定部１６の上面に振動型センサ素子２の接続部６を接着し、振動型センサ素子２を接着剤２０の厚み分だけ下蓋５から浮かせて、振動型センサ素子２の接続部６から導出された支持部７で振動子８を懸架した状態としている。従って、この振動子８の支点となる部分は、固定部１６と接続部６を接着する接着剤２０による接合端となるものであり、この接合端が接着剤の非流入部分となる拡開部１９で位置規制されるので、振動子８の支点位置のバラツキを防止でき、振動型センサ装置の検出レベルを安定させることができる。
【００１９】
なお、この拡開部１９は、毛細管現象を抑制するものであることから、接着剤２０で接合する基板間の対峙間隔１８を部分的に広げることが重要であるが、必要以上に大きく設定することはない。つまり、一般に知られている塗布された接着剤２０の余剰分を収容するために設ける凹部に比べて、非常に浅く設定できるので、拡開部１９を設けることによる素子強度の低下は極めて小さく抑えられる。また、その大きさについても、接着剤２０の流れ込みを阻止する部分に設けるものであるので不要に素子を大型化させることはない。
【００２０】
また、拡開部１９の表面粗さをその周辺部分に位置する振動型センサ素子２や下蓋５の表面粗さより大きくしておくことで、接着剤２０に作用する界面張力を大きくすることができ、接着剤２０の拡開部１９への流れ込みを抑制でき、さらに拡開部１９の形状においてその角部分を曲面で構成することで、角部分への応力集中を防止でき界面張力の作用を有効に活用でき、拡開部１９への流れ込みをさらに抑制することができる。
【００２１】
また、このような振動型センサ素子２や下蓋５は、ウエハを用いた多数個一括成形により形成するもので、振動型センサ素子２であれば、シリコンからなる振動型センサ素子２用ウエハにスパッタリングにより電極形成するとともにドライエッチングにより所定の外形形状に加工する。また、下蓋５においてもシリコンからなる下蓋５用ウエハをドライエッチングにより所定の形状に加工する。そして、下蓋５用ウエハの所定の位置に接着剤２０を塗布し振動型センサ素子２用ウエハを張り合わせて接着固定し、その後、ダイシングにより図５の破線で示す部分で切断することで下蓋５により振動可能に懸架された振動型センサ素子２を一括成形している。
【００２２】
そして、この様なウエハプロセスにおいて、振動型センサ素子２と下蓋５を接着する場合、接着剤２０は固定部１６の全体に塗布するのではなく、図５に示すように必要量を部分的に塗布するものである。従って、振動型センサ素子２用ウエハを張り合わせた際に、塗布位置以外の接着必要領域に接着剤２０を十分に回り込ませる必要がある。よって、拡開部１９を設けることで接着不要領域への回り込みが抑制できるとともに、その抑制された接着剤２０が個々の下蓋５の連結部分などの接着必要領域を含む固定部１６の隅々にまで回り込ませることができ、ダイシングによる個片分割時の素子クラックの発生等を抑制することができる。
【００２３】
また、上述した実施形態においては、振動型センサ素子２における振動子８の支点となる接続部６と支持部７の境界部分にのみ拡開部１９を設けた構成としたが、下蓋５には固定部１６の中央部分にも補強用の梁１７ｂが設けられていることから、この補強用の梁１７ｂと固定部１６との境界部にも拡開部１９を設けても接着不要領域への回り込みが抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、振動型センサ素子を用いた振動型センサ装置の検出レベルを安定させるという効果を有し、特にデジタルカメラや、カーナビゲーションシステムなどの小型で高精度な特性を要求する電子機器に用いる振動型センサ装置において有用となる。
【符号の説明】
【００２５】
１  パッケージ
２  振動型センサ素子
３  制御回路素子
５  下蓋
６  接続部
７  支持部
８  振動子
１６  固定部
１７ａ、１７ｂ  梁
１８  対峙間隔
１９  拡開部
２０  接着剤
【図１】
2013113704.tif 000003
【図２】
2013113704.tif 000004
【図３】
2013113704.tif 000005
【図４】
2013113704.tif 000006
【図５】
2013113704.tif 000007