(57)【要約】      （修正有）【課題】垂直板を要することなく、２軸及び３軸を直交して配置できる簡易構造の２軸及び３軸角速度センサを提供する。【解決手段】駆動電極及びセンサ電極とを一対の音叉腕に有して、結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸を中心として回転する角速度を検出する音叉状水晶片と、音叉基部の一主面を保持する台座を内底面に有して外底面に外部端子４を有する凹状の容器本体、及び前記容器本体の開口端面を封止するカバーとを有し、前記容器本体の両主面を前記音叉状水晶片の主面と平行にした１軸角速度センサを備え、前記１軸角速度センサは主面の平面外形を正方形として第１と第２の１軸角速度センサからなり、前記音叉状水晶片のＹ軸を直交する方向として１軸角速度センサのカバー同士を接合し、前記カバー同士が接合された１軸検出型角速度センサの接合面と直交する側面を実装基板７の表面に固着して２軸検出型角速度センサとした構成とする。【選択図】図１
2009122039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音叉振動を励起する駆動電極及びコリオリの力による電荷を検出するセンサ電極とを一対の音叉腕に有して、結晶軸（ＸＹＺ）のＸ軸を幅、Ｙ軸を長さ、Ｚ軸を厚みとしてＸ−Ｙ軸面を主面、Ｙ−Ｚ軸面を側面とし、前記Ｙ軸を中心として回転する角速度を検出する音叉状水晶片と、
前記音叉状水晶片の前記一対の音叉腕が延出する音叉基部の一主面を保持する台座を内底面の一端側に有して外底面に外部端子を有する凹状の容器本体、及び前記容器本体の開口端面を接合して密閉封入するカバーとを有し、
前記容器本体の底面及び前記カバーを前記音叉状水晶片の主面と平行にした両主面を有する１軸検出型角速度センサを備え、
前記１軸検出型角速度センサは主面の平面外形を正方形として第１と第２の１軸検出型角速度センサからなり、前記音叉状水晶片のＹ軸を直交する方向として第１の１軸検出型角速度センサのカバー同士を接合し、
前記カバー同士が接合された前記第１と第２の１軸検出型角速度センサの接合面と直交する第１側面を実装基板７の表面に固着したことを特徴とする２軸検出型角速度センサ。
【請求項２】
請求項１において、前記第１と第２の１軸検出型角速度センサの厚みは前記正方形における一辺の長さの１／２として、前記接合された第１と第２の１軸検出型角速度センサの全体形状は立方体とし、前記立方体とした前記１軸検出型角速度センサの前記第１側面と直交する第２側面に第３の前記１軸検出型角速度センサのカバーを接合するとともに前記第１と第２の１軸検出型角速度センサにおける音叉状水晶片の各Ｙ軸方向が形成する平面に対して前記第３の１軸型角速度センサを直交する方向とし、前記第１〜第３の１軸角速度センサの接合面に直交する第１側面を実装基板の表面に固着した３軸検出型角速度センサ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、前記第１と第２の１軸検出型角速度センサにおける前記容器本体の前記外底面に設けられた前記外部端子を、又は前記第１〜第３の１軸検出型角速度センサにおける前記容器本体の前記外底面に設けられた前記外部端子を、前記実装基板の表面に設けられた回路端子にリード線によって接続した２軸検出型又は３軸検出型角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体特に自動車のナビゲーションシステム（カーナビ）に用いられる角速度センサを技術分野とし、特に１軸検出型角速度センサ（１軸角速度センサ）を複合化して２軸及び３軸検出型とした角速度センサ（２軸及び３軸角速度センサ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＧＰＳや地図を併用して用いられるカーナビ用の１軸角速度センサは、自動車の進行方向が右折や左折等の変化によって生ずるコリオリの力に基づいた角速度を検出する。このようなものの代表的な一つに、音叉状水晶片１を用いた角速度センサがあり、近年では進行方向での上昇・下降や進行方向を中心とする回転（揺動）をも検出できる２軸及び３軸角速度センサが求められている。
【０００３】
（従来技術の一例）
第３図は一従来例を説明する１軸角速度センサの図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は音叉状水晶片の正面図である。
【０００４】
１軸角速度センサ１０は一対の音叉腕１ａが音叉基部１ｂから延出した音叉状水晶片１を有する。音叉状水晶片１は、結晶軸（ＸＹＺ）のＸ軸を幅、Ｙ軸を長さ、Ｚ軸を厚みとし、Ｘ−Ｙ軸面を主面としてＹ−Ｚ面を側面とする。そして、一対の音叉腕１ａには図示しない音叉振動を励起する駆動電極、及びコリオリの力による電荷を検出するセンサ電極を有する。そして、駆動電極及びセンサ電極に接続する図示しない引出端子を音叉基部１ｂの一主面に有する。
【０００５】
なお、コリオリの力による電荷は、音叉状水晶片１を音叉振動させて、Ｙ軸を中心とした回転力（角速度）が加わったときに発生する。したがって、自動車の進行方向（移動方向）に対して音叉状水晶片１のＹ軸（長さ方向）が垂直方向であれば、自動車の右折や左折時の曲がり角を検出できる。
【０００６】
音叉状水晶片１の音叉基部１ｂは例えば凹状とした容器本体２の一端側における内底面の保持部に固着される。ここでは、水晶端子が設けられた一主面とは反対面が固着され、水晶端子は図示しないワイヤーボンディングによって導出される。そして、音叉振動を駆動する発振回路や、検出された電荷に基づく角速度信号を出力するＩＣチップ３に接続する。
【０００７】
ここでは、ＩＣチップ３は音叉状水晶片１の下方に配置され、容器本体２の外底面にはＩＣチップ３と電気的に接続した電源、アース、出力端子等の外部端子４を有する。そして、容器本体２の開口端面はカバー５によって封止され、これらを密閉封入する。容器本体２の底面とカバー５とは音叉状水晶片１の主面と平行として配置される。なお、音叉状水晶片１のみを容器本体１に収容して、ベアチップを含むＩＣは別個とする場合もある。
【０００８】
そして、音叉状水晶片１とＩＣチップ３とを収容した１軸角速度センサ１０は、通常では、第４図（断面図）に示したように垂直板６を有する実装基板７に装着される。すなわち、１軸角速度センサ１０（容器本体２）の外底面が実装基板７の垂直部に電気的・機械的に接続し、容器本体２を垂直方向（立設方向）即ち音叉状水晶片１を垂直方向として固着される。なお、実装基板７には凹状の筐体８が設けられる。
【０００９】
なお、第４図での１軸角速度センサ１０は、容器本体１とカバー５とは、便宜的に、一体化して（同一寸法として）示しており、これ以降でも同様である。
【００１０】
そして、実装基板７に装着された１軸角速度センサ１０は、ＧＰＳの電波を受信する受信装置や地図等の電子データを収容した電子装置を搭載するカーナビ用の図示しないセット基板に実装される。そして、セット基板が自動車内のダッシュボードに水平方向に取り付けられる。これにより、１軸角速度センサ１０は垂直方向に配置され、即ち音叉状水晶片１のＹ軸は自動車の進行方向に対して垂直方向に配置されるので、移動方向に対する曲がり角を検出できる。
【特許文献１】特開２００６−３３７１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の角速度センサでは、前述したように１軸角速度センサ１０のみなので他の２軸方向での角速度を検出できない。このことから、例えば特許文献１に示されるように、音叉状水晶片１の音叉基部をＬ字状に切欠して２枚あるいは３枚を結合して、２軸あるいは３軸角速度センサを構成することが提案されている。しかし、これらのものでは、それぞれの音叉状水晶片１を垂直方向に結合することを困難にするとともに、これらをどのように保持して具現化するかについても問題があった。
【００１２】
また、前述した現行の１軸角速度センサ１０の２個あるいは３個を互いに直交する方向に各垂直板６にそれぞれ取り付けることも考えられたが、この場合は構造を複雑にして大型化を避けられない問題があった。
【００１３】
（発明の目的）
本発明は、垂直板を要することなく、２軸及び３軸を直交して配置できる簡易構造の２軸及び３軸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】
【００１４】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、音叉振動を励起する駆動電極及びコリオリの力による電荷を検出するセンサ電極とを一対の音叉腕に有して、結晶軸（ＸＹＺ）のＸ軸を幅、Ｙ軸を長さ、Ｚ軸を厚みとしてＸ−Ｙ軸面を主面、Ｙ−Ｚ軸面を側面とし、前記Ｙ軸を中心として回転する角速度を検出する音叉状水晶片と、前記音叉状水晶片の前記一対の音叉腕が延出する音叉基部の一主面を保持する台座を内底面の一端側に有して外底面に外部端子を有する凹状の容器本体、及び前記容器本体の開口端面を接合して密閉封入するカバーとを有し、前記容器本体の底面及び前記カバーを前記音叉状水晶片の主面と平行にした両主面を有する１軸検出型角速度センサを備え、前記１軸検出型角速度センサは主面の平面外形を正方形として第１と第２の１軸検出型角速度センサからなり、前記音叉状水晶片のＹ軸を直交する方向として第１の１軸検出型角速度センサのカバー同士を接合し、前記カバー同士が接合された前記第１と第２の１軸検出型角速度センサの接合面と直交する第１側面を実装基板７の表面に固着した２軸検出型角速度センサの構成とする。
【発明の効果】
【００１５】
このような構成であれば、容器本体２の平面外形を正方形として第１と第２の１軸角速度センサにおける音叉状水晶片のＹ軸を直交して、主面であるカバー同士を接続する。したがって、第１と第２の１軸角速度センサは同一構成として格別の開発投資も不要にして、音叉状水晶片のＹ軸方向のみを直交させるだけで、平面外形は同様に正方形としたコンパクトな２軸角速度センサを基本的に実現できる。
【００１６】
そして、第１と第２の１軸角速度センサの接合面と直交する第１側面を実装基板の表面に固着すれば、例えば１軸角速度センサにおける音叉状水晶片のＹ軸を垂直方向に設定できる。したがって、従来例での垂直板を不要にして構造を簡易にできる。
【００１７】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、請求項１において、前記第１と第２の１軸検出型角速度センサの厚みは前記正方形における一辺の長さの１／２として、前記接合された第１と第２の１軸検出型角速度センサの全体形状は立方体とし、前記立方体とした前記１軸検出型角速度センサの前記第１側面と直交する第２側面に第３の前記１軸検出型角速度センサのカバーを接合するとともに前記第１と第２の１軸検出型角速度センサにおける音叉状水晶片の各Ｙ軸方向が形成する平面に対して前記第３の１軸型角速度センサを直交する方向とし、前記第１〜第３の１軸角速度センサの接合面に直交する第１側面を実装基板の表面に固着した３軸検出型角速度センサとした構成とする。
【００１８】
このような構成であれば、第１と第２の１軸角速度センサの厚みを正方形の一辺の長さの１／２とするので全体形状は立方体となり、第１と第２の１軸角速度センサの接合面に対する第２側面も正方形となる。したがって、第３の１軸角速度センサ１０の主面と同一形状となり、直方体としてコンパクトな３軸角速度センサを実現できる。この場合でも、請求項１と同様に、第１〜第３の１軸角速度センサは同一として、各Ｙ軸方向三次元方向に直交させるのみとなる。
【００１９】
同請求項３では、請求項１又は請求項２において、前記第１と第２の１軸検出型角速度センサにおける前記容器本体の前記外底面に設けられた前記外部端子を、又は前記第１〜第３の１軸検出型角速度センサにおける前記容器本体の前記外底面に設けられた前記外部端子を、前記実装基板の表面に設けられた回路端子にリード線によって接続する。これにより、セット基板に固着された２軸及び３軸角速度センサを電気的に接続するので、さらに具現化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施形態）
第１図は本発明の第１実施形態を説明するで、同図（ａ）は２軸角速度センサの外観図、同図（ｂ）は実装基板に対する装着断面図ある。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
【００２１】
２軸角速度センサ２０は平面外形を正方形として同一寸法とした第１と第２の１軸角速度センサ１０（ａｂ）を接合してなる。各１軸角速度センサ１０（ａｂ）は例えば信頼性の安定した現行のものが適用され、前述したように凹状とした容器本体２の内底面に設けた台座に音叉状水晶片１の音叉基部１ｂの一主面を固着する。容器本体２の４角部には外部端子４を有する（前第３図参照）。
【００２２】
ここでも、ＩＣチップ３を音叉状水晶片１の下面に配置し、図示しないワイヤーボンディング等によって、駆動電極及びセンサ電極と電気的に接続する。容器本体２の開口端面にはカバー５が接合されて、音叉状水晶片１及びＩＣチップ３を密閉封入する。音叉状水晶片１の主面（Ｘ−Ｙ面）は容器本体２の底面及びカバー５からなる両主面に対して平行とする。
【００２３】
第１実施形態では、第１と第２の１軸角速度センサ１０（ａｂ）のカバー５同士を図示しない接着剤によって接合する。この場合、音叉状水晶片１のＹ軸を互いに直交する方向として接合する。なお、図では、音叉状水晶片１の結晶軸方向をのみを示している。そして、接合された第１と第２の１軸角速度センサ１０（ａｂ）は接合面と直交した第１側面が実装基板７に固着される。実装基板７は外底面に実装端子９ａを有し、内底面に回路端子９ｂを有する。実装端子９ａと回路端子９ｂとは図示しない導電路によって電気的に接続する。
【００２４】
そして、第１と第２の１軸角速度センサ１０（ａｂ）における外底面の外部端子４と回路端子９ｂとが、フレキシブル基板等を含むリード線１１によって電気的に接続する。
なお、実装基板７は、自動車のダッシュボードに収納されるセット基板に搭載される。
【００２５】
このような構成であれば、容器本体２の平面外形を正方形として第１と第２の１軸角速度センサ１０（ａｂ）の主面であるカバー５同士を接続する。したがって、現行の同一製品の２個を接合するので、基本的に開発投資を不要にする。そして、音叉状水晶片１のＹ軸を直交させて接合するのみで、平面外形は同様に正方形としたコンパクトな２軸角速度センサを基本的に実現できる。
【００２６】
そして、第１と第２の１軸角速度センサ１０（ａｂ）の接合面と直交する第１側面を実装基板７の表面に固着する。この場合、第１側面は４つの側面となるので、第１側面を選択することによって、例えば第１の１軸角速度センサ１０ａにおける音叉状水晶片１のＹ軸を垂直方向に設定できる。したがって、従来での垂直板６を不要にして構造を簡易にできる。
【００２７】
（第２実施形態）
第２図は本発明の第２実施形態を説明する図で、同図（ａ）は３軸角速度センサの外観図、同図（ｂ）は実装基板に対する装着断面図である。なお、第１実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。
【００２８】
３軸角速度センサ３０は３個の１軸角速度センサ１０（ａｂｃ）からなり、各１軸角速度センサは前述同様にいずれも主面の平面外形を正方形とする。但し、１軸角速度センサ１０（ａｂｃ）の厚みは正方形における一辺の長さの１／２とする。そして、第１と第２の１軸角速度センサ１０（ａｂ）の音叉状水晶片１のＹ軸方向を直交させ、それぞれのカバー５同士を接合して２軸角速度センサを形成する。
【００２９】
この場合、１軸角速度センサ１０（ａｂ）の厚みは正方形における一辺の長さの１／２なので、接合された２軸角速度センサの厚みは正方形の一辺の長さとなる。したがって、２軸角速度センサは立方体となり、各６面ともに正方形となる。勿論、第１実施形態での２軸角速度センサ２０での固着面とした第１側面に直交する二つの第２側面も正方形となる。
【００３０】
そして、ここでは、２軸角速度センサ２０の第１側面に対して直交する二つの第２側面のうちの一方に、第３の１軸角速度センサ１０ｃの主面であるカバー５を接合する。この場合、第３の１軸角速度センサ１０ａの音叉状水晶片１のＹ軸は、２軸角速度センサの互いに直交するＹ軸が形成する平面（Ｙ−Ｙ面）に対して直交する方向とする。これにより、第１〜第３の１軸角速度センサ１０（ａｂｃ）における各音叉状水晶片１のＹ軸は三次元方向に配置されるとともに、直方体とした３軸角速度センサ３０を得る。
【００３１】
そして、第１〜第３の１軸角速度センサ１０（ａｂｃ）が接合した３軸角速度センサ３０の第１側面（２軸角速度センサの第１側面と同一面）が実装基板７の表面に固着される。第１〜第３の１軸角速度センサ１０（ａｂｃ）の各外部端子４は前述同様に実装基板７の回路端子９ｂにそれぞれリード線１１によって電気的に接続する。
【００３２】
このような構成であれば、現行の同一製品である３個の１軸角速度センサ１０（ａｂｃ）を、各音叉状水晶片１のＹ軸を三次元方向として接合するのみで、３軸角速度センサを得る。したがって、第１実施形態と同様に開発投資を基本的に不要にし、全体形状を直方体としてコンパクトにする。
【００３３】
（他の事項）
上記実施形態では音叉状水晶片のみならずＩＣチップ３をも収容した１軸角速度センサを適用したが、１軸角速度センサは音叉状水晶片のみとして、ベアチップを含むＩＣ別個としてもよい。この場合、２軸あるいは３軸角速度センサのときは別体としたＩＣチップ３には各二つのあるいは三つの音叉状水晶片を駆動する発振回路や検出信号を処理する回路を一体的に集積化したＩＣとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態を説明するで、同図（ａ）は２軸角速度センサの外観図、同図（ｂ）は実装基板に対する装着断面図ある。
【図２】本発明の第２実施形態を説明する図で、同図（ａ）は３軸角速度センサの外観図、同図（ｂ）は実装基板に対する装着断面図である。
【図３】従来例を説明する１軸角速度センサの図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は音叉状水晶片の正面図である。
【図４】従来例を説明する垂直板を有する実装基板に対する１軸角速度センサの装着断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  音叉状水晶片、２  容器本体、３  ＩＣチップ３、４  外部端子、５  カバー、６  垂直板、７  実装基板、８  筐体、９ａ  実装端子、９ｂ  回路端子、１０  １軸角速度センサ、１１  リード線、２０  ２軸角速度センサ、３０  ３軸角速度センサ。
【図３】
2009122039.tif 000003
【図４】
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【図１】
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【図２】
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