振动型陀螺仪传感器的制作方法

专利名称：振动型陀螺仪传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如用于视频摄像机中的运动模糊检测、虚拟现实 装置中的运动检测以及汽车导航系统中的方向检测的振动型陀螺 仪传感器。
背景技术：
一直以来，所谓的振动型的陀螺仪传感器(下文中，被称作"振 动型陀螺仪传感器")被广泛地用作用于常规用途的角速度传感器。 振动型陀螺仪传感器通过使悬臂振子以预定的共振频率振动并通
过压电元件等4企测由于角速度的影响所产生的科氏力(Coriolis force)来才企测角速度。
振动型陀螺仪传感器具有多种优势，其中，它们具有简单的机 构及^艮短的激活时间，并且能够低成本制造。例如，振动型陀螺仪 传感器被安装在诸如摄像机、虚拟现实装置及汽车导航系统的电子 设备中，分别作为用于运动模糊检测、运动检测及方向才企测的传感器。
为了使安装了振动型陀螺仪传感器的电子设备的尺寸减小以
及性能提高，需要振动型陀螺仪传感器具有更小的尺寸和更高的性
能。例如，为了增加电子设备的功能性，需要将振动型陀螺仪传感 器与用于其他目的的各种类型传感器一起安装在单个基板上，使得
尺寸能够^皮减小。为了实现尺寸的减小，通常4吏用净皮称作MEMS(微电子机械系统)的技术，其中，使用硅(Si)基板、通过用于
半导体的薄膜处理和光刻法来形成构件(例如，参见日本未审查专
利申讳^^开第2005-227110号)。

发明内容
但是，关于上述很小并涉及振动运动的组件，由于外部应变的 影响或振动反射的影响，可能会使特性发生很大变化。具体地，在 将上述种类的振动型陀螺仪传感器与其他传感器组件一起安装在 相同基板上从而形成模块的情况下，安装处理后的角速度才企测特性 会与安装处理前不同。在这种情况下，即使当安装处理后执行各种 调节时，也存在不符合爿见一各标准的风险。
另夕卜，在诸如傳_才几4竟头的变焦冲几构的可移动组件-故安装在安装 基板上或^皮》文置在其附近的情况下，存在振动元件的振动特性由于 可移动组件的移动而发生变化或检测输出由于S/N的降低而减小的风险。
考虑到上述问题而作出本发明，并且本发明的一个目的就是提 供不会受到应变或振动的影响，能够使振动特性稳定的振动型陀螺
仪传感器。
为了达到上述目的，根据本发明的振动型陀螺仪传感器包括 振动元件，检测角速度；支撑基板，电连接至振动元件，并且支撑 振动元件；中继基板，电连接至支撑基板，并且具有外部连接端子； 以及缓沖部件，被;故置在支撑基板与中继基板之间。
緩沖部件由诸如弹簧或橡胶的弹性元件来形成，其相对于中继 基板来弹性支撑支撑基板。由于通过緩冲部件相对于中继基板弹性 支撑支撑基^1，所以能够防止在中继基^^中所生成的应变净皮传递至
7支撑基板，并且能够使振动元件的振动特性稳定。另外，由于能够 抑制从支撑振动元件的支撑基板向中继基板的振动传递，所以能够 避免振动元件的振动泄漏到外部时所引起的噪声的影响。因此，能 够实现更稳定的振动特性和输出特性。
如果使緩冲部件也具有将支撑基板与中继基板彼此电连接的 配线部件的功能，则能够减少组件数。具体而言，这种緩沖部件的 实例包括由金属构成的弹簧、挠性配线板、具有相对较高弹性的可 塑性导电浆料或各向异性导电膜。
如上所述，根据本发明的振动型陀螺仪传感器，能够稳定振动 特性，而不会受到应变或4^动的影响。


图1是示出了根据本发明第一实施例的振动型陀螺仪传 感器的示意性结构的侧面截面图。图2是示出了在图1中所示的振动型陀螺仪传感器中所 包括的支撑基板的示意性平面图。图3是示出了在盖部件被去除的状态下的图1所示的振 动型陀螺仪传感器的平面图。图4是示出了在图1中所示的振动型陀螺仪传感器中所 包括的振动元件的结构的背侧的视图。图5是示出了与图1所示的振动型陀螺仪传感器相比较 的另 一种陀螺4义传感器的侧面截面图。[图6]图6示出了"i兌明图5所示的比4交例的才展动型陀螺4义传感 器的偏移电压特性与载荷之间的关系的试验结果。图7示出了说明图1所示的本发明振动型陀螺仪传感器 的偏移电压特性与载荷之间的关系的试验结果。图8是示出了用于评价振动型陀螺仪传感器附近的噪声 的方法的示图，A部分为侧面截面图，B部分为平面图。图9示出了说明图5所示的比较例的振动型陀螺仪传感 器的附近噪声特性的试验结果。图IO示出了说明根据图1中所示的本发明振动型陀螺 仪传感器的附近噪声特性的试验结果。图ll示出了说明在图l所示的振动型陀螺仪传感器中的 緩冲部件的共振频率与振动元件的偏移电压变化量之间的关系的
试验结果。图12示出了说明在图1中所示的振动型陀螺仪传感器 中的弹簧部件的共振频率与附近噪声的振幅之间的关系的试验结果。图13示出了说明在图1中所示的振动型陀螺仪传感器 中的弹簧部件的主要部分的水平距离与共振频率之间的关系的模
型图和试^验结果。图14是示出了在图1所示的振动型陀螺仪传感器中的 弹簧部件与支撑基^反之间的^妄合部的结构的#~改例的示意性侧面
截面图。[图15]图15是示出了图14中的主要部分的结构的》务改例的i文
大牙见图。图16示出了说明在图1中所示的振动型陀螺仪传感器 中的支撑基板的面积与振动元件的Q值之间的关系的试验结果。图17是示出了在图1中所示的振动型陀螺仪传感器中 的弹簧部件的配置实例的主要部分的平面图。图18是示出了iJt明在图1中所示的才展动型陀螺4义传感 器中，对于弹簧部件的各种配置，施加应变的方向与不同的输出电 压之间的关系的示图。图19是示出了相应于图18的示图，加上了在改变支撑 基板的刚心位置后所获取的数据。图20是示出了在图1中所示的振动型陀螺仪传感器中 的弹簧部件的另 一个配置实例的主要部分的平面图。图21是示出了支撑基板的重心与刚心间的距离与输出 噪声之间的关系的示图。图22是示出了图20中所示的弹簧部件的配置实例的》务 文例的示图。图23是示出了以与图20中所示的支撑基板不同的方式 安装了多个组件的另 一个支撑基板的示意性平面图。图24是示出了适用于图23所示的支撑基板的弹簧部件 的配置实例的示图。[图25]图25是示出了在图1中所示的振动型陀螺仪传感器中 所包4舌的盖部件的结构的《奮改例的示意性侧面截面图。图26是示出了在图1中所示的振动型陀螺仪传感器中 所包括的盖部件的结构的另 一修改例的整体透视图。图27是示出了从支撑基板的组件安装面侧观察，在图 26中所示的振动型陀螺仪传感器中的支撑基板与盖部件之间的关
系的截面图。图28是示出了在图1中所示的振动型陀螺仪传感器中 所包括的盖部件的结构的又一》》改例的整体透一见图。图29是示出了图28中所示的振动型陀螺仪传感器中的 支撑基板与盖部件之间的关系的主要部分的侧面截面图。图30示出了在图1所示的振动型陀螺仪传感器中的弹 簧部件与支撑基板之间以及弹簧部件与中继基板之间的接合部的 结构的》文大侧面截面图。图31是图30中所示的接合部的示意性平面图。图32是示出了图30中所示的弹簧部件的结构实例的侧
面截面图。图33示出了在图1所示的振动型陀螺仪传感器中的弹 簧部件与支撑基才反之间及弹簧部件与中继基板之间的4妄合部的结 构的改例的侧面截面图。图34是图33中所示的接合部的示意性平面图。[图35]图35是示出了在图1中所示的振动型陀螺仪传感器中 支撑基板的厚度与振动元件的机械品质系数Q之间的关系的示图。图36示出了将图1中所示的振动型陀螺仪传感器的高 度与图32中所示的包括接合结构的振动型陀螺仪传感器的高度彼 jt匕比4交的侧面截面图。图37是示出了包括用于图33中所示的弹簧部件的接合 结构的振动型陀螺4义传感器的结构的1多改例的示意性侧面截面图。图38是示出了在图1中所示的振动型陀螺仪传感器中 的弹簧部件的长度(高度)与弹簧部件的共振频率之间的关系的示图。图39是示出了图34中所示的接合部的结构的修改例的示图。图40是示出了图1中所示振动型陀螺^U专感器的结构 的修改例的示意性侧面截面图。图41是示出了在图1中所示的振动型陀螺仪传感器中 所包4舌的纟展动元件的示意性侧4见图。图42是示出了图41中所示的才展动元件的基部(底座) 的振动振幅与支撑基部的支撑基板的振动振幅之间的关系的示图。图43是示出了在图41中所示的振动元件上的不同凸起 位置处的基部(底座)的振动振幅的示图。图44是示出了根据本发明第二实施例的振动型陀螺仪 传感器的结构的示意性侧面截面图。[图45]图45是示出了才艮据本发明第二实施例的另一种振动型 陀螺仪传感器的结构的示意性侧面截面图。图46是示出了根据本发明第三实施例的振动型陀螺仪 传感器的结构的示意性侧面截面图。图47是示意性地示出了根据本发明第三实施例的另一 种振动型陀螺仪传感器的结构的平面截面图。图48是示出了根据本发明第四实施例的振动型陀螺仪 传感器的结构的示意性侧面截面图。图49是示出了才艮据本发明第四实施例的另一个振动型 陀螺yf义传感器的结构的示意性侧面截面图。图50是示出了才艮据本发明第四实施例的又一个4展动型 陀螺zf义传感器的结构的示意性侧面截面图。图51是示出了根据本发明第五实施例的振动型陀螺仪 传感器的结构的示意性侧面截面图。
具体实施例方式
在下面的描述中，将参照附图来描述本发明的各个实施例。此 处，本发明不限于下面所述的任何实施例，根据本发明的技术思想 能够进行各种修改。
(第一实施例)
图1是示意性地示出了根据本发明第一实施例的振动型陀螺仪 传感器10的结构的侧面截面图。如图1所示，根据本实施例的振动型陀螺仪传感器10包括 一对振动元件IX和1Y;支撑基板2，支撑振动元件IX和1Y;中 继基板4,电连接至支撑基板2并具有外部连接端子3;緩冲部件5， 被配置在传感器高度方向上彼此面对的支撑基板2与中继基板4之 间；以及盖部件6,遮蔽中继基^反4的顶面。
例如，根据本实施例的振动型陀螺仪传感器10被安装在视频 4聂《象才几中，从而形成运动才莫糊4交正才几构。可选地，例如，在作为运 动检测设备的虚拟现实装置中或作为方向检测设备的汽车导航系 统中使用振动型陀螺仪传感器10。
例如，支撑基板2由陶瓷基板、玻璃基板等构成。支撑基板2 的一个主面(图1中的底面)作为组件安装面2A,在安装面2A上 形成了配线图样，该配线图样包括用于安装将在下面描述的振动元 件IX和1Y的多个平台。将一对振动元件IX和1Y (下文中，统 称为振动元件1,除非它们被单独说明)、IC电路元件7及诸如陶 瓷电容器的多个适当的电子组件8 —起安装在组件安装面2A上。 此处，为了简洁起见，^又在图1中示出其中一个电子组件8。
图2是从上面来看的支撑基板2的组件安装面2A的平面图。 尽管支撑基板2为四角形形状，但是其形状当然不限制于此。在支 撑基板2的组件安装面2A上形成预定的配线图样(未示出)，通过 各个凸起13将振动元件1倒装在支撑基板2上(见图1 )。根据本 实施例，由金柱凸起(gold stud bump)形成凸起13,并且通过超 声波焊接而接合至支撑基板2。通过支撑基板2上的配线图样将振 动元件1电连接至IC电路元件7。
支撑基板2 一皮形成为双面配线板，并且在组件安装面2A上所 形成的配线图样延伸至支撑基板2的其他面(图1中的顶面)。图3 是在去除盖部件6的状态下图1中所示的振动型陀螺仪传感器10
14的平面图。支撑基板2另一侧的表面形成为端子形成面2B。如图3 所示，沿着端子形成面2B的外围形成了多个端子部2t。将在下面 一皮描述的多个緩沖部件5纟皮分别接合至相应的端子部2t。
例如，中继基板4由包括玻璃钢材料的材并+作为基材所构成的 有机双面配线板来形成。在中继基板4的一个表面(图1中的底面) 4A上配置外部连接端子3。通过外部连接端子3将振动型陀螺仪传 感器10电连接并机械连接至外部控制基板9。控制基板9为在其上 形成了振动型陀螺仪传感器10的输入-输出配线的配线板，并且 被安装在诸如视频摄像机的电子设备中。尽管未在图中示出，但是 在控制基板9上不仅安装了振动型陀螺仪传感器10,而且安装了其 他电器和电子组件。控制基板9上的各种组件通过被放置在例如回 流炉中^皮同时焊才姿。
中继基板4的另一面(图1中的顶面)4B支撑支撑基板2，并 用作被电连接至支撑基板2的端子形成面。在中继基板4的端子形 成面4B上通过緩沖部件5来支撑支撑基板2。如下所述，由导电 材料形成緩沖部件5,并且在端子形成面4B上在緩冲部件5与其 4妄触的区i^中单独形成^皮电连4妄至外部连4妄端子3的端子部(未示 出)。
在本实施例中，緩冲部件5由相对于中继基板4弹性支撑支撑 基板2的弹簧部件来形成。另外，緩冲部件5也用作将支撑基板2 与中继基板4彼此电连接的配线部件。因此，组件数减少。不具体 限制緩冲部件5的材料，只要能提供弹簧特性和导电性，并且优选 使用金属材料。具体地，在本实施例中，使用由磷青铜所构成的弹 簧部件。此处，在随后的i兌明中，緩冲部件5^皮称作"弹簧部件5"。
弹簧部件5为有拐角的U形，并且包括第一臂部5a， 4妄合 至形成在支撑基一反2的端子形成面2B上的端子部2t;第二臂部5b,
15接合至形成在中继基板4的端子形成面4B上的端子部；以及连接 部5c,将第一和第二臂部5a和5b彼此连接。当然，緩冲部件5的 形状并不限于上述有拐角的U形，也可以为例如L形、r形或i形， 其中，省略上述第一和第二臂部5a和5b的其中一个或两个。臂部 5a和5b均可使用诸如导电浆料或焊料的导电接合材料来接合至相 应的端子部。在本实施例中，使用Ag (银)浆料。
弹簧部件5具有抑制支撑基板2和中继基板4之间的应变和振 动的传递的功能。具体而言，弹簧部件5具有减小从中继基板4向 支撑基板2所传递的应变的功能和防止支撑基板2上的振动元件1 的振动被传递至中继基板4的功能。因此，构造弹簧部件5，从而 形成对振动元件1的驱动频率表现出吸收的才展动系统。
根据本实施例， 一个振动元件IX的驱动共振频率为36 KHz， 另一个振动元件1Y的驱动共振频率为39KHz。另外，每个弹簧部 件5为由磷青铜所构成的板簧，并且具有50 pm厚度和100 宽 度。如下所述，每个弹簧部件5的振动频率被设定为振动元件IX 和1Y的驱动频率的1/5以下(在此例中约为7kHz以下)。
盖部件6被设置为从外部遮蔽在中继基板4上所支撑的支撑基 板2以及安装在支撑基板2上的振动元件1、 IC电路元件7、电子 组件8等。盖部件6的侧壁部通过粘合、装配或其他方式被紧密地 固定至中继基板的端子形成面4B的外围。具体地，才艮据本实施例， 通过使支撑基4反2的组件安装面2A和中继基板4的端子形成面4B 彼此面对，来减小振动型陀螺仪传感器10的厚度。
尽管盖部件6的材料没有被具体限定，但是至少其一部分优选 由导电材料构成，从而提供电》兹屏蔽功能。在本实施例中，盖部件 6由诸如不4秀钢一反和铝纟反的导电纟反部件所构成的压缩成型主体来形成。盖部件6被连接至控制基板9上的接地端子，从而提供预定的
电》兹屏蔽功能。
另外，为了增强振动型陀螺仪传感器10的电》兹屏蔽功能，优选地，安装盖部件6的中继基板4也提供屏蔽功能。具体而言，由多层基板所构成的中继基板4的内配线层的一部分在整个区域上或以网格状形成屏蔽层，并且屏蔽层连接至控制基板9上的接地电位。因此，能够提供不容易被来自外部的电磁波所影响的振动型陀螺仪传感器IO。此处，可以在支撑基板2中设置类似的屏蔽层以代替中继基板4，或者除了中继基板4之外再设置类似的屏蔽层。
才艮据本发明的发明人所进行的试验，在盖部件和中继基板两者都不具有屏蔽结构的情况下，噪声(最终放大器输出)为0.97-1.02Vp-p。比较而言，在仅有中继基板具有屏蔽结构的情况下，确保噪声将减小至0.17 ~ 0.25 Vp-p,而在4又有盖部件具有屏蔽结构的情况下，石角j呆;咸小至0.02 — 0.04 Vp-p。 jt匕夕卜，在盖部件禾口中继基才反者卩具有屏蔽结构的情况下，噪声^L减小至0.02 ~ 0.03 Vp-p。
而且，为了防止盖部件6与振动元件1的振动发生共振并引起外部应变和噪声，盖部件6的共振频率被设置为高于或低于振动元件1的驱动共振频率5 kHz以上。
接下来，将描述振动元件l的结构。
振动元件1包括基部11和振子部12,基部11设置在支撑基板2上，振子部12具有悬臂结构，与基部11形成整体并/人基部11的一外周部侧突出。安装各^f展动元件IX和1Y， ^使得其才展子部12以不同方向延伸。在本实施例中，配置各振动元件1X和1Y，使得其振子部12 4皮此垂直地延伸。具体而言，配置一个4展动元件IX， <吏得振子部12的轴向以X轴方向延伸，配置另一个振动元件1Y, 4吏得振子部12的轴向以Y轴方向延伸。
图4是示意性地示出了振动元件1的结构的背侧视图。振动元件l由单晶硅形成。使用一个硅波形转换器来同时制造多个振动元件，随后，将其切割成图中所示的形状。如图4所示，在与支撑基板2的组件安装面2A面对的振动元件1的基板对向面1A上分别形成参考电才及层14、压电薄月莫层15、驱动电才及16、左右4企测电才及17L和17R、导线配线部18a、 18b、 18c及18d等。
参考电才及层14在4展子部12的基本上整个区域和基部11的部分区域上形成，并且例如由Ti ( 4太)和Pt (柏)的溅射层积力莫来构成。压电薄膜层15在形成参考电极层14区的基本上整个区域上形成，并且例如由PZT (锆钛酸铅)的溅射膜构成。驱动电极16及左右一佥测电极17L和17R由例如在压电薄力莫层15上所形成的Pt溅射膜的图样体(patterned body)来构成。驱动电才及16在4展动部12的中心部沿其轴向形成，并且形成左右4企测电才及17L和17R, 4吏得驱动电极16以预定的间隔配置在它们之间。每个导线配线部18a ~ 18d例如以一定的图样由在基部11上所形成的Ti和Cu (铜)的层积膜来形成。导线配线部18a 18d将参考电才及层14、驱动电极16以及左右检测电极17L和17R分别电连接至各个凸起13。
参考电极层14连接至预定的基准电位(例如，接地电位)，并且乂人IC电^各元件7向驱动电才及16施加预定电压的驱动交流电压。因此，通过在参考电极层14与驱动电极16之间所配置的压电薄膜层15的逆压电效应使振子部12振动。此时，随着振子部12振动，氺企测电才及17L和17R一企测通过压电薄膜15的压电岁文应所生成的电压值，并且将检测值提供至IC电路元件7。在没有产生围绕振子部12的角速度的情况下，来自检测电极17L和17R的输出彼此相等，或者基本上彼此相等。另一方面，当围绕振子部12的纵向方向产生了角速度时，才展子部12的4展动方向由于一牛氏力而发生改变。在这种'清况下，#:测电才及17L和17R之一I命出增加，同时另一个llr出减小。通过IC电路元件7来检测并测量其中一个的或每一个的输出的改变量，乂人而检测出围绕振子部12的纵向方向的输入角速度。根据本实施例，振动元件IX和1Y的各个振子部12被配置为分别以X轴方向和Y轴方向延伸。因此，能够通过振动型陀螺4义传感器10同时4企测围绕X轴的角速度和围绕Y轴的角速度。
在如上所述所构成的根据本实施例的振动型陀螺〗义传感器10中，通过弹簧部件5在中继基板4上弹性支撑安装有振动元件1的支撑基板2。因此，能够防止在中继基板4中所生成的应变被传递至支撑基板2。因此，由于緩冲部件5的弹性形变，故能够减小例如在控制基板9上回流焊接振动型陀螺仪传感器10的处理中在中继基板4中所产生的应变，并且能够稳定支撑基板2上的振动元件1的振动特性。
接下来，将通过比较振动型陀螺仪传感器10与具有图5中所示结构的振动型陀螺仪传感器10R来说明通过根据本实施例的振动型陀螺仪传感器10所获取的l乘作效果。此处，图5示出了4展动型陀螺仪传感器10R的结构，其中，支撑振动元件1的支撑基板2被直接安装在控制基板9上。此处，图5中所示的相应于图1中的那些组件通过相同的参考符号来表示，并且省略其详细说明。
图6A和图6B示出了当振动型陀螺仪传感器10R的其中一个外围侧被固定并且施加载荷于与其相反的外围侧时振动元件IX和1Y的偏移电压改变的方式。在图6A和图6B中，施力口载荷的方向的改变被表示为"前进"，去除载荷的方向的改变被表示为"后退"。在安装处理中，确保施加载荷的振幅等于在支撑基玲反2中所生成的应变应力。偏移电压VO为^皮施加至才展动元件1的驱动电极16的驱动电压，并且表示相对于被连接至参考电极层14的基准电位的电压差。如果偏移电压恒定，则振动元件1的振动特性维持稳定。此处，在图中所示的实例中，在振动元件IX和1Y之间偏移电压的
i殳定^f直不同。
如图6A和图6B所示，在图5中所示的振动型陀螺仪传感器IOR中，当施加载荷时，振动元件IX和1Y的偏移电压V0发生4艮大变化，并且变化突然发生。这是因为当施加载荷时，在支撑基才反2中产生应变，并且这样所产生的应变被传递至振动元件1并引起压电薄膜层的形变，从而导致了设定偏移电压的变化。通常，在回流焊中，基板被加热至大约250°C。在支撑基板2被直接安装在控制基板9上的情况下，由于在支撑基板2和控制基板9之间的热膨胀系数的差异的影响，很容易在支撑基板2中产生应变。因此，在图5所示的振动型陀螺仪传感器IOR的结构中，在将振动型陀螺仪传感器10R安装在控制基板9上的处理后的振动元件1的振动特性与安装处理前的不同。结果，存在不能获取所期望的性能的风险。
比较而言，图7A和图7B示出了对图1所示的4^动型陀螺4义传感器10执行了与图6所示的类似的载荷-Vo特性的评价时所获取的测量结果。如图7A和图7B所示，几乎没有发生振动元件IX和1Y的偏移电压VO的变化，并且变化值处于相对于设定值士50 mV以下。在根据本实施例的振动型陀螺仪传感器10的结构中，设置了通过緩冲部件5来支撑支撑基板2的中继基板4，并且中继基板4被安装在控制基板9上。因此，尽管在回流安装处理中，由于中继基板4与控制基板9之间的热膨胀系数的差异在中继基板4中产生了应变，所产生的应变也由于纟爰冲部件5的弹性形变而#1减小，并且没有被传递至支撑基板2。因此，在支撑基板2上所安装的振动元件IX和1Y没有被外部应力所影响，而提供了稳定的振动特性。另外，能够防止在将振动型陀螺仪传感器10安装在控制基板9上的处理之后其振动特性与安装处理前相比发生改变。
接下来，如图8A和图8B所示，驱动图5中所示的振动型陀螺^U专感器IOR，并且4吏遮蔽物P以驱动状态在传感器IOR的上面往复运动。随后，评价在这种状态下所获耳又的干扰噪声的变化。铝板被用作遮蔽物P，并且如图8B所示，使遮蔽物P以大约1 Hz在传感器10R上方与其表面间隔预定距离H的位置处往复运动。随后，测量当传感器IOR被遮蔽物P覆盖时所获取的在传感器IOR的输出中所包括的噪声振幅的最大值。图9示出测量结果。水平轴示出距离H,并且垂直轴示出噪声的振幅(方文大值)。
如图9所示，由于振动元件IX和1Y的共振频率，在基本上对应于半波长的整数倍的距离处，噪声增大。这是由于振动元件1的共振所引起的振动泄漏的影响。具体而言，在具有图5所示的结构的振动型陀螺仪传感器IOR中，支撑振动元件1的支撑基板2被直接安装在控制基板9上。因此，振动元件1的共振振动通过支撑基板2和外部连4妄端子3 ^皮传递至控制基4反9。随后，控制基4反9的振动被传递至位于其上的屏蔽物P,被屏蔽物P的表面反射，并被再次输入振动元件1。结果，在传感器输出中包括了这样所输入的振动组分。
比较而言，图IO示出了当对图1中所示的振动型陀螺仪传感器IO执行与图8所示的类似的噪声量的评价时所获取的测量结果。如图10所示，不管屏蔽物P被配置的距离H如何，噪声量都几乎不增大。在根据本实施例的振动型陀螺仪传感器10中，提供了通过弹簧部件5来支撑支撑基板2的中继基板4,并且中继基板4被安装在控制基板9上。因此，通过弹簧部件5的振动来吸收振动元件1的共振振动，并且能够抑制振动向中继基板4和控制基板9的传递。因此，能够防止振动元件1的共振振动泄漏至外部，使得能够抑制由于振动的反射所引起的噪声量的改变或增加。另外，即使
当诸如像机镜头的变焦机构的可移动组件被安装在控制基板9或被
放置在其附近时，也能够防止振动元件的振动特性由于可移动组件
的移动而发生变化，并且能够防止检测输出由于S/N的减小而被降 低。结果，能够高精度执行角速度的检测。
接下来，图11示出了在与振动元件1的安装面垂直的Z轴方 向上的弹簧部件5的共振频率以及振动元件1的偏移电压V0从以 图7A和图7B中所示的方式所测量的其设定值的变化量之间的关 系。另外，图12示出了 Z轴方向上的弹簧部件5的共"t展频率与以 图8所示的方式所测量的附近噪声之间的关系。此处，试验中所使 用的弹黃部件5的样品为50 |am厚、100 |um宽的磷青铜弹簧。
从图11和图12可以明显看出，当弹簧部件5的共振频率为10 kHz以上时，偏移电压的变化量和附近噪声突然增大。这表明，如 果弹簧部件5的弹簧常数增大，则抑制应变向支撑基板2传递的功 能和抑制振动元件i的共振振动向中继基板4传递的功能被削弱， 并且不能够获取稳定的振动特性和输出特性。由于上述原因，弹簧 部件5的共振频率祐:设定为10 kHz以下，优选为7 kHz以下，佳_得 能够避免由于应变的传递对偏移电压的变化量的影响和由于4展动 的泄漏对附近噪声的影响。
此处， 一皮i殳定为7 kHz以下的弹簧部件5的共才展频率相应于冲展 动元件1的驱动频率的1/5以下。因此，能够才艮据:振动元件1的驱 动频率来设定弹簧部件5的共振频率。另外，如果弹簧组件5具有 恒定的厚度和宽度，则通过调节弹簧部件5的延伸长度(连接部5c 的长度)能够设定其共振频率。
另外，关于弹簧部件5的共振频率，不仅必须考虑在上述Z轴 方向上的共振频率，而且也必须考虑在与振动元件1的安装面平行
22的X轴和Y轴方向上的共振频率。图13B示出了乡爰冲部件5的7K 平距离S与其共振频率之间的关系。如图13A所示，緩沖部件5 的水平距离S基本上等于弹簧部件5的第一臂部5a的长度。具体 而言，如图3所示，水平距离S为^皮接合至端子部2t的第一臂部 5a的末端部与第一臂部5a的基端部(在连接部5c侧的端部)之间 的距离S。
从图13B可以明显看出，随着水平距离S的增大，弹簧部件5 的共振频率减小。由于上述原因，为了避免由于应变的传递所导致 的偏移电压变化的影响和由于振动泄漏所导致的附近噪声的影响， 需要将弹簧部件5的共振频率设定为10 kHz以下。可以了解，为 了满足上述条件，水平距离S优选被设定为0.5 mm以上。此处， 上述值根据所选择的材料以及弹簧的形状而不同。因此，需要根据 所选择的弹簧来确定最佳值。
另外，存在由于例如支撑基板2的振动以及第一臂部5a振动 的方式发生改变引起支撑基板2的边缘部与弹簧部件5的第一臂部 5a接触的风险。在这种情况下，如图14所示，在支撑基板5的边 缘部形成锥形切除部51是有效的， -使得在驱动传感器的同时，防 止支撑基板2的外围边缘部与弹簧部件5接触。因此，由于能够确 保弹簧部件5的水平距离S,所以通过弹簧部件5能够提供稳定的 应变抑制功能和振动抑制功能，并且提高产品收得率。
切除部51的锥形角可以根据在形成切除部51前支撑基板2的 表面与弹簧部件5的第一臂部5a之间的间隙来调节。该间隙通过 用于将支撑基板2和弹簧部件5彼此接合的导电接合材料(例如， 4艮浆泮+)的接合厚度来确定。具体而言，在上述间隙为300 )iim的 情况下，切除部的锥形角(切除部51与第 一臂部5a之间的角a ) 例如为大约15°~30°。另外，关于形成切除部51的方法，在支撑
23基板2的切割(切除)处理中，根据旋转砂轮的锥形角^艮容易进行调节。
切除部不限于4,形。例如，如图15所示，可以在支撑基4反2 的表面上形成台阶形切除部52。而且，在这种情况下，能够获耳又与 上述效果类似的效果。
此外，由于^殳置了上述切除部，所以能够防止由于用于4妻合支 撑基板与弹簧部件的导电接合材料的接合面积的意外增大而引起 的弹簧部件的水平距离S的变化。具体而言，如图15所示，例如， 切除部52比支撑基^反2与弹簧部件5之间的4妄合位置更接近于支 撑基板2的边缘部。因此，在接合材料53的使用量很大的情况下， 过剩的接合材料进入凹进部52内，使得能够防止由于接合面积的 增大而引起的弹簧部件5的水平距离S的变化。此处，从防止接合 材料53流出的观点来看，凹进部(52)不限于如图15所示的台阶 形凹进吾卩，也可以为沟一曹告，。
另夕卜，在根据本实施例的振动型陀螺仪传感器10中，当振动 元件1处于共振状态时，支撑振动元件1的支撑基板2需要由刚度 足够用于确保Q值(机械品质系数)处于某一水平以上的材料来形 成。根据本实施例，铝陶瓷基板被用作支撑基板2。图16示出了当 使用厚度为0.5 mm的支撑基板2时基板面积与Q值之间的关系。 在这个厚度下，当面积为5mm的平方(25 mm2)时，Q值为1000 以上。
接下来，将进一步说明在根据本发明的第一实施例的上述振动 型陀螺仪传感器10中所包括的每个组件的详细结构。(弹簧部件的配置)
如上所述，用作根据本发明的緩冲部件的弹簧部件5具有抑制 在支撑基板2与中继基板4之间的应变和振动传递的功能。具体而
言，弹簧部件5具有减小应变从中继基板4向支撑基板2传递的功 能，以及防止支撑基板2上的振动元件1的振动向中继基板4传递
的功能。
此处，弹簧部件5接合至支撑基板2的外围，乂人而在中继基板 4上形成用于支撑支撑基板2的支撑结构。根据弹簧5接合的位置，
诸如加速度的外力引起支撑基板2相对于中继基板4旋转的风险。 具体而言，当弹簧部件5吸收施加至控制基板9或中继基板4的外 力/人而防止其向支撑基一反2传递时，存在弹簧部件5祐^丑曲以及支 撑基板2将根据外力施加的方向来旋转的风险。在这种情况下，即 使没有生成角速度，也将检测到与支撑基板2的旋转量相对应的角 速度。
现在，将描述用于抑制这种现象的弹簧部件5的配置的实例。
图17是支撑基板2的端子形成面2B的示意性平面图。此处， 弹簧部件5的数目、各种组件被安装在支撑基板2上的方式等不一 定相应于图3所示的方式。在图17所示的实例中，支撑基板2具 有正方形形状，并且弹簧部件5被分别配置在关于穿过支撑基4反2 平面中心的两个正交轴(X轴和Y轴)彼此对称的位置处。弹簧部 件5关于X轴和Y轴彼此对称的配置意味着弹簧部件5的数目、 ^也们之间的间隔、端子4妾合〗立置等老卩关于X轴和Y轴4皮此乂于称。
这叶吏得在X轴方向上的面内应力#1关于Y轴4皮此对称配置的 水平方向(图17中的左右方向)的弹簧部件5所吸收，并且在Y轴方向上的面内应力被关于X轴^皮此对称配置的垂直方向(图17 中的上下方向)的弹簧部件5所吸收的。另外，在斜向方向上的面
置的弹簧部件5吸收，并且能够抑制支撑基板2相对于中继基板4
的旋转。
图18示出了在改变了应变方向的同时1N(牛顿)的应变一皮施 加于支撑基板2时，来自振动元件l (1X和1Y)的输出的变化量。 此处，使用仅在水平方向上^皮彼此对称配置的弹簧部件5的样品、 ^叉在垂直方向上^皮彼此只于称配置的弹簧部件5的样品、以及在水平 和垂直方向上都〗皮此对称配置的弹簧部件5的样品。输出变化量对 应于由于施加应变而引起支撑基板2旋转、从而导致的角速度输出。 随着变化电压的增大，支撑基板2的旋转角速度增大。
乂人图18中所示的结果可以明显看出，只于于^f又在水平方向上配 置了弹簧部件5的样品和4又在垂直方向上配置了弹簧部件5的才羊 品，输出变化电压非常依赖于施加应变的方向。但是，对于在水平 和垂直方向上都^f皮此对f尔配置了弹簧部件5的冲羊品，不管应变施加
的方向如何，都几乎不发生输出变化。
另外，通过配置支撑基板24吏其中心0相应于中继基板4的中 心位置，能够改善抑制支撑基板2相对于中继基板4旋转的效果。 另外，已经发现，通过将弹簧部件5彼此对称配置使其中心相应于 支撑基板2的中心0，能够有效地抑制传感器的输出变化。图19 示出了施加应变的方向与将在垂直方向上的弹簧部件5的中心位置 从基板中心位置O移动相应于支撑基板宽度的20%的距离的情况 下的输出变化之间的关系。如图19所示，发生士20mV的输出变化， 并且输出变化趋向于随着与中心O的偏移量的增加而增大。另一方面，已经发现，根据通过被安装在支撑基板2上的各种 组件的重量分布所确定的支撑基板的重心位置与通过弹簧部件5的 配置所确定的刚心的4立置之间的偏移量的大小，当施加应变时，支 撑基板2旋转。此处，刚心意味着转动支撑基板2的力心。即使这 个旋转的角度4艮小，单位时间的角位移也随着振动频率的增大而增 大，结果，生成了很大的角速度。
因此，如图20所示，通过G来表示通过支撑基板上的组件的 重量平纟軒所确定的支撑基^反2的重心的位置，通过C来表示通过支 撑支撑基板2的弹簧部件5的刚度平衡所确定的刚心，通过ACx来 表示在X轴方向上刚心C与重心G的偏移量相对于在X方向上的 基板宽度Wx的比率，并且通过ACy来表示在Y轴方向上刚心C 与重心G的偏移量相对于在Y方向上的基板宽度Wy的比率。在改 变ACx和ACy的大小的同时，观察响应于支撑基板2的平移振动的 振动元件l (1X和1Y)的输出。结果，如图21所示，发现当对于 每组ACx和ACy而言AC/W超过15%时，噪声量突然增大。噪声量 包括当由于外力引起支撑基板2被旋转时所生成的传感器输出，并 且外力的影响随着AC/W值的增加(即，随着重心G和刚心P之间 的偏移量增加)而增大。
上述结果示出，通过配置弹簧部件5使得通过弹簧部件5所支 撑的支撑基板2的刚心相应于支撑基板2的重心，能够抑制由于外 力引起的支撑基板的旋转，并且能够提高输出的精度。优选地，配 置弹簧部件5，使得AC/W值小于15。/o。图22示出了关于在如图20 所示地安装组件的情况下的支撑基板2,弹簧部件5的配置的优选 实例。在水平方向和垂直方向上以不同的间隔配置弹簧部件5。另 外，在支撑基板2上在水平方向上配置弹簧部件5，使得它们在图 中向下方移动，并且在支撑基々反2上在垂直方向上配置弹簧部件5，使得它们在图中向右方移动，从而使得刚心C位吁更接近于支撑基
才反2的重心G的4立置。
相反，可以根据如图17所示的关于X和Y轴彼此对称配置弹 簧部件5时所获取的刚心位置来调节支撑基板2的重心位置。在这 种情况下，如图23所示，例如，可以在基板的中心区配置诸如IC 电^各元件7的单个组件，可以在基才反的对角线上配置诸如振动元件 IX和1Y的成对i殳置的组件，并且所^是供的诸如片式电容器8的多 个组件可以被分成被配置在基板的对角的两组。因此，可以将重心 G的位置设定得4妻近于支撑基4反2的中心。因此，如图24所示， 结合弹簧部件5的上述对称配置，能够4吏支撑基纟反2的重心G和刚 心C基本上〗皮此一致。
此处，已经发现，通过将支撑基板2的重心G和刚心C设定 至接近于支撑基板2的中心位置，也能抑制与Z方向(高度方向) 上的振动有关的支撑基板2的角度变化。在此情况下，重心和刚心 之间的距离优选被设定为15%以下，特别地，支撑基板的边长长度 的7.5。/。以下。
(盖部件的结构)
接下来，将描述盖部件6的结构。如上所述，盖部件6被安装 至中继基板4，从而从外部遮蔽支撑基板2，并且由导电板部件所 构成的诸如不锈钢板和铝板的压制成型主体来形成，从而提供电》兹 屏蔽功能。另一方面，将支撑基板2电连接并机械连接至中继基板 4的弹簧部件5沿着支撑基板2的外围配置。因此，当对振动型陀 螺仪传感器10施加冲击时，将存在支撑基板2相对于中继基4反4 平移、弹簧部件5与盖部件6^妄触而电连4妄的风险。因此，如图25所示，在盖部件6的内表面上形成绝缘膜54， 使得当盖部件6与弹簧部件5彼此接触时，能够防止它们被彼此电 连接。可以由诸如Si02和A1203的电绝^^材料所构成的薄膜或涂膜 或电绝缘片来构成绝缘膜54。此处，绝缘膜54不限于在盖部件6 的内表面的整个区域上形成的情况。至少在支撑基板2平移时弹簧 部件5能够与其接触的区域中形成绝缘膜54。
可选地，如图26 ~图29所示，通过设计盖部件6的形状，也 能够防止弹簧部件5与盖部件6的内表面接触。
具体而言，在图26和图27中，以曲面形状来形成位于盖部4牛 6的外围侧部的4个角处的角部6A。因此，当支撑基才反2由于才展动 等在水平方向上发生平移时，在弹簧部件5与盖部件6^^妄触前，支 撑基板2的角部2C与盖部件6的角部6A接触。因此，限制了支 撑基板2在平面方向上的移动，并且能够防止弹簧部件5和盖部件 6彼此冲妾触导致的4皮此电连4妄。盖部件6的角部6A对应于根据本 发明的"限制部"。
另外，在图28和图29中，以平面形状来形成位于盖部件6的 顶面的4个角处的角部6B。因此，当支撑基斧反2由于振动等在水 平方向上发生平移时，在弹簧部件5与盖部件6接触前，支撑基板 2的角部2C与盖部件6的角部6B接触。因此，限制了支撑基板2 在平面方向上的移动，能够防止弹簧部件5和盖部件6 4皮此接触导 致的彼此电连接。盖部件6的角部6B对应于根据本发明的"限制 部"。
此处，在图中所示的实例中，为了便于理解说明，示出具有平 面表面的盖部件6的角部6B。但是，角部6B不限于此，并且也可 以具有曲面表面。这是因为，实际上，通常通过^立拔处理来制造盖 部4牛，在这种'lf况下，角部6B^皮形成为曲面。
29由于上述结构，能够减小弹簧部件5与盖部件6的内表面之间 的间隙，同时防止弹簧部件与盖部件;波此接触。因此，能够减小才展 动型陀螺^U专感器的尺寸。
(弹簧部件的接合结构)
通过诸如银浆料的导电接合材料将弹簧部件5固定至支撑基板 2和中继基一反4的各个端子部。因此，高度增加了与弹簧部件5的 厚度及粘合层的厚度相应的量，从而4艮难减小陀螺4义传感器的厚 度。因此，下面将描述用于减小弹簧部件5的接合高度使得陀螺仪 传感器的厚度减小的弹簧部件5的接合结构。
图30A和图30B及图31是示出了图1中所示的弹簧部件5与 支撑基板2之间以及弹簧部件5与中继基板4之间的接合部的示意 性放大图。参照图30A,弹簧部件5的第一臂部5a通过接合材料 53接合至支撑基板2的端子部2t。另外，参照图30B,第二臂部 5b通过接合材料53接合至中继基板4的端子部4t。
在图中所示的实例中，接合材料53为银浆料，并且其使用量 被设定为使得弹簧部件5的接合高度约为50 iLim。如图32所示，通 过在由磷青铜所构成的基材56的表面上连续形成镀镍层57和镀金 层58来获取弹簧部件5。镀镍层57为底层，用于增加镀金层58的 粘合力，并且形成镀金层58，从而改善与银浆料的粘合，并减小接 触电阻。此处，镀金层58可以为由金浆冲+所构成的涂膜或金气相 沉积膜。
在图30所示的实例中，支撑基板2的顶面的突出物的高度相 应于接合材料53的粘合高度与弹簧部件5的厚度(第一臂部5a ) 的总和(50^im + 50|am=100|Lim)。在这种情况下，也必须增加盖部件6的安装高度，>^人而防止与弹簧部件5 4妄触。结果，不能减小 陀螺仪传感器的厚度。
因此，根据本发明，至少在支撑基板的端子部形成面或中继基 一反的端子部形成面中所形成的凹进部中形成支撑基才反的端子部和 中继基板的端子部中的其中一个。图33和图34示出了在支撑基4反 2的端子部形成面2B中所形成的凹进部61的底部上形成了端子部 2t的实例。为每个端子部2t分别提供凹进部61。因此，通过接合 材料53被接合至端子部2t的弹簧部件5 (第一臂部5a )从支撑基 板2的顶面的突出量能够被减小，并且通过减小盖部件6的高度能 够减小陀螺仪传感器的厚度。
凹进部61的深度没有具体限定。但是，特别地，如图33所示， 深度被优选设定为使得弹簧部件5不从支撑基板2的顶面突出。另 外，在形成凹进部61的情况下，能够将弹簧部件5容易地安装至 支撑基板2，并且能够提高工作效率。
此处，凹进部61并不限于在相应于各个端子部2t的多个位置 处所i殳置的那些凹进部，并且可以在支撑基4反2的外围边缘部形成 单一凹进部，该凹进部在形成了各个端子部2t的区i或延4申。在这种 情况下，支撑基板2的外围边缘部的厚度被减小了与凹进部相应的 量。因此，设定厚度，使得能够至少确保振动元件1的才几械品质系 数Q。图35示出了支撑基板的厚度与振动元件的机械品质系数Q 之间的关系。可以了解，随着基板厚度的减小，Q减小。
此处，上述结构不4又能够;故用于支撑基4反2的端子部2t,而且 能够以类似的方式一皮应用于中继基板4的端子部4t。尤其是，当所 述结构被应用于支撑基板2和中继基板4两者时，能够进一步减小 陀螺仪传感器的厚度。图36示出了将具有在图1中所示的结构的 陀螺4义传感器IOH的高度与包括具有凹进部61的弹簧4妄合结构的陀螺仪传感器IOL的高度互相比较的侧面截面图。可以构成厚度比 陀螺仪传感器10H的厚度小AH的陀螺仪传感器10L。AH值对应于 用于支撑基板2和中继基板4两者的弹簧部件5的接合高度。
另一方面，也可以如图37所示;也构成4艮才居本发明的才展动型陀 螺仪传感器。图37是以另一种方式配置弹簧部件5的陀螺仪传感 器10M的示意图。在图中所示的陀螺仪传感器10M中，在与安装 了振动元件1 ( IX和1Y)及其他组件的组件安装面相同的表面上 形成支撑基板2的端子部形成面。弹簧部件5的第一臂部5a祐j妄 合至面对中继基板的支撑基板2的表面。
此处，在图37所示的陀螺仪传感器10M中，考虑到弹簧部件 5的共振频率，在垂直方向上的弹簧部件5的长度(连接部5C的 长度)必须设定为预定长度以上。图38示出了弹簧部件的长度(在 垂直方向上)与其共振频率之间的关系。从图38可以明显看出， 弹簧部件的共振频率根据弹簧部件的长度而变化，随着长度的减 小，共振频率趋向于增大。如上所述，如参照图11和图12在上文 中所描述的一样，弹簧部件5的共4展频率优选^^殳定为10 kHz以 下。为了满足这个条件，需要弹簧部件5的长度为0.5mm以上。
此外，在弹簧部件5接合至上述在支撑基板2的端子部形成区 中所形成的凹进部61的结构中，如图39所示，可以将加强板62 粘合至支撑基板2的顶面，从而在凹进部61中覆盖弹簧部件5的 端子部。这种结构的优点在于，能够增强弹簧部件5的接合强度抵 御外部冲击的可靠性。另外，也可以釆用这样的结构，通过填充凹(回流的只于策)
图40是示出了图1中所示的振动型陀螺仪传感器的结构的修 改例的示意性侧面截面图。图40中所示的振动型陀螺仪传感器ION 的结构与图1中所示的振动型陀螺仪传感器类似之处在于，都通过 弹簧部件5将安装了 一对振动元件1 ( IX和1Y )的支撑基板2机 械连接并电连接至中继基板4。
才艮据本实施例，在传感器中所包括的各种组件中，诸如片式电 容器8的通过焊接安装的电子组件被安装在中继基板4上，并且诸 如振动元件1的通过焊接之外的其他方式安装的组件被集中在支撑 基才反2上。因此，能够保护振动元件l避免由于在控制基4反4上安 装传感器的回流安装处理中的焊接4妄合部的重熔和凝固而产生应 变。另外，能够防止在控制基板4上的传感器的安装处理后的振动 元件1的振动特性与安装处理前相比^皮改变。此处，在图40所示 的实例中，类似于振动元件1,使用凸起19通过超声悍接来安装IC 电路元件7。
(支撑基板振动的对策)
接下来，将描述支撑基板振动的对策。参照图41,振动元件l 包括基部11及以悬臂方式通过基部11所支撑的振子部12。通过在 其间所配置的凸起13将基部11安装在支撑基4反2上。基部11用作 支撑振子部12的振动的底座。但是，当振子部12振动时，基部11 也振动，并且基部11的振动也通过凸起13被传递至支撑基板2。 图42示出了基部(振子底座)11的振动(振幅)与支撑基板2的 振动(振幅)之间的关系的实例。从图42可以明显看出，随着基 部ll的振动的增大，支撑基板2的振动趋向于增大。通过用作本发明緩冲部件的弹簧部件5来抑制支撑基板2向中 继基板4的振动传递。但是，支撑基板2的振动优选要小。另外， 如果让支撑基板2的振动保持很大的状态，则当例如冲击(加速度) 施加于传感器并且支撑基板2关于中继基板4^皮移动时，弹簧部件 5将与盖部件6接触的可能性增大。因此，从确保传感器的稳定操: 作的角度来看，需要支撑基板2的振动尽可能小。
本发明的发明人发现，基部11的振动振幅能够根据凸起13的 位置来控制。参照图43A,首先，通过M来表示^f展动元件1的基部 ll在其前后方向U展子部12延伸的方向)上的中心部。中心区M 的更4妾近于配置了振子部12的位置一侧的区域^皮定义为前区11F, 并且与其相反的区域:故定义为后区IIB。此外，在前后方向(图43A 中的垂直方向)上将每个区均勻地分割成三个小区，并且通过FF、 FM、 FB、 BF、 BM及BB来分别表示各个小区。随后，测量基部 (底座)11的振动振幅，其依赖于上述各个小区的哪一个包括凸起 13的中心位置。因此，获取了图43B和图43C中所示的结果。关 于测量条件，凸起13的凄t目为4，并且在前后(上下)部的各个相 同小区中配置2个凸起。
通过图43B所示的结果可以了解，关于在前部中的2个凸起(上 凸起)，当凸起被配置在最接近于振子部12的区域FF中时，底座 振动最小，并且当凸起被配置在与振子部12最远的区域FB中时， 底座振动最大。另外，通过图43C所示的结果可以了解，关于后部 中的2个凸起(下凸起)，当凸起被配置在与振子部12最远的区域 BB中时，底座振动最小，并且当凸起^皮配置在最接近于振子部12 的区i或BF中时，底座净展动最大。
上述结果表明，关于在基部11上所设置的凸起13的配置位置， 通过将前部中的2个凸起配置在尽可能接近于振子部12的位置处 并且将后部中的2个凸起配置在与"^展子部12尽可能远的位置处，
34能够将支撑基板2的振动的传递最小化。优选地，凸起13被配置 在从基部11的前边纟彖部和后边缘部开始在前后方向上分别为基部
11的整个长度的30%内的区域中(下文中，被称作"凸起配置区")。 当沿着振子部12延伸的方向将基部11平均分割成3个区域(FF和 FM所属区、FB和BF所属区、及BM和BB所属区)时，上述凸 起配置区相应于最4妾近于振子部12的区域(FF和FM所属区)和 与振子部12最远的区域(BM和BB所属区)。此处，只要其中至 少一个凸起或附加形成的，i凸起(dummy bump)被配置在各个凸 起配置区中，则各个凸起的配置就不限于这样的配置，在前后部每 一个中的相同凸起配置区中配置2个凸起。
(第二实施例)
图44是示出了根据本发明第二实施例的振动型陀螺仪传感器 20A的示意性结构的侧面截面图。此处，在图中，通过相同的参考 符号来表示与上述第 一 实施例中类似的组件，并且省略对其的详细 描述。另外，在图中，未示出安装在支撑基板2上的电子组件8。
在根据本实施例的振动型陀螺仪传感器20A中，在支撑一对振 动元件IX和1Y的支撑基板与安装在控制基板9上的中继基板4 之间配置了由振动吸收材料所构成的緩冲部件23。通过电极部件 21和接合配线22来提供支撑基板2与中继基4反4之间的电连接。 接合配线22为根据本发明的"配线部件"的实例，将在支撑基板2 上的各个端子部电连"l妄至安装在中继基板4上的电才及部件21。
緩冲部件23由具有抑制从中继基板4向支撑基才反2传递应变 以及抑制从支撑基板2向中继基板4传递4展动的功能的材料来构 成。例如，使用橡胶材料、诸如聚氨酯泡沫塑料的树脂材料等。因 此，类似于上述第一实施例，能够抑制干扰噪声由于应变的传递、振动的泄漏等而^皮增大，并且能够获取稳定的振动特性并改善输出特性。
另外，图45示出了振动型陀螺仪传感器20B包括由在支撑基板2和中继基板4之间所配置的片弹簧所构成的緩冲部件24的实例。缓冲部件24在中继基板4上弹性支撑支撑基板2，从而提供与
上述类似的操作效果。
(第三实施例)
图46示出了本发明的第三实施例。此处，在图中，通过相同的参考符号来表示与上述第 一实施例中类似的组件，并且省略对其的详细描述。另外，在图中，未示出安装在支撑基板2上的电子组件8。
在根据本实施例的振动型陀螺仪传感器30A中，支撑一对振动元件IX和1Y的支撑基板2通过挠性配线板31电连冲妄至中继基才反4上的电极元件21。另夕卜，通过挠性配线板31将支撑基板2悬挂在中继基板4上面的位置处。
挠性配线板31用作抑制支撑基板2与中继基板4之间的应变和振动传送的緩冲部件，也用作将支撑基板2和中继基板4彼此电连接的配线部件。本实施例也提供与上述第一实施例类似的操作效果。
另外，图47示出了包括代替挠性配线部件31的具有弹簧特性的金属配线32的振动型陀螺仪传感器30B。金属配线32将支撑基板21上的各个端子部33电连接并机械连接至中继基板4上的电极元件21。由于金属配线32的弹性形变抑制了应变和"^展动在支撑基斧反2与中继基板4之间的4专递。(第四实施例)
图48~图50示出了本发明的第四实施例。此处，在图中，通过相同的参考符号来表示与上述第 一 实施例中类似的组件，并且省略对其的详细描述。
图48中所示的振动型陀螺4义传感器40A中，通过配置在中间的导电粘合层43，将支撑一对振动元件IX和1Y的支撑基板41电连接和机械连接至中继基板4上的侧壁45的顶端。在支撑基板41的一个主面上形成配线层42。 ^f又有4展动元件IX和1Y ^皮安装在配线层42上，并且元件安装面面对中继基板4。另外，支撑基板42形成了陀螺仪传感器40A的顶盖。
IC电路元件7和其他电子组件8被安装在中继基板4上。电连接至IC电路元件7和电子组件8的配线层44遍布沿中继基板4的外围直立的侧壁45的内壁面和顶面。中继基4反4上的配线层44通过导电粘合层43电连接至支撑基板41上的配线层42。
导电粘合层43由导电浆料、各向异性导电浆料、各向异性导电膜等来构成。具体地，在导电颗粒中所包括的树脂基体材料中，使用包括例如具有相对较高的弹性形变能力的橡胶材料作为基材。因此，能够获耳又与上述第一实施例类似的操作效果。具体而言，导电粘合层43用作本发明的緩冲部件，并且抑制了应变从中继基板4向支撑基4反41的传递，使得能够稳定4展动元件IX和1Y的振动特性。另外，能够获得抑制振动元件IX和1Y的振动从支撑基板41向中继基板4传递的功能，并且能够抑制由于振动向外部的泄漏亏I起的输出特性的降低。
另夕卜，在根据本实施例的振动型陀螺仪传感器40A中，振动元件IX和1Y及包括IC电路元件7和电子组件8的其他组件被分别安装在不同的基^反上(支撑基板41和中继基^反4)。因此，能够减 小每个基板的安装面积，从而能够减小振动型陀螺仪传感器40A的 尺寸。此外，当传感器40A^皮回流焊^妄在控制基^反9上时，在重熔 IC电路元件7、电子组件8等的焊接接合部的处理期间，在中继基 板4上产生应变，随后通过冷却来固化焊接接合部。由于防止了这 样所生成的应变被传递至支撑基板41，所以能够进一步4是高振动元 件IX和1Y的振动特性的稳定效果。
接下来，图49示出了由双面配线板来形成支撑振动元件IX和 1Y的支撑基板41的振动型陀螺仪传感器40B。在双面配线板的内 侧主面(图49中的底面)上形成安装有振动元件IX和1Y的配线 层42，并且緩冲部件46 4皮安装至其外侧主面(图49中的顶面)。 緩沖部件46由隔层连接至配线层42的挠性配线板、片弹簧部件等 来构成，并且也用作配线部件。此处，纟爰沖部件46的外围边乡彖部 被电连接和机械连接至中继基板4上的侧壁45和配线层44,使得 支撑基板41被悬挂在安装了电路元件7和电子组件8的中继基板4 上面的位置处。具有上述结构的振动型陀螺仪传感器40B也提供与 上述效果类似的效果。
另夕卜，图50示出了通过侧壁47和导电粘合层43在中继基板4 上支撑支撑基板41 (其支撑了一对振动元件IX和1Y)的振动型 陀螺仪传感器40C。在支撑基板41的组件安装面上所形成的配线 层42通过侧壁47的内表面和导电粘合层43电连4妾至中继基一反4 上的配线层44。如上所述地构成导电粘合层43,并作为也用作配 线部件的緩沖部件。根据本实例的振动型陀螺仪传感器40C提供与 上述效果类似的^^喿作效果。
38(第五实施例)
图51是示出了根据本发明第五实施例的振动型陀螺仪传感器
50的示意性结构的侧面截面图。此处，在图中，通过相同的参考符
号来表示与上述第 一 实施例中类似的组件，并且省略对其的详细描述。
在根据本实施例的振动型陀螺仪传感器50中，在支撑一对振 动元件IX和1Y的支撑基板2与包括连4妄至控制基并反(未示出) 的外部连接端子(未示出)的中继基板4之间的配置关系与上述第 一实施例不同。具体而言，在根据上述第一实施例的振动型陀螺仪 传感器10中，配置支撑基板2和中继基板4，从而使其在传感器高 度方向上彼此面对。相对而言，在才艮据本实施例的振动型陀螺仪传 感器50中，在支撑基板2的外部(外周围侧)定位中继基板4。因 此，能够减小传感器的高度，从而能够减小陀螺仪传感器的厚度。
在中继基板4中，在其大致中央部形成了开口 4P,并且将支撑 基板2放置在中继基板4中的开口 4P中。支撑基板2的端子部2t 通过多个弹簧部件5^皮连接至中继基玲反4的端子部4t。因此，通过 弹簧部件5将各个端子部2t电连接至各个端子部4t。另外，支撑 基板2被才几械连接至中继基板4，使得支撑基板2通过弹簧部件5 被悬挂在开口4P中。因此，形成了支撑基板2的独立的振动系统。
通过被安装至中继基板4的顶面的盖部件6从外部遮蔽在支撑 基板2上所安装的各种组件及弹簧部件5。另外，在如图所示的开 口 4P为通孔的情况下，通过遮蔽部件55来遮蔽中继基板4与支撑 基板2之间的边界部，从而防止外来物通过中继基板4的底面进入。 遮蔽部件55例如由具有挠性的硅树脂系粘合剂来形成，从而抑制 了振动和应变在支撑基板2与中继基板4之间的传递。根据具有上述结构的本实施例的振动型陀螺仪传感器50也提 供了与上述第一实施例类似的操作效果。具体地，在根椐本实施例 的振动型陀螺仪传感器50中，中继基板4配置在支撑基板2的外 部。因此，能够减小传感器高度，从而能够减小陀螺仪传感器的厚 度。此处，中继基板4不限于如上述实例中的被定位在支撑基板2 的外侧的情况，当将中继基板4定位在支撑基板2的内侧(内周侧) 时，也能获耳又类似的效果。
权利要求
1. 一种振动型陀螺仪传感器，其特征在于，包括振动元件，检测角速度；支撑基板，电连接至所述振动元件，并支撑所述振动元件；中继基板，电连接至所述支撑基板，并具有外部连接端子；以及缓冲部件，被配置在所述支撑基板与所述中继基板之间。
2. 根据权利要求1所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，所述緩沖部件也作为将所述支撑基板与所述中继基板彼此电连冲妄的配线部件。
3. 根据权利要求1所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，多个所述緩冲部件沿着所述支撑基板的外围配置，并且被形成为将所述支撑基板和所述中继基板彼此电连接的配线部件。
4. 根据权利要求1所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，多个所述緩冲部件沿着所述支撑基板的外围配置，并且所述緩冲部件被配置在关于所述支撑基板的平面内的两个正交轴^f皮此对称的位置处。
5. 根据权利要求1所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，多个所述緩冲部件沿着所述支撑基板的外围配置，并且所述緩冲部件经配置，使得由所述緩冲部件支撑的所述支撑基一反的刚心对应于所述支撑基外反的重心。
6. 根据权利要求3所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，所述緩冲部件为弹簧部件，包括被接合至所述支撑基板的端子部的第 一臂部；被接合至所述中继基板的端子部的第二臂部；以及将所述第 一和第二臂部;f皮此连4矣的连4妄部。
7. 根据权利要求6所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，所述支撑基板的边缘部具有切除部，用于防止与所述第一臂部接触。
8. 根据权利要求1所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，在所述支撑基^1的端子部形成面或所述中继基^1的端子部形成面中所形成的凹进部中，形成所述支撑基^反的端子部和所述中继基^1的端子部中的至少 一 个。
9. 根据权利要求1所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，用于从外部遮蔽所述支撑基才反的盖部件;故连4妄至所述中继基板。
10. 根据权利要求9所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，所述盖部件的内表面侧的至少 一部分由电绝舌彖材并牛形成。
11. 根据权利要求9所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，所述盖部件的至少一部分由导电材料形成，并且连4妄至接地电位。
12. 根据权利要求9所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，所述盖部件设置有限制所述支撑基板在面内方向的运动的限制部。
13. 根据权利要求1所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，所述中继基板和/或所述支撑基板具有用于屏蔽噪声的屏敝层o
14. 根据权利要求1所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，所述支撑基板和所述中继基板被配置为在传感器高度方向上4皮it匕面只于。
15. 根据权利要求1所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，所述中继基板#1定位在所述支撑基板的外部或内部。
16. 根据权利要求1所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，所述支撑基4反的端子部和所述中继基才反的端子部通过配线部件而4皮此连4妄。
17. 根据权利要求1所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，多个所述振动元件被设置在所述支撑基板上，所述振动元件检测在彼此不同的轴向上的角速度。
18. 根据权利要求1所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，电路元件与所述振动元件一起被安装在所述支撑基板
19. 根据权利要求1所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，仅有所述振动元件被安装在所述支撑基板上，而电路元件被安装在所述中继基板上。
20. 根据权利要求1所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，所述振动元件包括具有悬臂结构的振子。
21. 根据权利要求20所述的振动型陀螺仪传感器，其特征在于，所述振动元件具有支撑所述振子的基部以及设置在所述基部上的用于安装的多个金属凸起，并且所述基部沿着所述振子延伸的方向被平均分割成三个区域，并且在所述三个区域中的最接近于所述振子的区域和离所述振子最远的区域中各配置至少一个所述金属凸起。
全文摘要
本发明公开了一种振动型陀螺仪传感器，包括检测角速度的振动元件(1X，1Y)、电连接至振动元件(1X，1Y)并且支撑振动元件(1X，1Y)的支撑基板(2)、电连接至支撑基板(2)并且包括外部连接端子(3)的中继基板(4)、以及被配置在支撑基板(2)与中继基板(4)之间并且抑制了应变和振动在支撑基板(2)与中继基板(4)之间的传递的缓冲部件(5)。该振动型陀螺仪传感器能够稳定振动特性，而不受应变和振动的影响。
文档编号G01C19/5663GK101484776SQ20078002482
公开日2009年7月15日 申请日期2007年6月29日 优先权日2006年6月30日
发明者中盐荣治, 佐佐木伸, 宍户祐司, 本多顺一, 栗原一夫, 渡边成人, 稻熊辉往, 高桥伴幸 申请人:索尼株式会社