专利名称：惯性力传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于飞机、汽车、机器人、船舶、车辆等移动体的姿势控制及导航
等各种电子设备的惯性力传感器。
背景技术：
图9是现有的角速度传感器的分解立体图。图10是现有的角速度传感器的剖面 图。图9、图IO中，现有的角速度传感器具备由音叉形状的振动子构成的振动型角速度检 测元件2、对自该角速度检测元件2输出的输出信号进行处理的IC4、信号处理用的电容器 6。这些角速度检测元件2、 IC4和电容器6相互并列安装在壳体8上。而且，有盖10的壳 体8被收纳在封装体12内且用罩14保护。 在该封装体12的内部形成有载置壳体8的载置部16。该载置部16经由具有S字 状的弯曲部的端子18与封装体12连接。另外，具有S字状的弯曲部的端子18和角速度检 测元件2及IC4，经由配置在壳体8上的电极焊盘20相互电连接，并经由该端子18进行信 号的输入、输出。 使这种角速度传感器与要检测的检测轴相对应，并用于车辆等移动体的姿势控制 装置及导航装置等。上述构成中，载置壳体8的载置部16经由具有S字状的弯曲部的端子 18与封装体12连接。因而，能够抑制冲击等引起的向角速度传感器的干扰振动。另外，作 为与本申请的发明相关连的现有技术文献信息，例如已知有专利文献l。
但是，由于配置在壳体8上的角速度检测元件2和IC4相互并列配置，所以，壳体 8内的安装面积变大。另外，由于角速度检测元件2和端子18， IC4和端子18是经由壳体8 的电极焊盘20进行电连接，所以，壳体8的电极焊盘20的配置数量也变多，难以实现壳体 8的小型化。 专利文献1 :国际公开第03/046479号小册子
发明内容
本发明提供一种惯性力传感器，其抑制干扰振动的同时，减小角速度检测元件和 IC的安装面积，并且还可以减少用于信号的输入、输出的电极焊盘的配置数量，从而实现小 型化。 本发明的惯性力传感器的防振部具有载置层叠有角速度检测元件的IC的载置 部、与载置部的外方分离而配置并且经由配线图案连接在载置部的外方部。载置部被悬空 保持，并通过外方部安装在封装体上。另外，角速度检测元件或ic与配线图案电连接。
这样，由于是将角速度检测元件层叠在IC上，所以可减小相对于载置部的安装面 积，从而实现小型化。另外，由于载置部被悬空保持，且通过经由配线图案连接于载置部的 外方部安装在封装体上，所以，配线图案发挥防振功能的作用，吸收干扰振动。
另外，由于角速度检测元件或IC与配线图案电连接，所以减少了电连接部位，可 实现小型化。
此外，能够确保可稳定地安装在IC上的安装面积，并且各个配线图案上承载的质
量变大，所以，还可以提高配线图案的干扰振动的吸收率。即，可以抑制干扰振动，不会损失 检测精度，从而可实现小型化。
图1是本发明实施方式1的角速度传感器的分解立体图；图2是本发明实施方式1的角速度传感器的防振部的俯视图；图3是本发明实施方式1的角速度传感器的防振部的仰视图；图4是收纳于封装体前的本发明实施方式1的角速度传感器的立体5是表示干扰振动的振动频率和振动传递率的关系的衰减特性图；图6是本发明实施方式1的其它角速度传感器的分解立体图；图7是本发明实施方式2的角速度传感器的侧向剖面图；图8是本发明实施方式2的其它角速度传感器的分解立体图；图9是现有角速度传感器的分解立体图；图10是现有角速度传感器的剖面图。符号说明32、61角速度检测元件33、55、66、71加速度检测部34、67IC36电容器38、68封装体40、63载置部42、64配线图案44、65外方部46TAB带47台阶部48元件用电极焊盘50IC用电极焊盘52连接用电极焊盘54接合线62防振部
具体实施例方式(实施方式1) 图1是本发明实施方式1的角速度传感器的分解立体图。图2是本发明实施方式 1的角速度传感器的防振部的俯视图。图3是本发明实施方式1的角速度传感器的防振部 的仰视图。图4是收纳于封装体前的本发明实施方式1的角速度传感器的立体图。
在图1 图4中，本发明实施方式1的角速度传感器具备由音叉形状等的振动子 (未图示)构成的振动型的角速度检测元件32、由加速度传感器构成的加速度检测部33、IC34、信号处理用的电容器36、封装体38、盖39。 IC34对自角速度检测元件32及加速度检 测部33输出的输出信号进行处理。另外，用封装体38和盖39收纳IC34、信号处理用的电 容器36、这些角速度检测元件32、加速度检测部33、 IC34及电容器36。此外，该角速度检 测元件32及IC34经由后述的防振部被收纳在封装体38内。另外，加速度检测部33设于 封装体38的内底面。 在此，防振部由具备载置层叠有角速度检测元件32的IC34的载置部40和外方部 44的TAB (Tape Automated Bonding)带46构成。外方部44与载置部40的外方分离而配 置，并且经由配线图案42与载置部40连接。这时，按照角速度检测元件32的重心、IC34的 重心、以及载置部40的重心相互配置在同一轴上的方式，将角速度检测元件32和IC34载 置在载置部40上。 载置部40及外方部44用绝缘膜形成。另外，按照相对载置部40的中心为点对称 的形状及配置的方式，在绝缘膜上粘接配置而形成配线图案42。然后，将TAB带46的外方 部44载置安装于设置在封装体38的底面部的台阶部47，由此，使载置部40被悬空保持。 在此，所谓"悬空保持"是指防振部以离开封装体38的底面部的状态被安装在台阶部47的 情况。此外，利用该空间，将台阶部47的高度以下的电容器36配置在封装体38的底面。
角速度检测元件32具有输入、输出信号用的元件用电极焊盘48， IC34具有输入、 输出信号用的IC用电极焊盘50，封装体38具有元件用电极焊盘48或IC用电极焊盘50连 接的连接用电极焊盘52。 IC用电极焊盘50配置在角速度检测元件32的外方，与元件用电 极焊盘48或配线图案42电连接。另外，元件用电极焊盘48、 IC用电极焊盘50、配线图案 42用接合线54电连接。此外，配线图案42与连接用电极焊盘52电连接。而且，经由配线 图案42进行信号的输入、输出。 这样的角速度传感器与要检测的检测轴相对应，安装在车辆等移动体的姿势控制 装置及导航装置等上。 利用这样的结构，由于角速度检测元件32被层叠在IC34上，所以，可以减小相对 于载置部40的安装面积，实现小型化。另外，由于载置部40被悬空保持，且经由配线图案 42相连接的外方部44被安装在封装体38上，所以，配线图案42发挥防振功能的作用，吸收 干扰振动。由此，不仅可以抑制干扰振动，同时不损失检测进度，从而可实现小型化。
图5是表示干扰振动的振动频率和振动传递率的关系的衰减特性图。在图5中， 将特性波A设定为基准的衰减特性波时，该特性波A在干扰振动的振动频率为2000Hz附近 振动传递率最大，随着向高频侧的推移，振动传递率减小。另外，在特性波B中，与特性波A 相比低的频率侧振动传递率最大，在特性波C中，与特性波A相比高的频率侧振动传递率最 大。而且，特性波B、特性波C也随着向高频侧推移，其振动传递率都变小。对特性波A和特 性波B进行比较时，在比表示特性波A的振动传递率最大的干扰振动的振动频率值高的频 率侧的频带，特性波B的衰减率大。对特性波A和特性波C进行比较时，在比表示特性波C 的振动传递率最大的干扰振动的振动频率值高的频率侧的频带，特性波A衰减率较大。这 时，共振振动频率用下式表示。 在此，f为振动传递率达到最大的共振振动频率，a为系数，k为配线图案42的弹簧常数，m为经由配线图案42被外方部44支承的物体的合计质量。在本发明的实施方式1 中，m主要是载置部40、角速度检测元件32及IC34的合计质量。 本发明的惯性力传感器(角速度传感器)中，将角速度检测元件32的振动频率设 定为约22000Hz左右，为了得到在高频侧的衰减特性良好的特性波B那样的波形，除增加k 的刚性以外，还要增大m。 S卩，本发明实施方式l中，通过将角速度检测元件32层叠在IC34 上，增大经由配线图案42被外方部44支承的物体的合计质量(m)，进一步提高高频带侧的 干扰振动的吸收率。由此，角速度检测元件32在以约22000Hz左右振动时，即使施加近似 于该振动频率的频率的干扰振动，也可以使该干扰振动有效地衰减，从而可以抑制其对角 速度检测元件32的振动产生不良影响 这时，由于角速度检测元件32的重心、IC34的重心、以及载置部40的重心相互配 置在同一轴上，所以，质量以载置部40的重心为中心，均等地施加在配线图案42上。因而， 可以将角速度检测元件32稳定地载置于载置部40上，可以抑制角速度检测元件32的灵敏
度恶化。 在载置部40的重心和IC34的重心偏离同一轴上，或者载置部40的重心和角速度 检测元件32的重心偏离同一轴上的情况下，例如，外力作用于传感器时，力矩因重心的偏 离而作用于载置部40。于是，角速度检测元件32不能稳定地被载置，就有可能对角速度检 测元件32的灵敏度带来不良影响。另外，在上述中，所谓角速度检测元件32的重心、IC34 的重心、以及载置部40的重心相互配置在同一轴上，也包含大致在同一轴上的情况。
另外，由于是将角速度检测元件32层叠在IC34上，所以，不仅实现了角速度检测 元件32的小型化，也可以使其稳定地安装在IC34上。振动型的角速度检测元件32具有振 动用的振动部位和安装固定用的固定部位。不振动的固定部位的面积比角速度检测元件32 整体的面积小，所以，通过将角速度检测元件32的固定部位配置在IC34上而安装角速度检 测元件32，由此，可提高稳定性，抑制特性劣化。 另外，由于是用接合线54等将角速度检测元件32和配线图案42或IC34和配线
图案42进行电连接，所以，可减少封装体38上的电连接部位，从而实现小型化。 此外，为了提高稳定性而将角速度检测元件32载置于IC34上，IC34用电极焊盘
配置于角速度检测元件32的外方。另外，将IC34载置于防振部即载置部40上，配线图案
42配置于IC34的外方。因此，可以根据需要将元件用电极焊盘48和IC34用电极焊盘电连
接，而不需要将所有元件用电极焊盘48或IC用电极焊盘50都与配置在封装体38上的连
接用电极焊盘52电连接。S卩，即使减少封装体38上配置的连接用电极焊盘52的数量，也
能够将元件用电极焊盘48或IC用电极焊盘50或配线图案42与连接用电极焊盘52电连
接，从而可减少用于信号的输入输出的电极焊盘的配置数量，从而实现小型化。 另外，载置部40及外方部44用绝缘膜形成，且通过使用在绝缘膜上粘接配置有配
线图案42的TAB带46，可以简单地形成防振部。 此外，只要将配线图案42做成相对载置部40的中心为点对称的形状、或相对于通 过中心的中心线线对称的形状，相对干扰振动的特定方向的吸收率就不会恶化。只要配线 图案42的至少在载置部40和外方部44之间相对应的部分相对载置部40的中心为点对称 的形状，就具有同样的效果。另外，本发明的实施方式1中，角速度检测元件32的振动子做 成了音叉型的形状，但只要是振动型的振动子，也可以做成其它形状。
6
图6是本发明实施方式1的其它角速度传感器的分解立体图。图1中，将加速度 检测部33设置在了封装体38的内底面，但如图6所示，也可以将加速度检测部55设置在 防振部的载置部40的下面。而且，将设置在防振部的载置部40的上面侧的角速度检测元 件32和IC34的合计质量设定为和设置在载置部40的下面的加速度检测部55的质量大 致相同。这种情况下，不会因为角速度检测元件32、IC34、载置部40及加速度检测部55组 合后的重心的偏离而产生角速度检测元件32检测出的角速度以外的角速度、或加速度检 测部55检测出的加速度以外的加速度。因而，角速度及加速度的检测信号的精度提高。
(实施方式2) 图7是本发明实施方式2的角速度传感器的侧向剖面图。图7中，防振部62由载 置部63和通过配线图案64连接的外方部65构成。角速度检测元件61悬空保持在载置部 63的上面。由加速度传感器构成的加速度检测部66设置于防振部62的外方部65的下面。 IC67对来自角速度检测元件61及加速度检测部66的输出信号进行处理。在封装体68上 设置有台阶部69，防振部62的外方部65固定在该台阶部69上。另外，IC67设置于封装体 68的内底面上。盖70将封装体68闭塞。 这样，防振部62的载置部63被悬空保持，通过经由配线图案64连接的外方部65
安装在封装体68上。由此，配线图案64发挥防振功能，吸收干扰振动。 图8是本发明实施方式2的其它角速度传感器的分解立体图。图7中的构成是将
加速度检测部66设置在防振部62的外方部65的下面，但如图8所示，将加速度检测部71
设置在封装体68的内底面，也具有同样的效果。 产业上的可利用性 本发明的惯性力传感器可抑制干扰振动，同时，可减小角速度检测元件和IC的安 装面积，并且还可以减少用于信号的输入、输出的电极焊盘的配置数量，从而实现小型化， 所以，可适用于各种电子设备。
权利要求
一种惯性力传感器，具备振动型的角速度检测元件、对自所述角速度检测元件输出的输出信号进行处理的IC、经由防振部收纳所述角速度检测元件和所述IC的封装体，所述防振部具有载置层叠有所述角速度检测元件的所述IC的载置部、与所述载置部的外方分离而配置并且经由配线图案连接在所述载置部的外方部，所述载置部被悬空保持，并通过所述外方部安装在所述封装体上，所述角速度检测元件或所述IC与所述配线图案电连接。
2. 如权利要求1所述的惯性力传感器，其中，所述角速度检测元件的重心、所述IC的重 心、以及所述载置部的重心相互配置在同一轴上。
3. 如权利要求1所述的惯性力传感器，其中，所述角速度检测元件具有输入输出信号 用的元件用电极焊盘，所述ic具有输入输出信号用的IC用电极焊盘，所述封装体具有与所 述元件用电极焊盘或所述IC用电极焊盘连接的连接用电极焊盘，所述IC用电极焊盘配置 在所述角速度检测元件的外方，所述元件用电极焊盘或所述IC用电极焊盘与所述配线图 案电连接，所述元件用电极焊盘或所述IC用电极焊盘或所述配线图案与所述连接用电极 焊盘电连接。
4. 如权利要求1所述的惯性力传感器，其中，所述配线图案相对于所述载置部的中心 为对称形状。
5. 如权利要求1所述的惯性力传感器，其中，所述载置部及所述外方部用绝缘膜形成， 所述配线图案粘接配置在所述绝缘膜上。
6. —种惯性力传感器，具备角速度检测元件；防振部，其由载置部和外方部构成，所 述载置部在上面悬空保持有所述角速度检测元件，所述外方部通过配线图案与所述载置部 连接；对来自所述角速度检测元件的输出信号进行处理的IC ;收纳所述角速度检测元件、 所述防振部及所述IC的封装体，在所述封装体的内底面设置有加速度检测部。
7. —种惯性力传感器，具备角速度检测元件；防振部，其由载置部和外方部构成，所 述载置部在上面悬空保持有所述角速度检测元件，所述外方部通过配线图案与所述载置部 连接；对来自所述角速度检测元件的输出信号进行处理的IC ;收纳所述角速度检测元件、 所述防振部及所述IC的封装体，在所述防振部的载置部的下面设置有加速度检测部。
全文摘要
本发明提供一种惯性力传感器，具备振动型的角速度检测元件(32)、对自该角速度检测元件(32)输出的输出信号进行处理的IC(34)、信号处理用的电容器(36)、收纳这些角速度检测元件(32)、IC(34)及电容器(36)的封装体(38)，该角速度检测元件(32)及IC(34)经由防振部被收纳于封装体(38)内，并且，该防振部由TAB带(46)构成，该TAB带(46)具有载置层叠有角速度检测元件(32)的IC(34)的载置部(40)、与载置部(40)的外方分离而配置并且经由配线图案(42)与载置部(40)连接的外方部(44)。
文档编号G01P15/08GK101796374SQ20088010533
公开日2010年8月4日 申请日期2008年8月29日 优先权日2007年9月3日
发明者三谷朋弘, 大越伟生 申请人:松下电器产业株式会社