JP4720528B2

JP4720528B2 - Angular velocity sensor device

Info

Publication number: JP4720528B2
Application number: JP2006029705A
Authority: JP
Inventors: 為治太田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2026-02-07
Also published as: JP2007212174A

Description

本発明は、振動型の角速度検出素子を有する構造体をケースに支持してなる角速度センサ装置に関する。 The present invention relates to an angular velocity sensor device in which a structure having a vibration type angular velocity detection element is supported by a case.

従来、この種の角速度センサ装置は、振動体を備え当該振動体の検出振動に基づいて角速度の検出を行う振動型の角速度検出素子を有しており、この角速度検出素子を含む構造体をケースに支持してなる。 Conventionally, this type of angular velocity sensor device has a vibration-type angular velocity detection element that includes a vibrating body and detects angular velocity based on the detected vibration of the vibrating body, and a structure including the angular velocity detection element is used as a case. To support.

ここで、このような振動型の角速度センサ装置においては、振動体を駆動振動させ、角速度印加時のコリオリ力による振動体の変位すなわち検出振動を検出することで角速度検出を行う。この検出振動は、通常、数千Ｈｚ程度の高周波振動であり、このような高周波の検出振動に基づいて角速度検出を行う。 Here, in such a vibration type angular velocity sensor device, the vibrating body is driven to vibrate, and the angular velocity is detected by detecting the displacement of the vibrating body, that is, the detected vibration caused by the Coriolis force when the angular velocity is applied. This detected vibration is usually high-frequency vibration of about several thousand Hz, and angular velocity detection is performed based on such high-frequency detected vibration.

そのため、検出振動の振動方向に沿った高周波の外部振動が、ケースを介して振動体へ伝わり、その検出振動に重畳された場合、検出誤差を生じる。そのため、防振を施すにあたっては、検出振動の振動方向における高周波の外部振動を減衰することが必要となってくる。 Therefore, when a high-frequency external vibration along the vibration direction of the detected vibration is transmitted to the vibrating body through the case and is superimposed on the detected vibration, a detection error occurs. For this reason, it is necessary to dampen high-frequency external vibration in the vibration direction of the detected vibration when performing vibration isolation.

従来では、この防振構造を施した角速度センサ装置として、樹脂ケースにインサートされた金属バネを用い、その伝達特性により、角速度検出素子を含む構造体に加わる外部振動（加速度）を減衰させるものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
再公表特許２００３−４６４７９号公報 Conventionally, as an angular velocity sensor device provided with this vibration isolating structure, a metal spring inserted in a resin case is used to attenuate external vibration (acceleration) applied to the structure including the angular velocity detecting element by its transmission characteristics. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
Republished Patent 2003-46479

しかしながら、上記した従来の角速度センサ装置では、金属材料を防振バネとして使用しているため、振動の共振点においてはＱ値が大きくなり、たとえば、そのバネの共振点付近では、センサ信号を信号処理するのに必要な内部レンジに対して余裕がなくなるという問題を生じる。 However, since the above-described conventional angular velocity sensor device uses a metal material as an anti-vibration spring, the Q value increases at the vibration resonance point. For example, a sensor signal is transmitted near the resonance point of the spring. The problem arises that there is no room for the internal range required for processing.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、振動型の角速度検出素子を有する構造体をケースに支持してなる角速度センサ装置において、金属バネを用いることなく、金属バネよりもＱ値の低減が可能な防振構造を実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in an angular velocity sensor device in which a structure having a vibration type angular velocity detection element is supported by a case, a Q value is higher than that of a metal spring without using the metal spring. An object is to realize a vibration-proof structure capable of reducing noise.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ケース（２００）を樹脂よりなるものとし、ケース（２００）の一部を、ケース（２００）を構成する樹脂により形成され構造体（１００）を支持する支持部（２２０）とし、この支持部（２２０）を、振動体（２１）の検出振動の方向（Ｙ）に沿った方向にバネ性によって振動可能なものとして、支持部（２２０）の振動により、外部振動に対する振動体（２１）の防振を行うようにし、支持部（２２０）は、検出振動の方向（Ｙ）に沿った構造体（１００）の両外側に設けられて構造体（１００）を挟み込むように支持する一対のものであり、各々の支持部（２２０）の一部が、当該支持部（２２０）の他の部位よりも細い部位（２２２）となっており、この細い部位（２２２）が検出振動の方向（Ｙ）に沿った方向にバネ性を有するものとしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the case (200) is made of a resin, and a part of the case (200) is formed of a resin constituting the case (200). 100), and the support portion (220) can be vibrated by a spring property in a direction along the detected vibration direction (Y) of the vibrating body (21). 220), the vibration body (21) is isolated from external vibration, and the support (220) is provided on both outer sides of the structure (100) along the direction (Y) of the detected vibration. And a part of each support part (220) becomes a part (222) thinner than other parts of the support part (220). This thin part (222) is detected. And characterized in that to have a spring in the direction along the direction (Y) of the vibration.

それによれば、樹脂よりなるケース（２００）の一部である支持部（２２０）により振動体（２１）の防振を行うが、この支持部（２２０）は金属バネよりも内部損失の大きな樹脂材料よりなるため、金属バネを用いることなく、金属バネよりもＱ値の低減が可能な防振構造を実現することができる。 According to this, the vibration body (21) is vibration-isolated by the support portion (220) which is a part of the case (200) made of resin. Since it consists of material, it can implement | achieve the vibration proof structure which can reduce Q value rather than a metal spring, without using a metal spring.

さらに、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の角速度センサ装置において、支持部（２２０）における細い部位（２２２）を、検出振動の方向（Ｙ）を厚さ方向とする板状のものにすれば、支持部（２２０）における細い部位（２２２）を、検出振動の方向（Ｙ）に沿った方向にバネ性により振動可能なものにしやすい。 Further, as in the invention according to claim 2, in the angular velocity sensor device according to claim 1, a thin portion (222) in the support portion (220) is set to have a direction (Y) of detected vibration as a thickness direction. If it is plate-shaped, it is easy to make the narrow part (222) in the support part (220) vibrated by the spring property in the direction along the direction (Y) of the detection vibration.

また、上記構成において、請求項３に記載の発明のように、検出振動の方向（Ｙ）に沿った方向における支持部（２２０）と構造体（１００）との間に、支持部（２２０）を構成する樹脂よりも内部損失の大きな樹脂よりなる介在部材（４００）を介在させれば、さらに外部振動の減衰性能を向上させることが可能となる。 Moreover, in the said structure, like the invention of Claim 3, between a support part (220) and a structure (100) in the direction along the direction (Y) of a detection vibration, a support part (220) If the interposition member (400) made of a resin having a larger internal loss than that of the resin constituting the material is interposed, it is possible to further improve the damping performance of the external vibration.

また、支持部（２２０）の形態としては、ケース（２００）が基部（２１０）を有し、構造体（１００）がこの基部（２１０）の上に配置されている場合、支持部（２２０）を、基部（２１０）から構造体（１００）に向かって延びるように配設されたものとし、支持部（２２０）の先端部にて構造体（１００）における基部（２１０）との対向する部位を支持するようにしてもよい。 Moreover, as a form of the support part (220), when the case (200) has a base part (210) and the structure (100) is disposed on the base part (210), the support part (220). Are arranged so as to extend from the base (210) toward the structure (100), and a portion of the support (220) facing the base (210) at the tip of the support (220) May be supported.

ここで、支持部（２２０）を含むケース（２００）の全体を構成する樹脂を、液晶ポリマーやエラストマーとしたり、ケース（２００）のうち支持部（２２０）を構成する樹脂のみを、液晶ポリマーやエラストマーとすることで、支持部（２２０）のバネ性を適切に発揮させることができる。 Here, the resin constituting the entire case (200) including the support portion (220) is a liquid crystal polymer or an elastomer, or only the resin constituting the support portion (220) in the case (200) is a liquid crystal polymer or By using an elastomer, the spring property of the support portion (220) can be appropriately exhibited.

また、ケース（２００）と支持部（２２０）が粘弾性を有する接着部材で接合されていてもよい。 Moreover, the case (200) and the support part (220) may be joined by an adhesive member having viscoelasticity.

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in the claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る角速度センサ装置Ｓ１の概略平面構成を示す図、図２は、図１に示される角速度センサ装置Ｓ１の概略側面図、図３は、図１中のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。また、図４は、本角速度センサ装置Ｓ１における構造体１００の内部構成を示す概略断面図であり、ＸＹＺ座標が図３と同様である場合の断面構成を示している。 (First embodiment)
1 is a diagram showing a schematic plan configuration of an angular velocity sensor device S1 according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic side view of the angular velocity sensor device S1 shown in FIG. 1, and FIG. It is a schematic sectional drawing in alignment with the AA of. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the internal configuration of the structure 100 in the angular velocity sensor device S1, and shows the cross-sectional configuration when the XYZ coordinates are the same as those in FIG.

なお、図１、図２では、角速度センサ装置Ｓ１におけるカバー３００の内部構成を当該カバー３００を透過して示してある。また、図３では、構造体１００の内部構成を省略しており、この構造体１００の内部構成は図４に示している。この角速度センサ装置Ｓ１は、たとえば自動車に搭載されて自動車に印加される角速度を検出するものとして適用される。 In FIGS. 1 and 2, the internal configuration of the cover 300 in the angular velocity sensor device S <b> 1 is shown through the cover 300. In FIG. 3, the internal configuration of the structure 100 is omitted, and the internal configuration of the structure 100 is illustrated in FIG. 4. This angular velocity sensor device S1 is applied, for example, as a device that is mounted on a vehicle and detects an angular velocity applied to the vehicle.

図１に示されるように、この角速度センサＳ１は、大きくは、角速度検出素子２０および回路基板３０をパッケージ１０に収納してなるユニットとしての構造体１００を、樹脂よりなるケース２００に支持してなる。 As shown in FIG. 1, the angular velocity sensor S <b> 1 roughly supports a structure body 100 as a unit in which an angular velocity detection element 20 and a circuit board 30 are housed in a package 10, on a case 200 made of resin. Become.

まず、主として、図４を参照して、角速度センサ装置Ｓ１の検出部となる構造体１００について説明する。 First, mainly with reference to FIG. 4, the structure 100 which becomes a detection part of angular velocity sensor apparatus S1 is demonstrated.

パッケージ１０は、角速度検出素子２０および回路基板３０を収納するものであって、構造体１００の本体を区画形成する基部となる。ここでは、パッケージ１０は、一面側に開口部１１を有し、この開口部１１を介して上記角速度検出素子２０や回路基板３０が、パッケージ１０内に収納されるようになっている。 The package 10 accommodates the angular velocity detection element 20 and the circuit board 30, and serves as a base portion that defines and forms the main body of the structure 100. Here, the package 10 has an opening 11 on one surface side, and the angular velocity detecting element 20 and the circuit board 30 are accommodated in the package 10 through the opening 11.

そして、構造体１００は、このパッケージ１０の開口部１１側をケース２００の基部２１０と対向させた状態で、ケース２００上に搭載されるとともに、ケース２００の一部である支持部２２０により支持されている（図１〜図３参照）。このケース２００による構造体１００の支持構造の詳細については後述する。 The structure 100 is mounted on the case 200 with the opening 11 side of the package 10 facing the base 210 of the case 200 and is supported by a support portion 220 that is a part of the case 200. (See FIGS. 1 to 3). Details of the support structure of the structure 100 by the case 200 will be described later.

このパッケージ１０は、図示しないが、たとえばアルミナなどのセラミック層が複数積層された積層基板として構成されており、各セラミック層の表面や各セラミック層に形成されたスルーホールの内部に配線が形成されたものである。 Although not shown, this package 10 is configured as a laminated substrate in which a plurality of ceramic layers such as alumina are laminated, for example, and wiring is formed on the surface of each ceramic layer and through holes formed in each ceramic layer. It is a thing.

そして、このパッケージ１０の上記配線は、パッケージ１０の開口部１１およびパッケージ１０における開口部１１とは反対側の他面に露出している。ここで、上記図１においては、パッケージ１０の上記他面に露出する配線１２が示されている。 The wiring of the package 10 is exposed on the opening 11 of the package 10 and the other surface of the package 10 opposite to the opening 11. Here, in FIG. 1, the wiring 12 exposed to the other surface of the package 10 is shown.

そして、図４に示されるように、パッケージ１０の上記配線のうち開口部１１内に露出する配線は、ボンディングワイヤ５０を介して角速度検出素子２０や回路基板３０と電気的に接続されている。 As shown in FIG. 4, the wiring exposed in the opening 11 among the wirings of the package 10 is electrically connected to the angular velocity detecting element 20 and the circuit board 30 through the bonding wires 50.

一方、図１、図２に示されるように、パッケージ１０の上記他面に露出する配線１２は、ケース２００に設けられているターミナル２３０の一端部とボンディングワイヤ５０を介して電気的に接続されている。 On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, the wiring 12 exposed on the other surface of the package 10 is electrically connected to one end of a terminal 230 provided on the case 200 via a bonding wire 50. ing.

こうして、構造体１００においては、このパッケージ１０の配線およびボンディングワイヤ５０を介して、角速度検出素子２０や回路基板３０とが、ケース２００のターミナル２３０に電気的に接続されている（図１、図２参照）。 Thus, in the structure 100, the angular velocity detection element 20 and the circuit board 30 are electrically connected to the terminal 230 of the case 200 via the wiring of the package 10 and the bonding wire 50 (FIGS. 1 and 2). 2).

また、図４に示されるように、パッケージ１０の開口部１１には、金属や樹脂あるいはセラミックなどからなる蓋（リッド）１３が溶接やロウ付けなどにより取り付けられ、この蓋１３によってパッケージ１０の内部が封止されている。 As shown in FIG. 4, a lid (lid) 13 made of metal, resin, ceramic, or the like is attached to the opening 11 of the package 10 by welding or brazing. Is sealed.

そして、図４に示されるように、パッケージ１０の開口部１１の底部側から、回路基板３０、角速度検出素子２０が接着剤４０を介して、順次搭載され固定されている。 Then, as shown in FIG. 4, the circuit board 30 and the angular velocity detection element 20 are sequentially mounted and fixed via an adhesive 40 from the bottom side of the opening 11 of the package 10.

この接着剤４０は、一般的な接着剤を採用することができるが、好ましくは、各部の熱応力の緩和のために弾性率の低い軟接着剤が用いられる。そのような軟接着剤としては、たとえば、シリコーンゲルなどの樹脂接着剤やシリコーン系、エポキシ系、ポリイミド系などの接着フィルムが用いられる。 As this adhesive 40, a general adhesive can be adopted, but a soft adhesive having a low elastic modulus is preferably used in order to alleviate the thermal stress of each part. As such a soft adhesive, for example, a resin adhesive such as a silicone gel or an adhesive film such as a silicone, epoxy, or polyimide is used.

角速度検出素子２０は一般的な振動型の角速度検出素子と同様に、振動体２１を備えた半導体チップとして構成されたものである。このような角速度検出素子２０は、たとえばＳＯＩ（シリコン−オン−インシュレータ）基板などの半導体基板に対して周知のマイクロマシン加工を施すことにより形成されたものである。 The angular velocity detection element 20 is configured as a semiconductor chip provided with a vibrating body 21 in the same manner as a general vibration type angular velocity detection element. Such an angular velocity detection element 20 is formed by performing well-known micromachining on a semiconductor substrate such as an SOI (silicon-on-insulator) substrate.

具体的に、角速度検出素子２０における振動体２１は、一般に知られている櫛歯構造を有する梁構造体とすることができ、弾性を有する梁により支持されて角速度の印加により可動となっている。 Specifically, the vibrating body 21 in the angular velocity detection element 20 can be a generally known beam structure having a comb-tooth structure, and is supported by an elastic beam and is movable by applying an angular velocity. .

そして、図４において、振動体２１がＸ軸方向に駆動振動しているときにＺ軸回りの角速度Ωが印加されると、Ｘ軸と直交するＹ軸の方向へコリオリ力により振動体２１が検出振動するようになっている。以下、Ｘ軸方向を駆動振動の方向Ｘといい、Ｙ軸方向を検出振動の方向Ｙということにする。 In FIG. 4, when the vibrating body 21 is driven to vibrate in the X-axis direction, when the angular velocity Ω about the Z-axis is applied, the vibrating body 21 is moved by the Coriolis force in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis. It is designed to vibrate. Hereinafter, the X-axis direction is referred to as a driving vibration direction X, and the Y-axis direction is referred to as a detection vibration direction Y.

そして、角速度検出素子２０には、図示しない検出用電極が設けられ、振動体２１の検出振動による振動体２１と当該検出用電極との間の静電容量変化を検出することにより、角速度Ωの検出が可能となっている。 The angular velocity detection element 20 is provided with a detection electrode (not shown), and by detecting a change in capacitance between the vibration body 21 and the detection electrode due to the detection vibration of the vibration body 21, the angular velocity Ω can be detected. Detection is possible.

このように、角速度検出素子２０は振動体２１の検出振動、本例ではＹ軸方向への検出振動に基づいて、角速度Ωを検出するものである。ここで、この種の振動型の角速度センサ１００においては、検出振動の周波数は振動体の構成などから特に決められているわけではないが、通常は、たとえば数千Ｈｚ程度である。 Thus, the angular velocity detecting element 20 detects the angular velocity Ω based on the detected vibration of the vibrating body 21, in this example, the detected vibration in the Y-axis direction. Here, in this type of vibration type angular velocity sensor 100, the frequency of the detected vibration is not particularly determined from the configuration of the vibrating body, but is usually about several thousand Hz, for example.

また、回路基板３０は、角速度検出素子２０へ駆動や検出用の信号を送ったり、角速度検出素子２０からの電気信号を処理して外部へ出力する等の機能を有する信号処理チップとして構成されたものである。 In addition, the circuit board 30 is configured as a signal processing chip having functions such as sending signals for driving and detection to the angular velocity detecting element 20, processing electric signals from the angular velocity detecting element 20, and outputting them to the outside. Is.

このような回路基板３０は、たとえばシリコン基板等に対してＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタ等が、周知の半導体プロセスを用いて形成されているＩＣチップなどにより構成されたものである。 Such a circuit board 30 is constituted by an IC chip or the like in which a MOS transistor, a bipolar transistor, or the like is formed using a known semiconductor process on a silicon substrate or the like.

そして、図４に示されるように、角速度検出素子２０と回路基板３０、および、回路基板３０とパッケージ１０の上記配線とは、それぞれ金やアルミニウムなどからなるボンディングワイヤ５０を介して電気的に接続されている。 As shown in FIG. 4, the angular velocity detecting element 20 and the circuit board 30 and the circuit board 30 and the wiring of the package 10 are electrically connected to each other through bonding wires 50 made of gold, aluminum, or the like. Has been.

このように、本実施形態の構造体１００においては、角速度検出素子２０、回路基板３０、およびパッケージ１０の各部間はボンディングワイヤ５０を介して電気的に接続されている。 As described above, in the structure 100 according to the present embodiment, the angular velocity detecting element 20, the circuit board 30, and each part of the package 10 are electrically connected via the bonding wires 50.

こうして、角速度検出素子２０からの電気信号は回路基板３０へ送られて、たとえば、回路基板３０に備えられたＣ／Ｖ変換回路などにより電圧信号に変換されて、角速度信号として出力されるようになっている。 Thus, the electrical signal from the angular velocity detecting element 20 is sent to the circuit board 30 and converted into a voltage signal by, for example, a C / V conversion circuit provided on the circuit board 30 so as to be output as an angular velocity signal. It has become.

そして、上述したが、パッケージ１０の上記配線およびボンディングワイヤ５０を介して、角速度検出素子２０や回路基板３０と、ケース２００のターミナル２３０とが電気的に接続されているため、上記角速度信号は、ターミナル２３０を介して、外部へ出力される。 As described above, since the angular velocity detection element 20 and the circuit board 30 are electrically connected to the terminal 230 of the case 200 via the wiring and the bonding wire 50 of the package 10, the angular velocity signal is The data is output to the outside via the terminal 230.

以上のように構成された構造体１００は、図１〜図３に示されるように、パッケージ１０の開口部１１側をケース２００の基部２１０と対向させた状態で、ケース２００上に搭載される。そして、構造体１００は、ケース２００の支持部２２０により支持されて、基部２１０から浮いた状態となっている。 The structure 100 configured as described above is mounted on the case 200 with the opening 11 side of the package 10 opposed to the base 210 of the case 200 as shown in FIGS. 1 to 3. . The structure 100 is supported by the support part 220 of the case 200 and is in a state of floating from the base part 210.

ここで、ケース２００は樹脂よりなるが、基部２１０とこの基部２１０に支持された支持部２２０とよりなる。ケース２００の支持部２２０は、ケース２００を構成する樹脂により形成され構造体１００を支持するものであり、この支持部２２０は、振動体２１の検出振動の方向Ｙに沿った方向にバネ性によって振動可能なものである。 Here, the case 200 is made of resin, but includes a base portion 210 and a support portion 220 supported by the base portion 210. The support part 220 of the case 200 is formed of a resin that constitutes the case 200 and supports the structure 100. The support part 220 has a spring property in a direction along the direction Y of the detected vibration of the vibration body 21. It can vibrate.

このようなバネ性を持たせるために、本実施形態では、基部２１０および支持部２２０を含むケース２００全体を、液晶ポリマーより構成している。本実施形態では、支持部２２０は、基部２１０から構造体１００に向かって延びる一対のものである。 In order to have such a spring property, in this embodiment, the entire case 200 including the base portion 210 and the support portion 220 is made of a liquid crystal polymer. In the present embodiment, the support part 220 is a pair of parts extending from the base part 210 toward the structure body 100.

具体的には、図１〜図３に示されるように、支持部２２０は、検出振動の方向であるＹ軸に沿った構造体１００の両外側に設けられた一対のものであり、ここでは、この支持部２２０は、スナップフィットとして機能するものである。 Specifically, as shown in FIGS. 1 to 3, the support portion 220 is a pair of members provided on both outer sides of the structure body 100 along the Y axis that is the direction of detection vibration. The support portion 220 functions as a snap fit.

そして、支持部２２０は、構造体１００に接触する突起部２２１を有し、この突起部２２１にて１００に当接すると同時に、支持部２２０のバネ性を利用して両支持部２２０の間に構造体１００を挟み込むように支持している。 The support portion 220 has a protrusion 221 that contacts the structure 100. At the same time as the protrusion 221 contacts the 100, the spring portion of the support portion 220 is used to place the support portion 220 between the two support portions 220. The structure 100 is supported so as to be sandwiched.

また、図２、図３に示されるように、各々の支持部２２０の一部が、当該支持部２２０の他の部位よりも細い部位２２２となっている。具体的には、支持部２２０は、その根元部から構造体１００に接触する部位の間が、細くなっており、この細い部位２２２が検出振動の方向Ｙに沿った方向にバネ性を有するバネ部２２２となっている。 In addition, as shown in FIGS. 2 and 3, a part of each support portion 220 is a portion 222 that is thinner than other portions of the support portion 220. Specifically, the support portion 220 has a narrow portion between the base portion and the portion that contacts the structure 100, and the thin portion 222 has a spring property in a direction along the direction Y of the detection vibration. Part 222.

本例では、支持部２２０における細い部位２２２としてのバネ部２２２は、検出振動の方向Ｙを厚さ方向とする板状のものである。つまり、バネ部２２２は検出振動の方向Ｙに自由度を持つ板バネ形状となっており、検出振動の方向Ｙに沿った方向にバネ性により振動可能なものになっている。 In this example, the spring portion 222 as the thin portion 222 in the support portion 220 is a plate-like member having the direction Y of detected vibration as the thickness direction. In other words, the spring portion 222 has a leaf spring shape having a degree of freedom in the direction Y of the detection vibration, and can vibrate by a spring property in a direction along the direction Y of the detection vibration.

さらに言うならば、本例のバネ部２２２は、当該バネ部２２２が延びる方向と直交する方向にバネ性によって振動可能なものであり、バネ部２２２は実質的に振動体２１の検出振動の方向Ｙと同一方向に振動可能になっている。 In other words, the spring portion 222 of this example can vibrate by the spring property in the direction orthogonal to the extending direction of the spring portion 222, and the spring portion 222 is substantially the direction of the detected vibration of the vibrating body 21. It can vibrate in the same direction as Y.

そして、このようなバネ部２２２においては、たとえば、バネ部２２２の長さを長くすることにより、このバネ部２２２をバネ、構造体１００をマスとしたバネマス系における共振周波数を低くすることができる。 In such a spring portion 222, for example, by increasing the length of the spring portion 222, the resonance frequency in a spring mass system in which the spring portion 222 is a spring and the structure 100 is a mass can be lowered. .

それによって、上記検出振動の振動方向Ｙに沿った高周波の外部振動が、ケース２００２００に加わっても、その外部振動は、このバネ部２２２の振動によって減衰されるため、振動体２１の検出振動には重畳しない。 As a result, even if high-frequency external vibration along the vibration direction Y of the detected vibration is applied to the case 200200, the external vibration is attenuated by the vibration of the spring portion 222. Does not overlap.

このように、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ１においては、支持部２２０におけるバネ部２２２の振動により、外部振動に対する振動体２１の防振がなされるようになっている。 As described above, in the angular velocity sensor device S <b> 1 of the present embodiment, the vibration body 21 is prevented from being vibrated against external vibration by the vibration of the spring portion 222 in the support portion 220.

なお、外部振動を減衰させようとするとき、この種の角速度センサ装置の場合は、駆動周波数での減衰量を確保する必要があるが、その周波数は１０ｋＨｚ前後となり、その周波数を減衰させるのに必要なバネ部２２２の共振周波数として、たとえば１ｋＨｚ前後に設定する必要がある。このとき、バネ部２２２の持つ共振倍率によっては、回路の内部レンジをオーバーする場合があり、倍率を低減させることが望ましい。 When this type of angular velocity sensor device is used to attenuate external vibration, it is necessary to secure an attenuation amount at the drive frequency. However, the frequency is around 10 kHz, and the frequency is attenuated. The necessary resonance frequency of the spring portion 222 needs to be set to, for example, around 1 kHz. At this time, depending on the resonance magnification of the spring portion 222, the internal range of the circuit may be exceeded, and it is desirable to reduce the magnification.

また、本角速度センサ装置Ｓ１においては、上述したようにケース２００には、上記ターミナル２３０がインサート成形されている。このターミナル２３０は、銅や４２アロイなどの導電性材料からなる一般的なものであり、複数本設けられている。。 In the angular velocity sensor device S1, the terminal 230 is insert-molded in the case 200 as described above. The terminal 230 is a general one made of a conductive material such as copper or 42 alloy, and a plurality of terminals 230 are provided. .

そして、上述したように、各ターミナル２３０は、たとえば外部の回路基板などに電気的に接続されるとともに、構造体１００とこのターミナル２３０とをボンディングワイヤ５０にて結線することで、角速度センサ装置Ｓ１における信号が外部へ取り出されるようになっている。 As described above, each terminal 230 is electrically connected to an external circuit board, for example, and the structure 100 and the terminal 230 are connected by the bonding wire 50, whereby the angular velocity sensor device S1. The signal at is output to the outside.

また、図１〜図３に示されるように、この構造体１００を支持するケース２００には、これら構造体１００およびケース２００を覆うように、カバー３００が取り付けられている。そして、構造体１００およびケース２００は、このカバー３００により保護されている。 1 to 3, a cover 300 is attached to the case 200 that supports the structure 100 so as to cover the structure 100 and the case 200. The structure 100 and the case 200 are protected by the cover 300.

このような角速度センサ装置Ｓ１は、次のようにして製造することができる。パッケージ１０に回路基板３０、角速度検出素子２０を収納し、ワイヤボンディングを行って、リッド１３を取り付けて構造体１００を形成する。 Such an angular velocity sensor device S1 can be manufactured as follows. The circuit board 30 and the angular velocity detection element 20 are housed in the package 10, wire bonding is performed, and the lid 13 is attached to form the structure 100.

次に、この構造体１００をケース２００に対して、本例では、スナップフィットとしての支持部２２０を介してはめ込むことで、支持させる。その後、構造体１００とケース２００のターミナル２３０との間でワイヤボンディングを行い、カバー３００を被せることにより、角速度センサ装置Ｓ１ができあがる。 Next, the structure 100 is supported by being fitted to the case 200 via a support portion 220 as a snap fit in this example. Thereafter, wire bonding is performed between the structure 100 and the terminal 230 of the case 200, and the cover 300 is covered, whereby the angular velocity sensor device S1 is completed.

ところで、本実施形態によれば、樹脂よりなるケース２００の一部である支持部２２０にバネ部２２を形成することにより、当該支持部２２０を、振動体２１の検出振動の方向Ｙに沿った方向にバネ性によって振動可能なものとしている。 By the way, according to this embodiment, by forming the spring portion 22 on the support portion 220 that is a part of the case 200 made of resin, the support portion 220 is aligned along the direction Y of the detected vibration of the vibrating body 21. It can be vibrated by springiness in the direction.

このようにして、この支持部２２０を実質的に振動体２１の検出振動と同一方向に振動させて振動体２１の防振を行うが、この支持部２２０は金属よりも内部損失の大きな樹脂材料よりなるため、結果として共振倍率を低減することが可能となる。 In this way, the support portion 220 is vibrated substantially in the same direction as the detected vibration of the vibrating body 21 to dampen the vibrating body 21. The supporting portion 220 is a resin material having a larger internal loss than metal. As a result, the resonance magnification can be reduced as a result.

つまり、樹脂の方が金属よりも、振動の減衰における損失係数が大きいため、Ｑ値すなわち共振時における振動のピーク値を低減することができ、防振に効果がある。よって、本実施形態によれば、金属バネを用いることなく、金属バネよりもＱ値の低減が可能な防振構造を実現することができる。 In other words, since the loss factor in vibration attenuation is larger in resin than in metal, the Q value, that is, the peak value of vibration at the time of resonance can be reduced, which is effective for vibration isolation. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to realize a vibration isolation structure capable of reducing the Q value as compared with the metal spring without using the metal spring.

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る角速度センサ装置Ｓ２の概略平面構成を示す図である。本実施形態の角速度センサ装置Ｓ２は、上記図３に示される角速度センサ装置において、介在部材４００を追加したものである。 (Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a schematic plan configuration of an angular velocity sensor device S2 according to the second embodiment of the present invention. The angular velocity sensor device S2 of the present embodiment is obtained by adding an interposed member 400 to the angular velocity sensor device shown in FIG.

図５に示されるように、本実施形態では、検出振動の方向Ｙに沿った方向における支持部２２０と構造体１００との間に、支持部２２０を構成する樹脂よりも内部損失の大きな樹脂よりなる介在部材４００を介在させている。 As shown in FIG. 5, in this embodiment, a resin having a larger internal loss than the resin constituting the support unit 220 is disposed between the support unit 220 and the structure 100 in the direction along the detection vibration direction Y. An intervening member 400 is interposed.

ここでは、上記第１実施形態の支持部２２０に設けられていた突起部２２１（上記図１、図３参照）を、介在部材４００に置き換えている。このような介在部材４００としては、たとえば、支持部２２０を構成する樹脂が液晶ポリマーである場合には、この液晶ポリマーよりも内部損失の大きなゴム材料よりなるものにできる。もちろん、ゴム以外のものでもよい。 Here, the protrusion 221 (see FIGS. 1 and 3 described above) provided in the support portion 220 of the first embodiment is replaced with the interposition member 400. For example, when the resin constituting the support part 220 is a liquid crystal polymer, the interposition member 400 can be made of a rubber material having a larger internal loss than the liquid crystal polymer. Of course, other than rubber may be used.

それによれば、この介在部材４００が、それ自身が持つ粘弾性により検出振動の方向Ｙに沿った方向に変形するため、防振効果を発揮する。そのため、本実施形態によれば、上記実施形態と同様の作用効果を発揮するとともに、さらに外部振動の減衰性能を向上させることが可能となる。 According to this, since the interposed member 400 is deformed in the direction along the direction Y of the detected vibration due to its own viscoelasticity, a vibration-proofing effect is exhibited. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to exhibit the same effect as the above-described embodiment and further improve the attenuation performance of external vibration.

（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態に係る角速度センサ装置Ｓ３の概略断面構成を示す図である。 (Third embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of an angular velocity sensor device S3 according to the third embodiment of the present invention.

本実施形態の角速度センサ装置Ｓ３においても、上記実施形態と同様、構造体１００を、樹脂よりなるケース２００内に支持するにあたって、ケース２００の一部を上記支持部２２０として構成し、この支持部２２０を介して構造体１００を支持することにより、振動体２１の防振がなされている。 Also in the angular velocity sensor device S3 of this embodiment, when the structure 100 is supported in the case 200 made of resin, as in the above embodiment, a part of the case 200 is configured as the support portion 220, and this support portion. By supporting the structure 100 via 220, the vibration body 21 is isolated from vibration.

そして、本実施形態においても、上記実施形態と同様に、ケース２００は基部２１０を有し、構造体１００は、この基部２１０の上に配置されている。 Also in the present embodiment, the case 200 has a base 210 as in the above-described embodiment, and the structure 100 is disposed on the base 210.

ここで、本実施形態では、図６に示されるように、支持部２２０は、基部２１０から構造体１００に向かって延びるように配設されており、支持部２２０の先端部にて構造体１００における基部２１０との対向する部位を支持している。 Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the support portion 220 is disposed so as to extend from the base portion 210 toward the structure body 100, and the structure body 100 is formed at the distal end portion of the support portion 220. The part which opposes the base 210 in is supported.

この場合、構造体１００は、そのパッケージ１０の蓋１３において支持部２２０の先端部に接着などにより固定されている。 In this case, the structure 100 is fixed to the front end portion of the support portion 220 by bonding or the like in the lid 13 of the package 10.

そして、支持部２２０は、この構造体１００を支持する先端部と基部２１０側の根元部との間の部位が、上記実施形態と同様に、当該支持部２２０の他の部位よりも細い形状となったバネ部２２２を構成している。本例では、バネ部２２２は、上記例と同様、板バネ形状である。 And the support part 220 has a shape where the site | part between the front-end | tip part which supports this structure 100, and the base part by the side of the base 210 is thinner than the other site | part of the said support part 220 similarly to the said embodiment. The formed spring part 222 is configured. In this example, the spring portion 222 has a leaf spring shape as in the above example.

このような本実施形態の角速度センサ装置Ｓ３によっても、上記実施形態と同様の作用効果を発揮することが可能である。 Such an angular velocity sensor device S3 of this embodiment can also exhibit the same effects as those of the above embodiment.

（他の実施形態）
なお、上記第１および第２実施形態では、支持部２２０は、検出振動の方向Ｙに沿った構造体１００の両外側に設けられて構造体１００を挟み込むように支持する一対のものであったが、支持部２２０は、振動体１００の検出振動の方向Ｙに沿った方向にバネ性によって振動可能なものであれば、その支持の形態は、これら一対の支持部２２０に限定されるものではない。 (Other embodiments)
In the first and second embodiments, the support portion 220 is a pair of members that are provided on both outer sides of the structure body 100 along the direction Y of the detection vibration and support the structure body 100 so as to sandwich the structure body 100. However, as long as the support part 220 can vibrate by the spring property in the direction along the detection vibration direction Y of the vibrating body 100, the form of support is not limited to the pair of support parts 220. Absent.

たとえば、上記図１において、支持部２２０は構造体１００の四隅に設けられ、構造体１００の４つのコーナー部分を挟んで支持するものであってもよい。 For example, in FIG. 1, the support portions 220 may be provided at the four corners of the structure 100 and supported by sandwiching the four corner portions of the structure 100.

また、上記した各実施形態において、支持部２２０におけるバネ部２２２は、支持部２２０の一部が、当該支持部２２０の他の部位よりも細い形状となっているが、検出振動の方向Ｙに沿った方向にバネ性を有するものであれば、バネ部の形状としては任意の形状が可能である。 Further, in each of the above-described embodiments, the spring portion 222 in the support portion 220 has a shape in which a part of the support portion 220 is thinner than other portions of the support portion 220, but in the detected vibration direction Y. Any shape can be used as the shape of the spring portion as long as it has a spring property in the direction along.

たとえば、バネ部としては、上述した板バネ形状以外にも、棒状のものでもよい。棒状のバネ部とすれば、検出振動の方向Ｙ以外にも駆動振動の方向Ｘにも、バネ性を有して振動可能な支持形態とすることができる。さらに、バネ部としては、たとえばコイルバネ形状などでもよい。 For example, the spring portion may be a rod-shaped member other than the plate spring shape described above. If it is a rod-shaped spring part, it can be set as the support form which has a spring property and can vibrate in the direction X of drive vibration other than the direction Y of detected vibration. Furthermore, as a spring part, a coil spring shape etc. may be sufficient, for example.

また、ケース２００を構成する樹脂としては、上記実施形態に示した液晶ポリマー以外にも、支持部２２０が上記したバネ性を適切に発揮できるものであればよく、そのような樹脂としては、たとえば、ゴムなどであってもよい。 In addition to the liquid crystal polymer shown in the embodiment, the resin constituting the case 200 may be any resin as long as the support portion 220 can appropriately exhibit the above-described spring property. Or rubber.

また、上記各実施形態では、支持部２２０を含むケース２００の全体を構成する樹脂を、液晶ポリマーとしたが、ケース２００のうち支持部２２０を構成する樹脂のみを、液晶ポリマーとしてもよい。さらには、これらケース２００や支持部２２０をエラストマーで構成してもよい。 Moreover, in each said embodiment, although resin which comprises the whole case 200 including the support part 220 was used as the liquid crystal polymer, it is good also considering only resin which comprises the support part 220 among the cases 200 as a liquid crystal polymer. Furthermore, you may comprise these cases 200 and the support part 220 with an elastomer.

この場合、ケース２００のうち支持部２２０以外の部位、すなわちケース２００の基部２１０などは、たとえばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などにより構成することができる。これら異種の樹脂材料よりなるケース２００は、異種材料部位間の接着や、２重の樹脂成形を行うことなどにより形成可能である。そして、この場合、ケース２００と支持部２２０とは、ゴム系接着剤などの粘弾性を有する接着部材で接合されていてもよい。 In this case, the part other than the support part 220 in the case 200, that is, the base part 210 of the case 200, and the like can be constituted by, for example, PPS (polyphenylene sulfide). The case 200 made of these different types of resin materials can be formed by bonding between different types of material parts or performing double resin molding. In this case, the case 200 and the support part 220 may be joined by an adhesive member having viscoelasticity such as a rubber adhesive.

また、上記各実施形態において、構造体１００は、パッケージ１０の開口部１１側をケース２００の基部２１０と対向させた状態で、ケース２００上に搭載されているが、これとは、逆に、パッケージ１０の開口部１１側とは反対側の部位をケース２００の基部２１０と対向させた状態で、ケース２００上に搭載されていてもよい。 In each of the above embodiments, the structure 100 is mounted on the case 200 with the opening 11 side of the package 10 facing the base 210 of the case 200. On the contrary, The package 10 may be mounted on the case 200 in a state in which a portion opposite to the opening 11 side of the package 10 is opposed to the base 210 of the case 200.

また、支持部２２０と構造体１００との固定方法としては、上述したスナップフィットや接着などの手段以外にも、各種の接合方法を採用することができる。 Moreover, as a fixing method of the support part 220 and the structure 100, various joining methods can be employ | adopted besides means, such as the snap fit mentioned above and adhesion | attachment.

また、構造体１００としては、パッケージ１０に、回路基板３０が収納されていなくてもよく、角速度検出素子２０のみが収納されていてもよい。その場合、角速度検出素子２０とパッケージ１０の配線とを直接ボンディングワイヤ５０で接続するなどの構成とすればよい。つまり、構造体としては、振動体を備え当該振動体の検出振動に基づいて角速度の検出を行う角速度検出素子を備えるものであればよい。 Moreover, as the structure 100, the circuit board 30 may not be accommodated in the package 10, and only the angular velocity detection element 20 may be accommodated. In that case, the angular velocity detection element 20 and the wiring of the package 10 may be directly connected by the bonding wire 50. That is, as the structure, any structure may be used as long as the structure includes an oscillating body and an angular velocity detecting element that detects an angular velocity based on the detected vibration of the oscillating body.

また、ケースとしては、上記したターミナルを有するものでなくてもよく、角速度検出素子を含む構造体を支持することができ、好ましくは、角速度検出素子と外部との電気的な接続を行うことが可能なものであれば、種々のものを採用できる。 Further, the case does not have to have the terminal described above, and can support a structure including the angular velocity detecting element, and preferably, the angular velocity detecting element and the outside can be electrically connected. If possible, various things can be adopted.

本発明の第１実施形態に係る角速度センサ装置の概略平面図である。1 is a schematic plan view of an angular velocity sensor device according to a first embodiment of the present invention. 図１に示される角速度センサ装置の概略側面図である。It is a schematic side view of the angular velocity sensor apparatus shown by FIG. 図１中のＡ−Ａ概略断面図である。It is an AA schematic sectional drawing in FIG. 図１に示される角速度センサ装置における構造体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the structure in the angular velocity sensor apparatus shown by FIG. 本発明の第２実施形態に係る角速度センサ装置の概略平面図である。It is a schematic plan view of the angular velocity sensor device according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第３実施形態に係る角速度センサ装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the angular velocity sensor apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

２０…角速度検出素子、２１…振動体、１００…構造体、
２００…ケース、２１０…ケースの基部、２２０…ケースの支持部、
２２２…支持部におけるバネ部、４００…介在部材、Ｙ…検出振動の方向。 20 ... Angular velocity detection element, 21 ... Vibrating body, 100 ... Structure,
200 ... case, 210 ... base of the case, 220 ... support part of the case,
222: Spring portion in the support portion, 400: Interposition member, Y: Direction of detected vibration.

Claims

Angular velocity formed by supporting, in a case (200), a structure (100) that includes an oscillating body (21) and that includes an angular velocity detecting element (20) that detects angular velocity based on vibration detected by the oscillating body (21). In the sensor device,
The case (200) is made of resin,
A part of the case (200) is formed of a resin constituting the case (200) and serves as a support part (220) that supports the structure (100).
The support part (220) can vibrate by a spring property in a direction along the direction (Y) of detection vibration of the vibrating body (21).
Due to the vibration of the support portion (220), the vibration body (21) is prevented from vibrations against external vibrations .
The support portion (220) is a pair of members that are provided on both outer sides of the structure (100) along the direction (Y) of the detection vibration and support the structure (100) so as to sandwich the structure (100).
A part of each of the support portions (220) is a portion (222) that is thinner than the other portions of the support portion (220), and the thin portion (222) is the direction (Y) of the detected vibration. An angular velocity sensor device having a spring property in a direction along the axis .

2. The angular velocity sensor device according to claim 1 , wherein the thin portion (222) in the support portion (220) is a plate-like member whose thickness direction is a direction (Y) of the detection vibration. 3.

Between the support portion (220) and the structure (100) in the direction along the direction (Y) of the detected vibration, a resin having a larger internal loss than a resin constituting the support portion (220). The angular velocity sensor device according to claim 1 or 2 , wherein an interposed member (400) is interposed.

The angular velocity sensor device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the resin constituting the entire case (200) including the support portion (220) is a liquid crystal polymer.

The angular velocity sensor device according to any one of claims 1 to 3 , wherein a resin constituting the entire case (200) including the support portion (220) is an elastomer.

The angular velocity sensor device according to any one of claims 1 to 3 , wherein only the resin constituting the support portion (220) of the case (200) is a liquid crystal polymer.

The angular velocity sensor device according to any one of claims 1 to 3 , wherein only the resin constituting the support portion (220) of the case (200) is an elastomer.

The angular velocity sensor device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the case (200) and the support portion (220) are joined by an adhesive member having viscoelasticity.