CN112729268B - 惯性测量装置、电子设备以及移动体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了惯性测量装置、电子设备以及移动体,其中,惯性测量装置包括:第一陀螺仪传感器,在第一轴方向上设定检测轴,被第一驱动频率驱动而检测绕第一轴的角速度;第二陀螺仪传感器,在第二轴方向上设定检测轴,被第二驱动频率驱动而检测绕第二轴的角速度;第三陀螺仪传感器,在第三轴方向上设定检测轴,被第三驱动频率驱动而检测绕第三轴的角速度;以及基板,设置有第一陀螺仪传感器、第二陀螺仪传感器以及第三陀螺仪传感器。在将第一驱动频率设为fd1、将第二驱动频率设为fd2、将第三驱动频率设为fd3时,基板(20)的固有振动频率被设定为与fd1、fd2、fd3不一致的频率。
Description
技术领域
本发明涉及惯性测量装置、电子设备以及移动体等。
背景技术
在专利文献1中公开了一种收容惯性传感器的模制结构。在专利文献1的模制结构中,使基板上的布线图案通用化,以便不依赖于惯性传感器的安装方式、安装基板的设置方向而能够使用相同结构的惯性传感器。此外,在专利文献1中公开了将振动型角速度传感器即陀螺仪传感器作为惯性传感器收容于模制结构。
专利文献1:日本特开2011-85441号公报
在基板安装有作为惯性传感器的陀螺仪传感器的情况下,若由于陀螺仪传感器的振动泄漏而使基板共振,则产生陀螺仪传感器的传感器特性恶化的问题。在这种情况下,例如,若在基板安装有陀螺仪传感器的状态下,采用通过树脂浇注的粘接构件来覆盖陀螺仪传感器并固化的方法,则能够防止这种问题的产生。但是,存在不能使用这种树脂浇注的状况。此外,在基板安装检测轴不同的多个陀螺仪传感器的情况下,还需要考虑这些多个陀螺仪传感器的驱动频率、安装方式。
发明内容
本公开的一方式涉及一种惯性测量装置,其包括:第一陀螺仪传感器,在第一轴方向上设定检测轴,被第一驱动频率驱动而检测绕所述第一轴的角速度;第二陀螺仪传感器,在第二轴方向上设定检测轴,被与所述第一驱动频率不同的第二驱动频率驱动而检测绕所述第二轴的角速度;第三陀螺仪传感器,在第三轴方向上设定检测轴,被与所述第一驱动频率及所述第二驱动频率不同的第三驱动频率驱动而检测绕所述第三轴的角速度;以及基板,设置有所述第一陀螺仪传感器、所述第二陀螺仪传感器以及所述第三陀螺仪传感器,在将所述第一驱动频率设为fd1、将所述第二驱动频率设为fd2、将所述第三驱动频率设为fd3时,所述基板的固有振动频率被设定为与fd1、fd2以及fd3不一致的频率。
附图说明
图1是示出本实施方式的惯性测量装置的构成例的立体图。
图2是示出陀螺仪传感器的构成例的俯视图。
图3是示出陀螺仪传感器的基部的位移和封装体的位移的相关关系的图。
图4是基板的厚度为TH=TH1且X轴激振时的频率解析结果。
图5是基板的厚度为TH=TH1且Y轴激振时的频率解析结果。
图6是基板的厚度为TH=TH1且Z轴激振时的频率解析结果。
图7是基板的厚度为TH=TH2且X轴激振时的频率解析结果。
图8是基板的厚度为TH=TH2且Y轴激振时的频率解析结果。
图9是基板的厚度为TH=TH2且Z轴激振时的频率解析结果。
图10是示出基板的厚度与基板的固有振动频率的关系的图。
图11是示出惯性测量装置的详细构成例的俯视图。
图12是示出惯性测量装置的详细构成例的侧视图。
图13是作为支承构件的引线的说明图。
图14是使用了鸥翼型的引线的例子。
图15是使用了J引线类型的引线的例子。
图16是使用了J引线类型的引线的例子。
图17是基板的外部连接端子与引线的配置关系的说明图。
图18是使用焊锡连接外部连接端子与引线的方法的说明图。
图19是使用焊锡连接外部连接端子与引线的方法的说明图。
图20是使用高熔点焊锡或钎料的方法的说明图。
图21是基板的外部连接端子与引线的连接的详细例的说明图。
图22是本实施方式的电子设备的构成例。
图23是本实施方式的移动体的一例。
图24是示出移动体的构成例的框图。
附图标记说明
2…安装面;4…基板;10…惯性测量装置;12…传感器模块;20…基板;21…壳体;22、22A、22B…外部连接端子;24…焊锡;26…角部;30…加速度传感器;40、40X、40Y、40Z…陀螺仪传感器;41…基部;42A、42B…连结臂;43、44…驱动电极;45、46;47…检测电极;48A、48B、48C、48D…驱动臂;49A、49B…检测臂;50…处理部;60、60A、60B、60C、60D…引线组;70、70A、70B、70C…引线;71…第一部分;72…第二部分;73、73A、73B…第三部分;74…孔部;156…振子;158…驱动电路;160…检测电路;166…处理电路;170…接口;300…电子设备;310…通信接口;312…天线;320…处理装置;330…操作接口;340…显示部;350…存储器;500…移动体;502…车身;504…车轮;510…定位装置;520…GPS接收部;522…天线;530…处理装置;570…控制装置;580…驱动机构;582…制动机构;584…转向机构;TH…厚度;fd1、fd2、fd3…驱动频率;fA、f1A、f2A、f3A、fB、f1B、f2B、f3B…固有振动频率;DR…方向;GX…检测轴;GY…检测轴;GZ…检测轴;H…高度;LCA、LCB…距离;SD1、SD2、SD3、SD4…边。
具体实施方式
以下,对本实施方式进行说明。另外,以下说明的本实施方式并不对权利要求书的记载内容进行不当的限定。此外,本实施方式中说明的构成的全部并不一定是必须构成要件。
1.惯性测量装置、陀螺仪传感器
图1是示出本实施方式的惯性测量装置10的构成例的立体图。如图1所示,作为IMU(Inertial Measurement Unit,惯性测量单元)的本实施方式的惯性测量装置10包括作为角速度传感器的陀螺仪传感器40X、40Y、40Z和设置有陀螺仪传感器40X、40Y、40Z的基板20。陀螺仪传感器40X、40Y、40Z分别是第一陀螺仪传感器、第二陀螺仪传感器、第三陀螺仪传感器。此外,惯性测量装置10可以包括加速度传感器30和处理部50。这些加速度传感器30、处理部50也设置于基板20。由陀螺仪传感器40X、40Y、40Z、加速度传感器30等惯性传感器和设置有惯性传感器的基板20构成传感器模块12。传感器模块12是具有至少一个惯性传感器的模块部件。
在图1中,X轴和Y轴是与基板20的主平面平行的轴,且X轴和Y轴是彼此正交的轴。Z轴是与基板20的主平面正交的轴,是与X轴和Y轴正交的轴。例如X轴是第一轴,Y轴是第二轴,Z轴是第三轴。基板20的主平面是基板20的上表面或底面。基板20具有:边SD1、与边SD1对置的边SD2、与边SD1和边SD2正交的边SD3、以及与边SD3对置的边SD4。边SD1、SD2、SD3、SD4分别是第一边、第二边、第三边、第四边。例如,X轴是从边SD1朝向边SD2的方向,Y轴是从边SD3朝向边SD4的方向。Z轴是从后述的图12所示的惯性测量装置10的安装面2朝向基板20的方向。安装面2例如是惯性测量装置10的安装对象基板等的面,安装对象基板例如是惯性测量装置10的顾客所使用的顾客基板等。
作为第一陀螺仪传感器的陀螺仪传感器40X例如被第一驱动频率驱动而检测绕作为第一轴的X轴的角速度。例如,如图1所示,陀螺仪传感器40X在X轴方向上设定检测轴GX,检测绕X轴的角速度。作为第二陀螺仪传感器的陀螺仪传感器40Y例如被与第一驱动频率不同的第二驱动频率驱动而检测绕作为第二轴的Y轴的角速度。例如陀螺仪传感器40Y在Y轴方向上设定检测轴GY,检测绕Y轴的角速度。作为第三陀螺仪传感器的陀螺仪传感器40Z例如被与第一驱动频率以及第二驱动频率不同的第三驱动频率驱动而检测绕作为第三轴的Z轴的角速度。例如,陀螺仪传感器40Z在Z轴方向上设定检测轴GZ,检测绕Z轴的角速度。
由此,陀螺仪传感器40X、40Y、40Z以其检测轴GX、GY、GZ分别沿X轴、Y轴、Z轴方向的方式安装于基板20。由此,能够实现能够检测绕X轴、绕Y轴、绕Z轴的角速度的多轴陀螺仪传感器。另外,本实施方式的多轴陀螺仪传感器也可以不是三轴陀螺仪传感器,而是二轴陀螺仪传感器,在这种情况下,只要将检测绕X轴、Y轴、Z轴中的两个轴的角速度的两个陀螺仪传感器设置于基板20即可。例如将第一陀螺仪传感器40X和第二陀螺仪传感器40Y设置于基板20,或者将第一陀螺仪传感器40X与第二陀螺仪传感器40Y中的一个陀螺仪传感器以及第三陀螺仪传感器40Z设置于基板20。
此外,作为振动型角速度传感器的陀螺仪传感器40X、40Y、40Z如后述的图2所示作为陀螺仪传感器元件而具有振子156。并且,在陀螺仪传感器40X、40Y、40Z中,振子156分别被第一驱动频率、第二驱动频率、第三驱动频率这样的相互不同的驱动频率驱动,从而检测角速度。由此,在陀螺仪传感器40X、40Y、40Z中,通过使振子156的驱动频率不同,降低多轴陀螺仪传感器中的轴间干扰的影响,能够防止以轴间干扰为原因的检测性能的下降。
加速度传感器30例如是检测X轴方向上的加速度、Y轴方向上的加速度、Z轴方向上的加速度的传感器。该加速度传感器30例如是MEMS(Micro Electro Mechanical Systems,微电子机械***)的加速度传感器。具体地说是MEMS的静电电容型的加速度传感器。另外,加速度传感器也可以是使用水晶振子的加速度传感器。此外,加速度传感器30只要是例如能够检测X轴、Y轴、Z轴中的至少一个轴的方向或至少两个轴的方向上的加速度的传感器即可。此外,也可以设置单独设置检测X轴、Y轴、Z轴中的一个轴或两个轴方向上的加速度的加速度传感器。例如也可以设置检测X轴、Y轴、Z轴方向上的加速度的三个加速度传感器,或者设置检测X轴、Y轴方向上的加速度的加速度传感器以及检测Z轴方向上的加速度的加速度传感器。
基板20是用于安装电子部件的基板,例如是在由绝缘体形成的板上或内部形成有导体的布线的印刷基板。此外,作为电路基板的基板20是刚性基板,优选为多层布线基板。
此外,在本实施方式中,基板20例如是陶瓷基板。例如基板20是低温同时烧成陶瓷基板等玻璃陶瓷基板或氧化铝陶瓷基板。通过使用陶瓷基板作为基板20,与树脂基板相比,能够将基板20的固有振动频率设定为例如高频率,容易将固有振动频率设定为避开驱动频率的频率。此外,在使用陶瓷基板作为基板20的情况下,陀螺仪传感器40X、40Y、40Z、加速度传感器30等惯性传感器优选为收容于陶瓷封装体的惯性传感器。构成封装体的陶瓷材料是例如氧化铝或氮化铝。陶瓷封装体例如具有容器和盖部,在由容器和盖部形成的收容空间收容惯性传感器并密封。由此,通过将基板20设为陶瓷基板,并且将惯性传感器设为收容于陶瓷封装体的惯性传感器,能够使基板20的线膨胀系数与惯性传感器的线膨胀系数的差足够小。因此,能够抑制以由线膨胀系数的差引起的应力为原因而使惯性传感器的检测特性劣化、或惯性传感器向基板20的安装可靠性下降。
另外,作为基板20能够使用玻璃环氧基板或使用了三菱瓦斯化学公司制的BT树脂类(双马来酰亚胺三嗪系树脂)的BT基板等树脂基板。树脂基板的线膨胀系数与陶瓷封装体的线膨胀系数的差优选为30%以下,更优选为20%以下,进一步优选为10%以下。由此,能够使基板20的线膨胀系数与惯性传感器的线膨胀系数的差足够小。因此,能够抑制以由线膨胀系数的差引起的应力为原因而使惯性传感器的检测特性劣化、或惯性传感器向基板20的安装可靠性下降。
传感器模块12是惯性传感器与基板20成为一体的模块部件。例如,如后述的图11、图12所示,传感器模块12具有基板20、安装于基板20的陀螺仪传感器40X、40Y、40Z、加速度传感器30等惯性传感器、以及壳体21。壳体21用于密封陀螺仪传感器40X、40Y、40Z、加速度传感器30等惯性传感器,在由基板20和壳体21形成的收容空间收容作为惯性传感器等电子部件的安装部件。例如由基板20和壳体21构成传感器模块12的封装体。壳体21例如由金属等导电构件形成。另外,也可以通过树脂模制来实现传感器模块12的封装体。
此外,惯性测量装置10可以包括处理部50。处理部50安装于基板20,进行基于惯性传感器的检测信息的处理。处理部50是处理电路,例如能够通过MPU、CPU等处理器实现。或者处理部50也可以通过基于门阵列等自动配置布线的ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit,专用集成电路)实现。此外,也可以在基板20安装例如电阻、电容等电路部件作为安装部件。
另外,在图1中,作为惯性传感器除了陀螺仪传感器40X、40Y、40Z以外还设置有加速度传感器30,但是也可以不设置该加速度传感器30。此外,也可以不将处理部50设置于基板20,由设置于陀螺仪传感器40X、40Y、40Z的集成电路装置进行处理部50所进行的处理。
图2示出作为图1的陀螺仪传感器40X、40Y、40Z的陀螺仪传感器40的详细构成例。图2的陀螺仪传感器40检测绕z轴的角速度。图1的陀螺仪传感器40X、40Y、40Z分别配置成使作为检测轴的z轴方向成为X轴、Y轴、Z轴方向。
陀螺仪传感器40包括振子156、驱动电路158、检测电路160、处理电路166以及接口170,作为陀螺仪传感器元件的振子156和实现这些电路的集成电路装置(IC)收容于封装体。驱动电路158可以包括:被输入来自振子156的反馈信号DG并进行信号放大的放大电路;进行自动增益控制的AGC电路;以及将驱动信号DS输出到振子156的输出电路等。例如AGC电路可变地自动调整增益,以使来自振子156的反馈信号DG的振幅固定。输出电路例如将矩形波的驱动信号DS输出到振子156。该驱动信号DS的频率为振子156的驱动频率。检测电路160可以包括放大电路、同步检波电路以及A/D转换电路等。放大电路被输入来自振子156的检测信号S1、S2,进行作为差分信号的检测信号S1、S2的电荷-电压转换或信号放大。同步检波电路使用来自驱动电路158的同步信号,进行用于提取期望波的同步检波。A/D转换电路将同步检波后的模拟检测信号转换为数字检测数据并输出到处理电路166。处理电路166进行对检测数据的零点校正、灵敏度调整、滤波处理、温度校正等各种处理,将处理后的检测数据输出到接口170。
在图2中将双T型结构的振子用作振子156。另外,也可以将音叉型或H型等振子用作振子156。振子156具有驱动臂48A、48B、48C、48D、检测臂49A、49B、基部41以及连结臂42A、42B。检测臂49A、49B相对于矩形的基部41向+y轴方向、-y轴方向延伸。此外,连结臂42A、42B相对于基部41向+x轴方向、-x轴方向延伸。并且,驱动臂48A、48B相对于连结臂42A从其前端部向+y轴方向、-y轴方向延伸,驱动臂48C、48D相对于连结臂42B从其前端部向+y轴方向、-y轴方向延伸。在驱动臂48A、48B、48C、48D以及检测臂49A、49B的前端侧设置有频率调整用的锤部。若将z轴设为振子156的厚度方向,则振子156检测绕z轴的角速度。
在驱动臂48A、48B的上表面和下表面形成有驱动电极43,在驱动臂48A、48B的右侧面和左侧面形成有驱动电极44。在驱动臂48C、48D的上表面和下表面形成有驱动电极44,在驱动臂48C、48D的右侧面和左侧面形成有驱动电极43。并且,来自驱动电路158的驱动信号DS被供给到驱动电极43,来自驱动电极44的反馈信号DG被输入到驱动电路158。在检测臂49A的上表面和下表面形成有检测电极45,在检测臂49A的右侧面和左侧面形成有接地电极47。在检测臂49B的上表面和下表面形成有检测电极46,在检测臂49B的右侧面和左侧面形成有接地电极47。并且,来自检测电极45、46的检测信号S1、S2被输入到检测电路160。
接着,对陀螺仪传感器40的动作进行说明。若通过驱动电路158对驱动电极43施加驱动信号DS,则驱动臂48A、48B、48C、48D通过逆压电效果进行如图2的箭头C1所示的弯曲振动。例如,以规定的频率重复进行由实线的箭头所示的振动姿态和由虚线的箭头所示的振动姿态。即,驱动臂48A、48C的前端进行彼此重复地接近与分离的弯曲振动,驱动臂48B、48D的前端也进行彼此重复地接近与分离的弯曲振动。此时,驱动臂48A与48B以及驱动臂48C与48D相对于通过基部41的重心位置的x轴进行线对称的振动,因此基部41、连结臂42A、42B、检测臂49A、49B几乎不振动。
在该状态下,若对振子156施加将z轴作为旋转轴的角速度,则通过科里奥利力,驱动臂48A、48B、48C、48D如箭头C2所示振动。即,通过与箭头C1的方向和z轴方向正交的箭头C2的方向的科里奥利力作用于驱动臂48A、48B、48C、48D,产生箭头C2的方向的振动成分。该箭头C2的振动经由连结臂42A、42B传递到基部41,由此检测臂49A、49B在箭头C3的方向上进行弯曲振动。由该检测臂49A、49B的弯曲振动的压电效果产生的电荷信号作为检测信号S1、S2被输入到检测电路160,从而检测绕z轴的角速度。
以上说明的本实施方式的惯性测量装置10包括:陀螺仪传感器40X、40Y、40Z,被第一驱动频率、第二驱动频率、第三驱动频率驱动而检测绕X轴、Y轴、Z轴的角速度;以及基板20,设置有陀螺仪传感器40X、40Y、40Z。并且,在本实施方式中,在将第一驱动频率设为fd1、将第二驱动频率设为fd2、将第三驱动频率设为fd3时,基板20的固有振动频率被设定为与fd1、fd2、fd3不一致的频率。即,基板20的固有振动频率被设定为避开驱动频率fd1、fd2、fd3的频率。基板20的固有振动频率例如能够通过调整图1所示的基板20的厚度TH来设定。或者可以考虑通过调整基板20的边SD1、SD2、SD3、SD4的长度等尺寸、在基板20设置用于调整固有振动频率的构件、或者改变基板20的材质来调整基板20的固有振动频率等各种调整方法。另外,基板20的固有振动频率也能够称为将例如惯性传感器等电子部件安装于基板20的传感器模块12的固有振动频率。此外,在本实施方式中,根据需要,将陀螺仪传感器40X、40Y、40Z适当地总称为陀螺仪传感器40。
作为图2的陀螺仪传感器40的振动片的振子156为在xy平面的面内对称的结构,振动方向也为对称的方向,因此振动成分抵消。因此,在xy平面的方向上的振动泄漏极少。相对于此,在与xy平面垂直的检测轴的方向即z轴方向上,由于附加了作为锤头的锤部的影响,结构不对称,使得振动泄漏到外部。即,产生z轴方向上的振动泄漏,该振动泄漏经由陀螺仪传感器40的封装体传递到外部。
例如,图3是示出陀螺仪传感器40的基部41的位移与陀螺仪传感器40的封装体的位移的相关关系的图。若在陀螺仪传感器40的振子156的基部41产生如D1、D2、D3、D4所示的位移,则与其对应地在陀螺仪传感器40的封装体也产生如E1、E2、E3、E4所示的位移,基部41的位移与封装体的位移具有相关关系。在此,封装体的位移是在陀螺仪传感器40的封装体的例如主平面的角部位置等规定位置设定的测定点处的位移。若振子156的基部41因上述振动泄漏在z轴方向上位移,则陀螺仪传感器40的封装体也与其对应地在z方向上位移。由此,该封装体的位移作为振动泄漏被传递到如图1所示安装有陀螺仪传感器40的基板20。并且,若振动泄漏的振动的频率与基板20的固有振动频率一致,则基板20共振。并且,产生如下问题:共振的基板20的振动成为干扰等而对陀螺仪传感器40的传感器特性产生不良影响,或者因基板20的共振而使得基板20吸收振动能量,从而陀螺仪传感器40的振子156的驱动不稳定等。
因此,在本实施方式中,如后述的图4~图10中详细说明的那样,将基板20的固有振动频率设定为与陀螺仪传感器40X、40Y、40Z的驱动频率fd1、fd2、fd3不一致的频率。即,作为安装陀螺仪传感器40X、40Y、40Z的基板20,使用具有与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致的固有振动频率的基板。由此,能够防止:陀螺仪传感器40X、40Y、40Z的驱动频率fd1、fd2、fd3的振动向外部泄漏,基板20因该振动泄漏而共振,使得陀螺仪传感器40X、40Y、40Z的传感器特性恶化或陀螺仪传感器40X、40Y、40Z的驱动不稳定。此外,通过使陀螺仪传感器40X、40Y、40Z的驱动频率fd1、fd2、fd3相互不同,能够降低多轴陀螺仪传感器中的轴间干扰的影响,防止以轴间干扰为原因的检测性能的下降。因此,能够提供一种惯性测量装置10,该惯性测量装置10通过将陀螺仪传感器40X、40Y、40Z设置于基板20,能够实现多轴陀螺仪传感器,并且能够降低基板20的共振引起的不良影响、轴间干扰引起的不良影响。
例如,在本实施方式中,传感器模块12仅为在基板20设置陀螺仪传感器40X、40Y、40Z的结构。因此,如后述的图11、图12所示,能够将传感器模块12的基板20直接安装于顾客基板等基板4。例如,在传感器模块12设置连接器、在该连接器连接电缆的一端并将电缆的另一端连接于外部装置的方法在可靠性的方面不是优选的,例如在车载设备等中希望使用焊锡等的连接。因此,希望将传感器模块12的基板20直接安装于作为顾客基板的基板4。并且,在将传感器模块12的基板20直接安装于基板4的状况下,难以采用通过树脂浇注的粘接构件覆盖陀螺仪传感器40X、40Y、40Z并固化的方法。因此,产生在使用树脂浇注的方法中不会产生的以基板20的共振为原因的问题。关于这方面,在本实施方式中,在不能采用通过这种树脂浇注覆盖陀螺仪传感器40X、40Y、40Z并固化的方法的状况下,通过将基板20的固有振动频率设定为与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致的频率,能够消除以基板20的共振为原因的问题。
此外,将基于X轴方向、Y轴方向、Z轴方向上的激振的振动模式分别设为X轴振动模式、Y轴振动模式、Z轴振动模式。X轴、Y轴、Z轴分别是第一轴、第二轴、第三轴,X轴振动模式、Y轴振动模式、Z轴振动模式分别是第一轴振动模式、第二轴振动模式、第三轴振动模式。此时,在本实施方式中,X轴振动模式、Y轴振动模式以及Z轴振动模式中的基板20的固有振动频率被设定为与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致的频率。即,在基于X轴、Y轴、Z轴中任意一个轴方向的激振的振动模式中,基板20的固有振动频率都被设定为与fd1、fd2、fd3不一致的频率。
例如,图4、图5、图6是基板20的厚度为TH=TH1时的频率解析结果。并且,图4、图5、图6分别是X轴激振、Y轴激振、Z轴激振时的频率解析结果。X轴激振时的频率解析结果是指在图1中对基板20进行了沿X轴方向的激振时的频率解析结果。同样,Y轴激振、Z轴激振时的频率解析结果分别是指对基板20进行了沿Y轴方向的激振、沿Z轴方向的激振时的频率解析结果。
在图4的X轴激振中,在固有振动频率fA、fB中,在基板20产生基于X轴激振的X轴振动模式引起的共振。在这种情况下,在本实施方式中,如图4所示,作为第一轴振动模式的X轴振动模式中的基板20的固有振动频率fA=f1A、fB=f1B被设定为与陀螺仪传感器40X、40Y、40Z的驱动频率fd1、fd2、fd3不一致的频率。例如,在将fd1、fd2、fd3的最小频率设为fmin、将fd1、fd2、fd3的最大频率设为fmax时,fA<fmin<fmax<fB的关系成立。具体地说,f1A<fmin<fmax<f1B的关系成立。在此,驱动频率fd1例如是48.5~50.0kHz范围内的频率,驱动频率fd2例如是50.5~52.0kHz范围内的频率,驱动频率fd3例如是52.5~54.0kHz范围内的频率。此外,图4~图6中的基板20的厚度TH=TH1例如是1.5mm~1.7mm范围内的厚度。
在图5的Y轴激振中,在固有振动频率fA、fB中,在基板20产生基于Y轴激振的Y轴振动模式引起的振荡。在这种情况下,在本实施方式中,如图5所示,作为第二轴振动模式的Y轴振动模式中的基板20的固有振动频率fA=f2A、fB=f2B被设定为与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致的频率。具体地说,fA<fmin<fmax<fB的关系成立,f2A<fmin<fmax<f2B的关系成立。
在图6的Z轴激振中,在固有振动频率fA、fB中,在基板20产生基于Z轴激振的Z轴振动模式引起的共振。在这种情况下,在本实施方式中,如图6所示,作为第三轴振动模式的Z轴振动模式中的基板20的固有振动频率fA=f3A、fB=f3B被设定为与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致的频率。
由此,在本实施方式中,在将基于X轴方向、Y轴方向、Z轴方向上的激振的振动模式分别设为X轴振动模式、Y轴振动模式、Z轴振动模式时,X轴振动模式、Y轴振动模式以及Z轴振动模式中的基板20的固有振动频率被设定为与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致的频率。
例如,如图4所示,基于X轴激振的X轴振动模式中的基板20的固有振动频率fA=f1A、fB=f1B被设定为与fd1、fd2、fd3不一致的频率。此外,如图5所示,基于Y轴激振的Y轴振动模式中的基板20的固有振动频率fA=f2A、fB=f2B被设定为与fd1、fd2、fd3不一致的频率。此外,如图6所示,基于Z轴激振的Z轴振动模式中的基板20的固有振动频率fA=f3A、fB=f3B被设定为与fd1、fd2、fd3不一致的频率。由此,在本实施方式中,在X轴振动模式、Y轴振动模式、Z轴振动模式全部振动模式中,固有振动频率fA、fB被设定为与陀螺仪传感器40X、40Y、40Z的驱动频率fd1、fd2、fd3不一致。
如图1所示,在本实施方式中,以使其检测轴GX、GY、GZ沿X轴、Y轴、Z轴方向的方式将陀螺仪传感器40X、40Y、40Z安装于基板20。并且,如上所述,陀螺仪传感器40X、40Y、40Z的振动泄漏主要在检测轴GX、GY、GZ的方向上产生。即,在作为图2的检测轴的z轴方向上产生。因此,显然仅考虑基于图1的X轴、Y轴、Z轴中的一个轴方向上的激振的振动模式的固有振动频率是不充分的。
例如,图4的基于X轴激振的X轴振动模式的固有振动频率fA=f1A、fB=f1B被设定为与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致。在这种情况下,若图5、图6的基于Y轴激振、基于Z轴激振的Y轴振动模式、Z轴振动模式的固有振动频率fA=f2A、fB=f2B、fA=f3A、fB=f3B被设定为与驱动频率fd1、fd2、fd3一致,则在Y轴方向、Z轴方向上产生基板20的共振。即,能够防止陀螺仪传感器40X的检测轴GX的方向上的基板20的共振,但是不能防止陀螺仪传感器40Y、40Z的检测轴GX、GY的方向上的基板20的共振。因此,以基板20的共振为原因,产生传感器特性恶化或振子156的驱动不稳定等问题。同样,即使将基于Y轴激振的Y轴振动模式的固有振动频率设定为与驱动频率不一致,由于不能防止陀螺仪传感器40X、40Z的检测轴GX、GZ的方向上的基板20的共振,所以也在X轴方向、Z轴方向上产生基板20的共振。此外,即使将基于Z轴激振的Z轴振动模式的固有振动频率设定为与驱动频率不一致,由于不能防止陀螺仪传感器40X、40Y的检测轴GX、GY的方向上的基板20的共振,所以在X轴方向、Y轴方向上产生基板20的共振。
关于这方面,在本实施方式中,在X轴振动模式、Y轴振动模式以及Z轴振动模式中,固有振动频率fA、fB被设定为与陀螺仪传感器40X、40Y、40Z的驱动频率fd1、fd2、fd3不一致。因此,即使在陀螺仪传感器40X、40Y、40Z的检测轴GX、GY、GZ中的任意一个轴的方向上产生振动泄漏的情况下,也能够防止以该振动泄漏为原因的基板20的共振,从而能够能够防止传感器特性恶化或驱动不稳定。
此外,例如将作为X轴振动模式、Y轴振动模式、Z轴振动模式中的任意一个的第一振动模式中的基板20的固有振动频率设为fA,将作为X轴振动模式、Y轴振动模式、Z轴振动模式中的任意一个的第二振动模式中的基板20的固有振动频率设为fB。并且,在将驱动频率fd1、fd2、fd3的最小频率设为fmin、将fd1、fd2、fd3的最大频率设为fmax时,在本实施方式中,fA<fmin<fmax<fB的关系成立。
例如,在图4中,第一振动模式、第二振动模式均为X轴振动模式。并且,第一振动模式中的固有振动频率是fA=f1A,第二振动模式中的固有振动频率是fB=f1B。此时,fA<fmin<fmax<fB的关系成立。即,固有振动频率fA、fB被设定为避开作为驱动频率的范围的fmin~fmax的频率。
此外,在图5中,第一振动模式、第二振动模式均为Y轴振动模式。并且,第一振动模式中的固有振动频率是fA=f2A,第二振动模式中的固有振动频率是fB=f2B。此时,fA<fmin<fmax<fB的关系成立。即,固有振动频率fA、fB被设定为避开作为驱动频率的范围的fmin~fmax的频率。
由此,第一振动模式、第二振动模式中的固有振动频率fA、fB被设定为避开作为驱动频率的范围的fmin~fmax的频率。由此,保证了fmin~fmax范围内的驱动频率fd1、fd2、fd3与第一振动模式、第二振动模式中的固有振动频率fA、fB不一致,能够防止以振动泄漏为原因的基板20的共振。
更具体地说,在本实施方式中,将第一轴振动模式中的相邻的两个固有振动频率设为f1A、f1B、将第二轴振动模式中的相邻的两个所述固有振动频率设为f2A、f2B时,f1A<fmin<fmax<f1B、且f2A<fmin<fmax<f2B的关系成立。
例如,在图4中,作为第一轴振动模式的X轴振动模式中的相邻的两个固有振动频率是fA=f1A、fB=f1B。并且,f1A<fmin<fmax<f1B的关系成立。此外,在图5中,作为第二轴振动模式的Y轴振动模式中的相邻的两个固有振动频率是fA=f2A、fB=f2B。并且,f2A<fmin<fmax<f2B的关系成立。即,如图4、图5所示,在本实施方式中,f1A<fmin<fmax<f1B、且f2A<fmin<fmax<f2B的关系成立。
由此,在图4的X轴振动模式中,f1A<fmin<fmax<f1B的关系成立,在图5的Y轴振动模式中,f2A<fmin<fmax<f2B的关系也成立。即,在X轴振动模式和Y轴振动模式两个振动模式中,固有振动频率fA、fB被设定为避开作为驱动频率的范围的fmin~fmax的频率。因此,在X轴振动模式和Y轴振动模式两个振动模式中,能够防止以振动泄漏为原因的基板20的共振,因此能够防止传感器特性恶化或驱动不稳定。
此外,在本实施方式中,在满足f1A<fmin<fmax<f1B且f2A<fmin<fmax<f2B的关系的频率范围内,第三轴振动模式中的固有振动频率被设定为避开fd1、fd2、fd3的频率。
例如,在图6中,作为第三轴振动模式的Z轴振动模式中的固有振动频率fA=f3A、fB=f3B在满足图4、图5的f1A<fmin<fmax<f1B、且f2A<fmin<fmax<f2B的关系的频率范围内被设定为避开驱动频率fd1、fd2、fd3的频率。即,Z轴振动模式中的固有振动频率fA=f3A、fB=f3B被设定为与驱动频率fd1、fd2、fd3均不一致。由此,如图4、图5所示,在X轴振动模式和Y轴振动模式中,固有振动频率与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致,并且如图6所示,在Z轴振动模式中,固有振动频率也与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致。因此,在X轴振动模式、Y轴振动模式、Z轴振动模式全部振动模式中,固有振动频率与fd1、fd2、fd3不一致。因此,能够防止陀螺仪传感器40X、40Y、40Z中的任意一个陀螺仪传感器的振动泄漏引起的基板20的共振,能够防止传感器特性恶化或驱动不稳定。
例如,如后述的图10中说明的那样,X轴振动模式、Y轴振动模式中的固有振动频率的特性为相同倾向的特性。例如,相对于基板20的厚度TH的固有振动频率的特性为相同倾向的特性。另一方面,Z轴振动模式中的固有振动频率的特性为与X轴振动模式、Y轴振动模式中的固有振动频率的特性不同倾向的特性。因此,首先,如图4、图5所示,在X轴振动模式和Y轴振动模式中,将固有振动频率fA、fB设定为避开作为驱动频率的范围的fmin~fmax的频率。由此,如图4、图5所示,在X轴振动模式和Y轴振动模式中,能够可靠地将固有振动频率fA、fB设定为避开驱动频率fd1、fd2、fd3的频率。例如,X轴振动模式和Y轴振动模式中的固有振动频率的特性是相同倾向的特性,因此能够容易地将固有振动频率fA、fB设定为避开作为驱动频率的范围的fmin~fmax的频率。并且,此后,如图6所示,在Z轴振动模式中,将固有振动频率fA=f3A、fB=f3B设定为与驱动频率fd1、fd2、fd3均不一致。由此,在X轴振动模式、Y轴振动模式、Z轴振动模式全部振动模式中,能够简单地实现使固有振动频率与fd1、fd2、fd3不一致的设定。
另外,在本实施方式中,如图1所示,第一轴是与基板20平行的方向的X轴,第二轴是与基板20的面平行且与X轴正交的Y轴。此外,第三轴是与基板20的面正交的Z轴。通过以上述方式设定第一轴、第二轴、第三轴,可实现能够检测绕图1的X轴的角速度、绕Y轴的角速度以及绕Z轴的角速度的三轴陀螺仪传感器的模块。
图7、图8、图9是使基板20的厚度TH与图4、图5、图6不同时的X轴激振、Y轴激振、Z轴激振下的频率解析结果。例如,图4~图6是基板20的厚度为TH=TH1时的频率解析结果,相对于此,图7~图9是基板20的厚度为TH=TH2>TH1时的频率解析结果。图7~图9中的基板20的厚度TH=TH2例如是2.1mm~2.3mm的范围内的厚度。
并且,在这种基板20的厚度为TH=TH2时,如图7所示,基于X轴激振的X轴振动模式中的基板20的固有振动频率fA=f1A、fB=f1B也被设定为与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致的频率。此外,fA<fmin<fmax<fB的关系成立。此外,如图8所示,基于Y轴激振的Y轴振动模式中的基板20的固有振动频率fA=f2A、fB=f2B也被设定为与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致的频率。此外,如图9所示,基于Z轴激振的Z轴振动模式中的基板20的固有振动频率fA=f3A也被设定为与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致的频率。由此,在X轴振动模式、Y轴振动模式、Z轴振动模式全部振动模式中,基板20的固有振动频率被设定为与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致的频率。因此,即使在陀螺仪传感器40X、40Y、40Z的检测轴GX、GY、GZ中的任意一个轴的方向上产生振动泄漏的情况下,也能够防止以该振动泄漏为原因的基板20的共振。
此外,在本实施方式中,通过图1中与基板20正交的方向上的基板20的厚度TH来设定基板20的固有振动频率。即,通过调整基板20的厚度TH来调整基板20的固有振动频率,将固有振动频率设定为与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致的频率。若以上述方式通过基板20的厚度TH来调整固有振动频率,则能够不改变基板20的边SD1、SD2、SD3、SD4的长度来调整固有振动频率。因此,由于能够不改变基板20的平面的大小来调整固有振动频率,所以能够实现惯性测量装置10的小型化,并且能够防止发生以振动泄漏所引起的基板20的共振为原因的不良情况。
图10是示出基板20的厚度TH与基板20的固有振动频率的关系的图。如图10所示,基于X轴激振的X轴振动模式中的固有振动频率的特性和基于Y轴激振的Y轴振动模式中的固有振动频率的特性为相同倾向的特性。因此,在图10中,首先,设定基板20的厚度TH,以使作为驱动频率的范围的fmin~fmax收敛在fA~fB的范围内,该fA~fB的范围内是X轴振动模式、Y轴振动模式中的相邻的固有振动频率之间的范围。例如在图10中,通过将基板20的厚度设定为TH=TH1,使得作为驱动频率的范围的fmin~fmax收敛在fA~fB的范围内。即,如图4、图5中说明的那样,fA<fmin<fmax<fB的关系成立。具体地说,f1A<fmin<fmax<f1B的关系和图5的f2A<fmin<fmax<f2B的关系成立。并且,如图10所示,在Z轴振动模式中的固有振动频率在fA~fB的频率范围内被设定为避开fd1、fd2、fd3的频率。即,如图6中说明的那样,Z轴振动模式中的固有振动频率在满足图4的f1A<fmin<fmax<f1B的关系和图5的f2A<fmin<fmax<f2B的关系的频率范围内被设定为避开fd1、fd2、fd3的频率。由此,在X轴振动模式、Y轴振动模式、Z轴振动模式全部振动模式中,能够简单地实现使固有振动频率与fd1、fd2、fd3不一致的设定。
由此,在本实施方式中,在Z轴振动模式中进行固有振动频率的精细的微调整。即,如图10所示,在以使作为驱动频率的范围的fmin~fmax进入X轴振动模式以及Y轴振动模式中的固有振动频率的频率范围即fA~fB的范围内的方式进行设定之后,将Z轴振动模式中的固有振动频率精细地调整为避开驱动频率fd1、fd2、fd3的频率。其理由如下所述。例如,如图10所示,若变更基板20的厚度TH,则成为基板20的共振频率的固有振动频率也变化。例如,厚度TH越厚,固有振动频率也越高。并且,如图10所示,关于固有振动频率相对于基板20的厚度TH变化的变化,相比于X轴振动模式、Y轴振动模式,Z轴振动模式更平缓。因此,在Z轴振动模式进行调整更容易确保余量(margin)。此外,关于基板20共振的振动模式时的位移,相比于基板20的主平面的面内方向上的位移,与主平面交叉的方向上的位移更大,需要可靠地避免Z轴振动模式引起的共振。因此,在本实施方式中,在Z轴振动模式中进行固有振动频率的精细的微调整,以使固有振动频率成为避开驱动频率fd1、fd2、fd3的频率。具体地说,以使Z轴振动模式中的固有振动频率成为与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致的频率的方式设定基板20的厚度TH。由此,能够确保足够的余量,并且能够实现使固有振动频率与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致的调整,能够可靠地避免Z轴振动模式引起的共振。
2.详细构成例
接着,说明本实施方式的惯性测量装置10的详细构成例。图11是示出本实施方式的惯性测量装置10的详细构成例的俯视图,图12是侧视图。图11、图12的惯性测量装置10包括传感器模块12和引线组60A、60B、60C、60D。并且,传感器模块12具有至少一个惯性传感器以及设置有惯性传感器的基板20。引线组60A~60D被设置为用于将传感器模块12的基板20支承于安装面的支承构件。此外,引线组60A~60D也作为用于在传感器模块12与外部之间输入输出信号的信号端子发挥功能。
传感器模块12是具有至少一个惯性传感器的模块部件。在图11、图12中,作为至少一个惯性传感器,在作为传感器模块12的传感器基板的基板20设置有角速度传感器即陀螺仪传感器40X、40Y、40Z以及加速度传感器30。
由此,图11、图12的惯性测量装置10包括:传感器模块12,具有至少一个惯性传感器以及设置有惯性传感器的基板20;以及引线组60A、60B、60C、60D,被设置为用于将传感器模块12的基板20支承于安装面2的支承构件。引线组60A、60B、60C、60D也作为传感器模块12的信号端子组发挥功能。引线组60A、60B、60C、60D分别是第一引线组、第二引线组、第三引线组、第四引线组。另外,以下将引线组60A、60B、60C、60D的全部或一部分适当地总称为引线组60。并且,如图12所示,引线组60的引线70具有第一部分71、第二部分72以及第三部分73。
图13是对作为支承构件的引线70进行详细说明的图。引线70例如通过在制造时对引线架进行切断加工而形成。引线70可以由铁系材料形成,也可以由铜系材料形成。
引线70具有与安装面2连接的第一部分71。即,第一部分71是在引线70中能够与惯性测量装置10的安装对象基板的面即安装面2连接的部分。第一部分71使用例如焊锡与形成于安装对象基板的连接端子连接。安装对象基板是惯性测量装置10的顾客所使用的顾客基板等。
此外,引线70具有从第一部分71在与安装面2交叉的方向DR上朝向基板20延伸的第二部分72。例如,在图13中,方向DR是相对于安装面2呈锐角的方向。另外,方向DR也可以是与安装面2垂直的方向。该第二部分72是在引线70中第一部分71与第三部分73之间的部分,例如是第一部分71与第三部分73之间的弯曲部。
此外,引线70具有与基板20连接的第三部分73。具体地说,第三部分73与设置于基板20的底面的外部连接端子22连接。即,第三部分73是在引线70中能够与设置于基板20的底面的外部连接端子22连接的部分。如后述的图18所示,第三部分73使用例如焊锡24与基板20的外部连接端子22连接。具体地说,第三部分73使用熔点比第一部分71的连接所使用的焊锡高的高熔点的焊锡24与外部连接端子22连接。或者也可以使用钎料将第三部分73连接于外部连接端子22。
在本实施方式中,将具有这种第一部分71、第二部分72、第三部分73的引线70作为支承构件,如图13所示,使传感器模块12的基板20被支承在距离安装面2为高度H的位置。在此,高度H例如为1.7mm以上。
图14是由引线70支承传感器模块12的基板20的说明图。图14是引线70为鸥翼型的情况的例子。另外,如后述的图15、图16所示,引线70也可以是J引线类型。
在图14中,例如将引线组60A的引线70和引线组60B的引线70作为支承构件,将传感器模块12的基板20支承于基板4的安装面2。基板4例如是顾客基板等惯性测量装置10的安装对象基板。
例如,在此前的惯性测量装置10中,未采用将安装有惯性传感器的基板20直接安装于顾客基板等基板4的方法。例如,在传感器模块12设置阳侧的连接器,将电缆的阴侧的连接器与该阳侧的连接器连接,将电缆的另一端经由连接器等与外部装置连接,由此将惯性测量装置10与外部装置电连接。并且经由电缆将惯性测量装置10的测量结果输出到外部装置。
但是,这种基于电缆的连接在可靠性方面不是优选的,例如在车载设备等中希望使用焊锡等的连接。因此,希望将传感器模块12的基板20直接安装于作为顾客基板的基板4。
但是,例如在图14中,基板20的线膨胀系数与基板4的线膨胀系数不同。例如,由于基板4是顾客所使用的基板,所以根据顾客而使用各种类型的基板。因此,难以使基板20与基板4的线膨胀系数相同。并且,若热膨胀系数不同,则例如由热量等引起的基板20的例如A1方向上的位移与基板4的A2方向上的位移不同。因此,由于基板20与基板4的线膨胀系数不同,例如对传感器模块12的基板20施加应力,使得惯性传感器的传感器特性恶化。例如,在MEMS(Micro Electro Mechanical Systems,微机电***)的静电电容型的加速度传感器中,由于线膨胀系数不同所产生的应力施加到基板20,因此产生静电电容变化、加速度传感器的传感器特性恶化的问题。此外,在陀螺仪传感器中,例如产生检测轴偏移等问题,使得传感器特性恶化。
例如,作为本实施方式的比较例的方法,可以考虑通过BGA(Ball Grid Array,球栅阵列)连接基板20与基板4的方法。但是,在该方法中,不能利用BGA的连接部分吸收由线膨胀系数不同产生的应力。因此,对基板20施加应力,使得惯性传感器的传感器特性恶化。此外,由于向BGA的接合部施加应力,产生焊锡裂纹等,使得焊锡的安装可靠性恶化。
为了解决以上的问题,本实施方式的详细的构成例的惯性测量装置10包括:传感器模块12,具有至少一个惯性传感器以及设置有惯性传感器的基板20;引线组60,被设置为用于将传感器模块12的基板20支承于安装面2的支承构件。引线组60例如是引线组60A~60D。并且,如图13、图14中说明的那样,引线组60的引线70包括:与安装面2连接的第一部分71;从第一部分71在与安装面2交叉的方向DR上向基板20延伸的第二部分72;以及与基板20连接的第三部分73。
根据这种构成的惯性测量装置10,能够利用作为支承构件发挥功能的引线组60来支承设置有加速度传感器30、陀螺仪传感器40X、40Y、40Z等惯性传感器的传感器模块12的基板20。此外,通过将引线组60用作信号端子组,能够进行传感器模块12与外部装置之间的信号的收发。并且,引线组60的引线70具有:与安装面2连接的第一部分71;与基板20连接的第三部分73;以及第二部分72,是第一部分71与第三部分73之间的部分,在方向DR上向基板20延伸。因此,例如即使在顾客基板等基板4与传感器模块12的基板20之间线膨胀系数不同,也能够通过引线组60吸收并缓和由线膨胀系数的差产生的应力。即,通过引线组60的引线70的第二部分72变形而扭曲,能够缓和施加到基板20的应力。因此,能够抑制惯性传感器的传感器特性由于线膨胀系数的差引起的应力而恶化。此外,例如施加到焊锡的应力越大,焊锡的安装可靠性越恶化,根据本实施方式,由于能够缓和施加到焊锡的应力,所以也能够抑制焊锡安装的安装可靠性恶化。因此,能够提供一种惯性测量装置10,该惯性测量装置10能够抑制线膨胀系数的差引起的惯性传感器的传感器特性的恶化、安装可靠性的恶化,并且能够良好地安装具有惯性传感器的传感器模块12。
此外,作为引线组60,惯性测量装置10包括:引线组60A,与基板20的边SD1对应设置;以及引线组60B,与基板20的与边SD1对置的边SD2对应设置。引线组60A是第一引线组,引线组60B是第二引线组,边SD1是第一边,边SD2是第二边。由此,本实施方式的惯性测量装置10至少包括:引线组60A,与基板20的边SD1对应设置;以及引线组60B,与基板20的与边SD1对置的边SD2对应设置。由此,基板20的边SD1侧能够由引线组60A支承,基板20的边SD2侧能够由引线组60B支承。并且,即使由于线膨胀系数的差产生沿向例如从边SD1朝向边SD2的方向的方向上的应力,也能够通过与边SD1、SD2对应设置的引线组60A、60B的引线70的第二部分72变形并扭曲来缓和施加到基板20的应力。因此,能够有效地抑制由线膨胀系数的差引起的传感器特性的恶化、安装可靠性的恶化。
此外,作为引线组60,惯性测量装置10包括:引线组60C,与基板20的与边SD1、SD2交叉的边SD3对应设置;以及引线组60D,与基板20的与边SD3对置的边SD4对应设置。引线组60C是第三引线组,引线组60D是第四引线组,边SD3是第三边,边SD4是第四边。由此,本实施方式的惯性测量装置10包括与边SD1、SD2、SD3、SD4对应设置的引线组60A、60B、60C、60D。由此,能够通过引线组60A、60B、60C、60D支承基板20的与四个边SD1、SD2、SD3、SD4对应的部位。并且,即使由于线膨胀系数的差产生沿向例如从边SD1朝向边SD2的方向的方向上的应力、沿向从边SD3朝向边SD4的方向的方向上的应力,也能够通过与边SD1、SD2、SD3、SD4对应设置的引线组60A、60B、60C、60D的引线70的第二部分72扭曲来缓和该应力。由此,能够有效地抑制由线膨胀系数的差引起的应力导致的传感器特性的恶化、安装可靠性的恶化。另外,在图11中,在与基板20的全部边SD1、SD2、SD3、SD4对应的部位设置有引线组60A、60B、60C、60D,但是只要在与这些边中的至少两个边对应的部位设置引线组即可。
此外,如图14所示,作为引线70,能够使用鸥翼型的引线。在这种情况下,引线70的第一部分71沿着安装面2的面方向向远离基板20的方向延伸。此外,引线70的第三部分73与设置有惯性传感器的基板20的第一面的背面即第二面连接。具体地说,引线70的第三部分73使用焊锡等与形成于基板20的底面即第二面的外部连接端子22连接。例如,通过高熔点焊锡连接。或者也可以通过钎料连接。外部连接端子22是安装用的焊盘,是金属电极。若使用这种鸥翼型的引线70,则能够通过鸥翼型的引线70的第二部分72的变形等来缓和由线膨胀系数的差引起的应力,并且能够抑制传感器特性的恶化、安装可靠性的恶化。另外,在图14的鸥翼型的引线70中,也能够实施将引线70的第三部分73与基板20的上表面即第一面或侧面连接的变形。即,在形成于第一面或侧面的外部连接端子22连接第三部分73。第三部分73沿着连接的面的面方向延伸。
此外,如图15、图16所示,引线70也可以是引线弯曲成J字型的J引线类型。在这种情况下,引线70的第一部分71的前端在与安装面2交叉的方向上向基板20延伸。并且,在图15中J引线类型的引线70的第三部分73与基板20的侧面连接,在图16中与基板20的上表面即第一面连接。即,在形成于侧面或第一面的外部连接端子22连接引线70的第三部分73。通过使用这种J引线类型的引线70,能够通过J引线类型的引线70的第二部分72的变形等来缓和由线膨胀系数的差引起的应力,能够抑制传感器特性的恶化、安装可靠性的恶化。
接着,利用图17对基板20的外部连接端子22与引线70的配置关系进行说明。图17是从与设置有外部连接端子22的基板20的面即底面正交的方向俯视时的图。即,是Z轴方向上的俯视时的图。在图17的俯视下,外部连接端子22的宽度WT比引线70的第三部分73的宽度W3宽。宽度W3是与引线70延伸的方向正交的方向上的宽度。例如,在图17的俯视下,以引线70的第三部分73内包于基板20的外部连接端子22方式在外部连接端子22连接第三部分73。由此,能够提高基板20的外部连接端子22与引线70的第三部分73连接的安装可靠性。例如,如后述的图18那样,在通过焊锡24连接外部连接端子22与第三部分73的情况下,能够提高焊锡的安装可靠性。
此外,如图17所示,在引线70的第三部分73设置有孔部74。即,形成有成为贯通孔的孔部74。通过设置这种孔部74,例如能够增加在外部连接端子22连接第三部分73时的安装面积、能够增加焊锡24的安装体积,因此能够进一步提高安装可靠性。即,不仅在外部连接端子22与第三部分73的接合部,而且在孔部74也进行焊锡连接,能够实现更牢固且可靠性高的连接。另外,在图17中设置有一个孔部74,但是也可以设置多个孔部。
此外,如图17所示,引线70的第三部分73的宽度W3比第二部分72的宽度W2宽。像这样,通过将第三部分73的宽度W3设为较宽,能够使第三部分73与基板20的外部连接端子22的连接面积变宽。由此,第三部分73与外部连接端子22的接合部的焊锡24的安装体积增加,因此能够以高可靠性将引线70的第三部分73连接于外部连接端子22。此外,通过在引线70中将宽度W2设为较窄,能够使引线组60的布线容易化。
另外,如图17所示,将引线70的第三部分73的角部的安装处设定成圆角形状,以免产生应力集中。即,对角部的角进行圆角的加工。由此,即使在施加有应力的情况下,也不易在焊锡24产生裂纹,能够进一步提高安装可靠性。
此外,在本实施方式中,引线70的第三部分73通过焊锡24与基板20的外部连接端子22连接。例如,图18是外部连接端子22与引线70的第三部分73的接合部的侧视时的图。即,是Y轴方向上的侧视图。如图18所示,基板20的外部连接端子22与引线70的第三部分73通过焊锡24连接。并且,在图18中,外部连接端子22的宽度WT比第三部分73的宽度W3宽。由此,第三部分73与外部连接端子22的接合部的焊锡24为圆角形状,能够提高焊锡的安装可靠性。另外,如图19所示,也能够实施使外部连接端子22的宽度WT比第三部分73的宽度W3窄的变形。根据这种安装方法,焊锡24为圆角形状,能够提高焊锡的安装可靠性。此外,根据图19的方法,焊锡24的圆角不会比基板20的外形向外突出,能够最小地成形引线组60,实现惯性测量装置10的产品的小型化。
此外,在本实施方式中,通过焊锡24固定基板20的外部连接端子22与引线70的第三部分73,因此能够确保外部连接端子22与第三部分73的接合部的连接的可靠性。例如,能够通过焊锡24更牢固且高可靠性地连接外部连接端子22与第三部分73,能够实现经由外部连接端子22和引线70的传感器模块12与外部之间的良好的信号传递。
在此,引线70的第一部分71使用焊锡连接于顾客基板等基板4的连接端子。此时,焊锡的连接大多通过回流焊方式进行。例如,在作为基板4的连接端子的区域印刷焊锡的膏,在基板4安装传感器模块12,通过回流焊的加热使焊锡熔化,从而连接基板4的连接端子与引线70的第一部分71。在这种情况下,通过回流焊的加热,连接引线70的第三部分73与基板20的外部连接端子22的焊锡24也有可能熔化。
因此,在本实施方式中,通过高熔点的焊锡24连接引线70的第三部分73与外部连接端子22。例如,通过熔点比220度高的焊锡24连接第三部分73与外部连接端子22。由此,即使在通过回流焊由焊锡连接引线70的第一部分71与基板4的连接端子的情况下,也能够防止由于回流焊的加热而使第三部分73与外部连接端子22的接合部的焊锡24熔化。因此,在向顾客基板组装惯性测量装置10时,能够防止发生引线组60与传感器模块12的连接不良。
图20示出高熔点焊锡的例子。如图20所示,作为熔点比220度高的高熔点焊锡,例如有作为锡和锑的合金的Sn-Sb系焊锡。通过Sn-Sb系焊锡,能够实现熔点为240℃以上或245℃以上的高熔点焊锡,例如能够实现比作为锡和铅的合金的Sn-Pb系等通常的焊锡高熔点的焊锡。因此,即使在使用Sn-Pb系焊锡并通过回流焊来连接引线70的第一部分71与基板4的连接端子的情况下,由于通过Sn-Sb系等高熔点的焊锡24来连接引线70的第三部分73与外部连接端子22,由此在向顾客基板组装惯性测量装置10时,能够防止发生引线组60与传感器模块12的连接不良。
另外,熔点比220度高的高熔点焊锡并不限定于Sn-Pb系焊锡,也能够使用作为锡和银的合金的Sn-Ag系、作为锡和铜的合金的Sn-Cu系等各种焊锡。
此外,引线70的第三部分73也可以通过钎料连接于基板20的外部连接端子22。通过钎料进行钎焊,能够使熔点比所接合的构件的母材低的合金即钎料熔化,能够不使母材自身熔融而使多个构件接合。例如,如图20所示,作为钎料,有金钎料、银钎料、铜钎料等,其熔点为800℃以上或600℃以上。因此,即使在使用焊锡并通过回流焊来连接引线70的第一部分71与基板4的连接端子的情况下,由于通过钎料连接引线70的第三部分73与外部连接端子22,由此在向顾客基板组装惯性测量装置10时,能够防止发生引线组60与传感器模块12的连接不良。
图21是示出基板20的外部连接端子22与引线70的连接的详细例的图。例如,本实施方式的引线组60具有引线70A和引线70B。引线70A是第一引线,引线70B是第二引线。引线70A的第三部分73A与基板20的外部连接端子22A连接,引线70B的第三部分73B与基板20的外部连接端子22B连接。并且,如图21所示,作为第二引线的引线70B的第三部分73B的宽度W3B比作为第一引线的引线70A的第三部分73A的宽度W3A宽。
例如,在图21中,引线70B连接于接近作为基板20的外形的边SD1的部位。因此,与引线70A的第三部分73A与外部连接端子22A的接合部相比,在引线70B的第三部分73B与外部连接端子22B的接合部被施加更大的应力,容易产生焊锡裂纹等。因此,在图21中,将引线70B的第三部分73B的宽度W3B设为较宽,以较大的安装面积与外部连接端子22B连接。通过以上述方式使安装面积变大,焊锡安装体积增加,能够提高引线70B的第三部分73B与外部连接端子22B的接合部的安装可靠性。
此外,在图21中,引线组60具有引线70C。引线70C是第三引线。并且,在引线70B的第三部分73B连接有与引线70B同电位且与引线70B相邻的引线70C。即,第三部分73B被两根引线70B、70C共用,例如被设定为GND等同电位。由此,能够使用被两根引线70B、70C共用的第三部分73B,通过焊锡24等连接于基板20的外部连接端子22。由此,安装面积变大,焊锡安装体积增加,从而能够提高第三部分73B与外部连接端子22B的接合部的安装可靠性。
此外,在图21中,从基板20的角部26到引线70B的距离LCB比从基板20的角部26到引线70A的距离LCA近。例如,可以认为由于线膨胀系数的差,对基板20的角部26施加有比其他部位更大的应力。例如,这是因为在角部26中施加有从基板20的边SD1朝向边SD2的方向上的应力以及从边SD3朝向边SD4的方向上的应力双方应力。如本实施方式那样在构成为由引线组60支承传感器模块12的情况下,能够缓和该应力,但是由于残留的应力,安装可靠性有可能下降。关于这方面,在图21中,对于距角部26的距离LCB近的引线70B,第三部分73B的宽度W3B变宽,与外部连接端子22B之间的安装面积变大。由此,即使在由于位于基板20的角部附近而施加大的应力的情况下,但通过使第三部分73B的宽度W3B变宽而使得焊锡安装体积增加,因此能够提高第三部分73B与外部连接端子22B的接合部的安装可靠性,并且防止焊锡裂纹等引起的接合部的切断。
此外,在本实施方式中,如图14所示,基板20的侧视下的引线组60的高度H优选为1.7mm以上。此外,高度H比引线70的全长小。即,高度H比图14的鸥翼型的引线70为笔直的形状时的全长小。
此外,如上所述,基板20是陶瓷基板,惯性传感器是收容于陶瓷封装体的惯性传感器。例如,作为基板20,使用玻璃陶瓷基板、氧化铝陶瓷基板等陶瓷基板。此外,图13的陀螺仪传感器40X、40Y、40Z、加速度传感器30等惯性传感器是收容于陶瓷封装体的惯性传感器。即,作为陀螺仪传感器元件、加速度传感器元件的惯性传感器元件收容于陶瓷封装体。作为一例,陶瓷封装体具有由陶瓷形成的容器和盖部,在通过容器与盖部的密封而形成的收容空间收容惯性传感器元件。并且,例如通过将陶瓷的容器的底面、侧面安装于基板20,从而将惯性传感器安装于基板20。由此,在惯性传感器的封装体由陶瓷材料形成的情况下,通过将基板20也设为陶瓷基板,能够使惯性传感器的封装体的线膨胀系数与基板20的线膨胀系数的差足够小。因此,能够抑制以线膨胀系数的差引起的应力为原因而使惯性传感器的检测特性劣化或惯性传感器向基板20的安装可靠性下降。
此外,在本实施方式中,基板20是树脂基板,惯性传感器是收容于陶瓷封装体的惯性传感器,树脂基板的线膨胀系数与陶瓷封装体的线膨胀系数的差可以为30%以下。由此,能够使惯性传感器的封装体的线膨胀系数与基板20的线膨胀系数的差足够小。因此,能够抑制以线膨胀系数的差引起的应力为原因而使惯性传感器的检测特性劣化或惯性传感器向基板20的安装可靠性下降。
3.电子设备、移动体
图22是示出本实施方式的电子设备300的构成例的框图。电子设备300包括本实施方式的惯性测量装置10以及基于惯性测量装置10的测量结果进行处理的处理装置320。此外,电子设备300还可以包括:通信接口310、操作接口330、显示部340、存储器350以及天线312。
通信接口310例如是无线电路,经由天线312从外部接收数据,或者进行向外部发送数据的处理。处理装置320进行电子设备300的控制处理、对经由通信接口310收发的数据的各种数字处理等。此外,处理装置320基于惯性测量装置10的测量结果进行处理。具体地说,处理装置320对惯性测量装置10的测量结果即输出信号进行校正处理、滤波处理等信号处理,或者基于该输出信号进行对电子设备300的各种控制处理。该处理装置320的功能例如能够通过MPU、CPU等处理器实现。操作接口330用于用户进行输入操作,能够通过操作按钮、触摸面板显示器等实现。显示部340显示各种信息,能够通过液晶、有机EL等显示器实现。存储器350存储数据,其功能能够通过RAM、ROM等半导体存储器等实现。
另外,本实施方式的电子设备300能够应用于例如车载设备、数字静态照相机或摄像机等影像关联设备、头部穿戴型显示装置、钟表关联设备等可穿戴设备、喷墨式喷出装置、机器人、个人计算机、便携式信息终端、印刷装置、投影装置、医疗设备或测定设备等各种设备。车载设备是汽车导航装置、自动驾驶用的设备等。钟表关联设备是钟表、智能手表等。作为喷墨式喷出装置,有喷墨打印机等。便携式信息终端是智能手机、便携电话机、便携型游戏装置、笔记本PC或平板终端等。
图23示出使用本实施方式的惯性测量装置10的移动体500的一例。图24是示出移动体500的构成例的框图。如图24所示,本实施方式的移动体500包括惯性测量装置10以及基于惯性测量装置10的测量结果进行处理的处理装置530。
具体地说,如图23所示,移动体500具有车身502和车轮504。此外,在移动体500安装有定位装置510。此外,在移动体500的内部设置有进行车辆控制等的控制装置570。此外,如图24所示,移动体500具有:发动机、电动机等驱动机构580、盘式制动器、鼓式制动器等制动机构582、通过方向盘、转向齿轮箱等实现的转向机构584。由此,移动体500是具备驱动机构580、制动机构582、转向机构584,且在地上、空中、海上移动的设备/装置。另外,作为移动体500,有四轮汽车、摩托车等汽车、自行车、电车、飞机或船等,但是在本实施方式中以四轮汽车为例进行说明。
定位装置510是安装于移动体500来进行移动体500的定位的装置。定位装置510包括惯性测量装置10和处理装置530。此外,还可以包括GPS接收部520和天线522。作为主设备的处理装置530接收作为惯性测量装置10的测量结果的加速度数据、角速度数据,对这些数据进行惯性导航运算处理并输出惯性导航定位数据。惯性导航定位数据是表示移动体500的加速度、姿态的数据。
GPS接收部520经由天线522接收来自GPS卫星的信号。处理装置530基于GPS接收部520所接收到的信号,求出表示移动体500的位置、速度、方位的GPS定位数据。并且,处理装置530基于惯性导航定位数据和GPS定位数据,计算出移动体500在地面的哪个位置行驶。例如,即使包含于GPS定位数据的移动体500的位置相同,如图23所示,若由于地面的倾斜(θ)等的影响而使移动体500的姿态不同,则移动体500在地面不同的位置行驶。因此,仅通过GPS定位数据不能计算出移动体500的准确的位置。因此,处理装置530使用惯性导航定位数据中的特别是与移动体500的姿态相关的数据,计算出移动体500在地面的哪个位置行驶。
控制装置570进行移动体500的驱动机构580、制动机构582、转向机构584的控制。控制装置570是车辆控制用的控制器,进行车辆控制、自动驾驶控制等各种控制。
本实施方式的移动体500包括惯性测量装置10和处理装置530。处理装置530基于来自惯性测量装置10的测量结果进行如上所述的各种处理,求出移动体500的位置、姿态的信息。例如,移动体500的位置的信息能够如上述方式基于GPS定位数据和惯性导航定位数据来求出。此外,移动体500的姿态信息能够基于例如包含于惯性导航定位数据的角速度数据等来求出。并且,控制装置570基于例如通过处理装置530的处理求出的移动体500的姿态信息,进行移动体500的姿态控制。该姿态控制例如能够通过控制装置570控制转向机构584来实现。或者在滑移控制等使移动体500的姿态稳定化的控制中,控制装置570也可以控制驱动机构580或控制制动机构582。根据本实施方式,能够高精度地求出通过惯性测量装置10的输出信号求出的姿态信息,因此能够实现移动体500的良好的姿态控制等。此外,在本实施方式中,还能够实现移动体500的自动驾驶控制。在该自动驾驶控制中,除了移动体500的位置和姿态的信息以外,还使用对周围物体的监视结果、地图信息、行驶路线信息等。
如上所述,本实施方式的惯性测量装置包括:第一陀螺仪传感器,在第一轴方向上设定检测轴,被第一驱动频率驱动而检测绕第一轴的角速度;以及第二陀螺仪传感器,在第二轴方向上设定检测轴,被与第一驱动频率不同的第二驱动频率驱动而检测绕第二轴的角速度。此外,包括第三陀螺仪传感器,该第三陀螺仪传感器在第三轴方向上设定检测轴,被与第一驱动频率及第二驱动频率不同的第三驱动频率驱动而检测绕第三轴的角速度。此外,包括设置有第一陀螺仪传感器、第二陀螺仪传感器以及第三陀螺仪传感器的基板。并且,在将第一驱动频率设为fd1、将第二驱动频率作为fd2、将第三驱动频率作为fd3时,基板的固有振动频率被设定为与fd1、fd2以及fd3不一致的频率。
根据本实施方式,使用设置于基板的第一陀螺仪传感器、第二陀螺仪传感器、第三陀螺仪传感器,能够检测绕第一轴、绕第二轴、绕第三轴的角速度。并且,在本实施方式中,基板的固有振动频率被设定为与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致的频率。由此,能够防止如下问题:第一陀螺仪传感器、第二陀螺仪传感器、第三陀螺仪传感器的驱动频率fd1、fd2、fd3的振动向外部泄漏,由于该振动泄漏而使基板共振,从而使得传感器特性恶化或驱动不稳定。此外,通过使第一陀螺仪传感器、第二陀螺仪传感器、第三陀螺仪传感器的驱动频率fd1、fd2、fd3相互不同,能够降低多轴陀螺仪传感器中的轴间干扰的影响,能够防止以轴间干扰为原因的检测性能的下降。因此,通过将第一陀螺仪传感器、第二陀螺仪传感器、第三陀螺仪传感器设置于基板,能够实现如下惯性测量装置:能够实现多轴陀螺仪传感器,并且能够降低基板的共振引起的不良影响、轴间干扰引起的不良影响。
此外,在本实施方式中,也可以是,在将基于第一轴方向、第二轴方向、第三的轴方向上的激振的振动模式分别设为第一轴振动模式、第二轴振动模式、第三轴振动模式时,第一轴振动模式、第二轴振动模式和第三轴振动模式中的基板的固有振动频率被设定为与fd1、fd2、fd3不一致的频率。
由此,即使在第一陀螺仪传感器的检测轴、第二陀螺仪传感器的检测轴、第三陀螺仪传感器的检测轴中的任意一个检测轴方向上产生振动泄漏的情况下,也能够防止以该振动泄漏为原因的基板的共振,因此能够防止传感器特性恶化或驱动不稳定。
此外,在将作为第一轴振动模式、第二轴振动模式、第三轴振动模式中的任意一个的第一振动模式中的基板的固有振动频率设为fA,将作为第一轴振动模式、第二轴振动模式、第三轴振动模式中的任意一个的第二振动模式中的基板的固有振动频率设为fB。此外,将fd1、fd2、fd3的最小频率设为fmin,将fd1、fd2、fd3的最大频率设为fmax。此时,在本实施方式中,可以是fA<fmin<fmax<fB。
由此,第一振动模式、第二振动模式中的固有振动频率fA、fB被设定为避开作为驱动频率的范围的fmin~fmax的频率。因此,保证fmin~fmax范围内的驱动频率fd1、fd2、fd3与第一振动模式、第二振动模式中的固有振动频率fA、fB不一致,从而能够防止以振动泄漏为原因的基板的共振。
此外,在本实施方式中,也可以是,在将第一轴振动模式中的相邻的两个固有振动频率设为f1A、f1B、将第二轴振动模式中的相邻的两个固有振动频率设为f2A、f2B、将fd1、fd2、fd3的最小频率设为fmin、将fd1、fd2、fd3的最大频率设为fmax时,f1A<fmin<fmax<f1B、且f2A<fmin<fmax<f2B。
由此,在第一轴振动模式中,f1A<fmin<fmax<f1B的关系成立,在第二轴振动模式中,f2A<fmin<fmax<f2B的关系也成立。因此,在第一轴振动模式和第二轴振动模式这两个模式中,能够防止以振动泄漏为原因的基板的共振,因此能够防止传感器特性恶化或驱动不稳定。
此外,在本实施方式中,也可以是,第三轴振动模式中的固有振动频率在满足f1A<fmin<fmax<f1B且f2A<fmin<fmax<f2B的频率范围内被设定为避开fd1、fd2以及fd3的频率。
由此,在第一轴振动模式和第二轴振动模式中,固有振动频率与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致,且在第三轴振动模式中,固有振动频率也与驱动频率fd1、fd2、fd3不一致。因此,能够防止第一陀螺仪传感器、第二陀螺仪传感器、第三陀螺仪传感器中的任意一个的振动泄漏引起的基板的共振。
此外,在本实施方式中,也可以是,第一轴是与基板平行的方向的X轴,第二轴是与基板的面平行且与X轴正交的Y轴,第三轴是与基板的面正交的Z轴。
由此,通过设定第一轴、第二轴、第三轴,可实现能够检测绕X轴的角速度、绕Y轴的角速度以及绕Z轴的角速度的三轴陀螺仪传感器的模块。
此外,在本实施方式中,也可以是,根据与基板正交的方向上的基板的厚度设定基板的固有振动频率。
由此,即使不改变基板的平面的大小,也能够调整固有振动频率,能够防止发生以振动泄漏引起的基板的共振为原因的不良情况。
此外,在本实施方式中,也可以是,基板是陶瓷基板,第一陀螺仪传感器、第二陀螺仪传感器以及第三陀螺仪传感器是收容于陶瓷封装体的陀螺仪传感器。
由此,若将基板设为陶瓷基板,则容易将基板的固有振动频率设定为与驱动频率不一致的频率。此外,能够使封装体的线膨胀系数与基板的线膨胀系数的差变小,从而能够抑制以线膨胀系数的差引起的应力为原因而使传感器特性劣化或安装可靠性下降。
此外,在本实施方式中,也可以是,印刷基板是树脂基板,惯性传感器是收容于陶瓷封装体的惯性传感器,树脂基板的线膨胀系数与陶瓷封装体的线膨胀系数的差为30%以下。
由此,能够使惯性传感器的封装体的线膨胀系数与印刷基板的线膨胀系数的差变小,能够抑制以线膨胀系数的差引起的应力为原因而使惯性传感器的检测特性劣化或惯性传感器向印刷基板的安装可靠性下降。
此外,在本实施方式中,还可以包括:传感器模块,具有第一陀螺仪传感器、第二陀螺仪传感器、第三陀螺仪传感器以及基板;以及支承构件,用于将传感器模块的基板支承于安装面。
由此,能够使用支承构件将设置有第一陀螺仪传感器、第二陀螺仪传感器、第三陀螺仪传感器的传感器模块的基板支承于安装面。
此外,在本实施方式中,也可以是,支承构件是引线组,引线组的引线具有:与安装面连接的第一部分;从第一部分在与安装面交叉的方向上朝向基板延伸的第二部分;以及与基板连接的第三部分。
由此,能够通过引线组缓和由线膨胀系数的差产生的应力。由此,能够抑制由线膨胀系数的差引起的应力而使传感器特性恶化或安装的可靠性恶化。
此外,在本实施方式中,也可以是,作为引线组,包括:第一引线组,与基板的第一边对应设置;以及第二引线组,与基板的与第一边对置的第二边对应设置。
由此,基板的第一边侧能够由第一引线组支承,基板的第二边侧能够由第二引线组支承。并且,即使由于线膨胀系数的差产生沿向例如从第一边朝向第二边的方向的方向上的应力,也能够良好地缓和该应力。
此外,在本实施方式中,也可以是,引线是鸥翼型,第三部分与第二面连接,该第二面是设置有第一陀螺仪传感器、第二陀螺仪传感器以及第三陀螺仪传感器的基板的第一面的背面。
若使用这种鸥翼型的引线,则能够通过鸥翼型的引线的第二部分的变形等来缓和由线膨胀系数的差引起的应力,并且能够抑制传感器特性的恶化、安装可靠性的恶化。
此外,在本实施方式中,也可以是,引线的第三部分通过焊锡与基板的外部连接端子连接。
由此,能够通过使用了焊锡的高可靠性的安装,将引线的第三部分连接于基板的外部连接端子。
此外,本实施方式涉及一种电子设备,该电子设备包括:上述的惯性测量装置;以及处理装置,基于惯性测量装置的测量结果进行处理。
此外,本实施方式涉及一种移动体,该移动体包括:上述的惯性测量装置;以及处理装置,基于惯性测量装置的测量结果进行处理。
另外,如上所述,对本实施方式进行了详细说明,但是本领域技术人员能够容易地理解的是,能够进行在实体上不脱离本公开的新事项和效果的多种变形。因此,这种变形例全部包含于本公开的范围。例如,在说明书或附图中,至少一次与更广义或同义的不同的术语一起记载的术语在说明书或附图的任何部分中都能够置换为该不同的术语。此外,本实施方式和变形例的全部组合也包含于本公开的范围。此外,惯性测量装置、电子设备、移动体的构成/动作等也不限定于本实施方式中说明的内容,能够实施各种变形。
Claims (15)
1.一种惯性测量装置,其特征在于,包括:
第一陀螺仪传感器,在第一轴方向上设定检测轴,被第一驱动频率驱动而检测绕所述第一轴的角速度;
第二陀螺仪传感器,在第二轴方向上设定检测轴,被与所述第一驱动频率不同的第二驱动频率驱动而检测绕所述第二轴的角速度;
第三陀螺仪传感器,在第三轴方向上设定检测轴,被与所述第一驱动频率及所述第二驱动频率不同的第三驱动频率驱动而检测绕所述第三轴的角速度;以及
基板,设置有所述第一陀螺仪传感器、所述第二陀螺仪传感器以及所述第三陀螺仪传感器,
在将所述第一驱动频率设为fd1、将所述第二驱动频率设为fd2、将所述第三驱动频率设为fd3时,所述基板的固有振动频率被设定为与fd1、fd2以及fd3不一致的频率,
在将基于所述第一轴方向、所述第二轴方向、所述第三轴方向上的激振的振动模式分别设为第一轴振动模式、第二轴振动模式、第三轴振动模式时,
所述第一轴振动模式、所述第二轴振动模式以及所述第三轴振动模式中的所述基板的所述固有振动频率被设定为与fd1、fd2以及fd3不一致的频率,
在将作为所述第一轴振动模式、所述第二轴振动模式、所述第三轴振动模式中的任意一个的第一振动模式中的所述基板的所述固有振动频率设为fA、将作为所述第一轴振动模式、所述第二轴振动模式、所述第三轴振动模式中的任意一个的第二振动模式中的所述基板的所述固有振动频率设为fB、将fd1、fd2、fd3的最小频率设为fmin、将fd1、fd2、fd3的最大频率设为fmax时,
fA<fmin<fmax<fB。
2.根据权利要求1所述的惯性测量装置,其特征在于,
所述第一轴是与所述基板平行的方向的X轴,所述第二轴是与所述基板的面平行且与所述X轴正交的Y轴,所述第三轴是与所述基板的面正交的Z轴。
3.根据权利要求1所述的惯性测量装置,其特征在于,
根据与所述基板正交的方向上的所述基板的厚度设定所述基板的所述固有振动频率。
4.根据权利要求1所述的惯性测量装置,其特征在于,
所述基板是陶瓷基板,
所述第一陀螺仪传感器、所述第二陀螺仪传感器以及所述第三陀螺仪传感器是收容于陶瓷封装体的陀螺仪传感器。
5.根据权利要求1所述的惯性测量装置,其特征在于,
所述基板是树脂基板,
所述第一陀螺仪传感器、所述第二陀螺仪传感器以及所述第三陀螺仪传感器是收容于陶瓷封装体的陀螺仪传感器,
所述树脂基板的线膨胀系数与所述陶瓷封装体的线膨胀系数的差为30%以下。
6. 根据权利要求1所述的惯性测量装置,其特征在于,包括:
传感器模块,具有所述第一陀螺仪传感器、所述第二陀螺仪传感器、所述第三陀螺仪传感器以及所述基板;以及
支承构件,用于将所述传感器模块的所述基板支承于安装面。
7.根据权利要求6所述的惯性测量装置,其特征在于,
所述支承构件是引线组,
所述引线组的引线具有:
第一部分,与所述安装面连接;
第二部分,从所述第一部分在与所述安装面交叉的方向上朝向所述基板延伸;以及
第三部分,与所述基板连接。
8.根据权利要求7所述的惯性测量装置,其特征在于,
作为所述引线组,包括:第一引线组,与所述基板的第一边对应设置;以及第二引线组,与所述基板的与所述第一边对置的第二边对应设置。
9.根据权利要求7或8所述的惯性测量装置,其特征在于,
所述引线是鸥翼型,
所述第三部分与第二面连接,所述第二面是设置有所述第一陀螺仪传感器、所述第二陀螺仪传感器以及所述第三陀螺仪传感器的所述基板的第一面的背面。
10.根据权利要求7所述的惯性测量装置,其特征在于,
所述引线的所述第三部分通过焊锡与所述基板的外部连接端子连接。
11.一种惯性测量装置,其特征在于,包括:
第一陀螺仪传感器,在第一轴方向上设定检测轴,被第一驱动频率驱动而检测绕所述第一轴的角速度;
第二陀螺仪传感器,在第二轴方向上设定检测轴,被与所述第一驱动频率不同的第二驱动频率驱动而检测绕所述第二轴的角速度;
第三陀螺仪传感器,在第三轴方向上设定检测轴,被与所述第一驱动频率及所述第二驱动频率不同的第三驱动频率驱动而检测绕所述第三轴的角速度;以及
基板,设置有所述第一陀螺仪传感器、所述第二陀螺仪传感器以及所述第三陀螺仪传感器,
在将所述第一驱动频率设为fd1、将所述第二驱动频率设为fd2、将所述第三驱动频率设为fd3时,所述基板的固有振动频率被设定为与fd1、fd2以及fd3不一致的频率,
在将基于所述第一轴方向、所述第二轴方向、所述第三轴方向上的激振的振动模式分别设为第一轴振动模式、第二轴振动模式、第三轴振动模式时,
所述第一轴振动模式、所述第二轴振动模式以及所述第三轴振动模式中的所述基板的所述固有振动频率被设定为与fd1、fd2以及fd3不一致的频率,
在将所述第一轴振动模式中的相邻的两个所述固有振动频率设为f1A、f1B、将所述第二轴振动模式中的相邻的两个所述固有振动频率设为f2A、f2B、将fd1、fd2、fd3的最小频率设为fmin、将fd1、fd2、fd3的最大频率设为fmax时,
f1A<fmin<fmax<f1B、且f2A<fmin<fmax<f2B。
12.根据权利要求11所述的惯性测量装置,其特征在于,
所述第三轴振动模式中的所述固有振动频率在满足f1A<fmin<fmax<f1B且f2A<fmin<fmax<f2B的频率范围内被设定为避开fd1、fd2以及fd3的频率。
13.根据权利要求11所述的惯性测量装置,其特征在于,
所述第一轴是与所述基板平行的方向的X轴,所述第二轴是与所述基板的面平行且与所述X轴正交的Y轴,所述第三轴是与所述基板的面正交的Z轴。
14. 一种电子设备,其特征在于,包括:
权利要求1至10中任一项所述的惯性测量装置或者权利要求11至13中任一项所述的惯性测量装置;以及
处理装置,基于所述惯性测量装置的测量结果进行处理。
15. 一种移动体,其特征在于,包括:
权利要求1至10中任一项所述的惯性测量装置或者权利要求11至13中任一项所述的惯性测量装置;以及
处理装置,基于所述惯性测量装置的测量结果进行处理。
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