JP2007278717A - Gyroscopic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電材料を利用したセンサ(本体)を有するジャイロ装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a gyro apparatus having a sensor (main body) using a piezoelectric material.
従来より、圧電材料を用いて形成した種々の形態のジャイロ装置が知られている。
圧電材料によりジャイロ用に形成した圧電振動片であるセンサ本体は、中心に基部を設け
、この基部から両側にそれぞれ水平に延びるように、棒状もしくは軸状の一対の支持部を
形成し、各支持部の先端からは励振用の振動腕が延びるようにする。また、前記基部から
は、支持部とは別に検出用の振動腕が延びるように形成されている(図示せず)。
2. Description of the Related Art Various types of gyro devices formed using a piezoelectric material have been known.
The sensor body, which is a piezoelectric vibrating piece made of a piezoelectric material for a gyro, is provided with a base at the center and a pair of rod-like or shaft-like support parts extending horizontally from the base to both sides. A vibrating arm for excitation extends from the tip of the part. Further, from the base portion, a vibrating arm for detection is formed separately from the support portion (not shown).
この状態でセンサ本体に所定の回転角速度などの物理量が作用した場合には、該センサ
本体の励振用振動腕は、それ自体の振動の方向と、回転角速度とのベクトル積の方向に働
くコリオリの力を受けて、所定の振動(屈曲振動)が励起される。この振動は支持部およ
び基部を介して上記した検出用振動腕の振動に基づく電荷を信号として取り出すことによ
り、回転角速度の検出を行うことができる。
In this state, when a physical quantity such as a predetermined rotational angular velocity acts on the sensor body, the excitation vibrating arm of the sensor body has a Coriolis force acting in the direction of the vector product of its own vibration direction and the rotational angular velocity. Upon receiving the force, a predetermined vibration (bending vibration) is excited. This vibration can detect the rotational angular velocity by taking out the electric charge based on the vibration of the vibration arm for detection described above as a signal through the support portion and the base portion.
図10は上述のセンサ本体を利用した装置構成例を示す公知のジャイロ装置の概略断面
図である(特許文献1、図1参照)。
図において、パッケージ内にセンサ本体と半導体パッケージを収容した構成とされてい
る。
具体的には、カンパッケージ2は、パッケージベース3を開口に嵌入することにより封
止されている。
パッケージベース3には、支持部4,4が平行に起立固定されている。各支持部4,4
の先端には基板5が固定されて、水平に支持されている。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a known gyro apparatus showing an apparatus configuration example using the sensor main body (see
In the figure, the sensor body and the semiconductor package are accommodated in the package.
Specifically, the
A substrate 5 is fixed to the tip of the substrate and supported horizontally.
基板の表裏面には、種々の電子部品8が固定されている他、表面側には半導体チップ6
がダイボンディングされている。
この半導体チップ6のほぼ中央部には接着剤9が塗布され、センサ本体7の上記基部が
接合固定されている。そして、センサ本体7は、ボンディング線10,10を用いて、基
板5に対して、ワイヤボンディングすることで電気的に接続されている。
Various
Is die-bonded.
Adhesive 9 is applied to substantially the center of the semiconductor chip 6, and the base of the
ところが、このような構成のジャイロ装置1では、センサ本体7の基部が接着剤9によ
り接合されている。
しかしながら、上述したように、該センサ本体7による回転角速度検出の際には、該セ
ンサ本体7の励振用振動腕が、その振動の方向と、回転角速度とのベクトル積の方向に働
くコリオリの力を受けて、振動(屈曲振動)し、この振動が支持部および基部を介して上
記した検出用振動腕の振動に基づく電荷を信号として取り出されるものである。
このため、センサ本体7の中央部に位置する基部が、接着剤によりリジットに固定され
ると、各振動における動きが阻害されるので、Q値が低下し、駆動モードにおいても検出
モードにおいてもジャイロ感度が低下する欠点がある。
However, in the
However, as described above, when the rotational angular velocity is detected by the
For this reason, if the base part located in the center part of the
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、比較的簡単な構成によりジャ
イロ感度を向上させることができるジャイロ装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a gyro apparatus capable of improving gyro sensitivity with a relatively simple configuration.
上記第1の目的は、第1の発明にあっては、基部から延びる複数の励振用振動腕と、該
基部から延びる検出用振動腕とを備えるセンサ本体と、該センサ本体を収容支持するパッ
ケージとを備えるジャイロ装置であって、前記センサ本体が、前記パッケージ内に収容さ
れた状態で、該センサ本体の前記基部に対してボンディング線の一端が固定され、該ボン
ディング線の他端が前記パッケージ自体の内側もしくは該パッケージ内の部品に固定され
ることにより、前記パッケージの内で前記センサ本体が、吊り下げ支持される構成とされ
たジャイロ装置により、達成される。
According to the first aspect of the present invention, in the first invention, a sensor body including a plurality of vibration arms for excitation extending from the base, and a vibration arm for detection extending from the base, and a package for housing and supporting the sensor body A gyro apparatus having one end of a bonding wire fixed to the base of the sensor body, the other end of the bonding line being the package. This is achieved by a gyro device configured to be suspended and supported in the package by being fixed to the inside of the package or a component in the package.
第1の発明の構成によれば、センサ本体の基部は、パッケージから(パッケージ自体の
内側もしくは該パッケージ内の部品から)、ボンディング線により吊り下げされるように
して支持されている。このため、センサ本体の基部は励振用振動腕からの振動が伝搬され
た際に、この振動に応じて動くことができ、さらにはこれに基づいて検出用振動腕に形成
される電界に基づく振動が伝えられた際にも自由に動くことができる。このため、振動モ
ードにおいても、検出モードにおいても、従来のようにQ値が低下する原因が取り除かれ
ているので、ジャイロ感度が向上する。
According to the configuration of the first invention, the base portion of the sensor body is supported from the package (inside the package itself or from a component in the package) so as to be suspended by the bonding wire. For this reason, when the vibration from the excitation vibrating arm is propagated, the base of the sensor body can move according to the vibration, and further, the vibration based on the electric field formed on the detection vibrating arm based on the vibration. You can move freely even when you are told. For this reason, in both the vibration mode and the detection mode, the cause of the decrease in the Q value is removed as in the prior art, so that the gyro sensitivity is improved.
第2の発明は、第1の発明の構成において、前記基部の両端から互いに離間する方向に
それぞれ延びる一対の支持部と、該各支持部の延びる方向と交差する方向で、かつ各支持
部の先端から互いに離間する方向にそれぞれ延びる各一対の励振用振動腕と、前記基部か
ら前記各支持部と交差する方向であって、互いに離間する方向に延びる一対の検出用振動
腕とを備え、前記基部が前記ボンディング線を介して吊り下げ支持されていることを特徴
とする。
第2の発明の構成によれば、前記基部は全体の構成の中で、中央部に位置し、この中央
部の基部を吊り下げ支持する構成であるから、支持バランスをとりやすい。
According to a second invention, in the configuration of the first invention, a pair of support portions extending in directions away from both ends of the base portion, a direction intersecting with the extending direction of each support portion, and A pair of excitation vibrating arms each extending in a direction away from the tip, and a pair of detection vibrating arms extending from the base in a direction intersecting with each support portion and in a direction away from each other, The base is supported by being suspended through the bonding wire.
According to the structure of 2nd invention, since the said base part is located in the center part in the whole structure, and is the structure which suspends and supports the base part of this center part, it is easy to take a support balance.
第3の発明は、第1または2のいずれかの発明の構成において、前記パッケージが箱状
のパッケージであって、該パッケージの内側底部に半導体チップが実装されており、かつ
前記パッケージの内部に形成した上向き段部に設けられた電極パッドに対して、前記ボン
ディング線の他端が固定されることにより、前記半導体チップの上方で、前記センサ本体
が立体的に吊り下げ支持されていることを特徴とする。
第3の発明の構成によれば、半導体チップとセンサ本体をパッケージ内に立体的に収容
することで、装置の底面積を小さくして小型化が図れると同時に、Q値の低下を防止して
ジャイロ感度を向上させることができる。
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, the package is a box-shaped package, a semiconductor chip is mounted on an inner bottom portion of the package, and the package is provided inside the package. The sensor body is supported in a three-dimensional manner above the semiconductor chip by fixing the other end of the bonding wire to the electrode pad provided on the formed upward stepped portion. Features.
According to the configuration of the third invention, the semiconductor chip and the sensor body are three-dimensionally accommodated in the package, so that the bottom area of the device can be reduced and the size can be reduced, and at the same time, the Q value can be prevented from being lowered. The gyro sensitivity can be improved.
第4の発明は、第3の発明の構成において、前記ボンディング線の他端が前記半導体チ
ップに対して固定されていることを特徴とする。
第4の発明の構成によれば、センサ本体を直接半導体チップに対して接続する構成とす
れば、パッケージ内のセンサ本体と接続されるべき電極パッドや、これを設けるべき上向
き段部の形成を減らして、パッケージを小型化することができる。
半導体チップとセンサ本体を直接ワイヤボンディングしているので、ワイヤをパッケージ
の上向き段部と接続する構成と比べると、配線が短くなり、低ノイズ化を図ることができ
る。
According to a fourth invention, in the configuration of the third invention, the other end of the bonding line is fixed to the semiconductor chip.
According to the configuration of the fourth invention, if the sensor main body is configured to be directly connected to the semiconductor chip, the electrode pad to be connected to the sensor main body in the package and the upward stepped portion to be provided with this are formed. This can reduce the size of the package.
Since the semiconductor chip and the sensor main body are directly wire-bonded, the wiring is shortened and noise can be reduced as compared with the configuration in which the wire is connected to the upward stepped portion of the package.
第5の発明は、第3の発明の構成において、前記半導体チップが、前記パッケージの前
記上向き段部に対して固定された配線基板の一面に実装されており、該基板の他面に対し
て、前記ボンディング線の他端が固定されていることを特徴とする。
第5の発明の構成によれば、パッケージ内の上向き段部に固定した基板を利用し、半導
体チップが固定でき、センサ本体と接続するボンディング線が前記基板に固定されるよう
にすれば、第4の発明と同様にパッケージ内の上向き段部の形成を減らして、確実な接続
をすることができる。
また、前記配線基板をガラスなどのウエハ材料を利用して多数枚を一度に形成し、後で
個々の大きさの配線基板に切断するようにすることができる。その場合、ウエハ状態で、
多数のセンサ本体をワイヤボンディングし、後で個々のセンサ本体に対応した配線基板に
切り分けるようにすれば、バッチ生産ができて生産効率が良い。
According to a fifth invention, in the configuration of the third invention, the semiconductor chip is mounted on one surface of a wiring substrate fixed to the upward stepped portion of the package, and the other surface of the substrate is mounted. The other end of the bonding wire is fixed.
According to the configuration of the fifth invention, if the substrate fixed to the upward stepped portion in the package is used, the semiconductor chip can be fixed, and the bonding wire connected to the sensor body is fixed to the substrate, the first As in the case of the invention of 4, the formation of the upward stepped portion in the package can be reduced, and a reliable connection can be made.
Further, a large number of the wiring boards can be formed at a time using a wafer material such as glass, and then cut into individual size wiring boards. In that case, in the wafer state,
If many sensor bodies are wire-bonded and then separated into wiring boards corresponding to the individual sensor bodies, batch production is possible and production efficiency is good.
第6の発明は、第1ないし5のいずれかの発明の構成において、前記ボンディング線が
前記センサ本体の駆動振動との共振を防ぐ形状とされていることを特徴とする。
第6の発明の構成によれば、ボンディング線がジャイロの振動モードを阻害することが
なく、静止時の出力電圧の温度特性が一定となる。
A sixth invention is characterized in that, in the configuration of any one of the first to fifth inventions, the bonding line is shaped to prevent resonance with the driving vibration of the sensor body.
According to the configuration of the sixth aspect of the invention, the bonding line does not hinder the gyro vibration mode, and the temperature characteristic of the output voltage at rest is constant.
第7の発明は、第1ないし6のいずれかの発明の構成において、前記ボンディング線の
前記一端の固定箇所および/または他端の固定箇所にダンピング材を適用したことを特徴
とする。
第7の発明の構成によれば、ボンディング線から発生する振動のQ値を低減することが
でき、駆動における振動や高次の振動との共振を減衰し、静止時の出力電圧の温度特性が
良好となる。
A seventh invention is characterized in that, in the configuration of any one of the first to sixth inventions, a damping material is applied to the fixed portion at the one end and / or the fixed portion at the other end of the bonding wire.
According to the configuration of the seventh invention, the Q value of the vibration generated from the bonding line can be reduced, the resonance with the vibration in driving and the higher order vibration is attenuated, and the temperature characteristic of the output voltage at rest is It becomes good.
図1及び図2は、本発明のジャイロ装置の第1の実施の形態を示しており、図1はその
概略斜視図、図2は図1のA−A線切断端面図、図3は図1のジャイロ装置の基部の拡大
した概略平面図である。
図1において、ジャイロ装置30は、パッケージ36内に収容されている。
センサ本体32を収容している。パッケージ36は、内部のセンサ本体32を示すため、
図1では蓋体が省略されている。
1 and 2 show a first embodiment of a gyro device according to the present invention, FIG. 1 is a schematic perspective view thereof, FIG. 2 is an end view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. FIG. 2 is an enlarged schematic plan view of a base portion of the
In FIG. 1, the
The sensor
In FIG. 1, the lid is omitted.
図2に示すパッケージ36は、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミ
ックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層した後、焼結して形成されて
いる。複数の各基板は、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所
定の内部空間Sを形成するようにされている。
この内部空間Sがセンサ本体32等を収容するための収容空間である。
すなわち、図2に示されているように、この実施形態では、パッケージ36は、例えば
、下から第1の積層基板61、第2の積層基板62、第3の積層基板63、およびシーム
リング64を重ねて形成されている。シームリング64は例えば、金属製の蓋体33を接
合するためのコバールリングなどであり、所定の厚みを有し、シーム溶接などにより蓋体
33をパッケージ36に対して接合するものである。
The
This internal space S is a housing space for housing the sensor
That is, as shown in FIG. 2, in this embodiment, the
第1の積層基板61、第2の積層基板62、第3の積層基板63は、それぞれ内側の材
料を除去して枠状にしたものを順次重ねたものであり、下の基板よりも上の基板の方が内
側の材料の除去量を増やすことにより、対応する内部空間が大きくなり、上端のシームリ
ング64も第3の積層基板63の枠部分より細くするようにしている。これにより、第2
の積層基板62の内側の空間S1よりも第3の積層基板63の内側の空間S2の方が幅が
大きく、シームリング64の内側の空間S3は空間S2よりさらに幅が大きい。
また、これにともない、第2の積層基板62の内周には第1の上向き段部21が形成さ
れ、第3の積層基板の内周には第2の上向き段部22が形成されている。
The first
The space S2 inside the third
Accordingly, the first
これら第1の上向き段部21と第2の上向き段部22およびパッケージ内側底部23と
には、例えば、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成した電極
パッドが設けられている。
図3に示す第2の上向き段部22に形成された電極パッド42,42は、パッケージ3
6内を通る図示しない導電スルーホールなどにより図2に示すパッケージ36底部の実装
端子25,25などと接続されて、センサ本体に32に駆動電圧を供給し、また、第2の
上向き段部22に形成された電極パッド41,41は同様にしてパッケージ36底部の実
装端子25,25から後述する回転角速度に対応した信号を送出する。
The first
The
2 is connected to the mounting
また、図2のパッケージ内側底部23にも同様の手法で図示しない電極パッドが形成さ
れており、センサ本体32と接続される半導体チップ45がダイボンディングされること
で実装されている。さらに、第1の上向き段部21にも同様の手法で図示しない電極パッ
ドが形成されて、積層基板の内部に設けた導電スルーホールなどを介して第2の上向き段
部22の電極パッドの一部と接続されている。第1の上向き段部21の電極パッドには半
導体チップ45の端子がボンディング線65を用いて、ワイヤボンディングされている。
Further, an electrode pad (not shown) is formed on the
センサ本体32は、圧電材料として、例えば、センサ本体32を複数もしくは多数分離
することができる大きさの水晶ウエハを、フッ酸溶液をエッチング液として使用してウエ
ットエッチングにより外形エッチングすることで、多数個の図示の形状のセンサ本体とな
るようにして形成される。
The sensor
このように作られるセンサ本体32を簡単に説明する。
図1おいて、X方向は水晶の電気軸、Y方向は水晶の機械軸、Z方向は水晶の光軸(成
長軸)を示しており、ジャイロ装置30に角速度ωが作用する様子を示している。
センサ本体32のほぼ正方形の基部51は後述するようにパッケージ36に対して支持
されている。基部51からは、それぞれ左右の方向に基部51と一体に形成された棒状も
しくは軸状の支持部52,52が延びている。
The
In FIG. 1, the X direction indicates the crystal electrical axis, the Y direction indicates the crystal mechanical axis, and the Z direction indicates the crystal optical axis (growth axis), and shows how the angular velocity ω acts on the
The substantially
さらに、各支持部52,52の端部には、各支持部52,52の延びる方向と交差する
方向に、各支持部52,52の端部を起点として、両方向に延出された励振用振動腕54
,54が設けられている。つまり、基部51から各支持部52,52を介して、励振用振
動腕54,54が互いに平行に延びている。そして、各励振用振動腕54,54には、そ
れぞれ長さ方向に並んだ長い有底の溝(図示せず)が設けられている。
この長溝は、外形エッチング後に残った励振用振動腕54,54をさらにハーフエッチ
ングすることにより形成できる。そして、各長溝内に励振用の電極が形成されている。
Further, at the end of each
, 54 are provided. That is, the
This long groove can be formed by further half-etching the
また、図1において基部51の上下の辺のほぼ中央部には、上記各支持部52,52の
延びる方向と交差する方向に、2つの検出用振動腕55,55が形成されている。検出用
振動腕55,55と、各支持部52,52の端部に設けられた各励振用振動腕54,54
は、互いに平行とされている。
Further, in FIG. 1, two
Are parallel to each other.
図3は、基部51の拡大平面図であり、ほぼ正方形の基部51には、それぞれ各検出用
振動腕55,55の基端部には、検出用電極の電極パッド56,57,56,57が形成
され、各支持部52,52の基端部には、励振用電極の電極パッド58,59,58,5
9が形成されている。
そして、基部51の電極パッド56,57,56,57には、ボンディング線61の一
端61aが接合され、該ボンディング線61の他端61bが、図2で説明したパッケージ
36の第2の上向き段部22,22の各電極パッド41,41,41,41に接合される
ことで、ワイヤボンディングされている。
また、基部51の電極パッド58,59,58,59にはボンディング線61の一端6
1aが接合され、パッケージ36の第2の上向き段部22,22の各電極パッド42,4
2,42,42には、該ボンディング線61の他端61bが接合されることによりワイヤ
ボンディングされて、電気的接続がなされている。図2に示すように、このボンディング
線61,61はパッケージ36のシームリング64の内側の空間S3内で延びている。
FIG. 3 is an enlarged plan view of the
9 is formed.
One
Further, one end 6 of the
1a is joined, and each
2, 42 and 42 are wire-bonded by joining the
ここで、ボンディング線61としては、金(Au)、アルミニウム(Al)、銅(Cu
)など、もしくはこれらを主成分とする線材が好適に利用できる。
そして、線材によるボンディングの際に、ワイヤボンディングのファースト側をセンサ
本体32側、すなわち符合61a側とすることが好ましい。これにより、センサ本体32
を上方に持ち上げる方向にワイヤの張力を作用させることができる。
さらに、センサ本体32に予め金バンプを形成しておき、その上にファーストを打って
、ワイヤボンディングすると、水晶などでなるセンサ本体32とボンディング線との接合
強度を向上させることができて好ましい。
Here, as the
) Or the like, or a wire rod containing these as a main component can be suitably used.
In the bonding with the wire, it is preferable that the first side of the wire bonding is the
The tension of the wire can be applied in the direction in which the wire is lifted upward.
Further, it is preferable to form a gold bump on the
これにより、センサ本体32の励振用振動腕54,54は、駆動手段としての半導体チ
ップ45に内蔵した励振回路から、駆動用電圧が印加されることにより、各矢印Eに示す
ように、その先端部どうしが接近したり離間したりするようにして振動する。この際に、
図1に示すように回転角速度ωが働き、さらに図示しないコリオリの力Fcが作用する。
この振動は、支持部52,52と基部51を介して検出用振動腕55,55に伝えられ
る。つまり、励振用振動腕54,54は、X軸方向の振動の方向と、回転角速度ωとのベ
クトル積の方向に働くコリオリの力Fcを受けて、次式にしたがって、Y軸に沿って(プ
ラスY方向とマイナスY方向に交互に)振動するようになっている(屈曲振動)。この振
動は支持部52,52を介して検出用振動腕55,55に伝えられる。
Fc=2mV・ω(mは、励振用振動腕54,54の振動部分の質量、Vは励振用振動
腕54,54の速度)・・・・・・(1)式
As a result, the
As shown in FIG. 1, a rotational angular velocity ω works, and a Coriolis force Fc (not shown) acts.
This vibration is transmitted to the
Fc = 2 mV · ω (m is the mass of the vibrating portion of the vibrating
これにより検出用振動腕55,55の屈曲振動が該検出用振動腕55,55に形成した
検出用電極に所定の電界を生じ、これを信号として取り出すことで、回転角速度ωの検出
を行うことができる。
ここで、本実施形態では、センサ本体32の基部51は、図2に示すように、パッケー
ジ36からワイヤボンディング61,61により吊り下げされるようにして支持されてい
る。このため、センサ本体32の基部51は励振用振動腕54,54からの振動が伝搬さ
れた際に、この振動に応じて動くことができ、さらにはこれに基づいて検出用振動腕55
,55に形成される電界に基づく振動が伝えられた際にも自由に動くことができる。この
ため、振動モードにおいても、検出モードにおいても、従来のようにQ値が低下する原因
が取り除かれているので、ジャイロ感度が向上する。
As a result, the bending vibration of the
Here, in this embodiment, the
, 55 can move freely even when vibration based on the electric field formed is transmitted. For this reason, in both the vibration mode and the detection mode, the cause of the decrease in the Q value is removed as in the prior art, so that the gyro sensitivity is improved.
図4は、ジャイロ装置の第2の実施形態を示す概略断面図であり、図4において第1の
実施形態で使用した符合と同一の符合を付した箇所は共通する構成であるから、重複した
説明は省略し、相違点を中心に説明する。
パッケージ36−1は、第1の実施形態と相違し、内部に第1の上向き段部だけが形成
されており、第2の上向き段部は存在しない。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a second embodiment of the gyro device. In FIG. 4, the same reference numerals as those used in the first embodiment in FIG. The description is omitted, and the difference will be mainly described.
The package 36-1 is different from the first embodiment, and only the first upward stepped portion is formed inside, and the second upward stepped portion does not exist.
つまり、パッケージ36−1を構成するための第3の積層基板63−1は第1の実施形
態の第3の積層基板63よりも厚みが薄くされている。これにより、第1の実施形態にお
いて、センサ本体32の基部51がワイヤボンディングされていたパッケージ側段部は存
在しない。そして、この実施形態では、センサ本体32の基部51は、ボンディング線6
1−1,61−1を用いて半導体チップ45の能動面に設けた端子に直接ワイヤボンディ
ングされている。
これにより、本実施形態においても、センサ本体32は、ボンディング線61−1,6
1−1により吊り下げ支持されているので、第1の実施形態と同様の作用効果を発揮する
ことができる。
That is, the third laminated substrate 63-1 for configuring the package 36-1 is thinner than the third
1-1 and 61-1 are directly wire-bonded to terminals provided on the active surface of the
Thereby, also in this embodiment, the sensor
Since it is suspended and supported by 1-1, the same effects as those of the first embodiment can be exhibited.
さらに、パッケージ36−1には、センサ本体32と接続させるための電極パッドおよ
びそのための第2の上向き段部を形成しなくて済むから、その分小型化することができる
。
しかも、半導体チップ45とセンサ本体32を直接ワイヤボンディングしているので、
第1の実施形態のように、ワイヤをパッケージの上向き段部と接続する構成と比べると、
配線が短くなり、低ノイズ化を図ることができる。
Furthermore, since it is not necessary to form the electrode pad for connecting with the sensor
Moreover, since the
Compared to the configuration in which the wire is connected to the upward stepped portion of the package as in the first embodiment,
Wiring is shortened and noise can be reduced.
図5は、ジャイロ装置の第3の実施形態を示す概略断面図であり、図5において第1ま
たは第2の実施形態で使用した符合と同一の符合を付した箇所は共通する構成であるから
、重複した説明は省略し、相違点を中心に説明する。
パッケージ36−1は、第2の実施形態と同じものである。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a third embodiment of the gyro device, and in FIG. 5, the same reference numerals as those used in the first or second embodiment are used in common. The overlapping description will be omitted and the description will focus on the differences.
The package 36-1 is the same as that in the second embodiment.
この実施形態では、第1の上向き段部21上の電極パッドに、導電性接着剤もしくは金
属バンプ21aを形成して、配線基板71を接合している。
ここで、導電性接着剤としては、接合力を発揮する接着剤成分としての合成樹脂剤に、
銀製の細粒等の導電性の粒子を含有させたものが使用でき、シリコーン系、エポキシ系ま
たはポリイミド系導電性接着剤等を利用することができる。
また、配線基板71は、この実施形態はガラスや水晶などのウエハ基板から切り出して
形成される両面基板であり、リジットな基板を用いることが好ましい。
この両面基板である配線基板71の下面には半導体チップ45がダイボンディングされ
ている。
In this embodiment, a conductive adhesive or
Here, as a conductive adhesive, to a synthetic resin agent as an adhesive component that exhibits a bonding force,
Those containing conductive particles such as silver fine particles can be used, and silicone-based, epoxy-based or polyimide-based conductive adhesives can be used.
The
A
配線基板71の表面側には、半導体チップ45と接続するための電極端子もしくは電極
パットが形成されており、センサ本体32の基部51と、配線基板71の表面側の上記電
極パッドとはボンディング線61−1,61−1によりワイヤボンディングされている。
これにより、センサ本体32は、ボンディング線61−1,61−1により吊り下げ支持
されているので、第1の実施形態と同様の作用効果を発揮することができる。
また、配線基板71をガラスなどのウエハ材料を利用して多数枚を一度に形成し、後で
個々の大きさの配線基板71に切断するようにすることができる。これにより、ウエハ状
態で、多数のセンサ本体32をワイヤボンディングし、後で個々のセンサ本体32に対応
した個々の配線基板71に切り分けるようにすれば、バッチ生産ができて生産効率が良い
。
Electrode terminals or electrode pads for connection to the
Thereby, since the sensor
In addition, a large number of
図6は、ジャイロ装置の第4の実施形態を示す概略断面図であり、図6において第1の
実施形態で使用した符合と同一の符合を付した箇所は共通する構成であるから、重複した
説明は省略し、相違点を中心に説明する。
パッケージ36−3は、第1の実施形態と比べると、次の点が異なっている。
すなわち、パッケージ36−3は第1ないし第3の積層基板61,62,63だけでな
く、その上に第4の積層基板65を重ねて形成され、さらにその上にシームリング64が
位置するように構成されている。
第4の積層基板65の壁厚を第3の積層基板63よりも薄くすることで、第2の上向き
段部22を形成し、その段部に図3で説明した電極パッドを形成したものである。
この実施形態では、ボンディング線61,61がセンサ本体32の駆動振動との共振を防
ぐ形状とされている。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a fourth embodiment of the gyro device. In FIG. 6, the same reference numerals as those used in the first embodiment in FIG. The description is omitted, and the difference will be mainly described.
The package 36-3 differs from the first embodiment in the following points.
That is, the package 36-3 is formed not only by the first to third
By making the wall thickness of the fourth
In this embodiment, the
そのような構造とするために、先ず、図6に示されているように、第2の上向き段部2
2が、吊り下げ支持されるセンサ本体32の上面よりもt1だけ低い位置に配置されるよ
うにしている。すなわち、図3で説明した電極パッド41,42を形成した第2の上向き
段部22よりもセンサ本体32の上面が高くなっており、その位置にある基部51にボン
ディング線の一端61aが接合され、他端61bが第2の上向き段部22上の電極パッド
に接合されている。これにより、センサ本体32は、ボンディング線61,61により吊
り下げ支持されているので、第1の実施形態と同様の作用効果を発揮することができる。
In order to obtain such a structure, first, as shown in FIG. 6, the second
2 is arranged at a position lower by t1 than the upper surface of the
さらに、上記構造とすることにより、図6において以下の構成とすることができる。
すなわち、ボンディング線61の各接合箇所である61aと、61bを結ぶ線分BLを仮
想し(結合線BL)、結合線BLからボンディング線61の湾曲部までの高さを寸法K2
とし、また、センサ本体32の表面からボンディング線61の湾曲部までの高さを寸法K
1とする。
そして、K2>K1とすることで、ボンディング線61,61がセンサ本体32の駆動
振動との共振を防ぐ形状とすることができ、さらに好ましくは、K2/K1>3とするこ
とが好ましい。
このような構成とすることによって、ボンディング線61がセンサ本体32であるジャ
イロの振動モードを阻害することがなく、静止時の出力電圧の温度特性が一定となる。
Further, by adopting the above structure, the following configuration can be obtained in FIG.
In other words, a line segment BL connecting 61a and 61b, which are the bonding portions of the
Further, the height from the surface of the
Set to 1.
By setting K2> K1, the
With such a configuration, the
図7は、ジャイロ装置の第5の実施形態を示す概略断面図であり、図7において第1の
実施形態で使用した符合と同一の符合を付した箇所は共通する構成であるから、重複した
説明は省略し、相違点を中心に説明する。
この実施形態では、センサ本体32を吊り下げ支持するボンディング線61の他端61
bについて、ワイヤボンディングによる接合後にダンピング材75を塗布することによっ
て、適用したものである。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a fifth embodiment of the gyro device. In FIG. 7, the same reference numerals as those used in the first embodiment in FIG. The description is omitted, and the difference will be mainly described.
In this embodiment, the
About b, it applies by applying the damping
ここで、ダンピング材としては、例えば、導電性接着剤を使用することができる。すな
わち、導電性接着剤としては、接合力を発揮する接着剤成分としての合成樹脂剤に、銀製
の細粒等の導電性の粒子を含有させたものが使用でき、制振性を重視すると、シリコーン
系導電性接着剤等が適している。導電性接着剤を使用すると制振効果に加えて、電気的接
続をより確実にできるが、ワイヤボンディングにより電気的接続は確保されているので、
特に導電性接着剤を使用する必要はなく、シリコーン系接着剤などを使用するようにして
もよい。
Here, as the damping material, for example, a conductive adhesive can be used. In other words, as the conductive adhesive, it is possible to use a synthetic resin agent as an adhesive component that exhibits a bonding force, containing conductive particles such as silver fine particles. A silicone-based conductive adhesive or the like is suitable. When using conductive adhesive, in addition to the damping effect, electrical connection can be made more reliable, but since electrical connection is secured by wire bonding,
In particular, it is not necessary to use a conductive adhesive, and a silicone-based adhesive or the like may be used.
これにより、本実施形態においても、センサ本体32は、ボンディング線61,61に
より吊り下げ支持されているので、第1の実施形態と同様の作用効果を発揮することがで
きる。
さらに、ボンディング線61の他端61bについて、ワイヤボンディングによる接合後
にダンピング材75を適用したので、該ボンディング線61から発生する振動のQ値を低
減することができ、駆動における振動や高次の振動との共振を減衰し、静止時の出力電圧
の温度特性が良好となる。
Thereby, also in this embodiment, since the sensor
Furthermore, since the damping
図8および図9は第5の実施形態の各変形例を示している。
図8の変形例1では、ダンピング材75をボンディング線61の他端61bではなく、
一端61a側であるセンサ本体32の基部に塗布した例を示している。この場合にも図7
と同様の制振効果がある。
また、図9の変形例2では、ダンピング材75をボンディング線61の一端61aと他
端61bの両方に塗布した例を示している。この場合には最も制振効果が期待できるもの
である。
8 and 9 show modifications of the fifth embodiment.
In the first modification of FIG. 8, the damping
The example applied to the base of the
Has the same vibration control effect.
9 shows an example in which the damping
本発明は上述の実施形態および変形例に限定されない。各実施形態および変形例の各構
成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることがで
きる。
また、この発明は、パッケージ内に圧電材料で形成したジャイロ作用を発揮するセンサ
本体を収容するものであれば、圧電デバイス、傾斜センサ、ジャイロ、加速度センサ、角
速度センサ等の名称にかかわらず、適用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications. Each configuration of each embodiment and modification can be combined or omitted as appropriate, and can be combined with other configurations not shown.
In addition, the present invention can be applied regardless of the names of piezoelectric devices, tilt sensors, gyroscopes, acceleration sensors, angular velocity sensors, etc., as long as they accommodate a sensor body that exhibits a gyro effect formed of a piezoelectric material in a package. can do.
21・・・第1の上向き段部、22・・・第2の上向き段部、30・・・ジャイロ装置
、32・・・センサ本体、33・・・蓋体、36・・・パッケージ、41,41,42,
42・・・電極パッド、45・・・半導体チップ、61・・・ボンディング線
21... 1st upward stepped portion, 22... 2nd upward stepped portion, 30... Gyro device, 32... Sensor body, 33. , 41, 42,
42 ... Electrode pads, 45 ... Semiconductor chip, 61 ... Bonding wire
Claims (7)
サ本体と、該センサ本体を収容支持するパッケージとを備えるジャイロ装置であって、
前記センサ本体が、前記パッケージ内に収容された状態で、該センサ本体の前記基部に
対してボンディング線の一端が固定され、該ボンディング線の他端が前記パッケージ自体
の内側もしくは該パッケージ内の部品に固定されることにより、前記パッケージの内で前
記センサ本体が、吊り下げ支持される構成とされた
ことを特徴とするジャイロ装置。 A gyro apparatus comprising: a sensor main body comprising a plurality of excitation vibrating arms extending from a base; a detection vibrating arm extending from the base; and a package for accommodating and supporting the sensor main body,
In a state where the sensor body is housed in the package, one end of a bonding wire is fixed to the base of the sensor body, and the other end of the bonding wire is inside the package itself or a component in the package The gyro apparatus is characterized in that the sensor main body is supported by being suspended in the package.
の延びる方向と交差する方向で、かつ各支持部の先端から互いに離間する方向にそれぞれ
延びる各一対の励振用振動腕と、前記基部から前記各支持部と交差する方向であって、互
いに離間する方向に延びる一対の検出用振動腕とを備え、前記基部が前記ボンディング線
を介して吊り下げ支持されていることを特徴とする請求項1に記載のジャイロ装置。 A pair of support portions extending in directions away from both ends of the base portion, and a pair of excitations extending in a direction intersecting with the direction in which each support portion extends and in a direction away from the tip of each support portion. A vibrating arm and a pair of detection vibrating arms extending in a direction intersecting with the respective support portions from the base portion and being separated from each other, and the base portion is suspended and supported via the bonding wire. The gyro apparatus according to claim 1, wherein:
が実装されており、かつ前記パッケージの内部に形成した上向き段部に設けられた電極パ
ッドに対して、前記ボンディング線の他端が固定されることにより、前記半導体チップの
上方で、前記センサ本体が立体的に吊り下げ支持されていることを特徴とする請求項1ま
たは2のいずれかに記載のジャイロ装置。 The package is a box-shaped package, a semiconductor chip is mounted on the inner bottom portion of the package, and the bonding line is connected to an electrode pad provided on an upward step formed inside the package. 3. The gyro apparatus according to claim 1, wherein the sensor main body is suspended and supported three-dimensionally above the semiconductor chip by fixing the other end.
る請求項3に記載のジャイロ装置。 The gyro apparatus according to claim 3, wherein the other end of the bonding line is fixed to the semiconductor chip.
一面に実装されており、該基板の他面に対して、前記ボンディング線の他端が固定されて
いることを特徴とする請求項3に記載のジャイロ装置。 The semiconductor chip is mounted on one surface of a wiring substrate fixed to the upward step portion of the package, and the other end of the bonding line is fixed to the other surface of the substrate. The gyro apparatus according to claim 3, wherein the gyro apparatus is characterized in that:
を特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のジャイロ装置。 6. The gyro apparatus according to claim 1, wherein the bonding line is shaped to prevent resonance with drive vibration of the sensor body.
材を適用したことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のジャイロ装置。 The gyro apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein a damping material is applied to a fixed portion at the one end and / or a fixed portion at the other end of the bonding wire.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006101640A JP2007278717A (en) | 2006-04-03 | 2006-04-03 | Gyroscopic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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JP2007278717A true JP2007278717A (en) | 2007-10-25 |
Family
ID=38680319
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2006101640A Withdrawn JP2007278717A (en) | 2006-04-03 | 2006-04-03 | Gyroscopic device |
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JP (1) | JP2007278717A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011203086A (en) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Toyota Central R&D Labs Inc | Laminated structure with movable section |
-
2006
- 2006-04-03 JP JP2006101640A patent/JP2007278717A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011203086A (en) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Toyota Central R&D Labs Inc | Laminated structure with movable section |
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