JP5277593B2

JP5277593B2 - Angular velocity sensor

Info

Publication number: JP5277593B2
Application number: JP2007227741A
Authority: JP
Inventors: 耕一郎中島; 真二郎上田; 浩明毛利
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2027-09-03
Also published as: JP2009058462A

Description

本発明は、特に、デジタルスチルカメラの手ぶれ防止システム等の電子機器や、自動車のナビゲーションシステム等の車両システムに利用可能な角速度センサに関するものである。 The present invention particularly relates to an angular velocity sensor that can be used in electronic devices such as a camera shake prevention system of a digital still camera and vehicle systems such as an automobile navigation system.

従来のこの種の角速度センサは、図１０〜図１３に示されるような構成を有していた。 A conventional angular velocity sensor of this type has a configuration as shown in FIGS.

図１０は従来の角速度センサの側断面図、図１１は同角速度センサにおけるカバーを取り外した状態を示す上面図、図１２は同角速度センサにおける振動子の斜視図、図１３は同角速度センサにおける基板の斜視図である。 10 is a side sectional view of a conventional angular velocity sensor, FIG. 11 is a top view showing a state where the cover of the angular velocity sensor is removed, FIG. 12 is a perspective view of a vibrator in the angular velocity sensor, and FIG. 13 is a substrate in the angular velocity sensor. FIG.

図１０〜図１３において、１はＨ形の水晶からなる振動子で、この振動子１は略中央に取付部２を設けており、そしてこの取付部２の上面には一対の駆動パッド電極３、一対の出力パッド電極４を設けている。また、前記振動子１における取付部２からは外方へ突出するように一対の第１の腕部６を設けており、かつこの第１の腕部６の外側面には駆動電極７を設けている。そして、この駆動電極７は前記取付部２における駆動パッド電極３および出力パッド電極４に電気的に接続している。そしてまた、前記振動子１における取付部２からは、前述の第１の腕部６を設けた方向と反対の方向に一対の第２の腕部８を設けており、この第２の腕部８には一対の検出電極９を設けている。そして、この検出電極９は前記取付部２における一対の出力パッド電極４に電気的に接続している。１０は基板で、この基板１０は図１３に示すように、略中央に直方体の支持部１１を設けており、そしてこの支持部１１に、図１０に示すように振動子１における取付部２を接着剤（図示せず）により固着している。そしてまた、前記取付部２の表面粗さの精度を向上させることにより、振動子１を基板１０に対して平行に取り付けている。また、前記基板１０には支持部１１を取り囲むように４つの配線電極１２を設けている。１３はワイヤーからなる金属線で、この金属線１３は振動子１における取付部２に設けた駆動パッド電極３および出力パッド電極４と、前記基板１０における４つの配線電極１２に電気的に接続している。１４はカバーで、このカバー１４は前記基板１０を覆うように設けており、そしてカバー１４と基板１０とにより振動子１を収納している。 10 to 13, reference numeral 1 denotes a vibrator made of an H-shaped crystal. The vibrator 1 has a mounting portion 2 provided substantially at the center, and a pair of drive pad electrodes 3 are provided on the top surface of the mounting portion 2. A pair of output pad electrodes 4 are provided. In addition, a pair of first arm portions 6 are provided so as to protrude outward from the attachment portion 2 of the vibrator 1, and a drive electrode 7 is provided on the outer surface of the first arm portion 6. ing. The drive electrode 7 is electrically connected to the drive pad electrode 3 and the output pad electrode 4 in the mounting portion 2. Further, a pair of second arm portions 8 are provided from the mounting portion 2 of the vibrator 1 in a direction opposite to the direction in which the first arm portion 6 is provided, and the second arm portion. 8 includes a pair of detection electrodes 9. The detection electrode 9 is electrically connected to the pair of output pad electrodes 4 in the mounting portion 2. Reference numeral 10 denotes a substrate. As shown in FIG. 13, the substrate 10 is provided with a rectangular parallelepiped support portion 11 at the center, and the support portion 11 has an attachment portion 2 in the vibrator 1 as shown in FIG. It is fixed by an adhesive (not shown). Further, the vibrator 1 is mounted in parallel to the substrate 10 by improving the accuracy of the surface roughness of the mounting portion 2. The substrate 10 is provided with four wiring electrodes 12 so as to surround the support portion 11. Reference numeral 13 denotes a metal wire, which is electrically connected to the drive pad electrode 3 and the output pad electrode 4 provided on the mounting portion 2 of the vibrator 1 and the four wiring electrodes 12 on the substrate 10. ing. A cover 14 is provided so as to cover the substrate 10, and the vibrator 1 is accommodated by the cover 14 and the substrate 10.

以上のように構成された従来の角速度センサについて、次にその動作を説明する。 Next, the operation of the conventional angular velocity sensor configured as described above will be described.

発振回路（図示せず）から出力される正弦波信号などの駆動信号が駆動パッド電極３を介して一対の駆動電極７に印加されると、第１の腕部６が屈曲振動する。そしてこの屈曲振動が取付部２等を伝わって第２の腕部８に到達することにより、第２の腕部８も同様に屈曲振動する。そしてこの状態において、振動子１の長手方向の中心軸を中心に振動子１が回転すると、その回転角速度に応じたコリオリ力が第２の腕部８に発生する。そして、このコリオリ力により、第２の腕部８に設けた検出電極９に出力電圧が発生し、取付部２に設けた出力パッド電極４および配線電極１２を介して外部に設けたコンピュータ（図示せず）に出力し、角速度センサに加わる角速度を検出するものであった。 When a drive signal such as a sine wave signal output from an oscillation circuit (not shown) is applied to the pair of drive electrodes 7 via the drive pad electrode 3, the first arm portion 6 bends and vibrates. Then, when this bending vibration reaches the second arm portion 8 through the attachment portion 2 and the like, the second arm portion 8 similarly bends and vibrates. In this state, when the vibrator 1 rotates around the central axis in the longitudinal direction of the vibrator 1, a Coriolis force corresponding to the rotational angular velocity is generated in the second arm portion 8. Then, due to this Coriolis force, an output voltage is generated at the detection electrode 9 provided on the second arm portion 8, and a computer provided outside via the output pad electrode 4 and the wiring electrode 12 provided on the attachment portion 2 (FIG. The angular velocity applied to the angular velocity sensor is detected.

そして、基板１０における支持部１１の表面粗さを管理して、基板１０に対して振動子１を平行に取り付ける程、第２の腕部８に発生するコリオリ力が大きくなり、角速度センサの出力信号の感度が向上するものであった。 As the surface roughness of the support portion 11 on the substrate 10 is managed and the vibrator 1 is attached in parallel to the substrate 10, the Coriolis force generated in the second arm portion 8 increases, and the output of the angular velocity sensor. The sensitivity of the signal was improved.

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平７−５５４７９号公報 As prior art document information relating to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
JP-A-7-55479

しかしながら、上記した従来の構成においては、支持部１１の上面の表面粗さを小さくすることにより、振動子１の基板１０に対する平行度を確保しているため、支持部１１と接着剤（図示せず）との境界面が平滑となり、これにより、振動子１と基板１０における支持部１１との接着強度が低下することになるため、角速度センサに強い振動が加わると、振動子１が傾くことになり、その結果、角速度センサの出力信号の感度が劣化してしまうという課題を有していた。 However, in the conventional configuration described above, since the parallelism of the vibrator 1 with respect to the substrate 10 is ensured by reducing the surface roughness of the upper surface of the support portion 11, the support portion 11 and an adhesive (not shown). )) And the adhesive strength between the vibrator 1 and the support portion 11 of the substrate 10 is lowered. Therefore, when strong vibration is applied to the angular velocity sensor, the vibrator 1 is inclined. As a result, there has been a problem that the sensitivity of the output signal of the angular velocity sensor is deteriorated.

本発明は上記従来の課題を解決するもので、角速度センサに強い振動が加わっても、振動子が傾いて出力信号の感度が劣化してしまうということはなく、信頼性が向上した角速度センサを提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and even if strong vibration is applied to the angular velocity sensor, the vibrator does not tilt and the sensitivity of the output signal does not deteriorate. It is intended to provide.

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.

本発明の請求項１に記載の発明は、駆動電極と検出電極のいずれか一方、もしくは両方を設けた腕部とこの腕部の一端側を支持する取付部とからなる振動子と、この振動子における取付部を接着剤により固着する支持部を有するとともに配線パターンを設けた基板と、前記振動子における駆動電極、検出電極と基板における配線パターンとを電気的に接続する金属線とを備え、前記支持部に接着剤が充填される孔を設けるとともに、この孔の内底面に位置する基板の表面粗さＲａが支持部の上面の表面粗さＲａよりも大となるようにし、前記孔に充填された接着剤のアンカー効果により、振動子の基板に対する取付強度が大きくなるようにしたもので、この構成によれば、支持部に接着剤が充填される孔を設けるとともに、この孔の内底面に位置する基板の表面粗さＲａが支持部の上面の表面粗さＲａよりも大となるようにしているため、支持部の上面の表面粗さＲａは小さいものとなり、その結果、振動子の基板に対する平行度を確保することができ、また孔の内底面に位置する基板の表面粗さＲａが大きいため、アンカー効果により、振動子の基板に対する取付強度は大きなものとなり、これにより、角速度センサに強い振動が加わっても、振動子が傾くことはなくなるため、角速度センサの出力信号の感度は安定したものが得られるという作用効果を有するものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a vibrator comprising an arm portion provided with one or both of a drive electrode and a detection electrode, and an attachment portion supporting one end side of the arm portion, and the vibration. A substrate having a support portion for fixing the attachment portion in the child with an adhesive and provided with a wiring pattern; and a drive electrode in the vibrator, a metal wire for electrically connecting the detection electrode and the wiring pattern in the substrate, provided with a hole for the adhesive is filled in the supporting portion, as the surface roughness Ra of the substrate located on the inner bottom surface of the hole is larger than the surface roughness Ra of the upper surface of the support portion, said hole The mounting effect of the vibrator on the substrate is increased by the anchor effect of the filled adhesive. According to this configuration, the support portion is provided with a hole filled with the adhesive, On the bottom Since the surface roughness Ra of the substrate that location is set to be larger than the surface roughness Ra of the upper surface of the support portion, the surface roughness Ra of the upper surface of the support portion becomes as small, as a result, the substrate of the oscillator Since the surface roughness Ra of the substrate located at the inner bottom surface of the hole is large, the mounting strength of the vibrator to the substrate becomes large due to the anchor effect. Even if strong vibration is applied, the vibrator does not tilt, so that the sensitivity of the output signal of the angular velocity sensor can be obtained stably.

以上のように本発明の角速度センサは、駆動電極と検出電極のいずれか一方、もしくは両方を設けた腕部とこの腕部の一端側を支持する取付部とからなる振動子と、この振動子における取付部を接着剤により固着する支持部を有するとともに配線パターンを設けた基板と、前記振動子における駆動電極、検出電極と基板における配線パターンとを電気的に接続する金属線とを備え、前記支持部に接着剤が充填される孔を設けるとともに、この孔の内底面に位置する基板の表面粗さＲａが支持部の上面の表面粗さＲａよりも大となるようにし、前記孔に充填された接着剤のアンカー効果により、振動子の基板に対する取付強度が大きくなるように構成しているため、支持部の上面の表面粗さＲａは小さいものとなり、その結果、振動子の基板に対する平行度を確保することができ、また孔の内底面に位置する基板の表面粗さＲａが大きいため、アンカー効果により、振動子の基板に対する取付強度は大きなものとなり、これにより、角速度センサに強い振動が加わっても、振動子が傾くことはなくなるため、出力信号の感度が安定している角速度センサを提供することができるという優れた効果を奏するものである。 As described above, the angular velocity sensor according to the present invention includes a vibrator having an arm portion provided with one or both of the drive electrode and the detection electrode and a mounting portion that supports one end of the arm portion, and the vibrator. A substrate having a support portion for fixing the attachment portion in an adhesive and providing a wiring pattern; and a drive electrode in the vibrator; a metal wire for electrically connecting the detection electrode and the wiring pattern in the substrate; The support portion is provided with a hole filled with an adhesive, and the surface roughness Ra of the substrate located on the inner bottom surface of the hole is made larger than the surface roughness Ra of the upper surface of the support portion, and the hole is filled. the anchor effect of the adhesive, since the configured mounting strength is increased with respect to the substrate of the oscillator, the surface roughness Ra of the upper surface of the support portion becomes as small, as a result, the substrate of the oscillator It is possible to secure the parallelism to, and because the surface roughness Ra of the substrate located on the inner bottom surface of the hole is large, by the anchor effect, the mounting strength with respect to the substrate of the vibrator becomes large, thereby, the angular velocity sensor Even if strong vibrations are applied, the vibrator does not tilt, so that it is possible to provide an angular velocity sensor in which the sensitivity of the output signal is stable.

以下、本発明の一実施の形態における角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の一実施の形態における角速度センサの分解斜視図、図２は同角速度センサにおける上蓋を取り外した状態を示す斜視図、図３は同角速度センサの上面図、図４は同角速度センサの側断面図、図５は同角速度センサにおける上蓋および振動子を取り外した状態を示す上面図、図６は同角速度センサの基板における支持部近傍の側断面図、図７は同角速度センサにおける振動子の上面図、図８は同角速度センサにおけるＩＣの下面図、図９は同角速度センサにおける基板にＩＣを取り付けた状態を示す上面図である。 1 is an exploded perspective view of an angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a state in which an upper cover is removed from the angular velocity sensor, FIG. 3 is a top view of the angular velocity sensor, and FIG. FIG. 5 is a top view showing a state in which the upper lid and the vibrator are removed from the angular velocity sensor, FIG. 6 is a side sectional view in the vicinity of the support portion of the substrate of the angular velocity sensor, and FIG. FIG. 8 is a top view of the vibrator, FIG. 8 is a bottom view of the IC in the angular velocity sensor, and FIG. 9 is a top view showing a state in which the IC is attached to the substrate in the angular velocity sensor.

図１〜図９において、２１はセラミックを積層して焼成することにより構成された基板で、この基板２１は上面に凹部２２を設けるとともに、この凹部２２の内底面に、図５に示すように放射線状の表面配線２３を設けている。また、前記基板２１における表面配線２３の各々には、内側バンプ接合部２４および外側バンプ接合部２５を設けており、そして複数の内側バンプ接合部２４および外側バンプ接合部２５は方形状に位置するように構成されている。そしてまた、前記基板２１には、図４に示すように積層状に上面から下面にわたってＡｇからなる配線パターン２６を設けている。また、この基板２１の上面にはＡｇからなる振動子電極２７と部品実装電極２８を設けている。 1 to 9, reference numeral 21 denotes a substrate formed by laminating and firing ceramics. The substrate 21 is provided with a recess 22 on the upper surface, and on the inner bottom surface of the recess 22 as shown in FIG. Radial surface wiring 23 is provided. Each of the surface wirings 23 on the substrate 21 is provided with an inner bump bonding portion 24 and an outer bump bonding portion 25, and the plurality of inner bump bonding portions 24 and the outer bump bonding portions 25 are positioned in a square shape. It is configured as follows. Further, the substrate 21 is provided with a wiring pattern 26 made of Ag from the upper surface to the lower surface in a laminated form as shown in FIG. In addition, a vibrator electrode 27 made of Ag and a component mounting electrode 28 are provided on the upper surface of the substrate 21.

２９は支持部で、この支持部２９は前記基板２１の上面に設けられるとともに、図６に示すように、上面から下面にわたって孔３０を設けている。また、前記支持部２９は、タングステン（Ｗ）からなる第１の層３１と、この第１の層３１の上面に設けられたニッケル（Ｎｉ）からなる第２の層３２と、この第２の層３２の上面に設けられた金（Ａｕ）からなる第３の層３３とで構成されている。そして、（表１）に示すように、基板２１の上面の平均表面粗さはＲａ＝１．７４μｍであり、一方、支持部２９における第３の層３３の上面の平均表面粗さはＲａ＝１．３０μｍである。 Reference numeral 29 denotes a support portion. The support portion 29 is provided on the upper surface of the substrate 21 and, as shown in FIG. 6, a hole 30 is provided from the upper surface to the lower surface. The support portion 29 includes a first layer 31 made of tungsten (W), a second layer 32 made of nickel (Ni) provided on the upper surface of the first layer 31, and the second layer 32. And a third layer 33 made of gold (Au) provided on the upper surface of the layer 32. As shown in (Table 1), the average surface roughness of the upper surface of the substrate 21 is Ra = 1.74 μm, while the average surface roughness of the upper surface of the third layer 33 in the support portion 29 is Ra = 1.30 μm.

このように、基板２１の上面の表面粗さは、支持部２９の上面の表面粗さよりも大となるように構成されているものである。３４は音叉形状のシリコン基板（図示せず）の上面にＰＺＴからなる圧電薄膜（図示せず）を設けたＸ軸振動子で、このＸ軸振動子３４は一対の腕部３４ａと、この一対の腕部３４ａの一端側を連接する取付部３４ｂとを設けている。そして、前記Ｘ軸振動子３４における取付部３４ｂは前記基板２１における支持部２９の上面に熱硬化性樹脂からなる接着剤（図示せず）により固着されている。そしてまた、前記Ｘ軸振動子３４における一対の腕部３４ａの上面には、図７に示すように、駆動電極３５および検出電極３６を設けている。３７はＹ軸振動子で、このＹ軸振動子３７は前記支持部２９の上面に接着剤（図示せず）により固着されるとともに、上面に駆動電極３５および検出電極３６を設けている。 Thus, the surface roughness of the upper surface of the substrate 21 is configured to be larger than the surface roughness of the upper surface of the support portion 29. Reference numeral 34 denotes an X-axis vibrator in which a piezoelectric thin film (not shown) made of PZT is provided on the upper surface of a tuning-fork-shaped silicon substrate (not shown). The X-axis vibrator 34 includes a pair of arm portions 34a and a pair of the pair. An attachment portion 34b that connects one end side of the arm portion 34a is provided. The attachment portion 34b of the X-axis vibrator 34 is fixed to the upper surface of the support portion 29 of the substrate 21 with an adhesive (not shown) made of a thermosetting resin. Further, as shown in FIG. 7, a drive electrode 35 and a detection electrode 36 are provided on the upper surfaces of the pair of arm portions 34 a in the X-axis vibrator 34. Reference numeral 37 denotes a Y-axis vibrator. The Y-axis vibrator 37 is fixed to the upper surface of the support portion 29 with an adhesive (not shown), and a drive electrode 35 and a detection electrode 36 are provided on the upper surface.

また、前記基板２１における振動子電極２７は、前記Ｘ軸振動子３４とＹ軸振動子３７における駆動電極３５および検出電極３６と金属線３８により電気的に接続されている。３９はＩＣで、このＩＣ３９は前記基板２１の凹部２２に設けられるとともに、図８に示すように、下面に方形形状に整列するようにバンプ電極４０を設けており、このバンプ電極４０を、基板２１の表面配線２３における外側バンプ接合部２５と電気的に接続している。そして、前記ＩＣ３９におけるバンプ電極４０から表面配線２３、配線パターン２６、振動子電極２７および金属線３８を介して前記Ｘ軸振動子３４およびＹ軸振動子３７における駆動電極３５に駆動電圧を供給している。また、前記ＩＣ３９は、前記Ｘ軸振動子３４およびＹ軸振動子３７における検出電極３６からの出力信号を金属線３８、振動子電極２７、配線パターン２６、表面配線２３を介して入力するとともに、信号処理をして外部に出力している。 The vibrator electrode 27 on the substrate 21 is electrically connected to the drive electrode 35 and the detection electrode 36 of the X-axis vibrator 34 and the Y-axis vibrator 37 by a metal wire 38. Reference numeral 39 denotes an IC. The IC 39 is provided in the concave portion 22 of the substrate 21 and, as shown in FIG. 8, a bump electrode 40 is provided on the lower surface so as to be aligned in a rectangular shape. 21 is electrically connected to the outer bump bonding portion 25 in the surface wiring 23. A driving voltage is supplied from the bump electrode 40 in the IC 39 to the driving electrode 35 in the X-axis vibrator 34 and the Y-axis vibrator 37 via the surface wiring 23, the wiring pattern 26, the vibrator electrode 27 and the metal wire 38. ing. Further, the IC 39 inputs an output signal from the detection electrode 36 in the X-axis vibrator 34 and the Y-axis vibrator 37 through the metal wire 38, the vibrator electrode 27, the wiring pattern 26, and the surface wiring 23, and The signal is processed and output to the outside.

４１は前記基板２１の上面に設けられたチップ部品で、このチップ部品４１は前記ＩＣ３９とともに信号処理をしている。４２は上蓋で、この上蓋４２は前記基板２１の上面を覆うことにより、Ｘ軸振動子３４、Ｙ軸振動子３７およびチップ部品４１を保護している。 41 is a chip component provided on the upper surface of the substrate 21, and this chip component 41 performs signal processing together with the IC 39. Reference numeral 42 denotes an upper lid. The upper lid 42 covers the upper surface of the substrate 21 to protect the X-axis vibrator 34, the Y-axis vibrator 37, and the chip component 41.

以上のように構成された本発明の一実施の形態における角速度センサについて、次にその製造方法を説明する。 Next, a manufacturing method of the angular velocity sensor according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described.

まず、基板２１の上面に設けた凹部２２にエポキシ系の熱硬化性樹脂を塗布した後、この凹部２２にＩＣ３９を搭載し、さらに高温雰囲気中で熱硬化性樹脂を硬化させることにより、基板２１にＩＣ３９を固着し、そしてこのＩＣ３９におけるバンプ電極４０を基板２１の表面配線２３における外側バンプ接合部２５に電気的に接続する。 First, after applying an epoxy-based thermosetting resin to the recess 22 provided on the upper surface of the substrate 21, an IC 39 is mounted on the recess 22, and the thermosetting resin is cured in a high-temperature atmosphere, whereby the substrate 21. Then, the IC 39 is fixed to the bump 39 and the bump electrode 40 in the IC 39 is electrically connected to the outer bump bonding portion 25 in the surface wiring 23 of the substrate 21.

次に、基板２１の上面に設けた支持部２９の上面から孔３０の内側にわたって熱硬化性樹脂からなる接着剤（図示せず）を塗布した後、振動子電極２７および部品実装電極２８にＡｇと樹脂とをペースト状にした導電性熱硬化性樹脂を塗布する。 Next, after applying an adhesive (not shown) made of a thermosetting resin from the upper surface of the support portion 29 provided on the upper surface of the substrate 21 to the inside of the hole 30, Ag is applied to the vibrator electrode 27 and the component mounting electrode 28. A conductive thermosetting resin in a paste form is applied.

次に、基板２１における支持部２９の上面にＸ軸振動子３４における取付部３４ｂおよびＹ軸振動子３７における取付部３４ｂを載置するとともに、部品実装電極２８の上面にチップ部品４１を載置した後、基板２１を約１５０℃の高温槽（図示せず）に約９０分投入して、基板２１における支持部２９の上面にＸ軸振動子３４、Ｙ軸振動子３７およびチップ部品４１を固着する。 Next, the mounting portion 34 b of the X-axis vibrator 34 and the mounting portion 34 b of the Y-axis vibrator 37 are placed on the upper surface of the support portion 29 of the substrate 21, and the chip component 41 is placed on the upper surface of the component mounting electrode 28. After that, the substrate 21 is put into a high temperature bath (not shown) of about 150 ° C. for about 90 minutes, and the X-axis vibrator 34, the Y-axis vibrator 37, and the chip component 41 are placed on the upper surface of the support portion 29 in the substrate 21. Stick.

次に、Ｘ軸振動子３４およびＹ軸振動子３７と基板２１における振動子電極２７とを金属線３８のワイヤーボンディングにより電気的に接続する。 Next, the X-axis vibrator 34 and the Y-axis vibrator 37 and the vibrator electrode 27 on the substrate 21 are electrically connected by wire bonding of a metal wire 38.

最後に、基板２１の上面に上蓋４２を取り付ける。 Finally, the upper lid 42 is attached to the upper surface of the substrate 21.

以上のようにして構成され、かつ組み立てられた本発明の一実施の形態における角速度センサについて、次にその動作を説明する。 Next, the operation of the angular velocity sensor according to the embodiment of the present invention constructed and assembled as described above will be described.

ＩＣ３９から基板２１における配線パターン２６、振動子電極２７、金属線３８を介してＸ軸振動子３４およびＹ軸振動子３７の駆動電極３５に交流電圧が負荷されると、Ｘ軸振動子３４およびＹ軸振動子３７は、各々の振動方向に所定の周波数で振動駆動する。この状態において、Ｘ軸振動子３４にＸ軸方向を中心軸として角速度が負荷されると、コリオリ力によりＸ軸振動子３４における検出電極３６に出力信号が発生する。また、これと同様に、Ｙ軸振動子３７にＹ軸方向を中心軸として角速度が負荷されると、コリオリ力によりＹ軸振動子３７における検出電極３６に出力信号が発生する。 When an AC voltage is applied from the IC 39 to the drive electrode 35 of the X-axis vibrator 34 and the Y-axis vibrator 37 via the wiring pattern 26, the vibrator electrode 27, and the metal wire 38 on the substrate 21, the X-axis vibrator 34 and The Y-axis vibrator 37 is driven to vibrate at a predetermined frequency in each vibration direction. In this state, when an angular velocity is applied to the X-axis vibrator 34 with the X-axis direction as the central axis, an output signal is generated at the detection electrode 36 of the X-axis vibrator 34 by Coriolis force. Similarly, when an angular velocity is applied to the Y-axis vibrator 37 with the Y-axis direction as the central axis, an output signal is generated at the detection electrode 36 in the Y-axis vibrator 37 by the Coriolis force.

そして、これらの出力信号を金属線３８、振動子電極２７、配線パターン２６を介してＩＣ３９に入力して信号処理することにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の角速度を検出するものである。 Then, these output signals are input to the IC 39 via the metal line 38, the transducer electrode 27, and the wiring pattern 26 to perform signal processing, thereby detecting angular velocities in the X-axis direction and the Y-axis direction.

上記したように本発明の一実施の形態においては、Ｘ軸振動子３４における取付部３４ｂを接着剤により固着する支持部２９を有するとともに配線パターン２６を設けた基板２１と、前記Ｘ軸振動子３４における駆動電極３５、検出電極３６と基板２１における配線パターン２６とを電気的に接続する金属線３８とを備え、前記支持部２９に接着剤が充填される孔３０を設けるとともに、この孔３０の内底面に位置する基板２１の表面粗さが支持部２９の上面の表面粗さよりも大となるようにしているため、支持部２９の上面の表面粗さは小さいものとなり、その結果、Ｘ軸振動子３４の基板２１に対する平行度を確保することができ、また孔３０の内底面に位置する基板２１の表面粗さが大きいため、アンカー効果により、Ｘ軸振動子３４の基板２１に対する取付強度は大きなものとなり、これにより、角速度センサに強い振動が加わっても、Ｘ軸振動子３４が傾くことはなくなるため、出力信号の感度が安定している角速度センサを提供することができるものである。 As described above, in one embodiment of the present invention, the substrate 21 having the support portion 29 for fixing the attachment portion 34b of the X-axis vibrator 34 with an adhesive and the wiring pattern 26 provided thereon, and the X-axis vibrator 34 is provided with a drive electrode 35, a detection electrode 36, and a metal wire 38 for electrically connecting the wiring pattern 26 on the substrate 21, and the support portion 29 is provided with a hole 30 filled with an adhesive. Since the surface roughness of the substrate 21 located on the inner bottom surface of the substrate 21 is larger than the surface roughness of the upper surface of the support portion 29, the surface roughness of the upper surface of the support portion 29 is small. The parallelism of the axial vibrator 34 with respect to the substrate 21 can be ensured, and the surface roughness of the substrate 21 located on the inner bottom surface of the hole 30 is large. To provide an angular velocity sensor in which the sensitivity of an output signal is stable because the X-axis vibrator 34 does not tilt even when strong vibration is applied to the angular velocity sensor. It is something that can be done.

本発明に係る角速度センサは、角速度センサに強い振動が加わっても、振動子が傾いて出力信号の感度が劣化してしまうということはなく、信頼性が向上した角速度センサを提供することができるという効果を有するものであり、特にデジタルスチルカメラの手ぶれ防止システム等の電子機器や、自動車のナビゲーションシステム等の車両システムに利用可能な角速度センサとして有用なものである。 The angular velocity sensor according to the present invention can provide an angular velocity sensor with improved reliability without causing the transducer to tilt and the sensitivity of the output signal to deteriorate even when strong vibration is applied to the angular velocity sensor. In particular, it is useful as an angular velocity sensor that can be used in electronic devices such as a camera shake prevention system for digital still cameras and vehicle systems such as an automobile navigation system.

本発明の一実施の形態における角速度センサの分解斜視図1 is an exploded perspective view of an angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention. 同角速度センサから上蓋を取り外した状態を示す斜視図The perspective view which shows the state which removed the upper cover from the angular velocity sensor 同角速度センサの上面図Top view of the same angular velocity sensor 同角速度センサの側断面図Side sectional view of the same angular velocity sensor 同角速度センサにおける上蓋および振動子を取り外した状態を示す上面図Top view showing a state where the upper lid and the vibrator are removed from the angular velocity sensor 同角速度センサの基板における支持部近傍の側断面図Side sectional view of the vicinity of the support part of the substrate of the same angular velocity sensor 同角速度センサにおける振動子の上面図Top view of transducer in same angular velocity sensor 同角速度センサにおけるＩＣの下面図Bottom view of IC in the same angular velocity sensor 同角速度センサにおける基板にＩＣを取り付けた状態を示す上面図The top view which shows the state which attached IC to the board | substrate in the same angular velocity sensor 従来の角速度センサの側断面図Side sectional view of a conventional angular velocity sensor 同角速度センサにおけるカバーを取り外した状態を示す上面図Top view showing the same angular velocity sensor with the cover removed 同角速度センサにおける振動子の斜視図Perspective view of transducer in same angular velocity sensor 同角速度センサにおける基板の斜視図Perspective view of substrate in same angular velocity sensor

２１基板
２６配線パターン
２９支持部
３０孔
３４，３７振動子
３４ａ腕部
３４ｂ取付部
３５駆動電極
３６検出電極
３８金属線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Board | substrate 26 Wiring pattern 29 Support part 30 Hole 34, 37 Vibrator 34a Arm part 34b Mounting part 35 Drive electrode 36 Detection electrode 38 Metal wire

Claims

駆動電極と検出電極のいずれか一方、もしくは両方を設けた腕部とこの腕部の一端側を支持する取付部とからなる振動子と、この振動子における取付部を接着剤により固着する支持部を有するとともに配線パターンを設けた基板と、前記振動子における駆動電極、検出電極と基板における配線パターンとを電気的に接続する金属線とを備え、前記支持部に接着剤が充填される孔を設けるとともに、この孔の内底面に位置する基板の表面粗さＲａが支持部の上面の表面粗さＲａよりも大となるようにし、前記孔に充填された接着剤のアンカー効果により、振動子の基板に対する取付強度が大きくなるように構成した角速度センサ。 A vibrator comprising an arm portion provided with one or both of the drive electrode and the detection electrode and a mounting portion for supporting one end of the arm portion, and a support portion for fixing the mounting portion of the vibrator with an adhesive And a board provided with a wiring pattern, and a metal wire for electrically connecting the drive electrode and the detection electrode in the vibrator to the wiring pattern in the board, and the support portion has a hole filled with an adhesive. And the surface roughness Ra of the substrate located on the inner bottom surface of the hole is made larger than the surface roughness Ra of the upper surface of the support portion, and the anchor effect of the adhesive filled in the hole makes the vibrator Angular velocity sensor configured to increase the mounting strength of the substrate to the substrate.