JP6806130B2 - センサーデバイスおよび電子機器 - Google Patents
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Description
本発明のセンサーデバイスは、第1軸の検出軸を有する第1センサー部品が実装された第1実装基板と、前記第1実装基板を搭載する台座と、を備え、前記台座の主面には第1突出部が設けられ、前記第1実装基板は、前記第1突出部の側面に固定されていることを特徴とする。また、前記第1軸と交差する第2軸の検出軸を有する第2センサー部品が実装された第2実装基板を備え、前記台座の主面には第2突出部が設けられ、前記第2実装基板は、前記第2突出部の側面に固定されていることを特徴とする。また、前記第3センサーは前記台座の主面に配置されていることを特徴とする。
これにより、小型化を図りつつ、電子部品の位置決めを簡単かつ正確に行うことができるセンサーデバイスを提供することができる。
これにより、少なくとも1つの実装基板を、位置決めしつつ安定的に台座に固定することができる。
これにより、小型化を図ることができる。
本発明のセンサーデバイスでは、前記第1固定面は、前記凹部の周縁に設けられていることが好ましい。
これにより、実装基板を第1固定面に安定的に固定することができる。
これにより、凹部内にセンサー部品を収納でき、装置の小型化を図ることができる。
本発明のセンサーデバイスでは、前記凹部には、充填剤が充填されていることが好ましい。
これにより、センサー部品の不本意な破損等を防止することができる。
これにより、2つの実装基板を第3軸方向に重ねて配置できるため、装置の小型化を図ることができる。
本発明のセンサーデバイスでは、アナログ回路を有するアナログ回路基板と、デジタル回路を有するデジタル回路基板と、を含み、
前記第1固定面および前記第4固定面の一方には前記アナログ回路基板が支持され、他方には前記デジタル回路基板が支持されていることが好ましい。
これにより、アナログ回路とデジタル回路を比較的大きく離間させることができるため、ノイズの伝達を抑制することができる。
これにより、実装基板の固定が簡単となる。
本発明のセンサーデバイスでは、前記センサー部品は、角速度センサーおよび加速度センサーの少なくとも一方であることが好ましい。
これにより、角速度または加速度を検出することのできるセンサーデバイスとなる。
本発明の電子機器は、本発明のセンサーデバイスを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
1.センサーデバイス
図1は、本発明のセンサーデバイスの好適な実施形態を示す斜視図、図2は、図1に示すセンサーデバイスが有する実装基板の展開図、図3は、図1に示すセンサーデバイスが備える角速度センサーの一例を示す平面図、図4は、図1に示すセンサーデバイスが有する台座の斜視図、図5は、図4に示す台座の平面図、図6は、図4に示す台座に実装基板を固定した状態を示す斜視図である。なお、以下では、説明の都合上、図1中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。また、図1に示すように、互いに直交する3軸をx軸(第1軸)、y軸(第2軸)およびz軸(第3軸)とする。z軸は、台座3の法線方向と平行な軸であり、x軸は、台座の平面視にて、台座の対向する1組の辺の延在方向と平行な軸であり、y軸は、台座の対向する他の1組の辺の延在方向と平行な軸である。また、x軸と平行な方向を「x軸方向」とし、y軸と平行な方向を「y軸方向」とし、z軸と平行な方向を「z軸方向」とする。また、x軸とy軸とで形成された平面を「xy平面」とし、y軸とz軸とで形成される平面を「yz平面」とし、z軸とx軸とで形成される平面を「xz平面」とする。
以下、これら各部材について順次説明する。
実装基板2は、硬質で変形し難いリジッド基板と、軟質で変形し易い可撓性を有するフレキシブル基板とを組み合わせたリジッドフレキシブル基板である。このような実装基板2としては、例えば、フレキシブル基板の両側にガラスエポキシ基板等の硬質層を貼り付け、この部分をリジッド基板として用いるもの等、公知のリジッドフレキシブル基板を用いることができる。
なお、以下では、説明の便宜上、各リジッド基板21〜25の図2(a)にて図示されている面を「表側実装面」と言い、図2(b)にて図示されている面を「裏側実装面」と言う。
以上、実装基板2について説明した。なお、実装基板2の各リジッド基板21〜25およびフレキシブル基板26には、図示しない導体パターンが形成されており、この導体パターンを介して複数の電子部品7が適切に電気接続されている。
図2(a)、(b)に示すように、実装基板2には複数の電子部品7が実装されている。
実装基板2には、電子部品7として、1軸検出型の3つの角速度センサー(センサー部品)711〜713と、3軸検出型の加速度センサー(センサー部品)72と、各種電子部品を駆動するための電源回路73と、前記センサー部品(711〜713、72)からの出力信号を増幅する増幅回路74と、増幅回路74で増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路75と、所望の制御を行うマイクロコントローラー76と、EEPROM等の不揮発性メモリー77と、方位を検出する方位センサー(磁気センサー)78と、信号を出力するためのコネクター(インターフェースコネクター)79とが実装されている。なお、実装する電子部品7としては、これに限定されず、その目的に応じたものを適宜実装すればよい。
以下、これら電子部品7の配置について詳細に説明する。
第1のリジッド基板21の表側実装面211には、電源回路73、増幅回路74およびアナログ/デジタル変換回路75が実装されており、裏側実装面212には、角速度センサー713および加速度センサー72が実装されている。
アナログ/デジタル変換回路75は、表側実装面211に実装されている他の電子部品7(電源回路73および増幅回路74)に対してサイズが大きい。そのため、アナログ/デジタル変換回路75を表側実装面231の中央部に配置するのが好ましい。これにより、アナログ/デジタル変換回路75を第1のリジッド基板21の強度を補強する補強部材として効果的に用いることができる。そのため、第1のリジッド基板21の撓み変形に起因する不本意な振動が抑えられ、角速度センサー711〜713に不要な振動が伝わらず、角速度センサー711〜713(特に第1のリジッド基板21に実装されている角速度センサー713)による角速度の検出精度が高まる。
第2のリジッド基板22の表側実装面221には、マイクロコントローラー76が実装され、裏側実装面222には、不揮発性メモリー77および方位センサー78が実装されている。
マイクロコントローラー76は、第2のリジッド基板22に実装された他の電子部品7(不揮発性メモリー77および方位センサー78)に対してサイズが大きい。そのため、マイクロコントローラー76を表側実装面221の中央部に配置するのが好ましい。これにより、マイクロコントローラー76を第2のリジッド基板22の強度を補強する補強部材として効果的に用いることができる。そのため、第2のリジッド基板22の撓み変形による不要な振動が抑えられ、角速度センサー711〜713に不要な振動が伝わらず、角速度センサー711〜713による角速度の検出精度が高まる。
第3のリジッド基板23の表側実装面231には、角速度センサー711が実装されている。
(第4のリジッド基板24)
第4のリジッド基板24の表側実装面241には、角速度センサー712が実装されている。
(第5のリジッド基板25)
第5のリジッド基板25の裏側実装面252には、コネクター79が実装されている。
以上、電子部品7の配置について詳細に説明した。
角速度センサー711〜713としては、角速度を検出することができれば、特に限定されず、公知の1軸検出型の角速度センサーを用いることができる。このような角速度センサー711〜713としては、例えば、図3に示すような振動片5を有するセンサーを用いることができる。
以上のような構成の角速度センサー711〜713は、それぞれ、厚さ方向を検出軸とするように対応するリジッド基板に実装される。
図4、図5および図6に示すように、台座3は、板状の基部31と、基部31に設けられた第1の支持部32、第2の支持部33、第3の支持部34、第4の支持部35および第5の支持部36とを有している。以下、台座3について図4〜図6に基づいて説明するが、図6では、説明の便宜上、一部の部材の図示を省略している。
基部31は、z軸方向を厚さ方向とし、x軸およびy軸により形成されるxy平面と平行な下面および上面312を有している。また、基部31は、上面312に開放する凹部313を有している。凹部313は、上面312の縁部を除く中央部に開放しており、基部31の側面には開放していない。すなわち、凹部313は、周囲が側壁により囲まれた槽状をなしている。
図5に示すように、第1の支持部32は、凹部313の周囲に設けられた4つの固定面321、322、323、324を有している。4つの固定面321〜324は、台座3に対する第1のリジッド基板21の位置決めを行いつつ、台座3に第1のリジッド基板21を固定するための面である。具体的には、固定面321〜324は、角速度センサー711の検出軸がz軸と平行となるように、台座3に対して第1のリジッド基板21を位置決めし、固定する機能を有している。
固定面321〜324は、互いにxy平面と平行な同一平面上に位置しているため、図6に示すように、固定面321〜324に第1のリジッド基板21を載置すると、角速度センサー711の検出軸A1がz軸と平行となる。このように、固定面321〜324に第1のリジッド基板21を載置するだけで、簡単に、台座3に対する角速度センサー711の位置決め(検出軸A1の軸合わせ)を精度よく行うことができる。
図5に示すように、第2の支持部33は、台座3に対する第3のリジッド基板23の位置決めを行うとともに、台座3に第3のリジッド基板23を固定するための部位である。具体的には、第2の支持部33は、角速度センサー712の検出軸がx軸と平行となるように、台座3に対して第3のリジッド基板23を位置決めし、固定する機能を有している。
第3の支持部34は、台座3に対する第4のリジッド基板24の位置決めを行うとともに、台座3に第4のリジッド基板24を固定するための部位である。具体的には、第3の支持部34は、角速度センサー712の検出軸がy軸と平行となるように、台座3に対して第4のリジッド基板24を位置決めし、固定する機能を有している。
第4の支持部35は、第2のリジッド基板22を第1のリジッド基板21とz軸方向に対向するように台座3に固定するための部位である。第2のリジッド基板22を第1のリジッド基板21に重ねるようにして固定することにより、センサーデバイス1の小型化(特に、xy平面視での小型化)を図ることができる。
固定面413〜443へ第2のリジッド基板22を固定する方法としては、特に限定されないが、本実施形態では、接着剤による固定と、ネジ止めとを併用している。具体的には、まず、接着剤によって、各固定面413〜443と第2のリジッド基板22とを固定する。この状態では、第2のリジッド基板22に形成された孔22a、212が固定面413、433上に位置するため、孔22a、22bを介して、第2のリジッド基板22を突出部41、43にネジ止めする。これにより、第4の支持部35への第2のリジッド基板22の固定を確実に行うことができる。
第5の支持部36は、第5のリジッド基板25を固定するための部位である。なお、第5のリジッド基板25には、角速度センサー711〜713や加速度センサー72のような物理量センサーが実装されていない。そのため、前述の第4の支持部35と同様に、第5の支持部36には、前述の第1〜第3の支持部32〜34ほどの位置決めに関する精密さは要求されていない。ただし、センサーデバイス1の小型化の観点から、第5の支持部36は、第5のリジッド基板25をyz平面と平行となるように支持するよう構成されているのが好ましい。
以上、第1〜第5の支持部32〜36について説明した。
このような台座3によれば、実装基板2を所定位置に固定するだけで、角速度センサー711、712、713の検出軸をx軸、y軸、z軸の各軸と平行することができる。そのため、優れた検出精度を発揮することができるセンサーデバイス1が簡単に得られる。
蓋部材8は、実装基板2を覆うように台座3に固定される。これにより、電子部品7を保護することができる。また、蓋部材8の側面には、開口が形成されており、蓋部材8が台座3に固定された状態にて、この開口からコネクター79が外部に露出している。これにより、外部機器とコネクター79との電気接続を容易に行うことができる。台座3と蓋部材8との固定方法は、特に限定されず、嵌合、螺合、接着剤による接合を用いることができる。
以上のようなセンサーデバイス1は、各種電子機器に組み込むことができる。以下、センサーデバイス1を搭載した本発明の電子機器について説明する。図7は、センサーデバイス1を搭載した電子機器500の構成の一例を示す図である。電子機器500としては、特に限定されず、例えば、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カーナビゲーションシステム、携帯電話、モバイルPC、ロボット、ゲーム機、ゲームコントローラーなどが挙げられる。
以上、本発明のセンサーデバイスおよび電子機器について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。
また、前述した実施形態では、実装基板がリジッドフレキシブル基板で構成されていたが、実装基板の構成は、これに限定されず、例えば、互いに連結していない複数のリジッド基板で構成されていてもよい。この場合には、各リジッド基板を台座に固定した後、コネクター等を用いてリジッド基板同士を電気的に接続することができる。
Claims (11)
- 互いに直交する3つの軸をX軸、Y軸、及びZ軸としたとき、
前記Z軸に直交する互いに表裏の関係にある表面及び裏面を含む台座、及び前記Z軸方向からの平面視で前記台座の前記表面と重なっている蓋を含むケーシングと、
前記ケーシングの前記内部空間に収容されている実装基板と、
を含み、
前記ケーシングは、前記X軸に直交する第1の側壁、及び前記Y軸に直交する第2の側壁を含み、
前記実装基板は、
互いに表裏の関係にある表面及び裏面が前記Z軸に直交するように、前記ハウジングの内部空間に収容されている第1のリジッド基板と、
互いに表裏の関係にある表面及び裏面が前記Z軸に直交するように、前記ハウジングの内部空間に収容されている第2のリジッド基板と、
互いに表裏の関係にある表面及び裏面が前記X軸に直交し、前記第1の側壁に対向するように、前記ケーシングの内部空間に収容されている第3のリジッド基板と、
互いに表裏の関係にある表面及び裏面が前記Y軸に直交し、前記第2の側壁に対向するように、前記ケーシングの内部空間に収容されている第4のリジッド基板と、
前記第1のリジッド基板に接続されている第1の端部、及び前記第2のリジッド基板に接続されている第2の端部を含むフレキシブル基板と、
を含み、
前記第3のリジッド基板は、前記X軸まわりの角速度を検出する第1の角速度センサーが実装され、
前記第4のリジッド基板は、前記Y軸まわりの角速度を検出する第2の角速度センサーが実装され、
前記第1のリジッド基板は、前記第1のリジッド基板が接着剤を介して前記台座に固定される領域の表裏の関係にある領域に、前記Z軸まわりの角速度を検出する第3の角速度センサーが実装され、
前記第2のリジッド基板は、前記第2のリジッド基板の中央部の領域に、マイクロコントローラーが実装されていることを特徴とするセンサーデバイス。 - 請求項1において、
前記第1のリジッド基板は、前記X軸、前記Y軸、及び前記Z軸方向の加速度を検出する加速度センサーが実装されていることを特徴とするセンサーデバイス。 - 請求項1または2において、
前記第1のリジッド基板は、側面に第1の欠損部が設けられ、
前記フレキシブル基板の前記第1の端部は、前記第1の欠損部に接続されていることを特徴とするセンサーデバイス。 - 請求項1乃至3のいずれか一項において、
前記第2のリジッド基板は、側面に第2の欠損部が設けられ、
前記フレキシブル基板の前記第2の端部は、前記第2の欠損部に接続されていることを特徴とするセンサーデバイス。 - 請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記台座の前記表面には、
前記Y軸に沿って、第1の突出部と第2の突出部とが設けられ、
且つ、前記第2の突出部と前記X軸に沿って並んでいる第3の突出部が設けられ、
前記第3のリジッド基板は、
前記第1突出部の前記X軸に直交している第1側面と、
前記第2突出部の前記X軸に直交している第2側面と、
に固定され、
前記第4のリジッド基板は、
前記第2突出部の前記Y軸に直交している第3側面と、
前記第3突出部の前記Y軸に直交している第4側面と、
に固定されていることを特徴とするセンサーデバイス。 - 請求項1乃至5のいずれか一項において、
前記台座の前記第1のリジッド基板と対向している領域に凹部が設けられ、
前記凹部には、充填剤が充填されていることを特徴とするセンサーデバイス。 - 請求項1乃至6のいずれか一項において、
前記実装基板は、グランド層を含むことを特徴とするセンサーデバイス。 - 請求項1乃至7のいずれか一項において、
前記第1の角速度センサーは、前記第3のリジッド基板の前記第1の側壁の側とは反対側に実装され、
前記第2の角速度センサーは、前記第4のリジッド基板の前記第2の側壁の側とは反対側に実装され、
前記第3の角速度センサーは、前記第1のリジッド基板の前記台座の側とは反対側に実装されていることを特徴とするセンサーデバイス。 - 請求項1乃至8のいずれか一項において、
前記実装基板は、コネクターを含むことを特徴とするセンサーデバイス。 - 請求項9において、
前記実装基板は、前記ハウジングの内部空間に収容されている第5のリジッド基板を含み、
前記コネクターは、前記第5のリジッド基板に実装されていることを特徴とするセンサーデバイス。 - 請求項1乃至10のいずれか一項に記載のセンサーデバイスと、
前記センサーデバイスからの検出信号に基づいて、姿勢を制御する処理部と、
含むことを特徴とする電子機器。
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