JPWO2019240176A1 - センサ素子および角速度センサ - Google Patents
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Abstract
Description
(角速度センサの全体構成)
図1は、本開示の実施形態に係る角速度センサ1(以下、「角速度」は省略することがある。)の概略構成を示す分解斜視図である。図2(a)は、図1のIIa−IIa線におけるセンサ1の断面図である。図2(b)は、図1のIIb−IIb線における断面図である。
図3は、センサ素子5の要部構成を示す斜視図である。図4は、センサ素子5の要部構成を示す平面図(底面図)である。z軸の方向から理解されるように、図4では、センサ素子5の上面および下面のうち下面(実装基体3に固定される側)が示されている。
圧電体13は、その全体が一体的に形成されている。圧電体13は、単結晶であってもよいし、多結晶であってもよい。また、圧電体13の材料は適宜に選択されてよく、例えば、水晶(SiO2),LiTaO3,LiNbO3,PZTである。
基部21は、例えば、概略、一定の幅でx方向に直線状に延びる直方体状に形成されている。
支持部27は、例えば、基部21から延びている保持部29と、保持部29の基部21とは反対側の端部に接続されている実装部31とを有している。実装部31が実装基体3に固定されることにより、基部21は、実装部31および保持部29を介して実装基体3に支持される。基部21は、その両端が実装部31に支持されるのではなく、保持部29を介して実装部31に支持されていることから、例えば、実装部31と実装基体3との熱膨張差等によって実装部31に応力が生じても、当該応力は、基部21に伝わりにくい。
素子端子19の数は、センサ素子5の構成に応じて適宜に設定されてよい。本実施形態では、励振電極15に印加される駆動信号が入力される2つの素子端子19と、検出電極17からの検出信号を出力する2つの素子端子19と、基準電位が付与される2つの素子端子19との合計で6つの素子端子19が設けられている場合を例示している。
図5(a)は、図4のVa−Va線における断面図である。x軸の方向から理解されるように、図4と図5(a)とでは、x軸の正負と紙面左右方向との関係が逆である。
図5(b)は、図4のVb−Vb線における断面図である。x軸の方向から理解されるように、図4と図5(b)とでは、x軸の正負と紙面左右方向との関係が逆である。
複数の配線33は、上述したように励振電極15および検出電極17を接続している。また、複数の配線33は、電位の観点から2組に分けられた励振電極15と、電位の観点から2組に分けられた検出電極17との合計4組の電極と、4つの素子端子19(図4)とをそれぞれ接続している。
図5(a)および図5(b)に示すように、励振電極15には、ここでは不図示の2つの素子端子19を介して、励振電極15に電圧を印加する駆動回路103が接続される。また、検出電極17には、ここでは不図示の2つの素子端子19を介して、検出電極17からの電気信号を検出する検出回路105が接続される。
上述のように、第1駆動腕23Aおよび第2駆動腕23Bのグループと、第3駆動腕23Cおよび第4駆動腕23Dのグループとは、励振方向(x方向)において互いに逆側へ変形するように互いに逆の位相(180°ずれた位相)で励振される。
図1および図2(a)に示す電子素子7は、適宜なものとされてよい。例えば、電子素子7は、サーミスタ等の温度センサとされてもよいし、上述した駆動回路103および検出回路105を含むICとされてもよい。別の観点では、電子素子7は、センサ素子5に接続されないものとされてもよいし、センサ素子5に接続されるものとされてもよい。また、図示の例では、1つの電子素子7が設けられているが、複数の電子素子7が設けられてもよい。センサ1において、電子素子7は設けられなくてもよい。
図1、図2(a)および図2(b)に示す実装基体3は、例えば、実装基体3の主体となる絶縁基体35と、センサ素子5を実装基体3に実装するための複数(図示の例では6つ)の第1パッド37と、電子素子7を実装基体3に実装するための複数(図示の例では2つ)の第2パッド39と、センサ1を不図示の回路基板等に実装するための複数(図示の例では8つ)の外部端子41とを有している。
蓋9は、例えば、金属から構成されている。蓋9は、実装基体3の上面にシーム溶接等により接合されている。これにより、凹部3a内は気密封止される。気密封止された凹部3a内は、例えば、真空とされ、または適宜なガス(例えば窒素)が封入されている。図2(a)および図2(b)に示す、蓋9の接合に寄与する導電層(符号省略)の図示は、図1では省略している。
以上のセンサ1は、例えば、不図示の回路基板の実装面に実装基体3の下面を対向させて配置され、外部端子41が半田などにより回路基板のパッドに接合されることによって回路基板に実装される。回路基板には、例えば、既述の駆動回路103および検出回路105が構成されている。
図6は、第2実施形態に係るセンサ素子205を示す平面図であり、第1実施形態の図4に対応している。
図7は、第3実施形態に係るセンサ素子305を示す平面図であり、第1実施形態の図4に対応している。
図8は、第4実施形態に係るセンサ素子405を示す平面図であり、第1実施形態の図4に対応している。
図9は、第5実施形態に係るセンサ素子505を示す平面図であり、第1実施形態の図4に対応している。
Claims (6)
- 圧電体と、
複数の第1電極および複数の第2電極と、
それぞれ、前記複数の第1電極および前記複数の第2電極のいずれかに接続されている複数の端子と、
を有しており、
前記圧電体は、直交座標系xyzのz方向に見て、
基部と、
前記基部からy方向の一方側へ互いに並列に延びており、前記複数の第1電極が位置している2本の第1腕と、
前記基部からy方向の他方側へ互いに並列に延びており、前記複数の第2電極が位置している2本の第2腕と、
前記2本の第2腕同士の間で前記基部からy方向の前記他方側へ延びており、前記2本の第2腕の先端よりもy方向の前記他方側へ延び出ている保持部と、
前記保持部のy方向の前記他方側の端部に接続されており、前記複数の端子が位置している実装部と、を有しており、
前記実装部は、
前記保持部との接続位置からx側および−x側へ延びている第1延在部と、
前記第1延在部の、前記2本の第2腕双方よりも+x側および−x側の位置からy方向の前記一方側へ延びている2つの第2延在部と、を有しており、
前記複数の端子の少なくとも1つは、前記第1延在部よりもy方向の前記一方側に位置している
センサ素子。 - 前記2つの第2延在部は、前記2本の第2腕の先端よりもy方向の前記一方側へ延びており、
前記複数の端子の少なくとも1つは、前記2本の第2腕の先端よりもy方向の前記一方側に位置している
請求項1に記載のセンサ素子。 - 前記圧電体において、前記実装部と前記基部とは前記保持部を介して接続されており、
前記複数の端子の全てが前記第1延在部よりもy方向の前記一方側に位置している
請求項1または2に記載のセンサ素子。 - 前記2つの第2延在部は、前記2本の第1腕の先端よりもy方向の前記一方側へ延び出ており、
前記実装部は、前記2つの第2延在部の、前記2本の第1腕の先端よりもy方向の前記一方側の部分の間に掛け渡されている第3延在部をさらに有している
請求項1〜3のいずれか1項に記載のセンサ素子。 - 前記2つの第2延在部のy方向の前記一方側の端部は、前記実装部の両端を構成しており、かつ前記2本の第1腕の先端よりもy方向の前記他方側に位置している
請求項1〜3のいずれか1項に記載のセンサ素子。 - 圧電体を含んでいるセンサ素子と、
前記センサ素子が実装されている実装基体と、
を有しており、
前記圧電体は、直交座標系xyzのz方向に見て、
基部と、
前記基部からy方向の一方側へ互いに並列に延びている2本の第1腕と、
前記基部からy方向の他方側へ互いに並列に延びている2本の第2腕と、
前記2本の第2腕同士の間で前記基部からy方向の前記他方側へ延びており、前記2本の第2腕の先端よりもy方向の前記他方側へ延び出ている保持部と、
前記保持部のy方向の前記他方側の端部に接続されており、複数の固定位置にて前記実装基体に固定されている実装部と、を有しており、
前記実装部は、
前記保持部との接続位置から+x側および−x側へ延びている第1延在部と、
前記第1延在部の、前記2本の第2腕双方よりも+x側および−x側の位置からy方向の前記一方側へ延びている2つの第2延在部と、を有しており、
前記複数の固定位置の少なくとも1つは、前記第1延在部よりもy方向の前記一方側に位置している
角速度センサ。
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