專利名稱：角速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及角速度傳感器，更具體地，涉及一種具有音叉諧振器(tuning fork resonator)的角速度傳感器。
背景技術(shù)：
角速度傳感器檢測(cè)旋轉(zhuǎn)時(shí)的角速度，用于防止由于手運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)的模糊圖像，并用于汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)和汽車(chē)或機(jī)器人的姿勢(shì)控制系統(tǒng)。國(guó)際公告第WO 03/100350 A1(以下稱為文獻(xiàn)1)號(hào)公開(kāi)了具有音叉諧振器的角速度傳感器。通常，音叉諧振器由基板等支撐。當(dāng)音叉諧振器的振動(dòng)傳遞給基板時(shí)，檢測(cè)精度或檢測(cè)效率會(huì)變差。因此，需要不會(huì)使振動(dòng)傳遞給支撐基板的支撐結(jié)構(gòu)。例如在文獻(xiàn)1、日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)平11-230758號(hào)公報(bào)(以下稱為文獻(xiàn)2)、和日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)2005-10034號(hào)公報(bào)(以下稱為文獻(xiàn)3)中描述了諧振器的支撐基板。文獻(xiàn)2公開(kāi)了這樣一種結(jié)構(gòu)，其中音叉諧振器直接附接在外殼(package)上。文獻(xiàn)3公開(kāi)了另一結(jié)構(gòu)，其中支撐多個(gè)臂的支撐板由四根引線支撐，并且引線的一端與支撐板連接而其另一端與外殼連接。
然而，在文獻(xiàn)2所述的支撐結(jié)構(gòu)中，由于音叉諧振器直接附接在外殼上，因此音叉諧振器的振動(dòng)直接傳遞給外殼。這導(dǎo)致了這樣的問(wèn)題，當(dāng)外殼固定到電路板等上時(shí)，音叉諧振器的頻率改變。另外，在文獻(xiàn)3所述的支撐結(jié)構(gòu)中，諧振器由四根引線支撐。這增加了部件的數(shù)量以及用于組裝的工時(shí)，從而增加了生產(chǎn)成本。此外，諧振器由四點(diǎn)支撐，這使得難于沿給定方向(例如與外殼的底面平行的方向)精確地支撐諧振器。如果連接精度不足，則檢測(cè)精度會(huì)變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述情況作出，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢測(cè)精度優(yōu)異并且生產(chǎn)率高的角速度傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，優(yōu)選地，提供了一種角速度傳感器，包括音叉諧振器，其具有從基底延伸的多個(gè)臂；支撐所述基底的單引線框架；以及支撐所述單引線框架的外殼。所述外殼和引線框架在它們之間限定了空間。利用上述結(jié)構(gòu)，可以提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢測(cè)精度優(yōu)異并且生產(chǎn)率高的角速度傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，提供了一種角速度傳感器，包括多個(gè)單元，所述多個(gè)單元中的每一個(gè)都包括音叉諧振器和單引線框架，所述音叉諧振器具有從基底延伸的多個(gè)臂，所述單引線框架支撐所述基底；以及容納所述多個(gè)單元的外殼。所述多個(gè)單元布置在所述外殼中，布置為所述多個(gè)單元具有不同的角速度檢測(cè)軸。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，可以提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢測(cè)精度優(yōu)異并且生產(chǎn)率高的角速度傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，優(yōu)選地，提供了一種角速度傳感器，包括多個(gè)角速度傳感器元件；和電路板，所述多個(gè)角速度傳感器元件安裝于其上。所述多個(gè)角速度傳感器元件中的每一個(gè)都包括音叉諧振器、單引線框架和外殼，所述音叉諧振器具有從基底延伸的多個(gè)臂，所述單引線框架支撐所述基底，所述外殼支撐所述引線框架；并且所述外殼和所述單引線框架限定了空間。


下面將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1A至圖1D示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的角速度傳感器；圖2是示出了與比較例相比，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例設(shè)置的空間的效果的曲線圖；圖3是示出了基底的(非固定區(qū)域的)自由長(zhǎng)度與頻率的變化率之間關(guān)系的曲線圖；圖4示出了音叉諧振器以說(shuō)明臂寬度和自由長(zhǎng)度；圖5A至圖5H示出了引線框架的另選結(jié)構(gòu)；
圖6是示出了具有梯形或M形截面的引線框架的效果的曲線圖；圖7A和圖7B示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例設(shè)置的音叉諧振器的電極圖案；圖8A至圖8C示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的角速度傳感器；圖9A至圖9C示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例使用的電路板；圖10A至圖10C示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的角速度傳感器；圖11示出了安裝在電路板上的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的角速度傳感器；圖12A和圖12B示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的角速度傳感器；圖13A和圖13B示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的角速度傳感器的傾斜布置；圖14A至圖14E示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的角速度傳感器；圖15A至圖15D示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的角速度傳感器；圖16A和圖16B示出了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的角速度傳感器；圖17A和圖17B示出了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例具有另選結(jié)構(gòu)的角速度傳感器；圖18是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的角速度傳感器的立體圖；以及圖19是根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的角速度傳感器的分解立體圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖給出本發(fā)明實(shí)施例的描述。
(第一實(shí)施例)圖1A至圖1D示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的角速度傳感器100。圖1A是角速度傳感器100的立體圖。圖1B是角速度傳感器100的分解立體圖。圖1C是沿圖1A所示的線A-A截取的截面圖。圖1D是沿圖1A所示的線A-A截取的另一截面圖，并具有圖1C所示的角速度傳感器100的另選結(jié)構(gòu)。
圖1A至圖1D所示的角速度傳感器100包括音叉諧振器10、單引線框架20以及由陶瓷制成的外殼30。音叉諧振器10包括基底(base)13以及兩個(gè)臂11和12。臂11和12分開(kāi)設(shè)置，并且二者沿著相同方向從基底13延伸。引線框架20具有支撐基底13的作用，并具有平坦的U形形狀。這里，“U形”表示基本形狀是U形，而不必是嚴(yán)格的U形。也可以應(yīng)用C形來(lái)代替U形。換言之，引線框架20包括中間部分和從該中間部分的兩端在相同側(cè)延伸的兩個(gè)部分。支撐音叉諧振器10的基底13的引線框架20具有在圖1C和圖1D中示出的兩種結(jié)構(gòu)。如圖1C和圖1D中所示，外殼30也具有兩種結(jié)構(gòu)。
在圖1C所示的結(jié)構(gòu)中，引線框架20具有平板的形狀，并具有支撐基底13的平坦部分21。在外殼30的支撐引線框架20的表面(底面)上設(shè)置有凹部31。由外殼30的凹部31限定的空間設(shè)置在引線框架20的平坦部分21的下方。即，在外殼30與引線框架20之間形成空間。在圖1C所示的結(jié)構(gòu)中，空間31的寬度與基底13的寬度大致相等?？臻g31改變了引線框架20的剛性，從而引線框架20是柔性的，因而使得很難將音叉諧振器10的振動(dòng)傳遞給外殼30。這樣在將外殼30固定在配線基板上時(shí)能夠抑制頻率變化。在其中基底13通過(guò)引線框架20支撐在空間31之上的結(jié)構(gòu)中，有這樣的效果即從外殼30施加的振動(dòng)(干擾噪音)很難傳遞給音叉諧振器10。
圖2是示出了空間31的效果的曲線圖。圖2還示出了在通過(guò)改變圖1C所示的結(jié)構(gòu)而不設(shè)置空間31的情況的特性(作為比較例)。水平軸表示設(shè)置空間和不設(shè)置空間的情況。垂直軸表示在將外殼30固定于給定部件時(shí)頻率的變化量(％)。該曲線圖表明通過(guò)在單引線框架20下方設(shè)置空間31，可抑制振動(dòng)頻率的變化。
圖3是示出了基底13的(非固定區(qū)域的)自由長(zhǎng)度與頻率的變化率之間關(guān)系的曲線圖。圖3的水平軸表示自由長(zhǎng)度與臂11或12的寬度的比率。垂直軸表示頻率的變化率(％)。這里，將比率2.5設(shè)定為基準(zhǔn)值。如圖4所示，自由長(zhǎng)度表示當(dāng)將基底13分為兩個(gè)區(qū)域時(shí)，基底13中非固定區(qū)域的長(zhǎng)度。所述兩個(gè)區(qū)域是固定到引線框架20上的固定區(qū)域和沒(méi)有固定到引線框架20上的上述非固定區(qū)域。返回參照?qǐng)D3，如果自由長(zhǎng)度小于2.0，則頻率的變化率較大，從而使得在安裝之后變化增大。因此，應(yīng)理解，可以通過(guò)將自由長(zhǎng)度設(shè)定為2.0或更大來(lái)抑制安裝之后增大的變化。
圖1D所示的引線框架20具有截面為倒U形的彎曲部分22。彎曲部分22支撐基底13。彎曲部分22限定了空間31。彎曲部分22的側(cè)面彼此面對(duì)，并在圖1D中彼此平行地形成，但可以是傾斜的。外殼30的底面是平面，這與圖1C所示的不同。圖1B所示的引線框架20具有與圖1D相同的結(jié)構(gòu)。彎曲部分22附接到基底13的整個(gè)接觸部分上。例如在圖1C和圖1D中，引線框架20和基底13通過(guò)諸如環(huán)氧基樹(shù)脂粘結(jié)劑之類(lèi)的粘結(jié)劑來(lái)固定。可以高生產(chǎn)率地固定引線框架20和基底13。
如圖5A至圖5H所示，引線框架20可以具有另選結(jié)構(gòu)。圖5A所示的引線框架20具有截面為梯形的彎曲部分22。圖5B所示的引線框架20具有截面為大致M形的彎曲部分22。具有上述大致梯形截面的引線框架20的長(zhǎng)度L1比具有倒U形截面的引線框架20的長(zhǎng)度要長(zhǎng)。長(zhǎng)度L1限定了從支撐基底13的平坦部分24向外殼30延伸的長(zhǎng)度。同樣地，具有大致M形截面的引線框架20的長(zhǎng)度L2比具有倒U形截面的引線框架20的長(zhǎng)度要長(zhǎng)。長(zhǎng)度L2限定了支撐平坦部分24的支撐部分的長(zhǎng)度。
圖5C、圖5E和圖5G所示的引線框架20分別包括L形的折疊部分(folding portion)23。L形的折疊部分23設(shè)置有用于支撐基底13的平坦部分24，并增加了引線框架20中支撐基底13的支撐面積。這提高了結(jié)合強(qiáng)度。圖5D是僅示出了圖5C所示的引線框架20的立體圖。圖5F是僅示出了圖5E所示的引線框架20的立體圖。圖5H是僅示出了圖5G所示的引線框架20的立體圖。
圖6是示出了具有梯形或M形截面的引線框架20的效果的曲線圖。作為比較例，圖6還示出了具有倒U形截面的引線框架20的特性。圖6中的水平軸表示單引線框架20的形狀，而垂直軸表示在將外殼30固定到給定部件上的情況下音叉諧振器10的阻抗(Zy)變化量(kΩ)。分別具有梯形和M形截面的引線框架20的長(zhǎng)度L1和L2可以構(gòu)造成比具有倒U形截面的引線框架20的長(zhǎng)度要長(zhǎng)。這改善了引線框架20的柔性，并抑制了阻抗變化量。
優(yōu)選地，引線框架20由熱膨脹系數(shù)與音叉諧振器10的材料的熱膨脹系數(shù)接近的材料制成。例如，如果音叉諧振器10由鈮酸鋰(熱膨脹系數(shù)15.4×10-6/℃)制成，則引線框架20由SUS(熱膨脹系數(shù)17.3×10-6/℃)或磷青銅(熱膨脹系數(shù)17.8×10-6/℃)制成。外殼30由熱膨脹系數(shù)為7.8×10-6/℃的氧化鋁(Al2O3)制成。外殼30優(yōu)選地由其中沉積了多個(gè)陶瓷襯底的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。外殼30包括布置成夾層的布線層。布線層具有連接形成在不同層中的布線層的通孔(via hole)。
接下來(lái)將描述音叉諧振器10。如圖7A和圖7B所示形成電極。圖7A示出了音叉諧振器10的前側(cè)。圖7B示出了音叉諧振器10的背側(cè)。在臂11中設(shè)置有檢測(cè)電極11a、11b和11c。檢測(cè)電極11a和11b通過(guò)電極11d耦合。檢測(cè)電極11a包括引出電極(extraction electrode)11f。電極11c與引出電極11e連接。同樣地，在臂12中設(shè)置有檢測(cè)電極12a、12b和12c。檢測(cè)電極12a和12b通過(guò)電極12d耦合。檢測(cè)電極12a包括引出電極12f。電極12c與引出電極12e連接。在音叉諧振器10的前側(cè)上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電極14a，其與引出電極14b連接。同樣地，在音叉諧振器10的背側(cè)上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電極15a，其與引出電極15b連接。這里，圖7A和圖7B所示的音叉諧振器10中的基底13的形狀與圖1中所示的略有不同。圖7A和圖7B所示的音叉諧振器10中的基底13是圖1中所示的音叉諧振器10的變型例。圖1所示的基底13具有一較寬部分，上述引線框架20附接到該較寬部分上。然而，圖7A和圖7B所示的基底13的寬度一致，并且基底13可以沿檢測(cè)軸方向定位在引線框架20的任意位置處。
例如如圖8A所示，圖7A和圖7B所示的引出電極通過(guò)引線42結(jié)合到設(shè)置于外殼30上的焊盤(pán)(端子)32上。焊盤(pán)32形成在觸排(bank)33上，并與設(shè)置在外殼30上的配線耦合。這里，圖8A是角速度傳感器100的平面圖。圖8B是角速度傳感器100的截面圖。圖8C是角速度傳感器100的仰視圖。外殼30的頂面是開(kāi)口的，外部連接焊盤(pán)(端子)34形成在環(huán)形外殼30的附接面上。外部連接焊盤(pán)34通過(guò)外殼30的內(nèi)部配線與音叉諧振器10的電極耦合。在外殼30的底面上形成有將與外殼30的內(nèi)部配線連接的外部連接焊盤(pán)(端子)35。圖8A至圖8C分別示出了坐標(biāo)軸X、Y和Z。角速度傳感器100檢測(cè)繞Y軸的角速度ωy。
(第二實(shí)施例)圖9A至圖9C以及圖10A至圖10C是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的角速度傳感器200的視圖。角速度傳感器200包括兩個(gè)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的角速度傳感器100(以下稱為角速度傳感器元件100A和100B)，以檢測(cè)繞兩個(gè)軸方向的角速度。
圖9A是安裝角速度傳感器元件100A和100B的電路板50的平面圖。圖9B是電路板50的側(cè)視圖。圖9C是電路板50的仰視圖。圖10A是角速度傳感器200的平面圖，角速度傳感器200包括安裝在電路板50上的、根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的兩個(gè)角速度傳感器元件100A和100B。圖10B是角速度傳感器200的側(cè)視圖，并且是外殼30內(nèi)部的立體圖。圖10C是角速度傳感器200的仰視圖。如圖10A所示，角速度傳感器元件100A和100B設(shè)置在電路板50上，設(shè)置為角速度傳感器元件100A和100B可以分別檢測(cè)繞X軸方向和Y軸方向的角速度。電路板50設(shè)置成由角速度傳感器元件100A和100B共用。如圖10B所示，角速度傳感器元件100A和100B安裝在電路板50上，其開(kāi)口表面面向下。也就是說(shuō)，角速度傳感器元件100A和100B由共用設(shè)置的電路板50密封。如圖9A所示，電路板50包括為角速度傳感器元件100A和100B設(shè)置的、圖8A所示的外部連接焊盤(pán)34，并且還包括用于電耦合的焊盤(pán)(端子)51。例如，采用漿狀的各向異性導(dǎo)電粘結(jié)劑進(jìn)行該耦合。
現(xiàn)在參照?qǐng)D11，在電路板50上設(shè)置有各向異性導(dǎo)電粘結(jié)劑57，以附接地固定角速度傳感器元件100A和100B。在角速度傳感器元件100A和100B與電路板50之間建立電耦合。
返回參照?qǐng)D9A，焊盤(pán)51的結(jié)構(gòu)與焊盤(pán)34的結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)。電路板50的由焊盤(pán)51包圍的區(qū)域用作部件安裝區(qū)52。例如電阻器、電容器等的電子部件用矩形表示，并安裝在電路板50上。參照?qǐng)D10B，部件安裝區(qū)52中的電子部件由角速度傳感器元件100A和100B的外殼30密封。電路板50可以由單層或多層構(gòu)成。電路板50還包括另一部件安裝區(qū)53和IC安裝區(qū)54。一個(gè)或更多個(gè)IC可以安裝在IC安裝區(qū)54上。在電路板50的兩側(cè)形成有城堡形件(連接通道)55，并且外部連接焊盤(pán)與圖9C和圖10C所示的電路板50的底面上的城堡形件55一體形成。Vcc表示電源電壓，GND表示地，Vref1和Vref2分別表示角速度傳感器元件100A和100B的基準(zhǔn)電壓，而Vout1和Vout2分別表示角速度傳感器元件100A和100B的輸出電壓。城堡形件55分別與音叉諧振器10的對(duì)應(yīng)電極耦合。
角速度傳感器元件100A和100B根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例構(gòu)成。因此，可以抑制在將角速度傳感器元件100A和100B安裝在電路板50上之前和之后出現(xiàn)的頻率變化，從而能夠提供具有較高檢測(cè)精度的兩軸角速度傳感器。另外，為角速度傳感器元件100A和100B設(shè)置了共用的單個(gè)電路板50，從而可以減小角速度傳感器200的尺寸。
(第三實(shí)施例)圖12A和圖12B示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的角速度傳感器300。角速度傳感器300能夠檢測(cè)三個(gè)軸方向的角速度。圖12A是角速度傳感器300的平面圖。圖12B是角速度傳感器300的側(cè)視圖，并且是外殼30內(nèi)部的立體圖。圖12A和圖12B所示的角速度傳感器300除了上述角速度傳感器200之外，還包括布置在圖9A所示的IC安裝區(qū)54上的角速度傳感器100C。角速度傳感器100C安裝在電路板50上，以與電路板50垂直地設(shè)置音叉諧振器10的方式來(lái)檢測(cè)繞Z軸的角速度。在角速度傳感器100C的外殼30的較短側(cè)的側(cè)面上可以設(shè)置一焊盤(pán)，以建立與電路板50的電連接或機(jī)械連接。另選地，可以采用后面將描述的垂直類(lèi)型的角速度傳感器。在角速度傳感器100C中外殼30的開(kāi)口表面上設(shè)置蓋101，以密封外殼30的內(nèi)部。
角速度傳感器100A、100B和100C分別具有根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，從而可以抑制在將它們安裝在電路板50上之前和之后出現(xiàn)的頻率變化。因此，可以提供具有較高檢測(cè)精度的三軸角速度傳感器。為角速度傳感器100A、100B和100C提供共用的單個(gè)電路板50，以減小角速度傳感器300的尺寸。
這里，描述了設(shè)置在電路板50上的焊盤(pán)51的布置。圖9A所示的焊盤(pán)51的布置被確定為使得可以檢測(cè)繞Z軸和Y軸的角速度。如圖13A和圖13B所示，可以以這樣的方式布置焊盤(pán)51角速度傳感器100A和100B相對(duì)于X軸和/或Y軸以給定角度θ傾斜。圖13A示出了在角速度傳感器元件100A和100B都以給定角度θ傾斜的情況下焊盤(pán)51的布置。圖13B示出了在只有角速度傳感器元件100B以給定角度θ傾斜的情況下焊盤(pán)51的布置。這樣，僅通過(guò)焊盤(pán)51的布置，就可以任意并容易地調(diào)節(jié)被檢測(cè)的角速度所圍繞的軸。
(第四實(shí)施例)圖14A至圖14E示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的角速度傳感器400。角速度傳感器400包括由蓋密封的角速度傳感器100和沿著與角速度傳感器400的安裝表面垂直的方向設(shè)置的音叉諧振器10。圖14A是圖8A所示的角速度傳感器100的平面圖，圖14B是在其內(nèi)部具有角速度傳感器100的角速度傳感器400的前視立體圖。圖14C是角速度傳感器400的側(cè)視圖。圖14D是角速度傳感器100的側(cè)視圖。圖14E是角速度傳感器400的仰視圖。
角速度傳感器400包括電路板60和支撐基板64。電路板60支撐外殼30。支撐基板64在與角速度傳感器400的安裝表面垂直的方向支撐電路板60。外殼30的開(kāi)口表面附接到電路板60上。在電路板60上安裝有電子部件62，并且外殼30定位成覆蓋該電子部件62。在電路板60的背側(cè)上還設(shè)置有電子部件66。音叉諧振器10面對(duì)著電子部件62。電路板60由支撐基板64支撐，并且音叉諧振器10的檢測(cè)軸與和支撐基板64垂直的方向相一致。支撐基板64包括芯柱(stem)64A、作為電路板的印刷電路板64B、以及外部連接引腳65。外部連接引腳65除一部分外耦合到設(shè)置在電路板60的背側(cè)的焊盤(pán)上，并且通過(guò)形成在電路板60上的配線而耦合到音叉諧振器10的電極上。外部連接引腳65穿過(guò)芯柱64A和印刷電路板64B，從印刷電路板64B的底面中央沿兩個(gè)方向(對(duì)應(yīng)于印刷電路板64B的較短側(cè))延伸到端部。印刷電路板64B由多層組成。蓋68覆蓋外殼30、電路板60和芯柱64A，以氣密地密封角速度傳感器400的內(nèi)部。蓋68例如通過(guò)使用粘結(jié)劑而固定到印刷電路板64B上。
角速度傳感器400包括角速度傳感器100。因此，可以抑制在將角速度傳感器100安裝到電路板60上之前和之后出現(xiàn)的頻率變化，并提供具有高檢測(cè)精度的角速度傳感器。這里，角速度傳感器400可以用作圖12A和圖12B所示的角速度傳感器100C。
(第五實(shí)施例)圖15A至圖15D示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的角速度傳感器500。角速度傳感器500包括圖8A至圖8C所示的角速度傳感器100和音叉諧振器10，該音叉諧振器保持在與角速度傳感器500的安裝表面垂直的方向。圖15A是角速度傳感器500的平面圖。圖15B是角速度傳感器500的前視立體圖。圖15C是角速度傳感器500的側(cè)視圖。圖15D是角速度傳感器500的仰視圖。角速度傳感器100安裝在由模具(mold)制成的支撐基板74上。電路板70也以相同的方式安裝在支撐基板74上。角速度傳感器100和電路板70分開(kāi)設(shè)置。在角速度傳感器100的外殼30的背側(cè)上設(shè)置有多個(gè)焊盤(pán)19。焊盤(pán)19通過(guò)外殼30中的配線而耦合到設(shè)置在內(nèi)部的音叉諧振器10的電極上。具有引腳形狀的連接部件72與焊盤(pán)19連接。連接部件72在電路板70的設(shè)置有電子部件66的一面上延伸，并與形成于其上的焊盤(pán)連接。電子部件62設(shè)置在電路板70的另一面上。電子部件62面對(duì)外殼30。連接引腳75設(shè)置在支撐基板74上，并除一部分之外，電耦合至設(shè)置在電路板70上的焊盤(pán)?？梢酝ㄟ^(guò)連接引腳75在音叉諧振器10與外部之間建立連接。
角速度傳感器500包括角速度傳感器100。因此，因此可以抑制在將角速度傳感器100安裝到電路板70上之前和之后出現(xiàn)的頻率變化，并提供具有高檢測(cè)精度的角速度傳感器。
(第六實(shí)施例)圖16A和圖16B示出了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的角速度傳感器600。圖16A是角速度傳感器600的平面圖。圖16B是角速度傳感器600的側(cè)視立體圖。根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例，單個(gè)外殼130包括兩個(gè)音叉諧振器10A和10B。音叉諧振器10A和10B布置成彼此垂直。音叉諧振器10A和10B具有與上述音叉諧振器10相同的結(jié)構(gòu)，并分別由單引線框架120A和120B支撐。這里，單元分別限定了具有音叉諧振器10A和引線框架120A的結(jié)構(gòu)、以及具有音叉諧振器10B和引線框架120B的結(jié)構(gòu)。引線框架120A和120B具有線性平坦形狀，并具有倒U形截面。如圖1D所示，通過(guò)以與彎曲引線框架20相似的方式彎曲該引線框架而形成倒U形截面。彎曲部分分別限定了引線框架120A與外殼130之間的空間、以及引線框架120B與外殼130之間的另一空間。音叉諧振器10A和10B分別通過(guò)引線與設(shè)置在外殼130內(nèi)的觸排131和132上的焊盤(pán)連接。例如，金屬蓋(未示出)可以安裝在外殼130的開(kāi)口表面上，以氣密地密封外殼130的內(nèi)部。
通過(guò)具有上述結(jié)構(gòu)的單元，可以抑制在將角速度傳感器600安裝到電路板上之前和之后出現(xiàn)的頻率變化，并且還可以提供具有高檢測(cè)精度的兩軸角速度傳感器。音叉諧振器10A和10B能夠有效地防止通過(guò)外殼130施加的干涉，并且還能夠以高檢測(cè)精度檢測(cè)繞兩軸的角速度，同時(shí)它們具有小的尺寸。
圖17A和圖17B示出了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的具有另選結(jié)構(gòu)的角速度傳感器700。圖17A是角速度傳感器700的平面圖。圖17B是角速度傳感器700的側(cè)視立體圖。音叉諧振器10A和10B分別由具有線性平坦形狀的引線框架120C和120D支撐。引線框架120C和120D分別附接到一對(duì)凸起133和134上。凸起133和134分別形成了引線框架120C與外殼130之間的空間、以及引線框架120D與外殼130之間的另一空間。因此，可以抑制將角速度傳感器700安裝到電路板上之前和之后出現(xiàn)的頻率變化，并且提供具有高檢測(cè)精度的兩軸角速度傳感器。
(第七實(shí)施例)圖18是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的角速度傳感器800的立體圖。角速度傳感器800包括兩個(gè)音叉諧振器10A和10B，它們布置成以直角交叉，并且在上述兩個(gè)音叉諧振器10A和10B之間沿著厚度方向有一空間。音叉諧振器10A和10B檢測(cè)繞兩個(gè)以直角交叉的軸線的角速度。外殼138例如由陶瓷制成，并形成為這樣的方式設(shè)置了如圖18所示的支撐多個(gè)焊盤(pán)140的觸排。焊盤(pán)以及音叉諧振器10A和10B的電極通過(guò)引線(未示出)而結(jié)合。音叉諧振器10A由設(shè)置在位于外殼138中相對(duì)較低位置的觸排上的單引線框架支撐。音叉諧振器10B由設(shè)置在位于外殼138中相對(duì)較高位置的觸排上的單引線框架支撐。上述引線框架具有與前述任一個(gè)引線框架相同的結(jié)構(gòu)。另選地，引線框架可以是前述任一引線框架的變型。在任何情況下，在引線框架的下方都形成有一空間。因此，可以抑制在將如此構(gòu)成的角速度傳感器800安裝到電路板上之前和之后出現(xiàn)的頻率變化，并且提供具有高檢測(cè)精度的小尺寸的兩軸線角速度傳感器。
(第八實(shí)施例)圖19是根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的角速度傳感器900的分解立體圖。角速度傳感器900包括角速度傳感器和加速度傳感器。以下，角速度傳感器900稱為傳感器模塊。傳感器模塊900包括單軸角速度傳感器910和可以檢測(cè)三維角速度的加速度傳感器920。模架940包括具有矩形的底部942和從該底部沿著與底部942垂直的方向延伸的分隔件944。角速度傳感器910通過(guò)使用例如樹(shù)脂的固定部件950而固定到分隔件944上。角速度傳感器910包括具有四個(gè)臂和支撐所述臂的基底的音叉諧振器912。如上所述，基底由布置在所述空間上方的引線框架支撐。加速度傳感器920附接到電路板930的一面上。電路板930垂直地附接到模架940的底部942上。加速度傳感器920和分隔件944通過(guò)耦合部件946相耦合。角速度傳感器910和加速度傳感器920通過(guò)柔性印刷電路960而電耦合。角速度傳感器910和加速度傳感器920由蓋970密封。
可以抑制在將如此構(gòu)成的角速度傳感器910安裝到分隔件944上之前和之后出現(xiàn)的頻率變化，并且能夠提供具有角速度傳感器910和加速度傳感器920的、高檢測(cè)精度的小尺寸傳感器模塊。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下作出其它實(shí)施例、變型和修改。例如，音叉諧振器可以具有兩至四個(gè)臂。
本發(fā)明基于2005年3月31日提交的第2005-104441號(hào)日本專利申請(qǐng)和2005年8月22日提交的第2005-239711號(hào)日本專利申請(qǐng)，這里通過(guò)引用并入它們的全部公開(kāi)。
權(quán)利要求
1.一種角速度傳感器，包括音叉諧振器，其具有從基底延伸的多個(gè)臂；支撐所述基底的單引線框架；以及支撐所述單引線框架的外殼，其中所述外殼和引線框架在它們之間限定了空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其中所述單引線框架具有彎曲部分，所述彎曲部分具有倒U形截面；所述彎曲部分支撐所述基底；并且所述單引線框架的彎曲部分和所述外殼限定所述空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其中所述單引線框架具有彎曲部分，所述彎曲部分具有梯形截面；所述彎曲部分支撐所述基底；并且所述單引線框架的彎曲部分和所述外殼限定所述空間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其中所述單引線框架具有彎曲部分，所述彎曲部分具有M形截面；所述彎曲部分支撐所述基底；并且所述單引線框架的彎曲部分和所述外殼限定所述空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其中所述單引線框架具有支撐所述基底的平坦部分；并且所述平坦部分以L形方式折疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其中所述單引線框架具有支撐所述基底的平坦部分；在所述外殼的支撐所述單引線框架的面上設(shè)置有凹部；并且所述凹部限定所述空間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其中，所述單引線框架具有U形平坦形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其中，所述單引線框架具有平板形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其中，所述單引線框架具有與所述基底接觸的接觸部分，該接觸部分全部附接到所述基底上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其中，所述單引線框架具有柔性。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，還包括支撐所述外殼的電路板；以及支撐基板，其與所述角速度傳感器的安裝表面垂直地支撐所述電路板。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的角速度傳感器，其中，在所述電路板上設(shè)置有一芯片部，并且所述外殼附接到所述電路板上以覆蓋該芯片部。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，還包括支撐所述外殼的支撐基板；由所述外殼支撐的連接部件；以及電路板，其通過(guò)所述連接部件建立與所述外殼的電連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的角速度傳感器，其中，在所述電路板上設(shè)置有一芯片部，并且所述外殼覆蓋該芯片部以通過(guò)所述連接部件支撐所述電路板。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，還包括支撐所述外殼的支撐基板；以及由所述支撐基板支撐的加速度傳感器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的角速度傳感器，還包括附接到所述支撐基板上的電路板，其中所述加速度傳感器附接到所述電路板上；并且所述電路板通過(guò)柔性印刷電路電耦合。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的角速度傳感器，還包括密封所述外殼和加速度傳感器的蓋。
18.一種角速度傳感器，包括多個(gè)單元，所述多個(gè)單元中的每一個(gè)都包括音叉諧振器和單引線框架，所述音叉諧振器具有從基底延伸的多個(gè)臂，所述單引線框架支撐所述基底；以及容納所述多個(gè)單元的外殼，其中，所述多個(gè)單元布置在所述外殼中，布置為所述多個(gè)單元具有不同的角速度檢測(cè)軸。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的角速度傳感器，其中，所述多個(gè)單元相對(duì)于所述外殼的表面布置在相同高度。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的角速度傳感器，其中，所述多個(gè)單元相對(duì)于所述外殼的表面布置在不同高度。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的角速度傳感器，其中，所述多個(gè)單元的臂的延伸方向以直角交叉，并且在所述多個(gè)單元之間沿厚度方向存在空間。
22.一種角速度傳感器，包括多個(gè)角速度傳感器元件；和電路板，所述多個(gè)角速度傳感器元件安裝在所述電路板上，其中所述多個(gè)角速度傳感器元件中的每一個(gè)都包括音叉諧振器、單引線框架和外殼，所述音叉諧振器具有從基底延伸的多個(gè)臂，所述單引線框架支撐所述基底，所述外殼支撐所述引線框架；并且所述外殼和所述單引線框架限定了空間。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的角速度傳感器，其中，所述多個(gè)角速度傳感器元件中每一個(gè)的外殼都具有開(kāi)口表面，并且所述電路板支撐所述多個(gè)角速度傳感器元件以覆蓋所述開(kāi)口表面。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的角速度傳感器，其中，在所述電路板上設(shè)置有一電子部件，并且所述多個(gè)角速度傳感器元件中每一個(gè)的外殼被附接以覆蓋該電子部件。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的角速度傳感器，其中所述多個(gè)角速度傳感器元件中每一個(gè)的外殼的附接表面都具有第一端子；所述電路板具有待與該第一端子耦合的第二端子；并且所述第二端子的布置確定了所述多個(gè)角速度傳感器元件中每一個(gè)的角速度檢測(cè)軸。
全文摘要
一種角速度傳感器，包括音叉諧振器，其具有從基底延伸的多個(gè)臂；支撐所述基底的單引線框架；以及支撐所述單引線框架的外殼。所述外殼和引線框架在它們之間限定了空間。
文檔編號(hào)G01P9/04GK1841020SQ20061007333
公開(kāi)日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者田中浩, 細(xì)川季展, 太田和弘, 谷內(nèi)雅紀(jì), 宮下勉, 石川寬 申請(qǐng)人:富士通媒體部品株式會(huì)社, 富士通株式會(huì)社