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角速度傳感器的制作方法

文檔序號:6114207閱讀:190來源:國知局
專利名稱:角速度傳感器的制作方法
技術領域
本發(fā)明一般涉及角速度傳感器,更具體地,涉及一種使用音叉型振動器的角速度傳感器。
背景技術
角速度傳感器檢測旋轉(zhuǎn)的角速度,應用于相機用于補償手的運動或抖動,以及應用于例如在車輛和機器人中采用的汽車導航系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)儀。
通常,在其中角速度傳感器的檢測軸相對于檢測基準面傾斜的傳感器安裝情況下會出現(xiàn)一些問題,例如檢測誤差或在檢測軸之外的軸線上檢測。這些問題使得難以準確地檢測角速度,并因而導致在使用該角速度傳感器的控制系統(tǒng)中出現(xiàn)問題。
例如,角速度傳感器通常被容納在車輛的儀表板中。在其中配備有角速度傳感器的控制系統(tǒng)附接在儀表板上的情況下,當傳感器的檢測軸與用作基準面的地面垂直時,可以準確地檢測角速度。
實際上,近來車輛的儀表板經(jīng)常相對于地面傾斜。當將控制系統(tǒng)附接在傾斜的儀表板上時,角速度傳感器的檢測軸也傾斜。該附接導致在檢測角速度中誤差增加。
下面文獻公開的角速度傳感器附接成使振動器附接在基底上以相對于基底的安裝表面傾斜國際公開No.WO03/100350A1和日本專利申請公報第2003-227844號。
通常,將音叉型振動器容納在用于保護的外殼(package)內(nèi),并將該外殼安裝在板上。在傾斜狀態(tài)下附接該外殼以使得振動器具有斜度。然而,傾斜地附接外殼會增加從所述板起算測量的外殼的高度。這構(gòu)成了小型化的限制因素。具體地,在日本專利申請公報第2003-227844號中披露的傳感器需要用于振動器的不同傾斜角度的附件。因此,該傳感器結(jié)構(gòu)復雜。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況作出本發(fā)明,并且本發(fā)明的目的是提供一種小型化的角速度傳感器。
本發(fā)明的該目的通過這樣一種角速度傳感器來實現(xiàn),該角速度傳感器包括檢測角速度的振動器;和外殼,所述振動器安裝在所述外殼上,所述振動器沿所述外殼的對角方向布置。


將基于下面的附圖詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例,在附圖中圖1A、圖1B和圖1C示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的角速度傳感器;圖2A和圖2B示出了在本發(fā)明的角速度傳感器中采用的示例性電極圖案;圖3A、圖3B和圖3C示出了在第一實施例的角速度傳感器中采用的外殼;圖4示出了在第一實施例中采用的電子部件的示例性布置;圖5A、圖5B和圖5C示出了在第一實施例中采用的電子部件的其它示例性布置;圖6示出了根據(jù)第一實施例,音叉型振動器附接在電路板上以相對于垂直方向傾斜;圖7示出了電路板與外殼之間的電連接;圖8A和圖8B示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的角速度傳感器;圖9A、圖9B、圖9C、圖9D和圖9E示出了第二實施例的角速度傳感器的變型例,其中在垂直于角速度傳感器的安裝表面的方向上附接振動器;圖10A、圖10B、圖10C和圖10D示出了第二實施例的角速度傳感器的另一變型例;圖11A和圖11B示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的角速度傳感器;
圖12A和圖12B示出了在本發(fā)明中采用的示例性引線框架;圖13A和圖13B示出了第二實施例的角速度傳感器的變型例;圖14A、圖14B和圖14C示出了第二實施例的角速度傳感器的另一變型例;以及圖15A、圖15B、圖15C和圖15D示出了在本發(fā)明的角速度傳感器中采用的IC芯片與芯片部件的示例性布置。
具體實施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的實施例。
(第一實施例)圖1A至圖1C示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的角速度傳感器100。更具體地,圖1A是角速度傳感器100的平面圖,圖1B是音叉型振動器10的立體圖,而圖1C是沿著圖1A中所示的線A-A′截取的剖視圖。
參照圖1A,角速度傳感器100包括音叉型振動器10、引線框架20、陶瓷外殼30、以及其上安裝有容納振動器10的所述外殼的電路板50。電路板50垂直附接在支撐基板51上。
參照圖1B,振動器10具有基部13以及兩個臂11和12,這兩個臂從基部沿著相同的方向延伸并彼此間隔開。如圖1C所示,引線框架20支撐基部13,從而將振動器10固定在外殼30上。
外殼30例如由陶瓷制成,并具有用于支撐外殼30內(nèi)部的多個焊盤32的觸排(bank)33。導線42用于將觸排33上的焊盤32與振動器10彼此電連接。
現(xiàn)在將給出振動器10與外殼30之間的電連接的進一步描述。如圖2A和圖2B所示,振動器10具有電極。圖2A示出了振動器10的前表面,而圖2B示出了其后表面。臂11設置有檢測電極11a、11b和11c。檢測電極11a和11b通過電極11d連接。為電極11a設置引出電極11f。電極11c與引出電極11e連接。同樣地,臂12設置有檢測電極12a、12b和12c。檢測電極12a和12b通過電極12d連接。為檢測電極12a設置引出電極12f。電極12c與引出電極12e連接。在振動器10的前表面上設置有驅(qū)動電極14a,并且其與引出電極14b連接。同樣地,在振動器10的后表面上設置有驅(qū)動電極15a,并且其與引出電極15b連接。圖3中所示的振動器10的基部13的形狀與圖1A和圖1B中所示的略有不同。
如圖3A所示,圖2A和圖2B所示的引出電極通過導線42與為外殼30設置的焊盤32連接。焊盤32設置在觸排33上,并且與設置在外殼30中的互連線連接。這里,圖3A是角速度傳感器100的平面圖,圖3B是其剖視圖,而圖3C是其仰視圖。外殼30的上側(cè)開口。外殼30可以具有正方形形狀或者與正方形形狀相似的菱形形狀,并具有其上設置有外部連接焊盤(端子)34的附接面。這些焊盤34通過設置在外殼30中的互連線與振動器10的電極連接。外殼30的底面設置有外部連接焊盤(端子)35,外部連接焊盤35與設置在外殼30中的互連線連接。圖3A、圖3B和圖3C示出了坐標軸X、Y和Z。角速度傳感器100檢測圍繞X軸的角速度ωx。
如圖1A所示,在外殼30的位于振動器10正下方的部分上限定有用于電子部件21的安裝區(qū)域16。在外殼30上設置有用于與電子部件21電連接的電極17。圖4示出了其中電子部件21安裝在安裝區(qū)域16中的示例性布置。如圖5A至圖5C所示,可以采用電子部件21的其它布置。圖5A示出了其中電子部件21安裝在電路板50上的布置。圖5B示出了其中電子部件21安裝在電路板50的與其上安裝有外殼30的表面相對的表面上。圖5C示出了其中電子部件21與振動器10一起安裝在外殼30上的布置。
如圖1A所示,角速度傳感器100具有其中振動器10設置在正方形外殼30的對角線上的布置。如圖6所示,當外殼30附接在電路板50上使振動器10相對于垂直方向傾斜預定角度θ時,可以減少外殼30的高度,并可以減少角速度傳感器100的高度。在圖1A所示的示例性結(jié)構(gòu)中,因為外殼30具有正方形形狀或與正方形形狀相似的菱形形狀,所以外殼30的兩條對角線彼此幾乎相同。外殼30可以具有多邊形形狀,該多邊形形狀可以具有長度相同或不同的對角線。在這種情況下,振動器可以布置在連接與其它角部相比彼此相距最遠的兩個角部的對角線上。當振動器10布置在任一條對角線上時,不管多邊形形狀的對角線的長度相同還是不同,都可以獲得與第一實施例相似的優(yōu)點。
圖7示出了外殼30和用于與電路板50進行電連接的連接部分。在電路板50的外殼安裝表面上設置有多個電極36,并且這些電極用于與外殼30的外部連接焊盤或端子35進行電連接。使用多個電極36旨在當外殼30旋轉(zhuǎn)時保持電連接。另外,電極36具有這樣的尺寸,在外殼30旋轉(zhuǎn)預定角度時,該尺寸足以保持外殼30與電路板50之間的電連接。即,所述多個電極36與所述預定角度相關聯(lián)。電極36同心地布置在電路板50上,從而在外殼30在電路板50上旋轉(zhuǎn)并因此調(diào)整振動器10的傾斜角度時確保外殼30與電路板50之間的電連接。所述多個電極36布置成在給定的旋轉(zhuǎn)角度范圍內(nèi)保持外殼30與電路板50之間的電連接。
(第二實施例)現(xiàn)在將描述本發(fā)明的第二實施例。參照圖8A和圖8B,第二實施例采用具有多邊形形狀的外殼,其可以通過切掉第一實施例中采用的正方形外殼的角部而獲得。第二實施例的外殼30具有比第一實施例的外殼30小的高度。在圖8A和圖8B中,由虛線表示的正方形形狀表示第一實施例中采用的正方形外殼30,而第二實施例中采用的多邊形外殼30用實線表示。圖8A示出了垂直布置在支撐基板51上的振動器10。圖8B示出了相對于該垂直方向傾斜角度θ的振動器10。通過使外殼30在電路板50上旋轉(zhuǎn)而實現(xiàn)振動器10的傾斜布置。從圖8B可以看出,即使當外殼30處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時也可以減少外殼30從支撐基板51起算的高度,并可以使角速度傳感器小型化。
圖9A至圖9E示出了圖8A和圖8B中所示的角速度傳感器100的結(jié)構(gòu),其中相對于傳感器100的安裝表面垂直地保持振動器10。圖9A是圖8中所示的角速度傳感器100的平面圖。圖9B是容納在蓋中的角速度傳感器100的前視圖,其中通過所述蓋看到內(nèi)部結(jié)構(gòu),而圖9C是其側(cè)視圖。圖9D是經(jīng)封裝的傳感器100的側(cè)視圖,而圖9E是其仰視圖。
角速度傳感器100具有電路板50,所述外殼附接于其上;和桿部或支撐構(gòu)件64,在其上,電路板50被垂直于傳感器100的安裝表面地支撐。外殼30的開口側(cè)附接在電路板50上。電子部件66安裝在電路板50上,并且外殼30定位成覆蓋電子部件66。在電路板50的背側(cè)上設置有其它電子部件62。音叉型振動器10面對著電子部件62。電路板50由支撐構(gòu)件64支撐,并且振動器10的檢測軸與垂直于支撐構(gòu)件64的方向一致。除了一些連接引腳65之外,外部連接引腳65與設置在電路板50的背側(cè)上的焊盤連接。外部連接引腳65和支撐構(gòu)件64一體形成,并彼此電絕緣。外部連接引腳65貫穿印刷電路板64B,并從其底面上的中央部分向印刷電路板64B的相對側(cè)(在沿著印刷電路板64B的短邊的方向上)延伸。印刷電路板64B具有多層結(jié)構(gòu)。蓋68覆蓋外殼30、電路板50和支撐構(gòu)件64,以將角速度傳感器100的內(nèi)部氣密密封。蓋68可以通過粘結(jié)劑固定在支撐構(gòu)件64上。
下面將參照圖10A至圖10D說明角速度傳感器100的另一示例性附接結(jié)構(gòu)。該傳感器100沿著與角速度傳感器100的附接表面垂直的方向保持振動器10。圖10A是角速度傳感器100的平面圖。圖10B是其中看到了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的角速度傳感器100的前視圖,而圖10C是其側(cè)視圖。圖10D是角速度傳感器100的仰視圖。傳感器100附接在通過模制形成的支撐基板74上。電路板50附接在支撐基板74上。傳感器100與電路板50間隔開。在外殼30的背側(cè)上設置有多個焊盤36。焊盤通過設置在外殼30中的互連線與振動器10的電極電連接。多個引腳式連接構(gòu)件72與焊盤36連接。連接構(gòu)件72延伸到電路板50的安裝有電子部件66的表面上,并且與設置在其上的焊盤連接。電子部件62安裝在電路板50的另一表面上。電子部件62面對著外殼30。連接引腳75附接在支撐基板74上,并且除了一些引腳75之外與電路板70上的焊盤電連接。振動器10可以通過連接引腳75與外部裝置或電路連接。
(第三實施例)現(xiàn)在參照圖11A和圖11B及圖12A和圖12B來描述本發(fā)明的第三實施例。圖11A是本實施例的角速度傳感器100的平面圖,而圖11B是沿著圖11A中所示的線B-B′截取的剖視圖。當前實施例的角速度傳感器100具有兩個音叉型振動器200和300,它們布置在單個外殼30內(nèi),沿著振動器的厚度方向彼此交叉。振動器200和300沿外殼100的對角方向布置。
振動器200和300的檢測軸彼此正交。即,可以檢測圍繞正交檢測軸的角速度。外殼30例如由陶瓷制成,并具有用于支撐外殼30內(nèi)部的多個焊盤32的觸排33。導線42用于電連接觸排33上的焊盤32與振動器200和300。振動器300可以由直接設置在外殼30的下表面上的單個引線框架20支撐,或者由設置在外殼30中的下觸排上的引線框架支撐。振動器200可以由設置在外殼30中的高觸排上的另一單引線框架20支撐。
下面將參照圖12A和圖12B來描述引線框架20。圖12A中所示的引線框架20具有彎曲部分22,該彎曲部分22具有兩個直角角部并具有大致C形的截面。引線框架20的彎曲部分22支撐振動器10的基部13。彎曲部分22限定了空間31。如圖12A所示,與平坦頂部一起限定彎曲部分22的相對部分垂直地形成。另選地,所述相對部分可以是傾斜的??梢酝ㄟ^例如環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑的粘結(jié)劑將振動器10的基部13固定在彎曲部分22的頂部上。該固定可以高生產(chǎn)率地實現(xiàn)。
由支撐振動器10的基部13的彎曲部分22限定的空間31用于限制在將外殼30附接在電路板50上時出現(xiàn)的頻率變化。因此可以提供能夠檢測角速度的小型化角速度傳感器100。
在該第三實施例中,具有不同檢測軸的兩個振動器200和300一體容納在單個外殼30內(nèi)。因此可以提供能夠沿多個方向檢測角速度的小型化角速度傳感器100。
圖13A和圖13B示出了第三實施例的變型例,該變型例能夠檢測繞三個軸的角速度。圖13A是該變型例的角速度傳感器100的平面圖,而圖13B是沿著圖13A中所示的線C-C′截取的剖視圖。圖13A和圖13B中所示的振動器200和300分別檢測繞X軸和Y軸的角速度。設置音叉型振動器400以檢測繞Z軸的角速度。即,振動器400的檢測軸與振動器200和300的檢測軸正交。如圖13B所示,振動器400附接在外殼30上以使其兩個臂向上延伸。振動器200、300和400一體容納在單個外殼30內(nèi)。因此可以提供能夠檢測繞三個正交檢測軸的角速度的小型化角速度傳感器。
圖14A、圖14B和圖14C示出了圖12A和圖12B中所示的角速度傳感器100的另一變型例。圖14A是本變型例的角速度傳感器100的平面圖,而圖14B是沿著圖14B中所示的線D-D′截取的剖視圖。圖14C是本發(fā)明中采用的引線框架的放大圖。引線框架設置在一對凸起24上,這對凸起限定了引線框架23與外殼30的底部之間的空間。因此可以限制在將外殼30附接在電路板50上時出現(xiàn)的頻率變化。因此可以提供能夠檢測繞兩個檢測軸的角速度的小型化角速度傳感器100。
參照圖15A至圖15D,其中示出了其中芯片部件80和IC芯片81安裝在電路板50上的示例性結(jié)構(gòu)。在圖15A所示的結(jié)構(gòu)中,通過可以是導電樹脂或各向異性導電樹脂的導電漿狀物將電路板50和外殼30連接在一起。通過該結(jié)構(gòu),可以使電路板50和外殼30以電和機械的方式連接。電路板50用作至外殼30的蓋子,從而可以減少傳感器的高度。電路板的相對表面可以用于安裝電子部件,從而可以有效地安裝芯片部件80和IC芯片81。
在圖15B所示的結(jié)構(gòu)中,芯片部件80和IC芯片81僅安裝在電路板50之一上。在圖15C所示的結(jié)構(gòu)中,在外殼30的底面上形成有臺階部分,并且IC芯片81安裝在該臺階部分中。導線82用于在外殼30與IC芯片81之間進行電連接。該結(jié)構(gòu)增加了在電路板50上布置部件的自由度。在圖15D所示的結(jié)構(gòu)中,IC芯片81是安裝在外殼30的底部上的倒裝芯片,用于與外殼30進行電連接。該結(jié)構(gòu)不需要用于環(huán)形導線的高度并便于降低高度。
本發(fā)明并不限于具體描述的實施例和變型例,而包括在所要求發(fā)明的范圍內(nèi)的其它實施例、變型例和修改例。例如,音叉型振動器可以具有三個或四個臂。
本發(fā)明基于2005年4月28日提交的日本專利申請No.2005-133645,因而通過引用并入其全部公開。
權利要求
1.一種角速度傳感器,包括檢測角速度的振動器;和外殼,所述振動器安裝在所述外殼上,所述振動器沿所述外殼的對角方向布置。
2.根據(jù)權利要求1所述的角速度傳感器,還包括支撐所述外殼的電路板,所述振動器附接在所述電路板上以使所述振動器相對于垂直方向以預定角度傾斜。
3.根據(jù)權利要求1所述的角速度傳感器,還包括包括所述振動器在內(nèi)的多個振動器,所述多個振動器沿所述外殼的不同對角方向布置以使所述多個振動器的檢測軸沿著所述不同對角方向。
4.根據(jù)權利要求1所述的角速度傳感器,其中,所述振動器布置在連接與其它角部相比彼此相距最遠的兩個角部的對角線上。
5.根據(jù)權利要求2所述的角速度傳感器,其中,所述電路板具有與預定角度相關聯(lián)的多個電極。
6.根據(jù)權利要求2所述的角速度傳感器,其中,所述電路板具有多個電極,這些電極布置成在給定旋轉(zhuǎn)角度范圍內(nèi)保持所述外殼與所述電路板之間的電連接,所述給定旋轉(zhuǎn)角度范圍中包括所述預定角度。
7.根據(jù)權利要求2所述的角速度傳感器,其中,所述電路板具有同心布置的多個電極。
8.根據(jù)權利要求1所述的角速度傳感器,其中,所述外殼具有多邊形形狀,其中切掉在所述對角方向的角部。
9.根據(jù)權利要求1所述的角速度傳感器,還包括將所述振動器固定在所述外殼上的引線框架,所述引線框架具有彎曲部分以在所述外殼與所述引線框架之間限定空間。
10.根據(jù)權利要求1所述的角速度傳感器,還包括將所述振動器固定在所述外殼上的引線框架,所述引線框架具有支撐所述振動器的平坦部分,所述外殼具有凹入部分,所述平坦部分橋接該凹入部分以在所述外殼與所述引線框架之間限定空間。
11.根據(jù)權利要求3所述的角速度傳感器,其中,所述多個振動器定位在距所述外殼的表面不同的高度處。
12.根據(jù)權利要求3所述的角速度傳感器,其中,所述多個振動器在所述外殼的高度方向上彼此交叉。
13.根據(jù)權利要求3所述的角速度傳感器,還包括將所述多個振動器固定在所述外殼上的引線框架,所述外殼具有觸排,所述觸排支撐所述引線框架以使得所述多個振動器彼此交叉。
14.根據(jù)權利要求1所述的角速度傳感器,還包括支撐所述外殼的電路板、以及相對于所述角速度傳感器的安裝表面垂直地支撐所述電路板的支撐基板。
15.根據(jù)權利要求14所述的角速度傳感器,還包括芯片部件,所述芯片部件安裝在所述電路板上以使得所述外殼覆蓋所述芯片部件。
16.根據(jù)權利要求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構(gòu)件、以及通過所述連接構(gòu)件與所述外殼電連接的電路板。
17.根據(jù)權利要求16所述的角速度傳感器,還包括安裝在所述電路板上的芯片部件,所述外殼通過所述連接構(gòu)件支撐所述電路板以覆蓋所述芯片部件。
全文摘要
一種角速度傳感器,包括檢測角速度的振動器和其上安裝有該振動器的外殼。所述振動器沿著所述外殼的對角方向布置。所述角速度傳感器包括支撐所述外殼的電路板。所述振動器附接在所述電路板上,以使得所述振動器相對于垂直方向以預定角度傾斜。
文檔編號G01P9/04GK1854684SQ20061007862
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權日2005年4月28日
發(fā)明者太田和弘, 細川季展, 田中浩, 谷內(nèi)雅紀, 宮下勉, 石川寬 申請人:富士通媒體部品株式會社, 富士通株式會社
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