專利名稱：振動型陀螺儀傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及例如用于視頻攝像機中的運動模糊檢測、虛擬現實 裝置中的運動檢測以及汽車導航系統中的方向檢測的振動型陀螺 儀傳感器。
背景技術：
一直以來，所謂的振動型的陀螺儀傳感器(下文中，被稱作"振 動型陀螺儀傳感器")被廣泛地用作用于常規用途的角速度傳感器。 振動型陀螺儀傳感器通過使懸臂振子以預定的共振頻率振動并通
過壓電元件等4企測由于角速度的影響所產生的科氏力(Coriolis force)來才企測角速度。
振動型陀螺儀傳感器具有多種優勢，其中，它們具有簡單的機 構及^艮短的激活時間，并且能夠低成本制造。例如，振動型陀螺儀 傳感器被安裝在諸如攝像機、虛擬現實裝置及汽車導航系統的電子 設備中，分別作為用于運動模糊檢測、運動檢測及方向才企測的傳感器。
為了使安裝了振動型陀螺儀傳感器的電子設備的尺寸減小以
及性能提高，需要振動型陀螺儀傳感器具有更小的尺寸和更高的性
能。例如，為了增加電子設備的功能性，需要將振動型陀螺儀傳感 器與用于其他目的的各種類型傳感器一起安裝在單個基板上，使得
尺寸能夠^皮減小。為了實現尺寸的減小，通常4吏用凈皮稱作MEMS(微電子機械系統)的技術，其中，使用硅(Si)基板、通過用于
半導體的薄膜處理和光刻法來形成構件(例如，參見日本未審查專
利申諱^^開第2005-227110號)。

發明內容
但是，關于上述很小并涉及振動運動的組件，由于外部應變的 影響或振動反射的影響，可能會使特性發生很大變化。具體地，在 將上述種類的振動型陀螺儀傳感器與其他傳感器組件一起安裝在 相同基板上從而形成模塊的情況下，安裝處理后的角速度才企測特性 會與安裝處理前不同。在這種情況下，即使當安裝處理后執行各種 調節時，也存在不符合爿見一各標準的風險。
另夕卜，在諸如傳_才幾4竟頭的變焦沖幾構的可移動組件-故安裝在安裝 基板上或^皮》文置在其附近的情況下，存在振動元件的振動特性由于 可移動組件的移動而發生變化或檢測輸出由于S/N的降低而減小的風險。
考慮到上述問題而作出本發明，并且本發明的一個目的就是提 供不會受到應變或振動的影響，能夠使振動特性穩定的振動型陀螺
儀傳感器。
為了達到上述目的，根據本發明的振動型陀螺儀傳感器包括 振動元件，檢測角速度；支撐基板，電連接至振動元件，并且支撐 振動元件；中繼基板，電連接至支撐基板，并且具有外部連接端子； 以及緩沖部件，被;故置在支撐基板與中繼基板之間。
緩沖部件由諸如彈簧或橡膠的彈性元件來形成，其相對于中繼 基板來彈性支撐支撐基板。由于通過緩沖部件相對于中繼基板彈性 支撐支撐基^1，所以能夠防止在中繼基^^中所生成的應變凈皮傳遞至
7支撐基板，并且能夠使振動元件的振動特性穩定。另外，由于能夠 抑制從支撐振動元件的支撐基板向中繼基板的振動傳遞，所以能夠 避免振動元件的振動泄漏到外部時所引起的噪聲的影響。因此，能 夠實現更穩定的振動特性和輸出特性。
如果使緩沖部件也具有將支撐基板與中繼基板彼此電連接的 配線部件的功能，則能夠減少組件數。具體而言，這種緩沖部件的 實例包括由金屬構成的彈簧、撓性配線板、具有相對較高彈性的可 塑性導電漿料或各向異性導電膜。
如上所述，根據本發明的振動型陀螺儀傳感器，能夠穩定振動 特性，而不會受到應變或4^動的影響。


圖1是示出了根據本發明第一實施例的振動型陀螺儀傳 感器的示意性結構的側面截面圖。圖2是示出了在圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器中所 包括的支撐基板的示意性平面圖。圖3是示出了在蓋部件被去除的狀態下的圖1所示的振 動型陀螺儀傳感器的平面圖。圖4是示出了在圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器中所 包括的振動元件的結構的背側的視圖。圖5是示出了與圖1所示的振動型陀螺儀傳感器相比較 的另 一種陀螺4義傳感器的側面截面圖。[圖6]圖6示出了"i兌明圖5所示的比4交例的才展動型陀螺4義傳感 器的偏移電壓特性與載荷之間的關系的試驗結果。圖7示出了說明圖1所示的本發明振動型陀螺儀傳感器 的偏移電壓特性與載荷之間的關系的試驗結果。圖8是示出了用于評價振動型陀螺儀傳感器附近的噪聲 的方法的示圖，A部分為側面截面圖，B部分為平面圖。圖9示出了說明圖5所示的比較例的振動型陀螺儀傳感 器的附近噪聲特性的試驗結果。圖IO示出了說明根據圖1中所示的本發明振動型陀螺 儀傳感器的附近噪聲特性的試驗結果。圖ll示出了說明在圖l所示的振動型陀螺儀傳感器中的 緩沖部件的共振頻率與振動元件的偏移電壓變化量之間的關系的
試驗結果。圖12示出了說明在圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器 中的彈簧部件的共振頻率與附近噪聲的振幅之間的關系的試驗結果。圖13示出了說明在圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器 中的彈簧部件的主要部分的水平距離與共振頻率之間的關系的模
型圖和試^驗結果。圖14是示出了在圖1所示的振動型陀螺儀傳感器中的 彈簧部件與支撐基^反之間的^妄合部的結構的#~改例的示意性側面
截面圖。[圖15]圖15是示出了圖14中的主要部分的結構的》務改例的i文
大牙見圖。圖16示出了說明在圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器 中的支撐基板的面積與振動元件的Q值之間的關系的試驗結果。圖17是示出了在圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器中 的彈簧部件的配置實例的主要部分的平面圖。圖18是示出了iJt明在圖1中所示的才展動型陀螺4義傳感 器中，對于彈簧部件的各種配置，施加應變的方向與不同的輸出電 壓之間的關系的示圖。圖19是示出了相應于圖18的示圖，加上了在改變支撐 基板的剛心位置后所獲取的數據。圖20是示出了在圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器中 的彈簧部件的另 一個配置實例的主要部分的平面圖。圖21是示出了支撐基板的重心與剛心間的距離與輸出 噪聲之間的關系的示圖。圖22是示出了圖20中所示的彈簧部件的配置實例的》務 文例的示圖。圖23是示出了以與圖20中所示的支撐基板不同的方式 安裝了多個組件的另 一個支撐基板的示意性平面圖。圖24是示出了適用于圖23所示的支撐基板的彈簧部件 的配置實例的示圖。[圖25]圖25是示出了在圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器中 所包4舌的蓋部件的結構的《奮改例的示意性側面截面圖。圖26是示出了在圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器中 所包括的蓋部件的結構的另 一修改例的整體透視圖。圖27是示出了從支撐基板的組件安裝面側觀察，在圖 26中所示的振動型陀螺儀傳感器中的支撐基板與蓋部件之間的關
系的截面圖。圖28是示出了在圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器中 所包括的蓋部件的結構的又一》》改例的整體透一見圖。圖29是示出了圖28中所示的振動型陀螺儀傳感器中的 支撐基板與蓋部件之間的關系的主要部分的側面截面圖。圖30示出了在圖1所示的振動型陀螺儀傳感器中的彈 簧部件與支撐基板之間以及彈簧部件與中繼基板之間的接合部的 結構的》文大側面截面圖。圖31是圖30中所示的接合部的示意性平面圖。圖32是示出了圖30中所示的彈簧部件的結構實例的側
面截面圖。圖33示出了在圖1所示的振動型陀螺儀傳感器中的彈 簧部件與支撐基才反之間及彈簧部件與中繼基板之間的4妄合部的結 構的改例的側面截面圖。圖34是圖33中所示的接合部的示意性平面圖。[圖35]圖35是示出了在圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器中 支撐基板的厚度與振動元件的機械品質系數Q之間的關系的示圖。圖36示出了將圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器的高 度與圖32中所示的包括接合結構的振動型陀螺儀傳感器的高度彼 jt匕比4交的側面截面圖。圖37是示出了包括用于圖33中所示的彈簧部件的接合 結構的振動型陀螺4義傳感器的結構的1多改例的示意性側面截面圖。圖38是示出了在圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器中 的彈簧部件的長度(高度)與彈簧部件的共振頻率之間的關系的示圖。圖39是示出了圖34中所示的接合部的結構的修改例的示圖。圖40是示出了圖1中所示振動型陀螺^U專感器的結構 的修改例的示意性側面截面圖。圖41是示出了在圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器中 所包4舌的纟展動元件的示意性側4見圖。圖42是示出了圖41中所示的才展動元件的基部(底座) 的振動振幅與支撐基部的支撐基板的振動振幅之間的關系的示圖。圖43是示出了在圖41中所示的振動元件上的不同凸起 位置處的基部(底座)的振動振幅的示圖。圖44是示出了根據本發明第二實施例的振動型陀螺儀 傳感器的結構的示意性側面截面圖。[圖45]圖45是示出了才艮據本發明第二實施例的另一種振動型 陀螺儀傳感器的結構的示意性側面截面圖。圖46是示出了根據本發明第三實施例的振動型陀螺儀 傳感器的結構的示意性側面截面圖。圖47是示意性地示出了根據本發明第三實施例的另一 種振動型陀螺儀傳感器的結構的平面截面圖。圖48是示出了根據本發明第四實施例的振動型陀螺儀 傳感器的結構的示意性側面截面圖。圖49是示出了才艮據本發明第四實施例的另一個振動型 陀螺yf義傳感器的結構的示意性側面截面圖。圖50是示出了才艮據本發明第四實施例的又一個4展動型 陀螺zf義傳感器的結構的示意性側面截面圖。圖51是示出了根據本發明第五實施例的振動型陀螺儀 傳感器的結構的示意性側面截面圖。
具體實施例方式
在下面的描述中，將參照附圖來描述本發明的各個實施例。此 處，本發明不限于下面所述的任何實施例，根據本發明的技術思想 能夠進行各種修改。
(第一實施例)
圖1是示意性地示出了根據本發明第一實施例的振動型陀螺儀 傳感器10的結構的側面截面圖。如圖1所示，根據本實施例的振動型陀螺儀傳感器10包括 一對振動元件IX和1Y;支撐基板2，支撐振動元件IX和1Y;中 繼基板4,電連接至支撐基板2并具有外部連接端子3;緩沖部件5， 被配置在傳感器高度方向上彼此面對的支撐基板2與中繼基板4之 間；以及蓋部件6,遮蔽中繼基^反4的頂面。
例如，根據本實施例的振動型陀螺儀傳感器10被安裝在視頻 4聶《象才幾中，從而形成運動才莫糊4交正才幾構。可選地，例如，在作為運 動檢測設備的虛擬現實裝置中或作為方向檢測設備的汽車導航系 統中使用振動型陀螺儀傳感器10。
例如，支撐基板2由陶瓷基板、玻璃基板等構成。支撐基板2 的一個主面(圖1中的底面)作為組件安裝面2A,在安裝面2A上 形成了配線圖樣，該配線圖樣包括用于安裝將在下面描述的振動元 件IX和1Y的多個平臺。將一對振動元件IX和1Y (下文中，統 稱為振動元件1,除非它們被單獨說明)、IC電路元件7及諸如陶 瓷電容器的多個適當的電子組件8 —起安裝在組件安裝面2A上。 此處，為了簡潔起見，^又在圖1中示出其中一個電子組件8。
圖2是從上面來看的支撐基板2的組件安裝面2A的平面圖。 盡管支撐基板2為四角形形狀，但是其形狀當然不限制于此。在支 撐基板2的組件安裝面2A上形成預定的配線圖樣(未示出)，通過 各個凸起13將振動元件1倒裝在支撐基板2上(見圖1 )。根據本 實施例，由金柱凸起(gold stud bump)形成凸起13,并且通過超 聲波焊接而接合至支撐基板2。通過支撐基板2上的配線圖樣將振 動元件1電連接至IC電路元件7。
支撐基板2 一皮形成為雙面配線板，并且在組件安裝面2A上所 形成的配線圖樣延伸至支撐基板2的其他面(圖1中的頂面)。圖3 是在去除蓋部件6的狀態下圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器10
14的平面圖。支撐基板2另一側的表面形成為端子形成面2B。如圖3 所示，沿著端子形成面2B的外圍形成了多個端子部2t。將在下面 一皮描述的多個緩沖部件5纟皮分別接合至相應的端子部2t。
例如，中繼基板4由包括玻璃鋼材料的材并+作為基材所構成的 有機雙面配線板來形成。在中繼基板4的一個表面(圖1中的底面) 4A上配置外部連接端子3。通過外部連接端子3將振動型陀螺儀傳 感器10電連接并機械連接至外部控制基板9。控制基板9為在其上 形成了振動型陀螺儀傳感器10的輸入-輸出配線的配線板，并且 被安裝在諸如視頻攝像機的電子設備中。盡管未在圖中示出，但是 在控制基板9上不僅安裝了振動型陀螺儀傳感器10,而且安裝了其 他電器和電子組件。控制基板9上的各種組件通過被放置在例如回 流爐中^皮同時焊才姿。
中繼基板4的另一面(圖1中的頂面)4B支撐支撐基板2，并 用作被電連接至支撐基板2的端子形成面。在中繼基板4的端子形 成面4B上通過緩沖部件5來支撐支撐基板2。如下所述，由導電 材料形成緩沖部件5,并且在端子形成面4B上在緩沖部件5與其 4妄觸的區i^中單獨形成^皮電連4妄至外部連4妄端子3的端子部(未示 出)。
在本實施例中，緩沖部件5由相對于中繼基板4彈性支撐支撐 基板2的彈簧部件來形成。另外，緩沖部件5也用作將支撐基板2 與中繼基板4彼此電連接的配線部件。因此，組件數減少。不具體 限制緩沖部件5的材料，只要能提供彈簧特性和導電性，并且優選 使用金屬材料。具體地，在本實施例中，使用由磷青銅所構成的彈 簧部件。此處，在隨后的i兌明中，緩沖部件5^皮稱作"彈簧部件5"。
彈簧部件5為有拐角的U形，并且包括第一臂部5a， 4妄合 至形成在支撐基一反2的端子形成面2B上的端子部2t;第二臂部5b,
15接合至形成在中繼基板4的端子形成面4B上的端子部；以及連接 部5c,將第一和第二臂部5a和5b彼此連接。當然，緩沖部件5的 形狀并不限于上述有拐角的U形，也可以為例如L形、r形或i形， 其中，省略上述第一和第二臂部5a和5b的其中一個或兩個。臂部 5a和5b均可使用諸如導電漿料或焊料的導電接合材料來接合至相 應的端子部。在本實施例中，使用Ag (銀)漿料。
彈簧部件5具有抑制支撐基板2和中繼基板4之間的應變和振 動的傳遞的功能。具體而言，彈簧部件5具有減小從中繼基板4向 支撐基板2所傳遞的應變的功能和防止支撐基板2上的振動元件1 的振動被傳遞至中繼基板4的功能。因此，構造彈簧部件5，從而 形成對振動元件1的驅動頻率表現出吸收的才展動系統。
根據本實施例， 一個振動元件IX的驅動共振頻率為36 KHz， 另一個振動元件1Y的驅動共振頻率為39KHz。另外，每個彈簧部 件5為由磷青銅所構成的板簧，并且具有50 pm厚度和100 寬 度。如下所述，每個彈簧部件5的振動頻率被設定為振動元件IX 和1Y的驅動頻率的1/5以下(在此例中約為7kHz以下)。
蓋部件6被設置為從外部遮蔽在中繼基板4上所支撐的支撐基 板2以及安裝在支撐基板2上的振動元件1、 IC電路元件7、電子 組件8等。蓋部件6的側壁部通過粘合、裝配或其他方式被緊密地 固定至中繼基板的端子形成面4B的外圍。具體地，才艮據本實施例， 通過使支撐基4反2的組件安裝面2A和中繼基板4的端子形成面4B 彼此面對，來減小振動型陀螺儀傳感器10的厚度。
盡管蓋部件6的材料沒有被具體限定，但是至少其一部分優選 由導電材料構成，從而提供電》茲屏蔽功能。在本實施例中，蓋部件 6由諸如不4秀鋼一反和鋁纟反的導電纟反部件所構成的壓縮成型主體來形成。蓋部件6被連接至控制基板9上的接地端子，從而提供預定的
電》茲屏蔽功能。
另外，為了增強振動型陀螺儀傳感器10的電》茲屏蔽功能，優選地，安裝蓋部件6的中繼基板4也提供屏蔽功能。具體而言，由多層基板所構成的中繼基板4的內配線層的一部分在整個區域上或以網格狀形成屏蔽層，并且屏蔽層連接至控制基板9上的接地電位。因此，能夠提供不容易被來自外部的電磁波所影響的振動型陀螺儀傳感器IO。此處，可以在支撐基板2中設置類似的屏蔽層以代替中繼基板4，或者除了中繼基板4之外再設置類似的屏蔽層。
才艮據本發明的發明人所進行的試驗，在蓋部件和中繼基板兩者都不具有屏蔽結構的情況下，噪聲(最終放大器輸出)為0.97-1.02Vp-p。比較而言，在僅有中繼基板具有屏蔽結構的情況下，確保噪聲將減小至0.17 ~ 0.25 Vp-p,而在4又有蓋部件具有屏蔽結構的情況下，石角j呆;咸小至0.02 — 0.04 Vp-p。 jt匕夕卜，在蓋部件禾口中繼基才反者卩具有屏蔽結構的情況下，噪聲^L減小至0.02 ~ 0.03 Vp-p。
而且，為了防止蓋部件6與振動元件1的振動發生共振并引起外部應變和噪聲，蓋部件6的共振頻率被設置為高于或低于振動元件1的驅動共振頻率5 kHz以上。
接下來，將描述振動元件l的結構。
振動元件1包括基部11和振子部12,基部11設置在支撐基板2上，振子部12具有懸臂結構，與基部11形成整體并/人基部11的一外周部側突出。安裝各^f展動元件IX和1Y， ^使得其才展子部12以不同方向延伸。在本實施例中，配置各振動元件1X和1Y，使得其振子部12 4皮此垂直地延伸。具體而言，配置一個4展動元件IX， <吏得振子部12的軸向以X軸方向延伸，配置另一個振動元件1Y, 4吏得振子部12的軸向以Y軸方向延伸。
圖4是示意性地示出了振動元件1的結構的背側視圖。振動元件l由單晶硅形成。使用一個硅波形轉換器來同時制造多個振動元件，隨后，將其切割成圖中所示的形狀。如圖4所示，在與支撐基板2的組件安裝面2A面對的振動元件1的基板對向面1A上分別形成參考電才及層14、壓電薄月莫層15、驅動電才及16、左右4企測電才及17L和17R、導線配線部18a、 18b、 18c及18d等。
參考電才及層14在4展子部12的基本上整個區域和基部11的部分區域上形成，并且例如由Ti ( 4太)和Pt (柏)的濺射層積力莫來構成。壓電薄膜層15在形成參考電極層14區的基本上整個區域上形成，并且例如由PZT (鋯鈦酸鉛)的濺射膜構成。驅動電極16及左右一僉測電極17L和17R由例如在壓電薄力莫層15上所形成的Pt濺射膜的圖樣體(patterned body)來構成。驅動電才及16在4展動部12的中心部沿其軸向形成，并且形成左右4企測電才及17L和17R, 4吏得驅動電極16以預定的間隔配置在它們之間。每個導線配線部18a ~ 18d例如以一定的圖樣由在基部11上所形成的Ti和Cu (銅)的層積膜來形成。導線配線部18a 18d將參考電才及層14、驅動電極16以及左右檢測電極17L和17R分別電連接至各個凸起13。
參考電極層14連接至預定的基準電位(例如，接地電位)，并且乂人IC電^各元件7向驅動電才及16施加預定電壓的驅動交流電壓。因此，通過在參考電極層14與驅動電極16之間所配置的壓電薄膜層15的逆壓電效應使振子部12振動。此時，隨著振子部12振動，氺企測電才及17L和17R一企測通過壓電薄膜15的壓電歲文應所生成的電壓值，并且將檢測值提供至IC電路元件7。在沒有產生圍繞振子部12的角速度的情況下，來自檢測電極17L和17R的輸出彼此相等，或者基本上彼此相等。另一方面，當圍繞振子部12的縱向方向產生了角速度時，才展子部12的4展動方向由于一牛氏力而發生改變。在這種'清況下，#:測電才及17L和17R之一I命出增加，同時另一個llr出減小。通過IC電路元件7來檢測并測量其中一個的或每一個的輸出的改變量，乂人而檢測出圍繞振子部12的縱向方向的輸入角速度。根據本實施例，振動元件IX和1Y的各個振子部12被配置為分別以X軸方向和Y軸方向延伸。因此，能夠通過振動型陀螺4義傳感器10同時4企測圍繞X軸的角速度和圍繞Y軸的角速度。
在如上所述所構成的根據本實施例的振動型陀螺〗義傳感器10中，通過彈簧部件5在中繼基板4上彈性支撐安裝有振動元件1的支撐基板2。因此，能夠防止在中繼基板4中所生成的應變被傳遞至支撐基板2。因此，由于緩沖部件5的彈性形變，故能夠減小例如在控制基板9上回流焊接振動型陀螺儀傳感器10的處理中在中繼基板4中所產生的應變，并且能夠穩定支撐基板2上的振動元件1的振動特性。
接下來，將通過比較振動型陀螺儀傳感器10與具有圖5中所示結構的振動型陀螺儀傳感器10R來說明通過根據本實施例的振動型陀螺儀傳感器10所獲取的l乘作效果。此處，圖5示出了4展動型陀螺儀傳感器10R的結構，其中，支撐振動元件1的支撐基板2被直接安裝在控制基板9上。此處，圖5中所示的相應于圖1中的那些組件通過相同的參考符號來表示，并且省略其詳細說明。
圖6A和圖6B示出了當振動型陀螺儀傳感器10R的其中一個外圍側被固定并且施加載荷于與其相反的外圍側時振動元件IX和1Y的偏移電壓改變的方式。在圖6A和圖6B中，施力口載荷的方向的改變被表示為"前進"，去除載荷的方向的改變被表示為"后退"。在安裝處理中，確保施加載荷的振幅等于在支撐基玲反2中所生成的應變應力。偏移電壓VO為^皮施加至才展動元件1的驅動電極16的驅動電壓，并且表示相對于被連接至參考電極層14的基準電位的電壓差。如果偏移電壓恒定，則振動元件1的振動特性維持穩定。此處，在圖中所示的實例中，在振動元件IX和1Y之間偏移電壓的
i殳定^f直不同。
如圖6A和圖6B所示，在圖5中所示的振動型陀螺儀傳感器IOR中，當施加載荷時，振動元件IX和1Y的偏移電壓V0發生4艮大變化，并且變化突然發生。這是因為當施加載荷時，在支撐基才反2中產生應變，并且這樣所產生的應變被傳遞至振動元件1并引起壓電薄膜層的形變，從而導致了設定偏移電壓的變化。通常，在回流焊中，基板被加熱至大約250°C。在支撐基板2被直接安裝在控制基板9上的情況下，由于在支撐基板2和控制基板9之間的熱膨脹系數的差異的影響，很容易在支撐基板2中產生應變。因此，在圖5所示的振動型陀螺儀傳感器IOR的結構中，在將振動型陀螺儀傳感器10R安裝在控制基板9上的處理后的振動元件1的振動特性與安裝處理前的不同。結果，存在不能獲取所期望的性能的風險。
比較而言，圖7A和圖7B示出了對圖1所示的4^動型陀螺4義傳感器10執行了與圖6所示的類似的載荷-Vo特性的評價時所獲取的測量結果。如圖7A和圖7B所示，幾乎沒有發生振動元件IX和1Y的偏移電壓VO的變化，并且變化值處于相對于設定值士50 mV以下。在根據本實施例的振動型陀螺儀傳感器10的結構中，設置了通過緩沖部件5來支撐支撐基板2的中繼基板4，并且中繼基板4被安裝在控制基板9上。因此，盡管在回流安裝處理中，由于中繼基板4與控制基板9之間的熱膨脹系數的差異在中繼基板4中產生了應變，所產生的應變也由于纟爰沖部件5的彈性形變而#1減小，并且沒有被傳遞至支撐基板2。因此，在支撐基板2上所安裝的振動元件IX和1Y沒有被外部應力所影響，而提供了穩定的振動特性。另外，能夠防止在將振動型陀螺儀傳感器10安裝在控制基板9上的處理之后其振動特性與安裝處理前相比發生改變。
接下來，如圖8A和圖8B所示，驅動圖5中所示的振動型陀螺^U專感器IOR，并且4吏遮蔽物P以驅動狀態在傳感器IOR的上面往復運動。隨后，評價在這種狀態下所獲耳又的干擾噪聲的變化。鋁板被用作遮蔽物P，并且如圖8B所示，使遮蔽物P以大約1 Hz在傳感器10R上方與其表面間隔預定距離H的位置處往復運動。隨后，測量當傳感器IOR被遮蔽物P覆蓋時所獲取的在傳感器IOR的輸出中所包括的噪聲振幅的最大值。圖9示出測量結果。水平軸示出距離H,并且垂直軸示出噪聲的振幅(方文大值)。
如圖9所示，由于振動元件IX和1Y的共振頻率，在基本上對應于半波長的整數倍的距離處，噪聲增大。這是由于振動元件1的共振所引起的振動泄漏的影響。具體而言，在具有圖5所示的結構的振動型陀螺儀傳感器IOR中，支撐振動元件1的支撐基板2被直接安裝在控制基板9上。因此，振動元件1的共振振動通過支撐基板2和外部連4妄端子3 ^皮傳遞至控制基4反9。隨后，控制基4反9的振動被傳遞至位于其上的屏蔽物P,被屏蔽物P的表面反射，并被再次輸入振動元件1。結果，在傳感器輸出中包括了這樣所輸入的振動組分。
比較而言，圖IO示出了當對圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器IO執行與圖8所示的類似的噪聲量的評價時所獲取的測量結果。如圖10所示，不管屏蔽物P被配置的距離H如何，噪聲量都幾乎不增大。在根據本實施例的振動型陀螺儀傳感器10中，提供了通過彈簧部件5來支撐支撐基板2的中繼基板4,并且中繼基板4被安裝在控制基板9上。因此，通過彈簧部件5的振動來吸收振動元件1的共振振動，并且能夠抑制振動向中繼基板4和控制基板9的傳遞。因此，能夠防止振動元件1的共振振動泄漏至外部，使得能夠抑制由于振動的反射所引起的噪聲量的改變或增加。另外，即使
當諸如像機鏡頭的變焦機構的可移動組件被安裝在控制基板9或被
放置在其附近時，也能夠防止振動元件的振動特性由于可移動組件
的移動而發生變化，并且能夠防止檢測輸出由于S/N的減小而被降 低。結果，能夠高精度執行角速度的檢測。
接下來，圖11示出了在與振動元件1的安裝面垂直的Z軸方 向上的彈簧部件5的共振頻率以及振動元件1的偏移電壓V0從以 圖7A和圖7B中所示的方式所測量的其設定值的變化量之間的關 系。另外，圖12示出了 Z軸方向上的彈簧部件5的共"t展頻率與以 圖8所示的方式所測量的附近噪聲之間的關系。此處，試驗中所使 用的彈黃部件5的樣品為50 |am厚、100 |um寬的磷青銅彈簧。
從圖11和圖12可以明顯看出，當彈簧部件5的共振頻率為10 kHz以上時，偏移電壓的變化量和附近噪聲突然增大。這表明，如 果彈簧部件5的彈簧常數增大，則抑制應變向支撐基板2傳遞的功 能和抑制振動元件i的共振振動向中繼基板4傳遞的功能被削弱， 并且不能夠獲取穩定的振動特性和輸出特性。由于上述原因，彈簧 部件5的共振頻率祐:設定為10 kHz以下，優選為7 kHz以下，佳_得 能夠避免由于應變的傳遞對偏移電壓的變化量的影響和由于4展動 的泄漏對附近噪聲的影響。
此處， 一皮i殳定為7 kHz以下的彈簧部件5的共才展頻率相應于沖展 動元件1的驅動頻率的1/5以下。因此，能夠才艮據:振動元件1的驅 動頻率來設定彈簧部件5的共振頻率。另外，如果彈簧組件5具有 恒定的厚度和寬度，則通過調節彈簧部件5的延伸長度(連接部5c 的長度)能夠設定其共振頻率。
另外，關于彈簧部件5的共振頻率，不僅必須考慮在上述Z軸 方向上的共振頻率，而且也必須考慮在與振動元件1的安裝面平行
22的X軸和Y軸方向上的共振頻率。圖13B示出了鄉爰沖部件5的7K 平距離S與其共振頻率之間的關系。如圖13A所示，緩沖部件5 的水平距離S基本上等于彈簧部件5的第一臂部5a的長度。具體 而言，如圖3所示，水平距離S為^皮接合至端子部2t的第一臂部 5a的末端部與第一臂部5a的基端部(在連接部5c側的端部)之間 的距離S。
從圖13B可以明顯看出，隨著水平距離S的增大，彈簧部件5 的共振頻率減小。由于上述原因，為了避免由于應變的傳遞所導致 的偏移電壓變化的影響和由于振動泄漏所導致的附近噪聲的影響， 需要將彈簧部件5的共振頻率設定為10 kHz以下。可以了解，為 了滿足上述條件，水平距離S優選被設定為0.5 mm以上。此處， 上述值根據所選擇的材料以及彈簧的形狀而不同。因此，需要根據 所選擇的彈簧來確定最佳值。
另外，存在由于例如支撐基板2的振動以及第一臂部5a振動 的方式發生改變引起支撐基板2的邊緣部與彈簧部件5的第一臂部 5a接觸的風險。在這種情況下，如圖14所示，在支撐基板5的邊 緣部形成錐形切除部51是有效的， -使得在驅動傳感器的同時，防 止支撐基板2的外圍邊緣部與彈簧部件5接觸。因此，由于能夠確 保彈簧部件5的水平距離S,所以通過彈簧部件5能夠提供穩定的 應變抑制功能和振動抑制功能，并且提高產品收得率。
切除部51的錐形角可以根據在形成切除部51前支撐基板2的 表面與彈簧部件5的第一臂部5a之間的間隙來調節。該間隙通過 用于將支撐基板2和彈簧部件5彼此接合的導電接合材料(例如， 4艮漿泮+)的接合厚度來確定。具體而言，在上述間隙為300 )iim的 情況下，切除部的錐形角(切除部51與第 一臂部5a之間的角a ) 例如為大約15°~30°。另外，關于形成切除部51的方法，在支撐
23基板2的切割(切除)處理中，根據旋轉砂輪的錐形角^艮容易進行調節。
切除部不限于4,形。例如，如圖15所示，可以在支撐基4反2 的表面上形成臺階形切除部52。而且，在這種情況下，能夠獲耳又與 上述效果類似的效果。
此外，由于^殳置了上述切除部，所以能夠防止由于用于4妻合支 撐基板與彈簧部件的導電接合材料的接合面積的意外增大而引起 的彈簧部件的水平距離S的變化。具體而言，如圖15所示，例如， 切除部52比支撐基^反2與彈簧部件5之間的4妄合位置更接近于支 撐基板2的邊緣部。因此，在接合材料53的使用量很大的情況下， 過剩的接合材料進入凹進部52內，使得能夠防止由于接合面積的 增大而引起的彈簧部件5的水平距離S的變化。此處，從防止接合 材料53流出的觀點來看，凹進部(52)不限于如圖15所示的臺階 形凹進吾卩，也可以為溝一曹告，。
另夕卜，在根據本實施例的振動型陀螺儀傳感器10中，當振動 元件1處于共振狀態時，支撐振動元件1的支撐基板2需要由剛度 足夠用于確保Q值(機械品質系數)處于某一水平以上的材料來形 成。根據本實施例，鋁陶瓷基板被用作支撐基板2。圖16示出了當 使用厚度為0.5 mm的支撐基板2時基板面積與Q值之間的關系。 在這個厚度下，當面積為5mm的平方(25 mm2)時，Q值為1000 以上。
接下來，將進一步說明在根據本發明的第一實施例的上述振動 型陀螺儀傳感器10中所包括的每個組件的詳細結構。(彈簧部件的配置)
如上所述，用作根據本發明的緩沖部件的彈簧部件5具有抑制 在支撐基板2與中繼基板4之間的應變和振動傳遞的功能。具體而
言，彈簧部件5具有減小應變從中繼基板4向支撐基板2傳遞的功 能，以及防止支撐基板2上的振動元件1的振動向中繼基板4傳遞
的功能。
此處，彈簧部件5接合至支撐基板2的外圍，乂人而在中繼基板 4上形成用于支撐支撐基板2的支撐結構。根據彈簧5接合的位置，
諸如加速度的外力引起支撐基板2相對于中繼基板4旋轉的風險。 具體而言，當彈簧部件5吸收施加至控制基板9或中繼基板4的外 力/人而防止其向支撐基一反2傳遞時，存在彈簧部件5祐^丑曲以及支 撐基板2將根據外力施加的方向來旋轉的風險。在這種情況下，即 使沒有生成角速度，也將檢測到與支撐基板2的旋轉量相對應的角 速度。
現在，將描述用于抑制這種現象的彈簧部件5的配置的實例。
圖17是支撐基板2的端子形成面2B的示意性平面圖。此處， 彈簧部件5的數目、各種組件被安裝在支撐基板2上的方式等不一 定相應于圖3所示的方式。在圖17所示的實例中，支撐基板2具 有正方形形狀，并且彈簧部件5被分別配置在關于穿過支撐基4反2 平面中心的兩個正交軸(X軸和Y軸)彼此對稱的位置處。彈簧部 件5關于X軸和Y軸彼此對稱的配置意味著彈簧部件5的數目、 ^也們之間的間隔、端子4妾合〗立置等老卩關于X軸和Y軸4皮此乂于稱。
這葉吏得在X軸方向上的面內應力#1關于Y軸4皮此對稱配置的 水平方向(圖17中的左右方向)的彈簧部件5所吸收，并且在Y軸方向上的面內應力被關于X軸^皮此對稱配置的垂直方向(圖17 中的上下方向)的彈簧部件5所吸收的。另外，在斜向方向上的面
置的彈簧部件5吸收，并且能夠抑制支撐基板2相對于中繼基板4
的旋轉。
圖18示出了在改變了應變方向的同時1N(牛頓)的應變一皮施 加于支撐基板2時，來自振動元件l (1X和1Y)的輸出的變化量。 此處，使用僅在水平方向上^皮彼此對稱配置的彈簧部件5的樣品、 ^叉在垂直方向上^皮彼此只于稱配置的彈簧部件5的樣品、以及在水平 和垂直方向上都〗皮此對稱配置的彈簧部件5的樣品。輸出變化量對 應于由于施加應變而引起支撐基板2旋轉、從而導致的角速度輸出。 隨著變化電壓的增大，支撐基板2的旋轉角速度增大。
乂人圖18中所示的結果可以明顯看出，只于于^f又在水平方向上配 置了彈簧部件5的樣品和4又在垂直方向上配置了彈簧部件5的才羊 品，輸出變化電壓非常依賴于施加應變的方向。但是，對于在水平 和垂直方向上都^f皮此對f爾配置了彈簧部件5的沖羊品，不管應變施加
的方向如何，都幾乎不發生輸出變化。
另外，通過配置支撐基板24吏其中心0相應于中繼基板4的中 心位置，能夠改善抑制支撐基板2相對于中繼基板4旋轉的效果。 另外，已經發現，通過將彈簧部件5彼此對稱配置使其中心相應于 支撐基板2的中心0，能夠有效地抑制傳感器的輸出變化。圖19 示出了施加應變的方向與將在垂直方向上的彈簧部件5的中心位置 從基板中心位置O移動相應于支撐基板寬度的20%的距離的情況 下的輸出變化之間的關系。如圖19所示，發生士20mV的輸出變化， 并且輸出變化趨向于隨著與中心O的偏移量的增加而增大。另一方面，已經發現，根據通過被安裝在支撐基板2上的各種 組件的重量分布所確定的支撐基板的重心位置與通過彈簧部件5的 配置所確定的剛心的4立置之間的偏移量的大小，當施加應變時，支 撐基板2旋轉。此處，剛心意味著轉動支撐基板2的力心。即使這 個旋轉的角度4艮小，單位時間的角位移也隨著振動頻率的增大而增 大，結果，生成了很大的角速度。
因此，如圖20所示，通過G來表示通過支撐基板上的組件的 重量平纟軒所確定的支撐基^反2的重心的位置，通過C來表示通過支 撐支撐基板2的彈簧部件5的剛度平衡所確定的剛心，通過ACx來 表示在X軸方向上剛心C與重心G的偏移量相對于在X方向上的 基板寬度Wx的比率，并且通過ACy來表示在Y軸方向上剛心C 與重心G的偏移量相對于在Y方向上的基板寬度Wy的比率。在改 變ACx和ACy的大小的同時，觀察響應于支撐基板2的平移振動的 振動元件l (1X和1Y)的輸出。結果，如圖21所示，發現當對于 每組ACx和ACy而言AC/W超過15%時，噪聲量突然增大。噪聲量 包括當由于外力引起支撐基板2被旋轉時所生成的傳感器輸出，并 且外力的影響隨著AC/W值的增加(即，隨著重心G和剛心P之間 的偏移量增加)而增大。
上述結果示出，通過配置彈簧部件5使得通過彈簧部件5所支 撐的支撐基板2的剛心相應于支撐基板2的重心，能夠抑制由于外 力引起的支撐基板的旋轉，并且能夠提高輸出的精度。優選地，配 置彈簧部件5，使得AC/W值小于15。/o。圖22示出了關于在如圖20 所示地安裝組件的情況下的支撐基板2,彈簧部件5的配置的優選 實例。在水平方向和垂直方向上以不同的間隔配置彈簧部件5。另 外，在支撐基板2上在水平方向上配置彈簧部件5，使得它們在圖 中向下方移動，并且在支撐基々反2上在垂直方向上配置彈簧部件5，使得它們在圖中向右方移動，從而使得剛心C位吁更接近于支撐基
才反2的重心G的4立置。
相反，可以根據如圖17所示的關于X和Y軸彼此對稱配置彈 簧部件5時所獲取的剛心位置來調節支撐基板2的重心位置。在這 種情況下，如圖23所示，例如，可以在基板的中心區配置諸如IC 電^各元件7的單個組件，可以在基才反的對角線上配置諸如振動元件 IX和1Y的成對i殳置的組件，并且所^是供的諸如片式電容器8的多 個組件可以被分成被配置在基板的對角的兩組。因此，可以將重心 G的位置設定得4妻近于支撐基4反2的中心。因此，如圖24所示， 結合彈簧部件5的上述對稱配置，能夠4吏支撐基纟反2的重心G和剛 心C基本上〗皮此一致。
此處，已經發現，通過將支撐基板2的重心G和剛心C設定 至接近于支撐基板2的中心位置，也能抑制與Z方向(高度方向) 上的振動有關的支撐基板2的角度變化。在此情況下，重心和剛心 之間的距離優選被設定為15%以下，特別地，支撐基板的邊長長度 的7.5。/。以下。
(蓋部件的結構)
接下來，將描述蓋部件6的結構。如上所述，蓋部件6被安裝 至中繼基板4，從而從外部遮蔽支撐基板2，并且由導電板部件所 構成的諸如不銹鋼板和鋁板的壓制成型主體來形成，從而提供電》茲 屏蔽功能。另一方面，將支撐基板2電連接并機械連接至中繼基板 4的彈簧部件5沿著支撐基板2的外圍配置。因此，當對振動型陀 螺儀傳感器10施加沖擊時，將存在支撐基板2相對于中繼基4反4 平移、彈簧部件5與蓋部件6^妄觸而電連4妄的風險。因此，如圖25所示，在蓋部件6的內表面上形成絕緣膜54， 使得當蓋部件6與彈簧部件5彼此接觸時，能夠防止它們被彼此電 連接。可以由諸如Si02和A1203的電絕^^材料所構成的薄膜或涂膜 或電絕緣片來構成絕緣膜54。此處，絕緣膜54不限于在蓋部件6 的內表面的整個區域上形成的情況。至少在支撐基板2平移時彈簧 部件5能夠與其接觸的區域中形成絕緣膜54。
可選地，如圖26 ~圖29所示，通過設計蓋部件6的形狀，也 能夠防止彈簧部件5與蓋部件6的內表面接觸。
具體而言，在圖26和圖27中，以曲面形狀來形成位于蓋部4牛 6的外圍側部的4個角處的角部6A。因此，當支撐基才反2由于才展動 等在水平方向上發生平移時，在彈簧部件5與蓋部件6^^妄觸前，支 撐基板2的角部2C與蓋部件6的角部6A接觸。因此，限制了支 撐基板2在平面方向上的移動，并且能夠防止彈簧部件5和蓋部件 6彼此沖妾觸導致的4皮此電連4妄。蓋部件6的角部6A對應于根據本 發明的"限制部"。
另外，在圖28和圖29中，以平面形狀來形成位于蓋部件6的 頂面的4個角處的角部6B。因此，當支撐基斧反2由于振動等在水 平方向上發生平移時，在彈簧部件5與蓋部件6接觸前，支撐基板 2的角部2C與蓋部件6的角部6B接觸。因此，限制了支撐基板2 在平面方向上的移動，能夠防止彈簧部件5和蓋部件6 4皮此接觸導 致的彼此電連接。蓋部件6的角部6B對應于根據本發明的"限制 部"。
此處，在圖中所示的實例中，為了便于理解說明，示出具有平 面表面的蓋部件6的角部6B。但是，角部6B不限于此，并且也可 以具有曲面表面。這是因為，實際上，通常通過^立拔處理來制造蓋 部4牛，在這種'lf況下，角部6B^皮形成為曲面。
29由于上述結構，能夠減小彈簧部件5與蓋部件6的內表面之間 的間隙，同時防止彈簧部件與蓋部件;波此接觸。因此，能夠減小才展 動型陀螺^U專感器的尺寸。
(彈簧部件的接合結構)
通過諸如銀漿料的導電接合材料將彈簧部件5固定至支撐基板 2和中繼基一反4的各個端子部。因此，高度增加了與彈簧部件5的 厚度及粘合層的厚度相應的量，從而4艮難減小陀螺4義傳感器的厚 度。因此，下面將描述用于減小彈簧部件5的接合高度使得陀螺儀 傳感器的厚度減小的彈簧部件5的接合結構。
圖30A和圖30B及圖31是示出了圖1中所示的彈簧部件5與 支撐基板2之間以及彈簧部件5與中繼基板4之間的接合部的示意 性放大圖。參照圖30A,彈簧部件5的第一臂部5a通過接合材料 53接合至支撐基板2的端子部2t。另外，參照圖30B,第二臂部 5b通過接合材料53接合至中繼基板4的端子部4t。
在圖中所示的實例中，接合材料53為銀漿料，并且其使用量 被設定為使得彈簧部件5的接合高度約為50 iLim。如圖32所示，通 過在由磷青銅所構成的基材56的表面上連續形成鍍鎳層57和鍍金 層58來獲取彈簧部件5。鍍鎳層57為底層，用于增加鍍金層58的 粘合力，并且形成鍍金層58，從而改善與銀漿料的粘合，并減小接 觸電阻。此處，鍍金層58可以為由金漿沖+所構成的涂膜或金氣相 沉積膜。
在圖30所示的實例中，支撐基板2的頂面的突出物的高度相 應于接合材料53的粘合高度與彈簧部件5的厚度(第一臂部5a ) 的總和(50^im + 50|am=100|Lim)。在這種情況下，也必須增加蓋部件6的安裝高度，>^人而防止與彈簧部件5 4妄觸。結果，不能減小 陀螺儀傳感器的厚度。
因此，根據本發明，至少在支撐基板的端子部形成面或中繼基 一反的端子部形成面中所形成的凹進部中形成支撐基才反的端子部和 中繼基板的端子部中的其中一個。圖33和圖34示出了在支撐基4反 2的端子部形成面2B中所形成的凹進部61的底部上形成了端子部 2t的實例。為每個端子部2t分別提供凹進部61。因此，通過接合 材料53被接合至端子部2t的彈簧部件5 (第一臂部5a )從支撐基 板2的頂面的突出量能夠被減小，并且通過減小蓋部件6的高度能 夠減小陀螺儀傳感器的厚度。
凹進部61的深度沒有具體限定。但是，特別地，如圖33所示， 深度被優選設定為使得彈簧部件5不從支撐基板2的頂面突出。另 外，在形成凹進部61的情況下，能夠將彈簧部件5容易地安裝至 支撐基板2，并且能夠提高工作效率。
此處，凹進部61并不限于在相應于各個端子部2t的多個位置 處所i殳置的那些凹進部，并且可以在支撐基4反2的外圍邊緣部形成 單一凹進部，該凹進部在形成了各個端子部2t的區i或延4申。在這種 情況下，支撐基板2的外圍邊緣部的厚度被減小了與凹進部相應的 量。因此，設定厚度，使得能夠至少確保振動元件1的才幾械品質系 數Q。圖35示出了支撐基板的厚度與振動元件的機械品質系數Q 之間的關系。可以了解，隨著基板厚度的減小，Q減小。
此處，上述結構不4又能夠;故用于支撐基4反2的端子部2t,而且 能夠以類似的方式一皮應用于中繼基板4的端子部4t。尤其是，當所 述結構被應用于支撐基板2和中繼基板4兩者時，能夠進一步減小 陀螺儀傳感器的厚度。圖36示出了將具有在圖1中所示的結構的 陀螺4義傳感器IOH的高度與包括具有凹進部61的彈簧4妄合結構的陀螺儀傳感器IOL的高度互相比較的側面截面圖。可以構成厚度比 陀螺儀傳感器10H的厚度小AH的陀螺儀傳感器10L。AH值對應于 用于支撐基板2和中繼基板4兩者的彈簧部件5的接合高度。
另一方面，也可以如圖37所示;也構成4艮才居本發明的才展動型陀 螺儀傳感器。圖37是以另一種方式配置彈簧部件5的陀螺儀傳感 器10M的示意圖。在圖中所示的陀螺儀傳感器10M中，在與安裝 了振動元件1 ( IX和1Y)及其他組件的組件安裝面相同的表面上 形成支撐基板2的端子部形成面。彈簧部件5的第一臂部5a祐j妄 合至面對中繼基板的支撐基板2的表面。
此處，在圖37所示的陀螺儀傳感器10M中，考慮到彈簧部件 5的共振頻率，在垂直方向上的彈簧部件5的長度(連接部5C的 長度)必須設定為預定長度以上。圖38示出了彈簧部件的長度(在 垂直方向上)與其共振頻率之間的關系。從圖38可以明顯看出， 彈簧部件的共振頻率根據彈簧部件的長度而變化，隨著長度的減 小，共振頻率趨向于增大。如上所述，如參照圖11和圖12在上文 中所描述的一樣，彈簧部件5的共4展頻率優選^^殳定為10 kHz以 下。為了滿足這個條件，需要彈簧部件5的長度為0.5mm以上。
此外，在彈簧部件5接合至上述在支撐基板2的端子部形成區 中所形成的凹進部61的結構中，如圖39所示，可以將加強板62 粘合至支撐基板2的頂面，從而在凹進部61中覆蓋彈簧部件5的 端子部。這種結構的優點在于，能夠增強彈簧部件5的接合強度抵 御外部沖擊的可靠性。另外，也可以釆用這樣的結構，通過填充凹(回流的只于策)
圖40是示出了圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器的結構的修 改例的示意性側面截面圖。圖40中所示的振動型陀螺儀傳感器ION 的結構與圖1中所示的振動型陀螺儀傳感器類似之處在于，都通過 彈簧部件5將安裝了 一對振動元件1 ( IX和1Y )的支撐基板2機 械連接并電連接至中繼基板4。
才艮據本實施例，在傳感器中所包括的各種組件中，諸如片式電 容器8的通過焊接安裝的電子組件被安裝在中繼基板4上，并且諸 如振動元件1的通過焊接之外的其他方式安裝的組件被集中在支撐 基才反2上。因此，能夠保護振動元件l避免由于在控制基4反4上安 裝傳感器的回流安裝處理中的焊接4妄合部的重熔和凝固而產生應 變。另外，能夠防止在控制基板4上的傳感器的安裝處理后的振動 元件1的振動特性與安裝處理前相比^皮改變。此處，在圖40所示 的實例中，類似于振動元件1,使用凸起19通過超聲悍接來安裝IC 電路元件7。
(支撐基板振動的對策)
接下來，將描述支撐基板振動的對策。參照圖41,振動元件l 包括基部11及以懸臂方式通過基部11所支撐的振子部12。通過在 其間所配置的凸起13將基部11安裝在支撐基4反2上。基部11用作 支撐振子部12的振動的底座。但是，當振子部12振動時，基部11 也振動，并且基部11的振動也通過凸起13被傳遞至支撐基板2。 圖42示出了基部(振子底座)11的振動(振幅)與支撐基板2的 振動(振幅)之間的關系的實例。從圖42可以明顯看出，隨著基 部ll的振動的增大，支撐基板2的振動趨向于增大。通過用作本發明緩沖部件的彈簧部件5來抑制支撐基板2向中 繼基板4的振動傳遞。但是，支撐基板2的振動優選要小。另外， 如果讓支撐基板2的振動保持很大的狀態，則當例如沖擊(加速度) 施加于傳感器并且支撐基板2關于中繼基板4^皮移動時，彈簧部件 5將與蓋部件6接觸的可能性增大。因此，從確保傳感器的穩定操: 作的角度來看，需要支撐基板2的振動盡可能小。
本發明的發明人發現，基部11的振動振幅能夠根據凸起13的 位置來控制。參照圖43A,首先，通過M來表示^f展動元件1的基部 ll在其前后方向U展子部12延伸的方向)上的中心部。中心區M 的更4妾近于配置了振子部12的位置一側的區域^皮定義為前區11F, 并且與其相反的區域:故定義為后區IIB。此外，在前后方向(圖43A 中的垂直方向)上將每個區均勻地分割成三個小區，并且通過FF、 FM、 FB、 BF、 BM及BB來分別表示各個小區。隨后，測量基部 (底座)11的振動振幅，其依賴于上述各個小區的哪一個包括凸起 13的中心位置。因此，獲取了圖43B和圖43C中所示的結果。關 于測量條件，凸起13的凄t目為4，并且在前后(上下)部的各個相 同小區中配置2個凸起。
通過圖43B所示的結果可以了解，關于在前部中的2個凸起(上 凸起)，當凸起被配置在最接近于振子部12的區域FF中時，底座 振動最小，并且當凸起被配置在與振子部12最遠的區域FB中時， 底座振動最大。另外，通過圖43C所示的結果可以了解，關于后部 中的2個凸起(下凸起)，當凸起被配置在與振子部12最遠的區域 BB中時，底座振動最小，并且當凸起^皮配置在最接近于振子部12 的區i或BF中時，底座凈展動最大。
上述結果表明，關于在基部11上所設置的凸起13的配置位置， 通過將前部中的2個凸起配置在盡可能接近于振子部12的位置處 并且將后部中的2個凸起配置在與"^展子部12盡可能遠的位置處，
34能夠將支撐基板2的振動的傳遞最小化。優選地，凸起13被配置 在從基部11的前邊纟彖部和后邊緣部開始在前后方向上分別為基部
11的整個長度的30%內的區域中(下文中，被稱作"凸起配置區")。 當沿著振子部12延伸的方向將基部11平均分割成3個區域(FF和 FM所屬區、FB和BF所屬區、及BM和BB所屬區)時，上述凸 起配置區相應于最4妾近于振子部12的區域(FF和FM所屬區)和 與振子部12最遠的區域(BM和BB所屬區)。此處，只要其中至 少一個凸起或附加形成的，i凸起(dummy bump)被配置在各個凸 起配置區中，則各個凸起的配置就不限于這樣的配置，在前后部每 一個中的相同凸起配置區中配置2個凸起。
(第二實施例)
圖44是示出了根據本發明第二實施例的振動型陀螺儀傳感器 20A的示意性結構的側面截面圖。此處，在圖中，通過相同的參考 符號來表示與上述第 一 實施例中類似的組件，并且省略對其的詳細 描述。另外，在圖中，未示出安裝在支撐基板2上的電子組件8。
在根據本實施例的振動型陀螺儀傳感器20A中，在支撐一對振 動元件IX和1Y的支撐基板與安裝在控制基板9上的中繼基板4 之間配置了由振動吸收材料所構成的緩沖部件23。通過電極部件 21和接合配線22來提供支撐基板2與中繼基4反4之間的電連接。 接合配線22為根據本發明的"配線部件"的實例，將在支撐基板2 上的各個端子部電連"l妄至安裝在中繼基板4上的電才及部件21。
緩沖部件23由具有抑制從中繼基板4向支撐基才反2傳遞應變 以及抑制從支撐基板2向中繼基板4傳遞4展動的功能的材料來構 成。例如，使用橡膠材料、諸如聚氨酯泡沫塑料的樹脂材料等。因 此，類似于上述第一實施例，能夠抑制干擾噪聲由于應變的傳遞、振動的泄漏等而^皮增大，并且能夠獲取穩定的振動特性并改善輸出特性。
另外，圖45示出了振動型陀螺儀傳感器20B包括由在支撐基板2和中繼基板4之間所配置的片彈簧所構成的緩沖部件24的實例。緩沖部件24在中繼基板4上彈性支撐支撐基板2，從而提供與
上述類似的操作效果。
(第三實施例)
圖46示出了本發明的第三實施例。此處，在圖中，通過相同的參考符號來表示與上述第 一實施例中類似的組件，并且省略對其的詳細描述。另外，在圖中，未示出安裝在支撐基板2上的電子組件8。
在根據本實施例的振動型陀螺儀傳感器30A中，支撐一對振動元件IX和1Y的支撐基板2通過撓性配線板31電連沖妄至中繼基才反4上的電極元件21。另夕卜，通過撓性配線板31將支撐基板2懸掛在中繼基板4上面的位置處。
撓性配線板31用作抑制支撐基板2與中繼基板4之間的應變和振動傳送的緩沖部件，也用作將支撐基板2和中繼基板4彼此電連接的配線部件。本實施例也提供與上述第一實施例類似的操作效果。
另外，圖47示出了包括代替撓性配線部件31的具有彈簧特性的金屬配線32的振動型陀螺儀傳感器30B。金屬配線32將支撐基板21上的各個端子部33電連接并機械連接至中繼基板4上的電極元件21。由于金屬配線32的彈性形變抑制了應變和"^展動在支撐基斧反2與中繼基板4之間的4專遞。(第四實施例)
圖48~圖50示出了本發明的第四實施例。此處，在圖中，通過相同的參考符號來表示與上述第 一 實施例中類似的組件，并且省略對其的詳細描述。
圖48中所示的振動型陀螺4義傳感器40A中，通過配置在中間的導電粘合層43，將支撐一對振動元件IX和1Y的支撐基板41電連接和機械連接至中繼基板4上的側壁45的頂端。在支撐基板41的一個主面上形成配線層42。 ^f又有4展動元件IX和1Y ^皮安裝在配線層42上，并且元件安裝面面對中繼基板4。另外，支撐基板42形成了陀螺儀傳感器40A的頂蓋。
IC電路元件7和其他電子組件8被安裝在中繼基板4上。電連接至IC電路元件7和電子組件8的配線層44遍布沿中繼基板4的外圍直立的側壁45的內壁面和頂面。中繼基4反4上的配線層44通過導電粘合層43電連接至支撐基板41上的配線層42。
導電粘合層43由導電漿料、各向異性導電漿料、各向異性導電膜等來構成。具體地，在導電顆粒中所包括的樹脂基體材料中，使用包括例如具有相對較高的彈性形變能力的橡膠材料作為基材。因此，能夠獲耳又與上述第一實施例類似的操作效果。具體而言，導電粘合層43用作本發明的緩沖部件，并且抑制了應變從中繼基板4向支撐基4反41的傳遞，使得能夠穩定4展動元件IX和1Y的振動特性。另外，能夠獲得抑制振動元件IX和1Y的振動從支撐基板41向中繼基板4傳遞的功能，并且能夠抑制由于振動向外部的泄漏虧I起的輸出特性的降低。
另夕卜，在根據本實施例的振動型陀螺儀傳感器40A中，振動元件IX和1Y及包括IC電路元件7和電子組件8的其他組件被分別安裝在不同的基^反上(支撐基板41和中繼基^反4)。因此，能夠減 小每個基板的安裝面積，從而能夠減小振動型陀螺儀傳感器40A的 尺寸。此外，當傳感器40A^皮回流焊^妄在控制基^反9上時，在重熔 IC電路元件7、電子組件8等的焊接接合部的處理期間，在中繼基 板4上產生應變，隨后通過冷卻來固化焊接接合部。由于防止了這 樣所生成的應變被傳遞至支撐基板41，所以能夠進一步4是高振動元 件IX和1Y的振動特性的穩定效果。
接下來，圖49示出了由雙面配線板來形成支撐振動元件IX和 1Y的支撐基板41的振動型陀螺儀傳感器40B。在雙面配線板的內 側主面(圖49中的底面)上形成安裝有振動元件IX和1Y的配線 層42，并且緩沖部件46 4皮安裝至其外側主面(圖49中的頂面)。 緩沖部件46由隔層連接至配線層42的撓性配線板、片彈簧部件等 來構成，并且也用作配線部件。此處，纟爰沖部件46的外圍邊鄉彖部 被電連接和機械連接至中繼基板4上的側壁45和配線層44,使得 支撐基板41被懸掛在安裝了電路元件7和電子組件8的中繼基板4 上面的位置處。具有上述結構的振動型陀螺儀傳感器40B也提供與 上述效果類似的效果。
另夕卜，圖50示出了通過側壁47和導電粘合層43在中繼基板4 上支撐支撐基板41 (其支撐了一對振動元件IX和1Y)的振動型 陀螺儀傳感器40C。在支撐基板41的組件安裝面上所形成的配線 層42通過側壁47的內表面和導電粘合層43電連4妾至中繼基一反4 上的配線層44。如上所述地構成導電粘合層43,并作為也用作配 線部件的緩沖部件。根據本實例的振動型陀螺儀傳感器40C提供與 上述效果類似的^^喿作效果。
38(第五實施例)
圖51是示出了根據本發明第五實施例的振動型陀螺儀傳感器
50的示意性結構的側面截面圖。此處，在圖中，通過相同的參考符
號來表示與上述第 一 實施例中類似的組件，并且省略對其的詳細描述。
在根據本實施例的振動型陀螺儀傳感器50中，在支撐一對振 動元件IX和1Y的支撐基板2與包括連4妄至控制基并反(未示出) 的外部連接端子(未示出)的中繼基板4之間的配置關系與上述第 一實施例不同。具體而言，在根據上述第一實施例的振動型陀螺儀 傳感器10中，配置支撐基板2和中繼基板4，從而使其在傳感器高 度方向上彼此面對。相對而言，在才艮據本實施例的振動型陀螺儀傳 感器50中，在支撐基板2的外部(外周圍側)定位中繼基板4。因 此，能夠減小傳感器的高度，從而能夠減小陀螺儀傳感器的厚度。
在中繼基板4中，在其大致中央部形成了開口 4P,并且將支撐 基板2放置在中繼基板4中的開口 4P中。支撐基板2的端子部2t 通過多個彈簧部件5^皮連接至中繼基玲反4的端子部4t。因此，通過 彈簧部件5將各個端子部2t電連接至各個端子部4t。另外，支撐 基板2被才幾械連接至中繼基板4，使得支撐基板2通過彈簧部件5 被懸掛在開口4P中。因此，形成了支撐基板2的獨立的振動系統。
通過被安裝至中繼基板4的頂面的蓋部件6從外部遮蔽在支撐 基板2上所安裝的各種組件及彈簧部件5。另外，在如圖所示的開 口 4P為通孔的情況下，通過遮蔽部件55來遮蔽中繼基板4與支撐 基板2之間的邊界部，從而防止外來物通過中繼基板4的底面進入。 遮蔽部件55例如由具有撓性的硅樹脂系粘合劑來形成，從而抑制 了振動和應變在支撐基板2與中繼基板4之間的傳遞。根據具有上述結構的本實施例的振動型陀螺儀傳感器50也提 供了與上述第一實施例類似的操作效果。具體地，在根椐本實施例 的振動型陀螺儀傳感器50中，中繼基板4配置在支撐基板2的外 部。因此，能夠減小傳感器高度，從而能夠減小陀螺儀傳感器的厚 度。此處，中繼基板4不限于如上述實例中的被定位在支撐基板2 的外側的情況，當將中繼基板4定位在支撐基板2的內側(內周側) 時，也能獲耳又類似的效果。
權利要求
1. 一種振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，包括振動元件，檢測角速度；支撐基板，電連接至所述振動元件，并支撐所述振動元件；中繼基板，電連接至所述支撐基板，并具有外部連接端子；以及緩沖部件，被配置在所述支撐基板與所述中繼基板之間。
2. 根據權利要求1所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，所述緩沖部件也作為將所述支撐基板與所述中繼基板彼此電連沖妄的配線部件。
3. 根據權利要求1所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，多個所述緩沖部件沿著所述支撐基板的外圍配置，并且被形成為將所述支撐基板和所述中繼基板彼此電連接的配線部件。
4. 根據權利要求1所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，多個所述緩沖部件沿著所述支撐基板的外圍配置，并且所述緩沖部件被配置在關于所述支撐基板的平面內的兩個正交軸^f皮此對稱的位置處。
5. 根據權利要求1所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，多個所述緩沖部件沿著所述支撐基板的外圍配置，并且所述緩沖部件經配置，使得由所述緩沖部件支撐的所述支撐基一反的剛心對應于所述支撐基外反的重心。
6. 根據權利要求3所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，所述緩沖部件為彈簧部件，包括被接合至所述支撐基板的端子部的第 一臂部；被接合至所述中繼基板的端子部的第二臂部；以及將所述第 一和第二臂部;f皮此連4矣的連4妄部。
7. 根據權利要求6所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，所述支撐基板的邊緣部具有切除部，用于防止與所述第一臂部接觸。
8. 根據權利要求1所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，在所述支撐基^1的端子部形成面或所述中繼基^1的端子部形成面中所形成的凹進部中，形成所述支撐基^反的端子部和所述中繼基^1的端子部中的至少 一 個。
9. 根據權利要求1所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，用于從外部遮蔽所述支撐基才反的蓋部件;故連4妄至所述中繼基板。
10. 根據權利要求9所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，所述蓋部件的內表面側的至少 一部分由電絕舌彖材并牛形成。
11. 根據權利要求9所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，所述蓋部件的至少一部分由導電材料形成，并且連4妄至接地電位。
12. 根據權利要求9所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，所述蓋部件設置有限制所述支撐基板在面內方向的運動的限制部。
13. 根據權利要求1所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，所述中繼基板和/或所述支撐基板具有用于屏蔽噪聲的屏敝層o
14. 根據權利要求1所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，所述支撐基板和所述中繼基板被配置為在傳感器高度方向上4皮it匕面只于。
15. 根據權利要求1所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，所述中繼基板#1定位在所述支撐基板的外部或內部。
16. 根據權利要求1所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，所述支撐基4反的端子部和所述中繼基才反的端子部通過配線部件而4皮此連4妄。
17. 根據權利要求1所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，多個所述振動元件被設置在所述支撐基板上，所述振動元件檢測在彼此不同的軸向上的角速度。
18. 根據權利要求1所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，電路元件與所述振動元件一起被安裝在所述支撐基板
19. 根據權利要求1所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，僅有所述振動元件被安裝在所述支撐基板上，而電路元件被安裝在所述中繼基板上。
20. 根據權利要求1所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，所述振動元件包括具有懸臂結構的振子。
21. 根據權利要求20所述的振動型陀螺儀傳感器，其特征在于，所述振動元件具有支撐所述振子的基部以及設置在所述基部上的用于安裝的多個金屬凸起，并且所述基部沿著所述振子延伸的方向被平均分割成三個區域，并且在所述三個區域中的最接近于所述振子的區域和離所述振子最遠的區域中各配置至少一個所述金屬凸起。
全文摘要
本發明公開了一種振動型陀螺儀傳感器，包括檢測角速度的振動元件(1X，1Y)、電連接至振動元件(1X，1Y)并且支撐振動元件(1X，1Y)的支撐基板(2)、電連接至支撐基板(2)并且包括外部連接端子(3)的中繼基板(4)、以及被配置在支撐基板(2)與中繼基板(4)之間并且抑制了應變和振動在支撐基板(2)與中繼基板(4)之間的傳遞的緩沖部件(5)。該振動型陀螺儀傳感器能夠穩定振動特性，而不受應變和振動的影響。
文檔編號G01C19/5663GK101484776SQ20078002482
公開日2009年7月15日 申請日期2007年6月29日 優先權日2006年6月30日
發明者中鹽榮治, 佐佐木伸, 宍戶祐司, 本多順一, 栗原一夫, 渡邊成人, 稻熊輝往, 高橋伴幸 申請人:索尼株式會社