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傳感器單元、電子設備以及移動體的製作方法

2023-05-28 14:54:56 7


本發明涉及一種傳感器單元、具備該傳感器單元的電子設備以及移動體。



背景技術:

一直以來,已知一種如下的傳感器單元,其將搭載有通過密封樹脂而對加速度傳感器或角速度傳感器等的慣性傳感器進行了樹脂密封的傳感器裝置或其他電子部件的基板,以通過蓋部件而至少覆蓋了傳感器裝置的方式收納在包括蓋部件的殼體部件中。傳感器單元被組裝到各種電子設備或機械中、或者被搭載在汽車等的移動體上,並且被用於實施加速度或角速度等的慣性量的監測等。在此,當來自外部的振動或衝擊以超過預定的大小或時間的方式被施加於傳感器單元上時,這些振動或衝擊的慣性成分將與慣性傳感器的振動重疊,從而使慣性量的檢測精度降低。

作為能夠解決這種問題的裝置,例如在專利文獻1中公開了一種如下結構的傳感器單元,即,將搭載有傳感器裝置的基板經由粘合部件(粘合劑)而支承在殼體部件(封裝件)上,並且通過粘合部件來覆蓋被搭載於基板上的傳感器裝置。對於粘合部件而言,可使用能夠在固化後成為低彈性率化、低熱傳導率化、以及低電容率化的部件。由此,能夠抑制來自外部的振動或衝擊、或者熱或電磁波的向傳感器裝置(慣性傳感器)的傳遞,從而能夠抑制慣性量的檢測精度的降低。

在傳感器裝置中,除了上述的問題以外,發明人還發現了如下情況,即,在暴露於高溫的環境之後,即使恢復至常溫,慣性量的檢測值也會持續變化從而造成檢測精度降低。作為其原因,發明者發現了如下內容,即,基板或傳感器裝置(密封樹脂)、或者包括蓋部件的殼體部件分別會在被加熱至高溫時產生由熱應力造成的變形,並在恢復至常溫時因各個部件所具有的線膨脹係數的差異而在由熱應力造成的變形的恢復方式上產生差異;由於在恢復至常溫之後的預定時間中部件的變形(恢復)仍將繼續,因此會持續向傳感器裝置(慣性傳感器)施加應力,從而將對慣性傳感器的檢測值的經時變化造成影響。

在專利文獻1所記載的傳感器單元的結構中,存在如下課題,即,由於在殼體部件內對搭載有傳感器裝置的基板進行支承並且覆蓋基板上所搭載的傳感器裝置的粘合部件與殼體部件的內壁之間存在有空間且未被連接,因此在被暴露於高溫環境中之後並恢復至常溫後,有可能無法抑制因各個部件的由熱造成的應力產生所引起的慣性量的檢測值的經時變化。

專利文獻1:日本特開2006-153799號公報



技術實現要素:

本發明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的發明,並且能夠作為以下方式或應用例來實現。

應用例1

本應用例所涉及的傳感器單元的特徵在於,具備:傳感器裝置,其具備慣性傳感器、密封樹脂和電極,其中,所述密封樹脂對所述慣性傳感器進行密封,所述電極與所述慣性傳感器連接且被配置於所述密封樹脂的外表面上;基板,其上接合有所述傳感器裝置;殼體部件,其對所述傳感器裝置的至少一部分進行收納;粘合部件,其對所述傳感器裝置與所述殼體部件進行粘合,並且對所述基板與所述殼體部件進行粘合,所述粘合部件以如下方式被配置,即,在從所述殼體部件側觀察所述基板的俯視觀察時,在與所述傳感器裝置重疊的區域以及與所述傳感器裝置的外邊緣連接的外周區域中連續。

根據本應用例,以在從覆蓋被接合於基板上的傳感器裝置的殼體部件側觀察的俯視觀察時,在與所述傳感器裝置重疊的區域以及與傳感器裝置外邊緣連接的外周區域中連續的方式而設置有粘合部件。由此,由於基板以及被接合在基板上的傳感器裝置通過粘合部件而被牢固地保持,因此難以引起加熱至高溫時的各個部件的變形,故此能夠抑制在加熱時以及恢復至常溫的冷卻時被施加至傳感器裝置的應力。

因此,由於抑制了在傳感器單元暴露於高溫時、或者從高溫恢復至常溫後的慣性傳感器的檢測值的經時變化,因此能夠提供一種即使在暴露於溫度變化時,也可實施正確的慣性量的檢測的傳感器單元。

應用例2

在上述應用例所涉及的傳感器單元中,優選為,所述粘合部件以覆蓋所述傳感器裝置的外表面中的、與所述基板對置的面以外的整個外表面的方式被配置。

根據本應用例,由於基板以及傳感器裝置通過粘合部件而被牢固地保持,因此能夠提供一種即使在暴露於高溫中時,也能夠抑制慣性傳感器的檢測值的經時變化,從而可以檢測出更正確的慣性量的傳感器單元。

應用例3

在上述應用例所涉及的傳感器單元中,優選為,所述基板具有互相為表裡關係的第一面以及第二面、和連接所述第一面以及所述第二面的側面,在將沿著所述第一面以及所述第二面的方向設為第一方向時,所述粘合部件的所述第一方向的線膨脹係數大於所述基板以及所述殼體部件的所述第一方向的線膨脹係數。

根據本應用例,由於基板以及與基板對置的殼體部件的內壁是通過與基板以及殼體部件相比線膨脹係數較大的粘合部件而被連接的,因此能夠提供一種進一步抑制了暴露於向高溫加熱的加熱時以及加熱後的冷卻時的這種溫度變化時的基板的變形或伴隨於此的應力的產生,從而抑制了由溫度變化造成的慣性量的檢測值的降低的傳感器單元。

應用例4

在上述應用例所涉及的傳感器單元中,優選為,所述粘合部件的所述第一方向的線膨脹係數為,所述基板以及所述殼體部件的所述第一方向的線膨脹係數中的較大的一方的線膨脹係數的四倍以下。

根據本應用例,發明者發現能夠更顯著地抑制向高溫加熱的加熱時以及加熱後的冷卻時的各個部件的變形或者由伴隨於此的應力的產生所造成的慣性量的檢測值的降低。

應用例5

在上述應用例所涉及的傳感器單元中,優選為,所述基板的所述第一方向的線膨脹係數與所述傳感器裝置的所述密封樹脂的所述第一方向的線膨脹係數大致相同。在此,「大致相同」的含義為,兩者之差在其中一方的值的±10%以內。

根據本應用例,通過抑制了因基板與傳感器裝置的線膨脹係數的差異而引起的各個部件的變形或伴隨於此的應力的產生,從而能夠抑制由溫度變化造成的慣性量的檢測值的降低。

應用例6

在上述應用例所涉及的傳感器單元中,優選為,在所述第一面的法線方向上,在所述傳感器裝置的厚度h1與對所述基板和所述殼體部件進行連接的區域的所述粘合部件的厚度h2之間,h2/h1≤2的關係成立。

根據本應用例,抑制了因基板與傳感器裝置的線膨脹係數的差異而引起的各個部件的變形或伴隨於此的應力的產生,從而能夠抑制由溫度變化造成的慣性量的檢測值的降低。

應用例7

在上述應用例所涉及的傳感器單元中,優選為,所述基板具備沿著所述第一面的輪廓而配置的導電端子,還具備側面配置傳感器裝置,所述側面配置傳感器裝置的外表面與所述基板的所述側面對置,且被配置於所述側面配置傳感器裝置的外表面上的電極與所述導電端子通過導電體而被接合併被固定在所述基板上。

根據本應用例,側面配置傳感器裝置被接合在連接基板的第一面以及第二面的側面上,並且以對該傳感器裝置與殼體部件進行連接的方式而設置有粘合部件。由此,由於能夠有效地利用殼體部件的內部空間,因此能夠實現小型的傳感器單元。

此外,當將另一的傳感器裝置接合於基板的第一面側且以對該傳感器裝置與殼體部件進行連接的方式而配置粘合部件時,由於通過粘合部件而粘合了基板的第一面側以及側面和殼體部件,因此能夠使基板相對於殼體部件而被牢固地保持。

因此,能夠更顯著地抑制由向高溫加熱的加熱時以及加熱後的冷卻時的各個部件的變形或伴隨於此的應力的產生所造成的慣性量的檢測值的降低。

應用例8

在上述應用例所涉及的傳感器單元中,優選為,所述側面配置傳感器裝置為,以對圍繞沿著所述第一方向的軸的角速度進行檢測的方式而被配置的角速度傳感器。

根據本應用例,能夠提供一種小型且能夠以高精度對圍繞多個軸的角速度進行檢測的傳感器單元。

應用例9

本應用例所涉及的電子設備的特徵在於,具備上述應用例所述的傳感器單元。

根據本應用例,由於具備了如下的傳感器單元,因此能夠提供一種可靠性更高的電子設備,所述傳感器單元抑制了在向高溫加熱的加熱時或從高溫向常溫的冷卻時,因在傳感器單元的各個部件上所產生的變形以及伴隨於此的應力變動等而向傳感器裝置施加的應力,從而能夠實施更穩定的測量,並且抑制了傳感器裝置的檢測軸的偏差,從而提高了慣性傳感器的檢測精度。

應用例10

本應用例所涉及的移動體的特徵在於,具備上述應用例所述的傳感器單元。

根據本應用例,由於具備如下的傳感器單元,因此能夠提供一種可靠性更高的移動體,所述傳感器單元抑制了在向高溫加熱的加熱時或從高溫向常溫的冷卻時,因在傳感器單元的各個部件上所產生的變形以及伴隨於此的應力變動等而向傳感器裝置施加的應力,從而能夠實施更穩定的測量,並且抑制了傳感器裝置的檢測軸的偏差,從而提高了慣性傳感器的檢測精度。

附圖說明

圖1為表示第一實施方式所涉及的傳感器單元的概要結構的俯視圖。

圖2為表示第一實施方式所涉及的傳感器單元的概要結構的主剖視圖。

圖3為表示第一實施方式所涉及的傳感器單元的概要結構的仰視圖。

圖4為表示第一實施方式中的底座的概要的立體圖。

圖5為表示傳感器單元的安裝例的主剖視圖。

圖6為表示第二實施方式所涉及的傳感器單元的概要結構的俯視圖。

圖7為圖6的A-A剖視圖。

圖8為第二實施方式所涉及的傳感器單元的仰視圖。

圖9為表示第二實施方式中的底座的概要的立體圖。

圖10為表示底座的改變例的立體圖。

圖11為表示傳感器單元的改變例的主剖視圖。

圖12為示意性地表示一個實施方式所涉及的電子設備的結構的框圖。

圖13為示意性地表示一個實施方式所涉及的移動體的結構的框圖。

圖14為示意性地表示一個實施方式所涉及的機械的結構的框圖。

具體實施方式

以下,參照附圖來對本發明的實施方式進行說明。另外,在以下的各個附圖中,為了將各個層或各個部件設為能夠識別的程度的大小,而存在以與實際不同的尺度來表示各個層或各個部件的情況。

第一實施方式

傳感器單元的結構

圖1至圖3為示意性地表示第一實施方式所涉及的傳感器單元的外觀的圖,圖1為俯視圖,圖2為主剖視圖,圖3為仰視圖。另外,在圖1中,為了易於觀察圖,而採用了省略了作為殼體部件的蓋的圖。此外,圖4為表示第一實施方式中的底座的概要的立體圖。

如圖1所示,第一實施方式所涉及的傳感器單元10包括:基板11,其設置有作為傳感器裝置的第一傳感器裝置23、和與第一傳感器裝置23連接的連接器14;底座20,其對基板11進行載置,且具備使連接器14露出的作為開口部的貫穿孔13。此外,傳感器單元10還具備與底座20連接並覆蓋基板11的作為殼體部件(蓋部件)的蓋24。第一傳感器裝置23被配置於,在俯視觀察時(從圖示Z軸方向進行觀察時)與作為被設置在基板11與底座20之間的間隙的部件收納部19重疊的位置處。另外,在本實施方式中,採用作為第一傳感器裝置而使用慣性傳感器的示例來進行說明。以下,對結構部件也包括其他結構部件進行詳細說明。

基板

在基板11中,在表裡上設置有主面,並且具備作為一個主面的第一面11a、與第一面11a為表裡關係的作為另一個主面的第二面11b、和連接第一面11a與第二面11b的側面。而且,基板11與後文敘述的底座20的基板接合部22a、22b、22c在圖中剖面線所示的連接區域R1的位置處被連接。基板11例如由樹脂或陶瓷之類的絕緣體形成。雖然在基板11的第一面11a以及第二面11b上形成有例如利用電鍍成膜而由導電材料形成的配線圖案(安裝配線或導電端子、電極等),但是省略了圖示。另外,在本實施方式的以下的說明中,有時會將沿著第一面11a以及第二面11b的方向稱為「第一方向」。

在俯視觀察時(Z軸方向觀察時)與和底座20連接的基板11的部件收納部19重疊的區域中的第一面11a上,安裝有第一傳感器裝置23以及作為傳感器裝置的第二傳感器裝置18。作為慣性傳感器的第一傳感器裝置23具有平坦的大致長方體的外形,且外表面的輪廓被形成為長方形。在第一傳感器裝置23的外表面上配置有作為未圖示的多個電極的外部電極。而且,第一傳感器裝置23在於俯視觀察時與部件收納部19重疊的區域中,以作為外表面的底面與基板11的第一面11a重疊的方式而被配置。而且,第一傳感器裝置23以設置於外表面上的電極與設置於基板11上的導電端子取得電連接的方式被安裝在基板11上。對於安裝中的連接而言,例如能夠使用焊錫材料之類的接合材料。第一傳感器裝置23由具有單軸的檢測軸50的角速度傳感器、即陀螺儀傳感器構成。在角速度傳感器中,檢測軸50與底面正交,從而對圍繞檢測軸50的角速度進行檢測。另外,雖然在本示例中例示了使用一個第一傳感器裝置23作為角速度傳感器的結構,但也能夠採用如下結構,即,能夠像後述的第二實施方式那樣使用多個與第一傳感器裝置23相同的傳感器裝置來對多軸方向上的圍繞檢測軸的角速度進行檢測。例如,在對正交的三軸方向上的角速度進行檢測的情況下,能夠通過將各個傳感器裝置以在各自正交的三個方向上朝向底面的方式安裝於基板11上從而實現。

第二傳感器18例如由加速度傳感器構成。在本示例中,例示了能夠對單軸(檢測軸50)方向上的加速度進行檢測的傳感器,能夠沿著檢測軸50而對加速度進行檢測。在此,作為加速度傳感器的第二傳感器裝置18的檢測軸50沿著與上述的第一方向交叉(在本實施方式中為「正交」)的第二方向。另外,第二傳感器裝置18也可以由能夠對多軸方向上的加速度進行檢測的、例如三軸加速度傳感器構成。如果使用三軸加速度傳感器,則能夠沿著正交三軸而對加速度進行檢測。

在通過被安裝有第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18的基板11的第一面11a、與作為殼體部件的蓋24而形成的空間中,設置有粘合部件91。粘合部件91被設置為,至少覆蓋對第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18進行收納的蓋24的內壁和在從蓋24側觀察基板11的俯視觀察時的第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18各自的外周,並且對第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18與蓋24進行連接。在本實施方式中,在通過被安裝有第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18的基板11的第一面11a與作為殼體部件的蓋24而形成的空間的整體中,填充並固化有粘合部件91。關於實現這種粘合部件91的填充狀態的傳感器單元10的製造工序將在後文敘述。

在基板11的主面內,於與第一面11a具有表裡關係的第二面11b上安裝有連接器14、片狀電阻器或片狀電容器之類的其他電子部件15、以及IC晶片(集成電路)17等。對於安裝中的連接而言,例如能夠使用焊錫材料之類的接合材料。另外,也可以將片狀電阻器或片狀電容器用於來自傳感器裝置輸出的輸出特性的改善中。此外,連接器14、其他電子部件15以及IC晶片(集成電路)17等通過未圖示的配線圖案而相互電連接。另外,連接器14以其底面(固定面)與基板11的第二面11b重疊的方式而被配置,從而被安裝於基板11的第二面11b上。以此方式,通過安裝有連接器14,從而能夠使第一傳感器裝置23的檢測軸50的方向與連接器14的插入方向經由基板11而對準。

另外,雖然在上文中,以在基板11的第一面11a上安裝有第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18,在第二面11b上安裝有連接器14、電子部件15以及IC晶片(集成電路)17等的示例進行了說明,但並非對所安裝的面以及組合進行特別限定。例如,也可以為如下結構,即,在第一面11a上安裝電子部件15以及IC晶片(集成電路)17等,在第二面11b上安裝連接器14、第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18等。在該情況下,在通過被安裝有第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18的基板11的第二面11b側、與作為殼體部件而發揮功能的底座20的部件收納部19而形成的空間中,以至少覆蓋第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18各自的外周且對第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18與底座20的部件收納部19的內壁進行連接的方式而設置有粘合部件91。

底座

在此,也參照圖4來對底座20進行詳細說明。底座20以與基板11的第二面11b對置的方式設置。在底座20中設置有以與基板11的第二面11b對置的方式設置的板狀的基體25、和沿著基體25的外周而從基體25朝向基板11的第二面11b突出的基板接合部22a、22b、22c。底座20具有下表面(外底面)20b、與下表面20b為表裡關係且作為基體25的內底面的上表面20a、作為基板接合部22a、22b、22c的上表面的與基板11接合的接合面22f。各個基板接合部22a、22b、22c的接合面22f由同一面形成。

基板接合部22a、22b、22c具有與基體25的厚度H1(壁厚:上表面20a與下表面20b之間的厚度)相比而更大的厚度H2(壁厚:接合面22f與下表面20b之間的厚度)。即,基板接合部22a、22b、22c從基體25的上表面20a突出。此外,在本示例中,通過處於X軸方向的端部且在Y軸方向上延伸的基板接合部22a和處於Y軸方向的兩端部且在X軸方向上延伸的基板接合部22b、22c而形成突出部22。而且,通過突出的基板接合部22a、22b、22c的內側面和基體25的上表面20a而形成的空間區域成為部件收納部19。

在底座20的基板接合部22a處設置有從接合面22f貫穿至下表面20b的貫穿孔13。貫穿孔13被設置為,如後文所述那樣在基板11被連接於底座20上時,對與基板11連接的連接器14進行收納。貫穿孔13為,具有與連接器14的外形相比大一圈的形狀的孔。本示例的貫穿孔13為,具有矩形形狀的開口的孔。而且,在底座20上,於基體25的外周端部處設置有被設為薄壁狀的凸緣部21。

而且,通過在包括基板11的外周部以及插入連接器14的貫穿孔13的外周部在內的連接區域R1中,將基板11連接在基板接合部22a、22b、22c上,從而使基板11被支承在底座20上。雖然基板11的連接方法並未被特別限定,但能夠使用例如由粘合劑實現的連接、或者由螺紋固定實現的固定等。另外,優選為,同時使用由粘合劑實現的固定和螺紋固定,由此能夠可靠地實施朝向突出部22的基板11的固定。此外,由於粘合劑的層介於底座20與基板11之間,因此粘合劑將吸收、緩和來自底座20的振動,從而抑制基板11的無用的振動。其結果為,進一步提高了傳感器單元10的檢測精度。

另外,基板接合部22a、22b、22c至少在交叉的兩個方向上延伸即可,由此能夠可靠地對基板11進行連接。例如,既可以為分別在X軸方向、Y軸方向上設置多個突起部的結構,也可以為設置有從基板接合部22a的Y軸方向的中央部起朝向X軸方向延伸的一個突起部的結構。以此方式,由於基板11在其外周部處被接合併支承在設置於部件收納部19的周圍的基板接合部22a、22b、22c上,因此抑制了基板11的竄動或撓曲,從而能夠更順暢且可靠地實施與和基板11連接的連接器14的拆裝。此外,由於在連接器14的周圍接合有基板11與底座20,因此連接了連接器14的周邊的基板11不易發生撓曲,從而能夠更順暢且可靠地實施連接器14的拆裝。

以上表面20a為基準時的突出部22的高度被設定為,在突出部22上連接有基板11時,連接器14的輸入輸出面14a被收納於貫穿孔13內。換言之,在基板11被連接在突出部22上時,連接器14的輸入輸出面14a位於與基體25的下表面20b(底座20的下表面)相比靠內側(上表面20a側)處。通過採用這種結構,從而即使發生了意外狀況也能夠防止衝擊或負載施加於連接器14上的情況,進而能夠防止連接器14的破損。另外,在貫穿孔13與連接器14的外周部之間的間隙中被設置有填充材料16。以此方式,通過利用填充材料16來填埋間隙,從而堵塞了向底座20的下表面(基體25的下表面20b)的開口部,因此能夠防止從底座20的下表面側向作為被設置於基板11與底座20之間的間隙的部件收納部19侵入的水分、灰塵等的異物侵入的情況。

通過將底座20設為這種結構,從而能夠簡單地對基板11進行支承,並且能夠確保在基板11與基體25之間對片狀電阻器或片狀電容器之類的其他電子部件15、以及IC晶片(集成電路)17等進行收納的空間(部件收納部19)。如果以此方式來對基板11進行固定,則能夠在基板11與基體25之間形成空間,並在該空間內對電子部件15以及IC晶片(集成電路)17等進行收納。由此,防止了這些部件與底座20之間的接觸,從而提高了傳感器單元10的可靠性。此外,在凸緣部21上,接合有後文敘述的作為殼體部件的蓋24。蓋24例如通過使用將環氧樹脂作為基材的樹脂粘合劑等,從而能夠很容易地接合在底座20上。

雖然作為這種底座20的構成材料並未被特別限定,但優選為具有減振特性的材料。由此,能夠抑制基板11的無用的振動,從而提高了第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18等的檢測精度。作為這種材料,例如能夠列舉出鎂合金、鐵系合金、銅合金、錳合金、Ni-Ti系合金等各種減振合金。

殼體部件

作為殼體部件的蓋24呈箱狀,並且在凸緣部21的部分處以覆蓋基板11的方式被固定於底座20上。蓋24具有沿著底座20的凸緣部21的大致矩形形狀的開口,該開口以朝向底座20的方式被配置,並且通過樹脂粘合劑等而被接合於底座20上。另外,蓋24的向底座20接合的接合方法可以使用螺紋固定。

作為這種蓋24的構成材料,優選為應用如下的蓋24,即,使用在鋁、不鏽鋼、鐵系合金、銅系合金等的薄板上實施了表面處理的材料並通過衝壓成型等而形成的蓋24。具體而言,優選為,使用與粘合部件91的上述的第一方向(沿著基板11的第一面11a以及第二面11b的方向的方向)上的線膨脹係數相比作為殼體部件的蓋24的第一方向上的線膨脹係數一方較小的材料。此時,基板11的第一方向上的線膨脹係數也優選為,與粘合部件91的第一方向上的線膨脹係數相比而較小。由於通過採用這種方式,從而使基板11以及與基板11對置的作為殼體部件的蓋24的內壁被與基板11以及蓋24相比線膨脹係數較大的粘合部件91所連接,因此更加抑制了暴露於向高溫的加熱時以及加熱後的冷卻時這種溫度變化中時的基板11的變形或伴隨於此的應力的產生,從而能夠抑制由溫度變化造成的傳感器單元10的慣性量的檢測值的降低。

另外,在作為粘合部件91的構成材料而使用了線膨脹係數等的特性較適合的材料的情況下,蓋24的構成材料並未被特別限定於上述的金屬與合金材料,也能夠使用各種樹脂材料等。例如能夠列舉出,聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等的聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚-(4-甲基戊烯-1)、離聚物、丙烯酸類樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS樹脂)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS樹脂)、丁二烯-苯乙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等的聚酯、聚醚、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚醯亞胺、聚縮醛(POM)、聚苯醚、聚碸、聚醚碸、聚苯硫醚、聚芳酯、芳香族聚酯(液晶聚合物)、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、其他氟類樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、矽樹脂、聚氨酯等,或者以它們為主的共聚物、共混物、聚合物混合體等,並且能夠將其中的一種或兩種以上組合使用。

在此,對先前提到的傳感器單元10的組裝工序進行說明。

在上述的結構的傳感器單元10的組裝工序中,首先,在基板11上安裝第一傳感器裝置23、第二傳感器裝置18、IC晶片17、連接器14以及其他電子部件15等的電子部件。接下來,將安裝了各個電子部件的基板11定位並固定於底座20上。接下來,以將蓋24的開口部朝上放置的狀態,從該蓋24的開口部放入預定量的固化前的液狀或凝膠狀的粘合部件91。然後,從放入了預定量的粘合部件91的蓋24的開口部側起,在對固定了被安裝有各個電子部件的基板11的底座20進行定位的同時實施嵌入,並通過粘合劑來對蓋24與底座20進行固定。然後,通過加熱對蓋24與底座20進行粘合的粘合劑以及被填充在安裝有第一傳感器裝置23、第二傳感器裝置18的基板11的第一面11a與蓋24的內壁之間的狀態下的粘合部件91等而使其硬化,從而結束一系列的傳感器單元10的製造工序。

關於將上文說明了的傳感器單元10安裝於安裝基板上的結構,使用圖5來進行說明。圖5為表示傳感器單元的安裝例的主剖視圖。另外,在該圖中,對於與上述的實施方式相同的結構標註相同的符號,而且安裝基板所涉及的結構通過雙點劃線來表示。此外,省略了與上述的實施方式相同的結構的說明。

如圖5所示,傳感器單元10以如下方式被配置並連接,即,在連接器14(陽型連接器)上插入有安裝基板30側的連接器31(陰型連接器),並且使底座20的下表面20b與安裝基板30的上表面30a重疊。以此方式,將傳感器單元10的連接器14與安裝基板30的連接器31直接連接。另外,雖然以連接器14為陽型連接器、連接器31為陰型連接器的示例進行了說明,但也可以為相反的結構,即連接器14為陰型連接器、連接器31為陽型連接器。

此外,也可以通過粘合劑28等而對傳感器單元10的外周下部(圖中符號W所表示的範圍)進行接合。通過該接合,從而能夠更牢固地將傳感器單元10接合在安裝基板30上。另外,粘合劑28也可以施加於傳感器單元10的底面(底座20的基體25的下表面20b)與安裝基板30之間。通過以遍及傳感器單元10的外周下部的整周的方式施加粘合劑28從而產生了密封效果。以此方式,通過以遍及傳感器單元10的外周下部的整周的方式施加粘合劑28,從而能夠防止來自位於傳感器單元10的底面(底座20的基體25的下表面20b)的貫穿孔13的異物侵入。

此外,優選為,在位於傳感器單元10的外周下部(圖中符號W所表示的範圍)的蓋24的表面上實施用於提高粘合劑28的潤溼性的處理。作為該處理方法,能夠使用通過珩磨或者蝕刻等使蓋24的表面粗糙的處理(例如,MAT處理)等。此外,在蓋24的材質使用鋁的情況下,能夠應用如下方法,即,除了圖中符號W所表示的範圍以外實施防蝕鋁處理,在圖中符號W所表示的範圍內不實施防蝕鋁處理的方法。另外,優選為,符號W所表示的範圍為從蓋24的開口的端部起1mm左右。

以此方式,通過實施傳感器單元10的外周下部(圖中符號W所表示的範圍)的處理,從而能夠提高圖中符號W所表示的範圍內的粘合劑28的潤溼性,進而能夠可靠地實施粘合劑的塗覆。此外,能夠防止粘合劑28向圖中符號W所表示的範圍以外的流出。根據這些方式,能夠使粘合劑28的塗覆量穩定並能夠使密封效果更可靠。

根據上述的第一實施方式的傳感器單元10,以如下方式設置了粘合部件91,即,覆蓋了第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18各自的外周,並且,在第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18與作為殼體部件的蓋24之間所形成的空間內,對第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18與蓋24的內壁進行連接。由此,由於基板11以及被接合在基板11上的第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18通過粘合部件91而更牢固地被保持在蓋24內,因此加熱至高溫時的基板11的變形將不易發生,故此抑制了在加熱時以及恢復至常溫的冷卻時被施加於第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18上的應力。因此,由於抑制了在傳感器單元10暴露於高溫時或者從高溫恢復常溫之後的第一傳感器裝置23或第二傳感器裝置18各個的檢測值的降低的情況,因此能夠提供一種即使被暴露於溫度變化的環境下,也可實施正確的慣性量的檢測的傳感器單元10。

此外,根據第一實施方式的傳感器單元10,具有與部件收納部19相比較厚的壁厚的基板接合部22a、基板接合部22b以及基板接合部22c以在交叉的兩個方向(X軸方向、Y軸方向)上延伸的方式而被設置。而且,在該基板接合部22a、22b、22c上,連接有例如連接了第一傳感器裝置23與連接器14的基板11。基板接合部22a、22b、22c由於壁厚較厚且在交叉的兩個方向上延伸因此剛性較高,而且,由於能夠以底座20的底面(下表面20b)為基準而以一體的方式使接合面22f的高度一致因此能夠抑制高度的偏差,由此能夠使基板11的接合姿態穩定。由此,能夠使底座20的底面(作為向安裝基板連接的連接面的下表面20b)基準下的基板11的姿態一致(減小偏差),其結果為,能夠抑制第一傳感器裝置23等傳感器裝置的檢測軸向上的偏差,並能夠使檢測精度穩定。

此外,根據傳感器單元10,由於連接器14從作為底座20的開口部的貫穿孔13之中露出,因此能夠使連接有傳感器單元10的安裝基板30的連接器31與傳感器單元10的連接器14直接連接。由此,無需一直以來所使用的配線或柔性配線基板等,從而將不會產生如下情況,即,配線或柔性配線基板的共振現象經由基板而向作為慣性傳感器的第一傳感器裝置23傳遞,從而給第一傳感器裝置23的特性造成影響。此外,由於第一傳感器裝置23是在連接有底座20與基板11的連接區域R1以外的位置處被連接於基板11上的,因此從底座20受到的應力變動(熱變形、振動、衝擊等)不易向第一傳感器裝置23傳遞。因此,本示例的傳感器單元10能夠抑制來自外部的共振振動、應力變動等,從而能夠實施更穩定的測定。

第二實施方式

接下來,參照圖6至圖8以及圖9來對傳感器單元的第二實施方式進行說明。圖6至圖8為表示第二實施方式所涉及的傳感器單元的概要結構的圖,圖6為俯視圖,圖7為圖6的A-A剖視圖,圖8為仰視圖。另外,在圖6中,為了易於觀察圖,而採用了省略了作為殼體部件的蓋的圖。此外,圖9為表示第二實施方式中的底座的概要的立體圖。另外,對於與前述的第一實施方式相同的結構註標相同的符號。此外,有時會省略關於相同的結構的說明。

如圖6至圖8所示,第二實施方式所涉及的傳感器單元60包括基板11和底座40,所述基板11上設置有作為傳感器裝置的第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18、作為側面配置傳感器裝置的第三傳感器裝置33以及第四傳感器裝置43、和與第一傳感器裝置23、第二傳感器裝置18、第三傳感器裝置33、第四傳感器裝置43連接的連接器14,所述底座40對基板11進行載置且具備作為使連接器14露出的開口部的貫穿孔13。此外,傳感器單元60還具備與底座40連接並作為覆蓋基板11的殼體部件的蓋24。第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18以所謂橫置的方式被配置於,在俯視觀察時(從圖示Z軸方向進行觀察時)與作為被設置於基板11與底座40之間的間隙的部件收納部19重疊的位置處的基板11的第一面11a上。此外,第三傳感器裝置33以及第四傳感器裝置43以所謂縱置的方式被安裝在基板11的切口部11h、11k處。關於該第一傳感器裝置23、第三傳感器裝置33以及第四傳感器裝置43的安裝,將在後文中進行敘述。另外,在本實施方式中,以作為第一傳感器裝置23、第三傳感器裝置33以及第四傳感器裝置43而使用慣性傳感器的示例來進行說明。以下,對結構部件也包括其他的結構部件進行詳細說明。

基板

在基板11中,在表裡上設置有主面,並且具有作為一個主面的第一面11a、與第一面11a為表裡關係的作為另一個主面的第二面11b、和連接第一面11a與第二面11b的側面。此外,本示例的基板11在兩個角部處具有切口部11h和切口部11k。切口部11h在與Z軸方向正交的Y軸方向上具有側面11c,所述Z軸方向為基板11的第一面11a所朝向的方向。此外,切口部11k在與Z軸方向以及Y軸方向雙方正交的X軸方向上具有側面11d。而且,基板11與後述的底座40的基板接合部22a、22b、22c在圖中剖面線所示的連接區域R1的位置處被連接。基板11例如由樹脂或陶瓷之類的絕緣體形成。在基板11的第一面11a以及第二面11b上,形成有例如利用電鍍成膜而由導電材料形成的配線圖案(安裝配線或導電端子、電極等)。此外,在沿著切口部11h、11k的邊緣(第一面11a的輪廓)的第一面11a上,配置有對後述的第三傳感器裝置33以及第四傳感器裝置43進行安裝的導電端子。另外,省略了這些配線圖案(安裝配線或導電端子、電極等)的圖示。

在俯視觀察時(從Z軸方向觀察時)與被連接在底座40上的基板11的部件收納部19重疊的區域中的第一面11a上,安裝有第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18。作為慣性傳感器的第一傳感器裝置23具有平坦的大致長方體的外形,且外表面的輪廓被形成為長方形。在第一傳感器裝置23的外表面上配置有作為未圖示的多個電極的外部電極。而且,第一傳感器裝置23在俯視觀察時與部件收納部19重疊的區域中以作為外表面的底面與基板11的第一面11a重疊的方式被配置。而且,第一傳感器裝置23以設置於外表面上的電極與設置於基板11上的導電端子取得電連接的方式被安裝在基板11上。對於安裝中的連接而言,例如能夠使用焊錫材料之類的接合材料,但在圖示中予以省略。第一傳感器裝置23由具有單軸的檢測軸50的角速度傳感器、即陀螺儀傳感器構成。在角速度傳感器中,檢測軸50與底面正交,並且對圍繞檢測軸50的角速度進行檢測。

而且,在基板11的切口部11h的側面11c上安裝有第三傳感器裝置33。在第三傳感器裝置33的外表面(底面)上配置有作為未圖示的多個電極的外部電極。而且,第三傳感器裝置33在於俯視觀察時與部件收納部19內的高低差部19b(參照圖9)重疊的區域中以底面與切口部11h的側面11c對置並抵接的狀態被安裝(固定)在基板11上。第三傳感器裝置33以被設置於其底面(外表面)的電極(未圖示)與沿著切口部11h的邊緣而設置的導電端子(未圖示)通過例如焊錫材料之類的作為接合材料的導電體38而取得電連接的方式被安裝。第三傳感器裝置33由具有單軸的檢測軸51的角速度傳感器、即陀螺儀傳感器構成。在角速度傳感器中,檢測軸51與底面正交,並對圍繞沿著Y軸方向的檢測軸51的角速度進行檢測。

此外,與第三傳感器裝置33相同,第四傳感器裝置43也被安裝在基板11上。第四傳感器裝置43被配置在基板11的切口部11k處。在第四傳感器裝置43的外表面(底面)上配置有未圖示的多個電極。而且,第四傳感器裝置43在於俯視觀察時與部件收納部19內的高低差部19c(參照圖9)重疊的區域中以底面與切口部11k的側面11d對置並抵接的狀態被安裝(固定)在基板11上。第四傳感器裝置43以被設置於其底面(外表面)的電極(未圖示)與沿著切口部11k的邊緣而設置的導電端子(未圖示)通過例如焊錫材料之類的作為接合材料的導電體39而取得電連接的方式被安裝。第四傳感器裝置43由具有單軸的檢測軸52的角速度傳感器、即陀螺儀傳感器構成。在角速度傳感器中,檢測軸52與底面正交,並對圍繞沿著X軸方向的檢測軸52的角速度進行檢測。

第二傳感器裝置18例如由加速度傳感器構成。在本示例中,例示了能夠對單軸(檢測軸50)方向的加速度進行檢測的傳感器,並能夠沿著檢測軸50而對加速度進行檢測。另外,第二傳感器裝置18也可以由能夠對多軸方向的加速度進行檢測的、例如三軸加速度傳感器構成。如果使用三軸加速度傳感器,則能夠沿著正交的三軸而對加速度進行檢測。

在由安裝有第一傳感器裝置23、第三傳感器裝置33、第四傳感器裝置43以及第二傳感器裝置18的基板11的第一面11a與作為殼體部件的蓋24所形成的空間內,設置有粘合部件91。其中,在第三傳感器裝置33以及第四傳感器裝置43上設置有粘合部件91,以使向基板11的第一面11a側突出的部分的外周與蓋24連接。

在此,在第三傳感器裝置33以及第四傳感器裝置43具備振子和對振子進行收納的封裝件部件,且為根據使之進行振動驅動的振子的振動頻率變化而對角速度或者加速度進行檢測的方式的傳感器裝置的情況下,如上述那樣通過粘合部件91而對封裝件部件與殼體部件進行連接的情況變為基板與殼體部件經由封裝件部件而進行連接。通過以此方式使基板系的振動要素的連接狀況變化,從而能夠增大基板系的固有振動頻率與振子的驅動頻率之差。由此,能夠防止因兩者的振動頻率接近而產生共振現象從而引起傳感器裝置的輸出異常降低的情況。

在基板11的主面內,於與第一面11a具有表裡關係的第二面11b上安裝有連接器14、片狀電阻器或片狀電容器之類的其他電子部件15、IC晶片(集成電路)17等。對於安裝中的連接而言,例如能夠使用焊錫材料之類的接合材料。另外,也可以將片狀電阻器或片狀電容器用於對來自傳感器裝置輸出的輸出特性的改善中。此外,連接器14、其他電子部件15以及IC晶片(集成電路)17等通過未圖示的配線圖案而相互電連接。另外,連接器14以其底面(固定面)與基板11的第二面11b重疊的方式而被配置,從而被安裝於基板11的第二面11b上。以此方式,通過安裝有連接器14,從而能夠使第一傳感器裝置23的檢測軸50的方向與連接器14的貫穿方向經由基板11而對準。

另外,雖然在上文中,以在基板11的第一面11a上安裝有第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18,在第二面11b上安裝有連接器14、電子部件15以及IC晶片(集成電路)17等的示例進行了說明,但並非對所安裝的面以及組合進行特別限定。例如,也可以為如下結構,即,在第一面11a上安裝電子部件15以及IC晶片(集成電路)17等,在第二面11b上安裝連接器14、第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18等。

底座

在此,也參照圖9來對底座40進行詳細說明。底座40以與基板11的第二面11b對置的方式設置。在底座40中設置有以與基板11的第二面11b對置的方式設置的板狀的基體25、和沿著基體25的外周而從基體25朝向基板11的第二面11b突出的基板接合部22a、22b、22c。底座40具有下表面(外底面)20b、與下表面20b為表裡關係且作為基體25的內底面的上表面20a、作為基板接合部22a、22b、22c的上表面的與基板11接合的接合面22f。各個基板接合部22a、22b、22c的接合面22f由同一面形成。基板接合部22a、22b、22c具有與基體25的厚度H1(壁厚:上表面20a與下表面20b之間的厚度)相比而更大的厚度H2(壁厚:接合面22f與下表面20b之間的厚度)。即,基板接合部22a、22b、22c從基體25的上表面20a突出。此外,在本示例中,通過處於X軸方向的端部且在Y軸方向上延伸的基板接合部22a和處於Y軸方向的兩端部且在X軸方向上延伸的基板接合部22b、22c而形成突出部22。

此外,在設置有基板接合部22a的一側的相反側的兩個角部處設置有高低差部19b和高低差部19c,所述高低差部19b與高低差部19c具有從上表面20a起的高低差,且具有與上表面20a的部分相比壁厚較薄的厚度H3。在高低差部19b以及高低差部19c上配置有前述的第三傳感器裝置33以及第四傳感器裝置43。通過以此方式設置高低差部19b、19c,從而在部件收納部19中設置有厚度不同的區域,由此能夠提高部件收納部19的剛性。由此,也提高了底座40的剛性,從而能夠使底座40的變形等不易產生。而且,由突出的基板接合部22a、22b、22c的內側面、基體25的上表面20a以及高低差部19b及高低差部19c的上表面20c所形成的空間區域成為部件收納部19。

而且,在底座40的基板接合部22a處設置有從接合面22f貫穿至下表面20b的貫穿孔13。貫穿孔13被設置為,如後文所述那樣在基板11被連接於底座40上時,對與基板11連接的連接器14進行收納。貫穿孔13為,具有與連接器14的外形相比大一圈的形狀的孔。本示例的貫穿孔13為,具有矩形形狀的開口的孔。此外,在底座40上,於基體25的外周端部處設置有被設為薄壁狀的凸緣部21。

而且,通過在包括基板11的外周部以及插入連接器14的貫穿孔13的外周部在內的連接區域R1中,將基板11連接在基板接合部22a、22b、22c上,從而使基板11被支承在底座20上。關於底座40上的基板11的支承,由於與前述的第一實施方式相同,因此在此省略說明。

以上表面20a為基準時的突出部22的高度被設定為,在突出部22上連接有基板11時,連接器14的輸入輸出面14a被收納於貫穿孔13內。換言之,在基板11被連接在突出部22上時,連接器14的輸入輸出面14a位於與基體25的下表面20b(底座40的下表面)相比靠內側(上表面20a側)處。通過採用這種結構,從而即使發生了意外狀況也能夠防止衝擊或負載施加於連接器上的情況,進而能夠防止連接器14的破損。另外,在貫穿孔13與連接器14的外周部之間的間隙中設置有填充材料16。以此方式,通過利用填充材料16來填埋間隙,從而堵塞了向底座40的下表面(基體25的下表面20b)的開口部,因此能夠防止從底座20的下表面側向作為被設置於基板11與底座20之間的間隙的部件收納部19侵入的水分、灰塵等的異物侵入的情況。

此外,在將基板11連接於底座40的基板接合部22a、22b、22c上時,第三傳感器裝置33以及第四傳感器裝置43以在與高低差部19b以及高低差部19c的上表面20c之間設置有間隙的方式被配置。以此方式,通過設置間隙,從而能夠防止底座40從外部受到的衝擊或者變形等的應力被直接傳遞至第三傳感器裝置33以及第四傳感器裝置43等的傳感器裝置上的情況,由此能夠提高傳感器裝置的檢測精度。

通過將底座40設為這種結構,從而能夠簡單地對基板11進行支承,並且能夠確保在基板11與基體25之間對片狀電阻器或片狀電容器之類的其他電子部件15、以及IC晶片(集成電路)17等進行收納的空間(部件收納部19)。如果以此方式對基板11進行固定,則能夠在基板11與基體25之間形成空間,並在該空間內對電子部件15以及IC晶片(集成電路)17等進行收納。由此,防止了這些部件與底座40之間的接觸,從而提高了傳感器單元60的可靠性。此外,在凸緣部21上,接合有後文敘述的作為殼體部件的蓋24。蓋24例如通過使用將環氧樹脂作為基材的樹脂粘合劑等,從而能夠很容易地接合在底座40上。另外,由於作為殼體部件的蓋24與前述的第一實施方式相同,因此省略了本實施方式中的說明。

雖然作為這種底座40的構成材料並未被特別限定,但優選為具有減振特性的材料。由此,能夠抑制基板11的無用的振動,從而提高了第一傳感器裝置23、第二傳感器裝置18、第三傳感器裝置33以及第四傳感器裝置43等的檢測精度。作為這種材料,例如能夠列舉出鎂合金、鐵系合金、銅合金、錳合金、Ni-Ti合金等各種減振合金

以上進行了說明的傳感器單元60與前述的第一實施方式相同能夠安裝在安裝基板上。另外,關於安裝結構以及蓋24的表面處理等,由於與第一實施方式相同,因此省略說明。

根據上述的第二實施方式的傳感器單元60,具有與前述的第一實施方式相同的效果,並且還同時具有如下效果。另外,在本文的說明中,省略了與第一實施方式重複的效果的記載,其記載的是不同的效果。

在第二實施方式的傳感器單元60中,將第三傳感器裝置33安裝於基板11的切口部11h的側面11c上,將第四傳感器裝置43安裝於基板11的切口部11k的側面11d上。以此方式,以與基板11的側面11c、11d對置的方式來對傳感器裝置進行安裝,並且通過利用作為接合材料的導電體38、39而可靠地對第三傳感器裝置33以及第四傳感器裝置43的電極與基板11的導電端子進行電氣性且機械性地固定,從而能夠提供一種使用已有的傳感器封裝件而小型且薄型的傳感器單元。此外,在傳感器單元60中,在底座40上設置有高低差部19b、19c。通過以此方式設置高低差部19b、19c,從而能夠縮小傳感器單元的高度方向上的尺寸。

此外,在本實施方式的傳感器單元60中以如下方式設置有粘合部件91,即,對被安裝於基板11的切口部11h的側面11c上的第三傳感器裝置33以及被安裝於基板11的切口部11k的側面11d上的第四傳感器裝置43的每一個與作為殼體部件的蓋24的內壁進行連接。即,不僅在安裝有第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18的基板11的第一面11a側配置有粘合部件91,而且在安裝有第三傳感器裝置33以及第四傳感器裝置43的基板11的側面11c側以及側面11d側的與蓋24的內壁之間的空間內也配置有粘合部件91。

由此,與上述第一實施方式的傳感器單元10相比,安裝有各個傳感器裝置的基板11通過粘合部件91從而相對於蓋24而被更牢固地保持。因此,能夠更顯著地抑制因向高溫加熱的加熱時以及加熱後的冷卻時的各個部件的變形或伴隨於此的應力的產生而造成的慣性量的檢測值的降低,並且能夠實現耐衝擊性較高的傳感器單元60。

此外,已知如下情況,即,由樹脂形成的基板11在單一溫度下具有多個共振頻率的模式,即具有多個共振點,並且各個共振點下的共振頻率與溫度一起以預定的傾斜度進行變化。由此,如果共振頻率與來自傳感器裝置的各個慣性傳感器的傳感器元件的洩漏振動同步,則基板11與傳感器元件將發生共振,從而有可能引起慣性的測量值的誤差。根據本實施方式,通過利用粘合部件91來對第三傳感器裝置33以及第四傳感器裝置43與蓋24進行保持,從而抑制了第三傳感器裝置33以及第四傳感器裝置43各自所具備的慣性傳感器的傳感器元件的洩漏振動。因此,取得了如下效果,即,抑制了來自各個傳感器裝置的慣性傳感器(傳感器元件)的洩漏振動,從而能夠抑制由基板11的共振造成的慣性的測量誤差。

底座的改變例

參照圖10來對底座的改變例進行說明,圖10為表示底座的改變例的立體圖。圖10所示的底座80的基板接合部的結構與第二實施方式中所說明的底座40有所不同。在本說明中,對與第二實施方式的底座40不同的結構進行說明,關於相同的結構則省略說明。

在底座80中,除了第二實施方式的底座40上所設置的基板接合部22a、22b、22c以外,還設置有基板接合部22d。基板接合部22d處於設置有基板接合部22a的一端的相反側的端側,並且被設置在高低差部19b與高低差部19c之間。基板接合部22d具有與其他的基板接合部22a、22b、22c成為同一平面的高度的上表面。

根據這種底座80,由於能夠對基板11的四個方向的外周進行連接,因此與第二實施方式的底座40相比,能夠更難以產生被連接的基板11的竄動或撓曲,從而能夠提高與基板11連接的第三傳感器裝置33、第四傳感器裝置43、連接器14的接合的可靠度。此外,能夠更流暢且可靠地實施連接器14的拆裝。

傳感器單元的改變例

接下來,參照圖11來對傳感器單元的改變例進行說明。圖11為表示傳感器單元的改變例的主剖視圖。圖11所示的傳感器單元110填充部件的填充狀態的方式與第一實施方式中所說明的傳感器單元10(參照圖1至圖3)有所不同。以下,在本改變例的說明中,對與第一實施方式的粘合部件91不同的結構進行說明,關於相同的結構則標註相同的符號並省略詳細的說明。

如圖11所示,在本改變例的傳感器單元110中,以對被安裝有第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18的基板11的第一面11a側與作為殼體部件的蓋24進行連接的方式而設置的粘合部件91被設置為,覆蓋對第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18進行收納的蓋24的內壁以及在從蓋24側觀察基板11的俯視觀察時的第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18各自的外周,並且,在覆蓋該第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18各自的外周的區域中,對第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18與蓋24進行連接。

在上述第一實施方式的傳感器單元10中,表示了如下結構,即,在由安裝有第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18的基板11的第一面11a與作為殼體部件的蓋24所形成的空間的整體中,填充並固化有粘合部件91(參照圖1至圖3)。但並不限定於此,像本改變例的傳感器單元110那樣,根據以如下方式設置粘合部件91的結構,也能夠獲得與通過上述實施方式的傳感器單元10的結構所獲得的效果大致相同的效果,所述方式為,所述粘合部件91在至少覆蓋對第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18進行收納的蓋24的內壁以及從蓋24側觀察基板11的俯視觀察時的第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18各自的外周的區域中,對第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18與蓋24進行連接。

雖然在下文中將根據實施例而對本發明進行詳細說明,但本發明並不限定於這些實施例。

1.傳感器單元(樣品)的製作

在構成上述實施方式以及改變例中所說明的傳感器單元的主要部件中,如下述實施例所示那樣,以變更了一部分部件的多個組合來製作傳感器單元。在此,對所使用的各個部件的特性中的、被認為是特別有助於本發明的效果的線膨脹係數(沿著上述的「第一方向」的方向上的線膨脹係數)進行測量並使之明確。在線膨脹係數的測量中,針對每個部件的種類而使用如下所示的JIS規格中的任意一個熱膨脹的測量法。

<金屬系材料>JIS 2285:2003「金屬材料的線膨脹係數的測量法等」

<樹脂系材料>JIS K7197「基於塑料的熱機械分析的線性膨脹率試驗方法」

此外,關於傳感器單元的結構中的、包括部件的種類在內的下述1-(1)~1-(3)的結構,在後述的各實施例中被設為共同的結構。

由於1-(1)粘合部件的配置的方式被認為是顯著地顯現了各個部件的特性的差別,因此設為圖11所示的改變例的傳感器單元110中的粘合部件91的方式。

作為1-(2)基板11的材料而使用通用的FR4基板。基板11的線膨脹係數為14ppm/℃(13~15ppm/℃)。

作為1-(3)傳感器單元的密封樹脂而使用LSI用的塑模材料。該密封樹脂的線膨脹係數為13ppm/℃(12~14ppm/℃)。

2.熱應力施加後的加速度測量值的穩定性評價

在後述的各個實施例以及比較例中所獲得的傳感器單元,通過下文所示的評價方法而進行了熱應力施加後的加速度測量值的穩定性評價。

2-(1)熱應力的施加與之後的加速度的測量

將製成的傳感器單元載置於恆溫槽內,將恆溫槽從常溫加熱至90℃,並在到達90℃起實施了1小時的高溫放置之後,對恆溫槽進行常溫設定並使之冷卻至常溫。然後,在傳感器單元成為常溫之後,通過加速度傳感器(第二傳感器裝置18)來開始進行加速度的測量,並實施200小時的測量。

2-(2)加速度測量值的穩定性評價

對傳感器單元成為常溫之後進行150小時連續測量而得到的加速度測量值的變化率進行確認。加速度的測量針對每一級別而以五個樣品來實施,並將它們的平均變化率作為加速度測量值的變化率,並且根據如下的評價基準來實施評價。

◎:小於1%

○:1%以上且小於4%

△:4%以上且小於11%

×:11%以上

比較例

作為比較例的傳感器單元,而製作了以如下方式改變了圖11所示的傳感器單元110的結構中的、粘合部件91的方式的兩個級別的樣品。

<級別A>:設為粘合部件91不與蓋24的內壁接觸,在粘合部件91與蓋24之間設置了間隙的結構。

<級別B>:設為雖然粘合部件91以與傳感器裝置(23、18)和蓋24的內壁接觸的方式被設置,但並未覆蓋傳感器裝置(23、18)的側面(外周)而是使傳感器裝置(23、18)的側面從粘合部件91露出的結構。

另外,在使用上述的共同材料的部件的其他部件的材料中,使用了如下的材料。

殼體部件:鋁合金(線膨脹係數:18~24ppm/℃)

粘合部件:環氧類樹脂(電子部件封裝用、線膨脹係數:41ppm/℃)

然後,針對製作出的「級別A」以及「級別B」的各個樣品,而實施上述的熱應力施加後的加速度的測量及其穩定性評價。其結果為,「級別A」以及「級別B」均成為×評價。

實施例1

樣品的製作1

接下來,對實施例1的傳感器單元的製作以及該傳感器單元的熱應力施加後的加速度測量值的穩定性評價結果進行說明。在實施例1中,除了使用上述的共同材料的各個部件之外,在粘合部件91中還使用了與上述比較例相同的環氧類樹脂(線膨脹係數41ppm/℃),並且還將如下所示的四個級別的材料作為蓋24的材料來使用而形成了四個級別的傳感器單元110。

1a).鋁合金(線膨脹係數:23ppm/℃)

1b).黃銅(線膨脹係數:20ppm/℃)

1c).不鏽鋼(線膨脹係數:10.4ppm/℃)

1d).石英(線膨脹係數:10.3ppm/℃)

評價結果1

關於實施例1的各個樣品,實施了上述的加速度測量值的穩定性評價的結果為,任意的樣品的評價均為◎(非常優良)。由此,得到了以下考察內容。

1).鋁合金、黃銅、不鏽鋼以及石英均適於作為傳感器單元110的蓋24的材料來應用。即,在實施例1的傳感器單元110的結構中,對於蓋24的材料而言,能夠更適於應用線膨脹係數23ppm/℃以下的材料。此外,對於蓋24的材料而言,從材料成本與加工容易性等觀點來看,可以說特別優選為鋁合金、黃銅。

2).在本實施例的傳感器單元110的結構中,蓋24的材料的線膨脹係數小於粘合部件91的線膨脹係數(41ppm/℃)。同樣地,基板11的線膨脹係數(14ppm/℃)也小於粘合部件91的線膨脹係數。這些情況是,在以覆蓋被安裝於基板11上的傳感器裝置的外周且對傳感器裝置與蓋24進行連接的方式而設置粘合劑的傳感器單元110的結構中,從能夠抑制結構部件間的熱應力的情況中優選的情況,並且可認為是使本實施例的評價結果為良好的一個主要原因。

3).在本實施例的傳感器單元110的結構中,基板11的線膨脹係數(14ppm/℃)與傳感器裝置的密封樹脂的線膨脹係數(13ppm/℃)大致近似。這是從能夠抑制傳感器單元110的結構部件間的熱應力的情況中優選的情況,並且可認為是使本實施例的評價結果為良好的一個主要原因。

4).在傳感器單元110的結構中,加速度測量中所使用的第二傳感器裝置18的厚度h1與基板11以及蓋24的對置面間的長度(以對基板11與蓋24進行連接的方式而配置的粘合部件91的厚度)h2的關係優選為h2/h1≤2,其能夠良好地保持加速度測量值的穩定性,更優選為h2/h1≤1.75。在本實施例的傳感器單元110的結構中,h2=1.73mm,h1=1.0mm,h2/h1=1.73。因此,如果為h2/h1≤1.75的範圍,則能夠更可靠地保持加速度測量值的穩定性。

實施例2

樣品的製作2

接下來,對實施例2進行說明。在實施例2中,除了使用上述的共同材料的各個部件之外,還將上述實施例1中評價為◎(特別良好)的殼體部件的材料中的、較為廉價且容易獲得的材料即鋁合金作為蓋24來使用,並使用以下所示的線膨脹係數不同的粘合部件91而形成了四個級別的傳感器單元110。另外,四個種類的粘合部件均使用了電子部件封裝用的環氧類樹脂。

2a).環氧類粘合部件a(線膨脹係數:64ppm/℃)

2b).環氧類粘合部件b(線膨脹係數:81ppm/℃)

2c).環氧類粘合部件c(線膨脹係數:93ppm/℃)

2d).環氧類粘合部件d(線膨脹係數:101ppm/℃)

評價結果2

關於實施例2的各個樣品,將實施了上述的加速度測量值的穩定性評價的結果記述如下。

2a).環氧類粘合部件a:◎

2b).環氧類粘合部件b:◎

2c).環氧類粘合部件c:◎

2d).環氧類粘合部件d:○

另外,上述實施例(1)的評價結果的考察內容(2)~(4)中所記載的事項在本實施例中也同樣適用。

根據以上的評價結果可確認如下內容,即,在本實施例的傳感器單元110的結構中,作為用於粘合部件91的材料的線膨脹係數為64ppm/℃(環氧類粘合部件a)至93ppm/℃(環氧類粘合部件c),則能夠良好地保持加速度測量值的穩定性,而當線膨脹係數超過100ppm/℃時,雖然仍處於實用水平,但是加速度測量值的變化率會升高少許。如果在其中加入上述實施例1的「級別a).」的評價結果,則可以說,在本實施例的傳感器單元110的結構中,能夠確認出,作為用於粘合部件91的材料的線膨脹係數為41ppm/℃至93ppm/℃,則可良好地保持加速度測量值的穩定性。

在此,如果觀察作為蓋24的材料的鋁合金(線膨脹係數:23ppm/℃)與作為接著部件91而使用的環氧類粘合部件a~d的每一個的線膨脹係數的關係,則環氧類粘合部件a的線膨脹係數為64ppm/℃約是2.8倍,環氧類粘合部件b的線膨脹係數為81ppm/℃約是3.5倍,環氧類粘合部件c的線膨脹係數為93ppm/℃約是4倍,環氧類粘合部件d的線膨脹係數為101ppm/℃約是4.4倍。因此,在本實施例的傳感器單元110的結構中,作為粘合部件91的使用材料,可優選為,基板11以及蓋24的線膨脹係數中的較大一方的線膨脹係數(在本實施例中為蓋24的線膨脹係數)的4倍以下。

傳感器單元的應用例

上文那樣的傳感器單元10、60能夠應用於電子設備、移動體以及其他的機械等中。以下,例示了使用傳感器單元10的結構並進行詳細說明。

電子設備

例如,如圖12所示,上文那樣的傳感器單元10能夠被組裝在電子設備101中並被利用。在電子設備101中,例如在主板(安裝基板)102上安裝有運算處理電路103以及連接器104。在連接器104上,例如能夠結合有傳感器單元10的連接器14。能夠從傳感器單元10向運算處理電路103供給檢測信號。運算處理電路103對來自傳感器單元10的檢測信號進行處理並輸出處理結果。對於電子設備101而言,例如能夠例示出動作感應單元或民用遊戲設備、運動解析裝置、外科手術導航系統、汽車的導航系統等。

移動體

例如,如圖13所示,傳感器單元10能夠被組裝在移動體105中並被利用。在移動體105中,例如在控制板(安裝基板)106上安裝有控制電路107以及連接器108。在連接器108上,例如能夠結合有傳感器單元10的連接器14。能夠從傳感器單元10向控制電路107供給檢測信號。控制電路107能夠對來自傳感器單元10的檢測信號進行處理,並根據處理結果而對移動體105的運動進行控制。對於這種控制而言,能夠例示出移動體的運動狀態控制、汽車的導航控制、汽車用安全氣囊的啟動控制、飛機或船舶的慣性航行控制、制導控制等。

其他機械

例如,如圖14所示,傳感器單元10能夠被組裝在機械109中並被利用。在機械109中,例如在控制板(安裝基板)111上安裝有控制電路112以及連接器113。在連接器113上,例如能夠結合有傳感器單元10的連接器14。能夠從傳感器單元10向控制電路112供給檢測信號。控制電路112能夠對來自傳感器單元10的檢測信號進行處理,並根據處理結果而對機械109的動作進行控制。對於這樣的控制而言,能夠例示出工業用機械的振動控制以及動作控制或機器人的運動控制等。

另外,雖然如上文所述對本發明的實施方式進行了詳細說明,但本領域技術人員應該能夠很容易地理解到可以實施實質上不脫離本發明的新事項以及效果的多種改變。因此,這種改變例全都被包含在本發明的範圍內。例如,在說明書或附圖中,至少一次與更廣義或同義的不同用語一起記載的用語,在說明書或附圖的任意位置處均能夠被替換為該不同用語。此外,傳感器單元10、基板11、第一傳感器裝置23以及第二傳感器裝置18、電子部件15等的結構以及動作也並不限定於上述實施方式中所說明的結構與動作,能夠進行各種改變。

符號說明

10、60、110…傳感器單元;11…基板;11a…第一面;11b…第二面;11c、11d…側面;11h、11k…切口部;13…貫穿孔;14…連接器;14a…輸入輸出面;15…電子部件;16…填充材料;17…IC晶片;18…第二傳感器裝置;19…部件收納部;19b…高低差部;20、40、80…底座;20a…上表面;20b…下表面;20c…高低差部的上表面;21…凸緣部;22…突出部;22a、22b、22c,22d…基板接合部;22f…接合面;23…第一傳感器裝置;24…作為殼體部件的蓋;25…基體;28…粘合劑;30…安裝基板;30a…上表面;31…連接器;33…第三傳感器裝置;38、39…導電體;43…第四傳感器裝置;50…檢測軸;51…檢測軸;52…檢測軸;91…粘合部件;101…電子設備;103…運算處理電路;104…連接器;105…移動體;107…控制電路;108…連接器;109…機械;112…控制電路;113…連接器。

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