專(zhuān)利名稱(chēng)：壓電器件及電子儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電器件(piezoelectric device)及電子儀器。
背景技術(shù)：
以往，壓電器件應(yīng)用在加速度檢測(cè)器或角速度檢測(cè)器、或數(shù)碼攝像機(jī)(digital video camera)或移動(dòng)通信器材等各種電子儀器中。此類(lèi)壓電器件大多采用具有將用封裝(package)收納了壓電元件的壓電模塊(module)安裝在印刷布線基板等上的構(gòu)成。
在特開(kāi)2004-96403號(hào)公報(bào)及特開(kāi)平9-27725號(hào)公報(bào)中公開(kāi)有與被收納在封裝中的壓電元件相關(guān)的技術(shù)的一例。
但是，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，存在著以下的問(wèn)題。
雖然在數(shù)碼攝像機(jī)或數(shù)碼相機(jī)中設(shè)定2個(gè)檢測(cè)軸，而且在執(zhí)行角度檢測(cè)時(shí)設(shè)定3個(gè)檢測(cè)軸；但是在現(xiàn)有的壓電模塊中，由于1個(gè)壓電元件能檢測(cè)出的檢測(cè)軸是1個(gè)，所以需要設(shè)置多個(gè)壓電元件。
但是，從壓電器件的現(xiàn)今的小型/薄型化而言，確保檢測(cè)軸相互不同的多個(gè)壓電器件的安裝空間是困難的。
此外，在以檢測(cè)軸不同的方式設(shè)置多個(gè)壓電元件時(shí)，認(rèn)為不僅需要對(duì)各壓電元件的檢測(cè)軸進(jìn)行高精度的定位，還需要高精度地定位多個(gè)檢測(cè)軸的相對(duì)位置關(guān)系，使定位操作非常煩雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮了上述各點(diǎn)而進(jìn)行的，其目的在于提供一種既適應(yīng)小型/薄型化的要求，又能容易地進(jìn)行壓電元件的定位的壓電器件、及具備該壓電器件的電子儀器。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用以下的構(gòu)成。
本發(fā)明的壓電器件，是具備將具有規(guī)定的檢測(cè)方向的壓電元件收納在各自內(nèi)部的多個(gè)封裝(package)的壓電器件，其中所述多個(gè)封裝相互連結(jié)著，以使所述各壓電元件的所述檢測(cè)方向相互交叉。
因此，在本發(fā)明的壓電器件中，因?yàn)槌蔀槭箼z測(cè)軸(檢測(cè)方向)不同的多個(gè)壓電元件預(yù)先被一體化了的模塊，所以和將多個(gè)壓電元件分別獨(dú)立安裝的情況相比，可抑制裝置的大型化、厚型化。另外，在本發(fā)明中，由于通過(guò)介由封裝而將多個(gè)壓電元件(檢測(cè)方向)在使檢測(cè)方向相互交叉并預(yù)先定位的狀態(tài)下實(shí)施一體化，從而可以在2個(gè)以上的多個(gè)軸上檢測(cè)加速度或角速度等，并且可以大幅度簡(jiǎn)化安裝壓電元件時(shí)需要的定位操作。
在本發(fā)明的壓電器件中，優(yōu)選具有能彎折的可撓性基板，多個(gè)所述封裝的所述壓電元件被搭載在所述可撓性基板上。
在該構(gòu)成中，例如即使在配置為壓電元件相互垂直的情況下，也可容易地和這些端子連接并進(jìn)行安裝。
在本發(fā)明的壓電器件中，優(yōu)選包括保持多個(gè)所述封裝的框架(frame)。
由此，在本發(fā)明中，通過(guò)使收納壓電元件的封裝安裝并保持在框架上，從而可對(duì)壓電元件進(jìn)行定位，以便其檢測(cè)方向相互交叉。
在本發(fā)明的壓電器件中，優(yōu)選包括固定多個(gè)所述封裝的樹(shù)脂材料。
在本發(fā)明的壓電器件中，優(yōu)選包括固定多個(gè)所述封裝的粘接劑。
在本發(fā)明的壓電器件中，優(yōu)選所述封裝的構(gòu)成材料是陶瓷、玻璃、金屬及樹(shù)脂中的任一種。
在本發(fā)明的壓電器件中，優(yōu)選所述封裝具有連接端子，所述連接端子表面的構(gòu)成材料是銅、金及焊料中的任一種。
本發(fā)明的電子儀器，其中備有上述的壓電器件。
由此，在本發(fā)明中，能提供可以在2個(gè)以上的多個(gè)軸上對(duì)加速度或角速度等進(jìn)行檢測(cè)，并且安裝也簡(jiǎn)化、制造容易的電子儀器。


圖1是第1實(shí)施方式的壓電器件的剖面圖。
圖2是組裝了壓電元件的壓電封裝的剖面圖。
圖3是壓電器件的一部分的立體圖。
圖4是第2實(shí)施方式的壓電器件的剖面圖。
圖5是第3實(shí)施方式的壓電器件的剖面圖。
圖6是表示電子儀器的一例的立體圖。
圖7是其他的實(shí)施方式的壓電器件的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照?qǐng)D1至圖7，對(duì)本發(fā)明的壓電器件及電子儀器的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在此，對(duì)具有2軸的檢測(cè)方向的壓電器件進(jìn)行說(shuō)明。而且，在本實(shí)施方式中，作為壓電器件100，以適用于檢測(cè)角速度的角速度檢測(cè)器(旋轉(zhuǎn)傳感器(gyro sensor))的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。
(第1實(shí)施方式)圖1是第1實(shí)施方式的壓電器件100的剖面圖；圖2是組裝了壓電元件2的壓電封裝3(圖1中的封裝之中、在左右方向上延伸存在的封裝3)的剖面圖；圖3是抽出了壓電器件100的一部分的立體圖。
如圖1所示，壓電器件100具備分別收納了壓電元件2的封裝3、和保持多個(gè)(在此是2個(gè))的封裝3的框架1。在本實(shí)施方式中，作為壓電元件2，采用的是音叉型的壓電振動(dòng)片。
框架1例如由不銹鋼等金屬形成，并形成在幾乎相互垂直的方向(假定為X方向及Z方向)上延伸固定的大致L字形狀的2個(gè)保持空間1a。封裝3通過(guò)分別被安裝在保持空間1a內(nèi)，從而以后述的壓電元件2的檢測(cè)方向相垂直(交叉)的方式嵌合在框架1上而被保持。
封裝3具備上端部開(kāi)口的箱狀的主體部3A、和將主體部3A的上端開(kāi)口閉塞的蓋部3B；在其內(nèi)側(cè)，形成有用于收納壓電元件2的內(nèi)部空間4。作為形成封裝3的材料，例如可舉出陶瓷、玻璃、金屬、合成樹(shù)脂等、及這些的復(fù)合材料。
壓電元件2被收納在封裝3的內(nèi)部空間4中。壓電元件2，例如由水晶等壓電材料形成。而且，壓電元件2介由TAB帶5而被安裝在封裝3內(nèi)。TAB帶5也被收納在封裝3的內(nèi)部空間4中。TAB帶5具備由聚酰亞胺(polyimide)樹(shù)脂等構(gòu)成的絕緣帶6、和設(shè)置在該絕緣帶6的下面6A上的具有導(dǎo)電性的布線圖案(pattern)8。在絕緣帶6的中央部上形成有開(kāi)口部7。由此，絕緣帶6全部形成為環(huán)狀，其下面6A也形成為環(huán)狀。另外，布線圖案8形成為從絕緣帶6的周緣部向中央部延伸，其中央部側(cè)的端部配置在開(kāi)口部7。該布線圖案8的中央部側(cè)(開(kāi)口部7側(cè))的端部，形成為從絕緣帶6的下面6A側(cè)向上面?zhèn)攘⑵?，并形成和壓電元?電連接的安裝端子9。再有，壓電元件2和布線圖案8的安裝端子9電連接。
如圖3所示，布線圖案8夾持開(kāi)口部7，分別在絕緣帶6的+X側(cè)及-X側(cè)上互相間隔地各設(shè)置多個(gè)(在此為3個(gè)，共計(jì)6個(gè))。因此，各布線圖案8形成為向開(kāi)口部7的內(nèi)側(cè)延伸，而且在開(kāi)口部7的內(nèi)側(cè)配置著有和布線圖案8相對(duì)應(yīng)的多個(gè)安裝端子9(參照?qǐng)D2)。
如圖3所示，壓電元件2具備基部15、沿該基部15的一方側(cè)(+X側(cè))延伸的一對(duì)激勵(lì)用振動(dòng)片16、和沿該基部15的另一方側(cè)(-X側(cè))延伸的檢測(cè)用振動(dòng)片17。在每一個(gè)激勵(lì)用振動(dòng)片16上，設(shè)置著用于激勵(lì)該激勵(lì)用振動(dòng)片16的激勵(lì)電極18，并在檢測(cè)用振動(dòng)片17上設(shè)置著用于對(duì)由該檢測(cè)用振動(dòng)片17產(chǎn)生的電場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)電極19。
再有，在封裝3的內(nèi)側(cè)中，在TAB帶5的下面6A側(cè)上安裝有控制IC11。該控制IC11通過(guò)引線接合法(wire bonding)而和主體部3相連。在主體部3A上，在其內(nèi)部的兩側(cè)部上形成臺(tái)階部34；并在該臺(tái)階部34上形成有連接端子35。因此，壓電元件2通過(guò)將布線圖案8的端部配設(shè)在臺(tái)階部34上、并和該臺(tái)階部34的連接端子35相連，從而被配設(shè)在主體部3A內(nèi)。
該主體部3A在收納了壓電元件2收納的狀態(tài)下，在其上部的開(kāi)口部分上裝設(shè)有蓋部3B；并由該蓋部3B密閉內(nèi)部。
此外，主體部3A在其背面(-Z側(cè)的面)上具備多個(gè)作為用于與組裝封裝3的各種裝置進(jìn)行電連接的連接端子的電極10。該電極10的表面由銅、金屬及焊料等材料形成。
如圖1所示，2個(gè)封裝3分別被保持在框架1上，以使電極10面向L字形狀的外側(cè)(-Z側(cè)、-X側(cè))；并在和該框架1相仿的彎折為L(zhǎng)字狀的柔性(flexible)基板(可撓性基板)12的一方的面12A上形成的布線(未圖示)上連接電極10。另外，在柔性基板12的另一方的面12B上，形成了和一方的面12A的布線相連接的安裝布線(未圖示)，并利用安裝布線，和被安裝壓電器件100的電路基板相連。
在壓電元件2中，如果在激勵(lì)電極18上施加驅(qū)動(dòng)電壓，則激勵(lì)用振動(dòng)片16在圖3中的Y軸方向上進(jìn)行所謂的音叉振動(dòng)。激勵(lì)用振動(dòng)片16的振動(dòng)(音叉振動(dòng))傳達(dá)到檢測(cè)用振動(dòng)片17，并隨著激勵(lì)用振動(dòng)片16的振動(dòng)，檢測(cè)用振動(dòng)片17也在Y軸方向上進(jìn)行音叉振動(dòng)。因此，在檢測(cè)用振動(dòng)片17在Y軸方向上振動(dòng)的狀態(tài)下，如果壓電元件2沿θX方向旋轉(zhuǎn)、即角速度ω在θX方向上起作用，則通過(guò)在振動(dòng)方向(Y軸方向)和角速度ω的矢量積的方向上起作用的哥氏力(Corioli force)，在檢測(cè)用振動(dòng)片17上產(chǎn)生向Z軸方向的振動(dòng)。而且此時(shí)，每一個(gè)檢測(cè)用振動(dòng)片17，成為在+Z方向和-Z方向交替振動(dòng)(音叉振動(dòng))。
通過(guò)該檢測(cè)用振動(dòng)片17朝Z軸方向的振動(dòng)或位移，在檢測(cè)用振動(dòng)片17內(nèi)部產(chǎn)生電場(chǎng)。在檢測(cè)用振動(dòng)片17內(nèi)部產(chǎn)生的電場(chǎng)由檢測(cè)電極19來(lái)檢測(cè)。檢測(cè)電極19的檢測(cè)信號(hào)經(jīng)由TAB帶5的布線圖案8、連接端子35、及電極10而輸出到壓電器件100的外部。并且，設(shè)置在壓電器件100的外部上的處理裝置(未圖示)基于檢測(cè)電極19的檢測(cè)結(jié)果，可以求得角速度ω。
并且，為了將壓電元件2收納在封裝主體部3A內(nèi)而形成為封裝3，首先，在主體部3A內(nèi)、通過(guò)芯片焊接法(die bonding)安裝控制IC11，其次，在主體部3A內(nèi)收納壓電元件2，并連接TAB帶5的布線圖案8和臺(tái)階部34的連接端子35。其后，在主體部3A的開(kāi)口部分上裝設(shè)蓋3B，從未圖示的和內(nèi)部連通的孔，將主體部3A抽真空或置換為氮等惰性氣體。如此制造的封裝3，在被彎折前的柔性基板12的一方的面12A上，在被安裝在電極10上后，通過(guò)一邊將柔性基板12彎折、一邊將各自的封裝3安裝在框架1的保持空間1a上并進(jìn)行壓入保持，從而制成壓電器件100。
此時(shí)，在一方的封裝3(圖1中，在下側(cè)沿XY平面配置的封裝3)中，例如能檢測(cè)出檢測(cè)方向?yàn)棣萖方向的角速度；而在另一方的封裝3(圖1中，在左側(cè)沿YZ平面配置的封裝3)中，例如能檢測(cè)出檢測(cè)方向和θX方向交叉的θZ方向的角速度。
因此，制成的壓電器件100，在柔性基板12的另一方的面12B上，被安裝在所期望的電路基板等上。
如上所述，在本實(shí)施方式的壓電器件100中，因?yàn)闄z測(cè)方向不同的2個(gè)封裝3被模塊化為一體，故與將各封裝獨(dú)立安裝的情況相比，可抑制裝置的大型化、厚型化。再有，在本實(shí)施方式中，由于以壓電元件2的檢測(cè)方向交叉、即以檢測(cè)軸被設(shè)定為2軸的方式將封裝3一體化，故各壓電元件2的檢測(cè)方向及檢測(cè)方向彼此的相對(duì)關(guān)系也能成為預(yù)先定位的狀態(tài)，在可簡(jiǎn)化壓電器件100的定位操作的同時(shí)，由于向電路基板等的安裝也一次就完成，所以也能有助于制造效率的提高。
再有，在本實(shí)施方式中，因?yàn)橐允狗庋b3壓入保持在框架1上這樣的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)而使多個(gè)封裝3一體化，所以可以簡(jiǎn)化一體化上所要求的操作，可以提高制造效率。進(jìn)一步，在本實(shí)施方式中，因?yàn)槭?個(gè)封裝3搭載在彎折過(guò)的柔性基板12上，所以可以容易地構(gòu)筑連接封裝3間的電布線。
再有，在上述實(shí)施方式中，雖然采用在將2個(gè)封裝3搭載在柔性基板12上之后，使封裝3保持在框架1上的構(gòu)成，但是并非限于此，也可采用相對(duì)于被壓入并被保持在框架1上的封裝3，使柔性基板12連接的構(gòu)成。
(第2實(shí)施方式)接著，參照?qǐng)D4對(duì)本發(fā)明的壓電器件100的第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
在所述第1實(shí)施方式中，雖然采用將2個(gè)封裝3在框架1上進(jìn)行一體化的構(gòu)成，但在本實(shí)施方式中，通過(guò)填充鑄模(mold)材料來(lái)進(jìn)行一體化。
即，如圖4所示，2個(gè)封裝3，通過(guò)由環(huán)氧樹(shù)脂等非導(dǎo)電性材料樹(shù)脂所形成的鑄模材料20(樹(shù)脂材料)，以使壓電元件2的檢測(cè)方向交叉的配置而成型(成形)為一體。
在本實(shí)施方式中，在獲得與所述第1實(shí)施方式相同的作用·效果以外，由于封裝3間的空間被鑄模材料20填充，所以可以提高操作性(把持性)，并可將安裝操作簡(jiǎn)化。
(第3實(shí)施方式)接著，參照?qǐng)D5對(duì)本發(fā)明的壓電器件100的第3實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
在所述第1及第2實(shí)施方式中，雖然采用利用壓電元件2來(lái)檢測(cè)2軸的構(gòu)成，但在本實(shí)施方式中采用利用第1實(shí)施方式中所示的框架1而對(duì)3軸進(jìn)行檢測(cè)的構(gòu)成。
如圖5所示，本實(shí)施方式的框架1，其構(gòu)成為具有沿XZ平面將封裝3保持的保持空間1a，并將檢測(cè)方向相互交叉的3個(gè)封裝3分別壓入并進(jìn)行保持。再有，在該構(gòu)成中，柔性基板12從與沿XY平面的封裝3相連接的場(chǎng)所延伸而形成(圖中由虛線所示)。
在本實(shí)施方式中，與將各封裝獨(dú)立地安裝的情況相比，既可以抑制對(duì)裝置的大型化、厚型化，而且即使在對(duì)3軸的檢測(cè)方向進(jìn)行設(shè)定的情況下，也能使各壓電元件2的檢測(cè)方向及檢測(cè)方向彼此的相對(duì)關(guān)系成為預(yù)先定位了的狀態(tài)，可將壓電器件100的定位操作簡(jiǎn)化。
(電子儀器)上述壓電器件100，作為旋轉(zhuǎn)傳感器(gyro sensor)，例如可以組裝到數(shù)碼相機(jī)、GPS、PDA或移動(dòng)電話等中。
圖6是表示具備了包括所述壓電器件100的檢測(cè)器(旋轉(zhuǎn)傳感器)的電子儀器的一例的圖，是對(duì)數(shù)碼相機(jī)的示意結(jié)構(gòu)進(jìn)行表示的立體圖。如圖6所示，該數(shù)碼相機(jī)(電子儀器)300是將壓電器件100配設(shè)在其框體內(nèi)部的電子儀器。
根據(jù)組裝了這種壓電器件100的電子儀器，在能實(shí)現(xiàn)小型化·薄型化的同時(shí)，也可提高生產(chǎn)率。
以上，雖然在參照附圖的同時(shí)對(duì)本發(fā)明相關(guān)的適當(dāng)?shù)膶?shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但是不用說(shuō)本發(fā)明并非限定于相關(guān)的示例。上述示例中所示的各構(gòu)成部件的各形狀或其組合等是一例，在不脫離本發(fā)明內(nèi)容的范圍內(nèi)，基于設(shè)計(jì)要求等可作各種變更。
例如，壓電元件2向封裝主體部3A的安裝中的布線圖案8和連接端子35的連接，例如也可以由環(huán)氧類(lèi)或硅類(lèi)的Ag膏(paste)來(lái)連接；或者也可以通過(guò)加熱加壓或超音波振動(dòng)，對(duì)布線圖案8進(jìn)行單點(diǎn)接合(singlepoint bonding)或組合接合(gang bonding)。
再有，作為控制IC11的安裝的方法，不限于通過(guò)引線接合法(wirebonding)的安裝，也可以是倒裝式(flip chip)安裝。
還有，在上述實(shí)施方式中，雖然對(duì)通過(guò)框架1或鑄模材料20而將多個(gè)封裝3一體化的構(gòu)成進(jìn)行了示例，但是即使在此以外，例如如圖7所示，也可以使其構(gòu)成為用粘接劑21將以壓電元件2的檢測(cè)方向交叉方式配置的2個(gè)封裝3的連接面固定為一體。
即使在該構(gòu)成中，也可獲得與上述實(shí)施方式相同的作用·效果。
權(quán)利要求
1.一種壓電器件，其具備將具有規(guī)定的檢測(cè)方向的壓電元件收納在各自內(nèi)部的多個(gè)封裝，其中，所述多個(gè)封裝相互連結(jié)，以使所述各壓電元件的所述檢測(cè)方向相互交叉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電器件，其中，具有能彎折的可撓性基板，多個(gè)所述封裝的所述壓電元件搭載在所述可撓性基板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的壓電器件，其中，包括將多個(gè)所述封裝保持的框架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的壓電器件，其中，包括將多個(gè)所述封裝固定的樹(shù)脂材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的壓電器件，其中，包括將多個(gè)所述封裝固定的粘接劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的壓電器件，其中，所述封裝的構(gòu)成材料是陶瓷、玻璃、金屬及樹(shù)脂中的任一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的壓電器件，其中，所述封裝具有連接端子，所述連接端子表面的構(gòu)成材料是銅、金及焊料中的任一種。
8.一種電子儀器，其中，具備權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的壓電器件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壓電器件，是具備將具有規(guī)定的檢測(cè)方向的壓電元件收納在各自內(nèi)部的多個(gè)封裝的壓電器件，所述多個(gè)封裝相互連結(jié)，以使所述各壓電元件的所述檢測(cè)方向相互交叉。
文檔編號(hào)H01L41/08GK1815882SQ20061000665
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2006年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月4日
發(fā)明者今村峰宏, 水野伸二 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社