专利名称：压电器件及电子仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及压电器件(piezoelectric device)及电子仪器。
背景技术：
以往，压电器件应用在加速度检测器或角速度检测器、或数码摄像机(digital video camera)或移动通信器材等各种电子仪器中。此类压电器件大多采用具有将用封装(package)收纳了压电元件的压电模块(module)安装在印刷布线基板等上的构成。
在特开2004-96403号公报及特开平9-27725号公报中公开有与被收纳在封装中的压电元件相关的技术的一例。
但是，在上述的现有技术中，存在着以下的问题。
虽然在数码摄像机或数码相机中设定2个检测轴，而且在执行角度检测时设定3个检测轴；但是在现有的压电模块中，由于1个压电元件能检测出的检测轴是1个，所以需要设置多个压电元件。
但是，从压电器件的现今的小型/薄型化而言，确保检测轴相互不同的多个压电器件的安装空间是困难的。
此外，在以检测轴不同的方式设置多个压电元件时，认为不仅需要对各压电元件的检测轴进行高精度的定位，还需要高精度地定位多个检测轴的相对位置关系，使定位操作非常烦杂。
发明内容
本发明是考虑了上述各点而进行的，其目的在于提供一种既适应小型/薄型化的要求，又能容易地进行压电元件的定位的压电器件、及具备该压电器件的电子仪器。
为达成上述目的，本发明采用以下的构成。
本发明的压电器件，是具备将具有规定的检测方向的压电元件收纳在各自内部的多个封装(package)的压电器件，其中所述多个封装相互连结着，以使所述各压电元件的所述检测方向相互交叉。
因此，在本发明的压电器件中，因为成为使检测轴(检测方向)不同的多个压电元件预先被一体化了的模块，所以和将多个压电元件分别独立安装的情况相比，可抑制装置的大型化、厚型化。另外，在本发明中，由于通过介由封装而将多个压电元件(检测方向)在使检测方向相互交叉并预先定位的状态下实施一体化，从而可以在2个以上的多个轴上检测加速度或角速度等，并且可以大幅度简化安装压电元件时需要的定位操作。
在本发明的压电器件中，优选具有能弯折的可挠性基板，多个所述封装的所述压电元件被搭载在所述可挠性基板上。
在该构成中，例如即使在配置为压电元件相互垂直的情况下，也可容易地和这些端子连接并进行安装。
在本发明的压电器件中，优选包括保持多个所述封装的框架(frame)。
由此，在本发明中，通过使收纳压电元件的封装安装并保持在框架上，从而可对压电元件进行定位，以便其检测方向相互交叉。
在本发明的压电器件中，优选包括固定多个所述封装的树脂材料。
在本发明的压电器件中，优选包括固定多个所述封装的粘接剂。
在本发明的压电器件中，优选所述封装的构成材料是陶瓷、玻璃、金属及树脂中的任一种。
在本发明的压电器件中，优选所述封装具有连接端子，所述连接端子表面的构成材料是铜、金及焊料中的任一种。
本发明的电子仪器，其中备有上述的压电器件。
由此，在本发明中，能提供可以在2个以上的多个轴上对加速度或角速度等进行检测，并且安装也简化、制造容易的电子仪器。
图1是第1实施方式的压电器件的剖面图。
图2是组装了压电元件的压电封装的剖面图。
图3是压电器件的一部分的立体图。
图4是第2实施方式的压电器件的剖面图。
图5是第3实施方式的压电器件的剖面图。
图6是表示电子仪器的一例的立体图。
图7是其他的实施方式的压电器件的剖面图。
具体实施例方式
以下，参照图1至图7，对本发明的压电器件及电子仪器的实施方式进行说明。在此，对具有2轴的检测方向的压电器件进行说明。而且，在本实施方式中，作为压电器件100，以适用于检测角速度的角速度检测器(旋转传感器(gyro sensor))的情况为例进行说明。
(第1实施方式)图1是第1实施方式的压电器件100的剖面图；图2是组装了压电元件2的压电封装3(图1中的封装之中、在左右方向上延伸存在的封装3)的剖面图；图3是抽出了压电器件100的一部分的立体图。
如图1所示，压电器件100具备分别收纳了压电元件2的封装3、和保持多个(在此是2个)的封装3的框架1。在本实施方式中，作为压电元件2，采用的是音叉型的压电振动片。
框架1例如由不锈钢等金属形成，并形成在几乎相互垂直的方向(假定为X方向及Z方向)上延伸固定的大致L字形状的2个保持空间1a。封装3通过分别被安装在保持空间1a内，从而以后述的压电元件2的检测方向相垂直(交叉)的方式嵌合在框架1上而被保持。
封装3具备上端部开口的箱状的主体部3A、和将主体部3A的上端开口闭塞的盖部3B；在其内侧，形成有用于收纳压电元件2的内部空间4。作为形成封装3的材料，例如可举出陶瓷、玻璃、金属、合成树脂等、及这些的复合材料。
压电元件2被收纳在封装3的内部空间4中。压电元件2，例如由水晶等压电材料形成。而且，压电元件2介由TAB带5而被安装在封装3内。TAB带5也被收纳在封装3的内部空间4中。TAB带5具备由聚酰亚胺(polyimide)树脂等构成的绝缘带6、和设置在该绝缘带6的下面6A上的具有导电性的布线图案(pattern)8。在绝缘带6的中央部上形成有开口部7。由此，绝缘带6全部形成为环状，其下面6A也形成为环状。另外，布线图案8形成为从绝缘带6的周缘部向中央部延伸，其中央部侧的端部配置在开口部7。该布线图案8的中央部侧(开口部7侧)的端部，形成为从绝缘带6的下面6A侧向上面侧立起，并形成和压电元件2电连接的安装端子9。再有，压电元件2和布线图案8的安装端子9电连接。
如图3所示，布线图案8夹持开口部7，分别在绝缘带6的+X侧及-X侧上互相间隔地各设置多个(在此为3个，共计6个)。因此，各布线图案8形成为向开口部7的内侧延伸，而且在开口部7的内侧配置着有和布线图案8相对应的多个安装端子9(参照图2)。
如图3所示，压电元件2具备基部15、沿该基部15的一方侧(+X侧)延伸的一对激励用振动片16、和沿该基部15的另一方侧(-X侧)延伸的检测用振动片17。在每一个激励用振动片16上，设置着用于激励该激励用振动片16的激励电极18，并在检测用振动片17上设置着用于对由该检测用振动片17产生的电场进行检测的检测电极19。
再有，在封装3的内侧中，在TAB带5的下面6A侧上安装有控制IC11。该控制IC11通过引线接合法(wire bonding)而和主体部3相连。在主体部3A上，在其内部的两侧部上形成台阶部34；并在该台阶部34上形成有连接端子35。因此，压电元件2通过将布线图案8的端部配设在台阶部34上、并和该台阶部34的连接端子35相连，从而被配设在主体部3A内。
该主体部3A在收纳了压电元件2收纳的状态下，在其上部的开口部分上装设有盖部3B；并由该盖部3B密闭内部。
此外，主体部3A在其背面(-Z侧的面)上具备多个作为用于与组装封装3的各种装置进行电连接的连接端子的电极10。该电极10的表面由铜、金属及焊料等材料形成。
如图1所示，2个封装3分别被保持在框架1上，以使电极10面向L字形状的外侧(-Z侧、-X侧)；并在和该框架1相仿的弯折为L字状的柔性(flexible)基板(可挠性基板)12的一方的面12A上形成的布线(未图示)上连接电极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的布线相连接的安装布线(未图示)，并利用安装布线，和被安装压电器件100的电路基板相连。
在压电元件2中，如果在激励电极18上施加驱动电压，则激励用振动片16在图3中的Y轴方向上进行所谓的音叉振动。激励用振动片16的振动(音叉振动)传达到检测用振动片17，并随着激励用振动片16的振动，检测用振动片17也在Y轴方向上进行音叉振动。因此，在检测用振动片17在Y轴方向上振动的状态下，如果压电元件2沿θX方向旋转、即角速度ω在θX方向上起作用，则通过在振动方向(Y轴方向)和角速度ω的矢量积的方向上起作用的哥氏力(Corioli force)，在检测用振动片17上产生向Z轴方向的振动。而且此时，每一个检测用振动片17，成为在+Z方向和-Z方向交替振动(音叉振动)。
通过该检测用振动片17朝Z轴方向的振动或位移，在检测用振动片17内部产生电场。在检测用振动片17内部产生的电场由检测电极19来检测。检测电极19的检测信号经由TAB带5的布线图案8、连接端子35、及电极10而输出到压电器件100的外部。并且，设置在压电器件100的外部上的处理装置(未图示)基于检测电极19的检测结果，可以求得角速度ω。
并且，为了将压电元件2收纳在封装主体部3A内而形成为封装3，首先，在主体部3A内、通过芯片焊接法(die bonding)安装控制IC11，其次，在主体部3A内收纳压电元件2，并连接TAB带5的布线图案8和台阶部34的连接端子35。其后，在主体部3A的开口部分上装设盖3B，从未图示的和内部连通的孔，将主体部3A抽真空或置换为氮等惰性气体。如此制造的封装3，在被弯折前的柔性基板12的一方的面12A上，在被安装在电极10上后，通过一边将柔性基板12弯折、一边将各自的封装3安装在框架1的保持空间1a上并进行压入保持，从而制成压电器件100。
此时，在一方的封装3(图1中，在下侧沿XY平面配置的封装3)中，例如能检测出检测方向为θX方向的角速度；而在另一方的封装3(图1中，在左侧沿YZ平面配置的封装3)中，例如能检测出检测方向和θX方向交叉的θZ方向的角速度。
因此，制成的压电器件100，在柔性基板12的另一方的面12B上，被安装在所期望的电路基板等上。
如上所述，在本实施方式的压电器件100中，因为检测方向不同的2个封装3被模块化为一体，故与将各封装独立安装的情况相比，可抑制装置的大型化、厚型化。再有，在本实施方式中，由于以压电元件2的检测方向交叉、即以检测轴被设定为2轴的方式将封装3一体化，故各压电元件2的检测方向及检测方向彼此的相对关系也能成为预先定位的状态，在可简化压电器件100的定位操作的同时，由于向电路基板等的安装也一次就完成，所以也能有助于制造效率的提高。
再有，在本实施方式中，因为以使封装3压入保持在框架1上这样的简单结构而使多个封装3一体化，所以可以简化一体化上所要求的操作，可以提高制造效率。进一步，在本实施方式中，因为使2个封装3搭载在弯折过的柔性基板12上，所以可以容易地构筑连接封装3间的电布线。
再有，在上述实施方式中，虽然采用在将2个封装3搭载在柔性基板12上之后，使封装3保持在框架1上的构成，但是并非限于此，也可采用相对于被压入并被保持在框架1上的封装3，使柔性基板12连接的构成。
(第2实施方式)接着，参照图4对本发明的压电器件100的第2实施方式进行说明。
在所述第1实施方式中，虽然采用将2个封装3在框架1上进行一体化的构成，但在本实施方式中，通过填充铸模(mold)材料来进行一体化。
即，如图4所示，2个封装3，通过由环氧树脂等非导电性材料树脂所形成的铸模材料20(树脂材料)，以使压电元件2的检测方向交叉的配置而成型(成形)为一体。
在本实施方式中，在获得与所述第1实施方式相同的作用·效果以外，由于封装3间的空间被铸模材料20填充，所以可以提高操作性(把持性)，并可将安装操作简化。
(第3实施方式)接着，参照图5对本发明的压电器件100的第3实施方式进行说明。
在所述第1及第2实施方式中，虽然采用利用压电元件2来检测2轴的构成，但在本实施方式中采用利用第1实施方式中所示的框架1而对3轴进行检测的构成。
如图5所示，本实施方式的框架1，其构成为具有沿XZ平面将封装3保持的保持空间1a，并将检测方向相互交叉的3个封装3分别压入并进行保持。再有，在该构成中，柔性基板12从与沿XY平面的封装3相连接的场所延伸而形成(图中由虚线所示)。
在本实施方式中，与将各封装独立地安装的情况相比，既可以抑制对装置的大型化、厚型化，而且即使在对3轴的检测方向进行设定的情况下，也能使各压电元件2的检测方向及检测方向彼此的相对关系成为预先定位了的状态，可将压电器件100的定位操作简化。
(电子仪器)上述压电器件100，作为旋转传感器(gyro sensor)，例如可以组装到数码相机、GPS、PDA或移动电话等中。
图6是表示具备了包括所述压电器件100的检测器(旋转传感器)的电子仪器的一例的图，是对数码相机的示意结构进行表示的立体图。如图6所示，该数码相机(电子仪器)300是将压电器件100配设在其框体内部的电子仪器。
根据组装了这种压电器件100的电子仪器，在能实现小型化·薄型化的同时，也可提高生产率。
以上，虽然在参照附图的同时对本发明相关的适当的实施方式进行了说明，但是不用说本发明并非限定于相关的示例。上述示例中所示的各构成部件的各形状或其组合等是一例，在不脱离本发明内容的范围内，基于设计要求等可作各种变更。
例如，压电元件2向封装主体部3A的安装中的布线图案8和连接端子35的连接，例如也可以由环氧类或硅类的Ag膏(paste)来连接；或者也可以通过加热加压或超音波振动，对布线图案8进行单点接合(singlepoint bonding)或组合接合(gang bonding)。
再有，作为控制IC11的安装的方法，不限于通过引线接合法(wirebonding)的安装，也可以是倒装式(flip chip)安装。
还有，在上述实施方式中，虽然对通过框架1或铸模材料20而将多个封装3一体化的构成进行了示例，但是即使在此以外，例如如图7所示，也可以使其构成为用粘接剂21将以压电元件2的检测方向交叉方式配置的2个封装3的连接面固定为一体。
即使在该构成中，也可获得与上述实施方式相同的作用·效果。
权利要求
1.一种压电器件，其具备将具有规定的检测方向的压电元件收纳在各自内部的多个封装，其中，所述多个封装相互连结，以使所述各压电元件的所述检测方向相互交叉。
2.根据权利要求1所述的压电器件，其中，具有能弯折的可挠性基板，多个所述封装的所述压电元件搭载在所述可挠性基板上。
3.根据权利要求1或2中所述的压电器件，其中，包括将多个所述封装保持的框架。
4.根据权利要求1或2中所述的压电器件，其中，包括将多个所述封装固定的树脂材料。
5.根据权利要求1或2中所述的压电器件，其中，包括将多个所述封装固定的粘接剂。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的压电器件，其中，所述封装的构成材料是陶瓷、玻璃、金属及树脂中的任一种。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的压电器件，其中，所述封装具有连接端子，所述连接端子表面的构成材料是铜、金及焊料中的任一种。
8.一种电子仪器，其中，具备权利要求1至7中任一项所述的压电器件。
全文摘要
本发明提供一种压电器件，是具备将具有规定的检测方向的压电元件收纳在各自内部的多个封装的压电器件，所述多个封装相互连结，以使所述各压电元件的所述检测方向相互交叉。
文档编号H01L41/08GK1815882SQ20061000665
公开日2006年8月9日 申请日期2006年1月23日 优先权日2005年2月4日
发明者今村峰宏, 水野伸二 申请人:精工爱普生株式会社