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公開番号2022097145
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-06-30
出願番号2020210554
出願日2020-12-18
発明の名称微小振動体の位置決め構造、慣性センサの製造方法
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類G01C 19/5691 20120101AFI20220623BHJP(測定;試験)
要約【課題】微小振動体が実装基板に搭載されてなる慣性センサにおいて、微小振動体の搭載時における微小振動体の傷付き防止と所定以上の精度が得られる簡便な位置決めとを両立する。
【解決手段】三次元曲面形状の曲面部を有する微小振動体の一部が、実装基板3に搭載され、当該曲面部が中空状態となる慣性センサにおいて、微小振動体2の搭載時に、実装基板3に対して着脱可能なガイド板材6を装着した位置決め構造100を用いる。ガイド板材6は、微小振動体を囲む位置に配置され、微小振動体に接触することで、実装基板3に対する微小振動体の位置決めを行う接触部61を有する。実装基板3は、ガイド板材6の一部が嵌め込まれる嵌め込み溝56を有しており、微小振動体2を搭載する際に、ガイド板材6が嵌合した状態となる構成となっている。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項1】
環状曲面を備える曲面部(21)および前記曲面部から凹んだ凹部(22)を有する微小振動体(2)と、実装基板(3)とを有してなり、前記微小振動体の前記凹部が前記実装基板のうち枠体状の実装部(51)の内側領域に搭載され、前記曲面部が中空状態である慣性センサ(1)の製造に用いられる位置決め構造(100)であって、
前記実装基板と、
前記実装基板との着脱が可能であって、前記微小振動体と前記実装基板との位置決めに用いられるガイド板材(6)と、を備え、
前記実装基板は、互いに距離を隔てつつ、前記実装部を囲む配置とされる複数の電極部(53)と、互いに距離を隔てつつ、複数の前記電極部を囲む配置とされる複数の外枠部(54)と、複数の前記電極部よりも複数の前記外枠部の側に位置する部位に設けられ、前記ガイド板材の一部が嵌め込まれる嵌め込み溝(543、56)と、を有しており、
前記ガイド板材は、前記微小振動体を前記実装部に搭載する際に、前記微小振動体に当接する接触部(61)と、前記接触部に接続され、前記接触部を囲む枠体状の枠体部(62)と、前記枠体部の外周側に配置される複数の把持部(64)と、複数の前記把持部と前記枠体部とをそれぞれ接続する複数の支持部(63)と、を有しており、
前記微小振動体が前記実装基板に搭載された際の前記実装基板の厚み方向に沿った方向を高さ方向として、前記ガイド板材は、前記微小振動体よりも高さ方向の寸法が小さい、位置決め構造。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
前記接触部は、環状の枠体形状であり、
前記嵌め込み溝は、複数の前記電極部と複数の前記外枠部との隙間であり、
前記枠体部は、前記嵌め込み溝に嵌め込まれる、請求項1に記載の位置決め構造。
【請求項3】
複数の前記外枠部のうち隣接する前記外枠部の隙間は、前記ガイド板材と前記実装基板との位置決め溝(55)となっており、
前記支持部が前記位置決め溝に嵌め込まれる、請求項1または2に記載の位置決め構造。
【請求項4】
前記枠体部は、前記把持部を変位させたときに連動して変位する複数の梁部(621、622)と、前記梁部に接続され、前記実装基板との位置決めに用いられる位置決め嵌合部(65)とを有すると共に、
前記嵌め込み溝は、複数の前記外枠部に形成されており、
前記位置決め嵌合部は、前記嵌め込み溝に嵌め込まれる、請求項1または2に記載の位置決め構造。
【請求項5】
複数の前記支持部は、第一の方向に沿って延設された第一の前記支持部と、前記第一の方向に交差する第二の方向に沿って延設された第二の前記支持部とにより構成されている、請求項1ないし4のいずれか1つに記載の位置決め構造。
【請求項6】
前記支持部のうち前記把持部の側の一端と前記枠体部の側の他端とを繋げる方向を接続方向として、前記支持部は、前記把持部を前記接続方向に沿って変位させたときに、前記把持部の変位よりも前記接触部の変位を小さくするための弾性変形部(67)を備える、請求項4に記載の位置決め構造。
【請求項7】
前記枠体部は、前記接触部を囲む環状の枠体形状である、請求項1または2に記載の位置決め構造。
【請求項8】
前記枠体部は、一方向に延びた第一の梁部(621)と、前記一方向とは異なる方向に延びた第二の梁部(622)とを有してなる、請求項4または6に記載の位置決め構造。
【請求項9】
前記支持部のうち前記把持部の側の一端と前記枠体部の側の他端とを繋ぐ方向を接続方向として、前記接触部は、前記接続方向の延長線上に配置され、前記把持部を前記接続方向に沿って変位させたときに、前記把持部の変位に連動して前記接続方向に沿って変位する、請求項4、6、8のいずれか1つに記載の位置決め構造。
【請求項10】
複数の前記梁部は、それぞれ異なる1つの前記支持部を介して異なる1つの前記把持部に接続されると共に、接続された前記支持部のうち前記把持部の側の一端と前記梁部の側の他端とを繋ぐ方向を接続方向として、前記把持部を前記接続方向に沿って変位させたときに、前記接続方向に沿って弾性変形する、請求項4、6、8、9のいずれか1つに記載の位置決め構造。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、微小振動体を備える慣性センサの製造に用いられる位置決め構造および慣性センサの製造方法に関する。
続きを表示(約 2,200 文字)【背景技術】
【0002】
近年、車両の自動運転のシステム開発が進められており、この種のシステムでは、高精度の自己位置の推定技術が必要である。例えば、いわゆるレベル3の自動運転向けに、GNSS(Global Navigation Satellite Systemの略)とIMU(Inertial Measurement Unitの略)とを備える自己位置推定システムの開発が進められている。IMUは、例えば、3軸のジャイロセンサと3軸の加速度センサから構成される6軸の慣性力センサである。将来的に、いわゆるレベル4以上の自動運転を実現するためには、現状よりもさらに高感度のIMUが求められる。
【0003】
このような高感度のIMUを実現するためのジャイロセンサとしては、BRG(Bird-bath Resonator Gyroscopeの略)が有力視されている。BRGは、ワイングラスモードで振動する三次元曲面を有する微小振動体が実装基板に搭載されてなる(例えば特許文献1)。この微小振動体は、振動の状態を表すQ値が10

以上に達するため、従来よりも高感度が見込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
米国特許出願公開第2019/0094024A1号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
この微小振動体は、例えば、数十μmの厚みの石英等で構成されるため、実装基板への搭載において傷を付けない取り扱いが求められる。微小振動体のベースとなる基材(例えば石英等)やその表面に形成される電極膜に傷が付いたり、電極膜が剥がれたりすると、Q値が低下し、ジャイロセンサの感度が低下してしまう。また、この微小振動体を実装基板に搭載する際には、実装基板に対する微小振動体の位置決め精度が要求される。そのため、BRGを製造するにあたっては、微小振動体に傷を付けない取り扱いと実装基板への位置決め精度との両立が必要である。
【0006】
特許文献1に記載のBRGは、実装基板の一部として微小振動体の位置決め用の可動治具が形成されており、微小振動体を実装基板に載置し、可動治具により微小振動体の位置調整を行った後に、微小振動体が実装基板に接合される。その後、実装基板のうち可動治具の部分は、エッチング等の処理により実装基板から解放され、除去される。
【0007】
しかし、この手法は、実装基板における微小振動体の位置決め精度を確保できるものの、プロセスが多く、製造コストが増大するおそれがある。そのため、微小振動体を傷付けず、かつ実装基板における位置決めを簡便にすることが求められる。
【0008】
本発明は、上記の点に鑑み、この種の微小振動体を備える慣性センサにおいて、微小振動体を実装基板に搭載する際における微小振動体の傷付き防止と所定以上の精度が得られる簡便な位置決めとを両立することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の微小振動体の位置決め構造は、環状曲面を備える曲面部(21)および曲面部から凹んだ凹部(22)を有する微小振動体(2)と、実装基板(3)とを有してなり、微小振動体の凹部が実装基板のうち枠体状の実装部(51)の内側領域に搭載され、曲面部が中空状態である慣性センサ(1)の製造に用いられる位置決め構造(100)であって、実装基板と、実装基板との着脱が可能であって、微小振動体と実装基板との位置決めに用いられるガイド板材(6)と、を備える。このような構成において、実装基板は、互いに距離を隔てつつ、実装部を囲む配置とされる複数の電極部(53)と、互いに距離を隔てつつ、複数の電極部を囲む配置とされる複数の外枠部(54)と、複数の電極部よりも複数の外枠部の側に位置する部位に設けられ、ガイド板材の一部が嵌め込まれる嵌め込み溝(543、56)と、を有している。ガイド板材は、微小振動体を実装部に搭載する際に、微小振動体に当接する接触部(61)と、接触部に接続され、接触部を囲む枠体状の枠体部(62)と、枠体部の外周側に配置される複数の把持部(64)と、複数の把持部と枠体部とをそれぞれ接続する複数の支持部(63)と、を有しており、微小振動体が実装基板に搭載された際の実装基板の厚み方向に沿った方向を高さ方向として、ガイド板材は、微小振動体よりも高さ方向の寸法が小さい。
【0010】
これによれば、微小振動体と接触し、実装基板に対する微小振動体の位置決めに用いられる接触部を有するガイド板材が、着脱が可能な状態で実装基板に取り付けられてなる位置決め構造となる。また、この位置決め構造は、ガイド板材の高さが微小振動体に比べて小さく、ガイド板材を介して微小振動体を実装基板に搭載した際に、微小振動体が傾くことを抑制できると共に、実装基板からの取り外しが容易である。そのため、微小振動体が実装基板に搭載されてなる慣性センサの製造において、微小振動体の傷付きを抑制しつつも、簡便に、所定以上の精度で実装基板に対する位置決めを行うことが可能となる。
(【0011】以降は省略されています)

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