慣性センサが設置された電子アセンブリを形成するための方法およびシステム

专利摘要:
電子アセンブリを形成するためのシステムおよび方法が提示される。第１の感知軸を有する第１の慣性センサが、ブラケットに装着される。第２の感知軸を有する第２の慣性センサは、第２の感知軸が第１の感知軸に対して実質的に直交となるように、ブラケットに装着される。ブラケットは、少なくとも１つのマイクロ電子デバイスが設置された回路基板に装着される。
公开号:JP2011516898A
申请号:JP2011505079
申请日:2009-04-06
公开日:2011-05-26
发明作者:フライ，ブライアン・イー；モヤ，デイヴ
申请人:ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド；
IPC主号:G01C19-56

专利说明:

[0001] [0001]本発明は、概して、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）などの電子アセンブリに関し、より詳細には、複数の慣性センサが設置された電子アセンブリを形成するための方法およびシステムに関する。]
背景技術

[0002] [0002]微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスなどの慣性センサは、様々なタイプの陸上車両、航空機、および船舶を含む、多様な現代の機械類における運動を検出するために使用される。しばしば、かかるビークルは、慣性センサ自体に加えて、しばしば回路基板に設置され、慣性センサにより生成された信号を分析し、ビークル内の他の電気システムと連係するために使用される様々な電子構成要素を含む、「慣性測定ユニット」（ＩＭＵ）として知られているサブシステムを備える。]
[0003] [0003]典型的には、ＩＭＵは、３つの相互に直交する軸（すなわち、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸）に関するビークルの運動を検出するために配置されたＭＥＭＳ慣性センサを備える。そのため、適切に作動するように、ＭＥＭＳデバイスは、概して、それぞれの「感知軸」（すなわち、運動が検出される軸）が他の同様のＭＥＭＳデバイスの感知軸に対して直交となるように配置される。]
[0004] [0004]従来的には、ＩＭＵにおけるＭＥＭＳデバイスの設置は、大まかな意味においてを除いてはデバイスの感知軸の正確な配置をあまり顧慮しない、回路基板に対する直接的なＭＥＭＳデバイスの設置を伴う。ＩＭＵが組み立てられた後に、しばしば、ＭＥＭＳデバイスの設置は、感知軸の直交配置を確保するために、かなりの調節（例えば、典型的にはソフトウェアおよび精度レートテーブルの使用による）を要する。これらの調節は、非常に時間のかかるものである場合があり、ＩＭＵの全体的な製造コストを著しく増大させる場合がある。]
発明が解決しようとする課題

[0005] [0005]したがって、感知軸が適切に配置されるような慣性センサの適切な設置を容易にする、ＩＭＵにおいて慣性センサを設置するための方法およびシステムを提供することが望ましい。さらに、添付の図面および本発明のこの背景技術と組み合わせて、本発明の以降の詳細な説明および添付の特許請求の範囲から、本発明の他の望ましいフィーチャおよび特徴が明らかになろう。]
課題を解決するための手段

[0006] [0006]電子アセンブリを形成するための方法が提示される。第１の感知軸を有する第１の慣性センサが、ブラケットに装着される。第２の感知軸を有する第２の慣性センサは、第２の感知軸が第１の感知軸に対して実質的に直交となるように、ブラケットに装着される。ブラケットは、少なくとも１つのマイクロ電子デバイスが設置された回路基板に装着される。]
[0007] [0007]慣性測定ユニットを構築するための方法が提示される。それぞれ第１、第２、および第３の感知軸を有する第１、第２、および第３の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）慣性センサは、第１、第２、および第３の感知軸が実質的に直交となるように、ブラケットに装着される。それぞれ第４、第５、および第６の感知軸を有する第４、第５、および第６のＭＥＭＳ慣性センサは、第４、第５、および第６の感知軸が各第１、第２、および第３の感知軸に対して実質的に平行となるように、ブラケットに装着される。ブラケットは、第１、第２、第３、第４、第５、および第６のＭＥＭＳ慣性センサが少なくとも１つの集積回路と作動可能に接続状態になるように、少なくとも１つの集積回路が設置された回路基板に装着される。]
[0008] [0008]慣性測定ユニットが提示される。慣性測定ユニットは、回路基板と、回路基板上に形成される複数の伝導トレースと、回路基板に設置され、伝導トレースに電気的に接続される、集積回路と、センサアセンブリとを備える。センサアセンブリは、回路基板に連結されたブラケットを備える。第１のＭＥＭＳ慣性センサが、ブラケットに連結され、第１の感知軸を有する。第２のＭＥＭＳ慣性センサが、ブラケットに連結され、第２の感知軸を有する。第２の感知軸は、第１の感知軸に対して実質的に直交となる。複数の伝導リードは、第１および第２のＭＥＭＳ慣性センサが伝導トレースを介して集積回路と作動可能に接続状態になるように、第１および第２のＭＥＭＳ慣性センサおよび伝導トレースに電気的に接続される。]
[0009] [0009]以下に、以下の図面と組み合わせて本発明を説明する。同様の数字は、同様の要素を表す。]
図面の簡単な説明

[0010] [0010]本発明の一実施形態による慣性センサアセンブリの等角図である。
本発明の一実施形態による慣性センサアセンブリの等角図である。
[0011]図１および図２の慣性センサアセンブリを備える慣性測定ユニットプリント配線基板（ＰＷＢ）の等角図である。
[0012]本発明の別の実施形態による慣性センサアセンブリの等角図である。
本発明の別の実施形態による慣性センサアセンブリの等角図である。
[0013]図４および図５の慣性センサアセンブリ内のブラケットの等角図である。
図４および図５の慣性センサアセンブリ内のブラケットの等角図である。
[0014]図４および図５の慣性センサアセンブリを備える慣性測定ユニットＰＷＢの等角図である。
[0015]図１、図２、図４、および図５の慣性センサアセンブリにおいて使用し得る、１つの例示的な微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ジャイロスコープの平面図である。
[0016]図１、図２、図４、および図５の慣性センサアセンブリにおいて使用し得る、１つの例示的なＭＥＭＳ加速度計の平面図である。] 図１ 図２ 図４ 図５
実施例

[0011] [0017]以下の詳細な説明は、本質的にもっぱら例示的なものであり、本発明または本発明の応用および使用を限定することを意図されない。さらに、先述の技術分野、背景技術、および概要、または以下の詳細な説明において提示される、いかなる明示または示唆される理論によって縛られることも意図されない。本明細書において示され説明される特定の実装形態は、本発明およびその最良の実施形態を例示するものであり、いかなる意味においても本発明の範囲を特に限定することを意図されないことを理解されたい。さらに、図１から図８は、単なる例示的なものであり、縮尺通りに描かれない場合があることを理解されたい。さらに、いくつかの図面においては、ｘ、ｙ、およびｚの軸および／または方向を含むデカルト座標系が、種々の実施形態にしたがって、構成要素の相対的な方向付けを明確にするために示される。しかし、この座標系は、本発明の種々の態様の説明を支援するように意図されるに過ぎず、限定的なものとして解釈されるべきではない。] 図１ 図８
[0012] [0018]図１から図８は、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）などの電子アセンブリを形成するための方法およびシステムを示す。第１の感知軸を有する第１の慣性センサが、ブラケットに装着される。第２の感知軸を有する第２の慣性センサが、第２の感知軸が第１の感知軸に対して実質的に直交となるように、ブラケットに装着される。ブラケットは、少なくとも１つのマイクロ電子デバイスが設置された回路基板に装着される。] 図１ 図８
[0013] [0019]さらに、第３の感知軸を有する第３の慣性センサが、第３の感知軸が第１および第２の感知軸に対して実質的に直交となるように、ブラケットに装着され得る。これらの第１、第２、および第３の慣性センサの装着は、ブラケットを回路基板に装着する前に行なわれてよい。第１、第２、および第３の慣性センサは、ＭＥＭＳジャイロスコープまたはＭＥＭＳ加速度計などの微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスであってよい。]
[0014] [0020]第１、第２、および第３の慣性センサがＭＥＭＳジャイロスコープである一実施形態において、ＭＥＭＳ加速度計などの第４、第５、および第６の慣性センサが、それらの感知軸が相互に直交となるように、ブラケットに装着されてよい。]
[0015] [0021]図１および図２は、本発明の一実施形態による慣性センサアセンブリ２０を示す。センサアセンブリ２０は、直角ブラケット２２および３つのセンササブアセンブリ２４を備える。ブラケット２２は、基本的に「コーナ・キューブ」形状であり、底部プレート（または面）２６ならびに２つの側部プレート２８および３０を備える。プレート（または面）２６、２８、および３０はそれぞれ、例えば約５．０８ｃｍ（約２インチ）の辺長３２を有する、実質的に正四方形である（しかし、さらに小さいプレートもまた使用され得る）。面２８および３０ならびに底部面２６は、共に、底部プレート２６ならびに側部プレート２８および３０が実質的に直交となる直角マウントを形成する。面２６、２８、および３０はそれぞれ、開口および突出部などの複数の装着形成部３４を備える。一実施形態においては、ブラケット２２は、プラスチック、ポリマー樹脂、または複合材料の成形部材である。] 図１ 図２
[0016] [0022]センササブアセンブリ２４はそれぞれ、第１の慣性センサ３６、第２の慣性センサ３８、可撓性テープ部分（または部材）４０、および設置クリップ４２を備える。図示されるように、センササブアセンブリ２４はそれぞれ、サブアセンブリ２４の１つが底部プレート２６の上側に配置され、他のサブアセンブリ２４が側部プレート２８および３０の外側に設置された状態で、ブラケット２２のプレート２６、２８、および３０のそれぞれに設置される。各サブアセンブリ２４内において、クリップ４２は、ブラケット２２上の装着形成部３４と噛み合って、慣性センサ３６および３８ならびに可撓性テープ部分４０をブラケット２２に固定する。]
[0017] [0023]図１および図２においては具体的に示されないが、第１の慣性センサ３６は、それぞれプレート２６、２８、および３０と第２の慣性センサ３８との間に位置する。可撓性テープ部分４０は、各第１および第２の慣性センサ３６間に、およびそれらに隣接して位置する。第１の慣性センサ３６はそれぞれ、第１の感知軸４４を有し、第２の慣性センサ３８はそれぞれ、第２の感知軸４６を有する。一実施形態においては、第１の慣性センサ３６は、ＭＥＭＳジャイロスコープであり、第２の慣性センサ３８は、ＭＥＭＳ加速度計である。具体的には示されないが、第１および第２の慣性センサ３６は、一般的に理解されるように、シールパッケージ内に封入されてよい。] 図１ 図２
[0018] [0024]図１および図２に図示されるように、慣性センサ３６および３８は、第１の感知軸４４が相互に直交となり、第２の感知軸４６が相互に直交となるように配置される。より具体的には、底部プレート２６に連結される第１の慣性センサ３６の感知軸４４は、ｘ軸に対して実質的に平行である。同様に、側部プレート３０に連結される第１の慣性センサ３６の感知軸４４は、ｙ軸に対して実質的に平行であり、側部プレート２８に連結される第１の慣性センサ３６の感知軸４４は、ｚ軸に対して実質的に平行である。] 図１ 図２
[0019] [0025]同様に、底部プレート２６に連結される第２の慣性センサ３８の第２の感知軸４６は、ｚ軸に対して実質的に平行である。側部プレート３０に連結される第２の慣性センサ４８の感知軸４６は、ｘ軸に対して実質的に平行であり、側部プレート２８に連結される第２の慣性センサの第２の感知軸４６は、ｙ軸に対して実質的に平行である。]
[0020] [0026]具体的には示されないが、可撓性テープ４０の各部分は、第１の慣性センサ３６の幅と同様の幅を有し、一般的に理解されるように、中に埋め込まれた複数の伝導リードまたはトレース４８を備える。可撓性テープ部分４０内の伝導トレース４８は、各センササブアセンブリ２４内において第１および第２の慣性センサ３６および３８の両方に電気的に接続される。可撓性テープ部分４０は、ポリアミドなどの可撓性絶縁材料から実質的に構成されてよい。一実施形態においては、センササブアセンブリ２４は、以下において説明されるように、回路基板上に設置される前に、図１および図２に図示されるようにブラケット２２に連結される。] 図１ 図２
[0021] [0027]図３は、本発明の一実施形態による慣性測定ユニット（またはシステム）（ＩＭＵ）５０を示す。ＩＭＵ５０は、回路基板（またはプリント配線基板（ＰＷＢ））５２と、回路基板５２に設置されたセンサアセンブリ２０を備える。一般的に理解されるように、回路基板５２は、プラスチック、ポリマー樹脂、セラミック、または複合材料などの絶縁材料のフラットパネルから実質的に構成される。一実施形態においては、フラットパネルは、ブラケット２２と同一の材料から作製され、これにより、ブラケット２２および回路基板５２が、合致する熱膨張率（ＣＴＥ）を有することが可能となる。回路基板５２は、実質的に正四方形であり、さらに、伝導トレース５４、マイクロプロセッサ５８を含む電子構成要素５６、および固定具６０を備える。伝導トレース５４は、回路基板５２の上に形成されるか、または回路基板５２内に埋め込まれ、電子構成要素５６とセンサアセンブリ２０との間に延在する。図示されないが、ＩＭＵは、ハウジングおよび電気コネクタをさらに備えてよい。] 図３
[0022] [0028]電子構成要素５６は、例えば、マイクロプロセッサ５８および他の構成要素５６を伝導トレース５４の第１の部分または端部に電気的に接続するはんだボールを使用して、回路基板５２に装着される。マイクロプロセッサ５８は、電子構成要素５６内に含まれ得るプログラム命令およびメモリに応答して作動する、無数の既知の汎用マイクロプロセッサ（または特定用途向けプロセッサ）の中の任意の１つを含んでよい。メモリは、以下に記載されるプロセスおよび方法を実施するための命令を自体に（または別のコンピュータ可読媒体に）記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および／またはリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）を含んでよい。マイクロプロセッサ５８は、プログラマブルプロセッサの他に様々な他の回路を使用して実装され得ることを理解されたい。例えば、デジタル論理回路およびアナログ信号処理回路もまた使用し得る。]
[0023] [0029]図３には詳細には示されないが、伝導トレース５４は、回路基板５２中を可撓性テープ部分４０まで延在し、可撓性テープ４０内のトレース４８と電気的接触状態にある。そのため、図１および図２に図示される第１および第２の慣性センサ３６および３８は、マイクロプロセッサ５８および他の電子構成要素５６と作動可能に接続状態にある。] 図１ 図２ 図３
[0024] [0030]作動中に、ＩＭＵ５０は、例えば、自動車または航空機などのビークル内に設置される。当業者には理解されるであろうが、第１および第２の慣性センサ３６および３８は、種々の慣性センサ３６および３８の第１および第２の感知軸４４および４６に関してＩＭＵ５０、センサアセンブリ２０、および／またはビークルの様々な移動を表す信号を生成する。マイクロプロセッサ５８は、トレース５４を介して信号を受領し、例えば、全ての慣性センサ３６および３８から受領した情報からＩＭＵ５０の全運動を計算する。]
[0025] [0031]図４および図５は、本発明の別の実施形態によるセンサアセンブリ６２を示す。センサアセンブリ６２は、ブラケット６４および３つのセンササブアセンブリ６６を備える。] 図４ 図５
[0026] [0032]図６および図７は、センササブアセンブリ６６が取り外された状態のブラケット６４を示す。概して、ブラケット６４は、図１から図３に図示されるブラケット２２と同様の形状であり、相互に直交となる底部プレート６８ならびに側部プレート７０および７２を備える。位置合わせ凹部７４が、底部プレート６８の上部表面上に、ならびに側部プレート７０および７２の外方表面上に形成される。はんだボールなどの複数のセンサ接触形成部７６が、位置合わせ凹部７４内に、ならびにプレート６８、７０、および７２の両側の中央部分に位置する（または形成される）。特に図６を参照すると、複数の回路基板接触形成部７８が、底部プレート６８の下部表面の外方部分上に位置する。さらに図６を参照すると、プレート６８、７０、および７２は、各センサ接触形成部７６を底部プレート６８の下部表面上の回路基板接触形成部７８のそれぞれに電気的に相互接続させる複数の伝導トレース（またはリード）８０を備える。] 図１ 図３ 図６ 図７
[0027] [0033]図４および図５を再び参照すると、センササブアセンブリ６６はそれぞれ、図１および図２に図示され上述されたものと同様の、第１の慣性センサ８２および第２の慣性センサ８４を備える。図４、図５、図６、および図７を組み合わせて参照すると、第１の慣性センサ８２は、底部プレート６８の上部表面上ならびに側部プレート７０および７２の外方表面上の、位置合わせ凹部７４内に位置決めされる。第２の慣性センサ８４は、側部プレート７０および７２の内方表面上ならびに底部プレート６８の下部表面上の、センサ接触形成部７６にそれぞれ接続される。一般的に理解されるように、第１および第２の慣性センサ８２および８４は、接触形成部７６を部分的にリフローすることによって、ブラケット６４に装着され得る。] 図１ 図２ 図４ 図５ 図６ 図７
[0028] [0034]上述のものと同様の様式において、第１の慣性センサ８２は、第１の感知軸８６を有し、第２の慣性センサ８４は、第２の感知軸８８を有する。図１および図２に図示される実施形態と同様に、慣性センサ８２および８４は、第１の感知軸８６が第２の感知軸８８と同様に相互に直交となるように配置される。より具体的には、底部プレート６８上の第１の慣性センサ８２の感知軸８６は、ｘ軸に対して実質的に平行である。側部プレート７０上の第１の慣性センサ８２の感知軸８６は、ｚ軸に対して実質的に平行である。側部プレート７２上の第１の慣性センサ８２の感知軸８６は、ｙ軸に対して実質的に平行である。] 図１ 図２
[0029] [0035]同様に、底部プレート６８上の第２の慣性センサ８４の感知軸８８は、ｚ軸に対して実質的に平行である。側部プレート７０上の第２の慣性センサ８４の感知軸８８は、ｙ軸に対して実質的に平行である。側部プレート７２上の第２の慣性センサ８４の感知軸８８は、ｘ軸に対して実質的に平行である。]
[0030] [0036]図８は、本発明の別の実施形態によるＩＭＵ９０を示す。ＩＭＵ９０は、回路基板（またはプリント配線基板）９２と、回路基板９２に設置された図４および図５のセンサアセンブリ６２とを備える。回路基板９２は、図３に図示されるものと同様であってよく、同様に、伝導トレース９４、電子構成要素９６（マイクロプロセッサ９８を含む）、および固定具１００を備える。伝導トレース９４は、回路基板９２の上に形成され、または回路基板９２内に埋め込まれ、電子構成要素９６とセンサアセンブリ６２との間を延在する。電子構成要素９６は、例えば、電子構成要素５６を伝導トレース５４の第１の部分または端部に電気的に接続するはんだボールを使用して、回路基板９２に装着される。詳細には図示されないが、伝導トレース９４は、回路基板９２中をセンサアセンブリ６２まで延在し、図６に図示される回路基板接触形成部７８と電気的接触状態にある。そのため、図４および図５に図示される第１および第２の慣性センサ８２および８４は、電子構成要素９６と作動可能に接続状態にある。] 図３ 図４ 図５ 図６ 図８
[0031] [0037]作動中に、ＩＭＵ９０は、例えば、自動車または航空機などのビークル内に設置される。当業者には理解されるであろうが、第１および第２の慣性センサ８２および８４は、種々の慣性センサ８２および８４の第１および第２の感知軸８６および８８に関してセンサアセンブリ６２（またはビークル）の様々な移動を表す信号を生成する。マイクロプロセッサ５８は、トレース９４を介して信号を受領し、例えば、全ての慣性センサ８２および８４から受領した情報からＩＭＵ９０の全運動を計算する。]
[0032] [0038]上述の方法およびシステムの１つの利点は、慣性センサの感知軸の適切な位置合わせが容易になることである。より具体的には、このブラケットの形状により、慣性センサの感知軸は、ＩＭＵ内に設置される（または回路基板に装着される）前に、実質的に直交となる。その結果、ＩＭＵ内に設置された後に慣性センサの相対的な方向付けについて行なわれる調節が、最小限に抑えられる。したがって、ＩＭＵを完成させるために必要な時間が、ＩＭＵの製造コスト全体と同様に軽減される。別の利点は、少なくとも１つの実施形態において、センサアセンブリが、ブラケットに共に設置されたジャイロスコープおよび加速度計の両方を使用するという点である。したがって、センサアセンブリは、感知軸に対する回転および加速度の両方を正確に検出することが可能となる。]
[0033] [0039]さらに、ブラケットの単純な形状（すなわちプレートから作製される）により、そのサイズおよび重量が、製造コストと同様に最小限に抑えられる。シールされた慣性センサを使用することにより、環境的影響からＭＥＭＳデバイスを依然として保護しつつ、ブラケットを使用することが可能となる。図４から図８に図示される実施形態のさらなる利点は、ブラケット上の接触形成部により、一般的に理解されるように、規格化された自動「ピック・アンド・プレース」機械類を使用して、慣性センサをブラケット上に配置し、ブラケットを回路基板上に配置することが可能となり、これにより製造コストおよび製造時間がさらに軽減される点である。] 図４ 図８
[0034] [0040]図９は、本発明の一実施形態による、図１および図２の第１の慣性センサ３６（および／または、図４および図５の第１の慣性センサ８２）を示す。一実施形態においては、第１の慣性センサ３６は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ジャイロスコープである。図８は、音叉ジャイロスコープとしてＭＥＭＳジャイロスコープを示すが、角速度感知ジャイロスコープなどの、回転を検出するためにコリオリ加速度を使用する他のＭＥＭＳ振動ジャイロスコープもまた使用し得る。第１の慣性センサ３６は、基板１０２上に形成されてよく、プルーフマス１０４および１０６、複数の（例えば８個の）支持ビーム１０８、横ビーム１１０および１１２、モータドライブ櫛状部１１４および１１６、モータピックオフ櫛状部１１８および１２０、感知プレート１２２および１２４、ならびにアンカ１２６および１２８を備えてよい。] 図１ 図２ 図４ 図５ 図８ 図９
[0035] [0041]プルーフマス１０４および１０６は、ＭＥＭＳジャイロスコープシステムにおいて使用するのに適した任意のマスであってよい。好ましい一実施形態においては、プルーフマス１０４および１０６は、シリコンプレートである。マイクロマシニング技術に適合する他の材料もまた使用可能である。図８は、２つのプルーフマスを示すが、他の個数のプルーフマスを使用してもよい。プルーフマス１０４および１０６は、実質的に、モータドライブ櫛状部１１４および１１６とモータピックオフ櫛状部１１８および１２０との間にそれぞれ配置される。プルーフマス１０４および１０６は、モータドライブ櫛状部１１４および１１６ならびにモータピックオフ櫛状部１１８および１２０の方向に延在する複数の（例えば１０個の）櫛状電極を備える。一実施形態においては、プルーフマス１０４および１０６は、支持ビーム１０８によって感知プレート１２２および１２４の上方に支持される。] 図８
[0036] [0042]支持ビーム１０８は、シリコンウェーハからマイクロマシニング加工することができ、プルーフマス１０４および１０６が駆動面（例えばｘ軸）内および感知面（例えばｚ軸）内で移動するのを可能にするばねとしての役割を果たし得る。支持ビーム１０８は、横ビーム１１０および１１２に連結される。横ビーム１１０および１１２は、アンカ１２６および１２８に連結され、さらに、アンカ１２６および１２８は、基板１０２に連結されて、ＭＥＭＳジャイロスコープに対する支持を与える。]
[0037] [0043]モータドライブ櫛状部１１４および１１６は、プルーフマス１０４および１０６の方向に延在する複数の櫛状電極を備える。モータドライブ櫛状部１１４および１１６上の電極の個数は、プルーフマス１０４および１０６上の電極の個数によって決定され得る。プルーフマス１０４および１０６ならびにモータドライブ櫛状部１１４および１１６の櫛状電極は、キャパシタを共同的に形成し得る。モータドライブ櫛状部１１４および１１６は、これらの電極により形成されるキャパシタを使用することにより駆動面に沿ってプルーフマス１０４および１０６を振動させる駆動電子機器（図示せず）に接続され得る。]
[0038] [0044]モータピックオフ櫛状部１１８および１２０は、プルーフマス１０４および１０６の方向に延在する複数の櫛状電極を備える。モータピックオフ櫛状部１１８および１２０上の電極の個数は、プルーフマス１０４および１０６上の電極の個数によって決定され得る。プルーフマス１０４および１０６ならびにモータピックオフ櫛状部１１８および１２０の櫛状電極は、ＭＥＭＳジャイロスコープが駆動面における動作を感知するのを可能にするキャパシタを共同的に形成し得る。]
[0039] [0045]感知プレート１２２および１２４は、プルーフマス１０４および１０６と共に並列キャパシタを形成し得る。プルーフマス１０４および１０６がｘ軸に沿って振動している間に、角速度入力がｙ軸についてＭＥＭＳジャイロスコープに与えられると、コリオリ力が、並列キャパシタによりｚ軸における変位または動作として検出され得る。ＭＥＭＳジャイロスコープの出力は、容量における変化に比例する信号であってよい。この信号は、感知バイアス電圧が感知プレート１２２および１２４に印加される場合には、電流であってよい。感知プレート１２２および１２４は、プルーフマス１０４および１０６が感知プレート１２２および１２４の方向におよび／または感知プレート１２２および１２４から離れる方向に移動する際の容量における変化を検出する感知電極に接続されてよい。]
[0040] [0046]図１０は、本発明の一実施形態による、図１および図２の第２の慣性センサ３８（および／または、図４および図５の第２の慣性センサ８４）を示す。一実施形態においては、第２の慣性センサ８４は、ＭＥＭＳ加速度計であり、とりわけ、従来の振子中央ヒンジ留め型または「シーソー」型加速度計として構築される容量型ピックオフセンサである。この加速度計は、一対の固定基板１３０および１３２（基板１３２が透過的に示される）と、「振子」または「プルーフマス」と一般的に呼ばれる振子式加速度感知素子１３４とを備える。] 図１ 図１０ 図２ 図４ 図５
[0041] [0047]基板１３０および１３２は、互いに離間され、それぞれが、１つの表面上に配設された、予め定められた構成の複数の金属電極層１３６および１３８を有して、各キャパシタ電極または「プレート」を形成する。これは、多重スタックプレートの一例である。電極素子の１つは、刺激信号を受領する励起電極として作動し、他方の電極素子は、静電再平衡用の帰還電極として作動する。帰還信号が、励起信号に重畳される場合には、単一セットの電極素子が、励起電極および帰還電極の両方として作動する。]
[0042] [0048]振子式加速度感知素子１３４は、支点軸またはヒンジ軸ｈを中心とした振子回転のために、高所装着点１４２に位置する１つまたは複数の回転フレクシャ１４０によって基板１３０と１３２との間にフレキシブルに懸架されて、電極素子１３６および１３８を有する種々のセットのキャパシタを形成する。加速度感知素子１３４の移動により、固定励起電極１３６および１３８に対する加速度感知素子１３４の位置における変化に応じて、ピックオフ容量において変化が生じる。ピックオフ容量におけるこの変化は、加速度を表す。]
[0043] [0049]かかる加速度センサデバイスにおいては、励起電極１３６（または１３８）および可動感知素子１３４により形成される容量は、高所装着点１４２上に構築される場合の、電極１３６および１３８と振子式加速度感知素子１３４との間の距離に逆比例する。]
[0044] [0050]前述の詳細な説明において、少なくとも１つの例示的な実施形態を提示したが、無数の変形形態が存在することを理解されたい。さらに、例示的な実施形態または複数の例示的な実施形態は、例に過ぎず、本発明の範囲、適用性、または構成をいかなる意味においても限定するようには意図されないことを理解されたい。さらに、前述の詳細な説明は、例示的な実施形態または複数の例示的な実施形態を実施するための便利なロードマップを当業者に提供するものである。添付の特許請求の範囲およびその法的均等物において示されるような本発明の範囲から逸脱することなく、要素の機能および構成において様々な変更をなすことが可能であることを理解されたい。]

权利要求:

請求項1
電子アセンブリを形成するための方法であって、第１の感知軸を有する第１の慣性センサをブラケットに装着するステップと、第２の感知軸が前記第１の感知軸に対して実質的に直交となるように、前記第２の感知軸を有する第２の慣性センサを前記ブラケットに装着するステップと、前記ブラケットを少なくとも１つのマイクロ電子デバイスが設置された回路基板に装着するステップとを含む、方法。
請求項2
第３の感知軸が前記第１および第２の感知軸に対して実質的に直交となるように、前記第３の感知軸を有する第３の慣性センサを前記ブラケットに装着するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
請求項3
前記第１、第２、および第３の慣性センサの中の少なくともいくつかを前記ブラケットに装着する前記ステップは、前記ブラケットを前記回路基板に装着する前記ステップの前に行なわれる、請求項２に記載の方法。
請求項4
前記第１、第２、および第３の慣性センサを前記ブラケットに装着する前記ステップは、前記ブラケットを前記回路基板に装着する前記ステップの前に行なわれる、請求項３に記載の方法。
請求項5
前記第１、第２、および第３の慣性センサのそれぞれが、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスである、請求項４に記載の方法。
請求項6
前記第１、第２、および第３の慣性センサのそれぞれが、ＭＥＭＳジャイロスコープまたはＭＥＭＳ加速度計である、請求項５に記載の方法。
請求項7
前記第１、第２、および第３の慣性センサは、ＭＥＭＳジャイロスコープである、請求項５に記載の方法。
請求項8
第４の感知軸が、前記第１の感知軸に対して実質的に平行となり、前記第２および第３の感知軸に対して実質的に直交となるように、前記ブラケットを前記回路基板に装着する前記ステップの前に、前記第４の感知軸を有する前記第４の慣性センサを前記ブラケットに装着するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
請求項9
第５の感知軸が、前記第２の感知軸に対して実質的に平行となり、前記第１および第３の感知軸に対して実質的に直交となるように、前記ブラケットを前記回路基板に装着する前記ステップの前に、前記第５の感知軸を有する第５の慣性センサを前記ブラケットに装着するステップと、第６の感知軸が、前記第３の感知軸に対して実質的に平行となり、前記第１および第２の感知軸に対して実質的に直交となるように、前記ブラケットを前記回路基板に装着する前記ステップの前に、前記第６の感知軸を有する第６の慣性センサを前記ブラケットに装着するステップとをさらに含む、請求項７に記載の方法。
請求項10
前記第４、第５、および第６の慣性センサは、ＭＥＭＳ加速度計である、請求項９に記載の方法。
請求項11
慣性測定ユニットを構築するための方法であって、第１、第２、および第３の感知軸が実質的に直交となるように、前記第１、第２、および第３の感知軸をそれぞれ有する第１、第２、および第３の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）慣性センサをブラケットに装着するステップと、第４、第５、および第６の感知軸が前記各第１、第２、および第３の感知軸に対して実質的に平行となるように、前記第４、第５、および第６の感知軸をそれぞれ有する第４、第５、および第６のＭＥＭＳ慣性センサを前記ブラケットに装着するステップと、前記第１、第２、第３、第４、第５、および第６のＭＥＭＳ慣性センサが少なくとも１つの集積回路と作動可能に接続状態になるように、前記ブラケットを前記少なくとも１つの集積回路が設置された回路基板に装着するステップとを含む、方法。
請求項12
前記第１、第２、および第３のＭＥＭＳ慣性センサは、ＭＥＭＳジャイロスコープであり、前記第４、第５、および第６のＭＥＭＳ慣性センサは、ＭＥＭＳ加速度計である、請求項１１に記載の方法。
請求項13
前記第１、第２、第３、第４、第５、および第６のＭＥＭＳ慣性センサを装着する前記ステップは、前記ブラケットを前記回路基板に装着する前記ステップの前に行なわれる、請求項１２に記載の方法。
請求項14
回路基板と、前記回路基板上に形成される複数の伝導トレースと、前記回路基板に設置され、前記伝導トレースに電気的に接続される、集積回路と、センサアセンブリであって、前記回路基板に連結されるブラケット、第１の感知軸を有する、前記ブラケットに連結される第１の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）慣性センサ、第２の感知軸を有する、前記ブラケットに連結される第２のＭＥＭＳ慣性センサであって、前記第２の感知軸は、前記第１の感知軸に対して実質的に直交となる、第２のＭＥＭＳ慣性センサ、および、前記第１および第２のＭＥＭＳ慣性センサが前記伝導トレースを介して前記集積回路と作動可能に接続状態になるように、前記第１および第２のＭＥＭＳ慣性センサおよび前記伝導トレースに電気的に接続される、複数の伝導リードを備えるセンサアセンブリとを備える、慣性測定ユニット。
請求項15
前記伝導トレースは、前記集積回路に隣接する第１の部分と、前記ブラケットに隣接する第２の部分とを有する、請求項１４に記載の慣性測定ユニット。
請求項16
前記センサアセンブリは、前記第１のＭＥＭＳ慣性センサと少なくともいくつかの前記伝導トレースの前記第２の部分との間に延在する可撓性テープの第１の部分と、前記第２のＭＥＭＳ慣性センサと少なくともいくつかの前記伝導トレースの前記第２の部分との間に延在する可撓性テープの第２の部分とをさらに備え、前記伝導リードは、前記可撓性テープの前記第１および第２の部分内に埋め込まれる、請求項１５に記載の慣性測定ユニット。
請求項17
前記伝導リードは、前記ブラケット内に埋め込まれ、前記センサアセンブリは、前記伝導トレースの前記第２の部分と、前記伝導リードと、前記第１および第２のＭＥＭＳ慣性センサとを相互接続する複数のはんだボールをさらに備える、請求項１６に記載の慣性測定ユニット。
請求項18
前記センサアセンブリは、第３の感知軸が前記第１および第２の感知軸に対して実質的に直交となるように前記ブラケットに連結された、前記第３の感知軸を有する第３のＭＥＭＳ慣性センサをさらに備え、前記第１、第２、および第３のＭＥＭＳ慣性センサは、ＭＥＭＳジャイロスコープまたはＭＥＭＳ加速度計である、請求項１７に記載の慣性測定ユニット。
請求項19
第４、第５、および第６の感知軸がそれぞれ前記第１、第２、および第３の感知軸に対して直交となるように前記ブラケットに連結された、前記第４、第５、および第６の感知軸をそれぞれ有する第４、第５、および第６のＭＥＭＳ慣性センサをさらに備える、請求項１８に記載の慣性測定ユニット。
請求項20
前記第１、第２、および第３の慣性センサは、ＭＥＭＳジャイロスコープであり、前記第４、第５、および第６の慣性センサは、ＭＥＭＳ加速度計である、請求項１８に記載の慣性測定ユニット。