CN110082565B - 物理量传感器、电子设备以及移动体 - Google Patents

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Abstract

提供物理量传感器、电子设备以及移动体，降低在从物理量传感器元件输出的信号中混入残留噪声而使传感器检测特性恶化的情况。物理量传感器(1)包括：作为传感器元件的加速度传感器元件(20)；作为半导体电路的IC(40)；以及作为基板的第一基材(11)，安装有加速度传感器元件和IC，并设置有串行通信用布线(30a、30b、30c)，加速度传感器元件与IC层叠，在俯视加速度传感器元件时，相对于加速度传感器元件的假想中心线(L)，连接加速度传感器元件与IC的作为电连接部的接合线(43)配置在串行通信用布线(30a、30b、30c)的相反侧。

Description

物理量传感器、电子设备以及移动体
技术领域
本发明涉及物理量传感器、电子设备以及移动体。
背景技术
近年，作为电子器件，开发了使用硅MEMS(Micro Electro Mechanical System)技术制造的物理量传感器。作为这样的物理量传感器，例如在专利文献1中记载有一种电容型的物理量传感器(力学传感器)，包括具有呈梳齿状并配置为互相相对的可动电极以及固定电极的传感器元件，并基于这两个电极间生成的电容对物理量进行检测。
另外，作为将传感器元件安装于封装的方法，例如在专利文献2中记载有将半导体芯片(麦克风芯片)和LSI芯片安装在半导体封装的凹部的底面的构造。
专利文献1：日本特开2007-139505号公报
专利文献2：日本特开2008-288492号公报
然而，当将物理量(加速度、角速度)传感器元件与半导体电路(IC)安装于封装的凹部的底面时，由于将物理量传感器元件与半导体电路电连接的导线以及配置于封装的内部的串行通信SPI用布线的电干扰导致的噪声的影响，从物理量传感器元件输出的信号中混入有宽频噪声，即所谓残留噪声(Noise Density)，存在传感器检测特性恶化的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题的至少一部分而完成的，能够作为以下方式或应用例来实现。
[应用例1]本应用例涉及的物理量传感器，其特征在于，包括：传感器元件；半导体电路；以及基板，安装有所述传感器元件和所述半导体电路，并设置有串行通信用布线，所述传感器元件与所述半导体电路层叠，在俯视所述传感器元件时，相对于穿过所述传感器元件的中心的假想中心线，连接所述传感器元件与所述半导体电路的电连接部配置在所述串行通信用布线的相反侧。
根据本应用例涉及的物理量传感器，相对于穿过传感器元件的中心的假想中心线，连接传感器元件与半导体电路的电连接部配置在串行通信用布线的相反侧，因此电连接部与串行通信用布线不容易电干扰。因此，在从传感器元件输出的信号中不容易混入残留噪声，能够降低物理量传感器的传感器检测特性的恶化。
[应用例2]在上述应用例中记载的物理量传感器中，优选的是，在所述俯视下，在配置有所述电连接部的一侧设置有GND布线。
根据本应用例，由于在配置有电连接部的一侧设置有GND布线，在电连接部与串行通信用布线之间配置有GND布线，从而在电连接部与串行通信用布线更不容易电干扰。因此，能够更加降低物理量传感器的传感器检测特性的恶化。
[应用例3]在上述应用例中记载的物理量传感器中，优选的是，所述串行通信用布线包括MISO(主机输入从机输出)用布线、MOSI(从机输入主机输出)用布线以及SCLK(串行时钟线)用布线。
根据本应用例，由于串行通信用布线包括MISO用布线、MOSI用布线以及SCLK用布线，因此不容易混入与电连接部的电干扰导致的残留噪声，能够获得高精度的传感器检测特性。
[应用例4]在上述应用例中记载的物理量传感器中，优选的是，所述串行通信用布线通过填充于贯通所述基板的贯通孔的导电体与设置于所述基板相反侧的面的端子电连接。
根据本应用例，由于串行通信用布线通过填充于贯通基板的贯通孔的导电体与设置于基板相反侧的面的端子电连接，能够降低来自外部的噪声的影响。另外，不需要引出线等，能够达到物理量传感器的小型化的目的。
[应用例5]在上述应用例中记载的物理量传感器中，优选的是，所述传感器元件与所述半导体电路之间的连接方法是倒装芯片安装。
根据本应用例，传感器元件与半导体电路之间的连接方法因为是倒装芯片安装，与导线连接相比，电连接部与串行通信用布线更不容易电干扰。因此，能够更加降低物理量传感器的传感器检测特性的恶化。
[应用例6]在上述应用例中记载的物理量传感器中，优选的是，所述物理量传感器包括GND平面布线，所述GND平面布线与安装有所述基板的所述传感器元件和所述半导体电路的面分离设置。
根据本应用例涉及的物理量传感器，由于GND平面布线与安装有传感器元件和半导体电路的面分离设置，由GND平面布线和传感器元件的线性膨胀系数不同而产生的残留应力不容易传递至传感器元件，能够降低由残留应力产生的温度滞后现象。
[应用例7]在上述应用例中记载的物理量传感器中，优选的是，在从所述传感器元件与所述半导体电路重合方向的俯视下，所述GND平面布线配置为与所述传感器元件重合。
根据本应用例，由于GND平面布线在俯视下配置为与传感器元件重合，能够通过GND平面布线隔绝来自外部的辐射噪声，能够降低辐射噪声对传感器元件的影响。
[应用例8]在上述应用例中记载的物理量传感器中，优选的是，所述基板是层叠多个基板的层叠基板。
根据本应用例，在层叠的基板与基板之间能够设置多个布线(金属化)的走线图案，因此能够配置复杂的布线而不使俯视下的基板尺寸增大。
[应用例9]在上述应用例中记载的物理量传感器中，优选的是，所述层叠基板的层叠数为三层。
根据本应用例，基板与基板的具有两层夹层，因此能够配置更复杂的布线。
[应用例10]在上述应用例中记载的物理量传感器中，优选的是，所述物理量传感器包括：环状基板，在安装有所述基板的所述传感器元件和半导体电路的面使所述传感器元件和所述半导体电路环绕在内侧并层叠；以及盖，具有导电性，以使由所述基板和所述环状基板构成的凹陷部成为封闭空间的方式，密封所述凹陷部的开口部。
根据本应用例，能够通过在设置于基板、环状基板以及盖之间的封闭空间容纳传感器元件和半导体电路而与外部的氛围隔绝，能够提供高性能的物理量传感器。
[应用例11]在上述应用例中记载的物理量传感器中，优选的是，所述盖与所述GND平面布线经由形成于设置在所述基板以及所述环状基板的侧面的堞形结构的导电层或者填充在贯通所述环状基板的孔中的导电体而电连接。
根据本应用例，由于具有导电性的盖与GND平面布线通过导电层或导电体电连接，能够通过盖和GND平面布线隔绝来自由基板、环状基板以及盖构成的容器的盖侧或从基板侧对传感器元件产生影响的容器外部的辐射噪声，能够更加降低辐射噪声对传感器元件的影响。
[应用例12]在上述应用例中记载的物理量传感器中，优选的是，在形成于所述基板的多个布线中，模拟用布线的宽度大于信号用布线的宽度。
根据本应用例，通过使模拟用布线的宽度大于信号用布线的宽度，使模拟用布线的阻抗降低，能够降低来自容器外部的辐射噪声的影响。
[应用例13]在上述应用例中记载的物理量传感器中，优选的是，在将所述模拟用布线的宽度设为L1，将所述信号用布线的宽度设为L2时，满足L1/L2≥2。
根据本应用例，通过使模拟用布线的宽度为信号用布线的宽度的两倍以上，能够更加降低来自容器外部的辐射噪声的影响。
[应用例14]在上述应用例中记载的物理量传感器中，优选的是，所述传感器元件是加速度传感器元件。
根据本应用例，由于从加速度传感器元件输出的信号中不容易混入残留噪声，能够获取高精度的加速度信号。
[应用例15]本应用例涉及的惯性测量单元具备：上述应用例中记载的物理量传感器；角速度传感器；以及控制部，对所述物理量传感器以及所述角速度传感器进行控制。
根据本应用例，在从传感器元件输出的信号中不容易混入残留噪声，通过将传感器检测特性的恶化降低后的物理量传感器，能够提供更高精度的惯性测量单元。
[应用例16]本应用例涉及的电子设备具备：上述应用例任意一个例子中记载的物理量传感器；控制部，基于从所述物理量传感器输出的检测信号进行控制；以及校正部，对所述检测信号进行校正。
根据本应用例，在从传感器元件输出的信号中不容易混入残留噪声，通过将传感器检测特性的恶化降低后的物理量传感器，能够提供更高精度的电子设备。
[应用例17]本应用例涉及的便携式电子设备包括：上述应用例任意一个例子中记载的物理量传感器；壳，用于容纳所述物理量传感器；处理部，容纳于所述壳，对来自所述物理量传感器的输出数据进行处理；显示部，容纳于所述壳；以及透光性罩，用于闭塞所述壳的开口部。
根据本应用例，在从传感器元件输出的信号中不容易混入残留噪声，通过将传感器检测特性的恶化降低后的物理量传感器，能够提供更高精度的便携式电子设备。
[应用例18]本应用例涉及的移动体具备：上述应用例任意一个例子中记载的物理量传感器；以及姿态控制部，基于从所述物理量传感器输出的检测信号进行姿态控制。
根据本应用例，由于在从传感器元件输出的信号中不容易混入残留噪声，基于从将传感器检测特性的恶化降低后的物理量传感器输出的高精度信号来进行姿态控制，能够提供高精度姿态控制特性的移动体。
附图说明
图1是示出第一实施方式涉及的物理量传感器的概略结构的立体图。
图2是示出物理量传感器的概略结构的俯视图。
图3是示出物理量传感器的概略结构的图1的A-A剖视图。
图4是示出设置于基板的布线的概略结构的俯视图。
图5是示出设置于基板的GND平面布线的概略结构的俯视图。
图6是示出用于物理量传感器的传感器元件的配置例的俯视图。
图7是示出传感器元件的概略结构的剖视图。
图8A是示出传感器元件的传感器部(检测X轴方向)的概略结构的立体图。
图8B是示出传感器元件的传感器部(检测Y轴方向)的概略结构的立体图。
图8C是示出传感器元件的传感器部(检测Z轴方向)的概略结构的立体图。
图9是示出物理量检测电路的结构的图。
图10是示出第一实施方式涉及的物理量传感器的噪声特性测定结果的图。
图11是示出现有构造的物理量传感器的噪声特性测定结果的图。
图12是示出第二实施方式涉及的物理量传感器的物理量检测电路的结构的图。
图13是示出第三实施方式涉及的物理量传感器的概略结构的剖视图。
图14是示出第四实施方式涉及的物理量传感器的概略结构的立体图。
图15是示出第五实施方式涉及的物理量传感器的概略结构的剖视图。
图16是示出惯性测量单元的概略结构的分解立体图。
图17是示出惯性测量单元的惯性传感器元件的配置例的立体图。
图18是示意性地示出作为电子设备的一个例子的移动型个人计算机的结构的立体图。
图19是示意性地示出作为电子设备的一个例子的智能手机(便携式电话)的结构的立体图。
图20是示出作为电子设备的一个例子的数码相机的结构的立体图。
图21A是示出作为便携式电子设备的一个例子的活动计的结构的俯视图。
图21B是用于说明作为便携式电子设备的一个例子的活动计的功能的功能框图。
图22是示出作为移动体的一个例子的车辆的结构的立体图。
附图标记说明：
1、1a、1b、1c、1d…物理量传感器；4…物理量检测电路；5…构造体；7…封装；10…基底部；11…作为基板的第一基材；11a、11b、11c…底板用基板；11g…贯通孔；11h…内底面；11j…上面；11r…外底面；12…作为环状基板的第二基材；12g…贯通孔；13…作为环状基板的第三基材；13g…贯通孔；14…密封部件；15…盖；16…外部端子；17…容纳空间；17a…凹陷部；17b…开口部；18…树脂粘合材料；19…内部端子；20…作为传感器元件的加速度传感器元件；20r…下面；22…基底基板；28a～28n…堞形结构；29…连接端子；30…信号用布线；30a…MISO用布线；30b…MOSI用布线；30c…SCLK用布线；31…模拟用布线；32…导电体；33…GND布线；34b…导电层；35…GND平面布线；36…贯通孔；40…作为半导体电路的IC；41…粘合材料；41a、41b…电极垫；42…接合线；43…作为电连接部的接合线；141…复用器；142…偏移调整电容；143…Q/V放大器；144…可编程增益放大器；145…温度传感器；146…A/D转换电路；147…数字滤波器；148…存储部；148a…寄存器；148b…非易失性存储器；149…接口电路；150…驱动电路；1100…个人计算机；1200…智能手机(便携式电话)；1300…数码相机；1400…腕部设备；1500…车辆；3000…惯性测量单元；L…假想中心线；L1、L2…宽度。
具体实施方式
以下，基于附图所示的实施方式对本发明涉及的物理量传感器、惯性测量单元、电子设备、便携式电子设备以及移动体进行详细说明。需要说明的是，以下说明的实施方式，并非对权利要求书的范围中记载的本发明的内容进行不恰当的限定。另外，本实施方式说明的所有结构不限于是本发明的必要构成要件。
＜第一实施方式＞
[物理量传感器1]
首先，针对第一实施方式涉及的物理量传感器，参照图1、图2、图3、图4以及图5进行说明。图1是示出第一实施方式涉及的物理量传感器的概略结构的立体图，图2是示出物理量传感器的概略结构的俯视图，图3是示出物理量传感器的概略结构的图1的A-A剖视图。图4是示出设置于基板的布线的概略结构的俯视图，图5是示出设置于基板的GND平面布线的概略结构的俯视图。需要说明的是，为方便说明，在图2中省略了盖。
另外，以下，在以后进行说明的图6～图8C，也包括图13～图17，如各附图所记载，将互相正交的三个轴作为X轴、Y轴以及Z轴进行说明。需要说明的是，与X轴平行的方向也称为“X轴方向”、与Y轴平行的方向也称为“Y轴方向”、与Z轴平行的方向也称为“Z轴方向”。另外，包括沿配置有三个传感器部的方向的X轴和Y轴的面也称为“XY面”。另外，Z轴方向为沿构成封装的基底基板与盖的层叠(配置)方向的方向，换言之，将沿传感器元件与半导体电路(IC)的层叠方向的方向设为Z轴方向。此外，为方便说明，在从Z轴方向观察时的俯视下，将盖侧即+Z轴方向侧的面作为上面，将成为与之相反侧的-Z轴方向侧的面作为下面进行说明。
图1、图2以及图3所示的物理量传感器1可以作为能够对X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向各自的加速度进行独立探测的三轴加速度传感器利用。这样的物理量传感器1具有封装7和容纳于封装7内的构造体5。需要说明的是，构造体5包括：加速度传感器元件20，作为传感器元件；以及IC(Integrated Circuit)40，层叠在加速度传感器元件20上且作为半导体电路，通过树脂粘合材料18，加速度传感器元件20的下面20r安装并粘合(接合)在封装7的内底面11h。需要说明的是，IC40经由粘合材料41安装在加速度传感器元件20上即加速度传感器元件20的内底面11h侧的相反侧的面，并通过作为电连接部的接合线43与加速度传感器元件20电连接。更详细地，设置在加速度传感器元件20上的连接端子29与设置在IC40上的电极垫41a通过接合线43电连接。另外，如图2所示，相对于穿过加速度传感器元件20的中心的假想中心线L，设置在电极垫41a的相反侧的IC40上的电极垫41b与设置在封装7内(第二基材12的上面)的内部端子19通过接合线42电连接。
[封装7]
如图1、图2以及图3所示，作为容纳构造体5的容器的封装7，在从加速度传感器元件20与封装7重合的方向(+Z轴方向)的俯视下，外缘为四边形，构成为包括：基底部10，由第一基材11、第二基材12以及第三基材13构成；盖15，经由密封部件14与第三基材13连接，且具有导电性。需要说明的是，第一基材11、第二基材12以及第三基材13按照该顺序层叠构成基底部10。
作为基板的第一基材11为平板状，作为环状基板的第二基材12以及第三基材13为中央部被去除后的环状的基板，第三基材13的上面的周缘形成有密封圈或具有导电性的低熔点玻璃等密封部件14。需要说明的是，第一基材11相当与底板。
第二基材12的上面配置有多个内部端子19，第一基材11的下面即封装7的外底面11r配置有多个外部端子16。另外，各内部端子19经由形成于基底部10的未图示的内部布线等与对应的外部端子16电连接。另外，封装7的侧面形成有多个堞形结构28a～28n。
如图3所示，第一基材11是多个基板，在本方式中，层叠有三个底板用基板11a、11b、11c的层叠数为三层的层叠基板。另外，在层叠的底板用基板11a与底板用基板11b之间，底板用基板11a的上面11j设置有金属化的GND平面布线(GND solid pattern)35。
换言之，GND平面布线35设置于包括封装7的内底面11h的第一基材11，并与安装有构造体5(加速度传感器元件20和IC40)的内底面11h分离设置。由于GND平面布线35从内底面11h分离设置，且夹着底板用基板11b、11c，GND平面布线35的表面不与加速度传感器元件20接触。因此，能够使由于GND平面布线35和加速度传感器元件20的线性膨胀系数不同而产生的残留应力导致GND平面布线35表面凹凸、扭曲不容易传播至配置于内底面11h上的加速度传感器元件20。
需要说明的是，在本实施方式中，虽然将GND平面布线35布置在底板用基板11a与底板用基板11b之间，但并不限定于此，在底板用基板11b与底板用基板11c之间也可以。总而言之，通过将GND平面布线35布置在层叠基板的任意夹层，在GND平面布线35和内底面11h之间成为夹有至少一层的底板用基板11a、11b、11c，残留应力导致的GND平面布线35表面的凹凸、扭曲被缓和，不容易传播至加速度传感器元件20。
另外，在底板用基板11b与底板用基板11c之间以及底板用基板11c与第二基材12之间设置有成为走线图案的布线(未图示)。如此，通过层叠三层底板用基板11a、11b、11c，并在各自的底板用基板11a、11b、11c间设置GND平面布线35、布线(走线图案)，从而在从+Z轴方向的俯视下，能够配置复杂的布线而不使封装7的尺寸增大。另外，通过层叠三层底板用基板11a、11b、11c，由于基板间成为两层，能够配置更复杂的布线。
如图4所示，底板用基板11c的上面(内底面11h)设置有包括串行通信用布线的多个信号用布线30、包括VDD布线的多个模拟用布线31以及GND布线33。串行通信用布线构成为包括MISO用布线30a、MOSI用布线30b以及SCLK用布线30c。另外，相对于穿过加速度传感器元件20中心的假想中心线L，包括MISO用布线30a、MOSI用布线30b以及SCLK用布线30c的串行通信用布线(30a、30b、30c)配置于前述作为电连接部的接合线43的相反侧。通过设为这样的结构，使接合线43与串行通信用布线(30a、30b、30c)不容易电干扰。因此，从加速度传感器元件20输出的信号中不容易混入残留噪声，能够降低传感器检测特性的恶化。
另外，GND布线33设置于比串行通信用布线(30a、30b、30c)更靠接合线43侧，使接合线43与串行通信用布线(30a、30b、30c)更不容易电干扰。
需要说明的是，模拟用布线31的宽度L1大于信号用布线30的宽度L2。由于与信号用布线30的宽度L2相比，模拟用布线31的宽度L1更大，能够使包括VDD布线的模拟用布线31的阻抗下降，并降低来自封装7的外部的辐射噪声的影响。另外，能够不使由数字电路等产生的运行噪声通过底板用基板11a、11b、11c等对模拟电路产生影响。
信号用布线30、模拟用布线31以及GND布线33经由形成于设置于底板用基板11c的多个贯通孔36的内壁的电极层(未图示)填充在贯通孔的导电体32，与设置于第二基材12的上面的多个内部端子19、设置于底板用基板11c的下面的底板用基板11b的多个布线电连接。另外，模拟用布线31经由形成于堞形结构28a、28l的侧面的电极层(未图示)与外部端子16电连接，所述外部端子16设置为与各自的堞形结构28a、28l相接。信号用布线30经由形成于堞形结构28e、28f、28g、28h的侧面的电极层(未图示)与外部端子16电连接，所述外部端子16设置为与各自的堞形结构28e、28f、28g、28h相接。由此，MISO用布线30a经由堞形结构28h、MOSI用布线30b经由堞形结构28g、SCLK用布线30c经由堞形结构28e，与外部端子16电连接。
需要说明的是，模拟用布线31的宽度L1相对于信号用布线30的宽度L2，更加优选为L1/L2≥2。通过使布线宽度的比为2倍以上，更加降低阻抗，能够更加降低来自封装7外部的辐射噪声的影响。
如图5所示，设置于底板用基板11a的上面11j的GND平面布线35，在从加速度传感器元件20与封装7重合方向(+Z轴方向)的俯视下，配置为与加速度传感器元件20重合。因此，从封装7的第一基材11侧使影响加速度传感器元件20的来自封装7的外部的辐射噪声(电磁波等放射噪声)隔绝，能够降低对加速度传感器元件20的辐射噪声的影响。
GND平面布线35与填充于贯通孔的导电体32电连接，所述导电体32设置于后述的底板用基板11a，另外，与外部端子16电连接，所述外部端子16设置为在封装7的外底面11r与堞形结构28b、28m相接。
返回图3，封装7在第一基材11、第二基材12以及第三基材13重合的区域设置有多个贯通第一基材11的贯通孔11g、贯通第二基材12且与贯通孔11g连通的贯通孔12g、贯通第三基材13且与贯通孔12g连通的贯通孔13g。贯通孔11g、贯通孔12g以及贯通孔13g内填充有铜、焊锡等导电体32，形成有贯通电极。因此，能够使盖15和GND平面布线35经由导电体32而电连接。从而，由于能够从封装7的盖15侧和第一基材11侧通过盖15和GND平面布线35隔绝影响加速度传感器元件20的来自封装7的外部的辐射噪声，能够更加降低辐射噪声的影响。
封装7通过安装有第一基材11的构造体5的内底面11h、中央部被去除的环状的第二基材12和第三基材13层叠成的环状基板，形成有容纳构造体5的凹陷部17a。然后，封装7通过盖15闭塞该凹陷部17a的开口部17b，换言之，通过密封设置有封闭空间(密封闭空间)即容纳空间(内部空间)17，该容纳空间17能够容纳构造体5。如此，通过在设置在基底部10与盖15之间的容纳空间17容纳由加速度传感器元件20以及IC40构成的构造体5，能够使构造体5从封装7的外侧的氛围隔绝，能够作为紧凑且高性能的物理量传感器1。需要说明的是，省略了形成于包括第一基材11、第二基材12的基底部10的布线、电极垫(端子电极)的一部分的图示。
第一基材11、第二基材12以及第三基材13的结构材料优选使用陶瓷等。需要说明的是，第一基材11、第二基材12以及第三基材13的结构材料除了陶瓷以外，还可以使用玻璃、树脂、金属等。另外，盖15的结构材料是具有导通性的材料即可，例如，能够使用对科伐合金等金属材料、玻璃材料、硅材料、陶瓷材料等将金属金属化后的材料。
信号用布线30、模拟用布线31、GND布线33、GND平面布线35、内部端子19以及外部端子16能够通过将例如钨(W)、钼(Mo)等金属布线材料在预定的进行位置丝网印刷并烧制，并且在其上实施电镀镍(Ni)、金(Au)等的方法等而形成。
[构造体5]
构造体5与加速度传感器元件20和加速度传感器元件20电连接，并且包括IC40，所述IC40作为半导体电路，通过粘合材料41粘合在加速度传感器元件20上。换言之，IC40安装于第一基材11侧的面即下面20r相反侧的面，所述第一基材11侧的面构成加速度传感器元件20的封装7。如此，通过使封装7、加速度传感器元件20以及IC40层叠，能够使平面方向的配置效率提高，且使物理量传感器1在俯视下的面积减小。
如图3所示，构造体5通过树脂粘合材料18，将构成底板的作为基底部10的第一基材11的上面即内底面11h与加速度传感器元件20的下面20r接合，并容纳于封装7的容纳空间17。封装7的容纳空间17是比大气压低的减压氛围或在氮气、氩气、氦气等惰性气体氛围下被气密密封。
[作为传感器元件的加速度传感器元件20]
接下来，参照图6以及图7，针对用于物理量传感器的传感器元件进行说明。图6是示出用于物理量传感器的传感器元件的配置例的俯视图，图7是示出传感器元件的概略结构的剖视图。
如图6以及图7所示，作为传感器元件的加速度传感器元件20具有：容器25，具有基底基板22以及帽部23；以及容纳在容器25内的三个传感器部，即，X轴传感器部21x、Y轴传感器部21y以及Z轴传感器部21z。需要说明的是，为方便说明，在图7中，仅示出Z轴传感器部21z。
在基底基板22形成有上侧开口的凹部211、212、213。其中，凹部211作为用于防止配置于其上方的X轴传感器部21x与基底基板22的接触的退避部而发挥功能。同样，凹部212作为用于防止配置于其上方的Y轴传感器部21y与基底基板22的接触的退避部而发挥功能。另外，凹部213作为用于防止配置于其上方的Z轴传感器部21z与基底基板22的接触的退避部而发挥功能。
另外，基底基板22形成有上面开口的凹部211a、211b、211c，凹部212a、212b、212c以及凹部213a、213b、213c。其中，凹部211a、211b、211c配置于凹部211的周围，这些凹部211a、211b、211c内配置有X轴传感器部21x用布线271、272、273。另外，凹部212a、212b、212c配置于凹部212的周围，凹部212a、212b、212c内配置有Y轴传感器部21y用布线281、282、283。另外，凹部213a、213b、213c配置于凹部213的周围，凹部213a、213b、213c内配置有Z轴传感器部21z用布线291、292、293。另外，上述各布线271、272、273、281、282、283、291、292、293的端部暴露于容器25的外部，暴露出的部分成为连接端子29。然后，该各连接端子29经由接合线43与设置于IC40上的电极垫41a(参照图2)电连接。
这样的基底基板22例如由包含碱性金属离子(可动离子)的玻璃材料(例如，像派热克斯玻璃(注册商标)玻璃那样的硼硅酸玻璃)形成。由此，能够通过阳极接合使由硅基板形成的X轴传感器部21x、Y轴传感器部21y以及Z轴传感器部21z相对于基底基板22坚固地接合。另外，由于能够对基底基板22赋予光透过性，能够经由基底基板22观察容器25的内部。但是，作为基底基板22的结构材料并不限定于玻璃材料，例如，能够使用高阻抗的硅材料。该情况下，X轴传感器部21x、Y轴传感器部21y以及Z轴传感器部21z间的接合例如能够经由树脂系粘合材料、玻璃膏、金属层等来进行。
接下来，参照图8A、图8B以及图8C针对传感器元件的传感器部进行详细说明。图8A是示出传感器元件的传感器部(检测X轴方向)的概略结构的立体图，图8B是示出传感器元件的传感器部(检测Y轴方向)的概略结构的立体图，图8C是示出传感器元件的传感器部(检测Z轴方向)的概略结构的立体图。
作为传感器部之一的X轴传感器部21x是对X轴方向的加速度进行检测的部分。如图8A所示，这样的X轴传感器部21x具有：支持部611、612；可动部62；连结部631、632；多个第一固定电极指64；以及多个第二固定电极指65。另外，可动部62具有基部621以及从基部621向Y轴方向两侧突出的多个可动电极指622。这样的X轴传感器部21x，例如，由掺杂有磷、硼等的杂质的硅基板形成，硅基板具有导电性。
支持部611、612与基底基板22的上面22f阳极接合，支持部611经由导电凸点(未图示)与布线271电连接。并且，在该支持部611、612之间设置有可动部62。可动部62经由连结部631、632与支持部611、612连结。连结部631、632由于能够像弹簧那样在X轴方向弹性变形，可动部62能够如箭头a所示在X轴方向相对于支持部611、612位移。
多个第一固定电极指64配置于可动电极指622的X轴方向一侧，相对于对应的可动电极指622以隔开间隔且呈啮合的梳齿状排列。这样的多个第一固定电极指64在其基端部与基底基板22的凹部211的上面阳极接合，经由导电凸点B12与布线272电连接。
与此相对，多个第二固定电极指65配置于可动电极指622的X轴方向另一侧，相对于对应的可动电极指622以隔开间隔且呈啮合的梳齿状排列。这样的多个第二固定电极指65在其基端部与基底基板22的凹部211的上面阳极接合，经由导电凸点B13与布线273电连接。
使用这样的X轴传感器部21x，以如下方式探测X轴方向的加速度。即，若X轴方向的加速度增加，则基于其加速度大小，可动部62一边使连结部631、632弹性变形，一边向X轴方向位移。伴随该位移，可动电极指622与第一固定电极指64之间的电容以及可动电极指622与第二固定电极指65之间的电容的大小分别变化。然后，基于该电容的变化在IC40求出加速度。
作为传感器部之一的Y轴传感器部21y是对Y轴方向的加速度进行检测的部分。这样的Y轴传感器部21y，除了在俯视下以旋转90°的状态配置以外，与X轴传感器部21x为同样的结构。如图8B所示，Y轴传感器部21y具有：支持部711、712；可动部72；连结部731、732；多个第一固定电极指74；以及多个第二固定电极指75。另外，可动部72具有：基部721；以及多个可动电极指722，从基部721向X轴方向两侧突出。
支持部711、712与基底基板22的上面22f阳极接合，支持部711经由导电凸点(未图示)与布线281电连接。并且，在该支持部711、712之间设置有可动部72。可动部72经由连结部731、732与支持部711、712连结。连结部731、732由于能够像弹簧那样在Y轴方向弹性变形，可动部72能够如箭头b所示在Y轴方向相对于支持部711、712位移。
多个第一固定电极指74配置于可动电极指722的Y轴方向一侧，相对于对应的可动电极指722以隔开间隔且呈啮合的梳齿状排列。这样的多个第一固定电极指74在其基端部与基底基板22的凹部212的上面阳极接合，经由导电凸点B22与布线282电连接。
与此相对，多个第二固定电极指75配置于可动电极指722的Y轴方向另一侧，相对于对应的可动电极指722以隔开间隔且呈啮合的梳齿状排列。这样的多个第二固定电极指75在其基端部与基底基板22的凹部212的上面阳极接合，经由导电凸点B23与布线283电连接。
使用这样的Y轴传感器部21y，以如下方式探测Y轴方向的加速度。即，若Y轴方向的加速度增加，则基于其加速度大小，可动部72一边使连结部731、732弹性变形，一边向Y轴方向位移。伴随该位移，可动电极指722与第一固定电极指74之间的电容以及可动电极指722与第二固定电极指75之间的电容的大小分别变化。然后，基于该电容的变化在IC40求出加速度。
作为传感器部之一的Z轴传感器部21z是对Z轴方向(铅垂方向)的加速度进行检测的部分。如图8C所示，这样的Z轴传感器部21z具有：支持部811；可动部82；以及一对连结部831、832，以使可动部82能够相对于支持部811摆动的方式连结，并将连结部831、832作为轴J，可动部82相对于支持部811做跷跷板式摆动。这样的Z轴传感器部21z例如由掺杂有磷、硼等杂质的硅基板形成，且硅基板具有导电性。
支持部811与基底基板22的上面22f阳极接合，支持部811经由导电凸点(未图示)与布线291电连接。然后，支持部811的Y轴方向的两侧设置有可动部82。可动部82具有：第一可动部821，位于比轴J更靠+Y方向侧；以及第二可动部822，位于比轴J更靠-Y方向侧，且比第一可动部821大。第一可动部821以及第二可动部822，设计为在铅垂方向(Z轴方向)的加速度增加时的转矩不同，根据加速度产生对可动部82预定的倾斜。由此，若产生Z轴方向的加速度，则可动部82绕轴J做跷跷板式摆动。
另外，在与凹部213的底面的第一可动部821相对的位置配置有与布线292电连接的第一检测电极211g，在与第二可动部822相对的位置配置有与布线293电连接的第二检测电极211h。因此，第一可动部821与第一检测电极211g之间形成有电容，第二可动部822与第二检测电极211h之间形成有电容。需要说明的是，在与第二可动部822相对的位置且比第二检测电极211h更靠-Y轴侧，能够设置虚拟电极211i。需要说明的是，第一检测电极211g、第二检测电极211h以及虚拟电极211i优选例如由ITO等透明导电性材料构成。
使用这样的Z轴传感器部21z，以如下方式检测Z轴方向的加速度。即，若Z轴方向的加速度增加，则可动部82绕轴J做跷跷板式摆动。通过这样的可动部82的跷跷板式摆动，第一可动部821与第一检测电极211g间的分离距离以及第二可动部822与第二检测电极211h间的分离距离发生变化，据此，在其之间的电容发送变化。然后，基于该电容的变化在IC40求出加速度。
如图7所示，帽部23具有在下面开口的凹部223，凹部223以由凹部211、212、213形成内部空间的方式与基底基板22接合。这样的帽部23在本实施方式中由硅基板形成。帽部23与基底基板22使用玻璃粉24气密地接合。另外，帽部23设置有从凹部223至外部贯通的阶梯式密封孔27。密封孔27以使内部空间S2成为氮气(N2)氛围的状态下，使用溶融金属26例如溶融后的金锗合金(AuGe)密封。
[作为半导体电路的IC40]
如图3所示，IC40经由粘合材料41配置于加速度传感器元件20的上面。需要说明的是，作为粘合材料41，能够将IC40固定于加速度传感器元件20上即可，并无特别限定，例如能够使用焊锡、银浆、树脂系粘合材料(芯片粘接材料)等。
IC40上面设置有多个电极垫41a、41b，相对于穿过加速度传感器元件20中心的假想中心线L，加速度传感器元件20的连接端子29侧的各电极垫41a经由接合线43与加速度传感器元件20的连接端子29电连接。另外，相对于加速度传感器元件20的假想中心线L，与连接端子29相反侧(第二基材12的内部端子19侧)的各电极垫41b经由接合线42与第二基材12的内部端子19电连接。由此，能够在IC40内对加速度传感器元件20检测到的信号进行控制并作为加速度信号输出。
接下来，针对IC40的物理量检测电路4的结构，参照图9进行说明。
如图9所示，物理量检测电路4构成为包括复用器141、偏移调整电容142、Q/V放大器(QVA)143、可编程增益放大器(PGA)144、温度传感器145、A/D转换电路(ADC)146、数字滤波器147、存储部148、接口电路149以及驱动电路150。
驱动电路150基于时钟信号以及频率(驱动频率)的时钟信号，经由端子COMMON，对加速度传感器元件20施加驱动信号。需要说明的是，加速度传感器元件20设置有屏蔽用接地布线(未图示)，经由物理量检测电路4的端子SHIELD1、SHIELD2，对接地布线供给电源电压(例如0V)。
之后，加速度传感器元件20检测到的检测信号端经由子XP、YP、ZP、XN、YN、ZN输入复用器141。
复用器141基于成为互相排他的激活(在本实施方式中为高电平)的时钟信号，输出两个差分信号对。所输出的两个差分信号对，根据各自的偏移调整电容142进行零点调整，并输入至Q/V放大器143。
Q/V放大器143将从复用器141输出的电荷的差分信号对转换为电压的差分信号对并输出。
从Q/V放大器143输出的差分信号对(差分电压信号)被输入至可编程增益放大器144，所述可编程增益放大器144输出使该差分信号增幅后的差分信号对。此时，基于温度传感器145的温度信息，进行对差分信号对的温度校正。
A/D转换电路146将差分信号对的电压信号即模拟信号转换为数字信号。
数字滤波器147基于时钟信号，针对从A/D转换电路146输出的数字信号进行滤波处理。由于从A/D转换电路146输出的数字信号中重叠有由A/D转换电路146的A/D转换处理产生的高频噪声，数字滤波器147作为使该高频噪声降低的低通滤波器发挥功能。从该数字滤波器147输出的数字信号中分时包含具有X轴加速度大小以及与方向对应的数字值的X轴加速度信号(“物理量信号”的一个例子)、具有Y轴加速度大小以及与方向对应的数字值的Y轴加速度信号(“物理量信号”的一个例子)以及具有Z轴加速度大小以及与方向对应的数字值的Z轴加速度信号(“物理量信号”的一个例子)。从而，由Q/V放大器143、可编程增益放大器144、A/D转换电路146以及数字滤波器147组成的电路作为基于从对互相不同的三轴即X轴、Y轴以及Z轴进行加速度检测的加速度传感器元件20输出的三轴的差分信号对，并相对于X轴、Y轴以及Z轴生成与检测到的加速度大小相应的三轴加速度信号(X轴加速度信号、Y轴加速度信号以及Z轴加速度信号)的三轴加速度信号生成电路(“物理量信号生成电路”的一个例子)而发挥功能。
存储部148具有寄存器148a以及非易失性存储器148b。非易失性存储器148b存储有针对物理量检测电路4中包括的各电路的各种数据(例如，可编程增益放大器144的增益调整数据、数字滤波器147的滤波系数)等各种信息。非易失性存储器148b能够构成为例如MONOS(Metal Oxide Nitride Oxide Silicon)型存储器、EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory)。物理量检测电路4的电源接通时(电源电压从0V上升至VDD时)，非易失性存储器148b中存储的各种数据被传送并保持于寄存器148a，寄存器148a中所保持的各种数据被供给至各电路。
另外，从数字滤波器147输出的三轴加速度信号作为各自n位的三个轴的加速度数据存储于寄存器148a。另外，寄存器148a中存储有包括异常探测标志、X轴异常探测标志、Y轴异常探测标志、Z轴异常探测标志以及实施异常诊断标志的标志信息。
接口电路149是用于将与针对上述X轴、Y轴以及Z轴检测到的加速度大小相应的三轴加速度信号(X轴加速度信号、Y轴加速度信号以及Z轴加速度信号)作为数字信号经由串行通信用布线(30a、30b、30c)输出，另外，经由物理量传感器1的外部装置(未图示)以及串行通信用布线(30a、30b、30c)来进行通信的电路。该外部装置经由接口电路149，能够对存储部148进行数据的写入、读取。接口电路149例如可以是三端子或四端子的SPI(SerialPeripheral Interface)接口电路，也可以是两端子的I2C(Inter Integrated Circuit)接口电路。例如，外部装置能够读取存储在存储部148(寄存器148a)中的三个轴的加速度数据以及标志信息，并使用三个轴的加速度数据进行各种处理。
接下来，参照图10以及图11针对上述第一实施方式涉及的物理量传感器1的噪声特性进行说明。图10是示出第一实施方式涉及的物理量传感器的噪声特性测定结果的图，图11是示出现有构造的物理量传感器的噪声特性测定结果的图。需要说明的是，噪声特性的纵轴为噪声密度，横轴为频率。
[噪声特性]
作为本实施方式涉及的物理量传感器1的噪声特性的一个例子，Z轴加速度信号的噪声特性测定结果如图10所示。其结果，噪声特性为噪声密度随着频率的上升而减少的特性。
如图11所示，与此相对，现有构造的物理量传感器的Z轴加速度信号的噪声特性测定结果是虽然噪声特性为噪声密度随着频率的上升而减少的特性，但在预定的频率带有残留噪声产生。在此，在图4中，现有构造为包括MISO用布线30a、MOSI用布线30b以及SCLK用布线30c的串行通信用布线(30a、30b、30c)配置于堞形结构28j、28k、28l附近，且接近于将加速度传感器元件20和IC40电连接的接合线43的封装构造。因此，串行通信用布线(30a、30b、30c)与接合线43容易电干扰，能够考虑到来自加速度传感器元件20的检测信号由于来自串行通信用布线(30a、30b、30c)的噪声影响而混入了残留噪声。从而，在本实施方式中，将包括MISO用布线30a、MOSI用布线30b以及SCLK用布线30c的串行通信用布线(30a、30b、30c)配置于相对于加速度传感器元件20的假想中心线L与接合线43的相反侧，从而降低来自串行通信用布线(30a、30b、30c)的残留噪声混入。
需要说明的是，虽然图10示出了Z轴加速度信号的噪声特性测定结果，但针对X轴加速度信号以及Y轴加速度信号进行同样测定的结果是没有产生残留噪声。但是，在现有构造的物理量传感器中，针对X轴加速度信号、Y轴加速度信号确认有噪声密度大小不同的残留噪声产生。
根据以上说明的第一实施方式涉及的物理量传感器1，由于将包括MISO用布线30a、MOSI用布线30b以及SCLK用布线30c的串行通信用布线(30a、30b、30c)配置于相对于加速度传感器元件20的假想中心线L与作为电连接部的接合线43的相反侧，因此串行通信用布线(30a、30b、30c)与接合线43不容易电干扰，能够降低从加速度传感器元件20输出的信号混入来自串行通信用布线(30a、30b、30c)的残留噪声。因此，能够降低物理量传感器1的传感器检测特性的恶化。
另外，由于在配置有作为电连接部的接合线43的一侧设置有GND布线33，因此在接合线43与串行通信用布线(30a、30b、30c)之间配置有GND布线33，使接合线43与串行通信用布线(30a、30b、30c)更不容易电干扰。因此，能够更加降低物理量传感器1的传感器检测特性的恶化。
＜第二实施方式＞
[物理量传感器1a]
接下来，参照图12针对第二实施方式涉及的物理量传感器1a进行说明。图12是示出第二实施方式涉及的物理量传感器的物理量检测电路的结构的图。需要说明的是，在以下的说明中，以与前述第一实施方式的不同点为中心进行说明，针对同样的事项，省略其说明。
第二实施方式涉及的物理量传感器1a与第一实施方式涉及的物理量传感器1相比，IC40a内的物理量检测电路4a的结构不同。相对于第一实施方式涉及的物理量传感器1的物理量检测电路4为数字输出电路，第二实施方式涉及的物理量传感器1a的物理量检测电路4a为模拟输出电路。
如图12所示，第二实施方式的物理量传感器1a在IC40a内的物理量检测电路4a中与第一实施方式的物理量检测电路4同样，在可编程增益放大器144对从Q/V放大器143输出的电压的差分信号对进行增幅。之后，输入至多路分配器151。
多路分配器151将增幅后的差分信号对再次分离为X轴、Y轴以及Z轴三轴分别一对差分信号对，并输入至低通滤波器152。
低通滤波器152将在前级的多路分配器151重叠的高频噪声去除，并将三轴各自的一对差分信号对输入至乘法器153。
乘法器153使三轴各自的差分信号对与基于温度传感器145的温度信息的温度校正值进行乘法运算，并生成与对X轴、Y轴以及Z轴检测的加速度大小相应的三轴加速度信号(X轴加速度信号、Y轴加速度信号以及Z轴加速度信号)。之后，三轴加速度信号(X轴加速度信号、Y轴加速度信号以及Z轴加速度信号)作为模拟信号经由缓冲器154从三个输出端子XOUT、YOUT、ZOUT输出。另外，针对温度传感器145的温度信息，也作为模拟信号经由缓冲器154从输出端子TOUT输出。
接口电路149与第一实施方式的物理量检测电路4同样，是用于经由物理量传感器1a的外部装置(未图示)和串行通信用布线(30a、30b、30c)进行通信的电路。该外部装置经由接口电路149，能够对存储部148进行数据的写入、读取。
根据以上说明的第二实施方式涉及的物理量传感器1a，与第一实施方式同样，即使作为模拟输出电路，也能够降低接合线43与串行通信用布线(30a、30b、30c)电干扰而在从加速度传感器元件20输出的信号中混入残留噪声，并能够降低物理量传感器1a的传感器检测特性的恶化。
＜第三实施方式＞
[物理量传感器1b]
接下来，参照图13对第三实施方式涉及的物理量传感器1b进行说明。图13是示出第三实施方式涉及的物理量传感器的概略结构的剖视图。需要说明的是，在以下的说明中，以与前述第一实施方式的不同点为中心进行说明，针对同样的事项，省略其说明。
第三实施方式涉及的物理量传感器1b与第一实施方式涉及的物理量传感器1相比，构造体5中的加速度传感器元件20与IC40的安装方法不同。第一实施方式涉及的物理量传感器1的IC40通过粘合材料41安装在加速度传感器元件20上。与此相对，第三实施方式涉及的物理量传感器1b的IC40通过基于导电凸点45的倒装芯片安装而接合在加速度传感器元件20上。
如图13所示，第三实施方式的物理量传感器1b，使设置于加速度传感器元件20上的连接端子29a、29b与设置于IC40的电极垫41a、41b分别相对，并经由作为电连接部的导电凸点45来电连接。由此，与第一实施方式涉及的物理量传感器1的引线键合连接相比，不容易受到串行通信用布线(30a、30b、30c)的电干扰。另外，设置于IC40的电极垫41b从通过导电凸点45来电连接的连接端子29b经由接合线42电连接至内部端子19。
根据以上说明的第三实施方式涉及的物理量传感器1b，与第一实施方式同样，降低作为电连接部的导电凸点45与串行通信用布线(30a、30b、30c)电干扰而在从加速度传感器元件20输出的信号中混入残留噪声，此外，加速度传感器元件20与IC40之间的电连接方法是将容易与设置于IC40的串行通信用布线(30a、30b、30c)电干扰的电极垫41a与加速度传感器元件20相对，由于通过导电凸点45电连接，导电凸点45与串行通信用布线(30a、30b、30c)更不容易电干扰。因此，能够更加降低物理量传感器1b的传感器检测特性恶化。
＜第四实施方式＞
[物理量传感器1c]
接下来，参照图14对第四实施方式涉及的物理量传感器1c进行说明。图14是示出第四实施方式涉及的物理量传感器的概略结构的立体图。需要说明的是，在以下的说明中，以与前述第一实施方式的不同点为中心进行说明，针对同样的事项，省略其说明。
第四实施方式涉及的物理量传感器1c与第一实施方式涉及的物理量传感器1相比，盖15和设置于基底部10b的GND平面布线35间的电连接方法不同。第一实施方式涉及的物理量传感器1的盖15和GND平面布线35设置于第一基材11、第二基材12以及第三基材13，分别通过连通的填充于贯通孔11g、12g、13g的导电体32而电连接。与此相对，第四实施方式涉及的物理量传感器1c的盖15和GND平面布线35，与设置于构成封装7b的基底部10b侧面的堞形结构28b、28m经由将金属材料等金属化而形成的导电层34b来电连接。
如图14所示，第四实施方式的物理量传感器1c由于盖15与GND平面布线35间电连接，在设置于基底部10b侧面的堞形结构28b、28m设置有将金属材料等金属化而形成的导电层34b。从而，能够使盖15与GND平面布线35成为同电位，通过盖15和GND平面布线35，能够降低来自盖15侧和第一基材11侧的辐射噪声的影响。
根据以上说明的第四实施方式涉及的物理量传感器1c，与第一实施方式同样，降低接合线43与串行通信用布线(30a、30b、30c)电干扰而在从加速度传感器元件20输出的信号中混入残留噪声，能够降低物理量传感器1c的传感器检测特性的恶化。另外，由于盖15和设置于基底部10b的GND平面布线35经由形成于堞形结构28b、28m的导电层34b而电连接，能够降低来自封装7b外部的辐射噪声的影响。
＜第五实施方式＞
[物理量传感器1d]
接下来，参照图15对第五实施方式涉及的物理量传感器1d进行说明。图15是示出第五实施方式涉及的物理量传感器的概略结构的剖视图。需要说明的是，在以下的说明中，以与前述第一实施方式的不同点为中心进行说明，针对同样的事项，省略其说明。
第五实施方式涉及的物理量传感器1d与第一实施方式涉及的物理量传感器1相比，相对于在封装7的外底面11r与堞形结构28a～28n相接配置有多个外部端子16，第五实施方式涉及的物理量传感器1d的封装7c在外底面11r配置有多个外部端子16a，在各自的外部端子16a上配置有焊料凸块50。
如图15所示，第五实施方式的物理量传感器1d在封装7c的外底面11r从封装7c的外缘离开地配置有多个外部端子16a，各自的外部端子16a上配置有焊料凸块50。在此，例如，从IC40输出的信号经由内部端子19，经由填充于贯通第一基材11以及第二基材12的贯通孔50g、51g的导电体32与外部端子16a电连接。另外，GND平面布线35经由填充于贯通第一基材11的底板用基板11a的贯通孔52g的导电体32与外部端子16a电连接。
根据以上说明的第五实施方式涉及的物理量传感器1d，与第一实施方式同样，能够降低接合线43与串行通信用布线(30a、30b、30c)电干扰而在从加速度传感器元件20输出的信号中混入的残留噪声、降低来自封装7c外部的辐射噪声的影响，能够降低物理量传感器1d的传感器检测特性的恶化。另外，不需要引出线等，从而达到物理量传感器1d小型化的目的。
[惯性测量单元3000]
接下来，参照图16以及图17，针对应用了一实施方式涉及的物理量传感器1的惯性测量单元(IMU：Inertial Measurement Unit)3000进行说明。图16是示出惯性测量单元的概略结构的分解立体图，图17是示出惯性测量单元的惯性传感器元件的配置例的立体图。
如图16所示，惯性测量单元3000由外壳301、接合部件310、包括惯性传感器元件的传感器模块325等构成。换言之，成为使接合部件310介于外壳301的内部303，并嵌合(插入)传感器模块325的结构。传感器模块325由内壳320、基板315构成。需要说明的是，为使说明易于理解，虽然将部位名称作外壳、内壳，也可以换为称作第一壳、第二壳。
外壳301是将铝切削成箱状的基座。材质并不限定于铝，也可以使用锌、不锈钢等其他金属，树脂，或金属与树脂的复合材等。外壳301的外形与前述惯性测量单元3000是整体形状同样，为平面形状是略正方形的长方体，位于正方形的对角线方向的两个位置的顶点附近分别形成有螺丝孔302。需要说明的是，并不限定于螺丝孔302，例如，也可以形成能够通过螺丝进行螺丝固定的切槽(在螺丝孔302位于的外壳301的拐角部形成切槽的构造)并进行螺丝固定的结构，或者，也可以是在外壳301的侧面形成凸缘(耳)，并对凸缘部分进行螺丝固定的结构。然而，当将前者的切槽孔作为固定部进行螺丝固定时，若切槽孔的切槽比螺丝直径开得更宽，则在进行螺丝固定时螺丝从切槽偏离而歪斜，存在螺丝固定的固定容易脱落、由偏离的螺丝导致外壳的切槽孔部分变形或削减的可能性。因此，当作为固定部设置切槽孔时，优选将切槽孔的切槽设置为比螺丝的直径小。
外壳301是外形为长方体且无盖的箱状，其内部303(内侧)成为由底壁305、侧壁304围绕的内部空间(容器)。换言之，外壳301呈将与底壁305相对的一面作为开口面的箱状，以近乎覆盖其开口面的开口部的方式(以使开口部闭塞的方式)容纳传感器模块325，传感器模块325成为从开口部暴露的状态(未图示)。在此，与底壁305相对的开口面与外壳301的上面307为同一面。另外，外壳301的内部303的平面形状是将正方形的两个顶点部分的角倒角后的六边形，倒角后的两个顶点部分与螺丝孔302的位置相对应。另外，在内部303的截面形状(厚度方向)中，在内部303即内部空间中的周缘部，在底壁305形成有比中央部高的作为底壁的第一接合面306。即，第一接合面306是底壁305的一部分，是围绕平面的底壁305的中央部且形成为环状的一级阶梯状的部位，是与底壁305相比，到开口面(与上面307为同一面)的距离更小的面。
需要说明的是，虽然针对外壳301的外形是作为平面形状略正方形的长方体且无盖的箱状的一个例子进行了说明，但并不限于此，外壳301的外形的平面形状例如也可以是六边形或八边形等多边形，也可以是其多边形的顶点部分的角被倒角，或各边为曲线的平面形状。另外，外壳301的内部303(内侧)的平面形状也不限于上述的六边形，也可以是正方形等方形(四边形)、八边形等其他多边形状。另外，外壳301的外形与内部303的平面形状可以为相似形，可以是不为相似形。
内壳320是支持基板315的部件，且为收容于外壳301的内部303的形状。详细地，平面上，是正方形的两个顶点部分的角被倒角后的六边形，其中形成有长方形的贯通孔即开口部321以及设置于支持基板315一侧的面的凹部331。被倒角的两个顶点部分与外壳301的螺丝孔302的位置相对应。厚度方向(Z轴方向)的高度比从外壳301的上面307到第一接合面306的高度低。在优选例中，虽然内壳320也为切削铝而形成的，但也可以使用与外壳301同样的其他材质。
内壳320的里面(外壳301侧的面)形成有用于对基板315进行定位的引导销以及支持面(均未图示)。基板315及该引导销设置(定位搭载)于支持面并与内壳320的里面粘合。需要说明的是，关于基板315详细在后叙述。内壳320的里面的周缘部成为由环状的平面构成的第二接合面322。第二接合面322在平面上为与外壳301的第一接合面306大致同样的形状，在将内壳320设置于外壳301时，在挟持接合部件310的状态下两个面成为相向。需要说明的是，关于外壳301以及内壳320的构造是一个实施例，并非限定于该构造。
参照图17，针对安装有惯性传感器的基板315的结构进行说明。如图17所示，基板315是形成有多个通孔的多层基板，使用玻璃环氧树脂基板(环氧玻璃基板)。需要说明的是，并不限定于环氧玻璃基板，是能够安装多个惯性传感器、电子零件、连接器等的刚性板即可。例如，也可以使用复合基板、陶瓷基板。
基板315的表面(内壳320侧的面)安装有连接器316、角速度传感器317z、加速度传感器作为的物理量传感器1等。连接器316是即插即用型(插头)的连接器，具备在X轴方向以等间距配置的两列的连接端子。虽然优选的是作为一列10管脚合计20管脚的连接端子，但端子数也可以根据设计规格适当变更。
作为惯性传感器的角速度传感器317z是对在Z轴方向上的单轴角速度进行检测的陀螺仪传感器。作为优选例，将水晶作为振子来使用，并使用根据对振动的物体施加的科里奥利力检测角速度的振动陀螺仪传感器。需要说明的是，并不限定于振动陀螺仪传感器，只要是能够检测角速度的传感器即可。例如，也可以使用利用陶瓷、硅作为振子的传感器。
另外，在基板315的X轴方向的侧面以使安装面(搭载面)与X轴正交的方式安装有对X轴方向上的单轴角速度进行检测的角速度传感器317x。同样，在基板315的Y轴方向的侧面以使安装面(搭载面)与Y轴正交的方式安装有对Y轴方向上的单轴角速度进行检测的角速度传感器317y。
需要说明的是，并不限定于使用单个轴的三个角速度传感器的结构，能够检测三个轴的角速度的传感器即可，例如，如后述物理量传感器1所示，也可以使用能够通过一个器件(封装)对三个轴的角速度进行检测(探测)的传感器器件。
与在第一实施方式中说明的同样的物理量传感器1能够通过一个器件对X轴、Y轴、Z轴三个方向(三轴)的加速度进行检测(探测)，例如具有使用将硅基板通过MEMS技术加工后的电容型加速度传感器元件20(例如参照图6)，并使用树脂粘合材料18(参照图3)与封装7(图3参照)接合的结构。
基板315的里面(外壳301侧的面)安装有作为控制部的控制IC319，所述控制IC319对物理量传感器1以及三个角速度传感器317x、317y、317z进行控制。控制IC319为MCU(Micro Controller Unit)，且内置包括非易失性存储器的存储部、A/D转换器等，并对惯性测量单元3000的各部进行控制。存储部存储有用于检测加速度以及角速度的规定顺序以及内容的程序、将检测数据数字化后整合至包数据的程序、附加数据等。需要说明的是，基板315还安装有其他多个电子零件。
根据这样的惯性测量单元3000，加速度传感器元件20由于使用了安装于封装7(参照图3)的第一实施方式的物理量传感器1，从加速度传感器元件20输出的信号中不容易混入残留噪声，并降低传感器检测特性的恶化，能够提供更高精度的惯性测量单元3000。
[电子设备(1100、1200、1300)]
接下来，参照图18、图19以及图20针对应用了一实施方式涉及的物理量传感器1的电子设备进行说明。
首先，参照图18针对电子设备的一个例子即移动型个人计算机1100进行说明。图18是示意性地示出电子设备的一个例子即移动型个人计算机的结构的立体图。
在该图中，个人计算机1100由具备键盘1102的主体部1104以及具备显示部1108的显示单元1106构成，显示单元1106相对于主体部1104经由铰链构造部以能够转动的方式被支持。这样的个人计算机1100中内置有作为加速度传感器发挥功能的物理量传感器1，基于物理量传感器1的检测数据，控制部1110能够进行例如姿态控制等控制。另外，由于这样的个人计算机1100具备温度传感器(未图示)以及对通过物理量传感器1检测到的检测信号进行温度校正的校正部(未图示)，能够更高精度地进行姿态控制等控制。
接下来，参照图19针对电子设备的一个例子即智能手机(便携式电话)1200进行说明。图19是示意性地示出电子设备的一个例子即智能手机(便携式电话)的结构的立体图。
在该图中，智能手机1200整合有上述物理量传感器1。通过物理量传感器1检测到的检测信号(加速度数据)被发送至智能手机1200的控制部1201。控制部1201构成为包括CPU(Central Processing Unit)，能够根据受信到的检测信号对智能手机1200的姿态、行为进行识别，使在显示部1208显示的显示图像变化、鸣响警告音或效果音、以及驱动振动马达来使主体振动。换言之，进行对智能手机1200的运动探测，并根据所测量的姿态、行为，能够改变显示内容、或产生声音、振动等。尤其是在执行游戏应用时，能够体会到与显示接近的临场感。另外，由于这样的智能手机1200具备温度传感器(未图示)以及对通过物理量传感器1检测到的检测信号进行温度校正的校正部(未图示)，能够更高精度地进行姿态控制等控制。
接下来，参照图20针对电子设备的一个例子即数码相机1300进行说明。图20是示出电子设备的一个例子即数码相机的结构的立体图。需要说明的是，在该图中也为简易地示出针对与外部设备的连接。
数码相机1300的壳(机身)1302的背面设置有显示部1310，构成为基于CCD的摄像信号进行显示，显示部1310也作为将被拍摄体作为电子图像显示的取景器而发挥功能。另外，壳1302的正面侧(图中的里面侧)设置有包括光学透镜(摄像光学系统)、CCD等受光单元1304。
摄影者确认在显示部1310显示出的被拍摄体像，若按下快门按钮1306，则在该时刻的CCD的摄像信号被传送并保存至存储器1308。另外，在该数码相机1300中，壳1302的侧面设置有视频信号输出端子1312以及数据通信用输入输出端子1314。并且，如图所示，分别根据需要使视频信号输出端子1312与电视显示器1330连接，使数据通信用输入输出端子1314与个人计算机1340连接。此外，构成为通过预定的操作，使保存在存储器1308中的摄像信号输出至电视显示器1330、个人计算机1340。这样的数码相机1300内置有作为加速度传感器发挥功能的物理量传感器1，控制部1316基于物理量传感器1的检测数据能够进行例如手抖动校正等控制。另外，由于这样的数码相机1300具备温度传感器(未图示)以及对通过物理量传感器1检测到的检测信号进行温度校正的校正部(未图示)，能够更高精度地进行姿态控制等控制。
这样的电子设备由于具备物理量传感器1、控制部1110、控制部1201、控制部1316以及校正部(未图示)，因此具有更高精度的姿态控制特性。
需要说明的是，具备物理量传感器1的电子设备除了图18的个人计算机、图19的智能手机(便携式电话)、图20的数码相机以外，还能够应用于例如平板终端、钟表、喷墨式喷出装置(例如喷墨打印机)、笔记本型个人计算机、电视、摄像机、摄影机、导航装置、寻呼机、电子笔记本(也包括带有通信功能)、电子词典、计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、可视电话、防盗用电视显示器、电子眼镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图测量装置、超音波诊断装置、电子内视镜)、鱼群探测器、各种测定设备、仪表类(例如、车辆、飞机、船舶的仪表类)、飞行模拟器、地震计、步数计、测斜计、测量硬盘振动的振动计、机器人及无人机等飞行器的姿态控制装置、在车辆自动驾驶用惯性导航中使用的控制设备等。
[便携式电子设备(1400)]
接下来，参照图21A以及图21B针对应用了一实施方式涉及的物理量传感器1的便携式电子设备(1400)进行说明。图21A是示意性地示出便携式电子设备的结构的俯视图。图21B是示出便携式电子设备的概略结构的功能框图。
以下，作为便携式电子设备的一个例子，示出手表型活动计(主动追踪器)即腕部设备1400并进行说明。
腕部设备1400如图21A所示，通过带1432、1437等穿戴于用户的手腕等部位(被检测体)，具备数字显示的显示部1476且能够无线通信。上述的本发明涉及的物理量传感器1作为对角速度进行测量的传感器整合至腕部设备1400。
腕部设备1400具备：壳1430，至少容纳有物理量传感器1；处理部1450(参照图21B)，容纳于壳1430，用于处理来自物理量传感器1的输出数据；显示部1476，容纳于壳1430；以及透光性罩1471，用于闭塞壳1430的开口部。壳1430的透光性罩1471的外侧设置有表圈1477。壳1430的侧面设置有多个操作按钮1479、1481。
接下来，参照图21B针对腕部设备1400的功能进行说明。
如图21B所示，处理部1450(处理器)例如由MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等构成。基于存储部1474中保存的程序以及从操作部1470输入的信号，处理部1450执行各种处理。由处理部1450进行的处理包括如下处理等：数据处理，对GPS传感器1460、地磁传感器1461、压力传感器1462、加速度传感器1463、角速度传感器1464、脉搏传感器1465、温度传感器1466以及计时部1472的各输出数据进行数据处理；显示处理，在显示部1476显示图像；声音输出处理，在声音输出部1478使声音输出；通信处理，经由通信部1480与客户端1490进行通信；以及电力控制处理，将来自电池1482的电力供给至各部。
需要说明的是，通信部1480构成为包括例如Bluetooth(注册商标)(包括BTLE：Bluetooth Low Energy)、Wi-Fi(注册商标)(Wireless Fidelity)、Zigbee(注册商标)、NFC(Near field communication)、ANT+(注册商标)等与近距离无线通信标准对应的接收发送器，或通信部1480为与USB(Universal Serial Bus)等通信总线标准对应的连接器。
作为本发明涉及的物理量传感器1的加速度传感器1463对互相交差的(理想为正交)三轴方向的各个加速度进行检测，并将检测到的三轴加速度大小以及与方向对应的信号(加速度信号)输出。
作为本发明涉及的物理量传感器1的角速度传感器1464对互相交差的(理想为正交)三轴方向的各个角速度进行检测，并将检测到的三轴角速度的大小以及与方向对应的信号(角速度信号)输出。
手表型的活动计(主动追踪器)即腕部设备1400具有以下功能。
距离：通过高精度的GPS功能对从测量开始的合计距离进行测量。
步速：根据距离测量，显示当前的行进步速。
平均速度：计算并显示从行进开始到当前为止的平均速度。
海拔：通过GPS功能，测量并显示海拔。
步幅：即使在GPS电波无法到达的隧道内等也进行测量并显示步幅。
次数：测量并显示每分的步数。
心率：通过脉搏传感器测量并显示心率。
坡度：在山区的训练或越野跑中，测量并显示地面的坡度。
自动计圈：在跑完事前设定的固定距离或固定时间时，自动进行圈数测量。
运动消耗热量：显示消耗热量。
步数：显示从运动开始的合计步数。
虽然对使用GPS(Global Positioning System)作为卫星定位系统进行了说明，但也可以利用其他的全地球导航卫星系统(GNSS：Global Navigation Satellite System)。例如，也可以利用EGNOS(European Geostationary-Satellite Navigation OverlayService)、QZSS(Quasi Zenith Satellite System)、GLONASS(GLObal NAvigationSatellite System)、GALILEO，BeiDou(BeiDou Navigation Satellite System)等卫星定位系统中的一个或者两个以上。另外，也可以对至少一个卫星定位系统利用WAAS(WideArea Augmentation System)、EGNOS(European Geostationary Satellite NavigationOverlay Service)等静止卫星型卫星导航增强系统(SBAS：Satellite basedAugmentation System)。
[移动体(1500)]
接下来，参照图22对应用了一实施方式涉及的物理量传感器1的移动体(1500)进行说明。图22是示出作为移动体的一个例子的车辆的结构的立体图。
如图22所示，车辆1500内置有物理量传感器1，例如，能够通过物理量传感器1对车体1501的姿态进行检测。物理量传感器1的检测信号被供给至作为姿态控制部的车体姿态控制装置1502，车体姿态控制装置1502能够基于其信号对车体1501的姿态进行检测，并根据检测结果控制悬挂的软硬、对每个车轮1503的制动器进行控制。另外，除此之外，物理量传感器1还能够广泛应用于无钥匙进入、防盗、导航系统，车载空调、防抱死制动系统(ABS：Antilock Brake System)、气囊、轮胎压力监测系统(TPMS：Tire Pressure MonitoringSystem)、引擎控制、自动驾驶用惯性导航的控制设备、混合动力车辆或电气车辆的电池监测等电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)。
另外，除了上述例示以外，应用于移动体的物理量传感器1还能够利用于例如双足步行机器人或电车等的姿态控制、无线电控制飞机、无线电控制直升机以及无人机等远距离操纵或者自主式飞行器的姿态控制、农业机械(农机)、或者建设机械(建机)等姿态控制。如以上那样，对实现各种移动体的姿态控制都能够整合物理量传感器1以及姿态控制部(未图示)。
这样的移动体由于具备物理量传感器1以及姿态控制部(未图示)，因此具有高精度的姿态控制特性。
以上，虽然基于图示的实施方式对物理量传感器1、传感器1a、传感器1b、传感器1c、传感器1d、惯性测量单元3000、电子设备(1100、1200、1300)、便携式电子设备(1400)以及移动体(1500)进行了说明，但本发明并不限定于此，各部的结构能够置换为具有同样功能的任意的结构。另外，本发明还可以付加其他任意的结构物。
另外，在前述实施方式中，虽然对加速度传感器元件是具有三个传感器部的结构进行了说明，但作为传感器部的数量并不限定于此，可以是一个或两个，也可以是四个以上。另外，在前述实施方式中，虽然使用加速度传感器元件作为物理量传感器的传感器元件，但作为物理量传感器的传感器元件并不限定于加速度传感器元件，例如，可以是压力传感器元件，也可以是角速度传感器元件。另外，也可以是例如，能够同时对加速度以及角速度等不同的物理量进行检测的复合传感器。

Claims (16)

1.一种物理量传感器，其特征在于，包括：
检测加速度或角速度的传感器元件；
半导体电路；以及
基板，所述基板为平板状，安装有所述传感器元件和所述半导体电路，在所述基板的上面设置有串行通信用布线，
所述传感器元件与所述半导体电路层叠，
在俯视所述传感器元件时，相对于穿过所述传感器元件的中心的假想中心线，连接所述传感器元件与所述半导体电路的电连接部配置在所述串行通信用布线的相反侧。
2.根据权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
在所述俯视下，相对于所述假想中心线，在所述串行通信用布线的所述相反侧设置有GND布线。
3.根据权利要求2所述的物理量传感器，其特征在于，
所述GND布线设置于所述基板。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的物理量传感器，其特征在于，
所述串行通信用布线包括主机输入从机输出用布线、从机输入主机输出用布线以及串行时钟线用布线。
5.根据权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
所述串行通信用布线通过填充于贯通所述基板的贯通孔的导电体与设置于所述基板相反侧的面的端子电连接。
6.根据权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
所述传感器元件与所述半导体电路之间的连接方法是倒装芯片安装。
7.根据权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
所述物理量传感器包括GND平面布线，所述GND平面布线与安装有所述基板的所述传感器元件和半导体电路的面分离设置。
8.根据权利要求7所述的物理量传感器，其特征在于，
在从所述传感器元件与所述半导体电路重合方向的俯视下，所述GND平面布线配置为与所述传感器元件重合。
9.根据权利要求7或8所述的物理量传感器，其特征在于，
所述基板是层叠多个基板的层叠基板。
10.根据权利要求9所述的物理量传感器，其特征在于，
所述层叠基板的层叠数为三层。
11.根据权利要求7所述的物理量传感器，其特征在于，
所述物理量传感器包括：
环状基板，在安装有所述基板的所述传感器元件和半导体电路的面使所述传感器元件和所述半导体电路环绕在内侧并层叠；以及
盖，具有导电性，以使由所述基板和所述环状基板构成的凹陷部成为封闭空间的方式，密封所述凹陷部的开口部。
12.根据权利要求11所述的物理量传感器，其特征在于，
所述盖与所述GND平面布线经由形成于设置在所述基板以及所述环状基板的侧面的堞形结构的导电层或者填充在贯通所述环状基板的孔中的导电体而电连接。
13.根据权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
在形成于所述基板的多个布线中，模拟用布线的宽度大于信号用布线的宽度。
14.根据权利要求13所述的物理量传感器，其特征在于，
在将所述模拟用布线的宽度设为L1，将所述信号用布线的宽度设为L2时，满足L1/L2≥2。
15.一种电子设备，其特征在于，具备：
权利要求1至14中任一项所述的物理量传感器；
控制部，基于从所述物理量传感器输出的检测信号进行控制；以及
校正部，对所述检测信号进行校正。
16.一种移动体，其特征在于，具备：
权利要求1至14中任一项所述的物理量传感器；以及
姿态控制部，基于从所述物理量传感器输出的检测信号进行姿态控制。
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