CN116892927A - 惯性测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供惯性测量装置，该惯性测量装置包括至少具有第一检测轴的第一惯性传感器和至少具有第二检测轴并与所述第一惯性传感器成对的第二惯性传感器，所述第一惯性传感器及所述第二惯性传感器以所述第一惯性传感器的第一检测轴的朝向和所述第二惯性传感器的第二检测轴的朝向彼此旋转了180°的状态安装于所述电路基板，具备收纳所述电路基板的壳体，在所述第一惯性传感器及所述第二惯性传感器与所述壳体之间填充有树脂。

Description

惯性测量装置

技术领域

本发明涉及惯性测量装置。

背景技术

已知一种惯性测量装置，其具有加速度传感器或角速度传感器等多个惯性传感器。例如，专利文献1中公开了具备由三轴的加速度传感器和三轴的角速度传感器构成的六轴运动传感器的传感器单元。根据该文献，加速度传感器是通过MEMS技术对硅基板进行加工而成的静电电容型的加速度传感器，并与角速度传感器一同安装于电路基板，并且被收纳于金属制的壳体中。另外，加速度传感器是表面安装型的部件，通过焊接被表面安装于电路基板的电极焊盘。作为这样的表面安装部件，已知的例如有利用树脂模制而成的树脂来封装构成的部件。

根据该文献，通过在电路基板与加速度传感器之间不设置抗蚀剂，从而提高安装加速度传感器后两者间的清洗性，防止在加速度传感器之下残留焊剂等异物。由此，防止因为残留异物导致检测精度恶化。

专利文献1：日本特开2019-168381号公报

发明内容

然而，专利文献1的传感器单元仍存在改良的余地。详细而言，存在因为温度或湿度的影响而导致检测精度恶化这一技术问题。树脂封装容易受到湿度的影响，检测精度有可能恶化。另外，由于包含线膨胀系数不同的材质，因而加速度传感器的输出值在相同温度点下在温度上升时和温度下降时产生不同的温度迟滞特性，会成为检测精度恶化的主要原因。而且，由温度变化的影响等引起的电路基板的翘曲也会成为检测精度恶化的主要原因。

也就是说，需要一种温度特性及耐湿特性优异且检测精度良好的惯性测量装置。

本申请涉及的一方式的惯性测量装置包括第一惯性传感器，至少具有第一检测轴；第二惯性传感器，至少具有第二检测轴，并与所述第一惯性传感器成对；电路基板，所述第一惯性传感器及所述第二惯性传感器以所述第一惯性传感器的所述第一检测轴的朝向相对于所述第二惯性传感器的所述第二检测轴的朝向旋转了180°的状态安装于所述电路基板；壳体，收纳所述电路基板；以及树脂，填充于所述第一惯性传感器及所述第二惯性传感器与所述壳体之间。

附图说明

图1是表示实施方式1涉及的惯性测量装置固定于被安装面的固定方式的立体图。

图2是从被安装面侧观察惯性测量装置的立体图。

图3是惯性测量装置的分解立体图。

图4是电路基板的立体图。

图5是电路基板的俯视图。

图6是表示加速度传感器的温度迟滞特性的一例的图表图。

图7是表示加速度传感器的温度迟滞特性的一例的图表图。

图8是表示加速度传感器的温度迟滞特性的一例的图表图。

图9是表示加速度传感器的温度迟滞特性的一例的图表图。

图10是图2的f-f剖面的立体剖视图。

图11是图2的f-f剖面的剖视图。

图12是图10的j-j剖面的剖视图。

图13是实施例和比较例的一览表图。

图14是实施方式2涉及的电路基板的俯视图。

图15是图2的f-f剖面的剖视图。

图16是实施方式3涉及的电路基板的俯视图。

图17是图10的j-j剖面的剖视图。

图18是实施方式4涉及的电路基板的俯视图。

图19是实施方式5涉及的电路基板的俯视图。

图20是图19的k-k剖面的剖视图。

附图标记说明

1…外壳、2…切口孔、3…第一凹部、3a…底部、4…第二凹部、4a…接收部、5…收纳部、6a…孔、6a…孔、9…抗试剂、10…接合部件、15…电路基板、15a…第一面、15b…第二面、16…连接器、17x…角速度传感器、17y…角速度传感器、17z…角速度传感器、18a…加速度传感器、18b…加速度传感器、18c…加速度传感器、18d…加速度传感器、18e…加速度传感器、19a…抗试剂、20…内壳、21…开口部、23…第三凹部、30a…树脂、30b…树脂、30c…树脂、50…表、61…虚拟线、70…螺钉、71…被安装体的被安装面、75…罩部件、100…惯性测量装置、d1…间隙、d2…间隙、G1…图表、G11…图表、G12…图表、G2…图表、G21…图表、G22…图表、G3…图表、G31…图表、G32…图表、G4…图表、G41…图表、G42…图表。

具体实施方式

实施方式1

***惯性测量装置的概要***

图1是表示实施方式1涉及的惯性测量装置固定于被安装面的固定方式的立体图。图2是从被安装面侧观察惯性测量装置的立体图。

首先，对本实施方式涉及的惯性测量装置100的概要进行说明。

图1所示的惯性测量装置100是检测汽车或机器人等被安装体的姿态或举动的惯性测量传感器单元(IMU：Inertial Measurement Unit)。惯性测量装置100作为具备三轴的加速度传感器和三轴的角速度传感器的所谓六轴运动传感器发挥功能。

惯性测量装置100呈平面形状为大致正方形的长方体，紧凑地构成为正方形的一边的长度为几厘米左右。在惯性测量装置100的对角线方向上设置有两处切口孔2。惯性测量装置100通过插通于切口孔2的两根螺钉70固定于汽车等被安装体的被安装面71。此外，被安装体并不限于汽车等运动体，例如也可以为桥梁或高架轨道等建筑物。在安装于建筑物的情况下，作为检查建筑物的稳固度的结构健康监测系统。

***惯性测量装置的基本构成***

如图2所示，惯性测量装置100呈在长方体状的外壳1中收纳有内壳20的构成。内壳20上形成有长方形形状的开口部21。以下，将该开口部21的长边方向设为Y(+)方向。另外，将与Y(+)方向正交的方向设为X(+)方向，将外壳1的厚度方向设为Z(+)，以坐标轴进行表示及说明。此外，插头型的连接器16从内壳20的开口部21露出，Y(+)方向与连接器16中的多个插销的排列方向一致。

另外，该坐标轴是惯性测量装置100的惯性测量传感器的检测轴，以下也称为IMU检测轴。

图3是惯性测量装置的分解立体图。

如图3所示，惯性测量装置100由外壳1、接合部件10、电路基板15、内壳20等构成。此外，内壳20相当于第一壳体，外壳1相当于第二壳体。

外壳1是外形呈长方体的箱状筐体。在优选例中，采用铝作为其材质。此外，并不限定于铝，也可以使用其他金属或陶瓷，对于材质选项的详细内容在后文中进行描述。外壳1的外侧形成有前述两个切口孔2。此外，并不限定于切口孔2，例如，也可以为形成圆孔(贯通孔)而用螺钉固定的构成，或者，也可以为在外壳1的侧面形成凸缘(耳部)并用螺钉固定凸缘部分的构成。

外壳1上设置有收纳部5，该收纳部5用于收纳配设有电路基板15的状态的内壳20。

收纳部5由第一凹部3和第二凹部4构成，其中第一凹部3以底部3a为底面，第二凹部4具有包围第一凹部3的接收部4a。电路基板15收纳于第一凹部3。接收部4a是内壳20的接收部，且为从底部3a呈阶梯状立起的环状，内壳20通过接合部件10收纳于第二凹部4。

接合部件10是配置于外壳1与内壳20之间的树脂制的缓冲部件。接合部件10是与接收部4a同样的环状的部件，并配设于接收部4a上。

内壳20是支撑电路基板15的部件，且构成为能够收纳于外壳1的第二凹部4的形状。内壳20由与外壳1相同的材质构成，在优选例中为铝制。内壳20上设置有开口部21和第三凹部23，其中开口部21用于使电路基板15的连接器16露出外部，第三凹部23用于收纳安装于电路基板15的电子部件。此外，实际上在第三凹部23中填充有树脂，但图3中省略了图示。另外，外壳1的收纳部5的第一凹部3中也同样能填充树脂，但图3中省略了图示。

返回图1。

通过这样的构成，在包含电路基板15的内壳20收纳于外壳1中的一体化的状态下，通过两根螺钉70将惯性测量装置100固定于被安装体的被安装面71进行使用。

***电路基板的构成***

图4是电路基板的立体图。图5是电路基板的俯视图。

电路基板15在优选例中使用多层的玻璃环氧基板。电路基板15的外形形成为在俯视时一部分被切掉的发生变形的八边形。

另外，将电路基板15的Z(+)侧的面称为第一面15a、将第一面15a的相反侧的面称为第二面15b。也将第一面15a称为表面，将第二面15b称为背面。另外，电路基板15被设置为侧面也能够安装电子部件。

如图4所示，沿着电路基板15的一边延伸配置有连接器16。连接器16是插头型的连接器，具备沿着Y(+)方向呈等间距地配置的两列连接端子。此外，也可以使用具备将连接端子的周围包围的壁的护罩型的连接器。

在电路基板15的X(+)方向的一边的侧面安装有角速度传感器17x。角速度传感器17x是检测绕X轴的角速度的陀螺仪传感器。作为优选例，采用作为振子而使用水晶且根据施加于振动的物体的科里奥利力来检测角速度的振动陀螺仪传感器。此外，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，也可以采用作为振子而使用陶瓷或硅的传感器。

在电路基板15的Y(+)方向的一边的侧面安装有角速度传感器17y。角速度传感器17y是检测绕Y轴的角速度的陀螺仪传感器。另外，在第一面15a安装有检测绕Z轴的角速度的角速度传感器17z，图4中省略了图示。角速度传感器17y、角速度传感器17z使用与角速度传感器17x相同的陀螺仪传感器，它们相当于惯性传感器。

***加速度传感器的安装方式***

如图5所示，在连接器16的X(+)方向上，并排配置有作为第一惯性传感器的加速度传感器18a和作为第二惯性传感器的加速度传感器18b。

加速度传感器18a使用能够利用一个器件检测X轴、Y轴以及Z轴三个方向(三轴)的加速度且利用MEMS技术对硅基板进行加工而成的静电电容型的加速度传感器。另外，加速度传感器18a是具备由树脂模制而成的树脂封装的表面安装型的部件，通过焊接来表面安装于电极焊盘(未图示)，该电极焊盘设置于电路基板15的第一面15a。

加速度传感器18a的外形呈长方形形状，将其长边方向沿着X(+)方向配置，将长方形的大致中央设为中心点m。另外，在长方形的一个顶点标有基准点p，该基准点p是用于识别检测轴的朝向的记号。此外，中心点m和基准点p是为了便于说明而设置的，实际的器件上也可以不设置中心点m和基准点p。

在加速度传感器18a中，由于基准点p位于X(-)方向且Y(-)方向的顶点处，因此，检测方向如坐标轴所示为Xa方向、Ya方向、Za方向。Xa方向与IMU检测轴的X(+)方向相同，Ya方向与IMU检测轴的Y(+)方向相同，Za方向与IMU检测轴的Z(+)方向相同。此外，Xa方向、Ya方向、Za方向相当于加速度传感器18a的第一检测轴。

也就是说，作为第一惯性传感器的加速度传感器18a的检测轴的朝向与IMU检测轴一致。

加速度传感器18b是与加速度传感器18a相同的加速度传感器，但安装朝向不同。详细而言，加速度传感器18b在第一面15a上以将中心点m作为旋转中心从加速度传感器18a旋转了180°的状态安装。因此，加速度传感器18b的基准点p和加速度传感器18a的基准点p成为旋转了180°的位置。

在加速度传感器18b中，由于基准点p位于X(+)方向且Y(+)方向的顶点处，因此，检测方向如坐标轴所示为Xb方向、Yb方向、Zb方向。Xb方向是IMU检测轴的X(+)方向的反方向。Yb方向是IMU检测轴的Y(+)方向的反方向。Zb方向与IMU检测轴的Z(+)方向相同。此外，Xb方向、Yb方向、Zb方向相当于加速度传感器18b的第二检测轴。也就是说，加速度传感器18b的X轴、Y轴上的检测方向相对于加速度传感器18a的检测方向进行了反转。

换言之，以作为加速度传感器18a的第一检测轴的朝向的Xa方向和作为加速度传感器18b的第二检测轴的朝向的Xb方向旋转了180°的状态安装于电路基板15。Ya方向和Yb方向也是同样的。此外，并不限定于X轴、Y轴，只要是包括加速度传感器18a的第一检测轴的朝向与加速度传感器18b的第二检测轴的朝向相反的检测轴的安装方式即可。

加速度传感器18a和加速度传感器18b在Y(+)方向上相邻，两者以具有间隙d1的方式配置。当将加速度传感器18a的封装高度设为h时，间隙d1通过数式(1)求出。

d1≥h/1.66……式(1)

数式(1)是从发明人等的实验结果导出来的，只要能够确保间隙d1，便能够在加速度传感器18a与加速度传感器18b之间可靠地填充后述树脂。

另外，在图5中，将加速度传感器18a和加速度传感器18b包围的矩形形状的虚线表示抗蚀剂9。在加速度传感器18a、18b的正下方以及周围并未设置抗蚀剂9。在加速度传感器18b与抗蚀剂9之间设置有间隙d2。加速度传感器18a与抗蚀剂9之间也是同样的。在优选例中，间隙d2为0.15mm以上。这样，通过在加速度传感器18a、18b的正下方不设置抗蚀剂9且确保周围的间隙d2，从而提高了安装后的清洗性，防止焊剂等异物残留。

返回图4。

在电路基板15的第二面15b安装有未图示的控制IC。控制IC是MCU(MicroController Unit：微控制单元)，内置有包含非易失性存储器的存储部或A/D转换器等，对惯性测量装置100的各部进行整体控制。存储部中存储有规定了用于检测加速度及角速度的顺序和内容的程序、将检测数据数字化并嵌入分组数据的程序、附带的数据等。

另外，电路基板15上还安装有上述以外的多个电子部件，但省略了图示。

***温度迟滞特性的校正方法***

图6至图9是表示加速度传感器的温度迟滞特性的一例的图表图。

图6是表示加速度传感器18a的温度迟滞特性的图表，横轴取温度，纵轴取传感器输出的偏置。此外，横轴、纵轴的物理量或单位在图7～图9中也是相同的。

如在图5中说明的那样，在惯性测量装置100中，成对地具备以彼此的检测轴的朝向旋转了180°的状态配置的加速度传感器18a和加速度传感器18b。这是为了使用具有与IMU检测轴相反的检测轴的加速度传感器18b的检测值来校正具有与IMU检测轴一致的检测轴的加速度传感器18a的温度迟滞特性。此外，以下作为一例对X轴上的传感器输出的温度特性进行说明。

首先，图6的图表G1表示作为第一惯性传感器的加速度传感器18a的传感器输出的温度特性。详细而言，在图表G1中，当温度上升时，如图表G11所示呈如下凸状的特性：在低温区域为负偏置，随着温度上升而成为正偏置，在25°附近成为最高，在高温区域成为负偏置。并且，当温度下降时，如图表G12所示呈如下凸状的特性：在高温区域为负偏置，随着温度下降而成为正偏置，在25°附近成为最高，在低温区域成为负偏置。在此，在25°附近图表G11与图表G12分离，由此可知产生了温度迟滞。

接着，图7的图表G2表示作为第二惯性传感器的加速度传感器18b的传感器输出的温度特性。与图表G1同样地，图表G2也在温度上升时为凸状的图表G21，在温度下降时为凸状的图表G22。另外，在图表G21与图表G22之间，与图表G1同样地产生温度迟滞。

图8的图表G3是将图表G2的传感器输出反转后的图表。具体而言，通过电路基板15的控制IC(未图示)使加速度传感器18b的传感器输出值的符号反过来。图表G3在温度上升时为凹状的图表G31，在温度下降时为凹状的图表G32，图表G3是将图表G2上下反转的图表。

并且，图9的图表G4是将图表G1与图表G3合并并平均化后的图表。具体而言，示出了对加速度传感器18a的传感器输出加上反转后的加速度传感器18b的传感器输出并除以2而得到的传感器输出。

如图9所示，图表G4在温度上升时为平缓的凸状的图表G41，在温度下降时为平缓的凸状的图表G42，图表G4整体上呈大致平坦的特性。并且，图表G41与图表G42大致重叠，由此可知两者间几乎未产生温度迟滞。

这样，通过将加速度传感器18a的传感器输出与反转后的加速度传感器18b的传感器输出的平均值作为惯性测量装置100中的加速度传感器的输出，可以消除(抵消)温度迟滞特性。

此外，上文中对X轴的温度迟滞特性的校正方法进行了说明，但对于Y轴、Z轴，也可以通过同样的方法校正温度迟滞特性。

另外，上文中作为惯性传感器的一例对加速度传感器进行了说明，但并不限定于此，只要是能够检测惯性力的传感器即可，例如，也可以应用于角速度传感器。

***耐湿性提高及电路基板的翘曲对策***

图10是图2的f-f剖面的立体剖视图。图11是图2的f-f剖面的剖视图。图12是图10的j-j剖面的剖视图。

在此，对耐湿性提高及电路基板的翘曲对策进行说明。

如图10、图11所示，在本安装方式中，在加速度传感器18a、加速度传感器18b与内壳20之间填充有树脂30a。详细而言，在内壳20的第三凹部23与电路基板15的第一面15a之间填充有树脂30a。树脂30a以将包括安装于第一面15a的加速度传感器18a、18b在内的电子部件覆盖且填满第三凹部23的内部的方式填充。此时，如图12所示，在加速度传感器18a与加速度传感器18b的间隙d1中也填充有树脂30a。换言之，只要在两者之间确保间隙d1以上的间隔，便可以可靠地填充树脂30a。此外，当将加速度传感器18a、18b的封装高度设为h时，间隙d1被设定为满足前述数式(1)的尺寸。

填充树脂30a的目的如下：为了利用树脂30a封装加速度传感器18a、18b而防止湿度的浸入；以及利用树脂30a将电路基板15与内壳20接合，使电路基板15与温度变形少的金属制的内壳20一体化，从而防止电路基板15的翘曲。因此，树脂30a优选为固化后的硬度高的树脂。

在优选例中，作为树脂30a而使用单液的热固化型的环氧粘接剂。优选该环氧粘接剂的固化后的硬度以JIS7215-1986的杜罗硬度计硬度试验中的D型杜罗硬度计测为80D以上。

另外，当将电路基板15的线膨胀系数设为a、将树脂30a的线膨胀系数设为b、将内壳20的线膨胀系数设为c时，优选三者的线膨胀系数呈数式(2)的关系性。

a≈b＞＞c……式(2)

例如，在上述优选例的材质中，电路基板15是玻璃环氧基板，线膨胀系数a为40ppm/℃，树脂30a是环氧粘接剂，线膨胀系数b为41ppm/℃，内壳20是铝制，线膨胀系数c为23ppm/℃，可知成为数式(2)的关系性。

此外，树脂30a的硬度、数式(2)是基于发明人等进行的实验结果而导出来的，关于该实验内容，在接下来的实施例中进行说明。

***实施例***

图13是实施例和比较例的一览表。

图13的表50是表示为了导出上述树脂30a的硬度、数式(2)等而由发明人等进行的实验结果的一览表。

实验内容确认了对树脂30a的材质、内壳20的材质、电路基板15的材质进行变更时的加速度传感器的传感器输出的漂移(drift)特性。另外，实验中使用了仅安装了加速度传感器18a的电路基板15。

首先，实施例1是与前述优选例相同的设定，树脂30a是环氧粘接剂，内壳20是铝制，电路基板15是玻璃环氧基板。此外，环氧粘接剂采用的是单液的热固化型且固化后的硬度为90D的粘接剂。玻璃环氧基板使用FR4。

结果为传感器输出中几乎未产生漂移，得到非常好的特性“◎”。

在比较例1中，未设置树脂30a，其他设定与实施例相同，内壳20是铝制，电路基板15是玻璃环氧基板。

结果为传感器输出中产生漂移，漂移特性NG，为“×”。

在实施例2中，使用固化后的硬度为90D的氨基甲酸乙酯粘接剂作为树脂30a。其他设定与实施例1相同，内壳20是铝制，电路基板15是玻璃环氧基板。

结果为传感器输出中产生的漂移微小，得到良好的特性“〇”。

在比较例2中，使用固化后的硬度为10A的氨基甲酸乙酯粘接剂作为树脂30a。其他设定与实施例1相同，内壳20是铝制，电路基板15是玻璃环氧基板。

结果为传感器输出中产生漂移，无法得到允许水平的漂移特性，漂移特性为“△”。

在比较例3中，使用固化后的硬度为10A的硅酮粘接剂作为树脂30a。其他设定与实施例1相同，内壳20是铝制，电路基板15是玻璃环氧基板。

结果为传感器输出中产生漂移，漂移特性NG，为“×”。

在实施例3中，将内壳20的材质设为陶瓷制。其他设定与实施例1相同，树脂30a是环氧粘接剂，电路基板15是玻璃环氧基板。

结果为传感器输出中几乎未产生漂移，得到非常好的特性“◎”。此外，在内壳20的材质为玻璃制的情况下，也同样得到了非常好的特性。

在比较例4中，内壳20的材质为橡胶制。其他设定与实施例1相同，树脂30a是环氧粘接剂，电路基板15是玻璃环氧基板。

结果为传感器输出中产生漂移，漂移特性NG，为“×”。

在比较例5中，将内壳20的材质设为ABS树脂。其他设定与实施例1相同，树脂30a是环氧粘接剂，电路基板15是玻璃环氧基板。

结果为传感器输出中产生漂移，漂移特性NG，为“×”。此外，在将内壳20的材质设为聚乙烯树脂的情况下也同样为漂移特性NG，推测在使用其他热塑性树脂的情况下也是同样的。

在比较例6中，将电路基板15的材质设为酚醛纸基板。酚醛纸基板使用FR1。其他设定与实施例1相同，树脂30a是环氧粘接剂，内壳20是铝制。

结果为传感器输出中产生漂移，漂移特性NG，为“×”。

在比较例7中，将电路基板15的材质设为环氧纸基板。环氧纸基板使用FR3。其他设定与实施例1相同，树脂30a是环氧粘接剂，内壳20是铝制。

结果为传感器输出中产生漂移，漂移特性NG，为“×”。

根据这些结果研究出了以下的内容。

由实施例1、实施例2、比较例1、比较例2、比较例3的结果可知，为了得到所期望的漂移特性是需要树脂30a的，还可知即使在设置有树脂30a的情况下也不适合用柔软的树脂。

从实施例1、实施例2、实施例3、比较例4、比较例5的结果可知，为了得到所期望的漂移特性，柔软的材质是不适合作为内壳20的材质的。另外，从实施例1、实施例3的结果可知，作为内壳20的材质，优选为硬且由热引起的变形比树脂30a及电路基板15小的材质。详细而言，适合用线膨胀系数比树脂30a及电路基板15小的材料，由于铝的线膨胀系数为23ppm/℃、陶瓷为7～10ppm/℃，因此，远小于玻璃环氧基板的40ppm/℃和环氧粘接剂的41ppm/℃，可知它们适合作为内壳20的材质。数式(2)是基于这些结果导出来的。

另外，在实施例1中，将树脂30a的硬度设为90D进行了实验，但根据发明人等的实验结果可以确认，只要硬度为80D以上，便能够得到与硬度90D时同等的漂移特性。

另外，在实施例1中，将内壳20的材质设为铝进行了实验，但根据发明人等的实验结果可以确认，只要是金属即可，能够得到与铝时同等的漂移特性。作为金属，例如也可以使用钢、钛、铜、黄铜、铝或它们的合金。

如以上所述，根据本实施方式的惯性测量装置100，可以得到以下的效果。

惯性测量装置100包括电路基板15、作为第一惯性传感器的加速度传感器18a、以及与加速度传感器18a成对的作为第二惯性传感器的加速度传感器18b，加速度传感器18a和加速度传感器18b以彼此的检测轴的朝向旋转了180°的状态安装于电路基板15，惯性测量装置100具备作为收纳电路基板15的壳体的内壳20，在加速度传感器18a及加速度传感器18b与内壳20之间填充有树脂30a。

由此，以作为加速度传感器18a的第一检测轴的朝向的Xa方向和作为加速度传感器18b的第二检测轴的朝向的Xb方向彼此旋转了180°的状态安装于电路基板15。Ya方向和Yb方向也是同样的。换言之，由于加速度传感器18a和加速度传感器18b以彼此的检测轴的朝向旋转了180°的状态安装于电路基板15，因此，通过将加速度传感器18b的输出反转为负的输出，然后与加速度传感器18a的输出平均化，可以抵消温度迟滞特性。

而且，在加速度传感器18a、18b安装于电路基板15的状态下，通过树脂30a进行密封。因此，即使加速度传感器为树脂封装，也可以防止水分浸入传感器内，从而耐湿特性优异。另外，树脂30a填充于内壳20的第三凹部23与电路基板15的第一面15a之间，三者被粘接。由此，电路基板15与温度变形少的金属制的内壳20一体化，因此，可以防止电路基板15的翘曲，可以得到所期望的漂移特性。

因此，可以提供温度特性及耐湿特性优异且检测精度良好的惯性测量装置100。

另外，电路基板15具有第一面15a和第一面15a相反侧的第二面15b，加速度传感器18a和加速度传感器18b安装于第一面15a。

由此，在电路基板15的第一面15a中，可以安装能够消除温度迟滞特性的两个加速度传感器18a、18b。

另外，加速度传感器18a和加速度传感器18b是相同的加速度传感器，当将加速度传感器18a的高度设为h时，加速度传感器18a与加速度传感器18b的间隔d1满足数式(1)。

由此，可以在加速度传感器18a与加速度传感器18b之间可靠地填充树脂30a。

另外，第一壳体是内壳20，第二壳体是收纳配设有电路基板15的状态的内壳20的外壳1。

由此，可以将包含电路基板15的内壳20收纳于外壳1，因此，可以提供紧凑的惯性测量装置100。

另外，树脂30a的硬度以JIS7215-1986的杜罗硬度计硬度试验中的D型杜罗硬度计测为80D以上。

由此，通过硬度高的树脂30a将电路基板15与金属制的壳体粘接而一体化，因此，整体的刚性变高，可以防止电路基板15的翘曲。

实施方式2

***不同的安装方式-1***

图14是实施方式2涉及的电路基板的俯视图，其与图5对应。

在上述实施方式中，对两个加速度传感器18a、18b以彼此的检测轴的朝向旋转了180°的状态安装于电路基板15的第一面15a的情况进行了说明，但并不限定于该构成，只要是检测轴的朝向相反的配置即可，也可以为一方的加速度传感器安装于电路基板15的第二面15b。例如，本实施方式的加速度传感器18b安装于电路基板15的第二面15b。以下，对与上述实施方式相同的部位标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

在图14中，以虚拟线61为对称轴左右示出了电路基板15的第一面15a和第二面15b。换言之，并排示出了电路基板15的表面和背面的安装方式。

电路基板15的第一面15a上仅安装有一个作为第一惯性传感器的加速度传感器18a。加速度传感器18a的配置姿态与图5的方式相同，加速度传感器18a的三个检测轴的朝向与IMU检测轴一致。另外，在加速度传感器18a的正下方及周围并未设置抗蚀剂19a。

电路基板15的第二面15b上仅安装有一个作为第二惯性传感器的加速度传感器18b。加速度传感器18b是与加速度传感器18a成对的传感器，在优选例中安装于与加速度传感器18a的背面重叠的位置。

在加速度传感器18b中，基准点p位于X(+)方向且Y(-)方向的顶点，因此，检测方向如坐标轴所示为Xb方向、Yb方向、Zb方向。Xb方向是IMU检测轴的X(+)方向的反方向。Yb方向与IMU检测轴的Y(+)方向相同。Zb方向是IMU检测轴的Z(+)方向的反方向。也就是说，加速度传感器18b的X轴、Z轴上的检测方向相对于加速度传感器18a的检测方向进行了反转。

根据本实施方式的安装方式，可以根据前述温度迟滞特性的校正方法，使用反转后的加速度传感器18b的传感器输出消除X轴、Z轴上的温度迟滞特性。

图15是图2的f-f剖面的剖视图，其与图11对应。

如图15所示，在本安装方式中，除了在内壳20侧填充树脂30a之外，在外壳1侧还填充了树脂30b。详细而言，在外壳1的第一凹部3与电路基板15的第二面15b之间填充有树脂30b。树脂30b是与树脂30a相同的树脂。树脂30b以将包括安装于第二面15b的加速度传感器18b在内的电子部件覆盖且填满第一凹部3的内部的方式填充。换言之，在加速度传感器18a与内壳20之间以及加速度传感器18b与外壳1之间填充有树脂30a、30b。

另外，加速度传感器18b的配置姿态也可以为图14中虚线所示的加速度传感器18e的姿态。在加速度传感器18e中，基准点p位于X(-)方向且Y(+)方向的顶点，因此，Y轴、Z轴的检测方向相对于加速度传感器18a的检测方向进行了反转。由此，可以消除Y轴、Z轴上的温度迟滞特性。

如以上所述，根据本实施方式的惯性测量装置100，除了上述实施方式的效果之外，还可以得到以下的效果。

在惯性测量装置100中，电路基板15具有第一面15a和第一面15a的相反侧的第二面15b，作为第一惯性传感器的加速度传感器18a安装于第一面15a，作为第二惯性传感器的加速度传感器18b安装于第二面15b，壳体为金属制，包括将第一面15a侧覆盖的作为第一壳体的内壳20和将第二面15b侧覆盖的作为第二壳体的外壳1，在加速度传感器18a与内壳20之间以及加速度传感器18b与外壳1之间填充有树脂30a、30b。

由此，加速度传感器18a和加速度传感器18b以彼此的检测轴的朝向旋转了180°的状态安装于电路基板15的表面及背面，因此，通过将加速度传感器18b的输出反转为负的输出，然后与加速度传感器18a的输出平均化，可以抵消温度迟滞特性。

而且，在加速度传感器18a、18b安装于电路基板15的状态下，通过树脂30a、30b进行密封。因此，即使加速度传感器为树脂封装，也可以防止水分浸入传感器内，从而耐湿特性优异。

另外，电路基板15通过树脂30a、30b而与内壳20、外壳1粘接。由此，电路基板15整体与温度变形少的金属制的壳体一体化，因此,可以防止电路基板15的翘曲，可以得到所期望的漂移特性。

因此，可以提供温度特性及耐湿特性优异且检测精度良好的惯性测量装置100。

实施方式3

***不同的安装方式-2***

图16是实施方式3涉及的电路基板的俯视图，其与图5、图14对应。

在上述实施方式中，对加速度传感器18a、18b之对以彼此的检测轴的朝向旋转了180°的状态安装于电路基板15的第一面15a的情况进行了说明，但并不限定于该构成，加速度传感器对也可以为多个，也可以在第二面15b进一步安装加速度传感器对。例如，在本实施方式中，加速度传感器对在电路基板15的表面及背面各安装有一对。以下，对与上述实施方式相同的部位标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

在图16中，以虚拟线61为对称轴左右示出了电路基板15的第一面15a和第二面15b。

电路基板15的第一面15a上安装有由加速度传感器18a和加速度传感器18b构成的加速度传感器对。加速度传感器18a、18b的配置姿态与图5的方式相同，两者的检测轴的朝向在X轴、Y轴上进行了反转。

在电路基板15的第二面15b上，分离地安装有作为第三惯性传感器的加速度传感器18c和作为第四惯性传感器的加速度传感器18d。在优选例中，加速度传感器18c安装于与加速度传感器18a的背面重叠的位置，加速度传感器18d安装于与加速度传感器18b的背面重叠的位置。

在加速度传感器18c中，由于基准点p位于X(+)方向且Y(-)方向的顶点处，因此，检测方向如坐标轴所示为Xc方向、Yc方向、Zc方向。Xc方向是IMU检测轴的X(+)方向的反方向。Yc方向与IMU检测轴的Y(+)方向相同。Zc方向是IMU检测轴的Z(+)方向的反方向。此外，Xc方向、Yc方向、Zc方向相当于加速度传感器18c的第三检测轴。Xd方向、Yd方向、Zd方向相当于加速度传感器18d的第四检测轴。换言之，以作为加速度传感器18c的第三检测轴的朝向的Xc方向和作为加速度传感器18d的第四检测轴的朝向的Xd方向旋转了180°的状态安装于电路基板15。Yc方向和Yd方向中也是同样的。此外，并不限定于X轴、Y轴，只要是包括加速度传感器18c的第三检测轴的朝向与加速度传感器18d的第四检测轴的朝向相反的检测轴的安装方式即可。

加速度传感器18d在第二面15b上以将中心点m作为旋转中心从加速度传感器18c旋转了180°的状态安装。由此，加速度传感器18d的X轴、Y轴上的检测方向与加速度传感器18c的检测方向相反。特别是，由于加速度传感器18c、18d的Z轴上的检测方向相对于加速度传感器18a的检测方向进行了反转，因此，可以通过前述温度迟滞特性的校正方法消除Z轴的温度迟滞特性。

另外，与图15中的说明同样，在加速度传感器18a、18b与内壳20之间以及加速度传感器18c、18d与外壳1之间填充有树脂30a、30b。

图17是图10的j-j剖面的剖视图，其与图12对应。

在图16中，与图5相比，将加速度传感器18a与加速度传感器18b之间隔开距离进行了图示，但两者的间隙d1只要是满足前述数式(1)的尺寸即可，这在第二面15b中也是同样的。详细而言，如图17所示，在将第一面15a的加速度传感器18a、18b以间隙d1配置的情况下，第二面15b的加速度传感器18c、18d配置于加速度传感器18a、18b的背面。而且，当将加速度传感器18c的封装高度设为h时，加速度传感器18c、18d的间隙d3通过数式(3)求出。

d3≥h/1.66……式(3)

由此，如图17所示，在加速度传感器18c与加速度传感器18d的间隙d3中也填充有树脂30b。换言之，只要在两者之间确保间隙d3以上的间隔，便可以可靠地填充树脂30b。

如以上所述，根据本实施方式的惯性测量装置100，除了上述实施方式的效果之外，还可以得到以下的效果。

惯性测量装置100还具有作为第三惯性传感器的加速度传感器18c和与加速度传感器18c成对的作为第四惯性传感器的加速度传感器18d，加速度传感器18c和加速度传感器18d以作为加速度传感器18c的第三检测轴的朝向的Xc方向和作为加速度传感器18d的第四检测轴的朝向的Xd方向彼此旋转了180°的状态安装于电路基板15的第二面15b，壳体是金属制，包括将第一面15a侧覆盖的作为第一壳体的内壳20和将第二面15b侧覆盖的作为第二壳体的外壳1，在加速度传感器18a、18b与内壳20之间以及加速度传感器18c、18d与外壳1之间填充有树脂30a、30b。

由此，在第二面15b上设置有由Z轴上的检测方向反转的加速度传感器18c、18d构成的加速度传感器对，因此，除了X轴、Y轴之外，还可以抵消Z轴上的温度迟滞特性。

而且，在加速度传感器18a、18b以及加速度传感器18c、18d安装于电路基板15的状态下，通过树脂30a、30b进行密封。因此，即使加速度传感器为树脂封装，也可以防止水分浸入传感器内，从而耐湿特性优异。

另外，加速度传感器18c和加速度传感器18d是相同的惯性传感器，当将加速度传感器18c的高度设为h时，两者的间隔d3满足数式(3)。

由此，可以在加速度传感器18c与加速度传感器18d之间可靠地填充树脂30b。

另外，电路基板15通过树脂30a、30b而与内壳20、外壳1粘接。由此，电路基板15整体与温度变形少的金属制的壳体一体化，因此,可以防止电路基板15的翘曲，可以得到所期望的漂移特性。

因此，可以提供温度特性及耐湿特性优异且检测精度良好的惯性测量装置100。

实施方式4

***不同的安装方式-3***

图18是实施方式4涉及的电路基板的俯视图，其与图16对应。

在实施方式3的构成中，也可以进一步变更第二面15b的加速度传感器18c和加速度传感器18d的配置姿态。例如，在本实施方式中，加速度传感器18c的朝向与图16相比旋转了90°。加速度传感器18d也是同样的。以下，对与上述实施方式相同的部位标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

在图18中，以虚拟线61为对称轴左右示出了电路基板15的第一面15a和第二面15b。

电路基板15的第一面15a上的加速度传感器18a、18b的安装方式与图16的第一面15a上的安装方式相同。

电路基板15的第二面15b上成对地安装有加速度传感器18c、18d，但加速度传感器18c、18d的朝向与图16相比旋转了90°。详细而言，加速度传感器18c在第二面15b上以将中心点m作为旋转中心从图16的加速度传感器18c旋转了90°的状态安装。由此，成为加速度传感器18c的长边方向沿着IMU检测轴的Y(+)方向的状态。加速度传感器18c的检测方向中的Xc方向为IMU检测轴的Y(+)方向的反方向。Yc方向为IMU检测轴的X(+)方向的反方向。Zc方向为IMU检测轴的Z(+)方向的反方向。

另外，加速度传感器18d也在第二面15b以将中心点m为旋转中心从图16的加速度传感器18d旋转了90°的状态安装。由此，加速度传感器18d的检测方向中的Xd方向为加速度传感器18c的Xc方向的反方向。Yd方向为加速度传感器18c的Yc方向的反方向。Zd方向与加速度传感器18c的Zc方向相同。

另外，与图15中的说明同样，在加速度传感器18a、18b与内壳20之间以及加速度传感器18c、18d与外壳1之间填充有树脂30a、30b。

此外，在图16、图18中，对电路基板15的第一面15a上设置成对的两个加速度传感器、第二面15b上也设置成对的两个加速度传感器的情况进行了说明，但并不限定于此，只要惯性传感器设置2的倍数个即可，例如，也可以在第一面15a设置四个加速度传感器。

如以上所述，根据本实施方式的惯性测量装置100，除了上述实施方式的效果之外，还可以得到以下的效果。

由此，在第二面15b上设置有由Z轴上的检测方向反转的加速度传感器18c、18d构成的加速度传感器对，因此，除了X轴、Y轴之外，还可以抵消Z轴上的温度迟滞特性。

进而，由于加速度传感器18c、18d中的Xc方向、Xd方向与IMU检测轴的Y轴对应，Yc方向、Yd方向与IMU检测轴的X轴对应，因此，可以缩小在X轴/Y轴上不同的轴间误差。

因此，可以提供温度特性及耐湿特性优异且检测精度良好的惯性测量装置100。

实施方式5

***不同的安装方式-4***

图19是实施方式5涉及的电路基板的俯视图，其与图14对应。图20是图19的k-k剖面的剖视图。

在上述实施方式中，对电路基板15与壳体之间填充树脂30a、30b的情况进行了说明，但并不限定于该构成，也可以为具备将加速度传感器覆盖的罩并在其中填充树脂的构成。例如，在本实施方式中，设置有将加速度传感器18a覆盖的罩部件75。以下，对与上述实施方式相同的部位标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

如图19所示，加速度传感器18a上覆盖有作为第一罩的罩部件75。罩部件75是俯视呈比加速度传感器18a大一圈的长方形形状，且具备收纳空间的托盘状的盖部件。在优选例中，使用铝作为材质，但只要是金属即可，可以使用能够适用于前述内壳20的金属。

罩部件75设置有多个孔。详细而言，在罩部件75的中央设置有孔6a，在四个顶点附近分别设置有孔6b。

如图20所示，罩部件75中填充有树脂30c。树脂30c是与树脂30a相同的树脂。详细而言，在安装于电路基板15的第一面15a的加速度传感器18a与罩部件75的内表面之间填充有树脂30c。在优选例中，树脂30c从罩部件75的中央的孔6a注入。周围的四个孔6b是用于释放注入的树脂固化时产生的气体的孔。此外，孔6b只要设置一个以上即可。

另外，在电路基板15的第二面15b的加速度传感器18b上也同样地覆盖有作为第二罩的罩部件75，并填充有树脂30c，图19中省略了图示。此外，罩部件75也可以采用包括图4、图16、图18在内的其他安装方式。

如以上所述，根据本实施方式的惯性测量装置100，除了上述实施方式的效果之外，还可以得到以下的效果。

惯性测量装置100包括电路基板15、作为第一惯性传感器的加速度传感器18a、以及与加速度传感器18a成对的作为第二惯性传感器的加速度传感器18b，加速度传感器18a和加速度传感器18b以彼此的检测轴的朝向旋转了180°的状态安装于电路基板15，惯性测量装置100具备将加速度传感器18a覆盖的作为第一罩的罩部件75和将加速度传感器18b覆盖的作为第二罩的罩部件75，在加速度传感器18a与罩部件75之间以及加速度传感器18b与罩部件75之间填充有树脂30c。

在使用了罩部件75的情况下，也与上述安装方式同样可以得到温度迟滞特性的改善、耐湿特性的提高、漂移特性的改善效果。

因此，可以提供温度特性及耐湿特性优异且检测精度良好的惯性测量装置100。

另外，罩部件75是金属制的盖部件，罩部件75上设置有作为用于填充树脂30c的注入孔的孔6a和作为用于释放树脂固化时产生的气体的释放孔的孔6b。

由此，在从孔6a注入树脂后，树脂固化时可以从孔6b进行排气，因此作业效率良好，可以在罩部件75的内部无缝隙地填充树脂30c。

Claims (11)

1.一种惯性测量装置，其特征在于，包括：

第一惯性传感器，至少具有第一检测轴；

第二惯性传感器，至少具有第二检测轴，并与所述第一惯性传感器成对；

电路基板，所述第一惯性传感器及所述第二惯性传感器以所述第一惯性传感器的所述第一检测轴的朝向相对于所述第二惯性传感器的所述第二检测轴的朝向旋转了180°的状态安装于所述电路基板；

壳体，收纳所述电路基板；以及

树脂，填充于所述第一惯性传感器及所述第二惯性传感器与所述壳体之间。

2.根据权利要求1所述的惯性测量装置，其特征在于，

所述电路基板具有第一面和所述第一面的相反侧的第二面，

所述第一惯性传感器安装于所述第一面，

所述第二惯性传感器安装于所述第二面，

所述壳体是金属制，包括将所述第一面侧覆盖的第一壳体和将所述第二面侧覆盖的第二壳体，

在所述第一惯性传感器与所述第一壳体之间以及所述第二惯性传感器与所述第二壳体之间填充有所述树脂。

3.根据权利要求1所述的惯性测量装置，其特征在于，

所述电路基板具有第一面和所述第一面的相反侧的第二面，

所述第一惯性传感器及所述第二惯性传感器安装于所述第一面，所述壳体是金属制，包括将所述第一面侧覆盖的第一壳体和将所述第二面侧覆盖的第二壳体，

在所述第一惯性传感器及所述第二惯性传感器与所述第一壳体之间填充有所述树脂。

4.根据权利要求3所述的惯性测量装置，其特征在于，

所述第一惯性传感器和所述第二惯性传感器是相同的惯性传感器，

当将所述第一惯性传感器的高度设为h时，

所述第一惯性传感器与所述第二惯性传感器的间隔d1满足下式，

d1≥h/1.66。

5.根据权利要求3或4所述的惯性测量装置，其特征在于，

所述惯性测量装置还具有：

第三惯性传感器，至少具有第三检测轴；以及

第四惯性传感器，至少具有第四检测轴，并与所述第三惯性传感器成对，

所述第三惯性传感器和所述第四惯性传感器以所述第三检测轴的朝向相对于所述第四惯性传感器的所述第四检测轴的朝向旋转了180°的状态安装于所述电路基板的所述第二面，

所述壳体是金属制，包括将所述第一面侧覆盖的第一壳体和将所述第二面侧覆盖的第二壳体，

在所述第一惯性传感器及所述第二惯性传感器与所述第一壳体之间填充有所述树脂，在所述第三惯性传感器及所述第四惯性传感器与所述第二壳体之间填充有所述树脂。

6.根据权利要求5所述的惯性测量装置，其特征在于，

所述第三惯性传感器和所述第四惯性传感器是相同的惯性传感器，

当将所述第三惯性传感器的高度设为h时，

所述第三惯性传感器与所述第四惯性传感器的间隔d3满足下式，

d3≥h/1.66。

7.根据权利要求2或3所述的惯性测量装置，其特征在于，

所述第一壳体是内壳，

所述第二壳体是收纳配设有所述电路基板的状态的所述第一壳体的外壳。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的惯性测量装置，其特征在于，

所述树脂的硬度以JIS7215-1986的杜罗硬度计硬度试验中的D型杜罗硬度计测为80D以上。

9.一种惯性测量装置，其特征在于，包括：

电路基板；

第一惯性传感器；以及

第二惯性传感器，与所述第一惯性传感器成对，

所述第一惯性传感器和所述第二惯性传感器以所述第一惯性传感器的检测轴的朝向相对于所述第二惯性传感器的检测轴的朝向旋转了180°的状态安装于所述电路基板，

所述惯性测量装置具备将所述第一惯性传感器覆盖的第一罩和将所述第二惯性传感器覆盖的第二罩，

在所述第一惯性传感器与所述第一罩之间以及所述第二惯性传感器与所述第二罩之间填充有树脂。

10.根据权利要求9所述的惯性测量装置，其特征在于，

所述第一罩和所述第二罩是金属制的相同盖部件，

所述第一罩及所述第二罩设置有用于填充所述树脂的注入孔和用于释放使所述树脂固化时产生的气体的释放孔。

11.根据权利要求9或10所述的惯性测量装置，其特征在于，

所述树脂的硬度以JIS7215-1986的杜罗硬度计硬度试验中的D型杜罗硬度计测为80D以上。