CN117470226A - 惯性计测装置、惯性计测装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

提供惯性计测装置、惯性计测装置的制造方法。惯性计测装置具备：基板，其具有接合区域；帽；传感器器件，其收纳于树脂制封装，在所述基板与所述帽之间的内部空间中配置于所述基板上的安装区域；接合材料以及密封材料，它们在所述基板的所述接合区域将所述帽与所述基板接合，所述接合材料形成为包围所述安装区域并且具有将所述内部空间与外部连通的连通孔，所述密封材料堵塞所述连通孔。

Description

惯性计测装置、惯性计测装置的制造方法

技术领域

本发明涉及惯性计测装置及其制造方法。

背景技术

已知有具备具有加速度传感器、角速度传感器等惯性传感器的惯性传感器模块的惯性计测装置。惯性计测装置组装于各种电子设备、机械，或者搭载于汽车等移动体，用于进行加速度、角速度等惯性量的监视。

例如，在专利文献1中，记载了一种传感器单元，其具有传感器器件，所述传感器器件具备通过密封树脂而被树脂密封的惯性传感器。

专利文献1：日本特开2017-49122号公报

若水分从外部侵入上述那样的密封树脂，则存在密封树脂的应力变动的情况。当密封树脂的应力发生变动时，惯性传感器会发生变形，从而有可能对传感器器件的计测造成影响。即，要求降低水分的影响、具有优异的检测精度的惯性计测装置及其制造方法。

发明内容

本申请的一个方式的惯性计测装置具备：基板，其具有接合区域；帽；传感器器件，其收纳于树脂制封装中，在所述基板与所述帽之间的内部空间中配置于所述基板上的安装区域；接合材料以及密封材料，它们在所述基板的所述接合区域将所述帽与所述基板接合，所述接合材料形成为包围所述安装区域并且具有将所述内部空间与外部连通的连通孔，所述密封材料堵塞所述连通孔。

本申请的一个方式的惯性计测装置的制造方法包括以下工序：对基板的安装区域以及包围所述安装区域的接合区域中的接合焊盘涂布焊料膏，该接合焊盘具有成为连通孔的凹部；在所述安装区域载置传感器器件；在所述接合区域载置帽；对所述基板进行回流焊；以及通过焊接将所述连通孔密封。

附图说明

图1是实施方式1的惯性计测装置的俯视图。

图2是图1的b-b截面的截面图。

图3是图1的P向视下的立体图。

图4是表示惯性计测装置的制造方法的流程的流程图。

图5是表示制造过程中的基板的一个形态的俯视图。

图6是表示制造过程中的基板的一个形态的截面图。

图7为表示传感器器件的概要的透视俯视图。

图8是图7的f-f截面的截面图。

图9是图7的g-g截面的截面图。

图10是表示因密封材料的有无而引起的输出变动的变化的图。

图11是实施方式2的惯性计测装置的连通孔周边的局部俯视图。

图12是连通孔周边的放大立体图。

图13是实施方式3的惯性计测装置的连通孔周边的局部俯视图。

图14是连通孔周边的放大立体图。

图15是实施方式4的惯性计测装置的俯视图。

图16是不同方式的惯性计测装置的俯视图。

图17是实施方式5的惯性计测装置的俯视图。

图18是表示实施方式6的惯性计测单元的分解立体图。

图19是基板的立体图。

图20为角速度传感器的透视俯视图。

图21是图20的j-j截面的截面图。

标号说明

1a：电极端子；1b：第1焊盘；2、2f：第2焊盘；2b：凹部；3：第3焊盘；4：连通孔；5：基板；5a：上表面；5b：下表面；6：安装区域；7：接合区域；8：帽；8a：腔体；8b：凸缘部；9：焊料膏；9a：接合材料；9b：密封材料；10：基材；11：树脂；12、13：第2焊盘；12b：凹部；12c：连接部；18：盖体；18a：凹部；20：基材；21、22、23：凹部；25：第1陀螺仪传感器元件；26：第2陀螺仪传感器元件；27：第3陀螺仪传感器元件；30：基材；31、32、33：凹部；35：第1加速度传感器元件；36：第2加速度传感器元件；37：第3加速度传感器元件；38：盖体；38a：凹部；41：基座板；44：连通孔；45：第1惯性传感器；46：第2惯性传感器；50：传感器器件；61：基板；62：连接器；70：壳体；70b：凹部；71：安装用端子；72：开口部；77：凸部；77a：上表面；81：帽；81b：凸缘部；81c：连通孔；92：基部；93：检测用振动臂；94：连结臂；95、96：驱动用振动臂；97：金属凸块；100、110、120、130、140、150：惯性计测装置；200x、200y、200z：角速度传感器；201：振动陀螺仪传感器元件；202：基座；203：第1基板；203a：上表面；203b：下表面；204：第2基板；205：安装端子；206：接合部件；207：盖；300：惯性计测单元；65：控制IC；S1、S2、S3：收纳空间；SP：内部空间。

具体实施方式

实施方式1

***惯性计测装置的概略结构***

图1是表示惯性计测装置的概略结构的俯视图。图2是图1的b-b截面的截面图。

首先，使用图1、图2，对本实施方式的惯性计测装置100的概略结构进行说明。此外，在各附图中，作为相互正交的3个轴，图示了X轴、Y轴以及Z轴。在本实施方式中，第1轴为X轴，第2轴为Y轴，第3轴为Z轴。另外，将沿着X轴的方向称为“X方向”，将沿着Y轴的方向称为“Y方向”，将沿着Z轴的方向称为“Z方向”。另外，也将各轴方向的箭头前端侧称为“正侧”，将基端侧称为“负侧”，将Z方向正侧称为“上”，将Z方向负侧称为“下”。另外，Z方向沿着铅垂方向，XY平面沿着水平面。另外，也将正方向和负方向合称为X方向、Y方向、Z方向。

本实施方式的惯性计测装置100由传感器器件50、基板5、帽8等构成。

传感器器件50例如是具备3轴陀螺仪传感器和3轴加速度传感器的6轴组合传感器。各轴的传感器元件使用利用了MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)技术对硅基板进行加工而制造出的传感器元件。传感器器件50呈平坦的长方体，在其下表面设置有多个电极端子1a。另外，传感器器件50的外装被树脂模制，详细内容将在后文叙述。

基板5是在平面上呈大致矩形的基板。在优选例中，使用层叠多张陶瓷基板而构成的陶瓷基板。基板5的上表面5a成为安装面。在上表面5a的相反侧的面即下表面5b(图2)配置有多个安装用端子71。多个安装用端子71经由未图示的布线、通孔与传感器器件50的对应的电极端子1a电连接。惯性计测装置100通过多个安装用端子71安装于后述的惯性计测单元等上级装置的基板。此外，基板5并不限定于陶瓷基板，只要是具有气密性的刚性基板即可，例如也可以使用玻璃环氧基板、玻璃复合基板等。

如图2所示，在基板5的上表面5a安装有传感器器件50和帽8。详细而言，传感器器件50被配置在上表面5a的大致中央的安装区域6，帽8被配置在包围安装区域6的接合区域7。

传感器器件50的电极端子1a通过接合材料9a与设置于安装区域6的作为安装用的图案的第1焊盘1b接合。接合材料9a是焊料。换言之，在安装区域6设置有用于安装传感器器件50的第1焊盘1b。

帽8是具备腔体8a的金属制的盖部件。帽8呈浴缸状的形状，成为由凸缘部8b包围由腔体8a形成的凹部的周围的结构。在优选例中，帽8使用对黄铜的板部件进行冲压加工而成的部件，在表面实施镀锡。另外，帽8的材质并不限定于黄铜，例如也可以使用可伐合金等其他金属。换言之，帽8优选为金属帽。或者，也可以由陶瓷材料形成帽8，在该情况下，构成为在凸缘部8b的整个面设置金属图案而能够进行焊接。

凸缘部8b通过接合材料9a与设置于基板5的接合区域7的作为安装用的图案的第2焊盘2接合。接合材料9a是焊料。传感器器件50被收纳在由帽8的腔体8a形成的内部空间SP内。内部空间SP相当于传感器器件50的收纳部。

如图1所示，接合区域7是在基板5的上表面5a载置帽8的凸缘部8b的部分，是包围安装区域6的环状的大致矩形的区域。

第2焊盘2设置在接合区域7上，但1处顶点部分被切除。换言之，第2焊盘2在顶点部分断开。被切除的部分成为比周围的第2焊盘2低的凹部2b。若在第2焊盘2上设置帽8，利用接合材料9a(图2)进行接合，则在凸缘部8b与凹部2b之间形成连通孔4。凹部2b的高度是第2焊盘2的厚度，例如为30μm～50μm左右，但并不限定于此，只要是作为空气孔发挥功能的高度即可。换言之，在第2焊盘2的切口部形成有成为连通孔4的凹部2b。另外，优选接合区域7具有包括顶点的弯曲部，连通孔4设置于弯曲部。

连通孔4作为将帽8的内部空间SP与外部连通的空气孔而发挥功能。

在连通孔4的外侧设置有第3焊盘3。第3焊盘3在基板5的一个顶点部分设置成L字状，与连通孔4相对。第3焊盘3的面向连通孔4的边成为沿着连通孔4的开口部的曲线。

在此，在设第2焊盘2中的与连通孔4对应的切口部即凹部2b的宽度为宽度d，第3焊盘3的与连通孔4对置的部分的长度为长度L时，长度L被设定为宽度d的1.5倍以上且5倍以下。这是为了设定适合于从第2焊盘2到第3焊盘3配置密封材料9b而堵塞连通孔4时的尺寸。

***连通孔的密封方式***

图3是图1的P向视下的放大立体图。

图3是以连通孔4为中心的周边部的放大立体图。

如图3所示，连通孔4形成在作为第2焊盘2的切口部的凹部2b与帽8的凸缘部8b之间。第2焊盘2与凸缘部8b之间由接合材料9a接合。接合材料9a是焊料。

如图3所示，连通孔4被密封材料9b气密密封。详细而言，通过从第2焊盘2到第3焊盘3进行焊接，从而设置密封材料9b。实际上，由于存在焊料的润湿扩展，因此密封材料9b也延伸到帽8的凸缘部8b。另外，在图3中，为了明确各构成部位，用实线表示接合材料9a，用虚线表示密封材料9b，但实际上，接合材料9a、密封材料9b成为一体，覆盖凸缘部8b、第2焊盘2以及第3焊盘3，密封连通孔4。换言之，在接合区域7中，具备将帽8接合于基板5的接合材料9a以及密封材料9b。并且，密封材料9b堵塞连通孔4。

帽8的内部空间SP(图2)在被非活性气体填充的状态下被密封材料9b气密密封。在优选例中，在填充有氮气的状态下进行气密密封。

***惯性计测装置的制造方法***

图4是表示惯性计测装置的制造方法的流程的流程图。图5是表示制造过程中的基板的一个形态的俯视图。图6是图5的c-c截面中的基板的截面图，与图2对应。

在此，对惯性计测装置100的制造方法进行说明。

在步骤S10中，设置基板5。如图5所示，在初始状态的基板5上配置有第1焊盘1b、第2焊盘2、第3焊盘3。在优选例中，各焊盘使用在铜和镍基底上实施了镀金的布线图案，但并不限定于此，只要是能够进行焊接的布线图案即可。换言之，在安装区域6设置有用于安装传感器器件50的第1焊盘1b，在接合区域7设置有与接合材料9a(图3)对应的第2焊盘2。在优选例中，基板5以多个基板5被拼接的大尺寸基板的状态设置于专用治具。

在步骤S11中，在基板5的安装区域6的第1焊盘1b和接合区域7的第2焊盘2涂布焊料膏9。详细而言，如图6所示，在第1焊盘1b以及作为接合焊盘的第2焊盘2上涂布焊料膏9。在优选例中，焊料膏9的涂布使用与第1焊盘1b、第2焊盘2抵接的部分开口的掩模通过丝网印刷进行涂布。此时，在第3焊盘3上未涂布焊料膏9。此外，也可以使用分配器进行涂布。换言之，在焊料膏9的涂布工序中，在基板5的安装区域6以及包围安装区域6的接合区域7中的作为接合焊盘的第2焊盘2上涂布焊料膏9，第2焊盘2具有成为连通孔4的凹部2b。

在步骤S12中，在基板5上载置传感器器件50。详细而言，如图6所示，使传感器器件50的电极端子1a侧的面朝下，载置于基板5的上表面5a的大致中央。将传感器器件50面朝下地安装于基板5。换言之，在该工序中，在安装区域6上载置传感器器件50。

在步骤S13中，将帽8载置于基板5。详细而言，如图2所示，使凸缘部8b的位置对准而将帽8载置于第2焊盘2上。换言之，在该工序中，将帽8载置于接合区域7。

在步骤S14中，对载置有传感器器件50和帽8的状态的基板5进行回流焊处理。在优选例中，在拼接了多个基板5的大尺寸基板的状态下，通过被设定为规定的温度的回流焊炉。另外，回流焊后的形态如图1所示，接合材料9a形成为包围安装区域6并且具有将内部空间SP与外部连通的连通孔4。

在此，假设在未设置连通孔4的情况下，由于不存在帽8的内部空间SP的空气因高温而膨胀时的逸出场所，因此帽8浮起，难以进行气密密封。与此相对，根据惯性计测装置100，能够使膨胀的空气从连通孔4逸出，因此不会产生帽8的浮起。

在步骤S15中，利用密封材料9b密封连通孔4。详细而言，如图3所示，以覆盖连通孔4的方式，从第2焊盘2到第3焊盘3通过焊接以密封材料9密封连通孔4。在优选例中，在充满氮气的腔室内，在大尺寸基板的状态下对各基板5逐一进行焊接。换言之，在该工序中，通过焊接来密封连通孔4。然后，在密封工序结束后，将大尺寸基板从腔室取出，切分成1个个小片，由此完成惯性计测装置100。

***传感器器件的概要***

图7为表示传感器器件的概要的透视俯视图。图8是图7的f-f截面的截面图。图9是图7的g-g截面的截面图。

图7为从Z正侧对传感器器件50进行观察时的透视俯视图。如图7所示，传感器器件50由被配置在基座板41上的第1惯性传感器45、第2惯性传感器46等构成。基座板41是载置2个传感器的基板。

如图8所示，第1惯性传感器45具有基材10、盖体18、第1陀螺仪传感器元件25、第2陀螺仪传感器元件26和第3陀螺仪传感器元件27。另外，第1陀螺仪传感器元件25、第2陀螺仪传感器元件26以及第3陀螺仪传感器元件27被收纳在由基材10和盖体18构成的收纳空间S1中。另外，收纳空间S1是气密空间，成为减压状态，优选成为更接近真空的状态。

在第1惯性传感器45中，第1陀螺仪传感器元件25检测绕X轴的角速度，第2陀螺仪传感器元件26检测绕Y轴的角速度，第3陀螺仪传感器元件27检测绕Z轴的角速度。此外，第1陀螺仪传感器元件25、第2陀螺仪传感器元件26以及第3陀螺仪传感器元件27是使用MEMS技术对硅基板进行加工而制造出的陀螺仪传感器元件，根据可动电极与固定电极之间的电容变化来检测角速度。

在基材10形成有3个凹部21、22、23，第1陀螺仪传感器元件25、第2陀螺仪传感器元件26和第3陀螺仪传感器元件27分别以与凹部21、凹部22和凹部23对应的方式配置在基材10上。凹部21、22、23分别作为用于防止第1陀螺仪传感器元件25、第2陀螺仪传感器元件26、第3陀螺仪传感器元件27与基材10接触的避让部而发挥功能。

此外，基材10为硅基板。基材10也可以是以含有碱金属离子的玻璃材料、例如Pyrex(注册商标)玻璃为主材料而形成的基板。通过依据硅半导体工艺的工序，在基材10上由多晶硅等材料形成传感器结构体。本实施方式中的传感器结构体是第1陀螺仪传感器元件25、第2陀螺仪传感器元件26、第3陀螺仪传感器元件27。

在盖体18形成有凹部18a，通过与基材10接合而形成收纳空间S1，收纳第1陀螺仪传感器元件25、第2陀螺仪传感器元件26以及第3陀螺仪传感器元件27。凹部18a与基材10的3个凹部21、22、23相向地形成。另外，在本实施方式中，盖体18由硅基板形成。基材10与盖体18的接合使用玻璃粉等，传感器结构体最终成为相对于外部空气被气密密封的结构。以上的传感器器件的结构为一例，也可以为其他例子。例如，关于陀螺仪传感器，也可以是驱动部是共用的，仅检测部按轴分开的构造等。并且，实现第1陀螺仪传感器元件25、第2陀螺仪传感器元件26以及第3陀螺仪传感器元件27的控制/检测的集成电路可以与第1陀螺仪传感器元件25、第2陀螺仪传感器元件26以及第3陀螺仪传感器元件27连接，也可以堆叠于第1陀螺仪传感器元件25、第2陀螺仪传感器元件26以及第3陀螺仪传感器元件27。

返回图7。

第2惯性传感器46为具备第1加速度传感器元件35、第2加速度传感器元件36、第3加速度传感器元件37并能够对作为第1轴的X方向、作为第2轴的Y方向以及作为第3轴的Z方向各自的检测轴的加速度进行测定的3轴加速度传感器。此外，第1加速度传感器元件35、第2加速度传感器元件36以及第3加速度传感器元件37是使用MEMS技术制造的加速度传感器元件，基于可动电极与固定电极之间的电容变化来检测加速度。换言之，传感器器件50具备对与第1惯性传感器45所检测的物理量不同的物理量进行检测的第2惯性传感器46。

如图9所示，第2惯性传感器46具有基材30、盖体38、第1加速度传感器元件35、第2加速度传感器元件36、第3加速度传感器元件37。另外，第1加速度传感器元件35、第2加速度传感器元件36以及第3加速度传感器元件37被收纳在由基材30和盖体38构成的收纳空间S3中。另外，优选的是，收纳空间S3是气密空间，封入有氮、氦、氩等非活性气体，使用温度为-40℃～125℃左右，大致为大气压。但是，收纳空间S3的气氛没有特别限定，例如可以是减压状态，也可以是加压状态。基材10与基材30是分体的，但也可以是一体的。即，也可以在一个基材、例如基材10上形成第1陀螺仪传感器元件25、第2陀螺仪传感器元件26、第3陀螺仪传感器元件27、第1加速度传感器元件35、第2加速度传感器元件36以及第3加速度传感器元件37。

在第2惯性传感器46中，第1加速度传感器元件35对X方向的加速度进行检测，第2加速度传感器元件36对Y方向的加速度进行检测，第3加速度传感器元件37对Z方向的加速度进行检测。

在基材30上形成有3个凹部31、32、33，第1加速度传感器元件35、第2加速度传感器元件36以及第3加速度传感器元件37以分别与凹部31、凹部32以及凹部33对应的方式配置在基材30上。凹部31、32、33分别作为用于防止第1加速度传感器元件35、第2加速度传感器元件36、第3加速度传感器元件37与基材30的接触的避让部而发挥功能。

此外，基材30为硅基板。基材30也可以是以含有碱金属离子的玻璃材料、例如Pyrex(注册商标)玻璃为主材料而形成的基板。通过依据硅半导体工艺的工序，在基材30上由多晶硅等材料形成传感器结构体。本实施方式中的传感器结构体为第1加速度传感器元件35、第2加速度传感器元件36、第3加速度传感器元件37。

在盖体38上形成有凹部38a，通过与基材30接合从而形成收纳空间S3，收纳第1加速度传感器元件35、第2加速度传感器元件36以及第3加速度传感器元件37。凹部38a与基材30的3个凹部31、32、33相向地形成。另外，在本实施方式中，盖体38由硅基板形成。由此，能够通过阳极接合来牢固地接合盖体38和基材30。基材30与盖体38的接合使用玻璃粉等，传感器结构体最终成为相对于外部空气被气密密封的结构。以上的传感器器件的结构为一例，也可以为其他例子。而且，实现第1加速度传感器元件35、第2加速度传感器元件36以及第3加速度传感器元件37的控制/检测的集成电路既可以与第1加速度传感器元件35、第2加速度传感器元件36以及第3加速度传感器元件37连接，也可以堆叠于第1加速度传感器元件35、第2加速度传感器元件36以及第3加速度传感器元件37。

返回图7。

这样的传感器器件50是具备作为3轴陀螺仪传感器的第1惯性传感器45和作为3轴加速度传感器的第2惯性传感器46的6轴组合传感器，其周围被作为树脂制封装的树脂11覆盖。树脂11例如为环氧树脂，传感器器件50的外壳通过树脂11而被树脂模制。换言之，传感器器件50通过作为第1封装的树脂11而被树脂模制。第2惯性传感器46与第1惯性传感器45一起收纳于第1封装。

在此，根据发明人等的验证，确认了在按原样的状态下使用传感器器件50时，例如，若使用环境的湿度变动，则与变动后的湿度相应的量的水分被吸附于树脂模具内，树脂11的内部的残留应力发生变化。该应力变化引起要对传感器元件稳定地施加的应力的变动，存在使传感器特性变动的课题。

此外，在上述中，对传感器器件50具备6个传感器元件的情况进行了说明，但并不限定于此，只要至少能够进行加速度3轴、角速度3轴的检测即可，例如，传感器元件也可以是3个元件。在该情况下，例如，设为由2个加速度传感器元件和1个角速度传感器元件构成的3个传感器元件结构。该3个元件通过检测轴的共用化等复合化设计，成为能够进行3轴加速度、3轴角速度的检测的传感器元件。

***耐湿特性的验证结果***

图10是表示由密封材料的有无引起的输出变动的变化的图，横轴取时间(小时)，纵轴取输出变动(mG)。

图10所示的图线55是表示本实施方式的惯性计测装置100的实验环境下的伴随时间经过的输出变动的图线。图线56是表示比较例的惯性计测装置的实验环境下的伴随时间经过的输出变动的图线，在比较例的惯性计测装置中未设置密封材料9b。换言之，在比较例的惯性计测装置中，连通孔4开口，成为内部空间SP与外部连通的状态。

实验环境是在湿度比常温常湿高的环境下，将本实施方式的惯性计测装置100和比较例的惯性计测装置一起以相同的姿势设置而进行的。

可知在比较例的图线56中，随着时间经过，输出变动成比例地大幅增加。推测该偏置变动是由于外部的水分通过连通孔4浸入，被吸附在传感器器件50的树脂11的树脂模具内，树脂11的内部的残留应力变化而产生的。

与此相对，根据本实施方式的惯性计测装置100，如图线55所示，即使经过时间，输出变动也恒定为约1mG，是稳定的。换言之，可知偏置变动少且耐湿特性稳定。

如上所述，根据本实施方式的惯性计测装置100及其制造方法，能够得到以下的效果。

惯性计测装置100具备：基板5，其具有接合区域7；帽8；传感器器件50，其收纳于树脂制封装，在基板5与帽8之间的内部空间SP中配置于基板5上的安装区域6；以及接合材料9a和密封材料9b，它们在基板5的接合区域7中将帽8接合于基板5，接合材料9a形成为包围安装区域6并且具有将内部空间SP与外部连通的连通孔4，密封材料9b堵塞连通孔4。

由此，收纳有传感器器件50的内部空间SP通过密封材料9b以气密状态被密封。因此，能够防止水分从外部浸入传感器器件50。

因此，能够提供降低水分的影响且具有优异的检测精度的惯性计测装置100。换言之，能够提供耐湿性优异、可靠性高的惯性计测装置100。

另外，在安装区域6设置有安装传感器器件50的第1焊盘1b，在接合区域7设置有与接合材料9a对应的第2焊盘2，在连通孔4的外侧设置有第3焊盘3，密封材料9b从第2焊盘2配置到第3焊盘3。

由此，在回流焊处理之后，能够通过焊接从第2焊盘2到第3焊盘3地设置密封材料9b，因此能够密封连通孔4。

另外，在设第2焊盘2中的与连通孔4对应的切口部即凹部2b的宽度为宽度d，第3焊盘3的与连通孔4对置的部分的长度为长度L时，长度L为宽度d的1.5倍以上且5倍以下。

由此，在从第2焊盘2到第3焊盘3配置密封材料9b时，能够可靠地堵塞连通孔4，并且能够高效地进行焊接。

另外，帽8是金属帽，接合材料9a和密封材料9b是焊料。

由此，能够通过焊接高效地堵塞连通孔4。

另外，在第2焊盘2的切口部形成有成为连通孔4的凹部2b。

由此，通过在第2焊盘2上安装帽8，在凸缘部8b与凹部2b之间形成连通孔4。

实施方式2

***惯性计测装置的不同方式-1***

图11是实施方式2的惯性计测装置的连通孔周边的局部俯视图，与图1对应。图12是连通孔周边的放大立体图，与图3对应。

在上述实施方式中，对第2焊盘2在环状的一部分具有断开部分的情况进行了说明，但并不限定于该结构，即使没有断开部分，只要是形成连通孔的结构即可。例如，第2焊盘12的凹部12b的外周缘也可以由连接部12c连结。以下，对与上述实施方式相同的部位标注相同的附图标号，并省略重复的说明。

如图11所示，在本实施方式的惯性计测装置110中，第2焊盘12未在角部被断开，其外周缘通过连接部12c连结。连接部12c设置为比帽8的凸缘部8b靠外侧，在俯视时，在凸缘部8b与连接部12c之间设置有间隙。

如图12所示，在第2焊盘12上载置帽8时，该间隙成为连通孔44的开口部。由此，连通孔44作为将外部与内部空间SP之间连通的空气孔而发挥功能。其他结构与实施方式1中的说明相同。

此外，在惯性计测装置110中，回流焊后的形态如图12所示那样接合材料9a也形成为包围安装区域6(图11)并且具有将内部空间SP与外部连通的连通孔44。

而且，在通过焊接来密封连通孔44时，由于在连通孔44的开口部的整面具有连接部12c，因此与没有连接部12c的情况相比，更容易密封连通孔44。

另外，在上述中，对连接部12c设置于比凸缘部8b靠外侧的位置的情况进行了说明，但并不限定于该结构，例如，连接部12c也可以设置于凸缘部8b的内侧。在该情况下，也设定为在俯视时在凸缘部8b与连接部12c之间设置有间隙。

如上所述，根据本实施方式的惯性计测装置110，除了上述实施方式中的效果以外，还能够得到以下的效果。

根据惯性计测装置110，收纳有传感器器件50的内部空间SP通过密封材料9b以气密状态被密封。因此，能够防止水分从外部浸入传感器器件50。

因此，能够提供降低水分的影响且具有优异的检测精度的惯性计测装置110。

实施方式3

***惯性计测装置的不同方式-2***

图13是实施方式3的惯性计测装置的连通孔周边的局部俯视图，与图1对应。图14是连通孔周边的放大立体图，与图3对应。

在上述实施方式中，对在第2焊盘2的凹部2b与帽8之间设置连通孔4的情况进行了说明，但并不限定于该结构，也可以是连通孔形成于帽的结构。例如，在本实施方式的惯性计测装置120中，在帽81设置有连通孔81c。以下，对与上述实施方式相同的部位标注相同的附图标号，并省略重复的说明。

如图13所示，在本实施方式的惯性计测装置120中，在帽81的角部设置有狭缝状的连通孔81c。此外，帽81除了具有连通孔81c以外，是与实施方式1的帽8相同的结构。另外，在本实施方式的第2焊盘13上没有切口部，成为角部也以与直线部分相同的宽度封闭成环状的接合焊盘。如图14所示，连通孔81c从凸缘部81b的端部横穿凸缘部81b，形成至帽81主体的侧壁的一部分。换言之，在帽81的与第3焊盘3对应的位置形成有由狭缝状的凹部构成的连通孔81c。

在惯性计测装置120中，回流焊后的形态如图14所示那样接合材料9a也形成为包围安装区域6(图13)并且具有将内部空间SP与外部连通的连通孔81c。

并且，在通过焊接密封连通孔81c时，以覆盖包括帽81主体的侧壁的一部分的连通孔81c的方式设置密封材料9b。

如上所述，根据本实施方式的惯性计测装置120，除了上述实施方式中的效果以外，还能够得到以下的效果。

根据惯性计测装置120，收纳有传感器器件50的内部空间SP通过密封材料9b以气密状态被密封。因此，能够防止水分从外部浸入传感器器件50。

因此，能够提供降低水分的影响且具有优异的检测精度的惯性计测装置120。

实施方式4

***惯性计测装置的不同方式-3***

图15是实施方式4的惯性计测装置的俯视图，与图1对应。图16是不同方式的惯性计测装置的俯视图，与图1对应。

在上述实施方式中，对设置1个连通孔4的情况进行了说明，但并不限定于该结构，也可以是设置多个连通孔4的结构。另外，连通孔4并不限定于设置于角部。以下，对与上述实施方式相同的部位标注相同的附图标号，并省略重复的说明。

如图15所示，在本实施方式的惯性计测装置130中，在对角方向上设置有2个连通孔4。详细而言，除了设置于X正方向且Y正方向的角部的连通孔4之外，在X负方向且Y负方向的角部也设置有连通孔4。换言之，在接合区域7设置有多个连通孔4。另外，多个连通孔4隔着安装区域6对置配置。除此以外的结构与实施方式1的惯性计测装置100相同。

另外，在图16所示的惯性计测装置140中，沿着第2焊盘2f的边设置有4个连通孔4。详细而言，沿着第2焊盘2f的Y正方向的一边排列设置有2个连通孔4。并且，沿着第2焊盘2f的Y负方向的一边排列设置有2个连通孔4。这样，也可以将连通孔4设置于直线部分。换言之，在接合区域7设置有多个连通孔4。另外，多个连通孔4隔着安装区域6对置配置。其他结构与实施方式1的惯性计测装置100相同。

如上所述，根据本实施方式的惯性计测装置130、140，除了上述实施方式中的效果以外，还能够得到以下的效果。

根据惯性计测装置130、140，收纳有传感器器件50的内部空间SP通过密封材料9b以气密状态被密封。因此，能够防止水分从外部浸入传感器器件50。

因此，能够提供降低水分的影响且具有优异的检测精度的惯性计测装置130、140。

实施方式5

***惯性计测装置的不同方式-4***

图17是实施方式5的惯性计测装置的俯视图，与图1对应。

在上述实施方式中，对在内部空间SP内收纳1个传感器器件50的情况进行了说明，但并不限定于该结构，也可以是在内部空间SP内收纳多个传感器器件50的结构。以下，对与上述实施方式相同的部位标注相同的附图标号，并省略重复的说明。

如图17所示，在本实施方式的惯性计测装置150中，在内部空间SP内收纳有2个传感器器件50。详细而言，基板5以及帽8被设置为在X方向上较长的长方形状，内部空间SP也成为横长的长方形状，在其中排列配置有2个传感器器件50。另外，并不限定于2个，传感器器件50的数量为多个即可。连通孔4在X正方向且Y正方向的角部设置有1处。也可以如实施方式4那样具备多个连通孔4。其他结构与实施方式1的惯性计测装置100相同。

另外，在上述中，对在内部空间SP内收纳2个传感器器件50的情况进行了说明，但并不限定于此，只要是树脂模制的器件即可。例如，也可以将作为1个器件而被树脂模制的3轴的角速度传感器即第1惯性传感器45以及作为1个器件而被树脂模制的3轴的加速度传感器即第2惯性传感器46在内部空间SP内排列配置。

如上所述，根据本实施方式的惯性计测装置150，除了上述实施方式中的效果以外，还能够得到以下的效果。

根据惯性计测装置150，收纳有多个传感器器件50的内部空间SP通过密封材料9b以气密状态被密封。因此，能够防止水分从外部浸入传感器器件50。

因此，能够提供降低水分的影响且具有优异的检测精度的惯性计测装置150。

实施方式6

***惯性计测单元***

图18是表示惯性计测单元的分解立体图。图19是基板的立体图。

能够将在上述实施方式中说明的惯性计测装置100应用于在要求高精度的桥梁、高架轨道等建筑物的监控系统中使用的惯性计测单元300。此外，对与上述实施方式相同的部位标注相同的附图标号，并省略重复的说明。

如图18所示，为了简便地进行与上级的监控系统中的计测装置(省略图示)的连接，本实施方式的惯性计测单元300具备连接器62。惯性计测单元300由壳体70、基板61等构成。

壳体70是覆盖并保护基板61的外壳，在其上表面形成有用于使连接器62露出的开口部72。连接器62是插头型(阳型)的连接器，具备2列连接端子。

在壳体70的下表面设置有用于收纳安装有惯性计测装置100等的基板61的凹部70b。

在将基板61组装于壳体70的凹部70b的状态下，例如，能够从开口部72连接与连接器62对应的阴型的连接器。

如图19所示，基板61例如是玻璃环氧基板等刚性基板。基板61在俯视时呈大致八边形，沿着其一边设置有连接器62。

在基板61安装有包括惯性计测装置100、连接器62、控制IC 65、角速度传感器200z、角速度传感器200x、角速度传感器200y、贴片电阻、贴片电容器等在内的多个电子部件。此外，控制IC 65安装于基板61的背面。此外，基板61也可以与基板5共用。在该情况下，可以在基板61上安装传感器器件50以及帽8，也可以在基板61上形成第1焊盘1b、第2焊盘2以及第3焊盘3。

控制IC 65是MCU(Micro Controller Unit：微控制器单元)，控制惯性计测单元300的各部。在控制IC 65所具备的存储部中，存储有规定了用于检测加速度以及角速度的顺序和内容的程序、将检测数据数字化并编入分组数据的程序、附带的数据等。

角速度传感器200z安装于基板61的表面(壳体70侧的面)。角速度传感器200z是检测Z轴方向上的1轴的角速度的陀螺仪传感器。作为优选例，使用振动陀螺仪传感器，该振动陀螺仪传感器使用石英作为振子，根据施加于振动的物体的科里奥利力来检测角速度。另外，并不限定于振动陀螺仪传感器，只要是能够对角速度进行检测的传感器即可。例如，也可以使用采用陶瓷、硅作为振子的传感器。

角速度传感器200x是检测X轴方向上的1轴的角速度的陀螺仪传感器，在基板61的X轴方向的侧面，以安装面与X轴正交的方式配置。角速度传感器200y是检测Y轴方向上的1轴的角速度的陀螺仪传感器，在基板61的Y轴方向的侧面，以安装面与Y轴正交的方式配置。

图20为角速度传感器的透视俯视图。图21是图20的j-j截面的截面图。

接下来，对角速度传感器200z的结构进行说明。此外，角速度传感器200x、角速度传感器200y也是与角速度传感器200z相同的结构。

图20所示的角速度传感器200z具备振动陀螺仪传感器元件201。振动陀螺仪传感器元件201是使用光刻技术对石英基板进行加工而制造的陀螺仪传感器元件，将检测振动臂的振动转换为电信号，检测角速度。另外，由于以石英为基材，因此温度特性优异。因此，与使用MEMS技术而制造出的陀螺仪传感器元件相比，不易受到来自外部的噪声、温度的影响，检测精度较高。

如图20、图21所示，角速度传感器200z具有：振动陀螺仪传感器元件201；基座202，其由收纳振动陀螺仪传感器元件201的陶瓷等构成；以及盖207，其由玻璃、陶瓷或金属等构成。

基座202是将板状的第1基板203和框状的第2基板204层叠而形成的。另外，基座202具有向上方开放的收纳空间S2。另外，对振动陀螺仪传感器元件201进行收纳的收纳空间S2通过利用密封圈等接合部件206而与盖207接合，从而被气密密封为减压状态，优选为更接近真空的状态。

在基座202的第1基板203的上表面203a形成有向上方突出的凸部77，在凸部77的上表面77a经由金属凸块97等而电固定及机械固定有振动陀螺仪传感器元件201。因此，能够防止振动陀螺仪传感器元件201与第1基板203的接触。

在基座202的第1基板203的下表面203b设置有多个安装端子205。安装端子205经由未图示的布线与振动陀螺仪传感器元件201电连接。

振动陀螺仪传感器元件201具有：基部92，其位于中心部分；一对检测用振动臂93，其从基部92起在Y方向上延伸；一对连结臂94，其以与检测用振动臂93正交的方式从基部92起在X方向上延伸；各一对的驱动用振动臂95、96，其以与检测用振动臂93平行的方式从各个连结臂94的末端侧起在Y方向上延伸。振动陀螺仪传感器元件201在基部92经由金属凸块97等而电固定及机械固定于被设置于基座202的凸部77的上表面77a。

振动陀螺仪传感器元件201在驱动用振动臂95、96以互为反相的方式在X方向上进行弯曲振动的状态下，当施加有绕Z轴的角速度ωz时，Y方向的科里奥利力作用于驱动用振动臂95、96以及连结臂94，在Y方向上进行振动。通过该振动而使检测用振动臂93在X方向上进行弯曲振动。因此，形成于检测用振动臂93上的检测电极通过将因振动而产生的石英的变形作为电信号进行检测，从而求出角速度ωz。

如上所述，根据本实施方式的惯性计测单元300，除了上述实施方式中的效果以外，还能够得到以下的效果。

惯性计测单元300除了具备耐湿性高且可靠性优异的惯性计测装置100之外，还具备将石英用作振子的高精度的角速度传感器200x、角速度传感器200y、角速度传感器200z。

因此，能够提供可靠性优异且高精度的惯性计测单元300。

Claims (10)

1.一种惯性计测装置，其具备：

基板，其具有接合区域；

帽；

传感器器件，其收纳于树脂制封装中，在所述基板与所述帽之间的内部空间中配置于所述基板上的安装区域；

接合材料以及密封材料，它们在所述基板的所述接合区域将所述帽与所述基板接合，

所述接合材料形成为包围所述安装区域并且具有将所述内部空间与外部连通的连通孔，

所述密封材料堵塞所述连通孔。

2.根据权利要求1所述的惯性计测装置，其中，

在所述安装区域设置有安装所述传感器器件的第1焊盘，

在所述接合区域设置有与所述接合材料对应的第2焊盘，

在所述连通孔的外侧设置有第3焊盘，

所述密封材料从所述第2焊盘配置到所述第3焊盘。

3.根据权利要求2所述的惯性计测装置，其中，

在设所述第2焊盘的与所述连通孔对应的切口部的宽度为宽度d，所述第3焊盘的与所述连通孔对置的部分的长度为长度L时，

所述长度L为所述宽度d的1.5倍以上且5倍以下。

4.根据权利要求3所述的惯性计测装置，其中，

所述帽是金属帽，

所述接合材料和所述密封材料是焊料。

5.根据权利要求3所述的惯性计测装置，其中，

在所述第2焊盘的所述切口部形成有成为所述连通孔的凹部。

6.根据权利要求2所述的惯性计测装置，其中，

在所述帽的与所述第3焊盘对应的位置形成有成为所述连通孔的凹部。

7.根据权利要求2所述的惯性计测装置，其中，

所述接合区域具有弯曲部，

所述连通孔设置于所述弯曲部。

8.根据权利要求2所述的惯性计测装置，其中，

在所述接合区域设置有多个所述连通孔。

9.根据权利要求8所述的惯性计测装置，其中，

多个所述连通孔隔着所述安装区域对置配置。

10.一种惯性计测装置的制造方法，其包括以下工序：

对基板的安装区域以及包围所述安装区域的接合区域中的接合焊盘涂布焊料膏，该接合焊盘具有成为连通孔的凹部；

在所述安装区域载置传感器器件；

在所述接合区域载置帽；

对所述基板进行回流焊；以及

通过焊接将所述连通孔密封。