JP2013210215A - 慣性センサモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】 物理量の検出軸を変更可能なセンサモジュールにおいて、ＬＳＩ側の端点以外にパッドを設けると、当該パッドを接続するための引き回し配線によるチップ面積の増大し、開発コストの増大等の課題がある。
【解決手段】 慣性センサモジュールにおいて、第１のパッド群（１２０）と、第１のパッド群と電気的に接続され前記第１のパッド群に対し９０度回転した位置に設けられる第２のパッド群（１３０）とを設け、検出軸を持つ第１のセンサ素子（１００）と、第１のセンサ素子を制御するＬＳＩ（２０２）と、を有し、第１のセンサ素子は、ＬＳＩの第１の辺に沿って設け、ＬＳＩの第１の辺と交差する第２の辺に沿って複数の第３のパッド群（２０３）を設け、第３のパッド群を、第１のパッド群または第２のパッド群のいずれか一方と電気的に接続する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、慣性センサモジュールに関する。より具体的には、物体に働く慣性力に起因し検出軸を持つ物理量を検出する慣性センサモジュールに関する。
車両制御の電子化に伴い、車両の運動を検知する慣性センサモジュールの車両への搭載数が増大している。たとえば慣性センサモジュールのうち、特に角速度センサモジュールの場合、車両の危険走行を検知すると自動的にブレーキやエンジンを制御する走行制御システムに用いられる車両ヨーレート（Ｙａｗ Ｒａｔｅ）計測が、従来の大きな用途であった。これに加えて近年では、車両の横転を検知して乗員拘束装置を差動させる走行安全システムに用いられるロールレート（Ｒｏｌｌ Ｒａｔｅ）計測用の角速度センサの需要が高まっている。
このような需要の高まりに対し、用途ごとに慣性センサモジュールを開発して提供することも考えられる。しかし、開発期間とコストの観点より、単一の慣性センサモジュール開発で、複数の用途に対応することが望ましい。つまり、一種類の慣性センサモジュールを、前述の走行制御システム、走行安全システム双方のような複数の用途に対応可能とすることが望ましい。
ただし、ヨーレートは車体の旋回方向の角速度であるのに対し、ロールレートは車両の横転方向の角速度である。つまり、ヨーレートとロールレートは、いずれも車両の回転運動を規定する力学量であるが、両者の検出軸は互いに異なる。
ここで、一種類の慣性センサモジュールでヨーレートとロールレート計測の双方のような複数の検出軸を持つ力学量に対する計測に対応するために、電子制御ユニット基板上に慣性センサモジュールを取り付ける角度を、計測用途に応じて適宜変更することも考えられる。しかし、慣性センサモジュールの電子制御ユニット基板上への取り付け角度を変更すると、他の部品の実装状態の変更を伴うため、所望の変更をなしえない場合もある。また、電子制御ユニット基板を取り付ける車両にも取り付け可能な場所が限られているため、所望の角度に慣性センサモジュールを取り付けられない場合もある。なお、物理量の例として特に角速度を用いて説明したが、加速度等の、検出軸を持つ他の物理量についても同様の議論が可能である。
以上を踏まえ、慣性センサモジュールの設置角度を変更することなく、物理量の検出軸を適宜選択できることが、利便性が高く好ましい。このように、物理量の検出軸を適宜選択できる先行技術として、特許文献１がある。特許文献１には、ＬＳＩ上に力学量センサ素子を配置する際、センサ素子が０度、４５度、９０度に回転して配置されてもワイヤボンディング配線ができるよう、ＬＳＩ上に同一機能パッドを複数設ける技術が記載されている。特許文献１に記載の技術によれば、センサ素子は、ＬＳＩ上の基準エッジ部に対して、０度、４５度、９０度のいずれか一つの方向を向いた状態で選択的に搭載することができる。つまり、この技術に記載されたＬＳＩ上の力学量センサ素子を搭載するセンサモジュールは、センサモジュールの設置角度を変更することなく、力学量の検出軸を０度、４５度、９０度のいずれか一つの方向を選択的することができる。
特開２０００−２２７４３９号
特許文献１に開示された従来技術には以下の課題が考えられる。ＬＳＩ上の基準エッジ部に対して、０度、４５度、９０度のいずれか一つの方向を向いた状態でセンサ素子を選択的に搭載することができるようＬＳＩからパッドを設ける場合、ＬＳＩの端点以外にもパッドが設置されることになる。通常、ＬＳＩ上に配置されるパッド寸法は１００マイクロメートル程度で、ＬＳＩ内ロジック部の配線幅（通常は１マイクロメートル以下）に対し、十分に大きな寸法である。このような大きなパッドがＬＳＩ上の特定の領域に配置されると、演算処理した信号をパッドへ接続するための引き回し配線で、演算処理の機能ブロックを寸断してしまうため、ＬＳＩ面積の有効利用が困難になる。つまり、チップ面積が増大し、開発コスト増大に繋がる。
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
つまり、慣性センサモジュールであって、第１のパッド群と、第１のパッド群と電気的に接続され第１のパッド群に対し９０度回転した位置に設けられる第２のパッド群とを有し、検出軸を持つ第１のセンサ素子と、第１のセンサ素子を制御するＬＳＩを有し、第１のセンサ素子は、ＬＳＩの第１の辺に沿って設けられ、ＬＳＩは、第１の辺と交差する第２の辺に沿って複数の第３のパッド群を有し、第３のパッド群は、第１のパッド群または第２のパッド群のいずれか一方と電気的に接続されることを特徴とする。
本発明によれば、二つ以上の検出軸に対応可能な慣性センサモジュールをより小面積またはより低コストで提供できる。その他の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の実施例１における角速度センサ素子の上面図である。 本発明の実施例１における角速度センサ素子の断面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施例１における角速度センサモジュールの上面図である。 本発明の実施例１における角速度センサモジュールの断面図である。 本発明の実施例２における角速度センサ素子の上面図である。 本発明の実施例２における角速度センサ素子の断面図である。 本発明の実施例３における慣性センサモジュールの上面図である。 本発明の実施例３における慣性センサモジュールの上面図である。 本発明の実施例３における慣性センサモジュールの断面図である。
以下、実施例を図面を用いて説明する。
実施例１では、本発明を適用した慣性センサモジュールの一例として、角速度センサ素子を搭載した角速度センサモジュールに関して述べる。
（センサ素子の上面図）
図１は、実施例１における角速度センサ素子を示す上面図である。センサ素子１００は、支持基板と、ＭＥＭＳ構造体の設置された空間を気密保護するキャップ１０１と、ＭＥＭＳ構造体の運動を制御するための電気信号やＭＥＭＳ構造体の運動により発生する電気信号を引き出すための配線１０３と、これらの電気信号を入出力するためのパッド群１２０、１３０から構成される。ＭＥＭＳ構造体はキャップ１０１の内部に設けられているため図１には図示されず、例えばフォトリソグラフィ技術とＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）技術を用いて形成することができる構造体である。
ここで、図１に係るセンサ素子は、パッド群１２０に含まれるパッドと、パッド群１３０に含まれるパッドが、電気的に接続されていることを特徴とする。例えば、パッド群１２０に含まれるパッド１０２ａと、パッド群１３０に含まれるパッド１０２ｂとは、配線１０３で接続されているため等電位である。そのため、パッド１０２ａとパッド１０２ｂのどちらからでも、同一のＭＥＭＳ構造体の運動により発生する電気信号を取り出すことができる。もしくは、パッド１０２ａとパッド１０２ｂのどちらにでも、同一のＭＥＭＳ構造体の運動を制御するための電気信号を与えて、センサ素子を駆動することができる。ここで、図１に係るセンサ素子の配線は、単一の配線層を用いて構成されていることを特徴とする。係る特徴により、図１に係るセンサ素子は、配線形成に必要な工程数を低減できるため低コストで製造可能である効果を有する。
センサ素子は、８個のパッドからなるパッド群１２０で、すべての入出力信号を外部の演算回路とやり取りできる。しかし、本実施例では、パッド群１２０とは異なるセンサ素子の辺に沿って８個のパッドからなるパッド群１３０が、センサ素子に配置されている。パッド群１３０に属するパッドは、パッド群１２０に属するパッドとそれぞれが配線により電気的に接続されているため等電位であり、パッド群１３０に属するパッドと、パッド群１２０に属するパッドのどちらからでも、同一のＭＥＭＳ構造体の運動により発生する電気信号を取り出すことができる。もしくは、パッド群１３０に属するパッドと、パッド群１２０に属するパッドのどちらにでも、同一のＭＥＭＳ構造体の運動を制御するための電気信号を与えて、センサ素子を駆動することができる。尚、センサ素子が角速度を検出する検出軸を矢印で示した。
本実施例においては、パッド群１２０のパッド配列とパッド群１３０のパッド配列が同一であることを特徴とする。係る構成によって、両パッド群に対し同一の電気信号の入出力が可能となるためである。但し、パッド群の配列は完全同一の場合に限られず、機能が対になるパッドセットを１単位として、これらの配列を同一とする変形も可能である。この変形例については実施例２において説明する。
（センサ素子の断面図）
図２は、実施例１における角速度センサモジュールの角速度を検出するためのＭＥＭＳ構造体が形成された、センサ素子１００の詳細を示す断面図である。図１中に示したＡ−Ａ´直線による断面が図２に相当している。センサ素子１００は、絶縁膜１０８、検出電極を形成する金属膜１０６、および絶縁膜１０９が形成された支持基板１０７と、絶縁膜１１２、ＭＥＭＳ構造体の可動部１０５、およびＭＥＭＳ構造体の固定部１０４が形成されたキャップ基板１０１とを、接着層１１０を介して貼りあわせた構造である。支持基板１０７とキャップ基板１０１は、共晶接合を用いて貼りあわされており、ＭＥＭＳ構造体が設置された内部空間１１１は気密保護されている。
また、ＭＥＭＳ構造体の可動部１０５や固定金属膜１０６により形成される検出電極と、ＭＥＭＳ構造体の固定部１０４とは、支持基板１０７上に形成された金属膜１０６を介し、支持基板の表面に形成されたパッド１０２と電気的に接続され、さらにこのパッド１０２を介し、角速度センサ検出部からの出力信号を演算する機能を有する集積回路へとワイヤボンディングにより接続される。
（センサモジュール上面図１）
図３（ａ）は、実施例１における角速度センサモジュール２００の実装構成例を示す上面図である。
パッケージ部材２０１の底部に演算回路チップ２０２が搭載されており、この演算回路チップ２０２上には、センサ素子１００が搭載されている。演算回路チップ２０２には、トランジスタや受動素子からなる集積回路が形成されている。この集積回路は、角速度センサ検出部からの出力信号を信号処理し、最終的に角速度信号を出力する回路である。センサ素子１００に形成されているパッド群１２０と、演算回路チップ２０２に形成されているパッド群２０３は、金属ワイヤ２０４で接続されている。演算回路チップ２０２に形成されているパッド群２０５は、パッケージ部材２０１に形成されている端子２０７と金属ワイヤ２０６で接続され、さらに、パッケージ部材２０１の内部配線を通して、パッケージ部材２０１の外部につながる端子２０８へと電気的に接続されている。そして、演算回路チップ２０２とセンサ素子１００は、パッケージ部材２０１の上部を図示していないリッドで密閉することにより封止される。センサ素子が角速度を検出する検出軸は、図３に示したＹ（＋）方向である。つまり、図３（ａ）に示した実装構成のセンサモジュール２００は、Ｙ軸まわりの回転角速度を計測することができる。
（センサモジュール上面図２）
図３（ｂ）は、実施例１における角速度センサモジュール２００の、図３（ａ）とは異なる実装構成例を示す上面図である。
図３（ｂ）のセンサモジュールは、センサ素子１００に形成されているパッド群１３０と演算回路チップ２０２に形成されているパッド群２０３が金属ワイヤ２０４で接続されている点が図３（ａ）と異なる。
係る接続関係の違いのため、図３（ｂ）のセンサモジュールにおいては、センサ素子が角速度を検出する検出軸は、図３に示したＸ（−）方向となる。つまり、図３（ｂ）に示した実装構成のセンサモジュール２００は、Ｘ軸まわりの回転角速度を計測することができる。
このように、全く同一のパッケージ部材２０１、演算回路チップ２０２、センサ素子１００を用いた場合に、センサ素子１００の実装方向を変更するだけで、慣性センサモジュールの検出軸を変更することができる。本実施例では、センサ素子として角速度センサの例を説明したが、検出軸を持つ他のセンサ（例えば加速度センサ）についても同様である。
（センサモジュール断面図）
図４は、実施例１における角速度センサモジュール２００の実装構成例を示す断面図である。図３（ａ）中に示したＢ−Ｂ´直線による断面が図４に相当する。
図４に示すように、凹部を有するパッケージ部材２０１の底部に演算回路チップ２０２が搭載され、演算回路チップ２０２上にセンサ素子１００が搭載されている。パッケージ部材２０１は、例えば、セラミクスで構成されている。また、演算回路チップ２０２とセンサ素子１００は、パッケージ部材２０１の上部を金属製のリッド２０９で封止することにより密閉されている。なお、リッド２０９とは、センサ素子１００や演算回路チップ２０２を格納するパッケージ部材２０１を封止する際に用いる金属製の蓋であり、異物混入を防ぐ役割をしている。
図３（ａ）のように、センサ素子１００のパッド群のうちパッド群１２０を利用する場合、未使用の検出軸の角速度出力に対応するパッド群１３０は、配線が接続されることなく開放される。これらの未使用パッド群１３０は、センサ素子内部の配線１０３を通して、センサ素子の使用パッド群１２０につながっている。
ここで、開放された未使用パッド郡１３０に属するいずれかのパッドにセンサ素子外部に存在する浮遊電荷が付着すると、センサ素子内部の金属膜を通して、使用しているパッド群１２０の端子にも出力ノイズとして影響があらわれるおそれがある。しかし、パッケージ部材２０１の上部は金属製のリッド２０９で封止することにより密閉されているため、センサモジュール外部に存在する浮遊電荷のセンサ素子１００への影響は遮蔽することができる。つまり、実施例１に係る慣性センサモジュールによれば、センサ素子の未使用のパッド群１３０に配線が接続されることなく開放されていても、ノイズの影響を遮蔽することができる。
（センサモジュールの構成および効果）
ここで、本実施例に係るセンサモジュールの構成および効果について説明する、本実施例に係る慣性センサモジュールは、第１のパッド群（１２０）と、第１のパッド群と電気的に接続され前記第１のパッド群に対し９０度回転した位置に設けられる第２のパッド群（１３０）とを有し、検出軸を持つ第１のセンサ素子（１００）と、第１のセンサ素子を制御するＬＳＩ（２０２）と、を有し、第１のセンサ素子は、ＬＳＩの第１の辺に沿って設けられ、ＬＳＩは、第１の辺と交差する第２の辺に沿って複数の第３のパッド群（２０３）を有し、第３のパッド群は、第１のパッド群または第２のパッド群のいずれか一方と電気的に接続されることを特徴とする。
係る構成によって、第３のパッド群と接続されるパッド群として第１のパッド群または第２のパッド群を選択することで、図３（ａ）（ｂ）で説明した通り、センサ素子以外の部分を変更することなく、センサ素子の検出軸を変更することが可能となる。よって、慣性センサモジュールの設置角度を変更することなく、検出軸を変更可能な慣性センサモジュールを提供しうる。
その上で、センサ素子はＬＳＩの第１の辺に沿って設けられ、第３のパッド群はＬＳＩの第２の辺に沿って設けられている。係る構成によって、特許文献１の課題として挙げたような、配線幅と比較して大きなパッドがＬＳＩの端点以外にも設けられることによる課題も生じず、結果としてチップ面積の低減および開発コストの低減を実現しうるものである。
実施例２では、実施例１のセンサ素子１００の変形例であるセンサ素子５００について説明する。
（センサ素子上面図）
図５は、実施例２における角速度センサ素子を示す上面図である。但し、図示の都合上絶縁膜５１２を省略している。センサ素子５００は、支持基板と、ＭＥＭＳ構造体の設置された空間を気密保護するキャップ基板と、ＭＥＭＳ構造体の運動を制御するための電気信号や、ＭＥＭＳ構造体の運動により発生する電気信号を引き出すための配線と、入出力するためのパッド群５２０、５３０から構成される。
ここで、図５に係るセンサ素子は、パッド群５２０に含まれるパッドと、パッド群５３０に含まれるパッドが、電気的に接続されていることを特徴とする。例えば、パッド群５２０に含まれるパッド５０２ａと、パッド群５３０に含まれるパッド５０２ｂとは、金属膜で形成される配線５０３と導電材料で形成される基板貫通部５０１と導電材料で形成されるＭＥＭＳ構造体を介し、電気的に接続されているため等電位である。そのため、パッド５０２ａとパッド５０２ｂのどちらからでも同一のＭＥＭＳ構造体の運動により発生する電気信号を取り出すことができる。もしくは、パッド５０２ａとパッド５０２ｂのどちらにでも、同一のＭＥＭＳ構造体の運動を制御するための電気信号を与えて、センサ素子を駆動することができる。ここで、図５に係るセンサ素子の配線は、図１とは異なり、複数の配線層を用いて構成されている。係る特徴により、図５に係るセンサ素子は、パッドと構造体間を電気的に接続する配線の引き回しの自由度が高く、配線の寄生抵抗成分及び寄生容量成分を低減できるため、より精度の良いセンサ素子を提供しうる。
センサ素子は、１０個のパッドからなるパッド群５２０で、すべての入出力信号を外部の演算回路とやり取りできる。しかし、本実施例では、パッド群５２０とは異なるセンサ素子の辺に沿って１０個のパッドからなるパッド群５３０が、センサ素子に配置されている。パッド群５３０に属するパッドは、パッド群５２０に属するパッドとそれぞれが配線により電気的に接続されているため等電位であり、パッド群５３０に属するパッドと、パッド群５２０に属するパッドのどちらからでも、同一のＭＥＭＳ構造体の運動により発生する電気信号を取り出すことができる。もしくは、パッド群５３０に属するパッドと、パッド群１２０に属するパッドのどちらにでも、同一のＭＥＭＳ構造体の運動を制御するための電気信号を与えて、センサ素子を駆動することができる。尚、センサ素子が角速度を検出する検出軸を矢印で示した。
また、図５に係るセンサ素子のパッド配列は、図１とは異なり、パッド群（５２０、５３０）における機能パッド対（５０２ａと５０２ｃ、および５０２ｂと５０２ｄ）の配列が同一であることを特徴とする。ここで、機能パッド対とは、１対で所定の機能を実現し、その順序が逆になっても良いパッド対を指す。例えば、差動検出の例を考えると、検出電極は、Ｐ側電極とＮ側電極の１対で差動検出の機能を実現し、Ｐ側電極とＮ側電極の順序が逆になっても、演算回路にて検出信号の正負を変更すれば、その機能を正常に実現することができる。この場合、仮にパッド５０２ａがＰ側電極、パッド５０２ｃがＮ側電極であったとすると、パッド５０２ｂがＰ側電極、パッド５０２ｄがＮ側電極でも良いし、その逆でも良い。但し、パッド群５２０におけるパッド対５０２ａ−５０２ｃの配列と、パッド群５３０におけるパッド対５０２ｂ―５０２ｄの配列は同一とする。係る構成によって、両パッド群に対し同一の電気信号の入出力を可能とする図１の効果を損なわない範囲で、パッド配列および配線の引き回しの自由度を確保しうるという効果を奏する。
なお、本実施例において、図１に対し、センサ素子の配線およびパッド配列という２つを変形した例を説明したが、これら２つの変形は独立に適用しうるものであって、両者のうちいずれか一方を適用したセンサ素子も本願発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。
（センサ素子断面図）
図６は、センサ素子５００の詳細を示す断面図である。図５中に示したＣ−Ｃ´直線による断面が図６に相当している。但し、図を見やすくするため、図６においては、基板貫通部５０１、パッド５０２、およびこれらの下部構造の大きさを図５の図示より拡張して図示している。
センサ素子５００は、支持基板５０７と、デバイス基板５１４と、キャップ基板５１３とを貼り合わせた構造である。支持基板５０７とデバイス基板５１４とキャップ基板５１３は、表面活性化接合、もしくは陽極接合により貼りあわされており、ＭＥＭＳ構造体が設置された内部空間５１１は気密保護されている。デバイス基板５１４とキャップ基板５１３は、表面活性化接合により貼り合わされており、絶縁膜を介さない導電材料同士は電気的に接続されている。
支持基板５０７には、絶縁膜５０８および内部空間１１１を形成するための凹型溝が掘られている。デバイス基板５１４には、ＭＥＭＳ構造体の可動部５０５およびＭＥＭＳ構造体の固定部５０４が形成されている。キャップ基板５１３には、ＭＥＭＳ構造体の運動を検出するための導電材料５０６、絶縁膜５０９、ＭＥＭＳ構造体の運動により発生する電気信号を引き出すため導電材料から形成される基板貫通部配線５０１、パッド５０２を形成するための金属膜５１０、および金属膜５１０を保護するための絶縁膜５１２が形成されている。ＭＥＭＳ構造体の可動部５０５と固定導電材料５０６により形成される検出電極や、ＭＥＭＳ構造体の固定部５０４は、キャップ基板５１３に形成された基板貫通部配線５０１を介し、キャップ基板の上面に形成された配線、及びパッド５０２と電気的に接続されている。このパッド５０２を介し、角速度センサ検出部からの出力信号を演算する機能を有する集積回路へとワイヤボンディングにより接続される。
実施例３では、実施例１の慣性センサモジュール２００の変形例として、一軸の回転角速度と、三軸の加速度を検出するセンサモジュールを説明する。
（センサモジュール上面図１）
図７は、実施例３における慣性センサモジュール６００の実装構成例を示す上面図である。
本実施例に係る慣性センサモジュール６００は、パッケージ部材６０１の底部に演算回路チップ６０２と昇圧電源チップ５５０が搭載されている。この演算回路チップ６０２上には、角速度を検出するためのＭＥＭＳ構造体が形成されたセンサ素子５００と、加速度を検出するためのセンサ素子５４０が搭載されている。演算回路チップ６０２には、トランジスタや受動素子からなる集積回路が形成されている。この演算回路チップ６０２に形成されている集積回路は、角速度センサ検出部が形成されるセンサ素子５００と、加速度センサ検出部が形成されるセンサ素子５４０の出力信号を信号処理し、最終的に角速度信号および加速度信号を出力する回路である。
センサ素子５００に形成されているパッド群５２０と、演算回路チップ６０２に形成されているパッド群６０３は、金属ワイヤ６０４で接続されている。例えば、センサ素子５００に形成されているパッド５０２ｃと、演算回路チップ６０２に形成されているパッド６０３は、金属ワイヤ６０４で接続されている。また、センサ素子５００に形成されているパッド５０２ａは、パッケージ部材６０１に形成されている端子６０５と金属ワイヤ６０６で接続され、パッケージ部材６０１の内部配線を通して、パッケージ部材６０１の外部につながる端子６１０へと電気的に接続されている。また、演算回路チップ６０２に形成されているパッド群６０７は、パッケージ部材６０１に形成されている端子６０８と金属ワイヤ６０９で接続され、パッケージ部材６０１の内部配線を通して、パッケージ部材６０１の外部につながる端子６１０へと電気的に接続されている。そして、演算回路チップ６０２と昇圧電源チップ５５０センサ素子５００とセンサ素子５４０は、パッケージ部材６０１の上部を図示していないキャップで密閉することにより封止される。センサ素子５００が角速度を検出する方向は、図７に示したＹ（＋）方向である。また、センサ素子５４０が加速度を検出する方向は、図７に示したＸ（＋）方向、Ｙ（＋）方向、Ｚ（＋）方向の三軸である。つまり、図７に示した実装構成のセンサモジュール６００は、Ｙ軸まわりの回転角速度と、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸に沿った三軸の加速度を計測することができる。
（センサモジュール上面図２）
図８は、実施例２における慣性センサモジュール６００の、図７とは異なる実装構成例を示す上面図である。
図８のセンサモジュールは、センサ素子５００に形成されているパッド群５３０と演算回路チップ６０２に形成されているパッド群６０３が金属ワイヤ６１２で接続されている点が図７と異なる。係る接続関係の違いのため、センサ素子５００が角速度を検出する方向は、図８に示したＸ（−）方向である。また、センサ素子５４０が加速度を検出する方向は、図８に示したＸ（＋）方向、Ｙ（＋）方向、Ｚ（＋）方向の三軸である。つまり、図８に示した実装構成のセンサモジュール６００は、Ｘ軸まわりの回転角速度と、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸に沿った三軸の加速度を計測することができる。
（センサモジュール断面図）
図９は、実施例２における慣性センサモジュール６００の実装構成例を示す断面図である。図７中に示したＤ−Ｄ´直線による断面が図９に相当する。
図９では、凹部を有するパッケージ部材６０１の底部に演算回路チップ６０２と図には示されていない昇圧電源チップが搭載されている。パッケージ部材６０１内に積層して配置された演算回路チップ６０２とセンサ素子５００は、パッケージ部材６０１の上部をプラスチックなどの樹脂で構成された樹脂キャップ６１３で封止することにより密閉されている。樹脂キャップ６１３のパッケージ内部側には、金属製の遮蔽板６１４が形成されている。なお、樹脂キャップ６１３とは、センサ素子５００、５４０、演算回路チップ６０２、および昇圧電源チップ５５０を格納するパッケージ部材６０１を封止する際に用いる樹脂性の蓋であり、異物混入を防ぐ役割をしている。
センサ素子５００のうち、所望の検出軸の角速度出力を得るためのパッド群５２０を利用する場合、未使用の検出軸の角速度出力に対応するパッド群５３０は、配線によって電的な接続されることなく開放される。これら未使用パッド群５３０は、センサ素子内部の金属膜や導電材料を通して、センサ素子の使用パッド群５２０につながっている。開放された未使用パッド郡５３０に属するいずれかのパッドにセンサ素子外部に存在する浮遊電荷が付着すると、センサ素子内部の金属膜や導電材料を通して、使用しているパッド群５２０の端子にも出力ノイズとして影響があらわれる。しかし、センサ素子５００は、パッケージ部材６０１の上部を金属製の遮蔽板６１４が形成された樹脂キャップ６１３で封止することにより密閉されているため、センサモジュール外部に存在する浮遊電荷の影響は遮蔽することができる。つまり、実施例２によれば、センサ素子の未使用のパッド群５３０が配線によって電的な接続されることなく開放されていても、ノイズの影響は遮蔽することができる。
このように、全く同一のパッケージ部材６０１、演算回路チップ６０２、昇圧電源チップ５５０、加速度検出部を有するセンサ素子５４０、角速度検出部を有するセンサ素子５００を用いた場合に、角速度検出部を有するセンサ素子５００の実装方向を変更するだけで、慣性センサモジュール６００の回転角速度の検出軸を変更することができる。つまり、慣性センサモジュール６００の設置角度を変更することなく、角速度検出部を有するセンサ素子５００の実装方向を変更するだけで、回転角速度の検出軸を適宜選択できる。
以上、慣性センサモジュールの変形例として、加速度を検出し、ＬＳＩ６０２において、第１の辺に角速度を測定するセンサ素子５００が設けられ、第１の辺と対向する第３の辺に加速度を測定するセンサ素子５４０が設けられる例を説明した。係る複合センサにおいても、実施例１で説明した慣性センサモジュールと同様に、センサ素子以外の部分を変更することなく検出軸を変更しうる等の効果を奏するものである。それに加えて、図７および８に示す通り、これら２つのセンサ素子を設けてもなお、ＬＳＩ６０２のパッド群６０３は依然としてＬＳＩの第２の辺に沿って設けられている。従って、本実施例に係る慣性センサモジュールにおいても実施例１と同様、特許文献１の課題として挙げたような、配線幅と比較して大きなパッドがＬＳＩの端点以外にも設けられることによる課題も生じず、結果としてチップ面積の低減および開発コストの低減を実現しうるものである。
なお、センサ素子の例として角速度センサ素子と加速度センサ素子の例を説明したが、各センサ素子の組み合わせはこれに限られるものではなく、少なくとも一方が検出軸を持つセンサ素子であれば良い。
１００ センサ素子
１０１ キャップ
１０２ パッド
１０２ａ パッド
１０２ｂ パッド
１０３ 配線
１０４ 固定部
１０５ 可動部
１０６ 検出電極
１０７ 基板
１０８ 絶縁膜
１０９ 絶縁膜
１１０ 接着層
１１１ 内部空間
１１２ 絶縁膜
１２０ パッド
１３０ パッド
２００ センサモジュール
２０１ パッケージ
２０２ 演算回路チップ
２０３ パッド
２０４ 配線
２０５ パッド
２０６ 配線
２０７ パッド
２０８ 端子
２０９ リッド
５００ センサ素子
５０１ 基板貫通部
５０２ パッド
５０２ａ パッド
５０２ｂ パッド
５０３ 配線
５０４ 固定部
５０５ 可動部
５０６ 検出電極
５０７ 基板
５０８ 絶縁膜
５０９ 絶縁膜
５１０ 金属膜
５１１ 内部空間
５１２ 絶縁膜
５１３ 基板
５１４ 基板
５２０ パッド
５３０ パッド
５４０ センサ素子
５５０ 昇圧電源チップ
６００ センサモジュール
６０１ パッケージ
６０２ 演算回路チップ
６０３ パッド
６０４ 配線
６０５ パッド
６０６ 配線
６０７ パッド
６０８ パッド
６０９ 配線
６１０ 端子
６１３ 樹脂キャップ
６１４ 金属。

Claims (7)

  1. 第１のパッド群と、前記第１のパッド群と電気的に接続され前記第１のパッド群に対し９０度回転した位置に設けられる第２のパッド群とを有し、検出軸を持つ第１のセンサ素子と、
    前記第１のセンサ素子を制御するＬＳＩを有し、
    前記第１のセンサ素子は、前記ＬＳＩの第１の辺に沿って設けられ、
    前記ＬＳＩは、前記第１の辺と交差する第２の辺に沿って複数の第３のパッド群を有し、
    前記第３のパッド群は、前記第１のパッド群または前記第２のパッド群のいずれか一方と電気的に接続されることを特徴とする慣性センサモジュール。
  2. 請求項１において、
    前記第１のパッド群と、前記第２のパッド群とを接続する複数の配線をさらに有し、
    前記複数の配線は、単一の導電層に形成されることを特徴とする慣性センサモジュール。
  3. 請求項１において、
    前記第１のパッド群と、前記第２のパッド群とを接続する複数の配線をさらに有し、
    前記複数の配線は、複数の導電材料を用いて形成されることを特徴とする慣性センサモジュール。
  4. 請求項１において、
    前記第１のパッド群におけるパッドの配列と、前記第２のパッド群におけるパッドの配列とは同一であることを特徴とする慣性センサモジュール。
  5. 請求項１において、
    前記第１のパッド群は、一対で所定の機能を発揮する第１のパッド対を含み、
    前記第２のパッド群は、一対で前記所定の機能を発揮する第２のパッド対を含み、
    前記第１のパッド群における前記第１のパッド対の配列と、前記第２のパッド群における前記第２のパッド対の配列とは、同一であることを特徴とする慣性センサモジュール。
  6. 請求項１において、
    前記第１のセンサ素子の測定する物理量が角速度であることを特徴とする慣性センサモジュール。
  7. 請求項６において、
    加速度を検出し、前記ＬＳＩにおいて前記第１の辺と対向する第３の辺に沿って設けられる第２のセンサ素子をさらに有することを特徴とする慣性センサモジュール。
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