JP2014211350A - 電子デバイス、集積回路、電子機器及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】テスト用途の外部端子をユーザーが使用するモードでも有効に利用可能な電子デバイス、集積回路、並びに当該電子デバイスを用いた電子機器及び移動体、当該集積回路を用いた電子機器及び移動体を提供すること。
【解決手段】電子デバイス１は、所定の物理量を検出する振動素子２０と、振動素子２０と電気的に接続される集積回路１０と、セラミックパッケージ３０と、を含む。セラミックパッケージ３０には、第１の外部端子と、一定電位が供給される第２の外部端子と、が設けられ、第１の外部端子は、第１のモードでは、第２の外部端子と電気的に接続され、第２のモードでは、集積回路１０の内部ノードと電気的に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子デバイス、集積回路、電子機器及び移動体に関する。

現在、様々なシステムや電子機器において、加速度を検出する加速度センサーや角速度を検出するジャイロセンサー等、種々の物理量を検出可能な物理量センサーが広く利用されている。特に、近年ではスマートフォン等の携帯機器に角速度センサーや加速度センサーが内蔵されるようになり、センサーパッケージの小型化・薄型化が重要になっている。一般に、物理量センサーの最終検査では、振動素子の駆動や物理量の検出を行うＩＣの各種内部信号をセンサーパッケージの外部端子からモニターし、あるいは、センサーパッケージの外部端子からＩＣに信号を印加し、正常な動作か否かを判定する。そのため、テストモードで複数の多機能Ｉ／Ｏ端子に内部信号を出力している。また、同時にモニターできる内部信号は多機能Ｉ／Ｏ端子数に依存することから、複数のテストモードをもつことで多機能Ｉ／Ｏ端子から出力する内部信号を切り替え、多くの内部信号をモニターできるようにしている。例えば、特許文献１には、角速度検知素子と信号処理部の各出力の個数に応じた入力端子数を有するスイッチ回路を持ち、モード信号発生回路から出力されるモード信号に応じてスイッチ回路の接続状態を切り替え、角速度検知素子と信号処理部の各出力のいずれかを選択して出力端子へ供給する角速度センサーが提案されている。

国際公開第２００５／１０３７２６号

従来、多機能Ｉ／Ｏ端子は調整・検査時および故障解析時だけ利用され、ユーザーが使用する状態（物理量センサーの通常動作時）では無接続（ＮＣ）端子とされていた。すなわち、多機能Ｉ／Ｏ端子は、調整・検査および故障解析にしか使用されない機能のために設けられており、ユーザーが使用する状態では意味の無い端子となっていた。このことは、物理量センサー以外の電子デバイスにもあてはまる。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、テスト用途の外部端子をユーザーが使用するモードでも有効に利用可能な電子デバイス、集積回路、並びに当該電子デバイスを用いた電子機器及び移動体、当該集積回路を用いた電子機器及び移動体を提供することができる。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例に係る電子デバイスは、電気的信号を出力する振動素子と、前記振動素子と電気的に接続される集積回路と、パッケージと、を含み、前記パッケージには、第１の外部端子と、一定電位源と電気的に接続される第２の外部端子と、が設けられ、前記第１の外部端子は、第１のモードでは、前記第２の外部端子と電気的に接続され、第２のモードでは、前記集積回路の内部ノードと電気的に接続される。

一定電位源は、例えば、電源であってもよいし、グランドであってもよい。

本適用例に係る電子デバイスは、振動素子が出力する電気的な信号に基づいて動作するデバイスであればよく、例えば、加速度センサー、ジャイロセンサー（角速度センサー）、速度センサー等の慣性センサー、重力に基づいて傾斜角を計測する傾斜計、圧力を計測する圧力センサーなどの物理量センサーであってもよいし、音叉型振動子、ＡＴ振動子、シリコン振動子、圧電振動子等の各種振動素子を用いた発振器であってもよい。

本適用例に係る電子デバイスによれば、第１の外部端子を第２のモードではテスト用途に使用することができ、第１のモードでは第１の外部端子を第２の外部端子と電気的に接続して一定電位にすることで外部ノイズに対するシールドとして機能させることができる。従って、本適用例に係る電子デバイスによれば、テスト用途の外部端子をユーザーが使用するモードでも有効に利用することができる。

また、本適用例に係る電子デバイスによれば、第１のモードでは、第１の外部端子を第２の端子と電気的に接続するので、実装の状態によらず、電子デバイス単体で安定してシールドすることができる。

［適用例２］
上記適用例に係る電子デバイスにおいて、前記集積回路は、前記第１の外部端子と電気的に接続される第１の端子と、前記第２の外部端子と電気的に接続される第２の端子と、前記第１のモードでは、前記第１の端子と前記第２の端子とを電気的に接続し、前記第２のモードでは、前記第１の端子と前記内部ノードとを電気的に接続する切替制御回路と、を含むようにしてもよい。

本適用例に係る電子デバイスによれば、集積回路の設定を変更することで、第１の外部端子を、第２の外部端子と集積回路の内部ノードのいずれに電気的に接続するかを、容易に制御することができる。

［適用例３］
上記適用例に係る電子デバイスにおいて、前記集積回路は、前記振動素子の出力端子と電気的に接続される第３の端子をさらに含み、前記集積回路の平面視において、前記第３の端子は、前記集積回路に設けられている端子の中で前記集積回路のいずれかの隅に最も近い位置に設けられていてもよい。

本適用例に係る電子デバイスによれば、振動素子の出力端子と集積回路の第３の端子を接続する配線パターンを短くすることができるとともに、集積回路のデジタル入出力端子から遠ざけることができるので、振動素子の出力信号に対するノイズの影響を低減することができる。

［適用例４］
上記適用例に係る電子デバイスにおいて、前記集積回路は、前記振動素子の出力端子と電気的に接続される第３の端子と、デジタル信号が入力又は出力される第４の端子と、をさらに含み、前記第１の端子は、前記第３の端子と前記第４の端子との間に設けられていてもよい。

本適用例に係る電子デバイスによれば、第１のモードにおいて、集積回路の第１の端子が一定電位になるため、振動素子の出力信号が入力される集積回路の第３の端子と、デジタル信号が入力又は出力される集積回路の第４の端子との容量的な結合をシールドすることができる。従って、振動素子の出力信号に対するデジタル信号によるノイズの影響を低
減することができる。

［適用例５］
上記適用例に係る電子デバイスは、前記集積回路の平面視において、前記第３の端子は、前記集積回路に設けられている端子の中で前記集積回路のいずれかの隅に最も近い位置に設けられていてもよい。

本適用例に係る電子デバイスによれば、振動素子の出力端子と集積回路の第３の端子を接続する配線パターンを短くすることができるとともに、第３の端子を、デジタル信号が入力又は出力される集積回路の第４の端子から遠ざけることができるので、振動素子の出力信号に対するノイズの影響を低減することができる。

［適用例６］
上記適用例に係る電子デバイスは、前記パッケージは、第１の層を含み、前記第１の層には、前記第１の外部端子と前記集積回路の前記第１の端子とを電気的に接続する第１の配線パターンと、前記振動素子の出力端子と前記集積回路の前記第３の端子とを電気的に接続する第２の配線パターンと、前記集積回路の前記第４の端子と接続されている第３の配線パターンと、が設けられており、前記第１の配線パターンは、前記第２の配線パターンと前記第３の配線パターンの間にあってもよい。

本適用例に係る電子デバイスによれば、第１のモードにおいて、集積回路の第１の端子に接続される第１の配線パターンが一定電位になるため、集積回路の第３の端子に接続され、振動素子の出力信号が伝搬する第２の配線パターンと、集積回路の第４の端子に接続され、デジタル信号が伝搬する第３の配線パターンとの容量的な結合をシールドすることができる。従って、振動素子の出力信号に対するデジタル信号による影響を低減することができる。

［適用例７］
上記適用例に係る電子デバイスにおいて、前記パッケージは、前記第１の層と前記第１の外部端子との間にある第２の層を有し、前記第２の層には、一定電位の第４の配線パターンが設けられ、前記第２の層の平面視において、前記第４の配線パターンは、前記第２の配線パターンと重なる領域含んでいてもよい。

本適用例に係る電子デバイスによれば、第２の配線パターンと対向する一定電位の第４の配線パターンによって、第２の配線パターンを伝搬する振動素子の出力信号をノイズからシールドすることができる。

［適用例８］
上記適用例に係る電子デバイスは、前記パッケージの平面視において、前記第１の外部端子は、前記パッケージに設けられている外部端子の中で前記パッケージのいずれかの隅に最も近い位置に設けられていてもよい。

本適用例に係る電子デバイスによれば、第１の外部端子は、パッケージの内部で一定電位に第２の外部端子と電気的に接続されるため、第１の外部端子がプリント基板から剥がれてもシールド効果を維持することができるので、実装信頼性が最も低い端の部分に配置することができる。これにより、重要な端子を高い実装信頼性を確保できる位置に設けることができる。

［適用例９］
本適用例に係る電子機器は、上記のいずれかの電子デバイスを含む。

［適用例１０］
本適用例に係る移動体は、上記のいずれかの電子デバイスを含む。

［適用例１１］
本適用例に係る集積回路は、第１の外部端子と電気的に接続される第１の端子と、一定電位源と電気的に接続される第２の外部端子と電気的に接続される第２の端子と、内部ノードと、第１のモードでは、前記第１の端子と前記第２の端子とを電気的に接続し、前記第２のモードでは、前記第１の端子と前記内部ノードとを電気的に接続する切替制御回路と、を含む。

本適用例に係る集積回路によれば、設定を変更することで、第１の外部端子を、第２の外部端子と内部ノードのいずれに電気的に接続するかを、容易に制御することができる。

［適用例１２］
上記適用例に係る集積回路は、端子が配置されている端子配置部を有し、前記端子配置部には、電気的信号を出力する振動素子と電気的に接続される第３の端子が設けられ、前記端子配置部の平面視において、前記第３の端子は、前記集積回路に設けられている端子の中で前記端子配置部のいずれかの隅に最も近い位置に設けられていてもよい。

本適用例に係る集積回路によれば、振動素子の出力端子と第３の端子を接続する配線パターンを短くすることができるとともに、デジタル入出力端子から遠ざけることができるので、振動素子の出力信号に対するノイズの影響を低減することができる。

［適用例１３］
上記適用例に係る集積回路は、電気的信号を出力する振動素子と電気的に接続される第３の素子と、デジタル信号が入力又は出力される第４の端子と、をさらに含み、前記第１の端子は、前記第３の端子と前記第４の端子との間に設けられていてもよい。

本適用例に係る集積回路によれば、第１のモードにおいて、第１の端子が一定電位になるため、振動素子の出力信号が入力される第３の端子と、デジタル信号が入力又は出力される第４の端子との容量的な結合をシールドすることができる。従って、振動素子の出力信号に対するデジタル信号によるノイズの影響を低減することができる。

［適用例１４］
上記適用例に係る集積回路は、端子が配置されている端子配置部を有し、前記端子配置部の平面視において、前記第３の端子は、前記端子配置部に設けられている端子の中で前記端子配置部のいずれかの隅に最も近い位置に設けられていてもよい。

本適用例に係る集積回路によれば、振動素子の出力端子と第３の端子を接続する配線パターンを短くすることができるとともに、第３の端子を、デジタル信号が入力又は出力される第４の端子から遠ざけることができるので、振動素子の出力信号に対するノイズの影響を低減することができる。

［適用例１５］
本適用例に係る電子機器は、上記のいずれかの集積回路を含む。

［適用例１６］
本適用例に係る移動体は、上記のいずれかの集積回路を含む。

本実施形態の電子デバイスの機能ブロック図の一例を示す図。 本実施形態の電子デバイスの斜視図。 電子デバイスの分解斜視図。 セラミックパッケージの縦構造を示す図。 セラミック基板に形成された配線パターンの一例を示す図。 セラミック基板に形成された配線パターンの一例を示す図。 セラミック基板に形成された配線パターンの一例を示す図。 本実施形態の電子機器の機能ブロック図。 本実施形態の電子機器の外観の一例を示す図。 本実施形態の移動体の一例を示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．電子デバイス
以下では、本発明に係る電子デバイスとして物理量センサー（その中でも特に角速度センサー）を例に挙げて説明する。図１は、本実施形態の電子デバイスの機能ブロック図の一例である。図１に示すように、本実施形態の電子デバイス１は、集積回路（ＩＣ）１０及び振動素子２０を含む。

図１では、振動素子２０は、２本のＴ型の駆動振動腕とともにその間に１本の検出振動腕を有するいわゆるダブルＴ型の水晶振動片に２つの駆動電極と２つの検出電極が形成された、振動式の圧電型の角速度検出素子である。

振動素子２０の２本の駆動振動腕は、駆動信号として交流電圧信号が与えられると、逆圧電効果によって、互いの先端が接近と離間を繰り返す屈曲振動（励振振動）をする。この２本の駆動振動腕の屈曲振動の振幅が等しければ、２本の駆動振動腕は検出振動腕に対して常に線対称な関係で屈曲振動をするので、検出振動腕は振動を起こさない。

この状態で、振動素子２０の励振振動面に垂直な軸を回転軸とする角速度が加わると、２本の駆動振動腕は、屈曲振動の方向と回転軸の両方に垂直な方向にコリオリの力を得る。その結果、２本の駆動振動腕の屈曲振動の対称性が崩れ、検出振動腕は、バランスを保つように屈曲振動をする。このコリオリ力に伴う検出振動腕の屈曲振動と駆動振動腕の屈曲振動（励振振動）とは位相が９０°ずれている。そして、圧電効果によってこれらの屈曲振動に基づく逆位相（位相が１８０°異なる）の交流電荷が２つの検出電極に発生する。この交流電荷は、コリオリ力の大きさ（言い換えれば、振動素子２０に加わる角速度の大きさ）に応じて変化する。

なお、振動素子２０の振動片は、ダブルＴ型でなくてもよく、例えば、音叉型やくし歯型であってもよいし、三角柱、四角柱、円柱状等の形状の音片型であってもよい。また、振動素子２０の振動片の材料としては、水晶（ＳｉＯ₂）の代わりに、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）等の圧電単結晶やジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電セラミックスなどの圧電性材料を用いてもよいし、シリコン半導体を用いてもよい。また、例えば、シリコン半導体の表面の一部に、駆動電極に挟まれた酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電薄膜を配置した構造であってもよい。

また、振動素子２０は、圧電型の振動素子に限らず、動電型、静電容量型、渦電流型、光学型、ひずみゲージ型等の振動素子であってもよい。あるいは、また、振動素子２０が検出する物理量は、角速度に限らず、角加速度、加速度、速度、力などであってもよい。

図１に示すように、本実施形態では、振動素子２０の２つの駆動電極は、それぞれ集積回路（ＩＣ）１０のＤＳ端子とＤＧ端子に接続されている。また、振動素子２０の２つの検出電極は、それぞれ集積回路（ＩＣ）１０のＳ１端子とＳ２端子に接続されている。

集積回路（ＩＣ）１０は、駆動回路１１、検出回路１２、温度センサー１３、電源電圧センサー１４、基準電圧回路１５、シリアルインターフェース回路１６、不揮発性メモリー１７、切替制御回路１８、端子機能切替回路１９及びスイッチ回路２１Ａ〜２１Ｄを含んで構成されている。なお、本実施形態の集積回路（ＩＣ）１０は、図１に示した要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。

基準電圧回路１５は、ＶＤＤ端子より供給される電源電圧から基準電位（アナロググランド電圧）などの定電圧や定電流を生成し、駆動回路１１、検出回路１２、温度センサー１３に供給する。

駆動回路１１は、振動素子２０を励振振動させるための駆動信号を生成し、ＤＳ端子を介して振動素子２０の一方の駆動電極に供給する。また、駆動回路１１は、振動素子２０の励振振動により他方の駆動電極に発生する駆動電流（水晶電流）がＤＧ端子を介して入力され、この駆動電流の振幅が一定に保持されるように駆動信号の振幅レベルをフィードバック制御する。また、駆動回路１１は、駆動信号と位相が９０°ずれた信号を生成し、検出回路１２に供給する。

検出回路１２は、Ｓ１端子とＳ２端子を介して、振動素子２０の２つの検出電極の各々に発生する交流電荷（検出電流）がそれぞれ入力され、これらの交流電荷（検出電流）に含まれる角速度成分のみを検出し、角速度の大きさに応じた電圧レベルの信号（角速度信号）を生成する。本実施形態では、検出回路１２はＳ１、Ｓ２端子より入力された検出電流を電圧に変換し、駆動回路１１から供給される信号（駆動信号と位相が９０°ずれた信号）をサンプリングクロックとしてさらにＡ／Ｄ変換した後、デジタル処理により検出信号（角速度信号）を生成する。

温度センサー１３は、電圧が温度変化に対してほぼ線形に変化する信号を生成し、この信号をＡ／Ｄ変換して出力する。温度センサー１３は、例えば、バンドギャップリファレンス回路を利用して実現することができる。

電源電圧センサー１４は、ＶＤＤ端子より供給される電源電圧値をＡ／Ｄ変換して出力する。

シリアルインターフェース回路１６は、ＳＳ端子，ＳＣＬＫ端子，ＳＩ端子を介してそれぞれ選択信号、クロック信号、シリアル入力信号が入力される。シリアルインターフェース回路１６は、選択信号がイネーブルの時にシリアル入力信号をクロック信号でサンプリングし、シリアル入力信号に含まれているコマンドの解析処理やシリアル入力信号に含まれているシリアルデータをパラレルデータに変換する処理を行う。さらに、シリアルインターフェース回路１６は、コマンドに応じて、不揮発性メモリー１７や内部レジスター（図示せず）に対するデータの書き込み（設定）や読み出しの処理を行う。また、シリアルインターフェース回路１６は、不揮発性メモリー１７や内部レジスターから読み出したデータをシリアルデータに変換し、ＳＯ端子を介して外部に出力する処理を行う。

不揮発性メモリー１７は、駆動回路１１、検出回路１２、温度センサー１３に対する各種の調整データや補正データを保持している。不揮発性メモリー１７は、例えば、ＭＯＮＯＳ（Metal Oxide Nitride Oxide Silicon）型メモリーによって実現することができる。

検出回路１２は、角速度信号の生成処理において、温度センサー１３及び電源電圧センサー１４からのデジタル出力信号と不揮発性メモリー１７に記憶されている補正データを用いて、角速度信号の０点電源電圧補正、０点温度補正及び感度温度補正を行う。

検出回路１２が生成した角速度信号（デジタル信号）は、シリアルインターフェース回路１６に供給される。

端子機能切替回路１９は、ＩＯ１，ＩＯ２，ＩＯ３，ＩＯ４の４端子の接続先を切り替える。例えば、端子機能切替回路１９は、切替制御回路１８の制御のもと、駆動回路１１、検出回路１２、基準電圧回路１５の出力信号や内部信号を選択し、ＩＯ１，ＩＯ２，ＩＯ３，ＩＯ４のいずれかから外部出力し、あるいは、ＩＯ１，ＩＯ２，ＩＯ３，ＩＯ４のいずれかから外部入力された信号を、駆動回路１１、検出回路１２、基準電圧回路１５に供給することができる。

スイッチ回路２１Ａ〜２１Ｄは、切替制御回路１８の制御のもと、ＩＯ１端子を端子機能切替回路１９とＶＳＳ端子のいずれかと電気的に接続する。

切替制御回路１８は、シリアルインターフェース回路１６から受け取った設定値に応じて、ＩＯ１，ＩＯ２，ＩＯ３，ＩＯ４の４端子の接続先の切り替えを制御する。また、切替制御回路１８は、シリアルインターフェース回路１６から設定されたモードに応じてスイッチ回路２１Ａ〜２１Ｄを制御して、通常動作モード（第１のモードの一例）では、ＩＯ１，ＩＯ２，ＩＯ３，ＩＯ４の各端子（第１の端子の一例）とＶＳＳ端子（第２の端子の一例）とを電気的に接続し、テストモード（第２のモードの一例）では、端子機能切替回路１９を介して、ＩＯ１，ＩＯ２，ＩＯ３，ＩＯ４の各端子と所定の内部ノードを接続する。従って、通常動作モードでは、ＩＯ１，ＩＯ２，ＩＯ３，ＩＯ４の各端子はＶＳＳ端子を介して接地され、テストモードでは、ＩＯ１，ＩＯ２，ＩＯ３，ＩＯ４の各端子から、集積回路（ＩＣ）の内部信号をモニターし、あるいは、集積回路（ＩＣ）の内部に信号を入力することが可能となる。

本実施形態の電子デバイス１は、集積回路（ＩＣ）１０と振動素子２０がパッケージに封止されて構成されている。図２は、本実施形態の電子デバイス１の斜視図であり、図３は、電子デバイス１の分解斜視図である。

図２及び図３に示すように、電子デバイス１は、複数の層が積層されたセラミックパッケージ３０（パッケージの一例）の開口部に集積回路（ＩＣ）１０が配置され、セラミックパッケージ３０の上面に振動素子保持部材４０が配置され、その上に振動素子２０が振動可能に保持され、セラミックパッケージ３０の上面に設けられたシームリングに蓋部（リッド）５０が接着された構造のセンサーパッケージとして実装されている。セラミックパッケージ３０は、集積回路（ＩＣ）１０及び振動素子２０のケーシングの役割を果たすとともに、集積回路（ＩＣ）１０及び振動素子２０と外部との電気的な接続を担っている。

図４は、セラミックパッケージ３０の縦構造を示す図である。図４に示すように、セラミックパッケージ３０は、例えば、５つのセラミック基板３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｅが積層されている。例えば、セラミックパッケージ３０の厚さ（セラミック基
板３１Ａ,３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｅの各々の厚さの和）は、例えば１ｍｍ程度であり、セラミック基板３１Ｅの表面の一辺の長さは、例えば５ｍｍ程度である。

各セラミック基板の表面（本実施形態では上面だが、下面でもよい）には導電性の配線パターンが形成されている。隣り合う２つのセラミック基板の表面にそれぞれ形成された配線パターンの一部は、スルーホール（孔）に形成されたビアを介して電気的に接続される。「ビア」は、例えば、スルーホール（孔）の内壁に導電膜を設けて基板の表面側と裏面側とを電気的に接続するものであってもよいし、スルーホール（孔）の内部に導電性材料を充填して基板の表面側と裏面側とを電気的に接続するものであってもよい。最下層のセラミック基板３１Ｅの下面（セラミックパッケージ３０の底面）には外部端子として機能する配線パターン（外部導体パターン）が形成されている。外部導体パターン（外部端子）はプリント基板（不図示）にはんだ付けされ、外部装置と電気的に接続される。

セラミック基板３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃには、中央に開口部が設けられており、この開口部に集積回路（ＩＣ）１０が配置されている。セラミック基板３１Ｂの上面には配線パターンの少なくとも一部に、金やニッケルなどの材料でメタライズされたメタライズ領域が形成されており、集積回路（ＩＣ）１０の端子（電極）とメタライズ領域がワイヤーでボンディングされている。

このように、外部導体パターンは、セラミック基板３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｅの表面に形成された複数の配線パターンと当該複数の配線パターンを電気的に接続する複数のビアから成る導体パターン（内部導体パターン）を介して、集積回路（ＩＣ）１０と電気的に接続されている。

各セラミック基板の表面に形成される配線パターンやビアには、タングステン材料やシート抵抗値が低い銀や銅などの材料が用いられる。なお、図４では、配線パターンには斜線が、ビアには縦線がそれぞれ施されている。

セラミック基板３１Ｂの上面に形成された配線パターンの上面の一部には、メタライズ領域が設けられており、集積回路（ＩＣ）１０の端子（電極）とワイヤーボンディングされている。

図５は、セラミック基板３１Ｅの下面に形成された配線パターン（外部端子の配線パターン）の一例を示す図である。

図５に示すように、本実施形態では、セラミック基板３１Ｅの下面には、１０個の配線パターン６１〜７０が形成されている。本実施形態では、パッケージ配線パターン７０，６５，６６，６１（第１の外部端子の一例）は、それぞれ、集積回路（ＩＣ）１０のＩＯ１，ＩＯ２，ＩＯ３，ＩＯ４の各端子（第１の端子の一例）と電気的に接続される。配線パターン６４（第２の外部端子の一例）は、集積回路（ＩＣ）１０のＶＳＳ端子（第２の端子の一例）と電気的に接続される。配線パターン６９は、集積回路（ＩＣ）１０のＶＤＤ端子と電気的に接続される。残りの配線パターン６２，６３，６７，６８は、それぞれ、集積回路（ＩＣ）１０のＳＳ，ＳＣＬＫ，ＳＩ，ＳＯの４端子のいずれか１つと電気的に接続される。

本実施形態では、集積回路（ＩＣ）１０のＩＯ１，ＩＯ２，ＩＯ３，ＩＯ４の各端子とそれぞれ接続される配線パターン（外部端子）７０，６５，６６，６１が、１０個の配線パターン（外部端子）６１〜７０の中で隅に最も近い位置に設けられている。集積回路（ＩＣ）１０のＩＯ１，ＩＯ２，ＩＯ３，ＩＯ４の各端子とそれぞれ接続される配線パターン（外部端子）７０，６５，６６，６１は、通常動作モード（ユーザーが使用する状態）
では信号が入出力されない外部端子であるので、プリント基板の応力の影響が最も大きい位置、すなわち、１０個の配線パターン（外部端子）６１〜７０の中で隅に最も近い位置に設けられている。逆に言えば、通常動作モード（ユーザーが使用する状態）で信号が入出力される配線パターン６２，６３，６４，６７，６８，６９を、応力の影響の大きい隅の最も近い位置に設けないようにしている。

本実施形態では、通常動作モード（ユーザーが使用する状態）において、配線パターン７０，６５，６６，６１は、センサーパッケージの内部で（具体的には、集積回路（ＩＣ）１０の内部のスイッチ回路２１Ａ〜２１Ｄにより）配線パターン６４と電気的に接続されている。従って、仮に、配線パターン７０，６５，６６，６１が応力の影響を受けてプリント基板から剥がれても、配線パターン６９がプリント基板から剥がれない限り、配線パターン７０，６５，６６，６１の接地状態は変わらない。

図６は、セラミック基板３１Ｂの上面に形成された配線パターンの一例を示す図である。なお、実際には、セラミック基板３１Ｂには、各配線パターンを他のセラミック基板上の配線パターンと電気的に接続するためのスルーホールとビアが設けられているが、図６では、スルーホール及びビアを省略して簡略化している。また、図６では、セラミック基板３１Ｂの開口部に、集積回路（ＩＣ）１０が配置された状態を示している。

図６に示すように、本実施形態では、セラミック基板３１Ｂ（第１の層の一例）の上面には、１８個の配線パターン８０〜９７が形成されている。

配線パターン８０，８３〜９７は、セラミック基板３１Ｂの開口部に配置される集積回路（ＩＣ）１０の端子配置部１０Ａ（図６では矩形状の平面）における各端子（図６では網掛け斜線で示されている）と、ワイヤーボンディングにより接続される。

配線パターン８１は、振動素子２０の駆動用の入力端子（駆動電極）と電気的に接続される。この配線パターン８１は、他のセラミック基板を介して配線パターン８５〜９７のいずれか１つと電気的に接続され、ワイヤーボンディングにより、集積回路（ＩＣ）１０のＤＳ端子とも接続される。

配線パターン８２は、振動素子２０の駆動用の出力端子（駆動電極）と電気的に接続される。この配線パターン８２は、他のセラミック基板を介して配線パターン８５〜９７のいずれか１つと電気的に接続され、ワイヤーボンディングにより、集積回路（ＩＣ）１０のＤＧ端子とも接続される。

配線パターン８３は、セラミック基板３１Ａを介して振動素子２０の検出用の一方の出力端子（検出電極）と電気的に接続される。この配線パターン８３は、ワイヤーボンディングにより、集積回路（ＩＣ）１０の端子配置部１０Ａにおける端子の中で隅に最も近い位置に設けられているＳ１端子（第３の端子）とも接続される。これにより、配線パターン８３を短くすることができるとともに、集積回路（ＩＣ）１０のデジタル入出力端子から遠ざけることができるので、振動素子２０の出力信号に対するノイズの影響を低減することができる。

配線パターン８４は、セラミック基板３１Ａを介して振動素子２０の検出用の他方の出力端子（検出電極）と電気的に接続される。この配線パターン８４は、ワイヤーボンディングにより、集積回路（ＩＣ）１０の端子配置部１０Ａにおける端子の中で隅に最も近い位置に設けられているＳ２端子（第３の端子）とも接続される。

配線パターン８０は、他のセラミック基板を介して、セラミック基板３１Ｅに形成され
た配線パターン６４と電気的に接続される。この配線パターン８０は、ワイヤーボンディングにより、集積回路（ＩＣ）１０のＶＳＳ端子とも接続される。

本実施形態では、集積回路（ＩＣ）１０の端子配置部１０Ａにおいて、Ｓ１端子（第３の端子の一例）とＳＳ，ＳＣＬＫ，ＳＩ，ＳＯの各端子（第４の端子の一例）との間に、ＩＯ１，ＩＯ２，ＩＯ３，ＩＯ４の少なくとも１つの端子（第１の端子の一例）が設けられている。同様に、Ｓ２端子（第３の端子の一例）とＳＳ，ＳＣＬＫ，ＳＩ，ＳＯの各端子（第４の端子の一例）との間に、ＩＯ１，ＩＯ２，ＩＯ３，ＩＯ４の少なくとも１つの端子（第１の端子の一例）が設けられている。そして、例えば、配線パターン９７，９０が、それぞれ、集積回路（ＩＣ）１０のＩＯ１，ＩＯ２の各端子と電気的に接続され、配線パターン９３，９４，８８，８７が、それぞれ、集積回路（ＩＣ）１０のＳＳ，ＳＣＬＫ，ＳＩ，ＳＯの各端子と電気的に接続される。

通常動作モードにおいて、集積回路（ＩＣ）１０のＳ１，Ｓ２の各端子は、振動素子２０から出力される信号が入力される端子であり、配線パターン８３、８４には微小な信号が伝搬する。一方、集積回路（ＩＣ）１０のＳＳ，ＳＣＬＫ，ＳＩ，ＳＯの各端子は、デジタル信号が入力又は出力される端子であり、配線パターン９３，９４，８８，８７には、ノイズ源となるデジタル信号が伝搬する。本実施形態では、配線パターン９７（第１の配線パターンの一例）が、配線パターン８３（第２の配線パターンの一例）と配線パターン９３，９４（第３の配線パターンの一例）の間にあり、通常動作モードにおいて、配線パターン９７が接地されるため、配線パターン８３と配線パターン９３，９４との容量的な結合をシールドすることができる。同様に、配線パターン９０（第１の配線パターンの一例）が、配線パターン８４（第２の配線パターンの一例）と配線パターン８７，８８（第３の配線パターンの一例）の間にあり、通常動作モードにおいて、配線パターン９０が接地されるため、配線パターン８４と配線パターン８７，８８との容量的な結合をシールドすることができる。従って、振動素子２０から出力される微小信号に対するデジタル信号によるノイズの重畳を抑えることができる。

図７は、セラミック基板３１Ｃの上面に形成された配線パターンの一例を示す図である。なお、実際には、セラミック基板３１Ｃには、異なるセラミック基板上の配線パターンを電気的に接続するためのスルーホールとビアが設けられているが、図７では、スルーホール及びビアを省略して簡略化している。

図７に示すように、本実施形態では、セラミック基板３１Ｃ（第２の層の一例）の上面には、配線パターン１００が形成されている。

配線パターン１００は、セラミック基板３１Ｂに形成された配線パターン８０と電気的に接続され、ワイヤーボンディングにより、集積回路（ＩＣ）１０のＶＳＳ端子と接続される。この配線パターン１００は、セラミック基板３１Ｂの開口部を除くほぼ全面に形成されている。従って、配線パターン１００（第４の配線パターンの一例）が形成された領域は、セラミック基板３１Ｂに形成された配線パターン８３，８４（第２の配線パターンの一例）と対向する位置（平面視した時に重なる位置）を含んでおり、微小信号が伝搬する配線パターン８３，８４に対するシールドの役割を果たしている。

なお、配線パターン１００は、非常に薄いため多少の抵抗値を持っている。そのため、配線パターン１００が接地されていても、セラミック基板３１Ｄの上面に形成されている配線パターンに信号が伝搬すると、配線パターン１００の電位が部分的に変動する。この電位が変動する位置によっては、配線パターン８３，８４を伝搬する微小信号に影響を与え、電子デバイス１の検出精度を劣化させる要因となる。従って、セラミック基板３１Ｄの上面において、配線パターン８３，８４と対向する位置には、信号が伝搬する配線パタ
ーンを形成しないことが望ましいが、配線ルールの制約等により、一部の配線を形成せざるを得ない場合もある。そのような場合、本実施形態では、セラミック基板３１Ｄの上面において、配線パターン８３，８４と対向する位置には、集積回路（ＩＣ）１０のＩＯ１，ＩＯ２、ＩＯ３，ＩＯ４の各端子と電気的に接続される配線パターンを形成すればよい。通常動作モードでは、これらの配線パターンはすべて接地されるため、配線パターン８３，８４を伝搬する微小信号に影響を与えずに済む。

以上に説明したように、本実施形態の電子デバイスによれば、通常動作モード時（ユーザー使用時）には、多機能Ｉ／Ｏ端子を一定電位にすることで、多機能Ｉ／Ｏ端子に接続される配線パターンにより、振動素子２０が出力する微小信号に対してデジタル通信時のノイズをシールドするこができる。従って、検出信号のＳ／Ｎ比の低下を防止し、安定した出力を得ることができる。

また、本実施形態の電子デバイスによれば、通常動作モード時（ユーザー使用時）には、多機能Ｉ／Ｏ端子をパッケージ内部でＶＳＳ端子と電気的に接続するので、実装の状態によらず、電子デバイス単体で安定してシールドすることができる。従って、仮に多機能Ｉ／Ｏ端子をプリント基板上で接地しなくても、あるいは、接地した多機能Ｉ／Ｏ端子にクラックが入ったりプリント基板から剥がれたりしても、多機能Ｉ／Ｏ端子が外部からの電磁波のアンテナや外部からのノイズ信号の入力源となることを防止し、シールド効果を維持することができる。

また、本実施形態の電子デバイスによれば、テストモード時は、多機能Ｉ／Ｏ端子を介して、集積回路１０の各種内部信号のモニターや集積回路１０の各種内部ノードへの信号入力を行うことができる。このように、本実施形態の電子デバイスによれば、多機能Ｉ／Ｏ端子を通常動作モード時（ユーザー使用時）とテストモード時で有効に使用することができる。

なお、本実施形態では、電子デバイス１として、好適に用いられる物理量センサーを例に挙げたが、電子デバイス１は、物理量センサー以外にも、振動素子が出力する電気的な信号に基づいて動作する任意の電子デバイスであってもよい。例えば、電子デバイス１は、振動素子として音叉型振動子、ＡＴ振動子、シリコン振動子、圧電振動子等の各種振動素子を用いた発振器であってもよい。

２．電子機器
図８は、本実施形態の電子機器の機能ブロック図である。また、図９は、本実施形態の電子機器の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図である。

本実施形態の電子機器３００は、電子デバイス３１０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２０、操作部３３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３５０、通信部３６０、表示部３７０、音出力部３８０を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図８の構成要素（各部）の一部を省略又は変更し、あるいは他の構成要素を付加した構成としてもよい。

電子デバイス３１０は、電気的信号を出力する振動素子３１２と、振動素子３１２と電気的に接続される集積回路３１４を有する電子デバイスである。例えば、電子デバイス３１０は、振動素子３１２が物理量を検出し、集積回路３１４が物理量に応じたレベルの信号（物理量信号）を出力する装置であり、例えば、加速度、角速度、速度、等の物理量の少なくとも一部を検出する慣性センサーであってもよいし、傾斜角を計測する傾斜計や圧力を計測する圧力センサーであってもよい。また、例えば、電子デバイス３１０は、集積回路３１４が振動素子３１２を所望の周波数で発振させる発振器であり、振動素子３１２
として音叉型振動子、ＡＴ振動子、シリコン振動子、圧電振動子等の各種振動素子を用いた発振器であってもよい。電子デバイス３１０として、例えば、上述の本実施形態の電子デバイス１を適用することができる。

ＣＰＵ３２０は、ＲＯＭ３４０等に記憶されているプログラムに従い、電子デバイス３１０が出力する信号を用いて各種の計算処理や制御処理を行う。その他、ＣＰＵ３２０は、操作部３３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部とデータ通信を行うために通信部３６０を制御する処理、表示部３７０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理、音出力部３８０に各種の音を出力させる処理等を行う。

操作部３３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号をＣＰＵ３２０に出力する。

ＲＯＭ３４０は、ＣＰＵ３２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。

ＲＡＭ３５０は、ＣＰＵ３２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ３４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部３３０から入力されたデータ、ＣＰＵ３２０が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。

通信部３６０は、ＣＰＵ３２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。

表示部３７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、あるいは有機ＥＬディスプレイ等により構成される表示装置であり、ＣＰＵ３２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。表示部３７０には操作部３３０として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。

音出力部３８０は、スピーカー等の音を出力する装置である。

電子デバイス３１０として上述した本実施形態の電子デバイス１を組み込むことにより、より信頼性の高い電子機器を実現することができる。

このような電子機器３００としては種々の電子機器が考えられ、例えば、パーソナルコンピューター（例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、ノート型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター）、携帯電話機などの移動体端末、ディジタルスチールカメラ、インクジェット式吐出装置（例えば、インクジェットプリンター）、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば、電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）等が挙げられる。

３．移動体
図１０は、本実施形態の移動体の一例を示す図（上面図）である。図１０に示す移動体
４００は、電子デバイス４１０，４２０，４３０、コントローラー４４０，４５０，４６０、バッテリー４７０を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体は、図１８の構成要素（各部）の一部を省略又は変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

電子デバイス４１０，４２０，４３０、コントローラー４４０，４５０，４６０は、バッテリー４７０から供給される電源電圧で動作する。

電子デバイス４１０，４２０，４３０は、電気的信号を出力する振動素子（不図示）と、当該振動素子と電気的に接続される集積回路（不図示）を有する電子デバイスである。例えば、電子デバイス４１０，４２０，４３０は、振動素子が物理量を検出し、集積回路が物理量に応じたレベルの信号（物理量信号）を出力する装置であり、それぞれ、例えば、角速度センサー、加速度センサー、速度センサー、圧力センサー、傾斜計等であってもよい。また、例えば、電子デバイス４１０，４２０，４３０は、集積回路が振動素子を所望の周波数で発振させる発振器であり、音叉型振動子、ＡＴ振動子、シリコン振動子、圧電振動子等の各種振動素子を用いた発振器であってもよい。

コントローラー４４０，４５０，４６０は、それぞれ、電子デバイス４１０，４２０，４３０が出力する信号の一部又は全部を用いて、姿勢制御システム、横転防止システム、ブレーキシステム等の各種の制御を行う。

電子デバイス４１０，４２０，４３０として、上述の本実施形態の電子デバイス１を適用することができ、これにより高い信頼性を確保することができる。

このような移動体４００としては種々の移動体が考えられ、例えば、自動車（電気自動車も含む）、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。

なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、本実施形態では、通常動作モード時（ユーザー使用時）には、多機能Ｉ／Ｏ端子をＶＳＳ端子と電気的に接続しているが、ＶＤＤ端子など一定電位の端子と接続してもよい。このような場合でも、多機能Ｉ／Ｏ端子に接続される配線パターンによりシールド効果を発揮することができる。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１ 電子デバイス、１０ 集積回路（ＩＣ）、１０Ａ 端子配置部、１１ 駆動回路、１２ 検出回路、１３ 温度センサー、１４ 電源電圧センサー、１５ 基準電圧回路、１６ シリアルインターフェース回路、１７ 不揮発性メモリー、１８ 切替制御回路、１９ 端子機能切替回路、２０ 振動素子、２１Ａ〜２１Ｄ スイッチ回路、３０ セラミックパッケージ、４０ 振動素子保持部材、５０ 蓋部（リッド）、３１Ａ〜３１Ｅ セラミック基板、６１〜７０ 配線パターン、８０〜９７ 配線パターン、１００ 配線パ
ターン、３００ 電子機器、３１０ 電子デバイス、３１２ 振動素子、３１４ 集積回路、３２０ ＣＰＵ、３３０ 操作部、３４０ ＲＯＭ、３５０ ＲＡＭ、３６０ 通信部、３７０ 表示部、３８０ 音出力部、４００ 移動体、４１０，４２０，４３０ 電子デバイス、４４０，４５０，４６０ コントローラー、４７０ バッテリー

Claims (16)

1. 電気的信号を出力する振動素子と、
   前記振動素子と電気的に接続される集積回路と、
   パッケージと、を含み、
   前記パッケージには、
   第１の外部端子と、
   一定電位源と電気的に接続される第２の外部端子と、が設けられ、
   前記第１の外部端子は、
   第１のモードでは、前記第２の外部端子と電気的に接続され、第２のモードでは、前記集積回路の内部ノードと電気的に接続される、電子デバイス。
2. 請求項１において、
   前記集積回路は、
   前記第１の外部端子と電気的に接続される第１の端子と、
   前記第２の外部端子と電気的に接続される第２の端子と、
   前記第１のモードでは、前記第１の端子と前記第２の端子とを電気的に接続し、前記第２のモードでは、前記第１の端子と前記内部ノードとを電気的に接続する切替制御回路と、を含む、電子デバイス。
3. 請求項２において、
   前記集積回路は、
   前記振動素子の出力端子と電気的に接続される第３の端子をさらに含み、
   前記集積回路の平面視において、前記第３の端子は、前記集積回路に設けられている端子の中で前記集積回路のいずれかの隅に最も近い位置に設けられている、電子デバイス。
4. 請求項２において、
   前記集積回路は、
   前記振動素子の出力端子と電気的に接続される第３の端子と、
   デジタル信号が入力又は出力される第４の端子と、をさらに含み、
   前記第１の端子は、
   前記第３の端子と前記第４の端子との間に設けられている、電子デバイス。
5. 請求項４において、
   前記集積回路の平面視において、前記第３の端子は、前記集積回路に設けられている端子の中で前記集積回路のいずれかの隅に最も近い位置に設けられている、電子デバイス。
6. 請求項４又は５において、
   前記パッケージは、第１の層を含み、
   前記第１の層には、
   前記第１の外部端子と前記集積回路の前記第１の端子とを電気的に接続する第１の配線パターンと、
   前記振動素子の出力端子と前記集積回路の前記第３の端子とを電気的に接続する第２の配線パターンと、
   前記集積回路の前記第４の端子と接続されている第３の配線パターンと、が設けられており、
   前記第１の配線パターンは、
   前記第２の配線パターンと前記第３の配線パターンの間にある、電子デバイス。
7. 請求項６において、
   前記パッケージは、
   前記第１の層と前記第１の外部端子との間にある第２の層を有し、
   前記第２の層には、一定電位の第４の配線パターンが設けられ、前記第２の層の平面視において、前記第４の配線パターンは、前記第２の配線パターンと重なる領域を含んでいる、電子デバイス。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項において、
   前記パッケージの平面視において、前記第１の外部端子は、前記パッケージに設けられている外部端子の中で前記パッケージのいずれかの隅に最も近い位置に設けられている、電子デバイス。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電子デバイスを含む、電子機器。
10. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電子デバイスを含む、移動体。
11. 第１の外部端子と電気的に接続される第１の端子と、
    一定電位源と電気的に接続される第２の外部端子と電気的に接続される第２の端子と、
    内部ノードと、
    第１のモードでは、前記第１の端子と前記第２の端子とを電気的に接続し、前記第２のモードでは、前記第１の端子と前記内部ノードとを電気的に接続する切替制御回路と、を含む、集積回路。
12. 請求項１１において、
    端子が配置されている端子配置部を有し、
    前記端子配置部には、電気的信号を出力する振動素子と電気的に接続される第３の端子が設けられ、
    前記端子配置部の平面視において、前記第３の端子は、前記集積回路に設けられている端子の中で前記端子配置部のいずれかの隅に最も近い位置に設けられている、集積回路。
13. 請求項１１において、
    電気的信号を出力する振動素子と電気的に接続される第３の素子と、
    デジタル信号が入力又は出力される第４の端子と、をさらに含み、
    前記第１の端子は、
    前記第３の端子と前記第４の端子との間に設けられている、集積回路。
14. 請求項１３において、
    端子が配置されている端子配置部を有し、
    前記端子配置部の平面視において、前記第３の端子は、前記端子配置部に設けられている端子の中で前記端子配置部のいずれかの隅に最も近い位置に設けられている、集積回路。
15. 請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の集積回路を含む、電子機器。
16. 請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の集積回路を含む、移動体。

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