JP2016130643A - 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、電子機器および移動体 - Google Patents

物理量センサー、物理量センサーの製造方法、電子機器および移動体 Download PDF

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Abstract

【課題】第1センサー部品と第2センサー部品の姿勢ずれ、すなわち、第1センサー部品の検出軸と第2センサー部品の検出軸のずれを低減することのできる物理量センサー、物理量センサーの製造方法、電子機器および移動体を提供する。
【解決手段】物理量センサー1は、加速度センサー部品2と、角速度センサー部品3と、加速度センサー部品2に接続されている第1リード4と、角速度センサー部品3に接続されている第2リード5と、を有している。また、角速度センサー部品3は、平面視で、少なくとも一部が加速度センサー部品2と重なって配置されており、第1リード4の基端部41と、第2リード5の基端部51とが、同一面内に位置している。
【選択図】図1

Description

本発明は、物理量センサー、物理量センサーの製造方法、電子機器および移動体に関するものである。
例えば、特許文献1には、ジャイロセンサーとしての第1センサー部品と、加速度センサーとしての第2センサー部品と、第1センサー部品に接続されている第1リードフレームと、第2センサー部品に接続されている第2リードフレームと、を備え、第1センサー部品と第2センサー部品とが重なるように、第1リードフレームが折り曲がった屈曲部を有している物理量センサーが開示されている。しかしながら、このような構成では、第1リードフレームの屈曲部の角度を制御することが難しく、第2センサー部品に対する第1センサー部品の姿勢が所望の姿勢からずれ易い。また、第1センサー部品および第2センサー部品をモールドする際、樹脂の注入圧力によって第1リードフレームが撓み易く、このことからも第2センサー部品に対する第1センサー部品の姿勢が所望の姿勢からずれ易い。このような姿勢のずれが生じると、第1センサー部品の検出軸と第2センサー部品の検出軸とが所定の関係からずれてしまい、検出精度が低下する。
特開2011−222613号公報
本発明の目的は、第1センサー部品と第2センサー部品の姿勢ずれ、すなわち、第1センサー部品の検出軸と第2センサー部品の検出軸のずれを低減することのできる物理量センサー、物理量センサーの製造方法、電子機器および移動体を提供することにある。
本発明は、上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]
本適用例の物理量センサーは、検出軸を有する第1センサー部品と、
検出軸を有する第2センサー部品と、
前記第1センサー部品に接続されている第1リードと、
前記第2センサー部品に接続されている第2リードと、を有し、
前記第2センサー部品は、平面視で、少なくとも一部が前記第1センサー部品と重なって配置されており、
前記第1リードの前記第1センサー部品との接続部側の端部と、前記第2リードの前記第2センサー部品との接続部側の端部とが、同一面内に位置していることを特徴とする。
これにより、第1センサー部品と第2センサー部品の姿勢ずれ、すなわち、第1センサー部品の検出軸と第2センサー部品の検出軸のずれが低減された物理量センサーが得られる。
[適用例2]
本適用例の物理量センサーでは、前記第1センサー部品および前記第2センサー部品を覆う樹脂部を有していることが好ましい。
これにより、第1センサー部品および第2センサー部品を保護することができる。
[適用例3]
本適用例の物理量センサーでは、前記第1センサー部品に接続されており、平面視で、前記第1リードと異なる方向に延在している第3リードと、
前記第2センサー部品に接続されており、平面視で、前記第2リードと異なる方向に延在している第4リードと、を有していることが好ましい。
これにより、例えば、第1リードおよび第2リードを固定した状態で第1センサー部品および第2センサー部品をモールドする際、第1センサー部品と第2センサー部品の姿勢制御をより精度よく行うことができる。そのため、第1、第2センサー部品の姿勢ずれがより効果的に低減される。
[適用例4]
本適用例の物理量センサーでは、平面視で、前記第1リードと前記第2リードとが交互に配置されていることが好ましい。
これにより、例えば、第1リードおよび第2リードを固定した状態で第1センサー部品および第2センサー部品をモールドする際、第1センサー部品と第2センサー部品の姿勢制御をより精度よく行うことができる。そのため、第1、第2センサー部品の姿勢ずれがより効果的に低減される。
また、例えば、第1リードと第2リードとを電気的に接続する必要がある場合には、当該接続を簡単に行うことができる。
[適用例5]
本適用例の物理量センサーでは、前記第1リードは、第1固定部材を介して前記第1センサー部品に機械的に接続されていることが好ましい。
これにより、第1リードをより強固に第1センサー部品に接続することができる。
[適用例6]
本適用例の物理量センサーでは、前記第1固定部材は、導電性を有し、
前記第1リードは、前記第1固定部材を介して前記第1センサー部品に電気的に接続されていることが好ましい。
これにより、装置構成の簡略化を図ることができる。
[適用例7]
本適用例の物理量センサーでは、前記第1リードは、導電性の第1ワイヤーを介して前記第1センサー部品に電気的に接続されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単に、第1リードと第1センサー部品を電気的に接続することができる。また、例えば、第1リードの配置や、第1センサー部品の端子の配置の自由度が増す。
[適用例8]
本適用例の物理量センサーでは、前記第2リードは、第2固定部材を介して前記第2センサー部品に機械的に接続されていることが好ましい。
これにより、第2リードをより強固に第2センサー部品に接続することができる。
[適用例9]
本適用例の物理量センサーでは、前記第2固定部材は、導電性を有し、
前記第2リードは、前記第2固定部材を介して前記第2センサー部品に電気的に接続されていることが好ましい。
これにより、装置構成の簡略化を図ることができる。
[適用例10]
本適用例の物理量センサーでは、前記第2リードは、導電性の第2ワイヤーを介して前記第2センサー部品に電気的に接続されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単に、第2リードと第2センサー部品を電気的に接続することができる。また、例えば、第2リードの配置や、第2センサー部品の端子の配置の自由度が増す。
[適用例11]
本適用例の物理量センサーでは、少なくとも1つの前記第1リードと、少なくとも1つの前記第2リードとが電気的に接続されていることが好ましい。
これにより、第1、第2センサー部品を、例えばモールド樹脂内で接続することができるため、外部端子の数が低減され、装置の小型化を図ることができる。
[適用例12]
本適用例の物理量センサーでは、前記第1リードの前記接続部側の端部および前記第2リードの前記接続部側の端部は、それぞれ、前記第1センサー部品と前記第2センサー部品の間に位置していることが好ましい。
これにより、装置の低背化を図ることができる。
[適用例13]
本適用例の物理量センサーの製造方法は、一方の主面に第1リードが接続されている第1センサー部品と、一方の主面に第2リードが接続されている第2センサー部品とを、前記一方の主面同士が対向するように重ねて配置する工程と、
前記第1リードおよび前記第2リードが同一面内に位置するように、前記第1リードおよび前記第2リードを固定した状態で、前記第1センサー部品および前記第2センサー部品を樹脂で封止する工程と、を含んでいることを特徴とする。
これにより、第1センサー部品と第2センサー部品の姿勢ずれ、すなわち、第1センサー部品の検出軸と第2センサー部品の検出軸のずれが低減された物理量センサーが得られる。
[適用例14]
本適用例の物理量センサーの製造方法では、前記樹脂で封止する工程の後に、
前記第1リードおよび第2リードを屈曲変形させる工程を含んでいることが好ましい。
これにより、第1リードおよび第2リードで外部端子を形成することができる。
[適用例15]
本適用例の電子機器は、上記適用例の物理量センサーを有していることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
[適用例16]
本適用例の移動体は、上記適用例の物理量センサーを有していることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
本発明の第1実施形態に係る物理量センサーを示す断面図である。 図1に示す物理量センサーが有する加速度センサー部品の側面図である。 図2に示す加速度センサー部品が有する加速度センサー素子の平面図である。 図3中のA−A線断面図である。 図1に示す物理量センサーが有する角速度センサー部品の断面図である。 図5に示す角速度センサー部品が有する加速度センサー素子の平面図である。 図6に示す角速度センサー素子の駆動を説明する平面図である。 (a)が角速度センサー部品の平面図(上面図)、(b)が角速度センサー部品の平面図(下面図)である。 第1リードおよび第2リードの位置関係を示す側面図である。 (a)が図1に示す物理量センサーの上面図、(b)が同図(a)中のB−B線断面図である。 図1に示す物理量センサーの製造方法を説明するための図である。 図1に示す物理量センサーの製造方法を説明するための図である。 図1に示す物理量センサーの製造方法を説明するための図である。 図1に示す物理量センサーの製造方法を説明するための図である。 本発明の第2実施形態に係る物理量センサーの断面図である。 図15に示す物理量センサーが備える加速度センサー部品および角速度センサー部品の平面図である。 (a)が本発明の第3実施形態に係る物理量センサーの平面図、(b)が同図(a)中のC−C線断面図である。 図17に示す物理量センサーの製造方法を説明するための図である。 図17に示す物理量センサーの製造方法を説明するための図である。 図17に示す物理量センサーの製造方法を説明するための図である。 図17に示す物理量センサーの製造方法を説明するための図である。 本発明の第2実施形態に係る物理量センサーの平面図である。 本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用した携帯電話機(スマートフォン、PHS等も含む)の構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。 本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
以下、本発明の物理量センサー、物理量センサーの製造方法、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る物理量センサーを示す断面図である。図2は、図1に示す物理量センサーが有する加速度センサー部品の側面図である。図3は、図2に示す加速度センサー部品が有する加速度センサー素子の平面図である。図4は、図3中のA−A線断面図である。図5は、図1に示す物理量センサーが有する角速度センサー部品の断面図である。図6は、図5に示す角速度センサー部品が有する加速度センサー素子の平面図である。図7は、図6に示す角速度センサー素子の駆動を説明する平面図である。図8は、(a)が角速度センサー部品の平面図(上面図)、(b)が角速度センサー部品の平面図(下面図)である。図9は、第1リードおよび第2リードの位置関係を示す側面図である。図10は、(a)が図1に示す物理量センサーの上面図、(b)が同図(a)中のB−B線断面図である。図11ないし図14は、それぞれ、図1に示す物理量センサーの製造方法を説明するための図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。また、互いに直交する3つの軸をX軸、Y軸およびZ軸とし、X軸に平行な方向を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」とも言う。
図1に示す物理量センサー1は、加速度と角速度を検出することのできる複合センサーである。このような物理量センサー1は、加速度センサー部品(第1センサー部品)2と、角速度センサー部品(第2センサー部品)3と、加速度センサー部品2と接続されている第1リード4と、角速度センサー部品3に接続されている第2リード5と、を有し、第1、第2リード4、5の先端部(実装端子4a、5a)を露出させた状態で加速度センサー部品2および角速度センサー部品3が樹脂Rでモールドされている。以下、これら各部について順次説明する。
(加速度センサー部品2)
加速度センサー部品2は、所定の軸方向の加速度を検出することができる。このような加速度センサー部品2の構成としては、加速度を検出することができれば、如何なる構成のものであってもよいが、例えば、次のような構成とすることができる。
加速度センサー部品2は、図2に示すように、ICチップ20と、ICチップ20上に配置(接合)されている加速度センサー素子21と、を有し、加速度センサー素子21が樹脂29でモールドされている。
また、加速度センサー素子21は、図3および図4に示すように、ガラス基板から形成されているベース基板22と、シリコン基板から形成され、ベース基板22の上面に接合されている蓋体23と、ベース基板22と蓋体23とで形成された内部空間S1に配置されている素子片24と、を有している。
また、ベース基板22には、素子片24とベース基板22との接触を防止するための凹部221と、配線251、252、253が引き回されている凹部222、223、224と、が形成されている。なお、配線251、252、253の一端部は、端子251a、252a、253aとなっており、これら端子251a、252a、253aは、蓋体23から露出するように配置されている。
また、素子片24は、支持部241、242と、可動部243と、連結部244、245と、第1固定電極指248と、第2固定電極指249と、を有している。また、可動部243は、基部243aと、基部243aからY軸方向両側に突出している複数の可動電極指243bと、を有している。このような素子片24は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされたシリコン基板から形成されている。
支持部241、242は、それぞれ、ベース基板31の上面に接合されており、支持部241が導電性バンプB1を介して配線251に電気的に接続されている。そして、これら支持部241、242の間に可動部243が設けられ、可動部243は、連結部244、245を弾性変形させることで、支持部241、242に対して矢印aで示すようにX軸方向に変位可能となっている。
また、第1固定電極指248は、可動電極指243bのX軸方向一方側に配置され、対応する可動電極指243bに対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように複数並んでいる。このような複数の第1固定電極指248は、その基端部にて、ベース基板22の上面に接合されると共に、導電性バンプB2を介して配線252に電気的に接続されている。これに対して、第2固定電極指249は、可動電極指243bのX軸方向他方側に配置され、対応する可動電極指243bに対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように複数並んでいる。このような複数の第2固定電極指249は、その基端部にて、ベース基板22の上面に接合されると共に、導電性バンプB3を介して配線253に電気的に接続されている。
蓋体23は、下面に開口する凹部231を有し、凹部221と凹部231とで素子片24を収容する内部空間Sを形成するようにして、その下面がベース基板22の上面に接合されている。また、蓋体23の上から製膜したSiO膜(無機膜)26によって、凹部222、223、224を塞いでいる。
ICチップ20には、例えば、加速度センサー素子21を駆動する(加速度を検出することができる状態とする)駆動回路や、加速度センサー素子21からの出力に基づいて加速度を検出する検出回路や、検出回路から出力される信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が含まれている。このようなICチップ20の表面には複数の接続端子201が設けられており、これら接続端子201は、ボンディングワイヤーBW1を介して加速度センサー素子21と電気的に接続されている。また、ICチップ20の裏面には複数の外部端子202が設けられており、これら外部端子202には固定部材6を介して第1リード4が接続されている。
このような構成の加速度センサー部品2は、次のようにして加速度を検出することができる。すなわち、X軸方向の加速度が加わると、その加速度の大きさに基づいて、可動部243がX軸方向に変位する。このような変位に伴って、可動電極指243bと第1固定電極指248との間の静電容量C1および可動電極指243bと第2固定電極指249との間の静電容量C2の大きさがそれぞれ変化する。これら静電容量C1、C2の変化(差動信号)に基づいて検出回路が加速度を検出し、検出された加速度が出力回路から出力される。
以上、加速度センサー部品2の一例について説明したが、加速度センサー部品2の構成としては、加速度を検出することができればこれに限定されない。特に、本実施形態の加速度センサー部品2ではX軸方向の加速度だけを検出することのできる1軸検出型の加速度センサー素子21を用いているが、検出軸は、Y軸方向であってもよいし、Z軸方向であってもよい。また、例えば、加速度センサー素子21として、X軸方向およびY軸方向の加速度を検出することのできる2軸検出型の加速度センサー素子を用いてもよいし、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の加速度を検出することのできる3軸検出型の加速度センサー素子を用いてもよい。この場合には、例えば、加速度センサー素子21内に素子片24を互いの検出軸が直交するように2つ以上配置すればよい。なお、Z軸の加速度を検出する素子片については、所謂「シーソー揺動型」の素子片を用いることができる。
(角速度センサー部品3)
角速度センサー部品3は、所定の軸まわりの角速度を検出することができる。このような角速度センサー部品3の構成としては、角速度を検出することができれば、如何なる構成のものであってもよいが、例えば、次のような構成とすることができる。
角速度センサー部品3は、図5に示すように、パッケージ30と、パッケージ30内に収容されている振動型の角速度センサー素子32およびICチップ39と、を有している。以下、これら各部について順次説明する。
パッケージ30は、上面に開口する凹部351を有する箱状のベース基板35と、凹部351の開口を塞いでベース基板35に接合されている板状のリッド36と、を有している。そして、凹部351の開口がリッド36によって塞がれることにより形成された内部空間S2内に、角速度センサー素子32およびICチップ39が収納されている。内部空間S2の雰囲気としては、特に限定されないが、真空状態(例えば、10Pa以下の減圧状態)であることが好ましい。
また、ベース基板35の凹部351は、ベース基板35の上面に開口する有底の第1凹部351aと、第1凹部351aの底部に開口し、第1凹部351aよりも小さい有底の第2凹部351bと、を有している。そして、第2凹部351bの底面にICチップ39が配置され、第1凹部351aの底面に角速度センサー素子32が配置されている。角速度センサー素子32は、内部配線等によってICチップ39に電気的に接続され、同じく、ICチップ39は、内部配線等によってベース基板35の下面に配置されている複数の外部端子37と電気的に接続されている。そして、外部端子37には固定部材6を介して第2リード5が接続されている。
角速度センサー素子32は、図6に示すように、振動片33と、振動片33に形成されている図示しない電極と、を有している。振動片33は、例えば、水晶Z板をパターニングして形成されており、中央部に位置する基部331と、基部331からX軸方向両側に延出している第1、第2検出腕332a、332bと、基部331からY軸方向両側に延在している第1、第2連結腕333a、333bと、第1連結腕333aの先端部からX軸方向両側に延出している第1、第2駆動腕334a、334bと、第2連結腕333bの先端部からX軸方向両側に延出している第3、第4駆動腕334c、334dと、基部331を介して対向配置されている支持部335a、335bと、支持部335aと基部331とを連結する梁部336a、336bと、支持部335bと基部331とを連結する梁部336c、336dと、を有している。そして、支持部335a、335bにおいて導電性接着剤34を介してベース基板35に接合されている。
一方、ICチップ39は、例えば、角速度センサー素子32を駆動振動させるための駆動回路や、角速度ωが加わったときに角速度センサー素子32に生じる検出振動を検出する検出回路や、検出回路から出力される信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が含まれている。
このような構成の角速度センサー部品3は、次のようにして角速度を検出することができる。すなわち、角速度センサー部品3に角速度が加わらない状態において、ICチップ39から角速度センサー素子32へ駆動信号を印加すると、図7(a)に示すように、第1〜第4駆動腕334a〜334dが矢印Aに示す方向に屈曲振動を行う。このとき、第1、第2駆動腕334a、334bと第3、第4駆動腕334c、334dとが対称に振動しているため、第1、第2検出腕332a、332bは、ほとんど振動しない。このような駆動振動を行っている状態で、角速度センサー部品3にZ軸まわりの角速度ωが加わると、図7(b)に示すような検出振動B、Cが励振される。そして、この振動により第1、第2検出腕332a、332bに発生した電荷を信号として取り出し、この信号に基づいてICチップ39が角速度ωを検出し、検出した角速度が出力される。
以上、角速度センサー部品3の一例について説明したが、角速度センサー部品3の構成としては、角速度を検出することができればこれに限定されない。特に、本実施形態の角速度センサー部品3ではZ軸まわりの加速度だけを検出することのできる1軸検出型であるが、検出軸は、X軸であってもよいし、Y軸であってもよい。また、例えば、角速度センサー部品3は、X軸、Y軸およびZ軸のうちの2つの軸まわりの角速度を検出することのできる2軸検出型でもよいし、3つの軸まわりの角速度を検出することのできる3軸検出型であってもよい。この場合には、例えば、パッケージ30内に、角速度センサー素子32を互いの検出軸が直交するように2つ以上配置すればよい。
(第1リード4および第2リード5)
図1および図8(a)に示すように、第1リード4は、8本設けられており、これら8本の第1リード4は、それぞれ、その基端部に置いて加速度センサー部品2の裏面2a(ICチップ20の底面)に導電性の固定部材6を介して機械的に接続(すなわち接合/固定)されている。また、各第1リード4は、固定部材6を介して対応する外部端子202と電気的に接続されている。このように、固定部材6を用いて、加速度センサー部品2と第1リード4とを機械的および電気的に接続することで、物理量センサー1の構成が簡単なものとなる。なお、固定部材6としては、導電性および接着性を有していれば、特に限定されず、例えば、半田、金ろう、銀ろう等の金属ろう材、樹脂系の導電性接着剤等を用いることができる。
また、8本の第1リード4には、平面視で+X軸方向に延在する第1リード4’と、反対に、−X軸方向に延在する第1リード4”とが含まれている。このように、第1リード4がX軸方向両側に延在するように配置されることで、後述する製造工程中の加速度センサー部品2の姿勢をより安定させることができる。このことについては、後述する製造方法にて改めて説明する。
また、各第1リード4は、延在方向の途中で高さ方向に折り曲げられている。これにより、各第1リード4は、XY面内方向に延在する基端部41および先端部43と、基端部41と先端部43の間に位置しXY面に対して傾斜している傾斜部42と、を有する構成となり、基端部41が加速度センサー部品2と接続され、先端部43が実装端子4aとして機能する。このような形状とすることで、物理量センサー1を実装し易くなる。
同様に、図1および図8(b)に示すように、第2リード5は、8本設けられており、これら8本の第2リード5は、それぞれ、その基端部に置いて角速度センサー部品3の裏面3a(ベース基板35の底面)に、導電性の固定部材6を介して機械的に接続(すなわち接合/固定)されている。また、各第2リード5は、固定部材6を介して対応する外部端子37と電気的に接続されている。このように、固定部材6を用いて、角速度センサー部品3と第1リード4とを機械的および電気的に接続することで、物理量センサー1の構成が簡単なものとなる。
また、8本の第2リード5には、平面視で+X軸方向に延在する第2リード5’と、反対に、−X軸方向に延在する第2リード5”とが含まれている。このように、第2リード5がX軸方向両側に延在するように配置されることで、後述する製造工程中の角速度センサー部品3の姿勢をより安定させることができる。このことについては、後述する製造方法にて改めて説明する。
また、各第2リード5は、延在方向の途中で高さ方向に折り曲げられている。これにより、各第2リード5は、XY面内方向に延在する基端部51および先端部53と、基端部51と先端部53の間に位置しXY面に対して傾斜している傾斜部52と、を有する構成となり、基端部51が角速度センサー部品3と接続され、先端部53が実装端子5aとして機能する。
このような第1リード4が接続されている加速度センサー部品2と第2リード5が接続されている角速度センサー部品3とは、図1に示すように、第1リード4が接続されている裏面2aと第2リード5が接続されている裏面3aとが対向するように、平面視で重なって配置されている。このように、加速度センサー部品2と角速度センサー部品3を高さ方向に重ねて配置することで、物理量センサー1のXY面内への広がりを抑えることができ、物理量センサー1の小型化を図ることができる。また、加速度センサー部品2および角速度センサー部品3を裏面2a、3a同士が対向するように配置することで、これらの間の隙間(空間)に第1、第2リード4、5の基端部41、51が配置される。そのため、例えば、第1リード4が加速度センサー部品2の上側に位置していたり、第2リード5が角速度センサー部品3の下側に位置していたりする場合と比較して、物理量センサー1の低背化を図ることができる。
また、第1リード4の基端部41と第2リード5の基端部51は、同一のXY面内(同一面内)に位置している。このように、基端部41、51を互いに同一面内に配置することで、加速度センサー部品2と角速度センサー部品3をほぼ平行に、所定の位置関係で配置することができる。そのため、加速度センサー部品2と角速度センサー部品3の姿勢(相対的位置関係)のずれ、すなわち、加速度センサー部品2の検出軸と角速度センサー部品3の検出軸のずれを低減することができる。そのため、角速度および加速度を共に、所望の精度で、精度よく検出することができる。
ここで、「基端部41、51が同一面内に位置している」とは、図9(a)に示すように、基端部41の厚さ方向の中心401と基端部51の厚さ方向の中心501とが同一面内に位置している場合に限られず、図9(b)および(c)に示すように、中心401、501がZ軸方向にずれていても、基端部41の厚さ方向の少なくとも一部の領域と基端部51の厚さ方向の少なくとも一部の領域とが同一面内に位置している場合も含まれる。なお、本実施形態では、第1リード4と第2リード5がほぼ同じ厚さを有しているが、これらの厚さは、異なっていてもよい。
また、第1リード4および第2リード5は、図10に示すように、平面視で、互いに重なり合わないように、また、交互に並ぶように配置されている。このように、第1、第2リード4、5を交互に配置することで、第1リード4の配設ピッチおよび第2リード5の配設ピッチをそれぞれ広く確保することができる。そのため、例えば、加速度センサー部品2と第1リード4の電気的な接続や角速度センサー部品3と第2リード5の電気的な接続を、より正確に行うことができる。具体的には、例えば、1つの固定部材6がそれと対応しない第1リード4と接触してショートを起こしてしまうようなことを低減することができる。
次に、物理量センサー1の製造方法について説明する。
物理量センサー1の製造方法は、第1リード4が接続されている加速度センサー部品2と、第2リード5が接続されている角速度センサー部品3とを用意し、これらを高さ方向に重ね合わせて配置する第1工程と、第1リード4および第2リード5が同一面内に位置するように、第1リード4および第2リード5を固定した状態で、加速度センサー部品2および角速度センサー部品3をモールドする第2工程と、第1リード4および第2リード5を屈曲変形させる第3工程と、を含んでいる。
[第1工程]
まず、複数の第1リード4が接続された加速度センサー部品2と、複数の第2リード5が接続された角速度センサー部品3と、を用意する。
具体的には、まず、図11(a)に示すように、複数の第1リード4と、各第1リード4の先端部を連結している外枠49と、を有する第1リード層40を用意する。次に、図11(b)に示すように、各第1リード4の基端部41と加速度センサー部品2の外部端子202とを位置合わせし、これらを固定部材6を介して機械的および電気的に接続する。これにより、裏面2a(一方の主面)に第1リード4が接続された加速度センサー部品2が得られる。
角速度センサー部品3についても同様であり、まず、図12(a)に示すように、複数の第2リード5と、各第2リード5の先端部を連結している外枠59と、を有する第2リード層50を用意する。次に、図12(b)に示すように、各第2リード5の基端部51と角速度センサー部品3の外部端子37とを位置合わせし、これらを固定部材6を介して機械的および電気的に接続する。これにより、裏面3a(一方の主面)に第2リード5が接続された角速度センサー部品3が得られる。
なお、この時点では、第1リード4および第2リード5は、それぞれ、屈曲しておらず、平坦な形状をなしている。また、第1リード層40は、加速度センサー部品2の裏面2aとほぼ平行であり、第2リード層50は、角速度センサー部品3の裏面3aとほぼ平行である。
次に、図13(a)に示すように、加速度センサー部品2の裏面2aと、角速度センサー部品3の裏面3aとが向かい合うように、加速度センサー部品2と角速度センサー部品3とを厚さ方向に重ねて配置する。
[第2工程]
次に、図13(b)に示すように、モールド用の上金型91と下金型92とで、第1リード4および第2リード5を挟み込む。これにより、第1リード4および第2リード5が同一面内に位置した状態で固定されると共に、上金型91および下金型92で形成されている内部空間S内で加速度センサー部品2および角速度センサー部品3の相対的位置が固定される。また、固定された状態では、加速度センサー部品2と角速度センサー部品3がほぼ平行に配置され、加速度センサー部品2の検出軸と角速度センサー部品3の検出軸が所望の角度を有した状態となる。
次に、図示しない注入孔を介して内部空間S内に樹脂Rを注入することで、図14(a)に示すように、加速度センサー部品2および角速度センサー部品3を樹脂Rで封止する。これにより、実質的に図13(b)の状態を保ったまま、加速度センサー部品2および角速度センサー部品3の相対的位置が樹脂Rによって固定される。なお、樹脂Rとしては、特に限定されないが、熱硬化性のエポキシ樹脂等を用いることができる。
[第3工程]
次に、金型から取り出し、第1、第2リード層40、50の外枠49、59を切断等によって除去した後、プレス機等を用いて、図14(b)に示すように、第1リード4および第2リード5を折り曲げ、これにより、第1リード4および第2リード5の先端部に実装端子4a、5aを形成する。この際、必要に応じて、第1リード4および第2リード5の先端部分をカットして、第1リード4および第2リード5の長さを整えてもよい。前述したように、既に、加速度センサー部品2と角速度センサー部品3の相対的位置が樹脂Rによって固定されているため、第1リード4および第2リード5を屈曲変形させる際に生じる応力等によって、加速度センサー部品2と角速度センサー部品3の相対的位置が変化することは実質的にない。
以上により、物理量センサー1が得られる。このような製造方法によれば、加速度センサー部品2と角速度センサー部品3の相対的位置のずれが低減されるため、すなわち、加速度センサー部品2の検出軸と角速度センサー部品3の検出軸の相対的位置関係のずれが低減されるため、優れた検出特性を有する物理量センサー1を製造することができる。特に、第3工程によって実装端子4a、5aを形成しておくことで、後に実装し易い物理量センサー1となる。
<第2実施形態>
次に、本発明の物理量センサーの第2実施形態について説明する。
図15は、本発明の第2実施形態に係る物理量センサーの断面図である。図16は、図15に示す物理量センサーが備える加速度センサー部品および角速度センサー部品の平面図である。
本実施形態にかかる物理量センサーでは、加速度センサー部品と第1リードの接続方法および角速度センサー部品と第2リードの接続方法が異なる以外は、前述した第1実施形態にかかる物理量センサーと同様である。
なお、以下の説明では、第2実施形態の物理量センサーに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図15および図16では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図15および図16に示すように、本実施形態の物理量センサー1では、前述した第1実施形態と比較して、加速度センサー部品2が上下逆さまになって第1リード4と接続されており、同様に、角速度センサー部品3が上下逆さまになって第2リード5と接続されている。すなわち、加速度センサー部品2は、外部端子202が配置されている裏面2aを上側にして配置されており、裏面2aと対向する表面2bにて固定部材6を介して第1リード4と接続されている。同様に、角速度センサー部品3は、外部端子37が配置されている裏面3aを下側にして配置されており、裏面3aと対向する表面3bにて固定部材6を介して第2リード5と接続されている。ここで、本実施形態の固定部材6は、導電性を有しておらず、加速度センサー部品2と第1リード4の機械的な接続および角速度センサー部品3と第2リード5の機械的な接続のみを行っている。その替りに、加速度センサー部品2(外部端子202)と第1リード4とは、ボンディングワイヤーBW1によって電気的に接続されており、角速度センサー部品3(外部端子37)と第2リード5とは、ボンディングワイヤーBW2によって電気的に接続されている。なお、固定部材6としては、特に限定されず、例えば、樹脂系の接着剤を用いることができる。
このような構成とすることで、外部端子202の配置を第1リード4の配置に対応させる必要がなくなるため、外部端子202の配置の自由度が増す。同様に、外部端子37の配置を第2リード5の配置に対応させる必要がなくなるため、外部端子37の配置の自由度が増す。
このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
<第3実施形態>
次に、本発明の物理量センサーの第3実施形態について説明する。
図17は、(a)が本発明の第3実施形態に係る物理量センサーの平面図、(b)が同図(a)中のC−C線断面図である。図18ないし図21は、それぞれ、図17に示す物理量センサーの製造方法を説明するための図である。
本実施形態にかかる物理量センサーでは、第1リードと第2リードの構成が異なる以外は、前述した第1実施形態にかかる物理量センサーと同様である。
なお、以下の説明では、第3実施形態の物理量センサーに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図17ないし図21では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図17に示すように、本実施形態の物理量センサー1は、さらに、加速度センサー部品2に接続されている2本の第1ダミーリード(第3リード)71を有している。これら第1ダミーリード71は、第1リード4と同様に、その基端部において固定部材6を介して加速度センサー部品2の裏面2aに設けられているダミー端子203に機械的に接続され、一方が+Y軸方向に延在し、他方が−Y軸方向に延在している。このような第1ダミーリード71は、物理量センサー1の製造工程中に機能するリードであり、加速度センサー部品2との電気的な接続(信号の入出力が可能な状態での電気的な接続)は図られていない。
同様に、本実施形態の物理量センサー1は、さらに、2本の第2ダミーリード(第4リード)72を有している。これら第2ダミーリード72は、第2リード5と同様に、その基端部において固定部材6を介して角速度センサー部品3の裏面3aに設けられているダミー端子38に機械的に接続され、一方が+Y軸方向に延在し、他方が−Y軸方向に延在している。このような第2ダミーリード72は、物理量センサー1の製造工程中に機能するリードであり、角速度センサー部品3との電気的な接続は図られていない。
このような第1、第2ダミーリード71、72を設けることで、後述する製造方法で説明するように、加速度センサー部品2と角速度センサー部品3の姿勢ずれをより低減することができる。
次に、物理量センサー1の製造方法について説明する。
物理量センサー1の製造方法は、第1リード4および第1ダミーリード71が接続されている加速度センサー部品2と第2リード5および第2ダミーリード72が接続されている角速度センサー部品3とを用意し、これらを高さ方向に重ね合わせて配置する第1工程と、第1、第2リード4、5および第1、第2ダミーリード71、72が同一面内に位置するように、これらを固定した状態で、加速度センサー部品2および角速度センサー部品3をモールドする第2工程と、第1、第2ダミーリード71、72を切断すると共に、第1、第2リード4、5を屈曲変形させる第3工程と、を含んでいる。
[第1工程]
まず、第1リード4および第1ダミーリード71が接続された加速度センサー部品2と、第2リード5および第2ダミーリード72が接続された角速度センサー部品3と、を用意する。
具体的には、まず、図18(a)に示すように、第1リード4および第1ダミーリード71と、これらの先端部を連結している外枠49と、を有する第1リード層40を用意する。次に、図18(b)に示すように、第1リード層40と加速度センサー部品2とを位置合わせし、これらを固定部材6を介して接続する。これにより、裏面2aに第1リード4および第1ダミーリード71が接続された加速度センサー部品2が得られる。
角速度センサー部品3についても同様であり、まず、図19(a)に示すように、第2リード5および第2ダミーリード72と、これらの先端部を連結している外枠59と、を有する第2リード層50を用意する。次に、図19(b)に示すように、第2リード層50と角速度センサー部品3とを位置合わせし、これらを固定部材6を介して接続する。これにより、裏面3aに第2リード5および第2ダミーリード72が接続された角速度センサー部品3が得られる。
次に、図20(a)に示すように、加速度センサー部品2の裏面2aと、角速度センサー部品3の裏面3aとが向かい合うように、加速度センサー部品2と角速度センサー部品3とを厚さ方向に重ねて配置する。
[第2工程]
次に、図20(b)に示すように、モールド用の上金型91と下金型92とで、第1リード4、第1ダミーリード71、第2リード5、第2ダミーリード72を挟み込む。これにより、第1リード4、第1ダミーリード71、第2リード5、第2ダミーリード72が同一面内に位置した状態で固定されると共に、上金型91および下金型92で形成されている内部空間S内で加速度センサー部品2および角速度センサー部品3の相対的位置が固定される。ここで、この状態では、加速度センサー部品2は、第1リード4によってX軸方向から両持ち支持されていると共に、第1ダミーリード71によってY軸方向から両持ち支持されているため、内部空間S内での姿勢がより安定し、所望の姿勢からのずれがより低減される。同様に、角速度センサー部品3は、第2リード5によってX軸方向から両持ち支持されていると共に、第2ダミーリード72によってY軸方向から両持ち支持されているため、内部空間S内での姿勢がより安定し、所望の姿勢からのずれがより低減される。したがって、加速度センサー部品2と角速度センサー部品3の姿勢ずれをより低減することができる。
次に、図示しない注入孔を介して内部空間S内に樹脂Rを注入することで、図21(a)に示すように、加速度センサー部品2および角速度センサー部品3を樹脂Rで封止する。これにより、実質的に図20(b)の状態を保ったまま、加速度センサー部品2および角速度センサー部品3の相対的位置が樹脂Rによって固定される。なお、樹脂Rとしては、特に限定されないが、熱硬化性のエポキシ樹脂等を用いることができる。
[第3工程]
次に、金型から取り出し、外枠49、59および第1、第2ダミーリード71、72(樹脂Rから突出している部分)を切断等によって除去した後、プレス機等を用いて、図21(b)に示すように、第1リード4および第2リード5を折り曲げ、これにより、第1リード4および第2リード5の先端部に実装端子4a、5aを形成する。以上により、物理量センサー1が得られる。
このような第3実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
<第4実施形態>
次に、本発明の物理量センサーの第4実施形態について説明する。
図22は、本発明の第4実施形態に係る物理量センサーの平面図である。
本実施形態にかかる物理量センサーでは、主に、所定の第1リードと第2リードが電気的に接続されていること以外は、前述した第1実施形態にかかる物理量センサーと同様である。
なお、以下の説明では、第4実施形態の物理量センサーに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図22では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
本実施形態の物理量センサー1では、加速度センサー部品2からICチップ20が省略されており、替りに、ICチップ20の機能が、角速度センサー部品3のICチップ39に含まれている。すなわち、ICチップ39には、例えば、角速度センサー素子32および加速度センサー素子21を駆動する駆動回路や、角速度センサー素子32および加速度センサー素子21からの信号を補正する補正回路や、角速度センサー素子32および加速度センサー素子21からの信号に基づいて角速度および加速度を検出する検出回路や、求めた角速度および加速度所定を所定の信号に変換して外部に出力する出力回路等が含まれている。
このように、本実施形態の物理量センサー1では、角速度センサー部品3のICチップ39に、加速度を検出する回路が含まれているため、加速度を検出するためには、加速度センサー部品2をICチップ39に電気的に接続しなければならず、図22に示すように、所定の第1リード4が対応する第2リード5にボンディングワイヤーBW3を介して電気的に接続されている。このような構成とすることで、実装端子4a、5aの数を削減することができるため、物理量センサー1の小型化を図ることができると共に、実装がより容易となる。
なお、第1リード4と第2リード5の接続としては、特に限定されないが、例えば、電源系においては、加速度センサー素子21の信号処理を行う回路の電源用の第1リード4と角速度センサー素子32の信号処理を行う回路の電源用の第2リード5とを電気的に接続したり、加速度センサー素子21の信号処理を行う回路のグランド用の第1リード4と角速度センサー素子32の信号処理を行う回路のグランド用の第2リード5とを電気的に接続したりすることができる。
このような第4実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
(電子機器)
次に、本発明の電子機器を説明する。
図23は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1108を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、物理量センサー1が内蔵されている。
図24は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機(スマートフォン、PHS等も含む)の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機1200は、アンテナ(図示せず)、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1208が配置されている。このような携帯電話機1200には、物理量センサー1が内蔵されている。
図25は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部1310が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部1310は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部1310に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリ1308に転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニタ1430が、デ−タ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリ1308に格納された撮像信号が、テレビモニタ1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ1300には、例えば、手振れ補正に用いるための物理量センサー1が内蔵されている。
このような電子機器は、物理量センサー1を備えるので、優れた信頼性を有する。
なお、本発明の電子機器は、図23のパーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター)、図24の携帯電話機、図25のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、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)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、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、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、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)、フライトシュミレータ等に適用することができる。
(移動体)
次に、本発明の移動体を説明する。
図26は、本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
自動車1500には物理量センサー1が内蔵されており、例えば、物理量センサー1によって車体1501の姿勢を検出することができる。物理量センサー1の検出信号は、車体姿勢制御装置1502に供給され、車体姿勢制御装置1502は、その信号に基づいて車体1501の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪1503のブレーキを制御したりすることができる。
以上、本発明の物理量センサー、物理量センサーの製造方法、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
1……物理量センサー
2……加速度センサー部品
2a……裏面
2b……表面
20……ICチップ
201……接続端子
202……外部端子
203……ダミー端子
21……加速度センサー素子
22……ベース基板
221……凹部
222、223、224……凹部
23……蓋体
231……凹部
24……素子片
241、242……支持部
243……可動部
243a……基部
243b……可動電極指
244、245……連結部
248……第1固定電極指
249……第2固定電極指
251、252、253……配線
251a、252a、253a……端子
29……樹脂
3……角速度センサー部品
3a……裏面
3b……表面
30……パッケージ
31……ベース基板
32……角速度センサー素子
33……振動片
331……基部
332a……第1検出腕
332b……第2検出腕
333a……第1連結腕
333b……第2連結腕
334a……第1駆動腕
334b……第2駆動腕
334c……第3駆動腕
334d……第4駆動腕
335a、335b……支持部
336a、336b、336c、336d……梁部
34……導電性接着剤
35……ベース基板
351……凹部
351a……第1凹部
351b……第2凹部
36……リッド
37……外部端子
38……ダミー端子
39……ICチップ
4……第1リード
4’……第1リード
4”……第1リード
4a……実装端子
40……第1リード層
401……中心
41……基端部
42……傾斜部
43……先端部
49……外枠
5……第2リード
5’……第2リード
5”……第2リード
5a……実装端子
50……第2リード層
501……中心
51……基端部
52……傾斜部
53……先端部
59……外枠
6……固定部材
71……第1ダミーリード
72……第2ダミーリード
91……上金型
92……下金型
1100……パーソナルコンピューター
1102……キーボード
1104……本体部
1106……表示ユニット
1108……表示部
1200……携帯電話機
1202……操作ボタン
1204……受話口
1206……送話口
1208……表示部
1300……ディジタルスチルカメラ
1302……ケース
1304……受光ユニット
1306……シャッタボタン
1308……メモリ
1310……表示部
1312……ビデオ信号出力端子
1314……入出力端子
1430……テレビモニタ
1440……パーソナルコンピューター
1500……自動車
1501……車体
1502……車体姿勢制御装置
1503……車輪
B1、B2、B3……導電性バンプ
BW1、BW2、BW3……ボンディングワイヤー
S、S1、S2……内部空間

Claims (16)

  1. 検出軸を有する第1センサー部品と、
    検出軸を有する第2センサー部品と、
    前記第1センサー部品に接続されている第1リードと、
    前記第2センサー部品に接続されている第2リードと、を有し、
    前記第2センサー部品は、平面視で、少なくとも一部が前記第1センサー部品と重なって配置されており、
    前記第1リードの前記第1センサー部品との接続部側の端部と、前記第2リードの前記第2センサー部品との接続部側の端部とが、同一面内に位置していることを特徴とする物理量センサー。
  2. 前記第1センサー部品および前記第2センサー部品を覆う樹脂部を有している請求項1に記載の物理量センサー。
  3. 前記第1センサー部品に接続されており、平面視で、前記第1リードと異なる方向に延在している第3リードと、
    前記第2センサー部品に接続されており、平面視で、前記第2リードと異なる方向に延在している第4リードと、を有している請求項1または2に記載の物理量センサー。
  4. 平面視で、前記第1リードと前記第2リードとが交互に配置されている請求項3に記載の物理量センサー。
  5. 前記第1リードは、第1固定部材を介して前記第1センサー部品に機械的に接続されている請求項1ないし4のいずれか1項に記載の物理量センサー。
  6. 前記第1固定部材は、導電性を有し、
    前記第1リードは、前記第1固定部材を介して前記第1センサー部品に電気的に接続されている請求項5に記載の物理量センサー。
  7. 前記第1リードは、導電性の第1ワイヤーを介して前記第1センサー部品に電気的に接続されている請求項5に記載の物理量センサー。
  8. 前記第2リードは、第2固定部材を介して前記第2センサー部品に機械的に接続されている請求項1ないし7のいずれか1項に記載の物理量センサー。
  9. 前記第2固定部材は、導電性を有し、
    前記第2リードは、前記第2固定部材を介して前記第2センサー部品に電気的に接続されている請求項8に記載の物理量センサー。
  10. 前記第2リードは、導電性の第2ワイヤーを介して前記第2センサー部品に電気的に接続されている請求項9に記載の物理量センサー。
  11. 少なくとも1つの前記第1リードと、少なくとも1つの前記第2リードとが電気的に接続されている請求項1ないし10のいずれか1項に記載の物理量センサー。
  12. 前記第1リードの前記接続部側の端部および前記第2リードの前記接続部側の端部は、それぞれ、前記第1センサー部品と前記第2センサー部品の間に位置している請求項1ないし11のいずれか1項に記載の物理量センサー。
  13. 一方の主面に第1リードが接続されている第1センサー部品と、一方の主面に第2リードが接続されている第2センサー部品とを、前記一方の主面同士が対向するように重ねて配置する工程と、
    前記第1リードおよび前記第2リードが同一面内に位置するように、前記第1リードおよび前記第2リードを固定した状態で、前記第1センサー部品および前記第2センサー部品を樹脂で封止する工程と、を含んでいることを特徴とする物理量センサーの製造方法。
  14. 前記樹脂で封止する工程の後に、
    前記第1リードおよび第2リードを屈曲変形させる工程を含んでいる請求項13に記載の物理量センサーの製造方法。
  15. 請求項1ないし12のいずれか1項に記載の物理量センサーを有していることを特徴とする電子機器。
  16. 請求項1ないし12のいずれか1項に記載の物理量センサーを有していることを特徴とする移動体。
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