JP2017125753A - 電子デバイス、電子機器および移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】電子部品に応力が加わり難い電子デバイス、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】電子デバイス1は、ベースおよび蓋体を備えるパッケージと、パッケージに収容されている素子片と、を有する物理量センサー3と、IC4と、ベース21と、物理量センサー3およびIC4を支持すると共に、ベース21に固定されている支持部材5と、を有し、物理量センサー3は、ベース21から離間して配置されており、離間する方向において、物理量センサー3がベース21から浮遊して配置されている。【選択図】図1
Description
本発明は、電子デバイス、電子機器および移動体に関するものである。
従来から、加速度センサー素子や角速度センサー素子といったセンサー素子をパッケージ化した電子デバイスが記載されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の電子デバイスは、キャビティ状のパッケージと、パッケージの底面に接着材を介して固定されたアイソレータと、アイソレータの上面に接着材を介して固定されたジャイロスコープダイ(電子部品)と、を有し、パッケージとジャイロスコープダイとの線膨張係数の差に起因して発生する熱応力をアイソレータによって緩和する構成となっている。これにより、ジャイロスコープダイに応力が伝わり難くなるという効果が得られる。
しかしながら、特許文献1の構成では、ジャイロスコープダイの底面がアイソレータを介してパッケージに固定されているため、以前として、ジャイロスコープに熱応力が伝達し易い構成となっていると考えられる。
本発明の目的は、電子部品に応力が加わり難い電子デバイス、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。
本発明の電子デバイスは、ベースおよび前記ベースに接合されている蓋体を備えるパッケージと、前記パッケージに収容されている機能素子と、を有する電子部品と、
前記電子部品と電気的に接続されている回路素子と、
前記電子部品および前記回路素子を支持している支持部材と、
前記支持部材を固定している固定部材と、を有し、
前記電子部品は、前記固定部材から離間して配置されており、
前記離間する方向において、前記電子部品が前記固定部材から浮遊していることを特徴とする。
このように、支持部材を介して電子部品を固定部材に固定し、かつ、電子部品を固定部材に対して浮遊させた状態とすることで、応力が電子部品に伝わり難くなる。
前記電子部品と電気的に接続されている回路素子と、
前記電子部品および前記回路素子を支持している支持部材と、
前記支持部材を固定している固定部材と、を有し、
前記電子部品は、前記固定部材から離間して配置されており、
前記離間する方向において、前記電子部品が前記固定部材から浮遊していることを特徴とする。
このように、支持部材を介して電子部品を固定部材に固定し、かつ、電子部品を固定部材に対して浮遊させた状態とすることで、応力が電子部品に伝わり難くなる。
本発明の電子デバイスでは、前記電子部品および前記回路素子は、前記支持部材を介して対向して配置されていることが好ましい。
これにより、電子部品および回路素子の配置が容易となる。
これにより、電子部品および回路素子の配置が容易となる。
本発明の電子デバイスでは、前記機能素子は、前記ベースに固定されており、
前記電子部品は、前記蓋部において前記支持部材に固定されていることが好ましい。
これにより、支持部材から機能素子に伝わり得る応力の伝搬経路を長くすることができるため、機能素子へ応力がより伝わり難くなる。
前記電子部品は、前記蓋部において前記支持部材に固定されていることが好ましい。
これにより、支持部材から機能素子に伝わり得る応力の伝搬経路を長くすることができるため、機能素子へ応力がより伝わり難くなる。
本発明の電子デバイスでは、前記回路素子は、回路素子用基板と、前記回路素子用基板に配置された回路要素と、を有し、
前記蓋体および前記回路素子は、互いに同じ材料を含んでいることが好ましい。
これにより、同じ材料で支持部材を両側から挟み込むような構成となるため、熱に起因する支持部材の撓みを低減することができる。そのため、熱応力の発生を低減でき、その分、電子部品に伝わり得る応力も低減することができる。
前記蓋体および前記回路素子は、互いに同じ材料を含んでいることが好ましい。
これにより、同じ材料で支持部材を両側から挟み込むような構成となるため、熱に起因する支持部材の撓みを低減することができる。そのため、熱応力の発生を低減でき、その分、電子部品に伝わり得る応力も低減することができる。
本発明の電子デバイスでは、前記固定部材は、底部と、前記底部から立設されている側壁部と、を有し、
前記支持部材は、前記側壁部に固定されていることが好ましい。
これにより、電子デバイスの構成が簡単となる。
前記支持部材は、前記側壁部に固定されていることが好ましい。
これにより、電子デバイスの構成が簡単となる。
本発明の電子デバイスでは、前記支持部材は、前記固定部材と空隙を隔てて対向配置された基部と、前記基部と前記固定部材との間に配置され、前記基部と前記固定部材とを連結する連結部と、を有していることが好ましい。
これにより、電子デバイスの構成が簡単となる。
これにより、電子デバイスの構成が簡単となる。
本発明の電子デバイスでは、前記固定部材との間に、前記電子部品、前記回路素子および前記支持部材を収容する収容空間を形成するように前記固定部材に接合されている外側蓋部を有していることが好ましい。
これにより、電子部品や回路素子を保護することができる。
これにより、電子部品や回路素子を保護することができる。
本発明の電子デバイスでは、前記収容空間は、気密封止されていることが好ましい。
これにより、電子部品や回路素子を所定の雰囲気に配置することができる。
これにより、電子部品や回路素子を所定の雰囲気に配置することができる。
本発明の電子デバイスでは、前記支持部材および前記固定部材は、互いに同じ材料を含んでいることが好ましい。
これにより、支持部材と固定部材との線膨張係数の差に起因する応力の発生を低減することができる。
これにより、支持部材と固定部材との線膨張係数の差に起因する応力の発生を低減することができる。
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを有す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。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
本発明の移動体は、本発明の電子デバイスを有す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。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
以下、本発明の電子デバイス、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実施形態に係る電子デバイスの断面図である。図2は、図1に示す電子デバイスの平面図である。図3は、図1に示す電子デバイスが有する物理量センサーの平面図である。図4は、図3中のA−A線断面図である。図5は、図1に示す電子デバイスが有するICの断面図である。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、各図には互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸が図示されている。また、以下では、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は、本発明の第1実施形態に係る電子デバイスの断面図である。図2は、図1に示す電子デバイスの平面図である。図3は、図1に示す電子デバイスが有する物理量センサーの平面図である。図4は、図3中のA−A線断面図である。図5は、図1に示す電子デバイスが有するICの断面図である。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、各図には互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸が図示されている。また、以下では、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に示す電子デバイス1は、パッケージ2と、パッケージ2に収容された物理量センサー(電子部品)3、IC(回路素子)4および支持部材5と、を有している。以下、これら各構成ついて順に説明する。
(パッケージ)
パッケージ2は、図1に示すように、上面に開放する凹部211を有するキャビティ状のパッケージベース(固定部材)21と、凹部211の開口を塞いでパッケージベース21に接合された板状のパッケージ蓋体(外側蓋部)22と、を有している。このようなパッケージ2は、凹部211がパッケージ蓋体22で塞がれることにより形成された気密な収容空間Sを有しており、この収容空間Sに物理量センサー3、IC4および支持部材5が収容されている。このようなパッケージ2によれば、その内側に収容した物理量センサー3およびIC4を外部から保護することができる。
パッケージ2は、図1に示すように、上面に開放する凹部211を有するキャビティ状のパッケージベース(固定部材)21と、凹部211の開口を塞いでパッケージベース21に接合された板状のパッケージ蓋体(外側蓋部)22と、を有している。このようなパッケージ2は、凹部211がパッケージ蓋体22で塞がれることにより形成された気密な収容空間Sを有しており、この収容空間Sに物理量センサー3、IC4および支持部材5が収容されている。このようなパッケージ2によれば、その内側に収容した物理量センサー3およびIC4を外部から保護することができる。
なお、収容空間S内の雰囲気は、物理量センサー3の構成によって適宜設定され、例えば、減圧(好ましくは真空)状態や、窒素、アルゴン等の不活性ガスを大気圧で充填した大気圧状態とすることができる。本実施形態では、収容空間S内の雰囲気は、物理量センサー3の内部空間S1と同じになっている。
また、パッケージベース21は、底部212と、底部212の外周部から立設する枠状の側壁部213と、を有しており、側壁部213の内周部には段差部214が形成されている。また、段差部214には適当な数の内部端子231が形成され、パッケージベース21の底面にも適当な数の外部端子232が形成されている。そして、各内部端子231と、それに対応する外部端子232とがパッケージベース21内に設けられた図示しない内部配線によって電気的に接続されている。
このようなパッケージベース21の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム(アルミナ)等の各種セラミックスを用いることができる。また、パッケージ蓋体22の構成材料としては、特に限定されないが、パッケージベース21の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、パッケージベース21の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。
(支持部材)
支持部材5は、板状をなしており、図2に示すように、その両端部においてパッケージベース21の段差部214(側壁部213)に接合部材83を介して固定されている。また、支持部材5は、その中央部に、物理量センサー3を固定する第1固定面51と、IC4を固定する第2固定面52と、を有している。このように、支持部材5を側壁部213に固定することで、電子デバイス1の構成が簡単なものとなる。また、支持部材5をその両端部(すなわち、第1、第2固定面51、52の両側)においてパッケージベース21に固定することで、支持部材5の姿勢が安定する。特に、支持部材5(第1、第2固定面51、52)をパッケージベース21の底面に対して平行に配置することが容易となる。そのため、支持部材5に固定された物理量センサー3の姿勢の制御が容易となり、物理量センサー3の検出精度の低下等を低減することができる(本実施形態の物理量センサー3は、その構成上、姿勢により検出精度が低下する性質を有している)。
支持部材5は、板状をなしており、図2に示すように、その両端部においてパッケージベース21の段差部214(側壁部213)に接合部材83を介して固定されている。また、支持部材5は、その中央部に、物理量センサー3を固定する第1固定面51と、IC4を固定する第2固定面52と、を有している。このように、支持部材5を側壁部213に固定することで、電子デバイス1の構成が簡単なものとなる。また、支持部材5をその両端部(すなわち、第1、第2固定面51、52の両側)においてパッケージベース21に固定することで、支持部材5の姿勢が安定する。特に、支持部材5(第1、第2固定面51、52)をパッケージベース21の底面に対して平行に配置することが容易となる。そのため、支持部材5に固定された物理量センサー3の姿勢の制御が容易となり、物理量センサー3の検出精度の低下等を低減することができる(本実施形態の物理量センサー3は、その構成上、姿勢により検出精度が低下する性質を有している)。
第1固定面51は、支持部材5の中央部の下面(パッケージベース21の底部212側の面)に設けられており、第2固定面52は、支持部材5の中央部の上面(パッケージ蓋体22側の面)に設けられている。これら第1、第2固定面51、52は、対向して配置されている。また、第1固定面51には接着材81を介して物理量センサー3が固定されており、第2固定面52には接着材82を介してIC4が固定されている。接着材81、82としては、特に限定されず、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系等の各種樹脂製接着材を用いることができる。また、接着材81、82としては、上記樹脂に、線膨張係数の調整を行うために無機フィラーを分散させた接着材を用いてもよい。
また、支持部材5の第1、第2固定面51、52の近傍には貫通孔53が設けられている。この貫通孔53は、物理量センサー3とIC4とを電気的に接続するボンディングワイヤーBW1を通すことができる。また、貫通孔53を設けることで、支持部材5に加わる応力を吸収することもできる。
このような支持部材5の構成材料としては、特に限定されないが、パッケージベース21の線膨張係数と近似する部材であると良い。これにより、支持部材5とパッケージベース21との線膨張係数の差に起因する熱応力が発生し難く、その分、物理量センサー3にも応力が伝わり難くなる。また、支持部材5は、比較的硬質であることが好ましい。これにより、支持部材5の振動が低減され、物理量センサー3の加速度の検出精度の低下が抑制される。特に、本実施形態では、支持部材5をパッケージベース21と同じ材料(例えば、酸化アルミニウム(アルミナ)等の各種セラミックス)で構成しており、これにより、これらの線膨張係数の差を実質的に零にしている。そのため、上記の効果をより顕著に発揮することができる。
(物理量センサー)
物理量センサー3は、X軸方向(面内方向)の加速度を検知することのできる加速度センサーである。このような物理量センサー3は、図3および図4に示すように、ベース31および蓋体32を有するパッケージ30と、パッケージ30の内部空間S1に配置された素子片(機能素子)33と、を有している。
物理量センサー3は、X軸方向(面内方向)の加速度を検知することのできる加速度センサーである。このような物理量センサー3は、図3および図4に示すように、ベース31および蓋体32を有するパッケージ30と、パッケージ30の内部空間S1に配置された素子片(機能素子)33と、を有している。
ベース31は、その上面に開放する凹部311を有している。この凹部311は、素子片33とベース31との接触を防止するための逃げ部として機能する。また、ベース31は、その上面に開口し、凹部311の外周に配置された凹部312、313、314を有している。そして、凹部312には配線341および端子342が形成され、凹部313には配線351および端子352が形成され、凹部314には配線361および端子362が形成されている。また、端子342、352、362は、それぞれ、物理量センサー3の外部に露出して配置されており、この端子342、352、362を介してIC4との電気的な接続が可能となっている。
このようなベース31は、アルカリ金属イオン(可動イオン)を含むガラス材料(例えば、パイレックスガラス(登録商標)のような硼珪酸ガラス)から形成されている。ただし、ベース31の構成材料としては、ガラス材料に限定されず、例えば、高抵抗のシリコン基板を用いてもよい。
蓋体32は、その下面に開放する凹部321を有しており、この凹部321によって内部空間S1が形成されている。このような蓋体32は、シリコンから形成されている。そのため、蓋体32とベース31とを陽極接合によって接合することができる。ただし、蓋体32の構成材料は、シリコンに限定されず、ベース31との接合方法も陽極接合に限定されない。
また、蓋体32をベース31に接合しただけの状態では、ベース31に形成されている凹部312、313、314を介して内部空間S1の内外が連通している。そのため、本実施形態では、図4に示すように、凹部312、313、314を、TEOS(テトラエトキシシラン)を用いたCVD法等で形成されたSiO2膜39によって塞いでいる。
素子片33は、ベース31の上面に凹部311と重なるようにして接合されている。また、素子片33は、ベース31に対して変位可能な部分を有する第1構造体33Aと、ベース31に対して位置が固定されている第2構造体33Bと、を有している。このような素子片33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。また、素子片33は、陽極接合によりベース31に接合されている。
第1構造体33Aは、支持部331、332と、可動部333と、連結部334、335と、を有している。支持部331、332は、凹部311を介してX軸方向に対向して配置されており、それぞれ、ベース31に接合されている。また、支持部331は、導電性バンプB1を介して配線341と電気的に接続されている。
これら支持部331、332の間には可動部333が位置している。この可動部333は、−X軸側において連結部334を介して支持部331に連結され、+X軸側において連結部335を介して支持部332に連結されている。これにより、可動部333は、連結部334、335を弾性変形させつつ、支持部331、332に対して矢印aで示すようにX軸方向に変位可能となる。また、可動部333は、X軸方向に延在する基部3331と、基部3331からY軸方向両側に突出し、櫛歯状に配列されている複数の可動電極指3332と、を有している。
第2構造体33Bは、複数の第1固定電極指338と、複数の第2固定電極指339と、を有している。複数の第1固定電極指338は、各可動電極指3332のX軸方向一方側に配置され、対応する可動電極指3332に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並んでいる。一方、複数の第2固定電極指339は、各可動電極指3332のX軸方向他方側に配置され、対応する可動電極指3332に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並んでいる。そして、各第1固定電極指338は、導電性バンプを介して配線351と電気的に接続されており、各第2固定電極指339は、導電性バンプを介して配線361と電気的に接続されている。
このような物理量センサー3は、次のようにして加速度を検出する。すなわち、X軸方向の加速度が物理量センサー3に加わると、その加速度の大きさに基づいて、可動部333が、連結部334、335を弾性変形させながら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3332と第1固定電極指338との隙間および可動電極指3332と第2固定電極指339との隙間がそれぞれ変化し、この変位に伴って、可動電極指3332と第1固定電極指338との間の静電容量および可動電極指3332と第2固定電極指339との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。そのため、これら静電容量の変化(差動信号)に基づいて加速度を検出することができる。
ここで、内部空間S1は、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されて、使用温度(−40℃〜80℃程度)で、ほぼ大気圧となっていることが好ましい。内部空間S1を大気圧とすることで、粘性抵抗が増してダンピング効果が発揮され、可動部333の振動を速やかに収束(停止)させることができる。そのため、加速度の検出精度が向上する。
以上、物理量センサー3について説明した。このような物理量センサー3は、図5に示すように、その上面3a(蓋体32)において支持部材5の第1固定面51に接着材81を介して固定されている。このように、蓋体32を第1固定面51に固定することで、応力(支持部材5とパッケージベース21との線膨張係数の差に起因する熱応力、支持部材5と蓋体32との線膨張係数差に起因する熱応力、支持部材5の撓みに起因する応力等)が素子片33により伝わり難くなる。具体的に説明すると、蓋体32から物理量センサー3に伝わった応力は、蓋体32→ベース31→素子片33の経路で素子片33に伝搬される。そのため、素子片33に応力が伝わるまでの伝搬距離を長くすることができ、その分、素子片33に応力が伝わり難くなる。よって、物理量センサー3の検出精度の低下を低減することができる。
なお、接着材81の線膨張係数としては、特に限定されないが、支持部材5の線膨張係数と物理量センサー3(蓋体32)の線膨張係数の間に位置することが好ましい。
また、物理量センサー3は、その底面3b(ベース31)をパッケージ2の底部212と対向させて配置されている。また、底面3bと底部212との間には空隙が形成されており、物理量センサー3が底部212から浮遊した状態で配置されている。このような構成とすることで、物理量センサー3と他の部材との接触をなるべく少なくすることができ、物理量センサー3に応力が伝わり難くなる。
また、前述したように、本実施形態では、パッケージ2の収容空間Sは、物理量センサー3の内部空間S1とほぼ同じ環境となっているため、仮に、内部空間S1の封止が破られて、内部空間S1が収容空間Sに連通してしまっても、内部空間S1の環境がほぼ変化しない。そのため、物理量センサー3の検出精度の低下を低減することができる。
(IC)
IC4には、例えば、物理量センサー3を駆動する駆動回路(発振回路)や、差動信号から加速度を検出する検出回路や、検出回路からの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IC4は、公知の構成であり、例えば、図5に示すように、シリコンで構成された半導体基板41上にトランジスタ等の回路要素42が配置された構成となっている。このようなIC4は、その下面4a(半導体基板41)において支持部材5の第2固定面52に接着材82を介して固定されている。また、IC4は、ボンディングワイヤーBW1を介して物理量センサー3と電気的に接続されており、ボンディングワイヤーBW2を介してパッケージ2の内部端子231と電気的に接続されている。
IC4には、例えば、物理量センサー3を駆動する駆動回路(発振回路)や、差動信号から加速度を検出する検出回路や、検出回路からの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IC4は、公知の構成であり、例えば、図5に示すように、シリコンで構成された半導体基板41上にトランジスタ等の回路要素42が配置された構成となっている。このようなIC4は、その下面4a(半導体基板41)において支持部材5の第2固定面52に接着材82を介して固定されている。また、IC4は、ボンディングワイヤーBW1を介して物理量センサー3と電気的に接続されており、ボンディングワイヤーBW2を介してパッケージ2の内部端子231と電気的に接続されている。
なお、接着材82の線膨張係数としては、特に限定されないが、支持部材5の線膨張係数とIC4(半導体基板41)の線膨張係数の間に位置することが好ましい。
以上、電子デバイス1について説明した。このような電子デバイス1によれば、物理量センサー3が支持部材5を介してパッケージベース21に固定されており、さらに、物理量センサー3がパッケージベース21から浮遊した状態で配置されている。そのため、物理量センサー3に応力が伝わり難く、物理量センサー3の加速度の検出精度の低下を効果的に抑制することができる。
特に、本実施形態では、支持部材5の下側に物理量センサー3を固定し、上側にIC4を固定している。すなわち、物理量センサー3およびIC4は、支持部材5を介して対向して配置されている。このような配置とすることで、物理量センサー3およびIC4の支持部材5への固定(取付)が容易となる。また、電子デバイス1の平面的な広がりを抑えることもできる。ただし、物理量センサー3およびIC4の配置としては、これに限定されず、例えば、物理量センサー3およびIC4の配置が逆であってもよいし、両者が支持部材5の上面または下面に配置されていてもよい。
さらには、前述したように、物理量センサー3の蓋体32はシリコンから形成されており、IC4の半導体基板41もシリコンから形成されている。そのため、同じ材料(シリコン)から形成された蓋体32と半導体基板41とで支持部材5が挟み込まれた構成となっている。このような構成とすることで、熱膨張時の支持部材5の反り(撓み)を低減することができ、熱応力が発生し難くなる。そのため、物理量センサー3の加速度の検出精度の低下をより効果的に抑制することができる。
<第2実施形態>
図6は、本発明の第2実施形態に係る電子デバイスの断面図である。
図6は、本発明の第2実施形態に係る電子デバイスの断面図である。
本実施形態にかかる物理量センサーでは、主に、支持部材の構成が異なっていること以外は、前述した第1実施形態にかかる電子デバイスと同様である。
なお、以下の説明では、第2実施形態の電子デバイスに関し、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6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。
本実施形態の電子デバイス1では、図6に示すように、支持部材5は、物理量センサー3とIC4とを電気的に接続する配線およびIC4と内部端子231とを電気的に接続する配線を備え、配線基板としても機能する。また、支持部材5では、前述した第1実施形態で有する貫通孔53が省略されている。物理量センサー3は、端子342が蓋体32の上面まで引き出されており、導電性の接着材、半田等によって支持部材5に固定されていると共に、支持部材5の配線と電気的に接続されている。一方、IC4は、上下を反転させた状態で導電性の接着材、半田等によって支持部材5に固定されていると共に、支持部材5の配線と電気的に接続されている。また、支持部材5は、接合部材83を介して内部端子231に電気的に接続されている。
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>
図7は、本発明の第3実施形態に係る電子デバイスの断面図である。図8は、図7に示す電子デバイスが有する支持部材が変形した状態を示す断面図である。
図7は、本発明の第3実施形態に係る電子デバイスの断面図である。図8は、図7に示す電子デバイスが有する支持部材が変形した状態を示す断面図である。
本実施形態にかかる物理量センサーでは、主に、支持部材の構成が異なっていること以外は、前述した第1実施形態にかかる電子デバイスと同様である。
なお、以下の説明では、第3実施形態の電子デバイスに関し、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7および図8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。
本実施形態の電子デバイス1では、支持部材5は、図7に示すように、パッケージベース21の底部212と空隙を隔てて対向配置され、かつ、略平行に配置された基部54と、基部54と底部212との間に配置され、基部54と底部212とを連結する連結部55、56と、を有している。また、連結部55、56は、底部212に対してほぼ垂直に立設しており、基部54の両端部(すなわち、第1、第2固定面51、52の両側)に接続されている。そして、基部54の下面に設けられた第1固定面51に物理量センサー3が固定されており、基部54の上面に設けられた第2固定面52にIC4が固定されている。
このような構成によれば、電子デバイス1の構成が簡単なものとなる。また、前述した第1実施形態と比べて、支持部材5のパッケージベース21に固定されている箇所同士の離間距離Dが小さくなる。そのため、例えば、パッケージベース21と支持部材5の線膨張係数が異なる場合には、線膨張係数の差に起因して発生する応力を小さくすることができる。
特に、本実施形態では、基部54の厚みよりも、連結部55、56の厚みの方が薄くなっており、連結部55、56がその厚さ方向に撓み易くなっている。そのため、図8に示すように、連結部55、56が変形することによって、基部54とパッケージベース21との間の応力が緩和され、物理量センサー3に応力が伝わり難くなる。
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>
図9は、本発明の第4実施形態に係る電子デバイスの断面図である。
図9は、本発明の第4実施形態に係る電子デバイスの断面図である。
本実施形態にかかる物理量センサーでは、主に、パッケージと支持部材の構成が異なっていること以外は、前述した第1実施形態にかかる電子デバイスと同様である。
なお、以下の説明では、第4実施形態の電子デバイスに関し、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9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。
本実施形態の電子デバイス1は、図9に示すように、基板(固定部材)6と、基板6に固定された支持部材5と、支持部材5に固定された物理量センサー3およびIC4と、支持部材5、物理量センサー3およびIC4をモールドするモールド材7と、を有している。モールド材7としては、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができ、例えば、トランスファーモールド法によってモールドすることができる。
また、支持部材5は、基板6と空隙を隔てて対向配置され、かつ、略平行に配置された基部57と、基部57と基板6との間に配置され、基部57と基板6とを連結する枠状の側壁部58と、を有している。そして、基部57の下面に設けられた第1固定面51に物理量センサー3が固定されており、基部57の上面に設けられた第2固定面52にIC4が固定されている。なお、基部57は、例えば、前述した第2実施形態と同様に、配線基板となっており、基部57を介して物理量センサー3とIC4とが電気的に接続されている。
また、支持部材5と基板6とで囲まれ、物理量センサー3が収容されている空間S2は、モールド材7が侵入できない程度に封止されており、好ましくは、気密封止されている。
また、基板6の上面には複数の内部端子61が配置されており、下面には図示しない内部配線を介して内部端子61と電気的に接続されている複数の外部端子62が配置されている。また、各内部端子61は、ボンディングワイヤーBW3を介してIC4と電気的に接続されている。このような基板6としては、特に限定されないが、例えば、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。
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10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。
次に、本発明の電子機器を説明する。
図10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には電子デバイス1が内蔵されている。
図11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には電子デバイス1が内蔵されている。
図12は、本発明の電子機器を適用したデジタルスチー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。
デジタルスチールカメラ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ーとして機能する。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。そして、撮影者が表示部1310に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。このようなデジタルスチールカメラ1300には、例えば、加速度センサーとして手振れ補正に用いられる電子デバイス1が内蔵されている。
このような電子機器は、電子デバイス1を備えているので、優れた信頼性を有している。
なお、本発明の電子機器は、図10のパーソナルコンピューター、図11の携帯電話機、図12のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計(スマートウォッチを含む)、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、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)等のウェアラブル端末、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13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。
次に、本発明の移動体を説明する。
図13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。
図13に示すように、自動車1500には電子デバイス1が内蔵されており、例えば、電子デバイス1によって車体1501の姿勢を検出することができる。電子デバイス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。また、電子デバイス1は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。
以上、本発明の電子デバイス、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、前述した実施形態では、電子部品として、加速度を検出可能な物理量センサーを用いた構成について説明したが、物理量センサーとしては、これに限定されず、例えば、角速度を検出可能な物理量センサーであってもよいし、加速度と角速度とを共に検出可能な複合センサーであってもよい。また、加速度の検出軸としては、1軸に限定されず、X軸、Y軸およびZ軸のうちの2つの軸方向の加速度を検知可能であってもよいし、3つの軸方向の加速度を検知可能であってもよい。角速度の検出軸についても同様である。また、電子部品としては、物理量センサーに限定されず、例えば、振動子であってもよい。
1…電子デバイス、2…パッケージ、21…パッケージベース、211…凹部、212…底部、213…側壁部、214…段差部、22…パッケージ蓋体、231…内部端子、232…外部端子、3…物理量センサー、3a…上面、3b…底面、30…パッケージ、31…ベース、311、312、313、314…凹部、32…蓋体、321…凹部、33…素子片、33A…第1構造体、33B…第2構造体、331、332…支持部、333…可動部、3331…基部、3332…可動電極指、334、335…連結部、338…第1固定電極指、339…第2固定電極指、341、351、361…配線、342、352、362…端子、39…SiO2膜、4…IC、4a…下面、41…半導体基板、42…回路要素、5…支持部材、51…第1固定面、52…第2固定面、53…貫通孔、54…基部、55、56…連結部、57…基部、58…側壁部、6…基板、61…内部端子、62…外部端子、7…モールド材、81、82…接着材、83…接合部材、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…デジタルスチールカメラ、1302…ケース、1304…受光ユニット、1306…シャッターボタン、1308…メモリー、1310…表示部、1500…自動車、1501…車体、1502…車体姿勢制御装置、1503…車輪、B1…導電性バンプ、BW1、BW2、BW3…ボンディングワイヤー、D…離間距離、S…収容空間、S1…内部空間、S2…空間
Claims (11)
- ベースおよび前記ベースに接合されている蓋体を備えるパッケージと、前記パッケージに収容されている機能素子と、を有する電子部品と、
前記電子部品と電気的に接続されている回路素子と、
前記電子部品および前記回路素子を支持している支持部材と、
前記支持部材を固定している固定部材と、を有し、
前記電子部品は、前記固定部材から離間して配置されており、
前記離間する方向において、前記電子部品が前記固定部材から浮遊していることを特徴とする電子デバイス。 - 前記電子部品および前記回路素子は、前記支持部材を介して対向して配置されている請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記機能素子は、前記ベースに固定されており、
前記電子部品は、前記蓋部において前記支持部材に固定されている請求項2に記載の電子デバイス。 - 前記回路素子は、回路素子用基板と、前記回路素子用基板に配置された回路要素と、を有し、
前記蓋体および前記回路素子は、互いに同じ材料を含んでいる請求項3に記載の電子デバイス。 - 前記固定部材は、底部と、前記底部から立設されている側壁部と、を有し、
前記支持部材は、前記側壁部に固定されている請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電子デバイス。 - 前記支持部材は、前記固定部材と空隙を隔てて対向配置された基部と、前記基部と前記固定部材との間に配置され、前記基部と前記固定部材とを連結する連結部と、を有している請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電子デバイス。
- 前記固定部材との間に、前記電子部品、前記回路素子および前記支持部材を収容する収容空間を形成するように前記固定部材に接合されている外側蓋部を有している請求項1ないし6のいずれか1項に記載の電子デバイス。
- 前記収容空間は、気密封止されている請求項7に記載の電子デバイス。
- 前記支持部材および前記固定部材は、互いに同じ材料を含んでいる請求項1ないし8のいずれか1項に記載の電子デバイス。
- 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の電子デバイスを有することを特徴とする電子機器。
- 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の電子デバイスを有することを特徴とする移動体。
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