JP2019082348A - センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 - Google Patents
センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019082348A JP2019082348A JP2017208888A JP2017208888A JP2019082348A JP 2019082348 A JP2019082348 A JP 2019082348A JP 2017208888 A JP2017208888 A JP 2017208888A JP 2017208888 A JP2017208888 A JP 2017208888A JP 2019082348 A JP2019082348 A JP 2019082348A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- sensor device
- sensor
- package
- spacer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【課題】フラックスを除去し易く、センサーデバイスの長寿命化およびセンサー精度の向上を図ることのできるセンサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】本発明のセンサーデバイスは、一方の面に第1端子を備える基板と、前記基板の前記一方の面側に配置され、前記基板に対向する対向面に第2端子を備えているパッケージと、前記パッケージに収納されているセンサー素子と、前記基板の前記一方の面と前記パッケージの前記対向面との間に位置しているスペーサーと、前記基板と前記パッケージとの間に位置し、これらを接合すると共に前記第1端子と前記第2端子とを電気的に接続する導電性接合材と、を有し、前記第2端子は、前記基板の平面視で、前記スペーサーよりも外側に位置している。【選択図】図1
Description
本発明は、センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、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、基板との接合面に半田厚みを確保するための突起が設けられたセラミックパッケージが開示されている。このような突起を設けることで、半田厚みが所定の厚みに確保され、接合時の基板とパッケージとの姿勢の安定性を確保することができ、パッケージと基板との電気的な接続をより確実に行うこともできる。
しかしながら、特許文献1に記載のパッケージでは、略矩形をなす接合面の対向する2辺に沿って一対の突起が設けられている。そして、これら一対の突起の間に端子が配置されている。そのため、一対の突起の間に半田が位置することとなり、例えば、半田接合後のフラックス洗浄工程において、一対の突起が基板とパッケージとの間に洗浄剤を入り込み難くし、フラックスを十分に洗浄、除去することができない。フラックスを十分に除去することができないと、フラックスの熱膨張等によって、センサーデバイスの短命化や精度の低下を招いてしまう。
本発明の目的は、フラックスを除去し易く、センサーデバイスの長寿命化およびセンサー精度の向上を図ることのできるセンサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のセンサーデバイスは、一方の面に第1端子を備える基板と、
前記基板の前記一方の面側に配置され、前記基板に対向する対向面に第2端子を備えているパッケージと、
前記パッケージに収納されているセンサー素子と、
前記基板の前記一方の面と前記パッケージの前記対向面との間に位置しているスペーサーと、
前記基板と前記パッケージとの間に位置し、これらを接合すると共に前記第1端子と前記第2端子とを電気的に接続する導電性接合材と、を有し、
前記第2端子は、前記基板の平面視で、前記スペーサーよりも外側に位置していることを特徴とする。
これにより、フラックスを除去し易く、センサーデバイスの長寿命化およびセンサー精度の向上を図ることのできるセンサーデバイスが得られる。
本発明のセンサーデバイスは、一方の面に第1端子を備える基板と、
前記基板の前記一方の面側に配置され、前記基板に対向する対向面に第2端子を備えているパッケージと、
前記パッケージに収納されているセンサー素子と、
前記基板の前記一方の面と前記パッケージの前記対向面との間に位置しているスペーサーと、
前記基板と前記パッケージとの間に位置し、これらを接合すると共に前記第1端子と前記第2端子とを電気的に接続する導電性接合材と、を有し、
前記第2端子は、前記基板の平面視で、前記スペーサーよりも外側に位置していることを特徴とする。
これにより、フラックスを除去し易く、センサーデバイスの長寿命化およびセンサー精度の向上を図ることのできるセンサーデバイスが得られる。
本発明のセンサーデバイスでは、前記スペーサーは、前記基板の平面視で、前記対向面の縁部を除く中央部と重なって配置されていることが好ましい。
これにより、スペーサーに邪魔されることなく、基板とパッケージとの間の隙間の四方の何処からでも洗浄剤を供給することができ、フラックスをより効果的に洗浄、除去することができる。
これにより、スペーサーに邪魔されることなく、基板とパッケージとの間の隙間の四方の何処からでも洗浄剤を供給することができ、フラックスをより効果的に洗浄、除去することができる。
本発明のセンサーデバイスでは、前記第2端子は、前記基板の平面視で、前記対向面の縁部に沿って配置されていることが好ましい。
これにより、導電性接合材を基板とパッケージとの間の隙間のより外側に位置させることができる。よって、導電性接合材の周囲に洗浄剤をより効率的に供給することができ、フラックスをさらに効果的に洗浄、除去することができる。
これにより、導電性接合材を基板とパッケージとの間の隙間のより外側に位置させることができる。よって、導電性接合材の周囲に洗浄剤をより効率的に供給することができ、フラックスをさらに効果的に洗浄、除去することができる。
本発明のセンサーデバイスでは、前記スペーサーの高さは、30μm以上、100μm以下であることが好ましい。
これにより、スペーサーの低背化を図りつつ、基板とパッケージとの間に、洗浄剤を侵入させるのに十分な高さを有する隙間を形成することができる。
これにより、スペーサーの低背化を図りつつ、基板とパッケージとの間に、洗浄剤を侵入させるのに十分な高さを有する隙間を形成することができる。
本発明のセンサーデバイスでは、前記スペーサーは、前記基板と一体的に形成されていることが好ましい。
これにより、センサーデバイスの構成が簡単なものとなる。
これにより、センサーデバイスの構成が簡単なものとなる。
本発明のセンサーデバイスでは、前記スペーサーと前記対向面との接触面積は、前記対向面の面積の5%以上、30%以下であることが好ましい。
これにより、スペーサーによってパッケージを安定して支持することができる。また、第1、第2端子を配置するスペースを十分に確保することができるため、第1、第2端子をそれぞれ十分に広く、かつ、隣の端子と十分なギャップを確保して配置することができる。
これにより、スペーサーによってパッケージを安定して支持することができる。また、第1、第2端子を配置するスペースを十分に確保することができるため、第1、第2端子をそれぞれ十分に広く、かつ、隣の端子と十分なギャップを確保して配置することができる。
本発明のセンサーデバイスでは、前記導電性接合材は、半田であることが好ましい。
これにより、導電性接合材の構成が簡単なものとなる。
これにより、導電性接合材の構成が簡単なものとなる。
本発明の慣性計測装置は、本発明のセンサーデバイスと、
前記センサーデバイスの駆動を制御する制御回路と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明のセンサーデバイスの効果を享受でき、信頼性の高い慣性計測装置が得られる。
前記センサーデバイスの駆動を制御する制御回路と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明のセンサーデバイスの効果を享受でき、信頼性の高い慣性計測装置が得られる。
本発明の移動体測位装置は、本発明の慣性計測装置と、
測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信する受信部と、
受信した前記衛星信号に基づいて、前記受信部の位置情報を取得する取得部と、
前記慣性計測装置から出力された慣性データに基づいて、移動体の姿勢を演算する演算部と、
算出された前記姿勢に基づいて前記位置情報を補正することにより、前記移動体の位置を算出する算出部と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の慣性計測装置の効果を享受でき、信頼性の高い移動体測位装置が得られる。
測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信する受信部と、
受信した前記衛星信号に基づいて、前記受信部の位置情報を取得する取得部と、
前記慣性計測装置から出力された慣性データに基づいて、移動体の姿勢を演算する演算部と、
算出された前記姿勢に基づいて前記位置情報を補正することにより、前記移動体の位置を算出する算出部と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の慣性計測装置の効果を享受でき、信頼性の高い移動体測位装置が得られる。
本発明の携帯型電子機器は、本発明のセンサーデバイスと、
前記センサーデバイスが収容されているケースと、
前記ケースに収容され、前記センサーデバイスからの出力データを処理する処理部と、
前記ケースに収容されている表示部と、
前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、
を含むことを特徴とする。
これにより、本発明のセンサーデバイスの効果を享受でき、信頼性の高い携帯型電子機器が得られる。
前記センサーデバイスが収容されているケースと、
前記ケースに収容され、前記センサーデバイスからの出力データを処理する処理部と、
前記ケースに収容されている表示部と、
前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、
を含むことを特徴とする。
これにより、本発明のセンサーデバイスの効果を享受でき、信頼性の高い携帯型電子機器が得られる。
本発明の電子機器は、本発明のセンサーデバイスと、
前記センサーデバイスから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明のセンサーデバイスの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器が得られる。
前記センサーデバイスから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明のセンサーデバイスの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器が得られる。
本発明の移動体は、本発明のセンサーデバイスと、
前記センサーデバイスから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明のセンサーデバイスの効果を享受でき、信頼性の高い移動体が得られる。
前記センサーデバイスから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明のセンサーデバイスの効果を享受でき、信頼性の高い移動体が得られる。
以下、本発明のセンサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、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実施形態に係るセンサーデバイスの断面図である。図2は、図1に示すセンサーデバイスが備えるパッケージの底面図である。図3は、図1に示すセンサーデバイスが備える加速度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ないし図7は、それぞれ、図3に示す加速度センサーが備えるセンサー素子の平面図である。図8は、図1に示すセンサーデバイスの平面図である。図9ないし図11は、それぞれ、半田リフローの工程を示す側面図である。図12は、従来の構成を示す平面図である。
図1は、本発明の第1実施形態に係るセンサーデバイスの断面図である。図2は、図1に示すセンサーデバイスが備えるパッケージの底面図である。図3は、図1に示すセンサーデバイスが備える加速度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ないし図7は、それぞれ、図3に示す加速度センサーが備えるセンサー素子の平面図である。図8は、図1に示すセンサーデバイスの平面図である。図9ないし図11は、それぞれ、半田リフローの工程を示す側面図である。図12は、従来の構成を示す平面図である。
なお、説明の便宜上、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軸を図示している。また、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。また、各軸方向の矢印先端側を「プラス側」、基端側を「マイナス側」とも言う。また、Z軸方向プラス側を「上」、Z軸方向マイナス側を「下」とも言う。
図1に示すセンサーデバイス1は、パッケージ2と、パッケージ2内に収納され、加速度を検出可能な加速度センサー3と、パッケージ2を支持する基板100と、パッケージ2と基板100との間に配置されたスペーサー9と、パッケージ2と基板100とを接合する導電性接合材としての半田6と、を有している。
パッケージ2は、キャビティ状のベース21と、ベース21の上面に接合された蓋体22と、を有している。ベース21は、その上面に開口する凹部211を有している。また、凹部211は、ベース21の上面に開口する第1凹部211aと、第1凹部211aの底面に開口する第2凹部211bと、を有している。
一方、蓋体22は、板状であり、凹部211の開口を塞ぐようにしてベース21の上面に接合されている。蓋体22によって凹部211の開口を塞ぐことで、パッケージ2内に収納空間S2が形成され、この収納空間S2に加速度センサー3が収納されている。そのため、パッケージ2によって加速度センサー3を衝撃、埃、熱、湿気(水分)等から好適に保護することができる。なお、ベース21と蓋体22との接合方法としては、特に限定されず、本実施形態では、シームリング29を介したシーム溶接を用いている。
収納空間S2は、気密封止されている。収納空間S2の雰囲気としては、特に限定されないが、例えば、加速度センサー3の内部空間S3と同じ雰囲気となっていることが好ましい。これにより、仮に内部空間S3の気密性が崩壊し、内部空間S3と収納空間S2とが連通してしまっても、内部空間S3の雰囲気をそのまま維持することができる。そのため、内部空間S3の雰囲気が変化することによる加速度センサー3の加速度検出特性の変化を抑制することができ、安定した加速度検出特性を発揮することができる。
ベース21の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミナ、ジルコニア、チタニア等の各種セラミックスを用いることができる。この場合、セラミックシート(グリーンシート)の積層体を焼成してベース21を製造することができる。このように製造することで、凹部211を簡単に形成することができる。また、蓋体22の構成材料としては、特に限定されないが、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、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、コバール等の合金を用いることが好ましい。
また、ベース21は、収納空間S2内(第1凹部211aの底面)に配置された複数の内部端子23と、底面212に配置された複数の外部端子24と、を有している。そして、各内部端子23は、ベース21内に配置された図示しない内部配線を介して、所定の外部端子24と電気的に接続されている。また、複数の内部端子23は、それぞれ、ボンディングワイヤーBWを介して加速度センサー3と電気的に接続されている。これにより、外部端子24を介して、パッケージ2の外側から加速度センサー3との電気的な接続を行えるようになる。
図2に示すように、ベース21の底面212は、略矩形(長方形)をなしている。そして、複数の外部端子24は、底面212の第1外縁212aに沿って5つ配置されていると共に、第1外縁212aと対向する第2外縁212bに沿って5つ配置されている。ただし、外部端子24の数や配置は、特に限定されない。例えば、外部端子24は、9個以下であってもよいし、11個以上であってもよい。また、例えば、複数の外部端子24は、各外縁212a、212b、212c、212dに沿って配置されていてもよい。また、底面212の形状も特に限定されず、円形、三角形、矩形以外の四角形、五角形以上の多角形等であってもよい。
以上、パッケージ2について説明した。なお、パッケージ2としては、加速度センサー3を収納することができれば、特に限定されない。例えば、収納空間S2は、気密封止されていなくてもよい。
このようなパッケージ2の凹部211の底面には接合部材を介して加速度センサー3が接合されている。なお、接合部材としては、特に限定されず、例えば、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系等の各種樹脂接着剤、金属ろう材(金ろう、銀ろう等)、半田等を用いることができる。
加速度センサー3は、X軸方向の加速度Ax、Y軸方向の加速度AyおよびZ軸方向の加速度Azを検出することのできる3軸加速度センサーである。このような加速度センサー3は、図3に示すように、パッケージ31と、パッケージ31に収納された4つのセンサー素子34、35、36と、を有している。このうち、センサー素子34で加速度Axを検出し、センサー素子35で加速度Ayを検出し、センサー素子36で加速度Azを検出する。
パッケージ31は、図4に示すように、基板32と、基板32の上面に接合された蓋体33と、を有している。基板32としては、例えば、アルカリ金属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)、テンパックスガラス(登録商標)のような硼珪酸ガラス)で構成されたガラス基板を用いることができる。また、蓋体33としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。ただし、基板32および蓋体33の構成材料としては、特に限定されず、シリコン基板、ガラス基板、セラミックス基板等を用いることができる。
パッケージ31の内部空間S3は、気密空間であり、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入され、使用温度(−40℃〜120℃程度)で、ほぼ大気圧(0.1〜1気圧程度)となっていることが好ましい。これにより、粘性抵抗が増してダンピング効果が発揮され、センサー素子34、35、36の振動を速やかに収束させることができる。そのため、加速度センサー3による加速度Ax、Ay、Azの検出精度が向上する。
また、基板32の上面(一方側の主面)には、凹部321、322、323が形成されている。凹部321は、センサー素子34と重なって配置され、センサー素子34との接触を防止する逃げ部として機能する。また、凹部322は、センサー素子35と重なって配置され、センサー素子35との接触を防止する逃げ部として機能する。また、凹部323は、センサー素子36と重なって配置され、センサー素子36との接触を防止する逃げ部として機能する。
また、基板32の上面には、複数の溝324が形成され、これら溝324には、配線71、72、73、74、75、76、77が配置されている。配線71、72、73、74、75、76、77は、センサー素子34、35、36と電気的に接続されている。また、配線71、72、73、74、75、76、77は、その一端部がパッケージ31の外側に位置しており、当該部分は、外部との電気的な接続を図るための接続パッドPとして機能する。
次に、センサー素子34、35、36について簡単に説明する。センサー素子34、35、36は、例えば、基板32の上面に陽極接合され、リン(P)、ボロン(B)、砒素(As)等の不純物がドープされたシリコン基板を、ドライエッチング法(特にボッシュ法)を用いてパターニングすることで形成することができる。
センサー素子34は、X軸方向の加速度Axを検出するためのセンサー素子である。図5に示すように、センサー素子34は、基板32に固定された固定電極341と、基板32に対してX軸方向に変位可能な可動電極342と、を有している。また、可動電極342は、基板32の上面に固定された一対の固定部3421と、基板32に対してX軸方向に変位可能な可動部3422と、各固定部3421と可動部3422とを接続する一対の接続ばね3423と、可動部3422からY軸方向両側に延出して配置された複数の可動電極指3424と、を有している。このような可動電極342は、導電性のバンプを介して配線71と電気的に接続されている(図3参照)。
固定電極341は、複数の第1固定電極指3411と、複数の第2固定電極指3412と、を有している。各第1固定電極指3411は、Y軸方向に延在し、その一端側において基板32の上面に固定されている。また、各第1固定電極指3411は、対応する可動電極指3424に対してX軸方向プラス側に位置し、ギャップを介して対向している。同様に、各第2固定電極指3412は、Y軸方向に延在し、その一端側において基板32の上面に固定されている。また、各第2固定電極指3412は、対応する可動電極指3424に対してX軸方向マイナス側に位置し、ギャップを介して対向している。
各第1固定電極指3411は、導電性のバンプを介して配線72と電気的に接続されており、各第2固定電極指3412は、導電性のバンプを介して配線73と電気的に接続されている。そして、加速度センサー3の駆動時には、可動電極指3424と第1固定電極指3411との間および可動電極指3424と第2固定電極指3412との間にそれぞれ静電容量が形成される。
センサー素子34に加速度Axが加わると、加速度Axの大きさに基づいて、可動部3422が接続ばね3423を弾性変形させながらX軸方向に変位する。この可動部3422の変位に伴って、可動電極指3424と第1固定電極指3411とのギャップおよび可動電極指3424と第2固定電極指3412とのギャップがそれぞれ変化し、この変位に伴って、可動電極指3424と第1固定電極指3411との間の静電容量および可動電極指3424と第2固定電極指3412との間の静電容量がそれぞれ変化する。したがって、これら静電容量の変化に基づいて加速度Axを検出することができる。
センサー素子35は、Y軸方向の加速度Ayを検出するためのセンサー素子である。センサー素子35は、Z軸まわりに90度回転して配置されていること以外は、前述したセンサー素子34と同様の構成である。
センサー素子35は、図6に示すように、基板32の上面に固定された固定電極351と、基板32に対してX軸方向に変位可能な可動電極352と、を有している。また、可動電極352は、基板32の上面に固定された一対の固定部3521と、基板32に対してY軸方向に変位可能な可動部3522と、各固定部3521と可動部3522とを接続する一対の接続ばね3523と、可動部3522からX軸方向両側に延出して配置された複数の可動電極指3524と、を有している。このような可動電極352は、導電性のバンプを介して配線71と電気的に接続されている。
固定電極351は、複数の第1固定電極指3511と、複数の第2固定電極指3512と、を有している。各第1固定電極指3511は、X軸方向に延在し、その一端側において基板32の上面に固定されている。また、各第1固定電極指3511は、対応する可動電極指3524に対してY軸方向プラス側に位置し、ギャップを介して対向している。同様に、各第2固定電極指3512は、X軸方向に延在し、その一端側において基板32の上面に固定されている。また、各第2固定電極指3512は、対応する可動電極指3524に対してY軸方向マイナス側に位置し、ギャップを介して対向している。
各第1固定電極指3511は、導電性のバンプを介して配線74と電気的に接続されており、各第2固定電極指3512は、導電性のバンプを介して配線75と電気的に接続されている。そして、加速度センサー3の駆動時には、可動電極指3524と第1固定電極指3511との間および可動電極指3524と第2固定電極指3512との間にそれぞれ静電容量が形成される。
センサー素子35に加速度Ayが加わると、加速度Ayの大きさに基づいて、可動部3522が接続ばね3523を弾性変形させながらY軸方向に変位する。この可動部3522の変位に伴って、可動電極指3524と第1固定電極指3511とのギャップおよび可動電極指3524と第2固定電極指3512とのギャップがそれぞれ変化し、この変位に伴って、これらの間の可動電極指3524と第1固定電極指3511との間の静電容量および可動電極指3524と第2固定電極指3512との間の静電容量がそれぞれ変化する。したがって、これら静電容量の変化に基づいて加速度Ayを検出することができる。
センサー素子36は、Z軸方向の加速度Azを検出するためのセンサー素子である。センサー素子36は、図7に示すように、一対設けられている。一対のセンサー素子36は、それぞれ、板状の可動部361と、基板32の上面に固定された固定部362と、可動部361と固定部362とを接続する梁363と、を有している。
また、可動部361は、梁363により形成された回動軸Jを介して互いに反対側に位置している第1可動電極361’および第2可動電極361”を有している。第1可動電極361’および第2可動電極361”は、加速度Azが加わったときの回転モーメントが互いに異なっている。そのため、加速度Azが加わると、可動部361は、回動軸Jまわりにシーソー揺動する。このような一対のセンサー素子36は、それぞれ、導電性のバンプを介して配線71と電気的に接続されている(図7参照)。
また、図7に示すように、凹部323の底面には、第1可動電極361’と対向する第1固定電極368と、第2可動電極361”と対向する第2固定電極369と、が設けられている。第1固定電極368は、配線77と電気的に接続されており、第2固定電極369は、配線76と電気的に接続されている。そして、加速度センサー3の駆動時には、第1可動電極361’と第1固定電極368との間および第2可動電極361”と第2固定電極369との間にそれぞれ静電容量が形成される。
センサー素子36に加速度Azが加わると、加速度Azの大きさに基づいて、可動部361が回動軸Jまわりにシーソー揺動する。この可動部361のシーソー揺動に伴って、第1可動電極361’と第1固定電極368とのギャップおよび第2可動電極361”と第2固定電極369とのギャップがそれぞれ変化し、それに伴って、第1可動電極361’と第1固定電極368との間の静電容量および第2可動電極361”と第2固定電極369との間の静電容量がそれぞれ変化する。そのため、これら静電容量の変化に基づいて加速度Azを検出することができる。
以上、加速度センサー3について説明した。なお、加速度センサー3としては、特に限定されず、例えば、センサー素子34、35、36のうちのいずれか1つまたは2つを省略してもよいし、他のセンサー素子を追加してもよい。また、センサー素子34、35、36の構成ついても、同様の機能を発揮することができれば、それぞれ、特に限定されない。
次に、基板100について説明する。基板100は、パッケージ2を支持する支持基板であり、例えば、プリント配線基板を用いることができる。なお、プリント配線基板としては、リジッド基板、フレキシブル基板のいずれのものも用いることができる。また、基板100としては、プリント配線基板に限定されず、例えば、ガラス基板、シリコン基板(半導体基板)、セラミック基板等であってもよい。
また、図1に示すように、基板100の上面には、複数の端子101と、これら端子101に接続された複数の配線(図示せず)が配置されている。そして、基板100の上面に、半田6を介してパッケージ2が接合されている。また、半田6を介して、基板100の各端子101とそれに対応するパッケージ2の外部端子24とが電気的に接続されている。このように、半田6は、基板100とパッケージ2とを機械的に接合する機能と、基板100とパッケージ2とを電気的に接続する機能と、を有している。
図1に示すように、基板100とパッケージ2との間には、スペーサー9が配置されている。スペーサー9を配置することで、基板100とパッケージ2との間に配置されている半田6の厚みを所望の厚さに揃えることができるため、機械的な接合不良、電気的な接続不良を効果的に抑制することができる。すなわち、基板100とパッケージ2とをより確実に接合することができると共に、対応する端子101、24同士をより確実に電気的に接続することができる。
ここで、図2および図8に示すように、基板100の平面視で、スペーサー9は、パッケージ2の底面212の縁部を除く中央部に位置している。すなわち、底面212の一対の対角線が交わる点を中心Oとすれば、スペーサー9は、中心Oと重なり、底面212の外縁212a、212b、212c、212dとは重ならないように配置されている。そのため、底面212に配置された各外部端子24は、基板100の平面視で、スペーサー9よりも外側(外縁側)に位置している。これにより、次のような効果を発揮することができる。
基板100とパッケージ2とは、半田リフローによって接合される。半田リフローでは、まず、図9に示すように、基板100の各端子101上に半田ペースト6A(半田粉末にフラックスを加えたペースト)を印刷する。次に、各外部端子24が対応する端子101と重なるように、スペーサー9を介して基板100上にパッケージ2を配置する。次に、図10に示すように、加熱して半田ペースト6Aを溶かし、基板100とパッケージ2とを機械的に接合すると共に、対応する端子101、24同士を電気的に接続する。次に、図11に示すように、基板100とパッケージ2との間の隙間S(スペーサー9により形成された隙間)に洗浄剤Q(洗浄液)を供給し、隙間Sにあるフラックスを洗浄、除去する。これにより、センサーデバイス1が得られる。
このように、半田リフロー後、フラックスを除去することで、センサーデバイス1の長寿命化を図ることができたり、センサー精度を向上させたりすることができる。このことについて簡単に説明すると、基板100とパッケージ2との間の隙間Sにフラックスが残存していると、当該フラックスが熱によって膨張、収縮することで、基板100とパッケージ2との間に応力が生じ、当該応力によって基板100からパッケージ2が剥離してしまったり、端子101、24の接触不良(抵抗値の上昇)や離脱(断線)が生じてしまったりし、センサーデバイス1が故障し易くなって寿命が短くなるおそれがある。また、フラックスが熱によって膨張、収縮することで発生する応力がパッケージ2を介して加速度センサー3に加わると、センサー素子34、35、36が変形または変位してしまい、加速度センサー3の加速度検出精度が低下するおそれがある。そこで、フラックスをより確実に除去することが重要となる。
しかしながら、図12に示す従来の構成のように、底面212の第3、第4外縁212c、212dに沿って一対のスペーサー9を配置すると、隙間Sの両サイド(四方のうちの二方)がスペーサー9で閉じられてしまう。そのため、隙間S内に洗浄剤Qが侵入し難くなり、フラックスを十分に洗浄、除去することができない。言い換えると、従来の構成では、一対のスペーサー9の間に半田6が位置しているため、半田6の周囲に洗浄剤Qが供給され難く、フラックスを十分に洗浄、除去することができない。
そこで、本実施形態では、基板100の平面視で、半田6(端子101、24)がスペーサー9の外側に位置するように構成している。これにより、半田6の周囲に洗浄剤Qが供給され易くなり、フラックスを十分に洗浄、除去することができる。特に、本実施形態では、スペーサー9を底面212の縁部を除く中央部と重なるように配置し、隙間Sの周囲をスペーサー9で閉じないようにしている。そのため、スペーサー9に邪魔されることなく、隙間Sの四方の何処からでも洗浄剤Qを供給することができ、フラックスをより効果的に洗浄、除去することができる。さらには、前述したように、外部端子24をパッケージ2の底面212の第1外縁212aおよび第2外縁212bに沿って配置している。そのため、半田6を隙間Sのより外側に位置させることができる。よって、半田6の周囲に洗浄剤Qをより効率的に供給することができ、フラックスをさらに効果的に洗浄、除去することができる。
スペーサー9の高さT(図1参照)としては、特に限定されないが、例えば、30μm以上、100μm以下であることが好ましく、40μm以上、60μm以下であることがより好ましい。これにより、スペーサー9の低背化を図りつつ、洗浄剤Qを侵入させるのに十分な高さを有する隙間Sを形成することができる。スペーサー9の高さTが30μm未満であると、半田6の体積や、隣り合う半田6のギャップ等によっては、隙間Sに洗浄剤Qが供給され難くなるおそれがある。反対に、高さTが100μmを超えると、フラックスの除去効果が飽和してしまい、ただスペーサー9の高背化だけが進み、センサーデバイス1の不要な大型化を招くおそれがある。
また、スペーサー9とパッケージ2の底面212との接触面積(すなわち、スペーサー9の上面の面積)は、底面212の面積の5%以上、30%以下であることが好ましく、15%以上、25%以下であることがより好ましい。これにより、半田リフロー時の基板100に対するパッケージ2の姿勢が安定する。また、端子24、101を配置するスペースを十分に確保することができるため、端子24、101を十分に広く、かつ、隣の端子と十分なギャップを確保して配置することができる。そのため、端子24、101同士の電気的な接続をより確実に行うことができると共に、隣り合う半田6間にも洗浄剤Qを効率的に供給することができ、フラックスをより確実に洗浄、除去することができる。
スペーサー9は、基板100と一体的に形成されている。すなわち、基板100が、その上面から突出する突起状のスペーサー9を有している。このように、スペーサー9を基板100と一体化することで、センサーデバイス1の構成が簡単なものとなる。なお、スペーサー9は、その上面がパッケージ2の底面212と接合されていてもよいし、接合されておらず、ただ接触しているだけであってもよいが、後者であることが好ましい。これにより、例えば、前者と比べて、パッケージ2と基板100との熱膨張係数差に起因して発生する熱応力がパッケージ2を介して加速度センサー3に伝わり難くなる。そのため、加速度センサー3の加速度検出精度の低下を効果的に抑制することができる。
ただし、スペーサー9の構成としては、特に限定されず、例えば、ベース21と一体的に形成されていてもよい。また、スペーサー9は、基板100およびベース21とは別体として形成されていてもよい。この場合、スペーサー9の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金属材料、セラミックス材料、樹脂材料、ガラス材料等を用いることができる。また、スペーサー9は、基板100およびベース21の一方または両方と接合されていてもよいし、両方と接合されていなくてもよい。
以上、センサーデバイス1について説明した。このようなセンサーデバイス1は、前述したように、上面(一方の面)に端子101(第1端子)を備える基板100と、基板100の上面側に配置され、基板100に対向する底面212(対向面)に外部端子24(第2端子)を備えているパッケージ2と、パッケージ2に収納されている加速度センサー3(センサー素子)と、基板100の上面とパッケージ2の底面212との間に位置しているスペーサー9と、基板100とパッケージ2との間に位置し、これらを接合すると共に端子101と外部端子24とを電気的に接続する導電性接合材としての半田6と、を有している。そして、外部端子24は、基板100の平面視で、スペーサー9よりも外側に位置している。これにより、半田6の周囲に洗浄剤Qが供給され易くなり、フラックスを十分に洗浄、除去することができるようになる。そのため、センサーデバイス1の長寿命化やセンサー精度の向上を図ることができる。
また、前述したように、スペーサー9は、基板100の平面視で、底面212の縁部を除く中央部と重なって配置されている。これにより、スペーサー9に邪魔されることなく、基板100とパッケージ2との間の隙間Sの四方の何処からでも洗浄剤Qを供給することができ、フラックスをより効果的に洗浄、除去することができる。
また、前述したように、外部端子24は、基板100の平面視で、底面212の縁部に沿って配置されている。具体的には、外部端子24は、底面212の対向する一対の第1、第2外縁212a、212bに沿って複数配置されている。そのため、半田6を隙間Sのより外側に位置させることができる。よって、半田6の周囲に洗浄剤Qをより効率的に供給することができ、フラックスをさらに効果的に洗浄、除去することができる。
また、前述したように、スペーサー9の高さTは、30μm以上、100μm以下であることが好ましい。これにより、スペーサー9の低背化を図りつつ、洗浄剤Qを侵入させるのに十分な高さを有する隙間Sを形成することができる。
また、前述したように、スペーサー9と底面212との接触面積は、底面212の面積の5%以上、30%以下であることが好ましい。これにより、スペーサー9によってパッケージ2を安定して支持することができ、半田リフロー時の基板100に対するパッケージ2の姿勢が安定する。また、端子24、101を配置するスペースを十分に確保することができるため、端子101および外部端子24をそれぞれ十分に広く、かつ、隣の端子と十分なギャップを確保して配置することができる。そのため、端子24、101同士の電気的な接続をより確実に行うことができると共に、隣り合う半田6間にも洗浄剤Qを効率的に供給することができ、フラックスをより確実に洗浄、除去することができる。
また、前述したように、スペーサー9は、基板100と一体的に形成されている。これにより、センサーデバイス1の構成が簡単なものとなる。
また、前述したように、導電性接合材は、半田6である。これにより、導電性接合材の構成が簡単なものとなる。また、基板100とパッケージ2とを比較的簡単に機械的に接合することができると共に、電気的に接続することができる。また、比較的低温でろう接できるため、基板100や加速度センサー3への熱ダメージを低減することができる。ただし、導電性接合材としては、半田6に限定されず、例えば、金ろう、パラジウムろう、銀ろう、ニッケルろう、銅ろう等のろう材を用いることができる。このようなろう材を用いる場合にもフラックスの洗浄、除去が必要となるため、本実施形態と同様の効果を発揮することができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係るセンサーデバイスについて説明する。
次に、本発明の第2実施形態に係るセンサーデバイスについて説明する。
図13は、本発明の第2実施形態に係るセンサーデバイスの平面図である。
本実施形態に係るセンサーデバイス1では、スペーサー9の構成(数および配置)が異なること以外は、前述した第1実施形態に係るセンサーデバイス1と同様である。
本実施形態に係るセンサーデバイス1では、スペーサー9の構成(数および配置)が異なること以外は、前述した第1実施形態に係るセンサーデバイス1と同様である。
なお、以下の説明では、第2実施形態のセンサーデバイス1に関し、前述した第1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13では、前述した第1実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。また、本実施形態では、説明の便宜上、端子101、24の数を8つに変更している。
図13に示すように、本実施形態のセンサーデバイス1では、スペーサー9が4つ配置されている。4つのスペーサー9は、基板100の平面視で、底面212の外周部に沿って配置されている。具体的には、第1外縁212aの中央部に1つのスペーサー9が設けられ、第2外縁212bの中央部に1つのスペーサー9が設けられ、第3外縁212cの中央部に1つのスペーサー9が設けられ、第4外縁212dの中央部に1つのスペーサー9が設けられている。これら各スペーサー9は、ブロック状をなしており、対応する外縁の全長に亘って延在していない。このような構成によっても、スペーサー9の外側、具体的には、隣り合うスペーサー9を結ぶ線分Lよりも外側に半田6(端子101、24)を位置させることができるため、フラックスを効果的に洗浄、除去することができる。また、前述した第1実施形態と比べて、半田リフロー時の基板100に対するパッケージ2の姿勢がより安定する。
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。なお、スペーサー9の数や配置としては、特に限定されず、例えば、2つまたは3つであってもよいし、5つ以上であってもよい。また、少なくとも1つのスペーサー9が前述した第1実施形態のように、底面212の中央部に配置されていてもよい。
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係るセンサーデバイスについて説明する。
次に、本発明の第3実施形態に係るセンサーデバイスについて説明する。
図14は、本発明の第3実施形態に係るセンサーデバイスの断面図である。
本実施形態に係るセンサーデバイス1では、半導体素子5を有すること以外は、前述した第1実施形態に係るセンサーデバイス1と同様である。
本実施形態に係るセンサーデバイス1では、半導体素子5を有すること以外は、前述した第1実施形態に係るセンサーデバイス1と同様である。
なお、以下の説明では、第3実施形態のセンサーデバイス1に関し、前述した第1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14では、前述した第1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14に示すように、本実施形態のセンサーデバイス1は、パッケージ2内に収納された半導体素子5(制御ICチップ)を有している。半導体素子5は、接合部材を介して、加速度センサー3の上面(蓋体33の上面)に接合されている。接合部材としては、特に限定されず、例えば、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系等の各種樹脂接着剤、金属ろう材(金ろう、銀ろう等)、半田等を用いることができる。
また、半導体素子5は、ボンディングヤイワーBW1を介して加速度センサー3の接続パッドPと電気的に接続され、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23と電気的に接続されている。このような半導体素子5には、例えば、センサー素子34、35、36に駆動電圧を印加する駆動回路や、センサー素子34、35、36からの出力に基づいて加速度Ax、Ay、Az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、必要に応じて含まれている。
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、本発明の第4実施形態に係る慣性計測装置について説明する。
次に、本発明の第4実施形態に係る慣性計測装置について説明する。
図15は、本発明の第4実施形態に係る慣性計測装置の分解斜視図である。図16は、図15に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。
図15に示す慣性計測装置2000(IMU:Inertial Measurement Unit)は、自動車や、ロボットなどの運動体(被装着装置)の姿勢や、挙動(慣性運動量)を検出する慣性計測装置である。慣性計測装置2000は、3軸の加速度センサーと、3軸の角速度センサーと、を備えた、いわゆる6軸モーションセンサーとして機能する。
慣性計測装置2000は、平面形状が略正方形の直方体である。また、正方形の対角線方向に位置する2ヶ所の頂点近傍に固定部としてのネジ穴2110が形成されている。この2ヶ所のネジ穴2110に2本のネジを通して、自動車などの被装着体の被装着面に慣性計測装置2000を固定することができる。なお、部品の選定や設計変更により、例えば、スマートフォンや、デジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。
慣性計測装置2000は、アウターケース2100と、接合部材2200と、センサーモジュール2300と、を有し、アウターケース2100の内部に、接合部材2200を介在させて、センサーモジュール2300を挿入した構成となっている。また、センサーモジュール2300は、インナーケース2310と、基板2320と、を有している。
アウターケース2100の外形は、前述した慣性計測装置2000の全体形状と同様に、平面形状が略正方形の直方体であり、正方形の対角線方向に位置する2ヶ所の頂点近傍に、それぞれネジ穴2110が形成されている。また、アウターケース2100は、箱状であり、その内部にセンサーモジュール2300が収納されている。
インナーケース2310は、基板2320を支持する部材であり、アウターケース2100の内部に収まる形状となっている。また、インナーケース2310には、基板2320との接触を防止するための凹部2311や後述するコネクター2330を露出させるための開口2312が形成されている。このようなインナーケース2310は、接合部材2200(例えば、接着剤を含浸させたパッキン)を介してアウターケース2100に接合されている。また、インナーケース2310の下面には接着剤を介して基板2320が接合されている。
図16に示すように、基板2320の上面には、コネクター2330、Z軸まわりの角速度を検出する角速度センサー2340z、X軸、Y軸およびZ軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサー2350などが実装されている。また、基板2320の側面には、X軸まわりの角速度を検出する角速度センサー2340xおよびY軸まわりの角速度を検出する角速度センサー2340yが実装されている。なお、角速度センサー2340z、2340x、2340yとしては、特に限定されず、例えば、コリオリの力を利用した振動ジャイロセンサーを用いることができる。
また、基板2320の下面には、制御IC2360が実装されている。制御IC2360は、MCU(Micro Controller Unit)であり、不揮発性メモリーを含む記憶部や、A/Dコンバーターなどを内蔵しており、慣性計測装置2000の各部を制御する。記憶部には、加速度、および角速度を検出するための順序と内容を規定したプログラムや、検出データをデジタル化してパケットデータに組込むプログラム、付随するデータなどが記憶されている。なお、基板2320には、その他にも複数の電子部品が実装されている。
以上、慣性計測装置2000について説明した。このような慣性計測装置2000は、センサーデバイス(角速度センサー2340z、2340x、2340yおよび加速度センサー2350と基板2320との接合体)と、これら各センサー2340z、2340x、2340y、2350の駆動を制御する制御IC2360(制御回路)と、を含んでいる。これにより、本発明のセンサーデバイスの効果を享受でき、信頼性の高い慣性計測装置2000が得られる。
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係る移動体測位装置について説明する。
次に、本発明の第5実施形態に係る移動体測位装置について説明する。
図17は、本発明の第5実施形態に係る移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。図18は、図17に示す移動体測位装置の作用を示す図である。
図17に示す移動体測位装置3000は、移動体に装着して用い、当該移動体の測位を行うための装置である。移動体としては、特に限定されず、自転車、自動車(四輪自動車およびバイクを含む)、電車、飛行機、船等のいずれでもよいが、本実施形態では四輪自動車として説明する。移動体測位装置3000は、慣性計測装置3100(IMU)と、演算処理部3200と、GPS受信部3300と、受信アンテナ3400と、位置情報取得部3500と、位置合成部3600と、処理部3700と、通信部3800と、表示部3900と、を有している。なお、慣性計測装置3100としては、例えば、前述した慣性計測装置2000を用いることができる。
慣性計測装置3100は、3軸の加速度センサー3110と、3軸の角速度センサー3120と、を有している。演算処理部3200は、加速度センサー3110からの加速度データおよび角速度センサー3120からの角速度データを受け、これらデータに対して慣性航法演算処理を行い、慣性航法測位データ(移動体の加速度および姿勢を含むデータ)を出力する。
また、GPS受信部3300は、受信アンテナ3400を介してGPS衛星からの信号(GPS搬送波。位置情報が重畳された衛星信号)を受信する。また、位置情報取得部3500は、GPS受信部3300が受信した信号に基づいて、移動体測位装置3000(移動体)の位置(緯度、経度、高度)、速度、方位を表すGPS測位データを出力する。このGPS測位データには、受信状態や受信時刻等を示すステータスデータも含まれている。
位置合成部3600は、演算処理部3200から出力された慣性航法測位データおよび位置情報取得部3500から出力されたGPS測位データに基づいて、移動体の位置、具体的には移動体が地面のどの位置を走行しているかを算出する。例えば、GPS測位データに含まれている移動体の位置が同じであっても、図18に示すように、地面の傾斜等の影響によって移動体の姿勢が異なっていれば、地面の異なる位置を移動体が走行していることになる。そのため、GPS測位データだけでは移動体の正確な位置を算出することができない。そこで、位置合成部3600は、慣性航法測位データ(特に、移動体の姿勢に関するデータ)を用いて、移動体が地面のどの位置を走行しているのかを算出する。なお、当該判定は、三角関数(鉛直方向に対する傾きθ)を用いた演算によって比較的簡単に行うことができる。
位置合成部3600から出力された位置データは、処理部3700によって所定の処理が行われ、測位結果として、表示部3900に表示されるようになっている。また、位置データは、通信部3800によって外部装置に送信されるようになっていてもよい。
以上、移動体測位装置3000について説明した。このような移動体測位装置3000は、前述したように、慣性計測装置3100と、測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信するGPS受信部3300(受信部)と、受信した衛星信号に基づいて、GPS受信部3300の位置情報を取得する位置情報取得部3500(取得部)と、慣性計測装置3100から出力された慣性航法測位データ(慣性データ)に基づいて、移動体の姿勢を演算する演算処理部3200(演算部)と、算出された姿勢に基づいて位置情報を補正することにより、移動体の位置を算出する位置合成部3600(算出部)と、を含んでいる。これにより、前述した慣性計測装置2000の効果を享受でき、信頼性の高い移動体測位装置3000が得られる。
<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態に係る電子機器について説明する。
次に、本発明の第6実施形態に係る電子機器について説明する。
図19は、本発明の第6実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図19に示すモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューター1100は、本発明の電子機器を適用したものである。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。また、パーソナルコンピューター1100には、センサーデバイス1と、センサーデバイス1から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路1110(制御部)と、が内蔵されている。
図19に示すモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューター1100は、本発明の電子機器を適用したものである。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。また、パーソナルコンピューター1100には、センサーデバイス1と、センサーデバイス1から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路1110(制御部)と、が内蔵されている。
このようなパーソナルコンピューター1100(電子機器)は、センサーデバイス1と、センサーデバイス1から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路1110(制御部)と、を有している。そのため、前述したセンサーデバイス1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
<第7実施形態>
次に、本発明の第7実施形態に係る電子機器について説明する。
次に、本発明の第7実施形態に係る電子機器について説明する。
図20は、本発明の第7実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図20に示す携帯電話機1200(PHSも含む)は、本発明の電子機器を適用したものである。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。また、携帯電話機1200には、センサーデバイス1と、センサーデバイス1から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路1210(制御部)と、が内蔵されている。
図20に示す携帯電話機1200(PHSも含む)は、本発明の電子機器を適用したものである。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。また、携帯電話機1200には、センサーデバイス1と、センサーデバイス1から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路1210(制御部)と、が内蔵されている。
このような携帯電話機1200(電子機器)は、センサーデバイス1と、センサーデバイス1から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路1210(制御部)と、を有している。そのため、前述したセンサーデバイス1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
<第8実施形態>
次に、本発明の第8実施形態に係る電子機器について説明する。
次に、本発明の第8実施形態に係る電子機器について説明する。
図21は、本発明の第8実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図21に示すデジタルスチールカメラ1300は、本発明の電子機器を適用したものである。この図において、ケース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を押すと、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。また、デジタルスチールカメラ1300には、センサーデバイス1と、センサーデバイス1から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路1320(制御部)と、が内蔵されている。
図21に示すデジタルスチールカメラ1300は、本発明の電子機器を適用したものである。この図において、ケース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を押すと、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。また、デジタルスチールカメラ1300には、センサーデバイス1と、センサーデバイス1から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路1320(制御部)と、が内蔵されている。
このようなデジタルスチールカメラ1300(電子機器)は、センサーデバイス1と、センサーデバイス1から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路1320(制御部)と、を有している。そのため、前述したセンサーデバイス1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
なお、本発明の電子機器は、前述した実施形態のパーソナルコンピューターおよび携帯電話機、本実施形態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ー、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、移動体端末基地局用機器、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、ネットワークサーバー等に適用することができる。
<第9実施形態>
次に、本発明の第9実施形態に係る携帯型電子機器について説明する。
次に、本発明の第9実施形態に係る携帯型電子機器について説明する。
図22は、本発明の第9実施形態に係る携帯型電子機器を示す平面図である。図23は、図22に示す携帯型電子機器の概略構成を示す機能ブロック図である。
図22に示す腕時計型の活動計1400(アクティブトラッカー)は、本発明の携帯型電子機器を適用したリスト機器である。活動計1400は、バンド1401によってユーザーの手首等の部位(被検体)に装着される。また、活動計1400は、デジタル表示の表示部1402を備えると共に、無線通信が可能である。上述した本発明に係るセンサーデバイス1は、加速度を測定する加速度センサー1408や角速度を計測する角速度センサー1409として活動計1400に組込まれている。
活動計1400は、ケース1403と、ケース1403に収容され、センサーデバイス1からの出力データを処理する処理部1410と、ケース1403に収容されている表示部1402と、ケース1403の開口部を塞いでいる透光性カバー1404と、を備えている。また、透光性カバー1404の外側にはベゼル1405が設けられている。また、ケース1403の側面には複数の操作ボタン1406、1407が設けられている。
図23に示すように、加速度センサー1408は、互いに交差する(理想的には直交する)3軸方向の各々の加速度を検出し、検出した3軸加速度の大きさおよび向きに応じた信号(加速度信号)を出力する。また、角速度センサー1409は、互いに交差する(理想的には直交する)3軸方向の各々の角速度を検出し、検出した3軸角速度の大きさおよび向きに応じた信号(角速度信号)を出力する。
表示部1402を構成する液晶ディスプレイ(LCD)では、種々の検出モードに応じて、例えば、GPSセンサー1411や地磁気センサー1412を用いた位置情報、移動量や加速度センサー1408や角速度センサー1409などを用いた運動量などの運動情報、脈拍センサー1413などを用いた脈拍数などの生体情報、もしくは現在時刻などの時刻情報などが表示される。なお、温度センサー1414を用いた環境温度を表示することもできる。
通信部1415は、ユーザー端末と図示しない情報端末との間の通信を成立させるための各種制御を行う。通信部1415は、例えば、Bluetooth(登録商標)(BTLE:Bluetooth Low Energyを含む)、Wi−Fi(登録商標)(Wireless Fidelity)、Zigbee(登録商標)、NFC(Near field communication)、ANT+(登録商標)等の近距離無線通信規格に対応した送受信機や、USB(Universal Serial Bus)等の通信バス規格に対応したコネクターを含んで構成される。
処理部1410(プロセッサー)は、例えば、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等により構成される。処理部1410は、記憶部1416に格納されたプログラムと、操作部1417(例えば操作ボタン1406、1407)から入力された信号とに基づき、各種の処理を実行する。処理部1410による処理には、GPSセンサー1411、地磁気センサー1412、圧力センサー1418、加速度センサー1408、角速度センサー1409、脈拍センサー1413、温度センサー1414、計時部1419の各出力信号に対するデータ処理、表示部1402に画像を表示させる表示処理、音出力部1420に音を出力させる音出力処理、通信部1415を介して情報端末と通信を行う通信処理、バッテリー1421からの電力を各部へ供給する電力制御処理などが含まれる。
このような活動計1400では、少なくとも以下のような機能を有することができる。
1.距離:高精度のGPS機能により計測開始からの合計距離を計測する。
2.ペース:ペース距離計測から、現在の走行ペースを表示する。
3.平均スピード:平均スピード走行開始から現在までの平均スピードを算出し表示する。
4.標高:GPS機能により、標高を計測し表示する。
5.ストライド:GPS電波が届かないトンネル内などでも歩幅を計測し表示する。
6.ピッチ:1分あたりの歩数を計測し表示する。
7.心拍数:脈拍センサーにより心拍数を計測し表示する。
8.勾配:山間部でのトレーニングやトレイルランにおいて、地面の勾配を計測し表示する。
9.オートラップ:事前に設定した一定距離や一定時間を走った時に、自動でラップ計
測を行う。
10.運動消費カロリー:消費カロリーを表示する。
11.歩数:運動開始からの歩数の合計を表示する。
1.距離:高精度のGPS機能により計測開始からの合計距離を計測する。
2.ペース:ペース距離計測から、現在の走行ペースを表示する。
3.平均スピード:平均スピード走行開始から現在までの平均スピードを算出し表示する。
4.標高:GPS機能により、標高を計測し表示する。
5.ストライド:GPS電波が届かないトンネル内などでも歩幅を計測し表示する。
6.ピッチ:1分あたりの歩数を計測し表示する。
7.心拍数:脈拍センサーにより心拍数を計測し表示する。
8.勾配:山間部でのトレーニングやトレイルランにおいて、地面の勾配を計測し表示する。
9.オートラップ:事前に設定した一定距離や一定時間を走った時に、自動でラップ計
測を行う。
10.運動消費カロリー:消費カロリーを表示する。
11.歩数:運動開始からの歩数の合計を表示する。
このような活動計1400(携帯型電子機器)は、センサーデバイス1と、センサーデバイス1が収容されているケース1403と、ケース1403に収容され、センサーデバイス1からの出力データを処理する処理部1410と、ケース1403に収容されている表示部1402と、ケース1403の開口部を塞いでいる透光性カバー1404と、を含んでいる。そのため、前述したセンサーデバイス1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
なお、活動計1400は、ランニングウォッチ、ランナーズウォッチ、デュアスロンやトライアスロン等マルチスポーツ対応のランナーズウォッチ、アウトドアウォッチ、および衛星測位システム、例えばGPSを搭載したGPSウォッチ、等に広く適用できる。
また、上述では、衛星測位システムとしてGPS(Global Positioning System)を用いて説明したが、他の全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)を利用してもよい。例えば、EGNOS(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、QZSS(Quasi Zenith Satellite System)、GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System)、GALILEO、BeiDou(BeiDou Navigation Satellite System)、等の衛星測位システムのうち1または2以上を利用してもよい。また、衛星測位システムの少なくとも1つにWAAS(Wide Area Augmentation System)、EGNOS(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)等の静止衛星型衛星航法補強システム(SBAS:Satellite-based Augmentation System)を利用してもよい。
<第10実施形態>
次に、本発明の第10実施形態に係る移動体について説明する。
次に、本発明の第10実施形態に係る移動体について説明する。
図24は、本発明の第10実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
図24に示す自動車1500は、本発明の移動体を適用した自動車である。この図において、自動車1500には、センサーデバイス1が内蔵されており、センサーデバイス1によって車体1501の姿勢を検出することができる。センサーデバイス1の検出信号は、車体姿勢制御装置1502(姿勢制御部)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。
図24に示す自動車1500は、本発明の移動体を適用した自動車である。この図において、自動車1500には、センサーデバイス1が内蔵されており、センサーデバイス1によって車体1501の姿勢を検出することができる。センサーデバイス1の検出信号は、車体姿勢制御装置1502(姿勢制御部)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。
このような自動車1500(移動体)は、センサーデバイス1と、センサーデバイス1から出力された検出信号に基づいて制御を行う車体姿勢制御装置1502(制御部)と、を有している。そのため、前述したセンサーデバイス1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
なお、センサーデバイス1は、他にも、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。
また、移動体としては、自動車1500に限定されず、例えば、飛行機、ロケット、人工衛星、船舶、AGV(無人搬送車)、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。
以上、本発明のセンサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、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、前述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、センサーデバイスが加速度を検出する構成について説明したが、センサーデバイスが検出する物理量としては、特に限定されず、例えば、角速度、圧力等であってもよい。また、センサーデバイスが複数の物理量を検出できるようになっていてもよい。なお、複数の物理量とは、検出軸が異なる同種の物理量(例えば、X軸方向の加速度、Y軸方向の加速度およびZ軸方向の加速度や、X軸まわりの角速度、Y軸まわりの角速度およびZ軸まわりの角速度)であってもよいし、異なる物理量(例えば、X軸まわりの角速度およびX軸方向の加速度)であってもよい。
1…センサーデバイス、2…パッケージ、21…ベース、211…凹部、211a…第1凹部、211b…第2凹部、212…底面、212a…第1外縁、212b…第2外縁、212c…第3外縁、212d…第4外縁、22…蓋体、23…内部端子、24…外部端子、29…シームリング、3…加速度センサー、31…パッケージ、32…基板、321、322、323…凹部、324…溝、33…蓋体、34…センサー素子、341…固定電極、3411…第1固定電極指、3412…第2固定電極指、342…可動電極、3421…固定部、3422…可動部、3423…接続ばね、3424…可動電極指、35…センサー素子、351…固定電極、3511…第1固定電極指、3512…第2固定電極指、352…可動電極、3521…固定部、3522…可動部、3523…接続ばね、3524…可動電極指、36…センサー素子、361…可動部、361’…第1可動電極、361”…第2可動電極、362…固定部、363…梁、368…第1固定電極、369…第2固定電極、5…半導体素子、6…半田、6A…半田ペースト、71、72、73、74、75、76、77…配線、9…スペーサー、100…基板、101…端子、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、1110…制御回路、1200…携帯電話機、1202…操作ボタン、1204…受話口、1206…送話口、1208…表示部、1210…制御回路、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、1320…制御回路、1400…活動計、1401…バンド、1402…表示部、1403…ケース、1404…透光性カバー、1405…ベゼル、1406…操作ボタン、1407…操作ボタン、1408…加速度センサー、1409…角速度センサー、1410…処理部、1411…GPSセンサー、1412…地磁気センサー、1413…脈拍センサー、1414…温度センサー、1415…通信部、1416…記憶部、1417…操作部、1418…圧力センサー、1419…計時部、1420…音出力部、1421…バッテリー、1500…自動車、1501…車体、1502…車体姿勢制御装置、1503…車輪、2000…慣性計測装置、2100…アウターケース、2110…ネジ穴、2200…接合部材、2300…センサーモジュール、2310…インナーケース、2311…凹部、2312…開口、2320…基板、2330…コネクター、2340x…角速度センサー、2340y…角速度センサー、2340z…角速度センサー、2350…加速度センサー、2360…制御IC、3000…移動体測位装置、3100…慣性計測装置、3110…加速度センサー、3120…角速度センサー、3200…演算処理部、3300…GPS受信部、3400…受信アンテナ、3500…位置情報取得部、3600…位置合成部、3700…処理部、3800…通信部、3900…表示部、Ax、Ay、Az…加速度、BW、BW1、BW2…ボンディングワイヤー、J…回動軸、L…線分、O…中心、P…接続パッド、Q…洗浄剤、S…隙間、S2…収納空間、S3…内部空間、T…高さ、θ…傾き
Claims (12)
- 一方の面に第1端子を備える基板と、
前記基板の前記一方の面側に配置され、前記基板に対向する対向面に第2端子を備えているパッケージと、
前記パッケージに収納されているセンサー素子と、
前記基板の前記一方の面と前記パッケージの前記対向面との間に位置しているスペーサーと、
前記基板と前記パッケージとの間に位置し、これらを接合すると共に前記第1端子と前記第2端子とを電気的に接続する導電性接合材と、を有し、
前記第2端子は、前記基板の平面視で、前記スペーサーよりも外側に位置していることを特徴とするセンサーデバイス。 - 前記スペーサーは、前記基板の平面視で、前記対向面の縁部を除く中央部と重なって配置されている請求項1に記載のセンサーデバイス。
- 前記第2端子は、前記基板の平面視で、前記対向面の縁部に沿って配置されている請求項1または2に記載のセンサーデバイス。
- 前記スペーサーの高さは、30μm以上、100μm以下である請求項1ないし3のいずれか1項に記載のセンサーデバイス。
- 前記スペーサーは、前記基板と一体的に形成されている請求項1ないし4のいずれか1項に記載のセンサーデバイス。
- 前記スペーサーと前記対向面との接触面積は、前記対向面の面積の5%以上、30%以下である請求項1ないし5のいずれか1項に記載のセンサーデバイス。
- 前記導電性接合材は、半田である請求項1ないし6のいずれか1項に記載のセンサーデバイス。
- 請求項1ないし7のいずれか1項に記載のセンサーデバイスと、
前記センサーデバイスの駆動を制御する制御回路と、を含むことを特徴とする慣性計測装置。 - 請求項8に記載の慣性計測装置と、
測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信する受信部と、
受信した前記衛星信号に基づいて、前記受信部の位置情報を取得する取得部と、
前記慣性計測装置から出力された慣性データに基づいて、移動体の姿勢を演算する演算部と、
算出された前記姿勢に基づいて前記位置情報を補正することにより、前記移動体の位置を算出する算出部と、を含むことを特徴とする移動体測位装置。 - 請求項1ないし7のいずれか1項に記載のセンサーデバイスと、
前記センサーデバイスが収容されているケースと、
前記ケースに収容され、前記センサーデバイスからの出力データを処理する処理部と、
前記ケースに収容されている表示部と、
前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、
を含むことを特徴とする携帯型電子機器。 - 請求項1ないし7のいずれか1項に記載のセンサーデバイスと、
前記センサーデバイスから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含むことを特徴とする電子機器。 - 請求項1ないし7のいずれか1項に記載のセンサーデバイスと、
前記センサーデバイスから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含むことを特徴とする移動体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017208888A JP2019082348A (ja) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017208888A JP2019082348A (ja) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019082348A true JP2019082348A (ja) | 2019-05-30 |
Family
ID=66669519
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017208888A Pending JP2019082348A (ja) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019082348A (ja) |
-
2017
- 2017-10-30 JP JP2017208888A patent/JP2019082348A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6939475B2 (ja) | 物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 | |
JP7139661B2 (ja) | 物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、電子機器および移動体 | |
US10976339B2 (en) | Physical quantity sensor, inertial measurement unit, electronic apparatus, and vehicle | |
JP2019128304A (ja) | 物理量センサー、慣性計測ユニット、電子機器、携帯型電子機器、および移動体 | |
JP6943122B2 (ja) | 物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、電子機器および移動体 | |
JP2019032222A (ja) | 物理量センサー、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器、および移動体 | |
JP2019066256A (ja) | 物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 | |
JP7056099B2 (ja) | 物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 | |
US11112424B2 (en) | Physical quantity sensor, complex sensor, inertial measurement unit, portable electronic device, electronic device, and vehicle | |
JP2019078607A (ja) | 物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 | |
JP2019144108A (ja) | 物理量センサー、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器及び移動体 | |
JP2019078608A (ja) | 物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 | |
JP2019132690A (ja) | 物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器、移動体および物理量センサーの出力信号調整方法 | |
US20190162619A1 (en) | Physical Quantity Sensor, Physical Quantity Sensor Device, Complex Sensor Device, Electronic Device, And Vehicle | |
JP6922594B2 (ja) | 物理量センサー、物理量センサーデバイス、電子機器、携帯型電子機器および移動体 | |
CN109839515B (zh) | 物理量传感器、电子机器及移动体 | |
US20190101391A1 (en) | Physical quantity sensor, inertia measurement device, vehicle positioning device, portable electronic apparatus, electronic apparatus, and vehicle | |
JP2019082348A (ja) | センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 | |
JP2019100727A (ja) | 物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器、移動体および物理量センサーの製造方法 | |
JP2019074446A (ja) | 物理量センサー、電子機器、および移動体 | |
JP2019045168A (ja) | 物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、電子機器、および移動体 | |
JP2019052883A (ja) | 物理量センサー、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 | |
JP2019074433A (ja) | 物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 | |
JP7135291B2 (ja) | 物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、電子機器および移動体 | |
JP7159548B2 (ja) | 物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20180910 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20190920 |