JP2019128304A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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sensor
quantity sensor
sensor element
substrate
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良直 柳澤
Yoshinao Yanagisawa
良直 柳澤
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

【課題】物理量センサー素子から出力される信号に残留ノイズが混入し、センサー検出特性が劣化するのを低減した物理量センサーを提供する。【解決手段】物理量センサー１は、センサー素子としての加速度センサー素子２０と、半導体回路としてのＩＣ４０と、加速度センサー素子２０とＩＣ４０とが実装され、シリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）が設けられている基板としての第１の基材１１と、を含み、加速度センサー素子２０とＩＣ４０とが積層されており、加速度センサー素子２０を平面視したとき、加速度センサー素子２０とＩＣ４０とを接続している電気的接続部としてのボンディングワイヤー４３は、加速度センサー素子２０の仮想中心線Ｌに対して、シリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）とは、反対側に配置されている。【選択図】図４

Description

本発明は、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、および移動体に関する。
近年、電子デバイスとして、シリコンＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて製造された物理量センサーが開発されている。このような物理量センサーとして、例えば特許文献１には、櫛歯状をなして互いに対向するように配置されている可動電極および固定電極を有するセンサー素子を含み、これら二つの電極間で生じる静電容量に基づいて物理量を検出する静電容量型の物理量センサー（力学量センサー）が記載されている。
また、センサー素子をパッケージに実装する方法として、例えば特許文献２には、半導体チップ（マイクロフォンチップ）とＬＳＩチップを、半導体パッケージの凹部の底面に実装した構造が記載されている。
特開２００７−１３９５０５号公報 特開２００８−２８８４９２号公報
しかしながら、物理量（加速度や角速度）センサー素子と半導体回路（ＩＣ）とをパッケージの凹部の底面に実装した場合、物理量センサー素子と半導体回路とを電気的に接続しているワイヤーと、パッケージの内部に配置されているシリアル通信ＳＰＩ用の配線と、の電気的干渉に起因したノイズの影響により物理量センサー素子から出力される信号にブロードノイズ、所謂、残留ノイズ（Noise Density）が混入し、センサー検出特性が劣化するという問題があった。
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、以下の形態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］本適用例に係る物理量センサーは、センサー素子と、半導体回路と、前記センサー素子と前記半導体回路とが実装され、シリアル通信用配線パターンが設けられている基板と、を含み、前記センサー素子と前記半導体回路とが積層されており、前記センサー素子を平面視したとき、前記センサー素子と前記半導体回路とを接続している電気的接続部は、前記センサー素子の中心を通る仮想中心線に対して、前記シリアル通信用配線パターンとは、反対側に配置されていることを特徴とする。
本適用例に係る物理量センサーによれば、センサー素子と半導体回路とを接続している電気的接続部が、センサー素子の中心を通る仮想中心線に対して、シリアル通信用配線パターンとは、反対側に配置されているので、電気的接続部とシリアル通信用配線パターンとが、電気的に干渉し難くなる。そのため、センサー素子から出力される信号に残留ノイズが混入し難くなり、物理量センサーのセンサー検出特性の劣化を低減することができる。
［適用例２］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記平面視で、前記電気的接続部が配置されている側に、ＧＮＤパターンが設けられていることが好ましい。
本適用例によれば、電気的接続部が配置されている側に、ＧＮＤパターンが設けられているので、電気的接続部とシリアル通信用配線パターンとの間に、ＧＮＤパターンが配置され、電気的接続部とシリアル通信用配線パターンとがより電気的に干渉し難くなる。そのため、物理量センサーのセンサー検出特性の劣化をより低減することができる。
［適用例３］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記シリアル通信用配線パターンは、ＭＩＳＯ用パターン、ＭＯＳＩ用パターン、およびＳＣＬＫ用パターンを含むことが好ましい。
本適用例によれば、シリアル通信用配線パターンが、ＭＩＳＯ用パターン、ＭＯＳＩ用パターン、およびＳＣＬＫ用パターンを含んでいるので、電気的接続部との電気的な干渉による残留ノイズが混入し難くなり、高精度なセンサー検出特性を得ることができる。
［適用例４］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記シリアル通信用配線パターンが、前記基板の反対側の面に設けられている端子に、前記基板を貫通している貫通孔に充填されている導電体で電気的に接続されていることが好ましい。
本適用例によれば、シリアル通信用配線パターンが、基板の反対側の面に設けられている端子に、基板を貫通している貫通孔に充填されている導電体で電気的に接続されているので、外部からのノイズの影響を低減することができる。また、引出し配線等が不要となり、物理量センサーの小型化が図れる。
［適用例５］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記センサー素子と前記半導体回路との間の接続方法が、フリップチップ実装であることが好ましい。
本適用例によれば、センサー素子と半導体回路との間の接続方法が、フリップチップ実装であるため、ワイヤー接続に比べ、電気的接続部とシリアル通信用配線パターンとがより電気的に干渉し難くなる。そのため、物理量センサーのセンサー検出特性の劣化をより低減することができる。
［適用例６］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記基板の前記センサー素子と前記半導体回路とが実装されている面から離間して設けられているＧＮＤベタパターンを含むことが好ましい。
本適用例に係る物理量センサーによれば、ＧＮＤベタパターンがセンサー素子と半導体回路とが実装されている面から離間して設けられているので、ＧＮＤベタパターンとセンサー素子との線膨張係数の違いに起因して生じる残留応力がセンサー素子に伝播し難くなり、残留応力に起因して生じる温度ヒステリシスを低減させることができる。
［適用例７］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記ＧＮＤベタパターンは、前記センサー素子と前記半導体回路とが重なる方向からの平面視で、前記センサー素子と重なるように配置されていることが好ましい。
本適用例によれば、ＧＮＤベタパターンが平面視でセンサー素子と重なるように配置されているので、外部からの輻射ノイズを、ＧＮＤベタパターンで遮断することができ、センサー素子への輻射ノイズの影響を低減することができる。
［適用例８］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記基板は、複数の基板が積層されている積層基板であることが好ましい。
本適用例によれば、積層される基板と基板との間に、配線（メタライズ）の引き回しパターンを複数設けることができるため、平面視における基板サイズを大きくせずに複雑な配線パターンを配置することができる。
［適用例９］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記積層基板の積層数は、三層であることが好ましい。
本適用例によれば、基板と基板との層間を２つ有するため、より複雑な配線パターンを配置することができる。
［適用例１０］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記基板の前記センサー素子と半導体回路とが実装されている面に、前記センサー素子と前記半導体回路とを内側に囲んで積層されている環状基板と、前記基板と前記環状基板で構成される凹陥部が閉空間となるように、前記凹陥部の開口部を封止している導電性を有する蓋体と、を含むことが好ましい。
本適用例によれば、基板、環状基板、および蓋体との間に設けられている閉空間に、センサー素子と半導体回路とを収容することにより外部の雰囲気から遮断でき、高性能な物理量センサーを提供することができる。
［適用例１１］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記蓋体と、前記ＧＮＤベタパターンと、は、前記基板および前記環状基板の側面に設けられているキャスタレーションに形成されている導電層、或いは、前記環状基板を貫通する孔の中に充填されている導電体、を介して電気的に接続されていることが好ましい。
本適用例によれば、導電性を有する蓋体とＧＮＤベタパターンとが、導電層又は導電体で電気的に接続されているので、基板、環状基板、および蓋体で構成される容器の蓋体側や基板側からセンサー素子に影響する容器外部からの輻射ノイズを、蓋体とＧＮＤベタパターンとで遮断することができるので、センサー素子への輻射ノイズの影響をより低減することができる。
［適用例１２］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記基板に形成されている複数の配線のうち、アナログ用配線の幅は、信号用配線の幅よりも大きいことが好ましい。
本適用例によれば、アナログ用配線の幅を信号用配線の幅より、大きくすることで、アナログ用配線のインピーダンスを下げ、容器外部からの輻射ノイズの影響を低減することができる。
［適用例１３］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記アナログ用配線の幅をＬ１、前記信号用配線の幅をＬ２、としたとき、Ｌ１／Ｌ２≧２、を満たしていることが好ましい。
本適用例によれば、アナログ用配線の幅を信号用配線の幅の２倍以上とすることで、容器外部からの輻射ノイズの影響をより低減することができる。
［適用例１４］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記センサー素子は、加速度センサー素子であることが好ましい。
本適用例によれば、加速度センサー素子から出力される信号に残留ノイズが混入し難くいので、高精度な加速度信号を取得することができる。
［適用例１５］本適用例に係る慣性計測ユニットは、上記適用例に記載の物理量センサーと、角速度センサーと、前記物理量センサーおよび前記角速度センサーを制御する制御部と、を備えている。
本適用例によれば、センサー素子から出力される信号に残留ノイズが混入し難くなり、センサー検出特性の劣化を低減した物理量センサーにより、さらに高精度の慣性計測ユニットを提供することができる。
［適用例１６］本適用例に係る電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、前記物理量センサー出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、前記検出信号を補正する補正部と、を備えている。
本適用例によれば、センサー素子から出力される信号に残留ノイズが混入し難くなり、センサー検出特性の劣化を低減した物理量センサーにより、さらに高精度の電子機器を提供することができる。
［適用例１７］本適用例に係る携帯型電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、前記物理量センサーが収容されているケースと、前記ケースに収容され、前記物理量センサー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。
本適用例によれば、センサー素子から出力される信号に残留ノイズが混入し難くなり、センサー検出特性の劣化を低減した物理量センサーにより、さらに高精度の携帯型電子機器を提供することができる。
［適用例１８］本適用例に係る移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて姿勢制御を行う姿勢制御部と、を備えている。
本適用例によれば、センサー素子から出力される信号に残留ノイズが混入し難くなり、センサー検出特性の劣化を低減した物理量センサーから出力された高精度な信号に基づいて、姿勢制御を行うので、姿勢制御特性が高精度な移動体を提供することができる。
第１実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す斜視図。 物理量センサーの概略構成を示す平面図。 物理量センサーの概略構成を示す図１のＡ−Ａ断面図。 基板に設けられた配線パターンの概略構成を示す平面図。 基板に設けられたＧＮＤベタパターンの概略構成を示す平面図。 物理量センサーに用いられているセンサー素子の配置例を示す平面図。 センサー素子の概略構成を示す断面図。 センサー素子のセンサー部（Ｘ軸方向検出）の概略構成を示す斜視図。 センサー素子のセンサー部（Ｙ軸方向検出）の概略構成を示す斜視図。 センサー素子のセンサー部（Ｚ軸方向検出）の概略構成を示す斜視図。 物理量検出回路の構成を示す図。 第１実施形態に係る物理量センサーのノイズ特性測定結果を示すグラフ。 従来構造の物理量センサーのノイズ特性測定結果を示すグラフ。 第２実施形態に係る物理量センサーの物理量検出回路の構成を示す図。 第３実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す断面図。 第４実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す斜視図。 第５実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す断面図。 慣性計測ユニットの概略構成を示す分解斜視図。 慣性計測ユニットの慣性センサー素子の配置例を示す斜視図。 電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を模式的に示す斜視図。 電子機器の一例であるスマートフォン（携帯型電話機）の構成を模式的に示す斜視図。 電子機器の一例であるディジタルスチールカメラの構成を示す斜視図。 携帯型電子機器の一例である活動計の構成を示す平面図。 携帯型電子機器の一例である活動計の機能を説明する機能ブロック図。 移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図。
以下、本発明に係る物理量センサー、慣性計測ユニット、電子機器、携帯型電子機器、および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、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、本実施形態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。
＜第１実施形態＞
［物理量センサー１］
先ず、第１実施形態に係る物理量センサーについて、図１、図２、図３、図４、および図５を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す斜視図であり、図２は、物理量センサーの概略構成を示す平面図であり、図３は、物理量センサーの概略構成を示す図１のＡ−Ａ断面図である。図４は、基板に設けられた配線パターンの概略構成を示す平面図であり、図５は、基板に設けられたＧＮＤベタパターンの概略構成を示す平面図である。なお、説明の便宜上、図２では蓋体を省略している。
また、以下では、以降で説明する図６〜図８Ｃ、図１３〜図１７も含め、各図面に記載されているように、互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸として説明する。なお、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、三つのセンサー部が配置される方向に沿ったＸ軸とＹ軸とを含む面を「ＸＹ面」とも言う。また、Ｚ軸方向は、パッケージを構成するベース基板と蓋体の積層（配置）方向に沿った方向、換言すればセンサー素子と半導体回路（ＩＣ）との積層方向に沿った方向をＺ軸方向とする。さらに、説明の便宜上、Ｚ軸方向から視たときの平面視において、蓋体側である＋Ｚ軸方向側の面を上面、これと反対側となる−Ｚ軸方向側の面を下面として説明することがある。
図１、図２、および図３に示す物理量センサー１は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの加速度を独立して検知することのできる３軸加速度センサーとして利用可能である。このような物理量センサー１は、パッケージ７と、パッケージ７内に収容された構造体５と、を有している。なお、構造体５は、センサー素子としての加速度センサー素子２０と、加速度センサー素子２０上に積層された半導体回路としてのＩＣ（Integrated Circuit）４０と、を含み、樹脂接着材１８によって、加速度センサー素子２０の下面２０ｒがパッケージ７の内底面１１ｈに取り付けられて、接着（接合）されている。なお、ＩＣ４０は、加速度センサー素子２０上、換言すれば、加速度センサー素子２０の内底面１１ｈ側とは反対側の面に接着材４１を介して取り付けられ、電気的接続部としてのボンディングワイヤー４３により加速度センサー素子２０と電気的に接続されている。より詳細には、加速度センサー素子２０上に設けられた接続端子２９とＩＣ４０上に設けられた電極パッド４１ａとがボンディングワイヤー４３により電気的に接続されている。また、図２に示すように、加速度センサー素子２０の中心を通る仮想中心線Ｌに対して、電極パッド４１ａとは反対側に設けられたＩＣ４０上の電極パッド４１ｂとパッケージ７内（第２の基材１２の上面）に設けられた内部端子１９とは、ボンディングワイヤー４２により電気的に接続されている。
［パッケージ７］
図１、図２、および図３に示すように、構造体５を収容する容器としてのパッケージ７は、加速度センサー素子２０とパッケージ７とが重なる方向（＋Ｚ軸方向）からの平面視で外縁が四角形状であり、第１の基材１１、第２の基材１２、および第３の基材１３で構成されているベース部１０と、封止部材１４を介して第３の基材１３に接続されている導電性を有する蓋体１５と、を含み構成されている。なお、第１の基材１１、第２の基材１２、および第３の基材１３は、この順で積層されてベース部１０が構成される。
基板としての第１の基材１１は、平板状であり、環状基板としての第２の基材１２および第３の基材１３は、中央部が除去された環状の基板であり、第３の基材１３の上面の周縁にシールリングや導電性の低融点ガラス等の封止部材１４が形成されている。なお、第１の基材１１が、底板に相当する。
第２の基材１２の上面には、複数の内部端子１９が配置されており、第１の基材１１の下面であるパッケージ７の外底面１１ｒには、複数の外部端子１６が配置されている。また、各内部端子１９は、ベース部１０に形成された図示しない内部配線などを介して対応する外部端子１６に電気的に接続されている。また、パッケージ７の側面には、複数のキャスタレーション２８ａ〜２８ｎが形成されている。
第１の基材１１は、図３に示すように、複数の基板、本形態では三つの底板用基板１１ａ，１１ｂ，１１ｃが積層されている積層数が三層の積層基板である。また、積層されている底板用基板１１ａと底板用基板１１ｂとの間で、底板用基板１１ａの上面１１ｊには、メタライズされたＧＮＤベタパターン（GND solid pattern）３５が設けられている。換言すれば、ＧＮＤベタパターン３５は、パッケージ７の内底面１１ｈを含む第１の基材１１に設けられ、構造体５（加速度センサー素子２０とＩＣ４０）が実装されている内底面１１ｈから離間して設けられている。ＧＮＤベタパターン３５が内底面１１ｈから底板用基板１１ｂ，１１ｃを挟み、離間して設けられているので、ＧＮＤベタパターン３５の表面が加速度センサー素子２０に触れない。そのため、ＧＮＤベタパターン３５と加速度センサー素子２０との線膨張係数の違いに起因して生じる残留応力によるＧＮＤベタパターン３５表面の凹凸や歪みが、内底面１１ｈ上に配置された加速度センサー素子２０に伝播し難くすることができる。
なお、本実施形態では、ＧＮＤベタパターン３５を底板用基板１１ａと底板用基板１１ｂとの間に配設しているが、これに限定されることはなく、底板用基板１１ｂと底板用基板１１ｃの間でも構わない。つまり、ＧＮＤベタパターン３５を積層基板の何れかの層間に配設することで、ＧＮＤベタパターン３５と内底面１１ｈとの間に、少なくとも一層の底板用基板１１ａ，１１ｂ，１１ｃが介在することとなり、残留応力によるＧＮＤベタパターン３５表面の凹凸や歪みが、緩和され加速度センサー素子２０に伝播し難くなる。
また、底板用基板１１ｂと底板用基板１１ｃとの間および底板用基板１１ｃと第２の基材１２との間には、引き回しパターンとなる配線（不図示）が設けれている。このように、三層の底板用基板１１ａ，１１ｂ，１１ｃが積層され、それぞれの底板用基板１１ａ，１１ｂ，１１ｃ間にＧＮＤベタパターン３５や配線（引き回しパターン）を設けることにより、＋Ｚ軸方向からの平面視におけるパッケージ７のサイズを大きくせずに複雑な配線パターンを配置することができる。また、三層の底板用基板１１ａ，１１ｂ，１１ｃが積層されることにより基板間が二つとなるため、より複雑な配線パターンを配置することができる。
底板用基板１１ｃの上面（内底面１１ｈ）には、図４に示すように、シリアル通信用配線パターンを含む複数の信号用配線３０と、ＶＤＤ配線パターンを含む複数のアナログ用配線３１と、ＧＮＤパターン３３と、が設けられている。シリアル通信用配線パターンは、ＭＩＳＯ用パターン３０ａ、ＭＯＳＩ用パターン３０ｂ、およびＳＣＬＫ用パターン３０ｃを含み構成されている。また、ＭＩＳＯ用パターン３０ａ、ＭＯＳＩ用パターン３０ｂ、およびＳＣＬＫ用パターン３０ｃを含むシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）は、加速度センサー素子２０の中心を通る仮想中心線Ｌに対して、前述した電気的接続部としてのボンディングワイヤー４３とは、反対側に配置されている。このような構成とすることで、ボンディングワイヤー４３とシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）とが電気的に干渉し難くなる。そのため、加速度センサー素子２０から出力される信号に残留ノイズが混入し難くなり、センサー検出特性の劣化を低減することができる。
また、ＧＮＤパターン３３は、シリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）よりボンディングワイヤー４３側に設けられており、ボンディングワイヤー４３とシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）とがより電気的に干渉し難くなっている。
なお、アナログ用配線３１の幅Ｌ１は、信号用配線３０の幅Ｌ２に比べ、大きくなっている。信号用配線３０の幅Ｌ２に比べアナログ用配線３１の幅Ｌ１を大きくすることで、ＶＤＤ配線パターンを含むアナログ用配線３１のインピーダンスを下げ、パッケージ７の外部からの輻射ノイズの影響を低減することができる。また、ディジタル回路などで発生した動作ノイズが、底板用基板１１ａ，１１ｂ，１１ｃなどを通じてアナログ回路に影響を及ばさないようにすることもできる。
信号用配線３０、アナログ用配線３１、およびＧＮＤパターン３３は、底板用基板１１ｃに設けられた複数の貫通孔３６の内壁に形成された電極層（不図示）や貫通孔に充填された導電体３２を介して、第２の基材１２の上面に設けられた複数の内部端子１９や底板用基板１１ｃの下面の底板用基板１１ｂに設けられた複数の配線に電気的に接続されている。また、アナログ用配線３１は、キャスタレーション２８ａ，２８ｌの側面に形成された電極層（不図示）を介して、それぞれのキャスタレーション２８ａ，２８ｌに接して設けられている外部端子１６に電気的に接続されている。信号用配線３０は、キャスタレーション２８ｅ，２８ｆ，２８ｇ，２８ｈの側面に形成された電極層（不図示）を介して、それぞれのキャスタレーション２８ｅ，２８ｆ，２８ｇ，２８ｈに接して設けられている外部端子１６に電気的に接続されている。よって、ＭＩＳＯ用パターン３０ａは、キャスタレーション２８ｈを介して、ＭＯＳＩ用パターン３０ｂは、キャスタレーション２８ｇを介して、ＳＣＬＫ用パターン３０ｃは、キャスタレーション２８ｅを介して、外部端子１６に電気的に接続されている。
なお、アナログ用配線３１の幅Ｌ１は、信号用配線３０の幅Ｌ２に対して、Ｌ１／Ｌ２≧２であることがより好ましい。配線幅の比を２倍以上にすることで、インピーダンスをより下げて、パッケージ７の外部からの輻射ノイズの影響をより低減することができる。
底板用基板１１ａの上面１１ｊに設けられたＧＮＤベタパターン３５は、図５に示すように、加速度センサー素子２０とパッケージ７とが重なる方向（＋Ｚ軸方向）からの平面視で、加速度センサー素子２０と重なるように配置されている。そのため、パッケージ７の第１の基材１１側から加速度センサー素子２０に影響するパッケージ７の外部からの輻射ノイズ（電磁波等の放射ノイズ）を遮断し、加速度センサー素子２０に対する輻射ノイズの影響を低減することができる。
ＧＮＤベタパターン３５は、後述する底板用基板１１ａに設けられた貫通孔に充填した導電体３２と電気的に接続されており、また、パッケージ７の外底面１１ｒでキャスタレーション２８ｂ，２８ｍに接して設けられた外部端子１６と電気的に接続されている。
図３に戻り、パッケージ７は、第１の基材１１と第２の基材１２と第３の基材１３とが重なる領域に、第１の基材１１を貫通する貫通孔１１ｇと、第２の基材１２を貫通し貫通孔１１ｇと連通する貫通孔１２ｇと、第３の基材１３を貫通し貫通孔１２ｇと連通する貫通孔１３ｇと、が複数設けられている。貫通孔１１ｇ、貫通孔１２ｇ、および貫通孔１３ｇ内には、銅や半田などの導電体３２が充填されて、貫通電極が形成されている。そのため、蓋体１５とＧＮＤベタパターン３５とを導電体３２を介して、電気的に接続することができる。従って、パッケージ７の蓋体１５側や第１の基材１１側から加速度センサー素子２０に影響するパッケージ７の外部からの輻射ノイズを、蓋体１５とＧＮＤベタパターン３５とで遮断することができるので、輻射ノイズの影響をより低減することができる。
パッケージ７は、第１の基材１１の構造体５が実装される内底面１１ｈと中央部が除去された環状の第２の基材１２と第３の基材１３とが積層された環状基板とにより、構造体５を収容する凹陥部１７ａが形成される。そして、パッケージ７は、この凹陥部１７ａの開口部１７ｂが蓋体１５によって塞がれる、換言すれば封止されることによって閉空間（密閉空間）である収容空間（内部空間）１７が設けられ、この収容空間１７に構造体５を収容することができる。このように、ベース部１０と蓋体１５との間に設けられている収容空間１７に、加速度センサー素子２０およびＩＣ４０で構成される構造体５が収容されていることにより、構造体５をパッケージ７の外側の雰囲気から遮断でき、コンパクトで高性能な物理量センサー１とすることができる。なお、第１の基材１１や第２の基材１２を含むベース部１０に形成された配線パターンや電極パッド（端子電極）の一部は図示を省略してある。
第１の基材１１、第２の基材１２、および第３の基材１３の構成材料には、セラミックなどが好適に用いられる。なお、第１の基材１１、第２の基材１２、および第３の基材１３の構成材料は、セラミック以外に、ガラス、樹脂、金属等を用いてもよい。また、蓋体１５の構成材料には、導通性を有するものであれば良く、例えば、コバールなどの金属材料やガラス材料、シリコン材料、セラミック材料などに金属をメタライズしたものを用いることができる。
信号用配線３０、アナログ用配線３１、ＧＮＤパターン３３、ＧＮＤベタパターン３５、内部端子１９、および外部端子１６は、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属配線材料を、所定の位置にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等のめっきを施す方法などによって形成することができる。
［構造体５］
構造体５は、加速度センサー素子２０と、加速度センサー素子２０と電気的に接続され、接着材４１によって加速度センサー素子２０上に接着されている半導体回路としてのＩＣ４０を含む。換言すれば、ＩＣ４０は、加速度センサー素子２０のパッケージ７を構成する第１の基材１１側の面である下面２０ｒと反対側の面に取り付けられている。このように、パッケージ７と加速度センサー素子２０とＩＣ４０とを積層することにより、平面方向の配置効率を高め、物理量センサー１の平面視における面積を小さくすることができる。
構造体５は、図３に示すように、樹脂接着材１８によって、底板としてのベース部１０を構成する第１の基材１１の上面である内底面１１ｈに、加速度センサー素子２０の下面２０ｒが接合され、パッケージ７の収容空間１７に収容されている。パッケージ７の収容空間１７は、大気圧よりも低い減圧雰囲気、または窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性気体雰囲気に気密封止されている。
［センサー素子としての加速度センサー素子２０］
次に、物理量センサーに用いられているセンサー素子について、図６および図７を参照し説明する。図６は、物理量センサーに用いられているセンサー素子の配置例を示す平面図であり、図７は、センサー素子の概略構成を示す断面図である。
センサー素子としての加速度センサー素子２０は、図６および図７に示すように、ベース基板２２およびキャップ部２３を有する容器２５と、容器２５内に収容された三つのセンサー部であるＸ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ、およびＺ軸センサー部２１ｚを有している。なお、説明の便宜上、図７には、Ｚ軸センサー部２１ｚのみを示している。
ベース基板２２には上側に開口する凹部２１１，２１２，２１３が形成されている。これらのうち、凹部２１１は、その上方に配置されているＸ軸センサー部２１ｘとベース基板２２との接触を防止するための逃げ部として機能する。同様に、凹部２１２は、その上方に配置されているＹ軸センサー部２１ｙとベース基板２２との接触を防止するための逃げ部として機能する。また、凹部２１３は、その上方に配置されているＺ軸センサー部２１ｚとベース基板２２との接触を防止するための逃げ部として機能する。
また、ベース基板２２には上面に開口する凹部２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ、凹部２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ、および凹部２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃが形成されている。これらのうち、凹部２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃは、凹部２１１の周囲に配置されており、これら凹部２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ内にはＸ軸センサー部２１ｘ用の配線２７１，２７２，２７３が配置されている。また、凹部２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃは、凹部２１２の周囲に配置されており、凹部２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ内にはＹ軸センサー部２１ｙ用の配線２８１，２８２，２８３が配置されている。また、凹部２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃは、凹部２１３の周囲に配置されており、凹部２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ内にはＺ軸センサー部２１ｚ用の配線２９１，２９２，２９３が配置されている。また、これら各配線２７１，２７２，２７３，２８１，２８２，２８３，２９１，２９２，２９３の端部は、容器２５の外部に露出しており、露出した部分が接続端子２９となっている。そして、この各接続端子２９がボンディングワイヤー４３を介してＩＣ４０上に設けられた電極パッド４１ａ（図２参照）と電気的に接続されている。
このようなベース基板２２は、例えば、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（登録商標）ガラスのような硼珪酸ガラス）から形成されている。これにより、シリコン基板から形成されているＸ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ、およびＺ軸センサー部２１ｚをベース基板２２に対して陽極接合により強固に接合することができる。また、ベース基板２２に光透過性を付与することができるため、ベース基板２２を介して容器２５の内部を観察することができる。ただし、ベース基板２２の構成材料としては、ガラス材料に限定されず、例えば、高抵抗なシリコン材料を用いることができる。この場合、Ｘ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ、およびＺ軸センサー部２１ｚとの接合は、例えば、樹脂系接着材、ガラスペースト、金属層等を介して行うことができる。
次に、センサー素子のセンサー部について、図８Ａ、図８Ｂ、および図８Ｃを参照して詳細に説明する。図８Ａは、センサー素子のセンサー部（Ｘ軸方向検出）の概略構成を示す斜視図であり、図８Ｂは、センサー素子のセンサー部（Ｙ軸方向検出）の概略構成を示す斜視図であり、図８Ｃは、センサー素子のセンサー部（Ｚ軸方向検出）の概略構成を示す斜視図である。
センサー部の一つであるＸ軸センサー部２１ｘは、Ｘ軸方向の加速度を検出する部分である。このようなＸ軸センサー部２１ｘは、図８Ａに示すように、支持部６１１，６１２と、可動部６２と、連結部６３１，６３２と、複数の第１固定電極指６４と、複数の第２固定電極指６５と、を有している。また、可動部６２は、基部６２１と、基部６２１からＹ軸方向両側に突出している複数の可動電極指６２２と、を有している。このようなＸ軸センサー部２１ｘ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おり、シリコン基板は導電性を有している。
支持部６１１，６１２は、ベース基板２２の上面２２ｆに陽極接合され、支持部６１１が導電性バンプ（不図示）を介して配線２７１と電気的に接続されている。そして、これら支持部６１１，６１２の間に可動部６２が設けられている。可動部６２は、連結部６３１，６３２を介して支持部６１１，６１２に連結されている。連結部６３１，６３２は、バネのようにＸ軸方向に弾性変形可能であるため、可動部６２が支持部６１１，６１２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。
複数の第１固定電極指６４は、可動電極指６２２のＸ軸方向一方側に配置され、対応する可動電極指６２２に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなして並んでいる。このような複数の第１固定電極指６４は、その基端部にて、ベース基板２２の凹部２１１の上面に陽極接合され、導電性バンプＢ１２を介して配線２７２に電気的に接続されている。
これに対して、複数の第２固定電極指６５は、可動電極指６２２のＸ軸方向他方側に配置され、対応する可動電極指６２２に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなして並んでいる。このような複数の第２固定電極指６５は、その基端部にて、ベース基板２２の凹部２１１の上面に陽極接合され、導電性バンプＢ１３を介して配線２７３に電気的に接続されている。
このようなＸ軸センサー部２１ｘを用いて、次のようにしてＸ軸方向の加速度を検知する。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６２が、連結部６３１，６３２を弾性変形させながら、Ｘ軸方向に変位する。当該変位に伴って、可動電極指６２２と第１固定電極指６４との間の静電容量および可動電極指６２２と第２固定電極指６５との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。そして、当該静電容量の変化に基づいてＩＣ４０にて加速度が求められる。
センサー部の一つであるＹ軸センサー部２１ｙは、Ｙ軸方向の加速度を検出する部分である。このようなＹ軸センサー部２１ｙは、平面視で９０°回転した状態で配置されている以外は、Ｘ軸センサー部２１ｘと同様の構成である。Ｙ軸センサー部２１ｙは、図８Ｂに示すように、支持部７１１，７１２と、可動部７２と、連結部７３１，７３２と、複数の第１固定電極指７４と、複数の第２固定電極指７５と、を有している。また、可動部７２は、基部７２１と、基部７２１からＸ軸方向両側に突出している複数の可動電極指７２２と、を有している。
支持部７１１，７１２は、ベース基板２２の上面２２ｆに陽極接合され、支持部７１１が導電性バンプ（不図示）を介して配線２８１と電気的に接続されている。そして、これら支持部７１１，７１２の間に可動部７２が設けられている。可動部７２は、連結部７３１，７３２を介して支持部７１１，７１２に連結されている。連結部７３１，７３２は、バネのようにＹ軸方向に弾性変形可能であるため、可動部７２が支持部７１１，７１２に対して矢印ｂで示すようにＹ軸方向に変位可能となる。
複数の第１固定電極指７４は、可動電極指７２２のＹ軸方向一方側に配置され、対応する可動電極指７２２に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなして並んでいる。このような複数の第１固定電極指７４は、その基端部にてベース基板２２の凹部２１２の上面に陽極接合され、導電性バンプＢ２２を介して配線２８２に電気的に接続されている。
これに対して、複数の第２固定電極指７５は、可動電極指７２２のＹ軸方向他方側に配置され、対応する可動電極指７２２に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなして並んでいる。このような複数の第２固定電極指７５は、その基端部にて、ベース基板２２の凹部２１２の上面に陽極接合され、導電性バンプＢ２３を介して配線２８３に電気的に接続されている。
このようなＹ軸センサー部２１ｙを用いて、次のようにしてＹ軸方向の加速度を検知する。すなわち、Ｙ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７２が、連結部７３１，７３２を弾性変形させながら、Ｙ軸方向に変位する。当該変位に伴って、可動電極指７２２と第１固定電極指７４との間の静電容量および可動電極指７２２と第２固定電極指７５との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。そして、当該静電容量の変化に基づいてＩＣ４０にて加速度が求められる。
センサー部の一つであるＺ軸センサー部２１ｚは、Ｚ軸方向（鉛直方向）の加速度を検出する部分である。このようなＺ軸センサー部２１ｚは、図８Ｃに示すように、支持部８１１と、可動部８２と、可動部８２を支持部８１１に対して揺動可能に連結する一対の連結部８３１，８３２と、を有し、連結部８３１，８３２を軸Ｊとして、可動部８２が支持部８１１に対してシーソー揺動する。このようなＺ軸センサー部２１ｚ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おり、シリコン基板は導電性を有している。
支持部８１１は、ベース基板２２の上面２２ｆに陽極接合され、支持部８１１が導電性バンプ（不図示）を介して配線２９１と電気的に接続されている。そして、支持部８１１のＹ軸方向の両側に可動部８２が設けられている。可動部８２は、軸Ｊよりも＋Ｙ方向側に位置する第１可動部８２１と、軸Ｊよりも−Ｙ方向側に位置し、第１可動部８２１よりも大きい第２可動部８２２とを有している。第１可動部８２１および第２可動部８２２は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度が加わったときの回転モーメントが異なっており、加速度に応じて可動部８２に所定の傾きが生じるように設計されている。これにより、Ｚ軸方向の加速度が生じると、可動部８２が軸Ｊまわりにシーソー揺動する。
また、凹部２１３の底面の第１可動部８２１と対向する位置には配線２９２に電気的に接続された第１検出電極２１１ｇが配置されており、第２可動部８２２と対向する位置には配線２９３に電気的に接続された第２検出電極２１１ｈが配置されている。そのため、第１可動部８２１と第１検出電極２１１ｇとの間に静電容量が形成され、第２可動部８２２と第２検出電極２１１ｈとの間に静電容量が形成されている。なお、第２可動部８２２と対向する位置にあって、第２検出電極２１１ｈよりも−Ｙ軸側には、ダミー電極２１１ｉを設けることができる。なお、第１検出電極２１１ｇ、第２検出電極２１１ｈ、およびダミー電極２１１ｉは、例えば、ＩＴＯ等の透明な導電性材料で構成されていることが好ましい。
このようなＺ軸センサー部２１ｚを用いて、次のようにしてＺ軸方向の加速度を検出する。すなわち、Ｚ軸方向の加速度が加わると、可動部８２は、軸Ｊまわりにシーソー揺動する。このような可動部８２のシーソー揺動によって、第１可動部８２１と第１検出電極２１１ｇとの離間距離、および第２可動部８２２と第２検出電極２２１ｈとの離間距離が変化し、これに応じてこれらの間の静電容量が変化する。そして、当該静電容量の変化に基づいてＩＣ４０にて加速度が求められる。
キャップ部２３は、図７に示すように、下面に開口する凹部２２３を有し、凹部２２３が凹部２１１，２１２，２１３とで内部空間を形成するようにベース基板２２に接合されている。このようなキャップ部２３は、本実施形態ではシリコン基板で形成されている。キャップ部２３とベース基板２２とはガラスフリット２４を用いて気密に接合されている。また、キャップ部２３には、凹部２２３から外部に貫通する段付きの封止孔２７が設けられている。封止孔２７は、内部空間Ｓ２を窒素（Ｎ2）雰囲気とした状態で、溶融金属２６、例えば溶融させた金ゲルマニウム合金（ＡｕＧｅ）を用いて封止されている。
［半導体回路としてのＩＣ４０］
図３に示すように、ＩＣ４０は、接着材４１を介して加速度センサー素子２０の上面に配置されている。なお、接着材４１としては、加速度センサー素子２０上にＩＣ４０を固定することができれば、特に限定されず、例えば、半田、銀ペースト、樹脂系接着材（ダイアタッチ材）等を用いることができる。
ＩＣ４０は、上面に複数の電極パッド４１ａ，４１ｂが設けられており、加速度センサー素子２０の中心を通る仮想中心線Ｌに対して、加速度センサー素子２０の接続端子２９側の各電極パッド４１ａがボンディングワイヤー４３を介して加速度センサー素子２０の接続端子２９に電気的に接続されている。また、加速度センサー素子２０の仮想中心線Ｌに対して、接続端子２９と反対側（第２の基材１２の内部端子１９側）の各電極パッド４１ｂがボンディングワイヤー４２を介して第２の基材１２の内部端子１９に電気的に接続されている。これにより、加速度センサー素子２０が検出した信号をＩＣ４０内で制御して加速度信号として出力することができる。
次に、ＩＣ４０の物理量検出回路４の構成について、図９を参照して説明する。
物理量検出回路４は、図９に示すように、マルチプレクサー１４１、オフセット調整容量１４２、Ｑ／Ｖアンプ（ＱＶＡ）１４３、プログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）１４４、温度センサー１４５、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）１４６、デジタルフィルター１４７、記憶部１４８、インターフェイス回路１４９、駆動回路１５０を含んで構成されている。
駆動回路１５０は、クロック信号および周波数（駆動周波数）のクロック信号に基づいて、駆動信号を端子ＣＯＭＭＯＮを介して、加速度センサー素子２０に印加する。なお、加速度センサー素子２０には、シールド用のグラウンドパターン（不図示）が設けられており、グラウンドパターンには、物理量検出回路４の端子ＳＨＩＥＬＤ１、ＳＨＩＥＬＤ２を介して、電源電圧（例えば０Ｖ）が供給される。
その後、加速度センサー素子２０が検出した検出信号は、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ，ＸＮ，ＹＮ，ＺＮを介してマルチプレクサー１４１に入力される。
マルチプレクサー１４１は、互いに排他的にアクティブ（本実施形態では、ハイレベル）となるクロック信号に基づいて、２つの差動信号対を出力する。出力された２つの差動信号対は、それぞれオフセット調整容量１４２により、０点調整され、Ｑ／Ｖアンプ１４３に入力される。
Ｑ／Ｖアンプ１４３は、マルチプレクサー１４１から出力される電荷の差動信号対を電圧の差動信号対に変換して出力する。
プログラマブルゲインアンプ１４４は、Ｑ／Ｖアンプ１４３から出力される差動信号対（差動の電圧信号）が入力され、当該差動信号を増幅した差動信号対を出力する。この時、温度センサー１４５の温度情報に基づいて、差動信号対の温度補正を行う。
Ａ／Ｄ変換回路１４６は、差動信号対の電圧信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
デジタルフィルター１４７は、クロック信号に基づいて、Ａ／Ｄ変換回路１４６から出力されるデジタル信号に対してフィルタリング処理を行う。Ａ／Ｄ変換回路１４６から出力されるデジタル信号には、Ａ／Ｄ変換回路１４６のＡ／Ｄ変換処理により発生した高周波ノイズが重畳されているため、デジタルフィルター１４７は、この高周波ノイズを低減させるローパスフィルターとして機能する。このデジタルフィルター１４７から出力されるデジタル信号には、Ｘ軸加速度の大きさ及び向きに応じたデジタル値を有するＸ軸加速度信号（「物理量信号」の一例）、Ｙ軸加速度の大きさ及び向きに応じたデジタル値を有するＹ軸加速度信号（「物理量信号」の一例）及びＺ軸加速度の大きさ及び向きに応じたデジタル値を有するＺ軸加速度信号（「物理量信号」の一例）が時分割に含まれている。従って、Ｑ／Ｖアンプ１４３、プログラマブルゲインアンプ１４４、Ａ／Ｄ変換回路１４６、およびデジタルフィルター１４７からなる回路は、互いに異なる３軸であるＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸に対する加速度を検出する加速度センサー素子２０から出力される３軸の差動信号対に基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸に対して検出された加速度の大きさに応じた３軸加速度信号（Ｘ軸加速度信号、Ｙ軸加速度信号、およびＺ軸加速度信号）を生成する３軸加速度信号生成回路（「物理量信号生成回路」の一例）として機能する。
記憶部１４８は、レジスター１４８ａおよび不揮発性メモリー１４８ｂを有している。不揮発性メモリー１４８ｂには、物理量検出回路４に含まれる各回路に対する各種のデータ（例えば、プログラマブルゲインアンプ１４４の利得調整データ、デジタルフィルター１４７のフィルター係数）等の各種の情報が記憶されている。不揮発性メモリー１４８ｂは、例えば、ＭＯＮＯＳ（Metal Oxide Nitride Oxide Silicon）型メモリーやＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）として構成することができる。物理量検出回路４の電源投入時（電源電圧が０ＶからＶＤＤまで立ち上がる時）に、不揮発性メモリー１４８ｂに記憶されている各種のデータがレジスター１４８ａに転送されて保持され、レジスター１４８ａに保持された各種のデータが各回路に供給される。
また、レジスター１４８ａには、デジタルフィルター１４７から出力される３軸加速度信号が、それぞれｎビットの３軸分の加速度データとして記憶される。また、レジスター１４８ａには、異常検知フラグ、Ｘ軸異常検知フラグ、Ｙ軸異常検知フラグ、Ｚ軸異常検知フラグ及び異常診断実施フラグを含むフラグ情報が記憶される。
インターフェイス回路１４９は、上述したＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸に対して検出された加速度の大きさに応じた３軸加速度信号（Ｘ軸加速度信号、Ｙ軸加速度信号、およびＺ軸加速度信号）をデジタル信号としてシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）を介して出力し、また、物理量センサー１の外部装置（不図示）とシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）を介して通信するための回路である。当該外部装置は、インターフェイス回路１４９を介して、記憶部１４８に対するデータの書き込みや読み出しを行うことができる。インターフェイス回路１４９は、例えば、３端子や４端子のＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）インターフェイス回路であってもよいし、２端子のＩ２Ｃ（Inter Integrated Circuit）インターフェイス回路であってもよい。例えば、外部装置は、記憶部１４８（レジスター１４８ａ）に記憶されている３軸分の加速度データとフラグ情報とを読み出し、３軸分の加速度データを使用して各種の処理を行うことができる。
次に、上述した第１実施形態に係る物理量センサー１のノイズ特性について、図１０および図１１を参照して説明する。図１０は、第１実施形態に係る物理量センサーのノイズ特性測定結果を示すグラフであり、図１１は、従来構造の物理量センサーのノイズ特性測定結果を示すグラフである。なお、ノイズ特性の縦軸はノイズ密度であり、横軸は周波数である。
［ノイズ特性］
本実施形態に係る物理量センサー１のノイズ特性の一例として、Ｚ軸加速度信号のノイズ特性測定結果を図１０に示す。その結果、ノイズ特性は周波数の上昇に伴い、ノイズ密度が減少する特性であった。
これに対し、従来構造の物理量センサーのＺ軸加速度信号のノイズ特性測定結果は、図１１に示すように、ノイズ特性は周波数の上昇に伴い、ノイズ密度が減少する特性であるが、所定の周波数帯で残留ノイズが発生している。ここで、従来構造とは、図４において、ＭＩＳＯ用パターン３０ａ、ＭＯＳＩ用パターン３０ｂ、およびＳＣＬＫ用パターン３０ｃを含むシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）が、キャスタレーション２８ｊ，２８ｋ，２８ｌ近傍に配置され、加速度センサー素子２０とＩＣ４０とを電気的に接続しているボンディングワイヤー４３に近接しているパッケージ構造である。そのため、シリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）とボンディングワイヤー４３とが電気的に干渉し易くなり、加速度センサー素子２０からの検出信号にシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）からのノイズ影響により、残留ノイズが混入したものと考えられる。従って、本実施形態では、ＭＩＳＯ用パターン３０ａ、ＭＯＳＩ用パターン３０ｂ、およびＳＣＬＫ用パターン３０ｃを含むシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）を、加速度センサー素子２０の仮想中心線Ｌに対して、ボンディングワイヤー４３とは、反対側に配置し、シリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）からの残留ノイズ混入を低減している。
なお、図１０にＺ軸加速度信号のノイズ特性測定結果を示したが、Ｘ軸加速度信号やＹ軸加速度信号についても同様の測定を行った結果、残留ノイズの発生は無かった。しかし、従来構造の物理量センサーでは、Ｘ軸加速度信号やＹ軸加速度信号についてもノイズ密度の大きさの違う残留ノイズの発生が確認された。
以上説明した第１実施形態に係る物理量センサー１によれば、ＭＩＳＯ用パターン３０ａ、ＭＯＳＩ用パターン３０ｂ、およびＳＣＬＫ用パターン３０ｃを含むシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）を、加速度センサー素子２０の仮想中心線Ｌに対して、電気的接続部としてのボンディングワイヤー４３とは、反対側に配置しているので、シリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）とボンディングワイヤー４３とが電気的に干渉し難くなり、加速度センサー素子２０から出力される信号にシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）からの残留ノイズが混入するのを低減することができる。そのため、物理量センサー１のセンサー検出特性の劣化を低減することができる。
また、電気的接続部としてのボンディングワイヤー４３が配置されている側に、ＧＮＤパターン３３が設けられているので、ボンディングワイヤー４３とシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）との間に、ＧＮＤパターン３３が配置され、ボンディングワイヤー４３とシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）とがより電気的に干渉し難くなる。そのため、物理量センサー１のセンサー検出特性の劣化をより低減することができる。
＜第２実施形態＞
［物理量センサー１ａ］
次に、第２実施形態に係る物理量センサー１ａを、図１２を参照して説明する。図１２は、第２実施形態に係る物理量センサーの物理量検出回路の構成を示す図である。なお、以下の説明では、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第２実施形態に係る物理量センサー１ａは、第１実施形態に係る物理量センサー１に比べ、ＩＣ４０ａ内の物理量検出回路４ａの構成が異なる。第１実施形態に係る物理量センサー１の物理量検出回路４がデジタル出力回路であるのに対して、第２実施形態に係る物理量センサー１ａの物理量検出回路４ａがアナログ出力回路である。
第２実施形態の物理量センサー１ａは、図１２に示すように、ＩＣ４０ａ内の物理量検出回路４ａにおいて、第１実施形態の物理量検出回路４と同様に、Ｑ／Ｖアンプ１４３から出力された電圧の差動信号対を、プログラマブルゲインアンプ１４４で増幅する。その後、デマルチプレクサー１５１に入力する。
デマルチプレクサー１５１は、増幅された差動信号対を再びＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸のそれぞれ１対の差動信号対に分離し、ローパスフィルター１５２に入力する。
ローパスフィルター１５２は、前段のデマルチプレクサー１５１に重畳される高周波ノイズを除去し、３軸のそれぞれ１対の差動信号対をマルチプライヤー１５３に入力する。
マルチプライヤー１５３は、３軸それぞれの差動信号対と温度センサー１４５の温度情報に基づいた温度補正値を乗算し、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸に対して検出された加速度の大きさに応じた３軸加速度信号（Ｘ軸加速度信号、Ｙ軸加速度信号、およびＺ軸加速度信号）を生成する。その後、３軸加速度信号（Ｘ軸加速度信号、Ｙ軸加速度信号、およびＺ軸加速度信号）は、アナログ信号としてバッファー１５４を介して、３つの出力端子ＸＯＵＴ，ＹＯＵＴ，ＺＯＵＴから出力される。また、温度センサー１４５の温度情報についても、アナログ信号としてバッファー１５４を介して、出力端子ＴＯＵＴから出力される。
インターフェイス回路１４９は、第１実施形態の物理量検出回路４と同様に、物理量センサー１ａの外部装置（不図示）とシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）を介して通信するための回路である。当該外部装置は、インターフェイス回路１４９を介して、記憶部１４８に対するデータの書き込みや読み出しを行うことができる。
以上説明した第２実施形態に係る物理量センサー１ａによれば、第１実施形態と同様に、アナログ出力回路であっても、ボンディングワイヤー４３とシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）とが、電気的に干渉し、加速度センサー素子２０から出力される信号に残留ノイズが混入するのを低減し、物理量センサー１ａのセンサー検出特性の劣化を低減することができる。
＜第３実施形態＞
［物理量センサー１ｂ］
次に、第３実施形態に係る物理量センサー１ｂを、図１３を参照して説明する。図１３は、第３実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す断面図である。なお、以下の説明では、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第３実施形態に係る物理量センサー１ｂは、第１実施形態に係る物理量センサー１に比べ、構造体５における加速度センサー素子２０とＩＣ４０との実装方法が異なる。第１実施形態に係る物理量センサー１のＩＣ４０は、加速度センサー素子２０上に接着材４１で実装されている。これに対して、第３実施形態に係る物理量センサー１ｂのＩＣ４０は、加速度センサー素子２０上に導電性バンプ４５によるフリップチップ実装で接合されている。
第３実施形態の物理量センサー１ｂは、図１３に示すように、加速度センサー素子２０上に設けられている接続端子２９ａ，２９ｂに、ＩＣ４０に設けられた電極パッド４１ａ，４１ｂをそれぞれ対向させ、電気的接続部としての導電性バンプ４５を介して、電気的に接続されている。よって、第１実施形態に係る物理量センサー１のワイヤボンディング接続に比べ、シリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）との電気的な干渉が受け難くなる。また、ＩＣ４０に設けられた電極パッド４１ｂは、導電性バンプ４５により電気的に接続された接続端子２９ｂからボンディングワイヤー４２を介して内部端子１９へ電気的に接続されている。
以上説明した第３実施形態に係る物理量センサー１ｂによれば、第１実施形態と同様に、電気的接続部としての導電性バンプ４５とシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）とが、電気的に干渉し、加速度センサー素子２０から出力される信号に残留ノイズが混入するのを低減し、さらに、加速度センサー素子２０とＩＣ４０との間の電気的接続方法が、ＩＣ４０に設けられているシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）と電気的に干渉し易い電極パッド４１ａが加速度センサー素子２０と対向し、導電性バンプ４５により電気的に接続されているため、導電性バンプ４５とシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）とがより電気的に干渉し難くなる。そのため、物理量センサー１ｂのセンサー検出特性の劣化をより低減することができる。
＜第４実施形態＞
［物理量センサー１ｃ］
次に、第４実施形態に係る物理量センサー１ｃを、図１４を参照して説明する。図１４は、第４実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す斜視図である。なお、以下の説明では、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第４実施形態に係る物理量センサー１ｃは、第１実施形態に係る物理量センサー１に比べ、蓋体１５とベース部１０ｂに設けられたＧＮＤベタパターン３５との電気的な接続方法が異なる。第１実施形態に係る物理量センサー１の蓋体１５とＧＮＤベタパターン３５とが、第１の基材１１、第２の基材１２、および第３の基材１３に設けられ、それぞれが連通する貫通孔１１ｇ，１２ｇ，１３ｇに充填された導電体３２で電気的に接続されている。これに対して、第４実施形態に係る物理量センサー１ｃの蓋体１５とＧＮＤベタパターン３５とは、パッケージ７ｂを構成するベース部１０ｂの側面に設けられているキャスタレーション２８ｂ，２８ｍに金属材料などをメタライズして形成されている導電層３４ｂを介して電気的に接続されている。
第４実施形態の物理量センサー１ｃは、図１４に示すように、蓋体１５とＧＮＤベタパターン３５との電気的な接続するために、ベース部１０ｂの側面に設けられているキャスタレーション２８ｂ，２８ｍに金属材料などをメタライズして形成されている導電層３４ｂが設けられている。従って、蓋体１５とＧＮＤベタパターン３５とを同電位とすることができ、蓋体１５とＧＮＤベタパターン３５とによって、蓋体１５側と第１の基材１１側とからの輻射ノイズの影響を低減することができる。
以上説明した第４実施形態に係る物理量センサー１ｃによれば、第１実施形態と同様に、ボンディングワイヤー４３とシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）とが、電気的に干渉し、加速度センサー素子２０から出力される信号に残留ノイズが混入するのを低減し、物理量センサー１ｃのセンサー検出特性の劣化を低減することができる。また、蓋体１５とベース部１０ｂに設けられたＧＮＤベタパターン３５とがキャスタレーション２８ｂ，２８ｍに形成されている導電層３４ｂを介して、電気的に接続されているため、パッケージ７ｂの外部からの輻射ノイズの影響を低減することができる。
＜第５実施形態＞
［物理量センサー１ｄ］
次に、第５実施形態に係る物理量センサー１ｄを、図１５を参照して説明する。図１５は、第５実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す断面図である。なお、以下の説明では、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第５実施形態に係る物理量センサー１ｄは、第１実施形態に係る物理量センサー１に比べ、パッケージ７の外底面１１ｒにキャスタレーション２８ａ〜２８ｎに接して複数の外部端子１６が配置されているのに対して、第５実施形態に係る物理量センサー１ｄのパッケージ７ｃは、外底面１１ｒに複数の外部端子１６ａが配置され、それぞれの外部端子１６ａ上にはんだバンプ５０が配置されている。
第５実施形態の物理量センサー１ｄは、図１５に示すように、パッケージ７ｃの外底面１１ｒに、パッケージ７ｃの外縁から離れて複数の外部端子１６ａが配置され、それぞれの外部端子１６ａ上にはんだバンプ５０が配置されている。ここで、例えば、ＩＣ４０から出力された信号は、内部端子１９を介して、第１の基材１１および第２の基材１２を貫通している貫通孔５０ｇ，５１ｇに充填されている導電体３２を介して、外部端子１６ａに電気的に接続されている。また、ＧＮＤベタパターン３５は、第１の基材１１の底板用基板１１ａを貫通している貫通孔５２ｇに充填されている導電体３２を介して、外部端子１６ａに電気的に接続されている。
以上説明した第５実施形態に係る物理量センサー１ｄによれば、第１実施形態と同様に、ボンディングワイヤー４３とシリアル通信用配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）とが、電気的に干渉し、加速度センサー素子２０から出力される信号に残留ノイズが混入するのを低減することやパッケージ７ｃ外部からの輻射ノイズの影響を低減することができ、物理量センサー１ｄのセンサー検出特性の劣化を低減することができる。また、引出し配線等が不要となり、物理量センサー１ｄの小型化が図れる。
［慣性計測ユニット３０００］
次に、本発明の一実施形態に係る物理量センサー１を適用した慣性計測ユニット（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）３０００について、図１６および図１７を参照して説明する。図１６は、慣性計測ユニットの概略構成を示す分解斜視図であり、図１７は、慣性計測ユニットの慣性センサー素子の配置例を示す斜視図である。
図１６に示すように、慣性計測ユニット３０００は、アウターケース３０１、接合部材３１０、慣性センサー素子を含むセンサーモジュール３２５などから構成されている。換言すれば、アウターケース３０１の内部３０３に、接合部材３１０を介在させて、センサーモジュール３２５を篏合（挿入）した構成となっている。センサーモジュール３２５は、インナーケース３２０と、基板３１５とから構成されている。なお、説明を解り易くするために、部位名をアウターケース、インナーケースとしているが、第１ケース、第２ケースと呼び換えても良い。
アウターケース３０１は、アルミニウムを箱状に削り出した台座である。材質は、アルミニウムに限定するものではなく、亜鉛やステンレスなど他の金属や、樹脂、または、金属と樹脂の複合材などを用いても良い。アウターケース３０１の外形は、前述した慣性計測ユニット３０００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３０２が形成されている。なお、ネジ穴３０２に限定するものではなく、例えば、ネジによりネジ止めすることが可能な切り欠き（ネジ穴３０２の位置するアウターケース３０１のコーナー部に切り欠きを形成する構造）を形成してネジ止めする構成としてもよいし、あるいは、アウターケース３０１の側面にフランジ（耳）を形成して、フランジ部分をネジ止めする構成としても良い。ただし、前者の切り欠き穴を固定部としてネジ止めする場合に、切り欠き穴の切り欠きがネジ径よりも広く開いていると、ネジ止めする際にネジが切り欠きからずれ出して斜めになってしまい、ネジ止めの固定が外れやすくなったり、ずれたネジによってアウターケースの切り欠き穴部分が変形してしまったり削れたりする虞がある。このため、固定部として切り欠き穴を設ける場合には、切り欠き穴の切り欠きをネジの径よりも小さく設けることが好ましい。
アウターケース３０１は、外形が直方体で蓋のない箱状であり、その内部３０３（内側）は、底壁３０５と側壁３０４とで囲まれた内部空間（容器）となっている。換言すれば、アウターケース３０１は、底壁３０５と対向する一面を開口面とする箱状をなしており、その開口面の開口部のほとんどを覆うように（開口部を塞ぐように）センサーモジュール３２５が収容され、センサーモジュール３２５が開口部から露出した状態となる（不図示）。ここで、底壁３０５と対向する開口面とは、アウターケース３０１の上面３０７と同一面である。また、アウターケース３０１の内部３０３の平面形状は、正方形の二つの頂点部分の角を面取りした六角形であり、面取りされた二つの頂点部分はネジ穴３０２の位置に対応している。また、内部３０３の断面形状（厚み方向）において、底壁３０５には、内部３０３、即ち内部空間における周縁部に中央部よりも一段高い底壁としての第１接合面３０６が形成されている。即ち、第１接合面３０６は、底壁３０５の一部であり、平面的に底壁３０５の中央部を囲ってリング状に形成された一段の階段状の部位であり、底壁３０５よりも開口面（上面３０７と同一面）からの距離が小さい面である。
なお、アウターケース３０１の外形が、平面形状が略正方形の直方体で蓋のない箱状である一例について説明したが、これに限らず、アウターケース３０１の外形の平面形状は、例えば六角形や八角形などの多角形であってもよいし、その多角形の頂点部分の角が面取りされていたり、各辺が曲線である平面形状であったりしてもよい。また、アウターケース３０１の内部３０３（内側）の平面形状も、上述した六角形に限らず、正方形などの方形（四角形）や、八角形などの他の多角形状であってもよい。また、アウターケース３０１の外形と内部３０３の平面形状とは相似形であってもよいし、相似形でなくてもよい。
インナーケース３２０は、基板３１５を支持する部材であり、アウターケース３０１の内部３０３に収まる形状となっている。詳しくは、平面的には、正方形の二つの頂点部分の角を面取りした六角形であり、その中に長方形の貫通穴である開口部３２１と、基板３１５を支持する側の面に設けられた凹部３３１とが形成されている。面取りされた二つの頂点部分はアウターケース３０１のネジ穴３０２の位置に対応している。厚み方向（Ｚ軸方向）の高さは、アウターケース３０１の上面３０７から第１接合面３０６までの高さよりも、低くなっている。好適例では、インナーケース３２０もアルミニウムを削り出して形成しているが、アウターケース３０１と同様に他の材質を用いても良い。
インナーケース３２０の裏面（アウターケース３０１側の面）には、基板３１５を位置決めするための案内ピンや、支持面（いずれも図示せず）が形成されている。基板３１５は、当該案内ピンや、支持面にセット（位置決め搭載）されてインナーケース３２０の裏面に接着される。なお、基板３１５の詳細については後述する。インナーケース３２０の裏面の周縁部は、リング状の平面からなる第２接合面３２２となっている。第２接合面３２２は、平面的にアウターケース３０１の第１接合面３０６と略同様な形状であり、インナーケース３２０をアウターケース３０１にセットした際には、接合部材３１０を挟持した状態で二つの面が向い合うことになる。なお、アウターケース３０１およびインナーケース３２０の構造については、一実施例であり、この構造に限定されるものではない。
図１７を参照して、慣性センサーが実装された基板３１５の構成について説明する。図１７に示すように、基板３１５は、複数のスルーホールが形成された多層基板であり、ガラスエポキシ基板（ガラエポ基板）を用いている。なお、ガラエポ基板に限定するものではなく、複数の慣性センサーや、電子部品、コネクターなどを実装可能なリジット基板であれば良い。例えば、コンポジット基板や、セラミック基板を用いても良い。
基板３１５の表面（インナーケース３２０側の面）には、コネクター３１６、角速度センサー３１７ｚ、加速度センサーとしての物理量センサー１などが実装されている。コネクター３１６は、プラグ型（オス）のコネクターであり、Ｘ軸方向に等ピッチで配置された二列の接続端子を備えている。好適には、一列１０ピンで合計２０ピンの接続端子としているが、端子数は、設計仕様に応じて適宜変更しても良い。
慣性センサーとしての角速度センサー３１７ｚは、Ｚ軸方向における１軸の角速度を検出するジャイロセンサーである。好適例として、水晶を振動子として用い、振動する物体に加わるコリオリの力から角速度を検出する振動ジャイロセンサーを用いている。なお、振動ジャイロセンサーに限定するものではなく、角速度を検出可能なセンサーで有れば良い。例えば、振動子としてセラミックや、シリコンを用いたセンサーを用いても良い。
また、基板３１５のＸ軸方向の側面には、実装面（搭載面）がＸ軸と直交するように、Ｘ軸方向における１軸の角速度を検出する角速度センサー３１７ｘが実装されている。同様に、基板３１５のＹ軸方向の側面には、実装面（搭載面）がＹ軸と直交するように、Ｙ軸方向における１軸の角速度を検出する角速度センサー３１７ｙが実装されている。
なお、軸ごとの三つの角速度センサーを用いる構成に限定するものではなく、３軸の角速度が検出可能なセンサーであれば良く、例えば、後述する物理量センサー１のように、一つのデバイス（パッケージ）で３軸の角速度が検出（検知）可能なセンサーデバイスを用いても良い。
第１実施形態で説明したと同様な物理量センサー１は、一つのデバイスでＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三方向（３軸）の加速度を検出（検知）可能な、例えばシリコン基板をＭＥＭＳ技術で加工した静電容量型の加速度センサー素子２０（例えば図６参照）を用い、樹脂接着材１８（図３参照）を用いてパッケージ７（図３参照）に接合された構成を有している。
基板３１５の裏面（アウターケース３０１側の面）には、物理量センサー１および三つの角速度センサー３１７ｘ，３１７ｙ，３１７ｚを制御する制御部としての制御ＩＣ３１９が実装されている。制御ＩＣ３１９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、慣性計測ユニット３０００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、検出データをディ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３１５には、その他にも複数の電子部品が実装されている。
このような慣性計測ユニット３０００によれば、加速度センサー素子２０がパッケージ７（図３参照）に実装されている第１実施形態の物理量センサー１を用いているため、加速度センサー素子２０から出力される信号に残留ノイズが混入し難くなり、センサー検出特性の劣化を低減し、さらに高精度の慣性計測ユニット３０００を提供することができる。
［電子機器（１１００，１２００，１３００）］
次に、本発明の一実施形態に係る物理量センサー１を適用した電子機器について、図１８、図１９、および図２０を参照して説明する。
先ず、電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューター１１００について、図１８を参照して説明する。図１８は、電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を模式的に示す斜視図である。
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、加速度センサーとして機能する物理量センサー１が内蔵されており、物理量センサー１の検出データに基づいて制御部１１１０が、例えば姿勢制御などの制御を行なうことができる。また、このようなパーソナルコンピューター１１００には、温度センサー（不図示）と、物理量センサー１によって検出された検出信号を温度補正する補正部（不図示）と、が備えられているので、より高精度に姿勢制御などの制御を行なうことができる。
次に、電子機器の一例であるスマートフォン（携帯型電話機）１２００について、図１９を参照して説明する。図１９は、電子機器の一例であるスマートフォン（携帯型電話機）の構成を模式的に示す斜視図である。
この図において、スマートフォン１２００は、上述した物理量センサー１が組込まれている。物理量センサー１によって検出された検出信号（加速度データ）は、スマートフォン１２００の制御部１２０１に送信される。制御部１２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んで構成されており、受信した検出信号からスマートフォン１２００の姿勢や、挙動を認識して、表示部１２０８に表示されている表示画像を変化させたり、警告音や、効果音を鳴らしたり、振動モーターを駆動して本体を振動させることができる。換言すれば、スマートフォン１２００のモーションセンシングを行い、計測された姿勢や、挙動から、表示内容を変えたり、音や、振動などを発生させたりすることができる。特に、ゲームのアプリケーションを実行する場合には、現実に近い臨場感を味わうことができる。また、このようなスマートフォン１２００には、温度センサー（不図示）と、物理量センサー１によって検出された検出信号を温度補正する補正部（不図示）と、が備えられているので、より高精度に姿勢制御などの制御を行なうことができる。
次に、電子機器の一例であるディジタルスチールカメラ１３００について、図２０を参照して説明する。図２０は、電子機器の一例であるディ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。
ディジタルスチールカメラ１３００のケース（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も機能する。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。また、このディジタルスチールカメラ１３００では、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にはテレビモニター１４３０が、デー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、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター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ールカメラ１３００には、加速度センサーとして機能する物理量センサー１が内蔵されており、物理量センサー１の検出データに基づいて制御部１３１６が、例えば手振れ補正などの制御を行なうことができる。また、このようなディジタルスチールカメラ１３００には、温度センサー（不図示）と、物理量センサー１によって検出された検出信号を温度補正する補正部（不図示）と、が備えられているので、より高精度に姿勢制御などの制御を行なうことができる。
このような電子機器は、物理量センサー１、制御部１１１０，１２０１，１３１６、および補正部（不図示）を備えているので、より高精度な姿勢制御特性を有している。
なお、物理量センサー１を備える電子機器は、図１８のパーソナルコンピューター、図１９のスマートフォン（携帯型電話機）、図２０のディジタルスチールカメラの他にも、例えば、タブレット端末、時計、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）、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、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、地震計、歩数計、傾斜計、ハードディスクの振動を計測する振動計、ロボットやドローンなど飛行体の姿勢制御装置、自動車の自動運転用慣性航法に使用される制御機器等に適用することができる。
［携帯型電子機器（１４００）］
次に、本発明の一実施形態に係る物理量センサー１を適用した携帯型電子機器（１４００）について、図２１Ａおよび図２１Ｂを参照して説明する。図２１Ａは、携帯型電子機器の構成を模式的に示す平面図である。図２１Ｂは、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。
以下、携帯型電子機器の一例として、腕時計型の活動計（アクティブトラッカー）であるリスト機器１４００を示して説明する。
リスト機器１４００は、図２１Ａに示すように、バンド１４３２，１４３７等によってユーザーの手首等の部位（被検体）に装着され、デジタル表示の表示部１４７６を備えるとともに無線通信が可能である。上述した本発明に係る物理量センサー１は、角速度を計測するセンサーとしてリスト機器１４００に組込まれている。
リスト機器１４００は、少なくとも物理量センサー１が収容されているケース１４３０と、ケース１４３０に収容され、物理量センサー１からの出力データを処理する処理部１４５０（図２１Ｂ参照）と、ケース１４３０に収容されている表示部１４７６と、ケース１４３０の開口部を塞いでいる透光性カバー１４７１と、を備えている。ケース１４３０の透光性カバー１４７１のケース１４３０の外側には、ベゼル１４７７が設けられている。ケース１４３０の側面には、複数の操作ボタン１４７９，１４８１が設けられている。
次に、リスト機器１４００の機能について、図２１Ｂを参照して説明する。
図２１Ｂに示すように、処理部１４５０（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１４５０は、記憶部１４７４に格納されたプログラムと、操作部１４７０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１４５０による処理には、ＧＰＳセンサー１４６０、地磁気センサー１４６１、圧力センサー１４６２、加速度センサー１４６３、角速度センサー１４６４、脈拍センサー１４６５、温度センサー１４６６、計時部１４７２の各出力データに対するデータ処理、表示部１４７６に画像を表示させる表示処理、音出力部１４７８に音を出力させる音出力処理、通信部１４８０を介してユーザー端末１４９０と通信を行う通信処理、バッテリー１４８２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。
なお、通信部１４８０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通信部１４８０は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。
本発明に係る物理量センサー１としての加速度センサー１４６３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軸加速度の大きさ及び向きに応じた信号（加速度信号）を出力する。
本発明に係る物理量センサー１としての角速度センサー１４６４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軸角速度の大きさ及び向きに応じた信号（角速度信号）を出力する。
腕時計型の活動計（アクティブトラッカー）であるリスト機器１４００は、以下の機能を有している。
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。
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。
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。
標高：ＧＰＳ機能により、標高を計測し表示する。
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。
ピッチ：１分あたりの歩数を計測し表示する。
心拍数：脈拍センサーにより心拍数を計測し表示する。
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。
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。
運動消費カロリー：消費カロリーを表示する。
歩数：運動開始からの歩数の合計を表示する。
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又は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。
［移動体（１５００）］
次に、本発明の一実施形態に係る物理量センサー１を適用した移動体（１５００）について、図２２を参照して説明する。図２２は、移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。
図２２に示すように、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、姿勢制御部としての車体姿勢制御装置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、物理量センサー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：Antilock Brake System）、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、自動運転用慣性航法の制御機器、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、移動体に適用される物理量センサー１は、上記の例示の他にも、例えば、二足歩行ロボットや電車などの姿勢制御、ラジコン飛行機、ラジコンヘリコプター、およびドローンなどの遠隔操縦あるいは自律式の飛行体の姿勢制御、農業機械（農機）、もしくは建設機械（建機）などの姿勢制御において利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、物理量センサー１、および姿勢制御部（不図示）が組み込まれる。
このような移動体は、物理量センサー１、および姿勢制御部（不図示）を備えているので、高精度な姿勢制御特性を有している。
以上、物理量センサー１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、慣性計測ユニット３０００、電子機器（１１００，１２００，１３００）、携帯型電子機器（１４００）、および移動体（１５００）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、加速度センサー素子が三つのセンサー部を有している構成について説明したが、センサー部の数としては、これに限定されず、一つまたは二つであってもよいし、四つ以上であってもよい。また、前述した実施形態では、物理量センサーのセンサー素子として加速度センサー素子を用いているが、物理量センサーのセンサー素子としては、加速度センサー素子に限定されず、例えば、圧力センサー素子であってもよいし、角速度センサー素子であってもよい。また、例えば、加速度および角速度等の異なる物理量を同時に検出することのできる複合センサーであってもよい。
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…物理量センサー、４…物理量検出回路、５…構造体、７…パッケージ、１０…ベース部、１１…基板としての第１の基材、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…底板用基板、１１ｇ…貫通孔、１１ｈ…内底面、１１ｊ…上面、１１ｒ…外底面、１２…環状基板としての第２の基材、１２ｇ…貫通孔、１３…環状基板としての第３の基材、１３ｇ…貫通孔、１４…封止部材、１５…蓋体、１６…外部端子、１７…収容空間、１７ａ…凹陥部、１７ｂ…開口部、１８…樹脂接着材、１９…内部端子、２０…センサー素子としての加速度センサー素子、２０ｒ…下面、２２…ベース基板、２８ａ〜２８ｎ…キャスタレーション、２９…接続端子、３０…信号用配線、３０ａ…ＭＩＳＯ用パターン、３０ｂ…ＭＯＳＩ用パターン、３０ｃ…ＳＣＬＫ用パターン、３１…アナログ用配線、３２…導電体、３３…ＧＮＤパターン、３４ｂ…導電層、３５…ＧＮＤベタパターン、３６…貫通孔、４０…半導体回路としてのＩＣ、４１…接着材、４１ａ，４１ｂ…電極パッド、４２…ボンディングワイヤー、４３…電気的接続部としてのボンディングワイヤー、１４１…マルチプレクサー、１４２…オフセット調整容量、１４３…Ｑ／Ｖアンプ、１４４…プログラマブルゲインアンプ、１４５…温度センサー、１４６…Ａ／Ｄ変換回路、１４７…デジタルフィルター、１４８…記憶部、１４８ａ…レジスター、１４８ｂ…不揮発性メモリー、１４９…インターフェイス回路、１５０…駆動回路、１１００…パーソナルコンピューター、１２００…スマートフォン（携帯型電話機）、１３００…ディジタルスチールカメラ、１４００…リスト機器、１５００…自動車、３０００…慣性計測ユニット、Ｌ…仮想中心線、Ｌ１，Ｌ２…幅。

Claims (18)

  1. センサー素子と、
    半導体回路と、
    前記センサー素子と前記半導体回路とが実装され、シリアル通信用配線パターンが設けられている基板と、
    を含み、
    前記センサー素子と前記半導体回路とが積層されており、
    前記センサー素子を平面視したとき、
    前記センサー素子と前記半導体回路とを接続している電気的接続部は、
    前記センサー素子の中心を通る仮想中心線に対して、
    前記シリアル通信用配線パターンとは、反対側に配置されている、物理量センサー。
  2. 請求項１において、
    前記平面視で、
    前記電気的接続部が配置されている側に、
    ＧＮＤパターンが設けられている、物理量センサー。
  3. 請求項１又は請求項２において、
    前記シリアル通信用配線パターンは、
    ＭＩＳＯ用パターン、ＭＯＳＩ用パターン、およびＳＣＬＫ用パターンを含む、物理量センサー。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
    前記シリアル通信用配線パターンが、前記基板の反対側の面に設けられている端子に、前記基板を貫通している貫通孔に充填されている導電体で電気的に接続されている、物理量センサー。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
    前記センサー素子と前記半導体回路との間の接続方法が、フリップチップ実装である、物理量センサー。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
    前記基板の前記センサー素子と半導体回路とが実装されている面から離間して設けられているＧＮＤベタパターンを含む、物理量センサー。
  7. 請求項６において、
    前記ＧＮＤベタパターンは、前記センサー素子と前記半導体回路とが重なる方向からの平面視で、
    前記センサー素子と重なるように配置されている、物理量センサー。
  8. 請求項６又は請求項７において、
    前記基板は、複数の基板が積層されている積層基板である、物理量センサー。
  9. 請求項８において、
    前記積層基板の積層数は、三層である、物理量センサー。
  10. 請求項６乃至請求項９のいずれか一項において、
    前記基板の前記センサー素子と半導体回路とが実装されている面に、前記センサー素子と前記半導体回路とを内側に囲んで積層されている環状基板と、
    前記基板と前記環状基板で構成される凹陥部が閉空間となるように、前記凹陥部の開口部を封止している導電性を有する蓋体と、
    を含む、物理量センサー。
  11. 請求項１０において、
    前記蓋体と、前記ＧＮＤベタパターンと、は、
    前記基板および前記環状基板の側面に設けられているキャスタレーションに形成されている導電層、或いは、前記環状基板を貫通する孔の中に充填されている導電体、を介して電気的に接続されている、物理量センサー。
  12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、
    前記基板に形成されている複数の配線のうち、アナログ用配線の幅は、信号用配線の幅よりも大きい、物理量センサー。
  13. 請求項１２において、
    前記アナログ用配線の幅をＬ１、前記信号用配線の幅をＬ２、としたとき、
    Ｌ１／Ｌ２≧２、を満たしている、物理量センサー。
  14. 請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、
    前記センサー素子は、加速度センサー素子である、物理量センサー。
  15. 請求項１４に記載の物理量センサーと、
    角速度センサーと、
    前記物理量センサーおよび前記角速度センサーを制御する制御部と、
    を備えている、慣性計測ユニット。
  16. 請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
    前記物理量センサー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、
    前記検出信号を補正する補正部と、
    を備えている、電子機器。
  17. 請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
    前記物理量センサーが収容されているケースと、
    前記ケースに収容され、前記物理量センサー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、携帯型電子機器。
  18. 請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
    前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて姿勢制御を行う姿勢制御部と、
    を備えている、移動体。
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