JP2019145683A - 電子回路基板、加速度センサー、傾斜計、慣性航法装置、構造物監視装置及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】電子回路基板に発振周波数が同じ又は近い複数の発振子を物理的に近い位置に搭載する場合であってもノイズ対策として有効な技術を提供すること。【解決手段】発振子２０の信号端子２１ａ，２１ｂに最も近いグランド層は、平面視において信号端子２１ａ，２１ｂに重畳する領域が、グランド電極の非形成領域とされている第１のグランド電極構成であること。発振子２０の信号端子２１ａ，２１ｂと増幅器３０の入力部３１とを接続する第１の配線に最も近いグランド層は、平面視において第１の配線に重畳する領域が、グランド電極の非形成領域とされている第２のグランド電極構成であること。発振子２０の信号端子２１ａ，２１ｂと増幅器３０の出力部３２とを接続する第２の配線に最も近いグランド層は、平面視において第２の配線に重畳する領域が、グランド電極の非形成領域とされている第３のグランド電極構成であること。【選択図】図６

Description

本発明は、電子回路基板等に関する。

多層化した電子回路基板においては回路が相互に近接するためにノイズ対策が重要となる。例えば、特許文献１に記載されているように、発振子を搭載した電子回路基板において、「グランドベタ」或いは「ベタグランド」（以降、「グランドベタ」と称す）と呼ばれる広域を１つに塗りつぶしたような面状のグランド電極を用いることで、高周波ノイズの発生を低減させる技術が知られている。発振子とは、電圧を印加することで所定周波数の発振を出力する素子又は回路のことである。

特開２００３−１６３５３８号公報

しかしながら、特許文献１のノイズ対策技術が必ずしも有効とは限らない場合がある。例えば、１つの電子回路基板に複数の発振子を搭載する場合には、十分な効果が得られない場合がある。発振周波数が同じ又は近い複数の発振子を物理的に近い位置に搭載する場合には、グランドベタの面積を広くする等の対策は却って干渉ノイズが発生する等としてノイズの悪化につながり得る。

本発明は、こうした背景を元に考案されたものであって、その目的とするところは、電子回路基板に発振周波数が同じ又は近い複数の発振子を物理的に近い位置に搭載する場合であってもノイズ対策として有効な技術を提供することである。

以上の課題を解決するための第１の発明は、少なくとも１層のグランド層を含む多層構造の基板と、前記基板に設けられている発振回路とを備え、前記発振回路は、発振子と、前記発振子の信号端子に接続されている増幅器を含む回路と、を有し、前記多層構造のうち、前記信号端子に最も近い前記グランド層は、基板面に垂直な方向から見た平面視において前記信号端子に重畳する領域が、グランド電極の非形成領域とされている第１のグランド電極構成であること、前記多層構造のうち、前記信号端子と前記増幅器の入力部とを接続する第１の配線に最も近い前記グランド層は、前記平面視において前記第１の配線に重畳する領域が、グランド電極の非形成領域とされている第２のグランド電極構成であること、及び、前記多層構造のうち、前記信号端子と前記増幅器の出力部とを接続する第２の配線に最も近い前記グランド層は、前記平面視において前記第２の配線に重畳する領域が、グランド電極の非形成領域とされている第３のグランド電極構成であること、のうちの少なくとも１つのグランド電極構成を備えている、電子回路基板である。

第１の発明によれば、発振子に物理的に近い位置にグランド電極を形成しないことで、当該発振子からの出力信号がグランド電極を介して他に及ぼす干渉ノイズを低減できる。よって、発振周波数が同じ又は近い複数の発振子を物理的に近い位置に搭載する場合であってもノイズ対策として有効な技術を提供することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記第１のグランド電極構成と、前記第２のグランド電極構成と、前記第３のグランド電極構成と、を備えている、電子回路基板である。

第２の発明によれば、第１のグランド電極構成と、第２のグランド電極構成と、第３のグランド電極構成とを備えているため、第１の発明よりも更に効果的にノイズを低減できる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記多層構造のうち、前記回路を構成する電子部品のパッドに最も近い前記グランド層は、前記平面視において前記パッドに重畳する領域が、グランド電極の非形成領域とされている、電子回路基板である。

「パッド」とは、基板上で電子部品間を繋ぐ薄膜状の配線において、電子部品を基板に半田付けするための部位である。「ランド」と同義である。第３の発明によれば、グランド電極の非形成領域をパッドに重畳する領域まで含めることで第１又は第２の発明よりも更にノイズを低減できる。

第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、前記発振回路を複数備え、各前記発振子のグランド配線は、それぞれ独立して共通グランド部に接続されている、電子回路基板である。

第４の発明によれば、第１乃至第３の発明の何れかよりも、更に効果的にノイズを低減できる。

第５の発明は、第４の発明において、前記発振回路に電源を供給するレギュレーターを記発振回路別に備えている、電子回路基板である。

第５の発明によれば、第４の発明に比べてレギュレーターからの影響も低減することができる。

第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、前記発振子は、所定の物理量に応じた信号を出力する物理量センサー素子である、電子回路基板である。

第６の発明によれば、第１乃至第５の発明の何れかと同様の効果が得られる、物理量センサーを搭載した電子回路基板を実現できる。

第７の発明は、第６の発明において、前記物理量は加速度である、電子回路基板である。

第７の発明によれば、第１乃至第５の発明の何れかと同様の効果が得られる、加速度を検出するセンサーを搭載した電子回路基板を実現できる。

第８の発明は、第７の発明の電子回路基板と、前記電子回路基板を収容している収容部と、を含む加速度センサーである。

第８の発明によれば、第７の発明と同様の効果が得られるパッケージ化された加速度センサーを実現して、従来よりも加速度の検出精度を高められる。

第９の発明は、第８の発明の加速度センサーと、前記加速度センサーの出力信号に基づいて傾斜角度を算出する算出部と、を含む傾斜計である。

第９の発明によれば、第８の発明の加速度センサーを用いた傾斜計を実現して、従来よりも傾斜角度の検出精度を高められる。

第１０の発明は、移動体に取り付けられる慣性航法装置であって、第８の発明の加速度センサーと、角速度センサーと、前記加速度センサーの出力信号と前記角速度センサーの出力信号とに基づいて前記移動体の姿勢を算出する回路部と、を含む慣性航法装置である。

第１０の発明によれば、第８の発明の加速度センサーを用いた慣性航法装置を実現し、従来よりも慣性航法の精度を高められる。

第１１の発明は、構造物に取り付けられる第８の発明の加速度センサーと、前記構造物に取り付けられ、前記加速度センサーの検出信号を送信する送信部と、前記送信部からの送信信号を受信する受信部と、前記受信部の受信信号に基づいて前記構造物の傾斜角度を算出する算出部と、を含む構造物監視装置である。

第１１の発明によれば、第８の発明の加速度センサーを用いた構造物監視装置を実現し、従来よりも精度良く構造物の傾斜角度を検出できる。

第１２の発明は、第８の発明の加速度センサーと、前記加速度センサーの検出信号に基づいて、加速、制動及び操舵のうちの少なくとも１つを制御する制御部と、を含み、自動運転の実施或いは不実施を、前記加速度センサーの検出信号に基づいて切り替える、移動体である。

第１２の発明によれば、自動運転の制御に第８の発明の加速度センサーを用いて、自動運転の品質を従来よりも高めることができる。

第１グランド電極構成について説明するための模式図。 第２グランド電極構成について説明するための模式図。 第３グランド電極構成について説明するための模式図。 第１グランド電極構成、第２グランド電極構成および第３グランド電極構成の全てを適用した第１の例について説明するための模式図（正面図相当）。 第１グランド電極構成、第２グランド電極構成および第３グランド電極構成の全てを適用した第１の例について説明するための模式図（側面図相当）。 第１グランド電極構成、第２グランド電極構成および第３グランド電極構成の全てを適用した第２の例について説明するための模式図。 加速度センサーの構成例を示す縦断面図。 発振回路の構成例を示す回路図。 第１層での実装例と、第２層における下部グランド層の形成例と、を示す図であって、相互の位置関係を説明するための図。 第ｎ層でのパッドの配置例と、第ｎ−１層における上部グランド層の形成例と、を示す図であって、相互の位置関係を説明するための図。 干渉ノイズの大きさを示すグラフ。 傾斜計の構成例を示す図。 慣性航法装置の構成例を示す図。 構造物監視装置の構成例を示す図。 移動体の構成例を示す図。 グランド配線の形成例を示す図。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一要素には同一符号を付す。

〔原理の説明〕
先ず、本実施形態におけるノイズの低減を実現するための原理について説明する。
図１は、ノイズを低減するための要素である第１グランド電極構成について説明するための模式図である。分かり易くするために、絶縁層の厚さを大きく図示している。電子回路基板１０Ａは、第１層Ｌ１から第ｎ層Ｌｎ（ｎは２以上の整数）を有する多層構造の電子回路基板である。

電子回路基板１０Ａは、第ｎ層Ｌｎの基板面１１すなわち当該電子回路基板の上面に発振回路１２を実装し、第ｎ−１層Ｌｎ−１に上部グランド層７を有する。

発振回路１２は、発振子２０と、増幅器３０を有する回路１３とを有する。
発振子２０は、信号端子２１で基板面１１に設けられたパッド４２にハンダ付けされている。また増幅器３０も、入力部３１と出力部３２で基板面１１に設けられたパッド４３に半田付けされている。勿論、発振回路１２には、これら以外の電子部品を含むように構成してもよい。

そして、電子回路基板１０Ａでは、多層構造のうち、発振子２０の信号端子２１に最も近い上部グランド層７が、基板面１１に垂直な方向から見た平面視において信号端子２１に重畳する信号端子重畳領域Ａｔが、グランド電極の非形成領域とされている。これを「第１グランド電極構成」と言う。

また、電子回路基板１０Ａでは、多層構造のうち、信号端子２１のパッド４２及び増幅器３０を有する回路１３を構成する電子部品のパッド４３に最も近い上部グランド層７が、同平面視においてこれらと重畳するパッド重畳領域Ａｐが、グランド電極の非形成領域とされている。

発振子２０に最寄りとなる上部グランド層７に、いわば電極の「抜き領域」である非形成領域を作ることで、発振子２０の動作によって生じる高周波が当該グランド電極を介して他の電子部品に及ぼす電磁的影響を低減することができる。よって、電子回路基板１０Ａは、グランド電極に非形成領域を設けない構成よりもノイズを低減できる。そして、本実施形態では、増幅器３０を有する回路１３を構成する電子部品のパッド４３についても、最寄りとなる上部グランド層７に非形成領域を作っており、パッド４２とパッド４３の何れか一方についてのみ上部グランド層７に非形成領域を設けるよりも、よりノイズを低減できる。

なお、ノイズが小さいために問題にならないのであれば、パッド４２とパッド４３とのうちの何れか一方についてのみ上部グランド層７に非形成領域を設ける構成としてもよい。

図２は、ノイズを低減するための要素である第２グランド電極構成について説明するための模式図である。電子回路基板１０Ｂは、電子回路基板１０Ａと同様の多層構造を有し、第ｎ層Ｌｎの基板面１１すなわち当該電子回路基板の上面に発振回路１２を実装し、第ｎ−１層Ｌｎ−１に上部グランド層７を有する。

発振回路１２は、発振子２０と、増幅器３０を有する回路１３とを有する。
発振子２０は、信号端子２１で基板面１１に設けられたパッド４２にハンダ付けされている。また増幅器３０も、入力部３１と出力部３２で基板面１１に設けられたパッド４３に半田付けされている。勿論、発振回路１２には、これら以外の電子部品を含むように構成してもよい。

そして、電子回路基板１０Ｂでは、多層構造のうち、信号端子２１と増幅器３０の入力部３１とを接続する第１配線５１に最も近い上部グランド層７は、平面視において第１配線５１に重畳する第１配線重畳領域ＡＬ１が、上部グランド層７の非形成領域とされている。

また、電子回路基板１０Ａと同様に、多層構造のうち、信号端子２１のパッド４２及び増幅器３０を有する回路１３を構成する電子部品のパッド４３に最も近い上部グランド層７が、同平面視においてこれらと重畳するパッド重畳領域Ａｐが、グランド電極の非形成領域とされている。なお、ノイズが小さいために問題にならないのであれば、パッド４２とパッド４３とのうちの何れか一方についてのみ上部グランド層７に非形成領域を設ける構成としてもよい。

従って、電子回路基板１０Ｂにおいても、電子回路基板１０Ａと同様のノイズ低減効果が得られる。更には、第１配線重畳領域ＡＬ１をグランド電極の非形成領域に含めている分、電子回路基板１０Ａよりもノイズ低減効果が大きくなる。

図３は、ノイズを低減するための要素である第３グランド電極構成について説明するための模式図である。電子回路基板１０Ｃは、電子回路基板１０Ａと同様の多層構造を有し、第ｎ層Ｌｎの基板面１１すなわち当該電子回路基板の上面に発振回路１２を実装し、第ｎ−１層Ｌｎ−１に上部グランド層７を有する。

発振回路１２は、発振子２０と、増幅器３０を有する回路１３とを有する。
発振子２０は、信号端子２１で基板面１１に設けられたパッド４２にハンダ付けされている。また増幅器３０も、入力部３１と出力部３２で基板面に設けられたパッド４３に半田付けされている。勿論、発振回路１２には、これら以外の電子部品を含むように構成してもよい。

そして、電子回路基板１０Ｃでは、記多層構造のうち、信号端子２１と増幅器３０の出力部３２とを接続する第２配線５２に最も近い上部グランド層７は、平面視において第２配線５２に重畳する第２配線重畳領域ＡＬ２が、上部グランド層７の非形成領域とされている。

また、電子回路基板１０Ａと同様に、多層構造のうち、信号端子２１のパッド４２及び増幅器３０を有する回路１３を構成する電子部品のパッド４３に最も近い上部グランド層７が、同平面視においてこれらと重畳するパッド重畳領域Ａｐが、グランド電極の非形成領域とされている。なお、ノイズが小さいために問題にならないのであれば、パッド４２とパッド４３とのうちの何れか一方についてのみ上部グランド層７に非形成領域を設ける構成としてもよい。

従って、電子回路基板１０Ｃにおいても、電子回路基板１０Ａと同様のノイズ低減効果が得られる。更には、第２配線重畳領域ＡＬ２をグランド電極の非形成領域に含めている分、電子回路基板１０Ａよりもノイズ低減効果が大きくなる。

図４と図５は、第１グランド電極構成と、第２グランド電極構成と、第３グランド電極構成との全てのグランド電極構成を適用した第１の例について説明するための模式図であって、図４が正面図、図５が正面向かって右から見た側面図である。

電子回路基板１０Ｄは、第１グランド電極構成と、第２グランド電極構成と、第３グランド電極構成との全構成を有している。よって、電子回路基板１０Ｄにおいては、少なくとも電子回路基板１０Ａと同様のノイズ低減効果が得られる。更には、第１配線重畳領域ＡＬ１及び第２配線重畳領域ＡＬ２もグランド電極の非形成領域としている分、電子回路基板１０Ａ、電子回路基板１０Ｂ、電子回路基板１０Ｃ、のどれよりもノイズ低減効果が大きくなる。

図６は、第１グランド電極構成と、第２グランド電極構成と、第３グランド電極構成との全てのグランド電極構成を適用した第２の例について説明するための模式図である。

電子回路基板１０Ｅは、第１グランド電極構成と、第２グランド電極構成と、第３グランド電極構成との全てのグランド電極構成を有している。但し、発振回路１２の発振子２０は、電子回路基板１０Ｅの上面すなわち第ｎ層Ｌｎの基板面１１に実装され、増幅器３０及びそれを含む回路１３は、電子回路基板１０Ｅの下面すなわち第１層Ｌ１の基板面に実装されている。増幅器３０及びそれを含む回路１３にとって最も近いグランド層は、第２層Ｌ２の下部グランド層８となる。そして、発振子２０と増幅器３０とを接続する第１配線５１と第２配線５２とは、第１層Ｌ１から第ｎ層Ｌｎの間の層を貫通するビアとして作成されている。

電子回路基板１０Ｅにおいては、少なくとも電子回路基板１０Ａと同様のノイズ低減効果が得られる。更には、第１配線重畳領域ＡＬ１及び第２配線重畳領域ＡＬ２もグランド電極の非形成領域としている分、電子回路基板１０Ａ、電子回路基板１０Ｂ、電子回路基板１０Ｃ、のどれよりもノイズ低減効果が大きくなる。

なお、図１乃至図６においては、発振回路１２を１つのみ図示しているが、複数の発振回路１２を実装する構成も可能である。また、第１グランド電極構成、第２グランド電極構成、第３グランド電極構成の３つのグランド電極構成のうち、任意の２つのグランド電極構成を採用した電子回路基板を構成することとしてもよい。

〔第１実施形態〕
次に、第１実施形態として、第１グランド電極構成、第２グランド電極構成および第３グランド電極構成の３つのグランド電極構成全てを有する電子回路基板を、所定の物理量に応じた信号を出力する物理量センサー素子として用いた加速度センサー１００を例示する。

図７は、本実施形態における加速度センサー１００の構成例を示す縦断面図である。但し、図面が煩雑となるため、電子回路基板１０Ｆ等、一部の部材については断面の様子を省略して示している。

加速度センサー１００は、所定の物理量に応じた信号を出力する物理量センサーであって、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸からなる直交３軸方向の加速度を測定し、各軸方向の加速度測定値に応じた出力信号を外部出力することができる。

具体的には、加速度センサー１００は、第１グランド電極構成、第２グランド電極構成および第３グランド電極構成の３つのグランド電極構成全てを有する電子回路基板１０Ｆと、当該電子回路基板を収容する収容部１１０と、を有する。

収容部１１０は、下部アウターケース１１１の上方に、下方に開口する上部アウターケース１１２を被せて密封することで内部空間を画成している。そして、収容部１１０は、当該内部空間にて、インナケース１１３やパッキン１１５を介して電子回路基板１０Ｆを支持・固定している。

電子回路基板１０Ｆは、図８に示す同じ仕様の３つの発振回路１２を実装する。
電子回路基板１０Ｆは、第１グランド電極構成、第２グランド電極構成、第３グランド電極構成の３つのグランド電極構成全てを有し、図６に示した第２の例の構成を具備する。このため、各発振回路１２に含まれる発振子２０（２０ｘ，２０ｙ，２０ｚ）を第ｎ層Ｌｎに実装し、各発振回路１２に含まれる増幅器３０（３０ｘ，３０ｙ，３０ｚ）を含む回路１３を第１層Ｌ１に実装して備えている（図６参照）。

実装されている３つの発振子であるＸ軸用発振子２０ｘ、Ｙ軸用発振子２０ｙ、Ｚ軸用発振子２０ｚは、それぞれが本実施形態における所定の物理量に応じた信号を出力する物理量センサー素子であり、該当する測定方向についての加速度に応じた信号を出力することができる。そして、Ｘ軸用発振子２０ｘと、Ｙ軸用発振子２０ｙと、Ｚ軸用発振子２０ｚとは、互いの測定方向が直交し、３つで直交３軸の方向の加速度を計測できる姿勢で実装されている。

Ｘ軸用発振子２０ｘ、Ｙ軸用発振子２０ｙおよびＺ軸用発振子２０ｚは、圧電振動子タイプの物理量検出デバイス２３を有して構成されている。

具体的には、物理量検出デバイス２３は、四方を支持部２３１で支持された基部２３２と、基部２３２より延設された継手部２３３で連結され、検出方向の加速度によって「しなる」可動部２３４と、物理量検出素子２３５と、を有する。可動部２３４には、適宜、質量体を取り付けるとしてもよい。

物理量検出素子２３５は、例えば、水晶原石等から所定の角度で切り出された水晶基板を、フォトリソグラフィー技術、及びエッチング技術によってパターニングすることにより形成されている双音叉型の振動素子である。勿論、当該素子の素材は水晶に限らず、タンタル酸リチウム、四ホウ酸リチウム、ニオブ酸リチウム、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化亜鉛、窒化アルミニウム等の圧電材料を用いることができる。また、酸化亜鉛、窒化アルミニウムなどの圧電材料皮膜を備えたシリコンなどの半導体材料を用いることができる。

物理量検出素子２３５は、継手部２３３を跨ぐようにした梁状に形成されており、その梁部の一端側が基部２３２に、他端側が可動部２３４に固定されている。物理量検出素子２３５の両端部には、信号線（図示略）が接続されて所定の電流電圧が印加されており、物理量検出素子２３５が所定周波数で振動するように構成されている。そして、測定方向に生じた加速度によって可動部２３４がしなることで物理量検出素子２３５の梁部に応力が作用すると、物理量検出素子２３５の振動周波数が変化する。この振動周波数の変化に基づいて加速度に応じた信号が生成されて、当該発振子２０の出力信号として出力される。

電子回路基板１０Ｆは、下部アウターケース１１１の開口部に露出する外部出力端子１３０を有しており、Ｘ軸用発振子２０ｘ・Ｙ軸用発振子２０ｙ・Ｚ軸用発振子２０ｚの各発振子２０からの出力信号を外部出力することができる。

図８は、本実施形態における発振回路１２の構成例を示す回路図である。本実施形態の発振回路１２は、発振子２０と、増幅器３０を含む回路１３と、発振回路１２に電源を供給するレギュレーター１４と、を有する。増幅器３０を含む回路１３は、増幅器３０と、第１コンデンサー６１と、第２コンデンサー６２と、帰還抵抗６３と、振幅制限抵抗６４と、を含む。このうち、発振子２０は、第ｎ層Ｌｎに実装され、増幅器３０を含む回路１３及びレギュレーター１４は、第１層Ｌ１に実装される。図６を参照して説明した第２の例の構成となる。

図９は、本実施形態における第１層Ｌ１での実装例と、第２層Ｌ２における下部グランド層の形成例と、を示す図であって、相互の位置関係を説明するための図である。

第１層Ｌ１には、Ｘ軸用発振子２０ｘに対応するＸ軸用の増幅器３０を含む回路１３ｘと、Ｙ軸用発振子２０ｙに対応するＹ軸用の増幅器３０を含む回路１３ｙと、Ｚ軸用発振子２０ｚに対応するＺ軸用の増幅器３０を含む回路１３ｚと、が実装されている。

これらにとって最も近いグランド層は、第２層Ｌ２の下部グランド層８である。
下部グランド層８は、いわゆる「グランドベタ」とされるが、第１非形成領域８１と、第２非形成領域８２と、第３非形成領域８３と、についてはグランド電極が非形成とされる。

第１非形成領域８１は、基板面に垂直な方向から見た平面視において、Ｘ軸用の増幅器３０を含む回路１３ｘに重畳する領域である。すなわち、第１非形成領域８１は、増幅器３０を半田付けするパッド４３を、基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域であり、且つ、当該パッドに半田付けされるＸ軸用の増幅器３０の入力部及び出力部を基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域ということになる。また、本実施形態では、Ｘ軸用の増幅器３０にとっての第１配線５１及び第２配線５２を、基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域ともなる。

第２非形成領域８２は、基板面に垂直な方向から見た平面視において、Ｙ軸用の増幅器３０を含む回路１３ｙに重畳する領域である。すなわち、第２非形成領域８２は、増幅器３０を半田付けするパッド４３を、基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域であり、且つ、当該パッドに半田付けされるＹ軸用の増幅器３０の入力部及び出力部を基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域ということになる。また、本実施形態では、Ｙ軸用の増幅器３０にとっての第１配線５１及び第２配線５２を、基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域ともなる。

第３非形成領域８３は、基板面に垂直な方向から見た平面視において、Ｚ軸用の増幅器３０を含む回路１３ｚに重畳する領域である。すなわち、第３非形成領域８３は、増幅器３０を半田付けするパッド４３を、基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域であり、且つ、当該パッドに半田付けされるＺ軸用の増幅器３０の入力部及び出力部を基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域ということになる。また、本実施形態では、Ｚ軸用の増幅器３０にとっての第１配線５１及び第２配線５２を、基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域ともなる。

図１０は、本実施形態における第ｎ層Ｌｎでのパッドの配置例と、第ｎ−１層Ｌｎ−１における上部グランド層の形成例と、を示す図であって、相互の位置関係を説明するための図である。

第ｎ層Ｌｎには、Ｘ軸用発振子２０ｘを半田付けするための複数のパッド（図１０中の網掛けされた長方形）を含む第１パッド群９１と、Ｙ軸用発振子２０ｙを半田付けするための複数のパッドを含む第２パッド群９２と、Ｚ軸用発振子２０ｚを半田付けするため複数のパッドを含む第３パッド群９３と、が設けられている。

これらのパッド群に含まれるパッド及び実装される各軸の発振子２０にとって最も近いグランド層は、上部グランド層７である。そして、上部グランド層７は、第４非形成領域８４と、第５非形成領域８５と、第６非形成領域８６と、第７非形成領域８７と、第８非形成領域８８と、第９非形成領域８９と、において電極が非形成となっている。

第４非形成領域８４及び第５非形成領域８５は、第１パッド群９１のパッドのうち信号端子２１であるいわゆるホット端子を半田付けするパッド４２を、基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域である。当然、当該パッドに半田付けされるＸ軸用発振子２０ｘの信号端子２１を基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域ということになる。また、本実施形態では、Ｘ軸用発振子２０ｘにとっての第１配線５１及び第２配線５２を、基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域ともなる。

第６非形成領域８６及び第７非形成領域８７は、第２パッド群９２のパッドのうち信号端子２１であるいわゆるホット端子を半田付けするパッドを、基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域である。当然、当該パッドに半田付けされるＹ軸用発振子２０ｙの信号端子２１を基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域ということになる。また、本実施形態では、Ｙ軸用発振子２０ｙにとっての第１配線５１及び第２配線５２を、基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域ともなる。

第８非形成領域８８及び第９非形成領域８９は、第３パッド群９３のパッドのうち信号端子２１であるいわゆるホット端子を半田付けするパッドを、基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域である。当然、当該パッドに半田付けされるＺ軸用発振子２０ｚの信号端子２１を基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域ということになる。また、本実施形態では、Ｚ軸用発振子２０ｚにとっての第１配線５１及び第２配線５２を、基板面に垂直な方向から見た平面視において重畳する領域ともなる。

図１１は、第１グランド電極構成、第２グランド電極構成および第３グランド電極構成の３つのグランド電極構成を有する本実施形態と、グランド電極の非形成領域を設けなかった場合の比較例とにおける、Ｘ軸方向加速度、Ｙ軸方向加速度およびＺ軸方向加速度のうちの２つを組み合わせた場合の干渉ノイズの大きさを示すグラフである。

図１１から明らかなように、第１グランド電極構成、第２グランド電極構成および第３グランド電極構成の３つのグランド電極構成を設けることで、３つのグランド電極構成を設けない場合よりも遥かにノイズを低減できたことが分かる。このノイズ低減効果によって、発振子２０の出力信号に含まれるノイズや、加速度センサー１００の出力信号に含まれるノイズが低減されることになって、結果的に加速度センサー１００は、従来に比べて加速度を高精度に検出することが可能となる。

なお、本実施形態の加速度センサー１００の電子回路基板１０Ｆは、第１グランド電極構成と、第２グランド電極構成と、第３グランド電極構成との３つの構成を有するとしているが、このうち、１つ又は２つの電極構成を省略した電子回路基板に変更することができる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。なお、以降では、第１実施形態との差異について主に述べることとし、第１実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付与して重複する説明を省略する。

図１２は、傾斜計の構成例を示す図であって、一部断面表示された側面図である。
傾斜計２００は、設置された位置の傾斜角度に応じた信号を出力する装置である。具体的には、傾斜計２００は、アンダーケース２０１と、アッパーケース２０２とで画成された内部空間に、第１実施形態の加速度センサー１００と、加速度センサー１００の出力信号に基づいて傾斜角度を算出する算出部２１０と、算出部２１０で算出された傾斜角度に応じた信号を外部出力する外部出力端子２１２と、を有する。勿論、これら以外の要素を適宜含めることができる。例えば、内蔵バッテリーや、電源回路、無線装置、などを含めることができる。

算出部２１０は、加速度センサー１００の出力信号から傾斜角度を演算して、傾斜角度に応じた信号を出力する回路であって、例えば汎用ＩＣ（Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などにより実現することができる。

本実施形態の傾斜計２００によれば、第１実施形態の加速度センサー１００を利用しているため、加速度センサー１００の内部信号や出力信号に含まれるノイズ成分が従来に比べて低減されるため、傾斜の計測精度を従来の傾斜計よりも向上させることができる。

〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態について説明する。なお、以降では、第１及び第２実施形態との差異について主に述べることとし、第１及び第２実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付与して重複する説明を省略する。

図１３は、慣性航法装置の構成例を示す図であって、一部断面表示された側面図である。
慣性航法装置３００は、移動体に取り付けられる慣性航法装置であって、アンダーケース３０１と、アッパーケース３０２とで画成された内部空間に、第１実施形態の加速度センサー１００と、角速度センサー３０４と、加速度センサー１００の出力信号および角速度センサー３０４の出力信号に基づいて移動体の姿勢を算出する回路部３１０と、回路部３１０で算出された姿勢に応じた信号を外部出力する外部出力端子３１２と、を有する。勿論、これら以外の要素を適宜含めることができる。例えば、内蔵バッテリーや、電源回路、無線装置、などを含めることができる。

角速度センサー３０４は、基本的には第１実施形態の加速度センサー１００と同様の構成を有し、第１実施形態の電子回路基板１０Ｆを用いて、角速度に応じた信号を出力することができる。

回路部３１０は、例えば、汎用ＩＣ（Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により実現され、加速度センサー１００の出力信号と、角速度センサー３０４の出力信号とから慣性航法装置３００が取り付けられている移動体の姿勢を算出し、姿勢に応じた信号を出力する。

本実施形態の慣性航法装置３００によれば、第１実施形態の加速度センサー１００を利用しているため、加速度センサー１００の内部信号や出力信号に含まれるノイズ成分が従来に比べて低減されるため、移動体の姿勢の計測精度を従来の慣性航法装置よりも向上させることができる。

〔第４実施形態〕
次に、第４実施形態について説明する。なお、以降では、第１乃至第３実施形態との差異について主に述べることとし、第１乃至第３実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付与して重複する説明を省略する。

図１４は、構造物監視装置の構成例を示す図である。
構造物監視装置４００は、監視対象とされる構造物４９０に取り付けられる第１実施形態の加速度センサー１００と、構造物４９０に取り付けられた加速度センサー１００の検出信号を送信する送信部４１０と、送信部４１０からの送信信号を受信する受信部４２０と、受信部４２０の受信信号に基づいて構造物４９０の傾斜角度を算出する算出部４３０と、を有する。通信網９は、有線、無線の何れであってもよい。

送信部４１０は、例えば、通信網９に接続する有線通信装置或いは無線通信装置によって実現される。本実施形態では、加速度センサーユニット４５０は、アンダーケース４５１とアッパーケース４５２とで画成する内部空間に、加速度センサー１００と、小型の通信端末としての機能を実現する通信モジュール４１２およびアンテナ４１４を含む送信部４１０とを搭載して構成されている。勿論、送信部４１０は、加速度センサー１００とは別体の通信モジュール及びアンテナとして実現するとしてもよい。

算出部４３０は、本実施形態では監視コンピューター４６０に搭載されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等で実現することとする。ただし、算出部４３０をＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーとして、当該プロセッサーがＩＣメモリー４６２に記憶されたプログラムを演算処理することによりソフトウェア的に実現する構成としてもよい。監視コンピューター４６０は、キーボード４６３によりオペレーターの各種操作入力を受け付け、演算処理の結果をタッチパネル４６４に表示することができる。

受信部４２０は、通信網９に接続する有線通信装置或いは無線通信装置によって実現される。本実施形態では、送信部４１０と無線通信する無線モジュール及びアンテナによって実現するが、監視コンピューター４６０とは別体の通信モジュール及びアンテナとして実現するとしてもよい。

本実施形態の構造物監視装置４００によれば、第１実施形態の加速度センサー１００を利用して構造物４９０の傾斜を監視している。そのため、第１実施形態の加速度センサー１００の作用効果である高精度な加速度の検出を利用することができ、監視対象である構造物４９０の傾斜を精度良く検出することが可能となって、構造物４９０の監視品質を向上させることができる。

〔第５実施形態〕
次に、第５実施形態について説明する。なお、以降では、第１乃至第４実施形態との差異について主に述べることとし、第１乃至第４実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付与して重複する説明を省略する。

図１５は、移動体の構成例を示す図である。本実施形態では移動体５００を、乗用車として例示するが車種は適宜変更可能である。また、移動体５００は、小型船舶や自動運搬装置、構内用の運搬車、フォークリフトなどでもよい。

移動体５００は、第１実施形態の加速度センサー１００と、加速度センサー１００の検出信号に基づいて、加速、制動及び操舵のうちの少なくとも１つを制御する制御部５１０と、を有し、自動運転の実施或いは不実施を、加速度センサー１００の検出信号に基づいて切り替えることができる。

制御部５１０は、車載用のコンピューターにより実現される。制御部５１０は車内ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信網によって、加速度センサー１００、スロットルコントローラー５０３、ブレーキコントローラー５０５、ステアリングコントローラー５０７、などの各種のセンサーおよびコントローラーと信号送受可能に接続されている。ここで、スロットルコントローラー５０３はエンジン５０２の出力を制御する装置である。ブレーキコントローラー５０５はブレーキ５０４の作動を制御する装置である。ステアリングコントローラー５０７はパワーステアリング５０６の作動を制御する装置である。なお、制御部５１０に接続されるセンサーやコントローラーの種類はこれらに限らず適宜設定できる。

そして、制御部５１０は、内蔵する演算装置で、加速度センサー１００の検出信号に基づいて演算処理を行って、自動運転の実施或いは不実施を判定し、自動運転を実施する場合には、スロットルコントローラー５０３、ブレーキコントローラー５０５、ステアリングコントローラー５０７の少なくとも何れか１つに制御命令信号を送信して、加速、制動及び操舵のうちの少なくとも１つを制御する。

自動制御の内容は、適宜設定可能である。例えば、コーナリング中に、加速度センサー１００で検出される加速度が、スピンやコーナーアウトを生じる恐れが高いとされる閾値に達した場合に、スピンやコーナーアウトを防止するような制御を行うとしてもよい。また、停止中に、加速度センサー１００で検出される加速度が、操作を誤って急激な前進又は後進が生じた可能性が高いとされる閾値に達した場合に、スロットルを強制全閉させて急ブレーキを強制発動させるような制御を行うとしてもよい。

本実施形態の移動体５００によれば、第１実施形態の加速度センサー１００の検出信号に基づいて自動運転の実施或いは不実施を切り替えることができる。そのため、第１実施形態の加速度センサー１００の作用効果である高精度な加速度の検出を利用することができることとなり、自動運転の実施或いは不実施の切り替えをより適確に判断することが可能となる。

〔変形例〕
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。

［変形例その１］
例えば、上記実施形態の電子回路基板において、搭載されている複数の発振子２０について、各発振子２０のグランド配線を、それぞれに独立して設けて、それぞれが共通グランド部に別個に接続される配線構成とすることができる。

図９の例をベースに具体的な例を示すと、例えば図１６に示すように、第１非形成領域８１を取り囲むようにしてＸ軸用グランド配線９５を形成して、共通グランド部９９に接続する。また、第２非形成領域８２を取り囲むようにしてＹ軸用グランド配線９６を形成して、共通グランド部９９に接続する。また、第３非形成領域８３を取り囲むようにしてＺ軸用グランド配線９７を形成して、共通グランド部９９に接続する。

７…上部グランド層、８…下部グランド層、１０Ａ〜１０Ｆ…電子回路基板、１１…基板面、１２…発振回路、１３…回路、１４…レギュレーター、２０…発振子、２１…信号端子、３０…増幅器、３１…入力部、３２…出力部、５１…第１配線、５２…第２配線、８１…第１非形成領域、８２…第２非形成領域、８３…第３非形成領域、８４…第４非形成領域、８５…第５非形成領域、８６…第６非形成領域、８７…第７非形成領域、８８…第８非形成領域、８９…第９非形成領域、９５…Ｘ軸用グランド配線、９６…Ｙ軸用グランド配線、９７…Ｚ軸用グランド配線、９９…共通グランド部、１００…加速度センサー、１１０…収容部、２００…傾斜計、２１０…算出部、３００…慣性航法装置、３０４…角速度センサー、３１０…回路部、４００…構造物監視装置、４１０…送信部、４２０…受信部、４３０…算出部、４５０…加速度センサーユニット、４６０…監視コンピューター、５００…移動体、５１０…制御部、ＡＬ１…第１配線重畳領域、ＡＬ２…第２配線重畳領域、Ａｐ…パッド重畳領域、Ａｔ…信号端子重畳領域

Claims (12)

1. 少なくとも１層のグランド層を含む多層構造の基板と、
   前記基板に設けられている発振回路と、
   を備え、
   前記発振回路は、発振子と、前記発振子の信号端子に接続されている増幅器を含む回路と、を有し、
   前記多層構造のうち、前記信号端子に最も近い前記グランド層は、基板面に垂直な方向から見た平面視において前記信号端子に重畳する領域が、グランド電極の非形成領域とされている第１のグランド電極構成であること、
   前記多層構造のうち、前記信号端子と前記増幅器の入力部とを接続する第１の配線に最も近い前記グランド層は、前記平面視において前記第１の配線に重畳する領域が、グランド電極の非形成領域とされている第２のグランド電極構成であること、
   及び、前記多層構造のうち、前記信号端子と前記増幅器の出力部とを接続する第２の配線に最も近い前記グランド層は、前記平面視において前記第２の配線に重畳する領域が、グランド電極の非形成領域とされている第３のグランド電極構成であること、
   のうちの少なくとも１つのグランド電極構成を備えている、
   電子回路基板。
2. 請求項１において、
   前記第１のグランド電極構成と、
   前記第２のグランド電極構成と、
   前記第３のグランド電極構成と、
   を備えている、
   電子回路基板。
3. 請求項１又は２において、
   前記多層構造のうち、前記回路を構成する電子部品のパッドに最も近い前記グランド層は、前記平面視において前記パッドに重畳する領域が、グランド電極の非形成領域とされている、
   電子回路基板。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項において、
   前記発振回路を複数備え、
   各前記発振子のグランド配線は、それぞれ独立して共通グランド部に接続されている、
   電子回路基板。
5. 請求項４において、
   前記発振回路に電源を供給するレギュレーターを前記発振回路別に備えている、
   電子回路基板。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項において、
   前記発振子は、所定の物理量に応じた信号を出力する物理量センサー素子である、
   電子回路基板。
7. 請求項６において、
   前記物理量は加速度である、
   電子回路基板。
8. 請求項７に記載の電子回路基板と、
   前記電子回路基板を収容している収容部と、
   を含む加速度センサー。
9. 請求項８に記載の加速度センサーと、
   前記加速度センサーの出力信号に基づいて傾斜角度を算出する算出部と、
   を含む傾斜計。
10. 移動体に取り付けられる慣性航法装置であって、
    請求項８に記載の加速度センサーと、
    角速度センサーと、
    前記加速度センサーの出力信号と前記角速度センサーの出力信号とに基づいて前記移動体の姿勢を算出する回路部と、
    を含む慣性航法装置。
11. 構造物に取り付けられる請求項８に記載の加速度センサーと、
    前記構造物に取り付けられ、前記加速度センサーの検出信号を送信する送信部と、
    前記送信部からの送信信号を受信する受信部と、
    前記受信部の受信信号に基づいて前記構造物の傾斜角度を算出する算出部と、
    を含む構造物監視装置。
12. 請求項８に記載の加速度センサーと、
    前記加速度センサーの検出信号に基づいて、加速、制動及び操舵のうちの少なくとも１つを制御する制御部と、
    を含み、
    自動運転の実施或いは不実施を、前記加速度センサーの検出信号に基づいて切り替える、
    移動体。

Images