JP2021032802A - 慣性センサー、慣性センサーの製造方法、電子機器及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】ベース基板反りを抑制し、慣性を精度良く検出することが可能な慣性センサーを提供すること。【解決手段】慣性センサー１は、センサー部と、一方の面にセンサー部が配置され、一方の面と交差する第１の側面２２ｃ、及び第１の側面２２ｃと対向する第２の側面２２ｄを有するベース基板２２と、センサー部及びベース基板２２を収納するパッケージ７と、ベース基板２２の他方の面と、パッケージ７の内底面１１ａと、を接合する第１の接着剤１８と、パッケージ７の内底面１１ａと交差し第１の側面２２ｃと対向する第１の内壁面１２ｃと、第１の側面２２ｃと、を接合する、第１の接着剤１８と異なる第２の接着剤３８と、パッケージ７の内底面１１ａと交差し第２の側面２２ｄと対向する第２の内壁面１２ｄと、第２の側面２２ｄと、を接合する、第１の接着剤１８と異なる第３の接着剤３９と、を備えること、を特徴とする。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、慣性センサー、慣性センサーの製造方法、電子機器及び移動体に関する。

従来から、シリコンＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いて製造された慣性センサーが開発されている。例えば、特許文献１には、接合剤を用いて、センサー素子の底面をパッケージに接合した構成の物理量センサーが開示される。また、特許文献２には、接着剤を用いて、センサー素子の側面をパッケージの側面に接合した構成の物理量センサーが開示される。

特開２０１９−３９８８５号公報 特開２０１７−１２６６２７号公報

特許文献１の慣性センサーは、センサー素子が構成されるベース基板の底面だけで、パッケージに接合されているため、周囲環境の温度変化による接着剤の膨張と収縮の少なくとも一方によって、ベース基板に反りが生じる。この反りにより慣性センサーから出力される検出信号が変動するため、角速度や加速度などの慣性を精度良く検出することが困難であった。
また、特許文献２の慣性センサーは、センサー素子が構成されるベース基板の側面だけで、パッケージの側面に接合されているため、パッケージに対するセンサー素子の実装位置の精度が低下する虞があった。

慣性センサーは、センサー部と、一方の面に前記センサー部が配置され、前記一方の面と交差する第１の側面、及び前記第１の側面と対向する第２の側面を有するベース基板と、前記センサー部及び前記ベース基板を収納するパッケージと、前記ベース基板の他方の面と、前記パッケージの内底面と、を接合する第１の接着剤と、前記パッケージの前記内底面と交差し前記第１の側面と対向する第１の内壁面と、前記第１の側面と、を接合する、前記第１の接着剤と異なる第２の接着剤と、前記パッケージの前記内底面と交差し前記第２の側面と対向する第２の内壁面と、前記第２の側面と、を接合する、前記第１の接着剤と異なる第３の接着剤と、を備えること、を特徴とする。

上記の慣性センサーにおいて、前記ベース基板は、平面視にて第１の短辺と前記第１の短辺に対向する第２の短辺とを備える矩形であり、前記第１の側面は、前記第１の短辺に対応し、前記第２の側面は、前記第２の短辺に対応すること、が好ましい。

上記の慣性センサーにおいて、前記ベース基板は、前記一方の面と交差し、前記第１の側面及び前記第２の側面と隣り合う第３の側面と、前記一方の面と交差し、前記第１の側面及び前記第２の側面と隣り合い、前記第３の側面と対向する第４の側面と、を備え、前記パッケージは、前記内底面と交差し、前記第１の内壁面及び前記第２の内壁面と隣り合う第３の内壁面と、前記内底面と交差し、前記第１の内壁面及び前記第２の内壁面と隣り合い、前記第３の内壁面と対向する第４の内壁面と、を備え、前記第２の接着剤は、前記第３の側面と前記第３の内壁面との間に延設されて前記第３の側面と前記第３の内壁面とを接合し、前記第４の側面と前記第４の内壁面との間に延設されて前記第４の側面と前記第４の内壁面とを接合していること、が好ましい。

上記の慣性センサーにおいて、前記第２の接着剤及び前記第３の接着剤の線膨張係数は、前記第１の接着剤の線膨張係数よりも小さいこと、が好ましい。

上記の慣性センサーにおいて、前記第２の接着剤及び前記第３の接着剤の線膨張係数は、前記ベース基板の線膨張係数よりも大きいこと、が好ましい。

上記の慣性センサーにおいて、前記第２の接着剤及び前記第３の接着剤の弾性率は、前記第１の接着剤の弾性率よりも大きいこと、が好ましい。

上記の慣性センサーにおいて、前記第１の接着剤は、シリコーン系、ポリイミド系のうちのいずれかであり、前記第２の接着剤及び前記第３の接着剤は、エポキシ系であること、が好ましい。

上記の慣性センサーにおいて、前記第１の接着剤、前記第２の接着剤及び前記第３の接着剤は、線膨張係数及び弾性率の異なるエポキシ系であること、が好ましい。

上記の慣性センサーは、前記第１の側面及び前記第２の側面に、凹凸が形成されていること、が好ましい。

慣性センサーの製造方法は、センサー部と、一方の面に前記センサー部が配置され、前記一方の面と交差する第１の側面、及び前記第１の側面と対向する第２の側面を有するベース基板と、前記センサー部及び前記ベース基板を収納するパッケージと、前記ベース基板の他方の面と、前記パッケージの内底面と、を接合する第１の接着剤と、前記パッケージの前記内底面と交差し前記第１の側面と対向する第１の内壁面と、前記第１の側面と、を接合する、前記第１の接着剤と異なる第２の接着剤と、前記パッケージの前記内底面と交差し前記第２の側面と対向する第２の内壁面と、前記第２の側面と、を接合する、前記第１の接着剤と異なる第３の接着剤と、を備える慣性センサーの製造方法であって、前記ベース基板の前記他方の面と、前記パッケージの前記内底面と、を前記第１の接着剤で接合する第１接合工程と、前記ベース基板の前記第１の側面と、前記パッケージの前記第１の内壁面と、を前記第２の接着剤で接合する第２接合工程と、前記ベース基板の前記第２の側面と、前記パッケージの前記第２の内壁面と、を前記第３の接着剤で接合する第３接合工程と、を含むこと、を特徴とする。

電子機器は、上記のいずれかに記載の慣性センサーと、前記慣性センサーから出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路と、を有することを特徴とする。

移動体は、上記のいずれかに記載の慣性センサーと、前記慣性センサーから出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路と、を有することを特徴とする。

実施形態１に係る慣性センサーの概略構成を示す斜視図。 慣性センサーの概略構成を示す断面図。 図２Ａにおける２Ｂ部の拡大図。 慣性センサーの機能ブロック図。 慣性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Ｘ軸センサー部の概略構成を示す斜視図。 Ｙ軸センサー部の概略構成を示す斜視図。 Ｚ軸センサー部の概略構成を示す斜視図。 線膨張係数比と基板反り量比との関係を示すグラフ。 弾性率比と基板反り量比との関係を示すグラフ。 接着剤の弾性率、線膨張係数を示す表。 第２の接着剤及び第３の接着剤の接合位置とベース基板の反り量とを示す表。 慣性センサーの製造工程を示すフローチャート。 慣性センサーの製造工程を説明する断面図。 慣性センサーの製造工程を説明する断面図。 慣性センサーの製造工程を説明する断面図。 慣性センサーの製造工程を説明する断面図。 慣性センサーの製造工程を説明する断面図。 慣性センサーの製造工程を説明する断面図。 実施形態２に係る慣性センサーの概略構成を示す断面図。 実施形態３に係るディジタルスチールカメラの一例を示す斜視図。 実施形態４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。 移動体測位装置の作用を模式的に示す図。 実施形態５に係る自動車の構成を示す斜視図。 実施形態６に係るロボットの構成を示す斜視図。

１．実施形態１
図１は、実施形態１に係る慣性センサーの概略構成を示す斜視図である。図２Ａは、慣性センサーの概略構成を示す断面図である。図２Ｂは、図２Ａにおける２Ｂ部の拡大図である。図３は、慣性センサーの機能ブロック図である。図４は、慣性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る。なお、説明の便宜上、図４では蓋体を省略した状態を示している。図５は、センサー素子の概略構成を示す断面図である。図６は、センサー素子のＸ軸センサー部の概略構成を示す斜視図である。図７は、Ｙ軸センサー部の概略構成を示す斜視図である。図８は、Ｚ軸センサー部の概略構成を示す斜視図である。

なお、図面に付記する座標においては、互いに直交する三軸をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸とし、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の矢印方向を「プラス側」とする。また、Ｚ軸に沿う両方向は、上下方向であり、Ｚ軸の矢印方向を「上」とする。上下方向は、慣性センサーの各部が積層される方向に対応する。

図１から図３に示す慣性センサー１は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれの加速度を独立して検知する３軸加速度センサーとして利用可能である。慣性センサー１は、構造体５と構造体５を収容するパッケージ７とを備える。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上に配置されたＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）４０と、を備える。加速度センサー素子２０は、ベース基板２２と後述するセンサー部を覆うキャップ部２３とを有する。すなわち、パッケージ７は、センサー部及びベース基板２２を収容する。

ベース基板２２は、一方の面としての上面２２ａと、他方の面としての裏面２２ｂと、上面２２ａと交差する第１の側面２２ｃと、第１の側面２２ｃと対向する第２の側面２２ｄを有する。なお、交差するとは、上面２２ａを含むＸＹ平面と、第１の側面２２ｃを含むＹＺ平面とが交差することを意味する。
パッケージ７は、内底面１１ａと交差しベース基板２２の第１の側面２２ｃと対向する第１の内壁面１２ｃと、内底面１１ａと交差しベース基板２２の第２の側面２２ｄと対向する第２の内壁面１２ｄとを有する。
ベース基板２２の裏面２２ｂと、パッケージ７の内底面１１ａとが、第１の接着剤１８で接合される。さらに、ベース基板２２の第１の側面２２ｃと、パッケージ７の第１の内壁面１２ｃとの間が、第２の接着剤３８で接合され、ベース基板２２の第２の側面２２ｄと、パッケージ７の第２の内壁面１２ｄとの間が、第３の接着剤３９で接合される。

パッケージ７は、第１の基材１１、第２の基材１２及び第３の基材１３で構成されるベース部１０と、封止部材１４を介して第３の基材１３に接続される蓋体１５とを含み構成される。第１の基材１１は、平板状であり、第２の基材１２及び第３の基材１３は、中央部が除去された環状体であり、第３の基材１３の上面の周縁にシールリングや低融点ガラス等の封止部材１４が形成される。内底面１１ａは、第１の基材１１の上面に対応する。第１の内壁面１２ｃ及び第２の内壁面１２ｄは、第２の基材１２の内壁に対応する。

パッケージ７は、第２の基材１２と第３の基材１３とにより、構造体５を収容する凹部が形成される。そして、パッケージ７は、これらの凹部の開口が蓋体１５によって塞がれることによって密閉空間である収容空間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。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。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及び第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及び第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、例えば、コバールなどの金属材料、ガラス材料、シリコン材料、セラミック材料、樹脂材料などを用いることができる。

また、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１０ｂには複数の外部端子１６が配置される。また、各内部端子１９は、ベース部１０に形成された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る。

構造体５は、加速度センサー素子２０と、接着層４１によって加速度センサー素子２０上に接続されるＩＣ４０を含み、パッケージ７の内底面１１ａに接合される。このように、パッケージ７の内底面１１ａに、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、慣性センサー１の平面視における面積を小さくすることができる。

図４及び図５に示すように、加速度センサー素子２０は、ベース基板２２及びキャップ部２３を有する容器２５と、ベース基板２２の上面２２ａに配置されるセンサー部と、を有している。本実施形態では、センサー部として、Ｘ軸に沿う方向の加速度を検出するＸ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸に沿う方向の加速度を検出するＹ軸センサー部２１ｙ、Ｚ軸に沿う方向の加速度を検出するＺ軸センサー部２１ｚを備える。センサー部は、容器２５内に収容される。なお、説明の便宜上、図５では、センサー部としてＺ軸センサー部２１のみを概念的に図示している。

ベース基板２２には上面２２ａに開口する凹部２１１，２１２，２１３が形成される。凹部２１１は、その上方に配置される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。凹部２１２は、その上方に配置される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。凹部２１３は、その上方に配置される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。

ベース基板２２には上面２２ａに開口する凹部２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ、凹部２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ及び凹部２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃが形成される。凹部２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃは、凹部２１１の周囲に配置され、凹部２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ内にはＸ軸センサー部２１ｘ用の配線２７１，２７２，２７３が配置される。凹部２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃは、凹部２１２の周囲に配置され、凹部２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ内にはＹ軸センサー部２１ｙ用の配線２８１，２８２，２８３が配置される。凹部２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃは、凹部２１３の周囲に配置され、凹部２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ内にはＺ軸センサー部２１ｚ用の配線２９１，２９２，２９３が配置される。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。各接続端子２９がボンディングワイヤー４３を介してＩＣ４０の電極パッドと電気的に接続される。

ベース基板２２は、例えば、アルカリ金属イオンを含むガラス材料から形成される。このようなガラス材料としては、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を例示することができる。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及び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及びＺ軸センサー部２１ｚとの接合は、例えば、直接接合、シロキサン結合、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。

図６に示すように、Ｘ軸センサー部２１ｘは、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、を有する。また、可動部６２は、基部６２１と、基部６２１からＹ軸方向両側に突出する複数の可動電極指６２２と、を有する。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、導電性を有する。

支持部６１１，６１２は、ベース基板２２の上面２２ａに陽極接合され、支持部６１２が導電性バンプを介して配線２７１と電気的に接続される。そして、これら支持部６１１，６１２の間に可動部６２が設けられる。可動部６２は、連結部６３１，６３２を介して支持部６１１，６１２に連結される。連結部６３１，６３２は、バネのようにＸ軸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軸に沿って変位可能となる。

複数の第１固定電極指６４は、可動電極指６２２のＸ軸に沿う両方向の一方側に配置され、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ぶ。このような複数の第１固定電極指６４は、その一端部がベース基板２２の上面２２ａに陽極接合され、導電性バンプを介して図４に示す配線２７２に電気的に接続される。

複数の第２固定電極指６５は、可動電極指６２２のＸ軸に沿う両方向の他方側に配置され、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ぶ。このような複数の第２固定電極指６５は、その一端部がベース基板２２の上面２２ａに陽極接合され、導電性バンプを介して図４に示す配線２７３に電気的に接続される。

このようなＸ軸センサー部２１ｘは、次のようにしてＸ軸に沿う加速度を検知する。すなわち、Ｘ軸に沿う加速度が加わると、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軸に沿って変位する。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、及び可動電極指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。

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。
図７に示すように、Ｙ軸センサー部２１ｙは、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、を有する。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、を有する。

支持部７１１，７１２は、ベース基板２２の上面２２ａに陽極接合され、支持部７１１が導電性バンプを介して配線２８１と電気的に接続される。そして、これら支持部７１１，７１２の間に可動部７２が設けられる。可動部７２は、連結部７３１，７３２を介して支持部７１１，７１２に連結される。連結部７３１，７３２は、バネのようにＹ軸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軸に沿って変位可能となる。

複数の第１固定電極指７４は、可動電極指７２２のＹ軸に沿う両方向の一方側に配置され、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ぶ。このような複数の第１固定電極指７４は、その一端部がベース基板２２の上面２２ａに陽極接合され、導電性バンプを介して図４に示す配線２８２に電気的に接続される。

複数の第２固定電極指７５は、可動電極指７２２のＹ軸に沿う両方向の他方側に配置され、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ぶ。このような複数の第２固定電極指７５は、その一端部がベース基板２２の上面２２ａに陽極接合され、導電性バンプを介して図４に示す配線２８３に電気的に接続される。

このようなＹ軸センサー部２１ｙは、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軸に沿う加速度が加わると、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との間の静電容量及び可動電極指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。

図８に示すように、Ｚ軸センサー部２１ｚは、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る。

支持部８１１は、ベース基板２２の上面２２ａに陽極接合され、支持部８１１が導電性バンプを介して図４に示す配線２９１と電気的に接続される。そして、支持部８１１のＹ軸に沿う両側に可動部８２が設けられる。可動部８２は、軸ＪよりもＹ軸に沿うプラス側に位置する第１可動部８２１と、軸ＪよりもＹ軸に沿うマイナス側に位置し、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及び第２可動部８２２は、Ｚ軸に沿う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軸に沿う加速度が生じると、可動部８２が軸Ｊを回転軸としてシーソー揺動する。

凹部２１３の底面の第１可動部８２１と対向する位置には、図４に示す配線２９２に電気的に接続された第１検出電極２１１ｇが配置され、第２可動部８２２と対向する位置には、図４に示す配線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軸に沿うマイナス側には、対向電極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及び対向電極２１１ｉは、例えば、ＩＴＯ等の透明な導電性材料で構成されることが好ましい。また、対向電極２１１ｉは、ダミー電極とすることができる。

このようなＺ軸センサー部２１ｚは、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軸に沿う加速度が加わると、可動部８２は、軸Ｊを回転軸としてシーソー揺動する。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、及び第２可動部８２２と第２検出電極２１１ｈ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。

図５に示すように、キャップ部２３は、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Ｓ２を形成するようにベース基板２２に接合される。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る。キャップ部２３とベース基板２２とは低融点ガラス接着材であるガラスフリット２４を用いて気密に接合される。なお、キャップ部２３をベース基板２２に接合した状態では、ベース基板２２に形成される凹部２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃ，２１３ａ〜２１３ｃを介して内部空間Ｓ２の内外が連通してしまう。そのため、例えば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を用いたＣＶＤ法等で形成されたＳｉＯ₂膜によって、凹部２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃ，２１３ａ〜２１３ｃが塞がれる。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）を用いて封止される。

図２Ａに示すように、ＩＣ４０は、接着層４１を介して加速度センサー素子２０のキャップ部２３上に配置される。なお、接着層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、樹脂系接着材等を用いることができる。

ＩＣ４０には、例えば、加速度センサー素子２０を駆動する駆動回路や、加速度センサー素子２０からの信号に基づいてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸に沿う加速度を検出する信号処理部４５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部４６等が含まれる。また、ＩＣ４０は、上面に複数の電極パッドを有し、各電極パッド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、各電極パッド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る。これにより、加速度センサー素子２０を制御することができる。

なお、上述した実施形態１では、センサー素子としての加速度センサー素子２０において、容器２５内に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及びＺ軸センサー部２１ｚを収納した構成を一例に説明したが、加速度センサー素子は、１軸、もしくは２軸を検出可能な加速度センサー素子であってもよい。

このような慣性センサー１は、慣性センサー１が使用される周囲環境の温度変化に起因してセンサー部が構成されるベース基板２２に僅かな反りが生じる。例えば、ベース基板２２が上に凸状に反ると、Ｘ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙにおいては、固定電極指と可動電極指との間隔が広がり、この電極間に発生する静電容量が変動する。Ｚ軸センサー部２１ｚにおいては、可動電極部と検出電極との距離が広がり、この電極間に発生する静電容量が変動する。これにより、加速度の検出精度が低下する虞がある。

そこで、加速度センサー素子２０が構成されるベース基板２２の裏面２２ｂだけで、パッケージ７に接合された従来構成の慣性センサーに対して、本実施形態の慣性センサー１は、ベース基板２２の第１の側面２２ｃとパッケージ７の第１の内壁面１２ｃとが、第２の接着剤３８で接合され、ベース基板２２の第２の側面２２ｄとパッケージ７の第２の内壁面１２ｄとが、第３の接着剤３９で接合されている。第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９は、接着剤塗布後の硬化により体積収縮するため、ベース基板２２には上面２２ａに沿う水平方向に引張応力が働く。この引張応力により、慣性センサー１に温度変化が加わり、第１の接着剤１８の膨張・収縮によって生じるベース基板２２の反りを抑制することができる。

図２Ｂに示すように、ベース基板２２の第１の側面２２ｃ及び第２の側面２２ｄには、凹凸が形成される。加速度センサー素子２０は、ベース基板２２上に複数形成され、高速回転させたダイシングブレードによって加速度センサー素子２０毎に分割することにより、図５に示す加速度センサー素子２０を得る。ダイシングブレードとしては、ダイヤモンド砥粒を樹脂結合材で固めたレジンボンドブレードや、ダイヤモンド砥粒をニッケルや銅等の軟質の金属との合金を結合材として、電金属母材の端面に固着させた電鋳ブレードなどが挙げられる。これらのダイシングブレードに含まれるダイヤモンド砥粒の粒径を大きくしたり、ダイシングブレードとベース基板２２との相対移動速度を速くしたりすることで、ベース基板２２の第１の側面２２ｃ及び第２の側面２２ｄに比較的大きな凹凸を形成させることが可能である。これにより、第２の接着剤３８とベース基板２２の第１の側面２２ｃとの接触面積、及び第３の接着剤３９とベース基板２２の第２の側面２２ｄとの接触面積が大きくなるので、ベース基板２２の反りを好適に抑制することができる。

図９は、線膨張係数比と基板反り量比との関係を示すグラフである。図９の横軸は、線膨張係数比α２／α１を表し、縦軸はベース基板２２の反り量比ｄ１／ｄ２を表す。なお、図９の線膨張係数比α２／α１は、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の線膨張係数α２を、第１の接着剤１８の線膨張係数α１で規格化した値である。図９の基板反り量比ｄ２／ｄ１は、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の線膨張係数α２をパラメータとした慣性センサー１に１２５℃の温度変化を与えた時に生じるベース基板２２の最大の反り量ｄ２を、第１の接着剤１８の線膨張係数α１と、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の線膨張係数α２とが同じ場合に生じたベース基板２２の反り量ｄ１で規格化した値である。また、図９においては、第２の接着剤３８の線膨張係数と第３の接着剤３９の線膨張係数とは同じである。

図９に示すように、線膨張係数比α２／α１と基板反り量比ｄ２／ｄ１とは正比例の関係にある。つまり、第１の接着剤１８の線膨張係数α１よりも小さい線膨張係数α２を有する接着剤を第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９に採用して、ベース基板２２の第１の側面２２ｃとパッケージ７の第１の内壁面１２ｃと、ベース基板２２の第２の側面２２ｄとパッケージ７の第２の内壁面１２ｄと、を接合することで、ベース基板２２の反りが小さくなる。すなわち、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の線膨張係数α２は、第１の接着剤１８の線膨張係数α１よりも小さいことが好ましい。第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９が、第１の接着剤１８の線膨張係数α１よりも小さい線膨張係数α２を有することで、温度変化による膨張・収縮が第１の接着剤１８よりも小さくなるので、第１の接着剤１８によって生じるベース基板２２の反りが、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９によって抑制される。

さらには、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の線膨張係数α２は、ベース基板２２の線膨張係数よりも大きいことが好ましい。第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９は、温度変化による膨張・収縮がベース基板２２よりも大きくなり、ベース基板２２の反り方向に対し垂直な方向に引張・圧縮応力が働くため、ベース基板２２の反りが、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９によって抑制される。

図１０は、弾性率比と基板反り量比との関係を示すグラフである。図１０の横軸は、弾性率比Ｅ２／Ｅ１を表し、縦軸はベース基板２２の反り量比ｄ２／ｄ１を表す。なお、図１０の弾性率比Ｅ２／Ｅ１は、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の弾性率Ｅ２を、第１の接着剤１８の弾性率Ｅ１で規格化した値である。図１０の基板反り量比ｄ２／ｄ１は、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の弾性率Ｅ２をパラメータとした慣性センサー１に１２５℃の温度変化を与えた時に生じるベース基板２２の最大の反り量ｄ２を、第１の接着剤１８の弾性率Ｅ１と第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９との弾性率Ｅ２が同じ場合に生じたベース基板２２の反り量ｄ１で規格化した値である。また、図１０においては、第２の接着剤３８の弾性率と第３の接着剤３９の弾性率とは同じである。

図１０に示すように、弾性率比Ｅ２／Ｅ１と基板反り量比ｄ２／ｄ１とは逆比例の関係にある。つまり、第１の接着剤１８の弾性率Ｅ１よりも大きい弾性率Ｅ２を有する接着剤を第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９に採用して、ベース基板２２の第１の側面２２ｃとパッケージ７の第１の内壁面１２ｃと、ベース基板２２の第２の側面２２ｄとパッケージ７の第２の内壁面１２ｄと、を接合することで、ベース基板２２の反りが小さくなる。すなわち、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の弾性率Ｅ２は、第１の接着剤１８の弾性率Ｅ１よりも大きいことが好ましい。第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９が、第１の接着剤１８の弾性率Ｅ１よりも大きい弾性率Ｅ２を有することで、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の剛性が第１の接着剤１８の剛性よりも高くなるので、ベース基板２２の反りが、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９によって抑制される。

図１１は、接着剤の弾性率、線膨張係数を示す表である。図１１に示す接着剤Ａから接着剤Ｅは、各種の電子部品の製造で使用される代表的なものである。接着剤Ａは、エポキシ樹脂を主材料とするエポキシ系の接着剤である。接着剤Ａの弾性率は、１０〜５０Ｇｐａであり、線膨張係数は、５〜２０ｐｐｍ／℃である。接着剤Ｂは、接着剤Ａと異なる線膨張係数及び弾性率を有するエポキシ系の接着剤である。接着剤Ｂの弾性率は、２〜６Ｇｐａであり、線膨張係数は、３０〜６０ｐｐｍ／℃である。接着剤Ｃは、ポリイミド樹脂を主材料とするポリイミド系の接着剤である。接着剤Ｃの弾性率は、２〜３Ｇｐａであり、線膨張係数は、５０〜７０ｐｐｍ／℃である。接着剤Ｄは、シリコーン樹脂を主材料とするシリコーン系の接着剤である。接着剤Ｄの弾性率は、０．０００５〜０．００５Ｇｐａであり、線膨張係数は、２５０〜５００ｐｐｍ／℃である。接着剤Ｅは、ポリウレタン樹脂を主材料とするポリウレタン系の接着剤である。接着剤Ｅの弾性率は、０．０７〜０．７Ｇｐａであり、線膨張係数は、１００〜２００ｐｐｍ／℃である。

上述した第１の接着剤１８は、接着剤Ｃから接着剤Ｅのうちのいずれかが選択され、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９は、接着剤Ａ及び接着剤Ｂから選択される。これにより、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の線膨張係数α２を第１の接着剤１８の線膨張係数α１より小さく、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の弾性率Ｅ２を第１の接着剤１８の弾性率Ｅ１より大きくすることが可能になる。また、ベース基板２２に硼珪酸ガラスを採用した場合のベース基板２２の線膨張係数は３〜８ｐｐｍ／℃であり、第２の接着剤３８の線膨張係数α２をベース基板２２の線膨張係数よりも大きくすることが可能になるので、ベース基板２２の反りを好適に抑制することができる。

また、第１の接着剤１８に接着剤Ｂ、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９に接着剤Ａが選択される。これにより、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の線膨張係数α２を第１の接着剤１８の線膨張係数α１より小さく、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の弾性率Ｅ２を第１の接着剤１８の弾性率Ｅ１より大きく、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の線膨張係数α２をベース基板２２の線膨張係数よりも大きくすることが可能になるので、ベース基板２２の反りを好適に抑制することができる。

図１２は、第２の接着剤及び第３の接着剤の接合位置とベース基板の反り量とを示す表である。図１２の１行目は、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の接合状態を、「接合なし」、「２辺接合」、「４辺接合」で表す。図１２の２行目は、上記と同じ温度変化を加えた時に生じるベース基板２２の反り量を表す。図１２の３行目は、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の接合状態を示す概略平面図である。図１２の４行目は、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９の接合状態を示す概略断面図である。なお、ベース基板２２の反り量は、「接合なし」の時の反り量で規格化した値を示している。また、図１２に示す反り量は、第１の接着剤１８に接着剤Ｂ、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９に接着剤Ａを採用した結果である。なお、図１２では、パッケージ７のベース部１０、ベース基板２２、第１〜第３の接着剤１８，３８，３９のみを示している。

「接合なし」は、加速度センサー素子２０のベース基板２２の底面だけが、接着剤Ｂを用いた第１の接着剤１８によってベース部１０の内底面１１ａに接合された従来構成の慣性センサーである。
「２辺接合」は、「接合なし」に加え、ベース基板２２の第１の側面２２ｃと、ベース部１０の第１の内壁面１２ｃとが、接着剤Ａを用いた第２の接着剤３８で接合され、ベース基板２２の第２の側面２２ｄと、ベース部１０の第２の内壁面１２ｄとが、接着剤Ａを用いた第３の接着剤３９で接合される。また、本実施形態のベース基板２２は、ベース基板２２の厚さ方向からの平面視にて第１の短辺と第１の短辺に対向する第２の短辺とを備える矩形であり、第１の側面２２ｃは、第１の短辺に対応し、第２の側面２２ｄは、第２の短辺に対応する。ベース基板２２が矩形の場合、短辺に沿って生じる反りよりも長辺に沿って生じる反りの方が大きいので、ベース基板２２に生じる反り量を効果的に抑制することができる。これにより、「２辺接合」の慣性センサー１におけるベース基板２２の反り量は、「接合なし」の慣性センサーにおけるベース基板２２の反り量に比べ１７％改善される。

ベース基板２２は、上面２２ａと交差し、第１の側面２２ｃ及び第２の側面２２ｄと隣り合う第３の側面２２ｅと、上面２２ａと交差し、第１の側面２２ｃ及び第２の側面２２ｄと隣り合い、第３の側面２２ｅと対向する第４の側面２２ｆと、を備える。
パッケージ７のベース部１０は、内底面１１ａと交差し、第１の内壁面１２ｃ及び第２の内壁面１２ｄと隣り合う第３の内壁面１２ｅと、内底面１１ａと交差し、第１の内壁面１２ｃ及び第２の内壁面１２ｄと隣り合い、第３の内壁面１２ｅと対向する第４の内壁面１２ｆと、を備える。

「４辺接合」においては、第２の接着剤３８は、第３の側面２２ｅと第３の内壁面１２ｅとの間に延設されて第３の側面２２ｅと第３の内壁面１２ｅとを接合し、第４の側面２２ｆと第４の内壁面１２ｆとの間に延設されて第４の側面２２ｆと第４の内壁面１２ｆとを接合している。
つまり、「４辺接合」は、「２辺接合」に加え、ベース基板２２の第３の側面２２ｅと、ベース部１０の第３の内壁面１２ｅとが、接着剤Ａを用いた第２の接着剤３８で接合され、ベース基板２２の第４の側面２２ｆと、ベース部１０の第４の内壁面１２ｆとが、接着剤Ａを用いた第２の接着剤３８で接合される。これにより、「４辺接合」の慣性センサーにおけるベース基板２２の反り量は、「接合なし」に比べ１５％改善される。また、「４辺接合」の慣性センサーにおけるベース基板２２の反り量は、「２辺接合」の慣性センサー１におけるベース基板２２の反り量と、略同じである。したがって、慣性センサー１は、「４辺接合」の慣性センサーであってもよく、「２辺接合」の慣性センサー１と同様の効果を奏する。

なお、本実施形態では、１つのパッケージ７に１つのセンサー素子としての加速度センサー素子２０を収容した構成の慣性センサー１を例示したが、１つのパッケージ７に複数のセンサー素子を収容した構成の慣性センサーであってもよい。例えば、第１のセンサー素子と第２のセンサー素子を収容した慣性センサーの場合、第２の接着剤３８は、第１、第２のセンサー素子のベース基板２２の側面とパッケージ７の内壁面とを接合する。第３の接着剤３９は、第１、第２のセンサー素子のベース基板２２の側面とパッケージ７の内壁面とを接合せずに、第１のセンサー素子のベース基板２２の側面と第２のセンサー素子のベース基板２２の側面とを接合する。このような構成のセンサー素子であっても、本発明に含まれ、上述した慣性センサー１と同様の効果を奏する。

次に、慣性センサー１の製造方法について説明する。図１３は、慣性センサーの製造工程を示すフローチャートである。図１４から図１９は、慣性センサーの製造工程を説明する断面図である。

ステップＳ１０１は、加速度センサー素子２０を準備する加速度センサー素子準備工程である。この工程では、ベース基板２２、及びベース基板２２の上面２２ａに配置されるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸センサー部２１ｘ、２１ｙ、２１ｚを有する加速度センサー素子２０を準備する。

ステップＳ１０２は、ベース基板２２の裏面２２ｂと、パッケージ７のベース部１０の内底面１１ａと、を第１の接着剤１８で接合する第１接合工程である。この工程では、図１４に示すように、ダイボンダー装置などを用いてベース部１０の内底面１１ａの中央に第１の接着剤１８を塗布し、塗布された第１の接着剤１８の上に加速度センサー素子２０をマウントする。これにより、図１５に示すように、第１の接着剤１８がベース基板２２とベース部１０の内底面１１ａとの間に伸び広がる。第１の接着剤１８は、所定の条件により硬化される。

ステップＳ１０３は、ベース基板２２の第１の側面２２ｃと、ベース部１０の第１の内壁面１２ｃと、を第２の接着剤３８で接合する第２接合工程である。この工程では、ディスペンサーなどの塗布装置を用いて、第１の側面２２ｃと第１の内壁面１２ｃとの間に、第２の接着剤３８を塗布する。第２の接着剤３８は、所定の条件により硬化される。

ステップＳ１０４は、ベース基板２２の第２の側面２２ｄと、ベース部１０の第２の内壁面１２ｄと、を第３の接着剤３９で接合する第３接合工程である。この工程では、ディスペンサーなどの塗布装置を用いて、第２の側面２２ｄと第２の内壁面１２ｄとの間に、第３の接着剤３９を塗布する。第３の接着剤３９は、所定の条件により硬化される。第３接合工程後の構成を図１６に示す。なお、第２の接着剤３８と第３の接着剤３９とに、同じ接着剤を採用した場合は、ステップＳ１０３とステップＳ１０４とを同時に実施することが可能である。

ステップＳ１０５は、加速度センサー素子２０とＩＣ４０とを接合するＩＣ接合工程である。この工程では、図１７に示すように、ディスペンサーなどの塗布装置を用いて、加速度センサー素子２０の上面に接着剤を塗布し、塗布された接着剤の上にＩＣ４０をマウントし、接着層４１を形成する。そして、接着剤が所定の条件により硬化される。

ステップＳ１０６は、ワイヤーボンディングを行うワイヤーボンディング工程である。図１８に示すように、この工程では、ワイヤーボンダー装置を用いて、ＩＣ４０の電極パッドと、加速度センサー素子２０の接続端子２９と、をボンディングワイヤー４３で電気的に接続する。また、ＩＣ４０の電極パッドと、ベース部１０の内部端子１９と、をボンディングワイヤー４２で電気的に接続する。これにより、ＩＣ４０がベース部１０に形成された内部配線を介して外部端子１６に電気的に接続される。

ステップＳ１０７は、ベース部１０の開口を蓋体１５で塞ぐ封止工程である。この工程では、例えば、封止部材１４にシールリング、蓋体１５に金属材料を用いた場合、図１９に示すように、シーム溶接機を用いて、封止部材１４と蓋体１５とを抵抗溶接で接合し、慣性センサー１を得る。

以上説明した慣性センサー１の製造方法によれば、第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９は、接着剤塗布後の硬化により体積収縮するため、ベース基板２２には上面２２ａに沿う水平方向に引張応力が働く。この引張応力により、慣性センサー１に温度変化が加わり、第１の接着剤１８の膨張・収縮によって生じるベース基板２２の反りを抑制することができる。

２．実施形態２
次に、実施形態２に係る慣性センサーを、図２０を参照して説明する。図２０は、実施形態２に係る慣性センサーの概略構成を示す断面図である。なお、以下では、実施形態１と同様の、互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を用いて説明する。また、実施形態１と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。

図２０に示す慣性センサー１Ａは、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれの加速度を独立して検知する３軸加速度センサーとして利用可能である。慣性センサー１Ａは、構造体５Ａと構造体５Ａを収容するパッケージ７とを備える。構造体５Ａは、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）４０Ａと、ＩＣ４０Ａ上に配置されたセンサー素子としての加速度センサー素子２０を備え、接着層４１によってＩＣ４０Ａの下面４０ｂがパッケージ７の内底面１１ａに接合される。また、第１の接着剤１８によってＩＣ４０Ａの上面４０ａが加速度センサー素子２０のベース基板２２の裏面２２ｂに接合される。すなわち、実施形態２では、ＩＣ４０Ａが、加速度センサー素子２０が取り付けられる基板に相当する。

パッケージ７は、内底面１１ａと交差しベース基板２２の第１の側面２２ｃと対向する第１の内壁面１３ｃと、内底面１１ａと交差しベース基板２２の第２の側面２２ｄと対向する第２の内壁面１３ｄとを有する。ベース基板２２の第１の側面２２ｃと、パッケージ７の第１の内壁面１３ｃとの間、及び第１の側面２２ｃと第１の内壁面１３ｃとの間の下方に存在する空間が、第２の接着剤３８で接合される。ベース基板２２の第２の側面２２ｄと、パッケージ７の第２の内壁面１３ｄとの間、及び第２の側面２２ｄと第２の内壁面１３ｄとの間の下方に存在する空間が、第３の接着剤３９で接合される。

構造体５Ａを構成する加速度センサー素子２０及びＩＣ４０Ａは、ボンディングワイヤー４３Ａによって電気的に接続されている。また、ＩＣ４０Ａは、ボンディングワイヤー４２Ａによってパッケージ７に設けられている内部端子１９に電気的に接続されている。

ＩＣ４０Ａには、例えば、加速度センサー素子２０を駆動する駆動回路や、加速度センサー素子２０からの信号に基づいてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向の加速度を検出する信号処理部４５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部４６等が含まれている。また、ＩＣ４０Ａは、上面に複数の電極パッドを有し、各電極パッドがボンディングワイヤー４２Ａ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、各電極パッドがボンディングワイヤー４３Ａ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。これにより、加速度センサー素子２０を制御することができる。

本実施形態の慣性センサー１Ａは、ベース基板２２の第１の側面２２ｃとパッケージ７の第１の内壁面１３ｃとが、第２の接着剤３８で接合され、ベース基板２２の第２の側面２２ｄとパッケージ７の第２の内壁面１３ｄとが、第３の接着剤３９で接合されている。第２の接着剤３８及び第３の接着剤３９は、接着剤塗布後の硬化により体積収縮するため、ベース基板２２には上面２２ａに沿う水平方向に引張応力が働く。この引張応力により、慣性センサー１Ａに温度変化が加わり、第１の接着剤１８の膨張・収縮によって生じるベース基板２２の反りを抑制することができる。

３．実施形態３
図２１は、実施形態３に係るディジタルスチールカメラの一例を示す斜視図である。電子機器としてのディジタルスチールカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号を生成する。

ディジタルスチールカメラ１３００におけるケース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の正面側には、光学レンズや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。メモリー１３０８に格納された撮像信号は、所定の操作により、表示部１３１０に出力されたり、無線や有線で接続された外部装置に出力されたりす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慣性センサー１が内蔵されており、慣性センサー１から出力される検出信号に基づいて制御回路１３１６が、例えば手振れ補正などの制御を行うことができる。ディジタルスチールカメラ１３００は、上述の慣性センサー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、本発明の慣性センサー１を備える電子機器は、実施形態３で説明したディジタルスチールカメラの他にも、例えば、パーソナルコンピューター、スマートフォン、インクジェットプリンター、タブレット型コンピューター、テレビ、ディジタルビデオカメラ、ブルーレイレコーダー、カーナビゲーション装置、電子手帳、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、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、魚群探知機、各種測定機器、計器類、フライトシミュレーター等に適用することができる。また、医療機器としては、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、電子内視鏡などを例示することができる。計器類としては、車両、航空機、船舶などの計器などを例示することができる。

４．実施形態４
次に、図２２及び図２３を参照して、電子機器の一例としての移動体測位装置について説明する。図２２は、実施形態４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２３は、移動体測位装置の作用を模式的に示す図である。

図２２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、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。

また、慣性計測装置３１００は、慣性センサー１を適用した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と、角速度センサー３１２０からの角速度データとを受け、これらデータに対して慣性航法演算処理を行い、移動体の加速度及び姿勢を含むデータである慣性航法測位データを出力する。

ＧＰＳ（Global Positioning System）は、全地球測位システムとも呼ばれ、複数の衛星信号に基づいて地球上の現在位置を測定するための衛星測位システムである。ＧＰＳは、ＧＰＳ時刻情報と軌道情報とを使用して測位計算をおこないユーザーの位置情報を取得する機能やユーザーの移動距離や移動軌跡を計測する機能、及び時計機能における時刻修正機能を備えている。位置情報取得部３５００は、ＧＰＳ受信部３３００が受信したＧＰＳ衛星からの衛星信号に基づいて地球上の現在位置を測定することができる。

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、及び位置情報取得部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２３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、当該算出は、鉛直方向に対する傾きθを、三角関数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。なお、演算処理部３２００は、慣性センサー１である加速度センサー３１１０から出力される検出信号としての加速度データに基づいて制御を行う制御回路に相当する。

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、慣性センサー１を適用した慣性計測装置３１００と、測位用衛星からＧＰＳ時刻情報と軌道情報とが重畳された衛星信号を受信するＧＰＳ受信部３３００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と、慣性計測装置３１００から出力された慣性航法測位データに基づいて、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と、を含んでいる。これにより、上述した慣性センサー１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。

５．実施形態５
図２４は、実施形態５に係る自動車の構成を示す斜視図である。

図２４に示す移動体としての自動車１５００は、エンジンシステム、ブレーキシステム及びキーレスエントリーシステムの少なくとも何れかのシステム１５１０と、慣性センサー１と、制御回路１５０２と、が内蔵されており、慣性センサー１によって車体の姿勢を検出することができる。慣性センサー１の検出信号は、制御回路１５０２に供給され、制御回路１５０２は、その信号に基づいてシステム１５１０を制御することができる。

このように、移動体としての自動車１５００は、慣性センサー１と、慣性センサー１から出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路１５０２と、を有する。そのため、自動車１５００は、前述した慣性センサー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、慣性センサー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、無人搬送車（ＡＧＶ）、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。

６．実施形態６
図２５は、実施形態６に係るロボットの構成を示す斜視図である。

図２５に示す電子機器としてのロボット１７００は、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送及び組立等の作業を行うことができる。ロボット１７００は、６軸ロボットであり、床や天井に固定されるベース１７２０と、ベース１７２０に回動自在に連結された第１アーム１７３０と、第１アーム１７３０に回動自在に連結された第２アーム１７４０と、第２アーム１７４０に回動自在に連結された第３アーム１７５０と、を有する。さらに、ロボット１７００は、第３アーム１７５０に回動自在に連結された第４アーム１７６０と、第４アーム１７６０に回動自在に連結された第５アーム１７７０と、第５アーム１７７０に回動自在に連結された第６アーム１７８０と、これら第１アーム１７３０〜第６アーム１７８０の駆動を制御する制御装置１８１０と、を有する。

また、第６アーム１７８０にはハンド接続部が設けられており、ハンド接続部にはロボット１７００に実行させる作業に応じたエンドエフェクター１８２０が装着される。また、各関節部のうちの全部または一部には駆動装置１８００が搭載されており、この駆動装置１８００によって第１アーム１７３０〜第６アーム１７８０が回動する。

また、第１アーム１７３０〜第６アーム１７８０の各部には、加速度センサーとしての慣性センサー１及び角速度センサーを含むセンサーモジュール１８５０が搭載される。センサーモジュール１８５０は、第１アーム１７３０〜第６アーム１７８０の各アームに作用する加速度及び角速度を検出することができる。

制御回路としての制御装置１８１０は、コンピューターで構成され、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリー、インターフェイス等を有する。そして、プロセッサーが、メモリーに格納されている所定のプログラムを実行することで、ロボット１７００の各部の駆動を制御する。なお、制御装置１８１の構成の全部または一部は、ロボット１７００の外部に設けられ、ローカルエリアネットワーク等の通信網を介して接続された構成となっていてもよい。

制御装置１８１０は、センサーモジュール１８５０から出力される検出信号に基づいて、第１アーム１７３０〜第６アーム１７８０の位置及び姿勢を演算し、演算結果に基づいて駆動装置１８００を制御する。

このように、電子機器としてのロボット１７００は、慣性センサー１と、慣性センサー１から出力される検出信号に基づいて制御を行う制御装置１８１０と、を有する。そのため、ロボット１７００は、前述した慣性センサー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。

以上、本発明の慣性センサー、電子機器及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。

以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。

慣性センサーは、センサー部と、一方の面に前記センサー部が配置され、前記一方の面と交差する第１の側面、及び前記第１の側面と対向する第２の側面を有するベース基板と、前記センサー部及び前記ベース基板を収納するパッケージと、前記ベース基板の他方の面と、前記パッケージの内底面と、を接合する第１の接着剤と、前記パッケージの前記内底面と交差し前記第１の側面と対向する第１の内壁面と、前記第１の側面と、を接合する、前記第１の接着剤と異なる第２の接着剤と、前記パッケージの前記内底面と交差し前記第２の側面と対向する第２の内壁面と、前記第２の側面と、を接合する、前記第１の接着剤と異なる第３の接着剤と、を備えること、を特徴とする。

この構成によれば、慣性センサーは、ベース基板の他方の面とパッケージの内底面とが第１の接着剤で接合されるので、パッケージの内壁面とベース基板の側面とだけで接合された慣性センサーに比べ、パッケージに対するセンサー素子の実装位置精度が向上する。さらに、慣性センサーは、ベース基板の第１の側面とパッケージの第１の内壁面とが、第２の接着剤で接合され、ベース基板の第２の側面とパッケージの第２の内壁面とが、第３の接着剤で接合される。これにより、ベース基板には、第２の接着剤及び第３の接着剤によって、一方の面に沿う水平方向に引張応力が働くので、慣性センサーに温度変化が加わり、第１の接着剤の膨張・収縮によって生じるベース基板の一方の面と交差する垂直方向の反りが抑制される。したがって、慣性を精度良く検出することが可能な慣性センサーを提供することができる。

上記の慣性センサーにおいて、前記ベース基板は、平面視にて第１の短辺と前記第１の短辺に対向する第２の短辺とを備える矩形であり、前記第１の側面は、前記第１の短辺に対応し、前記第２の側面は、前記第２の短辺に対応すること、が好ましい。

この構成によれば、慣性センサーは、ベース基板の第１の短辺に対応する第１の側面とパッケージの第１の内壁面とが第２の接着剤で接合され、ベース基板の第２の短辺に対応する第２の側面とパッケージの第２の内壁面とが第３の接着剤で接合される。ベース基板が矩形の場合、短辺に沿って生じる反りよりも長辺に沿って生じる反りの方が大きいので、ベース基板に生じる反りを効果的に抑制することができる。

上記の慣性センサーにおいて、前記ベース基板は、前記一方の面と交差し、前記第１の側面及び前記第２の側面と隣り合う第３の側面と、前記一方の面と交差し、前記第１の側面及び前記第２の側面と隣り合い、前記第３の側面と対向する第４の側面と、を備え、前記パッケージは、前記内底面と交差し、前記第１の内壁面及び前記第２の内壁面と隣り合う第３の内壁面と、前記内底面と交差し、前記第１の内壁面及び前記第２の内壁面と隣り合い、前記第３の内壁面と対向する第４の内壁面と、を備え、前記第２の接着剤は、前記第３の側面と前記第３の内壁面との間に延設されて前記第３の側面と前記第３の内壁面とを接合し、前記第４の側面と前記第４の内壁面との間に延設されて前記第４の側面と前記第４の内壁面とを接合していること、が好ましい。

この構成によれば、慣性センサーは、ベース基板の第１の側面、第３の側面及び第４の側面と、パッケージの第１の内壁面、第３の内壁面及び第４の内壁面と、が第２の接着剤で接合され、ベース基板の第２の側面と、パッケージの第２の内壁面と、が第３の接着剤で接合される。これにより、ベース基板には、第２の接着剤及び第３の接着剤によって、一方の面に沿う水平方向に引張応力が働くので、慣性センサーに温度変化が加わり、第１の接着剤の膨張・収縮によって生じるベース基板の一方の面と交差する垂直方向の反りが抑制される。

上記の慣性センサーにおいて、前記第２の接着剤及び前記第３の接着剤の線膨張係数は、前記第１の接着剤の線膨張係数よりも小さいこと、が好ましい。

この構成によれば、第２の接着剤及び第３の接着剤は、温度変化による膨張・収縮が第１の接着剤よりも小さいので、第１の接着剤によって生じるベース基板の反りが、第２の接着剤及び第３の接着剤によって抑制される。

上記の慣性センサーにおいて、前記第２の接着剤及び前記第３の接着剤の線膨張係数は、前記ベース基板の線膨張係数よりも大きいこと、が好ましい。

この構成によれば、第２の接着剤及び第３の接着剤は、温度変化による膨張・収縮がベース基板よりも大きくなり、ベース基板の反り方向に対し垂直な方向に引張・圧縮応力が働くため、ベース基板の反りが、第２の接着剤及び第３の接着剤によって抑制される。

上記の慣性センサーにおいて、前記第２の接着剤及び前記第３の接着剤の弾性率は、前記第１の接着剤の弾性率よりも大きいこと、が好ましい。

この構成によれば、第２の接着剤及び第３の接着剤は、第１の接着剤よりも剛性が高くなるので、ベース基板の反りが、第２の接着剤及び第３の接着剤によって抑制される。

上記の慣性センサーにおいて、前記第１の接着剤は、シリコーン系、ポリイミド系のうちのいずれかであり、前記第２の接着剤及び前記第３の接着剤は、エポキシ系であること、が好ましい。

この構成によれば、第２の接着剤及び第３の接着剤の線膨張率は、第１の接着剤の線膨張率よりも小さく、第２の接着剤及び第３の接着剤の弾性率は、第１の接着剤の弾性率よりも大きくなるので、ベース基板の反りを好適に抑制することができる。

上記の慣性センサーにおいて、前記第１の接着剤、前記第２の接着剤及び前記第３の接着剤は、線膨張係数及び弾性率の異なるエポキシ系であること、が好ましい。

この構成によれば、第１の接着剤、第２の接着剤及び第３の接着剤にエポキシ系を用いた上で、第２の接着剤及び第３の接着剤の線膨張率を第１の接着剤の線膨張率よりも小さく、第２の接着剤及び第３の接着剤の弾性率を、第１の接着剤の弾性率よりも大きくすることが可能になるので、ベース基板の反りを好適に抑制することができる。

上記の慣性センサーは、前記第１の側面及び前記第２の側面に、凹凸が形成されていること、が好ましい。

この構成によれば、第２の接着剤とベース基板の第１の側面との接触面積、及び第３の接着剤と第２の側面との接触面積が大きくなるので、ベース基板の反りを好適に抑制することができる。

慣性センサーの製造方法は、センサー部と、一方の面に前記センサー部が配置され、前記一方の面と交差する第１の側面、及び前記第１の側面と対向する第２の側面を有するベース基板と、前記センサー部及び前記ベース基板を収納するパッケージと、前記ベース基板の他方の面と、前記パッケージの内底面と、を接合する第１の接着剤と、前記パッケージの前記内底面と交差し前記第１の側面と対向する第１の内壁面と、前記第１の側面と、を接合する、前記第１の接着剤と異なる第２の接着剤と、前記パッケージの前記内底面と交差し前記第２の側面と対向する第２の内壁面と、前記第２の側面と、を接合する、前記第１の接着剤と異なる第３の接着剤と、を備える慣性センサーの製造方法であって、前記ベース基板の前記他方の面と、前記パッケージの前記内底面と、を前記第１の接着剤で接合する第１接合工程と、前記ベース基板の前記第１の側面と、前記パッケージの前記第１の内壁面と、を前記第２の接着剤で接合する第２接合工程と、前記ベース基板の前記第２の側面と、前記パッケージの前記第２の内壁面と、を前記第３の接着剤で接合する第３接合工程と、を含むこと、を特徴とする。

この方法によれば、第１接合工程によって、ベース基板の他方の面とパッケージの内底面とが第１の接着剤で接合されるので、パッケージの内壁面とベース基板の側面とだけで接合された慣性センサーに比べ、パッケージに対するセンサー素子の実装位置精度が向上する。第２接合工程によって、ベース基板の第１の側面とパッケージの第１の内壁面とが、第２の接着剤で接合され、第３接合工程によって、ベース基板の第２の側面とパッケージの第２の内壁面とが、第３の接着剤で接合される。これにより、ベース基板には、第２の接着剤及び第３の接着剤によって、一方の面に沿う水平方向に引張応力が働くので、慣性センサーに温度変化が加わり、第１の接着剤の膨張・収縮によって生じるベース基板の一方の面と交差する垂直方向の反りが低減される。したがって、慣性を精度良く検出することが可能な慣性センサーの製造方法を提供することができる。

電子機器は、上記のいずれかに記載の慣性センサーと、前記慣性センサーから出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、電子機器は、上記の慣性センサーの効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

移動体は、上記のいずれかに記載の慣性センサーと、前記慣性センサーから出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、移動体は、上記の慣性センサーの効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

１，１Ａ…慣性センサー、７…パッケージ、１１ａ…内底面、１２ｃ，１３ｃ…第１の内壁面、１２ｄ，１３ｄ…第２の内壁面、１２ｅ…第３の内壁面、１２ｆ…第４の内壁面、１８…第１の接着剤、２０…加速度センサー素子、２１ｘ…センサー部としてのＸ軸センサー部、２１ｙ…センサー部としてのＹ軸センサー部、２１ｚ…センサー部としてのＺ軸センサー部、２２…ベース基板、２２ａ…一方の面としての上面、２２ｂ…他方の面としての裏面、２２ｃ…第１の側面、２２ｄ…第２の側面、２２ｅ…第３の側面、２２ｆ…第４の側面、３８…第２の接着剤、３９…第３の接着剤、１３００…電子機器としてのディジタルスチールカメラ、１３１６，１５０２…制御回路、１５００…移動体としての自動車、１７００…電子機器としてのロボット、１８１０…制御回路としての制御装置、３０００…電子機器としての移動体測位装置、３１１０…慣性センサーとしての加速度センサー、３２００…制御回路としての演算処理部。

Claims (12)

1. センサー部と、
   一方の面に前記センサー部が配置され、前記一方の面と交差する第１の側面、及び前記第１の側面と対向する第２の側面を有するベース基板と、
   前記センサー部及び前記ベース基板を収納するパッケージと、
   前記ベース基板の他方の面と、前記パッケージの内底面と、を接合する第１の接着剤と、
   前記パッケージの前記内底面と交差し前記第１の側面と対向する第１の内壁面と、前記第１の側面と、を接合する、前記第１の接着剤と異なる第２の接着剤と、
   前記パッケージの前記内底面と交差し前記第２の側面と対向する第２の内壁面と、前記第２の側面と、を接合する、前記第１の接着剤と異なる第３の接着剤と、を備えること、
   を特徴とする慣性センサー。
2. 前記ベース基板は、平面視にて第１の短辺と前記第１の短辺に対向する第２の短辺とを備える矩形であり、
   前記第１の側面は、前記第１の短辺に対応し、
   前記第２の側面は、前記第２の短辺に対応すること、
   を特徴とする請求項１に記載の慣性センサー。
3. 前記ベース基板は、
   前記一方の面と交差し、前記第１の側面及び前記第２の側面と隣り合う第３の側面と、
   前記一方の面と交差し、前記第１の側面及び前記第２の側面と隣り合い、前記第３の側面と対向する第４の側面と、
   を備え、
   前記パッケージは、
   前記内底面と交差し、前記第１の内壁面及び前記第２の内壁面と隣り合う第３の内壁面と、
   前記内底面と交差し、前記第１の内壁面及び前記第２の内壁面と隣り合い、前記第３の内壁面と対向する第４の内壁面と、
   を備え、
   前記第２の接着剤は、前記第３の側面と前記第３の内壁面との間に延設されて前記第３の側面と前記第３の内壁面とを接合し、前記第４の側面と前記第４の内壁面との間に延設されて前記第４の側面と前記第４の内壁面とを接合していること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の慣性センサー。
4. 前記第２の接着剤及び前記第３の接着剤の線膨張係数は、前記第１の接着剤の線膨張係数よりも小さいこと、
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の慣性センサー。
5. 前記第２の接着剤及び前記第３の接着剤の線膨張係数は、前記ベース基板の線膨張係数よりも大きいこと、
   を特徴とする請求項４に記載の慣性センサー。
6. 前記第２の接着剤及び前記第３の接着剤の弾性率は、前記第１の接着剤の弾性率よりも大きいこと、
   を特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の慣性センサー。
7. 前記第１の接着剤は、シリコーン系、ポリイミド系のうちのいずれかであり、
   前記第２の接着剤及び前記第３の接着剤は、エポキシ系であること、
   を特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の慣性センサー。
8. 前記第１の接着剤、前記第２の接着剤及び前記第３の接着剤は、線膨張係数及び弾性率の異なるエポキシ系であること、
   を特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の慣性センサー。
9. 前記第１の側面及び前記第２の側面に、凹凸が形成されていること、
   を特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の慣性センサー。
10. センサー部と、一方の面に前記センサー部が配置され、前記一方の面と交差する第１の側面、及び前記第１の側面と対向する第２の側面を有するベース基板と、前記センサー部及び前記ベース基板を収納するパッケージと、前記ベース基板の他方の面と、前記パッケージの内底面と、を接合する第１の接着剤と、前記パッケージの前記内底面と交差し前記第１の側面と対向する第１の内壁面と、前記第１の側面と、を接合する、前記第１の接着剤と異なる第２の接着剤と、前記パッケージの前記内底面と交差し前記第２の側面と対向する第２の内壁面と、前記第２の側面と、を接合する、前記第１の接着剤と異なる第３の接着剤と、を備える慣性センサーの製造方法であって、
    前記ベース基板の前記他方の面と、前記パッケージの前記内底面と、を前記第１の接着剤で接合する第１接合工程と、
    前記ベース基板の前記第１の側面と、前記パッケージの前記第１の内壁面と、を前記第２の接着剤で接合する第２接合工程と、
    前記ベース基板の前記第２の側面と、前記パッケージの前記第２の内壁面と、を前記第３の接着剤で接合する第３接合工程と、を含むこと、
    を特徴とする慣性センサーの製造方法。
11. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の慣性センサーと、
    前記慣性センサーから出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路と、を有すること、
    を特徴とする電子機器。
12. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の慣性センサーと、
    前記慣性センサーから出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路と、を有すること、
    を特徴とする移動体。

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