JP2021051040A - 慣性センサー、電子機器、及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度を有する慣性センサー、電子機器、及び移動体を提供する。【解決手段】慣性センサー１は、慣性センサー素子２１ｘ、２１ｙ、２１ｚが配置されている第１面３１と、第１面３１と交差する第２面３２に第１取付け部３０と、を有する基体２２と、基体２２を収納する収納部１７と、収納部１７の第２面３２に対向する側壁面９に第２取付け部８と、を有する基板１０と、を備え、第１取付け部３０と第２取付け部８とが嵌合し、基体２２の第１面３１と表裏をなす第３面３３と、基板１０の基体２２に対向する面１０ｆの少なくとも一部と、が接している。【選択図】図２

Description

本発明は、慣性センサー、電子機器、及び移動体に関する。

近年、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。
このような慣性センサーとして、例えば、特許文献１には、櫛歯状をなして対向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や板状をなして対向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有し、これら二つの電極間の静電容量に基づいて加速度を検出する静電容量型の慣性センサーが記載されている。このような構成の慣性センサーは、パッケージ内にセンサー素子を収納した容器と、センサー素子を駆動する回路素子と、が実装されている。

特開２０１９−３９８８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の慣性センサーは、接合材を用いてセンサー素子を収納した容器をパッケージ内に実装しているため、実装に起因した応力により容器に反りが発生してしまう。この容器に生じる反りに起因して、内部に収納されているセンサー素子に応力が加わることによって、可動電極および固定電極に歪が生じ、電極間に発生する静電容量が変動することで検出精度が低下するという課題があった。

慣性センサーは、慣性センサー素子が配置されている第１面と、前記第１面と交差する第２面に第１取付け部と、を有する基体と、前記基体を収納する収納部と、前記収納部の前記第２面に対向する側壁面に第２取付け部と、を有する基板と、を備え、前記第１取付け部と前記第２取付け部とが嵌合し、前記基体の前記第１面と表裏をなす第３面と、前記基板の前記基体に対向する面の少なくとも一部と、が接していることを特徴とする。

上記の慣性センサーにおいて、前記第１取付け部は、前記側壁面側に突出する凸形状であり、前記第２取付け部は、前記基体側に開口する凹形状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取付け部は、前記側壁面側に開口する凹形状であり、前記第２取付け部は、前記基体側に突出する凸形状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取付け部と前記第２取付け部とは、前記第２面が前記第１面と接する方向と交差する方向に沿って複数配置され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１取付け部と前記第２取付け部とは、前記第２面と表裏をなす第４面側に配置され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１取付け部と前記第２取付け部とは、前記第１面と前記第２面とに交差する第５面側に配置され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１取付け部と前記第２取付け部とは、前記第５面側と、前記第５面と表裏をなす第６面側と、に配置され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１取付け部と前記第２取付け部との間に緩衝材が配置され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１取付け部と前記第２取付け部との上面に抑え板が配置されていることが好ましい。

上記の慣性センサーにおいて、前記凸形状の前記第１取付け部は、接続端子を備え、前記慣性センサー素子と前記接続端子を介して電気的に接続されている回路素子を備えていることが好ましい。

上記の慣性センサーにおいて、前記凸形状の前記第２取付け部は、内部端子を備え、前記内部端子を介して電気的に接続されている回路素子を備えていることが好ましい。

電子機器は、上記の慣性センサーを備えていることを特徴とする。

移動体は、上記の慣性センサーを備えていることを特徴とする。

第１実施形態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平面図。 図２のＡ−Ａ線での断面図。 慣性センサー素子部の概略構成を示す平面図。 図４のＢ−Ｂ線での断面図。 第１慣性センサー素子の概略構成を示す平面図。 第２慣性センサー素子の概略構成を示す平面図。 第３慣性センサー素子の概略構成を示す平面図。 第２実施形態に係る慣性センサーの概略構成を示す平面図。 第３実施形態に係る慣性センサーの概略構成を示す平面図。 第４実施形態に係る慣性センサーの概略構成を示す平面図。 第５実施形態に係る慣性センサーの概略構成を示す平面図。 第６実施形態に係る慣性センサーの概略構成を示す平面図。 第７実施形態に係る慣性センサーの概略構成を示す平面図。 図１４のＣ−Ｃ線での断面図。 第８実施形態に係る慣性センサーの概略構成を示す平面図。 第９実施形態に係る慣性センサーの概略構成を示す平面図。 第１０実施形態に係る慣性センサーを備える電子機器としてのスマートフォンの構成を示す斜視図。 第１１実施形態に係る慣性センサーを備える移動体としての自動車の構成を示す斜視図。

１．第１実施形態
先ず、第１実施形態に係る慣性センサー１として、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸のそれぞれの方向の加速度を独立して検知することのできる３軸加速度センサーを一例として挙げ、図１〜図８を参照して説明する。
図１は、第１実施形態に係る慣性センサー１の概略構成を示す斜視図である。図２は、慣性センサー１の概略構成を示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線での断面図である。図４は、慣性センサー素子部２０の概略構成を示す平面図である。図５は、図４のＢ−Ｂ線での断面図である。図６は、第１慣性センサー素子２１ｘの概略構成を示す平面図である。図７は、第２慣性センサー素子２１ｙの概略構成を示す平面図である。図８は、第３慣性センサー素子２１ｚの概略構成を示す平面図である。なお、図２では、分かり易くするために、蓋部１５の図示を省略している。また、上記各図では、説明の便宜上、配線など省略してあり、分かり易くするために、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。また、図中のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、互いに直交する座標軸であり、Ｘ軸に沿う方向を「Ｘ方向」、Ｙ軸に沿う方向を「Ｙ方向」、Ｚ軸に沿う方向を「Ｚ方向」とし、矢印の方向がプラス方向である。また、Ｚ方向のプラス方向を「上方」又は「上面」、Ｚ方向のマイナス方向を「下方」又は「下面」と言う。

本実施形態に係る慣性センサー１は、図１、図２、及び図３に示すように、パッケージ７と、パッケージ７内に収納された構造体５と、を有している。なお、構造体５は、慣性センサー素子部２０と、慣性センサー素子部２０上に配置されたＩＣ（Integrated Circuit）などの回路素子４０と、を含み構成されている。

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で構成されている基板１０と、封止部材１４を介して第３の基材１３に接続されている蓋部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、及び第３の基材１３は、この順で積層されて基板１０が構成される。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が形成されている。

基板１０は、第２の基材１２及び第３の基材１３が環状体であるため、構造体５を収納する収納部１７を構成することができる。また、第２の基材１２の構造体５と対向する側壁面９には、構造体５側に開口する凹形状の第２取付け部８が設けられている。この第２取付け部８と、後述する慣性センサー素子部２０に設けられた側壁面９側に突出する凸形状の第１取付け部３０と、を嵌合することで、構造体５を基板１０の収納部１７に実装することができる。また、第１取付け部３０と第２取付け部８との間には、シリコンゴムなどの緩衝材７０が設けられており、第１取付け部３０と第２取付け部８とが対向する方向へ基体２２がずれるのを低減することができる。

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の下方の面１０ｒ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、基板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。

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、蓋部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。

構造体５は、慣性センサー素子部２０と、接着層４１によって慣性センサー素子部２０上に接続されている回路素子４０を含む。このように、パッケージ７と慣性センサー素子部２０と回路素子４０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。

構造体５は、基板１０を構成する第１の基材１１の上方の面１０ｆに、慣性センサー素子部２０の第３面３３を接して、パッケージ７の収納部１７に収納されている。なお、パッケージ７の収納部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。

構造体５を構成する慣性センサー素子部２０及び回路素子４０は、ボンディングワイヤー４３によって電気的に接続されている。つまり、慣性センサー素子部２０の第１面３１に設けられた接続端子２９と回路素子４０の上面に設けられた端子４５とは、ボンディングワイヤー４３によって電気的に接続されている。また、回路素子４０の上面に設けられた端子４４は、ボンディングワイヤー４２によってパッケージ７の第２の基材１２の上面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。

次に、慣性センサー素子部２０について、詳細に説明する。
慣性センサー素子部２０は、図４及び図５に示すように、基体２２及び蓋体２３を有する容器２５と、容器２５内に収納された３つの慣性センサー素子２１ｘ、２１ｙ、２１ｚと、を含み構成されている。なお、第１慣性センサー素子２１ｘは、Ｘ方向の加速度Ａｘを検知可能な加速度センサー素子であり、第２慣性センサー素子２１ｙは、Ｙ方向の加速度Ａｙを検知可能な加速度センサー素子であり、第３慣性センサー素子２１ｚは、Ｚ方向の加速度Ａｚを検知可能な加速度センサー素子である。

容器２５は、各慣性センサー素子２１ｘ、２１ｙ、２１ｚを支持している基体２２と、基体２２にガラスフリット２４を介し接合されている蓋体２３と、を有し、基体２２と蓋体２３との間には、第１慣性センサー素子２１ｘ、第２慣性センサー素子２１ｙ、及び第３慣性センサー素子２１ｚを収納している収納部２６が形成されている。

基体２２及び蓋体２３は、それぞれ、板状をなし、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面であるＸＹ平面に沿って配置されている。

基体２２は、回路素子４０側の第１面３１に、３つの慣性センサー素子２１ｘ、２１ｙ、２１ｚと、複数の接続端子２９と、蓋体２３と、が配置されており、基体２２の第１面３１と交差する第２面３２に、基板１０の側壁面９側に突出する凸形状の第１取付け部３０が設けられている。そのため、側壁面９に設けられた凹形状の第２取付け部８と凸形状の第１取付け部３０とを嵌合することで、構造体５を基板１０の収納部１７内に実装することができる。また、基体２２の第１面３１と表裏をなす第３面３３を基板１０の基体２２と対向する面１０ｆとを接して配置することで、より安定に構造体５を基板１０の収納部１７内に実装することができる。

基体２２には、蓋体２３側となる上方に開放する凹部２８が設けられている。凹部２８には、凹部２８の底面から突出したマウント部Ｍ９１が設けられており第３慣性センサー素子２１ｚを支持している。なお、第１慣性センサー素子２１ｘ及び第２慣性センサー素子２１ｙは、後述するマウント部Ｍ７１，Ｍ７２により支持されている。

蓋体２３には、基体２２側となる下方に開放する凹部２７が基体２２の凹部２８と重なる位置に設けられている。蓋体２３は、第１慣性センサー素子２１ｘ、第２慣性センサー素子２１ｙ、及び第３慣性センサー素子２１ｚを非接触で覆うようにして基体２２上に設けられており、凹部２７を除く下面が基体２２の凹部２８を囲む上面にガラスフリット２４を介して接合している。

基体２２の凹部２８と蓋体２３の凹部２７とにより収納部２６が形成され、第１慣性センサー素子２１ｘ、第２慣性センサー素子２１ｙ、及び第３慣性センサー素子２１ｚを収納している。

第１慣性センサー素子２１ｘ、第２慣性センサー素子２１ｙ、及び第３慣性センサー素子２１ｚが収納されている収納部２６は、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されて、使用温度である−４０℃〜８０℃程度で、ほぼ大気圧、例えば、２．０×１０⁴〜２．０×１０⁵Ｐａ程度となっている。これにより、加速度の検出感度を向上させることができる。なお、収納部２６は、凹部２７の上部に設けられた図示しない連通孔を図示しない封止材で塞ぐことで気密状態とすることができる。

第１慣性センサー素子２１ｘ、第２慣性センサー素子２１ｙ、及び第３慣性センサー素子２１ｚは、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチング、例えば、反応性イオンエッチング等のドライエッチングによってパターニングすることで一括形成されている。

基体２２の構成材料としては、特に限定されないが、絶縁性を有する材料を用いることが好ましく、具体的には、高抵抗なシリコン材料、ガラス材料を用いるのが好ましく、例えば、アルカリ金属イオンを一定量含むガラス材料、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を用いるのが好ましい。これにより、各慣性センサー素子２１ｘ、２１ｙ、２１ｚがシリコンを主材料として構成されている場合、基体２２と各慣性センサー素子２１ｘ、２１ｙ、２１ｚとを陽極接合することができる。陽極接合することにより、各慣性センサー素子２１ｘ、２１ｙ、２１ｚを強固に基体２２へ固定することができる。よって、剥離が発生し難い高信頼性の慣性センサー１を提供できる。それ以外に、石英基板、水晶基板、或いはＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板であっても良い。

また、蓋体２３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、前述した基体２２と同様の材料を用いることができる。

次に、本実施形態の慣性センサー素子部２０の有する第１慣性センサー素子２１ｘ、第２慣性センサー素子２１ｙ、及び第３慣性センサー素子２１ｚについて、詳細に説明する。
先ず、第１慣性センサー素子２１ｘ及び第２慣性センサー素子２１ｙについて説明する。

図６に示す第１慣性センサー素子２１ｘは、Ｘ方向の加速度Ａｘを検出する加速度センサー素子である。第１慣性センサー素子２１ｘは、可動部７１と、バネ部７２と、固定部７３と、固定検出電極７４，７５と、を備えている。

可動部７１は、Ｘ方向に延在する基部７１１と、基部７１１からＹ方向両側に突出した複数の可動検出電極７１２と、を有している。このような可動部７１は、基部７１１の両端部においてバネ部７２を介して固定部７３に接続されている。また、固定部７３は、凹部２８の底面から突出したマウント部Ｍ７１に固定されている。これにより、可動部７１は、固定部７３に対してＸ方向に変位可能となる。また、固定検出電極７４，７５は、凹部２８の底面から突出したマウント部Ｍ７２に固定されており、可動検出電極７１２を間に挟んで設けられている。つまり、検出電極としての可動検出電極７１２と固定検出電極７４，７５とが櫛歯形状に配置されている。

なお、図示しないが、基体２２には、可動部７１と電気的に接続された配線、固定検出電極７４と電気的に接続された配線、及び固定検出電極７５と電気的に接続された配線が設けられており、これら配線は、基体２２の第１面３１に設けられた接続端子２９と電気的に接続されている。また、可動部７１、固定検出電極７４、及び固定検出電極７５には、前記配線を介して所定の電圧が印加されており、可動検出電極７１２と固定検出電極７４，７５との間に、それぞれ、静電容量が形成されている。

このような第１慣性センサー素子２１ｘは、次のようにして加速度Ａｘを検出することができる。第１慣性センサー素子２１ｘ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７１が、バネ部７２を弾性変形させながら、Ｘ方向に変位する。可動部７１が変位することで、可動検出電極７１２と固定検出電極７４とのギャップ及び可動検出電極７１２と固定検出電極７５とのギャップが変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量に基づいて加速度Ａｘを検出することができる。

図７に示す第２慣性センサー素子２１ｙは、Ｙ方向の加速度Ａｙを検出する加速度センサー素子である。第２慣性センサー素子２１ｙは、前述した第１慣性センサー素子２１ｘの向きを９０°回転させた以外は、第１慣性センサー素子２１ｘと同様である。そのため、第２慣性センサー素子２１ｙの説明は、省略する。

次に、第３慣性センサー素子２１ｚについて説明する。
図８に示す第３慣性センサー素子２１ｚは、Ｚ方向の加速度Ａｚを検出する加速度センサー素子である。第３慣性センサー素子２１ｚは、可動部９１と、梁部９２と、固定部９３と、を備えている。このような第３慣性センサー素子２１ｚは、前述の第１慣性センサー素子２１ｘと同様に、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることで一括形成されている。

可動部９１は、梁部９２を介して固定部９３に接続され、固定部９３は、凹部２８の底面から突出するマウント部Ｍ９１に固定されている。このような可動部９１は、梁部９２により形成された回動軸Ｌ９まわりにシーソー揺動するようになっている。また、可動部９１は、平面視で、回動軸Ｌ９の一方側に位置する可動検出電極９１１と、回動軸Ｌ９の他方側に位置する可動検出電極９１２と、を有しており、可動検出電極９１１，９１２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るように設計されている。また、凹部２８の底面には、可動検出電極９１１と対向する固定検出電極９４と、可動検出電極９１２と対向する固定検出電極９５と、が設けられている。

なお、図示しないが、基体２２には、可動部９１と電気的に接続された配線、固定検出電極９４と電気的に接続された配線および固定検出電極９５と電気的に接続された配線が設けられており、これら配線は、基体２２の第１面３１に設けられた接続端子２９と電気的に接続されている。また、可動部９１、固定検出電極９４、及び固定検出電極９５には、前記配線を介して所定の電圧が印加されており、可動検出電極９１１と固定検出電極９４との間および可動検出電極９１２と固定検出電極９５との間に、それぞれ、静電容量が形成されている。

このような第３慣性センサー素子２１ｚは、次のようにして加速度Ａｚを検出することができる。第３慣性センサー素子２１ｚに加速度Ａｚが加わると、可動部９１は、回動軸Ｌ９まわりにシーソー揺動する。このような可動部９１のシーソー揺動によって、可動検出電極９１１と固定検出電極９４とのギャップおよび可動検出電極９１２と固定検出電極９５とのギャップが変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量に基づいて加速度Ａｚを検出することができる。

本実施形態の慣性センサー１は、複数の慣性センサー素子２１ｘ、２１ｙ、２１ｚが配置されている基体２２に凸形状の第１取付け部３０が設けられ、基体２２を収納する収納部１７を有する基板１０の基体２２と対向する側壁面９に凹形状の第２取付け部８が設けられている。そのため、第１取付け部３０と第２取付け部８とを嵌合することで、接合材を用いないで基体２２を基板１０に実装することができる。従って、実装に起因する応力が発生しないので、各慣性センサー素子２１ｘ、２１ｙ、２１ｚへ応力が加わることがなく、慣性センサー１の検出精度の低下を低減することができる。また、基体２２の第３面３３と基板１０の基体２２に対向する面１０ｆの少なくとも一部とを接して実装することで、より安定して基体２２を基板１０に実装することができる。

２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係る慣性センサー１Ａについて、図９を参照して説明する。
図９は、第２実施形態に係る慣性センサー１Ａの概略構成を示す平面図である。なお、図９では、分かり易くするために、回路素子４０及び蓋部１５の図示を省略している。

本実施形態の慣性センサー１Ａは、第１実施形態の慣性センサー１に比べ、第１取付け部３０ａと第２取付け部８ａとの形状が異なること以外は、第１実施形態の慣性センサー１と同様である。なお、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

慣性センサー１Ａは、図９に示すように、慣性センサー素子部２０ａを構成する基体２２ａの第２面３２に、基板１０ａの側壁面９側に開口する凹形状の第１取付け部３０ａが設けられ、基板１０ａの側壁面９に、基体２２ａ側に突出する凸形状の第２取付け部８ａが設けられている。また、第１取付け部３０ａと第２取付け部８ａとの間には、緩衝材７０が設けられている。

このような構成とすることで、凹形状の第１取付け部３０ａと凸形状の第２取付け部８ａとを嵌合することにより、接合材を用いることなく基体２２ａを基板１０ａに実装することができる。そのため、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、高精度の慣性センサー１Ａを提供することができる。

３．第３実施形態
次に、第３実施形態に係る慣性センサー１Ｂについて、図１０を参照して説明する。
図１０は、第３実施形態に係る慣性センサー１Ｂの概略構成を示す平面図である。なお、図１０では、分かり易くするために、回路素子４０及び蓋部１５の図示を省略している。

本実施形態の慣性センサー１Ｂは、第１実施形態の慣性センサー１に比べ、第１取付け部３０ｂ１，３０ｂ２と第２取付け部８ｂ１，８ｂ２とが複数であること以外は、第１実施形態の慣性センサー１と同様である。なお、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

慣性センサー１Ｂは、図１０に示すように、慣性センサー素子部２０ｂを構成する基体２２ｂの第２面３２に、第２面３２が第１面３１と接する方向と交差する方向、所謂Ｙ方向に沿って、基板１０ｂの側壁面９側に突出する凸形状の２つの第１取付け部３０ｂ１，３０ｂ２が設けられている。また、基板１０ｂの第２面３２と対向する側壁面９に、Ｙ方向に沿って、基体２２ｂ側に開口する凹形状の２つの第２取付け部８ｂ１，８ｂ２が設けられている。また、第１取付け部３０ｂ１と第２取付け部８ｂ１との間、及び第１取付け部３０ｂ２と第２取付け部８ｂ２との間には、それぞれ緩衝材７０が設けられている。

このような構成とすることで、凸形状の第１取付け部３０ｂ１と凹形状の第２取付け部８ｂ１とを嵌合し、凸形状の第１取付け部３０ｂ２と凹形状の第２取付け部８ｂ２とを嵌合することにより、接合材を用いることなく基体２２ｂを基板１０ｂに実装することができる。そのため、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、高精度の慣性センサー１Ｂを提供することができる。

４．第４実施形態
次に、第４実施形態に係る慣性センサー１Ｃについて、図１１を参照して説明する。
図１１は、第４実施形態に係る慣性センサー１Ｃの概略構成を示す平面図である。なお、図１１では、分かり易くするために、回路素子４０及び蓋部１５の図示を省略している。

本実施形態の慣性センサー１Ｃは、第１実施形態の慣性センサー１に比べ、第１取付け部３０ｃ１，３０ｃ２と第２取付け部８ｃ１，８ｃ２とが複数であること以外は、第１実施形態の慣性センサー１と同様である。なお、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

慣性センサー１Ｃは、図１１に示すように、慣性センサー素子部２０ｃを構成する基体２２ｃの第２面３２に、基板１０ｃの側壁面９側に突出する凸形状の第１取付け部３０ｃ１と、第２面３２と表裏をなす第４面３４に、基板１０ｃの側壁面９側に突出する凸形状の第１取付け部３０ｃ２と、が設けられている。また、基板１０ｃの第２面３２と対向する側壁面９に、基体２２ｃ側に開口する凹形状の第２取付け部８ｃ１と、第４面３４と対向する側壁面９に、基体２２ｃ側に開口する凹形状の第２取付け部８ｃ２と、が設けられている。また、第１取付け部３０ｃ１と第２取付け部８ｃ１との間、及び第１取付け部３０ｃ２と第２取付け部８ｃ２との間には、それぞれ緩衝材７０が設けられている。

このような構成とすることで、凸形状の第１取付け部３０ｃ１と凹形状の第２取付け部８ｃ１とを嵌合し、凸形状の第１取付け部３０ｃ２と凹形状の第２取付け部８ｃ２とを嵌合することにより、接合材を用いることなく基体２２ｃを基板１０ｃに実装することができる。そのため、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、高精度の慣性センサー１Ｃを提供することができる。

５．第５実施形態
次に、第５実施形態に係る慣性センサー１Ｄについて、図１２を参照して説明する。
図１２は、第５実施形態に係る慣性センサー１Ｄの概略構成を示す平面図である。なお、図１２では、分かり易くするために、回路素子４０及び蓋部１５の図示を省略している。

本実施形態の慣性センサー１Ｄは、第１実施形態の慣性センサー１に比べ、第１取付け部３０ｄ１，３０ｄ２と第２取付け部８ｄ１，８ｄ２とが複数であること以外は、第１実施形態の慣性センサー１と同様である。なお、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

慣性センサー１Ｄは、図１２に示すように、慣性センサー素子部２０ｄを構成する基体２２ｄの第２面３２に、基板１０ｄの側壁面９側に突出する凸形状の第１取付け部３０ｄ１と、第１面３１と第２面３２とに交差する第５面３５に、基板１０ｄの側壁面９側に突出する凸形状の第１取付け部３０ｄ２と、が設けられている。また、基板１０ｄの第２面３２と対向する側壁面９に、基体２２ｄ側に開口する凹形状の第２取付け部８ｄ１と、第５面３５と対向する側壁面９に、基体２２ｄ側に開口する凹形状の第２取付け部８ｄ２と、が設けられている。また、第１取付け部３０ｄ１と第２取付け部８ｄ１との間、及び第１取付け部３０ｄ２と第２取付け部８ｄ２との間には、それぞれ緩衝材７０が設けられている。

このような構成とすることで、凸形状の第１取付け部３０ｄ１と凹形状の第２取付け部８ｄ１とを嵌合し、凸形状の第１取付け部３０ｄ２と凹形状の第２取付け部８ｄ２とを嵌合することにより、接合材を用いることなく基体２２ｄを基板１０ｄに実装することができる。そのため、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、高精度の慣性センサー１Ｄを提供することができる。

６．第６実施形態
次に、第６実施形態に係る慣性センサー１Ｅについて、図１３を参照して説明する。
図１３は、第６実施形態に係る慣性センサー１Ｅの概略構成を示す平面図である。なお、図１３では、分かり易くするために、回路素子４０及び蓋部１５の図示を省略している。

本実施形態の慣性センサー１Ｅは、第１実施形態の慣性センサー１に比べ、第１取付け部３０ｅ１，３０ｅ２，３０ｅ３，３０ｅ４と第２取付け部８ｅ１，８ｅ２，８ｅ３，８ｅ４とが複数であること以外は、第１実施形態の慣性センサー１と同様である。なお、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

慣性センサー１Ｅは、図１３に示すように、慣性センサー素子部２０ｅを構成する基体２２ｅの第２面３２に、基板１０ｅの側壁面９側に突出する凸形状の第１取付け部３０ｅ１と、第４面３４に、基板１０ｅの側壁面９側に突出する凸形状の第１取付け部３０ｅ２と、第５面３５に、基板１０ｅの側壁面９側に突出する凸形状の第１取付け部３０ｅ３と、第５面と表裏をなす第６面３６に、基板１０ｅの側壁面９側に突出する凸形状の第１取付け部３０ｅ４と、が設けられている。また、基板１０ｅの第２面３２と対向する側壁面９に、基体２２ｅ側に開口する凹形状の第２取付け部８ｅ１と、第４面３４と対向する側壁面９に、基体２２ｅ側に開口する凹形状の第２取付け部８ｅ２と、第５面３５と対向する側壁面９に、基体２２ｅ側に開口する凹形状の第２取付け部８ｅ３と、第６面３６と対向する側壁面９に、基体２２ｅ側に開口する凹形状の第２取付け部８ｅ４と、が設けられている。また、第１取付け部３０ｅ１と第２取付け部８ｅ１との間、第１取付け部３０ｅ２と第２取付け部８ｅ２との間、第１取付け部３０ｅ３と第２取付け部８ｅ３との間、及び第１取付け部３０ｅ４と第２取付け部８ｅ４との間には、それぞれ緩衝材７０が設けられている。

このような構成とすることで、凸形状の第１取付け部３０ｅ１と凹形状の第２取付け部８ｅ１とを嵌合し、凸形状の第１取付け部３０ｅ２と凹形状の第２取付け部８ｅ２とを嵌合し、凸形状の第１取付け部３０ｅ３と凹形状の第２取付け部８ｅ３とを嵌合し、凸形状の第１取付け部３０ｅ４と凹形状の第２取付け部８ｅ４とを嵌合することにより、接合材を用いることなく基体２２ｅを基板１０ｅに実装することができる。そのため、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、高精度の慣性センサー１Ｅを提供することができる。

７．第７実施形態
次に、第７実施形態に係る慣性センサー１Ｆについて、図１４及び図１５を参照して説明する。
図１４は、第７実施形態に係る慣性センサー１Ｆの概略構成を示す平面図である。図１５は、図１４のＣ−Ｃ線での断面図である。なお、図１５において、基体２２と蓋体２３の内部構造の図示を省略している。なお、図１４及び図１５では、分かり易くするために、回路素子４０及び蓋部１５の図示を省略している。

本実施形態の慣性センサー１Ｆは、第１実施形態の慣性センサー１に比べ、第１取付け部３０と第２取付け部８との上面に抑え板６０が設けられていること以外は、第１実施形態の慣性センサー１と同様である。なお、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

慣性センサー１Ｆは、図１４及び図１５に示すように、第１取付け部３０と第２取付け部８との上面に抑え板６０が配置されている。なお、第１取付け部３０及び第２取付け部８と抑え板６０とは、接着材など接着されていることが好ましい。また、第１取付け部３０と第２取付け部８との間には、緩衝材７０が設けられている。

このような構成とすることで、第１取付け部３０と第２取付け部８との上面が抑え板６０で固定され、基体２２が慣性センサー素子２１ｘ、２１ｙ、２１ｚの配置されている方向であるＺ方向にずれるのを低減することができる。また、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、高精度の慣性センサー１Ｆを提供することができる。

８．第８実施形態
次に、第８実施形態に係る慣性センサー１Ｇについて、図１６を参照して説明する。
図１６は、第８実施形態に係る慣性センサー１Ｇの概略構成を示す平面図である。なお、図１６では、分かり易くするために、回路素子４０及び蓋部１５の図示を省略している。

本実施形態の慣性センサー１Ｇは、第１実施形態の慣性センサー１に比べ、第１取付け部３０ｇに接続端子２９が設けられていること以外は、第１実施形態の慣性センサー１と同様である。なお、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

慣性センサー１Ｇは、図１６に示すように、慣性センサー素子部２０ｇを構成する基体２２ｇの第２面３２に、基板１０ｇの側壁面９側に突出する凸形状の第１取付け部３０ｇが設けられ、基板１０ｇの第２面３２と対向する側壁面９に、基体２２ｇ側に開口する凹形状の第２取付け部８ｇが設けられている。また、第１取付け部３０ｇの第１面３１には、複数の接続端子２９が設けられている。なお、第１取付け部３０ｇと第２取付け部８ｇとの間には、緩衝材７０が設けられている。

このような構成とすることで、第１取付け部３０ｇと第２取付け部８ｇとが対向する方向の基板１０ｇの長さを短くすることができ、慣性センサー１Ｇの小型化を図ることができる。また、凸形状の第１取付け部３０ｇと凹形状の第２取付け部８ｇとを嵌合することで、接合材を用いることなく基体２２ｇを基板１０ｇに実装することができる。そのため、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、高精度の慣性センサー１Ｇを提供することができる。

９．第９実施形態
次に、第９実施形態に係る慣性センサー１Ｈについて、図１７を参照して説明する。
図１７は、第９実施形態に係る慣性センサー１Ｈの概略構成を示す平面図である。なお、図１７では、分かり易くするために、回路素子４０及び蓋部１５の図示を省略している。

本実施形態の慣性センサー１Ｈは、第１実施形態の慣性センサー１に比べ、第２取付け部８ｈに内部端子１９が設けられていること以外は、第１実施形態の慣性センサー１と同様である。なお、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

慣性センサー１Ｈは、図１７に示すように、慣性センサー素子部２０ｈを構成する基体２２ｈの第４面３４に、基板１０ｈの側壁面９側に開口する凹形状の第１取付け部３０ｈが設けられ、基板１０ｈの第４面３４と対向する側壁面９に、基体２２ｈ側に突出する凸形状の第２取付け部８ｈが設けられている。また、第２取付け部８ｈの上面には、複数の内部端子１９が設けられている。なお、第１取付け部３０ｈと第２取付け部８ｈとの間には、緩衝材７０が設けられている。

このような構成とすることで、第１取付け部３０ｈと第２取付け部８ｈとが対向する方向の基板１０ｈの長さを短くすることができ、慣性センサー１Ｈの小型化を図ることができる。また、凹形状の第１取付け部３０ｈと凸形状の第２取付け部８ｈとを嵌合することで、接合材を用いることなく基体２２ｈを基板１０ｈに実装することができる。そのため、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、高精度の慣性センサー１Ｈを提供することができる。

１０．第１０実施形態
次に、第１０実施形態に係る慣性センサー１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈを備えている電子機器の一例として、スマートフォン１２００を挙げて説明する。なお、以下の説明では、慣性センサー１を適用した構成を例示して説明する。
図１８は、第１０実施形態に係る慣性センサー１を備える電子機器としてのスマートフォン１２００の構成を示す斜視図である。

図１８に示すように、スマートフォン１２００は、上述した慣性センサー１が組込まれている。慣性センサー１によって検出された加速度などの検出データは、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、受信した検出データ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。

このような電子機器は、上述した慣性センサー１を備えていることから、上記実施形態で説明した効果が反映され、性能に優れている。
なお、上述した慣性センサー１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈを備えている電子機器としては、スマートフォン１２００以外に、例えば、インクジェットプリンターなどのインクジェット式吐出装置、携帯電話、ラップトップ型やモバイル型のパーソナルコンピューター、テレビ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、各種ナビゲーション装置、ページャー、通信機能付も含む電子手帳、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、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などや電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡などの医療機器が挙げられる。いずれの場合にも、これらの電子機器は、上述した慣性センサー１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈを備えていることから、上記実施形態で説明した効果が反映され、性能に優れている。

１１．第１１実施形態
次に、第１１実施形態に係る慣性センサー１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈを備えている移動体の一例として、自動車１５００を挙げて説明する。なお、以下の説明では、慣性センサー１を適用した構成を例示して説明する。
図１９は、第１１実施形態に係る慣性センサー１を備える移動体としての自動車１５００の構成を示す斜視図である。

図１９に示すように、自動車１５００には慣性センサー１が内蔵されており、例えば、慣性センサー１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。慣性センサー１の検出信号は、車体１５０１の姿勢を制御する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、慣性センサー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）、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慣性センサー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、もしくは建設機械などの姿勢制御において利用することができ、いずれの場合にも、上記実施形態で説明した効果が反映され、性能に優れた移動体を提供することができる。

以下、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、慣性センサー素子が配置されている第１面と、前記第１面と交差する第２面に第１取付け部と、を有する基体と、前記基体を収納する収納部と、前記収納部の前記第２面に対向する側壁面に第２取付け部と、を有する基板と、を備え、前記第１取付け部と前記第２取付け部とが嵌合し、前記基体の前記第１面と表裏をなす第３面と、前記基板の前記基体に対向する面の少なくとも一部と、が接していることを特徴とする。

この構成によれば、慣性センサー素子が配置されている基体に第１取付け部が設けられ、基体を収納する収納部を有する基板の基体と対向する側壁面に第２取付け部が設けられているため、第１取付け部と第２取付け部とを嵌合している。そのため、接合材を用いないで基体を基板に実装することができ、実装に起因する応力が発生しないので、慣性センサー素子へ応力が加わることがなく、慣性センサーの検出精度の低下を低減することができる。また、基体の第３面と基板の基体に対向する面の少なくとも一部とを接するように実装しているので、より安定して基体を実装することができる。

上記の慣性センサーにおいて、前記第１取付け部は、前記側壁面側に突出する凸形状であり、前記第２取付け部は、前記基体側に開口する凹形状であることが好ましい。

この構成によれば、第１取付け部と第２取付け部との形状が、凹凸関係であるため、容易に嵌合することができる。

上記の慣性センサーにおいて、前記第１取付け部は、前記側壁面側に開口する凹形状であり、前記第２取付け部は、前記基体側に突出する凸形状であることが好ましい。

この構成によれば、第１取付け部と第２取付け部との形状が、凹凸関係であるため、容易に嵌合することができる。

上記の慣性センサーにおいて、前記第１取付け部と前記第２取付け部とは、前記第２面が前記第１面と接する方向と交差する方向に沿って複数配置されていることが好ましい。

この構成によれば、第１取付け部と前記第２取付け部とが第２面が第１面と接する方向と交差する方向に沿って複数配置されているので、基体をより安定して基板に実装することができる。

上記の慣性センサーにおいて、前記第１取付け部と前記第２取付け部とは、前記第２面と表裏をなす第４面側に配置されていることが好ましい。

この構成によれば、第１取付け部と第２取付け部とが、第２面側と第４面側の２か所に設けられているので、基体をより安定して基板に実装することができる。

上記の慣性センサーにおいて、前記第１取付け部と前記第２取付け部とは、前記第１面と前記第２面とに交差する第５面側に配置されていることが好ましい。

この構成によれば、第１取付け部と第２取付け部とが、第２面側と第５面側の２か所に設けられているので、基体をより安定して基板に実装することができる。

上記の慣性センサーにおいて、前記第１取付け部と前記第２取付け部とは、前記第５面側と、前記第５面と表裏をなす第６面側と、に配置されていることが好ましい。

この構成によれば、第１取付け部と第２取付け部とが、第２面側、第５面側、及び第６面側の３か所に設けられているので、基体をより安定して基板に実装することができる。

上記の慣性センサーにおいて、前記第１取付け部と前記第２取付け部との間に緩衝材が配置されていることが好ましい。

この構成によれば、第１取付け部と第２取付け部との間に緩衝材が配置されているので、第１取付け部と第２取付け部とが対向する方向へ基体がずれるのを低減することができる。

上記の慣性センサーにおいて、前記第１取付け部と前記第２取付け部との上面に抑え板が配置されていることが好ましい。

この構成によれば、第１取付け部と第２取付け部との上面に抑え板が配置されているので、基体が慣性センサー素子の配置されている方向にずれるのを低減することができる。

上記の慣性センサーにおいて、前記凸形状の前記第１取付け部は、接続端子を備え、前記慣性センサー素子と前記接続端子を介して電気的に接続されている回路素子を備えていることが好ましい。

この構成によれば、接続端子が凸形状の第１取付け部に設けられているため、第１取付け部と第２取付け部とが対向する方向の基板の長さを短くすることができ、慣性センサーの小型化を図ることができる。また、接続端子を介して、慣性センサー素子と回路素子とを電気的に接続することができる。

上記の慣性センサーにおいて、前記凸形状の前記第２取付け部は、内部端子を備え、前記内部端子を介して電気的に接続されている回路素子を備えていることが好ましい。

この構成によれば、内部端子が凸形状の第２取付け部に設けられているため、第１取付け部と第２取付け部とが対向する方向の基板の長さを短くすることができ、慣性センサーの小型化を図ることができる。また、回路素子と電気的に接続する内部端子を介して、回路素子の出力信号を外部に出力することができる。

電子機器は、上記の慣性センサーを備えていることを特徴とする。

この構成によれば、高精度の慣性センサーを備えているため、高性能な電子機器を提供することができる。

移動体は、上記の慣性センサーを備えていることを特徴とする。

この構成によれば、高精度の慣性センサーを備えているため、高性能な移動体を提供することができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ…慣性センサー、８…第２取付け部、９…側壁面、１０…基板、１０ｆ…面、１０ｒ…面、１５…蓋部、１６…外部端子、１７…収納部、１９…内部端子、２０…慣性センサー素子部、２１ｘ…第１慣性センサー素子、２１ｙ…第２慣性センサー素子、２１ｚ…第３慣性センサー素子、２２…基体、２３…蓋体、２４…ガラスフリット、２９…接続端子、３０…第１取付け部、３１…第１面、３２…第２面、３３…第３面、３４…第４面、３５…第５面、３６…第６面、４０…回路素子、６０…抑え板、７０…緩衝材、１２００…電子機器としてのスマートフォン、１５００…移動体としての自動車。

Claims (13)

1. 慣性センサー素子が配置されている第１面と、前記第１面と交差する第２面に第１取付け部と、を有する基体と、
   前記基体を収納する収納部と、前記収納部の前記第２面に対向する側壁面に第２取付け部と、を有する基板と、を備え、
   前記第１取付け部と前記第２取付け部とが嵌合し、
   前記基体の前記第１面と表裏をなす第３面と、前記基板の前記基体に対向する面の少なくとも一部と、が接している、
   慣性センサー。
2. 前記第１取付け部は、前記側壁面側に突出する凸形状であり、
   前記第２取付け部は、前記基体側に開口する凹形状である、
   請求項１に記載の慣性センサー。
3. 前記第１取付け部は、前記側壁面側に開口する凹形状であり、
   前記第２取付け部は、前記基体側に突出する凸形状である、
   請求項１に記載の慣性センサー。
4. 前記第１取付け部と前記第２取付け部とは、前記第２面が前記第１面と接する方向と交差する方向に沿って複数配置されている、
   請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の慣性センサー。
5. 前記第１取付け部と前記第２取付け部とは、前記第２面と表裏をなす第４面側に配置されている、
   請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の慣性センサー。
6. 前記第１取付け部と前記第２取付け部とは、前記第１面と前記第２面とに交差する第５面側に配置されている、
   請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の慣性センサー。
7. 前記第１取付け部と前記第２取付け部とは、前記第５面側と、前記第５面と表裏をなす第６面側と、に配置されている、
   請求項６に記載の慣性センサー。
8. 前記第１取付け部と前記第２取付け部との間に緩衝材が配置されている、
   請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の慣性センサー。
9. 前記第１取付け部と前記第２取付け部との上面に抑え板が配置されている、
   請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の慣性センサー。
10. 前記凸形状の前記第１取付け部は、接続端子を備え、
    前記慣性センサー素子と前記接続端子を介して電気的に接続されている回路素子を備えている、
    請求項２に記載の慣性センサー。
11. 前記凸形状の前記第２取付け部は、内部端子を備え、
    前記内部端子を介して電気的に接続されている回路素子を備えている、
    請求項３に記載の慣性センサー。
12. 請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の慣性センサーを備えている、
    電子機器。
13. 請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の慣性センサーを備えている、
    移動体。

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