JP2021071395A - 慣性センサー、電子機器及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】 慣性センサー素子を有する第１基板が第２基板に接合されて支持される構造において、第１基板の反りを低減すること。【解決手段】 慣性センサーは、慣性センサー素子が設けられた第１基板３０Ａ，３０Ｂと、第１基板を支持する第２基板２０Ａ，２０Ｂと、を有する。第１基板は、平面視で、第２基板に接合される第１領域Ｚ１と、第１領域の輪郭に接して第１領域の外側に位置し、第２基板とは非接合である第２領域Ｚ２と、第２領域の輪郭に接して第２領域の外側に位置し、第２基板とは非接合である第３領域Ｚ３と有し、第２領域での第１基板は、第３領域での第１基板の厚さよりも薄い部分３１〜３３を有する（Ｔ２＜Ｔ３）。【選択図】 図４

Description

本発明は、慣性センサー、電子機器及び移動体等に関する。

例えば三軸加速度センサーである慣性センサーは、特許文献１に示すように、バッケージ内に、センサー基板及び集積回路（ＩＣ）と共に収容される。特許文献１では、センサー基板は、樹脂接着剤によってパッケージの底面に接合されている。集積回路は、センサー基板上に配置されている。

特開２０１９−３９８８５号公報

センサー基板は慣性センサー素子を支持するため、センサー基板に反りが発生した場合に、慣性センサー素子の位置関係も変化してしまう。例えば、キャパシターの原理で電極間のギャップ変動による静電容量の変化を慣性量の検出に利用する、静電容量型センサーが知られている。センサー基板の反りによって慣性センサー素子の電極間ギャップが変動し、センサー出力が変化する。また、その他の慣性センサーであっても、センサー基板の反りによりによって、ピエゾ抵抗型では抵抗値が変化し、圧電型では反りによる圧力が加わり、振動型センサーでは周波数が変化して、慣性センサー素子の出力が変化する。

また、センサー基板に反りが発生した状態が維持されると、クリープ現象により徐々に反り量が変動する。結果、センサー出力が変化し続けるため安定性及び／又は再現性を保てない。

本開示の一態様は、慣性センサー素子が設けられた第１基板と、前記第１基板を支持する第２基板と、を有し、前記第１基板は、平面視で、前記第２基板に接合される第１領域と、前記第１領域の輪郭に接して前記第１領域の外側に位置し、前記第２基板と非接合の第２領域と、前記第２領域の輪郭に接して前記第２領域の外側に位置し、前記第２基板と非接合の第３領域と、有し、前記第２領域での前記第１基板は、前記第３領域での前記第１基板の厚さよりも薄い部分を有する慣性センサーに関係する。

本発明の第１実施形態に係る慣性センサーのパッケージ内の概略構造を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線の位置での慣性センサーの内部構造を示す図である。 図１のセンサー基板のＺ方向変位と反り量とを説明するための図である。 図１のセンサー基板の形状パラメーターを示す図である。 本発明の第１実施形態と比較例１及び２との反りを示す特性図である。 第１領域の大きさに依存して変化する反りの大きさを示す特性図である。 第２領域の大きさに依存して変化する反りの大きさを示す特性図である。 センサー基板の変形例を示す図である。 センサー基板の他の変形例を示す図である。 センサー基板のさらに他の変形例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る慣性センサーを模式的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る慣性センサーの概略図である。 本発明の第３実施形態に係る慣性センサーの概略図である。 本発明の他の実施形態に係る電子機器のブロック図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る移動体の一例を示す図である。 移動体の構成例を示すブロック図である。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲の記載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必須構成要件であるとは限らない。

１．慣性センサー
図１及び図２において、上部に開口を有するパッケージ１０内には、集積回路（ＩＣ）２０Ａ及びセンサー基板３０Ａが配置される。本実施形態では、センサー基板３０Ａが慣性センサー素子を有する第１基板であり、集積回路２０Ａが第１基板を支持する第２基板である。センサー基板３０Ａは、例えばガラス基板である。例えばセンサー基板３０Ａは、硼珪酸ガラスのようなアルカリ金属イオンを含むガラス基板である。センサー基板３０Ａの材料は、ガラス材料に限定されず、例えば、高抵抗なシリコン材料や低温同時焼成セラミックなどのガラスセラミックやアルミナセラミックであってもよい。

図２に示すように、パッケージ１０の底面部には例えば樹脂接着剤２３により集積回路２０Ａが接合される。集積回路２０Ａの上面には、例えば樹脂接着剤２４によりセンサー基板３０Ａが接合される。集積回路２０Ａのパッドは、センサー基板３０Ａ及びパッケージ１０に設けられたパッドとボンディングワイヤー２６により電気的に接続される。パッケージ１０の上部開口は、蓋４０で閉鎖される。なお、パッケージ１０は、本実施形態では酸化アルミニウム等のセラミックとしているが、セラミック以外に、ガラス、樹脂等の絶縁体の他、金属等を用いて構成しても良い。

図３において、互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とする。Ｚ軸方向は、集積回路２０Ａとセンサー基板３０Ａとの積層方向であり、Ｚ軸と直交する二次元平面上での直交二軸をＸ軸及びＹ軸とする。センサー基板３０Ａは、図示は省略するが、その中央領域に、慣性センサー素子として、例えば三軸加速度センサー素子及び／又は三軸ジャイロセンサー素子が実装される。各慣性センサー素子は、静電容量型、圧電型、ピエゾ型又は振動型等で構成される。

図３におけるＢは、温度変化等によってセンサー基板３０Ａのそれぞれの位置に発生するＺ方向の変位量を示している。特に、熱膨張係数の異なる集積回路２０Ａとセンサー基板３０Ａとの界面には、温度変化に伴い熱応力／歪みが発生し、それによりセンサー基板３０ＡがＺ方向で変位する。センサー基板３０ＡのＺ方向変位は位置依存性があり、図３に示すようにセンサー基板３０Ａの中心で変位が大きく周縁で変位は小さい。なお、この理由については、図５を用いて後述する。センサー基板３０ＡのＺ方向での最大変位量Ｃを「反り量」と定義する。

１．１．第１実施形態
図４は、第１実施形態に係るセンサー基板３０Ａの形状パラメーターを示している。図４に示すセンサー基板３０Ａは、平面視で例えば矩形であり、例えば、幅Ｗ＝１〜１０ｍｍ、長さＬ＝１〜１０ｍｍ、高さ（厚さ）Ｈ＝０．１〜５ｍｍである。

図４に示すように、センサー基板３０Ａは、平面視で、３つの領域Ｚ１、Ｚ２及びＺ３に区画される。センサー基板３０Ａの第１領域Ｚ１は、図２に示すように樹脂接着剤２３で集積回路２０Ａと接合される領域である。センサー基板３０Ａの第２領域Ｚ２は、第１領域Ｚ１の輪郭に接して第１領域Ｚ１の外側に位置し、集積回路２０Ａとは非接合である。第３領域Ｚ３は、第２領域Ｚ２の輪郭に接して第２領域Ｚ２の外側に位置し、集積回路２０Ａとは非接合である。本実施形態では、平面視で、第２領域Ｚ２は第１領域Ｚ１を囲んで配置され、第３領域Ｚ３は第２領域Ｚ２を囲んで配置される。これに限らず、図３において、第１領域Ｚ１は全長さＬに亘って形成しても良く、その場合、第２領域Ｚ２は第１領域Ｚ１の全長さＬに接して配置され、第３領域Ｚ３は第２領域Ｚ２の全長さＬに接して配置される。

図４に示すように、センサー基板３０Ａは、３つの領域Ｚ１、Ｚ２及びＺ３でそれぞれ厚さ（高さ）が異なる。第１〜第３領域Ｚ１、Ｚ２及びＺ３の各厚さを、図４の通りＴ１、Ｔ２及びＴ３とすると、Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ１が成立する。本実施形態では、Ｔ２＜Ｔ３を成立させるために、第２領域Ｚ２は、集積回路２０Ａと対向するセンサー基板３０Ａの面に開口する溝３１で形成される。センサー基板３０Ａの第１領域Ｚ１が、図２に示すような集積回路２０Ａの平坦な上面に接合されることを考慮すると、第２領域Ｚ２は集積回路２０Ａの平坦な上面と第１の間隔（Ｔ１−Ｔ２）を隔てて離間され、第３領域Ｚ３は集積回路２０Ａの平坦な上面と第２の間隔（Ｔ１−Ｔ３）を隔てて離間される。こうして、第２領域Ｚ２及び第３領域Ｚ３は、集積回路２０Ａの平坦な上面とは非接合となる。ここで、Ｔ２＜Ｔ３であるから、第１の間隔（Ｔ１−Ｔ２）は第２の間隔（Ｔ１−Ｔ３）よりも大きい。

１．２．第１実施形態の評価
本実施形態による効果を説明するために、比較例１及び比較例２と対比する。図４で説明されたセンサー基板の形状パラメーターａ、ｂ及びｃを次の表の通りに設定した。ここで、比較例１及び比較例２は共に、図４に示す溝３１がない点で共通し、寸法ｂが異なる点で相違する。寸法ｂが小さい比較例１は、第２及び第３領域の共通する厚さＴ２（＝Ｔ３）が、寸法ｂが大きい比較例２よりも厚い。また、なお、本実施形態の溝３１の幅ｄはｄ＝０．１ｍｍとした。

本実施形態と比較例１及び比較例２とについて、センサー基板のＺ方向変位に関するシミュレーション結果を図５に示す。図５は、１２５℃の温度変化を付与させて、センサー基板３０Ａと集積回路２０Ａとの界面に熱応力／歪みを生じさせた時のセンサー基板のＺ方向変位に関するシミュレーション結果である。図５に示すように、本実施形態は比較例１及び比較例２よりもセンサー基板の反りが小さいことが分かる。また、図５に示すように、比較例１の方が比較例２よりも反りが大きいことが分かる。

図５に示すシミュレーション結果は、次の理由により説明できると考えられる。先ず、本実施形態と比較例１及び比較例２とは、溝３１の有無の相違はあるが、断面視では第１領域Ｚ１のＺ方向端部の両側より第２領域Ｚ２及び第３領域Ｚ３が突出するＴ字型の共通構造を有する。また、本実施形態と比較例１及び比較例２とは、センサー基板と集積回路との接合面積に比例する寸法ａが同一であることから、センサー基板と集積回路との熱膨張率の差に起因して生ずる熱応力／歪みは等しい。

（１）この熱応力は、Ｔ字型の共通構造のうちの第１領域Ｚ１を伝搬し、第１領域Ｚ１のＺ方向端部よりその両側の第２領域Ｚ２及び第３領域Ｚ３に伝搬する（以下、要因（１）と称する）。この要因（１）により、本実施形態と比較例１及び比較例２とは、図３及び図５において、センサー基板の中央領域にてＺ方向変位は比較的大きく、周縁領域ではＺ方向変位は比較的小さくなる。要因（１）により、第１領域Ｚ１、第２領域Ｚ２及び第３領域Ｚ３の全領域を接合させるものよりも、Ｚ方向変位は小さくすることができる。なぜなら、その詳細を後述する通り、Ｔ字型構造により第１領域Ｚ１ではアスペクト比が大きくなって反りは小さくなり、第２領域Ｚ２及び第３領域Ｚ３は第１領域Ｚ１を介して熱応力が伝達されるので反りは小さくなるからである。

加えて、本実施形態と比較例１及び比較例２とで、Ｚ方向変位の量（反り）が異なる理由として、本実施形態では第２領域Ｚ２に、集積回路２０Ａと対向するセンサー基板３０Ａの面に開口する溝３１が形成されるので、次の３つの追加の要因（２）〜（４）が考えられる。

（２）本実施形態では、集積回路２０Ａと対向するセンサー基板３０Ａの面に開口する溝３１を設けることで、センサー基板３０Ａの第１領域Ｚ１では、幅ａと長さ（ｂ＋ｃ）とで規定される軸部のアスペクト比は（ｂ＋ｃ）/aと定義される。一方、溝３１のない比較例１及び比較例２では、幅ａと長さｂとで規定される軸部のアスペクト比はｂ/aと定義される。よって、本実施形態は、集積回路２０Ａと対向するセンサー基板３０Ａの面に開口する溝３１を設けることで、寸法ｃの分だけアスペクト比を比較例１及び比較例２よりも大きくすることができる。一般に、幅aが同じであればＺ方向長さ（厚さ）が大きいほど、つまりアスペクト比が大きいほど、Ｚ方向変位に対する耐力が大きい。図５において、本実施形態のセンサー基板３０Ａはその中心領域（第１領域Ｚ１）でＺ方向変位が比較例１及び比較例２よりも小さくなるのは、アスペクト比が大きいからである。比較例１よりもｂ寸法の値の大きい比較例２は、比較例１よりもアスペクト比が大きいので、図５に示すように比較例１よりも中心領域（第１領域Ｚ１）でＺ方向変位が小さい。

（３）熱応力が第１領域Ｚ１から第２領域Ｚ２を経て第３領域Ｚ３に伝搬される距離が、比較例１及び比較例２よりも長くなる。
（４）熱応力が第１領域Ｚ１から第３領域Ｚ３に伝搬される過程で、厚さＴ２が薄いために比較例１及び比較例２よりも狭い間口の第２領域Ｚ２を経由する。
この２つの要因（３）（４）により、熱応力が第１領域Ｚ１から第３領域Ｚ３に伝搬され難くなり、結果として、図５に示すように第２領域Ｚ２及び第３領域Ｚ３でのＺ方向変位が比較例１及び比較例２よりも小さくなる。

要因（４）は、比較例１の方が比較例２よりも第２領域Ｚ２及び第３領域Ｚ３でのＺ方向変位が大きくなる現象も説明できる。つまり、図４の寸法ｂが小さい比較例１は、第２領域Ｚ２及び第３領域Ｚ３の共通する厚さＴ２（＝Ｔ３）が比較例２よりも厚いので、熱応力が第１領域Ｚ１から間口の大きい第２領域Ｚ２を経由して第３領域Ｚ３に伝搬され易いからである。

図６は、本実施形態と比較例１とで、第１領域Ｚ１の寸法ａを変数としてセンサー基板の反りを測定したシミュレーション結果である。図６に示すように、寸法ａが小さくなるほど、センサー基板の反りが小さくなることが分かる。このことから、センサー基板と集積回路との接合面積に比例する寸法ａが小さくなると、上述した通りアスペクト比が大きくなるのでＺ方向変位が減少する。なお、アスペクト比（ｂ＋ｃ）/aは、集積回路２０Ａと対向するセンサー基板３０Ａの面に開口する溝３１を設けることで、比較例１よりも寸法ｃの分だけ大きくすることができる。ただし、センサー基板３０Ａが集積回路２０Ａと対向する面とは反対側の面に溝３１を設けても良く、この場合には、要因（２）（３）は成立しないが、少なくとも要因（１）（４）によりＺ方向変位を低減できる。

図７は、本実施形態において、第２領域Ｚ２の寸法ｄ（溝３１の幅）を変数としてセンサー基板の反りを測定したシミュレーション結果である。図７の縦軸の目盛りに対応する最小値および最大値と、図６の縦軸の目盛りに対応する最小値および最大値はそれぞれ同じ値としている。図７に示すように、第２領域Ｚ２に溝３１が存在さえすれば、反りの量に対する溝３１の幅寸法ｄの相関の度合いは比較的小さいことが分かる。よって、本実施形態の溝３１を設ける優位性が理解される。

１．３．第１実施形態の変形例
第２領域Ｚ２は、図４のように一定深さの溝３１でなく、図８または図９に示すように変形実施しても良い。図８は、傾斜した壁面を有する溝３２のように、溝深さが異なる部分を有する例を示す。なお、図８では、第３領域Ｚ３と接する位置から傾斜する傾斜面を示すが、これに代えて、あるいはこれに加えて、第１領域Ｚ１と接する位置から傾斜する傾斜面を設けても良い。図９は、段差面のある溝３３のように、溝深さが異なる部分を有する例を示す。いずれの場合も、第２領域Ｚ２でのセンサー基板３０Ａは、溝３２，３３の最大深さ位置での厚さＴ２が、第３領域Ｚ３でのセンサー基板３０Ａの厚さＴ３よりも薄ければ良い。それにより、上述された要因（１）〜（４）により反りを低減できるからである。

第３領域Ｚ３は、図４のように一定の厚さＴ３ではなく、図１０に示すように、厚さが異なる部分を有していてもよい。図１０の例では、第３領域Ｚ３に段差面が形成されている。この場合、第２領域Ｚ２での第１基板３０Ａの厚さＴ２は、第３領域Ｚ３のうち第２領域Ｚ２と接する側での基板３０Ａの厚さＴ３よりも薄ければ良い。それにより、上述された要因（１）〜（４）により反りを低減できるからである。

２．第２実施形態
図１１及び図１２は、第２実施形態に係る慣性センサーの概略図である。図１１及び図１２が図４と相違する点は、集積回路２０Ｂは、第１基板３０Ｂの第１領域Ｚ１が接合される中央領域２１が、第１基板３０Ｂの第２領域Ｚ２及び第３領域Ｚ３と対向する周縁領域２２よりも突出されていることである。つまり、図１１に示すように、Ｔ４＞Ｔ５が成立している。この場合でも、第２領域Ｚ２でのセンサー基板３０Ｂの厚さＴ２は、第３領域Ｚ３でのセンサー基板３０Ｂの厚さＴ３よりも薄い。それにより、上述された要因（１）〜（４）によってセンサー基板３０Ｂの反りは小さくなる。また、第２実施形態では、図１１に示すように、第１領域Ｚ１でのセンサー基板３０Ｂの厚さＴ１は、第３領域Ｚ３でのセンサー基板３０Ｂの厚さＴ３よりも薄く、第２領域Ｚ２でのセンサー基板３０Ｂの厚さＴ２よりも厚くなる。集積回路２０Ｂが突出した中央領域２１を有するため、第１領域Ｚ１でのセンサー基板３０Ｂの厚さＴ１を薄くすることができる。

３．第３実施形態
図１３は、第３実施形態に係る慣性センサーの概略図である。図１３が図４と相違する点は、図１３に示すように、パッケージ１０の底面部には例えば樹脂接着剤１３によりセンサー基板３０Ａが接合される。センサー基板３０Ａの蓋５０上面には、例えば樹脂接着剤２８により集積回路２０Ａが接合される。図４と同じく、図１３においても、集積回路２０Ａのバッドは、センサー基板３０Ａ及びパッケージ１０に設けられたパッドとボンディングワイヤーにより電気的に接続され、パッケージ１０の上部開口は、蓋４０で閉鎖される。

第３実施形態でも、センサー基板３０Ａが慣性センサー素子を有する第１基板である。しかし、第３実施形態では、第１実施形態とは異なり、パッケージ１０が第１基板（センサー基板３０Ａ）を支持する第２基板となる。この場合、第１基板であるセンサー基板３０Ａが図４に示す構造を有することで、パッケージ１０とセンサー基板３０Ａとの熱膨張係数の差に起因した熱応力が、センサー基板３０Ａの第３領域Ｚ３に伝達され難くなる。それにより、センサー基板３０Ａの反りは低減される。なお、第３実施形態において、第２実施形態の集積回路２０Ｂと同様に、パッケージ１０の底部中央領域を突起させた場合には、図１３に示すセンサー基板３０Ａに代えて図１１及び図１２に示すセンサー基板３０Ｂを用いることができる。

４．電子機器、移動体
図１４は本実施形態の電子機器３００の構成例を示すブロック図である。電子機器３００は、上述した実施形態の慣性センサーを有する慣性計測装置１００と、慣性計測装置１００の計測結果に基づいて処理を行う処理装置３２０を含む。また電子機器３００は、通信インターフェース３１０、操作インターフェース３３０、表示部３４０、メモリー３５０、アンテナ３１２を含むことができる。

通信インターフェース３１０は、例えば無線回路であり、アンテナ３１２を介して外部からデータを受信したり、外部にデータを送信する処理を行う。処理装置３２０は、電子機器３００の制御処理や、通信インターフェース３１０を介して送受信されるデータの種々のデジタル処理などを行う。また処理装置３２０は、慣性計測装置１００の計測結果に基づいて処理を行う。具体的には処理装置３２０は、慣性計測装置１００の計測結果である出力信号に対して補正処理やフィルター処理などの信号処理を行ったり、或いは当該出力信号に基づいて、電子機器３００についての各種の制御処理を行う。この処理装置３２０の機能は、例えばＭＰＵ、ＣＰＵなどのプロセッサーにより実現できる。操作インターフェース３３０はユーザーが入力操作を行うためのものであり、操作ボタンやタッチパネルディスプレイをなどにより実現できる。表示部３４０は各種の情報を表示するものであり、液晶や有機ＥＬなどのディスプレイにより実現できる。メモリー３５０はデータを記憶するものであり、その機能はＲＡＭやＲＯＭなどの半導体メモリーなどにより実現できる。

なお本実施形態の電子機器３００は、例えば車載機器、デジタルスチールカメラ又はビデオカメラ等の映像関連機器、頭部装着型表示装置や時計関連機器などのウェアラブル機器、インクジェット式吐出装置、ロボット、パーソナルコンピューター、携帯情報端末、印刷装置、投影装置、医療機器或いは測定機器等の種々の機器に適用できる。車載機器はカーナビゲーション装置や自動運転用の機器等である。時計関連機器は時計やスマートウォッチなどである。インクジェット式吐出装置としてはインクジェットプリンターなどがある。携帯情報端末は、スマートフォン、携帯電話機、携帯型ゲーム装置、ノートＰＣ又はタブレット端末などである。

図１５に本実施形態の慣性計測装置１００が用いられる移動体５００の一例を示す。図１６は移動体５００の構成例を示すブロック図である。図１６に示すように本実施形態の移動体５００は、慣性計測装置１００と、慣性計測装置１００の計測結果に基づいて処理を行う処理装置５３０を含む。

具体的には図１５に示すように、移動体５００は、車体５０２や車輪５０４を有している。また移動体５００には、測位装置５１０が装着されている。また移動体５００の内部には、車両制御などを行う制御装置５７０が設けられている。また図１６に示すように移動体５００は、エンジンやモーター等の駆動機構５８０と、ディスクブレーキやドラムブレーキ等の制動機構５８２と、ハンドルやステアリングギアボックス等で実現される操舵機構５８４を有する。このように移動体５００は、駆動機構５８０や制動機構５８２や操舵機構５８４を備えて、地上や空や海上を移動する機器・装置である。なお移動体５００としては、四輪自動車やオートバイなどの自動車、自転車、電車、飛行機又は船などがあるが、本実施形態では四輪自動車を例にとり説明する。

測位装置５１０は、移動体５００に装着されて、移動体５００の測位を行う装置である。測位装置５１０は、慣性計測装置１００と処理装置５３０を含む。またＧＰＳ受信部５２０とアンテナ５２２を含むことができる。ホストデバイスである処理装置５３０は、慣性計測装置１００の計測結果である加速度データ、角速度データを受け、これらデータに対して慣性航法演算処理を行い、慣性航法測位データを出力する。慣性航法測位データは移動体５００の加速度や姿勢を表すデータである。

ＧＰＳ受信部５２０は、アンテナ５２２を介してＧＰＳ衛星からの信号を受信する。処理装置５３０は、ＧＰＳ受信部５２０が受信した信号に基づいて、移動体５００の位置、速度、方位を表すＧＰＳ測位データを求める。そして処理装置５３０は、慣性航法測位データとＧＰＳ測位データとに基づいて、移動体５００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５００の位置が同じであっても、図１５に示すように地面の傾斜（θ）などの影響によって移動体５００の姿勢が異なっていれば、地面の異なる位置を移動体５００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５００の正確な位置を算出できない。そこで処理装置５３０は、慣性航法測位データのうちの特に移動体５００の姿勢に関するデータを用いて、移動体５００が地面のどの位置を走行しているのかを算出する。

制御装置５７０は、移動体５００の駆動機構５８０、制動機構５８２、操舵機構５８４の制御を行う。制御装置５７０は、車両制御用のコントローラーであり、車両制御や自動運転制御などの各種の制御を行う。

本実施形態の移動体５００は、慣性計測装置１００と処理装置５３０を含む。処理装置５３０は、慣性計測装置１００からの計測結果に基づいて、上述したような各種の処理を行って、移動体５００の位置や姿勢の情報を求める。例えば移動体５００の位置の情報は、上述しようにＧＰＳ測位データと慣性航法測位データとに基づき求めることができる。また移動体５００の姿勢の情報は、例えば慣性航法測位データに含まれる角速度データなどに基づいて求めることができる。そして制御装置５７０は、例えば処理装置５３０の処理により求められた移動体５００の姿勢の情報に基づいて、移動体５００の姿勢の制御を行う。この姿勢の制御は、例えば制御装置５７０が操舵機構５８４を制御することで実現できる。或いは、スリップ制御などの移動体５００の姿勢を安定化させる制御においては、制御装置５７０が駆動機構５８０を制御したり、制動機構５８２を制御してもよい。本実施形態によれば、慣性計測装置１００の出力信号により求められる姿勢の情報を、高精度に求めることができるため、移動体５００の適切な姿勢制御等を実現できる。また本実施形態では、移動体５００の自動運転制御も実現できる。この自動運転制御では、移動体５００の位置及び姿勢の情報に加えて、周囲の物体の監視結果や、地図情報や走行ルート情報などが用いられる。

５．実施形態のまとめ
以上のように本実施形態の慣性センサーは、図４、図８〜図１２に示すように、慣性センサー素子が設けられた第１基板３０Ａ，３０Ｂと、第１基板を支持する第２基板２０Ａ，２０Ｂと、を有する。第１基板は、平面視で、第２基板に接合される第１領域Ｚ１と、第１領域の輪郭に接して第１領域の外側に位置し、第２基板とは非接合である第２領域Ｚ２と、第２領域の輪郭に接して第２領域の外側に位置し、第２基板とは非接合である第３領域Ｚ３と有し、第２領域での第１基板は、前記第３領域での第１基板の厚さよりも薄い部分３１〜３３を有する（Ｔ２＜Ｔ３）。

本実施形態によれば、熱膨張係数が異なる第１基板３０Ａ，３０Ｂの第１領域Ｚ１と第２基板２０Ａ，２０Ｂとの界面で生ずる熱応力は、第１基板３０Ａ，３０Ｂの第１領域Ｚ１から第２領域Ｚ２を経て第３領域Ｚ３に伝達される際に、第２領域Ｚ２での厚みが薄い部分３１〜３３で伝達され難くなる。それにより、上述の要因（４）により第１基板３０Ａ，３０Ｂの反りが低減される。また、第１基板の接合領域を第１領域Ｚ１に限定することで、第１基板３０Ａ，３０Ｂと第２基板２０Ａ，２０Ｂとの界面で生ずる熱応力に限定されて、上述の要因（１）により第１基板３０Ａ，３０Ｂの反りが低減される。

本実施形態では、図４に示すように、第２領域Ｚ２は平面視で第１領域Ｚ１を囲み、第３領域Ｚ３は平面視で第２領域Ｚ２を囲むことができる。これに限らず、第１領域Ｚ１は第１基板３０Ａ，３０Ｂの一端から他端に至る全長さＬに亘って形成されても良い。

本実施形態では、図４、図８〜図１２に示すように、第２領域Ｚ２は、第２基板２０Ａ，２０Ｂと対向する第１基板３０Ａ，３０Ｂの面に開口する溝３１を含むことができる。こうすると、要因（１）〜（４）により第１基板３０Ａ，３０Ｂの反りをより低減することができる。

本実施形態では、図８及び図９に示すように、溝３２，３３は、深さが異なる部分を有し、第２領域Ｚ２での第１基板３０Ａ，３０Ｂは、溝の最大深さ位置で、第３領域Ｚ３での第１基板３０Ａ，３０Ｂの厚さよりも薄くすることができる（Ｔ２＜Ｔ３）。これにより、要因（２）が確保され、少なくとも要因（１）（４）により第１基板３０Ａ，３０Ｂの反りを低減することができる。

本実施形態では、図２に示すように、第２基板２０Ａは、第１基板３０Ａと対面する面が平坦面であり、図４で示すように、第１領域Ｚ１での第１基板３０Ａは、第２領域Ｚ２での第１基板３０Ａの厚さより厚く、第３領域Ｚ３での第１基板３０Ａの厚さよりも厚くすることができる（Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２）。

あるいは本実施形態では、図１１及び図１２に示すように、第２基板２０Ｂは、第１基板３０Ｂの第１領域Ｚ１が接合される中央領域２１が、第１基板３０Ｂの第２領域Ｚ２及び第３領域Ｚ３と対向する周縁領域２２よりも突出され（Ｔ４＞Ｔ５）、第１領域Ｚ１での第１基板３０Ｂの厚さＴ１は、第３領域Ｚ３での第１基板３０Ｂの厚さＴ３よりも薄く、第２領域Ｚ２での第１基板３０Ｂの厚さＴ２よりも厚くすることができる（Ｔ３＞Ｔ１＞Ｔ２）。

本実施形態では、第３領域Ｚ３での第１基板３０Ａは、厚さが異なる部分を有し、第２領域Ｚ２での第１基板３０Ａは、第３領域Ｚ３のうち第２領域Ｚ２と接する側での第１基板３０Ａの厚さよりも薄くすることができる（図１０）。これにより、少なくとも要因（１）（４）により第１基板３０Ａ，３０Ｂの反りを低減することができる。

本実施形態では、第１基板３０Ａ，３０Ｂはガラス基板とすることができ、第２基板２０Ａ，２０Ｂは集積回路またはパッケージ（セラミック）とすることができる。

本実施形態の電子機器は、上述の慣性センサーと、その慣性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、を有することができる。慣性センサーのセンサー基板で発生する反りを低減することで、慣性センサーからの検出信号の誤差を低減し、電子機器の制御の信頼性が向上する。

本実施形態の移動体は、上述の慣性センサーと、その慣性センサーから出力された検出信号に基づいて姿勢の制御を行う姿勢制御部と、を有することができる。慣性センサーのセンサー基板で発生する反りを低減することで、慣性センサーからの検出信号の誤差を低減し、移動体の姿勢制御の信頼性が向上する。

１０…パッケージ、１３…接着剤、２０Ａ，２０Ｂ…第２基板（集積回路）、２１…中央領域、２２…周縁領域、２３，２４…接着剤、２６…ボンディングワイヤー、２８…接着剤、３０Ａ，３０Ｂ…第１基板（センサー基板）、３１〜３３…溝、４０…蓋、５０…蓋、１００…慣性計測装置、３００…電子機器、５００…移動体、Ｔ１…第１領域での第１基板の厚さ、Ｔ２…第１領域での第１基板の厚さ、Ｔ３…第１領域での第１基板の厚さ、Ｚ１…第１領域、Ｚ２…第２領域、Ｚ３…第３領域

Claims (11)

1. 慣性センサー素子が設けられた第１基板と、
   前記第１基板を支持する第２基板と、
   を有し、
   前記第１基板は、平面視で、
   前記第２基板に接合される第１領域と、
   前記第１領域の輪郭に接して前記第１領域の外側に位置し、前記第２基板とは非接合である第２領域と、
   前記第２領域の輪郭に接して前記第２領域の外側に位置し、前記第２基板とは非接合である第３領域と、
   を有し、
   前記第２領域での前記第１基板は、前記第３領域での前記第１基板の厚さよりも薄い部分を有する慣性センサー。
2. 請求項１において、
   前記第２領域は前記平面視で前記第１領域を囲み、
   前記第３領域は前記平面視で前記第２領域を囲む慣性センサー。
3. 請求項１または２において、
   前記第２領域は、前記第２基板と対向する前記第１基板の面に開口する溝を含む慣性センサー。
4. 請求項３において、
   前記溝は、深さが異なる部分を有し、
   前記第２領域での前記第１基板は、前記溝の最大深さ位置で、前記第３領域での前記第１基板の厚さよりも薄い慣性センサー。
5. 請求項１乃至３のいずれか一項において、
   前記第２基板は、前記第１基板と対面する面が平坦面であり、
   前記第１領域での前記第１基板は、前記第２領域での前記第１基板の厚さより厚く、前記第３領域での前記第１基板の厚さよりも厚い慣性センサー。
6. 請求項１乃至３のいずれか一項において、
   前記第２基板は、前記第１基板の前記第１領域が接合される中央領域が、前記第１基板の前記第２領域及び前記第３領域と対向する周縁領域よりも突出され、
   前記第１領域での前記第１基板の厚さは、前記第３領域での前記第１基板の厚さよりも薄く、前記第２領域での前記第１基板の厚さよりも厚い慣性センサー。
7. 請求項１乃至４のいずれか一項において、
   前記第３領域での前記第１基板は、厚さが異なる部分を有し、
   前記第２領域での前記第１基板は、前記第３領域のうち前記第２領域と接する側での前記第１基板の厚さよりも薄い慣性センサー。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項において、
   前記第１基板はガラス基板である慣性センサー。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項において、
   前記第２基板は集積回路を含む慣性センサー。
10. 請求項１乃至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た検出信号に基づいて制御を行う制御部と、
    を有する電子機器。
11. 請求項１乃至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た検出信号に基づいて姿勢の制御を行う姿勢制御部と、
    を有する移動体。

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