JP2021179335A - 慣性センサー、電子機器、及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージの反りを低減し、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、第１面１１ｈと、第１面１１ｈと表裏をなす第２面１１ｒと、を有する基板としての第１基材１１と、第１面１１ｈ側に配置されたセンサー素子２０と、を備え、第１基材１１は、第２面１１ｒに配置された複数の電極パッド１６を備え、複数の電極パッド１６は、第２面１１ｒの第１辺１１ｍに沿って配置された第１電極パッド群３１と、第２面１１ｒの第１辺１１ｍに対向する第２辺１１ｎに沿って配置された第２電極パッド群３２と、第１電極パッド群３１と第２電極パッド群３２との間に配置され、第１電極パッド群３１及び第２電極パッド群３２と離間し、第１電極パッド群３１及び第２電極パッド群３２の第２面１１ｒにおける面積より面積が大きく、平面視でセンサー素子２０と重なる第３電極パッド１７と、を備える。【選択図】図３

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、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、櫛歯状をなして互いに対向するように配置されている可動電極及び固定電極を有するセンサー素子を用いて、これら二つの電極間で生じる静電容量に基づいて加速度を検出する静電容量型の加速度センサーが記載されている。このセンサー素子は、ガラスやシリコンで構成される素子用パッケージ内に固定され、センサー素子からの信号を受信し加速度データとして出力するＩＣと共に、セラミック等で構成されるセンサー用パッケージの内底面に固定されている。

特開２０１９−１２８３０４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、慣性センサーを測定対象物のプリント基板等に実装すると、センサー用パッケージの外底面に対向して設けられた外部端子同士の間隔が広いので、外部端子が設けられていない部分が実装用の半田等の固着時に生じる応力やセンサー用パッケージとプリント基板との有する線膨張係数の違いによる応力によって反ってしまう。そのため、センサー用パッケージの内底面や外底面を構成する底板用基板の反りにより、反りに伴う応力が内底面に固定された素子用パッケージを介して、センサー素子に伝わり慣性センサーの精度が低下する虞があった。

慣性センサーは、第１面と、前記第１面と表裏をなす第２面と、を有する基板と、前記第１面側に配置されたセンサー素子と、を備え、前記基板は、前記第２面に配置された複数の電極パッドを備え、前記複数の電極パッドは、前記第２面の第１辺に沿って配置された第１電極パッド群と、前記第２面の前記第１辺に対向する第２辺に沿って配置された第２電極パッド群と、前記第１電極パッド群と前記第２電極パッド群との間に配置され、前記第１電極パッド群及び前記第２電極パッド群と離間し、前記第１電極パッド群及び前記第２電極パッド群の前記第２面における面積より面積が大きく、平面視で前記センサー素子と重なる第３電極パッドと、を備える。

電子機器は、上記に記載の慣性センサーを備える。

移動体は、上記に記載の慣性センサーを備える。

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。 図１のＡ−Ａ線での断面図。 慣性センサーの底面を示す平面図。 図２のＢ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。 図６のＣ−Ｃ線での断面図。 第２実施形態に係る慣性センサーの概略構成を示す断面図。 第３実施形態に係る慣性センサーの概略構成を示す断面図。 基板の概略構成を示す平面図。 電子機器の一例であるスマートフォンの構成を模式的に示す斜視図。 移動体の一例である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について、図１〜図７を参照して説明する。なお、図１〜図３では、説明の便宜上、配線や端子等省略してあり、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１〜図４、図６、図７、及び以降の図８〜図１０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」又は「上方」、Ｚ方向のマイナス方向を「下」又は「下方」として説明する。

図１〜図７に示す慣性センサー１は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及び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。
このような慣性センサー１は、図１及び図２に示すように、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２０と、センサー素子２０上に配置された集積回路チップとしてのＩＣ（Integrated Circuit）４０と、を含み、樹脂接着材１８によって、センサー素子２０の下面２０ｒがパッケージ７の内底面である第１面１１ｈに取り付けられて、接着されている。なお、ＩＣ４０は、センサー素子２０上、換言すれば、センサー素子２０の下面２０ｒとは反対側の面に接着材４１を介して取り付けられ、ボンディングワイヤー４３によりセンサー素子２０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、ＩＣ４０は、ボンディングワイヤー４２によりパッケージ７内に設けられた内部端子１９と電気的に接続されている。

パッケージ７は、図１及び図２に示すように、構造体５を収容する容器である。パッケージ７は、センサー素子２０とパッケージ７とが重なる方向であるＺ方向からの平面視で、外縁が四角形状であり、基板としての第１基材１１、第２基材１２、第３基材１３、及び封止部材１４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基材１１、第２基材１２、第３基材１３、及び封止部材１４は、この順で積層されてベース部１０が構成される。
第１基材１１は、平板状の基板であり、第２基材１２及び第３基材１３は、中央部が除去された環状の基板であり、封止部材１４は、第３基材１３の上面の周縁に形成されたシールリングや導電性の低融点ガラス等である。

第２基材１２の上面には、複数の内部端子１９が配置されており、パッケージ７の下面となる第１基材１１の第２面１１ｒには、第３電極パッド１７を含む複数の電極パッド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やベース部１０を貫通する図示しない貫通配線等を介して対応する電極パッド１６と電気的に接続されている。また、パッケージ７の側面には、電極パッド１６と対応する数のキャスタレーション２８が形成されている。

第１基材１１の第２面１１ｒには、図３に示すように、第２面１１ｒの第１辺１１ｍに沿って配置された３つの電極パッド１６で構成される第１電極パッド群３１と、第１辺１１ｍに対向する第２辺１１ｎに沿って配置された３つの電極パッド１６で構成される第２電極パッド群３２と、第１電極パッド群３１と第２電極パッド群３２との間に配置され、第１電極パッド群３１及び第２電極パッド群３２と離間する第３電極パッド１７と、が設けられている。また、第３電極パッド１７は、Ｚ方向からの平面視で、センサー素子２０と重なる位置に配置されている。なお、本実施形態では、更に、第２面１１ｒは、第１辺１１ｍ及び第２辺１１ｎと接する第３辺と第４辺とを有する。第３辺と第４辺に沿って、それぞれ４つの電極パッド１６が第３電極パッド１７と離間して設けられている。第１電極パッド群３１と第２電極パッド群３２との間に第３電極パッド１７が配置されているので、慣性センサー１を測定対象物のプリント基板等に実装する際に、半田等の固着時に生じる応力や第１基材１１とプリント基板との有する線膨張係数の違いによる応力によって、第１基材１１が反ってしまうのを抑制することができる。また、第１電極パッド群３１と第２電極パッド群３２との間に第３電極パッド１７が配置されていることで、実装時に生じる半田フラックが第１基材１１とプリント基板との間に残留し難くすることができる。

第３電極パッド１７は、第１電極パッド群３１及び第２電極パッド群３２の第２面１１ｒにおける電極パッド１６の面積より面積が大きく、第２面１１ｒに設けられた第３電極パッド１７を含む複数の電極パッド１６のうち最大の面積である。また、第３電極パッド１７は、一様に連続する面状のパターンであり、第１電極パッド群３１の電極パッド１６の厚さＨ１及び第２電極パッド群３２の電極パッド１６の厚さＨ１は、図４に示すように、第３電極パッド１７の厚さＨ２と同じである。第１電極パッド群３１及び第２電極パッド群３２の電極パッド１６の厚さＨ１と第３電極パッド１７の厚さＨ２とを同じにすることで、慣性センサー１を測定対象物のプリント基板等に実装する際に、第１基材１１に加わる応力を均一化することができる。なお、第３電極パッド１７は、穴あきのパターンであっても構わない。

第３電極パッド１７の第１辺１１ｍの延伸方向の長さＬ５は、第１電極パッド群３１の第１辺１１ｍの延伸方向の長さＬ６及び第２電極パッド群３２の第２辺１１ｎの延伸方向の長さＬ７より長い。

第１電極パッド群３１の隣り合う電極パッド１６間の距離Ｌ１、第２電極パッド群３２の隣り合う電極パッド１６間の距離Ｌ２、第１電極パッド群３１の電極パッド１６と第３電極パッド１７との距離Ｌ３、及び第２電極パッド群３２の電極パッド１６と第３電極パッド１７との距離Ｌ４、はそれぞれ等しい。そのため、慣性センサー１を測定対象物のプリント基板等に実装する際に、第１基材１１に加わる応力を緩和することができる。

第１電極パッド群３１と第２電極パッド群３２とは、パッケージ７のＸ方向の中心線ＣＬを基準として、互いに線対称に配置されている。そのため、慣性センサー１を測定対象物のプリント基板等に実装する際に、第１基材１１に加わる応力を均一化することができる。

第１電極パッド群３１の電極パッド１６及び第２電極パッド群３２の電極パッド１６は、Ｚ方向からの平面視で、第３電極パッド１７側に凸の曲面１６ａを有している。そのため、慣性センサー１を測定対象物のプリント基板等に実装する際に、半田等による第３電極パッド１７と電極パッド１６とのショートを抑制することができる。

第３電極パッド１７は、接地電極であり、ベース部１０に形成された図示しない内部配線やベース部１０を貫通する図示しない貫通配線を介して、導電性を有する蓋体１５や電極パッドと電気的に接続されている。そのため、センサー素子２０に対する輻射ノイズを遮断することができる。

第１基材１１、第２基材１２、及び第３基材１３の構成材料には、セラミック等が好適に用いられる。なお、第１基材１１、第２基材１２、及び第３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、コバール等の金属材料やガラス材料、シリコン材料、セラミック材料等に金属をメタライズしたものを用いることができる。

電極パッド１６、第３電極パッド１７、及び内部端子１９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等によって形成することができる。

構造体５は、センサー素子２０と、センサー素子２０と電気的に接続され、接着材４１によってセンサー素子２０上に接着されているＩＣ４０と、を含む。換言すれば、ＩＣ４０は、センサー素子２０のパッケージ７を構成する第１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。

構造体５は、図２に示すように、樹脂接着材１８によって、ベース部１０を構成する第１基材１１の第１面１１ｈに、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Ｓに収容されている。パッケージ７の収容空間Ｓ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。

次に、慣性センサー１の機能構成について、図５を参照し説明する。
慣性センサー１の機能構成として、図５に示すように、センサー素子２０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及び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Ｘ軸センサー部２１ｘと、Ｙ軸センサー部２１ｙと、Ｚ軸センサー部２１ｚと、を含む。Ｘ軸センサー部２１ｘ及びＹ軸センサー部２１ｙは、Ｘ−Ｙ平面方向の２軸であるＸ軸方向及びＹ軸方向の加速度を検知し、Ｚ軸センサー部２１ｚは、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸方向の加速度を検知し、静電容量の変化量を示す信号をＩＣ４０に送信する。ＩＣ４０は、信号処理部４５と、出力部４６とを含む。ＩＣ４０は、センサー素子２０から送られた静電容量の変化量を示す信号を、信号処理部４５によってユーザーの使い易い形式、例えばバイアス方式に変換処理し、出力部４６から加速度データとして出力する。

構造体５を構成するセンサー素子２０とＩＣ４０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、ＩＣ４０は、ボンディングワイヤー４２によってパッケージ７に設けられている内部端子１９と電気的に接続されている。

次に、慣性センサー１に用いられているセンサー素子２０について、図６及び図７を参照し説明する。なお、説明の便宜上、図６では、キャップ部２３の図示を省略している。

センサー素子２０は、図６及び図７に示すように、ベース基板２２及びキャップ部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、を有している。

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、及び凹部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、キャップ部２３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の図示しない電極端子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等の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、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、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。

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、支持部２６１ｘと、可動部２６ｘと、連結部２６２ｘと、複数の固定電極と、を有している。また、可動部２６ｘには、Ｙ軸方向両側に突出する複数の可動電極が設けられている。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２６１ｘは、ベース基板２２の上面２２ｆに陽極接合され、支持部２６１ｘが導電性バンプ等を介して配線２７１と電気的に接続されている。そして、２つの支持部２６１ｘの間に可動部２６ｘが設けられている。可動部２６ｘは、連結部２６２ｘを介して支持部２６１ｘに連結されている。連結部２６２ｘ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２６ｘがＸ軸方向に変位可能となる。

複数の固定電極は、可動電極のプラス又はマイナスＸ方向側に配置され、対応する可動電極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。このような複数の固定電極は、その基端部にてベース基板２２の上面２２ｆに陽極接合され、導電性バンプ等を介して配線２７２，２７３と電気的に接続されている。

このようなＸ軸センサー部２１ｘは、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２６ｘが、Ｘ軸方向に変位する。当該変位に伴って、可動電極と固定電極との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化するので、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、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、Ｘ軸センサー部２１ｘに対して、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。

支持部２６１ｙは、ベース基板２２の上面２２ｆに陽極接合され、支持部２６１ｙが導電性バンプ等を介して配線２８１と電気的に接続されている。そして、２つの支持部２６１ｙの間に可動部２６ｙが設けられている。可動部２６ｙは、連結部２６２ｙを介して支持部２６１ｙに連結されている。連結部２６２ｙ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２６ｙがＹ軸方向に変位可能となる。そのため、Ｙ軸方向の加速度を検出することができる。

Ｚ軸センサー部２１ｚは、Ｚ軸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、支持部２６１ｚと、可動部２６ｚと、可動部２６ｚを支持部２６１ｚに対して揺動可能に連結する一対の連結部２６２ｚと、を有し、連結部２６２ｚを軸として、可動部２６ｚが支持部２６１ｚ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２６１ｚは、ベース基板２２の凹部２１３内に設けられた上方に突出する固定部２２１の上面２２ｆに陽極接合され、支持部２６１ｚが導電性バンプ等を介して配線２９１と電気的に接続されている。そして、支持部２６１ｚのＹ軸方向の両側に可動部２６ｚが設けられている。可動部２６ｚは、軸よりも＋Ｙ方向側に位置する第１可動部２６３ｚと、軸よりも−Ｙ方向側に位置し、第１可動部２６３ｚよりも大きい第２可動部２６４ｚとを有している。第１可動部２６３ｚ及び第２可動部２６４ｚは、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２６ｚ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２６ｚが軸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２６３ｚと対向する位置には、配線２９２と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２６４ｚと対向する位置には配線２９３と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２６３ｚ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２６４ｚと第２検出電極２１１ｈとの間に静電容量が形成される。

このようなＺ軸センサー部２１ｚは、Ｚ軸方向の加速度が加わると、可動部２６ｚは、軸まわりにシーソー揺動する。このような可動部２６ｚのシーソー揺動によって、第１可動部２６３ｚと第１検出電極２１１ｇとの離間距離、及び第２可動部２６４ｚ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ので、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２１４を有し、凹部２１４が凹部２１１，２１２，２１３とで収容空間Ｓ１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。

図２に示すように、ＩＣ４０は、接着材４１を介してセンサー素子２０の上面に配置されている。なお、接着材４１としては、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、センサー素子２０を駆動する駆動回路や、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検出回路である信号処理部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回路である出力部４６等が含まれている。また、ＩＣ４０は、上面に図示しない複数の電極端子を有し、各電極端子がボンディングワイヤー４２を介してパッケージ７内の内部端子１９と電気的に接続され、各電極端子がボンディングワイヤー４３を介してセンサー素子２０の接続端子２９と電気的に接続されている。これにより、センサー素子２０を制御することができる。

以上説明した第１実施形態に係る慣性センサー１によれば、センサー素子２０が接着された第１基材１１の第２面１１ｒに、第１電極パッド群３１と第２電極パッド群３２との間に、第２面１１ｒにおける電極パッド１６の面積より面積が大きい第３電極パッド１７が配置されているので、慣性センサー１を測定対象物のプリント基板等に実装する際に、半田等の固着時に生じる応力や第１基材１１とプリント基板との有する線膨張係数の違いによる応力によって、第１基材１１が反ってしまうのを抑制することができる。そのため、センサー素子２０が接着された第１基材１１の反りによる応力がセンサー素子２０に伝わり難くなり、慣性センサー１の精度低下を抑制することができる。

また、第１電極パッド群３１と第２電極パッド群３２との間に面積の大きい第３電極パッド１７が配置されていることで、実装時に生じる半田フラックが第１基材１１とプリント基板との間に残留し難くなり、実装後の洗浄工程等を省くことができる。
また、第３電極パッド１７が、Ｚ方向からの平面視で、センサー素子２０と重なる位置に配置されているので、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。

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を、図８を参照して説明する。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。

本実施形態に係る慣性センサー１ａは、第１実施形態に係る慣性センサー１に比べ、センサー素子２０とＩＣ４０ａとの積層順が異なる。

本実施形態の慣性センサー１ａは、図８に示すように、第１基材１１の第１面１１ｈに接着材１８ａによりＩＣ４０ａの下面４０ｒが接着され、ＩＣ４０ａの下面４０ｒ側と反対側の面である上面にセンサー素子２０が接着材２１によって接着されている。つまり、第１基材１１とセンサー素子２０との間にＩＣ４０ａが配置されている。

パッケージ７は、ＩＣ４０ａと内部端子１９とのボンディングをし易くするために、ベース部１０ａの第２基材１２ａの厚みを薄くしている。また、積層したＩＣ４０ａとセンサー素子２０とを収容する収容空間Ｓを確保するためにベース部１０ａの第３基材１３ａの厚みを厚くしている。

このような構成とすることで、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。また、第１基材１１にセンサー素子２０が直接接着されないので、慣性センサー１ａを実装する際に生じる第１基材１１の反りの影響がセンサー素子２０に伝わるのをより低減することができる。

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を、図９及び図１０を参照して説明する。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。

本実施形態に係る慣性センサー１ｂは、第１実施形態に係る慣性センサー１に比べ、第１基材１１が異なり、第１基材１１ｂと第４基材１１ｃの二層で構成されている。

本実施形態の慣性センサー１ｂは、図９及び図１０に示すように、センサー素子２０とＩＣ４０とを収容するパッケージ７のベース部１０ｂを、第１基材１１ｂ、第４基材１１ｃ、第２基材１２、第３基材１３、及び封止部材１４で構成している。つまり、ベース部１０ｂの底板が第１基材１１ｂと第４基材１１ｃの二層で構成されている。
第１基材１１ｂの第２面１１ｒには、複数の電極パッド１６と第３電極パッド１７とが配置されている。また、第１基材１１ｂの第１面１１ｈには、導電層３０が配置されている。

導電層３０は、第３電極パッド１７とセンサー素子２０との間に配置され、図示しない内部配線や貫通配線を介して、第３電極パッド１７と電気的に接続されており、接地電極である。また、導電層３０は、図１０に示すように、Ｚ方向からの平面視で、センサー素子２０と第３電極パッド１７と重なる位置に配置されている。導電層３０の面積は、第３電極パッド１７の面積よりも大きい。

このような構成とすることで、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。また、導電層３０が、Ｚ方向からの平面視で、センサー素子２０と重なる位置に配置されているので、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。

４．第４実施形態
次に、第４実施形態に係る慣性センサー１，１ａ，１ｂ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、図１１を参照して説明する。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。

電子機器としてのスマートフォン１２００は、図１１に示すように、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等の検出データは、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。

なお、慣性センサー１，１ａ，１ｂは、前述したスマートフォン１２００の他にも、例えば、パーソナルコンピューター、デジタルスチールカメラ、タブレット端末、時計、スマートウォッチ、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、スマートグラス、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、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、ドライブレコーダー、ページャー、電子手帳、電子辞書、電子翻訳機、電卓、電子ゲーム機器、玩具、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、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、車両、鉄道車輌、航空機、ヘリコプター、船舶等の各種計器類、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。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。

５．第５実施形態
次に、第５実施形態に係る慣性センサー１，１ａ，１ｂを備えている移動体の一例として、自動車１５００を挙げ、図１２を参照して説明する。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。

移動体としての自動車１５００は、図１２に示すように、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の移動や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の移動や姿勢を制御する車体姿勢制御装置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。

なお、慣性センサー１，１ａ，１ｂは、他にもキーレスエントリーシステム、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システム（エンジンシステム）、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）等に広く適用できる。

また、慣性センサー１，１ａ，１ｂ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移動や姿勢制御、ラジコン飛行機、ラジコンヘリコプター、及びドローンなどの遠隔操縦あるいは自律式の飛行体の移動や姿勢制御、農業機械、もしくは建設機械などの移動や姿勢制御、ロケット、人工衛星、船舶、及びＡＧＶ（無人搬送車）などの制御において利用することができる。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。

１，１ａ，１ｂ…慣性センサー、５…構造体、７…パッケージ、１０…ベース部、１１…基板としての第１基材、１１ｈ…第１面、１１ｍ…第１辺、１１ｎ…第２辺、１１ｒ…第２面、１２…第２基材、１３…第３基材、１４…封止部材、１５…蓋体、１６…電極パッド、１７…第３電極パッド、１８…樹脂接着材、１９…内部端子、２０…センサー素子、２０ｒ…下面、２１ｘ…Ｘ軸センサー部、２１ｙ…Ｙ軸センサー部、２１ｚ…Ｚ軸センサー部、２２…ベース基板、２３…キャップ部、２４…ガラスフリット、２５…容器、２８…キャスタレーション、２９…接続端子、３０…導電層、３１…第１電極パッド群、３２…第２電極パッド群、４０…集積回路チップとしてのＩＣ、４１…接着材、４２，４３…ボンディングワイヤー、４５…信号処理部、４６…出力部、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、Ｈ１，Ｈ２…厚さ、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…距離、Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７…長さ、Ｓ，Ｓ１…収容空間。

Claims (14)

1. 第１面と、前記第１面と表裏をなす第２面と、を有する基板と、
   前記第１面側に配置されたセンサー素子と、を備え、
   前記基板は、
   前記第２面に配置された複数の電極パッドを備え、
   前記複数の電極パッドは、
   前記第２面の第１辺に沿って配置された第１電極パッド群と、
   前記第２面の前記第１辺に対向する第２辺に沿って配置された第２電極パッド群と、
   前記第１電極パッド群と前記第２電極パッド群との間に配置され、前記第１電極パッド群及び前記第２電極パッド群と離間し、前記第１電極パッド群及び前記第２電極パッド群の前記第２面における面積より面積が大きく、平面視で前記センサー素子と重なる第３電極パッドと、を備える、
   慣性センサー。
2. 前記第３電極パッドは、前記複数の電極パッドのうち最大の面積を有する、
   請求項１に記載の慣性センサー。
3. 前記第１電極パッド群の厚さ及び前記第２電極パッド群の厚さは、前記第３電極パッドの厚さと同じである、
   請求項１又は請求項２に記載の慣性センサー。
4. 前記第３電極パッドの前記第１辺の延伸方向の長さは、前記第１電極パッド群の前記第１辺の延伸方向の長さ及び前記第２電極パッド群の前記第２辺の延伸方向の長さより長い、
   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３電極パッドは、一様に連続する面状のパターンである、
   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電極パッド群の隣り合う前記電極パッド間の距離、前記第２電極パッド群の隣り合う前記電極パッド間の距離、前記第１電極パッド群の前記電極パッドと前記第３電極パッドとの距離、及び前記第２電極パッド群の前記電極パッドと前記第３電極パッドとの距離、はそれぞれ等しい、
   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. 前記基板と前記センサー素子との間に配置された集積回路チップを含む、
   請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の慣性センサー。
8. 前記第１電極パッド群と前記第２電極パッド群とは、互いに線対称に配置されている、
   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３電極パッドは、接地電極である、
   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. 前記第１電極パッド群の前記電極パッド及び前記第２電極パッド群の前記電極パッドは、平面視で前記第３電極パッド側に凸の曲面を有している、
    請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の慣性センサー。
11. 前記基板は、前記第３電極パッドと前記センサー素子との間に配置され、前記第３電極パッドに電気的に接続され、平面視で前記センサー素子と重なる導電層を有する、
    請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の慣性センサー。
12. 前記導電層は、平面視で前記第３電極パッドに重なり、且つ、前記導電層の面積は、前記第３電極パッドの面積よりも大きい、
    請求項１１に記載の慣性センサー。
13. 請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の慣性センサーを備える、
    電子機器。
14. 請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の慣性センサーを備える、
    移動体。

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