JP5962230B2 - センサーユニットおよび電子機器および運動体並びに基板組立体の製造方法 - Google Patents

センサーユニットおよび電子機器および運動体並びに基板組立体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、センサーユニットや、センサーユニットを利用する電子機器および運動体、並びに、センサーユニットに利用される基板組立体の製造方法等に関する。
特許文献1に記載されるように、加速度センサーといったセンサーチップは特定の方向に測定軸を有する。センサーチップの底面でセンサーチップが基板に実装されれば、測定軸は基板の表面に直交する。センサーチップの側面でセンサーチップが基板に実装されれば、測定軸は基板の表面に平行に設定されることができる。
米国特許第5503016号明細書 特開2005−197493号公報
特許文献1ではセンサーチップの側面でセンサーチップは基板に接合される。接合材は基板の板面とセンサーチップの側面とを相互に結合する。したがって、基板とセンサーチップとの間では最短距離で振動経路が確立される。振動の伝達長さは最小化される。振動経路と振動の伝達方向とは一致してしまう。その結果、基板とセンサーチップとの間で直接的に振動が行き来してしまう。
本発明の少なくとも1つの態様によれば、これまでに比べて振動の伝達は抑制されることができる。
(1)本発明の一態様は、第1導電線が設けられた第1板面を有する第1基板と、前記第1基板に実装されて、第1軸に測定軸を有する第1センサーと、第2導電線が設けられた第2板面および前記第2板面の側方にある端面を有し、前記端面の少なくとも一部が前記第1基板の前記第1板面と間隔を空けて向き合うように配置されている第2基板と、前記第2基板に実装されて、前記第1軸に交差する第2軸に測定軸を有する第2センサーと、前記第1導電線および前記第2導電線を接合する導電性の接合材と、を備えるセンサーユニットに関する。
接合材は第1導電線および第2導電線を相互に接合する。この接合で第1基板および第2基板は相互に連結される。接合材は、第1導電線および第2導電線の間で導通を確保すると同時に、第1基板および第2基板の間で物理的結合を確立する。こうした物理的結合に応じて第1基板と第2基板との間では平行姿勢以外の位置関係が確立されることができる。このとき、導電材は第1基板の板面と第2基板の端面とを相互に結合するのではなく、したがって、第1基板と第2基板との間では最短距離で振動経路が確立されるわけではない。接合材は2つの基板の板面同士を相互に結合することから、第1基板と第2基板との間の振動経路は最短経路を迂回する。振動の伝達長さは増大し、しかも、振動の伝達方向はそらされる。その結果、第1基板および第2基板の間で振動は減衰することができる。振動の伝達は抑制されることができる。
(2)前記第2導電線は前記第2板面の前記輪郭から離れた位置に設けられることができる。振動の伝達長さはさらに増大することができる。その結果、第1基板および第2基板の間で振動の伝達はさらに抑制されることができる。
(3)前記第2基板には、前記端面よりも前記第1基板の前記第1板面に向かって突き出る形状を有し、前記第1板面に接触するスペーサーが形成されることができる。第2基板に作用する外力は部分的にスペーサーで支持されることができる。したがって、第2基板から接合材に向かって外力の伝達は抑制されることができる。接合材の耐久性は向上することができる。
(4)前記第1基板の前記第1板面には窪みが設けられ、前記窪みの底面には前記第1導電線が設けられ、前記第2基板の前記端面の一部が前記窪みの周縁の前記第1板面接触していてもよい。第2基板に作用する外力は第2基板の端面から支持面に伝達される。外力は支持面で支持される。したがって、第2基板から接合材に向かって外力の伝達は抑制されることができる。接合材の耐久性は向上することができる。
(5)前記第1導電線の一部は前記第1基端の厚み方向からの平面視で前記第2基板の前記端面に重なる位置に設けられることができる。第1導電線と第2基板との位置ずれは確実に吸収されることができる。位置ずれが生じても接合材は第1導電線および第2導電線を確実に相互に結合することができる。
(6)前記第1センサーは前記第1板面に実装され、前記第2センサーは前記第2板面に実装されることができる。こうして第1センサーは第1導電線に結合されることができる。第2センサーは第2導電線に結合されることができる。
(7)センサーユニットは電子機器に組み込まれて利用されることができる。電子機器はセンサーユニットを備えることができる。
(8)センサーユニットは運動体に組み込まれて利用されることができる。運動体はセンサーユニットを備えることができる。
(9)本発明のさらに他の態様は、第1導電線が設けられた第1板面を有する第1基板、および、第2導電線が設けられた第2板面と前記第2板面の側方にある端面とを有する第2基板を特定の位置関係で治具にセットする工程と、導電性の接合材で前記第1導電線および前記第2導電線を接合する工程と、を備え、前記治具にセットする工程は、前記第2基板の前記端面の少なくとも一部が前記第1基板の前記第1板面間隔を空けて向き合位置関係で前記第1基板および前記第2基板を治具にセットする、基板組立体の製造方法に関する。こうして基板組立体は製造されることができる。基板組立体はセンサーユニットで利用されることができる。
(10)前記治具は、起立姿勢に前記第2基板の姿勢を保持する保持部を有する底板と、前記底板の表面から立ち上がり、前記第2基板の前記端面上に前記第1基板を水平姿勢に保持する支持部材と、を備えることができる。治具の働きで第2基板の端面と第1基板の第1板面との間には確実に間隔が確保されることができる。
(11)基板組立体の製造方法は、前記第1導電線の表面に前記接合材を塗布する工程と、前記第2基板の前記端面上に前記第1板面を配置し前記接合材に前記第2導電線を接触させる工程と、前記接合材の自重で前記第2導電線に前記接合材を広がらせる工程と、を備えることができる。こうしてリフローは利用されることができる。
第1実施形態に係る基板組立体の外観を概略的に示す部分斜視図である。 図1と異なる角度から基板組立体の外観を概略的に示す部分斜視図である。 基板組立体の部分平面図である。 第1接合材(第2接合材)の拡大側面図である。 図4に対応し、変形例に係る第1接合材(第2接合材)の拡大側面図である。 基板組立体の製造にあたって利用される治具の一具体例を概略的に示す斜視図である。 治具にセットされた第1および第2側板を概略的に示す治具の正面図である。 底板を概略的に示す側面図である。 治具にセットされた底板を概略的に示す治具の正面図である。 第1および第2側板に接合された底板を概略的に示す治具の正面図である。 第2実施形態に係る基板組立体に組み込まれる第1および第2側板および底板を概略的に示す拡大部分正面図である。 基板組立体の製造にあたって利用される治具の一具体例を概略的に示す斜視図である。 第3実施形態に係る基板組立体に組み込まれる第1および第2側板および底板を概略的に示す拡大部分正面図である。 一実施形態に係るセンサーユニットの外観を概略的に示す斜視図である。 裏からセンサーユニットの外観を概略的に示す斜視図である。 基板組立体の全体構造を概略的に示す基板組立体の透視図である。 基板組立体の外観を概略的に示す基板組立体の斜視図である。 基板組立体の構成を概略的に示す収納空間の側面図である。 基板組立体の構成を概略的に示す収納空間の平面図である。 一実施形態に係る電子機器の構成を概略的に示すブロック図である。 一実施形態に係る運動体の構成を概略的に示すブロック図である。 一実施形態に係る機械の構成を概略的に示すブロック図である。
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
(1)第1実施形態に係る基板組立体
図1は第1実施形態に係る基板組立体11を概略的に示す。基板組立体11は底板(第1基板)12と第1側板(第2基板)13および第2側板(第2基板)14とを備える。底板12並びに第1および第2側板13、14はリジッド基板で構成される。リジッド基板の基体は例えば樹脂板やセラミック板といった絶縁体で形成されることができる。樹脂板は例えばガラス繊維に含浸された樹脂材で形成されることができる。
第1および第2側板13、14は底板12の板面(第1板面)15に結合される。第1および第2側板13、14は底板12の板面15に対して起立姿勢を確立する。第1側板13は底板12の板面15に向き合わせられる端面16を有する。第1側板13では端面16は外向きの第1板面(第2板面)17および内向きの第2板面18を相互に接続する。第1板面17および第2板面18は表裏の関係を有する。第1側板13は第2板面18で収納空間を仕切る。端面16は第1板面17および第2板面18の輪郭をそれぞれ規定する。第1側板13の第1板面17を含む垂直仮想平面(第1仮想平面)21は底板12の板面15を含む水平仮想平面(第2仮想平面)22に交差する。交差角は任意に設定されることができる。ここでは、交差角は直角に設定される。
同様に、第2側板14は底板12の板面15に向き合わせられる端面23を有する。第2側板14では端面23は外向きの第1板面(第2板面)24および内向きの第2板面25を相互に接続する。第1板面24および第2板面25は表裏の関係を有する。第2側板14は第2板面25で収納空間を仕切る。端面23は第1板面24および第2板面25の輪郭を規定する。第2側板14の第1板面24を含む垂直仮想平面26は底板12の板面15を含む水平仮想平面22に交差する。交差角は任意に設定されることができる。ここでは、交差角は直角に設定される。
底板12は第1導電配線(第1導電線)28を有する。第1導電配線28は導電材から形成される。導電材には例えば銅といった金属材料が用いられることができる。第1導電配線28は第1導電パッド28aおよび第2導電パッド28bを有する。第1導電パッド28aおよび第2導電パッド28bは底板12の板面15に形成される。第1導電パッド28aおよび第2導電パッド28bは基体の表面に広がる薄膜として形成されることができる。
第1側板13および第2側板14は第2導電配線29を有する。第2導電配線29は導電材から形成される。導電材には例えば銅といった金属材料が用いられることができる。第2導電配線29は接続端子29aを有する。接続端子29aは各側板13、14の第1板面17、24に形成される。接続端子29aは基体の端面16、23に進入せずに基体の板面に広がる薄膜として形成されることができる。各側板13、14の端面16、23には基体の絶縁体が露出する。各側板13、14の端面16、23は絶縁体で形成される。
基板組立体11は第1接合材(接合材)31を備える。第1接合材31は第1導電配線28および第2導電配線29に接合される。第1接合材31は個々に第1導電パッド28aおよび第1側板13の対応の接続端子29aに同時に固着される。第1導電パッド28aは接続端子29aに1対1で接続される。同様に、第1接合材31は個々に第2導電パッド28bおよび第2側板14の対応の接続端子29aに同時に固着される。第2導電パッド28bは接続端子29aに1対1で接続される。第1接合材31は導電性を有する。第1接合材31は例えばはんだ材で形成される。はんだ材に代えて例えば導電接着剤が用いられてもよい。第1接合材31で底板12および第1側板13は相互に連結される。同様に第1接合材31で底板12および第2側板14は相互に連結される。ここでは、第1接合材31以外で第1および第2側板13、14と底板12との接合は確立されない。
第1側板13および第2側板14では第1板面17、24に電子部品32が実装される。電子部品32は例えば第2導電配線29に電気的に接続されることができる。電子部品32はポケット空間33内に収容される。ポケット空間33は第1側板13または第2側板14の第1板面17、24と底板12の張り出し域12a、12bで区画される。張り出し域12a、12bは、収納空間から外側に向かって第1側板13または第2側板14の第1板面17、24から張り出す底板12で形成される。
図2に示されるように、第1側板13は第1金属パッド34を有する。第1金属パッド34は第1側板13の第2板面18に形成される。第1金属パッド34は収納空間の外側で第1側板13の張り出し域13aに配置される。張り出し域13aは、収納空間から外側に向かって第2側板14の第1板面24から張り出す第1側板13で形成される。第1金属パッド34は基体の表面に広がる薄膜として形成されることができる。第1金属パッド34は導電性を有してもよく、第1金属パッド34は第2導電配線29に接続されてもよい。第1金属パッド34は第2導電配線29と同一材料で形成されることができる。
第2側板14は第2金属パッド35を有する。第2金属パッド35は第2側板14の第1板面24に形成される。第2金属パッド35は基体の端面に進入せずに基体の板面に広がる薄膜として形成されることができる。
基板組立体11は第2接合材(接合材)36を備える。第2接合材36は第1金属パッド34および第2金属パッド35に接合される。第2接合材36は第1金属パッド34および対応の第2金属パッド35に同時に固着される。第1金属パッド34は第2金属パッド35に1対1で接続される。第2接合材36は導電性を有することができる。第2接合材36は例えばはんだ材で形成される。はんだ材に代えて例えば導電接着剤が用いられてもよい。第2接合材36は第1接合材31と同一材料で形成されることができる。こうして第1側板13および第2側板14は相互に連結される。ここでは、第2接合材36以外で第1および第2側板13、14の接合は確立されない。
図3に示されるように、底板12の板面15には第1電子部品37が実装される。第1電子部品37は第1導電配線28に電気的に接続される。第1側板13の第2板面18には第2電子部品38が実装される。第2電子部品38は第2導電配線29に電気的に接続される。第2側板14の第2板面25には第3電子部品39が実装される。第3電子部品39は第2導電配線29に電気的に接続される。第1電子部品37と第2電子部品38とは第1導電パッド28a、第1接合材31および接続端子29aで電気的に接続される。第1電子部品37と第3電子部品39とは第2導電パッド28b、第1接合材31および接続端子29aで電気的に接続される。
第1接合材31は第1導電配線28および第2導電線29を相互に接合する。この接合で第1および第2側板13、14および底板12は相互に連結される。第1接合材31は、第1導電配線28および第2導電配線29の間で導通を確保すると同時に、第1および第2側板13、14および底板12の間で物理的結合を確立する。こうした物理的結合に応じて底板12と第1および第2側板13、14との間では平行姿勢以外の位置関係が確立されることができる。
同様に、第2接合材36は第1金属パッド34に第2金属パッド35を接合する。この接合で第1側板13および第2側板14は相互に連結される。第2接合材36は、第1金属パッド34および第2金属パッド35の間で導通を確保すると同時に、第1側板13および第2側板14の間で物理的結合を確立する。こうした物理的結合に応じて第1側板13と第2側板14との間では平行姿勢以外の位置関係が確立されることができる。
基板組立体11では第1および第2側板13、14の第1板面17、24は外向きに配置される。第2導電配線29は外向きの板面17、24に形成される。したがって、第1および第2導電パッド28a、28bと接続端子29aとの結合にあたって第1接合材31は基板組立体11の外側から供給されることができる。第1接合材31の供給位置まで第1接合材31の供給経路は簡単に確保されることができる。基板組立体11の組み立てにあたって作業効率は向上する。同様に、第1金属パッド34および第2金属パッド35は収納空間の外側に配置されることから、第2接合材36の供給位置まで第2接合材36の供給経路は簡単に確保されることができる。
図4に示されるように、第1および第2側板13、14の端面16、23と底板12の板面15との間には間隔Cが形成される。第1接合材31は第1および第2側板13、14の接続端子29aから底板12の第1および第2導電パッド28a、28bに延びる。第1接合材31は端面16、23で規定される第1板面17、24の輪郭41に交差する。第1接合材31は底板12の板面15と第1および第2側板13、14の端面16、23とを相互に結合するのではなく、底板12と第1および第2側板13、14との間で最短距離で振動経路が確立されるわけではない。第1接合材31は底板12の板面15と第1および第2側板13、14の第1板面17、24とを相互に結合することから、底板12と第1および第2側板13、14との間の振動経路は最短経路を迂回する。振動の伝達長さは増大し、しかも、振動の伝達方向はそらされる。その結果、底板12および第1および第2側板13、14の間で振動は減衰することができる。振動の伝達は抑制されることができる。特に、第2導電配線29は第1および第2側板13、14の第1板面17、24の輪郭41から離れて配置される。その結果、振動の伝達長さはさらに増大することができる。底板12と第1および第2側板13、14との間で振動の伝達はさらに抑制されることができる。
加えて、第1導電配線28は底板12の板面15および第1および第2側板13、14の端面16、23に挟まれる空間42に進入することができる。すなわち、底板12板面15に直交する方向からの平面視で第1導電配線28の一部は端面16、23に重なる。このとき、第1導電配線28と第1および第2側板13、14との位置ずれは確実に吸収されることができる。位置ずれが生じても第1接合材31は第1導電配線28および第2導電配線29を確実に相互に結合することができる。ここでは、第1金属パッド34、第2金属パッド35および第2接合材36は第1導電配線28、第2導電配線29および第1接合材31と同様に構成されることができる。
図5に示されるように、第1および第2側板13、14の端面16、23は底板12の板面15に受け止められてもよい。ただし、第1および第2側板13、14の端面16、23は底板12の板面15に接触するものの第1接合材31以外で接合は確立されない。こういった場合でも、振動経路は最短経路を迂回することができ、その結果、底板12および第1および第2側板13、14の間で振動は減衰することができる。振動の伝達は抑制されることができる。
(2)基板組立体の製造方法
次に、基板組立体11の製造方法を簡単に説明する。製造にあたって治具43が用意される。図6に示されるように、治具43は底板44を備える。底板44には溝45a、45bが刻まれる。溝45a、45bは第1側板13および第2側板14の端面(端面16、23の反対側の端面)の輪郭を反映した輪郭を有する。溝45a、45bにはそれぞれ第1および第2側板13、14が差し込まれることができる。溝45a、45bは第1側板13および第2側板14の姿勢を起立姿勢に保持する。ここでは、第1および第2側板13、14の第1板面17、24は重力方向に平行になる。第1および第2側板13、14の端面16、23は重力方向の逆向き(上向き)に面することができる。
治具43は支持部材46を備える。支持部材46は4本の柱46aから構成される。個々の柱46aは底板44の表面から立ち上がる。柱46aの上端には底板12の輪郭を象った窪み47が形成される。窪み47の高さは溝45a、45bに差し込まれる第1および第2側板13、14の高さよりも高く設定される。窪み47には底板12が嵌め込まれることができる。
図7に示されるように、治具43に第1および第2側板13、14がセットされる。第1および第2側板13、14には予め接続端子29aを含む第2導電配線29が形成される。第1および第2側板13、14は溝45a、45bに差し込まれる。第1および第2側板13、14は直立姿勢に保持される。
図8に示されるように、底板12が準備される。底板12の板面15には予め第1および第2導電パッド28a、28bを含む第1導電配線28が形成される。第1および第2導電パッド28a、28bの表面には例えばはんだペーストといった導電材48が塗布される。
図9に示されるように、底板12は治具43にセットされる。底板12は支持部材46の窪み47に嵌め込まれる。治具43では第1および第2側板13、14と底板12との間に所定の位置関係が確立される。底板12は第1および第2側板13、14の端面16、23に覆い被さる。ここでは、支持部材46の働きで底板12は水平姿勢に保持される。第1および第2側板13、14の第1板面17、24を含む垂直仮想平面21、26は底板12の板面15を含む水平仮想平面に直交する。第1および第2側板13、14の端面16、23に底板12の板面15は間隔Cを空けて向き合わせられる。底板12の板面15は第1および第2側板13、14の端面16、23から重力方向の逆向きに離れた位置に配置される。このとき、第1および第2導電パッド28a、28b上の導電材48は接続端子29aに接触することが望まれる。
図10に示されるように、導電材48の自重で接続端子29aに沿って導電材48は濡れ広がる。導電材48に熱エネルギーが付与されると、導電材48は溶融する。こうした熱エネルギーの付与にあたってリフローが実施されることができる。その後、導電材48は冷却される。こうして第1接合材31は接続端子29aに第1および第2導電パッド28a、28bを接合する。冷却後、第1および第2側板13、14および底板12は治具43から取り外されればよい。
(3)第2実施形態に係る基板組立体
図11は第2実施形態に係る基板組立体11aを概略的に示す。この基板組立体11aでは、第1および第2側板13、14で、端面16、23よりも底板12の板面15に向かって突き出るスペーサー49が形成される。スペーサー49は底板12の板面15に接触することができる。スペーサー49の働きで端面16、23と底板12の板面15との間に確実に間隔Cは確保されることができる。この基板組立体11aでは底板12の板面15に直交する方向から第1および第2側板13、14に作用する外力は部分的にスペーサー49で支持されることができる。したがって、第1および第2側板13、14から第1接合材31に向かって外力の伝達は抑制されることができる。第1接合材31の耐久性は向上することができる。その他の構造は第1実施形態のそれと同様である。
基板組立体11aの製造にあたって、前述と同様に、治具43aは利用されることができる。図12に示されるように、治具43aは底板44および案内部材51を備える。案内部材51は4本の柱51aから構成される。個々の柱51aは底板44の表面から立ち上がる。個々の柱51aには底板12の4角を象った水平断面を有する案内路52が形成される。而して案内部材51は鉛直方向に底板12の変位を許容しつつ底板12の水平姿勢を保持することができる。案内部材51に底板12が案内されると、スペーサー49は第1および第2側板13、14の端面16、23から上方に突き出る。スペーサー49は底板12の板面15を受け止める。こうして第1および第2側板13、14の端面16、23と底板12の板面15との間には確実に間隔Cが確保されることができる。スペーサー49は第1および第2側板13、14側ではなく底板12の板面15に形成されてもよい。
(4)第3実施形態に係る基板組立体
図13は第3実施形態に係る基板組立体11bを概略的に示す。この基板組立体11bでは、底板12の板面15に支持面53が区画される。支持面53は第1および第2側板13、14の端面16、23を支持する。底板12の板面15には窪み54が区画される。窪み54は、第1および第2側板13、14の端面16、23から離れた位置に接続面55を規定する。接続面55に第1導電配線28の第1および第2導電パッド28a、28bが配置される。窪み54の働きで第1および第2側板13、14の端面16、23と第1および第2導電パッド28a、28bとの間には確実に間隔Cが確保されることができる。第1および第2側板13、14に作用する外力は第1および第2側板13、14から支持面53に伝達される。外力は支持面53で支持される。したがって、第1および第2側板13、14から第1接合材31に向かって外力の伝達は抑制されることができる。第1接合材31の耐久性は向上することができる。その他の構造は第1実施形態と同様である。
(5)センサーユニット
図14は一実施形態に係るセンサーユニット61を概略的に示す。センサーユニット61は筐体62を備える。筐体62は例えば直方体の箱形に形成される。筐体62は直方体の内部空間を区画する。筐体62は箱体62aおよびベース62bに分割されることができる。箱体62aは内部空間の天面および4つの側面を覆う。ベース62bは内部空間の底面を覆う。箱体62aおよびベース62bは例えばアルミニウム材から成形されることができる。箱体62aおよびベース62bの表面は例えばニッケルのめっき膜で覆われることができる。
図15に示されるように、ベース62bは箱体62aの開放面を塞ぐ。ベース62bの輪郭に沿ってベース62bおよび箱体62aの隙間には封止材63が詰められる。ベース62bには開口64が形成される。開口64内にはコネクター65が配置される。コネクター65は受け側のコネクター(図示されず)に受け止められることができる。コネクター65はセンサーユニット61の外部端子を構成する。コネクター65の輪郭に沿ってコネクター65およびベース62bの隙間には封止材66が詰められる。こうして筐体62の内部空間は気密に密閉される。
箱体62aの内部空間には基板組立体68が収容される。図16に示されるように、基板組立体68はインターフェイス基板(第1基板)69、天板(第1基板)71および第1〜第4側板(第2基板)72、73、74、75を備える。インターフェイス基板69、天板71および側板72〜75で6面体の箱体が形成される。インターフェイス基板69の外向きの板面(インターフェイス基板の裏面に相当)にコネクター65が実装される。インターフェイス基板69、天板71および第1〜第4側板72〜75はリジッド基板で構成される。リジッド基板の基体は例えば樹脂板やセラミック板で形成されることができる。樹脂板は例えばガラス繊維に含浸された樹脂材で形成されることができる。
基板組立体68では第1〜第4側板72〜75で枠組み76が形成される。第1〜第4側板72〜75は相互に連結される。枠組み76は収納空間77を囲む。枠組み76は6面体の収納空間77の4側面を塞ぐ。第1〜第4側板72〜75にはそれぞれ外向きの第1板面(第2板面)72a、73a、74a、75aが規定される。第1板面72a〜75aの裏側に内向きの第2板面72b、73b、74b、75bが規定される。第1〜第4側板72〜75は第1板面72a〜75aの裏側すなわち第2板面72b〜75bで収納空間77を仕切る。
インターフェイス基板69および天板71の輪郭は長方形に接する4辺を有する。収納空間77および枠組み76はインターフェイス基板69および天板71の間に挟まれる。インターフェイス基板69および天板71は板面69a、71a同士で向き合う。したがって、第1〜第4側板72〜75の端面はインターフェイス基板69の板面(第1板面)69aおよび天板71の板面(第1板面)71aに間隔を空けて向き合わせられる。第1〜第4側板72〜75の第2板面72b〜75bをそれぞれ含む垂直仮想平面はインターフェイス基板69の板面69aを含む水平仮想平面、および、天板71の板面71aを含む水平仮想平面に交差する。交差角は任意に設定されることができる。ここでは、交差角は直角に設定される。
枠組み76の形成にあたって第1側板72および第3側板74は第2側板73および第4側板75の間に挟まれる。その結果、第1側板72および第3側板74の端面は第2側板73および第4側板75の第2板面73b、75bに間隔を空けて向き合わせられる。第1および第3側板72、74の第2板面72b、74bをそれぞれ含む垂直仮想平面は第2側板73の第2板面73bおよび第4側板75の第2板面75bをそれぞれ含む垂直仮想平面に交差する。交差角は任意に設定されることができる。ここでは、交差角は直角に設定される。
図17に示されるように、インターフェイス基板69は第1導電配線(第1導電線)78を有する。第1導電配線78は導電材から形成される。導電材には例えば銅といった金属材料が用いられることができる。第1導電配線78は第1導電パッド78aおよび第2導電パッド78bを有する。第1導電パッド78aおよび第2導電パッド78bは枠組み76の外側でインターフェイス基板69の板面69aに形成される。第1導電パッド78aはインターフェイス基板69の輪郭の一辺と第1側板72の第1板面72aとの間に一列に配置される。当該一辺は第1板面72aに平行に延びる。第2導電パッド78bはインターフェイス基板69の輪郭の一辺と第2側板73の第2板面73aとの間に一列に配置される。当該一辺は第1板面73aに平行に延びる。第1導電パッド78aおよび第2導電パッド78bは基体の表面に広がる薄膜として形成されることができる。
第1〜第4側板72〜75は第2導電配線(第2導電線)79を有する。第2導電配線79は導電材から形成される。導電材には例えば銅といった金属材料が用いられることができる。第2導電配線79は第1接続端子79aおよび第2接続端子79bを有する。第1接続端子79aは第1側板72の第1板面72aに形成される。第2接続端子79bは第2側板73の第1板面73aに形成される。第1接続端子79aおよび第2接続端子79bはそれぞれ基体の端面に進入せずに基体の板面に広がる薄膜として形成されることができる。各側板72〜75の端面には基体の絶縁体が露出する。各側板72〜75の端面は絶縁体で形成される。
基板組立体68は接合材81を備える。接合材81は第1導電配線78および第2導電配線79に接合される。接合材81は個々に第1導電パッド78aおよび第1側板72の対応の第1接続端子79aに同時に固着される。第1導電パッド78aは第1接続端子79aに1対1で接続される。同様に、接合材81は個々に第2導電パッド78bおよび第2側板73の対応の第2接続端子79bに同時に固着される。第2導電パッド78bは第2接続端子79bに1対1で接続される。接合材81は導電性を有する。接合材81は例えばはんだ材で形成される。はんだ材に代えて例えば導電接着剤が用いられてもよい。接合材81でインターフェイス基板69および第1側板72は相互に連結される。同様に接合材81でインターフェイス基板69および第2側板73は相互に連結される。
第1側板72および第2側板73では第1板面72a、73aに電子部品82が実装される。電子部品82は例えば第2導電配線79に電気的に接続されることができる。前述の電子部品32と同様に、電子部品82はポケット空間PK1、PK2内に収容される。ポケット空間PK1、PK2はインターフェイス基板69の張り出し域および天板71の張り出し域で挟まれる。ポケット空間PK1は第2側板73および第4側板75で挟まれる。張り出し域は、収納空間77から外側に向かって第1側板72または第2側板73の第1板面72a、73aから張り出すインターフェイス基板69および天板71で形成される。張り出し域の張り出し量は電子部品82の最大高さよりも大きく設定される。
図18に示されるように、収納空間77には電子部品群が収容される。電子部品群はマイクロプロセッサーユニット(MPU)84、発振器85、第1センサー86、第2センサー87および第3センサー88を含む。MPU84はインターフェイス基板69の板面69aに実装される。MPU84は第1導電配線78に電気的に接続される。MPU84には第1導電配線78を通じてコネクター65に接続されることができる。こうした接続にあたってインターフェイス基板69の基体内には導通ビアや配線パターンが形成されることができる。MPU84はコネクター65を通じて外部と信号をやりとりすることができる。
発振器85は例えば第4側板75の第2板面75bに実装される。発振器85は少なくとも第2導電配線79に電気的に接続される。第2導電配線79の第2接続端子79bは第1導電配線78の第2導電パッド78bに接続されることから、発振器85は第2導電配線79および第1導電配線78経由でMPU84に電気的に接続されることができる。こうした接続にあたって第4側板75の基体内には導通ビアや配線パターンが形成されることができる。発振器85はMPU84にクロック信号を供給することができる。
第1センサー86は天板71の板面71aに実装される。第1センサー86は例えば一軸ジャイロセンサーで構成される。一軸ジャイロセンサーは振動型に構成される。すなわち、振動片の振動に伴う検出片の振動から角速度が検出される。一軸ジャイロセンサーは天板71の板面71aに直交する垂直軸に測定軸を有する。第1センサー86は第2導電配線79に接続され、第2導電配線79の第1接続端子79aおよび(または)第2接続端子79bは第1導電配線78の第1導電パッド78aおよび(または)第2導電パッド78bに接続されることから、第1センサー86の検出信号は第2導電配線79および第1導電配線78経由でMPU84に供給されることができる。MPU84は第1センサー86に制御信号を供給することができる。こうした接続にあたって天板71の基体内には導通ビアや配線パターンが形成されることができる。
第2センサー87は第2側板73の第2板面73bに実装される。第2センサー87は例えば一軸ジャイロセンサーで構成される。一軸ジャイロセンサーは振動型に構成される。一軸ジャイロセンサーは第2側板73の第2板面73bに直交する垂直軸に測定軸を有する。第2センサー87は少なくとも第2導電配線79に電気的に接続される。第2導電配線79の第2接続端子79bは第1導電配線78の第2導電パッド78bに接続されることから、第2センサー87の検出信号は第2導電配線79および第1導電配線78経由でMPU84に供給されることができる。MPU84は第2センサー87に制御信号を供給することができる。こうした接続にあたって第2側板73の基体内には導通ビアや配線パターンが形成されることができる。
図19から明らかなように、第3センサー88は第3側板74の第2板面74bに実装される。第3センサー88は例えば一軸ジャイロセンサーで構成される。一軸ジャイロセンサーは振動型に構成される。一軸ジャイロセンサーは第3側板74の第2板面74bに直交する垂直軸に測定軸を有する。第3センサー88は少なくとも第2導電配線79に電気的に接続される。第2導電配線79の第1接続端子79aは第1導電配線78の第1導電パッド78aに接続されることから、第3センサー88の検出信号は第2導電配線79および第1導電配線78経由でMPU84に供給されることができる。MPU84は第3センサー88に制御信号を供給することができる。こうした接続にあたって第3側板74の基体内には導通ビアや配線パターンが形成されることができる。
電子部品群は第4センサー89をさらに含む。第4センサー89は第1側板72の第2板面72bに実装される。第4センサー89は例えば三軸加速度センサーで構成される。三軸加速度センサーは、天板71の板面71aに直交する垂直軸、第2側板73の第2板面73bに直交する垂直軸、および、第3側板74の第2板面74bに直交する垂直軸の方向に加速度を検出することができる。第4センサー89は少なくとも第2導電配線79に電気的に接続される。第2導電配線79の第1接続端子79aは第1導電配線78の第1導電パッド78aに接続されることから、第4センサー89の検出信号は第2導電配線79および第1導電配線78経由でMPU84に供給されることができる。MPU84は第4センサー89に制御信号を供給することができる。こうした接続にあたって第1側板72の基体内には導通ビアや配線パターンが形成されることができる。
センサーユニット61では、直交三軸の軸方向に第4センサー89で加速度が検出され、各軸回りに第1センサー86、第2センサー87および第3センサー88で角速度が検出される。第1〜第4センサー86〜89の検出信号はMPU84に供給される。MPU84は検出信号に基づき加速度および角速度を算出する。算出結果はコネクター65から外部に出力されることができる。センサーユニット61は慣性計測ユニット(IMU)として機能することができる。
接合材81は、第1導電配線78および第2導電配線79の間で導通を形成すると同時に、インターフェイス基板69および各側板72〜75の間で物理的結合を確立する。このとき、前述の基板組立体11、11a、11bと同様に、各側板72〜75の端面とインターフェイス基板69および天板71の板面69a、71aとの間には間隔Cが形成される。接合材81は各側板72〜75の接続端子79a、79bからインターフェイス基板69や天板71の第1および第2導電パッド78a、78bに延びる。接合材81は端面で規定される第1板面72a〜75aの輪郭に交差する。接合材81はインターフェイス基板69および天板71の板面69a、71aと各側板72〜75の端面とを相互に結合するのではなく、インターフェイス基板69および天板71と各側板72〜75との間で最短距離で振動経路が確立されるわけではない。接合材81はインターフェイス基板69および天板71の板面69a、71aと側板72〜75の第1板面72a〜75aとを相互に結合することから、インターフェイス基板69および天板71と側板72〜75との間の振動経路は最短経路を迂回する。振動の伝達長さは増大し、しかも、振動の伝達方向はそらされる。その結果、インターフェイス基板69および天板71および側板72〜75の間で振動は減衰することができる。振動の伝達は抑制されることができる。特に、第2導電配線79は側板72〜75の第1板面72a〜75aの輪郭から離れて配置される。その結果、振動の伝達長さはさらに増大することができる。インターフェイス基板69および天板71と側板72〜75との間で振動の伝達はさらに抑制されることができる。
センサーユニット61では基板組立体68の組み立てに先立って第1〜第4センサー86〜89は天板71および個々の側板72〜75上で単体ごとに検査されることができる。したがって、検査の結果、実装後のいずれかのセンサー86〜89に不良が検出されても、天板71および個々の側板72〜75は単体で交換されることができる。その一方で、第1〜第4センサー86〜89が単一の基板に実装されると、いずれかの不良であっても第1〜第4センサー86〜89は同時に交換されなければならない。
各側板72〜75の端面は絶縁体で形成される。各側板72〜75の端面は基体の絶縁体がそのまま露出することができる。接合材81の利用にあたって側板72〜75に特別な処理は必要とされない。端面に例えば配線パターンが形成される必要はない。その結果、製造工程の複雑化は回避されることができる。
基板組立体68では、各側板72〜75は第1板面72a〜75aの裏側すなわち第2板面72b〜75bで収納空間77を仕切る。第1板面72a〜75aは外向きに面する。したがって、インターフェイス基板69および側板72〜75の結合や、天板71および側板72〜75の結合にあたって、接合材81は外向きの板面に供給されれば済む。したがって、収納空間77は完全に閉じた空間として形成されることができる。収納空間77が側板72〜75の枠組み76で囲まれても、側板72〜75に邪魔されずに接合材は側板72〜75の第1板面72a〜75aに供給されることができる。基板組立体68の組み立てにあたって作業効率は損なわれない。こうして基板組立体68が6面体の箱形に形成されると、基板組立体68の構造強度は高められることができる。その一方で、内向きの第2板面72b〜75bは収納空間77に面することから、内向きの第2板面72b〜75bに接合材が供給される場合には、収納空間77が完全に閉ざされることはできない。
センサーユニット61ではインターフェイス基板69の張り出し域と天板71の張り出し域で挟まれてポケット空間PK1、PK2が区画される。電子部品82はポケット空間PK1、PK2内に収容されることから、インターフェイス基板69および天板71の張り出し域は電子部品82へのアクセスを制限することができる。電子部品82はポケット空間PK1、PK2内で保護されることができる。ポケット空間PK1、PK2は有効活用されることができる。
(6)センサーユニットの適用例
以上のような基板組立11、11a、11bおよびセンサーユニット61は、例えば図20に示されるように、電子機器101に組み込まれて利用されることができる。電子機器101では例えばメインボード102に演算処理回路103およびコネクター104が実装される。コネクター104には例えばセンサーユニット61のコネクター65が結合されることができる。演算処理回路103にはセンサーユニット61から検出信号が供給されることができる。演算処理回路103はセンサーユニット61からの検出信号を処理し処理結果を出力する。電子機器101には例えばモーションセンシングユニットや民生用ゲーム機器、運動解析装置、外科手術ナビゲーションシステム、自動車のナビゲーションシステムなどが例示されることができる。
基板組立11、11a、11bおよびセンサーユニット61は、例えば図21に示されるように、運動体105に組み込まれて利用されることができる。運動体105では例えば制御ボード106に制御回路107およびコネクター108が実装される。コネクター108には例えばセンサーユニット61のコネクター65が結合されることができる。制御回路107にはセンサーユニット61から検出信号が供給されることができる。制御回路107はセンサーユニット61からの検出信号を処理し処理結果に応じて運動体105の運動を制御することができる。こういった制御には、運動体の挙動制御、自動車のナビゲーション制御、自動車用エアバッグの起動制御、飛行機や船舶の慣性航法制御、誘導制御などが例示されることができる。
基板組立11、11a、11bおよびセンサーユニット61は、例えば図22に示されるように、機械109に組み込まれて利用されることができる。機械109では例えば制御ボード111に制御回路112およびコネクター113が実装される。コネクター113には例えばセンサーユニット61のコネクター65が結合されることができる。制御回路112にはセンサーユニット61から検出信号が供給されることができる。制御回路112はセンサーユニット61からの検出信号を処理し処理結果に応じて機械109の動作を制御することができる。こういった制御には、産業用機械の振動制御および動作制御やロボットの運動制御などが例示されることができる。
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられることができる。また、基板組立体11、11a、11bやセンサーユニット61、電子機器101、運動体105、機械109等の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。
11 基板組立体、11a 基板組立体、11b 基板組立体、12 第1基板(底板)、13 第2基板および第1基板(第1側板)、14 第2基板(第2側板)、15 第1板面(板面)、16 端面、17 第2板面(第1板面)、23 端面、24 第2板面(第1板面)、28 第1導電線(第1導電配線)、29 第2導電線(第2導電配線)、31 接合材(第1接合材)、36 接合材(第2接合材)、41 輪郭、43 治具、43a 治具、44 底板、47 窪み、48 接合材(導電材)、49 スペーサー、54 窪み、61 センサーユニット、68 基板組立体、69 第1基板(インターフェース基板)、71 第1基板(天板)、72 第2基板(第1側板)、72a 第2板面(第1板面)、73 第2基板(第2側板)、73a 第2板面(第1板面)、74 第2基板(第3側板)、74a 第2板面(第1板面)、75 第2基板(第4側板)、75a 第2板面(第1板面)、81 接合材、86 第1センサー、87 第2センサー、88 第3センサー、101 電子機器、105 運動体。

Claims (11)

  1. 第1導電線が設けられた第1板面を有する第1基板と、
    前記第1基板に実装されて、第1軸に測定軸を有する第1センサーと、
    第2導電線が設けられた第2板面および前記第2板面の側方にある端面を有し、前記端面の少なくとも一部が前記第1基板の前記第1板面と間隔を空けて向き合うように配置されている第2基板と、
    前記第2基板に実装されて、前記第1軸に交差する第2軸に測定軸を有する第2センサーと、
    前記第1導電線および前記第2導電線を接合する導電性の接合材と、
    を備え
    前記第2基板には、前記端面から前記第1基板の前記第1板面に向かって突き出る形状を有し、前記第1板面に接触するスペーサーが設けられていることを特徴とするセンサーユニット。
  2. 第1導電線が設けられた第1板面を有する第1基板と、
    前記第1基板に実装されて、第1軸に測定軸を有する第1センサーと、
    第2導電線が設けられた第2板面および前記第2板面の側方にある端面を有し、前記端面の少なくとも一部が前記第1基板の前記第1板面と間隔を空けて向き合うように配置されている第2基板と、
    前記第2基板に実装されて、前記第1軸に交差する第2軸に測定軸を有する第2センサーと、
    前記第1導電線および前記第2導電線を接合する導電性の接合材と、
    を備え、
    前記第1基板の前記第1板面には窪みが設けられ、前記窪みの底面には前記第1導電線が設けられ、前記第2基板の前記端面の一部が前記窪みの周縁の前記第1板面に接触していることを特徴とするセンサーユニット。
  3. 請求項1または2に記載のセンサーユニットにおいて、前記第2導電線は前記第2板面の輪郭から離れた位置に設けられていることを特徴とするセンサーユニット。
  4. 請求項1〜のいずれか1項に記載のセンサーユニットにおいて、前記第1導電線の一部は前記第1基板の厚み方向からの平面視で前記第2基板の前記端面に重なる位置に設けられていることを特徴とするセンサーユニット。
  5. 請求項1〜のいずれか1項に記載のセンサーユニットにおいて、前記第1センサーは前記第1板面に実装され、前記第2センサーは前記第2板面に実装されていることを特徴とするセンサーユニット。
  6. 請求項1〜のいずれか1項に記載のセンサーユニットを備えることを特徴とする電子機器。
  7. 請求項1〜のいずれか1項に記載のセンサーユニットを備えることを特徴とする運動体。
  8. 第1導電線が設けられた第1板面を有する第1基板、および、
    第2導電線が設けられた第2板面と前記第2板面の側方にある端面とを有する第2基板を特定の位置関係で治具にセットする工程と、
    導電性の接合材で前記第1導電線および前記第2導電線を接合する工程と、を備え、
    前記治具にセットする工程は、前記第2基板の前記端面から前記第1基板の前記第1板面に向かって突き出る前記第2基板のスペーサーを、前記第1基板の前記第1板面に接触させて、前記第2基板の前記端面の少なくとも一部が前記第1基板の前記第1板面と間隔を空けて向き合う位置関係で前記第1基板および前記第2基板を治具にセットする、ことを特徴とする基板組立体の製造方法。
  9. 第1板面に設けられた窪みの底面に第1導電線が設けられた第1基板、および、
    第2導電線が設けられた第2板面と前記第2板面の側方にある端面とを有する第2基板を特定の位置関係で治具にセットする工程と、
    導電性の接合材で前記第1導電線および前記第2導電線を接合する工程と、を備え、
    前記治具にセットする工程は、前記第2基板の前記端面の一部が前記窪みの周縁の前記第1板面に接触させて、前記第2基板の前記端面の少なくとも一部が前記第1基板の前記第1板面と間隔を空けて向き合う位置関係で前記第1基板および前記第2基板を治具にセットする、ことを特徴とする基板組立体の製造方法。
  10. 請求項8または9に記載の基板組立体の製造方法において、前記治具は、
    起立姿勢に前記第2基板の姿勢を保持する保持部を有する底板と、
    前記底板の表面から立ち上がり、前記第2基板の前記端面上に前記第1基板を水平姿勢に保持する支持部材と、を備える
    ことを特徴とする基板組立体の製造方法。
  11. 請求項8〜10のいずれか1項に記載の基板組立体の製造方法において、
    前記第1導電線の表面に前記接合材を塗布する工程と、
    前記第2基板の前記端面上に前記第1板面を配置し前記接合材に前記第2導電線を接触させる工程と、
    前記接合材の自重で前記第2導電線に前記接合材を広がらせる工程と、
    を備えることを特徴とする基板組立体の製造方法。
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