JP6651704B2 - 電子デバイス、電子機器および移動体 - Google Patents

電子デバイス、電子機器および移動体 Download PDF

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Description

本発明は、電子デバイス、電子機器および移動体に関するものである。
電子デバイスとしては、例えば、ジャイロ素子等の機能素子と、この機能素子の駆動等を行うIC(Integrated Circuit)とをパケージ内に収納したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。このような電子デバイスでは、一般に、パッケージの外表面に複数の外部実装端子が設けられており、この複数の外部実装端子を介して実装基板に実装される。ここで、複数の外部実装端子には、通常、電源電圧が入力される電源端子や、信号を出力する信号出力端子等が含まれる。
このような電子デバイスを検査する際や電子機器の実装基板に実装する際、電子デバイスを測定装置(治具)に装着して、または実装基板に実装して、電源端子を介して電源電圧を電子デバイスに印加する。しかし、電子デバイスが回転対称な平面視形状であるため、誤った角度で電子デバイスが測定装置に装着または実装基板に実装される場合がある。その場合、電源端子以外の他の端子(例えば信号出力端子)に電源電圧が印加されてしまい、電子デバイスの特性や動作に影響を与える可能性があるという問題があった。
特開2013−33821号公報
本発明の目的は、電子デバイスが測定装置や実装基板に誤った角度で装着されても電子デバイスに与える影響を低減することができる電子デバイスを提供すること、また、かかる電子デバイスを備える電子機器および移動体を提供することにある。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本発明の電子デバイスは、外形がn回対称(ただし、nは2以上の整数である)である実装面と、
前記実装面に配置されている電源端子と、
前記実装面に配置されている信号出力端子と、
を備え、
360度を前記nで割った角度をθとしたとき、1≦m<nを満たす整数のそれぞれについて前記電源端子と前記実装面の中心に対して(m×θ°)回転対称となる位置を避けて、前記信号出力端子が配置されていることを特徴とする。
このような電子デバイスによれば、正規の向き(角度)とは異なる向き(角度)で誤って測定装置や実装基板に装着または実装されたとしても、信号出力端子に電源電圧が入力されることを防止することができ、その結果、電子デバイスに与える影響を低減することができる。
[適用例2]
本発明の電子デバイスは、互いに対向する第1辺および第2辺と、前記第1辺および前記第2辺に対して直交する方向に沿っている第3辺および第4辺と、を含む外形を有する実装面と、
前記実装面の前記第1辺側および前記第2辺側の少なくとも前記第1辺側に配置されている電源端子と、
前記実装面の中心より前記第2辺側、前記実装面の前記中心より前記第3辺側および前記実装面の前記中心より前記第4辺側のうち少なくとも1つに配置されている信号出力端子と、
を備え、
前記電源端子と前記実装面の中心に対して90度回転対称となる位置と、180度回転対称となる位置と、270度回転対称となる位置とを避けて、前記信号出力端子が配置されていることを特徴とする。
このような電子デバイスによれば、正規の向き(角度)とは異なる向き(角度)で誤って測定装置や実装基板に装着または実装されたとしても、信号出力端子に電源電圧が入力されることを防止することができ、その結果、電子デバイスに与える影響を低減することができる。
[適用例3]
本発明の電子デバイスでは、前記実装面の前記中心より前記第1辺側に配置されている前記電源端子である第1電源端子と、
前記実装面の前記中心より前記第2辺側で、前記第1電源端子と前記中心に対して180度回転対称となる位置に配置されている前記電源端子である第2電源端子と、
を備えることが好ましい。
これにより、正規の向きから180度回転した向き(角度)で誤って測定装置や実装基板に装着または実装されたとしても、電源電圧が第1電源端子および第2電源端子に入力されることとなり、信号出力端子に電源電圧が入力されることを防止することができる。
[適用例4]
本発明の電子デバイスでは、デジタル通信回路を備えており、
前記信号出力端子は、前記デジタル通信回路からのデジタル信号を出力する端子であることが好ましい。
これにより、誤った向き(角度)で測定装置や実装基板に装着または実装されたとしても、デジタル通信回路に電源電圧が入力されるのを防止することができる。
[適用例5]
本発明の電子デバイスでは、アナログ通信回路を備えており、
前記信号出力端子は、前記アナログ通信回路からのアナログ信号を出力する端子であることが好ましい。
これにより、測定装置に対して誤った向き(角度)で測定装置や実装基板に装着または実装されたとしても、アナログ通信回路に電源電圧が入力されるのを防止することができる。
[適用例6]
本発明の電子デバイスでは、レギュレーター回路と、
前記実装面に配置され、前記レギュレーター回路に電気的に接続されている外部容量端子と、
を備え、
前記電源端子と前記実装面の中心に対して90度回転対称となる位置と、180度回転対称となる位置と、270度回転対称となる位置とを避けて、前記外部容量端子が配置されていることが好ましい。
これにより、誤った向き(角度)で測定装置や実装基板に装着または実装されたとしても、外部容量端子を介してレギュレーター回路に電源電圧が入力されることを防止することができ、その結果、電子デバイスに与える悪影響を低減することができる。
[適用例7]
本発明の電子デバイスでは、前記レギュレーター回路である第1レギュレーター回路と、
前記第1レギュレーター回路と異なる前記レギュレーター回路である第2レギュレーター回路と、
前記第1レギュレーター回路に電気的に接続されている前記外部容量端子である第1外部容量端子と、
前記第1外部容量端子と前記実装面の中心に対して90度回転対称となる位置と、180度回転対称となる位置と、270度回転対称となる位置との少なくとも一つに前記実装面に配置され、前記第2レギュレーター回路に電気的に接続されている前記外部容量端子である第2外部容量端子と、
を備えることが好ましい。
これにより、正規の向き(角度)とは異なる向き(角度)で誤って測定装置や実装基板に装着または実装されたとしても、電源電圧が第1外部容量端子および第2外部容量端子以外の端子に入力されることとなり、第1外部容量端子および第2外部容量端子に電源電圧が入力されることを防止することができる。また、誤装着または誤実装されたときに、同種の回路が第1外部容量端子および第2外部容量端子に接続されることとなり、異種の回路が第1外部容量端子および第2外部容量端子に接続される場合に比べて、誤装着または誤実装による電子デバイスへの影響を効果的に低減することができる。
[適用例8]
本発明の電子デバイスでは、第1物理量を検出する第1センサー素子と、
第2物理量を検出する第2センサー素子と、
前記第1レギュレーター回路が生成する第1電源電圧により動作し、前記第1センサー素子の信号処理を行う第1物理量信号処理回路と、
前記第2レギュレーター回路が生成する第2電源電圧により動作し、前記第2センサー素子の信号処理を行う第2物理量信号処理回路と、
を備えることが好ましい。
これにより、複数の物理量を検出することができる。
[適用例9]
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、優れた特性を有する電子デバイスを備える電子機器を提供することができる。
[適用例10]
本発明の移動体は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、優れた特性を有する電子デバイスを備える移動体を提供することができる。
本発明の第1実施形態に係る電子デバイスを示す斜視図である。 図1に示す電子デバイスの断面図である。 図1に示す電子デバイスが備えるセンサー素子(面内検出型)を示す平面図である。 図1に示す電子デバイスが備えるセンサー素子(面外検出型)を示す平面図である。 図1に示す電子デバイスの端子配置を示す裏面図である。 図1に示す電子デバイスの作用を説明するための図である。 本発明の第2実施形態に係る電子デバイスの端子配置を示す裏面図である。 本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。 本発明の移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。
以下、電子デバイス、電子機器および移動体について、添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
1.電子デバイス
まず、本発明の電子デバイスについて説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る電子デバイスを示す斜視図、図2は、図1に示す電子デバイスの断面図である。なお、図1および図2では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示している。
図1および図2に示すように、電子デバイス1は、3つのセンサー素子7X、7Y、7Zと、これらセンサー素子7X、7Y、7Zを収容するパッケージ6と、ICチップ8と、を有している。
(パッケージ)
パッケージ6は、凹部611を有する箱状のベース61と、凹部611の開口を塞いで接合された板状のリッド62とを有している。そして、凹部611がリッド62によって塞がれることにより形成された収容空間Sにセンサー素子7X、7Y、7Zが収納されている。収容空間Sは、減圧(真空)状態となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。
凹部611は、ベース61の上面に開放する第1凹部611aと、第1凹部611aの底面の中央部に開放する第2凹部611bと、を有している。
ベース61の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム等の各種セラミックスや、各種ガラス材料を用いることができる。また、リッド62の構成材料としては、特に限定されないが、ベース61の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース61の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。なお、ベース61とリッド62の接合方法は、特に限定されず、例えば、接着材やろう材を介して接合することができる。本実施形態では、リッド62は、シームリング、低融点ガラス、接着剤等の接合部材63を介してベース61に接合されている。
凹部611aの底面には、複数の接続端子641が形成されている。この複数の接続端子641は、それぞれ、ベース61に設けられた配線層643、644を介して、ベース61の底面に設けられた複数の端子642に電気的に接続されている。接続端子641等は、導電性を有していれば特に限定されないが、例えば、Cr(クロム)、W(タングステン)等のメタライズ層(下地層)に、Ni(ニッケル)、Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)等の各被膜を積層した金属被膜で構成されている。なお、端子642については、後に詳述する。
(ICチップ)
ICチップ8は、凹部611bの底面に接着剤等によって固定されている。ICチップ8は、複数の端子81を有し、各端子81が導電性ワイヤー101によって各接続端子641と電気的に接続されている。このICチップ8は、センサー素子7X、7Y、7Zを駆動振動させるための駆動回路と、角速度が加わったときにセンサー素子7X、7Y、7Zに生じる検出振動を検出する検出回路と、を有する。
また、ICチップ8の上面には、ポリイミド等の樹脂で構成された応力緩和層9が設けられており、この応力緩和層9上には、センサー素子7X、7Y、7Zに電気的に接続するための端子(図示せず)が露出して設けられている。
センサー素子7X、7Y、7Zは、応力緩和層9上に導電性接着材を介して固定されている。これにより、センサー素子7X、7Y、7Zが有する各端子が導電性接着剤を介して応力緩和層9上の各端子に電気的に接続されている。導電性接着材としては、導電性および接着性を有していれば特に限定されず、例えば、シリコーン系、エポキシ系、アクリル系、ポリイミド系、ビスマレイミド系等の接着材に銀粒子等の導電性フィラーを分散させたものを用いることができる。
ここで、センサー素子7Xは、X軸周りの角速度ωを検出するように配置され、センサー素子7Yは、Y軸周りの角速度ωを検出するように配置されている。また、センサー素子7Zは、Z軸周りの角速度ωを検出するように配置されている。
なお、本実施形態では、ICチップ8がパッケージ6の内部に設けられているが、ICチップ8は、パッケージ6の外部に設けられていてもよい。この場合、センサー素子7X、7Y、7Zを直接パッケージ6に固定すればよい。
(センサー素子)
図3は、図1に示す電子デバイスが備えるセンサー素子(面内検出型)を示す平面図、図4は、図1に示す電子デバイスが備えるセンサー素子(面外検出型)を示す平面図である。なお、図3および図4では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、x軸、y軸およびz軸を図示しており、各軸を示す矢印の先端側を「+」、基端側を「−」とする。また、x軸に平行な方向を「x軸方向」、y軸に平行な方向を「y軸方向」、z軸に平行な方向を「z軸方向」という。また、+z軸方向側を「上」、−z軸方向側を「下」ともいう。また、各図では、説明の便宜上、各電極の図示を省略している。
前述したように、電子デバイス1は、X軸周りの角速度ωを検出するセンサー素子7Xと、Y軸周りの角速度ωを検出するセンサー素子7Yと、Z軸周りの角速度ωを検出するセンサー素子7Zと、を備えている。以下、これらセンサー素子7X、7Y、7Zについて詳述する。なお、センサー素子7X、7Yは、配置が異なるだけで、互いに同様の構成であるため、以下では、センサー素子7Xについて代表的に説明する。
≪面内検出型センサー素子≫
図3に示すセンサー素子7Xは、面内検出型の角速度検出素子(ジャイロ素子)である。このセンサー素子7Xは、圧電基板2と、圧電基板2に形成された電極(図示せず)と、を有している。
−圧電基板−
圧電基板2の構成材料としては、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料が挙げられる。これらの中でも、圧電基板2の構成材料としては、水晶を用いることが好ましい。水晶を用いることで、他の材料と比較して優れた周波数温度特性を有するセンサー素子7Xが得られる。なお、以下では、圧電基板2を水晶で構成した場合について説明する。
圧電基板2は、水晶基板の結晶軸であるY軸(機械軸)およびX軸(電気軸)で規定されるXY平面に広がりを有し、Z軸(光軸)方向に厚みを有する板状をなしている。すなわち、圧電基板2は、Zカット水晶板で構成されている。なお、Z軸は、圧電基板2の厚さ方向と必ずしも一致している必要はなく、常温近傍における周波数の温度による変化を小さくする観点から、厚さ方向に対して若干傾けてもよい。具体的には、Zカット水晶板とは、Z軸に直交した面をX軸およびY軸の少なくとも一方を中心に0度〜10度の範囲で回転させた面が、主面となるようなカット角の水晶板を含む。
圧電基板2の厚さは、特に限定されず、40.0〜300.0μm程度とされる。
このような圧電基板2は、基部21と、駆動振動腕(第1駆動振動腕)221および駆動振動腕(第2駆動振動腕)222と、検出振動腕(第1検出振動腕)231および検出振動腕(第2検出振動腕)232と、調整振動腕241および調整振動腕242と、支持部(枠体)25と、4つの連結部261、262、263、264とを有し、これらが一体的に形成されている。
駆動振動腕221および駆動振動腕222は、それぞれ、基部21から−y軸方向に延出している。また、駆動振動腕221および駆動振動腕222は、x軸方向に沿って並んで配置されている。
この駆動振動腕221は、基部21から延出している腕部2211と、腕部2211の先端側に設けられていて腕部2211よりも幅の広い幅広部2212と、腕部2211の延出方向に沿って設けられている1対の溝(図示せず)と、を有する。同様に、駆動振動腕222は、基部21から延出している腕部2221と、腕部2221の先端側に設けられていて腕部2221よりも幅の広い幅広部2222と、腕部2221の延出方向に沿って設けられている1対の溝(図示せず)と、を有する。
このような駆動振動腕221、222では、幅広部2212、2222(ハンマーヘッド)を設けることによって、角速度の検出感度を向上させるとともに、駆動振動腕221、222の長さを短くすることができる。また、溝を設けることによって、熱弾性損失やCI値を低減し、駆動振動腕221、222を効率的に駆動振動させることができる。なお、幅広部2212、2222は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。
検出振動腕231および検出振動腕232は、それぞれ、基部21から+y軸方向に延出している。また、検出振動腕231および検出振動腕232は、x軸方向に沿って並んで配置されている。
この検出振動腕231は、基部21から延出している腕部2311と、腕部2311の先端側に設けられていて腕部2311よりも幅の広い幅広部2312と、腕部2311の延出方向に沿って設けられている1対の溝(図示せず)と、を有する。同様に、検出振動腕232は、基部21から延出している腕部2321と、腕部2321の先端側に設けられていて腕部2321よりも幅の広い幅広部2322と、腕部2321の延出方向に沿って設けられている1対の溝(図示せず)と、を有する。
このような検出振動腕231、232では、幅広部2312、2322を設けることによって、検出振動腕231、232の共振周波数(固有振動数)を低くしたり、検出振動腕231、232の長さを短くしたりすることができる。また、溝を設けることによって、検出振動を効率的に検出することができる。なお、幅広部2312、2322および溝は、それぞれ、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。
調整振動腕241および調整振動腕242は、それぞれ、基部21から+y軸方向に延出している。また、調整振動腕241および調整振動腕242は、前述した検出振動腕231、232を挟んで、x軸方向に沿って並んで配置されている。
この調整振動腕241は、基部21から延出している腕部2411と、腕部2411の先端側に設けられていて腕部2411よりも幅の広い幅広部2412と、を有する。同様に、調整振動腕242は、基部21から延出している腕部2421と、腕部2421の先端側に設けられていて腕部2421よりも幅の広い幅広部2422と、を有する。
このような調整振動腕241、242では、幅広部2412、2422を設けることによって、調整振動腕241、242の共振周波数(固有振動数)を低くしたり、調整振動腕241、242の長さを短くしたりすることができる。なお、幅広部2412、2422は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。また、検出振動腕231、232と同様に、調整振動腕241、242の主面に溝を設けてもよい。
支持部25は、連結部261、262、263、264を介して基部21を支持する機能を有している。この支持部25は、基部21に対して−y軸方向側に配置されていてx軸方向に沿って延びている長尺状をなす部分251、部分251の両端部から+y軸方向に沿って延びている2つの部分252、253と、を有している。
連結部261は、長尺状をなし、一端部が部分252の+y軸方向側の端部に接続され、他端部が基部21の−x軸方向側の端部に接続されていて、基部21と支持部25とを連結している。同様に、連結部262は、長尺状をなし、一端部が部分253の+y軸方向側の端部に接続され、他端部が基部21の+x軸方向側の端部に接続されていて、基部21と支持部25とを連結している。
また、連結部263は、長尺状をなし、一端部が部分251の中央部に接続され、他端部が基部21の−x軸方向側の端部に接続されていて、基部21と支持部25とを連結している。同様に、連結部264は、長尺状をなし、一端部が部分251の中央部に接続され、他端部が基部21の+x軸方向側の端部に接続されていて、基部21と支持部25とを連結している。
このような連結部261、262、263、264は、それぞれ、途中に屈曲または湾曲した複数の部分を有する。これにより、連結部261、262、263、264の様々な方向での柔軟性を高めることができる。そのため、センサー素子7Xの耐衝撃性を高めたり、連結部261、262、263、264の曲げ変形を伴う基部21の不要な振動の周波数を駆動振動や検出振動の周波数から遠ざけて検出特性を高めたりすることができる。また、センサー素子7Xの小型化を図ることができる。
−電極−
前述した圧電基板2の表面に設けられている電極は、図示しないが、駆動信号電極と、駆動接地電極と、検出信号電極と、検出接地電極と、を有している。かかる電極は、導電性を有していれば特に限定されないが、例えば、Cr(クロム)、W(タングステン)などのメタライズ層(下地層)に、Ni(ニッケル)、Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)などの各被膜を積層した金属被膜で構成することができる。
以上説明したように構成されたセンサー素子7Xでは、センサー素子7Xに角速度が加わらない状態において、駆動信号電極と駆動接地電極との間に電界が生じると、駆動振動腕221、222は、図3中矢印Aで示すようにx軸方向に互いに反対方向となるように屈曲振動(駆動振動)を行う。
また、この駆動振動に伴って、調整振動腕241、242も、x軸方向に互いに反対方向となるように屈曲振動(調整振動)を行う。
この駆動振動を行っている状態で、y軸方向に沿った中心軸a1周りの角速度ωがセンサー素子7Xに加わると、駆動振動腕221、222にコリオリ力が作用し、このコリオリ力により、駆動振動腕221、222がz軸方向に互いに反対方向となるように屈曲振動する。これに伴い、検出振動腕231、232は、図3中Bで示すようにz軸方向に互いに反対方向となるように屈曲振動(検出振動)する。この検出振動により、検出振動腕231、232に発生した電荷を、検出信号電極から検出信号として取り出し、この検出信号に基づいて角速度が求められる。
なお、このとき、調整振動腕241、242も、駆動振動腕221、222と同様に、z軸方向に互いに反対方向となるように屈曲振動するが、この屈曲振動による電荷は出力されない。すなわち、コリオリ力の作用の有無にかかわらず、調整振動腕241、242から出力される電荷は、基本的に、前述した調整振動によるもののみであって一定である。これにより、圧電基板2の製造バラツキ等に起因する漏れ出力を調整することができる。
以上説明したようなセンサー素子7Xは、中心軸a1が図1および図2に示すX軸に平行となるように設置されている。これにより、センサー素子7XによりX軸周りの角速度ωを検出することができる。また、センサー素子7Yは、中心軸a1が図1および図2に示すY軸に平行となるように設置されている。これにより、センサー素子7YによりY軸周りの角速度ωを検出することができる。
≪面外検出型センサー素子≫
図4に示すセンサー素子7Zは、面外検出型の角速度検出素子(ジャイロ素子)である。このセンサー素子7Zは、圧電基板4と、圧電基板4の表面に形成された電極(図示せず)と、を有している。なお、以下では、前述したセンサー素子7Xと同様の事項については、その説明を省略する。
−圧電基板−
圧電基板4は、Zカット水晶板で構成されている。この圧電基板4は、基部41と、基部41から延出している駆動振動腕421〜424および検出振動腕431、432と、固定部441、442と、固定部441と基部41とを連結している支持梁451、452と、固定部442と基部41とを連結している支持梁453、454と、を有している。なお、この圧電基板4は、図4に示すように、左右対称に形成されている。
基部41は、中心部に位置する本体部411と、本体部411から−x軸方向に延出している連結腕412と、本体部411から+x軸方向に延出している連結腕413と、を有している。なお、連結腕412、413の上面および下面のそれぞれに、その長さ方向(x軸方向)に延在する有底の溝を設けてもよい。
駆動振動腕421は、基部41の連結腕412の先端部から+y軸方向に延出している。また、駆動振動腕422は、連結腕412の先端部から−y軸方向に延出している。同様に、駆動振動腕423は、連結腕413の先端部から+y軸方向に延出している。また、駆動振動腕424は、連結腕413の先端部から−y軸方向に延出している。
この駆動振動腕421〜424は、それぞれ、基部41から延出している腕部4211〜4241と、腕部4211〜4241の先端側に設けられていて腕部4211〜4241よりも幅の大きい幅広部4212〜4242と、腕部4211〜4241の延出方向に沿って設けられている溝(図示せず)と、を有している。
検出振動腕431は、基部41の本体部411から+y軸方向に延出している。また、検出振動腕432は、本体部411から−y軸方向に延出している。
この検出振動腕431、432は、それぞれ、基部41から延出している腕部4311、4321と、腕部4311、4321の先端側に設けられていて腕部4311、4321よりも幅の大きい幅広部4312、4322と、腕部4311、4321の延出方向に沿って設けられている溝(図示せず)と、を有している。
固定部441は、基部41に対して+y軸方向側に位置し、x軸方向に延在している。一方、固定部442は、基部41に対して−y軸方向側に位置し、x軸方向に延在している。
支持梁451は、駆動振動腕421と検出振動腕431との間を通って基部41の本体部411と固定部441とを連結している。また、支持梁452は、駆動振動腕423と検出振動腕431との間を通って基部41の本体部411と固定部441とを連結している。同様に、支持梁453は、駆動振動腕422と検出振動腕432との間を通って基部41の本体部411と固定部442とを連結している。また、支持梁454は、駆動振動腕424と検出振動腕432との間を通って基部41の本体部411と固定部442とを連結している。
各支持梁451〜454は、長尺状をなし、その途中に屈曲または湾曲した複数の部分を有している。
−電極−
前述した圧電基板4の表面に設けられている電極は、図示しないが、駆動信号電極と、駆動接地電極と、検出信号電極と、検出接地電極と、を有している。
以上説明したように構成されたセンサー素子7Zでは、センサー素子7Zに角速度が加わらない状態において、駆動信号電極と駆動接地電極との間に電界が生じると、各駆動振動腕421〜424が図4中矢印Cに示す方向に屈曲振動(駆動振動)を行う。このとき、駆動振動腕421、422と駆動振動腕423、424とが図4にて左右対称の振動を行っているため、基部41および検出振動腕431、432は、ほとんど振動しない。
この駆動振動を行っている状態で、z軸に沿った中心軸a2(重心)周りの角速度ωがセンサー素子7Zに加わると、検出振動(検出モードの振動)が励振される。具体的には、駆動振動腕421〜424および基部41の連結腕412、413に図4中矢印Dで示す方向のコリオリの力が働き、新たな振動が励起される。これに伴い、この連結腕412、413の振動を打ち消すように、検出振動腕431、432に図4中矢印Eに示す方向の検出振動が励起される。そして、この検出振動により検出振動腕431、432に発生した電荷を、検出信号電極から検出信号として取り出し、この検出信号に基づいて角速度が求められる。
以上説明したようなセンサー素子7Zは、中心軸a2が図1および図2に示すZ軸に平行となるように設置されている。これにより、センサー素子7ZによりZ軸周りの角速度ωを検出することができる。
(端子配置)
以下、電子デバイス1の端子642について詳述する。
図5は、図1に示す電子デバイスの端子配置を示す裏面図、図6は、図1に示す電子デバイスの作用を説明するための図である。
ベース61の底面(実装面)に設けられた複数の端子642は、2つの電源端子642a1、642a2と、4つの外部容量端子642b1〜642b4と、その他の複数の端子642c1〜642c10および4つの端子642d1〜642d4と、を含んでいる。
電源端子642a1、642a2は、測定装置30の端子31a1、31a2に接続され、それぞれ、外部電源からの電源電圧が入力される端子であり、例えば、電源端子642a1は、ICチップ8に含まれるインターフェース回路を駆動する電源電圧が入力される端子(VDDI)であり、電源端子642a2は、ICチップ8全体の動作に用いる電源電圧が入力される端子(VDD)である。
外部容量端子642b1〜642b4は、測定装置30の端子31b1〜31b4に接続され、それぞれ、ICチップ8内部の電源電圧の安定化を図るためのコンデンサが接続される端子であり、例えば、外部容量端子642b1は、ICチップ8に含まれるインターフェース回路の電源電圧の安定化を図るためのコンデンサが接続される端子(VDDL)であり、外部容量端子642b2は、センサー素子7Xを駆動する駆動回路の電源電圧の安定化を図るためのコンデンサが接続される端子(VDDMX)であり、外部容量端子642b3は、センサー素子7Zを駆動する駆動回路の電源電圧の安定化を図るためのコンデンサが接続される端子(VDDMZ)であり、外部容量端子642b4は、センサー素子7Yを駆動する駆動回路の電源電圧の安定化を図るためのコンデンサが接続される端子(VDDMY)である。
端子642c10は、測定装置30の端子31c10に接続され、ICチップ8に含まれるインターフェース回路から外部へ信号を出力する信号出力端子(MISO)であり、端子642c10を用いた通信方式としては、例えば、SPI(登録商標)(Serial Peripheral Interface)が用いられる。他の端子642c1〜642c9は、測定装置30の端子31c1〜31c9に接続され、例えば、端子642c9は、ICチップ8に含まれるインターフェース回路に信号を入力する信号入力端子(MOSI)であり、端子642c6、642c7は、通信方式としてI2C(登録商標)を選択したときに用いる端子(I2C_DA、I2C_CL)であり、端子642c1は、通信方式を選択する信号が入力される端子(SS)であり、端子642c1を用いることで、通信方式をSPIとI2Cとで選択できるようになっている。
また、端子642c2は、例えば、ICチップ8内のデータ更新のタイミングを計るのに用いる端子(DRY)である。端子642c3、642c4は、例えば、それぞれ、電気的に開放された端子(NC)である。端子642c8は、例えば、クロック信号が入力される端子(SCLK)である。端子642c5は、基準電位に接続される端子(GND)である。端子642d1〜642d4は、ICチップ8に設定情報を書き込む際に用いる電源電圧が入力される端子(VPP)等である。
以上のような機能を有する各端子は、ベース61の底面の外周に沿って並んで配置されている。
具体的に説明すると、パッケージ6のベース61は、図5に示すように、平面視で、互いに対向する第1辺60aおよび第2辺60bと、第1辺60aおよび第2辺60bに対して交差する方向に延びていて互いに対向する第3辺60cおよび第4辺60dと、を含む矩形の外形を有する。本実施形態では、第1辺60aおよび第2辺60bは互いに平行であり、第3辺60cおよび第4辺60dは第1辺60aおよび第2辺60bに対して直交している。
そして、第1辺60aに沿って、端子642c1、電源端子642a1、端子642c2、外部容量端子642b1がこの順に並んで配置されている。また、第2辺60bに沿って、外部容量端子642b2、端子642c3、電源端子642a2、端子642c4がこの順に並んで配置されている。また、第3辺60cに沿って、端子642c5、端子642c6、端子642c7、外部容量端子642b3がこの順に並んでいる。また、第4辺60dに沿って、外部容量端子642b4、端子642c8、端子642c9、端子642c10がこの順に並んで配置されている。
ここで、電源端子642a1は、ベース61の第1辺60a側に配置され、電源端子642a2は、ベース61の中心Cより第2辺60b側に配置されている。また、信号出力端子である端子642c10は、ベース61の中心Cより第4辺60d側に配置されている。
特に、電源端子642a1および端子642c10は、互いにベース61(実装面)の中心Cに対して90度回転対称、180度回転対称および270度回転対称となる位置を避けて配置されている。換言すれば、電源端子642a1とベース61(実装面)の中心に対して90度回転対称となる位置と、180度回転対称となる位置と、270度回転対称となる位置とを避けて、端子642c10が配置されている。すなわち、図6に示すように、ベース61をその中心Cまわりに90°、180°、270°のいずれの角度で回転した状態で測定装置30に誤装着されたとき、端子642c10は、平面視で、電源端子642a1、642a2に接続されるべき端子31a1、31a2に重ならないように配置されている。
このような電子デバイス1によれば、測定装置30(検査装置)に対して正規の向き(角度)とは異なる向き(角度)で誤って装着されたとしても、信号出力端子である端子642c10に電源電圧が入力されることを防止することができ、その結果、電子デバイス1に与える悪影響を低減することができる。
また、電子デバイス1が実装基板に対して正規の向き(角度)とは異なる向き(角度)で誤って実装されたとしても、信号出力端子である端子642c10に電源電圧が入力されることを防止することができ、その結果、電子デバイス1に与える悪影響を低減することができる。そのように電子デバイス1が実装基板に誤って実装された場合は、実装基板における電子デバイス1が実装される接続端子の機能を、電子デバイス1の向きに合わせた正しい機能に切り替えることができる。すなわち、誤った向き(角度)で実装された電子デバイス1の実装端子の配置に合わせて、実装基板側の接続端子の機能を切り替えることができる。このように切り替える方法は、実装基板から電子デバイス1を取り外すことが困難である場合に有効である。
なお、本実施形態では、実装面が略矩形をなしていて4回対称の外形をなす場合を例に説明しているが、これに限定されず、実装面の外形がn回対称(ただし、nは2以上の整数である)である場合、360°を前記nで割った角度をθとし、1以上であって前記nよりも小さい整数をmとしたとき、電源端子および信号出力端子は、互いに実装面の中心に対して(m×θ°)回転対称となる位置を避けて配置されていればよい。
また、電源端子642a1、642a2(第1、2電源端子)は、互いにベース61(実装面)の中心Cに対して180度回転対称となる位置に配置されている。すなわち、図6(a)に示すように、ベース61をその中心Cまわりに180°回転した状態で測定装置30に誤装着されたり実装基板に実装されたとき、平面視で、電源端子642a1が、電源端子642a2に接続されるべき端子31a2に重なり、かつ、電源端子642a2が、電源端子642a1に接続されるべき端子31a1に重なるように配置されている。これにより、測定装置30(検査装置)や実装基板に対して正規の向きから180度回転した向き(角度)で誤って装着(実装)されたとしても、電源電圧が電源端子642a1、642a2に入力されることとなり、信号出力端子である端子642c10に電源電圧が入力されることを防止することができる。
また、信号出力端子である端子642c10は、ICチップ8に含まれるデジタル通信回路からのデジタル信号を出力する端子、または、ICチップ8に含まれるアナログ通信回路からのアナログ信号を出力する端子である。したがって、測定装置30(検査装置)や実装基板に対して誤った向き(角度)で装着(実装)されたとしても、デジタル通信回路またはアナログ通信回路に電源電圧が入力されるのを防止することができる。
また、外部容量端子642b1〜642b4は、ICチップ8に含まれるレギュレーター回路に電気的に接続されている。そして、電源端子642a1、642a2および外部容量端子642b1〜642b4は、互いにベース61(実装面)の中心Cに対して、90度回転対称、180度回転対称および270度回転対称のいずれかとなる位置を避けて配置されている。換言すれば、電源端子642a1および642a2と、ベース61(実装面)の中心Cに対して、90度回転対称となる位置と、180度回転対称となる位置と、270度回転対称となる位置と、の少なくとも1つを避けて、外部容量端子642b1〜642b4が配置されている。これにより、測定装置30(検査装置)に対して誤った向き(角度)で装着(実装)されたとしても、外部容量端子642b1〜642b4を介してレギュレーター回路に電源電圧が入力されることを防止することができ、その結果、電子デバイス1に与える悪影響を低減することができる。
しかも、外部容量端子642b1〜642b4は、ICチップ8に含まれる互いに異なるレギュレーター回路に電気的に接続されていて、互いにベース61(実装面)の中心Cに対して90度回転対称、180度回転対称および270度回転対称のいずれかとなる位置で実装面に配置されている。換言すれば、外部容量端子642b1〜642b4のうちのいずれか1つと、ベース61(実装面)の中心Cに対して90度回転対称となる位置、180度回転対称となる位置、270度回転対称となる位置の少なくとも一つに、外部容量端子642b1〜642b4のうちの他の1つが配置されている。これにより、測定装置30(検査装置)に対して正規の向き(角度)とは異なる向き(角度)で誤って装着(実装)されたとしても、電源電圧が外部容量端子642b1〜642b4以外の端子に入力されることとなり、外部容量端子642b1〜642b4に電源電圧が入力されることを防止することができる。また、誤装着されたときに、同種の回路が外部容量端子642b1〜642b4に接続されることとなり、異種の回路が外部容量端子642b1〜642b4に接続される場合に比べて、誤装着による電子デバイス1への悪影響を効果的に低減することができる。ここで、外部容量端子642b1〜642b4のうちの任意の1つの端子が「第1外部容量端子」、他の任意の1つの端子が「第2外部容量端子」を構成し、これに対応するレギュレーター回路がそれぞれ「第1レギュレーター回路」および「第2レギュレーター回路」を構成する。
また、電子デバイス1は、前述したようにセンサー素子7X、7Y、7Zを有し、ICチップ8には、第1レギュレーター回路が生成する第1電源電圧により動作し、第1センサー素子の信号処理を行う「第1物理量信号処理回路」と、第2レギュレーター回路が生成する第2電源電圧により動作し、第2センサー素子の信号処理を行う「第2物理量信号処理回路」と、が設けられている。これにより、複数の物理量を検出することができる。
なお、誤装着は、ベース61に形成された面取り部65や、電子デバイス1上に印刷された文字等の向きによって、判断することができる。
<第2実施形態>
図7は、本発明の第2実施形態に係る電子デバイスの端子配置を示す裏面図である。
以下、本実施形態について、前述した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。
図7に示す電子デバイス1Aは、2つの端子642c3、642c4間を接続する配線を有する。このような電子デバイス1Aは、端子31c3、31c4に電気的に接続された製造検査基板回路32により、電子デバイス1Aが正規の向きで装着されたか否かを判断することができる。この製造検査基板回路32は、電子デバイス1Aが正規の向きで装着されたか否かを判断するデバイス実装検出回路321を有する。電子デバイス1Aが正規の向きで測定装置に装着されたとき、製造検査基板回路32が配線66を介した通電を行うことができ、それにより、電子デバイス1Aが正規の向きで装着されたと判断する。一方、電子デバイス1Aが正規の向きとは異なる向きで誤って測定装置に装着されたとき、製造検査基板回路32が配線66を介した通電を行うことができず、それにより、電子デバイス1Aが誤装着されたと判断する。なお、誤装着は、ベース61に形成された面取り部65や、電子デバイス1A上に印刷された文字等の向きによっても、判断することができるが、本実施形態では、電子デバイス1A上に印刷された文字等の向き等が間違っていることも知ることができる。
2.電子機器
次いで、本発明の電子機器について、図9〜図11に基づき、詳細に説明する。
図8は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1108を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、角速度検知手段(ジャイロセンサー)として機能する電子デバイス1が内蔵されている。
図9は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1208が配置されている。このような携帯電話機1200には、角速度検知手段(ジャイロセンサー)として機能する電子デバイス1が内蔵されている。
図10は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ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(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)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(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)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。
また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1430が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。
このようなディジタルスチルカメラ1300には、角速度検知手段(ジャイロセンサー)として機能する電子デバイス1が内蔵されている。
なお、本発明の電子機器は、図8のパーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター)、図9の携帯電話機、図10のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計、インクジェット式吐出装置(例えば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、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、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、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、医療機器(例えば電子体温計、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)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレーター等に適用することができる。
3.移動体
次いで、本発明の移動体について、図11に基づき、詳細に説明する。
図11は、本発明の移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。
自動車1500には、角速度検知手段(ジャイロセンサー)として機能する電子デバイス1が内蔵されており、電子デバイス1によって車体1501の姿勢を検出することができる。電子デバイス1の検出信号は、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。その他、このような姿勢制御は、二足歩行ロボットやラジコンヘリコプターで利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、センサー素子7Xが組み込まれる。
以上、本発明の電子デバイス、電子機器および移動体について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
また、本発明では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、前述した実施形態では、本発明のセンサー素子についてH型およびダブルT型を例に説明したが、溝を有する駆動振動腕を有するものであれば、これに限定されず、例えば、二脚音叉、三脚音叉、直交型、角柱型等の種々の形態であってもよい。
また、駆動振動腕、検出振動腕および調整振動腕の数は、それぞれ、1つまたは3つ以上であってもよい。また、駆動振動腕は、検出振動腕を兼ねていてもよい。
1‥‥電子デバイス
1A‥‥電子デバイス
2‥‥圧電基板
4‥‥圧電基板
6‥‥パッケージ
7X‥‥センサー素子
7Y‥‥センサー素子
7Z‥‥センサー素子
8‥‥ICチップ
9‥‥応力緩和層
21‥‥基部
25‥‥支持部
30‥‥測定装置
31a1、31a2‥‥端子
31b1〜31b4‥‥端子
31c1〜31c10‥‥端子
32‥‥製造検査基板回路
41‥‥基部
60a‥‥第1辺
60b‥‥第2辺
60c‥‥第3辺
60d‥‥第4辺
61‥‥ベース
62‥‥リッド
63‥‥接合部材
65‥‥面取り部
66‥‥配線
81‥‥端子
101‥‥導電性ワイヤー
221‥‥駆動振動腕
222‥‥駆動振動腕
231‥‥検出振動腕
232‥‥検出振動腕
241‥‥調整振動腕
242‥‥調整振動腕
251‥‥部分
252‥‥部分
253‥‥部分
261‥‥連結部
262‥‥連結部
263‥‥連結部
264‥‥連結部
321‥‥デバイス実装検出回路
411‥‥本体部
412‥‥連結腕
413‥‥連結腕
421‥‥駆動振動腕
422‥‥駆動振動腕
423‥‥駆動振動腕
424‥‥駆動振動腕
431‥‥検出振動腕
432‥‥検出振動腕
441‥‥固定部
442‥‥固定部
451‥‥支持梁
452‥‥支持梁
453‥‥支持梁
454‥‥支持梁
611‥‥凹部
611a‥‥凹部
611b‥‥凹部
641‥‥接続端子
642‥‥端子
642a1‥‥電源端子
642a2‥‥電源端子
642b1‥‥外部容量端子
642b2‥‥外部容量端子
642b3‥‥外部容量端子
642b4‥‥外部容量端子
642c1‥‥端子
642c2‥‥端子
642c3‥‥端子
642c4‥‥端子
642c5‥‥端子
642c6‥‥端子
642c7‥‥端子
642c8‥‥端子
642c9‥‥端子
642c10‥‥端子
642d1‥‥端子
642d2‥‥端子
642d3‥‥端子
642d4‥‥端子
643‥‥配線層
644‥‥配線層
1100‥‥パーソナルコンピューター
1102‥‥キーボード
1104‥‥本体部
1106‥‥表示ユニット
1108‥‥表示部
1200‥‥携帯電話機
1202‥‥操作ボタン
1204‥‥受話口
1206‥‥送話口
1208‥‥表示部
1300‥‥ディジタルスチルカメラ
1302‥‥ケース
1304‥‥受光ユニット
1306‥‥シャッターボタン
1308‥‥メモリー
1310‥‥表示部
1312‥‥ビデオ信号出力端子
1314‥‥入出力端子
1430‥‥テレビモニター
1440‥‥パーソナルコンピューター
1500‥‥自動車
1501‥‥車体
1502‥‥車体姿勢制御装置
1503‥‥車輪
2211‥‥腕部
2212‥‥幅広部
2221‥‥腕部
2222‥‥幅広部
2311‥‥腕部
2312‥‥幅広部
2321‥‥腕部
2322‥‥幅広部
2411‥‥腕部
2412‥‥幅広部
2421‥‥腕部
2422‥‥幅広部
4211、4221、4231、4241‥‥腕部
4212、4222、4232.4242‥‥幅広部
4311、4321‥‥腕部
4312、4322‥‥幅広部
a1‥‥中心軸
a2‥‥中心軸
S‥‥収容空間
ω‥‥角速度
ω‥‥角速度
ω‥‥角速度
ω‥‥角速度

Claims (7)

  1. 互いに対向する第1辺および第2辺と、前記第1辺および前記第2辺に対して直交する方向に沿っている第3辺および第4辺と、を含む外形を有する実装面と、
    前記実装面の前記第1辺側および前記第2辺側の少なくとも前記第1辺側に配置されている電源端子と、
    前記実装面の中心より前記第2辺側、前記実装面の前記中心より前記第3辺側および前記実装面の前記中心より前記第4辺側のうち少なくとも1つに配置されている信号出力端子と、
    第1レギュレーター回路と、
    第2レギュレーター回路と、
    第3レギュレーター回路と、
    第4レギュレーター回路と、
    前記実装面に配置され、前記第1レギュレーター回路に電気的に接続されている第1外部容量端子と、
    前記実装面に配置され、前記第2レギュレーター回路に電気的に接続されている第2外部容量端子と、
    前記実装面に配置され、前記第3レギュレーター回路に電気的に接続されている第3外部容量端子と、
    前記実装面に配置され、前記第4レギュレーター回路に電気的に接続されている第4外部容量端子と、
    を備え、
    前記電源端子と前記実装面の中心に対して90度回転対称となる位置と、180度回転対称となる位置と、270度回転対称となる位置とを避けて、前記信号出力端子が配置されており、
    前記電源端子と前記実装面の中心に対して90度回転対称となる位置と、180度回転対称となる位置と、270度回転対称となる位置とを避け、かつ、前記信号出力端子と前記実装面の中心に対して90度回転対称となる位置と、180度回転対称となる位置と、270度回転対称となる位置とを避けて、前記第1外部容量端子前記第2外部容量端子、前記第3外部容量端子および前記第4外部容量端子が配置されており、
    前記第1外部容量端子と前記実装面の中心に対して90度回転対称となる位置に、前記第2外部容量端子が配置され、前記第1外部容量端子と前記実装面の中心に対して180度回転対称となる位置に、前記第3外部容量端子が配置され、前記第1外部容量端子と前記実装面の中心に対して270度回転対称となる位置に、前記第4外部容量端子が配置されていることを特徴とする電子デバイス。
  2. 前記実装面の前記中心より前記第1辺側に配置されている前記電源端子である第1電源端子と、
    前記実装面の前記中心より前記第2辺側で、前記第1電源端子と前記中心に対して180度回転対称となる位置に配置されている前記電源端子である第2電源端子と、
    を備える請求項1に記載の電子デバイス。
  3. デジタル通信回路を備えており、
    前記信号出力端子は、前記デジタル通信回路からのデジタル信号を出力する端子である請求項1または2に記載の電子デバイス。
  4. アナログ通信回路を備えており、
    前記信号出力端子は、前記アナログ通信回路からのアナログ信号を出力する端子である請求項1または2に記載の電子デバイス。
  5. 第1物理量を検出する第1センサー素子と、
    第2物理量を検出する第2センサー素子と、
    前記第1レギュレーター回路が生成する第1電源電圧により動作し、前記第1センサー素子の信号処理を行う第1物理量信号処理回路と、
    前記第2レギュレーター回路が生成する第2電源電圧により動作し、前記第2センサー素子の信号処理を行う第2物理量信号処理回路と、
    を備える請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電子デバイス。
  6. 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする電子機器。
  7. 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする移動体。
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