WO2018131404A1 - センサデバイス及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】外部応力の影響を低減して安定した検出精度を確保する。 【解決手段】本技術の一形態に係るセンサデバイスは、センサ素子と、パッケージ本体と、第１の緩衝体と、第２の緩衝体とを具備する。上記センサ素子は、入力された物理量を検出する。上記パッケージ本体は、第１の支持体と、第２の支持体とを有する。上記第１の支持体は、上記センサ素子と電気的に接続され、上記センサ素子を支持する。上記第２の支持体は、上記第１の支持体と電気的に接続され、上記第１の支持体を支持する。上記第１の緩衝体は、上記センサ素子と上記第１の支持体との間に配置され、上記第１の支持体に対して上記センサ素子を弾性的に接続する。上記第２の緩衝体は、上記第１の支持体と上記第２の支持体との間に配置され、上記第２の支持体に対して上記第１の支持体を弾性的に接続する。

Description

センサデバイス及び電子機器

　本技術は、例えば加速度や角速度等の物理量を検出するセンサ素子を備えたセンサデバイス及び電子機器に関する。

　近年、電子機器の姿勢検出、移動体の位置検出、カメラの手振れ補正、人や物体の運動解析等の技術分野において、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いた加速度センサや角速度センサ等のセンサデバイスが広く用いられている。この種のセンサデバイスは、加速度や角速度等の物理量を検出するセンサ素子、当該センサ素子を制御する回路部品、これらセンサ素子及び回路部品を支持するパッケージ部材等を備える。

　上記センサデバイスは、電子機器の内部に組み込まれた回路基板上に搭載される。しかし、回路基板から加わる外部応力（熱応力、曲げ応力など）がパッケージ部材を介してセンサ素子に伝播し、これが原因でセンサ素子の出力が変動する場合がある。このため、この種のセンサデバイスにおいては、回路基板からの応力を緩和してセンサ素子の出力の変動を防止するための応力緩衝構造が要求される。

　例えば特許文献１には、半導体センサチップと、半導体センサチップを支持する回路チップと、半導体センサチップ及び回路チップを収容するパッケージ部材とを備え、回路チップとパッケージ部材、及び、半導体センサチップと回路チップとが、それぞれフィルム状接着材を介して接合された力学量センサが開示されている。上記特許文献１によれば、フィルム状接着剤が熱応力を緩和して、半導体センサチップに熱応力が伝達することを防止できるとしている。

特開２００３－２７０２６４号公報

　電子機器の高機能化に伴い、電子機器に搭載されるセンサデバイスの検出精度の向上が要求されている。しかしながら近年におけるセンサデバイスの高性能化に伴い、センサ素子の出力特性に与える外部応力の影響が大きくなりつつある。このため、外部応力の影響を低減して安定した検出精度を確保することができるセンサデバイスの開発が求められている。

　以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、外部応力の影響を低減して安定した検出精度を確保することができるセンサデバイス及び電子機器を提供することにある。

　本技術の一形態に係るセンサデバイスは、センサ素子と、パッケージ本体と、第１の緩衝体と、第２の緩衝体とを具備する。
　上記センサ素子は、入力された物理量を検出する。
　上記パッケージ本体は、第１の支持体と、第２の支持体とを有する。上記第１の支持体は、上記センサ素子と電気的に接続され、上記センサ素子を支持する。上記第２の支持体は、上記第１の支持体と電気的に接続され、上記第１の支持体を支持する。
　上記第１の緩衝体は、上記センサ素子と上記第１の支持体との間に配置され、上記第１の支持体に対して上記センサ素子を弾性的に接続する。
　上記第２の緩衝体は、上記第１の支持体と上記第２の支持体との間に配置され、上記第２の支持体に対して上記第１の支持体を弾性的に接続する。

　上記センサデバイスにおいて、パッケージ本体は、第２の緩衝体を介して弾性的に接続された第１の支持体と第２の支持体とにより構成されるとともに、センサ素子が第１の支持体に対して第１の緩衝体を介して弾性的に接続される。これにより、外部応力の影響を低減して安定した検出精度を確保することができる。

　上記第１の緩衝体は、上記第２の緩衝体よりも弾性率が小さい材料で構成されてもよい。これにより、センサ素子への応力の伝達をより効率よく抑えることができる。
　あるいは、上記第１の緩衝体は、上記第２の緩衝体よりも弾性率が大きい材料で構成されてもよい。これにより、例えば自励発振するセンサ素子を比較的安定に保持することができる。

　上記第２の支持体は、上記第２の緩衝体を介して上記第１の支持体を支持する支持面と、上記支持面に平行な平面壁部と、上記平面壁部に垂直な垂直壁部とを有してもよい。
　これにより第２の支持体の剛性が高められるため、応力による第２の支持体の変形を抑えることができる。

　上記垂直壁部は、上記平面壁部の周縁に沿って設けられた周壁部であってもよい。
　あるいは、上記支持面は、上記垂直壁部の一端部に設けられ、上記第２の支持体は、上記垂直壁部の他端部に設けられた外部接続端子をさらに有してもよい。
　これにより、平面壁部の全域にわたって剛性を高めることができる。

　上記センサデバイスは、上記平面壁部と上記垂直壁部とに区画される空間部に収容された回路素子をさらに具備してもよい。

　上記センサデバイスは、第３の支持体と、第３の緩衝体とをさらに具備してもよい。上記第２の支持体を支持し、上記第３の緩衝体は、上記第２の支持体と上記第３の支持体との間に配置され、上記第３の支持体に対して上記第２の支持体を弾性的に接続する。

　上記第１及び第２の緩衝体を構成する材料は特に限定されず、例えば、接着性樹脂層、金属バンプ及び異方性導電フィルムのいずれか１つで構成される。

　上記第１及び第２の支持体を構成する材料も特に限定されず、例えば、セラミックス及びシリコンのいずれかで構成される。

　上記センサデバイスは、キャップをさらに具備してもよい。上記キャップは、上記パッケージ本体に取り付けられ、上記センサ素子を被覆する。

　上記キャップは、上記第１の支持体に取り付けられてもよいし、上記第２の支持体に取り付けられてもよい。
　前者の構成において、上記第１の支持体は、開口部を有し、上記キャップは、上記開口部を介して上記センサ素子に向かって突出する重錘部を有してもよい。これにより、第１の支持体の重量増によるセンサ素子の安定した支持が可能となる。
　後者の構成において、第１の支持体は、第２の支持体の内部に収容されてもよい。これにより、第１の支持体に直接外力が作用することを回避できる。

　上記センサ素子は、入力される物理量を検出可能なセンサ素子であれば特に限定されず、例えば、角速度、加速度、圧力等を検出するセンサ素子のほか、固体撮像素子等の光学素子、赤外線センサ等の他の物理量センサが適用可能である。

　本技術の一形態に係る電子機器は、センサデバイスを具備する。
　上記センサデバイスは、センサ素子と、パッケージ本体と、第１の緩衝体と、第２の緩衝体とを有する。
　上記センサ素子は、入力された物理量を検出する。
　上記パッケージ本体は、第１の支持体と、第２の支持体とを有する。上記第１の支持体は、上記センサ素子と電気的に接続され、上記センサ素子を支持する。上記第２の支持体は、上記第１の支持体と電気的に接続され、上記第１の支持体を支持する。
　上記第１の緩衝体は、上記センサ素子と上記第１の支持体との間に配置され、上記第１の支持体に対して上記センサ素子を弾性的に接続する。
　上記第２の緩衝体は、上記第１の支持体と上記第２の支持体との間に配置され、上記第２の支持体に対して上記第１の支持体を弾性的に接続する。

　以上のように、本技術によれば、外部応力の影響を低減して安定した検出精度を確保することができる。
　なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

本技術の第１の実施形態に係るセンサデバイスの全体構成を示す概略斜視図である。 上記センサデバイスの概略側断面図である。 上記センサデバイスにおける第１の支持体の概略平面図である。 上記センサデバイスにおける第２の支持体の概略平面図である。 上記センサデバイスにおけるセンサ素子の概略平面図である。 図５における［Ａ］－［Ａ］線断面図である。 上記センサ素子の作用を説明する模式図である。 上記センサ素子の作用を説明する模式図である。 上記センサ素子の作用を説明する模式図である。 上記センサデバイスの一変形例を示す概略側断面図である。 上記センサデバイスの他の変形例を示す概略側断面図である。 本技術の第２の実施形態に係るセンサデバイスの概略側断面図である。 上記センサデバイスの一変形例を示す概略側断面図である。 上記センサデバイスの他の変形例を示す概略側断面図である。 本技術の第３の実施形態に係るセンサデバイスの概略側断面図である。 上記センサデバイスの他の概略側断面図である。 上記センサデバイスの一変形例を示す概略側断面図である。 上記センサデバイスの他の変形例を示す概略側断面図である。 本技術の第４の実施形態に係るセンサデバイスの概略側断面図である。 上記センサデバイスの一変形例を示す概略側断面図である。 上記センサデバイスの他の変形例を示す概略側断面図である。 本技術の第５の実施形態に係るセンサデバイスの一構成例を示す概略側断面図である。 上記センサデバイスの他の構成例を示す概略側断面図である。 上記センサデバイスの他の構成例を示す概略側断面図である。 上記センサデバイスの他の構成例を示す概略側断面図である。 上記センサデバイスの他の構成例を示す概略側断面図である。 上記センサデバイスにおける第１の支持体の概略平面図である。 上記センサデバイスの他の構成例を示す概略側断面図である。 上記センサデバイスの他の構成例を示す概略側断面図である。

　以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

＜第１の実施形態＞
　図１は、本技術の第１の実施形態に係るセンサデバイスの全体構成を示す概略斜視図、図２は、センサデバイスの概略側断面図である。
　なお各図において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、相互に直交する３軸方向を示しており、Ｚ軸はセンサデバイスの高さ方向（厚さ方向）に相当する。

　本実施形態のセンサデバイス１００は、例えば、車両や航空機等の移動体、スマートホン等の携帯型情報端末、デジタルカメラ、運動計測装置におけるセンサヘッド部等の電子機器に内蔵される。センサデバイス１００は、これら電子機器内の回路基板（制御基板）Ｓ上に他の電子部品とともに実装され、当該電子機器の制御に用いられる加速度や角速度、圧力等の物理量に関する検出信号を出力するように構成される。
　以下、本実施形態では、センサデバイス１００が角速度センサとして構成される場合を例に挙げて説明する。

［基本構成］
　図１及び図２に示すように、センサデバイス１００は、概略直方体形状に形成される。センサデバイス１００は、センサ素子３０と、パッケージ本体１０Ａと、第１の緩衝体４１と、第２の緩衝体４２とを備える。
　本実施形態のセンサデバイス１００はさらに、センサ素子３０の駆動を制御するコントローラ２０と、パッケージ本体１０Ａに取り付けられたキャップ５０とを備える。

　センサデバイス１００において、センサ素子３０は、入力された物理量（本実施形態では角速度）を検出する。
　パッケージ本体１０Ａは、第１の支持体１１と、第２の支持体１２とを有する。第１の支持体１１は、センサ素子３０と電気的に接続され、センサ素子３０を支持する。第２の支持体１２は、第１の支持体１１と電気的に接続され、第１の支持体１１を支持する。
　第１の緩衝体４１は、センサ素子３０と第１の支持体１１との間に配置され、第１の支持体１１に対してセンサ素子３０を弾性的に接続する。
　第２の緩衝体４２は、第１の支持体１１と第２の支持体１２との間に配置され、第２の支持体１２に対して第１の支持体を弾性的に接続する。

　センサ素子３０は、角速度を検出可能なジャイロセンサ素子で構成され、特に、ＸＹＺの３軸まわりの角速度を検出することが可能な多軸センサ素子で構成される。なお、センサ素子３０の詳細については後述する。

　第１の支持体１１及び第２の支持体１２は、センサデバイス１００の外壁を構成し、内部にセンサ素子３０を収容する。

　図３は、第１の支持体１１の概略平面図であり、キャップ５０を取り外したときのセンサデバイス１００の平面図に相当する。図４は、第２の支持体１２の概略平面図であり、キャップ５０及び第１の支持体１１を取り外したときのセンサデバイス１００の平面図に相当する。

　第１及び第２の支持体１１，１２はいずれも、概略矩形の平面形状を有するセラミックス（アルミナ）ベースの配線基板で構成される。特に、第２の支持体１２は、内部ビア（層間接続部）を有する多層配線基板で構成される。なお、第１及び第２の支持体１１，１２を構成する材料はこれに限られず、ガラス、プラスチック等の他の電気絶縁性材料のほか、シリコン等の半導体基板で構成されてもよい。

　第１の支持体１１は、図３に示すように、中央部に矩形の開口部１１０を有する。開口部１１０は、第１の支持体１１の上面１１１及び下面１１２（図２参照）を貫通する貫通孔で構成される。第１の支持体１１の下面１１２における開口部１１０の周縁部には、センサ素子３０が搭載されるマウント面１１３が設けられている。マウント面１１３は、下面１１２に設けられた凹部の底面で構成される。

　一方、第２の支持体１２は、平面壁部１２１と、平面壁部１２１に垂直な垂直壁部１２２とを有し、図２に示すように断面が略Ｈ型に形成される。平面壁部１２１は、ＸＹ平面に平行な矩形な平板で構成され、垂直壁部１２２は、その平面壁部１２１の周囲に沿って形成された周壁部で構成される。垂直壁部１２２は、平面壁部１２１の周縁部の上面及び下面からそれぞれ上方及び下方の双方に突出している。
　なお垂直壁部１２２は、平面壁部１２１の下面を複数の領域に区画するように複数の直線等で構成されてもよい。

　垂直壁部１２２の上面（上端部）は、第１の支持体１１を支持する支持面１２３を構成する。支持面１２３は、垂直壁部１２２の上面に形成された、平面壁部１２１に平行な平面であり、その面内には、平面壁部１２１の周囲に沿って配列された複数の中継端子１２４が設けられている（図４）。垂直壁部１２２の下面（下端部）は、電子機器の回路基板Ｓ上のランドに接続される複数の外部接続端子１２５が配列されている（図２）。なお、各外部端子１２５にはバンプ１２５ａが設けられ、これらバンプ１２５ａを介して回路基板Ｓに接続される。

　第１の緩衝体４１は、第１の支持体１１のマウント面１１３に配置された矩形環状の弾性体で構成される。センサ素子３０は、第１の緩衝体４１を介して第１の支持体１１に支持されるとともに、ボンディングワイヤＷ１を介して第１の支持体１１に電気的に接続される。

　第１の緩衝体４１は、第１の支持体１１及び第２の緩衝体４２よりも弾性率が小さい（低い）、例えば、接着性あるいは粘着性の樹脂材料で構成される。当該樹脂材料は、ペースト状樹脂の硬化物であってもよいし、シート状あるいはフィルム状であってもよい。上記ペースト状樹脂は、上記矩形環状に連続的に塗布されてもよいし、当該矩形の四隅に部分的に塗布されてもよい。第１の緩衝体４１は電気絶縁性の材料で構成されるが、導電性を有していてもよい。

　本実施形態において第１の緩衝体４１の弾性率は、１００ＭＰａ程度とされるが、これに限られず、例えば、１ＭＰａ～１０００ＭＰａの適宜の値に設定される。第１の緩衝体４１の厚みも特に限定されず、例えば３μｍ以上であり、好ましくは５μｍ以上とされる。

　第２の緩衝体４２は、第２の支持体１２の支持面１２３に配置された弾性材料で構成される。本実施形態において第２の緩衝体４２は、各中継端子１２４上に設けられた金属バンプで構成される。金属バンプとしては、ボールバンプ、めっきバンプ等のはんだバンプが採用可能である。また、これら金属バンプ間に軟らかい樹脂材料を注入することで中継端子１２４を封止するようにしてもよく、これによりセンサデバイス１００の耐湿性を高めることができる。この構成は、後述する第３、第５の実施形態等においても同様に適用可能である。

　なお、第２の緩衝体４２は金属バンプで構成される場合に限られず、例えば異方性導電フィルム（ＡＣＦ）等の接着性導電樹脂が採用されてもよい。この場合、ＡＣＦは、各中継端子１２４上に個別に設けられてもよいし、各中継端子１２４について共通に設けられてもよい。

　コントローラ２０は、センサ素子３０を駆動し、センサ素子３０で検出された信号を処理するＩＣ部品等の回路素子で構成される。コントローラ２０は、第２の支持体１２の平面壁部１２１と垂直壁部１２２とにより区画された、パッケージ本体１０Ａの空間部１２６に収容される。

　コントローラ２０は、平面壁部１２１の下面に対するフリップチップ実装により、接続端子２０１を介して第２の支持体１２に電気的機械的に接続される。すなわち、コントローラ２０は、第２の支持体１２、中継端子１２４（第２の緩衝体４２）、第１の支持体１１及びボンディングワイヤＷ１を介してセンサ素子３０と電気的に接続されるとともに、第２の支持体１２及び外部接続端子１２５を介して、電子機器の回路基板Ｓと電気的に接続される。

　キャップ５０は、センサ素子３０を上方から覆うようにパッケージ本体１０Ａ（本例では第１の支持体１１）に取り付けられる。キャップ５０は、典型的には、ステンレス鋼やアルミニウム合金等の金属材料で構成され、矩形の浅皿形状を有し、本実施形態では第１の支持体１１の上面１１１の周縁部に接着剤等を介して固定される。上記接着剤には、銀ペースト等の導電性材料が好ましく、第１の支持体１１、第２の緩衝体４２、第２の支持体１２及び外部電極端子１２５を介してキャップ５０を回路基板Ｓ上のグランド端子に接続することで、キャップ５０を電磁シールドとして機能させることができる。

［センサ素子］
　続いて、センサ素子３０の詳細について説明する。

　図５は、センサ素子３０の一構成例を示す概略平面図、図６は、図５における［Ａ］－［Ａ］線概略断面図である。以下、同図を参照して、センサ素子３０の構成について説明する。

　センサ素子３０は、典型的には、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板で構成され、図６に示すように、主面部３１１を形成する活性層（シリコン基板）と、その反対側の支持部３１４を形成する枠状の支持層（シリコン基板）と、主面部３１１と支持部３１４との間を接合する図示しない接合層（シリコン酸化膜）との積層構造を有する。主面部３１１と支持部３１４とは厚みが相互に異なり、支持部３１４が主面部３１１よりも厚く形成される。

　センサ素子３０は、所定の駆動周波数で発振する振動子本体３１と、振動子本体３１を振動可能に支持する枠体３２とを有する。

　振動子本体３１は、主面部３１１の中央部に設けられ、主面部３１１を形成する上記活性層を所定形状に加工することで形成される。主面部３１１の周縁部は支持部３１４とＺ軸方向に対向し、これら主面部３１１と支持部３１４とによりベース部３１５が構成される。なお、図６においてベース部３１５の下面（図２において上面）は、第１の支持体１１のマウント面１１３に接合される接合面とされる。

　振動子本体３１は、矩形環状のフレーム３１０と、複数の振り子部３２１ａ，３２１ｂ，３２１ｃ，３２１ｄとを有する。

　フレーム３１０は、第１の梁３１２ａ，３１２ｃの組と、第２の梁３１２ｂ，３１２ｄの組とを含む。第１の梁３１２ａ，３１２ｃは、図５においてＸ軸方向に平行に延在しＹ軸方向に相互に対向する一組の対辺を構成する。第２の梁３１２ｂ，３１２ｄは、Ｙ軸方向に延在しＸ軸方向に相互に対向する他の一組の対辺を構成する。各梁３１２ａ～３１２ｄは、それぞれ同一の長さ、幅及び厚みを有しており、各梁の長手方向に垂直な断面は、略矩形に形成される。

　フレーム３１０の四隅に相当する部位には、梁３１２ａ～３１２ｄの間を接続する複数（本例では４つ）の接続部３１３ａ，３１３ｂ，３１３ｃ，３１３ｄがそれぞれ形成されている。すなわち、各梁３１２ａ～３１２ｄは、接続部３１３ａ～３１３ｄによって両端が支持された振動梁として機能する。

　振り子部３２１ａ～３２１ｄは、接続部３１３ａ～３１３ｄに一端が支持された片持ち梁で構成される。振り子部３２１ａ～３２１ｄは、それぞれ典型的には同一の形状及び大きさを有しており、フレーム３１０の外形加工の際に同時に形成される。

　振り子部３２１ａ，３２１ｃは、相互に対角関係にある一組の接続部３１３ａ，３１３ｃにそれぞれ支持されており、その対角線方向に沿ってフレーム３１０の中心に向かって突出し、フレーム３１０の中央付近において相互に対向している。一方、振り子部３２１ｂ，３２１ｄは、相互に対角関係にある他の一組の接続部３１３ｂ，３１３ｄにそれぞれ支持されており、その対角線方向に沿ってフレーム３１０の中心に向かって突出し、フレーム３１０の中央付近において相互に対向している。

　枠体３２は、振動子本体３１の周囲に配置された環状のベース部３１５と、振動子本体３１とベース部３１５との間に配置された複数の連結部３８２ａ，３８２ｂ，３８２ｃ，３８２ｄとを有する。

　ベース部３１５は、振動子本体３１の外側を囲む四角形状の枠体で構成されている。ベース部３１５の主面（主面部３１１）上には、第１の支持体１１の下面１１２に設けられた接続パッドに対してボンディングワイヤＷ１や金属バンプ等の導電材を介して電気的に接続される複数の端子部（電極パッド）３８１が設けられている。

　連結部３８２ａ～３８２ｄは、フレーム３１０の接続部３１３ａ～１３ｄとベース部３１５との間に設けられ、フレーム３１０の振動を受けて、主としてｘｙ平面内において変形可能に構成される。すなわち連結部３８２ａ～３８２ｄは、振動子本体３１を振動可能に支持するサスペンションとして機能する。

　振動子本体３１は、フレーム３１０を主面部３１１に平行な面内で振動させる複数の圧電駆動部３３１，３３２を有する。圧電駆動部３３１は、第１の梁３１２ａ，３１２ｃの表面にそれぞれ配置され、圧電駆動部３３２は、第２の梁３１２ｂ，３１２ｄの表面にそれぞれ配置される。

　圧電駆動部３３１，３３２はそれぞれ同一の構成を有し、梁３１２ａ～３１２ｄの長手方向に平行な短冊状に形成される。圧電駆動部３３１，３３２は、下部電極層と、圧電膜と、上部電極層との積層構造を有する。圧電駆動部３３１，３３２は、コントローラ２０からの入力電圧に応じて機械的に変形し、その変形の駆動力で梁３１２ａ～３１２ｄを振動させる。

　具体的に、圧電駆動部３３１，３３２には、一方が伸びたとき他方が縮むように相互に逆位相の電圧が印加される。これにより、第１の梁３１２ａ，３１２ｃの組が相互に近接する方向に振動する場合は、第２の梁３１２ｂ，３１２ｄの組は相互に離間する方向に振動し、第１の梁３１２ａ，３１２ｃの組が相互に離間する方向に振動する場合は、第２の梁３１２ｂ，３１２ｄの組は相互に近接する方向に振動する。このような振動モードを以下、フレーム１０の基本振動と称する。

　振動子本体３１は、複数の第１の圧電検出部３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ、３５１ｄと、複数の第２の圧電検出部３７１ａ，３７１ｂ，３７１ｃ、３７１ｄとをさらに有する。

　第１の圧電検出部３５１ａ～３５１ｄ（角速度検出部）は、４つの接続部３１３ａ～３１３ｄ上にそれぞれ設けられ、フレーム３１０の主面部３１１における変形量に基づいて、主面部３１１に垂直なＺ軸まわりの角速度を検出する。第２の圧電検出部３７１ａ～３７１ｄは、各振り子部３２１ａ～３２１ｄの表面にそれぞれ設けられ、各振り子部３２１ａ～３２１ｄのＺ軸方向における変形量に基づいて、Ｚ軸と直交する２軸（例えばＸ軸及びＹ軸）まわりの角速度を検出する。

　第１の圧電検出部３５１ａ～３５１ｄ及び第２の圧電検出部３７１ａ～３７１ｄはそれぞれ同様の構成を有し、下部電極層と、圧電膜と、上部電極層との積層体で構成され、各振り子部３２１ａ～３２１ｄの機械的変形を電気信号に変換し、コントローラ２０へ出力する機能を有する。

　本実施形態のジャイロセンサ素子３０においては、基本振動するフレーム３１０にＺ軸まわりの角速度が生じると、図７に示すように、フレーム３１０の各点に当該角速度に起因するコリオリ力Ｆ０が作用する。これにより、フレーム３１０は、同図に示すようにＸＹ平面内において歪むように変形する。そこで、このＸＹ平面内におけるフレーム３１０の変形量を第１の圧電検出部３５１ａ～３５１ｄによって検出することで、フレーム３１０に作用したＺ軸まわりの角速度の大きさ及び方向を検出することが可能となる。

　また、基本振動で振動するフレーム３１０にＸ軸まわりの角速度が作用すると、図８に模式的に示すように各振り子部３２１ａ～３２１ｄにその瞬間での振動方向と直交する方向のコリオリ力Ｆ１がそれぞれ発生する。これにより、Ｘ軸方向に隣接する一方の振り子部３２１ａ，３２１ｄの組は、コリオリ力Ｆ１によりＺ軸の正の方向へ変形し、それらの変形量が第２の圧電検出部３７１ａ，３７１ｄによって各々検出される。また、Ｘ軸方向に隣接する他方の振り子部３２１ｂ，３２１ｃの組は、コリオリ力Ｆ１によりＺ軸の負の方向へ変形し、それらの変形量が第２の圧電検出部３７１ｂ，３７１ｃによって各々検出される。

　同様に、基本振動で振動するフレーム３１０にＹ軸まわりの角速度が作用すると、図９に模式的に示すように各振り子部３２１ａ～３２１ｄにその瞬間での振動方向と直交する方向のコリオリ力Ｆ２がそれぞれ発生する。これにより、Ｙ軸方向に隣接する一方の振り子部３２１ａ，３２１ｂの組は、コリオリ力Ｆ２によりＺ軸の正の方向へ変形し、それらの変形量が第２の圧電検出部３７１ａ，３７１ｂによって各々検出される。また、Ｙ軸方向に隣接する他方の振り子部３２１ｃ，３２１ｄの組は、コリオリ力Ｆ２によりＺ軸の負の方向へ変形し、それらの変形量が第２の圧電検出部３７１ｃ，３７１ｄによって各々検出される。

　なお、Ｘ軸及びＹ軸に各々斜めに交差する方向の軸まわりに角速度が生じた場合にも、上述と同様な原理で角速度が検出される。すなわち、各振り子部３２１ａ～３２１ｄは、当該角速度のＸ方向成分及びＹ方向成分に応じたコリオリ力によって変形し、それらの変形量が圧電検出部３７１ａ～３７１ｄによって各々検出される。コントローラ２０は、これら圧電検出部３７１ａ～３７１ｄの出力に基づいて、Ｘ軸まわりの角速度及びＹ軸まわりの角速度をそれぞれ抽出する。これにより、ＸＹ平面に平行な任意の軸まわりの角速度を検出することが可能となる。

［センサデバイスの作用］
　本実施形態のセンサデバイス１００において、パッケージ本体１０Ａは、第２の緩衝体４２を介して接合された第１の支持体１１と第２の支持体１２との積層構造を有するともに、センサ素子３０は第１の緩衝体４１を介して第１の支持体１１に接合される。したがって、回路基板Ｓから外部応力（曲げ応力、熱応力）が直接センサ素子３０へ伝播することが防止される。これにより、外部応力の影響を低減してセンサ素子３０の安定した検出精度を確保することができる。

　本実施形態によれば、第１及び第２の支持体１１，１２はいずれもセラミックス基板で構成されているため、シリコン基板等と比較して、回路基板Ｓからの外部応力に対する曲げ剛性が高い。

　しかも、第１の支持体１１はマウント面１１３を有する凹部を含み、第１の支持体１１の変形がマウント面１１３（センサ素子３０）へ伝達しにくい構造を有する。また、第２の支持体１２は平面壁部１２１及び垂直壁部１２２を含み、変形に対して耐久性を有する３次元構造を有する。このようなパッケージ本体１０Ａの構造により、センサ素子３０は外部応力の影響を受けにくく、したがって高精度な検出信号を安定に出力することができる。

　さらに、第１の緩衝体４１は、第２の緩衝体４２よりも弾性率が低い材料で構成されるため、センサ素子３０に加わる応力を極力抑えることが可能となる。

　さらに本実施形態においては、センサ素子３０が第１の支持体１１に支持され、コントローラ２０が第２の支持体１２に支持される。これにより、センサ素子３０がコントローラ２０の上に直接支持される場合と比較して、コントローラ２０からの応力や熱がセンサ素子３０に加わることがなく、したがってセンサ素子３０の安定した出力を確保することができる。

（変形例１－１）
　図１０は、本実施形態の変形例に係るセンサデバイスの概略側断面図である。同図に示すように、本例に係るセンサデバイス１０１においては、第１の支持体１１ｖ１が平板状に形成されている点で、センサデバイス１００の第１の支持体１１と異なる。本例において、センサ素子３０が搭載されるマウント面１１３は、第１の支持体１１ｖ１の下面１１２と同一の平面で構成される。

　本例のセンサデバイス１０１においては、センサ素子３０が第１の緩衝体４１を介して第１の支持体１１ｖ１に支持され、第１の支持体１１ｖ１が第２の緩衝体４２を介して第２の支持体１２に支持されるため、上述のセンサデバイス１００と同様の作用効果を得ることができる。本例によれば、第１の支持体１１ｖ１が平板状に形成されているため、マウント面１１３に対するセンサ素子３０のマウント作業が容易となり、所望とするマウント精度を確保することができる。

（変形例１－２）
　図１１は、本実施形態の他の変形例に係るセンサデバイスの概略側断面図である。同図に示すように、本例に係るセンサデバイス１０２においては、第１の支持体１１ｖ２は、ボンディングワイヤＷ１と接合される端子面１１２ｂが下面１１２ａに対して段部を介して設けられている点で、センサデバイス１００と異なる。この場合、第１の支持体１１ｖ２は多層配線基板で構成され、内部ビアを介して下面１１２ａと端子面１１２ｂとが電気的に接続される。

　なお、第２の支持体１２ｖ１は、垂直壁部１２２が平面壁部１２１の周縁部から下方へのみ突出する点で、上述の第２の支持体１２と構成が異なる。

　本例のセンサデバイス１０１においても上述のセンサデバイス１００と同様の作用効果を得ることができる。本例によれば、ボンディングワイヤＷ１と接続される端子面１１２ｂが第１の支持体１１ｖ２の下面１１２ａに対して段部を介して設けられているため、センサ素子３０と第１の支持体１１ｖ２との間を電気的に接続するボンディングワイヤＷ１と第２の支持体１２ｖ１の平面壁部１２１との接触を回避する所定の間隙が確保される。

＜第２の実施形態＞
　図１２は、本技術の第２の実施形態に係るセンサデバイスを示す概略側断面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

　本実施形態のセンサデバイス２００は、第１の実施形態と同様に、センサ素子３０と、パッケージ本体１０Ｂと、第１の緩衝体４１と、第２の緩衝体４２と、コントローラ２０と、キャップ５１とを備える。パッケージ本体１０Ｂは、第１の支持体１３と、第２の支持体１４とを有する。本実施形態は、キャップ５１が第２の支持体１４に接合されている点で、第１の実施形態と異なる。

　第１の支持体１３は、第２の支持体１４の内部に収容される。第１の支持体１３は、第１の実施形態と同様の断面形状を有するセラミックス製の配線基板で構成される。第１の支持体１３の中央の開口部１３０の下面周縁部には、センサ素子３０が搭載されるマウント面１３３が設けられている。
　第２の支持体１４も第１の実施形態と同様の断面形状を有しており、平面壁部１４１と、その周縁部に設けられた垂直壁部１４２とを含む、セラミックス製の多層配線基板で構成される。

　第２の支持体１４は、コントローラ２０を収容する空間部１４６と、第１の支持体１３を収容する上部空所１４７とを有する。コントローラ２０は、第１の実施形態と同様に、平面壁部１４１の下面に対するフリップチップ実装により、接続端子２０１を介して第２の支持体１４に電気的機械的に接続される。第１の支持体１３は、平面壁部１４１の上面周縁部に設けられた支持面１４３上に第２の緩衝体４２を介して接合される。

　支持面１４３は、平面壁部１４１に平行な平面で構成され、本実施形態では平面壁部１４１の上面に対して段部を介して形成された矩形環状の平面で構成される。これにより、センサ素子３０と第１の支持体１３との間を電気的に接続するボンディングワイヤＷ１と平面壁部１４１との接触を回避する所定の間隙が確保される。

　これに限られず、支持面１４３は、平面壁部１４１の上面と同一の平面で構成されてもよい。この場合、第２の緩衝体４２の厚みを大きくすればよい。第２の緩衝体４２は、第１の実施形態と同様に、支持面１４３上に設けられた複数の中継端子１２４上に設けられた複数の金属バンプで構成される。

　キャップ５１は、センサ素子３０を上方から覆うようにパッケージ本体１０Ｂに取り付けられる。本実施形態においてキャップ５１は、第２の支持体１４に接合される。キャップ５１は、所定厚みの矩形の金属板で構成され、第２の支持体１４の垂直壁部１４２の上面１４５に接着剤等を介して固定される。

　以上のように構成される本実施形態のセンサデバイス２００においても上述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
　本実施形態によれば、第１の支持体１３が第２の支持体１４に収容されているため、第１の支持体１３に直接外力が作用することを回避できる。また、キャップ５１が第２の支持体１４に取り付けられているため、キャップ５１に加わる応力が第１の支持体１３及びセンサ素子３０へ直接伝達するのを防止することができる。

（変形例２－１）
　図１３は、本実施形態の変形例に係るセンサデバイスの概略側断面図である。同図に示すように、本例に係るセンサデバイス２０１において、第２の支持体１４ｖ１は、その垂直壁部１４２が平面壁部１４１の周縁部から下方へのみ突出するように構成される。この場合において、第２の支持体１４ｖ１の上面に接合されるキャップ５２は、第１の支持体１３を収容する空間部１４８を形成する周壁５２０を有する。

　本例のセンサデバイス２０１においても上述のセンサデバイス２００と同様の作用効果を得ることができる。本例によれば、第２の支持体１４ｖ１の上面が略平板状に形成されているため、支持面１４３に対する第１の支持体１３のマウント作業が容易になるという利点がある。

（変形例２－２）
　図１４は、本実施形態の変形例に係るセンサデバイスの概略側断面図である。同図に示すように、本例に係るセンサデバイス２０２において、第２の支持体１４ｖ２は、その垂直壁部１４２が平面壁部１４１の周縁部から上方へのみ突出するように構成される。この場合において、垂直壁部１４２の上面にはキャップ５２が接合されるとともに、その接合領域の内周側には、第２の緩衝体４２（中継端子１２４）を介して第１の支持体１３が電気的・機械的に接続される。

　一方、平面壁部１４１の上面にはコントローラ２０が搭載され、平面壁部１４１の下面には、コントローラ２０及びセンサ素子３０と電気的に接続される複数の外部接続端子１２５がグリッド状に配列される。キャップ５２は、第２の支持体１４ｖ２とともに、第１の支持体１３及びコントローラ２０を収容する空間部１４９を形成する。

　本例のセンサデバイス２０２においても上述のセンサデバイス２００と同様の作用効果を得ることができる。本例によれば、第２の支持体１４ｖ２の平面壁部１４１がセンサデバイス２０２の最下面を構成するため、外部接続端子１２５の配列自由度を高めることができる。

＜第３の実施形態＞
　図１５は、本技術の第３の実施形態に係るセンサデバイスを示す概略側断面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

　本実施形態のセンサデバイス３００は、第１の実施形態と同様に、センサ素子３０と、パッケージ本体１０Ｃと、第１の緩衝体４１と、第２の緩衝体４２と、コントローラ２０と、キャップ５０とを備える。本実施形態は、第３の支持体１５と、第３の緩衝体４３をさらに有する点で、第１の実施形態と異なる。

　パッケージ本体１０Ｃは、第１の支持体１１と、第２の支持体１２と、第３の支持体１３との積層構造を有する。

　第３の支持体１５は、典型的には、セラミック製の多層配線基板で構成され、その上面には第２の支持体１２と電気的に接続される中継端子１２７が垂直壁部１２２の下面に対向して配置されている。第３の支持体１５の下面には、中継端子１２７と電気的に接続される外部接続端子１２５がグリッド状に配列されている。第３の支持体１５は、第２の支持体１２の垂直壁部１２２の下面に第３の緩衝体４３を介して接続される。

　第３の緩衝体４３は、第２の支持体１２と第３の支持体１５との間に配置され、第３の支持体１５に対して第２の支持体１２を弾性的に接続する。第３の緩衝体４３は、各中継端子１２７上に設けられた複数の金属バンプで構成されるが、これに限られず、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）等の接着性導電材料で構成されてもよい。

　第３の支持体１５は、第２の支持体１２との間に、コントローラ２０を収容する空間部１２６を形成する。コントローラ２０の接続端子２０１は、第３の支持体１５の上面に接続されるが、第１の実施形態と同様に第２の支持体１２（平面壁部１２１）に接続されてもよい。コントローラ２０が第３の支持体１５に接続されることで、外部端子１２５との間の配線長を短くして電気的特性（高周波特性）の向上を図ることができる。また、センサ素子３０とコントローラ２０とを別のキャビティ（空間部）に保持しつつ、外部端子１２５の配置自由度を高めることができる。

　なお、第２の支持体１２の垂直壁部１２２は矩形の周壁部で構成される例に限られず、平面壁部１２１の対向する２辺（本例ではＸ軸方向に対向する２辺）のみ設けられてもよい。この場合、図１６に示すように平面壁部１２１の対向する他の２辺（Ｙ軸方向に対向する２辺）には垂直壁部１２２が設けられていないため、コントローラ２０の収容空間を大きくすることができ、コントローラ２０の大面積化を図ることができる。

　以上のように構成される本実施形態のセンサデバイス３００においても上述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
　本実施形態によれば、パッケージ本体１０Ｃは、第３の緩衝体４３を介して第２の支持体１２に接続される第３の支持体１５をさらに有するため、パッケージ本体１０Ｃの全体の剛性がさらに高まり、センサ素子３０への応力の伝達をより効果的に抑えることができる。

　なお、第３の支持体１５は、上述のように平板形状に限られず、図１７及び図１８に示すように、垂直壁部１５２，１５３を有する第３の支持体１５ｖ１，１５ｖ２で構成されてもよい。これにより、第３の支持体の１５ｖ１，１５ｖ２の剛性の更なる向上を図ることができる。

（変形例３－１）
　図１７は、本実施形態の変形例に係るセンサデバイスの概略側断面図である。同図に示すように、本例に係るセンサデバイス３０１において、第３の支持体１５ｖ１は、コントローラ２０を支持する平面壁部１５１と、平面壁部１５１の周縁部から上方に突出する垂直壁部１５２とを有する。垂直壁部１５２の上面には、第２の支持体１２と機械的・電気的に接続される第３の緩衝体４３（中継端子１２７）が設けられている。

（変形例３－２）
　図１８に示すセンサデバイス３０２においても同様に、第３の支持体１５ｖ２は、平面壁部１５１と、垂直壁部１５３とを有する。垂直壁部１５３の上面には、第２の支持体１２ｖ２と機械的・電気的に接続される第３の緩衝体４３（中継端子１２７）が設けられている。なお、本例における第２の支持体１２ｖ２の垂直壁部１２２は、平面壁部１２１の周縁部から上方へのみ突出するように構成される。

　以上のように構成されるセンサデバイス３０１，３０２においても上述のセンサデバイス３００と同様の作用効果を得ることができる。本例によれば、第３の支持体１５ｖ１，１５ｖ２が垂直壁部１５２，１５３を含む３次元構造を有するため、パッケージ全体の剛性を高めることができる。

＜第４の実施形態＞
　図１９は、本技術の第４の実施形態に係るセンサデバイスを示す概略側断面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

　本実施形態のセンサデバイス４００は、第１の実施形態と同様に、センサ素子３０と、パッケージ本体１０Ｄと、第１の緩衝体４４と、第２の緩衝体４２と、キャップ５４とを備える。本実施形態は、パッケージ本体１０Ｄの構造と、コントローラ２０を備えていない点で、第１の実施形態と異なる。

　本実施形態のパッケージ本体１０Ｄは、第１の支持体１６と、第２の支持体１７とを有する。同図に示すように、センサデバイス４００は、センサ素子３０が第１の緩衝体４４を介して第１の支持体１６に支持され、第１の支持体１６が第２の緩衝体４２を介して第２の支持体１７に支持される。

　本実施形態においてセンサ素子３０は、第１の支持体１６の上面であるマウント面１１３にフリップチップ実装により電気的・機械的に接続される。この場合、第１の緩衝体４４は、金属バンプでもよいし、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）であってもよい。第１の緩衝体４４は、第２の緩衝体４２と同様な構成を有していてもよいし、第２の緩衝体よりも弾性率の低い材料で構成されてもよい。

　第１の支持体１６及び第２の支持体１７は、平板状のセラミックス製の多層配線基板で構成される。第１の支持体１６の上面及び下面には、第１の緩衝体４４及び第２の緩衝体４２と電気的に接続される中継端子１２８がそれぞれ配列される。第２の支持体１７の上面には、第２の緩衝体４２と電気的に接続される中継端子１２９と、回路基板に接続される外部接続端子１２５とがそれぞれ配列される。

　キャップ５４は、センサ素子３０を上方から覆うようにパッケージ本体１０Ｄに取り付けられる。キャップ５４は、典型的には、ステンレス鋼やアルミニウム合金等の金属材料で構成され、本実施形態では第２の支持体１７の上面の周縁部に接着剤等を介して固定される。

　以上のように構成される本実施形態のセンサデバイス４００においても上述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（変形例４－１）
　図２０は、本実施形態の変形例に係るセンサデバイスの概略側断面図である。同図に示すように、本例に係るセンサデバイス４０１において、第１の支持体１６ｖ１は、図１２を参照して説明した第１の支持体１３と同様の構成を有し、第２の支持体１７ｖ１は、図１８を参照して説明した第２の支持体１２ｖ２と同様の構成を有する。本例においては、第２の支持体１７ｖ１が垂直壁部を含む３次元構造を有するため、第２の支持体１７ｖ１の剛性を高めることができる。

（変形例４－２）
　図２１は、本実施形態の他の変形例に係るセンサデバイスの概略側断面図である。同図に示すように、本例に係るセンサデバイス４０２において、第１の支持体１６ｖ２は、セラミックス製の多層配線基板で構成され、第１の緩衝体４１を介して支持されるセンサ素子３０とボンディングワイヤＷ１を介して電気的に接続され、第２の緩衝体４５を介して接合される第２の支持体１７ｖ２とボンディングワイヤＷ２を介して電気的に接続される。第２の支持体１７ｖ２は、上述の第２の支持体１７ｖ１と同様に構成される。

　本例において第２の緩衝体４５は、電気絶縁性の接着性樹脂の硬化物で構成される。第２の緩衝体４５は、第１の緩衝体４１と同じ材料で構成されてもよいし、第１の緩衝体４１よりも弾性率が高い（又は低い）材料で構成されてもよい。

　以上のように構成されるセンサデバイス４０１，４０２においても上述のセンサデバイス４００と同様の作用効果を得ることができる。本例によれば、第２の支持体１７ｖ１，１７ｖ２が垂直壁部を含む３次元構造を有するため、パッケージ全体の剛性を高めることができる。

＜第５の実施形態＞
　一般に、多軸角速度センサ素子を搭載したセンサデバイスにおいては、応力耐性だけでなく、センサ素子の不要振動に起因する他軸感度の影響を抑える必要がある。本来、振り子（図５において振動子本体３１に相当。）は対称かつ面方向（図５においてＸＹ平面に平行な方向）に振動するのが理想的だが、加工形状の偏りやばらつきにより、振動が非対称であったり面外方向を含んだりすることで、不要な振動が起こり、その結果、多軸感度が発生する。

　一方、振り子部の周囲を弾性的に支持するサスペンション（図５において連結部３８２に相当。）を有する角速度センサ素子においては、振り子の振動をサスペンションで吸収することができず、このため固定枠部（枠体３２に相当。）も振動する場合がある。固定枠部が振動すると、その固定枠部の振動（変形）が振動子の保持状態に影響するとともに、パッケージ部材も振動して、振動子の振動が不安定になる。この問題を解消するため、固定枠部を支持する支持体を頑丈な構造にすれば、固定枠部の振動（変形）が抑えられ、振動子を安定に保持することができる。しかし、上記支持体に作用した外部応力を減衰できずにセンサ素子へ伝達することになるため、センサ素子の応力耐性が低下するという新たな問題が生じる。

　そこで本実施形態では、センサ素子３０の応力耐性を維持しつつ、振動子本体３１を支持する枠体３２の振動（変形）を抑制してセンサ素子３０の振動状態を安定に保持することができるセンサデバイスの構成について説明する。

（構成例１）
　図２２は、本技術の第５の実施形態に係るセンサデバイスの一構成例を示す概略側断面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

　本構成例のセンサデバイス５０１は、第１の実施形態と同様に、センサ素子３０と、パッケージ本体１０Ｅと、第１の緩衝体５４１と、第２の緩衝体５４２と、コントローラ２０と、キャップ５０とを備える。

　パッケージ本体１０Ｅは、第１の実施形態と同様に、第１の支持体１１と、第２の支持体１２とを有する。これら第１及び第２の支持体１１，１２は、典型的には、アルミナ等のセラミックス材料あるいはシリコン等の半導体基板で構成される。

　第１の支持体１１がセラミックス材料で構成される場合、第１の支持体１１の剛性が高まるため、外部応力による変形やセンサ素子３０の自励振動による発振を効果的に抑制することができる。また、第１の支持体１１をシリコン基板で構成することにより、第１の支持体１１の熱膨張率をセンサ素子３０の熱膨張率と同一又は略同一とすることができる。このため、温度変化の大きな環境下においても第１の支持体１１とセンサ素子３０との接合部への応力の増加が抑えられ、センサ素子３０を安定に保持することができる。

　第１の緩衝体５４１は、第１の支持体１１のマウント面１１３に配置された矩形環状の弾性体で構成される。センサ素子３０は、第１の緩衝体５４１を介して第１の支持体１１に支持されるとともに、ボンディングワイヤＷ１を介して第１の支持体１１と電気的に接続される。

　第１の緩衝体５４１は、例えば、接着性あるいは粘着性の樹脂材料で構成される。当該樹脂材料は、ペースト状樹脂の硬化物であってもよいし、シート状あるいはフィルム状であってもよい。第１の緩衝体５４１は電気絶縁性の材料で構成されるが、導電性を有していてもよい。一方、第１の支持体１１がシリコン基板である場合には、第１の緩衝体５４１は、センサ素子３０と第１の支持体１１との間の共晶接合、固相結合あるいは拡散接合等の接合部で構成されてもよい。

　第２の緩衝体５４２は、第２の支持体１２の支持面１２３に配置される。第１の支持体１１は、第２の緩衝体５４２を介して第２の支持体１２に支持されるとともに、第２の緩衝体５４２を介して第２の支持体１２と電気的に接続される。

　本構成例では、第１の緩衝体５４１は、第２の緩衝体５４２よりも弾性率が大きい（高い）材料で構成される。例えば、第１の緩衝体５４１は、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の比較的高硬度の材料で構成される。これにより、第１の支持体１１とセンサ素子３０との接合部の剛性が高まるため、センサ素子３０の枠体３２の振動が抑えられる。その結果、振動子本体３１の安定した振動状態が保持され、不要振動に起因する他軸感度の発生が抑制される。

　一方、第２の緩衝体５４２は、支持面１２３上の中継端子１２４上にそれぞれ設けられた導電性材料で構成される。第２の緩衝体５４２は、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や導電性樹脂あるいは導電性ゴム等の比較的低硬度の材料で構成される。これにより、回路基板（図示略）から第２の支持体１２へ伝達した外部応力が第２の緩衝体５４２において吸収あるいは減衰されて、第１の支持体１１への応力伝達が抑制される。したがって当該応力によるセンサ素子３０の影響を低減して、センサ素子３０の安定した角速度検出動作が確保される。

　以上のように本構成例のセンサデバイス５０１によれば、センサ素子３０の応力耐性を維持しつつ、振動子本体３１を支持する枠体３２の振動（変形）を抑制してセンサ素子３０の振動状態を安定に保持することができる。

（構成例２）
　図２３は、本実施形態に係るセンサデバイスの他の構成例を示す概略側断面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

　本構成例のセンサデバイス５０２は、センサ素子３０と、パッケージ本体１０Ｅと、第１の緩衝体４１と、第２の緩衝体４２と、コントローラ２０と、キャップ５５とを備える。本構成例では、キャップ５５の構成が第１の実施形態と異なる。
　なお、パッケージ本体１０Ｅを構成する第１及び第２の支持体１１，１２は、図１１を参照して説明した第１及び第２の支持体１１ｖ２，１２ｖ１にそれぞれ対応する構成を有する。

　本構成例のセンサデバイス５０２は、センサ素子３０を支持する第１の支持体１１のマス（質量）を大きくすることで、センサ素子３０から漏れ出る振動を受けての第１の支持体１１の振動を抑え、これによりセンサ素子３０の安定した保持を実現する。

　具体的に本構成例では、キャップ５５は、キャップ本体５５１と、重錘部５５２を有する。キャップ本体５５１は、第１の支持体１１の上面に接合される。重錘部５５２は、キャップ本体５５１の下面中央部に設けられ、第１の支持体１１の開口部１１０を介してセンサ素子３０に向かって突出する。重錘部５５２は、概略直方体形状のブロック体で構成され、センサ素子３０の枠体３２（図６における支持部３１４）の内方に位置し、振動子本体３１と所定の隙間をおいて対向する。

　重錘部５５２は、典型的には金属材料で構成され、キャップ本体５５１と一体的に形成される。これに代えて、重錘部５５２は、キャップ本体５５１とは別の部材で構成され、例えば、接着や溶着等でキャップ本体５５１へ接合されてもよい。この場合、重錘部５５２は、金属材料に限られず、他の材料で構成されてもよい。重錘部５５２の重さは特に限定されず、例えば、キャップ５５を含む第１の支持体１１の固有振動数がセンサ素子３０の共振周波数よりも十分に離れるように設定されるのが好ましい。

　一方、第２の緩衝体４２は、第１の緩衝体４１よりも弾性率が小さい（低い）材料で構成されることで、第２の支持体１２から第１の支持体１１へ伝播する外部応力の吸収効率が高められる。これにより、センサ素子３０の応力耐性が確保される。

　なお、重錘部５５２を設ける代わりに、例えば第１の支持体１１のマスを大きくすることによっても上述と同様の効果を得ることができる。例えば、第１の支持体１１の厚みを大きくしたり、その構成材料として比重が比較的大きい材料が用いられたりしてもよい。

（構成例３）
　図２４は、本実施形態に係るセンサデバイスの他の構成例を示す概略側断面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

　本構成例のセンサデバイス５０３は、センサ素子３０と、パッケージ本体１０Ｅと、第１の緩衝体５４４と、第２の緩衝体５４５と、コントローラ２０と、キャップ５０とを備える。本実施形態では、第１及び第２の緩衝体５４４，５４５の構成が第１の実施形態と異なる。

　本構成例のパッケージ本体１０Ｅは、第１の支持体５１１と、第２の支持体１２との積層構造を有する。第１の支持体５１１は、アルミナ等のセラミックス材料あるいはシリコン等の半導体材料で構成された矩形平板状の配線基板で構成される。第１の支持体５１１は、第１の緩衝体５４４を介してセンサ素子３０を支持するとともに、ボンディングワイヤＷ３を介して第２の支持体１２に電気的に接続される。第１の支持体５１１の上面中央部には、センサ素子３０（振動子本体３１）との間に所定の間隙を形成する有底の凹部５１１ａが設けられる。なお、第２の支持体１２は、構成例２（図２３）と同様の構成を有するため説明は省略する。

　第１の緩衝体５４４は導電性材料で構成され、第１の支持体５１１とセンサ素子３０との間を弾性的に接続する。第１の緩衝体５４４は、典型的には金属バンプや異方性導電フィルム（ＡＣＦ）等で構成されるが、センサ素子３０と第１の支持体５１１との間の共晶接合、固相結合あるいは拡散接合等の接合部で構成されてもよい。

　一方、第２の緩衝体５４５は、比較的低弾性の接着性樹脂材料で構成される。このような接着性樹脂材料として、例えば、シリコーン樹脂やウレタン樹脂等が挙げられる。第２の緩衝体５４５は、第２の支持体１２の平面壁部１２１の上面に設けられ、第１の支持体５１１の下面を弾性的に支持する。なお、第２の緩衝体５４５は、第２の支持体１２上の面状に設けられる場合に限られず、複数の点状あるいは線状に設けられてもよい。

　以上、本構成例のセンサデバイス５０３においても、上述の構成例１と同様の作用効果を得ることができる。

（構成例４）
　図２５は、本実施形態に係るセンサデバイスの他の構成例を示す概略側断面図である。本実施形態のセンサデバイス５０４は、第１の支持体５１１ｖ１の構成が、上述の構成例３と異なる。

　本構成例のセンサデバイス５０４において、第１の支持体５１１ｖ１は、その上面にキャップ５０の内面に向かって突出する突出部５１３を有する。突出部５１３は、センサ素子３０の周囲を囲むように枠状に形成されてもよいし、複数に分割して形成されてもよい。突出部５１３は、第１の支持体５１１ｖと一体的に構成されてもよいし、別部材として構成されてもよい。

　本構成例のように、第１の支持体５１１ｖ１を上記のように３次元的に構成することによって、第１の支持体５１１のマスが増加し、したがって構成例２と同様に、センサ素子３０を安定的に保持することができる。

（構成例５）
　図２６は、本実施形態に係るセンサデバイスの他の構成例を示す概略側断面図である。本実施形態のセンサデバイス５０５は、第１の支持体５１１ｖ２の構成が、上述の構成例３と異なる。

　本構成例のセンサデバイス５０５において、第１の支持体５１１ｖ２は、第２の支持体１２と同一の大きさを有する矩形板状の配線基板で構成され、第２の緩衝体５４５を介して第２の支持体１２の上面全域にわたって接合されている。第１の支持体５１１ｖ２の面内には、図２７に示すように、センサ素子３０の周囲を囲むように複数の貫通孔５１４が設けられており、これら貫通孔５１４を通過するボンディングワイヤＷ３を介して、第１の支持体５１１ｖ２と第２の支持体１２とが電気的に接続される。

　本構成例のように、第１の支持体５１１ｖ２の面積を上述のように拡張することによって、第１の支持体５１１ｖ２のマスが増加する。これにより、構成例１と同様に、センサ素子３０の所望とする応力耐性を確保することができるとともに、構成例２と同様に、センサ素子３０を安定的に保持することができる。

（構成例６）
　図２８は、本実施形態に係るセンサデバイスの他の構成例を示す概略側断面図である。本実施形態のセンサデバイス５０６は、キャップ５６の構成が、上述の構成例５と異なる。

　本構成例のセンサデバイス５０６において、キャップ５６は、第１の支持体５１１ｖ２よりも厚みが大きい金属板で構成され、キャップ５６の全体が重錘部として構成される。キャップ５６は、典型的には金属板で構成され、第１の支持体５１１ｖ２と対向する内面側には、センサ素子３０との当接を回避する矩形の凹溝５６１と、第１の支持体５１１ｖ２の上面周縁部に接合される脚部５６２とが設けられている。

　本構成例においては、上述の構成例５と同様の作用効果が得られるとともに、キャップ５６が重錘部として機能する。このため、第１の支持体５１１ｖ２が第２の支持体１２上でより安定的に支持され、これにより、センサ素子３０の振動モードがより安定に保持される。

　以上、本技術の実施形態について説明したが、本技術は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、種々変更を加え得ることは勿論である。

　例えば以上の実施形態では、センサ素子３０として、図５～図９に示した多軸角速度センサ素子を例に挙げて説明したが、これに限られず、単軸の角速度センサ素子が用いられてもよい。また、センサ素子３０は角速度センサ素子に限られず、加速度や圧力、温度等の他の物理量を検出可能なセンサ素子が用いられてもよいし、入射光束に応じた画像を撮像可能なイメージセンサ等も適用可能である。

　また以上の第１、第２及び第５の実施形態では、コントローラ２０を収容する空間部１２６を有するセンサデバイスについて説明したが、図２９に示すセンサデバイス６００のように、回路基板Ｓ上の実装領域に搭載されたコントローラ２０を空間部１２６内に収容可能に構成されてもよい。これにより、センサデバイスの構成の簡素化、実装密度の向上等を図ることができる。なお、空間部１２６に収容される電子部品はコントローラ２０に限られず、コンデンサ等の受動部品や他のセンサ部品であってもよい。

　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）　入力された物理量を検出するセンサ素子と、
　前記センサ素子と電気的に接続され前記センサ素子を支持する第１の支持体と、前記第１の支持体と電気的に接続され前記第１の支持体を支持する第２の支持体とを有するパッケージ本体と、
　前記センサ素子と前記第１の支持体との間に配置され、前記第１の支持体に対して前記センサ素子を弾性的に接続する第１の緩衝体と、
　前記第１の支持体と前記第２の支持体との間に配置され、前記第２の支持体に対して前記第１の支持体を弾性的に接続する第２の緩衝体と
　を具備するセンサデバイス。
（２）上記（１）に記載のセンサデバイスであって、
　前記第１の緩衝体は、前記第２の緩衝体よりも弾性率が小さい材料で構成される
　センサデバイス。
（３）上記（１）に記載のセンサデバイスであって、
　前記第１の緩衝体は、前記第２の緩衝体よりも弾性率が大きい材料で構成される
　センサデバイス。
（４）上記（１）～（３）のいずれか１つに記載のセンサデバイスであって、
　前記第２の支持体は、前記第２の緩衝体を介して前記第１の支持体を支持する支持面と、前記支持面に平行な平面壁部と、前記平面壁部に垂直な垂直壁部とを有する
　センサデバイス。
（５）上記（４）に記載のセンサデバイスであって、
　前記垂直壁部は、前記平面壁部の周縁に沿って設けられた周壁部である
　センサデバイス。
（６）上記（４）又は（５）に記載のセンサデバイスであって、
　前記支持面は、前記垂直壁部の一端部に設けられ、
　前記第２の支持体は、前記垂直壁部の他端部に設けられた外部接続端子をさらに有する
　センサデバイス。
（７）上記（５）又は（６）に記載のセンサデバイスであって、
　前記平面壁部と前記垂直壁部とに区画される空間部に収容された回路素子をさらに具備する
　センサデバイス。
（８）上記（６）又は（７）に記載のセンサデバイスであって、
　前記第２の支持体を支持する第３の支持体と、
　前記第２の支持体と前記第３の支持体との間に配置され、前記第３の支持体に対して前記第２の支持体を弾性的に接続する第３の緩衝体と
　をさらに具備するセンサデバイス。
（９）上記（１）～（８）のいずれか１つに記載のセンサデバイスであって、
　前記第１及び第２の緩衝体は、接着性樹脂層、金属バンプ及び異方性導電フィルムのいずれか１つで構成される
　センサデバイス。
（１０）上記（１）～（９）のいずれか１つに記載のセンサデバイスであって、
　前記第１及び第２の支持体は、セラミックス及びシリコンのいずれかで構成される
　センサデバイス。
（１１）上記（１）～（１０）のいずれか１つに記載のセンサデバイスであって、
　前記パッケージ本体に取り付けられ、前記センサ素子を被覆するキャップをさらに具備する
　センサデバイス。
（１２）上記（１１）に記載のセンサデバイスであって、
　前記キャップは、前記第１の支持体に取り付けられる
　センサデバイス。
（１３）上記（１１）に記載のセンサデバイスであって、
　前記キャップは、前記第２の支持体に取り付けられる
　センサデバイス。
（１４）上記（１２）に記載のセンサデバイスであって、
　前記第１の支持体は、開口部を有し、
　前記キャップは、前記開口部を介して前記センサ素子に向かって突出する重錘部を有する
　センサデバイス。
（１５）上記（１３）に記載のセンサデバイスであって、
　前記第１の支持体は、前記第２の支持体の内部に収容される
　センサデバイス。
（１６）上記（１）～（１５）のいずれか１つに記載のセンサデバイスであって、
　前記センサ素子は、角速度、加速度及び圧力の少なくとも１つを検出するセンサ素子である
　センサデバイス。
（１７）　入力された物理量を検出するセンサ素子と、
　前記センサ素子と電気的に接続され前記センサ素子を支持する第１の支持体と、前記第１の支持体と電気的に接続され前記第１の支持体を支持する第２の支持体とを有するパッケージ本体と、
　前記センサ素子と前記第１の支持体との間に配置され、前記第１の支持体に対して前記センサ素子を弾性的に接続する第１の緩衝体と、
　前記第１の支持体と前記第２の支持体との間に配置され、前記第２の支持体に対して前記第１の支持体を弾性的に接続する第２の緩衝体と
　を有するセンサデバイス
　を具備する電子機器。

　１０Ａ～１０Ｅ…パッケージ本体
　１１，１３，１６，５１１…第１の支持体
　１２，１４，１７…第２の支持体
　１５…第３の支持体
　２０…コントローラ
　３０…センサ素子
　４１，４４，５４１，５４４…第１の緩衝体
　４２，４５，５４２，５４５…第２の緩衝体
　４３…第３の緩衝体
　５０，５１，５２，５４，５５，５６…キャップ
　１００，２００，３００，４００，５００…センサデバイス
　１２１，１４１…平面壁部
　１２２，１４２…垂直壁部
　１２３，１４３…支持面
　１２６…空間部
　５５２…重錘部

Claims (17)

1. 　入力された物理量を検出するセンサ素子と、
   　前記センサ素子と電気的に接続され前記センサ素子を支持する第１の支持体と、前記第１の支持体と電気的に接続され前記第１の支持体を支持する第２の支持体とを有するパッケージ本体と、
   　前記センサ素子と前記第１の支持体との間に配置され、前記第１の支持体に対して前記センサ素子を弾性的に接続する第１の緩衝体と、
   　前記第１の支持体と前記第２の支持体との間に配置され、前記第２の支持体に対して前記第１の支持体を弾性的に接続する第２の緩衝体と
   　を具備するセンサデバイス。
2. 　請求項１に記載のセンサデバイスであって、
   　前記第１の緩衝体は、前記第２の緩衝体よりも弾性率が小さい材料で構成される
   　センサデバイス。
3. 　請求項１に記載のセンサデバイスであって、
   　前記第１の緩衝体は、前記第２の緩衝体よりも弾性率が大きい材料で構成される
   　センサデバイス。
4. 　請求項１に記載のセンサデバイスであって、
   　前記第２の支持体は、前記第２の緩衝体を介して前記第１の支持体を支持する支持面と、前記支持面に平行な平面壁部と、前記平面壁部に垂直な垂直壁部とを有する
   　センサデバイス。
5. 　請求項４に記載のセンサデバイスであって、
   　前記垂直壁部は、前記平面壁部の周縁に沿って設けられた周壁部である
   　センサデバイス。
6. 　請求項４に記載のセンサデバイスであって、
   　前記支持面は、前記垂直壁部の一端部に設けられ、
   　前記第２の支持体は、前記垂直壁部の他端部に設けられた外部接続端子をさらに有する
   　センサデバイス。
7. 　請求項５に記載のセンサデバイスであって、
   　前記平面壁部と前記垂直壁部とに区画される空間部に収容された回路素子をさらに具備する
   　センサデバイス。
8. 　請求項６に記載のセンサデバイスであって、
   　前記第２の支持体を支持する第３の支持体と、
   　前記第２の支持体と前記第３の支持体との間に配置され、前記第３の支持体に対して前記第２の支持体を弾性的に接続する第３の緩衝体と
   　をさらに具備するセンサデバイス。
9. 　請求項１に記載のセンサデバイスであって、
   　前記第１及び第２の緩衝体は、接着性樹脂層、金属バンプ及び異方性導電フィルムのいずれか１つで構成される
   　センサデバイス。
10. 　請求項１に記載のセンサデバイスであって、
    　前記第１及び第２の支持体は、セラミックス及びシリコンのいずれかで構成される
    　センサデバイス。
11. 　請求項１に記載のセンサデバイスであって、
    　前記パッケージ本体に取り付けられ、前記センサ素子を被覆するキャップをさらに具備する
    　センサデバイス。
12. 　請求項１１に記載のセンサデバイスであって、
    　前記キャップは、前記第１の支持体に取り付けられる
    　センサデバイス。
13. 　請求項１１に記載のセンサデバイスであって、
    　前記キャップは、前記第２の支持体に取り付けられる
    　センサデバイス。
14. 　請求項１２に記載のセンサデバイスであって、
    　前記第１の支持体は、開口部を有し、
    　前記キャップは、前記開口部を介して前記センサ素子に向かって突出する重錘部を有する
    　センサデバイス。
15. 　請求項１３に記載のセンサデバイスであって、
    　前記第１の支持体は、前記第２の支持体の内部に収容される
    　センサデバイス。
16. 　請求項１に記載のセンサデバイスであって、
    　前記センサ素子は、角速度、加速度及び圧力の少なくとも１つを検出するセンサ素子である
    　センサデバイス。
17. 　入力された物理量を検出するセンサ素子と、
    　前記センサ素子と電気的に接続され前記センサ素子を支持する第１の支持体と、前記第１の支持体と電気的に接続され前記第１の支持体を支持する第２の支持体とを有するパッケージ本体と、
    　前記センサ素子と前記第１の支持体との間に配置され、前記第１の支持体に対して前記センサ素子を弾性的に接続する第１の緩衝体と、
    　前記第１の支持体と前記第２の支持体との間に配置され、前記第２の支持体に対して前記第１の支持体を弾性的に接続する第２の緩衝体と
    　を有するセンサデバイス
    　を具備する電子機器。

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