JP2017173074A - センサーデバイス、電子機器及び移動体 - Google Patents
センサーデバイス、電子機器及び移動体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017173074A JP2017173074A JP2016058102A JP2016058102A JP2017173074A JP 2017173074 A JP2017173074 A JP 2017173074A JP 2016058102 A JP2016058102 A JP 2016058102A JP 2016058102 A JP2016058102 A JP 2016058102A JP 2017173074 A JP2017173074 A JP 2017173074A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor element
- wiring board
- detection signal
- sensor device
- flexible wiring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 181
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 14
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 244000126211 Hericium coralloides Species 0.000 description 1
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- PSHMSSXLYVAENJ-UHFFFAOYSA-N dilithium;[oxido(oxoboranyloxy)boranyl]oxy-oxoboranyloxyborinate Chemical compound [Li+].[Li+].O=BOB([O-])OB([O-])OB=O PSHMSSXLYVAENJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- -1 silver halide Chemical class 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
【課題】配線間の干渉による出力特性の劣化や、外部からのノイズが検出信号に重畳されやすくなる虞を低減できるセンサーデバイスの提供。
【解決手段】センサーデバイス1は、検出信号を出力する検出用電極S1,S2を含むセンサー素子10と、可撓性を有するベース21、及びベース21に配置されセンサー素子10と電気的に接続されているセンサー素子用配線22を含み、センサー素子10が搭載されているフレキシブル配線基板20と、検出信号用パッド31を備えるICチップ30と、センサー素子10、フレキシブル配線基板20、及びICチップ30を収容するパッケージ40と、を備え、センサー素子用配線22は、検出用電極S1,S2に電気的に接続されている検出信号用配線(22aなど)を含み、検出信号用配線(22aなど)と、検出信号用パッド31との間は、金属ワイヤー51により電気的に接続されている。
【選択図】図1
【解決手段】センサーデバイス1は、検出信号を出力する検出用電極S1,S2を含むセンサー素子10と、可撓性を有するベース21、及びベース21に配置されセンサー素子10と電気的に接続されているセンサー素子用配線22を含み、センサー素子10が搭載されているフレキシブル配線基板20と、検出信号用パッド31を備えるICチップ30と、センサー素子10、フレキシブル配線基板20、及びICチップ30を収容するパッケージ40と、を備え、センサー素子用配線22は、検出用電極S1,S2に電気的に接続されている検出信号用配線(22aなど)を含み、検出信号用配線(22aなど)と、検出信号用パッド31との間は、金属ワイヤー51により電気的に接続されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、センサーデバイス、このセンサーデバイスを備えている電子機器及び移動体に関する。
従来、センサーデバイスとして、基部と基部から延びる振動腕とを有するジャイロ素子と、ジャイロ素子の基部に接続される複数のリードとリードを保持する平面部とを有する支持基板と、支持基板の平面部が固定されるセラミックパッケージと、を備え、セラミックパッケージと支持基板の平面部との間に、導電性接着剤が配置された構成の振動ジャイロが知られている(例えば、特許文献1参照)。
上記振動ジャイロは、セラミックパッケージの凹部内に、ジャイロ素子を励振させる発振回路、ジャイロ素子に発生した電気信号を用いて角速度を検出する検出回路などを有するICチップを備えている。
上記振動ジャイロは、ジャイロ素子とICチップとが、セラミックパッケージの配線、配線の先端に設けられた接続端子、接続端子と支持基板とを接着する導電性接着剤、及び支持基板などを介して電気的に接続されている。
上記振動ジャイロは、セラミックパッケージの凹部内に、ジャイロ素子を励振させる発振回路、ジャイロ素子に発生した電気信号を用いて角速度を検出する検出回路などを有するICチップを備えている。
上記振動ジャイロは、ジャイロ素子とICチップとが、セラミックパッケージの配線、配線の先端に設けられた接続端子、接続端子と支持基板とを接着する導電性接着剤、及び支持基板などを介して電気的に接続されている。
上述したように、上記振動ジャイロは、微弱な検出信号が流れるジャイロ素子からICチップまでの電気的な接続経路が、セラミックパッケージの配線を介するなど複数の構成要素に跨り複雑であることから、配線間の干渉(例えば、寄生容量や電磁ノイズの発生など)による出力特性の劣化の虞や、外部からのノイズが微弱な検出信号に重畳されやすくなる虞がある。
また、上記振動ジャイロは、ジャイロ素子からICチップまでの電気的な接続経路が、複数の構成要素に跨っていることから、構成要素間の接続箇所が多くなり、接続の信頼性が低下する虞がある。
また、上記振動ジャイロは、ジャイロ素子からICチップまでの電気的な接続経路が、複数の構成要素に跨っていることから、構成要素間の接続箇所が多くなり、接続の信頼性が低下する虞がある。
本発明は、上記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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例にかかるセンサーデバイスは、検出信号を出力する検出用電極を含むセンサー素子と、可撓性を有するベース、及び前記ベースに配置され前記センサー素子と電気的に接続されているセンサー素子用配線を含み、前記センサー素子が搭載されているフレキシブル配線基板と、検出信号用パッドを備える半導体素子と、前記センサー素子、前記フレキシブル配線基板、及び前記半導体素子を収容するパッケージと、を備え、前記センサー素子用配線は、前記検出用電極に電気的に接続されている検出信号用配線を含み、前記検出信号用配線と、前記検出信号用パッドとの間は、導電性部材により電気的に接続されていることを特徴とする。
これによれば、センサーデバイスは、センサー素子(ジャイロ素子に相当)の検出信号を出力する検出用電極と半導体素子(ICチップに相当)の検出信号用パッドとが、フレキシブル配線基板の検出信号用配線及び導電性部材を介して電気的に接続されている。
これにより、センサーデバイスは、センサー素子から半導体素子までの電気的な接続経路を、パッケージの配線を介さずに、従来技術(例えば、特許文献1、以下同様)よりも簡単(単純)にすることができる。
この結果、センサーデバイスは、配線間の干渉による出力特性の劣化の虞や、外部からのノイズが微弱な検出信号に重畳されやすくなる虞を低減することができる。
また、センサーデバイスは、センサー素子から半導体素子までの電気的な接続経路が簡単になることから、従来技術よりも構成要素間の接続箇所が減り、その分、接続の信頼性を向上させることができる。
また、センサーデバイスは、フレキシブル配線基板を用いることにより、例えば、センサー素子のTAB(Tape Automated Bonding)実装などが可能となり、生産性を向上させることができる。
これにより、センサーデバイスは、センサー素子から半導体素子までの電気的な接続経路を、パッケージの配線を介さずに、従来技術(例えば、特許文献1、以下同様)よりも簡単(単純)にすることができる。
この結果、センサーデバイスは、配線間の干渉による出力特性の劣化の虞や、外部からのノイズが微弱な検出信号に重畳されやすくなる虞を低減することができる。
また、センサーデバイスは、センサー素子から半導体素子までの電気的な接続経路が簡単になることから、従来技術よりも構成要素間の接続箇所が減り、その分、接続の信頼性を向上させることができる。
また、センサーデバイスは、フレキシブル配線基板を用いることにより、例えば、センサー素子のTAB(Tape Automated Bonding)実装などが可能となり、生産性を向上させることができる。
[適用例2]上記適用例にかかるセンサーデバイスにおいて、前記導電性部材は、金属ワイヤー、金属ボール、及び導電性接着剤の内、少なくとも1つを含むことが好ましい。
これによれば、センサーデバイスは、導電性部材が、金属ワイヤー、金属ボール、及び導電性接着剤の内、少なくとも1つを含むことから、その特性により検出信号用配線と検出信号用パッドとの電気的な接続を確実に行うことができる。
[適用例3]上記適用例にかかるセンサーデバイスにおいて、前記半導体素子は、前記フレキシブル配線基板に固定されていることが好ましい。
これによれば、センサーデバイスは、センサー素子と半導体素子とがフレキシブル配線基板に固定されていることから、例えば、半導体素子を用いたセンサー素子の調整を、両者をパッケージに収容する前に行うことができる。
これにより、センサーデバイスは、従来技術のような、パッケージに半導体素子を取り付けた後でないとセンサー素子の調整が行えず、調整不良の際にパッケージを一緒に廃棄しなければならない場合よりも、製造工程における不良品のコストを低減することができる。
これにより、センサーデバイスは、従来技術のような、パッケージに半導体素子を取り付けた後でないとセンサー素子の調整が行えず、調整不良の際にパッケージを一緒に廃棄しなければならない場合よりも、製造工程における不良品のコストを低減することができる。
[適用例4]上記適用例にかかるセンサーデバイスにおいて、前記フレキシブル配線基板の第1部分に前記センサー素子が搭載され、前記第1部分とは異なる第2部分に前記半導体素子が固定され、前記フレキシブル配線基板は、前記パッケージに固定され、前記パッケージは、前記フレキシブル配線基板が固定される領域に、第1固定面と、前記第1固定面を含む面と交差する第2固定面とを含み、前記フレキシブル配線基板の前記第1部分が前記第1固定面に固定され、前記フレキシブル配線基板の前記第2部分が前記第2固定面に固定されていることが好ましい。
これによれば、センサーデバイスは、パッケージにおけるフレキシブル配線基板のセンサー素子が搭載されている第1部分が固定されている第1固定面に対して、フレキシブル配線基板の半導体素子が固定されている第2部分が固定されている第2固定面が、傾斜していることになる。
これにより、センサーデバイスは、例えば、パッケージが第2固定面の傾斜と同じ傾斜度の傾斜面に取り付けられた場合に、第1固定面が水平となり得ることから、センサー素子の検出軸を、垂直または水平にすることができる。
これにより、センサーデバイスは、例えば、パッケージが第2固定面の傾斜と同じ傾斜度の傾斜面に取り付けられた場合に、第1固定面が水平となり得ることから、センサー素子の検出軸を、垂直または水平にすることができる。
[適用例5]上記適用例にかかるセンサーデバイスにおいて、前記第2固定面は、前記第1固定面を含む面に対して直交していることが好ましい。
これによれば、センサーデバイスは、パッケージの第2固定面が第1固定面に対して直角であることから、例えば、パッケージが、第2固定面が水平になるように取り付けられた場合に、センサー素子の検出軸を、水平または垂直にすることができる。
なお、ここでいう直交とは、完全に直交していなくてもよく、製造上のばらつきなどの誤差範囲を含めるものとする。
なお、ここでいう直交とは、完全に直交していなくてもよく、製造上のばらつきなどの誤差範囲を含めるものとする。
[適用例6]上記適用例にかかるセンサーデバイスにおいて、前記半導体素子と、前記フレキシブル配線基板と、前記センサー素子とが、この順に重ねて配置され、前記検出信号用パッドは、前記半導体素子の前記フレキシブル配線基板と対向する面に配置され、前記フレキシブル配線基板の前記検出信号用配線は、前記半導体素子と対向する面である一方面における前記検出信号用パッドと対向する位置に配置された固定用電極を含み、前記検出信号用パッドと前記固定用電極とは、導電性部材により、電気的および機械的に接続され、前記フレキシブル配線基板の前記一方面とは表裏の関係にある他方面側にセンサー素子が搭載されていることが好ましい。
これによれば、センサーデバイスは、半導体素子と、フレキシブル配線基板と、センサー素子とが、この順に重ねて配置され、半導体素子の検出信号用パッドと、フレキシブル配線基板の検出信号用配線の固定用電極と、が互いに対向する位置に配置され、両者が導電性部材により、電気的および機械的に接続されている。
これにより、センサーデバイスは、上記適用例3〜5などと比較して、小型化を図ることができるとともに、センサー素子から半導体素子までの電気的な接続経路を短くすることができる。
これにより、センサーデバイスは、上記適用例3〜5などと比較して、小型化を図ることができるとともに、センサー素子から半導体素子までの電気的な接続経路を短くすることができる。
[適用例7]上記適用例にかかるセンサーデバイスにおいて、前記半導体素子と、前記フレキシブル配線基板と、前記センサー素子とが、この順に重ねて配置され、前記半導体素子は、前記フレキシブル配線基板と対向する面である一方面に前記検出信号用パッドを含み、前記半導体素子の前記一方面における前記検出信号用パッドと異なる位置に、前記フレキシブル配線基板が固定され、前記検出信号用配線は、前記フレキシブル配線基板の前記半導体素子と対向する面である一方面とは表裏の関係にある他方面に配置された接続用電極を含み、前記検出信号用パッドと前記接続用電極とは、導電性部材により、電気的に接続され、前記フレキシブル配線基板の前記他方面側にセンサー素子が搭載されていることが好ましい。
これによれば、センサーデバイスは、半導体素子と、フレキシブル配線基板と、センサー素子とが、この順に重ねて配置され、フレキシブル配線基板が、半導体素子の一方面における検出信号用パッドと異なる位置に固定されていることから、例えば、接着剤などを用いて、フレキシブル配線基板の全面を半導体素子の一方面に固定することができる。
これにより、センサーデバイスは、小型化を図りつつ、センサー素子に影響を及ぼすフレキシブル配線基板の不要振動を低減することできる。
これにより、センサーデバイスは、小型化を図りつつ、センサー素子に影響を及ぼすフレキシブル配線基板の不要振動を低減することできる。
[適用例8]上記適用例にかかるセンサーデバイスにおいて、前記センサー素子用配線は、弾性を有し前記センサー素子を中空で支持する支持部を備えていることが好ましい。
これによれば、センサーデバイスは、センサー素子用配線が、弾性を有しセンサー素子を中空で支持する支持部を備えていることから、例えば、外部からの衝撃や応力に対して支持部が衝撃や応力を吸収(緩和)し、センサー素子の耐衝撃性などの機械的特性を向上させることができる。
また、センサーデバイスは、例えば、センサー素子が振動素子である場合には、弾性を有する支持部によって外部への振動漏れを低減することができる。
また、センサーデバイスは、例えば、センサー素子が振動素子である場合には、弾性を有する支持部によって外部への振動漏れを低減することができる。
[適用例9]上記適用例にかかるセンサーデバイスにおいて、前記半導体素子は、前記検出信号用パッドを介して前記検出用電極から入力される前記検出信号を処理する検出回路を備えていることが好ましい。
これによれば、センサーデバイスは、半導体素子が検出信号を処理する検出回路を備えていることから、センサー素子が出力する検出信号により物理量を検出することができる。
[適用例10]上記適用例にかかるセンサーデバイスにおいて、前記センサー素子は、駆動用電極を備え、前記駆動用電極に印加された駆動信号により駆動振動する角速度センサー素子であり、前記半導体素子は、駆動信号用パッドと、前記駆動信号用パッドを介して前記駆動用電極に出力する前記駆動信号を生成する駆動回路と、前記検出信号用パッドを介して入力される前記検出信号を処理する検出回路と、を備えていることが好ましい。
これによれば、センサーデバイスは、センサー素子が角速度センサー素子であり、半導体素子が駆動信号を生成する駆動回路と、検出信号を処理する検出回路と、を備えていることから、駆動回路によって駆動振動されたセンサー素子が出力する検出信号により、物理量としての角速度を検出することができる。
[適用例11]本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載のセンサーデバイスを備えていることを特徴とする。
これによれば、電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載のセンサーデバイスを備えていることから、上記適用例に記載された効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。
[適用例12]本適用例にかかる移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載のセンサーデバイスを備えていることを特徴とする。
これによれば、移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載のセンサーデバイスを備えていることから、上記適用例に記載された効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、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い。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
(第1実施形態)
最初に、第1実施形態のセンサーデバイスについて説明する。
図1は、第1実施形態のセンサーデバイスの概略構成を示すリッド(蓋)側から俯瞰した模式平面図である。図2は、図1のA−A線での模式断面図である。
なお、図1を含む以下の各平面図では、説明の便宜上、リッドなどの一部の構成要素を省略してある。また、以下の各図において、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、図中のX軸、Y軸、Z軸は、互いに直交する座標軸である。
最初に、第1実施形態のセンサーデバイスについて説明する。
図1は、第1実施形態のセンサーデバイスの概略構成を示すリッド(蓋)側から俯瞰した模式平面図である。図2は、図1のA−A線での模式断面図である。
なお、図1を含む以下の各平面図では、説明の便宜上、リッドなどの一部の構成要素を省略してある。また、以下の各図において、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、図中のX軸、Y軸、Z軸は、互いに直交する座標軸である。
図1、図2に示すように、センサーデバイス1は、センサー素子10と、フレキシブル配線基板20と、半導体素子としてのICチップ30と、センサー素子10、フレキシブル配線基板20、ICチップ30を収容するパッケージ40と、を備えている。
以下、これらの構成要素について詳述する。
<センサー素子>
センサー素子10は、例えば、圧電材料である水晶を主要材料として形成されている。水晶は、電気軸と呼ばれるX軸、機械軸と呼ばれるY軸及び光学軸と呼ばれるZ軸を有している。
ここでは、水晶の各軸(X軸、Y軸、Z軸)と各図の各座標軸(X軸、Y軸、Z軸)とが、それぞれほぼ一致しているものとする。
<センサー素子>
センサー素子10は、例えば、圧電材料である水晶を主要材料として形成されている。水晶は、電気軸と呼ばれるX軸、機械軸と呼ばれるY軸及び光学軸と呼ばれるZ軸を有している。
ここでは、水晶の各軸(X軸、Y軸、Z軸)と各図の各座標軸(X軸、Y軸、Z軸)とが、それぞれほぼ一致しているものとする。
センサー素子10は、水晶の原石などから、互いに直交するX軸及びY軸に平行な平面(XY平面)に沿って切り出されて平板状に加工され、この平面と直交するZ軸方向に所定の厚みを有している。なお、所定の厚みは、発振周波数(共振周波数)、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。
センサー素子10は、例えば、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチング(ウエットエッチングまたはドライエッチング)により形成されている。なお、センサー素子10は、1枚の水晶ウエハーから複数個取りすることが可能である。
センサー素子10は、例えば、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチング(ウエットエッチングまたはドライエッチング)により形成されている。なお、センサー素子10は、1枚の水晶ウエハーから複数個取りすることが可能である。
センサー素子10は、その形状からDouble−T(ダブルティー)型と呼ばれる構成となっている。
センサー素子10は、中心部分に位置する略矩形状の基部11と、基部11からY軸に沿って延伸された1対の検出用振動腕12a,12bと、検出用振動腕12a,12bと直交するように基部11からX軸に沿って延伸された1対の連結腕13a,13bと、各連結腕13a,13bの先端側からY軸に沿って延伸された各1対の駆動用振動腕14a,14b,15a,15bと、を備えている。
また、センサー素子10は、検出用振動腕12aに検出用電極S1、検出用振動腕12bに検出用電極S2が形成され、駆動用振動腕14a,14b,15a,15bに駆動用電極D1が形成されている。
センサー素子10は、中心部分に位置する略矩形状の基部11と、基部11からY軸に沿って延伸された1対の検出用振動腕12a,12bと、検出用振動腕12a,12bと直交するように基部11からX軸に沿って延伸された1対の連結腕13a,13bと、各連結腕13a,13bの先端側からY軸に沿って延伸された各1対の駆動用振動腕14a,14b,15a,15bと、を備えている。
また、センサー素子10は、検出用振動腕12aに検出用電極S1、検出用振動腕12bに検出用電極S2が形成され、駆動用振動腕14a,14b,15a,15bに駆動用電極D1が形成されている。
センサー素子10の基部11の一方面(Z軸と直交する面で、−Z側の面)11aには、上記検出用電極S1,S2、駆動用電極D1と電気的に接続された6個の接続端子S1S,S1G,S2S,S2G,D1S,D1Gが設けられている。
図1に示すように、接続端子は、基部11の+X側に、Y軸に沿って、+Y側から−Y側へS1S、D1G、S2Sの順に配置され、基部11の−X側に、Y軸に沿って、+Y側から−Y側へS1G、D1S、S2Gの順に配置されている。
検出用電極S1,S2、駆動用電極D1は、それぞれ対になっており、一方が接続端子の○○S側(信号側)に、他方が接続端子の○○G側(接地側)に接続されている。
なお、検出用電極S1,S2、駆動用電極D1及び接続端子(S1Sなど)は、例えば、クロムを下地層とし、その上に金を含む層が積層された構成の金属被膜となっている。
図1に示すように、接続端子は、基部11の+X側に、Y軸に沿って、+Y側から−Y側へS1S、D1G、S2Sの順に配置され、基部11の−X側に、Y軸に沿って、+Y側から−Y側へS1G、D1S、S2Gの順に配置されている。
検出用電極S1,S2、駆動用電極D1は、それぞれ対になっており、一方が接続端子の○○S側(信号側)に、他方が接続端子の○○G側(接地側)に接続されている。
なお、検出用電極S1,S2、駆動用電極D1及び接続端子(S1Sなど)は、例えば、クロムを下地層とし、その上に金を含む層が積層された構成の金属被膜となっている。
センサー素子10は、主に1対の検出用振動腕12a,12bで、物理量としての角速度を検出する検出振動系を構成し、1対の連結腕13a,13bと各1対の駆動用振動腕14a,14b,15a,15bとで、センサー素子10を駆動する駆動振動系を構成している。
ここで、センサー素子10の動作について説明する。
図3、図4A、図4Bは、振動素子の動作を説明する模式平面図である。図3は駆動振動状態を示し、図4A、図4Bは、角速度が加わった状態における検出振動状態を示している。
なお、図3、図4A、図4Bにおいて、振動状態を簡易に表現するために、各振動腕は線で表している。
図3、図4A、図4Bは、振動素子の動作を説明する模式平面図である。図3は駆動振動状態を示し、図4A、図4Bは、角速度が加わった状態における検出振動状態を示している。
なお、図3、図4A、図4Bにおいて、振動状態を簡易に表現するために、各振動腕は線で表している。
図3において、センサー素子10の駆動振動状態を説明する。
まず、ICチップ30の駆動回路(詳細後述)から駆動信号が印加されることにより、センサー素子10は角速度が加わらない状態において、駆動用振動腕14a,14b,15a,15bが矢印Eで示す方向に屈曲振動を行う。この屈曲振動は、実線で示す振動姿態と2点鎖線で示す振動姿態とを所定の周波数で繰り返している。
まず、ICチップ30の駆動回路(詳細後述)から駆動信号が印加されることにより、センサー素子10は角速度が加わらない状態において、駆動用振動腕14a,14b,15a,15bが矢印Eで示す方向に屈曲振動を行う。この屈曲振動は、実線で示す振動姿態と2点鎖線で示す振動姿態とを所定の周波数で繰り返している。
次に、この駆動振動を行っている状態で、センサー素子10にZ軸回りの角速度ωが加わると、センサー素子10は、図4A、図4Bに示すような振動を行う。
まず、図4Aに示すように、駆動振動系を構成する駆動用振動腕14a,14b,15a,15b及び連結腕13a,13bには、矢印B方向のコリオリ力が働く。また同時に、検出用振動腕12a,12bは、矢印B方向のコリオリ力に呼応して、矢印C方向に変形する。
まず、図4Aに示すように、駆動振動系を構成する駆動用振動腕14a,14b,15a,15b及び連結腕13a,13bには、矢印B方向のコリオリ力が働く。また同時に、検出用振動腕12a,12bは、矢印B方向のコリオリ力に呼応して、矢印C方向に変形する。
その後、図4Bに示すように、駆動用振動腕14a,14b,15a,15b及び連結腕13a,13bには、矢印B’方向に戻る力が働く。また同時に、検出用振動腕12a,12bは、矢印B’方向の力に呼応して、矢印C’方向に変形する。
センサー素子10は、この一連の動作を交互に繰り返して新たな振動が励起される。
なお、矢印B,B’方向の振動は、重心Gに対して周方向(矢印D,D’の方向)の振動である。そして、センサー素子10は、検出用振動腕12a,12bに形成された検出用電極S1,S2が、振動により発生した水晶の歪を検出信号として検出し、ICチップ30の検出回路(詳細後述)で処理することによって角速度ωが求められる。
このように、センサーデバイス1は、物理量としての角速度を検出する角速度センサーとして機能し、センサー素子10は、角速度センサー素子として機能する。
センサー素子10は、後述するフレキシブル配線基板20に搭載されている。
センサー素子10は、この一連の動作を交互に繰り返して新たな振動が励起される。
なお、矢印B,B’方向の振動は、重心Gに対して周方向(矢印D,D’の方向)の振動である。そして、センサー素子10は、検出用振動腕12a,12bに形成された検出用電極S1,S2が、振動により発生した水晶の歪を検出信号として検出し、ICチップ30の検出回路(詳細後述)で処理することによって角速度ωが求められる。
このように、センサーデバイス1は、物理量としての角速度を検出する角速度センサーとして機能し、センサー素子10は、角速度センサー素子として機能する。
センサー素子10は、後述するフレキシブル配線基板20に搭載されている。
<フレキシブル配線基板>
フレキシブル配線基板20は、可撓性を有する略矩形状のベース21と、ベース21に配置され、センサー素子10と電気的に接続されているセンサー素子用配線22と、を含み、センサー素子用配線22の上方(+Z側)に、センサー素子10が搭載されている。
また、本実施形態では、フレキシブル配線基板20の、平面視でセンサー素子10と重ならない位置(センサー素子10の+X側)に、ICチップ30が固定されている。
フレキシブル配線基板20は、センサー素子10とICチップ30とを搭載した状態で後述するパッケージ40に収容されている。
フレキシブル配線基板20は、可撓性を有する略矩形状のベース21と、ベース21に配置され、センサー素子10と電気的に接続されているセンサー素子用配線22と、を含み、センサー素子用配線22の上方(+Z側)に、センサー素子10が搭載されている。
また、本実施形態では、フレキシブル配線基板20の、平面視でセンサー素子10と重ならない位置(センサー素子10の+X側)に、ICチップ30が固定されている。
フレキシブル配線基板20は、センサー素子10とICチップ30とを搭載した状態で後述するパッケージ40に収容されている。
フレキシブル配線基板20のベース21は、ポリイミドなどの樹脂からシート状(フィルム状)に形成されており、センサー素子用配線22は、ベース21に接合された銅などの金属箔を、例えば、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチングによりパターニングすることによって形成されている。
センサー素子用配線22は、接着剤などの接合部材(図示せず)により、ベース21のパッケージ40への固定面とは反対側の面に接合されている。
センサー素子用配線22は、接着剤などの接合部材(図示せず)により、ベース21のパッケージ40への固定面とは反対側の面に接合されている。
ベース21は、シリコーン系、エポキシ系、またはポリイミド系などの接着剤50により、固定面の略全体が、パッケージ40に固定(接着固定)されている。
ベース21には、センサー素子10と対向する位置に、略矩形状の開口部23が設けられている。
センサー素子用配線22は、平面視で開口部23の開口部分と重なる位置に、弾性を有しセンサー素子10を中空で支持するリード状の支持部24を備えている。
ベース21には、センサー素子10と対向する位置に、略矩形状の開口部23が設けられている。
センサー素子用配線22は、平面視で開口部23の開口部分と重なる位置に、弾性を有しセンサー素子10を中空で支持するリード状の支持部24を備えている。
支持部24は、センサー素子10の6個の接続端子S1S,S1G,S2S,S2G,D1S,D1Gに対応するように、開口部23の−X側に3本、+X側に3本の計6本が設けられている。
6本の支持部24の内、接続端子S1S,S1G,S2S,S2Gに対応するものは、先端部の位置合わせのために平面視でクランク状に屈曲して形成され、接続端子D1S,D1Gに対応するものは、平面視で直線状(図示せず)に形成されている。
6本の支持部24は、図2に示すように、側面から見て開口部23の縁から、開口部23の中央(基部11)に向かって斜め上方(+Z側)に折り曲げられ、基部11の接続端子S1S,S1G,S2S,S2G,D1S,D1Gに対向する位置まで、延設されている。
6本の支持部24の内、接続端子S1S,S1G,S2S,S2Gに対応するものは、先端部の位置合わせのために平面視でクランク状に屈曲して形成され、接続端子D1S,D1Gに対応するものは、平面視で直線状(図示せず)に形成されている。
6本の支持部24は、図2に示すように、側面から見て開口部23の縁から、開口部23の中央(基部11)に向かって斜め上方(+Z側)に折り曲げられ、基部11の接続端子S1S,S1G,S2S,S2G,D1S,D1Gに対向する位置まで、延設されている。
6本の支持部24の先端部は、水平(XY平面に平行)に折り曲げられ、それぞれセンサー素子10の基部11の接続端子S1S,S1G,S2S,S2G,D1S,D1Gに、金属バンプ、または導電性接着剤などの接合部材25により電気的及び機械的に接続されている。
これにより、センサー素子10は、6本の支持部24によって水平に支持されている。
この構成によって、センサー素子10は、フレキシブル配線基板20を用いたTAB実装が可能となっている。
これにより、センサー素子10は、6本の支持部24によって水平に支持されている。
この構成によって、センサー素子10は、フレキシブル配線基板20を用いたTAB実装が可能となっている。
センサー素子用配線22は、支持部24及び接続端子S1S,S1G,S2S,S2Gを介してセンサー素子10の検出用電極S1,S2に電気的に接続されている検出信号用配線22a,22b,22c,22dを含んでいる。
検出信号用配線22a,22b,22c,22dは、支持部24からICチップ30側に引き回されている。検出信号用配線22b,22dは、開口部23を迂回してICチップ30側に引き回されている。
検出信号用配線22a,22b,22c,22dは、支持部24からICチップ30側に引き回されている。検出信号用配線22b,22dは、開口部23を迂回してICチップ30側に引き回されている。
また、センサー素子用配線22は、支持部24及び接続端子D1S,D1Gを介してセンサー素子10の駆動用電極D1に電気的に接続されている駆動信号用配線22e,22fを含んでいる。
駆動信号用配線22e,22fは、支持部24からICチップ30側に引き回されている。駆動信号用配線22eは、検出信号用配線22dを迂回してICチップ30側に引き回されている。
なお、センサー素子用配線22は、接続の信頼性の観点から、センサー素子10及びICチップ30との接続部にクロム、金などの金属被膜が積層されていることが好ましい。
駆動信号用配線22e,22fは、支持部24からICチップ30側に引き回されている。駆動信号用配線22eは、検出信号用配線22dを迂回してICチップ30側に引き回されている。
なお、センサー素子用配線22は、接続の信頼性の観点から、センサー素子10及びICチップ30との接続部にクロム、金などの金属被膜が積層されていることが好ましい。
<ICチップ>
ICチップ30は、接着剤などの接合部材(図示せず)によりフレキシブル配線基板20のベース21に固定されている。ICチップ30は、能動面34(ベース21への固定面とは表裏の関係にある面)のセンサー素子10側に、Y軸にそって複数の検出信号用パッド31と、複数の駆動信号用パッド32とを備えている。
ICチップ30は、センサー素子10を駆動する駆動信号を生成する駆動回路と、センサー素子10からの検出信号を処理する検出回路と、を備えている。
ICチップ30は、接着剤などの接合部材(図示せず)によりフレキシブル配線基板20のベース21に固定されている。ICチップ30は、能動面34(ベース21への固定面とは表裏の関係にある面)のセンサー素子10側に、Y軸にそって複数の検出信号用パッド31と、複数の駆動信号用パッド32とを備えている。
ICチップ30は、センサー素子10を駆動する駆動信号を生成する駆動回路と、センサー素子10からの検出信号を処理する検出回路と、を備えている。
フレキシブル配線基板20の検出信号用配線22a,22b,22c,22dとICチップ30の検出信号用パッド31との間、及びフレキシブル配線基板20の駆動信号用配線22e,22fとICチップ30の駆動信号用パッド32との間は、導電性部材としての金属ワイヤー51により電気的に接続されている。
ICチップ30は、検出信号用パッド31及び駆動信号用パッド32の他に、外部との接続用パッド33を複数備えている。複数の接続用パッド33は、金属ワイヤー51により後述するパッケージ40の内部端子44と電気的に接続されている。
ICチップ30は、検出信号用パッド31及び駆動信号用パッド32の他に、外部との接続用パッド33を複数備えている。複数の接続用パッド33は、金属ワイヤー51により後述するパッケージ40の内部端子44と電気的に接続されている。
ここで、センサー素子10の駆動及び検出にかかる回路構成について説明する。
図5は、センサー素子10の駆動及び検出にかかる回路構成を示す概略図である。なお、以下の回路構成の説明は、以降の各実施形態にも共通する内容である。
図5は、センサー素子10の駆動及び検出にかかる回路構成を示す概略図である。なお、以下の回路構成の説明は、以降の各実施形態にも共通する内容である。
図5に示すように、センサー素子10の駆動及び検出にかかる回路構成には、駆動回路410と、検出回路420と、を含む。駆動回路410及び検出回路420は、ICチップ30に組み込まれている。
駆動回路410は、I/V変換回路(電流電圧変換回路)411と、AC増幅回路412と、振幅調整回路413と、を有する。駆動回路410は、駆動信号を生成し、センサー素子10に形成された駆動用電極D1に供給する回路である。以下、駆動回路410について、詳細に説明する。
センサー素子10が振動すると、圧電効果に基づく交流電流が、センサー素子10に形成された駆動用電極D1から出力され、2つの駆動信号用パッド32の一方を介して、I/V変換回路411に入力される。I/V変換回路411は、入力された交流電流をセンサー素子10の振動周波数と同一の周波数の交流電圧信号に変換して出力する。
I/V変換回路411から出力された交流電圧信号は、AC増幅回路412に入力される。AC増幅回路412は、入力された交流電圧信号を増幅して出力する。
AC増幅回路412から出力された交流電圧信号は、振幅調整回路413に入力される。振幅調整回路413は、入力された交流電圧信号の振幅を一定値に保持するように利得を制御し、利得制御後の交流電圧信号を、2つの駆動信号用パッド32の他方を介して、センサー素子10に形成された駆動用電極D1に出力する。この駆動用電極D1に入力される交流電圧信号(駆動信号)によりセンサー素子10が振動する。
検出回路420は、チャージアンプ回路421,422と、差動増幅回路423と、AC増幅回路424と、同期検波回路425と、平滑回路426と、可変増幅回路427と、フィルター回路428と、を有する。検出回路420は、検出信号用パッド31、を介して入力されるセンサー素子10の検出用振動腕12aに形成された検出用電極S1に生じる第1検出信号と、検出用振動腕12bに形成された検出用電極S2に生じる第2検出信号と、を差動増幅させて差動増幅信号を生成し、該差動増幅信号に基づいて所定の物理量(ここでは角速度)を検出する回路である。以下、検出回路420について、詳細に説明する。
チャージアンプ回路421,422には、センサー素子10の検出用振動腕12a,12bに形成された検出用電極S1,S2により検出された互いに逆位相(逆相)の検出信号(交流電流)が入力される。
例えば、チャージアンプ回路421には、検出用振動腕12aに形成された検出用電極S1により検出された第1検出信号が入力され、チャージアンプ回路422には、検出用振動腕12bに形成された検出用電極S2により検出された第2検出信号が入力される。そして、チャージアンプ回路421、422は、入力された検出信号(交流電流)を、基準電圧Vrefを中心とする交流電圧信号に変換する。
例えば、チャージアンプ回路421には、検出用振動腕12aに形成された検出用電極S1により検出された第1検出信号が入力され、チャージアンプ回路422には、検出用振動腕12bに形成された検出用電極S2により検出された第2検出信号が入力される。そして、チャージアンプ回路421、422は、入力された検出信号(交流電流)を、基準電圧Vrefを中心とする交流電圧信号に変換する。
差動増幅回路423は、チャージアンプ回路421の出力信号と、チャージアンプ回路422の出力信号と、を差動増幅して差動増幅信号を生成する。差動増幅回路423の出力信号(差動増幅信号)は、更にAC増幅回路424で増幅される。
同期検波回路425は、駆動回路410のAC増幅回路412が出力する交流電圧信号を基に、AC増幅回路424の出力信号を同期検波することにより角速度成分を抽出する。
同期検波回路425で抽出された角速度成分の信号は、平滑回路426で直流電圧信号に平滑化され、可変増幅回路427に入力される。
可変増幅回路427は、平滑回路426の出力信号(直流電圧信号)を、設定された増幅率(または減衰率)で増幅(または減衰)して角速度感度を変化させる。可変増幅回路427で増幅(または減衰)された信号は、フィルター回路428に入力される。
フィルター回路428は、可変増幅回路427の出力信号から高周波のノイズ成分を除去し(正確には所定レベル以下に減衰させ)、角速度の方向及び大きさに応じた極性及び電圧レベルの検出信号を生成する。そして、この検出信号は外部出力端子(接続用パッド33、図1参照)から外部へ出力される。
<パッケージ>
パッケージ40は、平面形状が略矩形で凹部42を有したパッケージベース41と、パッケージベース41の凹部42を覆う平面形状が略矩形で平板状のリッド(蓋)43と、を有し、略直方体形状に形成されている。
パッケージベース41には、例えば、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、ガラスセラミック焼結体などのセラミックス系の絶縁性材料、または水晶、ガラス、シリコン(高抵抗シリコン)などが用いられている。
パッケージベース41の凹部42を覆うリッド43には、パッケージベース41と同材料、または、コバール、42アロイなどの金属が用いられている。
パッケージ40は、平面形状が略矩形で凹部42を有したパッケージベース41と、パッケージベース41の凹部42を覆う平面形状が略矩形で平板状のリッド(蓋)43と、を有し、略直方体形状に形成されている。
パッケージベース41には、例えば、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、ガラスセラミック焼結体などのセラミックス系の絶縁性材料、または水晶、ガラス、シリコン(高抵抗シリコン)などが用いられている。
パッケージベース41の凹部42を覆うリッド43には、パッケージベース41と同材料、または、コバール、42アロイなどの金属が用いられている。
パッケージベース41の凹部42の内底面(内側の底面)42aには、フレキシブル配線基板20と重ならない位置に複数の内部端子44が設けられている。
内部端子44は、内部配線(図示せず)によりパッケージベース41の外底面(外側の底面)45に設けられた複数の外部端子46と電気的に接続されている。
前述したように、内部端子44は、金属ワイヤー51によりICチップ30の複数の接続用パッド33と電気的に接続されている。
これにより、ICチップ30は、外部端子46と電気的に接続されていることになる。
内部端子44は、内部配線(図示せず)によりパッケージベース41の外底面(外側の底面)45に設けられた複数の外部端子46と電気的に接続されている。
前述したように、内部端子44は、金属ワイヤー51によりICチップ30の複数の接続用パッド33と電気的に接続されている。
これにより、ICチップ30は、外部端子46と電気的に接続されていることになる。
パッケージ40は、センサー素子10及びICチップ30が搭載されたフレキシブル配線基板20が、パッケージベース41の凹部42に収容(固定)された状態で、パッケージベース41の凹部42がリッド43により覆われ、パッケージベース41とリッド43とがシームリング、低融点ガラス、または接着剤などの接合部材47で接合されることにより、パッケージベース41の凹部42が気密に封止される。
パッケージベース41の気密に封止された凹部42内は、センサー素子10の振動が阻害されないように、減圧された状態(パッケージ40の外部より真空度が高い状態)となっている。
パッケージベース41の気密に封止された凹部42内は、センサー素子10の振動が阻害されないように、減圧された状態(パッケージ40の外部より真空度が高い状態)となっている。
パッケージベース41の内部端子44、内部配線及び外部端子46は、例えば、タングステン、モリブデンなどのメタライズ層にニッケル、金などの各被膜をメッキなどにより積層した金属被膜からなる。
なお、パッケージ40は、平板状のパッケージベース41と凹部を有するリッド43などから構成されていてもよい。また、パッケージ40は、パッケージベース41及びリッド43の両方に凹部を有していてもよい。
なお、パッケージ40は、平板状のパッケージベース41と凹部を有するリッド43などから構成されていてもよい。また、パッケージ40は、パッケージベース41及びリッド43の両方に凹部を有していてもよい。
上述したように、第1実施形態のセンサーデバイス1は、センサー素子10と、可撓性を有するベース21、及びベース21に配置されセンサー素子10と電気的に接続されているセンサー素子用配線22を含み、センサー素子10が搭載されているフレキシブル配線基板20と、検出信号用パッド31を備える半導体素子としてのICチップ30と、センサー素子10、フレキシブル配線基板20、及びICチップ30を収容するパッケージ40と、を備えている。
そして、センサー素子10は、検出信号を出力する検出用電極S1,S2を備え、センサー素子用配線22は、検出用電極S1,S2に電気的に接続されている検出信号用配線22a,22b,22c,22dを含み、検出信号用配線22a,22b,22c,22dと、検出信号用パッド31との間は、導電性部材としての金属ワイヤー51により電気的に接続されている。
そして、センサー素子10は、検出信号を出力する検出用電極S1,S2を備え、センサー素子用配線22は、検出用電極S1,S2に電気的に接続されている検出信号用配線22a,22b,22c,22dを含み、検出信号用配線22a,22b,22c,22dと、検出信号用パッド31との間は、導電性部材としての金属ワイヤー51により電気的に接続されている。
これによれば、センサーデバイス1は、センサー素子10の検出用電極S1,S2とICチップ30の検出信号用パッド31とが、フレキシブル配線基板20の検出信号用配線22a,22b,22c,22d及び金属ワイヤー51などを介して電気的に接続されている。
これにより、センサーデバイス1は、センサー素子10からICチップ30までの電気的な接続経路を、パッケージ40の配線を介さずに、具体的にはパッケージベース41の配線を介さずに、従来技術よりも簡単(単純)にすることができる。
これにより、センサーデバイス1は、センサー素子10からICチップ30までの電気的な接続経路を、パッケージ40の配線を介さずに、具体的にはパッケージベース41の配線を介さずに、従来技術よりも簡単(単純)にすることができる。
この結果、センサーデバイス1は、配線間の干渉による出力特性の劣化の虞や、外部からのノイズが、微弱な検出信号に重畳されやすくなる虞を低減することができる。詳述すると、従来技術の場合は、センサー素子10とICチップ30との間の電気的な接続をパッケージベース41に設けられた配線を介して行う。当該配線とパッケージベース41に設けられた駆動信号や外部機器とのデジタル通信用のクロック信号やデータ信号などの他の信号が流れる他の配線との間の寄生容量は、それら配線の間に誘電率の高いセラミック等の絶縁基板が連続的に存在しているため、および/又は、それら配線の形状が互いに容量結合しやすい板状であるため、大きな値になる。そのため従来技術の場合は、パッケージベース41に設けられた配線間が電磁的に結合しやすく、配線間の干渉による出力特性が劣化しやすい。一方、本実施形態では、導電性部材としての金属ワイヤー51と、パッケージベース41に設けられた駆動信号やデジタル通信用のクロック信号やデータ信号などの他の信号が流れる配線との間の寄生容量は、金属ワイヤー51の周囲がセラミック等の絶縁基板より誘電率の低い真空、又は窒素ガスや大気などの気体であるため、及び/又は、金属ワイヤー51の形状がパッケージベース41の配線と容量結合しにくい線状であるため、小さい値になる。そのため、本実施形態では、配線間の干渉による出力特性の劣化を低減することができる。
また、センサーデバイス1は、センサー素子10からICチップ30までの電気的な接続経路が簡単になることから、従来技術よりも構成要素間の接続箇所が減り、その分接続の信頼性を向上させることができる。
また、センサーデバイス1は、フレキシブル配線基板20を用いることにより、センサー素子10のTAB実装が可能となり、生産性を向上させることができる。
また、センサーデバイス1は、センサー素子10からICチップ30までの電気的な接続経路が簡単になることから、従来技術よりも構成要素間の接続箇所が減り、その分接続の信頼性を向上させることができる。
また、センサーデバイス1は、フレキシブル配線基板20を用いることにより、センサー素子10のTAB実装が可能となり、生産性を向上させることができる。
また、センサーデバイス1は、導電性部材として金属ワイヤー51を用いることから、その特性により検出信号用配線22a,22b,22c,22dと検出信号用パッド31との電気的な接続を確実に行うことができる。
また、センサーデバイス1は、センサー素子10とICチップ30とがフレキシブル配線基板20に固定されていることから、例えば、ICチップ30を用いたセンサー素子10の調整(例えば、周波数調整、バランス調整など)を、両者をパッケージ40に収容する前に行うことができる。
これにより、センサーデバイス1は、従来技術のような、パッケージ40にICチップ30を取り付けた後でないとセンサー素子10の調整が行えず、調整不良の際にパッケージ40(パッケージベース41)を一緒に廃棄しなければならない場合よりも、製造工程における不良品のコストを低減することができる。
これにより、センサーデバイス1は、従来技術のような、パッケージ40にICチップ30を取り付けた後でないとセンサー素子10の調整が行えず、調整不良の際にパッケージ40(パッケージベース41)を一緒に廃棄しなければならない場合よりも、製造工程における不良品のコストを低減することができる。
また、センサーデバイス1は、フレキシブル配線基板20におけるパッケージベース41への固定面の略全体が、パッケージベース41へ固定されていることから、センサー素子10に影響を及ぼすフレキシブル配線基板20の不要振動を低減することができる。
この結果、センサーデバイス1は、出力特性を向上させることが期待できる。
この結果、センサーデバイス1は、出力特性を向上させることが期待できる。
また、センサーデバイス1は、センサー素子用配線22が、弾性を有しセンサー素子10を中空で支持するリード状の支持部24を備えていることから、例えば、外部からの衝撃や応力に対して支持部24が衝撃や応力を吸収(緩和)し、センサー素子10の耐衝撃性などの機械的特性を向上させることができる。
また、センサーデバイス1は、センサー素子10が本実施形態のように振動素子である場合には、弾性を有する支持部24によって外部への振動漏れを低減することができる。
また、センサーデバイス1は、センサー素子10が本実施形態のように振動素子である場合には、弾性を有する支持部24によって外部への振動漏れを低減することができる。
また、センサーデバイス1は、ICチップ30が検出信号を処理する検出回路420を備えていることから、センサー素子10が出力する検出信号により物理量(ここでは、角速度)を検出することができる。
また、センサーデバイス1は、センサー素子10が角速度センサー素子であり、ICチップ30が駆動信号を生成する駆動回路410と、検出信号を処理する検出回路420と、を備えていることから、駆動回路410によって駆動振動されたセンサー素子10が出力する検出信号により、物理量としての角速度を検出することができる。
なお、センサーデバイス1は、ICチップ30をフレキシブル配線基板20に固定せずに、パッケージベース41に直接固定してもよい。これによれば、センサーデバイス1は、フレキシブル配線基板20を小さくすることができる。
また、センサーデバイス1は、フレキシブル配線基板20におけるICチップ30の直下や、センサー素子用配線22の周囲に接地(アース)用配線を設けてもよく、パッケージベース41の内底面42aに内部配線が露出していない場合、パッケージベース41への固定面側に接地用配線を設けてもよい。
これによれば、センサーデバイス1は、接地用配線によって外部からのノイズを更に低減することができる。
また、センサーデバイス1は、フレキシブル配線基板20におけるICチップ30の直下や、センサー素子用配線22の周囲に接地(アース)用配線を設けてもよく、パッケージベース41の内底面42aに内部配線が露出していない場合、パッケージベース41への固定面側に接地用配線を設けてもよい。
これによれば、センサーデバイス1は、接地用配線によって外部からのノイズを更に低減することができる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態のセンサーデバイスについて説明する。
図6は、第2実施形態のセンサーデバイスの概略構成を示す模式断面図である。なお、断面位置は、第1実施形態の図2と同様である。
なお、第1実施形態との共通部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第2実施形態のセンサーデバイスについて説明する。
図6は、第2実施形態のセンサーデバイスの概略構成を示す模式断面図である。なお、断面位置は、第1実施形態の図2と同様である。
なお、第1実施形態との共通部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図6に示すように、第2実施形態のセンサーデバイス2は、フレキシブル配線基板20の第1部分20a(ここでは、−X側の略半分)にセンサー素子10が搭載され、第1部分20aとは異なる第2部分20b(ここでは、+X側の略半分)にICチップ30が固定されている。
フレキシブル配線基板20は、パッケージ40のパッケージベース41の内底面42aに固定されている。
フレキシブル配線基板20は、パッケージ40のパッケージベース41の内底面42aに固定されている。
パッケージベース41の内底面42aは、フレキシブル配線基板20が固定される領域に、第1固定面42a1と、第1固定面42a1を含む面Hと角度θで交差する第2固定面42a2とを含んでいる。
センサーデバイス2は、フレキシブル配線基板20の第1部分20aが第1固定面42a1に固定され、フレキシブル配線基板20の第2部分20bが第2固定面42a2に固定されている。
なお、第2固定面42a2は、パッケージベース41の外底面45に対して、平行に形成されている。
センサーデバイス2は、フレキシブル配線基板20の第1部分20aが第1固定面42a1に固定され、フレキシブル配線基板20の第2部分20bが第2固定面42a2に固定されている。
なお、第2固定面42a2は、パッケージベース41の外底面45に対して、平行に形成されている。
上述したように、第2実施形態のセンサーデバイス2は、パッケージ40におけるフレキシブル配線基板20のセンサー素子10が搭載されている第1部分20aが固定されている第1固定面42a1に対して、フレキシブル配線基板20のICチップ30が固定されている第2部分20bが固定されている第2固定面42a2が、角度θ分傾斜していることになる。
これにより、センサーデバイス2は、例えば、図7のセンサーデバイスの取り付けの一例を示す模式断面図に示すように、パッケージ40が、水平面Jに対して、第2固定面42a2の傾斜と同じ傾斜度(2つの角度θが等しい)の傾斜面Kに取り付けられた場合に、第1固定面42a1が水平となることから、センサー素子10の検出軸Lを、垂直にすることができる。
なお、図7では傾斜面Kに設けられている配線パターン、接合部材などは、省略してある。
なお、図7では傾斜面Kに設けられている配線パターン、接合部材などは、省略してある。
なお、フレキシブル配線基板20は、所定の位置(曲げ部)で曲げやすくするために、例えば、ベース21の曲げ部以外を多層構造とすることにより曲げ部を相対的に薄くしてもよく、曲げ部に貫通穴を設けてもよく、曲げ部のY方向の幅を狭くしてもよい。
なお、この構成は、以下の第3実施形態にも適用可能である。
なお、この構成は、以下の第3実施形態にも適用可能である。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態のセンサーデバイスについて説明する。
図8は、第3実施形態のセンサーデバイスの概略構成を示す模式断面図である。なお、断面位置は、第1実施形態の図2と同様である。
なお、第1実施形態及び第2実施形態との共通部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態及び第2実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第3実施形態のセンサーデバイスについて説明する。
図8は、第3実施形態のセンサーデバイスの概略構成を示す模式断面図である。なお、断面位置は、第1実施形態の図2と同様である。
なお、第1実施形態及び第2実施形態との共通部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態及び第2実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図8に示すように、第3実施形態のセンサーデバイス3は、パッケージ40のパッケージベース41の第2固定面42a2が、第1固定面42a1を含む面Hに対して直交している(角度θ=90°)。
なお、ここでいう直交とは、完全に直交していなくてもよく、製造上のばらつきなどの誤差範囲を含めるものとする。
なお、ここでいう直交とは、完全に直交していなくてもよく、製造上のばらつきなどの誤差範囲を含めるものとする。
これによれば、センサーデバイス3は、パッケージ40の第2固定面42a2が第1固定面42a1に対して直角であることから、例えば、パッケージ40が、第2固定面42a2が水平になるように取り付けられた場合に、センサー素子10の検出軸Lを、水平にすることができる。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態のセンサーデバイスについて説明する。
図9は、第4実施形態のセンサーデバイスの概略構成を示すリッド側から俯瞰した模式平面図である。図10は、図9のA−A線での模式断面図である。
なお、第1実施形態との共通部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第4実施形態のセンサーデバイスについて説明する。
図9は、第4実施形態のセンサーデバイスの概略構成を示すリッド側から俯瞰した模式平面図である。図10は、図9のA−A線での模式断面図である。
なお、第1実施形態との共通部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図9、図10に示すように、第4実施形態のセンサーデバイス4は、パッケージベース41に、ICチップ30と、フレキシブル配線基板20と、センサー素子10とが、この順に重ねて配置されている。
ICチップ30の検出信号用パッド31及び駆動信号用パッド32は、ICチップ30のフレキシブル配線基板20と対向する面である能動面34に配置されている。
検出信号用パッド31及び駆動信号用パッド32は、Y軸に沿って能動面34の−X側の端部と+X側の端部とに分かれて配置されている。
ICチップ30の検出信号用パッド31及び駆動信号用パッド32は、ICチップ30のフレキシブル配線基板20と対向する面である能動面34に配置されている。
検出信号用パッド31及び駆動信号用パッド32は、Y軸に沿って能動面34の−X側の端部と+X側の端部とに分かれて配置されている。
フレキシブル配線基板20は、センサー素子用配線22が、ベース21のICチップ30と対向する面である一方面21aに配置されている。
センサー素子用配線22の検出信号用配線22a,22b,22c,22dは、一方面21aにおける検出信号用パッド31と対向する位置に配置された固定用電極26を含んでいる。
また、駆動信号用配線22e,22fは、一方面21aにおける駆動信号用パッド32と対向する位置に配置された固定用電極27を含んでいる。
センサー素子用配線22の検出信号用配線22a,22b,22c,22dは、一方面21aにおける検出信号用パッド31と対向する位置に配置された固定用電極26を含んでいる。
また、駆動信号用配線22e,22fは、一方面21aにおける駆動信号用パッド32と対向する位置に配置された固定用電極27を含んでいる。
検出信号用パッド31と固定用電極26とは、導電性部材としての金属バンプ52により、電気的および機械的に接続され、駆動信号用パッド32と固定用電極27とは、金属バンプ52により、電気的および機械的に接続されている。
なお、センサーデバイス4は、金属バンプ52に代えて、導電性部材として金属ボールまたは導電性接着剤などを用いてもよい。
センサーデバイス4は、フレキシブル配線基板20の一方面21aとは表裏の関係にある他方面21b側に、センサー素子10が搭載されている。
なお、センサーデバイス4は、金属バンプ52に代えて、導電性部材として金属ボールまたは導電性接着剤などを用いてもよい。
センサーデバイス4は、フレキシブル配線基板20の一方面21aとは表裏の関係にある他方面21b側に、センサー素子10が搭載されている。
上述したように、第4実施形態のセンサーデバイス4は、パッケージベース41に、ICチップ30と、フレキシブル配線基板20と、センサー素子10とが、この順に重ねて配置され、ICチップ30の検出信号用パッド31と、フレキシブル配線基板20の検出信号用配線22a,22b,22c,22dの固定用電極26と、が互いに対向する位置に配置され、両者が金属バンプ52により、電気的および機械的に接続されている。
これにより、センサーデバイス4は、上記各実施形態と比較して、小型化を図ることができるとともに、センサー素子10からICチップ30までの電気的な接続経路を短くすることができる。
この結果、センサーデバイス4は、配線間の干渉による出力特性の劣化の虞や、外部からのノイズが微弱な検出信号に重畳されやすくなる虞を更に低減することができる。詳述すると、本実施形態では、導電性部材としての金属バンプ52と、パッケージベース41に設けられた駆動信号やデジタル通信用のクロック信号やデータ信号などの他の信号が流れる配線との間の寄生容量は、金属バンプ52の周囲がセラミック等の絶縁基板より誘電率の低い真空、又は窒素ガスや大気などの気体であるため、及び/又は、金属バンプ52の形状がパッケージベース41に設けられた配線と容量結合しにくい球状や棒状であるため、小さな値になる。そのため、本実施形態では、配線間の干渉による出力特性の劣化を低減することができる。
これにより、センサーデバイス4は、上記各実施形態と比較して、小型化を図ることができるとともに、センサー素子10からICチップ30までの電気的な接続経路を短くすることができる。
この結果、センサーデバイス4は、配線間の干渉による出力特性の劣化の虞や、外部からのノイズが微弱な検出信号に重畳されやすくなる虞を更に低減することができる。詳述すると、本実施形態では、導電性部材としての金属バンプ52と、パッケージベース41に設けられた駆動信号やデジタル通信用のクロック信号やデータ信号などの他の信号が流れる配線との間の寄生容量は、金属バンプ52の周囲がセラミック等の絶縁基板より誘電率の低い真空、又は窒素ガスや大気などの気体であるため、及び/又は、金属バンプ52の形状がパッケージベース41に設けられた配線と容量結合しにくい球状や棒状であるため、小さな値になる。そのため、本実施形態では、配線間の干渉による出力特性の劣化を低減することができる。
(第5実施形態)
次に、第5実施形態のセンサーデバイスについて説明する。
図11は、第5実施形態のセンサーデバイスの概略構成を示すリッド側から俯瞰した模式平面図である。図12は、図11のA−A線での模式断面図である。
なお、第1実施形態との共通部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第5実施形態のセンサーデバイスについて説明する。
図11は、第5実施形態のセンサーデバイスの概略構成を示すリッド側から俯瞰した模式平面図である。図12は、図11のA−A線での模式断面図である。
なお、第1実施形態との共通部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図11、図12に示すように、第5実施形態のセンサーデバイス5は、パッケージベース41に、ICチップ30と、フレキシブル配線基板20と、センサー素子10とが、この順に重ねて配置されている。
ICチップ30の検出信号用パッド31及び駆動信号用パッド32は、ICチップ30のフレキシブル配線基板20と対向する面である一方面としての能動面34に配置されている。換言すれば、ICチップ30は、フレキシブル配線基板20と対向する面である能動面34に検出信号用パッド31及び駆動信号用パッド32を含んでいる。
検出信号用パッド31、駆動信号用パッド32及び接続用パッド33は、Y軸に沿って能動面34の−X側の端部と+X側の端部とに分かれて配置されている。
ICチップ30の検出信号用パッド31及び駆動信号用パッド32は、ICチップ30のフレキシブル配線基板20と対向する面である一方面としての能動面34に配置されている。換言すれば、ICチップ30は、フレキシブル配線基板20と対向する面である能動面34に検出信号用パッド31及び駆動信号用パッド32を含んでいる。
検出信号用パッド31、駆動信号用パッド32及び接続用パッド33は、Y軸に沿って能動面34の−X側の端部と+X側の端部とに分かれて配置されている。
ICチップ30の能動面34における検出信号用パッド31及び駆動信号用パッド32と異なる位置には、フレキシブル配線基板20が、検出信号用パッド31及び駆動信号用パッド32との間に所定の間隔をあけて固定されている。
フレキシブル配線基板20は、ベース21のICチップ30と対向する面である一方面21aの略全体が、接着剤50によりICチップ30の能動面34に接着固定されている。
フレキシブル配線基板20は、ベース21のICチップ30と対向する面である一方面21aの略全体が、接着剤50によりICチップ30の能動面34に接着固定されている。
フレキシブル配線基板20は、センサー素子用配線22がベース21の一方面21aとは表裏の関係にある他方面21bに配置されている。
センサー素子用配線22の検出信号用配線22a,22b,22c,22dは、ベース21の他方面21bに配置された接続用電極28を含んでいる。
また、駆動信号用配線22e,22fは、ベース21の他方面21bに配置された接続用電極29を含んでいる。
センサー素子用配線22の検出信号用配線22a,22b,22c,22dは、ベース21の他方面21bに配置された接続用電極28を含んでいる。
また、駆動信号用配線22e,22fは、ベース21の他方面21bに配置された接続用電極29を含んでいる。
検出信号用配線22a,22b,22c,22dの接続用電極28は、ICチップ30の検出信号用パッド31の近傍に配置され、駆動信号用配線22e,22fの接続用電極29は、ICチップ30の駆動信号用パッド32の近傍に配置されている。
検出信号用パッド31と接続用電極28とは、導電性部材としての金属ワイヤー51により、電気的に接続され、駆動信号用パッド32と接続用電極29とは、金属ワイヤー51により、電気的に接続されている。
センサーデバイス5は、フレキシブル配線基板20の他方面21b側にセンサー素子10が搭載されている。
検出信号用パッド31と接続用電極28とは、導電性部材としての金属ワイヤー51により、電気的に接続され、駆動信号用パッド32と接続用電極29とは、金属ワイヤー51により、電気的に接続されている。
センサーデバイス5は、フレキシブル配線基板20の他方面21b側にセンサー素子10が搭載されている。
上述したように、第5実施形態のセンサーデバイス5は、パッケージベース41に、ICチップ30と、フレキシブル配線基板20と、センサー素子10とが、この順に重ねて配置され、フレキシブル配線基板20が、ICチップ30の能動面34における検出信号用パッド31及び駆動信号用パッド32と異なる位置(換言すれば、検出信号用パッド31及び駆動信号用パッド32を避けた位置)に固定されている。
このことから、センサーデバイス5は、接着剤50を用いて、フレキシブル配線基板20のベース21の一方面21aの略全体をICチップ30の能動面34に固定することができる。
これにより、センサーデバイス5は、小型化を図りつつ、センサー素子10に影響を及ぼすフレキシブル配線基板20の不要振動を低減することできる。
この結果、センサーデバイス5は、出力特性を向上させることが期待できる。
このことから、センサーデバイス5は、接着剤50を用いて、フレキシブル配線基板20のベース21の一方面21aの略全体をICチップ30の能動面34に固定することができる。
これにより、センサーデバイス5は、小型化を図りつつ、センサー素子10に影響を及ぼすフレキシブル配線基板20の不要振動を低減することできる。
この結果、センサーデバイス5は、出力特性を向上させることが期待できる。
なお、上記各実施形態では、センサー素子10の主要材料を水晶としたが、これに限定されるものではなく、例えば、LiTaO3(タンタル酸リチウム)、Li2B4O7(四ホウ酸リチウム)、LiNbO3(ニオブ酸リチウム)、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)、ZnO(酸化亜鉛)、AlN(窒化アルミニウム)などの圧電体、またはSi(シリコン)などの半導体であってもよい。
また、センサー素子10は、WT型以外にも、二脚音叉、三脚音叉、H型音叉、くし歯型、直交型、角柱型など、種々の型のものを用いることが可能である。
また、センサー素子10は振動型以外のものであってもよい。
また、センサー素子10の振動の駆動方法や検出方法は、上述した圧電体の圧電効果を用いた圧電型によるものの他に、クーロン力を利用した静電型によるものや、磁力を利用したローレンツ型によるものなどであってもよい。
また、センサー素子10の検出軸(センシング軸)は、上述したセンサー素子10の一方面11aに直交する軸(Z軸)のほかに、センサー素子10の一方面11aに平行な軸(例えば、X軸、Y軸など)であってもよい。
また、センサー素子10は振動型以外のものであってもよい。
また、センサー素子10の振動の駆動方法や検出方法は、上述した圧電体の圧電効果を用いた圧電型によるものの他に、クーロン力を利用した静電型によるものや、磁力を利用したローレンツ型によるものなどであってもよい。
また、センサー素子10の検出軸(センシング軸)は、上述したセンサー素子10の一方面11aに直交する軸(Z軸)のほかに、センサー素子10の一方面11aに平行な軸(例えば、X軸、Y軸など)であってもよい。
また、上記各実施形態では、センサー素子として角速度を検出するセンサー素子10を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、例えば、加速度に反応する加速度感知素子、圧力に反応する圧力感知素子、重さに反応する重量感知素子などでもよい。
これにより、センサーデバイスとしては、上記各実施形態の角速度を検出する角速度センサー(ジャイロセンサーともいう)に限定されるものではなく、センサー素子として上記加速度感知素子を備えた加速度センサー、圧力感知素子を備えた圧力センサー、重量感知素子を備えた重量センサーなどでもよい。
なお、上述した水平、垂直、直角には、製造上のばらつきなどの誤差範囲が含まれるものとする。
これにより、センサーデバイスとしては、上記各実施形態の角速度を検出する角速度センサー(ジャイロセンサーともいう)に限定されるものではなく、センサー素子として上記加速度感知素子を備えた加速度センサー、圧力感知素子を備えた圧力センサー、重量感知素子を備えた重量センサーなどでもよい。
なお、上述した水平、垂直、直角には、製造上のばらつきなどの誤差範囲が含まれるものとする。
(電子機器)
次に、上述したセンサーデバイスを備えている電子機器について説明する。
図13は、センサーデバイスを備えている電子機器としてのモバイル型(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。
図13に示すように、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1101を有する表示ユニット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、上述したセンサーデバイスのいずれかが内蔵されている(ここでは、一例としてセンサーデバイス1)。
次に、上述したセンサーデバイスを備えている電子機器について説明する。
図13は、センサーデバイスを備えている電子機器としてのモバイル型(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。
図13に示すように、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1101を有する表示ユニット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、上述したセンサーデバイスのいずれかが内蔵されている(ここでは、一例としてセンサーデバイス1)。
図14は、センサーデバイスを備えている電子機器としての携帯電話(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
図14に示すように、携帯電話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1201が配置されている。
このような携帯電話1200には、上述したセンサーデバイスのいずれかが内蔵されている(ここでは、一例としてセンサーデバイス1)。
図14に示すように、携帯電話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1201が配置されている。
このような携帯電話1200には、上述したセンサーデバイスのいずれかが内蔵されている(ここでは、一例としてセンサーデバイス1)。
図15は、センサーデバイスを備えている電子機器としてのデジタルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図15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、デジタルカメラ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。
デジタルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面(図中手前側)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(図中奥側)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。
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、デジタルカメラ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。
デジタルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面(図中手前側)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(図中奥側)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、このデジタルカメラ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、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。更に、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。
このようなデジタルカメラ1300には、上述したセンサーデバイスのいずれかが内蔵されている(ここでは、一例としてセンサーデバイス1)。
また、このデジタルカメラ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、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。更に、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。
このようなデジタルカメラ1300には、上述したセンサーデバイスのいずれかが内蔵されている(ここでは、一例としてセンサーデバイス1)。
このような電子機器は、上述したセンサーデバイスを備えていることから、上記各実施形態で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。
なお、上述したセンサーデバイスを備えている電子機器としては、これら以外に、例えば、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、各種ナビゲーション装置、ページャー、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、フライトシミュレーター、GPSモジュール、ネットワーク機器、放送機器などが挙げられる。
いずれの場合にも、これらの電子機器は、上述したセンサーデバイスを備えていることから、上記各実施形態で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。
なお、上述したセンサーデバイスを備えている電子機器としては、これら以外に、例えば、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、各種ナビゲーション装置、ページャー、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、フライトシミュレーター、GPSモジュール、ネットワーク機器、放送機器などが挙げられる。
いずれの場合にも、これらの電子機器は、上述したセンサーデバイスを備えていることから、上記各実施形態で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。
(移動体)
次に、上述したセンサーデバイスを備えている移動体について説明する。
図16は、センサーデバイスを備えている移動体としての自動車を示す斜視図である。
次に、上述したセンサーデバイスを備えている移動体について説明する。
図16は、センサーデバイスを備えている移動体としての自動車を示す斜視図である。
図16に示す自動車1500は、上述したセンサーデバイスのいずれか(ここでは、一例としてセンサーデバイス1)を、搭載されているナビゲーション装置、姿勢制御装置などの姿勢検出センサーとして用いている。
これによれば、自動車1500は、上述したセンサーデバイスを備えていることから、上記各実施形態で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。
これによれば、自動車1500は、上述したセンサーデバイスを備えていることから、上記各実施形態で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。
上述したセンサーデバイスは、上記自動車1500に限らず、自走式ロボット、自走式搬送機器、列車、船舶、飛行機、人工衛星などを含む移動体の姿勢検出センサーなどとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記各実施形態で説明した効果が奏され、優れた性能の移動体を提供することができる。
上述した実施形態は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、上記実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
1,2,3,4,5…センサーデバイス、10…センサー素子、11…基部、11a…一方面、12a,12b…検出用振動腕、13a,13b…連結腕、14a,14b,15a,15b…駆動用振動腕、20…フレキシブル配線基板、20a…第1部分、20b…第2部分、21…ベース、21a…一方面、21b…他方面、22…センサー素子用配線、22a,22b,22c,22d…検出信号用配線、22e,22f…駆動信号用配線、23…開口部、24…支持部、25…接合部材、26,27…固定用電極、28,29…接続用電極、30…半導体素子としてのICチップ、31…検出信号用パッド、32…駆動信号用パッド、33…接続用パッド、34…一方面としての能動面、40…パッケージ、41…パッケージベース、42…凹部、42a…内底面、42a1…第1固定面、42a2…第2固定面、43…リッド、44…内部端子、45…外底面、46…外部端子、47…接合部材、50…接着剤、51…導電性部材としての金属ワイヤー、52…導電性部材としての金属バンプ、410…駆動回路、411…I/V変換回路、412…AC増幅回路、413…振幅調整回路、420…検出回路、421,422…チャージアンプ回路、423…差動増幅回路、424…AC増幅回路、425…同期検波回路、426…平滑回路、427…可変増幅回路、428…フィルター回路、1100…電子機器としてのパーソナルコンピューター、1101…表示部、1102…キーボード、1104…本体部、1106…表示ユニット、1200…電子機器としての携帯電話、1201…表示部、1202…操作ボタン、1204…受話口、1206…送話口、1300…電子機器としてのデジタルカメラ、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…移動体としての自動車、D1…駆動用電極、S1,S2…検出用電極、D1S,D1G,S1S,S1G,S2S,S2G…接続端子、H…第1固定面を含む面、J…水平面、K…傾斜面、L…検出軸。
Claims (12)
- 検出信号を出力する検出用電極を含むセンサー素子と、
可撓性を有するベース、及び前記ベースに配置され前記センサー素子と電気的に接続されているセンサー素子用配線を含み、前記センサー素子が搭載されているフレキシブル配線基板と、
検出信号用パッドを備える半導体素子と、
前記センサー素子、前記フレキシブル配線基板、及び前記半導体素子を収容するパッケージと、を備え、
前記センサー素子用配線は、前記検出用電極に電気的に接続されている検出信号用配線を含み、
前記検出信号用配線と、前記検出信号用パッドとの間は、導電性部材により電気的に接続されていることを特徴とするセンサーデバイス。 - 前記導電性部材は、金属ワイヤー、金属ボール、及び導電性接着剤の内、少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載のセンサーデバイス。
- 前記半導体素子は、前記フレキシブル配線基板に固定されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のセンサーデバイス。
- 前記フレキシブル配線基板の第1部分に前記センサー素子が搭載され、前記第1部分とは異なる第2部分に前記半導体素子が固定され、
前記フレキシブル配線基板は、前記パッケージに固定され、
前記パッケージは、前記フレキシブル配線基板が固定される領域に、第1固定面と、前記第1固定面を含む面と交差する第2固定面とを含み、
前記フレキシブル配線基板の前記第1部分が前記第1固定面に固定され、前記フレキシブル配線基板の前記第2部分が前記第2固定面に固定されていることを特徴とする請求項3に記載のセンサーデバイス。 - 前記第2固定面は、前記第1固定面を含む面に対して直交していることを特徴とする請求項4に記載のセンサーデバイス。
- 前記半導体素子と、前記フレキシブル配線基板と、前記センサー素子とが、この順に重ねて配置され、
前記検出信号用パッドは、前記半導体素子の前記フレキシブル配線基板と対向する面に配置され、
前記フレキシブル配線基板の前記検出信号用配線は、前記半導体素子と対向する面である一方面における前記検出信号用パッドと対向する位置に配置された固定用電極を含み、
前記検出信号用パッドと前記固定用電極とは、導電性部材により、電気的および機械的に接続され、
前記フレキシブル配線基板の前記一方面とは表裏の関係にある他方面側にセンサー素子が搭載されていることを特徴とする請求項1に記載のセンサーデバイス。 - 前記半導体素子と、前記フレキシブル配線基板と、前記センサー素子とが、この順に重ねて配置され、
前記半導体素子は、前記フレキシブル配線基板と対向する面である一方面に前記検出信号用パッドを含み、
前記半導体素子の前記一方面における前記検出信号用パッドと異なる位置に、前記フレキシブル配線基板が固定され、
前記検出信号用配線は、前記フレキシブル配線基板の前記半導体素子と対向する面である一方面とは表裏の関係にある他方面に配置された接続用電極を含み、
前記検出信号用パッドと前記接続用電極とは、導電性部材により、電気的に接続され、
前記フレキシブル配線基板の前記他方面側にセンサー素子が搭載されていることを特徴とする請求項1に記載のセンサーデバイス。 - 前記センサー素子用配線は、弾性を有し前記センサー素子を中空で支持する支持部を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載のセンサーデバイス。
- 前記半導体素子は、前記検出信号用パッドを介して前記検出用電極から入力される前記検出信号を処理する検出回路を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載のセンサーデバイス。
- 前記センサー素子は、駆動用電極を備え、前記駆動用電極に印加された駆動信号により駆動振動する角速度センサー素子であり、
前記半導体素子は、駆動信号用パッドと、前記駆動信号用パッドを介して前記駆動用電極に出力する前記駆動信号を生成する駆動回路と、前記検出信号用パッドを介して入力される前記検出信号を処理する検出回路と、を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載のセンサーデバイス。 - 請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載のセンサーデバイスを備えていることを特徴とする電子機器。
- 請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載のセンサーデバイスを備えていることを特徴とする移動体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016058102A JP2017173074A (ja) | 2016-03-23 | 2016-03-23 | センサーデバイス、電子機器及び移動体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016058102A JP2017173074A (ja) | 2016-03-23 | 2016-03-23 | センサーデバイス、電子機器及び移動体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017173074A true JP2017173074A (ja) | 2017-09-28 |
Family
ID=59973045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016058102A Pending JP2017173074A (ja) | 2016-03-23 | 2016-03-23 | センサーデバイス、電子機器及び移動体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017173074A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021071370A (ja) * | 2019-10-30 | 2021-05-06 | セイコーエプソン株式会社 | 振動デバイス、電子機器および移動体 |
| US11714101B2 (en) | 2019-02-28 | 2023-08-01 | Seiko Epson Corporation | Inertial sensor, electronic apparatus, and vehicle |
-
2016
- 2016-03-23 JP JP2016058102A patent/JP2017173074A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11714101B2 (en) | 2019-02-28 | 2023-08-01 | Seiko Epson Corporation | Inertial sensor, electronic apparatus, and vehicle |
| JP2021071370A (ja) * | 2019-10-30 | 2021-05-06 | セイコーエプソン株式会社 | 振動デバイス、電子機器および移動体 |
| JP7415444B2 (ja) | 2019-10-30 | 2024-01-17 | セイコーエプソン株式会社 | 振動デバイス、電子機器および移動体 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11555702B2 (en) | Physical quantity detection device, manufacturing method for physical quantity detection device, electronic apparatus, and moving object | |
| US10302430B2 (en) | Electronic device, electronic apparatus, and moving object | |
| JP2015108567A (ja) | 振動素子、振動子、振動デバイス、電子機器および移動体 | |
| JP6044101B2 (ja) | センサーデバイス、センサーデバイスの製造方法および電子機器 | |
| US10370241B2 (en) | Physical quantity detection device, electronic apparatus, and moving object | |
| JP6477100B2 (ja) | 角速度検出素子、角速度検出デバイス、電子機器および移動体 | |
| US9587944B2 (en) | Angular velocity sensor, electronic apparatus, and moving object | |
| JP2017106815A (ja) | 振動デバイス、振動デバイスの製造方法、電子機器及び移動体 | |
| JP6051577B2 (ja) | 電子デバイスおよび電子機器 | |
| JP6167474B2 (ja) | センサーデバイスおよび電子機器 | |
| JP2016176892A (ja) | 角速度検出素子、角速度検出デバイス、電子機器および移動体 | |
| JP6733333B2 (ja) | 物理量検出デバイス、物理量検出デバイスの製造方法、電子機器及び移動体 | |
| JP2017173074A (ja) | センサーデバイス、電子機器及び移動体 | |
| US9599469B2 (en) | Angular velocity sensor, electronic apparatus, and moving object | |
| JP2016170002A (ja) | ジャイロモジュール、電子機器及び移動体 | |
| JP6443058B2 (ja) | 物理量センサー、電子機器および移動体 | |
| JP6488639B2 (ja) | 電子デバイス、電子機器および移動体 | |
| JP6413316B2 (ja) | 振動片の製造方法 | |
| JP2016044977A (ja) | センサー素子、センサーデバイス、電子機器および移動体 | |
| JP2015099061A (ja) | 物理検出装置の製造方法、振動素子、物理検出装置および電子機器 | |
| JP6492535B2 (ja) | 物理量センサー、電子機器および移動体 | |
| JP2016133472A (ja) | センサーデバイス、電子機器、および移動体 | |
| JP2016178588A (ja) | 振動素子、振動子、電子機器および移動体 | |
| JP2016038306A (ja) | センサー素子、センサーデバイス、電子機器および移動体 | |
| JP2015087187A (ja) | 振動片、角速度センサー、電子機器および移動体 |