JP2019184452A - センサーユニット、および構造物監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に加わる応力のセンサーユニットの検出信号への影響を低減し、高い検出精度のセンサーユニットを提供する。【解決手段】物理量センサーと、外部と接続するためのコネクターと、前記物理量センサーおよび前記コネクターを搭載した基板と、前記基板を収容する容器とを含み、前記基板は、前記コネクターの搭載されている第１の領域と、前記物理量センサーの搭載されている第２の領域と、前記第１の領域と前記第２の領域との間に、前記第１の領域および前記第２の領域の並ぶ方向と直交する方向の断面視で、前記第１の領域の断面積Ｓ１および前記第２の領域の断面積Ｓ２よりも小さい断面積Ｓ３の接続領域と、を含み、前記基板は、前記第２の領域の前記接続領域の側に固定部材を介して、前記容器に取り付けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、センサーユニット、および構造物監視装置に関する。

従来、物理量センサーとして、例えば加速度センサーや角速度センサーなどの慣性センサーを備えているセンサーユニットが知られている。このセンサーユニットは、モーションセンサーユニットとして機能させることができ、例えば建物や高速道路などの建造物、山の傾斜面や盛土の擁壁面などに設置されている傾斜センサーユニット（傾斜計）、更には、農業機械（農機）、建設機械（建機）、自動車などの移動体、ドローン、ロボットなどの運動体（被装着装置）の姿勢や、挙動（慣性運動量）を検出する慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を例示することができる。

このようなセンサーユニットとして、例えば特許文献１には、３軸の加速度センサーと、３軸の角速度センサーと、を備えている、いわゆる６軸モーションセンサーとして機能するセンサーユニットが記載されている。

特開２０１６−２３９３１号公報

ところで、近年、センサーユニットにおいて、更なる高感度、高精度が要求されるようになってきた。しかしながら、上述の特許文献１に開示されているようなセンサーユニットでは、センサーユニットを構成する一つの回路基板に、コネクターと加速度センサーおよび角速度センサーとが取り付けられているため、コネクターを構成する雄コネクターと雌コネクターの着脱に起因した応力やコネクター自身に起因した応力が、センサーユニットが検出した検出信号に影響し、更なる検出精度の高精度化を実現することが困難になってきているという課題がある。

本願のセンサーユニットは、物理量センサーと、被接着部と接続するためのコネクターと、前記物理量センサーおよび前記コネクターが搭載されている基板と、前記基板が収容されている容器と、を含み、前記基板は、前記コネクターが搭載されている第１の領域と、前記物理量センサーが搭載されている第２の領域と、前記第１の領域と前記第２の領域との間に、前記第１の領域および前記第２の領域の並ぶ方向からの断面視で、前記第１の領域の断面積Ｓ１および前記第２の領域の断面積Ｓ２よりも小さい断面積Ｓ３の接続領域と、を含み、前記第２の領域の前記接続領域側の領域が固定部材を介して、前記容器に取り付けられていることを特徴とする。

上述のセンサーユニットにおいて、前記接続領域は、平面視で、前記第１の領域および前記第２の領域の並ぶ第１の方向に沿った前記基板の外縁が括れている括れ部であることが好ましい。

上述のセンサーユニットにおいて、前記括れ部は、平面視で、前記基板の前記第１の方向と直交する第２の方向の両側に設けられていることが好ましい。

上述のセンサーユニットにおいて、前記接続領域は、平面視で、前記第１の領域および前記第２の領域の並ぶ第１の方向に沿った前記基板の外縁領域が他の領域よりも厚さが薄い薄肉部になっていることが好ましい。

上述のセンサーユニットにおいて、前記薄肉部は、平面視で、前記基板の前記第１の方向と直交する第２の方向の両側に設けられていることが好ましい。

上述のセンサーユニットにおいて、前記接続領域は、平面視で、前記第１の領域および前記第２の領域の並ぶ第１の方向に沿った前記基板の外縁領域に貫通孔が配置されていることが好ましい。

上述のセンサーユニットにおいて、前記貫通孔は、平面視で、前記基板の前記第１の方向と直交する第２の方向の両側に設けられていることが好ましい。

上述のセンサーユニットにおいて、前記基板は、平面視で、前記コネクターの外縁を囲んでいる領域が、前記固定部材を介して、前記容器に取り付けられていることが好ましい。

上述のセンサーユニットにおいて、前記固定部材は、エポキシ系接着剤であることが好ましい。

上述のセンサーユニットにおいて、前記基板は、前記固定部材を介して前記容器に取り付けられている前記接続領域が、ネジにより固定されていることが好ましい。

上述のセンサーユニットにおいて、前記物理量センサーは、加速度および角速度の少なくともいずれかを検出することが好ましい。

本願の構造物監視装置は、上記のいずれか一つに記載のセンサーユニットと、構造物に取り付けられている前記センサーユニットからの検出信号を受信する受信部と、前記受信部から出力された信号に基づいて、前記構造物の傾斜角度を算出する算出部と、を含むことを特徴とする。

センサーユニットが被装着面に固定された状態を示す斜視図。 図１の被装着面側から見たセンサーユニットの概要を示す斜視図。 図１と同じ状態のセンサーユニットの分解斜視図。 図３と同じ方向から見た基板（回路基板）の概略構成を示す外観斜視図。 基板（回路基板）の図４の反対側から見た概略構成を示す外観斜視図。 センサーユニットの概要を示す断面図。 容器の概要を示す平面図。 加速度センサー素子の概略構成を説明する斜視図。 加速度センサー素子を用いた加速度検出器の概略構成を説明する正面図（断面図）。 コネクターの着脱における加速度センサーの出力状態を示すグラフ。 コネクターの着脱による加速度センサーの出力変動を示すグラフ。 基板（回路基板）の形状に係る変形例１を示す外観斜視図。 基板（回路基板）の形状に係る変形例２を示す外観斜視図。 基板（回路基板）の形状に係る変形例３を示す外観斜視図。 基板（回路基板）の形状に係る変形例４を示す外観斜視図。 基板（回路基板）の形状に係る変形例５を示す外観斜視図。 基板（回路基板）の容器への取付に係る変形例を示す正面図（断面図）。 基板（回路基板）の構成の応用例１を示す外観斜視図。 基板（回路基板）の構成の応用例２を示す外観斜視図。 センサーユニットを備える構造物監視装置を示す構成図。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下で説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、本実施形態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。

＜センサーユニット＞
《センサーユニットの概要》
先ず、図１および図２を参照して、センサーユニットの概要について説明する。図１は、実施形態に係るセンサーユニットが被装着面に固定された状態を示す斜視図である。図２は、センサーユニットの概要を図１の被装着面側からみて示す斜視図である。

図１に示すセンサーユニット１００は、自動車、農業機械（農機）、建設機械（建機）、ロボット、およびドローンなどの移動体（被装着装置）の姿勢や、挙動（慣性運動量）を検出する慣性計測装置である。センサーユニット１００は、物理量センサーとして、それぞれ異なる１軸の加速度を検出する三つの加速度センサーを備えた、いわゆる３軸モーションセンサーとして機能する。

センサーユニット１００は、平面形状が長方形の直方体であり、第１の方向（Ｘ軸方向）に沿った長辺の長さが約５０ｍｍ、第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）に沿った短辺の長さが約２４ｍｍで、厚さが約１６ｍｍのサイズである。センサーユニット１００の一方の長辺のそれぞれの端部近傍の２箇所、および他方の長辺の中央部の１箇所には、固定突起部４が設けられ、この固定突起部４のそれぞれにネジ穴３が形成されている。この３箇所のネジ穴３のそれぞれに、固定ネジ７０を挿通して、例えば橋梁や掲示板などの被接着部としての構造物（装置）の被装着面７１に、センサーユニット１００を固定した状態で使用する。なお、センサーユニット１００に係る上記サイズは一例であり、部品の選定や設計変更により、例えば、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ、スマートグラス）、スマートフォンやデジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。なお、センサーユニット１００の被装着面７１と反対側の開口は、固定突起部４をガイドとして配置される蓋部２によって覆われている。なお、蓋部２は、３箇所に設けられている凹部（サライ部）を含む貫通孔７６内に挿通されるネジ７２によって、容器１にシール部材４１（図３参照）を介して固定されている。

図２に示すように、センサーユニット１００の被装着面側からみた表面には、開口部２１が設けられている。開口部２１の内部（内側）には、プラグ型（オス）のコネクター１６が配置されている。コネクター１６は、２列に配置された複数のピンを有しており、それぞれの列において、複数のピンが第２の方向（Ｙ軸方向）に配列されている。プラグ型（オス）のコネクター１６には、被装着装置からソケット型（メス）のコネクター（図示せず）が接続されて、センサーユニット１００の駆動電圧や、検出データなどの電気信号の送受信が両者間で行われる。なお、プラグ型（オス）のコネクター１６は、後述する基板としての回路基板１５（図５参照）に取り付けられている。

なお、以下説明において、平面視で長方形をなすセンサーユニット１００の長辺に沿った方向を第１の方向（Ｘ軸方向）とする。また、平面視で第１の方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（短辺に沿った方向）を第２の方向（Ｙ軸方向）とする。そして、センサーユニット１００の厚さ方向を第３の方向（Ｚ軸方向）として説明する。

センサーユニット１００は、開口部２１の内部（内側）に設けられているプラグ型（オス）のコネクター１６と、プラグ型（オス）のコネクター１６に接続されるソケット型（メス）のコネクター（図示せず）との抜き差し（着脱）に起因した応力や、プラグ型（オス）のコネクター１６自身に起因した応力の、センサーユニットが検出した検出信号への影響を低減するための特徴あるパッケージ構成を採用している。この構成により、従来のセンサーユニットよりも、高い信頼性と、検出精度の安定性とを実現している。以下、この特徴あるパッケージ構成について、詳しく説明する。なお、この構成は、３軸モーションセンサーに限定するものではなく、物理量センサー（慣性センサー）を備えたユニット、またはデバイスであれば適用可能である。

《センサーユニットの構成》
次に、図１および図２に加え、図３、図４、図５、図６Ａ、および図６Ｂを参照して、センサーユニットの構成について説明する。図３は、図１と同じ状態のセンサーユニットの分解斜視図である。図４は、図３と同じ方向から見た基板（回路基板）の概略構成を示す外観斜視図である。図５は、基板（回路基板）の図４の反対側から見た概略構成を示す外観斜視図である。図６Ａは、センサーユニットの概要を示す断面図である。図６Ｂは、容器の概要を示す平面図である。

図３に示すように、センサーユニット１００は、容器１、蓋部２、シール部材４１、基板としての回路基板１５などから構成されている。詳述すれば、センサーユニット１００は、容器１の内部に、固定部材３０，４２（図６Ａおよび図６Ｂ参照）を介在させて、回路基板１５を取り付け、容器１の開口をシール部材４１を介した蓋部２によって覆った構成となっている。

容器１は、例えばアルミニウムを用い、内部空間を有する箱状に成形した、回路基板１５の収容容器としての部材である。容器１は、母材から削り出したり、もしくはダイキャスト法（金型鋳造法）を用いたりして形成することができる。なお、容器１の材質は、アルミニウムに限定するものではなく、亜鉛やステンレスなど他の金属や、樹脂、または、金属と樹脂の複合材などを用いても良い。容器１の外形は、前述したセンサーユニット１００の全体形状と同様に、平面形状が略長方形の直方体であり、一方の長辺のそれぞれの端部近傍の２箇所および他方の長辺の中央部の１箇所に、固定突起部４が設けられ、この固定突起部４のそれぞれにネジ穴３が形成されている。ここで、一方の長辺のそれぞれの端部近傍の２箇所に設けられている固定突起部４は、短辺と長辺との交差部を含み、平面視で略三角形状をなしている。また、他方の長辺の中央部の１箇所に設けられている固定突起部４は、平面視で容器１の内部空間側に向いた略台形形状をなしている。

なお、容器１の固定に係る構造としては、ネジ穴３に限定するものではなく、例えば、ネジによりネジ止めすることが可能な切り欠き（ネジ穴３の配置される容器１のコーナー部の固定突起部４、もしくは中央部の固定突起部４に切り欠きを形成する構造）を形成してネジ止めする構成としてもよいし、あるいは、容器１の側面にフランジ（耳）を形成して、フランジ部分をネジ止めする構成としても良い。ただし、前者の切り欠き穴を固定部としてネジ止めする場合に、切り欠き穴の切り欠きがネジ頭の径よりも広く開いていると、ネジ止めする際にネジ頭が切り欠きからずれ出して斜めになってしまい、ネジ止めの固定が外れやすくなったり、ずれたネジによってアウターケースの切り欠き穴部分が変形してしまったり削れたりする虞がある。このため、固定部として切り欠き穴を設ける場合には、切り欠き穴の切り欠きを、座面を構成するネジ頭の径よりも小さく設けることが好ましい。

容器１は、外形が直方体で一方に開口した箱状である。容器１の内部（内側）は、底壁１２と側壁１１とで囲まれた内部空間（収容空間）となっている。換言すれば、容器１は、底壁１２と対向する一面を開口面２３とする箱状をなしており、回路基板１５の外縁が側壁１１の内面２２に沿うように配置（収容）され、開口を覆うように蓋部２が固定される。ここで、底壁１２と対向する開口面２３とは、蓋部２が載置される面である。開口面２３には、容器１の一方の長辺のそれぞれの端部近傍の２箇所および他方の長辺の中央部の１箇所において、固定突起部４が立設されている。そして、固定突起部４の上面（−Ｚ方向に露出する面）が、容器１の上面と略同一の面となる。

また、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、容器１の内部空間（収容空間）には、他方の長辺の中央部に設けられた固定突起部４と対向する位置の一方の長辺の中央部にあって、底壁１２から開口面２３にかけて側壁１１から内部空間側に突出する突起部２９が設けられている。突起部２９の上面（開口面２３と同一面）には、蓋部２を固定するための雌ネジ７４が設けられている。ここで、他方の長辺の中央部に設けられた固定突起部４は、突起部２９と同様に、底壁１２から開口面２３にかけて側壁１１から内部空間側に突出する構成としてもよい。なお、突起部２９および固定突起部４は、後述する回路基板１５の括れ部３３，３４（図４参照）に対向する位置に設けられる。

加えて、容器１の内部空間（収容空間）には、底壁１２から開口面２３側に向かって一段高い段状に突出する第１の台座２７および第２の台座２５，２６が設けられている。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、第１の台座２７は、回路基板１５に取り付けられたプラグ型（オス）のコネクター１６の配置領域と対向する位置に設けられており、プラグ型（オス）のコネクター１６が挿入される開口部２１が設けられている。第１の台座２７は、プラグ型（オス）のコネクター１６の周囲に配設される固定部材４２によって回路基板１５を容器１に固定するための台座として機能する。なお、開口部２１は、第１の台座２７の内側の面と容器１の外面である下面１２ｒとを貫通している。即ち、開口部２１は、容器１の内部（内側）と外部とを貫通している。

第２の台座２５，２６は、長辺の中央部に位置する固定突起部４および突起部２９に対して第１の台座２７と反対側に位置し、固定突起部４および突起部２９の近傍に設けられている。なお、第２の台座２５，２６は、固定突起部４および突起部２９の何れかと連結されていてもよい。第２の台座２５，２６は、固定突起部４および突起部２９に対して第１の台座２７と反対側において、回路基板１５を容器１に固定するための台座として機能する。

なお、容器１の外形が、平面形状が略長方形の直方体で蓋のない箱状である一例について説明したが、これに限らず、容器１の外形の平面形状は、正方形、もしくは。例えば六角形や八角形などの多角形であってもよいし、その多角形の頂点部分の角が面取りされていたり、各辺が曲線である平面形状であったりしてもよい。また、容器１の内部（内側）の平面形状も、上述の例示形状に限らず、他の形状であってもよい。また、容器１の外形と内部の平面形状とは相似形であってもよいし、相似形でなくてもよい。

基板としての回路基板１５は、複数のスルーホールなどが形成された多層基板であり、ガラスエポキシ基板を用いている。なお、ガラスエポキシ基板に限定するものではなく、複数の物理量センサーや、電子部品、コネクターなどを実装可能なリジット基板であれば良い。例えば、コンポジット基板や、セラミック基板を用いても良い。

回路基板１５は、図４および図５に示すように、底壁１２側の第２面１５ｒと第２面１５ｒと表裏の関係である第１面１５ｆとを有している。回路基板１５は、プラグ型（オス）のコネクター１６の搭載されている第１の領域ＡＬ１と、物理量センサーとしての加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚの搭載されている第２の領域ＡＬ２と、第１の領域ＡＬ１と第２の領域ＡＬ２との間に位置する接続領域ＡＬ３とに区分される。なお、回路基板１５には、種々の配線や端子電極などが設けられているが、図示およびその説明は省略する。

図５に示すように、回路基板１５には、第１の領域ＡＬ１の第２面１５ｒに、プラグ型（オス）のコネクター１６が実装されている。また、図４に示すように、回路基板１５には、第２の領域ＡＬ２の第１面１５ｆに、三つの加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚが実装され、第１の領域ＡＬ１の第１面１５ｆに、制御ＩＣ１９が実装されている。

回路基板１５は、平面視で、容器１の長辺に沿った第１の方向（Ｘ軸方向）の中央部に、回路基板１５の外縁が括れている括れ部３３，３４を備えている。括れ部３３，３４は、平面視で、回路基板１５の第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）の両側に設けられ、回路基板１５の外縁から中央に向かって括れており、容器１の突起部２９および固定突起部４（図３参照）に対向する位置に設けられている。そして、この括れ部３３，３４が設けられている領域が接続領域ＡＬ３である。したがって、接続領域ＡＬ３は、第１の領域ＡＬ１および第２の領域ＡＬ２の並ぶ方向である第１の方向（Ｘ軸方向）から見たときの、第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）に沿った断面である、図４に示すＡ−Ａ切断面の第１の領域ＡＬ１の断面積Ｓ１および図４に示すＢ−Ｂ切断面の第２の領域ＡＬ２の断面積Ｓ２よりも小さい断面積Ｓ３（図４に示すＣ−Ｃ切断面の断面積）として設けられている。換言すれば、接続領域ＡＬ３は、回路基板１５の括れ部３３，３４における、第１の領域ＡＬ１の側の外縁の括れが始まる位置から、第２の領域ＡＬ２の側の外縁の括れが始まる位置までの間（図５に示す二つの二点鎖線の間）とすることができる。

回路基板１５は、第２面１５ｒを第１の台座２７、および第２の台座２５，２６に向けて容器１の内部空間に挿入される。そして、回路基板１５は、第１の台座２７上において、取り付けられているプラグ型（オス）のコネクター１６の外縁を囲んでいる領域内であってプラグ型（オス）のコネクター１６の周囲にリング状に配置された固定部材４２と、第２の台座２５，２６上に配置された固定部材３０によって、容器１に取り付けられている。即ち、回路基板１５は、第１の領域ＡＬ１のプラグ型（オス）のコネクター１６の周囲と、第２の領域ＡＬ２の接続領域ＡＬ３側の領域とにおいて、固定部材４２，３０を介して、容器１の第１の台座２７、および第２の台座２５，２６に取り付けられている。

固定部材４２が、コネクター１６の周囲にリング状に配置されていることにより、コネクター１６の周囲において容器１と回路基板１５との間の気密性を確保することができることから、外部に露出するコネクター１６の周囲からの埃や塵などの異物の容器１の内部への侵入を防止することができる。

上述のように、回路基板１５が、第２の領域ＡＬ２の接続領域ＡＬ３側の領域において固定部材３０によって容器１（第２の台座２５，２６）に固定されていることにより、第１の領域ＡＬ１の側に生じた応力は、小さな断面積Ｓ３の接続領域ＡＬ３の撓みによって解放させることができる。詳細には、接続領域ＡＬ３の断面積Ｓ３は、括れ部３３，３４が設けられることによって、コネクター１６の実装されている第１の領域ＡＬ１の断面積Ｓ１、および加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚの実装されている第２の領域ＡＬ２の断面積Ｓ２よりも小さくなる。また、回路基板１５が、第２の領域ＡＬ２の接続領域ＡＬ３の側において、固定部材３０を介して、容器１の第２の台座２５，２６に取り付けられている。これらにより、第１の領域ＡＬ１に実装されているプラグ型（オス）のコネクター１６とソケット型（メス）のコネクター（図示せず）との抜き差し（着脱）に起因して生じる回路基板１５の撓みなどによる応力が、断面積が小さく撓みやすい接続領域ＡＬ３の撓みによって解放され、加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚの実装されている第２の領域ＡＬ２側への応力の伝播を減少させることができる。したがって、プラグ型（オス）のコネクター１６とソケット型（メス）のコネクター（図示せず）との抜き差し（着脱）やコネクター１６の配置に起因して生じる応力が、加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚに伝わることによって生じる検出精度への影響を低減することができる。

なお、固定部材３０，４２は、エポキシ系接着剤で構成されていることが好ましい。このように、固定部材３０，４２を容器１よりも弾性率の小さいエポキシ系接着剤とすることにより、固定部材３０，４２を防振部材として機能させることができ、容器１に加わった衝撃や振動などがノイズ振動として回路基板１５に伝わることを低減することができる。ここで、固定部材３０，４２は、エポキシ系接着剤以外にも、例えばシリコーン系接着剤、変性シリコーン系接着剤、ポリイミド系接着剤、ウレタン系接着剤など、容器１よりも弾性率の小さい、所謂弾性接着剤を用いることも可能である。

プラグ型（オス）のコネクター１６は、Ｙ軸方向に等ピッチで配置され、Ｘ軸方向に並ぶ２列の接続端子を備えている。好適には、１列１０ピンで合計２０ピンの接続端子としているが、端子数は、設計仕様に応じて適宜変更しても良い。

物理量センサーとしての加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚは、それぞれ１軸方向の加速度を検出することができる。加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚは、好適例として、水晶を振動子として用い、振動子に加わる力によって変化する共振周波数に基づいて加速度を検出する振動型の加速度センサーを用いている。なお、この加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚについては後段にて説明する。

加速度センサー１８ｘは、Ｘ軸方向にパッケージの表裏面が向くように、回路基板１５の第１面１５ｆに側面を対向させて立設され、Ｘ軸方向に加わる加速度を検出する。加速度センサー１８ｙは、Ｙ軸方向にパッケージの表裏面が向くように、回路基板１５の第１面１５ｆに側面を対向させて立設され、Ｙ軸方向に加わる加速度を検出する。加速度センサー１８ｚは、Ｚ軸方向にパッケージの表裏面が向くように、即ち表裏面が回路基板１５の第１面１５ｆと正対するように接続され、Ｚ軸方向に加わる加速度を検出する。

なお、加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚは、水晶を用いた振動型の加速度センサーに限定するものではなく、加速度を検出可能なセンサーであれば良い。他のセンサーとしては、例えば、シリコン基板をＭＥＭＳ技術で加工した静電容量型の加速度センサー、ピエゾ抵抗型加速度センサーや、熱検知型加速度センサーであっても良い、また、１軸ごとの三つの加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚを用いる構成に限定するものではなく、３軸の加速度が検出可能なセンサーであれば良く、例えば一つのデバイス（パッケージ）で３軸の加速度が検出（検知）可能なセンサーデバイスを用いても良い。

制御ＩＣ１９は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、不揮発性メモリーを含む記憶部や、Ａ／Ｄコンバーターなどを内蔵しており、センサーユニット１００の各部を制御する。記憶部には、加速度を検出するための順序と内容を規定したプログラムや、検出データをデジタル化してパケットデータに組込むプログラム、付随するデータなどが記憶されている。なお、回路基板１５には、その他にも複数の電子部品が実装されているが、図示は省略している。

《加速度センサーの構成例》
ここで、加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚの構成について、図７および図８を参照して説明する。図７は、加速度センサー素子の概略構成を説明する斜視図である。図８は、加速度センサー素子を用いた加速度検出器の概略構成を説明する正面図（断面図）である。

なお、図７では、互いに直交する３つの軸として、ｘ軸、ｙ’軸、ｚ’軸を図示している。ここでの各軸は、加速度センサーの基材として用いる圧電体材料である水晶の電気軸としてのｘ軸、機械軸としてのｙ軸、光学軸としてのｚ軸からなる直交座標系において、ｘ軸を回転軸として、ｚ軸をｙ軸の−ｙ方向へ＋ｚ側が回転するように回転角度φ（好ましくは、−５°≦φ≦１５°）だけ傾けた軸をｚ’軸、ｙ軸をｚ軸の＋ｚ方向へ＋ｙ側が回転するように回転角度φだけ傾けた軸をｙ’軸としたとき、ｘ軸およびｙ’軸で規定される平面に沿って切り出されて平板状に加工され、該平面と直交するｚ’軸方向に所定の厚さｔを有した所謂水晶ｚ板（ｚ’板）を基材として用いた例を説明する。なお、ｚ’軸は、加速度検出器３００において、重力が作用する方向に沿っている軸としている。

［加速度センサー素子の構成］
先ず、図７を参照して、加速度センサー素子２００の構成について説明する。加速度センサー素子２００は、基部２１０などを含む基板構造体２０１と、基板構造体２０１に接続されて物理量を検出する加速度検出素子２７０と、質量部２８０，２８２とを有する。

加速度センサー素子２００の基板構造体２０１は、基部２１０、基部２１０に継手部２１２を介して連結している可動部２１４、連結部２４０、および基部２１０に連結して設けられている第１支持部２２０、第２支持部２３０、第３支持部２５０、および第４支持部２６０と、を備えている。ここで、第３支持部２５０と第４支持部２６０とは、連結部２４０の配置されている側で連結されている。

基板構造体２０１は、圧電材料である水晶の原石などから上述のように所定の角度で切り出された水晶ｚ板（ｚ’板）の水晶基板を用いている。当該水晶基板をパターニングすることにより、基板構造体２０１としてこれらが一体に形成されている。また、パターニングは、例えば、フォトリソグラフィー技術、およびウェットエッチング技術を用いることができる。

基部２１０は、継手部２１２を介して可動部２１４と接続され、可動部２１４を支持している。基部２１０は、継手部２１２を介した可動部２１４と、可動部の継手部２１２の位置する側とは反対側に位置する連結部２４０と、第１支持部２２０および第２支持部２３０と、連結部２４０側で連結されている第３支持部２５０および第４支持部２６０と、に接続されている。

継手部２１２は、基部２１０と可動部２１４との間に設けられ、基部２１０および可動部２１４と接続されている。継手部２１２の厚さ（ｚ’軸方向の長さ）は、基部２１０の厚さ、および可動部２１４の厚さと比して薄く（短く）設けられており、ｘ軸方向からの断面視で、くびれ状に形成されている。継手部２１２は、例えば、継手部２１２を含む基板構造体２０１を、いわゆるハーフエッチングすることによって厚みの薄い薄肉部を形成し、設けることができる。継手部２１２は、可動部２１４が基部２１０に対して変位（回動）する際に、支点（中間ヒンジ）としてｘ軸方向に沿った回転軸としての機能を有している。

可動部２１４は、基部２１０に継手部２１２を介して接続されている。可動部２１４は、その形状が板状であり、ｚ’軸方向に沿って互いに対向し表裏の関係である主面２１４ａ，２１４ｂを有している。可動部２１４は、主面２１４ａ，２１４ｂと交差する方向（ｚ’軸方向）に加わる物理量である加速度に応じて、継手部２１２を支点（回転軸）として主面２１４ａ，２１４ｂと交差する方向（ｚ’軸方向）に変位することができる。

連結部２４０は、後述する第３支持部２５０が設けられている＋ｘ方向側の基部２１０からｘ軸方向に沿って可動部２１４を囲む様に延在し、後述する第４支持部２６０が設けられている−ｘ方向側の基部２１０に接続して設けられている。

第１支持部２２０、および第２支持部２３０は、加速度検出素子２７０を中心にして対称の構成で設けられている。また、同様に、第３支持部２５０、および第４支持部２６０は、加速度検出素子２７０を中心に対称の構成で設けられている。そして、第１支持部２２０、第２支持部２３０、第３支持部２５０、および第４支持部２６０において、基板構造体２０１が被固定部（図８を参照して後述する加速度検出器３００のパッケージ３１０）に支持する機能を有している。

加速度検出素子２７０は、基板構造体２０１の基部２１０と、可動部２１４とに接続して設けられている。換言すると、加速度検出素子２７０は、基板構造体２０１の基部２１０と、可動部２１４とに跨がるように設けられている。加速度検出素子２７０には、振動部としての振動梁部２７１ａ，２７１ｂと、第１の基部２７２ａと第２の基部２７２ｂと、を有している。第１の基部２７２ａと第２の基部２７２ｂが基部２１０に接続されている加速度検出素子２７０は、例えば、可動部２１４が物理量に応じて変位することで、振動梁部２７１ａ，２７１ｂに応力が生じ、振動梁部２７１ａ，２７１ｂに発生する物理量検出情報が変化する。換言すると、振動梁部２７１ａ，２７１ｂの振動周波数（共振周波数）が変化する。なお、本実施形態において加速度検出素子２７０は、２本の振動梁部２７１ａ，２７１ｂと、第１の基部２７２ａおよび第２の基部２７２ｂと、を有する双音叉素子（双音叉型振動素子）である。なお、振動部としての振動梁部２７１ａ，２７１ｂは、振動腕、振動ビーム、柱状ビーム、ということもある。

加速度検出素子２７０は、圧電材料である水晶の原石などから、上述した基板構造体２０１と同様に、所定の角度で切り出された水晶ｚ板（ｚ’板）の水晶基板を用いている。加速度検出素子２７０は、当該水晶基板を、フォトリソグラフィー技術、およびエッチング技術によってパターニングすることにより形成されている。これにより、振動梁部２７１ａ，２７１ｂ、および第１の基部２７２ａ、第２の基部２７２ｂを、一体に形成することができる。

なお、加速度検出素子２７０の材質は、前述の水晶基板に限定されるものではない。例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電材料を用いることができる。また、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電体（圧電材料）皮膜を備えたシリコンなどの半導体材料を用いることができる。但し、基板構造体２０１と同様の材料を用いることが好ましい。

加速度検出素子２７０には、例えば、引き出し電極（図示省略）や励振電極が設けられているが、説明は省略する。

質量部２８０，２８２は、可動部２１４の主面２１４ａと、主面２１４ａと表裏の関係で裏面となる主面２１４ｂと、に設けられている。より詳細には、質量部２８０，２８２は、質量接合材（不図示）を介して主面２１４ａおよび主面２１４ｂに設けられている。質量部２８０，２８２の材質としては、例えば、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などの金属が挙げられる。

また、本実施形態では、加速度検出素子２７０は、振動部を振動梁部２７１ａ，２７１ｂの２つの柱状ビームにより構成した、所謂双音叉振動子を用いた構成を例示したが、これを１つの柱状ビーム（シングルビーム）により構成することもできる。

［加速度検出器の構成］
次に、図８を参照して、上述した加速度センサー素子２００を用いた加速度検出器３００の構成について説明する。なお、ここで説明する加速度検出器３００を、前述したセンサーユニット１００の加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚとして用いることができる。

加速度検出器３００は、図８に示すように、上述した加速度センサー素子２００が搭載（収容）されている。加速度検出器３００は、加速度センサー素子２００と、パッケージ３１０とを有する。また、パッケージ３１０は、パッケージベース３２０と、リッド３３０とを有する。加速度検出器３００は、パッケージ３１０に加速度センサー素子２００が収容（搭載）されている。より詳細には、パッケージベース３２０と、リッド３３０とが接続されて設けられた空間３１１に、加速度センサー素子２００が収容（搭載）されている。

パッケージベース３２０には、凹部３２１を有し、当該凹部３２１内に加速度センサー素子２００が設けられている。パッケージベース３２０の形状は、凹部３２１内に加速度センサー素子２００を設けることができれば、特に限定されない。本実施形態においてパッケージベース３２０としては、例えば、セラミックスを用いている。しかし、これに限定されること無く、水晶、ガラス、シリコンなどの材料を用いることができる。

パッケージベース３２０は、パッケージベース３２０の内底面（凹部の内側の底面）３２２から、リッド３３０側に突出した段差部３２３を有する。段差部３２３は、例えば、凹部３２１の内壁に沿って設けられている。段差部３２３には、複数の内部端子３４０ｂが設けられている。

内部端子３４０ｂは、加速度センサー素子２００の第１支持部２２０、第２支持部２３０、第３支持部２５０、および第４支持部２６０の各固定部に設けられた固定部接続端子７９ｂと対向する位置（平面視において重なる位置）に設けられている。内部端子３４０ｂは、例えば、金属フィラーなどの導電性物質を含むシリコーン樹脂系の導電性接着剤３４３を用いて、固定部接続端子７９ｂと電気的に接続されている。このように、加速度センサー素子２００は、パッケージベース３２０に実装され、パッケージ３１０内に収容される。

パッケージベース３２０の外底面（内底面３２２と反対側の面）３２４には、外部の部材に実装される際に用いられる外部端子３４４が設けられている。外部端子３４４は、図示しない内部配線を介して内部端子３４０ｂと電気的に接続されている。

内部端子３４０ｂ、および外部端子３４４は、例えば、タングステン（Ｗ）等のメタライズ層に、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などの皮膜をメッキなどの方法により積層した金属膜で構成されている。

パッケージベース３２０には、凹部３２１の底部にパッケージ３１０の内部（キャビティー）を封止する封止部３５０が設けられている。封止部３５０は、パッケージベース３２０に形成された貫通孔３２５内に設けられている。貫通孔３２５は、外底面３２４から内底面３２２まで貫通している。図８に示す例では、貫通孔３２５は、外底面３２４側の孔径が内底面３２２側の孔径より大きい段付きの形状を有している。封止部３５０は、貫通孔３２５に、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）合金、ハンダ等からなる封止材を配置し、加熱溶融後、固化させることで設けられる。封止部３５０は、パッケージ３１０の内部を気密に封止するために設けるものである。

リッド３３０は、パッケージベース３２０の凹部３２１を覆って設けられている。リッド３３０の形状は、例えば、板状である。リッド３３０としては、例えば、パッケージベース３２０と同じ材料や、鉄（Ｆｅ）とニッケル（Ｎｉ）の合金、ステンレス鋼などの金属を用いることができる。リッド３３０は、リッド接合部材３３２を介して、パッケージベース３２０に接合されている。リッド接合部材３３２としては、例えば、シームリング、低融点ガラス、無機系接着剤等を用いることができる。

リッド３３０をパッケージベース３２０に接合した後、パッケージ３１０の内部が減圧された状態（真空度の高い状態）で、貫通孔３２５内に封止材を配置し、加熱溶融後、固化させて封止部３５０を設けることによって、パッケージ３１０内を気密に封止することができる。パッケージ３１０の内部は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填されていてもよい。

加速度検出器３００において、外部端子３４４、内部端子３４０ｂ、固定部接続端子７９ｂなどを経由して、加速度センサー素子２００の励振電極に駆動信号が与えられると、加速度センサー素子２００の振動梁部２７１ａ，２７１ｂは、所定の周波数で振動（共振）する。そして、加速度検出器３００は、印加される加速度に応じて変化する加速度センサー素子２００の共振周波数を出力信号として、出力することができる。

以上説明したセンサーユニット１００によれば、回路基板１５が、第２の領域ＡＬ２の接続領域ＡＬ３の側において固定部材３０によって容器１（第２の台座２５，２６）に固定されていることにより、第１の領域ＡＬ１の側に生じた応力は、断面積Ｓ３の接続領域ＡＬ３の撓みによって解放させることができる。詳細には、接続領域ＡＬ３の断面積Ｓ３は、括れ部３３，３４が設けられることによって、コネクター１６の実装されている第１の領域ＡＬ１の断面積Ｓ１、および加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚの実装されている第２の領域ＡＬ２の断面積Ｓ２よりも小さくなる。また、回路基板１５が、第２の領域ＡＬ２の接続領域ＡＬ３の側において、固定部材３０を介して、容器１の第２の台座２５，２６に取り付けられている。これらにより、第１の領域ＡＬ１に実装されているプラグ型（オス）のコネクター１６とソケット型（メス）のコネクター（図示せず）との抜き差し（着脱）に起因して生じる回路基板１５の撓みなどによる応力が、断面積が小さく撓みやすい接続領域ＡＬ３の撓みによって解放され、加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚの実装されている第２の領域ＡＬ２側への応力の伝播を減少させることができる。したがって、プラグ型（オス）のコネクター１６とソケット型（メス）のコネクター（図示せず）との抜き差し（着脱）やコネクター１６の配置に起因して生じる応力が、加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚに伝わることによって生じる検出精度への影響を低減したセンサーユニット１００を実現することができる。

このような構成の回路基板１５を備えたセンサーユニット１００において、プラグ型（オス）のコネクター１６とソケット型（メス）のコネクター（図示せず）との抜き差し（着脱）を行った場合の、センサーユニット１００の出力の変化を、図９Ａおよび図９Ｂのグラフに示して具体的に説明する。図９Ａは、コネクターの着脱における加速度センサーの出力状態を示すグラフである。図９Ｂは、コネクターの着脱による加速度センサーの出力変動を示すグラフである。なお、図９Ａおよび図９Ｂには、比較例として、回路基板１５の第２の台座２５，２６への取り付けを行っていない構成において、プラグ型（オス）のコネクター１６とソケット型（メス）のコネクター（図示せず）との抜き差し（着脱）を行った場合の、センサーユニット１００の出力の変化を併せて示している。

図９Ａのグラフには、コネクターの着脱を行う前における５回の出力の測定結果、およびコネクターの着脱を行った後における１０回の出力の測定結果がプロットされている。コネクターの着脱前では、比較例としての第２の領域ＡＬ２における回路基板１５の固定なしの構成、および本形態に係る第２の領域ＡＬ２における回路基板１５の固定ありの構成共に出力の変化はほとんど見られない。但し、比較例では、特異点として５回目の測定においてやや変化の大きな結果を示している。この５回の測定の後、コネクターの着脱を行い、その後１０回の測定を行った測定結果は、本形態に係る「第２の領域ＡＬ２における回路基板１５の固定あり」の構成では、出力の測定結果に殆んど変化が見られない。これに対し、比較例に係る「第２の領域ＡＬ２における回路基板１５の固定なし」の構成では、コネクターの着脱後の１回目の測定において、出力が大きくジャンプし、その後の９回の測定では、ジャンプした出力が継続する状態を示している。即ち、比較例の第２の領域ＡＬ２における回路基板１５の固定なしの構成では、コネクターの着脱に起因する応力がセンサーユニット１００の出力に影響し、出力の変動を生じていることが分かる。

また、図９Ｂのグラフには、本形態の構成の回路基板１５を用い、第２の台座２５，２６への取り付けを「行った場合（本形態）」、および「行っていない場合（比較例）」の、プラグ型（オス）のコネクター１６とソケット型（メス）のコネクター（図示せず）との抜き差し（着脱）を行った前後の出力の変化量を示している。図９Ｂのグラフでは、本形態の構成の回路基板１５の第２の台座２５，２６への取り付けを行っていない場合（比較例）は、プラグ型（オス）のコネクター１６とソケット型（メス）のコネクター（図示せず）との抜き差し（着脱）を行った前後の出力が、大きく変化していることが分かる。

このように、本形態に係る「第２の領域ＡＬ２における回路基板１５の固定あり」の構成では、プラグ型（オス）のコネクター１６とソケット型（メス）のコネクター（図示せず）との抜き差し（着脱）を行った前後の出力の変化は殆んど見られない。即ち、本形態に係る「第２の領域ＡＬ２における回路基板１５の固定あり」の構成では、プラグ型（オス）のコネクター１６とソケット型（メス）のコネクター（図示せず）との抜き差し（着脱）に起因して生じる応力が、加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚに伝わることによって生じる検出精度への影響を低減することができる。

《回路基板の構成に係る変形例》
なお、回路基板１５における接続領域ＡＬ３の形状（構成）は、断面積Ｓ３を小さくするための種々の形状を適用することができる。以下、回路基板１５における接続領域ＡＬ３の変形例について、図１０、図１１、図１２、図１３Ａ、および図１３Ｂを参照しながら順次説明する。

（変形例１）
先ず、図１０を参照して、回路基板１５の接続領域ＡＬ３の形状に係る変形例１について説明する。図１０は、基板（回路基板）の形状に係る変形例１を示す外観斜視図である。

図１０に示すように、変形例１に係る回路基板１５ｂの接続領域ＡＬ３は、Ｚ軸方向からの平面視で、第１の領域ＡＬ１および第２の領域ＡＬ２の並ぶ方向である容器１の長辺に沿った第１の方向（Ｘ軸方向）の中央部に、回路基板１５ｂの一方の長辺の外縁が括れている括れ部３４ｂを備えている。括れ部３４ｂは、平面視で、回路基板１５ｂの第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）の一方の側の回路基板１５ｂの外縁から回路基板１５ｂの中央にかけて括れている。このような括れ部３４ｂを設けることにより、回路基板１５ｂにおいて、第１の方向（Ｘ軸方向）から見たときの、第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）に沿った接続領域ＡＬ３の断面の断面積Ｓ３は、第１の領域ＡＬ１の同様の断面の断面積Ｓ１および第２の領域ＡＬ２の同様の断面の断面積Ｓ２よりも小さくなる。

このような変形例１に係る回路基板１５ｂによれば、接続領域ＡＬ３に括れ部３４ｂが設けられていることにより、第１の領域ＡＬ１に取り付けられているプラグ型（オス）のコネクター（不図示）とソケット型（メス）のコネクター（図示せず）との抜き差し（着脱）によって回路基板１５ｂに応力が生じた場合、接続領域ＡＬ３において撓みを生じ易くなり、接続領域ＡＬ３での応力解放の効果を大きくすることができる。

（変形例２）
次に、図１１を参照して、回路基板１５の接続領域ＡＬ３の形状に係る変形例２について説明する。図１１は、基板（回路基板）の形状に係る変形例２を示す外観斜視図である。

図１１に示すように、変形例２に係る回路基板１５ｃの接続領域ＡＬ３は、Ｚ軸方向からの平面視で、第１の領域ＡＬ１および第２の領域ＡＬ２の並ぶ第１の方向（Ｘ軸方向）に沿った回路基板１５ｃの両側の長辺における外縁領域ＧＬに長穴形状の二つの貫通孔３６が配置されている。貫通孔３６は、平面視で、回路基板１５ｃの第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）の両側に、それぞれ設けられている。このような長穴形状の貫通孔３６を設けることにより、回路基板１５ｃにおいて、第１の方向（Ｘ軸方向）から見たときの、第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）に沿った接続領域ＡＬ３の断面の断面積Ｓ３は、第１の領域ＡＬ１の同様の断面の断面積Ｓ１および第２の領域ＡＬ２の同様の断面の断面積Ｓ２よりも小さくなる。なお、ここでの外縁領域ＧＬとは、回路基板１５ｃの長辺に沿った両側の外縁を含み、回路基板１５ｃの中央部分を除く該外縁の内側の領域をいう。

このような変形例２に係る回路基板１５ｃによれば、接続領域ＡＬ３に長穴形状の貫通孔３６が設けられていることにより、第１の領域ＡＬ１に取り付けられているプラグ型（オス）のコネクター（不図示）とソケット型（メス）のコネクター（図示せず）との抜き差し（着脱）によって回路基板１５ｃに応力が生じた場合、接続領域ＡＬ３において撓みを生じ易くなり、接続領域ＡＬ３での応力解放の効果を大きくすることができる。また、長穴形状の貫通孔３６が、回路基板１５ｃの第２の方向の両側に設けられていることにより、接続領域ＡＬ３における撓みをバランスよく、且つ生じ易くすることができ、接続領域ＡＬ３での応力解放の効果をより大きくすることができる。

なお、変形例２では、接続領域ＡＬ３において、長穴形状の貫通孔３６が、回路基板１５ｃの第２の方向の両側に一つずつ設けられている構成を示したが、長穴形状の貫通孔３６の数量はこれに限らず、幾つであってもよい。また、接続領域ＡＬ３において、長穴形状の貫通孔３６が、回路基板１５ｃの第２の方向の中央部に設けられてもよい。

（変形例３）
次に、図１２を参照して、回路基板１５の接続領域ＡＬ３の形状に係る変形例３について説明する。図１２は、基板（回路基板）の形状に係る変形例３を示す外観斜視図である。

図１２に示すように、変形例３に係る回路基板１５ｄの接続領域ＡＬ３は、Ｚ軸方向からの平面視で、第１の領域ＡＬ１および第２の領域ＡＬ２の並ぶ第１の方向（Ｘ軸方向）に沿った回路基板１５ｄの両側の長辺における外縁領域ＧＬに丸穴形状の六つの貫通孔３７が配置されている。貫通孔３７は、平面視で、回路基板１５ｄの第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）の両側に、それぞれ三つずつ並んで設けられている。このような丸穴形状の貫通孔３７を設けることにより、回路基板１５ｄにおいて、第１の方向（Ｘ軸方向）から見たときの、第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）に沿った接続領域ＡＬ３の断面の断面積Ｓ３は、第１の領域ＡＬ１の同様の断面の断面積Ｓ１および第２の領域ＡＬ２の同様の断面の断面積Ｓ２よりも小さくなる。なお、ここでの外縁領域ＧＬとは、回路基板１５ｄの長辺に沿った両側の外縁を含み、回路基板１５ｄの中央部分を除く該外縁の内側の領域をいう。

このような変形例３に係る回路基板１５ｄによれば、接続領域ＡＬ３に丸穴形状の貫通孔３７が配列されていることにより、第１の領域ＡＬ１に取り付けられているプラグ型（オス）のコネクター（不図示）とソケット型（メス）のコネクター（図示せず）との抜き差し（着脱）によって回路基板１５ｄに応力が生じた場合、接続領域ＡＬ３において撓みを生じ易くなり、接続領域ＡＬ３での応力解放の効果を大きくすることができる。また、丸穴形状の貫通孔３７が、回路基板１５ｄの第２の方向の両側に外縁から中央部に向かって並んで設けられていることにより、接続領域ＡＬ３における撓みをバランスよく、且つ生じ易くすることができ、接続領域ＡＬ３での応力解放の効果をより大きくすることができる。

なお、変形例３では、接続領域ＡＬ３において、丸穴形状の貫通孔３７が、回路基板１５ｃの第２の方向の両側のそれぞれに、外縁から中央部に向かって三つ並んで配置されている構成を示したが、丸穴形状の貫通孔３７の数量はこれに限らす、幾つであってもよい。また、接続領域ＡＬ３において、丸穴形状の貫通孔３７が、回路基板１５ｄの第２の方向の中央部に設けられてもよい。即ち、接続領域ＡＬ３において、丸穴形状の貫通孔３７が、回路基板１５ｄの第２の方向の一方の外縁側から他方の外縁側まで配列されてもよい。また、接続領域ＡＬ３において、変形例２の長穴形状の貫通孔３６と変形例３の丸穴形状の貫通孔３７とを適宜組み合わせて配置してもよい。

（変形例４）
次に、図１３Ａを参照して、回路基板１５の接続領域ＡＬ３の形状に係る変形例４について説明する。図１３Ａは、基板（回路基板）の形状に係る変形例４を示す外観斜視図である。

図１３Ａに示すように、変形例４に係る回路基板１５ｅ１の接続領域ＡＬ３は、Ｚ軸方向からの平面視で、第１の領域ＡＬ１および第２の領域ＡＬ２の並ぶ第１の方向（Ｘ軸方向）に沿った回路基板１５ｅ１の両側の長辺における外縁領域ＧＬが他の領域よりも厚さが薄い薄肉部３８になっている。本変形例４の薄肉部３８は、回路基板１５ｅ１の両側の長辺における外縁領域ＧＬを含み、回路基板１５ｅ１の第２の方向の一方の外縁から他方の外縁にかけて設けられている。このような薄肉部３８を設けることにより、回路基板１５ｅ１において、第１の方向（Ｘ軸方向）から見たときの、第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）に沿った接続領域ＡＬ３の断面の断面積Ｓ３は、第１の領域ＡＬ１の同様の断面の断面積Ｓ１および第２の領域ＡＬ２の同様の断面の断面積Ｓ２よりも小さくなる。なお、ここでの外縁領域ＧＬとは、回路基板１５ｅ１の長辺に沿った両側の外縁を含み、回路基板１５ｅ１の中央部分を除く該外縁の内側の領域をいう。

このような変形例４に係る回路基板１５ｅ１によれば、接続領域ＡＬ３に薄肉部３８が配列されていることにより、第１の領域ＡＬ１に取り付けられているプラグ型（オス）のコネクター（不図示）とソケット型（メス）のコネクター（図示せず）との抜き差し（着脱）によって回路基板１５ｅ１に応力が生じた場合、接続領域ＡＬ３において撓みを生じ易くなり、接続領域ＡＬ３での応力解放の効果を大きくすることができる。

（変形例５）
次に、図１３Ｂを参照して、回路基板１５の接続領域ＡＬ３の形状に係る変形例５について説明する。図１３Ｂは、基板（回路基板）の形状に係る変形例５を示す外観斜視図である。

図１３Ｂに示すように、変形例５に係る回路基板１５ｅ２の接続領域ＡＬ３は、Ｚ軸方向からの平面視で、第１の領域ＡＬ１および第２の領域ＡＬ２の並ぶ第１の方向（Ｘ軸方向）に沿った回路基板１５ｅ２の両側の長辺における外縁領域ＧＬに、他の領域よりも厚さが薄い薄肉部３８ａ，３８ｂが設けられている。薄肉部３８ａ，３８ｂは、平面視で、回路基板１５ｅ２の第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）の両側に位置する外縁の側に、それぞれ外縁から中央に向かって設けられている。このような薄肉部３８ａ，３８ｂを設けることにより、回路基板１５ｅ２において、第１の方向（Ｘ軸方向）から見たときの、第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）に沿った接続領域ＡＬ３の断面の断面積Ｓ３は、第１の領域ＡＬ１の同様の断面の断面積Ｓ１および第２の領域ＡＬ２の同様の断面の断面積Ｓ２よりも小さくなる。なお、ここでの外縁領域ＧＬとは、回路基板１５ｅ２の長辺に沿った両側の外縁を含み、回路基板１５ｅ２の中央部分を除く該外縁の内側の領域をいう。

このような変形例５に係る回路基板１５ｅ２によれば、接続領域ＡＬ３において、回路基板１５ｅ２の第２の方向の両側に薄肉部３８ａ，３８ｂが設けられていることにより、第１の領域ＡＬ１に取り付けられているプラグ型（オス）のコネクター（不図示）とソケット型（メス）のコネクター（図示せず）との抜き差し（着脱）によって回路基板１５ｅ２に応力が生じた場合、接続領域ＡＬ３においてバランスよく撓みを生じ易くなり、接続領域ＡＬ３での応力解放の効果を大きくすることができる。

《回路基板の容器への取り付けに係る変形例》
ここで、図１４を参照して、回路基板１５の容器１への取り付け構造に係る変形例について説明する。図１４は、基板（回路基板）の容器への取り付けに係る変形例を示す正面図（断面図）である。なお、上述した実施形態と同様な構成については同符号を付し、その説明を省略する。

回路基板１５の容器１への取り付け構造に係る変形例は、図１４に示すように、第２面１５ｒを第１の台座２７、および第２の台座２５，２６に向けて容器１の内部空間に挿入された回路基板１５は、第１の台座２７に取り付けられているプラグ型（オス）のコネクター１６の周囲にリング状に配置された固定部材４５を介して第１の台座２７にネジ４６によって固定されている。加えて、回路基板１５は、固定部材４７を介して第２の台座２５，２６にネジ４８によって取り付けられている。即ち、回路基板１５は、第１の領域ＡＬ１のプラグ型（オス）のコネクター１６の周囲において固定部材４５を介して容器１の第１の台座２７にネジ４６を用いて固定され、第２の領域ＡＬ２の接続領域ＡＬ３の側において、固定部材４７を介して、第２の台座２５，２６にネジ４８を用いて固定されている。

このような回路基板１５の容器１への取り付け構造を適用することにより、容器１への回路基板１５の固定を確実に行うことができると共に、回路基板１５の容器１に対する着脱を容易に行なうことができる。

なお、固定部材４５，４７は、容器１よりも弾性率の小さな部材で構成することが好ましい。このように、固定部材４５，４７を容器１よりも弾性率の小さな部材で構成することにより、固定部材４５，４７を防振部材として機能させることができ、容器１に加わった衝撃や振動などがノイズ振動として回路基板１５に伝わることを低減することができる。

《回路基板の構成の応用例》
回路基板１５に搭載する物理量センサーは、上述した実施形態と異なる構成とすることができる。以下、回路基板１５の構成（搭載部材の構成）の応用例１および応用例２について、図１５および図１６を参照し、順次説明する。図１５は、基板（回路基板）の構成の応用例１を示す外観斜視図である。図１６は、基板（回路基板）の構成の応用例２を示す外観斜視図である。なお、上述した実施形態と同様な構成については同符号を付し、その説明を省略する。

（応用例１）
先ず、図１５を参照して、回路基板１５に搭載する物理量センサーの構成の応用例１について説明する。図１５に示すように、応用例１に係る回路基板１５ｇの第２の領域ＡＬ２の第１面には、物理量センサーとして、それぞれ１軸方向の加速度を検出可能な三つの加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚと、３軸方向の角速度を検出可能な角速度センサー１７とが実装されている。角速度センサー１７は、一つのデバイスでＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３方向（３軸）の角速度を検出（検知）可能であって、振動する物体に加わるコリオリの力から角速度を検出するように、シリコン基板をＭＥＭＳ技術で加工した振動ジャイロセンサーを用いている。さらに、回路基板１５ｇの第１の領域ＡＬ１の第１面と表裏関係となる第２面には、プラグ型（オス）のコネクター（不図示）が実装され、回路基板１５ｇの第１の領域ＡＬ１の第１面には、制御ＩＣ１９が実装されている。

このような応用例１に係る回路基板１５ｇを用いたセンサーユニットは、例えば自動車、農業機械（農機）、建設機械（建機）、ロボット、およびドローンなどの移動体（被装着装置）の姿勢や、挙動（慣性運動量）を検出する慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）として用いることができる。そして、回路基板１５ｇを用いたセンサーユニットは、物理量センサーとしての３軸の加速度センサー１８ｘ，１８ｙ，１８ｚと、３軸の角速度センサー１７とを備えた、いわゆる６軸モーションセンサーとして機能する。

（応用例２）
次に、図１６を参照して、回路基板１５に搭載する物理量センサーの構成の応用例１について説明する。図１６に示すように、応用例２に係る回路基板１５ｈの第２の領域ＡＬ２の第１面には、物理量センサーとして、それぞれ１軸方向の角速度を検出可能な三つの角速度センサー１７ｘ，１７ｙ，１７ｚと、加速度センサー１８が実装されている。さらに、回路基板１５ｈの第１の領域ＡＬ１の第１面と表裏関係となる第２面には、プラグ型（オス）のコネクター（不図示）が実装され、回路基板１５ｈの第１の領域ＡＬ１の第１面には、制御ＩＣ１９が実装されている。

角速度センサー１７ｘ，１７ｙ，１７ｚは、１軸の角速度を検出するジャイロセンサーである。好適例として、水晶を振動子として用い、振動する物体に加わるコリオリの力から角速度を検出する振動ジャイロセンサーを用いている。なお、振動ジャイロセンサーに限定するものではなく、角速度を検出可能なセンサーであれば良い。例えば、振動子としてセラミックや、シリコンを用いたセンサーを用いても良い。

加速度センサー１８は、一つのデバイスでＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３方向（３軸）の加速度を検出（検知）可能な、例えばシリコン基板をＭＥＭＳ技術で加工した静電容量型の加速度センサーを用いている。なお、このセンサーに限定するものではなく、加速度が検出可能なセンサーであれば良い。例えば、ピエゾ抵抗型加速度センサーや、熱検知型加速度センサーであっても良い、または、前述の角速度センサーのように、軸ごとに１つの加速度センサーを設ける構成であっても良い。

このような応用例２に係る回路基板１５ｈを用いたセンサーユニットは、例えば自動車、農業機械（農機）、建設機械（建機）、ロボット、およびドローンなどの移動体（被装着装置）の姿勢や、挙動（慣性運動量）を検出する慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）として用いることができる。そして、回路基板１５ｈを用いたセンサーユニットは、物理量センサーとしての３軸の加速度センサー１８と、３軸の角速度センサー１７ｘ，１７ｙ，１７ｚとを備えた、いわゆる６軸モーションセンサーとして機能する。

以上説明したように、本実施形態に係るセンサーユニット１００は、物理量センサーとして加速度センサー１８（１８ｘ，１８ｙ，１８ｚ）、および角速度センサー１７（１７ｘ，１７ｙ，１７ｚ）の少なくともいずれかを搭載し、加速度および角速度の少なくともいずれかを検出することができる。

＜構造物監視装置＞
図１７に、構造物監視装置（ＳＨＭ：Structural Health Monitoring）５００を示す。構造物監視装置５００は、上述した実施形態のセンサーユニット１００と同じ構造を有し、監視対象とされる構造物５９０に取り付けられる物理量センサーデバイス５１０を有する。物理量センサーデバイス５１０は、検出信号を送信する送信部５１１を含む。送信部５１１は、物理量センサーデバイス５１０とは別体の通信モジュール及びアンテナとして実現するとしてもよい。

物理量センサーデバイス５１０は、無線、または有線の通信網５８０を介して例えば監視コンピューター５７０と接続される。監視コンピューター５７０は、通信網５８０を介して物理量センサーデバイス５１０と接続される受信部５２０と、受信部５２０から出力された信号に基づいて構造物５９０の傾斜角度を算出する算出部５３０と、を有する。

算出部５３０は、本実施形態では監視コンピューター５７０に搭載されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等で実現することとする。ただし、算出部５３０をＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーとして、当該プロセッサーがＩＣメモリー５３１に記憶されたプログラムを演算処理することによりソフトウェア的に実現する構成としてもよい。監視コンピューター５７０は、キーボード５４０によりオペレーターの各種操作入力を受け付け、演算処理の結果をタッチパネル５５０に表示することができる。

本実施形態の構造物監視装置５００によれば、上述した実施形態のセンサーユニット１００を利用して構造物５９０の傾斜を監視している。そのため、センサーユニット１００の作用効果である高精度な加速度の検出を利用することができ、監視対象である構造物５９０の傾斜を精度良く検出することが可能となって、構造物５９０の監視品質を向上させることができる。

以下に、上述した実施形態から導き出される内容を、各態様として記載する。

［態様１］本態様に係るセンサーユニットは、物理量センサーと、被接着部と接続するためのコネクターと、前記物理量センサーおよび前記コネクターが搭載されている基板と、前記基板が収容されている容器と、を含み、前記基板は、前記コネクターが搭載されている第１の領域と、前記物理量センサーが搭載されている第２の領域と、前記第１の領域と前記第２の領域との間に、前記第１の領域および前記第２の領域の並ぶ方向からの断面視で、前記第１の領域の断面積Ｓ１および前記第２の領域の断面積Ｓ２よりも小さい断面積Ｓ３の接続領域と、を含み、前記第２の領域の前記接続領域側の領域が固定部材を介して、前記容器に取り付けられていることを特徴とする。

本態様によれば、第２の領域の接続領域の側において固定部材によって基板が容器に固定されている。これにより、コネクターの抜き差しによって生じる基板の撓みなどによる応力が、コネクターの搭載されている第１の領域、および物理量センサーの搭載されている第２の領域との間の基板に設けられている第１の領域の断面積Ｓ１および第２の領域の断面積Ｓ２よりも小さい断面積Ｓ３の接続領域が撓むことによる応力解放作用によって解放（緩和）され、物理量センサーの搭載されている第２の領域側への伝播を減少させることができる。したがって、コネクターの抜き差しやコネクターの配置によって生じる応力が、物理量センサーに伝わることによって生じる物理量センサーの検出精度への影響を低減することができる。

［態様２］上記態様に記載のセンサーユニットにおいて、前記接続領域は、平面視で、前記第１の領域および前記第２の領域の並ぶ第１の方向に沿った前記基板の外縁が括れている括れ部であることが好ましい。

本態様によれば、接続領域が基板の外縁が括れている、所謂幅狭形状となっていることにより、コネクターの抜き差しによって基板に応力が生じた場合、接続領域において撓みを生じ易くなり、接続領域での応力解放の効果を大きくすることができる。

［態様３］上記態様に記載のセンサーユニットにおいて、前記括れ部は、平面視で、前記基板の前記第１の方向と直交する第２の方向の両側に設けられていることが好ましい。

本態様によれば、括れ部が基板の第２の方向の両側に設けられていることにより、接続領域における撓みをバランスよく、且つ生じ易くすることができ、接続領域での応力解放の効果をより大きくすることができる。

［態様４］上記態様に記載のセンサーユニットにおいて、前記接続領域は、平面視で、前記第１の領域および前記第２の領域の並ぶ第１の方向に沿った前記基板の外縁領域が他の領域よりも厚さが薄い薄肉部になっていることが好ましい。

本態様によれば、接続領域に薄肉部が設けられていることにより、コネクターの抜き差しによって基板に応力が生じた場合、接続領域において撓みを生じ易くなり、接続領域での応力解放の効果を大きくすることができる。

［態様５］上記態様に記載のセンサーユニットにおいて、前記薄肉部は、平面視で、前記基板の前記第１の方向と直交する第２の方向の両側に設けられていることが好ましい。

本態様によれば、薄肉部が基板の第２の方向の両側に設けられていることにより、接続領域における撓みをバランスよく、且つ生じ易くすることができ、接続領域での応力解放の効果をより大きくすることができる。

［態様６］上記態様に記載のセンサーユニットにおいて、前記接続領域は、平面視で、前記第１の領域および前記第２の領域の並ぶ第１の方向に沿った前記基板の外縁領域に貫通孔が配置されていることが好ましい。

本態様によれば、接続領域に貫通孔が設けられていることにより、コネクターの抜き差しによって基板に応力が生じた場合、接続領域において撓みを生じ易くなり、接続領域での応力解放の効果を大きくすることができる。

［態様７］上記態様に記載のセンサーユニットにおいて、前記貫通孔は、平面視で、前記基板の前記第１の方向と直交する第２の方向の両側に設けられていることが好ましい。

本態様によれば、貫通孔が基板の第２の方向の両側に設けられていることにより、接続領域における撓みをバランスよく、且つ生じ易くすることができ、接続領域での応力解放の効果をより大きくすることができる。

［態様８］上記態様に記載のセンサーユニットにおいて、前記基板は、平面視で、前記コネクターの外縁を囲んでいる領域が、前記固定部材を介して、前記容器に取り付けられていることが好ましい。

本態様によれば、基板がコネクターの外縁を囲んでいる領域において、固定部材を介して容器に取り付けられていることにより、外部に露出するコネクターの周囲からの埃や塵などの異物、もしくは湿気などの侵入を防止することができる。

［態様９］上記態様に記載のセンサーユニットにおいて、前記固定部材は、エポキシ系接着剤であることが好ましい。

本態様によれば、固定部材を容器よりも弾性率の小さいエポキシ系接着剤とすることにより、固定部材を防振部材として機能させることができ、容器に加わった衝撃や振動などがノイズ振動として基板に伝わることを低減することができる。

［態様１０］上記態様に記載のセンサーユニットにおいて、前記基板は、前記固定部材を介して前記容器に取り付けられている前記接続領域が、ネジにより固定されていることが好ましい。

本態様によれば、容器への基板の着脱を容易に行なうことができる。

［態様１１］上記態様に記載のセンサーユニットにおいて、前記物理量センサーは、加速度および角速度の少なくともいずれかを検出することが好ましい。

本態様によれば、コネクターの抜き差しやコネクターの配置によって生じる応力の影響を低減し、高精度の検出精度により加速度および角速度の少なくともいずれかを検出することができる。

［態様１２］本態様に係る構造物監視装置は、上記態様のいずれか一つに記載のセンサーユニットと、構造物に取り付けられている前記センサーユニットからの検出信号を受信する受信部と、前記受信部から出力された信号に基づいて、前記構造物の傾斜角度を算出する算出部と、を含むことを特徴とする。

本態様によれば、コネクターの抜き差しやコネクターの配置によって生じる応力の影響を低減し、高検出精度のセンサーユニットの検出信号に基づいて構造物の傾斜角度を算出することから、傾斜角度を精度よく検出可能な構造物監視装置を提供することができる。

１…容器、２…蓋部、３…ネジ穴、４…固定突起部、１１…側壁、１２…底壁、１２ｒ…下面、１５…基板としての回路基板、１５ｆ…第１面、１５ｒ…第２面、１６…プラグ型（オス）のコネクター、１８ｘ，１８ｙ，１８ｚ…加速度センサー、１９…制御ＩＣ、２１…開口部、２２…内面、２３…開口面、２５，２６…第２の台座、２７…第１の台座、２９…突起部、３０…固定部材、３３，３４…括れ部、４１…シール部材、４２…固定部材、７０…固定ネジ、７１…被装着面、７２…ネジ、７４…雌ネジ、７６…貫通孔、１００…センサーユニット、２００…加速度センサー素子、３００…加速度検出器、５００…構造物監視装置、ＡＬ１…第１の領域、ＡＬ２…第２の領域、ＡＬ３…接続領域，ＧＬ…外縁領域。

Claims (12)

1. 物理量センサーと、
   被接着部と接続するためのコネクターと、
   前記物理量センサーおよび前記コネクターが搭載されている基板と、
   前記基板が収容されている容器と、
   を含み、
   前記基板は、
   前記コネクターが搭載されている第１の領域と、
   前記物理量センサーが搭載されている第２の領域と、
   前記第１の領域と前記第２の領域との間に、前記第１の領域および前記第２の領域の並ぶ方向からの断面視で、前記第１の領域の断面積Ｓ１および前記第２の領域の断面積Ｓ２よりも小さい断面積Ｓ３の接続領域と、
   を含み、
   前記第２の領域の前記接続領域側の領域が固定部材を介して、前記容器に取り付けられていることを特徴とするセンサーユニット。
2. 請求項１において、
   前記接続領域は、平面視で、前記第１の領域および前記第２の領域の並ぶ第１の方向に沿った前記基板の外縁が括れている括れ部であることを特徴とするセンサーユニット。
3. 請求項２において、
   前記括れ部は、平面視で、前記基板の前記第１の方向と直交する第２の方向の両側に設けられていることを特徴とするセンサーユニット。
4. 請求項１において、
   前記接続領域は、平面視で、前記第１の領域および前記第２の領域の並ぶ第１の方向に沿った前記基板の外縁領域が他の領域よりも厚さが薄い薄肉部になっていることを特徴とするセンサーユニット。
5. 請求項４において、
   前記薄肉部は、平面視で、前記基板の前記第１の方向と直交する第２の方向の両側に設けられていることを特徴とするセンサーユニット。
6. 請求項１において、
   前記接続領域は、平面視で、前記第１の領域および前記第２の領域の並ぶ第１の方向に沿った前記基板の外縁領域に貫通孔が配置されていることを特徴とするセンサーユニット。
7. 請求項６において、
   前記貫通孔は、平面視で、前記基板の前記第１の方向と直交する第２の方向の両側に設けられていることを特徴とするセンサーユニット。
8. 請求項１ないし７のいずれか一項において、
   前記基板は、平面視で、前記コネクターの外縁を囲んでいる領域が、前記固定部材を介して、前記容器に取り付けられていることを特徴とするセンサーユニット。
9. 請求項１ないし８のいずれか一項において、
   前記固定部材は、エポキシ系接着剤であることを特徴とするセンサーユニット。
10. 請求項１ないし９のいずれか一項において、
    前記基板は、前記固定部材を介して前記容器に取り付けられている前記接続領域が、ネジにより固定されていることを特徴とするセンサーユニット。
11. 請求項１ないし１０のいずれか一項において、
    前記物理量センサーは、加速度および角速度の少なくともいずれかを検出することを特徴とするセンサーユニット。
12. 請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のセンサーユニットと、
    構造物に取り付けられている前記センサーユニットからの検出信号を受信する受信部と、
    前記受信部から出力された信号に基づいて、前記構造物の傾斜角度を算出する算出部と、
    を含むことを特徴とする構造物監視装置。

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