JP2014092531A - 物理量検出装置、電子機器および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜検出器が熱影響を受けにくい構成の物理量検出装置を提供する。
【解決手段】物理量検出装置１００は、６つの面を有している金属ブロック（保持部）３０と、６つの面のうち選択された３つの面にそれぞれ配置されている傾斜検出器（物理量検出器）４０と、傾斜検出器４０と電気的につながっている電子部品６０と、金属ブロック３０と電子部品６０との間にあり、熱伝導率が金属ブロック３０よりも小さい断熱材（熱伝導低減部）２０と、を備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、物理量を検出するための物理量検出装置と、この物理量検出装置を搭載した電子機器および移動体と、に関する。

従来、物理量検出装置の構成例としては、特許文献１に示すような加速度センサーが挙げられる。この加速度センサーは、セラミック基板に加速度検出素子および電子回路（電子部品）を実装し、セラミックカバーをセラミック基板に接着することにより加速度検出素子および電子回路を気密に封止している。そして、電子回路からの配線は、導体パターンにより外部に取り出す構成である。このような加速度センサーによれば、加速度センサーを基板に表面実装することが可能であり、また、検出加速度方向が加速度センサーを取付ける基板の面に対し平行とすることが可能であって、例示されているエアバックのような用途にも容易に適用することが可能である。

特開２００２−２７７４８４号公報

ここで、加速度検出素子のような検出素子は、素子全体が均一な温度でない場合、物理量の検出精度が不安定になる傾向があり、できるだけ温度変化を抑制することが望ましい。この点において、従来の技術では、検出素子が電子回路の近傍に配置されている構成であるため、検出素子が電子回路の発熱による熱影響を受けやすくなっている、という課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る物理量検出装置は、物理量検出器と、前記物理量検出器を保持している保持部と、前記物理量検出器と電気的につながっている電子部品と、前記保持部と前記電子部品との間にあり、熱伝導率が前記保持部よりも小さい熱伝導低減部と、を備えている、ことを特徴とする。

本適用例の物理量検出装置によれば、保持部には、保持部の傾きや加速度等を検出可能な物理量検出器、および熱伝導低減部が配置されていて、熱伝導低減部の熱伝導率は、保持部の熱伝導率より小さく設定されている。この物理量検出装置は、保持部と電子部品との間に熱伝導低減部を備えていて、電子部品から発せられた熱が熱伝導低減部で遮断され保持部方向へはほとんど伝達されないようになっている。これにより、物理量検出装置は、物理量検出器への電子部品からの熱の影響がほぼ抑制されて、優れた検出精度を維持することが可能である。

［適用例２］上記適用例に記載の物理量検出装置において、前記保持部と前記熱伝導低減部とが接続している面では、前記保持部または前記熱伝導低減部の少なくとも一方の表面粗さＲａが０．５μｍ以上である、ことが好ましい。

保持部と熱伝導低減部とが接続している面では、保持部と熱伝導低減部とが全面密着した状態ではなく、保持部または熱伝導低減部の表面が粗いことにより隙間が生じている。そして、保持部または熱伝導低減部の表面粗さＲａが０．５μｍ以上の場合に生じる隙間であれば、熱伝導低減部から保持部への熱伝達を抑制する効果があることが知見できている。これにより、物理量検出装置は、表面粗さＲａを管理するという容易な方法を用いて、物理量検出器への電子部品からの熱の影響を抑制することが可能である。

［適用例３］上記適用例に記載の物理量検出装置において、前記保持部は複数の面を有し、前記複数の面のうち前記熱伝導低減部が配置されている面は、前記物理量検出器が配置されている面よりも表面粗さＲａが大きい、ことが好ましい。

この構成によれば、保持部において、熱伝導低減部が配置される面は、その表面粗さＲａが物理量検出器の配置されている面より大きくなっていて、熱伝導低減部から保持部への熱伝達を遮断する効果を奏している。そして、保持部の物理量検出器が配置されている面では、熱伝導低減部および熱伝導低減部が配置される保持部面における遮熱により、物理量検出器への熱伝達を考慮する必要がほとんどないため、表面粗さＲａを小さくして物理量検出器を安定して載置できるようになっている。このように、保持部は、物理量検出器と接続する面または熱伝導低減部が接続する面がそれぞれ最適な表面粗さＲａを有し、熱伝導低減部から物理量検出器への熱影響を抑制することが可能である。

［適用例４］上記適用例に記載の物理量検出装置において、前記保持部と前記熱伝導低減部との間に空隙を有している、ことが好ましい。

この構成によれば、空隙は、断熱性の高い空気層を含んでいて、熱伝導低減部から保持部へ伝わろうとする熱を、熱伝導低減部と保持部との境界部において効果的に遮断する役割を果たしている。この空隙は、例えば、熱伝導低減部および保持部のいずれかの面または両面が凹凸のある粗い形態や突起を有する形態等である場合に、熱伝導低減部面と保持部とが接続されることにより形成されている。これにより、物理量検出装置は、物理量検出器への電子部品からの熱の影響がより抑制されることになる。

［適用例５］上記適用例に記載の物理量検出装置において、前記保持部と前記熱伝導低減部とは機械的に接続されている、ことが好ましい。

この構成によれば、保持部と熱伝導低減部とを例えばネジやリベット等で機械的に接続することにより、保持部と熱伝導低減部との間に接着剤等を充填し全面を密着させて接続する場合等に比べ、保持部と熱伝導低減部との密着度が緩いため熱の伝達が行われ難い。この場合、例えば保持部と熱伝導低減部との間に隙間等があれば、熱の伝達がより行われ難い。これにより、物理量検出装置は、熱伝導低減部を介して保持部への熱伝達をより抑制する構成であることに加え、耐衝撃性に優れメンテナンス時の分解性にも優れた構成を備えることになる。

［適用例６］上記適用例に記載の物理量検出装置において、前記保持部と前記熱伝導低減部との重なる方向からの平面視で見て前記熱伝導低減部と重なる位置に形成されている開口部を有し、前記平面視で前記開口部の内部側に前記電子部品を配置し、前記保持部とともに前記熱伝導低減部を挟むように配置されている回路基板を備えている、ことが好ましい。

この構成によれば、保持部、熱伝導低減部、開口部は、平面視で見ると、順にそれぞれ重なった配置になっている。そして、電子部品は、開口部の内部側に配置されていて、回路基板は、保持部との間に熱伝導低減部を挟持する位置に配置されている。このような構成の物理量検出装置は、電子部品から発せられた熱が熱伝導低減部で遮断されて保持部方向へはほとんど伝達されず、開口部から保持部と反対方向へ主に放出される。これにより、物理量検出装置は、物理量検出器への電子部品からの熱の影響がほぼ抑制されて、優れた検出精度を維持することが可能である。また、開口部の内部に電子部品を収容している構成により、電子部品の設置スペースが削減でき、物理量検出装置の小型化を図ることが可能である。

［適用例７］上記適用例に記載の物理量検出装置において、前記電子部品と前記熱伝導低減部との間に前記回路基板の少なくとも一部がある、ことが好ましい。

この構成によれば、電子部品と熱伝導低減部との間に回路基板の一部が設けられている。つまり、保持部、熱伝導低減部、回路基板の一部、開口部は、平面視で見ると、順にそれぞれ重なった配置になっている。このように、開口部と熱伝導低減部との間にも回路基板の一部が存することにより、物理量検出器への電子部品からの熱の影響を抑制することに加え、熱伝導低減部と回路基板との接触面積が増えることにより、熱伝導低減部の耐衝撃性等を向上させることが可能である。

［適用例８］上記適用例に記載の物理量検出装置において、前記熱伝導低減部が回路基板の一部である、ことが好ましい。

この構成によれば、回路基板の一部が熱伝導低減部になっているため、別部材の熱伝導低減部を別途に配置する必要がない。これにより、物理量検出装置は、使用部材数の削減や組み立て工数の削減等を図ることが可能である。

［適用例９］上記適用例に記載の物理量検出装置において、前記物理量検出器と前記電子部品との間に前記保持部がある、ことが好ましい。

この構成によれば、物理量検出器と電子部品とは、保持部を介して配置されていて、物理量検出器が電子部品の熱影響を直接受けることのない構成になっている。

［適用例１０］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の物理量検出装置を搭載している、ことを特徴とする。

本適用例の電子機器は、上記適用例の物理量検出装置を搭載していて、この物理量検出装置は、電子部品から物理量検出器への熱影響が抑制されていて、優れた検出精度を維持することが可能である。このような電子機器は、機器としての特性および信頼性の向上が図られている。

［適用例１１］本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の物理量検出装置を搭載している、ことを特徴とする。

本適用例の移動体は、上記適用例の物理量検出装置を搭載していて、この物理量検出装置は、電子部品から物理量検出器への熱影響が抑制されていて、優れた検出精度を維持することが可能である。このような移動体は、物理量検出装置の検出機能により移動状態や姿勢等の把握が確実にでき、安全で安定した移動をすることが可能である。

本発明の実施形態１に係る物理量検出装置の構成を示す断面図。 物理量検出装置の構成を分解して示す斜視図。 （ａ）傾斜検出器の構成を示す平面図、（ｂ）傾斜検出器の構成を示す断面図。 （ａ）傾斜検出器が一方の方向へ傾いた場合の傾斜検出を示す断面図、（ｂ）傾斜検出器が他方の方向へ傾いた場合の傾斜検出を示す断面図。 本発明の実施形態２に係る物理量検出装置の構成を示す断面図。 本発明の実施形態２に係る物理量検出装置の他の構成を示す断面図。 本発明の実施形態３に係る物理量検出装置の構成を示す断面図。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態３に係る物理量検出装置の他の構成を示す断面図。 （ａ）物理量検出装置を搭載しているビデオカメラを示す斜視図、（ｂ）物理量検出装置を搭載している携帯電話を示す斜視図、（ｃ）物理量検出装置を搭載している移動体を示す斜視図。

以下、本発明の物理量検出装置、電子機器および移動体について、その好適な構成例を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る物理量検出装置の構成を示す断面図であり、図２は、物理量検出装置の構成を分解して示す斜視図である。図２では、構成部品の形状や配置を主に示し、装置カバー１６や配線７０等を省略してある。
（実施形態１）

図１および図２に示すように、物理量検出装置１００は、四角形状の貫通孔である開口部１５を有している回路基板１０と、回路基板１０の一方の面側に配置され開口部１５を覆っている断熱材（熱伝導低減部）２０と、断熱材２０における回路基板１０と反対側の面に下面３０ａが固定されるように配置されている立方体形状の金属ブロック（保持部）３０と、金属ブロック３０の下面３０ａと対向する上面３０ｂおよび隣り合う側面３０ｃ，３０ｄのそれぞれに配置されている物理量検出器である傾斜検出器４０と、傾斜検出器４０のそれぞれに設けられ傾斜検出器４０を駆動するための発振回路基板５０と、開口部１５の内部に収容されるように断熱材２０に設けられ発振回路基板５０を介して傾斜検出器４０に係る制御や解析等をする電子部品６０と、発振回路基板５０と電子部品６０とを接続している配線７０と、回路基板１０に設けられ断熱材２０、金属ブロック３０、傾斜検出器４０および発振回路基板５０を覆っている装置カバー１６と、を備えている。

この物理量検出装置１００において、回路基板１０と断熱材２０とは接着剤で固定されていて、同様に、断熱材２０と金属ブロック３０および電子部品６０、並びに金属ブロック３０と傾斜検出器４０とが接着剤で固定されている。この構成は、金属ブロック３０の上面３０ｂから断熱材２０の方向を見た平面視では、金属ブロック３０と断熱材２０と電子部品６０とが重なって配置されていて、開口部１５も断熱材２０と重なる位置に形成されている。また、金属ブロック３０は、立方体であって６つの面（複数の面）を有し、６つの面のうちの選択された面である上面３０ｂおよび側面３０ｃ，３０ｄに、傾斜検出器４０が設けられている。さらに、断熱材２０は、金属ブロック３０における傾斜検出器４０が設けられている選択された面（上面３０ｂ，側面３０ｃ，３０ｄ）以外の面である下面３０ａに設けられている。

ここで、金属ブロック３０は、軽く加工の容易なアルミニウム（Ａｌ）で形成されている。また、断熱材２０は、熱を遮断できるものであれば良く、この場合ガラスエポキシを用いていて、電子部品６０の熱が金属ブロック３０の側に伝わるのを抑制する役目を果たしている。なお、熱伝導低減部としての断熱材２０は、電子部品６０の熱が金属ブロック３０に伝わることを低減させるものであればよいので、熱伝導率が金属ブロック３０よりも小さい材料であればよい。例えば、金属ブロック３０がアルミニウム合金やステンレス鋼金属、銅などの金属の場合は、断熱材２０の材質としては、アクリルガラス、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリウレタン、シリコン、エポキシ樹脂などを用いればよい。そして、物理量検出装置１００の電子部品６０は、ＩＣ等を含んだものであって、駆動時の発熱は高性能な電子部品６０ほど大きい傾向である。

次に、物理量検出装置１００の備える傾斜検出器４０について説明する。図３（ａ）は、傾斜検出器の構成を示す平面図、図３（ｂ）は、傾斜検出器の構成を示す断面図である。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）における傾斜検出器４０のＩ−Ｉ線に沿う断面を示している。各図には、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。図３に示すように、傾斜検出器４０は、パッケージ４１と、素子ベース体４２と、傾斜検出素子４３とを有している。まず、パッケージ４１は、パッケージベース４１１およびリッド４１５から成っている。パッケージベース４１１は、内部側に形成されている凹部４１２と、凹部４１２における底面の端部にＸ軸方向に沿って設けられ素子ベース体４２を固定するための段差部４１３と、凹部４１２の底面に設けられ貫通孔および貫通孔を塞ぐための封止材から成る封止部４１４と、を有し、凹部４１２における底面の外部側には、発振回路基板５０と接続するための外部端子４６０が形成されている。このパッケージベース４１１は、セラミックグリーンシートを積層して焼成した酸化アルミニウム焼結体で形成されているが、水晶、ガラスおよびシリコン等の材料を用いて形成することもできる。

また、リッド４１５は、平板状であって、パッケージベース４１１の凹部４１２を覆うように配置されている。このリッド４１５は、パッケージベース４１１と同じ材料や、コバール、ステンレス鋼などの金属等を用いることができ、ここでは、コバールを用いている。そして、リッド４１５は、シームリング４１６を介して、パッケージベース４１１に接合されている。パッケージベース４１１とリッド４１５とを接合すると、凹部４１２を減圧された気密状態に封止することができる。このような傾斜検出器４０は、物理量検出装置１００では、リッド４１５の側が金属ブロック３０（図１）に対向して配置されている。

傾斜検出器４０において、凹部４１２の封止は、パッケージベース４１１とリッド４１５との接合後、封止部４１４の貫通孔から凹部４１２内の空気を抜いて減圧し、貫通孔をロウ材（封止材）で塞ぐ方法で行われている。これにより、素子ベース体４２および傾斜検出素子４３は、減圧されて気密状態の凹部４１２内に封止される。なお、凹部４１２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。

次に、素子ベース体４２および傾斜検出素子４３について説明する。これら素子ベース体４２および傾斜検出素子４３は、ここでは水晶板をエッチング加工して形成されている。まず、素子ベース体４２は、Ｘ軸方向へ板状に延出し段差部４１３に接着剤４５１で固定されている固定部４２１と、固定部４２１のＹ軸方向に設けられている継ぎ手部４２２と、継ぎ手部４２２から固定部４２１と反対方向へ矩形状をなして延出している可動部４２３と、固定部４２１の一端から可動部４２３の外縁に沿って固定部４２１の他端まで延出している枠部４２４と、可動部４２３のリッド４１５と対向している面に設けられ平面視で矩形状をなしている２つの質量部４２５（４２５ａ，４２５ｂ）と、を有している。

素子ベース体４２の可動部４２３は、固定部４２１および枠部４２４によって囲まれていて、固定部４２１に継ぎ手部４２２を介して接続され、いわゆる片持ち支持された状態である。そして、継ぎ手部４２２は、その厚みが固定部４２１や可動部４２３よりも薄く形成されていて、可動部４２３が固定部４２１の拘束に抗してＺ軸方向へ撓み易くしている。

また、傾斜検出素子４３は、素子ベース体４２のリッド４１５と対向している面側のＸ軸方向における中央位置に、Ｙ軸方向に沿って配置されている。このように配置された傾斜検出素子４３に対して、質量部４２５ａ，４２５ｂのそれぞれが左右対称に設けられている。そして、傾斜検出素子４３は、素子ベース体４２の固定部４２１に接着剤４５０で固定される基部４３１ａと、素子ベース体４２の可動部４２３に接着剤４５０で固定される基部４３１ｂと、基部４３１ａと基部４３１ｂとの間にあって物理量を検出するための振動をする振動梁部４３２（４３２ａ，４３２ｂ）と、を有している。

傾斜検出素子４３の振動梁部４３２は、それぞれ角柱状の形状であり、振動梁部４３２に設けられた励振電極（図示せず）に駆動信号（交流電圧）が印加されると、Ｘ軸に沿って、互いに離間または近接するように屈曲振動をする。駆動信号は、外部端子４６０から図示していない内部配線等を介して励振電極へ印加される。

なお、傾斜検出素子４３の材質は、既述した水晶のほかに例えば、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、傾斜検出素子４３の材質は、圧電材料の皮膜を備えたシリコンやゲルマニウム等の非圧電材料を用いても良い。

次に、傾斜検出器４０の動作について説明する。図４（ａ）は、傾斜検出器が一方の方向へ傾いた場合の傾斜検出を示す断面図、図４（ｂ）は、傾斜検出器が他方の方向へ傾いた場合の傾斜検出を示す断面図である。図４（ａ）に示すように、傾斜検出器４０のパッケージベース４１１が、矢印α１方向（図３（ｂ）においてＹ軸が右回転する方向）に傾いた場合、素子ベース体４２の固定部４２１および枠部４２４と傾斜検出素子４３の基部４３１ａとは、パッケージベース４１１と共に同方向へ傾く。これに対して、可動部４２３は、固定部４２１と継ぎ手部４２２を介して接続されているため、継ぎ手部４２２が曲がることにより元の姿勢をしばらく維持している。つまり、固定部４２１と可動部４２３とは、継ぎ手部４２２を境にして段差部４１３側へ折れ曲がった状態である。この時、質量部４２５ａ，４２５ｂは、可動部４２３が元の姿勢を維持することに貢献する役割を果たすことになる。

これにより、傾斜検出素子４３は、基部４３１ａが固定部４２１に接着固定され且つ基部４３１ｂが可動部４２３に接着固定されているため、基部４３１ａと基部４３１ｂとが互いに離れる方向の力が加わり、振動梁部４３２には引っ張り応力が生じる。そのため、振動梁部４３２の振動する周波数が高くなる。

一方、図４（ｂ）に示すように、傾斜検出器４０のパッケージベース４１１が矢印α２方向（図３（ｂ）においてＹ軸が左回転する方向）に傾いた場合、素子ベース体４２の固定部４２１および枠部４２４と傾斜検出素子４３の基部４３１ａとは、パッケージベース４１１と共に同方向へ傾く。これに対して、可動部４２３は、固定部４２１と継ぎ手部４２２を介して接続されているため、継ぎ手部４２２が図４（ａ）に示す場合とは反対方向へ曲がることにより元の姿勢をしばらく維持している。つまり、固定部４２１と可動部４２３とは、継ぎ手部４２２を境にして段差部４１３と反対側へ折れ曲がった状態である。

これにより、傾斜検出素子４３は、基部４３１ａと基部４３１ｂとが互いに近づく方向の力が加わり、振動梁部４３２には圧縮応力が生じる。そのため、振動梁部４３２の振動する周波数が低くなる。

傾斜検出器４０では、上記のように傾斜検出素子４３の周波数変化を検出することにより、傾斜の程度を正確に導出することができる。この導出は、傾斜検出器４０の取付姿勢に対応して予め求められている周波数変化と傾斜との関係に基づいて、行われる。また、物理量検出装置１００は、３つの傾斜検出器４０をそれぞれ異なった３姿勢で金属ブロック３０に設けているため、物理量検出装置１００の３方向への傾きを同時に検出できるため、物理量検出装置１００の傾きを正確に検出することができる。

以上説明したような物理量検出装置１００は、金属ブロック３０、断熱材２０および回路基板１０の開口部１５に収容されている電子部品６０が、平面視でそれぞれ重なるように配置されている。このような構成であれば、電子部品６０の駆動により生じた熱は、断熱材２０でほぼ遮断される。これにより、当該熱は、開口部１５から放出されることになり、金属ブロック３０の側へはほとんど伝達されない。つまり、傾斜検出器４０は、電子部品６０からの熱の影響をほとんど受けることがなく、物理量検出装置１００は優れた検出精度を維持することができる。また、物理量検出装置１００は、回路基板１０の開口部１５に電子部品６０を収容しているため、電子部品６０に起因するスペース増がなくなり、小型化することができる。

なお、物理量検出装置１００は傾斜の検出のほかに、加速度等を検出する装置としても用いることができる。即ち、物理量検出装置１００は、加えられた加速度による可動部４２３の変位を傾斜検出素子４３により検出することによって、加速度検出装置として機能することもできる。
（実施形態２）

次に、物理量検出装置１００における他の好適な例について説明する。図５は、本発明の実施形態２に係る物理量検出装置の構成を示す断面図である。実施形態２の物理量検出装置２００は、回路基板１０および開口部１５ａが実施形態１の物理量検出装置１００とは異なっている。従って、異なっている部分以外には実施形態１と同符号を付与して説明する。

図５に示すように、物理量検出装置２００は、回路基板１０と、回路基板１０の一方の面側に配置されている断熱材２０と、断熱材２０における回路基板１０と反対側の面に下面３０ａが固定されるように配置されている立方体形状の金属ブロック３０と、金属ブロック３０の上面３０ｂおよび側面３０ｃ，３０ｄのそれぞれに配置されている傾斜検出器４０と、傾斜検出器４０のそれぞれに設けられている発振回路基板５０と、回路基板１０に設けられ断熱材２０、金属ブロック３０、傾斜検出器４０および発振回路基板５０を覆っている装置カバー１６と、を備えている。

また、物理量検出装置２００は、回路基板１０における断熱材２０と反対側の面に開口が形成され凹状の形態をなす開口部１５ａと、開口部１５ａと断熱材２０との間に設けられ回路基板１０の一部を形成している開口部基板１０ａと、開口部１５ａの内部に収容されるように開口部基板１０ａに設けられている電子部品６０と、発振回路基板５０と電子部品６０とを接続している配線７０と、を備えている。このように、電子部品６０は、実施形態１の物理量検出装置１００のように断熱材２０に設けられているのではなく、回路基板１０の一部である開口部基板１０ａに設けられている。つまり、物理量検出装置２００は、回路基板１０（開口部基板１０ａ）が電子部品６０と断熱材２０とで挟まれている、構成となっている。

以上説明したような物理量検出装置２００は、回路基板１０に形成されている凹状の開口部１５ａにおける断熱材２０の側に、回路基板１０の一部である開口部基板１０ａが設けられている。つまり、電子部品６０は、開口部１５ａの内部側に収容された状態となるようにして開口部基板１０ａに設置されている。これにより、物理量検出装置２００の断熱材２０は、熱伝達を遮断すると共に、回路基板１０（開口部基板１０ａ）との接触面積が、実施形態１の物理量検出装置１００と比べて増えることになり、耐衝撃性等が向上し金属ブロック３０を強固に支持することができる。

また、図６は、本発明の実施形態２に係る物理量検出装置の他の構成を示す断面図である。図６に示す物理量検出装置２００Ａは、物理量検出装置２００と断熱材の形態が異なっている。図６に示すように、物理量検出装置２００Ａは、回路基板１０に直接金属ブロック３０が固定されている。ここで、電子部品６０と金属ブロック３０との間に位置している回路基板１０の部分は、断熱性を有する断熱部１０ｂである。この断熱部１０ｂは、回路基板１０の一部を形成していて、物理量検出装置２００における開口部基板１０ａに該当する箇所である。つまり、平面視で、金属ブロック３０と回路基板１０の断熱部１０ｂと開口部１５ａと電子部品６０とは、それぞれが順に重なった状態に配置されている。

このような物理量検出装置２００Ａは、物理量検出装置２００が備えている断熱材２０が不要な構成であり、物理量検出装置２００より小型化が図れると共に、傾斜検出器４０への電子部品６０からの熱の影響も抑制することができる。なお、物理量検出装置２００Ａのように回路基板１０の一部が断熱部１０ｂである構成より、物理量検出装置２００のように回路基板１０と金属ブロック３０との間に断熱材２０を設けた構成の方が断熱効果の観点では優れている。
（実施形態３）

次に、物理量検出装置１００における他の好適な例について説明する。図７は、本発明の実施形態３に係る物理量検出装置の構成を示す断面図である。実施形態３の物理量検出装置３００は、金属ブロック３０と断熱材２０および傾斜検出器４０とが接続するそれぞれの面の設定、並びに断熱材２０と金属ブロック３０との接続構造に特徴があり、特徴部分が実施形態１の物理量検出装置１００とは異なっている。従って、実施形態１と異なっている部分以外には実施形態１と同符号を付与して説明する。

図７に示すように、物理量検出装置３００は、四角形状の貫通孔である開口部１５を有している回路基板１０と、回路基板１０の一方の面側に配置されている断熱材２０と、断熱材２０における回路基板１０と反対側の面に下面３０ａが固定されるように配置されている立方体形状の金属ブロック３０と、金属ブロック３０の上面３０ｂおよび側面３０ｃ，３０ｄのそれぞれに配置されている傾斜検出器４０と、傾斜検出器４０のそれぞれに設けられている発振回路基板５０と、開口部１５の内部に収容されるように断熱材２０に設けられている電子部品６０と、発振回路基板５０と電子部品６０とを接続している配線７０と、回路基板１０に設けられ断熱材２０、金属ブロック３０、傾斜検出器４０および発振回路基板５０を覆っている装置カバー１６と、を備えている。

ここで、金属ブロック３０と断熱材２０および傾斜検出器４０とが接続するそれぞれの面の設定について、説明する。まず、金属ブロック３０の下面３０ａと接続する断熱材２０の接続面２０ａは、表面が凹凸状に粗く形成されていて、下面３０ａとの間の凹部が空気を含んだ空隙８０となっている。なお、図７では、接続面２０ａの凹凸を分かりやすいように誇張して示している。このように、断熱材２０の接続面２０ａと金属ブロック３０の下面３０ａとの間に空隙８０があれば、接続面２０ａと下面３０ａとの間が密着している場合に比べて、両面の間での熱の伝達をより効果的に抑制することができる。さらに、接続面２０ａの表面粗さＲａは、０．５μｍ以上であることが好ましい、という知見を得ることができていて、その根拠としては、下記の表１に示すような実験結果がある。

表１に示すように、断熱材２０における接続面２０ａの表面粗さＲａを０．１μｍ，０．３μｍ，０．５μｍ，０．７μｍにそれぞれ設定して、接続面２０ａと下面３０ａとの間に空隙８０を形成し、断熱材２０から金属ブロック３０への熱伝達を抑制する効果について評価した。その結果、接続面２０ａの表面粗さＲａが０．１μｍおよび０．３μｍでは、熱伝達を抑制する効果がほとんどなかった。一方、接続面２０ａの表面粗さＲａが０．５μｍであれば、熱伝達を抑制する効果が生じ、接続面２０ａの表面粗さＲａが０．７μｍであれば、より抑制効果があることが判明した。即ち、接続面２０ａの表面粗さＲａを０．５μｍ以上にすれば、断熱材２０から金属ブロック３０への熱伝達を効果的に抑制できることになる。なお、「表面粗さＲａ」の測定条件については、Ｒａが「算術平均粗さ」であり、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１−２００１年に基づきカットオフ値λc＝０．２５ｍｍ、触針先端半径ｒ＝２μｍとした。

そして、断熱材２０の接続面２０ａと金属ブロック３０の下面３０ａとの接続は、実施形態１および実施形態２と同様に接着剤を用いても良いが、接着剤を用いた場合、空隙８０が接着剤で埋められて空隙容積の減少となり、熱伝達の抑制効果が多少薄れてしまう場合がある。そこで、物理量検出装置３００では、断熱材２０と金属ブロック３０との接続をネジ９０によって、機械的に接続している。そのため、断熱材２０には、ネジ９０が貫通して挿入されるネジ孔２０ｂが設けられ、金属ブロック３０には、ネジ９０が固定されるネジ穴３０ｅが設けられている。このように、断熱材２０と金属ブロック３０とをネジ９０で接続することにより、接続面２０ａと下面３０ａとの間に空隙８０を確実に確保することができる。

以上説明した物理量検出装置３００は、金属ブロック３０が接続する断熱材２０の接続面２０ａを表面粗さＲａ０．５μｍ以上にして、接続面２０ａと金属ブロック３０の下面３０ａとの間に空隙８０を設けることにより、断熱性の高い空気層を含んでいる空隙８０が、断熱材２０から金属ブロック３０へ伝わろうとする熱を効果的に遮断する構成である。さらに、物理量検出装置３００は、断熱材２０と金属ブロック３０とをネジ９０で機械的に接続することにより、断熱材２０と金属ブロック３０との間に確実に空隙８０を形成することができる。これにより、物理量検出装置３００は、傾斜検出器４０への電子部品６０からの熱影響をより抑制することができる。

また、図８（ａ）（ｂ）は、本発明の実施形態３に係る物理量検出装置の他の構成を示す断面図である。まず、図８（ａ）に示すように、物理量検出装置３００Ａは、金属ブロック３０の下面３０ａと断熱材２０の接続面２０ａとで形成する空隙８０の形成形態が異なっている。即ち、物理量検出装置３００Ａでは、金属ブロック３０の下面３０ａが凹凸状に粗く形成されていて、断熱材２０の接続面２０ａとの間の凹部が空気を含んだ空隙８０となっている。このような構成の物理量検出装置３００Ａは、断熱材２０と金属ブロック３０との間の断熱性において、物理量検出装置３００と同等な性能を有している。

さらに、図８（ｂ）は、本発明の実施形態３に係る物理量検出装置の他の構成を示す断面図である。図８（ｂ）に示すように、物理量検出装置３００Ｂは、金属ブロック３０の下面３０ａおよび断熱材２０の接続面２０ａの両面が凹凸状に粗く形成されていて、下面３０ａと接続面２０ａとの間の凹部が空気を含んだ空隙８０となっている。このような構成の物理量検出装置３００Ｂは、断熱材２０と金属ブロック３０との間の断熱性において、物理量検出装置３００，３００Ａにおける場合より、空隙８０を大きく形成することができ、物理量検出装置３００，３００Ａに比べて優れた性能を有している。
（電子機器）

次に、物理量検出装置１００，２００，２００Ａ，３００，３００Ａ，３００Ｂを用いた電子機器について、説明する。図９（ａ）は、物理量検出装置を備えたビデオカメラを示す斜視図、図９（ｂ）は、物理量検出装置を備えた携帯電話を示す斜視図である。これら電子機器としてのビデオカメラ５００および携帯電話６００は、本発明に係る物理量検出装置１００，２００，２００Ａ，３００，３００Ａ，３００Ｂのうち、物理量検出装置１００を搭載している。最初に、図９（ａ）に示すビデオカメラ５００は、受像部５０１と、操作部５０２と、音声入力部５０３と、表示ユニット５０４と、を備えている。このビデオカメラ５００は、物理量検出装置１００を備えており、３つの傾斜検出器４０がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（不図示）方向の傾斜を検出して、手ぶれを補正する機能を発揮できる。これにより、ビデオカメラ５００は、鮮明な動画映像を記録することができる。

また、図９（ｂ）に示す携帯電話６００は、複数の操作ボタン６０１と、表示ユニット６０２と、カメラ機構６０３と、シャッターボタン６０４と、を備えていて、電話機およびカメラとして機能する。この携帯電話６００は、物理量検出装置１００を備えており、３つの傾斜検出器４０がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（不図示）方向の傾斜を検出することにより、カメラ機構６０３の手ぶれを補正する機能を発揮できる。これにより、携帯電話６００は、カメラ機構６０３により鮮明な画像を記録することができる。
（移動体）

次に、物理量検出装置１００，２００，２００Ａ，３００，３００Ａ，３００Ｂを用いた移動体について、説明する。図９（ｃ）は、物理量検出装置を備えた移動体を示す斜視図である。図９（ｃ）に示すように、この場合の移動体７００は、自動車であって、物理量検出装置１００が一例として用いられている。移動体７００において、物理量検出装置１００は、車体７０１に搭載されている電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）７０３に内蔵されている。電子制御ユニット７０３は、物理量検出装置１００の３つの傾斜検出器４０が車体７０１の傾斜を検出することにより、移動体７００の姿勢や移動状態等を把握し、タイヤ７０２等の制御を的確に行うことができる。これにより、移動体７００は、安全で安定した移動をすることが可能である。

以上説明した物理量検出装置、電子機器および移動体は、各実施形態における形態に限定されるものではなく、次に挙げる変形例のような形態であっても、実施形態と同様な効果が得られる。

（変形例１）物理量検出装置１００，２００は、断熱材２０と金属ブロック３０とが接着剤で接続されているが、これに限定されることなく、物理量検出装置３００のようにネジ９０で機械的に接続されていても良い。さらに、機械的に接続する場合、物理量検出装置１００，２００，３００，３００Ａ，３００Ｂは、ネジ９０以外のボルトとナットとを用いる構成やリベット等を用いても良い。

（変形例２）物理量検出装置１００，２００，２００Ａ，３００，３００Ａ，３００Ｂは、傾斜検出器４０がリッド４１５の側で金属ブロック３０に接続されているが、パッケージベース４１１の側で金属ブロック３０に接続されていても良い。また、物理量検出装置１００，２００，３００は、３つの傾斜検出器４０を金属ブロック３０に設けて３方向の傾きを同時に検出できる構成であるが、用途に応じて３つ以外の数の傾斜検出器４０を金属ブロック３０に設けて、例えば１方向または２方向等の傾きを検出する構成であっても良い。そして、金属ブロック３０は、立方体以外の多面体等であっても良い。

（変形例３）物理量検出装置１００，２００，２００Ａ，３００，３００Ａ，３００Ｂにおいて、金属ブロック３０の６つの面のうち、断熱材２０と接続する下面３０ａ、傾斜検出器４０と接続する上面３０ｂおよび側面３０ｃ，３０ｄの表面粗さＲａは、下面３０ａ＞上面３０ｂ＝側面３０ｃ，３０ｄの関係となっていて下面３０ａが最も粗くなっていることが好ましい。これにより、金属ブロック３０において、表面粗さＲａの大きい下面３０ａでは断熱材２０からの熱伝達をさらに遮断することができ、傾斜検出器４０と接続する上面３０ｂおよび側面３０ｃ，３０ｄでは表面粗さＲａを小さくして、傾斜検出器４０を所定姿勢で安定して載置することができる。

（変形例４）傾斜検出器４０の傾斜検出素子４３は、振動梁部４３２が２本以外の梁を有する構成であっても良い。また、素子ベース体４２は、質量部４２５が無い構成や質量部４２５が可動部４２３の両面に配置されている構成等であっても良い。また、傾斜検出素子４３が特許文献１に示されている加速度検出素子のような形態のものであっても良い。

１０…回路基板、１０ａ…開口部基板、１５…開口部、１５ａ…開口部、２０…熱伝導低減部としての断熱材、２０ａ…接続面、３０…保持部としての金属ブロック、４０…物理量検出器としての傾斜検出器、４１…パッケージ、４２…素子ベース体、４３…傾斜検出素子、６０…電子部品、８０…空隙、９０…ネジ、１００…物理量検出装置、２００，２００Ａ，…物理量検出装置、３００，３００Ａ，３００Ｂ…物理量検出装置、５００…電子機器としてのビデオカメラ、６００…電子機器としての携帯電話、７００…移動体。

Claims (11)

1. 物理量検出器と、
   前記物理量検出器を保持している保持部と、
   前記物理量検出器と電気的につながっている電子部品と、
   前記保持部と前記電子部品との間にあり、熱伝導率が前記保持部よりも小さい熱伝導低減部と、
   を備えている、ことを特徴とする物理量検出装置。
2. 前記保持部と前記熱伝導低減部とが接続している面では、前記保持部または前記熱伝導低減部の少なくとも一方の表面粗さＲａが０．５μｍ以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
3. 前記保持部は複数の面を有し、前記複数の面のうち前記熱伝導低減部が配置されている面は、前記物理量検出器が配置されている面よりも表面粗さＲａが大きい、ことを特徴とする請求項１または２に記載の物理量検出装置。
4. 前記保持部と前記熱伝導低減部との間に空隙を有している、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の物理量検出装置。
5. 前記保持部と前記熱伝導低減部とは機械的に接続されている、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の物理量検出装置。
6. 前記保持部と前記熱伝導低減部との重なる方向からの平面視で見て前記熱伝導低減部と重なる位置に形成されている開口部を有し、前記平面視で前記開口部の内部側に前記電子部品を配置し、前記保持部とともに前記熱伝導低減部を挟むように配置されている回路基板を備えている、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の物理量検出装置。
7. 前記電子部品と前記熱伝導低減部との間に前記回路基板の少なくとも一部がある、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の物理量検出装置。
8. 前記熱伝導低減部が回路基板の一部である、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の物理量検出装置。
9. 前記物理量検出器と前記電子部品との間に前記保持部がある、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の物理量検出装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の物理量検出装置を搭載している、ことを特徴とする電子機器。
11. 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の物理量検出装置を搭載している、ことを特徴とする移動体。

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