JP2022054045A - 慣性計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱の籠りを抑制することのできる慣性計測装置を提供すること。
【解決手段】慣性計測装置は、Ｚ軸に直交し、互いに表裏の関係にある第１面および第２面を含む基板と、基板の第１面に搭載されている慣性センサーと、基板の第２面に搭載され、慣性センサーと電気的に接続されている半導体装置と、基板に接続され、基板を被実装面に支持するための複数のリード端子と、を有する。また、複数のリード端子は、基板に接続される第１部分と、被実装面に実装される第２部分と、第１部分と第２部分との間に位置し、Ｚ軸の成分を有する方向に延在している第３部分と、を有する。そして、Ｚ軸に直交する方向からの平面視で、半導体装置は、複数のリード端子同士の間から露出している。
【選択図】図２

Description

本発明は、慣性計測装置に関する。

特許文献１に記載の電子装置は、セラミック基板の上面に搭載された振動子等の電子部品と、セラミック基板の下面に搭載された制御素子等の電子部品と、複数のリード端子と、セラミック基板と複数のリード端子とを電気的に接続するボンディングワイヤーと、各電子部品をモールドすると共に、セラミック基板に対して複数のリード端子を固定するモールド部と、を有する。

特開２００９－１６４５６４号公報

上述の構成において電子部品がマイコンの場合、電子部品が発熱源となる。しかしながら、電子部品がモールドされているため、電子部品から発生した熱が放出され難く、装置内に熱が籠るという課題があった。

本発明の慣性計測装置は、互いに直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、
前記Ｚ軸に直交し、互いに表裏の関係にある第１面および第２面を含む基板と、
前記基板の前記第１面に搭載されている慣性センサーと、
前記基板の前記第２面に搭載され、前記慣性センサーと電気的に接続されている半導体装置と、
前記基板に接続され、前記基板を被実装面に支持するための複数のリード端子と、を有し、
前記複数のリード端子は、前記基板に接続される第１部分と、前記被実装面に実装される第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に位置し、前記Ｚ軸の成分を有する方向に延在している第３部分と、を有し、
前記Ｚ軸に直交する方向からの平面視で、
前記半導体装置は、前記複数のリード端子同士の間から露出している。

好適な実施形態に係る慣性計測装置を示す横断面図である。 図１中のＡ－Ａ線断面図である。 角速度センサーの断面図である。 加速度センサーの断面図である。 慣性計測装置の側面図である。 リード端子と外部接続端子との幅の関係を示す断面図である。 基板の高さと応力の関係を示す図である。 リード端子を示す平面図である。

以下、本発明の一態様の電子デバイスを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図には、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸として図示している。Ｘ軸に沿う方向を「Ｘ軸方向」とも言い、Ｙ軸に沿う方向を「Ｙ軸方向」とも言い、Ｚ軸に沿う方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、Ｚ軸方向の矢印側を「上」とも言い、反対側を「下」とも言う。

図１は、好適な実施形態に係る慣性計測装置を示す横断面図である。図２は、図１中のＡ－Ａ線断面図である。図３は、角速度センサーの断面図である。図４は、加速度センサーの断面図である。図５は、慣性計測装置の側面図である。図６は、リード端子と外部接続端子との幅の関係を示す断面図である。図７は、基板の高さと応力の関係を示す図である。図８は、リード端子を示す平面図である。

図１に示す慣性計測装置１は、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）である。図１および図２に示すように、慣性計測装置１は、基板２と、基板２の上面２１に搭載された慣性センサーである角速度センサー３ｘ、３ｙ、３ｚおよび加速度センサー５と、これら慣性センサーを覆った状態で基板２の上面２１に接合されたキャップ７と、基板２の下面２２に搭載された半導体装置８と、基板２の下面２２に接続された複数のリード端子９を備えるリード群９０と、を有する。このような慣性計測装置１は、リード端子９において被実装面１００に実装される。なお、被実装面１００としては、特に限定されないが、例えば、慣性計測装置１の顧客が使用する顧客基板等である。

図２に示すように、基板２は、平面視形状が略正方形の板状であり、互いに表裏関係にある第１面としての上面２１および第２面としての下面２２を有する。このような基板２は、プリント基板であり、例えば、基板２は、セラミック基板、ガラスエポキシ基板、樹脂基板等を用いることができる。

なお、本実施形態では、基板２は、低温同時焼成セラミック基板等のガラスセラミック基板、アルミナセラミック基板等のセラミック基板である。基板２をセラミック基板とすることにより、高い耐食性を有する基板２となる。また、優れた機械的強度を有する基板２となる。また、吸湿し難く、耐熱性にも優れるため、慣性計測装置１の製造時に加わる熱によるダメージを受け難い。また、角速度センサー３ｘ、３ｙ、３ｚが有するベース３２と同じ材料とすることにより、これらの間に線膨張係数差に起因する熱応力が生じ難くなる。したがって、長期信頼性に優れた慣性計測装置となる。

なお、説明の便宜上、基板２に形成されている配線については、下面２２に配置されたグランド配線２９１およびリード端子９と接続される外部接続端子２９２のみを図示している。

図１に示すように、基板２の上面２１には、３つの角速度センサー３ｘ、３ｙ、３ｚが搭載されている。このうち、角速度センサー３ｘは、Ｘ軸まわりの角速度を検出するセンサーであり、角速度センサー３ｙは、Ｙ軸まわりの角速度を検出するセンサーであり、角速度センサー３ｚは、Ｚ軸まわりの角速度を検出するセンサーである。

角速度センサー３ｘ、３ｙ、３ｚの基本構成は、互いに同様であり、検出軸がそれぞれＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を向くように姿勢を変えて実装されている。代表して角速度センサー３ｘについて説明すると、図３に示すように、角速度センサー３ｘは、パッケージ３１と、パッケージ３１に収容された角速度センサー素子３４と、パッケージ３１に搭載された温度センサー３５と、を有する。また、パッケージ３１は、一方の主面に開口する凹部３２１および他方の主面に開口する凹部３２２を有するベース３２と、凹部３２１の開口を塞ぐようにベース３２に接合されたキャップ３３と、を有する。そして、凹部３２１内に角速度センサー素子３４が収容されており、凹部３２２内に温度センサー３５が配置されている。なお、ベース３２は、アルミナ等のセラミック材料で構成され、キャップ３３は、コバール等の金属材料で構成されている。ただし、これらの材料は、特に限定されない。

角速度センサー素子３４は、例えば、駆動腕および振動腕を有する水晶振動素子である。このような水晶振動素子では、駆動信号を印加して駆動腕を駆動振動させた状態で検出軸まわりの角速度が加わると、コリオリの力によって検出腕に検出振動が励振される。検出振動により検出腕に発生する電荷を検出信号として取り出し、取り出した検出信号に基づいて角速度を求めることができる。

ただし、角速度センサー３ｘの構成としては、Ｘ軸方向の角速度を検出することができれば、特に限定されない。角速度センサー３ｙ、３ｚについても同様である。

図１に示すように、以上のような角速度センサー３ｘ、３ｙ、３ｚと共に、基板２の上面２１には加速度センサー５が搭載されている。図４に示すように、加速度センサー５は、パッケージ５１と、パッケージ５１に収納された加速度センサー素子５４、５５、５６と、温度センサー５７と、を有する。パッケージ５１は、加速度センサー素子５４、５５、５６と重なって形成された凹部５２１を有するベース５２と、ベース５２側に開口する凹部５３１を有し、凹部５３１に加速度センサー素子５４、５５、５６を収納するようにしてベース５２に接合されたキャップ５３と、を有する。なお、ベース５２およびキャップ５３は、シリコン、各種ガラス材料等で構成することができる。

加速度センサー素子５４は、Ｘ軸方向の加速度を検出する素子であり、加速度センサー素子５５は、Ｙ軸方向の加速度を検出する素子であり、加速度センサー素子５６は、Ｚ軸方向の加速度を検出する素子である。これら加速度センサー素子５４、５５、５６は、ベース５２に固定された固定電極と、ベース５２に対して可変な可動電極と、を有するシリコン振動素子である。検出軸方向の加速度を受けると、可動電極が固定電極に対し変位し、固定電極と可動電極との間に形成された静電容量が変化する。そのため、加速度センサー素子５４、５５、５６の静電容量の変化を検出信号として取り出し、取り出した検出信号に基づいて各軸方向の加速度を求めることができる。

以上、加速度センサー５について説明したが、加速度センサー５の構成としては、その機能を発揮することができれば特に限定されない。例えば、加速度センサー素子５４、５５、５６は、シリコン振動素子に限定されず、例えば、水晶振動素子であり、振動により生じる電荷に基づいて加速度を検出する構成であってもよい。

以上のように、本実施形態は、基板２の上面２１に４つの慣性センサーが搭載された構成であるが、少なくとも１つの慣性センサーが搭載されていれば、慣性計測装置１の構成は、これに限定されない。また、慣性センサーが検出できる慣性としては、加速度、角速度に限定されない。

図１および図２に示すように、キャップ７は、基板２の上面２１に接合されており、基板２との間に慣性センサーである角速度センサー３ｘ、３ｙ、３ｚおよび加速度センサー５を収容している。キャップ７は、上面２１側に開口する凹部７１１を有する基部７１と、基部７１の下端部から内側に向けて突出する４つの爪部７２と、を有する。そして、キャップ７は、凹部７１１内に角速度センサー３ｘ、３ｙ、３ｚおよび加速度センサー５を収容するようにして基板２の上面２１に配置され、爪部７２において上面２１に接合されている。

このように、角速度センサー３ｘ、３ｙ、３ｚを収容するキャップ７を設けることにより、角速度センサー３ｘ、３ｙ、３ｚおよび加速度センサー５を衝撃等から保護することができる。なお、本実施形態では、凹部７１１内は、封止されておらず、外部と連通している。ただし、これに限定されず、凹部７１１内が封止され、所望の雰囲気となっていてもよい。

キャップ７は、導電性を有し、例えば、金属材料で構成されている。特に、本実施形態では、鉄－ニッケル系合金である４２アロイで構成されている。これにより、セラミック基板からなる基板２とキャップ７との線膨張係数差を十分に小さくすることができ、これらの線膨張係数差に起因する熱応力の発生を効果的に抑制することができる。したがって、環境温度に影響を受け難く、安定した特性を有する慣性計測装置１となる。

また、キャップ７は、例えば、爪部７２を介して半導体装置８と電気的に接続されており、慣性計測装置１の使用時にグランドに接続される。これにより、キャップ７が外部からの電磁ノイズを遮断するシールドとして機能し、キャップ７の内部に収容された各慣性センサーの駆動が安定する。ただし、キャップ７の構成材料としては、金属材料に限定されず、例えば、各種セラミック材料、各種樹脂材料、シリコン等の半導体材料、各種ガラス材料等を用いることもできる。

以上、基板２の上面２１側に位置する各部について説明した。次に、基板２の下面２２側に位置する各部について説明する。図２に示すように、基板２の下面２２には半導体装置８が搭載されている。より具体的には、半導体装置８は、下面２２に形成されたグランド配線２９１上に搭載されている。半導体装置８は、上面２１側に位置する慣性センサーのようにキャップ７等の部材で覆われておらず慣性計測装置１の外部に露出している。別の言い方をすれば、図５に示すように、Ｚ軸に直交する方向からの平面視で、半導体装置８は、複数のリード端子９同士の間から露出している。半導体装置８は、発熱し易い装置であるため、半導体装置８を慣性計測装置１の外部に露出させて配置することにより、半導体装置８の熱を慣性計測装置１の外部に効率的に放出することができる。そのため、慣性計測装置１内に熱が籠り、慣性計測装置１の過度な昇温による慣性検出特性の変動や異常、慣性計測装置１の故障等を効果的に抑制することができる。

半導体装置８は、基板２を介して角速度センサー３ｘ、３ｙ、３ｚおよび加速度センサー５と電気的に接続されている。半導体装置８は、回路素子であり、例えば、半導体チップであるベアチップをモールドした構成である。前述したように、半導体装置８は、外部に露出しているため、ベアチップをモールドした構成とすることにより、半導体装置８を、水分、埃、衝撃等から保護することができる。

図２に示すように、半導体装置８は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の情報を処理するプロセッサー８１と、プロセッサー８１に通信可能に接続されたメモリー８２と、データの入出力を行うインターフェース８３と、を有する。メモリー８２にはプロセッサー８１により実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサー８１は、メモリー８２に記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。また、インターフェース８３を介して駆動信号が入力され、各慣性センサーでの検出結果が出力される。

プロセッサー８１は、角速度センサー３ｘ、３ｙ、３ｚおよび加速度センサー５の駆動を独立して制御する駆動回路８１１と、角速度センサー３ｘ、３ｙ、３ｚおよび加速度センサー５からの検出信号に基づいて各軸の角速度および加速度を独立して検出する検出回路８１２と、を有する。また、検出回路８１２は、加速度センサー５に搭載された温度センサー５７が検出する温度に基づいて、検出信号を補償する温度補償機能を有する。これにより、環境温度に影響されることなく、角速度および加速度を精度よく検出することができる。

ただし、これに限定されず、温度センサー５７に替えて角速度センサー３ｘ、３ｙ、３ｚに搭載された温度センサー３５のいずれかを温度補償に用いてもよい。また、角速度センサー３ｘの検出信号の温度補償については角速度センサー３ｘに搭載された温度センサー３５を用い、角速度センサー３ｙの検出信号の温度補償については角速度センサー３ｙに搭載された温度センサー３５を用い、角速度センサー３ｚの検出信号の温度補償については角速度センサー３ｚに搭載された温度センサー３５を用い、加速度センサー５の検出信号の温度補償については加速度センサー５に搭載された温度センサー５７を用いてもよい。これにより、各慣性センサーの温度をより精度よく検出することができ、より精度よく温度補償することができる。

インターフェース８３は、信号の送受信を行い、ホストコンピューター等の外部装置からの指令を受け付けたり、検出した角速度および加速度を外部装置に出力したりする。インターフェース８３の通信方法としては、特に限定されないが、本実施形態ではＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）通信である。ＳＰＩ通信は、複数のセンサーを接続するのに適した通信方法である。１つのリード端子９から角速度および加速度に関する全ての信号を出力することができるため、慣性計測装置１の省ピン化を図ることができる。

図１に示すように、Ｚ軸方向からの平面視で、半導体装置８は、温度補償に用いる温度センサー５７が搭載された加速度センサー５と重なっている。これにより、温度センサー５７を熱源である半導体装置８の近傍に配置することができ、慣性計測装置１の内部温度を精度よく検出することができる。そのため、より精度よく温度補償することができる。特に、本実施形態では、Ｚ軸方向からの平面視で、半導体装置８は、温度センサー５７と重なっている。これにより、さらに精度よく温度補償することができる。

ここで、半導体装置８の中でもプロセッサー８１が発熱し易く、プロセッサー８１の中でも論理回路（ロジック回路）が形成された領域Ｓが特に発熱し易い。そのため、本実施形態では、図１に示すように、Ｚ軸方向からの平面視で、プロセッサー８１が温度センサー５７と重なっている。さらに、Ｚ軸方向からの平面視で、プロセッサー８１内の論理回路が形成された領域Ｓが温度センサー５７と重なっている。これにより、さらに精度よく温度補償することができる。なお、説明の便宜上、領域Ｓを矩形で示しているが、領域Ｓの形状は、矩形に限定されない。また、領域Ｓは、複数に分かれて配置されていてもよい。

また、半導体装置８は、プロセッサー８１の他にも発熱し易い要素として、ＬＤＯ（Low Dropout）等のレギュレーターを有する。そのため、Ｚ軸方向からの平面視で、加速度センサー５、特に温度センサー５７を前記レギュレーターと重ねて配置してもよい。

以上、基板２の上面２１には角速度センサー３ｘ、３ｙ、３ｚおよび加速度センサー５が搭載され、下面２２には半導体装置８が搭載されていることを説明した。基板２の上面２１および下面２２には、この他、抵抗、コンデンサー等の回路要素が搭載されていてもよい。これら回路要素は、半導体装置８に形成された回路の一部を構成するものであってもよいし、それ以外のものであってもよい。

次にリード群９０について説明する。図１に示すように、リード群９０は、基板２の第１辺２Ａに沿って配置された複数のリード端子９を備える第１リード群９０Ａと、基板２の第１辺２Ａと対向する第２辺２Ｂに沿って配置された複数のリード端子９を備える第２リード群９０Ｂと、基板２の第３辺２Ｃに沿って配置された複数のリード端子９を備える第３リード群９０Ｃと、基板２の第３辺２Ｃと対向する第４辺２Ｄに沿って配置された複数のリード端子９を備える第４リード群９０Ｄと、を有する。

ただし、リード群９０の構成としては、これに限定されず、例えば、第１～第４リード群９０Ａ～９０Ｄから１つ、２つまたは３つを省略してもよく、例えば、第１リード群９０Ａと第２リード群９０Ｂとで構成されていてもよい。

リード群９０に含まれる複数のリード端子９は、例えば、製造時においてリードフレームを切断加工することにより形成されたものであり、例えば、鉄系材料や銅系材料で形成されている。図２に示すように、このような複数のリード端子９は、それぞれ、基板２に接続される第１部分９１と、被実装面１００に実装される第２部分９２と、第１部分９１と第２部分９２との間に位置し、Ｚ軸方向の成分を有する方向に延在する第３部分９３と、を有する。

第１部分９１は、基板２と平行な方向に延び、半田Ｂ１によって基板２の下面２２に形成された外部接続端子２９２に実装されている。このように、第１部分９１を基板２の下面２２に実装することにより、上面２１に実装した場合と比べて半導体装置８と被実装面１００との隙間Ｇを大きくすることができる。そのため、半導体装置８の放熱効果がより向上する。さらには、第１部分９１を基板２の下面２２に実装することにより、リード端子９とキャップ７との干渉を防ぐこともできる。なお、ろう材、金属バンプ、導電性接着剤等、半田Ｂ１以外の材料を用いて第１部分９１を外部接続端子２９２に実装してもよい。

また、図２に示すように、第１部分９１には貫通孔９１１が形成されている。このように、第１部分９１に貫通孔９１１を形成することにより、リード端子９と外部接続端子２９２とを接合する半田Ｂ１の実装体積を増やすことができる。また、半田Ｂ１と第１部分９１との接触面積を増やすこともできる。そのため、外部接続端子２９２とリード端子９との実装信頼性が高まる。なお、第１部分９１に形成する貫通孔９１１の数は、特に限定されない。また、第１部分９１から貫通孔９１１を省略してもよい。

また、第１部分９１の各角部は、丸み付けされている。これにより、第１部分９１の角部に応力集中が起き難くなる。そのため、半田Ｂ１にクラックが生じ難くなり、外部接続端子２９２とリード端子９との実装信頼性が高まる。

また、図６に示すように、第１部分９１の幅Ｗ１は、外部接続端子２９２の幅Ｗよりも小さい。つまり、Ｗ１＜Ｗである。なお、図６では、説明の便宜上、第４リード群９０Ｄに含まれるリード端子９を図示しており、幅Ｗは、幅Ｗ１と平行な方向での長さである。また、Ｚ軸方向からの平面視で、第１部分９１は、外部接続端子２９２に内包されている。このような構成とすることにより、これらを接合する半田がフィレット形状となり、外部接続端子２９２とリード端子９との実装信頼性が高まる。ただし、幅Ｗ１、Ｗの関係は、これに限定されない。ここで、本実施形態では、Ｚ軸方向からの平面視で、フィレット形状の半田は、基板２の輪郭よりも内側に位置している。これにより、リード群９０を最小でフォーミング可能となり、慣性計測装置１の小型化を図ることができる。

また、図２に示すように、第２部分９２は、半田Ｂ２によって被実装面１００に実装される。ここで、Ｚ軸方向において、第２部分９２は、半導体装置８よりも基板２から遠い側に位置している。つまり、第２部分９２と基板２とのＺ軸方向の離間距離Ｄ１は、半導体装置８の下面と基板２とのＺ軸方向の離間距離Ｄ２よりも大きい。そのため、慣性計測装置１がリード端子９を介して被実装面１００に実装された状態すなわちリード端子９が被実装面１００に支持されている状態では、半導体装置８が被実装面１００と離間し、これらの間に隙間Ｇが形成される。これにより、半導体装置８の熱を効率的に外部に放出することができる。また、例えば、被実装面１００から半導体装置８への熱の伝搬が抑制され、半導体装置８の意図しない過度な昇温を効果的に抑制することもできる。そのため、慣性計測装置１の駆動が安定する。

また、第３部分９３は、被実装面１００に対して鋭角となるように、Ｚ軸に対して傾斜した方向に延在している。ただし、これに限定されず、例えば、Ｚ軸方向に延在していてもよい。例えば、基板２と被実装面１００を有する客先基板との線膨張係数の差によって応力が発生した場合には、リード端子９の第３部分９３が変形することにより、基板２にかかる応力が緩和される。これにより、線膨張係数の差に起因するセンサー特性の悪化や実装信頼性の悪化を効果的に抑制することができる。

このようなリード端子９の高さＨとしては、特に限定されないが、１．７ｍｍ以上であることが好ましい。図７は、リード端子９の高さＨと熱荷重時応力の関係を示すシミュレーション結果であり、実装部分での応力の高さ依存性を示す図である。同図に示すようにリード端子９の高さＨが高くなるほど、実装部分にかかる応力が小さくなる。したがって、応力の緩和のためには、リード端子９の高さＨをなるべく高くすることが望ましい。また、高さＨを高くすることによる応力の減少は、Ｈ＝１．７ｍｍ以上で飽和する。このためリード端子９の高さＨを１．７ｍｍ以上に設定すれば、応力を飽和値に設定できるようになる。これにより半田Ｂ１の実装部分にかかる応力を十分に小さくすることが可能になり、線膨張係数の差による応力を原因とする半田Ｂ１へのクラック等の発生を効果的に抑制することができる。なお、高さＨを高くしすぎると、慣性計測装置１の小型化の妨げとなる。そのため、高さＨは、少なくとも、リード端子９の全長よりも低くなるように設定することが好ましい。これにより、慣性計測装置１の小型化を図りつつ、実装信頼性の向上を図ることができる。

また、図８に示すように、複数のリード端子９には、半導体装置８と電気的に接続されており、信号端子として機能する複数の信号用リード端子９Ａと、信号端子として機能せず、慣性計測装置１の使用時にグランドに接続される複数のＮＣリード端子９Ｂと、が含まれている。そして、隣り合う２本の信号用リード端子９Ａの間に、少なくとも１本のＮＣリード端子９Ｂが配置されている。このように、隣り合う２本の信号用リード端子９Ａの間に、グランドに接続されるＮＣリード端子９Ｂを配置することにより、隣り合う２本の信号用リード端子９Ａ同士の容量結合が抑制され、信号用リード端子９Ａにノイズが乗り難くなる。

複数の信号用リード端子９Ａは、それぞれ、隣り合う２本のリード端子９が第１部分９１において合体した構成であり、音叉形状となっている。このように、２本のリード端子９から信号用リード端子９Ａを構成することにより、どちらか一方のリード端子９が破損したり、接触不良を起こしたりしても、残る一方のリード端子９で信号の送受信を行うことができる。そのため、信号の送受信をより確実に行うことができる。

また、図８に示すように、少なくとも１つの信号用リード端子９Ａは、グランド配線２９１と電気的に接続されている。これにより、半導体装置８の熱を、グランド配線２９１、外部接続端子２９２、半田Ｂ１および信号用リード端子９Ａを介して外部に放出することができる。そのため、半導体装置８の放熱を効率的に行うことができる。

複数のＮＣリード端子９Ｂには、第１～第４辺２Ａ～２Ｄに沿って配置された複数の第１ＮＣリード端子９Ｂ１と、基板２の各角部に位置する４つの第２ＮＣリード端子９Ｂ２と、が含まれている。

複数の第１ＮＣリード端子９Ｂ１は、それぞれ、１本のリード端子９から構成されている。また、隣り合う２本の信号用リード端子９Ａの間に２本の第１ＮＣリード端子９Ｂ１が配置されている。これにより、隣り合う２本の信号用リード端子９Ａ同士の容量結合がより効果的に抑制され、信号用リード端子９Ａにノイズが乗り難くなる。ただし、隣り合う２本の信号用リード端子９Ａの間に配置される第１ＮＣリード端子９Ｂ１の数は、特に限定されない。

４つの第２ＮＣリード端子９Ｂ２は、それぞれ、隣り合う６本のリード端子９が第１部分９１において合体した構成である。言い換えると、複数の第２ＮＣリード端子９Ｂ２は、それぞれ、１つの第１部分９１から６本の第２、第３部分９２、９３に分岐した構成となっている。具体的には、第１辺２Ａと第３辺２Ｃとが交わる角部では、第１辺２Ａに沿って配置された複数のリード端子９のうち第３辺２Ｃ側に位置する３つのリード端子９と、第３辺２Ｃに沿って配置された複数のリード端子９のうち第１辺２Ａ側に位置する３つのリード端子９とが第１部分９１で合体して１つの第２ＮＣリード端子９Ｂ２が形成されている。第１辺２Ａと第４辺２Ｄとが交わる角部、第２辺２Ｂと第３辺２Ｃとが交わる角部および第２辺２Ｂと第４辺２Ｄとが交わる角部についても同様にして第２ＮＣリード端子９Ｂ２が形成されている。

ここで、慣性計測装置１がリード端子９を介して被実装面１００に実装された状態すなわちリード端子９が被実装面１００に支持されている状態では、基板２の角部により大きな応力が加わり易く、当該部分に位置する半田Ｂ１にクラックが入り易い。そこで、角部に位置する６本のリード端子９を合体させて１つの第２ＮＣリード端子９Ｂ２とすることにより、半田Ｂ１と第１部分９１との接触面積を増やすことができ、外部接続端子２９２とリード端子９との実装信頼性が高まる。また、リード端子９の機械的強度を高めることもでき、前記応力によるリード端子９の破損を抑制することもできる。

以上、慣性計測装置１について説明した。このような慣性計測装置１は、前述したように、互いに直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、Ｚ軸に直交し、互いに表裏の関係にある第１面としての上面２１および第２面としての下面２２を含む基板２と、基板２の上面２１に搭載されている慣性センサーとしての角速度センサー３ｘ、３ｙ、３ｚおよび加速度センサー５と、基板２の下面２２に搭載され、角速度センサー３ｘ、３ｙ、３ｚおよび加速度センサー５と電気的に接続されている半導体装置８と、基板２に接続され、基板２を被実装面１００に支持するための複数のリード端子９と、を有する。また、複数のリード端子９は、基板２に接続される第１部分９１と、被実装面１００に実装される第２部分９２と、第１部分９１と第２部分９２との間に位置し、Ｚ軸の成分を有する方向に延在している第３部分９３と、を有する。そして、Ｚ軸に直交する方向からの平面視で、半導体装置８は、複数のリード端子９同士の間から露出している。半導体装置８は、発熱し易い装置であるため、半導体装置８を慣性計測装置１の外部に露出させて配置することにより、半導体装置８の熱を慣性計測装置１の外部に効率的に放出することができる。そのため、慣性計測装置１内に熱が籠り、慣性計測装置１の過度な昇温による慣性検出特性の変動や異常、慣性計測装置１の故障等を効果的に抑制することができる。

また、前述したように、Ｚ軸に沿う方向において、第２部分９２は、半導体装置８よりも基板２から遠い側に位置している。これにより、複数のリード端子９が被実装面１００に支持された状態において、半導体装置８を被実装面１００から離間させることができる。これにより、半導体装置８の熱を効率的に外部に放出することができる。また、例えば、被実装面１００から半導体装置８への熱の伝搬が抑制され、半導体装置８の意図しない過度な昇温を効果的に抑制することもできる。そのため、慣性計測装置１の駆動が安定する。

また、前述したように、複数のリード端子９が被実装面１００に支持されている状態において、半導体装置８は、被実装面１００と離間している。これにより、半導体装置８の熱を効率的に外部に放出することができる。また、例えば、被実装面１００から半導体装置８への熱の伝搬が抑制され、半導体装置８の意図しない過度な昇温を効果的に抑制することもできる。そのため、慣性計測装置１の駆動が安定する。

また、前述したように、第１部分９１は、基板２の下面２２に接続されている。これにより、上面２１に実装した場合と比べて半導体装置８と被実装面１００との隙間を大きくすることができる。そのため、半導体装置８の熱をより効率的に放出することができる。

また、前述したように、少なくとも１つのリード端子９、本実施形態では信号用リード端子９Ａは、第３部分９３および第２部分９２を備える部分が、第１部分９１から複数枝分かれした構成である。これにより、１つの前記部分が破損したり、接触不良を起こしたりしても、残りの前記部分で信号の送受信を行うことができる。そのため、信号の送受信をより確実に行うことができる。

また、前述したように、半導体装置８は、情報を処理するプロセッサー８１と、プロセッサー８１に通信可能に接続されているメモリー８２と、データの入出力を行うインターフェース８３と、を有する。このような半導体装置８では、特に、プロセッサー８１が発熱源となる。半導体装置８を発熱し易い構成とすることにより、慣性計測装置１の効果をより顕著に発揮することができる。

また、前述したように、慣性計測装置１は、温度センサー５７を有する。そして、Ｚ軸に沿う方向からの平面視で、温度センサー５７は、プロセッサー８１と重なっている。これにより、温度センサー５７によって慣性計測装置１の温度を精度よく検出することができる。そのため、温度センサー５７によって、慣性センサーからの検出信号を精度よく温度補償することができる。

以上、本発明の慣性計測装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

１…慣性計測装置、２…基板、２Ａ…第１辺、２Ｂ…第２辺、２Ｃ…第３辺、２Ｄ…第４辺、２１…上面、２２…下面、２９１…グランド配線、２９２…外部接続端子、３ｘ、３ｙ、３ｚ…角速度センサー、３１…パッケージ、３２…ベース、３２１、３２２…凹部、３３…キャップ、３４…角速度センサー素子、３５…温度センサー、５…加速度センサー、５１…パッケージ、５２…ベース、５２１…凹部、５３…キャップ、５３１…凹部、５４、５５、５６…加速度センサー素子、５７…温度センサー、７…キャップ、７１…基部、７１１…凹部、７２…爪部、８…半導体装置、８１…プロセッサー、８１１…駆動回路、８１２…検出回路、８２…メモリー、８３…インターフェース、９…リード端子、９Ａ…信号用リード端子、９Ｂ…ＮＣリード端子、９Ｂ１…第１ＮＣリード端子、９Ｂ２…第２ＮＣリード端子、９０…リード群、９０Ａ…第１リード群、９０Ｂ…第２リード群、９０Ｃ…第３リード群、９０Ｄ…第４リード群、９１…第１部分、９１１…貫通孔、９２…第２部分、９３…第３部分、１００…被実装面、Ｂ１、Ｂ２…半田、Ｄ１、Ｄ２…離間距離、Ｇ…隙間、Ｈ…高さ、Ｓ…領域、Ｗ、Ｗ１…幅

Claims (7)

1. 互いに直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、
   前記Ｚ軸に直交し、互いに表裏の関係にある第１面および第２面を含む基板と、
   前記基板の前記第１面に搭載されている慣性センサーと、
   前記基板の前記第２面に搭載され、前記慣性センサーと電気的に接続されている半導体装置と、
   前記基板に接続され、前記基板を被実装面に支持するための複数のリード端子と、を有し、
   前記複数のリード端子は、前記基板に接続される第１部分と、前記被実装面に実装される第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に位置し、前記Ｚ軸の成分を有する方向に延在している第３部分と、を有し、
   前記Ｚ軸に直交する方向からの平面視で、
   前記半導体装置は、前記複数のリード端子同士の間から露出していることを特徴とする慣性計測装置。
2. 前記Ｚ軸に沿う方向において、前記第２部分は、前記半導体装置よりも前記基板から遠い側に位置している請求項１に記載の慣性計測装置。
3. 前記複数のリード端子が前記被実装面に支持されている状態において、
   前記半導体装置は、前記被実装面と離間している請求項２に記載の慣性計測装置。
4. 前記第１部分は、前記基板の前記第２面に接続されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の慣性計測装置。
5. 少なくとも１つの前記リード端子は、
   前記第３部分および前記第２部分を備える部分が、前記第１部分から複数枝分かれした構成である請求項１ないし４のいずれか１項に記載慣性計測装置。
6. 前記半導体装置は、情報を処理するプロセッサーと、前記プロセッサーに通信可能に接続されているメモリーと、データの入出力を行うインターフェースと、を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の慣性計測装置。
7. 温度センサーを有し、
   前記Ｚ軸に沿う方向からの平面視で、前記温度センサーは、前記プロセッサーと重なっている請求項６に記載の慣性計測装置。

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