JP6492535B2 - 物理量センサー、電子機器および移動体 - Google Patents

Description

本発明は、物理量センサー、電子機器および移動体に関するものである。

従来から、角速度を検出するための電子デバイスとして、特許文献１のような電子デバイスが知られている。特許文献１に記載の電子デバイスは、基部から一対の駆動腕と一対の検出腕とが延出する振動素子を有しており、この振動素子が半導体装置（ＩＣ）上に固定された状態でパッケージに収容されている。このような特許文献１の電子デバイスでは、１つの軸まわりの角速度しか検出することができないので、複数の軸まわりの角速度を検出する場合には、例えば、パッケージ内に、半導体回路および振動素子からなるユニットを検出軸を異ならせて複数組配置する必要がある。したがって、電子デバイスが大型化してしまう。

特開２０１３−２５３８９５号公報

本発明の目的は、大型化を低減しつつ、複数の軸まわりの物理量を検出することのできる物理量センサー、電子機器および移動体を提供することにある。

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］
本適用例の物理量センサーは、平面視で、対向する第１外縁および第２外縁と、前記第１外縁および前記第２外縁の並び方向に交差する方向に対向する第３外縁および第４外縁と、を有している半導体装置と、
前記半導体装置の主面に取り付けられ、平面視で、前記第１外縁から突出して前記半導体装置と重ならない部分を有している第１物理量検出素子と、
前記半導体装置の前記主面の前記第１物理量検出素子と前記第２外縁との間に取り付けられ、平面視で、前記第４外縁から突出して前記半導体装置と重ならない部分を有し、前記第１物理量センサーの検出軸と異なる検出軸を有している第２物理量検出素子と、を備えていることを特徴とする。
これにより、大型化を低減しつつ、複数の軸まわりの物理量を検出することのできる物理量センサーを提供することができる。

［適用例２］
本適用例の物理量センサーでは、前記半導体装置は、前記主面の前記第２物理量検出素子と前記第３外縁との間に設けられ、少なくとも１つのデジタル信号用端子が配置されている第１端子配置領域を有していることが好ましい。
これにより、デジタル信号用端子を第１、第２物理量検出素子からなるべく離間して配置することができる。そのため、第１、第２物理量検出素子へのノイズの混入を低減することができる。

［適用例３］
本適用例の物理量センサーでは、前記第１物理量検出素子は、
基部と、
前記基部に接続されている駆動振動腕と、
前記基部に接続されている検出振動腕と、
前記基部に接続されている調整振動腕と、を有し、
前記重ならない部分には、前記調整振動腕の少なくとも一部が含まれていることが好ましい。
これにより、調整時のレーザー照射によって半導体装置がダメージを受けてしまうことを低減することができる。

［適用例４］
本適用例の物理量センサーでは、前記検出振動腕は、前記基部に対して前記第１端子配置領域から遠位側に位置していることが好ましい。
これにより、検出振動腕に配置されている検出信号電極へのデジタル信号（ノイズ）の混入を低減することができる。

［適用例５］
本適用例の物理量センサーでは、前記第２物理量検出素子は、
基部と、
前記基部と接続されている駆動振動腕と、
前記基部と接続されている検出振動腕と、
前記基部に接続されている調整振動腕と、を有し、
前記重ならない部分には、前記調整振動腕の少なくとも一部が含まれていることが好ましい。
これにより、調整時のレーザー照射によって半導体装置がダメージを受けてしまうことを低減することができる。

［適用例６］
本適用例の物理量センサーでは、前記検出振動腕は、前記基部に対して前記第１端子配置領域から遠位側に位置していることが好ましい。
これにより、検出振動腕に配置されている検出信号電極へのデジタル信号（ノイズ）の混入を低減することができる。

［適用例７］
本適用例の物理量センサーでは、前記半導体装置の前記主面の前記第１物理量検出素子および第２物理量検出素子と前記第３外縁との間に取り付けられ、前記第１物理量センサーおよび前記第２物理量センサーの検出軸と異なる検出軸を有している第３物理量検出素子を備えていることが好ましい。
これにより、より多くの検出軸を有する物理量センサーとなる。

［適用例８］
本適用例の物理量センサーでは、前記半導体装置は、前記主面の前記第１物理量検出素子と前記第３外縁との間に設けられ、少なくとも１つのアナログ信号用端子が配置されている第２端子配置領域を備えていることが好ましい。
これにより、半導体装置上のスペースを有効活用することができる。また、第２端子配置領域を第１端子配置領域からなるべく離間して配置することができる。

［適用例９］
本適用例の物理量センサーでは、前記第３物理量検出素子は、前記第１端子配置領域と前記第２端子配置領域との間に位置していることが好ましい。
これにより、半導体装置上のスペースを有効活用することができる。

［適用例１０］
本適用例の物理量センサーでは、前記第３物理量検出素子は、前記第１端子配置領域との離間距離が、前記第２端子配置領域との離間距離よりも長くなるように配置されていることが好ましい。
これにより、デジタル信号用端子から第３物理量検出素子へのノイズの混入を低減することができる。

［適用例１１］
本適用例の物理量センサーでは、前記第１物理量検出素子および前記第２物理量検出素子は、それぞれ、角速度を検出することができることが好ましい。
これにより、物理量センサーを角速度センサーとして利用することができる。

［適用例１２］
本適用例の電子機器は、上記適用例の物理量センサーを有していることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。

［適用例１３］
本適用例の移動体は、上記適用例の物理量センサーを有していることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。

本発明の物理量センサーの第１実施形態を示す斜視図である。 図１に示す物理量センサーの断面図である。 図１に示す物理量センサーの平面図である。 図１に示す物理量センサーが有する振動素子を示す平面図である。 図１に示す物理量センサーが有する振動素子を示す平面図である。 不要信号キャンセルチューニングを説明する図である。 図１に示す物理量センサーが有する応力緩和層を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る物理量センサーが有する振動素子の上面図である。 本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したモバイル型（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。 本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。 本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。 本発明の物理量センサーを備える移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。

以下、本発明の物理量センサー、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の物理量センサーの第１実施形態を示す斜視図である。図２は、図１に示す物理量センサーの断面図である。図３は、図１に示す物理量センサーの平面図である。図４は、図１に示す物理量センサーが有する振動素子を示す平面図である。図５は、図１に示す物理量センサーが有する振動素子を示す平面図である。図６は、不要信号キャンセルチューニングを説明する図である。図７は、図１に示す物理量センサーが有する応力緩和層を示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２の上側を「上側」とも言い、下側を「下側」とも言う。また、図１に示すように、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、物理量センサーの厚さ方向がＺ軸と一致するものとする。

図１に示す物理量センサー１は、３軸角速度センサーであり、Ｘ軸まわりの角速度ωｘと、Ｙ軸まわりの角速度ωｙと、Ｚ軸まわりの角速度ωｚと、をそれぞれ独立して検出することができる。このような物理量センサー１は、内部に収容空間Ｓが形成されたパッケージ２と、収容空間Ｓに収容されたＩＣ（半導体装置）３と、ＩＣ３上に応力緩和層７を介して取り付けられた３つの振動素子４、５、６と、を有している。

以下、これら各部について順に説明する。
≪パッケージ≫
パッケージ２は、図２に示すように、上面に開口する凹部２１１を有する箱状のベース２１と、凹部２１１の開口を塞ぐ板状のリッド２２と、ベース２１とリッド２２との間に介在し、これらを接合するシームリング２３と、を有している。そして、凹部２１１の開口がリッド２２で塞がれることにより形成された収容空間Ｓ内にＩＣ３および振動素子４、５、６が収納されている。なお、収容空間Ｓの雰囲気は、特に限定されないが、例えば、真空状態（１０Ｐａ以下の減圧状態）とされる。これにより、粘性抵抗が低減され、振動素子４、５、６を効率的に駆動することができる。

−ベース２１−
ベース２１は、略正方形の平面視形状を有している。また、凹部２１１は、ベース２１の上面に開口する第１凹部２１１ａと、第１凹部２１１ａの底面の縁部を除く中央部に開口する第２凹部２１１ｂと、を有している。また、ベース２１の各側面には上面から下面まで延びる複数の切り欠き部２１２が形成されている。このようなベース２１は、例えば、酸化アルミニウム質、窒化アルミニウム質、炭化珪素質、ムライト質、ガラス・セラミック質等のセラミックグリーンシートを複数枚積層したものを焼結することで形成することができる。なお、ベース２１の平面視形状としては、特に限定されず、例えば、長方形や円形であってもよい。

このようなベース２１には配線２４が配置されている。配線２４は、第１凹部２１１ａの底面に配置され、ボンディングワイヤーＢＷを介してＩＣ３と電気的に接続された複数の内部端子２４１と、ベース２１の底面に配置され、対応する内部端子２４１と電気的に接続された複数の外部端子２４２と、を有している。また、配線２４は、ベース２１内に形成された内部配線２４３や切り欠き部２１２に形成されたキャスタレーション電極２４４を有し、これらを介して各内部端子２４１とそれに対応する外部端子２４２とが電気的に接続されている。このような配線２４は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブテン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｇ）等で構成することができ、ベース２１から露出している部分（例えば、内部端子２４１、外部端子２４２、キャスタレーション電極２４４）については、さらに、その表面に金（Ａｕ）などのめっき金属層を形成してもよい。

−リッド２２−
リッド２２は、板状であり、シームリング２３を介してベース２１の上面に接合されている。リッド２２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、コバール等の合金を用いることが好ましい。なお、リッド２２は、例えば、シームリング２３を介して配線２４に含まれているグランド配線と電気的に接続されていてもよい。これにより、リッド２２をパッケージ２の外部からのノイズを遮断するシールド部として機能させることができる。

≪ＩＣ≫
ＩＣ３は、第２凹部２１１ｂの底面に銀ペースト等によって固定されている。また、ＩＣ３は、略矩形の平面視形状を有し、平面視の外形は、図３に示すように、Ｙ軸方向に延在する一対の外縁（辺）３１、３２と、Ｘ軸方向に延在する一対の外縁（辺）３３、３４と、を有している。

このＩＣ３には、例えば、外部のホストデバイスと通信を行うインターフェース部３ｉと、振動素子４を駆動し、振動素子４に加わった角速度ωｙを検出する駆動／検出回路３ｙと、振動素子５を駆動し、振動素子５に加わった角速度ωｘを検出する駆動／検出回路３ｘと、振動素子６を駆動し、振動素子６に加わった角速度ωｚを検出する駆動／検出回路３ｚと、が含まれている。また、ＩＣ３の上面には複数の接続端子３９が配置されており、これら接続端子３９と内部端子２４１とがボンディングワイヤーＢＷを介して接続されている。これにより、ＩＣ３は、外部端子２４２を介してホストデバイスと通信を行うことができる。なお、ＩＣ３の通信方式としては、特に限定されず、例えば、ＳＰＩ（登録商標）（Serial Peripheral Interface）や、Ｉ^２Ｃ（登録商標）（Inter-Integrated Circuit）を用いることができる。また、ＩＣ３は、通信方式を選択するセレクト機能を有し、通信方式をＳＰＩおよびＩ^２Ｃの中から選択できるようになっていてもよい。これにより、複数の通信方式に対応した利便性の高い物理量センサー１となる。

ここで、複数の接続端子３９は、図３に示すように、ＩＣ３の上面に設定された３つの領域、第１端子配置領域ＳＳ１、第２端子配置領域ＳＳ２および第３端子配置領域ＳＳ３に分かれて配置されている。第１端子配置領域ＳＳ１は、外縁（第２外縁）３３に沿って、かつ、外縁（第３外縁）３１側に片寄って配置されており、第２端子配置領域ＳＳ２は、外縁（第１外縁）３４に沿って、かつ、外縁３１側に片寄って配置されており、第３端子配置領域ＳＳ３は、外縁（第４外縁）３２に沿って、かつ、外縁３４側に片寄って配置されている。

第１端子配置領域ＳＳ１には、例えば、通信方式を選択するためのスレーブセレクト信号ＳＳ用のデジタル信号端子、データ入力信号ＭＯＳＩ用のデジタル信号端子、クロック信号ＳＣＬＫ用のデジタル信号端子、データ出力信号ＭＩＳＯ用のデジタル信号端子等のデジタル信号用端子がまとめて配置されている。また、第２端子配置領域ＳＳ２および第３端子配置領域ＳＳ３には、例えば、グランドＧＮＤ用のグランド端子、インターフェース部３ｉの電源ＶＤＤＩ用の電源信号端子、駆動／検出回路３ｘ、３ｙ、３ｚの電源ＶＤＤ用の電源信号端子、テスト用のテスト信号用端子等のアナログ信号用端子がまとめて配置されている。

このように、デジタル信号用端子とアナログ信号用端子とを異なる領域に分けて配置することで、アナログ信号用端子（配線）へのデジタル信号の混入を低減することができる。そのため、ノイズを低減することができ、より正確な駆動を行うことのできる物理量センサー１となる。特に、本実施形態では、第２、第３端子配置領域ＳＳ２、ＳＳ３から第１端子配置領域ＳＳ１をなるべく遠ざける配置となっているため、上記の効果をより効果的に発揮することができる。

≪振動素子≫
−振動素子４−
振動素子（第１物理量検出素子）４は、所謂「Ｈ型」と呼ばれるジャイロ素子であり、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを検出することができる。このような振動素子４は、図４に示すように、水晶からなる振動片４０と、振動片４０に配置された電極（図示せず）と、を有している。ただし、振動片４０の材料としては、水晶に限定されず、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料を用いることもできる。

振動片４０は、水晶の結晶軸であるｘ軸（電気軸）およびｙ軸（機械軸）で規定されるｘｙ平面に広がりを有し、ｚ軸（光軸）方向に厚みを有する板状をなしている。また、振動片４０は、基部４１と、基部４１から−ｙ軸側に並んで延出する一対の駆動振動腕４２１、４２２と、基部４１から＋ｙ軸側に並んで延出する一対の検出振動腕４３１、４３２と、基部４１から＋ｙ軸側に延出し、検出振動腕４３１、４３２の両側に位置する一対の調整振動腕４４１、４４２と、基部４１を支持する支持部４５と、基部４１と支持部４５とを連結する連結部４６と、を有している。

このような振動素子４は、支持部４５において応力緩和層７に固定されている。また、振動素子４の応力緩和層７への固定は、導電性を有する固定部材８を用いて行われており、固定部材８および応力緩和層７を介して、振動素子４とＩＣ３とが電気的に接続されている。固定部材８としては、特に限定されず、例えば、金属ろう材、金属バンプ、導電性接着剤等を用いることができる。

また、支持部４５は、略「コ」字状をなしており、一対の駆動振動腕４２１、４２２を囲むように配置されている。また、連結部４６は、基部４１の−ｘ軸側の端部と支持部４５の−ｘ軸側の端部とを連結する梁部４６１と、基部４１の＋ｘ軸側の端部と支持部４５の＋ｘ軸側の端部とを連結する梁部４６２と、基部４１のｘ軸方向両側の端部と支持部４５の中央部とを連結する梁部４６３とを有している。特に、本実施形態では、梁部４６１、４６２が、基部４１から＋ｙ軸方向に延出し、−ｙ軸方向に折り返した形状となっており、さらに、梁部４６３が、その途中に蛇行するように湾曲した湾曲部４６３ａを有する形状となっている。これにより、連結部４６を十分に柔らかくすることができ、不要振動（特に、ｙ軸並進モードの振動）の発生を低減することができる。

駆動振動腕４２１、４２２には図示しない駆動電極が設けられており、ＩＣ３（駆動／検出回路３ｙ）から駆動電極に発振駆動信号（交番電圧）を印加することで、矢印Ａで示す駆動モードが励振される。そして、駆動振動腕４２１、４２２が駆動モードで振動しているときに、検出軸Ｊ_４まわりの角速度ωが加わると、矢印Ｂで示す検出モードが励振され、これにより、検出振動腕４３１、４３２が振動する。検出振動腕４３１、４３２には図示しない検出電極が設けられており、この検出電極から検出振動腕４３１、４３２の振動により生じる検出信号（電荷）が取り出される。そして、取り出された検出信号に基づいてＩＣ３（駆動／検出回路３ｙ）が角速度ωを検出する。

また、図示しないが、調整振動腕４４１、４４２には不要信号キャンセルチューニング用（調整用）の調整用電極（調整部）が設けられている。不要信号キャンセルチューニングとは、例えば、製造バラツキ等により検出振動４３１、４３２に生じる不要信号の少なくとも一部を、不要信号とは逆位相の調整信号により相殺させるために、レーザー照射によって調整用電極の一部を除去し、調整振動腕４４１、４４２に生じる調整信号の電荷量を変化させることで、調整を行う作業である。この作業によって、振動素子４に角速度ωが加わっていない状態で駆動振動腕４２１、４２２を駆動モードで振動させた際の、検出信号に含まれる不要信号を低減することができる。そのため、より精度よく角速度ωを検出することができる。

−振動素子５−
振動素子（第２物理量検出素子）５は、所謂「Ｈ型」と呼ばれるジャイロ素子であり、Ｘ軸まわりの角速度ωｘを検出することができる。このような振動素子５は、ＩＣ３上に取り付けられた状態の向きが異なる以外は、前述した振動素子４と同様の構成であるため、その説明を省略する。

−振動素子６−
振動素子（第３物理量検出素子）６は、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出することができるジャイロ素子である。このような振動素子６は、図５に示すように、水晶からなる振動片６０と、振動片６０に配置された電極（図示せず）と、を有している。ただし、振動片６０の材料としては、水晶に限定されず、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料を用いることもできる。

振動片６０は、水晶の結晶軸であるｘ軸（電気軸）およびｙ軸（機械軸）で規定されるｘｙ平面に広がりを有し、ｚ軸（光軸）方向に厚みを有する板状をなしている。また、振動片６０は、基部６１と、基部６１からｙ軸方向両側に延出する一対の検出振動腕６２１、６２２と、基部６１からｘ軸方向両側へ延出する一対の連結腕６３１、６３２と、連結腕６３１の先端部からｙ軸方向両側に延出する一対の駆動振動腕６４１、６４２と、連結腕６３２の先端部からｙ軸方向両側に延出する一対の駆動振動腕６４３、６４４と、基部６１を支持する一対の支持部６５１、６５２と、支持部６５１と基部６１とを連結する一対の連結部６６１、６６２と、支持部６５２と基部６１とを連結する一対の連結部６６３、６６４と、を有している。

このような振動素子６は、支持部６５１、６５２において応力緩和層７に固定されている。また、振動素子６の応力緩和層７への固定は、固定部材８を用いて行われており、固定部材８および応力緩和層７を介して、振動素子６とＩＣ３とが電気的に接続されている。

駆動振動腕６４１〜６４４には図示しない駆動電極が設けられており、ＩＣ３（駆動／検出回路３ｚ）から駆動電極に発振駆動信号（交番電圧）を印加することで、矢印Ｃで示すような駆動モードが励振される。そして、駆動振動腕６４１〜６４４が駆動モードで振動しているときに、検出軸Ｊ_６まわりの角速度ωが加わると、矢印Ｄで示すような検出モードが励振され、これにより、検出振動腕６２１、６２２が振動する。検出振動腕６２１、６２２には図示しない検出電極が設けられており、この検出電極から検出振動腕６２１、６２２の振動により生じる検出信号（電荷）が取り出される。そして、取り出された検出信号に基づいてＩＣ３（駆動／検出回路３ｚ）が角速度ωを検出する。

以上、振動素子４、５、６の構成について説明した。次に、ＩＣ３上での振動素子４、５、６の配置について説明する。

まず、振動素子４の配置について説明する。振動素子４は、図３に示すように、検出軸Ｊ_４がＹ軸と一致するように配置されている。これにより、振動素子４によって角速度ωｙを検出することができる。また、振動素子４は、ＩＣ３の上面の外縁３２側および外縁３４側に片寄った位置（図中右下に位置する角部付近）に配置されている。また、振動素子４の＋Ｘ軸側（すなわち、振動素子４と外縁３２との間）には第３端子配置領域ＳＳ３が位置し、振動素子４の−Ｘ軸側（すなわち、振動素子４と外縁３１との間）には第２端子配置領域ＳＳ２が位置している。

また、振動素子４は、調整振動腕４４１、４４２が平面視でＩＣ３の外縁３４から＋Ｙ軸側へはみ出し、平面視でＩＣ３と重ならないように配置されている。これにより、前述した不要信号キャンセルチューニング時のＩＣ３の損傷を防止することができる。具体的に説明すると、不要信号キャンセルチューニングは、図６に示すように、振動素子４の上方から調整用電極４９にレーザーＬＬを照射し、調整用電極４９の一部を除去して行うが、この際、レーザーＬＬが調整振動腕４４１、４４２を透過して振動素子４の下方に位置する部分に照射される場合がある。そのため、調整振動腕４４１、４４２をＩＣ３と重ならないように配置することで、レーザーＬＬが調整振動腕４４１、４４２を透過したとしても、透過したレーザーＬＬがＩＣ３に照射されることがない。これにより、ＩＣ３へのダメージを防止することができる。

なお、本実施形態の振動素子４は、調整振動腕４４１、４４２の全域が平面視でＩＣ３と重ならないように配置されているが、振動素子４の配置としては、これに限定されず、調整振動腕４４１、４４２のうちの少なくとも質量調整領域（レーザーＬＬが照射される領域）がＩＣ３と重ならないように配置されていればよい。

次に、振動素子５の配置について説明する。振動素子５は、図３に示すように、検出軸Ｊ_５がＸ軸と一致するように配置されている。これにより、振動素子５によって角速度ωｘを検出することができる。また、振動素子５は、ＩＣ３の上面の外縁３２側および外縁３３側に片寄った位置（図中左下に位置する角部付近）に配置されている。そのため、振動素子５は、振動素子４に対して−Ｙ軸側（すなわち、振動素子４と外縁３３との間）に位置している。また、振動素子５の−Ｘ軸側（すなわち、振動素子５と外縁３１との間）には第１端子配置領域ＳＳ１が位置している。また、振動素子５は、調整振動腕５４１、５４２が平面視でＩＣ３の外縁３２から＋Ｘ軸側へはみ出して配置されている。これにより、前述した振動素子４と同様に、不要信号キャンセルチューニング時のＩＣ３の損傷を防止することができる。

なお、本実施形態の振動素子５は、調整振動腕５４１、５４２の全域が平面視でＩＣ３と重ならないように配置されているが、振動素子５の配置としては、これに限定されず、調整振動腕５４１、５４２のうちの少なくとも質量調整領域（レーザーＬＬが照射される領域）がＩＣ３と重ならないように配置されていればよい。

次に、振動素子６の配置について説明する。振動素子６は、図３に示すように、検出軸Ｊ_６がＺ軸と一致するように配置されている。これにより、振動素子６によって角速度ωｚを検出することができる。また、振動素子６は、ＩＣ３の上面の外縁３１側に片寄った位置に配置されている。そのため、振動素子６は、振動素子４、５に対して−Ｘ軸側（すなわち、振動素子４、５と外縁３１との間）に位置している。また、振動素子６の−Ｙ軸側（すなわち、振動素子６と外縁３３との間）には第１端子配置領域ＳＳ１が位置し、＋Ｙ軸側（すなわち、振動素子６と外縁３４との間）には第２端子配置領域ＳＳ２が位置している。

特に、振動素子６は、第１端子配置領域ＳＳ１よりも第２端子配置領域ＳＳ２側に片寄って配置されている。言い換えると、振動素子６は、第１端子配置領域ＳＳ１との離間距離Ｄ_ＳＳ１よりも、第２端子配置領域ＳＳ２との離間距離Ｄ_ＳＳ２の方が短くなるように配置されている。これにより、第１端子配置領域ＳＳ１から振動素子６をなるべく離間させることができ、振動素子６へのデジタル信号の混入が低減される。そのため、駆動信号や検出信号へのノイズの混入を低減することができ、より正確な駆動を行うことのできる物理量センサー１となる。

また、振動素子６は、支持部６５１、６５２の並び方向（検出振動腕６２１、６２２の延在方向）がＹ軸方向とほぼ一致するように配置されている。振動素子６は、支持部６５１、６５２の並び方向の長さの方が、これに直交する方向（連結腕６３１、６３２の延在方向）の長さよりも長い。そのため、このように配置することで、ＩＣ３の上面のスペースを有効に活用することができる。そのため、例えば、外縁３１、３３の離間距離を短くすることができ、ＩＣ３の小型化を図ることができる。ただし、振動素子６の配置としては、これに限定されず、例えば、支持部６５１、６５２の並び方向がＸ軸と一致するように配置されていてもよい。この場合には、本実施形態と比べて、離間距離Ｄ_ＳＳ１を長くすることができるため、振動素子６へのノイズの混入をより効果的に低減することができる。

以上のように、ＩＣ３の上面の外縁３２側の領域に振動素子４、５をＹ軸方向に並べて配置し、さらに、ＩＣ３の上面の外縁３１側の領域に振動素子６を配置することで、これら３つの振動素子４、５、６を比較的小さいスペースで配置することができる。そのため、ＩＣ３の小型化を図ることができ、それに伴い、物理量センサー１の小型化を図ることができる。

≪応力緩和層≫
応力緩和層７は、図１および図３に示すように、ＩＣ３の上面に設けられている。また、応力緩和層７は、ＩＣ３と振動素子４との間に設けられ、上面に振動素子４が取り付けられた第１応力緩和層７１と、ＩＣ３と振動素子５との間に設けられ、上面に振動素子５が取り付けられた第２応力緩和層７２と、ＩＣ３と振動素子６との間に設けられ、上面に振動素子６が取り付けられた第３応力緩和層７３と、を有している。これら第１、第２、第３応力緩和層７１、７２、７３を設けることで、パッケージが受けた衝撃が緩和され、前記衝撃が振動素子４、５、６に伝達され難くなる。また、ＩＣ３と振動素子４、５、６との間の熱膨張差に起因して発生する応力が緩和され、振動素子４、５、６が変形（撓み）し難くなる。そのため、第１、第２、第３応力緩和層７１、７２、７３を設けることで、物理量センサー１の機械的強度を高めることができると共に、より精度よく角速度ωｘ、ωｙ、ωｚを検出することができる。

このような第１、第２、第３応力緩和層７１、７２、７３は、互いに同様の構成であるため、以下では、第１応力緩和層７１について代表して説明し、第２、第３応力緩和層７２、７３については、その説明を省略する。

第１応力緩和層７１は、例えば、図７に示すように、ＩＣ３の上面（パッシベーション膜３８上）に積層された絶縁膜７１１と、絶縁膜７１１上に形成され、ＩＣ３と電気的に接続された配線層７１２と、配線層７１２および絶縁膜７１１上に形成された絶縁膜７１３と、絶縁膜７１３上に形成され、配線層７１２と電気的に接続された配線層７１４と、を有している。そして、配線層７１４に設けられた端子７１４’に、固定部材８を介して振動素子４が固定されている。これにより、配線層７３２、７３４を介して、ＩＣ３と振動素子４とが電気的に接続される。このように、配線層７３２、７３４は、ＩＣ３と振動素子４とを電気的に接続するための配線（再配置配線）として機能する。そのため、ＩＣ３の振動素子４と接続するための端子３７を、振動素子４の構成（特に端子の位置）を考慮することなく自由に配置することができる。

絶縁膜７１１、７１２は、それぞれ、弾性を有する樹脂材料で構成されている。前記樹脂材料としては、特に限定されないが、ポリイミド、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、変性ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン、ポリベンゾオキサゾール等を用いることができる。

なお、本実施形態では、応力緩和層７が、第１、第２、第３応力緩和層７１、７２、７３に分割されているが、第１、第２、第３応力緩和層７１、７２、７３は、一体的に形成されていてもよい。

＜第２実施形態＞
図８は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーが有する振動素子の上面図である。

以下、第２実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第２実施形態は、角速度ωｚを検出するための振動素子の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。

本実施形態の振動素子６は、図８に示すように、支持部６５１、６５２が駆動振動腕６４１、６４２側に片寄って配置されている。そして、このような振動素子６はＩＣ３上に、駆動振動腕６４３、６４４が平面視でＩＣ３の外縁３１から−Ｘ軸側へはみ出して配置されている。言い換えると、振動素子６は、駆動振動腕６４３、６４４が平面視でＩＣ３と重ならないように配置されている。振動素子６では、駆動振動腕６４１〜６４４上に設けられた質量調整用の錘の一部をレーザー照射によって除去して駆動周波数を調整する工程がある。したがって、駆動振動腕６４３、６４４をＩＣ３と重ならないように配置することで、前述した振動素子４、５の不要信号キャンセルチューニング時と同様に、レーザーＬＬによるＩＣ３のダメージを低減することができる。

このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

［電子機器］
次いで、物理量センサー１を適用した電子機器について、図９〜図１１に基づき、詳細に説明する。

図９は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したモバイル型（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。

この図において、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１１０８を備えた表示ユニット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、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能する物理量センサー１が内蔵されている。そのため、パーソナルコンピューター１１００は、より高性能で、高い信頼性を発揮することができる。

図１０は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。

この図において、携帯電話機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１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能する物理量センサーが内蔵されている。そのため、携帯電話機１２００は、より高性能で、高い信頼性を発揮することができる。

図１１は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。

デジタルスチールカメラ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。デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、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（図中裏面側）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、このデジタルスチールカメラ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、図示されるように、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。さらに、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スチールカメラ１３００には、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能する物理量センサー１が内蔵されている。そのため、デジタルスチールカメラ１３００は、より高性能で、高い信頼性を発揮することができる。

なお、本発明の物理量センサーを備える電子機器は、図９のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１０の携帯電話機、図１１のデジタルスチールカメラの他にも、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、カーナビゲーション装置、ページャ、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（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター等に適用することができる。

［移動体］
次いで、図１に示す物理量センサーを適用した移動体について、図１２に基づき、詳細に説明する。

図１２は、本発明の物理量センサーを備える移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。

自動車１５００には、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能する物理量センサー１が内蔵されており、物理量センサー１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。物理量センサー１の検出信号は、車体姿勢制御装置１５０２に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。その他、このような姿勢制御は、二足歩行ロボットやラジコンヘリコプターで利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、物理量センサー１が組み込まれる。

以上、本発明の物理量センサー、電子機器および移動体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。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

また、前述した実施形態では、３つの振動素子を有しているが、角速度ωｚを検出する用の振動素子は省略してもよい。また、３つの振動素子の構成は、角速度ωｘ、ωｙ、ωｚを検出することができれば、特に限定されない。

１……物理量センサー
２……パッケージ
２１……ベース
２１１……凹部
２１１ａ……第１凹部
２１１ｂ……第２凹部
２１２……切り欠き部
２２……リッド
２３……シームリング
２４……配線
２４１……内部端子
２４２……外部端子
２４３……内部配線
２４４……キャスタレーション電極
３……ＩＣ
３ｉ……インターフェース部
３ｘ、３ｙ、３ｚ……駆動／検出回路
３１、３２、３３、３４……外縁
３７……端子
３８……パッシベーション膜
３９……接続端子
４……振動素子
４０……振動片
４１……基部
４２１、４２２……駆動振動腕
４３１、４３２……検出振動腕
４４１、４４２……調整振動腕
４５……支持部
４６……連結部
４６１、４６２、４６３……梁部
４６３ａ……湾曲部
４９……調整用電極
５……振動素子
５４１、５４２……調整振動腕
６……振動素子
６２１、６２２……検出振動腕
６３１、６３２……連結腕
６４１、６４２、６４３、６４４……駆動振動腕
６５１、６５２……支持部
６６１、６６２、６６３、６６４……連結部
７……応力緩和層
７１……第１応力緩和層
７１１……絶縁膜
７１２……配線層
７１３……絶縁膜
７１４……配線層
７１４’……端子
７２……第２応力緩和層
７３……第３応力緩和層
８……固定部材
６０……振動片
６１……基部
１１００……パーソナルコンピューター
１１０２……キーボード
１１０４……本体部
１１０６……表示ユニット
１１０８……表示部
１２００……携帯電話機
１２０２……操作ボタン
１２０４……受話口
１２０６……送話口
１２０８……表示部
１３００……デジタルスチールカメラ
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……自動車
１５０１……車体
１５０２……車体姿勢制御装置
１５０３……車輪
ＢＷ……ボンディングワイヤー
Ｄ_ＳＳ１、Ｄ_ＳＳ２……離間距離
Ｊ_４、Ｊ_５、Ｊ_６……検出軸
ＬＬ……レーザー
Ｓ……収容空間
ＳＳ１……第１端子配置領域
ＳＳ２……第２端子配置領域
ＳＳ３……第３端子配置領域
ω、ωｘ、ωｙ、ωｚ……角速度

Claims (14)

1. 平面視で、対向する第１外縁および第２外縁と、前記第１外縁および前記第２外縁の並び方向に交差する方向に対向する第３外縁および第４外縁と、を有している半導体装置と、
   前記半導体装置の主面に取り付けられ、平面視で、前記第１外縁から突出して前記半導体装置と重ならない部分を有している第１物理量検出素子と、
   前記半導体装置の前記主面の前記第１物理量検出素子と前記第２外縁との間に取り付けられ、平面視で、前記第４外縁から突出して前記半導体装置と重ならない部分を有し、前記第１物理量検出素子の検出軸と異なる検出軸を有している第２物理量検出素子と、を備え、
   前記第１物理量検出素子および前記第２物理量検出素子は、
   基部と、
   前記基部に接続されており、質量調整部が設けられた振動腕と、を有し、
   前記重ならない部分は、前記振動腕の前記質量調整部が設けられた部分を含むことを特徴とする物理量センサー。
2. 前記半導体装置は、前記主面の前記第２物理量検出素子と前記第３外縁との間に設けられ、少なくとも１つのデジタル信号用端子が配置されている第１端子配置領域を有している請求項１に記載の物理量センサー。
3. 前記第１物理量検出素子の前記振動腕は、
   第１駆動振動腕と、
   第１検出振動腕と、
   第１調整振動腕と、を有し、
   前記質量調整部は、前記第１調整振動腕に設けられている請求項２に記載の物理量センサー。
4. 前記第１検出振動腕は、前記基部に対して前記第１端子配置領域から遠位側に位置している請求項３に記載の物理量センサー。
5. 前記第２物理量検出素子の前記振動腕は、
   第２駆動振動腕と、
   第２検出振動腕と、
   第２調整振動腕と、を有し、
   前記質量調整部は、前記第２調整振動腕に設けられている請求項２ないし４のいずれか１項に記載の物理量センサー。
6. 前記第２検出振動腕は、前記基部に対して前記第１端子配置領域から遠位側に位置している請求項５に記載の物理量センサー。
7. 前記半導体装置の前記主面の前記第１物理量検出素子および前記第２物理量検出素子と前記第３外縁との間に取り付けられ、前記第１物理量検出素子および前記第２物理量検出素子の検出軸と異なる検出軸を有している第３物理量検出素子を備えている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物理量センサー。
8. 前記第３物理量検出素子は、
   基部と、
   前記基部に接続されている第３駆動振動腕と、
   前記基部に接続されている第３検出振動腕と、を有し、
   平面視で、前記第３駆動振動腕の少なくとも一部が前記第３外縁から突出し、前記半導体装置と重ならない部分を有している請求項７に記載の物理量センサー。
9. 前記半導体装置は、前記主面の前記第１物理量検出素子と前記第３外縁との間に設けられ、少なくとも１つのアナログ信号用端子が配置されている第２端子配置領域を備えている請求項２ないし６のいずれか１項に記載の物理量センサー。
10. 前記半導体装置の前記主面の前記第１物理量検出素子および第２物理量検出素子と前記第３外縁との間に取り付けられ、前記第１物理量検出素子および前記第２物理量検出素子の検出軸と異なる検出軸を有している第３物理量検出素子を備え、
    前記第３物理量検出素子は、前記第１端子配置領域と前記第２端子配置領域との間に位置している請求項９に記載の物理量センサー。
11. 前記第３物理量検出素子は、前記第１端子配置領域との離間距離が、前記第２端子配置領域との離間距離よりも長くなるように配置されている請求項１０に記載の物理量センサー。
12. 前記第１物理量検出素子および前記第２物理量検出素子は、それぞれ、角速度を検出することができる請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の物理量センサー。
13. 請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の物理量センサーを有していることを特徴とする電子機器。
14. 請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の物理量センサーを有していることを特徴とする移動体。

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