(57)【要約】【課題】加速度センサの体格の増大が抑制され、加速度センサにおける電気的な接続部材の配置やその形状が変更されない加速度センサ、及びその製造方法を提供する。【解決手段】加速度を電気信号に変換するセンシング部が形成されたセンサ基板と、センシング部を気密封止するための凹部が形成されたパッケージ基板と、が接合されて成るセンサ部を有し、センサ基板におけるパッケージ基板との対向面側に、配線パターンを介してセンシング部と電気的に接続された内部電極が複数形成され、パッケージ基板の内部に、内部電極と同数の貫通電極が形成され、パッケージ基板におけるセンサ基板との対向面の裏面に、外部電極と補助配線が複数形成されている。そして、外部電極は、内部電極と同数の電極が一方向に並んで成る第１外部電極群及び第２外部電極群を有し、これら電極群の並ぶ方向が直交している。【選択図】図１
2011209060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向を検出軸とし、該検出軸に沿う加速度を検出するセンサ部を有する加速度センサであって、
前記センサ部は、加速度を電気信号に変換するセンシング部が形成されたセンサ基板と、前記センシング部を気密封止するための凹部が形成されたパッケージ基板と、が接合されて成り、
前記センサ基板における前記パッケージ基板との対向面側に、前記センシング部と、該センシング部と電気的に接続された配線パターンと、該配線パターンと電気的に接続された内部電極と、が形成され、
前記パッケージ基板の内部に、前記センサ基板との対向面とその裏面を電気的に接続する貫通電極が、前記内部電極と同数形成され、
前記パッケージ基板における前記センサ基板との対向面の裏面に、接続部材を介して、外部機器の電極と電気的に接続される外部電極と、該外部電極と前記貫通電極とを電気的に接続する補助配線と、が形成されており、
前記外部電極は、前記内部電極と同数の第１外部電極が一方向に並んで配置された第１外部電極群と、前記内部電極と同数の第２外部電極が他方向に並んで配置された第２外部電極群と、を有し、
前記第１外部電極の並ぶ間隔と、前記第２外部電極の並ぶ間隔とが同一であり、前記第１外部電極の並ぶ一方向と、前記第２外部電極の並ぶ他方向とが直交する関係となっており、
前記第１外部電極群、前記第２外部電極群、及び前記補助配線は、前記パッケージ基板の対向面における、前記センサ基板との接合面の裏面、及び、前記凹部における前記センサ基板との対向面の裏面の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記補助配線は、前記貫通電極と前記第１外部電極とを電気的に接続する第１補助配線と、前記貫通電極と前記第２外部電極とを電気的に接続する第２補助配線と、を有することを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記補助配線は、一端が、前記貫通電極における前記パッケージ基板の裏面側の部位と電気的に接続された共通配線と、該共通配線から２つに分岐した第１分岐配線と、第２分岐配線と、を有し、
前記第１補助配線が、前記共通配線と前記第１分岐配線とから成り、
前記第２補助配線が、前記共通配線と前記第２分岐配線とから成ることを特徴とする請求項２に記載の加速度センサ。
【請求項４】
前記パッケージ基板の接合面に、前記貫通電極における前記センサ基板側の部位が含まれ、
前記第１外部電極に、前記貫通電極における前記パッケージ基板の裏面側の部位が含まれており、
前記補助配線の一端が、前記貫通電極における前記パッケージ基板の裏面側の部位を含む第１外部電極と電気的に接続され、前記補助配線の他端が、前記第１外部電極に対応する前記第２外部電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項５】
前記センサ基板に、前記センシング部の周りを囲む枠状の第１枠状接合部が形成され、
前記パッケージ基板に、前記凹部の周りを囲む枠状の第２枠状接合部が形成されており、
前記第１枠状接合部における、前記パッケージ基板との対向面が、前記センサ基板の接合面に含まれ、
前記第２枠状接合部における、前記センサ基板との対向面が、前記パッケージ基板の接合面に含まれていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の加速度センサ。
【請求項６】
前記センシング部は、可動電極と、固定電極とを有し、
前記検出軸は、前記可動電極と前記固定電極とが対向する方向であり、
加速度は、前記可動電極と前記固定電極との間の容量変化に基づいて測定されることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の加速度センサ。
【請求項７】
前記第１外部電極が並ぶ一方向は、前記検出軸と交差する方向であることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の加速度センサ。
【請求項８】
前記第２外部電極が並ぶ他方向は、前記検出軸と交差する方向であることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の加速度センサ。
【請求項９】
前記外部機器は、前記センサ部の出力信号を処理する処理部であることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の加速度センサ。
【請求項１０】
前記センサ部は、前記処理部に搭載されていることを特徴とする請求項９に記載の加速度センサ。
【請求項１１】
前記処理部を搭載する搭載基板を有することを特徴とする請求項１０に記載の加速度センサ。
【請求項１２】
加速度の検出方向に応じて、請求項１〜１１いずれか１項に記載のセンサ部に形成された前記第１外部電極群と電気的に接続された補助配線、及び、前記第２外部電極群と電気的に接続された補助配線のいずれか一方を削除する削除工程を有することを特徴とする加速度センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度を検出するセンサ部を有する加速度センサ、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、一方向を検出軸とし、該検出軸に沿う加速度を検出するセンサ部と、該センサ部が取り付けられる基板と、該基板が取り付けられるハウジングと、を備える加速度センサが提案されている。
【０００３】
ここで、ハウジングは、車体等に取り付けられるものであり、その搭載性からハウジングの取り付け方向は、常に一定にしておく必要がある。しかしながら、加速度センサは、センサ部が一方向を検出軸とし、該検出軸に沿う加速度を検出するものである。従って、センサ部をハウジングに取り付ける際に、検出軸が任意の検出方向となるように、ハウジングに対するセンサ部の取り付け方向が適宜変更できる構成が好ましい。例えば、ハウジングが車体に搭載される場合においては、センサ部の取り付け方向は、車両前後方向、及び車両左右方向の２方向へセンサ部の取り付け時に変更できる構成が好ましい。換言すると、センサ部の取り付け方向を９０度変更しても、センサ部をハウジングへ取り付け可能な構成が好ましい。
【０００４】
そこで、特許文献１に示される加速度センサでは、基板に、＋電源入力端子、センサ出力端子、−電源入力端子から成る端子列（以下、第１端子列と示す）と、該第１端子列と直角を成す、＋電源入力端子、センサ出力端子、−電源入力端子から成る端子列（以下、第２端子列と示す）と、が形成されている。また、基板には、２つの＋電源入力端子、２つのセンサ出力端子、２つの−電源入力端子それぞれを電気的に接続する配線が形成されており、配線によって電気的に接続された２つの端子が同電位となっている。そして、ハウジングには、上記した第１端子列若しくは第２端子列を構成する３つの端子それぞれに対応する３つのピンが設けられており、加速度の検出方向に応じて、第１端子列若しくは第２端子列を構成する３つの端子と、それらと対応する３つのピンとが電気的に接続される構成と成っている。
【０００５】
これによれば、加速度の検出方向に応じて、基板のハウジングへの取り付け方向を９０度変更した場合においても、端子列と、ハウジングに設けられたピンとの配置位置が変更されないので、ピンの配置やその形状を変更しなくとも良くなる。すなわち、加速度センサにおける電気的な接続部材の配置やその形状を加速度の検出方向に応じて変更しなくとも、直交する２方向のどちらか一方向にセンサ部の検出軸を沿わせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−８２９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に示される加速度センサでは、基板に２つの端子列が形成されており、２つの端子列の内の一方のみが、ピンと電気的に接続される。その結果、ピンと電気的に接続されない他方の端子列は、不要と成る。このように、特許文献１では、不要となる端子列が基板に形成されているために、基板の体格が増大し、加速度センサの体格が増大する、という問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、車体等への加速度センサの取り付け方向が一定でありながら、加速度センサの体格の増大が抑制され、加速度センサにおける電気的な接続部材の配置や形状が変更されずに、直交する２方向のどちらか一方向にセンサ部の検出軸を沿わせることが可能な加速度センサ、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、一方向を検出軸とし、該検出軸に沿う加速度を検出するセンサ部を有する加速度センサであって、センサ部は、加速度を電気信号に変換するセンシング部が形成されたセンサ基板と、センシング部を気密封止するための凹部が形成されたパッケージ基板と、が接合されて成り、センサ基板におけるパッケージ基板との対向面側に、センシング部と、該センシング部と電気的に接続された配線パターンと、該配線パターンと電気的に接続された内部電極と、が形成され、パッケージ基板の内部に、センサ基板との対向面とその裏面を電気的に接続する貫通電極が、内部電極と同数形成され、パッケージ基板におけるセンサ基板との対向面の裏面に、接続部材を介して、外部機器の電極と電気的に接続される外部電極と、該外部電極と貫通電極とを電気的に接続する補助配線と、が形成されており、外部電極は、内部電極と同数の第１外部電極が一方向に並んで配置された第１外部電極群と、内部電極と同数の第２外部電極が他方向に並んで配置された第２外部電極群と、を有し、第１外部電極の並ぶ間隔と、第２外部電極の並ぶ間隔とが同一であり、第１外部電極の並ぶ一方向と、第２外部電極の並ぶ他方向とが直交する関係となっており、第１外部電極群、第２外部電極群、及び補助配線は、パッケージ基板の対向面における、センサ基板との接合面の裏面、及び、凹部におけるセンサ基板との対向面の裏面の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、センサ部に、内部電極と同数の第１外部電極が一方向に並んで配置された第１外部電極群と、内部電極と同数の第２外部電極が他方向に並んで配置された第２外部電極群と、が形成されている。そして、第１外部電極の並ぶ間隔と、第２外部電極の並ぶ間隔とが同一であり、第１外部電極群の並ぶ一方向と、第２外部電極群の並ぶ他方向とが直交する関係となっている。このように、センサ部に、同一構成であり直交関係である２つの外部電極群が形成されているので、加速度の検出方向に応じて、センサ部の取り付け方向を９０度変更した場合においても、センサ部の外部電極と外部機器とを電気的に接続する接続部材の配置やその形状を変更しなくとも良くなる。
【００１１】
また、本発明では、センサ部が、加速度を検出するセンシング部が形成されたセンサ基板と、センシング部を気密封止するための凹部が形成されたパッケージ基板と、が接合されて成る。そして、パッケージ基板の内部に、センサ基板との対向面とその裏面を電気的に接続する貫通電極が形成され、パッケージ基板におけるセンサ基板との対向面の裏面に、上記した外部電極と、該外部電極と貫通電極とを電気的に接続する補助配線とが形成されている。また、外部電極と補助配線とが、パッケージ基板の対向面における、センサ基板との接合面の裏面、及び、凹部におけるセンサ基板との対向面の裏面の少なくとも一方に形成されている。このように、外部電極と補助配線とが、パッケージ基板における、センサ基板と接合するための部位や、凹部を形成するための部位などのデッドスペースに形成されるので、外部電極と補助配線の形成によって、センサ部の体格が増大することが抑制される。すなわち、加速度センサの体格が増大することが抑制される。
【００１２】
なお、補助配線としては、請求項２に記載のように、貫通電極と第１外部電極とを電気的に接続する第１補助配線と、貫通電極と第２外部電極とを電気的に接続する第２補助配線と、を有する構成を採用することができる。この場合、請求項３に記載のように、補助配線は、一端が、貫通電極におけるパッケージ基板の裏面側の部位と電気的に接続された共通配線と、該共通配線から２つに分岐した第１分岐配線と、第２分岐配線と、を有し、第１補助配線が、共通配線と第１分岐配線とから成り、第２補助配線が、共通配線と第２分岐配線とから成る構成が良い。これによれば、第１補助配線と第２補助配線とが共通配線を共有する構成となるので、第１補助配線と第２補助配線とが独立した構成と比べて、補助配線の形成面積が低減される。
【００１３】
請求項４に記載のように、パッケージ基板の接合面に、貫通電極におけるセンサ基板側の部位が含まれ、第１外部電極に、貫通電極におけるパッケージ基板の裏面側の部位が含まれており、補助配線の一端が、貫通電極におけるパッケージ基板の裏面側の部位を含む第１外部電極と電気的に接続され、補助配線の他端が、第１外部電極に対応する第２外部電極と電気的に接続された構成を採用することができる。これによれば、補助配線が、貫通電極と第１外部電極とを電気的に接続する補助配線と、貫通電極と第２外部電極とを電気的に接続する補助配線と、を有する構成と比べて、補助配線の形状が簡素化され、形成面積が低減される。
【００１４】
請求項５に記載のように、センサ基板に、センシング部の周りを囲む枠状の第１枠状接合部が形成され、パッケージ基板に、凹部の周りを囲む枠状の第２枠状接合部が形成されており、第１枠状接合部における、パッケージ基板との対向面が、センサ基板の接合面に含まれ、第２枠状接合部における、センサ基板との対向面が、パッケージ基板の接合面に含まれた構成が良い。これによれば、センシング部を気密封止するための空間が、センサ基板における第１枠状接合部で囲まれた部位と、パッケージ基板における第２枠状接合部で囲まれた部位と、によって構成され、上記した空間の気密性が、第１枠状接合部及び第２枠状接合部によって確保される。
【００１５】
請求項６に記載のように、センシング部が、可動電極と、固定電極とを有し、検出軸は、可動電極と固定電極とが対向する方向であり、加速度は、可動電極と固定電極との間の容量変化に基づいて測定される構成を採用することができる。
【００１６】
請求項７に記載のように、第１外部電極が並ぶ一方向としては、検出軸と交差する方向を採用することができる。また、請求項８に記載のように、第２外部電極が並ぶ他方向としては、検出軸と交差する方向を採用することもできる。
【００１７】
なお、外部機器としては、請求項９に記載のように、センサ部の出力信号を処理する処理部を採用することができる。そして、請求項１０に記載のように、センサ部が、処理部に搭載され、請求項１１に記載のように、搭載基板を有し、該搭載基板に処理部が搭載された構成を採用することができる。
【００１８】
なお、請求項１〜１１いずれか１項に記載の加速度センサを製造する方法としては、請求項１２に記載の製造方法を採用することができる。請求項１２に記載の発明は、加速度の検出方向に応じて、第１外部電極群と電気的に接続された補助配線、及び、第２外部電極群と電気的に接続された補助配線のいずれか一方を削除する削除工程を有することを特徴とする。
【００１９】
これによれば、電気的な接続において不要となった補助配線が除去されるので、補助配線の容量や抵抗などの寄生成分によって、センサ部の検出精度が低下することが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る加速度センサの概略構成を説明するための平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】配線パターン及び内部電極を説明するためのブロック図である。
【図５】貫通電極、外部電極、及び補助配線を説明するための平面図である。
【図６】第１実施形態に係る加速度センサの概略構成を説明するための平面図である。
【図７】第１実施形態に係る加速度センサの概略構成を示す平面図である。
【図８】第１実施形態に係る加速度センサの概略構成を示す平面図である。
【図９】加速度センサの変形例を説明するための平面図である。
【図１０】加速度センサの変形例を示す平面図である。
【図１１】加速度センサの変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１及び図６は、第１実施形態に係る加速度センサの概略構成を説明するための平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図４は、配線パターン及び内部電極を説明するためのブロック図である。図５は、貫通電極、外部電極、及び補助配線を説明するための平面図である。図７及び図８は、第１実施形態に係る加速度センサの概略構成を示す平面図である。
【００２２】
なお、図１、図６〜図８に示す白抜き矢印は、センシング部を示しており、その方向は、検出軸の方向を示している。また、図６は、図１に示すセンサ部を、右回りに９０度回転して取り付けた状態を示している。そして、図７は、図１において、貫通電極と第２外部電極群とを電気的に接続する補助配線が除去された平面図を示しており、図８は、図６において、貫通電極と第１外部電極群とを電気的に接続する補助配線が除去された平面図を示している。
【００２３】
図１に示すように、加速度センサ１００は、要部として、センサ部１０と、処理部６０と、搭載基板７０と、を有する。加速度センサ１００は、センサ部１０が処理部６０に搭載され、処理部６０が搭載基板７０に搭載されたスタック構造となっている。センサ部１０から出力された電気信号は、ワイヤ６１を介して処理部６０に出力され、処理部６０から出力された電気信号は、図示しない配線を介して搭載基板７０に出力される。搭載基板７０は、車両に設置される。
【００２４】
図２及び図３に示すように、センサ部１０は、センサ基板２０とパッケージ基板３０とが接合されて成る。センサ基板２０には、加速度を電気信号に変換するセンシング部２１が形成され、パッケージ基板３０には、センシング部２１を気密封止するための凹部３１が形成されている。センサ基板２０は、シリコン層と、酸化シリコン層と、シリコン層とが順次積層されてなるＳＯＩ基板であり、パッケージ基板３０は、シリコン単結晶基板である。センシング部２１は、周知のマイクロマシン加工技術を用いて、センサ基板２０の所定部位を除去することで形成され、凹部３１は、周知のエッチング技術を用いて、パッケージ基板３０の所定部位を除去することで形成される。
【００２５】
図示しないが、センサ基板２０における、パッケージ基板３０との対向面２０ａには、センシング部２１の周りを囲む第１枠状接合部が形成され、パッケージ基板３０における、センサ基板２０との対向面３０ａには、凹部３１の周りを囲む第２枠状接合部が形成されている。これら接合部はシリコンから成り、周知の常温接合技術を用いて、接合される。すなわち、真空雰囲気中において、各接合部の接合面を活性化して、その活性化された接合面を接触させることで、接合部同士が接合される。この接合部によって、センサ基板２０とパッケージ基板３０とが機械的に接合され、凹部３１とセンサ基板２０とによって構成される空間（閉塞空間）の気密性が確保されている。なお、本実施形態に係るセンサ基板２０及びパッケージ基板３０それぞれは、矩形となっており、上記した第１枠状接合部は、センサ基板２０の対向面２０ａの端を沿うように形成され、上記した第２枠状接合部は、パッケージ基板３０の対向面３０ａの端を沿うように形成されている。
【００２６】
センサ基板２０の対向面２０ａ側には、上記したセンシング部２１の他に、センシング部２１と電気的に接続された配線パターン２２と、該配線パターン２２と電気的に接続された内部電極２６と、が形成されている。これに対して、パッケージ基板３０の対向面３０ａ側には、上記した凹部３１が形成され、パッケージ基板３０の内部には、対向面３０ａと裏面３０ｂとを電気的に接続する貫通電極３２が形成されている。また、パッケージ基板３０の裏面３０ｂには、外部電極３８と、補助配線４７とが形成されている。図４に示すように、センシング部２１は、配線パターン２２を介して内部電極２６と電気的に接続されており、図５に示すように、貫通電極３２は、補助配線４７を介して外部電極３８と電気的に接続されている。後述するように、内部電極２６と貫通電極３２とは、電気的及び機械的に接続されている。
【００２７】
図２及び図３に示すように、センシング部２１は、可動電極２１ａと、固定電極２１ｂと、を有し、これら２つの電極２１ａ，２１ｂによって、コンデンサが構成されている。可動電極２１ａと、固定電極２１ｂとは、図１に示す白抜き矢印の方向で互いに対向しており、その矢印の方向の加速度を検出する機能を果たす。車両の加速度運動によって慣性力が発生し、その慣性力によって、可動電極２１ａが白抜き矢印の方向に変動すると、可動電極２１ａと固定電極２１ｂとの間の距離が変動する。この結果、可動電極２１ａと固定電極２１ｂとによって構成されるコンデンサの静電容量が変動し、センサ部１０から出力される電気信号が変動する。このように、本実施形態に係る加速度センサ１００は、コンデンサの静電容量の変化（センシング部２１の出力信号の変動）を観測することで、加速度を測定する構成となっている。
【００２８】
図４に示すように、配線パターン２２は、３つの配線パターン２３〜２５を有し、内部電極２６は、３つの配線パターン２３〜２５それぞれに対応する３つの内部電極２７〜２９を有する。内部電極２６は、電源電圧が入力される第１内部電極２７と、センシング部２１の電気信号を出力するための第２内部電極２８と、基準電圧が入力される第３内部電極２９と、を有する。配線パターン２２は、センシング部２１と第１内部電極２７とを電気的に接続する第１配線パターン２３と、センシング部２１と第２内部電極２８とを電気的に接続する第２配線パターン２４と、センシング部２１と第３内部電極２９とを電気的に接続する第３配線パターン２５と、を有する。
【００２９】
図４に示す電気的な接続構成により、第１内部電極２７に入力された電源電圧が、第１配線パターン２３を介してセンシング部２１に入力され、第３内部電極２９に入力された基準電圧が、第３配線パターン２５を介してセンシング部２１に入力される。また、センシング部２１の出力信号は、第２配線パターン２４を介して第２内部電極２８に出力される。上記した３つの内部電極２７〜２９それぞれは、後述する貫通電極３３〜３５と電気的及び機械的に接続されており、センサ基板２０とパッケージ基板３０とを電気的に接続するだけではなく、センサ基板２０とパッケージ基板３０とを機械的に接続する機能も果たす。
【００３０】
貫通電極３２は、電源電圧が入力される第１貫通電極３３と、センシング部２１の電気信号を出力するための第２貫通電極３４と、基準電圧が入力される第３貫通電極３５と、を有する。第１貫通電極３３は第１内部電極２７と電気的及び機械的に接続され、第２貫通電極３４は第２内部電極２８と電気的及び機械的に接続され、第３貫通電極３５は第３内部電極２９と電気的及び機械的に接続されている。
【００３１】
貫通電極３３〜３５それぞれは、パッケージ基板３０の対向面３０ａと裏面３０ｂとを貫通するスルーホール３６に導電部材３７が充填されて成る。この導電部材３７と内部電極２７〜２９それぞれは金属から成り、導電部材３７それぞれの対向面３０ａ側の部位と、対応する内部電極２７〜２９が、周知の常温接合技術を用いて、電気的及び機械的に接続される。すなわち、真空雰囲気中において、導電部材３７と内部電極２７〜２９それぞれの接合面を活性化して、その活性化された接合面を接触させることで、導電部材３７と内部電極２７〜２９とが接合される。
【００３２】
なお、本実施形態では、導電部材３７（貫通電極３２）と内部電極２６との接合部は、上記した枠状接合部の中に位置している。そして、パッケージ基板３０の対向面３０ａが、貫通電極３２における内部電極２６との接合面と、上記した第２枠状接合部の接合面と、凹部３１におけるセンサ基板２０との対向面と、によって成り、その裏面３０ｂに、貫通電極３２の裏面３０ｂ側の部位と、後述する外部電極３８及び補助配線４７が形成されている。
【００３３】
外部電極３８は、センサ部１０と処理部６０とを電気的に接続するためのものである。外部電極３８は、補助配線４７を介して貫通電極３２と電気的に接続され、ワイヤ６１を介して処理部６０の電極６２〜６４と電気的に接続されている。外部電極３８は、３つの第１外部電極４１〜４３が一方向に並んで配置された第１外部電極群３９と、３つの第２外部電極４４〜４６が他方向に並んで配置された第２外部電極群４０と、を有し、その配置が、Ｌ字状となっている。
【００３４】
第１外部電極群３９を構成する３つの第１外部電極４１〜４３、及び、第２外部電極群４０を構成する３つの第２外部電極４４〜４６それぞれは、対応する補助配線４８〜５０を介して、対応する貫通電極３３〜３５と電気的に接続されている。詳しく言えば、外部電極４１，４４が、後述する電源補助配線４８を介して第１貫通電極３３と電気的に接続され、外部電極４２，４５が、後述する出力補助配線４９を介して第２貫通電極３４と電気的に接続され、外部電極４３，４６が、後述する基準補助配線５０を介して第３貫通電極３５と電気的に接続されている。以上の電気的な接続構成により、外部電極４１，４４が第１貫通電極３３と同電位となり、外部電極４２，４５が第２貫通電極３４と同電位となり、外部電極４３，４６が第３貫通電極３５と同電位となっている。なお、以下においては、その電気的な機能を明確とするために、第１外部電極４１を第１電源電極４１、第１外部電極４２を第１出力電極４２、第１外部電極４３を第１基準電極４３と示し、第２外部電極４４を第２電源電極４４、第２外部電極４５を第２出力電極４５、第２外部電極４６を第２基準電極４６と示す。
【００３５】
図５に示すように、第１電極４１〜４３の並ぶ間隔と、第２電極４４〜４６の並ぶ間隔とが同一となっており、第１電極４１〜４３の並ぶ方向と、第２電極４４〜４６の並ぶ方向とが直交する関係となっている。そして、それぞれの配置位置は、センサ部１０を右回りに９０度回転した際に、第１外部電極群３９が元々配置された位置に第２外部電極群４０が新たに配置され、センサ部１０を左回りに９０度回転した際に、第２外部電極群４０が元々配置された位置に第１外部電極群３９が新たに配置される構成となっている。
【００３６】
なお、本実施形態では、第１電極４１〜４３の並ぶ方向が、検出軸の方向と直交し、第２電極４４〜４６の並ぶ方向が、検出軸の方向に沿う構成と成っている。したがって、例えば、図１に示すように、紙面の上下方向に沿う加速度を検出したい場合、加速度の検出方向に検出軸を沿わせるように、センサ部１０が処理部６０に搭載される。換言すれば、第１電極４１〜４３の並ぶ方向と加速度の検出方向とが直交するように、センサ部１０が処理部６０に搭載される。この場合、第１電極４１〜４３それぞれは、ワイヤ６１を介して、処理部６０の対応する電極６２〜６４それぞれと電気的に接続される。
【００３７】
逆に、図６に示すように、紙面の左右方向に沿う加速度を検出したい場合、加速度の検出方向に検出軸を沿わせるように、センサ部１０が処理部６０に搭載される。すなわち、第２電極４４〜４６の並ぶ方向と加速度の検出方向とが沿うように、図１に示されるセンサ部１０が、右回りに９０度回転された状態で、処理部６０に搭載される。この場合、第２電極４４〜４６それぞれが、ワイヤ６１を介して、処理部６０の対応する電極６２〜６４それぞれと電気的に接続される。
【００３８】
以上、示したように、加速度の検出方向に応じて、センサ部１０の処理部６０への取り付け方向が変更され、第１外部電極群３９及び第２外部電極群４０のいずれか一方のみが、ワイヤ６１を介して処理部６０の電極６２〜６４と電気的に接続される。
【００３９】
ところで、加速度の検出方向に応じて、センサ部１０の処理部６０への取り付け方向が決定されると、第１電極４１〜４３若しくは第２電極４４〜４６を電気的に接続する補助配線４７が不要となる。これら電気的な接続において不要となった補助配線４７は、補助配線４７の容量や抵抗などの寄生成分によって、センサ部１０の検出精度を低下させる、という不具合を生じさせる虞がある。そのために、本実施形態では、図７及び図８に示すように、不要となった補助配線４７を除去することで、加速度センサ１００を製造している。その製造方法については、後述する。
【００４０】
補助配線４７は、外部電極３８と貫通電極３２とを電気的に接続する機能を果たす。補助配線４７は、第１貫通電極３３と電源電極４１，４４を電気的に接続する電源補助配線４８と、第２貫通電極３４と出力電極４２，４５を電気的に接続する出力補助配線４９と、第３貫通電極３５と基準電極４３，４６を電気的に接続する基準補助配線５０と、を有する。
【００４１】
電源補助配線４８は、一端が、第１貫通電極３３における裏面３０ｂ側の部位と電気的に接続された共通配線４８ａと、該共通配線４８ａから分岐した２つの分岐配線４８ｂ，４８ｃと、を有する。分岐配線４８ｂが、第１電源電極４１と電気的に接続され、分岐配線４８ｃが、第２電源電極４４と電気的に接続されており、第１電源電極４１と第２電源電極４４とが同電位になっている。
【００４２】
同じく、出力補助配線４９は、一端が、第２貫通電極３４における裏面３０ｂ側の部位と電気的に接続された共通配線４９ａと、該共通配線４９ａから分岐した２つの分岐配線４９ｂ，４９ｃと、を有する。分岐配線４９ｂが、第１出力電極４２と電気的に接続され、分岐配線４９ｃが、第２出力電極４５と電気的に接続されており、第１出力電極４２と第２出力電極４５とが同電位になっている。
【００４３】
また、基準補助配線５０は、一端が、第３貫通電極３５における裏面３０ｂ側の部位と電気的に接続された共通配線５０ａと、該共通配線５０ａから分岐した２つの分岐配線５０ｂ，５０ｃと、を有する。分岐配線５０ｂが、第１基準電極４３と電気的に接続され、分岐配線５０ｃが、第２基準電極４６と電気的に接続されており、第１基準電極４３と第２基準電極４６とが同電位になっている。
【００４４】
なお、分岐配線４８ｂ〜５０ｂそれぞれが、特許請求の範囲に記載の第１分岐配線に相当し、分岐配線４８ｃ〜５０ｃそれぞれが、特許請求の範囲に記載の第２分岐配線に相当する。そして、共通配線４８ａ〜５０ａと分岐配線４８ｂ〜５０ｂとによって、特許請求の範囲に記載の第１補助配線が３つ構成され、共通配線４８ａ〜５０ａと分岐配線４８ｂ〜５０ｂとによって、特許請求の範囲に記載の第２補助配線が３つ構成されている。
【００４５】
処理部６０は、センサ部１０の出力信号を処理するものである。処理部６０は、半導体基板に複数の電子素子が形成され、それら電子素子によって、センサ部１０の出力信号を処理する処理回路が形成されたものである。処理部６０における、センサ部１０の搭載面６０ａには、ワイヤ６１を介して、センサ部１０の外部電極３８と電気的に接続される３つの電極６２〜６４が形成されており、処理部６０は、図示しない配線を介して、搭載基板７０と電気的に接続されている。ワイヤ６１が、特許請求の範囲に記載の接続部材に相当する。処理部６０は、特許請求の範囲に記載の外部機器に相当する。
【００４６】
搭載基板７０は、マザーボードとしての機能を果たし、センサ部１０が搭載された処理部６０の他にも、各種電子機器が搭載される。
【００４７】
次に、本実施形態に係る加速度センサ１００の製造方法を説明する。先ず、センサ部１０と、処理部６０と、搭載基板７０と、を準備する。そして、図１に示すように、紙面の上下方向に沿う加速度を検出する場合、第１外部電極群３９を成す第１電極４１〜４３と処理部６０の電極６２〜６４とが電気的に接続されるので、電気的な接続において不要となる、第２外部電極群４０を成す第２電極４４〜４６と電気的に接続された補助配線４７を、周知のエッチング技術によって削除する。すなわち、分岐配線４８ｃ〜５０ｃを削除する。以上が、削除工程である。
【００４８】
削除工程後、加速度の検出方向に検出軸を沿わせるように（加速度の検出方向と第１電極４１〜４３の並ぶ方向とが直交するように）、センサ部１０を、処理部６０に搭載する。以上が、搭載工程である。搭載工程後、第１外部電極群３９を成す第１電極４１〜４３と処理部６０の電極６２〜６４とをワイヤ６１を介して電気的に接続する。以上が、接続工程である。接続工程後、処理部６０を搭載基板７０に搭載する。以上の工程を経ることで、図７に示す加速度センサ１００が製造される。
【００４９】
なお、図６に示すように、紙面の左右方向に沿う加速度を検出したい場合、第２外部電極群４０を成す第２電極４４〜４６と処理部６０の電極６２〜６４とが電気的に接続されるので、第１外部電極群３９を成す第１電極４１〜４３と電気的に接続された補助配線４７が不要となる。したがって、削除工程において、第１外部電極群３９を成す第１電極４１〜４３と電気的に接続された補助配線４７を削除する。すなわち、分岐配線４８ｂ〜５０ｂを削除する。
【００５０】
そして、搭載工程において、加速度の検出方向に検出軸を沿わせるように（加速度の検出方向に第２電極４４〜４６の並ぶ方向が沿うように）、センサ部１０を、処理部６０に搭載する。そして、接続工程において、第２外部電極群４０を成す第２電極４４〜４６と処理部６０の電極６２〜６４とをワイヤ６１を介して電気的に接続する。最後に、処理部６０を搭載基板７０に搭載することで、図８に示す加速度センサ１００が製造される。
【００５１】
次に、本実施形態に係る加速度センサ１００の作用効果を説明する。上記したように、同一構成であり直交関係である２つの外部電極群３９，４０がセンサ部１０に形成されている。そして、外部電極群３９，４０それぞれの配置位置は、センサ部１０を右回りに９０度回転した際に、第１外部電極群３９が元々配置された位置に第２外部電極群４０が新たに配置される構成となっている。これによれば、加速度の検出方向に応じて、センサ部１０の処理部６０への取り付け方向を９０度変更した場合においても、外部電極３８と処理部６０とを電気的に接続するワイヤ６１の形状や、処理部６０の電極６２〜６４の配置を変更しなくとも良くなる。
【００５２】
また、本実施形態では、パッケージ基板３０の対向面３０ａが、貫通電極３２における内部電極２６との接合面と、第２枠状接合部の接合面と、凹部３１におけるセンサ基板２０との対向面と、によって成り、その裏面３０ｂに、外部電極３８及び補助配線４７が形成されている。このように、外部電極３８と補助配線４７とが、パッケージ基板３０における、センサ基板２０と接合するための部位や、凹部３１を形成するための部位などのデッドスペースに形成されるので、外部電極３８と補助配線４７の形成によって、センサ部１０の体格が増大することが抑制される。すなわち、加速度センサ１００の体格が増大することが抑制される。
【００５３】
また、本実施形態では、加速度の検出方向が定まった時点で、電気的な接続において不要となる補助配線４７が除去される。これによれば、補助配線４７の容量や抵抗などの寄生成分によって、センサ部１０の検出精度が低下することが抑制される。
【００５４】
本実施形態では、電源補助配線４８が、共通配線４８ａと、該共通配線４８ａから分岐した２つの分岐配線４８ｂ，４８ｃとを有し、出力補助配線４９が、共通配線４９ａと、該共通配線４９ａから分岐した２つの分岐配線４９ｂ，４９ｃとを有し、基準補助配線５０が、共通配線５０ａと、該共通配線５０ａから分岐した２つの分岐配線５０ｂ，５０ｃとを有する。
【００５５】
このように、補助配線４８〜５０それぞれが共通配線４８ａ〜５０ａを有するので、貫通電極３２と第１電極４１〜４３とを電気的に接続する配線と、貫通電極３２と第２電極４４〜４６とを電気的に接続する配線とが独立した構成と比べて、補助配線４８〜５０の形成面積が低減される。
【００５６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００５７】
例えば、図９に示すように、第１電源電極４１が、第１貫通電極３３における裏面３０ｂ側の部位を含み、第１出力電極４２が、第２貫通電極３４における裏面３０ｂ側の部位を含み、第１基準電極４３が、第３貫通電極３５における裏面３０ｂ側の部位を含んでおり、第１電源電極４１（第１貫通電極３３）と第２電源電極４４とが電源補助配線４８によって電気的に接続され、第１出力電極４２（第２貫通電極３４）と第２出力電極４５とが出力補助配線４９によって電気的に接続され、第１基準電極４３（第３貫通電極３５）と第２基準電極４６とが基準補助配線５０によって電気的に接続された構成を採用することができる。
【００５８】
これによれば、第１実施形態と比べて、補助配線４８〜５０の形状が簡素化され、形成面積が低減される。また、例えば、図１０に示すように、紙面の上下方向に沿う加速度を検出する場合、第１電極４１〜４３と処理部６０の電極６２〜６４とが電気的に接続されるので、補助配線４８〜５０の全てを除去することができる。これにより、補助配線４７の容量や抵抗などの寄生成分によって、センサ部１０の検出精度が低下することが抑止される。なお、もちろんではあるが、図１１に示すように、紙面の左右方向に沿う加速度を検出する場合、第２電極４４〜４６と処理部６０の電極６２〜６４とが電気的に接続されるので、補助配線４８〜５０は削除されない。図９は、加速度センサの変形例を説明するための平面図であり、図１０及び図１１は、加速度センサの変形例を示す平面図である。なお、図９〜図１１に白抜き矢印は、センシング部２１を示している。
【００５９】
本実施形態では、加速度の検出方向が定まった時点で、電気的な接続において不要となる補助配線４７が除去される例を示した。しかしながら、電気的な接続において不要となる補助配線４７と共に、不要となる外部電極３８を除去しても良い。すなわち、第１電極４１〜４３にワイヤ６１が接続される場合、第２電極４４〜４６と接続された補助配線４７と共に、第２電極４４〜４６を除去しても良い。また、第２電極４４〜４６にワイヤ６１が接続される場合、第１電極４１〜４３と接続された補助配線４７と共に、第１電極４１〜４３を除去しても良い。
【００６０】
なお、本実施形態では、センシング部２１の構成要素である可動電極２１ａと固定電極２１ｂとをあまり詳しく説明しなかった。しかしながら、例えば、２つの可動電極２１ａが、図１に示す白抜き矢印の方向に可動する１つの可動梁に連結され、２つの可動電極２１ａそれぞれが、図１に示す白抜き矢印の方向で対応する固定電極２１ｂと互いに対向する構成を採用することができる。この構成では、図１に示す白抜き矢印の一方向に慣性力が作用した場合、互いに対向する一方の可動電極２１ａと固定電極２１ｂとの間の距離が狭くなり、互いに対向する他方の可動電極２１ａと固定電極２１ｂとの間の距離が広くなる。したがって、一方の可動電極２１ａと固定電極２１ｂからは、静電容量が増大した電気信号が出力され、他方の可動電極２１ａと固定電極２１ｂからは、静電容量が減少した電気信号が出力される。
【００６１】
このように、上記した構成の場合、２つの電気信号が、センサ部１０から出力される。したがって、上記した構成の場合、センサ部１０から出力される２つの電気信号を外部に出力するために、配線パターン２２が、４つの配線パターンを有し、内部電極２６、貫通電極３２、第１外部電極群３９、及び第２外部電極群４０それぞれが、４つの電極を有することとなる。また、補助配線４７が、４つの補助配線を有し、処理部６０に形成される電極の数が、３つから４つに変更される。
【００６２】
本実施形態では、処理部６０にセンサ部１０が搭載される例を示した。しかしながら、センサ部１０と処理部６０それぞれが搭載基板７０に搭載された構成を採用することもできる。
【００６３】
本実施形態では、第１電極４１〜４３の並ぶ方向が、検出軸の方向と直交し、第２電極４４〜４６の並ぶ方向が、検出軸の方向に沿う例を示した。しかしながら、第１電極４１〜４３の並ぶ方向が、検出軸の方向に沿い、第２電極４４〜４６の並ぶ方向が、検出軸の方向と直交する構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００６４】
１０・・・センサ部
２０・・・センサ基板
２１・・・センシング部
３０・・・パッケージ基板
３１・・・凹部
３２・・・貫通電極
３８・・・外部電極
３９・・・第１外部電極群
４０・・・第２外部電極群
４７・・・補助配線
６０・・・処理部
７０・・・搭載基板
１００・・・加速度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2011209060.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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