(57)【要約】【課題】耐衝撃性が高い、小型の物理量検出装置を提供する。【解決手段】パッケージ１０の凹部に接合されたＩＣチップ３０の上方には、ジャイロ振動片２０が接合された中継基板４０が、パッケージ１０の凹部の凹底部分との間に隙間を空けて、且つ、間にＩＣチップ３０を配置しながら架設されている。ジャイロ振動片２０が搭載された中継基板４０の下面（ジャイロ振動片２０が搭載された面の反対側の面）側の略中央には、ＩＣチップ３０上に設けられたブロック体４５の上端面が接合部材３９により接合されている。これにより、中継基板４０の中央部分がＩＣチップ３０およびその上に接合されたブロック体４５による支持部により支持されるとともにパッケージ１０内に強固に固定されている。【選択図】図１
2011117859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を検出する物理量検出素子と、
段差を有する凹部が形成されたパッケージと、
一方の主面に接合された前記物理量検出素子と前記パッケージとの電気的な接続を中継する中継基板と、を有し、
前記中継基板の少なくとも両端部が前記段差上に接合されることにより、前記物理量検出素子と前記パッケージとが電気的に接続されるとともに、前記中継基板が、前記凹部の凹底部分との間に隙間を空けて架設され、
前記中継基板の中央部分が、前記パッケージの前記凹底部分から立設された支持部に支持されるように接合されていることを特徴とする物理量検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の物理量検出装置において、
前記支持部が、前記物理量検出素子の駆動回路を有する半導体回路素子を含むことを特徴とする物理量検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の物理量検出装置において、
前記半導体回路素子が前記凹底部分にフェースダウン接合されていることを特徴とする物理量検出装置。
【請求項４】
請求項２に記載の物理量検出装置において、
前記支持部が、前記半導体回路素子と、前記半導体回路素子上に設けられたブロック体とからなることを特徴とする物理量検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の物理量検出装置において、
前記ブロック体が、前記中継基板に設けられた接地端子と電気的に接続される金属部分を含むことを特徴とする物理量検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の物理量検出装置において、
前記ブロック体が、少なくとも前記半導体回路素子と接触する側の面に絶縁層を有することを特徴とする物理量検出装置。
【請求項７】
請求項４に記載の物理量検出装置において、
前記ブロック体が不導体であることを特徴とする物理量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動片の振動や変位を検出することにより、物理量を検出する物理量検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両における車体制御やカーナビゲーションシステムの自車位置検出、また、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの振動制御補正機能（所謂手ぶれ補正）などを充実させる物理量検出装置としての振動ジャイロセンサー（以下、振動ジャイロと呼ぶ）が広く利用されている。振動ジャイロは、例えば水晶などの圧電性単結晶物を加工して形成した物理量検出素子としてのジャイロ振動片と、を用いて、物体の揺れや回転などの振動によってジャイロ振動片の一部に発生する電気信号を角速度として検出することによって物体の変位を求めるものである。
【０００３】
近年、振動ジャイロが搭載される上記の電子機器などの小型化が進むのにともなって、振動ジャイロには、高機能化に加えて小型化への要求がますます高まっている。このような要求に応えるべく、パッケージ内に、ジャイロ振動片（角速度センサー素子）と、ジャイロ振動片の駆動回路を含む半導体回路素子（ＩＣデバイス）とが中継基板（実装基板）を介して接合された振動ジャイロ（角速度センサー）が紹介されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の振動ジャイロは、枠状の段差を有する凹部が形成されたパッケージと、一方の主面上にジャイロ振動片および半導体回路素子が並べて実装された中継基板とを有している。その中継基板は、少なくとも両端部がパッケージ内の段差上に導電性接着剤によって接合されている。これにより、ジャイロ振動片および半導体回路素子と、パッケージとが、中継基板を介して電気的に接続され、中継基板は、凹部の凹底部分との間に隙間を空けて架設されている。そして、パッケージ上に蓋体としてのリッド（キャップ）が接合され、中継基板上に実装されたジャイロ振動片と半導体回路素子とが気密封止されている。
なお、特許文献１の振動ジャイロは、中継基板上にジャイロ振動片と半導体回路素子とを並べて実装したが、パッケージの凹底部分に半導体回路素子を接合し、中継基板に実装されたジャイロ振動片が半導体回路素子の上方に架設されるようにパッケージの段差上に架設する構成とすることも可能であり、この構成によれば、振動ジャイロの平面視サイズの縮小を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４１９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の振動ジャイロの構成では、ジャイロ振動片が実装された中継基板の少なくとも両端部をパッケージの凹部の段差上に導電性接着剤により接合する部位が少ないので、中継基板の接合強度の確保が難しい。特に、振動ジャイロの小型化が進むなかで、パッケージと中継基板との接合部を十分に確保するのはますます難しくなり、接合面積の不足から、耐衝撃性が劣化したり、ジャイロ振動片が破損したりする虞があるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
〔適用例１〕本適用例にかかる物理量検出装置は、物理量を検出する物理量検出素子と、段差を有する凹部が形成されたパッケージと、一方の主面に接合された前記物理量検出素子と前記パッケージとの電気的な接続を中継する中継基板と、を有し、前記中継基板の少なくとも両端部が前記段差上に接合されることにより、前記物理量検出素子と前記パッケージとが電気的に接続されるとともに、前記中継基板が、前記凹部の凹底部分との間に隙間を空けて架設され、前記中継基板の中央部分が、前記パッケージの前記凹底部分から立設された支持部に支持されるように接合されていることを特徴とする。
【０００９】
上記適用例の物理量検出装置によれば、中継基板の中央部が支持部に接合されて支持されるので、物理量検出装置の小型化に伴ってパッケージおよび中継基板を互いに接続する接続端子が小さくなった場合でも、パッケージと中継基板との接合強度を十分に確保することができる。したがって、耐衝撃性に優れた小型の物理量検出装置を提供することができる。
【００１０】
〔適用例２〕上記適用例にかかる物理量検出装置において、前記支持部が、前記物理量検出素子の駆動回路を有する半導体回路素子を含むことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、１チップ内に物理量検出素子とその駆動回路を内蔵し、耐衝撃性に優れた小型の物理量検出装置を提供することができる。
【００１２】
〔適用例３〕上記適用例にかかる物理量検出装置において、前記半導体回路素子が前記凹底部分にフェースダウン接合されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、例えば、支持部をフェースダウン接合された半導体回路素子のフェースダウン接合面とは異なる主面側と中継基板とを直接接合することにより、耐衝撃性に優れた物理量検出装置の低背化を図ることができる。
【００１４】
〔適用例４〕上記適用例にかかる物理量検出装置において、前記支持部が、前記半導体回路素子と、前記半導体回路素子上に設けられたブロック体とからなることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、例えば、パッケージ、半導体回路素子、あるいは中継基板などの仕様が変更された場合にも、ブロック体の形状を変更することにより、比較的容易に対応して、支持部による中継基板の支持構造を具現化することができる。
【００１６】
〔適用例５〕上記適用例にかかる物理量検出装置において、前記ブロック体が、前記中継基板に設けられた接地端子と電気的に接続される金属部分を含むことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、ブロック体の金属部分がシールド効果を奏することにより、外部からのノイズによる悪影響を回避して、検出精度および安定性の高い物理量検出が可能になる。
【００１８】
〔適用例６〕上記適用例にかかる物理量検出装置において、前記ブロック体が、少なくとも前記半導体回路素子と接触する側の面に絶縁層を有することを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、半導体回路素子と接触する面が金属だった場合に起こり得る不具合、例えば、半導体回路素子の回路形成面（以下、能動面と記す）を傷つけたり、隣接する電極や回路配線などを短絡させたりする不具合を回避することができる。
【００２０】
〔適用例７〕上記適用例にかかる物理量検出装置において、前記ブロック体が不導体であることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、半導体回路素子の能動面に保護膜が無い場合でも、半導体回路素子の能動面に形成された隣接する電極や回路配線などを短絡させることなく、半導体回路素子上に載置したブロック体により中継基板の中央部を支持して、耐衝撃性の高い物理量検出装置の提供に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）は、第１の実施形態の物理量検出装置としての振動ジャイロを説明する概略平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図２】実施形態の振動ジャイロのうち、半導体回路素子としてのＩＣチップが搭載されたＩＣ搭載部を説明する概略平面図。
【図３】（ａ）は、実施形態の振動ジャイロの支持部の一部であるブロック体を説明する概略平面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図４】第２の実施形態の振動ジャイロを説明する概略断面図。
【図５】振動ジャイロの変形例の一つ目のバリエーションを説明する概略断面図。
【図６】振動ジャイロの変形例の二つ目のバリエーションを説明する概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、物理量検出装置としての振動ジャイロの第１の実施形態を説明するものであり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す概略断面図である。なお、図１（ａ）では、振動ジャイロの内部の構造を説明する便宜上、振動ジャイロの上方に設けられるリッド（１９）を取り外した状態を図示している。
【００２５】
図１において、振動ジャイロ１は、段差を有する凹部が設けられたパッケージ１０を有し、そのパッケージ１０の凹部の凹底部分に接合された半導体回路素子としてのＩＣチップ３０と、パッケージ１０内のＩＣチップ３０の上方に中継基板４０を介して接合された物理量検出素子としてのジャイロ振動片２０とが、パッケージ１０上にリッド１９が接合されることにより気密封止されている。
【００２６】
ジャイロ振動片２０は、例えば、水晶などの圧電体材料を加工することにより一体形成された励振用振動部、検出用振動部や、励振用振動部を励振するための励振電極、検出用振動部から発生した電荷を検出するための検出電極（いずれも図示せず）などを有している。このようなジャイロ振動片２０の外形形状は、例えば水晶ウェハーなどの圧電基板材料をフッ酸溶液などでウエットエッチングしたり、ドライエッチングすることにより精密に形成することができる。
なお、ジャイロ振動片２０の材質として、水晶以外の圧電体材料では、例えばタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどが挙げられ、また、圧電体材料以外では、シリコンなどを挙げることができる。
【００２７】
ジャイロ振動片２０は、角速度が印加されたときに検出用振動部が振動し、検出用電極に電荷が生じる。その電荷を検出用電極で検出し、検出信号として、中継基板４０の配線パターン、接続端子、および電極を介して振動ジャイロ１の外部に出力し、図示しない処理装置により、ジャイロ振動片２０に加わった回転角速度の大きさを認識することができる。
【００２８】
パッケージ１０は、例えば、平板状の第１層基板１１上に、開口部の大きさが異なる矩形環状の第２層基板１２、第３層基板１３、および第４層基板１４がこの順に積層されて構成されることにより、上面側に開口部を有し内部に段差が設けられた凹部が形成され、該凹部内にジャイロ振動片２０およびＩＣチップ３０を収容することが可能になっている。パッケージ１０の材質としては、例えば、セラミック、ガラスなどを用いることができる。
【００２９】
図１（ｂ）および図２に示すように、パッケージ１０の凹部の凹底部分となる第１層基板１１上には、ＩＣチップ３０が配置されるダイパッド１５が設けられている。なお、図示はしないが、パッケージ１０の外底面となる第１層基板１１の底面（ダイパッド１５が設けられた面と異なる面）には、外部基板との接合に供する外部実装端子が設けられている。
また、パッケージ１０の凹部において、第２層基板１２により形成される段差上には、ＩＣチップ３０との電気的な接続に供する複数のＩＣ接続端子１６が設けられている。
さらに、パッケージ１０の凹部において、第３層基板１３により形成される段差上には、ジャイロ振動片２０が搭載された中継基板４０が接合される複数の中継基板接続端子１７が設けられている。
このようにパッケージ１０に設けられた上記の各種端子は、対応する端子どうしが、図示しない引き回し配線やスルーホールなどの層内配線により接続されている。
【００３０】
ＩＣチップ３０は、ジャイロ振動片２０を駆動振動させるための駆動回路と、角速度が加わったときにジャイロ振動片２０に生じる検出振動を検出する検出回路と、を含む。具体的には、ＩＣチップ３０が有する駆動回路は、ジャイロ振動片２０の駆動用振動片に形成された励振電極に駆動信号を供給する。また、ＩＣチップ３０が有する検出回路は、ジャイロ振動片２０の検出用振動部に形成された検出用電極に生じる検出信号を増幅させて増幅信号を生成し、該増幅信号に基づいて物理量、例えば、角速度を検出する。
【００３１】
図２（図１（ｂ）を併せて参照のこと）に示す振動ジャイロ１のＩＣ搭載部１Ｂにおいて、ＩＣチップ３０は、パッケージ１０の凹部の凹底部分に設けられたダイパッド１５上に、例えばろう材２９によって接着・固定されている。また、ＩＣチップ３０とパッケージ１０とは、本実施形態では、ワイヤーボンディング法を用いて電気的に接続されている。すなわち、ＩＣチップ３０に設けられた複数の電極パッド３５と、パッケージ１０の対応するＩＣ接続端子１６とが、ボンディングワイヤー２７により接続されている。
【００３２】
パッケージ１０の凹部において、ＩＣチップ３０の上方には、ジャイロ振動片２０が接合された中継基板４０が配置されている。
詳述すると、中継基板４０の一方の主面に設けられた図示しない振動片接続端子に、ジャイロ振動片２０の外部接続端子（図示せず）が位置合わせされ、例えば銀ペーストなどの導電性を有する接合部材５９により接合されるとともに電気的に接続されている。中継基板４０の他方の主面側の少なくとも両端部には図示しない接続端子が設けられ、その接続端子がパッケージ１０の凹部の第３層基板１３により形成された段差に設けられた中継基板接続端子１７と位置合わせされ、例えば銀ペーストなどの導電性の接合部材４９により接合されるとともに、電気的に接続されている。本実施形態では、中継基板４０の長手方向に対向する２辺（両端部）側がパッケージ１０の中継基板接続端子１７が設けられた段差上に固定されている。これにより、ジャイロ振動片２０が搭載された中継基板４０が、パッケージ１０の凹部の凹底部分との間に隙間を空けて、且つ、間にＩＣチップ３０を配置しながら架設されている。
【００３３】
パッケージ１０の凹部の凹底部分に接合されたＩＣチップ３０上には、ブロック体４５が接合され、さらに、ブロック体４５の上端面が、中継基板４０の下面（ジャイロ振動片２０が搭載された面の反対側の面）側に接合されている（詳細は後述する）。これにより、パッケージ１０内に架設され、上面側にジャイロ振動片２０を搭載した中継基板４０が、パッケージ１０の凹部の凹底部分から積層させて設けられたＩＣチップ３０およびブロック体４５からなる支持部により支持されている。
【００３４】
ここで、本実施形態の振動ジャイロ１において、ＩＣチップ３０上に配置されてジャイロ振動片２０が搭載された中継基板４０を支持する支持部を構成するブロック体４５について、図面を用いて詳細に説明する。
図３は、本実施形態のブロック体４５を説明するものであり、（ａ）は、上側（中継基板４０と接合される側）からみた概略平面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線断面を示す概略断面図である。
図３において、ブロック体４５は、金属や合金などのシールド材をコア部４４とする直方体（直六面体）であり、六面のうち、中継基板４０と接合される一方の主面４５ａを除いた５面は、略均一な厚みで形成された絶縁層としての絶縁膜４６で覆われている。
【００３５】
次に、上記のブロック体４５を含む支持部の支持構造について詳細に説明する。
ブロック体４５は、絶縁膜４６で覆われた他方の主面側が、ＩＣチップ３０の能動面上に絶縁性の接着剤３８により接合される。他方の主面側が絶縁膜４６で覆われていることにより、ＩＣチップ３０の能動面（回路形成面）を傷つけたり、隣接する電極や回路配線などを短絡させたりする不具合を回避することができる。また、ブロック体４５の一方の主面４５ａと他方の主面とを接続する四つの側面も絶縁膜４６で覆われていることにより、ブロック体４５の導電性のコア部４４とＩＣチップ３０の能動面とを確実に絶縁できるとともに、例えば、周辺のボンディングワイヤー２７などに接触した場合に起こる短絡などの電気的な不具合を回避することができる。
【００３６】
ブロック体４５の一方の主面４５ａ側は、金属、あるいは金属を含むシールド材からなるコア部４４と、中継基板４０の下面側に設けられた図示しない接地端子とを電気的に接続させるように位置合わせされ、例えば銀ペーストなどの導電性を有する接合部材３９により接合されている。ここで、中継基板４０の接地端子は、パッケージ１０の図示しない接地パターンに接続されている。これにより、ブロック体４５のコア部４４が接地されている。
【００３７】
また、ジャイロ振動片２０が搭載された中継基板４０の下面側の略中央には、ＩＣチップ３０上に設けられたブロック体４５の上端面が接合部材３９により接合されている。これにより、中継基板４０の中央部分がＩＣチップ３０およびその上に接合されたブロック体４５による支持部により支持されるとともにパッケージ１０内に強固に固定されている。
【００３８】
このような支持構造により、ジャイロ振動片２０が搭載された中継基板４０がパッケージ１０内に強固に固定された振動ジャイロ１において、パッケージ１０に接地されたシールド材からなるコア部４４が接地されているブロック体４５はシールド効果を奏し、ジャイロ振動片２０が、ＩＣチップ３０や外部からのノイズの悪影響を受けて起こす誤動作や誤検出を回避することができる。
【００３９】
図１（ｂ）に示すように、ＩＣチップ３０およびジャイロ振動片２０が凹部内に接合されたパッケージ１０上には、蓋体としてのリッド１９が配置され、パッケージ１０の開口を封鎖している。リッド１９の材質としては、例えば、４２アロイ（鉄にニッケルが４２％含有された合金）やコバール（鉄、ニッケルおよびコバルトの合金）等の金属、セラミックス、あるいはガラスなどを用いることができる。例えば、金属からなるリッド１９は、コバール合金などを矩形環状に型抜きして形成されたシールリング１８を介してシーム溶接することによりパッケージ１０と接合される。
【００４０】
パッケージ１０の凹部およびリッド１９によって形成される空間は、ジャイロ振動片２０が動作するための空間となる。この空間は、減圧空間または不活性ガス雰囲気に密閉・封止することができる。
例えば、空間内を減圧空間にして密閉封止する場合には、パッケージ１０の外底面に設けられた図示しない封止孔に固形の封止材を配置させた状態で真空チャンバー内に入れ、所定の真空度まで減圧させて振動ジャイロ１の内側から出るガスを封止孔から十分に排出させた後、固形の封止材に電子ビームあるいはレーザーを照射することなどによって封止材を溶融させてから固化させることにより、封止孔を閉塞させて封止することができる。
この場合、封止材の材料としては、完成した振動ジャイロ１を外部実装基板に実装する際のリフロー温度よりも高い温度を融点として有したものが望ましく、例えば、金と錫（Ｓｎ）との合金、あるいは、金とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金などを用いることができる。
【００４１】
上記実施形態の振動ジャイロ１によれば、一方の主面にジャイロ振動片２０が搭載され、両端部がパッケージ１０内に架設された中継基板４０の中央部を、ＩＣチップ３０およびブロック体４５が積層されてなる支持部を接合することによって支持することにより、パッケージ１０と中継基板４０との接合強度を向上させることができる。特に、振動ジャイロの小型化への要求に応えるべく、パッケージと中継基板とを互いに接続する接続端子が小さくなった場合でも、パッケージ１０と中継基板４０との接合強度を十分に確保することができる。したがって、耐衝撃性に優れた小型の振動ジャイロ１を提供することができる。
また、パッケージ１０、ＩＣチップ３０、ジャイロ振動片２０、あるいは中継基板４０などの仕様が変更された場合でも、ブロック体４５の厚みを変更することによりジャイロ振動片２０が搭載された中継基板４０の支持部による支持構造が比較的容易に実現できる。
【００４２】
（第２の実施形態）
上記実施形態の振動ジャイロ１では、中継基板４０の中央を支持する支持部を、ＩＣチップ３０と、そのＩＣチップ３０の能動面側に接合されたブロック体４５により形成した。これに限らず、ＩＣチップ３０のみを支持部として中継基板を支持する構成とすることも可能である。
図４は、ＩＣチップを支持部として構成される振動ジャイロの第２の実施形態を示す概略断面図である。なお、図４に示す第２の実施形態の振動ジャイロにおいて、上記第１の実施形態の振動ジャイロ１と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
図４において、第２の実施形態の振動ジャイロ５１は、段差を有する凹部が設けられたパッケージ６０と、そのパッケージ６０の凹部の凹底部分にフェースダウン接合されたＩＣチップ７０と、パッケージ６０内のＩＣチップ７０の上方に中継基板４０を介して接合されたジャイロ振動片２０とが、パッケージ６０上にリッド１９が接合されることにより気密封止されている。
【００４４】
パッケージ６０は、基本的な構造は上記第１の実施形態の振動ジャイロ１に用いられたパッケージ１０と同じであり、平板状の第１層基板６１上に、開口部の大きさが異なる矩形環状の第２層基板６２および第３層基板６３がこの順に積層されることにより、上面側に開口部を有し内部に段差が設けられた凹部が形成されている。
パッケージ６０の凹部の凹底部分となる第１層基板６１上には、ＩＣチップ７０がフェースダウン接合により接合される複数のＩＣ接続端子６５が設けられている。
また、パッケージ６０の凹部において、第２層基板６２により形成される段差上には、ジャイロ振動片２０が搭載された中継基板４０が接合される複数の中継基板接続端子６７が設けられている。
【００４５】
ＩＣチップ７０の一方の主面側に有する図示しない複数の電極パッド上には、例えば金などの金属や合金などからなるバンプ７５が高さを揃えて形成されている。
ＩＣチップ７０は、一方の主面（能動面）側をパッケージ６０の凹部の凹底部分に向けて、各バンプ７５と、対応する接続端子６５とをそれぞれ位置合せした後、ＩＣチップ７０の他方の主面である裏面側からボンディングツールにより加熱および加圧を施すことによりフェースダウン接合されている。
なお、バンプ７５は金などの金属や合金に限らず、樹脂コアの表面に導電膜が形成された樹脂コアバンプなどであってもよく、また、バンプの他に、導電性接着剤などの接合部材を用いて接合することもできる。
また、フェースダウン接合されたＩＣチップ７０とパッケージ６０の第１層基板６１との隙間にアンダーフィル材を充填して固化させることにより、ＩＣチップ７０の接合強度を補強することもできる。
【００４６】
パッケージ６０の凹部にフェースダウン接合されたＩＣチップ７０の上方には、一方の主面側にジャイロ振動片２０が接合された中継基板４０が配置されている。中継基板４０の他方の主面側の少なくとも両端部には図示しない接続端子が設けられ、その接続端子がパッケージ６０の凹部の第２層基板６２により形成された段差に設けられた中継基板接続端子６７と位置合わせされ、例えば銀ペーストなどの導電性の接合部材４９により接合されるとともに、電気的に接続されている。
【００４７】
このようにパッケージ６０内に架設され、上面側にジャイロ振動片２０を搭載した中継基板４０は、その下側の面（ジャイロ振動片２０が接合された面の反対側の面）の略中央にＩＣチップ７０の裏面側が接着剤などの絶縁性の接合部材３９により接合されている。これにより、ジャイロ振動片２０が搭載された中継基板４０が、パッケージ６０の凹部の凹底部分にフェースダウン接合されたＩＣチップ７０を支持部として支持されている。
【００４８】
本実施形態の振動ジャイロ５１において、ジャイロ振動片２０が搭載された中継基板４０を支持する支持部をＩＣチップ７０のみにより構成するために、ＩＣチップ７０の厚みが適宜に調整される。すなわち、ＩＣチップ７０の製造工程において、多数のＩＣチップを一括形成するために用いられるＩＣウェハー（シリコンウェハー）の厚みを決定するラッピング工程で、パッケージ６０にバンプ７５を介してフェースダウン接合された状態のＩＣチップ７０の高さ（実装高さ）が、中継基板４０の裏面（パッケージの凹部の凹底部分と対向する面）にちょうど接触する高さとなるようにＩＣウェハーの厚みが調整される。
【００４９】
上記第２の実施形態の振動ジャイロ５１によれば、パッケージ６０の凹部の凹底部分にフェースダウン接合されたＩＣチップ７０が、ジャイロ振動片２０が搭載された中継基板４０の中央を支持する支持部として用いられるので、部品点数が少なくて済むとともに、耐衝撃性に優れた振動ジャイロ５１の低背化に有利である。
【００５０】
上記実施形態で説明した振動ジャイロ（物理量検出装置）は、以下の変形例として実施することも可能である。
【００５１】
（変形例）
上記実施形態では、パッケージ１０，６０内に、ジャイロ振動片２０と、そのジャイロ振動片２０を駆動させる駆動回路を含むＩＣチップ３０，７０とが搭載された振動ジャイロ１，５１における中継基板４０の支持構造について説明した。これに限らず、駆動回路等は外部に設ける構成の振動ジャイロにおいても、高い耐衝撃性を実現する中継基板の支持構造を提供することが可能である。
図５および図６は、ＩＣチップを内蔵しない振動ジャイロの変形例の二つのバリエーションを説明する概略断面図である。なお、図５および図６に示す振動ジャイロの変形例において、上記実施形態の振動ジャイロ１，５１と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００５２】
図５において、本変形例の一つ目のバリエーションである振動ジャイロ７１は、段差を有する凹部が設けられたパッケージ８０内に中継基板４０を介して接合されたジャイロ振動片２０が、パッケージ８０上にリッド１９が接合されることにより気密封止されている。
パッケージ８０は、平板状の第１層基板８１上に、開口部の大きさが異なる矩形環状の第２層基板８２および第３層基板８３がこの順に積層されることにより、上面側に開口部を有し内部に段差が設けられた凹部が形成されている。
また、パッケージ８０の凹部において、第２層基板８２により形成される段差上には、ジャイロ振動片２０が搭載された中継基板４０が接合される複数の中継基板接続端子８７が設けられている。
【００５３】
パッケージ８０の凹部の凹底部分となる第１層基板８１上には、例えば樹脂からなる直方体である支持部９５が接着剤８５により接合されている。
また、パッケージ８０の凹部に接合された支持部９５の上方には、一方の主面側にジャイロ振動片２０が接合された中継基板４０が配置されている。中継基板４０の他方の主面側の少なくとも両端部には図示しない接続端子が設けられ、その接続端子がパッケージ８０の凹部の第２層基板８２により形成された段差に設けられた中継基板接続端子８７と位置合わせされ、例えば銀ペーストなどの導電性の接合部材４９により接合されるとともに、電気的に接続されている。
【００５４】
中継基板４０の下側の面（ジャイロ振動片２０が接合された面の反対側の面）の略中央には、パッケージ８０に接合された支持部９５の上端側が配置され、接着剤などの絶縁性の接合部材３９により接合されている。これにより、ジャイロ振動片２０が搭載された中継基板４０が、パッケージ８０の凹部の凹底部分に接合された支持部９５により支持されている。
【００５５】
なお、支持部９５の形状は図５に示すものに限らず、例えば、図５の支持部９５よりも大きい支持部とすれば、中継基板４０の中央をもっと広い範囲で支持できるようになり中継基板４０の接合信頼性をさらに向上させることができる。
また、支持部９５の材質を、例えば、金属などのシールド材にすることにより、支持部９５がシールド効果を奏し、ジャイロ振動片２０が外部からのノイズの悪影響を受けて起こす誤動作や誤検出を回避することができる。
【００５６】
以上、説明した図５に示す振動ジャイロ７１によれば、支持部９５によりパッケージ８０内に架設された中継基板４０の接合強度を向上させることができるので、耐衝撃性が高く、小型化への対応がとりやすい振動ジャイロ７１を提供することができる。
【００５７】
また、図６において、本変形例の二つ目のバリエーションである振動ジャイロ９１は、段差を有する凹部が設けられたパッケージ１００内に中継基板４０を介して接合されたジャイロ振動片２０が、パッケージ１００上にリッド１９が接合されることにより気密封止されている。
パッケージ１００は、中央に支持部としての凸部１０１Ａが形成された凹部を有する第１層基板１０１上に、開口部の大きさが異なる矩形環状の第２層基板１０２が積層されることにより、上面側に開口部を有し内部に凸部１０１Ａおよび段差が設けられた凹部が形成されている。すなわち、所定の厚みを有する平板状の第１層基板１０１の基材を加工して、中央に凸部１０１Ａが突設されるようにその周辺に凹部１０１ｂを形成することにより、第１層基板１０１の凹部の凹底部分となる凹部１０１ｂと、凹部１０１ｂの底板側の肉薄部１０１ａとが形成される。
【００５８】
また、パッケージ１００の凹部において、第１層基板１０１より形成される第２層基板１０２に囲まれた段差上には、ジャイロ振動片２０が搭載された中継基板４０が接合される複数の中継基板接続端子１０７が設けられている。この複数の中継基板接続端子１０７には、中継基板４０の他方の主面側の少なくとも両端部に設けられた図示しない対応する接続端子が位置合わせされ、例えば銀ペーストなどの導電性の接合部材４９により接合されるとともに、電気的に接続されている。
【００５９】
中継基板４０の下側の面（ジャイロ振動片２０が接合された面の反対側の面）の略中央には、パッケージ１００の第１層基板１０１に設けられた支持部としての凸部１０１Ａの上端側が配置され、接着剤などの絶縁性の接合部材３９により接合されている。これにより、ジャイロ振動片２０が搭載された中継基板４０が、パッケージ１００の凹部の凹底部分から突設された凸部１０１Ａにより支持されている。
【００６０】
図６に示す振動ジャイロ９１によれば、耐衝撃性の高い振動ジャイロ９１において、部品点数をさらに少なくすることができる。
【００６１】
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態およびその変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００６２】
例えば、上記第１の実施形態では、ＩＣチップ３０とともに中継基板４０の支持部の一部となるブロック体４５のコア部４４に、金属などのシールド材を用いることによって、ブロック体４５にシールド効果を発揮させる構成とした。これに限らず、実用上、シールド効果を付与するほどの問題がない場合には、樹脂などの絶縁体を用いてブロック体を構成してもよい。
また、上記第１の実施形態では、金属などのシールド材により構成されたブロック体４５のコア部による電気的な不具合を予防するために、コア部の一部表面を絶縁膜４６により覆う構成とした。これに限らず、例えば、ＩＣチップ３０の能動面に形成されたパッシベーション膜によって、ブロック体４５による傷の発生や破損等の不具合が回避できる場合には、絶縁膜４６を設けない構成としてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、各電極、配線、端子などの形成用金属材料として、クロム、金の順で積層されたものなどを用いる構成を説明した。
これに限らず、ニッケル、クロムの順に積層させたものを下地層として、その上に蒸着またはスパッタリングにより、例えば金による電極層を成膜したものを用いたり、あるいは、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウムなどの金属材料を用いることもできる。また、マグネシウムなどを用いることも可能である。
【００６４】
また、上記実施形態および変形例で説明した特定の形態、例えば、ジャイロ振動片２０などの形状は限定されるものではない。
同様に、各電極、配線、端子などの位置や形状についても上記実施形態に限定されない。
【００６５】
また、上記実施形態および変形例では、基板としてパッケージ１０，６０，８０，１００を用いた振動ジャイロ１，５１，７１，９１について説明した。
このようなパッケージに限らず、一方の主面側にジャイロ振動片２０などの物理量検出素子およびＩＣチップ３０，７０などの半導体回路素子が搭載可能で、その一方の主面と平行な他方の主面側に外部基板との接合に供する外部実装端子が設けられた基板であればよい。
【００６６】
また、上記実施形態および変形例では、物理量検出装置としての振動ジャイロ１，５１，７１，９１について説明した。これに限らず、本発明は、外部から作用する物理量の影響によって物理量検出素子の振動状態に変化が生じたときに、この振動状態の変化から検出回路を通して検出可能な物理量を検出する物理量検出装置を対象とする。こうした物理量としては、物理量検出素子としての圧電振動片に印加される加速度、角速度、角加速度が特に好ましい。また、物理量検出装置としては慣性センサーが好ましい。
【符号の説明】
【００６７】
１，５１，７１，９１…物理量検出装置としての振動ジャイロ、１０，６０…パッケージ、１１，６１，８１，１０１…第１層基板、１２，６２，８２，１０２…第２層基板、１３，６３，８３…第３層基板、１４…第４層基板、１５…ダイパッド、１６…ＩＣ接続端子、１７，６７，８７，１０７…中継基板接続端子、１８…シールリング、１９…リッド、２０…物理量検出素子としてのジャイロ振動片、２７…ボンディングワイヤー、２９…ろう材、３０，７０…半導体回路素子としてのＩＣチップ、３５…電極パッド、３８…絶縁性の接着剤、３９…接合部材、４０…中継基板、４４…コア部、４５…ブロック体、４６…絶縁膜、４９，５９…導電性の接合部材、７５…バンプ、８５…接着剤、９５…支持部、１０１Ａ…支持部としての凸部、１０１ａ…肉薄部、１０１ｂ…凹部。
【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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