(57)【要約】      （修正有）【課題】加速度センサの回路基板に対する傾斜角を高精度に制御し、高精度の加速度検出の可能な加速度センサを提供する。また、方位を高精度に維持する必要のある電子デバイスの実装において、傾斜角誤差を低減する。【解決手段】複数の固定点で固定され、表面に素子搭載部および回路パターンを形成した回路基板１０と、前記回路基板の素子搭載部に搭載された素子チップ２０とを具備した回路モジュールであって、素子チップ２０を、回路基板の１辺上の所定の間隔を隔てた位置から形成された２本のスリット２１によって形成され、前記回路基板の中心近傍から前記１辺上に延びる片持ち梁２２の内方端近傍に実装した。【選択図】図１７
2011094987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固定点で固定され、表面に素子搭載部および回路パターンを形成した回路基板と、
前記回路基板の素子搭載部に搭載された加速度センサとを具備した回路モジュールであって、
前記加速度センサは、前記固定点から所定の距離だけ離間した位置に実装された回路モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の回路モジュールであって、
前記加速度センサは、固定点のすべてから最も遠い位置に実装された回路モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の回路モジュールであって、
前記回路基板の１辺上の所定の間隔を隔てた位置から形成された２本のスリットによって形成され、前記回路基板の中心近傍から前記１辺上に延びる片持ち梁とを具備し、
前記加速度センサは、前記片持ち梁上に搭載された回路モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の回路モジュールであって、
前記加速度センサは、前記片持ち梁の内方端近傍に搭載された回路モジュール。
【請求項５】
請求項３または４に記載の回路モジュールであって、
前記スリットは、前記回路基板の１辺から、この１辺の長さの３分の１程度の深さまで形成されたものである回路モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の回路モジュールであって、
前記回路基板が長方形であり、前記加速度センサは、２つのセンサ素子を具備しており、前記回路基板の中心と前記中心を通る短辺に平行な線上に実装される回路モジュール。
【請求項７】
複数の固定点を有する回路基板を形成する工程と、
前記回路基板と、その固定点情報とに基づいたミュレーション工程と、
前記シミュレーション工程で得られた結果によって、前記回路基板の反りの発生状況を検出する工程と、
前記固定点から十分に離間した位置で、反りの変化率の最も小さい領域およびその近傍に、加速度センサを実装する工程とを含む回路モジュールの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の回路モジュールの製造方法であって、
前記反りの変化率の最も小さい領域に到達するように、前記回路基板にスリットを形成し、前記スリットで囲まれた領域を片持ち梁とする工程を含む回路モジュールの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の回路モジュールの製造方法であって、
前記実装する工程は、前記片持ち梁の内方端近傍上に加速度センサを実装する工程を含む回路モジュールの製造方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の回路モジュールの製造方法であって、
前記回路基板が長方形であり、前記加速度センサは、２つのセンサ素子を具備しており、前記回路基板の中心と前記中心を通る短辺に平行な線上に前記２つのセンサ素子を実装する工程を含む回路モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路モジュールおよび回路モジュールの製造方法に係り、特に、加速度センサなど、傾斜角を高精度に調整する必要のある回路モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
重力加速度の方向成分を加速度センサで検知し、これを重力方向に対する傾斜角度として検知する傾斜検知ユニットにおいては、加速度センサは回路基板上での傾斜角を精度よく維持して実装される必要がある。
しかしながら、プリント基板で構成される回路基板は温度変化により膨張収縮するため、その形状変化の影響により、加速度センサの傾斜角が変動し、加速度センサの出力が変動することがある。このため、温度変化による影響を抑制し、正確な傾斜角度を検知するために、種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、図２９に示すように、回路基板１１０の加速度センサ実装位置にスリット１１２を形成し、片持ち梁を形成し、この片持ち梁１１３上に振動により、回路基板が変形しても加速度センサ１２０の実装部はたわまないようにすることにより、周辺の応力の伝搬から分離し、加速度センサが感度主軸以外の振動によって不適切な電圧を発生しないようにする構成を提案している。１１１は固定ネジである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２３４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、回路基板の固定点近傍では変位が少ないため、加速度センサは、変位の小さい固定点近傍に実装するというのが通説であった。
特許文献１の実装構造においては、スリットにより、周辺の応力の伝搬から分離した領域にセンサを配置しているとしているが、応力伝播から分離されている領域は回路基板の周縁部であり、スリットにより周辺の振動成分から分離されているとするものの、回路基板の反りによる傾斜角が大きくなる領域であり、温度変化による形状変動を受けやすく、測定精度が依然として十分でなかった。
【０００６】
本発明者らは、種々の実験結果から、固定点の位置および形状により、形状変動は大きく異なる点に着目し、固定点の位置および形状に基づいて、回路基板上への加速度センサの搭載位置を決定することにより、回路基板の形状変化に依存することなく、加速度センサの傾斜角を高精度に検出可能にし、高精度の加速度検出の可能な加速度センサを提供することを目的とする。
また、本発明は、傾斜角を高精度に維持することができることから、方位を高精度に維持する必要のある電子デバイスの実装において、回路基板に対する傾斜角を高精度に維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明は、複数の固定点で固定され、表面に素子搭載部および回路パターンを形成した回路基板と、前記回路基板の素子搭載部に搭載された加速度センサとを具備した回路モジュールであって、前記加速度センサは、前記固定点から離間した位置に実装されたことを特徴とする。
この構成によれば、固定点による歪の影響を防止し、歪の小さい位置に加速度センサを実装することで、温度変化による傾斜角の誤差を低減し、高精度に傾斜角を維持することができ、測定精度の高い実装を実現することができる。本発明者らは、種々の実験結果から、固定点から遠く、反りが大きく（傾斜角の大きく）なる領域であっても、傾斜角が最大限に大きくなっている領域は、反りの変化率は最も小さく、平坦であることを発見し、この点に着目し、反りの変化率の最も小さくなる領域に加速度センサを配置するように構成した。この構成により、中央に加速度センサを実装できない場合においても、固定点を調整することで、温度変化による回路基板の形状変形が最も小さい位置に加速度センサを実装することが可能となり、温度変動による傾斜角度誤差要素を排除することができる。
【０００８】
また本発明は、上記回路モジュールにおいて、加速度センサは、固定点のすべてから最も遠い位置に実装される。
この構成により、傾斜角が最大限に大きくなった状態で、反りの変化率は最も小さく、平坦である領域に加速度センサを配置することができる。
【０００９】
また本発明は、上記回路モジュールにおいて、前記回路基板の１辺上の所定の間隔を隔てた位置から形成された２本のスリットによって形成され、前記回路基板の中心近傍から前記１辺に延びる片持ち梁を具備し、前記加速度センサは前記片持ち梁上に実装されたものを含む。
この構成によれば、スリットを、歪による傾斜角の小さい、回路基板の中心近傍に到達するように形成することで、片持ち梁は、反りが大きく、反りの変化率が小さくなった状態で安定して平坦な状態となる。そして、この片持ち梁の、歪による傾斜角の小さい位置に加速度センサを実装することで、温度変化による傾斜角の誤差をさらに低減することができる。
【００１０】
また本発明は、上記回路モジュールにおいて、加速度センサは、片持ち梁の内方端近傍に加速度センサを搭載するのが望ましい。
この構成によれば、片持ち梁の内方端近傍に加速度センサを搭載することで、より安定した配置とすることができる。
【００１１】
また本発明は、上記回路モジュールにおいて、前記スリットは、前記回路基板の１辺から、この１辺の長さの３分の１程度の深さまで形成されたものを含む。
シミュレーション結果から、大面積で変位が大きくなっている領域まで到達するようにスリットを形成することで、安定して平坦な領域を得ることができる。
【００１２】
また本発明は、上記回路モジュールにおいて、前記片持ち梁は、前記スリットの深さの約２分の１程度の幅を有するものを含む。
シミュレーション結果から、スリットの深さの２分の１程度の幅で片持ち梁を形成することで、安定して平坦な領域を得ることができる。
【００１３】
また本発明は、上記回路モジュールにおいて、前記回路基板が長方形であり、前記加速度センサは、２つのセンサ素子を具備しており、前記回路基板の中心と前記中心を通る短辺に平行な線上に実装されたものを含む。
【００１４】
また本発明の回路モジュールの製造方法は、複数の固定点を有する回路基板を形成する工程と、前記回路基板と、その固定点情報とに基づいたミュレーションを行う工程と、前記シミュレーション結果によって、前記回路基板の反りの発生状況を検出する工程と、前記固定点から遠い位置で、反りの変化率の最も小さい領域およびその近傍に、加速度センサを実装する工程とを含む。
この構成によれば、固定点情報と回路基板の形状に基づいて反りの発生状況をシミュレーションによって検出し、その検出結果に応じて反りの変化率の最も小さい領域に加速度センサを実装するようにしているため、傾斜角の誤差を最大限に小さくし、信頼性の高い実装を実現することができる。さらに本発明者らは、特に、固定点から遠く、反りが大きく（傾斜角の大きく）なる領域であっても、傾斜角が最大限に大きくなっている領域は、反りの変化率は最も小さく、平坦であることを発見し、この点に着目し、反りの変化率の最も小さくなる領域に加速度センサを配置するように構成した。
【００１５】
また本発明は、上記回路モジュールの製造方法において、前記反りの変化率の最も小さい領域に到達するように、前記回路基板にスリットを形成し、前記スリットで囲まれた領域を片持ち梁とする工程を含む。
この構成によれば、シミュレーションの結果に基づいて、反りの変化率の最も小さい領域に到達するように、回路基板にスリットを形成しているため、スリットによって周囲から分離された領域の反りの変化率も小さくなっており、より確実に傾斜角誤差の小さい回路モジュールを形成することができる。
【００１６】
また本発明は、上記回路モジュールの製造方法において、前記実装する工程は、前記片持ち梁の内方端近傍上に加速度センサを実装する工程を含む。
この構成によれば、より、安定した位置に加速度センサを実装することができ、検出精度のさらなる向上をはかることができる。
【００１７】
また本発明は、上記回路モジュールの製造方法において、前記回路基板が長方形であり、前記加速度センサは、２つのセンサ素子を具備しており、前記回路基板の中心と前記中心を通る短辺に平行な線上に前記２つのセンサ素子を実装する工程を含む。
この構成によれば、反りの変化率の最も小さい領域にセンサ素子を実装しているため、より確実に傾斜角誤差の小さい回路モジュールを形成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明してきたように、本発明によれば、回路基板上で温度変化による変位の影響を受けにくい位置に加速度センサを実装することが可能となり、温度変動による傾斜角度誤差の生成要素を排除し、高精度で信頼性の高い回路モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１の回路モジュールを実装基板上に４点固定で実装した状態を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態１の回路モジュールを実装基板上に４点固定で実装した状態を示す図であり、（ａ）は上面図、(ｂ)は断面図
【図３】本発明の実施の形態１の回路基板のみを実装基板上に４点固定で実装した状態を示す図であり、（ａ）は上面図、(ｂ)は断面図
【図４】本発明の実施の形態１の回路基板の変位分布を示す図
【図５】本発明の実施の形態１の回路基板の変位分布を測定するための方向を示す説明図
【図６】本発明の実施の形態１の回路基板上での各位置におけるｚ方向の変位を示す図(直線ａ方向に沿ったプロット図)
【図７】本発明の実施の形態１の回路基板上での各位置におけるｚ方向の変位を示す図(対角線ｂ方向に沿ったプロット図)
【図８】本発明の実施の形態１の回路モジュールを実装基板上に実装する工程を示すフローチャート
【図９】本発明の実施の形態１の回路モジュールを実装基板上に実装した時の傾斜角度と、基準位置からの距離との関係を示す図
【図１０】本発明の実施の形態１の回路モジュールを実装基板上に実装する場合の安定領域を示す図
【図１１】本発明の実施の形態１の回路モジュールを実装基板上に実装する場合の固定方法によるｚ方向変位分布と最大傾斜角との関係を示す図
【図１２】本発明の実施の形態１の回路モジュールを実装基板上に実装する場合の固定方法によるｚ方向変位分布と最大傾斜角との関係を示す図
【図１３】本発明の実施の形態１の回路モジュールを実装基板上に実装する場合の固定方法によるｚ方向変位分布と最大傾斜角との関係を示す図
【図１４】本発明の実施の形態１の回路モジュールを実装基板上に実装する場合の固定方法によるｚ方向変位分布と最大傾斜角との関係を示す図
【図１５】本発明の実施の形態２の回路モジュールを実装基板上に実装する場合の、センサチップの回路基板上への搭載位置を示す説明図
【図１６】本発明の実施の形態２の回路モジュールを実装基板上に実装する場合のｚ方向変位分布を示す図であり、（ａ）は変位分布を示す図、（ｂ）はスケールを示す図
【図１７】本発明の実施の形態３の回路モジュールを実装基板上に実装する場合のセンサチップの回路基板上への搭載位置を示す説明図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図
【図１８】本発明の実施の形態３の回路モジュールを実装するための回路基板を示す説明図
【図１９】本発明の実施の形態３の回路モジュールを実装するための回路基板を示す説明図であり、（ａ）は各点を示す図、（ｂ）はその全体の変位分布を示す図、（ｃ）はスケールを示す図
【図２０】本発明の実施の形態３の回路モジュールを実装するための回路基板上での変位の状態を示す説明図（Ｌ１＝７．５ｍｍのとき）
【図２１】本発明の実施の形態３の回路モジュールを実装するための回路基板上での変位の状態を示す説明図（Ｌ２＝１０ｍｍのとき）
【図２２】本発明の実施の形態３の回路モジュールを実装するための回路基板上での変位の状態を示す説明図（Ｌ３＝１５ｍｍのとき）
【図２３】本発明の実施の形態３の回路モジュールを実装するための回路基板上での変位の状態を示す説明図（Ｌ４＝２０ｍｍのとき）
【図２４】本発明の実施の形態３の回路モジュールを実装するための回路基板上での変位の状態を示す説明図（Ｌ５＝２５ｍｍのとき）、（ａ）は変位分布を示す図、（ｂ）はスケールを示す図
【図２５】本発明の実施の形態３の回路モジュールを実装するための回路基板上での変位の状態を示す説明図（スリットなしのとき）
【図２６】本発明の実施の形態３の回路モジュールを実装するための回路基板上での変位の状態を示す説明図（スリット幅Ｗ＝０.５ｍｍのとき）
【図２７】本発明の実施の形態３の回路モジュールを実装するための回路基板上での変位の状態を示す説明図（スリット幅Ｗ＝１．０ｍｍのとき）
【図２８】本発明の実施の形態３の回路モジュールを実装するための回路基板上での変位の状態を示す説明図（スリット幅Ｗ＝２．０ｍｍのとき）
【図２９】従来例の回路モジュールを示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の回路基板に素子チップを搭載して形成した回路モジュールとしてのジャイロセンサモジュールを実装基板上に４点固定で実装した状態を示す斜視図、図２（ａ）および(ｂ)は回路モジュールを実装基板上に４点固定で実装した状態を示す上面図および断面図、図３（ａ）および(ｂ)は回路基板のみを実装基板上に４点固定で実装した状態を示す上面図および断面図、図４は、同回路基板の変位分布を示す図、図５は同回路基板の変位分布を測定するための方向を示す説明図)、図６は同基板上での各位置におけるｚ方向の変位を示す図(直線ａ方向に沿ったプロット図)、図７は同基板上での各位置におけるｚ方向の変位を示す図(対角線ｂ方向に沿ったプロット図)、図８は回路モジュールを実装基板上に実装する工程を示すブロック図である。
【００２２】
本実施の形態の回路モジュール１は、図１及び図２に示すように、主表面である第１の面１０Ａの中央部にジャイロセンサを構成する素子チップ２０を搭載した回路基板１０で構成され、この第１の面１０Ａから対向する第２の面１０Ｂに貫通する貫通穴１１を、４隅に形成し、貫通穴１１下面の円周部を金属棒１２によって実装基板１００であるプリント配線基板１００のパッド１０１上に接着剤としての半田層１０２を介して完全固定したものである。
この素子チップ２０の回路基板１０上の搭載位置の決定方法については後述するが、回路基板１０の中央部であって、固定点から最も遠い位置に半田実装されているものとする。
【００２３】
ここで回路基板としては図３（ａ）および（ｂ）に示すように、ＦＲ−４(登録商標)と指称される、ヤング率２２．８（ＧＰａ）、ポアソン比０．２８（Ｎ／Ａ）、熱膨張係数１．５ｅ−５(/℃)のガラスエポキシ基板を用いた。なお１辺の長さＬは７５ｍｍであり、４隅から５ｍｍの位置に直径３．０ｍｍの貫通穴１１を形成している。
【００２４】
次に、この回路モジュールの形成方法について説明する。
図８は、この回路モジュールの形成方法を示すフローチャートである。
まず、ガラスエポキシ基板上に銅箔を貼着し、パターニングするとともに貫通穴１１を形成して回路基板を形成する(ステップＳ１０１)。
ついでこの固定点となる貫通穴１１の位置および大きさなどの固定点情報に基づいたシミュレーションを行う(ステップＳ１０２)。
そして、このシミュレーション結果によって、前記回路基板の反りの発生状況を検出し、反りの変化率の最も小さい領域を判定する(ステップＳ１０３)。
このようにして、判定された位置に、加速度センサを実装する(ステップＳ１０４)。
このようにして、得られた設計情報をもとに、量産を行うようにしてもよいし、実装領域に余裕があるときは、接続領域を大きく形成しておき、逐次シミュレーションを行い、実装位置を決定するようにしてもよい。
【００２５】
次に、このシミュレーションについて説明する。
図４は２５℃から８５℃に昇温したときのシミュレーション結果を示す図である。反りの程度によってエリアＲ１からＲ５に分割している。
そして図５において矢印ａで示す方向に直線プロットをした結果を図６に示す。また、図５において矢印ｂで示す方向に対角プロットをした結果を図７に示す。図６において縦軸はｚ方向の変位、横軸は基準位置からの距離を示す。図７において縦軸は各位置における傾斜角、横軸は基準位置からの距離を示す。
これらの結果から、中央領域Ｒ１では変位は大きいが、大領域であるため平坦になっていることがわかる。
また、図９に直線プロットにおける基板の各位置における傾斜角度を示す。図９において縦軸は各位置における傾斜角、横軸は基準位置からの距離を示す。
【００２６】
ここで図９の区間Ｃの線形最小２乗近似は、
Ｙ＝０．００１３Ｘ＋０．０４８７５
であり、
上記の近似式より、傾斜角度が±０．０１[deg]以下になるためのＸの範囲は、下式の通りになる。
±０．０１＜０．００１３Ｘ＋０．０４８７５   →  ４５．２  ＜Ｘ＜２９．８
中心位置は  ７５/２＝３７．５より、傾斜角±０．０１[ｄｅｇ]以下を満たすための位置は、
中心位置  ３７．５±７．７ｍｍ  より内側に配置すればよいことが推定される。
基板中心位置の一辺の長さが約１０％のエリアに限定される。
【００２７】
このようにして図１０に示す領域Ｒａが傾斜角±０．０１ｄｅｇ以下となる領域であることがわかる。この領域Ｒａは、回路基板の中心を中心とし、１辺ｔ＝７．７ｍｍの正方形領域である。
したがってこの領域Ｒａ内に素子チップが入るように回路基板の回路設計を行うことで、基板の反りに起因するジャイロセンサの測定誤差をなくし、高精度の傾斜角測定を可能にすることができる。
【００２８】
この構成によれば、固定点情報と回路基板の形状に基づいて反りの発生状況をシミュレーションによって検出し、その検出結果に応じて反りの変化率の最も小さい領域に加速度センサを実装するようにしているため、温度変動に起因する傾斜角誤差を最大限に小さくし、信頼性の高い実装を実現することができ、測定精度の高い加速度センサを提供することが可能となる。
【００２９】
実装基板１００への回路モジュールの実装に際しては、図２及び図３に示すように回路基板１０の第２の面１０Ｂに突起電極３０を形成し、実装面とする。そしてこの回路基板１０が、実装基板１００としてのプリント配線基板に当接され、第２の面１０Ｂに形成されたこの突起電極３０と、前記実装基板１００との間が半田層１０２を介して固着されるとともに、回路基板１０の４隅に形成された貫通穴１１に挿通される金属棒１２によって実装基板１００に強固に実装される。この回路基板１０は、例えば、射出成形によって形成されたガラスエポキシ基板である。そして、実装基板１００上に形成された配線パターン１０１からなるパッド上に、半田層１０２を介して接合される。ここで回路基板１０上の実装面のパッドに接続される配線導体層、素子チップ実装面に形成されるダイパッド（素子搭載領域）及びボンディングパッドを含む配線導体層（図示せず）は、このガラスエポキシ基板上にスパッタリング法で下地層を形成し、この下地層上にメッキ層を形成して、形成される。ここでは突起電極はこの突出部に形成されためっき層で構成される。素子チップ２０と回路基板１０との接続はフリップチップボンディングでもよいし、ワイヤボンディングでもよい。
【００３０】
ここでは、突起電極３０が半田層１０２によって固着されるが、半田リフロー工程において、錘などの押圧部材などを用いて固定される。このため、実装時に、突起電極３０と実装基板１００との間に隙間ができたりすることなく、半田層の硬化時における収縮を錘などで促進することにより、突起電極３０と実装基板１００とが隙間なく接触するように工夫されている。
【００３１】
製造に際しては、第１の面１０Ａに素子チップ２０としてジャイロセンサが搭載されるため、回路基板１０については、第１の面１０Ａの方向性が維持されるように設計され、製造される。
【００３２】
ここで回路基板１０を構成するガラスエポキシ基板（以下の製造工程においては、回路基板と称す）上に配線導体層を形成するに際しては、まず、回路基板１０の表面の全面に、無電解めっきあるいはＣＶＤやスパッタリング等を行うことにより導電性薄膜からなる下地層を形成する。ここでは無電解の銅めっきあるいはスパッタリングによる銅薄膜を形成する。そして、回路基板１０の表面にレーザビームを照射することで当該照射部分の下地層をパターニングし選択的に除去する。ここでレーザビームは、ガルバノミラー等で走査することにより形成すべき配線導体層の輪郭に沿って回路基板１０の表面を移動しつつ照射され、下地層のうち配線導体層のパターンに一致した部分と配線導体層のパターンに一致しない部分との境界領域の下地層を除去する。従って、回路基板１０の表面にはレーザビームが照射された輪郭内側の下地層（配線導体層のパターンに一致した下地層）と、下地層の輪郭に沿った部分のみがレーザビーム照射で除去された下地層（図示せず）とが残ることになる。但し、隣接する配線導体層の間隔が狭い場合においては、上述のように輪郭部分だけでなく配線導体層間の下地層を全てレーザビーム照射で除去することも可能である。
【００３３】
続いて、配線導体層のパターンに一致した下地層の上に電気めっきにより銅などのめっき層を厚付けすることで表面導体層を形成し、下地層以外の不要な下地めっき層をエッチングで除去すれば、所望の回路パターンが形成された回路基板１０を得ることができる。
【００３４】
このように、突起電極３０および表面に配線導体層を有する回路基板１０を設計し、この回路基板上に素子チップ２０を搭載し、ワイヤボンディングあるいはフリップチップボンディングにより電気的接続を行い、回路モジュールを形成する。
【００３５】
このようにして形成された回路モジュール１を、回路基板１０の４隅に形成された貫通穴１１を介して実装基板１００上に固定し、ジャイロセンサを構成する素子チップの姿勢角の誤差を低減し、高精度の実装を実現することができる。
【００３６】
このように、上記構成によれば、ジャイロセンサなど、方向性がきわめて重要なセンサデバイスの実装において誤差を低減し、高精度の姿勢角の測定を実現することが可能となる。
【００３７】
なお、前記実施の形態では平板状の回路基板を回路基板として用いた例について説明したが、素子搭載領域に凹部を形成した立体配線基板、あるいはさらに複雑な形状の立体配線基板にも適用可能である。
【００３８】
また前記実施の形態の変形例として、図１１乃至図１４に示すように固定点を３点、対角２点、隣接２点、１点としたときの、同様のシミュレーション結果によって得た、領域Ｒ１乃至Ｒ５の変位の大きさは次表１に示すとおりである。
【００３９】
【表１】
2011094987.tif 000003
【００４０】
図１１は、貫通穴１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに対応する３点固定とした場合の温度変化に対する変位の度合を示す図である。この図から、固定点である貫通穴１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの周辺では変位の少ない領域Ｒ５となっており、開放点である１１ａの部分で最も変位が大きい状態となっている。
図１２は、貫通穴１１ａ、１１ｃに対応する対角方向にある２点固定とした場合の温度変化に対する変位の度合を示す図である。この図から、固定点である貫通穴１１ａ、１１ｃの周辺では変位の少ない領域Ｒ５となっており、開放点である貫通穴１１ｂ、１１ｄから、中央にかけての部分で最も変位が大きい状態となっている。
図１３は、貫通穴１１ｃ、１１ｄに対応する隣接位置にある２点固定とした場合の温度変化に対する変位の度合を示す図である。この図から、固定点である貫通穴１１ｃ、１１ｄの周辺では変位の少ない領域Ｒ５となっており、開放点である貫通穴１１ａ、１１ｂ側で最も変位が大きい状態となっている。
図１４は、貫通穴１１ｃに対応する位置にある１点固定とした場合の温度変化に対する変位の度合を示す図である。この図から、固定点である貫通穴１１ｃの周辺では変位の少ない領域Ｒ５となっており、開放点である貫通穴１１ａ、１１ｂ、１１ｃ側で変位が大きくなり、固定点の対角方向にある開放点である貫通穴１１ａ側で最も変位が大きい状態となっている。
【００４１】
このようにして、シミュレーションを行い、同様に各位置の傾斜角を計算し、素子チップを回路基板上のどの位置におくのがよいかを推定し、傾斜角が最小と成る位置に素子搭載領域を配置するように回路基板を設計する。
【００４２】
従って、回路基板の中央に加速度センサを実装できない場合においても、固定点を調整することで、温度変化による回路基板の形状変形が最も小さい位置に加速度センサを実装することが可能となり、温度変動による傾斜角度誤差要素を排除することができる。
【００４３】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について説明する。
本実施の形態では、図１５に平面図を示すように、回路基板１０が長方形であり、２つのセンサ素子２０ａ，２０ｂを具備しており、センサ素子２０ａが回路基板１０の中心に実装され、センサ素子２０ｂが前記中心を通る短辺に平行な線上に実装されている。
このとき、長方形の回路基板の４点に形成された貫通穴１１に金属棒１２を挿通して固定している。
【００４４】
次に、この回路モジュールの形成方法について説明する。
図８に示したものと同様に、まず、ガラスエポキシ基板上に銅箔を貼着し、パターニングするとともに貫通穴１１を形成して回路基板を形成する(ステップＳ１０１)。
ついでこの固定点となる貫通穴１１の位置および大きさなどの固定点情報に基づいたミュレーションを行う(ステップＳ１０２)。
そして、このシミュレーション結果によって、前記回路基板の反りの発生状況を検出する。
さらに、反りの変化率の小さい領域を判定し、範囲を決定する(ステップＳ１０３’)。
このようにして判定された範囲内の２点を選択し、加速度センサを実装する(ステップＳ１０４)。
このようにして、得られた設計情報をもとに、量産を行うようにしてもよいし、実装領域に余裕があるときは、接続領域を大きく形成しておき、逐次シミュレーションを行い、実装位置を決定するようにしてもよい。
【００４５】
このときのｚ変位分布を前記実施の形態１の場合と同様にｚ変位を測定した結果を図１６に示す。
この場合、センサ素子２０ｂの搭載位置は、ｚ変位すなわち、反りが最も大きい位置であるが、傾斜角θは最も小さい。また、センサ素子２０ａの搭載位置は、ｚ変位が次に大きい位置で、傾斜角θは小さい。
この構成によっても、傾斜角を小さく維持することができる。
【００４６】
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について説明する。
本実施の形態では、図１７乃至図１９に示すように、回路基板１０の１辺上の所定の間隔を隔てた位置から形成された２本のスリット２１によって形成され、回路基板１０の中心近傍から、１辺上に延びる片持ち梁２２と、片持ち梁２２の内方端近傍に実装された素子チップ２０とを具備したことを特徴とする。図１７（ａ）は上面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）の断面図、図１８は要部を示す説明図、図１９（ａ）および（ｂ）は各点とその変位を示す説明図、（ｃ）はそのスケールを示す図である。ここで点１（♯１）と点３（♯３）の変位は本来左右対称であるはずであるが、メッシュの不均一により若干の誤差が発生しているものと思われる。
また、スリットは、回路基板の１辺から、この１辺の長さの３分の１程度の深さまで形成されており、片持ち梁は、スリットの深さの約２分の１程度の幅を有する。
【００４７】
次に、この回路モジュールの形成方法について説明する。
まず、シミュレーションを行う。ガラスエポキシ基板上に銅箔を貼着し、パターニングするとともに貫通穴１１を形成した回路基板の情報を入力する(ステップＳ１０１’)。
ついでこの固定点となる貫通穴１１の位置および大きさなどの固定点情報に基づいたシミュレーションを行う(ステップＳ１０２)。シミュレーションについては後述する。
そして、このシミュレーション結果によって、前記回路基板の反りの発生状況を検出し、反りの変化率の最も小さい領域を判定する(ステップＳ１０３)。
このようにして判定された位置を含むように回路基板１０にスリット２１を形成する。
この回路基板のスリット２１に囲まれた片持ち梁２２に、加速度センサ２０を実装する位置を決定する(ステップＳ１０４’)。
このシミュレーション結果に基づいて、回路基板を形成し、加速度センサ２０を実装する。
このようにして、得られた設計情報をもとに、量産を行うようにしてもよいし、実装領域に余裕があるときは、接続領域を大きく形成しておき、逐次シミュレーションを行い、実装位置を決定するようにしてもよい。
【００４８】
次に温度を常温である２５℃から８５℃にした時の、反りに起因する変位を測定した。スリットの長さによる平坦度との関係を測定するために、スリットの幅Ｗ＝１ｍｍで一定とし、スリットの長さをＬ１＝７．５ｍｍ、Ｌ２＝１０ｍｍ、Ｌ３＝１５ｍｍ、Ｌ４＝２０ｍｍ、Ｌ５＝２５ｍｍとしたときの各点１（♯１）から点５（♯５）に対するｚ方向の変位を測定した結果を表２に示すとともに、ｚ方向変位を図２０乃至２４に等変位線で示す。図２５はスリットなしの場合の等変位線を示す図である。
いずれも、変位の大きさの度合により等変位線を描き、等変位線で囲まれた領域Ｒ１−Ｒ５に分けている。
【００４９】
【表２】
2011094987.tif 000004
【００５０】
図２０乃至２５の比較から、スリットなしの場合に、変位が最高となる領域Ｒ１まで到達するように、スリットを形成した場合、スリット２１で囲まれた片持ち梁領域２２の変位が安定して一定となることがわかった。すなわち、図２４に示すようにＬ＝２５を超えるようにスリットを形成した場合、変位が大きいが、スリット２１で囲まれた片持ち梁領域２２の変位が安定して一定となっている。
【００５１】
図２０乃至図２５及び表２から、スリットの長さを長くすると、反りの角度θｍａｘが低減され、スリット長さを約２５ｍｍ、つまり１辺の長さの３分の１としたとき、ほぼＸＹ平面でフラットになることがわかった。
【００５２】
次に、スリットの幅による平坦度との関係を測定するために、同様に温度を常温である２５℃から８５℃にした時の、反りに起因する変位を測定した。スリットの長さをＬ＝１５ｍｍで一定とし、スリットの幅をＷ１＝０．５ｍｍ、Ｗ２＝１．０ｍｍ、Ｗ３＝２．０ｍｍとしたときの各点１（♯１）から点５（♯５）に対するｚ方向の変位を測定した結果を表３に示すとともに、ｚ方向変位を図２６乃至２８に等変位線で示す。図２８はスリットなしの場合の等変位線を示す図である。
【００５３】
【表３】
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【００５４】
図２６乃至図２８及び表３から、基板の反りはスリット幅に影響を受けないことがわかった。
【００５５】
以上の結果からも、大面積で変位が大きくなっている領域まで到達するようにスリットを形成することで、安定して平坦な領域を得ることができる。また、スリットの深さの２分の１程度の幅で片持ち梁を形成することで、安定して平坦な領域を得ることができる。
【００５６】
この構成によれば、スリットを歪による傾斜角の小さい、回路基板の中心近傍に到達するように形成し、この歪による傾斜角の小さい位置に加速度センサを実装することで、温度変化による傾斜角の誤差をさらに低減することができる。
【００５７】
なお、前記実施の形態では、ジャイロセンサなど加速度センサチップを搭載した回路モジュール（センサモジュール）について説明したが、加速度センサモジュールに限定されることなく、携帯端末などに搭載されるモジュールや、壁面に取り付けられるモジュールなど実装基板に対する姿勢角を維持する必要のある素子の実装において有効である。
【００５８】
なお前記実施の形態では、回路基板として射出成形によって形成した樹脂製の基板を用いたが、セラミック基板でもよくまた、グリーンシートを用いた積層基板を用いてもよい。ここでは例えば１０００℃以下で低温焼結が可能なセラミック誘電体材料ＬＴＣＣ（低温温同時焼成セラミック：Low Temperature Co-fired Ceramics）からなり、厚さが１０μｍ〜２００μｍのグリーンシートに、低抵抗率のＡｇやＣｕ等の導電ペーストを印刷して所定のパターンを形成し、複数のグリーンシートを絶縁層として用いて、適宜一体的に積層し、焼結することにより内部導体層を備えた絶縁層（誘電体層）として製造することが出来る。これらの誘電体材料としては、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分として、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｋを副成分とする材料や、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分としてＣａ、Ｐｂ、Ｎａ、Ｋを複成分とする材料や、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｄを含む材料や、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｇを含む材料が適用可能である。ここで、誘電率は５〜１５程度の材料を用いる。なお、セラミック誘電体材料の他に、樹脂積層基板や樹脂とセラミック誘電体粉末を混合してなる複合材料を用いてなる積層基板を用いることも可能である。また、前記セラミック基板をＨＴＣＣ（高温同時焼成セラミック：High Temperature Co-fired Ceramics）技術を用いて、誘電体材料を、Ａｌ２Ｏ３を主体とするものとし、内部導体層として伝送線路等をタングステンやモリブデン等の高温で焼結可能な金属導体として構成しても良い。
【００５９】
また、グリーンシートに限定されることなく、他のセラミックにも適用可能であり、またガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂などの樹脂基板を用いた場合、プリプレグを用いた積層基板などにも適用可能である。
【００６０】
前記実施の形態では、素子チップを回路基板上に実装する場合について説明したが、素子チップに代えて電子部品パッケージであってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１  回路モジュール
１０  回路基板
２０  素子チップ
１００  実装基板（プリント配線基板）
１０１  配線パターン（パッド）
１０２  半田層
２０  素子チップ
２０ａ、２０ｂ  センサチップ
２１  スリット
２２  片持ち梁
１１０  回路基板
１２０  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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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