(57)【要約】【課題】パッケージの封止などによって生じる応力に起因する物理量の出力データに係る温度ヒステリシスを低減し、検出精度を向上させた物理量センサーを提供する。【解決手段】物理量センサー１は、センサー素子２０と、底板（第１の基材１１）にセンサー素子が収容されている容器（パッケージ７）と、を含み、センサー素子と容器とが重なる方向からの平面視で、容器の外縁は四角形状であり、四角形状の各々の辺の長さは、２．０ｍｍ以上、７．０ｍｍ以下であり、容器の厚さは、０．５０ｍｍ以上、１．８５ｍｍ未満であり、容器の底板の厚さをｔとしたとき、０．４ｍｍ≦ｔ≦１．１ｍｍ、を満たす。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサー素子と、
前記センサー素子が収容されている容器と、
を含み、
前記センサー素子と前記容器とが重なる方向からの平面視で、前記容器の外縁は四角形状であり、
前記四角形状の各々の辺の長さは、２．０ｍｍ以上、７．０ｍｍ以下であり、
前記容器の厚さは、０．５０ｍｍ以上、１．８５ｍｍ未満であり、
前記容器の底板の厚さをｔとしたとき、
０．４ｍｍ≦ｔ≦１．１ｍｍ、
を満たしている、
物理量センサー。
【請求項２】
請求項１において、
０．４ｍｍ≦ｔ≦０．９ｍｍ
を満たしている、
物理量センサー。
【請求項３】
請求項１において、
０．４ｍｍ≦ｔ≦０．７ｍｍ
を満たしている、
物理量センサー。
【請求項４】
請求項１において、
０．５ｍｍ≦ｔ≦０．７ｍｍ
を満たしている、
物理量センサー。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
前記各々の辺の長さは、３．０ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下である、
物理量センサー。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項において、
前記容器は、
前記センサー素子が内部に収容されている凹陥部を構成するように前記底板に積層されている環状の基板と、
前記凹陥部の前記内部が閉空間となるように、前記凹陥部の開口部を封止している蓋体と、
を含む、
物理量センサー。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項において、
前記底板は、複数の基板が積層されている積層基板である、
物理量センサー。
【請求項８】
請求項７において、
前記積層基板の積層数は、三層である、
物理量センサー。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項において、
前記容器に収容され、前記センサー素子と電気的に接続されている回路素子を含む、
物理量センサー。
【請求項１０】
請求項９において、
前記センサー素子は、前記底板に取り付けられ、
前記回路素子は、前記センサー素子の前記底板側とは反対側の面に取り付けられている、
物理量センサー。
【請求項１１】
請求項９において、
前記回路素子は、前記底板に取り付けられ、
前記センサー素子は、前記回路素子の前記底板側とは反対側の面に取り付けられている、
物理量センサー。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか一項において、
前記センサー素子は、
ベース基板と、
前記ベース基板との間に収容空間を構成するように、前記ベース基板に接合されているキャップ部と、
前記収容空間に収容されているセンサー部と、
を含む、
物理量センサー。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記ベース基板は、シリコンまたはガラスで構成されている、
物理量センサー。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３において、
前記センサー部は、シリコンで構成されている、
物理量センサー。
【請求項１５】
請求項１２ないし請求項１４のいずれか一項において、
前記キャップ部は、
シリコンまたはガラスで構成されている、
物理量センサー。
【請求項１６】
請求項１ないし請求項１５のいずれか一項において、
前記底板は、セラミック、ガラス、シリコン、樹脂、および金属の何れかで構成されている、
物理量センサー。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６のいずれか一項において、
前記センサー素子は、加速度センサー素子である、
物理量センサー。
【請求項１８】
請求項１７に記載の物理量センサーと、
角速度センサー素子と、を含む、
複合センサー。
【請求項１９】
請求項１ないし請求項１７のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
角速度センサーと、
前記物理量センサーおよび前記角速度センサーを制御する制御部と、
を備えている、
慣性計測ユニット。
【請求項２０】
請求項１ないし請求項１７のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーが収容されているケースと、
前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、
前記ケースに収容されている表示部と、
前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、
を含む、
携帯型電子機器。
【請求項２１】
請求項１ないし請求項１７のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、
を備えている、
電子機器。
【請求項２２】
請求項１ないし請求項１７のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて姿勢制御を行う姿勢制御部と、
を備えている、
移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサー、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器、および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子デバイスとして、シリコンＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて製造された物理量センサーが開発されている。このような物理量センサーとして、例えば特許文献１には、櫛歯状をなして互いに対向するように配置されている可動電極および固定電極を有する素子を含み、これら二つの電極間で生じる静電容量に基づいて物理量を検出する静電容量型の物理量センサー（力学量センサー）が記載されている。このような構成の物理量センサーを、接合材を用いて回路基板やパッケージに実装した場合、実装に起因した応力により物理量センサーの容器に反りが発生してしまう。この容器に生じる反りに起因して、内部に収納されているセンサー素子に応力が加わることによって、可動電極および固定電極に歪が生じてしまい、電極間で生じる静電容量に変動が生じてしまい検出精度に影響を与えてしまう虞があった。
【０００３】
電子デバイスにおいて、上述のような素子に加わる応力を低減させるため、例えば特許文献２には、半導体素子の裏面にシリコーン樹脂などの接着材を全面塗布するのではなく、複数の箇所に塗布する多点塗布を行う。このように、接着材の多点支持で半導体素子を基板に実装することによって、半導体素子に生じる応力を緩和することができると記載されている。また、特許文献３には、応力を緩和するためのスペーサーとしての中間層をパッケージの基板と素子との間に配置し、素子をパッケージの基板に実装することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３９５０５号公報
【特許文献２】特開２００９−１３００５６号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／００２７９１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献２や特許文献３のような実装構造を採用したとしても、パッケージの開口側を蓋体で封止するときに生じる応力、もしくはデバイスを回路基板へ実装するときに生じる応力に起因して、パッケージの底板や壁部に反りや撓みなどの変形が発生し、特許文献１に記載されているような物理量センサーでは、物理量センサーから出力される検出信号の温度特性において、昇温時の検出信号と降温時の検出信号とに差が生じる、所謂温度ヒステリシスが生じてしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る物理量センサーは、センサー素子と、前記センサー素子が収容されている容器と、を含み、前記センサー素子と前記容器とが重なる方向からの平面視で、前記容器の外縁は四角形状であり、前記四角形状の各々の辺の長さは、２．０ｍｍ以上、７．０ｍｍ以下であり、前記容器の厚さは、０．５０ｍｍ以上、１．８５ｍｍ未満であり、前記容器の底板の厚さをｔとしたとき、０．４ｍｍ≦ｔ≦１．１ｍｍ、を満たしている。
【０００８】
本適用例に係る物理量センサーによれば、このように外周各辺の長さが規定されている容器の底板の厚さを最適化することにより、当該物理量センサーを構成する容器の組み立てにおける加熱や当該物理量センサーを回路基板などへ実装するときに生じる応力による容器に生じる反りや撓みなどの変形を低減することができ、この容器に生じる反りや撓みなどに起因して生じる温度ヒステリシスを低減させることができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、０．４ｍｍ≦ｔ≦０．９ｍｍを満たしていることが好ましい。
【００１０】
本適用例によれば、容器の底板の厚さを、０．４ｍｍ≦ｔ≦０．９ｍｍとすることにより、側壁に生じる応力をより小さくすることによって、この応力による側壁へのクラックの発生などのリスクを低減することができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、０．４ｍｍ≦ｔ≦０．７ｍｍを満たしていることが好ましい。
【００１２】
本適用例によれば、容器の底板の厚さを、０．４ｍｍ≦ｔ≦０．７ｍｍとすることにより、応力による底板の変形率の安定領域において容器を薄型化することができるとともに、側壁に生じる応力の小さな領域であることによって、この応力による側壁へのクラックの発生などのリスクをさらに低減することができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、０．５ｍｍ≦ｔ≦０．７ｍｍを満たしていることが好ましい。
【００１４】
本適用例によれば、容器の底板の厚さを、０．５ｍｍ≦ｔ≦０．７ｍｍとすることにより、応力による底板の変形率の安定領域において、底板強度を最適化でき、且つ容器を薄型化することができるとともに、側壁に生じる応力の小さな領域であることによって、この応力による側壁へのクラックの発生などのリスクを低減することができる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記各々の辺の長さは、３．０ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
本適用例によれば、容器の外縁の辺比が小さくなることから形状バランスが向上し、容器に生じる応力を低減することができる。
【００１７】
［適用例６］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記容器は、前記センサー素子が内部に収容されている凹陥部を構成するように前記底板に積層されている環状の基板と、前記凹陥部の前記内部が閉空間となるように、前記凹陥部の開口部を封止している蓋体と、を含むことが好ましい。
【００１８】
本適用例によれば、平板の底板、凹陥部を構成するように底板に積層されている環状の基板、および蓋体との間に設けられている閉空間に、センサー素子を収容することにより容器の外側の雰囲気から遮断でき、高性能な物理量センサーを提供することができる。
【００１９】
［適用例７］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記底板は、複数の基板が積層されている積層基板であることが好ましい。
【００２０】
本適用例によれば、積層される基板と基板との間に、配線（メタライズ）の引き回しパターンを設けることができるため、平面視における容器サイズを大きくせずに複雑な配線パターンを配置することができる。
【００２１】
［適用例８］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記積層基板の積層数は、三層であることが好ましい。
【００２２】
本適用例によれば、二つの基板と基板との間を有するため、より複雑な配線パターンを配置することができる。
【００２３】
［適用例９］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記容器に収容され、前記センサー素子と電気的に接続されている回路素子を含むことが好ましい。
【００２４】
本適用例によれば、センサー素子と電気的に接続されている回路素子により、センサー素子を制御することができる。
【００２５】
［適用例１０］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記センサー素子は、前記底板に取り付けられ、前記回路素子は、前記センサー素子の前記底板側とは反対側の面に取り付けられていることが好ましい。
【００２６】
本適用例によれば、底板とセンサー素子と回路素子とを積層することにより、平面方向の配置効率を高め、物理量センサーの平面視における面積を小さくすることができるとともに、物理量センサーのモジュール化を図ることができる。
【００２７】
［適用例１１］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記回路素子は、前記底板に取り付けられ、前記センサー素子は、前記回路素子の前記底板側とは反対側の面に取り付けられていることが好ましい。
【００２８】
本適用例によれば、底板と回路素子とセンサー素子とを積層することにより、平面方向の配置効率を高め、物理量センサーの平面視における面積を小さくすることができるとともに、物理量センサーのモジュール化を図ることができる。
【００２９】
［適用例１２］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記センサー素子は、ベース基板と、前記ベース基板との間に収容空間を構成するように、前記ベース基板に接合されているキャップ部と、前記収容空間に収容されているセンサー部と、を含むことが好ましい。
【００３０】
本適用例によれば、ベース基板と、ベース基板に接合されているキャップ部と、によって構成されている収容空間にセンサー部が収容されているため、センサー部の検出をより高精度に行なうことができる。
【００３１】
［適用例１３］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記ベース基板は、シリコンまたはガラスで構成されていることが好ましい。
【００３２】
本適用例によれば、センサー部との接合を容易に行なうことができる。また、ガラス基板であれば光透過性を付与することができるため、ベース基板を介して収容空間の内部を観察することができる。
【００３３】
［適用例１４］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記センサー部は、シリコンで構成されていることが好ましい。
【００３４】
本適用例によれば、ベース基板との接合に際し、陽極接合などを用いて容易に行なうことができる。
【００３５】
［適用例１５］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記キャップ部は、シリコンまたはガラスで構成されていることが好ましい。
【００３６】
本適用例によれば、ベース基板との接合を容易に行なうことができる。また、ガラスであればキャップに光透過性を付与することができるため、キャップを介して収容空間の内部を容易に観察することができる。
【００３７】
［適用例１６］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記底板は、セラミック、ガラス、シリコン、樹脂、および金属のいずれかで構成されていることが好ましい。
【００３８】
本適用例によれば、容易に入手可能な一般的な材料を用いて容器を構成することが可能となる。
【００３９】
［適用例１７］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記センサー素子は、加速度センサー素子であることが好ましい。
【００４０】
本適用例によれば、回路基板に取り付けるときなどの熱処理に起因して生じる、温度ヒステリシスを低減させることができるので、高精度な加速度信号を取得することができる。
【００４１】
［適用例１８］本適用例に係る複合センサーは、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、角速度センサー素子と、を含む。
【００４２】
本適用例によれば、複合センサーを容易に構成することができ、例えば加速度データや角速度データを取得することができる。
【００４３】
［適用例１９］本適用例に係る慣性計測ユニットは、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、角速度センサーと、前記物理量センサーおよび前記角速度センサーを制御する制御部と、を備えている。
【００４４】
本適用例によれば、熱処理に起因して生じる、温度ヒステリシスを減少させた物理量センサーにより、さらに高信頼性の慣性計測ユニットを提供することができる。
【００４５】
［適用例２０］本適用例に係る携帯型電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、前記物理量センサーが収容されているケースと、前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、前記ケースに収容されている表示部と、前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、を含む。
【００４６】
本適用例によれば、熱処理に起因して生じる、温度ヒステリシスを減少させた物理量センサーにより、さらに制御の信頼性を高めた高信頼性の携帯型電子機器を提供することができる。
【００４７】
［適用例２１］本適用例に係る電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を備えている。
【００４８】
本適用例によれば、熱処理に起因して生じる、温度ヒステリシスを減少させた物理量センサーにより、さらに制御の信頼性を高めた高信頼性の電子機器を提供することができる。
【００４９】
［適用例２２］本適用例に係る移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて姿勢制御を行う姿勢制御部と、を備えている。
【００５０】
本適用例によれば、熱処理に起因して生じる、温度ヒステリシスを減少させた物理量センサーから出力された高精度な信号に基づいて、姿勢制御を行うので、姿勢制御が高精度な移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第１実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す斜視図。
【図２Ａ】物理量センサーの概略構成を示す図１のＡ−Ａ断面図。
【図２Ｂ】蓋部に設けられた溝部、およびその封止状態を示す図１のＢ−Ｂ部分断面図。
【図２Ｃ】センサー素子を取り付ける接着材の塗布例を示す平面図。
【図３】物理量センサーの機能ブロック図。
【図４】物理量センサーに用いられているセンサー素子の配置例を示す平面図。
【図５】センサー素子の概略構成を示す断面図。
【図６Ａ】センサー素子のセンサー部（Ｘ軸方向検出）の概略構成を示す斜視図。
【図６Ｂ】センサー素子のセンサー部（Ｙ軸方向検出）の概略構成を示す斜視図。
【図６Ｃ】センサー素子のセンサー部（Ｚ軸方向検出）の概略構成を示す斜視図。
【図７Ａ】蓋部が接合される前の反りの生じていない状態のパッケージおよび構造体の断面図。
【図７Ｂ】シーム溶接された蓋部により封止され後のパッケージに生じる応力の状態を示しているイメージ図。
【図８Ａ】センサー素子の出力信号に係る温度ヒステリシスを説明するグラフ。
【図８Ｂ】センサー素子の出力信号に係る温度ヒステリシスの改善結果を示すグラフ。
【図９】底板の厚さと、底板の変形率および壁部に生じる応力との相関を示すグラフ。
【図１０】センサー素子の応用例１を示す平面図。
【図１１】センサー素子の応用例２を示す平面図。
【図１２】第２実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す断面図。
【図１３Ａ】第３実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す平面図。
【図１３Ｂ】第３実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す断面図。
【図１４Ａ】第４実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す平面図。
【図１４Ｂ】第４実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す断面図。
【図１５Ａ】物理量センサーに用いられる角速度センサー素子の一例を示す平面図。
【図１５Ｂ】角速度センサー素子の一例を示す図１５Ａの断面図。
【図１６】複合センサーの概略構成を示す機能ブロック図。
【図１７】慣性計測ユニットの概略構成を示す分解斜視図。
【図１８】慣性計測ユニットの慣性センサー素子の配置例を示す斜視図。
【図１９】携帯型電子機器の構成を模式的に示す平面図。
【図２０】携帯型電子機器の概略構成を示す機能ブロック図。
【図２１】電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を模式的に示す斜視図。
【図２２】電子機器の一例であるスマートフォン（携帯型電話機）の構成を模式的に示す斜視図。
【図２３】電子機器の一例であるディジタルスチールカメラの構成を示す斜視図。
【図２４】移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下、本発明に係る物理量センサー、慣性計測ユニット、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。なお、以下で説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００５３】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る物理量センサーを、図１、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図３、図４、図５、図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃを参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す斜視図である。図２Ａは、物理量センサーの概略構成を示す図１のＡ−Ａ断面図である。図２Ｂは、蓋部に設けられた溝部、およびその封止状態を示す図１のＢ−Ｂにおける部分断面図である。図２Ｃは、センサー素子を取り付ける接着材の塗布例を示す平面図である。図３は、物理量センサーの機能ブロック図である。図４は、物理量センサーに用いられているセンサー素子の配置例を示す平面図である。なお、説明の便宜上、図４では蓋部を省略した状態を示している。図５は、センサー素子の概略構成を示す断面図である。図６Ａは、センサー素子のセンサー部（Ｘ軸方向検出）の概略構成を示す斜視図である。図６Ｂは、センサー部（Ｙ軸方向検出）の概略構成を示す斜視図である。図６Ｃは、センサー部（Ｚ軸方向検出）の概略構成を示す斜視図である。
【００５４】
なお、以下では、各図面に記載されているように、互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸として説明する。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、三つのセンサー部が配置される方向に沿ったＸ軸とＹ軸とを含む面を「ＸＹ面」とも言う。また、Ｚ軸方向は、パッケージを構成するベース基板と蓋部の積層（配置）方向に沿った方向、換言すればセンサー素子とベース基板との取り付け方向（積層方向）に沿った方向をＺ軸方向とする。さらに、説明の便宜上、Ｚ軸方向から視たときの平面視において、蓋部側である＋Ｚ軸方向側の面を上面、これと反対側となる−Ｚ軸方向側の面を下面として説明することがある。
【００５５】
図１、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、および図３に示す物理量センサー１は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの加速度を独立して検知することのできる３軸加速度センサーとして利用可能である。このような物理量センサー１は、パッケージ７と、パッケージ７内に収容された構造体５と、を有している。なお、構造体５は、センサー素子としての加速度センサー素子２０と、加速度センサー素子２０上に配置された回路素子としてのＩＣ（Integrated Circuit）４０と、を含み、接合材としての樹脂接着材１８によって、加速度センサー素子２０の下面２０ｒがパッケージ７の内側（収容空間１７）に接続されている。
【００５６】
（パッケージ７）
図１、図２Ａ、および図２Ｂに示すように、構造体５を収容する容器としてのパッケージ７は、加速度センサー素子２０とパッケージ７とが重なる方向（＋Ｚ軸方向）からの平面視で外縁が四角形状であり、第１の基材１１、第２の基材１２、および第３の基材１３で構成されているベース部１０と、封止部材１４を介して第３の基材１３に接続されている蓋体としての蓋部１５とを含み構成されている。なお、第１の基材１１、第２の基材１２、および第３の基材１３は、この順で積層されてベース部１０が構成される。第１の基材１１は、平板状であり、第２の基材１２、および第３の基材１３は、各基材を積層した積層方向からの平面視で中央部が除去された環状体であり、第３の基材１３の上面の周縁にシールリングや低融点ガラス等の封止部材１４が形成されている。なお、第１の基材１１が、底板に相当し、第２の基材１２、および第３の基材１３が、外周壁部分（側壁）に相当する。
【００５７】
第１の基材１１は、図２Ａに示すように、複数の基板、本形態では三つの基板１１ａ，１１ｂ，１１ｃが積層されている積層基板である。また、基板１１ａ，１１ｂ，１１ｃの積層されている基板１１ａと基板１１ｂとの間、および基板１１ｂと基板１１ｃとの間のそれぞれには、配線（メタライズ）の引き回しパターンＥＰ１，ＥＰ２が設けられている。
【００５８】
このように、三層の基板１１ａ，１１ｂ，１１ｃが積層され、それぞれの基板１１ａ，１１ｂ，１１ｃ間に配線（メタライズ）の引き回しパターンＥＰ１，ＥＰ２を設けることにより、＋Ｚ軸方向からの平面視におけるパッケージ７のサイズを大きくせずに複雑な配線パターンを配置することができる。また、三層の基板１１ａ，１１ｂ，１１ｃが積層されることにより基板間が二つとなるため、より複雑な配線パターンを配置することができる。
【００５９】
パッケージ７は、中央部が除去された環状体である第２の基材１２と第３の基材１３とにより、構造体５を収容する凹陥部（キャビティー）が形成される。そして、パッケージ７は、この凹陥部（キャビティー）の開口部が蓋体としての蓋部（リッド）１５によって塞がれる、換言すれば封止されることによって閉空間（密閉空間）である収容空間（内部空間）１７が設けられ、この収容空間１７に構造体５を収容することができる。このように、パッケージ７と蓋部１５との間に設けられている収容空間１７に、加速度センサー素子２０およびＩＣ４０で構成される構造体５が収納されていることにより、構造体５をパッケージ７の外側の雰囲気から遮断でき、コンパクトで高性能な物理量センサー１とすることができる。なお、第１の基材１１や第２の基材１２を含むベース部１０に形成された配線パターンや電極パッド（端子電極）の一部は図示を省略してある。
【００６０】
蓋部１５には、溝部５２、および二つのマーク５３が設けられている。なお、図１では、蓋部１５に溝部５２が示されているが、この溝部５２を塞ぐ、所謂封止が行われていない状態を示している。また、二つのマーク５３は、蓋部１５の、溝部５２の設けられている側の面と反対側の面に設けられており、溝部５２の位置認識用のマークとして機能する。溝部５２は、＋Ｚ軸方向からの平面視で、外周縁を構成する一つの辺部から蓋部１５の中央部に向かって配置された有底の溝であり、本形態では、Ｘ軸方向に沿った外周縁の一つの辺部に設けられている。溝部５２は、−Ｙ軸方向から見た開口形状がくさび形状（例えば、パッケージ７側に二つの頂点を有する略三角形、もしくは、パッケージ７側に底辺を有する略台形）で設けられている。溝部５２は、蓋部１５がパッケージ７の上面に開放する凹部の開口を塞ぐように載置されたとき、パッケージ７側の面に設けられている。溝部５２は、＋Ｚ軸方向からの平面視で少なくともパッケージ７の上面と重なる位置に、蓋部１５の外周縁を構成する一つの辺部から蓋部１５の中央部に向かって設けられている。なお、本形態の溝部５２は、パッケージ７の上面に開放する凹部の開口と平面視で重なる部分を有するように設けられている。このように、溝部５２を設けることで、パッケージ７の収容空間１７からの排気を行うことが可能な隙間を確実に設けることができる。
【００６１】
また、溝部５２は、＋Ｚ軸方向からの平面視で、パッケージの外側面に設けられているキャスタレーション２８ｂ，２８ｃの幅の内にあって、パッケージ７の中央部に向かう延長線上に位置していることが好ましい。なお、本形態の溝部５２は、キャスタレーション２８ｃの延長線上に位置している。このように、キャスタレーション２８ｂ，２８ｃに対して溝部５２を配置することにより、後述する溝部５２を塞ぐためのエネルギー線（例えばレーザー光）が、パッケージ７に直接照射されることが無いため、エネルギー線によるパッケージ７へのダメージ（例えば、溶融、微小クラックなど）の発生を防ぐことができる。
【００６２】
また、溝部５２の幅（底辺側の幅）は、特に限定されないが、排気性（未溶接部分の形成性）および封止性の双方を確保するために、１μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。なお、溝部５２の幅は、７０μｍ以上２００μｍ以下とすることがさらに好ましい。また、溝部５２の深さは、特に限定されないが、５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。
【００６３】
二つのマーク５３は、蓋部１５の、溝部５２の設けられている側の面と反対側の面に設けられており、＋Ｚ軸方向からの平面視で、蓋部１５の外周縁および溝部５２の溶融領域に重ならない位置に、溝部５２の両側に一つずつ配置されている。このように溝部５２を配置することにより、マーク５３の変形を減少させ、マーク５３による蓋部１５の姿勢を認識したりすることが可能となる。本形態のマーク５３は、蓋部１５の面から円形の凹状に掘り込まれて設けられている。なお、マーク５３は、円形に限らず認識可能であれば、楕円形、三角形状、四角形状、多角形形状、直線形状、曲線形状、始点と終点とが結ばれた曲線形状や直線形状等、如何なる形状であってもよい。また、マーク５３は、凹状に限らず、例えば蓋部１５の表面に印刷法を用いて形成することもできる。
【００６４】
ベース部１０と、封止部材１４を介して第３の基材１３に接続されている蓋部１５の接合は、先ず溝部５２の設けられている部分の溶融領域を除く部分をシーム溶接法などを用いて接合する。その後、図２Ｂに示すように、溝部５２によって形成することができるパッケージ７と蓋部１５との隙間から、収容空間１７の排気を行った後、溝部５２の設けられている部分の上部に位置する蓋部１５と、溝部５２の設けられている部分の下部に位置する封止部材１４がレーザー光ＬＢなどのエネルギー線で溶融される。このように、溶融された蓋部１５および／または封止部材１４によって形成される溶融部５４によって未溶接部分の隙間が塞がれて収容空間１７が気密封止される。
【００６５】
第１の基材１１、第２の基材１２、および第３の基材１３の構成材料には、セラミックなどが好適に用いられる。なお、第１の基材１１、第２の基材１２、および第３の基材１３の構成材料は、セラミック以外に、ガラス、シリコン、樹脂、金属等を用いてもよい。また、蓋部１５の構成材料には、例えば、コバールなどの金属材料、ガラス材料、シリコン材料、セラミック材料、樹脂材料などを用いることができる。
【００６６】
また、第２の基材１２の上面には複数の内部端子１９が配置されており、第１の基材１１の下面であるパッケージ７の外底面１０ｒには複数の外部端子１６が配置されている。また、各内部端子１９は、ベース部１０に形成された図示しない内部配線などを介して対応する外部端子１６に電気的に接続されている。
【００６７】
（構造体５）
構造体５は、加速度センサー素子２０と、加速度センサー素子２０と電気的に接続され、接着層４１によって加速度センサー素子２０上に接続されている回路素子としてのＩＣ４０を含む。換言すれば、ＩＣ４０は、加速度センサー素子２０の、パッケージ７を構成する第１の基材１１側の面である下面２０ｒと反対側の面に取り付けられている。このように、パッケージ７と加速度センサー素子２０とＩＣ４０とを積層することにより、平面方向の配置効率を高め、物理量センサー１の平面視における面積を小さくすることができる。
【００６８】
構造体５は、図２Ａに示すように、接合材としての樹脂接着材１８によって、基板としてのベース部１０を構成する第１の基材１１の上面に、加速度センサー素子２０の下面２０ｒが接着され、パッケージ７の収容空間１７に収納されている。なお、樹脂接着材１８は、図２Ｃに示すように、予め第１の基材１１の上面に樹脂接着材１８ｂを複数個所に分散させて塗布することにより、構造体５との接合面積をより広く、且つ接合面積のばらつきを小さくして構造体５を接合することができる。ここで、本形態では、五つの樹脂接着材１８ｂを配置した例を示したが、樹脂接着材１８ｂの配置数は問わない。パッケージ７の収容空間１７は、大気圧よりも低い減圧雰囲気、または窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性気体雰囲気に気密封止されている。
【００６９】
構造体５を収容空間１７に収容し、第１の基材１１の上面に構造体５が取り付けられるパッケージ７は、ベース部１０と蓋部１５とを接合するためのシーム溶接における加熱、溶融、固化などによって、第１の基材１１に反りを生じさせたり、第２の基材１２や第３の基材１３に撓みを生じさせたりする応力が発生することがある。
【００７０】
このような応力の発生に係るメカニズムを図７Ａおよび図７Ｂを参照して説明する。図７Ａは、蓋部が接合される前の反りの生じていない状態のパッケージおよび構造体の断面図である。図７Ｂは、シーム溶接された蓋部により封止され後のパッケージに生じる応力の状態を示しているイメージ図である。
【００７１】
図７Ａには、構造体５が接続され、蓋部１５が接合される前の反りの生じていない状態のパッケージ７が示されている。この状態の上面側に開口したパッケージ７に対して、図７Ｂに示すように、パッケージ７の開口部を覆うように蓋部１５を配置する。そして、矢印Ｗの方向から蓋部１５に溶接電極ＳＷを当接させながらシーム溶接を行なう。このとき、一旦溶融した封止部材１４や蓋部１５が再び固化する際の応力などによって、外周壁部（第３の基材１３）が内側に引っ張られ、外周壁部（第３の基材１３）が矢印Ｆ２の方向に撓みを生じる。この外周壁部の撓みに連れてパッケージ７の底板（第１の基材１１）も、矢印Ｆ１の方向に変形する。
【００７２】
このような応力によるパッケージ７の変形は、収容する構造体５の特性に影響を与える。後段にて図４から図６Ｃを参照して説明する構造体５の構成要素である加速度センサー素子２０は、Ｘ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ、およびＺ軸センサー部２１ｚを備えている。ベース部１０に接続されている加速度センサー素子２０は、パッケージ７の変形に相応して容器２５に応力を生じ、この応力による容器２５の変形などに起因して、容器２５の内部に接合されているＸ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ、およびＺ軸センサー部２１ｚの電極間に発生する静電容量に変動を生じてしまい検出精度に影響を与えてしまう。
【００７３】
この検出精度の影響は、特に、図８Ａに示すような、昇温時と降温時との各温度における出力特性（加速度が加わっていない状態での出力：０Ｇバイアスの温度特性）の復元性を示す、所謂温度ヒステリシスの悪化として顕著に出現する。なお、図８Ａは、出力信号に係る温度ヒステリシスを説明するグラフであり、顕著な温度ヒステリシスを生じている例を示している。このグラフでは、縦軸に加速度出力を絶対値で示し、横軸に測定温度を示し、−４０℃〜＋８５℃の範囲内において、昇温させたときの加速度出力信号と、降温させたとき加速度出力信号との変化を示している。なお、具体的な温度設定は、＋２５℃をスタートとし、＋２５℃から低温側に温度を下げ、−４０℃まで低下させる。そして、−４０℃から温度を上げ、＋８５℃に達したのち、＋２５℃まで降下させる。
【００７４】
以上説明したパッケージ７に変形を生じさせる応力は、四角形状の外縁を有するパッケージ７の各部の寸法を以下のようにすることにより減少させることができる。図９のグラフには、底板の厚さと、底板の変形率および壁部に生じる応力との相関を示している。図９では、横軸にパッケージ７の底板の厚さを示している。また、図９では、縦軸のうち、紙面向って左側の縦軸に、底板の厚さを０．３ｍｍとしたときを基準にして底板の厚さを０．１ｍｍから１．５ｍｍまで変化させたときの底板の変形率を示し、紙面向って右側の縦軸を、底板の厚さを０．１ｍｍから１．５ｍｍまで変化させたときの側壁に生じる応力を示す側壁応力とした。ここで、側壁応力に対して、限界点として側壁応力限界を上限値として、グラフ上に一点鎖線で示している。側壁応力が側壁応力限界を超えたとき、パッケージの側壁部や蓋部との接合部、等にクラック等が発生する虞がある。
具体的には、パッケージ７の四角形状の各々の辺の長さＬ１，Ｌ２を、２．０ｍｍ以上、７．０ｍｍ以下とし、蓋部１５を除くベース部１０の厚さＴを、０．５０ｍｍ以上、１．８５ｍｍ未満としたとき、パッケージ７の底板（第１の基材１１）の厚さ（図２Ａに示すｔ）を変化させた場合の、第１の基材１１が収容空間１７に露出している部分（底板部分）の変形率と、外周壁部分の応力シミュレーション結果を示している。なお、ここでのパッケージ７の四角形状の各々の辺の長さＬ１，Ｌ２とは、対向する各辺間の距離が最も大きくなった位置での寸法を言う。また、ベース部１０の厚さＴにおいても、同様に対向する各面間の距離が最も大きくなった位置での寸法を言う。
【００７５】
図９に示されているように、今後の電子機器の小型化を見据えて、デバイスのサイズも四角形状の外縁を有するパッケージ７において、四角形状の各々の辺の長さ（図１に示すＬ１，Ｌ２）を、２．０ｍｍ以上、７．０ｍｍ以下とし、蓋部１５を除くベース部１０の厚さ（図１に示すＴ）を、０．５０ｍｍ以上、１．８５ｍｍ未満と設定して、シミュレーションと実験を繰り返し、解析を行ったところ、底板（第１の基材１１）の厚さが、０．４ｍｍよりも薄いと、底板１１の変形率の変化が急激に大きくなり、悪化することが分かる。なお、底板の厚さが厚くなるに連れて、底板の変形率は小さくなり、一方、底板（第１の基材１１）の厚さが薄くなるに連れて、パッケージ７の第２の基材１２に相当する外周壁部分（側壁）の部分の側壁応力は小さくなっていることが分かる。また、前述の通り、底板（第１の基材１１）の厚さｔが、０．４ｍｍを境にして、０．４より小さくなると底板の変形率が急激に大きくなっていることが判明した。
【００７６】
図９に示すグラフから、四角形状の外縁を有するパッケージ７において、四角形状の各々の辺の長さ（図１に示すＬ１，Ｌ２）を、２．０ｍｍ以上、７．０ｍｍ以下とし、蓋部１５を除くベース部１０の厚さ（図１に示すＴ）を、０．５０ｍｍ以上、１．８５ｍｍ未満としたとき、パッケージ７の底板の厚さ、本構成では第１の基材１１の厚さ（図２Ａに示すｔ）を、０．４ｍｍ≦ｔ≦１．１ｍｍとすることが好ましい。ここでは、底板の厚さが厚くなるに連れて、パッケージ７の外周壁部分（側壁）の部分の側壁応力が徐々に大きくなり、上限値としての側壁応力限界に接近し、当該上限を超えたとき、パッケージの封止部分にクラック等が生じ、気密破壊の生じる虞がある。
【００７７】
このように、外周各辺の長さが規定されているパッケージ７の底板（第１の基材１１）の厚さを最適化することにより、パッケージ７の組み立て時における加熱溶融や物理量センサー１を回路基板などへ実装するときの加熱などによって生じる応力を低減することができ、この応力に起因して生じるパッケージ７の底板や外周壁部分（側壁）の反りや撓みなどの変形を低減することができ、このような変形に起因する物理量センサー１の出力電圧の温度ヒステリシスを低減させることができる。なお、図８Ｂには、上述の対応により、出力信号（０Ｇバイアスの温特）の温度ヒステリシスを低減させたことを示すヒステリシス改善率のグラフである。これは、改善前の温度ヒステリシスを基準として、即ち、−４０℃〜＋８５℃の範囲において、各温度における温度ヒステリシスの数値を１としたとき、改善後の温度ヒステリシスの数値が、温度毎に改善前に対してどのくらい（何％）改善されたかを示しているグラフである。−４０℃〜＋８５℃の範囲において、各温度で改善率は異なっているが、改善前に比べて確実に温度ヒステリシスが改善されていることが確認できた。
【００７８】
なお、四角形状の外縁を有するパッケージ７において、四角形状の各々の辺の長さ（図１に示すＬ１，Ｌ２）を、２．０ｍｍ以上、７．０ｍｍ以下とし、蓋部１５を除くベース部１０の厚さ（図１に示すＴ）を、０．５０ｍｍ以上、１．８５ｍｍ未満としたとき、パッケージ７の底板の厚さ、本構成では第１の基材１１の厚さ（図２Ａに示すｔ）を、０．４ｍｍ≦ｔ≦０．９ｍｍとすると、パッケージ７の外周壁部分（側壁）の部分の側壁応力が低減されるので好ましい。更に、底板（第１の基材１１）の厚さｔを、０．４ｍｍ≦ｔ≦０．７ｍｍとすることにより、パッケージ７の外周壁部分（側壁）の部分の側壁応力が低減されるので好ましく、この応力による外周壁部分へのクラックの発生などのリスクを低減することができる。更に、底板の厚さｔを、０．５ｍｍ≦ｔ≦０．７ｍｍとすることにより、パッケージ７の底板１１の変形率が低減されるので好ましい。このようにすれば、底板強度を最適化でき、且つパッケージ７を薄型化することができるとともに、外周壁部分に生じる応力の小さな領域を適用するため、この応力による外周壁部分へのクラックの発生などのリスクを低減することができる。
【００７９】
また、四角形状の外縁を有するパッケージ７において、四角形状の各々の辺の長さ（図１に示すＬ１，Ｌ２）を、３．０ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下とすることにより、パッケージ７の外縁の辺比が小さくなることから形状バランスが向上し、小型化と生産性を両立した物理量センサー１を提供することが可能となる。
【００８０】
物理量センサー１の機能構成として、図３に示すように、加速度センサー素子２０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの加速度を独立して検知することのできるＸ軸センサー部２１ｘと、Ｙ軸センサー部２１ｙと、Ｚ軸センサー部２１ｚと、を含む。Ｘ軸センサー部２１ｘおよびＹ軸センサー部２１ｙは、Ｘ−Ｙ平面方向の２軸（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の加速度を検知し、Ｚ軸センサー部２１ｚは、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸方向の加速度を検知し、静電容量の変化データを示す信号としてＩＣ４０に送信する。ＩＣ４０は、信号処理部４５と、出力部４６とを含む。ＩＣ４０は、加速度センサー素子２０から送られた静電容量の変化を示す信号を、信号処理部４５によってユーザーの使い易い形式、例えばバイアス方式に変換処理し、出力部４６から加速度データとして出力する。
【００８１】
構造体５を構成する加速度センサー素子２０およびＩＣ４０は、ボンディングワイヤー４３によって電気的に接続されている。また、ＩＣ４０は、ボンディングワイヤー４２によってパッケージ７（第２の基材１２の上面）に設けられている内部端子１９に電気的に接続されている。なお、内部端子１９、および外部端子１６は、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属配線材料を、所定の位置にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等のめっきを施す方法などによって形成することができる。
【００８２】
（加速度センサー素子２０）
センサー素子としての加速度センサー素子２０は、図４、および図５に示すように、ベース基板２２およびキャップ部２３を有する容器２５と、容器２５内に収容された三つのセンサー部であるＸ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ、およびＺ軸センサー部２１ｚを有している。なお、説明の便宜上、図５には、Ｚ軸センサー部２１ｚのみを示している。
【００８３】
ベース基板２２には上側に開口する凹部２１１，２１２，２１３が形成されている。これらのうち、凹部２１１は、その上方に配置されているＸ軸センサー部２１ｘとベース基板２２との接触を防止するための逃げ部として機能する。同様に、凹部２１２は、その上方に配置されているＹ軸センサー部２１ｙとベース基板２２との接触を防止するための逃げ部として機能する。また、凹部２１３は、その上方に配置されているＺ軸センサー部２１ｚとベース基板２２との接触を防止するための逃げ部として機能する。
【００８４】
また、ベース基板２２には上面に開口する凹部２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ、凹部２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃおよび凹部２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃが形成されている。これらのうち、凹部２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃは、凹部２１１の周囲に配置されており、これら凹部２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ内にはＸ軸センサー部２１ｘ用の配線２７１，２７２，２７３が配置されている。また、凹部２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃは、凹部２１２の周囲に配置されており、凹部２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ内にはＹ軸センサー部２１ｙ用の配線２８１，２８２，２８３が配置されている。また、凹部２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃは、凹部２１３の周囲に配置されており、凹部２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ内にはＺ軸センサー部２１ｚ用の配線２９１，２９２，２９３が配置されている。また、これら各配線２７１，２７２，２７３，２８１，２８２，２８３，２９１，２９２，２９３の端部は、容器２５の外部に露出しており、露出した部分が接続端子２９となっている。そして、この各接続端子２９がボンディングワイヤー４３を介してＩＣ４０の電極パッド（不図示）と電気的に接続されている。
【００８５】
このようなベース基板２２は、例えば、アルカリ金属イオン（可動イオン）を含むガラス材料（例えば、パイレックス（登録商標）ガラスのような硼珪酸ガラス）から形成されている。これにより、シリコン基板から形成されているＸ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ、およびＺ軸センサー部２１ｚをベース基板２２に対して陽極接合により強固に接合することができる。また、ベース基板２２に光透過性を付与することができるため、ベース基板２２を介して容器２５の内部を観察することができる。ただし、ベース基板２２の構成材料としては、ガラス材料に限定されず、例えば、高抵抗なシリコン材料を用いることができる。この場合、Ｘ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ、およびＺ軸センサー部２１ｚとの接合は、例えば、直接接合、シロキサン結合、樹脂系接着材、ガラスペースト、金属層、等を介して行うことができる。
【００８６】
センサー部の一つであるＸ軸センサー部２１ｘは、Ｘ軸方向の加速度を検出する部分である。このようなＸ軸センサー部２１ｘは、図６Ａに示すように、支持部６１１，６１２と、可動部６２と、連結部６３１，６３２と、複数の第１固定電極指６４と、複数の第２固定電極指６５と、を有している。また、可動部６２は、基部６２１と、基部６２１からＹ軸方向両側に突出している複数の可動電極指６２２と、を有している。このようなＸ軸センサー部２１ｘは、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性を有するシリコン基板から形成されている。
【００８７】
支持部６１１，６１２は、ベース基板２２の上面２２ｆに陽極接合され、支持部６１１が導電性バンプ（不図示）を介して配線２７１と電気的に接続されている。そして、これら支持部６１１，６１２の間に可動部６２が設けられている。可動部６２は、連結部６３１，６３２を介して支持部６１１，６１２に連結されている。連結部６３１，６３２は、バネのようにＸ軸方向に弾性変形可能であるため、可動部６２が支持部６１１，６１２に対して矢印ａで示すようにＸ軸方向に変位可能となる。
【００８８】
複数の第１固定電極指６４は、可動電極指６２２のＸ軸方向一方側に配置され、対応する可動電極指６２２に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなして並んでいる。このような複数の第１固定電極指６４は、その基端部にてベース基板２２の凹部２１１の上面に陽極接合され、導電性バンプＢ１２を介して配線２７２に電気的に接続されている。
【００８９】
これに対して、複数の第２固定電極指６５は、可動電極指６２２のＸ軸方向他方側に配置され、対応する可動電極指６２２に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなして並んでいる。このような複数の第２固定電極指６５は、その基端部にて、ベース基板２２の上面２２ｆに陽極接合され、導電性バンプＢ１３を介して配線２７３に電気的に接続されている。
【００９０】
このようなＸ軸センサー部２１ｘを用いて、次のようにしてＸ軸方向の加速度を検知する。すなわち、Ｘ軸方向の加速度が加わると、その加速度の大きさに基づいて、可動部６２が、連結部６３１，６３２を弾性変形させながら、Ｘ軸方向に変位する。当該変位に伴って、可動電極指６２２と第１固定電極指６４との間の静電容量および可動電極指６２２と第２固定電極指６５との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。そして、当該静電容量の変化に基づいてＩＣ４０にて加速度が求められる。
【００９１】
センサー部の一つであるＹ軸センサー部２１ｙは、Ｙ軸方向の加速度を検出する部分である。このようなＹ軸センサー部２１ｙは、平面視で９０°回転した状態で配置されている以外は、Ｘ軸センサー部２１ｘと同様の構成である。Ｙ軸センサー部２１ｙは、図６Ｂに示すように、支持部７１１，７１２と、可動部７２と、連結部７３１，７３２と、複数の第１固定電極指７４と、複数の第２固定電極指７５と、を有している。また、可動部７２は、基部７２１と、基部７２１からＸ軸方向両側に突出している複数の可動電極指７２２と、を有している。
【００９２】
支持部７１１，７１２は、ベース基板２２の上面２２ｆに陽極接合され、支持部７１１が導電性バンプ（不図示）を介して配線２８１と電気的に接続されている。そして、これら支持部７１１，７１２の間に可動部７２が設けられている。可動部７２は、連結部７３１，７３２を介して支持部７１１，７１２に連結されている。連結部７３１，７３２は、バネのようにＹ軸方向に弾性変形可能であるため、可動部７２が支持部７１１，７１２に対して矢印ｂで示すようにＹ軸方向に変位可能となる。
【００９３】
複数の第１固定電極指７４は、可動電極指７２２のＹ軸方向一方側に配置され、対応する可動電極指７２２に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなして並んでいる。このような複数の第１固定電極指７４は、その基端部にてベース基板２２の凹部２１２の上面に陽極接合され、導電性バンプＢ２２を介して配線２８２に電気的に接続されている。
【００９４】
これに対して、複数の第２固定電極指７５は、可動電極指７２２のＹ軸方向他方側に配置され、対応する可動電極指７２２に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなして並んでいる。このような複数の第２固定電極指７５は、その基端部にて、ベース基板２２の上面２２ｆに陽極接合され、導電性バンプＢ２３を介して配線２８３に電気的に接続されている。
【００９５】
このようなＹ軸センサー部２１ｙを用いて、次のようにしてＹ軸方向の加速度を検知する。すなわち、Ｙ軸方向の加速度が加わると、その加速度の大きさに基づいて、可動部７２が、連結部７３１，７３２を弾性変形させながら、Ｙ軸方向に変位する。当該変位に伴って、可動電極指７２２と第１固定電極指７４との間の静電容量および可動電極指７２２と第２固定電極指７５との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。そして、当該静電容量の変化に基づいてＩＣ４０にて加速度が求められる。
【００９６】
センサー部の一つであるＺ軸センサー部２１ｚは、Ｚ軸方向（鉛直方向）の加速度を検出する部分である。このようなＺ軸センサー部２１ｚは、図６Ｃに示すように、支持部８１１と、可動部８２と、可動部８２を支持部８１１に対して揺動可能に連結する一対の連結部８３１，８３２と、を有し、連結部８３１，８３２を軸Ｊとして、可動部８２が支持部８１１に対してシーソー揺動する。このようなＺ軸センサー部２１ｚは、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性を有するシリコン基板から形成されている。
【００９７】
支持部８１１は、ベース基板２２の上面２２ｆに陽極接合され、支持部８１１が導電性バンプ（不図示）を介して配線２９１と電気的に接続されている。そして、支持部８１１のＹ軸方向の両側に可動部８２が設けられている。可動部８２は、軸Ｊよりも＋Ｙ方向側に位置する第１可動部８２１と、軸Ｊよりも−Ｙ方向側に位置し、第１可動部８２１よりも大きい第２可動部８２２とを有している。第１可動部８２１および第２可動部８２２は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度が加わったときの回転モーメントが異なっており、加速度に応じて可動部８２に所定の傾きが生じるように設計されている。これにより、Ｚ軸方向の加速度が生じると、可動部８２が軸Ｊまわりにシーソー揺動する。
【００９８】
また、凹部２１３の底面の第１可動部８２１と対向する位置には配線２９２に電気的に接続された第１検出電極２１１ｇが配置されており、第２可動部８２２と対向する位置には配線２９３に電気的に接続された第２検出電極２１１ｈが配置されている。そのため、第１可動部８２１と第１検出電極２１１ｇとの間に静電容量が形成され、第２可動部８２２と第２検出電極２１１ｈとの間に静電容量が形成されている。なお、第２可動部８２２と対向する位置にあって、第２検出電極２１１ｈよりも−Ｙ軸側には、ダミー電極２１１ｉを設けることができる。なお、第１検出電極２１１ｇ、第２検出電極２１１ｈ、およびダミー電極２１１ｉは、例えば、ＩＴＯ等の透明な導電性材料で構成されていることが好ましい。
【００９９】
このようなＺ軸センサー部２１ｚを用いて、次のようにしてＺ軸方向の加速度を検出する。すなわち、Ｚ軸方向の加速度が加わると、可動部８２は、軸Ｊまわりにシーソー揺動する。このような可動部８２のシーソー揺動によって、第１可動部８２１と第１検出電極２１１ｇとの離間距離、および第２可動部８２２と第２検出電極２１１ｈとの離間距離が変化し、これに応じてこれらの間の静電容量が変化する。そして、当該静電容量の変化に基づいてＩＣ４０にて加速度が求められる。
【０１００】
キャップ部２３は、図５に示すように、下面に開口する凹部２２３を有し、凹部２２３が凹部２１１，２１２，２１３とで内部空間Ｓ２を形成するようにベース基板２２に接合されている。このようなキャップ部２３は、本実施形態ではシリコン基板で形成されている。キャップ部２３とベース基板２２とはガラスフリット２４を用いて気密に接合されている。なお、キャップ部２３をベース基板２２に接合した状態では、ベース基板２２に形成されている凹部２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃ，２１３ａ〜２１３ｃを介して内部空間Ｓ２の内外が連通されている。そのため、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いたＣＶＤ法等で形成されたＳｉＯ2膜（不図示）によって凹部２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃ，２１３ａ〜２１３ｃを塞いでいる。また、キャップ部２３には、凹部２２３から外部に貫通する段付きの封止孔２７が設けられている。封止孔２７は、内部空間Ｓ２を窒素（Ｎ2）雰囲気とした状態で、溶融金属２６、例えば溶融させた金ゲルマニウム合金（ＡｕＧｅ）を用いて封止されている。
【０１０１】
（ＩＣ４０）
図２Ａに示すように、ＩＣ４０は、接着層４１を介して加速度センサー素子２０の上面（キャップ部２３上）に配置されている。なお、接着層４１としては、加速度センサー素子２０上にＩＣ４０を固定することができれば、特に限定されず、例えば、半田、銀ペースト、樹脂系接着材（ダイアタッチ材：ＤＡ材）等を用いることができる。
【０１０２】
ＩＣ４０には、例えば、加速度センサー素子２０を駆動する駆動回路や、加速度センサー素子２０からの信号に基づいてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向の加速度を検出する検出回路（信号処理部４５）や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路（出力部４６）等が含まれている。また、ＩＣ４０は、上面に複数の電極パッド（不図示）を有し、各電極パッドがボンディングワイヤー４２を介して第２の基材１２の内部端子１９に電気的に接続され、各電極パッドがボンディングワイヤー４３を介して加速度センサー素子２０の接続端子２９に電気的に接続されている。これにより、加速度センサー素子２０を制御することができる。
【０１０３】
以上説明した第１実施形態に係る物理量センサー１によれば、外周各辺の長さが規定されているパッケージ７の底板（第１の基材１１）の厚さを最適化することにより、パッケージ７の組み立て時における加熱溶融や物理量センサー１を回路基板などへ実装するときの加熱などによって生じる応力を低減することができ、この応力に起因して生じる物理量センサー１の出力電圧の温度ヒステリシスを低減させることができる。
【０１０４】
なお、上述した第１実施形態では、センサー素子としての加速度センサー素子２０において、容器２５内に三つのセンサー部であるＸ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ、およびＺ軸センサー部２１ｚを収納した構成を一例に説明したが、加速度センサー素子は、必ずしも三つのセンサー部が収納されなくてもよく、用途に応じて必要な１軸、もしくは２軸を検出可能な加速度センサー素子とすることができる。以下、図１０および図１１を参照して、加速度センサー素子の応用例１および応用例２として説明する。
【０１０５】
（応用例１）
先ず、図１０を参照して、加速度センサー素子の応用例１を説明する。図１０は、センサー素子の応用例１を示す平面図である。
【０１０６】
応用例１に係る加速度センサー素子２０１は、図１０に示すように、一つのセンサー部２ｘを有している。センサー部２ｘは、一つの軸方向の加速度を検出する部分である。このようなセンサー部２ｘは、図４および図６Ａを示して説明したＸ軸センサー部２１ｘの構成と同様の構成をなしている。したがって詳細な説明は省略する。そして、センサー部２ｘは、第１実施形態と同様な、ベース基板２２１およびキャップ部２３１を有する容器２５１に気密に収容されている。このような加速度センサー素子２０１では、一つの軸方向の加速度を検出することができる。
【０１０７】
なお、加速度センサー素子２０１では、Ｘ軸センサー部２１ｘと同様な構成のセンサー部２ｘを用いて説明したが、Ｙ軸センサー部２１ｙ、もしくはＺ軸センサー部２１ｚと同様なセンサー部のいずれかが、容器２５１に気密に収容されている構成であってもよい。
【０１０８】
（応用例２）
次に、図１１を参照して、加速度センサー素子の応用例２を説明する。図１１は、センサー素子の応用例２を示す平面図である。
【０１０９】
応用例２に係る加速度センサー素子２０２は、図１１に示すように、二つのセンサー部２ｘ，２ｙを有している。センサー部２ｘは、一つの軸方向（本例ではＸ軸方向）の加速度を検出する部分である。このようなセンサー部２ｘは、図４および図６Ａを示して説明したＸ軸センサー部２１ｘの構成と同様の構成をなしている。また、センサー部２ｙは、一つの軸方向（本例ではＹ軸方向）の加速度を検出する部分である。このようなセンサー部２ｙは、図４および図６Ｂを示して説明したＹ軸センサー部２１ｙの構成と同様の構成をなしている。したがって詳細な説明は省略する。そして、センサー部２ｘおよびセンサー部２ｙは、第１実施形態と同様な構成の、ベース基板２２２およびキャップ部２３２を有する容器２５２に気密に収容されている。このような加速度センサー素子２０２では、二つの軸方向（本例では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の加速度を検出することができる。
【０１１０】
なお、応用例２では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の２軸方向を検出可能な例を示したが、これに限らず、図４および図６Ｃを示して説明した構成のＺ軸センサー部２１ｚと同様なセンサー部と組み合わせた構成とすることができる。例えば、Ｘ軸方向とＺ軸方向、もしくはＹ軸方向とＺ軸方向の検出が可能な構成とすることができる。
【０１１１】
また、応用例１および応用例２で示したような、１軸を検出可能な加速度センサー素子２０１、もしくは２軸を検出可能な加速度センサー素子２０２を収容した物理量センサーとすることができる。
【０１１２】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る物理量センサーを、図１２を参照して説明する。図１２は、第２実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す断面図である。なお、以下では、第１実施形態と同様の、互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を用いて説明する。また、説明の便宜上、Ｚ軸方向から視たときの平面視において、蓋部側である＋Ｚ軸方向側の面を上面、これと反対側となる−Ｚ軸方向側の面を下面として説明することがある。また、以下の説明では、前述した第１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。
【０１１３】
図１２に示すように、第２実施形態に係る物理量センサー１Ａは、第１実施形態と同様に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの加速度を独立して検知することのできる３軸加速度センサーとして利用可能である。このような物理量センサー１は、パッケージ７Ａと、パッケージ７Ａ内に収容された構造体５Ａと、を有している。なお、構造体５Ａは、回路素子としてのＩＣ（integrated circuit）４０Ａと、ＩＣ４０Ａ上に配置されたセンサー素子としての加速度センサー素子２０と、を含み、接着層４１によってＩＣ４０Ａの下面４０ｒがパッケージ７Ａの内側（収容空間１７Ａ）に接続されている。
【０１１４】
（パッケージ７Ａ）
パッケージ７Ａは、第１の基材１１Ａ、第２の基材１２Ａ、および第３の基材１３Ａで構成されているベース部１０Ａと、封止部材１４を介して第３の基材１３Ａに接続されている蓋体としての蓋部１５とを含み構成されている。なお、パッケージ７Ａの構成は、第１実施形態と同様であるので詳細な説明は省略する。
【０１１５】
パッケージ７Ａは、中央部が除去された環状体である第２の基材１２Ａと第３の基材１３Ａとにより、構造体５Ａを収容する凹部（キャビティー）が形成される。そして、パッケージ７Ａは、これらの凹部（キャビティー）の開口が蓋体としての蓋部１５によって塞がれることによって密閉空間である収容空間（内部空間）１７Ａが設けられ、この収容空間１７Ａに構造体５Ａを収容することができる。このような収容空間１７Ａに、構造体５Ａが収納されていることにより、コンパクトで高性能な物理量センサー１Ａとすることができる。なお、第１の基材１１Ａや第２の基材１２Ａを含むベース部１０Ａに形成された配線パターンや電極パッド（端子電極）の一部は図示を省略してある。また、第１の基材１１Ａは、一つの基板で構成された例を示しているが、第１実施形態で示したように、複数の基板を積層した積層基板を適用することもできる。この場合、第１実施形態と同様に、それぞれの基板間に配線パターンを設けることができる。
【０１１６】
第１の基材１１Ａ、第２の基材１２Ａ、第３の基材１３Ａ、および蓋部１５の構成材料は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。また、パッケージ７Ａは、前述の第１実施形態のパッケージ７と同様に、パッケージ７Ａの四角形状の各々の辺の長さを、２．０ｍｍ以上、７．０ｍｍ以下とし、蓋部１５を除くベース部１０Ａの厚さを、０．５０ｍｍ以上、１．８５ｍｍ未満としたとき、パッケージ７Ａの底板（第１の基材１１Ａ）の厚さ（図２Ａに示すｔ）を第１実施形態と同様な寸法範囲に設定する。なお、詳細の説明は省略する。
【０１１７】
また、第２の基材１２Ａの上面には複数の内部端子１９Ａが配置されており、第１の基材１１Ａの下面であるパッケージ７Ａの外底面１０ｒには複数の外部端子１６Ａが配置されている。また、各内部端子１９Ａは、ベース部１０Ａに形成された図示しない内部配線などを介して対応する外部端子１６Ａに電気的に接続されている。
【０１１８】
（構造体５Ａ）
構造体５Ａは、回路素子としてのＩＣ４０Ａと、ＩＣ４０Ａ上に配置されたセンサー素子としての加速度センサー素子２０と、を含む。ＩＣ４０Ａは、接着層４１を介して下面４０ｒ側がパッケージ７Ａに接続されている。加速度センサー素子２０は、ＩＣ４０Ａの上面４０ｆに、接合材としての樹脂接着材１８を介して取り付けられている。
【０１１９】
なお、加速度センサー素子２０をＩＣ４０Ａに取り付ける樹脂接着材１８は、硬化後の物性を第１実施形態と同様となるようにする。また、樹脂接着材１８は、厚さやＺ軸方向からの平面視での面積を、第１実施形態と同様とすることが好ましい。このような樹脂接着材１８は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。また、物理量センサー１Ａの機能構成、および加速度センサー素子２０の構成は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１２０】
構造体５Ａを構成する加速度センサー素子２０およびＩＣ４０Ａは、ボンディングワイヤー４３Ａによって電気的に接続されている。また、ＩＣ４０Ａは、ボンディングワイヤー４２Ａによってパッケージ７Ａ（第２の基材１２Ａの上面）に設けられている内部端子１９Ａに電気的に接続されている。なお、内部端子１９Ａ、および外部端子１６Ａは、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属配線材料を、所定の位置にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等のめっきを施す方法などによって形成することができる。
【０１２１】
ＩＣ４０Ａには、例えば、加速度センサー素子２０を駆動する駆動回路や、加速度センサー素子２０からの信号に基づいてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向の加速度を検出する検出回路（信号処理部４５）や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路（出力部４６）等が含まれている。また、ＩＣ４０Ａは、上面に複数の電極パッド（不図示）を有し、各電極パッドがボンディングワイヤー４２Ａを介して第２の基材１２Ａの内部端子１９Ａに電気的に接続され、各電極パッドがボンディングワイヤー４３Ａを介して加速度センサー素子２０の接続端子２９に電気的に接続されている。これにより、加速度センサー素子２０を制御することができる。
【０１２２】
以上説明した第２実施形態に係る物理量センサー１Ａによれば、接着層４１によってＩＣ４０Ａの下面４０ｒがパッケージ７Ａの内側（収容空間１７Ａ）に接続されている。このように、パッケージ７Ａの第１の基材１１ＡとＩＣ４０Ａとを積層することにより、平面方向の配置効率を高め、物理量センサー１Ａの平面視における面積を小さくすることができるとともに、物理量センサーのモジュール化を図ることができる。
【０１２３】
また、物理量センサー１Ａによれば、第１実施形態と同様に、外周各辺の長さが規定されているパッケージ７Ａの底板（第１の基材１１Ａ）の厚さを最適化することにより、パッケージ７Ａの組み立て時における加熱溶融や物理量センサー１Ａを回路基板などへ実装するときの加熱などによって生じる応力を低減することができ、この応力に起因して生じる物理量センサー１Ａの出力電圧の温度ヒステリシスを低減させることができる。
【０１２４】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る物理量センサーを、図１３Ａ、および図１３Ｂを参照して説明する。図１３Ａは、第３実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す平面図である。なお、説明の便宜上、図１３Ａでは蓋部を省略した状態を示している。図１３Ｂは、第３実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す断面図である。なお、以下では、第１実施形態と同様の、互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を用いて説明する。また、説明の便宜上、Ｚ軸方向から視たときの平面視において、センサー素子側である＋Ｚ軸方向側の面を上面、これと反対側となる−Ｚ軸方向側の面を下面として説明することがある。また、以下の説明では、前述した第１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。
【０１２５】
図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、第３実施形態に係る物理量センサー１Ｂは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの加速度を独立して検知することのできる３軸加速度センサーと、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの角速度を独立して検知することのできる３軸角速度センサーとを加えた複合センサー（６軸センサー）として利用可能である。
【０１２６】
このような物理量センサー１Ｂは、パッケージ７Ｂと、パッケージ７Ｂ内に収容されている回路素子としてのＩＣ（integrated circuit）４０Ｂと、ＩＣ４０Ｂの上面に樹脂接着材１８Ｂを介して取り付けられているセンサー素子としての加速度センサー素子２０Ｂおよび角速度センサー素子３００Ｂと、を含み、ＩＣ４０Ｂの下面がパッケージ７Ｂの内側（収容空間Ｓ３）に接続されている。
【０１２７】
パッケージ７Ｂは、ベース基板１６１およびベース基板１６１上に積層された環状の壁部１６２によって構成されているベース部１０Ｂと、封止部材１６０を介して壁部１６２に接続されている蓋体としての蓋部１６９とを含み構成されている。なお、パッケージ７Ｂの構成は、第１実施形態と同様であるので詳細な説明は省略する。
【０１２８】
パッケージ７Ｂは、ベース基板１６１と、中央部が除去された環状体である壁部１６２とにより、加速度センサー素子２０Ｂや角速度センサー素子３００Ｂなどを収容する凹陥部（キャビティー）が形成される。そして、パッケージ７Ｂは、この凹陥部の開口が蓋体としての蓋部１６９によって塞がれることによって密閉空間である収容空間（内部空間）Ｓ３が設けられ、この収容空間Ｓ３に、ＩＣ４０Ｂと、ＩＣ４０Ｂの上面に樹脂接着材１８Ｂを介して取り付けられている加速度センサー素子２０Ｂおよび角速度センサー素子３００Ｂとを収容することができる。
【０１２９】
なお、ベース基板１６１や壁部１６２を含むベース部１０Ｂに形成された配線パターンや電極パッド（端子電極）の一部は図示を省略してある。また、ベース基板１６１は、一つの基板で構成された例を示しているが、第１実施形態で示したように、複数の基板を積層した積層基板を適用することもできる。この場合、第１実施形態と同様に、それぞれの基板間に配線パターンを設けることができる。
【０１３０】
ベース基板１６１、壁部１６２、封止部材１６０、および蓋部１６９の構成材料は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。また、パッケージ７Ｂは、前述の第１実施形態のパッケージ７と同様に、パッケージ７Ｂの四角形状の各々の辺の長さＬ１，Ｌ２を、２．０ｍｍ以上、７．０ｍｍ以下とし、蓋部１６９を除くベース部１０Ｂの厚さＴを、０．５０ｍｍ以上、１．８５ｍｍ未満としたとき、パッケージ７Ｂの底板（ベース基板１６１）の厚さｔを、第１実施形態と同様な寸法範囲に設定する。なお、詳細の説明は省略する。
【０１３１】
ＩＣ４０Ｂは、例えば、加速度センサー素子２０Ｂや角速度センサー素子３００Ｂを駆動する駆動回路や、加速度センサー素子２０Ｂからの信号に基づいてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向の加速度を検出する検出回路、角速度センサー素子３００Ｂからの信号に基づいてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向の角速度を検出する検出回路、およびそれぞれの検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が含まれている。
【０１３２】
また、ＩＣ４０Ｂは、上面に複数の電極パッド１４５Ｂを有し、各電極パッド１４５Ｂがボンディングワイヤー１６４を介してベース基板１６１に設けられている接続端子１６５に電気的に接続されている。また、各電極パッド１４５Ｂがボンディングワイヤー１６７を介して加速度センサー素子２０Ｂの接続端子２９Ｂに電気的に接続されている。また、各電極パッド１４５Ｂがボンディングワイヤー１６８を介して角速度センサー素子３００Ｂの端子３１０Ｂに電気的に接続されている。これらにより、ＩＣ４０Ｂは、加速度センサー素子２０Ｂや角速度センサー素子３００Ｂを制御することができる。
【０１３３】
なお、加速度センサー素子２０Ｂの構成は、第１実施形態の加速度センサー素子２０と同様であるので説明を省略する。また、加速度センサー素子２０Ｂは、必ずしも３軸方向の検出が可能な角速度センサー素子３００Ｂに限らず、用途に応じて必要な２軸、もしくは１軸を検出可能な加速度センサー素子（図１０に示す加速度センサー素子２０１または図１１に示す加速度センサー素子２０２を参照）を用いることができる。
【０１３４】
角速度センサー素子３００Ｂは、容器内に収容された、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向のそれぞれの角速度を１軸ずつ検出する三つのセンサー部（不図示）を備えている。三つのセンサー部は、例えば水晶を振動子として用い、振動する物体に加わるコリオリの力から角速度を検出する振動ジャイロセンサーを用いてもよいし、振動子としてセラミックやシリコンを用いたジャイロセンサーを用いてもよい。なお、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向のそれぞれの角速度を１軸ずつ検出する三つのセンサー部は、一つのセンサー部が容器に収容されている構成（後段にて図１５Ａ、図１５Ｂを用いて説明する角速度センサー素子３００）、もしくは三つのセンサー部は一つの容器に収容されている構成のいずれであってもよい。また、角速度センサー素子３００Ｂは、必ずしも３軸に限らず、用途に応じて必要な２軸、もしくは１軸を検出可能な角速度センサー素子を用いることができる。
【０１３５】
ベース基板１６１の下面には、複数の外部端子１６３が設けられている。複数の外部端子１６３は、外部端子１６３のそれぞれと対応し、ベース基板１６１の上面に設けられている接続端子１６５と図示しない内部配線などを介して電気的に接続されている。
【０１３６】
以上説明した第３実施形態に係る物理量センサー１Ｂによれば、第１実施形態と同様に、外周各辺の長さが規定されているパッケージ７Ｂの底板（ベース基板１６１）の厚さを最適化することにより、パッケージ７Ｂの組み立て時における加熱溶融や物理量センサー１Ｂを回路基板などへ実装するときの加熱などによって生じる応力を低減することができ、この応力に起因して生じる物理量センサー１Ｂの出力電圧の温度ヒステリシスを低減させることができる。また、加速度センサー素子２０Ｂと角速度センサー素子３００Ｂとを備えた複合慣性センサーを容易に構成することができ、加速度データに加えて、角速度データを取得することができる。
【０１３７】
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態に係る物理量センサーを、図１４Ａ、および図１４Ｂを参照して説明する。図１４Ａは、第４実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す平面図である。なお、説明の便宜上、図１４Ａでは蓋部を省略した状態を示している。図１４Ｂは、第４実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す断面図である。なお、以下では、第１実施形態と同様の、互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を用いて説明する。また、説明の便宜上、Ｚ軸方向から視たときの平面視において、センサー素子側である＋Ｚ軸方向側の面を上面、これと反対側となる−Ｚ軸方向側の面を下面として説明することがある。また、以下の説明では、前述した第１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。
【０１３８】
図１４Ａおよび図１４Ｂに示すように、第４実施形態に係る物理量センサー１Ｃは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの加速度を独立して検知することのできる３軸加速度センサーと、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの角速度を独立して検知することのできる３軸角速度センサーとを加えた複合センサー（６軸センサー）として利用可能である。
【０１３９】
このような物理量センサー１Ｃは、パッケージ７Ｃと、パッケージ７Ｃ内に収容されているフレーム１７１と、回路素子としてのＩＣ（integrated circuit）４０Ｃと、センサー素子としての加速度センサー素子２０Ｃおよび角速度センサー素子３００Ｃと、を含む。なお、フレーム１７１は、図示しない接合部材を介してベース基板１７２に取り付けられている。また、加速度センサー素子２０Ｃおよび角速度センサー素子３００Ｃは、フレーム１７１の上面に、接合材としての樹脂接着材１８Ｃを介して取り付けられている。また、ＩＣ４０Ｃは、フレーム１７１の上面に、接着層４１Ｃを介して取り付けられている。
【０１４０】
パッケージ７Ｃは、ベース基板１７２およびベース基板１７２上に積層された環状の壁部１７３によって構成されているベース部１０Ｃと、封止部材１８４を介して壁部１７３に接続されている蓋体としての蓋部１８６とを含み構成されている。なお、パッケージ７Ｃの構成は、第１実施形態と同様であるので詳細な説明は省略する。
【０１４１】
パッケージ７Ｃは、ベース基板１７２と、中央部が除去された環状体である壁部１７３とにより、加速度センサー素子２０Ｃや角速度センサー素子３００Ｃなどを収容する凹陥部（キャビティー）が形成される。そして、パッケージ７Ｃは、この凹陥部の開口が蓋体としての蓋部１８６によって塞がれることによって密閉空間である収容空間（内部空間）Ｓ４が設けられ、この収容空間Ｓ４に、フレーム１７１と、ＩＣ４０Ｃと、加速度センサー素子２０Ｃおよび角速度センサー素子３００Ｃとを収容することができる。本実施形態では、フレーム１７１が、加速度センサー素子２０Ｃおよび角速度センサー素子３００Ｃが取り付けられている基板に相当する。
【０１４２】
なお、ベース基板１７２や壁部１７３を含むベース部１０Ｃに形成された配線パターンや電極パッド（端子電極）の一部は図示を省略してある。また、ベース基板１７２は、一つの基板で構成された例を示しているが、第１実施形態で示したように、複数の基板を積層した積層基板を適用することもできる。この場合、第１実施形態と同様に、それぞれの基板間に配線パターンを設けることができる。
【０１４３】
ベース基板１７２、壁部１７３、封止部材１８４、および蓋部１８６の構成材料は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。また、パッケージ７Ｃは、前述の第１実施形態のパッケージ７と同様に、パッケージ７Ｃの四角形状の各々の辺の長さＬ１，Ｌ２を、２．０ｍｍ以上、７．０ｍｍ以下とし、蓋部１８６を除くベース部１０Ｃの厚さＴを、０．５０ｍｍ以上、１．８５ｍｍ未満としたとき、パッケージ７Ｃの底板（ベース基板１７２）の厚さｔを、第１実施形態と同様な寸法範囲に設定する。なお、詳細の説明は省略する。
【０１４４】
ＩＣ４０Ｃは、例えば、加速度センサー素子２０Ｃや角速度センサー素子３００Ｃを駆動する駆動回路や、加速度センサー素子２０Ｃからの信号に基づいてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向の加速度を検出する検出回路、角速度センサー素子３００Ｃからの信号に基づいてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向の角速度を検出する検出回路、およびそれぞれの検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が含まれている。
【０１４５】
また、ＩＣ４０Ｃは、上面に複数の電極パッド（不図示）を有し、各電極パッドがボンディングワイヤー１７４，１７６を介してベース基板１７２に設けられている接続端子１７５，１７７に電気的に接続されている。また、他の各電極パッドがボンディングワイヤー１７９を介して加速度センサー素子２０Ｃの端子１７８に電気的に接続されている。また、他の各電極パッドがボンディングワイヤー１８２を介して角速度センサー素子３００Ｃの端子１８１に電気的に接続されている。これらにより、ＩＣ４０Ｃは、加速度センサー素子２０Ｃや角速度センサー素子３００Ｃを制御することができる。
【０１４６】
なお、加速度センサー素子２０Ｃの構成は、第１実施形態の加速度センサー素子２０と同様であるので説明を省略する。また、加速度センサー素子２０Ｃは、必ずしも３軸方向の検出が可能な角速度センサー素子３００Ｃに限らず、用途に応じて必要な２軸、もしくは１軸を検出可能な加速度センサー素子（図１０に示す加速度センサー素子２０１または図１１に示す加速度センサー素子２０２を参照）を用いることができる。
【０１４７】
角速度センサー素子３００Ｃは、容器内に収容された、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向のそれぞれの角速度を１軸ずつ検出する三つのセンサー部（不図示）を備えている。三つのセンサー部は、例えば水晶を振動子として用い、振動する物体に加わるコリオリの力から角速度を検出する振動ジャイロセンサーを用いてもよいし、振動子としてセラミックやシリコンを用いたジャイロセンサーを用いてもよい。なお、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向のそれぞれの角速度を１軸ずつ検出する三つのセンサー部は、一つのセンサー部が容器に収容されている構成（後段にて図１５Ａ、図１５Ｂを用いて説明する）であってもよく、もしくは三つのセンサー部は一つの容器に収容されている構成であってもよい。また、角速度センサー素子３００Ｃは、必ずしも３軸に限らず、用途に応じて必要な２軸、もしくは１軸を検出可能な角速度センサー素子を用いることができる。
【０１４８】
ベース基板１７２の下面には、複数の外部端子１８５が設けられている。複数の外部端子１８５は、ベース基板１７２の上面に設けられている接続端子１７５，１７７のそれぞれと対応し、図示しない内部配線などを介して電気的に接続されている。
【０１４９】
以上説明した第４実施形態に係る物理量センサー１Ｃによれば、第１実施形態と同様に、外周各辺の長さが規定されているパッケージ７Ｃの底板（ベース基板１７２）の厚さを最適化することにより、パッケージ７Ｃの組み立て時における加熱溶融や物理量センサー１Ｃを回路基板などへ実装するときの加熱などによって生じる応力を低減することができ、この応力に起因して生じる物理量センサー１Ｃの出力電圧の温度ヒステリシスを低減させることができる。また、加速度センサー素子２０Ｃと角速度センサー素子３００Ｃとを備えた複合慣性センサーを容易に構成することができ、加速度データに加えて、角速度データを取得することができる。
【０１５０】
（角速度センサー素子）
ここで、図１５Ａ、および図１５Ｂを参照して、角速度センサー素子の一例を説明する。図１５Ａは、物理量センサーに用いられる角速度センサー素子の一例を示す平面図である。なお、説明の便宜上、図１５Ａではリッド（蓋体）を省略している。図１５Ｂは、角速度センサー素子の一例を示す図１５Ａの断面図である。なお、図１５Ａ、および図１５Ｂでは、互いに直交する３軸を、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とし、ｚ軸は、振動デバイスの厚さ方向と一致する。また、ｘ軸に平行な方向を「ｘ軸方向（第２方向）」と言い、ｙ軸に平行な方向を「ｙ軸方向（第１方向）」と言い、ｚ軸に平行な方向を「ｚ軸方向」と言う。
【０１５１】
図１５Ａおよび図１５Ｂに示す角速度センサー素子３００は、ジャイロ素子３４２と、ジャイロ素子３４２を収納するパッケージ３４９とを有している。以下、ジャイロ素子３４２およびパッケージ３４９について順次詳細に説明する。
【０１５２】
図１５Ａは、上側（リッド３４３側）から見たジャイロ素子３４２を示している。なお、ジャイロ素子３４２には、検出信号電極、検出信号配線、検出信号端子、検出接地電極、検出接地配線、検出接地端子、駆動信号電極、駆動信号配線、駆動信号端子、駆動接地電極、駆動接地配線および駆動接地端子などが設けられているが、同図においては省略している。
【０１５３】
ジャイロ素子３４２は、ｚ軸まわりの角速度を検出する「面外検出型」のセンサーであって、図示しないが、基材と、基材の表面に設けられている複数の電極、配線および端子とで構成されている。ジャイロ素子３４２は、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料で構成することができるが、これらの中でも、水晶で構成するのが好ましい。これにより、優れた振動特性（周波数特性）を発揮することのできるジャイロ素子３４２が得られる。
【０１５４】
このようなジャイロ素子３４２は、いわゆるダブルＴ型をなす振動体３４４と、振動体３４４を支持する支持部としての第１支持部３５１および第２支持部３５２と、振動体３４４と第１支持部３５１とを連結する第１連結梁３７１および第２連結梁３７２と、振動体３４４と第２支持部３５２とを連結する第３連結梁３７３および第４連結梁３７４とを有している。
【０１５５】
振動体３４４は、ｘｙ平面に拡がりを有し、ｚ軸方向に厚さを有している。このような振動体３４４は、中央に位置する基部４１０と、基部４１０からｙ軸方向に沿って両側に延出している第１検出振動腕４２１、第２検出振動腕４２２と、基部４１０からｘ軸方向に沿って両側に延出している第１連結腕４３１、第２連結腕４３２と、第１連結腕４３１の先端部からｙ軸方向に沿って両側に延出している第１駆動振動腕４４１、および第３駆動振動腕４４２と、第２連結腕４３２の先端部からｙ軸方向に沿って両側に延出している第２駆動振動腕４４３、および第４駆動振動腕４４４とを有している。
【０１５６】
なお、第１駆動振動腕４４１、第３駆動振動腕４４２は、第１連結腕４３１の延在方向の途中から延出してもよく、同様に、第２駆動振動腕４４３、第４駆動振動腕４４４は、第２連結腕４３２の延在方向の途中から延出してもよい。また、本形態では、基部４１０から延出している第１連結腕４３１、第２連結腕４３２から第１駆動振動腕４４１、第３駆動振動腕４４２、第２駆動振動腕４４３、および第４駆動振動腕４４４が延出している構成で説明したが、基部４１０と第１連結腕４３１と第２連結腕４３２とを含めて基部とすることも可能である。即ち、基部から第１駆動振動腕、第２駆動振動腕、第３駆動振動腕、および第４駆動振動腕が延出している構成も可能である。
【０１５７】
上述のような構成のジャイロ素子３４２は、次のようにしてｚ軸まわりの角速度ωを検出する。ジャイロ素子３４２は、角速度ωが加わらない状態において、駆動信号電極（図示せず）および駆動接地電極（図示せず）の間に電界が生じると、各駆動振動腕４４１，４４３，４４２，４４４がｘ軸方向に屈曲振動を行う。この駆動振動を行っている状態にて、ジャイロ素子３４２にｚ軸まわりに角速度が加わると、ｙ軸方向の振動が発生する。即ち、駆動振動腕４４１，４４３，４４２，４４４および連結腕４３１，４３２にｙ軸方向のコリオリの力が働き、この振動に呼応して、検出振動腕４２１，４２２のｘ軸方向の検出振動が励起される。そして、この振動により発生した検出振動腕４２１，４２２の歪みを検出信号電極（図示せず）および検出接地電極（図示せず）が検出して角速度を求めることができる。
【０１５８】
ジャイロ素子３４２を収容しているパッケージ３４９について説明する。パッケージ３４９は、ジャイロ素子３４２を収納するものである。なお、パッケージ３４９には、ジャイロ素子３４２の他に、ジャイロ素子３４２の駆動等を行うＩＣチップ等が収納されていてもよい。このようなパッケージ３４９は、その平面視（ｘｙ平面視）にて、略矩形状をなしている。
【０１５９】
パッケージ３４９は、上面に開放する凹部を有するベース３４１と、凹部の開口を塞ぐようにベースに接合されているリッド（蓋体）３４３とを有している。また、ベース３４１は、板状の底板３６１と、底板３６１の上面周縁部に設けられている枠状の側壁３６２とを有している。このようなパッケージ３４９は、その内側に収納空間を有しており、この収納空間内に、ジャイロ素子３４２が気密的に収納、設置されている。
【０１６０】
ジャイロ素子３４２は、第１支持部３５１、第２支持部３５２にて、半田、導電性接着材（樹脂材料中に例えば銀の金属粒子などの導電性フィラーを分散させた接着材）などの導電性固定部材３５８を介して底板３６１の上面に固定されている。第１支持部３５１、第２支持部３５２は、ジャイロ素子３４２のｙ軸方向の両端部に位置するため、このような部分を底板３６１に固定することにより、ジャイロ素子３４２の振動体３４４が両持ち支持され、ジャイロ素子３４２を底板３６１に対して安定的に固定することができる。
【０１６１】
また、導電性固定部材３５８は、第１支持部３５１、第２支持部３５２に設けられている２つの検出信号端子３６４、二つの検出接地端子３５４、駆動信号端子３８４および駆動接地端子３９４に対応（接触）して、かつ互いに離間して六つ設けられている。また、底板３６１の上面には、二つの検出信号端子３６４、二つの検出接地端子３５４、駆動信号端子３８４および駆動接地端子３９４に対応する六つの接続パッド３５０が設けられており、導電性固定部材３５８を介して、これら各接続パッド３５０とそれと対応するいずれかの端子とが電気的に接続されている。また、接続パッド３５０は、図示しない内部配線や貫通電極などを介して外部端子３８０に電気的に接続されている。
【０１６２】
このような構成のジャイロ素子３４２を含む角速度センサー素子３００によれば、必要とする１軸方向の角速度を効率よく且つ高精度に検出することができる。
【０１６３】
（複合センサー）
次に、図１６を参照して、前述の物理量センサー１を備えた複合センサーの構成例について説明する。図１６は、複合センサーの概略構成を示す機能ブロック図である。
【０１６４】
図１６に示すように、複合センサー９００は、上述したような加速度センサー素子２０を含む物理量センサー１と、ジャイロ素子３４２を含む角速度センサー素子３００と、を備えている。物理量センサー１は、上述したように三軸の加速度を計測することができる。角速度センサー素子３００は、必要とする一軸方向の角速度を効率よく且つ高精度に検出することができる。なお、角速度センサー素子３００は、三軸方向の角速度をそれぞれ測定するために、三つの角速度センサー素子３００を備えることもできる。
【０１６５】
このような複合センサー９００によれば、物理量センサー１と角速度センサー素子３００とによって容易に複合センサー９００を構成することができ、例えば加速度データや角速度データを取得することができる。
【０１６６】
（慣性計測ユニット）
次に、図１７および図１８を参照して、慣性計測ユニット（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）について説明する。図１７は、慣性計測ユニットの概略構成を示す分解斜視図である。図１８は、慣性計測ユニットの慣性センサー素子の配置例を示す斜視図である。
【０１６７】
図１７に示すように、慣性計測ユニット３０００は、アウターケース３０１、接合部材３１０、慣性センサー素子を含むセンサーモジュール３２５などから構成されている。換言すれば、アウターケース３０１の内部３０３に、接合部材３１０を介在させて、センサーモジュール３２５を篏合（挿入）した構成となっている。センサーモジュール３２５は、インナーケース３２０と、基板３１５とから構成されている。なお、説明を解り易くするために、部位名をアウターケース、インナーケースとしているが、第１ケース、第２ケースと呼び換えても良い。
【０１６８】
アウターケース３０１は、アルミニウムを箱状に削り出した台座である。材質は、アルミニウムに限定するものではなく、亜鉛やステンレスなど他の金属や、樹脂、または、金属と樹脂の複合材などを用いても良い。アウターケース３０１の外形は、前述した慣性計測ユニット３０００の全体形状と同様に、平面形状が略正方形の直方体であり、正方形の対角線方向に位置する２ヶ所の頂点近傍に、それぞれ通し孔（馬鹿孔）３０２が形成されている。なお、通し孔（馬鹿孔）３０２に限定するものではなく、例えば、ネジによりネジ止めすることが可能な切り欠き（通し孔（馬鹿孔）３０２の位置するアウターケース３０１のコーナー部に切り欠きを形成する構造）を形成してネジ止めする構成としてもよいし、あるいは、アウターケース３０１の側面にフランジ（耳）を形成して、フランジ部分をネジ止めする構成としても良い。
【０１６９】
アウターケース３０１は、外形が直方体で蓋のない箱状であり、その内部３０３（内側）は、底壁３０５と側壁３０４とで囲まれた内部空間（容器）となっている。換言すれば、アウターケース３０１は、底壁３０５と対向する一面を開口面とする箱状をなしており、その開口面の開口部のほとんどを覆うように（開口部を塞ぐように）センサーモジュール３２５が収納され、センサーモジュール３２５が開口部から露出した状態となる（不図示）。ここで、底壁３０５と対向する開口面とは、アウターケース３０１の上面３０７と同一面である。また、アウターケース３０１の内部３０３の平面形状は、正方形の二つの頂点部分の角を面取りした六角形であり、面取りされた二つの頂点部分は通し孔（馬鹿孔）３０２の位置に対応している。また、内部３０３の断面形状（厚さ方向）において、底壁３０５には、内部３０３、即ち内部空間における周縁部に中央部よりも一段高い底壁としての第１接合面３０６が形成されている。即ち、第１接合面３０６は、底壁３０５の一部であり、平面的に底壁３０５の中央部を囲ってリング状に形成された一段の階段状の部位であり、底壁３０５よりも開口面（上面３０７と同一面）からの距離が小さい面である。
【０１７０】
なお、アウターケース３０１の外形が、平面形状が略正方形の直方体で蓋のない箱状である一例について説明したが、これに限らず、アウターケース３０１の外形の平面形状は、例えば六角形や八角形などの多角形であってもよいし、その多角形の頂点部分の角が面取りされていたり、各辺が曲線である平面形状であったりしてもよい。また、アウターケース３０１の内部３０３（内側）の平面形状も、上述した六角形に限らず、正方形などの方形（四角形）や、八角形などの他の多角形状であってもよい。また、アウターケース３０１の外形と内部３０３の平面形状とは相似形であってもよいし、相似形でなくてもよい。
【０１７１】
インナーケース３２０は、基板３１５を支持する部材であり、アウターケース３０１の内部３０３に収まる形状となっている。詳しくは、平面的には、正方形の二つの頂点部分の角を面取りした六角形であり、その中に長方形の貫通穴である開口部３２１と、基板３１５を支持する側の面に設けられた凹部３３１とが形成されている。面取りされた二つの頂点部分はアウターケース３０１の通し孔（馬鹿孔）３０２の位置に対応している。厚さ方向（Ｚ軸方向）の高さは、アウターケース３０１の上面３０７から第１接合面３０６までの高さよりも、低くなっている。好適例では、インナーケース３２０もアルミニウムを削り出して形成しているが、アウターケース３０１と同様に他の材質を用いても良い。
【０１７２】
インナーケース３２０の裏面（アウターケース３０１側の面）には、基板３１５を位置決めするための案内ピンや、支持面（いずれも図示せず）が形成されている。基板３１５は、当該案内ピンや、支持面にセット（位置決め搭載）されてインナーケース３２０の裏面に接着される。なお、基板３１５の詳細については後述する。インナーケース３２０の裏面の周縁部は、リング状の平面からなる第２接合面３２２となっている。第２接合面３２２は、平面的にアウターケース３０１の第１接合面３０６と略同様な形状であり、インナーケース３２０をアウターケース３０１にセットした際には、接合部材３１０を挟持した状態で二つの面が向い合うことになる。なお、アウターケース３０１およびインナーケース３２０の構造については、一実施例であり、この構造に限定されるものではない。
【０１７３】
図１８を参照して、慣性センサーが実装された基板３１５の構成について説明する。図１８に示すように、基板３１５は、複数のスルーホールが形成された多層基板であり、ガラスエポキシ基板（ガラエポ基板）を用いている。なお、ガラエポ基板に限定するものではなく、複数の慣性センサーや、電子部品、コネクターなどを実装可能なリジット基板であれば良い。例えば、コンポジット基板や、セラミック基板を用いても良い。
【０１７４】
基板３１５の表面（インナーケース３２０側の面）には、コネクター３１６、角速度センサー３１７ｚ、加速度センサーとしての物理量センサー１などが実装されている。コネクター３１６は、プラグ型（オス）のコネクターであり、Ｘ軸方向に等ピッチで配置された二列の接続端子を備えている。好適には、一列１０ピンで合計２０ピンの接続端子としているが、端子数は、設計仕様に応じて適宜変更しても良い。
【０１７５】
慣性センサーとしての角速度センサー３１７ｚは、Ｚ軸方向における１軸の角速度を検出するジャイロセンサーである。好適例として、水晶を振動子として用い、振動する物体に加わるコリオリの力から角速度を検出する振動ジャイロセンサーを用いている。なお、振動ジャイロセンサーに限定するものではなく、角速度を検出可能なセンサーで有れば良い。例えば、振動子としてセラミックや、シリコンを用いたセンサーを用いても良い。
【０１７６】
また、基板３１５のＸ軸方向の側面には、実装面（搭載面）がＸ軸と直交するように、Ｘ軸方向における１軸の角速度を検出する角速度センサー３１７ｘが実装されている。同様に、基板３１５のＹ軸方向の側面には、実装面（搭載面）がＹ軸と直交するように、Ｙ軸方向における１軸の角速度を検出する角速度センサー３１７ｙが実装されている。
【０１７７】
なお、角速度センサー３１７ｘ，３１７ｙ，３１７ｚは、前述にて図１５Ａおよび図１５Ｂを参照して説明した角速度センサー素子３００を用いることができる。また、軸ごとの三つの角速度センサーを用いる構成に限定するものではなく、３軸の角速度が検出可能なセンサーであれば良く、例えば、後述する物理量センサー１のように、一つのデバイス（パッケージ）で３軸の角速度が検出（検知）可能なセンサーデバイスを用いても良い。
【０１７８】
第１実施形態で説明したと同様な物理量センサー１は、一つのデバイスでＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三方向（３軸）の加速度を検出（検知）可能な、例えばシリコン基板をＭＥＭＳ技術で加工した静電容量型の加速度センサー素子２０（例えば図５参照）を用い、樹脂接着材１８（図２Ａ参照）を用いてパッケージ７（図２Ａ参照）に接合された構成を有している。なお、必要に応じて、Ｘ軸、Ｙ軸の２軸方向の加速度を検出可能な加速度センサー素子２０２、もしくは１軸方向の加速度を検出可能な加速度センサー素子２０１を適用した物理量センサーとすることができる。
【０１７９】
基板３１５の裏面（アウターケース３０１側の面）には、制御部としての制御ＩＣ３１９が実装されている。制御ＩＣ３１９は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、不揮発性メモリーを含む記憶部や、Ａ／Ｄコンバーターなどを内蔵しており、慣性計測ユニット３０００の各部を制御する。記憶部には、加速度、および角速度を検出するための順序と内容を規定したプログラムや、検出データをデジタル化してパケットデータに組込むプログラム、付随するデータなどが記憶されている。なお、基板３１５には、その他にも複数の電子部品が実装されている。
【０１８０】
このような慣性計測ユニット３０００によれば、パッケージ７（図２Ａ参照）に樹脂接着材１８（図２Ａ参照）を介して接合された加速度センサー素子２０を用いた第１実施形態の物理量センサー１を用いているため、慣性計測ユニット３０００を実装する場合などの熱処理に起因して生じる、加速度データの出力における温度ヒステリシスを減少させることができる。したがって、信頼性を高めた慣性計測ユニット３０００を提供することができる。
【０１８１】
（携帯型電子機器）
次に、物理量センサー１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃを用いた携帯型電子機器について、図１９および図２０に基づき、詳細に説明する。なお、以下では、物理量センサー１を用いた例を示して説明する。以下、携帯型電子機器の一例として、腕時計型の活動計（アクティブトラッカー）を示して説明する。
【０１８２】
腕時計型の活動計（アクティブトラッカー）であるリスト機器１０００は、図１９に示すように、バンド３２，３７等によってユーザーの手首等の部位（被検体）に装着され、デジタル表示の表示部１５０を備えるとともに無線通信が可能である。上述した本発明に係る物理量センサー１は、加速度を測定するセンサーや角速度を計測するセンサーとしてリスト機器１０００に組込まれている。
【０１８３】
リスト機器１０００は、少なくとも物理量センサー１が収容されているケース３０と、ケース３０に収容され、物理量センサー１からの出力データを処理する処理部１００（図２０参照）と、ケース３０に収容されている表示部１５０と、ケース３０の開口部を塞いでいる透光性カバー７１と、を備えている。トップケース３０の透光性カバー７１のトップケース３０の外側には、ベゼル７５が設けられている。トップケース３０の側面には、複数の操作ボタン８０，８１が設けられている。以下、図２０も併せて参照しながら、さらに詳細に説明する。
【０１８４】
物理量センサー１としての加速度センサー１１３は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々の加速度を検出し、検出した３軸加速度の大きさ、および向きに応じた信号（加速度信号）を出力する。また、角速度センサー１１４は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々の角速度を検出し、検出した３軸角速度の大きさ及び向きに応じた信号（角速度信号）を出力する。
【０１８５】
表示部１５０を構成する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）では、種々の検出モードに応じて、例えば、ＧＰＳセンサー１１０や地磁気センサー１１１を用いた位置情報、移動量や物理量センサー１に含まれる加速度センサー１１３や角速度センサー１１４などを用いた運動量などの運動情報、脈拍センサー１１５などを用いた脈拍数などの生体情報、もしくは現在時刻などの時刻情報などが表示される。なお、温度センサー１１６を用いた環境温度を表示することもできる。
【０１８６】
通信部１７０は、ユーザー端末と図示しない情報端末との間の通信を成立させるための各種制御を行う。通信部１７０は、例えば、Bluetooth（登録商標）（BTLE：Bluetooth Low Energyを含む）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）（Wireless Fidelity）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＮＦＣ（Near field communication）、ＡＮＴ＋（登録商標）等の近距離無線通信規格に対応した送受信機や通信部１７０はＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の通信バス規格に対応したコネクターを含んで構成される。
【０１８７】
処理部１００（プロセッサー）は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により構成される。処理部１００は、記憶部１４０に格納されたプログラムと、操作部１２０（例えば操作ボタン８０，８１）から入力された信号とに基づき、各種の処理を実行する。処理部１００による処理には、ＧＰＳセンサー１１０、地磁気センサー１１１、圧力センサー１１２、加速度センサー１１３、角速度センサー１１４、脈拍センサー１１５、温度センサー１１６、計時部１３０の各出力信号に対するデータ処理、表示部１５０に画像を表示させる表示処理、音出力部１６０に音を出力させる音出力処理、通信部１７０を介して情報端末と通信を行う通信処理、バッテリー１８０からの電力を各部へ供給する電力制御処理などが含まれる。
【０１８８】
このようなリスト機器１０００では、少なくとも以下のような機能を有することができる。
１．距離：高精度のＧＰＳ機能により計測開始からの合計距離を計測する。
２．ペース：ペース距離計測から、現在の走行ペースを表示する。
３．平均スピード：平均スピード走行開始から現在までの平均スピードを算出し表示する。
４．標高：ＧＰＳ機能により、標高を計測し表示する。
５．ストライド：ＧＰＳ電波が届かないトンネル内などでも歩幅を計測し表示する。
６．ピッチ：１分あたりの歩数を計測し表示する。
７．心拍数：脈拍センサーにより心拍数を計測し表示する。
８．勾配：山間部でのトレーニングやトレイルランにおいて、地面の勾配を計測し表示する。
９．オートラップ：事前に設定した一定距離や一定時間を走った時に、自動でラップ計測を行う。
１０．運動消費カロリー：消費カロリーを表示する。
１１．歩数：運動開始からの歩数の合計を表示する。
【０１８９】
なお、リスト機器１０００は、ランニングウォッチ、ランナーズウォッチ、デュアスロンやトライアスロン等マルチスポーツ対応のランナーズウォッチ、アウトドアウォッチ、および衛星測位システム、例えばＧＰＳを搭載したＧＰＳウォッチ、等に広く適用できる。
【０１９０】
また、上述では、衛星測位システムとしてＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて説明したが、他の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用してもよい。例えば、ＥＧＮＯＳ(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ、ＢｅｉＤｏｕ（BeiDou Navigation Satellite System）、等の衛星測位システムのうち１又は２以上を利用してもよい。また、衛星測位システムの少なくとも１つにＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＥＧＮＯＳ（European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service）等の静止衛星型衛星航法補強システム（ＳＢＡＳ：Satellite-based Augmentation System）を利用してもよい。
【０１９１】
このような携帯型電子機器は、物理量センサー１、および処理部１００を備えているので、優れた信頼性を有している。
【０１９２】
（電子機器）
次に、物理量センサー１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃを用いた電子機器について、図２１〜図２３に基づき、詳細に説明する。なお、以下では、物理量センサー１を用いた例を示して説明する。
【０１９３】
先ず、図２１を参照して、電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターについて説明する。図２１は、電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を模式的に示す斜視図である。
【０１９４】
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、加速度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の検出データに基づいて制御部１１１０が、例えば姿勢制御などの制御を行なうことができる。
【０１９５】
図２２は、電子機器の一例であるスマートフォン（携帯型電話機）の構成を模式的に示す斜視図である。
【０１９６】
この図において、スマートフォン１２００は、上述した物理量センサー１が組込まれている。物理量センサー１によって検出された検出データ（加速度データ）は、スマートフォン１２００の制御部１２０１に送信される。制御部１２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んで構成されており、受信した検出データからスマートフォン１２００の姿勢や、挙動を認識して、表示部１２０８に表示されている表示画像を変化させたり、警告音や、効果音を鳴らしたり、振動モーターを駆動して本体を振動させることができる。換言すれば、スマートフォン１２００のモーションセンシングを行い、計測された姿勢や、挙動から、表示内容を変えたり、音や、振動などを発生させたりすることができる。特に、ゲームのアプリケーションを実行する場合には、現実に近い臨場感を味わうことができる。
【０１９７】
図２３は、電子機器の一例であるディ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。
【０１９８】
ディジタルスチールカメラ１３００のケース（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も機能する。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。
【０１９９】
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、このディジタルスチールカメラ１３００では、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。このようなディジタルスチールカメラ１３００には、加速度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の検出データに基づいて制御部１３１６が、例えば手振れ補正などの制御を行なうことができる。
【０２００】
このような電子機器は、物理量センサー１、および制御部（不図示）を備えているので、優れた信頼性を有している。
【０２０１】
なお、物理量センサー１を備える電子機器は、図２１のパーソナルコンピューター、図２２のスマートフォン（携帯電話機）、図２３のディジタルスチールカメラの他にも、例えば、タブレット端末、時計、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、ページャー、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）、フライトシミュレーター、地震計、歩数計、傾斜計、ハードディスクの振動を計測する振動計、ロボットやドローンなど飛行体の姿勢制御装置、自動車の自動運転用慣性航法に使用される制御機器等に適用することができる。
【０２０２】
（移動体）
次に、物理量センサー１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃを用いた移動体について、代表例として物理量センサー１を用いた例を図２４に示し、詳細に説明する。図２４は、移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。
【０２０３】
図２４に示すように、自動車１５００には物理量センサー１が内蔵されており、例えば、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、姿勢制御部としての車体姿勢制御装置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。また、物理量センサー１は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、自動運転用慣性航法の制御機器、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
【０２０４】
また、移動体に適用される物理量センサー１は、上記の例示の他にも、例えば、二足歩行ロボットや電車などの姿勢制御、ラジコン飛行機、ラジコンヘリコプター、およびドローンなどの遠隔操縦あるいは自律式の飛行体の姿勢制御、農業機械（農機）、もしくは建設機械（建機）などの姿勢制御において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、およびそれぞれの制御部（不図示）が組み込まれる。
【０２０５】
このような移動体は、物理量センサー１、および制御部（不図示）を備えているので、優れた信頼性を有している。
【０２０６】
以上、物理量センサー、慣性計測システム、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。
【０２０７】
また、前述した実施形態では、加速度センサー素子が三つのセンサー部を有している構成について説明したが、センサー部の数としては、これに限定されず、一つまたは二つであってもよいし、四つ以上であってもよい。また、前述した実施形態では、物理量センサーのセンサー素子として加速度センサー素子を用いているが、物理量センサーとしては、加速度センサー素子に限定されず、例えば、圧力センサー素子であってもよいし、角速度センサー素子であってもよい。また、例えば、加速度および角速度等の異なる物理量を同時に検出することのできる複合センサーであってもよい。
【符号の説明】
【０２０８】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…物理量センサー、５…構造体、７…パッケージ、１０…ベース部、１１…第１の基材、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…基板、１２…第２の基材、１３…第３の基材、１４…封止部材、１５…蓋体としての蓋部、１６…外部端子、１７…収容空間、１８…接合材（接着材）としての樹脂接着材、１９…内部端子、２０…センサー素子としての加速度センサー素子、２０ｒ…下面、２１ｘ…Ｘ軸センサー部、２１ｙ…Ｙ軸センサー部、２１ｚ…Ｚ軸センサー部、２２…ベース基板、２２ｆ…上面、２３…キャップ部、２４…ガラスフリット、２５…容器、２６…溶融金属、２７…封止孔、２９…接続端子、４０…回路素子としてのＩＣ、４１…接着層、４２，４３…ボンディングワイヤー、４５…信号処理部、４６…出力部、２１１，２１２，２１３…凹部、２１１ｇ…第１検出電極、２１１ｈ…第２検出電極、２２３…凹部、２９１…配線、３００…角速度センサー素子、１１００…パーソナルコンピューター、１２００…スマートフォン（携帯電話機）、１３００…ディジタルスチールカメラ、１５００…自動車、３０００…慣性計測ユニット、Ｓ２…内部空間、Ｓ３，Ｓ４…収容空間、ＥＰ１，ＥＰ２…引き回しパターン、Ｌ１，Ｌ２…パッケージの辺の長さ、Ｔ…ベース部の厚さ、ｔ…底板（第１の基材１１）の厚さ、ａ，ｂ…矢印。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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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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