(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
慣性センサーと、前記慣性センサーを封止している封止樹脂と、前記慣性センサーに接続され前記封止樹脂の外面に配置されている電極と、を備えたセンサーデバイスと、
前記センサーデバイスが接合されている基板と、
前記センサーデバイスの少なくとも一部を収容しているケース部材と、
前記センサーデバイスと前記ケース部材とを接着し、且つ、前記基板と前記ケース部材とを接着している接着部材と、を備え、
前記接着部材は、前記基板を前記ケース部材側からみた平面視において、前記センサーデバイスと重なる領域および前記センサーデバイスの外縁に連続するように配置され、
前記接着部材は、前記センサーデバイスの外面のうち前記基板と対向している面以外の全面を覆い、
前記基板は表裏に主面が設けられ、一方の主面である第１面と、前記第１面と表裏関係にある他方の主面である第２面とを有し、
前記第１面の法線方向において、前記センサーデバイスの厚みｈ１と、前記基板と前記ケース部材とを接続する領域の前記接着部材の厚みｈ２との間に、ｈ２／ｈ１≦２の関係が成り立つことを特徴とするセンサーユニット。
【請求項２】
前記基板は、前記第１面および前記第２面を接続している側面を有し、前記第１面および前記第２面に沿う方向を第１方向としたとき、前記接着部材の前記第１方向の線膨張係数が、前記基板および前記ケース部材の前記第１方向の線膨張係数よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のセンサーユニット。
【請求項３】
前記接着部材の前記第１方向の線膨張係数が、前記基板および前記ケース部材の前記第１方向の線膨張係数のうちの大きい方の線膨張係数の４倍以下であることを特徴とする請求項２に記載のセンサーユニット。
【請求項４】
前記基板の前記第１方向の線膨張係数と、前記センサーデバイスの前記封止樹脂の前記第１方向の線膨張係数と、が略同一であることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサーユニット。
【請求項５】
複数の前記センサーデバイスと、
前記基板の前記第１面の輪郭に沿って配置されている導電端子を備え、
前記センサーデバイスのうちの少なくとも一つの前記センサーデバイスの外面が、前記基板の前記側面と対向し、前記センサーデバイスの前記電極と前記導電端子とが導電体により接合されていることを特徴とする請求項２または３に記載のセンサーユニット。
【請求項６】
前記側面配置センサーデバイスは、前記第１方向に沿った軸回りの角速度を検出するように配置されている角速度センサーであることを特徴とする２〜５のいずれか一項に記載のセンサーユニット。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサーユニットを備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサーユニットを備えていることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサーユニット、それを備えた電子機器、および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加速度センサーや角速度センサー等の慣性センサーを封止樹脂により樹脂封止したセンサーデバイスやその他の電子部品が搭載された基板を、少なくともセンサーデバイスが蓋部材で覆われるように蓋部材を含むケース部材に収容したセンサーユニットが知られている。センサーユニットは、様々な電子機器や機械に組み込まれ、あるいは自動車などの移動体に搭載され、加速度や角速度などの慣性量のモニタリングを行うことなどに用いられる。ここで、センサーユニットに外部からの振動や衝撃が所定の大きさや時間を超えて印加されると、それら振動や衝撃の慣性成分が慣性センサーの振動に重畳されてしまい、慣性量の検出精度が低下してしまう。
【０００３】
このような問題を解決し得るものとして、例えば特許文献１に、センサーデバイスが搭載された基板を、接着部材（接着剤）を介してケース部材（パッケージ）に支持するとともに、基板に搭載されたセンサーデバイスを接着部材で覆った構成のセンサーユニットが示されている。接着部材には、固化後に低弾性率化、低熱伝導率化、および低誘電率化することができるものが用いられる。これにより、外部からの振動や衝撃、あるいは、熱や電磁波のセンサーデバイス（慣性センサー）への伝播が抑えられ、慣性量の検出精度の低下を抑制することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１５３７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
センサーデバイスにおいては、上述した問題の他に、高温の環境に暴露された後で、常温に戻しても、慣性量の検出値が変化し続け、検出精度が低下してしまうことがあることを発明者は見出した。その原因としては、基板やセンサーデバイス（封止樹脂）、あるいは蓋部材を含むケース部材の各々が、高温に加熱された際に熱応力による変形を生じ、常温に戻したときには、各々の部材が有する線膨張係数の差異によって熱応力による変形の戻り方に差異が生じることと、常温に戻った後の所定時間は部材の変形（戻り）が継続するために、センサーデバイス（慣性センサー）に応力が加わり続けて、慣性センサーの検出値の経時変化に影響を及ぼすことを発明者は見出した。
特許文献１に記載のセンサーユニットの構成では、ケース部材内でセンサーデバイスが搭載された基板を支持するとともに、基板に搭載されたセンサーデバイスを覆う接着部材は、ケース部材の内壁との間に空間があり接続されていないので、高温の環境に暴露された後に常温に戻った後で、各部材の熱による応力発生に起因する慣性量の検出値の経時変化を抑制できない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】
【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］  本適用例にかかるセンサーユニットは、慣性センサーと、前記慣性センサーを封止する封止樹脂と、前記慣性センサーに接続され前記封止樹脂の外面に配置されている電極と、を備えたセンサーデバイスと、前記センサーデバイスが接合された基板と、前記センサーデバイスの少なくとも一部を収容するケース部材と、前記センサーデバイスと前記ケース部材とを接着し、且つ、前記基板と前記ケース部材とを接着する接着部材と、を備え、前記接着部材は、前記基板を前記ケース部材側からみた平面視において、前記センサーデバイスと重なる領域および前記センサーデバイス外縁に接続する外周領域に連続するように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、基板に接合されたセンサーデバイスを覆うケース部材側からみた平面視において、前記センサーデバイスと重なる領域およびセンサーデバイス外縁に接続する外周領域に連続するように接着部材が設けられている。これにより、基板、および、基板に接合されたセンサーデバイスが、接着部材によって強固に保持されるので、高温に加熱した際の各部材の変形が起こり難くなるため、加熱時および常温に戻される冷却時にセンサーデバイスに印加される応力が抑えられる。
したがって、センサーユニットが高温に曝されたとき、また、高温から常温に戻った後の慣性センサーの検出値の経時変化が抑えられるので、温度変化に曝されたときでも、正確な慣性量の検出をすることが可能なセンサーユニットを提供することができる。
【０００９】
［適用例２］  上記適用例にかかるセンサーユニットにおいて、前記接着部材は、前記センサーデバイスの外面のうち前記基板と対向する面以外の全面を覆うように配置されていることが好ましい。
【００１０】
本適用例によれば、基板、および、センサーデバイスが、接着部材によってより強固に保持されるので、高温に暴露されたときでも、慣性センサーの検出値の経時変化が抑えられ、より正確な慣性量を検出することが可能なセンサーユニットを提供することができる。
【００１１】
［適用例３］  上記適用例にかかるセンサーユニットにおいて、前記基板は、互いに表裏関係にある第１面および第２面と、前記第１面および前記第２面を接続する側面と、を有し、前記第１面および前記第２面に沿う方向を第１方向としたとき、前記接着部材の前記第１方向の線膨張係数が、前記基板および前記ケース部材の前記第１方向の線膨張係数よりも大きいことが好ましい。
【００１２】
本適用例によれば、基板および基板と対向するケース部材の内壁が、基板およびケース部材よりも線膨張係数が大きい接着部材によって接続されるので、高温への加熱時および加熱後の冷却時のような温度変化に曝されたときの基板の変形や、それに伴う応力の発生がより抑えられ、温度変化による慣性量の検出の低下が抑制されたセンサーユニットを提供できる。
【００１３】
［適用例４］  上記適用例にかかるセンサーユニットにおいて、前記接着部材の前記第１方向の線膨張係数が、前記基板および前記ケース部材の前記第１方向の線膨張係数のうちの大きい方の線膨張係数の４倍以下であることが好ましい。
【００１４】
本適用例によれば、高温への加熱時および加熱後の冷却時の各部材の変形や、それに伴う応力の発生による慣性量の検出値の低下がより顕著に抑えられることを発明者は見出した。
【００１５】
［適用例５］  上記適用例にかかるセンサーユニットにおいて、前記基板の前記第１方向の線膨張係数と、前記センサーデバイスの前記封止樹脂の前記第１方向の線膨張係数とが略同一であることが好ましい。ここで略同一とは、両者の差が一方の値の±１０％以内であることを意味する。
【００１６】
本適用例によれば、基板とセンサーデバイスとの線膨張係数の差異に起因する各部材の変形や、それにともなう応力の発生が抑えられることにより、温度変化による慣性量の検出値の低下を抑制することができる。
【００１７】
［適用例６］  上記適用例にかかるセンサーユニットにおいて、前記第１面の法線方向において、前記センサーデバイスの厚みｈ１と、前記基板と前記ケース部材とを接続する領域の前記接着部材の厚みｈ２との間に、ｈ２／ｈ１≦２の関係が成り立つことが好ましい。
【００１８】
本適用例によれば、基板とセンサーデバイスとの線膨張係数の差異に起因する各部材の変形や、それにともなう応力の発生が抑えられ、温度変化による慣性量の検出値の低下を抑制することができる。
【００１９】
［適用例７］  上記適用例にかかるセンサーユニットにおいて、前記基板は、前記第１面の輪郭に沿って配置された導電端子を備え、前記外面が前記基板の前記側面と対向し、前記外面に配置されている電極と前記導電端子とが導電体により接合されて前記基板に固定された側面配置センサーデバイスをさらに備えていることが好ましい。
【００２０】
本適用例によれば、側面配置センサーデバイスは、基板の第１面および第２面を接続する側面に接合され、そのセンサーデバイスとケース部材とを接続するように接着部材が設けられることになる。これにより、ケース部材の内部空間を効率的に利用できるので、小型のセンサーユニットを実現することができる。
また、基板の第１面側に別のセンサーデバイスを接合し、そのセンサーデバイスとケース部材とを接続するように接着部材を配置すると、接着部材によって、基板の第１面側および側面とケース部材とが接着されるので、ケース部材に対して、基板がより強固に保持される。
したがって、高温への加熱時および加熱後の冷却時の各部材の変形や、それに伴う応力の発生による慣性量の検出値の低下をより顕著に抑えることができる。
【００２１】
［適用例８］  上記適用例にかかるセンサーユニットにおいて、前記側面配置センサーデバイスは、第１方向に沿った軸回りの角速度を検出するように配置された角速度センサーであることが好ましい。
【００２２】
本適用例によれば、小型で、高精度にて複数軸回りの角速度を検出することが可能なセンサーユニットを提供することができる。
【００２３】
［適用例９］  本適用例にかかる電子機器は、上記適用例に記載のセンサーユニットを備えていることを特徴とする。
【００２４】
本適用例によれば、高温への加熱時や、高温から常温への冷却時に、センサーユニットの各部材に発生する変形、および、それに伴う応力変動などよってセンサーデバイスに加わる応力が抑制され、より安定した測定を行うことができると共に、センサーデバイスの検出軸のばらつきが抑制され、慣性センサーの検出精度を向上させたセンサーユニットを備えているので、より信頼性の高い電子機器を提供することが可能となる。
【００２５】
［適用例１０］  本適用例にかかる移動体は、上記適用例に記載のセンサーユニットを備えていることを特徴とする。
【００２６】
本適用例によれば、高温への加熱時や、高温から常温への冷却時に、センサーユニットの各部材に発生する変形、および、それに伴う応力変動などによってセンサーデバイスに加わる応力が抑制され、より安定した測定を行うことができると共に、センサーデバイスの検出軸のばらつきが抑制され、慣性センサーの検出精度を向上させたセンサーユニットを備えているので、より信頼性の高い移動体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態に係るセンサーユニットの概略構成を示す平面図。
【図２】第１実施形態に係るセンサーユニットの概略構成を示す正断面図。
【図３】第１実施形態に係るセンサーユニットの概略構成を示す底面図。
【図４】第１実施形態における台座の概略を示す斜視図。
【図５】センサーユニットの実装例を示す正断面図。
【図６】第２実施形態に係るセンサーユニットの概略構成を示す平面図。
【図７】図６のＡ−Ａ断面図。
【図８】第２実施形態に係るセンサーユニットの底面図。
【図９】第２実施形態における台座の概略を示す斜視図。
【図１０】台座の変形例を示す斜視図。
【図１１】センサーユニットの変形例を示す正断面図。
【図１２】一実施形態に係る電子機器の構成を概略的に示すブロック図。
【図１３】一実施形態に係る移動体の構成を概略的に示すブロック図。
【図１４】一実施形態に係る機械の構成を概略的に示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材について実際とは異なる尺度で示している場合がある。
【００２９】
（第１実施形態）
（センサーユニットの構成）
図１〜図３は、第１実施形態に係るセンサーユニットの外観を概略的に示す図であり、図１は平面図、図２は正断面図、図３は底面図である。なお、図１では、図を見易くするため、ケース部材としてのキャップを省略した図としている。また、図４は、第１実施形態における台座の概略を示す斜視図である。
【００３０】
図１に示すように、第１実施形態に係るセンサーユニット１０は、センサーデバイスとしての第１センサーデバイス２３と、第１センサーデバイス２３に接続されたコネクター１４とが設けられた基板１１と、基板１１を載置し且つコネクター１４が露出する開口部としての貫通孔１３を備えた台座２０と、を含む。また、センサーユニット１０は、台座２０に接続されて基板１１を覆うケース部材（蓋部材）としてのキャップ２４を備えている。第１センサーデバイス２３は、基板１１と台座２０との間に設けられた間隙である部品収納部１９と平面視（図示Ｚ軸方向から見たとき）で重なる位置に配置されている。なお、本実施形態では、第１センサーデバイスとして慣性センサーを用いた例で説明する。以下、構成部材について他の構成部材も含め詳細を説明する。
【００３１】
（基板）
基板１１は、表裏に主面が設けられ、一方の主面である第１面１１ａと、第１面１１ａと表裏関係にある他方の主面である第２面１１ｂと、第１面１１ａと第２面１１ｂとを繋ぐ側面を備えている。そして、基板１１は、後述する台座２０の基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、図中ハッチングで示す接続領域Ｒ１の位置で接続されている。基板１１は、例えば樹脂やセラミックといった絶縁体から形成される。基板１１の第１面１１ａおよび第２面１１ｂには、例えばめっき成膜で導電材から形成される配線パターン（実装配線や導電端子、電極など）が形成されているが、図示を省略している。なお、本実施形態の以下の説明において、第１面１１ａおよび第２面１１ｂに沿う方向を「第１方向」と呼ぶことがある。
【００３２】
台座２０に接続されている基板１１の部品収納部１９と平面視（Ｚ軸方向視）で重なる領域における第１面１１ａには、第１センサーデバイス２３、および、センサーデバイスとしての第２センサーデバイス１８が実装されている。慣性センサーである第１センサーデバイス２３は、平たい略直方体の外形を有しており、外面の輪郭は長方形に形成されている。第１センサーデバイス２３は、図示しない複数の電極としての外部電極が外面に配置されている。そして、第１センサーデバイス２３は、部品収納部１９と平面視で重なる領域にあって、外面としての底面が基板１１の第１面１１ａに重ねられるように配置される。そして、第１センサーデバイス２３は、外面に設けられている電極と基板１１に設けられた導電端子とが電気的接続を取って基板１１に実装される。実装における接続には、例えばはんだ材といった接合材が用いられる。第１センサーデバイス２３は、一軸の検出軸５０を有する角速度センサー、すなわちジャイロセンサーから構成される。角速度センサーでは、検出軸５０が底面に直交しており、検出軸５０回りの角速度が検出される。なお、本例では、第１センサーデバイス２３を角速度センサーとして一つ用いる構成を例示したが、後述する第２実施形態のように第１センサーデバイス２３と同様なセンサーデバイスを複数用いて、多軸方向の検出軸回りの角速度を検出することが可能な構成とすることもできる。例えば、直交する三軸方向の角速度を検出する場合には、それぞれのセンサーデバイスを、それぞれ直交する三方向に底面を向けて基板１１に実装することで実現することができる。
【００３３】
第２センサーデバイス１８は、例えば、加速度センサーで構成されている。本例では、一軸（検出軸５０）方向の加速度を検出可能なセンサーを例示しており、検出軸５０に沿って加速度を検出することができる。ここで、加速度センサーとしての第２センサーデバイス１８の検出軸５０は、上述した第１方向と交差（本実施形態では「直交」）する第２方向に沿っている。なお、第２センサーデバイス１８は、多軸方向の加速度を検出可能な、例えば三軸加速度センサーで構成されてもよい。三軸加速度センサーを用いれば、直交三軸に沿って加速度を検出することができる。
【００３４】
第１センサーデバイス２３、および第２センサーデバイス１８が実装された基板１１の第１面１１ａと、ケース部材としてのキャップ２４とにより形成される空間には、接着部材９１が設けられている。接着部材９１は、少なくとも第１センサーデバイス２３、および第２センサーデバイス１８を収容するキャップ２４の内壁と、基板１１をキャップ２４側からみた平面視において、第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８各々の外周を覆って、且つ、第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８とキャップ２４とを接続するように設けられている。本実施形態では、第１センサーデバイス２３、および第２センサーデバイス１８が実装された基板１１の第１面１１ａと、ケース部材としてのキャップ２４とにより形成される空間の全体に接着部材９１が充填されて固化されている。このような接着部材９１の充填状態を実現するセンサーユニット１０の製造工程については後述する。
【００３５】
基板１１の主面の内で、第１面１１ａと表裏関係にある第２面１１ｂには、コネクター１４、チップ抵抗やチップコンデンサーといったその他の電子部品１５、およびＩＣチップ（集積回路）１７などが実装されている。実装における接続には、例えば、はんだ材といった接合材が用いられる。なお、チップ抵抗またはチップコンデンサーをセンサーデバイスからの出力特性の改善に用いてもよい。また、コネクター１４、その他の電子部品１５、およびＩＣチップ（集積回路）１７などは、図示しない配線パターンで相互に電気的に接続される。なお、コネクター１４は、その底面（固定面）が基板１１の第２面１１ｂと重なるように配置され、基板１１の第２面１１ｂに取り付けられている。このように、コネクター１４が取り付けられることで、第１センサーデバイス２３の検出軸５０の方向とコネクター１４の挿入方向とを、基板１１を介して合わせることが可能となる。
【００３６】
なお、上述では、基板１１の第１面１１ａに、第１センサーデバイス２３、および第２センサーデバイス１８が実装され、第２面１１ｂに、コネクター１４、電子部品１５、およびＩＣチップ（集積回路）１７などが実装されている例で説明したが、実装する面、および組み合わせを特定するものではない。例えば、第１面１１ａに、電子部品１５、およびＩＣチップ（集積回路）１７などが実装され、第２面１１ｂに、コネクター１４、第１センサーデバイス２３、および第２センサーデバイス１８などが実装されている構成であってもよい。この場合、第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８が実装される基板１１の第２面１１ｂ側と、ケース部材として機能する台座２０の部品収納部１９とにより形成される空間に、少なくとも第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８各々の外周を覆って、且つ、第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８と台座２０の部品収納部１９の内壁とを接続するように接着部材９１が設けられる。
【００３７】
（台座）
ここで、台座２０について、図４も加えて参照しながら詳細を説明する。台座２０は、基板１１の第２面１１ｂと対向するように設けられている。台座２０は、基板１１の第２面１１ｂと対向するように設けられた板状の基体２５と、基体２５の外周に沿って基体２５から基板１１の第２面１１ｂに向かって突出する、基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃとが設けられている。台座２０は、下面（外底面）２０ｂと、下面２０ｂと表裏関係であって基体２５の内底面である上面２０ａと、基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃの上面である基板１１との接合面２２ｆとを有している。基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃのそれぞれの接合面２２ｆは、同一面で形成されている。
【００３８】
基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、基体２５の厚みＨ１（肉厚：上面２０ａと下面２０ｂとの厚さ）より大きな厚みＨ２（肉厚：接合面２２ｆと下面２０ｂとの厚さ）を有している。即ち、基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、基体２５の上面２０ａから突出している。また、本例では、Ｘ軸方向の端部にあってＹ軸方向に延びる基板接合部２２ａと、Ｙ軸方向の両端部にあってＸ軸方向に延びる基板接合部２２ｂ，２２ｃとで突出部２２が形成されている。そして、突出している基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃの内側面と基体２５の上面２０ａとで形成される空間領域が部品収納部１９となる。
【００３９】
台座２０の基板接合部２２ａには、接合面２２ｆから下面２０ｂに貫通する貫通孔１３が設けられている。貫通孔１３は、後述するように基板１１が台座２０に接続された際に、基板１１に接続されているコネクター１４を収納するように設けられている。貫通孔１３は、コネクター１４の外形よりも一回り大きな形状を有した孔である。本例の貫通孔１３は、矩形状の開口を有した孔である。さらに、台座２０には、基体２５の外周端部に薄肉状に設けられた鍔部２１が設けられている。
【００４０】
そして、基板１１の外周部およびコネクター１４を挿入する貫通孔１３の外周部を含む接続領域Ｒ１において、基板１１が基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上に接続されることにより、台座２０に基板１１が支持される。基板１１の接続方法は特に限定されないが、例えば接着剤による接続、あるいはネジ止めによる固定などを用いることができる。なお、接着剤による固定とネジ止めとを併用するのが好ましく、これにより、突出部２２への基板１１の固定を確実に行うことができる。また、台座２０と基板１１との間に接着剤の層が介在するため、台座２０からの振動を接着剤が吸収、緩和し、基板１１の不要な振動が抑制される。その結果、センサーユニット１０の検出精度がより向上する。
【００４１】
なお、基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、少なくとも交差する２方向に延在していればよく、基板１１を確実に接続することが可能である。例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のそれぞれに複数の突起部が設けられてもよいし、基板接合部２２ａのＹ軸方向の中央部からＸ軸方向に向かって延在する一つの突起部が設けられている構成でもよい。このように、基板１１が、その外周部において、部品収納部１９の周囲に設けられている基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃに接合して支持されることから、基板１１のばたつきや撓みが抑えられ、基板１１に接続されているコネクター１４の脱着をよりスムースに、確実に行うことができる。また、コネクター１４の周囲で基板１１と台座２０とが接合されることから、コネクター１４の接続されている周辺の基板１１が撓み難くなり、コネクター１４の脱着をよりスムースに、確実に行うことができる。
【００４２】
上面２０ａを基準としたときの突出部２２の高さは、突出部２２に基板１１が接続されたとき、コネクター１４の入出力面１４ａが、貫通孔１３の内に収まるように設定される。換言すれば、突出部２２に基板が接続されたとき、コネクター１４の入出力面１４ａが基体２５の下面２０ｂ（台座２０の下面）より内側（上面２０ａ側）に位置している。このように構成することで、不測の事態が起こってもコネクター１４に衝撃や負荷が加わることが防止でき、コネクター１４の破損を防止することが可能となる。なお、貫通孔１３とコネクター１４の外周部との隙間には、充填材１６が配設されている。このように充填材１６によって隙間が埋められていることにより、台座２０の下面（基体２５の下面２０ｂ）への開口部が塞がれるため、台座２０の下面側から基板１１と台座２０との間に設けられた間隙である部品収納部１９への水分、塵などの異物侵入を防止することが可能となる。
【００４３】
台座２０をこのような構成とすることにより、基板１１を簡単に支持することができるとともに、基板１１と基体２５との間に、チップ抵抗やチップコンデンサーといったその他の電子部品１５、およびＩＣチップ（集積回路）１７などを収容するスペース（部品収納部１９）を確保することができる。このようにして基板１１を固定すると、基板１１と基体２５との間に空間が形成され、当該空間内に、電子部品１５、およびＩＣチップ（集積回路）１７などが収容される。これにより、これら部品と台座２０との接触が防止され、センサーユニット１０の信頼性が向上する。また、鍔部２１には、後述するケース部材としてのキャップ２４が接合されている。キャップ２４は、例えばエポキシ樹脂を基材とした樹脂接着剤などを用いることにより、容易に台座２０に接合することができる。
【００４４】
このような台座２０の構成材料としては、特に限定されないが、制振特性を有する材料であるのが好ましい。これにより、基板１１の不要な振動が抑えられ、第１センサーデバイス２３、および第２センサーデバイス１８などの検出精度が向上する。このような材料としては、例えば、マグネシウム合金、鉄系合金、銅合金、マンガン合金、Ｎｉ−Ｔｉ系合金などの各種制振合金が挙げられる。
【００４５】
（ケース部材）
ケース部材としてのキャップ２４は、箱状をなしており、基板１１を覆うように鍔部２１の部分で台座２０に固定されている。キャップ２４は、台座２０の鍔部２１に沿った略矩形状の開口を有し、その開口が台座２０に向かうように配置され、樹脂接着剤などにより台座２０に接合されている。なお、キャップ２４の台座２０への接合方法は、ネジ止めを用いてもよい。
【００４６】
このようなキャップ２４の構成材料としては、アルミニウム、ステンレス、鉄系合金、銅系合金などの薄板に表面処理を施した材料を用い、プレス成型などによって形成されたキャップ２４を適用することが好ましい。具体的には、接着部材９１の上述した第１方向（基板１１の第１面１１ａおよび第２面１１ｂの方向に沿った方向）の線膨張係数よりも、ケース部材としてのキャップ２４の第１方向の線膨張係数の方が小さい材料を用いることが好ましい。このとき、基板１１の第１方向の線膨張係数についても、接着部材９１の第１方向の線膨張計数よりも小さいことが好ましい。このようにすることにより、基板１１および基板１１と対向するケース部材としてのキャップ２４の内壁が、基板１１およびキャップ２４よりも線膨張係数が大きい接着部材９１によって接続されるので、高温への加熱時および加熱後の冷却時のような温度変化に曝されたときの基板１１の変形や、それに伴う応力の発生がより抑えられ、温度変化によるセンサーユニット１０の慣性量の検出の低下を抑制することができる。
【００４７】
なお、キャップ２４の構成材料は、接着部材９１の構成材料として、線膨張係数などの特性が適切なものを用いた場合には、上記した金属・合金材料には特に限定されず、各種樹脂材料などを用いることもできる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４８】
ここで、先に少し触れた、センサーユニット１０の組立工程について説明する。
上述した構成のセンサーユニット１０の組立工程では、まず、基板１１に、第１センサーデバイス２３、第２センサーデバイス１８、ＩＣチップ１７、コネクター１４、およびその他電子部品１５などの電子部品を実装する。次に、各電子部品が実装された基板１１を、台座２０に位置決め・固定する。次に、キャップ２４の開口部を上向きにして置いた状態で、そのキャップ２４の開口部から、硬化前の液状またはゲル状の接着部材９１を所定量入れる。そして、接着部材９１が所定量入れられたキャップ２４の開口部側から、各電子部品が実装された基板１１を固定した台座２０を位置決めしながら嵌め込み、キャップ２４と台座２０とを接着剤により固定する。そして、キャップ２４と台座２０とを接着する接着剤、および、第１センサーデバイス２３、第２センサーデバイス１８が実装された基板１１の第１面１１ａと、キャップ２４の内壁と間に充填された状態の接着部材９１を加熱することなどにより硬化させて、一連のセンサーユニット１０の製造工程を終了する。
【００４９】
以上説明したセンサーユニット１０を実装基板に実装する構成について、図５を用いて説明する。図５は、センサーユニットの実装例を示す正断面図である。なお、同図においては、上述の実施形態と同じ構成には同符号を付してあり、また実装基板に係る構成は２点鎖線によって表してある。また、上述の実施形態と同じ構成の説明は省略する。
【００５０】
図５に示すように、センサーユニット１０は、コネクター１４（オス型コネクター）に実装基板３０側のコネクター３１（メス型コネクター）が挿入されるとともに、実装基板３０の上面３０ａに台座２０の下面２０ｂが重なるように配置されて接続されている。このように、センサーユニット１０のコネクター１４と実装基板３０のコネクター３１とを直接接続する。なお、コネクター１４がオス型コネクター、コネクター３１がメス型コネクターの例で説明したが、逆の構成、即ちコネクター１４がメス型コネクター、コネクター３１がオス型コネクターであってもよい。
【００５１】
また、センサーユニット１０の外周下部（図中符号Ｗで示す範囲）を接着剤２８などによって接合してもよい。この接合によって、センサーユニット１０を実装基板３０により強固に接合することができる。なお、接着剤２８は、センサーユニット１０の底面（台座２０の基体２５の下面２０ｂ）と実装基板３０との間に施してもよい。接着剤２８は、センサーユニット１０の外周下部の全周に亘って施すことでシール効果が生じる。このように、接着剤２８をセンサーユニット１０の外周下部の全周に亘って施すことでセンサーユニット１０の底面（台座２０の基体２５の下面２０ｂ）に位置する貫通孔１３からの異物侵入を防止することが可能となる。
【００５２】
また、センサーユニット１０の外周下部（図中符号Ｗで示す範囲）に位置するキャップ２４の表面に、接着剤２８の濡れ性を向上させるための処理を施すことが好ましい。この処理方法としては、ホーニング、あるいはエッチングなどによりキャップ２４の表面を粗くする処理（例えば、ＭＡＴ処理）などを用いることができる。また、キャップ２４の材質がアルミニウムを用いている場合には、図中符号Ｗで示す範囲を除きアルマイト処理を施し、図中符号Ｗで示す範囲にアルマイト処理を施さない方法を適用することができる。なお、符号Ｗで示す範囲は、キャップ２４の開口する端から１ｍｍ程度であることが好ましい。
【００５３】
このように、センサーユニット１０の外周下部（図中符号Ｗで示す範囲）の処理を行うことにより、図中符号Ｗで示す範囲における接着剤２８の濡れ性を向上させることができ、接着剤の塗布を確実に行うことが可能となる。また、図中符号Ｗで示す範囲以外への接着剤２８の流れ出しを防止することができる。これらにより、接着剤２８の塗布量を安定させ、シール効果をより確実にすることができる。
【００５４】
上述した第１実施形態のセンサーユニット１０によれば、第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８各々の外周を覆って、且つ、第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８とケース部材としてのキャップ２４との間に形成される空間に、第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８とキャップ２４の内壁とを接続するように接着部材９１を設けた。これにより、基板１１、および、基板１１に接合された第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８が、接着部材９１によってよりキャップ２４内に強固に保持されるので、高温に加熱した際の基板１１の変形が起こり難くなるため、加熱時および常温に戻される冷却時に第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８に印加される応力が抑えられる。したがって、センサーユニット１０が高温に曝されたとき、また、高温から常温に戻った後の第１センサーデバイス２３や第２センサーデバイス１８各々の検出値の低下が抑えられるので、温度変化に曝されたときでも、正確な慣性量の検出をすることが可能なセンサーユニット１０を提供することができる。
【００５５】
また、第１実施形態のセンサーユニット１０によれば、部品収納部１９より厚い肉厚を有する基板接合部２２ａと基板接合部２２ｂおよび基板接合部２２ｃとが、交差する２方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に延在して設けられている。そしてこの基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃに、例えば第１センサーデバイス２３やコネクター１４が接続された基板１１が接続される。基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、肉厚が厚く交差する２方向に延在しているため剛性が高く、且つ台座２０の底面（下面２０ｂ）を基準として一体的に接合面２２ｆの高さを揃えることができるため、高さのばらつきを抑えることができ、基板１１の接合姿勢を安定させることができる。これにより、台座２０の底面（実装基板への接続面である下面２０ｂ）基準での基板１１の姿勢を揃える（ばらつきを小さくする）ことが可能となり、結果として第１センサーデバイス２３などのセンサーデバイスの検出軸方向のばらつきを抑えることができ、検出精度を安定させることができる。
【００５６】
また、センサーユニット１０によれば、台座２０の開口部としての貫通孔１３の中にコネクター１４が露出しているため、センサーユニット１０が接続される実装基板３０のコネクター３１とセンサーユニット１０のコネクター１４とを直接接続することができる。これにより、従来用いていた配線やフレキシブル配線基板などが不要となり、配線やフレキシブル配線基板の共振現象が基板を介して慣性センサーとしての第１センサーデバイス２３に伝播し、第１センサーデバイス２３の特性に影響を与えることが生じなくなる。また、第１センサーデバイス２３は、台座２０と基板１１とが接続されている接続領域Ｒ１以外の位置で基板１１に接続されているため、台座２０から受ける応力変動（熱歪み、振動、衝撃など）が第１センサーデバイス２３に伝播し難い。したがって、本例のセンサーユニット１０は、外部からの共振振動、応力変動などを抑制し、より安定した測定を行うことが可能となる。
【００５７】
（第２実施形態）
次に、センサーユニットの第２実施形態について、図６〜図８、および図９を参照して説明する。図６〜図８は、第２実施形態に係るセンサーユニットの概略構成を示すものであり、図６は平面図、図７は図６のＡ−Ａ断面図、図８は底面図である。なお、図６では、図を見易くするため、ケース部材としてのキャップを省略した図としている。また、図９は、第２実施形態における台座の概略を示す斜視図である。なお、前述の第１実施形態と同様の構成については同符号を付している。また、同じ構成についての説明は省略することがある。
【００５８】
図６〜図８に示すように、第２実施形態に係るセンサーユニット６０は、センサーデバイスとしての第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８と、側面配置センサーデバイスとしての第３センサーデバイス３３および第４センサーデバイス４３と、第１、第２、第３、第４センサーデバイス２３，１８，３３，４３に接続されたコネクター１４とが設けられた基板１１と、基板１１を載置し且つコネクター１４が露出する開口部としての貫通孔１３を備えた台座４０と、を含む。また、センサーユニット６０は、台座４０に接続されて基板１１を覆うケース部材としてのキャップ２４を備えている。第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８は、基板１１と台座４０との間に設けられた間隙である部品収納部１９と平面視（図示Ｚ軸方向から見たとき）で重なる位置における基板１１の第１面１１ａに所謂横置きで配置されている。また、第３センサーデバイス３３および第４センサーデバイス４３は、基板１１の切り欠き部１１ｈ，１１ｋに所謂縦置きで実装されている。この第１センサーデバイス２３、第３センサーデバイス３３および第４センサーデバイス４３の実装については後述する。なお、本実施形態では、第１センサーデバイス２３、第３センサーデバイス３３および第４センサーデバイス４３として慣性センサーを用いた例で説明する。以下、構成部材について他の構成部材も含め詳細を説明する。
【００５９】
（基板）
基板１１は、表裏に主面が設けられ、一方の主面である第１面１１ａと、第１面１１ａと表裏関係にある他方の主面である第２面１１ｂと、第１面１１ａと第２面１１ｂとを繋ぐ側面を備えている。加えて本例の基板１１は、２つの角部に切り欠き部１１ｈと切り欠き部１１ｋとを有している。切り欠き部１１ｈは、基板１１の第１面１１ａの向く方向であるＺ軸方向と直交するＹ軸方向に側面１１ｃを有している。また、切り欠き部１１ｋは、Ｚ軸方向およびＹ軸方向の双方と直交するＸ軸方向に側面１１ｄを有している。そして、基板１１は、後述する台座４０の基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、図中ハッチングで示す接続領域Ｒ１の位置で接続されている。基板１１は、例えば樹脂やセラミックといった絶縁体から形成される。基板１１の第１面１１ａおよび第２面１１ｂには、例えばめっき成膜で導電材から形成される配線パターン（実装配線や導電端子、電極など）が形成されている。また、切り欠き部１１ｈ，１１ｋの縁（第１面１１ａの輪郭）に沿った第１面１１ａには、後述する第３センサーデバイス３３および第４センサーデバイス４３を実装する導電端子が配置されている。なお、これらの配線パターン（実装配線や導電端子、電極など）は、図示を省略している。
【００６０】
台座４０に接続されている基板１１の部品収納部１９と平面視（Ｚ軸方向視）で重なる領域における第１面１１ａには、第１センサーデバイス２３、および第２センサーデバイス１８が実装されている。慣性センサーである第１センサーデバイス２３は、平たい略直方体の外形を有しており、外面の輪郭は長方形に形成されている。第１センサーデバイス２３は、図示しない複数の電極としての外部電極が外面に配置されている。そして、第１センサーデバイス２３は、部品収納部１９と平面視で重なる領域にあって、外面としての底面が基板１１の第１面１１ａに重ねられるように配置される。そして、第１センサーデバイス２３は、外面に設けられている導電端子と基板１１に設けられた電極とが電気的接続を取って、基板１１に実装される。実装における接続には、例えばはんだ材といった接合材が用いられるが図示では省略している。第１センサーデバイス２３は、一軸の検出軸５０を有する角速度センサー、すなわちジャイロセンサーから構成される。角速度センサーでは、検出軸５０が底面に直交しており、検出軸５０回りの角速度が検出される。
【００６１】
さらに、基板１１の切り欠き部１１ｈには、その側面１１ｃに第３センサーデバイス３３が実装されている。第３センサーデバイス３３は、図示しない複数の電極としての外部電極が外面（底面）に配置されている。そして、第３センサーデバイス３３は、部品収納部１９の内の段差部１９ｂ（図９参照）と平面視で重なる領域にあって、底面が切り欠き部１１ｈの側面１１ｃに対向し当接された状態で、基板１１に実装（固定）されている。第３センサーデバイス３３は、その底面（外面）に設けられている電極（図示せず）と、切り欠き部１１ｈの縁に沿って設けられている導電端子（図示せず）とが、例えばはんだ材といった接合材としての導電体３８によって電気的接続を取って実装される。第３センサーデバイス３３は、一軸の検出軸５１を有する角速度センサー、すなわちジャイロセンサーから構成される。角速度センサーでは、検出軸５１が底面に直交しており、Ｙ軸方向に沿った検出軸５１回りの角速度が検出される。
【００６２】
また、第３センサーデバイス３３と同様に、第４センサーデバイス４３も基板１１に実装されている。第４センサーデバイス４３は、基板１１の切り欠き部１１ｋに配置されている。第４センサーデバイス４３は、図示しない複数の電極が外面（底面）に配置されている。そして、第４センサーデバイス４３は、部品収納部１９の内の段差部１９ｃ（図９参照）と平面視で重なる領域にあって、底面が切り欠き部１１ｋの側面１１ｄに対向し当接された状態で、基板１１に実装（固定）されている。第４センサーデバイス４３は、その底面（外面）に設けられている電極（図示せず）と、切り欠き部１１ｋの縁に沿って設けられている導電端子（図示せず）とが、例えばはんだ材といった接合材としての導電体３９によって電気的接続を取って実装される。第４センサーデバイス４３は、一軸の検出軸５２を有する角速度センサー、すなわちジャイロセンサーから構成される。角速度センサーでは、検出軸５２が底面に直交しており、Ｘ軸方向に沿った検出軸５２回りの角速度が検出される。
【００６３】
第２センサーデバイス１８は、例えば、加速度センサーで構成されている。本例では、一軸（検出軸５０）方向の加速度を検出可能なセンサーを例示しており、検出軸５０に沿って加速度を検出することができる。なお、第２センサーデバイス１８は、多軸方向の加速度を検出可能な、例えば三軸加速度センサーで構成されてもよい。三軸加速度センサーを用いれば、直交三軸に沿って加速度を検出することができる。
【００６４】
第１センサーデバイス２３、第３センサーデバイス３３、第４センサーデバイス４３、および第２センサーデバイス１８が実装された基板１１の第１面１１ａと、ケース部材としてのキャップ２４とにより形成される空間には、接着部材９１が設けられている。このうち、第３センサーデバイス３３および第４センサーデバイス４３においては、基板１１の第１面１１ａ側に突き出た部分の外周とキャップ２４とが接続されるように接着部材９１が設けられている。
ここで、第３センサーデバイス３３および第４センサーデバイス４３が、振動子と振動子を収納するパッケージ部材を備え、振動駆動させている振動子の振動数変化により角速度あるいは加速度を検出する方式のセンサーデバイスである場合、上記のようにパッケージ部材とケース部材とを接着部材９１で接続することは基板とケース部材とがパッケージ部材を介して接続することとなる。このように基板系の振動要素の接続状況を変化させることで基板系の固有振動数と振動子の駆動周波数との差を大きくすることができる。これにより両者の振動数が接近していることで共振現象が発生しセンサーデバイスの出力異常低下が起こることを防ぐことができる。
【００６５】
基板１１の主面の内で、第１面１１ａと表裏関係にある第２面１１ｂには、コネクター１４、チップ抵抗やチップコンデンサーといったその他の電子部品１５、およびＩＣチップ（集積回路）１７などが実装されている。実装における接続には、例えば、はんだ材といった接合材が用いられる。なお、チップ抵抗またはチップコンデンサーをセンサーデバイスからの出力特性の改善に用いてもよい。また、コネクター１４、その他の電子部品１５、およびＩＣチップ（集積回路）１７などは、図示しない配線パターンで相互に電気的に接続される。なお、コネクター１４は、その底面（固定面）が基板１１の第２面１１ｂと重なるように配置され、基板１１の第２面１１ｂに取り付けられている。このように、コネクター１４が取り付けられることで、第１センサーデバイス２３の検出軸５０の方向とコネクター１４の挿入方向とを、基板１１を介して合わせることが可能となる。
【００６６】
なお、上述では、基板１１の第１面１１ａに、第１センサーデバイス２３、および第２センサーデバイス１８が実装され、第２面１１ｂに、コネクター１４、電子部品１５、およびＩＣチップ（集積回路）１７などが実装されている例で説明したが、実装する面、および組み合わせを特定するものではない。例えば、第１面１１ａに、電子部品１５、およびＩＣチップ（集積回路）１７などが実装され、第２面１１ｂに、コネクター１４、第１センサーデバイス２３、および第２センサーデバイス１８などが実装されている構成であってもよい。
【００６７】
（台座）
ここで、台座４０について、図９も加えて参照しながら詳細を説明する。台座４０は、基板１１の第２面１１ｂと対向するように設けられている。台座４０は、基板１１の第２面１１ｂと対向するように設けられた板状の基体２５と、基体２５の外周に沿って基体２５から基板１１の第２面１１ｂに向かって突出する、基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃとが設けられている。台座４０は、下面（外底面）２０ｂと、下面２０ｂと表裏関係であって基体２５の内底面である上面２０ａと、基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃの上面である基板１１との接合面２２ｆとを有している。基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃのそれぞれの接合面２２ｆは、同一面で形成されている。基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、基体２５の厚みＨ１（肉厚：上面２０ａと下面２０ｂとの厚さ）より大きな厚みＨ２（肉厚：接合面２２ｆと下面２０ｂとの厚さ）を有している。即ち、基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、基体２５の上面２０ａから突出している。また、本例では、Ｘ軸方向の端部にあってＹ軸方向に延びる基板接合部２２ａと、Ｙ軸方向の両端部にあってＸ軸方向に延びる基板接合部２２ｂ，２２ｃとで突出部２２が形成されている。
【００６８】
また、基板接合部２２ａが設けられている側と反対側の２つの角部には、上面２０ａから段差を有し、上面２０ａの部分よりさらに肉厚の薄い厚みＨ３を有する段差部１９ｂと段差部１９ｃが設けられている。段差部１９ｂおよび段差部１９ｃには、前述した第３センサーデバイス３３および第４センサーデバイス４３が配置される。このように段差部１９ｂ，１９ｃを設けることで、厚さの異なる領域が部品収納部１９に設けられることになり、部品収納部１９の剛性を高めることができる。これにより台座４０の剛性も高まり、台座４０の変形などを起こり難くすることができる。そして、突出している基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃの内側面と基体２５の上面２０ａ、および段差部１９ｂおよび段差部１９ｃの上面２０ｃとで形成される空間領域が部品収納部１９となる。
【００６９】
さらに、台座４０の基板接合部２２ａには、接合面２２ｆから下面２０ｂに貫通する貫通孔１３が設けられている。貫通孔１３は、後述するように基板１１が台座４０に接続された際に、基板１１に接続されているコネクター１４を収納するように設けられている。貫通孔１３は、コネクター１４の外形よりも一回り大きな形状を有した孔である。本例の貫通孔１３は、矩形状の開口を有した孔である。また、台座４０には、基体２５の外周端部に薄肉状に設けられた鍔部２１が設けられている。
【００７０】
そして、基板１１の外周部およびコネクター１４を挿入する貫通孔１３の外周部を含む接続領域Ｒ１において、基板１１が基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上に接続されることにより、台座４０に基板１１が支持される。台座４０への基板１１の支持については、前述の第１実施形態と同様であるのでここでの説明は省略する。
【００７１】
上面２０ａを基準としたときの突出部２２の高さは、突出部２２に基板１１が接続されたとき、コネクター１４の入出力面１４ａが、貫通孔１３の内に収まるように設定される。換言すれば、突出部２２に基板が接続されたとき、コネクター１４の入出力面１４ａが基体２５の下面２０ｂ（台座４０の下面）より内側（上面２０ａ側）に位置している。このように構成することで、不測の事態が起こってもコネクター１４に衝撃や負荷が加わることが防止でき、コネクター１４の破損を防止することが可能となる。なお、貫通孔１３とコネクター１４の外周部との隙間には、充填材１６が配設されている。このように充填材１６によって隙間が埋められていることにより、台座４０の下面（基体２５の下面２０ｂ）への開口部が塞がれるため、台座４０の下面側から基板１１と台座４０との間に設けられた間隙である部品収納部１９への水分、塵などの異物侵入を防止することが可能となる。
【００７２】
また、台座４０の基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上に、基板１１を接続したときに、第３センサーデバイス３３および第４センサーデバイス４３は、段差部１９ｂおよび段差部１９ｃの上面２０ｃとの間に、間隙が設けられるように配置されている。このように、間隙を設けることにより、外部から台座４０が受ける衝撃、あるいは変形などの応力が、第３センサーデバイス３３および第４センサーデバイス４３などのセンサーデバイスに直接伝わることを防止することができ、センサーデバイスの検出精度を高めることが可能となる。
【００７３】
台座４０をこのような構成とすることにより、基板１１を簡単に支持することができるとともに、基板１１と基体２５との間に、チップ抵抗やチップコンデンサーといったその他の電子部品１５、およびＩＣチップ（集積回路）１７などを収容するスペース（部品収納部１９）を確保することができる。このようにして基板１１を固定すると、基板１１と基体２５との間に空間が形成され、当該空間内に、電子部品１５、およびＩＣチップ（集積回路）１７などが収容される。これにより、これら部品と台座４０との接触が防止され、センサーユニット６０の信頼性が向上する。また、鍔部２１には、後述するケース部材としてのキャップ２４が接合されている。キャップ２４は、例えばエポキシ樹脂を基材とした樹脂接着剤などを用いることにより、容易に台座４０に接合することができる。なお、ケース部材としてのキャップ２４は、前述の第１実施形態と同様であるので本実施形態での説明は省略する。
【００７４】
このような台座４０の構成材料としては、特に限定されないが、制振特性を有する材料であるのが好ましい。これにより、基板１１の不要な振動が抑えられ、第１センサーデバイス２３、第２センサーデバイス１８、第３センサーデバイス３３、および第４センサーデバイスの検出精度が向上する。このような材料としては、例えば、マグネシウム合金、鉄系合金、銅合金、マンガン合金、Ｎｉ−Ｔｉ系合金などの各種制振合金が挙げられる。
【００７５】
以上説明したセンサーユニット６０は、前述の第１実施形態と同様に実装基板に実装することができる。なお、実装構成、およびキャップ２４の表面処理などについては、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００７６】
上述した第２実施形態のセンサーユニット６０によれば、前述の第１実施形態と同様な効果を有すると共に、次のような効果も併せて有している。なお、ここでの説明では、第１実施形態と重複する効果の記載は省略し、異なる効果について記載する。
【００７７】
第２実施形態のセンサーユニット６０は、第３センサーデバイス３３を基板１１の切り欠き部１１ｈの側面１１ｃに実装し、第４センサーデバイス４３を、基板１１の切り欠き部１１ｋの側面１１ｄに実装している。このように、センサーデバイスを基板１１の側面１１ｃ，１１ｄに対向して実装し、第３センサーデバイス３３および第４センサーデバイス４３の電極と基板１１の導電端子とを接合材としての導電体３８，３９により電気的かつ機械的に確実に固定することにより、既存のセンサーパッケージを用いて小型で低背なセンサーユニットを提供できる。また、センサーユニット６０では、台座４０に段差部１９ｂ，１９ｃが設けられている。このように段差部１９ｂ，１９ｃを設けることで、センサーユニットの高さ方向の寸法を小さくすることができる。
【００７８】
また、本実施形態のセンサーユニット６０は、基板１１の切り欠き部１１ｈの側面１１ｃに実装された第３センサーデバイス３３および基板の切り欠き部１１ｋの側面１１ｄに実装された第４センサーデバイス４３の各々と、ケース部材としてのキャップ２４の内壁とを接続するように接着部材９１が設けられている。即ち、第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８が実装された基板１１の第１面１１ａ側だけでなく、第３センサーデバイス３３および第４センサーデバイス４３が実装された基板１１の側面１１ｃ側および側面１１ｄ側のキャップ２４の内壁との間の空間にも接着部材９１が配置される。
これにより、上記第１実施形態のセンサーユニット１０よりも、各センサーデバイスが実装された基板１１が、接着部材９１によって、キャップ２４に対してより強固に保持される。したがって、高温への加熱時および加熱後の冷却時の各部材の変形や、それに伴う応力の発生による慣性量の検出値の低下をより顕著に抑えることができるとともに、耐衝撃性の高いセンサーユニット６０を実現することができる。
【００７９】
また、樹脂により形成されている基板１１は、単一温度において複数の共振周波数のモードを有し、即ち複数の共振点を有しており、各共振点における共振周波数は温度と共に所定の傾きにて変化することが知られている。これにより、センサーデバイスの各慣性センサーのセンサー素子からの漏れ振動と同期してしまうと、基板１１とセンサー素子とが共振し、慣性の測定値の誤差を引き起こす虞があった。本実施形態によれば、第３センサーデバイス３３および第４センサーデバイス４３とキャップ２４とが接着部材９１により保持されることにより、第３センサーデバイス３３および第４センサーデバイス４３の各々に備わる慣性センサーのセンサー素子の振動漏れが抑制される。したがって、各センサーデバイスの慣性センサー（センサー素子）からの漏れ振動が抑えられ、基板１１の共振による慣性の測定誤差を抑えることができるという効果を奏する。
【００８０】
（台座の変形例）
台座の変形例について、図１０を参照しながら説明する、図１０は、台座の変形例を示す斜視図である。図１０に示す台座８０は、第２実施形態で説明した台座４０と基板接合部の構成が異なっている。本説明では、第２実施形態の台座４０と異なる構成を説明し、同様な構成については説明を省略する。
【００８１】
台座８０は、第２実施形態の台座４０に設けられている基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃに加えて、基板接合部２２ｄが設けられている。基板接合部２２ｄは、基板接合部２２ａの設けられている端と反対側の端側に有って、段差部１９ｂと段差部１９ｃとの間に設けられている。基板接合部２２ｄは、他の基板接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃと同一平面となる高さの上面を有している。
【００８２】
このような台座８０によれば、基板１１における４方向の外周を接続することができるため、第２実施形態の台座４０と比べ更に、接続された基板１１のばたつきや撓みが生じ難く、基板１１に接続されている第３センサーデバイス３３、第４センサーデバイス４３、コネクター１４の接合の信頼度を高めることができる。また、コネクター１４の脱着をよりスムースに、確実に行うことができる。
【００８３】
（センサーユニットの変形例）
次に、センサーユニットの変形例について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、センサーユニットの変形例を示す正断面図である。図１１に示すセンサーユニット１１０は、第１実施形態で説明したセンサーユニット１０（図１〜図３を参照）と、充填部材の充填状態の態様が異なっている。以下、本変形例の説明では、第１実施形態の接着部材９１と異なる構成を説明し、同様な構成については同一符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００８４】
図１１に示すように、本変形例のセンサーユニット１１０では、第１センサーデバイス２３、および第２センサーデバイス１８が実装された基板１１の第１面１１ａ側と、ケース部材としてのキャップ２４とを接続するように設けられた接着部材９１は、第１センサーデバイス２３、および第２センサーデバイス１８を収容するキャップ２４の内壁と、基板１１をキャップ２４側からみた平面視において、第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８各々の外周を覆って、且つ、その第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８各々の外周を覆った領域にて、第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８とキャップ２４とを接続するように設けられている。
【００８５】
上記第１実施形態のセンサーユニット１０では、第１センサーデバイス２３、および第２センサーデバイス１８が実装された基板１１の第１面１１ａと、ケース部材としてのキャップ２４とにより形成される空間の全体に接着部材９１が充填されて固化された構成を示した（図１〜図３を参照）。これに限らず、本変形例のセンサーユニット１１０のように、接着部材９１を、少なくとも第１センサーデバイス２３、および第２センサーデバイス１８を収容するキャップ２４の内壁と、基板１１をキャップ２４側からみた平面視において、第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８各々の外周を覆った領域にて、第１センサーデバイス２３および第２センサーデバイス１８とキャップ２４とを接続するように設けた構成によれば、上記実施形態のセンサーユニット１０の構成により得られる効果と概ね同様な効果を得ることができる。
【００８６】
以下、本発明を実施例に基づき詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００８７】
１．センサーユニット（サンプル）の作成
上記実施形態および変形例で説明したセンサーユニットを構成する主要な部材のうち、下記実施例で示すように、一部の部材を変更した複数の組み合わせにてセンサーユニットを作成した。ここで、使用する各部材の特性のうち、本発明の効果に特に寄与すると考えられる線膨張係数（上述した「第１方向」に沿う方向の線膨張係数）を測定して明らかにした。線膨張係数の測定には、部材の種類ごとに、次に示すＪＩＳ規格のいずれかの熱膨張の測定法を用いた。
＜金属系材料＞ＪＩＳ２２８５：２００３「金属材料の線膨張係数の測定法など」
＜樹脂系材料＞ＪＩＳ  Ｋ７１９７「プラスチックの熱機械分析による線膨張率試験方法」
また、センサーユニットの構成のうち、部材の種類を含む下記１−（１）〜１−（３）の構成については、後述の各実施例において共通の構成とした。
１−（１）接着部材の配置の態様は、各部材の特性の差が顕著に発現すると考えられることから、図１１に示す変形例のセンサーユニット１１０における接着部材９１の態様とした。
１−（２）基板１１の材料として、汎用のＦＲ４基板を用いた。基板１１の線膨張係数は１４ｐｐｍ／℃（１３〜１５ｐｐｍ／℃）であった。
１−（３）センサーモジュールの封止樹脂として、ＬＳＩ用のモールド材を用いた。この封止樹脂の線膨張係数は１３ｐｐｍ／℃（１２〜１４ｐｐｍ／℃）であった。
２．熱的ストレス印加後の加速度測定値の安定性評価
後述する各実施例および比較例で得られたセンサーユニットは、以下に示す評価方法により、熱的ストレス印加後の加速度測定値の安定性評価をおこなった。
２−（１）熱的ストレスの印加とその後の加速度の測定
作成したセンサーユニットを恒温槽内に載置し、恒温槽を常温から９０℃に加熱し、９０℃に達してから１時間の高温放置を行った後、恒温槽を常温設定にして常温まで冷却した。そして、センサーユニットが常温になってから、加速度センサー（第２センサーデバイス１８）により加速度の測定を開始し、２００時間の測定を行った。
【００８８】
２−（２）加速度測定値の安定性評価
センサーユニットが常温になってから１５０時間連続測定した加速度測定値の変化率を確認した。加速度の測定は一水準につき５個のサンプルにて行い、それらの平均変化率を加速度測定値の変化率として、次の評価基準にて評価した。
◎：１％未満
○：１％以上、４％未満
△：４％以上、１１％未満
×：１１％以上
【００８９】
（比較例）
比較例のセンサーユニットとして、図１１に示すセンサーユニット１１０の構成のうち、接着部材９１の態様について次のように変更した二水準のサンプルを作成した。
＜水準Ａ＞：接着部材９１がキャップ２４の内壁に触れずに、接着部材９１とキャップ２４との間に隙間を設けた構成とした。
＜水準Ｂ＞：接着部材９１がセンサーデバイス（２３，１８）とキャップ２４の内壁とに接触するように設けられてはいるが、センサーデバイス（２３，１８）の側面（外周）を覆ってはおらず、接着部材９１からセンサーデバイス（２３，１８）の側面が露出した構成とした。
なお、上述した共通材料を用いる部材の他の部材の材料には、次のものを用いた。
ケース部材：アルミ合金（線膨張係数：１８〜２４ｐｐｍ／℃）
接着部材：エポキシ系樹脂（電子部品ポッティング用、線膨張係数：４１ｐｐｍ／℃）
そして、作成した「水準Ａ」および「水準Ｂ」の各々のサンプルについて、上記した熱的ストレス印加後の加速度の測定と、その安定性評価を行った。その結果、「水準Ａ」および「水準Ｂ」いずれも×評価となった。
【００９０】
（実施例１）
［サンプルの作成１］
次に、実施例１のセンサーユニットの作成、および、そのセンサーユニットにおける熱的ストレス印加後の加速度測定値の安定性評価結果について説明する。実施例１では、上述した共通材料を用いる各部材の他、接着部材９１には上記比較例と同じエポキシ系樹脂（線膨張係数４１ｐｐｍ／℃）を用いるとともに、次に示す４水準の材料をキャップ２４の材料として用いて４水準のセンサーユニット１１０を形成した。
１ａ）．アルミ合金（線膨張係数：２３ｐｐｍ／℃）
１ｂ）．黄銅（線膨張係数：２０ｐｐｍ／℃）
１ｃ）．ステンレス（線膨張係数：１０．４ｐｐｍ／℃）
１ｄ）．石英（線膨張係数：１０．３ｐｐｍ／℃）
【００９１】
［評価結果１］
実施例１の各サンプルについて、上述の加速度測定値の安定性評価を実施した結果いずれのサンプルについても評価が◎（非常に良い）となった。このことから、次の考察を得た。
１）．アルミ合金、黄銅、ステンレス、および石英のいずれもが、センサーユニット１１０のキャップ２４の材料として好適に適用できる。即ち、実施例１のセンサーユニット１１０の構成において、キャップ２４の材料には、線膨張係数２３ｐｐｍ／℃以下のものがより好適に適用できる。また、キャップ２４の材料には、材料コストや加工容易性などの観点から、アルミ合金、黄銅が特に好ましいといえる。
２）．本実施例のセンサーユニット１１０の構成において、キャップ２４の材料の線膨張係数は、接着部材９１の線膨張係数（４１ｐｐｍ／℃）よりも小さい。同様に、基板１１の線膨張係数（１４ｐｐｍ／℃）についても、接着部材９１の線膨張係数よりも小さい。これらのことは、基板１１に実装されたセンサーデバイスの外周を覆って、且つ、センサーデバイスとキャップ２４とを接続するように接着剤を設けるセンサーユニット１１０の構成において、構成部材間の熱応力が抑制されることから好ましいことであり、本実施例の評価結果が良好であったことの一要因となっていると考えられる。
３）．本実施例のセンサーユニット１１０の構成において、基板１１の線膨張係数（１４ｐｐｍ／℃）と、センサーデバイスの封止樹脂の線膨張係数（１３ｐｐｍ／℃）とは概ね近似している。このことは、センサーユニット１１０の構成部材間の熱応力が抑えられることから好ましいことであり、本実施例の評価結果が良好であったことの一要因になっていると考えられる。
４）センサーユニット１１０の構成において、加速度測定に用いた第２センサーデバイス１８の厚みｈ１と、基板１１およびキャップ２４の対向面間の長さ（基板１１とキャップ２４とを接続するように配置された接着部材９１の厚み）ｈ２との関係は、ｈ２／ｈ１≦２であることが加速度測定値の安定性を良好に保持できて好ましく、ｈ２／ｈ１≦１．７５であることがより好ましい。本実施例のセンサーユニット１１０の構成においては、ｈ２＝１．７３ｍｍ、ｈ１＝１．０ｍｍであり、ｈ２／ｈ１＝１．７３であった。したがって、ｈ２／ｈ１≦１．７５の範囲であれば、加速度測定値の安定性をより確実に保持することができるといえる。
【００９２】
（実施例２）
［サンプルの作成２］
次に、実施例２について説明する。実施例２では、上述した共通材料を用いる各部材の他に、上記実施例１で評価が◎（特に良好）であったケース部材の材料のうち、比較的安価で入手が容易な材料であるアルミ合金をキャップ２４として用いて、次に示す線膨張係数の異なる接着部材９１を用いて、４水準のセンサーユニット１１０を形成した。なお、４種類の接着部材は、いずれも、電子部品ポッティング用のエポキシ系樹脂を用いた。
２ａ）．エポキシ系接着部材ａ（線膨張係数：６４ｐｐｍ／℃）
２ｂ）．エポキシ系接着部材ｂ（線膨張係数：８１ｐｐｍ／℃）
２ｃ）．エポキシ系接着部材ｃ（線膨張係数：９３ｐｐｍ／℃）
２ｄ）．エポキシ系接着部材ｄ（線膨張係数：１０１ｐｐｍ／℃）
【００９３】
［評価結果２］
実施例２の各サンプルについて、上述の加速度測定値の安定性評価を実施した結果を下記に示す。
２ａ）．エポキシ系接着部材ａ：◎
２ｂ）．エポキシ系接着部材ｂ：◎
２ｃ）．エポキシ系接着部材ｃ：◎
２ｄ）．エポキシ系接着部材ｄ：○
なお、上記実施例（１）の評価結果の考察（２）〜（４）で述べた事項は、本実施例でも同様に当てはまる。
以上の評価結果から、本実施例のセンサーユニット１１０の構成において、接着部材９１に用いる材料として、線膨張係数が６４ｐｐｍ／℃（エポキシ系接着部材ａ）から９３ｐｐｍ／℃（エポキシ系接着部材ｃ）までは、加速度測定値の安定性が良好に保持され、線膨張係数が１００ｐｐｍ／℃を超えると、実用レベルではあるものの、加速度測定値の変化率が若干高くなることが確認された。これに、上記実施例１の「水準ａ）．」の評価結果を加えれば、本実施例のセンサーユニット１１０の構成において、接着部材９１に用いる材料としては、線膨張係数が４１ｐｐｍ／℃から９３ｐｐｍ／℃までは、加速度測定値の安定性が良好に保持されることが確認できたといえる。
ここで、キャップ２４の材料であるアルミ合金（線膨張係数：２３ｐｐｍ／℃）と、接着部材９１として用いたエポキシ系接着部材ａ〜ｄの各々の線膨張係数の関係をみると、エポキシ系接着部材ａの線膨張係数が６４ｐｐｍ／℃で約２．８倍、エポキシ系接着部材ｂの線膨張係数が８１ｐｐｍ／℃で約３．５倍、エポキシ系接着部材ｃの線膨張係数が９３ｐｐｍ／℃で約４倍、エポキシ系接着部材ｄの線膨張係数が１０１ｐｐｍ／℃が約４．４倍である。したがって、本実施例のセンサーユニット１１０の構成において、接着部材９１の使用材料としては、基板１１およびキャップ２４の線膨張係数のうちの大きい方の線膨張係数（本実施例ではキャップ２４の線膨張係数）の４倍以下であることが好ましいということができる。
【００９４】
（センサーユニットの適用例）
以上のようなセンサーユニット１０，６０は、電子機器、移動体、およびその他の機械などに適用することが可能である。以下、センサーユニット１０を用いた構成を例示して詳細を説明する。
【００９５】
＜電子機器＞
以上のようなセンサーユニット１０は、例えば図１２に示されるように、電子機器１０１に組み込まれて利用されることができる。電子機器１０１では例えばメインボード（実装基板）１０２に演算処理回路１０３およびコネクター１０４が実装される。コネクター１０４には例えばセンサーユニット１０のコネクター１４が結合されることができる。演算処理回路１０３にはセンサーユニット１０から検出信号が供給されることができる。演算処理回路１０３はセンサーユニット１０からの検出信号を処理し処理結果を出力する。電子機器１０１には、例えばモーションセンシングユニットや民生用ゲーム機器、運動解析装置、外科手術ナビゲーションシステム、自動車のナビゲーションシステムなどが例示されることができる。
【００９６】
＜移動体＞
センサーユニット１０は、例えば図１３に示されるように、移動体１０５に組み込まれて利用されることができる。移動体１０５では例えば制御ボード（実装基板）１０６に制御回路１０７およびコネクター１０８が実装される。コネクター１０８には例えばセンサーユニット１０のコネクター１４が結合されることができる。制御回路１０７にはセンサーユニット１０から検出信号が供給されることができる。制御回路１０７はセンサーユニット１０からの検出信号を処理し処理結果に応じて移動体１０５の運動を制御することができる。こういった制御には、移動体の挙動制御、自動車のナビゲーション制御、自動車用エアバッグの起動制御、飛行機や船舶の慣性航法制御、誘導制御などが例示されることができる。
【００９７】
＜その他の機械＞
センサーユニット１０は、例えば図１４に示されるように、機械１０９に組み込まれて利用されることができる。機械１０９では例えば制御ボード（実装基板）１１１に制御回路１１２およびコネクター１１３が実装される。コネクター１１３には例えばセンサーユニット１０のコネクター１４が結合されることができる。制御回路１１２にはセンサーユニット１０から検出信号が供給されることができる。制御回路１１２はセンサーユニット１０からの検出信号を処理し処理結果に応じて機械１０９の動作を制御することができる。こういった制御には、産業用機械の振動制御および動作制御やロボットの運動制御などが例示されることができる。
【００９８】
なお、上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられることができる。また、センサーユニット１０、基板１１、第１センサーデバイス２３、および第２センサーデバイス１８、電子部品１５等の構成および動作も上記実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１０，６０，１１０…センサーユニット、１１…基板、１１ａ…第１面、１１ｂ…第２面、１１ｃ，１１ｄ…側面、１１ｈ，１１ｋ…切り欠き部、１３…貫通孔、１４…コネクター、１４ａ…入出力面、１５…電子部品、１６…充填材、１７…ＩＣチップ、１８…第２センサーデバイス、１９…部品収納部、１９ｂ…段差部、２０，４０，８０…台座、２０ａ…上面、２０ｂ…下面、２０ｃ…段差部の上面、２１…鍔部、２２…突出部、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ…基板接合部、２２ｆ…接合面、２３…第１センサーデバイス、２４…ケース部材としてのキャップ、２５…基体、２８…接着剤、３０…実装基板、３０ａ…上面、３１…コネクター、３３…第３センサーデバイス、３８，３９…導電体、４３…第４センサーデバイス、５０…検出軸、５１…検出軸、５２…検出軸、９１…接着部材、１０１…電子機器、１０３…演算処理回路、１０４…コネクター、１０５…移動体、１０７…制御回路、１０８…コネクター、１０９…機械、１１２…制御回路、１１３…コネクター。
【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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