(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
慣性センサーと、
前記慣性センサーが搭載されている基板と、前記基板が搭載されている第２ケースと、を含んで構成されているセンサーモジュールと、
底壁、側壁および第１の開口を有する箱状をなしており、前記センサーモジュールを前記底壁と前記側壁とにより囲まれた空間に収容している第１ケースと、を備え、
前記底壁は、第１底壁と、第２底壁と、を含み、
前記側壁は、第１側壁と、第２側壁と、を含み、
前記第１底壁は、前記第１側壁と接し、
前記第２底壁は、前記第１側壁および前記第２側壁と接し、かつ前記第１底壁の法線方
向において前記第１底壁よりも前記第１の開口側に設けられ、
前記センサーモジュールは、前記第１ケースよりも弾性率の小さい材料からなる接合部
材を介して前記第２の底壁に接合され、
前記基板には、外部と接続されるコネクターが設けられ、
前記第２ケースには、前記第１ケースの前記第１の開口から前記コネクターが露出する第２の開口が設けられ、
前記センサーモジュールを前記第１ケースに収納した状態において、前記第１の開口から前記第２ケースの上面が露出し、
前記第２ケースの上面は、前記第１ケースの上面より前記第１底壁に近いことを特徴とするセンサーユニット。
【請求項２】
前記第１ケースと前記センサーモジュールとは、前記底壁に設けられた貫通孔から挿入
される締結部材により締結されている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】
前記接合部材は、前記第１ケースの前記側壁に接触していることを特徴とする請求項１〜
２のいずれか一項に記載のセンサーユニット。
【請求項４】
前記第２ケースの、前記第２の底壁と対向している面には、前記接合部材が接触している接合面が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサーユニット。
【請求項５】
前記基板は、前記第２ケースに対して、固化状態において弾性を有する接着剤で接着されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサーユニット。
【請求項６】
前記接合部材は、ゴム、エラストマー、多孔質部材、および接着剤のいずれかであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のセンサーユニット。
【請求項７】
前記接合部材は、複数配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサーユニット。
【請求項８】
前記第１ケースには、被装着体に固定するための固定部が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のセンサーユニット。
【請求項９】
前記慣性センサーは、複数あり、加速度センサーと、角速度センサーとを含んでいることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のセンサーユニット。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のセンサーユニットを備えた電子機器。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のセンサーユニットを備えた移動体
【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、当該ユニットを備えた電子機器、および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図１３に示すように、箱状のケース８０の内部に角速度センサー８３を搭載した構成のセンサーユニット９１（装置）が知られていた。詳しくは、箱状のケース８０の内部における底面８１に、角速度センサー８３が実装された基板８２を直接固定する構成となっていた。角速度センサー８３は、半導体基板上に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて、錘や、櫛歯状の電極を有する櫛歯アクチュエーター８４を形成し、角速度が加わる際に働くコリオリ力で生じる動きを電気的に（例えば、容量変化として）読み出していた。
他方、このような従来構成では、被装着面８５（装置）から伝達される固有の振動（ノイズ振動）の影響を受け易く、検出精度への影響が否めないという問題があった。例えば、センサーユニット９１をカーナビゲーションシステムに取付けた場合、自動車のエンジン動作に起因するノイズ振動が、ケース８０の底面８１から角速度センサー８３に直接伝わってしまう恐れがあった。これは、角速度センサーのパッケージ構成に限らず、加速度センサーなどの慣性センサー全般のパッケージ構成に共通する問題であった。
【０００３】
上記問題に鑑み、特許文献１では、図１４（ａ）〜（ｃ）で示すセンサー装置を提案している。図１４（ａ）のセンサー装置９２では、ケース８０を伏せた（天地反転）状態として、ケース８０の底面８１から、金属製のバネ８６により、角速度センサー８３を含む基板８２を吊るす構成としている。また、図１４（ｂ）のセンサー装置９３では、ケース８０の外周縁から、フレキシブル基板８７を用いて、角速度センサー８３を含む基板８２を吊るす構成としている。また、図１４（ｃ）のセンサー装置９４では、ケース８０内部の周縁部に階段状の段差８８を形成し、当該段差８８から複数のボンディングワイヤー８９を出して、角速度センサー８３を含む基板８２を吊るす構成としている。当該文献によれば、センサー装置９２〜９４の構成により、ノイズ振動の影響を十分に減衰できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９４６８１号公報
【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、特許文献１のセンサー装置９２〜９４では、信頼性が乏しく、安定した検出精度を得ることは困難であるという課題があった。詳しくは、センサー装置９２〜９４のいずれの構成においても、角速度センサー８３を含む基板８２の位置が、ケース８０の内部に浮いた状態となっているため、自重や、経時変化により、角速度センサー８３が傾いてしまう。角速度センサー８３が傾くと、重力の影響で櫛歯アクチュエーター８４にバイアスが掛ってしまうため、検出結果に影響が及んでしまい、信頼性に乏しかった。
また、バネ８６で基板８２を吊るす構成の場合、ノイズ振動の影響により、基板８２が上下に振動してしまう恐れもあった。この上下振動も、検出結果に影響を及ぼす恐れがあり、安定した検出精度を得ることは困難であった。なお、センサー装置９３，９４においても、弾性を有する部材で基板８２を吊るす構成であることから、ノイズ振動の影響による基板８２の振動は生じるため、同様に、安定した検出精度を得ることは困難であった。
【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、以下の適用例または形態として実現することが可能である。
【０００７】
（適用例）
慣性センサーと、慣性センサーを搭載したセンサーモジュールと、底壁と該底壁に接する側壁を有して該センサーモジュールを収容するアウターケースと、を備え、センサーモジュールは、アウターケースの底壁に接合部材を介して接合されていることを特徴とするセンサーユニット。
【０００８】
この構成によれば、センサーモジュールは、アウターケースの底壁に接合部材を介して接合されている。好適には、センサーモジュールをアウターケースの内部に篏合させて、当該篏合部に沿ってリング状の接合部材を配置して両者を接合する。接合部材は、接着性を持っていても良く、両者は接合部材を圧縮した状態で接合される。
また、アウターケース、接合部材、およびセンサーモジュール（ケース部分）は、切削加工や、金型で精度良く形成可能であり、これらの部位を順番に重ねて組立てる構成となるため、従来技術のように慣性センサーを宙吊り状態とした構成とは異なり、慣性センサーを搭載したセンサーモジュールを精度良く位置決めできる
さらに好適には、接合部材としてアウターケースよりも弾性率の小さい材質を用いることにより、接合部材が防振部材としても機能するため、アウターケースからセンサーモジュールにノイズ振動が伝わることを抑制することができる。
よって、適用例のセンサーユニットによれば、慣性センサーの位置が安定しているため信頼性が高く、防振性がある接合部材を備えているためノイズ振動の影響を受け難く、検出精度が安定する。従って、信頼性が高く、検出精度の安定したセンサーユニットを提供することができる。
【０００９】
また、接合部材は、アウターケースよりも弾性率の小さい材料から構成されていることが好ましい。前述したように、好適には、リング状の接合部材を用いて両者を接着するため、気密性を確保することができる。よって、外部環境の影響を受け難くなり、より信頼性を高めることができる。
【００１０】
また、アウターケースは、一面が開放した箱状をなしており、一面を塞ぐようにセンサーモジュールが収納され、底壁には、周縁部に中央部よりも高い第１接合面が形成されており、第１接合面に接触して、接合部材が配置されることが好ましい。
【００１１】
また、センサーモジュールをアウターケースに収納した状態において、センサーモジュールの上面の高さは、アウターケースの上面の高さより低いことが好ましい。
この構成によれば、センサーユニットを外部機器などの被装着面に装着したときに、被装着面にはアウターケースの上面だけが接触している構造になるので、外部機器側からセンサーユニットに伝播するノイズ振動を、接合部材により抑制することができる。
【００１２】
また、アウターケースとセンサーモジュールとは、アウターケースに設けられた貫通孔から挿入される締結部材により締結され、アウターケースとセンサーモジュールとの間に弾性部材が配置されることが好ましい。
この構成によれば、アウターケースとセンサーモジュールとの間に弾性部材が配置されているので、締結部材によるアウターケースとセンサーモジュールとの締結構造において、アウターケースからセンサーモジュールへのノイズ振動の伝播が抑えることができる。
また、接合部材は、アウターケースの底壁（または、底壁の一部である第１接合面）とともに側壁にも接触していることがさらに好ましい。
【００１３】
また、センサーモジュールは、慣性センサーと、慣性センサーが実装された基板と、基板が搭載されたインナーケースと、を含んで構成され、インナーケースにおけるアウターケース側の周縁部には、接合部材と重なる第２接合面が形成されていることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、アウターケースに、インナーケースを入れ子状に篏合させる構造であるため、小型で、堅牢なパッケージ構成を実現することができる。また、アウターケース、接合部材、インナーケース（センサーモジュール）を重ねる構成のため、組立て易く、製造効率が良い。
【００１５】
また、基板は、インナーケースに対して、固化状態において弾性を有する接着剤で接着されていることが好ましい。この構成によれば、防振部材が２段階構成となるため、ノイズ振動の影響をさらに低減でき、より信頼性を高めることができる。
【００１６】
また、基板には、外部と接続するためのコネクターが実装されており、インナーケースには、コネクターを外部に露出するための開口部が形成されていることが好ましい。
【００１７】
また、接合部材は、ゴム、エラストマー、多孔質部材、および接着剤のいずれかであることが好ましい。また、接合部材は、複数配置されていることが好ましい。
【００１８】
また、アウターケースには、被装着体に固定するための固定部が形成されていることが好ましい。また、慣性センサーは、複数あり、加速度センサーと、角速度センサーとを含んでいることが好ましい。
【００１９】
上記センサーユニットは、電子機器、または移動体に搭載しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係るセンサーユニットが被装着面に固定された状態を示す斜視図。
【図２】センサーユニットの概要を図１の被装着面側からみて示す斜視図。
【図３】図２と同じ方向からみて示すセンサーユニットの分解斜視図。
【図４】基板の斜視図。
【図５】図２のｆ−ｆ断面における斜視図。
【図６】図１と同じ方向からみたセンサーユニットの分解斜視図。
【図７】センサーユニットにおける振動伝達抑制構造を示す断面図。
【図８】（ａ），（ｂ）変形例１に係る一態様の断面図。
【図９】（ａ），（ｂ）変形例２に係る一態様の断面図。
【図１０】電子機器の一例を示す外観図。
【図１１】電子機器の一例を示す外観図。
【図１２】移動体の一例を示す外観図。
【図１３】従来のパッケージ構成を示す断面図。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）従来のパッケージ構成の一例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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、各層や各部位を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部位の縮尺を実際とは異ならしめてある。
【００２２】
（実施形態）
《センサーユニットの概要》
図１は、実施形態に係るセンサーユニットが被装着面に固定された状態を示す斜視図である。また、図２は、センサーユニットの概要を図１の被装着面側からみて示す斜視図である。まず、本実施形態に係るセンサーユニット１００の概要について説明する。
図１において、センサーユニット１００は、自動車や、ロボットなどの運動体（被装着装置）の姿勢や、挙動（慣性運動量）を検出する慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）である。センサーユニット１００は、３軸の加速度センサーと、３軸の角速度センサーとを備えた、いわゆる６軸モーションセンサーとして機能する。
センサーユニット１００は、平面形状が略正方形の直方体であり、正方形の一辺の長さが約３ｃｍで、厚さが約１ｃｍのサイズである。正方形の対角線方向に位置する２ヶ所の頂点近傍に、固定部としての切欠き穴２が形成されている。この２ヶ所の切欠き穴２に、２本のネジ７０を通して、自動車などの被装着体（装置）の被装着面７１に、センサーユニット１００を固定した状態で使用する。なお、上記サイズは一例であり、部品の選定や設計変更により、例えば、スマートフォンや、デジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。
【００２３】
センサーユニット１００は、被装着面７１から伝わって来る自動車のエンジン振動などのノイズ振動を抑制するための特長あるパッケージ構成を採用している。この構成により、従来のセンサーユニットよりも、高い信頼性と、検出精度の安定性とを実現している。以下、この特長あるパッケージ構成について、詳しく説明する。なお、この構成は、６軸モーションセンサーを備えたＩＭＵに限定するものではなく、慣性センサーを備えたユニット、またはデバイスであれば適用可能である。
【００２４】
図２に示すように、センサーユニット１００の表面には、開口部２１が形成されている。開口部２１の内部（内側）には、プラグ型（オス）のコネクター１６が配置されている。コネクター１６は、複数のピンを有しており、複数のピンが図２に正対して横方向に延在配置されている。なお、以下説明において、この複数のピンの延在方向をＸ軸方向とする。換言すれば、センサーユニット１００の正方形状において、図２に正対して横方向となる辺の延在方向をＸ軸方向とする。また、正方形状においてＸ軸方向と直交する方向の辺の延在方向をＹ軸方向とする。そして、センサーユニット１００の厚さ方向をＺ軸方向として説明する。
コネクター１６には、被装着装置からソケット型（メス）のコネクター（図示せず）が接続されて、センサーユニット１００の電力や、検出データなどの電気信号の送受信が両者間で行われる。
【００２５】
《センサーユニットの構成》
図３は、図２と同じ方向からみて示すセンサーユニットの分解斜視図である。
続いて、図３を主体に、適宜図１および図２を交えながらセンサーユニットの構成について詳細に説明する。
図３に示すように、センサーユニット１００は、アウターケース１、接合部材１０、センサーモジュール２５などから構成されている。換言すれば、アウターケース１の内部３に、接合部材１０を介在させて、センサーモジュール２５を篏合（挿入）した構成となっている。センサーモジュール２５は、インナーケース２０と、基板１５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。
【００２６】
アウターケース１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、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１の外形は、前述したセンサーユニット１００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、それぞれ切欠き穴２が形成されている。なお、切欠き穴２に限定するものではなく、例えば、丸穴（貫通孔）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１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。
アウターケース１は、外形が直方体で蓋のない箱状であり、その内部３（内側）は、底壁５と側壁４とで囲まれた内部空間（容器）となっている。内部３の平面形状は、正方形の２つの頂点部分の角を面取りした６角形であり、面取りされた２つの頂点部分は切欠き穴２の位置に対応している。また、内部３の断面形状（厚さ方向）において、底壁５には、内部３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６が形成されている。即ち、第１接合面６は、底壁５の一部であり、平面的に底壁５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る。
【００２７】
インナーケース２０は、基板１５を支持する部材であり、アウターケース１の内部３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２つの頂点部分の角を面取りした６角形であり、その中に長方形の貫通穴である開口部２１が形成されている。面取りされた２つの頂点部分はアウターケース１の切欠き穴２の位置に対応している。厚さ方向（Ｚ軸方向）は、アウターケース１の上面７から第１接合面６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２０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１と同様に他の材質を用いても良い。
インナーケース２０の裏面（アウターケース１側の面）には、基板１５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１５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２０の裏面に接着される。なお、基板１５の詳細については後述する。インナーケース２０の裏面の周縁部は、リング状の平面からなる第２接合面２２となっている。第２接合面２２は、平面的にアウターケース１の第１接合面６と略同様な形状であり、インナーケース２０をアウターケース１にセットした際には、接合部材１０を挟持した状態で２つの面が向い合うことになる。なお、アウターケース１およびインナーケース２０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。
【００２８】
《センサー基板の構成》
図４は、基板の斜視図である。
続いて、慣性センサーが実装された基板１５の構成について説明する。基板１５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。
基板１５の表面（インナーケース２０側の面）には、コネクター１６、角速度センサー１７ｚ、加速度センサー１８などが実装されている。コネクター１６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２列の接続端子を備えている。好適には、１列１０ビンで合計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。
【００２９】
慣性センサーとしての角速度センサー１７ｚ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。
また、基板１５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１７ｘが実装されている。同様に、基板１５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１７ｙが実装されている。なお、軸ごとの３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、後述する加速度センサー１８のように、１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。
【００３０】
慣性センサーとしての加速度センサー１８は、１デバイスでＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３方向（３軸）の加速度を検出（検知）可能な、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を用いている。なお、このセンサーに限定するものではなく、加速度が検出可能なセンサーであれば良い。例えば、ピエゾ抵抗型加速度センサーや、熱検知型加速度センサーであっても良い、または、前述の角速度センサーのように、軸ごとに１つの加速度センサーを設ける構成であっても良い。
基板１５の裏面（アウターケース１側の面）には、制御ＩＣ１９が実装されている。
制御ＩＣ１９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、センサーユニット１００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１５には、その他にも複数の電子部品が実装されている。
【００３１】
《各部の接合構成》
図５は、図２のｆ−ｆ断面におけるセンサーユニットの断面斜視図である。
続いて、センサーユニット１００の特長あるパッケージ構成の要部について、適宜、図３を交えて詳しく説明する。
まず、基板１５は、インナーケース２０に対して、硬化後の固化状態において弾性を有する（柔軟性がある）接着剤（図示せず）で接着されている。好適例としては、シリコーンゴム系の接着剤を用いている。なお、シリコーンゴム系に限定するものではなく、固化状態においてアウターケース１よりも柔軟性がある接着剤であれば良く、常温硬化型、２液混合型、熱硬化型、紫外線硬化型、またはこれらの複合型であっても良い。例えば、ゴム系接着剤や、ホットメルト（ボンド）を用いて接着固定しても良い。また、コネクター１６の周囲も隙間なく接着剤が塗布されているため、外気（外部）との気密性（密封性）は確保されており、外気の基板１５裏側への入り込みを防止している。
【００３２】
接合部材１０は、図３に示すように、アウターケース１の第１接合面６に沿ったリング状の平面形状で、１ｍｍ程度の厚さのパッキン（ガスケット）である。好適例として、専用の金型を用いてコンプレッション成型法で形成した、断面が楕円形状のパッキンを採用している。なお、断面形状は、円形状でも良いし、長方形であっても良い。好適例として自己接着性を有するシリコーンゴム製のパッキンを用いている。当該パッキンは、シリコーンゴム系の接着剤を含浸しているため、アウターケース１の第１接合面６と、インナーケース２０の第２接合面２２とを接着（接合）する役割りを果たす。なお、この構成に限定するものではなく、接合部材１０はアウターケース１よりも弾性率が小さい材質であれば良い。例えば、ゴムや、エラストマーを用いても良いし、スポンジのような多孔質部材を用いても良い。また、これらの材料でパッキンを形成し、組立て時に接着剤を塗布して接着性を持たせても良い。
【００３３】
または、前述した基板１５用の接着剤を用いても良い。例えば、インナーケース２０の第２接合面２２に、熱硬化型の接着剤をインクジェット法などにより塗布した後、一次（予備）硬化して半硬化状態の接合部材１０を形成しておき、アウターケース１に組込んだ後に、二次（本）硬化することでも良い。好適例では、アウターケース１、インナーケース２０ともに、熱伝導性が良いアルミニウムを用いているため、組立て後であっても、効率良く接合部材１０を硬化することができる。
【００３４】
図５に戻る。
センサーモジュール２５（インナーケース２０）をアウターケース１に組込むと、アウターケース１の第１接合面６とインナーケース２０の第２接合面２２とで、接合部材１０を挟み込んだ状態となる。詳しくは、２つの面で接合部材１０を圧縮して、少し潰した状態となっている。換言すれば、第１接合面６と、接合部材１０と、第２接合面２２とが重なり合った構成となっている。
ここで、図５に示すように、インナーケース２０の外形と、アウターケース１との間には、全周に渡って一定の隙間が形成されている。換言すれば、インナーケース２０と、アウターケース１とは、接合部材１０のみを介して接合されている。また、センサーモジュール２５（インナーケース２０）の上面２７の高さは、アウターケース１の上面７よりも低くなっている。換言すれば、アウターケース１に対して、インナーケース２０が落し蓋のように篏合されている。これらの隙間や、インナーケース２０の厚さの設定は、設計段階において意図的に定めている。なお、センサーユニット１００におけるセンサーモジュール２５の上面２７とアウターケース１の上面７との高さ関係、およびその効果などの詳細については後述する。
【００３５】
図６は、センサーユニット１００を図１と同じ方向からみた分解斜視図である。また、図７は、センサーユニット１００における振動（ノイズ振動）伝達抑制構造を示す断面図である。以下、これらの図を用いて、本実施形態のセンサーユニット１００が有するノイズ振動の伝達抑制構造などについて詳細に説明する。
図６に示すように、インナーケース２０と基板１５とから構成されたセンサーモジュール２５と、アウターケース１とを、接合部材を介在させて嵌合したセンサーユニット１００において、センサーモジュール２５と、アウターケース１とは、締結部材としてのネジ１７０により締結（固定）されている。本実施形態では、締結部材として２本のネジ１７０が用いられているが、ネジ１７０の数はこの限りではない。また、２本のネジ１７０は、アウターケース１に設けられた貫通孔９に底面８側から挿入され、接合部材１０および基板１５を挟んで、インナーケース２０にネジ止め・固定されている。以上、説明したセンサーユニット１００の各部の締結構造、および、その締結構造におけるノイズ振動の伝達抑制構造について、以下、詳細に説明する。
【００３６】
図７において、アウターケース１の底面８側には、ネジ１７０用の貫通孔９が設けられている。本実施形態では、アウターケース１の底面８の対角付近に２つの貫通孔９が設けられている（図６を参照）。接合部材１０の貫通孔９と平面視で重なる位置には貫通孔が設けられ、インナーケース２０の貫通孔９と平面視で重なる位置にはネジ穴２９が形成されている。そして、アウターケース１の貫通孔９から挿入された締結部材としてのネジ１７０がインナーケース２０のネジ穴２９にネジ締めされることにより、アウターケース１内に、センサーモジュール２５が接合部材１０（弾性部材）を介して締結・固定されている。ここで、アウターケース１の貫通孔９形成部分の底面８側には、ネジ１７０のネジ頭を収容する凹部が形成され、その凹部において、ネジ１７０がアウターケース１の貫通孔９に弾性部材３１０を介して挿入されている。また、締結状態のネジ１７０のネジ頭が底面８より外側に突出しないように凹部の深さが設定されている。
【００３７】
また、図７において、アウターケース１とセンサーモジュール２５のインナーケース２０との間に介在する接合部材１０は、アウターケース１の底壁５の一部としての第１接合面６に接触するとともに、第１接合面６（底壁５）から立ち上がる側壁４にも接触するように配置されている。即ち、接合部材１０は、断面がＬ字状（クランク状）に形成されている。
また、図７に示すように、センサーモジュール２５をアウターケース１に収納した状態において、センサーモジュール２５の上面（即ち、インナーケース２０の底面）２７の高さは、アウターケース１の上面７の高さより低くなっている。なお、図７に示す構成において、接合部材１０が弾性部材により構成されていることから、アウターケース１の上面７の高さに対するセンサーモジュール２５の上面２７の高さは、センサーユニット１００の組み立て工程において、ネジ１７０の締め付けトルクによって調整することが可能である。
【００３８】
以上述べたように、本実施形態に係るセンサーユニット１００によれば、以下の効果を得ることができる。
センサーモジュール２５（インナーケース２０）は、アウターケース１の底壁５の一部である第１接合面６に接合部材１０を介して接合されている。インナーケース２０は、アウターケース１に組込んだ際に、全周に渡って一定の隙間が形成されるサイズに設定されているため、両者は、接合部材１０のみを介して接合される構成となっている。
ここで、接合部材１０は、アウターケース１よりも弾性率が小さい（柔軟性（がある）材質で構成されているため、アウターケース１から伝わって来るノイズ振動を吸収（減衰）する作用を果たす。換言すれば、接合部材１０は、防振性を有する防振部材としてノイズ振動がインナーケース２０に及ぶことを抑制している。または、ノイズ振動を緩和する緩衝部材と言い換えても良い。特に、ＭＥＭＳ技術を用いた慣性センサーは、櫛歯状の電極構造などを備えた微小機械であるため、当該構造に拠る固有の共振周波数成分の振動に対して大きな反応を示し、計測結果にノイズが含まれてしまう恐れがあったが、これらの構成によれば、ノイズ振動を確実に抑制することができる。
【００３９】
また、センサーモジュール２５（インナーケース２０）の上面２７の高さは、アウターケース１の上面７よりも低く、落し蓋状に収納されているため、例えば、インナーケース２０側を被装着装置に向けて固定する場合でも、インナーケース２０が被装着面と接触しないため、ノイズ振動の伝播を防止することができる。従って、天地（上下）を反転しても使用可能な使い勝手の良いセンサーユニット１００を提供することができる。
【００４０】
また、上記実施形態のセンサーユニット１００によれば、アウターケース１とセンサーモジュール２５とは、アウターケース１に設けられた貫通孔９から挿入されるネジ１７０により締結され、アウターケース１とセンサーモジュール２５との間に弾性部材としての接合部材１０、および、ネジ１７０のネジ頭とアウターケース１との間に弾性部材３１０が配置される構成とした。
この構成によれば、アウターケース１とセンサーモジュール２５との間に弾性を有する接合部材１０および弾性部材３１０が配置されることにより、ネジ１７０によるアウターケース１とセンサーモジュール２５との締結構造において、アウターケース１からセンサーモジュール２５へのノイズ振動の伝播をより確実に抑えることができる。
【００４１】
また、接合部材１０は、アウターケース１の底壁５の一部である第１接合面６とともに底壁５の一部である第１接合面６とともに、その第１接合面６から立ち上がる側壁４にも接触させる構成とした。これにより、センサーモジュール２５がアウターケース１の側壁４と接触することによるノイズ振動の伝播を抑制することができるとともに、組立工程において、接合部材１０をセンサーモジュール２５のアウターケース１に対する位置決めガイドとして用いることにより、組立の作業性を向上させる効果が期待できる。
【００４２】
さらに、切削加工や、金型で精度良く形成されたアウターケース１、接合部材１０、インナーケース２０を、この順番で重ねて組立てる構成であるため、従来技術のように慣性センサーを宙吊り状態とした構成とは異なり、慣性センサーを搭載した基板１５（センサーモジュール２５）を精度良く位置決めできる。換言すれば、慣性センサーの位置が常に安定している。また、重ねて組立てる構成は、作業し易く製造効率が良い。
よって、センサーユニット１００によれば、慣性センサーの位置が安定しているため信頼性が高く、防振性がある接合部材１０を備えているためノイズ振動の影響を受け難く、検出精度が安定する。
従って、信頼性が高く、検出精度の安定したセンサーユニット１００を提供することができる。また、アルミ製のアウターケース１に、同じくアルミ製のインナーケース２０を入れ子状に篏合させる構造であるため、小型（コンパクト）で、かつ、堅牢（強固）なパッケージ構成となっている。従って、設置場所の選択肢が広く、かつ、耐久性に優れたセンサーユニット１００を提供することができる。
【００４３】
さらに、接合部材１０として気密性に優れたシリコーンゴム製のパッキンを用いている。よって、接合部材１０は、アウターケース１の第１接合面６と、インナーケース２０の第２接合面２２とを接着するだけでなく、リング状の接合面の気密性も確保している。また、コネクター１６の周囲も隙間なく接着剤が塗布されているため、インナーケース２０の開口部２１も気密性が確保されている。これらの構成により、センサーユニット１００の内部は、外部からの気密性（防水性）が確保されている。よって、センサーユニット１００の内部環境は、外部環境の影響を受け難くなり、常に略一定の安定した環境下で慣性力の測定を行うことができる。換言すれば、使用可能な環境条件が広くなる。
従って、使用可能な環境条件が広く、信頼性が高いセンサーユニット１００を提供することができる。なお、気密性は、前述した接合部材１０用の他の材料を用いた場合であっても、同様に確保することが可能である。
【００４４】
また、基板１５は、インナーケース２０に対して、固化状態において弾性を有する（柔軟性がある）接着剤で接着されているため、この接着剤も、インナーケース２０から基板１５へのノイズ振動を抑制する防振部材、緩衝部材として機能する。
よって、接合部材１０に加えて、基板の接着剤も防振部材、緩衝部材として機能するため、より効果的にノイズ振動を低減することができる。
従って、より信頼性が高く、検出精度の安定したセンサーユニット１００を提供することができる。
【００４５】
（電子機器）
図１０は、電子機器の一例としてのスマートフォンの外観図である。
スマートフォン１１０には、上述したセンサーユニット１００が組込まれている。センサーユニット１００が検出した検出データは、スマートフォン１１０の制御部１１１に送信される。制御部１１１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１１０の姿勢や、挙動を認識して、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１１０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。
【００４６】
図１１は、電子機器の一例としてのデジタルカメラの外観図である。
デジタルカメラ１２０には、上述したセンサーユニット１００が組込まれている。センサーユニット１００が検出した検出データは、デジタルカメラ１２０の制御部（図示せず）に送信される。制御部は、ＣＰＵを含んで構成されており、受信した検出データからデジタルカメラ１２０の姿勢を検出して、検出結果に基づく制御信号を手振れ補正装置１２１に送信する。手振れ補正装置１２１は、制御信号に応じてレンズセット１２２内の特定のレンズを移動させて手振れ補正を行う。
なお、スマートフォンや、デジタルカメラに限定するものではなく、携帯電話機、携帯型ゲーム機、ゲームコントローラー、カーナビゲーションシステム、ポインティングデバイス、ヘッドマウンティングディスプレイ、タブレットパソコン等の各種電子機器にも、同様にセンサーユニット１００が組込むことができ、同様の効果を得ることができる。
【００４７】
（移動体）
図１２は、移動体の一例としての自動車１３０の外観図である。
自動車１３０には、上述したセンサーユニット１００が組込まれている。センサーユニット１００が検出した検出データは、自動車１３０の車体姿勢制御装置１３２に送信される。車体姿勢制御装置１３２は、ＣＰＵを含んで構成されており、受信した検出データから自動車１３０の姿勢や、挙動を検出して、検出結果に基づく制御信号を車輪１３３のブレーキ制御装置や、サスペンション制御装置に送信する。例えば、急なハンドル操作を行ったときや、滑りやすい路面を走行中など、横滑りと認識される姿勢や、挙動が検出された場合、ブレーキ制御装置は、制御信号に従って各車輪１３３のブレーキをかけることにより、車両の進行方向を修正し、元の進行方向を維持するように制御する。換言すれば、車両の進行方向を保つように、ブレーキングする。
なお、自動車に限定するものではなく、二輪車、土木・建設機械、農業機械、農場向け重機、無人機、航空機、ヘリコプター、小型潜水艦、ロボット等の各種移動体にも、同様にセンサーユニット１００が組込むことができ、同様の効果を得ることができる。
【００４８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００４９】
（変形例１）
図８は、変形例１に係るセンサーユニットの一例を示す断面図である。
上記実施形態では、接合部材１０は、１つとして説明したが、この構成に限定するものではなく、複数個用いても良い。以下、変形例１に係るセンサーユニットについて説明する。なお、上記実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
変形例１のセンサーユニットは、例えば、図８（ａ）に示すように、接合部材１０に加えて、インナーケース２０上部（上面）の周縁部に接合部材１１をさらに配置しても良い。この場合、接合部材１０は多孔質部材とし、接合部材１１は断面がＬ字状（クランク状）でシリコーンゴム製としても良い。この構成によれば、接合部材１０により防振性を確保し、接合部材１１で気密性を確保するというように、材料の特性を活かした２つの部材を補完的に用いることにより、必要な防振性と気密性とを確保することができる。さらに、接合部材１０，１１の２ヶ所ともに接着することにより、アウターケース１に対してインナーケース２０（センサーモジュール）を、より確実に接着することができる。
【００５０】
また、インナーケース２０上部に断面がＬ字状の接合部材１１を配置する構成に限定するものではなく、他の部分に接合部材を配置しても良い。例えば、図８（ｂ）に示すように、インナーケース２０の側面の周囲に溝を形成して、当該溝に接合部材１２を配置することでも良い。この構成でも、同様に、必要な防振性および気密性を確保することができる。さらに、接合部材１２の断面はシンプルな円形で良く、また、外から接合部材１２が見えないので、美観を損なう心配もない。また、接合部材１０は、底壁５において中央部よりも一段高い周縁部である第１接合面６に配置することとして説明したが、これに限定するものではなく、アウターケース１とインナーケース２０とが向かい合う部分に配置する構成であれば良い。例えば、底壁５に第１接合面６を形成せずに、側壁４と底壁５とによるシンブルな構成として、底壁５の周縁部に接続部材１０を直接配置することであっても良い。
【００５１】
（変形例２）
図９は、変形例２に係る一態様の部分拡大断面図である。具体的には、図７のセンサーユニット１００における基板１５のコネクター１６実装部分を上下を逆にして拡大して示している。
上記実施形態のセンサーユニット１００において、基板１５には、外部と接続するためのコネクター１６が実装されており、インナーケース２０には、コネクター１６を外部に露出するための開口部２１が形成されている。この構成において、コネクター１６には、外部機器としての被装着装置からソケット型（メス）のコネクターが接続されるが、基板１５にコネクター１６の外部接続端子を半田付け等により実装すると、被装着装置が生ずるノイズ振動が、コネクター１６を介してセンサーモジュールに伝播する虞がある。このような不具合を回避する構成として、例えば、図９（ａ）に示すように、コネクター１６を、弾性部材２１０を介して基板１５に位置決め・固定し、コネクター１６と基板１５との電気的接続は、フレキシブル基板や被覆ケーブルなどのフレキシブル配線部材２１５を用いて行うものである。
また、図９（ｂ）に示すように、基板１５とコネクター１６とをフレキシブル配線部材２１６により接続して、コネクター１６の基板１５に対する機械的な固定は行わない構成としてもよい。以上、述べた方法によって基板１５とコネクター１６との接合・接続構造とすることにより、コネクター１６からノイズ振動が伝わって来る虞は低くなる。従って、検出精度の安定性、及び信頼性が高く、かつ、被装着装置との間で確実な通信動作を行うことが可能なセンサーユニット１００を提供することができる。
【００５２】
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００５３】
例えば、上記実施形態では、アウターケース１とセンサーモジュール２５のインナーケース２０との間に介在させる接合部材１０を、アウターケース１の底壁５の一部としての第１接合面６に接触するとともに、第１接合面６（底壁５）から立ち上がる側壁４にも接触するように配置させた。これに限らず、センサーモジュール２５がアウターケース１の側壁４に接触しないように隙間を確保して固定することができれば、接合部材１０は、アウターケース１の底壁５および底壁５の一部である第１接合面６に接触するように配置されていればよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、センサーユニット１００において、外部機器などの被装着面７１に装着した際に被装着面７１に接触するアウターケース１の上面７は、枠状の同一である例を図示した。これに限らず、アウターケース１の被装着面７１との接触部分は、被装着面７１に対してセンサーユニット１００が不具合のない程度に固定できればよく、例えば、複数の面に分かれた接触面であってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…アウターケース、２…固定部としての切欠き穴、３…内部、４…側壁、５…底壁、６…底壁の一部としての第１接合面、７…アウターケースの上面、９…貫通孔、１０…接合部材、１５…基板、１６…コネクター、１７ｘ，１７ｙ，１７ｚ…角速度センサー、１８…加速度センサー、１９…制御ＩＣ、２０…インナーケース、２１…開口部、２２…第２接合面、２５…センサーモジュール、２７…センサーモジュールの上面、２９…ネジ穴、７０…ネジ、７１…被装着面、１００…センサーユニット、１１０…スマートフォン、１２０…デジタルカメラ、１３０…自動車、１７０…締結部材としてのネジ、２１０，３１０…弾性部材。
【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】
0006500423.tif 000008
【図８】
0006500423.tif 000009
【図９】
0006500423.tif 000010
【図１０】
0006500423.tif 000011
【図１１】
0006500423.tif 000012
【図１２】
0006500423.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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