(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象に応じた第１センサ信号を出力する第１センサ（１００）と、
前記第１センサの検出対象と異なる検出対象に応じた第２センサ信号を出力する第２センサ（２００）と、
前記第１、第２センサと電気的に接続される回路基板（３００）と、
一面（２７ａ）を有し、前記一面上に前記第１、第２センサおよび前記回路基板が配置される被搭載部材（１０）と、を備え、
前記回路基板に対するノイズ遮蔽部として機能する第１シールドパターン（９１）と、
前記第１センサに対するノイズ遮蔽部として機能する第２シールドパターン（９２）と、
前記第２センサに対するノイズ遮蔽部として機能する第３シールドパターン（９３）と、を有し、
前記第１シールドパターンは、前記第２、第３シールドパターンよりインピーダンスが低くされており、
前記第２シールドパターンと前記第３シールドパターンとは、前記第１シールドパターンを介して電気的に接続されていることを特徴とする複合センサ。
【請求項２】
前記被搭載部材は、表面（２１ａ〜２９ａ）および前記表面と反対側の裏面（２１ｂ〜２９ｂ）を有する複数の層（２１〜２９）が順に積層された多層基板で構成されるケース（２０）を有し、
前記ケースには、前記複数の層の積層方向を深さ方向とする凹部（３０）が形成されており、
前記一面は、前記ケースに形成された凹部（３０）の底面を構成する前記層の表面にて構成され、
前記第１シールドパターンは、前記一面に形成され、
前記第２、第３シールドパターンは、前記一面を構成する前記層の表面と異なる前記層の表面に形成され、前記ケース内に形成された貫通ビア電極（９４）を介して前記第１シールドパターンと電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の複合センサ。
【請求項３】
前記被搭載部材は、前記ケースと、前記ケースに形成された凹部を閉塞するリッド（６０）とを有し、前記凹部内が気密封止されていることを特徴とする請求項２に記載の複合センサ。
【請求項４】
前記一面に対する法線方向から視たとき、前記第２シールドパターンと前記第３シールドパターンとが最も隣接する部分において、前記第２シールドパターンおよび前記第３シールドパターンのうちの少なくとも一方が前記第１シールドパターンと前記貫通ビア電極を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項２または３に記載の複合センサ。
【請求項５】
前記被搭載部材には、前記複数の層における１つの層の表面に前記第１センサと接続される第１センサ用接続端子（５１）が形成されていると共に、前記複数の層における１つの層の表面に前記第２センサと接続される第２センサ用接続端子（４１〜４６）が形成されており、
前記第２シールドパターンは、前記第１センサ用接続端子が形成される前記層の下方に位置する前記層の表面に形成され、
前記第３シールドパターンは、前記第２センサ用接続端子が形成される前記層の下方に位置する前記層の表面に形成されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の複合センサ。
【請求項６】
前記第１、第２センサは、所定の振幅および周波数を有する入力信号が入力されるための入力端子（１６１、２４４ａ）および前記第１、第２センサ信号を出力するための出力端子（１６２、１６３、２４１ａ〜２４３ａ）をそれぞれ有し、
前記一面に対する法線方向から視たとき、前記第１、第２センサは、並べて配置されており、前記第１、第２センサの配列方向に沿った方向であって、前記第１、第２センサの中心を通る直線を仮想線（Ｋ）としたとき、前記入力端子が前記仮想線に対して分割される一方の同じ領域側に位置し、前記出力端子が前記仮想線に対して分割される他方の同じ領域側に位置していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の複合センサ。
【請求項７】
前記第１センサは、加速度に応じて変位可能とされた可動電極（１２４）と、前記可動電極と対向して配置された固定電極（１３１、１４１）とを有し、前記可動電極と前記固定電極との間の容量に応じて前記第１センサ信号を出力する加速度センサであり、
前記第２センサは、圧電材料を用いて構成されるセンサ部（２１０）と、一方の端部（２４１ｂ〜２４６ｂ）にて前記センサ部を中空保持する複数のリード（２４１〜２４６）を有する支持部（２２０）と、を有し、前記入力端子および前記出力端子は、前記リードのうちの前記センサ部側と反対側の端部（２４１ａ〜２４６ａ）にて構成され、前記センサ部を振動させた状態で角速度が印加されると当該角速度に応じた前記第２センサ信号を出力する角速度センサであることを特徴とする請求項６に記載の複合センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象の異なる第１、第２センサが共通の被搭載部材に搭載された複合センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の複合センサとして、例えば、特許文献１に、加速度に応じたセンサ信号を出力する加速度センサと角速度に応じたセンサ信号を出力する角速度センサとを共通の被搭載部材の一面に搭載したものが提案されている。具体的には、この複合センサでは、加速度センサおよび角速度センサは、共に被搭載部材の一面に導電性部材等で構成される接続部材を介して接続されている。そして、角速度センサと被搭載部材の一面とを接続する接続部材の高さは、加速度センサと被搭載部材の一面とを接続する接続部材の高さより高くされている。なお、角速度センサは、例えば、圧電体の圧電効果を利用した圧電式のものとされ、駆動振動片を振動させた状態で角速度が印加されると、角速度に応じたセンサ信号（電荷）を出力する。
【０００３】
これによれば、角速度センサと被搭載部材とを接続する接続部材の高さを加速度センサと被搭載部材とを接続する接続部材の高さよりも高くしているため、角速度センサの振動が加速度センサに伝達されることを抑制できる。このため、角速度センサの振動が加速度センサに対するノイズ（機械的なノイズ）となることを抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１３２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような複合センサでは、加速度センサおよび角速度センサに対する電気的なノイズの影響を抑制するために、被搭載部材に基準（グランド）電位に維持されるシールドパターンが形成されることがある。
【０００６】
しかしながら、シールドパターンを形成する場合、角速度センサに対するシールドパターンと加速度センサに対するシールドパターンとを共通のシールドパターンとすると、各センサの間でノイズが相互干渉してしまうことがあり、これによって検出精度が低下することがある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、電気的なノイズによって検出精度が低下することを抑制できる複合センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、検出対象に応じた第１センサ信号を出力する第１センサ（１００）と、第１センサの検出対象と異なる検出対象に応じた第２センサ信号を出力する第２センサ（２００）と、第１、第２センサと電気的に接続される回路基板（３００）と、一面（２７ａ）を有し、一面上に第１、第２センサおよび回路基板が配置される被搭載部材（１０）と、を備え、回路基板に対するノイズ遮蔽部として機能する第１シールドパターン（９１）と、第１センサに対するノイズ遮蔽部として機能する第２シールドパターン（９２）と、第２センサに対するノイズ遮蔽部として機能する第３シールドパターン（９３）と、を有し、第１シールドパターンは、第２、第３シールドパターンよりインピーダンスが低くされており、第２シールドパターンと第３シールドパターンとは、第１シールドパターンを介して電気的に接続されていることを特徴としている。
【０００９】
これによれば、第２シールドパターンおよび第３シールドパターンは、インピーダンスが最も低い第１シールドパターンを介して接続されている。このため、第２シールドパターンに印加されたノイズが第３シールドパターンに伝播されることを抑制できると共に、第３シールドパターンに印加されたノイズが第２シールドパターンに伝播されることを抑制できる。したがって、電気的なノイズが第１、第２センサの間で相互干渉することを抑制でき、検出精度が低下することを抑制できる。
【００１０】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態における複合センサの平面図である。
【図２】図１に示すII−II線に沿った断面図である。
【図３】図１に示すIII−III線に沿った断面図である。
【図４】加速度センサにおけるセンサ部の平面図である。
【図５】図４中のV−V線に沿った断面図である。
【図６】角速度センサにおけるセンサ部の平面図である。
【図７】角速度センサにおける支持部の平面図である。
【図８】図７中のVIII−VIII線に沿った断面図である。
【図９】図１に示すケースの平面模式図である。
【図１０】本発明の第２実施形態におけるケースの平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１〜図３に示されるように、複合センサは、被搭載部材としてのパッケージ１０に、加速度センサ１００、角速度センサ２００、加速度センサ１００および角速度センサ２００に対して所定の処理を行う回路基板３００が搭載されて構成されている。なお、本実施形態では、加速度センサ１００が本発明の第１センサに相当し、角速度センサ２００が本発明の第２センサに相当している。また、図１では、後述するリッド６０を省略して示してある。
【００１４】
まず、本実施形態の加速度センサ１００の構成について説明する。本実施形態の加速度センサ１００は、いわゆる容量式のものであり、本発明の第１センサ信号を出力するものである。本実施形態では、加速度センサ１００は、図４および図５に示されるように、支持基板１１１上に絶縁膜１１２を介して半導体層１１３が積層され、平面形状が矩形状とされたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板１１４を用いて構成されている。なお、支持基板１１１は、例えば、シリコン基板等が用いられ、絶縁膜１１２はＳｉＯ２やＳｉＮ等が用いられ、半導体層１１３はシリコン基板やポリシリコン等が用いられる。
【００１５】
そして、ＳＯＩ基板１１４には、周知のマイクロマシン加工が施されてセンシング部１１５が形成されている。具体的には、半導体層１１３には、溝部１１６が形成されることによって櫛歯形状の梁構造体を有する可動部１２０および第１、第２固定部１３０、１４０が形成されており、この梁構造体によって加速度に応じたセンサ信号を出力するセンシング部１１５が形成されている。なお、半導体層１１３のうちの溝部１１６を介して可動部１２０、および第１、第２固定部１３０、１４０を取り囲む部分は周辺部１５０とされている。
【００１６】
絶縁膜１１２には、梁構造体１２０〜１４０の形成領域に対応した部位に開口部１１７が形成されている。これにより、半導体層１１３のうち可動部１２０および第１、第２固定部１３０、１４０の所定領域が支持基板１１１からリリースされた状態となっている。
【００１７】
可動部１２０は、開口部１１７を横断するように配置されており、矩形状の錘部１２１における長手方向の両端が梁部１２２を介してアンカー部１２３ａ、１２３ｂに一体に連結された構成とされている。アンカー部１２３ａ、１２３ｂは、開口部１１７の開口縁部で絶縁膜１１２を介して支持基板１１１に支持されている。これにより、錘部１２１および梁部１２２は、開口部１１７に臨んだ状態となっている。
【００１８】
梁部１２２は、平行な２本の梁がその両端で連結された矩形枠状とされており、２本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を有している。具体的には、梁部１２２は、錘部１２１の長手方向に沿った方向の成分を含む加速度を受けたとき、錘部１２１を長手方向へ変位させると共に、加速度の消失に応じて元の状態に復元させるようになっている。したがって、このような梁部１２２を介して支持基板１１１に連結された錘部１２１は、加速度が印加されると梁部１２２の変位方向へ変位する。
【００１９】
また、可動部１２０は、錘部１２１の長手方向と直交した方向に、錘部１２１の両側面から互いに反対方向へ一体的に突出形成された複数個の可動電極１２４を備えている。図４では、可動電極１２４は、錘部１２１の左側および右側に各々６個ずつ突出して形成されており、開口部１１７に臨んだ状態となっている。また、各可動電極１２４は、錘部１２１および梁部１２２と一体的に形成されており、梁部１２２が変位することによって錘部１２１と共に錘部１２１の長手方向に変位可能となっている。
【００２０】
第１、第２固定部１３０、１４０は、開口部１１７の開口縁部のうちのアンカー部１２３ａ、１２３ｂが支持されていない対向辺部において、絶縁膜１１２を介して支持基板１１１に支持されている。すなわち、第１、第２固定部１３０、１４０は、可動部１２０を挟むように配置されている。図４では、第１固定部１３０が可動部１２０に対して紙面左側に配置され、第２固定部１４０が可動部１２０に対して紙面右側に配置されている。そして、第１、第２固定部１３０、１４０は互いに電気的に独立している。
【００２１】
また、第１、第２固定部１３０、１４０は、可動電極１２４の側面と所定の検出間隔を有するように平行した状態で対向配置された複数個の第１、第２固定電極１３１、１４１と、絶縁膜１１２を介して支持基板１１１に支持された第１、第２配線部１３２、１４２とを有している。
【００２２】
本実施形態では、第１、第２固定電極１３１、１４１は、図４に示されるように６個ずつ形成されており、可動電極１２４における櫛歯の隙間に噛み合うように櫛歯状に配列されている。そして、各配線部１３２、１４２に片持ち状に支持されることにより、開口部１１７に臨んだ状態となっている。
【００２３】
また、可動部１２０および第１、第２固定部１３０、１４０には、後述する回路基板３００に形成されたパッド３０１と電気的に接続される可動電極用パッド１６１、第１、第２固定電極用パッド１６２、１６３が形成されている。具体的には、可動電極用パッド１６１および第１、第２固定電極用パッド１６２、１６３は、それぞれの形成領域が反対側となるように配置されている。詳述すると、可動電極用パッド１６１は、ＳＯＩ基板１１４（半導体層１１３）における相対する１組の一辺のうちの一方の一辺（図４中紙面上側の一辺）の近傍に位置するアンカー部１２３ａに形成され、第１、第２固定電極用パッド１６２、１６３は、他方の一辺（図４中紙面下側の一辺）の近傍に位置する第１、第２配線部１３２、１４２の所定箇所に形成されている。
【００２４】
さらに、本実施形態では、周辺部１５０の所定箇所に、後述する回路基板３００に形成されたパッド３０２と電気的に接続される周辺部用パッド１６４が形成されている。
【００２５】
以上が本実施形態における加速度センサ１００の構成である。次に、上記加速度センサ１００の作動について説明する。上記加速度センサ１００は、図４中のコンデンサ記号で示されるように、可動電極１２４と第１固定電極１３１との間に第１容量Ｃｓ１が構成され、可動電極１２４と第２固定電極１４１との間に第２容量Ｃｓ２が構成される。そして、加速度を検出する際、可動電極１２４（可動電極用パッド１６１）に回路基板３００から所定の振幅、周波数を有するパルス状の入力信号（搬送波）が印加される。この状態で錘部１２１の長手方向（可動電極１２４および第１、第２固定電極１３１、１４１の配列方向）に沿った方向の加速度が印加されると、可動電極１２４の変位に伴って第１、第２容量Ｃｓ１、Ｃｓ２が変化する。したがって、第１、第２容量Ｃｓ１、Ｃｓ２の差（第１、第２固定電極用パッド１６２、１６３の電位）に基づいて加速度が検出される。
【００２６】
つまり、本実施形態では、可動電極用パッド１６１が本発明の入力端子に相当すると共に第１、第２固定電極用パッド１６２、１６３が本発明の出力端子に相当している。以下では、可動電極用パッド１６１を加速度センサ１００の入力端子１６１ともいい、第１、第２固定電極用パッド１６２、１６３を加速度センサ１００の出力端子１６２、１６３ともいう。なお、周辺部用パッド１６４には、支持基板１１１や周辺部１５０の電位が変動することが抑制されるように、基準（グランド）電位が印加される。
【００２７】
次に、角速度センサ２００の構成について説明する。本実施形態の角速度センサ２００は、いわゆる圧電式のものであり、角速度に応じた本発明の第２センサ信号を出力するものである。角速度センサ２００は、図６に示されるセンサ部２１０と、図７および図８に示されるセンサ部２１０を支持する支持部２２０とによって構成されている。
【００２８】
まず、センサ部２１０の構成について説明する。センサ部２１０は、図６に示されるように、圧電材料としての水晶等の基板２１１に周知のマイクロマシン加工が施されて構成されている。図６中では、ｘ軸方向を図６中紙面左右方向とし、ｙ軸方向を基板２１１の面方向においてｘ軸方向と直交する方向とし、ｚ軸方向をｘ軸方向およびｙ軸方向と直交する方向としている。
【００２９】
センサ部２１０は、基板２１１を構成する水晶の結晶軸に合わせてｘｙ平面に形成され、中心に対して点対称の形状とされている。具体的には、センサ部２１０は、矩形状の基部２１２を有している。そして、基部２１２には、ｘｚ平面に平行な２つの端面の略中央部からそれぞれｙ軸方向に沿って延設された第１、第２連結部２１３ａ、２１３ｂと、ｙｚ平面に平行な２つの端面の略中央部からそれぞれｘ軸方向に沿って延設された第１、第２検出振動片２１４ａ、２１４ｂが備えられている。なお、第１、第２連結部２１３ａ、２１３ｂはそれぞれ基部２１２に対して反対方向となるようにｙ軸方向に沿って延設されている。また、第１、第２検出振動片２１４ａ、２１４ｂは、それぞれ基部２１２に対して反対方向となるようにｘ軸方向に沿って延設されている。
【００３０】
第１、第２連結部２１３ａ、２１３ｂには、基部２１２側と反対側の先端部に、それぞれ第１、第２駆動振動片２１５ａ、２１５ｂがｘ軸方向に沿うように備えられている。なお、第１、第２駆動振動片２１５ａ、２１５ｂは、延設方向の略中央部にてそれぞれ第１、第２連結部２１３ａ、２１３ｂと連結されている。
【００３１】
また、第１、第２検出振動片２１４ａ、２１４ｂおよび第１、第２駆動振動片２１５ａ、２１５ｂには、それぞれ図示しない電極が形成されている。具体的には、第１、第２検出振動片２１４ａ、２１４ｂには、それぞれ図示しない第１、第２検出電極が形成されている。第１、第２駆動振動片２１５ａ、２１５ｂには、それぞれ図示しない第１、第２駆電極および第１、第２調整電極（グランド電極）が形成されている。なお、第１駆動振動片２１５ａに形成された第１駆動電極および第２駆動振動片２１５ｂに形成された第２駆動電極は、第１、第２検出振動片２１４ａ、２１４ｂに対して互いに反対に位置するように形成されている。例えば、第１駆動電極が第１駆動振動片２１５ａのうちの第１、第２検出振動片２１４ａ、２１４ｂと対向する面に形成されている場合、第２駆動電極は、第２駆動振動片２１５ｂのうちの第１、第２検出振動片２１４ａ、２１４ｂと対向する面と反対側の面に形成されている。
【００３２】
さらに、基部２１２には、支持部２２０にて支持される側の面に図示しない６つのランド（電極パターン）が形成されている。具体的には、第１検出振動片２１４ａに形成された第１検出電極と接続される第１検出ランド、第２検出振動片２１４ｂに形成された第２検出電極と接続される第２検出ランドが形成されている。また、第１駆動振動片２１５ａに形成された第１駆動電極および第２駆動振動片２１５ｂに形成された第２駆動電極と接続される駆動ランド、第１駆動振動片２１５ａに形成された第１調整電極および第２駆動振動片２１５ｂに形成された第２調整電極と接続される調整ランド（グランドランド）が形成されている。さらに、第１、第２検出ランド、駆動ランド、および調整ランドの間に配置され、グランド電位が印加されることによって第１、第２検出ランド、駆動ランドおよび調整ランドの間に発生する浮遊容量を減少させる第１、第２グランドランドが形成されている。そして、これら第１、第２検出ランド、駆動ランド、調整ランド、および第１、第２グランドランドは、支持部２２０の後述する第１〜第６リード２４１〜２４６を介して回路基板３００と電気的に接続されている。
【００３３】
以上が本実施形態における角速度センサ２００のセンサ部２１０の構成である。次に、支持部２２０について説明する。
【００３４】
支持部２２０は、図７および図８に示されるように、ポリイミド樹脂等で形成された絶縁部材２３０に銅箔等で形成された第１〜第６リード２４１〜２４６が備えられたいわゆるＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープで構成されている。具体的には、絶縁部材２３０は、平面形状が略矩形状とされており、略中央部にデバイスホール２３１が形成されている。第１〜第６リード２４１〜２４６は、一端部２４１ａ〜２４６ａが絶縁部材２３０の裏面２３０ｂ側におけるデバイスホール２３１の周辺に配置され、他端部２４１ｂ〜２４６ｂがデバイスホール２３１内から絶縁部材２３０の表面２３０ａ側に突出するように折り曲げられている。
【００３５】
そして、第１〜第６リード２４１〜２４６は、一端部２４１ａ〜２４６ａが後述するケース２０に形成された接続端子４１〜４６と電気的に接続される。また、第１、第２リード２４１、２４２は、他端部がそれぞれ第１、第２検出振動片２１４ａ、２１４ｂに形成された第１、第２検出電極と接続される第１、第２検出ランドと接続される。第３リード２４３は、他端部が第１、第２駆動振動片２１５ａ、２１５ｂに形成された第１、第２調整電極と接続される調整ランドと接続され、第４リード２４４は、他端部が第１、第２駆動振動片２１５ａ、２１５ｂに形成された第１、第２駆動電極と接続される駆動ランドと接続される。第５、第６リード２４５、２４６は、他端部がそれぞれ第１、第２グランドランドと接続される。これにより、センサ部２１０が絶縁部材２３０から離間した状態で保持される。
【００３６】
ここで、第１〜第６リード２４１〜２４６の一端部２４１ａ〜２４６ａの配置関係について説明する。本実施形態では、図７に示されるように、第１〜第３リード２４１〜２４３の一端部２４１ａ〜２４３ａと第４〜第６リード２４４〜２４６の一端部２４４ａ〜２４６ａとは、絶縁部材２３０の表面２３０ａに対する法線方向から視たとき、反対側の端部に形成されている。
【００３７】
具体的には、第１〜第３リード２４１〜２４３の一端部２４１ａ〜２４３ａは、絶縁部材２３０における相対する１組の一辺のうちの一方の一辺（図７中紙面上側の一辺）の近傍に配置され、第４〜第６リード２４４〜２４６の一端部２４４ａ〜２４６ａは、他方の一辺（図８中紙面上側の一辺）の近傍に配置されている。言い換えると、第１〜第３リード２４１〜２４３の一端部２４１ａ〜２４６ａと第４〜第６リード２４４〜２４６の一端部２４４ａ〜２４６ａとは、デバイスホール２３１を挟んだ２つの領域に配置されているともいえる。
【００３８】
以上が本実施形態における角速度センサ２００の構成である。なお、図１では、支持部２２０における絶縁部材２３０を省略して示してある。
【００３９】
次に、上記角速度センサ２００の作動について説明する。上記角速度センサ２００は、角速度を検出する際、第１駆動振動片２１５ａに形成された第１駆動電極および第２駆動振動片２１５ｂに形成された第２駆動電極（第４リード２４４の一端部２４４ａ）に所定の振幅、周波数を有するパルス状の入力信号（搬送波）が印加される。これにより、第１、第２駆動振動片２１５ａ、２１５ｂには第１、第２検出振動片２１４ａ、２１４ｂに対して第１、第２駆動電極が互いに反対に位置するように形成されているため、第１、第２駆動振動片２１５ａ、２１５ｂが図６中のｙ軸方向に沿って逆向きに駆動振動する。つまり、第１、第２駆動振動片２１５ａ、２１５ｂが互いに開閉するように駆動振動する。
【００４０】
なお、角速度が印加されていない状態では、第１、第２検出振動片２１４ａ、２１４ｂに第１、第２駆動振動片２１５ａ、２１５ｂから印加されるモーメントは逆向きであって相殺されるため、第１、第２検出振動片２１４ａ、２１４ｂはほぼ静止した状態となる。また、本実施形態では、第１駆動振動片２１５ａの第１駆動電極および第２駆動振動片２１５ｂの第２駆動電極（第４リード２４４の一端部２４４ａ）に入力される入力信号は、加速度センサ１００に入力される入力信号と少なくとも５次高調波まで結びつかない周波数とされ、互いの入力信号が共振し難くなるようにされている。
【００４１】
そして、第１駆動振動片２１５ａの第１調整電極および第２駆動振動片２１５ｂの第２調整電極（第３リード２４３の一端部２４３ａ）に発生した電荷が回路基板３００に出力されると、回路基板３００に形成されたＩ／Ｖ変換回路（電流／電圧変換回路）や入力信号の振幅を調整するオートゲインコントロール回路により、第１駆動振動片２１５ａの第１駆動電極および第２駆動振動片２１５ｂの第２駆動電極（第４リード２４４の一端部２４４ａ）に入力される入力信号が調整される。
【００４２】
つまり、第１駆動振動片２１５ａの第１駆動電極および第２駆動振動片２１５ｂの第２駆動電極と接続される第４リード２４４は入力信号が入力される入力部となり、第４リード２４４の一端部２４４ａは入力端子となる。一方、第１駆動振動片２１５ａの第１調整電極および第２駆動振動片２１５ｂの第２調整電極と接続される第３リード２４３は回路基板３００に電荷を出力する出力部となり、第３リード２４３の一端部２４３ａは出力端子となる。以下では、第３リード２４３の一端部２４３ａを出力端子２４３ａとし、第４リード２４４の一端部２４４ａを入力端子として説明する。
【００４３】
そして、この状態において、ｚ軸方向周りに角速度ωが印加されると、コリオリ力によって第１、第２駆動振動片２１５ａ、２１５ｂはｘ軸方向に逆向きに振動する。これにより、第１、第２検出振動片２１４ａ、２１４ｂは、ｚ軸方向を軸とする周方向反対向きの振動を行う。そして、第１、第２検出振動片２１４ａ、２１４ｂに形成された図示しない第１、第２検出電極（第１、第２リード２４１の一端部２４１ａ、２４２ａ）に振動に応じた電荷が発生し、当該電荷が回路基板３００に出力されることによって角速度の検出が行われる。つまり、第１、第２検出振動片２１４ａ、２１４ｂと接続される第１、第２リード２４１、２４２の一端部２４１ａ、２４２ａは出力端子となる。以下では、第１、第２リード２４１、２４２の一端部２４１ａ、２４２ａを出力端子２４１ａ、２４２ａとして説明する。
【００４４】
回路基板３００は、加速度センサ１００および角速度センサ２００に対して所定の処理を行う増幅回路、Ｉ／Ｖ変換回路、オートゲインコントロール回路、コンパレータ、配線等の各種回路が形成されたものである。そして、図１に示されるように、加速度センサ１００と接続されるパッド３０１、３０２、接続端子５１と接続されるパッド３０３、接続端子５２と接続されるパッド３０４を有している。なお、パッド３０３は、回路基板３００内に形成された配線を介してパッド３０２と電気的に接続されている。また、本実施形態では、回路基板３００は、加速度センサ１００の出力端子１６２、１６３および角速度センサ２００の出力端子２４１ａ、２４２ａから出力された信号に基づいたアナログ信号を外部回路に出力する。
【００４５】
次に、パッケージ１０の基本的な構造について説明する。
【００４６】
パッケージ１０は、図２、図３に示されるように、ケース２０とリッド６０とを有する構成とされている。ケース２０は、本実施形態では、アルミナ等で構成される第１〜第９セラミック層２１〜２９が順に積層された多層基板を用いて構成され、一面２０ａに凹部３０が形成された箱形状とされている。なお、ケース２０は、一面２０ａが第１セラミック層２１の表面２１ａで構成されていると共に、他面２０ｂが第９セラミック層２９の裏面２９ｂで構成されている。また、第１〜第９セラミック層２１〜２９は、それぞれ表面２１ａ〜２９ａが一面２０ａ側に配置され、裏面２１ｂ〜２９ｂが他面２０ｂ側に配置されている。
【００４７】
凹部３０は、本実施形態では、第１セラミック層２１から第２セラミック層２２に渡って形成された第１凹部３１と、第１凹部３１の底面を構成する第３セラミック層２３から第４セラミック層２４に渡って形成された第２凹部３２（図２参照）と、第２凹部３２の底面を構成する第５セラミック層２５から第６セラミック層２６に渡って形成された第３凹部３３とによって構成されている。
【００４８】
また、ケース２０には、図１、図３に示されるように、第１凹部３１の底面を構成する第３セラミック層２３の表面２３ａに第１〜第６接続端子４１〜４６が設けられている。また、第２凹部３２の底面を構成する第５セラミック層２５の表面２５ａに、図１、図２に示されるように、接続端子５１と複数の接続端子５２が形成されている。そして、第１〜第６接続端子４１〜４６と複数の接続端子５２の一部とは、ケース２０の内部および第１〜第３凹部３１〜３３の壁面等に形成された図示しない配線層や貫通ビア電極等を介して適宜電気的に接続されている。
【００４９】
なお、本実施形態では、第１〜第６接続端子４１〜４６が本発明の第２センサ用接続端子に相当し、接続端子５１が本発明の第１センサ用接続端子に相当している。
【００５０】
リッド６０は、金属等を用いて構成されており、ケース２０の一面２０ａと図示しない導電性接着剤等を介して接合されている。これにより、ケース２０が閉塞され、ケース２０内が気密封止されている。本実施形態では、ケース２０内は、真空圧とされている。以上が本実施形態におけるパッケージ１０の基本的な構成である。
【００５１】
そして、このようなパッケージ１０に、上記加速度センサ１００、角速度センサ２００、回路基板３００が収容されている。具体的には、図１〜図３に示されるように、第３凹部３３の底面（第７セラミック層２７の表面２７ａ）に、接着剤７１を介して回路基板３００が搭載されている。そして、加速度センサ１００および角速度センサ２００は、第３凹部３３の底面に対する法線方向（以下では、単に法線方向という）から視たとき、回路基板３００上（ケース２０内）に並べて配置されている。
【００５２】
詳述すると、加速度センサ１００は、図１および図２に示されるように、回路基板３００上に接着剤７２を介して搭載されている。そして、入力端子１６１および出力端子１６２、１６３が回路基板３００のパッド３０１とワイヤ８１を介して電気的に接続されていると共に、周辺部用パッド１６４が回路基板３００のパッド３０２とワイヤ８１を介して電気的に接続されている。
【００５３】
角速度センサ２００は、第２凹部３２の底面に形成された第１〜第６接続端子４１〜４６に第１〜第６リード２４１〜２４６の一端部２４１ａ〜２４６ａが図示しないはんだ等の導電性部材を介して電気的、機械的に接続され、ケース２０内の空間にセンサ部２１０が中空保持された状態となっている。つまり、角速度センサ２００は、回路基板３００と離間する状態で、ケース２０内に収容されている。なお、本実施形態では、第３凹部３３の底面（第７セラミック層２７の表面２７ａ）が本発明の被搭載部材の一面に相当しており、被搭載部材の一面上に加速度センサ１００と角速度センサ２００とが位置しているといえる。
【００５４】
さらに詳述すると、加速度センサ１００は、上記のように、入力端子１６１と出力端子１６２、１６３とが反対側に（離間して）配置されている。同様に、角速度センサ２００は、上記のように、入力端子２４４ａと出力端子２４１ａ〜２４３ａとが反対側に（離間して）配置されている。そして、図１に示されるように、加速度センサ１００および角速度センサ２００は、加速度センサ１００の入力端子１６１および角速度センサ２００の入力端子２４４ａが同じ側となるように配置され、加速度センサ１００の出力端子１６２、１６３および角速度センサ２００の出力端子２４１ａ〜２４３ａが同じ側となるように配置されている。つまり、加速度センサ１００と角速度センサ２００の配列方向に沿った方向であり、加速度センサ１００および角速度センサ２００の中心を通る直線を仮想線Ｋとしたとき、加速度センサ１００の入力端子１６１および角速度センサ２００の入力端子２４４ａは仮想線Ｋに対して分割される一方の領域側（図１中では仮想線Ｋより紙面下側）に配置され、加速度センサ１００の出力端子１６２、１６３および角速度センサ２００の出力端子２４１ａ〜２４３ａは他方の領域側（図１中では仮想線Ｋより紙面上側）に配置されている。言い換えると、加速度センサ１００の入力インピーダンスの低い端子１６１および角速度センサ２００の入力インピーダンスの低い端子２４４ａが仮想線Ｋに対して分割される一方の領域側（図１中では仮想線Ｋより紙面下側）に配置され、加速度センサ１００の出力インピーダンスの高い端子１６２、１６３および角速度センサ２００の出力インピーダンスの高い端子２４１ａ〜２４３ａが仮想線Ｋに対して分割される他方の領域側（図１中では仮想線Ｋより紙面上側）に配置されている。
【００５５】
また、回路基板３００に形成され、加速度センサ１００の各パッド１６１〜１６３と接続されないパッド３０３は、第２凹部３２の底面に形成された接続端子５１とワイヤ８１を介して電気的に接続されている。これにより、周辺部用パッド１６４がパッド３０２、３０３を介して接続端子５１と接続される。
【００５６】
なお、パッド３０３は、本実施形態では、法線方向から視たとき、加速度センサ１００の出力端子１６２、１６３と、角速度センサ２００の出力端子２４１ａ〜２４３ａとの間に形成されている。具体的には、パッド３０３は、加速度センサ１００の出力端子１６２、１６３と接続される回路基板３００のパッド３０１より角速度センサ２００側に配置されている。このため、パッド３０３と接続端子５１とを接続するワイヤ８１は、加速度センサ１００の出力端子１６２、１６３と回路基板３００のパッド３０１とを接続するワイヤ８１と、角速度センサ２００の出力端子２４１ａ〜２４３ａと第１凹部３１の底面に形成された第１〜第３接続端子４１〜４３との接続部との間に形成される。また、接続端子５１は所定の基準（グランド）電位に固定されるものであり、周辺部用パッド１６４（周辺部１５０）は、接続端子５１と接続されることによって基準電位に固定される。
【００５７】
また、回路基板３００に形成され、加速度センサ１００と接続されないパッド３０４は、第２凹部３２の底面に形成された接続端子５２とワイヤ８１を介して電気的に接続されている。
【００５８】
なお、各パッド３０４と接続端子５２とを接続するワイヤ８１は、図２に示されるように、撓んだ状態でパッド３０４と接続端子５１との間に配置されているが、最も第３凹部３３の底面（第７セラミック層２７の表面２７ａ）から離間している部分が加速度センサ１００のうちの回路基板３００側と反対側に位置する部分（図５に示される半導体層１１３のうちの絶縁膜１１２側と反対側の一面）よりも第３凹部３３の底面側に位置するように配置されている。
【００５９】
以上が本実施形態における複合センサの基本的な構成である。次に、本実施形態の特徴点であるケース２０の構造について説明する。
【００６０】
本実施形態では、ケース２０には、図２、図３、図９に示されるように、ノイズ遮蔽部としての第１〜第３シールドパターン（ガードリング）９１〜９３が形成されている。具体的には、第１シールドパターン９１は第７セラミック層２７の表面２７ａに形成され、第２シールドパターン９２は第６セラミック層２６の表面２６ａに形成され、第３シールドパターン９３は、第４セラミック層２４の表面２４ａに形成されている。つまり、第１〜第３シールドパターン９１〜９３は、それぞれ異なるセラミック層の表面に形成されている。
【００６１】
さらに詳述すると、第１シールドパターン９１は、主に回路基板３００に対するノイズ遮蔽部として機能するように、第７セラミック層２７の表面２７ａのうちの回路基板３００と対向する部分に略矩形状に形成されている。第２シールドパターン９２は、主に加速度センサ１００（加速度センサ１００における周辺部１５０の電位であり、周辺部１５０と接続される接続端子５１）に対するノイズ遮蔽部として機能するように、第６セラミック層２６の表面２６ａのうちの接続端子５１と対向する部分を含む略Ｌ字状に形成されている。第３シールドパターン９３は、主に角速度センサ２００に対するノイズ遮蔽部として機能するように、第４セラミック層２４の表面２４ａのうちの角速度センサ２００の各端子２４１ａ〜２４６ａと対向する部分を含む略Ｕ字状に形成されている。
【００６２】
また、ケース２０には、セラミック層を貫通する貫通孔９４ａに電極９４ｂが埋め込まれることによって構成される複数の貫通ビア電極９４が備えられている。そして、第２シールドパターン９２および第３シールドパターン９３は、それぞれ貫通ビア電極９４およびセラミック層の表面に適宜形成された配線層９５を介して第１シールドパターン９１と電気的に接続されている。具体的には、第２シールドパターン９２は、第６セラミック層２６に形成された貫通ビア電極９４を介して第１シールドパターン９１と電気的に接続されている（図２参照）。また、第３シールドパターン９３は、第４〜第６セラミック層２４〜２６に形成された貫通ビア電極９４および第５、第６セラミック層２５、２６の表面２５ａ、２６ａに形成された配線層９５を介して第１シールドパターン９１と電気的に接続されている（図３参照）。つまり、第２シールドパターン９２と第１シールドパターン９１との間に備えられる貫通ビア電極９４と、第３シールドパターン９３と第１シールドパターン９１との間に備えられる貫通ビア電極９４との数が異なっている。本実施形態では、第２シールドパターン９２と第１シールドパターン９１との間に備えられる貫通ビア電極９４の数は、第３シールドパターン９３と第１シールドパターン９１との間に備えられる貫通ビア電極９４の数より少なくされている。
【００６３】
また、ケース２０には、図２に示されるように、他面２０ｂに外部接続端子９６が形成されている。そして、第１シールドパターン９１は、第７〜第９セラミック層２７〜２９に形成された貫通ビア電極９４および第８、第９セラミック層２８、２９の表面２８ａ、２９ａに形成された配線層９５を介して外部接続端子９６と電気的に接続されることにより、外部回路（グランド）との接続が図れるようになっている。なお、各接続端子５１、５２も、特に図示しないが、適宜セラミック層に形成された配線層および貫通ビア電極を介してケース２０の他面２０ｂに形成された外部接続端子と電気的に接続されている。
【００６４】
以上説明したように本実施形態のケース２０が構成されている。このようなケース２０では、貫通ビア電極９４自体が僅かな抵抗成分を有し、第２シールドパターン９２と第１シールドパターン９１との間に備えられる貫通ビア電極９４の数は、第３シールドパターン９３と第１シールドパターン９１との間に備えられる貫通ビア電極９４の数より少なくされている。このため、第１シールドパターン９１、第２シールドパターン９２、第３シールドパターン９３の順にインピーダンスが高くなる。つまり、第２シールドパターン９２と第３シールドパターン９３とは、最もインピーダンスの低い第１シールドパターン９１を介して接続される。このため、第２シールドパターン９２に印加されたノイズは、第１シールドパターン９１に伝播された後に外部接続端子９６に伝播され易くなり、当該ノイズが第３シールドパターン９３に伝播されることを抑制できる。つまり、加速度センサ１００に対するノイズが角速度センサ２００に影響することを抑制できる。同様に、第３シールドパターン９３に印加されたノイズは、第１シールドパターン９１に伝播された後に外部接続端子９６に伝播され易くなり、当該ノイズが第２シールドパターン９２に伝播されることを抑制できる。つまり、角速度センサ２００に対するノイズが加速度センサ１００に影響することを抑制できる。
【００６５】
なお、第１シールドパターン９１に印加されるノイズは、第２シールドパターン９２および第３シールドパターン９３が第１シールドパターン９１よりインピーダンスが高くされているため、そのまま外部接続端子９６に伝播される。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態では、第２シールドパターン９２および第３シールドパターン９３は、インピーダンスが最も低い第１シールドパターン９１を介して接続されている。このため、第２シールドパターン９２に印加されたノイズが第３シールドパターン９３に伝播されることを抑制できると共に、第３シールドパターン９３に印加されたノイズが第２シールドパターン９２に伝播されることを抑制できる。したがって、電気的なノイズが加速度センサ１００と角速度センサ２００との間で相互干渉することを抑制でき、加速度センサ１００および角速度センサ２００の検出精度が低下することを抑制できる。
【００６７】
また、本実施形態では、加速度センサ１００の入力端子１６１および角速度センサ２００の入力端子２４４ａは仮想線Ｋに対して分割される一方の領域側に配置され、加速度センサ１００の出力端子１６２、１６３および角速度センサ２００の出力端子２４１ａ〜２４３ａは仮想線Ｋに対して分割される他方の領域側に配置されている。つまり、ノイズ源となり易い信号が入力される入力端子１６１、２４４ａと、ノイズの影響を受け易い出力端子１６２、１６３、２４１ａ〜２４３ａとが離間して配置されている。このため、入力端子１６１、２４４ａに入力される信号が出力端子１６２、１６３、２４１ａ〜２４３ａから出力される信号に影響することを抑制でき、検出精度が低下することを抑制できる。
【００６８】
また、上記のように加速度センサ１００および角速度センサ２００の入力端子１６１、２４４ａおよび出力端子１６２、１６３、２４１ａ〜２４３ａが同じ側にまとめて配置されているため、ケース２０の内部および第１〜第３凹部３１〜３３の壁面等に形成される配線層の設計（引き回し）を容易にできる。
【００６９】
そして、ワイヤ８２は、最も第３凹部３３の底面から離間している部分が加速度センサ１００のうちの回路基板３００側と反対側に位置する部分（半導体層１１３のうちの絶縁膜１１２側と反対側の一面）よりも第３凹部３３の底面側に位置するように配置されている。つまり、ワイヤ８２を短くするようにしている。これによれば、ワイヤ８２に発生する寄生容量を低減でき、当該寄生容量が検出精度に影響することを抑制できる。
【００７０】
さらに、本実施形態では、加速度センサ１００が容量式とされ、角速度センサ２００が圧電式とされている。このため、角速度センサ２００としては、共振周波数の範囲が狭くなり、感度を高くできる。また、加速度センサ１００としては、Ｑ値を高くでき、角速度センサ２００の振動によって検出精度が低下することを抑制できる。
【００７１】
また、加速度センサ１００は第３凹部３３の底面に回路基板３００を介して搭載され、角速度センサ２００は第１凹部３１の底面に形成された第１〜第６接続端子４１〜４６と接続されている。つまり、加速度センサ１００と角速度センサ２００とが接合される領域が異なっている。このため、角速度センサ２００の振動が加速度センサ１００に伝達されることを抑制でき、機械的なノイズ（角速度センサ２００の振動）によって加速度センサ１００の検出精度が低下することも抑制できる。
【００７２】
さらに、ケース２０はリッド６０によって閉塞（気密封止）されている。つまり、第１〜第３シールドパターン９１〜９３は、閉塞された空間内に配置されている。このため、ケース２０が閉塞されていない場合と比較して、外部からノイズがケース２０内に導入され難くなり、さらに加速度センサ１００および角速度センサ２００の検出精度が低下することを抑制できる。
【００７３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して第２シールドパターン９２と第１シールドパターン９１とを接続する貫通ビア電極９４の形成場所、および第３シールドパターン９３と第１シールドパターン９１とを接続する貫通ビア電極９４の形成場所を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００７４】
本実施形態では、図１０に示されるように、第２シールドパターン９２は、第３シールドパターン９３に最も隣接する部分が貫通ビア電極９４を介して第１シールドパターン９１と接続されている。同様に、第３シールドパターン９３は、第２シールドパターン９２に最も隣接する部分が貫通ビア電極９４を介して第１シールドパターン９１と接続されている。
【００７５】
これによれば、第２シールドパターン９２と第３シールドパターン９３との間で相互にノイズが伝播することをさらに抑制できる。すなわち、第２シールドパターン９２のうちの第３シールドパターン９３に最も隣接する部分が貫通ビア電極９４を介して第１シールドパターン９１と接続されていない場合、第２シールドパターン９２に印加されたノイズは、第２シールドパターン９２のうちの第３シールドパターン９３に最も隣接する部分から第１シールドパターン９１を介さずに直接（空中を介して）第３シールドパターン９３に伝播されることがある。同様に、第３シールドパターン９３のうちの第２シールドパターン９２に最も隣接する部分が貫通ビア電極９４を介して第１シールドパターン９１と接続されていない場合、第３シールドパターン９３に印加されたノイズは、第３シールドパターン９３のうちの第２シールドパターン９２に最も隣接する部分から第１シールドパターン９１を介さずに直接（空中を介して）第２シールドパターン９２に伝播されることがある。これに対し、本実施形態のように構成されていることにより、第２、第３シールドパターン９２、９３の互いに最も隣接する部分から第１シールドパターン９１にノイズが伝播され易くなり、第２シールドパターン９２と第３シールドパターン９３との間で相互にノイズが伝播することをさらに抑制できる。
【００７６】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００７７】
例えば、上記各実施形態において、第１、第２センサの組み合わせは適宜変更可能であり、例えば、第１センサを所定の一方向の加速度のみを検出する加速度センサ１００とし、第２センサを当該一方向と直交する一方向の加速度のみを検出する加速度センサ１００としてもよい。
【００７８】
また、上記各実施形態において、加速度センサ１００には、加速度を検出する際、第１、第２固定電極１３１、１４１（第１、第２固定電極用パッド１６２、１６３）に回路基板３００から所定の振幅、周波数を有するパルス状の入力信号（搬送波）が印加されるようにしてもよい。このような加速度センサ１００とした場合には、第１、第２固定電極用パッド１６２、１６３が入力端子となり、可動電極用パッド１６１が出力端子となる。
【００７９】
さらに、上記各実施形態において、角速度センサ２００は、いわゆる容量型のものであってもよい。
【００８０】
また、上記各実施形態において、第２シールドパターン９２より第３シールドパターン９３の方がインピーダンスが低くてもよい。つまり、第２シールドパターン９２と第３シールドパターン９３とは、インピーダンスが最も低い第１シールドパターン９１を介して電気的に接続されていれば、互いのインピーダンスの大小は適宜変更可能である。
【００８１】
さらに、上記各実施形態において、例えば、加速度センサ１００の入力端子１６１および角速度センサ２００の出力端子２４１ａ〜２４３ａが仮想線Ｋに対して分割される一方の領域側に配置され、加速度センサ１００の出力端子１６２、１６３および角速度センサ２００の入力端子２４４ａが仮想線Ｋに対して分割される他方の領域側に配置されていてもよい。このような複合センサとしても、第２シールドパターン９２と第３シールドパターン９３とを第１シールドパターン９１を介して電気的に接続することにより、電気的なノイズが加速度センサ１００と角速度センサ２００との間で相互干渉することを抑制できる。
【００８２】
そして、上記第２実施形態において、第２シールドパターン９２と第３シールドパターン９３とが隣接する部分において、一方のシールドパターンのみが第１シールドパターン９１と接続されるようにしてもよい。例えば、第３シールドパターン９３のうちの第２シールドパターン９２と隣接する部分が第１シールドパターン９１と貫通ビア電極９４を介して接続されるのであれば、第２シールドパターン９２は、第３シールドパターン９３と隣接する部分と異なる部分（第１実施形態）にて第１シールドパターン９１と貫通ビア電極９４を介して接続されるようにしてもよい。同様に、第２シールドパターン９２のうちの第３シールドパターン９３と隣接する部分が第１シールドパターン９１と貫通ビア電極９４を介して接続されるのであれば、第３シールドパターン９３は、第２シールドパターン９２と隣接する部分と異なる部分（第１実施形態）にて第１シールドパターン９１と貫通ビア電極９４を介して接続されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１０    パッケージ（被搭載部材）
２７ａ  一面
９１    第１シールドパターン
９２    第２シールドパターン
９３    第３シールドパターン
１００  加速度センサ（第１センサ）
２００  角速度センサ（第２センサ）
３００  回路基板
【図１】
0006372450.tif 000002
【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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