(57)【要約】【課題】精度の高いジャイロセンサを、効率よく製造する方法を提供する。【解決手段】ジャイロセンサの製造方法は、第１及び第２の面２１，２２を有するベース基板２０と、ベース基板２０の第１の面２１に形成された複数の配線２５とを有する配線基板１０を用意する工程と、複数の電極３２を有する振動ジャイロ素子３０を用意する工程と、配線基板１０に振動ジャイロ素子３０を搭載し、配線２５の先端領域２６の電気的接続部２７と電極３２とを対向させて電気的に接続する工程と、ベース基板１０を部分的に除去して、ベース基板１０に、先端領域２６とオーバーラップする開口５０を形成する工程と、を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の面を有するベース基板と、前記ベース基板の前記第１の面に形成された複数の配線とを有する配線基板を用意する工程と、
複数の電極を有する振動ジャイロ素子を用意する工程と、
前記配線基板に前記振動ジャイロ素子を搭載し、前記配線の先端領域に設けられた電気的接続部と前記電極とを対向させて電気的に接続する工程と、
前記ベース基板を部分的に除去して、前記ベース基板に、前記先端領域とオーバーラップする開口を形成する工程と、
を含むジャイロセンサの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のジャイロセンサの製造方法において、
前記ベース基板を前記第２の面側からエッチングして、前記ベース基板に前記開口を形成するジャイロセンサの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のジャイロセンサの製造方法において、
前記ベース基板の前記第１の面は凸部を有し、
前記電気的接続部は、前記凸部とオーバーラップしてなるジャイロセンサの製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のジャイロセンサの製造方法において、
前記開口を形成する工程の後に、前記配線の前記先端領域を、前記振動ジャイロ素子と対向する上端面とは反対を向く基端面側から薄くする工程をさらに含むジャイロセンサの製造方法。
【請求項５】
請求項４記載のジャイロセンサの製造方法において、
前記配線は、前記上端面から前記基端面に向かって幅が大きくなる形状をなすジャイロセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジャイロセンサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジャイロセンサは、船舶・航空機・自動車等の航行制御や姿勢制御に利用されるばかりでなく、電子機器にも応用されるようになっている。すなわち、ジャイロセンサは、ビデオカメラの手ぶれ検出センサや、三次元立体マウス用の回転方向検出センサ等に広く応用されている。近年は、電子機器等の小型化の要求は高まりを見せており、これに伴い、電子機器に利用されるジャイロセンサの小型化が望まれている。そして、小型化の要請に応えることができるジャイロセンサとして、いわゆる振動式のジャイロセンサが利用されることがある。
【０００３】
しかし、電子機器に要求される性能は高まっており、振動式のジャイロセンサであっても、電子機器の性能を担保するために、その精度をさらに高める必要がある。
【特許文献１】特開２００５−１０６４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、精度の高いジャイロセンサを効率よく製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明に係るジャイロセンサの製造方法は、第１及び第２の面を有するベース基板と、前記ベース基板の前記第１の面に形成された複数の配線とを有する配線基板を用意する工程と、
複数の電極を有する振動ジャイロ素子を用意する工程と、
前記配線基板に前記振動ジャイロ素子を搭載し、前記配線の先端領域に設けられた電気的接続部と前記電極とを対向させて電気的に接続する工程と、
前記ベース基板を部分的に除去して、前記ベース基板に、前記先端領域とオーバーラップする開口を形成する工程と、
を含む。本発明によると、振動ジャイロ素子の動作を阻害する要因の少ない、高精度のジャイロセンサを製造することができる。
（２）このジャイロセンサの製造方法において、
前記ベース基板を前記第２の面側からエッチングして、前記ベース基板に前記開口を形成してもよい。
（３）このジャイロセンサの製造方法において、
前記ベース基板の前記第１の面は凸部を有し、
前記電気的接続部は、前記凸部とオーバーラップしていてもよい。これによると、振動ジャイロ素子がベース基板に接触することを防止することができるため、さらに信頼性の高いジャイロセンサを製造することができる。なお、このジャイロセンサの製造方法では、ベース基板の第２の面には、凸部とオーバーラップする凹部が形成されていてもよい。
（４）このジャイロセンサの製造方法において、
前記開口を形成する工程の後に、前記配線の前記先端領域を、前記振動ジャイロ素子と対向する上端面とは反対を向く基端面側から薄くする工程をさらに含んでいてもよい。これによると、さらに精度の高いジャイロセンサを製造することができる。
（５）このジャイロセンサの製造方法において、
前記配線は、前記上端面から前記基端面に向かって幅が大きくなる形状をなしていてもよい。これによると、さらに精度の高いジャイロセンサを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたものを含むものとする。
【０００７】
本実施の形態に係るジャイロセンサの製造方法は、図１に示す、配線基板１０を用意することを含む。以下、配線基板１０について説明する。
【０００８】
配線基板１０はベース基板２０を有する。ベース基板２０は、第１及び第２の面２１，２２を有する。ここで、第１の面２１と第２の面２２とは、反対方向を向く面である。ベース基板２０の材料は特に限定されるものではなく、既に公知となっているいずれかの材料を適用してもよい。ベース基板２０は、例えば、ポリイミドの樹脂基板であってもよい。配線基板１０として、ＣＯＦ実装に利用されるいずれかの基板を利用してもよい。ただし、ベース基板２０は、無機系の基板であってもよい。例えば、ベース基板２０は、ガラス基板やセラミック基板であってもよい。あるいは、ベース基板２０は、ガラスエポキシ基板等の、有機系と無機系の材料の複合構造をなす基板であってもよい。
【０００９】
配線基板１０は、ベース基板２０の第１の面２１に形成された複数の配線２５を有する。配線２５の材料についても、特に限定されるものではない。例えば、配線２５は、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ）のうちのいずれかが積層された構造をなしていてもよい。配線２５の先端領域２６には、電気的接続部２７が形成されてなる。電気的接続部２７は、後述する振動ジャイロ素子３０の電極３２との電気的な接続に利用される部分である。なお、先端領域２６とは、配線２５のうち、後の工程でベース基板２０に形成される開口５０とオーバーラップする領域を指していてもよい。あるいは、先端領域２６とは、後述するレジスト層２４からの露出領域を指していてもよい。複数の配線２５をまとめて、配線パターンと称してもよい。また、配線基板１０は、図示しない他の配線をさらに含んでいてもよい。
【００１０】
配線基板１０は、レジスト層２４を有していてもよい。レジスト層２４は、配線パターン（配線２５）を部分的に覆うように形成されていてもよい。このとき、レジスト層２４は、配線２５の先端領域２６を露出させるように形成されていてもよい。例えば、レジスト層２４は、開口を有していてもよく、当該開口から先端領域２６を露出させる形状をなしていてもよい。あるいは、レジスト層２４は、ベース基板２０における開口５０（後述）が形成される領域を露出させるように形成されていてもよい。
【００１１】
なお、ベース基板２０は、部分的に屈曲していてもよい。例えば、ベース基板２０の第１の面２１は凸部を有していてもよい。そして、配線２５の先端領域２６（あるいは電気的接続部２７）は、該凸部とオーバーラップするように配置されていてもよい。また、ベース基板２０の第２の面２２は、凸部とオーバーラップする凹部を有していてもよい。すなわち、ベース基板２０は、（ほぼ）一定の厚みをなしていてもよい。
【００１２】
本実施の形態に係るジャイロセンサの製造方法は、図２に示す、振動ジャイロ素子３０を用意することを含む。振動ジャイロ素子３０は、複数の電極３２を有する。振動ジャイロ素子３０は、例えば水晶で形成されていてもよい。ただし、振動ジャイロ素子３０の材料はこれに限られず、既に公知となっているいずれかの圧電材料を利用してもよい。振動ジャイロ素子３０の材料として、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体、ホウ酸リチウム、ランガサイト等を利用してもよい。
【００１３】
以下、振動ジャイロ素子３０の構成及びその動作原理について説明する。なお、ここでは、特徴的な形状をなす圧電振動ジャイロ素子を例にとって説明するが、本発明に適用可能な振動ジャイロ素子はこれに限られるものではない。例えば、いわゆる音叉型のジャイロ素子を利用してもよい。
【００１４】
振動ジャイロ素子３０は、第１の基部４１と、２つの第２の基部４２とを有する。２つの第２の基部４２は、それぞれ、第１の基部４１の両側に配置されてなる。すなわち、第１の基部４１及び２つの第２の基部４２は、１つの直線に沿って配置されてなる。ここで、説明のため、第１の基部４１及び第２の基部４２を結ぶ直線を直線Ｌ１とする。
【００１５】
振動ジャイロ素子３０は、２つの連結アーム４３を有する。第１の基部４１とそれぞれの第２の基部４２とは、連結アーム４３によって連結されている。すなわち、２つの連結アーム４３は、第１の基部４１の両側から引き出されて、直線Ｌ１に沿って延びる形状をなす。
【００１６】
振動ジャイロ素子３０は、第１の基部４１から引き出された、２つの検出用振動アーム４４を有する。２つの検出用振動アーム４４は、第１の基部４１の両側から引き出されて、直線Ｌ１に直交する直線Ｌ２に沿って延びる形状をなす。
【００１７】
振動ジャイロ素子３０は、それぞれの第２の基部４２から引き出された、２つの駆動用振動アーム４５（あわせて４個の駆動用振動アーム４５）を有する。駆動用振動アーム４５は、それぞれの第２の基部４２の両側から引き出されて、直線Ｌ２に沿って延びる形状をなす。すなわち、検出用振動アーム４４と駆動用振動アーム４５とは、平行に延びていてもよい。
【００１８】
振動ジャイロ素子３０は、図示しない、振動検出用の導電パターンを有していてもよい。検出用の導電パターンは、検出用振動アーム４４の表面に形成されていてもよい。振動ジャイロ素子３０は、検出用振動アーム４４が矢印Ａで示すように屈曲振動している場合に、検出用振動アーム４４の屈曲振動による圧電材料の歪みを検出用の導電パターンで検出し、信号を発生させる構造をなしていてもよい。検出用の導電パターンは、いずれかの電極３２に電気的に接続されていてもよく、電極３２を介して信号を取り出すことが可能な構成をなしていてもよい。
【００１９】
振動ジャイロ素子３０は、図示しない、振動駆動用の導電パターンを有していてもよい。駆動用の導電パターンは、駆動用振動アーム４５の表面に形成されていてもよい。振動ジャイロ素子３０は、該駆動用の導電パターンに所与の交流電極を印加することで、検出用振動アーム４４が矢印Ｓで示すように屈曲振動するように構成されていてもよい。なお、該導電パターンは、いずれかの電極３２と電気的に接続されていてもよく、電極３２を介して交流電極が印加される構造をなしていてもよい。
【００２０】
なお、振動ジャイロ素子３０は、直線Ｌ１及びＬ２に対して線対称に構成されている。また、振動ジャイロ素子３０は、直線Ｌ１及びＬ２によって規定される平面に沿って拡がった形状をなす。さらに、振動ジャイロ素子３０では、電極３２は、第１の基部４１に形成されていてもよい。
【００２１】
振動ジャイロ素子３０は、先に説明したように、駆動用の導電パターンに所与の交流電極を印加することで、検出用振動アーム４４が矢印Ｓで示すように屈曲振動するように構成されてなる。そして、検出用振動アーム４４が屈曲振動している状態で、振動ジャイロ素子３０が、直線Ｌ１及びＬ２と直交する軸を基準に回転すると、駆動用振動アーム４５の長手方向に沿ってコリオリ力Ｆが交互に逆向きに発生し、その作用によって、連結アーム４３が矢印Ｃで示すように屈曲振動する。これが第１の基部４１を介して検出用振動アーム４４に伝達され、検出用振動アーム４４を、矢印Ａで示すように屈曲振動させる。そして、検出用の導電パターンが、検出用振動アーム４４の歪みを検出して信号を伝達する。この信号を取り出して処理することによって、振動ジャイロ素子３０（あるいはジャイロセンサ）の回転角及び角速度等を求めることができる。
【００２２】
本実施の形態に係るジャイロセンサの製造方法は、図３に示すように、配線基板１０に振動ジャイロ素子３０を搭載し、配線２５の先端領域２６の電気的接続部２７と電極３２とを対向させて電気的に接続することを含む。電気的接続部２７と電極３２とは、図３に示すように、バンプ３５を介して電気的に接続してもよい。すなわち、電気的接続部２７と電極３２とは、バンプ３５と接触して電気的に接続されていてもよい。このとき、電気的接続部２７と電極３２とは、バンプ３５によって固着されていてもよい。
【００２３】
本実施の形態に係るジャイロセンサの製造方法は、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように、ベース基板２０を部分的に除去して、ベース基板２０に、配線２５の先端領域２６（電気的接続部２７）とオーバーラップする開口５０を形成することを含む。開口５０を形成する方法は特に限定されるものではないが、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に、その一例を示す。なお、本工程は、配線基板１０に振動ジャイロ素子３０を搭載する工程の後に行ってもよい。
【００２４】
本工程は、図４（Ａ）に示すように、配線基板１０にレジスト層５２を形成することを含む。レジスト層５２は、ベース基板２０の第２の面２２に形成してもよい。レジスト層５２は、開口５４を有する。開口５４は、開口５０の形成領域に形成する。開口５４は、先端領域２６とオーバーラップするように形成されていてもよい。このとき、開口５４は、電気的接続部２７、電極３２、バンプ３５とオーバーラップするように形成されていてもよい。あるいは、開口５４は、レジスト層２４の開口とオーバーラップするように形成されていてもよい。
【００２５】
本工程は、図４（Ｂ）に示すように、ベース基板２０に開口５０を形成することを含む。例えば、ベース基板２０を第２の面側からエッチングして、開口５０を形成してもよい。これにより、配線２５の先端領域２６がベース基板２０から解放され、振動ジャイロ素子３０を、先端領域２６によって吊り下げられた構成とすることができる。
【００２６】
本工程は、図４（Ｃ）に示すように、レジスト層５２を除去することを含む。以上の工程によって、ベース基板２０に開口５０を形成し、電子モジュール１００を形成してもよい。
【００２７】
本実施の形態に係るジャイロセンサの製造方法は、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、配線２５の先端領域２６（電気的接続部２７）を薄くする工程をさらに含んでいてもよい。本工程では、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、先端領域２６の振動ジャイロ素子３０と対向する面（上端面２８）とは反対側の面（基端面２９）から、先端領域２６を薄くしてもよい。言い換えると、先端領域２６は、ベース基板２０の第２の面２２側から薄くしてもよい。このとき、先端領域２６は、上端面２８から基端面２９に向かって、幅が大きくなる形状をなしていてもよい。本工程により、先端領域２６を、さらに微細に形成することができる。
【００２８】
本実施の形態に係るジャイロセンサの製造方法は、図６に示すように、電子モジュール１００を筐体６０に設置することをさらに含んでいてもよい。筐体６０には半導体チップ６２が配置されていてもよく、本工程によって、配線基板１０の配線２５と、半導体チップ６２の電極とを電気的に接続してもよい。半導体チップ６２によって、振動ジャイロ素子３０の駆動用の導電パターンに、交流電極を印加してもよい。また、半導体チップ６２によって、振動ジャイロ素子３０の検出用の導電パターンからの信号を処理してもよい。
【００２９】
以上の工程によって、図６に示す、ジャイロセンサ１を製造してもよい。本方法によると、信頼性の高いジャイロセンサを効率よく製造することが可能になる。以下、その効果について説明する。
【００３０】
先に説明したように、振動ジャイロ素子３０は、発生したコリオリ力Ｆが連結アーム４３を屈曲振動させ、検出用振動アーム４４を屈曲振動させる構造をなす。そして、ジャイロセンサ１によると、検出用振動アーム４４の歪みを示す信号を検出し、これを処理することによって、角速度等を求めることができる。すなわち、ジャイロセンサが精度よく機能するためには、振動ジャイロ素子３０に発生したコリオリ力Ｆが、正しく検出用振動アーム４４を屈曲振動させることが必要である。
【００３１】
ところが、振動ジャイロ素子は、交流電極を印加するために、あるいは、発生した電気信号を取り出すために、配線と電気的に接続されている必要がある。また、振動ジャイロ素子は、ジャイロセンサ内で、支持部材によって支持されることがあった。ジャイロセンサの精度を高めるためには、これらの配線や支持部材が、振動ジャイロ素子の動作に与える影響を小さくすることが重要である。
【００３２】
ところで、上述の方法で製造されたジャイロセンサ１によると、振動ジャイロ素子３０は、配線２５（先端領域２６）に吊り下げられる構成をなす。そして、配線２５の先端領域２６は、開口５０とオーバーラップしているためベース基板２０の制限を受けず、自由に形状を変えることができる。そのため、ジャイロセンサ１によると、振動ジャイロ素子３０が配線２５から受ける影響を小さくすることができる。特に、本方法によると、微細な配線２５を有するジャイロセンサを製造することが可能になる。なぜなら、本方法によると、配線基板１０の振動ジャイロ素子３０を搭載する時には、配線２５の電気的接続部２７はベース基板２０に固定されている。そのため、配線２５が微細に形成された場合でも、電極３２と配線２５（電気的接続部２７）との位置精度を確保することができ、電気的な接続信頼性の高いジャイロセンサを製造することができるためである。また、配線２５がベース基板２０上で形成されるため、容易に、微細な配線を設計通りに形成することができるためである。そして、配線２５が微細になれば、配線２５が振動ジャイロ素子３０に与える影響を小さくすることができ、精度の高いジャイロセンサを製造することができる。
【００３３】
また、ジャイロセンサ１によると、配線２５の他に、振動ジャイロ素子を支持するための支持部材が不用になる。そのため、本方法によると、振動ジャイロ素子３０の動作を規制する要因が少ない、精度の高いジャイロセンサを製造することができる。
【００３４】
なお、ベース基板２０の第１の面２１が凸部を有する構造をなす場合、振動ジャイロ素子３０を、ベース基板２０に接触しにくくすることができる。そのため、信頼性の高いジャイロセンサを、効率よく製造することができる。
【００３５】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明を適用した実施の形態に係るジャイロセンサの製造方法を説明するための図である。
【図２】図２は、本発明を適用した実施の形態に係るジャイロセンサの製造方法を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明を適用した実施の形態に係るジャイロセンサの製造方法を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、本発明を適用した実施の形態に係るジャイロセンサの製造方法を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態に係るジャイロセンサの製造方法を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明を適用した実施の形態に係るジャイロセンサの製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…ジャイロセンサ、  １０…配線基板、  ２０…ベース基板、  ２１…第１の面、  ２２…第２の面、  ２４…レジスト層、  ２５…配線、  ２６…先端領域、  ２７…電気的接続部、  ３０…振動ジャイロ素子、  ３２…電極、  ３５…バンプ、  ４１…第１の基部、  ４２…第２の基部、  ４３…連結アーム、  ４４…検出用振動アーム、  ４５…駆動用振動アーム、  ５０…開口、  ５２…レジスト層、  ５４…開口、  ６０…筐体、  ６２…半導体チップ、  １００…電子モジュール
【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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