特許 6016228 センサデバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6016228

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年10月26日

(54)【発明の名称】センサデバイス

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/56 20120101AFI20161013BHJP

【ＦＩ】

   G01C19/56

【請求項の数】17

【全頁数】38

(21)【出願番号】特願2012-149228(P2012-149228)

(22)【出願日】2012年7月3日

(65)【公開番号】特開2014-10131(P2014-10131A)

(43)【公開日】2014年1月20日

【審査請求日】2015年1月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】316005926

【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100117330

【弁理士】

【氏名又は名称】折居 章

(74)【代理人】

【識別番号】100160989

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 正好

(74)【代理人】

【識別番号】100168745

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 彩子

(74)【代理人】

【識別番号】100176131

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 慎太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100197398

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 絢子

(74)【代理人】

【識別番号】100197619

【弁理士】

【氏名又は名称】白鹿 智久

(72)【発明者】

【氏名】椛澤 秀年

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 成人

【審査官】 梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−３２９４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００４４５５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−１８７０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３７１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３５９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１６３２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０２７７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１４５８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２５５９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８３０２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ １９／００ − １９／７２

Ｇ０１Ｐ １５／００ − １５／１８

Ｈ０１Ｌ ２７／２０

Ｈ０１Ｌ ２９／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

センサ素子と、
前記センサ素子と電気的に接合される第１の接合面と、外部接続端子を有し前記第１の接合面と対向する第２の接合面と、前記第１の接合面と前記第２の接合面との間に配置され有機絶縁体で構成された有機絶縁層と、前記有機絶縁層に埋設された電子部品と、前記第１の接合面の変形を規制する規制部と、を有する配線基板と
を具備し、
前記規制部は、前記有機絶縁層に埋設された金属製のコア部、及び、前記第１の接合面と前記有機絶縁層との間に配置され無機絶縁体製の多層配線基板で構成された基材の少なくとも一つを含む
センサデバイス。

【請求項2】

請求項１に記載のセンサデバイスであって、
前記規制部は、前記コア部を含み、
前記コア部は、前記電子部品を取り囲んで環状に配置される
センサデバイス。

【請求項3】

請求項２に記載のセンサデバイスであって、
前記配線基板は、
前記第１の接合面側に配置される第１の配線層と、
前記第２の接合面側に配置され前記コア部及び前記電子部品を挟んで前記第１の配線層と対向する第２の配線層と、をさらに有する
センサデバイス。

【請求項4】

請求項２又は３に記載のセンサデバイスであって、
前記第１の接合面上に配置され、前記センサ素子を被覆するシールド部をさらに具備する
センサデバイス。

【請求項5】

請求項４に記載のセンサデバイスであって、
前記規制部は、前記シールド部と前記コア部とを接合する第１の接合部をさらに有する
センサデバイス。

【請求項6】

請求項５に記載のセンサデバイスであって、
前記シールド部は、前記センサ素子との線膨張率の差の絶対値が、前記有機絶縁体と前記センサ素子との線膨張率の差の絶対値よりも小さい
センサデバイス。

【請求項7】

請求項２から６のうちのいずれか１項に記載のセンサデバイスであって、
前記コア部は、前記センサ素子との線膨張率の差の絶対値が、前記有機絶縁体と前記センサ素子との線膨張率の差の絶対値よりも小さい
センサデバイス。

【請求項8】

請求項１に記載のセンサデバイスであって、
前記規制部は、前記コア部と前記基材とを含む
センサデバイス。

【請求項9】

請求項８に記載のセンサデバイスであって、
前記規制部は、前記基材と前記コア部とを接続する第２の接合部をさらに含む
センサデバイス。

【請求項10】

請求項８又は９に記載のセンサデバイスであって、
前記配線基板は、前記基材と前記有機絶縁層との間に配置される接着層をさらに有する
センサデバイス。

【請求項11】

請求項８から１０のうちのいずれか１項に記載のセンサデバイスであって、
前記基材は、前記第１の接合面と対向して配置され、前記電子部品と電気的に接合される第３の接合面をさらに有する
センサデバイス。

【請求項12】

請求項８から１１のうちのいずれか１項に記載のセンサデバイスであって、
前記配線基板に配置され前記センサ素子を被覆するシールド部をさらに具備する
センサデバイス。

【請求項13】

請求項１２に記載のセンサデバイスであって、
前記シールド部は、前記第１の接合面上に配置される
センサデバイス。

【請求項14】

請求項１２に記載のセンサデバイスであって、
前記有機絶縁層は、前記基材と対向する第４の接合面を有し、
前記シールド部は、前記第４の接合面上に配置され、前記基材と前記センサ素子とを被覆する
センサデバイス。

【請求項15】

請求項８から１５のうちのいずれか１項に記載のセンサデバイスであって、
前記有機絶縁層は、前記基材よりも縦弾性係数が小さい
センサデバイス。

【請求項16】

請求項１から１５のうちのいずれか１項に記載のセンサデバイスであって、
前記センサ素子は、前記第１の接合面を挟んで前記電子部品と対向する
センサデバイス。

【請求項17】

請求項１から１６のうちのいずれか１項に記載のセンサデバイスであって、
前記センサ素子は、ジャイロセンサである
センサデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、例えば振動型ジャイロセンサ等のセンサ素子が搭載されたセンサデバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

角速度センサとして、例えば振動型のジャイロセンサが広く知られている。振動型ジャイロセンサは、振動子を所定の周波数で振動させておき、振動子に生じるコリオリ力を圧電素子などで検出することによって角速度を検出する。振動型ジャイロセンサ（以下、センサデバイスと称する）は、典型的には、パッケージ部品として振動子の発振や角速度の検出等を行う集積回路（ＩＣ）と同一基板内に並列に実装される（特許文献１参照）。

【0003】

ところで、搭載される電子機器の小型化に鑑み、センサデバイスについてもさらなる小型化及び低コスト化が望まれている。しかしながら、上記実装方法では、少なくとも上記センサ及びＩＣが実装可能なフットプリントを確保する必要があり、小型化及び低コスト化を追求する上で不利であった。

【0004】

そこで、特許文献２では、セラミックス等からなる多層配線基板内にコントローラ（ＩＣ）を収容する収容部を形成し、ジャイロセンサが当該収容部上に配置された構成を有するセンサデバイスが記載されている。このジャイロセンサは、全体として矩形状の３軸のジャイロセンサで構成され、収容部内に実装されたコントローラを跨いで実装される。これにより、ジャイロセンサとコントローラとの実装領域をオーバーラップさせ、フットプリントを低減させることが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−２３０６９１号公報

【特許文献2】特開２０１１−１６４０９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献２に記載のセンサデバイスは、上記収容部が配線基板表面に形成された凹部であるため、その上を跨いで実装される矩形状のジャイロセンサは、少なくとも縦横いずれかの長さが収容部よりも長く構成される必要がある。このため、ジャイロセンサの小型化に十分対応できないという問題があった。また、当該ジャイロセンサがＭＥＭＳプロセス等により１ウェーハから多数個取りされる場合には、ジャイロセンサの小型化が規制されることで取り数を増やせず、結果的にコストダウンも制限されることとなった。

【0007】

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、小型化及び低コスト化を実現することが可能なセンサデバイスを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るセンサデバイスは、センサ素子と、配線基板と、を具備する。
上記配線基板は、前記センサ素子と電気的に接合される第１の接合面と、有機絶縁体を含み電子部品が埋設された基板本体と、前記第１の接合面の変形を規制するための規制部と、を有する。

【0009】

上記規制部は、センサ素子と接合される第１の接合面の変形を規制する。これにより、たとえ基板本体の有機絶縁体が熱や振動等により変形したとしても、第１の接合面がそれらの影響を受けにくい構成とされるため、センサ素子が安定して所期のセンサ特性を維持することが可能となる。

【0010】

前記第１の接合面は、前記基板本体に配置され、
前記規制部は、前記基板本体に埋設されたコア部を含んでもよい。
上記コア部により、基板本体の変形を抑制することで、第１の接合面の変形を規制することが可能となる。

【0011】

前記コア部の具体的な構成としては、前記電子部品を取り囲んで環状に配置されてもよい。
これにより、コア部を省スペースに配置でき、かつ基板本体の熱膨張及び弾性変形等を等方的に抑制することができる。

【0012】

前記配線基板は、前記第１の接合面と対向する第２の接合面をさらに有し、
前記基板本体は、
前記第１の接合面側に配置される第１の配線層と、
前記第２の接合面側に配置され前記コア部及び前記電子部品を挟んで前記第１の配線層と対向する第２の配線層と、をさらに有してもよい。
これにより、基板本体は、多層配線基板として構成することができ、配線設計の自由度を高めることが可能となる。

【0013】

前記センサデバイスは、前記第１の接合面上に配置され、前記センサ素子を被覆するシールド部をさらに具備してもよい。
これにより、センサ素子を外部からの電磁波の侵入から保護することが可能となり、センサ特性の乱れを抑制することができる。また、センサ素子への遮光機能も有し、これによってもセンサ素子の動作を安定させることができる。さらに、シールド部がセンサデバイスのカバーとして機能し、取り扱い性を高めることができる。

【0014】

前記規制部は、前記シールド部と前記コア部とを接合する第１の接合部をさらに有してもよい。
さらに上記シールド部は、前記センサ素子との線膨張率の差の絶対値が、前記有機絶縁体と前記センサ素子との線膨張率の差の絶対値よりも小さく構成されてもよい。
これにより、シールド部、接合部及びコア部が一体として大きな電磁シールドを構成し、外部からの電磁波の侵入を遮蔽することが可能となる。さらに、基板本体の第１の接合面側における熱膨張をより抑制し、効果的に第１の接合面の変形を規制することができる。

【0015】

前記コア部は、前記センサ素子との線膨張率の差の絶対値が、前記有機絶縁体と前記センサ素子との線膨張率の差の絶対値よりも小さく構成されてもよい。
これにより、コア部が、有機絶縁体よりもセンサ素子の線膨張率の値により近い値の材料で形成されることが可能となる。これにより、基板本体及び第１の接合面の熱膨張が抑制され、センサ素子における歪応力の発生を抑制することが可能となる。

【0016】

前記規制部は、前記センサ素子と前記基板本体との間に配置される無機絶縁体製の基材を含み、
前記第１の接合面は、前記基材に配置されてもよい。
上記基材は、例えばセラミックス等の無機絶縁材料で構成されるため、第１の接合面も変形が規制される。これにより、センサ素子が、そのセンサ特性を安定的に維持することが可能となる。上記無機絶縁体としては、セラミックス以外にも、例えば、Ｓｉ、ＭｇＯ等が適用可能である。

【0017】

前記規制部は、前記基板本体に埋設されたコア部をさらに含んでもよい。
これにより、基材とコア部とによって、配線基板全体の変形を規制することが可能となる。したがって、センサデバイスが配線基板を介して他の制御基板等に実装された際にも、より安定的にセンサ特性を維持することが可能となる。

【0018】

前記規制部は、前記基材と前記コア部とを接続する第２の接合部をさらに含んでもよい。
これにより、基材をコア部に対して固定することができるため、センサ素子の振動に伴う第１の接合面の弾性変形をより抑制して剛性を高めることが可能となる。したがって、センサ素子の所期のセンサ特性を維持することが可能となる。

【0019】

前記基材は、前記基板本体に実装され、
前記配線基板は、前記基材と前記基板本体との間に充填される接着層をさらに有してもよい。
これにより、基材と基板本体との接合部位を外気湿度や水分の侵入、あるいは外部ストレスから保護することが可能となる。このことにより、基材と基板本体との接合信頼性をより高めることが可能となる。

【0020】

前記基材は、前記第１の接合面と対向して配置され、前記電子部品と電気的に接合される第３の接合面をさらに有してもよい。
これにより、基材の剛性をより高めるとともに、基板本体の厚みをより薄く形成することが可能となる。

【0021】

上記センサデバイスは、前記配線基板に配置され前記センサ素子を被覆するシールド部をさらに具備してもよい。
例えば、前記シールド部は、前記第１の接合面上に配置されてもよい。

【0022】

あるいは、前記基板本体は、前記基材と対向する第４の接合面を有し、
前記シールド部は、前記第４の接合面上に配置され、前記基材と前記センサ素子とを被覆してもよい。
これにより、センサ素子及び基材内の配線等に対してシールド効果を付与することが可能となる。また、シールド部により、外気湿度及び水分の侵入、外部ストレス等からセンサ素子と基材との接合領域を保護することが可能となり、センサデバイスとしての動作信頼性をより高めることが可能となる。

【0023】

前記基板本体は、前記基材よりも縦弾性係数が小さく構成されてもよい。
これにより、配線基板を図示しない制御基板等に実装した際、取り付け歪み等による応力を緩和し、センサ素子への影響を抑制する、いわゆるダンパー効果を発揮することが可能となる。

【0024】

前記センサ素子は、前記第１の接合面を挟んで前記電子部品と対向してもよい。
これにより、センサ素子と電子部品との実装領域をオーバーラップさせることができ、センサデバイスの小型化に寄与することができる。

【0025】

前記センサ素子は、例えばジャイロセンサであってもよい。
上記センサデバイスは、センサ素子が第１の接合面上に配置されるため、センサ素子がジャイロセンサであった場合でも、振動子の振動を妨げることがない。また、振動子の形状非対称に起因する振動特性を矯正するために、実装後に出力信号を確認しながら形状の調整のためのレーザ加工を行う場合であっても、レーザ照射を妨げるものがないため、容易に行うことが可能となる。

【発明の効果】

【0026】

以上のように、本技術によれば、小型化及び低コスト化を実現するセンサデバイスを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本技術の第１の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。

【図2】上記センサデバイスの要部の概略平面図である。

【図3】本技術の第１の実施形態に係るセンサ素子の全体斜視図である。

【図4】上記センサ素子の要部の概略平面図である。

【図5】上記センサ素子の振動モードを説明する図である。

【図6】上記センサ素子の動作を説明する図である。

【図7】上記センサ素子の他の動作を説明する図である。

【図8】本技術の第２の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。

【図9】本技術の第２の実施形態に係るセンサデバイスの概略側面図である。

【図10】本技術の第３の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。

【図11】本技術の第４の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。

【図12】本技術の第５の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。

【図13】本技術の第６の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。

【図14】本技術の第７の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。

【図15】本技術の第８の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。

【図16】本技術の第９の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。

【図17】本技術の第１０の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。

【図18】本技術の第１１の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。

【図19】本技術の第１１の実施形態に係るセンサデバイスの製造工程を示す概略断面図である。

【図20】本技術の第１１の実施形態の変形例に係るセンサデバイスの概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

【0029】

＜第１の実施形態＞
図１は、本技術の一実施形態に係るセンサデバイスを示す概略断面図である。本実施形態のセンサデバイス１は、センサ素子１００と、配線基板２００と、シールド部４００を有する。センサ素子１００は、本実施形態においてジャイロセンサ素子として構成される。図２は、シールド部４００を取り外して見たときのセンサデバイス１の概略平面図である。なお、図中のＸ軸方向はセンサデバイス１の縦方向、Ｙ軸方向は横方向、Ｚ軸方向は厚み方向を示し、それぞれ直交する方向を示す。

【0030】

図１に示すセンサデバイス１は、全体的に略直方体形状に形成された単一のパッケージ部品として構成される。すなわち、センサ素子１００は、配線基板２００上の第１の接合面２０１に例えばフリップチップ方式により表面実装され、同じく第１の接合面２０１上に接合された蓋状のシールド部４００によって被覆されている。センサデバイス１は、本実施形態において縦横それぞれ約３ｍｍ、厚みが約１ｍｍの寸法で構成される。

【0031】

また、配線基板２００は部品内蔵基板として構成され、内部に電子部品３００が配置される。本実施形態において、電子部品３００は、センサ素子１００を制御するコントローラ３００であり、例えば集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）で構成される。センサ素子１００は、第１の接合面２０１を挟んでコントローラ３００と対向するように配置される。

【0032】

［センサ素子の概要］
センサ素子１００は、後述するように、複数の振動部を有する振動子部１０１と、振動子部１０１を支持する枠体１０２とを有する。センサ素子１００は、ＸＹ平面内における所定の２方向に沿った各軸回りの角速度と、ＸＹ平面に垂直な方向に沿ったＺ軸回りの角速度とに応じた信号を生成するためのジャイロセンサ素子として構成される。

【0033】

センサ素子１００は、本実施形態において、シリコン（Ｓｉ）を含む材料で構成される。例えば、センサ素子１００は、２枚のシリコン（Ｓｉ）基板を貼り合わせたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板に微細加工を施すことで形成され、第１の層１１１と、第２の層１１２と、第１及び第２の層１１１，１１２を接合する接合層１１３とを有する。

【0034】

第１及び第２の層１１１，１１２はそれぞれシリコン基板で形成され、接合層１１３はシリコン酸化膜で形成される。第１の層１１１は、振動子部１０１及び枠体１０２をそれぞれ構成し、第２の層１１２は、第１の層１１１の周縁に沿って枠状に形成される。第１及び第２の層１１１，１１２は、平面形状が正方形、長方形の略矩形状に形成され、それぞれ同一又はほぼ同一の大きさで形成されている。なお本実施形態において、第１及び第２の層１１１，１１２は、一辺が約１．７ｍｍの正方形状に形成される。

【0035】

第１の層１１１は、第２の層１１２が接合される表面と、配線基板２００と対向する裏面とを有する。第１の層１１１の裏面には、配線基板２００と電気的に接合される複数の端子部１１４が形成されている。

【0036】

端子部１１４は、本実施形態において、電極パッドとその上に形成された半田バンプとで構成され、第１の層１１１の周縁に沿って、例えば各辺に６個ずつ配列されている。また、端子部１１４は半田バンプを含む構成に限られず、半田バンプに代えてめっきバンプ等を含んでいてもよい。

【0037】

各端子部１１４は、例えば、第１の層１１１の裏面を被覆する図示しない絶縁膜の上に形成される。これにより単結晶シリコンで形成される第１の層１１１を介して各端子部１１４が短絡することが防止される。絶縁膜は、典型的には、シリコン酸化膜で形成されるが、勿論これに限られない。

【0038】

なお、第１及び第２の層１１１，１１２の対角線の長さを１０ｍｍ以下、更には５ｍｍ以下（本実施形態においては例えば約２．４ｍｍ）に形成することで、複数の端子部１１４間の最大寸法も１０ｍｍ以下とすることができる。これにより、端子部１１４を含む接合部位に歪応力又は熱歪み応力等のストレスが負荷された際にも、センサ素子１００に対する基板本体２１０の歪み量が比較的軽微になるように抑制することができる。

【0039】

枠体１０２は、ベース部８１と、連結部８２とを有する。ベース部８１は、端子部１１４を有し、振動子部１０１の外側を囲む略矩形の枠状に形成される。連結部８２は、ベース部８１と振動子部１０１との間を連結し、ＸＹ平面内において変形可能な形状を有する。これにより、後述する振動子部１０１の振動を阻害することなく振動子部１０１を支持することができる。

【0040】

センサ素子１００のベース部８１は、配線基板２００の基板本体２１０に対してフリップチップ方式で表面実装される。本実施形態では端子部１１４の形成領域に対応して枠状の第２の層１１２が形成されているため、第２の層１１２は実装時の補強層として機能する。これにより実装時におけるセンサ素子１００の破損を防止することができる。またセンサ素子１００を製造する際のハンドリングも容易になる。

【0041】

［配線基板］
配線基板２００は、第１の接合面２０１と、基板本体２１０と、規制部２２０と、を有する。基板本体２１０は、全体として、平面形状が矩形状の多層配線基板で構成され、基板本体２１０の表面、裏面及び内部には、所定パターンの配線層２３０が形成されている。

【0042】

（第１の接合面）
第１の接合面２０１は、基板本体２１０の上面を構成するように配置され、センサ素子１００の端子部１１４と電気的に接合されるための複数のランド部を含む。このようなランド部は、配線層２３０の一部を構成する。センサ素子１００と第１の接合面２０１との電気的な接合方法については半田に限られず、導電性接着剤等の接合材が用いられてもよいし、超音波接合等の接合技術が用いられてもよい。なお、本実施形態において、第１の接合面２０１とセンサ素子１００とは、フリップチップ方式によって電気的機械的に接合される。

【0043】

第１の接合面２０１は、センサ素子１００の振動子部１０１に対向する領域に、例えば矩形の凹部が形成されていてもよい（図示せず）。当該凹部は、例えば一辺が約０．９ｍｍの正方形状の平面形状を有し、約５０μｍ程度の深さで構成される。さらに、センサ素子１００と配線基板２００との接合後の端子部１１４の高さは２０〜３０μｍ程度であることから、全体として、センサ素子１００の振動子部１０１と第１の接合面２０１との間には約８０μｍ程度の間隙が形成されることとなる。これにより、後述するセンサ素子１００の共振振動やコリオリ力による歪み変形を妨げることなく、安定してセンサ素子１００を支持することが可能となる。なお、当該凹部の深さは上記に限られず、１０μｍ〜１００μｍ程度で構成することができる。

【0044】

（基板本体）
基板本体２１０は、第１の接合面２０１と厚み方向に対向する第２の接合面２０２を有する。第２の接合面２０２は、制御基板等と接合される基板本体２１０の下面を構成し、外部接続端子２３２ａが形成される。当該制御基板との接合方法は特に限られないが、例えば半田バンプを介したフリップチップ方式によりフェイスダウンボンディングされることで、省スペースに実装することができる。当該制御基板は、センサデバイス１が搭載される電子機器（例えば、ビデオカメラ、カーナビゲーションシステム等）の配線基板（マザーボード）であり、センサデバイス１以外にも、他の電子部品が搭載されるものを含む。

【0045】

外部接続端子２３２ａは、配線層２３０の一部を構成し、例えば２５個のバンプ接合用のパッド部で構成される。本実施形態においては、基板本体２１０が部品内蔵基板で構成され、第２の接合面２０２には、全面にパッド部を形成することが可能である。これにより、第２の接合面２０２上における外部接続端子２３２ａの配置の自由度が高まり、センサデバイス１が搭載される制御基板等の構成に応じて外部接続端子２３２ａの配置を設定することが可能となる。

【0046】

基板本体２１０は、絶縁層として有機絶縁体を含む。本実施形態においては、有機絶縁体としてガラス繊維等のフィラーの添加物を含むエポキシ樹脂が採用される。なお、以下の説明において、ガラス繊維等の添加物が添加されている場合であっても、単に「エポキシ樹脂」として説明することがあるものとする。

【0047】

また、基板本体２１０の有機絶縁層間には、配線層２３０が適宜配置される。配線層２３０は、上部配線層（第１の配線層）２３１と、下部配線層（第２の配線層）２３２と、を含む。これらの配線層２３０は、典型的には銅箔で構成され、各配線層はそれぞれビアを介して相互に電気的に接続される。上部配線層２３１及び下部配線層２３２の層数は、図示の例に限られず、適宜設定可能である。

【0048】

基板本体２１０は、内部構成が異なる３つの領域を有する。すなわち、基板本体２１０は、第１の接合面２０１を含む第１の領域２１１と、第２の接合面２０２を含む第２の領域２１２と、第１及び第２の領域２１１，２１２間に配置されコントローラ３００が埋設される第３の領域２１３と、を含む。

【0049】

第１及び第２の領域２１１，２１２は、配線層２３０と有機絶縁層とが交互に多数積層された構成を有する。第１の領域２１１には、上部配線層２３１が形成される。上部配線層２３１は、第１の接合面２０１上に形成されるランド部を含む。第２の領域２１２には、下部配線層２３２が形成される。下部配線層２３２は、コントローラ３００及びコア部２２１を挟んで上部配線層２３１と対向するように配置され、第２の接合面２０２上のパッド部を含む。

【0050】

なお図示は省略するが、配線層２３０は接地回路を含み、上部配線層２３１は、当該接地回路に接続される接地用端子を含んでいてもよい。これにより、センサ素子１００側の端子部１１４のうちの一部が、当該接地用端子と接合することが可能となる。なお、当該接地用端子はグラウンド電位に接続される場合に限られず、所定の直流電位に接続されてもよい。

【0051】

一方、第３の領域２１３は、例えば配線層を有さず、有機絶縁層のみで構成される。第３の領域２１３には、コントローラ３００と、それを取り囲むように配置されたコア部２２１と、が埋設される。なお必要に応じて、第３の領域２１３は配線層を有してもよい。

【0052】

コントローラ３００は、後述するように、振動子部１０１を励振する駆動信号を出力する自励発振回路と、各軸回りの角速度各々に応じた信号に基づいてＸ，Ｙ及びＺ軸回りの角速度を出力する演算回路、検波回路及び平滑回路とを有する。

【0053】

コントローラ３００は、単一のＩＣ部品で構成され、半導体ベアチップで構成されてもよいし、ＣＳＰ（Chip Size Package）等の半導体パッケージ部品で構成されてもよい。コントローラ３００は、例えば一辺が約１．９ｍｍの略正方形状を有する略直方体で構成されている。

【0054】

また、コントローラ３００の裏面（下部配線層２３２と接合される面）には、例えば複数の端子部３１０が形成されていてもよい。端子部３１０は、本実施形態において、電極パッドとその上に形成される半田バンプとを含み、下部配線層２３２に形成されたランド部とフリップチップ方式で接合される。端子部３１０の配置は特に限られないが、例えばコントローラ３００の裏面の周縁に沿って、例えば各辺に５〜１０個ずつ配列されている。

【0055】

（基板本体の製造方法）
ここで、上記構成の基板本体２１０に係る製造方法の一例について、概略を説明する。基板本体１０の製造方法は、第２の領域２１２の形成工程と、第３の領域２１３の形成工程と、第１の領域２１１の形成工程と、を有する。

【0056】

まず、第２の領域２１２を形成する。本工程では、有機絶縁層と配線層とを交互に積層するビルドアップ工法が採用されてもよいし、接着層を介して両面基板を積層する方法を採用してもよい。有機絶縁層としては、ガラスエポキシ基板、あるいは銅箔付樹脂シート等を用いることができる。また配線層の形成方法は特に限られず、例えばアディティブ法またはサブストラクティブ法によりパターン形成する方法、あるいは離型フィルムを用いた銅箔の転写や、スクリーン印刷等を採用することができる。また本工程において、レーザ加工等によって層間ビアを形成してもよい。

【0057】

次に、第２の領域２１２上に第３の領域２１３を形成する。まず、下部配線層２３２の最上層に、コントローラ３００及びコア部２２１を実装する。コントローラ３００は、上述のようにフリップチップ方式で実装される。コア部２２１の実装方法は特に限られないが、半田を用いたリフロー方式、超音波溶着法等が採用されてもよい。続いて、コントローラ３００及びコア部２２１を被覆するように、プリプレグ等の半硬化状態のエポキシ樹脂層が形成される。当該樹脂層は、第２の領域２１２上にエポキシ樹脂を直接塗布することにより形成されてもよいし、所定厚みの接着性樹脂シート等によりコントローラ３００及びコア部２２１をモールドし、形成されてもよい。これらの樹脂層は、成形後、加熱等により硬化される。これにより、有機絶縁層を含む第３の領域２１３が形成される。

【0058】

そして、第２及び第３の領域２１２，２１３まで積層された基板上に、第２の領域２１２と同様の方法で第１の領域２１１を形成する。最後に、レーザ加工、めっき処理等の手法を用いて配線層２３０を貫通する貫通ビア等を所定位置に形成し、上記構成の基板本体２１０が作製される。

【0059】

上記各工程により作製される基板本体２１０は、絶縁体としてエポキシ樹脂等の有機樹脂材料を採用することにより、コントローラ３００を容易に埋設することができる。

【0060】

例えば、絶縁体としてセラミックス等が用いられる場合、コントローラ３００を基板に内蔵するためには、コントローラ３００を収容する凹部を金型等により形成する必要があり、焼成成型後に撓みの原因になりやすい。また、コントローラ３００を埋設するためには、当該凹部を覆うための上層を別途作製する必要があり、コスト的に不利となる。

【0061】

本実施形態においては、絶縁体としてエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂材料が用いられるため、半硬化状態でコントローラ３００等を埋め込むことができる。これにより、絶縁層内にコントローラ３００を収容する凹部等を作製する工程が不要となり、工程数を大幅に削減することができる。さらに、セラミックス等の材料と比較して低コストに作製することができる。なお絶縁体として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やホットメルト等の熱可塑性樹脂材料が用いられてもよい。

【0062】

なお、上記の製造工程例以外にも、例えば第３の領域２１３から形成する方法を採用してもよい。この場合には、第３の領域２１３を形成した後、第３の領域２１３の上部及び下部にそれぞれ樹脂層を形成する。この上下樹脂層は、それぞれ第１の領域２１１及び第２の領域２１２の一部を構成する。そして、上下方向（Ｚ軸方向）から圧縮プレスして厚みを調整した後、当該上下樹脂層の表面にそれぞれ配線層をパターン形成する。この配線層の形成は、例えばめっき処理した後、エッチング等により行うことができる。さらに、当該配線層上にそれぞれ樹脂層を形成する。以上の積層工程を繰り返すことで、第３の領域２１３からＺ軸方向に沿って離れる方向にそれぞれ第１及び第２の領域２１１，２１２を形成することができ、上記構成の基板本体２１０を作製することができる。

【0063】

（規制部）
規制部２２０は、コア部２２１を有する。規制部２２０は、基板本体２１０の第１の接合面２０１の変形を規制するために設けられる。なお本実施形態において「規制」とは、線膨張率及び縦弾性係数をセンサ素子１００の値に近い値とすることで、第１の接合面２０１の熱膨張及び弾性変形を抑制することを示すものとする。

【0064】

コア部２２１は、本実施形態において、基板本体２１０の第３の領域２１３に埋設され、コントローラ３００を取り囲んで矩形環状に配置される。コア部２２１の構成はこれに限られず、例えばコントローラ３００を挟んで対向する２個の棒状体等で構成されてもよい。またコア部２２１は、下部配線層２３２との間で半田等により導通が確保されていてもよい。

【0065】

ここで、コア部２２１を構成する材料について具体的に説明する。基板本体２１０は、本実施形態においてエポキシ樹脂を主原料として少量のガラス繊維が添加された有機絶縁体を含む。これによりコントローラ３００の内蔵及び基板本体２１０の多層化を容易とするが、一方で、センサ素子１００の材料であるＳｉと比較して線膨張率が高く、縦弾性係数が低いという特徴を有する。表１は、Ｓｉ、エポキシ樹脂を含むいくつかの材料に関する線膨張率と縦弾性係数との値の代表例を示す表である。

【0066】

【表1】

【0067】

表１を参照すると、エポキシ樹脂の線膨張率の値には幅があるが、これは、エポキシ樹脂の添加物等により値が変動するためである。例えば、本実施形態で用いられるエポキシ樹脂は、ガラス繊維が少量添加されており、約４０×１０^−６／℃である。この場合、Ｓｉと上記エポキシ樹脂との線膨張率は、約１７倍の差を有することとなる。基板本体２１０には配線層２３０等も形成されているが、有機絶縁体が体積的にも多くを占めるため、有機絶縁体の線膨張率及び縦弾性係数により、基板本体２１０及び第１の接合面２０１の特性が影響を受ける。

【0068】

例えば、センサ素子１００と基板本体２１０の第１の接合面２０１との線膨張率が大きく異なる場合に、製造時（接合時）とは異なる温度下でセンサデバイス１が用いられると、第１の接合面２０１上に接合されるセンサ素子１００に平面方向の歪応力が発生する。これにより、センサ素子１００の共振周波数の変化に伴う感度変化や、出力値の変動等が生じ、所期のセンサ特性を得られないこととなる。さらに大きな歪応力が発生した場合には、センサ素子１００の端子部１１４を含む接合部位で破断が生じ、電気的な導通が断たれ、不良品となるおそれもある。

【0069】

そこで、本実施形態に係るセンサデバイス１は、コア部２２１の材料としてセンサ素子１００の線膨張率の値と近い値のものを採用する。すなわち、コア部２２１は、いずれも、Ｓｉを含むセンサ素子１００との線膨張率の差の絶対値が、有機絶縁体（エポキシ樹脂）とセンサ素子１００との線膨張率の差の絶対値よりも小さい材料で形成される。

【0070】

ここで、「センサ素子１００の線膨張率の値に近い」材料とは、具体的に以下のように定義する。すなわち、センサ素子１００の線膨張係数（Ｓｉで形成される場合には、約２．４×１０^−６／℃）との差の絶対値が２０×１０^−６／℃以下となる材料とする。このような材料として、表１を参照し、例えば鉄（Ｆｅ）、タングステン（Ｗ）、４２アロイ（ニッケル（Ｎｉ）４２％、Ｆｅ５７％、銅等の微量の添加物等からなる合金）、セラミックス等が挙げられる。本実施形態においては、コア部２２１の材料として、例えば４２アロイが採用される。

【0071】

上記材料のコア部２２１が環状に形成され、基板本体２１０内に埋設されることにより、配線基板２００全体についても、センサ素子１００との線膨張率の差の絶対値が有機絶縁体とセンサ素子１００との線膨張率の差の絶対値よりも小さくなるように形成され、センサ素子１００の線膨張係数の値に近い値で構成することが可能となる。これにより、基板本体２１０を含む配線基板２００全体の平面（ＸＹ平面）方向の熱膨張が規制され、センサ素子１００の歪応力の発生を抑制することが可能となる。したがって、センサ素子１００の共振周波数の変化に伴う感度変化や、第１の接合面２０１における電気的接合の破断等の不具合を抑制することが可能となる。

【0072】

ここで、サイズの異なるセンサ素子１００におけるセンサ素子１００とコア部２２１との線膨張率の関係に関して、以下のような実験を行った。すなわち、一辺が１０ｍｍと５ｍｍの２種類のＳｉからなる正方形のダミーセンサ素子を、各種材料からなるコア部を埋設した有機絶縁基板に実装して、−６５℃〜＋１１５℃のヒートサイクル試験で半田付け部分の信頼性を確認した。

【0073】

結果の一例として、一辺が１０ｍｍの場合、コア部の材料がＣｕ（線膨張係数１７×１０^−６／℃）の場合には１００サイクル未満で導通不良が発生したのに対し、コア部の材料が４２アロイ（線膨張係数５×１０^−６／℃）の場合は１０００サイクルでも全く問題なかった。Ｓｉの線膨張係数は２．４×１０^−６／℃であり、これらの結果からセンサ素子の材料Ｓｉとコア部のＣｕの線膨張係数の差α_dif＝約１５×１０^−６／℃にセンサ素子の対角線の長さＬ_max（＝１４ｍｍ）を掛けたα_difＬ_maxが２１０×１０^−６ｍｍ／℃では問題が発生するが、Ｓｉと４２アロイの線膨張係数の差α_dif＝約３×１０^−６／℃にセンサ素子の対角線の長さＬ_max（＝１４ｍｍ）を掛けたα_difＬ_maxが４２×１０^−６ｍｍ／℃以下であれば全く問題ないことが分かる。またセンサ素子の一辺が５ｍｍの場合には、１０ｍｍの場合に比べて線膨張係数の差が約２倍の場合に同様の結果が得られたことから、センサ素子の大きさが変わってもα_difＬ_maxで評価できることも確認した。

【0074】

全ての実験結果を整理した結論として、α_difＬ_max≦１０５が上記サイクル試験で２００回を満足する実用的に許容できる範囲、α_difＬ_max≦８４が上記サイクル試験で１０００回を満足し、高い信頼性を確保できる範囲であることが分かった。これにより、本実施形態のようにセンサ素子１００の一辺の長さが約３ｍｍ、あるいはそれ以下の略正方形状で構成される場合、対角線の長さＬ_maxは約４．２ｍｍ以下となる。したがって、コア部２２１とセンサ素子１００の線膨張係数との差がα_dif＝２０×１０^−６／℃以下であれば、α_difＬ_max≦８４を満たし、高い信頼性を確保できることが確認された。

【0075】

一方、表１より、縦弾性係数についても、各材料について大きく値が異なっている。例えば、縦弾性係数が小さい、すなわち剛性が低い場合には、センサ素子１００の共振周波数による振動が第１の接合面２０１に伝播し、基板本体２１０がセンサ素子１００とは異なる位相で振動する可能性がある。さらに基板本体２１０の振動がセンサ素子１００に伝播すると、センサ素子１００が本来の特性とは異なる振動を行うこととなる。したがって、センサ素子１００の感度等に影響が生じる。

【0076】

そこで、コア部２２１の材料として、縦弾性係数が例えば１００ＧＰａ以上の金属材料等を採用することができる。これにより、コア部２２１の高い剛性が確保され、基板本体２１０を含む配線基板２００全体の弾性変形も抑制される。したがって、センサ素子１００の共振振動に伴う基板本体２１０の振動を抑制し、センサ素子１００の感度特性の変化を抑制することができる。このような材料として、上述の４２アロイであれば、１９５ＧＰａであり、コア部２２１としての機能を十分に発揮することができる。

【0077】

さらに、コア部２２１の材料が４２アロイ等の金属材料であれば、コントローラ３００の放熱性も確保することができる。

【0078】

なお、センサ素子１００及び配線基板２００における線膨張率の値は、以下のように算出される。まず、固体の線膨張率αは、以下のような式で表すことができる。
ΔＬ＝α・Ｌ・Δｔ・・・（２）
ここで、Ｌは材料の長さであり、ΔＬは、温度をｔ_１（Ｋ）からｔ_２（Ｋ）までΔｔ（Ｋ）変化させた際の材料の長さの変化量である。これにより、センサ素子１００及び配線基板２００のｔ_１（Ｋ）における所定方向の長さと、任意のｔ_２（Ｋ）における同方向の長さとを測定し、（２）式を用いてそれぞれのαを算出することで、これらの線膨張率の値を比較することができる。なお、配線基板２００の線膨張係数（線膨張率）はコア部２２１の内側、好ましくはセンサ素子１００が実装される複数のランド部間の長さの変化量を測定して算出するとよい。

【0079】

また、センサ素子１００及び配線基板２００における縦弾性係数の値は、以下のように算出される。まず、縦弾性係数Ｅは、以下のような式で表すことができる。
ΔＬ＝（σ／Ｅ）×Ｌ・・・（１）
ここで、Ｌは材料の長さ、σは応力、ΔＬは材料に応力を与えた際の歪み量、である。（１）式より、センサ素子１００及び配線基板２００の縦弾性係数Ｅの値を算出するためには、例えば以下のように行う。すなわち、例えばこれらのＸ軸方向に沿って延在する一端を固定し、これとＹ軸方向に対向する他端に対し、Ｙ軸方向へ所定の引っ張り応力を与え、その前後におけるＹ軸方向に沿った長さを測定する。応力を与える前後の長さの差がΔＬに相当するため、（１）式を用いてセンサ素子１００または配線基板２００それぞれのＥが算出でき、これらの値を比較できる。なお、配線基板２００の縦弾性係数はコア部２２１の内側、好ましくはセンサ素子１００が実装される複数のランド部間のＹ軸方向に沿った長さの、応力を与える前後の差を測定して算出するとよい。

【0080】

［シールド部］
シールド部４００は、第１の接合面２０１上に配置されセンサ素子１００を被覆するように構成される。

【0081】

シールド部４００は、略直方体の蓋状に構成される。具体的には、側面と上面とを有し、金属板等を絞り出して形成される。第１の接合面２０１との接合箇所は特に限られないが、２箇所以上で接合されることにより、後述するシールド機能をより効果的に発揮することができる。接合方法についても特に限定されず、接着剤を用いた接着や半田接合、シーム溶接等のほか、機械的なカシメ固定であってもよい。基板本体２１０の第１の接合面２０１には、シールド部４００の端部が嵌合する溝部や段部などが形成されていてもよい。

【0082】

また、シールド部４００は、センサ素子１００の線膨張率の値に近い導体材料により形成されてもよい。具体的には、表１を参照し、合金である４２アロイ、あるいはＷ、Ｃｕ等を採用することができる。これにより、第１の接合面２０１との線膨張率と適合することで第１の接合面２０１との接合箇所におけるストレスを抑制することが可能となる。

【0083】

また、縦弾性係数が例えば１００ＧＰａ以上の金属材料等を採用することで、第１の接合面２０１の剛性をより高めることが可能となる。

【0084】

ここで、センサデバイス１は、一般に、制御基板上に他の電子部品とともに実装されるため、当該他の電子部品から発生される電磁波の影響を受ける可能性がある。さらに、センサ素子１００は、圧電効果によって振動される振動子の微小な変位を検出する必要があるため、外部からの電磁波の侵入によりセンサ特性が大きく乱れる可能性がある。

【0085】

したがって、導体で構成されるシールド部４００がセンサ素子１００を被覆するように配置することで、このような外部ノイズからセンサ素子１００を遮蔽することが可能となる。さらに、シールド部４００は、第１の接合面２０１に配置された接地用端子を介してグラウンド電位に接続されていてもよい。これにより、より安定したシールド効果を得ることができる。

【0086】

また、シールド部４００は、センサ素子１００に対する遮光機能を発揮する。後述するように、センサ素子１００の駆動及び角速度の検出には、圧電膜の圧電特性が利用されるが、この種の圧電膜は圧電効果だけでなく焦電効果も有する。シールド部４００は、外光の照射による分極特性の変化でセンサ素子１００の駆動特性及び角速度の検出特性が変動することを防止する。

【0087】

さらに、シールド部４００は、センサデバイス１のカバーとしての機能も発揮し、センサ素子１００等を被覆することで、電子部品としての取り扱い性を高めることができる。

【0088】

［センサ素子］
以下、センサ素子１００の構成及び動作について改めて説明する。

【0089】

図３は、センサ素子１００の一構成例を示す全体斜視図であり、配線基板２００と対向する素子の裏面側を示している。図４は、センサ素子の要部（振動子部１０１）の構成を模式的に示す平面図である。上述したようにセンサ素子１００は、振動子部１０１と、枠体１０２とを有する。振動子部１０１は、第１の梁の組、第２の梁の組と接続部からなり四辺を有する環状のフレーム１０と、振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂとを有し、枠体１０２は、ベース部８１と連結部８２とを有する。

【0090】

フレーム１０は、ａ軸方向に横方向、ｂ軸方向に縦方向、ｃ軸方向に厚み方向を有する。一方、図４において、ａ軸に平行な軸方向にＹ軸が設定され、ｂ軸に平行な方向にＸ軸が設定される。Ｚ軸方向は、ｃ軸方向と平行な軸方向である。

【0091】

フレーム１０の各辺は、振動梁として機能し、ａ軸方向に相互に平行に延在する第１の梁の組１１ａ、１１ｂと、ａ軸方向に直交するｂ軸方向に、相互に平行に延在する第２の梁の組１２ａ、１２ｂとを含む。梁１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂは、それぞれ同一の長さ、幅及び厚みを有しており、フレーム１０の外観は、中空の正方形状を有している。

【0092】

フレーム１０の四隅に相当する部位には、第１の梁の組１１ａ、１１ｂと第２の梁の組１２ａ、１２ｂとの間を接続する接続部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄがそれぞれ形成されている。第１の梁の組１１ａ、１１ｂ及び第２の梁の組１２ａ、１２ｂの両端は、接続部１３ａ〜１３ｄによってそれぞれ支持される。

【0093】

フレーム１０は、さらに、第１の振り子部２１ａ、２１ｂと、第２の振り子部２２ａ、２２ｂとを有する。第１の振り子部２１ａ、２１ｂは、相互に対角関係にある１組の接続部１３ａ、１３ｃにそれぞれ形成されており、その対角線方向に沿ってフレーム１０の内側に延在している。第２の振り子部２２ａ、２２ｂは、相互に対角関係にある他の１組の接続部１３ｂ、１３ｄにそれぞれ形成されており、その対角線方向に沿ってフレーム１０の内側に延在している。第１及び第２の振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂのそれぞれの一端は、接続部１３ａ〜１３ｄに固定され、それぞれの他端は自由端とされ、フレーム１０の中央付近に配置された振動錘として機能する。また、接続部１３ａ〜１３ｄに固定される一端と他端との間を、それぞれアーム部Ｌとする。

【0094】

センサ素子１００は、フレーム１０を振動させる駆動部として、第１の梁の組１１ａ、１１ｂに沿ってこれらの上面にそれぞれ配置された第１の駆動電極１３１と、第２の梁の組１２ａ、１２ｂに沿ってこれらの上面にそれぞれ配置された第２の駆動電極１３２とを有する。駆動電極１３１，１３２は、入力電圧に応じて機械的に変形し、その変形の駆動力で梁１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂを振動させる。変形の方向は、入力電圧の極性で制御される。図４においては、理解を容易にするため、駆動電極１３１、１３２をそれぞれ異なる種類のハッチングで示す。

【0095】

駆動電極１３１、１３２は、それぞれ同一の構成を有しており、図示は省略するが、上部及び下部電極層と、これらの電極層の間に形成された圧電材料層との積層構造を有する。圧電材料層は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成され、下部電極層と上部電極層との電位差に応じて伸縮するように分極配向されている。したがって、駆動電極１３１、１３２の各々の下部電極層を共通の基準電位に接続し、各々の上部電極層に交流電圧を印加することで、圧電材料層を伸縮させることができる。

【0096】

ここで、センサ素子１００の動作原理について説明する。

【0097】

第１の駆動電極１３１と第２の駆動電極１３２とは、一方が伸びたとき他方が縮むように相互に逆位相の電圧が印加される。これにより、梁１１ａ、１１ｂ及び梁１２ａ、１２ｂは、両端が接続部１３ａ〜１３ｄに支持された状態でｂ軸及びａ軸方向に撓み変形を受け、ＸＹ平面内において双方が離間する方向と双方が近接する方向とに交互に振動する。

【0098】

したがって、第１の梁の組１１ａ、１１ｂが相互に近接する方向に振動する場合は、第２の梁の組１２ａ、１２ｂは相互に離間する方向に振動し、第１の梁の組１１ａ、１１ｂが相互に離間する方向に振動する場合は、第２の梁の組１２ａ、１２ｂは相互に近接する方向に振動する。このとき、各梁１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂの中央部は、振動の腹を形成し、それらの両端部（接続部１３ａ〜１３ｄ）は、振動の節（ノード）を形成する。このような振動モードを以下、フレーム１０の基本振動と称する。

【0099】

梁１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂは、それらの共振周波数で駆動される。各梁１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂの共振周波数は、それらの形状、長さ等によって定められる。例えば本実施形態では、梁１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂの共振周波数は、１〜１００ｋＨｚの範囲で設定される。

【0100】

図５は、フレーム１０の基本振動の時間変化を示す模式図である。図５において「駆動信号１」は、第１の駆動電極１３１に印加される入力電圧の時間変化を示し、「駆動信号２」は、第２の駆動電極１３２に印加される入力電圧の時間変化を示す。図５に示すように、駆動信号１と駆動信号２とは相互に逆位相に変化する交流波形を有する。これによりフレーム１０は、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ａ）、・・・の順に変化し、第１の梁の組１１ａ、１１ｂと第２の梁の組１２ａ、１２ｂのうち、一方の組が近接したときは他方の組が離間し、上記一方の組が離間したときは上記他方の組が近接する振動モードで、フレーム１０は振動する。

【0101】

なお、実際には入力信号が印加されてからフレームが変化（変位）するまでには圧電体の応答時間や入力動作周波数、フレーム共振周波数などの影響で遅延時間が存在する。本例においては、上記遅延時間は十分に小さいものとして図５の時間変化を説明している。

【0102】

また、上述したフレーム１０の基本振動に伴って、第１の振り子部２１ａ、２１ｂ及び第２の振り子部２２ａ、２２ｂもまた、フレーム１０の振動に同期して、接続部１３ａ〜１３ｄを中心としてＸＹ平面内でそれぞれ振動する。振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの振動は、梁１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂの振動により励起される。この場合、第１の振り子部２１ａ、２１ｂと第２の振り子部２２ａ、２２ｂとは、ＸＹ平面内における振り子部分の支点部すなわち上記接続部１３ａ〜１３ｄからの左右の揺動方向において、相互に逆位相で振動（揺動）する。

【0103】

図５に示すように、第１の梁の組１１ａ、１１ｂが相互に近接する方向へ振動するときは、第１の振り子部２１ａと第２の振り子部２２ａとは相互に離間する方向へ振動し（状態（ｂ））、第１の梁の組１１ａ、１１ｂが相互に離間する方向へ振動するときは、第１の振り子部２１ａと第２の振り子部２２ａとは相互に近接する方向へ振動する（状態（ｄ））。第１の振り子部２１ｂと第２の振り子部２２ｂもまた、第２の梁の組１２ａ、１２ｂの振動方向によって、相互に離間する方向と近接する方向とに交互に振動する。以上のように、第１の振り子部２１ａ、２１ｂと第２の振り子部２２ａ、２２ｂとは、フレーム１０の基本振動に同期して相互に逆位相で振動する。

【0104】

以上のように駆動電極１３１、１３２に対して逆位相の交流電圧が印加されることで、フレーム１０の各梁１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂは、図５に示した振動モードで振動する。このような基本振動を継続するフレーム１０にＺ軸まわりの角速度が作用すると、フレーム１０の各点に当該角速度に起因するコリオリ力が作用することで、フレーム１０は図６に示したようにＸＹ平面内において歪むように変形する。したがって、このＸＹ平面内におけるフレーム１０の変形量を検出することで、フレーム１０に作用した角速度の大きさ及び方向を検出することが可能となる。

【0105】

図６は、Ｚ軸まわりに角速度が作用したフレーム１０のある瞬間におけるフレーム１０の変形の様子を概略的に示す平面図である。なお説明を分かりやすくするため、フレーム１０の形状及び変形の様子はやや誇張して示している。基本振動をするフレーム１０にＺ軸を中心とする時計回り方向の角速度が作用すると、フレーム１０内の各点（梁１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ）には、Ｚ軸と直交するＸＹ平面内において、上記各点のその瞬間における移動方向（振動方向）と時計回り方向へ９０度をなす方向に当該角速度の大きさに比例したコリオリ力が発生する。すなわち、コリオリ力の向きは、図６に示すように当該コリオリ力が作用する点の上記瞬間における振動の方向によって決まる。これにより、フレーム１０は、正方形状から概略平行四辺形状となるように、ＸＹ平面内において、ひしゃげられる（歪む）。

【0106】

なお、図６は、Ｚ軸を中心として時計まわりに所定の角速度が作用したときの様子を示している。なお、角速度の向きが反対（反時計まわり）の場合は、各点に作用するコリオリ力の向きも反対となる。

【0107】

フレーム１０に作用した角速度の検出にはどのような手段が用いられてもよい。本実施形態ではフレーム１０に形成した圧電検出層によって角速度を検出する。センサ素子１００は、Ｚ軸回りの角速度を検出する圧電検出層として、図４に示すように４個の検出電極５１を有する。

【0108】

各検出電極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄは、それぞれ接続部１３ａ〜１３ｄ周辺にそれぞれ形成されている。各検出電極５１ａ〜５１ｄは、接続部１３ａ〜１３ｄから梁に沿って２方向に延びている。検出電極５１は、駆動電極１３１、１３２と同様な構成を有しており、下部電極層と、圧電材料層と、上部電極層との積層体で構成され、各梁の機械的変形を電気信号に変換する機能を有する。

【0109】

一方、Ｘ軸回り及びＹ軸回りの角速度を検出する圧電検出層として、本実施形態のセンサ素子１００は、振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ及び２２ｂ上にそれぞれ形成された検出電極７１ａ、７１ｂ、７２ａ及び７２ｂを有する。

【0110】

検出電極７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂは、各振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂのアーム部Ｌの軸心上に直線的に形成されている。検出電極７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂは、第１及び第２の駆動電極１３１、１３２と同様な構成を有しており、下部電極層と、圧電材料層と、上部電極層との積層体で構成され、アーム部Ｌの機械的変形を電気信号に変換する機能を有する。特に、検出電極７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂは、アーム部ＬのＺ軸方向の変形を検出する機能を有する。

【0111】

本実施形態では、ａ軸に平行な軸方向に一方の角速度検出軸（Ｙ軸）が設定され、ｂ軸に平行な軸方向に他方の角速度検出軸（Ｘ軸）が設定される。このような構成において、振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂに形成された検出電極７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂ各々は、Ｘ軸まわりの角速度及びＹ軸まわりの角速度をそれぞれ検出するための検出部として機能する。

【0112】

駆動電極１３１、１３２には、相互に逆位相の交流電圧がそれぞれ印加される。これにより、フレーム１０の各梁１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ及び振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂは、図５に示した振動モード（基本振動）で振動する。図７（Ａ）は、フレーム１０にＸ軸回りの角速度が作用したときの振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの振動形態を説明する概略斜視図である。一方、図７（Ｂ）は、フレーム１０にＹ軸回りの角速度が作用したときの振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの振動形態を説明する概略斜視図である。

【0113】

基本振動で振動するフレーム１０にＸ軸まわりの角速度が作用すると、図７（Ａ）に示すように各振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂにその瞬間での振動方向と直交する方向のコリオリ力Ｆ１がそれぞれ発生する。これにより、Ｘ軸方向に隣接する一方の振り子部２１ａ及び振り子部２２ｂの組は、コリオリ力Ｆ１によりＺ軸の正の方向へ変形し、それらの変形量が検出電極７１ａ、７２ｂによって各々検出される。また、Ｘ軸方向に隣接する他方の振り子部２２ａ、２１ｂの組は、コリオリ力Ｆ１によりＺ軸の負の方向へ変形し、それらの変形量が検出電極７２ａ、７１ｂによって各々検出される。

【0114】

一方、基本振動で振動するフレーム１０にＹ軸まわりの角速度が作用すると、図７（Ｂ）に示すように各振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂにその瞬間での振動方向と直交する方向のコリオリ力Ｆ２がそれぞれ発生する。これにより、Ｙ軸方向に隣接する一方の振り子部２１ａ及び振り子部２２ａの組は、コリオリ力Ｆ２によりＺ軸の負の方向へ変形し、それらの変形量が検出電極７１ａ、７２ａによって各々検出される。また、Ｙ軸方向に隣接する他方の振り子部２１ｂ、２２ｂの組は、コリオリ力Ｆ２によりＺ軸の正の方向へ変形し、それらの変形量が検出電極７１ｂ、７２ｂによって各々検出される。

【0115】

Ｘ軸及びＹ軸に各々斜めに交差する方向の軸まわりに角速度が生じた場合にも上述と同様な原理で角速度が検出される。すなわち、各振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂは、当該角速度のＸ方向成分及びＹ方向成分に応じたコリオリ力によって変形し、それらの変形量が検出電極７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂによって各々検出される。センサ素子の駆動回路は、これら検出電極の出力に基づいて、Ｘ軸まわりの角速度及びＹ軸まわりの角速度をそれぞれ抽出する。これにより、ＸＹ平面に平行な任意の軸まわりの角速度を検出することができる。

【0116】

［コントローラ］
次に、コントローラ３００について説明する。

【0117】

コントローラ３００は、上述のようにセンサ素子１００のコントローラとして用いられる。コントローラ３００は、センサ素子１００の各電極と電気的に接続される複数の端子部３１０を有する。端子部３１０は、上述の通り直接的には下部配線層２３２のランド等と接続され、基板本体２１０の内部に形成されたビア等を介して、センサ素子１００と電気的に接続される。

【0118】

コントローラ３００は、自励発振回路と、検波回路と、平滑回路と、を有する。自励発振回路は、駆動電極１３１、１３２に接続され、これらを駆動するための駆動信号（交流信号）を生成する。また、駆動電極１３１、１３２の一方に接続される端子側には、反転アンプが配置されることにより、駆動電極１３１、１３２をそれぞれ逆位相で伸縮させることができる。また、基準電位に接続される端子を有していてもよい。

【0119】

また、検出電極５１ａ〜５１ｄ、７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂは、それぞれ演算回路に接続され、各検出電極の変形に応じた電気信号が検出される。演算回路は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸まわりの角速度信号を生成するためにそれぞれ設けられ、検出電極５１ａ〜５１ｄ、７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂから出力される電気信号に対し所定の演算処理（差分の演算等）を行うことで、角速度に関する信号を含む新たな演算信号を生成する。

【0120】

次にこれらの演算信号は、検波回路に出力される。検波回路では、自励発振回路からの駆動信号の出力等に同期してこれらの演算信号を全波整流し、直流化する。さらに、直流化された信号は平滑回路に出力され、平滑化される。こうして取得された直流電圧信号には、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸まわりの角速度に関する大きさ及び方向が含まれることとなる。これらの直流電圧信号は、コントローラ３００の端子部３１０から、下部配線層２３２及び外部接続端子２３２ａを介して、他の制御基板等へ出力されるように構成することが可能となる。

【0121】

以上のように構成されたセンサデバイス１は、基板本体２１０に埋設されたコントローラ３００と、センサ素子１００とがＺ軸方向に対向するように配置される。これにより、センサ素子１００とコントローラ３００とを同一平面上に実装する必要がなく、デバイス構造をより小型化することができる。

【0122】

ここで、例えば基板本体２１０がセラミック基板等で構成されていた場合、部品を内蔵する構成とすることは、コスト的な面から見て現実的ではない。そこで、センサ素子１００とコントローラ３００との実装領域を重複させて（すなわち積層させて）実装する場合には、基板本体２１０に、センサ素子１００及びコントローラ３００のうちのいずれか一方を収容するための凹部を形成する必要がある。例えばコントローラ３００を凹部に配置する場合には、当該凹部上にセンサ素子１００を配置する必要があり、センサ素子１００のサイズをコントローラ３００及び凹部よりも大きくする必要が生じ、小型化に対応することが難しい。

【0123】

一方で、センサ素子１００を当該凹部に収容する場合には、実装後のレーザトリミング等の処理が困難となる。すなわち、センサ素子１００がジャイロセンサで構成される場合は、振動子の形状非対称に起因する振動特性を矯正するために、実装後に出力信号を確認しながらレーザ加工により形状の調整を行うことがある。この場合に、センサ素子１００が凹部に収容されている場合は、センサ素子１００の周囲が基板本体２１０及びコントローラ３００によって覆われるため、レーザをセンサ素子１００に対して照射することが難しくなる。

【0124】

本実施形態に係るセンサデバイス１は、基板本体２１０を構成する材料としてエポキシ樹脂等の有機樹脂材料を選択したことにより、コントローラ３００を容易に埋設することができる。これにより、基板本体２１０上に略平坦な第１の接合面２０１を確保することができ、その上に実装されるセンサ素子１００のサイズの自由度を高めることができる。したがって、センサ素子１００の小型化が可能となり、製造時において１ウェーハからの取り数を高め、コストダウンにも寄与することができる。

【0125】

また、コントローラ３００との大小関係にかかわらず、センサ素子１００を常に第１の接合面２０１上に配置することができる。これにより、実装後におけるレーザトリミングも可能な構成とすることができる。

【0126】

また、以上のように構成されたセンサデバイス１は、４２アロイ等からなるコア部２２１を含む規制部２２０を有する。これにより、エポキシ樹脂等を含む基板本体２１０の平面方向における線膨張率を、センサ素子１００の線膨張率に近づけることができる。したがって、熱膨張に起因するセンサ素子１００の特性の変化や接合部の破断等の不具合を抑制することが可能となる。

【0127】

また、エポキシ樹脂等を含む基板本体２１０の平面方向における縦弾性係数においても、センサ素子１００の縦弾性係数により近づけることができる。これにより、基板本体２１０の剛性を高め、センサ素子１００の振動に伴う第１の接合面２０１の弾性変形を抑制することが可能となる。したがって、センサ素子１００の共振周波数を安定させ、センサ素子１００の所期の振動特性を維持することが可能となる。

【0128】

＜第２の実施形態＞
図８，９は本技術の第２の実施形態に係るセンサデバイスの構成を示す図であり、図８は概略断面図、図９はＹ軸方向から見た概略側面図である。なお、図において上述の第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。

【0129】

本実施形態に係るセンサデバイス１Ａは、規制部２２０Ａのコア部２２１Ａとシールド部４００Ａとが接合部（第１の接合部）２２３Ａにより接合されている点で第１の実施形態と異なる。その他は、第１の実施形態に係るセンサデバイス１と同様の構成を有するため、当該規制部２２０Ａの構成を中心に説明する。

【0130】

本実施形態に係る規制部２２０Ａは、第１の実施形態と同様の構成のコア部２２１Ａに加えて、接合部２２３Ａを有する。接合部２２３Ａは、コア部２２１Ａと、シールド部４００Ａとを接合し、基板本体２１０内に埋設される。なお、本実施形態に係る接合部２２３Ａは、Ｙ軸方向に対向して２箇所に配置されているが、設けられる数は特に限られない。

【0131】

接合部２２３Ａは、基板本体２１０Ａの内部に形成された孔に金属等が充填された柱状体で構成される。接合部２２３Ａは、一端がコア部２２１Ａに接合し、他端が第１の接合面２０１Ａから突出し、シールド部４００Ａに当接するように構成される。接合部２２３Ａを構成する材料は特に限られないが、例えばＣｕ等を採用することができる。

【0132】

接合部２２３Ａの形成方法は、例えば、以下の第１〜第３の方法が採用される。

【0133】

第１の方法としては、基板本体２１０Ａの第１の接合面２０１Ａに対し、レーザ照射により、接合部２２３Ａの形成領域に孔を形成する。当該孔は、コア部２２１Ａ上に形成され、底部からコア部２２１Ａが露出するように形成される。次に、当該孔にＣｕ等の金属ポスト（柱状体）を埋め込む。当該金属ポストの端面は第１の接合面２０１Ａと同一面となるように構成されればよく、突出している場合は研磨等により高さを調整してもよい。

【0134】

また第２の方法としては、第１の方法と同様にコア部２２１Ａ上に孔を形成し、当該孔内でめっきを成長させる方法が挙げられる。このとき、コア部２２１Ａをシードとすることもできるし、当該孔の底部にシード層を別個形成してもよい。これによっても、上記構成の接合部２２３Ａを形成することができる。

【0135】

また第３の方法として、第１の方法と同様に、コア部２２１Ａ上に孔を形成し、当該孔に導電ペーストを充填し、接合部２２３Ａを形成してもよい。

【0136】

さらに、第１〜３の方法のいずれにおいても、接合部２２３Ａを構成する柱状体の端面上に導電ペースト等からなる接合材を塗布し、シールド部４００Ａと当接させることで、接合部２２３Ａとシールド部４００Ａを電気的に接合することができる。

【0137】

一方、コア部２２１Ａは、４２アロイ等のセンサ素子１００の線膨張率の値に近い材料により形成される。また、縦弾性係数が例えば１００ＧＰａ以上であり剛性が高い材料を採用することができる。

【0138】

シールド部４００Ａも、センサ素子１００の線膨張率の値に近い材料により形成される。具体的には、合金である４２アロイ、Ｗ、Ｃｕ等を採用することができ、これらの材料であれば十分な剛性も確保することができる。

【0139】

接合部２２３Ａが導体で形成され、かつコア部２２１Ａが４２アロイ、Ｃｕ等の導体で形成されることで、シールド部４００Ａとこれらとの導通が確保される。これにより、シールド部４００Ａ、接合部２２３Ａ及びコア部２２１Ａが一体として大きな電磁シールドを構成し、外部からの電磁波の侵入を遮蔽することが可能となる。したがって、接合部２２３Ａ及びコア部２２１Ａによって周囲を被覆される上部配線層２３１Ａ及びコントローラ３００に対してもシールド効果を発揮することができ、センサデバイス１Ａ全体としての動作信頼性をより高めることが可能となる。さらに、接合部２２３Ａ、コア部２２１Ａ及びシールド部４００Ａの少なくともいずれか一つが接地回路と接続されることで、より安定してシールド効果を発揮することができる。

【0140】

また、シールド部４００Ａとコア部２２１Ａとが接合部２２３Ａによって接合されることで、基板本体２３０Ａの第１の領域２１１Ａにおける熱膨張をより抑制し、第１の接合面２０１Ａと端子部１１４との間のストレス等を抑制する。また、第１の領域２１１Ａの剛性が高まることにより、センサ素子１００の所期のセンサ特性が安定的に維持されることが可能となる。

【0141】

＜第３の実施形態＞
図１０は本技術の第３の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。なお、図において上述の第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。

【0142】

本実施形態に係るセンサデバイス１Ｂは、配線基板２００Ｂにおける規制部２２０Ｂの構成が第１の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態に係る規制部２２０Ｂは、コア部に代えて無機絶縁体製の基材２２４Ｂを含む。基材２２４Ｂは、センサ素子１００と基板本体２１０Ｂとの間に配置され、基板本体２１０Ｂと積層された構成を有する。

【0143】

基材２２４Ｂは、例えばセラミックス、Ｓｉ、ＭｇＯ等の無機絶縁体製の多層配線基板で構成される。ここで、表１を参照すると、セラミックスの線膨張率は７．０×１０^−６／℃である。すなわち基材２２４Ｂは、センサ素子１００の線膨張率と近い材料で構成される。

【0144】

基材２２４Ｂの表面には、厚み方向に対向する第１の接合面２０１Ｂと第３の接合面２０３Ｂとが形成される。第１及び第３の接合面２０１Ｂ，２０３Ｂには、表面配線が形成される。第１の接合面２０１は、第１の実施形態と同様に上面を構成し、センサ素子１００と電気的に接合される。第３の接合面２０３Ｂは、下面を構成し、基板本体２１０Ｂと対向する側に配置される。第１の接合面２０１Ｂと第３の接合面２０３Ｂとの間は、ビアが形成され（図示略）、各配線層との電気的な接続が確保されている。なお、基材２２４Ｂは、多層配線基板に限られず、例えば両面基板でもよい。

【0145】

第１の接合面２０１には、第１の実施形態と同様に、例えばセンサ素子１００の端子部１１４と電気的に接合されるための複数のランド部を含む表面配線が形成されている。これらの表面配線は、基材２２４Ｂに配置された配線層（図示略）の一部を構成する。

【0146】

また第１の実施形態と同様に、第１の接合面２０１Ｂのセンサ素子１００の振動子部１０１に対向する領域には、凹部が形成されていてもよい。これにより、センサ素子１００の共振振動やコリオリ力による歪み変形を妨げることなく、安定してセンサ素子１００を支持することが可能となる。

【0147】

一方、第３の接合面２０３Ｂには、基板本体２１０Ｂと電気的に接続するための端子部２２５Ｂが形成されていていてもよい。端子部２２５Ｂは、例えば電極パッドとその上に形成された半田バンプとで構成され、基材２２４Ｂの表面配線の一部として構成される。基材２２４Ｂは、基板本体２１０Ｂに対し端子部２２５Ｂを介してフリップチップ方式で実装される。

【0148】

シールド部４００Ｂは、本実施形態において基材２２４Ｂ上に配置され、センサ素子１００を被覆するように構成される。シールド部４００Ｂの概略構成は、第１の実施形態と同様に、側面と上面とを有し、金属板等を絞り出して形成される。第１の接合面２０１Ｂとの接合方法についても第１の実施形態と同様に、接着剤を用いた接着のほか、機械的なカシメ固定、あるいは溝部や段部などと嵌合する構成としてもよい。

【0149】

また、シールド部４００Ｂは、センサ素子１００の線膨張率の値に近い材料により形成されてもよい。具体的には、合金である４２アロイ、あるいはＷ、Ｃｕ等を採用することができる。これにより、セラミックス製の第１の接合面２０１との線膨張率と略適合することで第１の接合面２０１との接合部位におけるストレスを抑制することが可能となる。またシールド部４００Ｂのシールド機能及び遮光機能により、センサ素子１００の特性変化を抑制することが可能となる。

【0150】

基板本体２１０Ｂの概略構成は、第１の実施形態と同様である。すなわち、基板本体２１０Ｂは、内部にコントローラ３００が埋設された、エポキシ樹脂からなる多層配線基板である。一方で第１の実施形態と異なる点は、コア部が埋設されない点、及び、基材２２４Ｂの第３の接合面２０３Ｂと電気的に接合する第４の接合面２０４Ｂを有する点である。

【0151】

第４の接合面２０４Ｂは、第３の接合面２０３Ｂと対向して配置され、基材２２４Ｂの端子部２２５Ｂと電気的に接続されるランド部が配置される。当該ランド部は、第１の実施形態と同様に、基板本体２１０Ｂの配線層２３０Ｂの一部を構成する。一方、第２の接合面２０２Ｂは、第１の実施形態と同様の構成を有する。すなわち、図示しない制御基板と接続される外部接続端子２３２Ｂａが形成されている。

【0152】

本実施形態においては、多層配線基板である基材２２４Ｂ及び基板本体２１０Ｂが、フリップチップ実装で電気的に接合され、積層された構成を有する。これにより、基材２２４Ｂ及び基板本体２１０Ｂの各配線層が、複数の接合部２２５Ｂ及び適宜配置されたビアを介して電気的に接続され、一つの多層配線基板として機能することが可能となる。

【0153】

また本実施形態に係る規制部２２０Ｂは、センサ素子１００の縦弾性係数及び線膨張率と近い材料で構成された基材２２４Ｂを有する。これにより、基材２２４Ｂ上の第１の接合面２０１Ｂは、センサ素子１００に対する変形を抑制することが可能となる。したがって、センサ素子１００の平面（ＸＹ平面）方向における歪応力の発生を抑制し、共振周波数の変化による特性変化を抑制することができる。また、センサ素子１００の共振振動に伴う基材２２４Ｂの振動等を抑制し、センサ素子１００の振動特性を維持することが可能となる。

【0154】

＜第４の実施形態＞
図１１は本技術の第４の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。なお、図において上述の第３の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。

【0155】

本実施形態に係るセンサデバイス１Ｃの概略構成は、第３の実施形態に係るセンサデバイス１Ｂと同様である。異なる点としては、規制部２２０Ｃが、基材２２４Ｃと、さらにコア部２２１Ｃとを有する点である。

【0156】

コア部２２１Ｃは、第１の実施形態に係るコア部２２１Ｃと同様の構成を有する。すなわち、コア部２２１Ｃは、基板本体２１０Ｃの第３の領域２１３Ｃに埋設され、コントローラ３００を取り囲んで環状に配置される。また、コア部２２１Ｃの材料として、例えば４２アロイが採用される。これにより、コア部２２１Ｃをセンサ素子１００の線膨張率と近い値で構成することができる。

【0157】

コア部２２１Ｃにより、基材２２４Ｃのみならず、基板本体２１０Ｃについてもセンサ素子１００の線膨張率の値と近い値に設定することができる。これにより、基板本体２１０Ｃの平面方向の熱膨張が抑制され、第１の接合面２０１Ｃにおける破断等の不具合を抑制することが可能となる。

【0158】

また、コア部２２１Ｃの材料として４２アロイを採用する場合には、縦弾性係数が１００ＧＰａ以上となり、基板本体２１０Ｃ全体としての剛性が高められる。したがって、センサ素子１００の共振周波数の変化に伴う感度変化も抑制することができる。

【0159】

また、上記基板本体２１０Ｃにより、センサデバイス１Ｃを制御基板等に実装した後も、基板本体２１０Ｃの当該制御基板等との接合部位における歪応力等のストレスを抑制することができ、不具合を抑制することが可能となる。

【0160】

＜第５の実施形態＞
図１２は、本技術の第５の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。なお、図において上述の第３の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。

【0161】

本実施形態に係るセンサデバイス１Ｄの概略構成は、第３及び第４の実施形態に係るセンサデバイス１Ｂ，１Ｃと同様である。異なる点としては、規制部２２０Ｄが、基材２２４Ｄとコア部２２１Ｄとに加えて、さらに基材２２４Ｄとコア部２２１Ｄとを接続する接合部（第２の接合部）２２６Ｄを含む点である。

【0162】

接合部２２６Ｄは、基板本体２１０Ｄの内部に形成された孔に金属等が充填された柱状体で構成される。接合部２２６Ｄは、一端がコア部２２１Ｄに当接し、第４の接合面２０４Ｄから突出し、他端が基材２２４Ｄの第３の接合面２０３Ｄに当接するように構成される。接合部２２６Ｄを構成する材料は特に限られないが、例えばＣｕ等を採用することができる。

【0163】

また、接合部２２６Ｄは、第３の接合面２０３Ｄの配線層と接続するように構成されてもよい。これにより、シールド部４００Ｄ、基材２２４Ｄ、接合部２２６Ｄ及びコア部２２１Ｄの導通を確保することができ、基板本体２１０Ｄの第３の領域２１３Ｄまで被覆する大きな電磁シールドとして機能させることが可能となる。また、コア部２２１Ｄが下部配線層２３２Ｄと電気的に接続されている場合には、接合部２２６Ｄは、基材２２４Ｄの配線層と下部配線層２３２Ｄとを接続するビアとして機能することが可能となる。

【0164】

接合部２２６Ｄは、例えば、第２の実施形態における接合部２２３Ａと同様の方法で形成することができる。したがって、第２の実施形態で説明した第１〜第３の方法と異なる部分についての説明を付け加える。

【0165】

例えば第１の方法として、金属ポストを孔に挿入する方法を挙げたが、本実施形態においては、金属ポストの高さが第４の接合面２０４Ｄから所定量突出する高さとなるように研磨等される。当該高さは、基材２２４Ｄの端子部２２５Ｄの高さを考慮して決定される。そして、基板本体２１０Ｄと基材２２４Ｄとを実装する際に、金属ポストの端面が基材２２４Ｄの表面配線と当接し、接合部２２６Ｄが形成される。

【0166】

また第２の方法として、めっきにより接合部２２６Ｄを形成する方法が挙げられるが、本実施形態においては、第４の接合面２０４Ｄから所定量めっきを突出させるため、第４の接合面２０４Ｄ上に所期の厚みのレジストを形成する。これによって、上記構成の接合部２２６Ｄを形成することができる。

【0167】

また第３の方法として、導電ペーストにより接合部２２６Ｄを形成する方法が挙げられるが、本実施形態においては、第４の接合面２０４Ｄ上に所定厚みのレジストを形成することで、第４の接合面２０４Ｄ上に突出した接合部２２６Ｄを形成することができる。

【0168】

さらに、第１〜第３の方法のいずれにおいても、接合部２２６Ｄを構成する柱状体の端面上に導電ペースト等からなる接合材を塗布し、基材２２４Ｄと当接させることで、接合部２２６Ｄと基材２２４Ｄとの接合部位における機械的な強度をより高めることが可能となる。

【0169】

以上のような接合部２２６Ｄは、基材２２４Ｄとコア部２２１Ｄとを固定することができるため、基材２２４Ｄの剛性を高めることができる。したがって、センサ素子１００の共振周波数をより安定させ、センサ素子１００の所期の振動特性を維持することが可能となる。

【0170】

また、接合部２２６Ｄは、基材２２４Ｄと基板本体２１０Ｄとの配線層を電気的に接続するビアとして用いることができ、より配線設計の自由度を高めることができる。さらに、シールド部４００Ｄ、配線層及びコントローラ３００を被覆する電磁シールドの一部として機能させることが可能となる。したがって、より動作信頼性の高いセンサデバイス１Ｄを提供することが可能となる。

【0171】

さらに、基材２２４Ｄをコア部２２１Ｄに対して固定することができるため、センサ素子１００の振動に伴う第１の接合面２０１Ｄの弾性変形をより抑制して剛性を高めることが可能となる。したがって、センサ素子１００の共振周波数をより安定させ、センサ素子１００の所期の振動特性を維持することが可能となる。

【0172】

＜第６の実施形態＞
図１３は、本技術の第６の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。なお、図において上述の第３の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。

【0173】

本実施形態に係るセンサデバイス１Ｅの概略構成は、第４の実施形態と同様である。すなわち、規制部２２０Ｃは、基材２２４Ｅと、基板本体２１０Ｅに埋設されたコア部２２１Ｅと、を含む。一方で、シールド部４００Ｅは、基材２２４Ｅを被覆するように構成される。

【0174】

本実施形態に係る基材２２４Ｅは、第１の接合面２０１Ｅがセンサ素子１００の表面面積と略同一の面積で構成される。これにより、第１の接合面２０１Ｅは、シールド部４００Ｅの被覆する面積よりも小さく形成される。

【0175】

シールド部４００Ｅは、本実施形態において第１の接合面２０１Ｅ上でなく、基板本体２１０Ｅの第４の接合面２０４Ｅ上に配置される。これにより、シールド部４００Ｅが、センサ素子１００だけでなく基材２２４Ｅも被覆することができる。したがって、センサ素子１Ｅのシールド効果をより高めることが可能となる。また、シールド部４００Ｅにより、外気湿度及び水分の侵入、外部ストレス等からセンサ素子１００と基材２２４Ｅとの接合領域を保護することが可能となり、センサデバイス１Ｅとしての動作信頼性をより高めることが可能となる。

【0176】

また、センサ素子１００と基材２２４Ｅとがシールド部４００Ｅの内部に配置されているため、シールド部４００Ｅに対して外力が付加されたとしても、当該外力の影響が伝わりにくい構成とされる。したがって、センサデバイス１Ｅは、取り扱い性に優れ、かつ、パッケージ部品として電子機器に搭載された場合であっても、センサ特性を安定的に維持することが可能となる。

【0177】

＜第７の実施形態＞
図１４は、本技術の第７の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。なお、図において上述の第３の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。

【0178】

本実施形態に係る規制部２２０Ｆは、第５の実施形態に係る規制部２２０Ｄと同様であり、基材２２４Ｆと、コア部２２１Ｆと、接合部２２６Ｆと、を有する。本実施形態ではさらに、配線基板２００Ｆが、基材２２４Ｆと基板本体２１０Ｆとの間に充填される接着層２５０Ｆを有する。

【0179】

本実施形態において、基材２２４Ｆと基板本体２１０Ｆとは、上述の通り端子部２２５Ｆを介したフリップチップ実装により接合され、接着層２５０Ｆは、端子部２２５Ｆを含む接合部位を被覆するアンダーフィル材として形成される。このような接着層２５０Ｆの材料としては、例えばエポキシ樹脂等の樹脂材料を用いることができる。

【0180】

接着層２５０Ｆの形成方法としては、例えば、基材２２４Ｆと基板本体２１０Ｆとをフリップチップ実装した後、これらの間隙にニードル等からエポキシ樹脂等の樹脂材料を滴下する。そして、毛細管現象によって当該樹脂材料が基材２２４Ｆと基板本体２１０Ｆとの間隙に浸透され、加熱硬化されることで、接着層２５０Ｆが形成される。

【0181】

基材２２４Ｆと基板本体２１０Ｆとの間に接着層２５０Ｆを充填することで、端子部２２５を含めた接合部位を外気湿度や水分の侵入、あるいは外部ストレスから保護することが可能となる。このことにより、基材２２４Ｆと基板本体２１０Ｆとの接合信頼性をより高めることが可能となる。

【0182】

また、接着層２５０Ｆにより、基材２２４Ｆを基板本体２１０Ｆに対してより強固に接合させることが可能となる。これにより、基材２２４Ｆの剛性をより高め、センサ素子１００の所期の振動特性を維持させることが可能となる。

【0183】

なお、本実施形態に係るセンサデバイス１Ｆは上記構成に限られず、第３及び第４の実施形態に係るセンサデバイス１Ｂ，１Ｃと同様の構成のセンサデバイスに接着層２５０Ｅを設けた構成としてもよい。これによっても、上述の作用効果を得ることができる。

【0184】

＜第８の実施形態＞
図１５は、本技術の第８の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。なお、図において上述の第３の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。

【0185】

本実施形態に係る規制部２２０Ｇは、第７の実施形態に係る規制部２２０Ｆと同様であり、基材２２４Ｇと、コア部２２１Ｇと、接合部２２６Ｇと、を有する。また、配線基板２００Ｇが接着層２５０Ｇを有する。さらに本実施形態に係るセンサデバイス１Ｇは、基板本体２１０Ｇの第３の接合面２０３Ｇが、コントローラ３００と電気的に接合される。

【0186】

本実施形態に係るコントローラ３００は、第７の実施形態に係るコントローラ３００とは表裏が反転された状態で基板本体２１０Ｇの内部に配置されている。これにより、端子部３１０が配置されたコントローラ３００の実装面が、下部配線層２３２ではなく基材２２４Ｇに対向して配置され、基材２２４Ｇの第３の接合面２０３Ｇに接合されている。接合方法は、例えばフリップチップ方式が採用される。

【0187】

基板本体２１０Ｇは、第２及び第３の領域２１２Ｇ，２１３Ｇを有するが、第１の領域を有しない。これに伴い、配線層２３０Ｇは、上部配線層は有さず、下部配線層２３２Ｇのみを有する。したがって、基板本体２１０Ｇの厚みをより薄く形成することが可能となる。

【0188】

ここで、本実施形態に係る配線基板２００Ｇの製造方法の一例について説明する。配線基板２００Ｇの製造方法は、第２の領域２１２Ｇの形成工程と、第３の領域２１３Ｇの形成工程と、基材２２４Ｇとコントローラ３００及び接合部２２６Ｇとの接合工程と、を有する。

【0189】

第２の領域２１１Ｇの形成工程については、第１の実施形態に係る第２の領域２１２の形成工程と同様であるため、具体的な説明を省略する。すなわち、有機絶縁層上に配線層を形成することで片面あるいは両面配線基板を作製し、これらを積層する。

【0190】

第３の領域２１３Ｇの形成工程は、まず、第２の領域２１２Ｇ上の下部配線層２３２Ｇの一部に、コア部２１２Ｇを接合する。当該接合は、例えば半田を用いたリフロー方式により行われる。次に、第２の領域２１２Ｇ上に半硬化状態のエポキシ樹脂を塗布する。

【0191】

一方、基材２２４Ｇの第３の接合面２０３Ｇには、コントローラ３００と接合部２２６Ｇとが接合される。コントローラ３００は、上述のようにフリップチップ方式により端子部３１０を介して実装される。接合部２２６Ｇは、所定長さに成形された柱状体として、表面実装あるいはスルーホール実装等の手法により基材２２４Ｇに接合される。

【0192】

そして、第３の接合面２０３Ｇ上にコントローラ３００と接合部２２６Ｇとが接合された基材２２４Ｇが、半硬化状態の樹脂層上に接合される。このとき、第３の接合面２０３Ｇと樹脂層とが対向するように接合され、コントローラ３００及び接合部２２６Ｇが樹脂層内に埋設される。そして、当該樹脂層を硬化させることで、第３の領域２１３Ｇが形成される。これにより、コントローラ３００及び接合部２２６Ｇを同時に形成することができ、製造工程を簡略化することができる。

【0193】

さらに本実施形態においては、第３の領域２１３Ｇの形成後、基材２２４Ｇ及び基板本体２１０Ｇの間隙に接着層２５０Ｇが形成される。これにより、接合部位を外気湿度や水分の侵入、あるいは外部ストレスから保護することが可能となり、基材２２４Ｇと基板本体２１０Ｆとの接合信頼性をより高めることが可能となる。また、基材２２４Ｇの剛性をより高め、センサ素子１００の所期の振動特性を維持させることが可能となる。

【0194】

本実施形態に係るセンサデバイス１Ｇは、接合部２２６Ｇを有するため、第５の実施形態と同様に、基材２２４Ｇの剛性をより高めることが可能となる。また、センサ素子１００及びコントローラ３００を被覆するシールド機能を有する構成とすることができ、動作信頼性の高いセンサデバイス１Ｇを提供することが可能となる。

【0195】

＜第９の実施形態＞
図１６は、本技術の第９の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。なお、図において上述の第３の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。

【0196】

本実施形態に係る規制部２２０Ｈは、第３の実施形態に係る規制部２２０Ｂと同様に、基材２２４Ｈを有する。また、コントローラ３００は、第８の実施形態と同様に、基材２２４Ｈに接合されている。

【0197】

本実施形態に係る基板本体２１０Ｈは、基材２２４Ｈよりも縦弾性係数が小さく構成される。すなわち、基板本体２１０Ｈが柔軟に形成される。これにより本実施形態に係る配線基板２００Ｈは、図示しない制御基板等に実装した際、取り付け歪み等による応力を緩和する、いわゆるダンパー効果を発揮する。

【0198】

例えば、配線基板２００Ｈが制御基板等に接合された場合、接合時と動作時との温度の差により取り付け歪みが発生し、基板本体２１０Ｈを介してセンサ素子１００に応力が与えられることがある。これにより、センサ素子１００の振動特性等が影響を受ける可能性がある。

【0199】

そこで、本実施形態においては、基板本体２１０Ｈが、セラミックス、Ｓｉ等からなる無機絶縁体製の基材２２４Ｈよりも縦弾性係数が小さくなるように構成される。これにより、上記制御基板等からの応力を基板本体２１０Ｈが吸収し、センサ素子１００への影響を抑制することが可能となる。

【0200】

具体的には、基板本体２１０Ｈは、基材２２４Ｈよりも１００ＧＰａ以上小さい値の縦弾性係数となるように構成される。例えば基材２２４Ｈがセラミックス製の場合、表１を参照すると、２１０ＧＰａ以下の値となるように基板本体２１０Ｈが構成されればよい。このような基板本体２１０Ｈは、有機絶縁体として、ガラス繊維等の硬質な添加物が非常に少ないエポキシ樹脂が採用される。あるいは、エポキシ樹脂より柔軟なウレタン樹脂等を添加することで、有機絶縁体の縦弾性係数をさらに低減することができる。

【0201】

一方で、センサ素子１００が接合される基材２２４Ｈは、線膨張率及び縦弾性係数の面から見ても強固な構成であるため、基板本体２１０Ｈの縦弾性係数が小さい値であっても、センサ素子１００の振動特性等を維持することが可能に構成される。

【0202】

基板本体２１０Ｈは、第８の実施形態と同様に、第２の領域２１２Ｈと、第３の領域２１３Ｈと、を有する。第２の領域２１２Ｈは、下部配線層２３２Ｈが形成された多層配線基板で構成される。一方、第３の領域２１３Ｈは、コントローラ３００の埋設される領域の周囲にはコア部が配置されない。なお、第３の領域２１３Ｈにおいてコントローラ３００の周囲には、第３の配線層２３３Ｈが形成されていてもよい。

【0203】

上記構成の基板本体２１０Ｈは、例えば以下のように製造する。まず、第２の領域２１２Ｈを第１の実施形態と同様に形成する。すなわち、ビルドアップ工法により有機絶縁層と配線層とを交互に積層して作製される。次に、第３の領域２１３Ｈについても同様に作製される。さらに、第４の接合面２０４Ｈ上から、第３の領域２１３Ｈの所定位置にコントローラ３００を収容するための凹部を切削、レーザ加工等により形成する。最後に、コントローラ３００を当該凹部に収容する。このとき、コントローラ３００は基材２２４Ｈと既にフリップチップ方式等により接合されていてもよく、同時に、基材２２４Ｈと第４の接合面２０４Ｈとがフリップチップ方式で接合されてもよい。

【0204】

本実施形態においては、絶縁層がエポキシ樹脂で形成されるため、例えばセラミックス等の材料と比較しても軟質であり、凹部の形成を容易に行うことができる。また、センサ素子１００は基材２２４Ｈに配置されるため、当該凹部の形状によって大きさが制限されることもない。

【0205】

また、本実施形態に係るセンサデバイス１Ｈは、制御基板等への実装後に与えられる応力を効果的に緩和でき、センサ素子１００の振動特性を制御することができる。したがって、より動作信頼性の高いセンサデバイス１Ｈを提供することが可能となる。

【0206】

＜第１０の実施形態＞
図１７は、本技術の第１０の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。なお、図において上述の第３の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。

【0207】

本実施形態に係る規制部２２０Ｊは、第３の実施形態に係る規制部２２０Ｂと同様に、基材２２４Ｊを有する。また、コントローラ３００は、第８及び第９の実施形態と同様に、基材２２４Ｊに接合されている。本実施形態においては、センサ素子１００及びコントローラ３００が、いずれも半田等の導電性接合材によって基材２２４Ｊに接合されており、基材２２４Ｊと基板本体２１０Ｊとの電気的な接合がワイヤボンディングで行われている。

【0208】

センサ素子１００は、基材２２４Ｊの第１の接合面２０１Ｊに導電性接合材を介して接合されており、コントローラ３００は、基材２２４Ｊの第３の接合面２０３Ｊに導電性接合材を介して接合されている。

【0209】

基材２２４Ｊの第１の接合面２０１Ｊは、センサ素子１００の実装領域の周囲に、端子部２２５Ｊが形成される。端子部２２５Ｊは、金（Ａｕ）で形成されたワイヤＷを介して、基板本体２１０Ｊの第４の接合面２０４Ｊ側の端子と電気的に接続されている。これにより、コントローラ３００及びセンサ素子１００が接合された基材２２４Ｊと基板本体２１０Ｊとの導通を確保することができる。

【0210】

基板本体２１０Ｊは、第２の領域２１２Ｊと、第３の領域２１３Ｊと、を有する。第２の領域２１２Ｊは、上述の各実施形態と同様に、下部配線層２３２Ｊが形成された多層配線基板で構成される。一方、第３の領域２１３Ｊは、コントローラ３００の埋設される領域の周囲に、第３の配線層２３３Ｊが形成される。すなわち、第４の接合面２０４Ｊの端子は、第３の配線層２３３Ｊの一部を構成する。

【0211】

本実施形態に係るシールド部４００Ｊは、本実施形態において基板本体２１０Ｊの第４の接合面２０４Ｅ上に配置される。また基材２２４Ｊは、センサ素子１００の表面面積よりも大きく、シールド部４００Ｊの被覆する面積よりは小さく形成される。これにより、第１の接合面２０１Ｊ、第３の接合面２０３Ｊ及びワイヤボンディングにより接合される端子部２２５を含む接合部位のいずれもがシールド部４００Ｊによって被覆されるため、外部ストレスや、外気湿度及び水分の侵入等から接合部位を保護することが可能となる。

【0212】

本実施形態においては、センサ素子１００及びコントローラ３００と基材２２４Ｊとの接合領域を広範にすることができ、歪応力による局所的なストレスを緩和することが可能となる。

【0213】

＜第１１の実施形態＞
図１８は、本技術の第１１の実施形態に係るセンサデバイスの概略断面図である。なお、図において上述の第３の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。

【0214】

本実施形態に係るセンサデバイス１Ｋの規制部２２０Ｋは、第３の実施形態に係る規制部２２０Ｂと同様に、基材２２４Ｋを有する。また、コントローラ３００は、第８の実施形態と同様に、端子部３１０を介して基材２２４Ｋに接合されている。

【0215】

本実施形態において、基板本体２１０Ｋは、例えば銅（Ｃｕ）コア半田ボール、樹脂コア半田ボール等の半田ボールＳで構成される外部接続端子２３２Ｋａを有する。外部接続端子２３２Ｋａは、基材２２４Ｋと、図示しない制御基板等とを電気的に接続するように構成される。すなわち、外部接続端子２３２Ｋａは、基材２２４Ｋの第３の接合面２０３Ｋ上に形成されたランド部２３１Ｋに配置されており、リフロー等によって制御基板上に実装されることが可能に構成される。ランド部２３１Ｋは、基板本体２１０Ｋの配線層を構成する。

【0216】

本実施形態においては、基板本体２１０Ｋが、基材２２４Ｋ上に直接形成される。すなわち、基材２２４Ｋの第３の接合面２０３Ｋと基板本体２１０Ｋの第４の接合面２０４Ｋとが密接して配置される。なお、ランド部２３１Ｋと基材２２４Ｋとの接合性を鑑み、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等を含む密着層を介して接合されてもよい。

【0217】

基板本体２１０Ｋは、有機絶縁体として電波吸収体等からなるアンダーフィル樹脂Ｕを含む。このようなアンダーフィル樹脂Ｕにより、電子部品３００が、制御基板からの静電ノイズ等に直接曝されることを抑制することが可能となる。

【0218】

図１９（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態に係るセンサデバイス１Ｋの基板本体２１０Ｋの製造工程について説明した断面図である。図１９（Ａ）は、第１の接合面２０１Ｋ上にセンサ素子１００が実装された状態の基材２２４Ｋを示す。第３の接合面２０３Ｋには、基材２２４Ｋの配線層の一部を構成する端子部２２５Ｋが形成されている。端子部２２５Ｋは、基板本体２１０Ｋを介して制御基板等と電気的に接続するための複数の端子２２５Ｋａと、コントローラ３００と電気的に接続するための複数の端子２２５Ｋｂとを含んでいる。複数の端子２２５Ｋａは、例えば第３の接合面２０３Ｋの周縁部に所定間隔で配置される。複数の端子２２５Ｋｂは、例えば第３の接合面２０３Ｋの中央部に所定間隔で配置される。なお、図１８では、端子部２２５Ｋの図示を省略している。

【0219】

次に、基材２２４Ｋの第３の接合面２０３Ｋ上に対し、端子部２２５Ｋｂを介してフリップチップ方式でコントローラ３００を実装する（図１９（Ｂ））。そして、端子２２５Ｋｂ上にランド部２３１Ｋを形成する。ランド部２３１Ｋの形成方法は特に限られず、例えばアディティブ法またはサブストラクティブ法によりパターン形成する方法、あるいは離型フィルムを用いた銅箔の転写や、スクリーン印刷等を採用することができる。

【0220】

さらに、これらランド部２３１Ｋ上に半田ボールＳを形成する（図１９（Ｃ））。そして、コントローラ３００を被覆するようにアンダーフィル樹脂Ｕを充填し、基板本体２１０Ｋを形成する（図１９（Ｄ））。このとき、アンダーフィル樹脂Ｕの厚みは、半田ボールＳの端部が露出する程度に調整される。当該端部は、制御基板等と接続される外部接続端子２３２Ｋａを構成する。

【0221】

以上のように、本実施形態によれば、半田ボールＳからなる外部接続端子２３２Ｋａが基材２２４Ｋと制御基板等との導通を確保することができるとともに、半田ボールＳを用いることで基板本体２１０Ｋを低コストに作製することができる。また、基板本体２１０Ｋを少ない工程数で作製することが可能となる。また、静電対策用のアンダーフィル樹脂Ｕを用いることにより、制御基板からのノイズ等が直接コントローラ３００に入り込むことを抑制することも可能となる。

【0222】

また、以上の実施形態の変形例として、以下のような構成も採り得る。

【0223】

図２０は、本実施形態の変形例に係るセンサデバイス１Ｋａの構成を示す断面図である。本変形例においては、外部接続端子２３２Ｋａとして貫通ビアＶを用いている。これによっても、基材２２４Ｋと制御基板等との導通を確保することができ、かつ容易に製造が可能である。

【0224】

具体的な製造方法については、例えば、基材２２４Ｋの第３の接合面２０３Ｋ上にコントローラ３００を実装した後、コントローラ３００を被覆するようにアンダーフィル樹脂Ｕを充填する。次に、固化したアンダーフィル樹脂Ｕ上に、例えばレーザ加工等によって貫通孔を形成する。当該貫通孔は、端子２２５Ｋａが底面に露出するように、第３の接合面２０３Ｋの端子２２５Ｋａに対応する位置に形成される。そして、貫通孔に対してめっき処理を行う。当該めっき処理は、電解析出法及び無電解析出法のいずれも用いることができ、すず系金属めっき等を適宜採用することができる。また、電解析出法の場合には、めっき処理に際して貫通孔内に給電層（シード層）を形成してもよい。このように、貫通孔内に貫通ビアＶが形成され、貫通ビアＶにより基材２２４Ｋと制御基板等との導通を確保することができる。

【0225】

以上、本技術の実施形態について説明したが、本技術はこれに限定されることはなく、本技術の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【0226】

上記各実施形態に係るコントローラ３００は、センサ素子１００の線膨張率の値に近い材料でされてもよい。例えば、コントローラ３００が、Ｓｉを含む半導体ベアチップで形成されてもよいし、４２アロイ、セラミックス、Ｆｅ、Ｃｕ等の材料で構成されたカバーを有する構成としてもよい。このようなコントローラ３００が基板本体２１０内部に埋設されることにより、第１の接合面２０１の変形をより抑制し、センサ素子１００の振動特性をより確実に維持することが可能となる。

【0227】

さらに、第１及び第２の実施形態において、基板本体２１０の第１の領域２１１の厚みを０．２ｍｍ以下に形成し、センサ素子１００とコントローラ３００との実装領域を重複させるように配置することで、第１の接合面２０１の変形をより抑制することが可能である。すなわち、コントローラ３００とセンサ素子１００とを近接させて対向配置させることにより、これらの間に形成される有機絶縁層が薄くなり、第１の接合面２０１が、有機絶縁層の線膨張率及び縦弾性係数の影響を受けにくくなる。したがって、センサ素子１００の端子部１１４と第１の接合面２０１との応力がより緩和される。さらにこの場合、上述のようにコントローラ３００が、センサ素子１００の線膨張率及び縦弾性係数の値に近い材料でされてもよい。

【0228】

また、以上の実施形態において、規制部としてコア部や基材を有する構成について説明したが、これに限られない。例えば、規制部は、ガラス繊維等の硬質のフィラーを所定量添加したエポキシ樹脂（有機絶縁体）を有してもよい。これによっても、基板本体の線膨張率及び縦弾性係数のいずれもセンサ素子と近い値に調整することができる。また、規制部は、配線層を有してもよい。銅箔等で形成された配線層を多層配設することによっても、基板本体の線膨張率及び縦弾性係数のいずれもセンサ素子と近い値に設定することができる。

【0229】

また、以上の実施形態においては、センサ素子１００はジャイロセンサとして説明したが、これに限られず、シリコンや水晶等をＭＥＭＳ加工して形成されるセンサ素子を採用することが可能である。このような素子として、例えば、圧力センサ素子や加速度センサ素子、あるいは音声センサ素子（ＭＥＭＳマイク）等をセンサ素子として採用することができる。例えば圧力センサ素子は、第１の接合面との間で歪応力等のストレスが生じた場合、オフセット電圧、リニアリティ及びヒステリシス等の因子に影響が生じ、センサ特性が変化するおそれがある。したがって、このような圧力センサについても、以上の実施形態に係るセンサ素子として適用した場合、第１の接合部におけるストレスを抑制し、安定したセンサ特性を維持させることが可能となる。

【0230】

また、コントローラの端子部が外部接続端子側（制御基板側）に向けて配置されると説明した実施形態においても、当該端子部が逆向き、すなわちセンサ素子に向けて配置されていてもよい。

【0231】

また、以上の実施形態では、電子部品としてコントローラ３００を挙げたが、これに限られない。例えば、レーザトリミング等の実装後の調整が不要で、かつ、埋設により動作が阻害されない電子部品であれば採用することができ、コンデンサ、抵抗器、あるいは地磁気センサ等を適宜採用することができる。

【0232】

なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。

【0233】

（１）センサ素子と、
前記センサ素子と電気的に接合される第１の接合面と、有機絶縁体を含み電子部品が埋設された基板本体と、前記第１の接合面の変形を規制するための規制部と、を有する配線基板と
を具備するセンサデバイス。
（２）上記（１）に記載のセンサデバイスであって、
前記第１の接合面は、前記基板本体に配置され、
前記規制部は、前記基板本体に埋設されたコア部を含む
センサデバイス。
（３）上記（２）に記載のセンサデバイスであって、
前記コア部は、前記電子部品を取り囲んで環状に配置される
センサデバイス。
（４）上記（３）に記載のセンサデバイスであって、
前記配線基板は、前記第１の接合面と対向する第２の接合面をさらに有し、
前記基板本体は、
前記第１の接合面側に配置される第１の配線層と、
前記第２の接合面側に配置され前記コア部及び前記電子部品を挟んで前記第１の配線層と対向する第２の配線層と、をさらに有する
センサデバイス。
（５）上記（２）〜（４）のいずれか一つに記載のセンサデバイスであって、
前記第１の接合面上に配置され、前記センサ素子を被覆するシールド部をさらに具備する
センサデバイス。
（６）上記（５）に記載のセンサデバイスであって、
前記規制部は、前記シールド部と前記コア部とを接合する第１の接合部をさらに有する
センサデバイス。
（７）上記（６）に記載のセンサデバイスであって、
前記シールド部は、前記センサ素子との線膨張率の差の絶対値が、前記有機絶縁体と前記センサ素子との線膨張率の差の絶対値よりも小さい
センサデバイス。
（８）上記（２）〜（７）のいずれか一つに記載のセンサデバイスであって、
前記コア部は、前記センサ素子との線膨張率の差の絶対値が、前記有機絶縁体と前記センサ素子との線膨張率の差の絶対値よりも小さい
センサデバイス。
（９）上記（１）に記載のセンサデバイスであって、
前記規制部は、前記センサ素子と前記基板本体との間に配置される無機絶縁体製の基材を含み、
前記第１の接合面は、前記基材に配置される
センサデバイス。
（１０）上記（９）に記載のセンサデバイスであって、
前記規制部は、前記基板本体に埋設されたコア部をさらに含む
センサデバイス。
（１１）上記（１０）に記載のセンサデバイスであって、
前記規制部は、前記基材と前記コア部とを接続する第２の接合部をさらに含む
センサデバイス。
（１２）上記（９）〜（１１）のいずれか一つに記載のセンサデバイスであって、
前記基材は、前記基板本体に実装され、
前記配線基板は、前記基材と前記基板本体との間に充填される接着層をさらに有する
センサデバイス。
（１３）上記（９）〜（１２）のいずれか一つに記載のセンサデバイスであって、
前記基材は、前記第１の接合面と対向して配置され、前記電子部品と電気的に接合される第３の接合面をさらに有する
センサデバイス。
（１４）上記（９）〜（１３）のいずれか一つに記載のセンサデバイスであって、
前記配線基板に配置され前記センサ素子を被覆するシールド部をさらに具備する
センサデバイス。
（１５）上記（１４）に記載のセンサデバイスであって、
前記シールド部は、前記第１の接合面上に配置される
センサデバイス。
（１６）上記（１５）に記載のセンサデバイスであって、
前記基板本体は、前記基材と対向する第４の接合面を有し、
前記シールド部は、前記第４の接合面上に配置され、前記基材と前記センサ素子とを被覆する
センサデバイス。
（１７）上記（９）〜（１６）のいずれか一つに記載のセンサデバイスであって、
前記基板本体は、前記基材よりも縦弾性係数が小さい
センサデバイス。
（１８）上記（１）〜（１７）のいずれか一つに記載のセンサデバイスであって、
前記センサ素子は、前記第１の接合面を挟んで前記電子部品と対向する
センサデバイス。
（１９）上記（１）〜（１８）のいずれか一つに記載のセンサデバイスであって、
前記センサ素子は、ジャイロセンサである
センサデバイス。

【符号の説明】

【0234】

１，１Ａ，１Ｂ、１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｊ，１Ｋ・・・センサ素子
１００・・・センサ素子
２００，２００Ａ，２００Ｂ、２００Ｃ，２００Ｄ，２００Ｅ，２００Ｆ，２００Ｇ，２００Ｈ，２００Ｊ，２００Ｋ・・・配線基板
２０１，２０１Ａ，２０１Ｂ、２０１Ｃ，２０１Ｄ，２０１Ｅ，２０１Ｆ，２０１Ｇ，２０１Ｈ，２０１Ｊ，２０１Ｋ・・・第１の接合面
２０２，２０２Ａ，２０２Ｂ、２０２Ｃ，２０２Ｄ，２０２Ｅ，２０２Ｆ，２０２Ｇ，２０２Ｈ，２０２Ｊ，２０２Ｋ・・・第２の接合面
２０３，２０３Ａ，２０３Ｂ、２０３Ｃ，２０３Ｄ，２０３Ｅ，２０３Ｆ，２０３Ｇ，２０３Ｈ，２０３Ｊ，２０３Ｋ・・・第３の接合面
２０４，２０４Ａ，２０４Ｂ、２０４Ｃ，２０４Ｄ，２０４Ｅ，２０４Ｆ，２０４Ｇ，２０４Ｈ，２０４Ｊ，２０４Ｋ・・・第４の接合面
２１０，２１０Ａ，２１０Ｂ、２１０Ｃ，２１０Ｄ，２１０Ｅ，２１０Ｆ，２１０Ｇ，２１０Ｈ，２１０Ｊ，２１０Ｋ・・・基板本体
２２０，２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ｄ，２２０Ｅ，２２０Ｆ，２２０Ｇ，２２０Ｈ，２２０Ｊ，２２０Ｋ・・・規制部
２２１，２２１Ａ，２２１Ｃ，２２１Ｄ，２２１Ｅ，２２１Ｆ，２２１Ｇ・・・コア部
２２３Ａ・・・接合部（第１の接合部）
２２４Ｂ，２２４Ｃ，２２４Ｄ，２２４Ｅ，２２４Ｆ，２２４Ｇ，２２４Ｈ，２２４Ｊ，２２４Ｋ・・・基材
２２６Ｇ・・・接合部（第２の接合部）
２３０，２３０Ａ，２３０Ｂ，２３０Ｃ，２３０Ｄ，２３０Ｅ，２３０Ｆ，２３０Ｇ，２３０Ｈ，２３０Ｊ・・・配線層
２３１，２３１Ａ，２３１Ｂ，２３１Ｃ，２３１Ｄ，２３１Ｅ，２３１Ｆ・・・第１の配線層
２３２，２３２Ａ，２３２Ｂ，２３２Ｃ，２３２Ｄ，２３２Ｅ，２３２Ｆ，２３２Ｇ，２３２Ｈ，２３２Ｊ・・・第２の配線層
３００・・・コントローラ（電子部品）
４００，４００Ａ，４００Ｂ、４００Ｃ，４００Ｄ，４００Ｅ，４００Ｆ，４００Ｇ，４００Ｈ，４００Ｊ，４００Ｋ・・・シールド部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】