知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ 株式会社デンソーの特許一覧 ▶ トヨタ自動車株式会社の特許一覧 ▶ 株式会社ミライズテクノロジーズの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022155449
(43)【公開日】2022-10-13
(54)【発明の名称】慣性センサ
(51)【国際特許分類】
G01C 19/5691 20120101AFI20221005BHJP
H01L 29/84 20060101ALI20221005BHJP
B81B 3/00 20060101ALI20221005BHJP
B81C 3/00 20060101ALI20221005BHJP
【ＦＩ】
G01C19/5691
H01L29/84 Z
B81B3/00
B81C3/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021174533
(22)【出願日】2021-10-26
(31)【優先権主張番号】P 2021057615
(32)【優先日】2021-03-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】520124752
【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ
(74)【代理人】
【識別番号】110001128
【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 啓太郎
(72)【発明者】
【氏名】原田 翔太
(72)【発明者】
【氏名】後藤 勝昭
(72)【発明者】
【氏名】稲垣 優輝
(72)【発明者】
【氏名】明石 照久
(72)【発明者】
【氏名】船橋 博文
(72)【発明者】
【氏名】吉田 貴彦
(72)【発明者】
【氏名】川合 祐輔
【テーマコード（参考）】
2F105
3C081
4M112
【Ｆターム（参考）】
2F105AA02
2F105BB02
2F105BB13
2F105BB15
2F105BB17
2F105CC04
2F105CD03
2F105CD05
3C081AA01
3C081BA01
3C081BA22
3C081BA30
3C081BA41
3C081BA53
3C081CA05
3C081CA14
3C081CA15
3C081CA20
3C081CA26
3C081CA28
3C081CA29
3C081CA32
3C081CA33
3C081CA42
3C081DA03
3C081DA06
3C081DA07
3C081DA27
3C081EA02
4M112AA02
4M112BA07
4M112CA42
4M112CA46
4M112EA02
4M112EA13
4M112FA01
(57)【要約】
【課題】微小振動体のリムと実装基板の複数の電極部との静電容量バラつきが低減された慣性センサを実現する。
【解決手段】微小振動体２は、外径が大きいほうの表面２ａと裏面２ｂを有する薄肉部材からなり、三次元曲面の曲面部２１と、曲面部２１から凹んだ凹部２２とを有する。微小振動体２は、曲面部２１のうち凹部２２とは反対側の端部を含む一領域のリム２１１として、リム２１１のうち表面２ａと裏面２ｂとを繋ぐ面であるリム下面２１１ｃが、凹部２２のうち裏面２ｂ側の底面である実装面２２ｂと同一平面上に位置する。微小振動体２は、実装面２２ｂが接合部材５２を介して実装基板３のうち枠体状の内枠部５１に囲まれた領域に接合され、リム２１１が中空状態となっている。
【選択図】図９
【解決手段】微小振動体２は、外径が大きいほうの表面２ａと裏面２ｂを有する薄肉部材からなり、三次元曲面の曲面部２１と、曲面部２１から凹んだ凹部２２とを有する。微小振動体２は、曲面部２１のうち凹部２２とは反対側の端部を含む一領域のリム２１１として、リム２１１のうち表面２ａと裏面２ｂとを繋ぐ面であるリム下面２１１ｃが、凹部２２のうち裏面２ｂ側の底面である実装面２２ｂと同一平面上に位置する。微小振動体２は、実装面２２ｂが接合部材５２を介して実装基板３のうち枠体状の内枠部５１に囲まれた領域に接合され、リム２１１が中空状態となっている。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
慣性センサであって、
外径が大きい側の面である表面（２ａ）と前記表面の反対面である裏面（２ｂ）とを有する薄肉部材であって、環状曲面を備える曲面部（２１）と、前記曲面部から前記裏面の側に凹んだ凹部（２２）とを有する微小振動体（２）と、
枠体状の内枠部（５１）と、互いに距離を隔てつつ、前記内枠部を囲む配置とされる複数の電極部（５３）とを有してなる上部基板（５）が下部基板（４）に接合されてなる実装基板（３）と、
前記実装基板のうち前記内枠部に囲まれた内側領域に配置される接合部材（５２）と、を備え、
前記微小振動体は、前記凹部のうち前記裏面の側の底面である実装面（２２ｂ）が、前記内側領域に配置され、前記接合部材を介して前記実装基板に接合されており、
前記曲面部のうち前記凹部とは反対側の端部を含む一部の領域であるリム（２１１）は、中空状態であり、
前記リムのうち前記表面と前記裏面とを繋ぐ面であるリム下面（２１１ｃ）は、前記実装面またはその先端部（２８）と同一の平面上に位置している、慣性センサ。
外径が大きい側の面である表面（２ａ）と前記表面の反対面である裏面（２ｂ）とを有する薄肉部材であって、環状曲面を備える曲面部（２１）と、前記曲面部から前記裏面の側に凹んだ凹部（２２）とを有する微小振動体（２）と、
枠体状の内枠部（５１）と、互いに距離を隔てつつ、前記内枠部を囲む配置とされる複数の電極部（５３）とを有してなる上部基板（５）が下部基板（４）に接合されてなる実装基板（３）と、
前記実装基板のうち前記内枠部に囲まれた内側領域に配置される接合部材（５２）と、を備え、
前記微小振動体は、前記凹部のうち前記裏面の側の底面である実装面（２２ｂ）が、前記内側領域に配置され、前記接合部材を介して前記実装基板に接合されており、
前記曲面部のうち前記凹部とは反対側の端部を含む一部の領域であるリム（２１１）は、中空状態であり、
前記リムのうち前記表面と前記裏面とを繋ぐ面であるリム下面（２１１ｃ）は、前記実装面またはその先端部（２８）と同一の平面上に位置している、慣性センサ。
【請求項2】
前記微小振動体は、前記実装面に、前記裏面から前記表面に向かって凹んだ実装面凹部（２６）を有し、
前記実装基板は、前記微小振動体のうち前記実装面凹部から前記実装面に向かって突出する突出部（２７）に対応する位置決め溝（４３）を有し、
前記突出部は、前記位置決め溝に挿入されている、請求項１に記載の慣性センサ。
前記実装基板は、前記微小振動体のうち前記実装面凹部から前記実装面に向かって突出する突出部（２７）に対応する位置決め溝（４３）を有し、
前記突出部は、前記位置決め溝に挿入されている、請求項１に記載の慣性センサ。
【請求項3】
前記微小振動体は、前記凹部のうち前記表面における底面近傍の側面に設けられ、前記表面と前記裏面とを繋ぐ側面貫通孔（２４）を有し、
前記接合部材は、少なくとも一部が前記側面貫通孔に入り込んでいる、請求項１または２に記載の慣性センサ。
前記接合部材は、少なくとも一部が前記側面貫通孔に入り込んでいる、請求項１または２に記載の慣性センサ。
【請求項4】
前記微小振動体は、前記実装面に設けられた底面貫通孔（２５）を有し、
前記接合部材は、少なくとも一部が前記底面貫通孔に入り込んでいる、請求項１に記載の慣性センサ。
前記接合部材は、少なくとも一部が前記底面貫通孔に入り込んでいる、請求項１に記載の慣性センサ。
【請求項5】
前記微小振動体は、前記実装面凹部の底面に設けられた底面貫通孔（２５）を有し、
前記接合部材は、少なくとも一部が前記底面貫通孔に入り込んでいる、請求項２に記載の慣性センサ。
前記接合部材は、少なくとも一部が前記底面貫通孔に入り込んでいる、請求項２に記載の慣性センサ。
【請求項6】
前記実装基板は、前記内枠部に囲まれた領域に、前記底面貫通孔に挿入される支柱部（５５）を有する、請求項４または５に記載の慣性センサ。
【請求項7】
外径が大きい側の面である表面（２ａ）と前記表面の反対面である裏面（２ｂ）とを有する薄肉部材であって、環状曲面を備える曲面部（２１）と、前記曲面部から前記裏面の側に凹んだ凹部（２２）とを有する微小振動体（２）と、
枠体状の内枠部（５１）と、互いに距離を隔てつつ、前記内枠部を囲む配置とされる複数の電極部（５３）とを有してなる上部基板（５）が下部基板（４）に接合されてなる実装基板（３）と、が接合部材（５２）を介して接合されてなる慣性センサの製造方法であって、
前記微小振動体を用意することと、
前記実装基板のうち前記内枠部に囲まれた内側領域に前記接合部材を配置することと、
前記接合部材を配置した後、前記微小振動体のうち前記凹部を前記内側領域に配置し、前記凹部のうち前記裏面の側の底面である実装面（２２ｂ）を前記接合部材に接触させることと、
前記接合部材を溶融させた後、固化させることで、前記微小振動体と前記実装基板とを接合し、前記微小振動体の前記曲面部のうち前記凹部とは反対側の端部であるリム（２１１）を中空状態とすることと、を含み、
前記微小振動体を用意することにおいては、
マイクロメートルオーダーの薄肉基材（２０）を加熱溶融し、固化することで、後に前記曲面部となる曲面部位（２０１）、および後に前記凹部となる凹部位（２０２）を形成した後に、前記薄肉基材を封止材（Ｅ）で封止し、
前記曲面部位、前記凹部位、および前記封止材の一部を研磨により除去することで、同一平面上に位置する、前記実装面、および前記リムのうち前記表面と前記裏面とを繋ぐリム下面（２１１ｃ）を形成する、慣性センサの製造方法。
枠体状の内枠部（５１）と、互いに距離を隔てつつ、前記内枠部を囲む配置とされる複数の電極部（５３）とを有してなる上部基板（５）が下部基板（４）に接合されてなる実装基板（３）と、が接合部材（５２）を介して接合されてなる慣性センサの製造方法であって、
前記微小振動体を用意することと、
前記実装基板のうち前記内枠部に囲まれた内側領域に前記接合部材を配置することと、
前記接合部材を配置した後、前記微小振動体のうち前記凹部を前記内側領域に配置し、前記凹部のうち前記裏面の側の底面である実装面（２２ｂ）を前記接合部材に接触させることと、
前記接合部材を溶融させた後、固化させることで、前記微小振動体と前記実装基板とを接合し、前記微小振動体の前記曲面部のうち前記凹部とは反対側の端部であるリム（２１１）を中空状態とすることと、を含み、
前記微小振動体を用意することにおいては、
マイクロメートルオーダーの薄肉基材（２０）を加熱溶融し、固化することで、後に前記曲面部となる曲面部位（２０１）、および後に前記凹部となる凹部位（２０２）を形成した後に、前記薄肉基材を封止材（Ｅ）で封止し、
前記曲面部位、前記凹部位、および前記封止材の一部を研磨により除去することで、同一平面上に位置する、前記実装面、および前記リムのうち前記表面と前記裏面とを繋ぐリム下面（２１１ｃ）を形成する、慣性センサの製造方法。
【請求項8】
外径が大きい側の面である表面（２ａ）と前記表面の反対面である裏面（２ｂ）とを有する薄肉部材であって、環状曲面を備える曲面部（２１）と、前記曲面部から前記裏面の側に凹んだ凹部（２２）と、前記凹部の底面である実装面（２２ｂ）に形成された貫通孔（２５）とを有する微小振動体（２）と、
枠体状の内枠部（５１）と、互いに距離を隔てつつ、前記内枠部を囲む配置とされる複数の電極部（５３）と、前記内枠部に囲まれた領域に配置された支柱部（５５）とを有してなる上部基板（５）が下部基板（４）に接合されてなる実装基板（３）と、が接合部材（５２）を介して接合されてなる慣性センサの製造方法であって、
前記微小振動体を用意することと、
前記微小振動体の前記貫通孔に前記実装基板の前記支柱部を挿入し、前記微小振動体を前記実装基板に載置することと、
前記実装基板に前記微小振動体を載置した後、前記凹部に前記接合部材を流し込み、固化させることで、前記微小振動体と前記実装基板とを接合し、前記微小振動体の前記曲面部のうち前記凹部とは反対側の端部であるリム（２１１）を中空状態とすることと、を含み、
前記微小振動体を用意することにおいては、
マイクロメートルオーダーの薄肉基材（２０）を加熱溶融し、固化することで、後に前記曲面部となる曲面部位（２０１）、および後に前記凹部となる凹部位（２０２）を形成した後に、前記薄肉基材を封止材（Ｅ）で封止し、
前記曲面部位、前記凹部位、および前記封止材の一部を研磨により除去することで、同一平面上に位置する、前記実装面、および前記リムのうち前記表面と前記裏面とを繋ぐリム下面（２１１ｃ）を形成する、慣性センサの製造方法。
枠体状の内枠部（５１）と、互いに距離を隔てつつ、前記内枠部を囲む配置とされる複数の電極部（５３）と、前記内枠部に囲まれた領域に配置された支柱部（５５）とを有してなる上部基板（５）が下部基板（４）に接合されてなる実装基板（３）と、が接合部材（５２）を介して接合されてなる慣性センサの製造方法であって、
前記微小振動体を用意することと、
前記微小振動体の前記貫通孔に前記実装基板の前記支柱部を挿入し、前記微小振動体を前記実装基板に載置することと、
前記実装基板に前記微小振動体を載置した後、前記凹部に前記接合部材を流し込み、固化させることで、前記微小振動体と前記実装基板とを接合し、前記微小振動体の前記曲面部のうち前記凹部とは反対側の端部であるリム（２１１）を中空状態とすることと、を含み、
前記微小振動体を用意することにおいては、
マイクロメートルオーダーの薄肉基材（２０）を加熱溶融し、固化することで、後に前記曲面部となる曲面部位（２０１）、および後に前記凹部となる凹部位（２０２）を形成した後に、前記薄肉基材を封止材（Ｅ）で封止し、
前記曲面部位、前記凹部位、および前記封止材の一部を研磨により除去することで、同一平面上に位置する、前記実装面、および前記リムのうち前記表面と前記裏面とを繋ぐリム下面（２１１ｃ）を形成する、慣性センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、微小振動体を備える慣性センサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、車両の自動運転のシステム開発が進められており、この種のシステムでは、高精度の自己位置の推定技術が必要である。例えば、いわゆるレベル３の自動運転向けに、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite Systemの略）とＩＭＵ（Inertial Measurement Unitの略）とを備える自己位置推定システムの開発が進められている。ＩＭＵは、例えば、３軸のジャイロセンサと３軸の加速度センサから構成される６軸の慣性力センサである。将来的に、いわゆるレベル４以上の自動運転を実現するためには、現状よりもさらに高感度のＩＭＵが求められる。
【0003】
このような高感度のＩＭＵを実現するためのジャイロセンサとしては、例えば、ＢＲＧ（Bird-bath Resonator Gyroscopeの略）が有力視されている。ＢＲＧは、ワイングラスモードで振動する三次元曲面を有する微小振動体が実装基板に搭載されてなる（例えば特許文献１）。この微小振動体は、振動の状態を表すＱ値が１０６以上に達するため、従来よりも高感度が見込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０１９／００９４０２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
この微小振動体は、例えば、特許文献１に記載のように、石英等の加熱によるリフロー工程が可能な板材を型にセットして溶融させ、固化させることによりワイングラスモードで振動する三次元曲面が形成される。この微小振動体は、上記の加工後の板材を封止材で覆った後、研磨やＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishingの略）等での不要部分の除去により、実装基板に接合される実装部位と、実装基板への搭載時に中空状態になる三次元形状部位とを有する構造となる。また、この微小振動体は、表裏面を覆う電極膜を備えると共に、搭載される実装基板に形成された複数の電極部と距離を隔てて配置され、これらとキャパシタを形成する。
【0006】
特許文献１に記載のＢＲＧは、互いに距離を隔てて環状に配置された複数の電極部を有する実装基板に、共振器となる微小振動体（ＢＲ）が搭載され、ＢＲのリムが中空状態とされる。しかし、このＢＲＧを製造する際に、微小振動体は、実装部位が実装基板の搭載面に対して傾き、実装基板に対して傾いた状態で接合されるおそれがある。この場合、微小振動体は、複数の電極部に対向配置されるリムの面積が場所により異なった状態となる。すると、ＢＲＧは、ＢＲと複数の電極部で構成される各キャパシタの静電容量のバラつきが生じ、センサ精度が低下してしまう。
【0007】
本発明は、上記の点に鑑み、ワイングラスモードで振動する微小振動体が実装基板に実装されてなる慣性センサにおいて、実装基板の複数の電極部に対向配置される微小振動体のリムの面積バラつきを抑制し、センサ精度を向上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に記載の慣性センサは、慣性センサであって、外径が大きい側の面である表面（２ａ）と表面の反対面である裏面（２ｂ）とを有する薄肉部材であって、環状曲面を備える曲面部（２１）と、曲面部から裏面の側に凹んだ凹部（２２）とを有する微小振動体（２）と、枠体状の内枠部（５１）と、互いに距離を隔てつつ、内枠部を囲む配置とされる複数の電極部（５３）とを有してなる上部基板（５）が下部基板（４）に接合されてなる実装基板（３）と、実装基板のうち内枠部に囲まれた内側領域に配置される接合部材（５２）と、を備え、微小振動体は、凹部のうち裏面の側の底面である実装面（２２ｂ）が、内側領域に配置され、接合部材を介して実装基板に接合されており、曲面部のうち凹部とは反対側の端部を含む一部の領域であるリム（２１１）は、中空状態であり、リムのうち表面と裏面とを繋ぐ面であるリム下面（２１１ｃ）は、実装面または先端部（２８）と同一の平面上に位置している。
【0009】
これによれば、三次元曲面を有する曲面部と曲面部から凹んだ凹部とを備える微小振動体が、実装基板に接合され、曲面部のうち凹部とは反対側の端部を含む一領域であるリムが中空状態となる慣性センサである。この慣性センサは、微小振動体が凹部のうち実装基板と接合される実装面またはその先端部と、リムのうち表面と裏面とを繋ぐリム下面とが同一平面に位置している。そのため、微小振動体が実装基板に対して傾いたときであっても、実装面とリム下面とが同じ高さに位置するため、実装基板の複数の電極部に対するリムの高さ方向の位置バラつき、すなわち対向配置されるリムの面積バラつきが低減される。よって、この慣性センサは、微小振動体が実装基板に対して傾いた場合であっても、微小振動体と実装基板の複数の電極部とで構成されるキャパシタの静電容量バラつきが抑制され、センサ精度が向上する。
【0010】
請求項７に記載の慣性センサの製造方法は、外径が大きい側の面である表面（２ａ）と表面の反対面である裏面（２ｂ）とを有する薄肉部材であって、環状曲面を備える曲面部（２１）と、曲面部から裏面の側に凹んだ凹部（２２）とを有する微小振動体（２）と、枠体状の内枠部（５１）と、互いに距離を隔てつつ、内枠部を囲む配置とされる複数の電極部（５３）とを有してなる上部基板（５）が下部基板（４）に接合されてなる実装基板（３）と、が接合部材（５２）を介して接合されてなる慣性センサの製造方法であって、微小振動体を用意することと、実装基板のうち内枠部に囲まれた内側領域に接合部材を配置することと、接合部材を配置した後、微小振動体のうち凹部を内側領域に配置し、凹部のうち裏面の側の底面である実装面（２２ｂ）を接合部材に接触させることと、接合部材を溶融させた後、固化させることで、微小振動体と実装基板とを接合し、微小振動体の曲面部のうち凹部とは反対側の端部であるリム（２１１）を中空状態とすることと、を含み、微小振動体を用意することにおいては、マイクロメートルオーダーの薄肉基材（２０）を加熱溶融し、固化することで、後に曲面部となる曲面部位（２０１）、および後に凹部となる凹部位（２０２）を形成した後に、薄肉基材を封止材（Ｅ）で封止し、曲面部位、凹部位、および封止材の一部を研磨により除去することで、同一平面上に位置する、実装面、およびリムのうち表面と裏面とを繋ぐリム下面（２１１ｃ）を形成する。
【0011】
これによれば、慣性センサの製造方法であって、薄肉基材を加熱溶融し、固化して曲面部位および凹部位を形成し、研磨することで、同一平面上に位置する実装面およびリム下面を有する微小振動体を形成することを含む。微小振動体の実装面とリム下面とが同一平面上に位置するため、実装基板に微小振動体を接合する際に、微小振動体の傾きが生じた場合であっても、実装基板の複数の電極部に対向配置されるリムの面積バラつきが低減される。よって、微小振動体と実装基板の複数の電極部とで構成されるキャパシタの静電容量バラつきが抑制され、センサ精度が向上した慣性センサを製造することができる。
【0012】
請求項８に記載の慣性センサの製造方法は、外径が大きい側の面である表面（２ａ）と表面の反対面である裏面（２ｂ）とを有する薄肉部材であって、環状曲面を備える曲面部（２１）と、曲面部から裏面の側に凹んだ凹部（２２）と、凹部の底面である実装面（２２ｂ）に形成された貫通孔（２５）とを有する微小振動体（２）と、枠体状の内枠部（５１）と、互いに距離を隔てつつ、内枠部を囲む配置とされる複数の電極部（５３）と、内枠部に囲まれた領域に配置された支柱部（５５）とを有してなる上部基板（５）が下部基板（４）に接合されてなる実装基板（３）と、が接合部材（５２）を介して接合されてなる慣性センサの製造方法であって、微小振動体を用意することと、微小振動体の貫通孔に実装基板の支柱部を挿入し、微小振動体を実装基板に載置することと、実装基板に微小振動体を載置した後、凹部に接合部材を流し込み、固化させることで、微小振動体と実装基板とを接合し、微小振動体の曲面部のうち凹部とは反対側の端部であるリム（２１１）を中空状態とすることと、を含み、微小振動体を用意することにおいては、マイクロメートルオーダーの薄肉基材（２０）を加熱溶融し、固化することで、後に曲面部となる曲面部位（２０１）、および後に凹部となる凹部位（２０２）を形成した後に、薄肉基材を封止材（Ｅ）で封止し、曲面部位、凹部位、および封止材の一部を研磨により除去することで、同一平面上に位置する、実装面、およびリムのうち表面と裏面とを繋ぐリム下面（２１１ｃ）を形成する。
【0013】
これによれば、請求項７に記載の慣性センサの製造方法と同様に、実装面とリム下面とが同一平面上に位置することに加え、実装面に貫通孔を有する微小振動体を形成することを含む。一方、実装基板としては、微小振動体の実装面に形成された貫通孔に挿入される支柱部を有するものを用意する。そして、微小振動体の貫通孔に実装基板の支柱部を挿入して載置した後に、微小振動体の凹部に接合部材を流し込み、固化することで、微小振動体と実装基板とを接合する。このような接合工程を経た場合であっても、実装面とリム下面とが同一平面上に位置するため、微小振動体と実装基板の複数の電極部とで構成されるキャパシタの静電容量バラつきが抑制され、センサ精度が向上した慣性センサを製造することができる。
【0014】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】第１実施形態に係る慣性センサを示す上面レイアウト図である。
【図2】慣性センサに用いられる微小振動体を示す斜視図である。
【図4A】微小振動体の形成工程のうち部材の用意工程を示す図である。
【図10A】比較例の微小振動体を示す断面図である。
【図11A】慣性センサの製造における微小振動体の搭載工程を示す図であって、部材の用意工程を示す図である。
【図12】第１実施形態の慣性センサに係る微小振動体の変形例を示す断面図である。
【図13】第１実施形態の慣性センサの変形例を示す断面図である。
【図14】第２実施形態の慣性センサを示す断面図である。
【図15】第２実施形態の慣性センサに係る微小振動体を示す断面図である。
【図16】第３実施形態の慣性センサを示す断面図である。
【図17】第３実施形態の慣性センサに係る微小振動体を示す断面図である。
【図18】第３実施形態における底面貫通孔の形成方法の一例を説明するための説明図である。
【図19】第３実施形態の慣性センサの変形例を示す上面レイアウト図である。
【図20】第３実施形態の慣性センサの変形例に係る実装基板を示す上面レイアウト図である。
【図22】第４実施形態の慣性センサを示す断面図である。
【図23】第４実施形態の慣性センサに係る微小振動体を示す断面図である。
【図24】第４実施形態の慣性センサに係る実装基板を示す上面レイアウト図である。
【図26】第４実施形態の慣性センサの変形例に係る微小振動体を示す断面図である。
【図27】第４実施形態の慣性センサの変形例に係る実装基板を示す上面レイアウト図である。
【図28】第４実施形態の慣性センサの変形例を示す断面図である。
【図29】第４実施形態の慣性センサの別の変形例を示す断面図である。
【図31】微小振動体の他の形状例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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。
【0017】
【0018】
【0019】
以下、説明の便宜上、図１に示すように、紙面における左右方向に沿った方向を「ｘ方向」と、同紙面上においてｘ方向に直交する方向を「ｙ方向」と、ｘｙ平面に対する法線方向を「ｚ方向」と、それぞれ称する。図３以降の図中のｘ、ｙ、ｚ方向は、図１のｘ、ｙ、ｚ方向にそれぞれ対応するものである。また、本明細書における「上」とは、図中のｚ方向に沿った方向であって、矢印側を意味し、「下」とは上の反対側を意味する。さらに、本明細書では、例えば図１等に示すように、ｚ方向上側から慣性センサ１または実装基板３を見た状態を「上面視」と称することがある。
【0020】
〔基本構成〕
慣性センサ１は、例えば、図１に示すように、微小振動体２と、実装基板３とを備え、微小振動体２の一部が実装基板３に接合されてなる。慣性センサ１は、ワイングラスモードで振動することが可能な薄肉の微小振動体２と実装基板３のうち後述する複数の電極部５３との間における静電容量の変化に基づき、慣性センサ１に印加された角速度を検出する構成となっている。慣性センサ１は、例えば、ＢＲＧ構造のジャイロセンサであって、自動車等の車両に搭載される用途に適用されると好適であるが、勿論、他の用途にも適用されうる。
慣性センサ１は、例えば、図１に示すように、微小振動体２と、実装基板３とを備え、微小振動体２の一部が実装基板３に接合されてなる。慣性センサ１は、ワイングラスモードで振動することが可能な薄肉の微小振動体２と実装基板３のうち後述する複数の電極部５３との間における静電容量の変化に基づき、慣性センサ１に印加された角速度を検出する構成となっている。慣性センサ１は、例えば、ＢＲＧ構造のジャイロセンサであって、自動車等の車両に搭載される用途に適用されると好適であるが、勿論、他の用途にも適用されうる。
【0021】
微小振動体２は、例えば図１や図２に示すように、略半球形の三次元曲面の外形を有する曲面部２１と、略半球の曲面部２１の頂点側から当該半球の中心側に向かうように凹んだ凹部２２とを備える。微小振動体２は、曲面部２１のうち凹部２２とは反対側の端部であるリム２１１が略円筒形状となっている。微小振動体２は、例えば、曲面部２１が椀状の三次元曲面を有し、その振動のＱ値が１０６以上となっている。曲面部２１のうち凹部２２とは反対側の端部をリム２１１として、リム２１１は、例えば、微小振動体２が実装基板３に搭載された際に、表面２ａ側が実装基板３のうち後述する複数の電極部５３と向き合うと共に、複数の電極部５３の間隔が等間隔とされる。
【0022】
微小振動体２は、例えば図３に示すように、外径が大きいほうの面を表面２ａとし、その反対面を裏面２ｂとして、凹部２２のうち裏面２ｂ側のＺ方向における底面が実装基板３に接合される実装面２２ｂとなっている。微小振動体２は、例えば、凹部２２のうち表面２ａ側のＺ方向における底面が、実装基板３に搭載する際の搬送に用いられる吸着面２２ａとなっている。微小振動体２は、実装基板３への搭載時において、リム２１１を含む曲面部２１が他の部材と接触しない中空状態となり、中空状態のリム２１１がワイングラスモードで振動する構造となっている。
【0023】
微小振動体２は、例えば図３に示すように、リム２１１のうち表面２ａと裏面２ｂとを繋ぐ面をリム下面２１１ｃとして、リム下面２１１ｃと実装面２２ｂとが同一の仮想平面２２ｂ１を構成する形状となっている。これは、後述する微小振動体２の形成工程において、研磨およびＣＭＰによって、リム下面２１１ｃおよび実装面２２ｂを同時に形成した結果である。微小振動体２は、リム下面２１１ｃと実装面２２ｂとが同一平面に位置する形状であるため、実装基板３に搭載されたときに、実装基板３の複数の電極部５３に対するリム２１１の高さ方向の位置バラつきが低減される。言い換えると、微小振動体２は、実装基板３への搭載時に、複数の電極部５３に対向配置されるリム２１１の面積バラつきが低減される形状となっている。微小振動体２は、例えば、表面２ａおよび裏面２ｂの全域が導電層２３により覆われている。
【0024】
導電層２３は、例えば、限定するものではないが、下地側からＣｒ（クロム）あるいはＴｉ（チタン）と、Ａｕ（金）やＰｔ（白金）等の任意の導電性材料との積層膜で構成され、電極膜として機能する。導電層２３は、例えば、スパッタリングや蒸着等の任意の真空成膜法により微小振動体２の表面２ａおよび裏面２ｂに成膜される。
【0025】
微小振動体２は、例えば、石英、ガラス、シリコンやセラミック等の材料で構成されるが、三次元曲面形状とされた曲面部２１、および凹部２２を形成でき、ワイングラスモードでの振動が可能なものであればよく、これらの材料に限定されない。微小振動体２は、例えば、後述する形成工程により、上記した材料で構成された薄肉基材を加工して形成されることで、曲面部２１、凹部２２の厚みが２０μｍ～８０μｍといった具合のマイクロメートルオーダーの薄肉部材となっている。微小振動体２は、例えば、実装基板３の厚み方向に沿った方向を高さ方向として、高さ方向の寸法が２．５ｍｍ、リム２１１の表面２ａ側の外径が５ｍｍといったミリサイズの形状となっている。
【0026】
微小振動体２は、例えば、次のような工程により形成される。
【0027】
まず、例えば図４Ａに示すように、石英板２０、三次元曲面形状を形成するための型Ｍおよび型Ｍを冷却するための冷却体Ｃを用意する。型Ｍは、例えば、石英板２０に三次元曲面形状を形成する際のスペースとなる凹部Ｍ１と、凹部Ｍ１の中心において、凹部Ｍ１の深さ方向に沿って延設され、加工時に石英板２０の一部を支える柱状の支持部Ｍ２とを備える。型Ｍは、凹部Ｍ１の底面に貫通孔Ｍ１１が形成されており、冷却体Ｃに取り付けられることで、貫通孔Ｍ１１が冷却体Ｃに連通する構成となっている。冷却体Ｃは、型Ｍが嵌め込まれる嵌め込み部Ｃ１と、嵌め込み部Ｃ１の底面に排気用の排気口Ｃ１１とを備え、石英板２０を加工する際に型Ｍを冷却する役割を果たす。石英板２０は、型Ｍの凹部Ｍ１の全域を覆うように配置される。
【0028】
続けて、例えば図４Ｂに示すように、石英板２０に向けてトーチＴから火炎Ｆを吹きかけ、石英板２０を加熱溶融させる。このとき、型Ｍの凹部Ｍ１は、図示しない真空機構により冷却体Ｃの排気口Ｃ１１を通じて真空引きされている。これにより、石英板２０のうち溶融した部分は、凹部Ｍ１の底面に向かって引き延ばされると共に、その中心周辺領域が支持部Ｍ２により支えられた状態となる。その後、石英板２０の加熱をやめて冷却することで、石英板２０は、略半球形の三次元曲面形状とされた曲面部位２０１と、支持部Ｍ２に支えられることで曲面部位２０１の中心近傍で凹んだ凹部位２０２とが形成される。また、石英板２０は、凹部Ｍ１の外側に位置する部分が、曲面部位２０１の外周端に位置し、平坦形状とされた端部２０３となる。
【0029】
次いで、型Ｍの凹部Ｍ１を常圧に戻し、加工後の石英板２０を取り外し、例えば図４Ｃに示すように、任意の硬化性樹脂材料によりなる封止材Ｅで石英板２０を封止する。その後、例えば、図４Ｄに示すように、封止材Ｅを端部２０３に近い側の面から研磨およびＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishingの略）を行い、封止材Ｅごと端部２０３および凹部位２０２の先端部分を除去する。これにより、石英板２０は、環状曲面の曲面部２１と、曲面部２１から凹んだ凹部２２を有し、リム下面２１１ｃおよび実装面２２ｂが同一平面上に位置する形状となる。
【0030】
そして、加熱や薬液を用いた溶解等の任意の方法により、封止材Ｅをすべて除去し、石英板２０を取り出す。最後に、例えば、スパッタリング、蒸着、原子層堆積（ＡＬＤ）や化学蒸着（ＣＶＤ）等の任意の成膜プロセスにより、上記の加工後の石英板２０の表面および裏面に導電層２３を形成する。
【0031】
なお、微小振動体２は、例えば、上記のような製造プロセスにより製造され、Ｚ方向を回転軸として回転対称な略ハーフトロイダル形状とされるが、基材の成形については上記の方法に限定されるものではなく、他の公知の方法が採用されても構わない。また、微小振動体２は、ワイングラスモードで振動可能な形状であればよく、ＢＲの形状に限定されるものではない。
【0032】
実装基板３は、例えば図５に示すように、下部基板４と、上部基板５とを備え、これらが接合された構成となっている。例えば、実装基板３は、絶縁材料のホウケイ酸ガラスにより構成された下部基板４に、半導体材料のＳｉ（シリコン）により構成された上部基板５を陽極接合することで得られる。実装基板３は、内枠部５１と、内枠部５１を囲むように互いに離隔して配置された複数の電極部５３と、電極部５３を囲むように配置された外枠部５４とを備える。
【0033】
内枠部５１は、上面視にて、例えば円環形状となっているが、下部基板４のうち微小振動体２が接合される領域を囲む枠体状であればよく、この形状に限定されない。内枠部５１は、例えば図８や図９に示すように、その外径および内径が、断面視にて略Ｍ字形状の微小振動体２に当接しない寸法となっている。
【0034】
複数の電極部５３は、エッチング溝４１の外周側の位置において、内枠部５１を囲むように互いに離れて配置されている。複数の電極部５３は、例えば図５に示すように、上面視にて、内周側および外周側の辺がそれぞれ円弧状となっており、内周側および外周側の辺それぞれを繋げると、径の異なる断続的な円を描く状態となっている。言い換えると、複数の電極部５３は、内枠部５１を囲む円環を所定間隔で均等に分割した構成となっている。
【0035】
複数の電極部５３は、例えば図６に示すように、それぞれ上面に電極膜５３１が形成されている。複数の電極部５３は、例えば、電極膜５３１に図示しないワイヤが接続され、図示しない外部の回路基板等と電気的に接続されることで、電位の制御が可能となっている。複数の電極部５３は、いずれも、例えば図１や図８に示すように、微小振動体２が搭載されたとき、微小振動体２のリム２１１と所定の距離を隔てた状態となり、それぞれが微小振動体２とキャパシタを形成する。つまり、実装基板３は、複数の電極部５３を介して、微小振動体２との間の静電容量を検出したり、微小振動体２との間に静電引力を生じさせ、微小振動体２をワイングラスモードで振動させたりすることが可能となっている。
【0036】
なお、実装基板３の「内周側」とは、図５に示すような上面視において、内枠部５１に囲まれた内側領域の中心側を意味し、「外周側」とは、内周側とは反対に位置する側を意味する。また、図１等には、実装基板３に１６個の電極部５３が互いに離れて環を描くように均等配置された例を示しているが、これに限定されるものではなく、電極部５３の数や配置については微小振動体２の形状やサイズ等に応じて適宜変更されうる。
【0037】
外枠部５４は、上面視にて、内枠部５１を囲む１つの枠体形状とされ、例えば図５や図７に示すように、上面にＡｌ等によりなる電極膜５４１を備える。外枠部５４は、電極膜５４１に図示しないワイヤが接続され、図示しない外部の回路基板等と電気的に接続されることで、図示しない外部の電源等により、外枠部５４の電位制御が可能となっている。
【0038】
実装基板３は、上面視にて、円環形状の内枠部５１よりも外周側の位置に、内枠部５１を囲む環状のエッチング溝４１が形成されている。これにより、微小振動体２が実装基板３に搭載されたとき、微小振動体２は、例えば図８や図９に示すように、リム２１１を含む曲面部２１が中空状態となる。
【0039】
実装基板３は、例えば図５に示すように、上面視にて、下部基板４のエッチング溝４１を跨ぎつつ、内枠部５１と外枠部５４と繋ぐブリッジ配線４２を備える。ブリッジ配線４２は、例えばＡｌ（アルミニウム）等の導電性材料により構成されると共に、複数の電極部５３の間を通過する配置とされ、複数の電極部５３とは電気的に独立している。ブリッジ配線４２は、例えば図７に示すように、その一端が外枠部５４により覆われ、その反対側の他端が内枠部５１により覆われている。これにより、ブリッジ配線４２は、内枠部５１と外枠部５４とを電気的に接続し、これらを同電位とする役割を果たす。また、実装基板３のうち内枠部５１に囲まれた内側領域には接合部材５２が配置され、微小振動体２が接合されるため、外枠部５４は、ブリッジ配線４２、内枠部５１および接合部材５２を介して、微小振動体２と電気的に接続される。言い換えると、実装基板３は、外枠部５４の電位調整により、微小振動体２の電位調整が可能となっている。なお、ブリッジ配線４２の本数や配置等については、図５に示す例に限定されるものではなく、適宜変更されうる。
【0040】
実装基板３は、例えば、次のような工程により製造されうる。
【0041】
まず、例えば、ホウケイ酸ガラスによりなる下部基板４を用意し、バッファードフッ酸を用いたウエットエッチングにより円環状のエッチング溝４１を形成する。その後、エッチング溝４１を跨ぐブリッジ配線４２を、例えばＡｌのスパッタによる成膜を用いたリフトオフ法により形成する。なお、ブリッジ配線４２の厚みは、例えば、０．１μｍ程度とされる。
【0042】
続けて、例えば、ＳｉによりなるＳｉ基板（後の上部基板５）を用意し、ホウケイ酸ガラスの下部基板４と陽極接合する。次にＳｉ基板に後の内枠部５１、複数の電極部５３、外枠部５４となる領域に区画する溝を公知のエッチング方法により形成する。
【0043】
具体的には、例えば、ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etchingの略）によりトレンチエッチングを行って、下部基板４を露出させ、内枠部５１、複数の電極部５３、外枠部５４の各領域を分離させる。これにより、Ｓｉ基板は、互いに離隔した内枠部５１、複数の電極部５３、および外枠部５４を備える上部基板５となる。また、下部基板４に形成されたエッチング溝４１は、このＳｉ基板の区画工程により、上部基板５から露出した状態となる。
【0044】
最後に、例えば、複数の電極部５３および外枠部５４の上面にスパッタ等により電極膜５３１、５４１を形成する。このような工程の結果、上述した構造の実装基板３が得られる。そして、実装基板３は、微小振動体２が搭載される際に、下部基板４の位置決め溝４３内に、接合部材５２が配置される。接合部材５２は、例えば、ＡｕＳｎ（金錫）、Ａｇ（銀）、Ａｕなどの導電性材料を有してなるペースト状の導電材とされ、内枠部５１に囲まれた内側領域に塗布される。
【0045】
なお、図５等で示す１つの実装基板３は、例えば、ウエハに上記構造の複数の実装基板３となる領域を形成し、ダイシングカット等により個片化することにより得られる。言い換えると、実装基板３の製造については、ウエハレベルでの対応が可能である。
【0046】
また、実装基板３は、例えば、所定以下の真空度とされた真空環境下において、図示しないキャップ部材が微小振動体２に接触しないように取り付けられ、微小振動体２が真空気密封止される。
【0047】
以上が、慣性センサ１の基本的な構成である。慣性センサ１は、駆動時には、複数の電極部５３の一部と微小振動体２との間に静電引力を生じさせることで、微小振動体２をワイングラスモードで振動させる。慣性センサ１は、微小振動体２が振動状態のときに、外部からコリオリ力が印加されると、微小振動体２が変位してその振動モードの節の位置が変化する。慣性センサ１は、この振動モードの節の変化を微小振動体２と複数の電極部５３との静電容量で検出することで、慣性センサ１に働く角速度の検出が可能となっている。
【0048】
この慣性センサ１は、実装面２２ｂとリム下面２１１ｃとが同一平面上に位置する形状とされた微小振動体２が実装基板３に接合されることで、リム２１１と複数の電極部５３とで構成される各キャパシタの静電容量バラつきが低減されている。
【0049】
ここで、微小振動体２の形状による上記の効果について、例えば図１０Ａに示す比較例の微小振動体６と対比して説明する。
【0050】
比較例の微小振動体６は、略半球形の曲面部６１と、曲面部６１の略半球の頂点からその中心に向かって凹む凹部６２と、これらを覆う電極膜６３とを有し、凹部６２の底面６２ｂよりもリム６１１のリム下面６１１ｃがｚ方向の下側に突き出た形状である。比較例の微小振動体６は、例えば、本実施形態に係る微小振動体２と同様に、図４Ａ～図４Ｃに示す工程を経た後、不要部分の除去工程を凹部６２の底面６２ｂにまで到達しない段階で留めることにより形成される。そのため、比較例の微小振動体６は、リム下面６１１ｃが一点鎖線で示すように、同一平面上に位置すると共に、凹部６２の底面６２ｂとは異なる平面上に位置する形状となる。
【0051】
上記の不要部分の除去工程において、研削面が凹部６２の底面６２ｂに対して傾いた状態となると、比較例の微小振動体６のように、断面視にてリム６１１の底面６２ｂに対する突出度合いが左右で異なる形状となる。この比較例の微小振動体６を実装基板３に搭載し、比較例の微小振動体６が実装基板３に対して傾いた状態で得られる慣性センサを「比較例の慣性センサ１００」と称する。
【0052】
具体的には、比較例の慣性センサ１００は、例えば図１０Ｂに示すように、比較例の微小振動体６が傾き、実装基板３の複数の電極部５３ごとに、対向配置されるリム６１１の面積が大きく異なった状態となる。例えば、比較例の微小振動体６は、ｚ方向におけるリム下面６１１ｃの高さ位置に分布が生じ、リム６１１が電極部５３のうちｚ方向に沿った側面の一部とのみ向き合う箇所と、電極部５３の側面全部と向き合う箇所とが生じる。この場合、側面の全域がリム６１１およびこれを覆う電極膜６３と向き合う電極部５３は、側面の一部のみがリム６１１およびこれを覆う電極膜６３と向き合う他の電極部５３に比べて、その静電容量が大きくなる。つまり、比較例の慣性センサ１００は、複数の電極部５３ごとに静電容量のバラつきが大きい構成であり、センサ精度が低下してしまう。
【0053】
これに対して、本実施形態の慣性センサ１は、実装面２２ｂとリム下面２１１ｃとが同一平面上に位置する微小振動体２を用いて構成されるため、微小振動体２が傾いたとしても、電極部５３と対向配置されるリム２１１の面積バラつきが低減される。その結果、慣性センサ１は、比較例の慣性センサ１００に比べて、リム２１１と複数の電極部５３とで構成される各キャパシタの静電容量バラつきが低減され、センサ精度が向上する効果が得られる。
【0054】
【0055】
〔慣性センサの製造方法〕
次に、本実施形態の慣性センサ１の製造方法について図１１Ａ～図１１Ｅを参照して説明するが、微小振動体２および実装基板３自体の製造については上記したため、ここでは、微小振動体２を実装基板３に接合する工程について主に説明する。
次に、本実施形態の慣性センサ１の製造方法について図１１Ａ～図１１Ｅを参照して説明するが、微小振動体２および実装基板３自体の製造については上記したため、ここでは、微小振動体２を実装基板３に接合する工程について主に説明する。
【0056】
なお、図１１Ａ～図１１Ｅは、図９に示す断面図に相当するものである。また、図１１Ｃ～図１１Ｅでは、見易くするため、後述するピックアップ機構３００の一部のみを簡易的に示すと共に、コレット３０２の内部を破線で示している。また、図１１Ｄ、図１１Ｅでは、ピックアップ機構３００の移動方向を分かり易くするため、その移動方向を白抜き矢印で示している。
【0057】
まず、図１１Ａに示すように、例えば、上記の方法により製造した微小振動体２および実装基板３を用意する。その後、例えば、図１１Ｂに示すように、内枠部５１に囲まれた内側領域に接合部材５２を配置する。接合部材５２としては、例えば、ＡｕペーストやＡｇペースト等の導電性の接合材料が用いられ、シリンジ等を用いた塗布により配置される。
【0058】
そして、例えば、実装基板３を図示しないマウンタ装置の吸着面に載置し、真空吸着により実装基板３を固定する。なお、この図示しないマウンタ装置は、吸着面を加熱可能な加熱機構を備えた構成となっている。
【0059】
続いて、例えば図１１Ｃに示すように、微小振動体２の凹部２２のうち表面２ａ側の底部である吸着面２２ａにピックアップ機構３００の一部を挿入し、真空吸着により微小振動体２を把持する。ピックアップ機構３００は、例えば、台座部３０１と、略円筒形状のコレット３０２とを備え、台座部３０１が図示しない搬送部および真空機構に接続されており、コレット３０２による真空吸着と、吸着した物体の搬送とが可能な構成となっている。ピックアップ機構３００は、例えば、コレット３０２の最大径が凹部２２の内径よりも小さくされ、コレット３０２の先端部の外径が他の部分よりも小さくなっている。また、ピックアップ機構３００は、コレット３０２の長さが微小振動体２の凹部２２の深さよりも大きく、コレット３０２を微小振動体２の凹部２２に挿入した際に、コレット３０２が微小振動体２の吸着面２２ａ以外に当接しない構成となっている。これにより、微小振動体２を搬送する際に、微小振動体２の導電層２３や基材に傷が生じることが抑止される。
【0060】
一方、図示しないマウンタ装置により実装基板３を吸着した状態で加熱し、接合部材５２を溶融もしくは軟化させておく。そして、例えば図１１Ｄに示すように、上記のピックアップ機構３００を用いて、微小振動体２の吸着面２２ａを真空吸着により把持しつつ、微小振動体２のうち凹部２２の実装面２２ｂを実装基板３の内枠部５１の内側に挿入する。そして、微小振動体２を実装基板３側に近づけていき、微小振動体２の実装面２２ｂを接合部材５２に接触させる。
【0061】
なお、微小振動体２の実装基板３に対する位置合わせについては、例えば、微小振動体２および実装基板３を撮像し、公知の画像処理技術によりエッジ検出により特徴点を抽出することで、相対位置を調整するといった方法で行うことができる。
【0062】
その後、図示しないマウンタ装置等の吸着面の温度を下げ、溶融した接合部材５２を固化させることで微小振動体２と実装基板３とを接合する。そして、例えば図１１Ｅに示すように、コレット３０２の内部を常圧に戻して微小振動体２の真空吸着を解除し、ピックアップ機構３００を退避させ、コレット３０２を微小振動体２の凹部２２から抜き出す。
【0063】
続いて、図示しないマウンタ装置等による吸着を解除し、微小振動体２が接合された実装基板３を吸着面から取り外す。そして、実装基板３を図示しない回路基板等に搭載し、実装基板３の電極膜５３１、５４１にワイヤボンディングをし、回路基板等と実装基板３の電極部５３および外枠部５４とを電気的に接続する。最後に、例えば、実装基板３あるいは実装基板３が取り付けられる外部の部材に、図示しないキャップ材を真空環境で取り付け、微小振動体２を実装基板３と図示しないキャップ材とによりなる内部空間に気密封止を行う。このような工程により、実施形態に係る慣性センサ１を製造することができる。
【0064】
以上が、本実施形態の慣性センサ１の基本的な製造方法である。なお、ここでは、微小振動体２を把持する方法として凹部２２の吸着面２２ａを真空吸着する場合を代表例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、コレット３０２の構成を変更し、凹部２２の表面２ａ側の側壁を真空吸着することで把持してもよいし、機械的に当該側壁を２か所以上で押圧することで把持しても構わない。
【0065】
本実施形態によれば、ワイングラスモードで振動可能な曲面部２１と、凹部２２とを有し、凹部２２のうち裏面２ｂ側の実装面２２ｂとリム６１１のリム下面６１１ｃとが同一平面に位置する微小振動体２が、実装基板３に接合されてなる慣性センサ１となる。実装面２２ｂとリム下面６１１ｃとが同一平面に位置することで、微小振動体２が実装基板３に対して傾いた場合であっても、複数の電極部５３に対向配置されるリム２１１の面積バラつきが低減される。そのため、この慣性センサ１は、リム２１１と複数の電極部５３とで構成される各キャパシタの静電容量のバラつきが抑制され、センサ精度が向上する効果が得られる。
【0066】
（第１実施形態の変形例）
上記第１実施形態では、吸着面２２ａと実装面２２ｂとが平行であると共に、実装面２２ｂとリム下面２１１ｃとが同一平面上に位置する形状の微小振動体２を用いた例について説明したが、これに限定されるものではない。
上記第１実施形態では、吸着面２２ａと実装面２２ｂとが平行であると共に、実装面２２ｂとリム下面２１１ｃとが同一平面上に位置する形状の微小振動体２を用いた例について説明したが、これに限定されるものではない。
【0067】
微小振動体２は、例えば図１２に示すように、実装面２２ｂとリム下面２１１ｃとが同一平面上に位置する一方で、実装面２２ｂが吸着面２２ａに対して平行でない形状であってもよい。この場合、慣性センサ１は、例えば図１３に示すように、微小振動体２の実装面２２ｂが実装基板３の搭載面に対して平行に配置されると、リム下面２１１ｃのｚ方向における高さ位置が、図１３紙面左右方向において同じとなる。言い換えると、慣性センサ１は、複数の電極部５３に対して対向配置されるリム２１１の面積がすべて同じとなっている。仮に、微小振動体２が実装基板３に対して傾いたとしても、実装面２２ｂとリム下面２１１ｃとが同一平面上に位置するため、複数の電極部５３に対して対向配置されるリム２１１の面積のバラつきが低減された慣性センサ１となる。
【0068】
本変形例によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【0069】
【0070】
本実施形態の慣性センサ１は、例えば図１４に示すように、微小振動体２が凹部２２の吸着面２２ａ近傍の側面に形成された貫通孔である側面貫通孔２４を備え、接合部材５２が側面貫通孔２４に流れ込んでいる点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【0071】
微小振動体２は、本実施形態では、例えば図１５に示すように、凹部２２のうち表面２ａにおける底面近傍の側面、すなわち吸着面２２ａに近接する側壁の部分に、基材の表面２ａと裏面２ｂとを繋ぐ側面貫通孔２４を備える。側面貫通孔２４は、例えば、微小振動体２を構成する薄肉基材（石英等）にレーザ光を照射し、部分的に溶融させる等の方法により形成される。また、側面貫通孔２４は、例えば図４Ａに示す工程において、石英板２０のうち型Ｍの支持部Ｍ２の少し外側に位置する領域にあらかじめ貫通孔を開けておく等の方法でも形成されうる。側面貫通孔２４は、例えば図１４に示すように、微小振動体２を実装基板３に搭載したときにおいて、凹部２２のうち内枠部５１のｚ方向の高さよりも低い位置に形成される。側面貫通孔２４は、例えば、上面視にて対称となる位置に離れて２つ形成されるが、これに限定されるものではなく、その数やその位置については適宜変更されうる。
【0072】
接合部材５２は、本実施形態では、一部が微小振動体２の側面貫通孔２４に流れ込み、微小振動体２の凹部２２のうち表面２ａ側の底面、すなわち吸着面２２ａの一部または全部を覆いうる。言い換えると、接合部材５２の量が多い場合であっても、微小振動体２の側面貫通孔２４に接合部材５２の一部が流れ込み、実装面２２ｂと実装基板３の搭載面との間に過度の接合部材５２が介在することが抑制される。また、この場合、微小振動体２と接合部材５２との接触面積が上記第１実施形態に比べて増大することで、微小振動体２の接合強度が向上する。
【0073】
本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果が得られる慣性センサ１となる。また、微小振動体２に側面貫通孔２４が形成されているため、実装基板３に配置される接合部材５２の量が多くなった場合であっても、接合部材５２の一部が側面貫通孔２４に流れ込むこととなる。そのため、実装面２２ｂと実装基板３の搭載面との間に必要以上の接合部材５２が介在すること、ひいては微小振動体２が実装基板３に対して傾くことが抑制される。また、接合部材５２が吸着面２２ａ上にも達した場合には、微小振動体２と接合部材５２との接触面積が増加し、接合強度が向上する効果も得られる。
【0074】
【0075】
本実施形態の慣性センサ１は、例えば図１６に示すように、微小振動体２が凹部２２のうちｚ方向における底面に底面貫通孔２５を有し、底面貫通孔２５に接合部材５２が流れ込んでいる点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【0076】
微小振動体２は、本実施形態では、例えば図１７に示すように、凹部２２のうちｚ方向における底面に実装面２２ｂまで連通する底面貫通孔２５を備える。底面貫通孔２５は、例えば、上記第２実施形態の側面貫通孔２４と同様の方法により形成される。また、底面貫通孔２５は、例えば図１８に示すように、成形用の型Ｍとして支持部Ｍ２の上端に突出部Ｍ２１を備えるものを用意し、凹部位２０２のうち突出部Ｍ２１に追従して突出した部分をすべて研磨除去する方法によって形成されてもよい。底面貫通孔２５は、例えば、実装面２２ｂの中心位置に１つ形成されるが、これに限定されるものではなく、複数形成されてもよいし、実装面２２ｂの中心位置とは異なる位置に形成されてもよく、その数やその位置については適宜変更されうる。
【0077】
接合部材５２は、本実施形態では、一部が微小振動体２の底面貫通孔２５に流れ込み、微小振動体２の凹部２２のうち吸着面２２ａの一部または全部を覆いうる。これにより、上記第２実施形態と同様に、実装面２２ｂと実装基板３の搭載面との間に過度の接合部材５２が介在することが抑制されると共に、微小振動体２と接合部材５２との接触面積の増大により、微小振動体２の接合強度が向上する効果が得られる。また、底面貫通孔２５が実装面２２ｂに位置することで、接合部材５２中に気泡が存在する場合であっても、底面貫通孔２５を通じて外部に気泡が抜けやすくなり、微小振動体２と実装基板３との接合がより安定する効果も得られる。
【0078】
本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果が得られる慣性センサ１となる。また、微小振動体２が底面貫通孔２５を備え、接合部材５２の一部が底面貫通孔２５に流れ込む構造であるため、微小振動体２の傾き抑制、接合部材５２の気泡影響低減、および微小振動体２と実装基板３との接合強度向上の効果も得られる。
【0079】
（第３実施形態の変形例）
上記第３実施形態の慣性センサ１は、例えば図１９に示すように、実装基板３の一部である支柱部５５が微小振動体２の底面貫通孔２５に挿入された構成であってもよい。
上記第３実施形態の慣性センサ１は、例えば図１９に示すように、実装基板３の一部である支柱部５５が微小振動体２の底面貫通孔２５に挿入された構成であってもよい。
【0080】
具体的には、実装基板３は、微小振動体２に底面貫通孔２５が形成されている場合には、例えば図２０に示すように、上面視にて、上部基板５が内枠部５１に囲まれた内側領域に配置される支柱部５５をさらに有する構成とされうる。支柱部５５は、底面貫通孔２５の内径よりも直径が小さく、底面貫通孔２５に挿入可能になっている。支柱部５５は、例えば、内枠部５１、電極部５３および外枠部５４と同時にエッチングにより形成される。変形例に係る慣性センサ１は、例えば図２１に示すように、微小振動体２が底面貫通孔２５に支柱部５５が挿入された状態で、接合部材５２により実装基板３に接合されている。なお、底面貫通孔２５が複数設けられる場合には、実装基板３は、底面貫通孔２５と同数の支柱部５５を有した構成とされうる。
【0081】
本変形例によっても、上記第３実施形態と同様の効果が得られる。また、微小振動体２を実装基板３に接合する際に、底面貫通孔２５に支柱部５５を嵌め込む構造のため、実装基板３に対する位置合わせが容易になる効果も得られる。
【0082】
【0083】
本実施形態の慣性センサ１は、例えば図２２に示すように、微小振動体２が凹部２２のうち実装面２２ｂ側に表面２ａに向かって凹んだ実装面凹部２６を有し、実装基板３に位置決め溝４３を有する点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【0084】
微小振動体２は、本実施形態では、例えば図２３に示すように、凹部２２のうち実装面２２ｂ側の底部に、表面２ａ側に向かって凹んだ実装面凹部２６が形成されている。微小振動体２は、実装面凹部２６の底面から突出する部分を突出部２７として、突出部２７の先端面が、リム下面２１１ｃと同一平面上に位置する実装面２２ｂとなっている。
【0085】
実装基板３は、本実施形態では、例えば図２４に示すように、下部基板４のうち内枠部５１に囲まれた内側領域であって、微小振動体２の突出部２７に対応する位置に環状の位置決め溝４３が形成されている。位置決め溝４３は、例えば、エッチング溝４１と同時に、ＤＲＩＥ等によるエッチング工程において形成される。位置決め溝４３は、例えば図２２に示すように、微小振動体２のうち突出部２７が入り込める幅となっており、実装基板３に対する微小振動体２の位置決めを容易にする役割を果たす。
【0086】
本実施形態の微小振動体２は、例えば、図２５Ａ、図２５Ｂに示す工程を経て形成される。まず、三次元曲面を形成する成形用の型Ｍとして、図２５Ａに示すように、支持部Ｍ２の先端面に窪み部Ｍ２２を有するものを用意する。続けて、石英板２０を火炎Fにより溶融させ、曲面部位２０１および凹部位２０２を形成する。このとき、凹部位２０２は、図２５Ｂに示すように、窪み部Ｍ２２に追従し、後に実装面凹部２６および突出部２７に相当する形状となる。
【0087】
なお、支持部Ｍ２として窪み部Ｍ２２を有する型Ｍを用いた微小振動体２の製造例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、窪み部Ｍ２２に代わって、冷却体Ｃの嵌め込み部Ｃ１の底面側に連通する貫通孔を有するものを用い、真空引きによって実装面凹部２６を形成してもよく、実装面凹部２６の形成方法については適宜変更されてもよい。
【0088】
本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果が得られる慣性センサ１となる。また、この慣性センサ１は、微小振動体２が実装面凹部２６を有し、微小振動体２の突出部２７が実装基板３の位置決め溝４３に挿入される構成であるため、微小振動体２の位置決めが容易になる効果も得られる。
【0089】
（第４実施形態の変形例）
第４実施形態の慣性センサ１は、例えば、図２６に示すように、微小振動体２が実装面凹部２６にさらに底面貫通孔２５を有し、図２７に示すように実装基板３が支柱部５５をさらに有し、これらが接合された構成であってもよい。この慣性センサ１は、例えば図２８に示すように、微小振動体２の底面貫通孔２５に実装基板３の支柱部５５が挿入されている。
第４実施形態の慣性センサ１は、例えば、図２６に示すように、微小振動体２が実装面凹部２６にさらに底面貫通孔２５を有し、図２７に示すように実装基板３が支柱部５５をさらに有し、これらが接合された構成であってもよい。この慣性センサ１は、例えば図２８に示すように、微小振動体２の底面貫通孔２５に実装基板３の支柱部５５が挿入されている。
【0090】
本変形例によれば、上記第４実施形態の効果に加えて、底面貫通孔２５への支柱部５５の挿入による微小振動体２の位置決め精度の向上、および接合部材５２の気泡影響低減の効果が得られる。
【0091】
なお、本変形例に係る慣性センサ１は、例えば図２９に示すように、凹部２２が接合部材５２で充填された構成であってもよい。この慣性センサ１は、凹部２２が接合部材５２により充填されているため、ｚ方向上側において接合部材５２に図示しないワイヤを接続することが可能な構造となっている。例えば、この慣性センサ１は、外枠部５４の上面に複数の電極膜５４１の１つと凹部２２を充填する接合部材５２とを直接ワイヤで接続することが可能である。この場合、実装基板３は、ブリッジ配線４２が不要となる。
【0092】
図２９の慣性センサ１は、例えば、図３０に示すように、位置決め溝４３および支柱部５５を有する実装基板３に、底面貫通孔２５および実装面凹部２６を有する微小振動体２を取り付けた後、凹部２２に接合部材５２を流し込み、固化させることで製造できる。このような構成であっても、上記した変形例と同様の効果が得られる。また、接合部材５２と微小振動体２との接合面積が増大するため、微小振動体２と実装基板３との接合強度がさらに向上する効果も得られる。さらに、微小振動体２を実装基板３に取り付けた後に、接合部材５２を凹部２２に流し込んで接合するため、流動性のある状態の接合部材５２上に微小振動体２が載置されないことから、接合部材５２に起因する傾きが生じない。
【0093】
（他の実施形態）
本発明は、実施例に準拠して記述されたが、本発明は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本発明は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらの一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本発明の範疇や思想範囲に入るものである。
本発明は、実施例に準拠して記述されたが、本発明は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本発明は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらの一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本発明の範疇や思想範囲に入るものである。
【0094】
（１）例えば、図２９では、実装基板３が位置決め溝４３および支柱部５５のいずれも有する構成である慣性センサ１の例を示したが、微小振動体２が実装面凹部２６を有さず、実装基板３が位置決め溝４３を有しない構成であってもよい。
【0095】
（２）上記第４実施形態およびその変形例に係る慣性センサ１は、例えば図３１に示すように、微小振動体２の突出部２７が断面視にて全域が曲面の椀状とされ、平面部位を有しない構成であってもよい。この場合、微小振動体２は、突出部２７の頂点を先端部２８として、例えば、先端部２８が円環形状とされ、リム下面２１１ｃと同一平面に位置する構造になっている。言い換えると、微小振動体２は、実装基板３への搭載時に、突出部２７の実装面２２ｂが面で実装基板３と接するのではなく、先端部２８が実装基板３と点で接する構造である。
【0096】
なお、この微小振動体２は、リム下面２１１ｃが形成される端部２０３の除去工程を突出部２７の頂点に到達した時点で止める点を除き、上記第４実施形態と基本的に同様の工程にて製造可能である。例えば、この微小振動体２は、端部２０３の除去工程において、図２５に示す型Ｍのうち石英板２０と接する面と支持部Ｍ２の先端面との距離の分だけ研削されることで上記の構造となる。
【符号の説明】
【0097】
２・・・微小振動体、２ａ・・・表面、２ｂ・・・裏面、２０・・・薄肉基材、
２０１・・・曲面部位、２０２・・・凹部位、２１・・・曲面部、２１１・・・リム、
２１１ｃ・・・リム下面、２２・・・凹部、２２ｂ・・・実装面、
２４・・・貫通孔、２５・・・（底面）貫通孔、２６・・・実装面凹部、
２７・・・突出部、３・・・実装基板、４・・・下部基板、４３・・・位置決め溝、
５・・・上部基板、５１・・・内枠部、５２・・・接合部材、５３・・・電極部、
５５・・・支柱部、Ｅ・・・封止材
２０１・・・曲面部位、２０２・・・凹部位、２１・・・曲面部、２１１・・・リム、
２１１ｃ・・・リム下面、２２・・・凹部、２２ｂ・・・実装面、
２４・・・貫通孔、２５・・・（底面）貫通孔、２６・・・実装面凹部、
２７・・・突出部、３・・・実装基板、４・・・下部基板、４３・・・位置決め溝、
５・・・上部基板、５１・・・内枠部、５２・・・接合部材、５３・・・電極部、
５５・・・支柱部、Ｅ・・・封止材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図11E】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25A】
【図25B】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】