特開 2024-108348 慣性計測装置および慣性計測装置の製造方法

(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】P2024108348

(43)【公開日】2024-08-13

(54)【発明の名称】慣性計測装置および慣性計測装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/5783 20120101AFI20240805BHJP

   H01L 29/84 20060101ALI20240805BHJP

【ＦＩ】

G01C19/5783

H01L29/84 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023012661

(22)【出願日】2023-01-31

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091292

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 達哉

(74)【代理人】

【識別番号】100173428

【弁理士】

【氏名又は名称】藤谷 泰之

(74)【代理人】

【識別番号】100091627

【弁理士】

【氏名又は名称】朝比 一夫

(72)【発明者】

【氏名】小澤 諒平

【テーマコード（参考）】

2F105

4M112

【Ｆターム（参考）】

2F105AA01

2F105AA02

2F105BB04

2F105BB12

2F105BB14

2F105BB15

2F105BB17

2F105CC04

2F105CD02

2F105CD03

2F105CD05

2F105CD06

2F105CD13

4M112AA02

4M112BA07

4M112EA02

4M112EA11

4M112GA01

(57)【要約】

【課題】優れた防湿効果を有する慣性計測装置および慣性計測装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】慣性計測装置は、基板と、前記基板に接合されているキャップと、前記基板と前記キャップとの間の収容空間に収容され、慣性センサーおよび前記慣性センサーを覆う樹脂モールド材を備える慣性センサーデバイスと、前記収容空間に充填されている充填材と、を有し、前記基板または前記キャップに前記収容空間の内外を連通する第１孔が形成されている。また、前記第１孔と離間して配置され、前記収容空間の内外を連通する第２孔を有する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板に接合されているキャップと、
前記基板と前記キャップとの間の収容空間に収容され、慣性センサーおよび前記慣性センサーを覆う樹脂モールド材を備える慣性センサーデバイスと、
前記収容空間に充填されている充填材と、を有し、
前記基板または前記キャップに前記収容空間の内外を連通する第１孔が形成されていることを特徴とする慣性計測装置。

【請求項2】

前記第１孔と離間して配置され、前記収容空間の内外を連通する第２孔を有する請求項１に記載の慣性計測装置。

【請求項3】

前記基板の平面視で、前記第１孔と前記第２孔は、それぞれ、前記収容空間の端部に連通し、前記収容空間の中心を介して互いに反対側に位置している請求項２に記載の慣性計測装置。

【請求項4】

前記第２孔は、前記基板と前記キャップとの間に形成されている隙間で構成されている請求項２に記載の慣性計測装置。

【請求項5】

前記基板は、前記キャップと接合されるランドを有し、
前記ランドは、前記基板と前記キャップとの間に前記隙間を形成する欠損部を有する請求項４に記載の慣性計測装置。

【請求項6】

前記充填材は、前記第１孔を埋めている請求項１に記載の慣性計測装置。

【請求項7】

前記キャップが前記第１孔を有する請求項１に記載の慣性計測装置。

【請求項8】

前記基板が前記第１孔を有する請求項１に記載の慣性計測装置。

【請求項9】

前記キャップを覆う封止材を有する請求項１に記載の慣性計測装置。

【請求項10】

基板と、前記基板に接合されているキャップと、前記基板と前記キャップとの間の収容空間に収容され、慣性センサーおよび前記慣性センサーを覆う樹脂モールド材を備える慣性センサーデバイスと、前記収容空間に充填されている充填材と、を有し、前記基板または前記キャップに前記収容空間の内外を連通する第１孔が形成されている慣性計測装置の製造方法であって、
前記基板を準備する基板準備工程と、
前記基板に前記慣性センサーデバイスおよび前記キャップを接合する接合工程と、
前記第１孔を介して前記収容空間に前記充填材を充填する充填剤充填工程と、を含むことを特徴とする慣性計測装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、慣性計測装置および慣性計測装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

加速度、角速度等の慣性量を計測することのできる慣性計測装置は、様々な電子機器や機械に組み込まれ、または自動車、バイクなどの移動体に搭載され、慣性量のモニタリングを行うことに用いられる。例えば、特許文献１には、封止樹脂により樹脂封止された慣性センサーを備えたセンサーユニットが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－０４９１２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１では、封止樹脂に外部から水分が侵入すると封止樹脂の応力が変動し、それに起因して慣性センサーが変形し、出力が変動することにより慣性量の計測精度が低下するおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の慣性計測装置は、基板と、
前記基板に接合されているキャップと、
前記基板と前記キャップとの間の収容空間に収容され、慣性センサーおよび前記慣性センサーを覆う樹脂モールド材を備える慣性センサーデバイスと、
前記収容空間に充填されている充填材と、を有し、
前記基板または前記キャップに前記収容空間の内外を連通する第１孔が形成されている。

【0006】

本発明の慣性計測装置の製造方法は、基板と、前記基板に接合されているキャップと、前記基板と前記キャップとの間の収容空間に収容され、慣性センサーおよび前記慣性センサーを覆う樹脂モールド材を備える慣性センサーデバイスと、前記収容空間に充填されている充填材と、を有し、前記基板または前記キャップに前記収容空間の内外を連通する第１孔が形成されている慣性計測装置の製造方法であって、
前記基板を準備する基板準備工程と、
前記基板に前記慣性センサーデバイスおよび前記キャップを接合する接合工程と、
前記第１孔を介して前記収容空間に前記充填材を充填する充填剤充填工程と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態に係る慣性計測装置の断面図であり、図２中のＡ－Ａ線断面図である。

【図2】基板の上面図である。

【図3】慣性センサーデバイスが備える角速度センサーの断面図である。

【図4】慣性センサーデバイスが備える加速度センサーの断面図である。

【図5】慣性計測装置の上面図である。

【図6】充填材が充填されていない状態における慣性計測装置の斜視図である。

【図7】図２中のＢ－Ｂ線断面図である。

【図8】慣性計測装置の製造方法を示すフローチャートである。

【図9】慣性計測装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図10】慣性計測装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図11】慣性計測装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図12】慣性計測装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図13】慣性計測装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図14】慣性計測装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図15】第２実施形態に係る慣性計測装置の断面図である。

【図16】第３実施形態に係る慣性計測装置の断面図である。

【図17】第４実施形態に係る慣性計測装置の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の慣性計測装置および慣性計測装置の製造方法を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図には互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示する。そして、以下では、Ｘ軸に沿う方向を「Ｘ軸方向」とも言い、Ｙ軸に沿う方向を「Ｙ軸方向」とも言い、Ｚ軸に沿う方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、各軸の矢印側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｚ軸が鉛直方向に沿っており、矢印側を「上」、反対側を「下」とも言う。また、以下では、Ｚ軸方向からの平面視を単に「平面視」とも言う。

【0009】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る慣性計測装置の断面図であり、図２中のＡ－Ａ線断面図である。図２は、基板の上面図である。図３は、慣性センサーデバイスが備える角速度センサーの断面図である。図４は、慣性センサーデバイスが備える加速度センサーの断面図である。図５は、慣性計測装置の上面図である。図６は、充填材が充填されていない状態における慣性計測装置の斜視図である。図７は、図２中のＢ－Ｂ線断面図である。図８は、慣性計測装置の製造方法を示すフローチャートである。図９ないし図１４は、それぞれ、慣性計測装置の製造方法を説明するための断面図である。

【0010】

図１に示す慣性計測装置１は、基板２と、基板２に接合されたキャップ４と、基板２とキャップ４との間の収容空間Ｑ１に収容され、基板２に配置されている慣性センサーデバイス３と、収容空間Ｑ１に充填されている充填材６と、を有する。

【0011】

［基板２］
図２に示すように、基板２は、平面視で矩形、特に、正方形である。なお、「矩形」は、矩形と一致する場合に加えて、本実施形態のように角部や辺部に切り欠きが形成されている、角部が丸み付けされているなど、矩形と一致しないが技術常識的に見て矩形と同一視できる形状を含む意味である。ただし、基板２の平面視形状は、特に限定されない。また、基板２は、リジッド基板であり、例えば、セラミック基板、ガラスエポキシ基板、ガラスコンポジット基板、樹脂基板などで構成されている。

【0012】

また、基板２の上面には慣性センサーデバイス３との接合用の複数の第１ランド２１およびキャップ４との接合用の第２ランド２２が配置されている。なお、第１、第２ランド２１、２２は、金属材料で構成されている。第２ランド２２は、矩形の枠状であり、その内側に複数の第１ランド２１が所定のパターンで配置されている。また、第２ランド２２は、第２ランド２２の内側と外側とを連通する欠損部２２１を有する。欠損部２２１は、第２ランド２２の１つの角部（Ｘ軸方向プラス側およびＹ軸方向マイナス側に位置する角部）に形成されている。一方、基板２の下面には上位装置の基板などと電気的に接続される複数の外部端子２３が配置されている。基板２には、図示しない内部配線やビア（貫通電極）などが形成され、これらを介して第１ランド２１や第２ランド２２が対応する外部端子２３と電気的に接続されている。

【0013】

［慣性センサーデバイス３］
図１に示すように、慣性センサーデバイス３は、Ｚ軸方向に潰れた平たい直方体をなしており、導電性の接合部材Ｂ１を介して第１ランド２１に接合されている。このような慣性センサーデバイス３は、基板３０と、基板３０の上面に並んで実装された慣性センサーとしての第１慣性センサー３１および第２慣性センサー３２と、第１慣性センサー３１および第２慣性センサー３２を封止する樹脂モールド材３３と、を有する。

【0014】

また、基板３０の下面には第１慣性センサー３１および第２慣性センサー３２と電気的に接続された複数の端子３４が配置されている。複数の端子３４は、複数の第１ランド２１に対応したパターンで配置されている。そして、各端子３４は、接合部材Ｂ１を介して対応する第１ランド２１と電気的に接続されている。接合部材Ｂ１は、例えば、半田である。これにより、半田リフロー処理によって、慣性センサーデバイス３を基板２に接合することができる。ただし、接合部材Ｂ１としては、特に限定されない。

【0015】

また、図３に示すように、第１慣性センサー３１は、気密な収容空間Ｑ２を有するパッケージ３１１と、収容空間Ｑ２に収容された第１角速度センサー素子３１２、第２角速度センサー素子３１３および第３角速度センサー素子３１４と、を有する。また、パッケージ３１１は、第１、第２、第３角速度センサー素子３１２、３１３、３１４を支持する基板３１１ａと、基板３１１ａの上面に接合され、基板３１１ａとの間に第１、第２、第３角速度センサー素子３１２、３１３、３１４を収容するリッド３１１ｂと、を有する。

【0016】

第１角速度センサー素子３１２は、Ｘ軸まわりの角速度を検出し、第２角速度センサー素子３１３は、Ｙ軸まわりの角速度を検出し、第３角速度センサー素子３１４は、Ｚ軸まわりの角速度を検出する。第１、第２、第３角速度センサー素子３１２、３１３、３１４は、それぞれ、ＭＥＭＳ技術を用いてシリコン基板を加工して製造された素子であり、基板３１１ａに固定された固定電極指と、固定電極指に対して受けた角速度に応じて変位する可動電極指と、を備え、固定電極指と可動電極指との間の容量変化に基づいて角速度を検出する。

【0017】

なお、第１慣性センサー３１は、第１角速度センサー素子３１２、第２角速度センサー素子３１３および第３角速度センサー素子３１４を有していたが、これに限られず、２つの角速度センサー素子のみを有していてもよいし、１つの角速度センサー素子のみを有していてもよい。１つの角速度センサー素子の場合、この角速度センサー素子が、Ｘ軸まわりの角速度を検出し、Ｙ軸まわりの角速度を検出し、Ｚ軸まわりの角速度を検出してもよい。

【0018】

また、図４に示すように、第２慣性センサー３２は、気密な収容空間Ｑ３を有するパッケージ３２１と、収容空間Ｑ３に収容された第１加速度センサー素子３２２、第２加速度センサー素子３２３および第３加速度センサー素子３２４と、を有する。また、パッケージ３２１は、第１、第２、第３加速度センサー素子３２２、３２３、３２４を支持する基板３２１ａと、基板３２１ａの上面に接合され、基板３２１ａとの間に第１、第２、第３加速度センサー素子３２２、３２３、３２４を収容するリッド３２１ｂと、を有する。

【0019】

第１加速度センサー素子３２２は、Ｘ軸方向の加速度を検出し、第２加速度センサー素子３２３は、Ｙ軸方向の加速度を検出し、第３加速度センサー素子３２４は、Ｚ軸方向の加速度を検出する。第１、第２、第３加速度センサー素子３２２、３２３、３２４は、それぞれ、ＭＥＭＳ技術を用いてシリコン基板を加工して製造された素子であり、基板３２１ａに固定された固定電極指と、固定電極指に対して受けた加速度に応じて変位する可動電極指と、を備え、固定電極指と可動電極指との間の容量変化に基づいて加速度を検出する。

【0020】

なお、第２慣性センサー３２は、第１加速度センサー素子３２２、第２加速度センサー素子３２３および第３加速度センサー素子３２４を有していたが、これに限られず、２つの加速度センサー素子のみを有していてもよいし、１つの加速度センサー素子のみを有していてもよい。２つの加速度センサー素子を有している場合、一方の加速度センサー素子が、Ｘ軸方向の加速度を検出し、Ｙ軸方向の加速度を検出し、他方の加速度センサー素子が、Ｚ軸方向の加速度を検出してもよい。また、慣性センサーデバイス３において、第１慣性センサー３１は基板３１１ａを有し、第２慣性センサー３２は基板３２１ａを有していたが、これに限られず、第１慣性センサー３１の角速度センサー素子および第２慣性センサー３２の加速度センサー素子を支持する共通の基板を有していてもよい。すなわち、基板３１１ａおよび基板３２１ａは一体化して構成してもよいし、さらに、基板３０も基板３１１ａおよび基板３２１ａと一体化して構成してもよい。また、リッド３１１ｂおよびリッド３２１ｂを一体化して構成してもよい。

【0021】

図１、図３および図４に示すように、樹脂モールド材３３は、基板３０の上面に配置され、第１慣性センサー３１および第２慣性センサー３２を覆っている。つまり、第１慣性センサー３１および第２慣性センサー３２が樹脂モールド材３３で封止されている。これにより、優れた防湿効果を有する慣性センサーデバイス３となる。なお、樹脂モールド材３３としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。

【0022】

以上、慣性センサーデバイス３について説明したが、慣性センサーデバイス３の構成は、特に限定されない。慣性センサーデバイス３は、少なくとも１つの慣性量を計測することができればよく、例えば、第１、第２慣性センサー３１、３２の一方を省略してもよい。また、第１慣性センサー３１から第１、第２、第３角速度センサー素子３１２、３１３、３１４の１つまたは２つを省略してもよいし、第２慣性センサー３２から第１、第２、第３加速度センサー素子３２２、３２３、３２４の１つまたは２つを省略してもよい。

【0023】

また、第１、第２、第３角速度センサー素子３１２、３１３、３１４や第１、第２、第３加速度センサー素子３２２、３２３、３２４は、それぞれ、別々のパッケージに収容されていてもよい。また、第１、第２、第３角速度センサー素子３１２、３１３、３１４や第１、第２、第３加速度センサー素子３２２、３２３、３２４は、ＭＥＭＳ技術で形成されたシリコン基板素子に限定されず、例えば、受けた慣性量に基づく信号を出力する水晶振動素子で構成してもよい。

【0024】

また、収容空間Ｑ１に２つ以上の慣性センサーデバイス３が配置されていてもよい。この場合、慣性センサーデバイス３の構成は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。異なる場合は、例えば、第１の慣性センサーデバイスとして角速度センサーデバイスを配置し、第２の慣性センサーデバイスとして加速度センサーデバイスを配置してもよい。また、収容空間Ｑ１に、慣性センサーデバイス３の駆動を制御する制御回路素子を配置してもよい。

【0025】

［キャップ４］
図１に示すように、キャップ４は、下側に開口する凹部を有するキャビティ状の基部４１と、基部４１の下端部から外側へ延出する環状のフランジ４２と、を有する。また、基部４１は、板状の頂部４１１と、頂部４１１の外縁部からＺ軸方向マイナス側に立設した枠状の壁部４１２と、を有する。また、図５に示すように、基部４１およびフランジ４２は、それぞれ、平面視で、矩形、特に正方形である。ただし、基部４１およびフランジ４２の平面視形状は、特に限定されない。

【0026】

また、頂部４１１には、収容空間Ｑ１の内外を連通する第１孔７が形成されている。そして、第１孔７から収容空間Ｑ１内に充填材６が充填される。また、第１孔７は、頂部４１１の外縁部、具体的には、Ｘ軸方向マイナス側およびＹ軸方向プラス側に位置する角部に形成されている。また、フランジ４２は、欠損部４２１を有する。欠損部４２１は、１つの角部（Ｘ軸方向プラス側およびＹ軸方向マイナス側に位置する角部）に形成され、第２ランド２２の欠損部２２１と重なっている。

【0027】

なお、後述する第２実施形態のように、第１孔７をキャップ４ではなく基板２に形成してもよいが、基板２には第１、第２ランド２１、２２、外部端子２３、内部配線、ビアなどが形成されているため、第１孔７の形成位置が制限される。それに比べて、キャップ４には形成位置の制限がなく、第１孔７の配置自由度が増す。そのため、第１孔７を収容空間Ｑ１の角部に容易に形成することができる。

【0028】

キャップ４の構成材料としては、特に限定されないが、本実施形態では金属材料である。これにより、キャップ４の機械的強度を容易に高めることができる。また、金属材料としては、例えば、真鍮、コバール、アルミニウム、ステンレス鋼などを用いることができる。また、金属材料の他にも、例えば、各種樹脂材料、各種セラミックスなどを用いることができる。

【0029】

以上、キャップ４について説明したが、キャップ４の構成は、特に限定されない。例えば、フランジ４２から欠損部４２１を省略してもよい。また、欠損部４２１が壁部４１２まで延在していてもよい。また、第１孔７を壁部４１２に形成してもよい。

【0030】

このようなキャップ４は、図１に示すように、フランジ４２において接合部材５を介して基板２の第２ランド２２に接合されている。接合部材５は、例えば、半田である。これにより、半田リフロー処理によって、キャップ４を基板２に接合することができる。ただし、接合部材５としては、特に限定されない。

【0031】

前述したように、第２ランド２２に欠損部２２１が形成されており、半田リフロー処理時において、欠損部２２１には接合部材５である半田が濡れ広がらない。したがって、図６に示すように、キャップ４と基板２との間に第２ランド２２の厚み程度の隙間からなる第２孔８が形成される。そして、この第２孔８を介してキャップ４の内外が連通する。このように、第２孔８をキャップ４と基板２との間の隙間で構成することにより、第２孔８の形成が容易となる。また、第２孔８を基板２やキャップ４に形成する必要がなくなるため、基板２やキャップ４の機械的強度の低下を抑制することもできる。

【0032】

第２孔８は、第１孔７から収容空間Ｑ１内に充填材６を充填する際に、収容空間Ｑ１内の空気を排気する排気孔として機能する。これにより、収容空間Ｑ１内への充填材６の充填をスムーズに行うことができる。特に、本実施形態では、平面視で、第１孔７および第２孔８は、それぞれ、収容空間Ｑ１の端部に連通し、収容空間Ｑ１の中心を介して互いに反対側に位置している。具体的には、第１孔７と第２孔８とが収容空間Ｑ１の対角線上の角部に位置している。そのため、収容空間Ｑ１内の空気を最後まで排気し易くなり、収容空間Ｑ１内に空気溜りが残存し難くなる。したがって、収容空間Ｑ１内に充填材６をより密に充填することができる。

【0033】

前述したように、本実施形態では、フランジ４２にも欠損部４２１を形成し、第２ランド２２と重なる部分を除去している。そのため、フランジ４２を介して欠損部２２１上に接合部材５が濡れ広がり、第２孔８が塞がってしまうのを効果的に抑制することができる。

【0034】

なお、第２孔８は、省略してもよい。また、第２孔８をキャップ４または基板２に形成してもよい。

【0035】

［充填材６］
図７に示すように、充填材６は、収容空間Ｑ１内に充填されている。なお、充填材６は、第１孔７から収容空間Ｑ１内に充填される。このように、収容空間Ｑ１内に充填材６を充填することにより、慣性計測装置１の防湿性が高まり、慣性センサーデバイス３への外部からの水分の浸入を効果的に抑制することができる。したがって、水分の影響を低減し、優れた計測精度を有する慣性計測装置１となる。言い換えると、耐湿性に優れ、信頼性の高い慣性計測装置１を提供することができる。さらには、慣性計測装置１の剛性を高めることができ、湿度変化や温度変化による慣性センサーデバイス３の応力変形を効果的に抑制することができる。そのため、慣性量の計測精度を高めることができる。また、振動、衝突などの外乱の影響を受け難くなり、ロバスト性を高めることもできる。

【0036】

また、充填材６は、第１孔７および第２孔８をそれぞれ埋めている。これにより、第１孔７および第２孔８から収容空間Ｑ１内への水分の侵入を防ぐことができる。そのため、より高い防湿効果を発揮することができる。特に、本実施形態では、第１孔７および第２孔８から漏れ出すまで充填材６を充填している。これにより、より確実に、第１孔７および第２孔８を埋めることができる。

【0037】

なお、充填材６としては、特に限定されないが、絶縁性を有するものが好ましい。このような材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン共重合体等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリ－（４－メチルペンテン－１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル－スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン－スチレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

【0038】

以上、慣性計測装置１の構成について説明した。このような慣性計測装置１は、前述したように、基板２と、基板２に接合されているキャップ４と、基板２とキャップ４との間の収容空間Ｑ１に収容され、慣性センサーである第１、第２慣性センサー３１、３２および第１、第２慣性センサー３１、３２を覆う樹脂モールド材３３を備える慣性センサーデバイス３と、収容空間Ｑ１に充填されている充填材６と、を有し、基板２またはキャップ４に収容空間Ｑ１の内外を連通する第１孔７が形成されている。このように、収容空間Ｑ１内に充填材６を充填することにより、慣性計測装置１の防湿性が高まり、慣性センサーデバイス３への外部からの水分浸入を効果的に抑制することができる。したがって、水分の影響を低減し、優れた計測精度を有する慣性計測装置１となる。さらには、慣性計測装置１の剛性が高まり、湿度変化や温度変化による慣性センサーデバイス３の応力変形を効果的に抑制することができる。そのため、慣性量の計測精度を高めることができる。また、振動、衝突などの外乱の影響を受け難くなり、ロバスト性を高めることもできる。また、第１孔７を介して収容空間Ｑ１内に充填材６を充填することができるため、慣性計測装置１の製造が容易となる。

【0039】

また、前述したように、第１孔７と離間して配置され、収容空間Ｑ１の内外を連通する第２孔８を有する。これにより、第１孔７から収容空間Ｑ１内に充填材６を充填する際に、第２孔８から収容空間Ｑ１内の空気を排気することができる。そのため、収容空間Ｑ１内への充填材６の充填をスムーズに行うことができる。

【0040】

また、前述したように、基板２の平面視で、第１孔７と第２孔８は、それぞれ、収容空間Ｑ１の端部に連通し、収容空間Ｑ１の中心を介して互いに反対側に位置している。これにより、収容空間Ｑ１内の空気を最後まで排気し易くなり、収容空間Ｑ１内に空気溜りが残存し難くなる。したがって、収容空間Ｑ１内に充填材６をより密に充填することができる。

【0041】

また、前述したように、第２孔８は、基板２とキャップ４との間に形成されている隙間で構成されている。これにより、第２孔８の形成が容易となる。また、第２孔８を基板２やキャップ４に形成しなくても済むため、基板２やキャップ４の機械的強度の低下を抑制することもできる。

【0042】

また、前述したように、基板２は、キャップ４と接合されるランドである第２ランド２２を有し、第２ランド２２は、基板２とキャップ４との間に隙間を形成する欠損部２２１を有する。これにより、第２孔８の形成が容易となる。

【0043】

また、前述したように、充填材６は、第１孔７を埋めている。これにより、収容空間Ｑ１内への水分の侵入を防ぐことができる。そのため、より高い防湿効果を発揮することができる慣性計測装置１となる。

【0044】

また、前述したように、キャップ４が第１孔７を有する。これにより、第１孔７の配置自由度が増す。そのため、本実施形態のように、第１孔７を収容空間Ｑ１の角部に形成し易くなる。

【0045】

次に、慣性計測装置１の製造方法について説明する。慣性計測装置１の製造方法は、図８に示すように、基板２を準備する基板準備工程Ｓ１と、基板２上に接合部材５、Ｂ１を配置する接合部材配置工程Ｓ２と、基板２に慣性センサーデバイス３を載置する慣性センサーデバイス載置工程Ｓ３と、基板２にキャップ４を載置するキャップ載置工程Ｓ４と、慣性センサーデバイス３およびキャップ４を基板２に接合する接合工程Ｓ５と、収容空間Ｑ１内に充填材６を充填する充填剤充填工程Ｓ６と、を含む。以下、図７に相当する断面図を用いて各工程について順に説明する。

【0046】

［基板準備工程Ｓ１］
基板準備工程Ｓ１では、図９に示すように、基板２を準備する。

【0047】

［接合部材配置工程Ｓ２］
接合部材配置工程Ｓ２では、図１０に示すように、第１、第２ランド２１、２２上に接合部材Ｂ１、５、具体的には接合部材Ｂ１、５の母材となる半田クリーム５０を塗布する。半田クリーム５０の塗布は、例えば、スクリーン印刷により行うことができる。ただし、半田クリーム５０の塗布方法は、特に限定されない。

【0048】

［慣性センサーデバイス載置工程Ｓ３］
慣性センサーデバイス載置工程Ｓ３では、図１１に示すように、基板２の第１ランド２１上に慣性センサーデバイス３を載置する。

【0049】

［キャップ載置工程Ｓ４］
キャップ載置工程Ｓ４では、図１２に示すように、基板２の第２ランド２２上にキャップ４を載置する。

【0050】

［接合工程Ｓ５］
接合工程Ｓ５では、慣性センサーデバイス３およびキャップ４が載置された状態の基板２をリフロー処理する。これにより、半田クリーム５０が溶融、固化し、図１３に示すように、慣性センサーデバイス３およびキャップ４がそれぞれ基板２に接合される。この際、第１孔７や第２孔８から、収容空間Ｑ１内の膨張した空気を逃がすことができ、キャップ４の浮き上がりを抑制することができる。そのため、基板２とキャップ４とをより強固に接合することができる。

【0051】

［充填剤充填工程Ｓ６］
充填剤充填工程Ｓ６では、図１４に示すように、第１孔７から収容空間Ｑ１内に充填材６を充填する。この際、第２孔８から収容空間Ｑ１内の空気が排気されるため、充填材６の充填をスムーズに行うことができる。また、前述したように、平面視で、第１孔７と第２孔８とが対角線上の角部に位置しているため、収容空間Ｑ１内の空気を最後まで排気し易くなり、収容空間Ｑ１内に空気溜りが残存し難くなる。そのため、収容空間Ｑ１内に充填材６をより密に充填することができる。

【0052】

なお、本工程では、第２孔８から収容空間Ｑ１内に充填材６を充填しつつ、第１孔７から収容空間Ｑ１内の空気を排気してもよい。

【0053】

以上により、慣性計測装置１が製造される。このような製造方法によれば、優れた防湿効果を有する慣性計測装置１を容易に製造することができる。

【0054】

このような慣性計測装置１の製造方法は、前述したように、基板２と、基板２に接合されているキャップ４と、基板２とキャップ４との間の収容空間Ｑ１に収容され、慣性センサーである第１、第２慣性センサー３１、３２および第１、第２慣性センサー３１、３２を覆う樹脂モールド材３３を備える慣性センサーデバイス３と、収容空間Ｑ１に充填されている充填材６と、を有し、基板２またはキャップ４に収容空間Ｑ１の内外を連通する第１孔７が形成されている慣性計測装置１の製造方法であって、基板２を準備する基板準備工程Ｓ１と、基板２に慣性センサーデバイス３およびキャップ４を接合する接合工程Ｓ５と、第１孔７を介して収容空間Ｑ１に充填材６を充填する充填剤充填工程Ｓ６と、を含む。このような製造方法によれば、優れた防湿効果を有する慣性計測装置１を容易に製造することができる。

【0055】

＜第２実施形態＞
図１５は、第２実施形態に係る慣性計測装置の断面図である。

【0056】

本実施形態の慣性計測装置１は、第１孔７の形成位置が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態の図において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

【0057】

図１５に示すように、本実施形態の慣性計測装置１では、基板２が第１孔７を有する。このように、第１孔７を基板２に形成することにより、第１孔７の形成が容易となる。

【0058】

このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

【0059】

＜第３実施形態＞
図１６は、第３実施形態に係る慣性計測装置の断面図である。

【0060】

本実施形態の慣性計測装置１は、さらに、封止材９を有すること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態の図において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

【0061】

図１６に示すように、本実施形態の慣性計測装置１は、基板２の上面に配置され、キャップ４を覆う封止材９を有する。これにより、慣性計測装置１の防湿効果、剛性などがさらに高まる。なお、本実施形態では、充填材６が封止材９を兼ねており、充填材６および封止材９が一体形成されている。これにより、封止材９の形成が容易となる。ただし、これに限定されず、充填材６と封止材９とが別体で形成されていてもよい。また、この場合は、充填材６と封止材９とが異なる材料で構成されていてもよい。

【0062】

以上のように、本実施形態の慣性計測装置１は、キャップ４を覆う封止材９を有する。これにより、慣性計測装置１の防湿効果がさらに高まる。

【0063】

このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

【0064】

＜第４実施形態＞
図１７は、第４実施形態に係る慣性計測装置の上面図である。

【0065】

本実施形態の慣性計測装置１は、第２ランド２２の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態の図において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

【0066】

図１７に示すように、本実施形態の第２ランド２２では、欠損部２２１が第２ランド２２の内縁に開口するが、外縁に開口していない。

【0067】

このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

【0068】

以上、本発明の慣性計測装置および慣性計測装置の製造方法を図示の実施形態に基づいて説明したが本発明はこれに限定されるものではない。各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や他の任意の工程が付加されていてもよい。

【符号の説明】

【0069】

１…慣性計測装置、２…基板、２１…第１ランド、２２…第２ランド、２２１…欠損部、２３…外部端子、３…慣性センサーデバイス、３０…基板、３１…第１慣性センサー、３１１…パッケージ、３１１ａ…基板、３１１ｂ…リッド、３１２…第１角速度センサー素子、３１３…第２角速度センサー素子、３１４…第３角速度センサー素子、３２…第２慣性センサー、３２１…パッケージ、３２１ａ…基板、３２１ｂ…リッド、３２２…第１加速度センサー素子、３２３…第２加速度センサー素子、３２４…第３加速度センサー素子、３３…樹脂モールド材、３４…端子、４…キャップ、４１…基部、４１１…頂部、４１２…壁部、４２…フランジ、４２１…欠損部、５…接合部材、５０…半田クリーム、６…充填材、７…第１孔、８…第２孔、９…封止材、Ｂ１…接合部材、Ｑ１…収容空間、Ｑ２…収容空間、Ｑ３…収容空間、Ｓ１…基板準備工程、Ｓ２…接合部材配置工程、Ｓ３…慣性センサーデバイス載置工程、Ｓ４…キャップ載置工程、Ｓ５…接合工程、Ｓ６…充填剤充填工程

【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】