特開 2024-157927 慣性センサ

(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】P2024157927

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】慣性センサ

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/5691 20120101AFI20241031BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

G01C19/5691

B81B3/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023072604

(22)【出願日】2023-04-26

(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】和田 章良

(72)【発明者】

【氏名】大竹 伸幸

(72)【発明者】

【氏名】水谷 厚司

(72)【発明者】

【氏名】宮脇 正太郎

(72)【発明者】

【氏名】片山 雅之

(72)【発明者】

【氏名】加藤 哲弥

【テーマコード（参考）】

2F105

3C081

【Ｆターム（参考）】

2F105AA02

2F105BB01

2F105BB02

2F105CC04

2F105CD03

2F105CD05

3C081AA13

3C081BA42

3C081BA48

3C081BA75

3C081CA14

3C081CA20

3C081CA33

3C081CA36

3C081DA03

3C081DA06

3C081DA29

3C081DA31

3C081EA02

(57)【要約】

【課題】微小振動体と実装基板との接合強度と、動作時の微小振動体の振動の対称性とが確保された慣性センサを提供する。
【解決手段】曲面部２１と、曲面部２１から延設された有底筒状の接続部２２とを有する微小振動体２が、接合部材５２により実装基板３に接合されてなる慣性センサ１は、微小振動体２に環状部材６が取り付けられている。実装基板３は、枠体形状の内枠部５１を有し、接続部２２と内枠部５１とが接合部材５２により接合されている。接続部２２のうち実装基板３と向き合う実装面２２ｂに隣接する面を側面２２ｃとして、環状部材６は、枠体形状であり、側面２２ｃに取り付けられる。環状部材６は、実装基板３のうち内枠部５１と接続部２２との間に位置する領域のすべてを覆っている。接合部材５２は、内枠部５１のうち内壁面５１ｂの全域を覆うとともに、環状部材６に当接している。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

慣性センサであって、
半球形状の三次元曲面を有する曲面部（２１）と、前記曲面部から前記半球形状の中心に向かって延設された有底筒状の接続部（２２）とを有する微小振動体（２）と、
前記接続部の直下に位置する領域を接合領域として、前記接合領域を囲む枠体形状の内枠部（５１）を有する実装基板（３）と、
前記接続部と前記内枠部とを接合する接合部材（５２）と、
前記接続部のうち前記実装基板と向き合う面を実装面（２２ｂ）とし、前記実装面に隣接する面を側面（２２ｃ）として、前記側面に取り付けられる枠体形状の環状部材（６）と、を備え、
前記環状部材は、前記実装基板のうち前記内枠部と前記接続部との間に位置する領域のすべてを覆っており、
前記接合部材は、前記内枠部のうち内壁面（５１ｂ）の全域を覆うとともに、前記環状部材に当接している、慣性センサ。

【請求項2】

前記環状部材は、前記接合部材よりもヤング率が低い材料で構成されている、請求項１に記載の慣性センサ。

【請求項3】

前記環状部材は、熱により収縮する樹脂材料で構成されている、請求項２に記載の慣性センサ。

【請求項4】

前記環状部材は、前記接続部に取り付けられる前の内径が前記側面の外径よりも小さく、弾性変形する樹脂材料で構成されている、請求項２に記載の慣性センサ。

【請求項5】

前記樹脂材料は、２５０度以上の耐熱性を有する、請求項３または４に記載の慣性センサ。

【請求項6】

前記環状部材は、前記側面に密着すると共に、前記微小振動体とは化学結合していない、請求項１に記載の慣性センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元曲面を有する微小振動体を用いた慣性センサに関する。

【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とＩＭＵ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。ＧＮＳＳとは、Global Navigation Satellite Systemの略称である。ＩＭＵは、Inertial Measurement Unitの略称であり、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、ＢＲＧが有力視されており、ワイングラスモードで振動する略半球形状の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。ＢＲＧとは、Bird-bath Resonator Gyroscopeの略称である。この微小振動体は、振動の状態を表すＱ値が１０^６以上に達するため、従来よりも高感度が見込まれる。

【0004】

この種の微小振動体を用いた慣性センサは、例えば、特許文献１に記載のものが挙げられる。この慣性センサは、微小振動体のうち略半球形の三次元曲面の頂点付近からその半球の内側中心に向かって凹むように延設された有底筒状の接続部が、実装基板のうち略環状枠体に囲まれた接合領域に挿入されている。この慣性センサは、微小振動体の全面を覆う表面電極と実装基板の接合領域に形成された配線とが接合され、実装基板の当該配線を介して微小振動体の表面電極に所定の電圧を印加でき、微小振動体とこれを囲む複数の電極部との静電容量の変化を検出可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００９／００９４０２４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の慣性センサは、微小振動体の接続部の底面のみが実装基板の配線に接合されているため、接合強度が低く、外部から何らかの衝撃が加わった場合、微小振動体が実装基板から剥離するおそれがある。微小振動体と実装基板との剥離を抑制するため、焼結銀等の接合部材を用いて、微小振動体の接続部の底面に加えて、接続部の底面近傍の側面と実装基板の略環状枠体とを接合することが考えられる。

【0007】

しかしながら、微小振動体と実装基板との接合時に、接合部材が略環状枠体に沿って這い上がることになるが、この這い上がりに偏りが生じると、微小振動体の接続部の側面を固定する接合部材の高さにバラツキが生じる。このようなバラツキが生じると、微小振動体のうち接続部側面における接合部材の高さが高い部分と低い部分とで固定の度合いに差が生じ、微小振動体を振動させたときに振動が対称でなくなってしまい、慣性センサの感度が低下してしまう。

【0008】

本発明は、上記の点に鑑み、微小振動体と実装基板とを接合部材で接合し、これらの接合強度を確保しつつも、動作時における微小振動体の振動の対称性が確保された慣性センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

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、半球形状の三次元曲面を有する曲面部（２１）と、曲面部から半球形状の中心に向かって延設された有底筒状の接続部（２２）とを有する微小振動体（２）と、接続部の直下に位置する領域を接合領域として、接合領域を囲む枠体形状の内枠部（５１）を有する実装基板（３）と、接続部と内枠部とを接合する接合部材（５２）と、接続部のうち実装基板と向き合う面を実装面（２２ｂ）とし、実装面に隣接する面を側面（２２ｃ）として、側面に取り付けられる枠体形状の環状部材（６）と、を備え、環状部材は、実装基板のうち内枠部と接続部との間に位置する領域のすべてを覆っており、接合部材は、内枠部のうち内壁面（５１ｂ）の全域を覆うとともに、環状部材に当接している。

【0010】

これにより、微小振動体の接続部の側面に環状部材が取り付けられ、微小振動体と実装基板との接合時に接合部材が内枠部に沿って這い上がる際に、環状部材により接合部材の流れがせき止められる構造の慣性センサとなる。このため、この慣性センサは、微小振動体と実装基板との接合強度が確保されると共に、接続部側面における接合部材の高さが均一化され、動作時における微小振動体の振動の対称性が確保される構造となっている。

【0011】

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】

【0012】

【図1】実施形態に係る慣性センサの一例を示す斜視断面図である。

【図2】微小振動体およびこれに取り付けられる環状部材を示す断面図である。

【図3】図１のＩＩＩ－ＩＩＩ間の断面図である。

【図4】環状部材の一例を示す斜視図である。

【図5】実施形態に係る慣性センサの製造工程のうち微小振動体の実装工程を示すフローチャートである。

【図6】実施形態に係る慣性センサの実装工程のうち実装基板および環状部材の用意工程を示す断面図である。

【図7】図６に続く工程を示す断面図である。

【図8】図７に続く工程を示す断面図である。

【図9】図８に続く工程を示す断面図である。

【図10】図９に続く工程を示す断面図である。

【図11】図１０に続く工程を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

（実施形態）
実施形態に係る慣性センサ１について、図面を参照して説明する。

【0015】

図１では、慣性センサ１の構成を分かり易くするため、慣性センサ１のうち後述する下部基板４、上部基板５、環状部材６および微小振動体２の一部を省略しつつ、微小振動体２の断面構成を部分的に示している。図３では、慣性センサ１の構成を分かり易くするため、別断面に位置する後述の電極部５３および電極膜５３１の外郭を破線で示している。

【0016】

以下、説明の便宜上、図１に示すように、実装基板３のなす平面方向の一方向を「ｘ方向」と、同平面上において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２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、ｚ方向上側から慣性センサ１、微小振動体２あるいは実装基板３を見た状態を「上面視」と称することがある。

【0017】

実施形態に係る慣性センサ１は、例えば図１に示すように、微小振動体２が実装基板３に搭載され、ＢＲＧのようにジャイロセンサ等の慣性センサを構成するのに用いられると好適であるが、クロックデバイス等の他の用途にも採用されうる。本明細書では、慣性センサ１がＢＲＧとされる場合を代表例として説明するが、この用途に限定されるものではない。

【0018】

〔慣性センサ〕
微小振動体２を有する慣性センサ１の一例について説明する。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、環状部材６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、例えば、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の曲面部２１と実装基板３のうち複数の電極部５３との間における静電容量の変化に基づいて、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。

【0019】

微小振動体２は、例えば図２に示すように、略半球形状の三次元曲面の外形を含む曲面部２１と、曲面部２１のなす仮想半球の頂点側から当該半球の中心側に向かうように延設された接続部２２と、これらの表裏面を覆う表面電極２３とを備える。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１０^５以上となっている。

【0020】

微小振動体２は、例えば、曲面部２１および接続部２２を有する基部が、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスなどの添加物含有のガラス、金属ガラス、シリコン等によりなるリフロー材料で構成される。なお、微小振動体２の基部は、三次元曲面形状とされた曲面部２１および接続部２２を形成でき、ワイングラスモードでの振動が可能なリフロー材料で構成されていればよく、前述の材料例に限定されない。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および接続部２２の厚みが１０μｍ～１００μｍ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、後述するリム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。

【0021】

微小振動体２は、例えば、厚み１００μｍ以下の石英板を、凹部と凹部の中心にて石英板の加熱軟化時にその一部を支える支柱部とを備える図示しない型にセットし、火炎等の加熱手段により軟化させつつ、凹部内を真空引きすることで曲面部２１が形成される。例えば、この工程により、石英板のうち図示しない型の支柱部に支えられた部分が曲面部２１に対して有底筒状に凹んだ形状の接続部２２となり、凹部から外側にはみ出した部分については加工されずに残るが、後工程で除去される。そして、例えば、図示しない型の凹部を常圧に戻して、略半球形の曲面部２１が形成された石英板を型から取り外し、任意の硬化性樹脂材料によりなる封止材で石英板を封止する。その後、例えば、封止材ごとを加工後の石英板のうち不要な部分を研磨およびＣＭＰにより除去した後、加熱や薬液等の任意の方法により封止材をすべて除去し、石英板を取り出す。ＣＭＰとは、Chemical Mechanical Polishingの略称である。微小振動体２の基部は、例えば、上記のような製造プロセスにより製造されるが、この製法例に限定されるものではなく、他の公知の方法を採用されても構わない。例えば、微小振動体２の基部は、曲面部２１および接続部２２が形成された石英板を封止せずに、曲面部２１よりも外側の不要部分をレーザ加工により除去されて形成されてもよい。その後、微小振動体２の基部に任意の成膜法によって表面電極２３を成膜することで、微小振動体２を製造することができる。

【0022】

曲面部２１のうち接続部２２とは反対側の端部をリム２１１として、リム２１１は、例えば、略円筒形状とされる。なお、ここでいう略円筒形状とは、リム２１１の外側面および内側面の上端から下端までの径が同一の円筒形状だけでなく、当該上端から下端までの径が変動する筒形状も含む。言い換えると、曲面部２１は、環状曲面形状の環状部とされたリム２１１を有する構成となっている。微小振動体２は、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、実装基板３に搭載された際に、リム２１１が、表面２ａ側が実装基板３のうち複数の電極部５３と向き合うと共に、複数の電極部５３の間隔が等間隔となるように搭載される。微小振動体２は、実装基板３への実装時において、リム２１１を含む曲面部２１が他の部材とは接触しない中空状態になる部位である。微小振動体２は、実装基板３に搭載されたとき、中空状態のリム２１１がワイングラスモードで振動可能な構造である。

【0023】

接続部２２は、実装基板３等の他の部材と接続される接続部位であり、例えば、有底筒状の凹部となっている。接続部２２のうち表面２ａ側の凹部底面２２ａは、例えば、微小振動体２を実装基板３に搭載する際の吸着搬送に用いられる吸着面とされうる。接続部２２のうち凹部底面２２ａとは反対側、すなわち裏面２ｂ側の面は、実装基板３と向き合う実装面２２ｂとなっている。接続部２２のうち裏面２ｂ側の側面には、環状部材６が取り付けられている。

【0024】

表面電極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る。表面電極２３は、例えば、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤやＡＬＤ等の任意の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。ＣＶＤとは、Chemical Vapor Depositionの略称である。ＡＬＤとは、Atomic Layer Depositionの略称である。表面電極２３は、例えば、少なくとも実装面２２ｂおよびリム２１１の表面２ａに成膜され、これらの部位が電気的に接続される構成となっている。表面電極２３は、微小振動体２の表裏面の全域を覆うベタ形状であってもよいし、フォトリソグラフィーエッチング法などによりパターニングされ、表裏面の一部を覆うパターン形状であってもよい。微小振動体２は、例えば、表面電極２３のうち接続部２２の実装面２２ｂを覆う部分が、導電性材料によりなる接合部材５２を介して実装基板３に接続される。

【0025】

実装基板３は、例えば図１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にエッチング加工および配線成膜を施した後、半導体材料のＳｉ（シリコン）により構成された上部基板５を下部基板４に陽極接合し、パターニングを行うことで得られる。実装基板３は、例えば、上部基板５の側に、複数の内枠部５１と、内枠部５１を囲むように互いに離れて配置された複数の電極部５３と、複数の電極部５３から離れてこれらを囲む外枠部５４とを備える。また、実装基板３は、下部基板４側に、例えば、内枠部５１と複数の電極部５３とを隔てつつ、複数の内枠部５１を囲む円環形状の溝４１と、溝４１の内側と外側とを跨ぐ複数の配線４２とを備える。

【0026】

溝４１は、例えば、図３に示すように、内枠部５１と複数の電極部５３との間に設けられる溝であり、ウェットエッチングにより形成される。溝４１は、微小振動体２のリム２１１の外径に対応する寸法とされ、微小振動体２を実装基板３に実装したときに、リム２１１を実装基板３に接触させないために設けられる。

【0027】

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。配線４２は、例えば、複数設けられると共に、下部基板４において溝４１を跨ぎつつ、一端側が内枠部５１に、他端が外枠部５４にそれぞれ接続されており、これらを電気的に接続している。これにより、実装基板３は、外枠部５４、配線４２および内枠部５１を介して、微小振動体２の表面電極２３に電圧印加が可能となっている。

【0028】

内枠部５１は、例えば、下部基板４に陽極接合された上部基板５にＤＲＩＥなどのドライエッチングを行うことで、複数の電極部５３、外枠部５４と共に形成される。ＤＲＩＥとは、Deep Reactive Ion Etchingの略称である。内枠部５１は、例えば、上面視にて円環形状とされ、その囲まれた領域内に微小振動体２の接続部２２を挿入が可能な構成とされる。言い換えると、内枠部５１は、実装基板３のうち微小振動体２の実装面２２ｂの直下に位置する領域を接合領域として、接合領域を囲む枠体形状となっている。例えば、実装基板３のうち内枠部５１に囲まれた領域に接合部材５２を配置した後、接合部材５２上に微小振動体２の接続部２２をマウントして、加熱・固化することで、実装基板３に微小振動体２が搭載される。

【0029】

接合部材５２は、例えば、焼結銀などの導電性材料によりなり、微小振動体２の接続部２２を実装基板３に固定する。接合部材５２は、接続部２２の実装面２２ｂ、および実装面２２ｂに隣接する側面２２ｃの一部を覆った状態で微小振動体２を実装基板３に固定している。接合部材５２は、微小振動体２や表面電極２３と接合可能な導電性材料であればよいが、ペースト材のように樹脂材料の成分を含むものでなく、焼結材のような樹脂材料の成分を含まないものが用いられることが好ましい。これにより、接合部材５２のヤング率を高くすることができると共に、樹脂成分によるアウトガスが抑制され、慣性センサ１の感度低下を抑制できるためである。接合部材５２は、例えば、後述する製造工程により、少なくとも内枠部５１のうち接続部２２側の内壁面５１ｂの全域を覆うと共に、環状部材６に当接しており、内枠部５１の上面５１ａの一部を覆った状態となっている。

【0030】

複数の電極部５３は、互いに離れて配置されると共に、例えば図３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、その電位の制御が可能となっている。複数の電極部５３は、例えば、上面視にて、微小振動体２のリム２１１を囲みつつ、ｘｙ平面上において１つの環を描くように等間隔で互いに離れて配置される。複数の電極部５３は、いずれも、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。言い換えると、複数の電極部５３は、一部が静電容量を検出する検出電極とされ、残部が微小振動体２を駆動させる駆動電極とされる。

【0031】

外枠部５４は、例えば、上面視にて、内枠部５１およびこの周囲に配置された複数の電極部５３を囲む１つの枠体形状とされる。外枠部５４は、例えば、上面にＡｌ等によりなる電極膜５４１を少なくとも１つ備え、電極膜５４１に図示しないワイヤが接続される。

【0032】

環状部材６は、例えば、内枠部５１の上面５１ａよりもｚ方向上に位置すると共に、微小振動体２と実装基板３との接合時に接合部材５２が内枠部５１に囲まれた空間内における這い上がりを均一化するために配置される補助部材である。具体的には、環状部材６は、微小振動体２と実装基板３との接合前に、接続部２２の側面２２ｃに予め取り付けられており、微小振動体２と実装基板３との接合時に接合部材５２のｚ方向上側への流れをせき止めることで、接合部材５２の這い上がりを均一化する。環状部材６は、例えば、図４に示すようにリング状とされ、図３に示すように実装基板３のうち内枠部５１と微小振動体２の接続部２２の側面２２ｃとの間に位置する領域の全域を覆っている。環状部材６は、曲面部２１の振動特性への影響を低減するため、接続部２２の側面２２ｃに密着しているが、化学的に結合していない状態となっている。環状部材６は、接合部材５２を用いた接合工程における熱劣化抑制の観点から、接合部材５２の融点よりも高い温度、例えば２５０℃以上の耐熱性を有する樹脂材料で構成されている。言い換えると、環状部材６は、接合部材５２を用いた微小振動体２と実装基板３との接合工程における温度に耐えることができる樹脂材料で構成される。

【0033】

環状部材６は、例えば、ＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂材料やシリコン系樹脂材料で構成され、接合部材５２を用いた接合工程前に加熱等により収縮させられることで、微小振動体２と上記した密着状態になっている。ＰＴＦＥとは、polytetrafluoroethyleneの略称である。

【0034】

環状部材６は、上記以外にも、例えば、弾性変形する樹脂材料で構成されると共に、接続部２２の側面２２ｃに取り付けられる前の内径が、側面２２ｃの外径よりも小さく、物理的な収縮、すなわち復元力により接続部２２の側面２２ｃに取り付けられてもよい。この場合、環状部材６は、例えば、フッ素ゴム（ＦＫＭ）やシリコーンゴムなどの樹脂材料で構成されうる。

【0035】

環状部材６は、微小振動体２の振動特性への影響を低減する観点から、微小振動体２および接合部材５２よりもヤング率が低い材料、すなわち柔らかい材料で構成されることが好ましい。これは、微小振動体２や接合部材５２と近いヤング率の場合、環状部材６が振動に影響を及ぼすこととなり、環状部材自体の対称性が求められるためである。

【0036】

なお、環状部材６は、内枠部５１と接続部２２の側面２２ｃとの間に位置する領域の全域を覆う枠体形状であればよく、外側の外郭については円形でなくてもよく、円環形状以外の他の形状に適宜変更されうる。また、環状部材６、例えば、公知の樹脂成形方法により得られる。さらに、環状部材６は、微小振動体２の基部および表面電極２３とは化学的に結合しない材料であればよく、上記した材料例に限定されず、基部や表面電極２３の材料に応じて適宜変更されてもよい。

【0037】

以上が、微小振動体２を備える慣性センサ１の基本的な構成である。慣性センサ１は、例えば、微小振動体２および実装基板３を用意し、図示しないマウンタ装置で保持された実装基板３に接合部材５２を塗布した後、微小振動体２を図示しない搬送装置で吸着搬送し、加熱接合することで製造される。

【0038】

なお、上記の慣性センサ１は、あくまで一例であり、微小振動体２が搭載される実装基板３については、配線４２、内枠部５１、電極部５３および外枠部５４の数、形状、寸法や配置等が適宜変更されてもよい。例えば、上記したレーザ加工により基部２０の不要部分が除去されて得られた微小振動体２がｚ方向においてリム２１１の下端が実装面２２ｂよりも上方向に位置する構成である場合、実装基板３は、溝４１を有しない構成であってもよい。また、外枠部５４は、複数の電極部５３を第１電極部として、微小振動体２と電気的に接続され、微小振動体２の表面電極２３に電圧を印加可能な第２電極部として機能すればよく、枠体形状でなくてもよく、形状や配置については適宜変更されうる。

【0039】

〔微小振動体の接合工程〕
次に、慣性センサ１の製造工程のうち微小振動体２を実装基板３に接合する工程について、図５～図１１を参照して説明する。

【0040】

例えば、上記した方法により微小振動体２および実装基板３を用意しつつ、図５に示すように、ステップＳ１１０にて、環状部材６を用意する。そして、例えば図６に示すように、用意した環状部材６を実装基板３の内枠部５１の上面５１ａに載置する。このとき、例えば、実装基板３は、図示しないマウンタ装置で保持された状態となっている。

【0041】

続いて、ステップＳ１２０にて、例えば図７に示すように、微小振動体２を図示しない真空吸着機構を有する搬送装置により搬送し、接続部２２の実装面２２ｂが実装基板３の内枠部５１で囲まれた領域の中心に位置するように、実装基板３に載置する。このとき、実装基板３は、まだ接合部材５２が配置されていない。なお、微小振動体２と実装基板３との位置合わせは、例えば、図示しない撮像装置により搬送中の微小振動体２を撮像し、公知の画像認証技術によるエッジ検出により曲面部２１の特徴点を抽出し、この特徴点に基づいて相対位置を調整することで可能である。

【0042】

次のステップＳ１３０では、環状部材６を微小振動体２の接続部２２の側面２２ｃに固定する。具体的には、例えば、環状部材６が加熱により収縮する樹脂材料で構成されたものである場合には、図示しないマウンタ装置の加熱機構により実装基板３を接合部材５２による接合工程よりも高い温度で加熱し、環状部材６を熱収縮させる。例えば、環状部材６がＰＴＥＦにより構成されている場合には、３２７℃で１０分間の加熱処理を行うことにより、図８に示すように、環状部材６を微小振動体２の接続部２２の側面２２ｃに密着した状態とすることができる。

【0043】

また、環状部材６が弾性変形する樹脂材料で構成されている場合には、図示しない治具により環状部材６の内径が接続部２２の側面２２ｃの外径よりも大きい状態となるように広げた状態で保持しておく。そして、微小振動体２を実装基板３に載置した後、図示しない治具による環状部材６の保持を解除し、環状部材６を当該治具に固定する前の内径、すなわち接続部２２の側面２２ｃの外径よりも小さい径に戻す。これにより、環状部材６は、復元力が作用し、微小振動体２の接続部２２の側面２２ｃに密着した状態となる。

【0044】

上記したように、環状部材６は、例えば加熱あるいは機械的な手法により微小振動体２に密着固定されるが、この固定の手法については任意であり、環状部材６の構成材料に応じて適宜変更されうる。

【0045】

次いで、ステップＳ１４０では、例えば図９に示すように、環状部材６が固定された微小振動体２を図示しない搬送装置により搬送し、実装基板３から一旦離れた状態とする。そして、ステップＳ１５０では、接合部材５２を実装基板３のうち内枠部５１に囲まれた領域に配置する。

【0046】

次のステップＳ１６０では、例えば図１０に示すように、微小振動体２を図示しない搬送装置により接合部材５２が配置された実装基板３に再び載置する組付けを行う。このとき、環状部材６は、微小振動体２が接合部材５２の厚み分だけ実装基板３から浮いた状態となるため、内枠部５１の上面５１ａと隙間を隔てて配置された状態となる。

【0047】

続けて、ステップＳ１７０では、図示しない加熱機構により実装基板３を加熱し、接合部材５２の加熱固化を行い、微小振動体２と実装基板３とを接合する。例えば、接合部材５２として焼結銀を用いる場合には、図示しない搬送装置により微小振動体２を実装基板３に押し付けた状態とし、２５０℃で３０分間の加熱を行うことで接合部材５２を焼結する。このとき、接合部材５２は、例えば図１１に示すように、微小振動体２を介した押圧により内枠部５１の内壁面５１ｂに沿って這い上がる。そして、這い上がった接合部材５２は、微小振動体２に取り付けられた環状部材６によってそれ以上ｚ方向上側に向かうことが妨げられ、上面５１ａに沿ってｘｙ平面の方向に流れることとなる。この結果、接合部材５２は、図３に示すように、内枠部５１の内壁面５１ｂの全域を覆いつつ、接続部２２の側面２２ｃを覆う部分の高さが均一化された後に固化した状態となる。

【0048】

以上が、微小振動体２への環状部材６の取り付け、および微小振動体２と実装基板３との接合の基本的な工程である。

【0049】

本実施形態によれば、微小振動体２の接続部２２の側面２２ｃに環状部材６が取り付けられ、実装基板３のうち内枠部５１と接続部２２との間の全域を環状部材６が覆われることで、接合部材５２のうち側面２２ｃを覆う部分の高さバラツキが抑制される。このため、微小振動体２と実装基板３との接合強度を確保しつつ、微小振動体２の側面２２ｃの固定度合いのバラツキが抑制されることで、動作時における微小振動体２の振動の対称性が確保され、ひいてはセンサ感度が向上した慣性センサ１となる。

【0050】

また、環状部材６を微小振動体２に予め取り付けた後に、接合部材５２による実装基板３との接合を行うことで、接合部材５２の流れを制御でき、接合部材５２のうち側面２２ｃを覆う部分の高さバラツキが低減された慣性センサ１となる。また、環状部材６を用いることにより、接合部材５２の流れを制御するために微小振動体２に別途加工を行う必要がなくなり、微小振動体２の振動特性が低下することを防ぐことができる。さらに、環状部材６を微小振動体２の基部や接合部材５２よりもヤング率が低い材料や微小振動体２と化学結合しない材料で構成することで、微小振動体２の振動特性への影響を低減でき、高感度の慣性センサ１となる。

【0051】

また、接合部材５２として、樹脂成分を有しない材料を用いる場合には、接合部材５２の剛性のバラツキが抑制され、微小振動体２の振動特性への影響が低減されるため、高感度の慣性センサ１となる。

【0052】

（他の実施形態）
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示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。本開示は、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、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【0053】

なお、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0054】

２ 微小振動体
２１ 曲面部
２２ 接続部
２２ｂ 実装面
２２ｃ 側面
３ 実装基板
５１ 内枠部
５１ｂ 内壁面
５２ 接合部材
６ 環状部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】