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(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】P2024008633
(43)【公開日】2024-01-19
(54)【発明の名称】慣性センサおよびその製造方法
(51)【国際特許分類】
G01C 19/5691 20120101AFI20240112BHJP
【ＦＩ】
G01C19/5691
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022110654
(22)【出願日】2022-07-08
(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】稲垣 優輝
(72)【発明者】
【氏名】和田 章良
【テーマコード（参考）】
2F105
【Ｆターム（参考）】
2F105AA02
2F105BB02
2F105BB14
2F105BB15
2F105CC04
2F105CD03
2F105CD05
(57)【要約】
【課題】いびつな形状の微小振動体を用いた慣性センサにおいて、微小振動体の傷付きを抑制しつつ、微小振動体とこれを囲む複数の電極間の隙間バラツキを低減する。
【解決手段】微小振動体２に非対称な形状の第１アライメントマーク２４を形成し、実装基板には第１アライメントマーク２４に対応し、かつ非対称な形状の第２アライメントマーク４３を形成する。微小振動体２を実装基板に搭載する際に、第１アライメントマーク２４および第２アライメントマーク４３を用いた位置合わせを可能とする。実装基板の複数の電極部５３は、微小振動体２の外寸測定により得られた数値に基づいて形成され、互いに離れて配置されている。
【選択図】図１１Ｇ
【解決手段】微小振動体２に非対称な形状の第１アライメントマーク２４を形成し、実装基板には第１アライメントマーク２４に対応し、かつ非対称な形状の第２アライメントマーク４３を形成する。微小振動体２を実装基板に搭載する際に、第１アライメントマーク２４および第２アライメントマーク４３を用いた位置合わせを可能とする。実装基板の複数の電極部５３は、微小振動体２の外寸測定により得られた数値に基づいて形成され、互いに離れて配置されている。
【選択図】図１１Ｇ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
慣性センサの製造方法であって、
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内側に向かって延設された支柱部（２２）とを有する微小振動体（２）を用意することと、
用意した前記微小振動体の外寸を測定することと、
複数の電極部（５３）を有し、前記微小振動体が搭載される実装基板（３）を用意することと、
前記微小振動体が複数の前記電極部に距離を隔てて囲まれた状態で、前記微小振動体を前記実装基板に搭載することと、を含み、
前記実装基板を用意することにおいては、測定して得られた前記微小振動体の外寸数値に基づいて、前記微小振動体の前記曲面部のうち前記支柱部とは反対側の端部であるリム（２１１）から所定の距離を隔てた位置に複数の前記電極部を形成する、慣性センサの製造方法。
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内側に向かって延設された支柱部（２２）とを有する微小振動体（２）を用意することと、
用意した前記微小振動体の外寸を測定することと、
複数の電極部（５３）を有し、前記微小振動体が搭載される実装基板（３）を用意することと、
前記微小振動体が複数の前記電極部に距離を隔てて囲まれた状態で、前記微小振動体を前記実装基板に搭載することと、を含み、
前記実装基板を用意することにおいては、測定して得られた前記微小振動体の外寸数値に基づいて、前記微小振動体の前記曲面部のうち前記支柱部とは反対側の端部であるリム（２１１）から所定の距離を隔てた位置に複数の前記電極部を形成する、慣性センサの製造方法。
【請求項2】
複数の前記電極部を形成することにおいては、測定して得られた前記微小振動体の外寸数値に基づいて、マスクレス露光機を用いたパターニングにより行う、請求項１に記載の慣性センサの製造方法。
【請求項3】
複数の前記電極部を形成することにおいては、測定して得られた前記微小振動体の外寸数値に基づいたマスクを作成し、前記マスクを用いたパターニングにより行う、請求項１に記載の慣性センサの製造方法。
【請求項4】
前記微小振動体を前記実装基板に搭載することにおいては、前記微小振動体のうち前記リムと前記実装基板の複数の前記電極部との間の距離を測定し、前記微小振動体と前記実装基板との位置合わせを行う、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の慣性センサの製造方法。
【請求項5】
前記微小振動体を用意することにおいては、前記支柱部のうち前記実装基板と向き合う実装面（２２ｂ）に第１アライメントマーク（２４）を付し、
前記実装基板を用意することにおいては、前記第１アライメントマークと対をなす第２アライメントマーク（４３）を付した前記実装基板を用意し、
前記微小振動体を前記実装基板に搭載することにおいては、前記第１アライメントマークおよび前記第２アライメントマークを用いて、前記微小振動体と前記実装基板との位置合わせを行う、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の慣性センサの製造方法。
前記実装基板を用意することにおいては、前記第１アライメントマークと対をなす第２アライメントマーク（４３）を付した前記実装基板を用意し、
前記微小振動体を前記実装基板に搭載することにおいては、前記第１アライメントマークおよび前記第２アライメントマークを用いて、前記微小振動体と前記実装基板との位置合わせを行う、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の慣性センサの製造方法。
【請求項6】
前記微小振動体を前記実装基板に搭載することにおいては、前記微小振動体のうち前記リムと前記実装基板の複数の前記電極部との間の静電容量を測定し、前記微小振動体と前記実装基板との位置合わせを行う、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の慣性センサの製造方法。
【請求項7】
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内側に向かって延設された支柱部（２２）とを有する微小振動体（２）と、
複数の電極部（５３）を有し、前記微小振動体の一部が接続される実装基板（３）と、を備え、
前記曲面部のうち前記支柱部とは反対側の端部をリム（２１１）とし、前記実装基板のうち前記支柱部が接合される面を接合面として、前記微小振動体は、前記実装基板との位置合わせに用いられる第１アライメントマーク（２４）を有すると共に、前記接合面に対する法線方向から見たとき、前記リムの外形が真円とは異なる形状であるか、または前記支柱部が前記曲面部の中心とは異なる位置に形成されており、
前記実装基板は、前記第１アライメントマークと対をなす第２アライメントマーク（４３）を有し、
複数の前記電極部は、前記リムの外形に沿って、互いに離れて配置されている、慣性センサ。
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内側に向かって延設された支柱部（２２）とを有する微小振動体（２）と、
複数の電極部（５３）を有し、前記微小振動体の一部が接続される実装基板（３）と、を備え、
前記曲面部のうち前記支柱部とは反対側の端部をリム（２１１）とし、前記実装基板のうち前記支柱部が接合される面を接合面として、前記微小振動体は、前記実装基板との位置合わせに用いられる第１アライメントマーク（２４）を有すると共に、前記接合面に対する法線方向から見たとき、前記リムの外形が真円とは異なる形状であるか、または前記支柱部が前記曲面部の中心とは異なる位置に形成されており、
前記実装基板は、前記第１アライメントマークと対をなす第２アライメントマーク（４３）を有し、
複数の前記電極部は、前記リムの外形に沿って、互いに離れて配置されている、慣性センサ。
【請求項8】
前記第１アライメントマークは、前記支柱部に形成されている、請求項７に記載の慣性センサ。
【請求項9】
前記第１アライメントマークおよび前記第２アライメントマークは、それぞれ複数形成され、かつ全体として非対称に配置されている、請求項８に記載の慣性センサ。
【請求項10】
前記第２アライメントマークは、前記実装基板のうち前記第１アライメントマークと向き合う領域よりも外側の領域に配置されている、請求項９に記載の慣性センサ。
【請求項11】
前記リムは、前記実装基板のうち前記支柱部が接合される面に対する法線方向から見て、外形が真円とは異なる形状であり、
複数の前記電極部は、前記リムの外形に沿って配置されている、請求項１０に記載の慣性センサ。
複数の前記電極部は、前記リムの外形に沿って配置されている、請求項１０に記載の慣性センサ。
【請求項12】
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内側に向かって延設された支柱部（２２）とを有する微小振動体（２）と、
複数の電極部（５３）を有し、前記微小振動体の一部が接続される実装基板（３）と、を備え、
前記曲面部のうち前記支柱部とは反対側の端部をリム（２１１）とし、前記実装基板のうち前記支柱部が接合される面を接合面として、前記微小振動体は、前記接合面に対する法線方向から見たとき、前記リムの外形が真円とは異なる形状であるか、または前記支柱部が前記曲面部の中心とは異なる位置に形成されており、
前記支柱部のうち前記実装基板と向き合う実装面（２２ｂ）は、外形が非対称であり、前記実装基板との位置合わせに用いられる位置合わせ部（２２１）である、慣性センサ。
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内側に向かって延設された支柱部（２２）とを有する微小振動体（２）と、
複数の電極部（５３）を有し、前記微小振動体の一部が接続される実装基板（３）と、を備え、
前記曲面部のうち前記支柱部とは反対側の端部をリム（２１１）とし、前記実装基板のうち前記支柱部が接合される面を接合面として、前記微小振動体は、前記接合面に対する法線方向から見たとき、前記リムの外形が真円とは異なる形状であるか、または前記支柱部が前記曲面部の中心とは異なる位置に形成されており、
前記支柱部のうち前記実装基板と向き合う実装面（２２ｂ）は、外形が非対称であり、前記実装基板との位置合わせに用いられる位置合わせ部（２２１）である、慣性センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、三次元曲面形状を有する微小振動体を用いた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、ＢＲＧ（Bird-bath Resonator Gyroscopeの略）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。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。
【0004】
この種の微小振動体を用いた慣性センサとしては、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、略半球形状の三次元曲面を有する微小振動体が台座となる基板に接合されると共に、当該基板に微小振動体を取り囲む複数の電極が配置され、これらの電極のうち微小振動体と向き合う面にめっきが形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許第１０６１２９２５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
この種の微小振動体は、リフロー材料で構成された板材と、型とを用い、当該板材を加熱して軟化させつつ、型のキャビティを減圧することで三次元の曲面形状が形成される。しかし、この工程により形成される微小振動体は、台座となる基板の複数の電極と向き合う部分や台座と接合される支柱部分が意図しない形状になることがある。例えば、微小振動体のうち複数の電極と向き合う部分であるリム部分が真円形状とならなかったり、支柱部分がリム部分の中心位置からはずれた位置に形成される軸ズレが生じたりする。このようないびつな形状の微小振動体を用いた場合、微小振動体を台座となる基板に接合した際に、微小振動体と複数の電極との隙間にバラツキが生じ、静電容量の低下、ひいてはセンサの精度低下が生じうる。
【0007】
特許文献１に記載の慣性センサは、微小振動体を台座となる基板に接合した後、複数の電極と微小振動体との隙間を一度めっきで埋め、続けてエッチングによりめっきの一部を除去することで、微小振動体と複数の電極との隙間のバラツキが低減されている。しかし、この工程で製造される慣性センサは、微小振動体がめっきのエッチング工程において傷付き、センサ精度が低下するおそれがある。
【0008】
本発明は、上記の点に鑑み、いびつな形状の微小振動体を用いた慣性センサにおいて、微小振動体の傷付きを抑制しつつ、微小振動体とこれを囲む複数の電極間の隙間バラツキを低減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の製造方法は、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内側に向かって延設された支柱部（２２）とを有する微小振動体（２）を用意することと、用意した微小振動体の外寸を測定することと、複数の電極部（５３）を有し、微小振動体が搭載される実装基板（３）を用意することと、微小振動体が複数の電極部に距離を隔てて囲まれた状態で、微小振動体を実装基板に搭載することと、を含み、実装基板を用意することにおいては、測定して得られた微小振動体の外寸数値に基づいて、微小振動体の曲面部のうち支柱部とは反対側の端部であるリム（２１１）から所定の距離を隔てた位置に複数の電極部を形成する。
【0010】
これによれば、用意した微小振動体の外寸測定を行い、得られた外寸数値に基づいて、微小振動体の曲面部のうち支柱部とは反対側の端部であるリムから所定の距離を隔てた位置に配置される複数の電極部が形成された実装基板を用意する。そして、このような複数の電極部を備える実装基板に外寸測定をした微小振動体を搭載する。これにより、微小振動体のうちリムが例えば楕円のような真円と異なるいびつな形状であっても、これに合わせた複数の電極部を備える実装基板に搭載されるため、リムと複数の電極部との距離のバラツキが低減された慣性センサを製造することができる。
【0011】
請求項７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内側に向かって延設された支柱部（２２）とを有する微小振動体（２）と、複数の電極部（５３）を有し、微小振動体の一部が接続される実装基板（３）と、を備え、曲面部のうち支柱部とは反対側の端部をリム（２１１）とし、実装基板のうち支柱部が接合される面を接合面として、微小振動体は、実装基板との位置合わせに用いられる第１アライメントマーク（２４）を有すると共に、接合面に対する法線方向から見たとき、リムの外形が真円とは異なる形状であるか、または支柱部が曲面部の中心とは異なる位置に形成されており、実装基板は、第１アライメントマークと対をなす第２アライメントマーク（４３）を有し、複数の電極部は、リムの外形に沿って、互いに離れて配置されている。
【0012】
この慣性センサは、第１アライメントマークを有する微小振動体が、第１アライメントマークと対をなす第２アライメントマークを有する実装基板に搭載されてなる。そして、微小振動体がいびつな形状である場合、すなわちリムの外形が真円とは異なる形状または支柱部が曲面部の中心とは異なる位置に形成されている場合でも、アライメントマークにより微小振動体と実装基板との位置決めがなされる。これにより、慣性センサは、いびつな微小振動体を有しつつも、実装基板の複数の電極部が微小振動体のリムの外形に沿って互いに離れて配置され、リムと複数の電極部との距離のバラツキが低減された構成となる。
【0013】
請求項１２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内側に向かって延設された支柱部（２２）とを有する微小振動体（２）と、複数の電極部（５３）を有し、微小振動体の一部が接続される実装基板（３）と、を備え、曲面部のうち支柱部とは反対側の端部をリム（２１１）とし、実装基板のうち支柱部が接合される面を接合面として、微小振動体は、接合面に対する法線方向から見たとき、リムの外形が真円とは異なる形状であるか、または支柱部が曲面部の中心とは異なる位置に形成されており、支柱部のうち実装基板と向き合う実装面（２２ｂ）は、外形が非対称であり、実装基板との位置合わせに用いられる位置合わせ部（２２１）である。
【0014】
この慣性センサは、支柱部を有する微小振動体が実装基板に搭載されてなり、支柱部のうち実装基板と向き合う実装面が、実装面に対する法線方向から見て非対称な形状、かつ位置合わせに用いられる位置合わせ部となっている。そのため、微小振動体がいびつな形状、すなわちリムの外形が真円とは異なる形状であるか、または支柱部が曲面部の中心とは異なる位置に形成されている場合でも、位置決め部により微小振動体と実装基板との位置決めがなされる。これにより、慣性センサは、いびつな微小振動体を有しつつも、実装基板の複数の電極部が微小振動体のリムの外形に沿って互いに離れて配置され、リムと複数の電極部との距離のバラツキが低減された構成となる。
【0015】
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】
【0016】
【図1】第１実施形態の慣性センサを示す上面レイアウト図である。
【図2】第１実施形態に係る微小振動体を示す斜視図である。
【図5A】三次元曲面を有する微小振動体の形成工程のうち部材の用意工程を示す断面図である。
【図7】第１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10A】第１実施形態の慣性センサの製造工程を示す断面図である。
【図12】微小振動体におけるアライメントマークの変形例を示す図である。
【図14】第１実施形態の変形例に係る微小振動体と実装基板との位置合わせの説明図である。
【図16】第２実施形態における微小振動体と実装基板との位置合わせの説明図である。
【図17】第３実施形態の慣性センサに係る微小振動体と実装基板との位置合わせの説明図である。
【図18】第３実施形態の慣性センサに係る微小振動体と実装基板との位置合わせの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
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。
【0018】
（第１実施形態）
第１実施形態の慣性センサ１について、図面を参照して説明する。本実施形態の慣性センサ１は、ワイングラスモードで振動する後述の微小振動体２を有し、微小振動体２の振動特性を利用した各種デバイス、例えば、ＢＲＧ等のジャイロセンサやクロックデバイス等に適用されると好適である。本明細書では、慣性センサ１がＢＲＧに適用された場合を代表例として説明するが、慣性センサ１は、この用途を限定するものではなく、勿論、ジャイロセンサとは異なる慣性センサ等の他の用途にも適用されうる。
第１実施形態の慣性センサ１について、図面を参照して説明する。本実施形態の慣性センサ１は、ワイングラスモードで振動する後述の微小振動体２を有し、微小振動体２の振動特性を利用した各種デバイス、例えば、ＢＲＧ等のジャイロセンサやクロックデバイス等に適用されると好適である。本明細書では、慣性センサ１がＢＲＧに適用された場合を代表例として説明するが、慣性センサ１は、この用途を限定するものではなく、勿論、ジャイロセンサとは異なる慣性センサ等の他の用途にも適用されうる。
【0019】
図１では、後述する実装基板３のうち微小振動体２に重なって見えない部分の外郭を破線で示している。図２では、後述する微小振動体２の構成を分かり易くするため、微小振動体２の外郭のうち図２に示す角度から見えない部分については破線で示している。図４、図６では、断面を示すものではないが、後述する第１アライメントマーク２４にハッチングを施している。図７では、断面を示すものではないが、後述する第２アライメントマーク４３にハッチングを施している。
【0020】
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１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。
【0021】
〔基本構成〕
本実施形態の慣性センサ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、ＢＲＧを構成する場合、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。このＢＲＧ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。このＢＲＧ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、当該ＢＲＧに働く角速度の検出が可能となっている。
本実施形態の慣性センサ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、ＢＲＧを構成する場合、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。このＢＲＧ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。このＢＲＧ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、当該ＢＲＧに働く角速度の検出が可能となっている。
【0022】
微小振動体２は、例えば、図２に示すように、楕円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内側に向かうように延設された支柱部２２とを備える。支柱部２２は、例えば、有底筒状の凹部となっている。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１０５以上となっている。
【0023】
曲面部２１のうち支柱部２２とは反対側の端部をリム２１１として、リム２１１は、例えば図２や図３に示すように、略楕円形の筒状とされる。言い換えると、例えば、リム２１１は、上面視にて、楕円形状のように真円とは異なる外形となっている。微小振動体２は、リム２１１が、表面２ａ側が実装基板３のうち後述する複数の電極部５３と向き合った状態で実装基板３に搭載されている。微小振動体２は、例えば図４に示すように、支柱部２２のうち実装基板３と向き合って接合される面である実装面２２ｂに第１アライメントマーク２４が形成されている。微小振動体２は、本実施形態では、第１アライメントマーク２４およびこれに対応して実装基板３に形成された後述の第２アライメントマーク４３を用いることで、複数の電極部５３との間隔が略等間隔となるように搭載される。アライメントマークを用いた微小振動体２の実装基板３への搭載については後述する。
【0024】
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となっている。
【0025】
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、この両面の一部または全部を覆う表面電極２３を有する。微小振動体２は、支柱部２２のうち裏面２ｂ側の面が実装基板３と向き合う実装面２２ｂとなっている。微小振動体２は、本実施形態では、例えば、支柱部２２の底面のうち実装面２２ｂとは反対の面が微小振動体２の吸着搬送に用いられる吸着面２２ａとなっている。
【0026】
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、またはＴｉＮ（窒化チタン）等の基材と密着性のある導電性材料の単層膜で構成される。表面電極２３は、例えば、スパッタリングや蒸着、ＡＬＤ（原子層堆積法）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。表面電極２３は、本実施形態では、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、前述の構成となるようにパターニングされ、表裏面の一部を覆うパターン形状であってもよい。
【0027】
微小振動体２は、例えば、石英、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、シリコンやセラミック等の材料で構成される。なお、微小振動体２は、三次元曲面形状とされた曲面部２１および支柱部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、前述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および支柱部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、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。
【0028】
微小振動体２は、支柱部２２のうち実装面２２ｂに実装基板３との位置合わせに用いられる第１アライメントマーク２４が付されている。第１アライメントマーク２４は、例えば、レーザ加工などの任意の方法で形成される。第１アライメントマーク２４は、例えば図４に示すように、実装基板３への搭載時における向きが１つに定まるように非対称な形状とされている。例えば、実装面２２ｂに対する法線方向に沿った方向であって、実装面２２ｂの中心を通る仮想直線を回転軸として、微小振動体２を回転させた場合における微小振動体２の向きを考える。この場合において、アライメントマークが点対称あるいは線対称な形状であるとき、アライメントマークが同一の状態となる微小振動体２の向きが少なくとも２以上存在することとなる。一方、アライメントマークが非対称な形状であるとき、アライメントマークが同一の状態となる微小振動体２の向きが１つのみとなるため、実装基板３への搭載時における微小振動体２の向きを一義的に決めることができる。なお、第１アライメントマーク２４は、実装基板３の第２アライメントマーク４３に対応し、かつ非対称な形状であればよく、図４に示す一例に限定されるものではなく、適宜変更されうる。
【0029】
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。
【0030】
まず、例えば図５Ａ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の一部を支える支持部Ｍ２とを備える。型Ｍは、凹部Ｍ１の底面に減圧用の貫通孔Ｍ１１が形成されている。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。
【0031】
続けて、例えば図５Ｂ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の中心近傍で凹む形状となった凹部位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。
【0032】
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５Ｃ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、封止材Ｅを端部２０３側の面から図５Ｃの一点鎖線で示す部分まで研磨およびＣＭＰを行い、封止材Ｅごと端部２０３を除去する。これにより、石英板２０は、環状曲面を有する曲面部２１と、曲面部２１の頂点から凹んだ支柱部２２とを有する形状となる。なお、ＣＭＰとは、Chemical Mechanical Polishingの略称である。
【0033】
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。続けて、取り出した石英板２０の凹部位２０２の裏側底面にレーザ光を照射することで、第１アライメントマーク２４を形成する。最後に、例えば、スパッタリングや蒸着等の成膜プロセスにより、上記した加工後の石英板２０の表裏面の両面に表面電極２３を形成する。表面電極２３は、必要に応じて、図示しないマスク等を用いる等の公知の方法によりパターニングされてもよい。
【0034】
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るが、この製法例に限定されるものではなく、適宜変更されてもよい。例えば、図５Ｂに示す石英板２０を溶融するための熱源は、トーチＴによる火炎Ｆに代わって、火炎Ｆを用いた場合と同等面積で石英板２０を加熱できるヒータであってもよい。
【0035】
また、微小振動体２は、例えば図５Ｃの工程の後に第１アライメントマーク２４が形成されるが、その形成のタイミングについては任意である。例えば、第１アライメントマーク２４を図５Ａに示す工程前に形成し、第１アライメントマーク２４を有する石英板２０を用意し、図５Ｂ以降の工程により三次元曲面形状を形成してもよい。この場合、第１アライメントマーク２４は、石英板２０の加熱による軟化工程において歪みが生じうるが、非対称な形状であればよいため、実装基板３との位置合わせにおいて特に支障はなく、当該歪みが実装基板３との位置決めに利用されてもよい。
【0036】
また、微小振動体２は、曲面部２１が椀状の三次元曲面形状を有し、ワイングラスモードで振動可能な構成であればよく、図示したＢＲの形状にのみ限定されるものではない。例えば、支柱部２２は、有底筒状の凹部のほか、柱状の形状とされてもよいし、図６に示すように、その中心がリム２１１の中心位置ＣＰから異なる位置に配置された状態（以下、便宜的にこの状態を「軸ズレ」という）であってもよい。なお、リム２１１の中心位置ＣＰとは、リム２１１の外形のなす楕円の中心に位置する点を意味する。
【0037】
微小振動体２は、例えば上記したように、三次元曲面形状の形成工程において曲面部位２０１が型Ｍに接触しない手法で形成されるが、この場合、三次元曲面の形状や曲面部２１に対する支柱部２２の位置が常に同じ状態になるわけではない。そのため、微小振動体２は、実装基板３の形成前に、例えば、レーザ顕微鏡や白色干渉顕微鏡などの光学的な手法により、リム２１１や支柱部２２を含む全体の外形について外寸測定がなされる。この外寸測定により得られた微小振動体２の外寸数値は、実装基板３の溝４１、内枠部５１、複数の電極部５３や第２アライメントマーク４３等の形成に用いられる。
【0038】
実装基板３は、例えば図７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、例えば、上部基板５の側に、環状の内枠部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、電極部５３を囲むように互いに離れて配置された複数の外枠部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、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ブリッジ配線４２とを備える。
【0039】
溝４１は、例えば、図８や図９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等により形成される。溝４１は、例えば、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。
【0040】
複数のブリッジ配線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。複数のブリッジ配線４２は、例えば図９に示すように、下部基板４において溝４１を跨ぐと共に、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。ブリッジ配線４２は、例えば、外枠部５４と同数形成されるが、その数については任意である。ブリッジ配線４２は、最終的に、内枠部５１に囲まれた領域に接合される微小振動体２の表面電極２３と電気的に接続され、表面電極２３に電圧を印加するための配線として機能する。
【0041】
内枠部５１は、例えば、上面視にて円環形状とされ、その外側および内側の壁面が図８に示すように微小振動体２に当接しない寸法となっている。実装基板３のうち内枠部５１に囲まれた領域内には、微小振動体２の第１アライメントマーク２４に対応する第２アライメントマーク４３が形成されている。
【0042】
第２アライメントマーク４３は、微小振動体２に形成される第１アライメントマーク２４と対をなすものであって、微小振動体２と実装基板３との位置合わせに用いられる。第２アライメントマーク４３は、例えば、実装基板３のうち内枠部５１に囲まれた領域内のように、微小振動体２の第１アライメントマーク２４に対応する位置に形成される。第２アライメントマーク４３は、第１アライメントマーク２４と同様に非対称な形状とされ、下部基板４にエッチングやレーザ加工などの任意の方法で形成される。例えば、第２アライメントマーク４３は、第１アライメントマーク２４と相似する外形とされつつ、第１アライメントマーク２４よりも平面サイズが大きくされる。なお、第１アライメントマーク２４と第２アライメントマーク４３は、平面サイズの大小関係については逆であってもよいし、相似関係でなくてもよい。
【0043】
接合部材５２は、微小振動体２と実装基板３との接合に用いられる導電性材料であり、ブリッジ配線４２に接続された内枠部５１と微小振動体２の表面電極２３とを電気的に接続する。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、シリンジ等を用いて内枠部５１に囲まれた領域内に塗布される。
【0044】
複数の電極部５３は、溝４１の外周側の位置において、リム２１１の外形に沿って内枠部５１を囲むように、互いに離れて配置されている。例えば、複数の電極部５３は、図７に示すように、上面視にて、微小振動体２のリム２１１の外寸数値よりも大きい内径とされた１つの楕円の環状枠体を複数に分割した形状とされている。例えば、複数の電極部５３は、内枠部５１を囲む楕円の環状枠体を所定間隔で均等に分割した構成とされるが、これに限定されるものではなく、微小振動体２の形状や外寸等に応じて、その数、配置や形状等が適宜変更されうる。
【0045】
複数の電極部５３は、例えば図８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。
【0046】
外枠部５４は、例えば、上面視にて内枠部５１を囲む枠体を複数に分割した構成とされると共に、図７や図９に示すように、それぞれの上面にＡｌ等によりなる電極膜５４１を備える。複数の外枠部５４は、例えば、それぞれ、異なるブリッジ配線４２を介して内枠部５１に電気的に接続されると共に、電極膜５４１に図示しないワイヤが接続される。これにより、複数の外枠部５４は、図示しない外部の回路基板等と電気的に接続されると共に、図示しない外部の電源等により、外枠部５４を介した微小振動体２の表面電極２３の電位制御および電圧検出を可能とする。なお、外枠部５４は、図７に示す４つ形成される例に限定されるものではなく、その数、配置、形状や寸法等については、ブリッジ配線４２の数などに応じて適宜変更されうる。
【0047】
以上が、本実施形態の慣性センサ１の基本的な構成である。この慣性センサ１は、微小振動体２の外寸を測定した上で、当該外寸の数値に基づいて形成された実装基板３に、当該微小振動体２をアライメントマークにより位置合わせした後に搭載されてなる。そのため、慣性センサ１は、上面視にて、リム２１１の外形が真円とは異なる形状である、または軸ズレが生じた構成である、すなわち微小振動体２がいびつな構成であったとしても、リム２１１と複数の電極部５３との間隔のバラツキが低減されている。
【0048】
〔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説明する。ここでは、実装基板３の製造工程および微小振動体２の搭載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説明する。ここでは、実装基板３の製造工程および微小振動体２の搭載工程について主に説明する。
【0049】
図１１Ｇでは、微小振動体２と実装基板３との位置合わせを分かり易くするため、電極部５３、リム２１１の外郭、第１アライメントマーク２４および第２アライメントマーク４３以外の構成要素については省略している。また、図１１Ｇでは、リム２１１および第１アライメントマーク２４の外郭を破線で示すと共に、断面を示すものではないが、第１アライメントマーク２４にハッチングを施している。
【0050】
まず、例えば、図１０Ａに示すように、耐熱性のホウケイ酸ガラスによりなる下部基板４を用意する。そして、予め光学測定により微小振動体２の外寸を測定し、リム２１１および支柱部２２の外寸数値に合わせて、下部基板４の表面にエッチングマスクＥＭを形成する。そして、例えば、バッファードフッ酸を用いたウェットエッチングなどの任意のエッチング手法により、図１０Ｂに示すようにリム２１１の外形に沿った枠体形状の溝４１を形成する。溝４１の形成後、エッチングマスクＥＭを下部基板４から除去する。
【0051】
続けて、下部基板４のうち溝４１の形成面に溝４１を跨ぐ金属膜４０をスパッタリングにより形成する。金属膜４０は、例えば、厚み０．１μｍ程度のＡｌで構成される。そして、例えばフォトレジストをスピンコートより塗布し、フォトリソグラフィーエッチング法によりパターニングを行い、図１０Ｃに示すように、レジスト膜Ｒを形成する。このレジスト膜Ｒは、金属膜４０のうち内枠部５１から外枠部５４の形成予定位置までの領域を覆うパターン形状となっている。続けて、例えば、エッチング液を用いて、金属膜４０のうちレジスト膜Ｒから露出した部分を除去した後、レジスト膜Ｒを剥離液により除去することで、図１０Ｄに示すように、溝４１を跨ぐ複数のブリッジ配線４２を形成する。
【0052】
次いで、例えば図１０Ｅに示すように、ＳｉによりなるＳｉ基板（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。このとき、ブリッジ配線４２が形成された部位とは異なる断面についても、例えば図１１Ａに示すように、下部基板４と上部基板５との界面が接合される。
【0053】
そして、例えば、ブリッジ配線４２と同様の方法で、図１０Ｆおよび図１１Ｂに示すように、上部基板５上に複数の電極膜５３１、５４１を形成する。続いて、上部基板５のうち電極膜５３１、５４１の形成面に、例えばフォトリソグラフィーエッチング法により、図１０Ｇ、図１１Ｃに示すように、内枠部５１、複数の電極部５３および外枠部５４となる領域のみを覆うパターン形状のレジスト膜Ｒを形成する。このレジスト膜Ｒは、例えば、微小振動体２の外寸数値およびマスクレス露光機を用い、フォトレジストにパターン露光・現像を行うことにより、微小振動体２の外形に応じた所定のパターン形状で構成されうる。
【0054】
その後、例えば、上部基板５のうちレジスト膜Ｒから露出した部分に、ＤＲＩＥによりトレンチエッチングを行って下部基板４を部分的に露出させ、図１０Ｈおよび図１１Ｄに示すように、内枠部５１、複数の電極部５３および外枠部５４の各領域を分離させる。これにより、上部基板５は、内枠部５１、複数の電極部５３および外枠部５４を有した構成となる。また、下部基板４に形成された溝４１は、この上部基板５の区画工程により、上部基板５から露出した状態となる。なお、ＤＲＩＥとは、Deep Reactive Ion Etchingの略称である。
【0055】
そして、例えば剥離液によりレジスト膜Ｒを除去し、図１０Ｉおよび図１１Ｅに示すように、内枠部５１、複数の電極部５３および外枠部５４を露出させる。このような工程の結果、上記した構造の実装基板３が得られる。
【0056】
なお、上記では、上部基板５のパターニングにおいてマスクレス露光機を用いる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、微小振動体２の外寸数値に基づいて図示しないレチクルを起こし、これを用いてパターン形状のレジスト膜Ｒを形成してもよい。また、図７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。
【0057】
上記のような工程で製造された実装基板３を図示しないマウンタ装置に吸着固定し、例えば図１１Ｆに示すように、内枠部５１に囲まれた領域内に、接合部材５２をシリンジ塗布等の方法で配置する。そして、例えば、図示しない搬送装置の吸着治具Ｊにより支柱部２２の吸着面２２ａで微小振動体２を吸着した状態で搬送する。このとき、例えば、微小振動体２の実装面２２ｂと実装基板３の内枠部５１との間に撮像装置Ｐ１の一部を挿入し、実装面２２ｂの第１アライメントマーク２４と実装基板３の第２アライメントマーク４３を撮像できる状態とする。
【0058】
続いて、例えば図１１Ｇに示すように、第１アライメントマーク２４および第２アライメントマーク４３を用いて、実装基板３に対する微小振動体２の向きを決定する。具体的には、例えば、実装基板３よりも上に配置された微小振動体２の第１アライメントマーク２４の向きを方向Ｄ１とし、吸着固定された実装基板３の第２アライメントマーク４３の向きを方向Ｄ２とする。この場合にて、例えば、方向Ｄ１と方向Ｄ２とのなす角度θが０°よりも大きいとき、例えば、上面視でリム２１１の外形が楕円形状の微小振動体２は、リム２１１の向きが実装基板３の複数の電極部５３に対してずれた状態となる。このままでは、微小振動体２を実装基板３に搭載できないか、または搭載できたとしても、リム２１１と複数の電極部５３との間隔に大きなバラツキが生じてしまう。
【0059】
そこで、まず、例えば、撮像装置Ｐ１によりアライメントマーク２４、４３の方向Ｄ１、Ｄ２の関係を確認しながら、図示しない搬送装置により方向Ｄ１、Ｄ２が一致するように、微小振動体２の向きを調整する。次に、例えば図１１Ｈに示すように、上面視にて、第１アライメントマーク２４を第２アライメントマーク４３の外郭内側に内包されるように微小振動体２の位置を調整する。このとき、例えば、第１アライメントマーク２４と第２アライメントマーク４３の外郭の間隔であって、ｘ方向両端におけるものをｘ１、ｘ２とし、ｙ方向両端におけるものをｙ１、ｙ２とする。そして、ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２が所定の値となるように（限定するものではないが、例えばｘ１＝ｘ２、ｙ１＝ｙ２など）、実装基板３に対する微小振動体２の位置調整を行う。これにより、図１１Ｇに示すように、上面視にて、微小振動体２と実装基板３の位置合わせがなされ、リム２１１と複数の電極部５３との間隔が略均等の状態となる。
【0060】
なお、第１アライメントマーク２４と第２アライメントマーク４３との位置合わせについては、例えば、撮像装置Ｐ１により撮像し、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。
【0061】
最後に、例えば、図示しないマウンタ装置の加熱機構により加熱された実装基板３に向かって微小振動体２を下降させ、接合部材５２上に支柱部２２の実装面２２ｂを接触させる。その後、実装基板３を冷却し、接合部材５２を固化することで微小振動体２を実装基板３に接合することができる。
【0062】
以上の工程により、本実施形態の慣性センサ１を製造することができる。このように、微小振動体２を成形した後に、その外寸測定を行い、得られた外寸数値に基づいて、リム２１１の外形に沿って配置された複数の電極部５３を有する実装基板３を作製する。そして、アライメントマーク２４、４３を用いて、微小振動体２と実装基板３との位置合わせをし、これらを接合することで、リム２１１の外形が真円と異なる微小振動体２を用いても、リム２１１と複数の電極部５３との間隔のバラツキを低減することができる。また、軸ズレが生じた微小振動体２であっても、リム２１１および支柱部２２の位置関係に合わせた内枠部５１および複数の電極部５３を有する実装基板３を作製するため、上記と同様に、リム２１１と複数の電極部５３との間隔のバラツキを低減できる。さらに、従来技術のように、微小振動体２のリム２１１と複数の電極部５３との隙間を一度めっきで埋める工程およびこれらを分離するエッチング工程が不要なため、微小振動体２にエッチングによる傷が付くことが抑制される。
【0063】
本実施形態によれば、第１アライメントマーク２４を有する微小振動体２が、第１アライメントマーク２４と対をなす第２アライメントマーク４３を有する実装基板３に搭載されて構成される。そして、リム２１１の外形が真円とは異なる形状であったり、または軸ズレが生じていたりする場合のように、いびつな形状の微小振動体２でも、アライメントマーク２４、４３により微小振動体２と実装基板３との位置決めがなされる。また、微小振動体２のリム２１１と複数の電極部５３との直接接合およびその後の分離が不要であり、微小振動体２の傷付きが抑制される。よって、慣性センサ１は、いびつな微小振動体２を有しつつも、その傷付きが抑制されると共に、実装基板３の複数の電極部５３が微小振動体２のリム２１１の外形に沿って互いに離れて配置され、リム２１１と複数の電極部５３との距離のバラツキが低減される。
【0064】
（変形例）
慣性センサ１は、例えば、微小振動体２および実装基板３にそれぞれ複数のアライメントマーク２４、４３が付されていてもよい。例えば、微小振動体２は、図１２に示すように、第１アライメントマーク２４ａ～２４ｆが実装面２２ｂに付され、第１アライメントマーク２４ａ～２４ｆ全体が１つの非対称なマークをなす構成となっている。実装基板３は、例えば図１３に示すように、第１アライメントマーク２４ａ～２４ｅに対応する位置に、第２アライメントマーク４３ａ～４３ｅが付され、第２アライメントマーク４３ａ～４３ｅ全体が１つの非対称なマークをなす構成となっている。そして、図１４に示すように、第２アライメントマーク４３ａ～４３ｅの近傍に、対応する第１アライメントマーク２４ａ～２４ｅが配置されるように、微小振動体２の位置および向きの調整を行う。これにより、リム２１１と複数の電極部５３との間隔が略均等となるように、微小振動体２と実装基板３との位置合わせを行うことができる。
慣性センサ１は、例えば、微小振動体２および実装基板３にそれぞれ複数のアライメントマーク２４、４３が付されていてもよい。例えば、微小振動体２は、図１２に示すように、第１アライメントマーク２４ａ～２４ｆが実装面２２ｂに付され、第１アライメントマーク２４ａ～２４ｆ全体が１つの非対称なマークをなす構成となっている。実装基板３は、例えば図１３に示すように、第１アライメントマーク２４ａ～２４ｅに対応する位置に、第２アライメントマーク４３ａ～４３ｅが付され、第２アライメントマーク４３ａ～４３ｅ全体が１つの非対称なマークをなす構成となっている。そして、図１４に示すように、第２アライメントマーク４３ａ～４３ｅの近傍に、対応する第１アライメントマーク２４ａ～２４ｅが配置されるように、微小振動体２の位置および向きの調整を行う。これにより、リム２１１と複数の電極部５３との間隔が略均等となるように、微小振動体２と実装基板３との位置合わせを行うことができる。
【0065】
なお、図１２、図１４では、断面を示すものではないが、第１アライメントマーク２４ａ～２４ｆにハッチングを施している。また、図１４では、支柱部２２の外郭および第１アライメントマーク２４ａ～２４ｆの外郭を破線で示している。
【0066】
第２アライメントマーク４３ａ～４３ｅは、例えば図１３に示すように、いずれも、実装基板３の内枠部５１に囲まれた領域のうち微小振動体２の実装面２２ｂが接合される接合領域Ｒ１、すなわち接合後の支柱部２２よりも外側に配置されることが好ましい。言い換えると、第２アライメントマーク４３ａ～４３ｅは、実装基板３のうち第１アライメントマーク２４ａ～２４ｆと向き合う部分よりも外側、より好ましくは支柱部２２の底面（実装面２２ｂ）と向き合う部分よりも外側に配置されることが好ましい。これにより、実装基板３に接合部材５２を塗布した際に、第２アライメントマーク４３ａ～４３ｅが接合部材５２により隠れた状態とならず、微小振動体２と実装基板３との位置合わせが容易になるためである。
【0067】
なお、複数の第１アライメントマーク２４および第２アライメントマーク４３は、それぞれが全体として非対称な１つのアライメントマークをなす構成であればよく、１つ１つのマークについては対称な形状であってもよい。また、複数の第１アライメントマーク２４および第２アライメントマーク４３の数や配置等については、図示した内容に限定されるものではなく、適宜変更されうる。例えば、複数の第１アライメントマーク２４および第２アライメントマーク４３は、複数のマークが全体として対称な位置に配置される一方で、各マークもしくは一部のマークが非対称な形状であってもよい。また、複数の第１アライメントマーク２４および第２アライメントマーク４３は、各マークについては対称な形状である一方で、複数のマーク全体として非対称な配置とされてもよい。
【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慣性センサ１となる。また、接合部材５２を実装基板３上に配置した後であっても、いびつな微小振動体２と実装基板３との位置合わせが容易になる効果も得られる。
【0069】
【0070】
本実施形態の慣性センサ１は、例えば図１５に示すように、微小振動体２に第１アライメントマーク２４が形成されておらず、支柱部２２が実装基板３との位置合わせが可能な形状である点で上記第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、支柱部２２のうち実装面２２ｂを含む底面部分を底部２２１として、実装面２２ｂすなわち底部２２１の外形が点対称でない形状であり、支柱部２２自体が実装基板３とのアライメントに用いられる位置合わせ部となっている。底部２２１の外形については、例えば、型Ｍのうち支持部Ｍ２の上面の外形を点対称でない形状とすることで形成することができ、図１５に示す外形に限定されない。微小振動体２は、所定の向きとされた実装基板３への搭載時に支柱部２２の底部２２１の向きを所定の方向に向くようにすることで、例えば図１６に示すように、リム２１１と複数の電極部５３との間隔が略均等となる構成となっている。
【0072】
なお、実装基板３は、本実施形態では、底部２２１の形状に対応する第２アライメントマーク４３を有していてもよいし、内枠部５１の内側壁面の形状が底部２２１の外形に追従した形状とされてもよい。
【0073】
本実施形態によっても、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。
【0074】
（第３実施形態）
第３実施形態の慣性センサ１について、図面を参照して説明する。
第３実施形態の慣性センサ１について、図面を参照して説明する。
【0075】
本実施形態の慣性センサ１は、微小振動体２および実装基板３がいずれもアライメントマークを有さず、微小振動体２を実装基板３に搭載する際に、リム２１１と電極部５３との距離バラツキが所定以下となるように調整される点で上記第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】
本実施形態では、例えば図１７に示すように、微小振動体２を吸着保持したまま実装基板３上に配置した状態で、撮像装置Ｐ１で微小振動体２および実装基板３を撮像する。そして、例えば公知の画像認証技術により、微小振動体２のリム２１１の特徴点を抽出し、抽出した特徴点それぞれについて最も近い電極部５３との距離を算出する。続けて、各特徴点とそれぞれ最も近い電極部５３との距離が略同一となるように、図示しない搬送装置により微小振動体２の位置・向きの調整を行った後、接合部材５２を固化させ、微小振動体２と実装基板３とを接合する。これにより、第１アライメントマーク２４を有しないいびつな形状の微小振動体２と、第２アライメントマーク４３を有しない実装基板３とを用いつつ、リム２１１と複数の電極部５３との間隔バラツキが低減された慣性センサ１となる。
【0077】
本実施形態によっても、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。
【0078】
（変形例）
微小振動体２と実装基板３との位置合わせにおいては、リム２１１と複数の電極部５３との距離に代わって、静電容量を測定し、電極部５３それぞれとリム２１１との静電容量のバラツキが所定以下となるように調整する方法により行ってもよい。
微小振動体２と実装基板３との位置合わせにおいては、リム２１１と複数の電極部５３との距離に代わって、静電容量を測定し、電極部５３それぞれとリム２１１との静電容量のバラツキが所定以下となるように調整する方法により行ってもよい。
【0079】
例えば図１８に示すように、微小振動体２の吸着搬送に用いる吸着治具Ｊのうち表面電極２３に接触する接触部Ｊ１を金属材料で構成する。一方、複数の電極部５３の電極膜５３１にはプローブＰ２を接触させ、微小振動体２を実装基板３に搭載した状態で、表面電極２３および複数の電極部５３に電圧を印加し、電極部５３それぞれの静電容量を測定する。そして、測定した静電容量のバラツキが所定以下となるように、図示しない搬送装置により微小振動体２の位置・向きの調整を行った後、接合部材５２を固化させ、微小振動体２と実装基板３とを接合する。
【0080】
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慣性センサ１となる。
【0081】
（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。
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。
【0082】
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。
【0083】
（本発明の特徴）
［請求項１］
慣性センサの製造方法であって、
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内側に向かって延設された支柱部（２２）とを有する微小振動体（２）を用意することと、
用意した前記微小振動体の外寸を測定することと、
複数の電極部（５３）を有し、前記微小振動体が搭載される実装基板（３）を用意することと、
前記微小振動体が複数の前記電極部に距離を隔てて囲まれた状態で、前記微小振動体を前記実装基板に搭載することと、を含み、
前記実装基板を用意することにおいては、測定して得られた前記微小振動体の外寸数値に基づいて、前記微小振動体の前記曲面部のうち前記支柱部とは反対側の端部であるリム（２１１）から所定の距離を隔てた位置に複数の前記電極部を形成する、慣性センサの製造方法。
［請求項２］
複数の前記電極部を形成することにおいては、測定して得られた前記微小振動体の外寸数値に基づいて、マスクレス露光機を用いたパターニングにより行う、請求項１に記載の慣性センサの製造方法。
［請求項３］
複数の前記電極部を形成することにおいては、測定して得られた前記微小振動体の外寸数値に基づいたマスクを作成し、前記マスクを用いたパターニングにより行う、請求項１に記載の慣性センサの製造方法。
［請求項４］
前記微小振動体を前記実装基板に搭載することにおいては、前記微小振動体のうち前記リムと前記実装基板の複数の前記電極部との間の距離を測定し、前記微小振動体と前記実装基板との位置合わせを行う、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の慣性センサの製造方法。
［請求項５］
前記微小振動体を用意することにおいては、前記支柱部のうち前記実装基板と向き合う実装面（２２ｂ）に第１アライメントマーク（２４）を付し、
前記実装基板を用意することにおいては、前記第１アライメントマークと対をなす第２アライメントマーク（４３）を付した前記実装基板を用意し、
前記微小振動体を前記実装基板に搭載することにおいては、前記第１アライメントマークおよび前記第２アライメントマークを用いて、前記微小振動体と前記実装基板との位置合わせを行う、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の慣性センサの製造方法。
［請求項６］
前記微小振動体を前記実装基板に搭載することにおいては、前記微小振動体のうち前記リムと前記実装基板の複数の前記電極部との間の静電容量を測定し、前記微小振動体と前記実装基板との位置合わせを行う、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の慣性センサの製造方法。
［請求項７］
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内側に向かって延設された支柱部（２２）とを有する微小振動体（２）と、
複数の電極部（５３）を有し、前記微小振動体の一部が接続される実装基板（３）と、を備え、
前記曲面部のうち前記支柱部とは反対側の端部をリム（２１１）とし、前記実装基板のうち前記支柱部が接合される面を接合面として、前記微小振動体は、前記実装基板との位置合わせに用いられる第１アライメントマーク（２４）を有すると共に、前記接合面に対する法線方向から見たとき、前記リムの外形が真円とは異なる形状であるか、または前記支柱部が前記曲面部の中心とは異なる位置に形成されており、
前記実装基板は、前記第１アライメントマークと対をなす第２アライメントマーク（４３）を有し、
複数の前記電極部は、前記リムの外形に沿って、互いに離れて配置されている、慣性センサ。
［請求項８］
前記第１アライメントマークは、前記支柱部に形成されている、請求項７に記載の慣性センサ。
［請求項９］
前記第１アライメントマークおよび前記第２アライメントマークは、それぞれ複数形成され、かつ全体として非対称に配置されている、請求項７または８に記載の慣性センサ。
［請求項１０］
前記第２アライメントマークは、前記実装基板のうち前記第１アライメントマークと向き合う領域よりも外側の領域に配置されている、請求項７ないし９のいずれか１つに記載の慣性センサ。
［請求項１１］
前記リムは、前記実装基板のうち前記支柱部が接合される面に対する法線方向から見て、外形が真円とは異なる形状であり、
複数の前記電極部は、前記リムの外形に沿って配置されている、請求項７ないし１０のいずれか１つに記載の慣性センサ。
［請求項１２］
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内側に向かって延設された支柱部（２２）とを有する微小振動体（２）と、
複数の電極部（５３）を有し、前記微小振動体の一部が接続される実装基板（３）と、を備え、
前記曲面部のうち前記支柱部とは反対側の端部をリム（２１１）とし、前記実装基板のうち前記支柱部が接合される面を接合面として、前記微小振動体は、前記接合面に対する法線方向から見たとき、前記リムの外形が真円とは異なる形状であるか、または前記支柱部が前記曲面部の中心とは異なる位置に形成されており、
前記支柱部のうち前記実装基板と向き合う実装面（２２ｂ）は、外形が非対称であり、前記実装基板との位置合わせに用いられる位置合わせ部（２２１）である、慣性センサ。
［請求項１］
慣性センサの製造方法であって、
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内側に向かって延設された支柱部（２２）とを有する微小振動体（２）を用意することと、
用意した前記微小振動体の外寸を測定することと、
複数の電極部（５３）を有し、前記微小振動体が搭載される実装基板（３）を用意することと、
前記微小振動体が複数の前記電極部に距離を隔てて囲まれた状態で、前記微小振動体を前記実装基板に搭載することと、を含み、
前記実装基板を用意することにおいては、測定して得られた前記微小振動体の外寸数値に基づいて、前記微小振動体の前記曲面部のうち前記支柱部とは反対側の端部であるリム（２１１）から所定の距離を隔てた位置に複数の前記電極部を形成する、慣性センサの製造方法。
［請求項２］
複数の前記電極部を形成することにおいては、測定して得られた前記微小振動体の外寸数値に基づいて、マスクレス露光機を用いたパターニングにより行う、請求項１に記載の慣性センサの製造方法。
［請求項３］
複数の前記電極部を形成することにおいては、測定して得られた前記微小振動体の外寸数値に基づいたマスクを作成し、前記マスクを用いたパターニングにより行う、請求項１に記載の慣性センサの製造方法。
［請求項４］
前記微小振動体を前記実装基板に搭載することにおいては、前記微小振動体のうち前記リムと前記実装基板の複数の前記電極部との間の距離を測定し、前記微小振動体と前記実装基板との位置合わせを行う、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の慣性センサの製造方法。
［請求項５］
前記微小振動体を用意することにおいては、前記支柱部のうち前記実装基板と向き合う実装面（２２ｂ）に第１アライメントマーク（２４）を付し、
前記実装基板を用意することにおいては、前記第１アライメントマークと対をなす第２アライメントマーク（４３）を付した前記実装基板を用意し、
前記微小振動体を前記実装基板に搭載することにおいては、前記第１アライメントマークおよび前記第２アライメントマークを用いて、前記微小振動体と前記実装基板との位置合わせを行う、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の慣性センサの製造方法。
［請求項６］
前記微小振動体を前記実装基板に搭載することにおいては、前記微小振動体のうち前記リムと前記実装基板の複数の前記電極部との間の静電容量を測定し、前記微小振動体と前記実装基板との位置合わせを行う、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の慣性センサの製造方法。
［請求項７］
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内側に向かって延設された支柱部（２２）とを有する微小振動体（２）と、
複数の電極部（５３）を有し、前記微小振動体の一部が接続される実装基板（３）と、を備え、
前記曲面部のうち前記支柱部とは反対側の端部をリム（２１１）とし、前記実装基板のうち前記支柱部が接合される面を接合面として、前記微小振動体は、前記実装基板との位置合わせに用いられる第１アライメントマーク（２４）を有すると共に、前記接合面に対する法線方向から見たとき、前記リムの外形が真円とは異なる形状であるか、または前記支柱部が前記曲面部の中心とは異なる位置に形成されており、
前記実装基板は、前記第１アライメントマークと対をなす第２アライメントマーク（４３）を有し、
複数の前記電極部は、前記リムの外形に沿って、互いに離れて配置されている、慣性センサ。
［請求項８］
前記第１アライメントマークは、前記支柱部に形成されている、請求項７に記載の慣性センサ。
［請求項９］
前記第１アライメントマークおよび前記第２アライメントマークは、それぞれ複数形成され、かつ全体として非対称に配置されている、請求項７または８に記載の慣性センサ。
［請求項１０］
前記第２アライメントマークは、前記実装基板のうち前記第１アライメントマークと向き合う領域よりも外側の領域に配置されている、請求項７ないし９のいずれか１つに記載の慣性センサ。
［請求項１１］
前記リムは、前記実装基板のうち前記支柱部が接合される面に対する法線方向から見て、外形が真円とは異なる形状であり、
複数の前記電極部は、前記リムの外形に沿って配置されている、請求項７ないし１０のいずれか１つに記載の慣性センサ。
［請求項１２］
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内側に向かって延設された支柱部（２２）とを有する微小振動体（２）と、
複数の電極部（５３）を有し、前記微小振動体の一部が接続される実装基板（３）と、を備え、
前記曲面部のうち前記支柱部とは反対側の端部をリム（２１１）とし、前記実装基板のうち前記支柱部が接合される面を接合面として、前記微小振動体は、前記接合面に対する法線方向から見たとき、前記リムの外形が真円とは異なる形状であるか、または前記支柱部が前記曲面部の中心とは異なる位置に形成されており、
前記支柱部のうち前記実装基板と向き合う実装面（２２ｂ）は、外形が非対称であり、前記実装基板との位置合わせに用いられる位置合わせ部（２２１）である、慣性センサ。
【符号の説明】
【0084】
２ 微小振動体
２１ 曲面部
２１１ リム
２２ 支柱部
２２１ 位置合わせ部（底部）
２２ｂ 実装面
２４ 第１アライメントマーク
３ 実装基板
４３ 第２アライメントマーク
５３ 電極部
２１ 曲面部
２１１ リム
２２ 支柱部
２２１ 位置合わせ部（底部）
２２ｂ 実装面
２４ 第１アライメントマーク
３ 実装基板
４３ 第２アライメントマーク
５３ 電極部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図10E】
【図10F】
【図10G】
【図10H】
【図10I】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図11E】
【図11F】
【図11G】
【図11H】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】