慣性センサモジュール
【課題】 衝撃による圧電振動素子の剥がれを防ぐ。
【解決手段】 音叉形状又はＨ形状の圧電振動素子と、この圧電振動素子が搭載される圧電振動素子搭載パッドと第一の外部端子とを有する素子搭載部材と、圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持するための第一の蓋部材と、素子搭載部材と第一の蓋部材との表面に設けられるポリイミド又はシリコンからなる樹脂部とから構成される慣性センサと、慣性センサと電気的に接続する慣性センサ接続パッドと第二の外部端子とを有し、慣性センサを搭載するモジュール部材と、慣性センサの周囲を気密の環境に維持するための第二の蓋部材と、を備えて構成される。
【解決手段】 音叉形状又はＨ形状の圧電振動素子と、この圧電振動素子が搭載される圧電振動素子搭載パッドと第一の外部端子とを有する素子搭載部材と、圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持するための第一の蓋部材と、素子搭載部材と第一の蓋部材との表面に設けられるポリイミド又はシリコンからなる樹脂部とから構成される慣性センサと、慣性センサと電気的に接続する慣性センサ接続パッドと第二の外部端子とを有し、慣性センサを搭載するモジュール部材と、慣性センサの周囲を気密の環境に維持するための第二の蓋部材と、を備えて構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に用いられる慣性センサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子機器には圧電振動子や圧電発振器が用いられている。例えば、圧電振動子の代表的なものとして、水晶を用いた種々の水晶振動子が開発されている。
ここで、圧電振動子である水晶振動子について説明する。
水晶振動子は、水晶片に電極が形成された水晶振動素子と、水晶振動素子が搭載される素子搭載部材と、水晶振動素子を気密封止する蓋部材とから主に構成される。
【０００３】
この水晶振動子は、水晶片の表裏面において対向するように水晶片に電極が設けられた水晶振動素子を収納し保護する素子搭載部材の形状の違いによって、大きく分けて２種類のものが開発されている。かかる水晶振動子の構成には、一例として、容器となる素子搭載部材に形成された凹部に前記水晶振動素子を搭載し平板状の蓋部材を素子搭載部材に接合した構造の水晶振動子と、平板状のベースと呼ばれる素子搭載部材上に前記水晶振動素子を搭載し凹部を有する蓋部材を素子搭載部材に接合した構造の水晶振動子とがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前者の水晶振動子は、圧電振動素子である水晶振動素子を保護する素子搭載部材として、凹部が形成された素子搭載部材が用いられる。この素子搭載部材は、例えば、セラミックからなる平板を１層目とし、その平板上に、２層目としてセラミックからなる枠を積層して凹部が形成されている。
【０００５】
この素子搭載部材は、凹部が設けられる主面上に金属膜からなるメタライズ層が形成されている。また、素子搭載部材は、凹部内に露出する基板上に搭載パッドが設けられている。その搭載パッドには、導電性接着剤を介して水晶片に電極が形成された水晶振動素子が搭載される。
水晶振動素子は、水晶の両主面である表裏面において、互いに向かい合う位置に電極が形成されている。また、水晶片には、これら電極のそれぞれから水晶片の一方の端部まで引回された２つ一対の引回しパターンが形成されている。これら引回しパターンは、互いに向かい合わない位置となるように設けられている。
【０００６】
蓋部材は、平板状に形成されており、前記素子搭載部材のメタライズ層と対応する位置に封止材が設けられている。
これにより、水晶振動子は、前記水晶振動素子を搭載した前記素子搭載部材のメタライズ層と前記蓋部材の封止材とを接合することにより形成される。
【０００７】
このように構成される水晶振動子に用いられる水晶振動子素子は、例えば、平板状の水晶片に代えて、水晶片が音叉型に形成された水晶振動素子を素子搭載部材に搭載する場合もある。この水晶振動子は、角速度センサとなる慣性センサとして用いることができる。
この場合の電極は、音叉を構成する一方の腕部において、外周面となる４面のうち対向する２面毎に同極同士が設けられ、他方の腕部において、対向する２面に異極電極同士が並ぶように設けられている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
なお、水晶振動子に、少なくとも発振回路を備えた集積回路素子を電気的に接続して構成した圧電発振器が、種々、提案されている。
【０００９】
例えば、前記集積回路素子を搭載した容器を前記圧電振動子に機械的・電気的に接続した構造の圧電発振器（例えば、特許文献３参照）、平板状の基板部の両主面に枠部を設けて２つの凹部に圧電振動素子である水晶振動素子と集積回路素子とを搭載した構造の圧電発振器（例えば、特許文献４参照）、圧電振動子の素子搭載部材において凹部が設けられる主面とは反対側の主面に集積回路素子を搭載しつつ四隅から脚状の通電部を設けて外部端子とした構造の圧電発振器（例えば、特許文献５参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−３２４８５２号公報
【特許文献２】特開２００５−１５６３９５号公報
【特許文献３】特開２００９−０１６９５７号公報
【特許文献４】特開２００９−０１６９５０号公報
【特許文献５】特開２００９−０１６９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、近年では、電子機器の小型化に伴い、その電子機器に搭載される電子部品も小型化されてきている。電子部品である圧電振動子及び圧電発振器も例外ではなく、小型化されてきている。
このような状況において、素子搭載部材に搭載される水晶振動素子等の圧電振動素子は、従来よりも小型に形成されることとなるが、圧電効果による圧電振動素子の振動を阻害しないように保持することは困難になってきている。
【００１２】
例えば、圧電振動子及び圧電発振器において、内部に備える圧電振動素子を落下による衝撃に耐えられるようにするには、導電性接着剤の塗布量を多くする必要があるが、この導電性接着剤の塗布量を多くすると、圧電振動素子の振動部分に導電性接着剤が入り込んでしまい、振動漏れの原因となる恐れがある。
また、導電性接着剤の塗布量を少なくすると、搭載パッドから圧電振動素子が剥がれる恐れがある。振動漏れを起こさない程度の量で導電性接着剤を用いた場合、落下による衝撃は、圧電振動素子が導電性接着剤から剥がれるか、又は、硬化した導電性接着剤が搭載パッドから剥がれることにより、衝撃によるエネルギーが吸収されると考察される。したがって、導電性接着剤による圧電振動素子の素子搭載部材への搭載が困難になってきている。
【００１３】
そこで、本発明は、衝撃による圧電振動素子の剥がれを防ぐ慣性センサモジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するため、本発明は、慣性センサモジュールであって、音叉形状又はＨ形状の圧電振動素子と、この圧電振動素子が搭載される圧電振動素子搭載パッドと第一の外部端子とを有する素子搭載部材と、前記圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持するための第一の蓋部材から構成される慣性センサと、前記素子搭載部材と第一の蓋部材との表面に設けられるポリイミド又はシリコンからなる樹脂部と、前記慣性センサと電気的に接続する慣性センサ接続パッドと第二の外部端子とを有し、前記慣性センサを搭載するモジュール部材と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記慣性センサの第一の外部端子が前記樹脂部より露出しており、前記慣性センサの前記第一の外部端子と前記モジュール部材の慣性センサ接続パッドとワイヤーボンディングにより電気的に接続しても良い。
【００１６】
また、本発明は、慣性センサと電気的に接続し、少なくとも発振回路を有する集積回路素子を備えても良い。
また、本発明は、前記慣性センサの周囲を気密の環境に維持するため前記モジュール部材に接合される第二の蓋部材を備えても良い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の慣性センサモジュールによれば、慣性センサの構成要素である素子塔載部材と蓋部材とが接合された状態でポリイミド又はシリコンからなる樹脂部がその周囲を被覆しており、樹脂部を挟んで慣性センサがモジュール部材に搭載される。これにより、本発明の慣性センサモジュールは、樹脂部が落下等による衝撃を吸収して、慣性センサ内の圧電振動素子の素子塔載部材からの剥がれを防ぐことができる。
【００１８】
また、本発明の慣性センサモジュールは、慣性センサの第一の外部端子が樹脂部より露出しており、慣性センサの第一の外部端子と前記モジュール部材の慣性センサ接続パッドとワイヤーボンディングにより電気的に接続されているので、樹脂部が衝撃により変形しても、慣性センサとモジュール部材との電気的接続を維持させることができる。
【００１９】
また、また、本発明の慣性センサモジュールは、慣性センサと電気的に接続し、少なくとも発振回路を有する集積回路素子を備えることにより、外部からの衝撃が加わっても、内部の圧電振動素子が剥がれることがないので、安定した動作を行う発振器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る慣性センサモジュールの一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】慣性センサの一例を示す分解斜視図である。
【図４】（ａ）は図３のＢ−Ｂ断面図であり、（ｂ）は慣性センサに外部端子を除いて樹脂部が被覆された状態の一例を示す模式図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に係る慣性センサモジュールの一例を示す模式図である。
【図６】本発明の第三の実施形態に係る慣性センサモジュールの一例を示す模式図である。
【図７】本発明の第四の実施形態に係る慣性センサモジュールの一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明に用いる図面では、説明を明確にするために、一部誇張して記載した構成が示されている。また、各実施形態の説明において、同一要素には同一符号を記載し、重複した説明を省略する。
【００２２】
（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態に係る慣性センサモジュールの一例を示す分解斜視図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図３は慣性センサの一例を示す分解斜視図である。図４（ａ）は図３のＢ−Ｂ断面図であり、（ｂ）は慣性センサに外部端子を除いて樹脂部が被覆された状態の一例を示す模式図である。
なお、図４（ａ）は、図の複雑さを回避するために、慣性センサモジュール１００の構成を簡略して図示している。
図１に示すように、本発明の第一の実施形態に係る慣性センサモジュール１０１は、慣性センサ１００、樹脂部１１０、モジュール部材１２０Ａ、第二の蓋部材１３０とから主に構成されている。
なお、モジュールとは、少なくとも電子部品を他の部材に搭載した構造の物をいう。
【００２３】
ここで、図３及び図４（ａ）に示すように、慣性センサ１００は、素子搭載部材１０Ａ、圧電振動素子２０、第一の蓋部材３０とから構成されている。
【００２４】
図３に示すように、圧電振動素子２０は、例えば、水晶からなり音叉構造となっている。
例えば、圧電振動素子２０は、基部２１とこの基部２１の両端から平行に延出する２つ一対の四角柱状の腕部２２とで音叉構造を形成している。また、圧電振動素子２０は、基部２１と腕部２２とに導電性膜からなる配線パターン２３が設けられている。
【００２５】
配線パターン２３は、励振電極部２３Ａと搭載端子部２３Ｂと引回しパターン２３Ｃとを有する。例えば、配線パターン２３は、腕部２２、２２において、同極となる導電性膜が互いに向かい合うように設けられる励振電極部２３Ａを有する。また、配線パターン２３は、基部２１において、異極となる導電性膜が並んで設けられる搭載端子部２３Ｂを有する。さらに、配線パターン２３は、同極となる励振電極部２３Ａと搭載端子部２３Ｂとを電気的に接続する引回しパターン２３Ｃを有する。
【００２６】
図３及び図４（ａ）に示すように、素子搭載部材１０Ａは、例えばセラミックからなり、一方の主面に凹部１１Ａを有し平面視四角形に形成されている。この素子搭載部材１０Ａは、凹部１１Ａ内に２つ一対の圧電振動素子搭載パッドＰが設けられ、凹部１１Ａが設けられた主面とは反対側の主面の四隅に第一の外部端子Ｇが設けられている。
これら４つの第一の外部端子Ｇのうち所定の２つの第一の外部端子Ｇは、内部配線（図示せず）を介して圧電振動素子搭載パッドＰと電気的に接続されている。
また、素子搭載部材１０Ａの凹部１１Ａが形成されている一方の主面には、後述する蓋部材３０を接合するための金属膜Ｍが設けられている。
【００２７】
図３及び図４（ａ）に示すように、第一の蓋部材３０は、例えば、平板状に形成されており、一方の主面に封止材３１が設けられている。この封止材３１は、素子搭載部材１０Ａに設けられる金属膜Ｍと対向するように設けられている。
【００２８】
このように構成される慣性センサ１００は、素子搭載部材１０Ａの圧電振動素子搭載パッドＰに導電性接着剤Ｄを介して圧電振動素子２０を搭載し、第一の蓋部材３０で素子搭載部材１０Ａの凹部１１Ａを気密封止して形成される。
例えば、慣性センサ１００を製造する場合は、まず、圧電振動素子搭載パッドＰに導電性接着剤Ｄを塗布した状態にして、この導電性接着剤Ｄに圧電振動素子２０の搭載端子部２３Ｂを接着させる。このようにして、圧電振動素子２０を素子搭載部材１０Ａに搭載する。その後、第一の蓋部材３０を素子搭載部材１０Ａに接合する。ここで、第一の蓋部材３０の封止材３１を素子搭載部材１０の凹部１１Ａを塞ぐように金属膜Ｍに接触させて、真空雰囲気中で加熱処理を行う。これにより、第一の蓋部材３０は、素子搭載部材１０Ａに接合され、圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持する。このようにして慣性センサ１００は製造される。
【００２９】
なお、圧電振動素子２０を音叉型構造として説明したが、これに限定されず、Ｈ型の圧電振動素子を用いても良い。
Ｈ型構造の圧電振動素子は、例えば、基部とこの基部の両端から平行に延出する２つ一対の四角柱状の励振腕部と、これら励振腕部とは反対の方向に基部から延出する２つ一対の検出腕部でＨ型構造を形成している。また、この圧電振動素子は、これら検出腕部の間であって基部から延出する固定部を備えており、基部、励振腕部、検出腕部、固定部に金属膜からなる配線パターンが形成されている。
【００３０】
配線パターンは、励振腕部において、同極となる金属膜が互いに向かい合うように設けられる励振電極部を有する。また、配線パターンは、検出腕部において、同極となる金属膜が互いに向かい合いつつ異極同士が並ぶように設けられる検出電極部を有する。また、配線パターンは、これら励振電極部を固定部の端部まで引回しつつ、検出電極部を固定部の端部まで引回し、引回された端部が搭載端子部となっている。
なお、所定の大きさとは、圧電振動素子の振動を阻害しない領域内に収まる大きさをいう。このように構成しても、圧電振動素子は、慣性センサ素子として機能することとなる。
【００３１】
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、樹脂部１１０は、可撓性を有するポリイミド又はシリコンからなり、接合された素子搭載部材１０Ａと第一の蓋部材３０との外側に全体を被覆するように設けられている。
つまり、樹脂部１１０は、素子搭載部材１０Ａに設けられている第一の外部端子Ｇを除いて、慣性センサ１００の外表面に設けられる。
例えば、樹脂部１１０は、以下のようにして慣性センサ１００に設けられる。まず、樹脂部１１０が感光性のポリイミドからなる場合、硬化していないポリイミドを慣性センサ１００の全外表面に付着させ、光を当てて硬化させる。その後、第一の外部端子Ｇの部分にかかるポリイミドをエッチングにより除去して、第一の外部端子Ｇを露出させる。
【００３２】
また、例えば、樹脂部１１０がシリコンからなる場合、硬化していないシリコンを慣性センサ１００の全外表面に付着させ、硬化させる。その後、第一の外部端子Ｇの部分にかかるシリコンをエッチングにより除去して第一の外部端子Ｇを露出させる。
なお、樹脂部１１０は、シート状に加工されたポリイミド又はシリコンを用いても良い。この場合、シート状に加工されたポリイミド又はシリコンを、第一の外部端子Ｇを除いて慣性センサ１００の全外表面に貼り付ける。
このように、樹脂部１１０は、容易に慣性センサ１００に設けることができる。
【００３３】
図１及び図２に示すように、モジュール部材１２０Ａは、例えば、一方の主面に凹部１２１Ａを有し、この凹部１２１Ａ内に慣性センサ１００と電気的に接続する慣性センサ接続パッドＳＰが設けられ、他方の主面に第二の外部端子Ｇ２が設けられている。また、モジュール部材１２０Ａは、凹部１２１Ａが設けられる一方の主面に金属膜Ｍ２が設けられている。この金属膜Ｍ２は、後述する第二の蓋部材１３０を接合する際に用いられる。
【００３４】
なお、樹脂部１１０が被覆された慣性センサ１００は、接合材（図示せず）によりモジュール部材１２０Ａの凹部１２１Ａ内に接合される。このとき、慣性センサ１００は、外部端子Ｇをモジュール部材１２０Ａの凹部１２１Ａの開口側を向くようにしてモジュール部材１２０Ａに接合される。
【００３５】
また、モジュール部材１２０Ａは、凹部１２１Ａ内に慣性センサ１００が搭載され、慣性センサ１００の第一の外部端子Ｇと慣性センサ接続パッドＳＰとが電気的に接続される。
ここで、慣性センサ１００の第一の外部端子Ｇと慣性センサ接続パッドＳＰとは、ワイヤーボンディングにより接続される。つまり、金属線Ｌの一方の端部を慣性センサ１００の第一の外部端子Ｇに接続し、この金属線Ｌの他方の端部をモジュール部材１２０Ａの慣性センサ接続パッドＳＰに接続する。これにより、慣性センサ１００の第一の外部端子Ｇと慣性センサ接続パッドＳＰとが電気的に接続される。
【００３６】
なお、モジュール部材１２０Ａの各慣性センサ接続パッドＳＰは、内部配線（図示せず）を介して、それぞれの第二の外部端子Ｇ２と電気的に接続している。
【００３７】
第二の蓋部材１３０は、例えば、平板状に形成されており、一方の主面に封止材１３１が設けられている。この封止材１３１はモジュール部材１２０Ａに設けられる金属膜Ｍ２と対向するように設けられている。
第二の蓋部材１３０は、モジュール部材１２０Ａと接合することで慣性センサ１００の周囲を気密の環境に維持する。
例えば、第二の蓋部材１３０は、凹部１２１Ａ内に慣性センサ１００を搭載したモジュール部材１２０Ａの金属膜Ｍ２に、封止材１３１を重ねた状態で加熱されることでモジュール部材１２０Ａに接合される。
【００３８】
このように、本発明の第一の実施形態に係る慣性センサモジュール１０１は、慣性センサ１００が、樹脂部１１０を介してモジュール部材１２０Ａに搭載されることにより、モジュール部材１２０Ａに衝撃が加わっても、樹脂部１１０が可撓性により撓むため、内部の慣性センサ１００内に設けられた圧電振動素子２０に係る衝撃を小さくすることができる。
これにより、本発明の第一の実施形態に係る慣性センサモジュール１０１は、外部から衝撃が加わっても、内部の圧電振動素子２０にかかる衝撃が緩和され、圧電振動素子２０が素子搭載部材１０Ａから剥がれるのを防ぐことができる。
【００３９】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態に係る慣性センサモジュールについて説明する。
図５は、本発明の第二の実施形態に係る慣性センサモジュールの一例を示す模式図である。なお、図５は、図の複雑さを回避するために、慣性センサ１００の構成を簡略して図示している。
図５に示すように、本発明の第二の実施形態に係る慣性センサモジュール１０２は、気密封止されている慣性センサ１００に集積回路素子１４０が電気的に接続されている点で第一の実施形態と異なる。
本発明の第二の実施形態に係る慣性センサモジュール１０２は、慣性センサ１００、樹脂部１１０、モジュール部材１２０Ｂ、第二の蓋部材１３０、集積回路素子１４０とから主に構成されている。
【００４０】
なお、慣性センサ１００は、第一の実施形態と同様に、素子搭載部材１０Ａと、圧電振動素子２０と蓋部材３０とから主に構成されている。
【００４１】
集積回路素子１４０は、少なくとも発振回路を備えており、慣性センサ１００の圧電振動素子２０と電気的に接続されている。
例えば、集積回路素子１４０は、回路形成面に圧電振動素子２０からの発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された出力信号は後述するモジュール部材１２０Ｂの第二の外部端子Ｇ２を介して慣性センサモジュール１０２の外へ出力される。発振回路で生成される出力信号は、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。
集積回路素子１４０は、後述するモジュール部材１２０Ｂの第２の凹部１２１Ｃ内に露出した基板部１２２Ｂに形成された集積回路素子搭載パッドＩＣＰに半田等の導電性接合材を介して搭載されている。
【００４２】
図５に示すように、モジュール部材１２０Ｂは、基板部１２２Ｂ、第１の枠部１２３Ｂ、第２の枠部１２４Ｂとで主に構成されている。このモジュール部材１２０Ｂは、基板部１２２Ｂの一方の主面に第１の枠部１２３Ｂが設けられて、第１の凹部１２１Ｂが形成されている。また、モジュール部材１２０Ｂの他方の主面に第２の枠部１２４Ｂが設けられて、第２の凹部１２１Ｃが形成されている。
なお、モジュール部材１２０Ｂは、第１の凹部１２１Ｂ内に樹脂部１１０が被覆された慣性センサ１００が搭載され、第２の凹部１２１Ｃ内に集積回路素子１４０が搭載されるようになっている。
【００４３】
なお、このモジュール部材１２０Ｂを構成する基板部１２２Ｂ、第一の枠部１２３Ｂ、第２の枠部１２４Ｂは、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成されている。また、基板部１２２Ｂは、セラミック材が積層した構造となっている。
【００４４】
第１の凹部１２１Ｂ内で露出した基板部１２２Ｂの一方の主面には、２個一対の慣性センサ搭載パッドＳＰが設けられている。
また、図５に示すように、第２の凹部１２１Ｃ内で露出した基板部１２２Ｂの主面には、複数の集積回路素子搭載パッドＩＣＰと２個一対の圧電振動素子測定用パッド（図示せず）が設けられている。基板部１２２Ｂは、その内層に内部配線（図示せず）が設けられている。
【００４５】
また、図５に示すように、第２の枠部１２４の主面には、第二の外部端子Ｇ２が設けられている。
つまり、基板部１２２Ｂの集積回路素子搭載パッドＩＣＰが設けられている主面と平行となる第２の枠部１２４Ｂの主面の４隅には、それぞれ第二の外部端子Ｇ２が設けられている。
【００４６】
ここで、所定の一つの集積回路素子搭載パッドＩＣＰは、所定の一つの第二の外部端子Ｇ２である電源電圧パッドと所定の内部配線を介して接続されている。これにより、電源電圧パッド（所定の一つの外部端子Ｇ２）には、電源電圧が印加されることになる。
【００４７】
また、それぞれの慣性センサ搭載パッドＳＰは、他の所定の内部配線を介して所定の集積回路素子搭載パターンＩＣＰと電気的に接続されている。
なお、圧電振動素子測定用パッドは、慣性センサ搭載パッドＳＰと他の内部配線を介して接続されている。
この圧電振動素子測定用パッドは、第１の凹部１２１Ｂ内に搭載されている慣性センサ１００の圧電振動素子２０の発振周波数やクリスタルインピーダンス等の特性を測定するために用いられる。
【００４８】
したがって、このように第二の実施形態に係る慣性センサモジュール１０２を構成したので、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂部を介して、慣性センサ１００がモジュール部材１２０Ｂに搭載されることにより、モジュール部材１２０Ａに衝撃が加わっても、樹脂部１１０が可撓性により撓み、内部の慣性センサ１００内に設けられた圧電振動素子２０にかかる衝撃を小さくすることができる。
これにより、本発明の第二の実施形態に係る慣性センサモジュール１０２は、外部から衝撃が加わっても、内部の圧電振動素子２０にかかる衝撃が小さいため、圧電振動素子２０が素子搭載部材１０Ａから剥がれるのを防ぐことができる。
【００４９】
（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態に係る慣性センサモジュールについて説明する。
図６は、本発明の第三の実施形態に係る慣性センサモジュールの一例を示す模式図である。なお、図６は、図の複雑さを回避するために、慣性センサ１００の構成を簡略して図示している。
図６に示すように、本発明の第三の実施形態に係る慣性センサモジュール１０３は、慣性センサ１００と集積回路素子１４０とが搭載されるモジュール部材１２０Ｃの構造が異なる点で第二の実施形態と異なる。
【００５０】
モジュール部材１２０Ｃは、基板部１２２Ｃと、第１の枠部１２３Ｃと、第２の枠部１２４Ｃとから構成されている。このモジュール部材１２０Ｃは、平板状の基板部１２２Ｃの一方の主面に第１の枠部１２３Ｃが設けられ、この第１の枠部１２３Ｃに第２の枠部１２４Ｃが設けられた構造となっている。
第１の枠部１２３Ｃは、２つの四角形の環状部が一体となった形状となっており、これら枠状体の外側に位置する部分に第２の枠部１２４Ｃが設けられる。
【００５１】
モジュール部材１２０Ｃには、この第１の枠部１２３Ｃと基板部１２２Ｃとで形成される第１の凹部１２１Ｄ内と第２の凹部１２１Ｅにおいて、第１の凹部１２１Ｄ内に樹脂部１１０が被覆された慣性センサ１００が設けられ、第２の凹部１２１Ｅ内に集積回路素子１４０が搭載される。
【００５２】
また、モジュール部材１２０Ｃは、第１の凹部１２１Ｄを形成する第１の枠部１２３Ｃに慣性センサ搭載パッドＳＰが設けられており、第２の凹部１２１Ｅ内に露出する基板部１２２Ｃに集積回路素子１４０を搭載するための集積回路素子搭載パッドＩＣＰが設けられている。
また、モジュール部材１２０Ｃは、第１の枠部１２３Ｃが設けられる主面とは反対側の主面の四隅に第二の外部端子Ｇ２が設けられている。
【００５３】
なお、所定の慣性センサ搭載パッドＳＰは、所定の集積回路素子搭載パッドＩＣＰと内部配線（図示せず）を介して電気的に接続している。
また、各第二の外部端子Ｇ２は、所定の集積回路素子搭載パッドＩＣＰと内部配線（図示せず）を介して電気的に接続している。
【００５４】
ここで、モジュール部材１２０Ｃは、第２の凹部１２１Ｅ内に集積回路素子１４０が導電性接合材を介して集積回路素子搭載パッドＩＣＰに接合され、第１の凹部１２１Ｄ内であって、樹脂部１１０が被覆された慣性センサ１００が接合材（図示せず）を介して搭載される。
【００５５】
したがって、このように第三の実施形態に係る慣性センサモジュール１０３を構成したので、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂部を介して、慣性センサ１００がモジュール部材１２０Ｃに搭載されるので、モジュール部材１２０Ｃに衝撃が加わっても、樹脂部１１０が可撓性により撓み、内部の慣性センサ１００内に設けられた圧電振動素子２０に係る衝撃を小さくすることができる。
これにより、本発明の第三の実施形態に係る慣性センサモジュール１０３は、外部から衝撃が加わっても、内部の圧電振動素子２０にかかる衝撃が小さいため、圧電振動素子２０が素子搭載部材１０Ａから剥がれるのを防ぐことができる。
【００５６】
（第四の実施形態）
次に、本発明の第四の実施形態に係る慣性センサモジュールについて説明する。
図７は、本発明の第四の実施形態に係る慣性センサモジュールの一例を示す模式図である。なお、図７は、図の複雑さを回避するために、慣性センサ１００の構成を簡略して図示している。
図７に示すように、本発明の第四の実施形態に係る慣性センサモジュール１０４は、第一の実施形態に係る慣性センサモジュール１０１に、別途、容器１６０に収納された集積回路素子１４０と電気的に接続している点で第二の実施形態と異なる。
【００５７】
前記容器１６０は、平板状の基板部１２２Ｄとこの基板部１２２Ｄの一方の主面に設けられる壁部１２３Ｄとから主に構成されており、この基板部１２２Ｄと壁部１２３Ｄとが一体で形成されて凹部１２１Ｆが設けられている。
この容器１６０は、内部に内部配線（図示せず）が設けられ、また、壁部１２３Ｄで囲まれた基板部１２Ｄ上には、集積回路素子搭載パッドＩＣＰが設けられている。また、基板部１２２Ｄの主面と平行となる壁部１２３Ｄの主面には、容器側接続パッドＳＳＰが設けられている。さらに、壁部１２３Ｄが設けられている主面とは反対側の主面に、別途、容器側外部端子ＹＧが設けられている。
【００５８】
所定の集積回路素子搭載パッドＩＣＰは、内部配線（図示せず）を介して容器側接続パッドＳＳＰと電気的に接続している。また、所定の他の集積回路素子搭載パッドＩＣＰは、内部配線（図示せず）を介して容器側外部端子ＹＧと電気的に接続している。
【００５９】
このように構成される本発明の第四の実施形態に係る慣性センサモジュール１０４は、容器１６０の慣性センサ接続パッドＳＳＰと慣性センサモジュール１０１の第二の外部端子Ｇ２とを通電可能な接合材Ｓにより接合することで構成される。
【００６０】
したがって、このように第四の実施形態に係る慣性センサモジュール１０４を構成しても、第二の実施形態と同様の効果を奏する。
【００６１】
なお、前記の実施の形態は一例であって、本発明を限定するものではない。例えば、慣性センサの構成要素である素子塔載部材が凹部を有する構成としつつ平板状の蓋部材で凹部を気密封止する構成としたがこれに限定されず、素子塔載部材を平板状に構成しつつ凹部有する蓋部材でその凹部を気密封止する構成としてもよい。
【００６２】
また、一方の主面に凹部を有するモジュール部材において、このモジュール部材の第二の外部端子Ｇ２側に集積回路素子搭載パッドを設け、この集積回路素子搭載パッドに集積回路素子を導電性接合材を介して接合した構造の慣性センサモジュールとしても良い。
また、このような慣性センサモジュールにおいて、モジュール部材の第二の外部端子に、集積回路素子よりも厚みを有する導電材等で脚状部を形成した構造の慣性センサモジュールとしても良い。
また、慣性センサには、角速度センサと加速度センサとを含むため、本発明の慣性センサモジュールに、角速度センサ又は加速度センサを用いても良い。
【００６３】
また、圧電振動素子２０を構成する圧電素材として水晶を用いた場合を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電振動素子でも構わない。
【００６４】
また、慣性センサを搭載したモジュール部材内に絶縁性樹脂を充填した構造としても良い。このようにすることで、第二の蓋部材１３０を不要としつつ、金属線Ｌが異物と接触するのを防ぐことができる。
また、慣性センサモジュールは、慣性センサの外部端子の位置とモジュール部材の慣性センサ接続パッドの位置とを対応させた状態で用い、この慣性センサをモジュール部材にフリップチップ実装した構造としても良い。このように構成することにより、容易に慣性センサモジュールを製造することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０１、１０２、１０３、１０４ 慣性センサモジュール
１００ 慣性センサ
１１０ 樹脂部
１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ モジュール部材
１２１Ａ、１２１Ｆ 凹部
１２１Ｂ、１２１Ｄ 第１の凹部
１２１Ｃ、１２１Ｅ 第２の凹部
１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄ 基板部
１２３Ｂ、１２３Ｃ 第１の枠部
１２３Ｄ 壁部
１２４Ｂ、１２４Ｃ 第２の枠部
１２５ 封止用導体膜
１２６ ロウ材
１３０ 第二の蓋部材
１４０ 集積回路素子
１６０ 容器
１０Ａ 素子搭載部材
１１Ａ 凹部
２０ 圧電振動素子
２１ 基部
２２ 腕部
２３ 配線パターン
３０ 第一の蓋部材
３１、１３１ 封止材
Ｐ 圧電振動素子搭載パッド
ＳＰ 慣性センサ接続パッド
ＳＳＰ 容器側接続パッド
Ｇ 第一の外部端子
Ｇ２ 第二の外部端子
ＹＧ 容器側外部端子
Ｍ、Ｍ２ 金属膜
ＩＣＰ 集積回路素子搭載パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に用いられる慣性センサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子機器には圧電振動子や圧電発振器が用いられている。例えば、圧電振動子の代表的なものとして、水晶を用いた種々の水晶振動子が開発されている。
ここで、圧電振動子である水晶振動子について説明する。
水晶振動子は、水晶片に電極が形成された水晶振動素子と、水晶振動素子が搭載される素子搭載部材と、水晶振動素子を気密封止する蓋部材とから主に構成される。
【０００３】
この水晶振動子は、水晶片の表裏面において対向するように水晶片に電極が設けられた水晶振動素子を収納し保護する素子搭載部材の形状の違いによって、大きく分けて２種類のものが開発されている。かかる水晶振動子の構成には、一例として、容器となる素子搭載部材に形成された凹部に前記水晶振動素子を搭載し平板状の蓋部材を素子搭載部材に接合した構造の水晶振動子と、平板状のベースと呼ばれる素子搭載部材上に前記水晶振動素子を搭載し凹部を有する蓋部材を素子搭載部材に接合した構造の水晶振動子とがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前者の水晶振動子は、圧電振動素子である水晶振動素子を保護する素子搭載部材として、凹部が形成された素子搭載部材が用いられる。この素子搭載部材は、例えば、セラミックからなる平板を１層目とし、その平板上に、２層目としてセラミックからなる枠を積層して凹部が形成されている。
【０００５】
この素子搭載部材は、凹部が設けられる主面上に金属膜からなるメタライズ層が形成されている。また、素子搭載部材は、凹部内に露出する基板上に搭載パッドが設けられている。その搭載パッドには、導電性接着剤を介して水晶片に電極が形成された水晶振動素子が搭載される。
水晶振動素子は、水晶の両主面である表裏面において、互いに向かい合う位置に電極が形成されている。また、水晶片には、これら電極のそれぞれから水晶片の一方の端部まで引回された２つ一対の引回しパターンが形成されている。これら引回しパターンは、互いに向かい合わない位置となるように設けられている。
【０００６】
蓋部材は、平板状に形成されており、前記素子搭載部材のメタライズ層と対応する位置に封止材が設けられている。
これにより、水晶振動子は、前記水晶振動素子を搭載した前記素子搭載部材のメタライズ層と前記蓋部材の封止材とを接合することにより形成される。
【０００７】
このように構成される水晶振動子に用いられる水晶振動子素子は、例えば、平板状の水晶片に代えて、水晶片が音叉型に形成された水晶振動素子を素子搭載部材に搭載する場合もある。この水晶振動子は、角速度センサとなる慣性センサとして用いることができる。
この場合の電極は、音叉を構成する一方の腕部において、外周面となる４面のうち対向する２面毎に同極同士が設けられ、他方の腕部において、対向する２面に異極電極同士が並ぶように設けられている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
なお、水晶振動子に、少なくとも発振回路を備えた集積回路素子を電気的に接続して構成した圧電発振器が、種々、提案されている。
【０００９】
例えば、前記集積回路素子を搭載した容器を前記圧電振動子に機械的・電気的に接続した構造の圧電発振器（例えば、特許文献３参照）、平板状の基板部の両主面に枠部を設けて２つの凹部に圧電振動素子である水晶振動素子と集積回路素子とを搭載した構造の圧電発振器（例えば、特許文献４参照）、圧電振動子の素子搭載部材において凹部が設けられる主面とは反対側の主面に集積回路素子を搭載しつつ四隅から脚状の通電部を設けて外部端子とした構造の圧電発振器（例えば、特許文献５参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−３２４８５２号公報
【特許文献２】特開２００５−１５６３９５号公報
【特許文献３】特開２００９−０１６９５７号公報
【特許文献４】特開２００９−０１６９５０号公報
【特許文献５】特開２００９−０１６９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、近年では、電子機器の小型化に伴い、その電子機器に搭載される電子部品も小型化されてきている。電子部品である圧電振動子及び圧電発振器も例外ではなく、小型化されてきている。
このような状況において、素子搭載部材に搭載される水晶振動素子等の圧電振動素子は、従来よりも小型に形成されることとなるが、圧電効果による圧電振動素子の振動を阻害しないように保持することは困難になってきている。
【００１２】
例えば、圧電振動子及び圧電発振器において、内部に備える圧電振動素子を落下による衝撃に耐えられるようにするには、導電性接着剤の塗布量を多くする必要があるが、この導電性接着剤の塗布量を多くすると、圧電振動素子の振動部分に導電性接着剤が入り込んでしまい、振動漏れの原因となる恐れがある。
また、導電性接着剤の塗布量を少なくすると、搭載パッドから圧電振動素子が剥がれる恐れがある。振動漏れを起こさない程度の量で導電性接着剤を用いた場合、落下による衝撃は、圧電振動素子が導電性接着剤から剥がれるか、又は、硬化した導電性接着剤が搭載パッドから剥がれることにより、衝撃によるエネルギーが吸収されると考察される。したがって、導電性接着剤による圧電振動素子の素子搭載部材への搭載が困難になってきている。
【００１３】
そこで、本発明は、衝撃による圧電振動素子の剥がれを防ぐ慣性センサモジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するため、本発明は、慣性センサモジュールであって、音叉形状又はＨ形状の圧電振動素子と、この圧電振動素子が搭載される圧電振動素子搭載パッドと第一の外部端子とを有する素子搭載部材と、前記圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持するための第一の蓋部材から構成される慣性センサと、前記素子搭載部材と第一の蓋部材との表面に設けられるポリイミド又はシリコンからなる樹脂部と、前記慣性センサと電気的に接続する慣性センサ接続パッドと第二の外部端子とを有し、前記慣性センサを搭載するモジュール部材と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記慣性センサの第一の外部端子が前記樹脂部より露出しており、前記慣性センサの前記第一の外部端子と前記モジュール部材の慣性センサ接続パッドとワイヤーボンディングにより電気的に接続しても良い。
【００１６】
また、本発明は、慣性センサと電気的に接続し、少なくとも発振回路を有する集積回路素子を備えても良い。
また、本発明は、前記慣性センサの周囲を気密の環境に維持するため前記モジュール部材に接合される第二の蓋部材を備えても良い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の慣性センサモジュールによれば、慣性センサの構成要素である素子塔載部材と蓋部材とが接合された状態でポリイミド又はシリコンからなる樹脂部がその周囲を被覆しており、樹脂部を挟んで慣性センサがモジュール部材に搭載される。これにより、本発明の慣性センサモジュールは、樹脂部が落下等による衝撃を吸収して、慣性センサ内の圧電振動素子の素子塔載部材からの剥がれを防ぐことができる。
【００１８】
また、本発明の慣性センサモジュールは、慣性センサの第一の外部端子が樹脂部より露出しており、慣性センサの第一の外部端子と前記モジュール部材の慣性センサ接続パッドとワイヤーボンディングにより電気的に接続されているので、樹脂部が衝撃により変形しても、慣性センサとモジュール部材との電気的接続を維持させることができる。
【００１９】
また、また、本発明の慣性センサモジュールは、慣性センサと電気的に接続し、少なくとも発振回路を有する集積回路素子を備えることにより、外部からの衝撃が加わっても、内部の圧電振動素子が剥がれることがないので、安定した動作を行う発振器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る慣性センサモジュールの一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】慣性センサの一例を示す分解斜視図である。
【図４】（ａ）は図３のＢ−Ｂ断面図であり、（ｂ）は慣性センサに外部端子を除いて樹脂部が被覆された状態の一例を示す模式図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に係る慣性センサモジュールの一例を示す模式図である。
【図６】本発明の第三の実施形態に係る慣性センサモジュールの一例を示す模式図である。
【図７】本発明の第四の実施形態に係る慣性センサモジュールの一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明に用いる図面では、説明を明確にするために、一部誇張して記載した構成が示されている。また、各実施形態の説明において、同一要素には同一符号を記載し、重複した説明を省略する。
【００２２】
（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態に係る慣性センサモジュールの一例を示す分解斜視図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図３は慣性センサの一例を示す分解斜視図である。図４（ａ）は図３のＢ−Ｂ断面図であり、（ｂ）は慣性センサに外部端子を除いて樹脂部が被覆された状態の一例を示す模式図である。
なお、図４（ａ）は、図の複雑さを回避するために、慣性センサモジュール１００の構成を簡略して図示している。
図１に示すように、本発明の第一の実施形態に係る慣性センサモジュール１０１は、慣性センサ１００、樹脂部１１０、モジュール部材１２０Ａ、第二の蓋部材１３０とから主に構成されている。
なお、モジュールとは、少なくとも電子部品を他の部材に搭載した構造の物をいう。
【００２３】
ここで、図３及び図４（ａ）に示すように、慣性センサ１００は、素子搭載部材１０Ａ、圧電振動素子２０、第一の蓋部材３０とから構成されている。
【００２４】
図３に示すように、圧電振動素子２０は、例えば、水晶からなり音叉構造となっている。
例えば、圧電振動素子２０は、基部２１とこの基部２１の両端から平行に延出する２つ一対の四角柱状の腕部２２とで音叉構造を形成している。また、圧電振動素子２０は、基部２１と腕部２２とに導電性膜からなる配線パターン２３が設けられている。
【００２５】
配線パターン２３は、励振電極部２３Ａと搭載端子部２３Ｂと引回しパターン２３Ｃとを有する。例えば、配線パターン２３は、腕部２２、２２において、同極となる導電性膜が互いに向かい合うように設けられる励振電極部２３Ａを有する。また、配線パターン２３は、基部２１において、異極となる導電性膜が並んで設けられる搭載端子部２３Ｂを有する。さらに、配線パターン２３は、同極となる励振電極部２３Ａと搭載端子部２３Ｂとを電気的に接続する引回しパターン２３Ｃを有する。
【００２６】
図３及び図４（ａ）に示すように、素子搭載部材１０Ａは、例えばセラミックからなり、一方の主面に凹部１１Ａを有し平面視四角形に形成されている。この素子搭載部材１０Ａは、凹部１１Ａ内に２つ一対の圧電振動素子搭載パッドＰが設けられ、凹部１１Ａが設けられた主面とは反対側の主面の四隅に第一の外部端子Ｇが設けられている。
これら４つの第一の外部端子Ｇのうち所定の２つの第一の外部端子Ｇは、内部配線（図示せず）を介して圧電振動素子搭載パッドＰと電気的に接続されている。
また、素子搭載部材１０Ａの凹部１１Ａが形成されている一方の主面には、後述する蓋部材３０を接合するための金属膜Ｍが設けられている。
【００２７】
図３及び図４（ａ）に示すように、第一の蓋部材３０は、例えば、平板状に形成されており、一方の主面に封止材３１が設けられている。この封止材３１は、素子搭載部材１０Ａに設けられる金属膜Ｍと対向するように設けられている。
【００２８】
このように構成される慣性センサ１００は、素子搭載部材１０Ａの圧電振動素子搭載パッドＰに導電性接着剤Ｄを介して圧電振動素子２０を搭載し、第一の蓋部材３０で素子搭載部材１０Ａの凹部１１Ａを気密封止して形成される。
例えば、慣性センサ１００を製造する場合は、まず、圧電振動素子搭載パッドＰに導電性接着剤Ｄを塗布した状態にして、この導電性接着剤Ｄに圧電振動素子２０の搭載端子部２３Ｂを接着させる。このようにして、圧電振動素子２０を素子搭載部材１０Ａに搭載する。その後、第一の蓋部材３０を素子搭載部材１０Ａに接合する。ここで、第一の蓋部材３０の封止材３１を素子搭載部材１０の凹部１１Ａを塞ぐように金属膜Ｍに接触させて、真空雰囲気中で加熱処理を行う。これにより、第一の蓋部材３０は、素子搭載部材１０Ａに接合され、圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持する。このようにして慣性センサ１００は製造される。
【００２９】
なお、圧電振動素子２０を音叉型構造として説明したが、これに限定されず、Ｈ型の圧電振動素子を用いても良い。
Ｈ型構造の圧電振動素子は、例えば、基部とこの基部の両端から平行に延出する２つ一対の四角柱状の励振腕部と、これら励振腕部とは反対の方向に基部から延出する２つ一対の検出腕部でＨ型構造を形成している。また、この圧電振動素子は、これら検出腕部の間であって基部から延出する固定部を備えており、基部、励振腕部、検出腕部、固定部に金属膜からなる配線パターンが形成されている。
【００３０】
配線パターンは、励振腕部において、同極となる金属膜が互いに向かい合うように設けられる励振電極部を有する。また、配線パターンは、検出腕部において、同極となる金属膜が互いに向かい合いつつ異極同士が並ぶように設けられる検出電極部を有する。また、配線パターンは、これら励振電極部を固定部の端部まで引回しつつ、検出電極部を固定部の端部まで引回し、引回された端部が搭載端子部となっている。
なお、所定の大きさとは、圧電振動素子の振動を阻害しない領域内に収まる大きさをいう。このように構成しても、圧電振動素子は、慣性センサ素子として機能することとなる。
【００３１】
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、樹脂部１１０は、可撓性を有するポリイミド又はシリコンからなり、接合された素子搭載部材１０Ａと第一の蓋部材３０との外側に全体を被覆するように設けられている。
つまり、樹脂部１１０は、素子搭載部材１０Ａに設けられている第一の外部端子Ｇを除いて、慣性センサ１００の外表面に設けられる。
例えば、樹脂部１１０は、以下のようにして慣性センサ１００に設けられる。まず、樹脂部１１０が感光性のポリイミドからなる場合、硬化していないポリイミドを慣性センサ１００の全外表面に付着させ、光を当てて硬化させる。その後、第一の外部端子Ｇの部分にかかるポリイミドをエッチングにより除去して、第一の外部端子Ｇを露出させる。
【００３２】
また、例えば、樹脂部１１０がシリコンからなる場合、硬化していないシリコンを慣性センサ１００の全外表面に付着させ、硬化させる。その後、第一の外部端子Ｇの部分にかかるシリコンをエッチングにより除去して第一の外部端子Ｇを露出させる。
なお、樹脂部１１０は、シート状に加工されたポリイミド又はシリコンを用いても良い。この場合、シート状に加工されたポリイミド又はシリコンを、第一の外部端子Ｇを除いて慣性センサ１００の全外表面に貼り付ける。
このように、樹脂部１１０は、容易に慣性センサ１００に設けることができる。
【００３３】
図１及び図２に示すように、モジュール部材１２０Ａは、例えば、一方の主面に凹部１２１Ａを有し、この凹部１２１Ａ内に慣性センサ１００と電気的に接続する慣性センサ接続パッドＳＰが設けられ、他方の主面に第二の外部端子Ｇ２が設けられている。また、モジュール部材１２０Ａは、凹部１２１Ａが設けられる一方の主面に金属膜Ｍ２が設けられている。この金属膜Ｍ２は、後述する第二の蓋部材１３０を接合する際に用いられる。
【００３４】
なお、樹脂部１１０が被覆された慣性センサ１００は、接合材（図示せず）によりモジュール部材１２０Ａの凹部１２１Ａ内に接合される。このとき、慣性センサ１００は、外部端子Ｇをモジュール部材１２０Ａの凹部１２１Ａの開口側を向くようにしてモジュール部材１２０Ａに接合される。
【００３５】
また、モジュール部材１２０Ａは、凹部１２１Ａ内に慣性センサ１００が搭載され、慣性センサ１００の第一の外部端子Ｇと慣性センサ接続パッドＳＰとが電気的に接続される。
ここで、慣性センサ１００の第一の外部端子Ｇと慣性センサ接続パッドＳＰとは、ワイヤーボンディングにより接続される。つまり、金属線Ｌの一方の端部を慣性センサ１００の第一の外部端子Ｇに接続し、この金属線Ｌの他方の端部をモジュール部材１２０Ａの慣性センサ接続パッドＳＰに接続する。これにより、慣性センサ１００の第一の外部端子Ｇと慣性センサ接続パッドＳＰとが電気的に接続される。
【００３６】
なお、モジュール部材１２０Ａの各慣性センサ接続パッドＳＰは、内部配線（図示せず）を介して、それぞれの第二の外部端子Ｇ２と電気的に接続している。
【００３７】
第二の蓋部材１３０は、例えば、平板状に形成されており、一方の主面に封止材１３１が設けられている。この封止材１３１はモジュール部材１２０Ａに設けられる金属膜Ｍ２と対向するように設けられている。
第二の蓋部材１３０は、モジュール部材１２０Ａと接合することで慣性センサ１００の周囲を気密の環境に維持する。
例えば、第二の蓋部材１３０は、凹部１２１Ａ内に慣性センサ１００を搭載したモジュール部材１２０Ａの金属膜Ｍ２に、封止材１３１を重ねた状態で加熱されることでモジュール部材１２０Ａに接合される。
【００３８】
このように、本発明の第一の実施形態に係る慣性センサモジュール１０１は、慣性センサ１００が、樹脂部１１０を介してモジュール部材１２０Ａに搭載されることにより、モジュール部材１２０Ａに衝撃が加わっても、樹脂部１１０が可撓性により撓むため、内部の慣性センサ１００内に設けられた圧電振動素子２０に係る衝撃を小さくすることができる。
これにより、本発明の第一の実施形態に係る慣性センサモジュール１０１は、外部から衝撃が加わっても、内部の圧電振動素子２０にかかる衝撃が緩和され、圧電振動素子２０が素子搭載部材１０Ａから剥がれるのを防ぐことができる。
【００３９】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態に係る慣性センサモジュールについて説明する。
図５は、本発明の第二の実施形態に係る慣性センサモジュールの一例を示す模式図である。なお、図５は、図の複雑さを回避するために、慣性センサ１００の構成を簡略して図示している。
図５に示すように、本発明の第二の実施形態に係る慣性センサモジュール１０２は、気密封止されている慣性センサ１００に集積回路素子１４０が電気的に接続されている点で第一の実施形態と異なる。
本発明の第二の実施形態に係る慣性センサモジュール１０２は、慣性センサ１００、樹脂部１１０、モジュール部材１２０Ｂ、第二の蓋部材１３０、集積回路素子１４０とから主に構成されている。
【００４０】
なお、慣性センサ１００は、第一の実施形態と同様に、素子搭載部材１０Ａと、圧電振動素子２０と蓋部材３０とから主に構成されている。
【００４１】
集積回路素子１４０は、少なくとも発振回路を備えており、慣性センサ１００の圧電振動素子２０と電気的に接続されている。
例えば、集積回路素子１４０は、回路形成面に圧電振動素子２０からの発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された出力信号は後述するモジュール部材１２０Ｂの第二の外部端子Ｇ２を介して慣性センサモジュール１０２の外へ出力される。発振回路で生成される出力信号は、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。
集積回路素子１４０は、後述するモジュール部材１２０Ｂの第２の凹部１２１Ｃ内に露出した基板部１２２Ｂに形成された集積回路素子搭載パッドＩＣＰに半田等の導電性接合材を介して搭載されている。
【００４２】
図５に示すように、モジュール部材１２０Ｂは、基板部１２２Ｂ、第１の枠部１２３Ｂ、第２の枠部１２４Ｂとで主に構成されている。このモジュール部材１２０Ｂは、基板部１２２Ｂの一方の主面に第１の枠部１２３Ｂが設けられて、第１の凹部１２１Ｂが形成されている。また、モジュール部材１２０Ｂの他方の主面に第２の枠部１２４Ｂが設けられて、第２の凹部１２１Ｃが形成されている。
なお、モジュール部材１２０Ｂは、第１の凹部１２１Ｂ内に樹脂部１１０が被覆された慣性センサ１００が搭載され、第２の凹部１２１Ｃ内に集積回路素子１４０が搭載されるようになっている。
【００４３】
なお、このモジュール部材１２０Ｂを構成する基板部１２２Ｂ、第一の枠部１２３Ｂ、第２の枠部１２４Ｂは、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成されている。また、基板部１２２Ｂは、セラミック材が積層した構造となっている。
【００４４】
第１の凹部１２１Ｂ内で露出した基板部１２２Ｂの一方の主面には、２個一対の慣性センサ搭載パッドＳＰが設けられている。
また、図５に示すように、第２の凹部１２１Ｃ内で露出した基板部１２２Ｂの主面には、複数の集積回路素子搭載パッドＩＣＰと２個一対の圧電振動素子測定用パッド（図示せず）が設けられている。基板部１２２Ｂは、その内層に内部配線（図示せず）が設けられている。
【００４５】
また、図５に示すように、第２の枠部１２４の主面には、第二の外部端子Ｇ２が設けられている。
つまり、基板部１２２Ｂの集積回路素子搭載パッドＩＣＰが設けられている主面と平行となる第２の枠部１２４Ｂの主面の４隅には、それぞれ第二の外部端子Ｇ２が設けられている。
【００４６】
ここで、所定の一つの集積回路素子搭載パッドＩＣＰは、所定の一つの第二の外部端子Ｇ２である電源電圧パッドと所定の内部配線を介して接続されている。これにより、電源電圧パッド（所定の一つの外部端子Ｇ２）には、電源電圧が印加されることになる。
【００４７】
また、それぞれの慣性センサ搭載パッドＳＰは、他の所定の内部配線を介して所定の集積回路素子搭載パターンＩＣＰと電気的に接続されている。
なお、圧電振動素子測定用パッドは、慣性センサ搭載パッドＳＰと他の内部配線を介して接続されている。
この圧電振動素子測定用パッドは、第１の凹部１２１Ｂ内に搭載されている慣性センサ１００の圧電振動素子２０の発振周波数やクリスタルインピーダンス等の特性を測定するために用いられる。
【００４８】
したがって、このように第二の実施形態に係る慣性センサモジュール１０２を構成したので、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂部を介して、慣性センサ１００がモジュール部材１２０Ｂに搭載されることにより、モジュール部材１２０Ａに衝撃が加わっても、樹脂部１１０が可撓性により撓み、内部の慣性センサ１００内に設けられた圧電振動素子２０にかかる衝撃を小さくすることができる。
これにより、本発明の第二の実施形態に係る慣性センサモジュール１０２は、外部から衝撃が加わっても、内部の圧電振動素子２０にかかる衝撃が小さいため、圧電振動素子２０が素子搭載部材１０Ａから剥がれるのを防ぐことができる。
【００４９】
（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態に係る慣性センサモジュールについて説明する。
図６は、本発明の第三の実施形態に係る慣性センサモジュールの一例を示す模式図である。なお、図６は、図の複雑さを回避するために、慣性センサ１００の構成を簡略して図示している。
図６に示すように、本発明の第三の実施形態に係る慣性センサモジュール１０３は、慣性センサ１００と集積回路素子１４０とが搭載されるモジュール部材１２０Ｃの構造が異なる点で第二の実施形態と異なる。
【００５０】
モジュール部材１２０Ｃは、基板部１２２Ｃと、第１の枠部１２３Ｃと、第２の枠部１２４Ｃとから構成されている。このモジュール部材１２０Ｃは、平板状の基板部１２２Ｃの一方の主面に第１の枠部１２３Ｃが設けられ、この第１の枠部１２３Ｃに第２の枠部１２４Ｃが設けられた構造となっている。
第１の枠部１２３Ｃは、２つの四角形の環状部が一体となった形状となっており、これら枠状体の外側に位置する部分に第２の枠部１２４Ｃが設けられる。
【００５１】
モジュール部材１２０Ｃには、この第１の枠部１２３Ｃと基板部１２２Ｃとで形成される第１の凹部１２１Ｄ内と第２の凹部１２１Ｅにおいて、第１の凹部１２１Ｄ内に樹脂部１１０が被覆された慣性センサ１００が設けられ、第２の凹部１２１Ｅ内に集積回路素子１４０が搭載される。
【００５２】
また、モジュール部材１２０Ｃは、第１の凹部１２１Ｄを形成する第１の枠部１２３Ｃに慣性センサ搭載パッドＳＰが設けられており、第２の凹部１２１Ｅ内に露出する基板部１２２Ｃに集積回路素子１４０を搭載するための集積回路素子搭載パッドＩＣＰが設けられている。
また、モジュール部材１２０Ｃは、第１の枠部１２３Ｃが設けられる主面とは反対側の主面の四隅に第二の外部端子Ｇ２が設けられている。
【００５３】
なお、所定の慣性センサ搭載パッドＳＰは、所定の集積回路素子搭載パッドＩＣＰと内部配線（図示せず）を介して電気的に接続している。
また、各第二の外部端子Ｇ２は、所定の集積回路素子搭載パッドＩＣＰと内部配線（図示せず）を介して電気的に接続している。
【００５４】
ここで、モジュール部材１２０Ｃは、第２の凹部１２１Ｅ内に集積回路素子１４０が導電性接合材を介して集積回路素子搭載パッドＩＣＰに接合され、第１の凹部１２１Ｄ内であって、樹脂部１１０が被覆された慣性センサ１００が接合材（図示せず）を介して搭載される。
【００５５】
したがって、このように第三の実施形態に係る慣性センサモジュール１０３を構成したので、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂部を介して、慣性センサ１００がモジュール部材１２０Ｃに搭載されるので、モジュール部材１２０Ｃに衝撃が加わっても、樹脂部１１０が可撓性により撓み、内部の慣性センサ１００内に設けられた圧電振動素子２０に係る衝撃を小さくすることができる。
これにより、本発明の第三の実施形態に係る慣性センサモジュール１０３は、外部から衝撃が加わっても、内部の圧電振動素子２０にかかる衝撃が小さいため、圧電振動素子２０が素子搭載部材１０Ａから剥がれるのを防ぐことができる。
【００５６】
（第四の実施形態）
次に、本発明の第四の実施形態に係る慣性センサモジュールについて説明する。
図７は、本発明の第四の実施形態に係る慣性センサモジュールの一例を示す模式図である。なお、図７は、図の複雑さを回避するために、慣性センサ１００の構成を簡略して図示している。
図７に示すように、本発明の第四の実施形態に係る慣性センサモジュール１０４は、第一の実施形態に係る慣性センサモジュール１０１に、別途、容器１６０に収納された集積回路素子１４０と電気的に接続している点で第二の実施形態と異なる。
【００５７】
前記容器１６０は、平板状の基板部１２２Ｄとこの基板部１２２Ｄの一方の主面に設けられる壁部１２３Ｄとから主に構成されており、この基板部１２２Ｄと壁部１２３Ｄとが一体で形成されて凹部１２１Ｆが設けられている。
この容器１６０は、内部に内部配線（図示せず）が設けられ、また、壁部１２３Ｄで囲まれた基板部１２Ｄ上には、集積回路素子搭載パッドＩＣＰが設けられている。また、基板部１２２Ｄの主面と平行となる壁部１２３Ｄの主面には、容器側接続パッドＳＳＰが設けられている。さらに、壁部１２３Ｄが設けられている主面とは反対側の主面に、別途、容器側外部端子ＹＧが設けられている。
【００５８】
所定の集積回路素子搭載パッドＩＣＰは、内部配線（図示せず）を介して容器側接続パッドＳＳＰと電気的に接続している。また、所定の他の集積回路素子搭載パッドＩＣＰは、内部配線（図示せず）を介して容器側外部端子ＹＧと電気的に接続している。
【００５９】
このように構成される本発明の第四の実施形態に係る慣性センサモジュール１０４は、容器１６０の慣性センサ接続パッドＳＳＰと慣性センサモジュール１０１の第二の外部端子Ｇ２とを通電可能な接合材Ｓにより接合することで構成される。
【００６０】
したがって、このように第四の実施形態に係る慣性センサモジュール１０４を構成しても、第二の実施形態と同様の効果を奏する。
【００６１】
なお、前記の実施の形態は一例であって、本発明を限定するものではない。例えば、慣性センサの構成要素である素子塔載部材が凹部を有する構成としつつ平板状の蓋部材で凹部を気密封止する構成としたがこれに限定されず、素子塔載部材を平板状に構成しつつ凹部有する蓋部材でその凹部を気密封止する構成としてもよい。
【００６２】
また、一方の主面に凹部を有するモジュール部材において、このモジュール部材の第二の外部端子Ｇ２側に集積回路素子搭載パッドを設け、この集積回路素子搭載パッドに集積回路素子を導電性接合材を介して接合した構造の慣性センサモジュールとしても良い。
また、このような慣性センサモジュールにおいて、モジュール部材の第二の外部端子に、集積回路素子よりも厚みを有する導電材等で脚状部を形成した構造の慣性センサモジュールとしても良い。
また、慣性センサには、角速度センサと加速度センサとを含むため、本発明の慣性センサモジュールに、角速度センサ又は加速度センサを用いても良い。
【００６３】
また、圧電振動素子２０を構成する圧電素材として水晶を用いた場合を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電振動素子でも構わない。
【００６４】
また、慣性センサを搭載したモジュール部材内に絶縁性樹脂を充填した構造としても良い。このようにすることで、第二の蓋部材１３０を不要としつつ、金属線Ｌが異物と接触するのを防ぐことができる。
また、慣性センサモジュールは、慣性センサの外部端子の位置とモジュール部材の慣性センサ接続パッドの位置とを対応させた状態で用い、この慣性センサをモジュール部材にフリップチップ実装した構造としても良い。このように構成することにより、容易に慣性センサモジュールを製造することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０１、１０２、１０３、１０４ 慣性センサモジュール
１００ 慣性センサ
１１０ 樹脂部
１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ モジュール部材
１２１Ａ、１２１Ｆ 凹部
１２１Ｂ、１２１Ｄ 第１の凹部
１２１Ｃ、１２１Ｅ 第２の凹部
１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄ 基板部
１２３Ｂ、１２３Ｃ 第１の枠部
１２３Ｄ 壁部
１２４Ｂ、１２４Ｃ 第２の枠部
１２５ 封止用導体膜
１２６ ロウ材
１３０ 第二の蓋部材
１４０ 集積回路素子
１６０ 容器
１０Ａ 素子搭載部材
１１Ａ 凹部
２０ 圧電振動素子
２１ 基部
２２ 腕部
２３ 配線パターン
３０ 第一の蓋部材
３１、１３１ 封止材
Ｐ 圧電振動素子搭載パッド
ＳＰ 慣性センサ接続パッド
ＳＳＰ 容器側接続パッド
Ｇ 第一の外部端子
Ｇ２ 第二の外部端子
ＹＧ 容器側外部端子
Ｍ、Ｍ２ 金属膜
ＩＣＰ 集積回路素子搭載パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音叉形状又はＨ形状の圧電振動素子と、この圧電振動素子が搭載される圧電振動素子搭載パッドと第一の外部端子とを有する素子搭載部材と、前記圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持するための第一の蓋部材から構成される慣性センサと、
前記素子搭載部材と第一の蓋部材との表面に設けられるポリイミド又はシリコンからなる樹脂部と、
前記慣性センサと電気的に接続する慣性センサ接続パッドと第二の外部端子とを有し、前記慣性センサを搭載するモジュール部材と、
を備えて構成されることを特徴とする慣性センサモジュール。
【請求項２】
前記慣性センサの第一の外部端子が前記樹脂部より露出しており、
前記慣性センサの前記第一の外部端子と前記モジュール部材の慣性センサ接続パッドとワイヤーボンディングにより電気的に接続していることを特徴とする請求項１に記載の慣性センサモジュール。
【請求項３】
前記慣性センサと電気的に接続し、少なくとも発振回路を有する集積回路素子を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の慣性センサモジュール。
【請求項４】
前記慣性センサの周囲を気密の環境に維持するため前記モジュール部材に接合される第二の蓋部材を備えて構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の慣性センサモジュール。
【請求項１】
音叉形状又はＨ形状の圧電振動素子と、この圧電振動素子が搭載される圧電振動素子搭載パッドと第一の外部端子とを有する素子搭載部材と、前記圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持するための第一の蓋部材から構成される慣性センサと、
前記素子搭載部材と第一の蓋部材との表面に設けられるポリイミド又はシリコンからなる樹脂部と、
前記慣性センサと電気的に接続する慣性センサ接続パッドと第二の外部端子とを有し、前記慣性センサを搭載するモジュール部材と、
を備えて構成されることを特徴とする慣性センサモジュール。
【請求項２】
前記慣性センサの第一の外部端子が前記樹脂部より露出しており、
前記慣性センサの前記第一の外部端子と前記モジュール部材の慣性センサ接続パッドとワイヤーボンディングにより電気的に接続していることを特徴とする請求項１に記載の慣性センサモジュール。
【請求項３】
前記慣性センサと電気的に接続し、少なくとも発振回路を有する集積回路素子を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の慣性センサモジュール。
【請求項４】
前記慣性センサの周囲を気密の環境に維持するため前記モジュール部材に接合される第二の蓋部材を備えて構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の慣性センサモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２３６９５６（Ｐ２０１０−２３６９５６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８３８７５（Ｐ２００９−８３８７５）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラキンセキ株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラキンセキ株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
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