CN102246003B - 振动陀螺仪元件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
振动陀螺仪元件(1)包括压电基板(3)、上主面电极(2)、下主面电极(4)、以及支承基板(5)。压电基板(3)设置有内侧开放孔(31)和外侧开放孔(33)。内侧开放孔(31)使X-Y面上的框状区域(3B)的侧端面露出至框内。外侧开放孔(33)使框状区域(3B)的侧端面露出至框外。上主面电极(2)中的驱动检测电极(2A)与框状区域(3B)的上主面相接合，并和下主面电极(4)一起与框状区域(3B)在Z轴方向上的位移、和框状区域(3B)在与X-Y面平行的方向上的位移进行机电耦合。支承基板(5)确保框状区域(3B)的振动空间，并对压电基板(3)进行支承。振动空间防止框状区域(3B)与支承基板(5)发生干涉，并与内侧开放孔(31)及外侧开放孔(33)连通。
Description
技术领域
本发明涉及利用压电体在与其主面垂直的方向上的变形和压电体在与其主面平行的方向上的变形、来检测旋转的振动陀螺仪元件及其制造方法。
背景技术
检测旋转的振动陀螺仪元件利用粘贴有压电陶瓷的振动板、或者水晶、铌酸锂、钽酸锂等压电单晶的振动板等，检测作用于振动体的科里奥利力。作为振动体的形状，有音叉形、正方形截面音片形、正三角形截面音片形、圆形音片形、H形等各种形状(例如，参照非专利文献1～3以及专利文献1)。
图1是说明现有例的振动陀螺仪元件的结构的图。
该振动陀螺仪元件101包括振动板104、八个检测用振动体、以及一个驱动用振动体。各检测用振动体包括检测电极102、压电体板103、以及检测电极105。驱动用振动体包括驱动电极106、压电体板107、以及驱动电极108。驱动用振动体使振动板104激励出主面法线方向的弯曲振动。在八个检测用振动体中，对于分别配置在振动陀螺仪元件101的两根正交的检测轴(X轴、Y轴)两侧的每一组检测用振动体，利用与以各组所夹持的检测轴为中心的旋转的科里奥利力相对应的输出差，来激励出输出信号。
期待将这种能检测出分别绕多根转轴所进行的旋转的振动陀螺仪元件用于汽车的导航系统、照相机的手抖校正电路、游戏机的遥控器、移动电话等。在这些用途中，希望振动陀螺仪比以往更加小型化。
非专利文献1：“压电形振动陀螺仪”，日本音响学会杂志第45卷第5号pp.402-408，1989(「圧電形振動ジヤイロスコ一プ」，日本音響学会誌45巻5号pp.402-408，1989)
非专利文献2：“压电形振动陀螺仪角速度传感器”，电子信息通信学会论文杂志，Vol.J78-C-I pp.547-556，1995年2月(「圧電形振動ジヤイロ スコ一プ角速度センサ」，電子情報通信学会論文誌Vol.J78-C-I pp.547-556，1995年2月)
非专利文献3：“利用铌酸锂及钽酸锂压电单晶的电子机械设备”，电子信息通信学会论文杂志，Vol.J87-C No.2 pp.216-224，2004年2月(「ニオブ酸リチウム及びタンタル酸リチウム圧電単結晶を用いた電子機構デバイス」，電子情報通信学会論文誌Vol.J87-C No.2 pp.216-224，2004年2月)
专利文献1：日本专利第3218702号公报
发明内容
在非专利文献1～3所记载的音叉形或音片形的振动陀螺仪元件中，每一个振动体只能实现一个检测轴，为了要实现多个检测轴，需要多个振动体，从而不适于小型化。特别是，在不仅将电极形成于振动体的表面和背面、还将电极形成于侧面的结构中，若将振动体薄型化，则难以在侧面形成电极及其布线，因此，限制了振动体的薄型化。
在专利文献1所记载的圆板形的振动陀螺仪元件中，虽然能检测出绕正交两轴的旋转，但由于若将振动板变薄，则会降低振动板的刚性，因此，因振动板的自重而引起较大的弯曲，从而会增大离开最佳振动形态的背离。此外，由于担心振动板因弯曲而与支承体接触，因此，需要获取更大的振动空间余量。因而，限制了薄型化。
因而，本发明的目的在于提供一种实现适当的振动形态、并能比以往要小型化和薄型化的振动陀螺仪元件。
本发明的振动陀螺仪元件包括压电体、主面电极对、以及支承体。压电体设置有内侧开放部和外侧开放部。内侧开放部使压电体主面上的框状区域的内侧面露出。外侧开放部使框状区域的外侧面露出。主面电极对与框状区域的表面的主面和背面的主面相接合，并与框状区域在与压电体主面垂直的方向上的位移、和框状区域在与压电体主面平行的方向上的位移进行机电耦合。支承体确保框状区域的振动空间，并对压电体进行支承。振动空间防止其他构件与框状区域发生干涉，并与内侧开放部及外侧开放部连通。
在该结构中，由于在压电体的框状区域形成主面电极对以构成振动体，因此，即使省去振动板等以使振动陀螺仪元件的结构小型化，也能使框状区域振动、并因科里奥利力而产生变形。此外，通过对压电体设置内侧开放部和外侧开放部，从而能抑制压电体的自重，并且，能减弱在框状区域的边界上的约束，从而释放作用于框状区域的应力。因此，能抑制畸变，使框状区域具有适当的振动形态，由此，即使将振动体薄型化，也能确保振动陀螺仪元件的检测精度。此外，由于能降低自重所导致的弯曲，因此，能抑制压电体与支承体接触的危险性，减小振动空间。
此外，本发明是检测分别绕两根在与压电体主面平行的平面内相互正交的转轴所进行的旋转的振动陀螺仪元件，该振动陀螺仪元件包括压电体、多对主面电极对、以及支承体。压电体是将内侧开放部和外侧开放部设置成分别以两根转轴为对称轴而呈线对称形的压电体。对多对主面电极对进行设置，将其排列成分别以两根转轴为对称轴而呈线对称，以与框状区域的表面的主面和背面的主面相接合。
即使采用该结构，也能使畸变较小的框状区域以适当的振动形态进行振动、并因科里奥利力而产生变形，从而能确保检测精度，同时使振动陀螺仪元件的结构小型。正交的两根转轴各自两侧的两对主面电极对因绕它们之间的转轴所进行的旋转而输出振幅相同、相位相反的电压。另一方面，当绕其他转轴旋转、或对元件施加冲击时，从两对主面电极对输出振幅相同、相位相同的电压。因此，通过利用这两对主面电极对的输出差，能检测与绕夹在它们之间的转轴所进行的旋转相对应的输出差，从而能简化信号处理。
优选为压电体在框状区域的内侧包括内侧区域。在此，内侧区域由支承体所支承，并对框状区域进行支承。在该情况下，压电体的、在框状区域的外侧的整体也可以是外侧开放部。此外，优选为压电体在框状区域的外侧包括外侧区域。在此，外侧区域由支承体所支承，并对框状区域进行支承。在该情况下，压电体的、在框状区域的内侧的整体也可以是内侧开放部，也可以在框状区域的内侧包括成为内侧区域的压电体。
像上述结构那样，通过在框状区域的内侧和外侧设置开放部、以抑制 因压电体的自重而导致的弯曲、并对框状区域进行支承，能使框状区域具有更适当的振动形态，从而即使将振动体薄型化，也能确保振动陀螺仪元件的检测精度。
优选为将连接内侧区域或外侧区域、与所述框状区域的梁部在所述压电基板上一体形成。由此，仅通过对压电基板进行图案形成，就能形成框状区域并对其进行支承。
也可以将梁部设置在偏离转轴45°的位置上。由此，能抑制梁部约束压电基板在转轴上的位移，使框状区域具有更适当的振动形态，从而即使将振动体薄型化，也能确保振动陀螺仪元件的检测精度。
优选为在梁部与布线之间包括绝缘体。由此，能防止因梁部的位移而检测出电压，从而即使将振动体薄型化，也能确保振动陀螺仪元件的检测精度。
框状区域也可以是圆形框状或矩形框状，压电体也可以是铌酸锂或钽酸锂、或者由水晶构成的单晶。通过形成圆形框状，能提高形状的对称性，从而容易将两根检测轴之间的振动振幅控制得大小相等。通过形成矩形框状，能提高安装效率，能密集地配置驱动用IC和检测用IC等。通过采用铌酸锂，能增大机电耦合系数和Q值，得到良好的灵敏度特性。通过采用钽酸锂，能改善灵敏度与温度特性的平衡。通过采用水晶，从而温度特性变得极其优良，温度稳定性优异。
本发明是上述振动陀螺仪元件的制造方法，优选包括：在支承体上设置成为振动空间的牺牲层的工序；将压电体接合在支承体及牺牲层上的工序；以及使蚀刻剂从压电体的内侧开放部或外侧开放部到达牺牲层、以去除牺牲层的工序。
根据该制造方法，通过使蚀刻剂经由内侧开放部及外侧开放部到达牺牲层，无需另外设置蚀刻剂导入孔等，从而能力图简化制造工序。
本发明的制造方法优选包括：将离子注入压电体基板的工序；以及通过对注入有离子的所述压电体基板进行加热、从而剥离并形成所述压电体的工序。此外，优选包括：将在成为内侧开放部及外侧开放部的位置设置有开口的掩模形成于压电体的工序；以及对设置有掩模的压电体实施蚀刻、以设置内侧开放部及外侧开放部、并去除掩模的工序。
根据该制造方法，由于能使压电体变得极薄，因此，能抑制压电体的量。此外，能抑制用于将压电体图案化的蚀刻工序中的加工量，能抑制对压电体带来的损害，从而能力图缩短工序。即使是复杂的形状，也能对压电基板进行图案形成。能一次形成主面电极和布线，从而使制造变得容易。
根据本发明，由于在压电体的框状区域形成主面电极对以构成振动体，因此，即使省去振动板等以使振动陀螺仪元件的结构小型化，也能使框状区域振动、并因科里奥利力而产生变形。此外，通过对压电体设置内侧开放部和外侧开放部，从而能抑制压电体的自重，并且，能减弱在框状区域的边界上的约束，从而释放作用于框状区域的应力。因此，能抑制畸变，使框状区域具有适当的振动形态，由此，即使将振动体薄型化，也能确保振动陀螺仪元件的检测精度。此外，由于能降低自重所导致的弯曲，因此，能抑制压电体与支承体接触的危险性，减小振动空间。
附图说明
图1是说明现有的振动陀螺仪元件的结构的图。
图2是说明实施方式1所涉及的振动陀螺仪元件的结构的图。
图3是说明图2所示的振动陀螺仪元件的制造流程的图。
图4是说明图2所示的振动陀螺仪元件的驱动检测电路的电路结构的图。
图5是说明图2所示的振动陀螺仪元件的动作的图。
图6是说明实施方式2所涉及的振动陀螺仪元件的结构的图。
具体实施方式
对本发明的实施方式1所涉及的振动陀螺仪元件进行说明。图2是表示振动陀螺仪元件的结构例的图。图2(A)是俯视图，图2(B)是中央剖视图，图2(C)是A-A’剖视图，图2(D)是B-B’剖视图。
为了能检测出以正交两轴(X轴及Y轴)为转轴所进行的旋转，振动陀螺仪元件1构成为以X轴为对称轴而呈线对称形、且以Y轴为对称轴而呈线对称形。此外，振动陀螺仪元件1构成为沿着与X-Y面垂直的Z轴从下方开始， 依次层叠有支承基板5、下主面电极4、压电基板3、以及上主面电极2。
支承基板5及压电基板3是右手系的欧拉角(0°，50°，0°)下的铌酸锂(LiNbO3)基板，支承基板5的厚度为0.34mm，压电基板3的厚度为1μm。通过采用铌酸锂，能增大振子的机电耦合系数和Q值，得到良好的灵敏度特性。另外，若采用钽酸锂来代替铌酸锂，则能改善灵敏度和温度特性的平衡，若采用水晶来代替铌酸锂，则能改善温度稳定性。另外，下主面电极4是厚度为500nm的钨(W)电极，上主面电极2是铝(Al)电极。
从压电体主面(X-Y面)看，压电基板3被划分为内侧区域3A、框状区域3B、以及外侧区域3C。框状区域3B是具有内径为400μm的圆形内部形状、和外径为500μm的圆形外部形状的框状。内侧区域3A是直径为300μm的圆形，通过下主面电极4与支承基板5相接合。外侧区域3C具有内径为600μm的圆形内部形状，并具有矩形外部形状，通过下主面电极4与支承基板5相接合。在内侧区域3A与框状区域3B之间设置有四个内侧开放孔31和四个内侧梁部32，在外侧区域3C与框状区域3B之间设置有四个外侧开放孔33和四个外侧梁部34。内侧梁部32和外侧梁部34以X-Y面上的X轴正方向为0°，形成沿45°、135°、225°、315°的方向的、宽度为20μm的梁状的区域。这些内侧梁部32和外侧梁部34对框状区域3B进行支承，使其处于从支承基板5浮起的状态。内侧开放孔31是本发明的内侧开放部，外侧开放孔33是本发明的外侧开放部，分别使框状区域3B的内侧面和外侧面露出。在此，通过使框状区域3B为圆形，从而能提高形状的对称性，容易使两个检测轴之间的振动振幅的大小相等。
支承基板5是本发明的支承体，在X-Y面上包括内侧区域5A、振动区域5B、以及外侧区域5C。振动区域5B是将支承基板5从上主面向下挖至3μm深度、从而在具有内径为300μm的圆形内部形状、和外径为600μm的圆形外部形状的框状内设置有振动空间的区域，该振动区域5B设置在与压电基板3的框状区域3B、内侧开放孔31、内侧梁部32、外侧开放孔33、以及外侧梁部34相对的位置上。振动空间与内侧开放孔31及外侧开放孔33相连通，防止框状区域3B与支承基板5发生干涉。内侧区域5A是直径为300μm的区域，是在其上主面上接合有压电基板3的内侧区域3A的区域。外侧区域5C是内 径为600μm的区域，是在其上主面上接合有压电基板3的外侧区域3C的区域。对于支承基板5，除了使用与压电基板3相同的压电性材料，还可以使用热膨胀系数与压电基板3不同、但耐热性优良、容易获得且廉价的Si或玻璃。
上主面电极2包括八个驱动检测电极2A、八个电路连接电极2B、四个基准电位连接电极2C、以及八根布线2D。驱动检测电极2A在框状区域3B的上表面上进行图案形成。电路连接电极2B及基准电位连接电极2C在外侧区域3C的上表面上进行图案形成。布线2D设置成从框状区域3B经由外侧梁部到外侧区域3C。驱动检测电极2A在正方向的X轴两侧、负方向的X轴两侧、正方向的Y轴两侧、负方向的Y轴两侧各配置两个。具体而言，各驱动检测电极2A以X-Y面上的Y轴正方向为0°，占据约0°～30°、60°～90°、90°～120°、150°～180°、180°～210°、240°～270°、270°～300°、330°～360°的范围。另外，相邻的驱动检测电极2A之间隔开约5μm的间隔。电路连接电极2B与在后面阐述其详细情况的驱动检测电路相连接。基准电位连接电极2C通过通孔与下主面电极4连接。布线2D连接在驱动检测电极2A与电路连接电极2B之间，通过绝缘层2E与压电基板3相接合。由于设置有绝缘层2E，因此，在布线2D中不再因梁部的位移而激励电压。下主面电极4设置在压电基板3的下主面的整个表面，通过基准电位连接电极2C与基准电位相连接。各驱动检测电极2A与下主面电极4相对，构成本发明的主面电极对，与框状区域3B在Y轴方向上的位移、以及框状区域3B在X轴方向及Y轴方向上的位移进行机电耦合。
上述结构的驱动陀螺仪元件1构成多个振动体，该多个振动体通过在压电基板3的框状区域3B设置驱动检测电极2A和下主面电极4而成。因此，成为省去了振动板的简化结构，与利用振动板的图1的现有结构相比，能抑制振动体的数量、布线数、层叠基板数，能使利用一个元件来检测正交两轴那样的、复杂的振动陀螺仪元件小型化。
此外，由于压电基板3采用对正交两轴呈线对称形地挖出内侧开放孔31和外侧开放孔33的结构，因此，能抑制压电基板3的自重，从而能抑制弯曲，并且，能减弱在框状区域的边界的约束，从而能释放作用于框状区域的应 力。因而，即使压电基板3变薄，刚性下降，也容易得到如设计那样的振动形态。此外，由于可抑制压电基板3的弯曲，因此，压电基板3与支承基板5不易发生接触，从而能构成较低的振动空间。
接下来，对该振动陀螺仪元件1的制造方法进行说明。图3是说明振动陀螺仪元件1的制造流程的图。在此，示出通过离子注入来形成压电基板的薄膜的情况。
首先，通过活性离子蚀刻等在支承基板5上设置凹处，在该凹处将铜膜作为牺牲层进行成膜，通过CMP等将表面平坦化(S101)。
接下来，准备具有规定厚度的压电单晶体，从其主面注入氢离子(S102)。压电单晶体是铌酸锂基板，通过以150KeV的加速能量、1.0×1017atom/cm2的剂量注入氢离子，从而在离离子注入面的深度为约1μm的位置形成氢离子的注入层。
接下来，在支承基板5的牺牲层形成面上形成成为下主面电极4的电极膜，通过CMP处理等对其表面进行研磨以使其平坦，从而与压电单晶体的离子注入面进行接合(S103)。
接下来，将接合有支承基板5的压电单晶体配置在减压气氛下，并加热到500℃，利用氢离子的注入层来进行剥离(S104)。由此，由支承基板5支承的压电单晶体的薄膜形成为压电基板3。由此，由于能使压电基板3极其薄，因此，能抑制压电单晶体的使用量。
接下来，通过CMP等对剥离面即压电基板3的上主面进行镜面抛光(S105)。
接下来，在压电基板3的上主面上，通过电子束蒸镀法和光刻法，利用铝进行图案形成，以形成上主面电极2(S106)。
接下来，在压电基板3的上主面上形成抗蚀剂膜(S107)。然后，利用光刻技术，在抗蚀剂膜中形成蚀刻窗口(S108)。
接下来，通过将抗蚀剂膜作为掩模而将蚀刻液体或蚀刻气体导入蚀刻窗口，从而形成内侧开放孔31及外侧开放孔33。然后，通过从内侧开放孔31及外侧开放孔33将铜蚀刻液体导入牺牲层，从而去除铜膜即牺牲层。由此，在框状区域3B的下侧形成振动空间(S109)。
在去除牺牲层后，去除抗蚀剂膜，形成将基准电位连接电极2C和下主面电极4相连接的通孔，并进行封装(S110)。之后，在除了压电基板3的上主面的驱动检测电极2A以外的其他电极上附加较厚的铝，以降低在这些电极处的布线电阻(S111)。
如上所述，通过利用光刻技术等微细加工技术来对压电基板3进行图案形成，从而即使压电基板3具有复杂的形状，也能进行高精度的加工，从而能提高振动陀螺仪元件的检测精度。此外，通过使蚀刻剂经由内侧开放孔31及外侧开放孔33到达牺牲层，从而无需另外设置蚀刻剂导入孔等，能力图简化制造工序。此外，由于利用极其薄的压电基板3，因此，能抑制蚀刻量，从而能力图缩短工序并抑制对压电体带来的损害。
图4是说明与振动陀螺仪元件1相连接的驱动检测电路的电路图。振动陀螺仪元件1的驱动检测电路包括激振信号发生电路6、差动电路7A、7B、以及滤波电路8A、8B。另外，基准电位连接电极2C接地。
激振信号发生电路6通过驱动电阻R与八个电路连接电极2B相连接，并分别对八个驱动检测电极2A提供激振信号。提供给各驱动检测电极2A的激振信号分别具有相同的相位和相同的振幅，并具有在框状区域3B中激励Z轴方向上的位移的弯曲振动模式的频率。该弯曲振动模式的频率优选通过设计阶段中的有限元法所涉及的谐振分析来设定。
在配置于Y轴两侧的四个驱动检测电极2A之中，配置于X轴负方向(图中的左侧)的两个驱动检测电极2A与差动电路7A的第一输入端相连接。此外，配置于X轴正方向(图中的右侧)的两个驱动检测电极2A与差动电路7A的第二输入端相连接。此外，在配置于X轴两侧的四个驱动检测电极2A之中，配置于Y轴负方向(下侧)的两个驱动检测电极2A与差动电路7B的第一输入端相连接，配置于Y轴正方向(上侧)的两个驱动检测电极2A与差动电路7B的第二输入端相连接。
差动电路7A、7B的输出端与滤波电路8A、8B相连接，差动电路7A、7B输出各自的第一输入端与第二输入端的电压差。滤波电路8A、8B对差动电路7A、7B的输出电压进行滤波。
图5是说明振动陀螺仪元件1的动作的图。图5(A)表示绕X轴旋转的示 例，图5(B)表示绕Y轴旋转的示例。
作为弯曲振动模式，X-Y面中的X轴上及Y轴上的位置(0°、90°、180°、270°)成为振动的波腹，由梁部支承的位置(45°、135°、225°、315°)的位置成为振动的波节，在将这样的振动激振时，若对振动陀螺仪元件施加绕Y轴的角速度，则在X轴方向上施加科里奥利力。于是，对配置于Y轴两侧的四个驱动检测电极2A所施加的激振信号的相位在配置于X轴正方向的驱动检测电极2A、与配置于X轴负方向的驱动检测电极2A中以相反方向进行变化。因此，差动电路7A所产生的差分输出成为与科里奥利力的大小相对应的电压。
此外，若对振动陀螺仪元件施加绕X轴的角速度，则在Y轴方向上施加科里奥利力。于是，对配置于X轴两侧的四个驱动检测电极2A所施加的激振信号的相位在配置于Y轴正方向的驱动检测电极2A、与配置于Y轴负方向的驱动检测电极2A中以相反方向进行变化。因此，差动电路7B所产生的这些差分输出成为与科里奥利力的大小相对应的电压。
另外，虽然激振信号自身也输入到差动电路7A、7B，但由于在振动陀螺仪元件1未旋转的状态下，该信号具有相同的相位和相同的振幅，因此，该信号能被差动电路7A、7B所去除。此外，由于当冲击等作用于振动陀螺仪元件时在各驱动检测电极中激励的信号、当绕X轴旋转时在沿Y轴配置的驱动检测电极中激励的信号、以及当绕Y轴旋转时在沿X轴配置的驱动检测电极中激励的信号也具有相同的相位和相同的振幅，因此，能被差动电路7A、7B所去除。
接下来，对本发明的实施方式2所涉及的振动陀螺仪元件进行说明。另外，对于与实施方式1所涉及的振动陀螺仪元件1相同的结构标注相同的标号，省略其说明。
图6是表示振动陀螺仪元件的结构例的俯视图。
为了能检测出以正交两轴(X轴及Y轴)为转轴的旋转，振动陀螺仪元件51构成为以X轴为对称轴而呈线对称形、且以Y轴为对称轴而呈线对称形。从压电体主面(X-Y面)看，压电基板被划分为内侧区域53A、框状区域53B、以及外侧区域53C。框状区域53B具有矩形外部形状和矩形内部形状，外部形状的边长为500μm，内部形状的边长为400μm。内侧区域53A具有矩形外部形状，外部形状的边长为300μm。外侧区域53C具有矩形内部形状和矩形外部形状，内部形状的边长为600μm。即使采用这样的结构，也能适于实施本发明。
若像这样使元件形状为矩形，则在采用将构成驱动检测电路的IC安装在元件上的那样的结构的情况下，能增加设计自由度，使振动陀螺仪元件51的结构更小型。
在以上实施方式中，虽然示出圆形和正方形作为框状区域的形状，但除此以外，即使采用椭圆形、长方形、多边形等各种形状，也能实施本发明。此外，既可以采用将压电基板的内侧区域和外侧区域中的一个区域省去的结构，也可采用将两个区域都省去的结构。在将两个区域都省去的情况下，将支承体与压电基板分开设置即可。
标号说明
1…振动陀螺仪元件
2…上主面电极
2A…驱动检测电极
2B…电路连接电极
2C…基准电位连接电极
2D…布线
2E…绝缘层
3…压电基板
31…内侧开放孔
32…内侧梁部
33…外侧开放孔
34…外侧梁部
3A…内侧区域
3B…框状区域
3C…外侧区域
4…下主面电极
5…支承基板
5A…内侧区域
5B…振动区域
5C…外侧区域
6…激振信号发生电路
7A、7B…差动电路
8A、8B…滤波电路
Claims (15)
1.一种振动陀螺仪元件，其特征在于，所述振动陀螺仪元件包括：
压电体，该压电体设置有使压电体主面上的框状区域的内侧面露出的内侧开放部、和使所述框状区域的外侧面露出的外侧开放部；
主面电极对，该主面电极对与所述框状区域在与所述压电体的主面垂直的方向上的位移、和所述框状区域在与所述压电体的主面平行的方向上的位移进行机电耦合，并与所述框状区域的表面的主面和背面的主面相接合；以及
支承体，该支承体防止其他构件与所述框状区域发生干涉，并确保与所述内侧开放部及所述外侧开放部连通的所述框状区域的振动空间，从而对所述压电体进行支承，
在所述压电体的主面具有与所述主面平行的一个轴以及与所述一个轴垂直的另一个轴，以在所述框状区域中激励出与所述压电体的主面垂直的方向上的位移的状态下，得到与因绕所述一个轴的角速度而在所述另一个轴的方向上产生的科里奥利力的大小相对应的输出、以及与因绕所述另一个轴的角速度而在所述一个轴的方向上产生的科里奥利的大小相对应的输出。
2.一种振动陀螺仪元件，所述振动陀螺仪元件检测分别绕两根在与压电体的主面平行的平面内相互正交的转轴所进行的旋转，其特征在于，所述振动陀螺仪元件包括：
压电体，该压电体设置有使所述压电体的主面上的框状区域的内侧面露出的内侧开放部、和使所述框状区域的外侧面露出的外侧开放部，使得该内侧开放部和该外侧开放部分别以所述两根转轴为对称轴而呈线对称形；
多对主面电极对，该多对主面电极对分别与所述框状区域在与所述压电体的主面垂直的方向上的位移、和所述框状区域在与所述压电体的主面平行的方向上的位移进行机电耦合，并排列成分别以所述两根转轴为对称轴而呈线对称，以与所述框状区域的表面的主面和背面的主面相接合；以及
支承体，该支承体防止其他构件与所述框状区域发生干涉，并确保与所述内侧开放部及所述外侧开放部连通的所述框状区域的振动空间，从而对所述压电体进行支承，
在所述压电体的主面具有与所述主面平行的一个轴以及与所述一个轴垂直的另一个轴，以在所述框状区域中激励出与所述压电体的主面垂直的方向上的位移的状态下，得到与因绕所述一个轴的角速度而在所述另一个轴的方向上产生的科里奥利力的大小相对应的输出、以及与因绕所述另一个轴的角速度而在所述一个轴的方向上产生的科里奥利的大小相对应的输出。
3.如权利要求1或2所述的振动陀螺仪元件，其特征在于，
所述压电体在所述框状区域的内侧包括内侧区域，
所述内侧区域由所述支承体所支承，并对所述框状区域进行支承。
4.如权利要求3所述的振动陀螺仪元件，其特征在于，
所述压电体的、在所述框状区域的外侧的整体是所述外侧开放部。
5.如权利要求1或2所述的振动陀螺仪元件，其特征在于，
所述压电体在所述框状区域的外侧包括外侧区域，
该外侧区域由所述支承体所支承，并对所述框状区域进行支承。
6.如权利要求5所述的振动陀螺仪元件，其特征在于，
所述压电体的、在所述框状区域的内侧的整体是所述内侧开放部。
7.如权利要求1或2所述的振动陀螺仪元件，其特征在于，
将连接所述内侧区域或外侧区域、与所述框状区域的梁部在所述压电基板上一体形成。
8.如权利要求7所述的振动陀螺仪元件，其特征在于，
将所述梁部设置在偏离所述转轴45°的位置上。
9.如权利要求7所述的振动陀螺仪元件，其特征在于，
在所述梁部与所述布线之间包括绝缘体。
10.如权利要求8所述的振动陀螺仪元件，其特征在于，
在所述梁部与所述布线之间包括绝缘体。
11.如权利要求1或2所述的振动陀螺仪元件，其特征在于，
所述框状区域是圆形框状或矩形框状。
12.如权利要求1或2所述的振动陀螺仪元件，其特征在于，
所述压电体是铌酸锂或钽酸锂、或者由水晶构成的单晶。
13.一种振动陀螺仪元件的制造方法，所述振动陀螺仪元件的制造方法是如权利要求1至12所述的振动陀螺仪元件的制造方法，其特征在于，包括：
在所述支承体上设置成为所述振动空间的牺牲层的工序；
将所述压电体接合在所述支承体及所述牺牲层上的工序；以及
使蚀刻剂从所述压电体的所述内侧开放部或所述外侧开放部到达所述牺牲层、以去除所述牺牲层的工序。
14.如权利要求13所述的振动陀螺仪元件的制造方法，其特征在于，包括：
将离子注入压电单晶体的工序；以及
通过对注入有所述离子的所述压电单晶体进行加热、从而剥离并形成所述压电体的工序。
15.如权利要求14所述的振动陀螺仪元件的制造方法，其特征在于，包括：
将在成为所述内侧开放部及所述外侧开放部的位置设置有开口的掩模形成于所述压电体的工序；以及
对设置有所述掩模的所述压电体实施蚀刻、以设置所述内侧开放部及所述外侧开放部、并去除所述掩模的工序。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150909 Termination date: 20201208 |