CN103363972B - 振动片、传感器单元、电子设备以及振动片的制造方法 - Google Patents

振动片、传感器单元、电子设备以及振动片的制造方法 Download PDF

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Abstract

振动片、传感器单元、电子设备以及振动片的制造方法。本发明提供用于陀螺仪传感器的检测灵敏度更高的振动片，以及使用了该振动片的传感器单元和电子设备。振动陀螺仪元件（1）具有：基部（21）；从基部（21）的一端延伸出的驱动用振动臂（22）；以及从基部（21）的与一端相反侧的另一端延伸出的检测用振动臂（23），在驱动用振动臂（22）的基部（21）侧区域设置有调整膜（30）。

Description

振动片、传感器单元、电子设备以及振动片的制造方法
技术领域
本发明涉及振动片、传感器单元、电子设备以及振动片的制造方法
背景技术
广泛利用了作为角速度传感器的振动陀螺仪传感器（以下称作振动陀螺仪），该角速度传感器充实车辆中的车体控制、汽车导航系统的自身车辆位置检测以及数字照相机和数字摄像机等的振动控制校正功能（所谓的手抖校正）等。振动陀螺仪利用由作为高弹性材料的石英等压电性单晶物构成的陀螺仪振动片，检测由于物体的摆动和旋转等的振动而在陀螺仪振动片的一部分中产生的电信号作为角速度，并通过计算旋转角求出物体的位移。
作为用于陀螺仪传感器的振动片，一直以来广泛采用了由石英等压电体材料形成的压电振动片（振动陀螺仪元件）（例如，参照专利文献1）。专利文献1所记载的振动片是所谓的音叉型的压电振动片，其包含由石英构成的基部、和从基部的一端部并行延伸的一对振动臂。在各振动臂的主面（第1表面）上设置有提供激励振动臂的驱动电压的驱动电极（激励电极），在与第1表面垂直的侧面上设置有检测电极。并且，能够通过向驱动电极施加驱动信号（激励信号）而使振动臂振动。此处，在向该振动片施加驱动信号来使振动臂在沿着第1表面的方向上振动（面内振动）时，如果是以振动臂的延伸方向的轴（例如在以石英Z板为基材的振动陀螺仪元件的情况下，为Y轴）为检测轴进行旋转，则振动臂由于哥氏力而在与第1表面垂直的方向上振动（面外振动）。由于该面外振动的振幅与振动片的旋转速度成比例，因此能够检测为角速度。
在这种振动陀螺仪元件中，为了提高检测灵敏度，重要的是调整基于驱动信号的面内的谐振频率（面内振动频率）和检测角速度的面外振动的谐振频率（面外振动频率）。作为振动臂的振动频率的调整方法，一般有如下方法：在振动臂的末端部表面设置金属膜，通过激光的照射去除该金属膜的一部分，调整振动臂的屈曲振动的频率（谐振频率）（例如，参照专利文献2）。
【专利文献1】日本特开平5-256723号公报
【专利文献2】日本特开2008-160824号公报
但是，在专利文献1所记载的振动陀螺仪元件的情况下，存在用专利文献2所记载的振动频率的调整方法不能高效进行用于提高灵敏度的调整的问题。具体而言，在振动臂的末端部表面设置金属膜，通过激光的照射去除该金属膜的一部分，进行振动臂的面内振动的频率调整时，面外振动（由于哥氏力而产生的振动）的频率也同时发生变化，存在无法将面外振动的频率对准到设计值，从而振动陀螺仪元件的检测灵敏度降低的问题。
发明内容
本发明正是为了解决上述课题中的至少一部分而完成的，可作为以下应用例或方式来实现。
[应用例1]本应用例的振动片的特征在于，具有：基部；以及从所述基部延伸出的驱动用振动臂和检测用振动臂，在所述驱动用振动臂的所述基部一侧的区域设置有调整膜。
根据本应用例，振动片具有基部、以及从基部延伸出的驱动用振动臂和检测用振动臂，在驱动用振动臂的基部侧区域设置有调整膜。例如，在驱动用振动臂和检测用振动臂双方包含由一对振动臂构成的音叉型的振动片的振动陀螺仪等的情况下，重要的是调整基于驱动信号的预定面内的谐振频率（面内振动频率）和检测角速度的面外方向（与预定面内交叉的方向）的振动的谐振频率（面外振动频率）。具体而言，为了使得被驱动的振动臂的预定面内的谐振不对检测角速度的振动臂（在音叉型的情况下，为与被驱动的振动臂相同的振动臂）的面外谐振产生影响，有时进行在各个谐振频率中设置差等的调整。本应用例的振动片具有设置于驱动用振动臂的基部侧区域的调整膜，因此能够通过调整调整膜对驱动用振动臂的面外振动施加的应力，在不对面内振动频率产生较大影响的情况下调整面外振动频率。即，能够在不对基本特性（驱动频率）产生较大影响的情况下进行检测灵敏度的调整和改善，其结果，例如在振动陀螺仪的情况下，能够提供可得到良好的检测灵敏度的振动片。
[应用例2]在上述应用例的振动片中，其特征在于，所述驱动用振动臂从所述基部的一端延伸出，所述检测用振动臂从所述基部的与所述一端相反侧的另一端延伸出。
根据本应用例，振动片为经由基部分别设置有驱动用振动臂和检测用振动臂并连续。例如，在这样分别构成了驱动用振动臂和检测用振动臂的振动陀螺仪的情况下，重要的是各自的振动频率的调整，以提高检测灵敏度。具体而言，振动陀螺仪的检测灵敏度被如下效率所左右，所述效率是指在对进行面内振动的驱动用振动臂施加了角速度时在驱动用振动臂中产生的面外振动（与面内振动交叉的方向的振动）被传递为通过基部连结的检测用振动臂的面外振动的效率。在驱动用振动臂的面外振动和检测用振动臂的面外振动进行谐振的情况下能够提高该传递效率。此外，振动片具有设置于驱动用振动臂的基部侧区域的调整膜，因此能够通过调整调整膜对驱动用振动臂的振动施加的应力，在不对驱动用振动臂的面内振动频率产生较大影响的情况下调整驱动用振动臂的面外振动频率。即，能够分别进行驱动用振动臂的面内振动频率的调整、以及驱动用振动臂的面外振动频率和检测用振动臂的面外振动频率的调整，因此能够高效实施对准设计值的调整，其结果，例如在振动陀螺仪的情况下，能够提供可得到较高的检测灵敏度的振动片。
[应用例3]在上述应用例的振动片中，其特征在于，所述调整膜的至少一部分被去除。
根据本应用例，振动片具有设置于驱动用振动臂的基部侧区域的调整膜，并且去除了该调整膜的至少一部分。在驱动用振动臂进行面外振动的情况下，振动引起的应力有集中到驱动用振动臂的基部侧区域、即驱动用振动臂的根部分的趋势。因此，能够通过调整设置于驱动用振动臂的基部侧区域的调整膜的应力，在不对面内振动频率产生较大影响的情况下调整驱动用振动臂的面外振动频率。应力的调整是指对调整膜施加到驱动用振动臂的弹性应力进行调整，具体而言，通过去除调整膜的至少一部分且调整厚度和体积来进行。能够通过进行这种调整，更高效地进行对准设计值的调整，其结果，例如在振动陀螺仪的情况下，能够提供可得到较高的检测灵敏度的振动片。
[应用例4]在上述应用例的振动片中，其特征在于，在所述驱动用振动臂的末端侧设置有施重部。
如本应用例那样，振动片优选在驱动用振动臂的末端侧设置有施重部。为了调整驱动用振动臂的面内振动频率，存在如下等方法：例如宽幅形成驱动用振动臂的末端部作为施重部，在其表面设置金属膜，通过激光的照射等去除该金属膜的一部分，进行驱动用振动臂的弯曲振动的频率调整。能够通过这样设置施重部，将面内振动频率的调整范围取得较宽。此外，不需要为了调整而增长驱动用振动臂，因此能够提供更紧凑的振动片。
[应用例5]本应用例的传感器单元的特征在于，该传感器单元具有：上述应用例所述的振动片；以及电子部件，其包含激励所述驱动用振动臂的驱动电路、和检测在所述检测用振动臂中产生的检测信号的检测电路。
根据本应用例的传感器单元，具备激励驱动用振动臂的驱动电路、检测在检测用振动臂产生的检测信号的检测电路以及高效调整为能够进行更高灵敏度的检测的振动片，因此能够提供具有稳定特性的传感器单元。
[应用例6]本应用例的电子设备的特征在于，该电子设备具有上述应用例所述的振动片。
根据本应用例的电子设备，由于具备高效调整为能够进行更高灵敏度的检测的振动片，因此能够提供具有稳定特性的电子设备。
[应用例7]本应用例的振动片的制造方法的特征在于，包括以下工序：准备振动体，该振动体具有基部、和从所述基部延伸出的驱动用振动臂和检测用振动臂；增加所述驱动用振动臂的末端侧的质量、或者减少所述驱动用振动臂的末端侧的质量；以及在所述驱动用振动臂的所述基部一侧的区域形成调整膜、或者在所述驱动用振动臂的所述基部一侧的区域形成调整膜并去除所述调整膜的至少一部分。
根据本应用例的制造方法，能够分别进行驱动用振动臂的面内振动频率的调整、以及驱动用振动臂和检测用振动臂的面外振动频率的调整，因此能够高效进行对准设计值的调整，其结果，例如在振动陀螺仪的情况下，能够提供可得到较高的检测灵敏度的振动片。
附图说明
图1是示出作为第1实施方式的振动片的振动陀螺仪元件的示意性立体图。
图2是示出振动陀螺仪元件的检测动作的示意性立体图。
图3的（a）、（b）是说明频率的调整例的曲线图。
图4是示出作为第2实施方式的振动片的振动陀螺仪元件的示意性立体图。
图5的（a）是搭载了振动陀螺仪元件的陀螺仪传感器的概略俯视图，（b）是（a）的A－A线剖视图。
图6是示出陀螺仪传感器的制造方法的流程图。
图7的（a）是作为电子设备的一个实施方式的数字摄像机的立体图，（b）是移动电话机的立体图，（c）是便携式信息终端（PDA）的立体图。
图8是示出作为变形例1的振动片的振动陀螺仪元件的示意性立体图。
标号说明
21：基部；22：驱动用振动臂；23：检测用振动臂；24：施重部；30：调整膜；31：调整重物；49：接合线；50：陀螺仪传感器；59：接合部件；60：封装；61：第1层基板；62：第2层基板；63：第3层基板；64：第4层基板；65：冲模垫；66：IC连接端子；67：振动片连接端子；68：外部安装端子；69：密封圈；70：盖；80：中继基板；82：开口部；85：电极引线；86：连接电极；90：IC芯片；99：晶粒安装材料。
具体实施方式
下面，参照附图来说明使本发明具体化的实施方式。以下是本发明的一个实施方式，不对本发明进行限定。另外，在下面的各图中，为了容易理解说明，有时以与实际不同的尺寸进行了记载。
（第1实施方式）
[振动陀螺仪元件]
首先，说明将本发明的振动片具体化为振动陀螺仪元件的实施方式。图1是示出作为第1实施方式的振动片的振动陀螺仪元件1的示意性立体图。
振动陀螺仪元件1由基部21、驱动用振动臂22、检测用振动臂23、施重部24、调整膜30和调整重物31等构成。
基部21、驱动用振动臂22、检测用振动臂23和施重部24通过对基材（构成主要部分的材料）进行加工而一体形成。作为基材，例如使用作为压电体材料的石英。石英具有被称作电轴的X轴、被称作机械轴的Y轴和被称作光轴的Z轴。在本实施方式中，说明使用所谓的石英Z板作为基材的例子，该石英Z板沿着由石英晶轴中垂直的X轴和Y轴规定的平面被切割从而被加工为平板状，并在与平面垂直的Z轴方向上具有预定的厚度。另外，此处所说的预定厚度根据振荡频率（谐振频率）、外形尺寸、加工性等适当设定。
此外，形成振动陀螺仪元件1的平板能够分别关于X轴、Y轴和Z轴，在一定范围内允许石英的切割角度的误差。例如，能够使用以X轴为中心在0度至2度的范围内旋转而切割后的平板。关于Y轴和Z轴也同样如此。
振动陀螺仪元件1具有：位于中心部分的大致矩形的基部21；从基部21的Y轴方向的端部中的一个端部（图中+Y方向）起以并行的方式沿Y轴延伸的一对驱动用振动臂22；以及从基部21的另一个端部（图中－Y方向）起以并行的方式沿Y轴延伸的一对检测用振动臂23。由此，从基部21的两端部起，一对驱动用振动臂22和一对检测用振动臂23分别沿同轴方向延伸，由于这种形状，有时将振动陀螺仪元件1称作H型振动片（H型振动陀螺仪元件）。H型的振动陀螺仪元件1的驱动用振动臂22和检测用振动臂23分别从基部21的同一轴方向的两端部延伸，因此分离了驱动系统和检测系统，所以具有如下特征：减少了驱动系统和检测系统的电极间或布线间的静电耦合，检测灵敏度稳定。
基部21的中央可以是作为振动陀螺仪元件1的重心位置的重心。X轴、Y轴和Z轴相互垂直且通过重心。振动陀螺仪元件1的外形可关于通过重心的Y轴方向的虚拟中心线轴对称。由此，振动陀螺仪元件1的外形的平衡良好，从而振动陀螺仪元件的特性稳定且检测灵敏度提高，因此优选。
这种振动陀螺仪元件1的外形形状可通过使用了光刻技术的蚀刻（湿蚀刻或干蚀刻）形成。另外，能够从1块石英晶片得到多个振动陀螺仪元件1。
在驱动用振动臂22的+Y方向的末端侧，具有宽度比延伸的臂的部分大（在X轴方向上宽幅）的大致矩形的施重部24。在施重部24的表面设置有调整重物31。调整重物31是膜体，作为优选例由金属材料形成。
另外，调整重物31不限于金属材料，也可以由非导体材料形成。在使用非导体材料的情况下，在材料的选择项变多的方面比较有利，但优选尽量使用密度高（比重大）的材料。此外，虽然省略了图示，但调整重物31可设置于施重部24的两主面和两侧面上。
驱动用振动臂22的末端侧是指从驱动用振动臂22延伸出长度的一半位置起朝末端方向（+Y方向）的区域，基部侧（基部21侧）是指从驱动用振动臂22延伸出长度的一半位置起朝根部方向（－Y方向）的区域。此外，主面是指构成振动陀螺仪元件1的基材在XY平面上的表背面。
调整膜30是膜体，作为优选例，例如由镍等金属材料形成。如图1所示，调整膜30设置在驱动用振动臂22的基部21侧区域的主面上。
在驱动用振动臂22进行面外振动的情况下，振动引起的应力有集中到驱动用振动臂22的根部分、即驱动用振动臂22的基部21侧区域的趋势。因此，能够通过调整设置于驱动用振动臂22的基部21侧区域的调整膜30的应力，调整驱动用振动臂22的面外振动频率。应力的调整是指对调整膜30施加到驱动用振动臂22的弹性应力进行调整，具体而言，通过对调整膜30的厚度和体积进行增减来进行。
另外，调整膜30不限于金属材料，也可以由非导体材料形成。在使用非导体材料的情况下，在材料的选择项变多的方面比较有利，但优选尽量使用弹性模量高的材料。此外，虽然省略了图示，但调整膜30也可设置于驱动用振动臂22的两主面和两侧面上。
另外，在驱动用振动臂22上具备驱动系统的电极，并且在检测用振动臂23上具备检测系统的电极，但这些连接关系与以往的振动陀螺仪元件的电极的连接关系相同，因此省略了图示。
接着，对振动陀螺仪元件1的角速度检测动作进行说明。
图2是示出振动陀螺仪元件的检测动作的示意性立体图。为了简单说明，省略了基部21、驱动用振动臂22和检测用振动臂23以外的图示。
在上述那样结构的振动陀螺仪元件1中，首先，通过驱动系统的电极，向驱动用振动臂22施加频率与驱动用振动臂22的X轴方向的谐振频率一致的交流电压。于是，一对驱动用振动臂22在XY平面中开始音叉振动（在图2中，为实线箭头示出的面内振动）。
在该状态下绕Y轴作用角速度时，驱动用振动臂22以及与驱动用振动臂22谐振的检测用振动臂23受到哥氏力而在Z轴方向上进行面外振动（在图2中，为虚线箭头示出的振动）。由于该面外振动的振幅与振动陀螺仪元件1的旋转速度成比例，因此能够经由检测系统的电极检测为角速度。
在这样分别构成了驱动用振动臂和检测用振动臂的振动陀螺仪的情况下，重要的是各自的振动频率的调整，以提高检测灵敏度。具体而言，为了保证振动陀螺仪的检测灵敏度，要求在驱动用振动臂22的面内振动的频率与面外振动的频率之间保证一定的振动频率差。
在实际的制造中，由于作为振动陀螺仪元件1的基材的石英的蚀刻各向异性和制造偏差等，产生在驱动用振动臂22和检测用振动臂23的截面形状没有成为期望的形状时可能会引起的泄漏输出，并且产生由谐振频率的偏差等引起的检测灵敏度的降低，所述谐振频率的偏差由于驱动用振动臂22和检测用振动臂23的长度和宽度的偏差引起。因此，为了提高检测灵敏度，需要制造后的频率调整。
接着说明本实施方式的谐振频率的调整。
图3的（a）、（b）是说明频率的调整例的曲线图。
为了使得检测灵敏度和检测精度偏差较少且稳定，需要将驱动用振动臂22的面内振动频率（以下为驱动模式频率：f1）和面外振动频率（以下为检测模式频率：f2）的差修正为预定的值。
在制造阶段，由于加工偏差等有时不一定能得到如设计那样的振动频率和固有振动。例如，作为各个振动臂的宽度变细的例子，在图3的（a）中，f1相比设计值降低，与此相对，f2基本不发生变化。
接着，进行以往的驱动用振动臂22的末端部分的质量调整并进行振动频率的对准。具体而言，通过附加施重部24的调整重物31（图1），并且通过激光的照射等去除调整重物31的一部分，进行驱动用振动臂22的面内振动的频率调整。
在图3的（a）中，示出了通过该调整（校正1）来校正f1从而能够对准设计值的情况。但是，在利用该方法进行了驱动用振动臂22的末端部的质量调整的情况下，能够将驱动模式频率（f1）调整为设计值，但检测模式频率（f2）也同时发生变化，因此驱动用振动臂22的检测模式频率（f2）从设计值偏离。
与此相对，在本实施方式中，还通过调整设置于驱动用振动臂22的基部21侧区域的调整膜30（图1）的应力，调整了驱动用振动臂22的面外振动频率。图3的（b）示出该情形。
另外，调整膜30的应力调整对于驱动用振动臂22的检测模式频率f2的调整是有效的，而相对于驱动用振动臂22的驱动模式频率（f1）产生的影响也不小。但是，该贡献率比施重部24的调整带来的效果小，因此能够对f1、f2的各个频率进行分离调整。
具体而言，预先假定对f2的影响，在校正1中，进行暂时过剩的调整。在图3的（b）中，示出了通过调整重物31的质量调整（校正1）校正了f1和f2的情况。接着，进行利用调整膜30的应力调整。具体而言，通过附加调整膜30，并且利用激光的照射去除调整膜30的一部分，改变调整膜30施加到驱动用振动臂22的应力，进行驱动用振动臂的检测模式频率（f2）的调整。
在图3的（b）中，通过该调整（校正2），与图3的（a）的情况相比能够将从设计值的偏离抑制得较小，从而将f1和f2对准设计值。
如上所述，根据作为本实施方式的振动片的振动陀螺仪元件1，能够得到以下的效果。
能够通过调整设置于驱动用振动臂22的基部21侧区域的调整膜30的应力，在不对驱动模式频率（f1）产生较大影响的情况下调整驱动用振动臂22的检测模式频率（f2）。
因此，在检测灵敏度的调整时，能够分别进行驱动用振动臂22的驱动模式频率（f1）的调整和驱动用振动臂22的检测模式频率（f2）的调整，因此能够高效进行对准设计值的调整，其结果，例如在振动陀螺仪的情况下，能够提供可得到较高的检测灵敏度的振动片。
（第2实施方式）
[振动陀螺仪元件]
图4是示出作为第2实施方式的振动片的振动陀螺仪元件2的示意性立体图。
振动陀螺仪元件2是音叉型振动片，由基部21、振动臂22a、施重部24、调整膜30和调整重物31等构成。基部21、振动臂22a和施重部24通过对基材进行加工而一体形成。
振动陀螺仪元件2替代一对驱动用振动臂22和一对检测用振动臂23而具备一对振动臂22a。此外，在振动臂22a上具备驱动用振动臂22所具备的驱动系统的电极、和检测用振动臂23所具备的检测系统的电极这两方的电极。换言之，振动臂22a成为在驱动用振动臂22进一步具备检测系统的电极的结构。即，振动臂22a具备驱动用振动臂和检测用振动臂这两方的功能。除了这些不同点以外，振动陀螺仪元件2与振动陀螺仪元件1相同。
另外，驱动系统的电极和检测系统的电极与以往的音叉型振动陀螺仪元件的电极的连接关系相同。
在上述那样结构的振动陀螺仪元件2中，首先，通过驱动系统的电极，向振动臂22a施加频率与振动臂22a的X轴方向的谐振频率一致的交流电压。于是，一对振动臂22a在XY平面中开始音叉振动。
在该状态下绕Y轴作用角速度时，振动臂22a受到哥氏力而在Z轴方向上进行面外振动。由于该面外振动的振幅与振动陀螺仪元件2的旋转速度成比例，因此能够经由检测系统的电极检测为角速度。
在音叉型的振动陀螺仪元件2中，基于驱动信号的面内振动频率和检测角速度的面外振动频率的差对灵敏度产生影响，因此重要的是调整该频率的差。
在振动臂22a进行面外振动的情况下，振动引起的应力有集中到振动臂22a的根部分、即振动臂22a的基部21侧区域的趋势。因此，能够通过调整设置于振动臂22a的基部21侧区域的调整膜30的应力，调整振动臂22a的面外振动频率。
在本实施方式中的谐振频率的调整时，首先进行振动臂22a的末端部分的质量调整并进行振动频率的对准。具体而言，附加施重部24的调整重物31（图4），并且通过激光的照射等去除调整重物31的一部分，从而进行振动臂22a的面内振动的频率调整。
接着，通过调整设置于振动臂22a的基部21侧区域的调整膜30（图4）的应力，调整振动臂22a的面外振动频率。
另外，调整膜30的应力调整对于振动臂22a的面外振动频率的调整是有效的，而相对于振动臂22a的面内振动频率产生的影响也不小。但是，该贡献率比施重部24的调整带来的效果小，因此能够对各个频率进行分离调整。
如上所述，在作为本实施方式的音叉型振动片的振动陀螺仪元件2中，也能够通过调整设置于振动臂22a的基部21侧区域的调整膜30的应力，在不对面内振动频率产生较大影响的情况下调整面外振动频率。即，能够在不对基本特性（驱动频率）产生较大影响的情况下进行检测灵敏度的调整和改善，其结果，能够提供可得到良好的检测灵敏度的振动片。
（第3实施方式）
[陀螺仪传感器]
接着，对作为第3实施方式的传感器单元的陀螺仪传感器50进行说明。另外，在说明时，对与上述实施方式相同的结构部位使用相同标号并省略重复说明。
图5是说明陀螺仪传感器50的图，图5的（a）是从上侧观察到的概略俯视图，图5的（b）是示出图5的（a）的A－A线截面的概略剖视图。
另外，在图5的（a）中，为了方便说明陀螺仪传感器50的内部构造，图示了卸下设置于陀螺仪传感器50上方的作为盖体的盖70后的状态。此外，在本实施方式的陀螺仪传感器50的结构中，作为振动片，说明搭载有第1实施方式的振动陀螺仪元件1的例子。
如图5所示，陀螺仪传感器50具有：具有凹部的封装60；作为封闭该封装60的开口部的盖体的盖70；经由中继基板80接合到封装60内的振动陀螺仪元件1、和作为电子部件的IC芯片90。
封装60例如通过在平板状的第1层基板61上依次重叠设置开口部的大小不同的矩形环状的第2层基板62、第3层基板63和第4层基板64而形成具有阶差和突起部的凹部，能够在该凹部内收纳振动陀螺仪元件1和IC芯片90。作为封装60的材质，例如可使用陶瓷、玻璃等。
在作为封装60的凹部的凹底部分的第1层基板61上，设置有配置了IC芯片90的冲模垫65。此外，在作为封装60的外底面的与第1层基板61的设置有冲模垫65的面不同的面上，设置有供与外部基板进行接合的外部安装端子68。
在封装60的凹部中，在形成为通过第2层基板62围起冲模垫65的阶差上，设置有与设置于IC芯片90的有源面（在图5的（b）中为上方的面）的多个电极焊盘（未图示）对应接合的多个IC连接端子66。
此外，在设置有多个IC连接端子66的第2层基板62上，在形成为通过第3层基板63围起IC连接端子66的阶差上，设置有经由中继基板80与振动陀螺仪元件1接合的振动片连接端子67。
设置于封装60的上述各种端子中对应的端子彼此通过未图示的引绕布线或通孔等层内布线进行连接。
IC芯片90具有作为用于驱动振动陀螺仪元件1使其振动的激励单元的驱动电路、和作为检测在施加角速度时在振动陀螺仪元件1上产生的检测振动的检测单元的检测电路。具体而言，IC芯片90具有的驱动电路向分别形成于振动陀螺仪元件1的一对驱动用振动臂22的驱动电极（未图示）提供驱动信号。此外，IC芯片90具有的检测电路放大在分别形成于振动陀螺仪元件1的一对检测用振动臂23的检测用电极（未图示）中产生的检测信号来生成放大信号，并根据该放大信号检测施加到陀螺仪传感器50的旋转角速度。
利用晶粒安装材料99（例如钎料）将IC芯片90粘接并固定到设置于封装60的凹部的凹底部分的冲模垫65上。此外，在本实施方式中，使用引线键合法对IC芯片90和封装60进行电连接。即，设置于IC芯片90的多个电极焊盘与封装60中对应的IC连接端子66利用接合线49进行连接。
在封装60的凹部内，在IC芯片90的上方，经由中继基板80接合有振动陀螺仪元件1。
中继基板80是如下的布线基板：其不形成将振动陀螺仪元件1支撑到封装60的凹部内的复杂的支撑构造，而在使振动陀螺仪元件1具有预定的弹性的同时对其进行支撑，并且用于对振动陀螺仪元件1与封装60的电连接进行中继。本实施方式的中继基板80具有：具有开口部（器件孔）82的绝缘性的基材，该开口部设置于配置基部21的区域，在该基部21配置有振动陀螺仪元件1的支撑部分；设置于基材的一个主面的多个电极引线85；以及利用基材的层内布线等与对应的电极引线85电连接的连接电极86。多个电极引线85的一端侧设置在基材上，另一端侧朝向基材的开口部82的中央在被悬吊的状态下延伸出。
各电极引线85的在开口部82处被悬吊的部分在从基材上朝向开口部82的中央的中途暂时朝斜上方（盖70侧）弯曲后，再次朝向开口部82的中央水平弯折。该各电极引线85的另一端侧（末端部）配置于与设置于振动陀螺仪元件1的基部21的外部连接端子（未图示）对应的位置处，供振动陀螺仪元件1的电连接以及机械接合。
中继基板80例如可使用以往公知的TAB（Tape Automated Bonding：卷带自动结合）安装用的TAB基板。能够通过使用在环状的绝缘性基材上等间隔地形成有多个中继基板80的TAB基板，连续且高效地进行中继基板80的制造到振动陀螺仪元件1的安装。
另外，中继基板80不限于在本实施方式中说明的TAB基板，例如还能够设为由引线框等形成的结构。
中继基板80上的振动陀螺仪元件1的接合能够通过如下方法进行：在电极引线85的表面，例如通过镀覆等预先形成锡（Sn）或金（Au）等的接合用的金属层，并且在设置于振动陀螺仪元件1的基部21的未图示的外部连接电极上也形成有接合用的金属层，对准这各个电极引线85和对应的外部连接电极的位置，并通过加热和加压进行金属共晶或金属接合。作为其他接合方法，可应用经由金属凸块或导电性粘接剂等接合部件进行接合的方法（倒装接合）等。
在被悬吊于中继基板80的开口部82的状态下延伸出、且经由多个电极引线85接合的振动陀螺仪元件1利用成形的电极引线85的弹性而被灵活地支撑。由此，在向陀螺仪传感器50施加了下落等带来的冲击时，通过电极引线85缓和冲击，从而能够避免振动陀螺仪元件1破损等的不良情况，因此起到提高振动陀螺仪元件50的耐冲击性的效果。
在封装60的凹部内，将接合有振动陀螺仪元件1的中继基板80接合到IC芯片90的上方。具体而言，连接电极86与设置于通过封装60的第3层基板63形成的阶差上的振动片连接端子67对准位置，并利用例如导电性粘接剂等接合部件59在实现电连接的同时进行接合并固定，所述连接电极86与中继基板80的连接到振动陀螺仪元件1的多个电极引线85电连接，并设置在中继基板80的与接合有振动陀螺仪元件1的面不同的面上。
另外，在本实施方式中，说明了经由中继基板80将振动陀螺仪元件1接合到封装60内的方式，但是不限于此，只要是不引起振动陀螺仪元件1的振动泄漏等的支撑构造即可。例如，可以设为如下结构：在封装60的凹部内，设置具有连接端子的支撑部，形成将振动陀螺仪元件1接合并支撑到该支撑部的支撑构造。
在接合有IC芯片90和振动陀螺仪元件1的封装60上，配置有作为盖体的盖70，对封装60的开口进行了密封。作为盖70的材质，例如可使用42合金（在铁中含有42%镍的合金）或铁镍钴合金（铁、镍和钴的合金）等金属、陶瓷或玻璃等。例如，由金属构成的盖70通过经由脱模为矩形环状而形成的密封圈69对铁镍钴合金等进行缝焊而与封装60接合。由封装60和盖70形成的凹部空间成为用于振动陀螺仪元件1进行动作的空间。
上述凹部空间可密闭/密封为减压空间或惰性气体环境（具体将后述）。
根据本实施方式的传感器单元，具备激励驱动用振动臂22的驱动电路、检测在检测用振动臂23产生的检测信号的检测电路、以及高效调整为能够进行更高灵敏度的检测的振动片，因此能够提供具有稳定特性的传感器单元。
（第4实施方式）
[陀螺仪元件、陀螺仪传感器的制造方法]
接着，以作为上述第3实施方式的传感器单元的陀螺仪传感器50的制造方法的一个实施方式为例说明振动陀螺仪元件1和陀螺仪传感器50的制造方法。另外，在说明时，对与上述实施方式相同的结构部位使用相同标号并省略重复说明。
图6是说明作为传感器单元的陀螺仪传感器的制造方法的一例的流程图。
首先，准备构成振动陀螺仪元件1的振动体。
具体而言，如步骤S1所示，通过使用了光刻技术的蚀刻，利用基材形成基部21、驱动用振动臂22、检测用振动臂23和施重部24等成为一体的振动体。作为优选例，基材使用了作为压电体材料的石英。此外，使用石英晶片作为基板材料，利用1块晶片形成多个振动体。在该阶段，振动体的一部分被连结从而保证了1块晶片状态。
接着，如步骤S2所示，在振动体上形成电极、调整膜30和调整重物31。通过金属材料的蒸镀等进行电极的形成。在用与电极相同的材料形成调整膜30和调整重物31的情况下，在该阶段优选预先形成调整膜30和调整重物31。在用与电极不同的材料形成调整膜30或调整重物31的情况下，根据材料的种类，利用适当的方法形成。该情况下，在形成了电极后、或形成电极前进行调整膜30或调整重物31的形成。
然后，如步骤S3所示，通过将被连结的振动体分割为一个个振动体，构成振动陀螺仪元件1的振动体的准备完成。另外，此处准备的振动体是进行振动泄漏的调整和频率调整前的振动陀螺仪元件1。经过后述的这些调整，完成作为振动片的振动陀螺仪元件1。
接着，准备封装60和IC芯片90，组装为陀螺仪传感器50。
首先，如步骤S4所示，在设置于封装60的凹部的凹底部分的冲模垫65上粘贴IC芯片90。具体而言，在将晶粒安装材料99适量涂覆到冲模垫65上后，对准IC芯片90的位置进行载置（暂时固定）。接着，实施预定温度和时间的加热来使晶粒安装材料99固化，从而将IC芯片90粘接并固定到冲模垫65上。
接着，如步骤S5所示，通过引线键合进行IC芯片90与封装60的电连接。
在图5中，IC芯片90与封装60的连接是指通过接合线49连接配设在封装60的第2层基板62上的多个IC连接端子66和对应的IC芯片90的电极焊盘（未图示）。
然后，如步骤S6所示，将在步骤S3中准备的振动体装配到封装60的凹部内的IC芯片90的上方。例如，如在上述第3实施方式中说明那样，可经由中继基板80将振动陀螺仪元件1接合到封装60。该情况下，首先，将振动体接合到中继基板80。中继基板80上的振动体的接合能够通过如下方法进行：在电极引线85的表面通过镀覆等预先形成锡或金等的接合用的金属层，并且在设置于振动体的基部21的未图示的外部连接电极上也形成有接合用的金属层，对准各个电极引线85和对应的外部连接电极的位置，并通过加热和加压进行金属共晶或金属接合。并且，对准连接电极86与设置于通过封装60的第3层基板63形成的阶差上的振动片连接端子67的位置，并利用例如导电性粘接剂等接合部件59进行暂时固定，所述连接电极86与接合有振动体的中继基板80的连接到振动体的多个电极引线85电连接，并设置在中继基板80的与接合有振动体的面不同的面上。之后，使接合部件59固化，在将接合有振动体的中继基板80电连接到封装60内的同时进行接合并固定。另外，在接合部件59是热固性的材料的情况下，实施预定温度和时间的加热进行接合部件59的固化。
另外，例如，如果接合部件59是紫外线固化类型的材料，则能够通过向接合部件59照射预定时间的预定强度的紫外线来使其固化，进行接合有振动体的中继基板80的粘接和固定等，能够根据接合部件59的固化类型，选择其方法。
进而，如步骤S7所示，根据需要进行与IC芯片90一起接合到封装60的振动体的泄漏输出的抑制调整。
泄漏输出的振动方向根据各振动臂的加工偏差导致的完成形状而发生变化。例如，即使在设计了截面矩形的振动臂的情况下，由于作为基材的石英的蚀刻各向异性，截面也成为平行四边形、梯形或者菱形，对泄漏输出的振动方向产生影响。
具体而言，通过利用例如激光照射来切削驱动用振动臂22的一部分等来进行泄漏输出抑制调整。另外，除了该方法以外，还可以是利用如下过程进行泄漏输出抑制调整的方法：增减预先形成且从基部21延伸出的调整用振动臂上设置的调整用电极的体积而改变电荷量。
在实施了泄漏输出的抑制调整后，进行与IC芯片90一起接合到封装60的振动体的频率微调。具体而言，如在第1实施方式中参照图3的（b）说明那样进行微调。
首先，如步骤S8所示，通过增加或减少驱动用振动臂22的末端侧的质量（调整重物31）来进行驱动用振动臂22的驱动模式频率（f1）的调整。具体而言，通过附加施重部24的调整重物31（图1），并且通过激光的照射等去除调整重物31的一部分，进行驱动用振动臂22的面内振动的频率调整。此处，优选预先假定对f2的影响来设定调整范围。
另外，也可以通过IC芯片90的数据改写的方法等进行驱动用振动臂22的末端侧的质量调整。
接着，如步骤S9所示，进行驱动用振动臂22的检测模式频率（f2）的调整。具体而言，通过附加调整膜30，并且利用激光的照射等去除调整膜30的一部分，改变调整膜30施加到驱动用振动臂22的应力，进行驱动用振动臂的检测模式频率（f2）的调整。
用以上的调整，完成作为振动片的振动陀螺仪元件1。
然后，如步骤S10所示，经由例如由铁－镍合金等构成的密封圈69将例如金属制的作为盖体的盖70接合到封装60的上侧，从而对收纳有振动陀螺仪元件1和IC芯片90的封装60进行密封。
此外，作为其他的盖70的接合方法，还可以经由焊锡等金属钎料将盖70接合到封装60上，或者使用玻璃制的盖70，用低熔点玻璃等接合到封装60上。在该密封工序中，能够根据需要将通过封装60和盖70形成的腔密闭/密封为减压空间或惰性气体环境。
接着，进行将密封状态下的封装60投入到预定温度的烘箱内预定时间的热烘。最后，进行电气特性检查和外观检查等特性检查，去除不符合标准的不合格品，结束一系列的陀螺仪传感器的制造工序，完成陀螺仪传感器50。
根据本实施方式的振动片的制造方法以及传感器单元的制造方法，能够分别进行驱动用振动臂22的面内振动频率（f1）的调整和驱动用振动臂22的面外振动频率（f2）的调整，因此能够高效进行对准设计值的调整，其结果，例如在振动陀螺仪的情况下，能够提供可得到较高的检测灵敏度的振动片。
另外，在本实施方式中，说明了作为振动片的振动陀螺仪元件1、以及作为使用了振动陀螺仪元件1的传感器单元的陀螺仪传感器50的制造方法，但振动片不限于振动陀螺仪元件1。还能够利用同样的制造方法，例如使用振动陀螺仪元件2作为振动片来得到传感器单元。
（第5实施方式）
[电子设备]
图7的（a）是搭载了在上述实施方式中说明的振动陀螺仪元件1、2或作为具有该振动陀螺仪元件1、2的传感器单元的陀螺仪传感器50的作为电子设备的数字摄像机中的应用例。数字摄像机240具有显像部241、操作部242、声音输入部243和显示单元1001。这种数字摄像机240能够通过搭载上述实施方式的振动陀螺仪元件1、2和作为传感器单元的陀螺仪传感器50而具备所谓的手抖校正功能。
此外，图7的（b）示出在作为电子设备的移动电话机中的应用例，图7的（c）示出在便携式信息终端（PDA：Personal Digital Assistants，个人数字助理）中的应用例。
首先，图7的（b）所示的移动电话机3000具有多个操作按钮3001和滚动按钮3002、以及显示单元1002。通过对滚动按钮3002进行操作，对显示单元1002所显示的画面进行滚动。
此外，图7的（c）所示的PDA4000具有多个操作按钮4001和电源开关4002、以及显示单元1003。在对电源开关4002进行操作时，在显示单元1003上显示通信簿或日程簿这样的各种信息。
这种移动电话机3000和PDA4000能够通过搭载上述实施方式的振动陀螺仪元件1、2和作为传感器单元的陀螺仪传感器50，而被赋予各种各样的功能。例如，在对图7的（b）的移动电话机3000赋予了未图示的照相机功能的情况下，能够与上述数字摄像机240同样地进行手抖校正。此外，在图7的（b）的移动电话机3000、和图7的（c）的PDA4000中具备了作为GPS（Global Positioning System：全球定位系统）而公知的泛地球测位系统的情况下，能够通过搭载上述实施方式的振动陀螺仪元件1、2和作为传感器单元的陀螺仪传感器50，在GPS中识别移动电话机3000和PDA4000的位置和姿势。
另外，不限于图7所示的电子设备，作为可应用具有本发明的振动片的传感器单元（陀螺仪传感器）的电子设备，可列举移动型计算机、汽车导航装置、电子记事本、计算器、工作站、视频电话、POS终端、游戏机等。
根据本实施方式的电子设备，由于具备高效调整为能够进行更高灵敏度的检测的振动片，因此能够提供具有稳定特性的电子设备。
另外，本发明不限于上述实施方式，能够对上述实施方式施加各种变更和改良等。以下叙述变形例。此处，对与上述实施方式相同的结构部位使用相同标号并省略重复说明。
（变形例1）
图8是示出作为变形例1的振动片的振动陀螺仪元件3的示意性立体图。
振动陀螺仪元件3由基部20、驱动用振动臂22、检测用振动臂23、施重部24、25、调整膜30、32、33、34和调整重物31、35等构成。
基部20构成为，X轴方向的长度比振动陀螺仪元件1（图1）中的基部21短，驱动用振动臂22和检测用振动臂23从基部20的X轴方向的两端部延伸。
在检测用振动臂23的－Y方向的末端侧，具有宽度比延伸的臂的部分大（在X轴方向上宽幅）的大致矩形的施重部25。在施重部25的表面设置有调整重物35。调整重物35是与调整重物31同样的膜体。
调整膜32设置于从基部20的X轴方向的两端部延伸的驱动用振动臂22在基部20侧区域（从基部20延伸的驱动用振动臂22的根部区域）的侧面。
调整膜33设置于从基部20的X轴方向的两端部延伸的检测用振动臂23在基部20侧区域（从基部20延伸的检测用振动臂23的根部区域）的主面。
调整膜34设置于从基部20的X轴方向的两端部延伸的检测用振动臂23在基部20侧区域（从基部20延伸的检测用振动臂23的根部区域）的侧面。
调整膜32、33、34是与调整膜30同样的膜体。
如上所述，振动陀螺仪元件3除了在检测用振动臂23上还具有施重部25的方面，以及具有调整膜32、33、34的方面以外，与振动陀螺仪元件1大致相同。
根据作为本变形例的振动片的振动陀螺仪元件3，除了上述第1实施方式中的效果以外，还能够得到以下的效果。
通过具有施重部25和调整重物35，还能够对检测用振动臂23调整振动频率。
通过具有调整膜32，能够在更宽的范围内进行驱动用振动臂22的振动频率的调整。
通过具有调整膜33，还能够对检测用振动臂23调整振动频率，能够在更宽的范围内进行驱动用振动臂22和检测用振动臂23的振动频率的调整。
通过具有调整膜34，能够在更宽的范围内进行检测用振动臂23的振动频率的调整。
（其他变形例）
能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，对于作为振动片的振动陀螺仪元件形成材料，说明了使用石英的例子，但可以使用石英以外的压电体材料。例如，能够使用氮化铝（AlN）、铌酸锂（LiNbO3）、钽酸锂（LiTaO3）、锆钛酸铅（PZT）、四硼酸锂（Li2B4O7）、硅酸镓镧（La3Ga5SiO14）等的氧化物基板，在玻璃基板上层叠氮化铝或五氧化二钽（Ta2O5）等的压电体材料而构成的层叠压电基板，或者压电陶瓷等。
此外，能够使用压电体材料以外的材料形成振动片。例如，还能够使用硅半导体材料等形成振动片。
此外，振动片的振动（驱动）方式不限于压电驱动。除了使用压电基板的压电驱动型的振动片以外，在使用了静电力的静电驱动型和利用磁力的劳伦兹驱动型等的振动片中，也能够发挥本发明的结构及其效果。

Claims (1)

1.一种振动片的制造方法，其特征在于，该制造方法包含以下工序：
准备振动体的工序，该振动体具有基部、从所述基部延伸出的驱动用振动臂和检测用振动臂以及设置在所述驱动用振动臂的所述基部一侧的区域内的调整膜；以及
频率调整工序，调整所述调整膜的厚度或者体积，从而将所述驱动用振动臂的基于面内振动的振动频率与基于垂直于所述面内振动的面外振动的振动频率之差设定成期望的值，
在所述频率调整工序中，在调整所述调整膜的厚度或者体积之前，增加所述驱动用振动臂的末端侧的质量或者减少所述驱动用振动臂的末端侧的质量，从而调整所述驱动用振动臂的基于所述面内振动的振动频率。
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