CN110071701A - 振动元件及其制造方法、物理量传感器、惯性计测装置 - Google Patents

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Abstract

提供振动元件及其制造方法、物理量传感器、惯性计测装置。该振动元件的特征在于，具有：基部；振动臂，所述振动臂从所述基部起延伸，具有臂部和施重部；以及施重膜，所述施重膜配置在所述施重部上，所述施重部具有处于正反关系的第1主面和第2主面，所述施重部的重心位于比所述臂部的厚度方向的中心面靠所述第1主面侧的位置，所述施重膜的重心位于比所述中心面靠所述第2主面侧的位置。

Description

振动元件及其制造方法、物理量传感器、惯性计测装置
技术领域
本发明涉及振动元件、振动元件的制造方法、物理量传感器、惯性计测装置、电子设备以及移动体。
背景技术
以往，已知有用于石英振子、振动型陀螺仪传感器等器件的振动元件。作为这样的振动元件的一例的专利文献1中记载的音叉型石英振动片具有基部、以及从基部起分为两支平行地延伸的一对振动臂。这里，在振动臂的末端具有被加工为厚度比振动臂的臂部厚度薄的施重部，在施重部上设置有用于调整音叉型石英振动片的频率的金属膜。此外，专利文献2中记载的音叉型压电振动片具有基部、以及从基部起分为两支平行地延伸的一对振动臂，在宽度比振动臂的臂部宽度大的末端的施重部上形成有厚度比规定厚度薄的部分。在该施重部的上下两面上设置有用于调整频率的金属膜。
专利文献1：日本特开2006-311444号公报
专利文献2：日本特开2010-213262号公报
但是，在专利文献1和专利文献2所记载的音叉型石英振动片中，由施重部和金属膜构成的构造体的重心相对于振动臂的臂部的厚度方向的中心面在厚度方向上产生偏差，因此，在使一对振动臂在彼此接近或者隔开的方向(面内方向)上振动时，振动臂会产生包含厚度方向(面外方向)的方向成分的振动，其结果，存在厚度方向的振动成分经由基部泄漏到振动元件外而成为对于振动元件外部而言的噪声振动源的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够减少对于振动元件外部而言的噪声振动的振动元件及其制造方法，并且提供一种具有该振动元件的物理量传感器、惯性计测装置、电子设备以及移动体。
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。
本应用例的振动元件具有：基部；振动臂，所述振动臂从所述基部起延伸，具有位于所述基部侧的臂部和位于比所述臂部靠末端侧的位置的施重部；以及施重膜，所述施重膜配置在所述施重部上，该振动元件的特征在于，所述施重部具有在所述振动元件的厚度方向上处于正反关系的第1主面和第2主面，所述施重部的重心位于比所述臂部的厚度方向的中心面靠所述第1主面侧的位置，所述施重膜的重心位于比所述臂部的厚度方向的中心面靠所述第2主面侧的位置。
根据这样的振动元件，施重部的重心位于比臂部的厚度方向的中心面靠第1主面侧的位置，与此相对，施重膜的重心位于比臂部的厚度方向的中心面靠第2主面侧的位置，因此，能够使由施重部和施重膜构成的构造体的重心接近该中心面(振动臂的厚度方向上的中心)。因此，能够减少振动臂的无用振动(厚度方向上的振动)，其结果，能够减少对于振动元件外部而言的噪声振动。
在本应用例的振动元件中，优选的是，所述施重部具有第1部分、以及厚度比所述第1部分薄的第2部分，所述第2主面利用所述第1部分和所述第2部分而具有阶梯形状。
由此，能够以比较简单的结构使施重部的重心位于比臂部的厚度方向的中心面靠第1主面侧的位置。
在本应用例的振动元件中，优选的是，在从所述施重部的厚度方向进行平面观察时，所述施重部在所述第1部分与所述第2部分之间具有厚度逐渐减小的部分。
由此，能够以跨越第1部分和第2部分的方式连续地容易形成施重膜。此外，能够减少由于第1部分与第2部分之间的阶梯而导致施重膜上产生裂纹。
在本应用例的振动元件中，优选的是，在从所述厚度方向进行平面观察时，所述施重部的宽度大于所述臂部的宽度。
由此，可以增大能够形成施重膜的施重部的面积。
在本应用例的振动元件中，优选的是，所述第2部分相对于所述第1部分配置在所述振动臂的宽度方向上的两侧。
由此，能够减小振动臂的扭转力矩。
在本应用例的振动元件中，优选的是，所述第2部分相对于所述第1部分配置于与所述基部相反的一侧。
由此，能够减小平面观察时的第2部分的面积。此外，还存在施重部的宽度方向上的质量不易失去平衡的优点。
在本应用例的振动元件中，优选的是，在从所述施重部的厚度方向进行平面观察时，所述第1部分被设置成包围所述第2部分。
由此，第2部分的设计变得容易。
在本应用例的振动元件中，优选的是，所述第1主面是平坦面。
由此，无需加工施重部的第1主面侧以在施重部上设置第1部分和第2部分，其结果，能够简化振动元件的制造工序。
在本应用例的振动元件中，优选的是，所述施重膜配置在所述第1部分上和所述第2部分上。
由此，能够增大施重膜的质量。此外，能够简化施重膜的形成。
在本应用例的振动元件中，优选的是，所述臂部具有关于所述臂部的厚度方向的中心面为面对称的形状。
由此，能够减少由于振动臂的形状引起的厚度方向上的振动。
在本应用例的振动元件中，优选的是，该振动元件具有：作为所述振动臂的第1振动臂，所述第1振动臂从所述基部起延伸，具有作为所述臂部的第1臂部和作为所述施重部的第1施重部；第2振动臂，所述第2振动臂从所述基部起延伸，具有位于所述基部侧的第2臂部和比所述第2臂部靠末端侧的第2施重部；作为所述施重膜的第1施重膜，所述第1施重膜配置在所述第1施重部上；以及第2施重膜，所述第2施重膜配置在所述第2施重部上，所述第2施重部的重心位于比所述第2臂部的厚度方向的中心面靠所述第1主面侧的位置，所述第2施重膜的重心位于比所述第2臂部的厚度方向的中心面靠所述第2主面侧的位置。
由此，能够减少第1振动臂和第2振动臂双方的无用振动(厚度方向上的振动)。此外，第1施重部和第2施重部的重心均位于第1主面侧(彼此相同的一侧)，并且，第1施重膜和第2施重膜的重心均位于第2主面侧(彼此相同的一侧)，因此，容易形成这些施重部和施重膜。
在本应用例的振动元件中，优选的是，该振动元件包含：驱动臂，所述驱动臂进行驱动振动；以及检测臂，所述检测臂与惯性力对应地发生变形，所述基部具有基部主体、以及从所述基部主体起延伸的连结部，所述驱动臂是所述振动臂，从所述连结部起延伸，所述检测臂从所述基部主体起延伸。
由此，能够在所谓的双T型的振动元件中，提高其特性。
在本应用例的振动元件中，优选的是，该振动元件包含：驱动臂，所述驱动臂从所述基部起延伸，进行驱动振动；以及检测臂，所述检测臂从所述基部起在与所述驱动臂相反的方向上延伸，与惯性力对应地发生变形，所述驱动臂是所述振动臂。
由此，能够在所谓的H型的振动元件中，提高其特性。
在本应用例的振动元件中，优选的是，所述施重膜具有第1施重膜、以及厚度比所述第1施重膜薄的第2施重膜。
由此，能够在利用激光等能量线去除施重膜的一部分而进行振动臂的谐振频率调整时，容易地进行微调和粗调。
本应用例的振动元件的制造方法的特征在于，包含以下工序：形成基部和振动臂，所述振动臂从所述基部起延伸，具有在厚度方向上处于正反关系的第1主面和第2主面，所述振动臂的重心比所述振动臂的所述厚度方向上的中心面靠所述第1主面侧；在所述振动臂上形成施重膜，所述施重膜的重心比所述振动臂的厚度方向上的中心面靠所述第2主面侧；以及通过调整所述施重膜的质量来调整所述振动臂的谐振频率。
根据这样的振动元件的制造方法，能够提高得到的振动元件的特性。此外，将施重膜仅配置在施重部的单面侧(具体而言，第2主面侧)即可，因此，可简化振动元件的制造工序，并且还能够利用激光等能量线去除施重膜的一部分而减少在进行振动臂的谐振频率调整时产生的飞沫(渣滓)。
本应用例的物理量传感器的特征在于，具有：本应用例的振动元件；以及收纳有所述振动元件的封装。
根据这样的物理量传感器，能够利用振动元件的优异特性来提高物理量传感器的传感器特性(例如，检测精度)。
本应用例的惯性计测装置的特征在于，具有：本应用例的物理量传感器；以及与所述物理量传感器电连接的电路。
根据这样的惯性计测装置，能够利用物理量传感器的优异传感器特性来提高惯性计测装置的特性(例如，计测精度)。
本应用例的电子设备的特征在于，该电子设备具有本应用例的振动元件。
根据这样的电子设备，能够利用振动元件的优异特性来提高电子设备的特性(例如，可靠性)。
本应用例的移动体的特征在于，该移动体具有本应用例的振动元件。
根据这样的移动体，能够利用振动元件的优异特性来提高移动体的特性(例如，可靠性)。
附图说明
图1是示出本发明第1实施方式的振动元件的平面图。
图2是沿图1中的A-A线的剖视图。
图3是放大示出振动元件的振动臂(驱动臂)的施重部和施重膜的平面图。
图4是沿图3中的B-B线的剖视图。
图5是沿图3中的C-C线的剖视图。
图6是示出振动元件的制造方法的一例的流程图。
图7是示出在振动片形成工序中准备基板的工序的剖视图。
图8是示出在振动片形成工序中形成耐腐蚀膜和抗蚀剂膜的工序的剖视图。
图9是示出在振动片形成工序中形成振动片的外形的工序的剖视图。
图10是示出在振动片形成工序中去除耐腐蚀膜的一部分的工序的剖视图。
图11是示出在振动片形成工序中形成槽部的工序的剖视图。
图12是示出在振动片形成工序中去除耐腐蚀膜和抗蚀剂膜的工序的剖视图。
图13是示出电极形成工序的剖视图。
图14是示出施重膜形成工序的剖视图。
图15是示出频率调整工序的剖视图。
图16是放大示出本发明第2实施方式的振动元件的振动臂(驱动臂)的施重部和施重膜的平面图。
图17是沿图16中的C-C线的剖视图。
图18是放大示出本发明第3实施方式的振动元件的振动臂(驱动臂)的施重部和施重膜的平面图。
图19是放大示出本发明第4实施方式的振动元件的振动臂(驱动臂)的施重部和施重膜的平面图。
图20是沿图19中的B-B线的剖视图。
图21是示出本发明第5实施方式的振动元件的平面图。
图22是示出本发明第6实施方式的振动元件的平面图。
图23是示出本发明实施方式的物理量传感器的剖视图。
图24是示出本发明惯性计测装置的实施方式的分解立体图。
图25是图24所示的惯性计测装置具有的基板的立体图。
图26是示出本发明电子设备的实施方式(移动型(或笔记本型)的个人计算机)的立体图。
图27是示出本发明电子设备的实施方式(移动电话机)的平面图。
图28是示出本发明电子设备的实施方式(数字静态照相机)的立体图。
图29是示出本发明移动体的实施方式(汽车)的立体图。
标号说明
1：振动元件；1A：振动元件；1B：振动元件；1C：振动元件；1D：振动元件；1E：振动元件；2：振动片；2D：振动片；2E：振动片；2a：第1主面；2b：第2主面；3：施重膜；3D：施重膜；4：电极膜；10：物理量传感器；11：封装；12：支承部件；13：电路元件；14：连接端子；15：连接端子；16：端子；17：导电性粘接剂；19：粘接剂；20：石英基板；20A：石英基板；21：基部；21D：基部；21E：基部；22：检测臂；22D：检测臂；23：检测臂；23D：检测臂；24：驱动臂；24A：驱动臂；24B：驱动臂；24C：驱动臂；24D：驱动臂；24E：振动臂；25：驱动臂；25D：驱动臂；25E：振动臂；26：驱动臂；27：驱动臂；31：施重膜；31D：施重膜；32：施重膜；32D：施重膜；33：施重膜；33D：施重膜；33E：施重膜；34：施重膜；34D：施重膜；34E：施重膜；35：施重膜；36：施重膜；41：驱动信号电极；42：驱动接地电极；43：检测信号电极；44：检测接地电极；51：耐腐蚀膜；52：耐腐蚀膜；52A：耐腐蚀膜；53：抗蚀剂膜；54：抗蚀剂膜；111：底座；112：盖；113：接合部件；121：支承基板；122：布线图案；123：凸块；211：基部主体；212：连结臂；213：连结臂；214：第1基部；215：连结部；216：第2基部；221：臂部；222：施重部；223：槽；231：臂部；232：施重部；233：槽；241：臂部；242：施重部；242A：施重部；242B：施重部；242C：施重部；242a：第1部分；242b：第2部分；242c：第2部分；242d：第1部分；242e：第2部分；242f：第1部分；242g：第2部分；242h：第2部分；242i：第1部分；243：槽；244：阶梯；245：阶梯；247：凹部；251：臂部；252：施重部；253：槽；261：臂部；262：施重部；263：槽；271：臂部；272：施重部；273：槽；1100：个人计算机；1102：键盘；1104：主体部；1106：显示单元；1108：显示部；1200：移动电话机；1202：操作按钮；1204：接听口；1206：通话口；1208：显示部；1300：数字静态照相机；1302：壳体；1304：受光单元；1306：快门按钮；1308：存储器；1310：显示部；1500：汽车；1501：车体；1502：车体姿势控制装置；1503：车轮；2000：惯性计测装置；2100：外壳；2110：螺纹孔；2200：接合部件；2300：传感器模块；2310：内壳；2311：凹部；2312：开口部；2320：基板；2330：连接器；2340X：角速度传感器；2340Y：角速度传感器；2340Z：角速度传感器；2350：加速度传感器；2360：控制IC；A1：箭头；A2：箭头；B1：箭头；B2：箭头；C：中心；C1：箭头；C2：箭头；G：重心；G1：重心；G2：重心；LL：能量线；S10：振动片形成工序；S20：电极形成工序；S30：施重膜形成工序；S40：频率调整工序；a：箭头；b：箭头；c：箭头；ω：角速度。
具体实施方式
下面，根据附图所示的实施方式，对本发明的振动元件、振动元件的制造方法、物理量传感器、惯性计测装置、电子设备和移动体进行详细说明。
1.振动元件及其制造方法
<第1实施方式>
首先，对振动元件及其制造方法进行说明。
(振动元件)
图1是示出本发明第1实施方式的振动元件的平面图。图2是沿图1中的A-A线的剖视图。图3是放大示出振动元件的振动臂(驱动臂)的施重部和施重膜的平面图。图4是沿图3中的B-B线的剖视图。图5是沿图3中的C-C线的剖视图。在各图中，根据需要适当夸张地示出了各部件的尺寸，并且，各部件的尺寸比不一定与实际的尺寸比一致。以下说明的各部件的位置、方向和大小等还包含制造上的误差等的范围(例如，差为±1％以内)，只要能够实现各部件的必要功能，则不限定于本说明书中记载的位置、方向和大小等。
另外，下面，为了便于说明，适当使用相互垂直的3个轴即x轴、y轴和z轴进行说明。下面，将与x轴平行的方向称作“x轴方向”、与y轴平行的方向称作“y轴方向”、与z轴平行的方向称作“z轴方向”，在图中，设表示x轴、y轴和z轴的各轴的箭头的末端侧为“+”、基端侧为“-”。此外，也将+z轴方向侧称作“上”、-z轴方向侧称作“下”、+x轴方向侧称作“右”、-x轴方向侧称作“左”。此外，将从z轴方向观察称作“平面观察”。在图1中，为了方便说明，省略了后述的电极膜4的图示。
图1所示的振动元件1是检测绕z轴的角速度的传感器元件。该振动元件1具有：振动片2(参照图1)；配置在振动片2上的电极膜4(参照图2)；以及配置在电极膜4上的施重膜3(参照图1)。
如图1所示，振动片2具有所谓的双T型的构造。具体说明，振动片2具有基部21、从基部21起延伸的一对检测臂22、23(第1、第2检测臂)、一对驱动臂24、25(第1驱动臂)以及一对驱动臂26、27(第2驱动臂)。
这里，基部21具有：基部主体211，其支承在后述的封装11(参照图23)上；连结臂212，其从基部主体211起沿着+x轴方向延伸；连结臂213，其从基部主体211起沿着与连结臂212的延伸方向相反方向的-x轴方向延伸。而且，检测臂22(第1检测臂)从基部主体211起沿着与连结臂212、213的延伸方向交叉的+y轴方向延伸，与此相对，检测臂23(第2检测臂)从基部主体211起沿着与检测臂22的延伸方向相反方向的-y轴方向延伸。驱动臂24(第1驱动臂)从连结臂212的末端区域起沿着+y轴方向延伸，与此相对，驱动臂25(第1驱动臂)从连结臂212的末端区域起沿着与驱动臂24的延伸方向相反方向的-y轴方向延伸。同样，驱动臂26(第2驱动臂)从连结臂213的末端区域起沿着+y轴方向延伸，与此相对，驱动臂27从连结臂213的末端区域起沿着与驱动臂26的延伸方向相反方向的-y轴方向延伸。
此外，检测臂22具有：臂部221(检测臂部)，其从基部主体211起延伸；施重部222(检测施重部)，其设置于臂部221的末端侧，宽度比臂部221大；以及槽223，它们分别设置在臂部221的上下表面上。同样，检测臂23具有臂部231(检测臂部)、施重部232(检测施重部)和一对槽233。此外，驱动臂24具有：臂部241(驱动臂部)，其从连结臂212起延伸；施重部242(驱动施重部)，其设置于臂部241的末端侧，宽度比臂部241宽；以及一对槽243，它们设置在臂部241的上下表面上。同样，驱动臂25具有臂部251(驱动臂部)、施重部252(驱动施重部)和一对槽253。此外，驱动臂26具有：臂部261(驱动臂部)，其从连结臂213起延伸；施重部262(驱动施重部)，其设置于臂部261的末端侧，宽度比臂部261大；以及一对槽263，它们设置在臂部261的上下表面上。同样，驱动臂27具有臂部271(驱动臂部)、施重部272(驱动施重部)和一对槽273。
另外，槽223、233、243、253、263、273也可以分别省略上下一对中的至少一方。此外，槽223、233、243、253、263、273的上下一对可以分别相互连通。即，也可以在臂部221、231、241、251、261、271上设置朝上下表面开口的贯通孔。此外，施重部222、232、242、252、262、272的宽度可以为臂部221、231、241、251、261、271的宽度以下。
这里，臂部221是在检测臂22的振动时(检测振动时)弯曲(变形)的部分，并且是检测伴随检测臂22的检测振动而产生的电荷的部分(设置有后述的检测信号电极43和检测接地电极44的部分)。同样，臂部231是在检测臂23的振动时(检测振动时)弯曲(变形)的部分，并且是检测伴随检测臂23的检测振动而产生的电荷的部分(设置有后述的检测信号电极43和检测接地电极44的部分)。此外，臂部241是在驱动臂24的振动时(驱动振动时)弯曲(变形)的部分，并且是被施加用于驱动臂24的驱动的电场的部分(设置有后述的驱动信号电极41和驱动接地电极42的部分)。同样，臂部251、261、271分别是在驱动臂25、26、27的振动时(驱动振动时)弯曲(变形)的部分，并且是被施加用于驱动臂25、26、27的驱动的电场的部分(设置有后述的驱动信号电极41和驱动接地电极42的部分)。此外，施重部222是比臂部221靠末端侧的部分。同样，施重部232、242、252、262、272分别是比臂部231、241、251、261、271靠末端侧的部分。
如图3所示，施重部242具有：第1部分242a，其位于臂部241的延长线上；以及一对第2部分242b、242c，它们位于第1部分242a的宽度方向上的两侧。而且，如图4所示，各第2部分242b、242c的厚度t2比第1部分242a的厚度t1薄。这里，第1主面2a是平坦的，相对于此，第2主面2b设置有由第1部分242a和第2部分242b、242c形成的阶梯244、245。该阶梯244、245构成为包含倾斜面，施重部242的厚度从第2部分242b、242c侧朝向第1部分242a侧逐渐变厚。如后所述，这样的第2部分242b、242c能够通过对施重部242的第2主面2b进行蚀刻(各向异性蚀刻)而形成。
如图4所示，这样的施重部242的重心G1相对于驱动臂24的厚度方向上的中心C位于施重部242的处于正反关系的第1主面2a(下表面)和第2主面2b(上表面)中的第1主面2a侧。即，施重部242、252、262、272的重心G1位于比臂部241、251、261、271的厚度方向的中心面CP靠第1主面2a侧的位置，与此相对，施重膜33、34、35、36的重心G2位于比臂部241、251、261、271的厚度方向的中心面CP靠第2主面2b侧的位置。通过以这样的方式使重心G1相对于中心C在厚度方向上偏移，如后所述，能够取得与施重膜33的平衡，该施重膜33具有位于与施重部242的重心G1的相反侧的重心G2。与这样的施重部242同样，施重部252、262、272的重心G1分别相对于驱动臂25、26、27的厚度方向上的中心C位于施重部252、262、272的处于正反关系的第1主面2a(下表面)和第2主面2b(上表面)中的第1主面2a侧。另外，施重部222、232的重心也相对于检测臂22、23的厚度方向上的中心位于施重部222、232的处于正反关系的第1主面(下表面)和第2主面(上表面)中的第1主面侧。
这里，“臂部241的厚度方向的中心面CP”是与臂部241的厚度方向(z轴方向)垂直的面，且是与臂部241的在第1主面2a侧的厚度方向上最靠外侧的部位之间的距离和与在第2主面2b侧的厚度方向上最靠外侧的部位之间的距离相等的面。此外，关于臂部251、261、271的厚度方向的中心面，也分别与臂部241的厚度方向的中心面CP同样定义。“施重膜33”表示每单位面积的质量大于臂部241的电极膜4(驱动信号电极41和驱动接地电极42)的(驱动臂24上的)层叠体。此外，关于施重膜34、35、36，也分别与施重膜33同样定义。
此外，上述的第2主面2b的阶梯244、245的深度d1、即、第1部分242a的厚度t1与第2部分242b、242c的厚度t2之差没有特别限定，但优选与上述的槽243的深度d2相等(参照图5)。由此，能够通过蚀刻与槽243一并形成上述的阶梯244、245。阶梯的深度d1优选为施重部242的厚度t1的0.1倍以上0.5倍以下，更优选为0.15倍以上0.4倍以下。
此外，第2部分242b、242c的宽度Wb、Wc可以彼此相等也可以不相等，但优选第2部分242c的宽度Wc大于第2部分242b的宽度Wb。在通过Z切石英板的各向异性蚀刻形成振动片2的情况下，第2部分242b的平均厚度由于该振动片2的各向异性而比第2部分242c的平均厚度厚。因此，通过使第2部分242c的宽度Wc大于第2部分242b的宽度Wb，能够使第2部分242b的质量与第2部分242c的质量相等。
此外，具体的第2部分242b、242c的宽度Wb、Wc分别根据后述的施重膜33的厚度和面积等确定，没有特别限定，但为第1部分242a的宽度Wa的0.3倍以上0.8倍以下左右。此外，第2部分242b、242c的平面观察时的面积分别没有特别限定，但例如为第1部分242a的平面观察时的面积的0.1倍以上2倍以下左右。
振动片2由Z切石英板构成。通过由石英(Z切石英板)构成振动片2，能够使振动片2的振动特性(特别是，频率温度特性)优异。并且，能够通过蚀刻以高尺寸精度形成振动片2。石英属于三方晶系，作为晶轴，具有相互垂直的X轴、Y轴和Z轴。X轴、Y轴、Z轴分别称作电轴、机械轴、光轴。Z切石英板是如下石英基板：呈板状，在由Y轴(机械轴)和X轴(电轴)限定出的XY平面上扩展，在Z轴(光轴)方向上具有厚度。这里，构成振动片2的石英的X轴与x轴平行，Y轴与y轴平行，Z轴与z轴平行。
另外，振动片2也可以由除了石英以外的压电体材料构成。作为除了石英以外的压电体材料，例如可列举出钽酸锂、铌酸锂、硼酸锂、钛酸钡等。此外，根据振动片2的结构的不同，也可以由除了Z切以外的切角的石英板构成振动片2。此外，振动片2可以由除了压电体材料以外的材料(不具有压电性的材料)、例如硅等构成，在该情况下，在检测臂22、23和驱动臂24、25、26、27的各臂部上配置压电元件(将由PZT等构成的压电体膜夹入一对电极间而构成的元件)即可。
在这样构成的振动片2的表面上设置有电极膜4。如图2所示，该电极膜4具有驱动信号电极41、驱动接地电极42、检测信号电极43、检测接地电极44、以及与这些电极电连接的多个端子(未图示)。
驱动信号电极41是用于激励驱动臂24、25、26、27的驱动振动的电极。如图2所示，驱动信号电极41分别设置在驱动臂24的臂部241的上下表面和驱动臂26的臂部261的两侧面上。同样，虽然未图示，但驱动信号电极41分别设置在驱动臂25的臂部251的上下表面和驱动臂27的臂部271的两侧面上。
另一方面，驱动接地电极42具有相对于驱动信号电极41作为基准的电位(例如，地电位)。如图2所示，驱动接地电极42分别设置在驱动臂24的臂部241的两侧面和驱动臂26的臂部261的上下表面上。同样，虽然未图示，但驱动接地电极42分别设置在驱动臂25的臂部251的两侧面和驱动臂27的臂部271的上下表面上。
检测信号电极43是在激励出检测臂22的检测振动时检测由于该检测振动而产生的电荷的电极。如图2所示，检测信号电极43设置在检测臂22的臂部221的上下表面上。
另一方面，检测接地电极44具有相对于检测信号电极43作为基准的电位(例如，地电位)。如图2所示，检测接地电极44设置在检测臂22的臂部221的两侧面上。
此外，虽然未图示，但在激励出检测臂23的检测振动时用于检测由于该检测振动而产生的电荷的检测信号电极设置在检测臂23的臂部231的上下表面上。同样，检测臂23的检测接地电极具有相对于检测臂23的检测信号电极作为基准的电位(例如，地电位)，设置在检测臂23的臂部231的两侧面上。而且，也可以利用检测臂22的检测信号电极43与检测臂23的检测信号电极的差动信号进行振动检测。
电极膜4的构成材料分别没有特别限定，例如能够使用金(Au)、金合金、铂(Pt)、铝(Al)、铝合金、银(Ag)、银合金、铬(Cr)、铬合金、铜(Cu)、钼(Mo)、铌(Nb)、钨(W)、铁(Fe)、钛(Ti)、钴(Co)、锌(Zn)、锆(Zr)等金属材料、或ITO、ZnO等透明电极材料，在这些材料中，还优选使用以金为主材料的金属(金、金合金)或者铂。另外，也可以在电极膜4与振动片2之间设置有Ti、Cr等层，作为具有防止电极膜4从振动片2剥离的功能的基底层。
这样的电极膜4具有配置在上述的振动片2的施重部222、232、242、252、262、272上的部分。而且，在施重部222、232、242、252、262、272上隔着该部分而配置有施重膜3。另外，也可以不在施重膜3的正下方配置电极膜4。
如图1所示，施重膜3具有：施重膜31，其配置在施重部222上；施重膜32，其配置在施重部232上；施重膜33，其配置在施重部242上；施重膜34，其配置在施重部252上；施重膜35，其配置在施重部262上；以及施重膜36，其配置在施重部272上。施重膜31、32是能够通过利用激光等能量线适量去除而用于调整检测臂22、23的谐振频率的膜。此外，施重膜33、34、35、36是能够通过利用激光等能量线适量去除而用于调整驱动臂24、25、26、27的谐振频率的膜。
施重膜33配置在施重部242的处于正反关系的第1主面2a(下表面)和第2主面2b(上表面)中的第2主面2b上，不配置在第1主面2a上。此外，施重膜33也未配置在施重部242的侧面(左右侧面和末端面)上。在本实施方式中，施重膜33以去除施重部242的基端侧的一部分的方式，遍及施重部242的宽度方向(x轴方向)上的整个范围而设置。因此，施重膜33跨越配置在施重部242的第1部分242a上和第2部分242b、242c上。
如图4所示，这样的施重膜33的重心G2相对于驱动臂24的厚度方向上的中心C位于施重部242的处于正反关系的第1主面2a(下表面)和第2主面2b(上表面)中的第2主面2b侧。通过以这样的方式使重心G2相对于中心C在厚度方向上偏移，如前所述，能够取得与施重部242的平衡，该施重部242具有位于与施重膜33的重心G2相反侧的重心G1。与这样的施重膜33同样，施重膜34、35、36分别相对于驱动臂25、26、27的厚度方向上的中心C位于施重部252、262、272的处于正反关系的第1主面2a(下表面)和第2主面2b(上表面)中的第2主面2b侧。此外，施重膜31、32分别相对于检测臂22、23的厚度方向上的中心位于施重部222、232的处于正反关系的第1主面(下表面)和第2主面(上表面)中的第2主面侧。
另外，施重膜31～36的位置、大小和范围等不限定于图示的位置、大小和范围等。例如，施重膜3也可以配置在施重部222、232、242、252、262、272的第1主面2a和侧面上。在该情况下，调整除施重膜31、32以外的施重膜33、34、35、36的厚度和配置等，使得它们的重心G2位于第2主面2b侧即可。此外，施重膜3也可以遍及施重部222、232、242、252、262、272的长度方向(y轴方向)上的整个范围而设置。
作为这样的施重膜3的构成材料，没有特别限定，例如，可使用金属、无机化合物、树脂等，但优选使用金属或者无机化合物。金属或者无机化合物能够通过气相成膜法简单并且高精度地成膜。此外，由金属或者无机化合物构成的施重膜31～36能够通过能量束的照射高效且高精度地去除。由此，通过由金属或者无机化合物成膜来形成施重膜3，后述的频率调整变得更加高效且高精度。
作为该金属，例如，可列举镍(Ni)、金(Au)、金合金、铂(Pt)、铝(Al)、铝合金、银(Ag)、银合金、铬(Cr)、铬合金、镍(Ni)、铜(Cu)、钼(Mo)、铌(Nb)、钨(W)、铁(Fe)、钛(Ti)、钴(Co)、锌(Zn)、锆(Zr)等，可以将它们中的1种或2种以上组合使用。在这些材料中，基于可以使用与电极膜4相同的装置形成施重膜3的观点，作为该金属，还优选使用Al、Cr、Fe、Ni、Cu、Ag、Au、Pt或者包含这些中的至少1种的合金。更具体而言，施重膜3例如优选为在由Cr(铬)构成的基底层上层叠有由Au(金)构成的上层而得到的结构。由此，与使用石英而形成的振动片2或者电极膜4的紧贴性优异，并且，能够高精度且高效地进行谐振频率的调整。
此外，作为该无机化合物，可列举氧化铝、二氧化硅(氧化硅)、二氧化钛(氧化钛)、氧化锆、氧化钇、磷酸钙等氧化物陶瓷、氮化硅、氮化铝，氮化钛、氮化硼等氮化物陶瓷、石墨、碳化钨等碳化物类陶瓷以及除此以外的例如钛酸钡、钛酸锶、PZT、PLZT、PLLZT等铁电体材料等，在这些材料中，还优选使用而氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)等绝缘材料。
此外，施重膜3的厚度(平均厚度)没有特别限定，但例如为10nm以上10000nm以下左右。
如上这样构成的振动元件1如下所述检测绕z轴的角速度ω。首先，通过对驱动信号电极41与驱动接地电极42之间施加电压(驱动信号)，在图1中用箭头a所示的方向上，使驱动臂24与驱动臂26以相互反复接近和隔开的方式进行弯曲振动(驱动振动)，并且，使驱动臂25与驱动臂27以在与上述弯曲振动相同的方向上相互反复接近和隔开的方式进行弯曲振动(驱动振动)。此时，在没有对振动元件1施加角速度时，驱动臂24、25和驱动臂26、27进行关于通过中心点(重心G)的yz平面为面对称的振动，因此，基部主体211、连结臂212、213和检测臂22、23几乎不进行振动。此外，此时，如上所述，施重部242、252、262、272的重心G1与施重膜33、34、35、36的重心G2关于驱动臂24、25、26、27的中心C位于彼此相反侧，因此，能够减少驱动臂24、25、26、27在面外方向上的振动。
在以这种方式使驱动臂24～27进行了驱动振动的状态(驱动模式)下，对振动元件1施加绕通过其重心G的法线(即绕z轴)的角速度ω时，分别对驱动臂24～27作用科里奥利力。由此，连结臂2212、213在图1中箭头b所示的方向上进行弯曲振动，与此同时，为了抵消该弯曲振动，激励检测臂22、23在图1中箭头c所示的方向上的弯曲振动(检测振动)。而且，通过这样的检测臂22、23的检测振动(检测模式)，在检测信号电极43与检测接地电极44之间产生电荷。能够根据这样的电荷求出施加到振动元件1的角速度ω。
如上所述，振动元件1具有：基部21；作为振动臂的驱动臂24、25、26、27，它们从基部21起延伸，具有位于基部21侧的臂部241、251、261、271以及位于比臂部241、251、261、271靠末端侧的位置的施重部242、252、262、272；以及施重膜33、34、35、36，它们配置在施重部242、252、262、272上。这里，施重部242、252、262、272具有处于正反关系的第1主面2a和第2主面2b。而且，施重部242、252、262、272的重心G1位于比臂部241、251、261、271的厚度方向的中心面CP(通过驱动臂24、25、26、27的厚度方向上的中心C并与z轴垂直的平面)靠第1主面2a侧的位置。与此相对，施重膜33、34、35、36的重心G2位于比臂部241、251、261、271的厚度方向的中心面CP靠第2主面2b侧的位置。
根据这样的振动元件1，施重部242、252、262、272的重心G1位于比臂部241、251、261、271的厚度方向的中心面CP靠第1主面2a侧的位置，与此相对，施重膜33、34、35、36的重心G2位于比臂部241、251、261、271的厚度方向的中心面CP靠第2主面2b侧的位置，因此，能够使由施重部242、252、262、272和施重膜33、34、35、36构成的构造体整体的重心接近中心面CP(驱动臂24、25、26、27的中心C)。因此，能够减少驱动臂24、25、26、27的无用振动(厚度方向上的振动)，其结果，能够减少对于振动元件1外部而言的噪声振动。此外，之后叙述制造方法，但将施重膜33、34、35、36仅配置于施重部242、252、262、272的单面侧(具体而言，第2主面2b侧)即可，因此，可简化振动元件1的制造工序，并且还能够利用激光等能量线去除施重膜33、34、35、36的一部分而减少在进行振动臂的谐振频率调整时产生的飞沫(渣滓)。
此外，施重部242、252、262、272的重心G1均位于第1主面2a侧(彼此相同的一侧)，并且，施重膜33、34、35、36的重心G2均位于第2主面2b侧(彼此相同的一侧)，因此，容易形成这些施重部242、252、262、272和施重膜33、34、35、36。另外，驱动臂24、25、26、27中的一个相当于“第1振动臂”，另外一个相当于“第2振动臂”。而且，第1振动臂具有臂部241、251、261、271中的任意一个作为第1臂部，并且，具有施重部242、252、262、272中的与第1臂部连接的施重部作为第1施重部。第2振动臂具有臂部241、251、261、271中的与第1施重部不同的施重部作为第2臂部，并且具有施重部242、252、262、272中的与第2臂部连接的施重部作为第2施重部。此外，在第1施重部上配置有施重膜33、34、35、36中的任意一个作为第1施重膜，在第2施重部上配置有施重膜33、34、35、36中的任意一个作为第2施重膜。
这里，臂部241、251、261、271优选分别具有关于厚度方向的中心面CP为面对称的形状。由此，能够减少由于驱动臂24、25、26、27的形状而引起的厚度方向上的振动。
本实施方式的振动元件1具有：驱动臂24、25、26、27，它们进行驱动振动；以及检测臂22、23，它们与惯性力对应地发生变形，基部21具有基部主体211、以及从基部主体211起延伸的作为连结部的连结臂212、213。而且，驱动臂24、25、26、27是振动臂，从连结臂212、213起延伸，检测臂22、23从基部主体211起延伸。由此，能够在所谓的双T型的振动元件1中，提高其特性。
在从施重部242的厚度方向进行平面观察时，施重部242、252、262、272的宽度W大于臂部241、251、261、271的宽度W0。由此，可以增大能够形成施重膜33、34、35、36的施重部242、252、262、272的面积。此外，能够缩短驱动臂24、25、26、27的长度，其结果，还能够实现振动元件1的小型化。
此外，施重部242具有第1部分242a、以及厚度比第1部分242a薄的第2部分242b、242c。而且，第2主面2b利用第1部分242a和第2部分242b、242c而具有阶梯形状的阶梯244、245。由此，能够以比较简单的结构使施重部242的重心G1位于比臂部241的厚度方向的中心面CP靠第1主面2a侧的位置。此外，施重部252、262、272也与施重部242同样构成，实现相同的效果。这里，“阶梯244”是第1部分242a中的从施重部242的厚度方向的中心面到第2主面2b的平均距离大于第2部分242b中的从施重部242的厚度方向的中心面到第2主面2b的平均距离的形状。“施重部242的厚度方向的中心面”是与施重部242的厚度方向垂直的面，且是与施重部242的在第1主面2a侧的厚度方向上最靠外侧的部位之间的距离和与在第2主面2b侧的厚度方向上最靠外侧的部位之间的距离相等的面。施重部242的厚度方向与臂部241的厚度方向相同。在图示中，施重部242的厚度方向的中心面与臂部241的厚度方向的中心面CP位于同一表面上。另外，阶梯245也与阶梯244同样定义。
此外，设置在上述的第2主面2b上的阶梯244、245构成为包含倾斜面，在从施重部242的厚度方向进行平面观察时，施重部242在第1部分242a与第2部分242b、242c之间具有厚度逐渐减小的部分。由此，能够以跨越第1部分242a和第2部分242b、242c的方式连续地容易形成施重膜33。此外，能够减少由于第1部分242a与第2部分242b、242c之间的阶梯244、245而导致施重膜33上产生裂纹。此外，施重部252、262、272也与施重部242同样构成，实现相同的效果。
在本实施方式中，第2部分242b、242c相对于第1部分242a配置于驱动臂24(振动臂)的宽度方向上的两侧。由此，能够减小施重部242的宽度方向上的两端部的质量，减小驱动臂24的扭转力矩。此外，施重部252、262、272也与施重部242同样构成，实现相同的效果。
此外，施重部242的第1主面2a是平坦面。由此，无需加工施重部242的第1主面2a侧以在施重部242上设置第1部分242a和第2部分242b、242c，其结果，能够简化振动元件1的制造工序。此外，施重部252、262、272也与施重部242同样构成，实现相同的效果。另外，第1主面2a可以如第2主面2b那样具有阶梯，但由于设为如上所述的重心G1的位置，因此，第1主面2a的阶梯深度优选比第2主面2b的阶梯深度浅。
施重膜33配置在第1部分242a上和第2部分242b、242c上。由此，能够增大施重膜33的质量。此外，能够简化施重膜33的形成。此外，施重膜34、35、36也与施重膜33同样构成，实现相同的效果。另外，如果成为如上所述的重心G2的位置，则也可以仅在第1部分242a上和第2部分242b、242c上中的任意一方设置施重膜33。这里，在仅在第1部分242a上设置有施重膜33的情况下，与仅在第2部分242b、242c上设置有施重膜33的情况相比，存在容易取得驱动臂24在宽度方向上的质量平衡的优点。
此外，施重膜33的厚度在图示中是均匀的，但也可以具有厚度相互不同的多个部分。即，施重膜33也可以具有第1施重膜、以及厚度比第1施重膜薄的第2施重膜。在该情况下，能够在利用激光等能量线去除施重膜33的一部分而进行驱动臂24的谐振频率的调整时，容易地进行微调和粗调。这里，厚度较厚的第1施重膜的每单位面积的质量较大，适合驱动臂24的谐振频率的粗调(粗调整)。另一方面，厚度较薄的第2施重膜的每单位面积的质量较小，适合驱动臂24的谐振频率的微调(微调整)。此外，施重膜34、35、36也与施重膜33同样构成，由此实现相同的效果。
另外，在本实施方式中，关于驱动臂24、25、26、27，对使由施重部242、252、262、272和施重膜33、34、35、36构成的构造体整体的重心接近驱动臂24、25、26、27的中心C的情况进行了说明，但关于检测臂22、23，也可以与驱动臂24、25、26、27同样构成。在该情况下，臂部221、231的厚度方向的中心面分别与臂部241的厚度方向的中心面同样定义。施重膜31、32分别与施重膜33同样定义。
(振动元件的制造方法)
以下，以制造上述的振动元件1的情况为例，对本发明的振动元件的制造方法进行说明。
图6是示出振动元件的制造方法的一例的流程图。如图6所示，振动元件1的制造方法具有振动片形成工序S10、电极形成工序S20、施重膜形成工序S30和频率调整工序S40。以下，依次说明各工序。
-振动片形成工序S10-
图7是示出在振动片形成工序中准备基板的工序的剖视图。图8是示出在振动片形成工序中形成耐腐蚀膜和抗蚀剂膜的工序的剖视图。图9是示出在振动片形成工序中形成振动片的外形的工序的剖视图。图10是示出在振动片形成工序中去除耐腐蚀膜的一部分的工序的剖视图。图11是示出在振动片形成工序中形成槽部的工序的剖视图。图12是示出在振动片形成工序中去除耐腐蚀膜和抗蚀剂膜的工序的剖视图。另外，图7至图12示出了对应于图5的截面。
首先，形成振动片2。具体而言，例如首先，如图7所示，准备石英基板20，该石英基板20具有第1主面2a和第2主面2b。然后，如图8所示，在石英基板20的两面上依次形成耐腐蚀膜51、52和抗蚀剂膜53、54。这里，耐腐蚀膜51、52例如是分别通过蒸镀法、溅射法等依次层叠铬、金而得到的层叠膜，针对在后述的外形形成工序和槽部形成工序中使用的蚀刻液具有耐受性，与振动片2的平面形状(外形)对应地被构图。此外，抗蚀剂膜53、54分别是由抗蚀剂材料构成的膜，针对在后述的外形形成工序和槽部形成工序中使用的蚀刻液具有耐受性，不仅与振动片2的平面形状(外形)，还与槽243和第2部分242b、242c等的平面形状对应地通过进行曝光和显影而被构图。
接着，如图9所示，通过使用耐腐蚀膜51、52和抗蚀剂膜53、54作为掩模来对石英基板20进行蚀刻，获得具有与振动片2相同的外形的石英基板20A(外形形成工序)。然后，如图10所示，通过将抗蚀剂膜54作为掩模对耐腐蚀膜52进行蚀刻，获得耐腐蚀膜52A。而且，如图11所示，使用耐腐蚀膜51、52A和抗蚀剂膜53、54作为掩模而对石英基板20A进行蚀刻，如图12所示，通过蚀刻等去除耐腐蚀膜51、52A和抗蚀剂膜53、54，由此，获得振动片2(槽部形成工序)。
这里，振动片2也可以为与石英基板20A的其它部分连结的状态(以下，也称作“晶片状态”)。在该晶片状态下，振动片2例如经由折断部而与石英基板20A的其它部分连结，该折断部的宽度和厚度中的至少一方较小且脆弱地形成。此外，能够在晶片状态下，在石英基板20A上一并形成多个振动元件1。
-电极形成工序S20-
图13是示出电极形成工序的剖视图。
如图13所示，形成电极膜4。更具体而言，在振动片2的表面上例如通过溅射等均匀地形成金属膜。而且，在通过涂覆光致抗蚀剂而进行曝光和显影，获得抗蚀剂掩模之后，使用蚀刻液去除从抗蚀剂掩模露出的部分的金属膜。由此，形成电极膜4。
-施重膜形成工序S30-
图14是示出施重膜形成工序的剖视图。
如图14所示，通过掩模蒸镀等形成施重膜3。
-频率调整工序S40-
图15是示出频率调整工序的剖视图。
如图15所示，根据需要利用能量线LL去除施重膜3的一部分。更具体而言，根据需要以使驱动臂24～27的谐振频率彼此相等的方式去除施重膜33～36的一部分，从而调整驱动振动的频率(驱动臂24～27的谐振频率)、此外，根据需要去除施重膜31、32的一部分，从而调整检测振动的频率(检测臂22、23的谐振频率)。
作为能量线LL，例如，可使用YAG、YVO4、准分子激光等脉冲状激光、二氧化碳气体激光等连续振荡激光、FIB(Focused Ion Beam：聚焦离子束)、IBF(Ion Beam Figuring：离子束抛光)等。
这样的频率调整工序S40可以在晶片状态下进行，也可以在搭载于后述的封装11的状态下进行。此外，频率调整工序S40也可以分为多次进行，例如，可以在晶片状态下进行粗调来作为第1次调整，在搭载于封装11的状态下进行微调来作为第2次调整。
如上所述，振动元件1的制造方法包含以下工序：形成基部21和驱动臂24(振动臂)的工序(振动片形成工序S10)，该驱动臂24(振动臂)从基部21起延伸，具有在振动元件1的厚度方向上处于正反关系的第1主面2a和第2主面2b，驱动臂24的重心G1比驱动臂24的厚度方向上的中心面靠第1主面2a侧；在驱动臂24上形成施重膜33的工序(施重膜形成工序S30)，该施重膜33的重心G2比驱动臂24的厚度方向上的中心面靠第2主面2b侧；以及通过调整施重膜33的质量来调整驱动臂24的谐振频率的工序(频率调整工序S40)。根据这样的振动元件1的制造方法，能够提高得到的振动元件1的特性。这里，“驱动臂24的厚度方向上的中心面”是与驱动臂24的厚度方向垂直的面，且是与驱动臂24的在第1主面2a侧的厚度方向上最靠外侧的部位之间的距离和与在第2主面2b侧的厚度方向上最靠外侧的部位之间的距离相等的面。另外，在本实施方式中，以通过利用能量线LL去除施重膜33的一部分而以减少施重膜33的质量的方式进行调整的情况为例进行了说明，但也可以通过溅射等成膜法在施重膜33上进行成膜，由此，以增加施重膜33的质量的方式进行调整。此外，关于其它驱动臂25～27和检测臂22、23的谐振频率也同样如此。
<第2实施方式>
图16是放大示出本发明第2实施方式的振动元件的振动臂(驱动臂)的施重部和施重膜的平面图。图17是沿图16中的C-C线的剖视图。
以下，对第2实施方式进行说明，但以与上述实施方式的不同之处为中心进行说明，省略相同事项的说明。另外，在图16和图17中，对与上述实施方式相同的结构标注相同标号。此外，下面，代表性地说明1个驱动臂，但关于其它驱动臂也同样如此。
本实施方式除了施重部的结构(形状)不同以外，都与上述的第1实施方式相同。
如图16所示，本实施方式的振动元件1A具有的驱动臂24A的施重部242A具有：第1部分242d，其与臂部241连接；以及第2部分242e，其相对于第1部分242d配置于与臂部241相反的一侧。而且，如图17所示，第2部分242e的厚度t2比第1部分242d的厚度t1薄。这里，施重膜33跨越配置在第1部分242d上和第2部分242e上。
根据如上这样的本实施方式，与上述的第1实施方式同样，也能够提高特性。
此外，在本实施方式中，第2部分242e相对于第1部分242d配置在与基部21相反的一侧。由此，第2部分242e位于质量效应大的驱动臂24A的末端部，因此，能够减小平面观察时的第2部分242e的面积。此外，还存在施重部242A在宽度方向上的质量不易失去平衡的优点。
<第3实施方式>
图18是放大示出本发明第3实施方式的振动元件的振动臂(驱动臂)的施重部和施重膜的平面图。
以下，对第3实施方式进行说明，但以与上述实施方式的不同之处为中心进行说明，省略相同事项的说明。另外，在图18中，对与上述实施方式相同的结构标注相同标号。并且下面，代表性地说明1个驱动臂，但关于其它驱动臂也同样如此。
本实施方式除了施重部的结构(形状)不同以外，都与上述的第1实施方式相同。
本实施方式的振动元件1B具有的驱动臂24B的施重部242B为组合上述的第1实施方式和第2实施方式的方式。即，如图18所示，施重部242B具有：第1部分242f，其与臂部241连接；以及第2部分242g，其位于第1部分242f的宽度方向上的两侧和末端侧。而且，第2部分242g的厚度比第1部分242f的厚度薄。这里，施重膜33跨越配置在第1部分242f上和第2部分242g上。
根据如上这样的本实施方式，与上述的第1实施方式同样，也能够提高特性。
<第4实施方式>
图19是放大示出本发明第4实施方式的振动元件的振动臂(驱动臂)的施重部和施重膜的平面图。图20是沿图19中的B-B线的剖视图。
以下，对第4实施方式进行说明，但以与上述实施方式的不同之处为中心进行说明，省略相同事项的说明。另外，在图19和图20中，对与上述实施方式相同的结构标注相同标号。并且下面，代表性地说明1个驱动臂，但关于其它驱动臂也同样如此。
本实施方式除了施重部的结构(形状)不同以外，都与上述的第1实施方式相同。
如图19所示，本实施方式的振动元件1C具有的驱动臂24C的施重部242C具有：框状的第1部分242i，其与臂部241连接；以及第2部分242h，其位于第1部分242i的内侧。而且，如图20所示，第2部分242h的厚度t2比第1部分242i的厚度t1薄。这里，施重膜33在施重部242C的宽度方向上跨越配置在第1部分242i上和第2部分242h上。
根据如上这样的本实施方式，与上述的第1实施方式同样，也能够提高特性。
此外，在本实施方式中，在从施重部242C的厚度方向进行平面观察时，第1部分242i设置成包围第2部分242h。这样的第2部分242h通过形成凹部247而设置。与上述的槽243同样，凹部247也能够通过蚀刻形成。因此，第2部分242h的设计变得容易。
<第5实施方式>
图21是示出本发明第5实施方式的振动元件的平面图。
以下，对第5实施方式进行说明，但以与上述实施方式的不同之处为中心进行说明，省略相同事项的说明。
本实施方式除了将本发明应用于所谓的H型的振动元件以外，都与上述的第1实施方式相同。
图21所示的振动元件1D是检测绕y轴的角速度的传感器元件。该振动元件1D具有振动片2D、以及设置在振动片2D上的电极膜(未图示)和施重膜3D。
振动片2D具有基部21D、一对驱动臂24D、25D和一对检测臂22D、23D。它们构成为一体，使用Z切石英板而形成。另外，石英的晶轴与x轴、y轴和z轴的对应关系与上述的第1实施方式相同。
基部21D支承在后述的封装11上。
驱动臂24D、25D分别从基部21D起在y轴方向(+y方向)上延伸。驱动臂24D、25D与上述的第1～4实施方式中的任意一个的驱动臂同样构成。虽然未图示，但与上述第1实施方式的驱动臂24～27同样，在该驱动臂24D、25D上分别设置有一对驱动电极(驱动信号电极和驱动接地电极)，该一对驱动电极通过通电使驱动臂24B、26B在x轴方向上进行弯曲振动。该一对驱动电极经由未图示的布线与基部21D上的端子(未图示)电连接。
检测臂22D、23D分别从基部21D起在y轴方向(-y方向)上延伸。虽然未图示，但在该检测臂22D、23D上设置有一对检测电极(检测信号电极和检测接地电极)，该一对检测电极检测伴随检测臂22D、23D在z轴方向上的弯曲振动而产生的电荷。该一对检测电极经由未图示的布线而与基部21D上的端子(未图示)电连接。
施重膜3D具有：施重膜31D、32D，它们配置在检测臂22D、23D的末端部(施重部)上；以及施重膜33D、34D，它们配置在驱动臂24D、25D的末端部(施重部)上。
在这样构成的振动元件1D中，通过对一对驱动电极间施加驱动信号，如图21中的箭头A1、A2所示，驱动臂24D与驱动臂25D以相互反复接近和隔开的方式进行弯曲振动(驱动振动)。
在这样对驱动臂24D、25D进行了驱动振动的状态下，对振动元件1D施加绕y轴的角速度ω时，驱动臂24D、25D通过科里奥利力，如图21中的箭头B1、B2所示，在z轴方向上相互朝相反侧进行弯曲振动。与此同时，如图21中的箭头C1、C2所示，检测臂22D、23D在z轴方向上相互朝相反侧进行弯曲振动(检测振动)。
然后，从一对检测电极输出通过这样的检测臂22D、23D的弯曲振动而在一对检测电极间产生的电荷。能够根据这样的电荷，求出施加到振动元件1D的角速度ω。
根据如上这样的本实施方式，与上述的第1实施方式同样，也能够提高特性。
这里，本实施方式的振动元件1D具有：驱动臂24D、25D，它们从基部21D起延伸，进行驱动振动；以及检测臂22D、23D，它们从基部21D起在与驱动臂24D、25D相反的方向上延伸，与惯性力对应地发生变形，驱动臂24D、25D是振动臂。由此，能够在所谓的H型的振动元件1D中，提高其特性。
<第6实施方式>
图22是示出本发明第6实施方式的振动元件的平面图。
以下，对第6实施方式进行说明，但以与上述实施方式的不同之处为中心进行说明，省略相同事项的说明。
本实施方式除了将本发明应用于所谓的两脚音叉型的振动元件以外，都与上述的第1实施方式相同。
图22所示的振动元件1E是检测绕y轴的角速度的传感器元件。该振动元件1E具有振动片2E、以及设置在振动片2E上的电极膜(未图示)和施重膜33E、34E。
振动片2E具有基部21E和一对振动臂24E、25E，它们构成为一体，使用Z切石英板而形成。另外，石英的晶轴与x轴、y轴和z轴的对应关系与上述的第1实施方式相同。
基部21E包含：第1基部214，其与振动臂24E、25E连接；第2基部216，其相对于第1基部214配置于与振动臂24E、25E的相反侧；以及连结部215，其将第1基部214与第2基部216连结起来。连结部215位于第1基部214与第2基部216之间，宽度(x轴方向上的长度)小于第1基部214。由此，能够减小基部21E的沿着y轴方向的长度并减小振动泄漏。这里，第2基部216例如支承在后述的封装11上。
振动臂24E、25E分别从基部21E起在y轴方向(+y方向)上延伸。振动臂24E、25E与上述的第1～4实施方式中的任意一个的驱动臂同样构成。虽然未图示，但与上述的第1实施方式的驱动臂24～27同样，在该振动臂24E、25E上分别设置有一对驱动电极(驱动信号电极和驱动接地电极)，该一对驱动电极通过通电使驱动臂24E、25E在x轴方向上进行弯曲振动。该一对驱动电极经由未图示的布线与基部21E上的端子(未图示)电连接。
此外，虽然未图示，但在振动臂24E、25E上除了上述的一对驱动电极以外，还设置有一对检测电极(检测信号电极和检测接地电极)，该一对检测电极检测伴随振动臂24E、25E在z轴方向上的弯曲振动而产生的电荷。该一对检测电极经由未图示的布线与基部21E上的端子(未图示)电连接。
施重膜33E、34E配置在振动臂24E、25E的末端部(施重部)上。
在这样构成的振动元件1E中，通过对一对驱动电极间施加驱动信号，振动臂24E与振动臂25E以相互反复接近和隔开的方式进行弯曲振动(驱动振动)。
在这样使振动臂24E、25E进行驱动振动的状态下，对振动元件1E施加绕y轴的角速度ω时，通过科里奥利力在振动臂24E、25E激励出在z轴方向上相互朝相反侧进行弯曲的振动。然后，从一对检测电极输出通过这样激励出的振动而在一对检测电极间产生的电荷。能够根据这样的电荷，求出施加到振动元件1E的角速度ω。
根据如上这样的本实施方式，与上述的第1实施方式同样，也能够提高特性。
2.物理量传感器
图23是示出本发明实施方式的物理量传感器的剖视图。
图23所示的物理量传感器10是检测绕x轴、y轴或者z轴的角速度的振动陀螺仪传感器。该物理量传感器10具有振动元件1(或者1A、1B、1C、1D、1E)、支承部件12、电路元件13(集成电路芯片)以及收纳它们的封装11。
封装11具有：箱状的底座111，其具有收纳振动元件1的凹部；以及板状的盖112，其以封住底座111的凹部开口的方式经由接合部件113与底座111接合。封装11内可以成为减压(真空)状态，也可以封入氮、氦、氩等惰性气体。
底座111的凹部具有：上段面，其位于开口侧；下段面，其位于底部侧；以及中段面，其位于该上段面与下段面之间。作为该底座111的构成材料，没有特别限定，但可使用氧化铝等各种陶瓷、各种玻璃材料。此外，作为盖112的构成材料，没有特别限定，但为线膨胀系数与底座111的构成材料近似的部件即可。例如，在将底座111的构成材料设为了上述那样的陶瓷的情况下，优选将盖112的构成材料设为铁镍钴合金等合金。此外，在本实施方式中，使用接缝环作为接合部件113，但接合部件113例如也可以使用低熔点玻璃、粘接剂等而构成。
在底座111的凹部的上段面和中段面上分别设置有多个连接端子14、15。设置在中段面上的多个连接端子15中的一部分经由设置在底座111上的布线层(未图示)而与设置在底座111的底面上的端子16电连接，剩余部分经由布线(未图示)而与设置于上段的多个连接端子14电连接。这些连接端子14、15只要具有导电性，则没有特别限定，例如能够由金属覆盖膜构成，该金属覆盖膜在Cr(铬)、W(钨)等的金属化层(基底层)上层叠Ni(镍)、Au(金)、Ag(银)、Cu(铜)等的各覆盖膜而形成。
电路元件13利用粘接剂19等固定于底座111的凹部的下段面。作为粘接剂19，例如可使用环氧类、硅酮类、聚酰亚胺类粘接剂。电路元件13具有未图示的多个端子，该各端子通过导电性线而与设置在上述中段面上的各连接端子15电连接。该电路元件13具有用于使振动元件1进行驱动振动的驱动电路、和在施加角速度时检测在振动元件1上产生的检测振动的检测电路。
此外，支承部件12经由导电性粘接剂17与设置在底座111的凹部的上段面上的多个连接端子14连接。支承部件12具有：布线图案122，其与导电性粘接剂17连接；以及支承基板121，其支承布线图案122。作为导电性粘接剂17，例如可使用混合有金属填充剂等导电性物质的环氧类、硅酮类、聚酰亚胺类等导电性粘接剂。
支承基板121在中央部具有开口，布线图案122具有的多个长条状的引线在该开口内延伸。振动元件1经由导电性的凸块123与这些引线的末端部连接。
另外，在本实施方式中，电路元件13设置于封装11的内部，但电路元件13也可以设置于封装11的外部。
如上所述，物理量传感器10具有振动元件1(或者1A、1B、1C、1D、1E)、以及收纳振动元件1(或者1A、1B、1C、1D、1E)的封装11。根据这样的物理量传感器10，能够利用振动元件1(或者1A、1B、1C、1D、1E)的优异特性来提高物理量传感器10的传感器特性(例如，检测精度)。
3.惯性计测装置
图24是示出本发明惯性计测装置的实施方式的分解立体图。图25是图24所示的惯性计测装置具有的基板的立体图。
图24所示的惯性计测装置(IMU：Inertial Measurement Unit)2000为所谓的6轴运动传感器，例如，安装于汽车、机器人等移动体(计测对象物)上而使用，检测该移动体的姿势和行为(惯性运动量)。
该惯性计测装置2000具有外壳2100、接合部件2200和传感器模块2300，传感器模块2300在隔着接合部件2200的状态下嵌合(插入)于外壳2100内。
外壳2100形成为箱状，在该外壳2100的位于对角的两个角部上设置有螺纹孔2110，该螺纹孔2110用于对计测对象物进行螺纹固定。
传感器模块2300具有内壳2310和基板2320，内壳2310在支承着基板2320的状态下被收纳在上述外壳2100的内部。这里，内壳2310经由接合部件2200(例如，橡胶制的垫片)，利用粘接剂等与外壳2100接合。此外，内壳2310具有：凹部2311，其作为安装在基板2320上的部件的收纳空间发挥功能；以及开口部2312，其用于使设置在基板2320上的连接器2330朝外部露出。基板2320例如为多层布线基板，利用粘接剂等与内壳2310接合。
如图25所示，在基板2320上安装有连接器2330、角速度传感器2340X、2340Y、2340Z、加速度传感器2350和控制IC 2360。
连接器2330用于与未图示的外部装置电连接，在该外部装置与惯性计测装置2000之间进行电力、计测数据等电信号的收发。
角速度传感器2340X检测绕X轴的角速度，角速度传感器2340Y检测绕Y轴的角速度，角速度传感器2340Z检测绕Z轴的角速度。这里，角速度传感器2340X、2340Y、2340Z分别为上述的物理量传感器10。此外，加速度传感器2350例如为使用MEMS技术而形成的加速度传感器，检测X轴、Y轴和Z轴的各轴方向上的加速度。
控制IC 2360是MCU(Micro Controller Unit：微控制器单元)，内置有包含非易失性存储器的存储部、A/D转换器等，对惯性计测装置2000的各个部分进行控制。这里，在存储部中存储有规定了用于检测加速度和角速度的顺序和内容的程序、对检测数据进行数字化后组装到分组数据中的程序、附带数据等。
如上所述，惯性计测装置2000具有物理量传感器10、以及作为与物理量传感器10电连接的电路的控制IC 2360。根据这样的惯性计测装置2000，能够利用物理量传感器10的优异传感器特性来提高惯性计测装置2000的特性(例如，计测精度)。
4.电子设备
图26是示出本发明电子设备的实施方式(移动型(或笔记本型)的个人计算机)的立体图。
在该图中，个人计算机1100由具有键盘1102的主体部1104以及具有显示部1108的显示单元1106构成，显示单元1106通过铰链构造部以能够转动的方式支承在主体部1104上。在这样的个人计算机1100中内置有包含上述的振动元件1(或者1A、1B、1C、1D、1E)的惯性计测装置2000。
图27是示出本发明电子设备的实施方式(移动电话机)的平面图。
在该图中，移动电话机1200具有天线(未图示)、多个操作按钮1202、接听口1204和通话口1206，在操作按钮1202与接听口1204之间配置有显示部1208。这样的移动电话机1200中内置有包含上述振动元件1(或者1A、1B、1C、1D、1E)的惯性计测装置2000。
图28是示出本发明电子设备的实施方式(数字静态照相机)的立体图。
在数字静态照相机1300中的壳体1302的背面设置有显示部1310，构成为根据CCD的摄像信号进行显示，显示部1310作为将被摄体显示为电子图像的取景器发挥作用。并且，在壳体1302的正面侧(图中背面侧)设置有包含光学镜头(摄像光学系统)和CCD等的受光单元1304。而且，当摄影者确认在显示部1310中显示的被摄体像并按下快门按钮1306时，将该时刻的CCD的摄像信号传输到存储器1308内进行存储。这样的数字静态照相机1300中内置有包含上述的振动元件1(或者1A、1B、1C、1D、1E)的惯性计测装置2000，该惯性计测装置2000的计测结果例如用于抖动校正。
如上这样的电子设备具有振动元件1(或者1A、1B、1C、1D、1E)。根据这样的电子设备，能够利用振动元件1(或者1A、1B、1C、1D、1E)的优异特性来提高电子设备的特性(例如，可靠性)。
另外，本发明的电子设备除了图26的个人计算机、图27的移动电话机、图28的数字静态照相机以外，例如还能够应用于智能手机、平板终端、钟表(包括智能手表)、喷墨式排出装置(例如喷墨打印机)、HMD(头戴式显示器)等可佩戴终端、膝上型个人计算机、电视、摄像机、录像机、车载导航装置、寻呼机、电子记事本(也包含带通信功能的)、电子辞典、计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、视频电话、防盗用电视监视器、电子双筒镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测量设备、计量仪器类(例如，车辆、飞机、船舶的计量仪器类)、便携终端用的基站、飞行模拟器等。
5.移动体
图29是示出本发明移动体的实施方式(汽车)的立体图。
汽车1500中内置有包含上述的振动元件1(或者1A、1B、1C、1D、1E)的惯性计测装置2000，例如，能够由惯性计测装置2000检测车体1501的姿势。惯性计测装置2000的检测信号提供给车体姿势控制装置1502，车体姿势控制装置1502能够根据该信号检测车体1501的姿势，与检测结果对应地控制悬架的软硬并且控制各个车轮1503的制动。
另外，这样的姿势控制能够用于双足步行机器人或无线电操纵直升机(包含无人机)。如上所述，在实现各种移动体的姿势控制时，组装了惯性计测装置2000。
如上所述，作为移动体的汽车1500具有振动元件1(或者1A、1B、1C、1D、1E)。根据这样的汽车1500，能够利用振动元件1(或者1A、1B、1C、1D、1E)的优异特性来提高汽车1500的特性(例如，可靠性)。
以上，根据图示的实施方式对本发明的振动元件、振动元件的制造方法、物理量传感器、惯性计测装置、电子设备和移动体进行了说明，但是，本发明不限于此，各个部分的结构可置换为具有相同功能的任意结构。此外，可以在本发明中附加其它任意的结构物。
此外，在上述的实施方式中，振动元件形成为所谓的双T型、H型或者双脚音叉型的形状，但只要是具有在面内方向上进行振动的振动臂的元件即可，不限定于此，例如，也可以是三脚音叉、正交型、棱柱型等各种方式。
在此清楚地以参考的方式并入于2018年1月23日提出的第2018-009173号日本专利申请的全部公开内容。

Claims (19)

1.一种振动元件，其具有：
基部；
振动臂，所述振动臂从所述基部起延伸，具有位于所述基部侧的臂部和比所述臂部靠末端侧的施重部；以及
施重膜，所述施重膜配置在所述施重部上，
该振动元件的特征在于，
所述施重部具有在所述振动元件的厚度方向上处于正反关系的第1主面和第2主面，
所述施重部的重心位于比所述臂部的厚度方向的中心面靠所述第1主面侧的位置，
所述施重膜的重心位于比所述臂部的厚度方向的中心面靠所述第2主面侧的位置。
2.根据权利要求1所述的振动元件，其中，
所述施重部具有第1部分、以及厚度比所述第1部分薄的第2部分，
所述第2主面利用所述第1部分和所述第2部分而具有阶梯形状。
3.根据权利要求2所述的振动元件，其中，
在从所述施重部的厚度方向进行平面观察时，所述施重部在所述第1部分与所述第2部分之间具有厚度逐渐减小的部分。
4.根据权利要求2所述的振动元件，其中，
在从所述厚度方向进行平面观察时，所述施重部的宽度大于所述臂部的宽度。
5.根据权利要求2所述的振动元件，其中，
所述第2部分相对于所述第1部分配置在所述振动臂的宽度方向上的两侧。
6.根据权利要求2所述的振动元件，其中，
所述第2部分相对于所述第1部分配置于与所述基部相反的一侧。
7.根据权利要求2所述的振动元件，其中，
在从所述施重部的厚度方向进行平面观察时，所述第1部分被设置成包围所述第2部分。
8.根据权利要求2所述的振动元件，其中，
所述第1主面是平坦面。
9.根据权利要求2所述的振动元件，其中，
所述施重膜配置在所述第1部分上和所述第2部分上。
10.根据权利要求1所述的振动元件，其中，
所述臂部具有关于所述臂部的厚度方向的中心面为面对称的形状。
11.根据权利要求1所述的振动元件，其中，该振动元件具有：
作为所述振动臂的第1振动臂，所述第1振动臂从所述基部起延伸，具有作为所述臂部的第1臂部和作为所述施重部的第1施重部；
第2振动臂，所述第2振动臂从所述基部起延伸，具有位于所述基部侧的第2臂部和比所述第2臂部靠末端侧的第2施重部；
作为所述施重膜的第1施重膜，所述第1施重膜配置在所述第1施重部上；以及
第2施重膜，所述第2施重膜配置在所述第2施重部上，
所述第2施重部的重心位于比所述第2臂部的厚度方向的中心面靠所述第1主面侧的位置，
所述第2施重膜的重心位于比所述第2臂部的厚度方向的中心面靠所述第2主面侧的位置。
12.根据权利要求1所述的振动元件，其中，该振动元件具有：
驱动臂，所述驱动臂进行驱动振动；以及
检测臂，所述检测臂与惯性力对应地发生变形，
所述基部具有基部主体、以及从所述基部主体起延伸的连结部，
所述驱动臂是所述振动臂，从所述连结部起延伸，
所述检测臂从所述基部主体起延伸。
13.根据权利要求1所述的振动元件，其中，该振动元件具有：
驱动臂，所述驱动臂从所述基部起延伸，进行驱动振动；以及
检测臂，所述检测臂从所述基部起在与所述驱动臂相反的方向上延伸，与惯性力对应地发生变形，
所述驱动臂是所述振动臂。
14.根据权利要求1～13中的任意一项所述的振动元件，其中，
所述施重膜具有第1施重膜、以及厚度比所述第1施重膜薄的第2施重膜。
15.一种振动元件的制造方法，其特征在于，该振动元件的制造方法包含以下工序：
形成基部和振动臂，所述振动臂从所述基部起延伸，具有在厚度方向上处于正反关系的第1主面和第2主面，所述振动臂的重心比所述振动臂的所述厚度方向上的中心面靠所述第1主面侧；
在所述振动臂上形成施重膜，所述施重膜的重心比所述振动臂的厚度方向上的中心面靠所述第2主面侧；以及
通过调整所述施重膜的质量来调整所述振动臂的谐振频率。
16.一种物理量传感器，其特征在于，该物理量传感器具有：
权利要求1～14中的任意一项所述的振动元件；以及
收纳有所述振动元件的封装。
17.一种惯性计测装置，其特征在于，该惯性计测装置具有：
权利要求16所述的物理量传感器；以及
与所述物理量传感器电连接的电路。
18.一种电子设备，其特征在于，该电子设备具有权利要求1～14中的任意一项所述的振动元件。
19.一种移动体，其特征在于，该移动体具有权利要求1～14中的任意一项所述的振动元件。
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