JP2001082964A - Resonant element - Google Patents

Resonant element

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JP2001082964A
JP2001082964A JP34464899A JP34464899A JP2001082964A JP 2001082964 A JP2001082964 A JP 2001082964A JP 34464899 A JP34464899 A JP 34464899A JP 34464899 A JP34464899 A JP 34464899A JP 2001082964 A JP2001082964 A JP 2001082964A
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JP
Japan
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vibrating body
planar
vibrator
plane
substrate
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JP34464899A
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Inventor
Hiroshi Kawai
浩史 川合
Kuniki Owada
邦樹 大和田
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resonant element reducing a difference in resonant frequency of a vibrated planar vibrating element between its vibrating direction and detecting direction, and also reducing the deflection of the planar vibrating element in the detecting direction. SOLUTION: A planar vibrating element 10 comprising a weight part 2 is disposed in a floating condition on a substrate 1 having a substrate surface oriented in the direction of an X, Z two-dimensional plane, and is supported on the substrate 1 through a support beam 3 in such a way as to be capable of vibrating in X direction and is vibrated by an exciter 4 in the X direction. The resonant frequency of the planar vibrating element 10 in its vibrating direction is designed to be slightly lower than its resonant frequency in a detecting direction. Conducting layers 23, 24 for imparting electrostatic attracting forces 21, 22 to the planar vibrating element 10 to adjust the resonant frequency of the planar vibrating element 10 in the detecting direction and for correcting the inclination of the planar vibrating element 10 in the direction of the substrate surface of the substrate 1 are provided in areas at both end edges of the planar vibrating element 10 spaced apart from each other in the X direction, on the surface of the substrate 1 spaced from the surface of the planar vibrating element 10 in the Y direction perpendicular to the direction of the X, Z two-dimensional plane.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、角速度センサやフ
ィルタ等に用いられる共振素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resonance element used for an angular velocity sensor, a filter, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7には、本出願人が以前に提案した共
振素子の斜視図が示されている。この共振素子16は、
従来のシリコンのマイクロマシニング技術等を利用して
作製した微細素子の共振素子16であり、シリコンの基
板1の上に、チッ化膜7を形成し、その上にポリシリコ
ン膜5を形成し、これらの膜7,5をドライエッチング
等により予め定めた設定パターンとしたものである。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a perspective view of a resonance element previously proposed by the present applicant. This resonance element 16
A resonant element 16 of a fine element manufactured by using a conventional silicon micro-machining technique or the like, in which a nitrided film 7 is formed on a silicon substrate 1 and a polysilicon film 5 is formed thereon; These films 7 and 5 are set in a predetermined pattern by dry etching or the like.

【0003】基板1は、X,Z二次元平面方向を基板面
方向とした固定基板として機能するものであり、基板1
上には、基板1から浮いた状態で重り部2が配置され、
同図に示す共振素子16においては、重り部2が平面振
動体10として機能する。平面振動体10は支持梁3を
介してX方向の振動が可能に支持されており、各支持梁
3の一端側は、固定部35を介して基板1に固定されて
いる。
[0003] The substrate 1 functions as a fixed substrate having a two-dimensional X, Z plane direction as a substrate surface direction.
On the upper part, the weight part 2 is arranged in a state of floating from the substrate 1,
In the resonance element 16 shown in the figure, the weight 2 functions as the planar vibrator 10. The plane vibrator 10 is supported so as to be able to vibrate in the X direction via the support beams 3, and one end of each support beam 3 is fixed to the substrate 1 via the fixing portion 35.

【0004】平面振動体10の両側には、横方向(X方
向)の外側に向かって櫛形電極6Bが形成されており、
櫛形電極6Bと対向する位置には、横方向の内側に向か
って櫛形電極6Aが櫛形電極6Bに噛み合う状態で配置
されている。これら櫛形電極6A,6Bには、駆動用導
体層11A,11Bが接続されており、図示しない導体
パターンを介して外部の電極パッド(図示せず)に接続
されて励振器4を形成している。
A comb-shaped electrode 6B is formed on both sides of the plane vibrating body 10 outward in the horizontal direction (X direction).
At a position facing the comb-shaped electrode 6B, the comb-shaped electrode 6A is arranged in a state of being engaged with the comb-shaped electrode 6B toward the inside in the horizontal direction. Driving conductor layers 11A and 11B are connected to these comb-shaped electrodes 6A and 6B, and are connected to external electrode pads (not shown) via conductor patterns (not shown) to form the exciter 4. .

【0005】この励振器4の駆動用導体層11A,11
Bに交流電圧を印加すると、櫛形電極6A,6B間に静
電力が発生し、この静電力により平面振動体10は、矢
印Fの方向(X方向)に振動するようになっている。
[0005] The drive conductor layers 11A, 11 of the exciter 4
When an AC voltage is applied to B, an electrostatic force is generated between the comb-shaped electrodes 6A and 6B, and the planar force vibrates in the direction of arrow F (X direction) by the electrostatic force.

【0006】上記構成の共振素子16の櫛形電極6A,
6Bを駆動し、平面振動体10をX方向に振動させて、
共振素子16をZ軸を回転軸として回転させると、前記
X,Z二次元平面方向に直交するY方向にコリオリ力が
発生し、このコリオリ力が重り部2から成る平面振動体
10に加えられ、平面振動体10はコリオリ力の方向に
振動する。このときの平面振動体10のコリオリ力によ
る振動振幅の大きさに対応する電気信号を測定すること
で、例えば、回転の角速度の大きさを検知することがで
きる。
[0006] The comb-shaped electrode 6A of the resonance element 16 having the above configuration,
6B, and vibrates the plane vibrator 10 in the X direction.
When the resonance element 16 is rotated about the Z axis as a rotation axis, a Coriolis force is generated in a Y direction orthogonal to the X, Z two-dimensional plane direction, and the Coriolis force is applied to the plane vibrating body 10 including the weight 2. The plane vibrator 10 vibrates in the direction of the Coriolis force. By measuring an electric signal corresponding to the magnitude of the vibration amplitude due to the Coriolis force of the plane vibrating body 10 at this time, for example, the magnitude of the angular velocity of rotation can be detected.

【0007】なお、共振素子16を角速度センサ等とし
て適用する場合は、前記コリオリ力による平面振動体1
0の振動振幅の大きさに対応する電気信号を測定するた
めの検出部が設けられる。
When the resonance element 16 is applied as an angular velocity sensor or the like, the plane vibrator 1 due to the Coriolis force is used.
A detection unit for measuring an electric signal corresponding to the magnitude of the vibration amplitude of 0 is provided.

【0008】ところで、共振素子16を作製する場合、
平面振動体10のコリオリ力の方向(Y方向)の共振周
波数を、予め設計段階でX方向の共振周波数に設定し
て、平面振動体10の形状、寸法、重量等をその共振周
波数になるように設計製作する。しかし、平面振動体1
0の形状、寸法、重量等は、シリコンのマイクロマシニ
ング技術の加工精度により設計通りに作製されない場合
が度々あり、平面振動体10の共振周波数が設計上の周
波数からずれることが度々発生する。平面振動体10の
振動が共振状態ならば、構造的に起因するQ(Quality
Factor)の値により振幅が飛躍的に増幅されるが、周波
数がずれると増幅が殆どされず、共振素子の感度を著し
く低下するという問題がある。そのため、重り部2や支
持梁3を、例えば、面倒な機械加工等によるトリミング
を行い、平面振動体10の共振周波数を設計の設定周波
数に調整する必要がある。
By the way, when manufacturing the resonance element 16,
The resonance frequency of the plane vibrator 10 in the direction of the Coriolis force (Y direction) is set in advance in the design stage to the resonance frequency in the X direction, and the shape, size, weight, and the like of the plane vibrator 10 become the resonance frequency. Design and manufacture. However, the plane vibrator 1
The shape, size, weight, etc. of 0 are often not produced as designed due to the processing accuracy of silicon micromachining technology, and the resonance frequency of the planar vibrator 10 often deviates from the designed frequency. If the vibration of the plane vibrator 10 is in a resonance state, Q (Quality
Although the amplitude is dramatically amplified by the value of (Factor), when the frequency is shifted, amplification is hardly performed, and there is a problem that the sensitivity of the resonance element is significantly reduced. For this reason, it is necessary to trim the weight portion 2 and the support beam 3 by, for example, troublesome machining or the like, and adjust the resonance frequency of the planar vibrating body 10 to a design set frequency.

【0009】しかしながら、前記共振素子16は、シリ
コンのマイクロマシニング技術を応用して作製した微細
な共振素子16のため、機械加工を利用して所望の共振
周波数を得るために必要な微小のトリミング調整部分を
トリミングしようとしても、面倒な機械加工では加工精
度上から微細な重り部2や支持梁3を所望の寸法、形
状、重量等に削り加工することは殆ど不可能である。し
たがって、平面振動体10の共振周波数を設定の値に調
整することは極めて困難であった。
However, since the resonance element 16 is a fine resonance element 16 manufactured by applying the silicon micromachining technology, a minute trimming adjustment necessary for obtaining a desired resonance frequency by using machining is performed. Even if an attempt is made to trim the portion, it is almost impossible to cut the fine weight portion 2 and the support beam 3 into desired dimensions, shapes, weights, etc. from the viewpoint of processing accuracy by complicated machining. Therefore, it was extremely difficult to adjust the resonance frequency of the planar vibrator 10 to a set value.

【0010】そこで、上記提案の共振素子16において
は、図7の(b)に示すように、基板1上の、重り部2
とY方向に間隔を介して対向する位置に、静電引力15
を付与する導電層12を設けている。この導電層12
は、図7の(a)に示すように、導電パターン13を介
して導電パッド14に接続されており、これら導電パタ
ーン13と導電パッド14を介して導電層12に印加す
る電圧を制御することにより、共振素子16の共振周波
数を設定値に調整できるようにした。
Therefore, in the resonance element 16 proposed above, as shown in FIG.
At a position opposed to the Y-direction with an interval therebetween.
Is provided. This conductive layer 12
Is connected to the conductive pads 14 through the conductive patterns 13 as shown in FIG. 7A, and controls the voltage applied to the conductive layer 12 through the conductive patterns 13 and the conductive pads 14. Thereby, the resonance frequency of the resonance element 16 can be adjusted to the set value.

【0011】導電層12に直流電圧を印加すると、平面
振動体10に静電力が作用し、これが静電的なバネとし
て平面振動体10に作用する。すなわち、平面振動体1
0が基板1に近づく方向に振動するときに振幅を増大さ
せる方向に静電力が作用するため、機械的なバネと反対
方向の力を発生させる効果があり、結果的に平面振動体
10のY方向の共振周波数を低下させる。この共振周波
数の低下量は、印加する静電引力15に応じて変化する
ため、導電層12に印加する直流電圧の大きさを調整す
ることで、平面振動体10の固有の共振周波数から低周
波数側に共振周波数を微調整できる。
When a DC voltage is applied to the conductive layer 12, an electrostatic force acts on the planar vibrator 10, which acts on the planar vibrator 10 as an electrostatic spring. That is, the plane vibrator 1
Since the electrostatic force acts in the direction of increasing the amplitude when 0 vibrates in the direction approaching the substrate 1, there is an effect of generating a force in the direction opposite to the mechanical spring, and as a result, the Y of the planar vibrator 10 Decrease the resonance frequency in the direction. Since the amount of decrease in the resonance frequency changes in accordance with the applied electrostatic attraction 15, by adjusting the magnitude of the DC voltage applied to the conductive layer 12, the resonance frequency inherent in the planar vibrator 10 can be reduced to a low frequency. Side can fine-tune the resonance frequency.

【0012】この効果を利用すると、平面振動体10の
固有のY方向の共振周波数を最も高感度な共振周波数
(X方向の共振周波数)よりも僅かに高く設計しておけ
ば(言い換えれば励振器4による平面振動体10の振動
方向の共振周波数よりも検出方向の共振周波数を高めに
設計しておけば)、導電層12に印加する直流電圧の調
整により、共振素子16の感度を高感度に調整すること
ができる。
If this effect is used, the resonance frequency in the Y direction inherent to the plane vibrator 10 is designed to be slightly higher than the most sensitive resonance frequency (the resonance frequency in the X direction) (in other words, the exciter is excited). If the resonance frequency in the detection direction is designed to be higher than the resonance frequency in the vibration direction of the plane vibrating body 10 according to (4), by adjusting the DC voltage applied to the conductive layer 12, the sensitivity of the resonance element 16 can be increased. Can be adjusted.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な共振素子16においては、その共振周波数を設定値に
することが大切であると共に、平面振動体10の振動状
態を的確にすることが非常に重要である。図6には、共
振素子16において、平面振動体10をX方向に振動さ
せたときに、Z軸周りの角速度がないときの平面振動体
10のX−Y平面内での動きの一例が示されており、図
7に示したような共振素子16においては、例えば図6
の(a)に示すように、平面振動体10の振動状態がコ
リオリ力の検出方向であるY方向にぶれている(基板1
の基板面方向に対する平面振動体10の傾きが大きい)
と、コリオリ力を正確に検出することができず、角速度
センサ等のジャイロ特性が悪くなる。
By the way, in the above-described resonance element 16, it is important to set the resonance frequency to a set value, and it is very important to make the vibration state of the planar vibrator 10 accurate. Is important. FIG. 6 shows an example of the motion of the planar vibrating body 10 in the XY plane when the planar vibrating body 10 is vibrated in the X direction in the resonance element 16 when there is no angular velocity around the Z axis. In the resonance element 16 as shown in FIG.
(A), the vibration state of the planar vibrating body 10 is blurred in the Y direction, which is the direction in which the Coriolis force is detected (substrate 1).
(The inclination of the planar vibrating body 10 with respect to the substrate surface direction is large)
In this case, the Coriolis force cannot be accurately detected, and the gyro characteristics of the angular velocity sensor and the like deteriorate.

【0014】したがって、平面振動体10の振動状態
は、図6の(b)に示すように、Y方向にぶれが殆どな
いことが望ましい。
Therefore, as shown in FIG. 6B, it is desirable that the vibration state of the plane vibrator 10 has almost no fluctuation in the Y direction.

【0015】また、一般に、平面振動体10の振動方向
と検出方向の共振周波数の差(Δf)が小さくなるほ
ど、両方向間のメカニカルカップリング(両振動モード
間の機械的エネルギーの伝搬および相互作用)が大きく
なり、共振素子16を駆動させたときの検出方向へのぶ
れは大きくなりやすい。特に、素子作製時の寸法誤差
や、残留応力などがこのメカニカルカップリングを増大
させる。
In general, the smaller the difference (Δf) between the vibration direction of the plane vibration body 10 and the resonance direction in the detection direction becomes, the smaller the mechanical coupling between the two directions (propagation and interaction of mechanical energy between both vibration modes). Becomes large, and the fluctuation in the detection direction when the resonance element 16 is driven tends to be large. In particular, dimensional errors during device fabrication, residual stress, and the like increase the mechanical coupling.

【0016】したがって、共振素子16において、その
感度を高くするために、平面振動体10の振動方向と検
出方向の共振周波数の差(Δf)を小さくしても、その
一方で、検出方向のぶれ量が大きくなると、コリオリ力
を正確に検出できなくなることとなる。このため、提案
の共振素子16のように、導電層12を設けて前記共振
周波数の差(Δf)を小さくするだけでは、感度が高
く、かつ、正確な共振素子16を得ることはできなかっ
た。そのため、従来において、前記共振周波数の差(Δ
f)が小さく、かつ、検出方向のぶれも小さい共振素子
16を得ることは困難であり、両者の特性を満足できる
共振素子16の歩留まりは極めて低かった。
Therefore, in order to increase the sensitivity of the resonance element 16, even if the difference (Δf) between the vibration direction of the planar vibrating body 10 and the resonance frequency in the detection direction is reduced, on the other hand, the detection direction shifts. If the amount is large, the Coriolis force cannot be detected accurately. For this reason, just by providing the conductive layer 12 and reducing the difference (Δf) between the resonance frequencies as in the proposed resonance element 16, it was not possible to obtain an accurate resonance element 16 with high sensitivity. . Therefore, conventionally, the difference (Δ
It was difficult to obtain the resonance element 16 having a small f) and a small deviation in the detection direction, and the yield of the resonance element 16 satisfying both characteristics was extremely low.

【0017】なお、寸法ばらつき等のある従来の共振素
子16において、前記平面振動体10の検出方向のぶれ
量を小さくするように、機械的なトリミングを行なうこ
とは、原理的には可能であるかもしれないが、平面振動
体10のぶれ量を評価しながらの機械的なトリミング作
業は現実的ではない。
In the conventional resonance element 16 having dimensional variations, it is possible in principle to perform mechanical trimming so as to reduce the amount of deviation of the planar vibrator 10 in the detection direction. Although it may be, it is not practical to perform the mechanical trimming operation while evaluating the shake amount of the plane vibrating body 10.

【0018】また、トリミング後に、平面振動体10の
ぶれ量を確認し、その後、またトリミングを行ない、さ
らにトリミング後の平面振動体10のぶれ量確認を行な
うといった作業を繰り返し行なって、前記ぶれ量をゼロ
に近づけることは、極めて時間のかかる非現実的な作業
である。このため、このような作業を行なわずに、平面
振動体10の振動方向と検出方向の共振周波数の差(Δ
f)が小さく、かつ、検出方向のぶれも小さい共振素子
16の開発が望まれていた。
After the trimming, the amount of shake of the plane vibrating body 10 is checked, and thereafter, the trimming is performed again, and the amount of shake of the plane vibrating body 10 after the trimming is confirmed. Approaching zero is an extremely time-consuming and impractical task. Therefore, without performing such an operation, the difference between the vibration frequency of the plane vibration body 10 and the resonance frequency in the detection direction (Δ
It has been desired to develop a resonance element 16 having a small f) and a small fluctuation in the detection direction.

【0019】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、面倒なトリミング加工を
行う必要がなく、コリオリ力により振動する平面振動体
の振動方向と検出方向の共振周波数の差(Δf)が小さ
く、かつ、検出方向の平面振動体のぶれも小さい共振素
子を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to eliminate the need for troublesome trimming processing and to reduce the resonance between the vibration direction and the detection direction of a plane vibrator vibrating due to Coriolis force. An object of the present invention is to provide a resonance element having a small frequency difference (Δf) and a small vibration of a plane vibrator in a detection direction.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、第
1の発明は、X,Z二次元平面方向を基板面方向とした
固定基板に浮いた状態で重り部が配置され、該重り部を
備えた平面振動体が前記固定基板に支持梁を介してX方
向の振動が可能に支持されており、前記平面振動体をX
方向に振動する励振器が設けられており、前記X,Z二
次元平面方向に直交するY方向に前記平面振動体の面と
間隔を介した対向面側には前記X方向に間隔を介した少
なくとも平面振動体の両端縁部領域に、該平面振動体に
静電引力を付与して平面振動体の共振周波数を調整し、
前記固定基板の基板面方向に対する平面振動体の傾きを
補正する振動体傾き補正手段が設けられている構成をも
って課題を解決する手段としている。
The present invention is configured as follows to achieve the above object. That is, in the first invention, a weight portion is arranged in a state of being floated on a fixed substrate with the X-Z two-dimensional plane direction as a substrate surface direction, and a planar vibrator having the weight portion is supported on the fixed substrate by a support beam. Is supported so as to be able to vibrate in the X direction via the
An exciter that oscillates in the direction is provided, and an opposing surface side that is spaced from the plane of the planar vibrator in the Y direction orthogonal to the X, Z two-dimensional plane direction has an interval in the X direction. At least both end edge regions of the plane vibrator, adjust the resonance frequency of the plane vibrator by applying electrostatic attraction to the plane vibrator,
The present invention is a means for solving the problem with a configuration in which a vibrating body inclination correcting means for correcting the inclination of the planar vibrating body with respect to the substrate surface direction of the fixed substrate is provided.

【0021】また、第2の発明は、上記第1の発明の構
成を備え、前記平面振動体は固定基板に浮いた状態で配
置された枠体と、該枠体の内側に連結梁を介して連結さ
れた重り部を有しており、前記平面振動体の面とY方向
に間隔を介した対向面側にはX方向に間隔を介した少な
くとも重り部の両端縁部領域に第1の振動体傾き補正手
段が設けられているとともに、前記枠体に対向し、か
つ、前記第1の振動体傾き補正手段をX方向に間隔を介
して挟む位置に第2の振動体傾き補正手段が設けられて
いることを特徴として構成されている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the configuration of the first aspect, wherein the planar vibrator is provided with a frame suspended on a fixed substrate and a connecting beam inside the frame. And a weight portion connected to the surface of the planar vibrator at a distance in the Y direction on a side opposite to at least both end edge regions of the weight portion with a distance in the X direction. A vibrating body inclination correcting means is provided, and a second vibrating body inclination correcting means is provided at a position facing the frame and sandwiching the first vibrating body inclination correcting means with an interval in the X direction. It is characterized by being provided.

【0022】さらに、第3の発明は、上記第1又は第2
の発明の構成に加え、振動体傾き補正手段による平面振
動体への静電引力付与に起因した支持梁の引っ張り応力
を打ち消す方向の力を支持梁に直接的に又は間接的に加
える応力キャンセル手段が設けられていることを特徴と
して構成されている。
Further, the third invention is directed to the first or second embodiment.
Stress canceling means for directly or indirectly applying, to the support beam, a force in a direction for canceling the tensile stress of the support beam caused by the application of the electrostatic attractive force to the plane vibrator by the vibrating body inclination correcting means. Is provided.

【0023】さらに、第4の発明は、上記第3の発明を
構成する応力キャンセル手段は、平面振動子の面を介し
て振動体傾き補正手段と対向し、振動体傾き補正手段と
により平面振動体を間隔を介して挟み込む形態で設けら
れ、平面振動体に静電引力を付与して、振動体傾き補正
手段による平面振動体への静電引力付与に起因した支持
梁の引っ張り応力を打ち消す構成と成していることを特
徴として構成されている。
In a fourth aspect of the present invention, the stress canceling means of the third aspect faces the vibrating body inclination correcting means via the plane of the planar vibrator, and the plane canceling means uses the vibrating body inclination correcting means. A structure in which the body is sandwiched with a gap therebetween to apply an electrostatic attraction to the plane vibrator and cancel the tensile stress of the support beam caused by the electrostatic attraction applied to the plane vibrator by the vibrator inclination correcting means. It is characterized by the fact that

【0024】さらに、第5の発明は、上記第1〜第4の
発明の何れか1つの発明の構成を備え、前記重り部の表
面と裏面の少なくとも一方には垂直移動側電極が設けら
れるとともに該垂直移動側電極とY方向に間隔を介した
対向側には固定対向電極が設けられ、前記垂直移動側電
極と固定対向電極の組はZ軸回りの回転の角速度変化に
対応する重り部のY方向の振動振幅を検出するZ軸回り
角速度検出電極として形成されていることを特徴として
構成されている。
Further, a fifth aspect of the present invention comprises the configuration of any one of the first to fourth aspects of the present invention, wherein a vertical movement side electrode is provided on at least one of a front surface and a back surface of the weight portion. A fixed counter electrode is provided on the side opposite to the vertical movement side electrode at an interval in the Y direction, and a pair of the vertical movement side electrode and the fixed counter electrode is a weight part corresponding to a change in angular velocity of rotation about the Z axis. It is characterized in that it is formed as a Z-axis angular velocity detection electrode for detecting the vibration amplitude in the Y direction.

【0025】さらにまた、第6の発明は、上記第1〜第
4の発明の何れか1つの発明の構成を備え、重り部はシ
リコン又はポリシリコンにより形成されて該重り部自体
が垂直移動側電極と成しており、この重り部とY方向に
間隔を介した対向側には固定対向電極が設けられ、前記
重り部と固定対向電極の組はZ軸回りの回転の角速度変
化に対応する重り部のY方向の振動振幅を検出するZ軸
回り角速度検出電極として形成されていることを特徴と
して構成されている。
Further, a sixth aspect of the present invention comprises the configuration of any one of the first to fourth aspects of the invention, wherein the weight portion is formed of silicon or polysilicon, and the weight portion itself is on the vertical movement side. An electrode is provided, and a fixed counter electrode is provided on the opposite side of the weight portion with an interval in the Y direction, and a set of the weight portion and the fixed counter electrode corresponds to a change in angular velocity of rotation about the Z axis. It is characterized in that it is formed as a Z-axis angular velocity detection electrode for detecting the vibration amplitude of the weight portion in the Y direction.

【0026】なお、本明細書において、両端縁部領域と
は、平面振動体や重り部の両端縁部より多少内側の領域
や多少外側の領域を含む広い概念で用いている。
In the present specification, the term "end edge region" is used in a broad concept including an area slightly inside and an area slightly outside the end edges of the plane vibrator and the weight.

【0027】上記構成の発明において、重り部を備えた
平面振動体は固定基板に支持梁を介してX方向の振動が
可能に支持されており、振動体傾き補正手段は、その平
面振動体に静電引力を付与して平面振動体の共振周波数
を調整し、固定基板の基板面方向に対する平面振動体の
傾きを補正する。このように、振動体傾き補正手段によ
って、平面振動体の共振周波数の調整と、固定基板の基
板面方向に対する平面振動体の傾きの補正とを共に行な
うことができる。
In the invention having the above structure, the plane vibrator having the weight portion is supported on the fixed substrate via a support beam so as to be able to vibrate in the X direction, and the vibrator inclination correcting means is provided on the plane vibrator. The resonance frequency of the planar vibrator is adjusted by applying electrostatic attraction, and the inclination of the planar vibrator with respect to the substrate surface direction of the fixed substrate is corrected. As described above, the adjustment of the resonance frequency of the planar vibrator and the correction of the inclination of the planar vibrator with respect to the direction of the substrate surface of the fixed substrate can be performed by the vibrator tilt correcting means.

【0028】したがって、面倒なトリミング加工を行わ
なくても、コリオリ力により振動する平面振動体の振動
方向と検出方向の共振周波数の差を小さくすることがで
き、かつ、平面振動体の検出方向のぶれも小さくするこ
とが可能となる。
Accordingly, the difference between the vibration direction of the plane vibrating body vibrating due to the Coriolis force and the resonance frequency in the detecting direction can be reduced without performing a troublesome trimming process. Blur can be reduced.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施形態例の
説明において、前記提案例と同一の名称部分には同一符
号を付し、その詳細な重複説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description of the embodiment, the same reference numerals are given to the same names as those in the above-mentioned proposal example, and the detailed description thereof will be omitted.

【0030】図1には、本発明に係る共振素子の第1実
施形態例が示されている。第1実施形態例の共振素子1
6は、前記提案例と同様に、シリコンのマイクロマシニ
ング技術等を利用して作製した微細な素子であり、角速
度センサ等に適用される。
FIG. 1 shows a first embodiment of the resonance element according to the present invention. Resonant element 1 of first embodiment
Reference numeral 6 denotes a fine element manufactured by using a silicon micromachining technique or the like, similarly to the above-described proposal example, and is applied to an angular velocity sensor or the like.

【0031】第1実施形態例の共振素子16は、図7に
示した提案例と同様に、ドライエッチング等により形成
した平面振動体10と、櫛形電極6A,6Bの静電力を
利用した励振器4とを備えている。
As in the case of the proposal shown in FIG. 7, the resonant element 16 of the first embodiment has a planar vibrator 10 formed by dry etching or the like and an exciter utilizing the electrostatic force of the comb-shaped electrodes 6A and 6B. 4 is provided.

【0032】ところで、前記したような平面振動体10
の検出方向への振動のぶれは、平面振動体10が固定基
板1の基板面方向に対して傾いていることが主な原因で
はないかということが分かった。そこで、この第1実施
形態例では、平面振動体10の共振周波数を調整すると
共に、基板1の基板面方向に対する平面振動体10の傾
きを補正する特有な振動体傾き補正手段を設けた。
By the way, the plane vibrator 10 as described above
It has been found that the main cause of the vibration fluctuation in the detection direction is that the plane vibrator 10 is inclined with respect to the substrate surface direction of the fixed substrate 1. Thus, in the first embodiment, a unique vibrating body inclination correcting means for adjusting the resonance frequency of the planar vibrating body 10 and correcting the inclination of the planar vibrating body 10 with respect to the substrate surface direction of the substrate 1 is provided.

【0033】すなわち、この第1実施形態例では、図1
の(b)に示すように、平面振動体10の面とY方向に
間隔を介した対向面である基板1の面に、2つの導電層
23,24をX方向に間隔を介した平面振動体10の両
端縁部領域に設け、これらの導電層23,24を、平面
振動体10に静電引力21,22を付与して平面振動体
10の共振周波数を調整すると共に、基板1の基板面方
向に対する平面振動体10の傾きを補正する振動体傾き
補正手段とした。
That is, in the first embodiment, FIG.
As shown in (b), the two conductive layers 23 and 24 are placed on the surface of the substrate 1 which is a surface facing the surface of the planar vibrating body 10 with an interval in the Y direction. The conductive layers 23 and 24 are provided in both end edge regions of the body 10 to adjust the resonance frequency of the plane vibration body 10 by applying electrostatic attraction 21 and 22 to the plane vibration body 10, Vibration body inclination correction means for correcting the inclination of the plane vibration body 10 with respect to the plane direction.

【0034】なお、図1の(a)に示すように、導電層
23は導電パターン25を介して導電パッド27に接続
され、導電層24は導電パターン26を介して導電パッ
ド28に接続されている。
As shown in FIG. 1A, the conductive layer 23 is connected to a conductive pad 27 via a conductive pattern 25, and the conductive layer 24 is connected to a conductive pad 28 via a conductive pattern 26. I have.

【0035】また、第1実施形態例では、平面振動体1
0の検出方向の共振周波数(例えばfy=5.5Hz)
を励振器4による平面振動体10の振動方向の共振周波
数(例えばfx=5kHz)よりも多少(例えば500
Hz)高めに設計してある。
In the first embodiment, the plane vibrator 1
Resonance frequency in the detection direction of 0 (for example, fy = 5.5 Hz)
Is slightly higher (for example, 500) than the resonance frequency (for example, fx = 5 kHz) in the vibration direction of the planar vibrating body 10 by the exciter 4.
Hz) Designed to be higher.

【0036】図2には、第1実施形態例の共振素子の作
製プロセスが示されている。まず、図2の(a)に示す
ように、シリコンの基板1上の外周側に窒化膜7を形成
し、基板1上の中央部には、リンPやボロンBをドープ
した振動体傾き補正手段としての導電層23,24をX
方向に間隔を介して形成する。なお、導電層23,24
の形成位置は、後の工程で基板1上に浮かした状態で形
成される重り部2(平面振動体10)の両端縁部領域と
する。
FIG. 2 shows a manufacturing process of the resonance element of the first embodiment. First, as shown in FIG. 2A, a nitride film 7 is formed on the outer peripheral side of a silicon substrate 1 and a vibrating body tilt correction doped with phosphorus P or boron B is formed on a central portion of the substrate 1. The conductive layers 23 and 24 as means are
It is formed at intervals in the direction. The conductive layers 23 and 24
Are formed at both end edge regions of the weight 2 (the plane vibrating body 10) formed in a state of being floated on the substrate 1 in a later step.

【0037】然る後に、導電層23,24上に、図1の
(b)に示すように、酸化膜等の犠牲層8を外周側の窒
化膜7に跨った状態で形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1B, a sacrifice layer 8 such as an oxide film is formed on the conductive layers 23 and 24 so as to straddle the nitride film 7 on the outer peripheral side.

【0038】次いで、図1の(c)に示すように、窒化
膜7および犠牲層8上にポリシリコン膜5を形成し、重
り部2や櫛形電極6A,6B等のパターンを形成する。
そして、図1の(d)に示すように、例えば、ドライエ
ッチング等により犠牲層8を除去して、間隙9を介して
重り部2を基板1に浮いた状態で形成して平面振動体1
0とし、この平面振動体10の両端縁部領域に導電層2
3,24を対向配置した状態とし、共振素子16を作製
する。
Next, as shown in FIG. 1C, a polysilicon film 5 is formed on the nitride film 7 and the sacrificial layer 8, and patterns such as the weight 2 and the comb-shaped electrodes 6A and 6B are formed.
Then, as shown in FIG. 1D, for example, the sacrificial layer 8 is removed by dry etching or the like, and the weight portion 2 is formed in a state of floating on the substrate 1 via the gap 9 to form the planar vibrator 1.
0, and the conductive layer 2
The resonance element 16 is manufactured with the elements 3, 24 facing each other.

【0039】第1実施形態例の共振素子16は以上のよ
うにして作製されて、図1に示したように構成されてい
る。前記提案例で述べたように、この共振素子16の励
振器4を駆動することにより、平面振動体10を支持梁
3の長さに直交するX方向に振動させることができ、こ
の状態で、Z軸を回転軸として回転すると、Y方向にコ
リオリ力が発生する。このコリオリ力が平面振動体10
に加えられ、平面振動体10はコリオリ力の方向(Y方
向)に振幅する。この振幅の大きさを測定することで、
角速度を検出することができる。
The resonance element 16 of the first embodiment is manufactured as described above, and is configured as shown in FIG. As described in the above-described proposal, by driving the exciter 4 of the resonance element 16, the plane vibrator 10 can be vibrated in the X direction orthogonal to the length of the support beam 3, and in this state, When rotated about the Z axis as a rotation axis, a Coriolis force is generated in the Y direction. This Coriolis force is applied to the planar vibrator 10
And the plane vibrator 10 oscillates in the direction of the Coriolis force (Y direction). By measuring the magnitude of this amplitude,
Angular velocity can be detected.

【0040】また、第1実施形態例では、平面振動体1
0の傾き補正を行なう手段として、導電層23,24を
設けたので、平面振動体10の振動時に、導電パッド2
7,28を介して導電層23,24にそれぞれ個別に直
流電圧を印加して、図1の(b)に示すように、導電層
23,24に対向している平面振動体10の両端縁部領
域を静電引力21,22によって基板1側に引っ張って
平面振動体10の傾き補正を行なうことが可能である。
このように、平面振動体10の傾き補正を行うことによ
り、平面振動体10の検出方向への振動のぶれを補正す
ることができる。
In the first embodiment, the plane vibrator 1
Since the conductive layers 23 and 24 are provided as means for correcting the inclination of 0, the conductive pad 2
DC voltages are individually applied to the conductive layers 23 and 24 via the conductive layers 7 and 28, and both ends of the planar vibrating body 10 facing the conductive layers 23 and 24 as shown in FIG. The partial area can be pulled toward the substrate 1 by the electrostatic attraction 21 and 22 to correct the inclination of the planar vibrating body 10.
As described above, by performing the inclination correction of the planar vibrating body 10, it is possible to correct the vibration of the planar vibrating body 10 in the detection direction.

【0041】具体的には、平面振動体10の振動時に、
例えば、図1の(b)の破線Aに示すように、平面振動
体10が右下がりに傾くときには、導電層24に印加す
る直流電圧よりも大きな直流電圧を導電層23に印加
し、導電層23に対向している平面振動体10の端縁部
領域側を、導電層24に対向している平面振動体10の
端縁部領域よりも強く基板1側に引っ張ることにより、
前記傾きを補正する。
Specifically, when the plane vibrating body 10 vibrates,
For example, as shown by a dashed line A in FIG. 1B, when the plane vibrating body 10 tilts downward to the right, a DC voltage higher than the DC voltage applied to the conductive layer 24 is applied to the conductive layer 23, and By pulling the edge region of the planar vibrator 10 facing the substrate 23 more strongly than the edge region of the planar vibrator 10 facing the conductive layer 24,
The inclination is corrected.

【0042】また、上記とは逆に、図1の(b)の破線
Bに示すように、平面振動体10が左下がりに傾くとき
には、導電層23に印加する直流電圧よりも大きな直流
電圧を導電層24に印加する。そして、導電層24に対
向している平面振動体10の端縁部領域側を、導電層2
3に対向している平面振動体10の端縁部領域よりも強
く基板1側に引っ張ることにより、前記傾きを補正す
る。
Contrary to the above, when the plane vibrating body 10 tilts to the left as shown by the broken line B in FIG. 1B, a DC voltage larger than the DC voltage applied to the conductive layer 23 is applied. Applied to the conductive layer 24. Then, the edge region side of the planar vibrating body 10 facing the conductive layer 24 is connected to the conductive layer 2.
The tilt is corrected by pulling the planar vibrator 10 toward the substrate 1 more strongly than the edge region of the planar vibrator 10 facing the third vibrator 3.

【0043】また、導電層23,24は、平面振動体1
0の傾き補正を行なう手段として機能すると同時に、平
面振動体10の共振周波数の調整を行なう手段としても
機能する。つまり、導電層23,24への直流電圧印加
に起因する静電引力21,22によって、平面振動体1
0を基板1側に引っ張ることにより、平面振動体10の
検出方向の共振周波数を低くすることができる。このこ
とから、平面振動体10の検出方向の共振周波数を振動
方向の周波数よりも少し高めに設計しておき、上記静電
引力21,22によって、平面振動体10を基板1側に
引っ張って平面振動体10の検出方向の共振周波数を低
くして、平面振動体10の駆動方向と検出方向の共振周
波数差(Δf)を小さく調整する。
Further, the conductive layers 23 and 24 are
It functions as a means for correcting the inclination of 0, and also functions as a means for adjusting the resonance frequency of the planar vibrator 10. That is, the planar vibrating body 1 is generated by the electrostatic attraction 21 and 22 caused by the application of the DC voltage to the conductive layers 23 and 24.
By pulling 0 toward the substrate 1, the resonance frequency of the plane vibrator 10 in the detection direction can be reduced. For this reason, the resonance frequency in the detection direction of the planar vibrating body 10 is designed to be slightly higher than the frequency in the vibration direction, and the planar vibrating body 10 is pulled toward the substrate 1 by the electrostatic attraction 21 and 22 so that The resonance frequency in the detection direction of the vibrating body 10 is reduced, and the resonance frequency difference (Δf) between the driving direction and the detection direction of the planar vibrating body 10 is adjusted to be small.

【0044】すなわち、第1実施形態例では、導電層2
3,24に印加する直流電圧を調節することにより、前
記平面振動体10の傾き補正と同時に、平面振動体10
の検出方向の共振周波数を適宜の値だけ低くし、それに
より、平面振動体10の駆動方向と検出方向の共振周波
数差(Δf)を小さく調整することができる。
That is, in the first embodiment, the conductive layer 2
By adjusting the DC voltage applied to the plane vibrators 10 and 11, the inclination of the plane vibrator 10
In this case, the resonance frequency in the detection direction is lowered by an appropriate value, whereby the resonance frequency difference (Δf) between the driving direction of the planar vibrating body 10 and the detection direction can be adjusted to be small.

【0045】例えば、共振素子16において、導電層2
3,24に直流電圧を印加していない場合、または、同
じ大きさの直流電圧を導電層23,24にそれぞれ印加
した場合に、平面振動体10の駆動方向(X方向)の変
位量に対して検出方向(Y方向)の変位(ぶれ量)が5
%以上あったとする。このときには、まず、例えば導電
層23に印加する電圧を0とし、導電層24に印加する
直流電圧を0〜20Vの間で変化させる(あるいは、そ
の逆に、導電層24に印加する電圧を0とし、導電層2
3に印加する直流電圧を0〜20Vの間で変化させ
る)。これにより、平面振動体10の傾きが補正されて
平面振動体10の駆動方向の変位量に対する検出方向の
変位を2%以下とする印加電圧値を求める。
For example, in the resonance element 16, the conductive layer 2
When no DC voltage is applied to the conductive layers 3 and 24, or when a DC voltage of the same magnitude is applied to the conductive layers 23 and 24, respectively, the displacement amount in the driving direction (X direction) of the planar vibrating body 10 is The displacement (blur) in the detection direction (Y direction) is 5
%. At this time, first, for example, the voltage applied to the conductive layer 23 is set to 0, and the DC voltage applied to the conductive layer 24 is changed between 0 and 20 V (or conversely, the voltage applied to the conductive layer 24 is set to 0). And the conductive layer 2
3 is changed between 0 and 20 V). Thereby, the inclination of the plane vibrating body 10 is corrected, and the applied voltage value which makes the displacement in the detection direction to the displacement amount in the driving direction of the plane vibrating body 10 2% or less is obtained.

【0046】仮に、導電層23に印加する電圧を0と
し、導電層24に印加する直流電圧を10Vとしたとき
に、前記変位(ぶれ量)を2%以下にできたとすると、
次に、導電層23には(0+α)Vの直流電圧を印加
し、導電層24には、(10+β)Vの直流電圧を印加
する(αとβは共に正の値であり、その都度調整す
る)。そうすると、平面振動体10の振動方向の共振周
波数よりも高めに設計してある検出方向の共振周波数を
小さく調整できるため、駆動方向と検出方向の共振周波
数差(Δf)が小さく調整される。
Assuming that when the voltage applied to the conductive layer 23 is 0 and the DC voltage applied to the conductive layer 24 is 10 V, the displacement (blur amount) can be reduced to 2% or less.
Next, a DC voltage of (0 + α) V is applied to the conductive layer 23, and a DC voltage of (10 + β) V is applied to the conductive layer 24 (α and β are both positive values. Do). Then, since the resonance frequency in the detection direction designed to be higher than the resonance frequency in the vibration direction of the planar vibrator 10 can be adjusted to be small, the resonance frequency difference (Δf) between the drive direction and the detection direction is adjusted to be small.

【0047】このような調整により、平面振動体10の
基板1の面に対する傾きに伴う検出方向のぶれ量を2%
以下にし、かつ、駆動方向と検出方向の共振周波数差
(Δf)を小さく調整することができる。例えば、共振
素子16の検出感度を、0.9度/sec.から0.3度/
sec.程度まで向上することが実験的に確認され、3(=
0.9/0.3)倍程度の検出感度(分解能)向上が確
認できた。なお、平面振動体10や支持梁3等の状態
や、各導電層23,24に印加する直流電圧の大きさ等
によっては、3倍以上の検出感度向上も期待できる。
By such adjustment, the amount of deviation in the detection direction due to the inclination of the plane vibrator 10 with respect to the surface of the substrate 1 is reduced by 2%.
In addition, the resonance frequency difference (Δf) between the driving direction and the detection direction can be adjusted to be small. For example, the detection sensitivity of the resonance element 16 is changed from 0.9 degree / sec. To 0.3 degree /
It has been experimentally confirmed that the temperature is improved to about sec.
A detection sensitivity (resolution) improvement of about 0.9 / 0.3) was confirmed. Note that, depending on the state of the planar vibrator 10 and the support beam 3 and the magnitude of the DC voltage applied to each of the conductive layers 23 and 24, a three-fold or more improvement in detection sensitivity can be expected.

【0048】この第1実施形態例によれば、上記のよう
に、平面振動体10の共振周波数調整と傾き補正を行な
う振動体傾き補正手段としての導電層23,24を、互
いにX方向に間隔を介して、基板1の平面振動体10に
対向する位置に設け、それら導電層23,24に印加す
る直流電圧値を適宜に調整することにより、平面振動体
10の駆動方向と検出方向の共振周波数差を小さくでき
ると共に、平面振動体10の傾きを小さくできる。この
ため、この共振素子16は、その製造プロセスにおいて
生じた誤差や使用環境の変化にとらわれることなく、平
面振動体10や支持梁3のトリミングを行なわなくて
も、感度が高く、かつ、ノイズが小さい優れた共振素子
16とすることができる。
According to the first embodiment, as described above, the conductive layers 23 and 24 as vibrating body inclination correcting means for adjusting the resonance frequency of the plane vibrating body 10 and correcting the inclination are spaced apart from each other in the X direction. The substrate 1 is provided at a position opposing the plane vibrator 10 via the substrate 1 and the DC voltage value applied to the conductive layers 23 and 24 is appropriately adjusted, so that the resonance between the driving direction and the detection direction of the plane vibrator 10 is achieved. The frequency difference can be reduced, and the inclination of the planar vibrator 10 can be reduced. For this reason, the resonance element 16 has high sensitivity and low noise even without trimming the plane vibrating body 10 and the support beam 3 irrespective of errors caused in the manufacturing process and changes in the use environment. A small and excellent resonance element 16 can be obtained.

【0049】特に、この第1実施形態例では、導電層2
3,24を、互いにX方向に間隔を介した平面振動体1
0の両端縁部領域に設けて、平面振動体10である重り
部2の重心位置と重り部2に静電力21,22が加えら
れる位置との間隔を長くしている。このため、梃の原理
により、平面振動体10の傾きを小さな静電力21,2
2でも補正することができ、導電パッド27,28を介
して導電層23,24に印加する電圧の大きさを小さく
できる。したがって、共振素子16の大型化を抑制で
き、小型の共振素子16とすることができる。
In particular, in the first embodiment, the conductive layer 2
3 and 24, the plane vibrating body 1 having a space therebetween in the X direction.
0, the distance between the position of the center of gravity of the weight 2 as the plane vibrator 10 and the position where the electrostatic forces 21 and 22 are applied to the weight 2 is increased. Therefore, the inclination of the planar vibrating body 10 is reduced by the small electrostatic forces 21 and
2 can be corrected, and the magnitude of the voltage applied to the conductive layers 23 and 24 via the conductive pads 27 and 28 can be reduced. Therefore, the size of the resonance element 16 can be suppressed, and the resonance element 16 can be small.

【0050】なお、この第1実施形態例において、例え
ば、図2の(d)の鎖線に示すように、重り部2の表面
に垂直移動側電極30を設け、垂直移動側電極30とY
方向に間隔を介した対向側に、固定対向電極31を設
け、垂直移動側電極30と固定対向電極31の組を、Z
軸回りの回転の角速度変化に対応する重り部2のY方向
の振動振幅を検出するZ軸回り角速度検出電極として構
成すれば、前記の如く、Z軸周りの回転により生じるY
方向のコリオリ力を検出することにより、角速度の検出
を行なうことができる。
In the first embodiment, for example, as shown by the dashed line in FIG. 2D, the vertical movement side electrode 30 is provided on the surface of the weight 2 so that the vertical movement side electrode 30 and Y
A fixed opposing electrode 31 is provided on the opposing side with an interval in the direction.
If the electrode is configured as a Z-axis angular velocity detection electrode for detecting the vibration amplitude in the Y direction of the weight portion 2 corresponding to the angular velocity change of the rotation around the axis, as described above, the Y generated by the rotation around the Z-axis can be obtained.
The angular velocity can be detected by detecting the Coriolis force in the direction.

【0051】また、このように、基板1と反対側に固定
対向電極31を設ける場合は、同図2の(d)の鎖線に
示すように、例えばガラス製のカバー32に固定対向電
極31を固定するとともに、カバー32を接合部34に
て陽極接合によりポリシリコン膜5に接合して共振素子
16を形成するとよい。なお、接合部34に予め金等の
金属を蒸着などにより付着させておき、接合部34を共
晶接合しても共振素子16を形成できる。
When the fixed counter electrode 31 is provided on the side opposite to the substrate 1 as described above, as shown by a chain line in FIG. Preferably, the resonance element 16 is formed by fixing the cover 32 to the polysilicon film 5 by anodic bonding at the bonding portion 34. Note that the resonance element 16 can also be formed by attaching a metal such as gold to the bonding portion 34 in advance by vapor deposition or the like and eutectic bonding the bonding portion 34.

【0052】図3の(a)には、本発明に係る共振素子
の第2実施形態例の要部構成図が斜視図によって示され
ており、図3の(b)には、図3の(a)に示すB−
B’部分の断面図が示されている。この第2実施形態例
の説明において、上記第1実施形態例と同一名称部分に
は同一符号が付し、その重複説明は省略する。
FIG. 3A is a perspective view showing a configuration of a main part of a second embodiment of the resonance element according to the present invention, and FIG. B- shown in (a)
A cross-sectional view of B 'portion is shown. In the description of the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

【0053】第2実施形態例の共振素子は、角速度セン
サであり、この第2実施形態例が上記第1実施形態例と
異なる特徴的なことは、第1に、図3の(a)に示すよ
うに、平面振動体10を、基板1に浮いた状態で配置さ
れた枠体36と、枠体36の内側に連結梁40を介して
連結された重り部2を有する構成としたことであり、第
2に、図3の(b)に示すように、第1の振動体傾き補
正手段としての導電層23A,24Aと第2の振動体傾
き補正手段としての導電層23B,24Bを設けて共振
素子16を構成したことである。導電層23A,24A
は、平面振動体10の面とY方向に間隔を介した対向面
側である基板1上の、X方向に間隔を介した重り部2の
両端縁部領域に設けており、導電層23B,24Bは、
枠体36に対向し、かつ、導電層23A,24AをX方
向に間隔を介して挟む位置に設けてある。
The resonance element of the second embodiment is an angular velocity sensor. The second embodiment is different from the first embodiment in that, first, FIG. As shown in the figure, the planar vibrator 10 has a configuration in which the frame 36 is arranged in a state of being floated on the substrate 1 and the weight 2 connected to the inside of the frame 36 via the connection beam 40. Second, as shown in FIG. 3B, conductive layers 23A and 24A as first vibrating body tilt correcting means and conductive layers 23B and 24B as second vibrating body tilt correcting means are provided. That is, the resonance element 16 is configured. Conductive layers 23A, 24A
Are provided on the substrate 1 on the side opposite to the plane of the plane vibrating body 10 in the Y direction, on both end edge regions of the weight 2 with an interval in the X direction. 24B is
It is provided at a position facing the frame 36 and sandwiching the conductive layers 23A and 24A with an interval in the X direction.

【0054】導電層23A,24A,23B,24B
は、それぞれ、図示されていない別個の導電パターンを
介して、図示されていない導電パッドに接続されてお
り、この第2実施形態例では、各導電パッドに印加する
直流電圧をそれぞれ調節することにより、平面振動体1
0に静電引力21A,22A,21B,22Bを付与し
て平面振動体10の共振周波数を調整し、基板1の基板
面方向に対する平面振動体10の傾きを補正する。
Conductive layers 23A, 24A, 23B, 24B
Are respectively connected to conductive pads (not shown) via separate conductive patterns (not shown). In the second embodiment, the DC voltage applied to each conductive pad is adjusted by adjusting the DC voltage applied to each conductive pad. , Plane vibrator 1
By applying electrostatic attraction 21A, 22A, 21B, 22B to 0, the resonance frequency of the planar vibrator 10 is adjusted, and the inclination of the planar vibrator 10 with respect to the substrate surface direction of the substrate 1 is corrected.

【0055】また、この第2実施形態例では、重り部2
は、例えば、シリコンやポリシリコンにより形成されて
おり、該重り部2自体が垂直移動側電極30として機能
する。この重り部2とY方向に間隔を介した対向側の基
板1上には固定対向電極31が設けられている。重り部
2(垂直移動側電極30)と固定対向電極31の組はZ
軸回りの回転の角速度変化に対応する重り部2のY方向
の振動振幅を検出するZ軸回り角速度検出電極として構
成されている。
In the second embodiment, the weight 2
Is formed of, for example, silicon or polysilicon, and the weight 2 itself functions as the vertical movement side electrode 30. A fixed opposing electrode 31 is provided on the substrate 1 on the opposing side of the weight 2 with an interval in the Y direction. The combination of the weight 2 (vertical moving side electrode 30) and the fixed counter electrode 31 is Z
It is configured as a Z-axis angular velocity detection electrode that detects the vibration amplitude in the Y direction of the weight 2 corresponding to the angular velocity change of rotation around the axis.

【0056】なお、この第2実施形態例では、基板1を
ガラスの基板としており、この基板1の上に、厚さ50
μmのシリコン層を加工して、平面振動体10および支
持梁3を備えた振動子、固定部35等を形成している。
また、この第2実施形態例でも前記提案例および第1実
施形態例と同様に、櫛形電極6A,6Bには、駆動用導
体層(図示せず)が接続されており、図示しない導体パ
ターンを介して外部の電極パッド(図示せず)に接続さ
れて励振器4を形成している。
In the second embodiment, the substrate 1 is a glass substrate, and a thickness of 50
The vibrator having the plane vibrator 10 and the support beam 3, the fixed portion 35, and the like are formed by processing a silicon layer of μm.
In the second embodiment, similarly to the proposal and the first embodiment, a driving conductor layer (not shown) is connected to the comb-shaped electrodes 6A and 6B. The exciter 4 is formed by being connected to an external electrode pad (not shown) through the intermediary.

【0057】さらに、前記連結梁40は重り部2の右側
に、平面振動体10の振動方向となるX方向と直交する
Z方向に沿って2本設けられており、重り部2は連結梁
40によって直角四辺形状の枠体36の図の右側の辺に
接続されている。連結梁40は重り部2の検出振動方向
となるY方向の厚みが50μmよりも小さく、Y方向の
剛性が平面振動体10の振動方向であるX方向の剛性よ
りも小さく形成されている。また、支持梁3は平面振動
体10の振動方向であるX方向の剛性が重り部2の検出
振動方向となるY方向の剛性よりも小さく形成されてい
る。
Further, two connecting beams 40 are provided on the right side of the weight 2 along the Z direction orthogonal to the X direction which is the vibration direction of the plane vibrating body 10. Is connected to the right side of the figure of the right-angled quadrilateral frame 36. The connecting beam 40 has a thickness in the Y direction, which is the detection vibration direction of the weight portion 2, smaller than 50 μm, and the rigidity in the Y direction is smaller than the rigidity in the X direction, which is the vibration direction of the planar vibrator 10. Further, the support beam 3 is formed such that the rigidity in the X direction, which is the vibration direction of the planar vibrating body 10, is smaller than the rigidity in the Y direction, which is the detected vibration direction of the weight 2.

【0058】図中、50は、キャビティとなる窪みを示
しており、20は重り部2(垂直移動側電極30)への
接続電極、33は固定対向電極31への接続電極をそれ
ぞれ示している。
In the figure, reference numeral 50 denotes a depression serving as a cavity, reference numeral 20 denotes a connection electrode to the weight 2 (vertical moving side electrode 30), and reference numeral 33 denotes a connection electrode to the fixed counter electrode 31. .

【0059】第2実施形態例は以上のように構成されて
いる。この第2実施形態例では、平面振動体10の重り
部2の両端縁部領域に対応する位置に導電層23A,2
4Aを設けて、静電引力21A,22Aにより重り部2
を基板1側に引っ張り、さらに、これらの導電層23
A,24Aを挟み、かつ、枠体36に対応する位置に導
電層23B,24Bを設けて、静電引力21B,22B
により枠体36を基板1側に引っ張ることができる構成
とした。このため、重り部2と枠体36を有する平面振
動体10のY方向の共振周波数を調整できると共に、重
り部2と枠体36の基板1の面に対する傾きを個別に補
正することができる。
The second embodiment is configured as described above. In the second embodiment, the conductive layers 23A and 23A are located at positions corresponding to both end edge regions of the weight 2 of the planar vibrator 10.
4A, and the weight portion 2 is formed by electrostatic attraction 21A, 22A.
To the substrate 1 side, and furthermore, these conductive layers 23
A and 24A are sandwiched between the conductive layers 23B and 24B at positions corresponding to the frame 36 so that the electrostatic attractive forces 21B and 22B are provided.
Thus, the frame 36 can be pulled toward the substrate 1. Therefore, the resonance frequency in the Y direction of the planar vibrator 10 having the weight 2 and the frame 36 can be adjusted, and the inclination of the weight 2 and the frame 36 with respect to the surface of the substrate 1 can be individually corrected.

【0060】したがって、第2実施形態例も上記第1実
施形態例と同様の効果を奏することができる。
Therefore, the second embodiment can also provide the same effects as those of the first embodiment.

【0061】また、この第2実施形態例では、平面振動
体10を枠体36と重り部2を有する構成とし、枠体3
6と重り部2を連結する連結梁40のY方向の剛性をX
方向の剛性よりも小さく形成し、平面振動体10を支持
する支持梁3のX方向の剛性をY方向の剛性よりも小さ
く形成した。これにより、平面振動体10がX方向に振
動してZ軸回りに回転すると、重り部2だけがY方向に
振動し、枠体36はY方向に殆ど振動しないようにする
ことができる。そのため、櫛形電極6Bが櫛形電極6A
に対してY軸方向にずれることはなく、平面振動体10
は、前記駆動用導体層に印加した電圧分の振幅の大きさ
で常に安定して励振振動をすることができるし、Z軸回
りの回転角速度をより一層精度よく検知することができ
る。
In the second embodiment, the planar vibrator 10 has a structure having the frame 36 and the weight 2, and
The rigidity in the Y direction of the connecting beam 40 connecting the weight 6 and the weight 2 is X
The rigidity in the X direction of the support beam 3 that supports the planar vibrating body 10 is smaller than the rigidity in the Y direction. Thus, when the plane vibrating body 10 vibrates in the X direction and rotates around the Z axis, only the weight 2 vibrates in the Y direction, and the frame body 36 can hardly vibrate in the Y direction. Therefore, the comb-shaped electrode 6B is
Does not shift in the Y-axis direction with respect to the
Can stably generate excitation vibration with the amplitude of the voltage applied to the driving conductor layer, and can more accurately detect the rotational angular velocity about the Z axis.

【0062】さらに、この第2実施形態例では、連結梁
40を平面振動体10の振動方向となるX方向と直交す
るZ方向に沿って設けたことにより、平面振動体10の
振動によって生じる加速度によるモーメントは重り部2
のねじれ方向に発生して上下方向の変動成分が生じるこ
とはないために、Y軸方向に生じるコリオリ力に影響を
与えることはなく、Z軸回りの回転角速度検知をより一
層精度よく行うことができる。
Further, in the second embodiment, since the connecting beam 40 is provided along the Z direction orthogonal to the X direction which is the vibration direction of the planar vibrating body 10, the acceleration caused by the vibration of the planar vibrating body 10 Is the weight 2
This does not affect the Coriolis force that occurs in the Y-axis direction because it does not occur in the torsional direction and does not affect the vertical direction, and the rotation angular velocity around the Z-axis can be detected more accurately. it can.

【0063】以下に、第3実施形態例を説明する。この
第3実施形態例において特徴的なことは、応力キャンセ
ル手段を設けたことである。それ以外の構成は前記各実
施形態例と同様であり、この第3実施形態例の説明にお
いて、前記各実施形態例と同一構成部分には同一符号を
付し、その共通部分の重複説明は省略する。
Hereinafter, a third embodiment will be described. The feature of the third embodiment is that a stress canceling means is provided. The other configurations are the same as those of the above-described embodiments. In the description of the third embodiment, the same components as those of the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description of the common portions will not be repeated. I do.

【0064】上記各実施形態例で述べたような振動体傾
き補正手段(導電層23,24)を設けて静電引力によ
り平面振動体10を基板1側に引っ張ると、支持梁3に
引っ張り応力が生じる。この支持梁3の引っ張り応力に
よって、平面振動体10の振動振幅が小さくなって共振
素子16の感度がやや落ちたり、平面振動体10の振動
が瞬間的に乱れて検知用の電気信号にノイズが発生する
ことが懸念される。
When the vibrating body inclination correcting means (conductive layers 23 and 24) as described in each of the above embodiments is provided and the planar vibrating body 10 is pulled toward the substrate 1 by electrostatic attraction, the tensile stress is applied to the support beam 3. Occurs. Due to the tensile stress of the support beam 3, the vibration amplitude of the planar vibrating body 10 is reduced and the sensitivity of the resonance element 16 is slightly lowered, or the vibration of the planar vibrating body 10 is instantaneously disturbed and noise is generated in the electric signal for detection. It is feared that this will occur.

【0065】そこで、この第3実施形態例では、上記し
た応力キャンセル手段を設けて上記支持梁3の引っ張り
応力を打ち消す方向の力を支持梁3に加える構成とし
た。図4の(a)には前記図1の共振素子16に上記応
力キャンセル手段を加えた場合の一例が示され、図4の
(b)には前記図3の共振素子16に上記応力キャンセ
ル手段を加えた場合の一例が示されている。これら図4
の(a)、(b)に示すように、この第3実施形態例で
は、応力キャンセル手段である導電層41,42(41
A,41B,42A,42B)が平面振動体10の面を
介して上記振動体傾き補正手段(導電層23,24(2
3A,23B,24A,24B))と対向し該振動体傾
き補正手段とにより平面振動体10を間隔を介して挟み
込む形態で設けられている。
Therefore, in the third embodiment, the above-described stress canceling means is provided to apply a force to the support beam 3 in a direction to cancel the tensile stress of the support beam 3. FIG. 4A shows an example in which the above-described stress canceling means is added to the resonance element 16 of FIG. 1, and FIG. 4B shows the case where the above-described stress cancellation means is added to the resonance element 16 of FIG. An example in which is added. These figures 4
(A) and (b), in the third embodiment, the conductive layers 41 and 42 (41
A, 41B, 42A, and 42B) pass through the plane of the planar vibrating body 10 and the vibrating body inclination correcting means (the conductive layers 23 and 24 (2
3A, 23B, 24A, 24B)), and is provided in such a manner that the plane vibrating body 10 is sandwiched by the vibrating body inclination correcting means with an interval therebetween.

【0066】上記導電層41,42(41A,41B,
42A,42B)には、図示されていない導電パターン
等を介して直流の電圧が印加される構成と成しており、
これら導電層41,42(41A,41B,42A,4
2B)に直流電圧を印加すると、それら導電層41,4
2(41A,41B,42A,42B)と平面振動体1
0間に互いに引き合う方向の静電引力が発生して平面振
動体10が図4の上側に引っ張り上げられる。
The conductive layers 41 and 42 (41A, 41B,
42A, 42B), a DC voltage is applied via a conductive pattern or the like (not shown).
These conductive layers 41, 42 (41A, 41B, 42A, 4
2B), a DC voltage is applied to these conductive layers 41, 4
2 (41A, 41B, 42A, 42B) and planar vibrator 1
An electrostatic attractive force in the direction of attracting each other is generated between 0, and the plane vibrating body 10 is pulled upward in FIG.

【0067】これにより、支持梁3には上記振動体傾き
補正手段に起因した引っ張り応力を打ち消す方向の力が
間接的に加えられる。このことから、上記導電層41,
42(41A,41B,42A,42B)に印加する直
流電圧の大きさを調整することで、支持梁3の上記引っ
張り応力をほぼ打ち消すことが可能である。例えば、図
4の(a)に示す各導電層23,24,41,42への
直流電圧印加によって平面振動体10に加えられる各静
電引力の大きさをそれぞれF23、F24、F41、F42とし
たときに、F23+F24=F41+F42の式が成り立つよう
に、各導電層23,24,41,42に印加する直流電
圧の大きさを決定する。これにより、支持梁3の上記引
っ張り応力をほぼ打ち消すことができる。
As a result, a force in a direction to cancel the tensile stress caused by the vibrating body inclination correcting means is indirectly applied to the support beam 3. From this, the conductive layer 41,
By adjusting the magnitude of the DC voltage applied to 42 (41A, 41B, 42A, 42B), it is possible to substantially cancel the tensile stress of the support beam 3. For example, the magnitude of each electrostatic attraction applied to the plane vibrator 10 by applying a DC voltage to each of the conductive layers 23, 24, 41, and 42 shown in FIG. 4A is represented by F23, F24, F41, and F42, respectively. Then, the magnitude of the DC voltage applied to each conductive layer 23, 24, 41, 42 is determined so that the equation of F23 + F24 = F41 + F42 holds. Thereby, the tensile stress of the support beam 3 can be almost canceled.

【0068】この第3実施形態例によれば、応力キャン
セル手段を設け、該応力キャンセル手段によって支持梁
3に無用な引っ張り応力を打ち消す構成を備えたので、
その支持梁3の引っ張り応力に起因した様々な問題発生
を確実に回避することができる。平面振動体10は理想
的な振動することが可能となり、より一層、感度が良
く、かつ、ノイズが小さい共振素子を提供することがで
きる。
According to the third embodiment, a structure is provided in which the stress canceling means is provided, and unnecessary tensile stress is canceled on the support beam 3 by the stress canceling means.
Various problems caused by the tensile stress of the support beam 3 can be reliably avoided. The planar vibrating body 10 can ideally vibrate, and can provide a resonance element with higher sensitivity and lower noise.

【0069】なお、本発明は上記各実施形態例に限定さ
れることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例え
ば、上記第1実施形態例では、平面振動体10の両端縁
部領域のみに導電層23,24を設けたが、導電層2
3,24は、平面振動体10の少なくとも両端縁部領域
に設ければよく、それ以外の領域にも導電層23,24
を設けてもよい。また、上記第1実施形態例では、平面
振動体10(重り部2)はポリシリコンにより形成され
ていたが、シリコンにより構成してもよい。また、第1
実施形態例で示した共振素子16を角速度センサとして
用いる場合に、重り部2に垂直移動側電極30を設けて
いたが、シリコンから成る重り部2自体が垂直移動側電
極として機能する構成としてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, but can adopt various embodiments. For example, in the above-described first embodiment, the conductive layers 23 and 24 are provided only in the both end edge regions of the planar vibrating body 10.
The conductive layers 23 and 24 may be provided in at least both end edge regions of the planar vibrating body 10 and in other regions.
May be provided. Further, in the above-described first embodiment, the planar vibrator 10 (weight portion 2) is formed of polysilicon, but may be formed of silicon. Also, the first
When the resonance element 16 shown in the embodiment is used as an angular velocity sensor, the vertical movement-side electrode 30 is provided in the weight 2. However, the weight 2 itself made of silicon may function as the vertical movement-side electrode. Good.

【0070】また、上記第2実施形態例では、重り部2
の両端縁部領域のみに、第1の振動体傾き補正手段とし
ての導電層23A,24Aを設けたが、導電層23A,
24Aは、重り部2の少なくとも両端縁部領域に設けれ
ばよく、それ以外の領域にも導電層23A,24Aを設
けてもよい。ただし、図3の(a)に示したように、重
り部2の下部側に固定対向電極31を設ける場合、導電
層23A,24Aは、それぞれ、固定対向電極31の配
設部を避けた位置に設けられる。
In the second embodiment, the weight 2
The conductive layers 23A and 24A as the first vibrating body inclination correcting means are provided only in both end edge regions of the conductive layers 23A and 24A.
24A may be provided in at least both end edge regions of the weight portion 2, and the conductive layers 23A and 24A may be provided in other regions. However, as shown in FIG. 3A, when the fixed counter electrode 31 is provided below the weight 2, the conductive layers 23 </ b> A and 24 </ b> A are located at positions avoiding the portion where the fixed counter electrode 31 is provided. Is provided.

【0071】さらに、上記第2実施形態例では、連結梁
40は重り部2の右側に設け、連結梁40によって、重
り部2を枠体36の図の右側の辺に接続したが、連結梁
40を重り部2の左側に設けてもよいし、連結梁40を
重り部2の両側に設けて、両持ち梁状態で重り部2を枠
体36に接続してもよい。また、連結梁40は、X方向
に沿って設けても構わない。ただし、連結梁40をZ方
向に沿って設けることにより、前記の如く、振動によっ
て生じる加速度の影響を受けることなくZ軸回りの回転
角速度を検知することができるために、連結梁40をZ
方向に設けることが望ましい。
Further, in the second embodiment, the connecting beam 40 is provided on the right side of the weight 2 and the weight 2 is connected to the right side of the frame 36 by the connecting beam 40. The weight 40 may be provided on the left side of the weight 2, or the connecting beams 40 may be provided on both sides of the weight 2, and the weight 2 may be connected to the frame 36 in a double-supported state. Further, the connecting beam 40 may be provided along the X direction. However, by providing the connecting beam 40 along the Z direction, as described above, the rotational angular velocity about the Z axis can be detected without being affected by the acceleration caused by vibration.
It is desirable to provide in the direction.

【0072】また、上記第2実施形態例のように、枠体
36を設けて平面振動体10を構成するときに、図5の
(a)、(b)に示すように、重り部2の四隅部にそれ
ぞれ、L字形状の連結梁40の短辺46の先端側を接続
し、各連結梁40のL字形状の長辺47を、重り部2の
辺に間隔を介して沿わせて、L字形状の短辺46の先端
側が接続されている隅部に向けて伸設し、その伸設先端
側を枠体36側に接続してもよい。
As shown in FIGS. 5A and 5B, when the frame body 36 is provided to constitute the planar vibrating body 10 as in the second embodiment, as shown in FIGS. The leading ends of the short sides 46 of the L-shaped connecting beams 40 are connected to the four corners, respectively, and the long sides 47 of the L-shaped connecting beams 40 are arranged along the sides of the weight 2 with an interval therebetween. The L-shaped short side 46 may be extended toward a corner to which the distal end is connected, and the extended distal end may be connected to the frame 36 side.

【0073】このようにした場合も、これらの図に示す
ように、上記第2実施形態例と同様に、導電層23A,
24A,23B,24Bおよび、導電層23A,24
A,23B,24Bに接続する導電パターン25A,2
6A,25B,26Bと導電パッド27A,28A,2
7B,28Bとを設けて、静電引力21A,22Aによ
り重り部2を基板1側に引っ張り、静電引力21B,2
2Bにより枠体36を基板1側に引っ張ることにより、
上記第2実施形態例と同様の効果を奏することができ
る。また、この図5に示す形態の共振素子16において
も、図4の(c)に示すように、前記第3実施形態例で
述べたような応力キャンセル手段である導電層41A,
41B,42A,42Bを設けることにより、上記第3
実施形態例と同様の効果を奏することができることとな
る。
Also in this case, as shown in these figures, the conductive layers 23A, 23A
24A, 23B, 24B and conductive layers 23A, 24
A, 23B, conductive patterns 25A, 2 connected to 24B
6A, 25B, 26B and conductive pads 27A, 28A, 2
7B and 28B, the weight 2 is pulled toward the substrate 1 by the electrostatic attraction 21A and 22A, and the electrostatic attraction 21B and 2B are pulled.
By pulling the frame 36 toward the substrate 1 by 2B,
The same effects as those of the second embodiment can be obtained. Also, in the resonance element 16 in the form shown in FIG. 5, as shown in FIG. 4C, the conductive layers 41A, which are the stress canceling means as described in the third embodiment, are used.
By providing 41B, 42A and 42B, the third
The same effects as in the embodiment can be obtained.

【0074】さらに、上記第1実施形態例と第2実施形
態例では、平面振動体10の両端縁の辺に沿って伸長さ
れた導電層23,24を形成したが、例えば、複数の微
細な導体層が平面振動体10の両端縁の辺に沿って配列
形成されている構成としてもよい。この場合には、少な
くとも、四辺形状の平面振動体10の四隅部分に対向す
る上記微細な導体層が設けられることが望ましい。
Further, in the first and second embodiments, the conductive layers 23 and 24 extending along both sides of the planar vibrator 10 are formed. The configuration may be such that the conductor layers are arranged and formed along both sides of the planar vibrating body 10. In this case, it is desirable that at least the fine conductor layer facing the four corners of the quadrilateral planar vibrator 10 is provided.

【0075】さらに、上記第2実施形態例では、重り部
2自体が垂直移動側電極として機能していたが、重り部
2の表面側と裏面側の少なくとも一方に別個の垂直移動
側電極30を設けてもよい。なお、重り部2の表面側に
垂直移動側電極30を設ける場合、例えば図2の(d)
に示した状態と同様に、重り部2に対向するカバー32
などを設けて、そのカバー32等に固定対向電極が設け
られる。
Further, in the above-described second embodiment, the weight 2 itself functions as a vertical movement side electrode. However, a separate vertical movement side electrode 30 is provided on at least one of the front side and the back side of the weight 2. It may be provided. When the vertical movement side electrode 30 is provided on the surface side of the weight part 2, for example, FIG.
As in the state shown in FIG.
The fixed counter electrode is provided on the cover 32 and the like.

【0076】さらに、上記第1実施形態例において、重
り部2の裏面側に垂直移動側電極30を設け、基板1上
の重り部2に対向する位置に固定対向電極31を設けて
もよい。
Further, in the first embodiment, a vertically movable electrode 30 may be provided on the back surface of the weight 2 and a fixed counter electrode 31 may be provided on the substrate 1 at a position facing the weight 2.

【0077】さらに、上記第1実施形態例と第2実施形
態例では、振動体傾き補正手段として機能する導電層2
3,24(23A,23B,24A,24B)は基板1
に設けられていたが、図2の(d)に示すように平面振
動体10を覆うカバー32が設けられる場合には、それ
ら導電層23,24(23A,23B,24A,24
B)を基板1ではなくカバー32に設けてもよい。この
場合にも、上記各実施形態例と同様に、導電層23,2
4は平面振動体10の両端縁部領域に設ける。また、そ
のように、振動体傾き補正手段として機能する導電層2
3,24がカバー32に設けられる場合に、上記第3実
施形態例に示した応力キャンセル手段である導電層4
1,42を設ける場合には、それら導電層41,42
は、基板1に、平面振動体10の面を介して上記導電層
23,24に対向し該導電層23,24とよって平面振
動体10を挟み込む形態で設けられることとなる。
Further, in the first and second embodiments, the conductive layer 2 functioning as a vibrating body inclination correcting means is used.
3, 24 (23A, 23B, 24A, 24B) is the substrate 1
However, when a cover 32 that covers the planar vibrating body 10 is provided as shown in FIG. 2D, the conductive layers 23 and 24 (23A, 23B, 24A, 24A) are provided.
B) may be provided on the cover 32 instead of the substrate 1. Also in this case, similarly to the above embodiments, the conductive layers 23, 2
Reference numerals 4 are provided in both end edge regions of the plane vibrating body 10. In addition, the conductive layer 2 that functions as the vibrating body inclination correcting means as described above.
In the case where the cover 3 is provided on the cover 32, the conductive layer 4 serving as the stress canceling means shown in the third embodiment is used.
1 and 42, the conductive layers 41 and 42
Is provided on the substrate 1 so as to face the conductive layers 23 and 24 with the plane of the plane vibrator 10 therebetween and sandwich the plane vibrator 10 between the conductive layers 23 and 24.

【0078】さらに、上記第3実施形態例では、支持梁
3の引っ張り応力を打ち消す方向の力を支持梁3に間接
的に加える構成であったが、例えば、支持梁3に直接的
に静電引力が付与されるように応力キャンセル手段であ
る導電層を設けてもよい。
Further, in the third embodiment, the force in the direction of canceling the tensile stress of the support beam 3 is applied to the support beam 3 indirectly. A conductive layer serving as a stress canceling means may be provided so that an attractive force is applied.

【0079】さらに、上記各実施形態例では、平面振動
体10を両端固定する構成としたが、この平面振動体1
0を片側固定方式(片持ち梁方式)としてもよい。
Further, in each of the above embodiments, the plane vibrating body 10 is fixed at both ends.
0 may be a one-side fixed type (cantilever type).

【0080】さらに、上記各実施形態例では、共振素子
16を角速度センサに適用する例について説明したが、
本発明の共振素子は角速度センサ以外の他の分野にも利
用することができる。
Further, in each of the above embodiments, the example in which the resonance element 16 is applied to the angular velocity sensor has been described.
The resonance element of the present invention can be used in fields other than the angular velocity sensor.

【0081】[0081]

【発明の効果】本発明によれば、振動体傾き補正手段が
設けられているので、上記振動体傾き補正手段によっ
て、平面振動体の共振周波数の調整と、固定基板の基板
面方向に対する平面振動体の傾きの補正とを共に行なう
ことができる。このため、面倒なトリミング加工を行わ
なくても、コリオリ力により振動する平面振動体の振動
方向と検出方向の共振周波数の差を小さくすることがで
き、かつ、検出方向のぶれも小さくすることができ、感
度が高く、かつ、ノイズが小さい優れた共振素子とする
ことができる。
According to the present invention, since the vibrating body tilt correcting means is provided, the vibrating body tilt correcting means adjusts the resonance frequency of the planar vibrating body, and adjusts the plane vibration of the fixed substrate with respect to the substrate surface direction. The correction of the body inclination can be performed together. Therefore, it is possible to reduce the difference between the resonance frequency of the vibration direction of the planar vibrator vibrating due to the Coriolis force and the resonance frequency of the detection direction without performing troublesome trimming processing, and also to reduce the deviation of the detection direction. Thus, an excellent resonance element having high sensitivity and low noise can be obtained.

【0082】また、平面振動体を枠体と重り部とを設け
て構成し、平面振動体の面とY方向に間隔を介した対向
面側にはX方向に間隔を介した少なくとも重り部の両端
縁部領域に第1の振動体傾き補正手段が設けられている
とともに、前記枠体に対向し、かつ、前記第1の振動体
傾き補正手段をX方向に間隔を介して挟む位置に第2の
振動体傾き補正手段を設けたものにあっては、重り部と
枠体を有する平面振動体の共振周波数を調整できると共
に、重り部と枠体の固定基板の面に対する傾きを個別に
補正することができる。
Further, the plane vibrator is constituted by providing a frame and a weight portion, and at least the weight portion having an interval in the X direction is provided on the side opposite to the plane of the plane vibrator in the Y direction. First vibrating body inclination correcting means are provided in both end edge regions, and the first vibrating body inclination correcting means is opposed to the frame, and is located at a position sandwiching the first vibrating body inclination correcting means with an interval in the X direction. In the apparatus provided with the vibrating body inclination correcting means, the resonance frequency of the planar vibrating body having the weight and the frame can be adjusted, and the inclination of the weight and the frame with respect to the surface of the fixed substrate can be individually corrected. can do.

【0083】また、枠体の内側に連結梁を介して重り部
を設けており、連結梁の構成によっては枠体と重り部の
動きを独立させ、例えば平面振動体がX方向に振動して
Z軸回りに回転したとき、重り部だけがY方向に振動
し、枠体はY方向にほとんど振動しないようにすること
もできるため、このようにすれば、平面振動体をより一
層安定して振動方向に励振振動させることができる。
Further, a weight is provided inside the frame via a connecting beam, and depending on the configuration of the connecting beam, the movement of the frame and the weight is made independent. For example, the plane vibrator vibrates in the X direction. When rotated about the Z axis, only the weight portion vibrates in the Y direction, and the frame body can hardly vibrate in the Y direction. In this way, the planar vibrator can be further stabilized. Excitation vibration can be performed in the vibration direction.

【0084】さらに、応力キャンセル手段を設けたもの
にあっては、該応力キャンセル手段によって、振動体傾
き補正手段による平面振動体への静電引力付与に起因し
た支持梁の引っ張り応力を打ち消す方向の力を支持梁に
直接的に又は間接的に加えることができるので、上記支
持梁の無用な引っ張り応力によって発生する様々な問題
を確実に回避することができる。これにより、より一
層、感度が高く、かつ、ノイズが小さい優れた共振素子
を提供することが可能となる。
Further, in the case where the stress canceling means is provided, the stress canceling means cancels the tensile stress of the support beam caused by the electrostatic attraction to the planar vibrating body by the vibrating body inclination correcting means. Since the force can be applied directly or indirectly to the support beam, various problems caused by unnecessary tensile stress of the support beam can be reliably avoided. This makes it possible to provide an excellent resonance element having higher sensitivity and lower noise.

【0085】さらに、重り部の表面と裏面の少なくとも
一方には垂直移動側電極が設けられるとともに該垂直移
動側電極とY方向に間隔を介した対向側には固定対向電
極が設けられ、前記垂直移動側電極と固定対向電極の組
はZ軸回りの回転の角速度変化に対応する重り部のY方
向の振動振幅を検出するZ軸回り角速度検出電極として
構成した発明や、重り部自体が上記垂直移動側電極とし
て機能する発明によれば、垂直移動側電極と固定対向電
極の組により形成したZ軸周り角速度検出電極により、
Z軸周りの角速度を正確に検出することができる。
Further, a vertically movable electrode is provided on at least one of the front surface and the back surface of the weight portion, and a fixed opposed electrode is provided on the opposite side of the weight portion with an interval in the Y direction. The pair of the moving side electrode and the fixed counter electrode is configured as an angular velocity detecting electrode around the Z axis for detecting the vibration amplitude in the Y direction of the weight corresponding to the angular velocity change of rotation about the Z axis. According to the invention that functions as a moving-side electrode, an angular velocity detection electrode around the Z-axis formed by a set of a vertical moving-side electrode and a fixed counter electrode,
The angular velocity around the Z axis can be accurately detected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る共振素子の第1実施形態例を示す
要部構成図である。
FIG. 1 is a main part configuration diagram showing a first embodiment of a resonance element according to the present invention.

【図2】上記実施形態例の共振素子の製造プロセスの説
明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the resonance element of the embodiment.

【図3】本発明に係る共振素子の第2実施形態例を示す
要部構成図である。
FIG. 3 is a main part configuration diagram showing a second embodiment of the resonance element according to the present invention.

【図4】本発明に係る共振素子の第3実施形態例を示す
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a third preferred embodiment of a resonance element according to the present invention.

【図5】本発明に係る共振素子の他の実施形態例を示す
要部構成図である。
FIG. 5 is a main part configuration diagram showing another embodiment of the resonance element according to the present invention.

【図6】共振素子において、平面振動体をX方向に振動
させたときの平面振動体のX−Y平面内での動きの例を
示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the movement of the planar vibrator in the XY plane when the planar vibrator is vibrated in the X direction in the resonance element.

【図7】従来の共振素子の例を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a conventional resonance element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 重り部 3 支持梁 4 励振器 10 平面振動体 23,23A,23B,24,24A,24B 導電層 30 垂直移動側電極 31 固定対向電極 40 連結梁 41,41A,41B,42,42A,42B 導電層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Weight part 3 Support beam 4 Exciter 10 Planar vibrator 23, 23A, 23B, 24, 24A, 24B Conductive layer 30 Vertically moving side electrode 31 Fixed counter electrode 40 Connecting beam 41, 41A, 41B, 42, 42A, 42B conductive layer

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 X,Z二次元平面方向を基板面方向とし
た固定基板に浮いた状態で重り部が配置され、該重り部
を備えた平面振動体が前記固定基板に支持梁を介してX
方向の振動が可能に支持されており、前記平面振動体を
X方向に振動する励振器が設けられており、前記X,Z
二次元平面方向に直交するY方向に前記平面振動体の面
と間隔を介した対向面側には前記X方向に間隔を介した
少なくとも平面振動体の両端縁部領域に、該平面振動体
に静電引力を付与して平面振動体の共振周波数を調整
し、前記固定基板の基板面方向に対する平面振動体の傾
きを補正する振動体傾き補正手段が設けられていること
を特徴とする共振素子。
1. A weight portion is arranged in a state of being floated on a fixed substrate having a substrate surface direction in the X, Z two-dimensional plane direction, and a planar vibrator provided with the weight portion is supported on the fixed substrate via a support beam. X
And an exciter that vibrates the planar vibrator in the X direction is provided.
On the opposite surface side with an interval in the Y direction orthogonal to the two-dimensional plane direction and at a distance from the plane of the planar vibrator, at least on both end edge regions of the planar vibrator with an interval in the X direction, A resonance element provided with a vibrating body inclination correcting means for adjusting the resonance frequency of the planar vibrating body by applying electrostatic attraction and correcting the inclination of the planar vibrating body with respect to the substrate surface direction of the fixed substrate; .
【請求項2】 平面振動体は固定基板に浮いた状態で配
置された枠体と、該枠体の内側に連結梁を介して連結さ
れた重り部を有しており、前記平面振動体の面とY方向
に間隔を介した対向面側にはX方向に間隔を介した少な
くとも重り部の両端縁部領域に第1の振動体傾き補正手
段が設けられているとともに、前記枠体に対向し、か
つ、前記第1の振動体傾き補正手段をX方向に間隔を介
して挟む位置に第2の振動体傾き補正手段が設けられて
いることを特徴とする請求項1記載の共振素子。
2. The planar vibrating body has a frame arranged in a state of being floated on a fixed substrate, and a weight connected to the inside of the frame via a connecting beam. A first vibrating body inclination correcting means is provided at least on both end edge regions of the weight portion, which are spaced from each other in the X direction, on a side facing the surface with a spacing in the Y direction. 2. The resonance element according to claim 1, wherein a second vibrating body inclination correcting means is provided at a position sandwiching the first vibrating body inclination correcting means with an interval in the X direction.
【請求項3】 振動体傾き補正手段による平面振動体へ
の静電引力付与に起因した支持梁の引っ張り応力を打ち
消す方向の力を支持梁に直接的に又は間接的に加える応
力キャンセル手段が設けられていることを特徴とする請
求項1又は請求項2記載の共振素子。
3. A stress canceling means for directly or indirectly applying a force to a support beam in a direction to cancel a tensile stress of the support beam caused by applying an electrostatic attractive force to the plane vibrator by the vibrating body inclination correcting means. The resonance element according to claim 1 or 2, wherein the resonance element is provided.
【請求項4】 応力キャンセル手段は、平面振動子の面
を介して振動体傾き補正手段と対向し、振動体傾き補正
手段とにより平面振動体を間隔を介して挟み込む形態で
設けられ、平面振動体に静電引力を付与して、振動体傾
き補正手段による平面振動体への静電引力付与に起因し
た支持梁の引っ張り応力を打ち消す構成と成しているこ
とを特徴とした請求項3記載の共振素子。
4. The stress canceling means is provided in such a form as to face the vibrating body inclination correcting means via the plane of the planar vibrator and to sandwich the planar vibrating body with an interval by the vibrating body inclination correcting means. 4. The structure according to claim 3, wherein an electrostatic attraction is applied to the body to cancel the tensile stress of the support beam caused by the electrostatic attraction applied to the planar vibrating body by the vibrating body inclination correcting means. Resonance element.
【請求項5】 重り部の表面と裏面の少なくとも一方に
は垂直移動側電極が設けられるとともに該垂直移動側電
極とY方向に間隔を介した対向側には固定対向電極が設
けられ、前記垂直移動側電極と固定対向電極の組はZ軸
回りの回転の角速度変化に対応する重り部のY方向の振
動振幅を検出するZ軸回り角速度検出電極として構成さ
れていることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れ
か1つに記載の共振素子。
5. A vertical movement-side electrode is provided on at least one of the front surface and the back surface of the weight portion, and a fixed counter electrode is provided on a side opposite to the vertical movement-side electrode with an interval in the Y direction. The set of a movable side electrode and a fixed counter electrode is configured as a Z-axis angular velocity detection electrode for detecting a vibration amplitude in the Y direction of a weight corresponding to a change in angular velocity of rotation about the Z axis. The resonance element according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 重り部はシリコン又はポリシリコンによ
り形成されて該重り部自体が垂直移動側電極と成してお
り、この重り部とY方向に間隔を介した対向側には固定
対向電極が設けられ、前記重り部と固定対向電極の組は
Z軸回りの回転の角速度変化に対応する重り部のY方向
の振動振幅を検出するZ軸回り角速度検出電極として構
成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4の
何れか1つに記載の共振素子。
6. The weight portion is formed of silicon or polysilicon, and the weight portion itself forms a vertical movement side electrode, and a fixed counter electrode is provided on an opposite side of the weight portion with an interval in the Y direction. A pair of the weight portion and the fixed counter electrode is configured as a Z-axis rotation angular velocity detection electrode for detecting a vibration amplitude in the Y direction of the weight portion corresponding to the angular velocity change of rotation about the Z axis. The resonant element according to any one of claims 1 to 4, wherein:
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