JP2011169671A - 慣性センサー及び慣性センサー装置 - Google Patents

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JP2011169671A JP2010032129A JP2010032129A JP2011169671A JP 2011169671 A JP2011169671 A JP 2011169671A JP 2010032129 A JP2010032129 A JP 2010032129A JP 2010032129 A JP2010032129 A JP 2010032129A JP 2011169671 A JP2011169671 A JP 2011169671A
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Jun Watanabe
潤 渡辺
Kazuyuki Nakasendo
和之 中仙道
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Abstract

【課題】力の検出軸方向に対し圧電センサーの主面が直交するように、振動型慣性センサ
ーチップの圧電センサーの主平面と、これを収容するパッケージの外部底面とが平行にな
るような慣性センサーを提供する。
【解決手段】慣性センサー1は、圧電センサー10と圧電センサー10を支持する第1支
持面及び第2支持面を有した支持基板20とを備えた振動型の慣性センサーチップ3と、
慣性センサーチップ3を支持台4を介して片持ち梁の状態で搭載する基台5と、慣性セン
サーチップ3と基台5とを同一空間内に収容する空間を備えたパッケージ7と、を備えて
おり、基台5は圧電デバイス6を一体的に備えている慣性センサー1である。
【選択図】図1

Description

本発明は、慣性センサー、及び慣性センサー装置に関し、特に慣性センサーの底部に基
台を設け、これを用いて検出軸と直交するパッケージの底面と、支持基板の面方向の中心
線とを平行にすると共に、基台面内に基準周波数源となる圧電デバイスを内蔵させた慣性
センサー、及び慣性装置に関するものである。
従来から、圧電振動素子を使用した慣性センサー(例えば、加速度センサー)が知られて
いる。圧電振動素子を用いた慣性センサー(加速度センサー)は、検出軸方向へ力が作用
することによって圧電振動素子の共振周波数が変化した時に、当該共振周波数の変化から
慣性センサー(加速度センサー)に印加される力を検出するように構成されている。
特許文献1には、フレーム状の平行四辺形枠の一方の対角に、双音叉型振動素子を接合し
、他方の対角に圧縮力、又は伸長力を加える構成の加速度計及び製造方法が開示されてい
る。
この加速度計は、図9の断面図に示すように、検知軸119に沿って可動するマス11
6が、屈曲部118によって支持体117に結合されるように構成されている。屈曲部1
18を跨ぐようにマス116と支持体117との間に接続された一対の力検知クリスタル
121、122は、加えられた力に応じて周波数が変動する。これらの力検知クリスタル
121、122は、周波数発振器123、124で励振され、2つの発振器の信号が加算
回路126に入力され、2つの周波数の差に対応した出力信号を出力する。
加速度計は、水晶(石英結晶)等で形成された5つのディスク状素子が、検知軸に沿っ
て互いに積層されて構成されている。即ち、加速度計は、図10に示す中央素子127と
、中央素子127の両側に配置される図11に示す一対のトランスジューサ素子128と
、これらトランスジューサ素子128の両外側の一対の蓋(図示せず)と、を有している
。ここで、図8(a)は中央素子127の平面図であり、同図(b)はQ−Qにおける断
面図である。
中央素子127は、図10に示すように固定部134と、質量を有する可動部(震性マ
ス)133とを備えている。可動部33は、検知軸に対して直交する方向へ延びた丁番軸
137の回りに可動できるように、一対の屈曲部136によって固定部134に取りつけ
られている。可動部133と固定部134は、固定部134が取りつけられる載置リング
139の内部に配置される。隔離リング141は、この載置リング139の外側に同心的
に配置されており、フレキシブルなアームが、載置リング139と隔離リング141とを
接続している。中央素子は一体構造として形成されている。
トランスジューサ素子128は、図11の平面図に示すように載置リング146を有し
、この内部には、力検知素子(クリスタル)147と結合プレート148が配置される。
力検知素子147は、4つのリンク152から成る四辺形フレーム149の一方の相対す
る対角に、双音叉型圧電振動素子151を連接し、他方の相対する対角にパッド154、
156を備えている。一方のパッド154は結合プレート148と一体的に形成され、他
方のパッド156は載置リング146と一体的に形成されている。
2つのトランスジューサ素子128の各結合プレート148は、中央素子127の可動
部133の両主表面138と接着剤によって結合され、トランスジューサ素子の載置リン
グ146は接着剤によって中央素子127の載置リング139に接合される。
加速度計は、一方の側に窪みを有し円形に形成された2個の蓋を有しており、この蓋の
窪みは各トランスジューサ素子128に対面しており、蓋の周辺は接着剤によってトラン
スジューサ素子128の載置リング146に接合されている。各窪みの深さ1ミルであり
、トランスジューサ・プレートの外部表面と窪みの底壁の間にガス・フィルムが形成され
る。底壁は可動部(震性マス)133の制振部材として機能し、ガス・フィルムはマスの
動きを制動すべく圧縮されると開示されている。
特許第2851566号
しかしながら、特許文献1に開示されている加速度計は、1つの中央素子127と、2
つのトランスジューサ素子128と、2つの蓋を用いて構成され、部品点数が多すぎると
いう問題があった。更に、中央素子127及びトランスジューサ素子128は極めて複雑
な構造をしており、これらの素子の歩留まりも低いことが想定され、組み立てられた加速
度の調整に多くの工数を要する虞もあり、加速度計のコストも極めて高価になるという問
題があった。
また、加速度計内部に制動用のガスが封入されているので、トランスジューサ素子12
8の振動素子151のQ値が劣化し、発振回路で励振しずらいという問題があった。
また、マス116と支持体117との間に接続された一対の力検知クリスタル121、
122の夫々の主面を、検知軸119方向と正確に直交させることは、極めて難しいとい
う問題もあって。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、構造が単純で力検出感が高く、製
造コストの低減が可能な慣性センサー、及び慣性センサー装置を提供することにある。特
に、基台を用いることにより、慣性センサーのパッケージの底面と、支持基板の主面とを
平行になるように構成し、且つ基台に圧電デバイスを一体的に形成して、この圧電デバイ
スを用いて性能を改善した慣性センサー装置を提供することを目的としている。
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本発明の慣性センサーは、振動型の慣性センサーチップと、該慣性センサ
ーチップを支持台を介して片持ち梁の状態で搭載する基台と、前記慣性センサーチップと
前記基台とを同一空間内に収容する空間を備えたパッケージと、を備え、前記基台は、圧
電デバイスを一体的に備えていることを特徴とする慣性センサーである。
基台の一方の端部の上面に支持台を介して慣性センサーチップの一方の端部を搭載する
際に、基台の他方の端部の上面に支持台と同一厚さのスペーサー(錘を貼り付ける場合は
、第2基板片の下側に貼り付ける錘の厚さと、スペーサーの厚さとの和が支持台の厚さと
同じとする)を載せ、その上に慣性センサーチップの他方の端部を載置する。支持台とス
ペーサーを用いることにより、慣性センサーチップの主面の方向の中心線と、基台面とを
平行に維持して接着・固定できるので、力検出軸に対し慣性センサーチップを正確に直交
させることができるという効果がある。更に、基台と一体的に圧電デバイス(圧電振動素
子)を形成しているので、慣性センサー装置を構成するときにこの圧電デバイスを、基準
振動素子として用いることも、又は慣性センサーチップの温度補償用に用いることもでき
るという効果がある。
[適用例2]また、慣性センサーは、前記慣性センサーチップが、圧電センサーと、該
圧電センサーを支持する第1支持面及び第2支持面を有した支持基板と、を備え、前記圧
電センサーは、検知軸方向へ加わる力に応じた電気信号を生成する圧電センサー要素と、
前記圧電センサー要素を前記支持基板上に支持するために前記第1支持面及び第2支持面
に夫々固定される第1被固定部及び第2被固定部と、前記圧電センサー要素に対して前記
第1被固定部及び前記第2被固定部を夫々連結する第1乃至第4の梁を有する環状梁と、
を備え、前記支持基板は、前記第1被固定部を固定する前記第1支持面を有するとともに
該第1支持面と対向する他面を前記支持台により支持された固定側の第1基板片と、該第
1支持面の面方向に並置され且つ前記第2被固定部を支持する前記第2支持面を備えた可
動側の第2基板片と、前記第1基板片と前記第2基板片の対向する側端縁間を連結して該
第2基板片を厚さ方向へ揺動させる蝶番部と、を備え、前記圧電センサー要素は、前記検
知軸方向と直交する方向へ延びる細長い構成であり、且つ該センサー要素の短手方向中心
部が前記蝶番部の短手方向幅内に位置するように前記蝶番部の長手方向に沿って前記支持
面から離間配置されており、前記第1の梁は、前記第1被固定部と前記圧電センサー要素
の長手方向一端部とを連結し、前記第2の梁は、前記第1被固定部と前記圧電センサー要
素の長手方向他端部とを連結し、前記第3の梁は、前記第2被固定部と前記圧電センサー
要素の長手方向一端部とを連結し、前記第4の梁は、前記第2被固定部と前記圧電センサ
ー要素の他方の端部とを連結することを特徴とする適用例1に記載の慣性センサーである
支持基板は、固定側の平板状の第1基板片と、可動側の平板状の第2基板片と、両者を
連結する蝶番とを備えている。圧電センサーは、第1の梁乃至第4の梁が形成する平行四
辺形状の環状梁と、環状梁の一方の対角に第1被固定部及び第2被固定部と、他の対角に
連結された圧電センサー要素と、を備えている。両者とも平板状の圧電基板を用い、フォ
トリソグラフィ技術を用いたエッチング加工法を適用して寸法精度の良い支持基板と圧電
センサーとが形成でき、これら用いて小型で低コストの加速度センサーが量産可能になる
という効果がある。その上、慣性センサーは第1の梁乃至第4の梁が形成する環状梁は、
加わる力の方向を90度変換すると共に、力を増大するように作用するので、小さな加速
度も検出でき(高感度)、検出精度が高く再現性のある環状梁センサーが得られるという
効果がある。
[適用例3]また、慣性センサーは、前記第1支持面及び第2支持面と直交する方向か
ら見た前記第1乃至第4の梁は、夫々全長に渡って同一幅の細幅帯状をなしていることを
特徴とする適用例1又は2に記載の慣性センサーである。
第1の梁乃至第4の梁を同一幅の細幅帯状に形成することにより、加わる力の伝達効率
がよく、小さな力も高精度に検出でき、また再現性よいという効果がある。
[適用例4]また、慣性センサーは、前記第1基板片及び前記第2基板片と前記蝶番部
とが一体的に形成され、且つ前記第1基板片の前記第1支持面と前記第2基板片の前記第
2支持面とが同一平面上にあることを特徴とする適用例1乃至3に記載の慣性センサーで
ある。
フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工法で、圧電基板から第1基板片及び第
2基板片と蝶番部とを、一体的に形成することにより、各部の寸法が精度よく形成でき、
慣性センサーの検出感度と検出精度を改善できるという効果がある。また、第1基板片の
第1支持面と第2基板片の第2支持面とを同一平面上にすることができ、支持基板と圧電
センサーとの接着による歪を最小にし、慣性センサーの歩留まりと、検出精度の再現性を
改善するという効果がある。
[適用例5]また、慣性センサーは、前記圧電センサー要素の短手方向中心部の位置が
、前記蝶番部の短手方向幅中心部と一致していることを特徴とする適用例1乃至4の何れ
かに記載の慣性センサーである。
圧電センサー要素の短手方向中心部と、蝶番部の短手方向幅中心部とをほぼ一致させる
ことにより、慣性センサーの感度(加えられた力に対する圧電センサー要素の周波数変化
量)が最も良くなるという効果がある。
[適用例6]また、慣性センサーは、前記第1乃至第4の梁は、いずれも直線状であり
、前記第1被固定部において前記第1の梁と前記第2の梁とのなす角度、及び前記第2被
固定部において前記第3の梁と前記第4の梁とのなす角度は、夫々鈍角であることを特徴
とする適用例1乃至5の何れかに記載の慣性センサーである。
第1の梁と第2の梁とのなす角度、及び第3の梁と第4の梁とのなす角度を鈍角とする
ことにより、第1の梁と第3の梁とのなす角度、及び第2の梁と第4の梁とのなす角度が
鋭角になる。この平行四辺形状の環状梁により、第1被固定部と第2被固定部とにかかる
力の方向を90度変換し、且つ力の大きさを増大できるという効果がある。
[適用例7]また、慣性センサーは、前記慣性センサーチップの前記圧電センサー要素
と前記圧電デバイスとが同一構造であることを特徴とする適用例1乃至6の何れかに記載
の慣性センサーである。
慣性センサーチップの圧電センサー要素と、基台に一体的に形成した圧電デバイス(圧
電振動素子)との構造を同一にすることにより、圧電デバイス(圧電振動素子)を基準振
動素子として慣性センサー装置に用いる場合に、両者の周波数を近接させて信号処理でき
、利用価値が高いという効果がある。また、両者を同一構造とすることにより、両者の温
度特性がほぼ同じになり、慣性センサーチップの温度補償を行う際に補償が容易になると
いう効果がある。
[適用例8]また、慣性センサーは、前記圧電デバイスが片持ち梁構造であることを特
徴とする適用例1乃至7の何れかに記載の慣性センサー。
基台に一体的に形成する圧電デバイス(圧電振動素子)を片持ち梁構造とすることによ
り、両持ち梁構造の場合に比べて保持部からの歪等の影響が少なく、CI値(圧電デバイ
スの等価抵抗値)を小さく、且つ温度特性を本来の特性、即ち歪の影響のない温度特性に
することができるという効果がある。
[適用例9]また、慣性センサーは、前記基台が、圧電基板をエッチングにより加工す
ることにより形成されていることを特徴とする適用例1乃至8の何れかに記載の慣性セン
サーである。
フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工法を適用して基台を構成することにより
、平坦で寸法精度の良い基台が容易に得られ、小型で低コストの慣性センサーの量産が可
能になるという効果がある。その上、基台と一体的に形成される圧電デバイスを基準振動
素子、又は温度補償用の素子として用いることができるという効果がある。
[適用例10]また、慣性センサーは、前記慣性センサーチップが、前記第1支持面及
び第2支持面が検出すべき力の方向に対して直交するように構成されていることを特徴と
する適用例1乃至9の何れかに記載の慣性センサーである。
慣性センサーは、基台上の両端部に支持台とスペーサーとを載置し、支持台上に慣性セ
ンサーチップの一方の端部を、スペーサー上に他方の端部を載せて、構成するので、支持
台の厚さと、スペーサーの厚さとを同一とすることにより、基台の主面と、慣性センサー
チップの主面方向の中心線とを平行とすることができる。そのため、検出すべき力の方向
に対し、圧電センサーを直交させることが可能となり、検出すべき力を正確に検出できる
という効果がある。
[適用例11]また、慣性センサーは、前記慣性センサーチップが、ジャイロセンサー
素子であることを特徴とする慣性センサーである。
圧電デバイスを一体的に備えている基台表面の一方の端部に支持台を、他方の端部にス
ペーサーを載せる。支持台の上面に2つの音叉型振動素子の基部を互いの振動腕が平行に
なるように併置し、スペーサーの上面に振動腕が載るようにする。音叉型振動素子の基部
が支持台の上面に固定された後、スペーサーを抜き去ると、基台の表面と音叉型振動素子
の主面とが平行になる。このように所定の座標軸に対し、正確に音叉型振動素子を配置す
ることにより、感応軸である中心線と直交した面内に角速度の変化が生じた場合に、音叉
型振動素子の円振動の周波数を正確に測定できるという効果がある。更に、基台と一体的
に形成した圧電デバイスを音叉型振動素子の温度補償に用いることができるという効果が
ある。
[適用例12]本発明の慣性センサー装置は、適用例1乃至10の何れかに記載の慣性
センサーと、前記慣性センサーの前記圧電センサー要素と前記基台の前記圧電デバイスを
励振する2つの発振回路と、該2つの発振回路の出力周波数をカウントする2つのカウン
ターと、該2つのカウンターの信号を処理する演算回路を有するICと、を備えたことを
特徴とする慣性センサー装置である。
支持基板及び圧電センサーを備えた慣性センサーチップを、水晶基板にフォトリソグラ
フィ技術を用いたエッチング加工法を適用して形成し、且つ圧電センサー要素を双音叉型
水晶振動素子として慣性センサーを構成する。この慣性センサーと、発振器回路、カウン
ター、演算機能を備えたICとで慣性センサー装置を構成することにより、力の検出感度
が大幅に改善され、検出精度、再現性、温度特性、エージング等の優れた慣性センサー装
置が実現できるという効果がある。
圧電デバイス(圧電振動素子)は、慣性センサー装置の基準周波数源として用いること
も、圧電センサー要素の温度補償用として用いることもできるという効果がある。
本発明に係る加速度センサー1の構造を示した概略断面図。 パッケージを省略した加速度センサー1’の構造を示した概略図であり、(a)は平面図、(b)は断面図、(c)は基台の平面図。 双音叉型圧電振動素子を説明する図で、(a)は振動モードの平面図、(b)は振動腕に形成した励振電極と、ある瞬間に発生する電荷の符号を示す図、(c)は励振電極の結線図。 第1乃至第4の梁が形成する環状梁の作用を説明する概略図。 (a)、(b)、(c)は、夫々圧電センサー要素と蝶番部との相互の位置関係を示す要部平面図。 本発明の慣性センサー装置の構成を示すブロック図。 パッケージを省略したジャイロセンサー素子の構成を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は断面図、(c)は底面図。 ジャイロセンサー素子の構成を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は断面図。 従来の加速度計の構成を示す模式的断面図。 従来の加速度計の中央素子の構成を示す、(a)は平面図、(b)は断面図。 従来の加速度計のトランスジューサ素子の構成を示す平面図。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施
形態に係る慣性センサー1の構成を示す概略断面図である。慣性センサー1は、振動型の
慣性センサーチップ3と、慣性センサーチップ3を支持台4を介して片持ち梁の状態で搭
載すると共に圧電デバイス(圧電振動素子)を一体的に有している基台5と、慣性センサ
ーチップ3と基台5とを同一空間内に収容する空間を備えたパッケージ7と、を備えてい
る。
パッケージ7は、凹所を有したパッケージ本体7aと蓋体7bとからなり、パッケージ
本体7aの内部空間を密閉している。パッケージ本体7aの外底面には外部端子7cがあ
り、慣性センサーチップ3及び基台5に設けた圧電デバイスと導通している。
図2は、パッケージ7を省略した慣性センサー1’(パッケージに収容したものを慣性
センサー1、パッケージを省略したものを慣性センサー1’と称す)の構成を示す概略図
であり、同図(a)は平面図、同図(b)はQ−Qにおける断面図、同図(c)は基台の
平面図である。
慣性センサーチップ3は、圧電センサー10と、圧電センサー10を支持する第1支持
面22a及び第2支持面24aを有した支持基板20と、を備えている。
圧電センサー10は、検知軸9方向へ加わる力に応じた電気信号を生成する圧電センサ
ー要素11と、圧電センサー要素11を支持基板20上に支持するために第1支持面22
a及び第2支持面24aに夫々固定される第1被固定部14a及び第2被固定部14cを
有する環状梁12と、を備えている。
環状梁12は、実施形態の場合、4つの辺の長さがほぼ等しい平行四辺形であり、一方
の対角部に第1被固定部14a及び第2被固定部14cが配置され、他方の対角部に第1
基部14b及び第2基部14dが配置されている。第1の梁12aは、第1被固定部14
aと第1基部14bとを連結し、第2の梁12bは、第1被固定部14aと第2基部14
dとを連結している。第3の梁12cは、第2被固定部14cと第1基部14bとを連結
し、第4の梁12bは、第2被固定部14cと第2基部14dとを連結している。第1の
梁12a乃至第4の梁12dが平行四辺形を形成している。更に、第1被固定部14aの
環状梁12の外側から圧電センサー要素11と平行に一対の引出片16a、16bが延出
している。引出片16a、16b上には、後述する圧電センサー要素の励振電極から延出
するリード電極が形成されている。
圧電センサー10の第1被固定部14a及び第2被固定部14cは、支持基板4の第1
支持面22a及び第2支持面24aに固定され、第2基板片24の揺動を、第1の梁12
a乃至第4の梁12d介して圧電センサー要素11に伝達するように構成されている。
第1の梁12a乃至第4の梁12dは、いずれも直線状であり、第1被固定部14aに
おいて第1の梁12aと第2の梁14bとのなす角度、及び第2被固定部14cにおいて
第3の梁12cと第4の梁12dとのなす角度は、夫々鈍角であるように構成する。つま
り、第1基部14bにおける第1の梁12aと第3の梁14cとのなす角度θと、第2基
台部14dにおける第2の梁12bと第4の梁14dとのなす角度θと、が鋭角である環
状梁12は、第1被固定部14a及び第2被固定部14cに加わる力の方向を90度変換
し、力の大きさを増大して圧電センサー要素11に加える働きをする。角度θにより力の
増大率は変化する。また、第1支持面22a及び第2支持面24aと直交する方向から見
た第1の梁12a乃至第4の梁12dは、夫々全長に渡って同一幅の細幅帯状をなしてい
る。
支持基板20は、圧電センサー10の第1被固定部14aを固定する第1支持面22a
を有するとともに第1支持面22aに対し裏側に相当する他面を支持台4により支持され
た固定側の第1基板片22と、第1支持面22aの広がり方向に並置され、且つ第2被固
定部14cを支持する第2支持面24aを備えた可動側の第2基板片24と、第1基板片
22と第2基板片24の対向する側端縁間を連結して第2基板片24を厚さ方向へ揺動さ
せる蝶番部26と、を備えている。更に、必要に応じて図2(b)に示すように、第2基
板片24の上下面の一部には夫々錘28a、28bを貼り付ける。
圧電センサー要素11の長手方向と直交する方向の蝶番部26の断面形状は矩形状、台
形状、円弧状等であり、支持基板20の厚さ方向の少なくとも一方に形成されている。
第1基板片22及び第2基板片24と蝶番部26とは、一体的に形成され、且つ第1基板
片22の第1支持面22aと第2基板片24の第2支持面24aとは同一平面上にある。
なお、第1支持面22aと第2支持面24aとが同一平面上でなくとも良く圧電センサ
ー要素11が搭載可能な範囲であれば第1支持面22aの高さと第2支持面24aの高さ
に差があっても構わない。
基台5は、図2(b)の慣性センサー1’の断面図、及び同図(c)の平面図に示すよ
うに、矩形平面状の圧電基板5の一部にフォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工
で、空間部5aと圧電デバイス(圧電振動素子)6とを形成した基板である。圧電振動素
子6は、本実施形態の場合、片持ち梁構造の双音叉型圧電振動素子であり、一対の基部6
a、6b及び基部6a、6b間を連設する一対の振動腕6c、6dを備えた圧電基板と、
圧電基板の振動領域上に形成した励振電極と、を備えている。
圧電振動素子6は、慣性センサー1’を例えば慣性センサー装置として用いる際に、基
準信号の発生源として用いることができる。
また、図2(b)に示すように圧電基板5の板厚に対して圧電振動素子6の厚さを薄く
形成した場合であれば、圧電基板5の底面(パッケージ本体7aの底面と対向する側の面
)に対して圧電振動素子6を奥まった位置に構成することができる。そしてこれにより検
知軸9に沿って基部6aが動揺したとしても圧電振動素子6がパッケージ本体7aの底面
に衝突し破壊してしまうことを防止することが可能である。
なお、圧電基板5の板厚と圧電振動素子6の厚さを等しくし形成しても構わない。この
場合、パッケージ本体7aの底面と圧電基板5の底面とを接合する際にパッケージ本体7
aの底面と圧電基板5の底面との間に隙間ができるように接着剤などの媒体を挟めばよい
圧電センサー要素11は、検知軸9方向と直交する方向へ延びる細長い構成であり、且
つセンサー要素11の短手方向中心部が蝶番部26の短手方向幅内に位置するように蝶番
部26の長手方向に沿って支持面から離間配置されている。
圧電センサー要素11は、実施形態の場合、双音叉型圧電振動素子であり、図2(a)
に示すように一対の基部片15a、15b間を一対の振動腕17a、17bが連接した構
造をしている。
圧電センサー要素11は、環状梁12の第1基部14b及び第2基部14dに対して、
夫々第1支持片18a及び第2支持片18bを介して連結され、環状梁12の内部におい
てこれと一体となり、圧電センサー10を構成している。圧電センサー要素11は、慣性
センサー1の検知軸方向9と直交する方向へ延びる細長い構成であり、圧電センサー10
の第1被固定部14a及び第2被固定部14cを、支持基板20の第1支持面22a及び
第2持面24aに支持・固定する際に、圧電センサー要素11の短手方向中心部が、支持
基板20の蝶番部26の短手方向幅内に位置するように、蝶番部26の長手方向に沿って
第1支持面22a及び第2支持面24aから離間して配置されている。望ましくは、圧電
センサー要素11の短手方向中心部と、蝶番部26の短手方向幅中心部とがほぼ一致して
いることである。
圧電センサー要素11が、双音叉型圧電振動素子で構成される場合について、図3を用
いて簡単に説明する。
双音叉型圧電振動素子11は、図3(a)に示すような一対の基部15a、15b及び
基部15a、15b間を連設する一対の振動腕17a、17bを備えた圧電基板からなる
応力感応部と、圧電基板の振動領域上に形成した励振電極と、を備えている。図3(a)
の破線は双音叉型圧電振動素子11の振動姿態を示す平面図である。双音叉型圧電振動素
子11の振動モードが、一対の振動腕17a、17bの長手方向の中心軸に対して、互い
に対称な振動モードで振動するように励振電極を配置する。図3(b)は振動腕17a、
17bに形成した励振電極と、ある瞬間に励起される励振電極上の電荷の符号を示した平
面図である。また、図2(c)は励振電極の結線を示す模式断面図である。
双音叉型圧電振動素子11、例えば双音叉型水晶振動素子は、伸張・圧縮応力に対する
感度が良好であり、高度計用、或いは深度計用の応力感応素子として使用した場合には、
分解能力が優れているために僅かな気圧差から高度差、深度差を知ることができる。
双音叉型水晶振動素子の周波数温度特性は、上に凸の二次曲線であり、その頂点温度は
水晶結晶のX軸(電気軸)の回りの回転角度に依存する。一般的には頂点温度が常温(2
5℃)になるように各パラメータを設定する。
双音叉型水晶振動素子の一対の振動腕に外力Fを加えたときの共振周波数fFは式(1
)のように表わされる。
F=f0(1−(KL2F)/(2EI))1/2 (1)
ここで、f0は外力がないときの双音叉型水晶振動素子の共振周波数、Kは基本波モー
ドによる定数(=0.0458)、Lは振動ビームの長さ、Eは縦弾性定数、Iは断面2
次モーメントである。断面2次モーメントIはI=dw3/12より、式(1)は式(2
)のように変形することができる。ここで、dは振動ビームの厚さ、wは幅である。
F=f0(1−SFσ)1/2 (2)
但し、応力感度SFと、応力σとはそれぞれ次式で表される。
F=12(K/E)(L/w)2 (3)
σ=F/(2A) (4)
ここで、Aは振動ビームの断面積(=w・d)である。
以上の式から双音叉型水晶振動子に作用する力Fを圧縮方向のとき負、伸張方向(引張
り方向)を正としたとき、力Fと共振周波数fFの関係は、力Fが圧縮力で共振周波数fF
が減少し、伸張(引張り)力では増加する。また応力感度SFは振動ビームのL/wの2
乗に比例する。
図2に示した圧電センサー要素11は、上記の水晶基板を用いた双音叉型水晶振動子に
限らず、伸張・圧縮応力によって周波数が変化する振動素子であればどのような振動素子
でもよい。例えば振動体に駆動部を接着した振動素子、シングルビーム振動素子、厚み滑
り振動素子、SAW振動素子等を用いることが可能である。
慣性センサー1’の組み立ての一例は、支持基板20の第1支持面22a、及び第2支
持面24aに接着剤を塗布し、それらの上に圧電センサー10の第1被固定部14a、及
び第2被固定部14cを夫々載置し、接着・固定して、慣性センサーチップ3を構成する
。接着剤としては、例えば残留歪の少ない低融点ガラス等を用いる。慣性センサー1’の
感度を上げる必要がある場合には、接着剤を用いて支持基板20の第2基板片24の上下
面の一部に錘28a、28bを接着・固定し、第2基板片24の質量を増す等の手段をと
る。
そして、第1基板片22の第1支持面22aと対向する裏面に接着剤を塗布し、所定の
形状寸法の支持台4の表面を接着・固定する。基台5の一方の端部に接着剤を塗布し、他
方の端部に所定の厚さを有するスペーサー8を載置する。基台5の一方の端部の接着剤を
塗布した位置に、支持台4の裏面を載置するとともに、スペーサー8の上面には錘28b
の裏面が接し、基台5の上下面と支持基板20の主面(第1及び第2支持面)方向の中心
線とが平行になるようにして、接着剤を硬化させる。接着剤が硬化した後、スペーサー8
を基台5と錘28bとの間から抜き去る。慣性センサー1’の基台5の上下面と、支持基
板20の主面の中心線とが平行な状態を確認した後、図1の断面図に示すように、パッケ
ージ本体7aの内部底面に収容し、蓋体7bにて封止し内部を真空にして、慣性センサー
1を完成する。
例えば、慣性センサー1を加速度計に用いる際に、慣性センサー1のパッケージの外底
面と支持基板20の主面の中心線とが平行であることが、測定すべき検出軸方向の加速度
を正確に測定するのに重要な要因であり、測定誤差を最小限にする重要な条件である
環状梁12の動作について、図4に示す模式図を用いて説明する。第2被固定部14c
に−X軸方向(図中左方)への力(ベクトル)faが、第1被固定部14aに+X軸方向
(図中右方)への力(ベクトル)fbが、作用するものとする。−X軸方向の力faは、
ベクトルの平行四辺形の法則により、第3の梁12cの方向の力fa2と、第4の梁12
dの方向の力fa1とに分解され、+X軸方向の力fbは、第1の梁12aの方向の力f
b2と、第2の梁12bの方向の力fb1とに分解される。第2被固定部14c及び第1
被固定部14aに作用するこれらの力fa1、fa2、fb1、fb2は、環状梁12の
第1基部14bに、第3の梁12cの方向の力fa2と第1の梁12aの方向の力fb2
とが、第2基部14dに、第4の梁12dの方向の力fa1と第2の梁12bの方向の力
fb1とが、作用するのと等価である。
第1基部14bに働く力fa2とfb2を、平行四辺形の法則により合成すると力F2
となる。同様に第2基部14dに働く力fa1とfb1とを合成すると力F1となる。
環状梁12の第1被固定部14a及び第2被固定部14cに作用する力fa、fbは、
第1基部14b及び第2基部14dに作用する力F2とF1と等価である。つまり、環状
梁12は、力の方向を90度変換させると共に、力の大きさを増大させる機能を有してい
る。
本発明の慣性センサー1を加速度センサーとして用いる場合の動作について説明する。
慣性センサー1に検出軸9(Z軸)方向の加速度α(+Z軸方向)が印加されると、支持
基板4の第2支持片24には慣性の力F(=m×−α、mは第2支持片24の質量)が働
き、この力Fにより第2支持片24は蝶番部26から−Z軸方向に撓むことになる。第2
支持片24が−Z軸方向に撓むと、第1被固定部14aは、第1基板片22に固定されて
いるので、+X軸方向の力が加わる。第2支持片24に固定された第2被固定部14cに
は、−X軸方向に力が作用する。つまり、第2被固定部14cには−X軸方向の力fが、
第1被固定部14aには+X軸方向の力fが、作用することになる。環状梁12の第1被
固定部14a及び第2被固定部14cに互いに逆向きで同じ大きさの力fがX軸方向に働
くと、図4で説明したように、第1基部14b及び第2基部14dにはY軸方向で互いに
環状梁12の中心部に向かう力Fが働く。この力Fにより、圧電センサー要素11は圧縮
力が加わる。圧電センサー要素11が、例えば双音叉型圧電振動素子の場合にはその周波
数が減少する。
また、慣性センサー1に−Z軸方向の加速度αが印加されると、第2支持片24は蝶番
部26から+Z軸方向に撓み、圧電センサー要素11には伸長力(引張力)が加わる。圧
電センサー要素11が双音叉型圧電振動素子の場合には、その周波数が高くなる。
圧電センサー要素11の周波数の増減により加速度αの方向が検出でき、周波数の変化
量から加速度αの大きさが検出できる。
図5(a)、(b)、(c)は慣性センサー1の要部である支持基板20の蝶番部26
と、第1基板片22と第2基板片24とに支持・固定された圧電センサー10と、の相互
の位置関係を示した要部平面図である。図5(a)は、蝶番部26の長手方向の中心線が
、圧電センサー要素11の長手方向の中心線から図中左方にずれた場合の平面図である。
図5(b)は、蝶番部26の長手方向の中心線と、圧電センサー要素11の長手方向の中
心線とがほぼ一致する場合の平面図である。図5(c)は蝶番部26の長手方向の中心線
が、圧電センサー要素11の長手方向の中心線から図中右方へずれた場合の平面図である

図5(a)、(b)、(c)の夫々の場合のセンサー感度(同一の力を加えた場合の周
波数変化度)を、有限要素法を用いてシミュレーションした。その結果、図5(b)に示
すように慣性センサー1を構成した場合、即ち 圧電センサー要素11の短手方向中心部
と、蝶番部26の短手方向幅中心部とをほぼ一致させた場合が、環状梁12の各梁に均等
に応力が加わり、且つ蝶番部26の中央部に応力が集中し、センサー感度が最も大きいこ
とが判明した。図5(a)、(c)の場合は、環状梁12の各梁に加わる応力は均等では
なく、且つ蝶番部26にかかる応力も中央より端の方に分散し、センサー感度も小さくな
ることが分かった。
これに対し、特許第2851566号公報では、その図4に示されているように、蝶番
軸(蝶番の中心線)と、振動枝(双音叉型振動子)の長手方向の中心線とが離れており、
本発明の加速度センサーと大きく異なる。また、梁の形状も異なる。
以上においては、第1の梁12a乃至第4の12dの形成する環状梁12の形状が平行
四辺形である場合について説明したが、環状梁12はこれに限定するものではない。第1
の梁12a及び第1被固定部14aと、第2の梁12b及び第1被固定部14aを夫々コ
字状とし、第3の梁12c及び第2被固定部14cと、第4の梁14d及び第2被固定部
14cとがコ字状に連結していてもよい。すなわち環状梁12が中空の略正方形または長
方形であり、正方形または長方形の角の部分を構成するように第1の梁12a乃至第4の
梁12dが屈曲または屈折した構成であっても良い。
また、第1の梁12a乃至第4の12dは、いずれも円弧状とし、第1の梁12aと第
2の梁12b、及び第3の梁12cと第4の梁12dは、夫々半円状、半楕円状、或いは
半長円状に形成されていてもよい。
以上何れの場合も、第2基板片に加わる力の方向を90度変換し、且つ力の大きさを増
大するという効果がある。
基台5、圧電センサー10及び支持基板20の製造法の一例は、平板状の圧電基板にフ
ォトリソグラフィ技法とエッチング手段を適用して製造する方法である。更に圧電センサ
ー10の場合は蒸着法を用いて電極及びリード電極、パッド電極等を形成する。圧電基板
としては、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ランガサイト等の圧電基板が
ある。例えば水晶基板(水晶ウエハー)を用いる場合には、フォトリソグラフィ技術を用
いたエッチング加工法については長年の実績があり、精度のよい圧電センサー10及び支
持基板20の量産化が容易である。
慣性センサーチップ3の一方の端部を基台5の一方の端部の上面に支持台4を介して搭
載する際に、基台5の他方の端部の上面に支持台4と同一厚さのスペーサー8(錘28b
を貼り付ける場合は錘28bの厚さと、スペーサー8の厚さとの和が支持台4の厚さと同
じとする)を載せ、その上に慣性センサーチップ3の他方の端部を載置する。支持台4と
スペーサー8を用いることにより、慣性センサーチップ3の主面の方向の中心線と、基台
5面とを平行に維持して接着・固定できるので、力検出軸9に対し慣性センサーチップを
正確に直交させることができるという効果がある。更に、基台5と一体的に圧電デバイス
(圧電振動素子)6を形成しているので、慣性センサー装置を構成するときにこの圧電デ
バイス6を、基準振動素子として用いることも、又は慣性センサーチップの温度補償用に
用いることもできるという効果がある。
慣性センサー1は、基台5上の両端部に支持台4とスペーサー8とを載置し、支持台4
上に慣性センサーチップの一方の端部を、スペーサー上に他方の端部を載せて、構成する
ので、支持台4の厚さと、スペーサー8の厚さ(錘28bを貼り付ける場合は錘28bの
厚さと、スペーサー8の厚さとの和が支持台4の厚さと同じとする)とを同一とすること
により、基台5の主面と、慣性センサーチップ3の主面方向の中心線とを平行とすること
ができる。そのため、検出すべき力の方向に対し、圧電センサー10を直交させることが
可能となり、検出すべき力を正確に検出できるという効果がある。
また、基台5上に圧電センサー10を搭載した状態のものをパッケージ本体7aに収容
するようにした製造方法を採用することで、パッケージ本体7aが凹形状であっても検出
すべき力の方向に対し、圧電センサー10を直交させることが容易にできるという効果が
ある。即ち、パッケージ本体7aが平板であればパッケージ本体7aの底面上に圧電セン
サー10を搭載する際にスペーサー8を使用し、且つこれを圧電センサー10にダメージ
が発生しないようにX軸方向に抜き去ることも容易である。一方、凹形状であるパッケー
ジ本体7aに圧電センサー10を直接搭載する時にスペーサー8を使用して組み立てする
場合は、圧電センサー10を固定した状態においては、スペーサー8を引き抜く方向にパ
ッケージ本体7aの側壁があり、慣性センサー1が小型であるほど側壁とスペーサー8ま
での距離は近くなる。そのため、圧電センサー10にZ軸方向の過度な刺激を与えること
なくスペーサー8を抜き去ることは困難になる。従って、効率的に慣性センサー1を組み
立てるには一旦基台5に圧電センサー10を搭載し、スペーサー8を取り除いた後、パッ
ケージ本体7aに圧電センサー10を収容した方が好ましい。
フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工法を適用して基台5、圧電センサー1
0及び支持基板20を構成することにより、寸法精度の良い基台5、圧電センサー10及
び支持基板20が形成でき、これらを用いて小型で低コストの慣性センサー1が量産可能
になるという効果がある。
第1の梁12aと第3の梁12cとのなす角度、及び第2の梁12bと第4の梁12d
とのなす角度を鋭角にすることで、平行四辺形状の環状梁により、第1被固定部と第2被
固定部とにかかる力の方向を90度変換し、且つ力の大きさを増大できるという効果があ
る。そのため、小さな加速度も検出できる高感度で、精度が高く再現性のある加速度セン
サーが得られるという効果がある。
また、第1の梁12a乃至第4の梁12dを同一幅の細幅帯状に形成することにより、
加速度印加により生じる力の伝達効率がよく、小さく加速度を再現性よく検出することが
可能になるという効果がある。
また、基台と一体的に形成される圧電デバイスを基準振動素子、又は温度補償用の素子
として用いることができるという効果がある。
フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工法で、圧電基板から第1基板片22及
び第2基板片24と蝶番部26とを、一体的に形成することにより、第1基板片22の第
1支持面22aと第2基板片24の第2支持面24aとを同一平面上にすることができ、
支持基板と圧電センサーとの接着による歪を最小にし、慣性センサーの歩留まりと、検出
精度の再現性を改善するという効果がある。
また、圧電センサー要素11の短手方向中心部と、蝶番部26の短手方向幅中心部とを
ほぼ一致させることにより、慣性センサーの感度(同一の加速度が印加された場合の前記
圧電センサー要素の周波数変化量)が最も良くなるという効果がある。
基台5に一体的に形成する圧電デバイス(圧電振動素子)6を片持ち梁構造とすること
により、両持ち梁構造の場合に比べて保持部からの歪等の影響が少なく、CI値(圧電デ
バイスの等価抵抗値)を小さく、且つ温度特性を本来の特性、即ち歪の影響のない温度特
性にすることができるという効果がある。
図6は、上記の慣性センサー1を用いて慣性センサー装置40を構成した場合のブロッ
ク図である。慣性センサー装置40は、慣性センサー1と、慣性センサー1の圧電センサ
ー要素11を励振する発振回路51aと、基台5に形成した圧電デバイス(圧電振動素子
)6を励振する発振回路51bと、発振回路51a、51bの出力周波数をカウントする
2つのカウンター53a、53bと、該カウンター53の信号を処理する演算回路55を
有するIC50と、表示部56と、を備えた慣性センサー装置である。
支持基板20及び圧電センサー10を備えた慣性センサーチップ3を、水晶基板にフォ
トリソグラフィ技術を用いたエッチング加工法を適用して形成し、且つ圧電センサー要素
11を双音叉型水晶振動素子として慣性センサー1を構成する。この慣性センサー1と、
発振器回路51a、51b、カウンター53a、53b、演算回路55等の機能を備えた
IC50とで、慣性センサー装置40を構成することにより、力の検出感度が大幅に改善
され、検出精度、再現性、温度特性、エージング等の優れた慣性センサー装置が実現でき
るという効果がある。
圧電デバイス(圧電振動素子)6は、慣性センサー装置40の基準周波数源として用い
ることも、圧電センサー要素11の温度補償用として用いることもできるという効果があ
る。
本発明の慣性センサーは、加速度センサーに限らず、特開2006−201117公報
に開示された振動ジャイロ素子、振動ジャイロ素子の支持構造及びジャイロセンサー、特
開2008−82841公報に開示された角速度センサー素子及び角速度センサー等にも
適用できる。後者の角速度センサー素子及び角速度センサーに本発明を適用した例につい
て説明する。
図7は角速度センサー素子60’の概略図であり、同図(a)は平面図、同図(b)は
断面図、同図(c)は底面図である。角速度センサー素子60’は、2つの音叉型振動素
子62a、62bとこれら音叉型振動素子62a、62bを支持する支持台67とを有す
る慣性センサーチップ3と、圧電デバイス(圧電振動素子)66を一体的に備えた基台6
5と、を備えている。角速度センサー素子60’の組み立ては、基台65の主面の一方の
端部に接着剤を塗布し、その上に支持台67の裏面を載置すると共に、他方の端部に支持
台67と同一の厚さのスペーサー68を載置する。支持台67の表面に接着剤を塗布し、
この上に2つの音叉型振動素子62a、62bの夫々の基部63を、音叉型振動素子62
a、62bの夫々の振動腕が互いに平行になるように載置し、スペーサー68の上面に夫
々の振動腕の先端部を載せる。接着剤を硬化させた後、スペーサー68を抜き去ると、基
台65の主面と、音叉型振動素子62a、62bの主面と平行な中心線と、が平行な状態
で保持された角速度センサー素子60’が組み立てられる。
図8(a)は角速度センサー素子60(パッケージに収容した角速度センサー素子の符
号を60とする)の平面図であり、同図(b)は断面図である。
上記のように組み立てられた角速度センサー素子60’を、パッケージ本体70aの内
部底面に収容し、内部底面に形成された内部端子電極と、基台65に一体的に形成した圧
電デバイス66の励振電極から延出する引出電極のパッド電極と、を導電性接着剤で導通
接続すると共に、音叉型振動素子62a、62bの夫々の基部63に設けたパッド電極と
、パッケージ本体7aの台座7dに形成したパッド電極と、をボンディングワイヤ69で
接続し、パッケージ本体7aを蓋体7bで気密封止して角速度センサー素子60を完成す
る。パッケージ本体7aの外底面の外部端子7cと、内部の台座7dのパッド電極とは導
体配線により導通している。
基台65と一体的に形成された圧電デバイス(圧電振動素子)66は、基準の信号源と
して又、音叉型振動素子62a、62bの温度補償として用いることができる。
角速度センサー素子60の動作については、特開2008−82841に開示されてい
る。音叉型振動素子62a、62bが励振されると、円の回転方向が互いに逆方向の円振
動を行う。図7(a)に示す感応軸の中心線C1、C2と直交した面内で回転(角速度ω
)を受けると、音叉型振動素子62a、62bはコリオリ力を受け、一方の音叉型振動素
子は円振動の振幅が小さくなると共に、円振動の周波数が低下し、他方の音叉型振動素子
は円振動の振幅が大きくなると共に、円振動の周波数が増加する。
本発明により、パッケージ底面と音叉型振動素子62a、62bの主面方向の中心線と
を平行にすることができる。
圧電デバイスを一体的に備えている基台表面の一方の端部に支持台を、他方の端部にス
ペーサーを載せる。支持台の上面に2つの音叉型振動素子の基部を互いの振動腕が平行に
なるように併置し、スペーサーの上面に振動腕が載るようにする。音叉型振動素子の基部
が支持台の上面に固定された後、スペーサーを抜き去ると、基台の表面と音叉型振動素子
の主面とが平行になる。このように所定の座標軸に対し、正確に音叉型振動素子を配置す
ることにより、感応軸である中心線C1、C2と直交した面内に角速度の変化が生じた場
合に、音叉型振動素子の円振動の周波数を正確に測定できるという効果がある。更に、基
台と一体的に形成した圧電デバイスを音叉型振動素子の温度補償に用いることができると
いう効果がある。
1、1’…慣性センサー、3…慣性センサーチップ、4…支持台、5…基台、5a…空
間部、6…圧電デバイス(圧電振動素子)、6a、6b…基部、6c、6d…振動腕、7
…パッケージ、7a…パッケージ本体、7b…蓋体、7c…外部端子、7d…台座、8…
スペーサー、9…検知軸、10…圧電センサー、11…圧電センサー要素、12…環状梁
、12a…第1の梁、12b…第2の梁、12c…第3の梁、12d…第4の梁、14a
…第1被固定部、14b…第1基部、14c…第2被固定部、14d…第2基部、15a
、15b…基部片、16a、16b…引出片、17a、17b…振動腕、18a…第1支
持片、18b…第2支持片、20…支持基板、22…第1基板片、22a…第1支持面、
24…第2基板片、24a…第2支持面、26…蝶番部、28a…第1錘、28b…第2
錘、30…接着剤、40…加速度計、50…IC、51a、51b…発振回路、53a、
53b…カウンター、55…演算回路、56…表示部、60、60’ … 角速度センサー
素子、62a、62b…音叉型振動素子、63…基部、65…基台、66…圧電デバイス
(圧電振動素子)、67…支持台、68…スペーサー、C1、C2…感応軸の中心線

Claims (12)

  1. 振動型の慣性センサーチップと、該慣性センサーチップを支持台を介して片持ち梁の状
    態で搭載する基台と、前記慣性センサーチップと前記基台とを同一空間内に収容する空間
    を備えたパッケージと、を備え、
    前記基台は、圧電デバイスを一体的に備えていることを特徴とする慣性センサー。
  2. 前記慣性センサーチップは、圧電センサーと、該圧電センサーを支持する第1支持面及
    び第2支持面を有した支持基板と、を備え、
    前記圧電センサーは、検知軸方向へ加わる力に応じた電気信号を生成する圧電センサー
    要素と、前記圧電センサー要素を前記支持基板上に支持するために前記第1支持面及び第
    2支持面に夫々固定される第1被固定部及び第2被固定部と、前記圧電センサー要素に対
    して前記第1被固定部及び前記第2被固定部を夫々連結する第1乃至第4の梁を有する環
    状梁と、を備え、
    前記支持基板は、前記第1被固定部を固定する前記第1支持面を有するとともに該第1
    支持面と対向する他面を前記支持台により支持された固定側の第1基板片と、該第1支持
    面の面方向に並置され且つ前記第2被固定部を支持する前記第2支持面を備えた可動側の
    第2基板片と、前記第1基板片と前記第2基板片の対向する側端縁間を連結して該第2基
    板片を厚さ方向へ揺動させる蝶番部と、を備え、
    前記圧電センサー要素は、前記検知軸方向と直交する方向へ延びる細長い構成であり、
    且つ該センサー要素の短手方向中心部が前記蝶番部の短手方向幅内に位置するように前記
    蝶番部の長手方向に沿って前記支持面から離間配置されており、
    前記第1の梁は、前記第1被固定部と前記圧電センサー要素の長手方向一端部とを連結
    し、
    前記第2の梁は、前記第1被固定部と前記圧電センサー要素の長手方向他端部とを連結
    し、
    前記第3の梁は、前記第2被固定部と前記圧電センサー要素の長手方向一端部とを連結
    し、
    前記第4の梁は、前記第2被固定部と前記圧電センサー要素の他方の端部とを連結する
    ことを特徴とする請求項1に記載の慣性センサー。
  3. 前記第1支持面及び第2支持面と直交する方向から見た前記第1乃至第4の梁は、夫々
    全長に渡って同一幅の細幅帯状をなしていることを特徴とする請求項1又は2に記載の慣
    性センサー。
  4. 前記第1基板片及び前記第2基板片と前記蝶番部とが一体的に形成され、且つ前記第1
    基板片の前記第1支持面と前記第2基板片の前記第2支持面とが同一平面上にあることを
    特徴とする請求項1乃至3に記載の慣性センサー。
  5. 前記圧電センサー要素の短手方向中心部の位置が、前記蝶番部の短手方向幅中心部と一
    致していることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の慣性センサー。
  6. 前記第1乃至第4の梁は、いずれも直線状であり、
    前記第1被固定部において前記第1の梁と前記第2の梁とのなす角度、及び前記第2被固
    定部において前記第3の梁と前記第4の梁とのなす角度は、夫々鈍角であることを特徴と
    する請求項1乃至5の何れかに記載の慣性センサー。
  7. 前記慣性センサーチップの前記圧電センサー要素と前記圧電デバイスとが同一構造であ
    ることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の慣性センサー。
  8. 前記圧電デバイスが片持ち梁構造であることを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記
    載の慣性センサー。
  9. 前記基台は、圧電基板をエッチングにより加工することにより形成されていることを特
    徴とする請求項1乃至8の何れかに記載の慣性センサー。
  10. 前記慣性センサーチップは、前記第1支持面及び第2支持面が検出すべき力の方向に対
    して直交するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至9の何れかに記載の慣
    性センサー。
  11. 前記慣性センサーチップは、ジャイロセンサー素子であることを特徴とする慣性センサ
    ー。
  12. 請求項1乃至10の何れかに記載の慣性センサーと、
    前記慣性センサーの前記圧電センサー要素と前記基台の前記圧電デバイスとを励振する2
    つの発振回路と、
    前記2つの発振回路の出力周波数をカウントする2つのカウンターと、
    前記2つのカウンターの信号を処理する演算回路を有するICと、
    を備えたことを特徴とする慣性センサー装置。
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