JP2011174940A - Vibration gyro sensor - Google Patents

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Teruyuki Inaguma
輝往 稲熊
Kazuo Takahashi
和夫 高橋
Junichi Honda
順一 本多
Koji Suzuki
浩二 鈴木
Shigeto Watanabe
成人 渡邊
Shin Sasaki
伸 佐々木
Eiji Nakashio
栄治 中塩
Manabu Aizawa
学 相澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect vibration of two axes while realizing miniaturization, enhancement of characteristics and cost reduction. <P>SOLUTION: A vibration gyro sensor includes a base which is formed with a plurality of terminal parts, at least two vibrating elements which detect vibration in each axial direction, a single IC component which drives and detects at least two vibrating elements, and a support substrate which includes a first surface which forms a wiring pattern having the plurality of lands connected to the plurality of terminal parts of each vibrating element and the IC component, and a second surface formed reverse side of the first surface, while countering external substrate, which has the plurality of external connection terminals for reflow surface mounting of the vibration gyro sensor into the external land of the substrate. At least one base among at least two vibrating elements is mounted the corner position of the support substrate. When the first surface of the support substrate is divided into a first quadrant to a fourth quadrant, a part of mounting region of the IC component belongs to each quadrant. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、ビデオカメラの手振れ検知やバーチャルリアリティ装置における動作検知、カーナビゲーションシステムにおける方向検知などに用いられる角速度センサに関し、更に詳しくは、片持ち梁振動子を有する振動素子を備えた振動型ジャイロセンサに関する。   The present invention relates to an angular velocity sensor used for, for example, camera shake detection of a video camera, motion detection in a virtual reality device, direction detection in a car navigation system, and more specifically, vibration including a vibration element having a cantilever vibrator. The present invention relates to a type gyro sensor.

従来より、民生用の角速度センサとしては、片持ち梁の振動子を所定の共振周波数で振動させておき、角速度の影響によって生じるコリオリ力を圧電素子などで検出することによって角速度を検出する、いわゆる振動型のジャイロセンサが広く用いられている。   Conventionally, as a commercial angular velocity sensor, a cantilever vibrator is vibrated at a predetermined resonance frequency, and the angular velocity is detected by detecting a Coriolis force generated by the influence of the angular velocity with a piezoelectric element or the like. Vibration type gyro sensors are widely used.

振動型ジャイロセンサは、単純な機構、短い起動時間、安価で製造可能といった利点を有しており、例えば、ビデオカメラ、バーチャルリアリティ装置、カーナビゲーションシステムなどの電子機器に搭載され、それぞれ手振れ検知、動作検知、方向検知などをする際のセンサとして活用されている。   The vibration-type gyro sensor has advantages such as a simple mechanism, a short start-up time, and low-cost manufacturing. For example, it is mounted on electronic devices such as a video camera, a virtual reality device, and a car navigation system. It is used as a sensor for motion detection and direction detection.

従来の振動型ジャイロセンサは、振動素子が適宜の圧電材料を機械加工によって切り出し所定の形状に整形して製作されていた。振動型ジャイロセンサとしては、搭載される本体機器の小型軽量化、多機能高性能化に伴って、更なる小型化や高性能化が要求されているが、機械加工による加工精度の限界によって小型で高精度の振動素子を作製することが困難であった。   In the conventional vibration type gyro sensor, the vibration element is manufactured by cutting an appropriate piezoelectric material into a predetermined shape by machining. As the vibration type gyro sensor, further downsizing and high performance are required as the main body equipment to be mounted becomes smaller and lighter and multi-functional high performance, but it is small due to the limit of machining accuracy by machining. Therefore, it was difficult to manufacture a highly accurate vibration element.

そこで、近年、半導体プロセスに適用される薄膜技術を用いて、シリコン基板上に圧電薄膜層を挟んで一対の電極層を積層形成することによって、片持ち梁形状の振動素子を備えたものが提案されている(例えば特許文献1参照)。かかる振動型ジャイロセンサは、小型薄型化が図られることによって、他用途のセンサ等と組み合わせて複合化や高機能化が図られる。   Therefore, in recent years, a device equipped with a cantilever-shaped vibrating element by laminating a pair of electrode layers on a silicon substrate with a piezoelectric thin film layer sandwiched using thin film technology applied to a semiconductor process has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1). Such a vibration type gyro sensor is reduced in size and thickness, so that it can be combined with a sensor for other uses or the like to be highly functional.

特開平7−113643号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-113643 特開平7−190783号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-190783

ところで、ビデオカメラ等の手振れ補正機構には、少なくともX軸方向とY軸方向の回転角をそれぞれ検出する必要があり、従来それぞれの軸方向の回転角を検出する2個のジャイロセンサが備えられていた。したがって、従来の手振れ補正機構は、ジャイロセンサ自体の小型化が図られても、全体としての小型化に限界があった。   By the way, a camera shake correction mechanism such as a video camera needs to detect at least rotation angles in the X-axis direction and the Y-axis direction, and conventionally includes two gyro sensors for detecting the respective rotation angles in the axial direction. It was. Therefore, the conventional camera shake correction mechanism has a limit in miniaturization as a whole even if the gyro sensor itself is miniaturized.

振動型ジャイロセンサにおいては、上述した半導体技術を用いてシリコンウェーハ上に2軸の振動子を有する振動素子を形成することによって1パッケージ化を図ることも考慮される(上記特許文献2参照)。しかしながら、2軸一体型の振動素子は、シリコンウェーハ上における1個当たりの振動素子を形成するために大きなスペースを必要とし、材料歩留まりが悪いといった問題がある。また、2軸一体型の振動素子は、小型化に伴って2軸の振動子間におけるクロストーク特性の問題も生じる。   In the vibration-type gyro sensor, it is considered to form one package by forming a vibration element having a biaxial vibrator on a silicon wafer using the semiconductor technology described above (see Patent Document 2). However, the biaxially integrated vibration element has a problem that a large space is required to form one vibration element on a silicon wafer and the material yield is poor. In addition, the biaxially integrated vibration element also causes a problem of crosstalk characteristics between the biaxial vibrators as the size is reduced.

従来の振動型ジャイロセンサにおいては、上述した問題の対応を図ることによって構造が複雑となり、小型・薄型化の実現がますます困難となっている。すなわち、手振れ補正機構に備えられて2軸対応を図るために2個の振動子を備えた場合に小型化の実現がますます困難となり、上述した2軸一体型の振動素子を備えた1パッケージ化でも所望の小型化の実現が困難であった。   In the conventional vibration type gyro sensor, the structure is complicated by addressing the above-described problems, and it is increasingly difficult to realize a small size and a thin shape. In other words, it is more difficult to achieve downsizing when two shakers are provided to support two axes in the camera shake correction mechanism, and one package having the above-described two-axis integrated vibration element. However, it has been difficult to realize a desired size reduction.

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、小型化や特性向上或いはコスト低減を図って2軸の振動検出を可能とする振動型ジャイロセンサを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vibration type gyro sensor that can detect vibrations in two axes by reducing the size, improving the characteristics, or reducing the cost.

上記課題を解決するに当たり、本発明の一形態に係る振動型ジャイロセンサは、
複数の端子部が形成された基部を有し、それぞれ異なる軸方向の振動を検出する少なくとも2個の振動素子と、
前記少なくとも2個の振動素子の駆動検出を行う単数のIC部品と、
前記各振動素子の前記複数の端子部、および前記IC部品と接続される複数個のランドを有する配線パターンが形成された第1の面と、前記第1の面の裏側であって、外部の基板と対向し前記外部の基板のランドへ前記振動型ジャイロセンサをリフロー表面実装するための複数個の外部接続端子が形成された第2の面とを有する1個の支持基板と
を備え、
前記少なくとも2個の振動素子のうち少なくとも一方の基部は、前記支持基板のコーナ部位に実装され、
前記支持基板の第1の面を第1〜第4の象限に分けたとき、各象限に前記IC部品の実装領域の一部が属する。
In solving the above problems, a vibration-type gyro sensor according to an aspect of the present invention includes:
A base having a plurality of terminal portions formed therein, and at least two vibration elements for detecting vibrations in different axial directions,
A single IC component for detecting the drive of the at least two vibrating elements;
A first surface on which a wiring pattern having a plurality of lands connected to the plurality of terminal portions and the IC component of each of the vibration elements is formed; a back side of the first surface; A support substrate having a second surface facing the substrate and having a plurality of external connection terminals formed on the land of the external substrate for reflow surface mounting of the vibration type gyro sensor.
At least one base of the at least two vibration elements is mounted on a corner portion of the support substrate,
When the first surface of the support substrate is divided into first to fourth quadrants, a part of the IC component mounting region belongs to each quadrant.

上記振動型ジャイロセンサは、振動子部の軸線方向を異にして2個の振動素子を支持基板に実装することで、それぞれの振動素子によって2軸方向の検出信号を各々独立して得ることが可能となる。これにより、それぞれの振動素子が効率よくかつ低コストで製作されるとともに、安定した動作を行うことで信頼性の向上が図れるようになる。   The vibration-type gyro sensor can obtain the detection signals in the two-axis directions independently by each vibration element by mounting two vibration elements on the support substrate with different axial directions of the vibrator portion. It becomes possible. As a result, each vibration element can be manufactured efficiently and at low cost, and reliability can be improved by performing stable operation.

上記振動型ジャイロセンサを構成する各々の振動素子は、支持基板上のランドに接続される複数の端子部が形成された実装面を有する基部と、この基部の側周部から片持ち梁状に一体に突設され上記基部の実装面と同一面を構成する基板対向面を有する振動子部とを有し、上記振動子部の基板対向面には、第1電極層と、この第1電極層の上に積層された圧電層と、この圧電層の上に積層された第2電極層とがそれぞれ形成されている。そして、2個の振動素子が、各々の振動子部を互いに90°異なる軸線上に配置して実装されている。   Each vibration element constituting the vibration gyro sensor has a base portion having a mounting surface on which a plurality of terminal portions connected to lands on a support substrate are formed, and a cantilever shape from a side peripheral portion of the base portion. And a vibrator portion having a substrate facing surface that protrudes integrally and forms the same surface as the mounting surface of the base portion. The first electrode layer and the first electrode are formed on the substrate facing surface of the vibrator portion. A piezoelectric layer stacked on the layer and a second electrode layer stacked on the piezoelectric layer are formed. Two vibrating elements are mounted with their vibrator portions arranged on axes different from each other by 90 °.

本発明の振動型ジャイロセンサにおいては、駆動検出回路部から各振動素子に対して所定周波数の交流電界を印加することによって、振動子部に固有振動を生じさせる。そして、手振れ等により生じるコリオリ力によって振動子部が変位し、この変位を圧電層が検出して一対の検出電極から互いに逆極性の検出信号を出力する。この検出信号を駆動検出回路部によって処理して角速度信号として出力する。   In the vibration-type gyro sensor of the present invention, the vibrator unit is caused to vibrate by applying an alternating electric field having a predetermined frequency to each vibration element from the drive detection circuit unit. Then, the vibrator portion is displaced by Coriolis force generated by hand shake or the like, and this displacement is detected by the piezoelectric layer, and detection signals having opposite polarities are output from the pair of detection electrodes. This detection signal is processed by the drive detection circuit unit and output as an angular velocity signal.

このとき、各振動素子の動作周波数をそれぞれ1kHz以上離すことにより、軸間クロストークを低減することができる。   At this time, the crosstalk between the axes can be reduced by separating the operating frequencies of the vibration elements by 1 kHz or more.

本発明の振動型ジャイロセンサによれば、1個の支持基板に互いに異なる軸方向の振動を検出する少なくとも2個の振動素子を実装することで、構造の簡易化と小型化を図り、2軸方向の検出動作を高精度に行うことが可能である。また、各振動素子の生産効率の向上が図られるとともに高精度に製作されることから、コストの低減と高精度化が図られるようになる。   According to the vibration-type gyro sensor of the present invention, the structure is simplified and miniaturized by mounting at least two vibration elements that detect vibrations in different axial directions on one support substrate. The direction detection operation can be performed with high accuracy. Further, since the production efficiency of each vibration element is improved and it is manufactured with high accuracy, cost reduction and high accuracy can be achieved.

本発明の第1の実施の形態による振動型ジャイロセンサのカバー部材を取り外して見たときの全体斜視図である。It is a whole perspective view when the cover member of the vibration type gyro sensor by the 1st Embodiment of this invention is removed and seen. 振動型ジャイロセンサの振動素子の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the vibration element of a vibration type gyro sensor. 振動型ジャイロセンサを制御基板へ実装したときの状態を示す振動素子の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the vibration element which shows a state when a vibration type gyro sensor is mounted in the control board. 振動素子の底面図である。It is a bottom view of a vibration element. 振動型ジャイロセンサの底面図である。It is a bottom view of a vibration type gyro sensor. 負荷緩衝溝部の構成の変形例を示す支持基板の平面図である。It is a top view of the support substrate which shows the modification of a structure of a load buffering groove part. 振動型ジャイロセンサの回路構成図である。It is a circuit block diagram of a vibration type gyro sensor. 振動素子の底面側から見た全体斜視図である。It is the whole perspective view seen from the bottom face side of a vibration element. 振動素子の振動子部の斜視図である。It is a perspective view of a vibrator part of a vibration element. 振動型ジャイロセンサの製造方法を説明する主要工程フロー図である。It is a main process flowchart explaining the manufacturing method of a vibration type gyro sensor. 振動素子の製造工程に用いるシリコン基板の平面図である。It is a top view of the silicon substrate used for the manufacturing process of a vibration element. 同シリコン基板の断面図である。It is sectional drawing of the silicon substrate. フォトレジスト層に振動素子形成部位をパターニングしたシリコン基板の平面図である。It is a top view of the silicon substrate which patterned the vibration element formation part in the photoresist layer. 同シリコン基板の断面図である。It is sectional drawing of the silicon substrate. シリコン酸化膜に振動素子形成部位をパターニングしたシリコン基板の平面図である。It is a top view of the silicon substrate which patterned the vibration element formation part in the silicon oxide film. 同シリコン基板の断面図である。It is sectional drawing of the silicon substrate. 振動子部の厚みを規定するダイヤフラム部を構成するエッチング凹部を形成したシリコン基板の平面図である。It is a top view of the silicon substrate in which the etching recessed part which comprises the diaphragm part which prescribes | regulates the thickness of a vibrator | oscillator part was formed. 同シリコン基板の断面図である。It is sectional drawing of the silicon substrate. エッチング凹部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of an etching recessed part. ダイヤフラム部に第1電極層と圧電膜層と第2電極層とを積層形成した状態の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the state which laminated | stacked and formed the 1st electrode layer, the piezoelectric film layer, and the 2nd electrode layer in the diaphragm part. 第2電極層に駆動電極層と検出電極とをパターニングした状状態の要部平面図である。It is a principal part top view of the state which patterned the drive electrode layer and the detection electrode to the 2nd electrode layer. 同要部断面図である。It is the principal part sectional drawing. 圧電膜層に圧電薄膜層をパターニングした状態の要部平面図である。It is a principal part top view of the state which patterned the piezoelectric thin film layer on the piezoelectric film layer. 同要部断面図である。It is the principal part sectional drawing. 第1電極層に基準電極層をパターニングした状態の要部平面図である。It is a principal part top view of the state which patterned the reference electrode layer in the 1st electrode layer. 同要部断面図である。It is the principal part sectional drawing. 平坦化層を形成した状態の要部平面図である。It is a principal part top view in the state where the planarization layer was formed. 同要部断面図である。It is the principal part sectional drawing. 基部形成領域にリードを形成した状態の要部平面図である。It is a principal part top view in the state where a lead was formed in a base part formation field. 同要部断面図である。It is the principal part sectional drawing. 絶縁保護層形成用のフォトレジスト層を形成した状態の要部平面図である。It is a principal part top view of the state in which the photoresist layer for insulation protective layer formation was formed. 絶縁保護層の第1アルミナ層を形成した状態の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the state in which the 1st alumina layer of the insulation protective layer was formed. 絶縁保護層の酸化シリコン層を形成した状態の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the state in which the silicon oxide layer of the insulation protective layer was formed. 絶縁保護層の第2アルミナ層及びエッチングストップ層を形成した状態の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the state in which the 2nd alumina layer and etching stop layer of the insulation protective layer were formed. 振動子部の外形を形成する外形溝を形成した状態の要部平面図である。It is a principal part top view of the state which formed the external shape groove | channel which forms the external shape of a vibrator | oscillator part. 同振動子部の長手方向と垂直な方向から見た要部断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part when viewed from a direction perpendicular to the longitudinal direction of the vibrator unit. 同振動子部の長手方向から見た要部断面図である。It is principal part sectional drawing seen from the longitudinal direction of the vibrator | oscillator part. めっきバンプの形成方法を説明する振動素子の側断面図である。It is a sectional side view of the vibration element explaining the formation method of a plating bump. 振動素子の調整工程の説明図である。It is explanatory drawing of the adjustment process of a vibration element. シリコン基板からの素子の取り数の比較図である。It is a comparison figure of the number of elements taken from a silicon substrate. 振動素子の配置状態による2軸間干渉の特性図である。It is a characteristic view of the interference between two axes by the arrangement state of a vibration element. 実装工程における振動素子の角度ずれのヒストグラムであり、Aは位置合わせ用マークを認識して実装した場合、Bは外形認識により実装した場合を示す。It is a histogram of the angular deviation of the vibration element in a mounting process, A shows the case where it mounted by recognizing the alignment mark, and B shows the case where it mounted by external shape recognition. 2個の振動素子の動作周波数を変えて周波数差による干渉信号の大きさを測定した結果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the result of having measured the magnitude | size of the interference signal by a frequency difference by changing the operating frequency of two vibration elements. レーザー加工位置と共振周波数及び離調度との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between a laser processing position, a resonant frequency, and a detuning degree. 離調度調整用のレーザー加工位置と共振周波数調整用のレーザー加工位置を模式的に示す振動子部の平面図である。It is a top view of a vibrator part showing typically a laser processing position for detuning degree adjustment, and a laser processing position for resonance frequency adjustment. 本発明の第2の実施の形態において説明する従来の振動型ジャイロセンサの要部平面図である。It is a principal part top view of the conventional vibration type gyro sensor demonstrated in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態による振動型ジャイロセンサの要部平面図である。It is a principal part top view of the vibration type gyro sensor by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態において説明する実施例の測定結果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the measurement result of the Example demonstrated in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態において説明する振動素子と駆動検出回路部との関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the vibration element demonstrated in the 3rd Embodiment of this invention, and a drive detection circuit part. 上記振動素子の一作用を説明する図である。It is a figure explaining one effect | action of the said vibration element. 圧電体の圧電特性とオフセット電位との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the piezoelectric characteristic of a piezoelectric material, and offset potential. 圧電体のヒステリシスループを示す図である。It is a figure which shows the hysteresis loop of a piezoelectric material.

以下、本発明の実施の形態として図面に示した振動型ジャイロセンサについて、詳細に説明する。
なお、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。また、本明細書においては、以下に説明するように構成部材の各部位について具体的な寸法値を挙げて説明しているが、各寸法値は中心基準値である。各部位は、この中心基準値に限定された寸法値で形成されることに限定されず、一般的な公差範囲の寸法値をもって形成されることは勿論である。また、振動型ジャイロセンサは、かかる寸法値の形状に限定されず、特性仕様に応じて各部が適宜形成される。
Hereinafter, the vibration type gyro sensor shown in the drawings as an embodiment of the present invention will be described in detail.
In addition, this invention is not limited to this, A various deformation | transformation is possible based on the technical idea of this invention. Further, in the present specification, as described below, specific dimension values are given for each part of the constituent member, but each dimension value is a center reference value. Each part is not limited to be formed with a dimension value limited to the center reference value, but of course, it is formed with a dimension value within a general tolerance range. Further, the vibration type gyro sensor is not limited to the shape of the dimension value, and each part is appropriately formed according to the characteristic specification.

(第1の実施の形態)
[振動型ジャイロセンサの概略構成]
振動型ジャイロセンサ1は、図1に示すように支持基板2と、この支持基板2の第1主面2−1上に組み付けられて部品実装空間部3を構成するカバー部材15とにより外観部材を構成し、例えばビデオカメラに搭載されて手振れ補正機構を構成する。また、振動型ジャイロセンサ1は、例えばバーチャルリアリティ装置に用いられて動作検知器を構成し、或いはカーナビゲーション装置に用いられて方向検知器を構成する。
(First embodiment)
[Schematic configuration of vibration gyro sensor]
As shown in FIG. 1, the vibration type gyro sensor 1 includes a support substrate 2 and a cover member 15 that is assembled on the first main surface 2-1 of the support substrate 2 and forms the component mounting space 3. For example, it is mounted on a video camera to constitute a camera shake correction mechanism. The vibration gyro sensor 1 is used for a virtual reality device to constitute an operation detector, or used for a car navigation device to constitute a direction detector.

振動型ジャイロセンサ1は、支持基板2に例えばセラミック基板やガラス基板等が用いられている。支持基板2の第1主面2−1上には複数個のランド4等を有する所定の配線パターン5が形成されて部品実装領域6が構成されている。部品実装領域6には、詳細を後述する互いに異なる軸方向の振動を検出するように搭載される第1,第2の一対の振動素子20X,20Y(以下、個別に説明する場合を除いて振動素子20と総称する。)、IC回路素子7、更には外付け用の多数個のセラミックコンデンサや適宜の電子部品8が混載されている。   In the vibration gyro sensor 1, for example, a ceramic substrate or a glass substrate is used for the support substrate 2. On the first main surface 2-1 of the support substrate 2, a predetermined wiring pattern 5 having a plurality of lands 4 and the like is formed to constitute a component mounting region 6. The component mounting area 6 includes a first and a second pair of vibration elements 20X and 20Y (which will be described below in detail unless otherwise described). The IC circuit element 7 and a large number of external ceramic capacitors and appropriate electronic components 8 are mixedly mounted.

支持基板2の部品実装領域6には、IC回路素子7や電子部品8とともに振動素子20が適宜の実装機を用いてそれぞれフリップチップ法等の表面実装法によって実装されている。同一形状に形成された一対の振動素子20X,20Yは、支持基板2の第1主面2−1の相対するコーナ部位2C−1、2C−2に位置して互いに軸線を異にして実装されている。振動素子20は、図2に示すように、金バンプ26を介してランド4に接続される複数の端子部25が形成された実装面を有する基部22と、この基部22の一側周部から片持ち梁状に一体に突設された振動子部23とを有する。なお、振動素子20の構成の詳細は後述する。   In the component mounting area 6 of the support substrate 2, the vibration element 20 is mounted together with the IC circuit element 7 and the electronic component 8 by a surface mounting method such as a flip chip method using an appropriate mounting machine. A pair of vibration elements 20X and 20Y formed in the same shape are mounted on opposite corner portions 2C-1 and 2C-2 of the first main surface 2-1 of the support substrate 2 with different axes. ing. As shown in FIG. 2, the vibration element 20 includes a base portion 22 having a mounting surface on which a plurality of terminal portions 25 connected to the land 4 via the gold bumps 26 are formed, and a one-side peripheral portion of the base portion 22. And a vibrator portion 23 that protrudes integrally in a cantilever shape. Details of the configuration of the vibration element 20 will be described later.

図1に示すように、一方の第1振動素子20Xは、支持基板2のコーナ部位2C−1において部品実装領域6に構成した浮島状の第1振動素子実装領域13Aに基部22が固定され、この基部22から一体に突設された振動子部23が支持基板2の側縁に沿って隣り合うコーナ部位2C−3に向けられる。他方の第2振動素子20Yは、支持基板2のコーナ部位2C−2において部品実装領域6に構成した浮島状の第2振動素子実装領域13Bに基部22が固定され、この基部22から一体に突設された振動子部23が支持基板2の側縁に沿って隣り合うコーナ部位2C−3に向けられる。   As shown in FIG. 1, one of the first vibration elements 20 </ b> X has a base 22 fixed to a floating island-shaped first vibration element mounting region 13 </ b> A configured in the component mounting region 6 at the corner portion 2 </ b> C- 1 of the support substrate 2. The vibrator portion 23 integrally projecting from the base portion 22 is directed to the adjacent corner portion 2 </ b> C- 3 along the side edge of the support substrate 2. The other second vibration element 20Y has a base portion 22 fixed to a floating island-shaped second vibration element mounting region 13B formed in the component mounting region 6 at the corner portion 2C-2 of the support substrate 2, and protrudes integrally from the base portion 22. The provided vibrator portion 23 is directed along the side edge of the support substrate 2 to the adjacent corner portion 2C-3.

すなわち、第1振動素子20X及び第2振動素子20Yは、各々の振動子部23をコーナ部位2C−3に向けて互いに90°の角度を付されて支持基板2にそれぞれ実装されている。なお、振動型ジャイロセンサ1は、一対の振動素子20X,20Yにより直交する2軸の振動検出を行うようにするが、本体機器の仕様に応じて適宜の角度差をもって振動素子20X,20Yを支持基板2に実装するようにしてもよいことは勿論である。   In other words, the first vibration element 20X and the second vibration element 20Y are mounted on the support substrate 2 at an angle of 90 ° with each vibrator portion 23 facing the corner portion 2C-3. The vibration type gyro sensor 1 detects vibrations of two axes perpendicular to each other by a pair of vibration elements 20X and 20Y, but supports the vibration elements 20X and 20Y with an appropriate angle difference according to the specifications of the main device. Of course, it may be mounted on the substrate 2.

振動型ジャイロセンサ1は、振動素子20の振動子部23を共振させた状態において、振動子部23に加えられた長手方向の周りの角速度を検出する。振動型ジャイロセンサ1においては、第1振動素子20Xと第2振動素子20Yとを支持基板2に角度を異にして搭載することによって、X軸方向とY軸方向の角速度を同時に検出し、例えばビデオカメラの手振れによる振動状態に基づく制御信号を出力して手振れ補正機構を構成する。   The vibration type gyro sensor 1 detects an angular velocity around the longitudinal direction applied to the vibrator unit 23 in a state where the vibrator unit 23 of the vibration element 20 is resonated. In the vibration type gyro sensor 1, by mounting the first vibration element 20X and the second vibration element 20Y on the support substrate 2 at different angles, the angular velocities in the X-axis direction and the Y-axis direction are detected simultaneously. A camera shake correction mechanism is configured by outputting a control signal based on a vibration state caused by camera shake.

次に、支持基板2の構成の詳細について説明する。   Next, details of the configuration of the support substrate 2 will be described.

[負荷緩衝構造]
振動型ジャイロセンサ1は、支持基板2を薄厚とすることによって小型、薄型化が図られていることから、外部から加えられる振動や衝撃等の外部負荷によって支持基板2に歪みや応力が発生することがある。そこで、本実施の形態では、支持基板2に外部負荷の緩衝構造が設けられることによって、歪みや応力が生じた場合でも支持基板2に搭載した振動素子20への影響が低減されるように構成されている。
[Load buffer structure]
Since the vibration-type gyro sensor 1 is reduced in size and thickness by making the support substrate 2 thin, distortion and stress are generated in the support substrate 2 due to external loads such as vibration and impact applied from the outside. Sometimes. Therefore, in the present embodiment, the support substrate 2 is provided with a buffer structure for external loads, so that the influence on the vibration element 20 mounted on the support substrate 2 is reduced even when distortion or stress occurs. Has been.

支持基板2には、図1から図3に示すように第1主面2−1の各コーナ部位2C−1,2C−2に第1負荷緩衝溝部12A,12B(以下、個別に説明する場合を除いて第1負荷緩衝溝部12と総称する。)が形成されている。上述の振動素子実装領域13A,13B(以下、個別に説明する場合を除いて振動素子実装領域13と総称する。)は第1負荷緩衝溝部12によって囲まれた領域に構成されており、各振動素子実装領域13に振動素子20が実装される。   As shown in FIGS. 1 to 3, the support substrate 2 includes first load buffering grooves 12 </ b> A and 12 </ b> B (hereinafter described individually) in the corner portions 2 </ b> C- 1 and 2 </ b> C- 2 of the first main surface 2-1. Are collectively referred to as a first load buffering groove portion 12). The above-described vibration element mounting regions 13A and 13B (hereinafter collectively referred to as the vibration element mounting region 13 except when individually described) are configured in a region surrounded by the first load buffering groove 12, and each vibration is mounted. The vibration element 20 is mounted in the element mounting region 13.

また、支持基板2には、図3に示すように、本体機器等の外部の制御基板100に実装される第2主面2−2側に第2負荷緩衝溝部14が形成されている。この第2負荷緩衝溝部14は、図5に示すように第2負荷緩衝溝部14Aと第2負荷緩衝溝部14Bとからなり、以下個別に説明する場合を除いて第2負荷緩衝溝部14と総称する。第2負荷緩衝溝部14によって囲まれた領域は、図5に示すように端子形成領域115A,115B(以下、個別に説明する場合を除いて端子形成領域115と総称する。)として構成されている。   In addition, as shown in FIG. 3, the support substrate 2 is provided with a second load buffering groove 14 on the second main surface 2-2 side mounted on the external control substrate 100 of the main device or the like. As shown in FIG. 5, the second load buffer groove 14 includes a second load buffer groove 14 </ b> A and a second load buffer groove 14 </ b> B. The second load buffer groove 14 is generically referred to as the second load buffer groove 14 unless otherwise described below. . As shown in FIG. 5, the region surrounded by the second load buffer groove 14 is configured as terminal forming regions 115A and 115B (hereinafter collectively referred to as the terminal forming region 115 except when individually described). .

第1負荷緩衝溝部12は、図4に示すように振動素子20の基部22の外形寸法よりも大きな振動素子実装領域13を構成する全体枠状の有底溝によって構成されている。第1負荷緩衝溝部12は、例えばダイサー等による機械的溝加工やウェットエッチング法による化学的溝加工或いはレーザ等によるドライエッチング法により形成される。第1負荷緩衝溝部12は、支持基板2の機械的強度を損なわない範囲で溝の深さを100μm以上にして形成される。   As shown in FIG. 4, the first load buffer groove 12 is configured by a bottomed groove having an overall frame shape that forms a vibration element mounting region 13 that is larger than the outer dimension of the base portion 22 of the vibration element 20. The first load buffer groove 12 is formed by, for example, mechanical groove processing using a dicer or the like, chemical groove processing using a wet etching method, or dry etching using a laser or the like. The first load buffer groove 12 is formed with a groove depth of 100 μm or more as long as the mechanical strength of the support substrate 2 is not impaired.

第2負荷緩衝溝部14A,14Bは、図5に示すように、それぞれ支持基板2の外周側縁部に沿って平行に形成されている。これら第2負荷緩衝溝部14A,14Bと外周側縁部との間の領域には、端子形成領域115A,115Bとしてそれぞれに外部接続用端子部として複数個の実装端子部116A,116B(以下、個別に説明する場合を除いて実装端子部116と総称する。)が適宜に配列して形成されている。支持基板2は、各実装端子部116にそれぞれ設けたバンプ117を介して実装端子部(外部接続端子部)116が相対する制御基板100側のランドと接続されることによって、制御基板100に実装される。   As shown in FIG. 5, the second load buffering groove portions 14 </ b> A and 14 </ b> B are formed in parallel along the outer peripheral side edge portion of the support substrate 2. A plurality of mounting terminal portions 116A and 116B (hereinafter referred to as individual terminal portions for external connection) are formed as terminal forming regions 115A and 115B, respectively, in the regions between the second load buffering groove portions 14A and 14B and the outer peripheral side edge portions. Except for the case described below, they are collectively referred to as a mounting terminal portion 116). The support substrate 2 is mounted on the control substrate 100 by connecting the mounting terminal portion (external connection terminal portion) 116 to the opposing land on the control substrate 100 via the bump 117 provided on each mounting terminal portion 116. Is done.

第2負荷緩衝溝部14も、第1負荷緩衝溝部12と同様に、例えばダイサー等による機械的溝加工やウェットエッチング法による化学的溝加工或いはレーザ等によるドライエッチング法等によって支持基板2の第2主面2−2に所定の深さをもって形成される。第2負荷緩衝溝部14は、支持基板2の第2主面2−2において浮島状の端子形成領域115を構成し、この端子形成領域115に外周側縁部に沿って複数個の実装端子部116が配列して形成されるようにする。なお、第2負荷緩衝溝部14は、外周側縁部に沿った直線溝に限定されず、例えば実装端子部116を囲む枠状や両端を外周側縁部に開放された略コ字状に形成するようにしてもよい。   Similarly to the first load buffer groove portion 12, the second load buffer groove portion 14 is also formed by, for example, mechanical groove processing using a dicer or the like, chemical groove processing using a wet etching method, dry etching method using a laser, or the like. The main surface 2-2 is formed with a predetermined depth. The second load buffering groove portion 14 forms a floating island-shaped terminal forming region 115 on the second main surface 2-2 of the support substrate 2, and a plurality of mounting terminal portions are formed in the terminal forming region 115 along the outer peripheral side edge portion. 116 are formed in an array. The second load buffering groove 14 is not limited to a straight groove along the outer peripheral side edge, and is formed, for example, in a frame shape surrounding the mounting terminal portion 116 or in a substantially U shape with both ends open to the outer peripheral side edge. You may make it do.

なお、支持基板2には、第1主面2−1と第2主面2−2とを貫通して多数個のビアが形成されており、これらビアを介して第1主面2−1側の配線パターン5と第2主面2−2側の実装端子部116とが適宜接続される。   The support substrate 2 is formed with a plurality of vias penetrating the first main surface 2-1 and the second main surface 2-2, and the first main surface 2-1 is formed through these vias. The wiring pattern 5 on the side and the mounting terminal portion 116 on the second main surface 2-2 side are appropriately connected.

振動型ジャイロセンサ1は、本体機器に衝撃等が加えられると、制御基板100を介して支持基板2に歪みや応力が発生する。本実施の形態では、上述したように第1負荷緩衝溝部12によって囲まれて浮島状態とされた振動素子実装領域13上に振動素子20を実装したことで、外部負荷により支持基板2に生じた歪みや応力が第1負荷緩衝溝部12によって吸収される。したがって、第1負荷緩衝溝部12は一種のダンパー作用を奏することで振動素子実装領域13上に実装した振動素子20に対する外部負荷の影響を低減し、振動素子20が安定した状態で検出動作を行うようにする。   The vibration type gyro sensor 1 generates strain and stress on the support substrate 2 via the control substrate 100 when an impact or the like is applied to the main device. In the present embodiment, as described above, the vibration element 20 is mounted on the vibration element mounting region 13 that is surrounded by the first load buffer groove portion 12 and is in a floating island state, and thus is generated in the support substrate 2 due to an external load. Strain and stress are absorbed by the first load buffer groove 12. Therefore, the first load buffering groove portion 12 performs a kind of damper action to reduce the influence of an external load on the vibration element 20 mounted on the vibration element mounting region 13, and performs a detection operation while the vibration element 20 is stable. Like that.

一方、振動型ジャイロセンサ1においては、上述したように第2負荷緩衝溝部14を設けて浮島状態とした端子形成領域115に設けられた実装端子部116が制御基板100との固定部を構成する。本実施の形態では、制御基板100を介して伝達される外部負荷が第2負荷緩衝溝部14によって吸収される。したがって、第2負荷緩衝溝部14は一種のダンパー作用を奏することで振動素子実装領域13上に実装した振動素子20に対する外部負荷の影響を低減し、振動素子20が安定した状態で検出動作を行うようにする。   On the other hand, in the vibration type gyro sensor 1, the mounting terminal portion 116 provided in the terminal formation region 115 in which the second load buffering groove portion 14 is provided and is in a floating island state as described above constitutes a fixing portion to the control board 100. . In the present embodiment, the external load transmitted through the control board 100 is absorbed by the second load buffer groove 14. Therefore, the second load buffering groove portion 14 performs a kind of damper action to reduce the influence of an external load on the vibration element 20 mounted on the vibration element mounting region 13, and performs the detection operation in a stable state of the vibration element 20. Like that.

なお、第1負荷緩衝溝部12は、全周に亘って連続した断面コ字状の溝部によって構成されるが、これに限定されない。第1負荷緩衝溝部12は、所定の特性を満たすことを条件に、例えば多数個の溝部を全体として枠状に配列して構成するようにしてもよい。また、第2負荷緩衝溝部14も、連続した溝部によって構成される必要はなく、例えば多数個の溝部を配列して構成するようにしてもよい。更に、支持基板2の第1主面2−1に第1負荷緩衝溝部12を形成するとともに第2主面2−2に第2負荷緩衝溝部14を形成して表裏主面の負荷緩衝構造を構成するようにしたが、所定の特性を有することを条件に第1負荷緩衝溝部12のみ又は第2負荷緩衝溝部14のみによって負荷緩衝構造を構成するようにしてもよい。   In addition, although the 1st load buffering groove part 12 is comprised by the groove part of the cross-sectional U shape continuous over the perimeter, it is not limited to this. The first load buffering groove 12 may be configured by arranging, for example, a large number of grooves as a whole on the condition that predetermined characteristics are satisfied. Further, the second load buffering groove portion 14 does not need to be configured by a continuous groove portion, and may be configured by arranging a plurality of groove portions, for example. Further, the first load buffering groove 12 is formed on the first main surface 2-1 of the support substrate 2 and the second load buffering groove 14 is formed on the second main surface 2-2 to provide a load buffering structure on the front and back main surfaces. Although configured, the load buffering structure may be configured by only the first load buffering groove 12 or the second load buffering groove 14 on the condition that it has predetermined characteristics.

なお、上述したように支持基板2の第1主面2−1に振動素子実装領域13を囲む枠状の第1負荷緩衝溝部12を形成したが、この第1負荷緩衝溝部12の構成はこれに限定されるものではない。図6に示した振動型ジャイロセンサ170は、支持基板171に枠状の第1負荷緩衝溝部172X,172Yを形成しているが、さらにこの第1負荷緩衝溝部172内に十字状の区割り溝173A,173Bを形成して4つの個別実装領域174A〜174Dを構成している。   As described above, the frame-shaped first load buffer groove 12 surrounding the vibration element mounting region 13 is formed on the first main surface 2-1 of the support substrate 2, and the configuration of the first load buffer groove 12 is the same. It is not limited to. The vibration type gyro sensor 170 shown in FIG. 6 has frame-shaped first load buffering grooves 172X and 172Y formed on the support substrate 171. Furthermore, a cross-shaped partition groove 173A is formed in the first load buffering groove 172. , 173B are formed to constitute four individual mounting regions 174A to 174D.

すなわち、振動型ジャイロセンサ170は、各個別実装領域174がそれぞれ振動素子20の基部22に形成した端子部25と対応して個別に区割りされており、図示しないがそれぞれに実装端子部が設けられている。振動型ジャイロセンサ170においては、かかる構造によって、金バンプ26を介して相対する実装端子部に各端子部25を固定されて支持基板171に実装される振動素子20が、全体を第1負荷緩衝溝部172によって囲まれた第1浮島内において各固定部毎に区割り溝173によって区割りされた第2浮島内に個別に固定されて実装される。したがって、振動型ジャイロセンサ170においては、振動素子20が、外部負荷により発生する支持基板171の歪みや応力の影響をより確実に低減されて安定した角速度の検出動作が行われるようにする。   That is, in the vibration type gyro sensor 170, each individual mounting region 174 is individually divided corresponding to the terminal portion 25 formed on the base portion 22 of the vibration element 20, and each mounting terminal portion is provided although not shown. ing. In the vibration type gyro sensor 170, the vibration element 20 mounted on the support substrate 171 with the terminal portions 25 fixed to the mounting terminal portions opposed to each other via the gold bumps 26 as a whole is configured as a first load buffer. In the first floating island surrounded by the groove portion 172, each fixed portion is individually fixed and mounted in the second floating island divided by the dividing groove 173. Therefore, in the vibration type gyro sensor 170, the vibration element 20 can more reliably reduce the influence of distortion and stress of the support substrate 171 generated by an external load, and perform a stable angular velocity detection operation.

[間隔構成凹部]
次に、支持基板2には、振動素子20X,20Yに対応して部品実装領域6に、振動子部23をその厚さ方向に自由振動させる空間部を構成する凹部11A,11B(以下、個別に説明する場合を除いて間隔構成凹部11と総称する。)が形成されている。間隔構成凹部11は、支持基板2の第1主面2−1に対して例えばエッチング加工や溝切り加工を施すことで所定の深さと開口寸法を有する矩形の有底溝状に形成される。
[Distance concavity]
Next, in the support substrate 2, recesses 11 </ b> A and 11 </ b> B (hereinafter referred to as individual parts) that constitute a space part that freely vibrates the vibrator part 23 in the thickness direction in the component mounting region 6 corresponding to the vibration elements 20 </ b> X and 20 </ b> Y. Except for the case described in (1), it is generically referred to as an interval constituting concave portion 11). The space | interval structure recessed part 11 is formed in the shape of a rectangular bottomed groove | channel which has a predetermined | prescribed depth and opening dimension by giving an etching process and a grooving process with respect to the 1st main surface 2-1 of the support substrate 2, for example.

振動型ジャイロセンサ1は、基部22と片持ち梁状の振動子部23とが一体に形成された振動素子20が、金バンプ26を介して支持基板2の第1主面2−1上に実装される。振動素子20は、金バンプ26の厚みにより振動子部23と支持基板2の第1主面2−1との対向間隔が規定されて全体の薄型化が図られているが、金バンプ26の加工限界によって充分な間隔を保持し得ない場合がある。   In the vibration type gyro sensor 1, the vibration element 20 in which the base portion 22 and the cantilever-like vibrator portion 23 are integrally formed is formed on the first main surface 2-1 of the support substrate 2 via the gold bump 26. Implemented. The vibration element 20 is designed to be thin as a whole because the opposing distance between the vibrator portion 23 and the first main surface 2-1 of the support substrate 2 is defined by the thickness of the gold bump 26. There may be a case where a sufficient interval cannot be maintained due to the processing limit.

振動素子20は、振動子部23の振動動作に伴って支持基板2の第1主面2−1との間に空気流を生じさせる。この空気流は、支持基板2の第1主面2−1に当たって振動子部23を押し上げるダンピング効果を発生させる。本実施の形態では、支持基板2の第1主面2−1に間隔構成凹部11を形成することにより、図2に示すように支持基板2と振動子部23との間に充分な間隔mを保持して振動素子20に作用するダンピング効果の影響を低減する。   The vibration element 20 generates an air flow with the first main surface 2-1 of the support substrate 2 in accordance with the vibration operation of the vibrator unit 23. This air flow strikes the first main surface 2-1 of the support substrate 2 and generates a damping effect that pushes up the vibrator portion 23. In the present embodiment, a sufficient distance m is provided between the support substrate 2 and the vibrator portion 23 as shown in FIG. 2 by forming the interval constituting recess 11 in the first main surface 2-1 of the support substrate 2. And the influence of the damping effect acting on the vibration element 20 is reduced.

振動型ジャイロセンサ1は、支持基板2の第1主面2−1上に振動素子20を実装した状態において振動子部23が間隔構成凹部11と対向して延在されることで、薄型化を保持しながら図2に示すように振動子部23と支持基板2との間に充分な間隔が保持されるようになる。これにより、振動子部23が厚み方向に振動動作した際にダンピング効果の作用が低減され、振動素子20の安定した検出動作が確保される。   The vibration type gyro sensor 1 is thinned by extending the vibrator portion 23 so as to oppose the spacing component recess portion 11 in a state where the vibration element 20 is mounted on the first main surface 2-1 of the support substrate 2. As shown in FIG. 2, a sufficient interval is maintained between the vibrator portion 23 and the support substrate 2. Thereby, when the vibrator part 23 vibrates in the thickness direction, the action of the damping effect is reduced, and a stable detection operation of the vibration element 20 is ensured.

間隔構成凹部11は、振動素子20の振動子部23の寸法に合わせて最適化されて支持基板2に形成される。本実施の形態では、振動素子20が後述する寸法値で形成されるとともに振動子部23の最大振幅量をpとした場合、間隔構成凹部11の開口寸法は2.1mm×0.32mmとされ、深さ寸法k(図2参照)は、k≧p/2+0.05(mm)に形成される。支持基板2にかかる構成の間隔構成凹部11が形成されることによって、高さ寸法が抑制されて薄型化が図られるとともに、振動素子20に対するダンピング効果の影響が低減されて高Q値化が保持され高感度で安定した手振れ等の検出動作が行えるようになる。   The interval constituting recess 11 is formed on the support substrate 2 by being optimized according to the size of the vibrator portion 23 of the vibration element 20. In the present embodiment, when the vibration element 20 is formed with a dimension value to be described later and the maximum amplitude amount of the vibrator unit 23 is p, the opening dimension of the spacing component recess 11 is 2.1 mm × 0.32 mm. The depth dimension k (see FIG. 2) is formed such that k ≧ p / 2 + 0.05 (mm). By forming the gap-constituting recess 11 having the configuration related to the support substrate 2, the height dimension is suppressed and the thickness is reduced, and the influence of the damping effect on the vibration element 20 is reduced and the high Q value is maintained. Thus, it is possible to perform a highly sensitive and stable detection operation such as camera shake.

続いて、振動素子20の構成の詳細について説明する。   Next, details of the configuration of the vibration element 20 will be described.

[金バンプ]
振動素子20は、後述するようにシリコン基板21の第2主面21−2によって構成される基部22の第2主面(22−2)が支持基板2に対する固定面(実装面)を構成して上述した振動素子実装領域13上に実装される。図4に示すように基部22の実装面22−2には、第1端子部25A〜第4端子部25D(以下、個別に説明する場合を除いて端子部25と総称する。)が形成されるとともに、これら端子部25上にそれぞれ金属凸部として第1金バンプ26A〜第4金バンプ26D(以下、個別に説明する場合を除いて金バンプ26と総称する。)が形成されている。
[Gold bump]
As will be described later, in the vibration element 20, the second main surface (22-2) of the base 22 constituted by the second main surface 21-2 of the silicon substrate 21 constitutes a fixed surface (mounting surface) for the support substrate 2. And mounted on the vibration element mounting region 13 described above. As shown in FIG. 4, the mounting surface 22-2 of the base portion 22 is formed with a first terminal portion 25A to a fourth terminal portion 25D (hereinafter collectively referred to as the terminal portion 25 unless otherwise described). In addition, first gold bumps 26A to 4D gold bumps 26D (hereinafter collectively referred to as gold bumps 26 unless otherwise described) are formed on the terminal portions 25 as metal convex portions, respectively.

振動素子20の各端子部25は、それぞれ支持基板2側の配線パターン5に形成した各ランド4に対応して形成されている。各端子部25は、対応するランド4と位置合わせされて支持基板2に組み合わされる。そして、この状態で振動素子20を支持基板2に押し当てながら超音波を印加し、金バンプ26を介して各端子部25とランド4とを溶着接合させる。これにより振動素子20は支持基板2上に実装される。このように振動素子20を所定高さの金バンプ26を介して実装することにより、振動子部23がその第2主面(基板対向面)23−2を支持基板2の第1主面2−1に対して所定の高さ位置に保持された状態で所定の振動動作を行えるようにする。   Each terminal portion 25 of the vibration element 20 is formed corresponding to each land 4 formed on the wiring pattern 5 on the support substrate 2 side. Each terminal portion 25 is aligned with the corresponding land 4 and combined with the support substrate 2. In this state, ultrasonic waves are applied while pressing the vibration element 20 against the support substrate 2, and the terminal portions 25 and the lands 4 are welded and bonded via the gold bumps 26. Thereby, the vibration element 20 is mounted on the support substrate 2. Thus, by mounting the vibration element 20 via the gold bumps 26 having a predetermined height, the vibrator portion 23 has its second main surface (substrate facing surface) 23-2 as the first main surface 2 of the support substrate 2. -1 is allowed to perform a predetermined vibration operation while being held at a predetermined height position.

本実施の形態においては、表面実装法で振動素子20を支持基板2へ実装することによって実装工程の効率化を図っている。表面実装法における接続子としては、上述した金バンプ26に限定されることはなく、半導体プロセスにおいて一般に採用される半田ボールや銅バンプ等の各種の他の金属凸部を用いることもできる。本実施の形態では、本体機器の製造工程においてリフロー半田処理等が施されて、支持基板2の実装端子部116がバンプ117を介して制御基板100の各ランドと接続固定されることから、耐熱性が大きくかつ作業性の高い金バンプ26が接続子として採用している。   In the present embodiment, the mounting process is made more efficient by mounting the vibration element 20 on the support substrate 2 by the surface mounting method. The connectors in the surface mounting method are not limited to the gold bumps 26 described above, and various other metal protrusions such as solder balls and copper bumps generally employed in semiconductor processes can also be used. In the present embodiment, reflow soldering or the like is performed in the manufacturing process of the main device, and the mounting terminal portion 116 of the support substrate 2 is connected and fixed to each land of the control substrate 100 via the bump 117. A gold bump 26 having high performance and high workability is employed as a connector.

振動型ジャイロセンサにおいては、支持基板に対する振動素子の固定構造によって機械品質係数Q(Q factor)が決定される。本実施の形態では、振動素子20が基部22を金バンプ26を介して支持基板2の第1主面2−1から浮かした状態で実装されることによって、例えば接着層を介して基部全面を支持基板に接合した場合と比較して振動子部23の先端部の減衰割合が大きくなり良好なQ値が得られる。また、基部22を支持基板2の第1主面2−1に対して1箇所で固定するよりも複数箇所で固定する構造の方が良好なQ値特性が得られることから、基部22を支持基板2に対して四隅の位置を固定することによって良好なQ値特性を得るようにしている。   In the vibration type gyro sensor, the mechanical quality factor Q (Q factor) is determined by the structure in which the vibration element is fixed to the support substrate. In the present embodiment, the vibration element 20 is mounted in a state where the base portion 22 is floated from the first main surface 2-1 of the support substrate 2 via the gold bumps 26, so that, for example, the entire base portion is interposed via the adhesive layer. Compared with the case where it is bonded to the support substrate, the attenuation rate of the tip of the vibrator portion 23 is increased, and a good Q value is obtained. Further, since the base 22 is fixed to the first main surface 2-1 of the support substrate 2 at one place, a structure with a plurality of places can provide better Q value characteristics, and thus the base 22 is supported. Good Q-value characteristics are obtained by fixing the positions of the four corners with respect to the substrate 2.

なお、各金バンプ26は振動子部23の長手方向の中心軸線に対して幅寸法t6(図9参照)の範囲内の領域において全体の重心を位置させるようにして設けることができる。このように金バンプ26を配置することによって、厚み方向に振動動作する振動子部23は左右のバランスを崩すことなく安定した状態で振動動作することが可能となる。
また、各金バンプ26を基部22から突出される振動子部23の基端部位から振動子部23の幅寸法t6の2倍を半径とする領域の外側領域に位置して形成することにより、金バンプ26による振動子部23の振動動作を吸収する作用を低減して高Q値を保持することが可能となる。
さらに、少なくとも1個の金バンプ26が、振動子部23の基端部から基部22の厚み寸法t1(図8参照)の2倍の範囲の領域内に形成されることで、振動子部23の振動動作が基部22に伝達されて共振周波数のズレを生じさせることが防止されるようになる。
Each gold bump 26 can be provided so that the entire center of gravity is located in a region within the range of the width dimension t6 (see FIG. 9) with respect to the central axis in the longitudinal direction of the vibrator portion 23. By disposing the gold bumps 26 in this way, the vibrator unit 23 that vibrates in the thickness direction can be vibrated in a stable state without losing the left-right balance.
Further, by forming each gold bump 26 from the proximal end portion of the transducer portion 23 protruding from the base portion 22 in an outer region of a region having a radius of twice the width dimension t6 of the transducer portion 23, It is possible to maintain the high Q value by reducing the action of absorbing the vibration operation of the vibrator portion 23 by the gold bump 26.
Furthermore, at least one gold bump 26 is formed in a region in a range of twice the thickness dimension t1 of the base portion 22 (see FIG. 8) from the base end portion of the vibrator portion 23. This vibration operation is transmitted to the base 22 to prevent the resonance frequency from shifting.

なおまた、金バンプ26はいわゆる2段バンプによって形成されるようにしてもよい。更に、基部22の第2主面上に電気的接続を行わない、いわゆるダミーの第5の金バンプを形成するようにしてもよい。この場合は勿論、支持基板2側には、この第5金バンプが溶着固定されるダミー端子部が形成される。   The gold bumps 26 may be formed by so-called two-stage bumps. Furthermore, a so-called dummy fifth gold bump may be formed on the second main surface of the base portion 22 so as not to be electrically connected. In this case, of course, a dummy terminal portion to which the fifth gold bump is welded and fixed is formed on the support substrate 2 side.

[素子形状]
さて、本実施の形態の振動素子20は、図8に示すように、振動子部23が、基部22の第2主面(実装面)22−2と同一面を構成する第2主面(基板対向面)23−2を有し、一端部を基部22に一体化されて片持ち梁状に突設されている。振動子部23は、その上面23−1が図2に示すように基部22の第1主面(上面)22−1から段落ちされることによって所定の厚みとされる。振動子部23は、所定の長さと断面積を有して基部22の一側周部と一体に形成された断面矩形の片持ち梁によって構成される。
[Element shape]
Now, as shown in FIG. 8, in the resonator element 20 according to the present embodiment, the vibrator portion 23 forms a second main surface (which is the same surface as the second main surface (mounting surface) 22-2 of the base portion 22). Substrate-facing surface) 23-2, one end of which is integrated with the base 22 and protrudes like a cantilever. As shown in FIG. 2, the vibrator portion 23 has a predetermined thickness by being stepped down from the first main surface (upper surface) 22-1 of the base portion 22 as shown in FIG. The vibrator portion 23 is constituted by a cantilever beam having a rectangular section and having a predetermined length and a cross-sectional area and formed integrally with one peripheral portion of the base portion 22.

振動素子20の基部22は、図8に示すように、厚み寸法t1を300μm、振動子部23の先端部までの長さ寸法t2を3mm、幅寸法t3を1mmの大きさをもって形成される。振動素子20の振動子部23は、図9に示すように、厚み寸法t4を100μm、長さ寸法t5を2.5mm、幅寸法t6を100μmに形成される。振動素子20は、詳細を後述するように駆動検出回路部50から印加される所定周波数の駆動電圧により振動動作するが、上述した形状から40kHzの共振周波数で振動する。なお、振動素子20は、かかる構成に限定されるものではなく、使用する周波数や目標とする全体形状に応じて種々設定される。   As shown in FIG. 8, the base portion 22 of the vibration element 20 is formed with a thickness dimension t1 of 300 μm, a length dimension t2 to the tip of the vibrator section 23 of 3 mm, and a width dimension t3 of 1 mm. As shown in FIG. 9, the vibrator portion 23 of the vibration element 20 is formed with a thickness dimension t4 of 100 μm, a length dimension t5 of 2.5 mm, and a width dimension t6 of 100 μm. As will be described in detail later, the vibration element 20 vibrates with a drive voltage of a predetermined frequency applied from the drive detection circuit unit 50, but vibrates at a resonance frequency of 40 kHz from the above-described shape. In addition, the vibration element 20 is not limited to such a configuration, and variously set according to the frequency to be used and the target overall shape.

なお、基部22と振動子部23の各部が次の条件を満足して振動素子20を形成することができる。すなわち、基部22は、その幅寸法t3を振動子部23の幅寸法t6の2倍よりも大きな幅寸法とされるとともに、重心位置を振動子部23の長手方向の中心軸線に対して振動子部23の幅寸法t6の2倍の領域内に位置して形成される。かかる構成によって振動子部23が左右のバランスを崩すことなく良好な状態で振動動作が行われるようになる。また、基部22の厚み寸法t1を振動子部23の厚み寸法t4の1.5倍で形成することによって、基部22の機械的強度が保持されて振動子部23の振動動作による振動動作の発生を抑制でき、共振周波数のズレが生じないようになる。   In addition, each part of the base part 22 and the vibrator part 23 can satisfy the following conditions to form the vibration element 20. That is, the base portion 22 has a width dimension t3 larger than twice the width dimension t6 of the vibrator portion 23 and the center of gravity position of the vibrator portion 23 with respect to the longitudinal center axis of the vibrator portion 23. It is formed in a region twice as large as the width dimension t6 of the portion 23. With this configuration, the vibrator unit 23 can be vibrated in a good state without breaking the left-right balance. Further, by forming the thickness dimension t1 of the base portion 22 to be 1.5 times the thickness dimension t4 of the vibrator portion 23, the mechanical strength of the base portion 22 is maintained, and the vibration operation is generated by the vibration operation of the vibrator portion 23. The resonance frequency can be prevented from being shifted.

[圧電膜・各種電極層]
振動素子20には、後述する振動素子製造工程により、図4に示すように振動子部23の第2主面(基板対向面)23−2上に長さ方向の略全長に亘って、基準電極層(第1電極層)27と、圧電薄膜層28と、駆動電極層(第2電極層)29とが積層形成されている。振動子部23の第2主面(基板対向面)23−2上には、駆動電極層29を挟んで一対の検出電極30R、30L(以下、個別に説明する場合を除いて検出電極30と総称する。)が形成されており、これら駆動電極層29と検出電極30とにより第2電極層が構成されている。
[Piezoelectric film and various electrode layers]
As shown in FIG. 4, the vibration element 20 is formed on the second main surface (substrate facing surface) 23-2 of the vibrator portion 23 over the substantially entire length in the length direction by a vibration element manufacturing process described later. An electrode layer (first electrode layer) 27, a piezoelectric thin film layer 28, and a drive electrode layer (second electrode layer) 29 are laminated. On the second main surface (substrate facing surface) 23-2 of the vibrator portion 23, a pair of detection electrodes 30R, 30L (hereinafter, unless otherwise described) with the drive electrode layer 29 interposed therebetween. The drive electrode layer 29 and the detection electrode 30 constitute a second electrode layer.

振動子部23の第2主面(基板対向面)23−2には、第1層として基準電極層27が形成され、この基準電極層27上にほぼ同長の圧電薄膜層28が積層形成される。圧電薄膜層28上には、これとほぼ同長でかつ幅狭の駆動電極層29が幅方向の中央部に位置して積層形成されるとともに、この駆動電極層29を挟んで圧電薄膜層28上に一対の検出電極30R,30Lが積層形成される。   A reference electrode layer 27 is formed as a first layer on the second main surface (substrate facing surface) 23-2 of the vibrator unit 23, and a piezoelectric thin film layer 28 having substantially the same length is laminated on the reference electrode layer 27. Is done. On the piezoelectric thin film layer 28, a drive electrode layer 29 having substantially the same length and narrow width is laminated and formed at the center in the width direction, and the piezoelectric thin film layer 28 is sandwiched between the drive electrode layers 29. A pair of detection electrodes 30R and 30L are stacked on top of each other.

[リード・端子部]
振動素子20には、図4に示すように基部22の第2主面(実装面)22−2上に、基準電極層27と第1端子部25Aとを接続する第1リード31Aが形成されるとともに、駆動電極層29と第3端子部25Cとを接続する第3リード31Cが形成されている。同様に、基部22の実装面22−2上には、第1検出電極30Rと第2端子部25Bとを接続する第2リード31Bが形成されるとともに、第2検出電極30Lと第4端子部25Dとを接続する第4リード31Dが形成されている。なお、各リード31A〜31Dについては、以下、個別に説明する場合を除いてリード31と総称する。
[Lead / Terminal]
As shown in FIG. 4, the vibration element 20 has a first lead 31 </ b> A that connects the reference electrode layer 27 and the first terminal portion 25 </ b> A on the second main surface (mounting surface) 22-2 of the base portion 22. In addition, a third lead 31C that connects the drive electrode layer 29 and the third terminal portion 25C is formed. Similarly, on the mounting surface 22-2 of the base portion 22, a second lead 31B that connects the first detection electrode 30R and the second terminal portion 25B is formed, and the second detection electrode 30L and the fourth terminal portion are formed. A fourth lead 31D for connecting to 25D is formed. The leads 31A to 31D are hereinafter collectively referred to as leads 31 except when individually described.

第1リード31Aは、振動子部23に形成した基準電極層27の基端部から基部22側に一体に延長され、図4に示すように基部22の第2主面(実装面)22−2上に振動子部23を一体に形成した側の一方コーナ部に位置して形成された第1端子部25Aと一体化される。駆動電極層29と検出電極30は、それぞれの基端部が振動子部23から基部22までやや幅広の部位で一体に延長され、これら幅広部位が平坦化層24によって被覆される。   The first lead 31A is integrally extended from the base end portion of the reference electrode layer 27 formed on the vibrator portion 23 to the base portion 22 side, and the second main surface (mounting surface) 22− of the base portion 22 as shown in FIG. 2 is integrated with the first terminal portion 25A formed at one corner portion on the side where the vibrator portion 23 is integrally formed. The drive electrode layer 29 and the detection electrode 30 have their base ends integrally extended from the vibrator portion 23 to the base portion 22 by a slightly wide portion, and these wide portions are covered with the planarizing layer 24.

第2リード31Bは、一端部が平坦化層24を乗り越えるようにして形成され、基部22の一側部に沿って第1端子部25Aと対向する後方側のコーナ部へと導かれることにより、このコーナ部に形成された第2端子部25Bと接続される。第3リード31Cは、一端部が平坦化層24を乗り越えるようにして形成され、基部22の略中央部を横切って後方側へと導かれるとともに後端側に沿って第2端子部25Bと対向するコーナ部へと導かれることにより、このコーナ部に形成された第3端子部25Cと接続される。第4リード31Dも、一端部が平坦化層24を乗り越えるようにして形成され、基部22の他側部に沿って第3端子部25Cと対向する前方側の他方コーナ部へと導かれることにより、このコーナ部に形成された第4端子部25Dと接続される。   The second lead 31B is formed so that one end portion thereof passes over the planarization layer 24, and is guided along the one side portion of the base portion 22 to the rear corner portion facing the first terminal portion 25A. The second terminal portion 25B formed at the corner portion is connected. The third lead 31C is formed so that one end thereof gets over the flattening layer 24, is guided to the rear side across the substantially central portion of the base portion 22, and faces the second terminal portion 25B along the rear end side. By being led to the corner portion to be connected, it is connected to the third terminal portion 25C formed at this corner portion. The fourth lead 31D is also formed so that one end thereof gets over the planarization layer 24, and is guided along the other side portion of the base portion 22 to the other corner portion on the front side facing the third terminal portion 25C. The fourth terminal portion 25D formed at the corner portion is connected.

なお、振動素子20には、上述した構成にかかわらず、端子部25が基部22の第2主面(実装面)22−2上に最適化される適宜の位置でかつ適宜の個数をもって形成される。また、振動素子20は、各電極層のリード31と端子部25との接続パターンが上述した構成に限定されるものではないことは勿論であり、端子部25の位置や個数に応じて基部22の第2主面上に適宜に形成される。   Regardless of the configuration described above, the vibration element 20 is formed at an appropriate position and with an appropriate number of terminals 25 on the second main surface (mounting surface) 22-2 of the base portion 22. The In addition, in the vibration element 20, the connection pattern between the lead 31 of each electrode layer and the terminal portion 25 is not limited to the configuration described above, and the base portion 22 depends on the position and number of the terminal portions 25. The second main surface is appropriately formed.

[絶縁保護層]
振動素子20には、図2及び図4に示すように、第2主面21−2側において基部22と振動子部23を被覆する絶縁保護層45が形成されている。絶縁保護層45は、第1層の第1アルミナ(酸化アルミニウム:Al23)層46と、第2層の酸化シリコン(SiO2)層47と、第3層の第2アルミナ層48とからなる3層構造によって構成される。
[Insulation protective layer]
As shown in FIGS. 2 and 4, the vibration element 20 includes an insulating protective layer 45 that covers the base portion 22 and the vibrator portion 23 on the second main surface 21-2 side. The insulating protective layer 45 includes a first alumina (aluminum oxide: Al 2 O 3 ) layer 46, a second silicon oxide (SiO 2 ) layer 47, and a third second alumina layer 48. It is comprised by the 3 layer structure which consists of.

絶縁保護層45には、図2に示すように、各端子部25の形成領域に対応して端子開口部49が形成されており、これらの端子開口部49を介して各端子部25が外方に臨んでいる。振動素子20は、図2に示すように端子開口部49から突出されるようにして各端子部25に金バンプ26が形成される。   As shown in FIG. 2, terminal openings 49 are formed in the insulating protective layer 45 corresponding to the formation regions of the terminal portions 25, and the terminal portions 25 are externally connected through the terminal openings 49. I face you. As shown in FIG. 2, the vibration element 20 has gold bumps 26 formed on the terminal portions 25 so as to protrude from the terminal openings 49.

絶縁保護層45は、図4に示すように、基部22と振動子部23の各々の外周縁と、基準電極層27や端子部25の最外周部位との間においてシリコン基板21の第2主面21−2が枠状に露出されるようにして形成される。絶縁保護層45は、外周部位に第2主面21−2の露出部位を残すことによって、後述する振動素子20の切り出し工程に際して外周部位から剥離が生じることが防止されている。なお、絶縁保護層45は、幅寸法t6が100μmとされた振動子部23において、例えば98μmの幅寸法をもって形成される。   As shown in FIG. 4, the insulating protective layer 45 is formed between the outer peripheral edge of each of the base portion 22 and the vibrator portion 23 and the outermost peripheral portion of the reference electrode layer 27 and the terminal portion 25. The surface 21-2 is formed to be exposed in a frame shape. The insulating protective layer 45 is prevented from being peeled off from the outer peripheral part during the cutting-out process of the vibration element 20 described later by leaving the exposed part of the second main surface 21-2 at the outer peripheral part. The insulating protective layer 45 is formed with a width dimension of, for example, 98 μm in the vibrator portion 23 having a width dimension t6 of 100 μm.

絶縁保護層45は、第1アルミナ層46が例えば50nmの厚み寸法をもって形成される。第1アルミナ層46は、基部22や振動子部23の主面との密着性を向上させる下地密着層として作用し、振動動作する振動子部23上に絶縁保護層45が強固に成膜形成されるようにして剥離等の発生が防止されるようにする。   The insulating protective layer 45 is formed by the first alumina layer 46 having a thickness dimension of, for example, 50 nm. The first alumina layer 46 acts as a base adhesion layer that improves adhesion to the main surface of the base 22 and the vibrator part 23, and the insulating protective layer 45 is firmly formed on the vibrator part 23 that vibrates. In this way, the occurrence of peeling or the like is prevented.

酸化シリコン層47は、空気中の水分等を遮断して各電極層等への付着を防止するとともに、各電極層の酸化抑制、各電極層の電気的絶縁或いは薄膜の各電極層や圧電薄膜層28の機械的保護を図る機能を奏する。最上層の第2アルミナ層48は、シリコン基板21に後述する外形溝形成工程を施して振動子部23を形成する際に形成されるレジスト層との密着性を向上させる作用を奏し、エッチング剤による酸化シリコン層47の損傷を防止する。   The silicon oxide layer 47 blocks moisture and the like in the air to prevent adhesion to each electrode layer, etc., suppresses oxidation of each electrode layer, electrically insulates each electrode layer, or each electrode layer of a thin film or piezoelectric thin film The layer 28 has a function for mechanical protection. The uppermost second alumina layer 48 has an effect of improving the adhesion with a resist layer formed when the vibrator portion 23 is formed by performing an outer shape groove forming process described later on the silicon substrate 21, and an etching agent. This prevents the silicon oxide layer 47 from being damaged.

酸化シリコン層47は、第2電極層42の少なくとも2倍の厚みで、1μm以下の厚みで形成されている。また、酸化シリコン層47は、0.4Pa以下のアルゴンガス雰囲気中でスパッタ法によって第1アルミナ層46上に成膜される。絶縁保護層45は、酸化シリコン層47を上述した膜厚とすることによって、十分な絶縁保護機能を奏するとともに成膜時のバリ発生が防止される。また、酸化シリコン層47は、上述したスパッタ条件で成膜することによって、高膜密度で形成される。   The silicon oxide layer 47 is at least twice as thick as the second electrode layer 42 and has a thickness of 1 μm or less. The silicon oxide layer 47 is formed on the first alumina layer 46 by sputtering in an argon gas atmosphere of 0.4 Pa or less. The insulation protection layer 45 has a sufficient insulation protection function and prevents generation of burrs during film formation by setting the silicon oxide layer 47 to the above-described film thickness. Further, the silicon oxide layer 47 is formed at a high film density by forming the film under the above-described sputtering conditions.

[位置合わせ用マーク]
振動型ジャイロセンサ1においては、同一形状の第1振動素子20Xと第2振動素子20Yとを支持基板2に対して精密に位置決めして実装するために、支持基板2が各ランド4の位置を実装機側に認識される。振動素子20には、実装機によって認識された各ランド4に対して位置決めされて実装されるようにするために、基部22の第1主面(上面)22−1に位置合わせ用マーク32A,32B(以下、位置合わせ用マーク32と総称する。)が設けられている。
[Alignment mark]
In the vibration type gyro sensor 1, the support substrate 2 determines the position of each land 4 in order to precisely position and mount the first vibration element 20 </ b> X and the second vibration element 20 </ b> Y having the same shape with respect to the support substrate 2. Recognized by the mounting machine. In order to be positioned and mounted on each land 4 recognized by the mounting machine, the vibration element 20 is positioned on the first main surface (upper surface) 22-1 of the base portion 22A. 32B (hereinafter collectively referred to as the alignment mark 32) is provided.

位置合わせ用マーク32は、図1及び図4に示すように、基部22の第1主面(上面)22−1上に幅方向に離間して形成された金属箔等からなる一対の矩形部によって構成される。振動素子20は、実装機によって位置合わせ用マーク32が読み取られ、支持基板2に対する位置や姿勢の実装データが生成された後、この実装データと上述したランド4のデータとに基づいて、支持基板2に対して精密に位置決めされて実装される。   As shown in FIGS. 1 and 4, the alignment mark 32 is a pair of rectangular portions made of metal foil or the like formed on the first main surface (upper surface) 22-1 of the base portion 22 so as to be separated in the width direction. Consists of. After the alignment mark 32 is read by the mounting machine and the mounting data of the position and orientation with respect to the support substrate 2 is generated, the vibration element 20 is based on the mounting data and the land 4 data described above. 2 is precisely positioned and mounted.

振動素子20は、位置合わせ用マーク32を基部22の第1主面上に形成したが、かかる構成に限定されるものではない。位置合わせ用マーク32は、基部22の第2主面(実装面)22−2に、例えば配線工程と同一工程で導体部からなる位置合わせ用マークを端子部25やリード31を避けた適宜の位置に形成するようにしてもよい。位置合わせ用マーク32は、詳細を後述するように振動素子20の電極層や振動子部23を形成する外形溝形成工程において用いられる誘導結合型プラズマ装置による反応性イオンエッチング処理に際して用いられる基準マーカに合わせて、位置決めされて形成されることが好ましい。位置合わせ用マーク32は、ステッパー露光装置を用いることによって、振動子部23に対して0.1μm以下の精度で形成することが可能である。   The vibration element 20 has the alignment mark 32 formed on the first main surface of the base 22, but is not limited to this configuration. The alignment mark 32 is formed on the second main surface (mounting surface) 22-2 of the base portion 22 with an alignment mark made of a conductor portion in the same process as the wiring process, for example, by avoiding the terminal portion 25 and the lead 31. You may make it form in a position. The alignment mark 32 is a reference marker used in the reactive ion etching process by the inductively coupled plasma apparatus used in the outer groove forming process for forming the electrode layer of the vibration element 20 and the vibrator portion 23 as will be described in detail later. It is preferable to be positioned and formed according to the above. The alignment mark 32 can be formed with an accuracy of 0.1 μm or less with respect to the vibrator portion 23 by using a stepper exposure apparatus.

位置合わせ用マーク32は、適宜の方法によって形成される。例えば基部22の第2主面(実装面)22−2に後述するようにチタン層と白金層とからなる第1電極層40のパターニングによって形成した場合に、実装工程に際して読み取りが行われて画像処理を施す際に良好なコントラストが得られて実装精度の向上が図られるようになる。   The alignment mark 32 is formed by an appropriate method. For example, when the second main surface (mounting surface) 22-2 of the base portion 22 is formed by patterning the first electrode layer 40 made of a titanium layer and a platinum layer as will be described later, reading is performed during the mounting process. When processing is performed, a good contrast is obtained, and the mounting accuracy is improved.

[カバー]
続いて、支持基板2の第1主面2−1を外部から遮蔽するカバー15の詳細について説明する。
[cover]
Next, details of the cover 15 that shields the first main surface 2-1 of the support substrate 2 from the outside will be described.

振動型ジャイロセンサ1は、手振れ等により生じるコリオリ力による振動素子20の変位を、詳細を後述するようにこの振動素子20に形成した圧電薄膜層28と検出電極30とにより検出して検出信号を出力する。そして、圧電薄膜層28に光が照射されると焦電効果により電圧が発生し、この焦電圧が検出動作に影響を及ぼして検出特性が低下する。   The vibration-type gyro sensor 1 detects the displacement of the vibration element 20 due to Coriolis force generated by hand shake or the like by a piezoelectric thin film layer 28 formed on the vibration element 20 and a detection electrode 30 as will be described in detail later, and generates a detection signal. Output. When the piezoelectric thin film layer 28 is irradiated with light, a voltage is generated due to the pyroelectric effect, and this pyroelectric voltage affects the detection operation and the detection characteristics are deteriorated.

振動型ジャイロセンサ1においては、支持基板2とカバー部材15とによる部品実装空間部3の遮光対応が図られ、外部光の影響による特性低下の防止が図られている。支持基板2には、図1に示すように部品実装領域6を縁ち取るようにして外周部位が全周に亘って第1主面2−1から段落ちされて垂直壁からなる遮光段部9を構成することでカバー固定部10が形成されている。そして、支持基板2に対して金属薄板によって形成したカバー部材15を、カバー固定部10上に樹脂接着によって全周に亘って接合することによって、部品実装空間部3を密閉して防塵、防湿するとともに遮光空間部として構成する。   In the vibration type gyro sensor 1, the component mounting space 3 is shielded from light by the support substrate 2 and the cover member 15, and the characteristic deterioration due to the influence of external light is prevented. As shown in FIG. 1, the support substrate 2 has a light shielding step portion formed of a vertical wall with the outer peripheral portion being stepped down from the first main surface 2-1 so as to rim the component mounting region 6. The cover fixing | fixed part 10 is formed by comprising 9. As shown in FIG. Then, the cover member 15 formed of a thin metal plate is bonded to the support substrate 2 over the entire periphery of the cover fixing portion 10 by resin adhesion, so that the component mounting space portion 3 is hermetically sealed to prevent dust and moisture. In addition, it is configured as a light shielding space.

カバー部材15は、図1に示すように支持基板2の部品実装領域6を被覆するに足る外形寸法を有する主面部16と、この主面部16の外周部に全周に亘って一体に折曲形成された外周壁部17とからなる全体箱状に形成されている。カバー部材15は、外周壁部17が、支持基板2に組み付けられた状態において振動素子20の振動子部23が振動動作を可能とする部品実装空間部3を構成する高さ寸法をもって形成されている。カバー部材15には、外周壁部17の開口縁に全周に亘って、支持基板2に形成したカバー固定部10よりもやや小幅とされた外周フランジ部18が一体に折曲形成されている。なお、図示せずとも外周フランジ部18はアース凸部を形成し、振動型ジャイロセンサ1が制御基板100に実装された際に制御基板100上のグランド端子に接続される。   As shown in FIG. 1, the cover member 15 has a main surface portion 16 having an outer dimension sufficient to cover the component mounting region 6 of the support substrate 2, and is bent integrally around the outer periphery of the main surface portion 16 over the entire periphery. The entire outer peripheral wall portion 17 is formed in a box shape. The cover member 15 is formed with a height dimension that constitutes the component mounting space portion 3 in which the vibrator portion 23 of the vibration element 20 can perform a vibration operation in a state where the outer peripheral wall portion 17 is assembled to the support substrate 2. Yes. In the cover member 15, an outer peripheral flange portion 18 having a slightly smaller width than the cover fixing portion 10 formed on the support substrate 2 is integrally bent at the opening edge of the outer peripheral wall portion 17 over the entire periphery. . Although not shown, the outer peripheral flange portion 18 forms a ground projection, and is connected to the ground terminal on the control board 100 when the vibration type gyro sensor 1 is mounted on the control board 100.

カバー部材15は、金属薄板によって形成されることで振動型ジャイロセンサ1の小型軽量化を保持しているが、赤外波長の外部光に対する遮光性が低下して充分な遮光機能を奏し得ないこともある。そこで本実施の形態では、主面部16と外周壁部17の表面全体に例えば赤外波長の光を吸収する赤外線吸収塗料を塗布して遮光層19を形成し、部品実装空間部3内への赤外波長の外部光の放射を遮蔽して振動素子20が安定した動作を行うようにする。なお、遮光層19は、赤外線吸収塗料溶液中にディップして表裏主面に形成したり、黒色クロムめっき処理や黒染め処理或いは黒色陽極酸化処理を施して形成してもよい。   The cover member 15 is formed of a thin metal plate to keep the vibration-type gyro sensor 1 small and light. However, the cover member 15 does not exhibit a sufficient light blocking function due to a decrease in light blocking performance with respect to external light having an infrared wavelength. Sometimes. Therefore, in the present embodiment, the entire surface of the main surface portion 16 and the outer peripheral wall portion 17 is coated with, for example, an infrared absorbing paint that absorbs light of an infrared wavelength to form the light shielding layer 19, so that the component mounting space portion 3 is filled. The vibration element 20 performs a stable operation by shielding the radiation of external light having an infrared wavelength. The light shielding layer 19 may be formed by dipping in an infrared absorbing coating solution to form the front and back main surfaces, or by performing black chrome plating treatment, black dyeing treatment or black anodizing treatment.

上述のように、振動型ジャイロセンサ1においては、支持基板2に対してカバー部材15が、外周フランジ部18をカバー固定部10上に重ね合わせて接着剤によって接合されることによって組み付けられ、密閉かつ遮光された部品実装空間部3を構成する。ところが、重ね合わされたカバー固定部10と外周フランジ部18との間の隙間に介在する接着剤層を透過して外部光が部品実装空間部3内に進入する場合がある。そこで本実施の形態においては、上述したように支持基板2が主面2−1に対して遮光段部9を介してカバー固定部10を段落ち形成したことにより、接着剤層を透過した外部光が遮光段部9によって遮光されるようにしている。   As described above, in the vibration type gyro sensor 1, the cover member 15 is assembled to the support substrate 2 by superimposing the outer peripheral flange portion 18 on the cover fixing portion 10 and joining with the adhesive to seal the support substrate 2. And the component mounting space part 3 shielded from light is constituted. However, external light may enter the component mounting space 3 through the adhesive layer interposed in the gap between the cover fixing portion 10 and the outer peripheral flange portion 18 that are overlapped. Therefore, in the present embodiment, as described above, the support substrate 2 is formed by stepping the cover fixing portion 10 with respect to the main surface 2-1 through the light shielding step portion 9, so that the outside that has passed through the adhesive layer is transmitted. The light is shielded by the light shielding step 9.

本実施の形態においては、支持基板2に対してカバー部材15も他の構成部材と同様に表面実装法によって組み付けるようにすることで、組立工程の合理化が図られている。振動型ジャイロセンサ1においては、カバー部材15を支持基板2の段落ちされたカバー固定部10上に固定することから薄型化が図られるとともに、接着剤の部品実装領域6への流れ込みも防止される。また、部品実装空間部3が防塵、防湿空間部として構成されるとともに遮光空間部として構成されることで、振動素子20における焦電効果の発生を抑制して安定した手振れ等の検出動作を行うことを可能とする。   In the present embodiment, the assembly process is rationalized by assembling the cover member 15 to the support substrate 2 by the surface mounting method in the same manner as other components. In the vibration type gyro sensor 1, the cover member 15 is fixed on the cover fixing portion 10 that has been stepped down on the support substrate 2, so that the thickness can be reduced and the adhesive can be prevented from flowing into the component mounting region 6. The In addition, since the component mounting space 3 is configured as a dustproof and moistureproof space and as a light-shielding space, the generation of pyroelectric effect in the vibration element 20 is suppressed, and a stable motion detection operation is performed. Make it possible.

[回路構成]
次に、振動型ジャイロセンサ1を駆動する回路構成について図7を参照して説明する。
[Circuit configuration]
Next, a circuit configuration for driving the vibration gyro sensor 1 will be described with reference to FIG.

振動型ジャイロセンサ1は、第1振動素子20Xと第2振動素子20Yとにそれぞれ接続されIC回路素子7や電子部品8等によって構成された第1駆動検出回路部50Xと第2駆動検出回路部50Yとを備えている。これら第1駆動検出回路部50Xと第2駆動検出回路部50Yとは互いに同一の回路構成とされることから、以下、駆動検出回路部50と総称して説明する。駆動検出回路部50は、インピーダンス変換回路51と、加算回路52と、発振回路53と、差動増幅回路54と、同期検波回路55と、直流増幅回路56等を備えている。   The vibration type gyro sensor 1 includes a first drive detection circuit unit 50X and a second drive detection circuit unit which are connected to the first vibration element 20X and the second vibration element 20Y, respectively, and are configured by the IC circuit element 7, the electronic component 8, and the like. 50Y. Since the first drive detection circuit unit 50X and the second drive detection circuit unit 50Y have the same circuit configuration, the drive detection circuit unit 50 will be collectively described below. The drive detection circuit unit 50 includes an impedance conversion circuit 51, an addition circuit 52, an oscillation circuit 53, a differential amplification circuit 54, a synchronous detection circuit 55, a DC amplification circuit 56, and the like.

駆動検出回路部50は、図7に示すように振動素子20の第1検出電極30Rと第2検出電極30Lに対してインピーダンス変換回路51と差動増幅回路54とが接続される。インピーダンス変換回路51には加算回路52が接続され、この加算回路52に接続された発振回路53が駆動電極層29と接続される。差動増幅回路54と発振回路53とには同期検波回路55が接続され、この同期検波回路55に直流増幅回路56が接続される。なお、振動素子20の基準電極層27は、支持基板2側の基準電位57と接続される。   In the drive detection circuit unit 50, as shown in FIG. 7, an impedance conversion circuit 51 and a differential amplifier circuit 54 are connected to the first detection electrode 30R and the second detection electrode 30L of the vibration element 20. An adder circuit 52 is connected to the impedance conversion circuit 51, and an oscillation circuit 53 connected to the adder circuit 52 is connected to the drive electrode layer 29. A synchronous detection circuit 55 is connected to the differential amplifier circuit 54 and the oscillation circuit 53, and a DC amplifier circuit 56 is connected to the synchronous detection circuit 55. The reference electrode layer 27 of the vibration element 20 is connected to the reference potential 57 on the support substrate 2 side.

駆動検出回路部50は、振動素子20とインピーダンス変換回路51と加算回路52と発振回路53とによって自励発振回路を構成する。そして、発振回路53から駆動電極層29に対して所定周波数の発振出力Vgoを印加することによって振動素子20の振動子部23に固有振動を生じさせる。振動素子20の第1検出電極30Rからの出力Vgrと第2検出電極30Lからの出力Vglとはインピーダンス変換回路51に供給され、これらの入力に基づいてインピーダンス変換回路51から加算回路52に対してそれぞれ出力VzrとVzlとを出力する。加算回路52は、これらの入力に基づいて発振回路53に対して加算出力Vsaを出力する。   In the drive detection circuit unit 50, the vibration element 20, the impedance conversion circuit 51, the addition circuit 52, and the oscillation circuit 53 constitute a self-excited oscillation circuit. Then, by applying an oscillation output Vgo having a predetermined frequency from the oscillation circuit 53 to the drive electrode layer 29, natural vibration is generated in the vibrator unit 23 of the vibration element 20. The output Vgr from the first detection electrode 30R and the output Vgl from the second detection electrode 30L of the vibration element 20 are supplied to the impedance conversion circuit 51. Based on these inputs, the impedance conversion circuit 51 outputs the addition circuit 52 to the addition circuit 52. Outputs Vzr and Vzl are output respectively. The adder circuit 52 outputs an addition output Vsa to the oscillation circuit 53 based on these inputs.

振動素子20の第1検出電極30Rからの出力Vgrと第2検出電極30Lからの出力Vglとは差動増幅回路54に供給される。駆動検出回路部50は、後述するように振動素子20が手振れを検出するとこれら出力Vgrと出力Vglとに差異が生じることから、差動増幅回路54によって所定の出力Vdaが得られる。差動増幅回路54からの出力Vdaは、同期検波回路55に供給される。同期検波回路55は出力Vdaを同期検波することで直流信号Vsdに変換して直流増幅回路56に供給し、所定の直流増幅を行った直流信号Vsdを出力する。   The output Vgr from the first detection electrode 30R and the output Vgl from the second detection electrode 30L of the vibration element 20 are supplied to the differential amplifier circuit 54. As described later, when the vibration element 20 detects hand shake, the drive detection circuit unit 50 generates a difference between the output Vgr and the output Vgl, so that a predetermined output Vda is obtained by the differential amplifier circuit 54. The output Vda from the differential amplifier circuit 54 is supplied to the synchronous detection circuit 55. The synchronous detection circuit 55 performs synchronous detection on the output Vda to convert it to a DC signal Vsd, supplies it to the DC amplification circuit 56, and outputs a DC signal Vsd subjected to predetermined DC amplification.

同期検波回路55は、差動増幅回路54の出力Vdaを、発振回路53から駆動信号に同期して出力されるクロック信号Vckのタイミングで全波整流した後で積分して直流信号Vsdを得る。駆動検出回路部50は、上述したようにこの直流信号Vsdを直流増幅回路56において増幅して出力することにより、手振れにより生じる角速度信号の検出が行われる。   The synchronous detection circuit 55 performs full-wave rectification on the output Vda of the differential amplifier circuit 54 at the timing of the clock signal Vck output in synchronization with the drive signal from the oscillation circuit 53 and then integrates to obtain a DC signal Vsd. As described above, the drive detection circuit unit 50 amplifies the DC signal Vsd in the DC amplifier circuit 56 and outputs the amplified signal, thereby detecting an angular velocity signal caused by camera shake.

駆動検出回路部50は、インピーダンス変換回路51がハイ・インピーダンス入力Z2の状態でロー・インピーダンス出力Z3を得るようになっており、第1検出電極30Rと第2検出電極30L間のインピーダンスZ1と加算回路52の入力間のインピーダンスZ4とを分離する作用を奏する。インピーダンス変換回路51を設けることによって、これら第1検出電極30Rと第2検出電極30Lとから大きな出力差異を得ることが可能となる。   The drive detection circuit unit 50 is configured to obtain a low impedance output Z3 when the impedance conversion circuit 51 is in the high impedance input Z2, and adds the impedance Z1 between the first detection electrode 30R and the second detection electrode 30L. There exists an effect | action which isolate | separates impedance Z4 between the inputs of the circuit 52. FIG. By providing the impedance conversion circuit 51, a large output difference can be obtained from the first detection electrode 30R and the second detection electrode 30L.

駆動検出回路部50においては、上述したインピーダンス変換回路51が入力と出力とのインピーダンス変換機能を奏するだけで信号の大きさに影響を与えることはない。したがって、第1検出電極30Rからの出力Vgrとインピーダンス変換回路51の一方側の出力Vzr、及び第2検出電極30Lからの出力Vglとインピーダンス変換回路51の他方側の出力Vzlとはそれぞれ同一の大きさである。駆動検出回路部50においては、振動素子20によって手振れ検出が行われて第1検出電極30Rからの出力Vgrと第2検出電極30Lからの出力Vglとに差があっても、加算回路52からの出力Vsaに保持される。   In the drive detection circuit unit 50, the above-described impedance conversion circuit 51 only performs an impedance conversion function between input and output, and does not affect the signal magnitude. Therefore, the output Vgr from the first detection electrode 30R and the output Vzr on one side of the impedance conversion circuit 51, and the output Vgl from the second detection electrode 30L and the output Vzl on the other side of the impedance conversion circuit 51 are the same. That's it. In the drive detection circuit unit 50, even if there is a difference between the output Vgr from the first detection electrode 30 </ b> R and the output Vgl from the second detection electrode 30 </ b> L due to hand vibration detection by the vibration element 20, It is held at the output Vsa.

駆動検出回路部50においては、例えばスイッチング動作等によってノイズが重畳されることがあっても、発振回路53の出力Vgoに重畳されたノイズ成分が振動素子20におけるバンドフィルタと同等の働きによって共振周波数以外の成分が除去されることで、差動増幅回路54からノイズ成分が除去された高精度の出力Vdaを得ることが可能となる。なお、振動型ジャイロセンサ1は、上述した駆動検出回路部50に限定されるものではなく、固有振動する振動子部23の手振れ動作による変位を圧電薄膜層28と一対の検出電極30とによって検出し、適宜の処理を行って検出出力を得るように構成されればよい。   In the drive detection circuit unit 50, the noise component superimposed on the output Vgo of the oscillation circuit 53 is equivalent to the band filter in the vibration element 20, even if noise is superimposed due to, for example, a switching operation or the like. By removing components other than those, it is possible to obtain a highly accurate output Vda from which noise components have been removed from the differential amplifier circuit 54. The vibration-type gyro sensor 1 is not limited to the drive detection circuit unit 50 described above, and the displacement due to the hand movement of the vibrator unit 23 that vibrates naturally is detected by the piezoelectric thin film layer 28 and the pair of detection electrodes 30. The detection output may be obtained by performing an appropriate process.

振動型ジャイロセンサ1においては、上述したようにX軸方向の角速度を検出する第1振動素子20XとY軸方向の角速度を検出する第2振動素子20Yとを備えている。第1振動素子20Xに接続された第1駆動検出回路部50XからはX軸方向の検出出力VsdXが得られるとともに、第2振動素子20Yに接続された第2駆動検出回路部50YからはY軸方向の検出出力VsdYが得られる。振動型ジャイロセンサ1においては、第1振動素子20Xと第2振動素子20Yとが、それぞれ数kHzから数百kHzの範囲で動作周波数の設定が可能である。そして、第1振動素子20Xの動作周波数fxと第2振動素子20Yの動作周波数fyとの周波数差(fx−fy)を1kHz以上とすることで、クロストークが低減されて精密な振動検出が行われるようになる。   As described above, the vibration type gyro sensor 1 includes the first vibration element 20X that detects the angular velocity in the X-axis direction and the second vibration element 20Y that detects the angular velocity in the Y-axis direction. A detection output VsdX in the X-axis direction is obtained from the first drive detection circuit unit 50X connected to the first vibration element 20X, and a Y-axis is output from the second drive detection circuit unit 50Y connected to the second vibration element 20Y. A direction detection output VsdY is obtained. In the vibration type gyro sensor 1, the first vibration element 20X and the second vibration element 20Y can set operating frequencies in the range of several kHz to several hundred kHz, respectively. Then, by setting the frequency difference (fx−fy) between the operating frequency fx of the first vibrating element 20X and the operating frequency fy of the second vibrating element 20Y to 1 kHz or more, crosstalk is reduced and precise vibration detection is performed. Will come to be.

なお必要に応じて、上述した駆動検出回路部50には、加算回路52の出力に含まれる振動素子20X,20Yの動作周波数fx,fyの検出信号を選択的に増幅して発振回路53へ供給するフィルタ増幅回路が設けられる。   If necessary, the drive detection circuit unit 50 selectively amplifies the detection signals of the operating frequencies fx and fy of the vibration elements 20X and 20Y included in the output of the adder circuit 52 and supplies the detection signals to the oscillation circuit 53. A filter amplifier circuit is provided.

[振動型ジャイロセンサの製造方法]
以下、本実施の形態の振動型ジャイロセンサ1の製造方法について説明する。図10は振動型ジャイロセンサ1の製造方法を説明する主要工程フロー図である。
[Manufacturing method of vibration type gyro sensor]
Hereinafter, a manufacturing method of the vibration type gyro sensor 1 of the present embodiment will be described. FIG. 10 is a main process flow diagram illustrating a method for manufacturing the vibration gyro sensor 1.

振動型ジャイロセンサ1においては、上述した振動素子20が、例えば図11及び図12に示すように、主面21−1の方位面が(100)面、側面21−3の方位面が(110)面となるように切り出されたシリコン基板21を基材にして多数個が一括して形成された後に、切断工程を経て1個ずつに切り分けられる。   In the vibration type gyro sensor 1, the vibration element 20 described above includes, for example, as shown in FIGS. 11 and 12, the azimuth plane of the main surface 21-1 is the (100) plane and the azimuth plane of the side surface 21-3 is (110). ) After a large number of silicon substrates 21 cut out to form a surface are formed as a base material, they are cut into pieces one after another through a cutting process.

[基板準備工程]
シリコン基板21は、外形寸法が、工程に用いられる設備仕様に応じて切り出し寸法が適宜決定され、例えば300×300(mm)とされる。シリコン基板21は図11に示すように平面視矩形状の基板に限らず、平面視円形のウェーハ形状でもよい。シリコン基板21は、作業性やコスト等によって厚み寸法を決定されるが、少なくとも振動素子20の基部22の厚み寸法よりも大きな厚みであればよい。シリコン基板21は、上述したように基部22の厚みが300μmであるとともに振動子部23の厚みが100μmであることから、300μm以上の基板が用いられる。
[Board preparation process]
The outer dimensions of the silicon substrate 21 are appropriately determined according to the equipment specifications used in the process, and are, for example, 300 × 300 (mm). As shown in FIG. 11, the silicon substrate 21 is not limited to a rectangular substrate in plan view, and may be a wafer having a circular shape in plan view. The thickness dimension of the silicon substrate 21 is determined depending on workability, cost, and the like, but may be a thickness that is at least larger than the thickness dimension of the base portion 22 of the vibration element 20. As described above, since the thickness of the base portion 22 is 300 μm and the thickness of the vibrator portion 23 is 100 μm, the silicon substrate 21 is a substrate having a thickness of 300 μm or more.

シリコン基板21には、熱酸化処理が施されて、図12に示すように第1主面21−1上及び第2主面21−2上にそれぞれシリコン酸化膜(SiO2膜)33A,33B(以下、個別に説明する場合を除いてシリコン酸化膜33と総称する。)が全面に亘って形成されている。シリコン酸化膜33は、後述するようにシリコン基板21に結晶異方性エッチング処理を施す際に保護膜として機能する。シリコン酸化膜33は、保護膜機能を奏すればよく適宜の厚みをもって形成されるが、例えば0.3μm程度の厚み寸法で形成される。   The silicon substrate 21 is subjected to a thermal oxidation process, and as shown in FIG. 12, silicon oxide films (SiO 2 films) 33A and 33B (on the first main surface 21-1 and the second main surface 21-2, respectively). Hereinafter, the silicon oxide film 33 is generically formed unless otherwise described). As will be described later, the silicon oxide film 33 functions as a protective film when the silicon substrate 21 is subjected to crystal anisotropic etching. The silicon oxide film 33 may be formed with an appropriate thickness as long as it has a protective film function. For example, the silicon oxide film 33 is formed with a thickness of about 0.3 μm.

[エッチング凹部形成工程]
振動素子製造工程は、半導体プロセスの薄膜工程と同様の工程からなり、シリコン基板21の第1主面21−1側から各振動素子20の振動子部23を形成する部位を所定の厚み寸法とする上述したエッチング凹部37を形成するエッチング凹部形成工程を有する。
[Etching recess forming step]
The vibration element manufacturing process includes the same process as the thin film process of the semiconductor process, and a portion where the vibrator portion 23 of each vibration element 20 is formed from the first main surface 21-1 side of the silicon substrate 21 has a predetermined thickness dimension. An etching recess forming step for forming the above-described etching recess 37 is provided.

エッチング凹部形成工程は、図13〜図19に示すように、シリコン基板21の第1主面21−1に、フォトレジスト層34を形成するフォトレジスト層形成工程と、エッチング凹部37の形成部位に対応してフォトレジスト層34にフォトレジスト層開口部35を形成するフォトレジストパターニング工程と、フォトレジスト層開口部35に臨むシリコン酸化膜33Aを除去してシリコン酸化膜開口部36を形成する第1エッチング処理工程と、シリコン酸化膜開口部36内にエッチング凹部37を形成する第2エッチング処理工程等を有する。   As shown in FIGS. 13 to 19, the etching recess forming process includes a photoresist layer forming process for forming a photoresist layer 34 on the first main surface 21-1 of the silicon substrate 21, and an etching recess 37 forming site. Correspondingly, a photoresist patterning step of forming a photoresist layer opening 35 in the photoresist layer 34, and a first step of removing the silicon oxide film 33A facing the photoresist layer opening 35 to form a silicon oxide film opening 36. An etching process, a second etching process for forming an etching recess 37 in the silicon oxide film opening 36, and the like.

フォトレジスト層形成工程は、シリコン基板21の第1主面21−1に形成したシリコン酸化膜33A上に全面に亘ってフォトレジスト材を塗布してフォトレジスト層34を形成する。フォトレジスト層形成工程は、フォトレジスト材として例えば東京応化社製の感光性フォトレジスト材「OFPR−8600」が用いられ、このフォトレジスト材を塗布した後にマイクロ波で加熱して水分を除去するプレベーキング処理を施してシリコン酸化膜33A上にフォトレジスト層34を形成する。   In the photoresist layer forming step, a photoresist material is applied over the entire surface of the silicon oxide film 33 </ b> A formed on the first main surface 21-1 of the silicon substrate 21 to form the photoresist layer 34. In the photoresist layer forming step, for example, a photosensitive photoresist material “OFPR-8600” manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. is used as a photoresist material. After applying this photoresist material, it is heated by microwaves to remove moisture. A baking process is performed to form a photoresist layer 34 on the silicon oxide film 33A.

フォトレジストパターニング工程は、フォトレジスト層34上に各シリコン酸化膜開口部36を形成する部位を開口部としたマスキング処理を施し、フォトレジスト層34に対して露光、現像処理を施す。フォトレジストパターニング工程は、各シリコン酸化膜開口部36の対応部位のフォトレジスト層34を除去して、図13及び図14に示すようにシリコン酸化膜33Aを外方に臨ませる多数個のフォトレジスト層開口部35を一括して形成する。なお、シリコン基板21には、図13に示すように3×5個のフォトレジスト層開口部35が形成されることで、後述する各工程を経て15個の振動素子20が一括して製造されるようにする。   In the photoresist patterning step, a masking process is performed with the portion where each silicon oxide film opening 36 is formed on the photoresist layer 34 as an opening, and the photoresist layer 34 is exposed and developed. In the photoresist patterning step, the photoresist layer 34 corresponding to each silicon oxide film opening 36 is removed, and a plurality of photoresists are exposed so that the silicon oxide film 33A faces outward as shown in FIGS. The layer opening 35 is formed collectively. In addition, as shown in FIG. 13, 3 × 5 photoresist layer openings 35 are formed in the silicon substrate 21, so that fifteen vibration elements 20 are manufactured collectively through the following steps. So that

第1エッチング処理工程は、フォトレジスト層開口部35を介して外部に臨むシリコン酸化膜33Aを除去する工程である。第1エッチング処理は、シリコン基板21の界面の平滑性を保持するために、シリコン酸化膜33Aのみを除去する湿式エッチング法を採用するが、この方法に限定されるものではなく例えばイオンエッチング法等の適宜のエッチング処理であってもよい。   The first etching process is a process of removing the silicon oxide film 33A facing the outside through the photoresist layer opening 35. The first etching process employs a wet etching method in which only the silicon oxide film 33A is removed in order to maintain the smoothness of the interface of the silicon substrate 21, but is not limited to this method. For example, an ion etching method or the like is used. The appropriate etching process may be used.

第1エッチング処理には、エッチング液として例えばフッ化アンモニウム溶液を用い、シリコン酸化膜33Aを除去してシリコン酸化膜開口部36を形成する。これにより、図15及び図16に示すように、シリコン基板21の第1主面21−1を外部に臨ませる。なお、第1エッチング処理は、長時間に亘ってエッチングを行った場合にシリコン酸化膜開口部36の側面からエッチングが進行するいわゆるサイドエッチング現象が生じることから、シリコン酸化膜33Aがエッチングされた時点で終了するようにエッチング時間を正確に管理することが好ましい。   In the first etching process, for example, an ammonium fluoride solution is used as an etchant, and the silicon oxide film 33A is removed to form a silicon oxide film opening 36. Thereby, as shown in FIG.15 and FIG.16, the 1st main surface 21-1 of the silicon substrate 21 is made to face outside. In the first etching process, when etching is performed for a long time, a so-called side etching phenomenon occurs in which the etching proceeds from the side surface of the silicon oxide film opening 36, and therefore, when the silicon oxide film 33A is etched. It is preferable to accurately manage the etching time so that the process ends.

第2エッチング処理は、シリコン酸化膜開口部36を介して外部に臨むシリコン基板21の第1主面21−1にエッチング凹部37を形成する工程である。第2エッチング処理工程は、シリコン基板21の結晶方向にエッチング速度が依存する性質を利用した結晶異方性の湿式エッチング処理によって、シリコン基板21を振動子部23の厚みまでエッチングする。   The second etching process is a step of forming an etching recess 37 in the first main surface 21-1 of the silicon substrate 21 facing the outside through the silicon oxide film opening 36. In the second etching process, the silicon substrate 21 is etched to the thickness of the vibrator portion 23 by a wet etching process with crystal anisotropy utilizing the property that the etching rate depends on the crystal direction of the silicon substrate 21.

第2エッチング処理工程には、エッチング液として例えばTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)やKOH(水酸化カリウム)或いはEDP(エチレンジアミン−ピロカテコール−水)溶液が用いられる。第2エッチング処理は、具体的にはエッチング液として表裏面のシリコン酸化膜33A,33Bのエッチングレートの選択比がより大きくなるTMAH20%溶液を用い、このエッチング液を攪拌しながら温度を80℃に保ち、6時間のエッチングを行って図17及び図18に示すエッチング凹部37を形成する。   In the second etching process, for example, TMAH (tetramethylammonium hydroxide), KOH (potassium hydroxide) or EDP (ethylenediamine-pyrocatechol-water) solution is used as an etching solution. Specifically, in the second etching process, a TMAH 20% solution that increases the etching rate selectivity of the silicon oxide films 33A and 33B on the front and back surfaces is used as an etchant, and the temperature is raised to 80 ° C. while stirring the etchant. Then, etching is performed for 6 hours to form an etching recess 37 shown in FIGS.

第2エッチング処理工程においては、基材として用いるシリコン基板21の第1主面21−1や第2主面21−2に対して側面21−3の対エッチング性が小さい特性を利用して、(100)面に対して約55°の角度の面方位となる(110)面が出現するエッチングが行われる。これにより、開口部から底面に向かって約55°の傾斜角度をもって次第に開口寸法が小さくなり、内周壁に約55°の傾斜角度のエッチング斜面133を有するエッチング凹部37が形成される。   In the second etching treatment step, utilizing the property of the etching resistance of the side surface 21-3 to the first main surface 21-1 and the second main surface 21-2 of the silicon substrate 21 used as the base material is small, Etching is performed in which the (110) plane appears in a plane orientation of an angle of about 55 ° with respect to the (100) plane. As a result, the opening size gradually decreases with an inclination angle of about 55 ° from the opening toward the bottom surface, and an etching recess 37 having an etching slope 133 with an inclination angle of about 55 ° is formed on the inner peripheral wall.

エッチング凹部37は、後述する外形切り抜き工程が施されて振動子部23を形成するダイヤフラム部38を構成する。エッチング凹部37は、図17に示すように長さ寸法t8、幅寸法t9の開口寸法を有し、図19に示すように深さ寸法t10をもって形成される。エッチング凹部37は、図19に示すように、第1主面21−1から第2主面21−2側に向かって次第に開口寸法が小さくなる断面が台形の空間部によって構成される。   The etching concave portion 37 constitutes a diaphragm portion 38 that forms the vibrator portion 23 by being subjected to an outer shape cutting step described later. The etching recess 37 has an opening dimension of a length dimension t8 and a width dimension t9 as shown in FIG. 17, and is formed with a depth dimension t10 as shown in FIG. As shown in FIG. 19, the etching concave portion 37 is configured by a trapezoidal space section whose opening dimension gradually decreases from the first main surface 21-1 toward the second main surface 21-2 side.

エッチング凹部37は、内周壁が上述したように内方下がりに55°の傾斜角度θを付されて形成される。ダイヤフラム部38は、後述するように、振動子部23の幅寸法t6と長さ寸法t5及びその外周部を切り抜くようにしてシリコン基板21に形成する外形溝39の幅寸法t7(図36及び図37参照)とによって規定する。外形溝39の幅寸法t7は、(深さ寸法t10×1/tan55°)で求められる。   As described above, the etching recess 37 is formed with an inclination angle θ of 55 ° inwardly descending the inner peripheral wall. As will be described later, the diaphragm portion 38 has a width dimension t6 and a length dimension t5 of the vibrator portion 23 and a width dimension t7 of the outer groove 39 formed in the silicon substrate 21 by cutting out the outer peripheral portion thereof (see FIGS. 36 and 36). 37). The width dimension t7 of the outer groove 39 is obtained by (depth dimension t10 × 1 / tan 55 °).

したがって、エッチング凹部37は、ダイヤフラム部38の幅を規定する開口幅寸法t9が、(深さ寸法t10×1/tan55°)×2+t6(振動子部23の幅寸法)+2×t7(外形溝39の幅寸法)から求められる。エッチング凹部37は、開口部位の幅寸法t9が、t10=200μm、t6=100μm、t7=200μmとすると、t9=780μmとなる。   Therefore, the etching recess 37 has an opening width dimension t9 that defines the width of the diaphragm section 38, (depth dimension t10 × 1 / tan 55 °) × 2 + t6 (width dimension of the transducer section 23) + 2 × t7 (outer groove 39 Width dimension). When the width t9 of the opening portion of the etching recess 37 is t10 = 200 μm, t6 = 100 μm, and t7 = 200 μm, t9 = 780 μm.

また、エッチング凹部37は、上述した第2エッチング処理を施すことによって長さ方向についても幅方向と同様にその内周壁がそれぞれ傾斜角度が55°の傾斜面として構成される。したがって、エッチング凹部37は、ダイヤフラム部38の長さを規定する長さ寸法t8が、(深さ寸法t10×1/tan55°)×2+t5(振動子部23の長さ寸法)+t7(外形溝39の幅寸法)から求められる。エッチング凹部37は、長さ寸法t8が、t10=200μm、t5=2.5mm、t7=200μmとすると、t8=2980μmとなる。   Moreover, the etching recessed part 37 is comprised as an inclined surface whose inclination | tilt angle is each 55 degrees similarly to the width direction also about the length direction by performing the 2nd etching process mentioned above. Therefore, the etching recess 37 has a length dimension t8 that defines the length of the diaphragm part 38: (depth dimension t10 × 1 / tan 55 °) × 2 + t5 (length dimension of the transducer part 23) + t7 (outer groove 39 Width dimension). When the length t8 of the etching recess 37 is t10 = 200 μm, t5 = 2.5 mm, and t7 = 200 μm, t8 = 2980 μm.

[電極形成工程(成膜)]
上述したエッチング凹部形成工程により、シリコン基板21にエッチング凹部37の底面と第2主面21−2との間に、所定の厚みを有する矩形のダイヤフラム部38が構成される。ダイヤフラム部38は、振動素子20の振動子部23を構成する。エッチング凹部形成工程の後、ダイヤフラム部38の第2主面21−2側を加工面として電極形成工程が施される。
[Electrode formation process (film formation)]
By the etching recess forming step described above, a rectangular diaphragm portion 38 having a predetermined thickness is formed on the silicon substrate 21 between the bottom surface of the etching recess 37 and the second main surface 21-2. The diaphragm part 38 constitutes the vibrator part 23 of the vibration element 20. After the etching recess forming step, an electrode forming step is performed with the second main surface 21-2 side of the diaphragm portion 38 as a processed surface.

電極形成工程は、例えばマグネトロンスパッタ装置によって、エッチング凹部37の形成部位と対向する第2主面21−2上に、シリコン酸化膜33Bを介して各電極層を形成する。電極形成工程は、図20に示すようにシリコン酸化膜33Bを介して基準電極層27を構成する第1電極層40を形成する第1電極層形成工程と、圧電薄膜層28を構成する圧電膜層41を形成する圧電膜層形成工程と、駆動電極層29及び検出電極30を構成する第2電極層42を形成する第2電極層形成工程とを有する。   In the electrode formation step, each electrode layer is formed on the second main surface 21-2 facing the formation portion of the etching recess 37 by, for example, a magnetron sputtering apparatus via the silicon oxide film 33B. As shown in FIG. 20, the electrode forming step includes a first electrode layer forming step for forming the first electrode layer 40 constituting the reference electrode layer 27 via the silicon oxide film 33B, and a piezoelectric film constituting the piezoelectric thin film layer 28. A piezoelectric film layer forming step for forming the layer 41; and a second electrode layer forming step for forming the second electrode layer 42 constituting the drive electrode layer 29 and the detection electrode 30.

なお、振動素子製造工程においては、振動子部23に対する上述した第1電極層40の形成工程と第2電極層42の形成工程に合わせて、基部22の形成部位に各リード31や端子部25を形成するための導体層の形成工程も同時に行われるようにする。   In the vibration element manufacturing process, each lead 31 and terminal part 25 is formed on the formation part of the base 22 in accordance with the above-described formation process of the first electrode layer 40 and the formation process of the second electrode layer 42 with respect to the vibrator part 23. The step of forming a conductor layer for forming the film is also performed at the same time.

第1電極層形成工程は、図20に示すように、振動子部23の構成部位に対応するシリコン酸化膜33B上に全面に亘ってチタンをスパッタリングしてチタン薄膜層を形成する工程と、このチタン薄膜層上にプラチナ(白金)をスパッタリングしてプラチナ層を形成して2層構成の第1電極層40を積層形成する工程とからなる。チタン薄膜層形成工程は、例えばガス圧0.5Pa、RF(高周波)パワー1kWのスパッタ条件でシリコン酸化膜33B上に膜厚が50nm以下(例えば5nm〜20nm)のチタン薄膜層を成膜する。プラチナ層形成工程は、例えばガス厚0.5Pa、RFパワー0.5kWのスパッタ条件でチタン薄膜層上に膜厚が200nm程度のプラチナ薄膜層を成膜する。   As shown in FIG. 20, the first electrode layer forming step includes a step of forming a titanium thin film layer by sputtering titanium over the entire surface of the silicon oxide film 33B corresponding to the constituent portion of the vibrator portion 23. The method includes a step of forming a platinum layer by sputtering platinum (platinum) on the titanium thin film layer to form a first electrode layer 40 having a two-layer structure. In the titanium thin film layer forming step, for example, a titanium thin film layer having a thickness of 50 nm or less (for example, 5 nm to 20 nm) is formed on the silicon oxide film 33B under sputtering conditions of a gas pressure of 0.5 Pa and an RF (high frequency) power of 1 kW. In the platinum layer forming step, for example, a platinum thin film layer having a thickness of about 200 nm is formed on the titanium thin film layer under sputtering conditions of a gas thickness of 0.5 Pa and an RF power of 0.5 kW.

第1電極層40は、チタン薄膜層がシリコン酸化膜33Bとの密着性を向上させる作用を奏するとともに、プラチナ層が良好な電極として作用する。第1電極層形成工程は、上述した第1電極層40の形成と同時にダイヤフラム部38から基部22の形成領域へと延長して第1リード31Aと第1端子部25Aとを構成する導体層も形成する。   As for the 1st electrode layer 40, while a titanium thin film layer has an effect | action which improves the adhesiveness with the silicon oxide film 33B, a platinum layer acts as a favorable electrode. In the first electrode layer forming step, the conductor layer constituting the first lead 31A and the first terminal portion 25A is also formed by extending from the diaphragm portion 38 to the formation region of the base portion 22 simultaneously with the formation of the first electrode layer 40 described above. Form.

圧電膜層形成工程は、上述した第1電極層40上に全面に亘って、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)をスパッタリングして所定の厚みの圧電膜層41を積層形成する。圧電膜層形成工程は、Pb(1+x)(Zr0.53Ti0.47)O3-y酸化物をターゲットとして用いて、例えばガス圧0.7Pa、RFパワー0.5kWのスパッタ条件で第1電極層40上に膜厚が1μm程度のPZT層からなる圧電膜層41を積層形成する。圧電膜層形成工程は、電気炉により圧電膜層41をベーキングすることによって、結晶化熱処理を施す。ベーキング処理は、例えば酸素雰囲気下で、700℃、10分間の条件で行う。なお、圧電膜層41は、上述した第1電極層40から延長された基部22の形成領域に形成された電極層の一部を被覆して形成される。 In the piezoelectric film layer forming step, a piezoelectric film layer 41 having a predetermined thickness is formed by sputtering, for example, lead zirconate titanate (PZT) over the entire surface of the first electrode layer 40 described above. The piezoelectric film layer forming step uses the Pb (1 + x) (Zr 0.53 Ti 0.47 ) O 3-y oxide as a target, for example, the first electrode under sputtering conditions of a gas pressure of 0.7 Pa and an RF power of 0.5 kW. A piezoelectric film layer 41 made of a PZT layer having a thickness of about 1 μm is stacked on the layer 40. In the piezoelectric film layer forming step, a crystallization heat treatment is performed by baking the piezoelectric film layer 41 with an electric furnace. For example, the baking process is performed in an oxygen atmosphere at 700 ° C. for 10 minutes. The piezoelectric film layer 41 is formed so as to cover a part of the electrode layer formed in the formation region of the base portion 22 extended from the first electrode layer 40 described above.

第2電極層形成工程は、上述した圧電膜層41上に全面に亘って、プラチナをスパッタリングしてプラチナ層を形成することによって第2電極層42を積層形成する。第2電極層形成工程は、ガス圧0.5Pa、RFパワー0.5kWのスパッタ条件で圧電膜層41上に膜厚が200nm程度のプラチナ薄膜層を成膜する。   In the second electrode layer forming step, the second electrode layer 42 is formed by laminating platinum over the entire surface of the piezoelectric film layer 41 to form a platinum layer by sputtering platinum. In the second electrode layer forming step, a platinum thin film layer having a thickness of about 200 nm is formed on the piezoelectric film layer 41 under sputtering conditions of a gas pressure of 0.5 Pa and an RF power of 0.5 kW.

[電極形成工程(パターニング)]
次に、最上層に形成された第2電極層42に対してパターニング処理を施す第2電極層パターニング工程が行われる。第2電極層パターニング工程では図21及び図22に示すように所定形状の駆動電極層29と一対の検出電極30R,30Lとを形成する。
[Electrode formation process (patterning)]
Next, a second electrode layer patterning step is performed in which a patterning process is performed on the second electrode layer 42 formed as the uppermost layer. In the second electrode layer patterning step, as shown in FIGS. 21 and 22, a drive electrode layer 29 having a predetermined shape and a pair of detection electrodes 30R and 30L are formed.

駆動電極層29は、上述したように振動子部23を駆動させる所定の駆動電圧が印加される電極であり、振動子部23の幅方向の中央領域に所定の幅をもって長さ方向のほぼ全域に亘って形成される。検出電極30は、振動子部23に発生したコリオリ力を検出する電極であり、駆動電極層29の両側に位置して長さ方向のほぼ全域に亘って互いに絶縁を保持されて平行に形成される。   The drive electrode layer 29 is an electrode to which a predetermined drive voltage for driving the vibrator portion 23 is applied as described above, and has a predetermined width in the central region in the width direction of the vibrator portion 23 and almost the entire region in the length direction. It is formed over. The detection electrode 30 is an electrode for detecting the Coriolis force generated in the vibrator unit 23 and is formed on the both sides of the drive electrode layer 29 so as to be insulated from each other over almost the entire length direction in parallel. The

第2電極層パターニング工程は、第2電極層42に対してフォトリソグラフ処理を施して図21に示すように圧電膜層41上に駆動電極層29と検出電極30とを形成する。第2電極層パターニング工程は、駆動電極層29と検出電極30との対応部位にレジスト層を形成し、不要な部位の第2電極層42を例えばイオンエッチング法等によって除去した後にレジスト層を除去する等の工程を経て、駆動電極層29と検出電極30とをパターン形成する。第2電極層パターニング工程は、かかる工程に限定されず、半導体プロセスにおいて採用されている適宜の導電層形成工程を利用して駆動電極層29や検出電極30を形成するようにしてもよいことは勿論である。   In the second electrode layer patterning step, the drive electrode layer 29 and the detection electrode 30 are formed on the piezoelectric film layer 41 as shown in FIG. In the second electrode layer patterning step, a resist layer is formed at the corresponding portion of the drive electrode layer 29 and the detection electrode 30, and the resist layer is removed after removing the unnecessary second electrode layer 42 by, for example, ion etching. The drive electrode layer 29 and the detection electrode 30 are pattern-formed through the process of performing such as. The second electrode layer patterning step is not limited to this step, and the drive electrode layer 29 and the detection electrode 30 may be formed using an appropriate conductive layer forming step employed in the semiconductor process. Of course.

駆動電極層29と検出電極30とは、図21に示すように先端部とともに振動子部23の根元となる根元部位43においても同一となるようにして形成される。この第2電極層パターニング工程においては、根元部位43において一致された駆動電極層29と検出電極30との基端部に、それぞれ幅広とされたリード接続部29−1、30R−1、30L−1が一体にパターン形成される。   As shown in FIG. 21, the drive electrode layer 29 and the detection electrode 30 are formed so as to be the same at the root portion 43 as the root of the vibrator portion 23 together with the tip portion. In the second electrode layer patterning step, lead connection portions 29-1, 30R-1, and 30L- that are widened at the base end portions of the drive electrode layer 29 and the detection electrode 30 that are matched at the root portion 43, respectively. 1 is integrally patterned.

第2電極層パターニング工程においては、第2電極層42をパターニングして例えば長さ寸法t12が2mm、幅寸法t13が50μmの駆動電極層29を形成する。そして、この駆動電極層29を挟んで、図21に示すようにそれぞれ幅寸法t14が10μmの第1検出電極30Rと第2検出電極30Lとを、5μmの間隔寸法t15をもってパターン形成する。また、第2電極層パターニング工程は、長さ寸法がそれぞれ50μm、幅寸法もそれぞれ50μmとしたリード接続部29−1,30R−1,30L−1をパターン形成する。なお、駆動電極層29と検出電極30とは上述した寸法値に限定されるものではなく、振動子部23の第2主面上に形成することが可能な範囲で適宜形成される。   In the second electrode layer patterning step, the second electrode layer 42 is patterned to form, for example, the drive electrode layer 29 having a length dimension t12 of 2 mm and a width dimension t13 of 50 μm. Then, as shown in FIG. 21, the first detection electrode 30R and the second detection electrode 30L each having a width dimension t14 of 10 μm are pattern-formed with an interval dimension t15 of 5 μm with the drive electrode layer 29 interposed therebetween. In the second electrode layer patterning step, the lead connection portions 29-1, 30R-1, and 30L-1 having a length dimension of 50 μm and a width dimension of 50 μm are pattern-formed. The drive electrode layer 29 and the detection electrode 30 are not limited to the above-described dimension values, and are appropriately formed as long as they can be formed on the second main surface of the vibrator portion 23.

続いて、上述した圧電膜層41に対してパターニング処理を施す圧電膜層パターニング工程によって、図23及び図24に示す所定形状の圧電薄膜層28を形成する。圧電薄膜層28は、圧電膜層41に対して上述した駆動電極層29と検出電極30よりも大きな面積の部位を残すようにパターニング処理を施して形成される。圧電薄膜層28は、振動子部23に対して、その幅よりもやや小幅であり基端部から先端部の近傍位置に亘って形成される。   Subsequently, the piezoelectric thin film layer 28 having a predetermined shape shown in FIGS. 23 and 24 is formed by a piezoelectric film layer patterning process in which the above-described piezoelectric film layer 41 is patterned. The piezoelectric thin film layer 28 is formed by performing a patterning process on the piezoelectric film layer 41 so as to leave a portion having a larger area than the drive electrode layer 29 and the detection electrode 30 described above. The piezoelectric thin film layer 28 is slightly smaller than the width of the vibrator portion 23 and is formed from the proximal end portion to the vicinity of the distal end portion.

圧電膜層パターニング工程は、圧電膜層41に対してフォトリソグラフ処理を施して圧電薄膜層28の対応部位にレジスト層を形成し、不要な部位の圧電膜層41を例えばフッ硝酸溶液を用いた湿式エッチング法等によって除去した後に、レジスト層を除去する等の工程を経て、図23及び図24に示す圧電薄膜層28を形成する。なお、上記の例では圧電膜層41を湿式エッチング法によってエッチング処理を施すようにしたが、かかる方法に限定されるものではなく、例えばイオンエッチング法や反応性イオンエッチング法(RIE:Reactive Ion Etching)等の適宜の方法を施すことにより圧電薄膜層28を形成するようにしてもよいことは勿論である。   In the piezoelectric film layer patterning process, a photolithography process is performed on the piezoelectric film layer 41 to form a resist layer at a corresponding portion of the piezoelectric thin film layer 28, and the piezoelectric film layer 41 at an unnecessary portion is made of, for example, a hydrofluoric acid solution. After removal by a wet etching method or the like, the piezoelectric thin film layer 28 shown in FIGS. 23 and 24 is formed through a process such as removing the resist layer. In the above example, the piezoelectric film layer 41 is etched by the wet etching method. However, the present invention is not limited to such a method, and for example, an ion etching method or a reactive ion etching method (RIE: Reactive Ion Etching). Of course, the piezoelectric thin film layer 28 may be formed by applying an appropriate method such as).

圧電膜層パターニング工程においては、圧電薄膜層28の基端部が図23に示すように振動子部23の根元となる根元部位43において駆動電極層29と検出電極30とほぼ同形となるようにして形成される。そして、圧電薄膜層28は、基端部から駆動電極層29や検出電極30のリード接続部29−1,30R−1,30L−1よりもやや大きな面積を有して端子受け部28−1が一体にパターン形成される。   In the piezoelectric film layer patterning step, the base end portion of the piezoelectric thin film layer 28 is made to have substantially the same shape as the drive electrode layer 29 and the detection electrode 30 at the root portion 43 that is the root of the vibrator portion 23 as shown in FIG. Formed. The piezoelectric thin film layer 28 has a slightly larger area than the lead connection portions 29-1, 30R-1, and 30L-1 of the drive electrode layer 29 and the detection electrode 30 from the base end portion, and the terminal receiving portion 28-1. Are integrally formed with a pattern.

圧電膜層パターニング工程は、長さ寸法t18が駆動電極層29や検出電極30よりもやや長い2.2mm、幅寸法t19が90μmの圧電薄膜層28をパターン形成する。圧電薄膜層28の基端部に形成される端子受け部28−1は、駆動電極層29や検出電極30のリード接続部29−1,30R−1,30L−1の周囲に5μmの幅寸法を有してパターニングされる。なお、圧電薄膜層28は上述した寸法値に限定されるものでなく、駆動電極層29や検出電極30よりも大きな面積をもって振動子部23の第2主面23−2上に形成することが可能な範囲で適宜形成される。   In the piezoelectric film layer patterning step, the piezoelectric thin film layer 28 having a length dimension t18 of 2.2 mm slightly longer than the drive electrode layer 29 and the detection electrode 30 and a width dimension t19 of 90 μm is patterned. The terminal receiving portion 28-1 formed at the base end portion of the piezoelectric thin film layer 28 has a width dimension of 5 μm around the lead connection portions 29-1, 30 </ b> R- 1 and 30 </ b> L- 1 of the drive electrode layer 29 and the detection electrode 30. And is patterned. The piezoelectric thin film layer 28 is not limited to the above-described dimension value, and may be formed on the second main surface 23-2 of the vibrator portion 23 with a larger area than the drive electrode layer 29 and the detection electrode 30. It is suitably formed within the possible range.

そして、第1電極層40に対して、上述した第2電極層パターニング工程と同様のパターニング処理を施す第1電極層パターニング工程によって、図25及び図26に示すように基準電極層27をパターン形成する。第1電極層パターニング工程は、基準電極層27の対応部位にレジスト層を形成し、不要な部位の第1電極層40を例えばイオンエッチング法等によって除去した後にレジスト層を除去する等の工程を経て、基準電極層27をパターン形成する。なお、第1電極層パターニング工程は、かかる工程に限定されず、半導体プロセスにおいて採用されている適宜の導電層形成工程を利用して基準電極層27を形成するようにしてもよいことは勿論である。   Then, the reference electrode layer 27 is patterned as shown in FIGS. 25 and 26 by the first electrode layer patterning process in which the first electrode layer 40 is subjected to the same patterning process as the second electrode layer patterning process described above. To do. The first electrode layer patterning step includes a step of forming a resist layer at a corresponding portion of the reference electrode layer 27, removing the resist layer after removing the unnecessary first electrode layer 40 by, for example, an ion etching method or the like. Then, the reference electrode layer 27 is patterned. Note that the first electrode layer patterning step is not limited to such a step, and the reference electrode layer 27 may be formed using an appropriate conductive layer forming step employed in the semiconductor process. is there.

第1電極層パターニング工程においては、振動子部23の第2主面上においてその幅よりもやや小幅で圧電薄膜層28よりも大きな幅を有する基準電極層27を形成する。基準電極層27の基端部は、図25に示すように振動子部23の根元となる根元部位43において駆動電極層29と検出電極30及び圧電薄膜層28とほぼ同形となるようにして形成される。この第1電極層パターニング工程においては、基端部から側方へと一体に引き出されて基部22の形成部位上に第1リード31Aとその先端部の第1端子部25Aとが同時にパターン形成される。   In the first electrode layer patterning step, the reference electrode layer 27 is formed on the second main surface of the vibrator portion 23 and has a width slightly smaller than the width and larger than the piezoelectric thin film layer 28. The base end portion of the reference electrode layer 27 is formed so as to have substantially the same shape as the drive electrode layer 29, the detection electrode 30, and the piezoelectric thin film layer 28 at the root portion 43 that is the root of the vibrator portion 23 as shown in FIG. Is done. In this first electrode layer patterning step, the first lead 31A and the first terminal portion 25A at the distal end thereof are simultaneously patterned on the portion where the base portion 22 is formed by being pulled out integrally from the base end portion. The

第1電極層パターニング工程においては、長さ寸法t20が2.3mm、幅寸法t21が94μmとされ、圧電薄膜層28の周囲に5μmの幅寸法をもって基準電極層27を形成する。なお、第1電極層パターニング工程は、基準電極層27が上述した寸法値に限定されるものでなく、振動子部23の第2主面上に形成することが可能な範囲で適宜形成される。   In the first electrode layer patterning step, the length dimension t20 is 2.3 mm, the width dimension t21 is 94 μm, and the reference electrode layer 27 is formed around the piezoelectric thin film layer 28 with a width dimension of 5 μm. The first electrode layer patterning step is not limited to the above-described dimension value, but is appropriately formed as long as the reference electrode layer 27 can be formed on the second main surface of the vibrator portion 23. .

[平坦化層形成工程]
振動素子製造工程においては、上述した各工程を経て基部22の形成部位に対応して、駆動電極層29と検出電極30のリード接続部29−1,30R−1,30L−1及び端子部25B〜25Dを形成するとともに、これら各端子部25と一体化されるリード31B〜31Dを形成する。この際、リード31B〜31Dをリード接続部29−1,30R−1,30L−1と円滑に接続するために、図27及び図28に示す平坦化層24を形成する。
[Planarization layer forming step]
In the vibration element manufacturing process, the drive electrode layer 29 and the lead connection portions 29-1, 30R-1, and 30L-1 of the detection electrode 30 and the terminal portion 25B correspond to the formation portion of the base portion 22 through the above-described steps. ˜25D are formed, and leads 31B to 31D that are integrated with these terminal portions 25 are formed. At this time, in order to smoothly connect the leads 31B to 31D to the lead connecting portions 29-1, 30R-1, and 30L-1, the planarizing layer 24 shown in FIGS. 27 and 28 is formed.

リード接続部29−1,30R−1,30L−1と端子部25B〜25Dとを接続するリード31B〜31Dは、図29及び図30に示すように、圧電薄膜層28の端子受け部28−1や基準電極層27の端部を通過して基部22の形成部位を引き回すようにして形成される。上述したように圧電薄膜層28は圧電膜層41に湿式エッチング処理を施してパターニングされることから、エッチング箇所の端部がシリコン基板21の第2主面21−2側に向かって逆テーパ或いは垂直な段部となっている。従って、基部22の形成部位にリード31B〜31Dを直接形成した場合に、上記段部において断線を生じさせることがある。また、基部22の形成部位に引き回されている第1リード31Aとリード31B〜31Dとの絶縁を保持する必要もある。   The leads 31B to 31D that connect the lead connecting portions 29-1, 30R-1, and 30L-1 and the terminal portions 25B to 25D are, as shown in FIGS. 29 and 30, terminal receiving portions 28- of the piezoelectric thin film layer 28. 1 and the end portion of the reference electrode layer 27 so as to route the formation portion of the base portion 22. As described above, since the piezoelectric thin film layer 28 is patterned by subjecting the piezoelectric film layer 41 to wet etching, the end portion of the etched portion is reversely tapered toward the second main surface 21-2 side of the silicon substrate 21. It is a vertical step. Therefore, when the leads 31B to 31D are directly formed in the formation portion of the base portion 22, a break may occur in the stepped portion. In addition, it is necessary to maintain insulation between the first lead 31A and the leads 31B to 31D that are routed around the base 22 formation site.

平坦化層形成工程は、基部22の形成部位に形成したレジスト層にフォトリソグラフ処理を施して、リード接続部29−1,30R−1,30L−1と第1リード31Aとを被覆するレジスト層をパターン形成する。パターン形成されたレジスト層は、例えば160℃〜300℃程度の加熱処理が施されることで硬化し平坦化層24を構成する。平坦化層形成工程は、幅寸法t24が200μm、長さ寸法t25が50μm、厚み寸法が2μm(図28では強調して示している。)の平坦化層24を形成する。なお、平坦化層形成工程は、かかる工程に限定されるものではなく、半導体プロセス等に実施される適宜のレジスト層形成工程や適宜の絶縁性材料を用いて平坦化層24を形成するようにしてもよい。   In the planarization layer forming step, the resist layer formed on the formation portion of the base portion 22 is subjected to photolithography processing to cover the lead connection portions 29-1, 30R-1, 30L-1 and the first lead 31A. The pattern is formed. The patterned resist layer is cured by, for example, a heat treatment at about 160 ° C. to 300 ° C. to form the planarizing layer 24. In the planarization layer forming step, the planarization layer 24 having a width dimension t24 of 200 μm, a length dimension t25 of 50 μm, and a thickness dimension of 2 μm (highlighted in FIG. 28) is formed. Note that the planarization layer forming step is not limited to this step, and the planarization layer 24 is formed using an appropriate resist layer forming step performed in a semiconductor process or the like or an appropriate insulating material. May be.

[配線層形成工程]
次に、基部22の形成部位に上述した第2端子部25B〜第4端子部25D及び第2リード31B〜第4リード31Dを形成する配線層形成工程が施される。配線層形成工程は、基部22の形成部位に全面に亘って感光性のフォトレジスト層を形成するとともに、このフォトレジスト層に対してフォトリソグラフ処理を施して第2端子部25B〜第4端子部25Dや第2リード31B〜第4リード31Dに対応する開口パターンを形成し、さらにスパッタリングによって各開口部内に導体層を形成して配線層を形成する。配線層形成工程は、所定の導体部を形成した後に、フォトレジスト層を除去して図29及び図30に示す第2端子部25B〜第4端子部25D及び第2リード31B〜第4リード31Dをパターン形成する。
[Wiring layer forming process]
Next, the wiring layer forming step for forming the second terminal portion 25B to the fourth terminal portion 25D and the second lead 31B to the fourth lead 31D described above is performed on the formation portion of the base portion 22. In the wiring layer forming step, a photosensitive photoresist layer is formed over the entire surface of the base 22 forming portion, and the photoresist layer is subjected to a photolithography process to form the second terminal portion 25B to the fourth terminal portion. An opening pattern corresponding to 25D and the second lead 31B to the fourth lead 31D is formed, and a conductor layer is formed in each opening by sputtering to form a wiring layer. In the wiring layer forming step, after a predetermined conductor portion is formed, the photoresist layer is removed, and the second terminal portion 25B to the fourth terminal portion 25D and the second lead 31B to the fourth lead 31D shown in FIGS. The pattern is formed.

この配線層形成工程においては、シリコン酸化膜33Bに対する密着性の向上を図るチタン層やアルミナ層が下地層として形成された後に、このチタン層上に電気抵抗が低く低コストの銅層が形成される。この例では、例えばチタン層が20nmの厚みで形成され、銅層が300nmの厚みで形成される。なお、配線層形成工程は、かかる工程に限定されず、例えば半導体プロセスで汎用される各種の配線パターン形成技術によって配線層を形成するようにしてもよい。   In this wiring layer forming step, after a titanium layer or an alumina layer for improving adhesion to the silicon oxide film 33B is formed as a base layer, a low-cost copper layer having a low electrical resistance is formed on the titanium layer. The In this example, for example, the titanium layer is formed with a thickness of 20 nm, and the copper layer is formed with a thickness of 300 nm. Note that the wiring layer forming step is not limited to such a step, and the wiring layer may be formed by various wiring pattern forming techniques widely used in a semiconductor process, for example.

[絶縁保護層形成工程]
続いて、上述した工程を経て主面上に端子部25とリード31とを形成した基部22と、各電極層と圧電薄膜層28とを形成した振動子部23の主面上に3層構成の絶縁保護層45を形成する絶縁保護層形成工程が施される。絶縁保護層形成工程は、レジスト層形成工程と、レジスト層パターニング形成工程と、第1アルミナ層形成工程と、酸化シリコン層形成工程と、第2アルミナ層形成工程と、レジスト層除去工程とを有する。
[Insulating protective layer forming process]
Subsequently, the base 22 having the terminal portion 25 and the lead 31 formed on the main surface through the above-described steps, and the three-layer configuration on the main surface of the vibrator portion 23 having the electrode layers and the piezoelectric thin film layer 28 formed thereon. An insulating protective layer forming step for forming the insulating protective layer 45 is performed. The insulating protective layer forming step includes a resist layer forming step, a resist layer patterning forming step, a first alumina layer forming step, a silicon oxide layer forming step, a second alumina layer forming step, and a resist layer removing step. .

絶縁保護層形成工程は、レジスト層形成工程とレジスト層パターニング形成工程とを経て、図31に示すようにシリコン基板21の第2主面上に絶縁保護層45の形成部位を開口したレジスト層44を形成する。レジスト層形成工程は、シリコン基板21上に全面に亘って感光性レジスト剤を塗布してレジスト層44を形成する。レジスト層パターニング形成工程は、レジスト層44に対してフォトリソグラフ処理を施して絶縁保護層45の形成領域に対応する部位を開口して絶縁保護層形成開口部44Aを形成する。なお、レジスト層44は、図示を省略するが端子部25の対応部位がそれぞれ円形に残される。   The insulating protective layer forming step undergoes a resist layer forming step and a resist layer patterning forming step, and as shown in FIG. 31, a resist layer 44 having openings for forming the insulating protective layer 45 on the second main surface of the silicon substrate 21. Form. In the resist layer forming step, a photosensitive resist agent is applied over the entire surface of the silicon substrate 21 to form the resist layer 44. In the resist layer patterning formation step, the resist layer 44 is subjected to photolithography to open a portion corresponding to the formation region of the insulating protective layer 45 to form an insulating protective layer forming opening 44A. In addition, although illustration is abbreviate | omitted for the resist layer 44, the corresponding site | part of the terminal part 25 is each left circular.

絶縁保護層形成工程は、スパッタ法によって第1アルミナ層46と酸化シリコン層47と第2アルミナ層48とを積層形成するとともに、不要なスパッタ形成膜をレジスト層44とともに除去してレジスト層44の絶縁保護層形成開口部44A内に3層構造のスパッタ形成層を残すいわゆるリフトオフ法によって所望の絶縁保護層45を形成する。なお、図32〜図34においては、絶縁保護層形成開口部44Aに形成される各スパッタ膜のみを図示しているが、この絶縁保護層形成開口部44Aを構成するレジスト層44上にも同様にしてスパッタ膜が形成されることは勿論であり、これらスパッタ膜はレジスト層除去工程によってレジスト層44とともに一括して除去される。   In the insulating protective layer forming step, the first alumina layer 46, the silicon oxide layer 47, and the second alumina layer 48 are laminated and formed by sputtering, and unnecessary sputtered films are removed together with the resist layer 44. A desired insulating protective layer 45 is formed by a so-called lift-off method that leaves a sputter forming layer having a three-layer structure in the insulating protective layer forming opening 44A. 32 to 34, only the sputtered films formed in the insulating protective layer forming opening 44A are shown, but the same applies to the resist layer 44 constituting the insulating protective layer forming opening 44A. Of course, sputtered films are formed, and these sputtered films are removed together with the resist layer 44 by the resist layer removing process.

第1アルミナ層形成工程は、アルミナのスパッタリングを施して、図32に示すように上述した絶縁保護層形成開口部44Aの内部に第1アルミナ層46を形成する。第1アルミナ層46は、50nm程度の厚み寸法t26をもって形成され、絶縁保護層形成開口部44A内において上述したようにシリコン基板21や駆動電極層29或いは検出電極30との密着性を向上させる下地金属層として機能する。   In the first alumina layer forming step, alumina is sputtered to form the first alumina layer 46 inside the insulating protective layer forming opening 44A described above as shown in FIG. The first alumina layer 46 is formed with a thickness dimension t26 of about 50 nm and is a base for improving the adhesion with the silicon substrate 21, the drive electrode layer 29, or the detection electrode 30 in the insulating protective layer formation opening 44A as described above. Functions as a metal layer.

酸化シリコン層形成工程は、酸化シリコンのスパッタリングを施して、図33に示すように上述した第1アルミナ層46上に酸化シリコン層47を形成する。酸化シリコン層形成工程は、スパッタ槽内におけるアルゴン圧が0.35Paを放電限界の下限とすることから、アルゴン圧を下限値よりもやや高圧とした0.4Paに設定して酸化シリコンのスパッタリングを行って、高密度の酸化シリコン膜47を形成する。酸化シリコン膜形成工程は、駆動電極層29や検出電極30の少なくとも2倍の厚みを有することで充分な絶縁保護機能を奏し、かつリフトオフ法においてバリ発生率が小さい範囲の厚みである1μm以下の厚み寸法t27を有する酸化シリコン層47を形成する。酸化シリコン層47は、具体的には750nmの厚み寸法t27に形成される。   In the silicon oxide layer forming step, silicon oxide is sputtered to form a silicon oxide layer 47 on the first alumina layer 46 described above, as shown in FIG. In the silicon oxide layer forming step, since the argon pressure in the sputtering vessel is 0.35 Pa as the lower limit of the discharge limit, the argon pressure is set to 0.4 Pa, which is slightly higher than the lower limit value, and silicon oxide is sputtered. As a result, a high-density silicon oxide film 47 is formed. The silicon oxide film forming step has a thickness of 1 μm or less, which is a thickness within a range in which the thickness of the drive electrode layer 29 and the detection electrode 30 is at least twice that of the insulating electrode, and a sufficient burr generation rate is small in the lift-off method. A silicon oxide layer 47 having a thickness dimension t27 is formed. Specifically, the silicon oxide layer 47 is formed with a thickness dimension t27 of 750 nm.

第2アルミナ層形成工程は、アルミナのスパッタリングを施して、図34に示すように上述した酸化シリコン層47上に第2アルミナ層48を全面に亘って形成する。第2アルミナ層48は、50nm程度の厚み寸法t28をもって形成され、後述する外形溝形成工程に際して形成されるレジスト層との密着性を向上させることで、エッチング剤による酸化シリコン層47の損傷を防止する。   In the second alumina layer forming step, alumina is sputtered to form the second alumina layer 48 over the entire surface of the silicon oxide layer 47 described above as shown in FIG. The second alumina layer 48 is formed with a thickness dimension t28 of about 50 nm, and prevents the silicon oxide layer 47 from being damaged by the etching agent by improving the adhesion with the resist layer formed in the outer groove forming process described later. To do.

[外形溝形成工程]
次に、シリコン基板21の第1主面21−1上に、図34に示すようにエッチングストップ層70を形成する工程が施される。エッチングストップ層70は、後述する外形溝形成工程をシリコン基板21に対して施す際に、第1主面21−1側にプラズマ集中が生じて所定のエッジ形状が形成されない形状不良の発生を抑制する機能を奏する。エッチングストップ層形成工程は、例えばシリコン基板21の第1主面21−1上に、スパッタ法によって全面に亘って厚みが500nm程度の酸化シリコンを形成する。
[Outline groove forming process]
Next, a step of forming an etching stop layer 70 on the first main surface 21-1 of the silicon substrate 21 is performed as shown in FIG. The etching stop layer 70 suppresses the occurrence of a shape defect in which a predetermined edge shape is not formed due to plasma concentration on the first main surface 21-1 side when the outer shape groove forming step described later is performed on the silicon substrate 21. The function to perform. In the etching stop layer forming step, for example, silicon oxide having a thickness of about 500 nm is formed over the entire surface of the first main surface 21-1 of the silicon substrate 21 by sputtering.

外形溝形成工程は、ダイヤフラム部38を貫通して振動子部23の外周部を構成する外形溝39を形成する。外形溝形成工程においては、図35〜図37に示すように、ダイヤフラム部38と対向するシリコン基板21の第2主面21−2側から、上述した各電極層を積層形成したシリコン基板21の振動子部23の一方側の根元部位43を始端39Aとし、振動子部23を囲むように他方側の根元部位43を終端39Bとする略コ字状の貫通溝からなる外形溝39が形成される。外形溝39は、上述したように200μmの幅寸法t7をもって形成される。   In the outer shape groove forming step, an outer shape groove 39 that penetrates the diaphragm portion 38 and forms the outer peripheral portion of the vibrator portion 23 is formed. In the outer shape groove forming step, as shown in FIGS. 35 to 37, the silicon substrate 21 in which each of the electrode layers described above is laminated is formed from the second main surface 21-2 side of the silicon substrate 21 facing the diaphragm portion 38. An outer groove 39 made of a substantially U-shaped through-groove having a root portion 43 on one side of the vibrator portion 23 as a start end 39A and a root portion 43 on the other side as a terminal end 39B is formed so as to surround the vibrator portion 23. The The outer groove 39 is formed with a width dimension t7 of 200 μm as described above.

外形溝形成工程は、具体的にはシリコン酸化膜33Bを所定形状のコ字状に除去してシリコン基板21の第2主面21−2を露出させる第1エッチング処理工程と、露出されたシリコン基板21に対して外形溝39を形成する第2エッチング処理工程とからなる。   Specifically, the outer shape groove forming step includes a first etching process step of removing the silicon oxide film 33B in a predetermined U-shape to expose the second main surface 21-2 of the silicon substrate 21, and the exposed silicon. And a second etching process step for forming the outer groove 39 in the substrate 21.

第1エッチング工程においては、シリコン酸化膜33B上に全面に亘って感光性のフォトレジスト層を形成するとともに、このフォトレジスト層に対してフォトリソグラフ処理を施して上述した各電極層の形成領域を囲み振動子部23の外形寸法と等しい開口寸法を有するコ字状の開口パターンを形成する。第1エッチング処理工程は、開口パターンを介して露出されたシリコン酸化膜33Bをイオンエッチングによって除去する。なお、第1エッチング処理工程は、例えば湿式エッチングによってシリコン酸化膜33Bをコ字状に除去することも可能であるが、サイドエッチングによる寸法誤差の発生を考慮すると、イオンエッチングが好適に実施される。   In the first etching step, a photosensitive photoresist layer is formed over the entire surface of the silicon oxide film 33B, and the photoresist layer is subjected to a photolithography process to form the above-described electrode layer formation regions. A U-shaped opening pattern having an opening dimension equal to the outer dimension of the surrounding vibrator portion 23 is formed. In the first etching process, the silicon oxide film 33B exposed through the opening pattern is removed by ion etching. In the first etching process, the silicon oxide film 33B can be removed in a U shape by, for example, wet etching, but ion etching is preferably performed in consideration of the occurrence of dimensional errors due to side etching. .

第2エッチング工程においては、残されたシリコン酸化膜33Bがレジスト膜(エッチング保護膜)として利用される。第2エッチング処理工程は、レジスト膜(シリコン酸化膜33B)との選択比が得られ、かつ振動子部23の外周部が高精度の垂直面によって構成されるようにするために、シリコン基板21に対して例えば反応性イオンエッチングが施される。   In the second etching step, the remaining silicon oxide film 33B is used as a resist film (etching protective film). In the second etching process, the silicon substrate 21 is formed so that a selection ratio with respect to the resist film (silicon oxide film 33B) can be obtained and the outer peripheral part of the vibrator part 23 is constituted by a highly accurate vertical surface. For example, reactive ion etching is performed.

第2エッチング処理工程には、高密度なプラズマを生成する誘導結合型プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)を生成する機能を有する反応性イオンエッチング(RIE)装置が用いられる。第2エッチング処理工程は、エッチング箇所にSF6ガスを導入するエッチング処理と、C4F8ガスを導入してエッチングした箇所に外周壁を保護するための保護膜形成工程とを繰り返すBosch(Bosch社)プロセスが用いられ、毎分10μm程度の速度で垂直な内壁を有する外形溝39をシリコン基板21に形成する。   In the second etching process, a reactive ion etching (RIE) apparatus having a function of generating inductively coupled plasma (ICP) that generates high-density plasma is used. The second etching process is a Bosch (Bosch) process that repeats an etching process for introducing SF6 gas into an etching location and a protective film forming process for protecting the outer peripheral wall at the location etched by introducing C4F8 gas. An external groove 39 having a vertical inner wall is formed in the silicon substrate 21 at a speed of about 10 μm per minute.

第2エッチング処理工程の後、シリコン基板21の第1主面21−1に形成されたエッチングストップ層70を除去する工程が施される。エッチングストップ層の除去工程は、例えばフッ化アンモニウムを用いた湿式エッチング処理によって酸化シリコンからなるエッチングストップ層70を除去する。なお、エッチングストップ層除去工程は、上述した外形溝形成工程で形成したフォトレジスト層を除去してしまうと絶縁保護層45も除去されてしまうから、エッチングストップ層70を除去した後に当該フォトレジスト層の除去が行われるようにする。   After the second etching treatment step, a step of removing the etching stop layer 70 formed on the first main surface 21-1 of the silicon substrate 21 is performed. In the step of removing the etching stop layer, the etching stop layer 70 made of silicon oxide is removed by a wet etching process using, for example, ammonium fluoride. In the etching stop layer removing step, if the photoresist layer formed in the above-described outer groove forming step is removed, the insulating protective layer 45 is also removed. Therefore, after removing the etching stop layer 70, the photoresist layer is removed. To be removed.

[分極処理工程]
続いて、シリコン基板21上に形成される各振動素子20の圧電薄膜層28を一括して分極処理する分極処理工程が行われる。分極処理ための分極用配線にはCu配線が用いられる。Cu配線は、後述する分極処理を行った後に湿式エッチング処理によって容易に溶解することで、各振動素子20にダメージを与えることなく除去することが可能である。なお、分極用配線については、Cu配線に限定されず、上述した機能を奏する適宜の導電体によって形成してもよいことは勿論である。
[Polarization process]
Subsequently, a polarization processing step is performed in which the piezoelectric thin film layer 28 of each vibration element 20 formed on the silicon substrate 21 is polarized at once. Cu wiring is used for the polarization wiring for the polarization treatment. The Cu wiring can be removed without damaging each vibration element 20 by being easily dissolved by wet etching after performing polarization processing described later. Of course, the polarization wiring is not limited to the Cu wiring, and may be formed of an appropriate conductor having the above-described function.

Cu配線の形成には、例えばフォトリソグラフ処理によって所望の形状を開口部とするレジスト層をシリコン基板21の第2主面21−2上にパターン形成した後に、Cu層をスパッタ法により成膜するとともに不要な部位に付着したCu層をレジスト層とともに除去するリフトオフ法が用いられる。Cu配線は、分極処理時の導通を確保するために、例えば幅寸法が30μm以上、厚みが400nm程度とする。   For forming the Cu wiring, for example, a resist layer having a desired shape as an opening is formed by patterning on the second main surface 21-2 of the silicon substrate 21 by photolithography, and then the Cu layer is formed by sputtering. In addition, a lift-off method is used in which the Cu layer adhering to unnecessary portions is removed together with the resist layer. The Cu wiring has a width dimension of 30 μm or more and a thickness of about 400 nm, for example, to ensure conduction during polarization processing.

分極処理工程は、Cu配線に形成された印加側パッドとグランド側パッドとを介して各振動素子20を外部電源に一括して接続することによって、効率よく行うことが可能である。なお、分極処理工程は、例えばワイヤボンディング法によって各パッドと外部電源との接続を行うとともに、20V−20minの条件で通電を行って分極処理を施す。分極処理工程は、かかる条件に限定されず、適宜の接続方法や分極条件によって分極処理を施すようにしてもよいことは勿論である。   The polarization treatment process can be efficiently performed by connecting each vibration element 20 to an external power source collectively through an application side pad and a ground side pad formed on the Cu wiring. In the polarization treatment step, the pads are connected to the external power source by, for example, a wire bonding method, and the polarization treatment is performed by energizing under the condition of 20V-20 min. Of course, the polarization treatment step is not limited to such conditions, and the polarization treatment may be performed according to an appropriate connection method or polarization conditions.

[金バンプ形成工程]
次に、金バンプ形成工程が行われる。振動素子20は、上述したように支持基板2に表面実装されることから、各端子部25上に金バンプ26が形成される。金バンプ形成工程は、各端子部25に金ワイヤのボンディングツールを押し当てて所定形状のスタッドバンプを形成する。金バンプ形成工程においては、必要に応じて基部22上にいわゆるダミーバンプも形成される。なお、金バンプ26の他の形成方法としては、後述するめっきバンプ法がある。
[Gold bump formation process]
Next, a gold bump forming process is performed. Since the vibration element 20 is surface-mounted on the support substrate 2 as described above, the gold bumps 26 are formed on the respective terminal portions 25. In the gold bump formation step, a gold wire bonding tool is pressed against each terminal portion 25 to form stud bumps having a predetermined shape. In the gold bump forming process, so-called dummy bumps are also formed on the base 22 as necessary. In addition, as another formation method of the gold bump 26, there is a plating bump method described later.

めっきバンプ法は、図38Aに示すように端子部25上に所定の開口部61を有するめっきレジスト層62を形成する工程と、図38Bに示すように金めっき処理により各開口部61内に金めっき層26を所定の高さまで成長させる金めっき工程と、めっきレジスト層62を除去する工程とを有する。なお、金バンプ形成工程においては、めっき処理の条件によって形成される金バンプ26の厚み(高さ)に限界があり、所望の高さを有する金バンプ26が形成し得ないこともある。金バンプ形成工程においては、1回のめっき処理によって所望の金バンプ26を得られない場合に、第1層の金めっき層を電極とする2回めっき処理を施していわゆる段付き金バンプ26を形成するようにしてもよい。   The plating bump method includes a step of forming a plating resist layer 62 having a predetermined opening 61 on the terminal portion 25 as shown in FIG. 38A and a gold plating process as shown in FIG. A gold plating step for growing the plating layer 26 to a predetermined height and a step for removing the plating resist layer 62 are provided. In the gold bump forming step, the thickness (height) of the gold bump 26 formed by the plating process is limited, and the gold bump 26 having a desired height may not be formed. In the gold bump forming process, when a desired gold bump 26 cannot be obtained by a single plating process, a so-called stepped gold bump 26 is formed by performing a twice plating process using the first gold plating layer as an electrode. You may make it form.

なお、バンプ形成工程について、上述した方法に限定されず、半導体プロセスで実施されている例えば蒸着法や転写法等によってバンプ形成を行うようにしてもよい。また、振動素子製造工程においては、詳細を省略するが、金バンプ26と端子部25との密着性を向上させるために、TiW、TiN等のいわゆるバンプ下地金属層が形成される。   Note that the bump formation step is not limited to the above-described method, and the bump formation may be performed by, for example, a vapor deposition method or a transfer method performed in a semiconductor process. In the vibrating element manufacturing process, although details are omitted, a so-called bump base metal layer such as TiW or TiN is formed in order to improve the adhesion between the gold bump 26 and the terminal portion 25.

[切断工程]
続いて、シリコン基板21から各振動素子20を切り分ける切断工程が実施される。切断工程においては、例えばダイヤモンドカッタ等によって基部22の対応部位を切り分けることによって、各振動素子20の切り分けが行われる。切断工程では、ダイヤモンドカッタによって切断溝を形成した後に、シリコン基板21を折って切り分けが行われる。なお、切断工程は、砥石や研削によりシリコン基板21の面方位を利用して切断を行うようにしてもよい。
[Cutting process]
Subsequently, a cutting process of cutting each vibration element 20 from the silicon substrate 21 is performed. In the cutting step, each vibration element 20 is cut by cutting the corresponding portion of the base 22 with, for example, a diamond cutter. In the cutting process, after the cutting groove is formed by the diamond cutter, the silicon substrate 21 is folded and cut. In the cutting step, cutting may be performed using a surface orientation of the silicon substrate 21 by a grindstone or grinding.

上述した振動素子製造工程においては、例えば基部22を共通とし、この基部22の隣り合う側面に振動子部をそれぞれ一体に形成することによって2軸の検出信号を得る2軸一体型振動素子との比較において、シリコン基板(ウェーハ)21からの取り数を大幅に向上させることを可能とする。   In the above-described vibration element manufacturing process, for example, the base portion 22 is shared, and the vibrator portion is integrally formed on the adjacent side surface of the base portion 22 so as to obtain a biaxial detection signal. In comparison, it is possible to greatly improve the number of wafers taken from the silicon substrate (wafer) 21.

[実装工程]
以上の工程を経て製造された振動素子20は、シリコン基板21の第2主面21−2側を実装面として、支持基板2の第1主面2−1上に表面実装法によって実装される。振動素子20は、各端子部25に設けられた金バンプ26を支持基板2側の相対するランド4に位置合わせされる。この際、振動素子20は、上述したように位置合わせ用マーク32が読み取られて、実装機により位置と向きを高精度に位置決めされる。
[Mounting process]
The vibration element 20 manufactured through the above steps is mounted on the first main surface 2-1 of the support substrate 2 by a surface mounting method with the second main surface 21-2 side of the silicon substrate 21 as a mounting surface. . In the vibration element 20, the gold bumps 26 provided on the terminal portions 25 are aligned with the opposing lands 4 on the support substrate 2 side. At this time, the vibration element 20 is positioned with high accuracy by the mounting machine by reading the alignment mark 32 as described above.

振動素子20は、支持基板2に押圧された状態で超音波が印加され、各金バンプ26が相対するランド4に溶着されることで支持基板2の第1主面2−1上に実装される。支持基板2には、第1主面2−1上にIC回路素子7や電子部品8が実装され、振動素子20に対して後述する調整工程が行われた後、カバー部材15が取り付けられることで、振動型ジャイロセンサ1が完成する。   The vibration element 20 is mounted on the first main surface 2-1 of the support substrate 2 by applying ultrasonic waves while being pressed against the support substrate 2 and welding the gold bumps 26 to the opposing lands 4. The On the support substrate 2, the IC circuit element 7 and the electronic component 8 are mounted on the first main surface 2-1, and the cover member 15 is attached after the adjustment process described later is performed on the vibration element 20. Thus, the vibration type gyro sensor 1 is completed.

以上のように、本実施の形態においては、基部22に振動子部23を一体に形成してなる多数個の振動素子20をシリコン基板21に一括して製作し、それぞれを個々に切り分けるようにしている。そして、支持基板2の第1主面2−1上に、同一形状の第1振動素子20Xと第2振動素子20Yとを90°異なる2軸上に実装することで、当該2軸の検出信号を得る振動型ジャイロセンサ1が作製される。   As described above, in the present embodiment, a large number of vibration elements 20 formed by integrally forming the vibrator portion 23 on the base portion 22 are collectively manufactured on the silicon substrate 21, and each is individually separated. ing. Then, by mounting the first vibration element 20 </ b> X and the second vibration element 20 </ b> Y having the same shape on two axes different by 90 ° on the first main surface 2-1 of the support substrate 2, the two-axis detection signal The vibration type gyro sensor 1 is obtained.

[調整工程]
振動素子製造工程においては、上述したように誘導結合型プラズマを用いたエッチング処理を施してシリコン基板21から各振動素子20の振動子部23をそれぞれ高精度に切り抜くようにするが、材料取りの歩留まり等の条件によって各振動子部23がプラズマの出射中心線上に対して全て左右対称に位置して形成されることが困難である。このため、各振動素子20の位置ずれやその他種々の工程条件等によって各振動子部23の形状にバラツキが生じることがある。振動素子20は、例えば振動子部23の断面形状が台形状又は平行四辺形状に形成された場合に、正規の矩形形状の振動子部23との比較で垂直な上下振動からずれて中心軸線に対して質量が小さな側に傾いた状態で振動動作を行うようになる。
[Adjustment process]
In the vibration element manufacturing process, the vibrator 23 of each vibration element 20 is cut out from the silicon substrate 21 with high accuracy by performing etching using inductively coupled plasma as described above. Depending on conditions such as yield, it is difficult to form each transducer unit 23 so as to be symmetrically positioned with respect to the plasma emission center line. For this reason, variations in the shape of each vibrator portion 23 may occur due to the displacement of each vibration element 20 and other various process conditions. For example, when the cross-sectional shape of the vibrator portion 23 is formed in a trapezoidal shape or a parallelogram shape, the vibration element 20 deviates from vertical vertical vibration as compared with the normal rectangular shape of the vibrator portion 23 and moves to the central axis. On the other hand, the vibration operation is performed in a state where the mass is inclined to the small side.

そこで、振動子部23の所定箇所にレーザ加工を施して質量の大きな側を研削することによって振動状態を矯正する調整工程が施される。調整工程は、微細な大きさで形成される振動子部23の断面形状を直接視認することが困難であることから、切断した個々の振動素子20について所定の縦共振周波数で振動子部23を振動動作させて左右の検出信号の大きさを比較する方法によって、振動子部23の断面形状のバラツキを確認する。調整工程は、左右の検出信号に差異が生じている場合に、レーザ加工によって小さな検出信号を出力する側の振動子部23の一部を研削する。   Therefore, an adjustment process for correcting the vibration state is performed by applying laser processing to a predetermined portion of the vibrator unit 23 and grinding the side having a larger mass. In the adjustment step, it is difficult to directly view the cross-sectional shape of the vibrator portion 23 formed with a fine size. Therefore, the vibrator portion 23 is placed at a predetermined longitudinal resonance frequency for each cut vibration element 20. The variation in the cross-sectional shape of the vibrator portion 23 is confirmed by a method of performing a vibration operation and comparing the magnitudes of the left and right detection signals. In the adjustment step, when there is a difference between the left and right detection signals, a part of the vibrator unit 23 on the side that outputs a small detection signal is ground by laser processing.

調整工程は、例えば対象とする振動素子20について、調整前に図39Aに示すように、発振回路71の発振出力G0を駆動電極層29に印加することによって振動素子20を縦共振状態で駆動させる。調整工程は、一対の検出電極層30L,30Rから得る検出信号Gl0,Gr0を加算回路72によって加算し、その加算信号を発振回路71に帰還させる。そして、検出電極30L,30Rから得る検出信号Gl0,Gr0に基づいて、発振回路71の発振周波数を縦共振周波数f0として測定するとともに検出信号Gl0,Gr0の差を差分信号として測定する。   In the adjustment step, for example, as shown in FIG. 39A, the oscillation element 20 is driven in a longitudinal resonance state by applying the oscillation output G0 of the oscillation circuit 71 to the drive electrode layer 29 before the adjustment. . In the adjustment step, detection signals G10 and Gr0 obtained from the pair of detection electrode layers 30L and 30R are added by the addition circuit 72, and the addition signal is fed back to the oscillation circuit 71. Then, based on the detection signals G10 and Gr0 obtained from the detection electrodes 30L and 30R, the oscillation frequency of the oscillation circuit 71 is measured as the longitudinal resonance frequency f0, and the difference between the detection signals G10 and Gr0 is measured as a difference signal.

また、調整工程は、図39Bに示すように、発振回路71の発振出力G1を検出電極30Lに印加することによって振動素子20を横共振状態で駆動させる。調整工程は、検出電極30Rから得る検出信号Gr−1を発振回路71に帰還させるとともに、検出信号Gr−1に基づいて、発振回路71の発振周波数を横共振周波数f1として測定する。なお、横共振周波数は、検出信号Gr−1から得る横共振周波数f1と検出信号Gl−1から得る横共振周波数f2とは等しいことから、検出電極30L,30Rのいずれか一方の接続状態で行うようにすればよい。   Further, in the adjustment step, as shown in FIG. 39B, the oscillation element 20 is driven in a lateral resonance state by applying the oscillation output G1 of the oscillation circuit 71 to the detection electrode 30L. In the adjustment step, the detection signal Gr-1 obtained from the detection electrode 30R is fed back to the oscillation circuit 71, and the oscillation frequency of the oscillation circuit 71 is measured as the lateral resonance frequency f1 based on the detection signal Gr-1. Since the lateral resonance frequency f1 obtained from the detection signal Gr-1 and the lateral resonance frequency f2 obtained from the detection signal Gl-1 are equal, the lateral resonance frequency is set in either one of the detection electrodes 30L and 30R. What should I do?

さらに、調整工程は、図39Cに示すように、発振回路71の発振出力G2を検出電極30Rに印加することによって振動素子20を横共振状態で駆動させる。調整工程は、検出電極30Lから得る検出信号Gl−2を発振回路71に帰還させるとともに、検出信号Gl−2に基づいて、発振回路71の発振周波数を横共振周波数f2として測定する。調整工程は、上述した各測定によって得た縦共振周波数f0と横共振周波数f1,f2の周波数差を離調度とし、離調度が所定の範囲であるか否かを判定する。また、調整工程は、検出電極30L,30Rから検出される差分信号が所定の範囲であるか否かを判定する。   Further, in the adjustment step, as shown in FIG. 39C, the oscillation element 20 is driven in the lateral resonance state by applying the oscillation output G2 of the oscillation circuit 71 to the detection electrode 30R. In the adjustment step, the detection signal Gl-2 obtained from the detection electrode 30L is fed back to the oscillation circuit 71, and the oscillation frequency of the oscillation circuit 71 is measured as the lateral resonance frequency f2 based on the detection signal Gl-2. In the adjustment step, the frequency difference between the longitudinal resonance frequency f0 and the lateral resonance frequencies f1 and f2 obtained by each measurement described above is used as a detuning degree, and it is determined whether or not the detuning degree is within a predetermined range. Further, the adjustment step determines whether or not the difference signal detected from the detection electrodes 30L and 30R is within a predetermined range.

調整工程は、上述した離調度や差分信号の判定結果に基づいて、その大きさから振動子部23に対する調整加工位置を決定してレーザ照射を行って一部を研削して調整を行う。調整工程は、以下同様の測定・レーザ加工を、離調度と差分信号とが目標値に達成するまで施す。   In the adjustment step, based on the determination result of the degree of detuning and the difference signal described above, the adjustment processing position with respect to the vibrator unit 23 is determined from the size, and laser irradiation is performed to adjust a part by grinding. In the adjustment process, the same measurement and laser processing are performed until the degree of detuning and the difference signal reach the target values.

調整工程には、スポット径を調整可能な波長532nmのレーザを出射するレーザ装置が用いられる。調整工程は、振動素子20の振動子部23に対して、例えば側面と第1主面23−1に跨る稜線部位に対して長さ方向の適宜の場所にレーザを照射することにより調整を行う。振動素子20は、振動子部23の基端部から先端部に向かうほどレーザ照射による調整の変化量が、周波数差、検出信号バランスともに小さいことから、基端部側において粗調整を行い、先端部側で微調整を行うことが可能である。   In the adjustment step, a laser device that emits a laser having a wavelength of 532 nm capable of adjusting the spot diameter is used. The adjustment step is performed by irradiating the vibrator portion 23 of the vibration element 20 with a laser at an appropriate place in the length direction with respect to, for example, a ridge line portion straddling the side surface and the first main surface 23-1. . The vibration element 20 performs coarse adjustment on the base end side, since the amount of change in adjustment due to laser irradiation is smaller for both the frequency difference and the detection signal balance from the base end portion of the vibrator unit 23 toward the front end portion. Fine adjustment can be performed on the part side.

そして、この調整工程は振動素子20が支持基板2に実装された状態で行われるので、実装前に当該調整を行った際の実装後における再調整が不要となり、振動型ジャイロセンサ1の生産性を高められる。この場合、調整用レーザが照射される領域は振動子部23の上面23−2側であるため、実装後の調整作業性に優れている。また、この振動子部23の上面23−2は圧電層や電極層が形成されていない面であるため、レーザ加工時に発生する熱により圧電薄膜層28の特性が変化したり、分極状態が変化する等の影響を最大限防ぐことが可能である。 Since this adjustment process is performed in a state where the vibration element 20 is mounted on the support substrate 2, readjustment after mounting when the adjustment is performed before mounting becomes unnecessary, and the productivity of the vibration type gyro sensor 1 is improved. Can be enhanced. In this case, since the region irradiated with the adjustment laser is on the upper surface 23-2 side of the vibrator portion 23, the adjustment workability after mounting is excellent. Further, since the upper surface 23-2 of the vibrator portion 23 is a surface on which no piezoelectric layer or electrode layer is formed, the characteristics of the piezoelectric thin film layer 28 change due to heat generated during laser processing, or the polarization state changes. It is possible to prevent the influence such as doing as much as possible.

ところで、振動型ジャイロセンサ1は、振動素子20が、駆動電極層29に対して駆動検出回路部50から所定周波数の交流電圧が印加されることによって、振動子部23が固有の振動数をもって振動する。振動子部23は、厚み方向である縦方向に縦共振周波数で共振するとともに幅方向である横方向にも横共振周波数で共振する。振動素子20は、縦共振周波数と横共振周波数との差である離調度が小さいほど高感度特性を有する。振動型ジャイロセンサ1は、上述したように結晶異方性エッチング処理や反応性イオンエッチング処理を施して振動子部23の外周部を精度よく形成することで高離調度化が図られている。   By the way, in the vibration type gyro sensor 1, when the vibration element 20 is applied with an AC voltage having a predetermined frequency from the drive detection circuit unit 50 to the drive electrode layer 29, the vibrator unit 23 vibrates with a specific frequency. To do. The vibrator unit 23 resonates at a longitudinal resonance frequency in the longitudinal direction, which is the thickness direction, and also resonates at a lateral resonance frequency in the lateral direction, which is the width direction. The vibration element 20 has higher sensitivity characteristics as the degree of detuning, which is the difference between the longitudinal resonance frequency and the transverse resonance frequency, is smaller. As described above, the vibration type gyro sensor 1 is subjected to the crystal anisotropic etching process and the reactive ion etching process to accurately form the outer peripheral part of the vibrator part 23 so as to achieve a high degree of detuning.

振動素子20は、振動子部23の長さ寸法t5の精度によって縦共振周波数特性に大きな影響が生じる。振動素子20は、上述したように振動子部23の長さ寸法t5を規定する根元部位43が、結晶異方性エッチング処理を施すことによって形成されるダイヤフラム部38の(100)面及び55°の角度をなすエッチング傾斜面133である(111)面と、平坦面である境界線とに「ずれ」が生じた場合に、この「ずれ」量に応じて離調度が大きくなってしまう。   The vibration element 20 has a great influence on the longitudinal resonance frequency characteristics due to the accuracy of the length dimension t5 of the vibrator portion 23. As described above, in the vibration element 20, the root portion 43 that defines the length dimension t5 of the vibrator portion 23 is formed by performing crystal anisotropic etching treatment on the (100) plane of the diaphragm portion 38 and 55 °. When a “deviation” occurs between the (111) plane that is the etching inclined surface 133 and the boundary line that is a flat surface, the degree of detuning increases according to the amount of this “deviation”.

すなわち、振動素子20は、かかる「ずれ」量が、結晶異方性エッチング処理時のシリコン酸化膜33B上に形成するレジスト膜パターンと、反応性イオンエッチング処理時のレジスト膜パターンの位置ずれが原因となる。したがって、振動素子20は、例えば工程中でシリコン基板21の第1,第2主面21−1,21−2を同時に観察可能な両面アライナー装置により位置決めする対応を図るようにしてもよい。また、振動素子20は、シリコン基板21の第1主面21−1上や第2主面21−2上に適宜の位置決め用パターンやマークを形成し、これらを基準として他方主面の位置規制を行うアライメント装置によって位置決めする対応を図るようにしてもよい。振動素子20は、かかる位置決めの対応が支持基板2への実装工程に際しても適用可能である。   That is, in the vibration element 20, the amount of such “deviation” is caused by the positional deviation between the resist film pattern formed on the silicon oxide film 33B during the crystal anisotropic etching process and the resist film pattern during the reactive ion etching process. It becomes. Therefore, for example, the vibration element 20 may be positioned by a double-side aligner that can simultaneously observe the first and second main surfaces 21-1 and 21-2 of the silicon substrate 21 in the process. In addition, the vibration element 20 forms appropriate positioning patterns and marks on the first main surface 21-1 and the second main surface 21-2 of the silicon substrate 21, and restricts the position of the other main surface based on these patterns. You may make it aim at the response | compatibility positioning by the alignment apparatus which performs. The vibration element 20 can be applied to the positioning process on the support substrate 2 in correspondence with the positioning.

なお、振動素子20は、上述した「ずれ」量が約30μm程度よりも小さな範囲であれば、縦共振周波数と横共振周波数とがほぼ一致する。したがって、振動素子20は、やや精度の高いエッチング工程を施すことによって実質的な「ずれ」量による離調度特性の低下を抑制することが可能であり、上述したアライメント装置を用いた対応を不要として製造される。   In the vibration element 20, the longitudinal resonance frequency and the transverse resonance frequency substantially coincide with each other if the above-described “deviation” amount is in a range smaller than about 30 μm. Therefore, the vibration element 20 can suppress a decrease in the detuning characteristic due to a substantial “deviation” amount by performing a slightly accurate etching process, and eliminates the need for the above-described alignment apparatus. Manufactured.

[一対の振動素子の効果]
振動素子製造工程においては、上述したように基部22に振動子部23を一体に形成してなる多数個の振動素子20をシリコン基板21に一括して製作してそれぞれを切り分けるようにする。振動素子製造工程においては、支持基板2の主面上に2軸上に位置して実装されて2軸の検出信号を得る振動型ジャイロセンサ1に備えられる同一形状の第1振動素子20Xと第2振動素子20Yとを製作する。
[Effect of a pair of vibration elements]
In the vibration element manufacturing process, as described above, a large number of vibration elements 20 formed by integrally forming the vibrator portion 23 on the base portion 22 are collectively manufactured on the silicon substrate 21 and separated from each other. In the vibration element manufacturing process, the first vibration element 20 </ b> X having the same shape and the first vibration element 20 </ b> X provided in the vibration type gyro sensor 1 mounted on the main surface of the support substrate 2 so as to be positioned on two axes and obtaining a detection signal of two axes are provided. The two vibration element 20Y is manufactured.

振動素子製造工程においては、例えば基部22を共通とし、この基部22の隣り合う側面に振動子部をそれぞれ一体に形成することによって2軸の検出信号を得る2軸一体型振動素子との比較において、シリコン基板(ウェーハ)21からの取り数を大幅に向上させることを可能とする。各部が上述した寸法値を有する振動素子20と、同等の機能を有する2軸一体型振動素子とを製作した場合の取り数の比較を図40に示す。   In the vibration element manufacturing process, for example, in comparison with a two-axis integrated vibration element that obtains a two-axis detection signal by forming the vibrator 22 integrally on adjacent side surfaces of the base 22 in common. It is possible to greatly improve the number of wafers taken from the silicon substrate (wafer) 21. FIG. 40 shows a comparison of the number of parts obtained when the vibration element 20 having the above-described dimensional values and the two-axis integrated vibration element having the same function are manufactured.

振動素子20は、図40から明らかなように3cm角のシリコン基板を用いた場合に総計60個(2個使いとなることから振動型ジャイロセンサ1が30個分)が製作され、半導体プロセスの量産工程で一般に用いられる4インチ径のウェーハを用いた場合に総計1200個(同600個分)が製作され、さらに5インチ径のウェーハを用いた場合には総計4000個(同2000個分)が製作される。一方、2軸一体型振動素子は、3cm角のシリコン基板を用いた場合に総計20個が製作され、4インチ径のウェーハを用いた場合に300個が製作され、さらに5インチ径のウェーハを用いた場合には総計800個が製作される。振動素子20は、材料の歩留まりを大幅に向上させて、コスト低減が図られるようになる。   As is clear from FIG. 40, a total of 60 vibration elements 20 (30 vibration-type gyro sensors 1 are used since two are used) when a 3 cm square silicon substrate is used. When using 4 inch diameter wafers generally used in the mass production process, a total of 1200 pieces (600 pieces) is manufactured, and when using 5 inch wafers, a total of 4000 pieces (2000 pieces). Is produced. On the other hand, a total of 20 biaxially integrated vibrating elements are manufactured when a 3 cm square silicon substrate is used, 300 are manufactured when a 4 inch diameter wafer is used, and a 5 inch diameter wafer is further manufactured. When used, a total of 800 are produced. The vibration element 20 greatly improves the yield of the material and can reduce the cost.

振動型ジャイロセンサにおいては、上述したように支持基板2に2軸の検出信号を得る第1振動素子20Xと第2振動素子20Yとを直交する2軸上に位置して実装する。振動型ジャイロセンサ1においては、一方の振動素子の振動動作が他方の振動素子に影響を及ぼしていわゆる2軸間干渉の発生が考慮される。図41は、第1振動素子20Xと第2振動素子20Yとを向きを変えて支持基板2に実装した場合に、クロストークを測定した結果を示す。   In the vibration type gyro sensor, as described above, the first vibration element 20X and the second vibration element 20Y that obtain a detection signal of two axes are mounted on the support substrate 2 so as to be positioned on two orthogonal axes. In the vibration-type gyro sensor 1, the vibration operation of one vibration element affects the other vibration element, so that the occurrence of so-called biaxial interference is considered. FIG. 41 shows the result of measuring the crosstalk when the first vibration element 20X and the second vibration element 20Y are mounted on the support substrate 2 with their directions changed.

図41においてタイプ1は、第1振動素子20X−1と第2振動素子20Y−1とが、それぞれの振動子部23X−1,23Y−1を互いに向き合うようにして支持基板2の対角位置のコーナ部に基部22X−1,22Y−1を固定されて実装される。タイプ2は、第1振動素子20X−2と第2振動素子20Y−2とが、同一コーナ部においてそれぞれの基部22X−2,22Y−2を固定するとともに振動子部23X−2,23Y−2を互いに直交する側縁に沿って延在させるようにして支持基板2に実装される。タイプ3は、第1振動素子20X−3があるコーナ部に基部22X−3を固定して振動子部23X−3を隣り合う一方のコーナ部に向けて支持基板2に実装するとともに、第2振動素子20Y−3が隣り合うコーナ部に基部22Y−3を固定して振動子部23Y−3を第1振動素子20X−3に向けて支持基板2に実装する。なお、同図には比較例として、上述した2軸一体型の振動素子(タイプ0)60についてのクロストーク値を示す。クロストークの単位は、dbm(デシベル実効値)である。   In FIG. 41, type 1 indicates that the first vibration element 20X-1 and the second vibration element 20Y-1 are diagonal positions of the support substrate 2 so that the vibrator portions 23X-1 and 23Y-1 face each other. The base portions 22X-1 and 22Y-1 are fixed and mounted on the corner portion. In Type 2, the first vibration element 20X-2 and the second vibration element 20Y-2 fix the base portions 22X-2 and 22Y-2 at the same corner portion and the vibrator portions 23X-2 and 23Y-2. Are mounted on the support substrate 2 so as to extend along side edges orthogonal to each other. In Type 3, the base portion 22X-3 is fixed to the corner portion where the first vibration element 20X-3 is located, and the vibrator portion 23X-3 is mounted on the support substrate 2 toward one of the adjacent corner portions, and the second portion The base portion 22Y-3 is fixed to the corner portion where the vibration element 20Y-3 is adjacent, and the vibrator portion 23Y-3 is mounted on the support substrate 2 toward the first vibration element 20X-3. In addition, the same figure shows the crosstalk value about the biaxially integrated vibration element (type 0) 60 described above as a comparative example. The unit of crosstalk is dbm (decibel effective value).

図41に示すように、タイプ0の振動素子60のクロストーク値は−50dbm、タイプ1の振動素子20X−1,20Y−1のクロストーク値は−70dbm、タイプ2の振動素子20X−2,20Y−2のクロストーク値は−60dbm、タイプ3の振動素子20X−3,20Y−3のクロストーク値は−72dbmであった。   As shown in FIG. 41, the crosstalk value of the type 0 vibration element 60 is −50 dbm, the crosstalk value of the type 1 vibration elements 20X-1 and 20Y-1 is −70 dbm, the type 2 vibration element 20X-2, The crosstalk value of 20Y-2 was −60 dbm, and the crosstalk values of the type 3 resonator elements 20X-3 and 20Y-3 were −72 dbm.

本発明に係るタイプ1〜3の振動型ジャイロセンサにおいては、タイプ0の2軸一体型の振動素子60に対して、実装状態にかかわらず最小でも−10dbm程度の改善が図られる。振動型ジャイロセンサ1は、独立した2個の振動素子20を備えることによって、検出信号に対する2軸間の干渉信号が1mV程度に抑えることができる。これに対して、2軸一体型の振動素子を備えた振動型ジャイロセンサにおいては、検出信号に対する2軸間の干渉信号が10mV程度となり、検出特性を低下させる。   In the vibration type gyro sensor of types 1 to 3 according to the present invention, the improvement of about −10 dbm is achieved at the minimum with respect to the type 0 biaxially integrated vibration element 60 regardless of the mounting state. The vibration type gyro sensor 1 includes two independent vibration elements 20, so that the interference signal between the two axes with respect to the detection signal can be suppressed to about 1 mV. On the other hand, in a vibration type gyro sensor provided with a two-axis integral type vibration element, the interference signal between the two axes with respect to the detection signal becomes about 10 mV, and the detection characteristics are deteriorated.

また、本実施の形態の振動型ジャイロセンサ1においては、第1振動素子20Xと第2振動素子20Yとをタイプ1のように配置して支持基板2に実装することによって、2軸間干渉が最も小さい結果を得た。振動型ジャイロセンサ1においては、支持基板2に対していかなる位置に第1振動素子20Xと第2振動素子20Yとを搭載するようにしてもよいが、小型のIC回路素子7や多数個の電子部品8の実装や配線パターン5の引き回しを考慮すると、上述した各タイプのように支持基板2のコーナ部に基部22を固定して実装することが最も実装効率の向上が図られる。   Further, in the vibration type gyro sensor 1 of the present embodiment, the first vibration element 20X and the second vibration element 20Y are arranged as in the type 1 and mounted on the support substrate 2, thereby causing interference between the two axes. The smallest result was obtained. In the vibration gyro sensor 1, the first vibration element 20 </ b> X and the second vibration element 20 </ b> Y may be mounted at any position with respect to the support substrate 2. In consideration of the mounting of the component 8 and the routing of the wiring pattern 5, the mounting efficiency is most improved by fixing the base portion 22 to the corner portion of the support substrate 2 as in each type described above.

振動型ジャイロセンサ1においては、各振動素子20にそれぞれ位置合わせ用マーク32を設け、この位置合わせ用マーク32を認識して2個の第1振動素子20Xと第2振動素子20Yとを実装機によって支持基板2の直交する2軸上に互いに向き合う姿勢で実装する。振動型ジャイロセンサ1においては、各振動素子20の振動子部23が位置ずれを生じないようにして支持基板2に実装する必要がある。図42は、各振動素子20の位置ずれ(中心軸に対するずれ角度の分布)を表したヒストグラムであり、横軸はずれ角度(deg)、縦軸は数量である。位置合わせ用マーク32を認識して実装を行った場合を同図Aに、振動素子20の外形形状で認識して実装を行った場合を同図Bに示す。振動型ジャイロセンサ1においては、同図から明らかなように位置合わせ用マーク32によって高度の認識が行われることによって、各振動素子20が支持基板2に対して角度ずれ発生のバラツキも少なくかつずれ角度も小さい範囲で高精度に実装される。したがって、振動型ジャイロセンサ1においては、各振動素子20によって高精度かつ安定した手振れの検出動作が行われるようになる。   In the vibration type gyro sensor 1, each vibration element 20 is provided with an alignment mark 32. The alignment mark 32 is recognized, and the two first vibration elements 20 X and the second vibration element 20 Y are mounted. Thus, mounting is performed in a posture facing each other on two orthogonal axes of the support substrate 2. In the vibration type gyro sensor 1, it is necessary to mount the vibrator portion 23 of each vibration element 20 on the support substrate 2 so as not to be displaced. FIG. 42 is a histogram showing the positional deviation (distribution of deviation angle with respect to the central axis) of each vibration element 20, where the horizontal axis is the deviation angle (deg) and the vertical axis is the quantity. A case in which the positioning mark 32 is recognized and mounted is shown in FIG. A, and a case in which the mounting is recognized by the outer shape of the vibration element 20 is shown in FIG. In the vibration type gyro sensor 1, as is clear from FIG. 5, the highly accurate recognition is performed by the alignment mark 32, so that each vibration element 20 has little variation in the occurrence of angular deviation with respect to the support substrate 2. Mounted with high accuracy in a small angle range. Therefore, in the vibration type gyro sensor 1, each vibration element 20 performs a highly accurate and stable camera shake detection operation.

なお、上述の実施の形態では、支持基板2の第1主面2−1に一対の振動素子20X,20Yを各々の振動子部23が互いに直交する軸方向に向くように実装することで、2軸方向の角速度を検出するようにした。これに代えて、共通の支持基板2上に3つ以上の振動素子をそれぞれ異なる軸方向に向けて実装することで、同様な2軸方向の角速度検出を行うようにしてもよい。例えば、共通の支持基板上に3つの振動素子を各々の振動子部が120°の角度差をもつように実装するようにしても構わない。   In the above-described embodiment, by mounting the pair of vibration elements 20X and 20Y on the first main surface 2-1 of the support substrate 2 so that the vibrator portions 23 face each other in the axial direction perpendicular to each other, The angular velocity in the biaxial direction was detected. Instead, the same angular velocity detection in the two axial directions may be performed by mounting three or more vibrating elements on the common support substrate 2 in different axial directions. For example, three vibration elements may be mounted on a common support substrate so that each vibrator portion has an angle difference of 120 °.

なおまた、以上のように構成される本実施の形態の振動型ジャイロセンサ1を2つ用意し、これらをビデオカメラ等の本体機器の内部に互いに直交する面に実装するようにすれば、前後方向、横方向及び上下方向の3軸方向の角速度検出を同時に行うことが可能となる。   In addition, if two vibration gyro sensors 1 of the present embodiment configured as described above are prepared and mounted on the surfaces orthogonal to each other inside a main body device such as a video camera, the front and rear It is possible to simultaneously detect angular velocities in the three axial directions of direction, lateral direction, and vertical direction.

[クロストーク]
振動素子20の動作周波数は数kHzから数百kHzの範囲で設定可能であり、この2軸角速度センサ(振動型ジャイロセンサ1)では、2個の振動素子20X,20Yの動作周波数(fx,fy)を変えて周波数差(fx−fy)による干渉信号の大きさを測定したところ、図43に示す結果が得られた。図43において、横軸は振動素子20X,20Yの動作周波数差(fx−fy)、縦軸はセンサ出力(直流)に重畳される交流のノイズ成分Vo(ノイズを表す交流波形の上振幅ピークと下振幅ピーク間の大きさ)を示しており、ここでは軸間クロストークと称する。
[Crosstalk]
The operating frequency of the vibrating element 20 can be set in the range of several kHz to several hundred kHz. In this biaxial angular velocity sensor (vibrating gyro sensor 1), the operating frequencies (fx, fy) of the two vibrating elements 20X, 20Y are set. ) And the magnitude of the interference signal due to the frequency difference (fx−fy) was measured, and the result shown in FIG. 43 was obtained. In FIG. 43, the horizontal axis represents the difference between the operating frequencies (fx−fy) of the vibration elements 20X and 20Y, and the vertical axis represents the AC noise component Vo superimposed on the sensor output (DC) (the upper amplitude peak of the AC waveform representing noise). (Size between lower amplitude peaks), which is referred to herein as inter-axis crosstalk.

周波数差(fx−fy)が1kHz未満ではクロストーク値は1500mVpp以上に達して安定した角速度検出が行えなくなる。これに対して、周波数差を1kHz付近でクロストーク値は500mVppと著しく低減し始め、周波数差1.4kHzで200mVpp、2kHz以上で100mVpp以下にまで低下させることができる。図43の結果から、周波数差(fx−fy)を1kHz以上とすることにより軸間クロストークが顕著に低減することがわかる。2個の振動素子20X,20Yの動作周波数(fx,fy)を1kHz離した2種類のサンプルを作製したところ、極めて安定に動作する2軸角速度センサを得ることができた。
サンプル1 第1振動素子20Xの動作周波数37kHz
第2振動素子20Yの動作周波数36kHz
サンプル2 第1振動素子20Xの動作周波数40kHz
第2振動素子20Yの動作周波数39kHz
If the frequency difference (fx−fy) is less than 1 kHz, the crosstalk value reaches 1500 mVpp or more, and stable angular velocity detection cannot be performed. On the other hand, when the frequency difference is around 1 kHz, the crosstalk value starts to be remarkably reduced to 500 mVpp, and can be lowered to 200 mVpp at a frequency difference of 1.4 kHz and to 100 mVpp at 2 kHz or more. From the results of FIG. 43, it is understood that the crosstalk between the axes is remarkably reduced by setting the frequency difference (fx−fy) to 1 kHz or more. When two types of samples in which the operating frequencies (fx, fy) of the two vibration elements 20X, 20Y were separated by 1 kHz were produced, a biaxial angular velocity sensor that operates extremely stably could be obtained.
Sample 1 The operating frequency of the first vibration element 20X is 37 kHz.
The operating frequency of the second vibration element 20Y is 36 kHz.
Sample 2 The operating frequency of the first vibration element 20X is 40 kHz.
The operating frequency of the second vibration element 20Y is 39 kHz.

また、図43に示したように、周波数差(fx−fy)を2kHzから3kHzに設定することで、一対の振動素子20X,20Y間のクロストークによる影響を回避することができる。従って、2kHz以上の周波数差をもって各振動素子20X,20Yを駆動することで、センサ出力の更なる高精度化を図ることができる。   As shown in FIG. 43, by setting the frequency difference (fx−fy) from 2 kHz to 3 kHz, it is possible to avoid the influence of crosstalk between the pair of vibration elements 20X and 20Y. Therefore, by driving the vibration elements 20X and 20Y with a frequency difference of 2 kHz or more, it is possible to further improve the accuracy of the sensor output.

また、本実施の形態の振動型ジャイロセンサは、これら振動素子20と本体機器側に内蔵される他の電子部品(センサ等)との間のクロストークによる影響も受ける場合があるが、このような影響が出ない周波数を振動素子の駆動周波数として選定できるように、駆動周波数の異なる複数の振動素子を予め用意しておくのが好ましい。具体的には、駆動周波数が例えば35kHz以上60kHz以下の範囲で振動素子を複数種用意しておき、一対の振動素子間は勿論、本体機器に内蔵される他の電子部品とのクロストークを回避できる互いに1kHz以上(好ましくは2kHz以上)離れた2つの動作周波数の素子を選択する。   In addition, the vibration type gyro sensor according to the present embodiment may be affected by crosstalk between the vibration element 20 and other electronic components (sensors, etc.) built in the main device. It is preferable to prepare a plurality of vibration elements having different drive frequencies in advance so that a frequency that does not have a significant influence can be selected as the drive frequency of the vibration element. Specifically, multiple types of vibration elements are prepared in the range of the drive frequency, for example, 35 kHz or more and 60 kHz or less, to avoid crosstalk with other electronic components built into the main unit as well as between a pair of vibration elements. Two elements having two operating frequencies that are separated from each other by 1 kHz or more (preferably 2 kHz or more) are selected.

各振動素子20X,20Yの動作周波数の調整は、例えば振動素子20の調整工程において、離調度(縦共振周波数と横共振周波数の周波数差)と左右の検出信号バランスといった各種振動特性の調整を行った後、振動子部23の先端側に同様なレーザートリミングを施して共振周波数の調整を行うようにしている。   The adjustment of the operating frequency of each vibration element 20X, 20Y is performed by adjusting various vibration characteristics such as the degree of detuning (frequency difference between the longitudinal resonance frequency and the transverse resonance frequency) and the left / right detection signal balance in the adjustment process of the vibration element 20, for example. After that, the same laser trimming is performed on the distal end side of the vibrator unit 23 to adjust the resonance frequency.

振動素子20の振動子部23は片持ち梁形状の振動子であるので、共振周波数は下記の式で示されるように、梁の長さの2乗に反比例する。式中、fnは片持ち梁の共振周波数、Eはヤング率、Iは梁の断面2次モーメント、ρは密度、Aは梁の断面積、Lは梁の長さ、λは比例係数である。これにより、振動子部23の先端部分をレーザートリミングして、梁の剛性及び実効的な長さを減じることにより、梁の共振周波数を増加させることができる。   Since the vibrator portion 23 of the vibration element 20 is a cantilever-shaped vibrator, the resonance frequency is inversely proportional to the square of the length of the beam as shown by the following equation. Where fn is the resonant frequency of the cantilever, E is the Young's modulus, I is the moment of inertia of the cross section of the beam, ρ is the density, A is the cross sectional area of the beam, L is the length of the beam, and λ is the proportionality factor. . Thus, the resonance frequency of the beam can be increased by laser trimming the tip portion of the vibrator unit 23 to reduce the rigidity and effective length of the beam.

Figure 2011174940
Figure 2011174940

一方、当該共振周波数の調整の際、先に調整された離調度が変動することは避けなければならない。図44は、レーザー加工深さ11μm、梁長さ1.9mmの場合における梁の加工位置と共振周波数及び離調度の変化を測定して得られた各点のデータのプロット図(グラフ)である。梁の根元(振動子部23の基端部位)から1.6mm以上(振動子部23の全長の4/5以上)離れた位置をレーザー加工することで、離調度(93Hz)を変化させることなく共振周波数を増加させることができる。   On the other hand, when the resonance frequency is adjusted, it must be avoided that the previously adjusted detuning degree fluctuates. FIG. 44 is a plot (graph) of data at each point obtained by measuring changes in beam processing position, resonance frequency, and detuning when the laser processing depth is 11 μm and the beam length is 1.9 mm. . The degree of detuning (93 Hz) is changed by laser machining a position that is separated by 1.6 mm or more (4/5 or more of the total length of the transducer part 23) from the base of the beam (base end part of the transducer part 23). The resonance frequency can be increased.

以上の結果から、図45に示すように、振動子部23の上面23−1側において、その根元部位より当該振動子部23の全長の4/5以上離れた位置を共振周波数調整用のレーザー加工凹部(加工痕)90の形成領域とし、これ以外の領域を離調度調整用のレーザー加工凹部80の形成領域とする。   From the above results, as shown in FIG. 45, on the upper surface 23-1 side of the transducer part 23, the position for the resonance frequency adjustment laser is located at a position away from the root part by 4/5 or more of the entire length of the transducer part 23. A formation region of the processing recess (processing mark) 90 is used, and a region other than this is a formation region of the laser processing recess 80 for adjusting the degree of detuning.

これにより、離調度を変動させることなく各々の振動素子20X,20Yの共振周波数を互いに異なる任意の周波数に調整することができ、軸間のクロストークを容易に回避可能となる。また、これら振動素子間のクロストークだけでなく、本体機器内部の他の電子装置との間においてもクロストークの影響が少ない周波数帯域に各振動素子20X,20Yの共振周波数を調整することができる。   Thereby, the resonance frequency of each of the vibration elements 20X and 20Y can be adjusted to an arbitrary different frequency without changing the degree of detuning, and crosstalk between axes can be easily avoided. In addition to the crosstalk between these vibration elements, the resonance frequency of each of the vibration elements 20X and 20Y can be adjusted to a frequency band in which the influence of the crosstalk is small between other electronic devices inside the main device. .

(第2の実施の形態)
本実施の形態では、支持基板2に対するIC回路素子7の実装領域について検討する。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, the mounting area of the IC circuit element 7 on the support substrate 2 will be examined.

図46に示すように、支持基板2には、一対の振動素子20(20X,20Y)のほかIC回路素子7や他の電子部品8が混載されている。これらの部品は、リフローはんだ付け法によって実装される場合が多い。   As shown in FIG. 46, on the support substrate 2, an IC circuit element 7 and other electronic components 8 are mixedly mounted in addition to the pair of vibration elements 20 (20X, 20Y). These parts are often mounted by a reflow soldering method.

したがって、振動素子20のフリップチップ実装後に、IC回路素子7等の多足部品がリフロー実装される際、支持基板2が熱応力で反りが生じ、振動素子20に影響を及ぼして振動モードを変化させ特性を低下させるおそれがある。また、振動素子20が搭載された支持基板2を本体機器側の制御基板上にリフロー実装される場合、支持基板2上のIC回路素子7の接合部が再度リフローし、その実装過程で生じる支持基板2の反り等が影響して振動素子20に影響を及ぼすことが考えられる。   Therefore, when a multi-leg component such as the IC circuit element 7 is reflow-mounted after the vibration element 20 is flip-chip mounted, the support substrate 2 is warped by thermal stress, affecting the vibration element 20 and changing the vibration mode. There is a risk of deteriorating the characteristics. Further, when the support substrate 2 on which the vibration element 20 is mounted is reflow-mounted on the control board on the main device side, the joint portion of the IC circuit element 7 on the support substrate 2 is reflowed again, and the support generated in the mounting process It is conceivable that the warp of the substrate 2 affects the vibration element 20.

上述の第1の実施の形態では、図46に示すように、IC回路素子7は振動素子20が実装される支持基板2のコーナー部とは異なるコーナー部近傍に実装されていた。また、支持基板2上に実装される他の電子部品8も偏った領域に集中していた。したがって、リフロー時における熱応力や熱歪みが支持基板2の面内に不均一に発生し、これが原因で一対の振動素子20の実装領域に均等な熱応力等が作用しなくなることから、振動素子間において検出精度にバラツキが発生するおそれがある。   In the first embodiment described above, as shown in FIG. 46, the IC circuit element 7 is mounted in the vicinity of a corner portion different from the corner portion of the support substrate 2 on which the vibration element 20 is mounted. Further, the other electronic components 8 mounted on the support substrate 2 are also concentrated in a biased area. Therefore, thermal stress and thermal distortion during reflow are generated non-uniformly in the surface of the support substrate 2, and this causes no uniform thermal stress or the like to act on the mounting region of the pair of vibration elements 20. There is a risk of variations in detection accuracy.

そこで、本実施の形態では、図47に示すように、一対の振動素子20の実装領域間を結ぶ直線の中間領域にIC回路素子の主要実装領域を定めている。これにより、IC回路素子7のリフロー実装過程あるいは制御基板上の支持基板2のリフロー実装過程において支持基板2に作用する熱応力を、一対の振動素子20に対して均等に作用させることが可能となり、振動素子間の特性差の発生を抑制することが可能となる。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 47, the main mounting area of the IC circuit element is defined in an intermediate area of a straight line connecting the mounting areas of the pair of vibration elements 20. As a result, the thermal stress acting on the support substrate 2 during the reflow mounting process of the IC circuit element 7 or the reflow mounting process of the support substrate 2 on the control board can be applied equally to the pair of vibration elements 20. Thus, it is possible to suppress the occurrence of a characteristic difference between the vibration elements.

ここで、IC回路素子7の実装領域は、図47に示すように平面視矩形状のIC回路素子7が一対の振動素子20の中間点(対称位置)に設定されることが好ましいが、実際的には、図示するIC回路素子7の実装領域を中心とする一定の領域内に設定することができる。ここでいう一定の領域内としては、支持基板2の面内を第1〜第4の4つの象限に分けたときに、少なくとも各象限にIC回路素子7の実装領域の一部が属する領域内であればよい。   Here, as shown in FIG. 47, the mounting area of the IC circuit element 7 is preferably set so that the IC circuit element 7 having a rectangular shape in plan view is set at an intermediate point (symmetrical position) between the pair of vibration elements 20. Specifically, it can be set within a certain area centered on the mounting area of the IC circuit element 7 shown in the figure. In this case, the predetermined area is an area where a part of the mounting area of the IC circuit element 7 belongs to at least each quadrant when the plane of the support substrate 2 is divided into the first to fourth quadrants. If it is.

また、IC回路素子7の実装領域とともに、その他の電子部品8についても図47に示すように各振動素子20に対して均等あるいは対称な位置に部品数及び部品実装領域を各々分散して設定するのが好ましい。これにより、IC回路素子7だけでなく、他の電子部品8のリフロー過程において発生する応力をも、各振動素子20に対して均等に作用させることが可能となる。   In addition to the mounting area of the IC circuit element 7, for the other electronic components 8, as shown in FIG. 47, the number of parts and the component mounting area are set in a distributed manner at equal or symmetrical positions with respect to each vibration element 20. Is preferred. As a result, not only the IC circuit element 7 but also the stress generated in the reflow process of other electronic components 8 can be applied to each vibration element 20 equally.

図48は、IC回路素子7の実装領域の相違による支持基板2のリフロー回数と一対の振動素子間の出力差との関係を示している。振動素子間の出力差が小さいほど各振動素子に伝播する歪み量が一様であり、出力差が大きいほど各振動素子に伝播する歪み量の差が大きいことを意味している。なお、リフロー前は出力差は0である。IC回路素子7が支持基板2のコーナー部に偏って配置された比較例の構成(図46)の構成に比べて、図47に示した本発明の実施の形態の効果は歴然であり、振動素子間の出力差はほとんど認められなかった。   FIG. 48 shows the relationship between the number of reflows of the support substrate 2 and the output difference between the pair of vibration elements due to the difference in the mounting area of the IC circuit element 7. It means that the smaller the output difference between the vibrating elements, the more the amount of strain propagated to each vibrating element, and the larger the output difference, the larger the difference in the amount of strain propagated to each vibrating element. Note that the output difference is 0 before reflow. Compared to the configuration of the comparative example (FIG. 46) in which the IC circuit element 7 is arranged at the corner of the support substrate 2, the effect of the embodiment of the present invention shown in FIG. Almost no output difference between the elements was observed.

(第3の実施の形態)
続いて本発明の第3の実施の形態について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

図49は、振動素子20と駆動検出回路部50(IC回路素子7)との間の配線構造を模式的に示している。基準電極層27は駆動検出回路部50のRef端子に接続されており、駆動電極層29は駆動検出回路部50のGa端子に接続されている。また、一対の検出電極30L,30Rは駆動検出回路部50のGb,Gc端子にそれぞれ接続されている。   FIG. 49 schematically shows a wiring structure between the vibration element 20 and the drive detection circuit unit 50 (IC circuit element 7). The reference electrode layer 27 is connected to the Ref terminal of the drive detection circuit unit 50, and the drive electrode layer 29 is connected to the Ga terminal of the drive detection circuit unit 50. The pair of detection electrodes 30L and 30R are connected to the Gb and Gc terminals of the drive detection circuit unit 50, respectively.

従来の振動型ジャイロセンサでは、Ref端子がGa〜Gc端子と同一の所定の正電位(例えば1.35V)に設定されていた。すなわち、駆動電極層29に入力される交流信号の中心電位および検出電極30L,30Rから出力される検出信号の中心電位はともに、基準電極層27と同等の電位に設定されていた。このため、検出電極30L,30Rから出力される検出信号は基準電位に対して大小(正および負)の値を示し、その結果、素子の小型化に伴って検出感度が低下するという問題があった。   In the conventional vibration type gyro sensor, the Ref terminal is set to the same predetermined positive potential (eg, 1.35 V) as the Ga to Gc terminals. That is, the center potential of the AC signal input to the drive electrode layer 29 and the center potential of the detection signals output from the detection electrodes 30L and 30R are both set to the same potential as that of the reference electrode layer 27. For this reason, the detection signals output from the detection electrodes 30L and 30R show values that are large and small (positive and negative) with respect to the reference potential, and as a result, there is a problem that the detection sensitivity decreases as the element becomes smaller. It was.

そこで、本実施の形態の振動型ジャイロセンサにおいては、振動素子20の基準電極層27が接続されるRef端子が、GND(グランド)電位に設定されている。すなわち、駆動電極層29に入力される交流信号の中心電位および検出電極30L,30Rから出力される検出信号の中心電位がともに、図50に示すように基準電極層27に対して所定の電位だけ高くなるように設定されている。これにより、Ga〜Gc端子とRef端子との間には所定の直流バイアス(オフセット電位)が印加された状態で振動子部23が駆動されることになり、検出電極30L,30Rからの検出信号を基準電位より高い電位で発生させることが可能となるので、SN比を高めて検出感度の向上を図ることができるようになる。   Therefore, in the vibration type gyro sensor of the present embodiment, the Ref terminal to which the reference electrode layer 27 of the vibration element 20 is connected is set to the GND (ground) potential. That is, both the center potential of the AC signal input to the drive electrode layer 29 and the center potential of the detection signals output from the detection electrodes 30L and 30R are only a predetermined potential with respect to the reference electrode layer 27 as shown in FIG. It is set to be high. As a result, the vibrator unit 23 is driven in a state where a predetermined DC bias (offset potential) is applied between the Ga to Gc terminals and the Ref terminal, and the detection signals from the detection electrodes 30L and 30R. Can be generated at a potential higher than the reference potential, so that the SN ratio can be increased and the detection sensitivity can be improved.

駆動電極層29(検出電極30L,30R)と基準電極層27との間に設定されるオフセット電位の大きさは、圧電薄膜層28の圧電特性(出力感度特性)に大きく影響する。図51は、オフセット電位と圧電特性との関係を示している。なお、ここではオフセット電位を圧電薄膜層28に作用する電界強度(V/μm)で表している。   The magnitude of the offset potential set between the drive electrode layer 29 (detection electrodes 30L, 30R) and the reference electrode layer 27 greatly affects the piezoelectric characteristics (output sensitivity characteristics) of the piezoelectric thin film layer 28. FIG. 51 shows the relationship between the offset potential and the piezoelectric characteristics. Here, the offset potential is represented by the electric field strength (V / μm) acting on the piezoelectric thin film layer 28.

図51から明らかなように、オフセット電位が0のときの圧電特性を1としたとき、オフセット電位の上昇に伴って圧電特性も向上するが、オフセット電位が約8V/μm以上になると、逆に圧電特性が低下する傾向を示す。そして、オフセット電位が15V/μmを超えると、圧電特性がオフセット電位0のときよりも低下する。以上のことから、本実施の形態において圧電特性の向上が図れるオフセット電位は15V/以下、好ましくは、8V/μm以下となる。   As is clear from FIG. 51, when the piezoelectric characteristic when the offset potential is 0 is set to 1, the piezoelectric characteristic is improved as the offset potential is increased, but conversely when the offset potential is about 8 V / μm or more. It shows a tendency for the piezoelectric characteristics to decrease. When the offset potential exceeds 15 V / μm, the piezoelectric characteristics are lower than when the offset potential is 0. From the above, the offset potential at which the piezoelectric characteristics can be improved in the present embodiment is 15 V / μm or less, preferably 8 V / μm or less.

ここで、圧電薄膜層28の外部電界強度に対する分極量の変化を表すヒステリシスループ(P−Eカーブ)を図52に示す。基準電極層27と駆動電極層29とが等電位に設置される場合は、駆動電極層29に印加される入力信号の中心電位(動作電圧)は図52のループ中心(電界強度0)に一致する。これに対して、基準電極層27がGND端子に接続される本実施の形態では、動作電圧はループ中心から右側(電界強度正方向)にシフトした位置に設定される。このシフト量は、即ちオフセット電位であり、本実施の形態では1.35Vである。これにより、圧電体の残留分極Prよりも高い分極量の領域で圧電体を駆動させることになるため、検出電極30L,30Rの出力電圧をその分高められることがわかる。   Here, FIG. 52 shows a hysteresis loop (PE curve) representing a change in the polarization amount with respect to the external electric field strength of the piezoelectric thin film layer 28. When the reference electrode layer 27 and the drive electrode layer 29 are installed at equipotentials, the center potential (operating voltage) of the input signal applied to the drive electrode layer 29 matches the loop center (electric field strength 0) in FIG. To do. On the other hand, in the present embodiment in which the reference electrode layer 27 is connected to the GND terminal, the operating voltage is set to a position shifted from the loop center to the right side (electric field strength positive direction). This shift amount is an offset potential, and is 1.35 V in the present embodiment. As a result, the piezoelectric body is driven in a region having a polarization amount higher than the residual polarization Pr of the piezoelectric body, so that the output voltages of the detection electrodes 30L and 30R can be increased accordingly.

なお、動作電圧のシフト量(オフセット電位あるいはバイアス電位)が大きくなるほど分極量が大きな領域で圧電体を駆動できるようになるが、分極量が飽和分極Ps近傍になると、圧電体の駆動方向が規制されることになり好ましくない。従って、シフト量としては、例えば圧電体の抗電界(+Ec)以下が好ましい。   Note that the piezoelectric body can be driven in a region where the polarization amount is large as the operating voltage shift amount (offset potential or bias potential) increases. However, when the polarization amount is close to the saturation polarization Ps, the driving direction of the piezoelectric body is restricted. This is not preferable. Accordingly, the shift amount is preferably, for example, less than the coercive electric field (+ Ec) of the piezoelectric body.

以上のように、本実施の形態によれば、検出電圧を従来よりも高めることができるので、振動子部23に作用する角速度あるいはコリオリ力を高感度に検出することができ、振動素子20の小型化にも容易に対応できるようになる。また、駆動検出回路部50の動作電圧の更なる低電圧化にも対応可能となるので、振動型ジャイロセンサの低消費電力化に貢献することができる。   As described above, according to the present embodiment, since the detection voltage can be increased as compared with the conventional case, the angular velocity or Coriolis force acting on the vibrator unit 23 can be detected with high sensitivity, and the vibration element 20 It becomes possible to easily cope with downsizing. In addition, since it is possible to cope with further lowering of the operating voltage of the drive detection circuit unit 50, it is possible to contribute to lower power consumption of the vibration type gyro sensor.

以上のように本明細書に開示した振動型ジャイロセンサは、その他に以下の構成を備えている。
1.複数個のランドを有する配線パターンが形成された支持基板と、この支持基板の表面に実装された振動素子とを備えた振動型ジャイロセンサにおいて、
上記振動素子は、上記ランドに接続される複数の端子部が形成された実装面を有する基部と、この基部の側周部から片持ち梁状に一体に突設され上記基部の実装面と同一面を構成する基板対向面を有する振動子部とを有し、
上記振動子部の基板対向面には、第1電極層と、この第1電極層の上に積層された圧電層と、この圧電層の上に積層された第2電極層とがそれぞれ形成されており、
上記振動子部は、上記第1電極層と上記第2電極層との間に交流信号を印加することで振動し、上記交流信号の中心電界強度は、上記圧電層のヒステリシスループの中心から正方向にシフトした位置に設定されていることを特徴とする振動型ジャイロセンサ。
2.上記交流信号の中心電界強度のシフト量は、15V/μm以下である上記1に記載の振動型ジャイロセンサ。
3.上記第1電極層は、グランド電位に接続されている上記1に記載の振動型ジャイロセンサ。
4.上記振動素子は、上記支持基板上に各々の振動子部の軸方向を異ならせて複数実装されている上記1に記載の振動型ジャイロセンサ。
5.上記各振動素子は、動作周波数を1kHz以上離してそれぞれ駆動される上記4に記載の振動型ジャイロセンサ。
6.上記支持基板には、上記複数の振動素子のほか、回路素子や複数の電子部品が実装されている上記4に記載の振動型ジャイロセンサ。
7.上記回路素子はIC部品であり、上記複数の振動素子の実装領域間を結ぶ直線の中間領域が当該IC部品の主要実装領域とされている上記6に記載の振動型ジャイロセンサ。
As described above, the vibration-type gyro sensor disclosed in the present specification has the following configuration in addition.
1. In a vibration-type gyro sensor including a support substrate on which a wiring pattern having a plurality of lands is formed and a vibration element mounted on the surface of the support substrate,
The vibration element includes a base portion having a mounting surface on which a plurality of terminal portions connected to the land are formed, and a protruding portion integrally formed in a cantilever shape from a side peripheral portion of the base portion, and is the same as the mounting surface of the base portion Having a vibrator portion having a substrate facing surface constituting the surface,
A first electrode layer, a piezoelectric layer laminated on the first electrode layer, and a second electrode layer laminated on the piezoelectric layer are formed on the substrate facing surface of the vibrator unit, respectively. And
The vibrator section vibrates by applying an AC signal between the first electrode layer and the second electrode layer, and the central electric field strength of the AC signal is positive from the center of the hysteresis loop of the piezoelectric layer. A vibration type gyro sensor characterized by being set at a position shifted in the direction.
2. 2. The vibration type gyro sensor according to 1 above, wherein a shift amount of the central electric field intensity of the AC signal is 15 V / μm or less.
3. 2. The vibration type gyro sensor according to 1, wherein the first electrode layer is connected to a ground potential.
4). 2. The vibration type gyro sensor according to 1, wherein a plurality of the vibration elements are mounted on the support substrate with different axial directions of the vibrator portions.
5. 5. The vibration type gyro sensor according to 4, wherein each of the vibration elements is driven with an operating frequency separated by 1 kHz or more.
6). 5. The vibration type gyro sensor according to the above 4, wherein a circuit element and a plurality of electronic components are mounted on the support substrate in addition to the plurality of vibration elements.
7). 7. The vibration type gyro sensor according to 6, wherein the circuit element is an IC component, and an intermediate region of a straight line connecting the mounting regions of the plurality of vibration elements is a main mounting region of the IC component.

1…振動型ジャイロセンサ、2…支持基板、2−1…第1主面、2−2…第2主面、4…ランド、5…配線パターン、7…IC回路素子、8…電子部品、11…間隔構成凹部、12,14…負荷緩衝溝部、15…カバー部材、20,20X,20Y…振動素子、21…シリコン基板、22…基部、22−2…実装面、23…振動子部、23−2…基板対向面、25…端子部、26…金バンプ、27…基準電極層、28…圧電薄膜層、29…駆動電極層、30…検出電極、31…リード、32…位置合わせ用マーク、33…シリコン酸化膜、37…エッチング凹部、38…ダイやフラム部、39…外形溝、45…絶縁保護層、46,48…アルミナ層、47…酸化シリコン層、50…駆動検出回路部、100…制御基板、133…エッチング傾斜面   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vibration type gyro sensor, 2 ... Support substrate, 2-1 ... 1st main surface, 2-2 ... 2nd main surface, 4 ... Land, 5 ... Wiring pattern, 7 ... IC circuit element, 8 ... Electronic component, DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Space | interval structure recessed part, 12, 14 ... Load buffering groove part, 15 ... Cover member, 20, 20X, 20Y ... Vibrating element, 21 ... Silicon substrate, 22 ... Base part, 22-2 ... Mounting surface, 23 ... Vibrator part, 23-2 ... substrate facing surface, 25 ... terminal part, 26 ... gold bump, 27 ... reference electrode layer, 28 ... piezoelectric thin film layer, 29 ... drive electrode layer, 30 ... detection electrode, 31 ... lead, 32 ... for alignment Mark, 33 ... Silicon oxide film, 37 ... Etching recess, 38 ... Die or fram part, 39 ... Outline groove, 45 ... Insulating protective layer, 46, 48 ... Alumina layer, 47 ... Silicon oxide layer, 50 ... Drive detection circuit part , 100 ... control substrate, 133 ... etching inclination Surface

Claims (14)

振動型ジャイロセンサであって、
複数の端子部が形成された基部を有し、それぞれ異なる軸方向の振動を検出する少なくとも2個の振動素子と、
前記少なくとも2個の振動素子の駆動検出を行う単数のIC部品と、
前記各振動素子の前記複数の端子部、および前記IC部品と接続される複数個のランドを有する配線パターンが形成された第1の面と、前記第1の面の裏側であって、外部の基板と対向し前記外部の基板のランドへ前記振動型ジャイロセンサをリフロー表面実装するための複数個の外部接続端子が形成された第2の面とを有する1個の支持基板と
を備え、
前記少なくとも2個の振動素子のうち少なくとも一方の基部は、前記支持基板のコーナ部位に実装され、
前記支持基板の第1の面を第1〜第4の象限に分けたとき、各象限に前記IC部品の実装領域の一部が属する
振動型ジャイロセンサ。
A vibration type gyro sensor,
A base having a plurality of terminal portions formed therein, and at least two vibration elements for detecting vibrations in different axial directions,
A single IC component for detecting the drive of the at least two vibrating elements;
A first surface on which a wiring pattern having a plurality of lands connected to the plurality of terminal portions and the IC component of each of the vibration elements is formed; a back side of the first surface; A support substrate having a second surface facing the substrate and having a plurality of external connection terminals formed on the land of the external substrate for reflow surface mounting of the vibration type gyro sensor.
At least one base of the at least two vibration elements is mounted on a corner portion of the support substrate,
When the first surface of the support substrate is divided into first to fourth quadrants, a vibration type gyro sensor to which a part of the mounting region of the IC component belongs to each quadrant.
請求項1に記載の振動型ジャイロセンサであって、
前記各振動素子は、動作周波数を1kHz以上離してそれぞれ駆動される
振動型ジャイロセンサ。
The vibration type gyro sensor according to claim 1,
Each of the vibration elements is driven at a frequency of 1 kHz or more.
請求項2に記載の振動型ジャイロセンサであって、
前記各振動素子は、動作周波数を2kHzから3kHz離してそれぞれ駆動される
振動型ジャイロセンサ。
The vibration-type gyro sensor according to claim 2,
Each of the vibration elements is driven by a vibration type gyro sensor that is driven with an operating frequency separated from 2 kHz to 3 kHz.
請求項1に記載の振動型ジャイロセンサであって、
前記振動素子は、前記基部の側周部から片持ち梁状に一体に突設された振動子部を有する
振動型ジャイロセンサ。
The vibration type gyro sensor according to claim 1,
The vibration element includes a vibrator unit that is integrally protruded in a cantilever shape from a side peripheral part of the base part.
請求項1に記載の振動型ジャイロセンサであって、
前記2個の振動素子の基部が、前記支持基板の相対するコーナ部位にそれぞれ実装されている
振動型ジャイロセンサ。
The vibration type gyro sensor according to claim 1,
A vibration type gyro sensor in which the base portions of the two vibration elements are respectively mounted on opposite corner portions of the support substrate.
請求項4に記載の振動型ジャイロセンサであって、
前記各振動素子の前記振動子部は、前記基部の実装面と同一面を構成する基板対向面を有し、
前記基板対向面には、第1電極層と、この第1電極層の上に積層された圧電層と、この圧電層の上に積層された第2電極層とがそれぞれ形成されている
振動型ジャイロセンサ。
The vibration type gyro sensor according to claim 4,
The vibrator portion of each vibration element has a substrate facing surface that forms the same surface as the mounting surface of the base portion,
A first electrode layer, a piezoelectric layer stacked on the first electrode layer, and a second electrode layer stacked on the piezoelectric layer are respectively formed on the substrate facing surface. Gyro sensor.
請求項1に記載の振動型ジャイロセンサであって、
2個の前記振動素子が、各々の前記振動子部を互いに90°異なる軸線上に配置して実装されている
振動型ジャイロセンサ。
The vibration type gyro sensor according to claim 1,
A vibration type gyro sensor in which the two vibration elements are mounted with the vibrator portions arranged on axes different from each other by 90 °.
請求項4に記載の振動型ジャイロセンサであって、
前記各振動素子は、前記基部の実装面に形成された複数の端子部に金属バンプが設けられており、これらの金属バンプを介して前記複数の端子部が前記ランドに接続されている
振動型ジャイロセンサ。
The vibration type gyro sensor according to claim 4,
In each of the vibration elements, metal bumps are provided on a plurality of terminal portions formed on the mounting surface of the base portion, and the plurality of terminal portions are connected to the land via these metal bumps. Gyro sensor.
請求項1に記載の振動型ジャイロセンサであって、
前記支持基板は、セラミック基板である
振動型ジャイロセンサ。
The vibration type gyro sensor according to claim 1,
The support substrate is a ceramic substrate.
請求項1に記載の振動型ジャイロセンサであって、
前記振動素子の振動子部の先端側には、共振周波数調整用の加工痕が形成されている
振動型ジャイロセンサ。
The vibration type gyro sensor according to claim 1,
A vibration type gyro sensor in which a processing mark for adjusting a resonance frequency is formed on a tip side of the vibrator portion of the vibration element.
請求項1に記載の振動型ジャイロセンサであって、
前記各振動素子には、前記支持基板に対する位置合わせ用の位置合わせマークが設けられている
振動型ジャイロセンサ。
The vibration type gyro sensor according to claim 1,
Each vibration element is provided with an alignment mark for alignment with the support substrate.
請求項1に記載の振動型ジャイロセンサであって、
前記支持基板に前記振動子との対向間隔を保持するための凹部を形成した
振動型ジャイロセンサ。
The vibration type gyro sensor according to claim 1,
A vibration type gyro sensor in which a concave portion is formed on the support substrate to maintain a distance from the vibrator.
請求項1に記載の振動型ジャイロセンサであって、
前記支持基板の第1の面は、遮光性のカバー部材で被覆されている
振動型ジャイロセンサ。
The vibration type gyro sensor according to claim 1,
A vibration-type gyro sensor in which the first surface of the support substrate is covered with a light-shielding cover member.
請求項13に記載の振動型ジャイロセンサであって、
前記カバー部材は、前記支持基板に接着により接合されている
振動型ジャイロセンサ。
The vibration type gyro sensor according to claim 13,
The cover member is bonded to the support substrate by bonding.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017015734A (en) * 2016-10-07 2017-01-19 セイコーエプソン株式会社 Method for manufacturing electronic device
US9568312B2 (en) 2012-04-10 2017-02-14 Seiko Epson Corporation Sensor device, manufacturing method of sensor device and electronic apparatus
KR20180029654A (en) * 2016-09-13 2018-03-21 (주)포인트엔지니어링 Micro sensor package
JP7337339B2 (en) 2019-03-22 2023-09-04 国立大学法人東北大学 Film thickness sensor element

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013253895A (en) 2012-06-08 2013-12-19 Seiko Epson Corp Electronic device, electronic apparatus, movable body and method for manufacturing electronic device
WO2014178163A1 (en) 2013-05-01 2014-11-06 ソニー株式会社 Sensor device and electronic apparatus
JP6791174B2 (en) 2018-01-12 2020-11-25 オムロン株式会社 Environmental composite sensor device

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09126783A (en) * 1995-10-27 1997-05-16 Tokin Corp Piezoelectric vibration gyroscope
JPH09178492A (en) * 1995-12-27 1997-07-11 Kyocera Corp Piezoelectric vibrator
JPH09283994A (en) * 1996-04-17 1997-10-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Apparatus for mounting electronic component
JPH1054724A (en) * 1996-08-12 1998-02-24 Toyota Motor Corp Angular velocity detecting device
JPH11167154A (en) * 1997-12-03 1999-06-22 Olympus Optical Co Ltd Flexible printed circuit board
JP2002257548A (en) * 2001-02-27 2002-09-11 Ngk Insulators Ltd Angular velocity measuring device
JP2002257553A (en) * 2001-01-25 2002-09-11 Bei Technologies Inc Duplicate rate sensor and inertial rate sensing method
JP2003028649A (en) * 2001-05-11 2003-01-29 Murata Mfg Co Ltd Sensor circuit module and electronic device using the same
JP2003240559A (en) * 2002-02-20 2003-08-27 Nec Tokin Corp Piezoelectric vibration gyro
JP2004138390A (en) * 2002-10-15 2004-05-13 Ngk Insulators Ltd Oscillator support structure
JP2004304577A (en) * 2003-03-31 2004-10-28 Seiko Epson Corp Piezoelectric device and gyro sensor, method of manufacturing piezoelectric vibration reed and piezoelectric device, mobile phone using piezoelectric device, and electronic equipment using piezoelectric device
JP2004335958A (en) * 2003-05-12 2004-11-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device
JP2004364019A (en) * 2003-06-05 2004-12-24 Seiko Epson Corp Piezoelectric vibration chip, piezoelectric vibrator, piezoelectric oscillator, gyroscope sensor, electronic apparatus, and manufacturing method

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04339264A (en) * 1991-07-29 1992-11-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Angular velocity detection device
JPH06294654A (en) * 1993-04-08 1994-10-21 Towa Electron Kk Oscillation gyro
JPH07190783A (en) * 1993-12-27 1995-07-28 Nikon Corp Vibrational angular velocity meter
JP3418245B2 (en) * 1994-04-27 2003-06-16 エヌイーシートーキン株式会社 Piezoelectric vibration gyro
WO1998041818A1 (en) * 1997-03-19 1998-09-24 Hitachi, Ltd. Gyro sensor and video camera using the same
US6250158B1 (en) * 1997-05-09 2001-06-26 Litton Systems, Inc. Monolithic vibrating beam angular velocity sensor
JPH1183497A (en) * 1997-09-12 1999-03-26 Murata Mfg Co Ltd Angular velocity sensor
JP3885944B2 (en) * 2002-04-19 2007-02-28 日本碍子株式会社 Oscillator and vibratory gyroscope

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09126783A (en) * 1995-10-27 1997-05-16 Tokin Corp Piezoelectric vibration gyroscope
JPH09178492A (en) * 1995-12-27 1997-07-11 Kyocera Corp Piezoelectric vibrator
JPH09283994A (en) * 1996-04-17 1997-10-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Apparatus for mounting electronic component
JPH1054724A (en) * 1996-08-12 1998-02-24 Toyota Motor Corp Angular velocity detecting device
JPH11167154A (en) * 1997-12-03 1999-06-22 Olympus Optical Co Ltd Flexible printed circuit board
JP2002257553A (en) * 2001-01-25 2002-09-11 Bei Technologies Inc Duplicate rate sensor and inertial rate sensing method
JP2002257548A (en) * 2001-02-27 2002-09-11 Ngk Insulators Ltd Angular velocity measuring device
JP2003028649A (en) * 2001-05-11 2003-01-29 Murata Mfg Co Ltd Sensor circuit module and electronic device using the same
JP2003240559A (en) * 2002-02-20 2003-08-27 Nec Tokin Corp Piezoelectric vibration gyro
JP2004138390A (en) * 2002-10-15 2004-05-13 Ngk Insulators Ltd Oscillator support structure
JP2004304577A (en) * 2003-03-31 2004-10-28 Seiko Epson Corp Piezoelectric device and gyro sensor, method of manufacturing piezoelectric vibration reed and piezoelectric device, mobile phone using piezoelectric device, and electronic equipment using piezoelectric device
JP2004335958A (en) * 2003-05-12 2004-11-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device
JP2004364019A (en) * 2003-06-05 2004-12-24 Seiko Epson Corp Piezoelectric vibration chip, piezoelectric vibrator, piezoelectric oscillator, gyroscope sensor, electronic apparatus, and manufacturing method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9568312B2 (en) 2012-04-10 2017-02-14 Seiko Epson Corporation Sensor device, manufacturing method of sensor device and electronic apparatus
KR20180029654A (en) * 2016-09-13 2018-03-21 (주)포인트엔지니어링 Micro sensor package
KR101868833B1 (en) * 2016-09-13 2018-06-20 (주)포인트엔지니어링 Micro sensor package
JP2017015734A (en) * 2016-10-07 2017-01-19 セイコーエプソン株式会社 Method for manufacturing electronic device
JP7337339B2 (en) 2019-03-22 2023-09-04 国立大学法人東北大学 Film thickness sensor element

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