JP2013104855A - 振動子、振動デバイスおよび電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】振動子2は、振動体4、振動体4を支持する第1、第2支持部51、52および第1、第2支持部51、52と振動体4を連結する4つの梁61、62、63、64を有する振動片3と、振動体4に設けられた電極710〜740と、第1、第2支持部51、52に設けられ、梁61、62、63、64に設けられた配線712〜742を介して電極710〜740と電気的に接続された端子712〜742とを有し、隣り合う一対の端子の間には、所定方向に離間するとともに、所定方向と交わる方向に延在する複数の溝512が設けられている。
【選択図】図4
Description
特許文献1のジャイロ素子は、振動体と、振動体を支持している第1、第2の支持部と、振動体と第1支持部とを連結している第1、第2梁と、振動体と第2支持部とを連結している第3、第4梁とを有している。また、振動体は、基部と、基部から両側へy軸に沿って延出している第1、第2検出振動腕と、基部から両側へx軸に沿って延出している第1、第2連結部腕と、第1連結腕の先端部から両側へy軸に沿って延出している第1、第2駆動振動腕と、第2連結腕の先端部から両側へy軸に沿って延出している第3、第4駆動振動腕とで構成されている。
このような特許文献1のジャイロ素子は、導電性接着剤を介して実装基板に実装される。具体的には、6つの各接続端子と実装基板とが導電性接着剤にて接合され、これにより、ジャイロ素子が実装基板に固定されるとともに、ジャイロ素子と実装基板とが電気的に接続される。
[適用例1]
本発明の振動子は、振動体と、前記振動体を支持している支持部と、前記支持部と前記振動体とを連結している梁と、を備えている振動片と、
前記振動体に設けられている少なくとも2つの電極と、
前記支持部に設けられ、前記梁に設けられている配線を介して前記電極と電気的に接続されている少なくとも2つの端子と、を備え、
前記2つの端子は、前記梁の延出方向と交わる方向に沿って、離間して並設されており、
前記2つの端子の間には、前記梁の延出方向と交わる方向に沿って離間するとともに、前記梁の延出方向に沿って延在する複数の溝が設けられていることを特徴とする。
これにより、振動子を支持基板に固定するとともに、支持基板に設けられている電極(端子)と振動子に設けられている電極とを導通するための複数の導電性固定部材が互いに接触してしまうことを防止することができる。そのため、信頼性に優れた振動子を提供することができる。
本発明の振動子では、前記梁の延出方向と交わる方向において、前記複数の溝が設けられている領域に、前記梁と前記支持部との接続部が含まれているのが好ましい。
梁と支持部との接合部は、応力集中が起きやすい部分であるため、このような接合部を含むように複数の溝を設けることにより、接合部に発生する応力を複数の溝にて効果的に吸収または緩和することができる。そのため、振動子の破損を効果的に抑制することができる。
本発明の振動子では、前記複数の溝のうちの少なくとも1つの溝は、独立して設けられているのが好ましい。
これにより、各溝に入り込んだ導電性固定部材が溝を介して接触することを防止できるため、導電性固定部材同士の接触をより確実に防止することができる。
本発明の振動子では、前記複数の溝の前記振動体と反対側の端は、前記支持部の側面に開放しているのが好ましい。
これにより、2つの端子の間を溝によって明確に仕切ることができる。そのため、例えば溝の設けられていない領域を伝って導電性固定部材同士が接触するといった問題の発生を防止することができる。
本発明の振動子では、前記複数の溝の前記振動体側の端は、閉じているのが好ましい。
これにより、溝内に流入した導電性固定部材が梁に設けられている配線と接触してしまうのを防止することができる。
[適用例6]
本発明の振動子では、前記複数の溝の前記振動体側の端は、前記支持部の前記振動体側の縁と離間しているのが好ましい。
これにより、溝内に流入した導電性固定部材が梁に設けられている配線と接触してしまうのを防止することができる。
本発明の振動子では、前記溝の前記振動体側の端と前記支持部の前記振動体側の縁との離間距離は、3μm以上35μm以下であるのが好ましい。
これにより、溝内に流入した導電性固定部材が梁に設けられている配線と接触してしまうのを防止することができる。加えて、2つの端子の間を溝によって明確に仕切ることができる。そのため、例えば溝の設けられていない領域を伝って導電性固定部材同士が接触するといった問題の発生を防止することができる。
本発明の振動子では、前記複数の溝のうちの少なくとも1つの溝の前記振動体側の端は、第1支持部の側面に開放しているのが好ましい。
これにより、2つの端子の間を溝によって明確に仕切ることができる。そのため、例えば溝の設けられていない領域を伝って導電性固定部材同士が接触するといった問題の発生を防止することができる。
本発明の振動子では、前記複数の溝のうち、一方の前記端子側に位置している少なくとも1つの溝の前記振動体側の端は、前記一方の端子と接続されている前記配線に接触し、他方の前記端子側に位置している少なくとも1つの溝の前記振動体側の端は、前記他方の端子と接続されている前記配線に接触しているのが好ましい。
これにより、短絡を防止することができる。
本発明の振動子では、前記振動体は、基部と、前記基部から両側へ第1方向に沿って延出している第1検出振動腕および第2検出振動腕と、前記基部から両側へ前記第1方向と直交する第2方向に沿って延出している第1連結腕および第2連結腕と、前記第1連結腕から両側へ前記第1方向に沿って延出している第1駆動振動腕および第2駆動振動腕と、前記第2連結腕から両側へ前記第1方向に沿って延出している第3駆動振動腕および第4駆動振動腕と、を備え、前記第1検出振動腕および前記第2検出振動腕にて検出振動系が構成され、前記第1駆動振動腕、前記第2駆動振動腕、前記第3駆動振動腕および前記第4駆動振動腕にて駆動振動系が構成され、
前記支持部は、前記振動体を挟んで前記第1方向に沿って対向配置され、前記第2方向に延在している第1支持部および第2支持部を備え、
前記梁は、前記第1検出振動腕と前記第1駆動振動腕との間を通って、前記第1支持部と前記基部とを連結している第1梁と、前記第1検出振動腕と前記第3駆動振動腕との間を通って、前記第1支持部と前記基部とを連結している第2梁と、前記第2検出振動腕と前記第2駆動振動腕との間を通って、前記第2支持部と前記基部とを連結している第3梁と、前記第2検出振動腕と前記第4駆動振動腕との間を通って、前記第2支持部と前記基部とを連結している第4梁とを有し、
前記電極は、前記検出振動系に設けられている第1検出信号電極、第2検出信号電極、第1検出接地電極および第2検出接地電極と、前記駆動振動系に設けられている駆動信号電極および駆動接地電極と、を備え、
前記端子は、前記第1検出信号電極と接続されている第1検出信号端子、前記第2検出信号電極と接続されている第2検出信号端子、前記第1検出接地電極と接続されている第1検出接地端子、前記第2検出接地電極と接続されている第2検出接地端子、前記駆動信号電極と接続されている駆動信号端子および前記駆動接地電極と接続されている駆動接地端子を備えているのが好ましい。
これにより、振動子によって角速度を検出することができる。
本発明の振動デバイスは、少なくとも2つの接続パッドを備えている基板と、
本発明の振動子と、を備え、
前記接続パッドと前記端子とが導電性固定部材により接合されていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い振動デバイスを提供することができる。
本発明の振動デバイスでは、前記基板の平面視にて、前記接続パッドの輪郭と前記複数の溝が設けられている領域の一部とが重なり合っているのが好ましい。
これにより、複数の溝を、目盛り(目印)として使用することができるため、基板に対する位置決めをより正確に行うことができる。
[適用例13]
本発明の電子機器は、本発明の振動子を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
<第1実施形態>
まず、本発明の振動子を適用した振動デバイス(本発明の振動デバイス)の第1実施形態について説明する。
図1に示す振動デバイス1は、ジャイロ素子(振動素子)2と、ジャイロ素子2を収納するパッケージ9とを有している。以下、ジャイロ素子2およびパッケージ9について順次詳細に説明する。
図2は、上側から(リッド92側)から見たジャイロ素子の上面図であり、図3は、上側から見たジャイロ素子の下面図(透過図)である。また、図2および図3では、説明の便宜上、電極および端子にハッチングを入れている。また、図2および図3中、同じハッチングで示す電極および端子は電気的に接続されていることを示している。また、図4では、説明の便宜上、支持部、梁、電極等の図示を省略している。
振動片3は、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料で構成することができるが、これらの中でも、水晶で構成するのが好ましい。これにより、優れた振動特性(周波数特性)を発揮することのできる振動片3が得られる。
このような振動片3は、いわゆるダブルT型をなす振動体4と、振動体4を支持する第1支持部51および第2支持部52と、振動体4と第1、第2支持部51、52とを連結する第1梁61、第2梁62、第3梁63および第4梁64とを有している。
また、第1、第2支持部51、52は、それぞれ、x軸方向に沿って延在しており、これら第1、第2支持部51、52の間に振動体4が位置している。言い換えれば、第1、第2支持部51、52は、振動体4を介してy軸方向に沿って対向するように配置されている。第1支持部51は、第1、第2梁61、62を介して基部41と連結されており、第2支持部52は、第3、第4梁63、64を介して基部41と連結されている。
検出信号電極710は、第1、第2検出振動腕421、422の上面および下面に設けられている。ただし、本実施形態では、検出信号電極710は、第1、第2検出振動腕421、422の先端部には設けられていない。検出信号電極710は、xz平面に関して面対称に配置されている。検出信号電極710は、第1、第2検出振動腕421、422の検出振動が励起されたときに、該振動によって発生する圧電材料の歪みを検出するための電極である。
検出接地電極720は、第1、第2検出振動腕421、422の先端部に設けられている。具体的には、検出接地電極720は、第1、第2検出振動腕421、422の先端部の上面および下面に設けられている。さらに、検出接地電極720は、第1、第2検出振動腕421、422の側面に設けられている。第1検出振動腕421の上面、下面および側面に設けられている検出接地電極720は、互いに電気的に接続されている。また、第2検出振動腕422の上面、下面および側面に設けられている検出接地電極720は、互いに電気的に接続されている。このような検出接地電極720は、xz平面に関して、面対称に配置されている。検出接地電極720は、検出信号電極710に対してグランドとなる電位を有する。
また、検出接地端子724は、第1、第2支持部51、52に設けられている。具体的には、検出接地端子724は、第1、第2支持部51、52の上面および下面、さらに側面に設けられている。第1支持部51の上面、下面および側面に設けられている検出接地端子724は、互いに電気的に接続されている。また、第2支持部52の上面、下面および側面に設けられている検出接地端子724は、互いに電気的に接続されている。
駆動信号電極730は、第1、第2駆動振動腕441、442に設けられている。ただし、本実施形態では、駆動信号電極730は、第1、第2駆動振動腕441、442の先端部には設けられていない。具体的には、駆動信号電極730は、第1、第2駆動振動腕441、442の上面および下面に設けられている。
駆動信号端子734は、第2支持部52に設けられている。具体的には、駆動信号端子734は、第2支持部52の上面および下面、さらに側面に設けられている。第2支持部52の上面、下面および側面に設けられている駆動信号端子734は、互いに電気的に接続されている。
第2支持部52に設けられている駆動信号端子734は、第4梁64に設けられている駆動信号配線732を介して、第1、第2、第3、第4駆動振動腕441、442、443、444に設けられている駆動信号電極730と電気的に接続されている。具体的には、駆動信号端子734は、第4梁64の上面に設けられている駆動信号配線732と接続され、駆動信号配線732は、第4梁64の上面から、基部41の上面、そして第1連結腕431の上面を通って、第1、第2駆動振動腕441、442の上面に設けられている駆動信号電極730に接続されている。さらに、駆動信号配線732は、第1連結腕431の上面から、第1連結腕431の側面を通って、第1、第2駆動振動腕441、442の下面に設けられている駆動信号電極730に接続されている。また、さらに、駆動信号配線732は、基部41の上面から、第2連結腕432の上面および側面を通って、第3、第4駆動振動腕443、444の上面および下面に設けられている駆動信号電極730に接続されていることができる。これにより、第1、第2、第3、第4駆動振動腕441、442、443、44を駆動振動させるための駆動信号を駆動信号端子734から駆動信号電極730に伝達することができる。
駆動接地電極740は、第1、第2駆動振動腕441、442の先端部に設けられている。具体的には、駆動接地電極740は、第1、第2駆動振動腕441、442の先端部の上面および下面に設けられている。さらに、駆動接地電極740は、第1、第2駆動振動腕441、442の側面にも設けられている。第1駆動振動腕441の上面、下面および側面に設けられている駆動接地電極740は、互いに電気的に接続されている。また、第2駆動振動腕442の上面、下面および側面に設けられている駆動接地電極740は、互いに電気的に接続されている。
第1支持部51に設けられている駆動接地端子744は、駆動信号電極730が設けられている第3駆動振動腕443の先端部に対して、y軸の正の方向側に配置されている。すなわち、第1支持部51に設けられている駆動接地端子744と、第3駆動振動腕443の先端部に設けられている駆動信号電極730とは、y軸方向において対向している。
溝512の本数としては、2本以上であれば特に限定されず、3本であっても、4本であっても、5本以上であってもよいが、5本以上であるのが好ましい。これにより、後述するような効果がより顕著となる。
同様に、第2支持部52には、検出信号端子714、検出接地端子724および駆動信号端子734がx軸方向に沿って並び、かつ離間して設けられている。具体的には、図4に示すように、x軸方向に沿って延在する第2支持部52の中央部(第3梁63との接合部52aと第4梁64との接合部52bの間の領域)S6に検出接地端子724が設けられており、第2支持部52の一端部(接合部52aよりも図4中右側の領域)S7に検出信号端子714が設けられており、第2支持部52の他端部(接合部52bよりも図4中左側の領域)S8に駆動信号端子734が設けられている。
また、第2支持部52の下面であって、検出接地端子724と駆動信号端子734の間には複数の溝524が設けられている。また、複数の溝524が設けられている領域S10は、x軸方向において接合部52bを含んでいる。複数の溝524の構成は、前述した複数の溝512と同様であるため、その説明を省略する。
パッケージ9は、ジャイロ素子2を収納するものである。なお、パッケージ9には、ジャイロ素子2の他に、ジャイロ素子2の駆動等を行うICチップ等が収納されていてもよい。このようなパッケージ9は、その平面視(xy平面視)にて、略矩形状をなしている。
また、導電性固定部材8は、ジャイロ素子2と底板911との間にギャップ(隙間)を形成し、これらの接触を防止するギャップ材としても用いられる。これにより、底板911との接触によるジャイロ素子2の破壊・破損を防止することができ、正確な角速度の検出と、優れた信頼性を発揮することのできる振動デバイス1となる。
なお、各接続パッド10は、図示しない導体ポストを介してパッケージ9の外部へ引き出されていたり、パッケージ9内にICチップ等を収納する場合には、そのICチップと電気的に接続されていたりする。
前述したように、ジャイロ素子2は、導電性固定部材8を介して底板911に固定される。ここで、ジャイロ素子2を底板911に固定する工程は、例えば、底板911に設けられている6つの接続パッド10上にそれぞれ銀ペースト(導電性固定部材)8を塗布し、塗布した銀ペースト8と対応する端子714、724、734、744が接触するようにジャイロ素子2をその下面を底板911側に向けて載置するとともにジャイロ素子2を押し当て、銀ペーストを固化することにより、銀ペースト8を介してジャイロ素子2が底板911に固定される。
特に、前述したように、端512bと第1支持部51の側面(縁)との離間距離Lが3μm以上35μm以下である場合には、検出接地端子724と検出信号端子714の間をより明確に区切ることができ、例えば、溝512が設けられていない領域を伝って銀ペースト8同士が接触してしまうことを抑制することができる。
ここで、xy平面視にて、接続パッド10の輪郭は、複数の溝512が設けられている領域S4の一部と重なり合っているのが好ましい。これにより、複数の溝512を、目盛り(目印)として使用することができるため、ジャイロ素子2(振動片3)の底板911に対する位置決めをより正確に行うことができる。
次に、本発明の振動デバイスの第2実施形態について説明する。
図8は、本発明の第2実施形態にかかる振動デバイスが有するジャイロ素子の部分拡大図である。
以下、第2実施形態の振動デバイスについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
Claims (13)
- 振動体と、前記振動体を支持している支持部と、前記支持部と前記振動体とを連結している梁と、を備えている振動片と、
前記振動体に設けられている少なくとも2つの電極と、
前記支持部に設けられ、前記梁に設けられている配線を介して前記電極と電気的に接続されている少なくとも2つの端子と、を備え、
前記2つの端子は、前記梁の延出方向と交わる方向に沿って、離間して並設されており、
前記2つの端子の間には、前記梁の延出方向と交わる方向に沿って離間するとともに、前記梁の延出方向に沿って延在する複数の溝が設けられていることを特徴とする振動子。 - 前記梁の延出方向と交わる方向において、前記複数の溝が設けられている領域に、前記梁と前記支持部との接続部が含まれている請求項1に記載の振動子。
- 前記複数の溝のうちの少なくとも1つの溝は、独立して設けられている請求項1または2に記載の振動子。
- 前記複数の溝の前記振動体と反対側の端は、前記支持部の側面に開放している請求項1ないし3のいずれかに記載の振動子。
- 前記複数の溝の前記振動体側の端は、閉じている請求項1ないし4のいずれかに記載の振動子。
- 前記複数の溝の前記振動体側の端は、前記支持部の前記振動体側の縁と離間している請求項5に記載の振動子。
- 前記溝の前記振動体側の端と前記支持部の前記振動体側の縁との離間距離は、3μm以上35μm以下である請求項6に記載の振動子。
- 前記複数の溝のうちの少なくとも1つの溝の前記振動体側の端は、第1支持部の側面に開放している請求項1ないし4のいずれかに記載の振動子。
- 前記複数の溝のうち、一方の前記端子側に位置している少なくとも1つの溝の前記振動体側の端は、前記一方の端子と接続されている前記配線に接触し、他方の前記端子側に位置している少なくとも1つの溝の前記振動体側の端は、前記他方の端子と接続されている前記配線に接触している請求項8に記載の振動子。
- 前記振動体は、基部と、前記基部から両側へ第1方向に沿って延出している第1検出振動腕および第2検出振動腕と、前記基部から両側へ前記第1方向と直交する第2方向に沿って延出している第1連結腕および第2連結腕と、前記第1連結腕から両側へ前記第1方向に沿って延出している第1駆動振動腕および第2駆動振動腕と、前記第2連結腕から両側へ前記第1方向に沿って延出している第3駆動振動腕および第4駆動振動腕と、を備え、前記第1検出振動腕および前記第2検出振動腕にて検出振動系が構成され、前記第1駆動振動腕、前記第2駆動振動腕、前記第3駆動振動腕および前記第4駆動振動腕にて駆動振動系が構成され、
前記支持部は、前記振動体を挟んで前記第1方向に沿って対向配置され、前記第2方向に延在している第1支持部および第2支持部を備え、
前記梁は、前記第1検出振動腕と前記第1駆動振動腕との間を通って、前記第1支持部と前記基部とを連結している第1梁と、前記第1検出振動腕と前記第3駆動振動腕との間を通って、前記第1支持部と前記基部とを連結している第2梁と、前記第2検出振動腕と前記第2駆動振動腕との間を通って、前記第2支持部と前記基部とを連結している第3梁と、前記第2検出振動腕と前記第4駆動振動腕との間を通って、前記第2支持部と前記基部とを連結している第4梁とを有し、
前記電極は、前記検出振動系に設けられている第1検出信号電極、第2検出信号電極、第1検出接地電極および第2検出接地電極と、前記駆動振動系に設けられている駆動信号電極および駆動接地電極と、を備え、
前記端子は、前記第1検出信号電極と接続されている第1検出信号端子、前記第2検出信号電極と接続されている第2検出信号端子、前記第1検出接地電極と接続されている第1検出接地端子、前記第2検出接地電極と接続されている第2検出接地端子、前記駆動信号電極と接続されている駆動信号端子および前記駆動接地電極と接続されている駆動接地端子を備えている請求項1ないし9のいずれかに記載の振動子。 - 少なくとも2つの接続パッドを備えている基板と、
請求項1ないし10のいずれか一項に記載の振動子と、を備え、
前記接続パッドと前記端子とが導電性固定部材により接合されていることを特徴とする振動デバイス。 - 前記基板の平面視にて、前記接続パッドの輪郭と前記複数の溝が設けられている領域の一部とが重なり合っている請求項11に記載の振動デバイス。
- 請求項1ないし10のいずれかに記載の振動子を備えていることを特徴とする電子機器。
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