JP2013181856A - Vibration piece, vibration device, physical quantity detection device, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動片、振動デバイス、物理量検出装置、およびそれらを用いた電子機器に関する。 The present invention relates to a resonator element, a vibration device, a physical quantity detection device, and an electronic apparatus using them.
従来から、角速度を検出するための振動片として、いわゆる「WT型」のジャイロ素子が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
一例として特許文献1のジャイロ素子を説明すると、特許文献1のジャイロ素子は、振動体と、振動体を挟み両側に設けられて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。
Conventionally, a so-called “WT type” gyro element is known as a resonator element for detecting angular velocity (see, for example,
As an example, the gyro element of
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、第1、第2の支持部に設けられている6つの接続端子(固定部)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。
Such a gyro element of
上述したようなジャイロ素子では、振動体を挟んで設けられている第1、第2の支持部に振動体がそれぞれの梁を介して支持されている。このような両持ちの状態で振動体が支持されていると、振動体の支持方向(y軸に沿った方向)への動きが制限される。言い換えれば、振動体がy軸に沿った方向に移動することによる応力緩和が起こり難くなる。これにより、それぞれの駆動振動腕或いは検出振動腕の振動が、振動体から延設されているそれぞれの梁に伝播し、さらには第1、第2の支持部に伝播してしまう、いわゆる「振動モレ現象」を生じてしまう虞があった。この振動モレ現象を生じると、接続端子(固定部)が実装基板に固定される場合に、振動モレ現象によって伝播されている振動が阻害され、駆動振動腕或いは検出振動腕の振動に影響を与えることになる。その結果、ジャイロ素子の振動特性の劣化、特に温度ドリフトが増大してしまうという課題を有していた。 In the gyro element as described above, the vibrating body is supported by the first and second support portions provided with the vibrating body interposed therebetween via respective beams. When the vibrating body is supported in such a both-sided state, the movement of the vibrating body in the support direction (the direction along the y-axis) is limited. In other words, stress relaxation due to the vibration body moving in the direction along the y-axis is less likely to occur. As a result, the vibration of each drive vibration arm or detection vibration arm propagates to each beam extending from the vibration body, and further propagates to the first and second support portions. There was a risk of causing the “more phenomenon”. When this vibration leakage phenomenon occurs, when the connection terminal (fixed part) is fixed to the mounting substrate, the vibration propagated by the vibration leakage phenomenon is hindered and affects the vibration of the drive vibration arm or the detection vibration arm. It will be. As a result, there has been a problem that the vibration characteristics of the gyro element are deteriorated, in particular, the temperature drift is increased.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係る振動片は、振動体と、前記振動体から延出している少なくとも2つの梁と、前記梁のそれぞれが連結されている連結梁と、前記連結梁と連結され、前記振動体を支持している支持部と、を備え、前記梁は、前記振動体と前記支持部との間に、第1方向に沿うように折り返された第1折返し部と、前記第1方向に交差する第2方向に沿うように折り返された第2折返し部と、を備えていることを特徴とする。 [Application Example 1] A resonator element according to this application example includes a vibrating body, at least two beams extending from the vibrating body, a connecting beam to which each of the beams is connected, and a connection with the connecting beam. A support portion supporting the vibrating body, and the beam is folded between the vibrating body and the support portion so as to be along a first direction; and And a second folded portion folded back along a second direction intersecting the first direction.
本適用例の振動片によれば、振動体が、少なくとも2つの梁と、2つの梁が連結された連結梁とによって支持部に支持されている。そして、2つの梁には、第1方向に沿って向き合うように折り返された第1折返し部と、第1方向に交差する第2方向に沿って向き合うように折り返された第2折返し部とが設けられている。
このように、2つの交差する方向に沿って向き合う2つの折返し部が各梁に設けられているため、各梁はそれぞれの方向に対して弾性を有し、さらに第1折返し部Q1と第2折返し部Q2とが複合的に作用し、あらゆる方向にも弾性を有している。加えて、各梁が連結された連結梁を介して梁が支持部に連結されていることによって、梁の変形自由度が増し、梁の応力緩和作用が向上する。したがって、振動体からの振動モレなど振動の伝播を、各梁と連結部とで吸収するため、振動モレ現象によって伝播されている振動が阻害されて生じる振動特性の劣化、特に温度ドリフトを抑制することが可能となる。
According to the resonator element of this application example, the vibrating body is supported by the support unit by the at least two beams and the connecting beam in which the two beams are connected. The two beams have a first folded portion folded back so as to face along the first direction and a second folded portion folded back so as to face along the second direction intersecting the first direction. Is provided.
As described above, since the two folded portions facing each other in the two intersecting directions are provided in each beam, each beam has elasticity in the respective directions, and further, the first folded portion Q1 and the second folded portion are provided. The folded portion Q2 acts in a complex manner and has elasticity in all directions. In addition, since the beam is connected to the support portion via a connecting beam in which the beams are connected, the degree of freedom of deformation of the beam increases and the stress relaxation action of the beam is improved. Therefore, since the propagation of vibrations such as vibration from the vibrating body is absorbed by each beam and the connecting portion, the deterioration of vibration characteristics caused by the vibration propagated by the vibration leakage phenomenon, particularly temperature drift, is suppressed. It becomes possible.
[適用例2]上記適用例に記載の振動片において、前記振動体は、基部と、前記基部から両側へ第3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3方向と直交する第4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3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3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、前記支持部は、前記振動体を挟んで前記第3方向に沿って対向配置され、前記第4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、前記基部から延出し、前記第1検出振動腕と前記第1駆動振動腕との間を通る第1梁と、前記基部から延出し、前記第1検出振動腕と前記第3駆動振動腕との間を通る第2梁と、前記基部から延出し、前記第2検出振動腕と前記第2駆動振動腕との間を通る第3梁と、前記基部から延出し、前記第2検出振動腕と前記第4駆動振動腕との間を通る第4梁と、を備え、前記連結梁は、前記第1梁と前記第2梁とが連結されている第1連結梁と、前記第3梁前記第4梁とが連結されている第2連結梁と、を備え、前記第1連結梁および前記第2連結梁によって前記振動体が、対向配置された前記第1支持部および前記第2支持部のそれぞれに連結されていることを特徴とする。 Application Example 2 In the resonator element according to the application example described above, the vibrating body includes a base, a first detection vibration arm and a second detection vibration arm that extend from the base to both sides along a third direction. A first connecting arm and a second connecting arm extending from the base to both sides along a fourth direction orthogonal to the third direction, and extending from the first connecting arm to both sides along the third direction. A first drive vibration arm and a second drive vibration arm that are extended; and a third drive vibration arm and a fourth drive vibration arm that extend from the second connection arm to both sides along the third direction. The support portion includes a first support portion and a second support portion that are disposed to face each other along the third direction with the vibrator interposed therebetween, and extend in the fourth direction, A first beam extending from a base and passing between the first detection vibrating arm and the first drive vibrating arm; A second beam extending from the base and passing between the first detection vibration arm and the third drive vibration arm, and extending from the base and between the second detection vibration arm and the second drive vibration arm. And a fourth beam extending from the base and passing between the second detection vibrating arm and the fourth drive vibrating arm, and the connecting beam includes the first beam and the fourth beam. A first connecting beam connected to the second beam, and a second connecting beam connected to the third beam and the fourth beam, and the first connecting beam and the second connecting beam. The vibrator is connected to each of the first support portion and the second support portion that are arranged to face each other.
本適用例に記載の振動片によれば、第1梁〜第4梁のそれぞれの梁に、第1方向に沿って向き合うように折り返された第1折返し部と、第1方向に交差する第2方向に沿って向き合うように折り返された第2折返し部とが設けられている。また、第1梁と第2梁とが連結されている第1連結梁と、第3梁前記第4梁とがされている第2連結梁と、を備え、第1連結梁および第2連結梁によって振動体が、対向配置された第1支持部および第2支持部のそれぞれに連結されている。
これらにより、振動体から梁にかけて生じる応力を緩和することが可能となり、梁に伝播している振動モレ現象による振動の固定部への伝播を低減することが可能となる。したがって、温度ドリフトを低減させた角速度の検出が可能となる。
According to the resonator element described in this application example, the first folded portion folded back so as to face each of the first beam to the fourth beam along the first direction and the first beam intersecting the first direction. A second folded portion that is folded back so as to face each other in two directions is provided. A first connection beam in which the first beam and the second beam are connected; and a second connection beam in which the third beam and the fourth beam are connected, the first connection beam and the second connection beam. The vibrating body is connected to each of the first support portion and the second support portion arranged to face each other by the beam.
Accordingly, it is possible to relieve stress generated from the vibrating body to the beam, and it is possible to reduce the propagation of vibration to the fixed portion due to the vibration leakage phenomenon propagating to the beam. Therefore, it is possible to detect the angular velocity with reduced temperature drift.
[適用例3]上記適用例に記載の振動片において、前記第1梁と前記第2梁とは、前記第1検出振動腕と前記第3方向に沿って対向する位置で、前記第1連結梁と連結され、前記第3梁と前記第4梁とは、前記第2検出振動腕と前記第3方向に沿って対向する位置で、前記第2連結梁と連結されていることを特徴とする。 Application Example 3 In the resonator element according to the application example described above, the first beam and the second beam are located at a position facing the first detection vibrating arm along the third direction, and the first connection. The third beam and the fourth beam are connected to the second connecting beam at a position facing the second detection vibrating arm along the third direction. To do.
本適用例によれば、支持部に振動片をバランスよく対称構造で支持することができるため、振動特性を安定させることが可能となる。 According to this application example, the vibration piece can be supported by the support portion with a symmetrical structure in a balanced manner, so that the vibration characteristics can be stabilized.
[適用例4]本適用例に記載の振動デバイスは、上記適用例のいずれかに記載の振動片が、基板に実装されていることを特徴とする。 Application Example 4 The vibration device according to this application example is characterized in that the resonator element according to any one of the application examples is mounted on a substrate.
本適用例によれば、前述の振動片を用いていることから、特性の安定した振動デバイス、特に温度ドリフトを低減させた信頼性の高い振動デバイスを提供することが可能となる。 According to this application example, since the above-described vibrating piece is used, it is possible to provide a vibrating device with stable characteristics, particularly a highly reliable vibrating device with reduced temperature drift.
[適用例5]本適用例に記載の物理量検出装置は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、前記振動片を駆動する駆動回路と、前記振動片からの検出信号に基づいて所定の物理量を検出する検出回路と、を備えていることを特徴とする。 Application Example 5 The physical quantity detection device according to this application example is predetermined based on the vibration piece according to any of the application examples described above, a drive circuit that drives the vibration piece, and a detection signal from the vibration piece. And a detection circuit for detecting the physical quantity.
本適用例によれば、前述の振動片を用いていることから、特性の安定した物理量検出装置、特に温度ドリフトを低減させた信頼性の高い物理量検出装置を提供することが可能となる。 According to this application example, since the above-described resonator element is used, it is possible to provide a physical quantity detection device with stable characteristics, in particular, a highly reliable physical quantity detection device with reduced temperature drift.
[適用例6]本適用例に記載の電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片を備えていることを特徴とする。 Application Example 6 An electronic apparatus according to this application example includes the resonator element according to any one of the application examples.
本適用例によれば、前述の振動片を用いていることから、特性の安定した電子機器、特に温度ドリフトの低減などによる信頼性の高い電子機器を提供することが可能となる。 According to this application example, since the above-described vibration piece is used, it is possible to provide an electronic device with stable characteristics, in particular, an electronic device with high reliability by reducing temperature drift or the like.
以下、本発明の振動片および振動デバイスを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
<実施形態>
まず、本発明に係る振動片を適用した振動デバイスの実施形態について説明する。
Hereinafter, a resonator element and a vibration device of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
<Embodiment>
First, an embodiment of a vibration device to which the resonator element according to the invention is applied will be described.
図1は、本発明に係る振動デバイスの実施形態を示す図であり、(a)は平面図、(b)は正断面図である。図2および図3は、図1に示す振動デバイスが備えるジャイロ素子の平面図である。図4は、ジャイロ素子の梁の構成を説明する部分平面図である。図5は、ジャイロ素子の駆動を説明する平面図である。
なお、以下では、図1に示すように、互いに直交する3軸を、x軸、y軸およびz軸とし、z軸は、振動デバイスの厚さ方向と一致する。また、x軸に平行な方向を「x軸方向(第2方向、第4方向)」と言い、y軸に平行な方向を「y軸方向(第1方向、第3方向)」と言い、z軸に平行な方向を「z軸方向」と言う。
1A and 1B are diagrams showing an embodiment of a vibration device according to the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a front sectional view. 2 and 3 are plan views of the gyro element included in the vibration device shown in FIG. FIG. 4 is a partial plan view illustrating the configuration of the beam of the gyro element. FIG. 5 is a plan view for explaining driving of the gyro element.
In the following, as shown in FIG. 1, three axes orthogonal to each other are defined as an x-axis, a y-axis, and a z-axis, and the z-axis coincides with the thickness direction of the vibration device. A direction parallel to the x-axis is referred to as “x-axis direction (second direction, fourth direction)”, and a direction parallel to the y-axis is referred to as “y-axis direction (first direction, third direction)”. A direction parallel to the z-axis is referred to as a “z-axis direction”.
図1に示す振動デバイス1は、振動片としてのジャイロ素子(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。
A vibrating
(ジャイロ素子)
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。
(Gyro element)
FIG. 2 is a top view of the gyro element as viewed from above (the
ジャイロ素子2は、z軸まわりの角速度を検出する「面外検出型」のセンサーであって、図2および図3に示すように、振動片3と、振動片3の表面に設けられている複数の電極、配線および端子とで構成されている。
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。
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を支持する支持部としての第1支持部51および第2支持部52とを有している。そして振動体4は、梁としての第1梁61、第2梁62、および第1梁61、第2梁62が連結された連結梁としての第1連結梁65と、梁としての第3梁63および第4梁64、および第3梁63および第4梁64が連結された連結梁としての第2連結梁66と、によって第1支持部51および第2支持部52と連結されている。
The
The resonator element 3 can be made of a piezoelectric material such as quartz, lithium tantalate, or lithium niobate. Among these, it is preferable that the vibratory piece 3 is made of quartz. Thereby, the resonator element 3 that can exhibit excellent vibration characteristics (frequency characteristics) is obtained.
The resonator element 3 includes a so-called double T-shaped vibrating
振動体4は、xy平面に拡がりを有し、z軸方向に厚みを有している。このような振動体4は、中央に位置する基部41と、基部41からy軸方向に沿って両側に延出している第1検出振動腕421、第2検出振動腕422と、基部41からx軸方向に沿って両側に延出している第1連結腕431、第2連結腕432と、第1連結腕431の先端部からy軸方向に沿って両側に延出している第1駆動振動腕441、第2駆動振動腕442と、第2連結腕432の先端部からy軸方向に沿って両側に延出している第3駆動振動腕443、第4駆動振動腕444とを有している。第1、第2検出振動腕421、422および第1、第2、第3、第4駆動振動腕441、442、443、444の先端部には、それぞれ、基端側よりも幅の大きい略四角形の重量部(ハンマーヘッド)が設けられている。このような重量部を設けることでジャイロ素子2の角速度の検出感度が向上する。なお、以下では、この重量部を「先端部」とも言う。
The vibrating
なお、第1、第2駆動振動腕441、442は、第1連結腕431の延在方向の途中から延出してもよく、同様に、第3、第4駆動振動腕443、444は、第2連結腕432の延在方向の途中から延出してもよい。
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梁61、および第2梁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梁63、および第4梁64を介して基部41と連結されている。
The first and second
Further, the first and
第1梁61は、第1検出振動腕421と第1駆動振動腕441との間を通った後、第1検出振動腕421に向かって折り曲げられ、第2梁62は、第1検出振動腕421と第3駆動振動腕443との間を通った後、第1検出振動腕421に向かって折り曲げられている。そして、それぞれ折り曲げられた第1梁61および第2梁62は、第1検出振動腕421と第1支持部51との間で第1連結梁65によって連結され、第1連結梁65が第1支持部51と連結されている。
同様に、第3梁63は、第2検出振動腕422と第2駆動振動腕442との間を通った後、第2検出振動腕422に向かって折り曲げられ、第4梁64は、第2検出振動腕422と第4駆動振動腕444との間を通った後、第2検出振動腕422に向かって折り曲げられている。
そして、それぞれ折り曲げられた第3梁63および第4梁64は、第2検出振動腕422と第2支持部52との間で第2連結梁66によって連結され、第2連結梁66が第2支持部52と連結されている。このように、基部41と、第1支持部51および第2支持部52とが連結されている。
The
Similarly, the
Then, the bent
各梁61、62、63、64は、それぞれ、y軸方向(第1方向)に沿って折り返されて向き合う部分の第1折返し部Q1と、x軸方向(第2方向)に沿って折り返えされて向き合う部分の第2折返し部Q2とを有している。ここで、各梁61、62、63、64の構成の詳細について図4を用いて説明する。なお、各梁61、62、63、64は、延出する方向は異なるが構成は同様であるので、図4に示す梁62の構成について代表して説明する。
The
梁62は、基部41からy軸方向(負の方向)に沿って延出された梁部分62aと、梁部分62aからx軸方向に沿って折り曲げられて延出された梁部分62bと、梁部分62bからy軸方向(正の方向)に沿って折り曲げられて延出された梁部分62cとによって構成される第1折返し部Q1を有している。言い換えれば、第1折返し部Q1は、梁62の梁部分62aと梁部分62cとが、梁部分62bを挟んで折り返されてy軸に沿って向き合った構成である。
さらに、梁62は、梁部分62cからx軸方向(負の方向)に沿って折り曲げられて延出された梁部分62dと、梁部分62dからy軸方向(負の方向)に沿って折り曲げられて延出された梁部分62eと、梁部分62eからx軸方向(正の方向)に沿って折り曲げられて延出された梁部分62fとによって構成される第2折返し部Q2を有している。言い換えれば、第2折返し部Q2は、梁62の梁部分62dと梁部分62fとが、梁部分62eを挟んで折り返されてx軸に沿って向き合った構成である。
The
Furthermore, the
このように、y軸方向に沿った第1折返し部Q1とy軸方向と直交するx軸方向に沿った第2折返し部Q2とを有することで、y軸方向およびx軸方向に同じように弾性を有し、さらに第1折返し部Q1と第2折返し部Q2とが複合的に作用し、あらゆる方向にも弾性を有している。加えて、第1梁61および第2梁62が連結された第1連結梁65と、第3梁63および第4梁64が連結された第2連結梁66とを介して梁が支持部に連結されていることによって、梁の変形自由度が増し、梁の応力緩和作用が向上する。そのため、外部からの衝撃或いは基部41からの振動モレなど振動の伝播を、各梁61、62、63、64と第1、第2連結梁65、66とで吸収する作用を有するので、これに起因する検出ノイズを低減または抑制することができる。
Thus, by having the 1st folding | turning part Q1 along the y-axis direction and the 2nd folding | turning part Q2 along the x-axis direction orthogonal to the y-axis direction, it is the same in the y-axis direction and the x-axis direction. The first folded portion Q1 and the second folded portion Q2 act in a composite manner and have elasticity in all directions. In addition, the beam is connected to the support portion via the
なお、前述の説明では、各梁61、62、63、64の設けられる方向である第1方向と、第1、第2検出振動腕421、422などが設けられる方向である第3方向とが同方向であり、同様に第2方向と第4方向が同方向であって、それぞれの方向が直交している例で説明したが、これに限らない。例えば、第1方向と第3方向とが異なっていてもよい。また、第1方向と第2方向は、直交に限らず、所定の角度で交差する方向であってもよい。
In the above description, the first direction that is the direction in which the
以上、振動片3の構成について説明した。このような振動片3には、図2および図3に示すように、検出信号電極710、検出信号配線712、検出信号端子714、検出接地電極720、検出接地配線722、検出接地端子724、駆動信号電極730、駆動信号配線732、駆動信号端子734、駆動接地電極740、駆動接地配線742および駆動接地端子744が設けられている。
The configuration of the resonator element 3 has been described above. As shown in FIGS. 2 and 3, the vibrating element 3 includes a
便宜上、図2および図3において、検出信号電極710、検出信号配線712および検出信号端子714を右下斜線で示し、検出接地電極720、検出接地配線722および検出接地端子724をクロス斜線で示し、駆動信号電極730、駆動信号配線732および駆動信号端子734を左下斜線で示し、駆動接地電極740、駆動接地配線742および駆動接地端子744をクロス縦横線で示している。また、図2および図3において、振動片3の側面に設けられている電極、配線、端子を太線で示している。
For convenience, in FIGS. 2 and 3, the
各電極710、720、730、740、各配線712、722、732、742および各端子714、724、734、744としては、例えば、クロムで構成された下地層と、金で構成された電極層とを積層した構成とすることができる。これにより、密着性の良い各電極710、720、730、740、各配線712、722、732、742および各端子714、724、734、744を形成することができる。
As each
各電極710、720、730、740は、互いに電気的に分離されている。これと同様に、各配線712、722、732、742は、互いに電気的に分離されており、各端子714、724、734、744も互いに電気的に分離されている。以下、これら各電極、各配線、各端子について順次説明する。また、以下では、説明の便宜上、図2で示す面を「上面」と言い、図3で示す面を「下面」と言い、上面と下面とを連結する面を「側面」と言う。
Each
(1)検出信号電極、検出信号配線および検出信号端子
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。
(1) Detection Signal Electrode, Detection Signal Wiring, and Detection Signal Terminal The
また、検出信号配線712は、第1、第3梁61、63に設けられている。より具体的には、検出信号配線712は、第1、第3梁61、63の上面に設けられている。さらに、検出信号配線712は、第1梁61と第1支持部51との接合部分の側面と、第3梁63と第2支持部52との接合部分の側面と、基部41の上面および下面とにも設けられている。このような検出信号配線712は、xy平面に関して、面対称に配置されている。
The
また、検出信号端子714は、第1、第2支持部51、52に設けられている。より具体的には、検出信号端子714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信号端子714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信号端子714は、互いに電気的に接続されている。
The
第1支持部51に設けられている検出信号端子714は、駆動接地電極740が設けられる第1駆動振動腕441の先端部に対して、y軸の負の方向側に配置されている。すなわち、第1支持部51に設けられている検出信号端子714と、第1駆動振動腕441の先端部に設けられている駆動接地電極740とは、y軸方向において対向している。また、第2支持部52に設けられている検出信号端子714は、駆動接地電極740が設けられる第2駆動振動腕442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2支持部52に設けられている検出信号端子714と、第2駆動振動腕442の先端部に設けられている駆動接地電極740とは、y軸方向において対向している。このような検出信号端子714は、xz平面に関して、面対称に配置されている。
The
第1支持部51に設けられている検出信号端子(第1検出信号端子)714は、第1梁61に設けられている検出信号配線712を介して、第1検出振動腕421に設けられている検出信号電極(第1検出信号電極)710と電気的に接続されている。具体的には、第1支持部51に設けられている検出信号端子714は、第1梁61の上面に設けられている検出信号配線712と接続され、検出信号配線712は、第1梁61の上面から、第1梁61と基部41との接合部分の側面、そして基部41の上面および下面を通って、第1検出振動腕421の上面および下面に設けられている検出信号電極710に接続されている。これにより、第1検出振動腕421が振動することにより生じる第1検出信号を検出信号電極710から第1支持部51に設けられている検出信号端子714に伝達することができる。
A detection signal terminal (first detection signal terminal) 714 provided on the
第2支持部52に設けられている検出信号端子(第2検出信号端子)714は、第3梁63に設けられている検出信号配線712を介して、第2検出振動腕422に設けられている検出信号電極(第2検出信号電極)710と電気的に接続されている。具体的には、第2支持部52に設けられている検出信号端子714は、第3梁63の上面に設けられている検出信号配線712と接続され、検出信号配線712は、第3梁63の上面から、第3梁63と基部41との接合部分の側面、そして基部41の上面および下面を通って、第2検出振動腕422の上面および下面に設けられている検出信号電極710に接続されている。これにより、第2検出振動腕422が振動することにより生じる第2検出信号を検出信号電極710から第2支持部52に設けられている検出信号端子714に伝達することができる。
A detection signal terminal (second detection signal terminal) 714 provided on the
(2)検出接地電極、検出接地配線および検出接地端子
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。
(2) Detection ground electrode, detection ground wiring, and detection ground terminal The
また、検出接地配線722は、第1、第3梁61、63に設けられている。具体的には、検出接地配線722は、第1、第3梁61、63の下面および側面に設けられている。さらに、検出接地配線722は、基部41の上面および下面に設けられている。検出接地配線722は、xz平面に関して、面対称に配置されている。
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。
The
The
第1支持部51に設けられている検出接地端子724は、検出接地電極720が設けられている第1検出振動腕421の先端部に対して、y軸の負の方向側に配置されている。すなわち、第1支持部51に設けられている検出接地端子724と、第1検出振動腕421の先端部に設けられている検出接地電極720とは、y軸方向において対向している。また、第2支持部52に設けられている検出接地端子724は、検出接地電極720が設けられている第2検出振動腕422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2支持部52に設けられている検出接地端子724と、第2検出振動腕422の先端部に設けられている検出接地電極720とは、y軸方向において対向している。このような検出接地端子724は、xz平面に関して、面対称に配置されている。
The
第1支持部51に設けられている検出接地端子(第1検出接地端子)724は、第1梁61に設けられている検出接地配線722を介して、第1検出振動腕421に設けられている検出接地電極(第1検出接地電極)720と電気的に接続されている。具体的には、第1支持部51に設けられている検出接地端子724は、第1梁61の下面および側面に設けられている検出接地配線722と接続され、検出接地配線722は、第1梁61の下面および側面から、基部41の上面および下面を通って、第1検出振動腕421の上面および下面に設けられている検出接地電極720に接続されている。
A detection ground terminal (first detection ground terminal) 724 provided on the
第2支持部52に設けられている検出接地端子(第2検出接地端子)724は、第3梁63に設けられている検出接地配線722を介して、第2検出振動腕422に設けられている検出接地電極(第2検出接地電極)720と電気的に接続されている。具体的には、第2支持部52に設けられている検出接地端子724は、第3梁63の下面および側面に設けられている検出接地配線722と接続され、検出接地配線722は、第3梁63の下面および側面から、基部41の上面および下面を通って、第2検出振動腕422の上面および下面に設けられている検出接地電極720に接続されている。
A detection ground terminal (second detection ground terminal) 724 provided on the
以上の通りに検出信号電極710、検出信号配線712、検出信号端子714と、検出接地電極720、検出接地配線722、検出接地端子724とが配置されている。これにより、第1検出振動腕421に生じた検出振動は、第1検出振動腕421に設けられている検出信号電極710と検出接地電極720との間の電荷として現れ、第1支持部51に設けられている検出信号端子714と検出接地端子724とから信号として取り出すことができる。また、第2検出振動腕422に生じた検出振動は、第2検出振動腕422に設けられている検出信号電極710と検出接地電極720との間の電荷として現れ、第2支持部52に設けられている検出信号端子714と検出接地端子724とから信号として取り出すことができる。
As described above, the
(3)駆動信号電極、駆動信号配線および駆動信号端子
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。
(3) Drive signal electrode, drive signal wiring and drive signal terminal The
さらに、駆動信号電極730は、第3、第4駆動振動腕443、444の側面と、第3、第4駆動振動腕443、444の先端部の上面および下面とにも設けられている。第3駆動振動腕443の上面、下面および側面に設けられている駆動信号電極730は、互いに電気的に接続されている。また、第4駆動振動腕444の上面、下面および側面に設けられている駆動信号電極730は、互いに電気的に接続されている。このような駆動信号電極730は、xz平面に関して、面対称に配置されている。駆動信号電極730は、第1、第2、第3、第4駆動振動腕441、442、443、444の駆動振動を励起させるための電極である。
Further, the
駆動信号配線732は、第2、第4梁62、64に設けられている。具体的には、駆動信号配線732は、第2、第4梁62、64の上面に設けられている。さらに、駆動信号配線732は、基部41の上面と、第1連結腕431の上面と、第1、第2連結腕431、432の側面とに設けられている。このような駆動信号配線732は、xz平面に関して、面対称に配置されている。
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。
The
The
第2支持部52に設けられている駆動信号端子734は、駆動信号電極730が設けられている第4駆動振動腕444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2支持部52に設けられている駆動信号端子734と、第4駆動振動腕444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。
第2支持部52に設けられている駆動信号端子734は、第2連結梁66の側面電極732aおよび第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。
The
The
(4)駆動接地電極、駆動接地配線および駆動接地端子
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。
(4) Drive Ground Electrode, Drive Ground Wiring, and Drive Ground Terminal The drive
さらに、駆動接地電極740は、第3、第4駆動振動腕443、444の上面および下面に設けられることができる。ただし、本実施形態では、駆動接地電極740は、第3、第4駆動振動腕443、444の先端部には設けられていない。このような駆動接地電極740は、xz平面に関して、面対称に配置されている。駆動接地電極740は、駆動信号電極730に対してグランドとなる電位を有する。
Further, the driving
また、駆動接地配線742は、第2、第4梁62、64に設けられている。具体的には、駆動接地配線742は、第2、第4梁62、64の下面および側面に設けられている。さらに、駆動接地配線742は、基部41の下面と、第1連結腕431の側面と、第2連結腕432の下面と、第2連結腕432の側面とに設けられている。このような駆動接地配線742は、xz平面に関して、面対称に配置されている。
The
また、駆動接地端子744は、第1支持部51に設けられている。具体的には、駆動接地端子744は、第1支持部51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駆動接地端子744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軸の負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。
The
The
また、第1支持部51に設けられている駆動接地端子744は、第1連結梁65の側面電極742aおよび第2梁62に設けられている駆動接地配線742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接地電極740と電気的に接続されている。具体的には、駆動接地端子744は、第2梁62の下面および側面に設けられている駆動接地配線742と接続され、駆動接地配線742は、第2梁62の下面および側面から、基部41の下面、そして第1連結腕431の側面を通って、第1、第2駆動振動腕441、442の上面および下面に設けられている駆動接地電極740に接続されている。さらに、駆動接地配線742は、基部41の下面から、第2連結腕432の下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接地電極740に接続されている。
Further, the
以上の通りに、駆動信号電極730、駆動信号配線732、駆動信号端子734と、駆動接地電極740、駆動接地配線742、駆動接地端子744とが配置されている。これにより、第2支持部52に設けられている駆動信号端子734と、第1支持部51に設けられている駆動接地端子744との間に駆動信号を印加することで、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と駆動接地電極740との間に電界を生じさせ、これら各駆動振動腕441、442、443、444を駆動振動させることができる。
As described above, the
なお、本例では一方の支持部としての第1支持部51に、検出信号端子714、検出接地端子724および駆動接地端子744の3つの端子が設けられている構成で説明したが、これらの端子は2つ以上であれば幾つであってもよい。また、前述と同様に、第2支持部52においても、端子は2つ以上であれば幾つであってもよい。
In this example, the
(5)梁と支持部との接合部
支持部としての第1支持部51には、検出信号端子714、検出接地端子724および駆動接地端子744がx軸方向(梁の延出方向と交わる方向)に沿って並び、かつ離間して設けられている。具体的には、x軸方向に沿って延在する第1支持部51の中央部に検出接地端子724が設けられており、第1支持部51の一端部に検出信号端子714が設けられており、第1支持部51の他端部に駆動接地端子744が設けられている。そして、検出接地端子724に対向する位置、換言すれば、第1検出振動腕421とy軸方向に沿って対向する位置で、第1支持部51に第1連結梁65が連結されている。
(5) Joint part between beam and support part In the
同様に、支持部としての第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(梁の延出方向と交わる方向)に沿って並び、かつ離間して設けられている。具体的には、x軸方向に沿って延在する第2支持部52の中央部に検出接地端子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の他端部に駆動信号端子734が設けられている。そして、検出接地端子724に対向する位置、換言すれば、第2検出振動腕422とy軸方向に沿って対向する位置で、第2支持部52に第2連結梁66が連結されている。
Similarly, the
このような構成のジャイロ素子2は、次のようにしてz軸まわりの角速度ωを検出する。ジャイロ素子2は、角速度ωが加わらない状態において、駆動信号電極730および駆動接地電極740の間に電界が生じると、図5(a)に示すように、各駆動振動腕441、442、443、444が矢印Aに示す方向に屈曲振動を行う。このとき、第1、第2駆動振動腕441、442と、第3、第4駆動振動腕443、444とは、中心点G(重心G)を通るyz平面に関して面対称の振動を行っているため、基部41と、第1、第2連結腕431、432と、第1、第2検出振動腕421、422とは、ほとんど振動しない。
The
この駆動振動を行っている状態にて、ジャイロ素子2にz軸まわり角速度ωが加わると、図5(b)に示すような振動が発生する。すなわち、駆動振動腕441、442、443、444および連結腕431、432に矢印B方向のコリオリの力が働き、この矢印B方向の振動に呼応して、矢印C方向の検出振動が励起される。そして、この振動により発生した検出振動腕421、422の歪みを検出信号電極710および検出接地電極720が検出して角速度ωが求められる。
When an angular velocity ω around the z-axis is applied to the
(パッケージ)
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。
(package)
The
パッケージ9は、上面に開放する凹部を有するベース91と、凹部の開口を塞ぐようにベースに接合されているリッド(蓋体)92とを有している。また、ベース91は、板状の底板911と、底板911の上面周縁部に設けられている枠状の側壁912とを有している。このようなパッケージ9は、その内側に収納空間を有しており、この収納空間S内に、ジャイロ素子2が気密的に収納、設置されている。
The
ジャイロ素子2は、第1、第2支持部51、52にて、半田、銀ペースト、導電性接着剤(樹脂材料中に金属粒子などの導電性フィラーを分散させた接着剤)などの導電性固定部材8を介して底板911の上面に固定されている。第1、第2支持部51、52は、ジャイロ素子2のy軸方向の両端部に位置するため、このような部分を底板911に固定することにより、ジャイロ素子2の振動体4が両持ち支持され、ジャイロ素子2を底板911に対して安定的に固定することができる。そのため、ジャイロ素子2の不要な振動(検出したい振動以外の振動)が抑制され、ジャイロ素子2による角速度ωの検出精度が向上する。
The
また、導電性固定部材8は、第1、第2支持部51、52に設けられている2つの検出信号端子714、2つの検出接地端子724、駆動信号端子734および駆動接地端子744に対応(接触)して、かつ互いに離間して6つ設けられている。また、底板911の上面には、2つの検出信号端子714、2つの検出接地端子724、駆動信号端子734および駆動接地端子744に対応する6つの接続パッド10が設けられており、導電性固定部材8を介して、これら各接続パッド10とそれと対応するいずれかの端子とが電気的に接続されている。
The
このような構成とすることにより、導電性固定部材8を、ジャイロ素子2を底板911に固定するための固定部材として用いることができるとともに、ジャイロ素子2との電気的な接続を行う接続部材として用いることができるため、振動デバイス1の構成の簡易化を図ることができる。
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が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。
With such a configuration, the conductive fixing
In addition, the conductive fixing
Each
ベース91の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。また、リッド92の構成材料としては、特に限定されないが、ベース91の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース91の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。なお、ベース91とリッド92の接合は、特に限定されず、例えば、接着剤を介して接合してもよいし、シーム溶接等により接合してもよい。
The constituent material of the
本実施形態で説明した振動デバイスの効果について、図6を用いて説明する。図6は、振動デバイスが備えるジャイロ素子の効果を説明する図であり、(a)はジャイロ素子の変形状態を示す概略平面図、(b)は振動モレの発生率を示すグラフである。
本実施形態で説明した振動デバイス1は、用いられているジャイロ素子2の各梁61、62、63、64に、y軸方向(第1方向)に沿って折り返されて向き合う部分の第1折返し部Q1と、x軸方向(第2方向)に沿って折り返えされて向き合う部分の第2折返し部Q2とを有している。このように、y軸方向と直交するx軸方向のそれぞれに沿った第1折返し部Q1と第2折返し部Q2とを有することで、y軸方向およびx軸方向に同じように弾性を有している。また、第1折返し部Q1と第2折返し部Q2との弾性を複合して有することになり、図6(a)に示す矢印のように、あらゆる方向に弾性を有している。
加えて、第1梁61および第2梁62が連結された第1連結梁65と、第3梁63および第4梁64が連結された第2連結梁66とを介して梁が支持部に連結されていることによって、梁の変形自由度が増し、さらに梁の応力緩和作用が向上する。
したがって、本実施形態で説明した振動デバイス1は、前述の弾性、変形自由度の向上などにより、基部41からの振動モレなど振動の伝播を各梁61、62、63、64、および第1、第2連結梁65、66で重複して吸収する作用を有するので、これに起因する検出ノイズを低減または抑制することができる。
The effect of the vibration device described in this embodiment will be described with reference to FIG. 6A and 6B are diagrams for explaining the effect of the gyro element included in the vibration device. FIG. 6A is a schematic plan view showing a deformed state of the gyro element, and FIG. 6B is a graph showing the occurrence rate of vibration leakage.
The vibrating
In addition, the beam is connected to the support portion via the
Therefore, the
図6(b)に本実施形態のジャイロ素子2の振動モレの発生率を示す。2つの比較例と比べ明らかに振動モレの発生が減少していることが分かる。この振動モレの抑制によりジャイロ素子2の振動特性の劣化を防止することが可能となる。また、振動モレ現象を抑えることにより、温度ドリフトを低減させることも可能となる。
さらに、外部からの衝撃が加えられても、各梁61、62、63、64、および第1、第2連結梁65、66で衝撃を吸収する作用を有するので、前述と同様に検出ノイズを低減または抑制することができる。
なお、図6(b)に示す比較例1は、前述した各梁61、62、63、64に、y軸方向(第1方向)に沿って折り返されて向き合う部分の第1折返し部Q1が形成されているが、x軸方向(第2方向)に沿って折り返えされて向き合う部分の第2折返し部Q2が設けられていない構成である。換言すれば、梁61、62、63、64のそれぞれに、1方向だけの折返しが設けられている構成である。
また、図6(b)に示す比較例2は、各梁61、62、63、64には、第1折返し部Q1と、第2折返し部Q2が設けられているが、梁61および梁62が連結される第1連結梁と、梁63および梁64が連結される第2連結梁66が設けられていない構成である。換言すれば、梁61、62がそれぞれ第1支持部51に接続され、梁63、64がそれぞれ第2支持部52に接続された構成である。
FIG. 6B shows the occurrence rate of vibration leakage of the
Further, even when an external impact is applied, the
In the comparative example 1 shown in FIG. 6B, the first folded portion Q1 of the portion that is folded back along the y-axis direction (first direction) and faces each of the
Further, in Comparative Example 2 shown in FIG. 6B, each of the
<変形例>
次に、図7、および図8を用いて、前述の実施形態における梁の折返し部Q1、Q2の変形例を説明する。図7は、ジャイロ素子の梁の変形例を示す平面図である。図8(a)、(b)は、梁の折返し部の変形例を示す部分平面図である。
<Modification>
Next, modified examples of the beam folding portions Q1 and Q2 in the above-described embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a plan view showing a modification of the beam of the gyro element. FIGS. 8A and 8B are partial plan views showing modifications of the folded portion of the beam.
図7に沿って梁の変形例1について説明する。なお、前述の実施形態と同様な構成については同符号を付けるなどして説明を省略し、実施形態と異なる梁の形状について説明する。
A
振動片3aは、いわゆるダブルT型をなす振動体4と、振動体4を支持する支持部としての第1支持部51および第2支持部52とを有している。そして振動体4は、梁としての第1梁61、第2梁62、および第1梁61、第2梁62が連結された連結梁としての第1連結梁65と、梁としての第3梁63および第4梁64、および第3梁63および第4梁64が連結された連結梁としての第2連結梁66と、によって第1支持部51および第2支持部52と連結されている。振動体4は、xy平面に拡がりを有し、z軸方向に厚みを有している。
The
基部41から延出された各梁61、62、63、64は、それぞれ、x軸方向(第2方向)に沿って折り返されて向き合う部分の第1折返し部Q1と、y軸方向(第1方向)に沿って折り返えされて向き合う部分の第2折返し部Q2とを有している。ここで、各梁61、62、63、64の構成の詳細について説明する。なお、各梁61、62、63、64は、延出する方向は異なるが構成は同様であるので、梁62の構成について代表して説明する。
The
梁62は、基部41からx軸方向(負の方向)に沿って延出された後、x軸方向(正の方向)に沿って折り返されて第1折返し部Q1を形成し、その後、y軸方向(正の方向)に延伸した後x軸方向(正の方向)の屈曲し、さらにy軸方向(負の方向)に折り返されて第2折返し部Q2が形成されている。梁62は、さらに延伸した後、x軸方向(正の方向)に屈曲して延伸し、梁61と連結された第1連結梁65によって第1支持部51に連結されている。
The
本変形例においても、y軸方向と直交するx軸方向に沿った第1折返し部Q1と第2折返し部Q2とを有することで、y軸方向およびx軸方向に同じように弾性を有し、さらに第1折返し部Q1と第2折返し部Q2とが複合的に作用し、あらゆる方向にも弾性を有している。そのため、外部からの衝撃或いは基部41からの振動モレなど振動の伝播を、各梁61、62、63、64で吸収する作用を有するので、これに起因する検出ノイズを低減または抑制することができる。
Also in this modification, having the first folded portion Q1 and the second folded portion Q2 along the x-axis direction orthogonal to the y-axis direction has elasticity in the same manner in the y-axis direction and the x-axis direction. Further, the first folded portion Q1 and the second folded portion Q2 act in a composite manner and have elasticity in all directions. Therefore, since each
なお、第1折返し部Q1および第2折返し部Q2は、図8(a)、(b)に示すように、半円の円弧形状R1、R2、R3を組み合わせた形状を用いて形成されていてもよい。 In addition, as shown to Fig.8 (a), (b), the 1st folding | turning part Q1 and the 2nd folding | turning part Q2 are formed using the shape which combined semicircle arc shape R1, R2, R3. Also good.
また、前述の説明では、各梁61、62、63、64の設けられる方向である第1方向と、第1、第2検出振動腕421、422などが設けられる方向である第3方向とが同方向であり、同様に第2方向と第4方向が同方向であって、それぞれの方向が直交している例で説明したが、これに限らない。例えば、第1方向と第3方向とが異なっていてもよい。また、第1方向と第2方向は、直交に限らず、所定の角度で交差する方向であってもよい。
In the above description, the first direction, which is the direction in which the
以上の説明では、振動片の一例としてジャイロ素子2を用いて説明したが、これに限らず以下のような振動片にも適用が可能である。他の振動片としては、加速度測定素子、圧力検出素子、温度検出素子などの物理量測定用素子に適用することが可能である。
In the above description, the
<物理量検出装置>
以上のような振動デバイス1は、角速度検出装置、加速度検出装置、圧力計測装置などの物理量検出装置に適用することができる。
次に、本実施形態に係る物理量検出装置について、図面を参照しながら説明する。図9は、物理量検出装置の構成を示す概略図である。
<Physical quantity detection device>
The
Next, the physical quantity detection device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration of the physical quantity detection device.
図9に示す物理量検出装置1400は、本発明に係る振動片を含む。本実施形態では、本発明に係る振動片として、振動片3を用いた例について説明する。以下、本実施形態に係る物理量検出装置1400において、本実施形態に係る振動片3の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
A physical
物理量検出装置1400は、図9に示すように、振動片3と、駆動回路1410と、検出回路1420と、を含む。駆動回路1410および検出回路1420は、図9では図示しないICチップに組み込まれていることができる。
As illustrated in FIG. 9, the physical
駆動回路1410は、本発明における駆動回路として機能し、I/V変換回路(電流電圧変換回路)1411と、AC増幅回路1412と、振幅調整回路1413と、有することができる。駆動回路1410は、振動片3に形成された駆動信号電極730に駆動信号を供給する回路である。以下、駆動回路1410について、詳細に説明する。
The drive circuit 1410 functions as a drive circuit in the present invention, and can include an I / V conversion circuit (current-voltage conversion circuit) 1411, an
振動片3が振動すると、圧電効果に基づく交流電流が、振動片3に形成された駆動信号電極730から出力され、駆動信号端子734を介してI/V変換回路1411に入力される。I/V変換回路1411は、入力された交流電流を振動片3の振動周波数と同一の周波数の交流電圧信号に変換して出力する。
When the vibration piece 3 vibrates, an alternating current based on the piezoelectric effect is output from the
I/V変換回路1411から出力された交流電圧信号は、AC増幅回路1412に入力される。AC増幅回路1412は、入力された交流電圧信号を増幅して出力する。
The AC voltage signal output from the I / V conversion circuit 1411 is input to the
AC増幅回路1412から出力された交流電圧信号は、振幅調整回路1413に入力される。振幅調整回路1413は、入力された交流電圧信号の振幅を一定値に保持するように利得を制御し、利得制御後の交流電圧信号を、振動片3に形成された駆動信号端子734を介して駆動信号電極730に出力する。この駆動信号電極730に入力される交流電圧信号(駆動信号)により振動片3が振動する。
The AC voltage signal output from the
検出回路1420は、本発明における検出回路として機能し、チャージアンプ回路1421,1422と、差動増幅回路1423と、AC増幅回路1424と、同期検波回路1425と、平滑回路1426と、可変増幅回路1427と、フィルター回路1428と、を有することができる。検出回路1420は、振動片3の第1検出振動腕421に形成された検出信号電極710に生じる第1検出信号と、第2検出振動腕422に形成された検出信号電極710に生じる第2検出信号と、を差動増幅させて差動増幅信号を生成し、該差動増幅信号に基づいて所定の物理量を検出する回路である。以下、検出回路1420について、詳細に説明する。
The detection circuit 1420 functions as a detection circuit in the present invention, and includes
チャージアンプ回路1421、1422には、振動片3の検出振動腕421、422に形成された検出信号電極710により検出された互いに逆位相の検出信号(交流電流)が、検出信号端子714を介して入力される。例えば、チャージアンプ回路1421には、第1検出振動腕421に形成された検出信号電極710により検出された第1検出信号が入力され、チャージアンプ回路1422には、第2検出振動腕422に形成された検出信号電極710により検出された第2検出信号が入力される。そして、チャージアンプ回路1421、1422は、入力された検出信号(交流電流)を、基準電圧Vrefを中心とする交流電圧信号に変換する。
In the
差動増幅回路1423は、チャージアンプ回路1421の出力信号と、チャージアンプ回路1422の出力信号と、を差動増幅して差動増幅信号を生成する。差動増幅回路1423の出力信号(差動増幅信号)は、さらにAC増幅回路1424で増幅される。
The
同期検波回路1425は、本発明における検波回路として機能し、駆動回路1410のAC増幅回路1412が出力する交流電圧信号を基に、AC増幅回路1424の出力信号を同期検波することにより角速度成分を抽出する。
The
同期検波回路1425で抽出された角速度成分の信号は、平滑回路1426で直流電圧信号に平滑化され、可変増幅回路1427に入力される。
The angular velocity component signal extracted by the
可変増幅回路1427は、平滑回路1426の出力信号(直流電圧信号)を、設定された増幅率(または減衰率)で増幅(または減衰)して角速度感度を変化させる。可変増幅回路1427で増幅(または減衰)された信号は、フィルター回路1428に入力される。
The
フィルター回路1428は、可変増幅回路1427の出力信号から高周波のノイズ成分を除去し(正確には所定レベル以下に減衰させ)、角速度の方向および大きさに応じた極性および電圧レベルの検出信号を生成する。そして、この検出信号は外部出力端子(図示せず)から外部へ出力される。
The
物理量検出装置1400によれば、上述のとおり、検出回路1420は、第1検出振動腕421に形成された検出信号電極710に生じる第1検出信号と、第2検出振動腕422に形成された検出信号電極710に生じる第2検出信号と、を差動増幅させて差動増幅信号を生成し、該差動増幅信号に基づいて所定の物理量を検出することができる。また、振動片3は、外部からY軸方向の衝撃が加わった場合に、Y軸の正の方向側と、Y軸の負の方向側と、において、検出信号と駆動信号との静電結合の変化量を(ほぼ)均等に保つことができる。すなわち、第1検出信号と駆動信号との静電結合の変化量と、第2検出信号と駆動信号との静電結合の変化量と、を均等にすることができるので、Y軸方向の衝撃の影響をキャンセルすることができる。したがって、外部から特にY軸方向の衝撃が加わっても、安定して検出信号を検出することができる物理量検出装置1400を提供することができる。
According to the physical
<電子機器>
また、上記のような振動片3は、各種電子機器に組み込むことができる。振動片3を組み込んだ本発明の電子機器としては、特に限定されないが、パーソナルコンピューター(例えば、モバイル型パーソナルコンピューター)、携帯電話機などの移動体端末、ディジタルスチールカメラ、インクジェット式吐出装置(例えば、インクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、PDR(歩行者位置方位計測)等を挙げることができる。
<Electronic equipment>
Moreover, the vibrating piece 3 as described above can be incorporated into various electronic devices. The electronic device of the present invention in which the resonator element 3 is incorporated is not particularly limited, but a personal computer (for example, a mobile personal computer), a mobile terminal such as a mobile phone, a digital still camera, an ink jet type ejection device (for example, an ink jet) Printer), laptop personal computer, tablet personal computer, TV, video camera, video tape recorder, car navigation device, pager, electronic notebook (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game device, for games Controllers, word processors, workstations, videophones, security TV monitors, electronic binoculars, POS terminals, medical devices (eg electronic thermometers, blood pressure monitors, blood glucose meters, electrocardiogram measuring devices, ultrasound diagnostics) Equipment, electronic endoscope), fish finder, various measuring instruments, instruments (for example, vehicles, aircraft, ship instruments), flight simulator, head mounted display, motion tracing, motion tracking, motion controller, PDR (walking) And the like).
以上、本発明の振動子および振動デバイスを図示の実施形態および変形例に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。また、本発明の振動デバイスは、前述の実施形態および変形例のうち、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。 As mentioned above, although the vibrator | oscillator and vibration device of this invention were demonstrated based on embodiment and modification of illustration, this invention is not limited to these, The structure of each part is arbitrary structures which have the same function Can be substituted. Moreover, other arbitrary structures and processes may be added. Moreover, the vibration device of the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above-described embodiments and modifications.
1…振動デバイス、2…ジャイロ素子、3…振動片、4…振動体、8…導電性固定部材(銀ペースト)、9…パッケージ、10…接続パッド、41…基部、51…第1支持部、52…第2支持部、61…第1梁、62…第2梁、63…第3梁、64…第4梁、65…第1連結梁、66…第2連結梁、91…ベース、92…リッド、421…第1検出振動腕、422…第2検出振動腕、431…第1連結腕、432…第2連結腕、441…第1駆動振動腕、442…第2駆動振動腕、443…第3駆動振動腕、444…第4駆動振動腕、710…検出信号電極、712…検出信号配線、714…固定部としての検出信号端子、720…検出接地電極、722…検出接地配線、724…固定部としての検出接地端子、730…駆動信号電極、732…駆動信号配線、734…固定部としての駆動信号端子、740…駆動接地電極、742…駆動接地配線、744…固定部としての駆動信号端子、911…底板、912…側壁。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記振動体から延出している少なくとも2つの梁と、
前記梁のそれぞれが連結されている連結梁と、
前記連結梁と連結され、前記振動体を支持している支持部と、を備え、
前記梁は、
前記振動体と前記支持部との間に、
第1方向に沿うように折り返された第1折返し部と、
前記第1方向に交差する第2方向に沿うように折り返された第2折返し部と、を備えていることを特徴とする振動片。 A vibrating body,
At least two beams extending from the vibrator;
A connecting beam to which each of the beams is connected;
A support portion connected to the connection beam and supporting the vibrating body,
The beam is
Between the vibrating body and the support part,
A first folded portion folded back along the first direction;
A resonator element comprising: a second folded portion folded back along a second direction intersecting with the first direction.
前記支持部は、前記振動体を挟んで前記第3方向に沿って対向配置され、前記第4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、前記基部から延出し、前記第1検出振動腕と前記第1駆動振動腕との間を通る第1梁と、前記基部から延出し、前記第1検出振動腕と前記第3駆動振動腕との間を通る第2梁と、前記基部から延出し、前記第2検出振動腕と前記第2駆動振動腕との間を通る第3梁と、前記基部から延出し、前記第2検出振動腕と前記第4駆動振動腕との間を通る第4梁と、を備え、
前記連結梁は、前記第1梁と前記第2梁とが連結されている第1連結梁と、前記第3梁前記第4梁とが連結されている第2連結梁と、を備え、
前記第1連結梁および前記第2連結梁によって前記振動体が、対向配置された前記第1支持部および前記第2支持部のそれぞれに連結されていることを特徴とする請求項1に記載の振動片。 The vibrating body includes a base, a first detection vibrating arm and a second detection vibrating arm extending from the base to both sides along a third direction, and a fourth orthogonal to the third direction from the base to both sides. A first connecting arm and a second connecting arm extending along the direction; a first driving vibrating arm and a second driving vibrating arm extending along the third direction from the first connecting arm to both sides; A third drive vibration arm and a fourth drive vibration arm extending from the second connection arm to both sides along the third direction,
The support portion includes a first support portion and a second support portion that are arranged to face each other along the third direction with the vibrator interposed therebetween, and extend in the fourth direction,
The beam extends from the base and passes between the first detection vibration arm and the first drive vibration arm, and extends from the base, the first detection vibration arm and the third drive. A second beam passing between the vibrating arm and the base; a third beam passing between the second detection vibrating arm and the second drive vibrating arm; and extending from the base; A fourth beam passing between the detection vibrating arm and the fourth drive vibrating arm,
The connection beam includes a first connection beam in which the first beam and the second beam are connected, and a second connection beam in which the third beam and the fourth beam are connected,
2. The vibrator according to claim 1, wherein the vibrating body is connected to each of the first support portion and the second support portion arranged to face each other by the first connection beam and the second connection beam. Vibrating piece.
前記第3梁と前記第4梁とは、前記第2検出振動腕と前記第3方向に沿って対向する位置で、前記第2連結梁と連結されていることを特徴とする請求項2に記載の振動片。 The first beam and the second beam are coupled to the first coupling beam at a position facing the first detection vibrating arm along the third direction;
The said 3rd beam and the said 4th beam are connected with the said 2nd connection beam in the position which opposes the said 2nd detection vibration arm along the said 3rd direction, The said 2nd connection beam is characterized by the above-mentioned. The vibrating piece described.
前記振動片を駆動する駆動回路と、
前記振動片からの検出信号に基づいて所定の物理量を検出する検出回路と、を備えていることを特徴とする物理量検出装置。 The resonator element according to claim 2 or 3,
A drive circuit for driving the resonator element;
And a detection circuit that detects a predetermined physical quantity based on a detection signal from the vibration piece.
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