JP2013217720A - 振動片、振動片の製造方法、センサーユニット、電子機器 - Google Patents

振動片、振動片の製造方法、センサーユニット、電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】漏れ信号を抑制可能な振動片を提供する。
【解決手段】振動ジャイロ素子１０は、基部２０と、基部２０から延出された駆動用振動腕２１，２２及び検出用振動腕３１，３２と、基部２０から延出され、駆動用振動腕２１，２２の駆動振動に伴って振動する第１調整用振動腕５１，５２及び第２調整用振動腕６１，６２と、を備え、少なくとも第１調整用振動腕５１，５２の出力信号は、検出用振動腕３１，３２の漏れ振動の出力信号に対して逆位相であり、第１調整用振動腕５１，５２の出力信号の振幅は、第２調整用振動腕６１，６２の出力信号の振幅よりも大きい。よって、第１調整用振動腕５１，５２の調整用電極の電極長Ｌ１を調整することによって漏れ振動の粗調整を行った後、第２調整用振動腕６１，６２の調整用電極の電極長Ｌ２を調整することによって、漏れ振動の微調整を行い、漏れ振動を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動片、振動片の製造方法、この振動片を用いたセンサーユニット及び電子機器に関する。
センサー素子としては、例えば、車両における車体制御、カーナビゲーションシステムの自車位置検出、デジタルカメラやビデオカメラ等の振動制御補正（いわゆる手ぶれ補正）等に用いられ、角速度、加速度等の物理量を検出する角速度センサー（振動ジャイセンサー）等が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の角速度センサーは、二つのアームと、この二つのアームの一端同士を接続する基部とで構成された音叉を有する。また、特許文献１に記載の角速度センサーでは、音叉が非圧電体材料で構成されており、各アームには、一対の電極間に圧電薄膜が介挿されてなる駆動部および検出部がそれぞれ設けられている。
このような角速度センサーでは、駆動部の一対の電極間に電圧を印加することにより、アームを屈曲振動（駆動）させる。そして、その駆動状態で、アームがその延出方向に沿った軸線まわりの角速度を受けると、コリオリ力により、検出部のアームが前述した駆動方向と直交する方向に撓み、その撓み量に応じて発生する電荷が検出部の電極から検出される。その検出された電荷に基づいて、角速度を検出することができる。
ところで、前述したような二つのアームを有する音叉は一般に基板をエッチング加工することにより形成される。その際、その基板のエッチング異方性や加工プロセスのばらつき等により、音叉の寸法を設計通りとすることが難しい。そのため、音叉が意図しない形状となり、角速度を受けていない状態でも、検出部のアームが屈曲振動方向とは異なる方向に撓んでしまう場合がある。このようなアームの撓みに伴う検出部の一対の電極から生じた電荷を検出してしまうと、検出精度の低下を招くこととなる。
特開２００８−１４８８７号公報
そこで、特許文献１に記載の角速度センサーでは、検出部の一対の電極を部分的に除去することにより、アームが角速度を受けていない状態における検出部から出力される電荷量を調整している。
しかし、検出部の一対の電極を部分的に除去して電荷量の調整を行う方法では、調整量が大きい場合には、除去量に対する電荷量の変化を大きくしなければならず、精密な電荷量の調整が困難である。また、除去量に対する電荷量の変化を小さくすると、調整範囲が小さくなってしまい、調整しきれないという課題がある。
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。
［適用例１］本適用例に係る振動片は、基部と、前記基部から延出された駆動用振動腕及び検出用振動腕と、前記基部から延出され、前記駆動用振動腕の駆動振動に伴って振動する第１調整用振動腕及び第２調整用振動腕と、を備え、少なくとも前記第１調整用振動腕の出力信号は、前記検出用振動腕の漏れ振動の出力信号に対して逆位相であり、前記第１調整用振動腕の出力信号の振幅は、前記第２調整用振動腕の出力信号の振幅よりも大きいことを特徴とする。
本適用例によれば、第１調整用振動腕及び第２調整用振動腕の出力信号を、駆動用振動腕の漏れ振動によって検出用振動腕に発生する出力信号に対して逆位相にすることによって、駆動用振動腕の漏れ出力を打ち消して抑制することができる。
また、第１調整用振動腕の出力信号の振幅を、第２調整用振動腕の出力信号の振幅よりも大きくすることによって、第１調整用振動腕ではいわゆる粗調整を行い、第２調整用振動腕ではいわゆる微調整をおこなうことができる。その結果、駆動用振動腕の漏れ信号を広範囲に、かつ高精度に抑制することができる。
［適用例２］上記適用例に係る振動片において、前記第１調整用振動腕の振動周波数をｆtu1、前記第２調整用振動腕の振動周波数をｆtu2、前記駆動用振動腕の振動周波数をｆｋ、とし、△ｆ１＝｜ｆｋ−ｆtu1｜、△ｆ２＝｜ｆｋ−ｆtu2｜、と表したとき、
△ｆ１＜△ｆ２であること、が好ましい。
このように、△ｆ１＜△ｆ２にすれば、ｆtu1がｆtu2よりもｆｋに近いことになる。従って、第１調整用振動腕を粗調整用、第２調整用振動腕を微調整用として用いることができる。
［適用例３］上記適用例に係る振動片において、前記検出用振動腕には、前記駆動用振動腕の駆動時に加えられた物理量に応じて発生する振動を電気的に検出する検出電極が設けられ、前記第１調整用振動腕及び前記第２調整用振動腕には、前記検出電極と電気的に接続された調整用電極が設けられていること、が好ましい。
この構成によれば、角速度や加速度等の物理量が振動片に加わったときに検出電極を用いて物理量を検出することができ、小型で高感度な特性を有する物理量センサーを実現することができる。
［適用例４］上記適用例に係る振動片において、前記駆動用振動腕は、前記基部の一端から延出され、前記検出用振動腕は、前記基部とは反対側の他端から延出され、前記第１調整用振動腕は、前記駆動用振動腕の延出方向に沿って延出され、前記第２調整用振動腕は、前記検出用振動腕の延出方向に沿って延出されていること、が好ましい。
このような構成の振動片は、駆動系の振動腕及び検出系の振動腕と、調整系の振動腕が分離されることから、駆動系の振動腕及び検出系の振動腕と、調整系の振動腕との電極間あるいは配線間の静電結合が低減され、調整系の振動腕を設けることに伴う検出感度の劣化を抑えることができる。
［適用例５］上記適用例に係る振動片において、前記第１調整用振動腕の長さが、前記第２調整用振動腕の長さよりも長いこと、が好ましい。
第１調整用振動腕と第２調整用振動腕とを、△ｆ１＜△ｆ２とするためには、各調整用振動腕の断面形状を変えること、長さを変えること、等によって実現できる。第１調整用振動腕と第２調整用振動腕の長さを変える場合には、エッチング法等によって振動片の外形形状を形成する際に容易に、しかも精度良く形成することができる。
［適用例６］本適用例に係るセンサーユニットは、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、前記駆動用振動腕を励振させる駆動回路と、前記検出用振動腕に生じる検出信号を検出する検出回路と、を含む電子部品と、前記振動片及び前記電子部品を収容するパッケージと、を備えていること、を特徴とする。
本適用例によれば、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する振動片を備えたセンサーユニットを提供できる。
加えて、上記構成のようなパッケージタイプのセンサーユニットは、小型化・薄型化に有利であるとともに耐衝撃性が高いという特徴を有する。
［適用例７］本適用例に係る電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片を備えたこと、を特徴とする。
本適用例によれば、上記適用例に記載の漏れ出力を抑制する調整が施された高感度の振動片を備えているので、高機能で安定した特性を有する電子機器を提供することができる。
［適用例８］本適用例に係る振動片の製造方法は、基部と、前記基部から延出された駆動用振動腕及び検出用振動腕と、前記基部から延出され、前記駆動用振動腕の駆動振動に伴って振動する第１調整用振動腕及び第２調整用振動腕と、を備えた振動片の製造方法であって、前記振動片の外形形状を形成する工程と、前記検出用振動腕の漏れ信号と前記第１調整用振動腕及び前記第２調整用振動腕のチューニング信号とを合わせた見かけ上の漏れ信号の電流値を検出する工程と、前記第１調整用振動腕の調整部の一部を除去または付加し、前記見かけ上の漏れ信号の電流値を前記第２調整用振動腕の可変電流値以下になるまで粗調整する工程と、前記第２調整用振動腕の調整部の一部を除去、または付加し、前記見かけ上の漏れ信号の電流値を規格値以下に微調整する工程と、を含むことを特徴とする。
本適用例の製造方法によれば、検出用振動腕の漏れ信号と第１調整用振動腕及び第２調整用振動腕のチューニング信号とを合わせた見かけ上の漏れ信号の電流値を検出し、第１調整用振動腕の調整部の一部を除去または付加し、見かけ上の漏れ信号の電流値を第２調整用振動腕の可変電流値以下になるまで粗調整し、第２調整用振動腕の調整部の一部を除去、または付加し、見かけ上の漏れ信号の電流値を規格値以下に微調整する。
このようにすれば、振動片の外形の一部を加工して漏れ出力の抑制調整を行う従来の方法に比べて、小型化に有利であるとともに、精緻な調整が可能となるので、小型で高感度な振動片を製造することができる。
また、粗調整では調整可能範囲を広く、微調整では精密な調整を可能とする。よって、漏れ振動の抑制を効率的に行うことができる。
振動片としての振動ジャイロ素子の概略構成を示す斜視図。 振動ジャイロ素子を第１主面側から視認した電極配置説明図。 振動ジャイロ素子を第２主面側から視認した電極配置説明図。 駆動用振動腕と、第１調整用振動腕の関係を模式的に示す説明図。 漏れ信号及びチューニング信号の出力波形の１例を模式的に示す説明図。 第１調整用振動腕の電極長と発生電流の関係を示すグラフ。 第２調整用振動腕の電極長と発生電流の関係を示すグラフ。 漏れ振動抑制の１例を模式的に示す説明図。 振動ジャイロ素子の製造に係る主要工程を示す工程説明図。 ジャイロセンサーの概略構成を示す断面図。 （ａ）は、デジタルビデオカメラへの適用例を示す斜視図、（ｂ）は、電子機器としての携帯電話機を示す斜視図、（ｃ）は、情報携帯端末（ＰＤＡ）への適用例を示す斜視図。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
なお、以下の説明で参照する図は、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
（振動片）
まず、振動片の構成について図面を参照して説明する。本実施形態では振動片の１具体例として振動ジャイロ素子を例示して説明する。
図１は、振動片としての振動ジャイロ素子の概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、振動ジャイロ素子１０は、基材（主要部分を構成する材料）をウェットエッチングやドライエッチング等を用いて加工することにより形成された基部２０と、基部２０から延出された駆動用振動腕２１，２２と検出用振動腕３１，３２と、二対の調整用振動腕としての第１調整用振動腕５１，５２と第２調整用振動腕６１，６２とを有して構成されている。
本実施形態では、振動ジャイロ素子１０の基材として、圧電体材料である水晶を用いた例を説明する。水晶は、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸及び光学軸と呼ばれるＺ軸を有している。本実施形態では、水晶結晶軸において直交するＸ軸及びＹ軸で規定される平面に沿って切り出されて平板状に加工され、平面と直交するＺ軸方向に所定の厚みを有したいわゆる水晶Ｚ板を基材として用いた例を説明する。なお、ここでいう所定の厚みは、発振周波数（共振周波数）、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。
また、振動ジャイロ素子１０を成す平板は、水晶からの切り出し角度の誤差を、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々につき多少の範囲で許容できる。例えば、Ｘ軸を中心に０度から２度の範囲で回転して切り出したものを使用することができる。Ｙ軸及びＺ軸についても同様である。
一対の振動腕のうちの一方の駆動用振動腕２１，２２は、中心部分に位置する略矩形状の基部２０のＹ軸方向の端部のうち一方の端部（図中、＋Ｙ方向端部）からＹ軸に沿って並行に延出されている。また、一対の振動腕のうちの他方の検出用振動腕３１，３２は、基部２０の他方の端部（図中、−Ｙ方向端部）からＹ軸に沿って並行に延出されている。
このように、基部２０の両端部それぞれから、駆動用振動腕２１，２２と、検出用振動腕３１，３２とが、それぞれ同軸方向に延出された形状から、振動ジャイロ素子１０は、Ｈ型振動片（Ｈ型振動ジャイロ素子）と呼ばれることがある。
Ｈ型の振動ジャイロ素子１０は、駆動用振動腕２１，２２と検出用振動腕３１，３２とが、基部２０の同一軸方向の両端部からそれぞれ延出されているので、駆動系の振動腕と検出系の振動腕が分離されていることから、駆動系と検出系の電極間あるいは配線間の静電結合が低減され、検出感度が安定するという特徴を有する。なお、本実施形態では、振動腕として駆動用振動腕及び検出用振動腕を各々２本ずつ設けているが、振動腕各々の本数は１本であっても３本以上であっても良い。また、１本の振動腕に駆動電極と検出電極を形成してもよい。
また、振動ジャイロ素子１０は、水晶の結晶Ｘ軸（電気軸）と交差する方向に延出された二対の調整用振動腕として、一方の一対である第１調整用振動腕５１，５２と、他方の一対である第２調整用振動腕６１，６２とを有している。第１調整用振動腕５１は、基部２０から−Ｘ方向に突設された第１連結部４１の端部から＋Ｙ方向に駆動用振動腕２１に平行に延出されている。第１調整用振動腕５２は、基部２０から＋Ｘ方向に突設された第２連結部４２の端部から＋Ｙ方向に駆動用振動腕２２に平行に延出されている。
また、第２調整用振動腕６１は、第１調整用振動腕５１の延長上において−Ｙ方向（検出用振動腕３１側方向）に延出されている。第２調整用振動腕６２は、第１調整用振動腕５２の延長上において−Ｙ方向（検出用振動腕３２側）に延出されている。本実施形態では、第２調整用振動腕６１，６２の長さは、第１調整用振動腕５１，５２の長さよりも短く、Ｘ方向の切断面の断面形状は第１調整用振動腕５１，５２と同じである。
詳しくは、図２、図３を参照して後述するが、振動片としての振動ジャイロ素子１０は、駆動用振動腕２１，２２には駆動電極が形成されており、検出用振動腕３１，３２には検出電極が形成されている。駆動電極に駆動信号（励振信号）を印加することにより、駆動用振動腕２１，２２をＸ方向に屈曲振動させることができる。振動ジャイロ素子１０に駆動信号を印加して駆動用振動腕２１，２２を屈曲振動させているときに、Ｙ軸を検出軸として回転させると、コリオリの力により検出用振動腕３１，３２がＸＹ平面と直交するＺ方向に振動する。検出用振動腕３１，３２の振幅は振動ジャイロ素子１０の回転速度に比例することから角速度として検出することができる。
続いて、本実施形態の振動ジャイロ素子１０の電極構成について説明する。
図２は、振動ジャイロ素子１０を第１主面１１側から視認した電極配置説明図、図３は、振動ジャイロ素子１０を第２主面１２側から視認した電極配置説明図である。なお、図２及び図３では、本実施形態の電極配置において特徴的な検出用振動腕３１，３２と第１調整用振動腕５１，５２と第２調整用振動腕６１，６２との電極の接続関係を主に説明しており、駆動用振動腕２１，２２に設けられる駆動系の電極（駆動電極）の接続関係は従来の振動ジャイロ素子の駆動系の電極の接続関係と同様であるため、図示、説明は簡略する。
まず、駆動用振動腕２１，２２に設けられた電極について説明する。
図２に示すように、駆動用振動腕２１，２２の第１主面１１には、駆動電極２３ａ，２４ａが設けられている。また、駆動用振動腕２１，２２の両側面のうちの一方の側面には、駆動電極２５ｂ，２６ｂがそれぞれ設けられている。
また、図３に示すように、各駆動用振動腕２１，２２の第１主面１１に対向する第２主面１２には、駆動電極２４ｂ，２３ｂがそれぞれ設けられている。駆動用振動腕２１，２２の上記一方の側面と対向する他方の側面には、駆動電極２６ａ，２５ａがそれぞれ設けられている。
駆動用振動腕２１，２２の両主面および両側面に設けられた駆動電極２３ａ，２４ｂ，２４ａ，２３ｂ、及び駆動電極２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂは、第１主面１１、第２主面１２、及び、それら両主面の間にあって対向する両側面（内側面と外側面）がそれぞれ同電位となるように、対応する電極同士が図示しない接続配線により接続されている。本実施形態では、一方の駆動用振動腕２１において、両主面に設けられた駆動電極２３ａと駆動電極２３ｂが同電位であり、両側面に設けられた駆動電極２５ａと駆動電極２５ｂとが同電位である。また、駆動用振動腕２２においては、両主面に設けられた駆動電極２４ａと駆動電極２４ｂとが同電位であり、両側面に設けられた駆動電極２６ａと駆動電極２６ｂとが同電位の電極になっている。ここで、駆動用振動腕２１，２２において同電位の対向する駆動電極のうち一方、例えば、駆動用振動腕２１の両主面に設けられた駆動電極２３ａ，２３ｂと、駆動用振動腕２２の両側面に設けられた駆動電極２６ａ，２６ｂがグランド電極となっている。
次に、検出用振動腕３１，３２に設けられた電極について説明する。
図２に示すように、検出用振動腕３１の両側面のうちの一方の側面には、振動により発生した基材（水晶）の歪を検出するための検出用の電極である検出電極３３ａ，３５ａが設けられており、検出用振動腕３２の一方の側面には、検出電極３４ａ，３６ａが設けられている。具体的には、一対の検出用振動腕のうち、検出用振動腕３１の延出方向に沿って、互いに電位の異なる一対の検出電極３３ａ，３５ａが設けられ、検出用振動腕３２の一方の側面において、検出用振動腕３２の延出方向に沿った両端部近傍に、互いに電位の異なる一対の検出電極３４ａ，３６ａが設けられている。
また、図３に示すように、検出用振動腕３１，３２の上記一方の側面と対向する他方の側面には、検出電極３４ｂ，３６ｂ、及び検出電極３３ｂ，３５ｂが設けられている。具体的には、一対の検出用振動腕３１，３２のうち、検出用振動腕３１の他方の側面には、検出用振動腕３１の延出方向に沿って、互いに電位の異なる一対の検出電極３３ｂ，３５ｂが設けられ、検出用振動腕３２の他方の側面には、検出用振動腕３２の延出方向に沿った両端部近傍に、互いに電位の異なる一対の検出電極３４ｂ，３６ｂが設けられている。
また、検出用振動腕３１，３２の両側面で対向する検出電極どうしは同電位となっている。即ち、検出用振動腕３１の両側面において、対向する検出電極３３ａと検出電極３３ｂとが同電位であるとともに、対向する検出電極３５ａと検出電極３５ｂとが同電位であり、また、検出用振動腕３２の両側面において、対向する検出電極３４ａと３４ｂとが同電位であるとともに、対向する検出電極３６ａと検出電極３６ｂとが同電位になっている。ここで、検出用振動腕３１，３２において同電位の対向する検出電極のうち一方、例えば、検出用振動腕３１の両側面に対向させて設けられた検出電極３５ａ，３５ｂと、検出用振動腕３２の両側面に対向させて設けられた検出電極３６ａ，３６ｂが、グランド電極となっている。
次に、第１調整用振動腕５１，５２、及び第２調整用振動腕６１，６２に設けられた調整部としての調整用電極について説明する。
図２に示すように、二対の調整用振動腕のうち、一対の第１調整用振動腕５１，５２の第１主面１１には、調整用電極６３ａ，６４ａがそれぞれ設けられている。また、第１調整用振動腕５１，５２の両側面のうちの一方の側面には、調整用電極６５ａ，６６ａがそれぞれ設けられている。
また、図３に示すように、第１調整用振動腕５１，５２の第２主面１２には、調整用電極６４ｂ，６３ｂがそれぞれ設けられている。また、第２調整用振動腕６１，６２の上記一方の側面と対向する他方の側面には、調整用電極６５ｂ，６６ａがそれぞれ設けられている。
本実施形態では、検出用振動腕３１，３２の検出電極と、第１調整用振動腕５１，５２の対応する調整用電極とが、電気的に接続されている。
具体的には、図２及び図３に示すように、検出用振動腕３１の検出電極３３ａと第１調整用振動腕５１の調整用電極６３ａとが電極間配線４３ａを介して接続され、検出電極３５ａと調整用電極６５ａとが電極間配線４３ｂと他の図示しない電極間配線を介して接続され、検出電極３３ｂと調整用電極６３ｂとが電極間配線４６ａを介して接続され、検出電極３５ｂと調整用電極６５ｂとが電極間配線４６ｂを介して接続されている。
また、検出用振動腕３２の検出電極３４ａと第１調整用振動腕５２の調整用電極６４ａとが電極間配線４４ｂを介して接続され、検出電極３６ａと調整用電極６６ａとが電極間配線４４ａを介して接続され、検出電極３４ｂと調整用電極６４ｂとが電極間配線４５ａを介して接続され、検出電極３６ｂと調整用電極６６ａとが図示しない電極間配線を介して接続されている。
次に、二対の調整用振動腕のうちの他方の一対の第２調整用振動腕６１，６２の電極配置について説明する。
図２に示すように、第２調整用振動腕６１，６２の第１主面１１には、調整用電極６３ａ，６４ａが設けられ、第２調整用振動腕６１，６２それぞれの一方の側面には調整用電極６５ｃ，６６ａが設けられている。つまり、第１主面１１に設けられる調整用電極６３ａ，６４ａは、第１調整用振動腕５１，５２の調整用電極と共通であり、第１調整用振動腕５１の側面に設けられた調整用電極６５ａと第２調整用振動腕６１の側面に設けられた調整用電極６５ｃは図示しない電極間配線によって接続されている。一方、第１調整用振動腕５２の側面に設けられた調整用電極６６ａは、第２調整用振動腕６２の側面まで延出されている。
また、図３に示すように、第２調整用振動腕６１，６２の第２主面１２には、調整用電極６３ｂ，６４ｂが設けられ、第２調整用振動腕６１，６２それぞれの上記他方の側面には調整用電極６５ｂ，６６ｃが設けられている。つまり、第２主面１２に設けられる調整用電極６３ｂ，６４ｂは、第１調整用振動腕５１，５２の調整用電極と共通であり、第１調整用振動腕５１の側面に設けられた調整用電極６５ｂは第２調整用振動腕６１の側面に延出されている。第２調整用振動腕６２の側面に設けられた調整用電極６６ｃは図示しない電極間配線によって第１調整用振動腕５２の側面の調整用電極６６ａと接続されている。
従って、第２調整用振動腕６１，６２に設けられた各調整用電極と検出用振動腕３１，３２に設けられた各検出電極との接続関係は、第１調整用振動腕５１，５２に設けられた各調整用電極と検出用振動腕３１，３２に設けられた各検出電極と同じように接続されている。
続いて、第１調整用振動腕５１，５２及び第２調整用振動腕６１，６２による漏れ振動抑制の考え方について説明する。
図４は、振動ジャイロ素子１０の駆動用振動腕２１，２２と、第１調整用振動腕５１，５２の関係を模式的に示す説明図である。駆動用振動腕２１，２２が、図４に示すような動きをしているとき、駆動用振動腕が面外振動成分（Ｚ方向）を持つと検出用振動腕３１，３２にも面外振動が起こり、角速度が加わっていない場合でも検出信号（振動漏れ）が生じることがある。このような振動漏れを打ち消すためには、第１調整用振動腕５１，５２の振動を駆動用振動腕２１，２２の振動に対して１８０度ずらした逆相にすればよい。なお、第２調整用振動腕６１，６２は、第１調整用振動腕５１，５２と同相で振動する。このような位相関係となるように振動させるためには、図２、図３に示したような電極構成にすればよい。
なお、本実施形態の振動ジャイロ素子１０の駆動用振動腕２１，２２と第１調整用振動腕５１，５２及び第２調整用振動腕６１，６２は、次のように規定されている。
駆動用振動腕２１，２２の駆動周波数をｆｋとする。
第１調整用振動腕５１，５２の面内音叉周波数（振動周波数）をｆtu1とする。
第２調整用振動腕６１，６２の面内音叉周波数（振動周波数）をｆtu2とする。
そして、駆動周波数と面内音叉周波数それぞれとの差を△ｆ１，△ｆ２とし、
△ｆ１＝｜ｆｋ−ｆtu1｜、△ｆ２＝｜ｆｋ−ｆtu2｜、で表したとき、△ｆ１＜△ｆ２となるように設定される。
つまり、二対の調整用振動腕のうち、第１調整用振動腕５１，５２は、第２調整用振動腕６１，６２よりも駆動周波数ｆｋに近い面内音叉周波数ｆtu1を有することになる。これは、漏れ振動によって第１調整用振動腕５１，５２に発生する電荷量（電流）は、第２調整用振動腕６１，６２に発生する電荷量（電流）よりも大きいことを意味する。従って、第１調整用振動腕５１，５２に設けられる各調整用電極の長さを調整すれば漏れ振動の粗調整が可能となり、発生電荷量が小さい第２調整用振動腕６１，６２に設けられる各調整用電極の長さを調整すれば漏れ振動の微調整が可能になる。
そこで、漏れ振動の抑制方法について説明する。
図５は、漏れ信号及びチューニング信号の出力波形の１例を模式的に示す説明図である。横軸は時間、縦軸は電流値を表している。（ａ）は漏れ信号の出力波形、（ｂ）は第１調整用振動腕５１，５２のチューニング信号の電流波形（１点鎖線で表す）及び第２調整用振動腕６１，６２の電流波形（２点鎖線で表す）を、漏れ信号の電流波形に対して１８０度位相をずらした場合を表している。図５に示すように、第１調整用振動腕５１，５２のチューニング信号の振幅は、第２調整用振動腕６１，６２のチューニング信号の振幅よりも大きい。
また、図５（ｃ）は、第１調整用振動腕５１，５２のチューニング信号の電流波形（１点鎖線で表す）のみを漏れ信号に対して位相を１８０度ずらした場合を表している。このような場合においても、漏れ振動の粗調整及び微調整が可能である。
なお、チューニング信号とは、第１調整用振動腕５１，５２及び第２調整用振動腕６１，６２の調整部としての各調整用電極の電極長を調整した後の電流波形である。
続いて、第１調整用振動腕５１，５２及び第２調整用振動腕６１，６２の調整部としての各調整用電極の電極長と発生電流との関係について説明する。なお、ここでは、１実施例の測定結果を表している。
図６は、第１調整用振動腕５１，５２の電極長Ｌ１（図２、参照）と発生電流の関係を示すグラフである。なお、図６に表す縦軸は、第１調整用振動腕５１，５２で発生する最大の電流値を１００としたときの第１調整用振動腕５１，５２の電流値比を示し、横軸は、上記最大電流値を得るときの第１調整用振動腕５１，５２の電極長を１としたときの第１調整用振動腕５１，５２の電極長比を示している。
図６に示すように、第１調整用振動腕５１，５２の電極長比を０．６から０．２５にした場合、電流値は約３５％変化する。
図７は、第２調整用振動腕６１，６２の電極長Ｌ２（図２、参照）と発生電流の関係を示すグラフである。縦軸は、第１調整用振動腕５１，５２で発生する最大の電流値を１００としたときの第２調整用振動腕６１，６２に発生する電流値比を示し、横軸は、上記最大電流値を得るときの第１調整用振動腕５１，５２の電極長を１としたときの第２調整用振動腕の電極長比を示している。
図７に示すように、第２調整用振動腕６１，６２の電極長比を０．５から０．１５にした場合、電流値は約３％変化する。
図６と図７を比較すると、第１調整用振動腕５１，５２の調整用電極の電極長Ｌ１を変化させるときの単位長さ当たりの電流値は、第２調整用振動腕６１，６２の調整用電極の電極長Ｌ２を変化させるときの単位長さ当たりの電流値よりも大きい。従って、第１調整用振動腕５１，５２を粗調整用とし、第２調整用振動腕６１，６２を微調整用とし、粗調整と微調整とを連続性をもって行うことができる。
図８は、上記考え方を用いた漏れ振動抑制の１例を模式的に示す説明図である。（ａ）は、電極長Ｌ１，Ｌ２の電極長調整前の各信号の出力波形、（ｂ）は第１調整用振動腕５１，５２の電極長Ｌ１を調整したときの各出力波形、（ｃ）は第２調整用振動腕６１，６２の電極長Ｌ２を調整したときの各出力波形を表している。図８（ａ）に示すように、第１調整用振動腕５１，５２及び第２調整用振動腕６１，６２の出力信号（チューニング信号）が、検出用振動腕３１，３２の漏れ信号に対して逆相（１８０度のずれ）であって、チューニング信号の電流値が漏れ信号の電流値よりも大きくなっている。この場合は、図中最下段に示すように、漏れ信号とチューニング信号とを合わせた見かけ上の漏れ信号が出力される。つまり、漏れ振動が抑制されていないことを示している。
そこで、まず、第１調整用振動腕５１，５２の電極長Ｌ１を調整する。すると、チューニング信号は、図８（ｂ）に示すように、出力値（電流値）は、調整した分だけ小さくなり、図中最下段に示すような見かけ上の漏れ信号が出力される。つまり、第１調整用振動腕５１，５２の調整だけでは、漏れ振動が十分には抑制されていないことを示している。なお、第１調整用振動腕５１，５２の調整は、第２調整用振動腕の調整による第２調整用振動腕６１，６２の可変電流値の上限以下になるまで調整する。
続いて、第２調整用振動腕６１，６２の電極長Ｌ２の調整を行う。
図８（ｃ）に示すように、第２調整用振動腕６１，６２の電極長Ｌ２を調整することによって、見かけ上の漏れ振動を振動ジャイロ素子１０の検出に許容できる範囲に抑制できる。
このような漏れ振動抑制の考え方による振動片としての振動ジャイロ素子１０の製造方法について説明する。
（振動片の製造方法）
図９は、振動片としての振動ジャイロ素子１０の製造に係る主要工程を示す工程説明図である。ここでは、漏れ振動の抑制方法を中心に説明する。
まず、図１に示すように構成される振動片としての振動ジャイロ素子１０を形成する（Ｓ１０）。振動ジャイロ素子１０は、図１に示すように基部２０と、基部２０から延出される駆動用振動腕２１，２２と、検出用振動腕３１，３２と、第１調整用振動腕５１，５２と、第２調整用振動腕６１，６２とを有する外形形状をウェットエッチングまたはドライエッチングによって形成し、図２及び図３に示すような各駆動電極、各検出電極、各調整用電極をスパッタリングや蒸着法を用いて形成する。
次に、検出用振動腕３１，３２の漏れ信号と第１調整用振動腕５１及び第２調整用振動腕６１のチューニング信号とを合わせた見かけ上の漏れ信号の電流値を検出し（Ｓ２０）、見かけ上の漏れ信号の電流値と規格値とを比較する（Ｓ３０）。
ここで、見かけ上の漏れ信号が、規格値よりも小さい場合には調整を必要としないことから工程を終了する。なお、規格値としては、振動ジャイロ素子１０の検出特性に影響しない程度の電流値を意味する。
見かけ上の漏れ信号が、規格値よりも大きい場合には、次工程に移行する。
次に、第１調整用振動腕５１，５２の調整用電極の電極長Ｌ１の調整を行いチューニング信号の粗調整を行う（Ｓ４０）。電極長Ｌ１の調整は、電極をさらに付加して電極長Ｌ１を長くしてもよく、また調整用電極の先端部をレーザー等で除去して電極長Ｌ１を短くしてもよい。
そして、見かけ上の漏れ信号の電流値が、規格値以上で、第２調整用振動腕６１，６２の可変電流値以下であるかを判定する（Ｓ５０）。見かけ上の漏れ信号の電流値が、規格値以下であれば、次の微調整を行う必要がないので工程を終了する。また、見かけ上の漏れ信号の電流値が規格値以上で、第２調整用振動腕６１，６２の調整による可変電流値以下の場合（ＹＥＳ）は、次工程に移行する。
次に、第２調整用振動腕６１，６２の調整によりチューニング信号の微調整を行い（Ｓ６０）、続いて、見かけ上の漏れ信号の電流値が規格値以下になったかどうかを判定し（Ｓ７０）、規格値よりも小さくなるまで第２調整用振動腕６１，６２の調整を行い、電流値が規格値以下になったとき（ＹＥＳ）に、振動ジャイロ素子１０の漏れ振動が適切に抑制されたものとして工程を終了する。
以上説明した振動片としての振動ジャイロ素子１０、及び振動ジャイロ素子の製造方法によれば、第１調整用振動腕５１，５２及び第２調整用振動腕６１，６２のチューニング信号を、検出用振動腕３１，３２の漏れ振動の出力信号（漏れ信号）に対して１８０度位相をずらすことによって、検出用振動腕３１，３２の漏れ信号を抑制することができる。そして、第１調整用振動腕５１，５２に設けられる調整部としての各調整用電極の一部を除去または付加することによって漏れ振動を抑制することができる。このことから、振動ジャイロ素子１０の外形の一部を加工して漏れ出力の抑制調整を行う従来の方法に比べて、小型化に有利であるとともに、精緻な調整が可能となるので、小型で、機械的強度が高く、且つ、高感度な特性を有する振動片を提供することができる。
また、第１調整用振動腕５１，５２を調整部としての調整用電極の電極長Ｌ１を調整することによって、調整の量に対する漏れ信号の電流値の変化を大きくし、第２調整用振動腕６１，６２を調整部としての調整用電極の電極長Ｌ２を調整することによって、調整の量に対する漏れ信号の電流値の変化を小さくする。このことによって、第１調整用振動腕５１，５２を粗調整用とし、第２調整用振動腕６１，６２を微調用とすることが可能で、漏れ振動を広範囲で、かつ高精度に抑制することができる。
また、駆動用振動腕２１，２２には、駆動電極２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂが設けられ、検出用振動腕３１，３２には、駆動用振動腕２１，２２の駆動時に加えられた物理量に応じて発生する振動を電気的に検出する検出電極３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂが設けられている。この構成によれば、角速度や加速度等の物理量が振動ジャイロ素子１０に加わったときに、これら検出電極を用いて物理量を検出することができ、小型で高感度な特性を有する物理量センサー（例えば、角速度センサー、加速度センサー等）を実現することができる。また、振動ジャイロ素子１０は、駆動系の駆動用振動腕２１，２２と検出系の検出用振動腕３１，３２とが分離されていることから、駆動系の振動腕と検出系の振動腕との電極間あるいは配線間の静電結合が低減され、検出感度が安定する。
また、調整系の振動腕である第１調整用振動腕５１，５２と第２調整用振動腕６１，６２とを、駆動用振動腕２１，２２及び検出用振動腕３１，３２と分離していることから、各々の電極間あるいは配線間の静電結合が低減され、調整系の振動腕を設けることに伴う検出感度の劣化を抑えることができる。
さらに、第１調整用振動腕５１，５２及び第２調整用振動腕６１，６２の各々に設けられる調整用電極６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ，６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６６ａ，６６ｂ，６６ｃと、検出電極３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ、３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂと、を電気的に接続している。このようにすれば、調整用電極６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ，６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６６ａ，６６ｂ，６６ｃの一部を、例えばレーザー照射により除去したり、または、蒸着やスパッタリングにより金属膜を付加したりすることにより漏れ振動を制御でき、より精緻な漏れ出力の抑制調整を行うことができる。
（ジャイロセンサー）
続いて、前述した振動ジャイロ素子１０を備えたセンサーユニットとしてのジャイロセンサーについて説明する。
図１０は、ジャイロセンサーの概略構成を示す断面図である。ジャイロセンサー１００は、振動ジャイロ素子１０と、振動ジャイロ素子１０の駆動用振動腕２１，２２を励振させる駆動回路と、検出用振動腕３１，３２に生じる検出信号を検出する検出回路とを含む電子部品としてのＩＣチップ２００と、振動ジャイロ素子１０とＩＣチップを収容するパッケージ７０と、を備えている。
パッケージ７０は、例えば、平板状の第１層基板７１上に、開口部の大きさが異なる矩形環状の第２層基板７２、第３層基板７３、および第４層基板７４をこの順に重ねて設けることにより段差や突起部を有する凹部が形成され、この凹部内に振動ジャイロ素子１０及びＩＣチップ２００を収容することが可能になっている。パッケージ７０の材質としては、例えば、セラミック、ガラスなどを用いることができる。
パッケージ７０の凹部の凹底部分となる第１層基板７１上には、ＩＣチップ２００が配置されるダイパッド７５が設けられている。また、パッケージ７０の外底面となる第１層基板７１のダイパッド７５が設けられた面と異なる面には、外部基板との接合に供する外部実装端子７８が設けられている。
パッケージ７０の凹部において、第２層基板７２によりダイパッド７５を囲むように形成される段差上には、ＩＣチップ２００の能動面に設けられた複数の電極パッド（図示せず）と対応して接合される複数のＩＣ接続端子７６が設けられている。
また、複数のＩＣ接続端子７６が設けられた第２層基板７２上に、第３層基板７３によりＩＣ接続端子７６を囲むように形成される段差上には、振動ジャイロ素子１０が中継基板９０を介して接合される振動片接続端子７７が設けられている。
パッケージ７０に設けられた上記の各種端子は、対応する端子どうしが、図示しない引き回し配線やスルーホールなどの層内配線により接続されている。
ＩＣチップ２００は、振動ジャイロ素子１０を駆動振動させるための励振手段としての駆動回路と、角速度が加わったときに振動ジャイロ素子１０に生じる検出振動を検出する検出手段としての検出回路と、を有する。具体的には、ＩＣチップ２００が有する駆動回路は、振動ジャイロ素子１０の一対の駆動用振動腕２１，２２にそれぞれ形成された駆動電極２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ（図２，図３を参照）に駆動信号を供給する。また、ＩＣチップ２００が有する検出回路は、振動ジャイロ素子１０の一対の検出用振動腕３１，３２にそれぞれ形成された検出電極３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ、３５ａ，３５ｂ、３６ａ，３６ｂに生じる検出信号を増幅させて増幅信号を生成し、該増幅信号に基づいてジャイロセンサー１００に加わった角速度を検出する。
ＩＣチップ２００は、パッケージ７０の凹部の凹底部分に設けられたダイパッド７５上に、例えばろう材（ダイアタッチ材）９９によって接着・固定されている。また、ＩＣチップ２００とパッケージ７０とが、ワイヤーボンディング法を用いて電気的に接続されている。すなわち、ＩＣチップ２００に設けられた複数の電極パッドとパッケージ７０の対応するＩＣ接続端子７６とが、ボンディングワイヤー２１０により接続されている。
パッケージ７０の凹部内において、ＩＣチップ２００の上方には、中継基板９０を介して振動ジャイロ素子１０が接合されている。
中継基板９０は、パッケージ７０の凹部内に振動ジャイロ素子１０を支持する複雑な支持構造を形成することなく、振動ジャイロ素子１０を所定の弾性を持たせながら支持するとともに、振動ジャイロ素子１０とパッケージ７０との電気的な接続を中継するための配線基板である。本実施形態の中継基板９０は、振動ジャイロ素子１０の支持部分が配置される基部２０が配置される領域に設けられた開口部（デバイス穴）９１を有する絶縁性の基材と、複数の電極リード８５と、対応する電極リード９２と基材の層内配線などにより電気的に接続された接続電極９３と、を有している。複数の電極リード９２は、一端側が基材上に設けられ、他端側が基材の開口部９１の中央に向かってオーバーハングされた状態で延出されている。
電極リード９２の開口部９１においてオーバーハングされている部分は、基材上から開口部９１の中央に向かう途中で一旦斜め上方（リッド８０側）に屈曲してから、再び開口部９１の中央に向かって水平に折り曲げられている。この各電極リード９２の他端側（先端部）は、振動ジャイロ素子１０の基部２０に設けられた外部接続端子（図示せず）と対応する位置に配置され、振動ジャイロ素子１０の電気的な接続、および、機械的な接合に供する。
中継基板９０には、例えば、従来から知られるＴＡＢ（Tape Automated Bonding）実装用のＴＡＢ基板を用いることができる。フープ状の絶縁性基材に多数の中継基板９０が等間隔で形成されるＴＡＢ基板を用いることにより、中継基板９０の製造から振動ジャイロ素子１０の実装までを連続して効率よく行うことができる。
なお、中継基板９０は、本実施形態で説明したＴＡＢ基板に限らず、例えば、リードフレームなどにより形成する構成とすることもできる。
中継基板９０への振動ジャイロ素子１０の接合は、電極リード９２の表面に、例えば、すず（Ｓｎ）や金（Ａｕ）などの接合用の金属層をめっきなどにより予め形成しておく。さらに、振動ジャイロ素子１０の基部２０に設けられた図示しない外部接続電極にも接合用の金属層を形成しておき、それら各電極リード９２と、対応する外部接続電極とを位置合わせして、加熱および加圧することによって金属共晶、あるいは金属接合する方法により行うことができる。この他の接合方法としては、金属バンプや導電性接着剤などの接合部材を介して接合する方法（フリップチップ接合）などを適用することができる。
中継基板９０の開口部９１にオーバーハングした状態で延出され、複数の電極リード９２を介して接合された振動ジャイロ素子１０は、フォーミングされた電極リード９２の弾性により柔軟に支持される。これにより、ジャイロセンサー１００に落下などによる衝撃が加わったときに、電極リード９２によって衝撃が緩和され、振動ジャイロ素子１０が破損するなどの不具合を回避できるので、ジャイロセンサー１００の耐衝撃性を向上させる効果を奏する。
振動ジャイロ素子１０が接合された中継基板９０は、パッケージ７０の凹部内において、ＩＣチップ２００の上方に接合される。具体的には、中継基板９０の振動ジャイロ素子１０に接続された複数の電極リード９２と電気的に接続され、中継基板９０の振動ジャイロ素子１０が接合された面とは異なる面に設けられた接続電極９３が、パッケージ７０の第３層基板７３により形成された段差上に設けられた振動片接続端子７７に位置合わせされ、例えば導電性接着剤などの接合部材９５により電気的な接続を図りながら接合・固定されている。
なお、本実施形態では、中継基板９０を介して振動ジャイロ素子１０をパッケージ７０内に接合する形態を説明したが、これに限らず、振動ジャイロ素子１０の振動漏れなどが起こらない支持構造であればよい。例えば、パッケージ７０の凹部内に、接続端子を有する支持部を設け、この支持部に振動ジャイロ素子１０を接合・支持する支持構造を形成する構成としてもよい。
ＩＣチップ２００および振動ジャイロ素子１０が接合されたパッケージ７０上には、蓋体としてのリッド８０が配置され、パッケージ７０の開口を封止している。リッド８０の材質としては、例えば、４２アロイ（鉄にニッケルが４２％含有された合金）やコバール（鉄、ニッケルおよびコバルトの合金）等の金属、セラミックス、あるいはガラスなどを用いることができる。例えば、金属からなるリッド８０は、コバール合金などを矩形環状に型抜きして形成されたシールリング７９を介してシーム溶接することによりパッケージ７０と接合される。パッケージ７０及びリッド８０によって形成される凹部空間は、振動ジャイロ素子１０が動作するための空間となる。
上記凹部空間は、減圧空間または不活性ガス雰囲気に密閉・封止された空間にすることができる（詳細は後述する）。
上記構成のジャイロセンサー１００によれば、前述した振動ジャイロ素子１０に設けられた第１調整用振動腕５１，５２及び第２調整用振動腕６１，６２各々の調整用電極６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ，６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６６ａ，６６ｂ，６６ｃのいずれかを調整（電極長Ｌ１，Ｌ２を調整すること）によって、漏れ出力を抑える調整が可能となることから、検出感度の高いジャイロセンサー１００を提供することができる。
（電子機器）
前述したジャイロセンサー１００を搭載した電子機器は、小型化を図りながら、漏れ出力が軽減されることにより感度の向上を図ることが可能である。以降に、ジャイロセンサー１００を搭載した電子機器を図１１に例示して説明する。
図１１（ａ）は、デジタルビデオカメラへの適用例を示す斜視図である。デジタルビデオカメラ２４０は、受像部２４１、操作部２４２、音声入力部２４３、及び表示ユニット２４４を備えている。このようなデジタルビデオカメラ２４０に、前述した実施形態の振動ジャイロ素子１０を用いたジャイロセンサー１００を搭載することにより、所謂手ぶれ補正機能を具備させることができる。
図１１（ｂ）は、電子機器としての携帯電話機を示す斜視図である。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２、並びに表示ユニット３００２を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、表示ユニット３００３に表示される画面がスクロールされる。
図１１（ｃ）は、情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）への適用例を示す斜視図である。ＰＤＡ４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２、並びに表示ユニット４００３を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が表示ユニット４００３に表示される。
このような携帯電話機３０００やＰＤＡ４０００に、前述した振動ジャイロ素子１０や、センサーユニットとしてのジャイロセンサー１００を搭載することにより、様々な機能を付与することができる。例えば、図１１（ｂ）に示す携帯電話機３０００に、図示しないカメラ機能を付与した場合に、上記のデジタルビデオカメラ２４０と同様に、手振れ補正を行うことができる。また、携帯電話機３０００や、図１１（ｃ）に示すＰＤＡ４０００に、ＧＰＳ（Global Positioning System）として広く知られる汎地球測位システムを具備した場合に、振動ジャイロ素子１０や、ジャイロセンサー１００を搭載することにより、ＧＰＳにおいて、携帯電話機３０００やＰＤＡ４０００の位置や姿勢を認識させることができる。
なお、図１１に例示した電子機器に限らず、上記実施形態に記載した振動ジャイロ素子１０を備えたジャイロセンサー１００が適用可能な電子機器として、モバイルコンピューター、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ゲーム機などが挙げられる。
以上、説明した本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、振動片としての振動ジャイロ素子１０の形成材料として水晶を用いた例を説明したが、水晶以外の圧電体材料を用いることができる。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ほう酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14）などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウムや五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）などの圧電体材料を積層させて構成された積層圧電基板、あるいは圧電セラミックスなどを用いることができる。
また、圧電体材料以外の材料を用いて振動片を形成することができる。例えば、シリコン半導体材料などを用いて振動片を形成することもできる。
また、振動片の振動（駆動）方式は圧電駆動に限らない。圧電基板を用いた圧電駆動型のもの以外に、静電気力を用いた静電駆動型や、磁力を利用したローレンツ駆動型などの振動片においても、本発明の構成およびその効果を発揮させることができる。
１０…振動片としての振動ジャイロ素子、２０…基部、２１，２２…駆動用振動腕、３１，３２…検出用振動腕、５１，５２…第１調整用振動腕、６１，６２…第２調整用振動腕。
センサー素子としては、例えば、車両における車体制御、カーナビゲーションシステムの自車位置検出、デジタルカメラやビデオカメラ等の振動制御補正（いわゆる手ぶれ補正）等に用いられ、角速度、加速度等の物理量を検出する角速度センサー（振動ジャイロセンサー）等が知られている（例えば、特許文献１参照）。 特許文献１に記載の角速度センサーは、二つのアームと、この二つのアームの一端同士を接続する基部とで構成された音叉を有する。また、特許文献１に記載の角速度センサーでは、音叉が非圧電体材料で構成されており、各アームには、一対の電極間に圧電薄膜が介挿されてなる駆動部および検出部がそれぞれ設けられている。
次に、第１調整用振動腕５１，５２、及び第２調整用振動腕６１，６２に設けられた調整部としての調整用電極について説明する。
図２に示すように、二対の調整用振動腕のうち、一対の第１調整用振動腕５１，５２の第１主面１１には、調整用電極６３ａ，６４ａがそれぞれ設けられている。また、第１調整用振動腕５１，５２の両側面のうちの一方の側面には、調整用電極６５ａ，６６ａがそれぞれ設けられている。
また、図３に示すように、第１調整用振動腕５１，５２の第２主面１２には、調整用電極６４ｂ，６３ｂがそれぞれ設けられている。また、第１調整用振動腕５１，５２の上記一方の側面と対向する他方の側面には、調整用電極６５ｂ，６６ａがそれぞれ設けられている。
パッケージ７０の凹部内において、ＩＣチップ２００の上方には、中継基板９０を介して振動ジャイロ素子１０が接合されている。
中継基板９０は、パッケージ７０の凹部内に振動ジャイロ素子１０を支持する複雑な支持構造を形成することなく、振動ジャイロ素子１０を所定の弾性を持たせながら支持するとともに、振動ジャイロ素子１０とパッケージ７０との電気的な接続を中継するための配線基板である。本実施形態の中継基板９０は、振動ジャイロ素子１０の支持部分が配置される基部２０が配置される領域に設けられた開口部（デバイス穴）９１を有する絶縁性の基材と、複数の電極リード９２と、対応する電極リード９２と基材の層内配線などにより電気的に接続された接続電極９３と、を有している。複数の電極リード９２は、一端側が基材上に設けられ、他端側が基材の開口部９１の中央に向かってオーバーハングされた状態で延出されている。
図１１（ｂ）は、電子機器としての携帯電話機を示す斜視図である。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２、並びに表示ユニット３００３を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、表示ユニット３００３に表示される画面がスクロールされる。
図１１（ｃ）は、情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）への適用例を示す斜視図である。ＰＤＡ４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２、並びに表示ユニット４００３を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が表示ユニット４００３に表示される。

Claims (8)

  1. 基部と、
    前記基部から延出された駆動用振動腕及び検出用振動腕と、
    前記基部から延出され、前記駆動用振動腕の駆動振動に伴って振動する第１調整用振動腕及び第２調整用振動腕と、を備え、
    少なくとも前記第１調整用振動腕の出力信号は、前記検出用振動腕の漏れ振動の出力信号に対して逆位相であり、
    前記第１調整用振動腕の出力信号の振幅は、前記第２調整用振動腕の出力信号の振幅よりも大きいことを特徴とする振動片。
  2. 前記第１調整用振動腕の振動周波数をｆtu1、
    前記第２調整用振動腕の振動周波数をｆtu2、
    前記駆動用振動腕の振動周波数をｆｋ、とし、
    △ｆ１＝｜ｆｋ−ｆtu1｜、△ｆ２＝｜ｆｋ−ｆtu2｜、と表したとき、
    △ｆ１＜△ｆ２であること、
    を特徴とする請求項１に記載の振動片。
  3. 前記検出用振動腕には、前記駆動用振動腕の駆動時に加えられた物理量に応じて発生する振動を電気的に検出する検出電極が設けられ、
    前記第１調整用振動腕及び前記第２調整用振動腕には、前記検出電極と電気的に接続された調整用電極が設けられていること、
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動片。
  4. 前記駆動用振動腕は、前記基部の一端から延出され、
    前記検出用振動腕は、前記基部とは反対側の他端から延出され、
    前記第１調整用振動腕は、前記駆動用振動腕の延出方向に沿って延出され、
    前記第２調整用振動腕は、前記検出用振動腕の延出方向に沿って延出されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の振動片。
  5. 前記第１調整用振動腕の長さが、前記第２調整用振動腕の長さよりも長いこと、
    を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動片。
  6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の振動片と、
    前記駆動用振動腕を励振させる駆動回路と、前記検出用振動腕に生じる検出信号を検出する検出回路と、を含む電子部品と、
    前記振動片及び前記電子部品を収容するパッケージと、を備えていること、
    を特徴とするセンサーユニット。
  7. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の振動片を備えたこと、を特徴とする電子機器。
  8. 基部と、前記基部から延出された駆動用振動腕及び検出用振動腕と、前記基部から延出され、前記駆動用振動腕の駆動振動に伴って振動する第１調整用振動腕及び第２調整用振動腕と、を備えた振動片の製造方法であって、
    前記振動片の外形形状を形成する工程と、
    前記検出用振動腕の漏れ信号と前記第１調整用振動腕及び前記第２調整用振動腕のチューニング信号とを合わせた見かけ上の漏れ信号の電流値を検出する工程と、
    前記第１調整用振動腕の調整部の一部を除去または付加し、前記見かけ上の漏れ信号の電流値を前記第２調整用振動腕の可変電流値以下になるまで粗調整する工程と、
    前記第２調整用振動腕の調整部の一部を除去、または付加し、前記見かけ上の漏れ信号の電流値を規格値以下に微調整する工程と、
    を含むことを特徴とする振動片の製造方法。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8933614B2 (en) * 2012-01-09 2015-01-13 Micro Crystal Ag Small-sized piezoelectric tuning-fork resonator
JP5979344B2 (ja) * 2012-01-30 2016-08-24 セイコーエプソン株式会社 物理量センサーおよび電子機器
JP2015087262A (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 セイコーエプソン株式会社 振動素子、振動子、電子機器および移動体
JP6693214B2 (ja) * 2016-03-25 2020-05-13 セイコーエプソン株式会社 物理量検出装置、電子機器及び移動体
US10190928B1 (en) * 2016-11-17 2019-01-29 X Development Llc Flexible sensor for measuring flex or torque
US10771696B2 (en) * 2018-11-26 2020-09-08 Sony Corporation Physically based camera motion compensation

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06289043A (ja) * 1993-02-03 1994-10-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 角速度センサおよびその製造方法
JPH0861960A (ja) * 1994-08-25 1996-03-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 振動子とその調整方法および角速度センサ
JPH1163999A (ja) * 1997-08-21 1999-03-05 Nippon Soken Inc 角速度検出装置
JP2004279101A (ja) * 2003-03-13 2004-10-07 Denso Corp 振動型角速度センサ
JP2006105614A (ja) * 2004-09-30 2006-04-20 Seiko Epson Corp 振動型ジャイロスコープ、及び振動型ジャイロスコープの製造方法
JP2008014887A (ja) * 2006-07-10 2008-01-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 角速度センサ
JP2008096138A (ja) * 2006-10-06 2008-04-24 Sony Corp 角速度センサの製造方法および角速度センサ
JP2008157856A (ja) * 2006-12-26 2008-07-10 Sony Corp 角速度センサ、角速度センサの製造方法及び電子機器
US20120126664A1 (en) * 2010-11-24 2012-05-24 Seiko Epson Corporation Vibrator element, sensor unit, electronic apparatus, manufacturing method of vibrator element, and manufacturing method of sensor unit

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5396144A (en) 1993-08-02 1995-03-07 New S.D., Inc. Rotation rate sensor with center mounted tuning fork
JPH1078326A (ja) 1996-09-04 1998-03-24 Toyota Motor Corp 角速度検出装置
JP2000009469A (ja) * 1998-06-18 2000-01-14 Fujitsu Ltd 圧電ジャイロおよびその駆動方法
JP4352975B2 (ja) * 2003-07-25 2009-10-28 セイコーエプソン株式会社 圧電振動片、圧電振動片の支持構造、圧電振動子及び振動型圧電ジャイロスコープ
US7975545B2 (en) * 2006-12-08 2011-07-12 Tdk Corporation Angular velocity sensor and angular velocity sensor device
JP2008209215A (ja) 2007-02-26 2008-09-11 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 角速度センサ素子
JP2010004456A (ja) * 2008-06-23 2010-01-07 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 圧電振動片および圧電デバイス
WO2011010446A1 (ja) * 2009-07-22 2011-01-27 パナソニック株式会社 角速度センサ
CN103245339B (zh) * 2012-02-14 2017-05-24 精工爱普生株式会社 振动片、传感器单元以及电子设备
JP6007541B2 (ja) * 2012-03-28 2016-10-12 セイコーエプソン株式会社 振動片およびその製造方法並びにジャイロセンサーおよび電子機器および移動体
JP5974629B2 (ja) * 2012-05-23 2016-08-23 セイコーエプソン株式会社 振動片、振動片の製造方法、角速度センサー、電子機器、移動体

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06289043A (ja) * 1993-02-03 1994-10-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 角速度センサおよびその製造方法
JPH0861960A (ja) * 1994-08-25 1996-03-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 振動子とその調整方法および角速度センサ
JPH1163999A (ja) * 1997-08-21 1999-03-05 Nippon Soken Inc 角速度検出装置
JP2004279101A (ja) * 2003-03-13 2004-10-07 Denso Corp 振動型角速度センサ
JP2006105614A (ja) * 2004-09-30 2006-04-20 Seiko Epson Corp 振動型ジャイロスコープ、及び振動型ジャイロスコープの製造方法
JP2008014887A (ja) * 2006-07-10 2008-01-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 角速度センサ
JP2008096138A (ja) * 2006-10-06 2008-04-24 Sony Corp 角速度センサの製造方法および角速度センサ
JP2008157856A (ja) * 2006-12-26 2008-07-10 Sony Corp 角速度センサ、角速度センサの製造方法及び電子機器
US20120126664A1 (en) * 2010-11-24 2012-05-24 Seiko Epson Corporation Vibrator element, sensor unit, electronic apparatus, manufacturing method of vibrator element, and manufacturing method of sensor unit
JP2012112748A (ja) * 2010-11-24 2012-06-14 Seiko Epson Corp 振動片、センサーユニット、電子機器、振動片の製造方法、および、センサーユニットの製造方法

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