JP2014092500A - 振動片、振動子、電子デバイス、電子機器、および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】質量調整膜の振動部側面への付着を防ぎ、質量調整膜の付着アンバランスによる温度ドリフトを抑制した振動片を提供する。
【解決手段】振動片としてのジャイロ素子２は、振動部の先端に設けられた幅広部４２５、４２６、４４５、４４６、４４７、４４８を有しており、幅広部は、表面２ａに設けられた質量調整膜１４、１５、１３ｃ、１３ｄ、１３ａ、１３ｂと、表面２ａから裏面２ｂにかけて振動部の中心に向かって傾斜する側面４２５ａ、４２５ｂ、４２５ｃ、４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃ、４４５ａ、４４５ｂ、４４５ｃ、４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、４４７ａ、４４７ｂ、４４７ｃ、４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃとを有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、振動片、振動子、電子デバイス、電子機器、および移動体に関する。

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「ダブルＴ型」のジャイロ素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されているジャイロ素子は、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（検出アーム）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（連結アーム）と、第１連結腕から両側へｙ軸に沿って延出している第１、第２駆動振動腕（駆動アーム）と、第２連結腕から両側へｙ軸に沿って延出している第３、第４駆動振動腕（駆動アーム）とで構成されている。

第１、第２、第３、第４駆動振動腕の先端部には、各駆動振動腕の先端から基部に向かって設けられた錘層が設けられている。この錘層は、各駆動振動腕の共振周波数調整（以下、周波数調整という）に用いられる質量調整膜であり、蒸着マスクを用いた蒸着法などによって金（Ａｕ）などの金属膜が形成される。周波数調整は、この質量調整膜の少なくとも一部を、例えばレーザー光などを用いて除去することによって各駆動振動腕の共振周波数を所定の値に合せ込む。

特開２００６−１０５６１４号公報

しかしながら、上述のように蒸着マスクを用いた蒸着法などによって各振動腕の質量調整膜を形成する場合、蒸着される金などの金属が各振動腕の側面に回り込み、各振動腕の側面にも質量調整膜が形成されてしまうことがある。この各振動腕の側面に形成された質量調整膜は、マスクの装着位置、あるいは蒸着条件などにより各振動腕の側面毎に蒸着量のばらつきを生じてしまう。このような各振動腕の側面毎の蒸着量のばらつきは、所謂振動腕の質量の非対称要因、即ち側面毎の蒸着量のばらつきにより各振動腕の質量バランスが崩れる要因となり、ジャイロ素子の出力電圧温度特性の劣化、所謂温度ドリフトを生じてしまうことがあった。

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、互いに表裏関係にある第１面および第２面と、前記第１面と前記第２面とを繋ぐ側面と、を有する振動部と、前記振動部の前記第１面に設けられている質量調整膜と、を備え、前記振動部における前記質量調整膜が設けられている部分に対応する前記側面であって、前記振動部の延伸方向と交差する方向に位置する前記側面は、前記第１面から前記第２面に向かって前記振動部の内側に傾斜していることを特徴とする。

本願発明者は、振動部（振動腕）に設けられている質量調整膜と振動片の温度ドリフトとの関連性において、質量調整膜の質量アンバランスが温度ドリフトに影響することを見出した。なお、ここで、温度ドリフトとは、温度変化に対して、振動片の出力電圧が変化することを言う。

本適用例の振動片においては、質量調整膜が設けられている振動部の延伸方向と交差する方向に位置する側面が、振動部の第１面（表面）から第１面と表裏関係にある第２面（裏面）に向かって振動部の中心側に傾斜している。換言すると、振動部の第１面から見た場合、側面は陰になって見えない状態になっている。質量調整膜は第１面に設けられており、質量調整膜の形成には、第１面側から蒸着が行われるため、振動部の第１面から見て陰になっている側面には、質量調整膜を形成する蒸着金属が殆んど付着しない。したがって、質量調整膜は振動部の第１面だけに形成されることになり、各振動部の側面毎に付着する蒸着量のばらつきを抑制することができる。これにより、各振動部の質量バランスの崩れを防止できるため、出力電圧温度特性の劣化、所謂温度ドリフトの発生を防止することができる。

［適用例２］上記適用例に記載の振動片において、前記質量調整膜は、前記振動部の先端を含み設けられており、前記振動部における前記質量調整膜が設けられている部分に対応する前記側面であって、前記振動部の延伸方向、および前記振動部の延伸方向と交差する方向に位置する前記側面は、前記第１面から前記第２面に向かって前記振動部の内側に傾斜していることを特徴とする。

本適用例によれば、質量調整膜が振動部の先端を含み設けられている。しかしながら、振動部の延伸方向に位置する側面も含む振動部の側面（先端と先端に交差する両側の側面）が、振動部の第１面（表面）から第２面（裏面）に向かって振動部の中心側に傾斜しているため、振動部の先端部の側面に質量調整膜が形成されない。振動部の質量バランスの崩れによる温度ドリフトの発生は、振動部の先端部の質量アンバランスの影響を特に受けやすいが、このように振動部の先端部の側面に質量調整膜が形成されないため、温度ドリフトの発生を防止することができる。

［適用例３］上記適用例に記載の振動片において、前記振動部には、前記先端に幅広部が備えられており、前記質量調整膜は、前記幅広部に設けられていることを特徴とする。

本適用例によれば、幅広部に質量調整膜が設けられているため、質量調整膜の質量を大きくすることが可能となり、振動部の質量調整範囲、すなわち質量調整による共振周波数の調整範囲（合わせ込み範囲）をより広くすることが可能となる。

［適用例４］上記適用例に記載の振動片において、前記質量調整膜の少なくとも一部が除去されていることを特徴とする。

本適用例によれば、質量調整膜の少なくとも一部が除去されることによって、振動部の質量を調整し、共振周波数の合わせ込みを行うことができる。

［適用例５］本適用例に係る振動子は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片と、前記振動片が収納されている容器と、を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、振動片の温度ドリフトの発生が抑えられた、即ち温度特性を向上させた振動子を提供することが可能となる。

［適用例６］本適用例に係る電子デバイスは、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片と、前記振動片を駆動させる回路素子と、を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、振動片の温度ドリフトの発生が抑制されているため、温度ドリフトの発生が抑えられた、即ち温度特性の向上が図られている電子デバイスを提供することができる。

［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一例に記載の振動片を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、温度ドリフトの発生が抑えられた、即ち温度特性の向上が図られた振動片を用いていることから、温度変化に対する特性が安定した電子機器を提供することができる。

［適用例８］本適用例に係る移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、振動片の温度ドリフトの発生が抑えられた、即ち温度特性の向上が図られた振動片を用いていることから、温度変化に対する特性が安定した移動体を提供することができる。

本発明にかかる振動片の実施形態、およびその振動片を用いた振動子の実施形態を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正断面図。 振動子が備える振動片としてのジャイロ素子を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ断面図、（ｃ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図。 ジャイロ素子の駆動を説明する平面図。 質量調整膜の形成を説明する図であり、（ａ）は従来例を示し、（ｂ）は本実施形態を示す断面図。 本発明にかかる振動片を用いた電子デバイスを示す正断面図。 電子機器の一例としてのモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図。 電子機器の一例としての携帯電話機の構成を示す斜視図。 電子機器の一例としてのデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図。 移動体の一例としての自動車の構成を示す斜視図。

以下、本発明の振動片、当該振動片を用いた振動子、当該振動片を用いた電子デバイスとしてのジャイロセンサー、電子機器、および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

［振動片、およびそれを用いた振動子の実施形態］
まず、本発明にかかる振動片の実施形態、およびその振動片を適用した振動子の実施形態について説明する。図１は、本発明にかかる振動片、およびその振動片を用いた振動子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は、図１に示す振動子が備える振動片としてのジャイロ素子を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ断面図、（ｃ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。図３は、ジャイロ素子の駆動を説明する平面図である。図４は、質量調整膜の形成を説明する図であり、（ａ）は従来例を示し、（ｂ）は本実施形態を示す断面図である。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、振動片、および振動子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）」と言い、ｙ軸に平行な方向を「ｙ軸方向（第１方向）」と言い、ｚ軸に平行な方向を「ｚ軸方向」と言う。

図１に示す振動子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を収納する容器としてのパッケージ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。

（ジャイロ素子）
図２は、上側（後述するリッド９２側であり図１（ｂ）のｚ軸方向）から見た振動片としてのジャイロ素子の平面図である。なお、ジャイロ素子には、検出信号電極、検出信号配線、検出信号端子、検出接地電極、検出接地配線、検出接地端子、駆動信号電極、駆動信号配線、駆動信号端子、駆動接地電極、駆動接地配線および駆動接地端子などが設けられているが、同図においては省略している。

振動片としてのジャイロ素子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、図示しないが、基材と、基材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。ジャイロ素子２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ジャイロ素子２が得られる。このようなジャイロ素子２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、振動体４と第１、第２支持部５１、５２とを連結する梁としての第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。

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振動部としての第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振動部としての第１駆動振動腕４４１、および第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振動部としての第３駆動振動腕４４３、および第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幅広部（ハンマーヘッド）４２５、４２６、４４５、４４６、４４７、４４８（以下、符号を省略し、「幅広部４２５など」と記載する）が設けられている。このような幅広部４２５など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。

幅広部４２５などは、第１面としての表面２ａと第２面としての裏面２ｂとを繋ぐ側面４２５ａ、４２５ｂ、４２５ｃ、４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃ、４４５ａ、４４５ｂ、４４５ｃ、４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、４４７ａ、４４７ｂ、４４７ｃ、４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃを有している。

側面４２５ａ、４２６ａ、４４５ａ、４４６ａ、４４７ａ、４４８ａは、ｙ軸方向に沿った＋ｘ軸方向側（振動部の延伸方向に交差する方向）の側面であり、表面２ａから裏面２ｂに向かって幅広部４２５などの中心側に傾斜して設けられている。換言すれば、表面２ａの＋ｘ軸方向側の側辺より裏面２ｂの＋ｘ軸方向側の側辺の方が内側にあって、それぞれが側面４２５ａ、４２６ａ、４４５ａ、４４６ａ、４４７ａ、４４８ａで繋がれている。

また、側面４２５ｂ、４２６ｂ、４４５ｂ、４４６ｂ、４４７ｂ、４４８ｂは、ｙ軸方向に沿った−ｘ軸方向側（振動部の延伸方向に交差する方向）の側面であり、表面２ａから裏面２ｂに向かって幅広部４２５などの中心側に傾斜して設けられている。換言すれば、表面２ａの−ｘ軸方向側の側辺より裏面２ｂの−ｘ軸方向側の側辺の方が内側にあって、それぞれが側面４２５ｂ、４２６ｂ、４４５ｂ、４４６ｂ、４４７ｂ、４４８ｂで繋がれている。

また、側面４２５ｃ、４２６ｃ、４４５ｃ、４４６ｃ、４４７ｃ、４４８ｃは、ｙ軸方向側の側面（振動部の先端の端面）であり、表面２ａから裏面２ｂに向かって幅広部４２５などの中心側に傾斜して設けられている。換言すれば、表面２ａのｙ軸方向側の側辺より裏面２ｂのｙ軸方向側の側辺の方が内側にあって、それぞれの辺が側面４２５ｃ、４２６ｃ、４４５ｃ、４４６ｃ、４４７ｃ、４４８ｃで繋がれている。

そして、幅広部４２５などの表面２ａには、後述する検出腕質量調整膜１４、１５、および質量調整膜１３ｃ、１３ｄ、１３ａ、１３ｂが設けられている。このように、側面４２５ａ、４２５ｂ、４２５ｃ、４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃ、４４５ａ、４４５ｂ、４４５ｃ、４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、４４７ａ、４４７ｂ、４４７ｃ、４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃに、表面２ａから裏面２ｂにかけて内側に傾斜が設けられていることにより次の効果を有する。

上述の構成によれば、幅広部４２５などを表面２ａ側から見た場合、側面４２５ａ、４２５ｂ、４２５ｃ、４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃ、４４５ａ、４４５ｂ、４４５ｃ、４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、４４７ａ、４４７ｂ、４４７ｃ、４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃは陰になって見えない状態になっている。表面２ａに設けられている検出腕質量調整膜１４、１５、および質量調整膜１３ｃ、１３ｄ、１３ａ、１３ｂの形成には、表面２ａ側から蒸着などが行われるため、陰になっている側面４２５ａ、４２５ｂ、４２５ｃ、４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃ、４４５ａ、４４５ｂ、４４５ｃ、４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、４４７ａ、４４７ｂ、４４７ｃ、４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃには、検出腕質量調整膜１４、１５、および質量調整膜１３ｃ、１３ｄ、１３ａ、１３ｂを形成する蒸着金属が殆んど付着しない。したがって、側面４２５ａ、４２５ｂ、４２５ｃ、４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃ、４４５ａ、４４５ｂ、４４５ｃ、４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、４４７ａ、４４７ｂ、４４７ｃ、４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃ毎に付着する蒸着量の削減と、ばらつきとを抑制することができる。

なお、側面４２５ａ、４２５ｂ、４２５ｃ、４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃ、４４５ａ、４４５ｂ、４４５ｃ、４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、４４７ａ、４４７ｂ、４４７ｃ、４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃの表面２ａに対しての傾斜角度αは、９０度未満であれば効果を有するが、蒸着の回り込みを考慮すると８０度以下とすることが望ましい。

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、本実施形態では、基部４１から延出している第１連結腕４３１、第２連結腕４３２から第１駆動振動腕４４１、第２駆動振動腕４４２、第３駆動振動腕４４３、および第４駆動振動腕４４４が延出している構成で説明したが、基部４１と第１連結腕４３１と第２連結腕４３２とを含めて基部とすることも可能である。即ち、基部から第１駆動振動腕、第２駆動振動腕、第３駆動振動腕、および第４駆動振動腕が延出している構成も可能である。

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。

第１梁６１は、第１検出振動腕４２１と第１駆動振動腕４４１との間を通って第１支持部５１と基部４１を連結し、第２梁６２は、第１検出振動腕４２１と第３駆動振動腕４４３との間を通って第１支持部５１と基部４１を連結し、第３梁６３は、第２検出振動腕４２２と第２駆動振動腕４４２との間を通って第２支持部５２と基部４１を連結し、第４梁６４は、第２検出振動腕４２２と第４駆動振動腕４４４との間を通って第２支持部５２と基部４１を連結している。

このような各梁６１、６２、６３、６４は、それぞれ、ｘ軸方向に沿って往復しながらｙ軸方向に沿って延びる蛇行部を有する細長い形状を有しているので、あらゆる方向に弾性を有している。そのため、外部から衝撃が加えられても、各梁６１、６２、６３、６４で衝撃を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。

第１検出振動腕４２１の幅広部４２５、および第２検出振動腕４２２の幅広部４２６には、第１検出振動腕４２１、および第２検出振動腕４２２の固有共振周波数を所望の周波数に合わせ込むための質量調整膜としての検出腕質量調整膜１４、１５が設けられている。検出腕質量調整膜１４、１５（以下、質量調整膜１４、１５と言うこともある）は、幅広部４２５、４２６の先端および両側の側辺に達するように設けられている。

第１駆動振動腕４４１の幅広部４４５には、第１駆動振動腕４４１の先端から基部４１側に間隔をあけて質量調整膜１３ｃが設けられている。同様に、第２駆動振動腕４４２の幅広部４４６には、第２駆動振動腕４４２の先端から基部４１側に間隔をあけて質量調整膜１３ｄが設けられている。同様に、第３駆動振動腕４４３の幅広部４４７には、第３駆動振動腕４４３の先端から基部４１側に間隔をあけて質量調整膜１３ａが設けられている。同様に、第４駆動振動腕４４４の幅広部４４８には、第４駆動振動腕４４４の先端から基部４１側に間隔をあけて質量調整膜１３ｂが設けられている。

なお、本実施形態では、第１駆動振動腕４４１、および第２駆動振動腕４４２と、第３駆動振動腕４４３、および第４駆動振動腕４４４と、の２対の駆動振動腕の先端側に質量調整膜１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄが設けられている構成で説明したが、これに限らない。例えば、第１駆動振動腕４４１、および第２駆動振動腕４４２の内の少なくとも一方と、第３駆動振動腕４４３、および第４駆動振動腕４４４の内の少なくとも一方とに設けられている構成でもよい。

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（図示せず）および駆動接地電極（図示せず）の間に電界が生じると、図３（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。

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軸まわりに角速度ωが加わると、図３（ｂ）に示すような振動が発生する。即ち、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（図示せず）および検出接地電極（図示せず）が検出して角速度ωが求められる。

（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、後述する電子デバイスのように、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。

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、この収納空間内に、ジャイロ素子２が気密的に収納、設置されている。

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。

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。

（ジャイロ素子の製造方法）
次に、本発明に係るジャイロ素子の製造方法の概略について説明する。

先ず、例えば水晶板などの基板を用意する。そして、基板に対してフォトリソグラフィー法などを用いることにより、図２に示す第１、第２、第３、第４駆動振動腕４４１、４４２、４４３、４４４、および第１、第２検出振動腕４２１、４２２などの外形形状を形成し、ジャイロ素子素板を形成する。

次に、ジャイロ素子素板の表面に電極膜を形成する。電極膜は、例えば、水晶との密着性を向上させるためにクロム（Ｃｒ）などの下地金属層を形成し、その表面に金（Ａｕ）層を形成した構成となっている。電極膜の形成は、蒸着法やスパッタリング法などを用いて成膜することができる。

次に、図２に示す、第１、第２検出振動腕４２１、４２２の先端部の幅広部４２５、４２６に検出腕質量調整膜１４、１５を形成し、第１、第２、第３、第４駆動振動腕４４１、４４２、４４３、４４４の先端部の幅広部４４５、４４６、４４７、４４８に質量調整膜１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを形成する。検出腕質量調整膜１４、１５、および質量調整膜１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、例えば、金属マスクなどを介した蒸着法やスパッタリング法などにより、金（Ａｕ）などの金属層を形成し、その層の厚さは、電極膜よりも厚く形成する。

このとき、幅広部４２５などの側面４２５ａ、４２５ｂ、４２５ｃ、４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃ、４４５ａ、４４５ｂ、４４５ｃ、４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、４４７ａ、４４７ｂ、４４７ｃ、４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃに、表面２ａから裏面２ｂにかけて内側に傾斜が設けられていることにより、上述の蒸着法やスパッタリング法などによる金などが、側面４２５ａ、４２５ｂ、４２５ｃ、４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃ、４４５ａ、４４５ｂ、４４５ｃ、４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、４４７ａ、４４７ｂ、４４７ｃ、４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃに付着することを防止できる。

このことについて図４を用いて説明する。図４は、質量調整膜の形成を説明する図であり、（ａ）は従来例を示し、（ｂ）は本実施形態を示す断面図である。

図４（ａ）に示す従来の幅広部１４２５は、表面１００２ａと、裏面１００２ｂと、表面１００２ａと裏面１００２ｂと垂直に繋ぐ側面１００２ｃとを有している。このような構成の表面１００２ａにマスクＭ１を用いて質量調整膜１０１４を形成すると、蒸着される金属の飛散方向が、例えば方向Ｄ１、方向Ｄ２から飛散した場合、方向Ｄ２からの飛散金属が側面１００２ｃに付着してしまい、側面の金属膜１０１５となってしまう。この側面の金属膜１０１５は、本来不要な膜であり、且つ膜の形成コントロールができないため膜厚がばらついてしまう。そして、このようにばらつきを有して形成された金属膜１０１５が錘効果として働き、幅広部１４２５を有する振動腕の質量バランスを崩してしまい、その結果として振動片の出力電圧温度特性の劣化、所謂温度ドリフトを生じてしまうことになる。

これに対し、図４（ｂ）に示す、本実施形態の幅広部４２５は、第１面としての表面２ａと、第２面としての裏面２ｂと、表面２ａと裏面２ｂとを幅広部４２５の中心に向かって傾斜して繋ぐ側面４２５ｃとを有している。このような構成の表面２ａにマスクＭ１を用いて質量調整膜１４を形成すると、蒸着される金属の飛散方向が、例えば方向Ｄ１、方向Ｄ２から飛散した場合、方向Ｄ２からの飛散金属も側面４２５ｃに対峙しないため、側面４２５ｃには付着し難くなる。したがって、質量調整膜１４は幅広部４２５（振動腕）の表面２ａだけに形成されることになり、幅広部４２５（振動腕）の側面４２５ｃに金属が付着すること（蒸着量のばらつき）を防止することができる。また、側面４２５ｃに金属が付着したとしても、その付着量は僅かであり錘効果としての影響を減少させることができる。これにより、幅広部４２５を有する振動腕（振動部）の質量バランスの崩れを防止できるため、振動片の出力電圧温度特性の劣化、所謂温度ドリフトの発生を防止することができる。

次に、第１、第２検出振動腕４２１、４２２の質量調整を行い、第１、第２検出振動腕４２１、４２２の固有共振周波数を所望の周波数に合わせ込む。この質量調整は、離調周波数の調整のために行うものであり、例えば、集束されたレーザー光を照射することによって、第１、第２検出振動腕４２１、４２２に形成された検出腕質量調整膜１４、１５の少なくとも一部を溶融、蒸発させて除去することによって行う。なお、必要であれば、電極膜を溶融、蒸発させて除去することもある。また、検出腕質量調整膜１４、１５の質量を付加することもある。

次に、第１、第２、第３、第４駆動振動腕４４１、４４２、４４３、４４４の質量調整を行い、第１、第２、第３、第４駆動振動腕４４１、４４２、４４３、４４４の固有共振周波数を所望の周波数に合わせ込む、振動腕周波数調整を行う。この質量調整は、第１、第２、第３、第４駆動振動腕４４１、４４２、４４３、４４４の屈曲振動が第１連結腕４３１、第２連結腕４３２を通り第１、第２検出振動腕４２１、４２２へ伝播する、所謂、振動漏れを防止する目的も併せて有している。

振動腕周波数調整は、それぞれの第１、第２、第３、第４駆動振動腕４４１、４４２、４４３、４４４の固有共振周波数を変化させ、それぞれの第１、第２、第３、第４駆動振動腕４４１、４４２、４４３、４４４の固有共振周波数を一致させるように合わせ込む。この振動腕周波数調整（質量調整）は、例えば、集束されたレーザー光を照射することによって、第１、第２、第３、第４駆動振動腕４４１、４４２、４４３、４４４に形成された質量調整膜１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄと電極膜とを溶融、蒸発させ、少なくとも一部を除去することによって行う。また、質量調整膜１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの質量を付加することもある。振動腕周波数調整は、大まかに固有共振周波数を合わせ込む、所謂、粗調整と、微細な質量の合わせ込みによって固有共振周波数を合わせ込む、所謂、微調整と、によって行う。

次に、ジャイロ素子２の電気的特性を検査し、所望の特性を有するジャイロ素子２を選別することによってジャイロ素子２が完成する。

上述した振動片としてのジャイロ素子２の製造方法によれば、側面４２５ａ、４２５ｂ、４２５ｃ、４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃ、４４５ａ、４４５ｂ、４４５ｃ、４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、４４７ａ、４４７ｂ、４４７ｃ、４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃに、上述の蒸着法やスパッタリング法などによる金などの金属が付着していないジャイロ素子２を製造することができる。

なお上述では、素子として所謂ダブルＴ型のジャイロ素子を用いたジャイロセンサーを例に説明したがこれに限らず、振動部に質量調整膜が形成される素子であれば、適用可能である。本発明に係る素子としては、例えば、所謂Ｈ型ジャイロ素子、音叉振動片、ＡＴカット振動片などに適用可能である。

上述した振動片としてのジャイロ素子２、およびジャイロ素子２を用いた振動子１によれば、幅広部４２５など（振動腕）の側面４２５ａ、４２５ｂ、４２５ｃ、４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃ、４４５ａ、４４５ｂ、４４５ｃ、４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、４４７ａ、４４７ｂ、４４７ｃ、４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃに金属が付着すること（蒸着量のばらつき）を防止することができる。また、側面４２５ａ、４２５ｂ、４２５ｃ、４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃ、４４５ａ、４４５ｂ、４４５ｃ、４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、４４７ａ、４４７ｂ、４４７ｃ、４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃに金属が付着したとしても、その付着量は僅かであり錘効果としての影響を減少させることができる。これらにより、幅広部４２５などを有する振動腕の質量バランスの崩れを防止できるため、振動片としてのジャイロ素子２、およびこれを用いた振動子１の出力電圧温度特性の劣化、所謂温度ドリフトの発生を防止することができる。

［電子デバイスの実施形態］
次に、上述のジャイロ素子２を用いた電子デバイスの一例としてのジャイロセンサーについて、図５を用いて説明する。図５はジャイロセンサーの概略を示す正断面図である。

ジャイロセンサー８０は、振動片としてのジャイロ素子２、回路素子としてのＩＣ８４、パッケージとしての収容器８１、蓋体８６を備えている。セラミックなどで形成された収容器８１の底面にはＩＣ８４が配置され、金（Ａｕ）などのワイヤー８５で収容器８１に形成された配線（図示せず）と電気的接続がなされている。ＩＣ８４にはジャイロ素子２を駆動振動させるための駆動回路と、角速度が加わったときにジャイロ素子２に生ずる検出振動を検出する検出回路とを含んでいる。

ジャイロ素子２は、収容器８１に形成された支持台８２に、ジャイロ素子２の支持部５１、５２が導電性接着剤などの固定部材８３を介して接着支持されている。また、支持台８２表面には配線（図示せず）が形成され、ジャイロ素子２の電極と配線間の導通が固定部材８３を介してなされている。この固定部材８３は、弾性のある材料であることが望ましい。弾性を有する固定部材８３としてはシリコーンを基材とする導電性接着剤などが知られている。そして、収容器８１内を真空雰囲気に保持し、収容器８１の上部の開口が蓋体８６にて封止されている。

ジャイロ素子２において、幅広部４２５など（振動腕）の側面４２５ａ、４２５ｂ、４２５ｃ、４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃ、４４５ａ、４４５ｂ、４４５ｃ、４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、４４７ａ、４４７ｂ、４４７ｃ、４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃに金属が付着すること（蒸着量のばらつき）を防止することにより、幅広部４２５などを有する振動腕（振動部）の質量バランスの崩れを防止できるため、出力電圧温度特性の劣化、所謂温度ドリフトの発生を防止することができる。したがって、このジャイロ素子２を用いたジャイロセンサー８０も温度ドリフトが低減された安定した特性を有している。

［電子機器の実施形態］
次いで、本発明の一実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子２、振動片としてのジャイロ素子２を用いた振動子１、あるいは電子デバイスとしてのジャイロセンサー８０を適用した電子機器について、図６〜図８に基づき、詳細に説明する。なお、説明では、振動片としてのジャイロ素子２を用いた振動子１を適用した例を示している。

図６は、本発明の一実施形態に係る振動子１を備える電子機器としてのモバイル型（又はノート型）のパーソナルコンピューターの構成の概略を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、角速度を検出する機能を備えたジャイロ素子２を用いた振動子１が内蔵されている。

図７は、本発明の一実施形態に係る振動子１を備える電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成の概略を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、角速度センサー等として機能するジャイロ素子２を用いた振動子１が内蔵されている。

図８は、本発明の一実施形態に係る振動子１を備える電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成の概略を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチールカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。

デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１００は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤ等を含む受光ユニット１３０４が設けられている。

撮影者が表示部１００に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このデジタルスチールカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、角速度センサー等として機能するジャイロ素子２を用いた振動子１が内蔵されている。

なお、本発明の一実施形態に係る振動子１は、図６のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図７の携帯電話機、図８のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、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、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、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）、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。

［移動体の実施形態］
図９は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１０６には本発明に係るジャイロ素子２を用いた振動子１が搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１０６には、ジャイロ素子２を用いた振動子１を内蔵してタイヤ１０９などを制御する電子制御ユニット１０８が車体１０７に搭載されている。また、振動子１は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。

１…振動子、２…振動片としてのジャイロ素子、２ａ…ジャイロ素子の第１面としての表面、２ｂ…ジャイロ素子の第２面としての裏面、４…振動体、８…導電性固定部材（銀ペースト）、９…容器としてのパッケージ、１０…接続パッド、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ…質量調整膜、１４、１５…質量調整膜としての検出腕質量調整膜（質量調整膜）、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、８０…電子デバイスとしてのジャイロセンサー、９１…ベース、９２…リッド、１０６…移動体としての自動車、４２１…振動部としての第１検出振動腕、４２２…振動部としての第２検出振動腕、４２５、４２６、４４５、４４６、４４７、４４８…幅広部（ハンマーヘッド）、４２５ａ、４２６ａ、４４５ａ、４４６ａ、４４７ａ、４４８ａ、４２５ｂ、４２６ｂ、４４５ｂ、４４６ｂ、４４７ｂ、４４８ｂ…幅広部両側の側面、４２５ｃ、４２６ｃ、４４５ｃ、４４６ｃ、４４７ｃ、４４８ｃ…幅広部の先端の側面、４３１…第１連結腕、４３２…第２連結腕、４４１…振動部としての第１駆動振動腕、４４２…振動部としての第２駆動振動腕、４４３…振動部としての第３駆動振動腕、４４４…振動部としての第４駆動振動腕、７１４…固定部としての検出信号端子、７２４…固定部としての検出接地端子、７３４…固定部としての駆動信号端子、７４４…固定部としての駆動信号端子、９１１…底板、９１２…側壁、１１００…電子機器としてのモバイル型のパーソナルコンピューター、１２００…電子機器としての携帯電話機、１３００…電子機器としてのデジタルスチールカメラ。

Claims (8)

1. 互いに表裏関係にある第１面および第２面と、前記第１面と前記第２面とを繋ぐ側面と、を有する振動部と、
   前記振動部の前記第１面に設けられている質量調整膜と、を備え、
   前記振動部における前記質量調整膜が設けられている部分に対応する前記側面であって、前記振動部の延伸方向と交差する方向に位置する前記側面は、前記第１面から前記第２面に向かって前記振動部の内側に傾斜していることを特徴とする振動片。
2. 前記質量調整膜は、前記振動部の先端を含み設けられており、
   前記振動部における前記質量調整膜が設けられている部分に対応する前記側面であって、前記振動部の延伸方向、および前記振動部の延伸方向と交差する方向に位置する前記側面は、前記第１面から前記第２面に向かって前記振動部の内側に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の振動片。
3. 前記振動部には、前記先端に幅広部が備えられており、
   前記質量調整膜は、前記幅広部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の振動片。
4. 前記質量調整膜の少なくとも一部が除去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. 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と、
   前記振動片が収納されている容器と、
   を備えていることを特徴とする振動子。
6. 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と、
   前記振動片を駆動させる回路素子と、
   を備えていることを特徴とする電子デバイス。
7. 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を備えていることを特徴とする電子機器。
8. 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を備えていることを特徴とする移動体。

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