JP2015087207A - Vibration characteristics detection method, vibration characteristics adjustment method, and vibration element - Google Patents

Vibration characteristics detection method, vibration characteristics adjustment method, and vibration element Download PDF

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啓史 中川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration characteristics detection method capable of more accurately detecting a leakage output while suppressing deterioration of an element, to provide a vibration characteristics adjustment method capable of adjusting the leakage output so as to more accurately cancel out the leakage output, and to provide a vibration element capable of more accurately detecting the leakage output while suppressing the deterioration of the element.SOLUTION: A vibration characteristics detection method includes: a wafer processing step of forming a sensing vibration piece 58 and an imparting vibration piece 59 in the same wafer 9; and a leakage output detection step of applying a voltage to a driving electrode of the imparting vibration piece 59, exciting vibration in a drive mode and detecting vibration in a detection mode in a direction crossing a vibration direction in the drive mode in a detecting electrode. Further, it is preferable that an extension direction of the imparting vibration piece 59 is the same as an extension direction of a driving vibration arm of the sensing vibration piece 58.

Description

本発明は、振動特性検出方法、振動特性調整方法および振動素子に関するものである。   The present invention relates to a vibration characteristic detection method, a vibration characteristic adjustment method, and a vibration element.

振動素子としては、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センサーが知られている。センサーとして、例えば、角速度センサー(振動ジャイロセンサー)が知られている(例えば、特許文献1参照)。   The vibration element is used for, for example, vehicle body control in a vehicle, detection of a vehicle position of a car navigation system, vibration control correction (so-called camera shake correction) of a digital camera, a video camera, etc., and detects physical quantities such as angular velocity and acceleration. Sensors are known. As a sensor, for example, an angular velocity sensor (vibration gyro sensor) is known (see, for example, Patent Document 1).

例えば、特許文献1に記載の振動ジャイロセンサーは、基部と、基部から延出された連結アームと、連結アームの先端部から延出された駆動アームと、基部から延出された検出アームとを備える。このような振動ジャイロセンサーは、駆動アームを屈曲振動させた状態で、所定方向の角速度を受けると、駆動アームにコリオリ力が作用し、それに伴って、検出アームが屈曲振動する。このような検出アームの屈曲振動を検出することにより、角速度を検出することができる。
このような振動ジャイロセンサーの基部や駆動アームは、例えば圧電体材料により形成される。そして、フォトリソグラフィー技術やエッチング技術を用いて圧電体材料を加工することにより、基部や駆動アームを形成する。
For example, a vibration gyro sensor described in Patent Document 1 includes a base, a connecting arm extending from the base, a driving arm extending from the tip of the connecting arm, and a detection arm extending from the base. Prepare. When such a vibration gyro sensor receives an angular velocity in a predetermined direction in a state where the drive arm is bent and vibrated, a Coriolis force acts on the drive arm, and accordingly, the detection arm is bent and vibrated. By detecting such bending vibration of the detection arm, the angular velocity can be detected.
The base and drive arm of such a vibration gyro sensor are formed of, for example, a piezoelectric material. And a base part and a drive arm are formed by processing a piezoelectric material using a photolithographic technique and an etching technique.

ところが、圧電体材料のエッチング異方性や加工プロセスのバラツキ等により、基部や駆動アームの断面形状が矩形状にならず、平行四辺形や菱形、あるいはその他の異形状になってしまうことがある。このような意図しない形状変化が生じると、駆動アームの振動方向が設計値からずれることとなり、いわゆる漏れ出力(振動漏れ)が発生する。この漏れ出力は、角速度を受けていない状態で発生する、駆動アームの駆動モードの振動方向と直交する成分の振動であり、このような漏れ出力は、振動ジャイロセンサーの検出感度を低下させる原因となる。   However, due to the etching anisotropy of piezoelectric materials and variations in processing processes, the cross-sectional shape of the base and drive arm may not be rectangular, but may be parallelograms, rhombuses, or other irregular shapes. . When such an unintended shape change occurs, the vibration direction of the drive arm deviates from the design value, and so-called leakage output (vibration leakage) occurs. This leak output is a vibration of a component orthogonal to the vibration direction of the drive mode of the drive arm that occurs in a state where no angular velocity is received, and such a leak output is a cause of reducing the detection sensitivity of the vibration gyro sensor. Become.

特許文献2には、エッチングの際に、ウエハ(圧電体材料)の表面上に載置されるマスクと裏面上に載置されるマスクとのアライメントずれが、上述した形状変化の原因であることが示唆されている。その上で、特許文献2には、基部と、一対の駆動振動系と、一対の検出振動系とを備える振動子であって、基部上に設けられた、駆動側信号パッド、駆動側接地パッド、検出側信号パッド、および検出側接地パッドを備える振動子が開示されている。この振動子では、基部上に設けられた駆動側信号パッドと検出側接地パッドに電圧信号を印加して駆動振動系を励振するとともに、検出側信号パッドおよび検出側接地パッドに対する各電位を出力信号として取り出す。そして、取り出した検出周波数と駆動周波数との大小関係に基づいて、漏れ出力を検出することが開示されている。
また、検出した漏れ出力に基づいて、駆動振動片の質量を調整し、駆動振動のアンバランスを低減することが開示されている。
In Patent Document 2, an alignment shift between the mask placed on the front surface of the wafer (piezoelectric material) and the mask placed on the back surface at the time of etching is the cause of the shape change described above. Has been suggested. In addition, Patent Document 2 discloses a vibrator including a base, a pair of drive vibration systems, and a pair of detection vibration systems, and includes a drive-side signal pad and a drive-side ground pad provided on the base. , A transducer including a detection-side signal pad and a detection-side ground pad is disclosed. In this vibrator, a voltage signal is applied to the drive side signal pad and the detection side ground pad provided on the base to excite the drive vibration system, and each potential with respect to the detection side signal pad and the detection side ground pad is output as an output signal. Take out as. And it is disclosed that the leak output is detected based on the magnitude relationship between the extracted detection frequency and drive frequency.
Further, it is disclosed that the mass of the drive vibration piece is adjusted based on the detected leak output to reduce the unbalance of the drive vibration.

特開2006−105614号公報JP 2006-105614 A 特開2005−37235号公報JP 2005-37235 A

ところが、特許文献2に記載の振動子において、検出側信号パッドおよび検出側接地パッドに対する各電位を出力信号として取り出すものの、その信号は極めて微弱である。このため、漏れ出力を正確に検出することができず、このため、駆動振動のアンバランスについても十分に低減させることが困難である。
また、出力信号を強くするべく、駆動側信号パッドと検出側接地パッドに印加する電圧信号を大きくした場合、振動片に劣化を生じさせ、振動ジャイロセンサーの機能や性能が低下する懸念がある。
本発明の目的は、素子の劣化を抑えつつ、漏れ出力をより正確に検出可能な振動特性検出方法、漏れ出力をより正確に相殺し得るよう調整可能な振動特性調整方法、および、素子の劣化を抑えつつ、漏れ出力をより正確に検出可能な振動素子を提供することにある。
However, in the vibrator described in Patent Document 2, although each potential with respect to the detection-side signal pad and the detection-side ground pad is extracted as an output signal, the signal is very weak. For this reason, the leak output cannot be accurately detected, and it is difficult to sufficiently reduce the unbalance of the drive vibration.
Further, when the voltage signal applied to the drive side signal pad and the detection side ground pad is increased in order to increase the output signal, there is a concern that the vibration piece is deteriorated and the function and performance of the vibration gyro sensor are lowered.
An object of the present invention is to provide a vibration characteristic detection method capable of more accurately detecting a leak output while suppressing deterioration of the element, a vibration characteristic adjustment method adjustable to cancel the leak output more accurately, and deterioration of the element. It is an object of the present invention to provide a vibration element capable of more accurately detecting a leakage output while suppressing the above-mentioned.

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、以下の適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本発明の振動特性検出方法は、センシング用振動片を有する振動素子の振動特性を検出する方法であって、
前記センシング用振動片と、駆動電圧が印加される駆動用電極と前記駆動電圧の印加に伴う振動により発生する電荷を検出する検出用電極とを備える付加用振動片と、を同一のウエハーに形成する工程と、
前記付加用振動片の前記駆動用電極に電圧を印加して振動を励振し、前記振動の方向に交差する方向の振動を前記検出用電極により検出する工程と、
を有することを特徴とする。
これにより、センシング用振動片とは別の付加用振動片を用いて漏れ出力を検出することができるので、センシング用振動片の素子の劣化を抑えつつ、漏れ出力をより正確に検出することができる。
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 application examples.
[Application Example 1]
The vibration characteristic detection method of the present invention is a method for detecting the vibration characteristic of a vibration element having a sensing resonator element,
Forming on the same wafer the sensing vibrating piece and an additional vibrating piece including a driving electrode to which a driving voltage is applied and a detection electrode for detecting charges generated by the vibration accompanying the application of the driving voltage. And a process of
Applying a voltage to the driving electrode of the additional vibrating piece to excite the vibration, and detecting the vibration in a direction intersecting the direction of the vibration with the detection electrode;
It is characterized by having.
As a result, the leakage output can be detected using an additional vibrating piece different from the sensing vibrating piece, so that the leakage output can be detected more accurately while suppressing deterioration of the element of the sensing vibrating piece. it can.

[適用例2]
本発明の振動特性検出方法では、前記センシング用振動片は、駆動振動する駆動用振動腕を備えており、
前記付加用振動片の延伸方向は、前記駆動用振動腕の延伸方向と同じであることが好ましい。
これにより、駆動用振動腕の製造履歴と、付加用振動片の製造履歴とが、より近くなる。その結果、付加用振動片を励振することにより推定されるセンシング用振動片の漏れ出力の推定確度がより高くなり、駆動用振動腕の漏れ出力をより正確に推定することができる。
[Application Example 2]
In the vibration characteristic detecting method of the present invention, the sensing vibrating piece includes a driving vibrating arm that drives and vibrates,
The extending direction of the additional vibrating piece is preferably the same as the extending direction of the driving vibrating arm.
As a result, the manufacturing history of the driving vibrating arm and the manufacturing history of the additional vibrating piece become closer. As a result, the estimation accuracy of the leakage output of the sensing vibrating piece estimated by exciting the additional vibrating piece becomes higher, and the leakage output of the driving vibrating arm can be estimated more accurately.

[適用例3]
本発明の振動特性検出方法では、前記付加用振動片の前記駆動用電極に対し、前記センシング用振動片の定格電圧より高い電圧を印加することが好ましい。
これにより、駆動モードで振動する付加用振動片の振幅を大きくすることができ、漏れ出力に伴って発生する電荷量も多くなる。その結果、電荷量の絶対値を大きくすることができ、微小な漏れ出力であっても高い感度で正確に検出することができる。
[Application Example 3]
In the vibration characteristic detection method of the present invention, it is preferable that a voltage higher than a rated voltage of the sensing vibrating piece is applied to the driving electrode of the additional vibrating piece.
As a result, the amplitude of the additional vibrating piece that vibrates in the drive mode can be increased, and the amount of charge generated with the leakage output also increases. As a result, the absolute value of the charge amount can be increased, and even a minute leak output can be accurately detected with high sensitivity.

[適用例4]
本発明の振動特性検出方法では、前記付加用振動片は、第1面、前記第1面の反対の面である第2面と、前記第1面と前記第2面とを連結する側面と、を有し、
前記第1面、前記第2面および前記側面にそれぞれ前記駆動用電極が設けられ、前記第1面および前記側面にそれぞれ検出用電極が設けられていることが好ましい。
これにより、付加用振動片の小型化が図られるため、センシング用振動片の製造容易性が高くなる。
[Application Example 4]
In the vibration characteristic detection method of the present invention, the additional vibrating piece includes a first surface, a second surface that is the surface opposite to the first surface, and a side surface that connects the first surface and the second surface. Have
Preferably, the driving electrode is provided on each of the first surface, the second surface, and the side surface, and each of the detection electrodes is provided on the first surface and the side surface.
As a result, the additional vibrating piece can be reduced in size, and the manufacturing ease of the sensing vibrating piece is increased.

[適用例5]
本発明の振動特性検出方法では、複数の前記センシング用振動片と少なくとも1つの前記付加用振動片とを前記ウエハーに形成することが好ましい。
これにより、付加用振動片が占める面積は最小限に抑えられるため、ウエハーにおけるセンシング用振動片の取り数を最大限に確保することができる。
[Application Example 5]
In the vibration characteristic detection method of the present invention, it is preferable that a plurality of the sensing vibrating pieces and at least one additional vibrating piece are formed on the wafer.
As a result, the area occupied by the additional vibrating piece can be minimized, so that the number of sensing vibrating pieces on the wafer can be secured to the maximum.

[適用例6]
本発明の振動特性検出方法では、前記付加用振動片の周波数は、前記センシング用振動片の周波数と異なることが好ましい。
これにより、付加用振動片を振動させたとき、センシング用振動片も励振され、それによって漏れ出力の検出結果にずれが生じてしまうのを防止することができる。
[Application Example 6]
In the vibration characteristic detection method of the present invention, it is preferable that the frequency of the additional vibrating piece is different from the frequency of the sensing vibrating piece.
Accordingly, when the additional vibrating piece is vibrated, the sensing vibrating piece is also excited, thereby preventing a deviation in the detection result of the leak output.

[適用例7]
本発明の振動特性調整方法では、センシング用振動片を有する振動素子の振動特性を調整する方法であって、
前記センシング用振動片と、駆動電圧が印加される駆動用電極と前記駆動電圧の印加に伴う振動により発生する電荷を検出する検出用電極とを備える付加用振動片と、を同一のウエハーに形成する工程と、
前記付加用振動片の前記駆動用電極に電圧を印加して振動を励振し、前記振動の方向に交差する方向の振動を前記検出用電極により検出する工程と、
検出された前記振動に基づき、前記センシング用振動片の振動特性を調整する工程と、
を有することを特徴とする。
これにより、付加用振動片を用いることで、センシング用振動片の素子の劣化を抑えつつ、漏れ出力をより正確に検出することができるので、センシング振動片の漏れ出力をより正確に相殺し得るよう振動素子を調整することができる。
[Application Example 7]
In the vibration characteristic adjustment method of the present invention, the vibration characteristic of the vibration element having a sensing resonator element is adjusted,
Forming on the same wafer the sensing vibrating piece and an additional vibrating piece including a driving electrode to which a driving voltage is applied and a detection electrode for detecting charges generated by the vibration accompanying the application of the driving voltage. And a process of
Applying a voltage to the driving electrode of the additional vibrating piece to excite the vibration, and detecting the vibration in a direction intersecting the direction of the vibration with the detection electrode;
Adjusting a vibration characteristic of the sensing vibrating piece based on the detected vibration;
It is characterized by having.
Accordingly, by using the additional vibrating piece, it is possible to more accurately detect the leakage output while suppressing deterioration of the element of the sensing vibrating piece, so that the leakage output of the sensing vibrating piece can be canceled more accurately. The vibration element can be adjusted.

[適用例8]
本発明の振動特性調整方法では、前記センシング用振動片は、駆動振動する駆動用振動腕と、前記駆動用振動腕に伴って振動する調整用振動腕と、を備えており、
前記調整用振動腕から発生する電荷量を変化させ、前記駆動用振動腕の漏れ出力を減少させることにより、前記センシング用振動片の振動特性を調整することが好ましい。
これにより、振動素子のゼロ点出力をゼロに近づけることができ、より感度の高い振動素子を得ることができる。
[Application Example 8]
In the vibration characteristic adjusting method of the present invention, the sensing vibrating piece includes a driving vibrating arm that drives and vibrates, and an adjusting vibrating arm that vibrates with the driving vibrating arm,
It is preferable to adjust the vibration characteristics of the sensing vibrating piece by changing the amount of charge generated from the adjusting vibrating arm and reducing the leakage output of the driving vibrating arm.
Thereby, the zero point output of the vibration element can be brought close to zero, and a vibration element with higher sensitivity can be obtained.

[適用例9]
本発明の振動素子は、センシング用振動片と、
前記センシング用振動片と一体で形成されている振動片であって、駆動電圧が印加される駆動用電極と前記駆動電圧の印加に伴う振動の方向に交差する方向の振動を検出する検出用電極とを備える付加用振動片と、
を有することを特徴とする。
これにより、素子の劣化を抑えつつ、漏れ出力をより正確に検出可能な振動素子が得られる。
[Application Example 9]
The vibrating element of the present invention includes a sensing vibrating piece,
A vibrating piece formed integrally with the sensing vibrating piece, a driving electrode to which a driving voltage is applied, and a detection electrode that detects vibration in a direction crossing the direction of the vibration accompanying the application of the driving voltage. An additional vibrating piece comprising:
It is characterized by having.
As a result, it is possible to obtain a vibration element that can more accurately detect the leakage output while suppressing deterioration of the element.

本発明の振動素子の実施形態を備えるセンサーデバイスの概略構成を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows schematic structure of a sensor device provided with embodiment of the vibration element of this invention. 図1に示すセンサーデバイスの平面図である。It is a top view of the sensor device shown in FIG. 図1に示すセンサーデバイスに備えられた振動素子を示す平面図である。It is a top view which shows the vibration element with which the sensor device shown in FIG. 1 was equipped. 図4(a)は、図3に示す振動素子の駆動用振動腕の拡大平面図、図4(b)は、図4(a)に示す駆動用振動腕の断面図である。4A is an enlarged plan view of the drive vibration arm of the vibration element shown in FIG. 3, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the drive vibration arm shown in FIG. 4A. 図5(a)は、図3に示す振動素子の検出用振動腕の拡大平面図、図5(b)は、図5(a)に示す検出用振動腕の断面図である。5A is an enlarged plan view of the vibrating arm for detection of the vibrating element shown in FIG. 3, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the vibrating arm for detection shown in FIG. 図6(a)は、図3に示す振動素子の調整用振動腕の拡大平面図、図6(b)は、図6(a)に示す調整用振動腕の断面図である。6A is an enlarged plan view of the adjustment vibration arm of the vibration element shown in FIG. 3, and FIG. 6B is a cross-sectional view of the adjustment vibration arm shown in FIG. 6A. 図3に示す振動素子における検出用電極および調整用電極の接続状態を示す図である。It is a figure which shows the connection state of the electrode for a detection and the electrode for adjustment in the vibration element shown in FIG. 図3に示す振動素子の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the vibration element shown in FIG. 図9(a)は、図5に示す検出用電極の漏れ出力を示す図、図9(b)は、図6および図7に示す調整用電極の出力を示す図である。FIG. 9A is a diagram showing the leakage output of the detection electrode shown in FIG. 5, and FIG. 9B is a diagram showing the output of the adjustment electrode shown in FIGS. 図10(a)は、図3に示す振動素子の付加用振動片の拡大平面図、図10(b)は、図10(a)に示す付加用振動片の断面図である。FIG. 10A is an enlarged plan view of the additional vibrating piece of the vibrating element shown in FIG. 3, and FIG. 10B is a cross-sectional view of the additional vibrating piece shown in FIG. 本発明の振動特性検出方法の実施形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating embodiment of the vibration characteristic detection method of this invention. 本発明の振動特性検出方法の実施形態を説明するための他の図である。It is another figure for demonstrating embodiment of the vibration characteristic detection method of this invention. 本発明の振動素子を備えるモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer including a vibration element of the present invention. 本発明の振動素子を備える携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a mobile telephone (PHS is also included) provided with the vibration element of this invention. 本発明の振動素子を備えるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a digital still camera provided with the vibration element of this invention.

以下、本発明の振動特性検出方法、振動特性調整方法および振動素子について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
<センサーデバイス>
次に、本発明の振動素子の実施形態を備えるセンサーデバイスについて説明する。
図1は、本発明の振動素子の実施形態を備えるセンサーデバイスの概略構成を示す模式的断面図、図2は、図1に示すセンサーデバイスの平面図、図3は、図1に示すセンサーデバイスに備えられた振動素子を示す平面図、図4(a)は、図3に示す振動素子の駆動用振動腕の拡大平面図、図4(b)は、図4(a)に示す駆動用振動腕の断面図、図5(a)は、図3に示す振動素子の検出用振動腕の拡大平面図、図5(b)は、図5(a)に示す検出用振動腕の断面図、図6(a)は、図3に示す振動素子の調整用振動腕の拡大平面図、図6(b)は、図6(a)に示す調整用振動腕の断面図、図7は、図3に示す振動素子における検出用電極および調整用電極の接続状態を示す図、図8は、図3に示す振動素子の動作を説明するための図、図9(a)は、図5に示す検出用電極の漏れ出力を示す図、図9(b)は、図6および図7に示す調整用電極の出力を示す図、図10(a)は、図3に示す振動素子の付加用振動片の拡大平面図、図10(b)は、図10(a)に示す付加用振動片の断面図である。
Hereinafter, a vibration characteristic detection method, a vibration characteristic adjustment method, and a vibration element of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<Sensor device>
Next, a sensor device including an embodiment of the vibration element of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a sensor device including an embodiment of the vibration element of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the sensor device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a sensor device shown in FIG. FIG. 4A is an enlarged plan view of the vibrating arm for driving the vibrating element shown in FIG. 3, and FIG. 4B is the driving element shown in FIG. 4A. 5A is an enlarged plan view of the vibration arm for detection of the vibration element shown in FIG. 3, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the vibration arm for detection shown in FIG. 6 (a) is an enlarged plan view of the adjustment vibrating arm of the vibration element shown in FIG. 3, FIG. 6 (b) is a cross-sectional view of the adjustment vibrating arm shown in FIG. 6 (a), and FIG. FIG. 8 is a diagram showing the connection state of the detection electrode and the adjustment electrode in the vibration element shown in FIG. 3, and FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the vibration element shown in FIG. 9A is a diagram showing the leakage output of the detection electrode shown in FIG. 5, FIG. 9B is a diagram showing the output of the adjustment electrode shown in FIGS. 6 and 7, and FIG. FIG. 10B is an enlarged plan view of the additional vibrating piece of the vibrating element shown in FIG. 3, and FIG. 10B is a cross-sectional view of the additional vibrating piece shown in FIG.

なお、以下では、説明の便宜上、図1〜6、8、10において、互いに直交する3つの軸として、x軸、y軸およびz軸を図示しており、x軸に平行な方向を「x軸方向」、y軸に平行な方向を「y軸方向」、z軸に平行な方向を「z軸方向」という。また、+z軸側を「上」、−z軸側を「下」ともいう。
図1および図2に示すセンサーデバイス1は、物理量として角速度を検出するジャイロセンサーである。
In the following, for convenience of explanation, in FIGS. 1 to 6, 8, and 10, the x axis, the y axis, and the z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other, and a direction parallel to the x axis is represented by “x The direction parallel to the y-axis is referred to as the “y-axis direction”, and the direction parallel to the z-axis is referred to as the “z-axis direction”. The + z axis side is also referred to as “upper” and the −z axis side is also referred to as “lower”.
A sensor device 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a gyro sensor that detects an angular velocity as a physical quantity.

このようなセンサーデバイス1は、例えば、撮像機器の手ぶれ補正や、GPS(Global Positioning System)衛星信号を用いた移動体ナビケーションシステムにおける車両などの姿勢検出、姿勢制御等に用いることができる。
このセンサーデバイス1は、図1および図2に示すように、振動素子2と、ICチップ3と、振動素子2およびICチップ3を収納するパッケージ4と、を有する。
Such a sensor device 1 can be used for, for example, camera shake correction of an imaging device, posture detection of a vehicle or the like in a mobile navigation system using a GPS (Global Positioning System) satellite signal, posture control, and the like.
As shown in FIGS. 1 and 2, the sensor device 1 includes a vibration element 2, an IC chip 3, and a package 4 that houses the vibration element 2 and the IC chip 3.

以下、センサーデバイス1を構成する各部を順次説明する。
[振動素子]
振動素子2は、1つの軸まわりの角速度を検出するジャイロセンサー素子である。
この振動素子2は、図3に示すように、基部21と、1対の駆動用振動腕221、222と、1対の検出用振動腕231、232と、1対の調整用振動腕(振動腕)241、242と、支持部(枠体)25と、4つの連結部261、262、263、264と、駆動用電極群51、52と、検出用電極群53、54と、調整用電極群55、56とを備えるセンシング用振動片58と、支持部25に設けられた付加用振動片59と、を有している。
本実施形態では、センシング用振動片58と付加用振動片59とが、圧電体材料で一体的に形成されている。このような圧電体材料としては、特に限定されないが、水晶を用いるのが好ましい。これにより、振動素子2の特性を優れたものとすることができる。
Hereinafter, each part which comprises the sensor device 1 is demonstrated sequentially.
[Vibration element]
The vibration element 2 is a gyro sensor element that detects an angular velocity around one axis.
As shown in FIG. 3, the vibration element 2 includes a base 21, a pair of drive vibration arms 221, 222, a pair of detection vibration arms 231, 232, and a pair of adjustment vibration arms (vibration). Arm) 241, 242, support portion (frame body) 25, four connecting portions 261, 262, 263, 264, drive electrode groups 51, 52, detection electrode groups 53, 54, and adjustment electrode A sensing vibrating piece 58 including groups 55 and 56 and an additional vibrating piece 59 provided on the support portion 25 are provided.
In the present embodiment, the sensing vibrating piece 58 and the additional vibrating piece 59 are integrally formed of a piezoelectric material. The piezoelectric material is not particularly limited, but it is preferable to use quartz. Thereby, the characteristic of the vibration element 2 can be made excellent.

水晶は、互いに直交するX軸(電気軸)、Y軸(機械軸)およびZ軸(光学軸)を有する。基部21、1対の駆動用振動腕221、222、1対の検出用振動腕231、232、1対の調整用振動腕241、242、支持部25および4つの連結部261、262、263、264は、例えば、Z軸が厚さ方向に存在するとともにX軸およびY軸に平行な板面を有する水晶で構成された基板をエッチング加工することにより形成することができる。かかる基板の厚さは、振動素子2の発振周波数(共振周波数)、外形サイズ、加工性等に応じて適宜設定される。なお、以下では、基部21、1対の駆動用振動腕221、222、1対の検出用振動腕231、232、1対の調整用振動腕241、242、支持部25および4つの連結部261、262、263、264が水晶で一体的に構成されている場合を例に説明する。   The quartz crystal has an X axis (electric axis), a Y axis (mechanical axis), and a Z axis (optical axis) that are orthogonal to each other. A base 21, a pair of drive vibration arms 221, 222, a pair of detection vibration arms 231, 232, a pair of adjustment vibration arms 241, 242, a support part 25 and four connection parts 261, 262, 263, H.264 can be formed, for example, by etching a substrate made of quartz having a Z-axis in the thickness direction and a plate surface parallel to the X-axis and the Y-axis. The thickness of the substrate is appropriately set according to the oscillation frequency (resonance frequency), outer size, workability, and the like of the vibration element 2. In the following description, the base 21, the pair of drive vibration arms 221 and 222, the pair of detection vibration arms 231 and 232, the pair of adjustment vibration arms 241 and 242, the support portion 25, and the four connection portions 261. , 262, 263, and 264 will be described as an example of a single unit made of quartz.

((センシング用振動片))
センシング用振動片58は、上述したように、基部21と、1対の駆動用振動腕221、222と、1対の検出用振動腕231、232と、1対の調整用振動腕(振動腕)241、242と、支持部(枠体)25と、4つの連結部261、262、263、264と、駆動用電極群51、52と、検出用電極群53、54と、調整用電極群55、56とを備えている。
((Vibration piece for sensing))
As described above, the sensing vibrating piece 58 includes the base 21, the pair of driving vibrating arms 221, 222, the pair of detecting vibrating arms 231, 232, and the pair of adjusting vibrating arms (vibrating arms). ) 241, 242, support portion (frame body) 25, four connecting portions 261, 262, 263, 264, driving electrode groups 51, 52, detection electrode groups 53, 54, and adjustment electrode group 55, 56.

このうち基部21は、4つの連結部261、262、263、264を介して支持部25に支持されている。4つの連結部261、262、263、264は、それぞれ、長尺形状をなし、一端が基部21に連結され、他端が支持部25に連結されている。
駆動用振動腕221、222は、それぞれ、基部21からy軸方向(+y方向)に延出している。また、駆動用振動腕221、222は、それぞれ、水晶のY軸に沿って延在している。さらに、駆動用振動腕221、222の横断面は、それぞれ、x軸に平行な1対の辺とz軸に平行な1対の辺とで構成された矩形をなしている。
そして、駆動用振動腕221には、駆動用電極群51が設けられ、同様に、駆動用振動腕222には、駆動用電極群52が設けられている。
Of these, the base portion 21 is supported by the support portion 25 via four connecting portions 261, 262, 263, and 264. Each of the four connecting portions 261, 262, 263, and 264 has an elongated shape, one end is connected to the base portion 21, and the other end is connected to the support portion 25.
The driving vibrating arms 221 and 222 respectively extend from the base portion 21 in the y-axis direction (+ y direction). Further, the driving vibrating arms 221 and 222 each extend along the Y axis of the crystal. Further, the cross sections of the drive vibrating arms 221 and 222 each have a rectangular shape composed of a pair of sides parallel to the x axis and a pair of sides parallel to the z axis.
The driving vibrating arm 221 is provided with a driving electrode group 51, and similarly, the driving vibrating arm 222 is provided with a driving electrode group 52.

以下、駆動用電極群51について代表的に説明する。なお、駆動用電極群52については、駆動用電極群51と同様であるため、その説明を省略する。
駆動用電極群51は、図4(a)、(b)に示すように、駆動用振動腕221の上面に設けられた駆動用電極511と、駆動用振動腕221の下面に設けられた駆動用電極512と、駆動用振動腕221の一方(図4中の左側)の側面に設けられた駆動用電極513と、駆動用振動腕221の他方(図4中の右側)の側面に設けられた駆動用電極514とで構成されている。
Hereinafter, the drive electrode group 51 will be described representatively. Note that the drive electrode group 52 is the same as the drive electrode group 51, and thus the description thereof is omitted.
As shown in FIGS. 4A and 4B, the driving electrode group 51 includes a driving electrode 511 provided on the upper surface of the driving vibrating arm 221 and a driving provided on the lower surface of the driving vibrating arm 221. 4 and the driving electrode 513 provided on the side surface of one of the driving vibration arms 221 (left side in FIG. 4) and the other side surface (right side in FIG. 4) of the driving vibration arm 221. Drive electrode 514.

駆動用電極511および駆動用電極512は、互いに同電位となるように、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されている。また、駆動用電極513および駆動用電極514は、互いに同電位となるように、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されている。このような駆動用電極511、512は、図示しない配線を介して、図3に示す支持部25に設けられた端子57aに電気的に接続されている。また、駆動用電極513、514は、図示しない配線を介して、図3に示す支持部25に設けられた端子57bに電気的に接続されている。   The drive electrode 511 and the drive electrode 512 are electrically connected to each other via a wiring (not shown) so as to have the same potential. Further, the drive electrode 513 and the drive electrode 514 are electrically connected to each other via a wiring (not shown) so as to have the same potential. Such driving electrodes 511 and 512 are electrically connected to terminals 57a provided on the support portion 25 shown in FIG. Further, the driving electrodes 513 and 514 are electrically connected to a terminal 57b provided on the support portion 25 shown in FIG.

検出用振動腕231、232は、それぞれ、基部21からy軸方向(−y方向)に延出している。また、検出用振動腕231、232は、それぞれ、水晶のY軸に沿って延在している。さらに、検出用振動腕231、232の横断面は、それぞれ、x軸に平行な1対の辺とz軸に平行な1対の辺とで構成された矩形をなしている。
このような検出用振動腕231、232は、それぞれ、駆動用振動腕221、222に加えられた物理量に応じて振動するものである。
The detection vibrating arms 231 and 232 respectively extend from the base portion 21 in the y-axis direction (−y direction). The detection vibrating arms 231 and 232 extend along the Y axis of the crystal. Further, the cross-sections of the detection vibrating arms 231 and 232 each have a rectangular shape composed of a pair of sides parallel to the x axis and a pair of sides parallel to the z axis.
Such detection vibrating arms 231 and 232 vibrate in accordance with physical quantities applied to the driving vibrating arms 221 and 222, respectively.

そして、検出用振動腕231には、検出用電極群53が設けられ、同様に、検出用振動腕232には、検出用電極群54が設けられている。このように駆動用振動腕221、222とは別体として設けられた検出用振動腕231、232に検出用電極群53、54を設けることにより、検出用電極群53、54の検出用電極の電極面積(電極として機能する部分の面積)を大きくすることができる。そのため、振動素子2の検出感度を向上させることができる。ここで、検出用振動腕231および検出用電極群53は、検出部を構成する。同様に、検出用振動腕232および検出用電極群54は、検出部を構成する。   The detection vibrating arm 231 is provided with a detection electrode group 53. Similarly, the detection vibrating arm 232 is provided with a detection electrode group 54. In this way, by providing the detection electrode groups 53 and 54 on the detection vibration arms 231 and 232 provided separately from the drive vibration arms 221 and 222, the detection electrode groups 53 and 54 have the detection electrode groups. The electrode area (area of the portion functioning as an electrode) can be increased. Therefore, the detection sensitivity of the vibration element 2 can be improved. Here, the detection vibrating arm 231 and the detection electrode group 53 constitute a detection unit. Similarly, the detection vibrating arm 232 and the detection electrode group 54 constitute a detection unit.

以下、検出用電極群53について代表的に説明する。なお、検出用電極群54については、検出用電極群53と同様であるため、その説明を省略する。
検出用電極群53は、図5(a)、(b)に示すように、検出用振動腕231の上面に設けられた検出用電極531、532と、検出用振動腕231の下面に設けられた検出用電極533、534とで構成されている。ここで、検出用電極531、533は、それぞれ、検出用振動腕231の幅方向での一方側(図5中の左側)に設けられ、また、検出用電極532、534は、それぞれ、検出用振動腕231の幅方向での他方側(図5中の右側)に設けられている。
Hereinafter, the detection electrode group 53 will be described representatively. Note that the detection electrode group 54 is the same as the detection electrode group 53, and thus the description thereof is omitted.
As shown in FIGS. 5A and 5B, the detection electrode group 53 is provided on the detection electrodes 531 and 532 provided on the upper surface of the detection vibration arm 231 and on the lower surface of the detection vibration arm 231. And detection electrodes 533 and 534. Here, the detection electrodes 531 and 533 are provided on one side (left side in FIG. 5) in the width direction of the detection vibrating arm 231, and the detection electrodes 532 and 534 are respectively used for detection. The vibrating arm 231 is provided on the other side in the width direction (right side in FIG. 5).

検出用電極531および検出用電極534は、互いに同電位となるように、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されている。また、検出用電極532および検出用電極533は、互いに同電位となるように、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されている。ここで、検出用電極531、534および検出用電極532、533は、対をなす。   The detection electrode 531 and the detection electrode 534 are electrically connected to each other via a wiring (not shown) so as to have the same potential. Further, the detection electrode 532 and the detection electrode 533 are electrically connected to each other via a wiring (not shown) so as to have the same potential. Here, the detection electrodes 531 and 534 and the detection electrodes 532 and 533 form a pair.

このような検出用電極531、534は、図示しない配線を介して、図3に示す支持部25に設けられた端子57cに電気的に接続されている。また、検出用電極532、533は、図示しない配線を介して、図3に示す支持部25に設けられた端子57eに電気的に接続されている。なお、検出用電極群54は、図示しない配線を介して、図3に示す支持部25に設けられた端子57d、57fに電気的に接続されている。   Such detection electrodes 531 and 534 are electrically connected to a terminal 57c provided on the support portion 25 shown in FIG. Further, the detection electrodes 532 and 533 are electrically connected to a terminal 57e provided on the support portion 25 shown in FIG. The detection electrode group 54 is electrically connected to terminals 57d and 57f provided on the support portion 25 shown in FIG. 3 via a wiring (not shown).

調整用振動腕241、242は、それぞれ、基部21からy軸方向に延出している。また、調整用振動腕241、242は、それぞれ、水晶のY軸に沿って延在している。さらに、調整用振動腕241、242の横断面は、それぞれ、x軸に平行な1対の辺とz軸に平行な1対の辺とで構成された矩形をなしている。調整用振動腕241、242はそれぞれ矩形であり、表面(第1面)、裏面(第2面)、および表面と裏面を連結する側面を有する。   The adjusting vibrating arms 241 and 242 respectively extend from the base portion 21 in the y-axis direction. The adjustment vibrating arms 241 and 242 extend along the Y-axis of the crystal. Further, the cross sections of the adjustment vibrating arms 241 and 242 each have a rectangular shape composed of a pair of sides parallel to the x axis and a pair of sides parallel to the z axis. The adjustment vibrating arms 241 and 242 are each rectangular and have a front surface (first surface), a back surface (second surface), and a side surface that connects the front surface and the back surface.

このような調整用振動腕241、242は、前述した駆動用振動腕221、222に対して平行となるように設けられている。すなわち、駆動用振動腕221、222および調整用振動腕241、242は、互いに平行な方向に延在している。これにより、駆動用振動腕221、222および調整用振動腕241、242等を水晶で構成した場合、駆動用振動腕221、222および調整用振動腕241、242をそれぞれ水晶のY軸に沿って延在するように構成し、駆動用振動腕221、222を効率的に振動させるとともに、簡単な構成で後述する調整用電極551〜554に電荷を生じさせることができる。
そして、調整用振動腕241には、調整用電極群55が設けられ、同様に、調整用振動腕242には、調整用電極群56が設けられている。
Such adjustment vibrating arms 241 and 242 are provided so as to be parallel to the driving vibrating arms 221 and 222 described above. That is, the driving vibrating arms 221 and 222 and the adjusting vibrating arms 241 and 242 extend in directions parallel to each other. As a result, when the driving vibrating arms 221 and 222 and the adjusting vibrating arms 241 and 242 are made of crystal, the driving vibrating arms 221 and 222 and the adjusting vibrating arms 241 and 242 are each along the Y axis of the crystal. The driving vibrating arms 221 and 222 are configured to extend so as to efficiently vibrate, and charges can be generated in the adjustment electrodes 551 to 554 described later with a simple configuration.
The adjustment vibrating arm 241 is provided with an adjustment electrode group 55. Similarly, the adjustment vibrating arm 242 is provided with an adjustment electrode group 56.

以下、調整用電極群55について代表的に説明する。なお、調整用電極群56については、調整用電極群55と同様であるため、その説明を省略する。
調整用電極群55は、図6(a)、(b)に示すように、調整用振動腕241の上面に設けられた調整用電極551と、調整用振動腕241の下面に設けられた調整用電極552と、調整用振動腕241の一方(図6中の左側)の側面に設けられた調整用電極(側面電極)553と、調整用振動腕241の他方(図6中の右側)の側面に設けられた調整用電極(側面電極)554とで構成されている。
Hereinafter, the adjustment electrode group 55 will be described representatively. The adjustment electrode group 56 is the same as the adjustment electrode group 55, and therefore the description thereof is omitted.
As shown in FIGS. 6A and 6B, the adjustment electrode group 55 includes an adjustment electrode 551 provided on the upper surface of the adjustment vibrating arm 241 and an adjustment provided on the lower surface of the adjustment vibration arm 241. The adjustment electrode (side electrode) 553 provided on the side surface of one of the adjustment electrode 552, the adjustment vibration arm 241 (left side in FIG. 6), and the other (right side in FIG. 6) of the adjustment vibration arm 241. It is comprised with the electrode for adjustment (side electrode) 554 provided in the side surface.

調整用電極551および調整用電極552は、平面視したときに、互いに重なるように形成されている。すなわち、調整用電極551および調整用電極552は、平面視したときに、互いの外形が一致するように形成されている。
調整用電極551および調整用電極552は、互いに同電位となるように、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されている。また、調整用電極553および調整用電極554は、互いに同電位となるように電気的に接続されている。ここで、調整用電極551、552および調整用電極553、554は、対をなす。
The adjustment electrode 551 and the adjustment electrode 552 are formed so as to overlap each other when seen in a plan view. That is, the adjustment electrode 551 and the adjustment electrode 552 are formed so that their external shapes match when viewed in plan.
The adjustment electrode 551 and the adjustment electrode 552 are electrically connected to each other through a wiring (not shown) so as to have the same potential. Further, the adjustment electrode 553 and the adjustment electrode 554 are electrically connected so as to have the same potential. Here, the adjustment electrodes 551 and 552 and the adjustment electrodes 553 and 554 form a pair.

このような調整用電極551、552は、図示しない配線を介して、前述した検出用電極532、533とともに、図3に示す支持部25に設けられた端子57eに電気的に接続されている。また、調整用電極553、554は、図示しない配線を介して、前述した検出用電極531、534とともに、図3に示す支持部25に設けられた端子57cに電気的に接続されている。なお、調整用電極群56は、図示しない配線を介して、検出用電極群54とともに、図3に示す支持部25に設けられた端子57d、57fに電気的に接続されている。   Such adjustment electrodes 551 and 552 are electrically connected to the terminals 57e provided on the support portion 25 shown in FIG. 3 together with the detection electrodes 532 and 533 described above via a wiring (not shown). Further, the adjustment electrodes 553 and 554 are electrically connected to the terminals 57c provided on the support portion 25 shown in FIG. 3 together with the detection electrodes 531 and 534 described above via wirings not shown. The adjustment electrode group 56 is electrically connected to terminals 57d and 57f provided on the support portion 25 shown in FIG. 3 together with the detection electrode group 54 via a wiring (not shown).

このような調整用電極551〜554を有する振動素子2では、図7に示すように、検出用電極531、534および検出用電極532、533に発生する電荷量に、調整用電極551、552および調整用電極553、554に発生する電荷量を加算したものをセンサー出力(以下、単に「センサー出力」ともいう)として端子57c、57eから出力することができる。   In the vibration element 2 having such adjustment electrodes 551 to 554, as shown in FIG. 7, the adjustment electrodes 551, 552 and the charge amounts generated in the detection electrodes 531 and 534 and the detection electrodes 532 and 533 are reduced. A sum of charges generated in the adjustment electrodes 553 and 554 can be output from the terminals 57c and 57e as a sensor output (hereinafter also simply referred to as “sensor output”).

ここで、調整用電極551、552および調整用電極553、554に発生する電荷は、検出用電極531、534および検出用電極532、533に発生する電荷とは逆極性であるため、検出用電極531、534および検出用電極532、533に発生する電荷の少なくとも一部を相殺する。
このような調整用電極551、552では、その一部を除去することにより、センサー出力の調整を行うことが可能である。すなわち、調整用電極551、552の一部を除去することにより、調整用電極551、552と調整用電極553、554との間の電荷量を少なくし、センサー出力を調整することができる。例えば、振動素子2に物理量が加えられていない状態でのセンサー出力(以下、「ゼロ点出力」ともいう)がゼロとなるように、センサー出力を調整(補正)することができる。これにより、感度の高い振動素子2が得られる。
Here, since the charges generated in the adjustment electrodes 551 and 552 and the adjustment electrodes 553 and 554 are opposite in polarity to the charges generated in the detection electrodes 531 and 534 and the detection electrodes 532 and 533, the detection electrodes 531 and 534 and the detection electrodes 532 and 533 cancel at least a part of the electric charges.
In such adjustment electrodes 551 and 552, it is possible to adjust the sensor output by removing a part thereof. That is, by removing a part of the adjustment electrodes 551 and 552, the amount of charge between the adjustment electrodes 551 and 552 and the adjustment electrodes 553 and 554 can be reduced, and the sensor output can be adjusted. For example, the sensor output can be adjusted (corrected) so that the sensor output (hereinafter also referred to as “zero point output”) in a state where no physical quantity is applied to the vibration element 2 becomes zero. Thereby, the vibration element 2 with high sensitivity is obtained.

このように構成された振動素子2では、端子57aと端子57bとの間に駆動信号が印加されることにより、図8に示すように、駆動用振動腕221と駆動用振動腕222とが互いに接近・離間するように屈曲振動(駆動振動)する。すなわち、駆動用振動腕221が図8に示す矢印A1の方向に屈曲するとともに駆動用振動腕222が図8に示す矢印A2の方向に屈曲する状態と、駆動用振動腕221が図8に示す矢印B1の方向に屈曲するとともに駆動用振動腕222が図8に示す矢印B2の方向に屈曲する状態とを交互に繰り返す。   In the vibration element 2 configured as described above, when a drive signal is applied between the terminal 57a and the terminal 57b, the drive vibration arm 221 and the drive vibration arm 222 are mutually connected as shown in FIG. Bending vibration (drive vibration) so as to approach and separate. That is, the driving vibration arm 221 is bent in the direction of the arrow A1 shown in FIG. 8 and the driving vibration arm 222 is bent in the direction of the arrow A2 shown in FIG. 8, and the driving vibration arm 221 is shown in FIG. The state in which the drive vibrating arm 222 is bent in the direction of the arrow B2 shown in FIG.

このように駆動用振動腕221、222を駆動振動させた状態で、振動素子2にy軸まわりの角速度ωが加わると、駆動用振動腕221、222は、コリオリ力により、z軸方向に互いに反対側に屈曲振動する。これに伴い、検出用振動腕231、232は、z軸方向に互いに反対側に屈曲振動(検出振動)する。すなわち、検出用振動腕231が図8に示す矢印C1の方向に屈曲するとともに検出用振動腕232が図8に示す矢印C2の方向に屈曲する状態と、検出用振動腕231が図8に示す矢印D1の方向に屈曲するとともに検出用振動腕232が図8に示す矢印D2の方向に屈曲する状態とを交互に繰り返す。
このような検出用振動腕231、232の検出振動により検出用電極群53、54に生じた電荷を検出することにより、振動素子2に加わった角速度ωを求めることができる。
If the angular velocity ω about the y-axis is applied to the vibrating element 2 with the driving vibrating arms 221 and 222 being driven in this way, the driving vibrating arms 221 and 222 are mutually moved in the z-axis direction by Coriolis force. Bend and vibrate on the opposite side. Along with this, the detection vibrating arms 231 and 232 undergo bending vibration (detection vibration) on the opposite sides in the z-axis direction. That is, the detection vibrating arm 231 is bent in the direction of the arrow C1 shown in FIG. 8, the detection vibrating arm 232 is bent in the direction of the arrow C2 shown in FIG. 8, and the detection vibrating arm 231 is shown in FIG. The state in which the detection vibrating arm 232 is bent in the direction of the arrow D2 shown in FIG. 8 is alternately repeated while bending in the direction of the arrow D1.
The angular velocity ω applied to the vibration element 2 can be obtained by detecting the charges generated in the detection electrode groups 53 and 54 by the detection vibration of the detection vibration arms 231 and 232.

このとき、調整用振動腕241、242も駆動用振動腕221、222の駆動振動に伴って互いに接近・離間する方向に屈曲振動するよう励振される。これにより、調整用電極551、552および調整用電極553、554に電荷が発生するので、この電荷量を調整することにより、検出用電極531、534および検出用電極532、533に発生する電荷の少なくとも一部を相殺することができる。   At this time, the adjustment vibrating arms 241 and 242 are also excited to bend and vibrate in directions toward and away from each other with the driving vibration of the driving vibrating arms 221 and 222. As a result, charges are generated in the adjustment electrodes 551 and 552 and the adjustment electrodes 553 and 554. By adjusting the amount of charge, the charges generated in the detection electrodes 531 and 534 and the detection electrodes 532 and 533 are reduced. At least a portion can be offset.

かかる振動素子2では、仮に、製造時のバラツキによって駆動用振動腕221、222の横断面形状が設計通りにならなかった場合、振動素子2に物理量を加えていないにもかかわらず、駆動用振動腕221、222を通電により振動させると、図9(a)に示すように、検出用電極531、534と検出用電極532、533との間に漏れ出力Sとなる電荷が生じてしまう。   In such a vibration element 2, if the cross-sectional shape of the driving vibration arms 221 and 222 does not become as designed due to variations in manufacturing, the vibration for driving is performed even though no physical quantity is added to the vibration element 2. When the arms 221 and 222 are vibrated by energization, as shown in FIG. 9A, electric charge that becomes a leakage output S is generated between the detection electrodes 531 and 534 and the detection electrodes 532 and 533.

また、振動素子2では、振動素子2に物理量が加えられているか否かにかかわらず駆動用振動腕221、222を通電により振動させた状態において、図9(b)に示すように、調整用電極551、552と調整用電極553、554との間に調整用出力Tとなる電荷が生じる。
漏れ出力Sおよび調整用出力Tは互いに逆極性であるため、調整用出力Tの絶対値を漏れ出力Sの絶対値と等しくすることにより、振動素子2のゼロ点出力をゼロにすることができる。
Further, in the vibration element 2, as shown in FIG. 9B, the adjustment is performed in the state where the drive vibration arms 221 and 222 are vibrated by energization regardless of whether or not a physical quantity is applied to the vibration element 2. Electric charges serving as an adjustment output T are generated between the electrodes 551 and 552 and the adjustment electrodes 553 and 554.
Since the leakage output S and the adjustment output T have opposite polarities, the zero point output of the vibration element 2 can be made zero by making the absolute value of the adjustment output T equal to the absolute value of the leakage output S. .

これに対し、前述したように、調整用電極551、552の一部を除去することにより、センサー出力を調整することができるが、このとき、漏れ出力Sの絶対値を正確に見積もることができなければ、当然、振動素子2のゼロ点出力をゼロにすることができない。そこで、本発明では、後述する付加用振動片59を備えることにより、この漏れ出力Sを正確に見積もることを可能にしている。   On the other hand, as described above, the sensor output can be adjusted by removing a part of the adjustment electrodes 551 and 552. At this time, the absolute value of the leakage output S can be accurately estimated. Without this, naturally, the zero point output of the vibration element 2 cannot be made zero. Therefore, in the present invention, the leakage output S can be accurately estimated by providing the additional vibrating piece 59 described later.

((付加用振動片))
支持部25の内側には、付加用振動片59が設けられている。
付加用振動片59は、支持部25からy軸方向の(−y方向)に延出している。また、付加用振動片59の横断面は、x軸に平行な1対の辺とz軸に平行な一対の辺とで構成された矩形をなしている。すなわち、表面(第1面)と、裏面(第2面)と、表面と裏面とを連結する側面と、を有する。
そして、付加用振動片59には、駆動用電極591、592、593と、検出用電極594、595とが設けられている。
((Additional vibrating piece))
An additional vibrating piece 59 is provided inside the support portion 25.
The additional vibrating piece 59 extends from the support portion 25 in the y-axis direction (−y direction). Further, the cross section of the additional vibrating piece 59 has a rectangular shape composed of a pair of sides parallel to the x axis and a pair of sides parallel to the z axis. That is, it has a front surface (first surface), a back surface (second surface), and a side surface connecting the front surface and the back surface.
The additional vibrating piece 59 is provided with drive electrodes 591, 592, and 593 and detection electrodes 594 and 595.

より具体的には、図10(a)、(b)に示すように、付加用振動片59の表面には駆動用電極591および検出用電極594が設けられており、付加用振動片59の裏面には駆動用電極592が設けられており、付加用振動片59の一方(図9中の左側)の側面には駆動用電極593が設けられており、付加用振動片59の他方(図9中の右側)の側面には検出用電極595が設けられている。このような構成の付加用振動片59によれば、小型化が図られるため、振動素子2の小型化に寄与することができる。付加用振動片59が占める面積を最小限に抑え、振動素子2(センシング用振動片58)の製造容易性が高くなる。   More specifically, as shown in FIGS. 10A and 10B, a driving electrode 591 and a detection electrode 594 are provided on the surface of the additional vibrating piece 59. A driving electrode 592 is provided on the back surface, and a driving electrode 593 is provided on the side surface of one of the additional vibrating pieces 59 (left side in FIG. 9). 9 is provided with a detection electrode 595 on the side surface. According to the additional vibrating piece 59 having such a configuration, the size can be reduced, which contributes to the size reduction of the vibration element 2. The area occupied by the additional vibrating piece 59 is minimized, and the ease of manufacturing the vibrating element 2 (sensing vibrating piece 58) is increased.

駆動用電極591は、図示しない配線を介して、図3に示す支持部25に設けられた端子57gに電気的に接続されている。また、駆動用電極592は、図示しない配線を介して、図3に示す支持部25に設けられた端子57hに電気的に接続されている。
また、駆動用電極593および検出用電極594は、図示しない配線を介して電気的に接地されている。
さらに、検出用電極595は、図示しない配線を介して、図3に示す支持部25に設けられた端子57iに電気的に接続されている。
The drive electrode 591 is electrically connected to a terminal 57g provided on the support portion 25 shown in FIG. 3 via a wiring (not shown). The driving electrode 592 is electrically connected to a terminal 57h provided on the support portion 25 shown in FIG.
Further, the drive electrode 593 and the detection electrode 594 are electrically grounded via a wiring (not shown).
Further, the detection electrode 595 is electrically connected to a terminal 57i provided on the support portion 25 shown in FIG. 3 via a wiring (not shown).

このような付加用振動片59は、前述したように、センシング用振動片58とともに一体的に形成されている。また、前述したように、センシング用振動片58と付加用振動片59とは、例えば水晶で構成された基板をエッチング加工することにより形成される。したがって、付加用振動片59は、センシング用振動片58と同じ製造履歴を有しているといえる。このため、前述したように、例えば製造時のバラツキにより駆動用振動腕221、222の横断面形状が設計通りになっていない場合、同じ製造履歴を有する付加用振動片59についても、駆動用振動腕221、222と同様、やはり、横断面形状が設計から外れる可能性が高い。そして、駆動用振動腕221、222の横断面形状と付加用振動片59の横断面形状とは、設計形状に対して同じ傾向の外れ方を示すと考えられる。このため、駆動用振動腕221、222を通電により振動させた状態において、漏れ出力に伴って検出用電極531、534と検出用電極532、533との間に生じる電荷と、付加用振動片59を通電により振動させた状態において、漏れ出力に伴って検出される電荷とは、比例等の相関関係を有する。したがって、この相関関係を利用すれば、駆動用振動腕221、222ではなく、付加用振動片59を励振し漏れ出力を検出することにより、駆動用振動腕221、222の漏れ出力(振動特性)を推定することができる。   Such an additional vibrating piece 59 is integrally formed with the sensing vibrating piece 58 as described above. Further, as described above, the sensing vibrating piece 58 and the additional vibrating piece 59 are formed by etching a substrate made of, for example, quartz. Therefore, it can be said that the additional vibrating piece 59 has the same manufacturing history as the sensing vibrating piece 58. For this reason, as described above, for example, if the cross-sectional shape of the drive vibrating arms 221 and 222 is not as designed due to variations in manufacturing, the additional vibration piece 59 having the same manufacturing history is also used for the drive vibration. Like the arms 221 and 222, the cross-sectional shape is likely to be out of design. And it is thought that the cross-sectional shape of the drive vibrating arms 221 and 222 and the cross-sectional shape of the additional vibrating piece 59 show the same tendency deviating from the design shape. For this reason, in the state in which the driving vibrating arms 221 and 222 are vibrated by energization, the electric charges generated between the detection electrodes 531 and 534 and the detection electrodes 532 and 533 due to the leakage output, and the additional vibrating piece 59 In the state in which the current is vibrated by energization, the charge detected with the leak output has a correlation such as proportionality. Therefore, if this correlation is utilized, the leakage output (vibration characteristics) of the driving vibrating arms 221 and 222 is detected by exciting the additional vibrating piece 59 instead of the driving vibrating arms 221 and 222 and detecting the leakage output. Can be estimated.

また、このような付加用振動片59は、センシング用振動片58の駆動用振動腕221、222に比べて、定格を超えるような大きな振幅で励振することが許容される。すなわち、仮にセンシング用振動片58を定格の振幅より大きな振幅で励振した場合、センシング用振動片58に大きな歪みが生じて圧電体が劣化するおそれがあるのに対し、付加用振動片59は、センシング用振動片58と物理的に離れた位置に設けられているため、付加用振動片59を大きな振幅で励振したとしても、センシング用振動片58にはその影響がほとんど及ばないと考えられる。そして、この付加用振動片59は、センシング用振動片58の動作には影響を及ぼさないため、仮に付加用振動片59の圧電体が劣化したとしても、製品化後の振動素子2には影響がない。したがって、付加用振動片59を大きな振幅で励振し、漏れ出力に伴って検出される電荷量を大きくすることにより、検出電流のS/N比が向上し、センシング用振動片58の漏れ出力をより正確に推定することができる。   Further, the additional vibrating piece 59 is allowed to be excited with a large amplitude exceeding the rating as compared with the driving vibrating arms 221 and 222 of the sensing vibrating piece 58. That is, if the sensing vibration piece 58 is excited with an amplitude larger than the rated amplitude, the sensing vibration piece 58 may be greatly distorted and the piezoelectric body may be deteriorated. Since it is provided at a position physically separated from the sensing vibrating piece 58, even if the additional vibrating piece 59 is excited with a large amplitude, it is considered that the sensing vibrating piece 58 is hardly affected. Since the additional vibrating piece 59 does not affect the operation of the sensing vibrating piece 58, even if the piezoelectric body of the additional vibrating piece 59 deteriorates, it does not affect the vibration element 2 after commercialization. There is no. Therefore, by exciting the additional vibrating piece 59 with a large amplitude and increasing the amount of charge detected along with the leakage output, the S / N ratio of the detected current is improved, and the leakage output of the sensing vibrating piece 58 is reduced. It can be estimated more accurately.

このようにして推定されたセンシング用振動片58の漏れ出力Sは、従来に比べて高い確度を有していると考えられる。このため、このようにして推定した漏れ出力Sに応じて、調整用出力Tを調整するようにすれば、振動素子2のゼロ点出力をより正確にゼロに近づけることができる。その結果、より検出感度の高い振動素子2およびセンサーデバイス1を得ることができる。   The leakage output S of the sensing vibrating piece 58 estimated in this way is considered to have higher accuracy than in the past. For this reason, if the adjustment output T is adjusted according to the leakage output S estimated in this way, the zero point output of the vibration element 2 can be brought closer to zero more accurately. As a result, the vibration element 2 and the sensor device 1 with higher detection sensitivity can be obtained.

なお、上記の観点からすれば、付加用振動片59の形状、大きさ等は、駆動用振動腕221、222の形状、大きさ等に近い方が好ましい。例えば、付加用振動片59の幅は、駆動用振動腕221、222の幅に等しいのが好ましい。これにより、両者の横断面形状をより近づけることができる。
また、支持部25から延出する付加用振動片59の延伸方向は、特に限定されないが、駆動用振動腕221、222の延伸方向と同じにすることが好ましい。これにより、駆動用振動腕221、222の製造履歴と、付加用振動片59の製造履歴とが、より近くなる。その結果、付加用振動片59を励振することにより推定されるセンシング用振動片58の漏れ出力の推定確度がより高くなり、駆動用振動腕221、222の漏れ出力をより正確に推定することができる。
From the above viewpoint, the shape and size of the additional vibrating piece 59 are preferably close to the shape and size of the driving vibrating arms 221 and 222. For example, the width of the additional vibrating piece 59 is preferably equal to the width of the driving vibrating arms 221 and 222. Thereby, both cross-sectional shapes can be brought closer.
The extending direction of the additional vibrating piece 59 extending from the support portion 25 is not particularly limited, but is preferably the same as the extending direction of the driving vibrating arms 221 and 222. Thereby, the manufacturing history of the driving vibrating arms 221 and 222 and the manufacturing history of the additional vibrating piece 59 are closer. As a result, the estimation accuracy of the leakage output of the sensing vibrating piece 58 estimated by exciting the additional vibrating piece 59 becomes higher, and the leakage output of the driving vibrating arms 221 and 222 can be estimated more accurately. it can.

なお、互いの延伸方向が異なっている場合であっても、延伸方向の違いによる推定結果の相違には一定の傾向があるため、この傾向をあらかじめ把握しておくことにより、漏れ出力の補正を行うことができる。
また、推定確度をさらに高めるという観点からいえば、付加用振動片59が延出する向きと、駆動用振動腕221、222が延出する向きとが同じであることが好ましい。すなわち、付加用振動片59を支持部25から+y方向に延出させることが好ましい。
Even if the stretching directions are different from each other, there is a certain tendency in the difference in the estimation results due to the difference in the stretching direction. It can be carried out.
From the viewpoint of further improving the estimation accuracy, it is preferable that the direction in which the additional vibrating piece 59 extends and the direction in which the driving vibrating arms 221 and 222 extend are the same. That is, it is preferable to extend the additional vibrating piece 59 from the support portion 25 in the + y direction.

また、付加用振動片59の振動の周波数は、センシング用振動片58の振動の周波数と異なっているのが好ましい。これにより、センシング用振動片58の駆動用振動腕221、222や検出用振動腕231、232が振動したとき、意図せず付加用振動片59も励振されてしまい、センシング用振動片58の動作が不安定になる等の悪影響が及ぶことが防止される。   The vibration frequency of the additional vibrating piece 59 is preferably different from the vibration frequency of the sensing vibrating piece 58. As a result, when the driving vibrating arms 221 and 222 and the detecting vibrating arms 231 and 232 of the sensing vibrating piece 58 vibrate, the additional vibrating piece 59 is also unintentionally excited, and the sensing vibrating piece 58 operates. Adverse effects such as instability are prevented.

また、反対に、後述する振動特性検出方法において付加用振動片59を振動させたとき、センシング用振動片58も励振され、それによって漏れ出力の検出結果にずれが生じてしまうのを防止することができる。
なお、センシング用振動片58の振動とは、駆動用振動腕221、222の振動、検出用振動腕231、232の振動および調整用振動腕241、242の振動のことである。
On the other hand, when the additional vibrating piece 59 is vibrated in the vibration characteristic detecting method described later, the sensing vibrating piece 58 is also excited, thereby preventing the detection result of the leak output from being shifted. Can do.
The vibration of the sensing vibrating piece 58 refers to the vibration of the driving vibrating arms 221 and 222, the vibration of the detecting vibrating arms 231 and 232, and the vibration of the adjusting vibrating arms 241 and 242.

以上、センサーデバイス1および振動素子2について説明したが、上述した振動素子2のセンシング用振動片58の形態は、いわゆるH型音叉の形態に限定されず、例えば、ダブルT型、二脚音叉、三脚音叉、くし歯型、直交型、角柱型等の種々の形態であってもよい。
また、駆動用振動腕、検出用振動腕および調整用振動腕の数は、それぞれ、1つまたは3つ以上であってもよい。また、駆動用振動腕は、検出用振動腕を兼ねていてもよい。
The sensor device 1 and the vibration element 2 have been described above. However, the form of the sensing vibrating piece 58 of the vibration element 2 described above is not limited to a so-called H-type tuning fork, and for example, a double T type, a two-leg tuning fork, Various forms such as a tripod tuning fork, comb-tooth type, orthogonal type, and prismatic type may be used.
In addition, the number of drive vibrating arms, detection vibrating arms, and adjustment vibrating arms may be one or three or more, respectively. The driving vibration arm may also serve as the detection vibration arm.

また、駆動用電極の数、位置、形状、大きさ等は、駆動用振動腕を通電により振動させることができるものであれば、前述した実施形態に限定されるものではない。
また、検出用電極の数、位置、形状、大きさ等は、物理量が加えられることによる駆動用振動腕の振動を電気的に検出することができるものであれば、前述した実施形態に限定されるものではない。
また、調整用電極の数、位置、形状、大きさ等は、調整用振動腕の駆動振動に伴って生じる電荷を出力することができるものであれば、前述した実施形態に限定されるものではない。
Further, the number, position, shape, size, and the like of the driving electrodes are not limited to the above-described embodiment as long as the driving vibrating arms can be vibrated by energization.
In addition, the number, position, shape, size, and the like of the detection electrodes are limited to the above-described embodiment as long as the vibration of the driving vibrating arm due to the addition of the physical quantity can be electrically detected. It is not something.
In addition, the number, position, shape, size, and the like of the adjustment electrodes are not limited to the above-described embodiments as long as they can output the electric charges generated with the drive vibration of the adjustment vibration arm. Absent.

<振動特性検出方法>
次に、本発明の振動特性検出方法の実施形態について説明する。
図11、12は、それぞれ本発明の振動特性検出方法の実施形態を説明するための図である。
本実施形態に係る振動特性検出方法は、センシング用振動片58と付加用振動片59とを同一ウエハー9に形成するウエハー加工工程と、付加用振動片59の駆動用電極591、592、593に電圧を印加して駆動モードの振動を励振し、検出用電極594、595において、この駆動モードの振動方向に交差する方向の検出モードの振動を検出する漏れ出力検出工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。
なお、以下の説明では、本発明の振動特性検出方法を適用する振動片として、図3に示すセンシング用振動片58の基部21と4つの連結部261、262、263、264との接続部を切断して切り出される振動片を例に説明する。
<Vibration characteristic detection method>
Next, an embodiment of the vibration characteristic detection method of the present invention will be described.
11 and 12 are diagrams for explaining embodiments of the vibration characteristic detection method of the present invention.
In the vibration characteristic detection method according to the present embodiment, the sensing vibrating piece 58 and the additional vibrating piece 59 are formed on the same wafer 9, and the driving electrodes 591, 592, and 593 of the additional vibrating piece 59 are used. A leakage output detecting step of exciting a drive mode vibration by applying a voltage and detecting a detection mode vibration in a direction intersecting the vibration direction of the drive mode at the detection electrodes 594 and 595. Hereinafter, each process will be described sequentially.
In the following description, a connecting portion between the base 21 of the sensing vibrating piece 58 shown in FIG. 3 and the four connecting portions 261, 262, 263, and 264 is shown as a vibrating piece to which the vibration characteristic detecting method of the present invention is applied. The vibration piece cut and cut will be described as an example.

[1]まず、圧電体材料のウエハーを用意する。このウエハーとしては、前述した圧電体材料で構成された基板等が挙げられ、水晶ウエハー等が代表的である。
次いで、このようなウエハーに対し、既知のフォトリソグラフィー技術等を用いて、ウエハーを加工する。
続いて、駆動用電極群51、52、検出用電極群53、54、および調整用電極群55、56を形成する。同様に、駆動用電極591、592、593および検出用電極594、595を形成する。これにより、センシング用振動片58と付加用振動片59とが形成されたウエハー9が得られる(ウエハー加工工程)。
[1] First, a wafer of piezoelectric material is prepared. Examples of the wafer include a substrate made of the above-described piezoelectric material, and a typical example is a quartz wafer.
Next, the wafer is processed with respect to such a wafer by using a known photolithography technique or the like.
Subsequently, drive electrode groups 51 and 52, detection electrode groups 53 and 54, and adjustment electrode groups 55 and 56 are formed. Similarly, drive electrodes 591, 592, 593 and detection electrodes 594, 595 are formed. Thereby, the wafer 9 in which the sensing vibrating piece 58 and the additional vibrating piece 59 are formed is obtained (wafer processing step).

なお、図11に示すウエハー9には、センシング用振動片58と付加用振動片59とが1つの区画60内に1つずつ形成されている。そして、図11に示すウエハー9は、この区画60が6個形成された多数個取りのウエハーの例である。また、ウエハー9には、これらの区画60を取り囲むように余白61が設けられており、余白61とセンシング用振動片58とが、接続部62を介して接続されている。
また、各電極の形成には、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法のような物理成膜法、CVD法のような化学成膜法、めっき法等が挙げられる。
In the wafer 9 shown in FIG. 11, the sensing vibrating piece 58 and the additional vibrating piece 59 are formed one by one in one partition 60. A wafer 9 shown in FIG. 11 is an example of a multi-piece wafer in which six sections 60 are formed. In addition, a blank 61 is provided on the wafer 9 so as to surround these sections 60, and the blank 61 and the sensing vibrating piece 58 are connected via a connecting portion 62.
In addition, examples of the formation of each electrode include a physical film formation method such as a sputtering method and a vacuum deposition method, a chemical film formation method such as a CVD method, and a plating method.

[2]次に、付加用振動片59の駆動用電極591、592に電圧を印加し、付加用振動片59を駆動モードで振動させる。これにより、付加用振動片59には、図10(b)のX方向に往復する振動が励振される。
次いで、検出用電極594、595により、振動モードに交差する方向の検出モードの振動(漏れ出力)を検出する(漏れ出力検出工程)。検出用電極595には、漏れ出力に伴う電荷を含む電荷が発生し、この電荷量を測ることにより、漏れ出力の大きさを特定することができる。そして、付加用振動片59について求めた漏れ出力に基づき、駆動用振動腕221、222の漏れ出力をより正確に推定することができる。
[2] Next, a voltage is applied to the drive electrodes 591 and 592 of the additional vibrating piece 59 to vibrate the additional vibrating piece 59 in the drive mode. Thereby, the vibration reciprocating in the X direction in FIG. 10B is excited in the additional vibrating piece 59.
Next, vibration (leakage output) in the detection mode in a direction intersecting the vibration mode is detected by the detection electrodes 594 and 595 (leakage output detection step). The detection electrode 595 generates a charge including a charge associated with the leak output, and the magnitude of the leak output can be specified by measuring the amount of the charge. Based on the leakage output obtained for the additional vibrating piece 59, the leakage output of the driving vibrating arms 221 and 222 can be estimated more accurately.

なお、検出用電極595から出力される電荷量は、漏れ出力に伴う電荷と、駆動モードの振動に伴う電荷とが重畳されたものである。したがって、測定した電荷量から駆動モードの振動に伴う電荷を差し引くことにより、漏れ出力に伴う電荷を算出することができる。
このとき、駆動用電極591、592、593には、センシング用振動片58の駆動用振動腕221、222に印加する定格電圧と同等の電圧を印加するようにしてもよいが、好ましくは定格電圧よりも高い電圧を印加する。これにより、駆動モードで振動する付加用振動片59の振幅を大きくすることができ、漏れ出力に伴って発生する電荷量も多くなる。その結果、電荷量の絶対値を大きくすることができ、微小な漏れ出力であっても高い感度で正確に検出することができる。
Note that the amount of charge output from the detection electrode 595 is obtained by superimposing the charge associated with the leakage output and the charge associated with the vibration in the drive mode. Therefore, by subtracting the charge accompanying the vibration of the driving mode from the measured charge amount, the charge accompanying the leakage output can be calculated.
At this time, a voltage equivalent to the rated voltage applied to the drive vibrating arms 221 and 222 of the sensing vibrating piece 58 may be applied to the drive electrodes 591, 592, and 593, but preferably the rated voltage Apply a higher voltage. As a result, the amplitude of the additional vibrating piece 59 that vibrates in the drive mode can be increased, and the amount of charge generated with the leakage output also increases. As a result, the absolute value of the charge amount can be increased, and even a minute leak output can be accurately detected with high sensitivity.

なお、ウエハー9において、各区画60に設ける付加用振動片59の配置は、図11に示す位置に限定されない。
図12は、本発明の振動特性検出方法の実施形態を説明するための他の図である。
図12に示すウエハー9には、センシング用振動片58が1つ形成された区画60が3つ形成されている。また、区画60に隣り合うように、区画63が形成されている。そして、区画63には、付加用振動片59が1つ形成されている。なお、図12では、1つの区画60に対して1つの区画63が1対1で対応するよう形成されている。
このような図12に示すウエハー9においても、付加用振動片59について求めた漏れ出力に基づき、駆動用振動腕221、222の漏れ出力を推定することができる。
In the wafer 9, the arrangement of the additional vibrating piece 59 provided in each section 60 is not limited to the position shown in FIG.
FIG. 12 is another diagram for explaining an embodiment of the vibration characteristic detecting method of the present invention.
In the wafer 9 shown in FIG. 12, three sections 60 each having one sensing vibrating piece 58 are formed. A partition 63 is formed so as to be adjacent to the partition 60. In addition, one additional vibrating piece 59 is formed in the partition 63. In FIG. 12, one section 63 is formed to correspond to one section 60 on a one-to-one basis.
In the wafer 9 shown in FIG. 12 as well, the leakage output of the driving vibrating arms 221 and 222 can be estimated based on the leakage output obtained for the additional vibrating piece 59.

なお、図11、12に示すウエハー9において、付加用振動片59の配置や数については、特に限定されない。すなわち、ウエハー9には、複数のセンシング用振動片58に対して少なくとも1つの付加用振動片59が形成されていればよい。これにより、付加用振動片59が占める面積は最小限に抑えられるため、ウエハー9におけるセンシング用振動片58の取り数を最大限に確保することができる。また、1つのセンシング用振動片58に対して複数の付加用振動片59が形成されていてもよい。   In addition, in the wafer 9 shown in FIGS. 11 and 12, the arrangement and the number of the additional vibrating pieces 59 are not particularly limited. That is, it is only necessary that at least one additional vibrating piece 59 is formed on the wafer 9 with respect to the plurality of sensing vibrating pieces 58. As a result, the area occupied by the additional vibrating piece 59 can be minimized, and the number of sensing vibrating pieces 58 in the wafer 9 can be secured to the maximum. Further, a plurality of additional vibrating pieces 59 may be formed for one sensing vibrating piece 58.

また、フォトリソグラフィー工程やエッチング工程によっては、ウエハー9上においてプロセス進度にムラが生じる。そこで、このプロセス進度のムラに応じて、付加用振動片59の配置や数を設定するようにしてもよい。
また、図11、12に示すウエハー9では、前述したように、1つのセンシング用振動片58に対して1つの付加用振動片59が1対1で対応するように形成されているので、漏れ出力検出工程では、漏れ出力を検出しようとするセンシング用振動片58に対応する付加用振動片59を励振し、漏れ出力を検出するようにするのが好ましい。これにより、駆動用振動腕221、222の漏れ出力をより正確に推定することができる。これは、図11、12に示すウエハー9では、センシング用振動片58に対して付加用振動片59が1対1で近接配置されているため、この配置における付加用振動片59の横断面形状は、これに近接配置されたセンシング用振動片58の駆動用振動腕221、222の横断面形状と特に近くなり、それに伴って漏れ出力の推定確度も高くなるからである。
In addition, depending on the photolithography process and the etching process, unevenness in process progress occurs on the wafer 9. Therefore, the arrangement and number of additional vibrating pieces 59 may be set according to the unevenness of the process progress.
Further, in the wafer 9 shown in FIGS. 11 and 12, as described above, one additional vibrating piece 59 is formed to correspond to one sensing vibrating piece 58 in a one-to-one correspondence. In the output detection step, it is preferable to excite the additional vibrating piece 59 corresponding to the sensing vibrating piece 58 to detect the leak output so as to detect the leak output. Thereby, the leak output of the driving vibrating arms 221 and 222 can be estimated more accurately. In the wafer 9 shown in FIGS. 11 and 12, since the additional vibrating pieces 59 are arranged close to each other in a one-to-one relationship with the sensing vibrating piece 58, the cross-sectional shape of the additional vibrating piece 59 in this arrangement is shown. This is because the cross-sectional shape of the driving vibrating arms 221 and 222 of the sensing vibrating piece 58 disposed in the vicinity thereof is particularly close, and accordingly, the estimation accuracy of the leakage output is increased.

<振動特性調整方法>
次に、本発明の振動特性調整方法の実施形態について説明する。
本実施形態に係る振動特性調整方法は、センシング用振動片58の駆動用振動腕221、222の漏れ出力を検出した後、この漏れ出力に基づいて調整用電極551、552の一部を除去することにより、調整用電極551、552に発生する電荷を調整する工程(電荷調整工程)を有する。
<Vibration characteristic adjustment method>
Next, an embodiment of the vibration characteristic adjusting method of the present invention will be described.
In the vibration characteristic adjusting method according to the present embodiment, after detecting the leakage output of the driving vibrating arms 221 and 222 of the sensing vibrating piece 58, a part of the adjustment electrodes 551 and 552 is removed based on the leakage output. Thus, there is a step of adjusting the charge generated in the adjustment electrodes 551 and 552 (charge adjustment step).

調整用電極551、552の一部を除去する方法としては、例えば、レーザーによるトリミング等が挙げられる。このようにして調整用電極551、552の一部を除去することにより、調整用電極551、552から出力される電荷量(調整用出力Tの絶対値)を調整し、振動素子2のゼロ点出力をゼロに近づけることができる。
このようにして振動素子2の振動特性を調整した後、ウエハー9の接続部62を切断する。これにより、センシング用振動片58が個片化される。その後、必要に応じてセンシング用振動片58をパッケージ内にマウントすることにより、センサーデバイス1を得ることができる。
なお、調整用出力Tの絶対値を調整するには、調整用電極551、552の一部を除去する以外に、その他の調整用電極の一部を除去するようにしてもよい。また、調整用電極群55、56の面積を増やすようにしてもよく、調整用振動腕241、242の質量を変化させるようにしてもよい。
Examples of a method for removing a part of the adjustment electrodes 551 and 552 include laser trimming. In this way, by removing a part of the adjustment electrodes 551 and 552, the amount of charge output from the adjustment electrodes 551 and 552 (the absolute value of the adjustment output T) is adjusted, and the zero point of the vibration element 2 is adjusted. The output can be close to zero.
After adjusting the vibration characteristics of the vibration element 2 in this way, the connection portion 62 of the wafer 9 is cut. Thereby, the sensing vibrating piece 58 is separated into pieces. Thereafter, the sensor device 1 can be obtained by mounting the sensing vibrating piece 58 in the package as necessary.
In order to adjust the absolute value of the adjustment output T, in addition to removing a part of the adjustment electrodes 551 and 552, a part of the other adjustment electrodes may be removed. Further, the area of the adjustment electrode groups 55 and 56 may be increased, and the mass of the adjustment vibrating arms 241 and 242 may be changed.

[ICチップ]
図1および図2に示すICチップ3は、前述した振動素子2を駆動する機能と、振動素子2からの出力(センサー出力)を検出する機能とを有する電子部品である。
このようなICチップ3は、図示しないが、振動素子2を駆動する駆動回路と、振動素子2からの出力を検出する検出回路とを備える。
また、ICチップ3には、複数の接続端子31が設けられている。
[IC chip]
The IC chip 3 shown in FIGS. 1 and 2 is an electronic component having a function of driving the vibration element 2 described above and a function of detecting an output (sensor output) from the vibration element 2.
Although not shown, the IC chip 3 includes a drive circuit that drives the vibration element 2 and a detection circuit that detects an output from the vibration element 2.
The IC chip 3 is provided with a plurality of connection terminals 31.

(パッケージ)
図1および図2に示すように、パッケージ4は、上方に開放する凹部を有するベース部材41(ベース)と、このベース部材41の凹部を覆うように設けられた蓋部材42(リッド)とを備える。これにより、ベース部材41と蓋部材42との間には、振動素子2およびICチップ3が収納される内部空間が形成されている。
(package)
As shown in FIGS. 1 and 2, the package 4 includes a base member 41 (base) having a concave portion that opens upward, and a lid member 42 (lid) provided so as to cover the concave portion of the base member 41. Prepare. Thereby, an internal space in which the vibration element 2 and the IC chip 3 are accommodated is formed between the base member 41 and the lid member 42.

ベース部材41は、平板状の板体411(板部)と、板体411の上面の外周部に接合された枠体412(枠部)とで構成されている。
このようなベース部材41は、例えば、酸化アルニウム質焼結体、水晶、ガラス等で構成されている。
図1に示すように、ベース部材41の上面(蓋部材42に覆われる側の面)には、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂等を含んで構成された接着剤のような接合部材81により、前述した振動素子2の支持部25が接合されている。これにより、振動素子2がベース部材41に対して支持・固定されている。
The base member 41 includes a flat plate body 411 (plate portion) and a frame body 412 (frame portion) joined to the outer peripheral portion of the upper surface of the plate body 411.
Such a base member 41 is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, crystal, glass, or the like.
As shown in FIG. 1, the upper surface of the base member 41 (the surface covered with the lid member 42) is covered with a bonding member 81 such as an adhesive that includes an epoxy resin, an acrylic resin, or the like. The support portion 25 of the vibrating element 2 is joined. Thereby, the vibration element 2 is supported and fixed to the base member 41.

また、ベース部材41の上面には、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂等を含んで構成された接着剤のような接合部材82により、前述したICチップ3が接合されている。これにより、ICチップ3がベース部材41に対して支持・固定されている。
さらに、図1および図2に示すように、ベース部材41の上面には、複数の内部端子71および複数の内部端子72が設けられている。
Further, the above-described IC chip 3 is bonded to the upper surface of the base member 41 by a bonding member 82 such as an adhesive configured to include, for example, an epoxy resin, an acrylic resin, or the like. Thereby, the IC chip 3 is supported and fixed to the base member 41.
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of internal terminals 71 and a plurality of internal terminals 72 are provided on the upper surface of the base member 41.

複数の内部端子71には、例えばボンディングワイヤーで構成された配線を介して、前述した振動素子2の端子57a〜57iが電気的に接続されている。
この複数の内部端子71は、図示しない配線を介して、複数の内部端子72に電気的に接続されている。
また、複数の内部端子72には、例えばボンディングワイヤーで構成された配線を介して、前述したICチップ3の複数の接続端子31が電気的に接続されている。
The plurality of internal terminals 71 are electrically connected to the above-described terminals 57a to 57i of the vibration element 2 through, for example, wiring configured by bonding wires.
The plurality of internal terminals 71 are electrically connected to the plurality of internal terminals 72 via wiring (not shown).
In addition, the plurality of connection terminals 31 of the IC chip 3 described above are electrically connected to the plurality of internal terminals 72 via, for example, wiring configured by bonding wires.

一方、図1に示すように、ベース部材41の下面(パッケージ4の底面)には、センサーデバイス1が組み込まれる機器(外部機器)に実装される際に用いられる複数の外部端子73が設けられている。
この複数の外部端子73は、図示しない内部配線を介して、前述した内部端子72に電気的に接続されている。これにより、ICチップ3と複数の外部端子73とが電気的に接続されている。
On the other hand, as shown in FIG. 1, a plurality of external terminals 73 that are used when mounted on a device (external device) in which the sensor device 1 is incorporated are provided on the lower surface of the base member 41 (the bottom surface of the package 4). ing.
The plurality of external terminals 73 are electrically connected to the internal terminals 72 described above via internal wiring (not shown). Thereby, the IC chip 3 and the plurality of external terminals 73 are electrically connected.

このような各内部端子71、72および各外部端子73は、それぞれ、例えば、タングステン(W)等のメタライズ層にニッケル(Ni)、金(Au)等の被膜をメッキ等により積層した金属被膜からなる。
このようなベース部材41には、蓋部材42が気密的に接合されている。これにより、パッケージ4内が気密封止されている。
Each of the internal terminals 71 and 72 and the external terminals 73 is made of a metal film in which a film of nickel (Ni), gold (Au) or the like is laminated on a metallized layer of tungsten (W) or the like by plating or the like. Become.
A lid member 42 is airtightly joined to such a base member 41. Thereby, the inside of the package 4 is hermetically sealed.

この蓋部材42は、例えば、ベース部材41と同材料、または、コバール、42アロイ、ステンレス鋼等の金属で構成されている。
ベース部材41と蓋部材42との接合方法としては、特に限定されず、例えば、ろう材、硬化性樹脂等で構成された接着剤による接合方法、シーム溶接、レーザー溶接等の溶接方法等を用いることができる。
かかる接合は、減圧下または不活性ガス雰囲気下で行うことにより、パッケージ4内を減圧状態または不活性ガス封入状態に保持することができる。
The lid member 42 is made of, for example, the same material as the base member 41 or a metal such as Kovar, 42 alloy, stainless steel, or the like.
The joining method of the base member 41 and the lid member 42 is not particularly limited. For example, a joining method using an adhesive composed of a brazing material, a curable resin, or the like, a welding method such as seam welding, laser welding, or the like is used. be able to.
Such bonding is performed under reduced pressure or in an inert gas atmosphere, whereby the inside of the package 4 can be maintained in a reduced pressure state or an inert gas sealed state.

以上説明したような実施形態に係るセンサーデバイス1に備えられた振動素子2によれば、簡単かつ確実に、優れた検出感度を発揮することができる。
また、前述したような振動素子2を備えるセンサーデバイス1によれば、優れた検出感度を有する。
以上説明したようなセンサーデバイス1(振動素子2)は、各種の電子機器に組み込んで使用することができる。
このような電子機器によれば、信頼性を優れたものとすることができる。
According to the vibration element 2 provided in the sensor device 1 according to the embodiment as described above, excellent detection sensitivity can be exhibited easily and reliably.
Moreover, according to the sensor device 1 including the vibration element 2 as described above, it has excellent detection sensitivity.
The sensor device 1 (vibration element 2) as described above can be used by being incorporated into various electronic devices.
According to such an electronic device, the reliability can be improved.

<電子機器>
ここで、本発明の振動素子を備える電子機器の一例について、図13〜図15に基づき、詳細に説明する。
図13は、本発明の振動素子を備えるモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
<Electronic equipment>
Here, an example of an electronic apparatus provided with the vibration element of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 13 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer including the vibration element of the present invention.

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、ジャイロセンサーとして機能する前述したセンサーデバイス1が内蔵されている。
In this figure, a personal computer 1100 includes a main body portion 1104 provided with a keyboard 1102 and a display unit 1106 provided with a display portion 100. The display unit 1106 is rotated with respect to the main body portion 1104 via a hinge structure portion. It is supported movably.
Such a personal computer 1100 incorporates the above-described sensor device 1 that functions as a gyro sensor.

図14は、本発明の振動素子を備える携帯電話機(PHSも含む)の構成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、ジャイロセンサーとして機能する前述したセンサーデバイス1が内蔵されている。
FIG. 14 is a perspective view showing a configuration of a mobile phone (including PHS) including the vibration element of the present invention.
In this figure, a cellular phone 1200 includes a plurality of operation buttons 1202, an earpiece 1204, and a mouthpiece 1206, and the display unit 100 is disposed between the operation buttons 1202 and the earpiece 1204.
Such a cellular phone 1200 incorporates the above-described sensor device 1 that functions as a gyro sensor.

図15は、本発明の振動素子を備えるディジタルスチルカメラの構成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、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)など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。
FIG. 15 is a perspective view showing a configuration of a digital still camera provided with the vibration element of the present invention. In this figure, connection with an external device is also simply shown.
Here, an ordinary camera sensitizes a silver halide photographic film with a light image of a subject, whereas a digital still camera 1300 photoelectrically converts a light image of a subject with an imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device). An imaging signal (image signal) is generated.

ディジタルスチルカメラ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など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。
A display unit is provided on the back of a case (body) 1302 in the digital still camera 1300, and is configured to perform display based on an imaging signal from the CCD. The display unit is a finder that displays an object as an electronic image. Function.
A light receiving unit 1304 including an optical lens (imaging optical system), a CCD, and the like is provided on the front side (the back side in the drawing) of the case 1302.
When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit and presses the shutter button 1306, the CCD image pickup signal at that time is transferred and stored in the memory 1308.

また、このディジタルスチルカメラ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−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。
このようなディジタルスチルカメラ1300には、ジャイロセンサーとして機能する前述したセンサーデバイス1が内蔵されている。
In the digital still camera 1300, a video signal output terminal 1312 and an input / output terminal 1314 for data communication are provided on the side surface of the case 1302. As shown in the figure, a television monitor 1430 is connected to the video signal output terminal 1312 and a personal computer 1440 is connected to the input / output terminal 1314 for data communication as necessary. Further, the imaging signal stored in the memory 1308 is output to the television monitor 1430 or the personal computer 1440 by a predetermined operation.
Such a digital still camera 1300 incorporates the above-described sensor device 1 that functions as a gyro sensor.

なお、本発明の電子機器は、図13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14の携帯電話機、図15のディジタルスチルカメラの他にも、電子デバイスの種類に応じて、例えば、車体姿勢検出装置、ポインティングデバイス、ヘッドマウントディスプレイ、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、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)、フライトシミュレーター等に適用することができる。
以上、本発明のセンサー素子、センサー素子の特性調整方法、センサーデバイスおよび電子機器について、図示の実施形態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い。
In addition to the personal computer (mobile personal computer) shown in FIG. 13, the mobile phone shown in FIG. 14, and the digital still camera shown in FIG. Detection device, pointing device, head mounted display, ink jet type ejection device (for example, ink jet printer), laptop personal computer, television, video camera, video tape recorder, navigation device, pager, electronic notebook (including communication function), Electronic dictionary, calculator, electronic game device, game controller, word processor, workstation, video phone, crime prevention TV monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical device (eg electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter) Electrocardiogram measuring device, an ultrasonic diagnostic apparatus, an electronic endoscope), a fish finder, various measurement devices, gauges (e.g., gages for vehicles, aircraft, and ships), can be applied to a flight simulator or the like.
As mentioned above, although the sensor element of the present invention, the characteristic adjustment method of the sensor element, the sensor device, and the electronic device have been described based on the illustrated embodiments, the present invention is not limited to these.

また、本発明のセンサー素子、センサーデバイスおよび電子機器では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、本発明のセンサー素子、センサーデバイスおよび電子機器は、前述した各実施形態の任意の構成同士を組み合わせるようにしてもよい。
また、本発明のセンサー素子の特性調整方法では、任意の工程を追加することができる。
In the sensor element, sensor device, and electronic apparatus of the present invention, the configuration of each part can be replaced with any configuration that exhibits the same function, and any configuration can be added.
In addition, the sensor element, the sensor device, and the electronic apparatus of the present invention may be combined with any configuration of the above-described embodiments.
In the method for adjusting the characteristics of the sensor element of the present invention, an arbitrary step can be added.

1‥‥センサーデバイス 2‥‥振動素子 3‥‥ICチップ 4‥‥パッケージ 9‥‥ウエハー 21‥‥基部 25‥‥支持部 31‥‥接続端子 41‥‥ベース部材 42‥‥蓋部材 51‥‥駆動用電極群 52‥‥駆動用電極群 53‥‥検出用電極群 54‥‥検出用電極群 55‥‥調整用電極群 56‥‥調整用電極群 57a‥‥端子 57b‥‥端子 57c‥‥端子 57d‥‥端子 57e‥‥端子 57f‥‥端子 57g‥‥端子 57h‥‥端子 57i‥‥端子 58‥‥センシング用振動片 59‥‥付加用振動片 60‥‥区画 61‥‥余白 62‥‥接続部 63‥‥区画 71‥‥内部端子 72‥‥内部端子 73‥‥外部端子 81‥‥接合部材 82‥‥接合部材 100‥‥表示部 221‥‥駆動用振動腕 222‥‥駆動用振動腕 231‥‥検出用振動腕 232‥‥検出用振動腕 241‥‥調整用振動腕 242‥‥調整用振動腕 261、262、263、264‥‥連結部 411‥‥板体 412‥‥枠体 511‥‥駆動用電極 512‥‥駆動用電極 513‥‥駆動用電極 514‥‥駆動用電極 531‥‥検出用電極 532‥‥検出用電極 533‥‥検出用電極 534‥‥検出用電極 551‥‥調整用電極 552‥‥調整用電極 553‥‥調整用電極 554‥‥調整用電極 591‥‥駆動用電極 592‥‥駆動用電極 593‥‥駆動用電極 594‥‥検出用電極 595‥‥検出用電極 1100‥‥パーソナルコンピューター 1102‥‥キーボード 1104‥‥本体部 1106‥‥表示ユニット 1200‥‥携帯電話機 1202‥‥操作ボタン 1204‥‥受話口 1206‥‥送話口 1300‥‥ディジタルスチルカメラ 1302‥‥ケース 1304‥‥受光ユニット 1306‥‥シャッターボタン 1308‥‥メモリー 1312‥‥ビデオ信号出力端子 1314‥‥入出力端子 1430‥‥テレビモニター 1440‥‥パーソナルコンピューター A1‥‥矢印 A2‥‥矢印 B1‥‥矢印 B2‥‥矢印 C1‥‥矢印 C2‥‥矢印 D1‥‥矢印 D2‥‥矢印 S‥‥漏れ出力 T‥‥調整用出力   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor device 2 ... Vibration element 3 ... IC chip 4 ... Package 9 ... Wafer 21 ... Base 25 ... Supporting part 31 ... Connection terminal 41 ... Base member 42 ... Lid member 51 ... Drive electrode group 52 ... Drive electrode group 53 ... Detection electrode group 54 ... Detection electrode group 55 ... Adjustment electrode group 56 ... Adjustment electrode group 57a ... Terminal 57b ... Terminal 57c ... Terminal 57d ... Terminal 57e ... Terminal 57f ... Terminal 57g ... Terminal 57h ... Terminal 57i ... Terminal 58 ... Sensing vibration piece 59 ... Additional vibration piece 60 ... Partition 61 ... Blank 62 ... Connection part 63 ... Partition 71 ... Internal terminal 72 ... Internal terminal 73 ... External terminal 81 ... Joining member 82 ... Joining member 100 ... Display part 221 ... Drive vibration arm 222... Vibration arm for driving 231... Vibration arm for detection 232... Vibration arm for detection 241... Vibration arm for adjustment 242... Vibration arm for adjustment 261, 262, 263, 264. Body 412 ··· Frame 511 · · · Electrode for driving 512 · · · Electrode for driving 513 · · · Electrode for driving 514 · · · Electrode for driving 531 · · · Electrode for detection 532 · · · Electrode for detection 533 · · · Electrode for detection 534 · · · Electrode for detection 551 Electrode for adjustment 552 Electrode for adjustment 553 Electrode for adjustment 554 Electrode for adjustment 591 Electrode for drive 592 Electrode for drive 593 Electrode for drive 594 Detection Electrode 595... Detection electrode 1100 .. Personal computer 1102 .. Keyboard 1104 .. Main body 1106 .. Display unit 1200. ... Mobile phone 1202 ... Operation buttons 1204 ... Earpiece 1206 ... Mouthpiece 1300 ... Digital still camera 1302 ... Case 1304 ... Light receiving unit 1306 ... Shutter button 1308 ... Memory 1312 ... Video signal output terminal 1314 Input / output terminal 1430 Television monitor 1440 Personal computer A1 Arrow A2 Arrow B1 Arrow B2 Arrow C1 Arrow C2 Arrow D1 Arrow D2 Arrow S ... Leakage output T ... Output for adjustment

Claims (9)

センシング用振動片を有する振動素子の振動特性を検出する方法であって、
前記センシング用振動片と、駆動電圧が印加される駆動用電極と前記駆動電圧の印加に伴う振動により発生する電荷を検出する検出用電極とを備える付加用振動片と、を同一のウエハーに形成する工程と、
前記付加用振動片の前記駆動用電極に電圧を印加して振動を励振し、前記振動の方向に交差する方向の振動を前記検出用電極により検出する工程と、
を有することを特徴とする振動特性検出方法。
A method for detecting a vibration characteristic of a vibration element having a vibrating piece for sensing,
Forming on the same wafer the sensing vibrating piece and an additional vibrating piece including a driving electrode to which a driving voltage is applied and a detection electrode for detecting charges generated by the vibration accompanying the application of the driving voltage. And a process of
Applying a voltage to the driving electrode of the additional vibrating piece to excite the vibration, and detecting the vibration in a direction intersecting the direction of the vibration with the detection electrode;
A vibration characteristic detecting method characterized by comprising:
前記センシング用振動片は、駆動振動する駆動用振動腕を備えており、
前記付加用振動片の延伸方向は、前記駆動用振動腕の延伸方向と同じである請求項1に記載の振動特性検出方法。
The sensing vibrating piece includes a driving vibrating arm that drives and vibrates,
The vibration characteristic detection method according to claim 1, wherein the extension direction of the additional vibrating piece is the same as the extension direction of the driving vibrating arm.
前記付加用振動片の前記駆動用電極に対し、前記センシング用振動片の定格電圧より高い電圧を印加する請求項1または2に記載の振動特性検出方法。   The vibration characteristic detection method according to claim 1, wherein a voltage higher than a rated voltage of the sensing vibrating piece is applied to the driving electrode of the additional vibrating piece. 前記付加用振動片は、第1面、前記第1面の反対の面である第2面と、前記第1面と前記第2面とを連結する側面と、を有し、
前記第1面、前記第2面および前記側面にそれぞれ前記駆動用電極が設けられ、前記第1面および前記側面にそれぞれ検出用電極が設けられている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の振動特性検出方法。
The additional vibrating piece includes a first surface, a second surface that is the surface opposite to the first surface, and a side surface that connects the first surface and the second surface;
4. The device according to claim 1, wherein the driving electrode is provided on each of the first surface, the second surface, and the side surface, and a detection electrode is provided on each of the first surface and the side surface. 5. The vibration characteristic detection method described.
複数の前記センシング用振動片と少なくとも1つの前記付加用振動片とを前記ウエハーに形成する請求項1ないし4のいずれか1項に記載の振動特性検出方法。   5. The vibration characteristic detecting method according to claim 1, wherein a plurality of the sensing vibrating pieces and at least one additional vibrating piece are formed on the wafer. 6. 前記付加用振動片の周波数は、前記センシング用振動片の周波数と異なる請求項1ないし5のいずれか1項に記載の振盪特性検出方法。   The shaking characteristic detection method according to claim 1, wherein a frequency of the additional vibrating piece is different from a frequency of the sensing vibrating piece. センシング用振動片を有する振動素子の振動特性を調整する方法であって、
前記センシング用振動片と、駆動電圧が印加される駆動用電極と前記駆動電圧の印加に伴う振動により発生する電荷を検出する検出用電極とを備える付加用振動片と、を同一のウエハーに形成する工程と、
前記付加用振動片の前記駆動用電極に電圧を印加して振動を励振し、前記振動の方向に交差する方向の振動を前記検出用電極により検出する工程と、
検出された前記振動に基づき、前記センシング用振動片の振動特性を調整する工程と、
を有することを特徴とする振動特性調整方法。
A method of adjusting vibration characteristics of a vibration element having a sensing resonator element,
Forming on the same wafer the sensing vibrating piece and an additional vibrating piece including a driving electrode to which a driving voltage is applied and a detection electrode for detecting charges generated by the vibration accompanying the application of the driving voltage. And a process of
Applying a voltage to the driving electrode of the additional vibrating piece to excite the vibration, and detecting the vibration in a direction intersecting the direction of the vibration with the detection electrode;
Adjusting a vibration characteristic of the sensing vibrating piece based on the detected vibration;
A method for adjusting vibration characteristics, comprising:
前記センシング用振動片は、駆動振動する駆動用振動腕と、前記駆動用振動腕に伴って振動する調整用振動腕と、を備えており、
前記調整用振動腕から発生する電荷量を変化させ、前記駆動用振動腕の漏れ出力を減少させることにより、前記センシング用振動片の振動特性を調整する請求項7に記載の振動特性調整方法。
The sensing vibrating piece includes a driving vibrating arm that drives and vibrates, and an adjusting vibrating arm that vibrates with the driving vibrating arm,
The vibration characteristic adjusting method according to claim 7, wherein the vibration characteristic of the sensing vibrating piece is adjusted by changing a charge amount generated from the adjusting vibrating arm and reducing a leakage output of the driving vibrating arm.
センシング用振動片と、
前記センシング用振動片と一体で形成されている振動片であって、駆動電圧が印加される駆動用電極と前記駆動電圧の印加に伴う振動の方向に交差する方向の振動を検出する検出用電極とを備える付加用振動片と、
を有することを特徴とする振動素子。
A vibrating piece for sensing;
A vibrating piece formed integrally with the sensing vibrating piece, a driving electrode to which a driving voltage is applied, and a detection electrode that detects vibration in a direction crossing the direction of the vibration accompanying the application of the driving voltage. An additional vibrating piece comprising:
A vibration element comprising:
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