JP2015087279A - 振動素子の感度検出方法、振動素子の感度調整方法、振動素子および電子機器 - Google Patents

振動素子の感度検出方法、振動素子の感度調整方法、振動素子および電子機器 Download PDF

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啓史 中川
竜太 西澤
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【課題】簡単に早い段階で振動素子の感度を検出することができる振動素子の感度検出方法、簡単に早い段階で振動素子の感度を調整することができる振動素子の感度調整方法、感度が高くかつ感度のバラツキが小さい振動素子、およびかかる振動素子を備えた信頼性の高い電子機器を提供すること。【解決手段】本発明の振動素子の感度調整方法は、駆動用振動腕221、222と検出用振動腕231、232とを有する振動素子1の感度を調整する方法であって、第1検出モードの周波数と第2検出モードの周波数との周波数差ΔfAを求める工程と、駆動用振動腕221、222の一部を除去する処理または前記検出用振動腕の一部を除去する処理を行う工程と、第1検出モードの周波数と第2検出モードの周波数との周波数差ΔfBを求める工程と、前記処理の内容と、周波数差ΔfAと前記周波数差ΔfBの大小関係とに基づき、新たに前記処理を行う工程と、を有する。【選択図】図1

Description

本発明は、振動素子の感度検出方法、振動素子の感度調整方法、振動素子および電子機器に関するものである。
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)。
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。
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。
一方、特許文献2には、少なくとも一対の駆動腕と少なくとも一対の検出腕とを備え、少なくとも一対の駆動腕にて生じたコリオリ力を少なくとも一対の検出腕にて検出する圧電振動型ヨーレートセンサーが開示されている。このセンサーでは、少なくとも一対の駆動腕と少なくとも一対の検出腕とが逆位相で振動する第1検出用振動モードにおける第1共振周波数と、少なくとも一対の駆動腕と少なくとも一対の検出腕とが同位相で振動する第2検出用振動モードにおける第2共振周波数としたとき、少なくとも一対の検出腕における検出感度スペクトルと検出感度との関係を規定した圧電振動型ヨーレートセンサーが開示されている。
特開2006−105614号公報 特開2012−98091号公報
しかしながら、検出感度は、センサー素子をパッケージに固定し、封止した後でなければ測定することができない。このため、製造されたヨーレートセンサーが前述した検出感度スペクトルと検出感度との関係を満足しているか否かを確認するためには、センサー素子をパッケージに固定し、封止するという工程まで待つ必要がある。そして、この確認の結果、仮に前記関係が満足されていなかったとしても、その時点のセンサー素子を修正することは容易ではなく、製品の廃棄を強いられるおそれもある。このため、製造効率が低いという問題がある。
本発明の目的は、簡単に早い段階で振動素子の感度を検出することができる振動素子の感度検出方法、簡単に早い段階で振動素子の感度を調整することができる振動素子の感度調整方法、感度が高くかつ感度のバラツキが小さい振動素子、およびかかる振動素子を備えた信頼性の高い電子機器を提供することにある。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本発明の振動素子の感度検出方法は、基部と、前記基部から延出され、駆動振動する複数の駆動用振動腕と、前記基部から延出され、前記駆動用振動腕に加えられた物理量に応じて振動する複数の検出用振動腕と、を有する振動素子の感度を検出する方法であって、
前記振動素子の主面と交差する方向に沿って、隣り合う前記駆動用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、隣り合う前記検出用振動腕同士も互いに逆向きに屈曲振動し、かつ、前記駆動用振動腕と前記検出用振動腕とが逆位相で振動する第1検出モードの周波数と、前記振動素子の主面と交差する方向に沿って、隣り合う前記検出用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、隣り合う前記検出用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、かつ、前記駆動用振動腕と前記検出用振動腕とが同位相で振動する第2検出モードの周波数と、の周波数差Δfを求める周波数測定工程と、
前記周波数差Δfに基づき、前記振動素子の感度を推定する感度推定工程と、
を有することを特徴とする。
これにより、振動素子をパッケージ等に実装するよりも前の早い段階で、振動素子の感度を検出することができる。その結果、振動素子の製造効率を高めることができる。
[適用例2]
本発明の振動素子の感度調整方法は、基部と、前記基部から延出され、駆動振動する駆動用振動腕と、前記基部から延出され、前記駆動用振動腕に加えられた物理量に応じて振動する検出用振動腕と、を有する振動素子の感度を調整する方法であって、
前記振動素子の主面と交差する方向に沿って、隣り合う前記駆動用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、隣り合う前記検出用振動腕同士も互いに逆向きに屈曲振動し、かつ、前記駆動用振動腕と前記検出用振動腕とが逆位相で振動する第1検出モードの周波数と、前記振動素子の主面と交差する方向に沿って、隣り合う前記検出用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、隣り合う前記検出用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、かつ、前記駆動用振動腕と前記検出用振動腕とが同位相で振動する第2検出モードの周波数と、の周波数差Δfを求める第1周波数測定工程と、
前記第1周波数測定工程の後に設けられ、前記駆動用振動腕の一部を除去する処理もしくは前記駆動用振動腕に物質を付加する処理、または、前記検出用振動腕の一部を除去する処理もしくは前記検出用振動腕に物質を付加する処理を行う第1調整工程と、
前記第1調整工程の後に設けられ、前記第1検出モードの周波数と前記第2検出モードの周波数との周波数差Δfを求める第2周波数測定工程と、
前記第2周波数測定工程の後に設けられ、前記第1調整工程における前記処理の内容と、前記周波数差Δfと前記周波数差Δfの大小関係と、に基づき、前記処理を行う第2調整工程と、
を有することを特徴とする。
これにより、振動素子をパッケージ等に実装するよりも前の早い段階で、振動素子の感度を調整することができる。その結果、所望の感度を有する振動素子を効率よく製造することができる。
[適用例3]
本発明の振動素子の感度調整方法では、前記第2調整工程において、前記第1検出モードの周波数と前記第2検出モードの周波数との周波数差Δfが、前記周波数差Δfより小さくなるように、前記処理を行うことが好ましい。
これにより、振動素子の感度をより高めることができる。
[適用例4]
本発明の振動素子の感度調整方法では、さらに、前記第2周波数測定工程と同じ第3周波数測定工程と、前記第2調整工程と同じ第3調整工程と、をこの順で繰り返し行い、前記周波数差Δfが大きくなり始める時点を特定し、その時点で前記第3周波数測定工程と前記第3調整工程の繰り返しを終了することが好ましい。
これにより、振動素子の感度を実質的に最高の感度に調整することができる。
[適用例5]
本発明の振動素子の感度調整方法では、前記第1調整工程および前記第2調整工程は、それぞれ前記駆動用振動腕の一部を除去する処理または前記検出用振動腕の一部を除去する処理であることが好ましい。
これらの処理は、他の処理に比べて容易に行うことができ、かつ、処理量を正確に制御し易い。このため、周波数差Δfをより厳密に調整することができ、振動素子の感度もより厳密に調整することができる。
[適用例6]
本発明の振動素子は、基部と、
前記基部から延出され、駆動振動する駆動用振動腕と、
前記基部から延出され、前記駆動用振動腕に加えられた物理量に応じて振動する検出用振動腕と、
を有し、
前記振動素子の主面と交差する方向に沿って、隣り合う前記駆動用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、隣り合う前記検出用振動腕同士も互いに逆向きに屈曲振動し、かつ、前記駆動用振動腕と前記検出用振動腕とが逆位相で振動する第1検出モードの周波数と、前記振動素子の主面と交差する方向に沿って、隣り合う前記検出用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、隣り合う前記検出用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、かつ、前記駆動用振動腕と前記検出用振動腕とが同位相で振動する第2検出モードの周波数と、の周波数差Δfが、前記駆動用振動腕の一部を除去する処理もしくは前記駆動用振動腕に物質を付加する処理または前記検出用振動腕の一部を除去する処理もしくは前記検出用振動腕に物質を付加する処理によって増加または減少するよう構成されており、
前記周波数差の最小値をΔfminとしたとき、前記周波数差ΔfがΔfminの1.5倍以下であることを特徴とする。
これにより、実質的な最高感度の60%以上の感度を確保することができるので、微弱な物理量であっても検出可能な振動素子が得られる。
[適用例7]
本発明の電子機器は、本発明の振動素子を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
本発明の振動素子の実施形態を示す模式的斜視図である。 図1に示す振動素子の動作を説明するための模式的斜視図である。 図1に示す振動素子の動作を説明するための模式的斜視図である。 周波数差Δfと検出感度との相関関係を示すグラフである。 本発明の振動素子の感度調整方法の実施形態を説明するためのグラフである。 図6(a)は、本実施形態に係る振動素子を含むセンサー素子を上方から見たときの概略平面図、図6(b)は、図6(a)のA−A線断面図である。 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。 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。 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。
以下、本発明の振動素子の感度検出方法、振動素子の感度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。
<振動素子>
まず、本発明の振動素子の実施形態について説明する。
図1は、本発明の振動素子の実施形態を示す模式的斜視図である。
図1に示す振動素子1は、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対の駆動側錘部241、242と、1対の検出側錘部251、252と、1対の駆動側調整錘261、262と、1対の検出側調整錘271、272と、1対の駆動側調整膜281、282と、1対の検出側調整膜291、292と、を有している。なお、図面が煩雑になるのを避けるため、図1では、これら以外の部位(電極等)の図示を省略している。
このうち、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対の駆動側錘部241、242および1対の検出側錘部251、252は、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1の特性を優れたものとすることができる。
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対の駆動側錘部241、242および1対の検出側錘部251、252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1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対の駆動側錘部241、242および1対の検出側錘部251、252が水晶で一体的に構成されている場合を例に説明する。
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。
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。
このように、基部21から、駆動用振動腕221、222と検出用振動腕231、232とが、互いに反対方向に延出しているため、その形状から振動素子1は、H型振動素子と呼ばれることもある。このような振動素子1では、駆動用振動腕221、222で構成された駆動系と検出用振動腕231、232で構成された検出系とが分離されることから、駆動系と検出系の電極間あるいは配線間の静電結合が低減され、検出感度が安定する。
駆動用振動腕221の先端部は、駆動側錘部241を構成している。駆動側錘部241は、その幅が部分的にx軸方向に広くなった略矩形状をなしている。
また、駆動側錘部241の表面には、駆動側調整錘261が設けられている。駆動側調整錘261は、例えば金属材料等の膜体で構成される。金属材料としては、例えば、金(Au)、金合金、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、銀(Ag)、銀合金、クロム(Cr)、クロム合金、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)等が挙げられる。この他、ITO、ZnO等の透明電極材料であってもよいが、できるだけ比重の大きい材料が好ましく用いられる。
このように駆動用振動腕221の先端部(駆動側錘部241)に駆動側調整錘261を設けることにより、駆動側調整錘261の質量変化に伴う駆動用振動腕221の周波数変化率を大きくとることができる。
なお、駆動側調整錘261は、駆動側錘部241の図示しない裏面に設けられていてもよく、両側面に設けられていてもよい。ここで、表面とは、図1に示す振動素子1において+z側の主面のことをいい、裏面とは、−z側の主面のことをいう。また、主面とは、振動素子1においてxy平面に平行な面のことをいう。
また、駆動用振動腕221と同様、駆動用振動腕222の先端部も、駆動側錘部242を構成している。
また、駆動側錘部242の表面には、駆動側調整錘262が設けられている。なお、駆動側調整錘262は、駆動側錘部242の図示しない裏面や両側面に設けられていてもよい。
一方、検出用振動腕231の先端部は、検出側錘部251を構成している。検出側錘部251は、その幅が部分的にx軸方向に広くなった略矩形状をなしている。
また、検出側錘部251の表面には、検出側調整錘271が設けられている。検出側調整錘271は、駆動側調整錘261と同様に構成される。
さらに、検出用振動腕231と同様、検出用振動腕232の先端部も、検出側錘部252を構成している。
また、検出側錘部252の表面には、検出側調整錘272が設けられている。なお、検出側調整錘272は、検出側錘部252の図示しない裏面や両側面に設けられていてもよい。
一方、駆動用振動腕221の基端部の表面には、駆動側調整膜281が設けられている。駆動側調整膜281は、例えば金属材料等の膜体で構成される。駆動側調整膜281の構成材料としては、上述した駆動側調整錘261の構成材料と同様の材料が用いられる。なお、駆動用振動腕221の基端部とは、駆動用振動腕221のうち、基部21との接続部近傍のことを指している。駆動用振動腕221、222が面外振動するとき、振動による応力は、この領域に集中する。したがって、この領域に駆動側調整膜281を配置することにより、駆動用振動腕221の基端部に生じる応力を調整することができ、駆動用振動腕221の面外振動周波数を調整することができる。なお、応力の調整とは、駆動側調整膜281が駆動用振動腕221に生じる弾性応力を調整することであり、具体的には、駆動側調整膜281の厚さや体積を増減させることにより調整される。
なお、駆動側調整膜281は、駆動用振動腕221の図示しない裏面に設けられていてもよく、両側面に設けられていてもよい。
また、駆動用振動腕221と同様、駆動用振動腕222の基端部の表面にも、駆動側調整膜282が設けられている。なお、駆動側調整膜282は、駆動用振動腕222の基端部の裏面や両側面に設けられていてもよい。
一方、検出用振動腕231の基端部の表面には、検出側調整膜291が設けられている。検出側調整膜291は、駆動側調整膜281と同様に構成される。
なお、検出側調整膜291は、検出用振動腕231の図示しない裏面に設けられていてもよく、両側面に設けられていてもよい。
また、検出用振動腕231と同様、検出用振動腕232の基端部の表面にも、検出側調整膜292が設けられている。なお、検出側調整膜292は、検出用振動腕232の基端部の裏面や両側面に設けられていてもよい。
なお、駆動用振動腕221、222には、それぞれ駆動系の電極が、また、検出用振動腕231、232には、それぞれ検出系の電極が備えられているが、これらは、従来の振動素子の電極と同様であるため、図示および説明を省略する。
<振動素子の動作>
次に、振動素子1の動作について説明する。
図2、3は、それぞれ図1に示す振動素子の動作を説明するための模式的斜視図である。
図2、3に示す振動素子1において、まず、駆動用振動腕221、222の駆動系の電極に発振回路から電圧を印加する。この発振回路としては、例えば、駆動用振動腕221、222のx軸方向に沿って振動する駆動モードの共振周波数と同じ周波数の交流電圧を印加し得る回路が挙げられる。
電圧が印加されると、駆動用振動腕221、222が励振され、駆動用振動腕221が図2、3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2、3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2、3に示す矢印A3の方向に屈曲するとともに駆動用振動腕222が図2、3に示す矢印A4の方向に屈曲する状態と、を交互に繰り返す(面内振動)。
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1にy軸周りの角速度ω(図2、3に示す矢印ω参照)が加わると、コリオリ力が作用し、駆動用振動腕221、222は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。
具体的には、駆動用振動腕221が図2に示す矢印B1の方向に屈曲し、駆動用振動腕222が図2に示す矢印B2の方向に屈曲し、検出用振動腕231が図2に示す矢印B3の方向に屈曲し、検出用振動腕232が図2に示す矢印B4の方向に屈曲する状態と、駆動用振動腕221が図2に示す矢印B5の方向に屈曲し、駆動用振動腕222が図2に示す矢印B6の方向に屈曲し、検出用振動腕231が図2に示す矢印B7の方向に屈曲し、検出用振動腕232が図2に示す矢印B8の方向に屈曲する状態と、を交互に繰り返す。
なお、図2に示すような振動モードを「第1検出モード」という。この第1検出モードは、一般に振動ジャイロ素子において角速度等の検出に利用されている振動モードである。また、第1検出モードでは、駆動用振動腕221、222に作用するコリオリ力と、駆動用振動腕221、222の屈曲とが、逆位相になっている。
一方、振動素子1は、上述した第1検出モードとは別の検出モードを有している。
具体的には、駆動用振動腕221が図3に示す矢印C1の方向に屈曲し、駆動用振動腕222が図3に示す矢印C2の方向に屈曲し、検出用振動腕231が図3に示す矢印C3の方向に屈曲し、検出用振動腕232が図3に示す矢印C4の方向に屈曲する状態と、駆動用振動腕221が図3に示す矢印C5の方向に屈曲し、駆動用振動腕222が図3に示す矢印C6の方向に屈曲し、検出用振動腕231が図3に示す矢印C7の方向に屈曲し、検出用振動腕232が図3に示す矢印C8の方向に屈曲する状態と、を交互に繰り返す。
なお、図3に示すような振動モードを「第2検出モード」という。この第2検出モードは、一般に角速度等の検出において不要なスプリアス振動とされている振動モードである。また、第2検出モードでは、駆動用振動腕221、222に作用するコリオリ力と、駆動用振動腕221、222の屈曲とが、同位相になっている。
振動素子1の駆動用振動腕221、222および検出用振動腕231、232は、それぞれ、上述した第1検出モードと第2検出モードとを重畳した振動モードで屈曲振動する。
そして、検出用振動腕231、232の屈曲振動(検出振動)により検出系の電極に生じた電荷を検出することにより、振動素子1に加わった角速度ωを求めることができる。
<振動素子の感度検出方法>
次に、本発明の振動素子の感度検出方法の実施形態について説明する。
上述したようにして検出用振動腕231、232から生じる電荷を検出すると、振動素子1に加わった角速度ωを求めることができる。そして、振動素子1においては、微小な角速度ωを精度よく検出することが求められる。すなわち、振動素子1の検出感度を高めることが要請されている。
しかしながら、振動素子1の検出感度は、振動素子1をパッケージに実装するとともに、駆動系の電極や検出系の電極とIC等の電気素子とを電気的に接続した後でなければ測定することができない。また、振動素子1を実装するパッケージ内は、通常、不活性雰囲気や減圧雰囲気に封止された状態に維持され、振動素子1の動作の安定性を確保している。したがって、検出感度を測定することができる段階は、振動素子1がパッケージ内に実装され、ほぼ製品化された状態であるといえる。このため、この状態で検出感度の検査を行い、仮に検出感度が不良だった場合、その振動素子1を修正するには多くの手間と時間、コストを要することになる。
そこで、本発明者は、振動素子1を実装する前のより早い段階で、振動素子1の検出感度を推定する方法について鋭意検討を重ねた。そして、前述した第1検出モードの周波数と第2検出モードの周波数とに基づけば、振動素子1の検出感度を推定し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明者は、振動素子1の第1検出モードの周波数f1と第2検出モードの周波数f2との周波数差Δf(=f2−f1)が、振動素子1の検出感度と一定の相関関係を有することを見出した。そこで、本発明によれば、この相関関係を利用することにより、振動素子1を実装する前の早い段階で、振動素子1の検出感度を求めることができる。
図4は、周波数差Δfと検出感度との相関関係を示すグラフである。なお、図4の横軸は周波数差Δfであり、縦軸は検出感度である。また、周波数差Δfは、グラフ上の最小値を1として規格化されており、単位は任意である。同様に、検出感度は、グラフ上の最大値を1として規格化されており、単位は任意である。
振動素子1の周波数差Δfと検出感度との相関関係は、図4に示すように、右肩下がりの曲線で示されることが見出された。したがって、振動素子1の周波数差Δfを求めさえすれば、図4に示す相関関係に基づいて、感度を推定することができる。
なお、図4に示す相関関係は、圧電体材料の種類や振動素子1の形状等によらず、右肩下がりの曲線になるが、圧電体材料の種類、振動素子1の形状等が同じであれば、曲線の形状や位置等もほぼ同じ関係になる。したがって、振動素子1の品種ごとに図4に示す相関関係をあらかじめ用意しておくことにより、振動素子1の周波数差Δfを求めるだけで、振動素子1を実装しなくても検出感度を推定することができる。
このようにして振動素子1の感度が検出されるが、必要に応じて、この感度を高める工程が必要になる。これにより、例えば振動素子1の感度を規格値まで引き上げることができ、良品化することができる。一方、感度が高過ぎる場合、振動素子1ごとに感度のバラツキが大きくなるおそれがある。そこで、必要に応じて、感度を低くすることも必要である。
感度を調整するためには、周波数差Δfを調整すればよい。したがって、一度、周波数差Δfを求めた後、それに基づいて駆動用振動腕221、222や検出用振動腕231、232の共振周波数を調整すればよい。
<振動素子の共振周波数の調整方法>
次に、振動素子1の共振周波数の調整方法について説明する。
周波数差Δfを調整するには、第1検出モードの周波数f1および第2検出モードの周波数f2の少なくとも一方を調整すればよい。具体的には、
(1)駆動用振動腕221、222の駆動側調整錘261、262の一部を除去する処理、
(2)駆動用振動腕221、222の駆動側調整錘261、262に物質を付加する処理、
(3)駆動用振動腕221、222の駆動側調整膜281、282の一部を除去する処理、
(4)駆動用振動腕221、222の駆動側調整膜281、282に物質を付加する処理、
(5)検出用振動腕231、232の検出側調整錘271、272の一部を除去する処理
(6)検出用振動腕231、232の検出側調整錘271、272に物質を付加する処理
(7)検出用振動腕231、232の検出側調整膜291、292の一部を除去する処理、
(8)検出用振動腕231、232の検出側調整膜291、292に物質を付加する処理、
等が挙げられる。これらの処理によれば、駆動用振動腕221、222と検出用振動腕231、232とのバランスが変化し、その結果、第1検出モードの周波数f1および第2検出モードの周波数f2の少なくとも一方を調整することができる。
なお、一部を除去する処理としては、上記の他に、駆動系の電極および検出系の電極にレーザーを照射するなどして、その一部を除去する処理等が挙げられる。
一方、物質を付加する処理としては、上記以外の箇所に前述した金属材料や透明電極材料を成膜する処理等が挙げられる。
これらの処理の中でも、特に、駆動用振動腕221、222の一部を除去する処理(例えば、上述した(1)または(3)の処理)、または、検出用振動腕231、232の一部を除去する処理(例えば、上述した(5)または(7)の処理)を採用するのが好ましい。これらの処理は、他の処理に比べて容易に行うことができ、かつ、処理量を正確に制御し易い。このため、周波数差Δfをより厳密に調整することができ、振動素子1の感度もより厳密に調整することができる。
<振動素子の感度調整方法>
次に、本発明の振動素子の感度調整方法の実施形態を説明するための図である。
図5は、本発明の振動素子の感度調整方法の実施形態を説明するためのグラフである。なお、図5の横軸は周波数差Δfであり、縦軸は振動素子1の感度である。
また、図4に示すグラフでは、説明の便宜上、周波数差Δfと感度との関係を1本の線で示しているが、厳密には、この関係は、図5に示すような点Tで折り返す往復の線で構成されている。より具体的には、図5に示すグラフには、周波数差Δfが小さくなる過程で周波数差Δfと感度との間に成り立つ関係を示す曲線L1と、周波数差Δfが大きくなる過程で周波数差Δfと感度との間に成り立つ関係を示す曲線L2とが重なっている。
したがって、周波数差Δfを調整することによって振動素子1の感度を調整する場合、少なくとも2回、周波数差Δfを求め、その結果の大小関係を比較することによって、その時点の振動素子1において周波数差Δfと感度との間に成り立つ関係が、図5の曲線L1で示す関係なのか、あるいは、曲線L2で示す関係なのかを特定することができる。そして、この特定により、周波数差Δfを調整するために行った処理が、周波数差Δfを高める処理なのか、あるいは、周波数差を低くする処理なのかを特定することができる。
よって、再び周波数差Δfを調整する際には、感度を高めるべきなのか、あるいは、感度を低くするべきなのかに応じて、振動素子1に対する処理を適宜選択することにより、振動素子1の感度を所望の方向に調整することができる。
以下、さらに具体的に説明する。
[1]まず、振動素子1について、第1検出モードの周波数f1と第2検出モードの周波数f2とを求め、その周波数差Δfを求める(第1周波数測定工程)。なお、この工程の後、周波数差Δfに基づいて振動素子1の感度を推定する工程を設けるようにしてもよい。これらの工程は、前述した実施形態に係る振動素子の感度検出方法に相当する。
[2]次に、駆動用振動腕221、222の一部を除去する処理、もしくは、駆動用振動腕221、222に物質を付加する処理、または、検出用振動腕231、232の一部を除去する処理、もしくは、検出用振動腕231、232に物質を付加する処理を行う(第1調整工程)。すなわち、前述した(1)〜(8)の処理のいずれかを行う。
[3]次に、第1調整工程後の振動素子1について、再び、第1検出モードの周波数f1と第2検出モードの周波数f2とを求め、その周波数差Δfを求める(第2周波数測定工程)。
[4]次に、第1調整工程において行った処理の内容と、周波数差Δfと周波数差Δfとの大小関係とを比較する。そして、Δf<Δfの大小関係が成り立っていた場合、その時点の振動素子1において周波数差Δfと感度との間に成り立つ関係は、図5の曲線L1で示す関係であることが特定される。一方、Δf>Δfの大小関係が成り立っていた場合、その時点の振動素子1において周波数差Δfと感度との間に成り立つ関係は、図5の曲線L2で示す関係であることが特定される。
したがって、この特定内容と、振動素子1の感度を高めるべきなのか、あるいは、感度を低くするべきなのかに応じて、再び、振動素子1に対して前述した処理のいずれかを行う(第2調整工程)。
なお、前述した処理のうち、(1)駆動用振動腕221、222の駆動側調整錘261、262の一部を除去する処理と、(2)駆動用振動腕221、222の駆動側調整錘261、262に物質を付加する処理とは、互いに異なる方向へ周波数差Δfを調整することができるので、第2調整工程においては、この原則を利用して処理の内容を選択することができる。
同様に、前述した処理のうち、(3)駆動用振動腕221、222の駆動側調整膜281、282の一部を除去する処理と、(4)駆動用振動腕221、222の駆動側調整膜281、282に物質を付加する処理とは、やはり互いに異なる方向へ周波数差Δfを調整することができるので、第2調整工程においては、この原則を利用して処理の内容を選択することができる。
同様に、前述した処理のうち、(5)検出用振動腕231、232の検出側調整錘271、272の一部を除去する処理と、(6)検出用振動腕231、232の検出側調整錘271、272に物質を付加する処理とは、やはり互いに異なる方向へ周波数差Δfを調整することができるので、第2調整工程においては、この原則を利用して処理の内容を選択することができる。
同様に、前述した処理のうち、(7)検出用振動腕231、232の検出側調整膜291、292の一部を除去する処理と、(8)検出用振動腕231、232の検出側調整膜291、292に物質を付加する処理とは、やはり互いに異なる方向へ周波数差Δfを調整することができるので、第2調整工程においては、この原則を利用して処理の内容を選択することができる。
その一方、例えば(3)の処理と(5)の処理とは、互いに同じ方向へ周波数差Δfを調整することができ、(4)の処理と(6)の処理とは、互いに同じ方向へ周波数差Δfを調整することができるので、第2調整工程においては、この原則を利用して処理の内容を選択することができる。
また、例えば(1)の処理と(7)の処理とは、互いに同じ方向へ周波数差Δfを調整することができ、(2)の処理と(8)の処理とは、互いに同じ方向へ周波数差Δfを調整することができるので、第2調整工程においては、この原則を利用して処理の内容を選択することができる。
したがって、例えば、振動素子1の感度を高める場合であって、第2調整工程においてΔf<Δfの大小関係が成り立っていた場合、第2調整工程では、第1調整工程と同様の処理を行えばよい。これにより、調整後の周波数差Δfは、周波数差Δfよりさらに小さくなり、振動素子1の感度をより高めることができる。
一方、振動素子1の感度を高める場合であって、第2調整工程においてΔf>Δfの大小関係が成り立っていた場合、第2調整工程では、上述した原則に沿って第1調整工程とは異なる処理を行えばよい。これにより、調整後の周波数差Δfは、周波数差Δfより小さくなり、振動素子1の感度をより高めることができる。
以上のようにして、振動素子1の感度を所望の方向へ調整することができる。
ところで、上記の説明では、振動素子1の感度をひとまず所望の方向へ調整することができるものの、感度を最大限に高めるには、追加の工程が必要になる場合もある。以下、追加の工程について説明する。なお、以下の説明では、第2調整工程においてΔf<Δfの大小関係が成り立つように処理の内容を選択したものとして説明する。
[5]第2調整工程の終了後、第2周波数測定工程と同様の工程を行う(第3周波数測定工程)。
[6]次いで、第2調整工程と同様の処理を行う(第3調整工程)。
[7]その後、工程[5]と工程[6]とを繰り返し行う。そして、処理を行っても周波数差Δfが小さくならず、反対に大きくなり始める時点を特定し、その時点で繰り返しを終了する。この時点、すなわち周波数差Δfが実質的な最小値である時点(図5に示す点T)における振動素子1は、実質的に最高の感度を有していると推定される。したがって、振動素子1の感度を実質的な最高感度に調整したいときには、上記の工程を行い、振動素子1の感度を調整するようにすればよい。
[8]また、その後、再び工程[5]と工程[6]とを繰り返し行うことにより、振動素子1の感度を最高感度から適度に低下させることもできる。これにより、最高感度を把握した上で感度調整をすることができるので、感度の高さと感度バラツキとの両立が図られるよう調整することができる。
なお、上記のような感度調整方法によれば、振動素子1の感度を自在に調整することができる。
その一方、本発明では、振動素子1の第1検出モードの周波数f1と第2検出モードの周波数f2との周波数差Δfが、振動素子1の感度と一定の相関関係を有することを見出した。その上で、周波数差Δfの最小値をΔfminとしたとき、周波数差ΔfがΔfminの1.5倍以下となるようにすることで、高感度の振動素子1が得られることを見出した。このような振動素子1は、実質的な最高感度の60%以上の感度を確保したものとなるので、微弱な物理量であっても検出可能なものとなる。
なお、周波数差Δfは、好ましくはfminの1.1倍以上であるのが好ましい。周波数差Δfをこの範囲内に設定することで、周波数差Δfのバラツキに対する感度の変化率が比較的抑えられることとなる。このため、振動素子1における感度の個体差(バラツキ)が抑えられる。
<センサー素子>
次に、本発明の振動素子の実施形態を含むセンサー素子について説明する。なお、説明にあたり、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。
図6は、センサー素子50を説明するものであり、図6(a)は、センサー素子50を上方から見たときの概略平面図、図6(b)は、図6(a)のA−A線断面図である。なお、図6(a)では、センサー素子50の内部の構造を説明する便宜上、センサー素子50の上方に設けられた蓋体としてのリッド70を取り外した状態を図示している。また、本形態に係るセンサー素子50の説明では、振動片として、上述した実施形態に係る振動素子1を搭載した例を説明する。
センサー素子50は、図6に示すように、凹部を有するパッケージ60と、そのパッケージ60の開口部を閉鎖する蓋体としてのリッド70と、パッケージ60内に中継基板80を介して接合された振動素子1と、電子部品としてのICチップ90と、を有している。
パッケージ60では、例えば、平板状の第1層基板61上に、開口部の大きさが異なる矩形環状の第2層基板62、第3層基板63および第4層基板64をこの順に重ねることにより、段差や突起部を有する凹部が形成されている。このため、この凹部内に振動素子1およびICチップ90を収容することが可能になっている。パッケージ60の構成材料としては、例えば、セラミックス材料、ガラス材料等が挙げられる。
パッケージ60の凹部の凹底部分となる第1層基板61上には、ICチップ90が配置されるダイパッド65が設けられている。また、パッケージ60の外底面となる第1層基板61のダイパッド65が設けられた面と異なる面には、外部基板との接合に供する外部実装端子68が設けられている。
パッケージ60の凹部において、第2層基板62によりダイパッド65を囲むように形成される段差上には、ICチップ90の能動面(図6(b)において上方の面)に設けられた複数の電極パッド(図示せず)と対応して接合される複数のIC接続端子66が設けられている。
また、複数のIC接続端子66が設けられた第2層基板62上に、第3層基板63によりIC接続端子66を囲むように形成される段差上には、振動素子1が中継基板80を介して接合される振動片接続端子67が設けられている。
パッケージ60に設けられた上記の各種端子は、対応する端子同士が、図示しない引き回し配線やスルーホール等の層内配線により接続されている。
ICチップ90は、振動素子1を駆動振動させるための励振手段としての駆動回路と、角速度が加わったときに振動素子1に生じる検出振動を検出する検出手段としての検出回路と、を有する。具体的には、ICチップ90が有する駆動回路は、振動素子1の一対の駆動用振動腕221、222にそれぞれ形成された駆動電極(図示せず)に駆動信号を供給する。また、ICチップ90が有する検出回路は、振動素子1の一対の検出用振動腕231、232にそれぞれ形成された検出電極(図示せず)に生じる検出信号を増幅させて増幅信号を生成し、この増幅信号に基づいてセンサー素子50に加わった回転角速度を検出する。
ICチップ90は、パッケージ60の凹部の凹底部分に設けられたダイパッド65上に、ダイアタッチ材99(例えばろう材)によって接着、固定されている。また、本形態では、ICチップ90とパッケージ60とが、ワイヤーボンディング法を用いて電気的に接続されている。すなわち、ICチップ90に設けられた複数の電極パッドと、パッケージ60の対応するIC接続端子66とが、ボンディングワイヤー49により接続されている。
パッケージ60の凹部内において、ICチップ90の上方には、中継基板80を介して振動素子1が接合されている。中継基板80は、パッケージ60の凹部内に振動素子1を支持する複雑な支持構造を形成することなく、振動素子1を所定の弾性を持たせながら支持するとともに、振動素子1とパッケージ60との電気的な接続を中継するための配線基板である。本形態に係る中継基板80は、振動素子1の支持部分が配置される基部21が配置される領域に設けられた開口部(デバイス穴)82を有する絶縁性の基材と、基材の一方の主面に設けられた複数の電極リード85と、対応する電極リード85と基材の層内配線等により電気的に接続された接続電極86と、を有している。複数の電極リード85は、一端側が基材上に設けられ、他端側が基材の開口部82の中央に向かってオーバーハングされた状態で延出されている。
各電極リード85の開口部82においてオーバーハングされている部分は、基材上から開口部82の中央に向かう途中で一旦斜め上方(リッド70側)に屈曲してから、再び開口部82の中央に向かって水平に折り曲げられている。この各電極リード85の他端側(先端部)は、振動素子1の基部21に設けられた外部接続端子(図示せず)と対応する位置に配置され、振動素子1の電気的な接続、および、機械的な接合に供する。
中継基板80には、例えば、従来から知られるTAB(Tape Automated Bonding)実装用のTAB基板を用いることができる。フープ状の絶縁性基材に多数の中継基板80が等間隔で形成されるTAB基板を用いることにより、中継基板80の製造から振動素子1の実装までを連続して効率よく行うことができる。
なお、中継基板80は、本形態で説明したTAB基板に限らず、例えば、リードフレーム等により形成する構成とすることもできる。
中継基板80への振動素子1の接合は、電極リード85の表面に、例えば、すず(Sn)や金(Au)等の接合用の金属層をめっき等により予め形成しておき、さらに、振動素子1の基部21に設けられた図示しない外部接続電極にも接合用の金属層を形成しておき、それら各電極リード85と、対応する外部接続電極とを位置合わせして、加熱および加圧することによって金属共晶、あるいは金属接合する方法により行うことができる。この他の接合方法としては、金属バンプや導電性接着剤などの接合部材を介して接合する方法(フリップチップ接合)等を適用することができる。
中継基板80の開口部82にオーバーハングした状態で延出され、複数の電極リード85を介して接合された振動素子1は、フォーミングされた電極リード85の弾性により柔軟に支持される。これにより、センサー素子50に落下などによる衝撃が加わったときに、電極リード85によって衝撃が緩和され、振動素子1が破損するなどの不具合を回避できるので、センサー素子50の耐衝撃性を向上させる効果を奏する。
振動素子1が接合された中継基板80は、パッケージ60の凹部内において、ICチップ90の上方に接合される。具体的には、中継基板80の振動素子1に接続された複数の電極リード85と電気的に接続され、中継基板80の振動素子1が接合された面とは異なる面に設けられた接続電極86が、パッケージ60の第3層基板63により形成された段差上に設けられた振動片接続端子67に位置合わせされ、例えば導電性接着剤等の接合部材59により電気的な接続を図りながら接合、固定されている。
なお、本形態では、中継基板80を介して振動素子1をパッケージ60内に接合する形態を説明したが、これに限らず、振動素子1の振動漏れなどが起こらない支持構造であればよい。例えば、パッケージ60の凹部内に、接続端子を有する支持部を設け、この支持部に振動素子1を接合・支持する支持構造を形成する構成としてもよい。
ICチップ90および振動素子1が接合されたパッケージ60上には、蓋体としてのリッド70が配置され、パッケージ60の開口を封止している。リッド70の材質としては、例えば、42アロイ(鉄にニッケルが42%含有された合金)やコバール(鉄、ニッケルおよびコバルトの合金)等の金属、セラミックス、あるいはガラス等を用いることができる。例えば、金属からなるリッド70は、コバール合金などを矩形環状に型抜きして形成されたシールリング69を介してシーム溶接することによりパッケージ60と接合される。パッケージ60およびリッド70によって形成される凹部空間は、振動素子1が動作するための空間となる。
上記凹部空間は、減圧空間または不活性ガス雰囲気に密閉、封止することができる
上記形態のセンサー素子によれば、駆動用振動腕221、222を励振させる駆動回路、検出用振動腕231、232に生じる検出信号を検出する検出回路、および、より高感度の検出ができるように効率的に調整された振動片を備えているので、安定した特性を有するセンサー素子を提供することができる。
そして、以上説明したような振動素子1やセンサー素子50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。
<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7〜図9に基づき、詳細に説明する。
図7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。
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振動素子1が内蔵されている。
図8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振動素子1が内蔵されている。
図9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。
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。
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振動素子1が内蔵されている。
なお、本発明の電子機器は、図7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8の携帯電話機、図9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。
また、本発明の振動素子では、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、本発明の振動素子の感度検出方法および本発明の振動素子の感度調整方法は、任意の工程を追加することもできる。
1……振動素子 21……基部 49……ボンディングワイヤー 50……センサー素子 59……接合部材 60……パッケージ 61……第1層基板 62……第2層基板 63……第3層基板 64……第4層基板 65……ダイパッド 66……IC接続端子 67……振動片接続端子 68……外部実装端子 69……シールリング 70……リッド 80……中継基板 82……開口部 85……電極リード 86……接続電極 90……ICチップ 99……ダイアタッチ材 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……駆動側錘部 242……駆動側錘部 251……検出側錘部 252……検出側錘部 261……駆動側調整錘 262……駆動側調整錘 271……検出側調整錘 272……検出側調整錘 281……駆動側調整膜 282……駆動側調整膜 291……検出側調整膜 292……検出側調整膜 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

Claims (7)

  1. 基部と、前記基部から延出され、駆動振動する複数の駆動用振動腕と、前記基部から延出され、前記駆動用振動腕に加えられた物理量に応じて振動する複数の検出用振動腕と、を有する振動素子の感度を検出する方法であって、
    前記振動素子の主面と交差する方向に沿って、隣り合う前記駆動用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、隣り合う前記検出用振動腕同士も互いに逆向きに屈曲振動し、かつ、前記駆動用振動腕と前記検出用振動腕とが逆位相で振動する第1検出モードの周波数と、前記振動素子の主面と交差する方向に沿って、隣り合う前記検出用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、隣り合う前記検出用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、かつ、前記駆動用振動腕と前記検出用振動腕とが同位相で振動する第2検出モードの周波数と、の周波数差Δfを求める周波数測定工程と、
    前記周波数差Δfに基づき、前記振動素子の感度を推定する感度推定工程と、
    を有することを特徴とする振動素子の感度検出方法。
  2. 基部と、前記基部から延出され、駆動振動する複数の駆動用振動腕と、前記基部から延出され、前記駆動用振動腕に加えられた物理量に応じて振動する複数の検出用振動腕と、を有する振動素子の感度を調整する方法であって、
    前記振動素子の主面と交差する方向に沿って、隣り合う前記駆動用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、隣り合う前記検出用振動腕同士も互いに逆向きに屈曲振動し、かつ、前記駆動用振動腕と前記検出用振動腕とが逆位相で振動する第1検出モードの周波数と、前記振動素子の主面と交差する方向に沿って、隣り合う前記検出用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、隣り合う前記検出用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、かつ、前記駆動用振動腕と前記検出用振動腕とが同位相で振動する第2検出モードの周波数と、の周波数差Δfを求める第1周波数測定工程と、
    前記第1周波数測定工程の後に設けられ、前記駆動用振動腕の一部を除去する処理もしくは前記駆動用振動腕に物質を付加する処理、または、前記検出用振動腕の一部を除去する処理もしくは前記検出用振動腕に物質を付加する処理を行う第1調整工程と、
    前記第1調整工程の後に設けられ、前記第1検出モードの周波数と前記第2検出モードの周波数との周波数差Δfを求める第2周波数測定工程と、
    前記第2周波数測定工程の後に設けられ、前記第1調整工程における前記処理の内容と前記周波数差Δfと前記周波数差Δfの大小関係とに基づき、前記処理を行う第2調整工程と、
    を有することを特徴とする振動素子の感度調整方法。
  3. 前記第2調整工程において、前記第1検出モードの周波数と前記第2検出モードの周波数との周波数差Δfが、前記周波数差Δfより小さくなるように、前記処理を行う請求項2に記載の振動素子の感度調整方法。
  4. さらに、前記第2周波数測定工程と同じ第3周波数測定工程と、前記第2調整工程と同じ第3調整工程と、をこの順で繰り返し行い、前記周波数差Δfが大きくなり始める時点を特定し、その時点で前記第3周波数測定工程と前記第3調整工程の繰り返しを終了する請求項3に記載の振動素子の感度調整方法。
  5. 前記第1調整工程および前記第2調整工程は、それぞれ前記駆動用振動腕の一部を除去する処理または前記検出用振動腕の一部を除去する処理である請求項3または4に記載の振動素子の感度調整方法。
  6. 基部と、
    前記基部から延出され、駆動振動する複数の駆動用振動腕と、
    前記基部から延出され、前記駆動用振動腕に加えられた物理量に応じて振動する複数の検出用振動腕と、
    を有し、
    前記振動素子の主面と交差する方向に沿って、隣り合う前記駆動用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、隣り合う前記検出用振動腕同士も互いに逆向きに屈曲振動し、かつ、前記駆動用振動腕と前記検出用振動腕とが逆位相で振動する第1検出モードの周波数と、前記振動素子の主面と交差する方向に沿って、隣り合う前記検出用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、隣り合う前記検出用振動腕同士が互いに逆向きに屈曲振動し、かつ、前記駆動用振動腕と前記検出用振動腕とが同位相で振動する第2検出モードの周波数と、の周波数差Δfが、前記駆動用振動腕の一部を除去する処理もしくは前記駆動用振動腕に物質を付加する処理または前記検出用振動腕の一部を除去する処理もしくは前記検出用振動腕に物質を付加する処理によって増加または減少するよう構成されており、
    前記周波数差の最小値をΔfminとしたとき、前記周波数差ΔfがΔfminの1.5倍以下であることを特徴とする振動素子。
  7. 請求項6に記載の振動素子を備えることを特徴とする電子機器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018165644A (ja) * 2017-03-28 2018-10-25 セイコーエプソン株式会社 振動素子の周波数調整方法、振動素子の製造方法および振動素子

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