JP2015175810A - Gyro sensor element, gyro device, electronic equipment, and traveling object - Google Patents

Gyro sensor element, gyro device, electronic equipment, and traveling object Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact gyro sensor element.SOLUTION: A gyro sensor element includes: a base part 10; and vibration arms 20 and 30 extending from the base part 10. One surfaces of the vibration arms 20 and 30 are respectively formed with a first laminate 40 and a second laminate 50 following an extension direction, and the first laminate 40 and the second laminate 50 respectively include: drive parts 47 and 57 including first electrode layers 41 and 51, second electrode layers 43 and 53 and first piezoelectric layers 42 and 52 disposed between the first electrode layers 41 and 51 and the second electrode layers 43 and 53; and detection parts 48 and 58 including the second electrode layers 43 and 53, third electrode layers 45 and 55 and second piezoelectric layers 44 and 54 disposed between the second electrode layers 43 and 53 and the third electrode layers 45 and 55. The piezoelectric strain constants of the first piezoelectric layers 42 and 52 are larger than the piezoelectric strain constants of the second piezoelectric layers 44 and 54, and the dielectric constants of the second piezoelectric layers 44 and 54 are smaller than the dielectric constants of the first piezoelectric layers 42 and 52.

Description

本発明は、ジャイロセンサー素子、ジャイロ装置、電子機器、および移動体に関する。   The present invention relates to a gyro sensor element, a gyro device, an electronic apparatus, and a moving body.

従来から、ジャイロセンサーは、船舶、航空機、ロケットなどの姿勢を自律制御する技術に使用されている。最近では、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、ビデオカメラおよび携帯電話の振動制御補正(いわゆる手振れ補正)などに用いられている。これらの電子機器の小型化に伴い、例えば、特許文献1に記載されているように、シリコン基板からなる音叉型振動子のアームに、振動部を励振する駆動部と、振動部のたわみを検出する検知部を設けたジャイロセンサーが知られていた。   Conventionally, gyro sensors have been used in technologies for autonomously controlling the attitude of ships, aircraft, rockets, and the like. Recently, it is used for vehicle body control in vehicles, vehicle position detection of a car navigation system, vibration control correction (so-called camera shake correction) for digital cameras, video cameras, and mobile phones. Along with the downsizing of these electronic devices, for example, as described in Patent Document 1, a driving unit that excites a vibrating part on the arm of a tuning fork vibrator made of a silicon substrate and a deflection of the vibrating part are detected. There is known a gyro sensor provided with a detecting unit to perform.

特開2005−249395号公報JP 2005-249395 A

特許文献1に記載の音叉型ジャイロセンサーは、基部から延出した振動腕(アーム)と、振動腕の一面に、振動腕の延出方向に沿って設けられた一対の駆動部と、一対の駆動部の間に設けられた検出部(検知部)と、を備えている。駆動部および検出部は、上部電極層、下部電極層、および上部電極層と下部電極層とに挟まれた圧電層を有する積層体で形成されている。すなわち、振動腕には、駆動部を有する二つの積層体と、検出部を有する一つの積層体と、からなる三つの積層体を設けるための大きさ(腕の幅)が必要となる。この構成のジャイロセンサーを小型化するためには、積層体の幅を狭くする必要がある。しかしながら、積層体の幅を狭くすると、駆動効率や検出感度が低下する恐れがあり、小型化が困難であった。   A tuning fork type gyro sensor described in Patent Literature 1 includes a vibrating arm (arm) extending from a base, a pair of driving units provided on one surface of the vibrating arm along the extending direction of the vibrating arm, and a pair of And a detection unit (detection unit) provided between the drive units. The drive unit and the detection unit are formed of a laminate having an upper electrode layer, a lower electrode layer, and a piezoelectric layer sandwiched between the upper electrode layer and the lower electrode layer. In other words, the vibrating arm needs to have a size (arm width) for providing three stacked bodies including two stacked bodies having a drive unit and one stacked body having a detection unit. In order to reduce the size of the gyro sensor having this configuration, it is necessary to reduce the width of the stacked body. However, when the width of the stacked body is narrowed, the driving efficiency and the detection sensitivity may be lowered, and it is difficult to reduce the size.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本適用例に係るジャイロセンサー素子は、基部と、前記基部から延出している振動腕と、を備え、前記振動腕の一面には、延出方向に沿うように第1積層体および第2積層体が設けられ、前記第1積層体および前記第2積層体は、第1電極層、第2電極層、および前記第1電極層と前記第2電極層との間に設けられている第1圧電層を含む駆動部と、前記第2電極層、第3電極層、および前記第2電極層と前記第3電極層との間に設けられている第2圧電層を含む検出部と、を有し、前記第1圧電層の圧電歪定数は、前記第2圧電層の圧電歪定数より大きく、前記第2圧電層の誘電率は、前記第1圧電層の誘電率より小さいことを特徴とする。   Application Example 1 A gyro sensor element according to this application example includes a base portion and a vibrating arm extending from the base portion, and a first laminated layer is formed on one surface of the vibrating arm along the extending direction. And a second laminated body, and the first laminated body and the second laminated body are provided between the first electrode layer, the second electrode layer, and the first electrode layer and the second electrode layer. A driving unit including the first piezoelectric layer, the second electrode layer, the third electrode layer, and a second piezoelectric layer provided between the second electrode layer and the third electrode layer. And a piezoelectric strain constant of the first piezoelectric layer is greater than a piezoelectric strain constant of the second piezoelectric layer, and a dielectric constant of the second piezoelectric layer is greater than a dielectric constant of the first piezoelectric layer. It is small.

本適用例によれば、ジャイロセンサー素子は、一つの積層体に駆動部と検出部とが形成されており、第1積層体と第2積層体との二つの積層体で、ジャイロセンサー素子を構成させることができる。これにより、振動腕の幅を狭くすることが可能となり、小型のジャイロセンサー素子を提供することができる。
また、本適用例のジャイロセンサー素子の駆動部は、逆圧電効果を利用して、第1圧電層に電圧を印加することで第1圧電層に歪を生じさせ、振動腕を駆動させる。第1圧電層に、第2圧電層の圧電歪定数(逆圧電効果)より大きい圧電歪定数を有する圧電材料を使用することで、電気エネルギー(電圧)から機械エネルギー(歪)への変換効率が増大し、振動腕の駆動効率が向上する。
According to this application example, in the gyro sensor element, the driving unit and the detection unit are formed in one stacked body, and the gyro sensor element is formed of two stacked bodies of the first stacked body and the second stacked body. Can be configured. As a result, the width of the vibrating arm can be reduced, and a small gyro sensor element can be provided.
In addition, the drive unit of the gyro sensor element of this application example uses the inverse piezoelectric effect to apply a voltage to the first piezoelectric layer, thereby causing distortion in the first piezoelectric layer and driving the vibrating arm. By using a piezoelectric material having a piezoelectric strain constant larger than that of the second piezoelectric layer (inverse piezoelectric effect) for the first piezoelectric layer, the conversion efficiency from electrical energy (voltage) to mechanical energy (strain) is improved. The driving efficiency of the vibrating arm is improved.

さらに、ジャイロセンサー素子の検出部は、振動腕に加わる角速度で生じるコリオリ力が第2圧電層に歪を加え、圧電効果により、歪量に応じて第2圧電層に現れる電荷を検出する。第2圧電層に第1圧電層の誘電率よりも小さい誘電率を有する圧電材料を使用することで、検出部に滞留する電荷量を減らせるため、歪量に応じて現れる電荷の検出感度が向上する。換言すると、ジャイロセンサー素子の駆動効率と検出感度とを犠牲にすることなく、第1積層体、第2積層体の幅、および振動腕の幅を狭くすることができる。これにより、さらに小型のジャイロセンサー素子を提供することができる。   Further, the detection unit of the gyro sensor element detects the electric charge appearing in the second piezoelectric layer according to the amount of strain by the piezoelectric effect due to the Coriolis force generated by the angular velocity applied to the vibrating arm adds strain to the second piezoelectric layer. By using a piezoelectric material having a dielectric constant smaller than the dielectric constant of the first piezoelectric layer for the second piezoelectric layer, the amount of charge staying in the detection unit can be reduced. improves. In other words, the width of the first stacked body, the second stacked body, and the width of the vibrating arm can be reduced without sacrificing the driving efficiency and detection sensitivity of the gyro sensor element. Thereby, a further smaller gyro sensor element can be provided.

[適用例2]上記適用例に記載のジャイロセンサー素子において、前記第1積層体および前記第2積層体は、前記振動腕の一面より、前記第1電極層、前記第1圧電層、前記第2電極層、前記第2圧電層、前記第3電極層、の順に積層されていることが好ましい。   Application Example 2 In the gyro sensor element according to the application example described above, the first stacked body and the second stacked body may be configured such that the first electrode layer, the first piezoelectric layer, and the first stacked body are formed on one surface of the vibrating arm. It is preferable that two electrode layers, the second piezoelectric layer, and the third electrode layer are laminated in this order.

本適用例によれば、ジャイロセンサー素子の駆動部は、振動腕に接している第1電極層と、第1電極層に積層されている第1圧電層と、第1圧電層に積層されている第2電極層と、で形成されている。検出部は、第2電極層と、第2電極層に積層されている第2圧電層と、第2圧電層に積層されている第3電極層と、で形成されている。通常、層を多層に積層すると、後から積層した層は、先に形成した下地となる層の表面形状の影響を受け、層の表面に生じる厚さ方向の凹凸が大きくなる。換言すると、振動腕に近い圧電層ほど、表面形状が平坦で良好な膜質が得られ、圧電歪定数の大きい圧電層が形成されるので、振動腕に近接している第1圧電層を駆動部とすることで、振動腕の駆動効率が向上する。
また、検出部は、振動腕の一面から、第1電極層および第1圧電層を介した、厚み方向に離れた位置に形成されているので、振動腕に厚み方向の力が加わると、第2圧電層に加わる歪量が大きくなり、第2圧電層に現れる電荷量も多くなるため、角速度が加わった時に生じる電荷の検出精度が向上する。これにより、ジャイロセンサー素子の駆動効率と検出感度とを犠牲にすることなく、第1積層体、第2積層体の幅、および振動腕の幅を狭くすることができるので、小型のジャイロセンサー素子を提供することができる。
According to this application example, the drive unit of the gyro sensor element includes the first electrode layer that is in contact with the vibrating arm, the first piezoelectric layer that is stacked on the first electrode layer, and the first piezoelectric layer that is stacked on the first piezoelectric layer. And a second electrode layer. The detection unit is formed of a second electrode layer, a second piezoelectric layer stacked on the second electrode layer, and a third electrode layer stacked on the second piezoelectric layer. Usually, when layers are stacked in multiple layers, the layers stacked later are affected by the surface shape of the underlying layer formed earlier, and the unevenness in the thickness direction generated on the surface of the layer becomes large. In other words, the closer the piezoelectric layer is to the vibrating arm, the better the surface shape is, the better the film quality is, and the larger the piezoelectric strain constant is, so the piezoelectric layer having the larger piezoelectric strain constant is formed. As a result, the driving efficiency of the vibrating arm is improved.
In addition, since the detection unit is formed at a position away from the one surface of the vibrating arm via the first electrode layer and the first piezoelectric layer in the thickness direction, when a force in the thickness direction is applied to the vibrating arm, Since the amount of strain applied to the second piezoelectric layer is increased and the amount of charge appearing in the second piezoelectric layer is increased, the detection accuracy of the charge generated when the angular velocity is applied is improved. Accordingly, the width of the first stacked body, the second stacked body, and the width of the vibrating arm can be reduced without sacrificing the driving efficiency and detection sensitivity of the gyro sensor element. Can be provided.

[適用例3]本適用例に係るジャイロセンサー素子は、基部と、前記基部から延出している振動腕と、を備え、前記振動腕の一面には、延出方向に並行して第1積層体および第2積層体が設けられ、前記第1積層体および前記第2積層体は、第1電極層、第2電極層、および前記第1電極層と前記第2電極層との間に設けられている第1圧電層を含む駆動部と、前記第2電極層、第3電極層、および前記第2電極層と前記第3電極層との間に設けられている第2圧電層を含む検出部と、を有し、少なくとも前記第1圧電層は、前記第1積層体と前記第2積層体とに分離され、前記振動腕は、面内に沿う方向に屈曲振動することを特徴とする。   Application Example 3 A gyro sensor element according to this application example includes a base and a vibrating arm extending from the base, and a first laminated layer is formed on one surface of the vibrating arm in parallel with the extending direction. And a second laminated body, and the first laminated body and the second laminated body are provided between the first electrode layer, the second electrode layer, and the first electrode layer and the second electrode layer. A driving unit including the first piezoelectric layer, the second electrode layer, the third electrode layer, and a second piezoelectric layer provided between the second electrode layer and the third electrode layer. And at least the first piezoelectric layer is separated into the first stacked body and the second stacked body, and the vibrating arm bends and vibrates in a direction along an in-plane direction. To do.

本適用例によれば、ジャイロセンサー素子は、振動腕の一面に形成されている第1積層体および第2積層体の夫々に、第1電極層、第2電極層、第1電極層と第2電極層との間に設けられている第1圧電層を含む駆動部と、第2電極層、第3電極層、第2電極層と第3電極層との間に設けられている第2圧電層を含む検出部と、が設けられている。第1圧電層および第2圧電層が、第1積層体と第2積層体とに分離されているので、第1積層体の駆動部と、第2積層体の駆動部と、に極性の異なる電圧を印加すると、振動腕は面内に沿う方向に屈曲振動する。また、振動腕に加わる角速度で生じるコリオリ力が第2圧電層に歪みを加え、圧電効果により歪み量に応じて第1積層体の検出部および第2積層体の検出部に現れる電荷量の少なくとも一方を検知することで角速度が求められる。   According to this application example, the gyro sensor element includes the first electrode layer, the second electrode layer, the first electrode layer, and the first electrode layer on each of the first stacked body and the second stacked body formed on one surface of the vibrating arm. A drive unit including a first piezoelectric layer provided between the two electrode layers, a second electrode layer, a third electrode layer, and a second electrode provided between the second electrode layer and the third electrode layer. And a detection unit including a piezoelectric layer. Since the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer are separated into the first stacked body and the second stacked body, the drive unit of the first stacked body and the drive unit of the second stacked body have different polarities. When a voltage is applied, the vibrating arm bends and vibrates in a direction along the plane. Further, the Coriolis force generated by the angular velocity applied to the vibrating arm adds distortion to the second piezoelectric layer, and at least the amount of charge appearing in the detection unit of the first stacked body and the detection unit of the second stacked body according to the amount of distortion due to the piezoelectric effect. The angular velocity is obtained by detecting one of them.

本適用例のジャイロセンサー素子は、一つの積層体に駆動部と検出部とが形成されており、第1積層体と第2積層体との二つの積層体で、ジャイロセンサー素子を構成させることができるので、振動腕の幅を狭くすることが可能となり、小型のジャイロセンサー素子を提供することができる。   In the gyro sensor element of this application example, the driving unit and the detection unit are formed in one laminated body, and the gyro sensor element is configured by two laminated bodies of the first laminated body and the second laminated body. Therefore, the width of the vibrating arm can be reduced, and a small gyro sensor element can be provided.

[適用例4]上記適用例に記載のジャイロセンサー素子において、前記振動腕に加えられた変位は、前記第1積層体の検出部と、前記第2積層体の検出部と、で検出された電荷量の和で求められることが好ましい。   Application Example 4 In the gyro sensor element according to the application example described above, the displacement applied to the vibrating arm is detected by the detection unit of the first stacked body and the detection unit of the second stacked body. It is preferable to obtain the sum of the charge amounts.

本適用例によれば、ジャイロセンサー素子の検出部は、第1積層体および第2積層体に設けられている。振動腕に加わる角速度で生じるコリオリ力が第2圧電層に歪みを加え、圧電効果により歪み量に応じて第1積層体の検出部および第2積層体の検出部に電荷が現れる。第1積層体の検出部および第2積層体の検出部に現れた電荷量の和を検知することで角速度の検出感度を向上させることができる。これにより、角速度の検出感度を向上させた小型のジャイロセンサー素子を提供することができる。   According to this application example, the detection unit of the gyro sensor element is provided in the first stacked body and the second stacked body. The Coriolis force generated by the angular velocity applied to the vibrating arm adds strain to the second piezoelectric layer, and electric charges appear in the detection unit of the first stacked body and the detection unit of the second stacked body according to the amount of strain due to the piezoelectric effect. The detection sensitivity of the angular velocity can be improved by detecting the sum of the charge amounts appearing in the detection unit of the first stacked body and the detection unit of the second stacked body. Thereby, the small gyro sensor element which improved the detection sensitivity of angular velocity can be provided.

[適用例5]上記適用例に記載のジャイロセンサー素子は、前記基部から並行して延出している二つの振動腕を備えていることが好ましい。   Application Example 5 The gyro sensor element according to the application example preferably includes two vibrating arms extending in parallel from the base portion.

本適用例によれば、ジャイロセンサー素子は、基部から並行して延出している二つの振動腕が、面内方向に沿って互いに逆方向に屈曲振動する。屈曲振動に伴って生じる漏れ振動は、基部を介して相殺されるので、ジャイロセンサー素子のQ(Quality factor)値を向上させることができる。これにより、小型でQ値の高いジャイロセンサー素子を提供することができる。   According to this application example, in the gyro sensor element, the two vibrating arms extending in parallel from the base portion bend and vibrate in opposite directions along the in-plane direction. Leakage vibration caused by bending vibration is canceled through the base portion, so that the Q (Quality factor) value of the gyro sensor element can be improved. Thereby, a small and high Q value gyro sensor element can be provided.

[適用例6]上記適用例に記載のジャイロセンサー素子において、前記第1積層体および前記第2積層体は、前記振動腕の前記一面より、前記第1電極層、前記第1圧電層、前記第2電極層、前記第2圧電層、前記第3電極層、の順に積層され、前記振動腕の延出方向の中心線に対して線対称に設けられ、前記第2圧電層の前記面内方向の幅は、前記第1圧電層の前記面内方向の幅より狭く、前記第1積層体が有している前記第2圧電層の中心線と、前記第2積層体が有している前記第2圧電層の中心線との中心間距離は、前記第1積層体が有している前記第1圧電層の中心線と、前記第2積層体が有している前記第1圧電層の中心線との中心間距離より狭いことが好ましい。   Application Example 6 In the gyro sensor element according to the application example described above, the first stacked body and the second stacked body may be configured such that the first electrode layer, the first piezoelectric layer, and the second stacked body are formed from the one surface of the vibrating arm. The second electrode layer, the second piezoelectric layer, and the third electrode layer are stacked in this order, provided in line symmetry with respect to the center line in the extending direction of the vibrating arm, and the in-plane of the second piezoelectric layer The width in the direction is narrower than the width in the in-plane direction of the first piezoelectric layer, and the second laminated body has the center line of the second piezoelectric layer that the first laminated body has. The center-to-center distance from the center line of the second piezoelectric layer is the center line of the first piezoelectric layer that the first stacked body has and the first piezoelectric layer that the second stacked body has. It is preferably narrower than the center-to-center distance.

本適用例によれば、ジャイロセンサー素子の駆動部は、振動腕の一面に接している第1電極層と、第1電極層に積層されている第1圧電層と、第1圧電層に積層されている第2電極層と、で形成されている。検出部は、第2電極層と、第2電極層に積層されている第2圧電層と、第2圧電層に積層されている第3電極層と、で形成されている。通常、電極層や圧電層を多層に積層すると、後から積層された層は、先に形成され下地となる層の表面形状の影響を受けて、表面に生じる厚さ方向の凹凸が大きくなる。換言すると、振動腕に近い圧電層ほど、表面形状が平坦で良好な膜質が得られ、圧電歪定数の大きい圧電層が形成されるので、第1圧電層を駆動部とすることで、振動腕の駆動効率が向上する。
また、検出部は、振動腕から第1電極層および第1圧電層を介した厚み方向に離れた位置に形成されているので、振動腕に厚み方向の力が加わると、第2圧電層に加わる歪量が大きくなり、第2圧電層に現れる電荷量も多くなるため、角速度が加わった時に生じる電荷の検出精度が向上する。
According to this application example, the drive unit of the gyro sensor element includes the first electrode layer in contact with one surface of the vibrating arm, the first piezoelectric layer stacked on the first electrode layer, and the first piezoelectric layer. And the second electrode layer. The detection unit is formed of a second electrode layer, a second piezoelectric layer stacked on the second electrode layer, and a third electrode layer stacked on the second piezoelectric layer. Usually, when electrode layers and piezoelectric layers are laminated in multiple layers, the later laminated layers are affected by the surface shape of the layer that is formed first, and the unevenness in the thickness direction generated on the surface becomes large. In other words, the closer the piezoelectric layer is to the vibrating arm, the better the surface shape and the better film quality, and the larger the piezoelectric strain constant is formed. Therefore, by using the first piezoelectric layer as the drive unit, the vibrating arm Driving efficiency is improved.
Further, since the detection unit is formed at a position away from the vibrating arm in the thickness direction via the first electrode layer and the first piezoelectric layer, when a force in the thickness direction is applied to the vibrating arm, the detection unit is applied to the second piezoelectric layer. Since the applied strain increases and the amount of charge appearing in the second piezoelectric layer also increases, the detection accuracy of the charge generated when the angular velocity is applied is improved.

第1積層体および第2積層体の駆動部に含まれる第1圧電層は、振動腕の駆動効率を向上させるため、振動腕の幅に対して、出来るだけ広い幅を有することが好ましい。このため、第1積層体と第2積層体が有している第1圧電層の幅は、第2圧電層の幅よりも広く、振動腕の延出方向の中心線に対して線対称に設けられている。
第1積層体および第2積層体の検出部に含まれる第2圧電層は、製造時の積層ずれなどにより生じる検出ノイズ(面内方向に沿った屈曲振動により生じる電荷)を低減させるため、出来るだけ振動腕の内側に設けることが好ましい。このため、第1積層体と第2積層体とが有している第2圧電層の幅は、第1圧電層の幅より狭く、第1積層体が有する第2圧電層の中心線と、第2積層体が有する第2圧電層の中心線と、の距離を表す中心間距離は、第1積層体の第1圧電層と第2積層体の第1圧電層との中心間距離よりも狭く、第2圧電層は、振動腕の中心線に対して線対称に設けられている。これにより、駆動効率と検出精度を向上させた小型のジャイロセンサー素子を提供できる。
The first piezoelectric layer included in the driving unit of the first stacked body and the second stacked body preferably has a width as wide as possible with respect to the width of the vibrating arm in order to improve the driving efficiency of the vibrating arm. For this reason, the width of the first piezoelectric layer included in the first stacked body and the second stacked body is wider than the width of the second piezoelectric layer, and is symmetrical with respect to the center line in the extending direction of the vibrating arm. Is provided.
The second piezoelectric layer included in the detection unit of the first stacked body and the second stacked body can reduce detection noise (charge generated by bending vibration along the in-plane direction) caused by stacking deviation during manufacturing. It is preferable to provide only inside the vibrating arm. For this reason, the width of the second piezoelectric layer included in the first stacked body and the second stacked body is narrower than the width of the first piezoelectric layer, and the center line of the second piezoelectric layer included in the first stacked body; The center-to-center distance representing the distance from the center line of the second piezoelectric layer included in the second stacked body is greater than the center-to-center distance between the first piezoelectric layer of the first stacked body and the first piezoelectric layer of the second stacked body. The second piezoelectric layer is narrow and symmetrical with respect to the center line of the vibrating arm. Thereby, a small gyro sensor element with improved driving efficiency and detection accuracy can be provided.

[適用例7]本適用例に係るジャイロ装置は、上記適用例に記載のジャイロセンサー素子を備えていることを特徴とする。   Application Example 7 A gyro apparatus according to this application example includes the gyro sensor element described in the application example.

本適用例によれば、小型のジャイロセンサー素子を備えた小型のジャイロ装置を提供することができる。   According to this application example, it is possible to provide a small gyro device including a small gyro sensor element.

[適用例8]本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載のジャイロセンサー素子を備えていることを特徴とする。   Application Example 8 An electronic apparatus according to this application example includes the gyro sensor element described in the application example.

本適用例によれば、小型のジャイロセンサー素子を備えた小型の電子機器を提供することができる。   According to this application example, it is possible to provide a small electronic device including a small gyro sensor element.

[適用例9]本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載のジャイロセンサー素子を備えていることを特徴とする。   Application Example 9 A moving object according to this application example includes the gyro sensor element described in the application example.

本適用例によれば、小型のジャイロセンサー素子を備えた移動体を提供することができる。   According to this application example, it is possible to provide a moving body including a small gyro sensor element.

実施形態1に係るジャイロセンサー素子の概略構成を示す模式平面図。FIG. 2 is a schematic plan view illustrating a schematic configuration of a gyro sensor element according to the first embodiment. 図1におけるA−A線での断面図。Sectional drawing in the AA in FIG. 実施形態2に係るジャイロセンサー素子の概略構成を示す模式平面図。FIG. 4 is a schematic plan view showing a schematic configuration of a gyro sensor element according to a second embodiment. 図3におけるB−B線での断面図。Sectional drawing in the BB line in FIG. 変形例に係るジャイロセンサー素子の概略構成を示す模式平面図。The schematic plan view which shows schematic structure of the gyro sensor element which concerns on a modification. 図5におけるC−Cでの断面図。Sectional drawing in CC in FIG. ジャイロセンサー素子を備えるジャイロ装置の概略を示す断面図。Sectional drawing which shows the outline of a gyro apparatus provided with a gyro sensor element. ジャイロセンサー素子を備える電子機器としてのモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the mobile type (or notebook type) personal computer as an electronic device provided with a gyro sensor element. ジャイロセンサー素子を備える電子機器としての携帯電話機を示す斜視図。The perspective view which shows the mobile telephone as an electronic device provided with a gyro sensor element. ジャイロセンサー素子を備える電子機器としてのデジタルスチルカメラを示す斜視図。The perspective view which shows the digital still camera as an electronic device provided with a gyro sensor element. ジャイロセンサー素子を備える移動体としての自動車を示す斜視図。The perspective view which shows the motor vehicle as a moving body provided with a gyro sensor element. 従来技術によるジャイロセンサー素子の概略構成を示す模式平面図。The schematic plan view which shows schematic structure of the gyro sensor element by a prior art. 図12におけるD−D線での断面図。Sectional drawing in the DD line | wire in FIG.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each layer and each member is different from the actual scale so that each layer and each member can be recognized.

<ジャイロセンサー素子>
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係るジャイロセンサー素子1の概略構成を示す模式平面図である。図2は、図1におけるA−A線での断面図である。ここで、図1、図2、および後述する図3から図6、図12、図13では、説明の便宜上、互いに直交する三軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示しており、軸方向を図示した矢印の先端側を「+側」、基端側を「−側」としている。また、以下では、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。
まず、実施形態1に係るジャイロセンサー素子1の概略構成について、図1と図2とを用いて説明する。
<Gyro sensor element>
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic plan view showing a schematic configuration of a gyro sensor element 1 according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. Here, in FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3 to FIG. 6, FIG. 12, and FIG. 13 described later, for convenience of explanation, the X axis, the Y axis, and the Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other. The tip end side of the arrow illustrating the axial direction is the “+ side”, and the base end side is the “− side”. Hereinafter, a direction parallel to the X axis is referred to as an “X axis direction”, a direction parallel to the Y axis is referred to as a “Y axis direction”, and a direction parallel to the Z axis is referred to as a “Z axis direction”.
First, a schematic configuration of the gyro sensor element 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図1に示すように、ジャイロセンサー素子1は、基部10と、基部10から延出している一対の振動腕20,30などから構成されている。詳しくは、ジャイロセンサー素子1は、略矩形平板状の基部10の+Y軸側の一辺から、Y軸方向に互いに並行して延びる角柱状の一対の振動腕20,30を備えている。ジャイロセンサー素子1を構成する基部10と振動腕20,30は、一体で形成され、例えば、シリコン(Si)を主成分とする材料が用いられる。本実施形態のジャイロセンサー素子1は、その平面形状より音叉型ジャイロとも呼ばれている。   As shown in FIG. 1, the gyro sensor element 1 includes a base 10 and a pair of vibrating arms 20 and 30 extending from the base 10. Specifically, the gyro sensor element 1 includes a pair of prismatic vibrating arms 20 and 30 that extend in parallel to each other in the Y-axis direction from one side of the substantially rectangular flat plate-like base 10 on the + Y-axis side. The base 10 and the vibrating arms 20 and 30 constituting the gyro sensor element 1 are integrally formed, and for example, a material mainly composed of silicon (Si) is used. The gyro sensor element 1 of the present embodiment is also called a tuning fork type gyro because of its planar shape.

ジャイロセンサー素子1は、基部10、および振動腕20,30の+Z軸側に主面11を有し、主面11の反対側となる−Z軸側に裏面12を備えている。
振動腕の一面である振動腕20の主面11には、+X軸側に、Y軸方向を長辺とする矩形状の第1積層体40が設けられ、−X軸側に、Y軸方向を長辺とする矩形状の第2積層体50が設けられている。
また、振動腕の一面である振動腕30の主面11には、−X軸側に、Y軸方向を長辺とする矩形状の第1積層体40が設けられ、+X軸側に、Y軸方向を長辺とする矩形状の第2積層体50が設けられている。
第1積層体40と第2積層体50は、振動腕20の主面11の中心線CL2、および振動腕30の主面11の中心線CL3に対して、互いに略線対称形状に設けられている。
The gyro sensor element 1 has a main surface 11 on the + Z-axis side of the base 10 and the vibrating arms 20 and 30, and a back surface 12 on the −Z-axis side opposite to the main surface 11.
The main surface 11 of the vibrating arm 20 that is one surface of the vibrating arm is provided with a rectangular first stacked body 40 having a long side in the Y-axis direction on the + X-axis side, and in the Y-axis direction on the −X-axis side. A rectangular second laminated body 50 having a long side is provided.
The main surface 11 of the vibrating arm 30 that is one surface of the vibrating arm is provided with a rectangular first stacked body 40 having a long side in the Y-axis direction on the −X-axis side, and a Y-axis on the + X-axis side. A rectangular second stacked body 50 having a long side in the axial direction is provided.
The first stacked body 40 and the second stacked body 50 are provided in a substantially line-symmetric shape with respect to the center line CL2 of the main surface 11 of the vibrating arm 20 and the center line CL3 of the main surface 11 of the vibrating arm 30. Yes.

第1積層体40は、振動腕20および振動腕30の主面11より、第1電極層41、第1圧電層42、第2電極層43、第2圧電層44、第3電極層45の順に積層され、第1電極層41、第1圧電層42および第2電極層43で構成される駆動部47と、第2電極層43、第2圧電層44および第3電極層45で構成される検出部48と、により構成されている。
第2積層体50は、振動腕20および振動腕30の主面11より、第1電極層51、第1圧電層52、第2電極層53、第2圧電層54、第3電極層55の順に積層され、第1電極層51、第1圧電層52および第2電極層53で構成される駆動部57と、第2電極層53、第2圧電層54および第3電極層55で構成される検出部58と、により構成されている。
The first stacked body 40 includes a first electrode layer 41, a first piezoelectric layer 42, a second electrode layer 43, a second piezoelectric layer 44, and a third electrode layer 45 from the main surface 11 of the vibrating arm 20 and the vibrating arm 30. A drive unit 47 that is sequentially stacked and includes a first electrode layer 41, a first piezoelectric layer 42, and a second electrode layer 43, and a second electrode layer 43, a second piezoelectric layer 44, and a third electrode layer 45. And a detecting unit 48.
The second stacked body 50 includes a first electrode layer 51, a first piezoelectric layer 52, a second electrode layer 53, a second piezoelectric layer 54, and a third electrode layer 55 from the main surface 11 of the vibrating arm 20 and the vibrating arm 30. A drive unit 57 that is sequentially stacked and includes a first electrode layer 51, a first piezoelectric layer 52, and a second electrode layer 53, and a second electrode layer 53, a second piezoelectric layer 54, and a third electrode layer 55. And a detecting unit 58.

第1電極層41,51、第2電極層43,53、第3電極層45,55の電極材料は、特に限定されないが、例えば、プラチナ(Pt)、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)などを用いることができる。
第1圧電層42,52および第2圧電層44,54には、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸鉛(PbTiO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、メタニオブ酸鉛(PbNb26)、酸化亜鉛(ZnO)などの圧電材料(圧電体)を用いることができる。
The electrode materials of the first electrode layers 41 and 51, the second electrode layers 43 and 53, and the third electrode layers 45 and 55 are not particularly limited. For example, platinum (Pt), aluminum (Al), molybdenum (Mo), Chromium (Cr), titanium (Ti), nickel (Ni), copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), or the like can be used.
The first piezoelectric layers 42 and 52 and the second piezoelectric layers 44 and 54 include barium titanate (BaTiO 3 ), lead titanate (PbTiO 3 ), lead zirconate titanate (PZT), and lead metaniobate (PbNb 2 O). 6 ) A piezoelectric material (piezoelectric material) such as zinc oxide (ZnO) can be used.

第1積層体40および第2積層体50を構成する第1電極層41,51、第1圧電層42,52、第2電極層43,53、第2圧電層44,54、第3電極層45,55の成膜には、例えば、スパッタ法などが用いられ、パターニング(外形形状形成)には、例えば、フォトリソグラフィー法及びエッチング法などが用いられる。
本実施形態では、第1積層体40および第2積層体50は、振動腕20,30の主面11に設けられ、主面11の反対側にあたる裏面12には設けられていない。これにより、スパッタ法、フォトリゾグラフィー法やエッチング法などの一括処理を効率よく実施できる。
First electrode layers 41 and 51, first piezoelectric layers 42 and 52, second electrode layers 43 and 53, second piezoelectric layers 44 and 54, and third electrode layers constituting the first stacked body 40 and the second stacked body 50. For example, a sputtering method or the like is used for forming the films 45 and 55, and for example, a photolithography method or an etching method is used for patterning (outer shape formation).
In the present embodiment, the first stacked body 40 and the second stacked body 50 are provided on the main surface 11 of the vibrating arms 20 and 30 and are not provided on the back surface 12 corresponding to the opposite side of the main surface 11. As a result, batch processing such as sputtering, photolithography, and etching can be efficiently performed.

次に、ジャイロセンサー素子1の屈曲振動について説明する。
振動腕20,30の夫々に構成されている駆動部47の第1圧電層42、および駆動部57の第1圧電層52の圧電体は、−Z軸方向に分極処理され、第2電極層43,53は、グランドに接続されている。
Next, bending vibration of the gyro sensor element 1 will be described.
The piezoelectric bodies of the first piezoelectric layer 42 of the drive unit 47 and the first piezoelectric layer 52 of the drive unit 57 that are configured in the resonating arms 20 and 30, respectively, are polarized in the −Z-axis direction, and the second electrode layer 43 and 53 are connected to the ground.

まず、振動腕20の変位について説明する。第1積層体40を構成している駆動部47の第1電極層41に+(プラス)電位を印加すると、逆圧電効果により、Y軸方向を長辺とする矩形状の第1圧電層42は、±Z軸方向に伸長し、±Y軸方向に収縮する。
同時に、第2積層体50を構成している駆動部57の第1電極層51に−(マイナス)電位を印加すると、Y軸方向を長辺とする矩形状の第1圧電層52は、±Z軸方向に収縮し、±Y軸方向に伸長する。
振動腕20には、主面11の中心線CL2に対して、+X軸方向に第1積層体40が、−X軸方向に第2積層体50が、互いに略線対称形状に設けられているため、振動腕20はXY平面に沿って+X軸方向へ変位する。
First, the displacement of the vibrating arm 20 will be described. When a + (plus) potential is applied to the first electrode layer 41 of the drive unit 47 constituting the first stacked body 40, a rectangular first piezoelectric layer 42 having a long side in the Y-axis direction due to the inverse piezoelectric effect. Extends in the ± Z-axis direction and contracts in the ± Y-axis direction.
At the same time, when a-(minus) potential is applied to the first electrode layer 51 of the drive unit 57 constituting the second stacked body 50, the rectangular first piezoelectric layer 52 having the long side in the Y-axis direction becomes ± Shrinks in the Z-axis direction and extends in the ± Y-axis direction.
The vibrating arm 20 is provided with a first stacked body 40 in the + X-axis direction and a second stacked body 50 in the −X-axis direction in a substantially line-symmetric shape with respect to the center line CL2 of the main surface 11. Therefore, the vibrating arm 20 is displaced in the + X axis direction along the XY plane.

振動腕30の変位について説明する。第1積層体40を構成している駆動部47の第1電極層41に+(プラス)電位を印加すると、逆圧電効果により、Y軸方向を長辺とする矩形状の第1圧電層42は、±Z軸方向に伸長し、±Y軸方向に収縮する。
同時に、第2積層体50を構成している駆動部57の第1電極層51に−(マイナス)電位を印加すると、Y軸方向を長辺とする矩形状の第1圧電層52は、±Z軸方向に収縮し、±Y軸方向に伸長する。
振動腕30には、主面11の中心線CL3に対して、−X軸方向に第1積層体40が、+X軸方向に第2積層体50が、互いに略線対称形状に設けられているため、振動腕20はXY平面に沿って−X軸方向へ変位する。
The displacement of the vibrating arm 30 will be described. When a + (plus) potential is applied to the first electrode layer 41 of the drive unit 47 constituting the first stacked body 40, a rectangular first piezoelectric layer 42 having a long side in the Y-axis direction due to the inverse piezoelectric effect. Extends in the ± Z-axis direction and contracts in the ± Y-axis direction.
At the same time, when a-(minus) potential is applied to the first electrode layer 51 of the drive unit 57 constituting the second stacked body 50, the rectangular first piezoelectric layer 52 having the long side in the Y-axis direction becomes ± Shrinks in the Z-axis direction and extends in the ± Y-axis direction.
The vibrating arm 30 is provided with a first stacked body 40 in the −X axis direction and a second stacked body 50 in the + X axis direction in a substantially line-symmetric shape with respect to the center line CL3 of the main surface 11. Therefore, the vibrating arm 20 is displaced in the −X axis direction along the XY plane.

したがって、第1積層体40の駆動部47と、第2積層体50の駆動部57とに、位相の180度異なる交流電圧が印加されると、振動腕20と振動腕30とが、XY平面(面内方向)に沿って、互いに逆方向へ変位する屈曲振動を繰り返す。これを面内に沿う方向の振動という。これにより、ジャイロセンサー素子1は、角速度に伴って生じるコリオリ力を受けやすくなる。   Therefore, when an alternating voltage having a phase difference of 180 degrees is applied to the driving unit 47 of the first stacked body 40 and the driving unit 57 of the second stacked body 50, the vibrating arm 20 and the vibrating arm 30 are moved to the XY plane. Bending vibrations that are displaced in opposite directions along (in-plane direction) are repeated. This is called vibration in the direction along the surface. Thereby, the gyro sensor element 1 becomes easy to receive the Coriolis force which arises with angular velocity.

上述したように、本実施形態のジャイロセンサー素子1の駆動部47,57は、振動腕20,30の主面11に接して設けられ、検出部48,58は、駆動部47,57の上(+Z軸側)に設けられている。通常、層を多層に積層すると、後から積層された層は、先に形成された下地となる層の表面形状の影響を受け、表面に生じる厚さ方向の凹凸が大きくなる。換言すると、振動腕20,30の主面11に近い圧電層ほど、表面形状が平坦で良好な膜質が得られ、圧電歪定数の大きい圧電層が形成される。したがって、振動腕20,30の主面11に接して駆動部47,57を設けることで駆動効率を向上させることができる。   As described above, the drive units 47 and 57 of the gyro sensor element 1 of the present embodiment are provided in contact with the main surface 11 of the vibrating arms 20 and 30, and the detection units 48 and 58 are located above the drive units 47 and 57. (+ Z axis side). Usually, when layers are stacked in multiple layers, the layers stacked later are affected by the surface shape of the previously formed base layer, and the unevenness in the thickness direction generated on the surface becomes large. In other words, a piezoelectric layer closer to the main surface 11 of the vibrating arms 20 and 30 has a flat surface shape and better film quality, and a piezoelectric layer having a large piezoelectric strain constant is formed. Therefore, drive efficiency can be improved by providing the drive parts 47 and 57 in contact with the main surface 11 of the vibrating arms 20 and 30.

次に、ジャイロセンサー素子1に加わる角速度の検出について説明する。振動腕20,30が上述した面内に沿う方向に振動をしている状態で、Y軸周りに角速度ωが加わると、振動腕20,30にコリオリ力が発生し、振動腕20,30が+Z軸方向と、−Z軸方向と、に変位する。これにより生じる振動を面外に沿う方向の振動という。   Next, detection of the angular velocity applied to the gyro sensor element 1 will be described. When an angular velocity ω is applied around the Y axis in a state where the vibrating arms 20 and 30 are vibrating in the above-described plane, a Coriolis force is generated in the vibrating arms 20 and 30, and the vibrating arms 20 and 30 are It is displaced in the + Z-axis direction and the -Z-axis direction. The vibration generated by this is called vibration in a direction along the out-of-plane direction.

振動腕20,30の夫々に構成されている検出部48の第2圧電層44、および検出部58の第2圧電層54の圧電体は、−Z軸方向に分極処理されている。
まず、振動腕20が+Z軸方向に変位した場合について説明する。振動腕20が+Z軸方向へ変位した場合、Y軸方向を長辺とする矩形状の第2圧電層44,54は、±Y軸方向に収縮し、±Z軸方向に伸長する。すると、圧電効果により、振動腕20の変位量に応じて検出部48の第3電極層45と、検出部58の第3電極層55とに、−電荷が発生する。
The piezoelectric bodies of the second piezoelectric layer 44 of the detection unit 48 and the second piezoelectric layer 54 of the detection unit 58 that are configured in the vibrating arms 20 and 30 are polarized in the −Z-axis direction.
First, the case where the vibrating arm 20 is displaced in the + Z-axis direction will be described. When the vibrating arm 20 is displaced in the + Z-axis direction, the rectangular second piezoelectric layers 44 and 54 having the long side in the Y-axis direction contract in the ± Y-axis direction and extend in the ± Z-axis direction. Then, due to the piezoelectric effect, −charge is generated in the third electrode layer 45 of the detection unit 48 and the third electrode layer 55 of the detection unit 58 according to the displacement amount of the vibrating arm 20.

振動腕30が−Z軸方向に変位した場合について説明する。振動腕30が−Z軸方向へ変位した場合、Y軸方向を長辺とする矩形状の第2圧電層44,54は、±Y軸方向に伸長し、±Z軸方向に収縮する。すると、圧電効果により、振動腕30の変位量に応じて検出部48の第3電極層45と検出部58の第3電極層55とに、−電荷が発生する。   A case where the vibrating arm 30 is displaced in the −Z-axis direction will be described. When the vibrating arm 30 is displaced in the −Z axis direction, the rectangular second piezoelectric layers 44 and 54 having the long side in the Y axis direction extend in the ± Y axis direction and contract in the ± Z axis direction. Then, due to the piezoelectric effect, −charge is generated in the third electrode layer 45 of the detection unit 48 and the third electrode layer 55 of the detection unit 58 according to the displacement amount of the vibrating arm 30.

ジャイロセンサー素子1は、振動腕20,30に備えられている検出部48の第3電極層45、および検出部58の第3電極層55の少なくとも一方に発生する電荷量を検出することで、ジャイロセンサー素子1のY軸回りに加わる角速度ωを検知することができる。
本実施形態のジャイロセンサー素子1では、検出部48を含む第1積層体40と、検出部58を含む第2積層体50とが、主面11の中心線CL2または中心線CL3に対して、略線対称に設けられ、検出部48の第3電極層45と、検出部58の第3電極層55とは、電気的に接続されている。このため、面内に沿う方向の振動によって発生する電荷は相殺され、面外に沿う方向の振動によって発生する電荷は和(積算)で検出される。これにより角速度ωの検出感度を向上させることができる。
The gyro sensor element 1 detects the amount of charge generated in at least one of the third electrode layer 45 of the detection unit 48 and the third electrode layer 55 of the detection unit 58 provided in the vibrating arms 20 and 30, The angular velocity ω applied around the Y axis of the gyro sensor element 1 can be detected.
In the gyro sensor element 1 of the present embodiment, the first stacked body 40 including the detection unit 48 and the second stacked body 50 including the detection unit 58 are in relation to the center line CL2 or the center line CL3 of the main surface 11. The third electrode layer 45 of the detection unit 48 and the third electrode layer 55 of the detection unit 58 are electrically connected to each other. For this reason, the charges generated by the vibration in the direction along the in-plane are canceled out, and the charges generated by the vibration in the direction along the out-of-plane are detected as a sum (integration). Thereby, the detection sensitivity of the angular velocity ω can be improved.

上述したように、本実施形態のジャイロセンサー素子1の検出部48,58は、振動腕20,30の主面11に設けられた駆動部47,57を介して+Z軸側に設けられている。検出部48,58は、振動腕20,30の主面11から+Z軸側に離れた位置に形成されているので、振動腕20,30に±Z軸方向の力が加わると、第2圧電層44,54に加わる歪量が大きくなり、検出部48,58に現れる電荷量も多くなる。したがって、検出部48,58を振動腕20,30の主面11に駆動部47,57を介して設けることで角速度ωの検出精度を向上させることができる。   As described above, the detection units 48 and 58 of the gyro sensor element 1 of the present embodiment are provided on the + Z axis side via the drive units 47 and 57 provided on the main surface 11 of the vibrating arms 20 and 30. . Since the detectors 48 and 58 are formed at positions away from the main surface 11 of the vibrating arms 20 and 30 toward the + Z-axis side, when a force in the ± Z-axis direction is applied to the vibrating arms 20 and 30, The amount of strain applied to the layers 44 and 54 increases, and the amount of charge appearing in the detection units 48 and 58 also increases. Therefore, the detection accuracy of the angular velocity ω can be improved by providing the detection units 48 and 58 on the main surface 11 of the vibrating arms 20 and 30 via the drive units 47 and 57.

なお、本実施形態のジャイロセンサー素子1は、第1積層体40と第2積層体50とが、完全に分離しているものと説明したが、これに限定されるものではない。少なくとも駆動部47の第1圧電層42と駆動部57の第1圧電層52とが分離され、第1電極層41,51および第2電極層43,53のいずれか一方が分離されていれば、振動腕20,30を面内に沿う方向に振動させることができる。また、検出部48の第2圧電層44と検出部58の第2圧電層54とが同一の圧電層で結合されていても、角速度ωを検出させることができる。   In addition, although the gyro sensor element 1 of this embodiment demonstrated that the 1st laminated body 40 and the 2nd laminated body 50 were isolate | separated completely, it is not limited to this. If at least the first piezoelectric layer 42 of the driving unit 47 and the first piezoelectric layer 52 of the driving unit 57 are separated, and any one of the first electrode layers 41 and 51 and the second electrode layers 43 and 53 is separated. The vibrating arms 20 and 30 can be vibrated in a direction along the plane. Further, even when the second piezoelectric layer 44 of the detection unit 48 and the second piezoelectric layer 54 of the detection unit 58 are coupled by the same piezoelectric layer, the angular velocity ω can be detected.

また、本実施形態のジャイロセンサー素子1は、シリコンなどの基材を音叉型に形成し、振動腕20,30の主面11に積層体(第1積層体40、第2積層体50)を設けた音叉型ジャイロである。音叉型ジャイロであるジャイロセンサー素子1の二つの振動腕20,30は、互いに逆方向に屈曲振動するので、屈曲振動に伴って生じる漏れ振動は、基部10を介して相殺される。したがって、音叉型ジャイロであるジャイロセンサー素子1は、他の形状のジャイロより高いQ値を得ることができる。   In the gyro sensor element 1 of the present embodiment, a base material such as silicon is formed in a tuning fork shape, and a laminated body (first laminated body 40, second laminated body 50) is formed on the main surface 11 of the vibrating arms 20 and 30. The tuning fork type gyro provided. Since the two vibrating arms 20 and 30 of the gyro sensor element 1 which is a tuning fork type gyroscope bend and vibrate in opposite directions, the leakage vibration caused by the bending vibration is canceled through the base 10. Therefore, the gyro sensor element 1 which is a tuning fork type gyro can obtain a higher Q value than a gyro having another shape.

図12は、従来技術によるジャイロセンサー素子300の概略構成を示す模式平面図である。図13は、図12におけるD−D線での断面図である。図12および図13を用いて従来技術のジャイロセンサー素子300について説明する。   FIG. 12 is a schematic plan view showing a schematic configuration of a gyro sensor element 300 according to the prior art. 13 is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. A conventional gyro sensor element 300 will be described with reference to FIGS. 12 and 13.

ます、ジャイロセンサー素子300の概略構成について説明する。
図12に示すように、従来技術のジャイロセンサー素子300は、基部310と、基部310の+Y軸側の一辺から、+Y軸方向に延出している一対の振動腕320,330などから構成されている。振動腕320および振動腕330の夫々の主面11には、Y軸方向を長辺とする矩形状の一対の駆動用積層体340,350と、一対の駆動用積層体340,350の間に設けられた検出用積層体360と、が備えられていた。
駆動用積層体340と駆動用積層体350とは、振動腕320の主面11の中心線CL32、および振動腕330の主面11の中心線CL33に対して、互いに略線対称形状となるように配置され設けられていた。検出用積層体360は、中心線CL32およびCL33に対して、+X軸側と−X軸側との形状が互いに略線対称となるように設けられていた。
First, a schematic configuration of the gyro sensor element 300 will be described.
As shown in FIG. 12, the gyro sensor element 300 according to the prior art includes a base 310 and a pair of vibrating arms 320 and 330 extending in the + Y-axis direction from one side of the base 310 on the + Y-axis side. Yes. The main surface 11 of each of the vibrating arm 320 and the vibrating arm 330 is between a pair of rectangular driving laminates 340 and 350 having a long side in the Y-axis direction and a pair of driving laminates 340 and 350. And a provided laminated body 360 for detection.
The driving laminate 340 and the driving laminate 350 are substantially line-symmetric with respect to the center line CL32 of the main surface 11 of the vibrating arm 320 and the center line CL33 of the main surface 11 of the vibrating arm 330. It was arranged and provided. The detection laminate 360 was provided such that the shapes of the + X axis side and the −X axis side were substantially line symmetric with respect to the center lines CL32 and CL33.

駆動用積層体340は、下部電極層341、上部電極層343および下部電極層341と上部電極層343との間に設けられている駆動用圧電層342で構成される駆動部347で構成されていた。
駆動用積層体350は、下部電極層351、上部電極層353および下部電極層351と上部電極層353との間に設けられている駆動用圧電層352で構成される駆動部357で構成されていた。
検出用積層体360は、下部電極層361、上部電極層363および下部電極層361と上部電極層363との間に設けられている駆動用圧電層362で構成される検出部368で構成されていた。
The driving laminate 340 includes a driving unit 347 including a lower electrode layer 341, an upper electrode layer 343, and a driving piezoelectric layer 342 provided between the lower electrode layer 341 and the upper electrode layer 343. It was.
The driving laminate 350 includes a driving unit 357 including a lower electrode layer 351, an upper electrode layer 353, and a driving piezoelectric layer 352 provided between the lower electrode layer 351 and the upper electrode layer 353. It was.
The detection laminate 360 includes a detection unit 368 including a lower electrode layer 361, an upper electrode layer 363, and a driving piezoelectric layer 362 provided between the lower electrode layer 361 and the upper electrode layer 363. It was.

次に、ジャイロセンサー素子300の面内に沿う方向の振動および角速度の検出について説明する。
駆動部347と駆動部357とに、位相の180度異なる交流電圧が印加されると、逆圧電効果により振動腕320と振動腕330とが、面内に沿う方向に振動する。
振動腕320,330が面内に沿う方向に振動している状態で、Y軸周りに角速度ωが加わると、振動腕320と振動腕330とが、面外に沿う方向に振動する。すると、圧電効果により検出部368に電荷が発生する。この電荷量を検出することで、ジャイロセンサー素子300に加わる角速度ωを検出していた。
Next, detection of vibration and angular velocity in the direction along the surface of the gyro sensor element 300 will be described.
When an AC voltage having a phase difference of 180 degrees is applied to the driving unit 347 and the driving unit 357, the vibrating arm 320 and the vibrating arm 330 vibrate in a direction along the plane due to the inverse piezoelectric effect.
When the angular velocity ω is applied around the Y axis in a state where the vibrating arms 320 and 330 are vibrating in the in-plane direction, the vibrating arm 320 and the vibrating arm 330 vibrate in the direction along the out-of-plane direction. Then, electric charges are generated in the detection unit 368 due to the piezoelectric effect. By detecting this amount of charge, the angular velocity ω applied to the gyro sensor element 300 has been detected.

従来技術のジャイロセンサー素子300は、一つの振動腕の夫々(振動腕320および330)に、Y軸方向に並行して三つの積層体(駆動用積層体340,350、検出用積層体360)が設けられていた。このため、ジャイロセンサー素子300を小型化するには、積層体(駆動用積層体340,350、検出用積層体360)のX軸方向の幅を狭くする必要があった。しかし、X軸方向の幅を狭くすると駆動効率や検出感度が低下する恐れがあり、小型化が困難であった。
そこで、本実施形態のジャイロセンサー素子1は、駆動部47と検出部48と、駆動部57と、検出部58と、を五層の同一積層体(第1積層体40,第2積層体50)に構成し、一つの振動腕(振動腕20および30)に設ける積層体の数を第1積層体40と第2積層体50との二つに減らすことで小型化を図っている。
The gyro sensor element 300 according to the prior art includes three laminated bodies (driving laminated bodies 340 and 350, a detecting laminated body 360) in parallel with the Y-axis direction on each of the vibrating arms (vibrating arms 320 and 330). Was provided. For this reason, in order to reduce the size of the gyro sensor element 300, it is necessary to narrow the width in the X-axis direction of the laminated body (driving laminated bodies 340 and 350, the detecting laminated body 360). However, if the width in the X-axis direction is narrowed, the driving efficiency and the detection sensitivity may be lowered, and it is difficult to reduce the size.
Therefore, in the gyro sensor element 1 of the present embodiment, the drive unit 47, the detection unit 48, the drive unit 57, and the detection unit 58 are arranged in five layers (the first stack 40 and the second stack 50). ), And the number of stacked bodies provided on one vibrating arm (vibrating arms 20 and 30) is reduced to two, that is, the first stacked body 40 and the second stacked body 50, thereby achieving downsizing.

以上述べたように、本実施形態に係るジャイロセンサー素子1によれば、以下の効果を得ることができる。
ジャイロセンサー素子1は、振動腕20,30の主面11に、Y軸方向に並行して第1積層体40と第2積層体50とが形成されている。第1積層体40には、駆動部47と検出部48とが備えられ、第2積層体50には、駆動部57と検出部58とが備えられている。駆動部47を構成する第1圧電層42と、駆動部57を構成する第1圧電層52とは、第1積層体40と第2積層体50とで分離されているので、駆動部47と駆動部57とに、極性の異なる電圧を印加することで振動腕20,30を面内に沿う方向に振動させることができる。また、振動腕20,30に角速度ωが加わると、振動腕20,30が面外に沿う方向に振動し、第2圧電層44,54に歪みが加わる。この歪み量に応じて検出部48,58に現れる電荷量を検知することで角速度ωが求められる。したがって、夫々の振動腕(振動腕20および振動腕30)に二つの積層体(第1積層体40,第2積層体50)が設けられた構成で角速度ωを求めることができるので、ジャイロセンサー素子1の駆動効率と検出感度とを犠牲にすることなく、第1積層体40、第2積層体50の幅、および振動腕20,30の幅を狭くすることができ小型のジャイロセンサー素子を提供することができる。
As described above, according to the gyro sensor element 1 according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
In the gyro sensor element 1, the first stacked body 40 and the second stacked body 50 are formed on the main surfaces 11 of the vibrating arms 20 and 30 in parallel with the Y-axis direction. The first stacked body 40 includes a drive unit 47 and a detection unit 48, and the second stacked body 50 includes a drive unit 57 and a detection unit 58. Since the first piezoelectric layer 42 constituting the drive unit 47 and the first piezoelectric layer 52 constituting the drive unit 57 are separated by the first stacked body 40 and the second stacked body 50, The vibration arms 20 and 30 can be vibrated in a direction along the plane by applying voltages having different polarities to the drive unit 57. Further, when the angular velocity ω is applied to the vibrating arms 20 and 30, the vibrating arms 20 and 30 vibrate in a direction along the out-of-plane, and distortion is applied to the second piezoelectric layers 44 and 54. The angular velocity ω is obtained by detecting the amount of charge appearing in the detection units 48 and 58 in accordance with the amount of distortion. Therefore, the angular velocity ω can be obtained with the configuration in which the two laminated bodies (the first laminated body 40 and the second laminated body 50) are provided in each of the vibrating arms (the vibrating arm 20 and the vibrating arm 30). Without sacrificing the driving efficiency and detection sensitivity of the element 1, the width of the first stacked body 40, the second stacked body 50, and the width of the vibrating arms 20 and 30 can be reduced. Can be provided.

(実施形態2)
図3は、実施形態2に係るジャイロセンサー素子100の概略構成を示す模式平面図である。図4は、図3におけるB−B線での断面図である。
まず、実施形態2に係るジャイロセンサー素子100の概略構成について、図3と図4とを用いて説明する。なお、ジャイロセンサー素子1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic plan view showing a schematic configuration of the gyro sensor element 100 according to the second embodiment. 4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
First, a schematic configuration of the gyro sensor element 100 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. In addition, about the same component as the gyro sensor element 1, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.

振動腕の一面である振動腕20の主面11の+X軸側には、Y軸方向を長辺とする矩形状の第1積層体140が設けられ、−X軸側には、Y軸方向を長辺とする矩形状の第2積層体150が設けられている。
振動腕の一面である振動腕30の主面11の+X軸側には、Y軸方向を長辺とする矩形状の第2積層体150が設けられ、−X軸側には、Y軸方向を長辺とする矩形状の第1積層体140が設けられている。
第1積層体140と第2積層体150とは、振動腕20の主面11の中心線CL2および振動腕30の主面11の中心線CL3に対して、互いに略線対称形状に設けられている。
A rectangular first laminated body 140 having a long side in the Y-axis direction is provided on the + X-axis side of the main surface 11 of the vibrating arm 20 that is one surface of the vibrating arm, and a Y-axis direction is provided on the −X-axis side. A rectangular second laminated body 150 having a long side is provided.
A rectangular second stacked body 150 having a long side in the Y-axis direction is provided on the + X-axis side of the main surface 11 of the vibrating arm 30 that is one surface of the vibrating arm, and the Y-axis direction is provided on the −X-axis side. A rectangular first laminated body 140 having a long side is provided.
The first stacked body 140 and the second stacked body 150 are provided in a substantially line-symmetric shape with respect to the center line CL2 of the main surface 11 of the vibrating arm 20 and the center line CL3 of the main surface 11 of the vibrating arm 30. Yes.

第1積層体140は、振動腕20および振動腕30の主面11より、第1電極層41、第1圧電層142、第2電極層43、第2圧電層144、第3電極層45の順に積層され、第1電極層41、第1圧電層142および第2電極層43で構成される駆動部147と、第2電極層43、第2圧電層144および第3電極層45で構成される検出部148と、により構成されている。
第2積層体150は、振動腕20および振動腕30の主面11より、第1電極層51、第1圧電層152、第2電極層53、第2圧電層154、第3電極層55の順に積層され、第1電極層51、第1圧電層152および第2電極層53で構成される駆動部157と、第2電極層53、第2圧電層154および第3電極層55で構成される検出部158と、により構成されている。
The first stacked body 140 includes a first electrode layer 41, a first piezoelectric layer 142, a second electrode layer 43, a second piezoelectric layer 144, and a third electrode layer 45 from the main surface 11 of the vibrating arm 20 and the vibrating arm 30. A drive unit 147 that is sequentially stacked and includes a first electrode layer 41, a first piezoelectric layer 142, and a second electrode layer 43, and a second electrode layer 43, a second piezoelectric layer 144, and a third electrode layer 45. And a detecting unit 148.
The second stacked body 150 includes the first electrode layer 51, the first piezoelectric layer 152, the second electrode layer 53, the second piezoelectric layer 154, and the third electrode layer 55 from the main surface 11 of the vibrating arm 20 and the vibrating arm 30. A drive unit 157 that is sequentially stacked and includes the first electrode layer 51, the first piezoelectric layer 152, and the second electrode layer 53, and the second electrode layer 53, the second piezoelectric layer 154, and the third electrode layer 55. And a detecting unit 158.

第1圧電層142,152には、圧電歪定数(絶対値)の大きい圧電材料として知られているPZTが用いられ、第2圧電層144,154には、ZnO(酸化亜鉛)が用いられている。
PZTの圧電歪定数の絶対値(d)は、約130×10-12m/Vであり、ZnOの圧電歪係数の絶対値(d)は、約6×10-12m/Vである。PZTの比誘電率(εr)は、800〜3000であり、ZnOの比誘電率(εr)は、8〜10である。ここで、比誘電率(εr)とは、当該物質の誘電率(ε)と真空の誘電率(εO)との比(εr=ε/εO)を表す。
PZT, which is known as a piezoelectric material having a large piezoelectric strain constant (absolute value), is used for the first piezoelectric layers 142 and 152, and ZnO (zinc oxide) is used for the second piezoelectric layers 144 and 154. Yes.
The absolute value (d) of the piezoelectric strain constant of PZT is about 130 × 10 −12 m / V, and the absolute value (d) of the piezoelectric strain coefficient of ZnO is about 6 × 10 −12 m / V. The relative dielectric constant (εr) of PZT is 800 to 3000, and the relative dielectric constant (εr) of ZnO is 8 to 10. Here, the relative dielectric constant (εr) represents the ratio (εr = ε / ε O ) between the dielectric constant (ε) of the substance and the dielectric constant (ε O ) of the vacuum.

駆動部147,157を構成する第1圧電層142,152には、検出部148,158を構成する第2圧電層144,154の圧電材料より大きい圧電歪定数(絶対値)を有する圧電材料が用いられている。検出部148,158を構成する第2圧電層144,154には、駆動部147,157を構成する第1圧電層142,152より小さい誘電率を有する圧電材料が用いられている。
なお、本実施形態では、第1圧電層142,152にPZT、第2圧電層144,154にZnOを用いるものとして説明したが、これらの圧電材料は一例であり、上述の圧電歪定数と誘電率との関係を有する圧電材料を使用することができる。
A piezoelectric material having a piezoelectric strain constant (absolute value) larger than that of the second piezoelectric layers 144 and 154 constituting the detection units 148 and 158 is formed on the first piezoelectric layers 142 and 152 constituting the driving units 147 and 157. It is used. A piezoelectric material having a dielectric constant smaller than that of the first piezoelectric layers 142 and 152 constituting the driving units 147 and 157 is used for the second piezoelectric layers 144 and 154 constituting the detection units 148 and 158.
In the present embodiment, PZT is used for the first piezoelectric layers 142 and 152, and ZnO is used for the second piezoelectric layers 144 and 154. However, these piezoelectric materials are examples, and the above-described piezoelectric strain constants and dielectrics are used. Piezoelectric materials having a relationship with the rate can be used.

次に、ジャイロセンサー素子100の面内に沿う方向の振動について説明する。
駆動部147の第1電極層41と駆動部157の第1電極層51とに、位相の180度異なる交流電圧が印加されると、逆圧電効果により振動腕20と振動腕30とが、面内に沿う方向に振動する。
ジャイロセンサー素子100には、駆動部147,157を構成する第1圧電層142,152に圧電歪定数の大きな材料であるPZTが用いられているので、第1圧電層142,152へ印加した電気エネルギー(交流電圧)を効率よく機械エネルギー(収縮と伸長)に変換できる。これにより、ジャイロセンサー素子100は、振動腕20,30に振幅の大きな屈曲振動をさせることができる。
Next, the vibration in the direction along the surface of the gyro sensor element 100 will be described.
When an alternating voltage having a phase difference of 180 degrees is applied to the first electrode layer 41 of the drive unit 147 and the first electrode layer 51 of the drive unit 157, the vibrating arm 20 and the vibrating arm 30 are brought into contact with each other by the inverse piezoelectric effect. It vibrates in the direction along the inside.
In the gyro sensor element 100, PZT, which is a material having a large piezoelectric strain constant, is used for the first piezoelectric layers 142 and 152 constituting the driving units 147 and 157. Therefore, the electricity applied to the first piezoelectric layers 142 and 152 is used. Energy (AC voltage) can be efficiently converted into mechanical energy (shrinkage and expansion). Thereby, the gyro sensor element 100 can cause the vibrating arms 20 and 30 to bend and vibrate with a large amplitude.

次に、ジャイロセンサー素子100の角速度ωの検出について説明する。
振動腕20,30が面内に沿う方向に振動している状態で、Y軸周りに角速度ωが加わると、振動腕20と振動腕30とが、面外に沿う方向に振動する。すると、圧電効果により、検出部148の第3電極層45と、検出部158の第3電極層55と、に電荷が発生する。この電荷量を検出することで、ジャイロセンサー素子100に加わる角速度ωを検出することができる。
ジャイロセンサー素子100の検出部148,158を構成する第2圧電層144,154に、駆動部147,157を構成する第1圧電層142,152と同じPZTを用いた場合、PZTは他の圧電材料と比較して大きな誘電率を有しており、検出部148,158に多くの電荷(静電容量)が帯電してしまうため、微少な電荷の変化を検出し難い。そこで、本実施形態では、第2圧電層144,154の圧電材料として、PZTに比べ誘電率の小さいZnOが用いられている。これにより、検出部148,158の静電容量を減らせるため、角速度ωが加わった時に生じる微少な電荷の変化を精度良く検出することができる。
Next, detection of the angular velocity ω of the gyro sensor element 100 will be described.
When an angular velocity ω is applied around the Y axis in a state where the vibrating arms 20 and 30 are vibrating in the in-plane direction, the vibrating arm 20 and the vibrating arm 30 vibrate in a direction along the out-of-plane direction. Then, electric charges are generated in the third electrode layer 45 of the detection unit 148 and the third electrode layer 55 of the detection unit 158 due to the piezoelectric effect. By detecting this charge amount, the angular velocity ω applied to the gyro sensor element 100 can be detected.
When the same PZT as the first piezoelectric layers 142 and 152 constituting the drive units 147 and 157 is used for the second piezoelectric layers 144 and 154 constituting the detection units 148 and 158 of the gyro sensor element 100, the PZT is another piezoelectric layer. It has a large dielectric constant compared to the material, and a large amount of charge (capacitance) is charged in the detection units 148 and 158, so that it is difficult to detect a slight change in charge. Therefore, in this embodiment, ZnO having a dielectric constant smaller than that of PZT is used as the piezoelectric material for the second piezoelectric layers 144 and 154. Thereby, since the electrostatic capacitances of the detection units 148 and 158 can be reduced, it is possible to accurately detect a minute change in electric charge that occurs when the angular velocity ω is applied.

以上述べたように、本実施形態に係るジャイロセンサー素子100よれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態のジャイロセンサー素子100は、一対の振動腕20,30を有する音叉型ジャイロである。夫々の振動腕(振動腕20および振動腕30)に二つの積層体(第1積層体40,第2積層体50)が設けられた構成で角速度ωを求めることができるので、ジャイロセンサー素子の小型化を図ることができる。
また、駆動部147,157を構成する第1圧電層142,152には、PZTが用いられ、検出部148,158を構成する第2圧電層144,154には、ZnOが用いられている。PZTはZnOより大きい圧電歪定数を有し、ZnOはPZTより小さい誘電率を有しているため、ジャイロセンサー素子100の駆動効率と、角速度ωの検出感度と、を向上させることができる。これにより、駆動効率と検出感度を犠牲にすることなく、第1積層体140の幅、第2積層体150の幅、および振動腕20,30の幅を狭くすることができるので、さらにジャイロセンサー素子の小型化を図ることができる。したがって、小型のジャイロセンサー素子を提供することができる。
As described above, according to the gyro sensor element 100 according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
The gyro sensor element 100 of the present embodiment is a tuning fork type gyro having a pair of vibrating arms 20 and 30. Since the angular velocity ω can be obtained by the configuration in which each of the vibrating arms (the vibrating arm 20 and the vibrating arm 30) is provided with two stacked bodies (the first stacked body 40 and the second stacked body 50), the gyro sensor element of the gyro sensor element can be obtained. Miniaturization can be achieved.
In addition, PZT is used for the first piezoelectric layers 142 and 152 constituting the driving units 147 and 157, and ZnO is used for the second piezoelectric layers 144 and 154 constituting the detecting units 148 and 158. Since PZT has a piezoelectric strain constant larger than that of ZnO and ZnO has a dielectric constant smaller than that of PZT, it is possible to improve the driving efficiency of the gyro sensor element 100 and the detection sensitivity of the angular velocity ω. Accordingly, the width of the first stacked body 140, the width of the second stacked body 150, and the width of the vibrating arms 20 and 30 can be reduced without sacrificing driving efficiency and detection sensitivity. The element can be downsized. Therefore, a small gyro sensor element can be provided.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various change, improvement, etc. can be added to embodiment. A modification will be described below.

(変形例)
変形例に係るジャイロセンサー素子では、駆動部を構成する第1圧電層のX軸方向の幅と、検出部を構成する第2圧電層のX軸方向の幅と、が異なっている。
図5は、変形例に係るジャイロセンサー素子200の概略構成を示す模式平面図である。図6は、図5におけるC−C線での断面図である。
まず、変形例に係るジャイロセンサー素子200の概略構成について、図5と図6とを用いて説明する。なお、ジャイロセンサー素子1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。
(Modification)
In the gyro sensor element according to the modification, the width in the X-axis direction of the first piezoelectric layer that constitutes the drive unit is different from the width in the X-axis direction of the second piezoelectric layer that constitutes the detection unit.
FIG. 5 is a schematic plan view showing a schematic configuration of a gyro sensor element 200 according to a modification. 6 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
First, a schematic configuration of the gyro sensor element 200 according to the modification will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In addition, about the same component as the gyro sensor element 1, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.

振動腕の一面である振動腕20の主面11には、+X軸側に、Y軸方向を長辺とする矩形状の第1積層体240が設けられ、−X軸側に、Y軸方向を長辺とする矩形状の第2積層体250が設けられている。
振動腕の一面である振動腕30の主面11には、+X軸側に、Y軸方向を長辺とする矩形状の第2積層体250が設けられ、−X軸側に、Y軸方向を長辺とする矩形状の第1積層体240が設けられている。
第1積層体240と第2積層体250とは、振動腕20の主面11の中心線CL2および振動腕30の主面11の中心線CL3に対して、互いに略線対称形状に設けられている。
The main surface 11 of the vibrating arm 20 that is one surface of the vibrating arm is provided with a rectangular first laminated body 240 having a long side in the Y-axis direction on the + X-axis side, and in the Y-axis direction on the −X-axis side. A rectangular second laminated body 250 having a long side is provided.
The main surface 11 of the vibrating arm 30 that is one surface of the vibrating arm is provided with a rectangular second laminated body 250 having a long side in the Y-axis direction on the + X-axis side, and in the Y-axis direction on the −X-axis side. A rectangular first laminated body 240 having a long side is provided.
The first stacked body 240 and the second stacked body 250 are provided in a substantially line-symmetric shape with respect to the center line CL2 of the main surface 11 of the vibrating arm 20 and the center line CL3 of the main surface 11 of the vibrating arm 30. Yes.

第1積層体240は、振動腕20および振動腕30の主面11より、第1電極層241、第1圧電層242、第2電極層243、第2圧電層244、第3電極層245の順に積層され、第1電極層241、第1圧電層242および第2電極層243で構成される駆動部247と、第2電極層243、第2圧電層244および第3電極層245で構成される検出部248と、により構成されている。
第2積層体250は、振動腕20および振動腕30の主面11より、第1電極層251、第1圧電層252、第2電極層253、第2圧電層254、第3電極層255の順に積層され、第1電極層251、第1圧電層252および第2電極層253で構成される駆動部257と、第2電極層253、第2圧電層254および第3電極層255で構成される検出部258と、により構成されている。
The first laminated body 240 includes a first electrode layer 241, a first piezoelectric layer 242, a second electrode layer 243, a second piezoelectric layer 244, and a third electrode layer 245 from the main surface 11 of the vibrating arm 20 and the vibrating arm 30. A driving unit 247 configured by sequentially stacking the first electrode layer 241, the first piezoelectric layer 242, and the second electrode layer 243, and the second electrode layer 243, the second piezoelectric layer 244, and the third electrode layer 245. And a detecting unit 248.
The second stacked body 250 includes the first electrode layer 251, the first piezoelectric layer 252, the second electrode layer 253, the second piezoelectric layer 254, and the third electrode layer 255 from the main surface 11 of the vibrating arm 20 and the vibrating arm 30. A driving unit 257 that is sequentially stacked and includes a first electrode layer 251, a first piezoelectric layer 252, and a second electrode layer 253, and a second electrode layer 253, a second piezoelectric layer 254, and a third electrode layer 255. And a detecting unit 258.

図6に示すように、第1積層体240の検出部248を構成する第2圧電層244のX軸方向(面内方向)の幅は、第1圧電層242のX軸方向の幅より狭く、第2積層体250の検出部258を構成する第2圧電層254のX軸方向の幅は、第1圧電層252のX軸方向の幅より狭い。
そして、第1積層体240の第2圧電層244におけるX軸方向の幅の中心と、第2積層体250の第2圧電層254におけるX軸方向の幅の中心と、の距離を示す中心間距離W202は、第1積層体240の第1圧電層242におけるX軸方向の幅の中心と、第2積層体250の第1圧電層252におけるX軸方向の幅の中心と、の距離を示す中心間距離W204より狭い。
なお、第1積層体240の第1圧電層242を挟む第1電極層241と第2電極層243とのX軸方向の幅は、第1圧電層242のX軸方向の幅と略同じであり、第3電極層245のX軸方向の幅は、第2圧電層244のX軸方向の幅と略同じである。
第2積層体250の第1圧電層252を挟む第1電極層251と第2電極層253とのX軸方向の幅は、第1圧電層252のX軸方向の幅と略同じであり、第3電極層255のX軸方向の幅は、第2圧電層254のX軸方向の幅と略同じである。
As shown in FIG. 6, the width of the second piezoelectric layer 244 constituting the detection unit 248 of the first stacked body 240 in the X-axis direction (in-plane direction) is narrower than the width of the first piezoelectric layer 242 in the X-axis direction. The width of the second piezoelectric layer 254 constituting the detection unit 258 of the second stacked body 250 is narrower than the width of the first piezoelectric layer 252 in the X-axis direction.
The center between the centers of the widths in the X-axis direction of the second piezoelectric layer 244 of the first stacked body 240 and the centers of the widths of the second piezoelectric layer 254 of the second stacked body 250 in the X-axis direction. The distance W202 indicates the distance between the center of the width in the X-axis direction of the first piezoelectric layer 242 of the first stacked body 240 and the center of the width of the first piezoelectric layer 252 of the second stacked body 250 in the X-axis direction. Narrower than the center distance W204.
The width in the X-axis direction of the first electrode layer 241 and the second electrode layer 243 sandwiching the first piezoelectric layer 242 of the first laminate 240 is substantially the same as the width of the first piezoelectric layer 242 in the X-axis direction. In addition, the width of the third electrode layer 245 in the X-axis direction is substantially the same as the width of the second piezoelectric layer 244 in the X-axis direction.
The width in the X-axis direction between the first electrode layer 251 and the second electrode layer 253 sandwiching the first piezoelectric layer 252 of the second stacked body 250 is substantially the same as the width in the X-axis direction of the first piezoelectric layer 252. The width of the third electrode layer 255 in the X-axis direction is substantially the same as the width of the second piezoelectric layer 254 in the X-axis direction.

換言すると、駆動部247,257を構成する第1圧電層242,252のX軸方向の幅は、振動腕20,30のX軸方向の幅に対して、出来るだけ広い幅を有するように、第2圧電層244,254のX軸方向の幅よりも広げられている。
検出部248,258を構成する第2圧電層244,254のX軸方向の幅は、第1圧電層242,252のX軸方向の幅よりも狭められ、出来るだけ振動腕20の主面11の中心線CL2または振動腕30の主面11の中心線CL3に近い位置に配置されている。
In other words, the width of the first piezoelectric layers 242 and 252 constituting the driving units 247 and 257 in the X-axis direction is as wide as possible with respect to the width of the vibrating arms 20 and 30 in the X-axis direction. The second piezoelectric layers 244 and 254 are wider than the width in the X-axis direction.
The width of the second piezoelectric layers 244 and 254 constituting the detection units 248 and 258 in the X-axis direction is narrower than the width of the first piezoelectric layers 242 and 252 in the X-axis direction, and the main surface 11 of the vibrating arm 20 is as small as possible. The center line CL2 of the vibrating arm 30 or the center line CL3 of the main surface 11 of the vibrating arm 30 is disposed.

以上述べたように、本変形例に係るジャイロセンサー素子200によれば、上述の実施形態での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
ジャイロセンサー素子200において、第1圧電層242,252のX軸方向の幅は、第2圧電層244,254のX軸方向の幅よりも広く、振動腕20,30のX軸方向の幅に対して、出来るだけ広く設けられている。これにより、振動腕20,30の駆動効率を向上させることができる。
第2圧電層244,254のX軸方向の幅は、第1圧電層242,252のX軸方向の幅よりも狭く、第2圧電層244,254の中心間距離W202は、第1積層体240と第2積層体250とに設けられている第1圧電層242,252の中心間距離W204よりも狭められている。これにより、製造時の積層ずれにより生じる検出ノイズ(面内に沿う方向の振動により生じる電荷)を低減させ、検出精度を向上させることができる。したがって、駆動効率と検出精度を向上させた小型のジャイロセンサー素子を提供できる。
As described above, according to the gyro sensor element 200 according to this modification, the following effects can be obtained in addition to the effects in the above-described embodiment.
In the gyro sensor element 200, the width of the first piezoelectric layers 242 and 252 in the X-axis direction is wider than the width of the second piezoelectric layers 244 and 254 in the X-axis direction, and the width of the vibrating arms 20 and 30 in the X-axis direction. On the other hand, it is as wide as possible. Thereby, the drive efficiency of the vibrating arms 20 and 30 can be improved.
The width of the second piezoelectric layers 244 and 254 in the X-axis direction is narrower than the width of the first piezoelectric layers 242 and 252 in the X-axis direction, and the center distance W202 between the second piezoelectric layers 244 and 254 is the first stacked body. 240 and the center distance W204 between the first piezoelectric layers 242 and 252 provided in the second stacked body 250. As a result, detection noise (charge generated by vibration in a direction along the surface) caused by stacking deviation during manufacturing can be reduced, and detection accuracy can be improved. Therefore, a small gyro sensor element with improved driving efficiency and detection accuracy can be provided.

<電子デバイス>
次に、本発明の実施形態に係るジャイロセンサー素子を適応したジャイロ装置について説明する。図7は、本実施形態のジャイロセンサー素子1を備えるジャイロ装置500の概略を示した断面図である。
<Electronic device>
Next, a gyro apparatus to which the gyro sensor element according to the embodiment of the present invention is applied will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a gyro device 500 including the gyro sensor element 1 of the present embodiment.

ジャイロ装置500は、ジャイロセンサー素子1、ICチップ530、ジャイロセンサー素子1とICチップ530とを収容するためのキャビティー560を備えた矩形の箱状に形成されているパッケージ本体510、および蓋体520を備えている。
セラミックなどで形成されたパッケージ本体510は、凹形状のキャビティー560を備え、パッケージ本体510の底面にはICチップ530が配置され、金(Au)などのワイヤー550でパッケージ本体510に形成された配線(図示せず)と電気的接続がされている。ICチップ530は、ジャイロセンサー素子1を駆動する駆動回路と、ジャイロセンサー素子1に加わった角速度を出力する検出回路とを含んでいる。
The gyro device 500 includes a gyro sensor element 1, an IC chip 530, a package main body 510 formed in a rectangular box shape having a cavity 560 for accommodating the gyro sensor element 1 and the IC chip 530, and a lid. 520.
The package body 510 formed of ceramic or the like has a concave cavity 560, and an IC chip 530 is disposed on the bottom surface of the package body 510, and is formed on the package body 510 with a wire 550 such as gold (Au). Electrical connection is made with wiring (not shown). The IC chip 530 includes a drive circuit that drives the gyro sensor element 1 and a detection circuit that outputs an angular velocity applied to the gyro sensor element 1.

ジャイロセンサー素子1は、パッケージ本体510の凹部に形成された支持台512に、ジャイロセンサー素子1の基部10が接着剤などの固定部材540を介して接着支持されている。この固定部材540は、弾性のある材料であることが望ましい。弾性を有する固定部材540としてはシリコーンを基材とする接着剤などが知られている。
また、支持台512の表面には配線(図示せず)が形成され、ジャイロセンサー素子1の電極と配線とは、Auなどのワイヤー550で電気的に接続されている。そして、パッケージ本体510の開口部が蓋体520にて封止されている。なお、ジャイロセンサー素子1とICチップ530とを収容するパッケージ本体510のキャビティー560内は窒素などの不活性気体雰囲気あるいは減圧雰囲気となっている。
In the gyro sensor element 1, the base 10 of the gyro sensor element 1 is bonded and supported on a support base 512 formed in a recess of the package body 510 via a fixing member 540 such as an adhesive. The fixing member 540 is preferably made of an elastic material. As the fixing member 540 having elasticity, an adhesive based on silicone is known.
In addition, wiring (not shown) is formed on the surface of the support base 512, and the electrode of the gyro sensor element 1 and the wiring are electrically connected by a wire 550 such as Au. The opening of the package body 510 is sealed with a lid 520. Note that the inside of the cavity 560 of the package body 510 that houses the gyro sensor element 1 and the IC chip 530 is an inert gas atmosphere such as nitrogen or a reduced pressure atmosphere.

以上述べたように、ジャイロ装置500によれば、小型のジャイロセンサー素子1を備えたジャイロ装置を提供することができる。   As described above, according to the gyro device 500, a gyro device including the small gyro sensor element 1 can be provided.

<電子機器>
次に、本発明の実施形態に係るジャイロセンサー素子、またはジャイロ装置を備えた電子機器について図8から図11を用いて説明する。なお、本説明では、ジャイロセンサー素子1を用いた例を示している。
<Electronic equipment>
Next, an electronic device including a gyro sensor element or a gyro device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this description, an example using the gyro sensor element 1 is shown.

図8は、本発明の一実施形態に係るジャイロセンサー素子1を備える電子機器の一例としてのモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューター1100の構成の概略を示す斜視図である。図8に示すように、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1000を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、角速度を検出する機能を備えたジャイロセンサー素子1が内蔵されている。   FIG. 8 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer 1100 as an example of an electronic apparatus including the gyro sensor element 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the personal computer 1100 includes a main body portion 1104 having a keyboard 1102 and a display unit 1106 having a display portion 1000, and the display unit 1106 has a hinge structure portion with respect to the main body portion 1104. It is supported so that rotation is possible. Such a personal computer 1100 incorporates a gyro sensor element 1 having a function of detecting angular velocity.

図9は、本発明の一実施形態に係るジャイロセンサー素子1を備える電子機器の一例としての携帯電話機1200(PHSも含む)の構成の概略を示す斜視図である。図9に示すように、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1000が配置されている。このような携帯電話機1200には、角速度センサー等として機能するジャイロセンサー素子1が内蔵されている。   FIG. 9 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a mobile phone 1200 (including PHS) as an example of an electronic apparatus including the gyro sensor element 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the mobile phone 1200 includes a plurality of operation buttons 1202, an earpiece 1204, and a mouthpiece 1206, and a display unit 1000 is disposed between the operation buttons 1202 and the earpiece 1204. . Such a cellular phone 1200 incorporates a gyro sensor element 1 that functions as an angular velocity sensor or the like.

図10は、本発明の一実施形態に係るジャイロセンサー素子1を備える電子機器の一例としてのデジタルスチルカメラ1300の構成の概略を示す斜視図である。なお、図10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、従来のフィルムカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
デジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部1000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1000は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCD等を含む受光ユニット1304が設けられている。
FIG. 10 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a digital still camera 1300 as an example of an electronic apparatus including the gyro sensor element 1 according to an embodiment of the present invention. Note that FIG. 10 simply shows connection with an external device. Here, the conventional film camera sensitizes the silver halide photographic film with the light image of the subject, whereas the digital still camera 1300 photoelectrically converts the light image of the subject with an imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device). To generate an imaging signal (image signal).
A display unit 1000 is provided on the back surface of a case (body) 1302 in the digital still camera 1300, and is configured to display based on an imaging signal from the CCD. The display unit 1000 displays a subject as an electronic image. Functions as a viewfinder. 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.

撮影者が表示部1000に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。また、このデジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号の出力端子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、ビデオ信号の出力端子1312にはテレビモニター1430が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。このようなデジタルスチルカメラ1300には、角速度センサー等としてジャイロセンサー素子1が内蔵されている。   When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit 1000 and presses the shutter button 1306, the CCD image pickup signal at that time is transferred and stored in the memory 1308. In the digital still camera 1300, a video signal output terminal 1312 and a data communication input / output terminal 1314 are provided on the side surface of the case 1302. As shown in the figure, a television monitor 1430 and a personal computer 1440 are connected to the video signal output terminal 1312 and the data communication input / output terminal 1314 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 a gyro sensor element 1 as an angular velocity sensor or the like.

なお、本発明の一実施形態に係るジャイロセンサー素子1は、図8のパーソナルコンピューター1100(モバイル型パーソナルコンピューター)、図9の携帯電話機1200、図10のデジタルスチルカメラ1300の他にも、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。   In addition to the personal computer 1100 (mobile personal computer) in FIG. 8, the mobile phone 1200 in FIG. 9, and the digital still camera 1300 in FIG. Inkjet ejection device (for example, inkjet printer), laptop personal computer, TV, video camera, video tape recorder, car navigation device, pager, electronic notebook (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game device, Word processor, workstation, videophone, security TV monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (eg electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish finder Various measurements Vessels, instruments (e.g., gages for vehicles, aircraft, and ships), can be applied to electronic devices such as flight simulators.

<移動体>
次に、本発明の実施形態に係るジャイロセンサー素子、またはジャイロ装置を備えた移動体について図11を用いて説明する。なお、本説明では、ジャイロセンサー素子1を用いた例を示している。
図11は、本発明の一実施形態に係るジャイロセンサー素子1を備える移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。
<Moving object>
Next, a movable body including a gyro sensor element or a gyro device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this description, an example using the gyro sensor element 1 is shown.
FIG. 11 is a perspective view schematically showing an automobile as an example of a moving body including the gyro sensor element 1 according to an embodiment of the present invention.

自動車1500には上記実施形態に係るジャイロセンサー素子1が搭載されている。図11に示すように、移動体としての自動車1500には、ジャイロセンサー素子1を内蔵してタイヤなどを制御する電子制御ユニット1510が車体に搭載されている。また、ジャイロセンサー素子1は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)に広く適用できる。   The automobile 1500 is equipped with the gyro sensor element 1 according to the above embodiment. As shown in FIG. 11, an automobile 1500 as a moving body has an electronic control unit 1510 that incorporates a gyro sensor element 1 and controls a tire or the like mounted on the vehicle body. In addition, the gyro sensor element 1 includes a keyless entry, an immobilizer, a car navigation system, a car air conditioner, an anti-lock brake system (ABS), an air bag, a tire pressure monitoring system (TPMS: Tire Pressure Monitoring System), The present invention can be widely applied to electronic control units (ECUs) such as engine controls, battery monitors of hybrid vehicles and electric vehicles, and vehicle attitude control systems.

1…ジャイロセンサー素子、10…基部、11…主面、12…裏面、20,30…振動腕、40…第1積層体、41…第1電極層、42…第1圧電層、43…第2電極層、44…第2圧電層、45…第3電極層、47…駆動部、48…検出部、50…第2積層体、51…第1電極層、52…第1圧電層、53…第2電極層、54…第2圧電層、55…第3電極層、57…駆動部、58…検出部、100…ジャイロセンサー素子、140…第1積層体、142…第1圧電層、144…第2圧電層、147…駆動部、148…検出部、150…第2積層体、152…第1圧電層、154…第2圧電層、157…駆動部、158…検出部、200…ジャイロセンサー素子、240…第1積層体、241…第1電極層、242…第1圧電層、243…第2電極層、244…第2圧電層、245…第3電極層、247…駆動部、248…検出部、250…第2積層体、251…第1電極層、252…第1圧電層、253…第2電極層、254…第2圧電層、255…第3電極層、257…駆動部、258…検出部、500…ジャイロ装置、1100…パーソナルコンピューター、1200…携帯電話機、1300…デジタルスチルカメラ、1440…パーソナルコンピューター、1500…自動車。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gyro sensor element, 10 ... Base part, 11 ... Main surface, 12 ... Back surface, 20, 30 ... Vibrating arm, 40 ... 1st laminated body, 41 ... 1st electrode layer, 42 ... 1st piezoelectric layer, 43 ... 1st Two electrode layers, 44 ... second piezoelectric layer, 45 ... third electrode layer, 47 ... drive unit, 48 ... detection unit, 50 ... second laminated body, 51 ... first electrode layer, 52 ... first piezoelectric layer, 53 ... 2nd electrode layer, 54 ... 2nd piezoelectric layer, 55 ... 3rd electrode layer, 57 ... Drive part, 58 ... Detection part, 100 ... Gyro sensor element, 140 ... 1st laminated body, 142 ... 1st piezoelectric layer, 144: second piezoelectric layer, 147: driving unit, 148: detecting unit, 150: second laminated body, 152: first piezoelectric layer, 154: second piezoelectric layer, 157 ... driving unit, 158: detecting unit, 200 ... Gyro sensor element, 240 ... first laminated body, 241 ... first electrode layer, 242 ... first piezoelectric layer, 243 ... 2 electrode layers, 244... 2nd piezoelectric layer, 245... 3rd electrode layer, 247... Drive unit, 248... Detection unit, 250 ... 2nd laminated body, 251 ... 1st electrode layer, 252. ... 2nd electrode layer, 254 ... 2nd piezoelectric layer, 255 ... 3rd electrode layer, 257 ... drive part, 258 ... detection part, 500 ... gyro device, 1100 ... personal computer, 1200 ... mobile phone, 1300 ... digital still camera , 1440 ... personal computer, 1500 ... car.

Claims (9)

基部と、
前記基部から延出している振動腕と、を備え、
前記振動腕の一面には、延出方向に沿うように第1積層体および第2積層体が設けられ、
前記第1積層体および前記第2積層体は、第1電極層、第2電極層、および前記第1電極層と前記第2電極層との間に設けられている第1圧電層を含む駆動部と、前記第2電極層、第3電極層、および前記第2電極層と前記第3電極層との間に設けられている第2圧電層を含む検出部と、を有し、
前記第1圧電層の圧電歪定数は、前記第2圧電層の圧電歪定数より大きく、
前記第2圧電層の誘電率は、前記第1圧電層の誘電率より小さいことを特徴とするジャイロセンサー素子。
The base,
A vibrating arm extending from the base,
A first laminated body and a second laminated body are provided on one surface of the vibrating arm along the extending direction,
The first laminated body and the second laminated body include a first electrode layer, a second electrode layer, and a drive including a first piezoelectric layer provided between the first electrode layer and the second electrode layer. And a detection unit including the second electrode layer, the third electrode layer, and a second piezoelectric layer provided between the second electrode layer and the third electrode layer,
The piezoelectric strain constant of the first piezoelectric layer is larger than the piezoelectric strain constant of the second piezoelectric layer,
The gyro sensor element according to claim 1, wherein a dielectric constant of the second piezoelectric layer is smaller than a dielectric constant of the first piezoelectric layer.
前記第1積層体および前記第2積層体は、前記振動腕の一面より、前記第1電極層、前記第1圧電層、前記第2電極層、前記第2圧電層、前記第3電極層、の順に積層されていることを特徴とする請求項1に記載のジャイロセンサー素子。   The first laminated body and the second laminated body are arranged so that, from one surface of the vibrating arm, the first electrode layer, the first piezoelectric layer, the second electrode layer, the second piezoelectric layer, the third electrode layer, The gyro sensor element according to claim 1, wherein the gyro sensor elements are stacked in the order of. 基部と、
前記基部から延出している振動腕と、を備え、
前記振動腕の一面には、延出方向に並行して第1積層体および第2積層体が設けられ、
前記第1積層体および前記第2積層体は、第1電極層、第2電極層、および前記第1電極層と前記第2電極層との間に設けられている第1圧電層を含む駆動部と、前記第2電極層、第3電極層、および前記第2電極層と前記第3電極層との間に設けられている第2圧電層を含む検出部と、を有し、
少なくとも前記第1圧電層は、前記第1積層体と前記第2積層体とに分離され、
前記振動腕は、面内に沿う方向に屈曲振動することを特徴とするジャイロセンサー素子。
The base,
A vibrating arm extending from the base,
On one surface of the vibrating arm, a first stacked body and a second stacked body are provided in parallel with the extending direction,
The first laminated body and the second laminated body include a first electrode layer, a second electrode layer, and a drive including a first piezoelectric layer provided between the first electrode layer and the second electrode layer. And a detection unit including the second electrode layer, the third electrode layer, and a second piezoelectric layer provided between the second electrode layer and the third electrode layer,
At least the first piezoelectric layer is separated into the first stacked body and the second stacked body,
The gyro sensor element according to claim 1, wherein the vibrating arm bends and vibrates in a direction along an in-plane direction.
前記振動腕に加えられた変位は、前記第1積層体の検出部と、前記第2積層体の検出部と、で検出された電荷量の和で求められることを特徴とする請求項3に記載のジャイロセンサー素子。   The displacement applied to the vibrating arm is obtained as a sum of charge amounts detected by the detection unit of the first stacked body and the detection unit of the second stacked body. The gyro sensor element described. 前記基部から並行して延出している二つの振動腕を備えていることを特徴とする請求項3または4に記載のジャイロセンサー素子。   5. The gyro sensor element according to claim 3, further comprising two vibrating arms extending in parallel from the base portion. 前記第1積層体および前記第2積層体は、前記振動腕の前記一面より、前記第1電極層、前記第1圧電層、前記第2電極層、前記第2圧電層、前記第3電極層、の順に積層され、前記振動腕の延出方向の中心線に対して線対称に設けられ、
前記第2圧電層の前記面内方向の幅は、前記第1圧電層の前記面内方向の幅より狭く、
前記第1積層体が有している前記第2圧電層の中心線と、前記第2積層体が有している前記第2圧電層の中心線との中心間距離は、前記第1積層体が有している前記第1圧電層の中心線と、前記第2積層体が有している前記第1圧電層の中心線との中心間距離より狭いことを特徴とする請求項3から5のいずれか一項に記載のジャイロセンサー素子。
The first laminated body and the second laminated body are arranged so that the first electrode layer, the first piezoelectric layer, the second electrode layer, the second piezoelectric layer, and the third electrode layer from the one surface of the vibrating arm. Are provided in line symmetry with respect to the center line in the extending direction of the vibrating arm,
The in-plane width of the second piezoelectric layer is narrower than the in-plane width of the first piezoelectric layer,
The center-to-center distance between the center line of the second piezoelectric layer included in the first stacked body and the center line of the second piezoelectric layer included in the second stacked body is the first stacked body. 6. The center line of the first piezoelectric layer included in the first piezoelectric layer and the center line of the first piezoelectric layer included in the second stacked body are narrower than the center-to-center distance. The gyro sensor element according to any one of the above.
請求項1から6のいずれか一項に記載のジャイロセンサー素子を備えていることを特徴とするジャイロ装置。   A gyro apparatus comprising the gyro sensor element according to claim 1. 請求項1から6のいずれか一項に記載のジャイロセンサー素子を備えていることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the gyro sensor element according to claim 1. 請求項1から6のいずれか一項に記載のジャイロセンサー素子を備えていることを特徴とする移動体。   A moving body comprising the gyro sensor element according to claim 1.
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