JP2016015563A - Vibration element, electronic device, electronic apparatus and mobile body - Google Patents

Vibration element, electronic device, electronic apparatus and mobile body Download PDF

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敦司 松尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration element which reduces leakage output and has high detection sensitivity, and also to provide an electronic device, an electronic apparatus and a mobile body which have this vibration element.SOLUTION: A vibration gyro element 1 as a vibration element includes: a base part 10; a driving vibration arm 12 extending from the base part 10; and an adjustment vibration arm 14 which extends from the base part 10 and outputs an output signal of a reverse phase to the output signal of leakage vibration of the driving vibration arm 12. When a virtual straight line LL connecting a vibration node part P1 of the driving vibration arm 12 and a vibration node part P2 of the adjustment vibration arm 14 is provided, the virtual straight line LL is overlapped on the base part 10 in a plan view of the base part 10.

Description

本発明は、振動素子、この振動素子を備えている電子デバイス、電子機器および移動体に関する。   The present invention relates to a vibration element, an electronic device including the vibration element, an electronic apparatus, and a moving body.

従来から、角速度センサーとしての振動ジャイロセンサー(以下、振動ジャイロと呼ぶ)は、船舶、航空機、ロケット等の姿勢を自律制御する技術に使用されているが、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)等に用いられている。これら電子機器の小型化や高性能化に伴い、振動ジャイロに対しても小型化や高性能化が要求されている。   Conventionally, a vibration gyro sensor (hereinafter referred to as a vibration gyro) as an angular velocity sensor has been used in a technology for autonomously controlling the attitude of a ship, an aircraft, a rocket, and the like. It is used for detecting the vehicle position of the system, vibration control correction (so-called camera shake correction) of digital cameras, video cameras and mobile phones. With the downsizing and high performance of these electronic devices, the vibration gyro is also required to be downsized and high performance.

振動ジャイロに用いられる振動素子としての振動ジャイロ素子は、基部と、基部の一方の端部から並行させて延出している一対の駆動用振動腕と、基部の駆動用振動腕とは反対側の他方の端部から並行させて延出している一対の検出用振動腕と、を含み構成されており、その材料には高いQ値を有し、高い検出感度が得られ易い水晶が広く用いられている。振動ジャイロ素子の基部や各腕部は、水晶をフォトリソグラフィー技術によりエッチング加工することにより一体に形成することができる。もともと、振動腕の断面形状は矩形状となるように設計されるが、水晶のエッチング異方性や加工プロセスのばらつきなどにより、矩形状とならずに、平行四辺形や菱形、あるいは、もっと複雑な不定形を呈する。このとき、振動腕の断面形状が、もともと設計されていた矩形状から大きくずれると、振動腕の振動方向が設計値からずれて、所謂漏れ出力という望まない振動漏れが発生し、振動ジャイロ素子の検出感度を劣化させる要因になる。このような漏れ出力を抑制する方法として、特許文献1では、調整用振動腕を基部に設け、調整用振動腕と駆動用振動腕との面内振動同士を結合させ調整電流を作り出し、漏れ出力となる機械振動漏れ電流と相殺することで、漏れ出力を抑制し、検出感度を向上していることが開示されている。   A vibrating gyro element as a vibrating element used in a vibrating gyroscope includes a base, a pair of driving vibrating arms extending in parallel from one end of the base, and a driving vibration arm on the opposite side of the base. And a pair of vibrating arms for detection extending in parallel from the other end, and the material is widely used quartz that has a high Q value and is easy to obtain high detection sensitivity. ing. The base portion and each arm portion of the vibrating gyro element can be integrally formed by etching a crystal by a photolithography technique. Originally, the cross-sectional shape of the vibrating arm is designed to be rectangular, but due to the etching anisotropy of crystal and variations in processing processes, it does not become rectangular but parallelograms, rhombuses, or more complicated Presents an irregular shape. At this time, if the cross-sectional shape of the vibrating arm greatly deviates from the originally designed rectangular shape, the vibration direction of the vibrating arm deviates from the design value, so that an undesired vibration leakage called so-called leakage output occurs, and the vibration gyro element It becomes a factor which degrades detection sensitivity. As a method for suppressing such leakage output, in Patent Document 1, an adjustment vibrating arm is provided at the base, and in-plane vibrations of the adjustment vibrating arm and the driving vibration arm are combined to create an adjustment current, thereby leak output. It is disclosed that the leakage output is suppressed and the detection sensitivity is improved by offsetting the mechanical vibration leakage current.

特開平11−304494号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-304494

しかしながら、特許文献1の振動ジャイロ素子は、漏れ出力をより抑制しようとすると、調整電流を大きくするために、調整用振動腕と駆動用振動腕との面内振動の周波数間隔をより狭める必要がある。そのため、調整用振動腕と駆動用振動腕との周波数間隔を狭めて調整電流を大きくすると、駆動用振動腕の面内振動と検出用振動腕の面外振動との周波数間隔が近づき過ぎてしまい角速度に対する検出感度が劣化してしまうという課題があった。   However, the vibration gyro element of Patent Document 1 needs to narrow the frequency interval of the in-plane vibration between the adjustment vibration arm and the drive vibration arm in order to increase the adjustment current when the leakage output is further suppressed. is there. Therefore, if the adjustment current is increased by narrowing the frequency interval between the adjustment vibration arm and the drive vibration arm, the frequency interval between the in-plane vibration of the drive vibration arm and the out-of-plane vibration of the detection vibration arm becomes too close. There was a problem that the detection sensitivity to the angular velocity was deteriorated.

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、以下の形態又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]本適用例に係る振動素子は、基部と前記基部から延出している第1振動腕と、前記基部から延出し、前記第1振動腕の漏れ振動の出力信号に対して逆位相の出力信号を出力する第2振動腕と、を備え、前記第1振動腕の振動節部と前記第2振動腕の振動節部とを結ぶ仮想直線を設けたとき、前記基部の平面視にて、前記仮想直線は、前記基部と重なっていることを特徴とする。   Application Example 1 A vibration element according to this application example includes a base, a first vibrating arm extending from the base, and an output signal of leakage vibration of the first vibrating arm that extends from the base. A second resonating arm that outputs a phase output signal, and a virtual straight line connecting the resonating node of the first resonating arm and the resonating node of the second resonating arm is provided. The imaginary straight line overlaps the base.

本適用例によれば、第1振動腕の面内振動の振動節部と、第2振動腕の面内振動の振動節部と、が近接して配置されているので、第1振動腕と第2振動腕との面内振動の結合が強くなり、調整電流が増加するため、第1振動腕と第2振動腕との面内振動の周波数間隔を広くすることができる。そのため、第1振動腕の面内振動を駆動用、面外振動を検出用とし、第2振動腕の面内振動を調整用とすると、駆動用の面内振動と検出用の面外振動との周波数間隔を検出感度が最大となる最適値に維持したままで、調整電流を大きくすることができるので、漏れ出力を抑制し角速度に対する高い検出感度を有する振動素子を得ることができる。   According to this application example, the vibration node portion of the in-plane vibration of the first vibrating arm and the vibration node portion of the in-plane vibration of the second vibrating arm are arranged close to each other. Since the coupling of the in-plane vibration with the second vibrating arm becomes strong and the adjustment current increases, the frequency interval of the in-plane vibration between the first vibrating arm and the second vibrating arm can be widened. Therefore, if the in-plane vibration of the first vibrating arm is for driving, the out-of-plane vibration is for detection, and the in-plane vibration of the second vibrating arm is for adjustment, the driving in-plane vibration and the detecting out-of-plane vibration Since the adjustment current can be increased while maintaining the frequency interval at the optimum value that maximizes the detection sensitivity, it is possible to obtain a vibration element that suppresses leakage output and has high detection sensitivity with respect to angular velocity.

[適用例2]上記適用例に係る振動素子において、前記第1振動腕の前記基部からの延出方向と反対方向に、前記基部から延出している第3振動腕を備えていることを特徴とする。   Application Example 2 The vibration element according to the application example described above includes a third vibrating arm extending from the base in a direction opposite to the extending direction of the first vibrating arm from the base. And

本適用例によれば、第3振動腕を備えていることで、第1振動腕の面内振動を駆動用とした場合、第3振動腕の面外振動を検出用として、逆に、第1振動腕の面外振動を検出用とした場合、第3振動腕の面内振動を駆動用として用いることができるので、駆動用と検出用との振動腕を分離することができ、電極形成が容易となり、且つ互いのノイズ成分の影響を低減できるので、高い検出特性(検出精度)を有する振動素子を得ることができる。   According to this application example, when the third vibrating arm is provided, when the in-plane vibration of the first vibrating arm is used for driving, the out-of-plane vibration of the third vibrating arm is used for detection. When the out-of-plane vibration of one vibrating arm is used for detection, the in-plane vibration of the third vibrating arm can be used for driving, so that the driving and detecting vibrating arms can be separated, and electrode formation is performed. And the influence of the mutual noise components can be reduced, so that a vibration element having high detection characteristics (detection accuracy) can be obtained.

[適用例3]上記適用例に係る振動素子において、前記第2振動腕は、前記第3振動腕の延出方向に沿って延出し、前記第1振動腕は、駆動用振動腕であり、前記基部の主面に沿うような軸を設けたとき、前記軸回りの角速度によるコリオリ力に応じて前記第3振動腕が振動することを特徴とする。   Application Example 3 In the resonator element according to the application example, the second vibrating arm extends along an extending direction of the third vibrating arm, and the first vibrating arm is a driving vibrating arm. When an axis is provided along the main surface of the base, the third vibrating arm vibrates according to the Coriolis force due to the angular velocity around the axis.

本適用例によれば、第1振動腕を駆動用振動腕とし、面内振動をしている状態で、基部の主面に沿った軸回りの角速度が加わると、第1振動腕は、角速度によるコリオリ力に応じて基部の主面と交わる方向に変位する面外振動をする。この第1振動腕の面外振動が基部を介して第3振動腕に伝搬されることで、第3振動腕も面外振動をする。その結果、第3振動腕は検出用として、その面外振動に伴い発生する電荷を検出することで、角速度を検知することができる。
また、駆動用の第1振動腕と調整用の第2振動腕とが近接して配置されているので、駆動用と調整用との面内振動の結合が強くなり、調整電流を大きくすることができるので、漏れ出力を抑制し角速度に対する高い検出感度を有する振動素子を得ることができる。
According to this application example, when an angular velocity about an axis along the main surface of the base is applied in a state where the first vibrating arm is a driving vibrating arm and in-plane vibration is performed, the first vibrating arm is According to the Coriolis force caused by, out-of-plane vibrations that displace in the direction intersecting the main surface of the base. The out-of-plane vibration of the first vibrating arm is propagated to the third vibrating arm via the base, so that the third vibrating arm also performs out-of-plane vibration. As a result, the third vibrating arm can detect the angular velocity by detecting charges generated due to the out-of-plane vibration for detection.
In addition, since the first vibrating arm for driving and the second vibrating arm for adjustment are arranged close to each other, the coupling of in-plane vibrations for driving and adjustment is strengthened, and the adjustment current is increased. Therefore, it is possible to obtain a vibration element that suppresses leakage output and has high detection sensitivity with respect to angular velocity.

[適用例4]上記適用例に係る振動素子において、前記第2振動腕は、前記第3振動腕の延出方向に沿って延出し、前記第3振動腕は、駆動用振動腕であり、前記基部の主面に沿うような軸を設けたとき、前記軸回りの角速度によるコリオリ力に応じて前記第1振動腕が振動することを特徴とする。   Application Example 4 In the resonator element according to the application example, the second vibrating arm extends along an extending direction of the third vibrating arm, and the third vibrating arm is a driving vibrating arm. When an axis is provided along the main surface of the base, the first vibrating arm vibrates according to the Coriolis force due to the angular velocity around the axis.

本適用例によれば、第3振動腕を駆動用振動腕とし、面内振動をしている状態で、基部の主面に沿った軸回りの角速度が加わると、第3振動腕は、角速度によるコリオリ力に応じて基部の主面と交わる方向に変位する面外振動をする。この第3振動腕の面外振動が基部を介して第1振動腕に伝搬されることで、第1振動腕も面外振動をする。その結果、第1振動腕は検出用として、その面外振動に伴い発生する電荷を検出することで、角速度を検知することができる。
また、駆動用の第3振動腕と調整用の第2振動腕とをより近接して配置されているので、駆動用と調整用との面内振動の結合がより強くなり、調整電流をより大きくすることができるので、漏れ出力をより抑制し角速度に対する高い検出感度を有する振動素子を得ることができる。
According to this application example, when the third vibrating arm is a driving vibrating arm and in-plane vibration is applied, when an angular velocity about an axis along the main surface of the base is applied, the third vibrating arm is According to the Coriolis force caused by, out-of-plane vibrations that displace in the direction intersecting the main surface of the base. The out-of-plane vibration of the third vibrating arm is propagated to the first vibrating arm via the base, so that the first vibrating arm also vibrates out of plane. As a result, the first vibrating arm can detect the angular velocity by detecting charges generated due to the out-of-plane vibration for detection.
In addition, since the third vibrating arm for driving and the second vibrating arm for adjustment are arranged closer to each other, the coupling of in-plane vibration for driving and for adjusting becomes stronger, and the adjustment current is further increased. Since it can be enlarged, it is possible to obtain a vibrating element that further suppresses leakage output and has high detection sensitivity with respect to angular velocity.

[適用例5]上記適用例に係る振動素子において、前記第1振動腕が接続されている前記基部の第1の辺と、前記第3振動腕が接続されている前記基部の第3の辺と、の距離をL1とし、前記第1の辺と、前記第2振動腕が接続されている前記基部の第2の辺と、の距離をL2としたとき、L1>L2であることを特徴とする。   Application Example 5 In the resonator element according to the application example described above, the first side of the base portion to which the first vibrating arm is connected and the third side of the base portion to which the third vibrating arm is connected. When the distance between the first side and the second side of the base to which the second vibrating arm is connected is L2, L1> L2. And

本適用例によれば、駆動用の第1振動腕が接続されている基部の第1の辺と調整用の第2振動腕が接続されている基部の第2の辺との距離L2が、第1の辺と検出用の第3振動腕が接続されている基部の第3の辺との距離L1よりも短い。そのため、駆動用の第1振動腕と調整用の第2振動腕とを近接して配置することができ、駆動用振動腕と調整用振動腕との面内振動の結合を強くし、調整電流を大きくすることができるので、漏れ出力を抑制し角速度に対する高い検出感度を有する振動素子を得ることができる。   According to this application example, the distance L2 between the first side of the base to which the first vibrating arm for driving is connected and the second side of the base to which the second vibrating arm for adjustment is connected is The distance is shorter than the distance L1 between the first side and the third side of the base to which the third vibrating arm for detection is connected. Therefore, the first vibrating arm for driving and the second vibrating arm for adjustment can be arranged close to each other, and the coupling of in-plane vibration between the driving vibrating arm and the adjusting vibrating arm is strengthened, and the adjustment current is increased. Therefore, it is possible to obtain a vibration element that suppresses leakage output and has high detection sensitivity with respect to angular velocity.

[適用例6]本適用例に係る電子デバイスは、上記適用例のいずれかに記載の振動素子と、前記振動素子と電気的に接続されている回路素子と、前記振動素子と前記回路素子とを収容するパッケージと、を備えていることを特徴とする。   Application Example 6 An electronic device according to this application example includes the vibration element according to any of the application examples, a circuit element electrically connected to the vibration element, the vibration element, and the circuit element. And a package for housing the container.

本適用例によれば、本構成の電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の振動素子を備えていることから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する電子デバイスを提供することができる。   According to this application example, an electronic device having this configuration includes the vibration element described in any of the above application examples, and therefore provides an electronic device that exhibits the effect described in any of the above application examples. Can do.

[適用例7]本適用例に係る電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の振動素子を備えていることを特徴とする。   Application Example 7 An electronic apparatus according to this application example includes the vibration element according to any one of the application examples.

本適用例によれば、本構成の電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の振動素子を備えていることから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する電子機器を提供することができる。   According to this application example, since the electronic device having this configuration includes the vibration element according to any one of the application examples, an electronic device having the effect according to any of the application examples is provided. Can do.

[適用例8]本適用例に係る移動体は、上記適用例のいずれかに記載の振動素子を備えていることを特徴とする。   Application Example 8 A moving body according to this application example includes the vibration element according to any one of the application examples.

本適用例によれば、本構成の移動体は、上記適用例のいずれかに記載の振動素子を備えていることから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する移動体を提供することができる。   According to this application example, the moving body of this configuration includes the vibration element described in any of the above application examples, and therefore provides a moving body that exhibits the effect described in any of the above application examples. Can do.

本発明の第1実施形態に係る振動ジャイロ素子の概略構成を示す模式平面図。1 is a schematic plan view showing a schematic configuration of a vibrating gyro element according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る振動ジャイロ素子の漏れ出力調整方法を説明する模式平面図。The schematic plan view explaining the leak output adjustment method of the vibration gyro element which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る振動ジャイロ素子の駆動振動状態を示す模式平面図。FIG. 3 is a schematic plan view showing a driving vibration state of the vibration gyro element according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る振動ジャイロ素子にY軸回りの角速度ωが加わったときの検出振動状態を示す模式平面図。FIG. 3 is a schematic plan view showing a detected vibration state when an angular velocity ω about the Y axis is applied to the vibration gyro element according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係る振動ジャイロ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 vibration gyro element which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る振動ジャイロ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 vibration gyro element which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明に係る振動ジャイロ素子を備えている電子デバイスの概略構成を示す模式平面図。1 is a schematic plan view illustrating a schematic configuration of an electronic device including a vibrating gyro element according to the present invention. 図7中のA−A線での模式断面図。The schematic cross section in the AA in FIG. 本発明に係る振動ジャイロ素子を備えてい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模式斜視図。1 is a schematic perspective view illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer as an electronic apparatus including a vibrating gyro element according to the present invention. 本発明に係る振動ジャイロ素子を備えている電子機器としての携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す模式斜視図。The model perspective view which shows the structure of the mobile telephone (PHS is also included) as an electronic device provided with the vibration gyro element which concerns on this invention. 本発明に係る振動ジャイロ素子を備えている電子機器としてのデジタルカメラの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the digital camera as an electronic device provided with the vibration gyro element which concerns on this invention. 本発明に係る振動ジャイロ素子を備えている移動体としての自動車の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the motor vehicle as a moving body provided with the vibration gyro element which concerns on this invention.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure shown below, the size and ratio of each component may be described differently from the actual component in order to make each component large enough to be recognized on the drawing. is there.

[振動素子]
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係る振動素子の一例として、Y軸回りの角速度ωを検出する振動ジャイロ素子を挙げ、その概略構成について、図1を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る振動ジャイロ素子の概略構成を示す模式平面図である。なお、便宜上、以降の各図では、電極パターンおよび配線パターン等の図示を省略してある。また、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「+側」、基端側を「−側」としている。また、X軸に平行な方向を「X軸方向」と言い、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」と言い、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」と言う。更に、説明の便宜上、Z軸方向から見たときの平面視において、Z軸方向の面であるXY面を主面F1として説明する。
[Vibration element]
<First Embodiment>
As an example of the vibration element according to the first embodiment of the present invention, a vibration gyro element that detects an angular velocity ω around the Y axis is given, and a schematic configuration thereof will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic plan view showing a schematic configuration of the vibrating gyro element according to the first embodiment of the present invention. For convenience, electrode patterns and wiring patterns are not shown in the following drawings. Further, for convenience of explanation, the X axis, the Y axis, and the Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other, and the distal end side of the illustrated arrow is the “+ side” and the proximal end side is the “− side”. Yes. 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”. Furthermore, for convenience of explanation, an XY plane that is a plane in the Z-axis direction in the plan view when viewed from the Z-axis direction will be described as the main surface F1.

図1に示すように、振動素子としての振動ジャイロ素子1は、基材(主要部分を構成する材料)を加工することにより一体に形成された基部10と、基部10から延出している第1振動腕としての一対の駆動用振動腕12と、基部10から延出している第2振動腕としての一対の調整用振動腕14と、基部10から延出している第3振動腕としての一対の検出用振動腕16と、を含み構成されている。   As shown in FIG. 1, a vibration gyro element 1 as a vibration element includes a base 10 formed integrally by processing a base material (material constituting a main part), and a first extending from the base 10. A pair of driving vibrating arms 12 as a vibrating arm, a pair of adjusting vibrating arms 14 as a second vibrating arm extending from the base 10, and a pair of third vibrating arms extending from the base 10 And a vibrating arm 16 for detection.

本実施形態の振動ジャイロ素子1は、基材として圧電体材料である水晶を用いた例を説明する。水晶は、電気軸と呼ばれるX軸、機械軸と呼ばれるY軸および光学軸と呼ばれるZ軸を有している。本実施形態では、水晶結晶軸において直交するX軸およびY軸で規定される平面に沿って切り出されて平板状に加工され、平面と直交するZ軸方向に所定の厚みを有した所謂水晶Z板を基材として用いた例を説明する。なお、ここでいう所定の厚みは、発振周波数(共振周波数)、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。
また、振動ジャイロ素子1を成す平板は、水晶からの切り出し角度の誤差を、X軸、Y軸およびZ軸の各々につき多少の範囲で許容できる。例えば、X軸を中心に0度から7度の範囲で回転して切り出したものを使用することができる。Y軸およびZ軸についても同様である。
In the vibrating gyro element 1 of the present embodiment, an example in which quartz that is a piezoelectric material is used as a base material will be described. The crystal has an X axis called an electric axis, a Y axis called a mechanical axis, and a Z axis called an optical axis. In the present embodiment, a so-called quartz crystal Z that is cut out along a plane defined by the X-axis and the Y-axis orthogonal to the quartz crystal axis, is processed into a flat plate shape, and has a predetermined thickness in the Z-axis direction orthogonal to the plane. The example which used the board as a base material is demonstrated. Here, the predetermined thickness is appropriately set depending on the oscillation frequency (resonance frequency), the outer size, the workability, and the like.
Further, the flat plate forming the vibrating gyro element 1 can tolerate errors in the angle of cut-out from the quartz crystal in a certain range for each of the X axis, the Y axis, and the Z axis. For example, it is possible to use what is cut out by rotating in the range of 0 to 7 degrees around the X axis. The same applies to the Y axis and the Z axis.

振動ジャイロ素子1は、平面視において、中心部分に位置する凸形状の基部10と、基部10の第1の辺20に接続し、Y軸に沿って並行して延出している一対の駆動用振動腕12と、基部10の第2の辺22に接続し、Y軸に沿って並行して延出している一対の調整用振動腕14と、基部10の第3の辺24に接続し、駆動用振動腕12の延出方向と反対方向(図中+Y軸方向)に沿って並行して延出している一対の検出用振動腕16と、を有している。   The vibration gyro element 1 is connected to the convex base 10 located in the center portion and the first side 20 of the base 10 in a plan view, and a pair of driving gyro elements 1 extending in parallel along the Y axis. Connected to the vibrating arm 12 and the second side 22 of the base 10, connected to the pair of vibrating arms 14 for adjustment extending in parallel along the Y axis, and the third side 24 of the base 10, And a pair of detection vibrating arms 16 extending in parallel along the direction opposite to the extending direction of the driving vibrating arm 12 (+ Y-axis direction in the drawing).

振動ジャイロ素子1は、調整用振動腕14を検出用振動腕16の延出方向(+Y軸方向)に沿って延出し、基部10の主面F1に沿うY軸方向のY軸回りの角速度ωによるコリオリ力に応じて検出用振動腕16が振動する構成となっている。よって、本実施形態の振動ジャイロ素子1は、Y軸回りの角速度ωを検出することができる。   The vibrating gyro element 1 extends the adjusting vibrating arm 14 along the extending direction (+ Y axis direction) of the detecting vibrating arm 16, and the angular velocity ω around the Y axis in the Y axis direction along the main surface F1 of the base portion 10. The detection vibrating arm 16 vibrates in accordance with the Coriolis force generated by. Therefore, the vibrating gyro element 1 of the present embodiment can detect the angular velocity ω around the Y axis.

駆動用振動腕12の振動節部P1(振動変位が最少となる位置)と、駆動用振動腕12の面内振動における漏れ振動の出力信号に対し、逆位相の出力信号を出力する調整用振動腕14の振動節部P2と、を結ぶ仮想直性LLが、基部10の主面F1の平面視で、基部10と重なっている。駆動用振動腕12の振動節部P1と調整用振動腕14の振動節部P2とを近接させることで、駆動用振動腕12と調整用振動腕14との面内振動の結合を強くすることができ、駆動用振動腕12の漏れ振動に伴う漏れ出力を低減するための調整電流を増加させることができる。そのため、駆動用振動腕12と調整用振動腕14との面内振動の周波数間隔を広くすることができる。   An adjustment vibration that outputs an output signal having an opposite phase to the vibration node P1 of the driving vibration arm 12 (position where vibration displacement is minimized) and the output signal of the leakage vibration in the in-plane vibration of the driving vibration arm 12 A virtual straightness LL connecting the vibration node P <b> 2 of the arm 14 overlaps the base 10 in a plan view of the main surface F <b> 1 of the base 10. By bringing the vibration node P1 of the drive vibration arm 12 and the vibration node P2 of the adjustment vibration arm 14 close to each other, the coupling of in-plane vibrations between the drive vibration arm 12 and the adjustment vibration arm 14 is strengthened. Therefore, the adjustment current for reducing the leakage output accompanying the leakage vibration of the driving vibrating arm 12 can be increased. Therefore, the frequency interval of the in-plane vibration between the driving vibrating arm 12 and the adjusting vibrating arm 14 can be widened.

凸形状の基部10において、駆動用振動腕12が接続されている基部10の第1の辺20と調整用振動腕14が接続されている基部10の第2の辺22との距離L2が、第1の辺20と検出用振動腕16が接続されている基部の第3の辺24との距離L1よりも短い。このような構成とすることで、駆動用振動腕12と調整用振動腕14とをより近接させることができ、駆動用振動腕12と調整用振動腕14との面内振動の結合を強くすることができる。   In the convex base 10, a distance L2 between the first side 20 of the base 10 to which the driving vibration arm 12 is connected and the second side 22 of the base 10 to which the adjustment vibration arm 14 is connected is It is shorter than the distance L1 between the first side 20 and the third side 24 of the base to which the detection vibrating arm 16 is connected. With such a configuration, the driving vibrating arm 12 and the adjusting vibrating arm 14 can be brought closer to each other, and the in-plane vibration coupling between the driving vibrating arm 12 and the adjusting vibrating arm 14 is strengthened. be able to.

このように、基部10のY軸方向の両端部から、一対の駆動用振動腕12と、一対の検出用振動腕16とが、それぞれ同軸方向に延出された形状から、振動ジャイロ素子1は、H型振動素子(H型振動ジャイロ素子)と呼ばれることがある。H型の振動ジャイロ素子1は、駆動用振動腕12と検出用振動腕16とが、基部10の同一軸方向の両端部からそれぞれ延出されているので、駆動系と検出系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という特徴を有する。なお、本実施形態ではH型振動素子を例に駆動用振動腕12および検出用振動腕16を各々2本ずつ設けているが、振動腕の本数は1本であっても3本以上であっても良い。また、1本の振動腕に駆動電極と検出電極を形成しても良い。   Thus, the vibration gyro element 1 has the shape in which the pair of drive vibration arms 12 and the pair of detection vibration arms 16 extend in the same direction from both ends of the base 10 in the Y-axis direction. , Sometimes referred to as an H-type vibration element (H-type vibration gyro element). In the H-type vibrating gyro element 1, the driving vibrating arm 12 and the detecting vibrating arm 16 extend from both ends of the base 10 in the same axial direction, so that the driving system and the detection system are separated. Therefore, electrostatic coupling between the electrodes of the drive system and the detection system or between the wirings is reduced, and the detection sensitivity is stabilized. In the present embodiment, two drive vibration arms 12 and two detection vibration arms 16 are provided for each of the H-type vibration elements as an example. However, even if the number of vibration arms is one, the number is three or more. May be. Further, the drive electrode and the detection electrode may be formed on one vibrating arm.

調整用振動腕14は、駆動用振動腕12および検出用振動腕16よりも全長が小さく形成されている。これにより、漏れ出力を調整するための調整用振動腕14の振動が、駆動用振動腕12および検出用振動腕16による振動ジャイロ素子1の主要な振動を阻害することがないので、振動ジャイロ素子1の振動特性が安定するとともに、振動ジャイロ素子1の小型化にも有利となる。   The adjustment vibrating arm 14 is formed to have a smaller overall length than the driving vibrating arm 12 and the detection vibrating arm 16. Accordingly, the vibration of the adjustment vibrating arm 14 for adjusting the leakage output does not hinder the main vibration of the vibration gyro element 1 by the driving vibration arm 12 and the detection vibration arm 16. 1 is stable, and the vibration gyro element 1 is advantageously reduced in size.

このような振動ジャイロ素子1の外形形状は、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチング(ウエットエッチングまたはドライエッチング)により形成することができる。なお、振動ジャイロ素子1は、1枚の水晶ウエハーから複数個取りすることが可能である。   Such an outer shape of the vibrating gyro element 1 can be formed by etching (wet etching or dry etching) using a photolithography technique. Note that a plurality of vibrating gyro elements 1 can be obtained from one quartz wafer.

振動ジャイロ素子1の駆動用振動腕12、調整用振動腕14、および検出用振動腕16(以下、各腕部12,14,16ともいう)は、略角柱状に形成されている。なお、その先端には、錘部が設けられていてもよい。
詳述すると、錘部は、各腕部12,14,16の腕幅(Z軸方向から見て各腕部12,14,16の延在方向と直交するX軸方向の長さ)より幅広く、ハンマー状に形成されている。なお、錘部のZ軸方向の大きさ(厚さ)は、各腕部12,14,16と同じに形成されている。これにより、各腕部12,14,16の屈曲振動の周波数を低下させ、各腕部12,14,16の延出方向の長さを短くできるので振動ジャイロ素子1の小型化が図れる。
The drive vibration arm 12, the adjustment vibration arm 14, and the detection vibration arm 16 (hereinafter, also referred to as arm portions 12, 14, 16) of the vibration gyro element 1 are formed in a substantially prismatic shape. In addition, the weight part may be provided in the front-end | tip.
Specifically, the weight portion is wider than the arm width of each arm portion 12, 14, 16 (the length in the X-axis direction orthogonal to the extending direction of each arm portion 12, 14, 16 when viewed from the Z-axis direction). It is shaped like a hammer. Note that the size (thickness) of the weight portion in the Z-axis direction is the same as that of each of the arm portions 12, 14, and 16. Thereby, the frequency of the bending vibration of each arm part 12, 14, 16 can be lowered and the length in the extending direction of each arm part 12, 14, 16 can be shortened, so that the vibration gyro element 1 can be miniaturized.

また、各腕部12,14,16は、主面F1の上面と下面の少なくとも一方又は両方に、各腕部12,14,16の延在方向であるY軸方向に沿って延びる溝部が設けられていてもよい。
詳述すると、溝部は、各腕部12,14,16の断面形状がH字状になるように形成されている。なお、溝部は、各腕部12,14,16の根元から、錘部の付け根まで設けられていることが好ましい。これにより、各腕部12,14,16の屈曲振動によって発生する熱の拡散(熱伝導)による熱弾性損失を低減することができるので、振動ジャイロ素子1のQ値を高めることができ、高い検出感度を有する振動ジャイロ素子1を得ることができる。
In addition, each of the arms 12, 14, and 16 is provided with a groove extending along the Y-axis direction that is the extending direction of each of the arms 12, 14, and 16 on at least one or both of the upper surface and the lower surface of the main surface F1. It may be done.
More specifically, the groove is formed so that the cross-sectional shape of each of the arms 12, 14, and 16 is H-shaped. In addition, it is preferable that the groove part is provided from the base of each arm part 12,14,16 to the root of a weight part. As a result, the thermoelastic loss due to the diffusion (heat conduction) of heat generated by the bending vibration of each of the arms 12, 14, 16 can be reduced, so that the Q value of the vibrating gyro element 1 can be increased and high. The vibrating gyro element 1 having detection sensitivity can be obtained.

(振動ジャイロ素子の漏れ出力調整)
ここで、振動ジャイロ素子1の漏れ出力調整方法について説明する。
図2は、振動ジャイロ素子の漏れ出力調整方法を説明する模式平面図である。
(Leakage output adjustment of vibration gyro element)
Here, a method for adjusting the leakage output of the vibration gyro element 1 will be described.
FIG. 2 is a schematic plan view for explaining a leakage output adjusting method of the vibrating gyro element.

図2に示すように、振動ジャイロ素子1は、外部からの駆動信号(交番電圧)が駆動用振動腕12の駆動電極(図示せず)に入力されることにより、駆動用振動腕12が、逆圧電効果によって主面F1に沿って黒矢印方向および白矢印方向へ交互に所定の周波数で屈曲振動(面内屈曲振動)する。また、調整用振動腕14の駆動電極(図示せず)に、駆動用振動腕12への駆動信号(交番電圧)と逆相となる駆動信号(交番電圧)を入力すると、調整用振動腕14が、逆圧電効果によって主面F1に沿って黒矢印方向および白矢印方向へ交互に所定の周波数で駆動用振動腕12と逆位相で振動する屈曲振動(面内屈曲振動)をする。   As shown in FIG. 2, the vibration gyro element 1 is configured such that the drive vibration arm 12 is driven by an external drive signal (alternating voltage) being input to a drive electrode (not shown) of the drive vibration arm 12. By the inverse piezoelectric effect, bending vibration (in-plane bending vibration) is alternately performed at a predetermined frequency in the black arrow direction and the white arrow direction along the main surface F1. When a driving signal (alternating voltage) having a phase opposite to that of the driving signal (alternating voltage) to the driving vibrating arm 12 is input to a driving electrode (not shown) of the adjusting vibrating arm 14, the adjusting vibrating arm 14. However, due to the inverse piezoelectric effect, bending vibration (in-plane bending vibration) that vibrates in the opposite phase to the driving vibrating arm 12 at a predetermined frequency in the black arrow direction and the white arrow direction along the main surface F1.

ここで、各腕部12,14,16の断面形状は、加工ばらつきにより仕上がり形状が変わる。例えば、断面矩形状の振動腕を設計した場合でも、基材である水晶のエッチング異方性によって、断面形状が平行四辺形状となったり、台形状となったり、あるいは菱形状となったりする。そのため、一対の振動腕において、漏れ出力という振動漏れが発生し、振動ジャイロ素子1の検出感度を劣化させる要因になっている。   Here, the cross-sectional shape of each of the arms 12, 14, and 16 changes in the finished shape due to processing variations. For example, even when a vibrating arm having a rectangular cross-section is designed, the cross-sectional shape becomes a parallelogram shape, a trapezoidal shape, or a rhombus shape due to the etching anisotropy of quartz as a base material. Therefore, a vibration leak called a leak output occurs in the pair of vibrating arms, which is a factor that deteriorates the detection sensitivity of the vibration gyro element 1.

そこで、調整用振動腕14に設けられている膜体(図示せず)の一部を除去、または付加し、調整用振動腕14の基板を削るなどをして、調整用振動腕14の質量を減少または増加させることにより、共振周波数を変化させて、駆動用振動腕12の共振周波数f1と調整用振動腕14の共振周波数f2との関係を適切な関係に調整する。具体的には、調整用振動腕14の膜体を、例えば、レーザーを照射することによりトリミングするか、または、蒸着やスパッタリングにより膜体と同種または異種の膜体を付加して質量を減少あるいは増加させることにより、共振周波数を変化させて、f1とf2の位相調整を行う。   Therefore, a part of a film body (not shown) provided on the adjustment vibrating arm 14 is removed or added, and the substrate of the adjustment vibrating arm 14 is shaved, so that the mass of the adjustment vibrating arm 14 is reduced. Is decreased or increased, the resonance frequency is changed, and the relationship between the resonance frequency f1 of the drive vibrating arm 12 and the resonance frequency f2 of the adjustment vibrating arm 14 is adjusted to an appropriate relationship. Specifically, the film body of the vibrating arm 14 for adjustment is trimmed by, for example, irradiating a laser, or a film body of the same or different kind as the film body is added by vapor deposition or sputtering to reduce the mass or By increasing the resonance frequency, the resonance frequency is changed and the phases of f1 and f2 are adjusted.

位相調整後に、漏れ出力の抑制調整を行う。具体的には、調整用振動腕14に設けられた調整用電極(図示せず)の一部を例えばレーザー照射することによって除去するか、または、蒸着やスパッタリングなどにより電極用金属を付加して、調整電流(電荷)量を減少、または増加させることにより、漏れ出力の影響を最小に抑制する。   After the phase adjustment, the leakage output suppression adjustment is performed. Specifically, a part of an adjustment electrode (not shown) provided on the adjustment vibrating arm 14 is removed by, for example, laser irradiation, or an electrode metal is added by vapor deposition or sputtering. By reducing or increasing the amount of adjustment current (charge), the influence of leakage output is minimized.

なお、本実施形態では、図1に示すように、駆動用振動腕12の振動節部P1と調整用振動腕14の振動節部P2とが近接している。また、駆動用振動腕12が接続されている基部10の第1の辺20と調整用振動腕14が接続されている基部10の第2の辺22との距離L2が、第1の辺20と検出用振動腕16が接続されている基部の第3の辺24との距離L1よりも短い。そのため、駆動用振動腕12と調整用振動腕14とをより近接させることができ、駆動用振動腕12と調整用振動腕14との面内振動の結合を強くすることができる。そのため、駆動用振動腕12の漏れ振動に伴う漏れ出力を低減するための調整電流を増加させることができ、駆動用振動腕12と調整用振動腕14との面内振動の周波数間隔を広くすることができる。従って、駆動用振動腕12の面内振動と検出用振動腕16の面外振動との周波数間隔を検出感度が最大となる最適値に維持したままで、調整電流を大きくすることができるので、漏れ出力を抑制し、角速度ωに対する高い検出感度を有する振動ジャイロ素子1を得ることができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the vibration node P <b> 1 of the drive vibration arm 12 and the vibration node P <b> 2 of the adjustment vibration arm 14 are close to each other. The distance L2 between the first side 20 of the base 10 to which the driving vibration arm 12 is connected and the second side 22 of the base 10 to which the adjustment vibrating arm 14 is connected is the first side 20. And the distance L1 from the third side 24 of the base to which the detection vibrating arm 16 is connected. Therefore, the driving vibrating arm 12 and the adjusting vibrating arm 14 can be brought closer to each other, and the coupling of in-plane vibrations between the driving vibrating arm 12 and the adjusting vibrating arm 14 can be strengthened. Therefore, the adjustment current for reducing the leakage output accompanying the leakage vibration of the driving vibration arm 12 can be increased, and the frequency interval of the in-plane vibration between the driving vibration arm 12 and the adjustment vibration arm 14 is widened. be able to. Therefore, the adjustment current can be increased while the frequency interval between the in-plane vibration of the drive vibrating arm 12 and the out-of-plane vibration of the detection vibrating arm 16 is maintained at the optimum value at which the detection sensitivity is maximized. It is possible to obtain the vibrating gyro element 1 that suppresses the leakage output and has high detection sensitivity with respect to the angular velocity ω.

(振動ジャイロ素子の角速度ωに対する動作)
次に、振動ジャイロ素子1のY軸回りの角速度ωに対する動作について説明する。
図3および図4は、振動ジャイロ素子の角速度ωに対する動作について説明する模式平面図である。図3は、振動ジャイロ素子の駆動振動状態を示す模式平面図である。図4は、振動ジャイロ素子のY軸回りの角速度ωを検出する検出振動状態を示す模式平面図である。なお、図4において、○で囲んだ黒点の記号は、+Z軸方向への変位を示し、○で囲んだ×の記号は、−Z軸方向への変位を示している。
(Operation for angular velocity ω of vibrating gyro element)
Next, the operation of the vibrating gyro element 1 with respect to the angular velocity ω around the Y axis will be described.
3 and 4 are schematic plan views for explaining the operation of the vibrating gyro element with respect to the angular velocity ω. FIG. 3 is a schematic plan view showing a driving vibration state of the vibrating gyro element. FIG. 4 is a schematic plan view showing a detection vibration state in which an angular velocity ω around the Y axis of the vibration gyro element is detected. In FIG. 4, a black dot symbol surrounded by a circle indicates a displacement in the + Z-axis direction, and a cross symbol surrounded by a circle indicates a displacement in the −Z-axis direction.

振動ジャイロ素子1は、漏れ出力調整と同様に、図3に示すように、外部からの駆動信号(交番電圧)が駆動用振動腕12の駆動電極(図示せず)に入力されることにより、駆動用振動腕12が、逆圧電効果によって主面F1に沿って黒矢印方向および白矢印方向へ交互に所定の周波数で屈曲振動(面内屈曲振動)する。   As shown in FIG. 3, the vibration gyro element 1 has an external drive signal (alternating voltage) input to a drive electrode (not shown) of the drive vibration arm 12 as shown in FIG. The driving vibrating arm 12 bends and vibrates at a predetermined frequency (in-plane bending vibration) alternately in the black arrow direction and the white arrow direction along the main surface F1 due to the inverse piezoelectric effect.

図3に示すような駆動振動状態で、Y軸回りの角速度ωが印加されると、図4に示すように、駆動用振動腕12にコリオリ力が働き、一対の駆動用振動腕12は、主面F1と交差する方向(Z軸方向)に、互いに逆方向へ屈曲振動する(逆相で屈曲振動する)。詳述すると、一対の駆動用振動腕12のそれぞれは、−Z軸方向と、+Z軸方向とに交互に屈曲振動する。   When an angular velocity ω about the Y-axis is applied in the driving vibration state as shown in FIG. 3, as shown in FIG. 4, the Coriolis force acts on the driving vibration arm 12, and the pair of driving vibration arms 12 are In the direction crossing the main surface F1 (Z-axis direction), bending vibrations are performed in opposite directions (bending vibrations in opposite phases). More specifically, each of the pair of drive vibrating arms 12 alternately bends and vibrates in the −Z axis direction and the + Z axis direction.

これに連動して、検出用振動腕16が主面F1と交差する方向(Z軸方向)へ屈曲振動する。詳述すると、一対の検出用振動腕16のうち、一方の検出用振動腕16が−Z軸方向へ振動したときに、他方の検出用振動腕16は+Z軸方向へ振動し、一方の検出用振動腕16が+Z軸方向へ振動したときに、他方の検出用振動腕16は−Z軸方向へ振動する。   In conjunction with this, the vibrating arm 16 for detection bends and vibrates in the direction (Z-axis direction) intersecting the main surface F1. More specifically, when one detection vibrating arm 16 of the pair of detection vibrating arms 16 vibrates in the −Z-axis direction, the other detection vibrating arm 16 vibrates in the + Z-axis direction, and one of the detection vibrating arms 16 is detected. When the vibrating arm 16 vibrates in the + Z-axis direction, the other detecting vibrating arm 16 vibrates in the −Z-axis direction.

換言すれば、一方の駆動用振動腕12が−Z軸方向へ振動したとき、一方の検出用振動腕16は+Z軸方向へ振動する。他方の駆動用振動腕12が+Z軸方向へ振動したとき、他方の検出用振動腕16は−Z軸方向へ振動する。逆に、一方の駆動用振動腕12が+Z軸方向へ振動したとき、一方の検出用振動腕16は−Z軸方向へ振動する。他方の駆動用振動腕12が−Z軸方向へ振動したとき、他方の検出用振動腕16は+Z軸方向へ振動する。   In other words, when one drive vibrating arm 12 vibrates in the −Z axis direction, one detection vibrating arm 16 vibrates in the + Z axis direction. When the other drive vibrating arm 12 vibrates in the + Z-axis direction, the other detection vibrating arm 16 vibrates in the −Z-axis direction. Conversely, when one drive vibrating arm 12 vibrates in the + Z-axis direction, one detection vibrating arm 16 vibrates in the −Z-axis direction. When the other drive vibrating arm 12 vibrates in the −Z-axis direction, the other detection vibrating arm 16 vibrates in the + Z-axis direction.

振動ジャイロ素子1は、一対の検出用振動腕16が互いに逆相で屈曲振動することから、検出用振動腕16の振動による圧電効果に伴って、検出用振動腕16に設けられている検出電極(図示せず)に生じる電荷を検出することにより、Y軸回りの角速度ωを導出することができる。   In the vibrating gyro element 1, the pair of detection vibrating arms 16 bend and vibrate in opposite phases, so that the detection electrodes provided on the detection vibrating arms 16 are accompanied by the piezoelectric effect caused by the vibration of the detection vibrating arms 16. By detecting the charge generated in (not shown), the angular velocity ω around the Y axis can be derived.

上述したように、第1実施形態の振動ジャイロ素子1は、基部10と基部10から延出している第1振動腕としての駆動用振動腕12と、基部10から延出し、駆動用振動腕12の漏れ振動の出力信号に対して逆位相の出力信号を出力する第2振動腕としての調整用振動腕14と、を備え、駆動用振動腕12の振動節部P1と調整用振動腕14の振動節部P2とを結ぶ仮想直線LLを設けたとき、基部10の平面視にて、仮想直線LLは、基部10と重なっている。   As described above, the vibrating gyro element 1 of the first embodiment includes the base 10, the driving vibrating arm 12 as the first vibrating arm extending from the base 10, and the driving vibrating arm 12 extending from the base 10. A vibration arm for adjustment 14 as a second vibration arm that outputs an output signal having a phase opposite to that of the output signal of the leakage vibration of the vibration, and the vibration node P1 of the drive vibration arm 12 and the vibration arm 14 for adjustment When the virtual straight line LL that connects the vibration node P <b> 2 is provided, the virtual straight line LL overlaps the base 10 in a plan view of the base 10.

この結果、駆動用振動腕12の面内振動の振動節部P1と、調整用振動腕14の面内振動の振動節部P2と、が近接して配置されているので、駆動用振動腕12と調整用振動腕14との面内振動の結合が強くなり、調整電流が増加するため、駆動用振動腕12と調整用振動腕14との面内振動の周波数間隔を広くすることができる。そのため、駆動用振動腕12の面内振動と検出用振動腕16の面外振動との周波数間隔を検出感度が最大となる最適値に維持したままで、調整電流を大きくすることができるので、漏れ出力を抑制し角速度ωに対する高い検出感度を有する振動ジャイロ素子1を得ることができる。   As a result, the vibration node P1 of the in-plane vibration of the driving vibration arm 12 and the vibration node P2 of the in-plane vibration of the adjustment vibration arm 14 are arranged close to each other. Since the coupling of in-plane vibrations with the adjusting vibration arm 14 becomes stronger and the adjustment current increases, the frequency interval of the in-plane vibration between the driving vibrating arm 12 and the adjusting vibrating arm 14 can be widened. Therefore, the adjustment current can be increased while the frequency interval between the in-plane vibration of the driving vibrating arm 12 and the out-of-plane vibration of the detecting vibrating arm 16 is maintained at an optimum value that maximizes the detection sensitivity. It is possible to obtain the vibration gyro element 1 that suppresses the leak output and has high detection sensitivity for the angular velocity ω.

また、駆動用振動腕12の基部10からの延出方向と反対方向に、基部10から延出している検出用振動腕16を備えている。   In addition, a detection vibrating arm 16 extending from the base 10 is provided in a direction opposite to the extending direction of the driving vibrating arm 12 from the base 10.

この結果、検出用振動腕16を備えていることで、駆動用振動腕12のY軸回りの角速度ωによるコリオリ力に応じて主面F1と交わる方向に変位する面外振動が、基部10を介して検出用振動腕16に伝搬し、その面外振動に伴い発生する電荷を検出用振動腕16で検出することができ、Y軸回りの角速度ωを検知することができる。   As a result, by including the detection vibrating arm 16, the out-of-plane vibration displaced in the direction intersecting the main surface F <b> 1 according to the Coriolis force due to the angular velocity ω around the Y axis of the driving vibrating arm 12 causes the base 10 to move. Therefore, the detection vibration arm 16 can detect charges that propagate to the detection vibration arm 16 and generate due to the out-of-plane vibration, and can detect the angular velocity ω around the Y axis.

また、調整用振動腕14は、検出用振動腕16の延出方向に沿って延出し、駆動用振動腕12は、駆動用であり、基部10の主面F1に沿うようなY軸方向のY軸回りの角速度ωによるコリオリ力に応じて検出用振動腕16が振動する。   The adjusting vibrating arm 14 extends along the extending direction of the detecting vibrating arm 16, and the driving vibrating arm 12 is used for driving and extends in the Y-axis direction along the main surface F <b> 1 of the base 10. The detection vibrating arm 16 vibrates according to the Coriolis force caused by the angular velocity ω around the Y axis.

この結果、駆動用振動腕12が面内振動をしている状態で、Y軸回りの角速度ωが加わると、駆動用振動腕12は、角速度ωによるコリオリ力に応じて基部10の主面F1と交わる方向に変位する面外振動をする。この駆動用振動腕12の面外振動が基部10を介して検出用振動腕16に伝搬されることで、検出用振動腕16も面外振動をする。そのため、検出用振動腕16の面外振動に伴い発生する電荷を検出することで、Y軸回りの角速度ωを検知することができる。   As a result, when the angular velocity ω about the Y axis is applied in a state where the driving vibrating arm 12 is in-plane vibration, the driving vibrating arm 12 causes the main surface F1 of the base portion 10 according to the Coriolis force due to the angular velocity ω. Vibrating out of plane in a direction that intersects The out-of-plane vibration of the drive vibration arm 12 is propagated to the detection vibration arm 16 via the base 10, so that the detection vibration arm 16 also performs out-of-plane vibration. For this reason, the angular velocity ω about the Y axis can be detected by detecting the charge generated due to the out-of-plane vibration of the detection vibrating arm 16.

また、駆動用振動腕12が接続されている基部10の第1の辺20と、検出用振動腕16が接続されている基部10の第3の辺24と、の距離をL1とし、第1の辺20と、調整用振動腕14が接続されている基部10の第2の辺22と、の距離をL2としたとき、L1>L2である。   Further, the distance between the first side 20 of the base 10 to which the driving vibration arm 12 is connected and the third side 24 of the base 10 to which the detection vibrating arm 16 is connected is L1, and the first When the distance between the side 20 and the second side 22 of the base 10 to which the adjustment vibrating arm 14 is connected is L2, L1> L2.

この結果、L2がL1よりも短いことで、駆動用振動腕12と調整用振動腕14とを近接して配置することができるので、駆動用振動腕12と調整用振動腕14との面内振動の結合を強くし、調整電流を大きくすることができるので、漏れ出力を抑制し角速度ωに対する高い検出感度を有する振動ジャイロ素子1を得ることができる。   As a result, when L2 is shorter than L1, the driving vibrating arm 12 and the adjusting vibrating arm 14 can be disposed close to each other, so that the in-plane of the driving vibrating arm 12 and the adjusting vibrating arm 14 is in-plane. Since the coupling of vibration can be strengthened and the adjustment current can be increased, it is possible to obtain the vibration gyro element 1 that suppresses the leak output and has high detection sensitivity with respect to the angular velocity ω.

以上、本実施形態の振動ジャイロ素子1では、第1振動腕を駆動用振動腕12に、第2振動腕を調整用振動腕14に、第3振動腕を検出用振動腕16にする構成であるが、第3振動腕である検出用振動腕16を駆動用とし、第1振動腕である駆動用振動腕12を検出用として、基部10の主面F1に沿うY軸方向のY軸回りの角速度ωによるコリオリ力に応じて振動する第1振動腕である駆動用振動腕12により検出する方法でも構わない。   As described above, the vibrating gyro element 1 of the present embodiment has a configuration in which the first vibrating arm is the driving vibrating arm 12, the second vibrating arm is the adjusting vibrating arm 14, and the third vibrating arm is the detecting vibrating arm 16. However, the detection vibrating arm 16 that is the third vibrating arm is used for driving and the driving vibrating arm 12 that is the first vibrating arm is used for detection. Alternatively, the detection may be performed by the driving vibrating arm 12 that is the first vibrating arm that vibrates according to the Coriolis force due to the angular velocity ω.

このような構成とすることで、駆動用の第3振動腕である検出用振動腕16と調整用の第2振動腕である調整用振動腕14とをより近接して配置することができるので、駆動用と調整用との面内振動の結合がより強くなり、調整電流をより大きくすることができるので、漏れ出力をより抑制し角速度ωに対する高い検出感度を有する振動ジャイロ素子1を得ることができる。   With this configuration, the detection vibrating arm 16 that is the third driving vibration arm and the adjustment vibrating arm 14 that is the second adjustment vibrating arm can be arranged closer to each other. In addition, since the coupling of in-plane vibrations for driving and adjustment becomes stronger and the adjustment current can be increased, the vibration gyro element 1 having a high detection sensitivity for the angular velocity ω can be obtained because the leakage output is further suppressed. Can do.

上記実施形態では、振動素子としての振動ジャイロ素子1の形成材料として水晶を用いた例を説明したが、水晶以外の圧電体材料を用いることができる。例えば、窒化アルミニウム(AlN)や、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、四ほう酸リチウム(Li247)、ランガサイト(La3Ga5SiO14)などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウムや五酸化タンタル(Ta25)などの圧電体材料を積層させて構成された積層圧電基板、あるいは圧電セラミックスなどを用いることができる。
また、圧電体材料以外の材料を用いて振動片を形成することができる。例えば、ポリシリコン(多結晶シリコン)、アモルファスシリコン(非晶質シリコン)などのシリコン半導体材料などを用いて振動素子を形成することもできる。
また、振動素子としての振動ジャイロ素子1の振動(駆動)方式は圧電駆動に限らない。圧電基板を用いた圧電駆動型のもの以外に、静電気力を用いた静電駆動型や、磁力を利用したローレンツ駆動型などの振動ジャイロ素子1においても、本発明の構成およびその効果を発揮させることができる。
In the above embodiment, an example in which quartz is used as a material for forming the vibrating gyro element 1 as a vibrating element has been described. However, a piezoelectric material other than quartz can be used. For example, aluminum nitride (AlN), lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), lead zirconate titanate (PZT), lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ), langasite (La 3 Ga 5 SiO 14 ), etc., laminated piezoelectric substrates constructed by laminating piezoelectric materials such as aluminum nitride and tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) on glass substrates, or piezoelectric ceramics Can be used.
In addition, the resonator element can be formed using a material other than the piezoelectric material. For example, the vibration element can be formed using a silicon semiconductor material such as polysilicon (polycrystalline silicon) or amorphous silicon (amorphous silicon).
Further, the vibration (drive) method of the vibration gyro element 1 as the vibration element is not limited to piezoelectric drive. In addition to the piezoelectric drive type using a piezoelectric substrate, the vibration gyro element 1 such as an electrostatic drive type using electrostatic force or a Lorentz drive type using magnetic force also exhibits the configuration and effects of the present invention. be able to.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る振動ジャイロ素子1aについて、図5を参照して説明する。
図5は、本発明の第2実施形態に係る振動ジャイロ素子の概略構成を示す模式平面図である。
Second Embodiment
Next, a vibrating gyro element 1a according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a schematic plan view showing a schematic configuration of the vibrating gyro element according to the second embodiment of the present invention.

第2実施形態に係る振動ジャイロ素子1aは、第1実施形態で説明した振動ジャイロ素子1とは、基部10と調整用振動腕14aとが支持部18により接続されている点が異なる。
その他の構成等は、第1実施形態で上述した振動ジャイロ素子1と略同じであるため、同様の構成には同じ符号および符番を付して説明を一部省略して振動ジャイロ素子1aについて説明する。
The vibrating gyro element 1a according to the second embodiment is different from the vibrating gyro element 1 described in the first embodiment in that the base portion 10 and the adjusting vibrating arm 14a are connected by a support portion 18.
Since other configurations are substantially the same as those of the vibration gyro element 1 described in the first embodiment, the same reference numerals and reference numerals are given to the same configurations, and a part of the description is omitted and the vibration gyro element 1a is omitted. explain.

本実施形態の振動ジャイロ素子1aにおいて、調整用振動腕14aは、基部10の駆動用振動腕12および検出用振動腕16と直交する方向(X軸方向)の両端部からX軸に沿ってそれぞれ延出している一対の支持部18の先端部から、検出用振動腕16と並行させて設けられている。即ち、調整用振動腕14aは、支持部18の先端部から、Y軸に沿って(+Y軸方向に)延出している。
駆動用振動腕12の振動節部P1aと、調整用振動腕14aの振動節部P2aと、を結ぶ仮想直性LLaが、基部10の主面F1の平面視で、基部10と重なっている。
In the vibrating gyro element 1a of the present embodiment, the adjustment vibrating arm 14a is respectively along the X axis from both ends in the direction (X axis direction) orthogonal to the driving vibrating arm 12 and the detecting vibrating arm 16 of the base portion 10. A pair of extending support portions 18 are provided in parallel with the detection vibrating arm 16 from the distal end portions thereof. In other words, the adjustment vibrating arm 14 a extends from the tip of the support portion 18 along the Y axis (in the + Y axis direction).
A virtual straightness LLa connecting the vibration node P1a of the drive vibration arm 12 and the vibration node P2a of the adjustment vibration arm 14a overlaps the base 10 in a plan view of the main surface F1 of the base 10.

この様な構成とすることで、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。また、調整用振動腕14aの延出する方向の長さを長くすることができるため、周波数をより低くすることができ、駆動用振動腕12の共振周波数f1と調整用振動腕14aの共振周波数f2との周波数間隔を高い検出感度が得られる最適な周波数間隔とすることができる。   By adopting such a configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, since the length of the adjustment vibrating arm 14a in the extending direction can be increased, the frequency can be further reduced, and the resonance frequency f1 of the driving vibration arm 12 and the resonance frequency of the adjustment vibration arm 14a. The frequency interval with f2 can be set to an optimum frequency interval that provides high detection sensitivity.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る振動ジャイロ素子1bについて、図6を参照して説明する。
図6は、本発明の第3実施形態に係る振動ジャイロ素子の概略構成を示す模式平面図である。
<Third Embodiment>
Next, a vibrating gyro element 1b according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a schematic plan view showing a schematic configuration of the vibrating gyro element according to the third embodiment of the present invention.

第3実施形態に係る振動ジャイロ素子1bは、第1実施形態で説明した振動ジャイロ素子1とは、第3振動腕16bが駆動用と検出用とを兼ねている点が異なる。
その他の構成等は、第1実施形態で上述した振動ジャイロ素子1と略同じであるため、同様の構成には同じ符号および符番を付して説明を一部省略して振動ジャイロ素子1bについて説明する。
The vibrating gyro element 1b according to the third embodiment is different from the vibrating gyro element 1 described in the first embodiment in that the third vibrating arm 16b serves both for driving and for detecting.
Since other configurations are substantially the same as those of the vibration gyro element 1 described in the first embodiment, the same reference numerals and numerals are assigned to the same configurations, and a part of the description is omitted, and the vibration gyro element 1b is omitted. explain.

本実施形態の振動ジャイロ素子1bは、基部10の第3の辺24に接続し、+Y軸方向に延出している第3振動腕16bに駆動電極(図示せず)と検出電極(図示せず)を備えて、駆動用と検出用としている。
駆動用および検出用である第3振動腕16bの振動節部P1bと、調整用振動腕14の振動節部P2bと、を結ぶ仮想直性LLbが、基部10の主面F1の平面視で、基部10と重なっている。
この様な構成とすることで、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。また、基部10と、一対の第3振動腕16bと、一対の調整用振動腕14と、で構成されるため、振動ジャイロ素子1bのY軸方向の長さが大幅に短い小型化が図れる。
The vibrating gyro element 1b of the present embodiment is connected to the third side 24 of the base 10 and has a driving electrode (not shown) and a detection electrode (not shown) on the third vibrating arm 16b extending in the + Y-axis direction. ) For driving and detecting.
A virtual straightness LLb connecting the vibration node P1b of the third vibration arm 16b for driving and detection and the vibration node P2b of the adjustment vibration arm 14 is a plan view of the main surface F1 of the base 10, It overlaps with the base 10.
By adopting such a configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, since the base portion 10, the pair of third vibrating arms 16b, and the pair of adjusting vibrating arms 14 are configured, the size of the vibrating gyro element 1b in the Y-axis direction can be significantly reduced.

[電子デバイス]
次に、本発明の一実施形態に係る振動ジャイロ素子1(1a,1b)を備えている電子デバイス2について説明する。
図7は、本発明の実施形態に係る振動ジャイロ素子を備えている電子デバイスの概略構造を示す模式平面図である。図8は、図7中のA−A線での模式断面図である。なお、図7において、振動ジャイロ素子1の内部の構成を説明する便宜上、蓋部材170を取り外した状態を図示している。また、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示している。更に、説明の便宜上、Z軸方向から見たときの平面視において、+Z軸方向の面を上面、−Z軸方向の面を下面として説明する。
[Electronic device]
Next, the electronic device 2 including the vibrating gyro element 1 (1a, 1b) according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a schematic plan view showing a schematic structure of an electronic device including the vibrating gyro element according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. In FIG. 7, for convenience of explanation of the internal configuration of the vibration gyro element 1, a state in which the lid member 170 is removed is illustrated. For convenience of explanation, an X axis, a Y axis, and a Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other. Further, for convenience of explanation, in the plan view when viewed from the Z-axis direction, the surface in the + Z-axis direction is described as the upper surface, and the surface in the −Z-axis direction is described as the lower surface.

電子デバイス2は、図7および図8に示すように、振動ジャイロ素子1と、振動ジャイロ素子1を駆動し、検出信号を処理するための回路素子200と、振動ジャイロ素子1や回路素子200等を収容するための凹陥部が形成されているパッケージ本体100と、ガラス、セラミック、金属等からなる蓋部材170と、を含み構成されている。なお、振動ジャイロ素子1を収容するキャビティー190内はほぼ真空の減圧雰囲気に気密封止されている。   7 and 8, the electronic device 2 includes a vibration gyro element 1, a circuit element 200 for driving the vibration gyro element 1 and processing a detection signal, the vibration gyro element 1, the circuit element 200, and the like. The package main body 100 in which the recessed part for accommodating this is formed, and the cover member 170 which consists of glass, a ceramic, a metal, etc. are comprised. Note that the inside of the cavity 190 that houses the vibrating gyro element 1 is hermetically sealed in a substantially vacuum reduced pressure atmosphere.

パッケージ本体100は、図8に示すように、第1の基板110、第2の基板120、第3の基板130、外部端子140、および封止部材160を積層して形成されている。外部端子140は、第1の基板110の下面に複数個形成されている。また、第1の基板110の上面には、貫通電極(図示せず)や配線パターン(図示せず)を介して外部端子140と電気的に導通する内部端子150が複数個形成されている。第2の基板120および第3の基板130は、中央部が除去された環状体であり、振動ジャイロ素子1と回路素子200とを収容するキャビティー190を構成している。第3の基板130の上部周縁には、低融点ガラス等の封止部材160が形成されている。   As shown in FIG. 8, the package body 100 is formed by stacking a first substrate 110, a second substrate 120, a third substrate 130, an external terminal 140, and a sealing member 160. A plurality of external terminals 140 are formed on the lower surface of the first substrate 110. A plurality of internal terminals 150 that are electrically connected to the external terminals 140 are formed on the upper surface of the first substrate 110 through through electrodes (not shown) and wiring patterns (not shown). The second substrate 120 and the third substrate 130 are annular bodies from which the central portion is removed, and constitute a cavity 190 that accommodates the vibrating gyro element 1 and the circuit element 200. A sealing member 160 such as low melting point glass is formed on the upper peripheral edge of the third substrate 130.

パッケージ本体100のキャビティー190内には、振動ジャイロ素子1を駆動し、角速度ωによって生じた検出信号を出力する回路素子200が接合部材230を介して載置されており、回路素子200の上面に形成されている接続端子220と第1の基板110の内部端子150とがボンディングワイヤー240により電気的に接続されている。   In the cavity 190 of the package body 100, the circuit element 200 that drives the vibrating gyro element 1 and outputs a detection signal generated by the angular velocity ω is placed via the bonding member 230. The connection terminals 220 formed on the first substrate 110 and the internal terminals 150 of the first substrate 110 are electrically connected by bonding wires 240.

パッケージ本体100のキャビティー190内に収容される振動ジャイロ素子1は、基部10に形成されている接続端子210と回路素子200上に形成されている接続端子30とが位置合わせされ、金属バンプ等の接合部材180を介して回路素子200上に接合されている。従って、振動ジャイロ素子1の駆動用振動腕12、調整用振動腕14、および検出用振動腕16を回路素子200と接触することなく、振動させることができるため、高いQ値を有する振動ジャイロ素子1を備えている電子デバイス2を提供することができるという効果がある。   In the vibrating gyro element 1 accommodated in the cavity 190 of the package body 100, the connection terminal 210 formed on the base 10 and the connection terminal 30 formed on the circuit element 200 are aligned to form a metal bump or the like. It is joined on the circuit element 200 via the joining member 180. Therefore, the vibration arm 12 for driving, the vibration arm 14 for adjustment, and the vibration arm 16 for detection of the vibration gyro element 1 can be vibrated without coming into contact with the circuit element 200. Therefore, the vibration gyro element having a high Q value. The electronic device 2 having 1 can be provided.

以上、説明したパッケージ本体100の、第1の基板110、第2の基板120、および第3の基板130は、絶縁性を有する材料で構成されている。このような材料としては、特に限定されず、例えば、酸化物系セラミックス、窒化物系セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックスを用いることができる。また、パッケージ本体100に設けられている各電極、端子、あるいはそれらを電気的に接続する配線パターンや層内配線パターンなどは、一般的に、タングステン(W)、モリブデン(Mo)などの金属配線材料を絶縁材料上にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル(Ni)、金(Au)などのめっきを施すことにより設けられる。   As described above, the first substrate 110, the second substrate 120, and the third substrate 130 of the package main body 100 described above are made of an insulating material. Such a material is not particularly limited, and various ceramics such as oxide ceramics, nitride ceramics, and carbide ceramics can be used. In addition, each electrode and terminal provided in the package body 100, or a wiring pattern or an in-layer wiring pattern for electrically connecting them is generally a metal wiring such as tungsten (W) or molybdenum (Mo). The material is provided by screen printing on an insulating material and baking, and then plating such as nickel (Ni) or gold (Au).

蓋部材170は、好ましくは、光を通過する材料、例えば、ホウケイ酸ガラス等により形成されており、封止部材160により接合されることで、パッケージ本体100のキャビティー190内を気密封止している。これにより、パッケージ本体100の蓋封止後において、外部からレーザー光を蓋部材170を透過させて振動ジャイロ素子1の駆動用振動腕12、調整用振動腕14、および検出用振動腕16の先端部又は錘部に設けられている金属被膜(図示せず)に照射し、金属被膜を一部蒸散させることにより、質量削減方式による周波数の調整をすることができるようになっている。なお、このようなパッケージ本体100に搭載後に周波数の調整をしない場合には、蓋部材170をコバール合金等の金属材料で形成することができる。   The lid member 170 is preferably made of a light transmitting material, such as borosilicate glass, and is hermetically sealed in the cavity 190 of the package body 100 by being joined by the sealing member 160. ing. Thereby, after sealing the lid of the package body 100, laser light is transmitted from the outside through the lid member 170, and the driving vibration arm 12, the adjustment vibration arm 14, and the detection vibration arm 16 tip of the vibration gyro element 1. The frequency can be adjusted by a mass reduction method by irradiating a metal coating (not shown) provided on the portion or the weight and partially evaporating the metal coating. When the frequency is not adjusted after being mounted on such a package body 100, the lid member 170 can be formed of a metal material such as a Kovar alloy.

[電子機器]
次に、本発明の一実施形態に係る振動ジャイロ素子1(1a,1b)を備えている電子機器について、図9〜図11を用いて詳細に説明する。
[Electronics]
Next, an electronic device including the vibrating gyro element 1 (1a, 1b) according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

図9は、本発明の一実施形態に係る振動ジャイロ素子を備えてい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の概略構成を示す斜視図である。
図9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、パーソナルコンピューター1100を回転させたときの角度検出としての機能を備えた振動ジャイロ素子1が内蔵されている。
FIG. 9 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a mobile type (or notebook type) personal computer as an example of an electronic apparatus including the vibration gyro element according to the embodiment of the present invention.
In FIG. 9, a personal computer 1100 includes a main body portion 1104 provided with a keyboard 1102 and a display unit 1106 provided with a display portion 1000. The display unit 1106 rotates with respect to the main body portion 1104 via a hinge structure portion. It is supported movably. Such a personal computer 1100 incorporates a vibrating gyro element 1 having a function of detecting an angle when the personal computer 1100 is rotated.

図10は、本発明の一実施形態に係る振動ジャイロ素子を備えている電子機器の一例としての携帯電話機1200(PHSも含む)の概略構成を示す斜視図である。
図10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1000が配置されている。このような携帯電話機1200には、携帯電話機1200を回転させたときの角度検出としての機能を備えた振動ジャイロ素子1が内蔵されている。
FIG. 10 is a perspective view showing a schematic configuration of a mobile phone 1200 (including PHS) as an example of an electronic apparatus including the vibrating gyro element according to the embodiment of the present invention.
In FIG. 10, 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 the vibration gyro element 1 having a function of detecting an angle when the cellular phone 1200 is rotated.

図11は、本発明の一実施形態に係る振動ジャイロ素子を備えている電子機器の一例としてのデジタルカメラ1300の概略構成を示す斜視図である。なお、図11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。   FIG. 11 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a digital camera 1300 as an example of an electronic apparatus including the vibrating gyro element according to the embodiment of the present invention. Note that FIG. 11 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 camera 1300 photoelectrically converts the light image of the subject with an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device). An imaging signal (image signal) is generated.

デジタルカメラ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。   A display unit 1000 is provided on the back surface of a case (body) 1302 in the digital camera 1300, and is configured to perform display based on an imaging signal from the CCD. The display unit 1000 displays a subject as an electronic image. Function as. 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、このデジタルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1430が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。このようなデジタルカメラ1300には、デジタルカメラ1300を回転させたときの角度検出としての機能を備えた振動ジャイロ素子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 camera 1300, a video signal output terminal 1312 and an input / output terminal 1314 for data communication are provided on the side surface of the case 1302. As shown in the figure, a television monitor 1430 is connected to the video signal output terminal 1312 and a personal computer 1440 is connected to the input / output terminal 1314 for data communication as necessary. Further, the imaging signal stored in the memory 1308 is output to the television monitor 1430 or the personal computer 1440 by a predetermined operation. Such a digital camera 1300 incorporates a vibrating gyro element 1 having a function of detecting an angle when the digital camera 1300 is rotated.

なお、本発明の一実施形態に係る振動ジャイロ素子1は、図9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10の携帯電話機1200、図11のデジタルカメラ1300の他にも、例えば、スマートフォンなどの移動体端末、通信機器、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、タブレット型パーソナルコンピューター、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、リアルタイムクロック装置、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、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、PDR(歩行者位置方位計測)等の電子機器に適用することができる。   The vibrating gyro element 1 according to an embodiment of the present invention includes, for example, a smartphone in addition to the personal computer 1100 (mobile personal computer) in FIG. 9, the mobile phone 1200 in FIG. 10, and the digital camera 1300 in FIG. Mobile terminals such as communication devices, ink jet dispensing devices (for example, ink jet printers), laptop personal computers, tablet personal computers, storage area network devices such as routers and switches, local area network devices, mobile terminal base stations Equipment, TV, video camera, video recorder, car navigation device, real-time clock device, pager, electronic notebook (including communication functions), electronic dictionary, calculator, electronic game device, mobile phone 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 school Electronic equipment such as aircraft, various measuring instruments, instruments (eg, vehicles, aircraft, ships), flight simulators, head mounted displays, motion traces, motion tracking, motion controllers, PDR (pedestrian position measurement) Can be applied.

[移動体]
次に、本発明の一実施形態に係る振動ジャイロ素子1(1a,1b)を備えている移動体について図12を用いて説明する。
図12は、本発明の一実施形態に係る振動ジャイロ素子を備えている移動体の一例としての自動車1500を概略的に示す斜視図である。
[Moving object]
Next, a moving body including the vibrating gyro element 1 (1a, 1b) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 12 is a perspective view schematically showing an automobile 1500 as an example of a moving object including a vibrating gyro element according to an embodiment of the present invention.

自動車1500には本発明の一実施形態に係る振動ジャイロ素子1が搭載されている。
図12に示すように、移動体としての自動車1500には、振動ジャイロ素子1を内蔵することでタイヤ1503などを制御する電子制御ユニット1502が車体1501に搭載されている。また、振動ジャイロ素子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:Antilock Brake System)、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、ブレーキシステム、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。
An automobile 1500 is equipped with the vibrating gyro element 1 according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 12, an automobile 1500 as a moving body includes an electronic control unit 1502 that controls a tire 1503 and the like by incorporating a vibration gyro element 1 in a vehicle body 1501. In addition, the vibration gyro element 1 includes a keyless entry, immobilizer, car navigation system, car air conditioner, antilock brake system (ABS), airbag, tire pressure monitoring system (TPMS: Tire Pressure). It can be widely applied to electronic control units (ECUs) such as monitoring systems), engine controls, brake systems, battery monitors for hybrid vehicles and electric vehicles, and vehicle body attitude control systems.

以上、本発明の一実施形態に係る振動ジャイロ素子1(1a,1b)、電子デバイス2、電子機器,および移動体について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていても良い。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせても良い。   The vibration gyro element 1 (1a, 1b), the electronic device 2, the electronic apparatus, and the moving body according to the embodiment of the present invention have been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this. However, the configuration of each part can be replaced with any configuration having a similar function. In addition, any other component may be added to the present invention. Moreover, you may combine each embodiment mentioned above suitably.

1,1a,1b…振動素子としての振動ジャイロ素子、2…電子デバイス、10…基部、12…第1振動腕としての駆動用振動腕、14…第2振動腕としての調整用振動腕、16…第3振動腕としての検出用振動腕、18…支持部、20…第1の辺、22…第2の辺、24…第3の辺、30…接続端子、100…パッケージ本体、110…第1の基板、120…第2の基板、130…第3の基板、140…外部端子、160…封止部材、170…蓋部材、180…接合部材、190…キャビティー、200…回路素子、210…接続端子、220…接続端子、230…接合部材、240…ボンディングワイヤー、1100…電子機器としてのパーソナルコンピューター、1200…電子機器としての携帯電話機、1300…電子機器としてのデジタルカメラ、1500…移動体としての自動車、F1…主面、L1,L2…距離、LL…仮想直線、P1,P2…振動節部、ω…角速度。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b ... Vibration gyro element as a vibration element, 2 ... Electronic device, 10 ... Base part, 12 ... Driving vibration arm as 1st vibration arm, 14 ... Adjustment vibration arm as 2nd vibration arm, 16 ... Detection vibration arm as the third vibration arm 18. Supporting part 20... First side 22. Second side 24. Third side 30. Connection terminal 100. 1st board | substrate, 120 ... 2nd board | substrate, 130 ... 3rd board | substrate, 140 ... external terminal, 160 ... sealing member, 170 ... lid member, 180 ... joining member, 190 ... cavity, 200 ... circuit element, 210 ... Connection terminal, 220 ... Connection terminal, 230 ... Joint member, 240 ... Bonding wire, 1100 ... Personal computer as electronic device, 1200 ... Mobile phone as electronic device, 1300 ... As electronic device Digital cameras, 1500 ... motor vehicle as a mobile body, F1 ... main surface, L1, L2 ... distance, LL ... virtual line, P1, P2 ... vibration node portions, omega ... angular velocity.

Claims (8)

基部と
前記基部から延出している第1振動腕と、
前記基部から延出し、前記第1振動腕の漏れ振動の出力信号に対して逆位相の出力信号を出力する第2振動腕と、を備え、
前記第1振動腕の振動節部と前記第2振動腕の振動節部とを結ぶ仮想直線を設けたとき、前記基部の平面視にて、前記仮想直線は、前記基部と重なっていることを特徴とする振動素子。
A base and a first vibrating arm extending from the base;
A second vibrating arm extending from the base and outputting an output signal having an opposite phase to the output signal of the leakage vibration of the first vibrating arm,
When a virtual straight line connecting the vibration node of the first vibrating arm and the vibration node of the second vibrating arm is provided, the virtual straight line overlaps the base in a plan view of the base. A characteristic vibration element.
前記第1振動腕の前記基部からの延出方向と反対方向に、前記基部から延出している第3振動腕を備えていることを特徴とする請求項1に記載の振動素子。   2. The vibration element according to claim 1, further comprising a third vibrating arm extending from the base in a direction opposite to a direction in which the first vibrating arm extends from the base. 前記第2振動腕は、前記第3振動腕の延出方向に沿って延出し、
前記第1振動腕は、駆動用振動腕であり、
前記基部の主面に沿うような軸を設けたとき、前記軸回りの角速度によるコリオリ力に応じて前記第3振動腕が振動することを特徴とする請求項2に記載の振動素子。
The second vibrating arm extends along an extending direction of the third vibrating arm,
The first vibrating arm is a driving vibrating arm;
3. The vibration element according to claim 2, wherein when a shaft is provided along the main surface of the base portion, the third vibrating arm vibrates according to a Coriolis force due to an angular velocity around the shaft.
前記第2振動腕は、前記第3振動腕の延出方向に沿って延出し、
前記第3振動腕は、駆動用振動腕であり、
前記基部の主面に沿うような軸を設けたとき、前記軸回りの角速度によるコリオリ力に応じて前記第1振動腕が振動することを特徴とする請求項2に記載の振動素子。
The second vibrating arm extends along an extending direction of the third vibrating arm,
The third vibrating arm is a driving vibrating arm;
The vibrating element according to claim 2, wherein the first vibrating arm vibrates according to a Coriolis force due to an angular velocity around the axis when an axis is provided along the main surface of the base.
前記第1振動腕が接続されている前記基部の第1の辺と、前記第3振動腕が接続されている前記基部の第3の辺と、の距離をL1とし、
前記第1の辺と、前記第2振動腕が接続されている前記基部の第2の辺と、の距離をL2としたとき、
L1>L2であることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項に記載の振動素子。
The distance between the first side of the base to which the first vibrating arm is connected and the third side of the base to which the third vibrating arm is connected is L1,
When the distance between the first side and the second side of the base to which the second vibrating arm is connected is L2,
The vibration element according to any one of claims 2 to 4, wherein L1> L2.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の振動素子と、
前記振動素子と電気的に接続されている回路素子と、
前記振動素子と前記回路素子とを収容するパッケージと、を備えていることを特徴とする電子デバイス。
The vibration element according to any one of claims 1 to 5,
A circuit element electrically connected to the vibration element;
An electronic device comprising: a package for housing the vibration element and the circuit element.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の振動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 vibration element according to claim 1. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の振動素子を備えていることを特徴とする移動体。   A moving body comprising the vibration element according to claim 1.
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