JP2016085191A - Vibration element, manufacturing method of the same, electronic device, electronic apparatus and movable body - Google Patents

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啓史 中川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration element capable of suppressing variations of a CI value due to unevenness of an outer shape.SOLUTION: A tuning-fork type vibration piece 100 serving as a vibration element comprises: a base portion 110; and drive vibration arms 120 and 130 extending from the base portion 110 and vibrating at a predetermined resonance frequency f. A relation between the resonance frequency f and each thickness t of the drive vibration arms 120 and 130 satisfies 0.004>f×t>0.0008.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、振動素子、振動素子の製造方法、振動素子を用いた電子デバイス、電子機器、および移動体に関する。   The present invention relates to a vibration element, a method for manufacturing the vibration element, an electronic device using the vibration element, an electronic apparatus, and a moving body.

モバイルコンピューターやICカードなどの小型の情報機器や、携帯電話などの移動体通信機器、および車体制御や自車位置検出、あるいはデジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの振動制御補正機能(所謂手ぶれ補正)などに、振動素子を用いた振動子やジャイロセンサーなどが広く利用されている。例えば、振動子は、振動素子としての屈曲振動片を所定の共振周波数で振動させて得られる出力信号が信号処理のタイミング源として用いられる。また、ジャイロセンサーは、ジャイロ素子(ジャイロ振動片)により、物体の揺れや回転などの振動によってジャイロ振動片の一部に発生する電気信号を角速度として検出し、回転角を算出することによって物体の変位を求める。   Small information devices such as mobile computers and IC cards, mobile communication devices such as mobile phones, and body control, vehicle position detection, or vibration control correction functions (so-called camera shake correction) for digital cameras and digital video cameras, etc. In addition, vibrators and gyro sensors using vibration elements are widely used. For example, in the vibrator, an output signal obtained by vibrating a flexural vibration piece as a vibration element at a predetermined resonance frequency is used as a signal processing timing source. In addition, the gyro sensor detects an electrical signal generated in a part of the gyro vibrating piece by vibration such as shaking or rotation of the object as an angular velocity by a gyro element (gyro vibrating piece), and calculates the rotation angle to calculate the rotation angle of the object. Find the displacement.

近年、これらの振動素子を用いる電子機器の小型化に伴い、それらに用いられる振動子やジャイロセンサーも小型化が要求されている。そして、振動子やジャイロセンサーが小型化されるにしたがって、振動素子の小型化も必然的に必要となるが、振動素子は、小型化されることにより、振動のし易さを示すCI(クリスタルインピーダンス)値が増加したり、ばらついたりしてしまう。そのため、従来から、このCI値を安定化、あるいは低下させるための対応策が検討され提案されている。   In recent years, along with the downsizing of electronic devices using these vibrating elements, the vibrators and gyro sensors used for them are also required to be downsized. As the vibrator and gyro sensor are downsized, it is necessary to reduce the size of the vibration element. However, the vibration element is reduced in size so that the CI (Crystal) which shows the ease of vibration can be obtained. Impedance) value increases or varies. Therefore, conventionally, countermeasures for stabilizing or reducing the CI value have been studied and proposed.

例えば、特許文献1では、音叉型振動片(屈曲振動片)の振動腕部に、表裏面から溝部が設けられるとともに、振動腕部が突出している基部の両側面に切り込み部を設けることにより、振動モレを抑制し、CI値のばらつきを低減させることが開示されている。また、特許文献2では、所謂H型のジャイロ素子の振動腕の腕幅を、ベース(基部)から先端に向けて減少させることにより、振動時の振動腕に発生する応力を一定にしてCI値を低下させることが開示されている。   For example, in Patent Document 1, the vibration arm portion of the tuning fork type vibration piece (bending vibration piece) is provided with a groove portion from the front and back surfaces, and by providing cut portions on both side surfaces of the base portion from which the vibration arm portion protrudes. It is disclosed that vibration leakage is suppressed and CI value variation is reduced. Further, in Patent Document 2, by reducing the arm width of the resonating arm of the so-called H-type gyro element from the base (base) to the tip, the stress generated in the resonating arm during vibration is made constant, and the CI value Is disclosed.

特開2002−261575号公報JP 2002-261575 A 特開2001−133269号公報JP 2001-133269 A

しかしながら、益々振動素子の小型化が進むにつれて、上述の対応策では十分でなくなり、例えば外形形状の製造ばらつきによって生じるCI値のばらつきを無視することができなくなってしまっていた。   However, as the vibration element is further miniaturized, the above-mentioned countermeasures are not sufficient, and for example, variations in CI values caused by variations in the outer shape cannot be ignored.

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]本適用例に係る振動素子は、基部と、前記基部から延出し、所定の共振周波数fで振動する駆動振動腕と、を備え、前記共振周波数fと、前記駆動振動腕の厚さtとの関係が、0.004>f×t2>0.0008であることを特徴とする。 Application Example 1 A vibration element according to this application example includes a base and a drive vibration arm that extends from the base and vibrates at a predetermined resonance frequency f. The resonance frequency f and the drive vibration arm The relationship with the thickness t is 0.004> f × t 2 > 0.0008.

本適用例によれば、上述のような駆動振動腕の共振周波数fと駆動振動腕の厚さtとの関係とすることにより、振動素子の製造時における外形形状のばらつきが生じたとしても、CI値を低下させるとともに、小型の振動素子におけるCI値のばらつきを低減させることが可能となる。   According to this application example, the relationship between the resonance frequency f of the driving vibration arm and the thickness t of the driving vibration arm as described above may cause variation in the outer shape at the time of manufacturing the vibration element. It is possible to reduce the CI value and reduce the variation of the CI value in a small vibration element.

[適用例2]上記適用例に記載の振動素子において、前記共振周波数fと、前記駆動振動腕の厚さtとの関係が0.003>f×t2>0.001であることが好ましい。 Application Example 2 In the resonator element according to the application example described above, it is preferable that the relationship between the resonance frequency f and the thickness t of the drive vibrating arm is 0.003> f × t 2 > 0.001. .

本適用例によれば、CI値の水準をさらに低下させるとともにCI値のばらつきをさらに低減させることが可能な、小型の振動素子を提供することができる。   According to this application example, it is possible to provide a small vibration element that can further reduce the CI value level and further reduce the CI value variation.

[適用例3]上記適用例に記載の振動素子において、前記基部から、延出している検出振動腕を備えていることが好ましい。   Application Example 3 In the vibration element according to the application example described above, it is preferable that a detection vibrating arm that extends from the base portion is provided.

本適用例によれば、CI値の安定した駆動振動腕と、角速度信号を検出可能な検出振動腕、とが基部から延出されている、小型で角速度が検出可能な振動素子を提供することが可能となる。   According to this application example, there is provided a vibrating element capable of detecting a small angular velocity, in which a driving vibrating arm having a stable CI value and a detecting vibrating arm capable of detecting an angular velocity signal are extended from the base. Is possible.

[適用例4]上記適用例に記載の振動素子において、前記駆動振動腕は、前記基部の一端から延出し、前記検出振動腕は、前記基部の前記一端と反対側の他端から延出していることが好ましい。   Application Example 4 In the resonator element according to the application example described above, the drive vibration arm extends from one end of the base, and the detection vibration arm extends from the other end opposite to the one end of the base. Preferably it is.

本適用例によれば、駆動振動腕、および駆動振動腕と反対側の基部から延出された検出振動腕が設けられている。このように、駆動振動腕と検出振動腕とが、基部の同一軸方向の両端部からそれぞれ延伸されているので、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、角速度の検出感度を安定させることができる。   According to this application example, the drive vibration arm and the detection vibration arm extending from the base portion on the opposite side of the drive vibration arm are provided. As described above, since the drive vibration arm and the detection vibration arm are respectively extended from both ends of the base in the same axial direction, the drive system and the detection system are separated. Or the electrostatic coupling between wirings is reduced and the detection sensitivity of angular velocity can be stabilized.

[適用例5]上記適用例に記載の振動素子において、前記基部から延出し、前記駆動振動腕または前記検出振動腕が内側に位置するように設けられている一対の調整用振動腕を備えていることが好ましい。   Application Example 5 The vibration element according to the application example described above includes a pair of adjustment vibration arms that extend from the base and are provided so that the drive vibration arm or the detection vibration arm is positioned inside. Preferably it is.

本適用例によれば、前述の適用例に加えて、漏れ出力を調整するための調整用振動腕が設けられていることにより、振動漏れ出力によって検出振動腕に発生する電荷を調整用振動腕で発生する電荷でキャンセルすることができる。   According to this application example, in addition to the application example described above, the adjustment vibrating arm for adjusting the leakage output is provided, so that the charge generated in the detection vibrating arm due to the vibration leakage output can be reduced. Can be canceled by the charge generated in

[適用例6]上記適用例に係る振動素子において、前記駆動振動腕、前記検出振動腕、および前記調整用振動腕のいずれかの、前記基部と接続する一端とは反対側の他端側に幅広部が設けられていることが好ましい。   Application Example 6 In the resonator element according to the application example described above, any one of the drive vibration arm, the detection vibration arm, and the adjustment vibration arm is disposed on the other end side opposite to the one end connected to the base portion. It is preferable that a wide portion is provided.

本適用例によれば、駆動振動腕、検出振動腕、および調整用振動腕の長さの増大を抑えながら所定の駆動振動や検出振動を得るとともに、漏れ振動を抑制するための調整範囲が広くとれるので、より小型で高感度な特性を有する振動素子を提供することができる。
なお、上記の「他端側」とは、基部から延出する駆動振動腕、検出振動腕、および調整用振動腕の先端部(開放端)の部分をいう。
According to this application example, a predetermined drive vibration or detection vibration is obtained while suppressing an increase in the length of the drive vibration arm, the detection vibration arm, and the adjustment vibration arm, and the adjustment range for suppressing the leakage vibration is wide. Therefore, it is possible to provide a vibration element having a smaller size and higher sensitivity.
The above-mentioned “other end side” refers to the drive vibration arm, the detection vibration arm, and the tip end portion (open end) of the adjustment vibration arm extending from the base.

[適用例7]本適用例に係る振動素子の製造方法は、基部と、前記基部の一端から延出し、所定の共振周波数fで振動する厚さtの駆動振動腕と、を有する振動素子の製造方法であって、前記共振周波数fと、前記駆動振動腕の厚さtとの関係が、0.004>f×t2>0.0008となるように、前記駆動振動腕の外周形状を、ドライエッチング法を用いて形成する外形形成工程を備えていることを特徴とする。 Application Example 7 A manufacturing method of a vibration element according to this application example is a vibration element having a base and a driving vibration arm having a thickness t that extends from one end of the base and vibrates at a predetermined resonance frequency f. In the manufacturing method, the outer peripheral shape of the drive vibration arm is set so that the relationship between the resonance frequency f and the thickness t of the drive vibration arm satisfies 0.004> f × t 2 > 0.0008. And an outer shape forming process using a dry etching method.

本適用例によれば、ドライエッチングによる外形形成工程を備えているため、容易に上述のような駆動振動腕の共振周波数fと駆動振動腕の厚さtとの関係とする小型の振動素子を形成することができる。これにより、振動素子のCI値を低下させるとともにCI値のばらつきを低減させることが可能となる。また、ドライエッチングによる外形加工により、外形形状の製造ばらつきも減少させることが可能となる。   According to this application example, since the outer shape forming step by dry etching is provided, a small vibration element having a relationship between the resonance frequency f of the driving vibration arm and the thickness t of the driving vibration arm as described above can be easily obtained. Can be formed. As a result, it is possible to reduce the CI value of the vibration element and reduce variations in the CI value. Moreover, it is possible to reduce manufacturing variations of the outer shape by the outer shape processing by dry etching.

[適用例8]本適用例に係る振動の電子デバイスは、上記適用例のいずれか一例に記載の振動素子と、少なくとも前記駆動振動腕を励振させる駆動回路を含む電子部品と、前記ジャイロ素子および前記電子部品の少なくとも一方を収容しているパッケージと、を備えていることを特徴とする。   Application Example 8 A vibration electronic device according to this application example includes the vibration element according to any one of the application examples, an electronic component including at least a drive circuit that excites the drive vibration arm, the gyro element, and And a package containing at least one of the electronic components.

本適用例によれば、上記適用例のいずれか一例に記載の効果を有する振動素子を備えた電子デバイスを得ることができる。加えて、上記構成のようなパッケージタイプの電子デバイスは、小型化・薄型化に有利であるとともに耐衝撃性を高くすることができる。   According to this application example, it is possible to obtain an electronic device including the vibration element having the effect described in any one of the application examples. In addition, the package-type electronic device having the above-described configuration is advantageous for downsizing and thinning and can have high impact resistance.

[適用例9]本適用例に係る電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。   Application Example 9 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、CI値のばらつきを低減させた振動素子、すなわち振動特性の安定した振動素子を備えているため、性能の安定した電子機器を提供することが可能となる。   According to this application example, since the vibration element in which the variation in the CI value is reduced, that is, the vibration element with stable vibration characteristics, the electronic apparatus with stable performance can be provided.

[適用例10]本適用例に係る移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。   Application Example 10 A moving body according to this application example includes the vibration element according to any one of the application examples described above.

本適用例によれば、CI値のばらつきを低減させた振動素子、すなわち振動特性の安定した振動素子を備えているため、性能の安定した移動体を提供することが可能となる。   According to this application example, since the vibration element in which the variation in the CI value is reduced, that is, the vibration element with stable vibration characteristics, it is possible to provide a movable body with stable performance.

本発明の第1実施形態に係る振動素子の一例としての音叉型振動片の概略を示し、(a)は平面図、(b)は図1(a)A−A断面図。The outline of the tuning fork type vibration element as an example of the vibration element concerning a 1st embodiment of the present invention is shown, (a) is a top view and (b) is Drawing 1 (a) AA sectional view. CI値変動とf×t2との相関を示し、(a)はCI値とf×t2との相関を示すグラフ、(b)はCI値変動率とf×t2との相関を示すグラフ。The correlation between CI value fluctuation and f × t 2 is shown, (a) is a graph showing the correlation between CI value and f × t 2, and (b) is the correlation between the CI value fluctuation rate and f × t 2. Graph. 本発明の第2実施形態に係る振動素子の一例としてのH型ジャイロ素子の概略を示し、(a)は斜視図、(b)は平面図。The outline of the H type gyro element as an example of the vibration element concerning a 2nd embodiment of the present invention is shown, (a) is a perspective view and (b) is a top view. 第2実施形態に係るジャイロ素子の電極構成を説明する図であり、(a)は図3(b)のC−C断面図、(b)は図3(b)のD−D断面図。It is a figure explaining the electrode structure of the gyro element which concerns on 2nd Embodiment, (a) is CC sectional drawing of FIG.3 (b), (b) is DD sectional drawing of FIG.3 (b). 本発明の第3実施形態に係る振動素子の一例としてのダブルT型ジャイロ素子の概略を示す平面図。The top view which shows the outline of the double T-type gyro element as an example of the vibration element which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 実施形態に係る振動素子の製造工程の概略を示すフローチャート。6 is a flowchart showing an outline of a manufacturing process of the resonator element according to the embodiment. 本発明に係る電子デバイスの一例としてのジャイロセンサーの概略構成を示す正断面図。1 is a front sectional view showing a schematic configuration of a gyro sensor as an example of an electronic device according to the invention. (a)〜(c)は、振動素子を備える電子機器の一例を示す斜視図。(A)-(c) is a perspective view which shows an example of an electronic device provided with a vibration element. 振動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 vibration element.

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。また、図1、図3〜図5では、説明の便宜上、互いに直交する3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、以下の説明では、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。   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. 1 and 3 to 5, 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 tip side of the illustrated arrow is the “+ side”, The base end side is defined as “− side”. In the following description, 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”. say.

(第1実施形態)
<振動素子−1>
まず、第1実施形態に係る振動素子の概略構成について、図1を用いて説明する。図1(a)は、第1実施形態1に係る振動素子としての音叉型振動片の概略構成を模式的に示す平面図である。図1(b)は、図1(a)におけるA−A線での断面図である。
(First embodiment)
<Vibration element-1>
First, a schematic configuration of the resonator element according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a plan view schematically showing a schematic configuration of a tuning-fork type vibrating piece as a vibrating element according to the first embodiment. FIG.1 (b) is sectional drawing in the AA line in Fig.1 (a).

図1に示すように、振動素子としての音叉型振動片100は、基部110と、基部110から+Y軸方向に延出している一対の振動腕としての駆動振動腕120,130を備えている振動片である。基部110は、括れ部112を介して配置された狭幅部111と広幅部113とを備えた平板状をなしている。なお、基部110は、括れ部112が設けられない形状、すなわち略矩形平板状であってもよい。振動腕としての駆動振動腕120,130は、基部110における狭幅部111の+Y側の一端から、Y軸方向に互いに略平行に延びる一対の角柱状の振動体である。音叉型振動片100を構成する基部110と駆動振動腕120,130は、一体で形成され、水晶が基材として用いられている。なお、第1実施形態の音叉型振動片100は、フォトリソグラフィー法及びフッ素系ガスなどによるドライエッチング法で形成されている。   As shown in FIG. 1, a tuning fork type vibrating piece 100 as a vibrating element includes a base 110 and drive vibration arms 120 and 130 as a pair of vibrating arms extending from the base 110 in the + Y-axis direction. It is a piece. The base part 110 has a flat plate shape including a narrow part 111 and a wide part 113 arranged via a constricted part 112. The base 110 may have a shape in which the constricted portion 112 is not provided, that is, a substantially rectangular flat plate shape. The drive vibrating arms 120 and 130 as the vibrating arms are a pair of prismatic vibrating bodies that extend from the one end on the + Y side of the narrow width portion 111 in the base 110 substantially parallel to each other in the Y-axis direction. The base 110 and the drive vibrating arms 120 and 130 constituting the tuning fork type vibrating piece 100 are integrally formed, and quartz is used as a base material. The tuning fork type vibrating piece 100 of the first embodiment is formed by a photolithography method and a dry etching method using a fluorine-based gas or the like.

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。音叉型振動片100をなす基材は、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ている。Z軸は、X軸を中心に0度から2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。所定の厚みは、振動周波数、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。   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. The base material forming the tuning fork type resonator element 100 is cut out along a plane defined by the X-axis and the Y-axis orthogonal to the quartz crystal axis and processed into a flat plate shape, and has a predetermined thickness in the Z-axis direction orthogonal to the plane. have. As the Z-axis, it is possible to use what is cut out by rotating in the range of 0 to 2 degrees around the X-axis. The predetermined thickness is appropriately set depending on the vibration frequency, the outer size, the workability, and the like.

振動腕としての駆動振動腕120および駆動振動腕130は、X軸およびY軸で規定される平面と直交する面内方向(X軸方向)に沿って、互いに逆方向に振動する。すなわち、駆動振動腕120が+X軸方向に向かい変位するときは、駆動振動腕130が−X軸方向に向かい変位し、駆動振動腕120が−X軸方向に向かい変位するときは、駆動振動腕130が+X軸方向に向かい変位し、周波数500kHz以下で振動する。   The drive vibration arm 120 and the drive vibration arm 130 as the vibration arms vibrate in directions opposite to each other along an in-plane direction (X-axis direction) orthogonal to a plane defined by the X axis and the Y axis. That is, when the driving vibration arm 120 is displaced toward the + X axis direction, the driving vibration arm 130 is displaced toward the −X axis direction, and when the driving vibration arm 120 is displaced toward the −X axis direction, the driving vibration arm 130 is displaced. 130 is displaced in the + X-axis direction and vibrates at a frequency of 500 kHz or less.

基部110から延伸された駆動振動腕120および駆動振動腕130は、振動方向と直交する方向(Z軸方向)の寸法として、厚さtをなして形成される。駆動振動腕120は、表面103cと、表面103cと反対側に設けられた裏面103dと、表面103cと裏面103dとを接続する側面103h,103iと、を備えている。また、駆動振動腕130は、表面103gと、表面103gと反対側に設けられた裏面103fと、表面103gと裏面103fとを接続する側面103j,103kと、を備えている。   The drive vibration arm 120 and the drive vibration arm 130 extended from the base 110 are formed with a thickness t as a dimension in a direction orthogonal to the vibration direction (Z-axis direction). The drive vibrating arm 120 includes a front surface 103c, a back surface 103d provided on the opposite side of the front surface 103c, and side surfaces 103h and 103i that connect the front surface 103c and the back surface 103d. The drive vibrating arm 130 includes a front surface 103g, a back surface 103f provided on the opposite side of the front surface 103g, and side surfaces 103j and 103k that connect the front surface 103g and the back surface 103f.

なお、図示されていないが、駆動振動腕120,130の先端部には、駆動振動腕120,130より幅が広い(X軸方向の寸法が大きい)略矩形状の幅広部としての錘部が設けられていてもよい。駆動振動腕120,130に、幅広部としての錘部が設けられている構成では、駆動振動腕120,130の長さ(Y軸方向の寸法)の増大を抑えながら所定の駆動振動を得ることができるため、音叉型振動片100を小型化することが可能となる。   Although not shown in the figure, a weight portion as a substantially rectangular wide portion that is wider than the drive vibration arms 120 and 130 (large in the X-axis direction) is formed at the tip of the drive vibration arms 120 and 130. It may be provided. In the configuration in which the drive vibration arms 120 and 130 are provided with the weight portion as the wide portion, predetermined drive vibration can be obtained while suppressing an increase in the length (dimension in the Y-axis direction) of the drive vibration arms 120 and 130. Therefore, the tuning fork type vibrating piece 100 can be downsized.

次に、音叉型振動片100の駆動電極について説明する。駆動振動腕120,130を駆動させるための駆動電極は、第1駆動電極121a,121b,132a,132b、および第2駆動電極122a,122b,131a,131bを備えている。第1駆動電極121a,121b,132a,132b、および第2駆動電極122a,122b,131a,131bは、駆動振動腕120,130の付け根から先端部に向かって延伸するように設けられている。   Next, the drive electrode of the tuning fork type vibrating piece 100 will be described. The drive electrodes for driving the drive vibrating arms 120 and 130 include first drive electrodes 121a, 121b, 132a, and 132b, and second drive electrodes 122a, 122b, 131a, and 131b. The first drive electrodes 121a, 121b, 132a, 132b, and the second drive electrodes 122a, 122b, 131a, 131b are provided so as to extend from the roots of the drive vibrating arms 120, 130 toward the tip.

図1(b)に示すように、駆動振動腕120の一方の側面103hには、駆動振動腕120の延伸方向(Y軸方向)に沿って第2駆動電極122aが設けられている。また、反対側の側面103iには、駆動振動腕120の延伸方向に沿って第2駆動電極122bが設けられている。さらに、駆動振動腕120の表面103cには、第1駆動電極121aが設けられ、裏面103dには、第1駆動電極121bが設けられている。そして、第1駆動電極121aと第1駆動電極121bとは、図示しないが、駆動振動腕120の先端部などを経由して電気的に接続されている。同様に、第2駆動電極122aと第2駆動電極122bとは、図示しないが、駆動振動腕120の先端部などを経由して電気的に接続されている。また、第1駆動電極121a,121bおよび第2駆動電極122a,122bは、図示しない配線を介して図示しない外部接続パッドに、それぞれが電気的に接続されている。   As shown in FIG. 1B, the second drive electrode 122 a is provided on one side surface 103 h of the drive vibrating arm 120 along the extending direction (Y-axis direction) of the drive vibrating arm 120. A second drive electrode 122b is provided on the opposite side surface 103i along the extending direction of the drive vibrating arm 120. Further, a first drive electrode 121a is provided on the front surface 103c of the drive vibration arm 120, and a first drive electrode 121b is provided on the back surface 103d. The first drive electrode 121a and the first drive electrode 121b are electrically connected via the tip of the drive vibrating arm 120 and the like, although not shown. Similarly, the second drive electrode 122a and the second drive electrode 122b are electrically connected via the tip of the drive vibrating arm 120 and the like, though not shown. The first drive electrodes 121a and 121b and the second drive electrodes 122a and 122b are electrically connected to external connection pads (not shown) via wirings (not shown).

同様に、駆動振動腕130の一方の側面103jには、駆動振動腕130の延伸方向(Y軸方向)に沿って第1駆動電極132aが設けられている。また、反対側の側面103kには、駆動振動腕130の延伸方向に沿って第1駆動電極132bが設けられている。さらに、駆動振動腕130の表面103gには、第2駆動電極131aが設けられ、裏面103fには、第2駆動電極131bが設けられている。そして、第2駆動電極131aと第2駆動電極131bとは、図示しないが、駆動振動腕130の先端部などを経由して電気的に接続されている。同様に、第1駆動電極132aと第1駆動電極132bとは、図示しないが、駆動振動腕130の先端部などを経由して電気的に接続されている。また、第2駆動電極131a,131bおよび第1駆動電極132a,132bは、図示しない配線を介して図示しない外部接続パッドに、それぞれが電気的に接続されている。   Similarly, the first drive electrode 132a is provided on one side surface 103j of the drive vibrating arm 130 along the extending direction (Y-axis direction) of the drive vibrating arm 130. A first drive electrode 132b is provided on the opposite side surface 103k along the extending direction of the drive vibrating arm 130. Further, a second drive electrode 131a is provided on the front surface 103g of the drive vibration arm 130, and a second drive electrode 131b is provided on the back surface 103f. The second drive electrode 131a and the second drive electrode 131b are electrically connected via the tip of the drive vibrating arm 130 and the like, although not shown. Similarly, the first drive electrode 132a and the first drive electrode 132b are electrically connected via the tip of the drive vibrating arm 130 and the like, although not shown. The second drive electrodes 131a and 131b and the first drive electrodes 132a and 132b are electrically connected to external connection pads (not shown) via wirings (not shown).

駆動振動腕120においては、第1駆動電極121aと第1駆動電極121bとは同電位となるように接続され、第2駆動電極122aと第2駆動電極122bとは同電位となるように接続されている。また、駆動振動腕130においては、第2駆動電極131aと第2駆動電極131bとは同電位となるように接続され、第1駆動電極132aと第1駆動電極132bとは同電位となるように接続されている。このような構成の駆動電極に、位相が異なる交流電圧を印加すると、音叉型振動片100は、駆動振動腕120と駆動振動腕130とが、X軸方向に沿って互いに逆方向へ変位する屈曲運動を繰り返し、所定の共振周波数fで屈曲振動する。   In the drive vibrating arm 120, the first drive electrode 121a and the first drive electrode 121b are connected to have the same potential, and the second drive electrode 122a and the second drive electrode 122b are connected to have the same potential. ing. In the drive vibrating arm 130, the second drive electrode 131a and the second drive electrode 131b are connected to have the same potential, and the first drive electrode 132a and the first drive electrode 132b have the same potential. It is connected. When alternating voltages having different phases are applied to the drive electrodes having such a configuration, the tuning fork vibrating piece 100 is bent so that the drive vibrating arm 120 and the drive vibrating arm 130 are displaced in the opposite directions along the X-axis direction. The movement is repeated, and bending vibration is performed at a predetermined resonance frequency f.

上述した第1駆動電極121a,121b,132a,132b、および第2駆動電極122a,122b,131a,131bの構成は、特に限定されず、導電性を有し、薄膜形成が可能であればよい。具体的な構成としては、例えば、金(Au)、金合金、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、銀(Ag)、銀合金、クロム(Cr)、クロム合金、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)等の金属材料、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電材料により形成することができる。   The configurations of the first drive electrodes 121a, 121b, 132a, and 132b and the second drive electrodes 122a, 122b, 131a, and 131b described above are not particularly limited as long as they have conductivity and can form a thin film. Specifically, for example, gold (Au), gold alloy, platinum (Pt), aluminum (Al), aluminum alloy, silver (Ag), silver alloy, chromium (Cr), chromium alloy, copper (Cu) , Molybdenum (Mo), niobium (Nb), tungsten (W), iron (Fe), titanium (Ti), cobalt (Co), zinc (Zn), zirconium (Zr) and other metal materials, indium tin oxide (ITO ) Or the like.

上述したような、厚さtの駆動振動腕120,130を有する音叉型振動片100は、所定の共振周波数fで駆動振動するが、音叉型振動片100の製造工程において生じる外形形状のばらつきなどによって、振動特性のばらつきが発生する。振動特性としては、特に駆動インピーダンスであるCI(クリスタルインピーダンス)値のばらつきが、駆動振動に顕著な影響を持つため、このばらつきを抑える必要があった。   The tuning fork type vibrating piece 100 having the driving vibration arms 120 and 130 having the thickness t as described above is driven to vibrate at a predetermined resonance frequency f. Causes variations in vibration characteristics. As the vibration characteristics, the variation in CI (crystal impedance), which is the drive impedance, has a significant influence on the drive vibration, and thus it is necessary to suppress this variation.

これに対応して、音叉型振動片100は、駆動振動腕120,130の共振周波数fと、駆動振動腕120,130の厚さtとの関係を、0.004>f×t2>0.0008とすること、さらに好ましくは、0.003>f×t2>0.001とすることにより、例えば音叉型振動片100の製造時に外形形状のばらつきが生じたとしても、その影響を排除することができる。すなわち、小型の音叉型振動片100であっても、その製造時に生じる外形形状のばらつきによる、CI値のばらつきを低減させたりCI値の水準を低下させたりすることができることを見出した。 Correspondingly, in the tuning fork type vibrating piece 100, the relationship between the resonance frequency f of the drive vibrating arms 120 and 130 and the thickness t of the drive vibrating arms 120 and 130 is expressed as 0.004> f × t 2 > 0. .0008, and more preferably, 0.003> f × t 2 > 0.001, so that, for example, even if a variation in outer shape occurs during the production of the tuning fork type vibrating piece 100, the influence is eliminated. can do. That is, it has been found that even with a small tuning fork-type vibrating piece 100, it is possible to reduce the CI value variation or reduce the CI value level due to the variation in the outer shape that occurs during its manufacture.

音叉型振動片100のような屈曲振動片においては、駆動振動腕120,130の共振周波数fnと駆動振動腕120,130の厚さtに、後述にて式(1)を用いて説明するような関係があるため、上述のような範囲において、CI値を満足することができる共振周波数fnと厚さtとの良好な値を決定することが可能となる。 In a bending vibration piece such as the tuning fork type vibration piece 100, the resonance frequency f n of the drive vibration arms 120 and 130 and the thickness t of the drive vibration arms 120 and 130 will be described later using Expression (1). Since there is such a relationship, it is possible to determine a good value between the resonance frequency f n and the thickness t that can satisfy the CI value in the range as described above.

下記式(1)によれば、例えば音叉型振動片のような屈曲振動片においては、例えば面外振動の共振周波数fnを一定とし、駆動振動腕の厚さt(式(1)のwに相当する)を増やすと、駆動振動腕の長さ寸法lが増えることになる。なお、面外振動においては、駆動振動腕の厚み方向が振動方向となるため、駆動振動腕の厚み方向の寸法である厚さtが振動腕の幅寸法wに相当する。このように駆動振動腕の長さlが増えた場合には、面内振動の共振周波数fnが下がってしまう。屈曲振動片の振動特性を安定させるためには、面内振動と面外振動を所定の共振周波数に合わせる必要があり、面内振動の共振周波数fnを所定の値に合わせる(共振周波数fnを高くする)ためには、駆動振動腕の幅寸法wを増やすことが必要となる。 According to the following formula (1), for example, in a bending vibration piece such as a tuning fork type vibration piece, for example, the resonance frequency f n of out-of-plane vibration is constant, and the thickness t of the drive vibration arm (w in the expression (1)) Increase in the length dimension l of the drive vibrating arm increases. In addition, in the out-of-plane vibration, the thickness direction of the drive vibration arm is the vibration direction, and thus the thickness t that is the dimension in the thickness direction of the drive vibration arm corresponds to the width dimension w of the vibration arm. Thus, when the length l of the driving vibration arm increases, the resonance frequency f n of the in-plane vibration decreases. In order to stabilize the vibration characteristics of the bending vibration piece, it is necessary to match the in-plane vibration and the out-of-plane vibration to a predetermined resonance frequency, and the resonance frequency f n of the in-plane vibration is adjusted to a predetermined value (resonance frequency f n). In order to increase the width dimension w of the driving vibration arm.

上述の状態では、面内振動の共振周波数fnも、上述の面外振動と同様に下がってしまうため、共振周波数fnを一定に保つ(共振周波数fnを高くする)ためには、駆動振動腕の幅寸法wを増やすことが必要となる。そして、面内振動の共振周波数fnを一定に保つ(共振周波数fnを高くする)ように、駆動振動腕の長さ寸法l、および駆動振動腕の幅寸法wを増やすと、駆動振動のCI値は、小さくなる(減少する)。 In the above state, also the resonance frequency f n of the in-plane vibration, because thus falls in the same manner as plane vibration described above, in order to keep the resonance frequency f n constant (increasing the resonant frequency f n) is driven It is necessary to increase the width dimension w of the vibrating arm. When the length dimension l of the driving vibration arm and the width dimension w of the driving vibration arm are increased so as to keep the resonance frequency f n of the in-plane vibration constant (resonance frequency f n is increased), The CI value decreases (decreases).

また、上述と同様に、面外振動においても、面外振動の共振周波数fnを一定に保つ(共振周波数fnを高くする)ように、駆動振動腕の長さ寸法l、および駆動振動腕の厚さt(式(1)のWに相当する)を増やすと、面外振動のCI値は、小さくなる(減少する)。 Similarly to the above, in the out-of-plane vibration, the length dimension l of the drive vibration arm and the drive vibration arm are set so that the resonance frequency f n of the out-of-plane vibration is kept constant (the resonance frequency f n is increased). When the thickness t (corresponding to W in equation (1)) is increased, the CI value of the out-of-plane vibration is reduced (decreased).

n∝w/l2・・・(1)
n:振動腕の共振周波数、 l:振動腕の長さ寸法
w:振動腕の腕幅寸法(但し、面内振動ではX軸方向の腕幅を示し、面外振動では
Z軸方向の厚みtがwに相当する)
f n ∝w / l 2 (1)
f n : Resonant frequency of the vibrating arm, l: Length dimension of the vibrating arm w: Arm width dimension of the vibrating arm (however, the in-plane vibration indicates the arm width in the X-axis direction, and the out-of-plane vibration
(Thickness t in the Z-axis direction corresponds to w)

また、式(1)によれば、音叉型振動片のような屈曲振動片においては、厚さtを一定にして、面外振動の共振周波数fnを増やそうとする(上げようとする)と、駆動振動腕の長さ寸法lを短くすることが必要となる。屈曲振動片のCI値変動を小さくして特性を安定させるためには、面内振動と面外振動の共振周波数を合わせる必要があり、面内振動の共振周波数fnも、長さ寸法lが短くなるため、上述の面外振動の共振周波数に合わせて増えることになる。そのため、駆動振動腕の幅寸法wを変える必要は生じない。このように、厚さtを一定にして面外振動の共振周波数fnを増やそうとすると、駆動振動腕の長さ寸法lを短くすることになるため、CI値が小さくなる(減少する)。なお、CI値は周波数に反比例して小さくなる(減少する)。また、厚さtが一定の場合に、面外振動の共振周波数fnを減らそうとすると、駆動振動腕の長さ寸法lを長くすることになるため、CI値が大きくなる(増加する)。換言すれば、厚さtを大きくしておくことによって、共振周波数fnにばらつきが生じたりして、共振周波数fnを調整しなければならない場合においても、CI値を低い水準で維持することが可能となる。
以上示したように、共振周波数fnを調整するために、駆動振動腕の寸法を変えることによってCI値が変動することがわかる。
Further, according to the equation (1), in a bending vibration piece such as a tuning fork type vibration piece, when the thickness t is made constant, the resonance frequency f n of the out-of-plane vibration is to be increased (to increase). It is necessary to shorten the length l of the drive vibrating arm. In order to stabilize the characteristic by reducing the CI value fluctuation of the bending vibration piece, it is necessary to match the resonance frequencies of the in-plane vibration and the out-of-plane vibration. The resonance frequency f n of the in-plane vibration also has a length dimension l. Since it becomes shorter, it increases in accordance with the resonance frequency of the out-of-plane vibration described above. Therefore, there is no need to change the width dimension w of the drive vibrating arm. As described above, if the resonance frequency f n of the out-of-plane vibration is increased while keeping the thickness t constant, the length l of the drive vibration arm is shortened, so that the CI value decreases (decreases). The CI value decreases (decreases) in inverse proportion to the frequency. If the resonance frequency f n of the out-of-plane vibration is reduced when the thickness t is constant, the length l of the drive vibrating arm is increased, and the CI value increases (increases). . In other words, the CI value is maintained at a low level even when the resonance frequency f n has to be adjusted by increasing the thickness t so that the resonance frequency f n varies. Is possible.
As described above, it can be seen that the CI value fluctuates by changing the dimension of the drive vibrating arm in order to adjust the resonance frequency f n .

図2に、音叉型振動片100における駆動振動腕120,130の厚さtと、CI値(駆動インピーダンス値)の変動との相関を示す。図2は、CI値変動とf×t2との相関を示し、図2(a)はCI値とf×t2との相関を示すグラフ、図2(b)はCI値変動率とf×t2との相関を示すグラフである。なお、図2(a)の縦軸は、f×t2=1となるところのCI値をCI値=1.0とした、CI値の指数値を示している。 FIG. 2 shows a correlation between the thickness t of the drive vibrating arms 120 and 130 in the tuning fork type vibrating piece 100 and the fluctuation of the CI value (drive impedance value). 2 shows the correlation between the CI value fluctuation and f × t 2 , FIG. 2A is a graph showing the correlation between the CI value and f × t 2, and FIG. 2B shows the CI value fluctuation rate and f × is a graph showing the correlation between t 2. Note that the vertical axis of FIG. 2A indicates the index value of the CI value, where the CI value where f × t 2 = 1 is CI value = 1.0.

図2(a)に示されているように、駆動振動腕120,130の駆動振動の共振周波数fと、駆動振動腕120,130の厚さtと、駆動振動腕120,130の駆動振動におけるCI値と、の関係において、f×t2とCI値とには、累乗の関係が見られる。すなわち、f×t2とCI値とは、CI∝(f×t2-1.27の曲線に沿った関係がある。この関係から、f×t2の値を大きくすればCI値を低くできることがわかる。 As shown in FIG. 2A, the resonance frequency f of the drive vibration of the drive vibration arms 120 and 130, the thickness t of the drive vibration arms 120 and 130, and the drive vibration of the drive vibration arms 120 and 130 are as follows. In relation to the CI value, there is a power relation between f × t 2 and the CI value. That is, f × t 2 and the CI value have a relationship along a curve of CI∝ (f × t 2 ) −1.27 . From this relationship, it can be seen that the CI value can be lowered by increasing the value of f × t 2 .

また、図2(b)には、上述の共振周波数fおよび厚さtが変動した場合の、CI値の変化(CI値変動率)が示されている。なお、図2(b)の縦軸は、共振周波数fあるいは厚さtが1%変動したときのCI値の変動率(以下、CI値変動率とする)となっている。図2(b)に示されているように、CI値変動率とf×t2とにおける関係においても、累乗の関係となっており、f×t2の値を大きくすればCI値変動率を低くできることがわかる。 FIG. 2B shows the change in CI value (CI value fluctuation rate) when the resonance frequency f and the thickness t described above fluctuate. Note that the vertical axis of FIG. 2B represents the CI value variation rate (hereinafter referred to as the CI value variation rate) when the resonance frequency f or the thickness t varies by 1%. As shown in FIG. 2B, the relationship between the CI value variation rate and f × t 2 is also a power relationship, and the CI value variation rate is increased by increasing the value of f × t 2. It can be seen that can be lowered.

図2(b)によれば、f×t2を0.0008とすれば、CI値変動率を2.0%以下とすることができ、f×t2を0.001とすれば、CI値変動率を1.5%以下とすることができる。CI値変動率は、小さければ小さいほど好ましいが、2.0%以下に抑えることができれば、すなわちf×t2を0.0008より大きくすることすることにより、駆動振動腕120,130の振動特性に対する影響を軽微とすることができる。なお、さらに好ましくは、f×t2を0.001とすることにより、CI値変動率を1.5%以下とすることができ、さらに駆動振動腕120,130の振動特性に対する影響を軽微とすることができる。これにより、音叉型振動片100における駆動振動腕120,130の振動特性を安定させることができる。 According to FIG. 2B, when f × t 2 is 0.0008, the CI value variation rate can be 2.0% or less, and when f × t 2 is 0.001, CI The value fluctuation rate can be 1.5% or less. The CI value variation rate is preferably as small as possible. However, if it can be suppressed to 2.0% or less, that is, by making f × t 2 larger than 0.0008, the vibration characteristics of the drive vibrating arms 120 and 130 can be reduced. The influence on can be minimized. More preferably, by setting f × t 2 to 0.001, the CI value variation rate can be reduced to 1.5% or less, and the influence on the vibration characteristics of the drive vibrating arms 120 and 130 is minimized. can do. Thereby, the vibration characteristics of the drive vibrating arms 120 and 130 in the tuning fork type vibrating piece 100 can be stabilized.

なお、f×t2の値を大きくすればするほどCI値変動率を低くすることができるが、決められた共振周波数fを維持しつつ、f×t2の値を大きくするためには、厚さtを大きくする必要がある。厚さtを大きくして、決められた共振周波数fを維持するためには、駆動振動腕120,130を長くする必要がある。このように、f×t2の値を大きくするにしたがって、音叉型振動片100の大きさ(サイズ)が大きくなってしまい実用上問題を生じてしまうが、f×t2の値を0.004より小さくすることで回避できる。さらに小型の音叉型振動片100とするためには、f×t2の値を0.003より小さくすることが好ましい。 Although it is possible to lower the higher the CI value variation rate to be increased to values of f × t 2, while maintaining a determined resonance frequency f, in order to increase the value of f × t 2 is It is necessary to increase the thickness t. In order to increase the thickness t and maintain the determined resonance frequency f, it is necessary to lengthen the drive vibrating arms 120 and 130. Thus, in accordance with increasing the value of f × t 2, the tuning fork type resonator element 100 size (size) occurs to cause practical problem increases, but the value of f × t 2 0. This can be avoided by making it smaller than 004. In order to make the tuning fork type resonator element 100 smaller, it is preferable to set the value of f × t 2 to be smaller than 0.003.

上述から、共振周波数fと、駆動振動腕120,130の厚さtとの関係を、0.004>f×t2>0.0008とすること、さらに好ましくは、0.003>f×t2>0.001とすることにより、駆動振動腕120,130の厚さtなどがばらついてもCI値変動率を低減させることができる。換言すれば、音叉型振動片100の製造時における外形形状のばらつきが生じたとしても、CI値を低くすることができるとともに、小型の音叉型振動片100を維持しつつCI値のばらつき(CI値変動率)を低減させることが可能となる。 From the above, the relationship between the resonance frequency f and the thickness t of the drive vibrating arms 120 and 130 is set to 0.004> f × t 2 > 0.0008, more preferably 0.003> f × t. By setting 2 > 0.001, the CI value variation rate can be reduced even if the thickness t of the drive vibrating arms 120 and 130 varies. In other words, the CI value can be lowered even if the outer shape of the tuning fork type vibrating piece 100 varies, and the CI value varies (CI) while maintaining the small tuning fork type vibrating piece 100. (Value fluctuation rate) can be reduced.

なお、音叉型振動片100においては、振動片として用いる構成の他にも、ジャイロ振動片(ジャイロ素子)として用いることもできる。この場合は、一対の駆動振動腕120,130の一方を駆動振動腕として用い、他の駆動振動腕を検出振動腕として用い、所定の電極を設ける。   The tuning fork type vibrating piece 100 can be used as a gyro vibrating piece (gyro element) in addition to the configuration used as a vibrating piece. In this case, one of the pair of drive vibration arms 120 and 130 is used as a drive vibration arm, the other drive vibration arm is used as a detection vibration arm, and a predetermined electrode is provided.

(第2実施形態)
<ジャイロ素子−1>
まず、本発明の第2実施形態に係る振動素子としてのジャイロ素子について、図3および図4を参照して説明する。図3は、ジャイロ素子の一実施形態を示し、図3(a)は模式的に示す斜視図、図3(b)は模式的に示す平面図である。図4は、ジャイロ素子の電極構成を説明する図であり、図4(a)は図3(b)のC−C断面図、図4(b)は図3(b)のD−D断面図である。
(Second Embodiment)
<Gyro element-1>
First, a gyro element as a vibration element according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows one embodiment of the gyro element, FIG. 3 (a) is a perspective view schematically showing, and FIG. 3 (b) is a plan view schematically showing. 4A and 4B are diagrams for explaining the electrode configuration of the gyro element. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 3B, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. FIG.

図3(a)に示すように、第3実施形態に係るジャイロ素子300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1と、振動腕としての駆動振動腕2a,2bおよび振動腕としての検出振動腕3a,3bと、調整用振動腕4a,4bとを有している。更に、基部1から延出する第1連結部5a、および第1連結部5aに連結する第1支持部5bと、基部1から第1連結部5aと反対方向に延出する第2連結部6a、および第2連結部6aに連結する第2支持部6bと、が設けられている。さらに、第1支持部5bおよび第2支持部6bは、駆動振動腕2a,2bの側で一体的に繋って、固定枠部7を構成している。そして、ジャイロ素子300は、固定枠部7の所定の位置で、図示しないパッケージ等の基板に固定される。   As shown in FIG. 3A, a gyro element 300 according to the third embodiment includes a base 1 formed integrally by processing a base material (material constituting a main part), and a drive as a vibrating arm. The vibration arms 2a and 2b, detection vibration arms 3a and 3b as vibration arms, and adjustment vibration arms 4a and 4b are provided. Furthermore, the 1st connection part 5a extended from the base 1 and the 1st support part 5b connected to the 1st connection part 5a, and the 2nd connection part 6a extended in the opposite direction to the 1st connection part 5a from the base 1 And a second support portion 6b connected to the second connection portion 6a. Furthermore, the first support portion 5b and the second support portion 6b are integrally connected on the drive vibration arms 2a and 2b side to constitute the fixed frame portion 7. The gyro element 300 is fixed to a substrate such as a package (not shown) at a predetermined position of the fixed frame portion 7.

本実施形態のジャイロ素子300では、基材として圧電体材料である水晶を用いた例について説明する。水晶は、電気軸と呼ばれるX軸、機械軸と呼ばれるY軸及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軸及び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軸方向に所定の厚さt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さt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、ジャイロ素子300を形成する平板は、水晶からの切り出し角度の誤差を、X軸、Y軸及び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2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軸及びZ軸についても同様である。   In the gyro element 300 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 so-called plate having a predetermined thickness t in the Z-axis direction perpendicular to the plane is cut out along a plane defined by the X-axis and the Y-axis orthogonal to the quartz crystal axis and processed into a flat plate shape. An example in which a quartz Z plate is used as a base material will be described. Here, the predetermined thickness t is appropriately set depending on the oscillation frequency (resonance frequency), the outer size, the workability, and the like. In addition, the flat plate forming the gyro element 300 can tolerate errors in the cut-out angle 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 2 degrees around the X axis. The same applies to the Y axis and the Z axis.

ジャイロ素子300は、中心部分に位置する略矩形状の基部1と、基部1のY軸方向の端部1a,1bのうち一方の端部(図中(−)Y方向の端部)1bから、並行するようにY軸に沿って延伸された一対の駆動振動腕2a,2bと、基部1の他方の端部(図中(+)Y方向の端部)1aからY軸に沿って並行するように延伸された一対の検出振動腕3a,3bと、を有している。このように、基部1の両端部1a,1bから、一対の駆動振動腕2a,2bと、一対の検出振動腕3a,3bとが、それぞれ同軸方向に延伸されている。このような形状から、本実施形態に係るジャイロ素子300は、H型ジャイロ素子と呼ばれることがある。H型のジャイロ素子300は、駆動振動腕2a,2bと検出振動腕3a,3bとが、基部1の同一軸方向の両端部1a,1bからそれぞれ延伸されているので、駆動系と検出系が分離される。ジャイロ素子300は、このように駆動系と検出系が分離されることにより、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、第2実施形態ではH型振動片を例に駆動振動腕および検出振動腕を各々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本の振動腕に後述する駆動電極と検出電極を形成しても良い。   The gyro element 300 includes a substantially rectangular base portion 1 located at the center portion, and one end portion (end portion in the (−) Y direction in the figure) 1b of the end portions 1a and 1b in the Y-axis direction of the base portion 1b. A pair of drive vibrating arms 2a, 2b extended along the Y axis so as to be parallel to each other, and parallel to the Y axis from the other end (the end in the (+) Y direction in the figure) 1a of the base 1 And a pair of detection vibrating arms 3a and 3b that are stretched to do so. In this way, the pair of drive vibrating arms 2a and 2b and the pair of detection vibrating arms 3a and 3b are respectively extended in the coaxial direction from both end portions 1a and 1b of the base 1. Due to such a shape, the gyro element 300 according to the present embodiment may be called an H-type gyro element. In the H-type gyro element 300, the drive vibration arms 2a and 2b and the detection vibration arms 3a and 3b are respectively extended from both ends 1a and 1b of the base 1 in the same axial direction. To be separated. The gyro element 300 is characterized in that, by separating the drive system and the detection system in this way, 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 second embodiment, two drive vibration arms and two detection vibration arms are provided by taking an H-shaped vibration piece as an example, but the number of vibration arms may be one or three or more. . A driving electrode and a detection electrode, which will be described later, may be formed on one vibrating arm.

H型のジャイロ素子300は、一対の駆動振動腕2a,2bを面内方向(+X軸方向と−X軸方向)に振動させた状態で、Y軸回りに角速度ωが加わると、駆動振動腕2a,2bにコリオリ力が発生し、駆動振動腕2a,2bが面内方向と交差する面外方向(+Z軸方向と−Z軸方向)に、互いに逆方向に屈曲振動する。そして、検出振動腕3a,3bは、駆動振動腕2a,2bの面外方向の屈曲振動に共振して、同じく面外方向に屈曲振動する。この時、圧電効果により検出振動腕3a,3bに設けられている検出電極に電荷が発生する。ジャイロ素子300は、この電荷を検出することによりジャイロ素子300に加わる角速度ωを検出することができる。   When the angular velocity ω is applied around the Y axis in a state where the pair of driving vibration arms 2a and 2b are vibrated in the in-plane direction (+ X axis direction and −X axis direction), the H-type gyro element 300 is driven by the vibration arm. Coriolis force is generated in 2a and 2b, and the drive vibrating arms 2a and 2b bend and vibrate in directions opposite to each other in the out-of-plane direction (+ Z axis direction and −Z axis direction) intersecting the in-plane direction. The detection vibrating arms 3a and 3b resonate with the bending vibration in the out-of-plane direction of the drive vibrating arms 2a and 2b, and similarly bend and vibrate in the out-of-plane direction. At this time, electric charges are generated in the detection electrodes provided on the detection vibrating arms 3a and 3b due to the piezoelectric effect. The gyro element 300 can detect the angular velocity ω applied to the gyro element 300 by detecting this electric charge.

基部1から延伸された振動腕としての一対の駆動振動腕2a,2bは、図4に示すように、表面2c,2gと、表面2c,2gと反対側に設けられた裏面2d,2hと、表面2c,2gと裏面2d,2hとを接続する側面2e,2f,2k,2jと、を備えている。また、駆動振動腕2a,2bの先端部には、駆動振動腕2a,2bより幅が広い(X軸方向の寸法が大きい)略矩形状の幅広部としての錘部52a,52bが設けられている(図3参照)。このように、駆動振動腕2a,2bに、錘部52a,52bが設けられていることにより、駆動振動腕2a,2bの長さ(Y軸方向の寸法)の増大を抑えながら所定の駆動振動を得ることができるため、ジャイロ素子を小型化することが可能となる。なお、駆動振動腕2a,2bには、駆動振動腕2a,2bを駆動させるための電極が設けられているが、電極の構成については後述する。   As shown in FIG. 4, the pair of drive vibrating arms 2 a and 2 b as the vibrating arms extended from the base 1 includes front surfaces 2 c and 2 g, and back surfaces 2 d and 2 h provided on the opposite side of the front surfaces 2 c and 2 g, Side surfaces 2e, 2f, 2k, and 2j connecting the front surfaces 2c and 2g and the back surfaces 2d and 2h are provided. Further, weight portions 52a and 52b, which are wide portions of a substantially rectangular shape, which are wider than the drive vibration arms 2a and 2b (large in the X-axis direction), are provided at the distal ends of the drive vibration arms 2a and 2b. (See FIG. 3). As described above, since the weight portions 52a and 52b are provided in the drive vibration arms 2a and 2b, predetermined drive vibration is achieved while suppressing an increase in the length (dimension in the Y-axis direction) of the drive vibration arms 2a and 2b. Therefore, the gyro element can be downsized. The drive vibration arms 2a and 2b are provided with electrodes for driving the drive vibration arms 2a and 2b. The configuration of the electrodes will be described later.

基部1から延伸された一対の振動腕としての検出振動腕3a,3bには、表面3c,3gと、表面3c,3gと反対側に設けられた裏面3d,3fと、表面3c,3gと裏面3d,3fとを接続する側面3h,3i,3j,3kと、を備えている。さらに、検出振動腕3a,3bには、検出振動腕3a,3bより幅が広い(X軸方向の寸法が大きい)略矩形状の幅広部としての錘部53a,53bが設けられている(図3参照)。このように、検出振動腕3a,3bにおいても、錘部53a,53bが設けられていることにより、検出振動腕3a,3bの長さ(Y軸方向の寸法)の増大を抑えながら所定の検出振動を得ることができるため、ジャイロ素子を小型化することが可能となる。また、一対の検出振動腕3a,3bには、凹部58a,58bが設けられている。本実施形態における凹部58a,58bは、図4に示すように表面3c,3gおよび裏面3d,3fの両面側から掘り込まれている構成であるが、表面3c,3gあるいは裏面3d,3fの一方の面から掘込まれた構成でもよい。   The detection vibrating arms 3a and 3b as a pair of vibrating arms extended from the base 1 include the front surfaces 3c and 3g, the back surfaces 3d and 3f provided on the opposite side of the front surfaces 3c and 3g, and the front surfaces 3c and 3g and the back surface. Side surfaces 3h, 3i, 3j, and 3k that connect 3d and 3f are provided. Furthermore, the detection vibrating arms 3a and 3b are provided with weight portions 53a and 53b as wide portions of a substantially rectangular shape that are wider (larger dimensions in the X-axis direction) than the detection vibrating arms 3a and 3b (see FIG. 3). As described above, the detection vibration arms 3a and 3b are also provided with the weight portions 53a and 53b, so that the detection vibration arms 3a and 3b can perform predetermined detection while suppressing an increase in the length (dimension in the Y-axis direction) of the detection vibration arms 3a and 3b. Since vibration can be obtained, the gyro element can be miniaturized. The pair of detection vibrating arms 3a and 3b are provided with recesses 58a and 58b. As shown in FIG. 4, the recesses 58a and 58b in the present embodiment have a configuration that is dug from both sides of the front surface 3c and 3g and the back surface 3d and 3f, but one of the front surface 3c and 3g or the back surface 3d and 3f. The structure dug from the surface may be used.

さらに、ジャイロ素子300には、図3に示すように、水晶の結晶X軸(電気軸)と交差する方向に検出振動腕3a,3bと並行させてかつ検出振動腕3a,3bを内側に挟むように、基部1から延伸された一対の調整用振動腕4a,4bが設けられている。即ち、調整用振動腕4a,4bは、Y軸に沿って(+)Y方向に延伸され、検出振動腕3a,3bと所定の間隔を空けて内側に挟むように位置し、かつ並行するように設けられている。なお、調整用振動腕4a,4bは、チューニングアームと呼ばれることもある。このような調整用振動腕4a,4bが設けられていることにより、漏れ出力を調整することが可能となる。換言すれば、駆動振動が漏れる(伝播する)、所謂振動漏れによって生じる電荷を、調整用振動腕4a,4bの電荷を調整することによってキャンセルすることができるため、振動漏れの出力を抑制することが可能となり、ジャイロ素子300の特性を安定させることが可能となる。   Further, in the gyro element 300, as shown in FIG. 3, the detection vibrating arms 3a and 3b are sandwiched inside in parallel with the detection vibrating arms 3a and 3b in a direction intersecting with the crystal X axis (electrical axis) of crystal. As described above, a pair of adjustment vibrating arms 4 a and 4 b extending from the base portion 1 are provided. That is, the adjustment vibrating arms 4a and 4b are extended in the (+) Y direction along the Y axis, and are positioned so as to be sandwiched inside and spaced apart from the detection vibrating arms 3a and 3b by a predetermined distance. Is provided. The adjustment vibrating arms 4a and 4b are sometimes called tuning arms. By providing such adjustment vibrating arms 4a and 4b, the leakage output can be adjusted. In other words, since the drive vibration leaks (propagates), the charge generated by the so-called vibration leak can be canceled by adjusting the charges of the adjustment vibrating arms 4a and 4b, so that the output of the vibration leak is suppressed. Thus, the characteristics of the gyro element 300 can be stabilized.

また、調整用振動腕4a,4bは、駆動振動腕2a,2bおよび検出振動腕3a,3bよりも全長が短く形成されている。これにより、漏れ出力を調整するための調整用振動腕4a,4bの振動が、駆動振動腕2a,2bと検出振動腕3a,3bによるジャイロ素子300の主要な振動を阻害することがないので、ジャイロ素子300の振動特性が安定するとともに、ジャイロ素子300の小型化にも有利となる。   The adjustment vibrating arms 4a and 4b are formed to have a shorter overall length than the drive vibrating arms 2a and 2b and the detection vibrating arms 3a and 3b. Thereby, the vibration of the adjustment vibrating arms 4a and 4b for adjusting the leakage output does not hinder the main vibration of the gyro element 300 by the drive vibration arms 2a and 2b and the detection vibration arms 3a and 3b. The vibration characteristics of the gyro element 300 are stabilized, and the gyro element 300 is advantageous in size reduction.

さらに、調整用振動腕4a,4bの先端部には、調整用振動腕4a,4bより幅が広い(X軸方向の寸法が大きい)略矩形状の幅広部としての錘部54a,54bが設けられている。このように、調整用振動腕4a,4bの先端部に錘部54a,54bを設けることにより、調整用振動腕4a,4bの長さを短縮することができる。   Furthermore, weight portions 54a and 54b are provided as wide portions of a substantially rectangular shape that are wider than the adjustment vibration arms 4a and 4b (large in the X-axis direction) at the distal ends of the adjustment vibration arms 4a and 4b. It has been. Thus, by providing the weight portions 54a and 54b at the tip ends of the adjustment vibrating arms 4a and 4b, the length of the adjustment vibrating arms 4a and 4b can be shortened.

基部1の中央は、ジャイロ素子300の重心とすることができる。そして、X軸、Y軸及びZ軸は、互いに直交し、重心を通るものとする。ジャイロ素子300の外形は、重心を通るY軸方向の仮想の中心線に対して線対称とすることができる。これにより、ジャイロ素子300の外形はバランスのよいものとなり、ジャイロ素子300の特性が安定して、検出感度が向上するので好ましい。このようなジャイロ素子300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(ウェ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、ジャイロ素子300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。   The center of the base 1 can be the center of gravity of the gyro element 300. The X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to each other and pass through the center of gravity. The outer shape of the gyro element 300 can be symmetric with respect to a virtual center line in the Y-axis direction passing through the center of gravity. Accordingly, the outer shape of the gyro element 300 is well balanced, which is preferable because the characteristics of the gyro element 300 are stabilized and the detection sensitivity is improved. Such an outer shape of the gyro element 300 can be formed by etching (wet etching or dry etching) using a photolithography technique. Note that a plurality of gyro elements 300 can be obtained from a single quartz wafer.

次に、ジャイロ素子300の電極配置の一実施形態について、図4を参照して説明する。図4(a)は、検出振動腕3a,3bの図3(b)に示すC−C部における断面を示し、図4(b)は、駆動振動腕2a,2bの図3(b)に示すD−D部における断面を示している。   Next, an embodiment of the electrode arrangement of the gyro element 300 will be described with reference to FIG. 4A shows a cross section of the detection vibrating arms 3a and 3b at the CC section shown in FIG. 3B, and FIG. 4B shows the driving vibrating arms 2a and 2b in FIG. 3B. The cross section in the DD section shown is shown.

まず、検出振動腕3a,3bに形成され、検出振動腕3a,3bが振動することによって基材である水晶に発生する歪みを検出する検出電極について説明する。図4(a)に示すように、検出振動腕3a,3bには、前述したように、凹部58a,58bが設けられている。本実施形態における凹部58a,58bは、表面3c,3gおよび裏面3d,3fの両面側に設けられている。   First, a description will be given of detection electrodes that are formed on the detection vibrating arms 3a and 3b and detect distortion generated in the quartz crystal that is the base material when the detection vibrating arms 3a and 3b vibrate. As shown in FIG. 4A, the detection vibrating arms 3a and 3b are provided with the recesses 58a and 58b as described above. The recesses 58a and 58b in the present embodiment are provided on both sides of the front surfaces 3c and 3g and the back surfaces 3d and 3f.

検出振動腕3aには、側面3hに、検出振動腕3aの厚み方向(Z軸方向)の略中央に有って検出振動腕3aの延伸方向(Y軸方向)に沿って設けられた電極分割部3mによって分割された、表面3c側の第1検出電極21aと裏面3d側の第2検出電極22bとが設けられている。さらに、第1検出電極21aと対向する凹部58aの内側面には、第2検出電極22aが設けられ、第2検出電極22bと対向する凹部58aの内側面には、第1検出電極21bが設けられている。また、側面3hとは反対側の側面3iに、検出振動腕3aの厚み方向の略中央に有って検出振動腕3aの延伸方向に沿って設けられた電極分割部3nによって分割された、表面3c側の第2検出電極22aと裏面3d側の第1検出電極21bとが設けられている。さらに、第2検出電極22aと対向する凹部58aの内側面には、第1検出電極21aが設けられ、第1検出電極21bと対向する凹部58aの内側面には、第2検出電極22bが設けられている。   The detection vibrating arm 3a is divided into electrodes provided on the side surface 3h along the extending direction (Y-axis direction) of the detection vibrating arm 3a at the approximate center in the thickness direction (Z-axis direction) of the detection vibrating arm 3a. A first detection electrode 21a on the front surface 3c side and a second detection electrode 22b on the back surface 3d side, which are divided by the portion 3m, are provided. Further, the second detection electrode 22a is provided on the inner side surface of the recess 58a facing the first detection electrode 21a, and the first detection electrode 21b is provided on the inner side surface of the recess 58a facing the second detection electrode 22b. It has been. Further, the surface is divided by the electrode dividing portion 3n provided on the side surface 3i opposite to the side surface 3h at the approximate center in the thickness direction of the detection vibrating arm 3a and provided along the extending direction of the detection vibrating arm 3a. A second detection electrode 22a on the 3c side and a first detection electrode 21b on the back surface 3d side are provided. Furthermore, the first detection electrode 21a is provided on the inner surface of the recess 58a facing the second detection electrode 22a, and the second detection electrode 22b is provided on the inner surface of the recess 58a facing the first detection electrode 21b. It has been.

そして、第1検出電極21aと第1検出電極21bとは、図示しないが、検出振動腕3aの先端部などを経由して電気的に接続されている。第2検出電極22aと第2検出電極22bとは、図示しないが、検出振動腕3aの先端部などを経由して電気的に接続されている。なお、第1検出電極21a,21bおよび第2検出電極22a,22bは、検出振動腕3aの先端近傍まで延設されている。また、第1検出電極21a,21bおよび第2検出電極22a,22bは、図示しない配線を介して図示しない外部接続パッドに、それぞれが電気的に接続されている。また、第1検出電極21a,21bおよび第2検出電極22a,22bは、調整用振動腕4a(図3参照)に形成された図示しない調整用電極にも電気的に接続されている。   The first detection electrode 21a and the first detection electrode 21b are electrically connected via the tip of the detection vibrating arm 3a and the like, although not shown. Although not shown, the second detection electrode 22a and the second detection electrode 22b are electrically connected via the tip of the detection vibrating arm 3a. The first detection electrodes 21a and 21b and the second detection electrodes 22a and 22b are extended to the vicinity of the tip of the detection vibrating arm 3a. The first detection electrodes 21a and 21b and the second detection electrodes 22a and 22b are electrically connected to external connection pads (not shown) through wirings (not shown). The first detection electrodes 21a and 21b and the second detection electrodes 22a and 22b are also electrically connected to an adjustment electrode (not shown) formed on the adjustment vibrating arm 4a (see FIG. 3).

同様に、検出振動腕3bには、側面3jに、検出振動腕3bの厚み方向(Z軸方向)の略中央に有って検出振動腕3bの延伸方向(Y軸方向)に沿って設けられた電極分割部3rによって分割された、表面3g側の第2検出電極31aと裏面3f側の第1検出電極32bとが設けられている。さらに、第2検出電極31aと対向する凹部58aの内側面には、第1検出電極32aが設けられ、第1検出電極32bと対向する凹部58aの内側面には、第2検出電極31bが設けられている。また、側面3jとは反対側の側面3kに、検出振動腕3bの厚み方向の略中央に有って検出振動腕3bの延伸方向に沿って設けられた電極分割部3sによって分割された、表面3g側の第1検出電極32aと裏面3f側の第2検出電極31bとが設けられている。さらに、第1検出電極32aと対向する凹部58bの内側面には、第2検出電極31aが設けられ、第2検出電極31bと対向する凹部58bの内側面には、第1検出電極32bが設けられている。   Similarly, the detection vibrating arm 3b is provided on the side surface 3j along the extending direction (Y-axis direction) of the detection vibrating arm 3b at the approximate center in the thickness direction (Z-axis direction) of the detection vibrating arm 3b. A second detection electrode 31a on the front surface 3g side and a first detection electrode 32b on the back surface 3f side, which are divided by the electrode division unit 3r, are provided. Furthermore, the first detection electrode 32a is provided on the inner side surface of the recess 58a facing the second detection electrode 31a, and the second detection electrode 31b is provided on the inner side surface of the recess 58a facing the first detection electrode 32b. It has been. Further, the surface is divided by the electrode dividing portion 3s provided on the side surface 3k opposite to the side surface 3j in the approximate center in the thickness direction of the detection vibrating arm 3b and provided along the extending direction of the detection vibrating arm 3b. A first detection electrode 32a on the 3g side and a second detection electrode 31b on the back surface 3f side are provided. Furthermore, the second detection electrode 31a is provided on the inner surface of the recess 58b facing the first detection electrode 32a, and the first detection electrode 32b is provided on the inner surface of the recess 58b facing the second detection electrode 31b. It has been.

そして、第2検出電極31aと第2検出電極31bとは、図示しないが、検出振動腕3bの先端部などを経由して電気的に接続されている。第1検出電極32aと第1検出電極32bとは、図示しないが、検出振動腕3bの先端部などを経由して電気的に接続されている。なお、第2検出電極31a,31bおよび第1検出電極32a,32bは、検出振動腕3bの先端近傍まで延設されている。また、第2検出電極31a,31bおよび第1検出電極32a,32bは、図示しない配線を介して図示しない外部接続パッドに、それぞれが電気的に接続されている。また、第2検出電極31a,31bおよび第1検出電極32a,32bは、調整用振動腕4b(図3参照)に形成された図示しない調整用電極にも電気的に接続されている。   The second detection electrode 31a and the second detection electrode 31b are electrically connected via the tip of the detection vibrating arm 3b, etc., although not shown. Although not shown, the first detection electrode 32a and the first detection electrode 32b are electrically connected via the tip of the detection vibrating arm 3b. The second detection electrodes 31a and 31b and the first detection electrodes 32a and 32b extend to the vicinity of the tip of the detection vibrating arm 3b. The second detection electrodes 31a and 31b and the first detection electrodes 32a and 32b are electrically connected to external connection pads (not shown) through wirings (not shown). The second detection electrodes 31a and 31b and the first detection electrodes 32a and 32b are also electrically connected to an adjustment electrode (not shown) formed on the adjustment vibrating arm 4b (see FIG. 3).

検出振動腕3aにおいては、第1検出電極21aと第1検出電極21bとは同電位となるように接続され、第2検出電極22aと第2検出電極22bとは同電位となるように接続されている。これにより、検出振動腕3aの振動によって生じる歪みが、第1検出電極21a,21bと第2検出電極22a,22bの電極間の電位差を検出することにより検出される。同様に、検出振動腕3bにおいては、第1検出電極32aと第1検出電極32bとは同電位となるように接続され、第2検出電極31aと第2検出電極31bとは同電位となるように接続されている。これにより、検出振動腕3bの振動によって生じる歪みが、第1検出電極32a,32bと第2検出電極31a,31bの電極間の電位差を検出することにより検出される。   In the detection vibrating arm 3a, the first detection electrode 21a and the first detection electrode 21b are connected to have the same potential, and the second detection electrode 22a and the second detection electrode 22b are connected to have the same potential. ing. Thereby, the distortion produced by the vibration of the detection vibrating arm 3a is detected by detecting the potential difference between the first detection electrodes 21a and 21b and the second detection electrodes 22a and 22b. Similarly, in the detection vibrating arm 3b, the first detection electrode 32a and the first detection electrode 32b are connected to have the same potential, and the second detection electrode 31a and the second detection electrode 31b have the same potential. It is connected to the. Thereby, the distortion caused by the vibration of the detection vibrating arm 3b is detected by detecting the potential difference between the first detection electrodes 32a and 32b and the second detection electrodes 31a and 31b.

次に、駆動振動腕2a,2bに設けられた、駆動振動腕2a,2bを駆動させるための駆動電極11a,11b,11c,12a,12b,12cについて説明する。図4(b)に示すように、駆動振動腕2aの表面(一方の主面)2cには駆動電極11aが、および裏面(他方の主面)2dには駆動電極11bが、錘部52a(図3参照)までの間に形成されている。また、駆動振動腕2aの一方の側面2e、および他方の側面2fには駆動電極12cが、駆動振動腕2aの錘部52a(図3参照)までの間に形成されている。同様に、駆動振動腕2bの表面(一方の主面)2gには駆動電極12aが、および裏面(他方の主面)2hには駆動電極12bが、錘部52b(図3参照)までの間に形成されている。また、駆動振動腕2bの一方の側面2j、および他方の側面2kには駆動電極11cが、駆動振動腕2bの錘部52b(図3参照)までの間に形成されている。   Next, the drive electrodes 11a, 11b, 11c, 12a, 12b, and 12c for driving the drive vibration arms 2a and 2b provided on the drive vibration arms 2a and 2b will be described. As shown in FIG. 4B, the drive electrode 11a is formed on the front surface (one main surface) 2c of the drive vibration arm 2a, the drive electrode 11b is formed on the back surface (the other main surface) 2d, and the weight portion 52a ( (See FIG. 3). Further, a drive electrode 12c is formed on one side 2e and the other side 2f of the drive vibration arm 2a between the weight 52a (see FIG. 3) of the drive vibration arm 2a. Similarly, the drive electrode 12a is provided on the front surface (one main surface) 2g of the drive vibration arm 2b, and the drive electrode 12b is provided on the back surface (the other main surface) 2h until the weight portion 52b (see FIG. 3). Is formed. Further, a drive electrode 11c is formed on one side surface 2j and the other side surface 2k of the drive vibration arm 2b between the weight portion 52b (see FIG. 3) of the drive vibration arm 2b.

駆動振動腕2a,2bに形成された駆動電極11a,11b,11c,12a,12b,12cは、駆動振動腕2a,2bを介して対向配置される駆動電極間において同電位となるように配置される。また、図示しないが、駆動電極11a,11b,11cが、接続される第1固定部に形成された接続パッド、および駆動電極12a,12b,12cが接続される第2固定部に形成された接続パッドを通して駆動電極11a,11b,11cと駆動電極12a,12b,12cとの間に電位差を交互に与えることにより駆動振動腕2a,2bは、いわゆる音叉振動が励振される。   The drive electrodes 11a, 11b, 11c, 12a, 12b, and 12c formed on the drive vibration arms 2a and 2b are arranged so as to have the same potential between the drive electrodes that are arranged to face each other via the drive vibration arms 2a and 2b. The Although not shown, the connection pads formed on the first fixed part to which the drive electrodes 11a, 11b and 11c are connected and the connection formed on the second fixed part to which the drive electrodes 12a, 12b and 12c are connected. By alternately applying a potential difference between the drive electrodes 11a, 11b, and 11c and the drive electrodes 12a, 12b, and 12c through the pads, the so-called tuning fork vibration is excited in the drive vibrating arms 2a and 2b.

次に、調整用振動腕4a,4bに設けられた電極について説明する。図示しないが、調整用振動腕4aには、表裏面に同電位の調整用電極が形成されている。また調整用振動腕4aの両側面のそれぞれには、同電位である他の調整用電極が形成されている。同様に、調整用振動腕4bには、表裏面に同電位の調整用電極が形成されている。また調整用振動腕4bの両側面には、同電位である他の調整用電極が形成されている。   Next, the electrodes provided on the adjustment vibrating arms 4a and 4b will be described. Although not shown, the adjustment vibrating arm 4a has adjustment electrodes having the same potential on the front and back surfaces. Further, other adjustment electrodes having the same potential are formed on both side surfaces of the adjustment vibrating arm 4a. Similarly, adjustment electrodes having the same potential are formed on the front and back surfaces of the adjustment vibrating arm 4b. Further, other adjustment electrodes having the same potential are formed on both side surfaces of the adjustment vibrating arm 4b.

なお、上述した駆動電極11a,11b,11c,12a,12b,12c、第1検出電極21a,21b,32a,32b、および第2検出電極22a,22b,31a,31b、および調整用電極の構成は、第1実施形態で説明した電極構成と同様であるので、本実施形態での説明は省略する。   The configuration of the drive electrodes 11a, 11b, 11c, 12a, 12b, 12c, the first detection electrodes 21a, 21b, 32a, 32b, the second detection electrodes 22a, 22b, 31a, 31b, and the adjustment electrodes described above is as follows. Since it is the same as the electrode configuration described in the first embodiment, the description in this embodiment is omitted.

上述したジャイロ素子300では、前述の第1実施形態の音叉型振動片100と同様に、駆動振動腕2a,2bの共振周波数fと、駆動振動腕の厚さtとの関係を、0.004>f×t2>0.0008とすること、さらに好ましくは、0.003>f×t2>0.001とすることが望ましい。このようにすることにより、例えばジャイロ素子300の製造時に外形形状のばらつきが生じたとしても、その影響を排除することができる。すなわち、小型のジャイロ素子300であっても、その製造時に生じる外形形状のばらつきによる、CI値のばらつきを低減させたりCI値の水準を低下させたりすることが可能となる。なお、ジャイロ素子300をジャイロとして機能させるためには、面内振動と面外振動の共振周波数を合わせる必要があり、面内振動の共振周波数fを、面外振動の共振周波数に合わせて増やす(上げる)ことになり、f×t2の値を上述の範囲内に収めることによる効果を生じることになる。 In the gyro element 300 described above, the relationship between the resonance frequency f of the drive vibrating arms 2a and 2b and the thickness t of the drive vibrating arm is 0.004, as in the tuning fork type vibrating piece 100 of the first embodiment described above. > F × t 2 > 0.0008, and more preferably 0.003> f × t 2 > 0.001. By doing so, for example, even if variations in the outer shape occur at the time of manufacturing the gyro element 300, the influence can be eliminated. That is, even with the small gyro element 300, it is possible to reduce the CI value variation or reduce the CI value level due to the variation in the outer shape that occurs during the manufacturing process. In order to cause the gyro element 300 to function as a gyro, it is necessary to match the resonance frequencies of the in-plane vibration and the out-of-plane vibration, and increase the resonance frequency f of the in-plane vibration in accordance with the resonance frequency of the out-of-plane vibration ( Therefore, the effect of keeping the value of f × t 2 within the above range is produced.

上述から、駆動振動腕2a,2bの共振周波数fと、駆動振動腕2a,2bの厚さtとの関係を、0.004>f×t2>0.0008とすること、さらに好ましくは、0.003>f×t2>0.001とすることにより、駆動振動腕2a,2bの厚さtなどがばらついてもCI値変動率を低減させることができる。換言すれば、ジャイロ素子300の製造時における外形形状のばらつきが生じたとしても、ジャイロ素子300としてCI値を低くできるとともに、小型を維持しつつCI値のばらつき(CI値変動率)を低減させることが可能となる。 From the above, the relationship between the resonance frequency f of the drive vibrating arms 2a and 2b and the thickness t of the drive vibrating arms 2a and 2b is set to 0.004> f × t 2 > 0.0008, more preferably By setting 0.003> f × t 2 > 0.001, the CI value variation rate can be reduced even if the thickness t of the drive vibrating arms 2a, 2b varies. In other words, even if variations in the outer shape of the gyro element 300 occur, the CI value of the gyro element 300 can be lowered and the CI value variation (CI value variation rate) can be reduced while maintaining a small size. It becomes possible.

なお、上記第2実施形態に係るジャイロ素子300の説明では、基部1の一方端に、一対の検出振動腕3a,3bと、検出振動腕3a,3bを挟む一対の調整用振動腕4a,4bと、が設けられ、他方端に一対の駆動振動腕2a,2bが設けられている例を用いたが、この構成に限らない。例えば、駆動振動腕と調整用振動腕とが、基部の同じ端から同方向に延出されている形態でもよい。   In the description of the gyro element 300 according to the second embodiment, the pair of detection vibration arms 3a and 3b and the pair of adjustment vibration arms 4a and 4b sandwiching the detection vibration arms 3a and 3b at one end of the base 1 are described. Are used, and a pair of drive vibrating arms 2a and 2b are provided at the other end. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, the drive vibration arm and the adjustment vibration arm may be extended in the same direction from the same end of the base.

(第3実施形態)
<ジャイロ素子−2>
次に、図5を参照して、第3実施形態に係るジャイロ素子400について説明する。
図5は、第3実施形態に係るジャイロ素子の概略構成を模式的に示し、ジャイロ素子を+側のZ軸方向から見た平面図である。なお、ジャイロ素子400には、検出信号電極、検出信号配線、検出信号端子、検出接地電極、検出接地配線、検出接地端子、駆動信号電極、駆動信号配線、駆動信号端子、駆動接地電極、駆動接地配線および駆動接地端子などが設けられているが、図5においては省略している。
(Third embodiment)
<Gyro element-2>
Next, a gyro element 400 according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 5 schematically shows a schematic configuration of the gyro element according to the third embodiment, and is a plan view of the gyro element viewed from the Z-axis direction on the + side. The gyro element 400 includes a detection signal electrode, a detection signal wiring, a detection signal terminal, a detection ground electrode, a detection ground wiring, a detection ground terminal, a drive signal electrode, a drive signal wiring, a drive signal terminal, a drive ground electrode, and a drive ground. Wiring and driving ground terminals are provided, but are omitted in FIG.

第3実施形態に係るジャイロ素子400は、Z軸まわりの角速度を検出する「面外検出型」のセンサー素子であって、図示しないが、基材と、基材の表面に設けられている複数の電極、配線および端子とで構成されている。ジャイロ素子400は、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料で構成することができるが、これらの中でも、水晶で構成するのが好ましい。これにより、優れた振動特性(周波数特性)を発揮することのできるジャイロ素子400が得られる。   The gyro element 400 according to the third embodiment is an “out-of-plane detection type” sensor element that detects an angular velocity around the Z-axis, and although not shown, a base material and a plurality of surfaces provided on the surface of the base material are provided. Electrode, wiring, and terminal. The gyro element 400 can be made of a piezoelectric material such as quartz, lithium tantalate, or lithium niobate. Among these, the gyro element 400 is preferably made of quartz. Thereby, the gyro element 400 which can exhibit the outstanding vibration characteristic (frequency characteristic) is obtained.

このようなジャイロ素子400は、いわゆるダブルT型をなす振動体4と、振動体4を支持する支持部としての第1支持部51および第2支持部52と、振動体4と第1支持部51および第2支持部52とを連結する第1梁61、第2梁62、第3梁63および第4梁64とを有している。   Such a gyro element 400 includes a so-called double T-shaped vibrating body 4, a first support portion 51 and a second support portion 52 as support portions for supporting the vibrating body 4, and the vibrating body 4 and the first support portion. The first beam 61, the second beam 62, the third beam 63, and the fourth beam 64 connecting the 51 and the second support portion 52 are provided.

振動体4は、XY平面に拡がりを有し、Z軸方向に厚みを有している。このような振動体4は、中央に位置する基部41と、基部41からY軸方向に沿って両側に延出している振動腕としての第1検出振動腕421、第2検出振動腕422と、基部41からX軸方向に沿って両側に延出している第1連結腕431、第2連結腕432と、第1連結腕431の先端部からY軸方向に沿って両側に延出している振動腕としての第1駆動振動腕441、および第2駆動振動腕442と、第2連結腕432の先端部からY軸方向に沿って両側に延出している振動腕としての第3駆動振動腕443、および第4駆動振動腕444とを有している。第1、第2検出振動腕421,422および第1、第2、第3、第4駆動振動腕441,442,443,444の先端部には、それぞれ、基端側よりも幅の大きい略四角形の重量部(ハンマーヘッド)425,426,445,446,447,448が設けられている。このような重量部425,426,445,446,447,448を設けることでジャイロ素子400の角速度の検出感度が向上する。   The vibrating body 4 has an extension in the XY plane and has a thickness in the Z-axis direction. Such a vibrating body 4 includes a base 41 located in the center, a first detection vibration arm 421 and a second detection vibration arm 422 as vibration arms extending from the base 41 to both sides along the Y-axis direction, The first connecting arm 431 and the second connecting arm 432 that extend from the base 41 to both sides along the X-axis direction, and the vibration that extends from the tip of the first connecting arm 431 to both sides along the Y-axis direction The first drive vibration arm 441 and the second drive vibration arm 442 as arms, and the third drive vibration arm 443 as a vibration arm extending from the tip of the second connection arm 432 to both sides along the Y-axis direction. , And a fourth drive vibrating arm 444. The leading ends of the first and second detection vibrating arms 421 and 422 and the first, second, third, and fourth driving vibrating arms 441, 442, 443, and 444 are each substantially wider than the base end side. Square weight parts (hammer heads) 425, 426, 445, 446, 447, 448 are provided. By providing such weight portions 425, 426, 445, 446, 447, and 448, the angular velocity detection sensitivity of the gyro element 400 is improved.

第1検出振動腕421には、有底の凹部458が設けられ、第2検出振動腕422には、有底の凹部459が設けられている。凹部458,459は、表面および裏面の両面側から堀込まれている。なお、凹部は、表面あるいは裏面のいずれか一方の面から掘込まれた構成でもよい。   The first detection vibrating arm 421 is provided with a bottomed recess 458, and the second detection vibrating arm 422 is provided with a bottomed recess 459. Recesses 458 and 459 are dug from both the front and back surfaces. In addition, the recessed part may be the structure dug from either one of the surface or the back surface.

また、第1、第2支持部51,52は、それぞれ、X軸方向に沿って延在しており、これら第1、第2支持部51,52の間に振動体4が位置している。言い換えれば、第1、第2支持部51,52は、振動体4を介してY軸方向に沿って対向するように配置されている。第1支持部51は、第1梁61、および第2梁62を介して基部41と連結されており、第2支持部52は、第3梁63、および第4梁64を介して基部41と連結されている。   The first and second support parts 51 and 52 extend along the X-axis direction, and the vibrating body 4 is located between the first and second support parts 51 and 52. . In other words, the first and second support portions 51 and 52 are disposed so as to face each other along the Y-axis direction with the vibrating body 4 interposed therebetween. The first support 51 is connected to the base 41 via the first beam 61 and the second beam 62, and the second support 52 is connected to the base 41 via the third beam 63 and the fourth beam 64. It is connected with.

第1梁61は、第1検出振動腕421と第1駆動振動腕441との間を通って第1支持部51と基部41を連結し、第2梁62は、第1検出振動腕421と第3駆動振動腕443との間を通って第1支持部51と基部41を連結し、第3梁63は、第2検出振動腕422と第2駆動振動腕442との間を通って第2支持部52と基部41を連結し、第4梁64は、第2検出振動腕422と第4駆動振動腕444との間を通って第2支持部52と基部41を連結している。   The first beam 61 passes between the first detection vibrating arm 421 and the first drive vibrating arm 441 to connect the first support portion 51 and the base 41, and the second beam 62 is connected to the first detection vibrating arm 421. The first support part 51 and the base part 41 are connected to each other through the third drive vibration arm 443, and the third beam 63 passes between the second detection vibration arm 422 and the second drive vibration arm 442. The second support portion 52 and the base portion 41 are connected, and the fourth beam 64 connects the second support portion 52 and the base portion 41 through the space between the second detection vibration arm 422 and the fourth drive vibration arm 444.

第1梁61〜第4梁64は、それぞれ、X軸方向に沿って往復しながらY軸方向に沿って延びる蛇行部を有する細長い形状で形成されているので、あらゆる方向に弾性を有している。そのため、外部から衝撃が加えられても、各梁61,62,63,64で衝撃を吸収する作用を有するので、これに起因する検出ノイズを低減または抑制することができる。   Each of the first beam 61 to the fourth beam 64 is formed in an elongated shape having a meandering portion extending along the Y-axis direction while reciprocating along the X-axis direction, and thus has elasticity in all directions. Yes. Therefore, even if an impact is applied from the outside, the beams 61, 62, 63, and 64 have an action of absorbing the impact, so that detection noise caused by this can be reduced or suppressed.

このような構成のジャイロ素子400は、次のようにしてZ軸まわりの角速度ωを検出する。ジャイロ素子400は、角速度ωが加わらない状態において、駆動信号電極(図示せず)および駆動接地電極(図示せず)の間に電界が生じると、各駆動振動腕441,442,443,444がX軸方向に屈曲振動を行う。このとき、第1、第2駆動振動腕441,442と、第3、第4駆動振動腕443,444とは、中心点(重心)を通るYZ平面に関して面対称の振動を行っているため、基部41と、第1、第2連結腕431,432と、第1、第2検出振動腕421,422とは、ほとんど振動しない。   The gyro element 400 having such a configuration detects the angular velocity ω around the Z axis as follows. When an electric field is generated between the drive signal electrode (not shown) and the drive ground electrode (not shown) in a state where the angular velocity ω is not applied, the gyro element 400 causes the drive vibrating arms 441, 442, 443, and 444 to move. Bending vibration is performed in the X-axis direction. At this time, the first and second drive vibrating arms 441 and 442 and the third and fourth drive vibrating arms 443 and 444 perform plane-symmetric vibration with respect to the YZ plane passing through the center point (center of gravity). The base 41, the first and second connecting arms 431 and 432, and the first and second detection vibrating arms 421 and 422 hardly vibrate.

この駆動振動を行っている状態にて、ジャイロ素子400にZ軸まわりに角速度ωが加わると、駆動振動腕441,442,443,444および連結腕431,432にY軸方向のコリオリの力が働き、このY軸方向の振動に呼応して、X軸方向の検出振動が励起される。そして、この振動により発生した検出振動腕421,422の歪みを検出信号として検出することによって角速度ωが求められる。   When an angular velocity ω is applied to the gyro element 400 around the Z axis in this driving vibration state, Coriolis force in the Y axis direction is applied to the driving vibration arms 441, 442, 443, 444 and the connecting arms 431, 432. In response to this vibration in the Y-axis direction, the detected vibration in the X-axis direction is excited. Then, the angular velocity ω is obtained by detecting the distortion of the detection vibrating arms 421 and 422 generated by this vibration as a detection signal.

上述したジャイロ素子400では、前述の第1実施形態の音叉型振動片100と同様に、各駆動振動腕441,442,443,444の共振周波数fと厚さtとの関係を、0.004>f×t2>0.0008とすること、さらに好ましくは、0.003>f×t2>0.001とすることが望ましい。このようにすることにより、例えばジャイロ素子400の製造時に外形形状のばらつきが生じたとしても、その影響を排除することができる。すなわち、小型のジャイロ素子400であっても、その製造時に生じる外形形状のばらつきによる、CI値のばらつきを低減させたりCI値の水準を低下させたりすることが可能となる。 In the gyro element 400 described above, the relationship between the resonance frequency f and the thickness t of each drive vibrating arm 441, 442, 443, 444 is 0.004 as in the tuning fork type vibrating piece 100 of the first embodiment described above. > F × t 2 > 0.0008, and more preferably 0.003> f × t 2 > 0.001. By doing so, for example, even if variations in the outer shape occur when the gyro element 400 is manufactured, the influence can be eliminated. That is, even in the small gyro element 400, it is possible to reduce the CI value variation or reduce the CI value level due to the variation in the outer shape that occurs during the manufacturing process.

上述から、各駆動振動腕441,442,443,444の共振周波数fと、各駆動振動腕441,442,443,444の厚さtとの関係を、0.004>f×t2>0.0008とすること、さらに好ましくは、0.003>f×t2>0.001とすることにより、各駆動振動腕441,442,443,444の厚さtなどがばらついてもCI値変動率を低減させることができる。換言すれば、ジャイロ素子400の製造時における外形形状のばらつきが生じたとしても、ジャイロ素子400としてCI値を低くできるとともに、小型を維持しつつCI値のばらつき(CI値変動率)を低減させることが可能となる。 From the above, the relationship between the resonance frequency f of each drive vibration arm 441, 442, 443, 444 and the thickness t of each drive vibration arm 441, 442, 443, 444 is expressed as 0.004> f × t 2 > 0. .0008, and more preferably, 0.003> f × t 2 > 0.001, so that the CI value fluctuates even if the thickness t of each drive vibrating arm 441, 442, 443, 444 varies. The rate can be reduced. In other words, even if variations in the outer shape of the gyro element 400 occur, the CI value of the gyro element 400 can be lowered and the CI value variation (CI value variation rate) can be reduced while maintaining a small size. It becomes possible.

なお、第3実施形態に係るジャイロ素子400では、第1検出振動腕421および第2検出振動腕422に、凹部458,459が設けられている構成で説明したが、これに限らず、凹部458,459が設けられていない構成でもよい。   In the gyro element 400 according to the third embodiment, the first detection vibrating arm 421 and the second detection vibrating arm 422 are described as having the recesses 458 and 459. However, the present invention is not limited to this, and the recess 458 is not limited thereto. , 459 may be omitted.

(振動素子の製造方法)
次に、振動素子の製造方法について、図6を参照して、外形形成工程と電極形成工程を中心に概略を説明する。図6は、実施形態に係る振動素子の製造工程の概略を示す工程フローチャートである。本説明では、第1実施形態に係る振動素子である音叉型振動片100を例に説明する。したがって、説明中に登場する構成部位あるいは符号などについては、図1と同じものを用いている。
(Manufacturing method of vibration element)
Next, the outline of the manufacturing method of the vibration element will be described with reference to FIG. 6, focusing on the outer shape forming step and the electrode forming step. FIG. 6 is a process flowchart illustrating an outline of a manufacturing process of the resonator element according to the embodiment. In this description, the tuning fork type vibration piece 100 that is the vibration element according to the first embodiment will be described as an example. Accordingly, the same components or symbols as used in the description are the same as those in FIG.

音叉型振動片100の製造方法においては、水晶Z板基板を形成する基板準備工程S102と、音叉型振動片100の外形形状を形成する外形形成工程S104と、基板の露出面に電極膜を形成する電極膜形成工程S106と、電極膜を所定の形状に分割するためのレジストを露光する露光工程S108と、電極を形成する電極分割工程S110と、を含んでいる。   In the method of manufacturing the tuning fork type vibrating piece 100, a substrate preparation step S102 for forming a quartz Z plate substrate, an outer shape forming step S104 for forming the outer shape of the tuning fork type vibrating piece 100, and an electrode film on the exposed surface of the substrate. An electrode film forming step S106, an exposure step S108 for exposing a resist for dividing the electrode film into a predetermined shape, and an electrode dividing step S110 for forming electrodes.

まず、基板準備工程S102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た所謂水晶Z板の基板に、例えば研磨加工などの加工を行い、Z板の水晶基板を用意する。   First, in the substrate preparation step S102, a so-called quartz Z-plate substrate cut out along a plane defined by the X-axis and the Y-axis orthogonal to the quartz crystal axis is subjected to processing such as polishing, for example. Prepare a quartz substrate.

次に、外形形成工程S104では、基板準備工程S102にて用意された水晶基板に、金属膜などにより所定のマスキングを行った後、フッ素ガスなどによるドライエッチング法を用いて、音叉型振動片100の外形形状を形成する。このとき、マスキング形状を、音叉型振動片100の駆動振動腕120,130における駆動周波数fと、厚さtとの関係が、0.004>f×t2>0.0008、さらに好ましくは0.003>f×t2>0.001となるように設定する。このように、ドライエッチング法を用いて外形形状を形成することで、比較的寸法精度よく外形形状を形成することができる。また、ドライエッチングによる外形形成工程を備えているため、容易に上述のような駆動振動腕120,130の共振周波数fと、駆動振動腕120,130の厚さtとの関係を満足する小型の音叉型振動片100を形成することができる。 Next, in the outer shape forming step S104, the quartz substrate prepared in the substrate preparing step S102 is subjected to predetermined masking with a metal film or the like, and then, using a dry etching method using fluorine gas or the like, the tuning fork type vibrating piece 100 is used. The outer shape is formed. At this time, the masking shape is such that the relationship between the driving frequency f and the thickness t in the driving vibrating arms 120 and 130 of the tuning fork type vibrating piece 100 is 0.004> f × t 2 > 0.0008, more preferably 0. .003> f × t 2 > 0.001 is set. Thus, by forming the outer shape using the dry etching method, the outer shape can be formed with relatively high dimensional accuracy. In addition, since the outer shape forming step by dry etching is provided, a small size that easily satisfies the relationship between the resonance frequency f of the driving vibration arms 120 and 130 and the thickness t of the driving vibration arms 120 and 130 as described above. The tuning fork type vibrating piece 100 can be formed.

次に、電極膜形成工程S106では、音叉型振動片100の外形形状が形成された水晶基板の露出面の全面に、スパッタリング法などによって金属膜を形成する。この金属膜が、後にそれぞれの電極となる。   Next, in the electrode film forming step S106, a metal film is formed on the entire exposed surface of the quartz substrate on which the outer shape of the tuning fork type vibrating piece 100 is formed by sputtering or the like. This metal film later becomes each electrode.

次に、露光工程S108では、金属膜の表面にフォトレジスト層を形成する。その後、電極を形成しない部分に相当する部分のフォトレジスト層に光を照射する露光処理および現像処理を行い、露光された部分のフォトレジスト層を除去する。   Next, in the exposure step S108, a photoresist layer is formed on the surface of the metal film. Thereafter, an exposure process and a development process for irradiating light to a portion of the photoresist layer corresponding to a portion where no electrode is formed are performed, and the exposed portion of the photoresist layer is removed.

次に、電極分割工程S110では、残ったフォトレジスト層をマスクとして、フォトレジスト層除去された部分に対応する金属膜をウェットエッチング法などによって除去することによって金属膜を分割する。この分割によって、それぞれの電極(電極パターン)を形成する。そして、残ったフォトレジスト層を剥離させれば、音叉型振動片100の電極を形成することができる。以上の工程で、音叉型振動片100を形成することができる。   Next, in the electrode dividing step S110, using the remaining photoresist layer as a mask, the metal film corresponding to the removed photoresist layer is removed by a wet etching method or the like to divide the metal film. By this division, each electrode (electrode pattern) is formed. Then, if the remaining photoresist layer is peeled off, the electrode of the tuning fork type vibrating piece 100 can be formed. The tuning fork type vibrating piece 100 can be formed by the above process.

(電子デバイスとしてのジャイロセンサー)
次に、第2実施形態に係るジャイロ素子300を備えた電子デバイスとしてのジャイロセンサーについて、図7を参照して説明する。図7は、電子デバイスの一例としてのジャイロセンサーの概略を示す正断面図である。
(Gyro sensor as an electronic device)
Next, a gyro sensor as an electronic device including the gyro element 300 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a front sectional view schematically showing a gyro sensor as an example of an electronic device.

図7に示すように、ジャイロセンサー500は、パッケージ510の凹部に、ジャイロ素子300と、電子部品としての半導体装置520と、を収容し、パッケージ510の開口部を蓋体530により密閉し、内部を気密に保持されている。パッケージ510は、平板上の第1基板511と、第1基板511上に、枠状の第2基板512、第3基板513、第4基板514、を順に積層、固着して形成され、半導体装置520とジャイロ素子300とが収容される凹部が形成される。基板511,512,513,514は、例えばセラミックスなどにより形成される。   As shown in FIG. 7, the gyro sensor 500 accommodates the gyro element 300 and the semiconductor device 520 as an electronic component in the recess of the package 510, and the opening of the package 510 is sealed with a lid 530. Is kept airtight. The package 510 is formed by sequentially stacking and fixing a first substrate 511 on a flat plate and a frame-shaped second substrate 512, a third substrate 513, and a fourth substrate 514 on the first substrate 511, and a semiconductor device A recess for accommodating 520 and gyro element 300 is formed. The substrates 511, 512, 513, 514 are made of, for example, ceramics.

第1基板511は、凹部側の半導体装置520が搭載される電子部品搭載面511aには、半導体装置520が載置され固定されるダイパッド515が設けられている。半導体装置520はダイパッド515上に、例えば、ろう材(ダイアタッチ材)540によって接着され、固定されている。   In the first substrate 511, a die pad 515 on which the semiconductor device 520 is placed and fixed is provided on an electronic component mounting surface 511a on which the semiconductor device 520 on the concave side is mounted. The semiconductor device 520 is bonded and fixed on the die pad 515 by, for example, a brazing material (die attach material) 540.

半導体装置520は、ジャイロ素子300を駆動振動させるための励振手段としての駆動回路と、角速度が加わったときにジャイロ素子300に生じる検出振動を検出する検出手段としての検出回路と、を有する。具体的には、半導体装置520が有する駆動回路は、ジャイロ素子300の一対の駆動振動腕2a,2b(図3参照)にそれぞれ形成された駆動電極11a,11b,12cおよび駆動電極11c,12a,12b(図4参照)に駆動信号を供給する。また、半導体装置520が有する検出回路は、ジャイロ素子300の一対の検出振動腕3a,3bにそれぞれ形成された検出電極21a,21b,22a,22bおよび検出電極31a,31b,32a,32b(図4参照)に生じる検出信号を増幅させて増幅信号を生成し、該増幅信号に基づいてジャイロセンサー500に加わった回転角速度を検出する。   The semiconductor device 520 includes a drive circuit as excitation means for driving and vibrating the gyro element 300 and a detection circuit as detection means for detecting detection vibration generated in the gyro element 300 when an angular velocity is applied. Specifically, the drive circuit included in the semiconductor device 520 includes drive electrodes 11a, 11b, 12c and drive electrodes 11c, 12a formed on the pair of drive vibrating arms 2a, 2b (see FIG. 3) of the gyro element 300, respectively. A drive signal is supplied to 12b (see FIG. 4). Further, the detection circuit included in the semiconductor device 520 includes detection electrodes 21a, 21b, 22a, and 22b and detection electrodes 31a, 31b, 32a, and 32b formed on the pair of detection vibrating arms 3a and 3b of the gyro element 300 (FIG. 4). The detection signal generated in the reference is amplified to generate an amplified signal, and the rotational angular velocity applied to the gyro sensor 500 is detected based on the amplified signal.

第2基板512は、ダイパッド515上に搭載される半導体装置520が収容可能な大きさの開口を有する枠状の形状に形成されている。第3基板513は、第2基板512の開口より広い開口を有する枠状の形状に形成され、第2基板512上に積層され、固着される。そして第2基板512に第3基板513が積層されて第3基板513の開口の内側に現れる第2基板面512aには、半導体装置520の図示しない電極パッドと電気的に接続するボンディングワイヤーBWが接続される複数のIC接続端子512bが形成されている。そして、半導体装置520の図示しない電極パッドとパッケージ510に設けられたIC接続端子512bとが、ワイヤーボンディング法を用いて電気的に接続されている。すなわち、半導体装置520に設けられた複数の電極パッドと、パッケージ510の対応するIC接続端子512bとが、ボンディングワイヤーBWにより接続されている。また、IC接続端子512bのいずれかは、パッケージ510の図示しない内部配線により、第1基板511の外部底面511bに設けられた複数の外部接続端子511cに電気的に接続されている。   The second substrate 512 is formed in a frame shape having an opening large enough to accommodate the semiconductor device 520 mounted on the die pad 515. The third substrate 513 is formed in a frame shape having an opening wider than the opening of the second substrate 512, and is stacked and fixed on the second substrate 512. A bonding wire BW that is electrically connected to an electrode pad (not shown) of the semiconductor device 520 is formed on the second substrate surface 512a that is formed by laminating the third substrate 513 on the second substrate 512 and appears inside the opening of the third substrate 513. A plurality of IC connection terminals 512b to be connected are formed. An electrode pad (not shown) of the semiconductor device 520 and an IC connection terminal 512b provided in the package 510 are electrically connected using a wire bonding method. That is, a plurality of electrode pads provided in the semiconductor device 520 and the corresponding IC connection terminal 512b of the package 510 are connected by the bonding wire BW. Any one of the IC connection terminals 512b is electrically connected to a plurality of external connection terminals 511c provided on the external bottom surface 511b of the first substrate 511 by an internal wiring (not shown) of the package 510.

第3基板513上には、第3基板513の開口より広い開口を有する第4基板514が積層され、固着されている。そして、第3基板513に第4基板514が積層されて第4基板514の開口の内側に現れる第3基板面513aには、ジャイロ素子300に形成された接続パッド(図示せず)と接続される複数のジャイロ素子接続端子513bが形成されている。ジャイロ素子接続端子513bは、パッケージ510の図示しない内部配線によってIC接続端子512bのいずれかと電気的に接続されている。ジャイロ素子300は、第3基板面513aにジャイロ素子300の第1支持部5b、第2支持部6b(図3参照)を、接続パッドとジャイロ素子接続端子513bとに位置を合わせて載置され、導電性接着剤550によって接着固定される。   On the third substrate 513, a fourth substrate 514 having an opening wider than the opening of the third substrate 513 is laminated and fixed. A fourth substrate 514 is laminated on the third substrate 513 and is connected to a connection pad (not shown) formed on the gyro element 300 on the third substrate surface 513a that appears inside the opening of the fourth substrate 514. A plurality of gyro element connection terminals 513b are formed. The gyro element connection terminal 513b is electrically connected to one of the IC connection terminals 512b by an internal wiring (not shown) of the package 510. The gyro element 300 is placed on the third substrate surface 513a with the first support portion 5b and the second support portion 6b (see FIG. 3) of the gyro element 300 aligned with the connection pad and the gyro element connection terminal 513b. The adhesive is fixed by a conductive adhesive 550.

更に、第4基板514の開口の上面に蓋体530が配置され、パッケージ510の開口を封止し、パッケージ510の内部が気密封止され、ジャイロセンサー500が得られる。蓋体530は、例えば、42アロイ(鉄にニッケルが42%含有された合金)やコバール(鉄、ニッケルおよびコバルトの合金)等の金属、セラミックス、あるいはガラスなどを用いて形成することができる。例えば、金属により蓋体530を形成した場合には、コバール合金などを矩形環状に型抜きして形成されたシールリング560を介してシーム溶接することによりパッケージ510と接合される。パッケージ510および蓋体530によって形成される凹部空間は、ジャイロ素子300が動作するための空間となるため、減圧空間または不活性ガス雰囲気に密閉・封止することが好ましい。   Further, a lid 530 is disposed on the upper surface of the opening of the fourth substrate 514, the opening of the package 510 is sealed, the inside of the package 510 is hermetically sealed, and the gyro sensor 500 is obtained. The lid 530 can be formed using, for example, a metal such as 42 alloy (an alloy containing 42% nickel in iron) or Kovar (an alloy of iron, nickel, and cobalt), ceramics, glass, or the like. For example, when the lid 530 is formed of metal, it is joined to the package 510 by seam welding via a seal ring 560 formed by punching a Kovar alloy or the like into a rectangular ring shape. Since the recessed space formed by the package 510 and the lid 530 serves as a space for the gyro element 300 to operate, it is preferably sealed and sealed in a reduced pressure space or an inert gas atmosphere.

電子デバイスとしてのジャイロセンサー500によれば、CI値のばらつきを低減させたジャイロ素子300、すなわち振動特性の安定したジャイロ素子300を備えているため、安定したセンシング特性を発揮することができる。また、上記構成のようなパッケージタイプのジャイロセンサー500は、小型化・薄型化に有利であるとともに耐衝撃性を高くすることができる。   According to the gyro sensor 500 as an electronic device, since the gyro element 300 with reduced variation in CI value, that is, the gyro element 300 with stable vibration characteristics, is provided, stable sensing characteristics can be exhibited. Further, the package type gyro sensor 500 having the above-described configuration is advantageous for downsizing and thinning and can have high impact resistance.

なお、本発明に係る振動素子を適用可能な電子デバイスとしては、ジャイロセンサー500の他にも、例えば、パッケージ内に振動素子を収納したタイミングデバイスとしての振動子、またはパッケージ内に振動素子および振動素子を振動させる機能を少なくとも備えた回路素子を収納したタイミングデバイスとしての発振器などがある。   As an electronic device to which the vibration element according to the present invention can be applied, in addition to the gyro sensor 500, for example, a vibrator as a timing device in which the vibration element is housed in the package, or the vibration element and vibration in the package There is an oscillator as a timing device that houses a circuit element having at least a function of vibrating the element.

(電子機器)
次に、図8を参照して、前述の実施形態に係る振動素子を備えた電子機器について説明する。なお、以下の説明では、振動素子の一例としてジャイロ素子300を用いた例について説明する。図8(a)〜図8(c)は、ジャイロ素子300を備える電子機器の一例を示す斜視図である。
(Electronics)
Next, with reference to FIG. 8, an electronic apparatus including the vibration element according to the above-described embodiment will be described. In the following description, an example in which the gyro element 300 is used as an example of the vibration element will be described. FIG. 8A to FIG. 8C are perspective views illustrating an example of an electronic device including the gyro element 300.

図8(a)は、電子機器としてのデジタルビデオカメラ1000にジャイロ素子300を適用した例を示す。デジタルビデオカメラ1000は、受像部1100、操作部1200、音声入力部1300、及び表示ユニット1400を備えている。このようなデジタルビデオカメラ1000に、上述の実施形態のジャイロ素子300を搭載する手ぶれ補正機能を具備させることができる。   FIG. 8A shows an example in which the gyro element 300 is applied to a digital video camera 1000 as an electronic apparatus. The digital video camera 1000 includes an image receiving unit 1100, an operation unit 1200, an audio input unit 1300, and a display unit 1400. Such a digital video camera 1000 can be provided with a camera shake correction function in which the gyro element 300 of the above-described embodiment is mounted.

図8(b)は、電子機器としての携帯電話機2000にジャイロ素子300を適用した例を示す。図8(b)に示す携帯電話機2000は、複数の操作ボタン2100及びスクロールボタン2200、並びに表示ユニット2300を備える。スクロールボタン2200を操作することによって、表示ユニット2300に表示される画面がスクロールされる。   FIG. 8B shows an example in which the gyro element 300 is applied to a mobile phone 2000 as an electronic device. A cellular phone 2000 shown in FIG. 8B includes a plurality of operation buttons 2100, scroll buttons 2200, and a display unit 2300. By operating the scroll button 2200, the screen displayed on the display unit 2300 is scrolled.

図8(c)は、電子機器としての情報携帯端末(PDA:Personal Digital Assistants)3000にジャイロ素子300を適用した例を示す。図8(c)に示すPDA3000は、複数の操作ボタン3100及び電源スイッチ3200、並びに表示ユニット3300を備える。電源スイッチ3200を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が表示ユニット3300に表示される。   FIG. 8C shows an example in which the gyro element 300 is applied to a personal digital assistant (PDA) 3000 as an electronic device. A PDA 3000 shown in FIG. 8C includes a plurality of operation buttons 3100, a power switch 3200, and a display unit 3300. When the power switch 3200 is operated, various types of information such as an address book and a schedule book are displayed on the display unit 3300.

このような携帯電話機2000やPDA3000に、上述の実施形態のジャイロ素子300を搭載することにより、様々な機能を付与することができる。例えば、図8(b)の携帯電話機2000に、図示しないカメラ機能を付与した場合に、上記のデジタルビデオカメラ1000と同様に、手振れ補正を行うことができる。また、図8(b)の携帯電話機2000や、図8(c)のPDA3000に、GPS(Global Positioning System)として広く知られる汎地球測位システムを具備した場合に、上述の実施形態のジャイロ素子300を搭載することにより、GPSによって、携帯電話機2000やPDA3000の位置や姿勢を認識させることができる。   Various functions can be provided by mounting the gyro element 300 of the above-described embodiment on such a cellular phone 2000 or PDA 3000. For example, when a camera function (not shown) is added to the mobile phone 2000 of FIG. 8B, camera shake correction can be performed in the same manner as the digital video camera 1000 described above. In addition, when the mobile phone 2000 of FIG. 8B or the PDA 3000 of FIG. 8C is provided with a global positioning system widely known as GPS (Global Positioning System), the gyro element 300 of the above-described embodiment. , The position and orientation of the mobile phone 2000 and the PDA 3000 can be recognized by GPS.

なお、本発明の実施形態に係るジャイロ素子300を一例とする振動素子は、図8(a)のデジタルビデオカメラ1000、図8(b)の携帯電話機、および図8(c)の情報携帯端末の他にも、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。   Note that the vibration element using the gyro element 300 according to the embodiment of the present invention as an example includes the digital video camera 1000 in FIG. 8A, the mobile phone in FIG. 8B, and the information portable terminal in FIG. 8C. In addition, for example, an ink jet discharge device (for example, an ink jet printer), a laptop personal computer, a television, a video camera, a video tape recorder, a car navigation device, a pager, an electronic notebook (including a communication function), an electronic dictionary , Calculator, electronic game device, word processor, workstation, videophone, TV monitor for crime prevention, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (eg electronic thermometer, sphygmomanometer, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic internal Endoscope), fish finder, various measuring instruments, instruments (eg, vehicle, navigation) Aircraft, gauges of a ship), can be applied to electronic equipment such as a flight simulator.

(移動体)
次に、前述の実施形態に係る振動素子を備えた移動体について説明する。なお、以下の説明では、振動素子の一例としてジャイロ素子300を用いた例について説明する。図9は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車1500には、ジャイロ素子300が搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車1500には、ジャイロ素子300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、ジャイロ素子300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。
(Moving body)
Next, a moving body including the vibration element according to the above-described embodiment will be described. In the following description, an example in which the gyro element 300 is used as an example of the vibration element will be described. FIG. 9 is a perspective view schematically showing an automobile as an example of a moving body. A gyro element 300 is mounted on the automobile 1500. For example, as shown in the figure, an automobile 1500 as a moving body is equipped with an electronic control unit 1510 that incorporates a gyro element 300 and controls tires and the like. The gyro element 300 includes a keyless entry, an immobilizer, a car navigation system, a car air conditioner, an antilock brake system (ABS), an air bag, a tire pressure monitoring system (TPMS), an engine. The present invention can be widely applied to electronic control units (ECUs) such as controls, battery monitors for hybrid vehicles and electric vehicles, and vehicle attitude control systems.

以上、実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態および変形例では、振動素子あるいは振動素子としてのジャイロ素子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)、四ホウ酸リチウム(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素子を形成することができる。例えば、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素子においても、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。 Although the embodiment has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above-described embodiment and modification, an example in which quartz is used as a material for forming a vibrating element or a gyro element as a vibrating element has been described, but 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 ( Laminated Gauge substrate such as La 3 Ga 5 SiO 14 ), laminated piezoelectric substrate constructed by laminating a piezoelectric material such as aluminum nitride or tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) on a glass substrate, or piezoelectric ceramics Can be used. In addition, the vibration 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 or the like. Further, the vibration (drive) method of the vibration element is not limited to piezoelectric drive. In addition to the piezoelectric drive type using a piezoelectric substrate, the configuration of the present invention and its effects can be exerted also in vibration elements such as an electrostatic drive type using electrostatic force and a Lorentz drive type using magnetic force. it can.

1…基部、1a,1b…基部の一端としての端部、2a,2b…振動腕としての駆動振動腕、2c,2g…表面、2d,2h…裏面、2e,2f,2k,2j…側面、3a,3b…振動腕としての検出振動腕、3c,3g…表面、3d,3f…裏面、3h,3i,3j,3k…側面、3m,3n,3r,3s…電極分割部、4a,4b…調整用振動腕、5a…第1連結部、5b…第1支持部、6a…第2連結部、6b…第2支持部、7…固定枠部、11a,11b,11c,12a,12b,12c…駆動電極、21a,21b,32a,32b…第1検出電極、22a,22b,31a,31b…第2検出電極、52a,52b,53a,53b,54a,54b…錘部、58a,58b…凹部、100…振動素子としての音叉型振動片、103c,103g…表面、103d,103f…裏面、103h,103i,103j,103k…側面、110…基部、111…狭幅部、112…括れ部、113…広幅部、120,130…振動腕としての駆動振動腕、121a,121b,132a,132b…駆動電極としての第1駆動電極、122a,122b,131a,131b…駆動電極としての第2駆動電極、300…振動素子としてのH型ジャイロ素子、400…振動素子としてのダブルT型ジャイロ素子、500…電子デバイスとしてのジャイロセンサー、1000…電子機器としてのデジタルビデオカメラ、1500…移動体としての自動車、2000…電子機器としての携帯電話機、3000…電子機器としての情報携帯端末(PDA)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base part, 1a, 1b ... End part as one end of a base part, 2a, 2b ... Drive vibration arm as a vibration arm, 2c, 2g ... Front surface, 2d, 2h ... Back surface, 2e, 2f, 2k, 2j ... Side surface, 3a, 3b: Detecting vibrating arm as a vibrating arm, 3c, 3g ... front surface, 3d, 3f ... back surface, 3h, 3i, 3j, 3k ... side surface, 3m, 3n, 3r, 3s ... electrode division part, 4a, 4b ... Adjusting vibrating arms, 5a ... first connecting portion, 5b ... first supporting portion, 6a ... second connecting portion, 6b ... second supporting portion, 7 ... fixed frame portion, 11a, 11b, 11c, 12a, 12b, 12c ... driving electrode, 21a, 21b, 32a, 32b ... first detection electrode, 22a, 22b, 31a, 31b ... second detection electrode, 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b ... weight part, 58a, 58b ... concave part , 100 ... tuning-fork type resonator element as a vibration element, 03c, 103g ... front surface, 103d, 103f ... back surface, 103h, 103i, 103j, 103k ... side surface, 110 ... base, 111 ... narrow portion, 112 ... constricted portion, 113 ... wide portion, 120, 130 ... as vibrating arms Drive vibration arm, 121a, 121b, 132a, 132b ... first drive electrode as drive electrode, 122a, 122b, 131a, 131b ... second drive electrode as drive electrode, 300 ... H-type gyro element as vibration element, 400 ... Double T-type gyro element as vibration element, 500 ... Gyro sensor as electronic device, 1000 ... Digital video camera as electronic device, 1500 ... Automobile as mobile body, 2000 ... Mobile phone as electronic device, 3000 ... Electronic A personal digital assistant (PDA) as a device.

Claims (10)

基部と、
前記基部から延出し、所定の共振周波数fで振動する駆動振動腕と、を備え、
前記共振周波数fと、前記駆動振動腕の厚さtとの関係が、
0.004>f×t2>0.0008
であることを特徴とする振動素子。
The base,
A drive vibrating arm extending from the base and vibrating at a predetermined resonance frequency f,
The relationship between the resonance frequency f and the thickness t of the drive vibrating arm is
0.004> f × t 2 > 0.0008
A vibrating element characterized by the above.
請求項1に記載の振動素子において、
前記共振周波数fと、前記駆動振動腕の厚さtとの関係が、
0.003>f×t2>0.001
であることを特徴とする振動素子。
The vibration element according to claim 1,
The relationship between the resonance frequency f and the thickness t of the drive vibrating arm is
0.003> f × t 2 > 0.001
A vibrating element characterized by the above.
請求項1または請求項2に記載の振動素子において、
前記基部から、延出している検出振動腕を備えていることを特徴とする振動素子。
The vibration element according to claim 1 or 2,
A vibrating element comprising a detection vibrating arm extending from the base.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の振動素子において、
前記駆動振動腕は、前記基部の一端から延出し、
前記検出振動腕は、前記基部の前記一端と反対側の他端から延出していることを特徴とする振動素子。
The vibration element according to any one of claims 1 to 3,
The drive vibrating arm extends from one end of the base,
The vibrating element is characterized in that the detection vibrating arm extends from the other end of the base opposite to the one end.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の振動素子において、
前記基部から延出し、前記駆動振動腕または前記検出振動腕が内側に位置するように設けられている一対の調整用振動腕を備えていることを特徴とする振動素子。
In the vibration element according to any one of claims 1 to 4,
A vibrating element comprising a pair of adjusting vibrating arms extending from the base and provided so that the driving vibrating arm or the detecting vibrating arm is located inside.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の振動素子において、
前記駆動振動腕、前記検出振動腕、および前記調整用振動腕のいずれかの、前記基部と接続する一端とは反対側の他端側に幅広部が設けられていることを特徴とする振動素子。
The vibration element according to any one of claims 1 to 5,
A vibration element characterized in that a wide portion is provided on the other end side opposite to one end connected to the base portion of any one of the drive vibration arm, the detection vibration arm, and the adjustment vibration arm. .
基部と、
前記基部の一端から延出し、所定の共振周波数fで振動する厚さtの駆動振動腕と、を有する振動素子の製造方法であって、
前記共振周波数fと、前記駆動振動腕の厚さtとの関係が、
0.004>f×t2>0.0008となるように、前記駆動振動腕の外周形状を、ドライエッチング法を用いて形成する外形形成工程を備えていることを特徴とする振動素子の製造方法。
The base,
A driving vibration arm having a thickness t that extends from one end of the base and vibrates at a predetermined resonance frequency f.
The relationship between the resonance frequency f and the thickness t of the drive vibrating arm is
Manufacturing of a vibrating element comprising an outer shape forming step of forming an outer peripheral shape of the drive vibrating arm using a dry etching method so that 0.004> f × t 2 > 0.0008 Method.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の振動素子と、
少なくとも前記駆動振動腕を励振させる駆動回路を含む電子部品と、
前記ジャイロ素子および前記電子部品の少なくとも一方を収容しているパッケージと、を備えている電子デバイス。
The vibration element according to any one of claims 1 to 6,
An electronic component including a drive circuit for exciting at least the drive vibration arm;
An electronic device comprising: a package that houses at least one of the gyro element and the electronic component.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の振動素子を備えている電子機器。   An electronic apparatus comprising the vibration element according to any one of claims 1 to 6. 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の振動素子を備えている移動体。   A moving body comprising the vibration element according to claim 1.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1054725A (en) * 1996-08-12 1998-02-24 Toyota Motor Corp Angular velocity detecting device
JPH10153433A (en) * 1996-09-24 1998-06-09 Seiko Epson Corp Piezoelectric gyro sensor
US20070068251A1 (en) * 2005-08-29 2007-03-29 Citizen Watch Co., Ltd. Vibration gyro
JP2007163248A (en) * 2005-12-13 2007-06-28 Nec Tokin Corp Piezoelectric vibration gyro
JP2012112748A (en) * 2010-11-24 2012-06-14 Seiko Epson Corp Vibration piece, sensor unit, electronic apparatus, method for manufacturing vibration piece, and method for manufacturing sensor unit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1054725A (en) * 1996-08-12 1998-02-24 Toyota Motor Corp Angular velocity detecting device
JPH10153433A (en) * 1996-09-24 1998-06-09 Seiko Epson Corp Piezoelectric gyro sensor
US20070068251A1 (en) * 2005-08-29 2007-03-29 Citizen Watch Co., Ltd. Vibration gyro
JP2007163248A (en) * 2005-12-13 2007-06-28 Nec Tokin Corp Piezoelectric vibration gyro
JP2012112748A (en) * 2010-11-24 2012-06-14 Seiko Epson Corp Vibration piece, sensor unit, electronic apparatus, method for manufacturing vibration piece, and method for manufacturing sensor unit

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