JP6834480B2 - Manufacturing method of vibrating pieces, vibrating pieces, oscillators, electronic devices and mobile objects - Google Patents
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Description
本発明は、振動片の製造方法、振動片、振動子、電子機器および移動体に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a vibrating piece, a vibrating piece, an oscillator, an electronic device, and a moving body.
例えば、特許文献1には、慣性センサー素子として用いられる音叉型(2つの音叉が組み合わされたH型)の振動素子が開示されている。このような慣性センサー素子は、基部と、基部から一方側へ延出する一対の駆動振動腕と、基部から他方側へ延出する一対の検出振動腕と、を有している。また、検出振動腕には当該検出振動腕を厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されており、貫通孔内には上下(厚さ方向の一方側と他方側)に分割された一対の電極が設けられている。
For example,
しかしながら、貫通孔内において電極を上下(厚さ方向の一方側と他方側)に分割することは、その製造上難しく、一対の電極の上下方向の長さにバラつきが生じ易い。そのため、慣性センサー素子の個体間で検出精度のバラつきが生じ易い。 However, it is difficult to divide the electrodes vertically (one side and the other side in the thickness direction) in the through hole in manufacturing, and the lengths of the pair of electrodes in the vertical direction tend to vary. Therefore, the detection accuracy tends to vary among the individual inertial sensor elements.
本発明の目的は、一対の電極の上下方向の長さにバラつきが生じ難く、検出精度のバラつきを低減することのできる振動片の製造方法、振動片、振動子、電子機器および移動体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a vibrating piece, a vibrating piece, an oscillator, an electronic device, and a moving body, which are less likely to cause variations in the vertical lengths of a pair of electrodes and can reduce variations in detection accuracy. To do.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve at least a part of the above-mentioned problems, and can be realized as the following application example.
本適用例の振動片の製造方法は、基部と、前記基部から延出し、貫通孔が設けられている振動腕と、を備え、前記振動腕の延出方向に垂直な断面において、前記振動腕の壁部が、前記貫通孔の貫通方向である壁高さ方向の中央を含む位置に、前記壁高さ方向に直交する方向の厚みである壁厚みが前記壁高さ方向の両端部での壁厚みのいずれよりも厚い凸状部を有し、前記凸状部が前記貫通孔に臨む内面および前記内面と対向し前記貫通孔に臨まない外面の少なくとも一方に設けられている、圧電体を準備する工程と、
前記壁高さ方向において、前記凸状部および前記凸状部の両側に広がるように前記内面および前記外面の少なくとも一方に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜上にフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記フォトレジスト膜の前記凸状部上に位置する部分の少なくとも一部を露光および現像により除去して開口を形成する工程と、
前記導電膜の前記開口から露出する部分をエッチングにより除去し、前記凸状部上で前記壁高さ方向の一方側と他方側とに分割された電極を形成する工程と、を有することを特徴とする。
これにより、壁高さ方向の一方側の電極と他方側の電極との寸法バラつきを低減することができる。そのため、検出精度のバラつきを低減することのできる振動片を製造することができる。
The method for manufacturing a vibrating piece of the present application example includes a base portion and a vibrating arm extending from the base portion and having a through hole, and the vibrating arm has a cross section perpendicular to the extending direction of the vibrating arm. At a position including the center of the wall portion in the wall height direction, which is the penetration direction of the through hole, the wall thickness, which is the thickness in the direction orthogonal to the wall height direction, is at both ends in the wall height direction. A piezoelectric material having a convex portion thicker than any of the wall thicknesses, the convex portion being provided on at least one of an inner surface facing the through hole and an outer surface facing the inner surface and not facing the through hole. The process of preparation and
A step of forming a conductive film on at least one of the inner surface and the outer surface so as to spread on both sides of the convex portion and the convex portion in the wall height direction.
The step of forming a photoresist film on the conductive film and
A step of forming an opening by removing at least a part of a portion of the photoresist film located on the convex portion by exposure and development.
It is characterized by having a step of removing a portion of the conductive film exposed from the opening by etching to form an electrode divided into one side and the other side in the wall height direction on the convex portion. And.
As a result, it is possible to reduce the dimensional variation between the electrode on one side and the electrode on the other side in the wall height direction. Therefore, it is possible to manufacture a vibrating piece that can reduce the variation in detection accuracy.
本適用例の振動片の製造方法では、前記凸状部は、少なくとも前記内面に設けられていることが好ましい。
一般的に、内面の方が外面よりも空間的制約が大きく、電極を形成し難い(寸法バラつきが生じやすい)。そのため、内面側に凸状部を設けることで、内面上に寸法バラつきの小さい電極を形成することができる。
In the method for manufacturing a vibrating piece of this application example, it is preferable that the convex portion is provided at least on the inner surface.
In general, the inner surface has a larger spatial constraint than the outer surface, and it is difficult to form electrodes (dimension variation is likely to occur). Therefore, by providing the convex portion on the inner surface side, it is possible to form an electrode having a small dimensional variation on the inner surface.
本適用例の振動片の製造方法では、前記凸状部は、
前記振動腕を前記壁高さ方向に貫通する貫通孔をドライエッチングにより形成する工程と、
前記振動腕の一部を前記貫通孔に臨む面側からウェットエッチングにより除去する工程と、により形成されることが好ましい。
これにより、より簡単に、貫通孔および凸状部を形成することができる。
In the method for manufacturing a vibrating piece of this application example, the convex portion is
A step of forming a through hole that penetrates the vibrating arm in the wall height direction by dry etching, and
It is preferably formed by a step of removing a part of the vibrating arm from the surface side facing the through hole by wet etching.
Thereby, the through hole and the convex portion can be formed more easily.
本適用例の振動片の製造方法では、前記振動腕は、検出振動腕であることが好ましい。
これにより、一方の電極および他方の電極からバランスよく検出信号を取り出すことができるため、より精度よく、物理量を検出することができる。
In the method for manufacturing a vibrating piece of this application example, the vibrating arm is preferably a detected vibrating arm.
As a result, the detection signal can be extracted from one electrode and the other electrode in a well-balanced manner, so that the physical quantity can be detected more accurately.
本適用例の振動片の製造方法では、前記貫通孔は、前記振動腕の延出方向に沿って互いに離間して複数形成されていることが好ましい。
これにより、振動腕の不要な振動モードの発生を抑制しつつ、貫通孔の全長を長くすることができる。
In the method for manufacturing a vibrating piece of the present application example, it is preferable that a plurality of the through holes are formed so as to be separated from each other along the extending direction of the vibrating arm.
As a result, the total length of the through hole can be lengthened while suppressing the generation of unnecessary vibration modes of the vibrating arm.
本適用例の振動片の製造方法では、前記壁高さ方向から見た平面視において、前記貫通孔が矩形であり、前記貫通孔の4隅から前記貫通孔へ矩形状に突出する突出部を有し、
前記露光では、前記貫通孔の内面の直交する2つの内面のうちの一方の内面に平行な成分を有する露光光で他方の内面を露光し、前記他方の内面に平行な成分を有する露光光で前記一方の内面を露光することが好ましい。
これにより、より精度よく、貫通孔の内面上のレジスト膜を露光することができる。
In the method for manufacturing a vibrating piece of the present application example, the through hole is rectangular in a plan view seen from the wall height direction, and a protruding portion protruding from the four corners of the through hole into the through hole in a rectangular shape is formed. Have and
In the exposure, the other inner surface is exposed with an exposure light having a component parallel to the inner surface of one of the two orthogonal inner surfaces of the through hole, and the exposure light having a component parallel to the other inner surface is used. It is preferable to expose one of the inner surfaces.
Thereby, the resist film on the inner surface of the through hole can be exposed with higher accuracy.
本発明の振動片は、基部と、
前記基部から延出し、貫通孔が設けられている振動腕と、を備え、
前記振動腕の壁部は、
前記振動腕の延出方向に垂直な断面において、前記貫通孔の貫通方向である壁高さ方向の中央を含む位置に、前記壁高さ方向に直交する方向の厚みである壁厚みが前記壁高さ方向の両端部での壁厚みのいずれよりも厚い凸状部を有し、
前記凸状部は、前記貫通孔に臨む内面および前記内面と対向し前記貫通孔に臨まない外面の少なくとも一方に設けられ、
前記壁部上に設けられ、前記凸状部上で前記壁高さ方向の一方側と他方側とに分割された電極と、を有することを特徴とする。
これにより、壁高さ方向の一方側の電極と他方側の電極との寸法バラつきを低減することができる。そのため、検出精度のバラつきを低減することのできる振動片を製造することができる。
The vibrating piece of the present invention has a base and
A vibrating arm that extends from the base and is provided with a through hole.
The wall of the vibrating arm
In the cross section perpendicular to the extending direction of the vibrating arm, the wall thickness, which is the thickness in the direction orthogonal to the wall height direction, is the wall at a position including the center in the wall height direction, which is the penetrating direction of the through hole. It has convex parts that are thicker than any of the wall thicknesses at both ends in the height direction.
The convex portion is provided on at least one of an inner surface facing the through hole and an outer surface facing the inner surface and not facing the through hole.
It is characterized by having an electrode provided on the wall portion and divided into one side and the other side in the wall height direction on the convex portion.
As a result, it is possible to reduce the dimensional variation between the electrode on one side and the electrode on the other side in the wall height direction. Therefore, it is possible to manufacture a vibrating piece that can reduce the variation in detection accuracy.
本発明の振動片では、前記振動腕は、検出振動腕であることが好ましい。
これにより、一方の電極および他方の電極からバランスよく検出信号を取り出すことができるため、より精度よく、物理量を検出することができる。
In the vibrating piece of the present invention, the vibrating arm is preferably a detection vibrating arm.
As a result, the detection signal can be extracted from one electrode and the other electrode in a well-balanced manner, so that the physical quantity can be detected more accurately.
本発明の振動片では、前記貫通孔は、前記振動腕の延出方向に沿って互いに離間して複数設けられていることが好ましい。
これにより、振動腕の不要な振動モードの発生を抑制しつつ、貫通孔の占有面積を大きくすることができる。
In the vibrating piece of the present invention, it is preferable that a plurality of the through holes are provided so as to be separated from each other along the extending direction of the vibrating arm.
As a result, it is possible to increase the occupied area of the through hole while suppressing the generation of unnecessary vibration modes of the vibrating arm.
本発明の振動片では、前記壁高さ方向から見た平面視において、
前記貫通孔は、矩形であり、
前記貫通孔の4隅から前記貫通孔へ矩形状に突出する突出部を有し、
前記貫通孔の内面において、前記突出部と前記突出部以外の部分とにわたって設けられている電極を有することが好ましい。
これにより、より精度よく、貫通孔の内面上に電極を形成することができる。
In the vibrating piece of the present invention, in a plan view seen from the wall height direction,
The through hole is rectangular and
It has protrusions that project from the four corners of the through hole into the through hole in a rectangular shape.
It is preferable to have an electrode provided on the inner surface of the through hole over the protruding portion and a portion other than the protruding portion.
As a result, the electrode can be formed on the inner surface of the through hole with higher accuracy.
本発明の振動子は、本発明の振動片を備えることを特徴とする。
これにより、本発明の振動片の効果を享受でき、信頼性の高い振動子が得られる。
The oscillator of the present invention is characterized by comprising the vibrating piece of the present invention.
As a result, the effect of the vibrating piece of the present invention can be enjoyed, and a highly reliable oscillator can be obtained.
本発明の電子機器は、本発明の振動片を備えることを特徴とする。
これにより、本発明の振動片の効果を享受でき、信頼性の高い電子機器が得られる。
The electronic device of the present invention is characterized by comprising the vibrating piece of the present invention.
As a result, the effect of the vibrating piece of the present invention can be enjoyed, and a highly reliable electronic device can be obtained.
本発明の移動体は、本発明の振動片を備えることを特徴とする。
これにより、本発明の振動片の効果を享受でき、信頼性の高い移動体が得られる。
The moving body of the present invention is characterized by comprising the vibrating piece of the present invention.
As a result, the effect of the vibrating piece of the present invention can be enjoyed, and a highly reliable moving body can be obtained.
以下、本発明の振動片の製造方法、振動子、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the method for manufacturing the vibrating piece, the vibrator, the electronic device, and the moving body of the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the accompanying drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る振動片を示す斜視図である。図2は、図1中のA−A線断面図である。図3は、検出振動腕に形成された貫通孔を示す斜視図である。図4は、図1中のB−B線断面図である。図5および図6は、それぞれ、本実施形態の変形例を示す断面図である。図7および図8は、それぞれ、図1に示す振動片の作動を説明するための模式図である。図9は、図1に示す振動片の製造方法を示すフローチャートである。図10ないし図20は、それぞれ、図1に示す振動片の製造方法を示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1〜図6および図10〜図20の上側を「上側」とも言い、下側を「下側」とも言う。また、図1〜図8、図10〜図20に示すように、互いに直交する3軸をX軸、Y軸およびZ軸とする。また、X軸に沿う方向を「X軸方向」ともいい、Y軸に沿う方向を「Y軸方向」ともいい、Z軸に沿う方向を「Z軸方向」ともいう。また、各軸の矢印側を+(プラス)側とし、矢印と反対側を−(マイナス)側とする。また、図1および図3では、説明の便宜上、電極3の図示を省略している。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view showing a vibrating piece according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a through hole formed in the detection vibrating arm. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 5 and 6 are cross-sectional views showing a modified example of the present embodiment, respectively. 7 and 8 are schematic views for explaining the operation of the vibrating piece shown in FIG. 1, respectively. FIG. 9 is a flowchart showing a method for manufacturing the vibrating piece shown in FIG. 10 to 20 are cross-sectional views showing a method of manufacturing the vibrating piece shown in FIG. 1, respectively. In the following, for convenience of explanation, the upper side of FIGS. 1 to 6 and 10 to 20 is also referred to as "upper side", and the lower side is also referred to as "lower side". Further, as shown in FIGS. 1 to 8 and 10 to 20, the three axes orthogonal to each other are defined as the X axis, the Y axis, and the Z axis. Further, the direction along the X-axis is also referred to as "X-axis direction", the direction along the Y-axis is also referred to as "Y-axis direction", and the direction along the Z-axis is also referred to as "Z-axis direction". The arrow side of each axis is the + (plus) side, and the side opposite to the arrow is the- (minus) side. Further, in FIGS. 1 and 3, the
図1に示す振動片1は、Y軸まわりの角速度ωを検出することのできるジャイロセンサーである。図1ないし図3に示すように、このような振動片1は、振動体2と、振動体2に設けられた電極3とを有している。
The vibrating
振動体2は、圧電体である。すなわち、振動体2は、圧電材料で構成されている。特に、本実施形態では、振動体2は、水晶で構成されている。これにより、他の圧電材料と比較して優れた周波数温度特性を有する振動片1が得られる。なお、圧電材料としては、水晶に限定されず、例えば、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(Li2B4O7)、ランガサイト(La3Ga5SiO14)、ニオブ酸カリウム(KNbO3)、リン酸ガリウム(GaPO4)、ガリウム砒素(GaAs)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化亜鉛(ZnO、Zn2O3)、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸鉛(PbPO3)、ニオブ酸ナトリウムカリウム((K,Na)NbO3)、ビスマスフェライト(BiFeO3)、ニオブ酸ナトリウム(NaNbO3)、チタン酸ビスマス(Bi4Ti3O12)、チタン酸ビスマスナトリウム(Na0.5Bi0.5TiO3)等であってもよい。
The vibrating
また、図1に示すように、振動体2は、水晶基板の結晶軸であるY軸(機械軸)およびX軸(電気軸)で規定されるXY平面に広がりを有し、Z軸(光軸)方向に厚みを有する板状をなしている。すなわち、振動体2は、Zカット水晶板で構成されている。なお、Z軸は、振動体2の厚さ方向と一致していなくてもよく、例えば、常温近傍における周波数の温度による変化を小さくする観点から、厚さ方向に対して若干傾けてもよい。具体的には、Z軸は、振動体2の厚さ方向に対してX軸およびY軸の少なくとも一方の軸まわりに0度〜10度の範囲で傾斜(回転)していてもよい。
Further, as shown in FIG. 1, the vibrating
振動体2の厚さT(Z軸方向の長さ)としては、特に限定されないが、例えば、50μm以上、150μm以下であるのが好ましく、80μm以上、100μm以下程度であるのがより好ましい。振動体2の厚さをこのような数値範囲とすることで、振動体2の機械的強度を保ちつつ、振動体2の小型化を図ることができる。さらには、振動体2の側面に配置される電極3の面積を十分に広く確保することができる。そのため、振動体2の等価直列抵抗であるCI値(クリスタルインピーダンス)を低くすることができ、振動片1を発振させ易くなる。また、振動片1からより大きな出力信号が得られる。
The thickness T (length in the Z-axis direction) of the vibrating
また、振動体2は、基部20と、一対の駆動振動腕21、21と、一対の検出振動腕23、23と、一対の調整振動腕25、25と、支持部27と、連結部28とを有し、これらが一体的に形成されている。なお、振動体2の形状としては、本実施形態の形状に限定されない。
Further, the vibrating
一対の駆動振動腕21、21は、基部20から−Y軸方向に延出している。また、一対の駆動振動腕21、21は、X軸方向に並んで配置されている。また、各駆動振動腕21は、基部20から延出する腕部211と、腕部211の先端側に設けられ、腕部211よりも幅(X軸方向の長さ)の広い幅広部212と、腕部211の上面および下面に形成された溝部213とを有している。なお、駆動振動腕21の構成としては、特に限定されず、例えば、幅広部212を省略してもよいし、溝部213を省略してもよい。
The pair of
一対の検出振動腕23、23は、基部20から+Y軸方向に延出している。また、一対の検出振動腕23、23は、X軸方向に並んで配置されている。また、各検出振動腕23は、基部20から延出する腕部231と、腕部231の先端側に設けられ、腕部231よりも幅の広い幅広部232と、腕部231に形成された複数の貫通孔233とを有している。
The pair of
また、複数の貫通孔233は、腕部231の延在方向(Y軸方向)に沿って互いに離間して形成されている。また、複数の貫通孔233は、互いにほぼ同じ形状および寸法を有している。また、各貫通孔233のZ軸方向から見た平面視での形状、すなわち開口形状は、矩形である。特に、本実施形態では、Y軸方向を長手とする長方形である。なお、前記「矩形」は、厳密な矩形の他、例えば、4隅が面取り、丸み付けされているもの、隣り合う辺同士でなす角が90°から若干ずれているもの、製造上不可避的な形状のずれを有するもの等を含む広い概念である(他の実施形態についても同様である)。
Further, the plurality of through
また、図2に示すように、貫通孔233を含む横断面(Y軸を法線方向とする断面)で見たとき、腕部231は、貫通孔233に対して一方側(−X軸方向側)に位置する壁部234と、他方側(+X軸方向側)に位置する壁部236とを有している。
Further, as shown in FIG. 2, when viewed in a cross section including the through hole 233 (a cross section with the Y axis as the normal direction), the
また、壁部234は、一対の側面を有している。このうち、一方の側面は、貫通孔233に臨み、貫通孔233の内周面を構成する内面234aであり、他方の側面は、振動体2の外側に臨む外面234bである。また、壁部234のZ軸方向(貫通孔233の貫通方向である壁高さ方向)の中央部には、内面234aから貫通孔233内(+X軸方向)に突出する凸状部235が設けられている。
Further, the
同様に、壁部236は、一対の側面を有している。このうち、一方の側面は、貫通孔233に臨み、貫通孔233の内周面を構成する内面236aであり、他方の側面は、振動体2の外側に臨む外面236bである。また、壁部236のZ軸方向(貫通孔233の貫通方向である壁高さ方向)の中央部には、内面236aから貫通孔233内(−X軸方向)に突出する凸状部237が設けられている。
Similarly, the
ここで、図3に示すように、貫通孔233内には、その周方向に沿った環状の凸条238が形成されている。そして、凸条238の一部で凸状部235、237が形成されている。すなわち、凸状部235、237は、凸条238から一体的に形成されている。ただし、凸状部235、237は、分割(分離)して形成されていてもよい。
Here, as shown in FIG. 3, an
なお、本実施形態では、凸状部235のZ軸方向(厚さ方向)の二等分線L1が、壁部234のZ軸方向(厚さ方向)の二等分線L2と一致しているが、凸状部235が二等分線L2と重なっていれば、すなわち、壁部234のZ軸方向の中央を含む位置に凸状部235が位置していれば、二等分線L1が二等分線L2からずれていてもよい。凸状部237についても同様である。
In the present embodiment, the bisector L1 in the Z-axis direction (thickness direction) of the
以上、検出振動腕23について詳細に説明した。ただし、検出振動腕23の構成としては、特に限定されず、例えば、幅広部232を省略してもよい。また、貫通孔233が1つ、2つまたは4つ以上であってもよい。また、複数の貫通孔233のうちの少なくとも1つの貫通孔233が他の貫通孔233と異なる形状をなしていてもよい。
The
なお、腕部231の幅(X軸方向の長さ)としては、特に限定されないが、例えば、50μm以上、80μm以下とすることができる。また、貫通孔233の開口の幅(X軸方向の長さ)としては、特に限定されないが、腕部231の幅の1/2以上、3/4以下であるのが好ましい。これにより、腕部231の機械的強度を保ちつつ、壁部234、236の厚さを十分に薄くすることができる。そのため、壁部234、236を介してX軸方向に対向する第1、第2検出信号電極33、34の離間距離が短くなり、これらの間から、より効率的に電荷を取り出すことができる。
The width (length in the X-axis direction) of the
また、凸状部235、237の突出長さ(X軸方向の長さ)としては、特に限定されないが、例えば、3μm以上、10μm以下とすることができる。これにより、腕部231の幅の増大を抑制しつつ、後述する振動片1の製造方法でも説明するように、電極3を形成する際の露光のずれを十分に許容することができ、凸状部235、237上で分割される第1、第2検出信号電極33、34の寸法ずれを抑制することができる。
The protruding length (length in the X-axis direction) of the
また、対向する凸状部235、237の離間距離(貫通孔233の最小ギャップ)としては、特に限定されないが、20μm以上、40μm以下とすることができる。これにより、腕部231の幅の増大を抑制しつつ、後述する振動片1の製造方法でも説明するように、凸状部235の頂面235aのフォトレジスト膜6に露光光Lを照射し易くなる。そのため、より容易に、凸状部235上で電極3を分割することができ、より確実に、第1、第2検出信号電極33、34を形成することができる。
The separation distance between the opposing
また、図1に示すように、一対の調整振動腕25、25は、基部20から+Y軸方向に延出している。また、一対の調整振動腕25、25は、間に一対の検出振動腕23、23が位置するようにX軸方向に並んで配置されている。また、各調整振動腕25は、基部20から延出する腕部251と、腕部251の先端側に設けられ、腕部251よりも幅の広い幅広部252とを有している。なお、調整振動腕25の構成としては、特に限定されず、例えば、幅広部252を省略してもよい。また、調整振動腕25自体を省略してもよい。
Further, as shown in FIG. 1, the pair of adjusting vibrating
また、図1に示すように、支持部27は、連結部28を介して基部20を支持している。また、支持部27は、一対の駆動振動腕21、21に対して−Y軸方向側に配置されていてX軸方向に延在する部分271と、部分271の一端部(−X軸方向側の端部)から+Y軸方向側へ延出する部分272と、部分271の他端部(+X軸方向側の端部)から+Y軸方向側へ延出する部分273とを有している。なお、支持部27の構成としては、基部20を支持することができれば、特に限定されない。また、支持部27は、省略してもよい。
Further, as shown in FIG. 1, the
また、図1に示すように、連結部28は、基部20の一端部(−X軸方向側の端部)と支持部27の部分272とを連結する第1連結部281と、基部20の他端部(+X軸方向側の端部)と支持部27の部分273とを連結する第2連結部282と、基部20の両端部と支持部27の部分271とを連結する第3連結部283とを有している。また、第3連結部283は、基部20の一端部から延出した部分と他端部から延出した部分とが合流した上で、部分271の中央部に連結されている。なお、連結部28の構成としては、基部20と支持部27とを連結することができれば、特に限定されない。また、例えば、連結部28は、支持部27と共に省略してもよい。
Further, as shown in FIG. 1, the connecting
以上、振動体2の構成について説明した。次に、振動体2上に設けられた電極3および端子4について説明する。図2および図4に示すように、電極3は、駆動信号電極31と、駆動接地電極32と、第1検出信号電極33と、第2検出信号電極34と、検出接地電極35とを有している。また、図1に示すように、端子4は、駆動信号端子41と、駆動接地端子42と、第1検出信号端子43と、第2検出信号端子44と、検出接地端子45とを有している。
The configuration of the vibrating
また、図4に示すように、駆動信号電極31は、一方の駆動振動腕21(21A)の腕部211の各溝部213の内面と、他方の駆動振動腕21(21B)の腕部211の両側面とにそれぞれ形成されている。この駆動信号電極31は、駆動振動腕21、21の駆動振動を励起させるための電極である。
Further, as shown in FIG. 4, the
また、図4に示すように、駆動接地電極32は、一方の駆動振動腕21(21A)の腕部211の両側面と、他方の駆動振動腕21(21B)の腕部211の各溝部213の内面とにそれぞれ形成されている。この駆動接地電極32は、駆動信号電極31に対してグランドとなる電極である。
Further, as shown in FIG. 4, the
また、図2に示すように、第1検出信号電極33は、一方の検出振動腕23(23A)の腕部231の内面234aの上側部分、外面234bの下側部分、内面236aの下側部分および外面236bの上側部分と、他方の検出振動腕23(23B)の腕部231の内面234aの下側部分、外面234bの上側部分、内面236aの上側部分および外面236bの下側部分とにそれぞれ設けられている。また、第1検出信号電極33は、一方の調整振動腕25(25B)の腕部251の上面右側部分、下面右側部分および左側側面にも設けられている。
Further, as shown in FIG. 2, the first
また、図2に示すように、第2検出信号電極34は、一方の検出振動腕23(23A)の腕部231の内面234aの下側部分、外面234bの上側部分、内面236aの上側部分および外面236bの下側部分と、他方の検出振動腕23(23B)の腕部231の内面234aの上側部分、外面234bの下側部分、内面236aの下側部分および外面236bの上側部分とにそれぞれ設けられている。また、第2検出信号電極34は、他方の調整振動腕25(25A)の腕部251の上面左側部分、下面左側部分および右側側面にも設けられている。
Further, as shown in FIG. 2, the second
ここで、内面234aに設けられた第1検出信号電極33および第2検出信号電極34は、凸状部235の頂面235a上で分割されている。そのため、第1検出信号電極33および第2検出信号電極34は、それぞれ、内面234aおよび凸状部235に亘って形成されている。同様に、内面236aに設けられた第1検出信号電極33および第2検出信号電極34は、凸状部237の頂面237a上で分割されている。そのため、第1検出信号電極33および第2検出信号電極34は、それぞれ、内面236aおよび凸状部237に亘って形成されている。
Here, the first
これら第1検出信号電極33および第2検出信号電極34は、検出振動腕23の検出振動が励起されたときに、その検出振動によって発生する電荷を検出するための電極である。
The first
なお、後述する振動片1の製造方法において説明するように、露光光Lの照射位置がずれることで、凸状部235上での第1、第2検出信号電極33、34の分割箇所がずれる場合がある。具体的には、例えば、図5に示すように、分割箇所が凸状部235の上側の側面235b上に位置する場合があり、図6に示すように、分割箇所が凸状部235の上側の側面235bと頂面235aとにわたって位置する場合がある。なお、第1、第2検出信号電極33、34の凸状部235上にある部分は、腕部251のZ軸方向(厚さ方向)の中央部に位置し、Z軸方向に屈曲振動しても殆ど変位しない部分であること、および、凸状部235を合わせた壁部234の幅(X軸方向)が大きいことから、実質的に、電荷を取り出す部分として機能しないため、分割位置が上述したようにずれていても、本実施形態と同様の検出特性を発揮することができる。
As will be described in the method of manufacturing the vibrating
また、図2に示すように、検出接地電極35は、調整振動腕25Aの腕部251の上面右側部分、下面右側部分および左側側面と、調整振動腕25Bの腕部251の上面左側部分、下面左側部分および右側側面とにそれぞれ形成されている。この検出接地電極35は、第1検出信号電極33および第2検出信号電極34に対してグランドとなる電極である。
Further, as shown in FIG. 2, the
また、図1に示すように、支持部27には駆動信号端子41、駆動接地端子42、第1検出信号端子43、第2検出信号端子44および検出接地端子45が設けられている。そして、駆動信号端子41は、図示しない駆動信号配線を介して駆動信号電極31に電気的に接続され、駆動接地端子42は、図示しない駆動接地配線を介して駆動接地電極32に電気的に接続され、第1検出信号端子43は、図示しない第1検出信号配線を介して第1検出信号電極33に電気的に接続され、第2検出信号端子44は、図示しない第2検出信号配線を介して第2検出信号電極34に電気的に接続され、検出接地端子45は、図示しない検出接地配線を介して検出接地電極35に電気的に接続されている。
Further, as shown in FIG. 1, the
以上のような電極3および端子4の構成としては、それぞれ、導電性を有していれば特に限定されないが、例えば、Cr(クロム)、W(タングステン)などのメタライズ層(下地層)に、Ni(ニッケル)、Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)などの電極層を積層した金属被膜で構成することができる。これにより、振動体2との密着性に優れた電極3および端子4となる。
The configurations of the
以上、振動片1の構成について説明した。このような振動片1では、振動片1に角速度が加わらない状態において、駆動信号電極31に駆動信号を入力すると、駆動振動腕21、21が図7中の矢印Aで示すようにX軸方向に互いに反対方向となるように屈曲振動(駆動振動)する。また、この駆動振動に伴って、調整振動腕25、25も、矢印Bで示すようにX軸方向に互いに反対方向となるように屈曲振動(調整振動)する。
The configuration of the vibrating
この駆動振動を行っている状態でY軸まわりの角速度ωが振動片1に加わると、駆動振動腕21、21にコリオリ力が作用し、このコリオリ力により、駆動振動腕21、21が、図8中の矢印Cで示すようにZ軸方向に互いに反対方向となるように屈曲振動する。そして、これに伴い、検出振動腕23、23が矢印Dで示すようにZ軸方向に互いに反対方向となるように屈曲振動(検出振動)する。この検出振動により、検出振動腕23、23に発生した電荷を第1、第2検出信号電極33、34から検出信号として取り出し、この検出信号に基づいて角速度ωが求められる。
When the angular velocity ω around the Y-axis is applied to the vibrating
なお、このとき、調整振動腕25、25も、駆動振動腕21、21と同様にZ軸方向に互いに反対方向となるように屈曲振動するが、この屈曲振動による電荷は、出力されない。すなわち、コリオリ力の作用の有無にかかわらず、調整振動腕25、25から出力される電荷は、前述した調整振動によるもののみであって一定である。そのため、例えば、調整振動腕25、25上の電極3を加工(一部除去)して、調整振動腕25、25から出力される電荷量を調整することで、振動片1の製造バラツキ等に起因する漏れ出力を調整することができる。
At this time, the adjusting vibrating
以上、振動片1について説明した。このような振動片1は、前述したように、基部20と、基部20から延出し、貫通孔233が設けられ、貫通孔233を囲む壁部から突出する凸状部235、237を有することにより壁部の凸状部235、237が位置する部位の厚さが他所(貫通孔233の端部付近の壁部の厚さ)より大である振動体2と、壁部上に設けられ、凸状部235、237上で分割された電極3と、を有している。
The vibrating
より具体的には、振動片1は、基部20と、基部20から延出し、貫通孔233が設けられている振動腕としての検出振動腕23と、を備えている。また、検出振動腕23の壁部234、236は、検出振動腕23の延出方向(Y軸方向)に垂直な断面において、貫通孔233の貫通方向である壁高さ方向(Z軸方向)の中央を含む位置に、壁高さ方向(Z軸方向)に直交する方向(X軸方向)の厚みである壁厚みが壁高さ方向(Z軸方向)の両端部での壁厚みのいずれよりも厚い凸状部235、237を有している。また、凸状部235は、貫通孔233に臨む内面234aおよび内面234aと対向し貫通孔233に臨まない外面234bの少なくとも一方(本実施形態では内面234a)に設けられている。同様に、凸状部237は、貫通孔233に臨む内面236aおよび内面236aと対向し貫通孔233に臨まない外面236bの少なくとも一方側(本実施形態では内面236a)に設けられている。また、振動片1は、壁部234上に設けられ、凸状部235上でZ軸方向(壁高さ方向)の一方側と他方側とに分割された電極3(第1、第2検出信号電極33、34)と、壁部236上に設けられ、凸状部237上でZ軸方向(壁高さ方向)の一方側と他方側とに分割された電極3(第1、第2検出信号電極33、34)とを有している。このような構成とすることで、Z軸方向に並ぶ第1、第2検出信号電極33、34の寸法バラつきを低減することができる。そのため、高い検出精度を発揮することができると共に、検出精度のバラつきを低減することのできる振動片1となる。なお、当該効果については、後述する振動片1の製造方法において詳細に説明する。
More specifically, the vibrating
また、前述したように、検出振動腕23には、貫通孔233および凸状部235、237が形成されている。すなわち、貫通孔233および凸状部235、237を有する振動腕は、角速度ωを検出するための検出振動腕23である。これにより、Z軸方向に並び、凸状部235、237上でZ軸方向に分割された第1、第2検出信号電極33、34の寸法バラつきを低減することができる。そのため、壁部234、236を介してX軸方向に対向する複数組(4組)の第1、第2検出信号電極33、34間から、バランスよく電荷を取り出すことができる。よって、より精度よく、角速度ωを検出することができる。
Further, as described above, the
また、前述したように、貫通孔233は、検出振動腕23の延出方向(Y軸方向)に沿って互いに離間して複数設けられている。このような構成によれば、貫通孔233を腕部231の全長にわたって形成しつつ、それぞれの貫通孔233を小さくすることができる。そのため、第1、第2検出信号電極33、34の面積を大きく保ち、第1、第2検出信号電極33、34間から取り出される電荷の減少を抑制することができる。また、貫通孔233を複数形成することで、腕部231の途中に、壁部234、236を連結する梁部239が形成されるため(図1参照)、腕部231の機械的強度の過度な低下を抑制することができる。また、梁部239によって、壁部234、236を一体的に(1つの弾性体として)変形させることができるため、不要な振動モード(スプリアス振動モード)の発生を抑制することができる。そのため、検出振動腕23を精度よく安定して振動させることができる。
Further, as described above, a plurality of through
次に、振動片1の製造方法について説明する。図9に示すように、振動片1の製造方法は、準備工程と、導電膜形成工程と、レジスト膜形成工程と、パターニング工程と、エッチング工程とを有している。
Next, a method of manufacturing the vibrating
準備工程は、基部20と、基部20から延出し、貫通孔233が設けられている振動腕としての検出振動腕23とを備え、検出振動腕23の延出方向(Y軸方向)に垂直な断面において、検出振動腕23の壁部234(236)が、貫通孔233の貫通方向である壁高さ方向(Z軸方向)の中央を含む位置に、壁高さ方向(Z軸方向)に直交する方向(X軸方向)の厚みである壁厚みが壁高さ方向(Z軸方向)の両端部での壁厚みのいずれよりも厚い凸状部235(237)を有し、凸状部235(237)が貫通孔233に臨む内面234a(236a)および内面234a(236a)と対向し貫通孔233に臨まない外面234b(236b)の少なくとも一方に設けられている、圧電体としての振動体2を準備する工程である。また、導電膜形成工程は、壁高さ方向(Z軸方向)において、凸状部235(237)および凸状部235(237)の両側に広がるように内面234a(236a)および外面234b(236b)の少なくとも一方に導電膜5を形成する工程である。また、レジスト膜形成工程は、導電膜5上にフォトレジスト膜6を形成する工程である。また、パターニング工程は、フォトレジスト膜6の凸状部235(237)上に位置する部分の少なくとも一部を露光および現像により除去して開口61を形成する工程である。また、エッチング工程は、導電膜5の開口61から露出する部分をエッチングにより除去し、凸状部235(237)上で壁高さ方向(Z軸方向)の一方側と他方側とに分割された電極3を形成する工程である。以下、これら各工程について順に詳細に説明する。なお、以下では、説明の便宜上、検出振動腕23(23A)の断面を示す図に基づいて説明する。
The preparatory step includes a
[準備工程]
本工程は、基部20と、貫通孔233を囲む壁部から突出する凸状部235、237を有することにより壁部の凸状部235、236が位置する部位の厚さが他所(貫通孔の端部付近の壁部の厚さ)より大である検出振動腕23と、を有する振動体2を準備する工程である。
[Preparation process]
In this step, since the
まず、水晶基板をエッチング法(ドライエッチング法、ウェットエッチング法等)によりパターニングすることで、図10に示すように、振動体2の外形形状を得る。次に、図11に示すように、検出振動腕23をZ軸方向(壁高さ方向)に貫通する貫通孔233をドライエッチング法により形成する。なお、貫通孔233は、検出振動腕23の延在方向に沿って互いに離間して複数形成する。このように、貫通孔233の形成にドライエッチング法を用いることで、例えばウェットエッチング法を用いる場合と比較して、アスペクト比の高い貫通孔233を形成することができる。そのため、貫通孔233の形成が容易となる。ただし、貫通孔233の形成方法としては、ドライエッチング法に限定されず、例えば、検出振動腕23の厚さが十分に薄い場合(すなわち、高いアスペクト比が必要ない場合)等にはウェットエッチング法により形成してもよい。
First, by patterning the crystal substrate by an etching method (dry etching method, wet etching method, etc.), the outer shape of the vibrating
次に、図12に示すように、ウェットエッチング法によって、壁部234、236の中央部を除く両端部(上側部分および下側部分)の一部を内面234a、236a側から除去する。これにより、壁部234から貫通孔233内に突出する凸状部235と、壁部236から貫通孔233内に突出する凸状部237とが形成される。なお、本工程は、ウェットエッチング法に限定されず、ドライエッチング法を用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 12, a part of both end portions (upper portion and lower portion) excluding the central portion of the
以上の説明から、凸状部235、237は、検出振動腕23をZ軸方向(壁高さ方向)に貫通する貫通孔233をドライエッチング法により形成する工程と、検出振動腕23の一部を貫通孔233に臨む面(内面234a、236a)側からウェットエッチング法により除去する工程と、により形成される。このような形成方法によれば、より簡単に、貫通孔233および凸状部235、237を形成することができる。なお、説明の便宜上、図示では、凸状部235、237が矩形をなしているが、ウェットエッチングで凸状部235、237を形成した場合、エッチング残渣部が生じ、矩形から崩れた形状となる場合もある。また、貫通孔233および凸状部235、237の形成方法は、特に限定されず、上述した形成方法以外の方法で形成してもよい。例えば、貫通孔233は、振動体2の外形形状を得る際に、同時に形成してもよい。
From the above description, the
次に、図示しないが、例えば、ウェットエッチング法により、駆動振動腕21に溝部213を形成する。以上によって振動体2が得られる。ただし、溝部213の形成は、どのタイミングで行ってもよく、例えば、貫通孔233の形成前に行ってもよいし、例えば、凸状部235、237の形成と同時に行ってもよい。
Next, although not shown, the
[導電膜形成工程]
本工程は、凸状部235、237の表面を包含する領域に導電膜5を形成する工程である。
[Conducting film forming process]
This step is a step of forming the
まず、図13に示すように、振動体2の外表面の全域に導電膜5を成膜する。この導電膜5は、電極3および端子4となる膜である。なお、導電膜5の成膜方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング法、蒸着法あるいはCVD法等を用いることができる。すなわち、この段階では、Z軸方向において、凸状部235および凸状部235の両側に広がるように、内面234aに導電膜5が形成されており、Z軸方向において、凸状部237および凸状部237の両側に広がるように、内面236aに導電膜5が形成されている。
First, as shown in FIG. 13, the
[レジスト膜形成工程]
次に、図14に示すように、導電膜5上にフォトレジスト膜6を形成(成膜)する。なお、本実施形態では、フォトレジスト膜6は、現像により露光した部分が除去されるポジ型のフォトレジスト膜を用いている。
[Resist film forming process]
Next, as shown in FIG. 14, a
[パターニング工程]
次に、フォトリソグラフィー技法を用いてフォトレジスト膜6を電極3、端子4および図示しない配線の形状に対応するようにパターニングする。特に、貫通孔233の内面においては、フォトレジスト膜6の凸状部235、237上に位置する部分の少なくとも一部を除去して開口61を形成する。具体的には、まず、図15に示すように、図示しないマスクを介して、フォトレジスト膜6の除去したい部分に略平行光である露光光Lを照射して露光し、露光した部分を現像液で除去する。これにより、図16に示すように、電極3に対応する部分にのみフォトレジスト膜6が形成されたレジストパターンが形成される。
[Patterning process]
Next, the
[エッチング工程]
本工程は、エッチングにより導電膜5の凸状部235、237上に位置する部位を除去して、導電膜5を分割する工程である。
[Etching process]
This step is a step of removing the portion located on the
まず、図17に示すように、フォトレジスト膜6を介して導電膜5をエッチングすることにより、導電膜5のフォトレジスト膜6から露出している部分を除去する。次に、図18に示すように、フォトレジスト膜6を除去する。これにより、電極3および端子4が形成される。特に、図18に示すように、内面234aでは、凸状部235上で壁高さ方向(Z軸方向)の一方側と他方側とに分割された第1、第2検出信号電極33、34が形成され、内面236aでは、凸状部237上で壁高さ方向(Z軸方向)の一方側と他方側とに分割された第1、第2検出信号電極33、34が形成される。
First, as shown in FIG. 17, the
以上の工程により、前述した振動片1が得られる。このような製造方法によれば、凸状部235、237の機能によって、Z軸方向に並ぶ第1、第2検出信号電極33、34の寸法バラつきを低減することができる。そのため、高い検出精度を発揮することができると共に、検出精度のバラつきを低減することのできる振動片1となる。以下、当該効果について詳細に説明する。なお、凸状部235、237は、互いに同様の機能を発揮するため、以下では、説明の便宜上、凸状部235について代表して説明し、凸状部237については、その説明を省略する。
By the above steps, the above-mentioned
前述したパターニング工程において、内面234a上のフォトレジスト膜6を露光するには、図15に示すように、露光光LをZ軸に対して傾斜した方向から照射する必要がある(以下、「斜め露光」とも言う)。しかしながら、斜め露光では、マスクを通過する際の露光光Lの回析等によって、照射位置がずれるおそれがある。凸状部235は、このような露光光Lの照射位置のずれを許容する機能を有している。
In the patterning step described above, in order to expose the
具体的には、図19および図20に示すように、ずれ許容範囲Q内であれば、露光光Lの照射位置がZ軸方向にずれても、内面234aの凸状部235よりも上側の部分全域に第1検出信号電極33を形成することができ、内面234aの凸状部235よりも下側の部分全域に第2検出信号電極34を形成することができる。すなわち、ずれ許容範囲Q内であれば、第1、第2検出信号電極33、34のZ軸方向の長さが変化せず、かつ、第1、第2検出信号電極33、34をZ軸方向により長く形成することができる。
Specifically, as shown in FIGS. 19 and 20, even if the irradiation position of the exposure light L is deviated in the Z-axis direction within the deviation allowable range Q, it is above the
このように、凸状部235を有することで、露光光Lの照射位置のずれを許容することができ、Z軸方向に並ぶ第1、第2検出信号電極33、34の寸法バラつきを低減することができる。また、寸法バラつきが低減されることで、壁部234の上側部分において対向する第1、第2検出信号電極33、34の対向面積と、下側部分において対向する第1、第2検出信号電極33、34の対向面積とが、共により大きくなると共に、互いにほぼ等しくなる。そのため、壁部234を介してX軸方向に対向する各組の第1、第2検出信号電極33、34間から、バランスよく電荷を取り出すことができる。これにより、高い検出精度を発揮することができると共に、検出精度のバラつきを低減することのできる振動片1となる。
By having the
ここで、露光光LのZ軸に対する傾きとしては、特に限定されないが、例えば、15度以上、25度以下であることが好ましい。また、露光光LのZ軸方向の光線幅Lz1としては、特に限定されないが、凸状部235の頂面235a(凸状部237の頂面237a)のZ軸方向の長さLz2よりも短いことが好ましい。具体的には、例えば、Lz2が30μm程度であれば、Lz1は、20μm程度であることが好ましい。これにより、露光光Lを十分に細くすることができ、それに伴って、許容される露光光Lのずれ量が大きくなる。
Here, the inclination of the exposure light L with respect to the Z axis is not particularly limited, but is preferably 15 degrees or more and 25 degrees or less, for example. The light beam width Lz1 of the exposure light L in the Z-axis direction is not particularly limited, but is shorter than the length Lz2 of the
特に、本実施形態では、前述したように、凸状部235は、内面234aおよび外面234bのうちの少なくとも内面234aに設けられている。内面234aの方が外面234bよりも空間的制約が大きく、壁部236が邪魔して内面234a上のフォトレジスト膜6に露光光Lを照射し難い。そのため、内面234a上の方が、電極3を形成し難く、寸法バラつきが生じやすい。そこで、少なくとも、内面234aに凸状部235を設けることで、上述した凸状部235の効果がより発揮され、第1、第2検出信号電極33、34の寸法バラつきをより効果的に低減することができる。
In particular, in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、前述したように、検出振動腕23に貫通孔233および凸状部235、237を形成している。すなわち、貫通孔233および凸状部235、237を有する振動腕は、角速度ωを検出するための検出振動腕23である。これにより、第1、第2検出信号電極33、34の寸法バラつきを低減することができ、より精度よく、角速度ωを検出することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、前述したように、貫通孔233は、検出振動腕23の延出方向(Y軸方向)に沿って互いに離間して複数形成されている。これにより、貫通孔233の全長を長くしつつ、それぞれの貫通孔233を小さくすることができる。そのため、第1、第2検出信号電極33、34の面積を大きく保ち、第1、第2検出信号電極33、34間から取り出される電荷の減少を抑制することができる。また、貫通孔233を複数形成することで、腕部231の途中に、壁部234、236を連結する梁部239が形成されるため、腕部231の機械的強度の過度な低下を抑制することができる。また、梁部239によって、壁部234、236を一体的に(1つの弾性体として)変形させることができるため、不要な振動モード(スプリアス振動モード)の発生を抑制することができる。そのため、検出振動腕23を精度よく安定して振動させることができる。
Further, in the present embodiment, as described above, a plurality of through
<第2実施形態>
図21は、本発明の第2実施形態に係る振動片を示す断面図である。図22および図23は、ぞれぞれ、図21に示す振動片の製造方法を示す断面図である。なお、図21の断面は、図1中のA−A線断面に対応している。
<Second Embodiment>
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a vibrating piece according to a second embodiment of the present invention. 22 and 23 are cross-sectional views showing a method of manufacturing the vibrating piece shown in FIG. 21, respectively. The cross section of FIG. 21 corresponds to the cross section of line AA in FIG.
本実施形態に係る振動片1は、主に、検出振動腕23の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態の振動片1と同様である。
The vibrating
なお、以下の説明では、第2実施形態の振動片1に関し、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図21ないし図23では、前述した第1実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
In the following description, the
図21に示すように、凸状部235は、外面234bのZ軸方向の中央部(Z軸方向の中央を含む位置)に設けられており、検出振動腕23の外側へ向けてX軸方向に突出している。同様に、凸状部237は、外面236bのZ軸方向の中央部(Z軸方向の中央を含む位置)に設けられており、検出振動腕23の外側へ向けてX軸方向に突出している。
As shown in FIG. 21, the
また、第1検出信号電極33は、一方の検出振動腕23(23A)の腕部231の外面234bの上側部分および外面236bの下側部分と、他方の検出振動腕23(23B)の腕部231の外面234bの下側部分および外面236bの上側部分とにそれぞれ設けられている。
Further, the first
また、第2検出信号電極34は、一方の検出振動腕23(23A)の腕部231の外面234bの下側部分および外面236bの上側部分と、他方の検出振動腕23(23B)の腕部231の外面234bの上側部分および外面236bの下側部分とにそれぞれ設けられている。
Further, the second
ここで、外面234bに設けられた第1検出信号電極33および第2検出信号電極34は、凸状部235の頂面235a上で分割されている。そのため、第1検出信号電極33および第2検出信号電極34は、それぞれ、外面234bと凸状部235とに亘って形成されている。同様に、外面236bに設けられた第1検出信号電極33および第2検出信号電極34は、凸状部237の頂面237a上で分割されている。そのため、第1検出信号電極33および第2検出信号電極34は、それぞれ、外面236bと凸状部237とに亘って形成されている。
Here, the first
また、検出接地電極35は、各検出振動腕23(23A、23B)の内面234a、236aにZ軸方向のほぼ全域にわたって設けられている。
Further, the
このような構成によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。すなわち、図22に示すように、外面234b上の導電膜5を分割するためには、外面234b上のフォトレジスト膜6に対して斜め露光する必要がある。これは、外面234bのすぐ隣に調整振動腕25が設けられているためである。一方、図23に示すように、外面236b上の導電膜5を分割するためにも、外面236b上のフォトレジスト膜6に対して斜め露光する必要がある。これは、外面236bのすぐ隣に別の検出振動腕23(23B)が設けられているためである。したがって、外面234bに凸状部235を設け、外面236bに凸状部237を設けることで、前述した第1実施形態で説明したように、露光光Lの照射位置のずれを許容することができ、Z軸方向に並ぶ第1、第2検出信号電極33、34の寸法バラつきを低減することができる。
Even with such a configuration, the same effect as that of the first embodiment described above can be exhibited. That is, as shown in FIG. 22, in order to divide the
<第3実施形態>
図24は、本発明の第3実施形態に係る振動片を示す断面図である。なお、図24の断面は、図1中のA−A線断面に対応している。
<Third Embodiment>
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a vibrating piece according to a third embodiment of the present invention. The cross section of FIG. 24 corresponds to the cross section of the line AA in FIG.
本実施形態に係る振動片1は、主に、検出振動腕23の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態の振動片1と同様である。
The vibrating
なお、以下の説明では、第3実施形態の振動片1に関し、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図24では、前述した第1実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
In the following description, the
図24に示すように、本実施形態の検出振動腕23では、凸状部235は、内面234aのZ軸方向の中央部(Z軸方向の中央を含む位置)と、外面234bのZ軸方向の中央部(Z軸方向の中央を含む位置)とに設けられている。同様に、凸状部237は、内面236aのZ軸方向の中央部(Z軸方向の中央を含む位置)と、外面236bのZ軸方向の中央部(Z軸方向の中央を含む位置)に設けられている。
As shown in FIG. 24, in the
また、内面234aに設けられた第1検出信号電極33および第2検出信号電極34は、凸状部235(235’)の頂面235a上で分割され、外面234bに設けられた第1検出信号電極33および第2検出信号電極34は、凸状部235(235”)の頂面235a上で分割されている。同様に、内面236aに設けられた第1検出信号電極33および第2検出信号電極34は、凸状部237(237’)の頂面237a上で分割され、外面236bに設けられた第1検出信号電極33および第2検出信号電極34は、凸状部237(237”)の頂面237a上で分割されている。
Further, the first
このような構成によれば、前述した第1実施形態で説明した効果と、前述した第2実施形態で説明した効果とを共に発揮することができる。 According to such a configuration, both the effect described in the first embodiment described above and the effect described in the second embodiment described above can be exhibited.
<参考例>
図25は、本発明の参考例に係る振動片を示す断面図である。図26は、図25に示す振動片が有する貫通孔を示す平面図である。図27ないし図31は、それぞれ、図25に示す振動片の製造方法を示す断面図である。なお、図25の断面は、図1中のA−A線断面に対応している。
<Reference example>
FIG. 25 is a cross-sectional view showing a vibrating piece according to a reference example of the present invention. FIG. 26 is a plan view showing a through hole included in the vibrating piece shown in FIG. 25. 27 to 31 are cross-sectional views showing a method of manufacturing the vibrating piece shown in FIG. 25, respectively. The cross section of FIG. 25 corresponds to the cross section of line AA in FIG.
本参考例に係る振動片1は、主に、検出振動腕23に形成された貫通孔233の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態の振動片1と同様である。
The vibrating
なお、以下の説明では、本参考例の振動片1に関し、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図25ないし図31では、前述した第1実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。また、本参考例では、検出振動腕23に形成された複数の貫通孔233が互いに同様の構成であるため、以下では、説明の便宜上、1つの貫通孔233について説明し、それ以外の貫通孔233の説明を省略する。
In the following description, the
図25に示すように、本参考例の振動片1では、検出振動腕23から凸状部235、237が省略されている。また、図26に示すように、Z軸方向(壁高さ方向)から見た平面視において、貫通孔233は、矩形(特に、Y軸方向を長手とする長方形)である。また、検出振動腕23は、貫通孔233の4隅から貫通孔233へ矩形状に突出する突出部230(230A、230B、230C、230D)を有している。
As shown in FIG. 25, in the
言い換えると、図26に示すように、Z軸方向から見た平面視において、貫通孔233は、十字状をなしている。また、貫通孔233の内面は、X軸方向に並んで配置され、互いにYZ平面で構成された一対の内面233a、233b(内面234a、236a)と、Y軸方向に並んで配置され、互いにXZ軸平面で構成された一対の内面233c、233dと、内面233aの+Y軸方向側の端から−X軸方向に延出するXZ平面で構成された内面233eと、内面233eの−X軸方向側の端から+Y軸方向に延出し、内面233cの+X軸側の端に接続するYZ平面で構成された内面233fと、内面233bの+Y軸方向側の端から+X軸方向に延出するXZ平面で構成された内面233gと、内面233gの+X軸方向側の端から+Y軸方向に延出し、内面233cの−X軸側の端に接続するYZ平面で構成された内面233hと、内面233aの−Y軸方向側の端から−X軸方向に延出するXZ平面で構成された内面233iと、内面233iの−X軸方向側の端から−Y軸方向に延出し、内面233dの+X軸側の端に接続するYZ平面で構成された内面233jと、内面233bの−Y軸方向側の端から+X軸方向に延出するXZ平面で構成された内面233kと、内面233kの+X軸方向側の端から−Y軸方向に延出し、内面233dの−X軸側の端に接続するYZ平面で構成された内面233lとを有している。そして、内面233e、233fで突出部230Aが形成され、内面233g、233hで突出部230Bが形成され、内面233i、233jで突出部230Cが形成され、内面233k、233lで突出部230Dが形成されている。
In other words, as shown in FIG. 26, the through
また、図25に示すように、第1検出信号電極33は、一方の検出振動腕23(23A)の腕部231の内面234aの上側部分、外面234bの下側部分、内面236aの下側部分および外面236bの上側部分と、他方の検出振動腕23(23B)の腕部231の内面234aの下側部分、外面234bの上側部分、内面236aの上側部分および外面236bの下側部分とにそれぞれ設けられている。
Further, as shown in FIG. 25, the first
また、第2検出信号電極34は、一方の検出振動腕23(23A)の腕部231の内面234aの下側部分、外面234bの上側部分、内面236aの上側部分および外面236bの下側部分と、他方の検出振動腕23(23B)の腕部231の内面234aの上側部分、外面234bの下側部分、内面236aの下側部分および外面236bの上側部分とにそれぞれ設けられている。
Further, the second
また、内面234a上の第1、第2検出信号電極33、34は、それぞれ、内面234aと突出部230B、230Dとにわたって設けられている。同様に、内面236a上の第1、第2検出信号電極33、34は、それぞれ、内面236aと突出部230A、230Cとにわたって設けられている。すなわち、貫通孔233の内面において、突出部230と突出部230以外の部分とにわたって設けられている電極3を有している。
Further, the first and second
以上のように、本実施形態では、突出部230が設けられ、第1、第2検出信号電極33、34を貫通孔233の内面において、突出部230と突出部230以外の部分とにわたって形成されている。これにより、貫通孔233の内面において、第1、第2検出信号電極33、34をより確実に分離することができ、より精度よく、貫通孔233の内面上に第1、第2検出信号電極33、34を形成することができる。なお、当該効果については、後述する振動片1の製造方法において詳細に説明する。
As described above, in the present embodiment, the
次に、本実施形態の振動片1の製造方法について説明する。本実施形態の振動片1の製造方法は、前述した第1実施形態と同様に、準備工程と、導電膜形成工程と、レジスト膜形成工程と、パターニング工程と、エッチング工程とを有している。このうち、パターニング工程以外は、前述した第1実施形態と同様であるため、以下では、主にパターニング工程について説明し、他の工程については、その説明を省略する。
Next, a method of manufacturing the vibrating
パターニング工程では、貫通孔233の内面上のフォトレジスト膜6を露光する工程として、+X軸側から斜め露光する第1露光工程と、−X軸側から斜め露光する第2露光工程と、+Y軸側から斜め露光する第3露光工程と、−Y軸側から斜め露光する第4露光工程とを有している。
In the patterning step, as a step of exposing the
[第1露光工程]
まず、図27に示すように、主に、内面233b上のフォトレジスト膜6に、Z軸に対して傾斜した露光光Lを+X軸側から照射する(斜め露光する)。なお、露光光Lは、平行光であり、Z軸方向から見た平面視で、X軸と平行である。また、露光光Lは、内面233bの幅(Y軸方向の長さ)よりも長く、貫通孔233の長さ(Y軸方向の長さ)よりも短い幅WLを有している。このような露光光Lによって、内面233b上のフォトレジスト膜6が露光される。また、内面233bの両側に並んで位置する内面233hの一部(内面233b側の半分程度)および内面233lの一部(内面233b側の半分程度)についても同時に露光される。また、内面233bの両側に直交して位置する内面233g、233k上のフォトレジスト膜6についても同時に露光される。
[First exposure step]
First, as shown in FIG. 27, the
ここで、突出部230Bの内面233hおよび突出部230Dの内面233lは、それぞれ、内面234aと同じ方向を向いている。そのため、例えば、図28に示すように、露光光Lの幅WLを広げて貫通孔233の長さとほぼ等しくすることで、内面233h、233l上のフォトレジスト膜6についても、本工程において、内面233b上のフォトレジスト膜6と共に露光可能である。
Here, the
しかしながら、本工程において、内面233h、233l上のフォトレジスト膜6を露光しようとすると、露光光Lが内面233cに阻害されて内面233h(特に、内面233h、233cで形成される角部(入隅部分))に照射され難く、同様に、露光光Lが内面233dに阻害されて内面233l(特に、内面233l、233dで形成される角部)に照射され難い。そのため、内面233h、233l上のフォトレジスト膜6に対して露光不良が生じ、後のエッチング工程において、第1、第2検出信号電極33、34を分割することができないおそれがある。さらには、内面233c、233dで反射された露光光Lが、フォトレジスト膜6の意図しない部分に照射され、後のエッチング工程において、導電膜5の意図しない部分が除去され、第1、第2検出信号電極33、34の寸法が設計力大きくずれてしまったり、第1、第2検出信号電極33、34が断線してしまったりするおそれもある。
However, in this step, when the
そのため、本工程おいて、内面233h、233l上のフォトレジスト膜6の一部しか露光しないことで、上述の問題の発生を抑制することができ、貫通孔233の内面上において、第1、第2検出信号電極33、34をより確実に分離することができ、より精度よく、第1、第2検出信号電極33、34を形成することができる。なお、このようなことから、突出部230B、230Dは、露光光Lの幅を貫通孔233の長さ(Y軸方向の長さ)よりも小さくし、露光光Lの照射を内面233h、233lに阻害されなくするという機能を有していると言える。ここで、突出部230B、230Dの幅(Y軸方向の長さ)としては、特に限定されないが、例えば、0.1μm以上、5μm以下であることが好ましい。これにより、上述した突出部230の効果をより確実に発揮することができると共に、突出部230を十分小さくすることができる。突出部230を小さくすることで、その分、壁部234、236を長く確保することができるため、第1、第2検出信号電極33、34からより効率的に電荷を取り出すことができる。
Therefore, in this step, by exposing only a part of the
なお、以上のような効果は、後述する第2露光工程、第3露光工程および第4露光工程についても同様である。そのため、第2露光工程、第3露光工程および第4露光工程では、詳細な記載を省略する。 The above effects are the same for the second exposure step, the third exposure step, and the fourth exposure step, which will be described later. Therefore, detailed description will be omitted in the second exposure step, the third exposure step, and the fourth exposure step.
[第2露光工程]
次に、図29に示すように、主に、内面233a上のフォトレジスト膜6に、Z軸に対して傾斜した露光光Lを−X軸方向側から照射する(斜め露光する)。なお、露光光Lは、平行光であり、Z軸方向から見た平面視で、X軸と平行である。また、露光光Lは、内面233aの幅(Y軸方向の長さ)よりも長く、貫通孔233の長さ(Y軸方向の長さ)よりも短い幅を有している。このような露光光Lによって、内面233a上のフォトレジスト膜6が露光される。また、内面233aの両側に並んで位置する内面233fの一部(内面233a側の半分程度)および内面233jの一部(内面233a側の半分程度)についても同時に露光される。また、内面233aの両側に直交して位置する内面233e、233i上のフォトレジスト膜6についても同時に露光される。
[Second exposure step]
Next, as shown in FIG. 29, the
[第3露光工程]
次に、図30に示すように、主に、内面233c上のフォトレジスト膜6に、Z軸に対して傾斜した露光光Lを−Y軸方向側から照射する(斜め露光する)。なお、露光光Lは、平行光であり、Z軸方向から見た平面視で、Y軸と平行である。また、露光光Lは、内面233cの幅(X軸方向の長さ)よりも長く、貫通孔233の幅(X軸方向の長さ)よりも短い幅を有している。このような露光光Lによって、内面233c上のフォトレジスト膜6が露光される。また、内面233cの両側に並んで位置する内面233eの一部(内面233c側の半分程度)および内面233gの一部(内面233c側の半分程度)についても同時に露光される。また、内面233cの両側に直交して位置する内面233f、233h上のフォトレジスト膜6についても同時に露光される。
[Third exposure step]
Next, as shown in FIG. 30, the
[第4露光工程]
次に、図31に示すように、主に、内面233d上のフォトレジスト膜6に、Z軸に対して傾斜した露光光Lを+Y軸方向側から照射する(斜め露光する)。なお、露光光Lは、平行光であり、Z軸方向から見た平面視で、Y軸と平行である。また、露光光Lは、内面233dの幅(X軸方向の長さ)よりも長く、貫通孔233の幅(X軸方向の長さ)よりも短い幅を有している。このような露光光Lによって、内面233d上のフォトレジスト膜6が露光される。また、内面233dの両側に並んで位置する内面233iの一部(内面233d側の半分程度)および内面233kの一部(内面233d側の半分程度)についても同時に露光される。また、内面233dの両側に直交して位置する内面233j、233l上のフォトレジスト膜6についても同時に露光される。
[Fourth exposure process]
Next, as shown in FIG. 31, the
以上により、貫通孔233の内面上のフォトレジスト膜6を露光することができる。以上の説明から、貫通孔233の内面上のフォトレジスト膜6の露光は、貫通孔233の内面の直交する2つの内面(XZ平面で構成された内面、YZ平面で構成された内面)のうちの一方の内面(XZ平面で構成された面)に平行な成分を有する露光光Lで他方の内面(YZ平面で構成された面)を露光し、他方の内面(YZ平面で構成された面)に平行な成分を有する露光光Lで一方の内面(XZ平面で構成された面)を露光する。このような方法によれば、より確実にかつ精度よく露光することができる。なお、第1露光工程、第2露光工程、第3露光工程および第4露光工の順番は、特に限定されない。
As described above, the
なお、本実施形態では、内面233a、233b、233f、233h、233j、233lがYZ平面で構成されており、内面233c、233d、233e、233g、233i、233kがXZ平面で構成されているが、例えば、内面233a、233b、233f、233h、233j、233lのうちの少なくとも1つの内面が、YZ平面に対してY軸およびZ軸の少なくとも一方の軸まわりに若干(例えば、5度未満)傾いていてもよく、内面233c、233d、233e、233g、233i、233kのうちの少なくとも1つの内面は、XZ平面に対してX軸およびZ軸の少なくとも一方の軸まわりに若干傾いていてもよい。
In the present embodiment, the
<第4実施形態>
図32は、本発明の第4実施形態に係る振動片を示す平面図である。図33は、図32に示す振動片が有する貫通孔を示す部分拡大斜視図である。図34ないし図37は、それぞれ、図32に示す振動片の製造方法を示す断面図である。
<Fourth Embodiment>
FIG. 32 is a plan view showing a vibrating piece according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 33 is a partially enlarged perspective view showing a through hole included in the vibrating piece shown in FIG. 32. 34 to 37 are cross-sectional views showing a method of manufacturing the vibrating piece shown in FIG. 32, respectively.
本実施形態に係る振動片1は、主に、検出振動腕23の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態の振動片1と同様である。
The vibrating
なお、以下の説明では、第4実施形態の振動片1に関し、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図32ないし図37では、前述した第1実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。また、本実施形態では、検出振動腕23に形成された複数の貫通孔233が互いに同様の構成であるため、以下では、説明の便宜上、1つの貫通孔233について説明し、それ以外の貫通孔233の説明を省略する。
In the following description, the
本実施形態の検出振動腕23は、前述した第1実施形態の構成と、前述した第3実施形態の構成を組み合わせた構成となっている。すなわち、図32および図33に示すように、検出振動腕23は、貫通孔233内に突出する凸状部235、237(凸条238)を有している。また、Z軸方向(壁高さ方向)から見た平面視において、貫通孔233が矩形である。また、検出振動腕23は、貫通孔233の4隅から貫通孔233へ矩形状に突出する突出部230(230A、230B、230C、230D)を有している。このような構成とすることで、本実施形態の振動片1は、前述した第1実施形態で説明した効果と、前述した第3実施形態で説明した効果を共に発揮することができる。そのため、より精度よく、第1、第2検出信号電極33、34を形成することができる。
The
次に、本実施形態の振動片1の製造方法について説明する。本実施形態の振動片1の製造方法は、前述した第1実施形態と同様に、準備工程と、導電膜形成工程と、レジスト膜形成工程と、パターニング工程と、エッチング工程とを有している。このうち、パターニング工程以外は、前述した第1実施形態と同様であるため、以下では、主にパターニング工程について説明し、他の工程については、その説明を省略する。
Next, a method of manufacturing the vibrating
パターニング工程では、貫通孔233の内面上のフォトレジスト膜6を露光する工程として、+X軸側から斜め露光する第1露光工程と、−X軸側から斜め露光する第2露光工程と、+Y軸側から斜め露光する第3露光工程と、−Y軸側から斜め露光する第4露光工程とを有している。
In the patterning step, as a step of exposing the
[第1露光工程]
まず、図34に示すように、主に、内面233b上のフォトレジスト膜6に、Z軸に対して傾斜した露光光Lを+X軸側から照射する(斜め露光する)。なお、露光光Lは、平行光であり、Z軸方向から見た平面視で、X軸と平行である。また、露光光Lは、内面233bの幅(Y軸方向の長さ)よりも長く、貫通孔233の長さ(Y軸方向の長さ)よりも短い幅を有している。このような露光光Lによって、内面233b上のフォトレジスト膜6が露光される。また、内面233bの両側に並んで位置する内面233hの一部(内面233b側の半分程度)および内面233lの一部(内面233b側の半分程度)についても同時に露光される。また、内面233bの両側に直交して位置する内面233g、233k上のフォトレジスト膜6についても同時に露光される。
[First exposure step]
First, as shown in FIG. 34, the
[第2露光工程]
次に、図35に示すように、主に、内面233a上のフォトレジスト膜6に、Z軸に対して傾斜した露光光Lを−X軸方向側から照射する(斜め露光する)。なお、露光光Lは、平行光であり、Z軸方向から見た平面視で、X軸と平行である。また、露光光Lは、内面233aの幅(Y軸方向の長さ)よりも長く、貫通孔233の長さ(Y軸方向の長さ)よりも短い幅を有している。このような露光光Lによって、内面233a上のフォトレジスト膜6が露光される。また、内面233aの両側に並んで位置する内面233fの一部(内面233a側の半分程度)および内面233jの一部(内面233a側の半分程度)についても同時に露光される。また、内面233aの両側に直交して位置する内面233e、233i上のフォトレジスト膜6についても同時に露光される。
[Second exposure step]
Next, as shown in FIG. 35, the
[第3露光工程]
次に、図36に示すように、主に、内面233c上のフォトレジスト膜6に、Z軸に対して傾斜した露光光Lを−Y軸方向側から照射する(斜め露光する)。なお、露光光Lは、平行光であり、Z軸方向から見た平面視で、Y軸と平行である。また、露光光Lは、内面233cの幅(X軸方向の長さ)よりも長く、貫通孔233の幅(X軸方向の長さ)よりも短い幅を有している。このような露光光Lによって、内面233c上のフォトレジスト膜6が露光される。また、内面233cの両側に並んで位置する内面233eの一部(内面233c側の半分程度)および内面233gの一部(内面233c側の半分程度)についても同時に露光される。また、内面233cの両側に直交して位置する内面233f、233h上のフォトレジスト膜6についても同時に露光される。
[Third exposure step]
Next, as shown in FIG. 36, the
[第4露光工程]
次に、図37に示すように、主に、内面233d上のフォトレジスト膜6に、Z軸に対して傾斜した露光光Lを+Y軸方向側から照射する(斜め露光する)。なお、露光光Lは、平行光であり、Z軸方向から見た平面視で、Y軸と平行である。また、露光光Lは、内面233dの幅(X軸方向の長さ)よりも長く、貫通孔233の幅(X軸方向の長さ)よりも短い幅を有している。このような露光光Lによって、内面233d上のフォトレジスト膜6が露光される。また、内面233dの両側に並んで位置する内面233iの一部(内面233d側の半分程度)および内面233kの一部(内面233d側の半分程度)についても同時に露光される。また、内面233dの両側に直交して位置する内面233j、233l上のフォトレジスト膜6についても同時に露光される。
[Fourth exposure process]
Next, as shown in FIG. 37, the
以上により、貫通孔233の内面上のフォトレジスト膜6を露光することができる。以上の説明から、貫通孔233の内面上のフォトレジスト膜6の露光では、貫通孔233の内面の直交する2つの内面(XZ平面で構成された内面、YZ平面で構成された内面)のうちの一方の内面(XZ平面で構成された面)に平行な成分を有する露光光Lで他方の内面(YZ平面で構成された面)を露光し、他方の内面(YZ平面で構成された面)に平行な成分を有する露光光Lで一方の内面(XZ平面で構成された面)を露光する。このような方法によれば、より確実にかつ精度よく露光することができる。なお、第1露光工程、第2露光工程、第3露光工程および第4露光工の順番は、特に限定されない。
As described above, the
なお、本実施形態では、内面233a、233b、233f、233h、233j、233lがYZ平面で構成されており、内面233c、233d、233e、233g、233i、233kがXZ平面で構成されているが、例えば、内面233a、233b、233f、233h、233j、233lのうちの少なくとも1つの内面が、YZ平面に対してY軸およびZ軸の少なくとも一方の軸まわりに若干(例えば、5度未満)傾いていてもよく、内面233c、233d、233e、233g、233i、233kのうちの少なくとも1つの内面は、XZ平面に対してX軸およびZ軸の少なくとも一方の軸まわりに若干傾いていてもよい。
In the present embodiment, the
<第5実施形態>
図38は、本発明の第5実施形態に係る振動子を平面図である。
<Fifth Embodiment>
FIG. 38 is a plan view of the oscillator according to the fifth embodiment of the present invention.
図38に示す振動子10は、振動片1と、振動片1を収納するパッケージ9と、を有している。
The
パッケージ9は、上面に開口する凹部911を有する箱状のベース91と、ベース91に接合され、凹部911の開口を塞ぐ板状のリッド92とを有している。そして、凹部911の開口がリッド92で塞がれることにより形成された収納空間S内に振動片1が収納されている。そして、振動片1は、導電性接着剤96を介して凹部911に固定されている。
The package 9 has a box-shaped
なお、収納空間Sの雰囲気としては、特に限定されないが、例えば、真空状態(10Pa以下の減圧状態)とされる。これにより、粘性抵抗が低減され、振動片1を効率的に駆動することができる。
The atmosphere of the storage space S is not particularly limited, but is, for example, a vacuum state (decompression state of 10 Pa or less). As a result, the viscous resistance is reduced, and the vibrating
ベース91の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。この場合、セラミックシート(グリーンシート)の積層体を焼成することでベース91を製造することができる。また、リッド92の構成材料としては、特に限定されないが、ベース91の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース91の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、リッド92の構成材料を金属材料(例えばコバール等の合金)とするのが好ましい。
The constituent material of the
また、ベース91は、凹部911に臨んで設けられた複数の内部端子94と、底面に設けられ、対応する内部端子94と電気的に接続された図示しない外部端子とを有している。また、各内部端子94は、導電性接着剤96を介して振動片1が有するいずれかの端子4(駆動信号端子41、駆動接地端子42、第1検出信号端子43、第2検出信号端子44または検出接地端子45)と電気的に接続されている。
Further, the
このような振動子10は、振動片1を有している。そのため、前述した振動片1の効果を享受でき、優れた信頼性を発揮することができる。
Such an
なお、このような振動子は、さらにパッケージ9に収納された回路素子を有していてもよい。この回路素子には、例えば、外部のホストデバイスと通信を行うインターフェース部と、振動片1を駆動し、振動片1に加わった角速度ωを検出する駆動/検出回路と、が含まれている。
In addition, such an oscillator may further have a circuit element housed in the package 9. This circuit element includes, for example, an interface unit that communicates with an external host device, and a drive / detection circuit that drives the vibrating
<第6実施形態>
図39は、本発明の第6実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
<Sixth Embodiment>
FIG. 39 is a perspective view showing an electronic device according to a sixth embodiment of the present invention.
図39に示すモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューター1100は、本発明の振動片を備える電子機器を適用したものである。この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1108を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、ジャイロセンサーとして機能する振動片1が内蔵されている。
The mobile (or notebook)
このようなパーソナルコンピューター1100(電子機器)は、振動片1を有している。そのため、前述した振動片1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
Such a personal computer 1100 (electronic device) has a vibrating
<第7実施形態>
図40は、本発明の第7実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
<7th Embodiment>
FIG. 40 is a perspective view showing an electronic device according to a seventh embodiment of the present invention.
図40に示す携帯電話機1200(PHSも含む)は、本発明の振動片を備える電子機器を適用したものである。この図において、携帯電話機1200は、アンテナ(図示せず)、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1208が配置されている。このような携帯電話機1200には、ジャイロセンサーとして機能する振動片1が内蔵されている。
The mobile phone 1200 (including PHS) shown in FIG. 40 is an application of an electronic device including the vibrating piece of the present invention. In this figure, the
このような携帯電話機1200(電子機器)は、振動片1を有している。そのため、前述した振動片1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
Such a mobile phone 1200 (electronic device) has a vibrating
<第8実施形態>
図41は、本発明の第8実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
<8th Embodiment>
FIG. 41 is a perspective view showing an electronic device according to an eighth embodiment of the present invention.
図41に示すデジタルスチールカメラ1300は、本発明の振動片を備える電子機器を適用したものである。この図において、ケース(ボディー)1302の背面には表示部1310が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部1310は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。そして、撮影者が表示部1310に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押すと、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。このようなデジタルスチールカメラ1300には、ジャイロセンサーとして機能する振動片1が内蔵されている。
The
このようなデジタルスチールカメラ1300(電子機器)は、振動片1を有している。そのため、前述した振動片1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
Such a digital still camera 1300 (electronic device) has a vibrating
なお、本発明の電子機器は、前述した第6実施形態のパーソナルコンピューター、第7実施形態の携帯電話機、本実施形態のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計(スマートウォッチを含む)、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)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)等のウェアラブル端末、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、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、移動体端末基地局用機器、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、ネットワークサーバー等に適用することができる。 In addition to the personal computer of the sixth embodiment, the mobile phone of the seventh embodiment, and the digital still camera of the present embodiment, the electronic device of the present invention includes, for example, a smartphone, a tablet terminal, and a clock (smart watch). (Including), inkjet ejection devices (for example, inkjet printers), laptop personal computers, televisions, wearable terminals such as HMDs (head mount displays), video cameras, video tape recorders, car navigation devices, pagers, electronic notebooks (communication) Electronic dictionaries, calculators, electronic game devices, word processors, workstations, videophones, security TV monitors, electronic binoculars, POS terminals, medical devices (eg electronic thermometers, blood pressure monitors, blood glucose meters, electrocardiogram measuring devices) , Ultrasonic diagnostic equipment, electronic endoscope), fish finder, various measuring equipment, equipment for mobile terminal base stations, instruments (for example, instruments for vehicles, aircraft, ships), flight simulators, network servers, etc. Can be applied.
<第9実施形態>
図42は、本発明の第9実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
<9th embodiment>
FIG. 42 is a perspective view showing a moving body according to a ninth embodiment of the present invention.
図42に示す自動車1500は、本発明の振動片を備える移動体を適用した自動車である。この図において、自動車1500には、ジャイロセンサーとして機能する振動片1が内蔵されており、振動片1によって車体1501の姿勢を検出することができる。振動片1の検出信号は、車体姿勢制御装置1502に供給され、車体姿勢制御装置1502は、その信号に基づいて車体1501の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪1503のブレーキを制御したりすることができる。
The
このような自動車1500(移動体)は、振動片1を有している。そのため、前述した振動片1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
Such an automobile 1500 (moving body) has a vibrating
なお、振動片1は、他にも、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等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。
In addition, the
また、移動体としては、自動車1500に限定されず、例えば、飛行機、船舶、AGV(無人搬送車)、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。
Further, the moving body is not limited to the
以上、本発明の振動片の製造方法、振動片、振動子、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。例えば、検出振動腕に並んで配置された複数の貫通孔に、異なる実施形態の構成が含まれていてもよい。 Although the method for manufacturing the vibrating piece, the vibrating piece, the vibrator, the electronic device and the moving body of the present invention have been described above based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is not limited to this. , Can be replaced with any configuration having a similar function. Further, any other constituents may be added to the present invention. In addition, the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of each of the above embodiments. For example, a plurality of through holes arranged side by side on the detection vibrating arm may include configurations of different embodiments.
また、前述した実施形態では、振動片が角速度センサーである構成について説明したが、振動片としては、角速度センサーに限定されず、例えば、所定の周波数の信号を出力する発振器であってもよいし、角速度以外の物理量(加速度、気圧)等を検出することのできる物理量センサーであってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the vibrating piece is an angular velocity sensor has been described, but the vibrating piece is not limited to the angular velocity sensor, and may be, for example, an oscillator that outputs a signal having a predetermined frequency. , A physical quantity sensor capable of detecting a physical quantity (acceleration, pressure) other than the angular velocity may be used.
また、前述した実施形態では、貫通孔および凸状部が検出振動腕に形成された構成について説明したが、これに限定されない。例えば、貫通孔および凸状部は、駆動振動腕に形成されていてもよいし、調整振動腕に形成されていてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the through hole and the convex portion are formed in the detection vibrating arm has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the through hole and the convex portion may be formed on the driving vibrating arm or the adjusting vibrating arm.
1…振動片、10…振動子、2…振動体、20…基部、21、21A、21B…駆動振動腕、211…腕部、212…幅広部、213…溝部、23、23A、23B…検出振動腕、230、230A、230B、230C、230D…突出部、231…腕部、232…幅広部、233…貫通孔、233a、233b、233c、233d、233e、233f、233g、233h、233i、233j、233k、233l…内面、234…壁部、234a…内面、234b…外面、235、235’、235”…凸状部、235a…頂面、235b…側面、236…壁部、236a…内面、236b…外面、237、237’、237”…凸状部、237a…頂面、238…凸条、239…梁部、25、25A、25B…調整振動腕、251…腕部、252…幅広部、27…支持部、271、272、273…部分、28…連結部、281…第1連結部、282…第2連結部、283…第3連結部、3…電極、31…駆動信号電極、32…駆動接地電極、33…第1検出信号電極、34…第2検出信号電極、35…検出接地電極、4…端子、41…駆動信号端子、42…駆動接地端子、43…第1検出信号端子、44…第2検出信号端子、45…検出接地端子、5…導電膜、6…フォトレジスト膜、61…開口、9…パッケージ、91…ベース、911…凹部、92…リッド、94…内部端子、96…導電性接着剤、1100…パーソナルコンピューター、1102…キーボード、1104…本体部、1106…表示ユニット、1108…表示部、1200…携帯電話機、1202…操作ボタン、1204…受話口、1206…送話口、1208…表示部、1300…デジタルスチールカメラ、1302…ケース、1304…受光ユニット、1306…シャッターボタン、1308…メモリー、1310…表示部、1500…自動車、1501…車体、1502…車体姿勢制御装置、1503…車輪、A、B、C、D…矢印、L…露光光、L1、L2…二等分線、Lz1…光線幅、Lz2…長さ、Q…ずれ許容範囲、S…収納空間、WL…幅、ω…角速度 1 ... Vibration piece, 10 ... Electrode, 2 ... Vibrating body, 20 ... Base, 21, 21A, 21B ... Drive vibration arm, 211 ... Arm, 212 ... Wide part, 213 ... Groove, 23, 23A, 23B ... Detection Vibrating arm, 230, 230A, 230B, 230C, 230D ... Protruding part, 231 ... Arm part, 232 ... Wide part, 233 ... Through hole, 233a, 233b, 233c, 233d, 233e, 233f, 233g, 233h, 233i, 233j , 233k, 233l ... Inner surface, 234 ... Wall part, 234a ... Inner surface, 234b ... Outer surface, 235, 235', 235 "... Convex part, 235a ... Top surface, 235b ... Side surface, 236 ... Wall part, 236a ... Inner surface, 236b ... Outer surface, 237, 237', 237 "... Convex part, 237a ... Top surface, 238 ... Convex, 239 ... Beam part, 25, 25A, 25B ... Adjusting vibration arm, 251 ... Arm part, 252 ... Wide part , 27 ... support part, 271, 272, 273 ... part, 28 ... connecting part, 281 ... first connecting part, 282 ... second connecting part, 283 ... third connecting part, 3 ... electrode, 31 ... drive signal electrode, 32 ... Drive ground electrode, 33 ... 1st detection signal electrode, 34 ... 2nd detection signal electrode, 35 ... Detection ground electrode, 4 ... Terminal, 41 ... Drive signal terminal, 42 ... Drive ground terminal, 43 ... 1st detection signal Terminal, 44 ... 2nd detection signal terminal, 45 ... Detection ground terminal, 5 ... Conductive film, 6 ... Photoresist film, 61 ... Opening, 9 ... Package, 91 ... Base, 911 ... Recess, 92 ... Lid, 94 ... Internal Terminals, 96 ... Conductive adhesives, 1100 ... Personal computers, 1102 ... Keyboards, 1104 ... Main units, 1106 ... Display units, 1108 ... Display units, 1200 ... Mobile phones, 1202 ... Operation buttons, 1204 ... Earpieces, 1206 ... Mouthpiece, 1208 ... Display, 1300 ... Digital steel camera, 1302 ... Case, 1304 ... Light receiving unit, 1306 ... Shutter button, 1308 ... Memory, 1310 ... Display, 1500 ... Automobile, 1501 ... Body, 1502 ... Body posture Control device, 1503 ... Wheel, A, B, C, D ... Arrow, L ... Exposure light, L1, L2 ... Bisection line, Lz1 ... Ray width, Lz2 ... Length, Q ... Displacement tolerance, S ... Storage Space, WL ... width, ω ... angular velocity
Claims (12)
前記壁高さ方向において、前記凸状部および前記凸状部の両側に広がるように前記内面および前記外面の少なくとも一方に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜上にフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記フォトレジスト膜の前記凸状部上に位置する部分の少なくとも一部を露光および現像により除去して開口を形成する工程と、
前記導電膜の前記開口から露出する部分をエッチングにより除去し、前記凸状部上で前記壁高さ方向の一方側と他方側とに分割された電極を形成する工程と、を有することを特徴とする振動片の製造方法。 A base portion and a vibrating arm extending from the base portion and having a through hole are provided, and in a cross section perpendicular to the extending direction of the vibrating arm, the wall portion of the vibrating arm is in the penetrating direction of the through hole. At a position including the center in the wall height direction, a convex portion whose wall thickness, which is the thickness in the direction perpendicular to the wall height direction, is thicker than any of the wall thicknesses at both ends in the wall height direction. A step of preparing a piezoelectric body having the convex portion provided on at least one of an inner surface facing the through hole and an outer surface facing the inner surface and not facing the through hole.
A step of forming a conductive film on at least one of the inner surface and the outer surface so as to spread on both sides of the convex portion and the convex portion in the wall height direction.
The step of forming a photoresist film on the conductive film and
A step of forming an opening by removing at least a part of a portion of the photoresist film located on the convex portion by exposure and development.
It is characterized by having a step of removing a portion of the conductive film exposed from the opening by etching to form an electrode divided into one side and the other side in the wall height direction on the convex portion. Manufacturing method of the vibrating piece.
前記振動腕を前記壁高さ方向に貫通する貫通孔をドライエッチングにより形成する工程と、
前記振動腕の一部を前記貫通孔に臨む面側からウェットエッチングにより除去する工程と、により形成される請求項2に記載の振動片の製造方法。 The convex portion is
A step of forming a through hole that penetrates the vibrating arm in the wall height direction by dry etching, and
The method for manufacturing a vibrating piece according to claim 2, wherein a part of the vibrating arm is removed by wet etching from the surface side facing the through hole.
前記露光では、前記貫通孔の内面の直交する2つの内面のうちの一方の内面に平行な成分を有する露光光で他方の内面を露光し、前記他方の内面に平行な成分を有する露光光で前記一方の内面を露光する請求項1ないし5のいずれか1項に記載の振動片の製造方法。 In a plan view seen from the wall height direction, the through hole is rectangular, and has protrusions protruding from the four corners of the through hole into the through hole in a rectangular shape.
In the exposure, the other inner surface is exposed with an exposure light having a component parallel to the inner surface of one of the two orthogonal inner surfaces of the through hole, and the exposure light having a component parallel to the other inner surface is used. The method for producing a vibrating piece according to any one of claims 1 to 5, which exposes one of the inner surfaces.
前記基部から延出し、貫通孔が設けられている振動腕と、を備え、
前記貫通孔は、前記振動腕の延出方向に沿って互いに離間して複数設けられており、
前記振動腕の壁部は、
前記振動腕の延出方向に垂直な断面において、前記貫通孔の貫通方向である壁高さ方向の中央を含む位置に、前記壁高さ方向に直交する方向の厚みである壁厚みが前記壁高さ方向の両端部での壁厚みのいずれよりも厚い凸状部を有し、
前記凸状部は、前記貫通孔に臨む内面および前記内面と対向し前記貫通孔に臨まない外面の少なくとも一方に設けられ、
前記壁部上に設けられ、前記凸状部上で前記壁高さ方向の一方側と他方側とに分割された電極と、を有することを特徴とする振動片。 At the base,
A vibrating arm that extends from the base and is provided with a through hole.
A plurality of the through holes are provided so as to be separated from each other along the extending direction of the vibrating arm.
The wall of the vibrating arm
In the cross section perpendicular to the extending direction of the vibrating arm, the wall thickness, which is the thickness in the direction orthogonal to the wall height direction, is the wall at a position including the center in the wall height direction, which is the penetrating direction of the through hole. It has convex parts that are thicker than any of the wall thicknesses at both ends in the height direction.
The convex portion is provided on at least one of an inner surface facing the through hole and an outer surface facing the inner surface and not facing the through hole.
A vibrating piece provided on the wall portion and having an electrode divided into one side and the other side in the wall height direction on the convex portion.
前記基部から延出し、貫通孔が設けられている振動腕と、を備え、
前記振動腕の壁部は、
前記振動腕の延出方向に垂直な断面において、前記貫通孔の貫通方向である壁高さ方向の中央を含む位置に、前記壁高さ方向に直交する方向の厚みである壁厚みが前記壁高さ方向の両端部での壁厚みのいずれよりも厚い凸状部を有し、
前記凸状部は、前記貫通孔に臨む内面および前記内面と対向し前記貫通孔に臨まない外面の少なくとも一方に設けられ、
前記壁部上に設けられ、前記凸状部上で前記壁高さ方向の一方側と他方側とに分割された電極と、を有し、
前記壁高さ方向から見た平面視において、
前記貫通孔は、矩形であり、
前記貫通孔の4隅から前記貫通孔へ矩形状に突出する突出部を有し、
前記電極は、前記貫通孔の内面において、前記突出部と前記突出部以外の部分とにわたって設けられていることを特徴とする振動片。 At the base,
A vibrating arm that extends from the base and is provided with a through hole.
The wall of the vibrating arm
In the cross section perpendicular to the extending direction of the vibrating arm, the wall thickness, which is the thickness in the direction orthogonal to the wall height direction, is the wall at a position including the center in the wall height direction, which is the penetrating direction of the through hole. It has convex parts that are thicker than any of the wall thicknesses at both ends in the height direction.
The convex portion is provided on at least one of an inner surface facing the through hole and an outer surface facing the inner surface and not facing the through hole.
Provided on the wall portion, have a, an electrode is divided into a one side and the other side of the wall height direction on the convex portion,
In a plan view seen from the wall height direction,
The through hole is rectangular and
It has protrusions that project from the four corners of the through hole into the through hole in a rectangular shape.
A vibrating piece characterized in that the electrode is provided on the inner surface of the through hole over the protruding portion and a portion other than the protruding portion.
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