JP6855961B2 - 振動素子の周波数調整方法、振動素子、振動子、電子機器および移動体 - Google Patents

振動素子の周波数調整方法、振動素子、振動子、電子機器および移動体 Download PDF

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Description

本発明は、振動素子の周波数調整方法、振動素子、振動子、電子機器および移動体に関するものである。
例えば、特許文献１には、一対の振動腕を有する音叉型の振動片と、この振動片を収納するパッケージと、を有する圧電デバイスが記載されている。また、振動腕の両面には周波数調整用の錘部が設けられている。このような圧電デバイスでは、振動片をパッケージに固定した状態で、レーザー光を上方から錘部に照射し、錘部の一部を除去することで、振動片の駆動周波数の調整を行っている。
特開２００６−３１１４４４号公報
しかしながら、特許文献１に記載の振動片では、振動腕の両面に錘部が設けられているため、レーザー光を照射すると、振動腕の上面（パッケージの底面と反対側の面）の錘部のみならず下面（パッケージの底面側の面）の錘部までもが除去される。振動腕の下面は、パッケージの底面と対向しているため、下面の錘部から蒸散した飛沫（ドロス）は、パッケージの底面に付着し易い。パッケージの底面には配線が引き回されており、パッケージの底面に前記飛沫が付着してしまうと、配線同士の短絡や意図しない寄生容量の発生が生じ、圧電デバイスの電気的な特性が悪化するおそれがある。また、一旦パッケージに付着した飛沫が衝撃等により離脱し、再び振動片に付着してしまうと、電極同士の短絡が発生したり、質量の変化によって振動特性が悪化したりするおそれもある。
また、特許文献１の振動片では、振動腕の上面に配置された錘と、下面に配置された錘とで厚さ（質量）が異なっているため、振動腕の重心が振動腕の厚さ方向の中心からずれてしまう。そのため、駆動時において振動腕が面外（振動腕の厚さ方向）にも振動してしまい、振動漏れが大きくなるおそれがある。
本発明の目的は、振動漏れを抑制しつつ、飛沫が残存し難い振動素子の周波数調整方法、振動素子、振動子、電子機器および移動体を提供することにある。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
本発明の振動素子の周波数調整方法は、振動腕と、前記振動腕の一方の主面に配置されている第１錘部と、前記振動腕の他方の主面に配置されている第２錘部と、を有し、前記主面の法線方向からの平面視で、前記第１錘部は、前記第２錘部と重ならない非重なり領域を有する振動素子を準備する工程と、
配線部を備える基板を準備し、前記振動素子の前記他方の主面側を前記基板側に向けて、前記振動素子を前記基板に固定する工程と、
前記第１錘部の前記非重なり領域に前記一方の主面側からエネルギー線を照射して、前記第１錘部の前記非重なり領域の一部を除去し、前記振動腕の共振周波数を調整する工程と、を有していることを特徴とする。
これにより、振動漏れを抑制しつつ、飛沫が残存し難い振動素子の周波数調整方法を提供することができる。
本発明の振動素子の周波数調整方法では、前記準備する工程において準備される前記振動素子では、
前記第１錘部は、前記平面視で、前記振動腕の幅方向の中央を含む位置に配置されていることが好ましい。
これにより、第１錘部にエネルギー線を照射し易くなる。
本発明の振動素子の周波数調整方法では、前記準備する工程において準備される前記振動素子では、
前記第２錘部は、前記平面視で、前記振動腕の幅方向の中央を挟む両側部を含む位置に配置されていることが好ましい。
これにより、第１錘部に非重なり領域を形成し易くなる。
本発明の振動素子の周波数調整方法では、前記準備する工程では、前記第１錘部の質量が前記第２錘部の質量よりも大きいことが好ましい。
これにより、エネルギー線照射後の第１錘部と第２錘部との質量バランスを取り易くなる。
本発明の振動素子の周波数調整方法では、前記調整する工程では、前記振動腕の横断面視で、前記振動腕の厚さをＴとし、前記第１錘部と前記第２錘部とからなる錘部の重心と前記振動腕の重心との前記振動腕の厚さ方向での離間距離をＤとしたとき、０≦Ｄ≦０．２Ｔの関係を満足するように、前記第１錘部の一部を除去することが好ましい。
これにより、より効果的に、振動漏れを抑制することができる。
本発明の振動素子は、基部と、
基部から第１方向に延出する振動腕と、
前記振動腕の一方の主面に配置されている第１錘部と、
前記振動腕の他方の主面に配置されている第２錘部と、を有し、
前記主面の法線方向からの平面視で、前記第１錘部は、前記第２錘部と重ならない非重なり領域を前記振動腕の幅方向の中央を含む位置に有し、
前記振動腕の横断面視で、前記振動腕の厚さをＴとし、前記第１錘部と前記第２錘部とからなる錘部の重心と前記振動腕の重心との前記振動腕の厚さ方向での離間距離をＤとしたとき、０≦Ｄ≦０．２Ｔの関係を満足することを特徴とする。
これにより、振動漏れを抑制することのできる振動素子となる。
本発明の振動素子では、前記第１錘部および前記第２錘部は、前記振動腕の前記第１方向に直交し前記主面に平行な方向である第２方向の大きさが前記基部側より大きい幅広部であって、前記基部とは反対側の先端領域に設けられ、
前記第１錘部の前記第２方向の長さおよび前記第２錘部の前記第２方向の長さの少なくとも一方は、前記幅広部の前記第２方向の長さの１／２以上であることが好ましい。
これにより、錘部によって振動腕の剛性（特に捩じれ剛性）を高めることができる。
本発明の振動子は、本発明の振動素子と、
前記振動素子を収納するパッケージと、を有することを特徴とする。
これにより、本発明の振動素子の効果を享受でき、信頼性の高い振動子となる。
本発明の電子機器は、本発明の振動素子を有することを特徴とする。
これにより、本発明の振動素子の効果を享受でき、信頼性の高い電子機器となる。
本発明の移動体は、本発明の振動素子を有することを特徴とする。
これにより、本発明の振動素子の効果を享受でき、信頼性の高い移動体となる。
本発明の第１実施形態に係る振動子の断面図である。 図１に示す振動子が有する振動素子の平面図である。 図２中のＡ−Ａ線断面図である。 図２中のＢ−Ｂ線断面図である。 図２に示す振動素子の駆動振動モードを示す模式図である。 図２に示す振動素子の検出振動モードを示す模式図である。 図２に示す振動素子が有する錘部を示す平面図である。 図２に示す振動素子が有する駆動腕の部分拡大平面図である。 図８中のＣ−Ｃ線断面図である。 図１に示す振動子が有する支持基板の平面図である。 図２に示す振動素子の変形例を示す平面図である。 振動素子の周波数調整工程を示すフローチャートである。 振動素子の周波数調整方法を説明するための平面図である。 振動素子の周波数調整方法を説明するための断面図である。 振動素子の周波数調整方法を説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態に係る振動子が有する振動素子の部分拡大平面図である。 本発明の第３実施形態に係る振動子が有する振動素子の部分拡大断面図である。 本発明の第４実施形態に係る振動子が有する振動素子の平面図である。 図１８に示す振動素子が有する錘部を示す平面図である。 本発明の第５実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 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。 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。 本発明の第８実施形態に係る移動体を示す斜視図である。 錘部の変形例を示す部分拡大平面図である。 錘部の変形例を示す部分拡大平面図である。 錘部の変形例を示す部分拡大平面図である。 錘部の変形例を示す部分拡大平面図である。
以下、本発明の振動素子の周波数調整方法、振動素子、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。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る振動素子の周波数調整方法、振動素子、振動子について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動子の断面図である。図２は、図１に示す振動子が有する振動素子の平面図である。図３は、図２中のＡ−Ａ線断面図である。図４は、図２中のＢ−Ｂ線断面図である。図５は、図２に示す振動素子の駆動振動モードを示す模式図である。図６は、図２に示す振動素子の検出振動モードを示す模式図である。図７は、図２に示す振動素子が有する錘部を示す平面図である。図８は、図２に示す振動素子が有する駆動腕の部分拡大平面図である。図９は、図８中のＣ−Ｃ線断面図である。図１０は、図１に示す振動子が有する支持基板の平面図である。図１１は、図２に示す振動素子の変形例を示す平面図である。図１２は、振動素子の周波数調整工程を示すフローチャートである。図１３は、振動素子の周波数調整方法を説明するための平面図である。図１４および図１５は、それぞれ、振動素子の周波数調整方法を説明するための断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とする。
図１に示す振動子１は、角速度を検出することのできる角速度センサーデバイスである。これにより、姿勢検出が必要な各種電子機器に用いることのできる利便性の高い振動子１となる。このような振動子１は、パッケージ３と、パッケージ３内に収納された振動素子４、支持基板５およびＩＣチップ６（回路素子）と、を有している。これにより、後述するような振動素子４の効果を享受でき、信頼性の高い振動子１が得られる。
−パッケージ−
図１に示すように、パッケージ３は、矩形の平面視形状をなし、上面に開口する凹部３１１を有するキャビティ状のベース３１と、ベース３１の上面にシームリング３９を介して接合（シーム溶接）され、凹部３１１の開口を塞ぐ板状のリッド３２と、を有している。パッケージ３は、凹部３１１の開口がリッド３２で塞がれることにより形成された内部空間Ｓを有しており、この内部空間Ｓに振動素子４、支持基板５およびＩＣチップ６を収容している。内部空間Ｓは、気密封止され、減圧状態（好ましくは真空状態）となっている。これにより、内部空間Ｓ内の粘性抵抗が減り、振動素子４を効率的に駆動することができる。ただし、内部空間Ｓの環境は、特に限定されず、大気圧状態であってもよいし、加圧状態であってもよい。
また、リッド３２には未溶融状態において内部空間Ｓの内外を連通する溝３２１が形成されている。図示では、溝３２１がレーザー光等のエネルギー線の照射によって溶融されており、これにより、内部空間Ｓが気密封止されている。溝３２１は、内部空間Ｓ内の雰囲気を置換する際に用いられ、内部空間Ｓ内を置換した後に、レーザー光照射による溶融により封止される。これにより、内部空間Ｓを容易に所望の雰囲気とすることができる。
なお、リッド３２の構成としては、特に限定されず、例えば、厚さ方向に貫通し、内部空間Ｓの内外を連通する貫通孔を有し、この貫通孔が封止材によって封止されている構成であってもよい。
また、ベース３１は、内部空間Ｓに臨んで設けられた複数の内部端子３３１および複数の内部端子３３２と、底面に設けられた複数の外部端子３３３と、を有している。各内部端子３３１は、ＩＣチップ６とボンディングワイヤーＢＷを介して電気的に接続されている。また、複数の内部端子３３１には、ベース３１に形成された図示しない内部配線を介して内部端子３３２と電気的に接続されているものと、外部端子３３３と電気的に接続されているものと、がある。また、各内部端子３３２は、導電性の接合部材５９を介して支持基板５と電気的に接続されている。なお、内部端子３３１、３３２や外部端子３３３の数や配置としては、特に限定されず、必要に応じて適宜設定すればよい。
ベース３１の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物セラミックス、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物セラミックス等の各種セラミックスを用いることができる。また、リッド３２の構成材料としては、特に限定されないが、ベース３１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３１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３２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。
−振動素子−
振動素子４は、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出することのできる角速度センサー素子である。このような振動素子４は、図２に示すように、振動体４１を有している。振動体４１は、Ｚカット水晶板から形成され、水晶の結晶軸であるＸ軸（電気軸）およびＹ軸（機械軸）で規定されるＸＹ平面に広がりを有し、Ｚ軸（光軸）方向に厚みを有している。
また、図２に示すように、振動体４１は、基部４２と、基部４２からＹ軸方向両側に向けて延出する検出腕４３１、４３２と、基部４２からＸ軸方向両側に向けて延出する連結腕４４１、４４２と、連結腕４４１の先端部からＹ軸方向両側に向けて延出する駆動腕４５１、４５２と、連結腕４４２の先端部からＹ軸方向両側に向けて延出する駆動腕４５３、４５４と、を有している。
なお、以下では、基部４２と、連結腕４４１と駆動腕４５１、４５２との接続部と、連結腕４４１の基部４２と前記接続部との間の部分と、連結腕４４２と駆動腕４５３、４５４との接続部と、連結腕４４２の基部４２と前記接続部との間の部分と、基部４２０とも言う。この基部４２０は、主に、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４を支持する基部として機能する。
各駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４は、その先端部に基端側よりも幅（Ｘ軸方向の長さ）が広い幅広部４５１ａ、４５２ａ、４５３ａ、４５４ａ（ハンマーヘッド）を有している。また、各検出腕４３１、４３２は、その先端部に基端部よりも幅が広い幅広部４３１ａ、４３２ａ（ハンマーヘッド）を有している。これにより、同じ周波数で比べた場合に、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４や検出腕４３１、４３２を短くすることができ、振動素子４の小型化を図ることができる。また、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４の長さが短くなることで、粘性抵抗が減り、発振特性（Ｑ値）が向上する。ただし、各駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４および各検出腕４３１、４３２の構成としては、これに限定されず、例えば、幅広部を有していなくてもよい。
また、図３に示すように、駆動腕４５１は、上面に形成された溝４５１ｂおよび下面に形成された溝４５１ｃを有している。また、図４に示すように、駆動腕４５２は、上面に形成された溝４５２ｂおよび下面に形成された溝４５２ｃを有している。また、図３に示すように、駆動腕４５３は、上面に形成された溝４５３ｂおよび下面に形成された溝４５３ｃを有している。また、図４に示すように、駆動腕４５４は、上面に形成された溝４５４ｂおよび下面に形成された溝４５４ｃを有している。これにより、後述する駆動振動モードにおける熱弾性損失が低減され、振動素子４のＱ値を高めることができる。なお、これに限定されず、例えば、各駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４は、溝を有していなくてもよい。
また、図２に示すように、振動素子４は、振動体４１に配置された電極４８を有している。電極４８は、駆動信号電極４８１と、駆動接地電極４８２と、第１検出信号電極４８３と、第１検出接地電極４８４と、第２検出信号電極４８５と、第２検出接地電極４８６と、を有している。
駆動信号電極４８１は、駆動腕４５１、４５２の上面および下面と、駆動腕４５３、４５４の両側面と、に配置されている。一方、駆動接地電極４８２は、駆動腕４５１、４５２の両側面と、駆動腕４５３、４５４の上面および下面と、に配置されている。
また、第１検出信号電極４８３は、検出腕４３１の上面および下面に配置され、第１検出接地電極４８４は、検出腕４３１の両側面に配置されている。一方、第２検出信号電極４８５は、検出腕４３２の上面および下面に配置され、第２検出接地電極４８６は、検出腕４３２の両側面に配置されている。また、これら各電極４８１、４８２、４８３、４８４、４８５、４８６は、それぞれ、基部４２に引き回されており、基部４２において支持基板５と電気的に接続されている。
なお、電極４８の構成としては、特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）等の下地層に、Ａｕ（金）やＡｌ（アルミ）、およびＡｕ（金）やＡｌ（アルミ）を主成分とする合金を積層した金属被膜で構成することができる。
振動素子４は、次のようにして検出軸であるＺ軸まわりの角速度ωｚを検出することができる。まず、駆動信号電極４８１および駆動接地電極４８２間に駆動信号を印加すると、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４が、図５に示すような駆動振動モードで振動する。駆動振動モードで駆動している状態で、振動素子４にＺ軸まわりの角速度ωｚが加わると、図６に示すような検出振動モードが新たに励振される。検出振動モードでは、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４にコリオリの力が作用して矢印Ａに示す方向の振動が励振され、この振動に呼応するように、検出腕４３１、４３２が矢印Ｂに示す方向（Ｘ軸方向）に屈曲振動する。このような検出振動モードによって検出腕４３１、４３２に発生した電荷を第１、第２検出信号電極４８３、４８５および第１、第２検出接地電極４８４、４８６の間から検出信号として取り出し、この信号に基づいて角速度ωｚを検出することができる。
ここで、駆動振動モードの周波数（駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４の共振周波数）ｆｄと、検出振動モードの周波数（検出腕４３１、４３２の共振周波数）ｆｓとは、互いに異なるように設定されており、これらの差の絶対値（｜ｆｄ−ｆｓ｜）を「離調周波数Δｆ」と言う。なお、ｆｄ＞ｆｓであっても、ｆｄ＜ｆｓであってもよい。
また、図７に示すように、振動素子４は、振動体４１に配置された錘部４６、４７を有している。錘部４６は、各駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４の幅広部４５１ａ、４５２ａ、４５３ａ、４５４ａに設けられ、錘部４７は、各検出腕４３１、４３２の幅広部４３１ａ、４３２ａに設けられている。錘部４６は、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４の周波数を調整するためのものであり、錘部４７は、検出腕４３１、４３２の周波数を調整するためのものである。なお、説明の便宜上、図２では、錘部４６、４７の図示を省略しており、図７では、電極４８の図示を省略している。
まず、錘部４６について説明する。なお、錘部４６の構成は、各駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４で同じである。そのため、以下では、説明の便宜上、駆動腕４５１に設けられた錘部４６について代表して説明し、他の駆動腕４５２、４５３、４５４に設けられた錘部４６については、その説明を省略する。
図８および図９に示すように、錘部４６は、幅広部４５１ａの一方の主面（Ｚ軸方向を法線方向とし、そのプラス側の主面）に配置された第１錘部４６１と、幅広部４５１ａの他方の主面（Ｚ軸方向を法線方向とし、そのマイナス側の主面）に配置された第２錘部４６２と、を有している。すなわち、錘部４６は、幅広部４５１ａの両面に配置されている。なお、正確には、第１錘部４６１は、幅広部４５１ａの上面に配置された電極４８上に配置されており、第２錘部４６２は、幅広部４５１ａの下面に配置された電極４８上に配置されている。
なお、第１錘部４６１と第２錘部４６２の配置は、逆であってもよい。すなわち、幅広部４５１ａのＺ軸方向マイナス側の主面に第１錘部４６１が配置され、プラス側の主面に第２錘部４６２が配置されていてもよい。
また、Ｚ軸方向（幅広部４５１ａの両主面の法線方向）から見た平面視で、第１錘部４６１は、第２錘部４６２と重ならない非重なり領域４６１ａを有している。本実施形態では、第１錘部４６１は、その全域において第２錘部４６２と重なっておらず、その全域が非重なり領域４６１ａで構成されている。ただし、第１錘部４６１の構成としては、非重なり領域４６１ａを有していれば特に限定されず、例えば、一部が第２錘部４６２と重なっていてもよい。
第１、第２錘部４６１、４６２のうち、第１錘部４６１は、主に、周波数ｆｄを調整する機能を有している。具体的には、後述する周波数調整方法でも説明するように、第１錘部４６１にレーザー光ＬＬを照射して第１錘部４６１の質量を減少することで周波数ｆｄを調整する。
一方、第２錘部４６２は、主に、第１錘部４６１との質量バランスを取って、振動素子４の振動漏れを低減する機能を有している。具体的には、錘部４６が第１錘部４６１だけで構成されている場合には、錘部４６を含めた駆動腕４５１全体の重心が上面側（第１錘部４６１側）に偏ってしまう。そのため、駆動振動モードにおいて駆動腕４５１がＺ軸方向へ振動（不要振動）し、これが振動漏れの原因となる。そこで、振動素子４では、第１錘部４６１と反対側に第２錘部４６２を設け、前述したような重心の偏りを低減している。これにより、駆動振動モードでの駆動腕４５１のＺ軸方向への振動（不要振動）を抑制し、振動漏れを低減することができる。
第１錘部４６１は、幅広部４５１ａの縁部を除いて、幅広部４５１ａの中央部に位置している。具体的には、Ｚ軸方向から見た平面視で、駆動腕４５１の幅方向（Ｘ軸方向）の中央を通り、Ｙ軸方向に延在する仮想線を中心線Ｌとしたとき、第１錘部４６１は、中心線Ｌと重なって配置されている。このように、第１錘部４６１を幅広部４５１ａの中央部に配置することで、第１錘部４６１にレーザー光ＬＬを照射し易くなる（図１５参照）。また、レーザー光ＬＬの照射によって第１錘部４６１の一部を除去した結果、中心線Ｌの両側で第１錘部４６１の質量に差が生じても、その差によって生じる駆動腕４５１の中心軸まわりの慣性モーメントを小さく抑えることができる。そのため、駆動振動モードにおける駆動腕４５１のＹ軸捩じり振動（不要振動）を効果的に抑制することができる。ただし、第１錘部４６１の配置としては、特に限定されず、例えば、幅広部４５１ａの縁部に配置されていてもよい。
前述したように、第１錘部４６１は、レーザー光ＬＬを照射し、その一部の除去することで周波数ｆｄを調整するのに用いられる。したがって、図８に示すように、第１錘部４６１にはレーザー光ＬＬの照射痕Ｒが形成されている。ただし、初めから周波数ｆｄが目標範囲内にある場合等には、第１錘部４６１にレーザー光ＬＬを照射する必要がないため、照射痕Ｒが形成されていなくてもよい。
一方、第２錘部４６２は、幅広部４５１ａの中央部を除いて、幅広部４５１ａの縁部に沿って配置されている。本実施形態では、第２錘部４６２は、幅広部４５１ａの先端側の縁部４５１ａ’と、Ｘ軸方向両側の縁部４５１ａ”とに沿って配置されている。幅広部４５１ａの中央部に配置された第１錘部４６１に対して、第２錘部４６２を幅広部４５１ａの縁部に配置することで、第１錘部４６１に非重なり領域４６１ａを容易に形成することができる。また、第２錘部４６２を十分に広く配置することができ、第１錘部４６１と第２錘部４６２との質量バランスを容易に取ることができる。ただし、第２錘部４６２の配置としては、特に限定されず、例えば、幅広部４５１ａの中央部に配置されていてもよい。
前述したように、第２錘部４６２は、第１錘部４６１との質量バランスを取って、振動素子４の振動漏れを低減するために設けられている。そのため、第１錘部４６１とは異なって、第２錘部４６２にはレーザー光ＬＬが照射されない。すなわち、第２錘部４６２にはレーザー光ＬＬの照射痕Ｒが形成されていない。このように、第２錘部４６２にはレーザー光ＬＬが照射されないため、レーザー光ＬＬを照射し難い領域である幅広部４５１ａの縁部に第２錘部４６２を配置しても、周波数ｆｄの調整が煩雑となったり困難となったりすることがない。ただし、第２錘部４６２を周波数ｆｄの調整用に用いてもよく、この場合は、第２錘部４６２にレーザー光ＬＬが照射され、照射痕Ｒが形成される。
また、第１錘部４６１の質量をｍ１とし、第２錘部４６２の質量をｍ２としたとき、ｍ１、ｍ２は、｜ｍ１−ｍ２｜＜ｍ１の関係を満足しており、特に、本実施形態では、ｍ１とｍ２とがほぼ等しい。そして、図９に示すように、駆動腕４５１の延出方向に垂直な断面視である横断面視で、駆動腕４５１の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）をＴとし、第１錘部４６１と第２錘部４６２とからなる錘部４６の重心Ｇ１と駆動腕４５１の重心Ｇ２とのＺ軸方向における離間距離をＤとしたとき、０≦Ｄ≦０．２Ｔの関係を満足している。なお、本実施形態では、駆動腕４５１は、実質的に上下対称に形成されているため、重心Ｇ２は、駆動腕４５１の厚さ方向の中心とほぼ一致している。
このような関係を満足することで、錘部４６や電極４８を含む駆動腕４５１全体の重心を駆動腕４５１の重心Ｇ２と交わるＸＹ面Ｆと一致させることができるか、または、ＸＹ面Ｆの近傍に位置させることができる。そのため、駆動振動モードでの駆動腕４５１のＺ軸方向への振動（不要振動）を効果的に抑制することができる。その結果、駆動振動モードでの不要振動（Ｘ軸方向以外の振動）の発生が抑制され、振動素子４の振動漏れを効果的に抑制することができる。
これに対して、０≦Ｄ≦０．２Ｔの関係を満足していない場合、すなわち、Ｄ＞０．２Ｔである場合には、錘部４６を含む駆動腕４５１全体の重心が駆動腕４５１の重心Ｇ２に対して大きく離間してしまう。そのため、錘部４６を含む駆動腕４５１全体の質量バランスがＺ軸方向に大きく崩れ、駆動振動モードにおいて、駆動腕４５１がＺ軸方向に振動し易くなる。よって、駆動振動モードでの不要振動（Ｘ軸方向以外の振動）を十分に抑制できず、振動素子４の振動漏れが大きくなる。
なお、厚さＴと離間距離Ｄとの関係としては、０≦Ｄ≦０．２Ｔの関係を満足していればよいが、さらに、０≦Ｄ≦０．１Ｔの関係を満足していることが好ましく、０≦Ｄ≦０．０５Ｔの関係を満足しているのがより好ましい。これにより、上述した効果がより顕著なものとなる。
また、幅広部４５１ａの上面に第１錘部４６１を配置し、下面に第２錘部４６２を配置することで、幅広部４５１ａの上面には第１錘部４６１に起因する応力が働き、幅広部４５１ａの下面には第２錘部４６２に起因する応力が働く。そのため、幅広部４５１ａの上面に働く応力と下面に働く応力とのバランスを取ることができ、幅広部４５１ａのＺ軸方向への反りを低減することができる。このような点からも、駆動振動モードでの駆動腕４５１のＺ軸方向への振動（不要振動）を効果的に抑制することができる。
本実施形態では、第１錘部４６１および第２錘部４６２は、それぞれ、レーザー照射される前では中心線Ｌに対して対称的に配置されている。これにより、中心線Ｌの両側で錘部４６の質量をほぼ等しくすることができる。そのため、駆動腕４５１をバランスよくＸ軸方向に振動させることができる。ただし、これに限定されず、第１錘部４６１および第２錘部４６２は、それぞれ、平面視で、中心線Ｌに対して非対称に配置されていてもよい。ただし、この場合でも、錘部４６全体として見たときに、中心線Ｌの両側で質量がほぼ等しくなっていることが好ましい。
また、図８に示すように、第１錘部４６１の幅Ｗ１（Ｘ軸方向の長さ）および第２錘部４６２の幅Ｗ２（Ｘ軸方向の長さ）は、それぞれ、幅広部４５１ａの幅Ｗ（Ｘ軸方向の長さ）の１／２以上となっているのが好ましく、１／２以上、９／１０以下となっているのがより好ましい。これにより、錘部４６によって幅広部４５１ａの剛性（特に捩じれ剛性）を高めることができる。また、第１錘部４６１に起因して幅広部４５１ａの上面に加わる応力と第２錘部４６２に起因して幅広部４５１ａの下面に加わる応力とのバランスを取ることができ、幅広部４５１ａの反りをより効果的に抑制することができる。なお、幅Ｗ１とは、例えば、第１錘部４６１のＸ軸方向の両端部の最大離間距離を意味し、幅Ｗ２とは、例えば、第２錘部４６２のＸ軸方向の両端部の最大離間距離を意味する。
次に、錘部４７について説明する。錘部４７は、主に、検出振動モードの周波数ｆｓを調整するために設けられている。錘部４７にレーザー光ＬＬを照射し、錘部４７の一部を除去して検出腕４３１、４３２の質量を減少させることで、周波数ｆｓを調整することができる。
図７に示すように、錘部４７は、幅広部４３１ａ、４３２ａの一方の主面（Ｚ軸方向プラス側の主面）に配置されている。すなわち、錘部４７は、錘部４６のように、幅広部４３１ａ、４３２ａの両面に配置されてはいない。これは、検出腕４３１、４３２は、駆動振動モードでは実質的に振動しないため、錘部４７によって検出腕４３１、４３２の質量バランスがＺ軸方向に崩れたとしても、振動漏れには影響しないためである。そのため、錘部４７は、幅広部４３１ａ、４３２ａの一方の主面にのみ配置されており、これにより、両面に配置する場合と比較して、錘部４７の配置が簡単なものとなる。ただし、これに限定されず、錘部４７は、Ｚ軸方向マイナス側の主面に配置されていてもよいし、錘部４６と同じように、幅広部４３１ａ、４３２ａの両面に配置されていてもよい。
錘部４６、４７の構成材料としては、特に限定されず、例えば、Ａｕ（金）、Ａｕ（金）を主成分とする合金を用いることができる。また、第１錘部４６１、第２錘部４６２および錘部４７の厚さとしては、電極４８の厚さよりも十分に厚いことが好ましく、例えば、０．５μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。これにより、一度のレーザー光ＬＬの照射で除去される錘部４６、４７の質量が適量となり、周波数ｆｄ、ｆｓの調整を効率的かつ容易に行うことができる。
なお、第１錘部４６１の厚さと第２錘部４６２の厚さとは、ほぼ等しいことが好ましい。これにより、面積を考慮するだけで、第１錘部４６１と第２錘部４６２との質量バランスを取ることができる。そのため、振動素子４の設計や製造がより容易なものとなる。ただし、錘部４６（第１、第２錘部４６１、４６２）および錘部４７は、それぞれ、その形成領域の全域で厚さが均一となっていてもよいし、厚さが異なる部位を有していてもよい。
以上、振動素子４について説明した。このような振動素子４は、前述したように、基部４２０と、基部４２０からＹ軸方向（第１方向）に延出する振動腕としての駆動腕４５１と、駆動腕４５１の一方の主面（上面）に配置されている第１錘部４６１と、駆動腕４５１の他方の主面に配置されている第２錘部４６２と、を有している。また、前記主面の法線方向からの平面視で、第１錘部４６１は、第２錘部４６２と重ならない非重なり領域４６１ａを駆動腕４５１の幅方向の中央を含む位置に有している。また、駆動腕４５１の横断面視で、駆動腕４５１の厚さをＴとし、第１錘部４６１と第２錘部４６２とからなる錘部４６の重心Ｇ１と駆動腕４５１の重心Ｇ２との振動腕４５１の厚さ方向での離間距離をＤとしたとき、０≦Ｄ≦０．２Ｔの関係を満足している。これにより、前述したように、駆動振動モードでの不要振動（Ｘ軸方向以外の振動）の発生が抑制され、振動素子４の振動漏れを効果的に抑制することができる。
また、前述したように、振動素子４では、第１錘部４６１および第２錘部４６２は、それぞれ、駆動腕４５１の幅方向（第１方向に直交し前記主面に平行な方向である第２方向。すなわちＸ軸方向）の大きさが基部側より大きい幅広部４５１ａであって、基部４２０とは反対側の先端領域に設けられている。そして、第１錘部４６１のＸ軸方向の長さおよび第２錘部４６２のＸ軸方向の長さは、それぞれ、幅広部４５１ａのＸ軸方向の長さの１／２以上となっている。これにより、錘部４６によって幅広部４５１ａの剛性（特に捩じれ剛性）を高めることができる。また、第１錘部４６１に起因して幅広部４５１ａの上面に加わる応力と、第２錘部４６２に起因して幅広部４５１ａの下面に加わる応力の差を小さくすることができ、幅広部４５１ａの反りをより効果的に抑制することができる。なお、これに限定されず、例えば、第１錘部４６１のＸ軸方向の長さおよび第２錘部４６２のＸ軸方向の長さの少なくとも一方が、幅広部４５１ａのＸ軸方向の長さの１／２以上となっていてもよい。
−支持基板−
支持基板５（基板）は、従来から知られるＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）実装用の基板である。このような支持基板５は、図１０に示すように、枠状の基部５１と、基部５１に設けられた複数（本実施形態では６本）のリード５２（配線部）と、を有している。基部５１は、導電性の接合部材５９によってベース３１に固定され、さらに、この接合部材５９を介して各リード５２と内部端子３３２とが電気的に接続されている。また、各リード５２の先端部には導電性の接合部材５８によって振動素子４の基部４２が固定され、リード５２と各電極４８１〜４８６とが電気的に接続されている。そのため、振動素子４は、支持基板５を介してベース３１に支持されると共にＩＣチップ６と電気的に接続されている。
−ＩＣチップ−
図１に示すように、ＩＣチップ６（回路素子）は、凹部３１１の底面に固定されている。ＩＣチップ６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や、振動素子４を駆動し、振動素子４に加わった角速度ωｚを検出する駆動／検出回路が含まれている。
以上、振動子１について説明したが、振動子１としては、特に限定されず、例えば、支持基板５を省略して振動素子４をベース３１やＩＣチップ６に固定してもよい。なお、振動素子４をベース３１に固定する場合には、ベース３１が本発明の「基板」に相当し、振動素子４をＩＣチップ６に固定する場合には、ＩＣチップ６が本発明の「基板」に相当する。
また、本実施形態では、振動素子４として角速度センサー素子を用い、振動子１を角速度センサーデバイスとして用いているが、これに限定されない。例えば、振動素子４として加速度センサー素子を用い、振動子１を加速度センサーデバイスとして用いてもよいし、振動素子４として発振素子を用い、振動子１を発振器として用いてもよい。
また、振動素子４の構成としても特に限定されない。例えば、図１１に示すように、各幅広部４３１ａ、４３２ａ、４５１ａ、４５２ａ、４５３ａ、４５４ａの角部が面取りされていてもよい。なお、図１１では、説明の便宜上、電極４８および錘部４６、４７の図示を省略している。
また、例えば、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４の１本ないし３本を省略してもよいし、他の駆動腕を有していてもよい。同様に、検出腕４３１、４３２のうちの一方を省略してもよいし、他の検出腕を有していてもよい。また、振動素子４の検出軸としては、Ｚ軸に限定されず、例えば、Ｘ軸であってもよいし、Ｙ軸であってもよい。また、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸のうちの複数の検出軸を有していてもよい。
次に、振動素子４の周波数調整方法（振動子１の製造方法）について説明する。図１２に示すように、振動素子４の周波数調整方法は、振動素子４を準備する準備工程と、水晶ウエハ４０上で振動素子４の周波数を調整する第１周波数調整工程と、振動素子４をパッケージ３にマウントするマウント工程と、振動素子４の周波数を調整する第２周波数調整工程と、パッケージ３を封止する封止工程と、を含んでいる。
［準備工程］
まず、図１３に示すように、水晶ウエハ４０を準備し、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて水晶ウエハ４０をパターニングすることで、水晶ウエハ４０に複数の振動体４１を形成する。次に、スパッタリング等によって、振動体４１の表面に電極４８を形成する。さらに、スパッタリング等によって、各幅広部４５１ａ、４５２ａ、４５３ａ、４５４ａに錘部４６（第１錘部４６１および第２錘部４６２）を形成すると共に、幅広部４３１ａ、４３２ａに錘部４７を形成する。
ここで、本工程では、第１錘部４６１の質量が第２錘部４６２の質量よりも大きくなるように錘部４６を形成する。前述したように、第１、第２錘部４６１、４６２のうち、第１錘部４６１だけが後にレーザー光ＬＬの照射によって一部が除去される。そのため、それを見越して第１錘部４６１の質量を第２錘部４６２の質量よりも大きくしておくことで、レーザー光ＬＬを照射した後の第１錘部４６１の質量と第２錘部４６２の質量との差を小さくすることができる。その結果、より効果的に、駆動振動モードでの不要振動が抑えられ、振動素子４の振動漏れを抑制することができる。なお、第１錘部４６１の質量と第２錘部４６２の質量との差は、特に限定されないが、レーザー光ＬＬの照射によって第１錘部４６１から除去される質量とほぼ等しいことが好ましい。レーザー光ＬＬの照射によって第１錘部４６１から除去される質量は、例えば、実験、シミュレーション等から予め算出することができる。
また、本工程で準備された振動素子４では、駆動腕４５１に配置された第１錘部４６１は、幅広部４５１ａの中央部に配置されている（図８参照）。すなわち、第１錘部４６１は、駆動腕４５１の中心線Ｌを含む位置に配置されている。これにより、第１錘部４６１にレーザー光ＬＬを照射し易くなる。駆動腕４５２、４５３、４５４に配置された第１錘部４６１についても同様である。
また、本工程で準備された振動素子４では、駆動腕４５１に配置された第２錘部４６２は、幅広部４５１ａの中央部を避けて、先端側の縁部４５１ａ’と、Ｘ軸方向両側の縁部４５１ａ”とに沿って配置されている（図８参照）。すなわち、第２錘部４６２は、駆動腕４５１の幅方向の中央を挟む両側部を含む位置に配置されている。これにより、第１錘部４６１に非重なり領域４６１ａを容易に設けることができる。また、第２錘部４６２を十分に広く配置することができ、第１錘部４６１と第２錘部４６２との質量バランスを容易に取ることができる。
［第１周波数調整工程］
次に、水晶ウエハ４０上で振動素子４の周波数ｆｄ、ｆｓを粗調する。具体的には、必要に応じて、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４に設けられた第１錘部４６１にレーザー光ＬＬ（エネルギー線）を照射し、第１錘部４６１の一部を除去して質量を減少させることで、駆動振動モードの周波数ｆｄを調整（例えば、周波数のバラつきが５００ｐｐｍ程度となるように粗調）する。同様に、必要に応じて、検出腕４３１、４３２に設けられた錘部４７にレーザー光ＬＬを照射し、錘部４７の一部を除去して質量を減少させることで、検出振動モードの周波数ｆｓを調整する。なお、レーザー光ＬＬとしては、特に限定されず、例えば、ＹＡＧ、ＹＶＯ４、エキシマレーザー等のパルス状レーザー光、炭酸ガスレーザー等の連続発振レーザー光を用いることができる。また、エネルギー線としては、レーザー光ＬＬに限定されず、例えば、電子ビームを用いてもよい。
このように、水晶ウエハ４０上で、すなわち、振動素子４をパッケージ３に接合する前に周波数ｆｄ、ｆｓを調整することで、調整時に蒸散した錘部４６、４７がパッケージ３に付着してしまうことによる悪影響を抑制することができる。なお、本実施形態では、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４に設けられた第１錘部４６１の一部を除去して周波数ｆｄを調整しているが、これに限定されず、第２錘部４６２の一部を除去して周波数ｆｄを調整してもよいし、第１、第２錘部４６１、４６２の一部を除去して周波数ｆｄを調整してもよい。
［マウント工程］
次に、図１４に示すように、振動素子４を水晶ウエハ４０から切り取って、支持基板５を介してベース３１に接合する。なお、この際、第１錘部４６１がリッド３２側を向き、第２錘部４６２がベース３１の底面側を向くように振動素子４を配置する。このように、振動素子４をパッケージ３に収納すると、応力等の環境変化に起因して、振動素子４の駆動振動モードの周波数ｆｄが変化する。
［第２周波数調整工程］
前述したように、マウント工程において周波数ｆｄが変化するため、本工程では、再び、レーザー光ＬＬを用いて第１錘部４６１の一部を除去することで、周波数ｆｄを調整する。
具体的には、図１５に示すように、レーザー光ＬＬを駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４の第１錘部４６１（非重なり領域４６１ａ）に照射し、周波数ｆｄを目標値に合わせ込む。本工程では、レーザー光ＬＬは、第２錘部４６２には照射されず、第２錘部４６２の一部がレーザー光ＬＬによって除去されることがない。そのため、次のような効果を発揮することができる。
このレーザー光ＬＬの照射は、大気圧下でベース３１の開口付近に排気口を備えた装置内で行われ、第１錘部４６１は、振動素子４の上面（リッド３２側の面）に配置されているため、レーザー照射によって蒸散した飛沫（ドロス）は、ベース３１の開口を介してパッケージ３外に排気口に向かう気流により排出され易い。これに対して、第２錘部４６２は、振動素子４の下面に配置されているため、レーザー照射によって蒸散した飛沫（ドロス）は、第１錘部４６１の飛沫と比べてパッケージ３外に排出され難い。そのため、第１錘部４６１のみにレーザー照射することで、パッケージ３内に第１錘部４６１の飛沫が残存し難くなる。
パッケージ３内に残存した錘部４６の飛沫が支持基板５やベース３１に付着してしまうと、例えば、リード５２同士の短絡や内部端子３３１同士の短絡が生じたり、意図しない寄生容量が形成されたりし、振動子１の電気的な特性が悪化してしまう。特に、第２錘部４６２が配置されている振動素子４の下面は、支持基板５およびベース３１の底面と対向しているため、第２錘部４６２から蒸散した飛沫は、支持基板５やベース３１に付着し易く、上述した問題が発生する可能性が高くなる。また、一旦、支持基板５やベース３１に付着した飛沫が衝撃等により離脱し、再び振動素子４に付着してしまうと、電極同士の短絡が発生したり、質量の変化によって振動特性が悪化したりするおそれもある。
このように、第１錘部４６１だけにレーザー光ＬＬを照射し、第２錘部４６２にはレーザー光ＬＬを照射しないことで、パッケージ３内に錘部４６の飛沫が残存し難くなり、振動子１の電気特性や振動素子４の振動特性の悪化（経時的な変化を含む）を効果的に抑制することができる。
なお、第１錘部４６１を貫通したレーザー光ＬＬが幅広部４５１ａの下面に配置された電極４８に照射され、電極４８が蒸散するおそれがある。しかしながら、電極４８は、第２錘部４６２に比べて十分に薄く形成されているため、蒸散する量が極めて少ない。そのため、仮に、幅広部４５１ａの下面に配置された電極の一部が蒸散しても、第２錘部４６２が蒸散することにより生じる上述した問題は、実質的に生じない。また、このレーザー光ＬＬの照射は、大気圧下でなく真空装置内の真空下で行ってもよい。
本工程の終了時では、駆動腕４５１の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）をＴとし、第１錘部４６１と第２錘部４６２とからなる錘部４６の重心Ｇ１と駆動腕４５１の重心Ｇ２とのＺ軸方向における離間距離をＤとしたとき、０≦Ｄ≦０．２Ｔの関係を満足している。駆動腕４５２、４５３、４５４についても同様である。これにより、前述したように、駆動振動モードでの駆動腕４５１のＺ軸方向への振動（不要振動）を効果的に抑制することができる。その結果、駆動振動モードでの不要振動（Ｘ軸方向以外の振動）の発生が抑制され、振動素子４の振動漏れを効果的に抑制することができる。
［封止工程］
次に、シームリング３９を介してリッド３２をベース３１の上面にシーム溶接することで、リッド３２をベース３１に接合する。次に、リッド３２の溝３２１を介してパッケージ３内を減圧状態とし、溝３２１にレーザー光を照射して溝３２１を溶融することで溝３２１を塞ぐ。これにより、内部空間Ｓが気密封止され、振動子１が得られる。
以上、振動素子４の周波数調整方法について説明した。このような振動素子４の周波数調整方法は、前述したように、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４（振動腕）と、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４の上面（一方の主面）に配置されている第１錘部４６１と、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４の下面（他方の主面）に配置されている第２錘部４６２と、を有し、主面の法線方向からの平面視で、第１錘部４６１は、第２錘部４６２と重ならない非重なり領域４６１ａを有する振動素子４を準備する工程（準備工程）と、リード５２（配線部）を備える支持基板５（基板）を準備し、振動素子４の下面側を支持基板５側に向けて、振動素子４を支持基板５に固定する工程（マウント工程）と、第１錘部４６１の非重なり領域４６１ａに上面側からレーザー光ＬＬ（エネルギー線）を照射して、第１錘部４６１の非重なり領域４６１ａの一部を除去し、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４の共振周波数を調整する工程（第２周波数調整工程）と、を有している。これにより、前述したように、支持基板５に錘部４６の飛沫が付着し難くなり、振動子１の電気特性や振動素子４の振動特性の悪化（経時的な変化を含む）を効果的に抑制することができる。
また、前述したように、準備工程において準備される振動素子４では、第１錘部４６１は、平面視で、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４の幅方向の中央を含む位置に配置されている。これにより、各駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４において、第１錘部４６１にレーザー光ＬＬを照射し易くなる。
また、前述したように、準備工程において準備される振動素子４では、第２錘部４６２は、平面視で、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４の幅方向の中央を挟む両側部を含む位置に配置されている。これにより、第１錘部４６１に非重なり領域４６１ａを容易に設けることができる。また、第２錘部４６２を十分に広く配置することができ、第１錘部４６１と第２錘部４６２との質量バランスを容易に取ることができる。
また、前述したように、準備工程では、第１錘部４６１の質量が第２錘部４６２の質量よりも大きくなっている。これにより、第２周波数調整工程後の第１錘部４６１の質量と第２錘部４６２の質量との差を小さくすることができる。その結果、より効果的に、駆動振動モードでの不要振動が抑えられ、振動素子４の振動漏れを抑制することができる。
また、前述したように、第２周波数調整工程では、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４の横断面視で、駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４の厚さをＴとし、第１錘部４６１と第２錘部４６２とからなる錘部４６の重心Ｇ１と駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４の重心Ｇ２との振動腕４５１、４５２、４５３、４５４の厚さ方向での離間距離をＤとしたとき、０≦Ｄ≦０．２Ｔの関係を満足するように、第１錘部４６１の一部を除去している。これにより、前述したように、駆動振動モードでの駆動腕４５１、４５２、４５３、４５４のＺ軸方向への振動（不要振動）を効果的に抑制することができる。その結果、駆動振動モードでの不要振動（Ｘ軸方向以外の振動）の発生が抑制され、振動素子４の振動漏れを効果的に抑制することができる。
なお、振動素子４の周波数調整方法としては、特に限定されず、例えば、第１周波数調整工程や、封止工程を省略してもよい。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る振動子について説明する。
図１６は、本発明の第２実施形態に係る振動子が有する振動素子の部分拡大平面図である。
本実施形態に係る振動子１では、主に、振動素子４が有する錘部４６の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動子１と同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態の振動子１に関し、前述した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１６では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図１６に示すように、本実施形態の振動素子４では、第１錘部４６１は、Ｚ軸方向から見た平面視で、第２錘部４６２と重ならない非重なり領域４６１ａと、第２錘部４６２と重なる重なり領域４６１ａ’と、を有している。なお、図１６では、説明の便宜上、駆動腕４５１のみを図示しているが、他の駆動腕４５２、４５３、４５４についても同様である。
これにより、例えば、第１周波数調整工程において、レーザー光ＬＬを重なり領域４６１ａ’に照射し、第１錘部４６１の一部と共に第２錘部４６２の一部を除去することで、一度のレーザー光ＬＬの照射でより大きく駆動腕４５１の質量を減少させることができる。そのため、効率的に、周波数ｆｄを調整することができる。また、例えば、重なり領域４６１ａ’にレーザー光ＬＬを照射することで、周波数ｆｄの粗調を行い、非重なり領域４６１ａにレーザー光ＬＬを照射することで、周波数ｆｄの微調を行うこともできる。
なお、第２周波数調整工程では、前述した第１実施形態と同様に、第１錘部４６１の非重なり領域４６１ａにレーザー光ＬＬを照射すればよい。
このような第２実施形態によっても、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。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る振動子について説明する。
図１７は、本発明の第３実施形態に係る振動子が有する振動素子の部分拡大断面図である。
本実施形態に係る振動子１では、主に、振動素子４が有する電極４８の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動子１と同様である。
なお、以下の説明では、第３実施形態の振動子１に関し、前述した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１７では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図１７に示すように、本実施形態の振動素子４では、幅広部４５１ａの下面であってＺ軸方向から見た平面視で第１錘部４６１と重なる領域には電極４８（駆動接地電極４８２。ただし、駆動腕４５３、４５４では駆動信号電極４８１）が配置されていない。なお、図１７では、説明の便宜上、駆動腕４５１のみを図示しているが、他の駆動腕４５２、４５３、４５４についても同様である。
これにより、第２周波数調整工程において、幅広部４５１ａ、４５２ａ、４５３ａ、４５４ａの下面に配置された電極４８にレーザー光ＬＬが照射され、当該電極４８が蒸散してしまうことを抑制することができる。そのため、前述した第１実施形態と比べて、パッケージ３内に飛沫がより残り難くなる。
このような第３実施形態によっても、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。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る振動子について説明する。
図１８は、本発明の第４実施形態に係る振動子が有する振動素子の平面図である。図１９は、図１８に示す振動素子が有する錘部を示す平面図である。
本実施形態に係る振動子１では、主に、振動素子６の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動子１と同様である。
なお、以下の説明では、第４実施形態の振動子１に関し、前述した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１８および図１９では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
振動素子６は、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを検出することのできる角速度センサー素子である。このような振動素子６は、図１８に示すように、振動体６１と、振動体６１に配置された電極６８と、を有している。
振動体６１は、Ｚカット水晶板から形成され、水晶の結晶軸であるＸ軸（電気軸）およびＹ軸（機械軸）で規定されるＸＹ平面に広がりを有し、Ｚ軸（光軸）方向に厚みを有している。また、振動体６１は、基部６２と、基部６２からＹ軸方向マイナス側に向けて延出する検出腕６３１、６３２と、基部６２からＹ軸方向プラス側に向けて延出する駆動腕６５１、６５２と、を有している。駆動腕６５１、６５２は、振動素子６を振動駆動させるための振動腕であり、検出腕６３１、６３２は、角速度ωｙが加わることで発生するコリオリ力によって振動し、コリオリ力に基づいた信号を取得するための振動腕である。
また、電極６８は、駆動信号電極６８１と、駆動接地電極６８２と、第１検出信号電極６８３と、第２検出信号電極６８４と、第１検出接地電極６８５と、第２検出接地電極６８６と、を有している。
駆動信号電極６８１は、駆動腕６５１の上下面と駆動腕６５２の両側面とに配置されており、駆動接地電極６８２は、駆動腕６５１の両側面と駆動腕６５２の上下面とに配置されている。一方、第１検出信号電極６８３は、検出腕６３１の上面のＸ軸方向マイナス側および下面のＸ軸方向プラス側に配置されており、第１検出接地電極６８５は、検出腕６３１の上面のＸ軸方向プラス側および下面のＸ軸方向マイナス側に配置されている。また、第２検出信号電極６８４は、検出腕６３２の上面のＸ軸方向マイナス側および下面のＸ軸方向プラス側に配置されており、第２検出接地電極６８６は、検出腕６３２の上面のＸ軸方向プラス側および下面のＸ軸方向マイナス側に配置されている。
このような振動素子６は、次のようにして角速度ωｙを検出する。駆動信号電極６８１および駆動接地電極６８２間に駆動信号（駆動電圧）を印加すると、駆動腕６５１、６５２がＸ軸方向に逆相で屈曲振動する。この状態では、駆動腕６５１、６５２の振動が互いにキャンセルされるため、検出腕６３１、６３２は実質的に振動しない。この状態でＹ軸まわりの角速度ωｙが加わると、駆動腕６５１、６５２にコリオリの力が作用してＺ軸方向の屈曲振動が励振され、この屈曲振動に呼応するように、検出腕６３１、６３２がＺ軸方向に屈曲振動する。このような屈曲振動によって検出腕６３１に発生した電荷を第１検出信号電極６８３から第１検出信号として取り出し、検出腕６３２に発生した電荷を第２検出信号電極６８４から第２検出信号として取り出し、これら第１、第２検出信号に基づいて角速度ωｙを検出することができる。
また、図１９に示すように、振動素子６は、振動体６１に配置された錘部４６、４７を有している。錘部４６は、各駆動腕６５１、６５２の幅広部６５１ａ、６５２ａに設けられ、錘部４７は、各検出腕６３１、６３２の幅広部６３１ａ、６３２ａに設けられている。
このような第４実施形態によっても、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。
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る電子機器について説明する。
図２０は、本発明の第５実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図２０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、本発明の振動素子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、角速度センサーとして機能する振動素子４が内蔵されている。ここで、振動素子４としては、例えば、前述した実施形態のいずれかを用いることができる。
このようなパーソナルコンピューター１１００（電子機器）は、振動素子４を有している。そのため、前述した振動素子４の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。なお、振動素子４は、例えば、前述した実施形態のような振動子１としてパーソナルコンピューター１１００に内蔵されていてもよい。
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る電子機器について説明する。
図２１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。
図２１に示す携帯電話機１２００（ＰＨＳも含む）は、本発明の振動素子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、角速度センサーとして機能する振動素子４が内蔵されている。ここで、振動素子４としては、例えば、前述した実施形態のいずれかを用いることができる。
このような携帯電話機１２００（電子機器）は、振動素子４を有している。そのため、前述した振動素子４の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。なお、振動素子４は、例えば、前述した実施形態のような振動子１として携帯電話機１２００に内蔵されていてもよい。
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態に係る電子機器について説明する。
図２２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。
図２２に示すデジタルスチールカメラ１３００は、本発明の振動素子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、角速度センサーとして機能する振動素子４が内蔵されている。ここで、振動素子４としては、例えば、前述した実施形態のいずれかを用いることができる。
このようなデジタルスチールカメラ１３００（電子機器）は、振動素子４を有している。そのため、前述した振動素子４の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。なお、振動素子４は、例えば、前述した実施形態のような振動子１としてデジタルスチールカメラ１３００に内蔵されていてもよい。
なお、本発明の電子機器は、前述した実施形態のパーソナルコンピューターおよび携帯電話機、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。
＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態に係る移動体について説明する。
図２３は、本発明の第８実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
図２３に示す自動車１５００は、本発明の振動素子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、角速度センサーとして機能する振動素子４が内蔵されており、振動素子４によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。振動素子４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。ここで、振動素子４としては、例えば、前述した実施形態のいずれかを用いることができる。
このような自動車１５００（移動体）は、振動素子４を有している。そのため、前述した振動素子４の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。なお、振動素子４は、例えば、前述した実施形態のような振動子１として自動車１５００に内蔵されていてもよい。
なお、振動素子４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。
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、ロケット、人工衛星、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。
以上、本発明の振動素子の周波数調整方法、振動素子、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。
また、錘部４６の構成としては、特に限定されず、前述した第１実施形態および第３実施形態の他にも、例えば、図２４ないし図２７に示すような構成であってもよい。なお、図２４ないし図２７では、説明の便宜上、駆動腕４５１について図示しているが、他の駆動腕４５２、４５３、４５４についても同様である。
図２４に示す錘部４６では、第１錘部４６１は、幅広部４５１ａの先端側に設けられており、第２錘部４６２は、第１錘部４６１よりも幅広部４５１ａの基端側に設けられている。また、第１錘部４６１および第２錘部４６２は、それぞれ、幅広部４５１ａの外縁を避けて配置されている。このように、幅広部４５１ａの外縁を避けて第１、第２錘部４６１、４６２を配置することで、仮に、製造時のマスクずれ等によって第１、第２錘部４６１、４６２の位置がＸＹ面内方向にずれてしまっても、第１、第２錘部４６１、４６２の形状（大きさ）までもがずれてしまうことを抑制することができる。そのため、所望の質量を有する第１、第２錘部４６１、４６２を配置し易くなる。
図２５に示す錘部４６では、第１錘部４６１は、幅広部４５１ａの先端側に凸となる凸形状となっている。具体的には、第１錘部４６１は、基部４６１ｂと、基部４６１ｂよりも幅（Ｘ軸方向の長さ）が小さく、基部４６１ｂから先端側へ突出する突出部４６１ｃと、を有している。一方、第２錘部４６２は、基部４６１ｂよりも幅広部４５１ａの基端側に位置する第１部位４６２ａと、突出部４６１ｃのＸ軸方向両側に位置する一対の第２部位４６２ｂと、を有している。このような構成の錘部４６では、幅広部４５１ａの先端側の質量（突出部４６１ｃおよび一対の第２部位４６２ｂの総質量）が基端側の質量（基部４６１ｂと第１部位４６２ａの総質量）よりも小さくなっている。駆動腕４５１の先端側ほど、質量に対する周波数変化が大きくなるため、図２５の構成のように、駆動腕４５１の先端側の質量を軽くすると、錘部４６がＹ軸方向にずれることで周波数変化の効果が変動し、周波数変化量の影響を小さく抑えることができる。また、仮に、駆動腕４５１において錘部４６がＹ軸方向プラス側にずれると、駆動腕４５２でも錘部４６がＹ軸方向プラス側にずれてしまう。そのため、駆動腕４５１、４５２で質量のアンバランスが生じ、駆動振動モードにおいて、Ｙ軸方向への振動（不要振動）が生じてしまうが、図２５の構成とすることで、駆動腕４５１、４５２で質量のアンバランスを小さく抑えることができる。そのため、駆動振動モードでのＹ軸方向への振動（不要振動）を効果的に抑制することができる。
図２６に示す錘部４６では、第１錘部４６１は、幅広部４５１ａの先端側に凸となる凸形状となっている。具体的には、第１錘部４６１は、基部４６１ｆと、基部４６１ｆよりも幅（Ｘ軸方向の長さ）が小さく、基部４６１ｆから先端側へ突出する突出部４６１ｇと、を有している。同様に、第２錘部４６２は、幅広部４５１ａの先端側に凸となる凸形状となっている。具体的には、第２錘部４６２は、基部４６２ｆと、基部４６２ｆよりも幅（Ｘ軸方向の長さ）が小さく、基部４６２ｆから先端側へ突出する突出部４６２ｇと、を有している。また、第１錘部４６１は、中心線ＬのＸ軸方向マイナス側に位置し、第２錘部４６２は、中心線ＬのＸ軸方向プラス側に位置している。さらに、第１、第２錘部４６１、４６２は、中心線Ｌに対して対称に配置されている。このような構成によれば、例えば、図２５の構成と同様の効果を発揮することができる。
図２７に示す錘部４６では、第１錘部４６１は、幅広部４５１ａの先端側に凸となる凸形状となっている。具体的には、第１錘部４６１は、基部４６１ｂと、基部４６１ｂよりも幅（Ｘ軸方向の長さ）が小さく、基部４６１ｂから先端側へ突出する突出部４６１ｃと、を有している。一方、第２錘部４６２は、平面視で、第１錘部４６１を囲むように配置されている。具体的には、第２錘部４６２は、第１錘部４６１よりも基端側に位置し、Ｘ軸方向に延在する基部４６２ｃと、基部４６２ｃの一端部から幅広部４５１ａの外縁に沿って先端側へ延出する第１延出部４６２ｄと、基部４６２ｃの他端部から幅広部４５１ａの外縁に沿って先端側へ延出する第２延出部４６２ｅと、を有しており、第１延出部４６２ｄと第２延出部４６２ｅとで第１錘部４６１を挟み込んでいる。このような構成によれば、例えば、図２５の構成と同様の効果を発揮することができる。
１…振動子、３…パッケージ、３１…ベース、３１１…凹部、３２…リッド、３２１…溝、３３１、３３２…内部端子、３３３…外部端子、３９…シームリング、４…振動素子、４０…水晶ウエハ、４１…振動体、４２、４２０…基部、４３１…検出腕、４３１ａ…幅広部、４３２…検出腕、４３２ａ…幅広部、４４１、４４２…連結腕、４５１…駆動腕、４５１ａ…幅広部、４５１ａ”、４５１ａ’…縁部、４５１ｂ、４５１ｃ…溝、４５２…駆動腕、４５２ａ…幅広部、４５２ｂ、４５２ｃ…溝、４５３…駆動腕、４５３ａ…幅広部、４５３ｂ、４５３ｃ…溝、４５４…駆動腕、４５４ａ…幅広部、４５４ｂ、４５４ｃ…溝、４６…錘部、４６１…第１錘部、４６１ａ…非重なり領域、４６１ａ’…重なり領域、４６１ｂ…基部、４６１ｃ…突出部、４６１ｆ…基部、４６１ｇ…突出部、４６２…第２錘部、４６２ａ…第１部位、４６２ｂ…第２部位、４６２ｃ…基部、４６２ｄ…第１延出部、４６２ｅ…第２延出部、４６２ｆ…基部、４６２ｇ…突出部、４７…錘部、４８…電極、４８１…駆動信号電極、４８２…駆動接地電極、４８３…第１検出信号電極、４８４…第１検出接地電極、４８５…第２検出信号電極、４８６…第２検出接地電極、５…支持基板、５１…基部、５２…リード、５８、５９…接合部材、６…振動素子、６１…振動体、６２…基部、６３１…検出腕、６３１ａ…幅広部、６３２…検出腕、６３２ａ…幅広部、６５１…駆動腕、６５１ａ…幅広部、６５２…駆動腕、６５２ａ…幅広部、６８…電極、６８１…駆動信号電極、６８２…駆動接地電極、６８３…第１検出信号電極、６８４…第２検出信号電極、６８５…第１検出接地電極、６８６…第２検出接地電極、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、６…ＩＣチップ、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、ＢＷ…ボンディングワイヤー、Ｄ…離間距離、Ｆ…ＸＹ面、Ｇ１、Ｇ２…重心、Ｌ…中心線、ＬＬ…レーザー光、Ｒ…照射痕、Ｓ…内部空間、ωｚ、ωｙ…角速度

Claims (9)

  1. 振動腕と、前記振動腕の一方の主面に配置されている第１錘部と、前記振動腕の他方の主面に配置されている第２錘部と、を有し、前記主面の法線方向からの平面視で、前記第１錘部は、前記第２錘部と重ならない非重なり領域を有する振動素子を準備する工程と、
    配線部を備える基板を準備し、前記振動素子の前記他方の主面側を前記基板側に向けて、前記振動素子を前記基板に固定する工程と、
    前記第１錘部の前記非重なり領域に前記一方の主面側からエネルギー線を照射して、前記第１錘部の前記非重なり領域の一部を除去し、前記振動腕の共振周波数を調整する工程と、を有し、
    前記調整する工程では、前記振動腕の横断面視で、前記振動腕の厚さをＴとし、前記第１錘部と前記第２錘部とからなる錘部の重心と前記振動腕の重心との前記振動腕の厚さ方向での離間距離をＤとしたとき、０≦Ｄ≦０．２Ｔの関係を満足するように、前記第１錘部の一部を除去することを特徴とする振動素子の周波数調整方法。
  2. 前記準備する工程において準備される前記振動素子では、
    前記第１錘部は、前記平面視で、前記振動腕の幅方向の中央を含む位置に配置されている請求項１に記載の振動素子の周波数調整方法。
  3. 前記準備する工程において準備される前記振動素子では、
    前記第２錘部は、前記平面視で、前記振動腕の幅方向の中央を挟む両側部を含む位置に配置されている請求項１または２に記載の振動素子の周波数調整方法。
  4. 前記準備する工程では、前記第１錘部の質量が前記第２錘部の質量よりも大きい請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動素子の周波数調整方法。
  5. 基部と、
    基部から第１方向に延出する振動腕と、
    前記振動腕の一方の主面に配置されている第１錘部と、
    前記振動腕の他方の主面に配置されている第２錘部と、を有し、
    前記主面の法線方向からの平面視で、前記第１錘部は、前記第２錘部と重ならない非重なり領域を前記振動腕の幅方向の中央を含む位置に有し、
    前記振動腕の横断面視で、前記振動腕の厚さをＴとし、前記第１錘部と前記第２錘部とからなる錘部の重心と前記振動腕の重心との前記振動腕の厚さ方向での離間距離をＤとしたとき、０≦Ｄ≦０．２Ｔの関係を満足することを特徴とする振動素子。
  6. 前記第１錘部および前記第２錘部は、前記振動腕の前記第１方向に直交し前記主面に平行な方向である第２方向の大きさが前記基部側より大きい幅広部であって、前記基部とは反対側の先端領域に設けられ、
    前記第１錘部の前記第２方向の長さおよび前記第２錘部の前記第２方向の長さの少なくとも一方は、前記幅広部の前記第２方向の長さの１／２以上である請求項５に記載の振動素子。
  7. 請求項５または６に記載の振動素子と、
    前記振動素子を収納するパッケージと、を有することを特徴とする振動子。
  8. 請求項５または６に記載の振動素子を有することを特徴とする電子機器。
  9. 請求項５または６に記載の振動素子を有することを特徴とする移動体。
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