JPWO2015198513A1 - ジャイロセンサおよび電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】同一振幅でも感度を増加させることができるジャイロセンサおよびこれを備えた電子機器を提供する。【解決手段】本技術の一形態に係るジャイロセンサは、振動子と、第１の圧電機能層と、第２の圧電機能層とを具備する。上記第１の圧電機能層は、第１の電極対と、上記第１の電極対の間に配置された第１の圧電膜とを有する。上記第１の圧電機能層は、上記振動子の表面に配置され、上記振動子を上記表面に垂直な第１の軸方向に振動させることが可能に構成される。上記第２の圧電機能層は、第２の電極対と、上記第２の電極対の間に配置された第２の圧電膜とを有する。上記第２の圧電機能層は、上記第１の圧電機能層の上に配置され、上記第１の圧電機能層と同期して上記振動子を上記第１の軸方向に振動させることが可能に構成される。【選択図】図４

Description

本技術は、角速度を検出することが可能なジャイロセンサおよびこれを備えた電子機器に関する。
民生用の角速度センサとして、振動型のジャイロセンサが広く用いられている。振動型ジャイロセンサは、振動子を所定の周波数で振動させておき、振動子に生じるコリオリ力を圧電素子などで検出することによって角速度を検出する。上記ジャイロセンサは、例えば、ビデオカメラ、バーチャルリアリティ装置、カーナビゲーションシステムなどの電子機器に搭載され、それぞれ手振れ検知、動作検知、方向検知などのセンサとして活用されている。
近年では、電子機器の小型化、高性能化に伴い、これら電子機器に搭載されるジャイロセンサの小型化、高性能化が要求されている。例えば、ジャイロセンサの小型化を実現するため、例えば特許文献１に記載されているように、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）と呼ばれる技術を用いることが一般的となっている。すなわち特許文献１には、シリコン基板を微細加工して形成された３本のアーム部と、各アーム部の表面に形成された圧電膜と、外側に位置する２本のアーム部の上記圧電膜上に形成された励振用の駆動電極と、中央に位置するアーム部の上記圧電膜上に形成された角速度検出用の検出電極とを備えた角速度センサが記載されている。
特開２００８−２５６６６９号公報
ジャイロセンサで検出されるコリオリ力の感度は、振動系の重さや振動速度に比例する。したがって、ジャイロセンサが小型化されると振動系も軽量化され、その分、検出感度も低下する。一方、振動速度を増加させると、振動子の長さや振幅の増加につながるため、ジャイロセンサの小型化を実現する上で支障をきたす。このようなことから、ジャイロセンサにおいては、原理的に高感度化と小型化が背反する要素となっており、これらを両立させることは困難であった。
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、同一の振幅でも感度を増加させることができるジャイロセンサおよびこれを備えた電子機器を提供することにある。
本技術の一形態に係るジャイロセンサは、振動子と、第１の圧電機能層と、第２の圧電機能層とを具備する。
上記第１の圧電機能層は、第１の電極対と、上記第１の電極対の間に配置された第１の圧電膜とを有する。上記第１の圧電機能層は、上記振動子の表面に配置され、上記振動子を上記表面に垂直な第１の軸方向に振動させることが可能に構成される。
上記第２の圧電機能層は、第２の電極対と、上記第２の電極対の間に配置された第２の圧電膜とを有する。上記第２の圧電機能層は、上記第１の圧電機能層の上に配置され、上記第１の圧電機能層と同期して上記振動子を上記第１の軸方向に振動させることが可能に構成される。
上記ジャイロセンサは、第１の圧電機能層および第２の圧電機能層が振動子の表面に積層されているため、単一の圧電機能層で振動子を振動させる場合と比較して、小さな印加電圧量でも同一の振幅を得ることが可能となる。また、振動子の振幅や長さを大きくすることなく、振動子の検出電圧を増加させることができる。
典型的には、上記第１の電極対は、第１の駆動電極を含み、上記第２の電極対は、第２の駆動電極を含む。
上記第１の駆動電極は、駆動回路に接続され、上記振動子を上記第１の方向に振動させる。上記第２の駆動電極は、上記第１の駆動電極と並列的に上記駆動回路に接続され、上記振動子を上記第１の方向に振動させる第２の駆動電極を含む。
これにより、第１の圧電機能層および第２の圧電機能層が駆動回路に対して並列的に接続されるため、各圧電機能層を共通の駆動電圧で駆動させることができる。
典型的には、上記第１の電極対は、上記振動子と上記第１の圧電膜との間に配置された第１の電極膜と、上記第１の圧電膜を挟んで上記第１の電極膜と対向する第２の電極膜とを有する。この場合、上記第２の電極対は、第３の電極膜と、検出電極とを有してもよい。上記第３の電極膜は、上記第２の電極膜と電気的に接続される。上記検出電極は、上記第２の圧電膜を挟んで上記第３の電極膜と対向し、上記振動子の上記表面に平行な第２の軸方向における上記振動子の振動を検出する。
これにより、振動子に作用するコリオリ力を高感度に検出することが可能となる。
振動子の形状、構成等は特に限定されず、デバイスの種類に応じて適宜設定可能である。例えば、上記振動子は、上記第２の軸方向に配列された３本のアーム部と、上記３本のアーム部を支持する基部とを有する。この場合、上記第１の圧電機能層および上記第２の圧電機能層は、上記３本のアーム部の表面にそれぞれ設けられる。そして、上記検出電極は、上記３本のアーム部にそれぞれ設けられた電極部と、上記基部に設けられ隣接する２本のアーム部上の上記電極部を相互に接続する接続部とを有する。
このように振動子の根本部位に検出電極を設けることで、振動子のコリオリ力への感受性が高くなり、これにより角速度の検出精度を向上させることができる。
上記３本のアーム部のうち、中央に位置するアーム部上の上記電極部は、外側に位置する２本のアーム部上の上記電極部よりも、上記第１および第２の軸方向にそれぞれ直交する第３の軸方向に沿って、大きな電極長を有するように構成されてもよい。
これにより、角速度の検出感度のさらなる向上を図ることができる。
上記接続部は、上記電極部よりも狭い電極幅を有してもよい。
これにより、下層側に位置する電極膜との間に形成される寄生容量が低減され、角速度の検出精度を高めることができる。
上記ジャイロセンサは、配線層をさらに具備してもよい。上記配線層は、上記基部の表面に設けられ、上記第１の電極膜、上記第２の電極膜、上記第３の電極膜および上記検出電極にそれぞれ電気的に接続される。
これにより、基部の表面側において配線の引き回しが可能となる。
第１の圧電膜および第２の圧電膜の厚みは特に限定されず、目的とする圧電特性に応じて適宜設定可能である。典型的には、第１および第２の圧電膜はそれぞれ、１μｍ以下の厚みを有する。
本技術の一形態に係る電子機器は、ジャイロセンサを具備する。
上記ジャイロセンサは、振動子と、第１の圧電機能層と、第２の圧電機能層とを有する。
上記第１の圧電機能層は、第１の電極対と、上記第１の電極対の間に配置された第１の圧電膜とを有する。上記第１の圧電機能層は、上記振動子の表面に配置され、上記振動子を上記表面に垂直な第１の軸方向に振動させることが可能に構成される。
上記第２の圧電機能層は、第２の電極対と、上記第２の電極対の間に配置された第２の圧電膜とを有する。上記第２の圧電機能層は、上記第１の圧電機能層の上に配置され、上記第１の圧電機能層と同期して上記振動子を上記第１の軸方向に振動させることが可能に構成される。
以上のように、本技術によれば、同一の振幅でも感度を増加させることができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術の一実施形態に係るジャイロセンサを示す概略平面図である。 上記ジャイロセンサの動作を説明する、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 コリオリ力の検出原理を説明する概念図である。 上記ジャイロセンサにおける圧電機能体の構成を示す概略断面図である。 上記ジャイロセンサにおける圧電駆動部の駆動回路に対する配線形態を示す模式図である。 圧電膜の膜厚と圧電特性との関係を示す一実験結果である。 上記ジャイロセンサにおける圧電検出部の検出回路に対する配線形態を示す模式図である。 上記圧電機能体の配線引出方法を説明する要部断面図である。 上記圧電駆動部の配線引出部を示す要部の概略平面図である。 上記圧電検出部の配線引出部を示す要部の概略平面図である。 上記圧電検出部の配線引出部を示す要部の概略断面図である。 上記圧電機能体を構成する圧電膜の構成が異なる複数のサンプルについて測定した、駆動電圧特性および検出感度特性の一実験結果である。 上記ジャイロセンサにおいて、比較的良好な感度特性を得ることができる、隣接するアーム間における圧電検出部の電極長の相対比を示す一実験結果である。 上記ジャイロセンサにおいて、隣接するアーム間における圧電検出部の接続部の構成を示す要部の概略平面図である。 上記圧電検出部の分極処理用の配線例を示す要部の概略平面図である。 上記圧電検出部の分極処理後の配線例を示す要部の概略平面図である。
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本技術の一実施形態に係るジャイロセンサ１００を示す概略平面図である。以下、ジャイロセンサ１００の基本構成について説明する。
図中、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向は、相互に直交する３軸方向をそれぞれ示している。以下の図においても同様とする。
［ジャイロセンサの基本構成］
ジャイロセンサ１００は、連結部１１と、連結部１１から同一方向（Ｙ軸方向）へ延出された断面四角形状の３本のアーム１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）とを備える。３本のアーム１２は、Ｚ軸方向から見て、Ｘ軸方向に横並びに配列されている。
これら連結部１１およびアーム１２は、シリコンウェハ等の圧電特性を有しない単結晶基板から所定形状に切り出され、一表面に、後述する圧電機能層、各種リード配線部などが形成されることによって、ジャイロセンサ１００が構成される。なお、このジャイロセンサ１００の概ねの大きさは、Ｘ軸方向に０．５ｍｍ、Ｙ軸方向に３ｍｍ、Ｚ軸方向に０．３ｍｍである。各アーム１２の長さ（Ｙ軸方向）は、１．８〜１．９ｍｍ、幅（Ｘ軸方向）は０．１ｍｍである。
アーム１２Ａ〜１２Ｃは、ジャイロセンサ１００の振動子を構成する。各アーム１２Ａ〜１２Ｃは、例えば、同一のアーム長、幅、厚さに形成されているが、これに限られない。アーム１２Ａ〜１２Ｃのうち、外側に位置するものを外側アーム１２Ａおよび１２Ｂとし、中央に位置するものを中央アーム１２Ｃとする。以下、各アーム１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）に設けられる構造に、対応する符号（Ａ，Ｂ，Ｃ）を付する。
ジャイロセンサ１００は、ジャイロセンサ１００を図示しない実装基板に固定するための固定部１７と、固定部１７と連結部１１との間を支持する支持部１８とを有する。連結部１１、固定部１７および支持部１８は、各アーム１２を振動可能に支持する基部１３を構成する。
固定部１７は、ジャイロセンサ１００を上記実装基板に物理的に固定し、電気的に接続することが可能に構成される。ジャイロセンサ１００の固定部１７には、外部接続端子１９が形成され、各アーム１２の表面に配置された圧電機能体１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃがそれぞれ、配線（図示略）を介して外部接続端子１９と接続されている。
支持部１８は、連結部１１と固定部１７との間を接続する。支持部１８は、連結部１１および固定部１７よりも狭い幅で形成されることにより、アーム１２の振動が固定部１７へ伝達されることを抑制する。固定部１７および支持部１８は、典型的には、アーム１２（連結部１１）と一体的に形成された、シリコン基板で構成される。
圧電機能体１４Ａ〜１４Ｃは、アーム１２を励振させる圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1と、アーム１２に作用するコリオリ力を検出する圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22とを有する。圧電機能体１４Ａ〜１４Ｃは、同一平面内に属する各アーム１２に一表面上にそれぞれ配置される。
圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1は、外側アーム１２Ａ，１２Ｂにそれぞれ配置され、Ｙ軸方向に沿って直線的に形成される。圧電駆動部１４Ｃ1は、中央アーム１２Ｃの軸心上にＹ軸方向に沿って直線的に形成され、その長さは、圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1よりも大きく設定されている。
圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2は、外側アーム１２Ａ，１２Ｂの、中央アーム１２Ｃよりにそれぞれ配置されている。圧電検出部１４Ｃ21、１４Ｃ22は、圧電駆動部１４Ｃ1の両側にそれぞれ配置されている。圧電検出部１４Ａ2および圧電検出部１４Ｃ21は、連結部１１の表面に形成された接続部１４Ｄ1を介して相互に電気的に接続されており、この接続部１４Ｄ1の電圧信号が、圧電検出部１４Ａ2、１４Ｃ21共通の検出信号として参照される。一方、圧電検出部１４Ｂ2および圧電検出部１４Ｃ22は、連結部１１の表面に形成された接続部１４Ｄ2を介して相互に電気的に接続されており、この接続部１４Ｄ2の電圧信号が、圧電検出部１４Ｂ2、１４Ｃ22共通の検出信号として参照される。
圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1は、駆動電圧の入力を受けることで、アーム１２をＺ軸方向に振動させるように構成される。このとき、圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1は、外側アーム１２Ａ，１２Ｂを中央アーム１２Ｃとは逆位相で振動するように構成される。圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22は、アーム１２にＸ軸方向に作用するコリオリ力に応じた電圧信号を出力するように構成される。
ジャイロセンサ１００は、制御部を備えた実装基板（回路基板）にフリップチップ実装される。上記制御部は、圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1に入力される駆動信号（交流電圧）を生成する駆動回路（自励発振回路）と、圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22から出力される電圧信号に基づいてアーム１２に作用するコリオリ力を検出する検出回路とを含む。上記駆動回路は、接続部１４Ｄ1、１４Ｄ2の検出信号（和信号）を基に駆動信号を生成し、上記検出回路は、接続部１４Ｄ1、１４Ｄ2の検出信号（差分信号）を基に角速度信号を生成する。
ジャイロセンサ１００は、上記実装基板とともにセンサモジュールとしてパッケージ化される。当該センサモジュールは、上記実装基板を介して、電子機器の制御回路に接続される。当該電子機器としては、例えば、デジタルカメラ、携帯型情報端末、携帯型ゲーム機、ハンドヘルド型表示装置などが該当する。
図２は、ジャイロセンサ１００の典型的な動作を説明する、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。なお、圧電機能体１４Ａ〜１４Ｃは概略的に示す。
ジャイロセンサ１００は、外側アーム１２Ａ，１２Ｂの圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1に同位相の駆動信号が入力され、中央アーム１２Ｃの圧電駆動部１４Ｃ1に逆位相の駆動信号が入力されることで、図２Ａに示すように、各アームを白矢印で示す方向にそれぞれ振動させる（以下、この状態を基本振動ともいう）。
このとき、圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22は、アーム１２の歪量に対応する電圧信号を生成するが、アーム１２にコリオリ力が生じていない場合には、接続部１４Ｄ1、１４Ｄ2で検出される信号は、原理的にはいずれも０となる。したがって、これらの差分信号も０となるため、角速度０と検出される。
これに対して、ジャイロセンサ１００が基本振動を行っているときに、Ｙ軸まわりに角速度が生じると、図２Ｂに示すように、各アームに黒矢印で示す方向にコリオリ力が作用する。コリオリ力は、アームの基本振動の方向と直交する方向に作用し、コリオリ力の向き（プラス／マイナスＸ方向）は、アームの振動方向（プラス／マイナスＺ方向）によって変化する。このとき、圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22は、アーム１２の歪量に対応する電圧信号を生成するが、接続部１４Ｄ1、１４Ｄ2で検出される信号は、原理的には同一の大きさで相互に逆位相となる。したがって、これらの差分を演算することで、接続部１４Ｄ1、１４Ｄ2の信号値の２倍の大きさの角速度信号が生成されることになる。
ここで、角速度信号のＳ／Ｎを向上させるには、振動子（アーム１２）に加わるコリオリ力の検出感度を大きくすることが必要である、図３に示すように、アーム１２の質量をｍ、アーム１２の屈曲運動の振動速度をｖ、アーム１２の長軸を中心とした回転角速度をω0とすると、コリオリ力Ｆｃは式（１）で表される。
Ｆｃ＝２×ｍ×ｖ×ω0 …（１）
式（１）に示されるように、コリオリ力の感度は、振動系の重さや振動速度に比例する。したがって、ジャイロセンサ１００が小型化されると振動系も軽量化され、その分、検出感度も低下する。一方、振動子の長さや振幅を増加させることで、振動速度を増加させることは可能であるが、ジャイロセンサ１００の長さが大きくなるだけでなく、振動子の振動空間を確保するため、パッケージが大型化するという問題がある。
そこで本実施形態では、圧電機能体１４Ａ〜１４Ｃの構造に改良を加えることで、同一の振幅でも感度を増加させることを可能とし、これにより角速度の検出感度の向上を図るようにしている。以下、圧電機能体１４Ａ〜１４Ｃの詳細について説明する。
［圧電機能体］
図４は、圧電機能体１４Ａ〜１４Ｃの構造を模式的に示す断面図である。
圧電機能体１４Ａ〜１４Ｃは、第１の圧電機能層２１と、第２の圧電機能層２２とをそれぞれ有する。
（第１の圧電機能層）
第１の圧電機能層２１は、第１の電極対と、上記第１の電極対の間に配置された第１の圧電膜４１とを有する。上記第１の電極対は、第１の電極膜３１と、第２の電極膜３２とで構成される。
第１の圧電機能層２１は、アーム１２の表面に形成された絶縁膜５１の上に配置される。絶縁膜５１は、典型的にはアーム１２を構成するシリコン基板の熱酸化膜（ＳｉＯ2）で構成される。
第１の電極膜３１は、金属膜で構成され、絶縁膜５１の上に形成される。第１の電極膜３１は、例えば、厚み約５０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜と、厚み約１００ｎｍの白金（Ｐｔ）膜との積層膜で構成される。上記Ｔｉ膜およびＰｔ膜はそれぞれ例えばスパッタ法で成膜され、Ｐｔ膜は、Ｔｉ膜の高温酸化処理を行った後、成膜される。これにより、結晶配向性に優れた第１の圧電膜４１（ＰＺＴ膜）を形成することが可能となる。
第１の圧電膜４１は、典型的には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で構成されるが、これに限られず、ＰＺＴ以外の圧電材料が用いられてもよいし、ＰＺＴに添加物を含む材料が用いられてもよい。第１の圧電膜４１は、スパッタ法により、例えば、１μｍ以下の厚みで形成される。第１の圧電膜４１は、第１および第２の電極３１，３２間に印加された駆動電圧に応じて、Ｙ軸方向に伸縮するように分極処理される。
第２の電極膜３２は、金属膜あるいは導電性酸化物膜で構成され、第１の圧電膜４１の上に形成される。第２の電極膜３２は、例えば、スパッタ法で形成された、厚み約１００ｎｍのＰｔ膜で構成される。
上述のように第１の圧電機能層２１は、第１および第２の電極３１，３２間に駆動信号が入力されることで、アーム１２の表面に垂直な方向（Ｚ軸方向）にアーム１２を振動させることが可能に構成される。
そして、アーム１２の表面に垂直な方向（Ｚ軸方向）または平行な方向（Ｘ軸方向）へのアーム１２の屈曲振動に応じた電位差が、第１および第２の電極３１，３２間に生成されることになる。
（第２の圧電機能層）
第２の圧電機能層２２は、第２の電極対と、上記第２の電極対の間に配置された第２の圧電膜４２とを有する。上記第２の電極対は、第３の電極膜３３と、第４の電極膜３４とで構成される。
第２の圧電機能層２２は、中間絶縁膜５２を介して第１の圧電機能層２１の上に配置される。中間絶縁膜５２は、第１の圧電機能層２１と第２の圧電機能層２２との間の絶縁を確保するとともに、第２の圧電機能層２２の形成時に第１の圧電機能層２１が受けるダメージを低減するためのものである。中間絶縁膜５２は、第２の電極膜３２の上に、例えばスパッタ法あるいはＣＶＤ法で成膜されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）で構成される。
中間絶縁膜５２の厚みは特に限定されず、例えば、０．５μｍ以上２μｍ以下とされる。厚みが０．５μｍ未満では、上記目的を達成することが困難となり、厚みが２μｍを超えると、第１の圧電機能層２１を外部へ引き出すための加工が困難となるからである。
第２の電極膜３２と中間絶縁膜５２との界面にアルミナ膜が形成されてもよい。これにより、第２の電極膜３２と中間絶縁膜５２との間の密着力を高めることができる。
第３の電極膜３３は、金属膜で構成され、中間絶縁膜５２の上に形成される。第３の電極膜３１は、第１の電極膜３１と同様に、厚み約５０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜と、厚み約１００ｎｍの白金（Ｐｔ）膜との積層膜で構成される。上記Ｔｉ膜およびＰｔ膜はそれぞれ例えばスパッタ法で成膜され、Ｐｔ膜は、Ｔｉ膜の高温酸化処理を行った後、成膜される。これにより、結晶配向性に優れた第２の圧電膜４２（ＰＺＴ膜）を形成することが可能となる。
第２の圧電膜４２は、典型的には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で構成されるが、これに限られず、ＰＺＴ以外の圧電材料が用いられてもよいし、ＰＺＴに添加物を含む材料が用いられてもよい。第２の圧電膜４２は、スパッタ法により、例えば、１μｍ以下の厚みで形成される。第２の圧電膜４２は、第３および第４の電極３３，３４間に印加された駆動電圧に応じて、Ｙ軸方向に伸縮するように分極処理される。
第４の電極膜３４は、金属膜あるいは導電性酸化物膜で構成され、第２の圧電膜４２の上に形成される。第４の電極膜３４は、例えば、スパッタ法で形成された、厚み約１００ｎｍのＰｔ膜で構成される。第４の電極膜３４の上には、保護膜５３として、アルミナ膜やフォトレジスト膜などの絶縁膜が形成される。
上述のように第２の圧電機能層２２は、第３および第４の電極３３，３４間に駆動信号が入力されることで、アーム１２の表面に垂直な方向（Ｚ軸方向）にアーム１２を振動させることが可能に構成される。本実施形態において第２の圧電機能層２２は、第１の圧電機能層２１と同期してアーム１２をＺ軸方向に振動させることが可能に構成される。
そして、アーム１２の表面に垂直な方向（Ｚ軸方向）または平行な方向（Ｘ軸方向）へのアーム１２の屈曲振動に応じた電位差が、第３および第４の電極３３，３４間に生成されることになる。
（圧電駆動部および圧電検出部）
圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1および圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22はそれぞれ、上述の層構造を有する圧電機能体１４Ａ〜１４Ｃを所定形状にパターン加工することによって構成される。
すなわち、圧電機能体１４Ａは、圧電駆動部１４Ａ1と圧電検出部１４Ａ2とが外側アーム１２Ａの同一表面上に相互に隣接して構成され、圧電機能体１４Ｂは、圧電駆動部１４Ｂ1と圧電検出部１４Ｂ2とが外側アーム１２Ｂの同一表面上に相互に隣接して構成される。そして、圧電機能体１４Ｃは、圧電駆動部１４Ｃ1と圧電検出部１４Ｃ21、１４Ｃ22とが中央アーム１２Ｃの同一表面上に相互に隣接して構成される。
上述のように、圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1および圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22は、相互に独立して構成される。これにより、隣接する圧電駆動および圧電検出部どうし相互に影響し合うことなく、安定した発振動作および角速度検出動作を行うことが可能となる。
続いて、圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1および圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22の配線構造について説明する。
図５は、駆動回路Ｃ１に対する各圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1の配線形態を示す模式図である。
圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1に関しては、図５に示すように、第２の電極膜３２および第４の電極膜３４は、駆動回路Ｃ１のＧｏ端子に並列的に接続され、第１の電極膜３１および第３の電極膜３３は、駆動回路Ｃ１のＶref端子に並列的に接続されている。所定の駆動信号Ｖが圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1は、各々独立して、外部接続端子１９を介して駆動回路Ｃ１に接続される。
第２の電極膜３２および第４の電極膜３４は、駆動回路Ｃ１のＧｏ端子から駆動信号Ｖが入力される第１の駆動電極６１および第２の駆動電極６２としてそれぞれ構成される。一方、第１の電極膜３１および第３の電極膜３３は、Ｖref端子を介して所定の基準電位（例えばグランド電位）に共通に接続される。
このように圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1においては、第１および第２の圧電機能層２１，２２が駆動回路Ｃ１に対して並列的に接続されている。第１の駆動電極６１および第２の駆動電極６２には、アーム１２をその共振周波数で振動させるための駆動信号が共通にかつ同位相で入力されるため、第１および第２の圧電膜４１，４２は、それぞれ同期して伸縮する。したがって、アーム１２は、圧電膜が単一の場合と比較して、小さな印加電圧量でも同一の振幅でＺ軸方向（図２）に励振されることになる。
図６は、典型的なＰＺＴ膜の圧電特性（ｄ３１）の膜厚依存特性を示す一実験結果であり、厚み１μｍのときの圧電特性を１００％として各膜厚の圧電特性を示している。図６に示すように、厚みが１μｍを超えると圧電特性が低下する傾向にある。その理由は、厚みが大きくなるほど結晶配向性などの膜質の低下が顕著となるためであると考えられる。このようなことから、単一の圧電膜で所望とする圧電特性を得るためには圧電膜の厚みに限界があることがわかる。
本実施形態においては、第１および第２の圧電膜４１，４２のトータル厚みが１μｍを超えるにもかかわらず、各圧電膜４１，４２の圧電特性は、それぞれ１μｍ以下の圧電特性に維持される。しかも、第１および第２の圧電機能層２１，２２が相互に積層され、かつ同期して伸縮駆動される構造であるため、単一の圧電機能層でアームを発振させる場合と比較して、低い駆動電圧で同一の振幅を得ることができる。これにより、アーム１２の振幅や長さを大きくすることなく、また駆動電圧を大きくすることなく、アームの検出電圧を増加させることが可能となる。
一方、検出回路Ｃ２に対する各圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22の配線形態を図７に示す。
圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22に関しては、図７に示すように、第４の電極膜３４が検出回路Ｃ２のＧａ端子（電圧検出端子）に接続され、第１の電極膜３１は、検出回路Ｃ２のＶref端子に接続される。また、第２の電極膜３２および第３の電極膜３３は相互に電気的に接続されている。圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22は、各々独立して、外部接続端子１９を介して検出回路Ｃ２に接続される。
第４の電極膜３４は、検出回路Ｃ２へ入力される検出信号を生成する検出電極７１として構成される。また、第４の電極膜３４は、圧電検出部１４Ａ2と１４Ｃ21との間を接続する接続部１４Ｄ1、および、圧電検出部１４Ｂ2と１４Ｃ22との間を接続する接続部１４Ｄ2をそれぞれ構成する（図１）。一方、第１の電極膜３１は、所定の基準電位（例えばグランド電位）に接続される。
このように圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22においては、第１および第２の圧電機能層２１，２２が検出回路Ｃ２に対して直列的に接続されている。これにより、アーム１２の屈曲によって第１および第２の圧電機能層２１，２２において生成される信号電圧の総和に相当する信号電圧を検出回路Ｃ２へ入力することが可能となるため、圧電機能層が単一である場合と比較して、アーム１２の検出電圧を増加せることが可能となる。これにより、角速度の検出感度の向上を図ることができる。
図８は、各圧電機能体１４Ａ〜１４Ｃ（圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1および圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22）の配線引出方法を説明する要部概略断面図である。
圧電機能体１４Ａ〜１４Ｃの作製に関しては、まず、アーム１２の表面（絶縁膜５１の上）に、第１の電極膜３１、第１の圧電膜４１、第２の電極膜３２、中間絶縁膜５２、第３の電極膜３３、第２の圧電膜４２および第４の電極膜３４（必要に応じて、第４の電極膜３４を被覆する絶縁膜）が順次形成される。その後、形成された積層体が、圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1および圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22ごとに、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて例えばドライエッチング法によりパターニングされる。
このとき（またはその前後の工程において）、当該積層体の表面から各層の電極膜３１〜３４に到達する有底の接続孔ｈ０〜ｈ４が順次形成される。接続孔ｈ０〜ｈ４は、例えば、連結部１１（図１）の表面の任意の位置に形成される。接続孔ｈ０〜ｈ４の形成順序は特に限定されず、例えば、接続孔ｈ４、ｈ３、ｈ２、ｈ１およびｈ０の順で形成される。形成方法も特に限定されず、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて例えばドライエッチング法により形成される。
接続孔ｈ０は、第１の電極膜３１を被覆する絶縁膜５４に形成され、絶縁膜５４を介して第１の電極膜３１を外部に露出させる。
接続孔ｈ１は、第１の圧電膜４１から第４の電極膜３４までの積層膜を貫通するように形成され、当該積層膜から第１の電極膜３１を外部に露出させる。
接続孔ｈ２は、中間絶縁膜５２から第４の電極膜３４までの積層膜を貫通するように形成され、当該積層体から第２の電極膜３２を外部に露出させる。
接続孔ｈ３は、第２の圧電膜４２と第４の電極膜３４との積層膜を貫通するように形成され、当該積層膜から第３の電極膜３３を外部に露出させる。
接続孔ｈ４は、上記積層体の表面および各接続孔ｈ１〜ｈ３の側壁を被覆する絶縁膜５５に形成され、当該絶縁膜５５から第４の電極膜３４を外部に露出させる。
これらの接続孔ｈ０〜ｈ４は、所定の電極膜と外部接続端子１９との間、あるいは所定の電極膜どうしを電気的に接続するためのもので、絶縁膜５４，５５の上から成膜された配線層を介して、各電極膜３１〜３４が配線される。上記配線層が基部１３（連結部１１）の表面に形成されることで、各電極膜３１〜３４と外部接続端子１９との間の配線の引き回しが容易となる。
図９は、圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1の配線引出部１１０の構成例を示す概略平面図であり、図１０は、圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22の配線引出部１２０の構成例を示す概略平面図である。図１１は、配線引出部１２０の要部の側断面図である。各図中、Ｗ１〜Ｗ３は、各電極膜３１〜３４に接続された配線層である。配線引出部１１０，１２０は、連結部１１（図１）の表面側にそれぞれ設けられている。
なお、図８〜図１１において接続孔ｈ０〜ｈ４の位置は理解を容易にするため便宜的に示したものであり、例えば図８および図１１と図９および図１０との間には、接続孔ｈ１〜ｈ４の位置は必ずしも対応するものではない。
以上のように、本実施形態のジャイロセンサ１００によれば、圧電機能体１４Ａ〜１４Ｃが複数の圧電機能層２１，２２の積層構造を有するため、圧電機能体を単一の圧電機能層で構成した場合と比較して、小さな駆動電圧で同一の振幅を得ることができる。また、アーム１２の長さや振幅を大きくすることなくアーム１２の検出電圧を増加させることができ、これによりコリオリ力（角速度）の検出感度を大幅に向上させることができる。また、アーム１２の振動速度を増加させることができるため、アーム１２の基本振動（共振）に必要な駆動信号の電圧値を小さくすることができる。
本発明者は、圧電膜の厚みおよび層数が異なる複数のジャイロセンサのサンプルＡ〜Ｄを作製し、各サンプルについてアームの共振駆動に必要な駆動電圧Ｇｏと、角速度の検出感度Ｓとをそれぞれ比較した。その結果を図１２に示す。なお、振動子の共振振幅は各々一定となるように各サンプルを調整した。
サンプルＡの圧電膜は、厚み１μｍの単層のＰＺＴ膜で構成され、サンプルＢの圧電膜は、サンプルＡの圧電特性の８０％に相当する圧電特性を有するもので構成される。サンプルＣの圧電膜は、サンプルＢの圧電膜を２層積層したもので、例えば本実施形態の圧電機能体の構造に対応する。そして、サンプルＤの圧電膜は、厚み２μｍの単層のＰＺＴ膜であって、当該ＰＺＴ膜の圧電特性の８０％に相当する圧電特性を有するもので構成される。
そして、図１２に示すサンプルＡの特性を基準としたとき、駆動電圧Ｇｏに関しては縦軸の相対比較値が高いほど駆動特性に優れ、検出感度Ｓに関しては上記相対比較値が低いほど感度特性に優れるものとする。この場合、サンプルＢについては、駆動特性および感度特性がいずれも低下し、サンプルＤについては、駆動特性は改善されるものの、感度特性が低下することがわかる。これに対して、サンプルＣについては、駆動特性および感度特性がいずれも改善されることがわかる。
以上のように、本実施形態によれば、圧電膜が単層構造のジャイロセンサと比較して、駆動特性および感度特性をいずれも向上させることが確認された。
（圧電検出部のレイアウト）
上述のように、振動アームが圧電膜の成膜面に対し上下方向に共振するジャイロセンサにおいては、コリオリ力により振動アームが成膜面内においてアームの長さ方向に垂直に変位することにより、その変位に対応した信号が圧電膜に発生し、検出信号処理回路で角速度としての信号に処理される。コリオリ力によって変形が大きく発生するのは、振動アームの根元部の幅方向両側であるため、この部分に圧電検出部を配置することで、振動子のコリオリ力への感受性が高くなり、角速度に対応する電気信号を高い変換効率で得ることができる振動子の形成が可能となる。
本実施形態のジャイロセンサ１００においては、図１に示すように、中央アーム１２Ｃの根元部（連結部１１との接続部）の幅方向（Ｘ軸方向）両側に圧電検出部１４Ｃ21、１４Ｃ22が配置されている。これにより、中央アーム１２Ｃの根元部においてコリオリ力に起因する屈曲振動を高感度に検出することができる。なお中央アーム１２Ｃだけでなく、外側アーム１２Ａ，１２Ｂの根元部の幅方向両側にそれぞれ圧電検出部が配置されてもよく、これにより更なる角速度の検出感度の向上を図ることができる。
また本実施形態のジャイロセンサ１００においては、中央アーム１２Ｃに設けられた圧電検出部１４Ｃ21、１４Ｃ22は、外側アーム１２Ａ，１２Ｂに設けられた圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2よりも、Ｙ軸方向に沿って大きな電極長を有する。このような構成においても角速度の良好な検出感度を得ることができる。
図１３は、比較的良好な角速度の検出感度を得ることができる圧電検出部１４Ｃ21、１４Ｃ22の電極長（中央検出長）圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2の電極長（外側検出長）との関係を示す一実験結果である。図１３に示すように、外側アーム１２Ａ，１２Ｂ側の電極長を、中央アーム１２Ｃ側の電極長の例えば７０％以上８０％以下とすることで、良好な角速度検出感度を得ることができる。
さらに本実施形態においては、外側アーム１２Ａ，Ｂ側の圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2と中央アーム１２Ｃ側の圧電検出部１４Ｃ21、１４Ｃ22とが接続部１４Ｄ1、１４Ｄ2を介して相互に電気的に接続されている。これにより、ジャイロセンサ１００に加わる加速度の影響を受けることなく、高精度な角速度検出を安定に行うことができる。
図１４は、外側アーム１２Ａおよび中央アーム１２Ｃの根元部位を示す要部平面図である。図１４に示すように接続部１４Ｄ1は、圧電検出部１４Ａ2、１４Ｃ21の検出電極７１（第４の電極膜３４）と同一層で構成される。接続部１４Ｄ1は、連結部１１の表面に形成されるが、製作プロセスでは、下地層として第１の電極膜３１、第１の圧電膜４１、第２の電極膜３２、中間絶縁膜５２、第３の電極膜３３および第２の圧電膜４２が存在する。このため、接続部１４Ｄ1は、第２の圧電膜４２を介して第３の電極膜３３と対向することになり、これら電極間の配線容量（あるいは寄生容量）に起因する角速度検出信号の劣化を招くおそれがある。
そこで本実施形態では、図１４に示すように、接続部１４Ｄ1の電極幅が、圧電検出部１４Ａ2、１４Ｃ21の検出電極７１の電極幅よりも狭く形成されている。これにより、接続部１４Ｄ1と第３の電極膜３３との間の配線容量を低減し、角速度検出特性の劣化を抑制するようにしている。
さらに図１４に示すように、接続部１４Ｄ1には、外部接続端子１９に連絡するリード配線部（図示略）との結線領域である端子部１４Ｅ1が形成されている。この端子部１４Ｅ1の面積は、上記と同様な理由で小さい方が好ましく、本実施形態では、中央アーム１２Ｃあるいは外側アーム１２Ａ，１２Ｂ上の検出電極７１の面積の２０％以下、例えば、５％以上１０％以下の大きさで形成されている。これにより、角速度検出感度の低下を効果的に抑制することができる。
以上、接続部１４Ｄ1の詳細について説明したが、他方側の接続部１４Ｄ2についても同様に構成される。
［分極処理］
図５および図７に示したように、本実施形態のジャイロセンサ１００においては、圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1を構成する各圧電機能層２１，２２が駆動回路Ｃ１に対して並列接続され、圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22を構成する各圧電機能層２１，２２が検出回路Ｃ２に対して直列接続される。
したがって、特に圧電検出部においては、第１および第２の圧電膜４１，４２の分極処理の際に、これら圧電膜に印加される電界が半分になってしまうため、圧電検出部に要求される圧電特性が得られなくなる。一方、圧電検出部の圧電特性を得るために分極処理に必要な電圧を増加させると、圧電駆動部の各圧電膜に印加される電圧も増加することになるため、圧電駆動部の素子劣化を招いたり、圧電駆動部と圧電検出部との間で圧電特性に差異を発生させたりすることになる。
そこで本実施形態では、圧電検出部の分極処理を以下の手順で実行することで、圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1および圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22の各圧電膜の分極処理をいずれも適切な条件で行えるようにしている。
図１５は、圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22の配線引出部１２０と外部接続端子１９との間の分極処理用の配線例を示す概略平面図である。分極に必要な電圧は、外部接続端子１９から分極配線Ｋ１〜Ｋ４を介して、各電極膜（接続孔ｈ１〜ｈ４）に印加される。
ここで、分極配線Ｋ１は、第１の電極膜３１と端子Ｐ１との間を接続し、分極配線Ｋ２は、第２の電極膜３２と端子Ｐ２との間を接続する。分極配線Ｋ３は、接続孔ｈ３から露出する第３の電極膜３３と端子Ｐ３との間を接続し、分極配線Ｋ４は、接続孔ｈ４から露出する第４の電極膜３４と端子Ｐ４との間を接続する。
接続孔ｈ１とｈ３との間には、第１および第３の電極膜３１，３３の間を相互に接続する配線部Ｖ13が形成され、接続孔ｈ２とｈ４との間には、第２および第４の電極膜３２，３４の間を相互に接続する配線部Ｖ24が形成される。これにより、第１および第２の電極膜３１，３３の間に配置された第１の圧電膜４１と、第３および第４の電極膜３３，３４の間に配置された第２の圧電膜４２が、外部接続端子１９に対してそれぞれ並列的に接続されることになる。
以上の分極配線例によって、圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22の分極処理がそれぞれ同時に実施される。同時に、圧電駆動部１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1に対しても分極処理が実施されるが、これら圧電駆動部の各圧電膜は、例えば図９に示したように外部接続端子１９に対して並列的に接続されているため、分極処理用の新たな配線の引き回しは必要とされない。
図１６は、分極処理後における配線引出部１２０と外部接続端子１９との配線構成を示す概略平面図である。
分極処理後は、配線部Ｖ13、Ｖ24が除去される。配線部Ｖ13、Ｖ24は、例えばＣｕなどのように、エッチング液で容易に除去可能な金属材料で構成されることが好ましい。
圧電検出部１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22は、上述のように検出回路Ｃ２に対して各圧電膜が直列的に接続される。図１０に示した配線形態では、接続孔ｈ２，ｈ３から露出する第２および第３の電極膜３２，３３を配線層Ｗ２で接続されたが、図１６に示すように、外部接続端子１９側でこれら電極膜３２，３３間の短絡処理を行ってもよい。すなわち図示の例では、端子Ｐ２とＰ３とを相互に接続する導体層Ｗ23が設けられる。導体層Ｗ23は、典型的には、実装基板との接合用のはんだ材料が用いられてもよいし、端子Ｐ２とＰ３間に跨って形成されるバンプであってもよい。
以上のような方法によって、圧電検出部における電界不足、圧電駆動部における素子破壊、圧電検出部と圧電駆動部との間の圧電特性の相違などを防止でき、圧電検出部と圧電駆動部いずれに対しても適切な分極処理を実行することが可能となる。
以上、本技術の実施形態について説明したが、本技術は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば以上の実施形態では、３本のアームで振動子が構成されたジャイロセンサを例に挙げて説明したが、これに限られず、単一のアームで振動子が構成されたジャイロセンサのほか、例えば特許第４８５８６６２号公報に記載された３軸方向の角速度を検出可能なジャイロセンサにも、本技術は適用可能である。
また以上の実施形態では、振動子（アーム）の表面に設けられる圧電機能体１４Ａ〜１４Ｃが、２つの圧電機能層２１，２２の積層構造で構成されたが、これに限られず、３つ以上の圧電機能層の積層構造で構成されてもよい。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）振動子と、
第１の電極対と、前記第１の電極対の間に配置された第１の圧電膜とを有し、前記振動子の表面に配置され、前記振動子を前記表面に垂直な第１の軸方向に振動させることが可能な第１の圧電機能層と、
第２の電極対と、前記第２の電極対の間に配置された第２の圧電膜とを有し、前記第１の圧電機能層の上に配置され、前記第１の圧電機能層と同期して前記振動子を前記第１の軸方向に振動させることが可能な第２の圧電機能層と
を具備するジャイロセンサ。
（２）上記（１）に記載のジャイロセンサであって、
前記第１の電極対は、駆動回路に接続され前記振動子を前記第１の方向に振動させる第１の駆動電極を含み、
前記第２の電極対は、前記第１の駆動電極と並列的に前記駆動回路に接続され前記振動子を前記第１の方向に振動させる第２の駆動電極を含む
ジャイロセンサ。
（３）上記（１）または（２）に記載のジャイロセンサであって、
前記第１の電極対は、前記振動子と前記第１の圧電膜との間に配置された第１の電極膜と、前記第１の圧電膜を挟んで前記第１の電極膜と対向する第２の電極膜とを有し、
前記第２の電極対は、前記第２の電極膜と電気的に接続された第３の電極膜と、前記第２の圧電膜を挟んで前記第３の電極膜と対向し、前記振動子の前記表面に平行な第２の軸方向における前記振動子の振動を検出する検出電極とを有する
ジャイロセンサ。
（４）上記（３）に記載のジャイロセンサであって、
前記振動子は、前記第２の軸方向に配列された３本のアーム部と、前記３本のアーム部を支持する基部とを有し、
前記第１の圧電機能層および前記第２の圧電機能層は、前記３本のアーム部の表面にそれぞれ設けられ、
前記検出電極は、前記３本のアーム部にそれぞれ設けられた電極部と、前記基部に設けられ隣接する２本のアーム部上の前記電極部を相互に接続する接続部とを有する
ジャイロセンサ。
（５）上記（４）に記載のジャイロセンサであって、
前記３本のアーム部のうち、中央に位置するアーム部上の前記電極部は、外側に位置する２本のアーム部上の前記電極部よりも、前記第１および第２の軸方向にそれぞれ直交する第３の軸方向に沿って、大きな電極長を有する
ジャイロセンサ。
（６）上記（４）または（５）に記載のジャイロセンサであって、
前記接続部は、前記電極部よりも狭い電極幅を有する
ジャイロセンサ。
（７）上記（４）〜（６）のいずれか１つに記載のジャイロセンサであって、
前記基部の表面に設けられ、前記第１の電極膜、前記第２の電極膜、前記第３の電極膜および前記検出電極にそれぞれ電気的に接続される配線層をさらに具備する
ジャイロセンサ。
（８）上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載のジャイロセンサであって、
前記第１の圧電膜および前記第２の圧電膜はそれぞれ、１μｍ以下の厚みを有する
ジャイロセンサ。
（９） 振動子と、
第１の電極対と、前記第１の電極対の間に配置された第１の圧電膜とを有し、前記振動子の表面に配置され、前記振動子を前記表面に垂直な第１の軸方向に振動させることが可能な第１の圧電機能層と、
第２の電極対と、前記第２の電極対の間に配置された第２の圧電膜とを有し、前記第１の圧電機能層の上に配置され、前記第１の圧電機能層と同期して前記振動子を前記第１の軸方向に振動させることが可能な第２の圧電機能層と
を有するジャイロセンサ
を具備する電子機器。
１２…アーム
１２Ａ，１２Ｂ…外側アーム
１２Ｃ…中央アーム
１３…基部
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ…圧電機能体
１４Ａ1、１４Ｂ1、１４Ｃ1…圧電駆動部
１４Ａ2、１４Ｂ2、１４Ｃ21、１４Ｃ22…圧電検出部
１４Ｄ1、１４Ｄ2…接続部
２１…第１の圧電機能層
２２…第２の圧電機能層
３１…第１の電極膜
３２…第２の電極膜
３３…第３の電極膜
３４…第４の電極膜
４１…第１の圧電膜
４２…第２の圧電膜
５２…中間絶縁膜
６１…第１の駆動電極
６２…第２の駆動電極
７１…検出電極
１００…ジャイロセンサ

Claims (9)

  1. 振動子と、
    第１の電極対と、前記第１の電極対の間に配置された第１の圧電膜とを有し、前記振動子の表面に配置され、前記振動子を前記表面に垂直な第１の軸方向に振動させることが可能な第１の圧電機能層と、
    第２の電極対と、前記第２の電極対の間に配置された第２の圧電膜とを有し、前記第１の圧電機能層の上に配置され、前記第１の圧電機能層と同期して前記振動子を前記第１の軸方向に振動させることが可能な第２の圧電機能層と
    を具備するジャイロセンサ。
  2. 請求項１に記載のジャイロセンサであって、
    前記第１の電極対は、駆動回路に接続され前記振動子を前記第１の方向に振動させる第１の駆動電極を含み、
    前記第２の電極対は、前記第１の駆動電極と並列的に前記駆動回路に接続され前記振動子を前記第１の方向に振動させる第２の駆動電極を含む
    ジャイロセンサ。
  3. 請求項１に記載のジャイロセンサであって、
    前記第１の電極対は、前記振動子と前記第１の圧電膜との間に配置された第１の電極膜と、前記第１の圧電膜を挟んで前記第１の電極膜と対向する第２の電極膜とを有し、
    前記第２の電極対は、前記第２の電極膜と電気的に接続された第３の電極膜と、前記第２の圧電膜を挟んで前記第３の電極膜と対向し、前記振動子の前記表面に平行な第２の軸方向における前記振動子の振動を検出する検出電極とを有する
    ジャイロセンサ。
  4. 請求項３に記載のジャイロセンサであって、
    前記振動子は、前記第２の軸方向に配列された３本のアーム部と、前記３本のアーム部を支持する基部とを有し、
    前記第１の圧電機能層および前記第２の圧電機能層は、前記３本のアーム部の表面にそれぞれ設けられ、
    前記検出電極は、前記３本のアーム部にそれぞれ設けられた電極部と、前記基部に設けられ隣接する２本のアーム部上の前記電極部を相互に接続する接続部とを有する
    ジャイロセンサ。
  5. 請求項４に記載のジャイロセンサであって、
    前記３本のアーム部のうち、中央に位置するアーム部上の前記電極部は、外側に位置する２本のアーム部上の前記電極部よりも、前記第１および第２の軸方向にそれぞれ直交する第３の軸方向に沿って、大きな電極長を有する
    ジャイロセンサ。
  6. 請求項４に記載のジャイロセンサであって、
    前記接続部は、前記電極部よりも狭い電極幅を有する
    ジャイロセンサ。
  7. 請求項４に記載のジャイロセンサであって、
    前記基部の表面に設けられ、前記第１の電極膜、前記第２の電極膜、前記第３の電極膜および前記検出電極にそれぞれ電気的に接続される配線層をさらに具備する
    ジャイロセンサ。
  8. 請求項１に記載のジャイロセンサであって、
    前記第１の圧電膜および前記第２の圧電膜はそれぞれ、１μｍ以下の厚みを有する
    ジャイロセンサ。
  9. 振動子と、
    第１の電極対と、前記第１の電極対の間に配置された第１の圧電膜とを有し、前記振動子の表面に配置され、前記振動子を前記表面に垂直な第１の軸方向に振動させることが可能な第１の圧電機能層と、
    第２の電極対と、前記第２の電極対の間に配置された第２の圧電膜とを有し、前記第１の圧電機能層の上に配置され、前記第１の圧電機能層と同期して前記振動子を前記第１の軸方向に振動させることが可能な第２の圧電機能層と
    を有するジャイロセンサ
    を具備する電子機器。
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