JP2015031558A - Sensor element, angular speed sensor, electronic device, and mobile unit - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor element capable of downsizing by reducing the wiring space of a piezoelectric element.SOLUTION: A sensor element comprises: a base part 21 having a support arm 212; first and second driving vibration arms 25, 26, 27, 28 extending from the support arm 212 in directions opposite to each other; and first and second drive units 51, 52, provided ranging from the first driving vibration arm 25 to the second driving vibration arm 26, for causing bending vibration to the vibration arm. Each of the first and second drive units 51, 52 has an upper electrode layer, a lower electrode layer, and a piezoelectric layer, the lower electrode layer being disposed on the vibration arm side relative to the upper electrode layer. The second drive unit 52 is provided on the base part 21 side relative to the first drive unit 51. A first upper wiring 313 electrically connecting to the first upper electrode layer and a first lower wiring 311 electrically connecting to the first lower electrode layer are extended to a side of the second upper electrode layer opposite the second piezoelectric layer and are layered in the support arm 212 via an insulation layer.

Description

本発明は、センサー素子、角速度センサー、電子機器、移動体に関する。   The present invention relates to a sensor element, an angular velocity sensor, an electronic device, and a moving object.

角速度、加速度等の物理量を検出するセンサー素子は、例えば、車両における車体制御、カーナビゲーションシステムの自車位置検出、デジタルカメラやビデオカメラ等の振動制御補正（いわゆる手ぶれ補正）等に用いられる。かかるセンサー素子としては、例えば、振動ジャイロセンサー（角速度センサー素子）が知られている（例えば、特許文献１参照）。   Sensor elements that detect physical quantities such as angular velocity and acceleration are used, for example, for vehicle body control in vehicles, vehicle position detection in car navigation systems, vibration control correction (so-called camera shake correction) for digital cameras and video cameras, and the like. As such a sensor element, for example, a vibration gyro sensor (angular velocity sensor element) is known (see, for example, Patent Document 1).

特許文献１に記載の角速度センサー素子は、両端が固定された伝達腕（基部）と、この伝達腕の両端部からそれぞれ互いに反対側へ延出する１対の駆動腕（駆動用振動腕）と、伝達腕の中央部から互いに反対側へ延出する１対の検出腕（検出用振動腕）と、各駆動腕および各検出腕にそれぞれ１対設けられた圧電素子とを備える。
このような特許文献１に記載の角速度センサー素子では、通電により各駆動腕の１対の圧電素子の一方の圧電素子を伸張させるとともに他方の圧電素子を収縮させる動作を交互に繰り返すことにより、各駆動腕を屈曲振動（駆動）させる。そして、その駆動状態で、所定の角速度を受けると、コリオリ力により、伝達腕および各検出腕の屈曲振動が励振され、各検出腕の１対の圧電素子から電荷が出力される。この電荷を検出することにより、角速度を検出することができる。 The angular velocity sensor element described in Patent Literature 1 includes a transmission arm (base) whose both ends are fixed, and a pair of drive arms (drive vibration arms) extending from the both ends of the transmission arm to opposite sides. And a pair of detection arms (detection vibrating arms) extending from the central portion of the transmission arm to opposite sides, and a pair of piezoelectric elements provided for each drive arm and each detection arm.
In such an angular velocity sensor element described in Patent Document 1, by alternately energizing one piezoelectric element of a pair of piezoelectric elements of each drive arm and contracting the other piezoelectric element by energization, The drive arm is bent and vibrated (driven). When a predetermined angular velocity is received in the driving state, the Coriolis force excites bending vibration of the transmission arm and each detection arm, and charges are output from the pair of piezoelectric elements of each detection arm. By detecting this charge, the angular velocity can be detected.

一般に圧電素子のうち強誘電体は、結晶内のプラスイオンとマイナスイオンが不均一の状態であり、この状態で電界を印加しても伸縮は起こらない。そこで、その分極方向に対し高い電界を印加させる分極処理（ポーリング処理）を行うことによって人為的に一方向に整列させることができる。
図１３は駆動腕の圧電素子の分極処理および駆動の説明図である。同図は駆動腕および駆動腕に設けた一対（外側および内側）の圧電素子の断面図を示している。図１３（ａ）は、配線スペースを小さくするため、外側電極１０の上部電極１１と内側電極１４の下部電極１５を接続させ、外側電極１０の下部電極１２と内側電極１４の上部電極１６を接続させている。この圧電素子に高電圧を印加させる分極処理を行うと、外側電極１０は上部電極１１から下部電極１２に向かう分極となる。また内側電極１４は下部電極１５から上部電極１６に向かう分極となる。このような圧電素子を駆動させるため、電圧を印加すると分極の方向と電界の向きが同じ方向となって駆動させることができない。 In general, a ferroelectric substance in a piezoelectric element has a non-uniform state of positive ions and negative ions in a crystal, and does not expand or contract even when an electric field is applied in this state. Therefore, it is possible to artificially align in one direction by performing a polarization process (polling process) in which a high electric field is applied to the polarization direction.
FIG. 13 is an explanatory diagram of polarization processing and driving of the piezoelectric element of the driving arm. This figure shows a cross-sectional view of a drive arm and a pair (outside and inside) of piezoelectric elements provided on the drive arm. In FIG. 13A, in order to reduce the wiring space, the upper electrode 11 of the outer electrode 10 and the lower electrode 15 of the inner electrode 14 are connected, and the lower electrode 12 of the outer electrode 10 and the upper electrode 16 of the inner electrode 14 are connected. I am letting. When a polarization process for applying a high voltage to the piezoelectric element is performed, the outer electrode 10 is polarized from the upper electrode 11 toward the lower electrode 12. The inner electrode 14 is polarized from the lower electrode 15 toward the upper electrode 16. In order to drive such a piezoelectric element, when a voltage is applied, the direction of polarization and the direction of the electric field cannot be driven in the same direction.

そこで図１３（ｂ）に示すように、外側電極１０および内側電極１４の上部電極１１、１６および下部電極１２、１５にそれぞれ独立した配線を接続させた圧電素子に対して分極処理を行うと、外側電極１０および内側電極１４のいずれも下部電極１２、１５から上部電極１１、１６に向かう分極に揃えることができる。このような圧電素子の独立した配線から外側電極１０の上部電極１１から下部電極１２へ向かう電界、内側電極１４の下部電極１５から上部電極１６へ向かう電界となる駆動電圧を印加すると、駆動電圧と分極の向きが異なるため、外側電極１０では縮小し、内側電極１４では伸張して駆動腕を屈曲振動させることができる。   Therefore, as shown in FIG. 13B, when a polarization process is performed on a piezoelectric element in which independent wirings are connected to the upper electrodes 11 and 16 and the lower electrodes 12 and 15 of the outer electrode 10 and the inner electrode 14, respectively. Both the outer electrode 10 and the inner electrode 14 can be aligned with the polarization from the lower electrodes 12 and 15 toward the upper electrodes 11 and 16. When a driving voltage is applied from such an independent wiring of the piezoelectric element to an electric field from the upper electrode 11 to the lower electrode 12 of the outer electrode 10 and an electric field from the lower electrode 15 to the upper electrode 16 of the inner electrode 14, Since the directions of polarization are different, the driving force can be flexibly vibrated by contracting the outer electrode 10 and expanding the inner electrode 14.

特開２００９−１５６８３２号公報JP 2009-156832 A

上記のように分極処理を行う圧電素子では、それぞれ一対の配線を独立して接続させなければ圧電素子が伸縮せず駆動腕を屈曲振動させることができない。このような配線を電気的に接続する場合、互いに導通しないような配線パターンとしなければならない。伝達腕ではこの配線パターンを形成する配線スペースを設けるために太くしなければならず、センサー素子の小型化ができないという問題があった。   In the piezoelectric element that performs the polarization treatment as described above, the piezoelectric element does not expand and contract unless the pair of wirings are independently connected, and the drive arm cannot be flexibly vibrated. When such wiring is electrically connected, the wiring pattern must not be connected to each other. The transmission arm has to be thick in order to provide a wiring space for forming the wiring pattern, and the sensor element cannot be miniaturized.

また、伝達腕上に多数の配線を設けなければならず、伝達腕の幅を狭くすることができなくなって、検出感度が低下してしまうという問題があった。
そこで本発明の目的は、圧電素子の配線スペースを小さくして小型化することができるセンサー素子を提供することを目的としている。また、かかるセンサー素子を備える角速度センサー、電子機器、移動体を提供することを目的としている。 In addition, a large number of wirings must be provided on the transmission arm, which makes it impossible to reduce the width of the transmission arm, resulting in a decrease in detection sensitivity.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a sensor element that can be miniaturized by reducing the wiring space of the piezoelectric element. It is another object of the present invention to provide an angular velocity sensor, an electronic device, and a moving body including such a sensor element.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明のセンサー素子は、支持腕を有する基部と、前記支持腕から前記支持腕の延出方向と交差する方向に互いに反対方向へ延出している第１の駆動用振動腕および第２の駆動用振動腕と、前記第１の駆動用振動腕から前記第２の駆動用振動腕に亘って設けられ、前記第１の駆動用振動腕および前記第２の駆動用振動腕を屈曲振動させる第１の駆動部および第２の駆動部と、を備え、前記第１の駆動部は、第１の上部電極層と、第１の下部電極層と、前記第１の上部電極層と前記第１の下部電極層との間に設けられている第１の圧電体層とを有し、前記第１の下部電極層は、前記第１の上部電極層に対して、前記第１の駆動用振動腕および前記第２の駆動用振動腕側に配置され、前記第２の駆動部は、第２の上部電極層と、第２の下部電極層と、前記第２の上部電極層と前記第２の下部電極層との間に設けられている第２の圧電体層とを有し、前記第２の下部電極層は、前記第２の上部電極層に対して、前記第１の駆動用振動腕および前記第２の駆動用振動腕側に配置され、前記第２の駆動部は、前記第１の駆動部に対して前記基部側に設けられ、前記第１の上部電極層と電気的に接続する第１の上部配線および前記第１の下部電極層と電気的に接続する第１の下部配線は、前記第２の上部電極層の前記第２の圧電体層とは反対側に延設され、前記支持腕で絶縁体層を介して積層させていることを特徴とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[Application Example 1]
The sensor element according to the present invention includes a base having a support arm, a first drive vibrating arm and a second drive extending from the support arm in directions opposite to the extending direction of the support arm in opposite directions. And a first vibrating arm and a second driving vibrating arm that flexibly vibrate the first driving vibrating arm and the second driving vibrating arm. 1 drive unit and second drive unit, wherein the first drive unit includes a first upper electrode layer, a first lower electrode layer, the first upper electrode layer, and the first drive unit. A first piezoelectric layer provided between the first lower electrode layer and the first lower electrode layer with respect to the first upper electrode layer. Arranged on the arm and the second driving vibration arm side, the second driving unit includes a second upper electrode layer and a second lower electrode layer. , A second piezoelectric layer provided between the second upper electrode layer and the second lower electrode layer, wherein the second lower electrode layer includes the second upper electrode layer. The first driving vibrating arm and the second driving vibrating arm are arranged on the side of the layer, and the second driving unit is provided on the base side with respect to the first driving unit. The first upper wiring electrically connected to the first upper electrode layer and the first lower wiring electrically connected to the first lower electrode layer are formed on the second upper electrode layer. 2 is extended to the opposite side of the piezoelectric layer, and is laminated by an insulating layer with the support arm.

このように構成されたセンサー素子によれば、駆動部と導通する第１の上部配線と第１の下部配線を支持腕上で積層させているので、支持腕の幅を小さくしても配線スペースを確保することができる。従って検出感度を高めて、センサー素子の小型化を図ることができる。またセンサー素子が大きい場合には、駆動部と導通する第１の上部配線と第１の下部配線の配線スペースが小さいため、圧電素子を構成する圧電体の面積を大きくすることができる。従って駆動部の振動精度が上がり、検出感度を向上させることができる。   According to the sensor element configured as described above, the first upper wiring and the first lower wiring that are electrically connected to the driving unit are stacked on the support arm. Therefore, even if the width of the support arm is reduced, the wiring space is reduced. Can be secured. Therefore, it is possible to increase the detection sensitivity and reduce the size of the sensor element. When the sensor element is large, the area of the piezoelectric body constituting the piezoelectric element can be increased because the wiring space of the first upper wiring and the first lower wiring that are electrically connected to the driving unit is small. Therefore, the vibration accuracy of the drive unit is improved and the detection sensitivity can be improved.

［適用例２］
本発明のセンサー素子は、適用例１に記載されたセンサー素子において、前記支持腕は、前記第１の駆動用振動腕および第２の駆動用振動腕が接続されている接続部と、前記接続部から前記基部とは反対側に設けられている突起部と、を有し、前記突起部は、前記第１の下部電極層と電気的に接続する第１の下部電極用接続端子が設けられていることを特徴とする。
このように構成されたセンサー素子によれば、支持腕に駆動用振動腕が接続する箇所に第１の下部電極と導通する第１の下部電極用接続端子を設けるスペースを確保しつつ、駆動部の設置面積を確保することができる。従って、検出感度を高めて、センサー素子の小型化を図ることができる。 [Application Example 2]
The sensor element of the present invention is the sensor element described in Application Example 1, wherein the support arm includes a connection portion to which the first drive vibration arm and the second drive vibration arm are connected, and the connection. A protrusion provided on the opposite side of the base from the first portion, and the protrusion is provided with a first lower electrode connection terminal electrically connected to the first lower electrode layer. It is characterized by.
According to the sensor element configured as described above, the drive unit is provided with a space for providing the first lower electrode connection terminal that is electrically connected to the first lower electrode at a position where the drive vibration arm is connected to the support arm. The installation area can be secured. Accordingly, it is possible to increase the detection sensitivity and reduce the size of the sensor element.

［適用例３］
本発明のセンサー素子は、適用例２に記載されたセンサー素子において、前記接続部には、前記第２の駆動部に対して前記基部側に、第２の下部電極用接続端子が設けられ、前記第２の下部電極用接続端子と前記第１の下部電極用接続端子は、電気的に接続されていることを特徴とする。
このように構成されたセンサー素子によれば、支持腕に駆動用振動腕が接続する箇所に第１の下部電極用接続端子と導通する第２の下部電極用接続端子を設けるスペースを確保しつつ、駆動部の設置面積を確保することができる。従って、支持腕に第２の下部電極用接続端子を設ける必要がないため、支持腕の幅を小さくできて検出感度が上がり、センサー素子の小型化を図ることができる。 [Application Example 3]
The sensor element of the present invention is the sensor element described in Application Example 2, wherein the connection portion is provided with a second lower electrode connection terminal on the base side with respect to the second drive portion, The second lower electrode connection terminal and the first lower electrode connection terminal are electrically connected.
According to the sensor element configured as described above, a space for providing the second lower electrode connection terminal that is electrically connected to the first lower electrode connection terminal at a position where the driving vibration arm is connected to the support arm is secured. The installation area of the drive unit can be ensured. Therefore, since it is not necessary to provide the second lower electrode connection terminal on the support arm, the width of the support arm can be reduced, the detection sensitivity can be increased, and the sensor element can be reduced in size.

［適用例４］
本発明のセンサー素子は、適用例３に記載されたセンサー素子において、前記第１および第２の下部電極用接続端子に設けられている前記第１および第２の駆動部は、平面視で前記第２の下部電極接続端子から前記第１の下部電極接続端子に向けて曲げられていることを特徴とする。
このように構成されたセンサー素子によれば、支持腕に駆動用振動腕が接続する箇所の駆動部の設置面積を確保することができ、圧電素子を構成する圧電体の面積を大きくすることができる。従って駆動部の振動振幅を容易に大きくでき、検出感度を向上させることができる。
また、接続部は駆動用振動腕が屈曲振動する際の節に当る部分に形成されている。このため、第1駆動部および第２駆動部の幅を細くしたり、曲げたりしても振動腕の駆動振動を低減することがない。従って、駆動部を曲げることにより、接続部上に接続端子を設けるスペースを容易に確保することができる。 [Application Example 4]
The sensor element of the present invention is the sensor element described in Application Example 3, in which the first and second driving units provided in the first and second lower electrode connection terminals are arranged in plan view. The second lower electrode connection terminal is bent toward the first lower electrode connection terminal.
According to the sensor element configured as described above, it is possible to secure the installation area of the drive unit at the location where the driving vibration arm is connected to the support arm, and to increase the area of the piezoelectric body constituting the piezoelectric element. it can. Therefore, the vibration amplitude of the drive unit can be easily increased, and the detection sensitivity can be improved.
Further, the connecting portion is formed at a portion that hits a node when the vibration arm for driving vibrates. For this reason, even if the widths of the first drive unit and the second drive unit are reduced or bent, the drive vibration of the vibrating arm is not reduced. Therefore, by bending the drive unit, a space for providing the connection terminal on the connection unit can be easily secured.

［適用例５］
本発明の角速度センサーは、上記いずれかに記載のセンサー素子を備えることを特徴とする。
このように構成された角速度センサーによれば、信頼性に優れた角速度センサーを提供することができる。 [Application Example 5]
An angular velocity sensor according to the present invention includes any one of the sensor elements described above.
According to the angular velocity sensor configured as described above, an angular velocity sensor having excellent reliability can be provided.

［適用例６］
本発明の電子機器は、上記いずれかに記載のセンサー素子を備えることを特徴とする。
このように構成された電子機器によれば、信頼性に優れた電子機器を提供することができる。 [Application Example 6]
An electronic device according to the present invention includes any one of the sensor elements described above.
According to the electronic apparatus configured as described above, an electronic apparatus having excellent reliability can be provided.

［適用例７］
本発明の移動体は、上記いずれかに記載のセンサー素子を備えることを特徴とする。
このように構成された移動体によれば、信頼性に優れた移動体を提供することができる。 [Application Example 7]
The moving body of the present invention includes any one of the sensor elements described above.
According to the moving body configured as described above, it is possible to provide a moving body having excellent reliability.

本発明の実施形態に係る角速度センサーの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the angular velocity sensor which concerns on embodiment of this invention. 図１に示す角速度センサーの平面図である。It is a top view of the angular velocity sensor shown in FIG. 図１に示す角速度センサーのセンサー素子の平面図である。It is a top view of the sensor element of the angular velocity sensor shown in FIG. （ａ）は図３中のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図３中のＢ−Ｂ線断面図である。(A) is the sectional view on the AA line in FIG. 3, (b) is the sectional view on the BB line in FIG. 図３に示すセンサー素子の第１および第２の駆動部およびその接続配線を説明するための部分拡大平面図である。FIG. 4 is a partially enlarged plan view for explaining first and second drive units and connection wirings of the sensor element shown in FIG. 3. 図３に示すセンサー素子の第１および第２の駆動部およびその接続配線を説明するための部分拡大断面図である。FIG. 4 is a partial enlarged cross-sectional view for explaining first and second drive units and their connection wirings of the sensor element shown in FIG. 3. 図３に示す駆動部と接続する配線の形成方法を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the formation method of the wiring connected with the drive part shown in FIG. 図３に示すセンサー素子の駆動を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the drive of the sensor element shown in FIG. 本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a configuration of a mobile (or notebook) personal computer to which an electronic apparatus of the present invention is applied. 本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the mobile telephone (PHS is also included) to which the electronic device of this invention is applied. 本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the digital still camera to which the electronic device of this invention is applied. 本発明の電子機器を適用した移動体を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mobile body to which the electronic device of this invention is applied. 駆動腕の圧電素子の分極処理および駆動の説明図である。It is explanatory drawing of the polarization process and drive of the piezoelectric element of a drive arm.

以下、センサー素子、角速度センサー、電子機器、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。
（角速度センサー）
まず、本発明の角速度センサー（本発明のセンサー素子を備える角速度センサー）の第１実施形態について説明する。 Hereinafter, a sensor element, an angular velocity sensor, an electronic device, and a moving body will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
(Angular velocity sensor)
First, a first embodiment of an angular velocity sensor of the present invention (an angular velocity sensor including the sensor element of the present invention) will be described.

図１は、本発明の実施形態に係るセンサーデバイスの概略構成を示す断面図である。図２は、図１に示す角速度センサーの平面図である。図３は、図１に示す角速度センサーのセンサー素子の平面図である。図４の（ａ）は図３中のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図３中のＢ−Ｂ線断面図である。図５は、図３に示すセンサー素子の第１および第２の駆動部およびその接続配線を説明するための部分拡大平面図である。図６は、図３に示すセンサー素子の第１および第２の駆動部およびその接続配線を説明するための部分拡大断面図である。図７は、図３に示す駆動部と接続する配線の形成方法を説明するための平面図である。図８は、図３に示すセンサー素子の駆動を説明するための平面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a sensor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the angular velocity sensor shown in FIG. FIG. 3 is a plan view of the sensor element of the angular velocity sensor shown in FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. FIG. 5 is a partially enlarged plan view for explaining the first and second drive units and their connection wirings of the sensor element shown in FIG. FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view for explaining the first and second drive units and their connection wirings of the sensor element shown in FIG. FIG. 7 is a plan view for explaining a method of forming a wiring connected to the driving unit shown in FIG. FIG. 8 is a plan view for explaining the driving of the sensor element shown in FIG.

なお、図１〜 ７では、説明の便宜上、互いに直交する３軸として、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「＋側」、基端側を「−側」とする。また、以下では、ｘ軸に平行な方向を「ｘ軸方向」と言い、ｙ軸に平行な方向を「ｙ軸方向」と言い、ｚ軸に平行な方向を「ｚ軸方向」と言い、＋ｚ側（図１中の上側）を「上」、−ｚ側（図１中の下側）を「下」と言う。
図１および図２に示すセンサーデバイス１は、角速度を検出するジャイロセンサーである。このセンサーデバイス１は、センサー素子（振動素子）２と、ＩＣチップ３と、センサー素子２およびＩＣチップ３を収納するパッケージ９とを有している。なお、ＩＣチップ３は、省略してもよいし、パッケージ９の外部に設けられていてもよい。 1 to 7, for convenience of explanation, the x axis, the y axis, and the z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other. The tip side of the illustrated arrow is “+ side”, and the base end side is illustrated. “− Side”. In the following, a direction parallel to the x-axis is referred to as “x-axis direction”, a direction parallel to the y-axis is referred to as “y-axis direction”, and a direction parallel to the z-axis is referred to as “z-axis direction”. The + z side (upper side in FIG. 1) is referred to as “upper”, and the −z side (lower side in FIG. 1) is referred to as “lower”.
A sensor device 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a gyro sensor that detects angular velocity. The sensor device 1 includes a sensor element (vibration element) 2, an IC chip 3, and a package 9 that houses the sensor element 2 and the IC chip 3. Note that the IC chip 3 may be omitted or provided outside the package 9.

（センサー素子）
センサー素子２は、センサー素子２の主面（ｘｙ面）に対してｚ軸まわりの角速度を検出する「面外検出型」のセンサー素子（振動片）である。このセンサー素子２は、図３に示すように、複数の振動腕を有する振動体２０と、振動体２０の表面に設けられた複数の検出部４１〜４４、複数の駆動部５１〜５４、および複数の端子６１〜６８とを備える。 (Sensor element)
The sensor element 2 is an “out-of-plane detection type” sensor element (vibrating piece) that detects an angular velocity around the z axis with respect to the main surface (xy plane) of the sensor element 2. As illustrated in FIG. 3, the sensor element 2 includes a vibrating body 20 having a plurality of vibrating arms, a plurality of detection units 41 to 44 provided on the surface of the vibrating body 20, a plurality of driving units 51 to 54, and A plurality of terminals 61 to 68 are provided.

ここで、図３では、駆動部５１および駆動部５３が互いに接続されているとともに、駆動部５２および駆動部５４が互いに接続されている。そして、駆動部５１、５３は１対の接続配線を介して端子６７、６８に電気的に接続されている。駆動部５２、５４は、１対の接続配線を介して端子６３、６４に電気的に接続されている。なお、かかる接続配線に関する構成については、駆動部５１〜５４の説明とともに、後に詳述する。   Here, in FIG. 3, the drive unit 51 and the drive unit 53 are connected to each other, and the drive unit 52 and the drive unit 54 are connected to each other. The drive units 51 and 53 are electrically connected to the terminals 67 and 68 through a pair of connection wires. The drive units 52 and 54 are electrically connected to the terminals 63 and 64 via a pair of connection wires. In addition, about the structure regarding this connection wiring, it explains in full detail later with description of the drive parts 51-54.

以下、センサー素子２を構成する各部を順次詳細に説明する。
［振動片］
まず、振動体２０について説明する。
振動体２０は、図３に示すように、いわゆるダブルＴ型と呼ばれる構造を有する。
具体的に説明すると、振動体２０は、基部２１と、基部２１を支持する支持部２２と、基部２１から延出した２つの検出用振動腕２３、２４および４つの駆動用振動腕２５〜２８とを有する。 Hereinafter, each part which comprises the sensor element 2 is demonstrated in detail sequentially.
[Vibration piece]
First, the vibrating body 20 will be described.
As shown in FIG. 3, the vibrating body 20 has a so-called double-T structure.
More specifically, the vibrating body 20 includes a base portion 21, a support portion 22 that supports the base portion 21, two detection vibration arms 23 and 24 that extend from the base portion 21, and four drive vibration arms 25 to 28. And have.

基部２１は、本体部２１１と、本体部２１１からｘ軸方向に沿って互いに反対側へ延出する１対の支持腕２１２、２１３とを有する。
支持部２２は、パッケージ９に対して固定される１対の固定部２２１、２２２と、固定部２２１と基部２１の本体部２１１とを連結する１対の梁部２２３、２２４と、固定部２２２と基部２１の本体部２１１とを連結する１対の梁部２２５、２２６とを有する。 The base portion 21 includes a main body portion 211 and a pair of support arms 212 and 213 extending from the main body portion 211 to opposite sides along the x-axis direction.
The support portion 22 includes a pair of fixing portions 221 and 222 that are fixed to the package 9, a pair of beam portions 223 and 224 that connect the fixing portion 221 and the main body portion 211 of the base portion 21, and a fixing portion 222. And a pair of beam portions 225 and 226 that connect the main body portion 211 of the base portion 21.

検出用振動腕２３、２４は、基部２１の本体部２１１からｙ軸方向に沿って互いに反対側へ延出している。
このように本体部２１１から１対の検出用振動腕２３、２４が延出されていることにより、検出感度を高めることができる。
本実施形態では、検出用振動腕２３、２４と基部２１との境界部付近の側面は、段階的に屈曲している。 The detection vibrating arms 23 and 24 extend from the main body 211 of the base 21 to the opposite sides along the y-axis direction.
Thus, the detection sensitivity can be enhanced by extending the pair of detection vibrating arms 23 and 24 from the main body 211.
In the present embodiment, the side surfaces in the vicinity of the boundary between the detection vibrating arms 23 and 24 and the base 21 are bent stepwise.

駆動用振動腕２５、２６（第１の駆動用振動腕、第２の駆動用振動腕）は、基部２１の支持腕２１２の先端部からｙ軸方向に沿って互いに反対側へ延出している。
駆動用振動腕２７、２８（第３の駆動用振動腕、第４の駆動用振動腕）は、基部２１の支持腕２１３の先端部からｙ軸方向に沿って互いに反対方向へ延出している。
このように支持腕２１２から１対の駆動用振動腕２５、２６が延出されるとともに、支持腕２１３から１対の駆動用振動腕２７、２８が延出されていることにより、不要振動を防止し、検出感度を高めることができる。 The drive vibration arms 25 and 26 (first drive vibration arm and second drive vibration arm) extend from the tip of the support arm 212 of the base portion 21 to the opposite sides along the y-axis direction. .
The drive vibration arms 27 and 28 (third drive vibration arm and fourth drive vibration arm) extend in the opposite directions along the y-axis direction from the distal end portion of the support arm 213 of the base portion 21. .
In this way, the pair of drive vibration arms 25 and 26 extend from the support arm 212 and the pair of drive vibration arms 27 and 28 extend from the support arm 213, thereby preventing unnecessary vibration. In addition, the detection sensitivity can be increased.

本実施形態では、検出用振動腕２３の先端部には、基端部よりも幅が大きい錘部（ハンマーヘッド）２３１が設けられている。同様に、検出用振動腕２４の先端部には、錘部２４１が設けられ、駆動用振動腕２５の先端部には、錘部２５１が設けられ、駆動用振動腕２６の先端部には、錘部２６１が設けられ、駆動用振動腕２７の先端部には、錘部２７１が設けられ、駆動用振動腕２８の先端部には、錘部２８１が設けられている。このような錘部を設けることにより、センサー素子２の検出感度を向上させることができる。   In the present embodiment, a weight portion (hammer head) 231 having a width larger than that of the base end portion is provided at the distal end portion of the detection vibrating arm 23. Similarly, a weight 241 is provided at the tip of the detection vibrating arm 24, a weight 251 is provided at the tip of the driving vibrating arm 25, and a tip of the driving vibrating arm 26 is provided at the tip of the driving vibrating arm 26. A weight portion 261 is provided, a weight portion 271 is provided at the tip of the driving vibration arm 27, and a weight portion 281 is provided at the tip of the driving vibration arm 28. By providing such a weight portion, the detection sensitivity of the sensor element 2 can be improved.

このような振動体２０の構成材料としては、所望の振動特性を発揮することができるものであれば、特に限定されず、各種圧電体材料および各種非圧電体材料を用いることができる。
例えば、振動体２０を構成する圧電体材料としては、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウム、チタン酸バリウム等が挙げられる。特に、振動体２０を構成する圧電体材料としては水晶（Ｘカット板、ＡＴカット板、Ｚカット板等）が好ましい。水晶で振動体２０を構成すると、振動体２０の振動特性（特に周波数温度特性）を優れたものとすることができる。また、エッチングにより高い寸法精度で振動体２０を形成することができる。 The constituent material of the vibrator 20 is not particularly limited as long as it can exhibit desired vibration characteristics, and various piezoelectric materials and various non-piezoelectric materials can be used.
For example, the piezoelectric material constituting the vibrating body 20 includes quartz, lithium tantalate, lithium niobate, lithium borate, barium titanate, and the like. In particular, quartz (X cut plate, AT cut plate, Z cut plate, etc.) is preferable as the piezoelectric material constituting the vibrating body 20. If the vibrating body 20 is made of quartz, the vibration characteristics (particularly frequency temperature characteristics) of the vibrating body 20 can be made excellent. Moreover, the vibrating body 20 can be formed with high dimensional accuracy by etching.

また、振動体２０を構成する非圧電体材料としては、例えば、シリコン、石英等が挙げられる。特に、振動体２０を構成する非圧電体材料としてはシリコンが好ましい。シリコンで振動体２０を構成すると、優れた振動特性を有する振動体２０を比較的安価に実現することができる。また、公知の微細加工技術を用いてエッチングにより高い寸法精度で振動体２０を形成することができる。そのため、振動体２０の小型化を図ることができる。   Further, examples of the non-piezoelectric material constituting the vibrating body 20 include silicon and quartz. In particular, silicon is preferable as the non-piezoelectric material constituting the vibrating body 20. When the vibrating body 20 is made of silicon, the vibrating body 20 having excellent vibration characteristics can be realized at a relatively low cost. In addition, the vibrator 20 can be formed with high dimensional accuracy by etching using a known fine processing technique. Therefore, the vibration body 20 can be reduced in size.

本実施形態では、振動体２０の上面には、絶縁体層２９が設けられている（図４、図６参照）。これにより、駆動部５１〜５４および検出部４１〜４４の各部間での短絡を防止することができる。
この絶縁体層２９は、例えば、ＳｉＯ２（酸化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミ）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）等で構成されている。また、絶縁体層２９の形成方法としては、特に限定されず、公知の成膜法を用いることができる。例えば、振動体２０がシリコンで構成されている場合、振動体２０の上面を熱酸化することにより、ＳｉＯ２で構成された絶縁体層２９を形成することができる。 In the present embodiment, an insulator layer 29 is provided on the upper surface of the vibrating body 20 (see FIGS. 4 and 6). Thereby, the short circuit between each part of the drive parts 51-54 and the detection parts 41-44 can be prevented.
The insulator layer 29 is made of, for example, SiO 2 (silicon oxide), AlN (aluminum nitride), SiN (silicon nitride), or the like. The method for forming the insulator layer 29 is not particularly limited, and a known film formation method can be used. For example, when the vibrating body 20 is made of silicon, the insulator layer 29 made of SiO 2 can be formed by thermally oxidizing the upper surface of the vibrating body 20.

［駆動部］
次に、駆動部５１〜５４について説明する。
図３に示すように、駆動部５１（第１の駆動部）は、振動体２０の駆動用振動腕２５から駆動用振動腕２６に亘って設けられている。また、駆動部５２（第２の駆動部）は、振動体２０の駆動用振動腕２５から駆動用振動腕２６に亘って設けられている。また、駆動部５３（第３の駆動部）は、振動体２０の駆動用振動腕２７から駆動用振動腕２８に亘って設けられている。また、駆動部５４（第４の駆動部）は、振動体２０の駆動用振動腕２７から駆動用振動腕２８に亘って設けられている。 [Drive part]
Next, the drive parts 51-54 are demonstrated.
As shown in FIG. 3, the driving unit 51 (first driving unit) is provided from the driving vibrating arm 25 to the driving vibrating arm 26 of the vibrating body 20. The drive unit 52 (second drive unit) is provided from the drive vibrating arm 25 to the drive vibrating arm 26 of the vibrating body 20. The drive unit 53 (third drive unit) is provided from the drive vibrating arm 27 to the drive vibrating arm 28 of the vibrating body 20. The drive unit 54 (fourth drive unit) is provided from the drive vibrating arm 27 to the drive vibrating arm 28 of the vibrating body 20.

１対の駆動部５１、５２は、通電により駆動用振動腕２５、２６をｘ軸方向に屈曲振動させるものである。同様に、１対の駆動部５３、５４は、通電により駆動用振動腕２７、２８をｘ軸方向に屈曲振動させるものである。   The pair of drive parts 51 and 52 flexurally vibrate the drive vibrating arms 25 and 26 in the x-axis direction by energization. Similarly, the pair of drive units 53 and 54 flexurally vibrate the drive vibrating arms 27 and 28 in the x-axis direction when energized.

より具体的に説明すると、１対の駆動部５１、５２は、駆動用振動腕２５、２６の幅方向（ｘ軸方向）において、一方側（図３中左側）に駆動部５１（第１の駆動部）が設けられ、他方側（図３中右側）に駆動部５２（第２の駆動部）が設けられている。同様に、１対の駆動部５３、５４は、駆動用振動腕２７、２８の幅方向（ｘ軸方向）において、一方側（図３中右側）に駆動部５３（第３の駆動部）が設けられ、他方側（図３中左側）に駆動部５４（第４の駆動部）が設けられている。
すなわち、駆動部５２は、駆動部５１に対して本体部２１１側に設けられている。また、駆動部５４は、駆動部５３に対して本体部２１１側に設けられている。 More specifically, the pair of driving units 51 and 52 are arranged on one side (left side in FIG. 3) of the driving unit 51 (first side) in the width direction (x-axis direction) of the driving vibrating arms 25 and 26. A drive unit) is provided, and a drive unit 52 (second drive unit) is provided on the other side (right side in FIG. 3). Similarly, the pair of drive units 53 and 54 has a drive unit 53 (third drive unit) on one side (right side in FIG. 3) in the width direction (x-axis direction) of the drive vibrating arms 27 and 28. A drive unit 54 (fourth drive unit) is provided on the other side (left side in FIG. 3).
That is, the drive unit 52 is provided on the main body 211 side with respect to the drive unit 51. The drive unit 54 is provided on the main body 211 side with respect to the drive unit 53.

これらの駆動部５１〜５４は、それぞれ、通電により主にｙ軸方向に伸縮するように構成された圧電体素子である。このような駆動部５１、５２は、それぞれ、通電により駆動用振動腕２５、２６を駆動振動（ｘ軸方向に屈曲振動）させる。同様に、駆動部５３、５４は、それぞれ、通電により駆動用振動腕２７、２８を駆動振動（ｘ軸方向に屈曲振動）させる。   Each of these drive units 51 to 54 is a piezoelectric element configured to expand and contract mainly in the y-axis direction when energized. Such drive units 51 and 52 cause the drive vibrating arms 25 and 26 to vibrate (bend vibration in the x-axis direction) by energization, respectively. Similarly, the drive units 53 and 54 cause the drive vibrating arms 27 and 28 to drive and vibrate (bend and vibrate in the x-axis direction) when energized, respectively.

このような駆動部５１〜５４を用いることにより、駆動用振動腕２５〜２８自体が圧電性を有していなかったり、駆動用振動腕２５〜２８自体が圧電性を有していても、その分極軸や結晶軸の方向がｘ軸方向での屈曲振動に適していなかったりする場合でも、比較的簡単かつ効率的に、各駆動用振動腕２５〜２８をｘ軸方向に屈曲振動（駆動振動）させることができる。また、駆動用振動腕２５〜２８の圧電性の有無、分極軸や結晶軸の方向を問わないので、各駆動用振動腕２５〜２８の構成材料の選択の幅が広がる。そのため、所望の振動特性を有する振動体２０を比較的簡単に実現することができる。   By using such driving units 51 to 54, even if the driving vibrating arms 25 to 28 themselves do not have piezoelectricity, or the driving vibrating arms 25 to 28 themselves have piezoelectricity, Even when the direction of the polarization axis or the crystal axis is not suitable for bending vibration in the x-axis direction, each of the driving vibrating arms 25 to 28 bends in the x-axis direction (driving vibration) relatively easily and efficiently. ). In addition, since the presence or absence of the piezoelectricity of the driving vibrating arms 25 to 28 and the direction of the polarization axis and the crystal axis are not limited, the range of selection of the constituent materials of the driving vibrating arms 25 to 28 is widened. Therefore, the vibrating body 20 having desired vibration characteristics can be realized relatively easily.

以下、駆動部５１、５２の構成について詳細に説明する。なお、駆動部５３、５４の構成については、駆動部５１、５２と同様である（同様の積層構造を有する）ため、その説明を省略する。
駆動部５１は、図４（ａ）に示すように、駆動用振動腕２５上に、第１の下部電極層５１１、第１の圧電体層（圧電薄膜）５１２、第１の上部電極層５１３がこの順で積層されて構成されている。
同様に、駆動部５２は、駆動用振動腕２５上に、第２の下部電極層５２１、第２の圧電体層（圧電薄膜）５２２、第２の上部電極層５２３がこの順で積層されて構成されている。 Hereinafter, the configuration of the drive units 51 and 52 will be described in detail. In addition, about the structure of the drive parts 53 and 54, since it is the same as that of the drive parts 51 and 52 (it has the same laminated structure), the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 4A, the drive unit 51 includes a first lower electrode layer 511, a first piezoelectric layer (piezoelectric thin film) 512, and a first upper electrode layer 513 on the driving vibrating arm 25. Are stacked in this order.
Similarly, in the drive unit 52, a second lower electrode layer 521, a second piezoelectric layer (piezoelectric thin film) 522, and a second upper electrode layer 523 are stacked in this order on the driving vibration arm 25. It is configured.

第１および第２の下部電極層５１１、５２１は、それぞれ、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料や、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明電極材料により形成することができる。
中でも、第１および第２の下部電極層５１１、５２１の構成材料としては、それぞれ、金を主材料とする金属（金、金合金）または白金を用いるのが好ましく、金を主材料とする金属（特に金）を用いるのがより好ましい。
Ａｕは、導電性に優れ（電気抵抗が小さく）、酸化に対する耐性に優れているため、電極材料として好適である。また、ＡｕはＰｔに比しエッチングにより容易にパターニングすることができる。さらに、第１および第２の下部電極層５１１、５２１を金または金合金で構成することにより、第１および第２の圧電体層５１２、５２２の配向性を高めることもできる。 The first and second lower electrode layers 511 and 521 are, for example, gold (Au), gold alloy, platinum (Pt), aluminum (Al), aluminum alloy, silver (Ag), silver alloy, chromium (Cr ), Chromium alloy, copper (Cu), molybdenum (Mo), niobium (Nb), tungsten (W), iron (Fe), titanium (Ti), cobalt (Co), zinc (Zn), zirconium (Zr), etc. And a transparent electrode material such as ITO or ZnO.
Among these, as the constituent material of the first and second lower electrode layers 511 and 521, it is preferable to use a metal (gold, gold alloy) or platinum whose main material is gold, and a metal whose main material is gold. It is more preferable to use (especially gold).
Au is suitable as an electrode material because it has excellent conductivity (low electrical resistance) and excellent resistance to oxidation. Further, Au can be easily patterned by etching as compared with Pt. Further, the first and second lower electrode layers 511 and 521 are made of gold or a gold alloy, whereby the orientation of the first and second piezoelectric layers 512 and 522 can be enhanced.

また、第１および第２の下部電極層５１１、５２１の平均厚さは、それぞれ、特に限定されないが、例えば、１〜３００ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜２００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、第１および第２の下部電極層５１１、５２１が駆動部５１、５２の駆動特性や駆動用振動腕２５の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、前述したような第１および第２の下部電極層５１１、５２１の導電性を優れたものとすることができる。
なお、第１および第２の下部電極層５１１、５２１と駆動用振動腕２５との間には、第１および第２の下部電極層５１１、５２１が駆動用振動腕２５から剥離するのを防止する機能を有する下地層が設けられていてもよい。かかる下地層は、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ等で構成されている。 Moreover, the average thickness of the first and second lower electrode layers 511 and 521 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 300 nm, and more preferably 10 to 200 nm, for example. This prevents the first and second lower electrode layers 511 and 521 from adversely affecting the drive characteristics of the drive units 51 and 52 and the vibration characteristics of the drive vibration arm 25, while preventing the first and second lower electrode layers 511 and 521 from being adversely affected. The conductivity of the second lower electrode layers 511 and 521 can be made excellent.
It is to be noted that the first and second lower electrode layers 511 and 521 are prevented from being separated from the driving vibrating arm 25 between the first and second lower electrode layers 511 and 521 and the driving vibrating arm 25. An underlayer having a function to perform the above function may be provided. Such an underlayer is made of, for example, Ti, Cr or the like.

第１および第２の圧電体層５１２、５２２の構成材料（圧電体材料）としては、それぞれ、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等が挙げられる。
中でも、第１および第２の圧電体層５１２、５２２の構成材料としては、それぞれ、ＰＺＴを用いるのが好ましい。ＰＺＴは、ｃ軸配向性に優れている。そのため、ＰＺＴを主材料とする第１および第２の圧電体層５１２、５２２にすることで、センサー素子２のＣＩ値を低減することができる。また、これらの材料は、反応性スパッタリング法により成膜することができる。
また、第１および第２の圧電体層５１２、５２２の平均厚さは、それぞれ、１０００〜５０００ｎｍであるのが好ましく、２０００〜４０００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、第１および第２の圧電体層５１２、５２２が駆動用振動腕２５の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、駆動部５１、５２の駆動特性を優れたものとすることができる。 As the constituent materials (piezoelectric materials) of the first and second piezoelectric layers 512 and 522, for example, zinc oxide (ZnO), aluminum nitride (AlN), lithium tantalate (LiTaO3), lithium niobate ( LiNbO3), potassium niobate (KNbO3), lithium tetraborate (Li2B4O7), barium titanate (BaTiO3), PZT (lead zirconate titanate) and the like.
Among these, PZT is preferably used as the constituent material of the first and second piezoelectric layers 512 and 522, respectively. PZT is excellent in c-axis orientation. Therefore, the CI value of the sensor element 2 can be reduced by using the first and second piezoelectric layers 512 and 522 whose main material is PZT. Moreover, these materials can be formed into a film by the reactive sputtering method.
The average thickness of the first and second piezoelectric layers 512 and 522 is preferably 1000 to 5000 nm, and more preferably 2000 to 4000 nm. Accordingly, the drive characteristics of the drive units 51 and 52 are made excellent while preventing the first and second piezoelectric layers 512 and 522 from adversely affecting the vibration characteristics of the drive vibrating arm 25. it can.

第１および第２の上部電極層５１３、５２３は、それぞれ、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料やＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明電極材料により形成することができる。   The first and second upper electrode layers 513 and 523 are, for example, gold (Au), gold alloy, platinum (Pt), aluminum (Al), aluminum alloy, silver (Ag), silver alloy, chromium (Cr ), Chromium alloy, copper (Cu), molybdenum (Mo), niobium (Nb), tungsten (W), iron (Fe), titanium (Ti), cobalt (Co), zinc (Zn), zirconium (Zr), etc. It can be formed of a transparent electrode material such as ITO or ZnO.

また、第１および第２の上部電極層５１３、５２３の平均厚さは、それぞれ、特に限定されないが、例えば、１〜３００ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜２００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、第１および第２の上部電極層５１３、５２３が駆動部５１、５２の駆動特性や駆動用振動腕２５の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、第１および第２の上部電極層５１３、５２３の導電性を優れたものとすることができる。
なお、第１の圧電体層５１２と第１の上部電極層５１３との間には、第１の圧電体層５１２を保護するとともに、第１の下部電極層５１１と第１の上部電極層５１３との間の短絡を防止する機能を有する絶縁体層（絶縁性の保護層）が設けられていてもよい。同様に、第２の圧電体層５２２と第２の第２の上部電極層５２３との間にも、絶縁体層が設けられていてもよい。かかる絶縁体層は、例えば、ＳｉＯ２（酸化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミ）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）等で構成されている。 The average thicknesses of the first and second upper electrode layers 513 and 523 are not particularly limited, but are preferably about 1 to 300 nm, and more preferably 10 to 200 nm, for example. Thus, the first and second upper electrode layers 513 and 523 are prevented from adversely affecting the drive characteristics of the drive units 51 and 52 and the vibration characteristics of the drive vibrating arm 25, and the first and second upper electrode layers are prevented. The conductivity of the electrode layers 513 and 523 can be made excellent.
The first piezoelectric layer 512 is protected between the first piezoelectric layer 512 and the first upper electrode layer 513, and the first lower electrode layer 511 and the first upper electrode layer 513 are protected. An insulating layer (insulating protective layer) having a function of preventing a short circuit between them may be provided. Similarly, an insulator layer may be provided between the second piezoelectric layer 522 and the second second upper electrode layer 523. Such an insulator layer is made of, for example, SiO 2 (silicon oxide), AlN (aluminum nitride), SiN (silicon nitride), or the like.

また、第１の圧電体層５１２と第１の上部電極層５１３との間には、第１の上部電極層５１３が第１の圧電体層５１２（上述した絶縁体層を設けた場合には絶縁体層）から剥離するのを防止する機能を有する下地層が設けられていてもよい。同様に、第２の圧電体層５２２と第２の上部電極層５２３との間にも、下地層が設けられていてもよい。かかる下地層は、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ等で構成されている。   Further, between the first piezoelectric layer 512 and the first upper electrode layer 513, the first upper electrode layer 513 has the first piezoelectric layer 512 (in the case where the above-described insulator layer is provided). An underlayer having a function of preventing separation from the insulator layer) may be provided. Similarly, an underlayer may be provided between the second piezoelectric layer 522 and the second upper electrode layer 523. Such an underlayer is made of, for example, Ti, Cr or the like.

このように構成された駆動部５１においては、第１の下部電極層５１１と第１の上部電極層５１３との間に電圧が印加されると、第１の圧電体層５１２にｚ軸方向の電界が生じ、第１の圧電体層５１２がｙ軸方向に伸張または収縮する。同様に、駆動部５２においては、第２の下部電極層５２１と第２の上部電極層５２３との間に電圧が印加されると、第２の圧電体層５２２にｚ軸方向の電界が生じ、第２の圧電体層５２２がｙ軸方向に伸張または収縮する。   In the drive unit 51 configured as described above, when a voltage is applied between the first lower electrode layer 511 and the first upper electrode layer 513, the first piezoelectric layer 512 is applied to the z-axis direction. An electric field is generated, and the first piezoelectric layer 512 expands or contracts in the y-axis direction. Similarly, in the driving unit 52, when a voltage is applied between the second lower electrode layer 521 and the second upper electrode layer 523, an electric field in the z-axis direction is generated in the second piezoelectric layer 522. The second piezoelectric layer 522 expands or contracts in the y-axis direction.

このとき、駆動部５１、５２のうちの一方の駆動部をｙ軸方向に伸張させたときに他方の駆動部をｙ軸方向に収縮させることにより、駆動用振動腕２５、２６をｘ軸方向に屈曲振動させることができる。
同様に、駆動部５３、５４により駆動用振動腕２７、２８をｘ軸方向に屈曲振動させることができる。 At this time, when one of the drive units 51 and 52 is expanded in the y-axis direction, the other drive unit is contracted in the y-axis direction, thereby causing the drive vibrating arms 25 and 26 to move in the x-axis direction. Can be bent and vibrated.
Similarly, the driving vibrating arms 27 and 28 can be flexibly vibrated in the x-axis direction by the driving units 53 and 54.

ここで、駆動部５１〜５４へ通電するための接続配線に関する構成について説明する。分極処理を行う必要がある圧電素子を備えた駆動部は、それぞれ一対の接続配線を独立して接続させなければならない。なお、以下では、駆動部５１、５２へ通電するための接続配線（第１および第２の上部配線３１３、３２３、第１および第２の下部配線３１１、３２１）に関する構成について代表的に説明し、駆動部５３、５４へ通電するための接続配線に関する構成については、駆動部５１、５２へ通電するための接続配線に関する構成と同様であるため、その説明を省略する。
図６（ａ）（図５中のＡ−Ａ線断面図）は、駆動部５１の第１の下部電極層５１１と第１の下部配線３１１の接続を示している。図示のように、駆動部５１の第１の下部電極５１１と第１の下部配線３１１を電気的に接続するために、第１および第２の下部電極用接続端子３５１、３５２を設けている。 Here, the structure regarding the connection wiring for supplying with electricity to the drive parts 51-54 is demonstrated. A drive unit including a piezoelectric element that needs to perform polarization processing has to connect a pair of connection wirings independently. In the following, a configuration related to connection wirings (first and second upper wirings 313 and 323, first and second lower wirings 311 and 321) for energizing the drive units 51 and 52 will be described representatively. Since the configuration related to the connection wiring for energizing the drive units 53 and 54 is the same as the configuration related to the connection wiring for energizing the drive units 51 and 52, description thereof will be omitted.
FIG. 6A (a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5) shows the connection between the first lower electrode layer 511 and the first lower wiring 311 of the driving unit 51. As shown in the figure, first and second lower electrode connection terminals 351 and 352 are provided in order to electrically connect the first lower electrode 511 and the first lower wiring 311 of the drive unit 51.

第１の下部電極用接続端子３５１は、支持腕２１２に駆動用振動腕２５、２６が接続する箇所となる接続部２１６であって、駆動部５１に対して基部２１とは反対側に突出形成された突起部２１４に設けられている。接続部２１６および突起部２１４は、駆動用振動腕２５、２６が屈曲振動する際の節に当る部分に形成されているため、振動腕２１の屈曲振動を阻害することなく駆動用振動腕２５、２６と支持腕２１２の接続箇所の剛性を高めることができる。第１の下部電極用接続端子３５１は、第１の下部電極層５１１、第１の下部配線３１１を形成するエッチング時に同時形成し、第１の下部電極層５１１と電気的に接続させている。
第２の下部電極用接続端子３５２は、支持腕２１２に駆動用振動腕２５、２６が接続する箇所であって、駆動部５２に対して基部２１側に設けられている。第２の下部電極用接続端子３５２は、第１の下部電極層５１１、第１の下部配線３１１を形成するエッチング時に同時形成し、第１の下部配線３１１と電気的に接続させている。第１の下部配線３１１は支持腕２１２上を長手方向（ｘ軸方向）に沿って形成されている。 The first lower electrode connection terminal 351 is a connection portion 216 that is a location where the driving vibration arms 25 and 26 are connected to the support arm 212, and is formed to protrude from the drive portion 51 on the opposite side to the base portion 21. The protrusion 214 is provided. Since the connecting portion 216 and the protrusion 214 are formed at a portion that contacts a node when the driving vibration arms 25 and 26 bend and vibrate, the driving vibration arm 25 and the driving vibration arm 25 do not hinder the bending vibration of the vibration arm 21. 26 and the support arm 212 can be connected at higher rigidity. The first lower electrode connection terminal 351 is formed simultaneously with the etching for forming the first lower electrode layer 511 and the first lower wiring 311, and is electrically connected to the first lower electrode layer 511.
The second lower electrode connection terminal 352 is a portion where the drive vibrating arms 25 and 26 are connected to the support arm 212, and is provided on the base 21 side with respect to the drive unit 52. The second lower electrode connection terminal 352 is formed at the same time as the etching for forming the first lower electrode layer 511 and the first lower wiring 311, and is electrically connected to the first lower wiring 311. The first lower wiring 311 is formed on the support arm 212 along the longitudinal direction (x-axis direction).

なお、第１および第２の下部電極用接続端子３５１、３５２の間の駆動部５１、５２は、平面視で第２の下部電極用接続端子３５２から第１の下部電極用接続端子３５１に向けて屈曲させている。これにより、第２の下部電極用接続端子３５２の設置スペースを確保することができる。また駆動部５１、５２の設置スペースを確保することができ、検出感度を高めることができる。
第１および第２の下部電極用接続端子３５１、３５２の電気的な接続は、引き回し配線３５３を用いている。引き回し配線３５３は、絶縁体層２９で被膜された第１および第２の上部電極層５１３、５２３の上を横断するようにｘ軸方向へ跨って形成されており、一端を第１の下部電極用接続端子３５１と電気的に接続させ、他端を第２の下部電極用接続端子３５２に電気的に接続させている。この様な構成により、第１の下部電極層５１１と第１の下部配線３１１を電気的に接続させることができる。 The drive units 51 and 52 between the first and second lower electrode connection terminals 351 and 352 are directed from the second lower electrode connection terminal 352 to the first lower electrode connection terminal 351 in plan view. Bent. Thereby, the installation space of the 2nd lower electrode connection terminal 352 is securable. Moreover, the installation space of the drive parts 51 and 52 can be ensured, and detection sensitivity can be improved.
For the electrical connection between the first and second lower electrode connection terminals 351 and 352, a lead wiring 353 is used. The routing wiring 353 is formed across the x-axis direction so as to cross over the first and second upper electrode layers 513 and 523 coated with the insulator layer 29, and has one end as the first lower electrode. The other connection terminal 351 is electrically connected, and the other end is electrically connected to the second lower electrode connection terminal 352. With such a configuration, the first lower electrode layer 511 and the first lower wiring 311 can be electrically connected.

図６（ｂ）（図５中のＢ−Ｂ線断面図）は駆動部５１の第１の上部電極層５１３と第１の上部配線３１３の接続を示している。図示のように、駆動部５１の第１の上部電極層５１３と第１の上部配線３１３の電気的な接続は、第１の上部電極用接続端子３６１を用いて行っている。
第１の上部配線３１３は、絶縁体層２９で被膜された第１の上部電極層５１３の一部を露出させた第１の上部電極用接続端子３６１から第１の上部電極層５１３上を支持腕２１２に向けてｙ軸方向へ延出させた後、支持腕２１２から第２の上部電極層５２３の上を横断するようにＸ軸方向へ跨らせる。そして支持腕２１２の長手方向（ｘ軸方向）に沿って、支持腕２１２の第１の下部配線３１１上に絶縁体層２９１を介して積層させている。
第１の上部電極層３１３と駆動部５３の第３の上部電極層と、第１の下部電極層３１１と駆動部５３の第３の下部電極層は、それぞれ本体部２１１上で電気的に接続させた後、梁部２２６上を引き回して端子６７、６８と電気的に接続させている。 FIG. 6B (cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 5) shows the connection between the first upper electrode layer 513 and the first upper wiring 313 of the driving unit 51. As shown in the figure, the first upper electrode layer 513 and the first upper wiring 313 of the driving unit 51 are electrically connected using a first upper electrode connection terminal 361.
The first upper wiring 313 supports the first upper electrode layer 513 from the first upper electrode connection terminal 361 exposing a part of the first upper electrode layer 513 coated with the insulator layer 29. After extending in the y-axis direction toward the arm 212, the arm 212 extends over the second upper electrode layer 523 from the support arm 212 in the X-axis direction. Then, the insulating layer 291 is laminated on the first lower wiring 311 of the supporting arm 212 along the longitudinal direction (x-axis direction) of the supporting arm 212.
The first upper electrode layer 313 and the third upper electrode layer of the driving unit 53, and the first lower electrode layer 311 and the third lower electrode layer of the driving unit 53 are electrically connected on the main body 211, respectively. Then, the beam 226 is routed to be electrically connected to the terminals 67 and 68.

図６（ｃ）（図５中のＣ−Ｃ線断面図）は駆動部５２の第２の上部電極層５２３および第２の下部電極層５２１と第２の上部配線３２３および第２の下部配線３２１の接続を示している。図示のように、駆動部５２の第２の下部電極層５２１と第２の下部配線３２１は、エッチングにより同時形成することができる。第２の下部配線３２１は支持腕に長手方向（ｘ軸方向）に沿って形成されている。また第２の下部配線３２１は第１の下部配線３１１と支持腕２１２上で並列に配置されている。これにより第２の駆動電極層５２１と第２の下部配線３２１を電気的に接続させることができる。
また、駆動部５２の第２の上部電極層５２３と第２の上部配線３２３の電気的な接続は、第２の上部電極用接続端子３６２を用いて行っている。
第２の上部配線３２３は、絶縁体層２９で被膜された第２の上部電極層５２３の一部を露出させた第２の上部電極用接続端子３６２から第２の上部電極層５２３上を支持腕２１２に向けてｙ軸方向へ延出させた後、支持腕２１２の長手方向（ｘ軸方向）に沿って、支持腕２１２の第２の下部配線３２１上に絶縁体層２９を介して積層させている。
第２の上部電極層５２３と駆動部５４の第４の上部電極層と、第２の下部電極層５２１と駆動部５４の第４の下部電極層は、それぞれ本体部２１１上で電気的に接続させた後、梁部２２４上を引き回して端子６３、６４と電気的に接続させている。
これにより、駆動部５１、５２に対して第１および第２の上部配線３１３、３２３、第１および第２の下部配線３１１、３２１により通電することができる。支持腕２１２の上部配線および下部配線は積層させている。そのため、支持腕２１２に設ける配線スペースを小さくすることができる。その結果、支持腕２１２の幅を小さくし、検出感度を高めることができる。 FIG. 6C (cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 5) shows the second upper electrode layer 523, the second lower electrode layer 521, the second upper wiring 323, and the second lower wiring of the driving unit 52. 321 connection is shown. As illustrated, the second lower electrode layer 521 and the second lower wiring 321 of the driving unit 52 can be formed simultaneously by etching. The second lower wiring 321 is formed on the support arm along the longitudinal direction (x-axis direction). The second lower wiring 321 is arranged in parallel on the first lower wiring 311 and the support arm 212. Thereby, the second drive electrode layer 521 and the second lower wiring 321 can be electrically connected.
In addition, the second upper electrode layer 523 of the driving unit 52 and the second upper wiring 323 are electrically connected using a second upper electrode connection terminal 362.
The second upper wiring 323 supports the second upper electrode layer 523 from the second upper electrode connection terminal 362 exposing a part of the second upper electrode layer 523 coated with the insulator layer 29. After extending in the y-axis direction toward the arm 212, the insulating layer 29 is stacked on the second lower wiring 321 of the support arm 212 along the longitudinal direction (x-axis direction) of the support arm 212. I am letting.
The second upper electrode layer 523 and the fourth upper electrode layer of the drive unit 54 and the second lower electrode layer 521 and the fourth lower electrode layer of the drive unit 54 are electrically connected on the main body 211, respectively. Then, the beam portion 224 is routed to be electrically connected to the terminals 63 and 64.
Accordingly, the drive units 51 and 52 can be energized by the first and second upper wirings 313 and 323 and the first and second lower wirings 311 and 321. The upper wiring and lower wiring of the support arm 212 are laminated. Therefore, the wiring space provided in the support arm 212 can be reduced. As a result, the width of the support arm 212 can be reduced and the detection sensitivity can be increased.

［検出部］
次に、検出部４１〜４４について説明する。
検出部４１、４２は、それぞれ、前述した振動体２０の検出用振動腕２３上に設けられている。また、検出部４３、４４は、それぞれ、振動体２０の検出用振動腕２４上に設けられている。 [Detection unit]
Next, the detection units 41 to 44 will be described.
The detection units 41 and 42 are respectively provided on the detection vibrating arm 23 of the vibrating body 20 described above. The detection units 43 and 44 are provided on the detection vibrating arm 24 of the vibrating body 20, respectively.

１対の検出部４１、４２は、検出用振動腕２３のｘ軸方向での屈曲振動（いわゆる面内振動）を検出するものである。同様に、１対の検出部４３、４４は、検出用振動腕２４のｘ軸方向での屈曲振動を検出するものである。
より具体的に説明すると、１対の検出部４１、４２は、検出用振動腕２３の幅方向（ｘ軸方向）での一方側（図３中右側）に検出部４１が設けられ、他方側（図３中左側）に検出部４２が設けられている。同様に、１対の検出部４３、４４は、検出用振動腕２４の幅方向（ｘ軸方向）において、一方側（図３中右側）に検出部４３が設けられ、他方側（図３中左側）に検出部４４が設けられている。 The pair of detection units 41 and 42 detects bending vibration (so-called in-plane vibration) in the x-axis direction of the vibrating arm 23 for detection. Similarly, the pair of detection units 43 and 44 detects bending vibration of the detection vibrating arm 24 in the x-axis direction.
More specifically, the pair of detection units 41 and 42 is provided with the detection unit 41 on one side (right side in FIG. 3) in the width direction (x-axis direction) of the detection vibrating arm 23 and the other side. A detection unit 42 is provided (on the left side in FIG. 3). Similarly, the pair of detection units 43 and 44 are provided with the detection unit 43 on one side (right side in FIG. 3) in the width direction (x-axis direction) of the detection vibrating arm 24 and on the other side (in FIG. 3). A detection unit 44 is provided on the left side.

検出部４１〜４４は、それぞれ、ｙ軸方向に伸縮することにより電荷を出力するように構成された圧電体素子である。このような検出部４１、４２は、それぞれ、検出用振動腕２３の振動（ｘ軸方向での屈曲振動）に伴って電荷を出力する。同様に、検出部４３、４４は、それぞれ、検出用振動腕２４の振動（ｘ軸方向での屈曲振動）に伴って電荷を出力する。   Each of the detection units 41 to 44 is a piezoelectric element configured to output charges by expanding and contracting in the y-axis direction. Such detection units 41 and 42 each output a charge along with the vibration of the detection vibrating arm 23 (bending vibration in the x-axis direction). Similarly, the detection units 43 and 44 each output a charge in accordance with the vibration of the detection vibrating arm 24 (bending vibration in the x-axis direction).

このような検出部４１〜４４を用いることにより、検出用振動腕２３、２４自体が圧電性を有していなかったり、検出用振動腕２３、２４自体が圧電性を有していても、その分極軸や結晶軸の方向がｘ軸方向での屈曲振動の検出に適していなかったりする場合でも、比較的簡単かつ効率的に、各検出用振動腕２３、２４のｘ軸方向での屈曲振動を検出することができる。また、検出用振動腕２３、２４の圧電性の有無、分極軸や結晶軸の方向を問わないので、各検出用振動腕２３、２４の構成材料の選択の幅が広がる。そのため、所望の振動特性を有する振動体２０を比較的簡単に実現することができる。
このような検出部４１〜４４は、それぞれ、複数の層をｚ軸方向に積層した積層構造を有する圧電体素子である。 By using such detection units 41 to 44, even if the detection vibrating arms 23 and 24 themselves do not have piezoelectricity, or the detection vibrating arms 23 and 24 themselves have piezoelectricity, Even when the direction of the polarization axis or the crystal axis is not suitable for the detection of the bending vibration in the x-axis direction, the bending vibration in the x-axis direction of each of the detection vibrating arms 23 and 24 is relatively simple and efficient. Can be detected. In addition, since the presence or absence of the piezoelectricity of the detection vibrating arms 23 and 24 and the direction of the polarization axis and the crystal axis are irrelevant, the range of selection of the constituent material of each of the detection vibrating arms 23 and 24 is widened. Therefore, the vibrating body 20 having desired vibration characteristics can be realized relatively easily.
Each of such detection units 41 to 44 is a piezoelectric element having a stacked structure in which a plurality of layers are stacked in the z-axis direction.

以下、検出部４１、４２の構成について詳細に説明する。なお、検出部４３、４４の構成については、検出部４１、４２と同様である（同様の積層構造を有する）ため、その説明を省略する。
検出部４１は、図４（ｂ）に示すように、第１の電極層４１１、第１の電極層４１１に対して検出用振動腕２３とは反対側に設けられた第２の電極層４１３、および、第１の電極層４１１と第２の電極層４１３との間に設けられた圧電体層４１２を有する。言い換えると、検出部４１は、検出用振動腕２３上に、第１の電極層４１１、圧電体層（圧電薄膜）４１２、第２の電極層４１３がこの順で積層されて構成されている。
同様に、検出部４２は、検出用振動腕２３上に、第１の電極層４２１、圧電体層（圧電薄膜）４２２、第２の電極層４２３がこの順で積層されて構成されている。 Hereinafter, the configuration of the detection units 41 and 42 will be described in detail. In addition, about the structure of the detection parts 43 and 44, since it is the same as that of the detection parts 41 and 42 (it has the same laminated structure), the description is abbreviate | omitted.
As illustrated in FIG. 4B, the detection unit 41 includes a first electrode layer 411 and a second electrode layer 413 provided on the opposite side of the detection vibrating arm 23 with respect to the first electrode layer 411. And a piezoelectric layer 412 provided between the first electrode layer 411 and the second electrode layer 413. In other words, the detection unit 41 is configured by laminating the first electrode layer 411, the piezoelectric layer (piezoelectric thin film) 412, and the second electrode layer 413 in this order on the detection vibrating arm 23.
Similarly, the detection unit 42 is configured by laminating a first electrode layer 421, a piezoelectric layer (piezoelectric thin film) 422, and a second electrode layer 423 on the detection vibrating arm 23 in this order.

第１の電極層４１１、４２１は、それぞれ、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料や、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明電極材料により形成することができる。   The first electrode layers 411 and 421 are, for example, gold (Au), gold alloy, platinum (Pt), aluminum (Al), aluminum alloy, silver (Ag), silver alloy, chromium (Cr), and chromium alloy, respectively. Metal materials such as copper (Cu), molybdenum (Mo), niobium (Nb), tungsten (W), iron (Fe), titanium (Ti), cobalt (Co), zinc (Zn), zirconium (Zr) , ITO, ZnO, or other transparent electrode material.

中でも、第１の電極層４１１、４２１の構成材料としては、それぞれ、金を主材料とする金属（金、金合金）または白金を用いるのが好ましく、金を主材料とする金属（特に金）を用いるのがより好ましい。
Ａｕは、導電性に優れ（電気抵抗が小さく）、酸化に対する耐性に優れているため、電極材料として好適である。また、ＡｕはＰｔに比しエッチングにより容易にパターニングすることができる。さらに、第１の電極層４１１、４２１を金または金合金で構成することにより、圧電体層４１２、４２２の配向性を高めることもできる。 Among them, as a constituent material of the first electrode layers 411 and 421, it is preferable to use a metal (gold, gold alloy) or platinum mainly made of gold, and a metal (especially gold) mainly made of gold. Is more preferable.
Au is suitable as an electrode material because it has excellent conductivity (low electrical resistance) and excellent resistance to oxidation. Further, Au can be easily patterned by etching as compared with Pt. Furthermore, the orientation of the piezoelectric layers 412 and 422 can be improved by forming the first electrode layers 411 and 421 from gold or a gold alloy.

また、第１の電極層４１１、４２１の平均厚さは、それぞれ、特に限定されないが、例えば、１〜３００ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜２００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、第１の電極層４１１、４２１が検出部４１、４２の検出特性や検出用振動腕２３の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、前述したような第１の電極層４１１、４２１の導電性を優れたものとすることができる。
なお、第１の電極層４１１、４２１と検出用振動腕２３との間には、第１の電極層４１１、４２１が検出用振動腕２３から剥離するのを防止する機能を有する下地層が設けられていてもよい。
かかる下地層は、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ等で構成することができる。 The average thicknesses of the first electrode layers 411 and 421 are not particularly limited, but are preferably about 1 to 300 nm, and more preferably 10 to 200 nm, for example. Thus, while preventing the first electrode layers 411 and 421 from adversely affecting the detection characteristics of the detection units 41 and 42 and the vibration characteristics of the detection vibrating arm 23, the first electrode layers 411 and 411 as described above are provided. The conductivity of 421 can be made excellent.
A base layer having a function of preventing the first electrode layers 411 and 421 from peeling from the detection vibrating arm 23 is provided between the first electrode layers 411 and 421 and the detection vibrating arm 23. It may be done.
Such an underlayer can be made of, for example, Ti, Cr or the like.

圧電体層４１２、４２２の構成材料（圧電体材料）としては、それぞれ、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等が挙げられる。   As the constituent material (piezoelectric material) of the piezoelectric layers 412, 422, for example, zinc oxide (ZnO), aluminum nitride (AlN), lithium tantalate (LiTaO3), lithium niobate (LiNbO3), potassium niobate, respectively (KNbO3), lithium tetraborate (Li2B4O7), barium titanate (BaTiO3), PZT (lead zirconate titanate) and the like.

中でも、圧電体層４１２、４２２の構成材料としては、それぞれ、ＰＺＴを用いるのが好ましい。ＰＺＴは、ｃ軸配向性に優れている。そのため、圧電体層４１２、４２２をＰＺＴを主材料として構成することにより、センサー素子２のＣＩ値を低減することができる。また、これらの材料は、反応性スパッタリング法により成膜することができる。
また、圧電体層４１２、４２２の平均厚さは、それぞれ、１０００〜５０００ｎｍであるのが好ましく、２０００〜４０００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、圧電体層４１２、４２２が検出用振動腕２３の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、検出部４１、４２の検出特性を優れたものとすることができる。 In particular, it is preferable to use PZT as the constituent material of the piezoelectric layers 412 and 422, respectively. PZT is excellent in c-axis orientation. Therefore, the CI value of the sensor element 2 can be reduced by configuring the piezoelectric layers 412 and 422 using PZT as a main material. Moreover, these materials can be formed into a film by the reactive sputtering method.
The average thickness of the piezoelectric layers 412 and 422 is preferably 1000 to 5000 nm, and more preferably 2000 to 4000 nm. Accordingly, the detection characteristics of the detection units 41 and 42 can be improved while preventing the piezoelectric layers 412 and 422 from adversely affecting the vibration characteristics of the detection vibrating arm 23.

第２の電極層４１３、４２３は、それぞれ、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料やＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明電極材料により形成することができる。   The second electrode layers 413 and 423 are, for example, gold (Au), gold alloy, platinum (Pt), aluminum (Al), aluminum alloy, silver (Ag), silver alloy, chromium (Cr), and chromium alloy, respectively. Metal materials such as copper (Cu), molybdenum (Mo), niobium (Nb), tungsten (W), iron (Fe), titanium (Ti), cobalt (Co), zinc (Zn), zirconium (Zr) It can be formed of a transparent electrode material such as ITO or ZnO.

また、第２の電極層４１３、４２３の平均厚さは、それぞれ、特に限定されないが、例えば、１〜３００ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜２００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、第２の電極層４１３、４２３が検出部４１、４２の検出特性や検出用振動腕２３の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、第２の電極層４１３、４２３の導電性を優れたものとすることができる。   Moreover, the average thickness of the second electrode layers 413 and 423 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 300 nm, and more preferably 10 to 200 nm, for example. This prevents the second electrode layers 413 and 423 from adversely affecting the detection characteristics of the detection units 41 and 42 and the vibration characteristics of the detection vibrating arm 23, while maintaining the conductivity of the second electrode layers 413 and 423. Can be made excellent.

なお、圧電体層４１２と第２の電極層４１３との間には、圧電体層４１２を保護するとともに、第１の電極層４１１と第２の電極層４１３との間の短絡を防止する機能を有する絶縁体層（絶縁性の保護層）が設けられていてもよい。同様に、圧電体層４２２と第２の電極層４２３との間にも、絶縁体層が設けられていてもよい。
かかる絶縁体層は、例えば、ＳｉＯ２（酸化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミ）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）等で構成されている。 A function of protecting the piezoelectric layer 412 and preventing a short circuit between the first electrode layer 411 and the second electrode layer 413 between the piezoelectric layer 412 and the second electrode layer 413. An insulating layer (insulating protective layer) may be provided. Similarly, an insulator layer may be provided between the piezoelectric layer 422 and the second electrode layer 423.
Such an insulator layer is made of, for example, SiO 2 (silicon oxide), AlN (aluminum nitride), SiN (silicon nitride), or the like.

また、圧電体層４１２と第２の電極層４１３との間には、第２の電極層４１３が圧電体層４１２（上述した絶縁体層を設けた場合には絶縁体層）から剥離するのを防止する機能を有する下地層が設けられていてもよい。同様に、圧電体層４２２と第２の電極層４２３との間にも、下地層が設けられていてもよい。
かかる下地層は、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ等で構成されている。
このように構成された検出部４１、４２は、検出用振動腕２３がｘ軸方向に屈曲振動すると、一方の検出部が伸張し、他方の検出部が収縮し、電荷を出力する。
同様に、検出部４３、４４は、検出用振動腕２４がｘ軸方向に屈曲振動すると、一方の検出部が伸張し、他方の検出部が収縮し、電荷を出力する。 In addition, the second electrode layer 413 is separated from the piezoelectric layer 412 (or the insulating layer when the above-described insulating layer is provided) between the piezoelectric layer 412 and the second electrode layer 413. An underlayer having a function of preventing the above may be provided. Similarly, a base layer may be provided between the piezoelectric layer 422 and the second electrode layer 423.
Such an underlayer is made of, for example, Ti, Cr or the like.
In the detection units 41 and 42 configured in this way, when the detection vibrating arm 23 bends and vibrates in the x-axis direction, one detection unit expands and the other detection unit contracts and outputs electric charges.
Similarly, in the detection units 43 and 44, when the detection vibrating arm 24 bends and vibrates in the x-axis direction, one detection unit expands and the other detection unit contracts and outputs electric charges.

このような検出部４１、４２においては、検出部４１の第２の電極層４１３と検出部４２の第１の電極層４２１とが梁部２２３上を通って、それぞれ端子６１（第１の検出用端子）に電気的に接続され、また、検出部４１の第１の電極層４１１と検出部４２の第２の電極層４２３とが梁部２２３上を通って、それぞれ端子６２（第１の検出用端子）に電気的に接続されている。
同様に、検出部４３の第２の電極層と検出部４４の第１の電極層とが梁部２２５を通って、それぞれ端子６５（第２の検出用端子）に電気的に接続され、また、検出部４３の第１の電極層と検出部４４の第２の電極層とが梁部２２５を通って、それぞれ端子６６（第２の検出用端子）に電気的に接続されている。 In such detection units 41 and 42, the second electrode layer 413 of the detection unit 41 and the first electrode layer 421 of the detection unit 42 pass over the beam portion 223 and are respectively connected to the terminals 61 (first detection layers). The first electrode layer 411 of the detection unit 41 and the second electrode layer 423 of the detection unit 42 pass over the beam portion 223 and are respectively connected to the terminal 62 (first terminal). Detection terminal).
Similarly, the second electrode layer of the detection unit 43 and the first electrode layer of the detection unit 44 are electrically connected to the terminal 65 (second detection terminal) through the beam portion 225, respectively. The first electrode layer of the detection unit 43 and the second electrode layer of the detection unit 44 are electrically connected to the terminal 66 (second detection terminal) through the beam portion 225, respectively.

［端子］
端子６１〜６４は、前述した支持部２２の固定部２２１上に設けられ、端子６４〜６８は、支持部２２の固定部２２２上に設けられている。
また、端子６１〜６８および配線（図示せず）等は、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデンン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料やＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明電極材料により形成することができる。また、これらは、検出部４１〜４４の第１の電極層または第２の電極層、駆動部５１〜５４の第１または第２の下部電極層と同時に一括形成することができる。 [Terminal]
The terminals 61 to 64 are provided on the fixing part 221 of the support part 22 described above, and the terminals 64 to 68 are provided on the fixing part 222 of the support part 22.
The terminals 61 to 68 and the wiring (not shown) are, for example, gold (Au), gold alloy, platinum (Pt), aluminum (Al), aluminum alloy, silver (Ag), silver alloy, chromium (Cr ), Chromium alloy, copper (Cu), molybdenum (Mo), niobium (Nb), tungsten (W), iron (Fe), titanium (Ti), cobalt (Co), zinc (Zn), zirconium (Zr) Or a transparent electrode material such as ITO or ZnO. Moreover, these can be collectively formed simultaneously with the 1st electrode layer or 2nd electrode layer of the detection parts 41-44, and the 1st or 2nd lower electrode layer of the drive parts 51-54.

このように構成されたセンサー素子２は、次のようにしてｚ軸まわりの角速度ωを検出する。
まず、端子６３、６４、６７、６６に電圧（駆動信号）を印加することにより、図８（ａ）に示すように、図中矢印Ａに示す方向に、駆動用振動腕２５と駆動用振動腕２７とを互いに接近・離間するように屈曲振動（駆動振動）させるとともに、駆動用振動腕２６と駆動用振動腕２８とを上記屈曲振動と同方向に互いに接近・離間するように屈曲振動（駆動振動）させる。
このとき、センサー素子２に角速度が加わらないと、駆動用振動腕２５、２６と駆動用振動腕２７、２８とは、中心点（重心Ｇ）を通るｙｚ平面に対して面対称の振動を行っているため、基部２１（本体部２１１および支持腕２１２、２１３）および検出用振動腕２３、２４は、ほとんど振動しない。 The sensor element 2 configured as described above detects the angular velocity ω around the z-axis as follows.
First, by applying a voltage (drive signal) to the terminals 63, 64, 67, 66, as shown in FIG. 8A, the drive vibration arm 25 and the drive vibration are moved in the direction indicated by the arrow A in the figure. The arm 27 is bent and vibrated (drive vibration) so as to approach and separate from each other, and the drive vibration arm 26 and the drive vibration arm 28 are bent and vibrated so as to approach and separate from each other in the same direction as the bending vibration. Drive vibration).
At this time, if the angular velocity is not applied to the sensor element 2, the driving vibrating arms 25 and 26 and the driving vibrating arms 27 and 28 perform plane-symmetric vibration with respect to the yz plane passing through the center point (center of gravity G). Therefore, the base 21 (the main body 211 and the support arms 212 and 213) and the detection vibrating arms 23 and 24 hardly vibrate.

このように駆動用振動腕２５〜２８を駆動振動させた状態で、センサー素子２にその重心Ｇを通る法線まわりの角速度ωが加わると、駆動用振動腕２５〜２８には、それぞれ、コリオリ力が働く。これにより、図８（ｂ）に示すように、支持腕２１２、２１３を図中矢印Ｂに示す方向に屈曲振動し、これに伴い、この屈曲振動を打ち消すように、検出用振動腕２３、２４の図中矢印Ｃに示す方向の屈曲振動（検出振動）が励振される。   If the angular velocity ω around the normal line passing through the center of gravity G is applied to the sensor element 2 in the state in which the drive vibrating arms 25 to 28 are driven to vibrate in this way, the drive vibrating arms 25 to 28 respectively have Coriolis. Power works. As a result, as shown in FIG. 8B, the supporting arms 212 and 213 are flexibly vibrated in the direction indicated by the arrow B in the figure, and accordingly, the detecting vibrating arms 23 and 24 are canceled so as to cancel the flexural vibration. Bending vibration (detected vibration) in the direction indicated by arrow C in FIG.

そして、検出用振動腕２３の屈曲振動によって検出部４１、４２に生じた電荷が端子６１、６２から出力される。また、検出用振動腕２４の屈曲振動によって検出部４３、４４に生じた電荷が端子６５、６６から出力される。
このように端子６１、６２、６５、６６から出力された電荷に基づいて、センサー素子２に加わった角速度ωを求めることができる。 Then, the charges generated in the detection units 41 and 42 due to the bending vibration of the detection vibrating arm 23 are output from the terminals 61 and 62. Further, the charges generated in the detection units 43 and 44 due to the bending vibration of the detection vibrating arm 24 are output from the terminals 65 and 66.
Thus, based on the electric charges output from the terminals 61, 62, 65, 66, the angular velocity ω applied to the sensor element 2 can be obtained.

以上説明したようなセンサー素子２は、次のような製造方法により製造することができる。
図７は図３に示す駆動部と接続する配線の形成方法を説明するための平面図である。
［ａ］第１の工程
まず、基板上に、絶縁体層２９、第１および第２の下部電極層５１１、５２１、第１および第２の圧電体層５１２、５２２、第１および第２の上部電極層５１３、５２３の順に成膜する。次に図７（ａ）に示すように、下部電極層を残したエッチングにより、第１および第２の圧電体層５１２、５２２（不図示）、第１および第２の上部電極層５１３、５２３を形成する。
第１および第２の下部電極層５１１、５２１、第１および第２の上部電極層５１３、５２３の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、スパッタリング等の気相成膜法、ゾルゲル法などの湿式製膜法等を用いることができる。 The sensor element 2 as described above can be manufactured by the following manufacturing method.
FIG. 7 is a plan view for explaining a method of forming a wiring connected to the driving unit shown in FIG.
[A] First Step First, an insulator layer 29, first and second lower electrode layers 511 and 521, first and second piezoelectric layers 512 and 522, first and second layers are formed on a substrate. The upper electrode layers 513 and 523 are formed in this order. Next, as shown in FIG. 7A, the first and second piezoelectric layers 512 and 522 (not shown) and the first and second upper electrode layers 513 and 523 are etched by leaving the lower electrode layer. Form.
A method for forming the first and second lower electrode layers 511 and 521 and the first and second upper electrode layers 513 and 523 is not particularly limited. For example, a vapor deposition method such as sputtering, a sol-gel method, or the like. The wet film forming method can be used.

また、第１および第２の圧電体層５１２、５２２、第１および第２の上部電極層５１３、５２３の形成に際しては、フォトリソグラフィーにより形成されたマスクを用いてエッチングを行う。
より具体的に説明すると、まず、基板上に導体層を形成し、その導体層上にレジスト膜（図示せず）を形成する。このレジスト膜の構成材料としては、ポジ型またはネガ型のレジスト材料を用いることができる。
次に、このレジスト膜を露光および現像することにより、第１および第２の圧電体層５１２、５２２、第１および第２の上部電極層５１３、５２３の平面視形状に対応した形状をなすマスクを形成し、そのマスクを用いて、導体層の一部をエッチングにより除去し、その後、マスク（レジスト膜）を除去する。
上記エッチングとしては、特に限定されないが、例えば、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、ＣＦ４を用いたドライエッチング等が挙げられる。
また、マスク（レジスト膜）の除去方法としては、特に限定されないが、例えば、硫酸による洗浄、Ｏ２アッシング等が挙げられる。 Further, when the first and second piezoelectric layers 512 and 522 and the first and second upper electrode layers 513 and 523 are formed, etching is performed using a mask formed by photolithography.
More specifically, first, a conductor layer is formed on a substrate, and a resist film (not shown) is formed on the conductor layer. As a constituent material of this resist film, a positive or negative resist material can be used.
Next, the resist film is exposed and developed to form a mask corresponding to the shape of the first and second piezoelectric layers 512 and 522 and the first and second upper electrode layers 513 and 523 in plan view. Then, a part of the conductor layer is removed by etching using the mask, and then the mask (resist film) is removed.
The etching is not particularly limited, and examples thereof include reactive ion etching (RIE) and dry etching using CF4.
The method for removing the mask (resist film) is not particularly limited, and examples thereof include cleaning with sulfuric acid and O 2 ashing.

［ｂ］第２の工程
次に、図７（ｂ）に示すように、第１および第２の下部電極層５１１、５２１（不図示）、第１および第２の下部配線３１１、３２１、第１および第２の下部電極用接続端子３５１、３５２を形成する。第１および第２の下部電極層５１１、５２１、第１および第２の下部配線３１１、３２１、第１および第２の下部電極用接続端子３５１、３５２の形成は、第１および第２の上部電極層５１３、５２３の形成と同様にフォトリソグラフィーにより形成されたマスクを用いてエッチングを行う。 [B] Second Step Next, as shown in FIG. 7B, first and second lower electrode layers 511 and 521 (not shown), first and second lower wirings 311 and 321, First and second lower electrode connection terminals 351 and 352 are formed. The first and second lower electrode layers 511 and 521, the first and second lower wirings 311 and 321 and the first and second lower electrode connection terminals 351 and 352 are formed by the first and second upper portions. Etching is performed using a mask formed by photolithography in a manner similar to the formation of the electrode layers 513 and 523.

［ｃ］第３の工程
次に、図７（ｃ）に示すように、絶縁体層２９１を形成する。絶縁体層２９１の形成は、絶縁体層２９１をスパッタ蒸着等により成膜した後、第１および第２の下部電極用接続端子３５１、３５２、第１および第２の上部電極用接続端子３６１、３６２に対応した形状を成すマスクを形成し、そのマスクを用いて、絶縁体層の一部をエッチングにより除去し、その後、マスク（レジスト膜）を除去する。
［ｄ］第３の工程
次に、図７（ｄ）に示すように、第１および第２の上部配線３１３、３２３、引き回し配線３５３を形成する。第１および第２の上部配線３１３、３２３、引き回し配線３５３の形成は、第１および第２の上部電極層５１３、５２３の形成と同様に、スパッタリング等により成膜した後、フォトリソグラフィーにより形成されたマスクを用いてエッチングを行う。
その後、基板をエッチングにより加工することにより、振動体２０を得る。
かかるエッチング方法としては、特に限定されないが、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。また、上述したようなエッチングに際しては、例えば、フォトリソグラフィー法により形成されたマスクを用いることができる。 [C] Third Step Next, as shown in FIG. 7C, an insulator layer 291 is formed. The insulator layer 291 is formed by depositing the insulator layer 291 by sputtering deposition or the like, and then connecting the first and second lower electrode connection terminals 351 and 352, the first and second upper electrode connection terminals 361, A mask having a shape corresponding to 362 is formed, and a part of the insulator layer is removed by etching using the mask, and then the mask (resist film) is removed.
[D] Third Step Next, as shown in FIG. 7D, first and second upper wirings 313 and 323 and a routing wiring 353 are formed. The first and second upper wirings 313 and 323 and the routing wiring 353 are formed by photolithography after being formed by sputtering or the like, similar to the formation of the first and second upper electrode layers 513 and 523. Etching is performed using the mask.
Thereafter, the vibrator 20 is obtained by processing the substrate by etching.
Such an etching method is not particularly limited. For example, one or two of physical etching methods such as plasma etching, reactive ion etching, beam etching, and light-assisted etching, and chemical etching methods such as wet etching are used. A combination of more than one species can be used. In the etching as described above, for example, a mask formed by a photolithography method can be used.

（ＩＣチップ３）
図１および図２に示すＩＣチップ３は、前述したセンサー素子２を駆動する機能と、センサー素子２からの出力（センサー出力）を検出する機能とを有する電子部品である。
このようなＩＣチップ３は、図示しないが、センサー素子２を駆動する駆動回路と、センサー素子２（より具体的には検出部４１〜４４）からの出力（電荷）を検出する検出回路とを備える。
また、ＩＣチップ３には、複数の接続端子３１が設けられている。 (IC chip 3)
The IC chip 3 shown in FIGS. 1 and 2 is an electronic component having a function of driving the sensor element 2 described above and a function of detecting an output (sensor output) from the sensor element 2.
Although not shown, such an IC chip 3 includes a drive circuit that drives the sensor element 2 and a detection circuit that detects an output (charge) from the sensor element 2 (more specifically, the detection units 41 to 44). Prepare.
The IC chip 3 is provided with a plurality of connection terminals 31.

（パッケージ）
パッケージ９は、センサー素子２およびＩＣチップ３を収納するものである。
パッケージ９は、上面に開放する凹部を有するベース９１と、ベース９１の凹部の開口を塞ぐようにベース９１に接合されているリッド（蓋体）９２とを有している。このようなパッケージ９は、その内側に収納空間Ｓを有しており、この収納空間Ｓ内に、センサー素子２およびＩＣチップ３が気密的に収納、設置されている。
また、ベース９１の上面には、複数の内部端子７１および複数の内部端子７２が設けられている。 (package)
The package 9 houses the sensor element 2 and the IC chip 3.
The package 9 includes a base 91 having a recess opened on the upper surface, and a lid (lid body) 92 joined to the base 91 so as to close the opening of the recess of the base 91. Such a package 9 has a storage space S inside thereof, and the sensor element 2 and the IC chip 3 are stored and installed in the storage space S in an airtight manner.
A plurality of internal terminals 71 and a plurality of internal terminals 72 are provided on the upper surface of the base 91.

この複数の内部端子７１には、半田、銀ペースト、導電性接着剤（樹脂材料中に金属粒子などの導電性フィラーを分散させた接着剤）などの導電性固定部材８１を介して、センサー素子２の端子６１〜６８が電気的に接続されている。また、この導電性固定部材８１により、センサー素子２がベース９１に対して固定されている。
この複数の内部端子７１は、図示しない配線を介して、複数の内部端子７２に電気的に接続されている。
複数の内部端子７２には、例えばボンディングワイヤーで構成された配線を介して、前述したＩＣチップ３の複数の接続端子３１が電気的に接続されている。 The plurality of internal terminals 71 are provided with sensor elements via conductive fixing members 81 such as solder, silver paste, and conductive adhesive (adhesive in which conductive fillers such as metal particles are dispersed in a resin material). Two terminals 61 to 68 are electrically connected. Further, the sensor element 2 is fixed to the base 91 by the conductive fixing member 81.
The plurality of internal terminals 71 are electrically connected to the plurality of internal terminals 72 via wiring (not shown).
The plurality of connection terminals 31 of the above-described IC chip 3 are electrically connected to the plurality of internal terminals 72 via, for example, wiring constituted by bonding wires.

また、ベース９１の上面には、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂等を含んで構成された接着剤のような接合部材８２により、前述したＩＣチップ３が接合されている。これにより、ＩＣチップ３がベース９１に対して支持・固定されている。
また、図示しないが、ベース９１の下面（パッケージ９の底面）には、センサーデバイス１が組み込まれる機器（外部機器）に実装される際に用いられる複数の外部端子が設けられている。 Further, the above-described IC chip 3 is joined to the upper surface of the base 91 by a joining member 82 such as an adhesive composed of, for example, an epoxy resin, an acrylic resin, or the like. Thereby, the IC chip 3 is supported and fixed to the base 91.
Further, although not shown, a plurality of external terminals used when mounted on a device (external device) in which the sensor device 1 is incorporated is provided on the lower surface of the base 91 (the bottom surface of the package 9).

この複数の外部端子は、図示しない内部配線を介して、前述した内部端子７２に電気的に接続されている。
このような各内部端子７１、７２等は、それぞれ、例えば、タングステン（Ｗ）等のメタライズ層にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等の被膜をメッキ等により積層した金属被膜からなる。 The plurality of external terminals are electrically connected to the internal terminal 72 described above via internal wiring (not shown).
Each of the internal terminals 71, 72 and the like is made of a metal film in which a film of nickel (Ni), gold (Au) or the like is laminated on a metallized layer such as tungsten (W) by plating or the like.

このようなベース９１には、リッド９２が気密的に接合されている。これにより、パッケージ９内が気密封止されている。
このリッド９２は、例えば、ベース９１と同材料、または、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼等の金属で構成されている。
ベース９１とリッド９２との接合方法としては、特に限定されず、例えば、ろう材、硬化性樹脂等で構成された接着剤による接合方法、シーム溶接、レーザー溶接等の溶接方法等を用いることができる。
かかる接合は、減圧下または不活性ガス雰囲気下で行うことにより、パッケージ９内を減圧状態または不活性ガス封入状態に保持することができる。 A lid 92 is airtightly joined to such a base 91. Thereby, the inside of the package 9 is hermetically sealed.
The lid 92 is made of, for example, the same material as the base 91 or a metal such as Kovar, 42 alloy, stainless steel, or the like.
The method for joining the base 91 and the lid 92 is not particularly limited. For example, a joining method using an adhesive composed of a brazing material, a curable resin, or the like, a welding method such as seam welding, laser welding, or the like may be used. it can.
Such bonding is performed under reduced pressure or under an inert gas atmosphere, whereby the inside of the package 9 can be maintained in a reduced pressure state or an inert gas sealed state.

以上説明したような実施形態に係るセンサーデバイス１のセンサー素子２によれば、駆動部と導通する第１の上部配線と第１の下部配線を支持腕上で積層させているので、支持腕の幅を小さくしても配線スペースを確保することができる。従って検出感度を高めて、センサー素子の小型化を図ることができる。またセンサー素子が大きい場合には、駆動部と導通する第１の上部配線と第１の下部配線の配線スペースが小さいため、圧電素子を構成する圧電体の面積を大きくすることができる。従って駆動部の振動精度が上がり、検出感度を向上させることができる。また、このようなセンサー素子２を備える角速度センサー１は、信頼性に優れる。   According to the sensor element 2 of the sensor device 1 according to the embodiment as described above, the first upper wiring and the first lower wiring that are electrically connected to the driving unit are stacked on the support arm. Even if the width is reduced, the wiring space can be secured. Therefore, it is possible to increase the detection sensitivity and reduce the size of the sensor element. When the sensor element is large, the area of the piezoelectric body constituting the piezoelectric element can be increased because the wiring space of the first upper wiring and the first lower wiring that are electrically connected to the driving unit is small. Therefore, the vibration accuracy of the drive unit is improved and the detection sensitivity can be improved. Moreover, the angular velocity sensor 1 provided with such a sensor element 2 is excellent in reliability.

（電子機器）
以上説明したようなセンサーデバイスは、各種電子機器に組み込むことにより、信頼性に優れた電子機器を提供することができる。
以下、本発明の電子デバイスを備える電子機器の一例について、図９〜 図１１に基づき、詳細に説明する。 (Electronics)
The sensor device as described above can provide an electronic device with excellent reliability by being incorporated in various electronic devices.
Hereinafter, an example of an electronic apparatus including the electronic device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

図９は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピュータ１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００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１１００には、ジャイロセンサーとして機能する前述したセンサーデバイス１が内蔵されている。 FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a mobile (or notebook) personal computer to which the electronic apparatus of the present invention is applied.
In this figure, a personal computer 1100 includes a main body portion 1104 provided with a keyboard 1102 and a display unit 1106 provided with a display portion 100. The display unit 1106 is rotated with respect to the main body portion 1104 via a hinge structure portion. It is supported movably.
Such a personal computer 1100 incorporates the aforementioned sensor device 1 that functions as a gyro sensor.

図１０は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１００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前述したセンサーデバイス１が内蔵されている。 FIG. 10 is a perspective view showing a configuration of a mobile phone (including PHS) to which the electronic apparatus of the invention is applied.
In this figure, a cellular phone 1200 includes a plurality of operation buttons 1202, an earpiece 1204, and a mouthpiece 1206, and the display unit 100 is disposed between the operation buttons 1202 and the earpiece 1204.
Such a cellular phone 1200 incorporates the above-described sensor device 1 that functions as a gyro sensor.

図１１は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部が設けられ、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、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。 FIG. 11 is a perspective view showing the configuration of a digital still camera to which the electronic apparatus of the present invention is applied. In this figure, connection with an external device is also simply shown.
Here, an ordinary camera sensitizes a silver halide photographic film with a light image of a subject, whereas a digital still camera 1300 photoelectrically converts a light image of a subject with an imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device). An imaging signal (image signal) is generated.
A display unit is provided on the back of a case (body) 1302 in the digital still camera 1300, and is configured to display based on an imaging signal from the CCD. The display unit is a finder that displays an object as an electronic image. Function.

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。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリ１３０８に転送・格納される。
また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニタ１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピュータ１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリ１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニタ１４３０や、パーソナルコンピュータ１４４０に出力される構成になっている。
このようなディジタルスチルカメラ１３００には、ジャイロセンサーとして機能する前述したセンサーデバイス１が内蔵されている。 A light receiving unit 1304 including an optical lens (imaging optical system), a CCD, and the like is provided on the front side (the back side in the drawing) of the case 1302.
When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit and presses the shutter button 1306, the CCD image pickup signal at that time is transferred and stored in the memory 1308.
In the digital still camera 1300, a video signal output terminal 1312 and an input / output terminal 1314 for data communication are provided on the side surface of the case 1302. As shown in the figure, a television monitor 1430 is connected to the video signal output terminal 1312 and a personal computer 1440 is connected to the input / output terminal 1314 for data communication as necessary. Further, the imaging signal stored in the memory 1308 is output to the television monitor 1430 or the personal computer 1440 by a predetermined operation.
Such a digital still camera 1300 incorporates the above-described sensor device 1 that functions as a gyro sensor.

なお、本発明の電子機器は、図９のパーソナルコンピュータ（モバイル型パーソナルコンピュータ）、図１０の携帯電話機、図１１のディジタルスチルカメラの他にも、電子デバイスの種類に応じて、例えば、車体姿勢検出装置、ポインティングデバイス、ヘッドマウントディスプレイ、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、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、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、ゲームコントローラー、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレータ等に適用することができる。   In addition to the personal computer (mobile personal computer) shown in FIG. 9, the mobile phone shown in FIG. 10, and the digital still camera shown in FIG. Detection device, pointing device, head mounted display, ink jet type ejection device (for example, ink jet printer), laptop personal computer, television, video camera, video tape recorder, navigation device, pager, electronic notebook (including communication function), Electronic dictionary, calculator, electronic game device, game controller, word processor, workstation, videophone, TV monitor for crime prevention, electronic binoculars, POS terminal, medical device (for example, electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, Ultrasonic diagnostic apparatus, an electronic endoscope), a fish finder, various measurement devices, gauges (e.g., vehicle, aircraft, ship instruments), can be applied to a flight simulator or the like.

（移動体）
図１２は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１５００には本発明に係るセンサーデバイス１を備える。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１５００には、当該自動車１５００の加速度を検知するセンサーデバイス１を内蔵してエンジンの出力を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１５０８が車体１５０７に搭載されている。また、センサーデバイス１は、他にも車体姿勢制御ユニット、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）、に広く適用できる。 (Moving body)
FIG. 12 is a perspective view schematically showing an automobile as an example of a moving object. The automobile 1500 includes the sensor device 1 according to the present invention. For example, as shown in the figure, an automobile 1500 as a moving body includes an electronic control unit (ECU) 1508 that includes a sensor device 1 that detects the acceleration of the automobile 1500 and controls the output of the engine. Is mounted on the vehicle body 1507. In addition, the sensor device 1 can be widely applied to a vehicle body attitude control unit, an anti-lock brake system (ABS), an air bag, and a tire pressure monitoring system (TPMS).

以上、本発明のセンサー素子、角速度センサー、電子機器、移動体を図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれら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、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明のセンサーデバイスは、前記各実施形態のうち、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。   As described above, the sensor element, the angular velocity sensor, the electronic device, and the moving body of the present invention have been described based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited thereto, and the configuration of each part has the same function. It can be replaced with one having any structure. Moreover, other arbitrary components may be added. In addition, the sensor device of the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.

また、前述した実施形態では、センサー素子が１対の検出振動腕を有する場合を例に説明したが、いずれか一方の検出用振動腕を省略してもよい。
また、前述した実施形態では、連結腕が１対設けられ、各連結腕から第１の駆動用振動腕および第２の駆動用振動腕が延出されている場合を例に説明したが、振動漏れを好適に抑えつつ物理量を検出し得るものであれば、一方の連結腕とそれに対応する第１の駆動用振動腕および第２の駆動用振動腕を省略してもよい。 In the above-described embodiment, the case where the sensor element has a pair of detection vibrating arms has been described as an example. However, one of the detection vibrating arms may be omitted.
In the above-described embodiment, a pair of connecting arms is provided, and the case where the first driving vibrating arm and the second driving vibrating arm are extended from each connecting arm has been described as an example. As long as the physical quantity can be detected while suitably suppressing leakage, the one connecting arm and the corresponding first driving vibrating arm and second driving vibrating arm may be omitted.

１‥‥センサーデバイス ２‥‥センサー素子 ３‥‥ＩＣチップ ９‥‥パッケージ ２０‥‥振動体 ２１‥‥基部 ２２‥‥支持部 ２３‥‥検出用振動腕 ２４‥‥検出用振動腕 ２５‥‥駆動用振動腕 ２６‥‥駆動用振動腕 ２７‥‥駆動用振動腕 ２８‥‥駆動用振動腕 ２９‥‥絶縁体層 ３１‥‥接続端子 ４１‥‥検出部 ４２‥‥検出部 ４３‥‥検出部 ４４‥‥検出部 ５１‥‥駆動部 ５２‥‥駆動部 ５３‥‥駆動部 ５４‥‥駆動部 ６１‥‥端子 ６２‥‥端子 ６３‥‥端子 ６４‥‥端子 ６５‥‥端子 ６６‥‥端子 ６７‥‥端子 ６８‥‥端子 ７１‥‥内部端子 ７２‥‥内部端子 ８１‥‥導電性固定部材 ８２‥‥接合部材 ９１‥‥ベース ９２‥‥リッド １００‥‥表示部 ２１１‥‥本体部 ２１２‥‥支持腕 ２１３‥‥支持腕 ２１４‥‥突起部 ２１６‥‥接続部 ２２１‥‥固定部 ２２２‥‥固定部 ２２３‥‥梁部 ２２４‥‥梁部 ２２５‥‥梁部 ２２６‥‥梁部 ２３１‥‥錘部 ２４１‥‥錘部 ２５１‥‥錘部 ２６１‥‥錘部 ２７１‥‥錘部 ２８１‥‥錘部 ２９１‥‥絶縁体層 ３１１‥‥第１の下部配線 ３１３‥‥第１の上部配線 ３２１‥‥第２の下部配線 ３２３‥‥第２の上部配線 ３５１‥‥第１の下部電極用接続端子 ３５２‥‥第２の下部電極用接続端子 ３５３‥‥引き回し配線 ３６１‥‥第１の上部電極用接続端子 ３６２‥‥第２の上部電極用接続端子 ４１１‥‥第１の電極層 ４１２‥‥圧電体層 ４１３‥‥第２の電極層 ４２１‥‥第１の電極層 ４２２‥‥圧電体層 ４２３‥‥第２の電極層 ５１１‥‥第１の下部電極層 ５１２‥‥第１の圧電体層 ５１３‥‥第１の上部電極層 ５２１‥‥第２の下部電極層 ５２２‥‥第２の圧電体層 ５２３‥‥第２の上部電極層 １１００‥‥パーソナルコンピュータ １１０２‥‥キーボード １１０４‥‥本体部 １１０６‥‥表示ユニット １２００‥‥携帯電話機 １２０２‥‥操作ボタン １２０４‥‥受話口 １２０６‥‥送話口 １３００‥‥ディジタルスチルカメラ １３０２‥‥ケース １３０４‥‥受光ユニット １３０６‥‥シャッタボタン １３０８‥‥メモリ １３１２‥‥ビデオ信号出力端子 １３１４‥‥入出力端子 １４３０‥‥テレビモニタ １４４０‥‥パーソナルコンピュータ １５００‥‥自動車 １５０７‥‥車体 １５０８‥‥電子制御ユニット Ｇ‥‥重心 Ｓ‥‥収納空間 ω‥‥角速度。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor device 2 ... Sensor element 3 ... IC chip 9 ... Package 20 ... Vibration body 21 ... Base 22 ... Supporting part 23 ... Vibration arm for detection 24 ... Vibration arm for detection 25 ... Drive vibration arm 26 ... Drive vibration arm 27 ... Drive vibration arm 28 ... Drive vibration arm 29 ... Insulator layer 31 ... Connection terminal 41 ... Detection part 42 ... Detection part 43 ... Detection Section 44 ... Detection section 51 ... Drive section 52 ... Drive section 53 ... Drive section 54 ... Drive section 61 ... Terminal 62 ... Terminal 63 ... Terminal 64 ... Terminal 65 ... Terminal 66 ... Terminal 67 ... Terminal 68 ... Terminal 71 ... Internal terminal 72 ... Internal terminal 81 ... Conductive fixing member 82 ... Joining member 91 ... Base 92 ... Lid 100 ... Display part 211 ... Body part 212 ... ... support Arm 213 ... Support arm 214 ... Projection part 216 ... Connection part 221 ... Fixing part 222 ... Fixing part 223 ... Beam part 224 ... Beam part 225 ... Beam part 226 ... Beam part 231 ... Weight Portion 241 ... Weight portion 251 ... Weight portion 261 ... Weight portion 271 ... Weight portion 281 ... Weight portion 291 ... Insulator layer 311 ... First lower wiring 313 ... First upper wiring 321 ... ··· Second lower wiring 323 ··· Second upper wiring 351 · · · First lower electrode connection terminal 352 · · · Second lower electrode connection terminal 353 · · · Lead wiring 361 · · · For first upper electrode Connection terminal 362 ... 2nd upper electrode connection terminal 411 ... 1st electrode layer 412 ... Piezoelectric layer 413 ... 2nd electrode layer 421 ... 1st electrode layer 422 ... Piezoelectric layer 423 2nd electrode layer 51 1st lower electrode layer 512 1st piezoelectric layer 513 1st upper electrode layer 521 2nd lower electrode layer 522 2nd piezoelectric layer 523 2nd Upper electrode layer 1100 ... Personal computer 1102 ... Keyboard 1104 ... Main unit 1106 ... Display unit 1200 ... Mobile phone 1202 ... Operation buttons 1204 ... Earpiece 1206 ... Mouthpiece 1300 ... Digital still camera 1302 ... Case 1304 ... Light receiving unit 1306 ... Shutter button 1308 ... Memory 1312 ... Video signal output terminal 1314 ... I / O terminal 1430 ... Television monitor 1440 ... Personal computer 1500 ... Car 1507 ... Car body 1508 ... Electronic control unit G Center of gravity S ‥ storage space ω ‥‥ angular velocity.

Claims (7)

支持腕を有する基部と、
前記支持腕から前記支持腕の延出方向と交差する方向に互いに反対方向へ延出している第１の駆動用振動腕および第２の駆動用振動腕と、
前記第１の駆動用振動腕から前記第２の駆動用振動腕に亘って設けられ、前記第１の駆動用振動腕および前記第２の駆動用振動腕を屈曲振動させる第１の駆動部および第２の駆動部と、
を備え、
前記第１の駆動部は、第１の上部電極層と、第１の下部電極層と、前記第１の上部電極層と前記第１の下部電極層との間に設けられている第１の圧電体層とを有し、
前記第１の下部電極層は、前記第１の上部電極層に対して、前記第１の駆動用振動腕および前記第２の駆動用振動腕側に配置され、
前記第２の駆動部は、第２の上部電極層と、第２の下部電極層と、前記第２の上部電極層と前記第２の下部電極層との間に設けられている第２の圧電体層とを有し、
前記第２の下部電極層は、前記第２の上部電極層に対して、前記第１の駆動用振動腕および前記第２の駆動用振動腕側に配置され、
前記第２の駆動部は、前記第１の駆動部に対して前記基部側に設けられ、
前記第１の上部電極層と電気的に接続する第１の上部配線および前記第１の下部電極層と電気的に接続する第１の下部配線は、前記第２の上部電極層の前記第２の圧電体層とは反対側に延設され、前記支持腕で絶縁体層を介して積層させていることを特徴とするセンサー素子。 A base having a support arm;
A first driving vibrating arm and a second driving vibrating arm extending from the supporting arm in directions opposite to each other in a direction crossing the extending direction of the supporting arm;
A first driving unit provided between the first driving vibrating arm and the second driving vibrating arm and configured to flexibly vibrate the first driving vibrating arm and the second driving vibrating arm; A second drive unit;
With
The first driving unit includes a first upper electrode layer, a first lower electrode layer, a first upper electrode layer, and a first lower electrode layer provided between the first upper electrode layer and the first lower electrode layer. A piezoelectric layer,
The first lower electrode layer is disposed on the first driving vibrating arm side and the second driving vibrating arm side with respect to the first upper electrode layer,
The second driving unit includes a second upper electrode layer, a second lower electrode layer, a second upper electrode layer, and a second lower electrode layer provided between the second upper electrode layer and the second lower electrode layer. A piezoelectric layer,
The second lower electrode layer is disposed on the first driving vibrating arm and the second driving vibrating arm side with respect to the second upper electrode layer,
The second driving unit is provided on the base side with respect to the first driving unit,
The first upper wiring electrically connected to the first upper electrode layer and the first lower wiring electrically connected to the first lower electrode layer are connected to the second upper electrode layer. A sensor element that extends on the opposite side of the piezoelectric layer and is laminated with an insulating layer on the support arm. 前記支持腕は、前記第１の駆動用振動腕および第２の駆動用振動腕が接続されている接続部と、前記接続部から前記基部とは反対側に設けられている突起部と、を有し、
前記突起部は、前記第１の下部電極層と電気的に接続する第１の下部電極用接続端子が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のセンサー素子。 The support arm includes a connection portion to which the first drive vibration arm and the second drive vibration arm are connected, and a protrusion provided on the opposite side of the connection portion from the base portion. Have
2. The sensor element according to claim 1, wherein the projecting portion is provided with a first lower electrode connection terminal electrically connected to the first lower electrode layer. 前記接続部には、前記第２の駆動部に対して前記基部側に、第２の下部電極用接続端子が設けられ、
前記第２の下部電極用接続端子と前記第１の下部電極用接続端子は、電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のセンサー素子。 The connection portion is provided with a second lower electrode connection terminal on the base side with respect to the second drive portion,
The sensor element according to claim 2, wherein the second lower electrode connection terminal and the first lower electrode connection terminal are electrically connected. 前記第１および第２の下部電極用接続端子に設けられている前記第１および第２の駆動部は、平面視で前記第２の下部電極接続端子から前記第１の下部電極接続端子に向けて曲げられていることを特徴とする請求項３に記載のセンサー素子。   The first and second driving portions provided in the first and second lower electrode connection terminals are directed from the second lower electrode connection terminal to the first lower electrode connection terminal in a plan view. The sensor element according to claim 3, wherein the sensor element is bent. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載のセンサー素子を備えることを特徴とする角速度センサー。   An angular velocity sensor comprising the sensor element according to claim 1. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載のセンサー素子を有することを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the sensor element according to claim 1. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載のセンサー素子を有することを特徴とする移動体。   A moving body comprising the sensor element according to claim 1.

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