JP2018173288A - 振動デバイス、振動デバイスの製造方法、振動デバイスモジュール、電子機器および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】可動検出電極と固定検出電極との離間距離を小さくすることのできる振動デバイス、振動デバイスの製造方法、振動デバイスモジュール、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】本発明の振動デバイスは、基体と、前記基体に対して変位可能な可動部と、前記可動部を支持している支持部と、前記可動部が前記支持部に対して第１方向に変位可能となるように、前記可動部と前記支持部とを接続するばね部と、前記可動部に配置されている可動電極部と、前記基体に固定され、前記可動電極部と前記第１方向に間隔を隔てて配置されている固定電極部と、前記可動部が前記支持部に対して前記第１方向に変位し、前記可動電極部と前記固定電極部との離間距離が自然状態と比べて小さくなる変位状態を維持する状態維持部と、を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、振動デバイス、振動デバイスの製造方法、振動デバイスモジュール、電子機器および移動体に関するものである。

従来から、ジャイロセンサー（角速度センサー）として、特許文献１に記載の構成が知られている。この特許文献１に記載のジャイロセンサーは、基体と、基体に固定された素子部と、を有している。また、素子部は、Ｘ軸方向に振動可能な枠状の振動部と、振動部の外側に設けられた可動駆動電極と、前記基体に固定され、前記可動駆動電極との間に静電引力を生じさせることで振動部をＸ軸方向に振動させる固定駆動電極と、振動部の内側に配置され、振動部に対してＹ軸方向に変位可能な可動部と、可動部に設けられた可動検出電極と、基体に固定され、可動検出電極との間に静電容量を形成している固定検出電極と、を有している。このようなジャイロセンサーでは、振動部をＸ軸方向に振動させた状態でＺ軸まわりの角速度が加わると、コリオリ力によって変位部がＹ軸方向に変位し、可動検出電極と固定検出電極との間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化に基づいて、Ｚ軸まわりの角速度を検出することができる。

特開２０１３−２１３７２８号公報

ここで、Ｚ軸まわりの角速度を精度よく検出するためには、可動検出電極と固定検出電極との離間距離を小さくし、これらの間の静電容量を大きくすることが有効である。しかしながら、シリコン基板をドライエッチングによりパターニングすることで素子部を形成する場合、ドライエッチングの装置側の制約によって可動検出電極と固定検出電極との最小離間距離が定められてしまい、可動検出電極と固定検出電極とをそれ以上近づけて配置することができない。したがって、特許文献１では、可動検出電極と固定検出電極との離間距離を小さくすることが困難である。

本発明の目的は、可動検出電極と固定検出電極との離間距離を小さくすることのできる振動デバイス、振動デバイスの製造方法、振動デバイスモジュール、電子機器および移動体を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。

本発明の振動デバイスは、基体と、
前記基体に対して変位可能な可動部と、
前記可動部を支持している支持部と、
前記可動部が前記支持部に対して第１方向に変位可能となるように、前記可動部と前記支持部とを接続するばね部と、
前記可動部に配置されている可動電極部と、
前記基体に固定され、前記可動電極部と前記第１方向に間隔を隔てて配置されている固定電極部と、
前記可動部が前記支持部に対して前記第１方向に変位し、前記可動電極部と前記固定電極部との離間距離が自然状態と比べて小さくなる変位状態を維持する状態維持部と、を有することを特徴とする。
これにより、自然状態に対して、可動検出電極と固定検出電極との離間距離を小さくすることのできる振動デバイスが得られる。

本発明の振動デバイスでは、前記可動電極部と前記固定電極部との間に生じる静電引力により、前記可動部が前記支持部に対して前記第１方向に変位することが好ましい。
これにより、例えば、振動デバイスの駆動信号を利用することができるため、簡単に、可動部を支持部に対して第１方向に変位させることができる。

本発明の振動デバイスでは、前記状態維持部は、第１部分と、前記自然状態において前記第１部分に対して前記第１方向に離間して配置されている第２部分と、を有し、
前記自然状態において、前記第１部分と前記第２部分との離間距離は、前記可動電極部と前記固定電極部との離間距離よりも小さく、
前記第１部分および前記第２部分の少なくとも一方が他方に対して前記第１方向に変位し、前記第１部分および前記第２部分が当接することで、前記変位状態となることが好ましい。
これにより、可動電極部と固定電極部とが離間した状態を保ったままで、可動電極部と固定電極部との変位状態における離間距離を自然状態における離間距離よりも小さくすることができる。

本発明の振動デバイスでは、前記第１部分および前記第２部分は、前記当接した状態で固定されていることが好ましい。
これにより、振動デバイスの駆動中に、第１部分と第２部分とが離間してしまうことを、効果的に抑制することができる。

本発明の振動デバイスでは、前記第１部分および前記第２部分は、それぞれ、前記ばね部に配置されていることが好ましい。
これにより、振動デバイスの小型化を図ることができる。

本発明の振動デバイスでは、前記ばね部は、前記第１部分と前記第２部分とを接続する第１ばね部と、前記第２部分と前記可動部とを接続する第２ばね部と、を有し、
前記第１ばね部は、前記第２ばね部よりもばね定数が小さいことが好ましい。
これにより、ばね部を第１方向に収縮させた際に、第１ばね部を第２ばね部よりも大きく弾性変形させることができる。そのため、第１部分と第２部分とをより確実に当接させることができる。

本発明の振動デバイスでは、前記状態維持部は、前記可動部の前記第１方向の一方側に位置している第１状態維持部と、前記可動部の前記第１方向の他方側に位置している第２状態維持部と、を有し、
前記第１状態維持部および前記第２状態維持部は、それぞれ、前記可動部が前記支持部に対して前記第１方向の一方側に変位すると前記第１部分と前記第２部分との離間距離が小さくなり、前記可動部が前記支持部に対して前記第１方向の他方側に変位すると前記第１部分と前記第２部分との離間距離が大きくなることが好ましい。
これにより、第１状態維持部での第１部分と第２部分との当接と、第２状態維持部での第１部分と第２部分との当接と、を同時に行うことができる。よって、第１部分と第２部分とを当接させる作業が容易となる。

本発明の振動デバイスでは、前記可動部と当接することで、前記可動部の前記第１方向への変位を規制する規制部を有し、
前記自然状態において、前記可動部と前記規制部との離間距離は、前記第１部分と前記第２部分との離間距離よりも大きく、前記可動電極部と前記固定電極部との離間距離よりも小さいことが好ましい。
これにより、可動電極部および固定電極部の短絡、可動電極部および固定電極部の破損等を効果的に抑制することができる。

本発明の振動デバイスの製造方法は、基体と、
前記基体に対して変位可能な可動部と、前記可動部を支持している支持部と、前記可動部が前記支持部に対して第１方向に変位可能となるように、前記可動部と前記支持部とを接続するばね部と、前記可動部に配置されている可動電極部と、前記基体に固定され、前記可動電極部と前記第１方向に間隔を隔てて配置されている固定電極部と、を有する素子部と、準備する工程と、
前記可動部を前記支持部に対して前記第１方向に変位させ、前記可動電極部と前記固定電極部との離間距離が自然状態と比べて小さくなる変位状態とする工程と、を含むことを特徴とする。
これにより、自然状態に対して、可動検出電極と固定検出電極との離間距離を小さくすることのできる振動デバイスが得られる。

本発明の振動デバイスの製造方法では、前記素子部を準備する工程は、基板を準備する工程と、前記基板に前記素子部の平面視形状に対応するマスクを配置する工程と、前記マスクを介して前記基板をパターニングする工程と、を含むことが好ましい。
これにより、素子部を比較的簡単に、かつ、優れた加工精度で形成することができる。

本発明の振動デバイスモジュールは、本発明の振動デバイスを有することを特徴とする。
これにより、本発明の振動デバイスの効果を享受でき、信頼性の高い振動デバイスモジュールが得られる。

本発明の電子機器は、本発明の振動デバイスを有することを特徴とする。
これにより、本発明の振動デバイスの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器が得られる。

本発明の移動体は、本発明の振動デバイスを有することを特徴とする。
これにより、本発明の振動デバイスの効果を享受でき、信頼性の高い移動体が得られる。

本発明の第１実施形態に係る振動デバイスを示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 自然状態の素子部を示す部分拡大平面図である。 図１に示す振動デバイスに印加する電圧の一例を示す図である。 図３に示す素子部の部分拡大平面図である。 変位状態の素子部を示す部分拡大平面図である。 変位状態の素子部の変形例を示す部分拡大平面図である。 図１に示す振動デバイスの製造工程を示すフローチャートである。 図１に示す振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す振動デバイスの製造方法を説明するための平面図である。 図１に示す振動デバイスの製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第２実施形態に係る振動デバイスの自然状態を示す部分拡大平面図である。 本発明の第３実施形態に係る振動デバイスの自然状態を示す部分拡大平面図である。 本発明の第４実施形態に係る振動デバイスの自然状態を示す部分拡大平面図である。 本発明の第５実施形態に係る振動デバイスの自然状態を示す部分拡大平面図である。 本発明の第６実施形態に係る振動デバイスモジュールを示す断面図である。 本発明の第７実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 本発明の第８実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 本発明の第９実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 本発明の第１０実施形態に係る移動体を示す斜視図である。

以下、本発明の振動デバイス、振動デバイスの製造方法、振動デバイスモジュール、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る振動デバイスおよび振動デバイスの製造方法について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る振動デバイスを示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は、自然状態の素子部を示す部分拡大平面図である。図４は、図１に示す振動デバイスに印加する電圧の一例を示す図である。図５は、図３に示す素子部の部分拡大平面図である。図６は、変位状態の素子部を示す部分拡大平面図である。図７は、変位状態の素子部の変形例を示す部分拡大平面図である。図８は、図１に示す振動デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図９ないし図１１は、それぞれ、図１に示す振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。図１２および図１３は、それぞれ、図１に示す振動デバイスの製造方法を説明するための平面図である。

なお、以下では、説明の便宜上、図１中の紙面手前側および図２中の上側を「上」、図１中の紙面奥側および図２中の下側を「下」とも言う。また、各図には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が図示されている。また、以下では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、各軸の矢印先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。

図１に示す振動デバイス１は、物理量を検出する物理量センサーとして適用することができ、特に、本実施形態では、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出することのできるジャイロセンサー（角速度センサー）である。このような振動デバイス１は、基体２と、蓋体３と、素子部４と、を有している。

図１に示すように、基体２は、矩形の平面視形状を有する板状をなしている。また、基体２は、素子部４と重なり、上面側に開放する凹部２１を有している。このような凹部２１は、素子部４と基体２との接触を防止（抑制）するための逃げ部として機能する。そして、基体２の上面に素子部４が接合されている。

このような基体２としては、例えば、ナトリウムイオン等のアルカリ金属イオン（可動イオン）を含有するガラス材料（例えば、テンパックスガラス（登録商標）、パイレックスガラス（登録商標）のような硼珪酸ガラス）で構成されたガラス基板を用いることができる。これにより、例えば、後述するように、シリコン基板から形成された素子部４を陽極接合法により基体２に接合することができる。そのため、素子部４を基体２に強固に接合することができる。また、光透過性を有する基体２を得ることもできる。そのため、振動デバイス１の外側から基体２を介して内部を視認することができる。

ただし、基体２としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板やセラミックス基板を用いてもよい。なお、基体２としてシリコン基板を用いる場合は、短絡を防止する観点から、高抵抗のシリコン基板を用いるか、表面に熱酸化等によってシリコン酸化膜（絶縁性酸化物）を形成したシリコン基板を用いることが好ましい。

また、図１に示すように、基体２は、上面に開放する溝部２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８を有している。そして、溝部２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８には、それぞれ、配線７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８が設けられている。また、配線７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８の一端部は、それぞれ、蓋体３の外側に露出しており、外部装置との電気的な接続を行う電極パッドＰとして機能する。

配線７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｔｉ（チタン）、タングステン（Ｗ）等の金属材料、これら金属材料を含む合金、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、ＩＧＺＯ等の酸化物系の透明導電性材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。

図１に示すように、蓋体３は、矩形の平面視形状を有する板状をなしている。また、図２に示すように、蓋体３は、下面側（基体２側）に開放する凹部３１を有している。このような蓋体３は、凹部３１内に素子部４を収納するようにして、基体２の上面に接合されている。そして、蓋体３および基体２によって、その内側に素子部４を収納する収納空間Ｓが形成されている。

また、図２に示すように、蓋体３は、収納空間Ｓの内外を連通する連通孔３２を有している。この連通孔３２を介して、収納空間Ｓを所望の雰囲気に置換することができる。また、連通孔３２内には封止部材３３が配置され、封止部材３３によって連通孔３２が気密封止されている。なお、収納空間Ｓは、減圧状態（好ましくは真空状態）であることが好ましい。これにより、粘性抵抗が減り、素子部４を効率的に振動（駆動）させることができる。

封止部材３３としては、連通孔３２を封止できれば、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）／錫（Ｓｎ）系合金、金（Ａｕ）／ゲルマニウム（Ｇｅ）系合金、金（Ａｕ）／アルミニウム（Ａｌ）系合金等の各種合金、低融点ガラス等のガラス材料等を用いることができる。

このような蓋体３としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。ただし、蓋体３としては、特に限定されず、例えば、ガラス基板やセラミックス基板を用いてもよい。また、基体２と蓋体３との接合方法としては、特に限定されず、基体２や蓋体３の材料によって適宜選択すればよいが、例えば、陽極接合、プラズマ照射によって活性化させた接合面同士を接合させる活性化接合、ガラスフリット等の接合材による接合、基体２の上面および蓋体３の下面に成膜した金属膜同士を接合する拡散接合等が挙げられる。ただし、本実施形態では、図２に示すように、接合材の一例であるガラスフリット３９（低融点ガラス）を介して基体２と蓋体３とが接合されている。

図１に示すように、素子部４は、収納空間Ｓに配置され、基体２の上面に接合されている。また、素子部４は、２つの構造体４０（４０ａ、４０ｂ）を有している。このような素子部４は、基体２の上面に接合され、例えばリン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をドライエッチング法（特にボッシュ法）によってパターニングすることで一体的に形成することができる。なお、このようなシリコン基板の基体２への接合方法としては、特に限定されず、例えば、陽極接合法を用いることができる。

２つの構造体４０ａ、４０ｂは、Ｘ軸方向に並んで設けられており、Ｙ軸に沿う仮想直線αに対して対称となっている。また、各構造体４０は、駆動部４１１と、駆動ばね部４１２と、固定部４２と、可動駆動電極４３と、固定駆動電極４４１、４４２と、駆動モニター電極４５と、可動部４６と、検出ばね部４８と、可動検出電極４７１と、固定検出電極４７２と、を有している。さらに、図３に示すように、各構造体４０は、状態維持部４９を有している。

図３に示すように、駆動部４１１は、矩形の枠状をなす基部４１１１と、Ｘ軸方向から可動部４６を間に挟むようにして基部４１１１からその内側に突出した一対の突出部４１１２と、Ｙ軸方向から可動部４６を間に挟むようにして基部４１１１からその内側に突出した一対の突出部４１１３と、を有している。

また、一対の突出部４１１２は、可動部４６が駆動部４１１に対してＸ軸方向へ変位した際に、可動部４６と接触することで、可動部４６のそれ以上のＸ軸方向への変位を規制する規制部として機能する。これにより、例えば、検出ばね部４８の破損や、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との意図しない接触（短絡）を、効果的に抑制することができる。なお、本実施形態では、一対の突出部４１１２は、基部４１１１の中心に対して、Ｙ軸方向マイナス側に偏って配置されており、検出ばね部４８を接続する接続部としても機能する。

また、一対の突出部４１１３は、可動部４６が駆動部４１１に対してＹ軸方向へ変位した際に、可動部４６と接触することで、可動部４６のそれ以上のＹ軸方向への変位を規制する規制部として機能する。これにより、例えば、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との接触を、効果的に抑制することができる。

このような駆動部４１１は、基部４１１１の四隅において駆動ばね部４１２を介して固定部４２に接続されている。各固定部４２は、基体２の上面に接合されており、これにより、駆動部４１１および駆動ばね部４１２が基体２から浮いた状態で支持された状態となる。また、各駆動ばね部４１２は、Ｘ軸方向に弾性を有している。そのため、駆動部４１１は、駆動ばね部４１２をＸ軸方向に弾性変形させつつ、固定部４２に対してＸ軸方向に変位可能となっている。なお、複数の固定部４２の少なくとも１つは、配線７２と電気的に接続されている。

可動駆動電極４３は、駆動部４１１に設けられており、本実施形態では、駆動部４１１のＹ軸方向プラス側に２つ、Ｙ軸方向マイナス側に２つ、計４つ設けられている。これら可動駆動電極４３は、それぞれ、駆動部４１１からＹ軸方向に延出する支持部と、支持部からＸ軸方向両側に延出する複数の電極指とを備えた櫛歯形状となっている。なお、可動駆動電極４３の形状、配置、数等は、特に限定されない。

固定駆動電極４４１、４４２は、基体２に接合（固定）されている。そして、１組の固定駆動電極４４１、４４２の間に１つの可動駆動電極４３が位置している。これら固定駆動電極４４１、４４２は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在する支持部と、支持部からＸ軸方向一方側（可動駆動電極４３側）に延出する複数の電極指と、を備えた櫛歯形状となっている。なお、固定駆動電極４４１、４４２の形状、配置、数等は、特に限定されない。

また、各固定駆動電極４４１は、配線７３と電気的に接続されており、各固定駆動電極４４２は、配線７４と電気的に接続されている。

例えば、配線７２を介して図４に示す電圧Ｖ１を可動駆動電極４３に印加し、配線７３を介して図４に示す電圧Ｖ２を固定駆動電極４４１に印加し、配線７４を介して図４に示す電圧Ｖ３を固定駆動電極４４２に印加する。なお、電圧Ｖ１は、ＧＮＤ基準（例えば、０．９Ｖ程度の電位）よりも大きい１５Ｖ程度の定電圧であり、電圧Ｖ２、Ｖ３は、ＧＮＤ基準を中心とした矩形波である。ただし、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３としては、特に限定されない。

これにより、駆動ばね部４１２をＸ軸方向に伸縮（弾性変形）させつつ、駆動部４１１をＸ軸方向に振動させることができる。ここで、構造体４０ａと構造体４０ｂとでは、固定駆動電極４４１および固定駆動電極４４２の配置が対称である。そのため、２つの駆動部４１１は、互いに接近、離間するようにＸ軸方向に逆位相で振動する。これにより、２つの駆動部４１１の振動をキャンセルすることができ、振動漏れを低減することができる。なお、以下では、この振動モードを「駆動振動モード」とも言う。

なお、前述したように、本実施形態では、静電引力によって駆動部４１１をＸ軸方向に振動させる方式（静電駆動方式）となっているが、駆動部４１１をＸ軸方向に振動させる方法は、特に限定されず、圧電駆動方式や、磁場のローレンツ力を利用した電磁駆動方式等を適用することもできる。

また、図１に示すように、駆動モニター電極４５は、対をなし、間に静電容量を形成する可動モニター電極４５１および固定モニター電極４５２を有している。可動モニター電極４５１は、駆動部４１１に設けられており、本実施形態では、駆動部４１１のＸ軸方向プラス側に２つ、Ｘ軸方向マイナス側に２つ、計４つ設けられている。これら可動モニター電極４５１は、それぞれ、駆動部４１１からＹ軸方向に延出する支持部と、支持部からＸ軸方向一方側（固定モニター電極４５２側）に延出する複数の電極指とを備えた櫛歯形状となっている。一方、固定モニター電極４５２は、基体２に固定されており、可動モニター電極４５１と対向して複数設けられている。これら固定モニター電極４５２は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在する支持部と、支持部からＸ軸方向一方側（可動モニター電極４５１側）に延出する複数の電極指とを備えた櫛歯形状となっている。

また、構造体４０ａが有する４つの固定モニター電極４５２のうちＸ軸方向プラス側に位置する２つの固定モニター電極４５２と、構造体４０ｂが有する４つの固定モニター電極４５２のうちＸ軸方向マイナス側に位置する２つの固定モニター電極４５２は、それぞれ、配線７５と電気的に接続されている。また、構造体４０ａが有する４つの固定モニター電極４５２のうちＸ軸方向マイナス側に位置する２つの固定モニター電極４５２と、構造体４０ｂが有する４つの固定モニター電極４５２のうちＸ軸方向プラス側に位置する２つの固定モニター電極４５２は、それぞれ、配線７６と電気的に接続されている。そして、これら配線部７５、７６を介して固定モニター電極４５２は、それぞれ、ＧＮＤに接続され、配線部７２を介して可動モニター電極４５１には電圧Ｖ１が印加されている。これにより、可動モニター電極４５１と固定モニター電極４５２との間に静電容量が形成される。

前述したように、素子部４を駆動振動モードで振動させると、駆動部４１１のＸ軸方向の変位によって可動モニター電極４５１と固定モニター電極４５２とのギャップが変化し、それに伴って、可動モニター電極４５１と固定モニター電極４５２との間の静電容量が変化する。したがって、この静電容量の変化に基づいて、駆動部４１１の振動状態をモニターすることができる。

また、図１および図３に示すように、可動部４６は、駆動部４１１の内側に位置している。そして、可動部４６は、Ｙ軸方向の両端部において検出ばね部４８を介して駆動部４１１に接続されている。また、各検出ばね部４８は、Ｙ軸方向に弾性を有している。そのため、可動部４６は、検出ばね部４８をＹ軸方向に伸縮（弾性変形）させつつ、駆動部４１１に対してＹ軸方向に変位可能となっている。ただし、検出ばね部４８の形状、配置、数等としては、特に限定されない。

また、図３に示すように、可動部４６に対してＹ軸方向プラス側に位置する検出ばね部４８（４８’）は、一端が可動部４６に接続され、他端が駆動部４１１の基部４１１１に接続されている。一方、可動部４６に対してＹ軸方向マイナス側に位置する検出ばね部４８（４８”）は、一端が可動部４６に接続され、他端が駆動部４１１の突出部４１１２に接続されている。また、検出ばね部４８’、４８”は、それぞれ、可動部４６が駆動部４１１に対してＹ軸方向プラス側に変位すると収縮し、反対に、可動部４６が駆動部４１１に対してＹ軸方向マイナス側に変位すると伸張する。

また、図１および図３に示すように、可動検出電極４７１は、可動部４６からＸ軸方向両側に延出し、Ｙ軸方向に並んで複数配置されている。また、固定検出電極４７２は、基体２に固定されている。固定検出電極４７２は、各可動検出電極４７１に対してＹ軸方向プラス側に対向配置されている。ただし、可動検出電極４７１および固定検出電極４７２の配置としては、これらがＹ軸方向に対向して配置されていれば、特に限定されない。

また、図１に示すように、構造体４０ａが有する各固定検出電極４７２は、配線７７と電気的に接続されており、構造体４０ｂが有する各固定検出電極４７２は、配線７８と電気的に接続されている。そのため、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との間に静電容量が形成される。

前述した駆動振動モードで２つの駆動部４１１を振動させている際に、角速度ωｚが加わると、コリオリ力が働き、可動部４６が検出ばね部４８を弾性変形させつつ駆動部４１１に対してＹ軸方向に振動する（以下、この振動モードを「検出振動モード」とも言う）。これにより、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２とのギャップが変化して、これらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量を検出することで、角速度ωｚを求めることができる。

ここで、検出振動モードでは、２つの可動部４６がＹ軸方向に逆相で振動するため、構造体４０ａにおいて可動検出電極４７１と固定検出電極４７２とのギャップが縮まると、構造体４０ｂにおいて可動検出電極４７１と固定検出電極４７２とのギャップが広がり、逆に、構造体４０ａにおいて可動検出電極４７１と固定検出電極４７２とのギャップが広がると、構造体４０ｂにおいて可動検出電極４７１と固定検出電極４７２とのギャップが縮まる。そのため、構造体４０ａから得られる第１検出信号と構造体４０ｂから得られる第２検出信号とを差動演算することで、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく、角速度ωｚを検出することができる。

以上、素子部４の構成について簡単に説明した。次に、振動デバイス１の特徴の１つである状態維持部４９について説明する。状態維持部４９は、可動部４６が自然状態に対してＹ軸方向プラス側に変位した状態を維持し、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との離間距離を自然状態と比べて小さくする機能を有している。なお、自然状態とは、素子部４に実質的に変形が生じていない状態を言う。言い換えると、後述する製造方法でも説明するように、シリコン基板をドライエッチング法によってパターニングして得られたそのままの状態を言う。

図３に示すように、状態維持部４９は、第１部分４９１と、自然状態において第１部分４９１に対してＹ軸方向マイナス側に離間して配置された第２部分４９２と、を有している。また、図５に示すように、第１部分４９１および第２部分４９２は、可動部４６が駆動部４１１に対してＹ軸方向に変位した際に、互いの離間距離Ｄ２が変化する場所に設けられている。後に説明するが、本実施形態では、第１部分４９１および第２部分４９２は、それぞれ、検出ばね部４８に設けられている。

また、図５に示すように、自然状態において、第１部分４９１と第２部分４９２との離間距離Ｄ２は、可動検出電極４７１とこれと対をなして隣接する固定検出電極４７２（以下同じ）との離間距離Ｄ１よりも小さい。そのため、図６に示すように、可動部４６を自然状態に対してＹ軸方向プラス側に変位させて第１部分４９１と第２部分４９２とを当接させ、この状態（以下「変位状態」とも言う。）を維持することで、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２とが離間した状態を保ったままで、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との離間距離Ｄ１’を離間距離Ｄ１よりも小さくすることができる。なお、離間距離Ｄ１’は、Ｄ１−Ｄ２（＞０）となり、自然状態の離間距離Ｄ１と比べて離間距離Ｄ２だけ小さくなる。振動デバイス１の駆動中この変位状態を維持することで、自然状態と比べて可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との間の静電容量が大きくなり、検出信号の強度も上がる。そのため、振動デバイス１によれば、精度よく角速度ωｚを検出することができる。

すなわち、Ｄ１＞Ｄ２であるため、Ｄ１−Ｄ２＝Ｄ１’＞０となり、よって、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２とは接触しない。これにより、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との短絡を防止することができる。このような観点からすれば、第１部分４９１および第２部分４９２は、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との接触を防止するストッパーとしての機能を有しているとも言える。

ここで、離間距離Ｄ２としては、特に限定されず、製造時に用いるドライエッチング装置の性能によっても異なるが、例えば、１．０μｍ以上２．０μｍ程度とすることができる。これにより、離間距離Ｄ２を十分に小さくすることができ、可動部４６のＹ軸方向プラス側への変位によって第１部分４９１と第２部分４９２とをより確実に当接させることができる。一方、離間距離Ｄ１としては、離間距離Ｄ２よりも大きければ、特に限定されないが、例えば、２．０μｍ以上３．０μｍ以下とすることができる。これにより、離間距離Ｄ１’を十分に小さくすることができ、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との間の静電容量を十分に大きくすることができる。

また、素子部４の製造に用いるドライエッチング装置で形成可能な可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との最小離間距離をＤ３としたとき、Ｄ３＞Ｄ１−Ｄ２（＝Ｄ１’）の関係を満足することが好ましい。これにより、離間距離Ｄ１’をドライエッチング装置の製造限界を超えて小さくすることができる。よって、振動デバイス１によれば、より精度よく、角速度ωｚを検出することができる。

ここで、前述したように、駆動部４１１は、可動部４６のＹ軸方向への過度な変位を規制する突出部４１１３を有しているが、図５に示すように、自然状態において、可動部４６と突出部４１１３との離間距離Ｄ４は、離間距離Ｄ２よりも大きく、離間距離Ｄ１よりも小さい。すなわち、Ｄ２＜Ｄ４＜Ｄ１の関係を満足している。これにより、突出部４１１３に可動部４６のＹ軸方向プラス側への変位を規制されることなく、第１部分４９１と第２部分４９２とを当接させることができる。さらに、変位状態から可動部４６がＹ軸方向に過度に変位した場合には、可動検出電極４７１が固定検出電極４７２に衝突する前に可動部４６が突出部４１１３に衝突して、可動部４６のそれ以上のＹ軸方向への変位が規制される。そのため、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との接触を抑制することができる。これにより、可動検出電極４７１および固定検出電極４７２の短絡、可動検出電極４７１および固定検出電極４７２の破損等を効果的に抑制することができる。

このような状態維持部４９は、図３および図５に示すように、検出ばね部４８に設けられている。言い換えると、検出ばね部４８は、状態維持部４９を兼ねている。これにより、状態維持部４９を検出ばね部４８とは別体とした場合と比べて、素子部４の小型化を図ることができる。

また、状態維持部４９は、可動部４６に対してＹ軸方向プラス側に位置する検出ばね部４８’に設けられた第１状態維持部４９’と、可動部４６に対してＹ軸方向マイナス側に位置する検出ばね部４８”に設けられた第２状態維持部４９”と、を有している。

図５に示すように、検出ばね部４８’は、基部４１１１に接続された第１部分４９１と、第１部分４９１に対してＹ軸方向マイナス側に離間して位置する第２部分４９２と、第１部分４９１と第２部分４９２とを接続する第１ばね部４８１と、第２部分４９２と可動部４６とを接続する第２ばね部４８２とを有している。

また、第１ばね部４８１は、第２ばね部４８２よりもばね定数が小さく、第２ばね部４８２よりもＹ軸方向に伸縮（弾性変形）し易くなっている。第１ばね部４８１は、Ｙ軸方向に並んで配置され、Ｘ軸方向に延在する一対の梁部４８１ａを有しており、同様に、第２ばね部４８２も、Ｙ軸方向に並んで配置され、Ｘ軸方向に延在する一対の梁部４８２ａを有している。また、各梁部４８１ａの幅Ｗ１（Ｙ軸方向の長さ）は、各梁部４８２ａの幅Ｗ２（Ｙ軸方向の長さ）よりも小さい。これにより、比較的簡単な構成で、第１ばね部４８１のばね定数を第２ばね部４８２のばね定数よりも小さくすることができる。

このように、第１ばね部４８１のばね定数を第２ばね部４８２のばね定数よりも小さくすることで、可動部４６が駆動部４１１に対してＹ軸方向プラス側に変位し、それに伴って検出ばね部４８’がＹ軸方向に収縮した際に、第１ばね部４８１を第２ばね部４８２よりも大きく弾性変形させることができる。そのため、第２部分４９２を第１部分４９１側へ大きく変位させることができ、第１部分４９１と第２部分４９２とをより確実に当接させることができる。特に、第１部分４９１が剛性の高い駆動部４１１に固定され、検出ばね部４８’が収縮してもＹ軸方向にほとんど変位しないため、第１部分４９１と第２部分４９２とをさらに当接させ易くなる。

なお、第１ばね部４８１のばね定数としては、特に限定されないが、第１ばね部４８１のばね定数をｋ１とし、第２ばね部４８２のばね定数をｋ２としたとき、例えば、０．０１ｋ２≦ｋ１≦０．１ｋ２の関係を満たすことが好ましい。これにより、第１ばね部４８１の機械的強度を確保しつつ、第１ばね部４８１を十分に大きく弾性変形させることができる。

また、図５に示すように、検出ばね部４８”は、突出部４１１２に接続された第１部分４９１と、第１部分４９１に対してＹ軸方向マイナス側に離間して位置する第２部分４９２と、第１部分４９１と第２部分４９２とを接続する第１ばね部４８１と、第２部分４９２と可動部４６とを接続する第２ばね部４８２とを有している。このような検出ばね部４８”の構成は、前述した検出ばね部４８’の構成と同様であるため、詳細な説明は、省略する。

前述したように、本実施形態では、検出ばね部４８’、４８”は、それぞれ、駆動部４１１に対して可動部４６がＹ軸方向プラス側に変位すると収縮し、Ｙ軸方向マイナス側に変位する伸張する。そのため、第１状態維持部４９’および第２状態維持部４９”は、それぞれ、可動部４６が駆動部４１１に対してＹ軸方向プラス側に変位すると第１部分４９１と第２部分４９２との離間距離が小さくなり、Ｙ軸方向マイナス側に変位すると第１部分４９１と第２部分４９２との離間距離が大きくなる。したがって、検出ばね部４８’での第１部分４９１と第２部分４９２との当接と、検出ばね部４８”での第１部分４９１と第２部分４９２との当接と、を同時に行うことができる。よって、第１部分４９１と第２部分４９２とを当接させる作業が容易となる。

以上、状態維持部４９について説明した。次に、第１部分４９１と第２部分４９２とを当接させる方法について説明する。前述したように、振動デバイス１が駆動している状態では、固定検出電極４７２がＧＮＤに接続され、可動検出電極４７１には１５Ｖ程度の電圧Ｖ１が印加される（図４参照）。そのため、固定検出電極４７２と可動検出電極４７１との間に静電引力が生じる。この静電引力によって、可動部４６がＹ軸方向プラス側（固定検出電極４７２側）に変位し、それに伴って、検出ばね部４８がＹ軸方向に収縮し、第２部分４９２が第１部分４９１に当接する。なお、振動デバイス１を駆動させている最中は、常に前記静電引力が生じているため、第２部分４９２と第１部分４９１とが当接した状態が維持される。そのため、振動デバイス１の駆動中に第１部分４９１と第２部分４９２とが離間して、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との間の静電容量が変化してしまうことを抑制することができる。

このような方法によれば、振動デバイス１を駆動することで第１部分４９１と第２部分４９２とが自然と当接し、かつ、その状態が維持される。そのため、第１部分４９１と第２部分４９２との当接を簡単に行うことができる。なお、このような方法を実現するには、第１ばね部４８１を、固定検出電極４７２と可動検出電極４７１との間に生じる静電引力によって弾性変形する程度に柔らかく設計することが必要である。また、第２ばね部４８２を、固定検出電極４７２と可動検出電極４７１との間に生じる静電引力によっては弾性変形しない程度に硬く設計することが好ましい。これにより、前記静電引力による可動部４６の変位によって、第１ばね部４８１をより大きく弾性変形させることできるため、より確実に、第１部分４９１と第２部分４９２とを当接させることができる。

ここで、振動デバイス１の駆動を停止し、前記静電引力が消滅した際に、第１ばね部４８１の復元力によって第１部分４９１と第２部分４９２とが離間して自然状態に復帰してもよい。また、第１部分４９１と第２部分４９２とが接触することで、そのままこれらが貼り付いた状態となる「スティッキング」が生じ、第１ばね部４８１の復元力に抗して第１部分４９１と第２部分４９２とが当接した状態が維持されてもよい。また、第１部分４９１と第２部分４９２とが離間しないように、これらを溶融、接着剤等によって接合してもよい。すなわち、第１部分４９１と第２部分４９２とを当接させた状態で固定してもよい。これにより、振動デバイス１の駆動中における第１部分４９１と第２部分４９２との離間が防止される。なお、この場合には、第１部分４９１と第２部分４９２とを固定した後は、第１ばね部４８１が不要となるため、図７に示すように、第１ばね部４８１の一部または全部を除去してもよい。

なお、第１部分４９１と第２部分４９２とを当接させる方法としては、前述した方法に限定されない。例えば、振動デバイス１を駆動させる際に印加する電圧とは異なる電圧を可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との間に印加し、これらの間に生じる静電引力を利用して第１部分４９１と第２部分４９２とを当接させ、これらをスティッキングさせて固定してもよいし、溶融、接着剤等によって接合してもよい。このような方法によれば、例えば、駆動中よりも強い静電引力を発生させることができるため、第１部分４９１と第２部分４９２とをより確実に当接させることができる。

また、例えば、可動部４６を直接押圧して駆動部４１１に対してＹ軸方向プラス側に変位させることで、第１部分４９１と第２部分４９２とを当接させ、これらをスティッキングさせて固定してもよいし、溶融、接着剤等によって接合してもよい。

以上、振動デバイス１について説明した。このような振動デバイス１は、前述したように、基体２と、基体２に対して変位可能な可動部４６と、可動部４６を支持している駆動部４１１（支持部）と、可動部４６が駆動部４１１に対してＹ軸方向（第１方向）に変位可能となるように、可動部４６と駆動部４１１とを接続する検出ばね部４８（ばね部）と、可動部４６に配置されている可動検出電極４７１（可動電極部）と、基体２に固定され、可動検出電極４７１とＹ軸方向に間隔を隔てて配置されている固定検出電極４７２（固定電極部）と、可動部４６が駆動部４１１に対してＹ軸方向に変位し、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との離間距離Ｄ１’が自然状態（離間距離Ｄ１）と比べて小さくなる変位状態を維持する状態維持部４９と、を有している。これにより、自然状態と比べて可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との間の静電容量が大きくなり、検出信号の強度も上がる。そのため、振動デバイス１によれば、精度よく角速度ωｚを検出することができる。

また、前述したように、振動デバイス１では、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との間に生じる静電引力により、可動部４６が駆動部４１１に対してＹ軸方向に変位する。これにより、例えば、振動デバイス１の駆動信号（電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）を利用することができるため、簡単に、可動部４６を駆動部４１１に対してＹ軸方向に変位させることができる。

また、前述したように、状態維持部４９は、第１部分４９１と、自然状態において第１部分４９１に対してＹ軸方向に離間して配置されている第２部分４９２と、を有している。また、自然状態において、第１部分４９１と第２部分４９２との離間距離Ｄ２は、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との離間距離Ｄ１よりも小さい。また、第１部分４９１および第２部分４９２の少なくとも一方が他方に対してＹ軸方向に変位し、第１部分４９１および第２部分４９２が当接することで、変位状態となる。これにより、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２とが離間した状態を保ったままで、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との変位状態における離間距離Ｄ１’を自然状態における離間距離Ｄ１よりも小さくすることができる。

なお、前述した構成では、第２部分４９２が第１部分４９１に対してＹ軸方向に変位し、第１部分４９１および第２部分４９２が当接することで、変位状態となるが、これに限定されない。例えば、第１部分４９１が第２部分４９２に対してＹ軸方向に変位し、第１部分４９１および第２部分４９２が当接することで、変位状態となってもよい。また、第１部分４９１および第２部分４９２が互いに接近するように共にＹ軸方向に変位し、第１部分４９１および第２部分４９２が当接することで、変位状態となってもよい。

また、前述したように、振動デバイス１では、第１部分４９１および第２部分４９２は、当接した状態で固定されていてもよい。これにより、振動デバイス１の駆動中に、第１部分４９１と第２部分４９２とが離間してしまうことを、効果的に抑制することができる。

また、前述したように、振動デバイス１では、第１部分４９１および第２部分４９２は、それぞれ、検出ばね部４８（ばね部）に配置されている。これにより、検出ばね部４８を有効利用することができ、状態維持部４９を検出ばね部４８とは別体とした場合と比べて、素子部４の小型化を図ることができる。

また、前述したように、振動デバイス１では、検出ばね部４８（ばね部）は、第１部分４９１と第２部分４９２とを接続する第１ばね部４８１と、第２部分４９２と可動部４６とを接続する第２ばね部４８２と、を有している。そして、第１ばね部４８１は、第２ばね部４８２よりもばね定数が小さい。これにより、検出ばね部４８をＹ軸方向に収縮させた際に、第１ばね部４８１を第２ばね部４８２よりも大きく弾性変形させることができる。そのため、第２部分４９２を第１部分４９１側へ大きく変位させることができ、第１部分４９１と第２部分４９２とをより確実に当接させることができる。

また、前述したように、振動デバイス１では、状態維持部４９は、可動部４６のＹ軸方向プラス側（一方側）に位置している第１状態維持部４９’と、可動部４６のＹ軸方向マイナス側（他方側）に位置している第２状態維持部４９”と、を有している。そして、第１状態維持部４９’および第２状態維持部４９”は、それぞれ、可動部４６が駆動部４１１に対してＹ軸方向プラス側に変位すると第１部分４９１と第２部分４９２との離間距離Ｄ２が小さくなり、可動部４６が駆動部４１１に対してＹ軸方向マイナス側に変位すると第１部分４９１と第２部分４９２との離間距離Ｄ２が大きくなる。これにより、第１状態維持部４９’での第１部分４９１と第２部分４９２との当接と、第２状態維持部４９”での第１部分４９１と第２部分４９２との当接と、を同時に行うことができる。よって、第１部分４９１と第２部分４９２とを当接させる作業が容易となる。

また、前述したように、振動デバイス１は、可動部４６と当接することで、可動部４６のＹ軸方向への変位を規制する規制部としての突出部４１１３を有している。そして、自然状態において、可動部４６と突出部４１１３との離間距離Ｄ４は、第１部分４９１と第２部分４９２との離間距離Ｄ２よりも大きく、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との離間距離Ｄ１よりも小さい。これにより、突出部４１１３に可動部４６のＹ軸方向への変位を規制されることなく、第１部分４９１と第２部分４９２とを当接させることができる。さらに、変位状態から可動部４６がＹ軸方向に過度に変位した場合には、可動検出電極４７１が固定検出電極４７２に衝突する前に可動部４６が突出部４１１３に衝突して、可動部４６のそれ以上のＹ軸方向への変位が規制される、そのため、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との接触を抑制することができる。これにより、可動検出電極４７１および固定検出電極４７２の短絡、可動検出電極４７１および固定検出電極４７２の破損等を効果的に抑制することができる。

次に、振動デバイス１の製造方法について説明する。図８に示すように、振動デバイス１の製造方法は、素子部４を準備する素子部準備工程と、素子部４を変位状態とする可動部変位工程と、蓋体３を配置する蓋体配置工程と、を有している。なお、以下に示す図９ないし図１１では、説明の便宜上、基体２に配置された溝部２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８および配線７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８の図示を省略している。

［素子部準備工程］
まず、図９に示すように、素子部４の母材であり、リン、ボロン等の不純物がドープ（拡散）されているシリコン基板からなる基板４００を基体２の上面に接合する。なお、基体２と基板４００との接合方法は、特に限定されず、例えば、陽極接合法を用いることができる。次に、必要に応じてＣＭＰ（化学機械研磨）を用いて基板４００を薄肉化する。

次に、図１０に示すように、基板４００の上面に素子部４の平面視形状に対応したマスクＭを配置する。なお、マスクＭの構成材料としては、特に限定されないが、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）、酸窒化シリコン（ＳｉＮＯ）等を用いることができる。また、マスクＭの形成方法としては、特に限定されず、例えば、基板４００の上面を熱酸化することでシリコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜を、フォトリソグラフィー技法とエッチング技法とを用いてパターニングする方法が挙げられる。

次に、図１１に示すように、マスクＭを介して基板４００をエッチングし、素子部４を形成し、その後、マスクＭを除去する。エッチング方法としては、特に限定されないが、本実施形態では、シリコンディープエッチング装置を用いたドライエッチング（ボッシュ法）を用いている。具体的には、ＳＦ_６とＣ_４Ｆ_８とを交互に流すことで、基板４００の上面側から等方性エッチング、保護膜成膜および異方向性エッチングという工程を繰り返して、基板４００を掘り進めることで素子部４を形成する。このような形成方法によれば、エッチングで形成された貫通孔の側面が基板４００の上面に対して略垂直となるため、貫通孔の開口面積を小さくすることができる。また、アスペクト比の高い貫通孔を形成することができる。そのため、基板４００をより細密に加工することができる。なお、以下では、このようにして得られたままの状態を素子部４の自然状態ともいう。

［可動部変位工程］
次に、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との間に電圧を印加し、これらの間に静電引力を発生させる。これにより、静電引力によって可動部４６がＹ軸方向プラス側に変位し、図１２に示すように、第１部分４９１と第２部分４９２とが当接した変位状態となる。この変位状態では、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との離間距離が自然状態と比べて小さくなる。

次に、図１３に示すように、第１部分４９１と第２部分４９２との当接部分にレーザーＬを照射し、当該部分を溶融することで、第１部分４９１と第２部分４９２とを接合（固定）する。これにより、第１部分４９１と第２部分４９２との離間を抑制することができる。ただし、第１部分４９１と第２部分４９２とを固定する方法としては、特に限定されず、例えば、接着剤によって固定してもよいし、第１部分４９１と第２部分４９２とが貼り付く現象であるスティッキングを用いて固定してもよい。
なお、この工程では、さらに、第１ばね部４８１の少なくとも一部を除去してもよい。

［蓋体配置工程］
次に、蓋体３を準備し、ガラスフリット３９を用いて蓋体３を基体２に接合する。これにより、収納空間Ｓが形成されると共に、収納空間Ｓに素子部４が収納される。次に、蓋体３の連通孔３２内に球状の封止部材３３を配置し、連通孔３２と封止部材３３との隙間を介して収納空間Ｓを所望の雰囲気に置換する。次に、封止部材３３にレーザーを照射して、封止部材３３を溶融させることで連通孔３２を封止する。これにより、所望の雰囲気に置換された状態で、収納空間Ｓが封止される。以上により、図１に示す振動デバイス１が得られる。

以上、振動デバイス１の製造方法について説明した。このような振動デバイス１の製造方法は、前述したように、基体２と、基体２に対して変位可能な可動部４６と、可動部４６を支持している駆動部４１１（支持部）と、可動部４６が駆動部４１１に対してＹ軸方向（第１方向）に変位可能となるように、可動部４６と駆動部４１１とを接続する検出ばね部４８（ばね部）と、可動部４６に配置されている可動検出電極４７１（可動電極部）と、基体２に固定され、可動検出電極４７１とＹ軸方向に間隔を隔てて配置されている固定検出電極４７２（固定電極部）と、を有する素子部４と、を準備する工程と、可動部４６を駆動部４１１に対してＹ軸方向に変位させ、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との離間距離が自然状態と比べて小さくなる変位状態とする工程と、を含んでいる。このような製法によって製造された振動デバイス１では、自然状態と比べて可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との間の静電容量が大きくなり、検出信号の強度も上がる。そのため、振動デバイス１によれば、精度よく角速度ωｚを検出することができる。また、例えば、マスクＭの配置ずれに起因して、自然状態において、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との離間距離Ｄ１や第１部分４９１と第２部分４９２との離間距離Ｄ２が設計値からずれてしまう場合がある。しかしながら、これら離間距離Ｄ１、Ｄ２の設計値からのずれ量がほぼ同じとなるため、変位状態とすることで、そのずれをキャンセルすることができる。よって、変位状態では、可動検出電極４７１と固定検出電極４７２との離間距離Ｄ１’を設計値により近づけることができる。

また、前述したように、素子部４を準備する工程（素子部準備工程）は、基板４００を準備する工程と、基板４００に素子部４の平面視形状に対応するマスクＭを配置する工程と、マスクＭを介して基板４００をパターニングする工程と、を含んでいる。これにより、素子部４を比較的簡単に、かつ、優れた加工精度で形成することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る振動デバイスについて説明する。

図１４は、本発明の第２実施形態に係る振動デバイスの自然状態を示す部分拡大平面図である。

以下、第２実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第２実施形態に係る振動デバイスは、検出ばね部４８および状態維持部４９の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態とほぼ同様である。なお、図１４では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図１４に示すように、本実施形態の振動デバイス１では、第１状態維持部４９’の第１部分４９１が駆動部４１１の基部４１１１に設けられており、第２部分４９２が検出ばね部４８’に設けられている。一方、第１状態維持部４９’の第１部分４９１が駆動部４１１の突出部４１１２に設けられており、第２部分４９２が検出ばね部４８”に設けられている。また、各検出ばね部４８’、４８”は、第２部分４９２と駆動部４１１とを接続する第１ばね部４８１と、第２部分４９２と可動部４６とを接続する第２ばね部４８２と、を有している。このような構成では、第１ばね部４８１がＹ軸方向プラス側に弾性変形することで、第１部分４９１と第２部分４９２が当接する。

以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る振動デバイスについて説明する。

図１５は、本発明の第３実施形態に係る振動デバイスの自然状態を示す部分拡大平面図である。

以下、第３実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第３実施形態に係る振動デバイスは、検出ばね部４８および状態維持部４９の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態とほぼ同様である。なお、図１５では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図１５に示すように、本実施形態の振動デバイス１では、検出ばね部４８’、４８”は、それぞれ、可動部４６に接続された第１部分４９１と、第２部分４９２に対してＹ軸方向プラス側に離間して位置する第２部分４９２と、第１部分４９１と第２部分４９２とを接続する第１ばね部４８１と、第２部分４９２と駆動部４１１とを接続する第２ばね部４８２とを有している。このような構成では、第１ばね部４８１がＹ軸方向に収縮（弾性変形）することで、第１部分４９１と第２部分４９２が当接する。

以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る振動デバイスについて説明する。

図１６は、本発明の第４実施形態に係る振動デバイスの自然状態を示す部分拡大平面図である。

以下、第４実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第４実施形態に係る振動デバイスは、検出ばね部４８および状態維持部４９の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態とほぼ同様である。なお、図１６では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図１６に示すように、本実施形態の振動デバイス１では、検出ばね部４８’、４８”は、それぞれ、第１部分４９１と、第２部分４９２に対してＹ軸方向マイナス側に離間して位置する第２部分４９２と、第１部分４９１と第２部分４９２とを接続する第１ばね部４８１と、第２部分４９２と可動部４６とを接続する第２ばね部４８２と、第１部分４９１と駆動部４１１とを接続する第３ばね部４８３と、を有している。なお、第３ばね部４８３のＹ軸方向のばね定数は、第２ばね部４８２と同様に、第１ばね部４８１のばね定数よりも大きくなっている。このような構成では、第１ばね部４８１がＹ軸方向に収縮（弾性変形）することで、第１部分４９１と第２部分４９２が当接する。

以上のような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る振動デバイスについて説明する。

図１７は、本発明の第５実施形態に係る振動デバイスの自然状態を示す部分拡大平面図である。

以下、第５実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第５実施形態に係る振動デバイスは、第１部分４９１および第２部分４９２の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態とほぼ同様である。なお、図１７では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図１７に示すように、本実施形態の振動デバイス１では、第２部分４９２は、Ｙ軸方向プラス側に突出する突出部４９２ａを有している。一方、第１部分４９１は、第２部分４９２と当接した際に突出部４９２ａと係合する凹部４９１ａを有している。このように、突出部４９２ａと凹部４９１ａとが係合することで、第１部分４９１と第２部分４９２とが当接した状態をより確実に維持することができる。なお、突出部４９２ａの形状としては、特に限定されないが、本実施形態のように、先端に向けて幅が漸減するテーパー状とすることで、突出部４９２ａが凹部４９１ａ内に誘導され易くなり、突出部４９２ａと凹部４９１ａとをより確実に係合させることができる。

以上のような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、本実施形態では、第２部分４９２に突出部を設け、第１部分４９１に凹部を設けているが、反対に、第２部分４９２に凹部を設け、第１部分４９１に突出部を設けてもよい。

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る振動デバイスモジュールについて説明する。
図１８は、本発明の第６実施形態に係る振動デバイスモジュールを示す断面図である。

図１８に示すように、振動デバイスモジュール１０００は、ベース基板１０１０と、ベース基板１０１０上に設けられた振動デバイス１と、振動デバイス１上に設けられた回路素子１０２０（ＩＣ）と、振動デバイス１と回路素子１０２０とを電気的に接続するボンディングワイヤーＢＷ１と、ベース基板１０１０と回路素子１０２０とを電気的に接続するボンディングワイヤーＢＷ２と、振動デバイス１および回路素子１０２０をモールドするモールド部１０３０と、を有している。なお、振動デバイス１としては、例えば、前述した第１実施形態ないし第５実施形態のいずれかの構成のものを用いることができる。

ベース基板１０１０は、振動デバイス１を支持する基板であり、例えば、インターポーザー基板である。このようなベース基板１０１０の上面には複数の接続端子１０１１が配置されており、下面には複数の実装端子１０１２が配置されている。また、ベース基板１０１０内には、図示しない内部配線が配置されており、この内部配線を介して、各接続端子１０１１が、対応する実装端子１０１２と電気的に接続されている。このようなベース基板１０１０としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。

また、振動デバイス１は、基体２を下側（ベース基板１０１０側）に向けてベース基板１０１０上に配置されている。そして、振動デバイス１は、接合部材を介してベース基板１０１０に接合されている。

また、回路素子１０２０は、振動デバイス１上に配置されている。そして、回路素子１０２０は、接合部材を介して振動デバイス１の蓋体３に接合されている。また、回路素子１０２０は、ボンディングワイヤーＢＷ１を介して振動デバイス１の各電極パッドＰと電気的に接続され、ボンディングワイヤーＢＷ２を介してベース基板１０１０の接続端子１０１１と電気的に接続されている。このような回路素子１０２０には、振動デバイス１を駆動する駆動回路や、振動デバイス１からの出力信号に基づいて角速度を検出する検出回路や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が、必要に応じて含まれている。

また、モールド部１０３０は、振動デバイス１および回路素子１０２０をモールドしている。これにより、振動デバイス１や回路素子１０２０を水分、埃、衝撃等から保護することができる。モールド部１０３０としては、特に限定されないが、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができ、例えば、トランスファーモールド法によってモールドすることができる。

以上のような振動デバイスモジュール１０００は、振動デバイス１を有している。そのため、振動デバイス１の効果を享受でき、信頼性の高い振動デバイスモジュール１０００が得られる。

なお、振動デバイスモジュール１０００の構成としては、上記の構成に限定されず、例えば、振動デバイス１がセラミックパッケージに収納された構成となっていてもよい。

＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態に係る電子機器について説明する。
図１９は、本発明の第７実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。

図１９に示すモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューター１１００は、本発明の振動デバイスを備える電子機器を適用したものである。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１１０８を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、角速度センサーとして機能する振動デバイス１が内蔵されている。なお、振動デバイス１としては、例えば、前述した第１実施形態ないし第５実施形態のいずれかの構成のものを用いることができる。

このようなパーソナルコンピューター１１００（電子機器）は、振動デバイス１を有している。そのため、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態に係る電子機器について説明する。
図２０は、本発明の第８実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。

図２０に示す携帯電話機１２００（ＰＨＳも含む）は、本発明の振動デバイスを備える電子機器を適用したものである。この図において、携帯電話機１２００は、アンテナ（図示せず）、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、角速度センサーとして機能する振動デバイス１が内蔵されている。なお、振動デバイス１としては、例えば、前述した第１実施形態ないし第５実施形態のいずれかの構成のものを用いることができる。

このような携帯電話機１２００（電子機器）は、振動デバイス１を有している。そのため、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

＜第９実施形態＞
次に、本発明の第９実施形態に係る電子機器について説明する。
図２１は、本発明の第９実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。

図２１に示すデジタルスチールカメラ１３００は、本発明の振動デバイスを備える電子機器を適用したものである。この図において、ケース（ボディー）１３０２の背面には表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。そして、撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押すと、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、角速度センサーとして機能する振動デバイス１が内蔵されている。なお、振動デバイス１としては、例えば、前述した第１実施形態ないし第５実施形態のいずれかの構成のものを用いることができる。

このようなデジタルスチールカメラ１３００（電子機器）は、振動デバイス１を有している。そのため、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

なお、本発明の電子機器は、前述した実施形態のパーソナルコンピューターおよび携帯電話機、本実施形態のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンタ）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。

＜第１０実施形態＞
次に、本発明の第１０実施形態に係る移動体について説明する。
図２２は、本発明の第１０実施形態に係る移動体を示す斜視図である。

図２２に示す自動車１５００は、本発明の振動デバイスを備える移動体を適用した自動車である。この図において、自動車１５００には、角速度センサーとして機能する振動デバイス１が内蔵されており、振動デバイス１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。振動デバイス１の検出信号は、車体姿勢制御装置１５０２に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。なお、振動デバイス１としては、例えば、前述した第１実施形態ないし第５実施形態のいずれかの構成のものを用いることができる。

このような自動車１５００（移動体）は、振動デバイス１を有している。そのため、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

なお、振動デバイス１は、他にも、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。

また、移動体としては、自動車１５００に限定されず、例えば、飛行機、ロケット、人工衛星、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。

以上、本発明の振動デバイス、振動デバイスの製造方法、振動デバイスモジュール、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に他の任意の構成物が付加されていてもよい。

また、前述した実施形態では、振動デバイスがＺ軸まわりの角速度を検出するジャイロセンサーである構成について説明したが、振動デバイスとしては、特に限定されず、例えば、Ｘ軸まわりの角速度を検出するジャイロセンサーであってもよいし、Ｙ軸まわりの角速度を検出するジャイロセンサーであってもよい。また、振動デバイスを物理量センサーとして利用する場合、振動デバイスが検出する物理量としては、角速度に限定されず、例えば、加速度、圧力等であってもよい。また、振動デバイスは、物理量センサーに限定されず、例えば、発振器等に用いられる振動子、ＭＥＭＳスイッチ等であってもよい。

１…振動デバイス、２…基体、２１…凹部、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８…溝部、３…蓋体、３１…凹部、３２…連通孔、３３…封止部材、３９…ガラスフリット、４…素子部、４０、４０ａ、４０ｂ…構造体、４００…基板、４１１…駆動部、４１１１…基部、４１１２、４１１３…突出部、４１２…駆動ばね部、４２…固定部、４３…可動駆動電極、４４１、４４２…固定駆動電極、４５…駆動モニター電極、４５１…可動モニター電極、４５２…固定モニター電極、４６…可動部、４７１…可動検出電極、４７２…固定検出電極、４８、４８’、４８”…検出ばね部、４８１…第１ばね部、４８１ａ…梁部、４８２…第２ばね部、４８２ａ…梁部、４８３…第３ばね部、４９…状態維持部、４９’…第１状態維持部、４９”…第２状態維持部、４９１…第１部分、４９１ａ…凹部、４９２…第２部分、４９２ａ…突出部、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８…配線、１０００…振動デバイスモジュール、１０１０…ベース基板、１０１１…接続端子、１０１２…実装端子、１０２０…回路素子、１０３０…モールド部、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１１０８…表示部、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１３００…デジタルスチールカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１５００…自動車、１５０１…車体、１５０２…車体姿勢制御装置、１５０３…車輪、ＢＷ１、ＢＷ２…ボンディングワイヤー、Ｄ１、Ｄ１’、Ｄ２、Ｄ４…離間距離、Ｌ…レーザー、Ｍ…マスク、Ｐ…電極パッド、Ｓ…収納空間、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３…電圧、α…仮想直線、ωｚ…角速度

Claims (13)

1. 基体と、
   前記基体に対して変位可能な可動部と、
   前記可動部を支持している支持部と、
   前記可動部が前記支持部に対して第１方向に変位可能となるように、前記可動部と前記支持部とを接続するばね部と、
   前記可動部に配置されている可動電極部と、
   前記基体に固定され、前記可動電極部と前記第１方向に間隔を隔てて配置されている固定電極部と、
   前記可動部が前記支持部に対して前記第１方向に変位し、前記可動電極部と前記固定電極部との離間距離が自然状態と比べて小さくなる変位状態を維持する状態維持部と、を有することを特徴とする振動デバイス。
2. 前記可動電極部と前記固定電極部との間に生じる静電引力により、前記可動部が前記支持部に対して前記第１方向に変位する請求項１に記載の振動デバイス。
3. 前記状態維持部は、第１部分と、前記自然状態において前記第１部分に対して前記第１方向に離間して配置されている第２部分と、を有し、
   前記自然状態において、前記第１部分と前記第２部分との離間距離は、前記可動電極部と前記固定電極部との離間距離よりも小さく、
   前記第１部分および前記第２部分の少なくとも一方が他方に対して前記第１方向に変位し、前記第１部分および前記第２部分が当接することで、前記変位状態となる請求項１または２に記載の振動デバイス。
4. 前記第１部分および前記第２部分は、前記当接した状態で固定されている請求項３に記載の振動デバイス。
5. 前記第１部分および前記第２部分は、それぞれ、前記ばね部に配置されている請求項３または４に記載の振動デバイス。
6. 前記ばね部は、前記第１部分と前記第２部分とを接続する第１ばね部と、前記第２部分と前記可動部とを接続する第２ばね部と、を有し、
   前記第１ばね部は、前記第２ばね部よりもばね定数が小さい請求項３ないし５のいずれか１項に記載の振動デバイス。
7. 前記状態維持部は、前記可動部の前記第１方向の一方側に位置している第１状態維持部と、前記可動部の前記第１方向の他方側に位置している第２状態維持部と、を有し、
   前記第１状態維持部および前記第２状態維持部は、それぞれ、前記可動部が前記支持部に対して前記第１方向の一方側に変位すると前記第１部分と前記第２部分との離間距離が小さくなり、前記可動部が前記支持部に対して前記第１方向の他方側に変位すると前記第１部分と前記第２部分との離間距離が大きくなる請求項３ないし６のいずれか１項に記載の振動デバイス。
8. 前記可動部と当接することで、前記可動部の前記第１方向への変位を規制する規制部を有し、
   前記自然状態において、前記可動部と前記規制部との離間距離は、前記第１部分と前記第２部分との離間距離よりも大きく、前記可動電極部と前記固定電極部との離間距離よりも小さい請求項３ないし７のいずれか１項に記載の振動デバイス。
9. 基体と、
   前記基体に対して変位可能な可動部と、前記可動部を支持している支持部と、前記可動部が前記支持部に対して第１方向に変位可能となるように、前記可動部と前記支持部とを接続するばね部と、前記可動部に配置されている可動電極部と、前記基体に固定され、前記可動電極部と前記第１方向に間隔を隔てて配置されている固定電極部と、を有する素子部と、準備する工程と、
   前記可動部を前記支持部に対して前記第１方向に変位させ、前記可動電極部と前記固定電極部との離間距離が自然状態と比べて小さくなる変位状態とする工程と、を含むことを特徴とする振動デバイスの製造方法。
10. 前記素子部を準備する工程は、基板を準備する工程と、前記基板に前記素子部の平面視形状に対応するマスクを配置する工程と、前記マスクを介して前記基板をパターニングする工程と、を含む請求項９に記載の振動デバイスの製造方法。
11. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動デバイスを有することを特徴とする振動デバイスモジュール。
12. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動デバイスを有することを特徴とする電子機器。
13. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動デバイスを有することを特徴とする移動体。

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