JP2019007854A - 振動デバイス、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】出力のドリフトを低減することのできる振動デバイス、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、可動イオンを含む基体と、前記基体に対して変位可能である可動部を有する素子部と、前記基体の前記素子部と反対側に配置されている導体層と、を有し、前記可動部の電位をＥ１とし、前記導体層の電位をＥ２としたとき、｜Ｅ１−Ｅ２｜＜｜Ｅ１｜の関係を満足する。また、前記導体層、前記基体および前記素子部が並ぶ方向から見た平面視で、前記導体層は、前記可動部の少なくとも一部と重なって配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、振動デバイス、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。

例えば、特許文献１に記載の加速度センサーは、ガラス基板と、ガラス基板の上面に接合されたシリコン基板と、を有している。また、シリコン基板は、ガラス基板と接合された封止部と、ガラス基板と間隔を隔てて対向配置された可動電極と、可動電極がガラス基板に対して変位可能なように可動電極と封止部とを接続する梁と、を有している。

また、ガラス基板の上面であって、可動電極と対向する部分には固定電極が設けられており、可動電極と固定電極との間に静電容量が形成されている。加速度が加わって可動電極がガラス基板に対して変位すると、可動電極と固定電極とのギャップが変位し、これに応じて可動電極と固定電極との間の静電容量が変化する。そのため、特許文献１に記載の加速度センサーは、この静電容量の変化に基づいて受けた加速度を検出することができる。

特開２０００−２７５２７２号公報

ここで、特許文献１では、ガラス基板としてパイレックスガラス（登録商標）を用いることが記載されている。そのため、ガラス基板には、ナトリウムイオン（Ｎａ^＋）等の可動イオンが含まれている。そのため、例えば、固定電極に印加する電圧によってガラス基板中の可動イオンが移動し、ガラス基板の上面が帯電するおそれがある。ガラス基板の上面が帯電すると、ガラス基板と梁との間に静電引力が生じ、この静電引力によって梁と共に可動電極がガラス基板側に引き付けられてしまう。そのため、加速度が加わっていないにも関わらず可動電極がガラス基板に対して変位し、その結果、出力のドリフトが生じてしまう。

本発明の目的は、出力のドリフトを低減することのできる振動デバイス、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、可動イオンを含む基体と、
前記基体に対して変位可能である可動部を有する素子部と、
前記基体の前記素子部と反対側に配置されている導体層と、を有し、
前記可動部の電位をＥ１とし、前記導体層の電位をＥ２としたとき、
｜Ｅ１−Ｅ２｜＜｜Ｅ１｜
の関係を満足することを特徴とする。
これにより、基体内での可動イオンの移動を抑制することができ、基体と可動部との間に生じる静電引力によって可動部が変位してしまうことを抑制することができる。そのため、出力のドリフトを低減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、Ｅ１＝Ｅ２の関係を満足することが好ましい。
これにより、より効果的に、出力のドリフトを抑制することができる。

本発明の振動デバイスでは、前記導体層、前記基体および前記素子部が並ぶ方向から見た平面視で、
前記導体層は、前記可動部の少なくとも一部と重なって配置されていることが好ましい。
これにより、より効果的に、出力のドリフトを抑制することができる。

本発明の振動デバイスは、可動イオンを含む基体と、
前記基体に対して変位可能である第１可動部および第２可動部を有する素子部と、
前記基体の前記素子部と反対側に配置されている導体層と、を有し、
前記導体層、前記基体および前記素子部が並ぶ方向から見た平面視で、
前記導体層は、前記第１可動部の少なくとも一部と重なって配置されている第１導体層と、前記第２可動部の少なくとも一部と重なって配置されている第２導体層と、を有し、
前記第１可動部の電位をＥ１’とし、前記第１導体層の電位をＥ２’としたとき、
｜Ｅ１’−Ｅ２’｜＜｜Ｅ１’｜
の関係を満足し、
前記第２可動部の電位をＥ１”とし、前記第２導体層の電位をＥ２”としたとき、
｜Ｅ１”−Ｅ２”｜＜｜Ｅ１”｜
の関係を満足することを特徴とする。
これにより、基体内での可動イオンの移動を抑制することができ、基体と第１、第２可動部との間に生じる静電引力によって第１、第２可動部が変位してしまうことを抑制することができる。そのため、出力のドリフトを低減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、前記素子部は、前記第１可動部で角速度を検出可能であり、前記第２可動部で加速度を検出可能であることが好ましい。
これにより、利便性の高い振動デバイスとなる。

本発明の振動デバイスでは、前記基体に配置され、前記基体に対する前記可動部の変位を検出する固定検出電極を有していることが好ましい。
これにより、振動デバイスを角速度等の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と、
前記振動デバイスを収納するパッケージと、を有することを特徴とする。
これにより、パッケージによって振動デバイスを保護することができる。また、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。

本発明の振動デバイスモジュールでは、前記パッケージに収納され、前記振動デバイスと電気的に接続されている回路素子を有していることが好ましい。
これにより、パッケージによって回路素子を保護することができる。

本発明の振動デバイスモジュールでは、前記振動デバイスは、前記回路素子を介して前記パッケージに固定されていることが好ましい。
これにより、パッケージの内部応力が振動デバイスに伝わり難くなる。

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中のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す振動デバイスに印加する電圧を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る振動デバイスの平面図である。 図４中のＢ−Ｂ線断面図である。 図４に示す振動デバイスに印加する電圧を示す図である。 本発明の第３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７に示す振動デバイスモジュールの変形例を示す断面図である。 本発明の第４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５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６実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 本発明の第７実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 本発明の第８実施形態に係る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中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１に示す振動デバイスに印加する電圧を示す図である。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および図２に示す振動デバイス１は、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを検出することのできる角速度センサーである。振動デバイス１は、基体２と、蓋体３と、素子部４と、導体層８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、上面側に開放する凹部２１を有している。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、このような基体２の上面に素子部４が接合されている。また、基体２は、上面側に開放する溝部２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７を有している。

このような基体２としては、例えば、ナトリウムイオン（Ｎａ^＋）、リチウムイオン（Ｌｉ^＋）等の可動イオン（アルカリ金属イオン、以下Ｎａ^＋で代表する）を含むガラス材料（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、基体２と素子部４とを陽極接合することができ、これらを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が得られるため、振動デバイス１の外側から、基体２を介して素子部４の状態を視認することができる。なお、基体２の構成材料としては、可動イオンを有していればよく、ガラス材料に限定されない。

また、図１に示すように、溝部２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７には、それぞれ、配線７２１、７２２、７２３、７２４、７２５、７２６、７２７が設けられている。また、配線７２１、７２２、７２３、７２４、７２５、７２６、７２７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。

また、凹部２１の底面には、素子部４との間に静電容量Ｃを形成する４つの固定検出電極５が設けられている。また、図２に示すように、基体２の下面には、導体層８が配置されている。また、導体層８は、基体２の下面２０の全域に広がって配置されている。ただし、導体層８の配置としては、特に限定されず、例えば、基体２の下面２０の全域ではなくて一部だけに配置されていてもよい。すなわち、基体２の下面２０の一部が導体層８から露出していてもよい。また、基体２と導体層８との間に絶縁層等の他の層が介在していてもよい。

配線７２１、７２２、７２３、７２４、７２５、７２６、７２７、固定検出電極５および導体層８の構成材料としては、それぞれ、導電性を有していれば、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、特に、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、特にリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等の不純物がドープされた導電性の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。

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。基体２と蓋体３とを重ね合わせた状態では、溝部２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７を介して収納空間Ｓの内外が連通してしまうが、ガラスフリット３９を用いることで、基体２と蓋体３とを接合すると共に、溝部２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７を封止することができる。そのため、より容易に、収納空間Ｓを気密封止することができる。なお、基体２と蓋体３とを陽極接合等（溝部２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７を封止できない接合方法）で接合した場合には、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いたＣＶＤ法等で形成されたＳｉＯ_２膜によって溝部２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７を塞ぐことができる。

図１に示すように、素子部４は、収納空間Ｓに配置されており、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、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形成することができる。

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。構造体４０ａ、４０ｂは、それぞれ、駆動部４１と、駆動ばね部４２と、固定部４３と、可動駆動電極４４と、固定駆動電極４５、４６と、検出用フラップ板４７と、梁部４８と、駆動モニター電極４９と、を有している。また、検出用フラップ板４７は、第１フラップ板４７１と、第２フラップ板４７２と、を有し、梁部４８は、第１梁部４８１と、第２梁部４８２と、を有している。また、駆動モニター電極４９は、可動モニター電極４９１と、固定モニター電極４９２と、を有している。なお、以下では、構造体４０ａ、４０ｂが有する駆動部４１、駆動ばね部４２、固定部４３、可動駆動電極４４、検出用フラップ板４７、梁部４８および可動モニター電極４９１からなる構造体を「可動部４００」とも言う。

駆動部４１は、矩形の枠体である。そして、駆動部４１の４隅にそれぞれ駆動ばね部４２の一端部が接続されている。駆動ばね部４２は、Ｘ軸方向に弾性を有し、駆動部４１をＸ軸方向に変位可能に支持している。このような駆動ばね部４２は、蛇行形状をなしており、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延びている。駆動ばね部４２の他端部は、固定部４３に接続されており、固定部４３は、基体２の上面に接合されている。

これにより、駆動部４１および駆動ばね部４２が基体２から浮いた状態で支持された状態となる。なお、固定部４３と基体２の接合方法としては、特に限定されないが、例えば、陽極接合を用いることができる。また、複数の固定部４３の少なくとも１つは、図示しない導電性バンプを介して、配線７２７と電気的に接続されている。ただし、固定部４３と配線７２７との電気的な接続方法としては、特に限定されず、導電性バンプを介さずに直接接触していてもよい。

可動駆動電極４４は、駆動部４１に設けられており、本実施形態では、駆動部４１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４４は、それぞれ、駆動部４１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４４の配置や数は、特に限定されない。

固定駆動電極４５、４６は、基体２に接合されている。そして、１組の固定駆動電極４５、４６の間に１つの可動駆動電極４４が位置している。これら固定駆動電極４５、４６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４４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、各固定駆動電極４５は、導電性バンプＢを介して配線７２４と電気的に接続されており（図２参照）、各固定駆動電極４６は、図示しない導電性バンプを介して配線７２３と電気的に接続されている。ただし、各固定駆動電極４５と配線７２４との電気的な接続方法および各固定駆動電極４６と配線７２３との電気的な接続方法としては、特に限定されず、導電性バンプを介さずに直接接触していてもよい。

このような構成では、例えば、配線７２７を介して図３に示す電圧Ｖ１を可動部４００に印加し、配線７２４を介して図３に示す電圧Ｖ２を各固定駆動電極４５に印加し、配線７２３を介して図３に示す電圧Ｖ３を各固定駆動電極４６に印加する。電圧Ｖ１は、ＧＮＤよりも大きく、その大きさ（電位）が経時的にほぼ一定な電圧である。また、電圧Ｖ２、Ｖ３は、それぞれ、ＡＧＮＤ（例えば、０．９Ｖ）を中心として大きさ（電位）が周期的に変化する矩形波をなす電圧である。

このような電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を振動デバイス１に印加することで、可動駆動電極４４と固定駆動電極４５、４６との間に静電引力が発生し、各駆動部４１が駆動ばね部４２をＸ軸方向に弾性変形させつつＸ軸方向に振動する。ここで、構造体４０ａと構造体４０ｂとでは、固定駆動電極４５、４６の配置が仮想直線αに対して対称である。そのため、２つの駆動部４１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４１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。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、駆動振動モードで駆動部４１を振動させることができれば、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３としては、特に限定されない。

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４１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４１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。

駆動モニター電極４９は、対をなし、間に静電容量を形成する可動モニター電極４９１および固定モニター電極４９２を有している。可動モニター電極４９１は、駆動部４１に設けられており、本実施形態では、駆動部４１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４９１は、それぞれ、駆動部４１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４９２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４９２は、基体２に接合されており、可動モニター電極４９１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４９２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４９１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つの可動モニター電極４９１のうち、Ｘ軸方向プラス側に位置する２つの可動モニター電極４９１は、図示しない導電性バンプを介して配線７２２と電気的に接続されており、Ｘ軸方向マイナス側に位置する２つの可動モニター電極４９１は、図示しない導電性バンプを介して配線７２１と電気的に接続されている。また、構造体４０ｂが有する４つの可動モニター電極４９１のうち、Ｘ軸方向マイナス側に位置する２つの可動モニター電極４９１は、図示しない導電性バンプを介して配線７２２と電気的に接続されており、Ｘ軸方向プラス側に位置する２つの可動モニター電極４９１は、図示しない導電性バンプを介して配線７２１と電気的に接続されている。

そして、これら配線７２１、７２２を介して各固定モニター電極４９２は、図示しないＱＶアンプ回路に接続されており、ＡＧＮＤ電位（例えば、０．９Ｖ）となっている。一方で、前述したように、可動部４００には配線７２１を介して電圧Ｖ１が印加される。これにより、可動モニター電極４９１と固定モニター電極４９２との間に静電容量が形成される。

素子部４を駆動振動モードで振動させると、駆動部４１のＸ軸方向の変位によって可動モニター電極４９１と固定モニター電極４９２とのギャップが変化し、それに伴って、可動モニター電極４９１と固定モニター電極４９２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、可動部４００（各駆動部４１）の振動状態をモニターすることができる。

第１、第２フラップ板４７１、４７２は、駆動部４１の内側に位置し、Ｙ軸方向に並んで配置されている。また、第１、第２フラップ板４７１、４７２は、それぞれ、矩形の板状をなしている。また、第１フラップ板４７１は、第１梁部４８１を介して駆動部４１に連結されており、第２フラップ板４７２は、第２梁部４８２を介して駆動部４１に連結されている。駆動振動モードで駆動部４１を駆動させた状態で、振動デバイス１にＹ軸まわりの角速度ωｙが加わると、第１、第２フラップ板４７１、４７２は、コリオリの力によって、第１、第２梁部４８１、４８２を捩り変形（弾性変形）させつつ第１、第２梁部４８１、４８２で形成される回動軸Ｊ１、Ｊ２まわりに回動する。なお、以下では、この振動モードを「検出振動モード」とも言う。

なお、第１、第２フラップ板４７１、４７２の向きは、特に限定されず、例えば、互いの自由端同士を対向させて配置してもよいし、互いの自由端を同じ方向に向けて配置してもよい。また、第１、第２フラップ板４７１、４７２の一方を省略してもよい。

図２に示すように、基体２の第１、第２フラップ板４７１、４７２と対向する領域（Ｚ軸方向から見た平面視で重なる領域）にはそれぞれ固定検出電極５が設けられており、第１フラップ板４７１と固定検出電極５との間および第２フラップ板４７２と固定検出電極５との間に、それぞれ、静電容量Ｃが形成されている。

なお、図１に示すように、構造体４０ａと対向する２つの固定検出電極５は、配線７２６と電気的に接続されており、構造体４０ｂと対向する２つの固定検出電極５は、配線７２５と電気的に接続されている。

前述した駆動振動モードで２つの駆動部４１を振動させている際に、角速度ωｙが加わると、検出振動モードが励振される。これにより、第１、第２フラップ板４７１、４７２と固定検出電極５とのギャップが変化し、それに伴って静電容量Ｃが変化する。そのため、この静電容量Ｃの変化量（差動信号）を検出することで、角速度ωｙを求めることができる。

なお、検出振動モードでは、構造体４０ａにおいて第１、第２フラップ板４７１、４７２と固定検出電極５とのギャップが縮まると、構造体４０ｂにおいて第１、第２フラップ板４７１、４７２と固定検出電極５とのギャップが広がり、逆に、構造体４０ａにおいて第１、第２フラップ板４７１、４７２と固定検出電極５とのギャップが広がると、構造体４０ｂにおいて第１、第２フラップ板４７１、４７２と固定検出電極５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ωｙを検出することができる。

ここで、振動デバイス１の作動時には、導体層８に図３中の電圧Ｖ４が印加される。電圧Ｖ４は、その大きさが経時的にほぼ一定な電圧である。そのため、導体層８は、振動デバイス１が検出する信号の漏れや、外部から振動デバイス１に与えるノイズを遮断あるいは低減するシールド効果を発揮する。したがって、振動デバイス１は、精度よく角速度ωｙを検出することができる。

特に、本実施形態では、電圧Ｖ４は、可動部４００に印加される電圧Ｖ１と同じである。すなわち、電圧Ｖ１、Ｖ４は、その大きさが互いに等しい。これにより、基体２を間に位置させて配置された導体層８と可動部４００とが同電位となり、基体２の下面側と上面側とで電位差が実質的に生じず（基体２に厚さ方向の電界が作用せず）、基体２内での可動イオン（Ｎａ^＋）の移動が抑制される。そのため、凹部２１の底面の帯電が抑制される。

ここで、例えば、導体層８がＧＮＤ（０Ｖ）に接続されていると、導体層８と可動部４００との電位差によって、基体２に電界が作用する。これにより、基体２内で可動イオン（Ｎａ^＋）の移動が生じ、凹部２１の底面が帯電する。すると、凹部２１の底面（固定検出電極５から露出している部分）と可動部４００との間に静電引力が生じる。そして、この静電引力によって可動部４００が基体２側へ引き付けられてしまい、角速度ωｙが加わっていないにも関わらず第１、第２フラップ板４７１、４７２と固定検出電極５とのギャップが変化してしまう。その結果、出力のドリフトが生じる。また、静電引力によって基体２側へ引き付けられた可動部４００が凹部２１の底面へ貼り付いてしまう「スティッキング」が生じ、角速度センサーとして機能しなくなる場合もある。

そこで、前述したように、導体層８に電圧Ｖ１と同じ電圧Ｖ４を印加して、凹部２１の底面の帯電を抑制することで、角速度ωｙが加わっていない状態での第１、第２フラップ板４７１、４７２と固定検出電極５とのギャップの変化を抑制することができ、出力のドリフトを抑制することができる。そのため、振動デバイス１によれば、角速度ωｙを精度よく検出することができる。

ここで、本実施形態のように、導体層８に印加される電圧Ｖ４は、可動部４００に印加される電圧Ｖ１と同じ電圧であることが最も好ましいが、例えば、電圧Ｖ１の電位をＥ１（Ｖ）とし、電圧Ｖ４の電位をＥ２（Ｖ）としたとき、｜Ｅ１−Ｅ２｜＜｜Ｅ１｜の関係を満足すればよい。これにより、少なくとも、導体層８がＧＮＤ（０Ｖ）に接続される構成と比べて、出力のドリフトを抑制することができる。ただし、このような範囲の中でも、｜Ｅ１−Ｅ２｜＜０．５｜Ｅ１｜の関係を満足することが好ましく、｜Ｅ１−Ｅ２｜＜０．２｜Ｅ１｜の関係を満足することがより好ましく、本実施形態のようにＥ１＝Ｅ２の関係を満足することがさらに好ましい。これにより、より効果的に、出力のドリフトを抑制することができる。

前述したように、導体層８は、基体２の下面の全面に配置されている。そのため、Ｚ軸方向から見た平面視で、素子部４と重なって配置されている。これにより、基体２の素子部４と重なる領域での可動イオン（Ｎａ^＋）の移動を抑制することができ、上述した効果（可動部４００の基体２側への変位の抑制）を効果的に発揮することができる。特に、本実施形態では、導体層８は、Ｚ軸方向から見た平面視で、素子部４の全域と重なって配置されている。すなわち、導体層８は、Ｚ軸方向から見た平面視で、可動部４００の全域と重なって配置されている。そのため、上述した効果をさらに効果的に発揮することができる。ただし、導体層８の配置としては、特に限定されず、Ｚ軸方向から見た平面視で、可動部４００の一部と重なっていてもよいし、可動部４００と重なっていなくてもよい。ここで、導体層８が、Ｚ軸方向から見た平面視で、可動部４００の一部と重なって配置されている場合、Ｚ軸方向から見た平面視で、可動部４００の全面籍の４０％以上重なっていることが好ましく、６０％以上重なっていることがより好ましい。

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、可動イオン（Ｎａ^＋）を含む基体２と、基体２に対して変位可能である可動部４００を有する素子部４と、基体２の素子部４と反対側に配置されている導体層８と、を有している。そして、可動部４００の電位をＥ１とし、導体層８の電位をＥ２としたとき、｜Ｅ１−Ｅ２｜＜｜Ｅ１｜の関係を満足している。これにより、例えば、導体層８がＧＮＤに接続される構成と比較して、基体２内での可動イオン（Ｎａ^＋）の移動が抑制される。そのため、導体層８がＧＮＤに接続される構成と比較して、凹部２１の底面と可動部４００との間に発生し得る静電引力を減少させることができ、角速度ωｙが加わっていない状態での第１、第２フラップ板４７１、４７２と固定検出電極５とのギャップの変化を抑制することができる。したがって、振動デバイス１によれば、出力のドリフトを抑制することができ、角速度ωｙを精度よく検出することができる。

また、前述したように、本実施形態の振動デバイス１では、Ｅ１＝Ｅ２の関係を満足している。これにより、凹部２１の底面と可動部４００との間に実質的に静電引力が生じず、角速度ωｙが加わっていない状態での第１、第２フラップ板４７１、４７２と固定検出電極５とのギャップの変化を効果的に抑制することができる。したがって、振動デバイス１によれば、出力のドリフト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、導体層８、基体２および素子部４が並ぶ方向（Ｚ軸方向）から見た平面視で、導体層８は、可動部４００の少なくとも一部と重なって配置されている。これにより、基体２の素子部４と重なる領域での可動イオン（Ｎａ^＋）の移動を抑制することができるため、上述した効果（可動部４００の基体２側への変位の抑制）を効果的に発揮することができる。

また、前述したように、振動デバイス１は、基体２に配置され、基体２に対する可動部４００の変位を検出する固定検出電極５を有している。これにより、本実施形態のように、振動デバイス１を角速度等の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４は、本発明の第２実施形態に係る振動デバイスの平面図である。図５は、図４中のＢ−Ｂ線断面図である。図６は、図４に示す振動デバイスに印加する電圧を示す図である。なお、説明の便宜上、図５では、素子部４、６を簡略化して図示しており、さらに、基体に形成されている溝部や溝部内の配線の図示を省略している。

本実施形態に係る振動デバイス１では、主に、素子部１０および導体層８の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態に係る振動デバイスと同様である。

なお、以下の説明では、第２実施形態の振動デバイス１に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図４および図５では、前述した第１実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

図４に示すように、素子部１０は、素子部４（第１素子部）と、素子部６（第２素子部）と、を有している。素子部４は、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを検出することのできるジャイロセンサーであり、前述した第１実施形態と同様の構成となっている。一方、素子部６は、Ｘ軸方向の加速度Ａｘを検出することのできる加速度センサーである。このように、素子部１０が２つの素子部４、６を有することで、振動デバイス１は、２つの物理量を検出することができ、その利便性が向上する。特に、本実施形態では、素子部４、６によって２種類の物理量（角速度と加速度）を検出することができるため、その利便性がより向上する。

基体２は、前述した第１実施形態と同様に、凹部２１と、溝部２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７と、を有している。また、基体２は、さらに、凹部２３と、溝部２４１、２４２、２４３と、を有している。凹部２３は、素子部６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。また、溝部２４１、２４２、２４３には、配線７４１、７４２、７４３が配置されている。

また、図５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、３６を有している。このような蓋体３は、凹部３１内に素子部４を収納し、凹部３６内に素子部６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と、素子部６を収納する収納空間Ｓ’と、が形成されている。

また、図５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と、収納空間Ｓ’の内外を連通する連通孔３７と、を有している。そのため、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、連通孔３７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、３７内にはそれぞれ封止部材３３が配置され、封止部材３３によって連通孔３２、３７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。一方、収納空間Ｓ’は、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されて、使用温度（−４０℃〜＋１２０℃程度）で、ほぼ大気圧となっていることが好ましい。収納空間Ｓ’を大気圧とすることで、粘性抵抗が増してダンピング効果が発揮され、素子部６の振動を速やかに収束させることができる。そのため、振動デバイス１の加速度Ａｘの検出精度が向上する。ただし、収納空間Ｓ、Ｓ’の雰囲気としては、特に限定されない。

図４に示すように、素子部６は、基体２に固定されている固定電極部６１と、基体２に対して変位可能な可動部６２と、を有している。このような素子部６は、素子部４と同様に、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等の不純物がドープされたシリコン基板をパターニングすることで形成することができる。

また、可動部６２は、一対の支持部６２１、６２２と、基部６２３と、一対の連結部６２４、６２５と、可動電極指６２６と、を備えている。支持部６２１、６２２は、凹部２３を介してＸ軸方向に対向するように配置されており、それぞれ、基体２の上面に接合されている。そして、支持部６２２が図示しない導電性バンプ（導電性部材）を介して配線７４３と電気的に接続されている。

そして、これら支持部６２１、６２２の間に基部６２３（質量部）が位置している。また、可動部６２は、Ｘ軸方向マイナス側の端部において、連結部６２４を介して支持部６２１に連結され、Ｘ軸方向プラス側の端部において、連結部６２５を介して支持部６２２に連結されている。連結部６２４、６２５は、それぞれ、Ｘ軸方向に弾性変形可能であり、加速度Ａｘが加わると、基部６２３は、連結部６２４、６２５を弾性変形させつつ、支持部６２１、６２２に対してＸ軸方向に変位する。このような基部６２３には、Ｙ軸方向両側に延出し、かつ、Ｘ軸方向に間隔を空けて並設された複数の可動電極指６２６が設けられている。

また、固定電極部６１は、複数の第１固定電極指６１１と、複数の第２固定電極指６１２と、を有している。複数の第１固定電極指６１１は、各可動電極指６２６のＸ軸方向プラス側に配置されており、対応する可動電極指６２６に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並んでいる。一方、複数の第２固定電極指６１２は、各可動電極指６２６のＸ軸方向マイナス側に配置されており、対応する可動電極指６２６に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並んでいる。また、第１固定電極指６１１および第２固定電極指６１２は、それぞれ、その基端部において、基体２の上面に接合されている。

また、各第１固定電極指６１１は、図示しない導電性バンプを介して配線７４１と電気的に接続されている。また、各第２固定電極指６１２は、図示しない導電性バンプを介して配線７４２と電気的に接続されている。

次に、素子部６の作動について説明する。振動デバイス１の作動時には、例えば、図６中の電圧Ｖ５が可動部６２に印加され、第１固定電極指６１１および第２固定電極指６１２は、それぞれ、ＡＧＮＤに接続される。そのため、可動電極指６２６と第１、第２固定電極指６１１、６１２との間には静電容量が形成される。そして、振動デバイス１にＸ軸方向の加速度Ａｘが加わると、その加速度Ａｘの大きさに基づいて、基部６２３が連結部６２４、６２５を弾性変形させながらＸ軸方向に変位する。このような変位に伴って、可動電極指６２６と第１固定電極指６１１とのギャップおよび可動電極指６２６と第２固定電極指６１２とのギャップがそれぞれ変化し、その変化量に応じて、可動電極指６２６と第１固定電極指６１１との間の静電容量および可動電極指６２６と第２固定電極指６１２との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。そして、これら静電容量の変化に基づいた検出信号（電気的信号）が第１、第２固定電極指６１１、６１２から出力され、検出信号（電気的信号）に基づいて加速度Ａｘを検出することができる。

図５に示すように、導体層８は、第１導体層８１と、第２導体層８２と、を有している。第１導体層８１は、Ｚ軸方向から見た平面視で、素子部４の全域と重なって配置されており、第２導体層８２は、Ｚ軸方向から見た平面視で、素子部６の全域と重なって配置されている。すなわち、第１導体層８１は、Ｚ軸方向から見た平面視で、可動部４００の全域と重なって配置されており、第２導体層８２は、Ｚ軸方向から見た平面視で、可動部６２の全域と重なって配置されている。ただし、第１導体層８１の配置としては、特に限定されず、Ｚ軸方向から見た平面視で、可動部４００の一部と重なって配置されていてもよいし、可動部４００と重ならずに配置されていてもよい。また、第２導体層８２の配置としては、特に限定されず、Ｚ軸方向から見た平面視で、可動部６２の一部と重なって配置されていてもよいし、可動部６２と重ならずに配置されていてもよい。このように、第１、第２導体層８１、８２の配置としては、特に限定されないが、第１導体層８１は、Ｚ軸方向から見た平面視で、素子部６と重ならないように配置されているのが好ましく、第２導体層８２は、Ｚ軸方向から見た平面視で、素子部４と重ならないように配置されているのが好ましい。

ここで、第１導体層８１が、Ｚ軸方向から見た平面視で、可動部４００の一部と重なって配置されている場合、Ｚ軸方向から見た平面視で、可動部４００の全面籍の４０％以上重なっていることが好ましく、６０％以上重なっていることがより好ましい。また、第２導体層８２が、Ｚ軸方向から見た平面視で、可動部６２の一部と重なって配置されている場合、Ｚ軸方向から見た平面視で、可動部６２の全面籍の４０％以上重なっていることが好ましく、６０％以上重なっていることがより好ましい。

また、振動デバイス１の作動時には、前述した第１実施形態で説明したように、第１導体層８１に電圧Ｖ４（図３参照）が印加される。電圧Ｖ４は、その大きさが経時的にほぼ一定な電圧である。そのため、第１導体層８１は、振動デバイス１が検出する信号の漏れや、外部から振動デバイス１に与えるノイズを遮断あるいは低減するシールド効果を発揮する。したがって、振動デバイス１は、精度よく角速度ωｙを検出することができる。

特に、電圧Ｖ４は、素子部４の可動部４００に印加される電圧Ｖ１と同じである。これにより、基体２を間に位置させて配置された第１導体層８１と可動部４００とが同電位となり、これらの間において、基体２の下面側と上面側とで電位差が実質的に生じず、基体２内での可動イオン（Ｎａ^＋）の移動が抑制される。そのため、凹部２１の底面の帯電が抑制される。したがって、角速度ωｙが加わっていない状態での第１、第２フラップ板４７１、４７２と固定検出電極５とのギャップの変化を抑制することができ、出力のドリフトを抑制することができる。そのため、振動デバイス１によれば、角速度ωｙを精度よく検出することができる。

ここで、本実施形態のように、第１導体層８１に印加される電圧Ｖ４は、可動部４００に印加される電圧Ｖ１と同じ電圧であることが最も好ましいが、例えば、電圧Ｖ１の電位をＥ１’（Ｖ）とし、電圧Ｖ４の電位をＥ２’（Ｖ）としたとき、｜Ｅ１’−Ｅ２’｜＜｜Ｅ１’｜の関係を満足すればよい。これにより、少なくとも、第１導体層８１がＧＮＤ（０Ｖ）に接続される構成と比べて、出力のドリフトを抑制することができる。ただし、このような範囲の中でも、｜Ｅ１’−Ｅ２’｜＜０．５｜Ｅ１’｜の関係を満足することが好ましく、｜Ｅ１’−Ｅ２’｜＜０．２｜Ｅ１’｜の関係を満足することがより好ましく、本実施形態のようにＥ１’＝Ｅ２’の関係を満足することがさらに好ましい。これにより、より効果的に、出力のドリフトを抑制することができる。

また、振動デバイス１の作動時には、第２導体層８２に図６中の電圧Ｖ７が印加される。電圧Ｖ７は、その大きさが経時的にほぼ一定な電圧である。そのため、第２導体層８２は、振動デバイス１が検出する信号の漏れや、外部から振動デバイス１に与えるノイズを遮断あるいは低減するシールド効果を発揮する。したがって、振動デバイス１は、精度よく加速度Ａｘを検出することができる。

特に、本実施形態では、電圧Ｖ７は、可動部６２に印加される電圧Ｖ５と同じである。すなわち、電圧Ｖ５、Ｖ７は、その大きさが互いに等しい。これにより、基体２を間に位置させて配置された第２導体層８２と可動部６２とが同電位となり、これらの間において、基体２の下面側と上面側とで電位差が実質的に生じず（基体２に厚さ方向の電界が作用せず）、基体２内での可動イオン（Ｎａ^＋）の移動が抑制される。そのため、凹部２３の底面の帯電が抑制される。したがって、可動部６２が凹部２３の底面側に引き付けられるようにＺ軸方向マイナス側へ変位してしまうことを抑制することができる。

なお、例えば、可動部６２に印加する電圧Ｖ５としては、特に限定されず、基準電位を中心として大きさ（電位）が周期的に変化する矩形波をなす電圧（すなわち、平均電位が前記基準電位である電圧）であってもよい。この場合、電圧Ｖ７としては、例えば、電位が前記基準電位で一定となる電圧を用いることができる。

なお、可動部６２がＺ軸方向マイナス側へ変位してしまうと、各可動電極指６２６とそれに対応する第１、第２固定電極指６１１、６１２との対向面積（すなわち、これらの間の静電容量）が変化してしまい、出力のドリフトが発生する。そのため、本実施形態のように、可動部６２のＺ軸方向マイナス側への変位を抑制することで、出力のドリフトを抑制することができる。したがって、振動デバイス１によれば、加速度Ａｘを精度よく検出することができる。

ここで、本実施形態のように、第２導体層８２に印加される電圧Ｖ７は、可動部６２に印加される電圧Ｖ５と同じ電圧であることが最も好ましいが、例えば、電圧Ｖ５の電位をＥ１”（Ｖ）とし、電圧Ｖ７の電位をＥ２”（Ｖ）としたとき、｜Ｅ１”−Ｅ２”｜＜｜Ｅ１”｜の関係を満足すればよい。これにより、少なくとも、第２導体層８２がＧＮＤ（０Ｖ）に接続される構成と比べて、出力のドリフトを抑制することができる。ただし、このような範囲の中でも、｜Ｅ１”−Ｅ２”｜＜０．５｜Ｅ１”｜の関係を満足することが好ましく、｜Ｅ１”−Ｅ２”｜＜０．２｜Ｅ１”｜の関係を満足することがより好ましく、本実施形態のようにＥ１”＝Ｅ２”の関係を満足することがさらに好ましい。これにより、より効果的に、出力のドリフトを抑制することができる。

以上、本実施形態の振動デバイス１について説明した。本実施形態の振動デバイス１は、前述したように、可動イオン（Ｎａ^＋）を含む基体２と、基体２に対して変位可能である可動部４００（第１可動部）および可動部６２（第２可動部）を有する素子部１０と、基体２の素子部１０と反対側に配置されている導体層８と、を有している。また、導体層８、基体２および素子部１０が並ぶ方向（Ｚ軸方向）から見た平面視で、導体層８は、可動部４００の少なくとも一部と重なって配置されている第１導体層８１と、可動部６２の少なくとも一部と重なって配置されている第２導体層８２と、を有している。また、振動デバイス１は、可動部４００の電位をＥ１’とし、第１導体層８１の電位をＥ２’としたとき、｜Ｅ１’−Ｅ２’｜＜｜Ｅ１’｜の関係を満足し、可動部６２の電位をＥ１”とし、第２導体層８２の電位をＥ２”としたとき、｜Ｅ１”−Ｅ２”｜＜｜Ｅ１”｜の関係を満足している。これにより、例えば、第１、第２導体層８１、８２がＧＮＤに接続される構成と比較して、基体２内での可動イオン（Ｎａ^＋）の移動が抑制される。そのため、第１、第２導体層８１、８２がＧＮＤに接続される構成と比較して、凹部２１の底面と可動部４００との間に発生し得る静電引力および凹部２３の底面と可動部６２との間に発生し得る静電引力を減少させることができ、角速度ωｙが加わっていない状態での第１、第２フラップ板４７１、４７２と固定検出電極５との静電容量の変化および加速度Ａｘが加わっていない状態での可動電極指６２６と第１、第２固定電極指６１１、６１２との間の静電容量の変化を抑制することができる。したがって、振動デバイス１によれば、出力のドリフトを抑制することができ、角速度ωｙおよび加速度Ａｘをそれぞれ精度よく検出することができる。

また、前述したように、本実施形態の振動デバイス１では、素子部１０は、可動部４００（第１可動部）で角速度ωｙを検出可能であり、可動部６２（第２可動部）で加速度Ａｘを検出可能である。これにより、振動デバイス１を加速度および角速度を検出可能な複合センサーとして用いることができる。そのため、振動デバイス１の利便性が向上する。

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

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

図７は、本発明の第３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８は、図７に示す振動デバイスモジュールの変形例を示す断面図である。

図７に示すように、振動デバイスモジュール１００は、振動デバイス１と、回路素子１１０と、振動デバイス１および回路素子１１０を収納するパッケージ１２０と、を有している。振動デバイス１としては、特に限定されず、例えば、前述した各実施形態の構成のものを用いることができる。

図７に示すように、回路素子１１０（ＩＣ）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１１０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を介してパッケージ１２０（後述する内部端子１３３）と電気的に接続されている。このような回路素子１１０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。なお、回路素子１１０は、パッケージ１２０の外側に設けられていてもよいし、省略してもよい。

図７に示すように、パッケージ１２０は、ベース１３０と、ベース１３０との間に振動デバイス１および回路素子１１０を収納する収納空間Ｓ１を形成するように、ベース１３０の上面に接合された蓋体１４０と、を有している。

ベース１３０は、上面に開口する凹部１３１を有するキャビティ状をなしている。また、凹部１３１は、ベース１３０の上面に開口する第１凹部１３１ａと、第１凹部１３１ａの底面に開口する第２凹部１３１ｂと、を有している。

一方、蓋体１４０は、板状であり、凹部１３１の開口を塞ぐようにしてベース１３０の上面に接合されている。このように、凹部１３１の開口を蓋体１４０で塞ぐことにより収納空間Ｓ１が形成され、この収納空間Ｓ１に振動デバイス１および回路素子１１０が収容されている。

収納空間Ｓ１は、気密封止されており、振動デバイス１の収納空間Ｓと同じ雰囲気となっている。すなわち、本実施形態では、収納空間Ｓ１は、真空状態となっていることが好ましい。これにより、仮に、収納空間Ｓの気密性が崩壊し、収納空間Ｓと収納空間Ｓ１とが連通してしまっても、収納空間Ｓの雰囲気をそのまま維持することができる。そのため、収納空間Ｓの雰囲気が変わってしまうことによる振動デバイス１の角速度検出特性の変化を抑制することができ、安定した駆動を行うことのできる振動デバイスモジュール１００となる。なお、前記「同じ雰囲気」とは、完全に一致している場合に限らず、両空間内の圧力が僅かに異なっている等、製造上の不可避的な誤差を有する場合を含む意味である。また、収納空間Ｓ１の雰囲気は、収納空間Ｓと同じでなくてもよい。

ベース１３０の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物セラミックス、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物セラミックス等の各種セラミックスを用いることができる。この場合には、セラミックシート（グリーンシート）の積層体を焼成することでベース１３０を製造することができる。このような構成とすることで、凹部１３１を簡単に形成することができる。なお、本実施形態では、ベース１３０は、６枚のセラミックシートの積層体で形成されている。

また、蓋体１４０の構成材料としては、特に限定されないが、ベース１３０の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース１３０の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金を用いることが好ましい。

また、図７に示すように、ベース１３０は、第１凹部１３１ａの底面に配置された複数の内部端子１３３と、第２凹部１３１ｂの底面に配置された導体層８と、下面に配置された複数の外部端子１３４と、を有している。そして、各内部端子１３３は、ベース１３０内に配置された内部配線１３５を介して、所定の外部端子１３４や導体層８と電気的に接続されている。また、複数の内部端子１３３は、それぞれ、ボンディングワイヤーＢＷ２を介して回路素子１１０と電気的に接続されている。これにより、パッケージ１２０の外側から回路素子１１０との電気的な接続を行えるようになり、振動デバイスモジュール１００の実装が容易となる。

前述したように、導体層８は、ベース１３０に設けられており、振動デバイス１からは省略されている。そして、振動デバイス１は、基体２を、導体層８側に向けて、絶縁性の接合部材を介して導体層８に接合されている。このように、導体層８をベース１３０に設けることで、内部配線１３５を介して導体層８と回路素子１１０とを容易に電気的に接続することができる。ただし、導体層８は、前述した第１実施形態のように、基体２の下面に配置されていてもよい。

以上、振動デバイスモジュール１００について説明した。このような振動デバイスモジュール１００は、前述したように、振動デバイス１と、振動デバイス１を収納するパッケージ１２０と、を有している。そのため、振動デバイス１を効果的に保護することができる。また、前述した振動デバイス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１００が得られる。

また、振動デバイスモジュール１００は、パッケージ１２０に収納され、振動デバイス１と電気的に接続されている回路素子１１０を有している。これにより、パッケージ１２０によって、回路素子１１０を保護することができる。

なお、振動デバイスモジュール１００の構成としては、特に限定されず、例えば、図８に示すように、振動デバイス１として、前述した第２実施形態の振動デバイス１を用いてもよい。

＜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モジュールについて説明する。

図９は、本発明の第４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。
本実施形態に係る振動デバイスモジュール１００では、主に、振動デバイス１と回路素子１１０との配置が逆転していることおよび導体層８の配置が異なること以外は、前述した第３実施形態に係る振動デバイスモジュールと同様である。

なお、以下の説明では、第４実施形態の振動デバイスモジュール１００に関し、前述した第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図９は、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

図９に示すように、本実施形態の振動デバイスモジュール１００では、回路素子１１０が第２凹部１３１ｂの底面に接合部材を介して接合されている。また、回路素子１１０の上面には、回路素子１１０と電気的に接続された導体層８が配置されている。そして、振動デバイス１は、接合部材を介して導体層８の上面に接合されている。すなわち、振動デバイス１は、回路素子１１０を介してパッケージ１２０に固定されている。このような構成によれば、例えば、前述した第３実施形態の構成と比較して、パッケージ１２０の内部応力が振動デバイス１に伝わり難くなる。そのため、振動デバイス１の意図しない撓み等を抑制することができ、振動デバイス１の角速度検出特性の低下を抑制することができる。

このような第４実施形態によっても、前述した第３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モジュールについて説明する。

図１０は、本発明の第５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。
本実施形態にかかる振動デバイスモジュール１００では、主に、導体層６の配置が異なること以外は、前述した第３実施形態にかかる振動デバイスモジュール１００と同様である。

なお、以下の説明では、第５実施形態の振動デバイスモジュール１００に関し、前述した第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１０では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

図１０に示すように、本実施形態の振動デバイスモジュール１００では、導体層８は、ベース１３０に埋設されている。具体的には、導体層８は、ベース１３０の底部を構成する第１絶縁層１３０ａと第２絶縁層１３０ｂとの間に配置されている。すなわち、導体層８は、内部配線１３５で構成されている。このような構成では、基体２と導体層８との間に第２絶縁層１３０ｂからなる絶縁層が介在している。

このような第５実施形態によっても、前述した第３実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る電子機器について説明する。

図１１は、本発明の第６実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図１１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。ここで、振動デバイス１としては、例えば、前述した実施形態のいずれかを用いることができる。

このようなパーソナルコンピューター１１００（電子機器）は、振動デバイス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１２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１２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。ここで、振動デバイス１としては、例えば、前述した実施形態のいずれかを用いることができる。

このような携帯電話機１２００（電子機器）は、振動デバイス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１３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１３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。ここで、振動デバイス１としては、例えば、前述した実施形態のいずれかを用いることができる。

このようなデジタルスチールカメラ１３００（電子機器）は、振動デバイス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９実施形態＞
次に、本発明の第９実施形態に係る移動体について説明する。

図１４は、本発明の第９実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
図１４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。ここで、振動デバイス１としては、例えば、前述した実施形態のいずれかを用いることができる。

このような自動車１５００（移動体）は、振動デバイス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、前述した第１実施形態では、検出用フラップ板が回動軸まわりに回動する構成について説明したが、検出用フラップ板としては、Ｚ軸方向に変位することができれば、どのように変位してもよい。例えば、検出用フラップ板は、回動軸まわりにシーソー揺動してもよいし、姿勢を保ったままＺ軸方向に変位していてもよい。すなわち、シーソー揺動型の振動デバイスであってもよいし、平行平板型の振動デバイスであってもよい。

また、前述した第１実施形態では、Ｙ軸まわりの角速度を検出する構成について説明したが、角速度の検出軸としては、特に限定されず、Ｘ軸まわりであってもよいし、Ｚ軸まわりであってもよい。また、Ｙ軸まわりの角速度を検出する可動部と、Ｘ軸まわりの角速度を検出する可動部と、Ｚ軸まわりに角速度を検出する可動部と、の少なくとも２つ以上を有していてもよい。すなわち、可動部の数は、特に限定されない。

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、角速度および加速度に限定されず、例えば、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、２０…下面、２１、２３…凹部、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７、２４１、２４２、２４３…溝部、３…蓋体、３１…凹部、３２…連通孔、３３…封止部材、３６…凹部、３７…連通孔、３９…ガラスフリット、４…素子部、４０、４０ａ、４０ｂ…構造体、４００…可動部、４１…駆動部、４２…駆動ばね部、４３…固定部、４４…可動駆動電極、４５…固定駆動電極、４６…固定駆動電極、４７…検出用フラップ板、４７１…第１フラップ板、４７２…第２フラップ板、４８…梁部、４８１…第１梁部、４８２…第２梁部、４９…駆動モニター電極、４９１…可動モニター電極、４９２…固定モニター電極、５…固定検出電極、６…素子部、６１…固定電極部、６１１…第１固定電極指、６１２…第２固定電極指、６２…可動部、６２１、６２２…支持部、６２３…基部、６２４、６２５…連結部、６２６…可動電極指、７２１、７２２、７２３、７２４、７２５、７２６、７２７、７４１、７４２、７４３…配線、８…導体層、８１…第１導体層、８２…第２導体層、１０…素子部、１００…振動デバイスモジュール、１１０…回路素子、１２０…パッケージ、１３０…ベース、１３０ａ、１３０ｂ…絶縁層、１３１…凹部、１３１ａ…第１凹部、１３１ｂ…第２凹部、１３３…内部端子、１３４…外部端子、１３５…内部配線、１４０…蓋体、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、Ａｘ…加速度、Ｂ…導電性バンプ、ＢＷ１、ＢＷ２…ボンディングワイヤー、Ｃ…静電容量、Ｊ１、Ｊ２…回動軸、Ｐ…電極パッド、Ｓ、Ｓ’、Ｓ１…収納空間、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ７…電圧、α…仮想直線、ωｙ…角速度

Claims (11)

1. 可動イオンを含む基体と、
   前記基体に対して変位可能である可動部を有する素子部と、
   前記基体の前記素子部と反対側に配置されている導体層と、を有し、
   前記可動部の電位をＥ１とし、前記導体層の電位をＥ２としたとき、
   ｜Ｅ１−Ｅ２｜＜｜Ｅ１｜
   の関係を満足することを特徴とする振動デバイス。
2. Ｅ１＝Ｅ２の関係を満足する請求項１に記載の振動デバイス。
3. 前記導体層、前記基体および前記素子部が並ぶ方向から見た平面視で、
   前記導体層は、前記可動部の少なくとも一部と重なって配置されている請求項１または２に記載の振動デバイス。
4. 可動イオンを含む基体と、
   前記基体に対して変位可能である第１可動部および第２可動部を有する素子部と、
   前記基体の前記素子部と反対側に配置されている導体層と、を有し、
   前記導体層、前記基体および前記素子部が並ぶ方向から見た平面視で、
   前記導体層は、前記第１可動部の少なくとも一部と重なって配置されている第１導体層と、前記第２可動部の少なくとも一部と重なって配置されている第２導体層と、を有し、
   前記第１可動部の電位をＥ１’とし、前記第１導体層の電位をＥ２’としたとき、
   ｜Ｅ１’−Ｅ２’｜＜｜Ｅ１’｜
   の関係を満足し、
   前記第２可動部の電位をＥ１”とし、前記第２導体層の電位をＥ２”としたとき、
   ｜Ｅ１”−Ｅ２”｜＜｜Ｅ１”｜
   の関係を満足することを特徴とする振動デバイス。
5. 前記素子部は、前記第１可動部で角速度を検出可能であり、前記第２可動部で加速度を検出可能である請求項４に記載の振動デバイス。
6. 前記基体に配置され、前記基体に対する前記可動部の変位を検出する固定検出電極を有している請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動デバイス。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の振動デバイスと、
   前記振動デバイスを収納するパッケージと、を有することを特徴とする振動デバイスモジュール。
8. 前記パッケージに収納され、前記振動デバイスと電気的に接続されている回路素子を有している請求項７に記載の振動デバイスモジュール。
9. 前記振動デバイスは、前記回路素子を介して前記パッケージに固定されている請求項８に記載の振動デバイスモジュール。
10. 請求項１ないし６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。
11. 請求項１ないし６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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