JP2019007855A - 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

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 Download PDF

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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】振動デバイスは、可動イオンを含む基体と、前記基体と離間して対向配置されている可動部と、前記可動部の少なくとも一部を覆うように配置されている導体部と、を有し、前記可動部には基準電位を基準として電位が周期的に変化する第１電圧が印加され、前記導体部には時間平均すると前記基準電位となる第２電圧が印加される。また、前記第２電圧は、前記基準電位で一定である。【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、
前記基体と離間して対向配置されている可動部と、
前記可動部の少なくとも一部を覆うように配置されている導体部と、を有し、
前記可動部には基準電位を基準として電位が周期的に変化する第１電圧が印加され、
前記導体部には時間平均すると前記基準電位となる第２電圧が印加され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が抑制される。そのため、基体と可動部との間に静電引力が生じ難くなり、出力のドリフトを低減することのできる振動デバイスとなる。
本発明の振動デバイスでは、前記第２電圧は、一定であることが好ましい。
これにより、第２電圧の生成が容易となる。また、効果的に、基体内での可動イオンの移動を抑制することができる。
本発明の振動デバイスでは、前記基体に配置され、前記可動部と対向配置されている電極を有し、
前記可動部は、前記基体と前記可動部とが並ぶ方向に変位可能であり、
前記電極は、前記可動部の変位に応じた電気的信号を出力することが好ましい。
これにより、振動デバイスを加速度、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。そのため、振動デバイスの利便性が向上する。
本発明の振動デバイスでは、前記電極には前記第２電圧が印加されることが好ましい。
これにより、基体内での可動イオンの移動をより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、前記導体部は、前記基体の前記可動部と反対側に配置されている導体層を有していることが好ましい。
これにより、基体内での可動イオンの移動をより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、前記導体部は、前記基体に接合され、前記基体との間に前記可動部を収納する蓋体を有していることが好ましい。
これにより、基体内での可動イオンの移動をより効果的に抑制することができる。また、基体と蓋体とによって、可動部を保護することができる。
本発明の振動デバイスでは、前記導体部は、前記基体に接続され、前記基体と前記可動部とが並ぶ方向から見た平面視で、前記可動部の少なくとも一部を囲むように配置されている縁部を有していることが好ましい。
これにより、基体内での可動イオンの移動をより効果的に抑制することができる。
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。
本発明の振動デバイスモジュールでは、前記導体部は、前記基体の前記可動部と反対側に配置されている導体層を有し、
前記基体と前記導体層との間に配置されている絶縁層を有していることが好ましい。
これにより、基体と可動部との間に静電引力が生じ難くなる。
本発明の振動デバイスモジュールでは、前記振動デバイスを支持している支持基板を有し、
前記支持基板は、第１絶縁層と、前記第１絶縁層の一方側に位置する第２絶縁層と、を有し、
前記導体部の少なくとも一部は、前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に配置されていることが好ましい。
これにより、基体と可動部との間に静電引力が生じ難くなる。
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。 振動デバイスに印加する電圧を示す図である。 図１に示す振動デバイスの作動を説明する断面図である。 図１に示す振動デバイスの作動を説明する断面図である。 図１に示す振動デバイスの作動を説明する断面図である。 本発明の第２実施形態に係る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を示す平面図である。 図８に示す振動デバイスに印加する電圧を示す図である。 図８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、振動デバイスに印加する電圧を示す図である。図４ないし図６は、それぞれ、図１に示す振動デバイスの作動を説明する断面図である。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、Ｚ軸方向の加速度Ａｚを測定することのできる加速度センサーである。図１に示すように、振動デバイス１は、基体２と、基体２に配置された素子部３と、素子部３を覆うように基体２に接合された蓋体４と、基体２の上面に配置され、素子部３を囲む枠状の縁部５と、基体２の下面に配置された導体層６と、を有している。なお、このような振動デバイス１では、蓋体４、縁部５、導体層６は、それぞれ、導電性を有しており、これらで「導体部１０」を構成している。言い換えると、導体部１０は、蓋体４、縁部５および導体層６を含んでいる。
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２１１を有している。また、Ｚ軸方向からの平面視で、凹部２１１は、素子部３を内側に内包するように素子部３よりも大きく形成されている。このような凹部２１１は、素子部３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。なお、基体２の平面視形状としては、矩形に限定されず、例えば、円形、矩形以外の多角形、異形等であってもよい。
また、図２に示すように、基体２は、凹部２１１の底面から突出するマウント部２２を有している。そして、このマウント部２２の上面に素子部３が接合されている。これにより、素子部３は、凹部２１１の底面と離間させた状態で基体２に支持される。
また、図１に示すように、基体２は、その上面に開放する溝部２５１、２５２、２５３、２５４を有している。また、溝部２５１、２５２、２５３、２５４の一端部は、それぞれ、蓋体４の外側に位置している。
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３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３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、凹部２１１の底面には、第１検出電極７１１、第２検出電極７１２およびダミー電極７１３が互いに離間して配置されている。なお、これら第１検出電極７１１、第２検出電極７１２およびダミー電極７１３については、後に改めて説明する。
また、溝部２５１、２５２、２５３、２５４には配線７２１、７２２、７２３、７２４が配置されている。配線７２１、７２２、７２３、７２４の一端部は、それぞれ、蓋体４の外側に露出しており、外部装置（後述する回路素子８）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、配線７２１は、凹部２１１の底面を通ってマウント部２２まで引き回されており、マウント部２２上で導電性バンプＢ１を介して素子部３と電気的に接続されている。また、配線７２１は、途中で分岐しており、ダミー電極７１３とも電気的に接続されている。また、配線７２２は、第１検出電極７１１と電気的に接続されている。また、配線７２３は、第２検出電極７１２と電気的に接続されている。また、配線７２４は、縁部５と電気的に接続されている。
なお、各電極７１１、７１２、７１３および各配線７２１、７２２、７２３、７２４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。
また、図２に示すように、基体２の下面には導体層６が配置されている。また、導体層６は、基体２の下面のほぼ全域に亘って配置されている。すなわち、基体２の下面の全域が導体層６で覆われている。ただし、導体層６の配置としては、特に限定されず、例えば、導体層６が基体２の下面の一部に配置されていてもよい。
図１に示すように、蓋体４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４は、下面側（基体２側）に開放する凹部４１を有している。このような蓋体４は、凹部４１内に素子部３および縁部５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４および基体２によって、その内側に、素子部３および縁部５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４は、収納空間Ｓの内外を連通する連通孔４２を有している。この連通孔４２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４２内には封止部材４３が配置され、封止部材４３によって連通孔４２が気密封止されている。
封止部材４３としては、連通孔４２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。
収納空間Ｓは、気密空間である。また、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３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Ａｚの検出精度が向上する。
このような蓋体４としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。特に、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等の不純物がドープされた導電性を有するシリコン基板を用いることが好ましい。ただし、蓋体４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４との接合方法としては、特に限定されず、基体２や蓋体４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４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４９（低融点ガラス）を介して基体２と蓋体４とが接合されている。基体２と蓋体４とを重ね合わせた状態では、溝部２５１、２５２、２５３、２５４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４９を用いることで、基体２と蓋体４とを接合すると共に、溝部２５１、２５２、２５３、２５４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４とを陽極接合等（溝部２５１、２５２、２５３、２５４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ＳｉＯ２膜によって溝部２５１、２５２、２５３、２５４を塞ぐことができる。
図１に示すように、素子部３は、Ｚ軸方向の加速度Ａｚを検出可能な第１素子部３Ｚで構成されている。第１素子部３Ｚは、マウント部２２に接合された固定部３１と、固定部３１に対して変位可能な可動部３２と、固定部３１と可動部３２とを接続する梁部３３と、を有している。そして、可動部３２は、梁部３３を揺動軸Ｊとして、梁部３３を捩り変形させつつ、固定部３１に対してシーソー揺動可能となっている。
このような素子部３は、例えば、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、素子部３は、例えば、陽極接合によってマウント部２２に接合されている。ただし、素子部３の材料や、素子部３の基体２への接合方法は、特に限定されない。
可動部３２は、Ｘ方向に延びる長手形状をなし、揺動軸Ｊに対してＸ軸方向プラス側（一方側）の部分が第１可動部３２１となっており、揺動軸Ｊに対してＸ軸方向マイナス側（他方側）の部分が第２可動部３２２となっている。また、第１可動部３２１は、第２可動部３２２よりもＸ軸方向に長く、加速度Ａｚが加わったときの回転モーメント（トルク）が第２可動部３２２よりも大きくなっている。この回転モーメントの差によって、加速度Ａｚが加わると、その加速度Ａｚの方向および大きさに応じて、可動部３２が揺動軸Ｊまわりにシーソー揺動する。
また、可動部３２には、シーソー揺動時の抵抗を低減するために複数の貫通孔３２０が形成されている。ただし、貫通孔３２０は、必要に応じて形成すればよく、省略してもよい。また、貫通孔３２０の形状や配置についても、特に限定されない。
図２に示すように、以上のような第１素子部３Ｚと対向して、前述した第１検出電極７１１、第２検出電極７１２およびダミー電極７１３が設けられている。具体的には、第１検出電極７１１は、第１可動部３２１の基端部分と対向して配置されている。また、第２検出電極７１２は、第２可動部３２２と対向して配置されている。また、ダミー電極７１３は、第１可動部３２１の先端部分と対向して配置されている。
振動デバイス１の作動時には、例えば、可動部３２に図３中の電圧Ｖ１（第１電圧）が印加され、第１検出電極７１１および第２検出電極７１２に、それぞれ、図３中の電圧Ｖ２（第２電圧）が印加される。電圧Ｖ１は、基準電位ＶＤＤ／２を基準として、ＶＤＤとＧＮＤ（０Ｖ）との間で電位が周期的に変化する電圧である。そのため、電圧Ｖ１は、時間平均するとＶＤＤ／２となる電圧である。一方、電圧Ｖ２は、電位がＶＤＤ／２（すなわち、電圧Ｖ１の基準電位）である一定な電圧である。これにより、第１可動部３２１と第１検出電極７１１との間に静電容量Ｃ１が形成され、第２可動部３２２と第２検出電極７１２との間に静電容量Ｃ２が形成される。なお、ＶＤＤ／２としては、特に限定されないが、例えば、０．５Ｖ以上５Ｖ以下程度とすることができる。
なお、電圧Ｖ１、Ｖ２について、例えば、技術的に不可避な電位の揺らぎ等が生じてもよい。また、例えば、電圧Ｖ２は、時間平均して電位がＶＤＤ／２となれば、一定でなくてもよく、例えば、電位が周期的に変化してもよい。また、本実施形態では、電圧Ｖ１が矩形波であるが、これに限定されず、例えば、正弦波であってもよいし、鋸波であってもよい。
図４に示すように、振動デバイス１に加速度Ａｚが加わっていない場合、可動部３２は、基体２と略平行な状態を維持して揺動しないため、静電容量Ｃ１、Ｃ２が共に変化しない。これに対して、図５に示すように、振動デバイス１にＺ軸方向マイナス側への加速度−Ａｚが加わると、第１、第２可動部３２１、３２２の回転モーメントの異なりから、可動部３２が揺動軸Ｊを中心にして反時計回りにシーソー揺動する。反対に、図６に示すように、振動デバイス１にＺ軸方向プラス側への加速度＋Ａｚが加わると、可動部３２が揺動軸Ｊを中心にして時計回りにシーソー揺動する。このような可動部３２のシーソー揺動によって、第１可動部３２１と第１検出電極７１１のギャップおよび第２可動部３２２と第２検出電極７１２のギャップが変化するため、これに応じて静電容量Ｃ１、Ｃ２がそれぞれ変化する。そして、静電容量Ｃ１、Ｃ２の変化に基づいた検出信号（電気的信号）が第１、第２検出電極７１１、７１２から出力され、検出信号（電気的信号）に基づいて加速度Ａｚを検出することができる。
ここで、前述したように、ダミー電極７１３は、配線７２１を介して可動部３２と電気的に接続されており、可動部３２と同電位となっている。このようなダミー電極７１３は、例えば、次のような機能を有している。例えば、電圧Ｖ１が可動部３２に印加されることで、基体２に電界が作用し、基体２中の可動イオン（Ｎａ＋）が移動すると、凹部２１１の底面が帯電し、凹部２１１の底面の表面電位が変化する。これにより、凹部２１１の底面（電極から露出している部分）と可動部３２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、第１可動部３２１が基体２へ引き付けられてしまい、加速度Ａｚが加わっていないにも関わらず可動部３２が揺動（傾斜）する。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へ引き付けられた第１可動部３２１が底面へ貼り付いてしまう「スティッキング」が生じ、振動デバイス１が加速度センサーとして機能しなくなる場合もある。そこで、凹部２１１の底面であって、可動部３２と対向する位置に可動部３２と同電位のダミー電極７１３を配置することで、凹部２１１の底面の帯電の影響を低減し、上述のような問題を生じ難くしている。
また、振動デバイス１の作動時には、導体層６に図３中の電圧Ｖ３が印加される。電圧Ｖ３は、電位がＶＤＤ／２（すなわち、電圧Ｖ１の基準電位）で一定な電圧である。これにより、導体層６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。そのため、振動デバイス１は、精度よく加速度Ａｚを検出することができる。
また、電圧Ｖ３の電位は、可動部３２に印加される電圧Ｖ１の基準電位と等しい。そのため、これらの間での可動イオン（Ｎａ＋）の移動が抑制され、凹部２１１の底面であって各電極７１１、７１２、７１３から露出している部分（以下、「露出部」とも言う）が帯電することによる表面電位の変化が抑制される。したがって、凹部２１１の露出部（特に、第１検出電極７１１とダミー電極７１３との間の領域）と可動部３２との間で静電引力が実質的に生じず、前述したような、加速度Ａｚが加わっていないにも関わらず可動部３２が揺動してしまうこと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、出力のドリフトを低減することができ、加速度Ａｚを精度よく検出することができる。
なお、電圧Ｖ３がＶＤＤ／２で一定であるのに対して、電圧Ｖ１は、ＶＤＤ／２を基準電位として電位が周期的に変化するため、可動部３２と導体層６との間には向きが異なる電界が交互に作用する。しかしながら、電圧Ｖ１の周波数が十分に高く、可動イオン（Ｎａ＋）の移動速度に対して十分に速い時間間隔で前記電界が交互に作用するため、実質的に、可動部３２と導体層６との間で電位差が生じず、可動イオン（Ｎａ＋）の移動が抑制される。なお、電圧Ｖ１の周波数としては、特に限定されないが、例えば、１０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下であることが好ましい。これにより、上述の効果がより顕著なものとなる。
また、電圧Ｖ３は、第１、第２検出電極７１１、７１２に印加される電圧Ｖ２と同じ電圧である。そのため、基体２を挟んで配置された第１、第２検出電極７１１、７１２および導体層６が同電位となり、これらの間に電界が生じない。したがって、基体２内での可動イオン（Ｎａ＋）の移動が抑制される。これにより、凹部２１１の底面の帯電が抑制され、加速度Ａｚが加わっていない状態での可動部３２の揺動を効果的に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、出力のドリフトを抑制することができ、加速度Ａｚを精度よく検出することができる。
ここで、電圧Ｖ３は、電圧Ｖ２と同電位であるため、例えば、基体２を貫通するビアＢ（貫通電極）を介して、導電層６と配線７２２、７２３の少なくとも一方の電極パッドＰとが接続されていてもよい（例えば、図１１参照）。これにより、配線７２２、７２３に電圧Ｖ２に印加することで、導体層６にも電圧Ｖ３を印加することができる。
図１および図２に示すように、縁部５は、基体２の上面に接合されている。また、縁部５は、Ｚ軸方向から見た平面視で、枠状をなし、素子部３を囲むようにして配置されている。そして、振動デバイス１の作動時には、縁部５は、導体層６と同様に、図３中の電圧Ｖ３が印加される。電圧Ｖ３は、電位がＶＤＤ／２で一定な電圧である。これにより、縁部５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。そのため、振動デバイス１は、精度よく加速度Ａｚを検出することができる。
また、電圧Ｖ３は、第１、第２検出電極７１１、７１２に印加される電圧Ｖ２と同じ電圧である。そのため、縁部５と第１、第２検出電極７１１、７１２とが同電位となり、これらの間に位置する基体２内での可動イオン（Ｎａ＋）の移動が抑制される。したがって、凹部２１１の露出部の帯電が抑制され、加速度Ａｚが加わっていない状態での可動部３２の揺動（傾斜）を抑制することができる。そのため、振動デバイス１は、出力のドリフトを低減することができ、精度よく加速度Ａｚを検出することができる。
このような縁部５は、素子部３と一括形成することができる。簡単に説明すると、まず、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準備し、このシリコン基板を基体２の上面に接合する。次に、必要に応じて、ＣＭＰ（化学機械研磨）等によってシリコン基板を所定の厚さとする。次に、シリコン基板の上面に素子部３および縁部５の形状に対応したマスクを成膜し、このマスクを介してシリコン基板をエッチング（特にドライエッチング）する。これにより、シリコン基板から素子部３および縁部５を一括して形成することができる。
なお、縁部５の形状としては、特に限定されず、Ｚ軸方向から見た平面視で、素子部３の少なくとも一部を囲むように配置されていればよく、例えば、枠状の一部が欠損していてもよい。また、縁部５は、省略してもよい。
また、振動デバイス１の作動時には、蓋体４は、導体層６および縁部５と同様に図３中の電圧Ｖ３が印加される。電圧Ｖ３は、電位がＶＤＤ／２で一定な電圧である。これにより、蓋体４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。そのため、振動デバイス１は、精度よく加速度Ａｚを検出することができる。
特に、電圧Ｖ３は、導体層６および縁部５にも印加される電圧である。そのため、蓋体４、導体層６および縁部５が互いに同電位となり、これらの電位差に起因した電界が基体２に作用せず、基体２内での可動イオン（Ｎａ＋）の移動が抑制される。その結果、凹部２１１の露出部の帯電が抑制され、加速度Ａｚが加わっていない状態での可動部３２の揺動（傾斜）を抑制することができる。そのため、振動デバイス１は、出力のドリフトを低減することができ、精度よく加速度Ａｚを検出することができる。
以上、本実施形態の振動デバイス１について説明した。前述したように、このような振動デバイス１は、可動イオン（Ｎａ＋）を含む基体２と、基体２と離間して対向配置されている可動部３２と、可動部３２の少なくとも一部を覆うように配置されている導体部１０と、を有している。そして、可動部３２には基準電位ＶＤＤ／２を基準として電位が周期的に変化する電圧Ｖ１（第１電圧）が印加され、導体部１０には時間平均すると基準電位ＶＤＤ／２となる電圧Ｖ３（第２電圧）が印加される。これにより、基体２内での可動イオン（Ｎａ＋）の移動が抑制され、凹部２１１の露出部が帯電することによる表面電位の変化が抑制される。したがって、凹部２１１の露出部と可動部３２との間で静電引力が実質的に生じず、加速度Ａｚが加わっていない状態での可動部３２の揺動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、出力のドリフトを低減することができ、加速度Ａｚを精度よく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、電圧Ｖ３は、一定である。すなわち、電圧Ｖ３は、基準電位ＶＤＤ／２で一定である。これにより、電圧Ｖ３の生成が容易となる。
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、可動部３２と対向配置されている第１、第２検出電極７１１、７１２（電極）を有している。また、可動部３２は、Ｚ軸方向（基体２と可動部３２とが並ぶ方向）に変位可能であり、第１、第２検出電極７１１、７１２は、可動部３２の変位に応じた検出信号（電気的信号）を出力するようになっている。これにより、振動デバイス１を、Ｚ軸方向の加速度Ａｚを検出する加速度センサー（物理量センサー）に適用することができ、その利便性が向上する。
また、前述したように、振動デバイス１では、第１、第２検出電極７１１、７１２（電極）には電圧Ｖ２（第２電圧と同じ電圧）が印加される。これにより、基体２内での可動イオン（Ｎａ＋）の移動を効果的に抑制することができる。したがって、凹部２１１の露出部と可動部３２との間で静電引力が実質的に生じず、加速度Ａｚが加わっていない状態での可動部３２の揺動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、出力のドリフトを低減することができ、加速度Ａｚを精度よく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、導体部１０は、基体２の可動部３２と反対側に配置されている導体層６を有している。これにより、電圧Ｖ２が印加される第１、第２検出電極７１１、７１２と、電圧Ｖ２と同じ電圧である電圧Ｖ３が印加される導体層６との間に基体２が配置されるため、基体２内での可動イオンの移動を効果的に抑制することができる。特に、本実施形態では、電圧Ｖ３の電位が一定である。そのため、導体層６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。そのため、振動デバイス１は、精度よく加速度Ａｚ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、導体部１０は、基体２に接合され、基体２との間に可動部３２を収納する蓋体４を有している。これにより、基体２内での可動イオンの移動を効果的に抑制することができる。特に、本実施形態では、電圧Ｖ３の電位が一定であるため、蓋体４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。そのため、振動デバイス１は、精度よく加速度Ａｚ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、導体部１０は、基体２に接続され、Ｚ軸方向（基体２と可動部３２とが並ぶ方向）から見た平面視で、可動部３２の少なくとも一部を囲むように配置されている縁部５を有している。これにより、基体２内での可動イオンの移動を効果的に抑制することができる。特に、本実施形態では、電圧Ｖ３の電位が一定であるため、縁部５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。そのため、振動デバイス１は、精度よく加速度Ａｚを検出することができる。
＜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７は、本発明の第２実施形態に係る振動デバイスに印加する電圧を示す図である。
本実施形態にかかる振動デバイスでは、主に、蓋体４、導体層６および縁部５に印加する電圧Ｖ３が異なっていること以外は、前述した第１実施形態にかかる振動デバイス１と同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態の振動デバイス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７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。
蓋体４、導体層６および縁部５に印加する電圧Ｖ３’は、図７に示すように、ＶＤＤ／２を基準電位として、電位がＶＤＤとＧＮＤとの間で周期的に変化する電圧である。また、電圧Ｖ３’は、時間平均すれば、ＶＤＤ／２の電位となる。このような電圧Ｖ３’によっても、基体２内での可動イオン（Ｎａ＋）の移動を抑制することができる。なお、電圧Ｖ３’の振幅は、特に限定されず、本実施形態のように、電圧Ｖ１と同じ振幅であってもよいし、例えば、それよりも小さい振幅であってもよい。
本実施形態では、電圧Ｖ３’は、電圧Ｖ１と異なる周波数となっている。ここで、電圧Ｖ３’は、特に、電圧Ｖ１と同じ周波数および同位相であることが好ましい。これにより、実質的に可動部３２と蓋体４、導体層６および縁部５との間に電位差が生じないため、基体２内での可動イオン（Ｎａ＋）の移動を効果的に抑制することができる。また、電圧Ｖ３’を電圧Ｖ１と同じにすることで、電圧Ｖ３’の生成が容易となる。
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。なお、本実施形態では、蓋体４、導体層６および縁部５の全てに電圧Ｖ３’を印加しているが、例えば、蓋体４、導体層６および縁部５のいずれか１つまたは２つに前述した第１実施形態で説明した電圧Ｖ３を印加してもよい。これによっても、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８は、本発明の第３実施形態に係る振動デバイスを示す平面図である。図９および図１０は、それぞれ、図８に示す振動デバイスに印加する電圧を示す図である。
本実施形態にかかる振動デバイスでは、主に、素子部３の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態にかかる振動デバイス１と同様である。
なお、以下の説明では、第３実施形態の振動デバイス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８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。
素子部３は、Ｚ軸方向の加速度Ａｚを検出する第１素子部３Ｚと、Ｘ軸方向の加速度Ａｘを検出する第２素子部３Ｘと、Ｙ軸方向の加速度Ａｙを検出する第３素子部３Ｙと、を有している。なお、第１素子部３Ｚは、前述した第１実施形態の第１素子部３Ｚと同様の構成である。
また、基体２には、第１素子部３Ｚと重なる凹部２１１と、第２素子部３Ｘと重なる凹部２１２と、第３素子部３Ｙと重なる凹部２１３と、が形成されている。また、基体２には、上面に開放する溝部２５１、２５２、２５３、２５４、２６１、２６２、２７１、２７２が形成され、これら溝部２６１、２６２、２７１、２７２には、配線７２１、７２２、７２３、７２４、７３１、７３２、７４１、７４２が設けられている。なお、配線７３１、７３２は、第２素子部３Ｘ用の配線であり、配線７４１、７４２は、第３素子部３Ｙ用の配線である。
第２素子部３Ｘは、基体２に固定されている固定電極部３４と、基体２に対して変位可能な可動電極部３５と、を有している。このような第２素子部３Ｘは、第１素子部３Ｚ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。
可動電極部３５は、一対の支持部３５１、３５２と、可動部３５３と、一対の連結部３５４、３５５と、可動電極指３５６と、を備えている。支持部３５１、３５２は、凹部２１２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３５１が図示しない導電性バンプ（導電性部材）を介して配線７２１と電気的に接続されている。
そして、これら支持部３５１、３５２の間に可動部３５３が位置している。また、可動部３５３は、Ｘ軸方向マイナス側の端部において、連結部３５４を介して支持部３５１に連結され、Ｘ軸方向プラス側の端部において、連結部３５５を介して支持部３５２に連結されている。連結部３５４、３５５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、可動部３５３は、連結部３５４、３５５を弾性変形させつつ、支持部３５１、３５２に対してＸ軸方向に変位する。そして、可動部３５３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３５６が設けられている。
また、固定電極部３４は、複数の第１固定電極指３４１と、複数の第２固定電極指３４２と、を有している。複数の第１固定電極指３４１は、各可動電極指３５６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３５６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３４２は、各可動電極指３５６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３５６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。このような第１固定電極指３４１および第２固定電極指３４２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３４１は、図示しない導電性バンプを介して配線７３１と電気的に接続されている。また、各第２固定電極指３４２は、図示しない導電性バンプを介して配線７３２と電気的に接続されている。
次に、第２素子部３Ｘ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９中の電圧Ｖ１が可動電極部３５に印加され、電圧Ｖ５が第１固定電極指３４１および第２固定電極指３４２に印加される。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、可動部３５３が連結部３５４、３５５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３５６と第１固定電極指３４１とのギャップおよび可動電極指３５６と第２固定電極指３４２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３５６と第１固定電極指３４１との間の静電容量および可動電極指３５６と第２固定電極指３４２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３４１、３４２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。
第３素子部３Ｙは、図８に示すように、基体２に固定されている固定電極部３６と、基体２に対して変位可能な可動電極部３７と、を有している。また、可動電極部３７は、一対の支持部３７１、３７２と、可動部３７３と、一対の連結部３７４、３７５と、複数の可動電極指３７６と、を備えている。また、固定電極部３６は、複数の固定電極指３６１と、複数の固定電極指３６２と、を有している。このような第３素子部３Ｙは、第１素子部３Ｚ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、第３素子部３Ｙは、Ｚ軸まわりに向きが９０°回転していること以外は、前述した第２素子部３Ｘと同様の構成である。そのため、第３素子部３Ｙの詳細な説明は、省略する。
縁部５は、３つの開口５１、５２、５３を有している。そして、開口５１の内側に第１素子部３Ｚが位置し、開口５２の内側に第２素子部３Ｘが位置し、開口５３の内側に第３素子部３Ｙが位置している。
このような構成の振動デバイス１では、例えば、マルチプレクサ（ＭＵＸ）を用いることで、図９に示すように、第１素子部３Ｚによる加速度Ａｚの検出と、第２素子部３Ｘによる加速度Ａｘの検出と、第３素子部３Ｙによる加速度Ａｙの検出と、を時分割で行うようになっている。そして、振動デバイス１の作動時には、蓋体４、導体層６および縁部５に、図９に示す電圧Ｖ３”が印加される。電圧Ｖ３”は、ＶＤＤ／２を基準電位として電位が周期的に変化する電圧である。また、電圧Ｖ３”は、時間平均すれば、ＶＤＤ／２の電位となる。なお、本実施形態では、各軸の検出期間毎にＶＤＤとＧＮＤとを反転させているが、電圧Ｖ３”の周期としては、特に限定されず、例えば、図１０に示すように、３軸の全検出期間毎にＶＤＤとＧＮＤとを反転させてもよい。また、前述した第１実施形態のように、蓋体４、導体層６および縁部５にＶＤＤ／２で一定な電圧Ｖ３を印加してもよい。
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る振動デバイスモジュールについて説明する。
図１１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。
図１１に示す振動デバイスモジュール１００は、振動デバイス１と、振動デバイス１と電気的に接続された回路素子８（ＩＣ）と、振動デバイス１および回路素子８を収納するパッケージ９と、を有している。なお、振動デバイス１としては、特に限定されないが、例えば、前述した第１、第２、第３実施形態のものを用いることができる。
回路素子８は、振動デバイス１上に配置されている。そして、回路素子８は、接合部材を介して振動デバイス１の蓋体４に接合されている。また、回路素子８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ている。このような回路素子８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加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、回路素子８は、ボンディングワイヤーＢ３を介して振動デバイス１の蓋体４と電気的に接続されている。これにより、回路素子８から蓋体４に電圧Ｖ３を印加することができる。
パッケージ９は、接合部材９０を介して振動デバイス１を支持するベース９１と、ベース９１との間に振動デバイス１および回路素子８を収納する収納空間Ｓ１を形成するように、ベース９１の上面に接合されたリッド９２と、を有している。
ベース９１は、その上面に開口する凹部９１１を有するキャビティ状をなしている。また、凹部９１１は、ベース９１の上面に開口する第１凹部９１１ａと、第１凹部９１１ａの底面に開口する第２凹部９１１ｂと、を有している。一方、リッド９２は、板状であり、凹部９１１の開口を塞ぐようにしてベース９１の上面に接合されている。このように、凹部９１１の開口をリッド９２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８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、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。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の加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１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、例えば、両空間内に封入されるガスの濃度が僅かに異なっている、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。
なお、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。例えば、収納空間Ｓ１の雰囲気は、収納空間Ｓと同じ圧力であるが、封入されているガス種が異なっていてもよい。また、収納空間Ｓ１の雰囲気は、収納空間Ｓと異なる圧力であるが、封入されているガス種が同じであってもよい。また、収納空間Ｓ１の雰囲気は、収納空間Ｓと異なる圧力で、かつ、封入されているガス種が異なっていてもよい。
ベース９１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、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９１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９１１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９１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、リッド９２の構成材料としては、特に限定されないが、ベース９１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９１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１１に示すように、ベース９１は、第１凹部９１１ａの底面に配置された複数の内部端子９３と、下面に配置された複数の外部端子９４と、を有している。そして、各内部端子９３は、それぞれ、ベース９１内に配置された内部配線９５を介して、所定の外部端子９４と電気的に接続されている。また、複数の内部端子９３は、それぞれ、ボンディングワイヤーＢＷ２を介して回路素子８と電気的に接続されている。これにより、パッケージ９の外側から回路素子８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。
このような振動デバイスモジュール１００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としては、特に限定されず、例えば、前述した第１、第２、第３実施形態のものを用いることができる。
＜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１２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４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４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１２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１２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、基体２の下面から導体層６が省略され、代わりに、ベース９１の第２凹部９１１ｂの底面に導体層６が配置されている。そして、振動デバイス１（基体２）は、絶縁性の接合部材９０を介して導体層６の上面に接合されている。なお、接合部材９０としては、特に限定されず、例えば、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系の各種接着剤を用いることができる。
このように、振動デバイスモジュール１００は、基体２と導体層６との間に配置されている絶縁層を有している。これにより、次のような効果を発揮することができる。すなわち、基体２と導体層６との間に絶縁層を配置することで、基体２と導体層６との間に静電容量が形成される。これにより、基体２に印加される電圧が、可動部３２および凹部２１１の露出部の間に形成される静電容量と基体２および導体層６の間に形成される静電容量とで容量分割され、その分、例えば、前述した第１実施形態と比較して、可動部３２と凹部２１１の露出部との間に生じる静電引力が小さくなる。よって、加速度Ａｚが加わっていない状態での可動部３２の揺動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、出力のドリフトを低減することができ、加速度Ａｚを精度よく検出することができる。
このような第５実施形態によっても、前述した第４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実施形態に係る振動デバイスモジュールについて説明する。
図１３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。
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５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６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５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１３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１３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６は、ベース９１に埋設されている。具体的には、導体層６は、ベース９１の底部（振動デバイス１を支持している支持基板９１０）を構成する第１絶縁層９１ａと第２絶縁層９１ｂとの間に配置されている。すなわち、導体層６は、内部配線９５で構成されている。このような構成では、基体２と導体層６との間には接合部材９０および第２絶縁層９１ｂからなる絶縁層が介在している。
このような第６実施形態によっても、前述した第５実施形態と同様の効果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１４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１４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、加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、前述した第１、第２、第３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。なお、振動デバイス１は、例えば、前述した第４、第５、第６実施形態のような振動デバイスモジュール１００としてパーソナルコンピューター１１００に内蔵されていてもよい。
＜第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１５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１５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、加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、前述した第１、第２、第３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。なお、振動デバイス１は、例えば、前述した第４、第５、第６実施形態のような振動デバイスモジュール１００として携帯電話機１２００に内蔵されていてもよい。
＜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１６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１６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、加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、前述した第１、第２、第３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、振動デバイス１は、例えば、前述した第４、第５、第６実施形態のような振動デバイスモジュール１００としてデジタルスチールカメラ１３００に内蔵されていてもよい。
なお、本発明の電子機器は、前述した実施形態のパーソナルコンピューターおよび携帯電話機、本実施形態のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンタ）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。
＜第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１７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１７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、加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、前述した第１、第２、第３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、例えば、前述した第４、第５、第６実施形態のような振動デバイスモジュール１００として自動車１５００に内蔵されていてもよい。
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、前述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、導体部として、導体層、蓋体および縁部が配置されている構成について説明したが、導体部の構成としては、可動部の少なくとも一部を覆うように配置されていれば、特に限定されない。例えば、導体層、蓋体および縁部のうちの１つまたは２つを省略してもよい。
また、前述した実施形態では、振動デバイスとして加速度を検出する加速度センサー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、角速度、圧力等を検出するセンサーであってもよいし、発振器等に用いられる振動子であってもよい。
１…振動デバイス、１０…導体部、１００…振動デバイスモジュール、２…基体、２１１、２１２、２１３…凹部、２２…マウント部、２５１、２５２、２５３、２５４、２６１、２６２、２７１、２７２…溝部、３…素子部、３Ｘ…第２素子部、３Ｙ…第３素子部、３Ｚ…第１素子部、３１…固定部、３２…可動部、３２０…貫通孔、３２１…第１可動部、３２２…第２可動部、３３…梁部、３４…固定電極部、３４１…第１固定電極指、３４２…第２固定電極指、３５…可動電極部、３５１、３５２…支持部、３５３…可動部、３５４、３５５…連結部、３５６…可動電極指、３６…固定電極部、３６１、３６２…固定電極指、３７…可動電極部、３７１、３７２…支持部、３７３…可動部、３７４、３７５…連結部、３７６…可動電極指、４…蓋体、４１…凹部、４２…連通孔、４３…封止部材、４９…ガラスフリット、５…縁部、５１、５２、５３…開口、６…導体層、７１１…第１検出電極、７１２…第２検出電極、７１３…ダミー電極、７２１、７２２、７２３、７２４、７３１、７３２、７４１、７４２…配線、８…回路素子、９…パッケージ、９０…接合部材、９１…ベース、９１ａ…第１絶縁層、９１ｂ…第２絶縁層、９１０…支持基板、９１１…凹部、９１１ａ…第１凹部、９１１ｂ…第２凹部、９２…リッド、９３…内部端子、９４…外部端子、９５…内部配線、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、Ａｙ、Ａｚ…加速度、Ｂ…ビア、Ｂ１…導電性バンプ、ＢＷ１、ＢＷ２…ボンディングワイヤー、Ｃ１、Ｃ２…静電容量、Ｊ…揺動軸、Ｐ…電極パッド、Ｓ、Ｓ１…収納空間、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ３’、Ｖ３”、Ｖ５…電圧

Claims (12)

  1. 可動イオンを含む基体と、
    前記基体と離間して対向配置されている可動部と、
    前記可動部の少なくとも一部を覆うように配置されている導体部と、を有し、
    前記可動部には基準電位を基準として電位が周期的に変化する第１電圧が印加され、
    前記導体部には時間平均すると前記基準電位となる第２電圧が印加されることを特徴とする振動デバイス。
  2. 前記第２電圧は、一定である請求項１に記載の振動デバイス。
  3. 前記基体に配置され、前記可動部と対向配置されている電極を有し、
    前記可動部は、前記基体と前記可動部とが並ぶ方向に変位可能であり、
    前記電極は、前記可動部の変位に応じた電気的信号を出力する請求項１または２に記載の振動デバイス。
  4. 前記電極には前記第２電圧が印加される請求項３に記載の振動デバイス。
  5. 前記導体部は、前記基体の前記可動部と反対側に配置されている導体層を有している請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動デバイス。
  6. 前記導体部は、前記基体に接合され、前記基体との間に前記可動部を収納する蓋体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. 前記導体部は、前記基体に接続され、前記基体と前記可動部とが並ぶ方向から見た平面視で、前記可動部の少なくとも一部を囲むように配置されている縁部を有している請求項１ないし６のいずれか１項に記載の振動デバイス。
  8. 請求項１ないし７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。
  9. 前記導体部は、前記基体の前記可動部と反対側に配置されている導体層を有し、
    前記基体と前記導体層との間に配置されている絶縁層を有している請求項８に記載の振動デバイスモジュール。
  10. 前記振動デバイスを支持している支持基板を有し、
    前記支持基板は、第１絶縁層と、前記第１絶縁層の一方側に位置する第２絶縁層と、を有し、
    前記導体部の少なくとも一部は、前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に配置されている請求項８に記載の振動デバイスモジュール。
  11. 請求項１ないし７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。
  12. 請求項１ないし７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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