JP6318550B2 - Vibrating piece, angular velocity sensor, electronic device and moving object - Google Patents
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Description
本発明は、振動片、角速度センサー、電子機器および移動体に関する。 The present invention relates to a resonator element, an angular velocity sensor, an electronic device, and a moving object.
角速度を検出する角速度センサーは、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。かかる角速度センサーとしては、例えば、振動ジャイロセンサーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１に係る角速度センサーは、基部と、この基部に連結されている２つの支持部と、各支持部から延びている駆動振動片（振動腕）と、基部に連結されている検出振動片（振動腕）とを備え、これらが圧電体単結晶からなる。この角速度センサーでは、２つの駆動振動片を面内方向で屈曲振動（駆動振動）させた状態で、面外方向に沿った検出軸まわりの角速度が加わると、コリオリ力の作用により、検出振動片の面内方向での屈曲振動が励振される。そして、この検出振動片の屈曲振動を検出することにより、角速度を検出する。
また、特許文献１に係る角速度センサーでは、素子全体が面外屈曲振動する面外屈曲動モードと他の振動モードとの結合による温度ドリフトを抑制する観点から、面外屈曲振動モードと駆動振動モードとを所定の関係に規定している。
An angular velocity sensor that detects an angular velocity is used, for example, for vehicle body control in a vehicle, vehicle position detection of a car navigation system, vibration control correction (so-called camera shake correction) of a digital camera, a video camera, or the like. As such an angular velocity sensor, for example, a vibration gyro sensor is known (see, for example, Patent Document 1).
For example, an angular velocity sensor according to Patent Document 1 includes a base, two support portions connected to the base, a driving vibration piece (vibrating arm) extending from each support, and a detection connected to the base. A vibrating piece (vibrating arm) is provided, and these are made of a piezoelectric single crystal. In this angular velocity sensor, when an angular velocity around the detection axis along the out-of-plane direction is applied in a state where the two drive vibration pieces are bent and vibrated in the in-plane direction (drive vibration), the detection vibration piece is caused by the action of the Coriolis force. The bending vibration in the in-plane direction is excited. Then, the angular velocity is detected by detecting the bending vibration of the detection vibrating piece.
Further, in the angular velocity sensor according to Patent Document 1, the out-of-plane bending vibration mode and the driving vibration mode are used from the viewpoint of suppressing temperature drift due to the combination of the out-of-plane bending motion mode in which the entire element is bent out-of-plane and other vibration modes. Are defined in a predetermined relationship.
ところで、通常、基部は、比較的弾性の高い支持構造体を介して、パッケージ等の他の構造体に支持されている。そのため、支持構造体の弾性に起因する振動モードが存在する。
しかし、特許文献１に係る角速度センサーでは、このような支持構造体の弾性を考慮していないため、支持構造体の弾性に起因する振動モードと他の振動モードとの結合によるパラメトリック励振によって駆動振動モードの振動形状が変化し、出力が変動するという問題があった。ここで、パラメトリック励振は、駆動振動モード以外の複数の振動モードの共振周波数の和が駆動振動モードの共振周波数と一致した場合に発生する。
By the way, normally, the base is supported by another structure such as a package via a support structure having relatively high elasticity. Therefore, there exists a vibration mode due to the elasticity of the support structure.
However, since the angular velocity sensor according to Patent Document 1 does not consider the elasticity of the support structure, the driving vibration is generated by parametric excitation by coupling the vibration mode caused by the elasticity of the support structure with another vibration mode. There was a problem that the vibration shape of the mode changed and the output fluctuated. Here, the parametric excitation occurs when the sum of the resonance frequencies of a plurality of vibration modes other than the drive vibration mode matches the resonance frequency of the drive vibration mode.
本発明の目的は、パラメトリック励振による出力変動を低減することができる振動片および角速度センサーを提供すること、また、かかる振動片を備える優れた信頼性を有する電子機器および移動体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a resonator element and an angular velocity sensor that can reduce output fluctuations due to parametric excitation, and to provide an electronic device and a moving body having excellent reliability provided with the resonator element. is there.
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］
本発明の振動片は、基部と、
前記基部から第１方向に沿って延出されていて、前記第１方向に交差する第２方向に沿って並んで配置されている２つの振動腕と、
前記基部を支持する支持部と、
を備え、
前記２つの振動腕が前記第２方向に沿って互いに反対方向に振動する駆動振動モードの共振周波数がｆ１［Ｈｚ］であり、前記支持部の変形を伴って前記基部が振動する第１の振動モードの共振周波数がｆ２［Ｈｚ］であり、前記駆動振動モードおよび前記第１の振動モードとは異なり、かつ、前記支持部の変形を伴う前記基部の振動および前記２つの振動腕の振動のうちの少なくとも一方を含む第２の振動モードの共振周波数がｆ３［Ｈｚ］であり、１以上の整数をｎとしたとき、
ｎ×ｆ１≠ｆ２＋ｆ３の関係を満たし、
前記第１の振動モードおよび前記第２の振動モードのうちの少なくとも一方は、前記支持部の変形を伴って前記基部が前記第２方向に沿って振動する振動モード、前記支持部の変形を伴って前記基部が前記第１方向および前記第２方向の双方に交差する第３方向に沿って振動する振動モード、または、前記支持部の変形を伴って前記基部が前記第３方向に沿った軸まわりに振動する振動モードであることを特徴とする。
このような振動片によれば、支持部の弾性に起因するパラメトリック励振による出力変動を低減することができる。
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 resonator element according to the invention includes a base,
Two vibrating arms extending from the base along the first direction and arranged side by side along the second direction intersecting the first direction;
A support part for supporting the base part;
With
The resonance frequency of the drive vibration mode in which the two vibrating arms vibrate in the opposite directions along the second direction is f1 [Hz], and the first vibration in which the base vibrates with deformation of the support portion. The resonance frequency of the mode is f2 [Hz], which is different from the drive vibration mode and the first vibration mode, and out of the vibration of the base and the vibration of the two vibrating arms, which are accompanied by deformation of the support portion. When the resonance frequency of the second vibration mode including at least one of f3 [Hz] and an integer greater than or equal to 1 is n,
satisfy the relationship of n × f1 ≠ f2 + f3,
At least one of the first vibration mode and the second vibration mode is a vibration mode in which the base vibrates along the second direction with deformation of the support portion, and with deformation of the support portion. A vibration mode in which the base portion vibrates along a third direction intersecting both the first direction and the second direction, or an axis along which the base portion extends along the third direction with deformation of the support portion. It is a vibration mode that vibrates around .
According to such a resonator element, output fluctuation due to parametric excitation caused by the elasticity of the support portion can be reduced.
［適用例２］
本発明の振動片では、前記第１の振動モードおよび前記第２の振動モードは、互いに直交する方向の振動成分を含んでいることが好ましい。
このような場合、第１の振動および第２の振動により駆動振動のパラメトリック励振が生じるおそれがある。したがって、この場合に本発明を適用することによる効果が顕著に発揮される。
[Application Example 2 ]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that the first vibration mode and the second vibration mode include vibration components in directions orthogonal to each other.
In such a case, there is a possibility that parametric excitation of drive vibration may occur due to the first vibration and the second vibration. Therefore, in this case, the effect by applying the present invention is remarkably exhibited.
［適用例３］
本発明の振動片では、前記第１の振動モードおよび前記第２の振動モードは、一方の振動モードが前記第２方向に沿った方向の振動成分を含み、他方の振動モードが前記第１方向および前記第２方向の双方に交差する第３方向に沿った方向の振動成分を含んでいることが好ましい。
このような場合、仮にｆ１＝ｆ２＋ｆ３の関係を満たしていると、第１の振動および第２の振動との組み合わせるによってパラメトリック励振に起因する駆動振動の振動形状の変化を生じやすい。したがって、この場合に本発明を適用することによる効果が顕著に発揮される。
[Application Example 3 ]
In the resonator element according to the aspect of the invention, in the first vibration mode and the second vibration mode, one vibration mode includes a vibration component in a direction along the second direction, and the other vibration mode is the first direction. It is preferable that a vibration component in a direction along a third direction intersecting both the second direction and the second direction is included.
In such a case, if the relationship of f1 = f2 + f3 is satisfied, the vibration shape of the drive vibration due to the parametric excitation is likely to change due to the combination with the first vibration and the second vibration. Therefore, in this case, the effect by applying the present invention is remarkably exhibited.
［適用例４］
本発明の振動片では、｜ｆ１−ｆ２−ｆ３｜≧１０Ｈｚの関係を満たすことが好ましい。
これにより、第１の振動および第２の振動の組み合わせによるパラメトリック励振を効果的に低減することができる。
[Application Example 4 ]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that the relationship | f1-f2-f3 | ≧ 10 Hz is satisfied.
Thereby, the parametric excitation by the combination of the first vibration and the second vibration can be effectively reduced.
［適用例５］
本発明の振動片では、前記２つの振動腕は、前記基部の前記第１方向での一端側と他端側とにそれぞれ配置されており、
前記基部の前記一端側に配置されている前記２つの振動腕と、前記基部の前記他端側に配置されている前記２つの振動腕とが互いに同じ方向に駆動振動することが好ましい。
これにより、いわゆるダブルＴ型の振動片において、本発明の効果を発揮させることができる。
［適用例６］
本発明の角速度センサーは、本発明の振動片を備えることを特徴とする。
このような角速度センサーによれば、パラメトリック励振による出力変動を低減することができる。
[Application Example 5 ]
In the resonator element according to the aspect of the invention, the two vibrating arms are respectively disposed on one end side and the other end side of the base portion in the first direction.
It is preferable that the two vibrating arms arranged on the one end side of the base and the two vibrating arms arranged on the other end side of the base drive and vibrate in the same direction.
Accordingly, the effect of the present invention can be exhibited in a so-called double T-type vibrating piece.
[Application Example 6 ]
The angular velocity sensor of the present invention includes the resonator element of the present invention.
According to such an angular velocity sensor, output fluctuation due to parametric excitation can be reduced.
［適用例７］
本発明の角速度センサーは、基部と、
前記基部から第１方向に沿って延出されていて、前記第１方向に交差する第２方向に沿って並んで配置されている２つの振動腕と、
前記基部を支持する支持部と、
を備え、
前記２つの振動腕が前記第２方向に沿って互いに反対方向に振動する駆動振動モードの共振周波数がｆ１［Ｈｚ］であり、前記支持部の変形を伴って前記基部が振動する第１の振動モードの共振周波数がｆ２［Ｈｚ］であり、前記駆動振動モードおよび前記第１の振動モードとは異なり、かつ、前記支持部の変形を伴う前記基部の振動および前記２つの振動腕の振動のうちの少なくとも一方を含む第２の振動モードの共振周波数がｆ３［Ｈｚ］であり、１以上の整数をｎとしたとき、
ｎ×ｆ１≠ｆ２＋ｆ３の関係を満たし、
前記第１の振動モードおよび前記第２の振動モードのうちの少なくとも一方は、前記支持部の変形を伴って前記基部が前記第２方向に沿って振動する振動モード、前記支持部の変形を伴って前記基部が前記第１方向および前記第２方向の双方に交差する第３方向に沿って振動する振動モード、または、前記支持部の変形を伴って前記基部が前記第３方向に沿った軸まわりに振動する振動モードであることを特徴とする。
このような角速度センサーによれば、パラメトリック励振による出力変動を低減することができる。
[Application Example 7 ]
The angular velocity sensor of the present invention includes a base,
Two vibrating arms extending from the base along the first direction and arranged side by side along the second direction intersecting the first direction;
A support part for supporting the base part;
With
The resonance frequency of the drive vibration mode in which the two vibrating arms vibrate in the opposite directions along the second direction is f1 [Hz], and the first vibration in which the base vibrates with deformation of the support portion. The resonance frequency of the mode is f2 [Hz], which is different from the drive vibration mode and the first vibration mode, and out of the vibration of the base and the vibration of the two vibrating arms, which are accompanied by deformation of the support portion. When the resonance frequency of the second vibration mode including at least one of f3 [Hz] and an integer greater than or equal to 1 is n,
satisfy the relationship of n × f1 ≠ f2 + f3,
At least one of the first vibration mode and the second vibration mode is a vibration mode in which the base vibrates along the second direction with deformation of the support portion, and with deformation of the support portion. A vibration mode in which the base portion vibrates along a third direction intersecting both the first direction and the second direction, or an axis along which the base portion extends along the third direction with deformation of the support portion. It is a vibration mode that vibrates around .
According to such an angular velocity sensor, output fluctuation due to parametric excitation can be reduced.
［適用例８］
本発明の電子機器は、本発明の振動片を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。
［適用例９］
本発明の移動体は、本発明の振動片を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する移動体を提供することができる。
[Application Example 8 ]
An electronic apparatus according to the present invention includes the resonator element according to the present invention.
Thereby, an electronic device having excellent reliability can be provided.
[Application Example 9 ]
The moving body of the present invention includes the resonator element of the present invention.
Thereby, the mobile body which has the outstanding reliability can be provided.
以下、本発明の角速度センサー、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。
１．角速度センサー
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１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、図２は、図１に示す角速度センサーの平面図、図３は、図１に示す角速度センサーが備えるセンサー素子の平面図である。また、図４は、図３に示すセンサー素子の動作を説明するための平面図である。
Hereinafter, an angular velocity sensor, an electronic device, and a moving body of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
1. Angular velocity sensor <First embodiment>
1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the angular velocity sensor according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the angular velocity sensor shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a sensor included in the angular velocity sensor shown in FIG. It is a top view of an element. FIG. 4 is a plan view for explaining the operation of the sensor element shown in FIG.
なお、図１〜４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「＋（プラス）」、基端側を「−（マイナス）」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に示す角速度センサー１は、ｚ軸まわりの角速度を検出する振動ジャイロセンサーである。この角速度センサー１は、センサー素子（振動片）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。
1 to 4, for convenience of explanation, the x axis, the y axis, and the z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other, and the tip side of the illustrated arrow is “+ (plus)”, and the base end The side is “− (minus)”. 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”.
An angular velocity sensor 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a vibration gyro sensor that detects an angular velocity around the z-axis. The angular velocity sensor 1 includes a sensor element (vibration piece) 2, an
以下、角速度センサー１を構成する各部を順次説明する。
（センサー素子）
センサー素子２は、ｚ軸まわりの角速度を検出する「面外検出型」のセンサー素子である。このセンサー素子２は、図３に示すように、振動片２０と、振動片２０の表面に設けられた複数の検出電極（図示せず）、複数の駆動電極（図示せず）および複数の端子６１〜６６とを備える。
Hereinafter, each part which comprises the angular velocity sensor 1 is demonstrated sequentially.
(Sensor element)
The
振動片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、振動片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。
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対の連結腕２１２、２１３とを有する。
As shown in FIG. 3, the
More specifically, the
The
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。ここで、梁部２２３、２２４、２２５、２２６は、固定部２２１、２２２に対して基部２１を支持する「支持部」を構成していると言える。なお、固定部２２１、２２２および梁部２２３、２２４、２２５、２２６が「支持部」を構成し、パッケージ９または後述するパッケージ９のベース９１が「固定部」を構成しているとも言える。また、前述した基部２１の本体部２１１が「基部」を構成しているとも言える。
The
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。ここで、検出用振動腕２３、２４は、基部２１に接続されていて、検出軸まわりの角速度に応じたコリオリ力の作用により振動する「検出部」を構成している。
駆動用振動腕２５、２６は、基部２１の連結腕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。同様に、駆動用振動腕２７、２８は、基部２１の連結腕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。ここで、駆動用振動腕２５、２６、２７、２８は、基部２１に接続されている「振動部」を構成している。
The
The
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の小型化および検出感度の向上を図ることができる。
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
本実施形態では、振動片２０は、圧電体材料で構成されている。
かかる圧電体材料としては、例えば、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、振動片２０を構成する圧電体材料としては水晶（Ｚカット板）が好ましい。水晶で振動片２０を構成すると、振動片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片２０を形成することができる。
In the present embodiment, the
Examples of the piezoelectric material include crystal, lithium tantalate, lithium niobate, lithium borate, and barium titanate. In particular, the piezoelectric material constituting the vibrating
このように構成された振動片２０の駆動用振動腕２５、２６、２７、２８には、それぞれ、図示しないが、通電により駆動用振動腕２５、２６、２７、２８をｘ軸方向に屈曲振動させる１対の駆動電極（駆動信号電極および駆動接地電極）が設けられている。この各駆動用振動腕２５〜２８に設けられた１対の駆動電極は、図示しない配線を介して、図３に示す固定部２２１に設けられた端子６１（駆動信号端子）および端子６４（駆動接地端子）に電気的に接続されている。
Although not shown, the
また、振動片２０の検出用振動腕２３、２４には、それぞれ、図示しないが、検出用振動腕２３、２４のｘ軸方向での屈曲振動に伴って生じる電荷を検出する１対の検出電極（検出信号電極および検出接地電極）が設けられている。この検出用振動腕２３に設けられた１対の検出電極は、図示しない配線を介して、図３に示す固定部２２１に設けられた端子６２（検出接地端子）および端子６３（検出信号端子）に電気的に接続されている。同様に、検出用振動腕２４に設けられた１対の検出電極は、図示しない配線を介して、端子６５（検出接地端子）および端子６６（検出信号端子）に電気的に接続されている。
Further, although not shown, the
このような駆動電極、検出電極および端子６１〜６６の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、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等の透明電極材料を用いることができ、中でも、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い。
The constituent materials of the drive electrode, the detection electrode, and the
なお、これら駆動電極等と振動片２０との間には、駆動電極等が振動片２０から剥離するのを防止する機能を有する下地層としてＴｉ、Ｃｒ等の層が設けられていてもよい。また、これら駆動電極等は、同一の成膜工程により一括形成することができる。
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。
Note that a layer of Ti, Cr, or the like may be provided between the drive electrode and the vibrating
The
まず、端子６１と端子６４との間に電圧（駆動信号）を印加することにより、図４（ａ）に示すように、図中矢印Ａに示す方向（面内方向）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および連結腕２１２、２１３）および検出用振動腕２３、２４は、ほとんど振動しない。
First, by applying a voltage (drive signal) between the terminal 61 and the terminal 64, as shown in FIG. 4A, the drive vibrating arm is moved in the direction indicated by the arrow A (in-plane direction) in the figure. 25 and drive
At this time, if the angular velocity is not applied to the
このように駆動用振動腕２５〜２８を駆動振動させた状態（駆動モード）で、センサー素子２にその重心Ｇを通る法線まわり（すなわちｚ軸まわり）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４（ｂ）に示すように、連結腕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。
When an angular velocity ω around the normal line (that is, around the z axis) passing through the center of gravity G is applied to the
そして、このような検出用振動腕２３の検出振動（検出モード）によって１対の検出電極間に生じた電荷が端子６２、６３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１対の検出電極間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６２、６３、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 between the pair of detection electrodes by the detection vibration (detection mode) of the
As described above, the angular velocity ω applied to the
（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
Although not shown, the
The
複数の接続端子３１は、前述したセンサー素子２を駆動する駆動信号を出力する１つの接続端子３１ｂと、センサー素子２からの検出信号が入力される２つの接続端子３１ａとを含む。
２つの接続端子３１ａは、一方の接続端子３１ａが配線７０を介してセンサー素子２の端子６３に電気的に接続され、他方の接続端子３１ａが配線７０を介してセンサー素子２の端子６６に電気的に接続されている。
The plurality of
In the two
配線７０は、一端部が端子６３または端子６６に固定されるとともに他端部が接続端子３１ａに固定されたボンディングワイヤーで構成されている。なお、配線７０は、後述するパッケージ９のベース９１に設けられた内部端子７１ａに接続されていてもよい。
一方、接続端子３１ｂは、後述するパッケージ９のベース９１に設けられた配線７３を介して、センサー素子２の端子６１に電気的に接続されている。
The
On the other hand, the connection terminal 31b is electrically connected to the
（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に接合部材９３（シールリング）を介して接合されたリッド（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。
ベース９１には、前述したセンサー素子２およびＩＣチップ３が設置されている。
(package)
The
The
The
本実施形態では、図２に示すように、ベース９１を平面視したときに、センサー素子２およびＩＣチップ３がｘ軸方向に互いに並んで配置されている。
ベース９１は、平板状の基板９１１と、基板９１１の上面に接合された平板状の基板９１２と、基板９１２の上面に接合された枠状の基板９１３と、基板９１３の上面に接合された枠状の９１４とで構成されている。
このようなベース９１には、基板９１２の上面と基板９１３の上面との間に形成された段差と、基板９１３の上面と基板９１４の上面との間に形成された段差とを有する凹部が形成されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, when the
The
Such a
ベース９１の構成材料（基板９１１〜９１４の各構成材料）としては、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。
このようなベース９１の基板９１３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。
この複数の内部端子７１は、ダミー用の２つの内部端子７１ａと、駆動信号用の１つの内部端子７１ｂとを含む。
Although it does not specifically limit as a constituent material (each constituent material of the board | substrates 911-914) of the
A plurality of
The plurality of
内部端子７１ｂは、ベース９１に設けられた配線７３を介して１つの内部端子７２に電気的に接続されている。
この配線７３は、センサー素子２の端子６１と、ＩＣチップ３の接続端子３１ｂとを電気的に接続している。
また、２つの内部端子７１ａおよび１つの内部端子７１ｂを除く他の３つの内部端子７１も、ベース９１に設けられた配線（図示せず）を介して、対応する３つの内部端子７２に電気的に接続されている。
The
The
The other three
一方、２つの内部端子７１ａは、内部端子７２に対して電気的に接続されていないダミー端子であり、センサー素子２をベース９１に対して固定する際の安定性を高めるものである。
このような複数（６つ）の内部端子７１には、それぞれ、固定部材８１を介してセンサー素子２が固定されている。
On the other hand, the two
The
ここで、複数の内部端子７１のうちの２つの内部端子７１ａを除く４つの内部端子７１に対応する固定部材８１は、例えば、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）等で構成されている。これにより、かかる４つの内部端子７１が固定部材８１を介してセンサー素子２の端子６１、６２、６４、６５に電気的に接続されている。
Here, the fixing
また、２つの内部端子７１ａに対応する２つの固定部材８１（固定部材８１ａ）は、例えば、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）等で構成されていてもよいし、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を含む非導電性の接着剤で構成されていてもよい。
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（２つの接続端子３１ａを除く）が電気的に接続されている。
The two fixing members 81 (fixing
The plurality of connection terminals 31 (excluding the two
なお、各接続端子３１ａは、前述したように、ボンディングワイヤーで構成された配線７０を介して、センサー素子２の端子６３または端子６６に電気的に接続されている。
また、ベース９１の基板９１２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固定部材８２により、前述したＩＣチップ３が固定されている。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。
As described above, each
Further, the above-described
また、ベース９１の基板９１１の下面（センサー素子２とは反対側）には、角速度センサー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７４と、ＩＣチップ３を調整するための外部端子７５（調整用端子）とが設けられている。
この複数の外部端子７４、７５は、それぞれ、図示しない内部配線を介して、対応する内部端子７２に電気的に接続されている。これにより、各外部端子７４、７５は、ＩＣチップ３に電気的に接続されている。
A plurality of
Each of the plurality of
このような各内部端子７１、７２および各外部端子７４、７５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。
このようなベース９１には、接合部材９３を介してリッド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。
Each of the
A
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。
また、接合部材９３は、例えば、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、特に限定されないが、例えば、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。
The
Moreover, the joining
A method for joining the
また、ベース９１には、収納空間Ｓ内を減圧または不活性ガス封入する際に用いる貫通孔９４が形成されている。この貫通孔９４は、封止材９５により封止されている。
例えば、収納空間Ｓ内を減圧する場合、まず、封止材９５により封止される前の貫通孔９４を介して収納空間Ｓ内の空気を除去し、その状態を維持したまま、次いで、封止材９５となる金属ボールを貫通孔９４内に載置し、この金属ボールをレーザーにより溶融させることにより封止材９５を形成し、貫通孔９４を封止する。
Further, the
For example, when the inside of the storage space S is depressurized, first, the air in the storage space S is removed through the through
以上、角速度センサー１の概略構成について説明したが、このような角速度センサー１は、基部２１が弾性変形可能な梁部２２３、２２４、２２５、２２６を介して固定部２２１、２２２に支持されているため、梁部２２３、２２４、２２５、２２６の変形を伴って基部２１が固定部２２１、２２２に対して振動する振動モードを有する。
このような振動モードの共振周波数は、他の振動モードと結合によるパラメトリック励振に起因して駆動振動の振動形状が変化し、出力が変動してしまうおそれがある。
Although the schematic configuration of the angular velocity sensor 1 has been described above, such an angular velocity sensor 1 is supported by the fixing
The resonance frequency of such a vibration mode may change the vibration shape of the drive vibration due to parametric excitation caused by coupling with other vibration modes, and the output may fluctuate.
そこで、角速度センサー１では、駆動振動（以下、「駆動振動モード」ともいう）の共振周波数をｆ１［Ｈｚ］とし、駆動振動とは異なり、かつ、梁部２２３、２２４、２２５、２２６の変形を伴って基部２１（より具体的には本体部２１１）が振動する第１の振動（以下、「第１の振動モード」ともいう）の共振周波数をｆ２［Ｈｚ］とし、駆動振動および第１の振動とは異なり、かつ、基部２１または検出用振動腕２３、２４および駆動用振動腕２５〜２８が振動する第２の振動（以下、「第２の振動モード」ともいう）の共振周波数をｆ３［Ｈｚ］とし、１以上の整数をｎとしたとき、ｎ×ｆ１≠ｆ２＋ｆ３の関係を満たす。
これにより、梁部２２３、２２４、２２５、２２６の弾性に起因するパラメトリック励振による出力変動を低減することができる。
Therefore, in the angular velocity sensor 1, the resonance frequency of the drive vibration (hereinafter also referred to as “drive vibration mode”) is set to f1 [Hz], which is different from the drive vibration and the
Thereby, the output fluctuation | variation by the parametric excitation resulting from the elasticity of the
以下、駆動振動モード、第１の振動モードおよび第２の振動モードについて、より具体的に説明する。
図６は、図１に示す角速度センサーにおける第１の振動モードと第２の振動モードとの組み合わせの例を簡略化モデルで示す図、図７は、図１に示す角速度センサーにおける第１の振動モードと第２の振動モードとの組み合わせの例を簡略化モデルで示す図である。
Hereinafter, the drive vibration mode, the first vibration mode, and the second vibration mode will be described more specifically.
6 is a diagram showing an example of a combination of the first vibration mode and the second vibration mode in the angular velocity sensor shown in FIG. 1 as a simplified model, and FIG. 7 is a diagram showing the first vibration in the angular velocity sensor shown in FIG. It is a figure which shows the example of the combination of a mode and a 2nd vibration mode with a simplified model.
（駆動振動モード）
駆動振動モードは、前述したように、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）させるモードである（図４（ａ）参照）。
(Drive vibration mode)
In the drive vibration mode, as described above, the
すなわち、駆動振動モードは、駆動用振動腕２５と駆動用振動腕２７とを互いに接近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とを互いに接近するように屈曲振動（駆動振動）させる状態（図５（ｂ）参照）と、駆動用振動腕２５と駆動用振動腕２７とを互いに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とを互いに離間するように屈曲振動（駆動振動）させる状態とを繰り返す。
That is, in the drive vibration mode, the
（第１の振動モードおよび第２の振動モード）
第１の振動モードおよび第２の振動モードの組み合わせとしては、例えば、図６（ａ）〜（ｃ）および図７（ａ）〜（ｃ）等が挙げられる。以下、各組み合わせを順次説明する。
図６（ａ）に示す組み合わせは、第１の振動モードとしてモードＡを用い、第２の振動モードとしてモードＢを用いている。
(First vibration mode and second vibration mode)
Examples of the combination of the first vibration mode and the second vibration mode include FIGS. 6A to 6C and FIGS. 7A to 7C. Hereinafter, each combination will be described sequentially.
The combination shown in FIG. 6A uses mode A as the first vibration mode and mode B as the second vibration mode.
モードＡでは、梁部２２３、２２４、２２５、２２６の変形を伴って、本体部２１１（基部２１）、互いに同相で面外方向（ｚ軸方向）に振動する。すなわち、モードＡでは、センサー素子２全体が面外方向に振動する。
モードＢでは、検出用振動腕２３、２４が互いに同相で面外振動するとともに、駆動用振動腕２５〜２８が検出用振動腕２３、２４とは逆相でかつ互いに同相で面外振動（ｚ軸方向に屈曲振動）する。このとき、梁部２２３、２２４、２２５、２２６の変形を伴って、本体部２１１は、検出用振動腕２３、２４と同相で面外方向に振動する。
In mode A, the main body portion 211 (base portion 21) vibrates in the out-of-plane direction (z-axis direction) in phase with each other with the deformation of the
In mode B, the
図６（ｂ）に示す組み合わせは、第１の振動モードとして前述したモードＡを用い、第２の振動モードとしてモードＣを用いている。
モードＣでは、検出用振動腕２３、２４および駆動用振動腕２５〜２８が互いに同相で面内振動（ｘ軸方向に屈曲振動）する。このとき、梁部２２３、２２４、２２５、２２６の変形を伴って、本体部２１１は、検出用振動腕２３、２４および駆動用振動腕２５〜２８と同相で同方向（ｘ軸方向）に面内振動する。
The combination shown in FIG. 6B uses mode A described above as the first vibration mode and mode C as the second vibration mode.
In mode C, the
図６（ｃ）に示す組み合わせは、第１の振動モードとして前述したモードＢを用い、第２の振動モードとしてモードＤを用いる。
モードでＤは、検出用振動腕２３、２４が互いに逆相で面内振動（ｘ軸方向に屈曲振動）するとともに、駆動用振動腕２５、２６が検出用振動腕２３、２４と逆相であって互いに逆相で面内振動し、かつ、駆動用振動腕２７、２８が検出用振動腕２３、２４と逆相であって互いに逆相に面内振動する。このとき、梁部２２３、２２４、２２５、２２６の変形を伴って、本体部２１１は、面外方向に沿った軸まわりに回転振動する。
The combination shown in FIG. 6C uses mode B described above as the first vibration mode and mode D as the second vibration mode.
In the mode D, the
図７（ａ）に示す組み合わせは、第１の振動モードとして前述したモードＢを用い、第２の振動モードとしてモードＥを用いている。
モードＥでは、検出用振動腕２３、２４および駆動用振動腕２５〜２８が互いに同相で面外方向に変位して振動する。このとき、梁部２２３、２２４、２２５、２２６の変形を伴って、本体部２１１（基部２１）は、検出用振動腕２３、２４および駆動用振動腕２５〜２８と逆相で面外方向に変位する。
The combination shown in FIG. 7A uses the above-described mode B as the first vibration mode and the mode E as the second vibration mode.
In mode E, the
図７（ｂ）に示す組み合わせは、第１の振動モードとしてモードＦを用い、第２の振動モードとしてモードＧを用いている。
モードＦでは、検出用振動腕２３および駆動用振動腕２５、２７が同相で面外振動するとともに、検出用振動腕２４および駆動用振動腕２６、２８が検出用振動腕２３および駆動用振動腕２５、２７と逆相で面外振動する。このとき、梁部２２３、２２４、２２５、２２６の変形を伴って、本体部２１１は、ｘ軸方向に沿った軸まわりに回転振動する。
モードＧでは、検出用振動腕２３、２４が互いに同相で面内振動するとともに、駆動用振動腕２５〜２８が検出用振動腕２３、２４と逆相であって互いに同相で面内振動する。このとき、梁部２２３、２２４、２２５、２２６の変形を伴って、本体部２１１は、駆動用振動腕２５〜２８と同相で同方向（ｘ軸方向）に振動する。
The combination shown in FIG. 7B uses mode F as the first vibration mode and mode G as the second vibration mode.
In mode F, the
In mode G, the
図７（ｃ）に示す組み合わせは、第１の振動モードとしてモードＨを用い、第２の振動モードとして前述したモードＤを用いている。
モードＨでは、梁部２２３、２２４、２２５、２２６の変形を伴って、本体部２１１（基部２１）、検出用振動腕２３、２４および駆動用振動腕２５〜２８は、互いに同相で面外方向に沿った軸まわりに回転振動する。すなわち、モードＡでは、センサー素子２全体が面外方向に沿った軸まわりに回転振動する。
The combination shown in FIG. 7C uses mode H as the first vibration mode and mode D described above as the second vibration mode.
In mode H, the main body portion 211 (base portion 21), the
ここで、第１の振動および第２の振動のうちの少なくとも一方は、ｙ軸方向と異なる方向成分を含んでいることが好ましい。駆動振動以外の振動のうち検出用振動腕２３、２４および駆動用振動腕２５〜２８の延出方向に平行な方向成分のみの振動は、パラメトリック励振への影響がないかまたは極端に小さい。したがって、駆動振動以外の振動のうち検出用振動腕２３、２４および駆動用振動腕２５〜２８の延出方向と異なる方向成分を含む振動を第１の振動および第２の振動のうちの少なくとも一方に用いることにより、梁部２２３、２２４、２２５、２２６の弾性に起因するパラメトリック励振による出力変動を効率的に低減することができる。
Here, it is preferable that at least one of the first vibration and the second vibration includes a direction component different from the y-axis direction. Of the vibrations other than the drive vibration, the vibration of only the direction component parallel to the extending direction of the
また、第１の振動および第２の振動は、互いに直交する方向成分を含んでいることが好ましく、前述したように、第１の振動および第２の振動のうちの少なくとも一方がｙ軸方向と異なる方向成分を含んでいることが好ましいという観点から、第１の振動および第２の振動は、一方の振動がｘ軸方向に沿った方向成分を含み、他方の振動がｚ軸方向に沿った方向成分を含んでいることが好ましい。より具体的には、第１の振動および第２の振動の組み合わせとして、前述した図６（ａ）〜（ｃ）および図７（ａ）〜（ｃ）の組み合わせのうち、図６（ｂ）、（ｃ）および図７（ｂ）の組み合わせを用いることが好ましい。このような場合、仮にｎ×ｆ１＝ｆ２＋ｆ３の関係を満たしていると、第１の振動および第２の振動との組み合わせるによってパラメトリック励振に起因する駆動振動の振動形状の変化を生じやすい。したがって、この場合に本発明を適用することによる効果が顕著に発揮される。
また、｜ｆ１−ｆ２−ｆ３｜≧１０Ｈｚの関係を満たすことが好ましく、｜ｆ１−ｆ２−ｆ３｜≧１００Ｈｚの関係を満たすことがより好ましく、｜ｆ１−ｆ２−ｆ３｜≧５００Ｈｚの関係を満たすことがさらに好ましい。これにより、第１の振動および第２の振動の組み合わせによるパラメトリック励振を効果的に低減することができる。
Moreover, it is preferable that the first vibration and the second vibration include direction components orthogonal to each other. As described above, at least one of the first vibration and the second vibration is in the y-axis direction. From the viewpoint that it is preferable to include different direction components, the first vibration and the second vibration include one vibration including a direction component along the x-axis direction, and the other vibration along the z-axis direction. It preferably includes a direction component. More specifically, as a combination of the first vibration and the second vibration, among the combinations of FIGS. 6A to 6C and FIGS. 7A to 7C described above, FIG. , (C) and the combination of FIG. 7 (b) are preferably used. In such a case, if the relationship of n × f1 = f2 + f3 is satisfied, the vibration shape of the driving vibration due to parametric excitation is likely to change due to the combination with the first vibration and the second vibration. Therefore, in this case, the effect by applying the present invention is remarkably exhibited.
Further, it is preferable to satisfy the relationship of | f1-f2-f3 | ≧ 10 Hz, more preferably satisfy the relationship of | f1-f2-f3 | ≧ 100 Hz, and satisfy the relationship of | f1-f2-f3 | ≧ 500 Hz. More preferably. Thereby, the parametric excitation by the combination of the first vibration and the second vibration can be effectively reduced.
以上説明したような第１実施形態に係る角速度センサー１によれば、駆動振動の共振周波数ｆ１［Ｈｚ］、第１の振動の共振周波数ｆ２［Ｈｚ］、および、第２の振動の共振周波数ｆ３［Ｈｚ］が、ｎ×ｆ１≠ｆ２＋ｆ３の関係を満たしているので、梁部２２３、２２４、２２５、２２６の弾性に起因するパラメトリック励振による出力変動を低減することができる。
According to the angular velocity sensor 1 according to the first embodiment as described above, the resonance frequency f1 [Hz] of the drive vibration, the resonance frequency f2 [Hz] of the first vibration, and the resonance frequency f3 of the second vibration. Since [Hz] satisfies the relationship of n × f1 ≠ f2 + f3, output fluctuations due to parametric excitation caused by the elasticity of the
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図８（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る角速度センサーの概略構成を示す平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）中のＣ−Ｃ線断面図である。また、図９は、図８に示す角速度センサーが備える支持部を説明するための裏面図である。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8A is a plan view showing a schematic configuration of the angular velocity sensor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a sectional view taken along the line CC in FIG. 8A. Moreover, FIG. 9 is a back view for demonstrating the support part with which the angular velocity sensor shown in FIG. 8 is provided.
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。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態の角速度センサー１Ａは、センサー素子２Ａと、ＩＣチップ３と、センサー素子２ＡおよびＩＣチップ３を収納するパッケージ９と、センサー素子２Ａをパッケージ９に対して支持する支持部材４とを有している。
Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment mentioned above.
The
センサー素子２Ａは、振動片２０Ａと、振動片２０Ａの表面に設けられた複数の検出電極（図示せず）、複数の駆動電極（図示せず）および複数の端子６７とを備える。
振動片２０Ａは、基部２１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。
このような振動片２０Ａの基部２１の本体部２１１には、複数の端子６７が設けられている。この複数の端子６７は、前述した第１実施形態の複数の端子６１〜６６と同様に、図示しない配線を介して、検出用振動腕２３、２４に設けられた検出電極および駆動用振動腕２５〜２８に設けられた駆動電極に電気的に接続されている。
The
The
A plurality of
また、本体部２１１は、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）実装用の支持部材４を介してパッケージ９Ａのベース９１Ａに支持されている。
パッケージ９Ａは、上面に開放する凹部を有するベース９１Ａと、ベース９１Ａの凹部の開口を塞ぐようにベース９１Ａに接合部材９３（シールリング）を介して接合されたリッド（蓋体）９２とを有している。
The
The
ベース９１Ａは、平板状の基板９１１Ａと、基板９１１Ａの上面に接合された枠状の基板９１２Ａと、基板９１２Ａの上面に接合された枠状の基板９１３Ａと、基板９１３Ａの上面に接合された枠状の９１４Ａとで構成されている。
このようなベース９１Ａには、各基板９１１Ａ、９１２Ａ、９１３Ａ、９１４Ａ間に段差を有する凹部が形成されている。
The
In such a
このようなベース９１Ａの基板９１１Ａ上面には、基板９１２Ａ、９１３Ａの開口部内に納まるように、固定部材８２を介してＩＣチップ３が支持・固定されている。
また、基板９１２Ａの上面には、複数の内部端子７２が設けられている。また、基板９１３Ａの上面には、複数の内部端子７１が設けられている。
そして、基板９１４Ａの上面には、複数の内部端子７１および支持部材４を介してセンサー素子２Ａが設置されている。
The
A plurality of
The
支持部材４は、絶縁性のフィルム４１と、このフィルム４１上に接合された複数の配線４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆ（以下、これらの配線を総称して「配線４２」ともいう）とを有する。ここで、フィルム４１は、パッケージ９Ａに対して固定設置された「固定部」を構成していると言える。また、配線４２は、フィルム４１に対して基部２１を支持する「支持部」を構成していると言える。なお、支持部材４が「支持部」を構成し、パッケージ９Ａまたはベース９１Ａが「固定部」を構成しているとも言える。また、前述した基部２１の本体部２１１が「基部」を構成しているとも言える。
The
フィルム４１は、例えば、ポリイミド等の樹脂材料で構成されている。また、各配線４２は、例えば銅等の金属材料で構成されている。
フィルム４１の中央部には、デバイスホール４１１が形成され、各配線４２は、フィルム４１上からこのデバイスホール４１１側に延出し、その延出した部分がフィルム４１側（ＩＣチップ３とは反対側）に折り曲げられている。
The
A
複数の配線４２は、前述したセンサー素子２Ａの複数の端子６７および複数の内部端子７１に対応して設けられている。そして、各配線４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆの基端部には、接続端子４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ、４３ｆがそれぞれ設けられ、これら接続端子は対応する内部端子７１に対して固定部材８１を介して接合されている。また、各配線４２の先端部は、対応する端子６７に対して接合されている。このようにして、センサー素子２Ａの各端子６７が配線４２を介して内部端子７１に電気的に接続されるとともに、センサー素子２Ａが支持部材４を介してベース９１Ａに支持されている。
The plurality of wirings 42 are provided corresponding to the plurality of
以上説明したように構成された角速度センサー１Ａにおいても、本体部２１１（基部）が複数の配線４２を介してパッケージ９Ａに支持されているため、複数の配線４２の弾性変形を伴って本体部２１１が振動し得る。
したがって、このような角速度センサー１Ａにおいても、駆動振動の共振周波数をｆ１［Ｈｚ］とし、駆動振動とは異なり、かつ、複数の配線４２の変形を伴って基部２１（より具体的には本体部２１１）が振動する第１の振動の共振周波数をｆ２［Ｈｚ］とし、駆動振動および第１の振動とは異なり、かつ、基部２１または検出用振動腕２３、２４および駆動用振動腕２５〜２８が振動する第２の振動の共振周波数をｆ３［Ｈｚ］としたとき、ｎ×ｆ１≠ｆ２＋ｆ３の関係を満たすことにより、複数の配線４２の弾性に起因するパラメトリック励振による出力変動を低減することができる。
Also in the angular velocity sensor 1 </ b> A configured as described above, the main body 211 (base) is supported by the
Therefore, also in such an
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第３実施形態に係る角速度センサーの概略構成を示す平面図、図１１は、図１０に示す角速度センサーが備えるセンサー素子の動作を説明するための平面図である。また、図１２（ａ）は、図１１に示す角速度センサーの簡略化モデルを示す図、図１２（ｂ）は、駆動振動モードを示す図である。また、図１３は、図１１に示す角速度センサーにおける第１の振動モードと第２の振動モードとの組み合わせの例を簡略化モデルで示す図である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a plan view showing a schematic configuration of the angular velocity sensor according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a plan view for explaining the operation of the sensor element included in the angular velocity sensor shown in FIG. 12A is a diagram showing a simplified model of the angular velocity sensor shown in FIG. 11, and FIG. 12B is a diagram showing a driving vibration mode. FIG. 13 is a diagram showing an example of a combination of the first vibration mode and the second vibration mode in the angular velocity sensor shown in FIG. 11 in a simplified model.
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。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態の角速度センサー１Ｂは、センサー素子２Ｂと、ＩＣチップ（図示せず）と、センサー素子２ＢおよびＩＣチップを収納するパッケージ９Ｂとを有する。
Hereinafter, the third embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment mentioned above.
The
センサー素子２Ｂは、ｙ軸まわりの角速度を検出する「面内検出型」のセンサー素子である。このセンサー素子２Ｂは、図１０に示すように、振動片２０Ｂと、振動片２０Ｂの表面に設けられた複数の検出電極（図示せず）、複数の駆動電極（図示せず）および複数の端子６１〜６６とを備える。
振動片２０Ｂは、基部２１Ｂと、１対の駆動用振動腕２５Ｂ、２６Ｂと、１対の検出用振動腕２３Ｂ、２４Ｂと、支持部２２Ｂとを有している。
The sensor element 2B is an “in-plane detection type” sensor element that detects an angular velocity around the y-axis. As shown in FIG. 10, the sensor element 2B includes a vibrating piece 20B, a plurality of detection electrodes (not shown), a plurality of driving electrodes (not shown), and a plurality of terminals provided on the surface of the vibrating piece 20B. 61-66.
The vibration piece 20B includes a
基部２１Ｂは、支持部２２Ｂに支持されている。この支持部２２Ｂは、固定部２２１Ｂと、基部２１Ｂを固定部２２１Ｂに対して支持する４つの連結部２２３Ｂ、２２４Ｂ、２２５Ｂ、２２６Ｂとを有している。４つの連結部２２３Ｂ、２２４Ｂ、２２５Ｂ、２２６Ｂは、それぞれ、長尺形状をなし、一端が基部２１Ｂに連結され、他端が固定部２２１Ｂに連結されている。ここで、連結部２２３Ｂ、２２４Ｂ、２２５Ｂ、２２６Ｂは、固定部２２１Ｂに対して基部２１Ｂを支持する「支持部」を構成していると言える。なお、支持部２２Ｂが「支持部」を構成し、パッケージ９Ｂまたは後述するパッケージ９Ｂのベース９１Ｂが「固定部」を構成しているとも言える。
The
駆動用振動腕２５Ｂ、２６Ｂは、それぞれ、基部２１Ｂからｙ軸方向（＋ｙ方向）に延出している。この駆動用振動腕２５Ｂ、２６Ｂには、それぞれ、図示しないが、前述した第１実施形態の駆動用振動腕２５、２６と同様に、通電により駆動用振動腕２５Ｂ、２６Ｂをｘ軸方向に屈曲振動させる１対の駆動電極（駆動信号電極および駆動接地電極）が設けられている。この各駆動用振動腕２５Ｂ、２６Ｂに設けられた１対の駆動電極は、図示しない配線を介して、固定部２２１Ｂに設けられた端子６１（駆動信号端子）および端子６４（駆動接地端子）に電気的に接続されている。
The
検出用振動腕２３Ｂ、２４Ｂは、それぞれ、基部２１Ｂからｙ軸方向（−ｙ方向）に延出している。この検出用振動腕２３１には、それぞれ、図示しないが、検出用振動腕２３Ｂ、２４Ｂのｚ軸方向での屈曲振動に伴って生じる電荷を検出する１対の検出電極（検出信号電極および検出接地電極）が設けられている。この検出用振動腕２３Ｂに設けられた１対の検出電極は、図示しない配線を介して、固定部２２１Ｂに設けられた端子６２（検出接地端子）および端子６３（検出信号端子）に電気的に接続されている。同様に、検出用振動腕２４Ｂに設けられた１対の検出電極は、図示しない配線を介して、端子６５（検出接地端子）および端子６６（検出信号端子）に電気的に接続されている。
The
このように構成されたセンサー素子２Ｂでは、端子６１と端子６４との間に駆動信号が印加されることにより、図１１に示すように、駆動用振動腕２５Ｂと駆動用振動腕２６Ｂとが互いに接近・離間するように屈曲振動（駆動振動）する。すなわち、駆動用振動腕２５Ｂ、２６Ｂが図１１に示す矢印Ａ１の方向に屈曲する状態と、駆動用振動腕２５Ｂ、２６Ｂが図１１に示す矢印Ａ２の方向に屈曲する状態とを交互に繰り返す。
In the sensor element 2B configured as described above, when a driving signal is applied between the terminal 61 and the terminal 64, as shown in FIG. 11, the
このように駆動用振動腕２５Ｂ、２６Ｂを駆動振動させた状態で、センサー素子２Ｂにｙ軸まわりの角速度ωが加わると、駆動用振動腕２５Ｂ、２６Ｂは、コリオリ力により、ｚ軸方向に互いに反対側に屈曲振動する。すなわち、駆動用振動腕２５Ｂ、２６Ｂが図１１に示す矢印Ｂ１の方向に屈曲する状態と、駆動用振動腕２５Ｂ、２６Ｂが図１１に示す矢印ＡＢの方向に屈曲する状態とを交互に繰り返す。これに伴い、検出用振動腕２３Ｂ、２４Ｂは、ｚ軸方向に互いに反対側に屈曲振動（検出振動）する。すなわち、検出用振動腕２３Ｂ、２４Ｂが図１１に示す矢印Ｃ１の方向に屈曲する状態と、検出用振動腕２３Ｂ、２４Ｂが図１１に示す矢印Ｃ２の方向に屈曲する状態とを交互に繰り返す。
When the angular velocity ω about the y-axis is applied to the sensor element 2B in the state where the
そして、このような検出用振動腕２３Ｂの屈曲振動によって１対の検出電極間に生じた電荷が端子６２、６３から出力される。また、検出用振動腕２４Ｂの屈曲振動によって１対の検出電極間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６２、６３、６５、６６から出力された電荷に基づいて、センサー素子２Ｂに加わった角速度ωを求めることができる。
The electric charges generated between the pair of detection electrodes due to the bending vibration of the
As described above, the angular velocity ω applied to the sensor element 2B can be obtained based on the charges output from the
このようなセンサー素子２Ｂは、パッケージ９Ｂに収納されている。ここで、パッケージ９Ｂが有するベース９１Ｂ上に設けられた内部端子７１に対して、固定部材８１を介して端子６１〜６６が接合されることにより、センサー素子２Ｂがパッケージ９Ｂに対して支持・固定されるとともに、内部端子７１と端子６１〜６６とが電気的に接続されている。
Such a sensor element 2B is accommodated in the
以上説明したように構成された角速度センサー１Ｂにおいて、基部２１Ｂが連結部２２３Ｂ、２２４Ｂ、２２５Ｂ、２２６Ｂを介してパッケージ９Ｂに支持されているため、連結部２２３Ｂ、２２４Ｂ、２２５Ｂ、２２６Ｂの弾性変形を伴って基部２１Ｂが振動し得る。
したがって、このような角速度センサー１Ｂにおいても、駆動振動の共振周波数をｆ１［Ｈｚ］とし、駆動振動とは異なり、かつ、連結部２２３Ｂ、２２４Ｂ、２２５Ｂ、２２６Ｂの変形を伴って基部２１Ｂが振動する第１の振動の共振周波数をｆ２［Ｈｚ］とし、駆動振動および第１の振動とは異なり、かつ、基部２１Ｂまたは検出用振動腕２３Ｂ、２４Ｂおよび駆動用振動腕２５Ｂ、２６Ｂが振動する第２の振動の共振周波数をｆ３［Ｈｚ］としたとき、ｎ×ｆ１≠ｆ２＋ｆ３の関係を満たすことにより、連結部２２３Ｂ、２２４Ｂ、２２５Ｂ、２２６Ｂの弾性に起因するパラメトリック励振による出力変動を低減することができる。
In the
Therefore, also in such an
（駆動振動モード）
駆動振動モードは、前述したように、駆動用振動腕２５Ｂと駆動用振動腕２６Ｂとを互いに接近・離間するように屈曲振動（駆動振動）させるモードである（図１１参照）。
すなわち、駆動振動モードは、駆動用振動腕２５Ｂと駆動用振動腕２６Ｂとを互いに接近するように屈曲振動（駆動振動）させる状態（図１２（ｂ）参照）と、駆動用振動腕２５Ｂと駆動用振動腕２６Ｂとを互いに離間するように屈曲振動（駆動振動）させる状態とを繰り返す。
(Drive vibration mode)
As described above, the drive vibration mode is a mode in which the
That is, the drive vibration mode includes a state in which the
（第１の振動モードおよび第２の振動モード）
第１の振動モードおよび第２の振動モードの組み合わせとしては、例えば、図１３（ａ）〜（ｃ）等が挙げられる。以下、各組み合わせを順次説明する。
図１３（ａ）に示す組み合わせは、第１の振動モードとしてモードＩを用い、第２の振動モードとしてモードＪを用いている。
(First vibration mode and second vibration mode)
Examples of the combination of the first vibration mode and the second vibration mode include FIGS. 13A to 13C. Hereinafter, each combination will be described sequentially.
The combination shown in FIG. 13A uses mode I as the first vibration mode and mode J as the second vibration mode.
モードＩでは、駆動用振動腕２５Ｂ、２６Ｂが互いに逆相で面外振動する。このとき、連結部２２３Ｂ、２２４Ｂ、２２５Ｂ、２２６Ｂの変形を伴って、基部２１Ｂは、ｙ軸に沿った軸まわりに回転振動する。
モードＪでは、駆動用振動腕２５Ｂ、２６Ｂが互いに同相で面外振動する。このとき、連結部２２３Ｂ、２２４Ｂ、２２５Ｂ、２２６Ｂの変形を伴って、基部２１Ｂは、ｘ軸方向に沿った軸まわりに回転振動する。
In mode I, the
In mode J, the
図１３（ｂ）に示す組み合わせは、第１の振動モードとしてモードＫを用い、第２の振動モードとしてモードＬを用いている。
モードＫでは、検出用振動腕２３Ｂ、２４Ｂが互いに逆相で面内振動する。このとき、連結部２２３Ｂ、２２４Ｂ、２２５Ｂ、２２６Ｂの変形を伴って、基部２１Ｂは、ｙ軸方向に沿った方向に面内振動する。
The combination shown in FIG. 13B uses mode K as the first vibration mode and mode L as the second vibration mode.
In mode K, the
モードＬでは、検出用振動腕２３Ｂ、２４Ｂが互いに同相で面外振動する。このとき、連結部２２３Ｂ、２２４Ｂ、２２５Ｂ、２２６Ｂの変形を伴って、基部２１Ｂは、ｘ軸方向に沿った軸まわりに回転振動する。
図１３（ｃ）に示す組み合わせは、第１の振動モードとしてモードＭを用い、第２の振動モードとして前述したモードＬを用いる。
In mode L, the vibrating arms for
The combination shown in FIG. 13C uses mode M as the first vibration mode and mode L described above as the second vibration mode.
モードでＭでは、検出用振動腕２３Ｂ、２４Ｂが互いに同相で面内振動する。このとき、連結部２２３Ｂ、２２４Ｂ、２２５Ｂ、２２６Ｂの変形を伴って、基部２１Ｂは、ｚ軸方向に沿った軸まわりに回転振動する。
また、第１の振動および第２の振動は、互いに直交する方向成分を含んでいることが好ましく、前述したように、第１の振動および第２の振動のうちの少なくとも一方がｙ軸方向と異なる方向成分を含んでいることが好ましいという観点から、第１の振動および第２の振動は、一方の振動がｘ軸方向に沿った方向成分を含み、他方の振動がｚ軸方向に沿った方向成分を含んでいることが好ましい。より具体的には、第１の振動および第２の振動の組み合わせとして、前述した図１３（ａ）〜（ｃ）の組み合わせのうち、図１３（ｂ）、（ｃ）の組み合わせを用いることが好ましい。このような場合、仮にｎ×ｆ１＝ｆ２＋ｆ３の関係を満たしていると、第１の振動および第２の振動との組み合わせるによってパラメトリック励振に起因する駆動振動の振動形状の変化を生じやすい。したがって、この場合に本発明を適用することによる効果が顕著に発揮される。
In the mode M, the
Moreover, it is preferable that the first vibration and the second vibration include direction components orthogonal to each other. As described above, at least one of the first vibration and the second vibration is in the y-axis direction. From the viewpoint that it is preferable to include different direction components, the first vibration and the second vibration include one vibration including a direction component along the x-axis direction, and the other vibration along the z-axis direction. It preferably includes a direction component. More specifically, among the combinations of FIGS. 13A to 13C described above, the combination of FIGS. 13B and 13C is used as the combination of the first vibration and the second vibration. preferable. In such a case, if the relationship of n × f1 = f2 + f3 is satisfied, the vibration shape of the driving vibration due to parametric excitation is likely to change due to the combination with the first vibration and the second vibration. Therefore, in this case, the effect by applying the present invention is remarkably exhibited.
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図１４は、本発明の第４実施形態に係る角速度センサーの概略構成を示す平面図である。
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。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 14 is a plan view showing a schematic configuration of an angular velocity sensor according to the fourth embodiment of the present invention.
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment mentioned above.
本実施形態の角速度センサー１Ｃは、センサー素子２Ｃと、ＩＣチップ（図示せず）と、センサー素子２ＣおよびＩＣチップを収納するパッケージ９Ｃと、センサー素子２Ｃをパッケージ９Ｃに対して支持する支持部材４とを有している。
センサー素子２Ｃは、振動片２０Ｃと、振動片２０Ｃの表面に設けられた複数の検出電極（図示せず）、複数の駆動電極（図示せず）および複数の端子６７とを備える。
The
The
振動片２０Ｃは、基部２１Ｂと、基部２１Ｂから延出した２つの検出用振動腕２３Ｂ、２４Ｂおよび４つの駆動用振動腕２５Ｂ、２６Ｂとを有する。
このような振動片２０Ｃの基部２１Ｂには、複数の端子６７が設けられている。
また、基部２１Ｂは、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）実装用の支持部材４を介してパッケージ９Ｃのベース９１Ｃに支持されている。ここで、支持部材４のフィルム４１は、パッケージ９Ｃに対して固定設置された「固定部」を構成していると言える。また、配線４２は、フィルム４１に対して基部２１Ｂを支持する「支持部」を構成していると言える。なお、支持部材４が「支持部」を構成し、パッケージ９Ｃまたはベース９１Ｃが「固定部」を構成しているとも言える。また、前述した基部２１Ｂの本体部２１１が「基部」を構成しているとも言える。
The
A plurality of
The
以上説明したように構成された角速度センサー１Ｃにおいても、基部２１Ｂが複数の配線４２を介してパッケージ９Ｃに支持されているため、複数の配線４２の弾性変形を伴って基部２１Ｂが振動し得る。
したがって、このような角速度センサー１Ｃにおいても、駆動振動の共振周波数をｆ１［Ｈｚ］とし、駆動振動とは異なり、かつ、複数の配線４２の変形を伴って基部２１Ｂが振動する第１の振動の共振周波数をｆ２［Ｈｚ］とし、駆動振動および第１の振動とは異なり、かつ、基部２１Ｂまたは検出用振動腕２３Ｂ、２４Ｂおよび駆動用振動腕２５Ｂ、２６Ｂが振動する第２の振動の共振周波数をｆ３［Ｈｚ］としたとき、ｎ×ｆ１≠ｆ２＋ｆ３の関係を満たすことにより、複数の配線４２の弾性に起因するパラメトリック励振による出力変動を低減することができる。
Also in the angular velocity sensor 1 </ b> C configured as described above, since the
Therefore, also in such an
２．電子機器
以上説明したような角速度センサーは、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。
図１５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一例を示す斜視図である。
2. Electronic Device The angular velocity sensor as described above can be provided with an electronic device with excellent reliability by being incorporated in various electronic devices.
FIG. 15 is a perspective view showing an example of a mobile (or notebook) personal computer to which the electronic apparatus of the present invention is applied.
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角速度センサー１が内蔵されている。
In this figure, a
Such a
図１６は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の一例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角速度センサー１が内蔵されている。
FIG. 16 is a perspective view showing an example of a mobile phone (including PHS) to which the electronic apparatus of the invention is applied.
In this figure, a
Such a
図１７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一例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。
FIG. 17 is a perspective view showing an example 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
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。
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。
A display unit is provided on the back of a case (body) 1302 in the
A
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。
When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit and presses the
In the
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角速度センサー１が内蔵されている。
なお、本発明の電子機器は、図１５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１６の携帯電話機、図１７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）、フライトシミュレータ等に適用することができる。
Such a
In addition to the personal computer (mobile personal computer) shown in FIG. 15, the mobile phone shown in FIG. 16, 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, video phone, crime prevention TV monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical device (for example, electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measurement device) Ultrasonic diagnostic apparatus, an electronic endoscope), a fish finder, various measurement devices, gauges (e.g., gages for vehicles, aircraft, and ships), can be applied to a flight simulator or the like.
３．移動体
図１８は、本発明の移動体（自動車）の一例を示す斜視図である。この図において、移動体１５００は、車体１５０１と、４つの車輪１５０２とを有しており、車体１５０１に設けられた図示しない動力源（エンジン）によって車輪１５０２を回転させるように構成されている。このような移動体１５００には、角速度センサー１が内蔵されている。
このような移動体によれば、優れた信頼性を発揮することができる。
3. FIG. 18 is a perspective view showing an example of a moving body (automobile) according to the present invention. In this figure, a moving
According to such a moving body, excellent reliability can be exhibited.
以上、本発明の振動片、角速度センサー、電子機器および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、本発明の角速度センサーは、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 resonator 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. Moreover, the angular velocity sensor of the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above-described embodiments.
また、前述した実施形態では、センサー素子が４つまたは２つの駆動用振動腕および２つの検出用振動腕を備えるものを例に説明したが、これに限定されず、駆動用振動腕の数は、１つ、３つまたは５つ以上であってもよく、また、検出用振動腕の数は、１つまたは３つ以上であってもよい。
また、前述した実施形態では、センサー素子の振動片が圧電体材料で構成されている場合を例に説明したが、センサー素子の振動片は、シリコン、石英等の非圧電体材料で構成されていてもよい。この場合、例えば、駆動用振動腕上および検出振動腕上にそれぞれ圧電体素子を設ければよい。また、この場合、シリコンで振動片を構成すると、優れた振動特性を有する振動片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片を形成することができる。そのため、振動片の小型化を図ることができる。
In the above-described embodiment, the sensor element includes four or two drive vibration arms and two detection vibration arms. However, the embodiment is not limited thereto, and the number of drive vibration arms is as follows. There may be one, three, five or more, and the number of vibrating arms for detection may be one, three or more.
In the above-described embodiment, the case where the vibration piece of the sensor element is made of a piezoelectric material has been described as an example. However, the vibration piece of the sensor element is made of a non-piezoelectric material such as silicon or quartz. May be. In this case, for example, a piezoelectric element may be provided on each of the driving vibration arm and the detection vibration arm. In this case, if the resonator element is made of silicon, a resonator element having excellent vibration characteristics can be realized at a relatively low cost. Further, the resonator element can be formed with high dimensional accuracy by etching using a known fine processing technique. Therefore, the size of the resonator element can be reduced.
また、前述した実施形態では、駆動部の駆動方式として逆圧電効果を利用した圧電駆動方式を用いた場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、静電引力を用いた静電駆動方式、電磁力を用いた電磁駆動方式等を用いることができる。同様に、前述した実施形態では、検出部の検出方式として圧電効果を利用した圧電検出方式を用いた場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、静電容量を検出する静電容量検出方式、ピエゾ抵抗の抵抗値を検出するピエゾ抵抗検出方式、誘起起電力を検出する電磁検出方式、光学検出方式等を用いることができる。また、駆動部の駆動方式と検出部の検出方式は、上述した方式を任意の組み合わせで用いることができる。
また、前述した実施形態では、検出部が駆動部とは別体として設けられている場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されず、駆動部が検出部を兼ねていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the piezoelectric driving method using the reverse piezoelectric effect is used as the driving method of the driving unit has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, electrostatic attraction is performed. The electrostatic drive system used, the electromagnetic drive system using electromagnetic force, or the like can be used. Similarly, in the above-described embodiment, the case where the piezoelectric detection method using the piezoelectric effect is used as the detection method of the detection unit has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, a capacitance is used. A capacitance detection method for detecting, a piezoresistance detection method for detecting the resistance value of the piezoresistor, an electromagnetic detection method for detecting an induced electromotive force, an optical detection method, and the like can be used. Further, as the driving method of the driving unit and the detection method of the detecting unit, the above-described methods can be used in any combination.
In the above-described embodiment, the case where the detection unit is provided separately from the drive unit has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the drive unit may also serve as the detection unit. Good.
１‥‥角速度センサー １Ａ‥‥角速度センサー １Ｂ‥‥角速度センサー １Ｃ‥‥角速度センサー ２‥‥センサー素子 ２Ａ‥‥センサー素子 ２Ｂ‥‥センサー素子 ２Ｃ‥‥センサー素子 ３‥‥ＩＣチップ ４‥‥支持部材 ９‥‥パッケージ ９Ａ‥‥パッケージ ９Ｂ‥‥パッケージ ９Ｃ‥‥パッケージ ２０‥‥振動片 ２０Ａ‥‥振動片 ２０Ｂ‥‥振動片 ２０Ｃ‥‥振動片 ２１‥‥基部 ２１Ｂ‥‥基部 ２１Ｃ‥‥基部 ２２‥‥支持部 ２２Ｂ‥‥支持部 ２３‥‥検出用振動腕 ２３Ｂ‥‥検出用振動腕 ２４‥‥検出用振動腕 ２４Ｂ‥‥検出用振動腕 ２５‥‥駆動用振動腕 ２５Ｂ‥‥駆動用振動腕 ２６‥‥駆動用振動腕 ２６Ｂ‥‥駆動用振動腕 ２７‥‥駆動用振動腕 ２８‥‥駆動用振動腕 ２９‥‥質量 ２９Ｂ‥‥質量 ３１‥‥接続端子 ３１ａ‥‥接続端子 ３１ｂ‥‥接続端子 ４１‥‥フィルム ４２ａ〜４２ｆ（４２）‥‥配線 ４３ａ‥‥接続端子 ６１‥‥端子 ６２‥‥端子 ６３‥‥端子 ６４‥‥端子 ６５‥‥端子 ６６‥‥端子 ６７‥‥端子 ７０‥‥配線 ７１‥‥内部端子 ７１ａ‥‥内部端子 ７１ｂ‥‥内部端子 ７２‥‥内部端子 ７３‥‥配線 ７４‥‥外部端子 ７５‥‥外部端子 ８１‥‥固定部材 ８１ａ‥‥固定部材 ８２‥‥固定部材 ９１‥‥ベース ９１Ａ‥‥ベース ９１Ｂ‥‥ベース ９１Ｃ‥‥ベース ９２‥‥リッド ９３‥‥接合部材 ９４‥‥貫通孔 ９５‥‥封止材 １００‥‥表示部 ２１１‥‥本体部 ２１２‥‥連結腕 ２１３‥‥連結腕 ２２１、２２２‥‥固定部 ２２１Ｂ‥‥固定部 ２２３〜２２５‥‥梁部（支持部） ２２３Ｂ〜２２５Ｂ‥‥連結部（支持部） ２３１‥‥錘部 ２４１‥‥錘部 ２５１‥‥錘部 ２６１‥‥錘部 ２７１‥‥錘部 ２８１‥‥錘部 ４１１‥‥デバイスホール ９１１‥‥基板 ９１１Ａ‥‥基板 ９１２‥‥基板 ９１２Ａ‥‥基板 ９１３‥‥基板 ９１３Ａ‥‥基板 ９１４‥‥基板 ９１４Ａ‥‥基板 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‥‥移動体 １５０１‥‥車体 １５０２‥‥車輪 ｆ１‥‥検出周波数帯域の幅 ｆ２‥‥共振周波数 ｆ３‥‥離調周波数 Ｇ‥‥重心 Ｓ‥‥収納空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (9)
前記基部から第１方向に沿って延出されていて、前記第１方向に交差する第２方向に沿って並んで配置されている２つの振動腕と、
前記基部を支持する支持部と、
を備え、
前記２つの振動腕が前記第２方向に沿って互いに反対方向に振動する駆動振動モードの共振周波数がｆ１［Ｈｚ］であり、前記支持部の変形を伴って前記基部が振動する第１の振動モードの共振周波数がｆ２［Ｈｚ］であり、前記駆動振動モードおよび前記第１の振動モードとは異なり、かつ、前記支持部の変形を伴う前記基部の振動および前記２つの振動腕の振動のうちの少なくとも一方を含む第２の振動モードの共振周波数がｆ３［Ｈｚ］であり、１以上の整数をｎとしたとき、
ｎ×ｆ１≠ｆ２＋ｆ３の関係を満たし、
前記第１の振動モードおよび前記第２の振動モードのうちの少なくとも一方は、前記支持部の変形を伴って前記基部が前記第２方向に沿って振動する振動モード、前記支持部の変形を伴って前記基部が前記第１方向および前記第２方向の双方に交差する第３方向に沿って振動する振動モード、または、前記支持部の変形を伴って前記基部が前記第３方向に沿った軸まわりに振動する振動モードであることを特徴とする振動片。 The base,
Two vibrating arms extending from the base along the first direction and arranged side by side along the second direction intersecting the first direction;
A support part for supporting the base part;
With
The resonance frequency of the drive vibration mode in which the two vibrating arms vibrate in the opposite directions along the second direction is f1 [Hz], and the first vibration in which the base vibrates with deformation of the support portion. The resonance frequency of the mode is f2 [Hz], which is different from the drive vibration mode and the first vibration mode, and out of the vibration of the base and the vibration of the two vibrating arms, which are accompanied by deformation of the support portion. When the resonance frequency of the second vibration mode including at least one of f3 [Hz] and an integer greater than or equal to 1 is n,
satisfy the relationship of n × f1 ≠ f2 + f3,
At least one of the first vibration mode and the second vibration mode is a vibration mode in which the base vibrates along the second direction with deformation of the support portion, and with deformation of the support portion. A vibration mode in which the base portion vibrates along a third direction intersecting both the first direction and the second direction, or an axis along which the base portion extends along the third direction with deformation of the support portion. A vibration piece characterized by being in a vibration mode that vibrates around .
前記基部の前記一端側に配置されている前記２つの振動腕と、前記基部の前記他端側に配置されている前記２つの振動腕とが互いに同じ方向に駆動振動する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動片。 The two vibrating arms are respectively disposed on one end side and the other end side in the first direction of the base,
And the one end of the two that are located on the side vibrating arms of the base, of claims 1 to 4 and the vibrating arm the other end the two arranged on the side of the base is driven to vibrate in the same direction The resonator element according to any one of the above items.
前記基部から第１方向に沿って延出されていて、前記第１方向に交差する第２方向に沿って並んで配置されている２つの振動腕と、
前記基部を支持する支持部と、
を備え、
前記２つの振動腕が前記第２方向に沿って互いに反対方向に振動する駆動振動モードの共振周波数がｆ１［Ｈｚ］であり、前記支持部の変形を伴って前記基部が振動する第１の振動モードの共振周波数がｆ２［Ｈｚ］であり、前記駆動振動モードおよび前記第１の振動モードとは異なり、かつ、前記支持部の変形を伴う前記基部の振動および前記２つの振動腕の振動のうちの少なくとも一方を含む第２の振動モードの共振周波数がｆ３［Ｈｚ］であり、１以上の整数をｎとしたとき、
ｎ×ｆ１≠ｆ２＋ｆ３の関係を満たし、
前記第１の振動モードおよび前記第２の振動モードのうちの少なくとも一方は、前記支持部の変形を伴って前記基部が前記第２方向に沿って振動する振動モード、前記支持部の変形を伴って前記基部が前記第１方向および前記第２方向の双方に交差する第３方向に沿って振動する振動モード、または、前記支持部の変形を伴って前記基部が前記第３方向に沿った軸まわりに振動する振動モードであることを特徴とする角速度センサー。 The base,
Two vibrating arms extending from the base along the first direction and arranged side by side along the second direction intersecting the first direction;
A support part for supporting the base part;
With
The resonance frequency of the drive vibration mode in which the two vibrating arms vibrate in the opposite directions along the second direction is f1 [Hz], and the first vibration in which the base vibrates with deformation of the support portion. The resonance frequency of the mode is f2 [Hz], which is different from the drive vibration mode and the first vibration mode, and out of the vibration of the base and the vibration of the two vibrating arms, which are accompanied by deformation of the support portion. When the resonance frequency of the second vibration mode including at least one of f3 [Hz] and an integer greater than or equal to 1 is n,
satisfy the relationship of n × f1 ≠ f2 + f3,
At least one of the first vibration mode and the second vibration mode is a vibration mode in which the base vibrates along the second direction with deformation of the support portion, and with deformation of the support portion. A vibration mode in which the base portion vibrates along a third direction intersecting both the first direction and the second direction, or an axis along which the base portion extends along the third direction with deformation of the support portion. An angular velocity sensor characterized by a vibration mode that vibrates around .
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