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振动片、振动片的制造方法、角速度传感器、电子设备、移动体

摘要

本发明实现了一种对振动臂的振动泄漏进行抑制的振动片。振动片(1)具备:基部(11);振动臂(20、30),其从基部起进行延伸;第一驱动部(20a)、第二驱动部(30a)以及第一检测部(20b)、第二检测部(30b),其被分别设置在振动臂(20、30)上;调节臂(40、50),其以与振动臂(20、30)并行的方式而从基部(11)起进行延伸;第一调节部(40a)、第二调节部(50a),其被设置在调节臂(40、50)各自的第一主面(12)上,在第一调节部和第二调节部中,在第一主面(12)上,层压形成有第一电极(60)、压电体层(41、42、51、52)和调节用电极(43、44、53、54),第一调节部(40a)、第二调节部(50a)的输出信号相对于在振动臂(20、30)上未施加有角速度时由第一检测部(20b)、第二检测部(30b)产生的电荷为反相。

著录项

  • 公开/公告号CN103424109A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2013-12-04

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 精工爱普生株式会社;

    申请/专利号CN201310185370.2

  • 发明设计人 市川史生;

    申请日2013-05-17

  • 分类号G01C19/5628;

  • 代理机构北京金信立方知识产权代理有限公司;

  • 代理人黄威

  • 地址 日本东京

  • 入库时间 2024-02-19 20:52:29

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2017-08-22

    授权

    授权

  • 2015-06-10

    实质审查的生效 IPC(主分类):G01C19/5628 申请日:20130517

    实质审查的生效

  • 2013-12-04

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动片、振动片的制造方法、角速度传感器、电子设备 以及移动体。

背景技术

在车辆的车身控制、汽车导航系统的本车辆位置检测、数码相机和摄像 机等的振动控制补偿(所谓的手抖补偿)等中,使用了对角速度、加速度等 的物理量进行检测的角速度传感器。例如,专利文献1中所记载的角速度传感 器具有音叉型的振动片,该音叉型的振动片由两个振动臂、和对这两个振动 臂的一端彼此进行连接的基部构成。该振动片由非压电体材料构成,并且在 各个振动臂上,分别设置有在一对电极间插入了压电体层的驱动部以及检测 部。

上述这种具有两个振动臂的音叉一般是通过对基板进行蚀刻加工而形成 的。此时,由于该基板的蚀刻各向异性和加工过程中的误差等,因此难以按 照设计的尺寸而对音叉进行加工。因此,音叉会成为意图之外的形状,从而 有时会出现如下的情况,即,即使在振动臂未受到角速度的状态下,振动臂 也会向与驱动方向不同的方向弯曲。当检测出这种伴随于振动臂的弯曲而由 检测部产生的电荷时,将导致检测精度的降低。

因此,在专利文献1所记载的角速度传感器中,通过部分去除检测部的 一对电极中的一个电极,从而对振动臂未受到角速度的状态下从检测部的一 对电极输出的电荷量进行调节。

但是,在专利文献1所记载的角速度传感器中,由于振动臂的电荷量调 节部兼作为检测电极,因此有时会导致灵敏度的降低。

此外,由于电荷量调节部被设置在振动臂上,因此存在如下的课题,即, 有时会出现振幅过大从而难以高精度地实施对电荷量的调节的情况。

专利文献1:日本特开2008-14887号公报。

发明内容

本发明是为了解决上述课题中的至少一部分而被完成的,并且可以作为 以下的方式或应用例而实现。

应用例1

本应用例所涉及的振动片的特征在于,具备:基部;振动臂,其从所述 基部起进行延伸;驱动部以及检测部,其被设置在所述振动臂上;调节臂, 其以与所述振动臂并行的方式从所述基部起进行延伸;调节部,其被设置在 所述调节臂的主面上,所述调节部具有第一电极、第二电极以及设置在所述 第一电极与所述第二电极之间的压电体层,所述调节臂的输出信号相对于在 所述振动臂上未施加有物理量时从所述检测部输出的电荷为反相。

根据本应用例,对于由振动臂的形状误差(尤其是,成为截面不对称的 情况)等引起的检测部的泄漏输出,通过由调节部产生与泄漏信号为反相的 电荷,从而抵销泄漏输出。而且,如果通过除去(或者附加)调节部的压电 体层的一部分从而将0点输出(振动片上未施加角速度等的物理量的状态下 的、来自调节臂的输出电流)调节为目标值以下(例如“0”),并且通过去除 第二电极的一部分从而将泄漏信号的振幅(泄漏电流)调节为目标值以下, 则能够抑制振动泄漏。

此外,由于在第一以及第二调节部的调节用压电体层中,可去除的质量 大于调节用电极,因此对于调节臂频率的调节是有效的,并且在压电体层上 的第二电极中,对于电荷量的调节是有效的,因此,能够进行粗调以及微调, 且具有扩大振动泄漏的抑制范围和能够进行精细抑制的效果。

应用例2

在上述应用例所涉及的振动片中,优选为,在所述检测部的与所述基部 为相反侧的顶端部处,于与所述驱动部相比靠顶端侧设置有,与所述检测部 的其他部分相比面积较大的大宽度部。

检测灵敏度是由被驱动部激励的振动振幅的大小与检测部的电荷产生效 率之积而决定的。因此,通过与驱动部相比于顶端侧设置宽度较大的检测部, 从而能够提高所述检测灵敏度。此外,由于由调节臂的顶端部的调节而引起 的电荷量的变化较小,因此如果将大宽度部考虑为附加质量部,则能够作为 检测频率的调节部而使用。

应用例3

在上述应用例所涉及的振动片中,优选为,所述调节臂的长度短于所述 振动臂的长度。

根据该结构,由于用于调节泄漏输出的调节臂的振动不会阻碍振动臂(兼 作为驱动用振动臂和检测用振动臂)的主要的振动,因此,振动片的振动特 征稳定,并且还有利于振动片的小型化。

应用例4

在上述应用例所涉及的振动片中,优选为,所述调节部在接近所述基部 的位置处于所述调节臂的宽度方向上分支,且在长度方向上延伸设置。

振动臂的振动方向相对于主面为面内弯曲振动。在通过弯曲振动而被压 缩的压电体层的电极上产生+电荷,而在伸长时产生-电荷。因此,由于通 过将调节部分支而使被分支的一方产生+电荷,并使另一方产生-电荷,因 而能够将产生电荷量的和作为泄漏信号的调节量而进行输出。

应用例5

在上述应用例所涉及的振动片中,优选为,所述调节部具有共通部和多 个分支部,所述共通部沿着所述调节臂的延伸方向而设置,所述多个分支部 从所述共通部起向所述宽度方向两侧分支,且在所述延伸方向上配置。

在这种结构中,由于多个分支部从共通部起分支,因此即使切断任意的 分支部,其他的分支部也会维持与共通部电连接的状态。即,能够使调节部 的压电体层或第二电极的面积仅减小与多个分支部中的任意分支部相对应的 量,从而减少产生的电荷量。而且,由于多个分支部沿着调节臂的延伸方向 并列设置,因此能够根据被切断的分支部的位置以及数量而简单且高精度地 对调节部的信号输出进行调节。

应用例6

在上述应用例所涉及的振动片中,优选为,在所述多个分支部中,与所 述共通部侧相比,宽度方向顶端侧宽度较宽。

由此,能够增大通过共通部或分支部的中途的切断而实现的、调节部的 信号输出的调节宽度,并且能够比较简单地对顶端侧的宽度较窄的分支部的 中途进行切断。

应用例7

在上述应用例所涉及的振动片中,优选为,在所述调节臂中,在顶端部 上设置有锤部,在所述基部侧设置有调节部。

通过以此方式在调节臂的顶端部上设置锤部,从而能够在对调节臂的长 度的增大进行抑制的同时,提高对泄漏振动的抑制效果。

应用例8

本应用例所涉及的振动片的制造方法的特征在于,包括:形成基部、振 动臂、调节臂和调节部的工序,其中,所述振动臂从所述基部起进行延伸, 所述调节臂以与所述振动臂并行的方式从所述基部起进行延伸,所述调节部 在所述调节臂的主面上具有第一电极、第二电极以及设置在所述第一电极与 所述第二电极之间的压电体层,且在所述调节部中,所述第一电极被设置于 所述调节臂的主面侧;对所述振动臂的泄漏信号进行检测的工序;在所述泄 漏信号的振幅处于目标值的范围外、且处于所设定的可调节值的范围外时, 去除或附加所述压电体层的一部分而对所述调节臂的频率进行调节的工序; 在所述泄漏信号的振幅处于所述可调节值的范围内、且处于目标值的范围外 时,去除或附加所述第二电极的一部分而对所述调节部中所产生的电荷进行 调节的工序。

根据本应用例,由于通过去除调节部的压电体层的一部分,从而使调节 臂的频率接近振动臂的频率(即,增大调节臂的振幅,并增大能够从调节部 输出的电荷的总和),并通过去除或附加第二电极的一部分,从而对电荷量进 行调节,因此能够高效地对振动泄漏进行抑制。

应用例9

在上述应用例所涉及的振动片的制造方法中,优选为,所述调节部具有 共通部和多个分支部,所述共通部沿着所述调节臂的延伸方向而设置,所述 多个分支部从所述共通部起向宽度方向两侧分支,且在所述延伸方向上配置, 所述振动片的制造方法包括将所述分支部切断的工序。

通过将分支部切断,从而能够使调节部的压电体层以及第二电极的电极 面积仅减小与多个分支部中的任意的分支部相对应的量。而且,由于多个分 支部沿着调节臂的延伸方向并排设置,因此能够根据被切断的分支部的位置 以及数量,而简单且高精度地对调节部的信号输出进行调节。

应用例10

本应用例所涉及的角速度传感器的特征在于,具备:上述应用例中的任 一应用例所记载的振动片;电子部件,其包括使所述驱动用振动臂进行驱动 的电路、和对来自所述检测部的信号进行检测的电路;封装件,其对所述振 动片以及所述电子部件进行收纳。

根据本应用例,能够提供一种实现上述应用例中的任意一个应用例所记 载的振动片的效果的角速度传感器。

而且,上述结构的这种封装件型的角速度传感器具有,有利于小型化、 薄型化且耐冲击性较高的特征。

应用例11

本应用例所涉及的电子设备的特征在于,具备上述应用例中的任一应用 例所记载的振动片。

根据本应用例,由于具备被实施了对泄漏输出进行抑制的调节的、高灵 敏度的振动片,因此能够提供具有高功能且稳定的特性的电子设备。

应用例12

本应用例所涉及的移动体的特征在于,具备上述应用例中的任一应用例 所记载的振动片。

上述振动片(或者角速度传感器)能够对移动体的姿态进行检测。由于 具备如上所述的被实施了对泄漏输出进行抑制的调节的、高灵敏度的振动片, 因此能够提供可进行稳定的姿态控制的移动体。

附图说明

图1表示实施方式1所涉及的振动片,(a)为俯视图,(b)为表示(a)的 A-A剖面的剖视图。

图2为表示实施方式1所涉及的振动片的泄漏输出的抑制方法的工序说明 图。

图3为振动片1的驱动以及检测的说明图。

图4为模式化地表示图2中的步骤4的概念的说明图。

图5为模式化地表示图2中的步骤5的概念的说明图。

图6为模式化地表示图2中的步骤6的概念的说明图。

图7为模式化地表示图2中的步骤8的概念的说明图。

图8为表示实施方式2所涉及的振动片的俯视图。

图9为表示实施方式3所涉及的振动片的俯视图。

图10表示角速度传感器的概要结构,(a)为俯视图,(b)为表示(a)的 B-B剖面的剖视图。

图11为概要地表示作为电子设备的智能手机的立体图。

图12为概要地表示作为电子设备的其他具体示例的数码相机的立体图。

图13为概要地表示作为移动体的一个具体示例的汽车的立体图。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。

另外,以下的说明中所参照的附图为,为了将各个部件设定为能够识别 的大小,而使各个部件或者一部分的横纵的比例尺不同于实际的比例尺的模 式图。

实施方式1

图1表示实施方式1所涉及的振动片1,其中,(a)为俯视图,(b)为表示 (a)中A-A剖面的剖视图。另外,本实施方式中的振动片1作为角速度传感器 等的传感器元件而被使用。在图1(a)、(b)中,振动片1由主体部10、压电 体层和第二电极构成,所述主体部10由非压电体形成,所述压电体层以预定 的图案被形成于主体部10的主面12上,所述第二电极被形成在压电体层的表 面上。振动臂20、30从基部11的一边起在相同的方向上平行地延伸。如图1 (a)所示,主体部10通过基部11和振动臂20、30而构成了音叉。

在主体部10上,还具有调节臂40、50,所述调节臂40、50从与基部11的 延伸出振动臂20、30的边正交且相互对置的各边起,在与振动臂20、30相同 的方向上延伸。调节臂40、50与振动臂20、30相比而较短。此外,主体部10 例如由硅(Si)形成。

另外,以下,将主面12表示为第一主面12,将与第一主面对置的面(相 对于第一主面12而言为背面)表示为第二主面13。另外,第二主面13为,后 文所述的将振动片1固定在封装件上的固定面。

如图1(a)、(b)所示,在主体部10的第一主面12上形成有第一电极60。 另外,在主体部10具有导电性的情况下,在第一主面12与第一电极60之间形 成有绝缘层。在振动臂20的宽度方向中央部处,从第一主面12起层压形成有 第一电极60、检测用压电体层21、检测用电极22。将由第一电极60、检测用 压电体层21、检测用电极22构成的图案设为第一检测部20b。在第一检测部20b 的与基部11为相反侧的顶端部处形成有大宽度部22a。此外,检测用电极22 在基部11上连续至检测端子23。

在振动臂30的宽度方向中央部处,从第一主面12起层压形成有第一电极 60、检测用压电体层31、检测用电极32。将由第一电极60、检测用压电体层 31、检测用电极32构成的图案设为第二检测部30b。在第二检测部30b的与基 部11为相反侧的顶端部处,形成有大宽度部32a。此外,检测用电极32在基部 11上连续至检测端子33。

在振动臂20中,以隔着第一检测部20b的方式于宽度方向两侧,从第一主 面12起分别层压形成有第一电极60、驱动用压电体层25、驱动用电极26、第 一电极60、驱动用压电体层27、驱动用电极28。以包括上述驱动用压电体层 和驱动用电极在内的方式而设定第一驱动部20a。

另一方面,在振动臂30中,以隔着第二检测部30b的方式于宽度方向两侧, 从第一主面12起分别层压形成有第一电极60、驱动用压电体层35、驱动用电 极36、第一电极60、驱动用压电体层37、驱动用电极38。以包括上述驱动用 压电体层和驱动用电极的方式而设定第二驱动部30a。

驱动用电极26和驱动用电极36在基部11的第一主面12上与共通的驱动端 子29相连接。

此外,驱动用电极28和驱动用电极38在基部11的第一主面12上与共通的 驱动端子39相连接。

在调节臂40中,从第一主面12起分别层压形成有第一电极60、调节用压 电体层41、42、调节用电极43、44,并且调节用压电体层41以及调节用压电 体层43的层、和调节用压电体层42以及调节用电极44的层从基部11侧的一端 起,在调节臂40的宽度方向上分支。以包括形成于调节臂40上的调节用压电 体层41、42和调节用电极43、44在内的方式而设定第一调节部40a。调节用电 极43和调节用电极44与第一主面12上的调节端子45相连接。

另一方面,在调节臂50中,从第一主面12起分别层压形成有第一电极60、 调节用压电体层51、52、调节用电极53、54,并且调节用压电体层51以及调 节用电极53的层、和调节用压电体层52以及调节用电极54的层从基部11侧的 一端起,在调节臂50的宽度方向上分支。以包括形成于调节臂50上的、调节 用压电体层51、52和调节用电极53、54在内的方式而设定第二调节部50a。调 节用电极53和调节用电极54与第一主面12上的调节端子55相连接。

如上所述,在第一驱动部20a和第二驱动部30a、第一检测部20b和第二检 测部30b、以及第一调节部40a和第二调节部50a中,第一电极60为共通电极, 且在本实施方式中为接地电极。图1(a)所示的接地端子61为第一电极60的 一部分。

这里,检测端子23、33、驱动端子29、39、调节端子45、55以及接地端 子61为,与后述的作为电子设备的IC芯片电连接的连接用端子。

另外,如图1(a)所图示的那样,主体部10的外形形状以及上述的各个 压电体层、各个电极关于轴线P1而呈对称形状。

在以上所说明的本实施方式所涉及的振动片1中,针对于由振动臂20、30 的形状误差(尤其是,截面成为非对称的情况)等引起的检测部(第一检测 部20b以及第二检测部30b)的泄漏输出,使第一调节部40a以及第二调节部50a 产生与泄漏信号为反相的电荷,从而抵消泄漏输出。而且,通过去除第一调 节部40a以及第二调节部50a的调节用压电体层41、42、51、52的一部分,从 而能够使调节臂的频率接近驱动频率,并能够增大调节电荷量的总和,并且 如果去除调节用电极43、44、53、54的一部分,且将泄漏信号的振幅(泄漏 电流)调节为目标值以下,则能够抑制振动泄漏。

此外,由于在第一调节部40a以及第二调节部50a的调节用压电体层41、 42、51、52中,可去除的质量与各个调节用电极43、44、53、54相比而较大, 因此对于调节臂频率的调节是有效的,并且在调节用电极43、44、53、54中, 对于电荷量的调节是有效的,因此,能够进行粗调以及微调,从而具有扩大 振动泄漏的抑制范围,并能够进行精细抑制的效果。

此外,在第一检测部20b以及第二检测部30b的与基部11为相反侧的顶端 部处,于与第一驱动部20a以及第二驱动部30a相比靠顶端侧设置有,与第一 检测部20b以及第二检测部30b的其他部分相比面积较大的大宽度部22a、32a。 检测灵敏度是由被驱动部激励的振动振幅的大小与检测部的电荷产生效率之 积而决定的。因此,通过在与驱动部相比靠顶端侧设置宽幅的检测部,从而 能够提高检测灵敏度。

此外,由于由振动臂20、30的顶端部的调节而引起的电荷量的变化较小, 因此如果将大宽度部20a、30a考虑为附加质量部,则能够作为检测频率的调 节部而使用。

此外,在振动片1中,使调节臂40、50的长度短于振动臂20、30的长度。 如果采用此方式,则由于用于调节泄漏输出的调节臂40、50的振动不会阻碍 兼作为驱动用振动臂和检测用振动臂的振动臂20、30的振动,因此振动片1 的振动特性稳定,并且还有利于振动片1的小型化。

而且,调节用压电体层41、42、调节用压电体层51、52分别在调节臂40、 50的各自的宽度方向上分支,且在长度方向上延伸。振动方向相对于第一主 面12为面内弯曲振动。例如,在通过弯曲振动而被压缩的调节用压电体层51 上将产生+电荷,而在为被伸长的调节用压电体层52时将产生-电荷。因此, 由于通过将调节用压电体层51、52分支,从而使被分支的一方产生+电荷并 使另一方产生-电荷,因而只需取得产生电荷量的和,即可作为泄漏信号的 调节电荷而进行输出。

实施方式1所涉及的振动片1的制造方法

接下来,对实施方式1中的振动片1的制造方法进行说明。

在上述的振动片1中,通过使用光刻法来对硅(Si)等的非压电体材料进 行蚀刻加工,从而一体地形成主体部10。原本,振动臂20、30的截面形状被 设计为矩形形状,但是,由于非压电体材料的蚀刻各向异性和加工过程的误 差等,从而不呈矩形形状,而是呈平行四边形、菱形、或者呈更为复杂的不 确定形状。此时,若振动臂20、30的截面形状较大程度偏离所设计的矩形形 状,则振动臂20、30的振动方向将偏离设计值,而产生所谓的泄漏输出这一 不希望出现的振动泄漏,从而成为使角速度传感器的检测灵敏度劣化的主要 原因。这里,以对这种泄漏输出进行抑制的方法为中心进行说明。

图2为,表示本实施方式所涉及的振动片1的泄漏输出的抑制方法的工序 说明图。首先,形成振动片1(步骤1:S1)。在振动片1的形成中,通过使用 光刻法来对Si晶片进行蚀刻加工,从而如图1所示而形成主体部10,之后,在 主体部10的第一主面12上依次层压形成第一电极层、压电体层、第二电极层, 并且如图1所示,按照第二电极层、压电体层的顺序利用公知的图案形成技术 来进行图案形成。作为压电体层,例如以1μm~3μm的厚度使PZT(锆钛 酸铅)成膜,作为第一电极层以及第二电极层,例如以的厚度 使Au或Cr-Au成膜。

这里,参照图3对振动片1的驱动以及检测进行说明。

图3为,振动片1的驱动以及检测的说明图。当对驱动端子29和驱动端子 39施加驱动信号时,振动臂20以及振动臂30在X方向上进行弯曲振动(所谓的 音叉振动)。将振动信号的频率设为fd。此时,若调节臂40、50的频率接近驱 动频率fd,则振动通过基部11进行传播,并且调节臂40、50在X方向上进行弯 曲振动。将振动臂40、50的频率设为f-tu。调节臂40、50成为与振动臂20、 30为反相的振动。

在这种结构的振动片1中,当在对振动臂20、30施加预定的驱动信号以使 其振动的状态下,在振动片1上被施加了角速度时,振动臂20、30将通过科里 奥利力而在Z方向上进行振动(被称为步行模式振动),并输出检测信号。将 该检测振动的频率设为fs。

当形成振动片1时,驱动频率(fd)、调节臂频率(f-tu)、检测频率(fs) 之间的关系为fs>fd>f-tu,也就是说,以使得调节臂频率(f-tu)低于驱 动频率(fd)的方式,实施主体部10的形状形成。

接下来,对振动片1中驱动频率(fd)是否大于调节臂频率(f-tu)进行 判断(步骤2:S2)。这里,由于在驱动频率(fd)小于调节臂频率(f-tu) 的情况下(否),即使实施以后的工序也难以进行振动泄漏抑制,因此排除该 情况。当驱动频率(fd)大于调节臂频率(f-tu)时(是),对0点输出电流 进行测定,以掌握泄漏信号的相位和振幅(步骤3:S3)。0点输出电流是指, 振动片1上未施加有角速度的状态下的调节臂40、50的输出电流。

接下来,对泄漏信号的振幅(泄漏电流)和目标值进行比较(步骤4:S4)。 参照图4对此进行说明。

图4为,模式化地表示图2中的步骤4的概念的说明图。如果泄漏信号的振 幅(泄漏电流)小于预先设置的目标值,则判断为处于泄漏振动被抑制了的 状态,且结束用于泄漏振动抑制的处理。此外,如果泄漏信号的振幅(泄漏 电流)大于预先设置的目标值(否),则移动至下一个工序。

接下来,进行如下的比较,即,泄漏信号的振幅(泄漏电流)大于目标 值时的泄漏信号的振幅(电流)是否处于可调节值范围内(步骤5:S5)。参 照图5对此进行说明。

图5为,模式化地表示图2中的步骤5的概念的说明图。这里,在泄漏信号 的振幅(泄漏电流)小于可调节值时,判断为不需要实施调节用压电体层41、 42、51、52的修整,并转移至调节用电极43、44、53、54的修整(步骤8:S8)。 此外,当泄漏信号的振幅大于可调节值时,转移到调节用压电体层41、42、 51、52的修整(步骤6:S6)。

另外,修整是指,去除调节用压电体层41、42、51、52或调节用电极43、 44、53、54的一部分。

接下来,参照图6对调节用压电体层41、42、51、52的修整进行说明。

图6为,模式化地表示图2中的步骤6的概念的说明图。在调节用压电体层 41、42、51、52的修整中,预先求出修整量和输出电荷量的差(驱动频率(fd) -调节臂频率(f-tu))之间的关系,并对修整量进行计算。如图6(a)所示, 驱动频率(fd)与调节臂频率(f-tu)的差越小,总输出电荷量越大。也就 是说,检测输出增高。因此,对调节臂40、50的调节用压电体层41、42、51、 52中的任意一个进行修整,从而使调节臂40、50的频率接近驱动频率。因此, 优选进行修整直至成为驱动频率(fd)≒调节臂频率(f-tu)为止。

接下来,对是否成为驱动频率(fd)≒调节臂频率(f-tu)进行判断(步 骤7:S7)。另外,参照图6(b)预先设定驱动频率(fd)与调节臂频率(f-tu) 之间的容许差(差的目标值)。这里,在判断为未达成驱动频率(fd)≒调节 臂频率(f-tu)时(否),实施对调节用压电体层41、42、51、52的修整直至 驱动频率(fd)与调节臂频率(f-tu)的差值成为容许值为止。在驱动频率 (fd)与调节臂频率(f-tu)的差处于容许值的范围内时(是),转移至调节 用压电体层41、42、51、52的修整工序。

图6(b)表示调节用压电体层41、42、51、52的修整的一个示例。

虽然在图6(b)中,例示了去除调节用压电体层51、52的一部分的情况, 但是也存在对调节臂40侧的调节用压电体层41、42进行修整的情况,或者, 也存在对调节臂40以及调节臂50的调节用压电体层的双方进行修整的情况。

对于步骤6中的调节用压电体层41、42、51、52的修整,由于使用激光等 而将一部分去除,因此形成于各个调节用压电体层的表面上的各个调节用电 极也被一起去除。此外,相同区域的第一电极60也可以同时被去除。这是因 为,调节用电极修整对调节臂频率(f-tu)的影响与调节用压电体层修整相 比明显较小。

当驱动频率(fd)与调节臂频率(f-tu)的差变为了容许值范围内(例 如,驱动频率(fd)≒调节臂频率(f-tu))时,转移至第一调节部40a以及 第二调节部50a的调节用电极修整(步骤8:S8)。

接下来,参照图7对调节臂40、50的调节用电极修整进行说明。

图7为,模式化地表示图2中的步骤8的概念的说明图。如图7(a)所示, 首先,去除调节臂40、50的调节用电极43、44、54、55中的任意一个的一部 分,并产生输出电荷。接下来,实施调节用电极43、44、53、54的修整直至0 点输出成为目标值为止。虽然在图7(b)中,例示了去除调节用电极53的一 部分的情况,但是也存在对调节用电极54进行修整的情况、和对调节臂40侧 的调节用电极43、44进行修整的情况,或者,还存在对调节臂40以及调节臂 50的调节用电极的双方进行修整的情况。

这里,对调节臂40、50的输出电荷进行说明。如果设定为,在例如调节 臂40于-X方向上进行了位移时调节用压电体层41被压缩且产生+电荷,则由 于调节用压电体层42被伸长从而将产生-电荷。由于调节用电极43和调节用 电极44相连接,因此在调节端子45中,能够检测出由调节用压电体层41产生 的电荷与由调节用压电体层42产生的电荷之和,以作为输出电荷量。

在调节臂50侧也与调节臂40侧同样地,在调节端子55中,能够检测出由 调节用压电体层51产生的电荷与由调节用压电体层52产生的电荷之和,以作 为电荷量。

由于调节臂40侧的调节用电极43、44与调节臂50侧的调节用电极53、54 电气性分离,因此能够分别地掌握调节臂40和调节臂50中所产生的电荷量。 因此,能够分别独自地实施泄漏电流(泄漏信号的振幅)的调节。

在步骤9中,在未实现0点输出<目标值的情况下(否),进一步实施电极 修整,在实现了0点输出<目标值的情况下(是),认为已经抑制了振动泄漏, 从而结束调谐处理。

根据以上所说明的振动片1的制造方法,由于在第一调节部40a以及第二 调节部50a的调节用压电体层41、42、51、52中,可去除的质量与调节用电极 43、44、53、54相比而较大,因此对于调节臂频率的调节是有效的,并且在 压电体层上的第二电极中,对于电荷量的调节是有效的。因此,能够进行粗 调以及微调,且具有扩大振动泄漏的抑制范围,并能够进行精细的抑制,且 高效地抑制振动泄漏的这一效果。

另外,虽然在上述步骤6中,去除调节臂的调节用压电体层41、42、51、 52的一部分并实施修整,并且在步骤8中,去除调节用电极43、44、53、54 的一部分并实施修整,但是,对于此双方而言,通过附加一部分也均可得到 同样的效果。

实施方式2

接下来,对实施方式2所涉及的振动片进行说明。实施方式2的特征在于, 由设置于调节臂40、50上的调节用压电体层和调节用电极构成的调节部具有, 共通部和多个分支部,所述共通部在调节臂40、50的延伸方向上延伸设置, 所述多个分支部从共通部起向宽度方向两侧分支,且在延伸方向上配置。因 此,以与实施方式1的不同之处为中心,并对与实施方式1的共通部分标记相 同的符号而进行说明。

图8为,表示实施方式2所涉及的振动片2的俯视图。振动臂20、30从基部 11的一边起在相同的方向上平行地延伸,并且振动片2还具有调节臂40、50, 所述调节臂40、50从与基部11的延伸出振动臂20、30的边正交且对置的各个 边起,在与振动臂20、30相同的方向上进行延伸。调节臂40、50与振动臂20、 30相比而较短。主体部10由例如硅(Si)形成。主体部10的形状以及分别形 成于调节臂20、30上的驱动用压电体层、检测用电极的图案,与实施方式1 (参照图1(a))相同。另外,在主体部10的第一主面12的表面上形成有第一 电极(共通电极)60。

如图8所示,在调节臂40上形成有,由调节用压电体层141和调节用电极 142构成的第一调节部140。第一调节部140具有在宽度方向的大致中央部处于 长度方向上延伸的共通部143、和由小宽度部144和大宽度部145形成的分支部 146,其中,所述小宽度部144从共通部143起向宽度方向两侧分支,所述大宽 度部145在小宽度部144的顶端上延伸设置。虽然在图8中图示了分支部146在 长度方向上各排列了四个从而共计八个的情况,但分支部146的数量并不限定 于此。

在调节臂50中也同样地设置有,由调节用压电体层151和调节用电极152 构成的第二调节部150。第二调节部150具有,在宽度方向的大致中央部处于 长度方向上延伸的共通部153、和由小宽度部154和大宽度部155形成的分支部 156,其中,所述小宽度部154从共通部153起向宽度方向两侧分支,所述大宽 度部155在宽度较窄部154的顶端上延伸设置。虽然在图8中图示了分支部156 在长度方向上各排列了四个从而共计八个的情况,但分支部156的数量并不限 定于此。

另外,第一调节部140和第二调节部150关于轴线P1呈对称形状。

调节用电极142与设置于振动臂20上的检测用电极22通过检测端子23而 被连接在一起。此外,调节用电极152与设置于振动臂30上的检测用电极32 通过检测端子33被连接在一起。

另外,在调节用电极142与驱动用电极26的交叉部、和调节用电极152与 检测用电极32的交叉部上,设置有绝缘层(未图示)。

另外,能够以与前文所述的实施方式1(参照图2)相同的方法来执行基 于本实施方式的、振动片2的泄漏振动抑制方法。例如,虽然在步骤6中,实 施调节臂40、50的调节用压电体层141、151的修整,但是在本实施方式中, 如图6(a)所示,预先求出修整量和输出电荷量的增加量(驱动频率(fd) -调节臂频率(f-tu))之间的关系,并对修整量进行计算,并且能够通过选 择并切断多个分支部146、156中的某一个,从而使调节臂频率(f-tu)≒驱 动频率(fd)。

另外,在步骤8的调节用电极的修整中,通过对切断上述分支部后剩余的 多个分支部146、156的调节用电极142、143进行修整,从而能够将泄漏信号 的振幅(泄漏电流)调节为目标值以下。此时,可以针对每个分支部而切断 调节用电极142、143部,并可以去除任意量。

根据以上所说明的实施方式2,由于多个分支部146是从共通部143起分支 的,因此切断任意的分支部均能够维持电连接了的状态。即、只需切断第一 调节部140或第二调节部150的多个分支部146中的任意的分支部,就能够实现 振动泄漏的抑制。

另外,如果预先计算出修整量(分支部146、156的切断位置和数量)和 输出电荷量的增加量(驱动频率(fd)-调节臂频率(f-tu))之间的关系, 则能够高效地实现对振动泄漏的抑制。

此外,对检测用电极22和调节用电极142进行电连接,对检测用电极32 和调节用电极152进行电连接。调节臂40、50所产生的电信号重叠于检测用电 极22、23的输出信号。因此,能够通过调节臂40、50的输出信号来抵消泄漏 振动的成分。

另外,在前文所述的实施方式1的振动片1中,也可以采用如下的结构, 即,对检测用电极22和调节用电极43、44进行电连接,并对检测用电极32和 调节用电极53、54进行电连接的结构。

另外,考虑到上述的调节用压电体层的修整和调节用电极的修整的作用, 也可以采用如下的结构,即,不将第一调节部140、第二调节部150的各个分 支部中的、顶端侧的分支部作为调节用电极的结构。

实施方式3

接下来,对实施方式3所涉及的振动片3进行说明。实施方式3的特征在于, 在调节臂40、50的顶端部上设置有锤部,在基部11侧设置有调节部。因此, 以与实施方式1的不同之处为中心,并对与实施方式1共通的部分标记相同的 符号而进行说明。

图9为,表示实施方式3所涉及的振动片3的俯视图。如图9所示,在调节 臂40的顶端部上形成有宽度较大的锤部46,在调节臂50的顶端部上形成有宽 度较大的锤部56。在调节臂40上,在远离锤部46的位置处形成有第一调节部 40a,并且在调节臂50上,在远离锤部56的位置处形成有第二调节部50a。第 一调节部40a和第二调节部50a为,与实施方式1(参照图1)相同的结构。

在锤部46的第一主面12上形成有调节用压电体层47,在锤部56的第一主 面12上形成有调节用压电体层57。

虽然振动片3的泄漏振动的抑制方法能够沿袭与前文所述的实施方式1相 同的调谐处理(参照图2),但是能够通过使调节臂40、50的顶端部处具备锤 部46、56,并对位于顶端部的调节用压电体层47、57进行修整,从而能够进 一步扩大调节臂频率的调节范围。另外,如果考虑振动片3的制造效率,则也 可以在调节用压电体层47、57的表面上形成第二电极。

如此,由于在调节臂40、50的顶端侧具备了锤部46、56,因此能够在抑 制调节臂40、50的长度增加的同时使泄漏振动的抑制效果得到提高,并且可 扩大用于抑制泄漏振动的调节范围,进而通过对第一调节部40a和第二调节部 50a的修整,能够实现用于泄漏振动抑制的精细调节。

另外,虽然在图9中例示了第一调节部40a以及第二调节部50a具有与实施 方式1相同的结构的情况,但是也可以应用与实施方式2(参照图8)相同的结

另外,作为各个压电体层,并不限定于锆钛酸铅(PZT),例如,可以使 用氮化铝(AlN)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、四硼酸锂(Li2B4O7)、 硅酸镓镧(La3Ga5SiO14)等的氧化物基板、在玻璃基板上层压氮化铝或五氧化 二钽(Ta2O5)等的压电体材料而构成的层压压电基板、或压电陶瓷等。

此外,虽然前文所述的各个实施方式的振动片1、2、3中的任意一个均为, 振动臂20、30具备了第一驱动部20a、第二驱动部30a、第一检测部20b、第二 检测部30b,且兼用为振动臂和检测臂的形态,但是也可以应用独立具备振动 臂和检测臂的所谓的H型振动片。

角速度传感器

接下来,对使用了前文所述的振动片1的角速度传感器进行说明。

图10表示角速度传感器的概要结构,(a)为俯视图,(b)为表示(a)的 B-B剖面的剖视图。另外,(a)表示透视了盖部件的状态。在图10(a)、(b) 中,角速度传感器100由作为传感器元件的振动片1、作为电子部件的IC芯片 110和封装件构成,其中,所述IC芯片110包括,使振动片1进行驱动的电路和 对来自检测部的信号进行检测的电路(均未图示),所述封装件对振动片1以 及IC芯片110进行收纳。

封装件被构成为,通过封装件主体90和作为盖部件的盖95而具有内部空 间,并且在该内部空间内收纳有振动片1和IC芯片110。封装件主体90为,由 陶瓷等成形而成的、平面形状为矩形的容器。在封装件主体90的内部,设置 有两段结构的底面,在最下部底面91上,并且通过粘接剂85而固定有IC芯片 110。此外,在上部底面92上,通过粘接剂85而固定有振动片1。在IC芯片110 的上部配置有振动片1。振动片1在第二主面13上通过粘接剂85而被固定在封 装件主体90的上部底面92上。

另外,关于角速度传感器100,虽然在图10中例示了前文所述的实施方式 1的振动片1,但是也可以应用实施方式2的振动片2以及实施方式3的振动片3。

在封装件主体90的上部底面92上形成有连接端子71~76。这些连接端子 与设置在振动片1的第一主面12上的连接端子相连接。具体而言,检测端子23 和连接端子72、检测端子33和连接端子73、驱动端子29和连接端子72、驱动 端子39和连接端子74、调节端子45和连接端子76、调节端子55和连接端子75 通过焊线80而被连接在一起。连接端子71~76的每一个通过与封装件主体90 的上部底面92以及最下部底面91连续设置的配线,而与被设置在IC芯片110 上的端子相连接。

角速度传感器100以如下方式构成,即,在将IC芯片110以及振动片1固定 在封装件主体90内,并对两者进行了电连接后,将盖95固定在封装件主体90 的边缘部上。优选使封装件内部处于真空状态。此外,虽然省略图示,但是 在封装件的外侧设置有外部端子,并设置有多个用于向IC芯片110的电力供给 和输出来自IC芯片110的信号的外部端子。

由于以此方式构成的角速度传感器100使用了前文所述的实施方式1、实 施方式2、实施方式3的振动片1、2、3中的任意一个,因此起到了各个实施方 式中所记载的效果。

此外,上述结构的这种封装件类型的角速度传感器100具有,有利于小型 化和薄型化并且抗冲击性较高的这一特征。

电子设备

接下来,对于具备了角速度传感器100的电子设备,列举出作为具体示例 的智能手机和数码相机,作为移动体的示例的汽车来进行说明,其中,所述 角速度传感器100使用了前文所述的实施方式1~实施方式3的振动片1、2、3 中的任意一个。

图11为,概要地表示作为电子设备的智能手机201的立体图。在智能手机 201中组装有具有振动片1(或者振动片2、或者振动片3)的角速度传感器100。 在角速度传感器100中,实施了对智能手机201的姿态进行检测的移动传感。 角速度传感器100的检测信号被供给至例如微电脑芯片(MPU)202。MPU202 能够根据移动传感而执行各种各样的处理。这样移动传感能够在移动电话、 便携式游戏机、游戏控制器、汽车导航系统、定点设备、头戴式显示器、平 板电脑等的电子设备中进行利用。

图12为,概要地表示作为电子设备的其他具体示例的数码相机(以下称 为“照相机”)203的立体图。在照相机203中组装有具有振动片1(或者振动 片2、或者振动片3)的角速度传感器100。角速度传感器100能够对照相机203 的姿态进行检测。角速度传感器100的检测信号被供给至手抖补偿装置204。 手抖补偿装置204能够根据角速度传感器100的检测信号,而使例如透镜组205 内的特定的透镜移动,以进行手抖补偿。关于其他,手抖补偿也能够利用在 数码摄像机中。

移动体

接下来,对具有角速度传感器100的移动体进行说明,该角速度传感器100 使用了前文所述的实施方式1~实施方式3的振动片1、2、3中的任意一个。

图13为,概要地表示作为移动体的一个具体示例的汽车206的立体图。在 汽车206中组装有具有振动片1(或者振动片2、或者振动片3)的角速度传感 器100。角速度传感器100能够对车身207的姿态进行检测。角速度传感器100 的检测信号被供给至车身姿态控制装置208。车身姿态控制装置208能够根据 例如车身207的姿态,来对悬架的软硬进行控制、或者对每个车轮209的制动 器进行控制。这种姿态控制能够在双足步行机器人、飞机、直升机等的各种 移动体中进行利用。

在上述电子设备的各个具体示例中,由于具备被实施了对泄漏输出进行 抑制的调节的、高灵敏度的振动片1(或者振动片2、或者振动片3),因此能 够提供一种高功能且具有稳定的特性的电子设备。

在例如为智能手机201的情况下,通过实施对姿态进行检测的移动传感, 从而能够正确地检测出智能手机201的姿态。

此外,在为数码相机203的情况下,能够实施精细的手抖补偿。

此外,在为汽车206的车身姿态控制装置208的情况下,具有能够正确地 检测出车身207的姿态的这一效果。

符号说明

1…振动片;

11…基部;

12…第一主面;

20、30…振动臂;

20a…第一驱动部;

20b…第一检测部;

30a…第二驱动部;

30b…第二检测部;

40、50…调节臂;

40a…第一调节部;

41、42、51、52…调节用压电体层;

43、44、53、54…调节用电极;

50b…第二调节部;

60…第一电极。

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