(57)【要約】【課題】大型化を抑制しつつ、回路素子をレーザー光から保護することのできる振動デバイス、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、ベースと、前記ベースに配置されている回路素子と、平面視で、少なくとも一部が前記回路素子と重なって配置されている振動素子と、前記回路素子と前記振動素子との間に配置され、前記振動素子を支持している支持基板と、を有する。また、前記振動素子は、少なくとも一部を除去することにより周波数調整を行う周波数調整部を有し、前記支持基板は、前記振動素子を支持している基部と、前記基部を支持している支持部と、前記基部と前記支持部とを接続する梁部と、前記梁部に配置され、平面視で、前記周波数調整部と重なっている遮光性を有する遮蔽部と、を備える。【選択図】図２
2020144062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
前記ベースに配置されている回路素子と、
平面視で、少なくとも一部が前記回路素子と重なって配置されている振動素子と、
前記回路素子と前記振動素子との間に配置され、前記振動素子を支持している支持基板と、を有し、
前記振動素子は、少なくとも一部を除去することにより周波数調整を行う周波数調整部を有し、
前記支持基板は、前記振動素子を支持している基部と、
前記基部を支持している支持部と、
前記基部と前記支持部とを接続する梁部と、
前記梁部に配置され、平面視で、前記周波数調整部と重なっている遮光性を有する遮蔽部と、を備えることを特徴とする振動デバイス。
【請求項２】
ベースと、
前記ベースに配置されている回路素子と、
平面視で、少なくとも一部が前記回路素子と重なって配置されている振動素子と、
前記回路素子と前記振動素子との間に配置され、前記振動素子を支持している支持基板と、を有し、
前記振動素子は、少なくとも一部を除去することにより周波数調整を行う周波数調整部を有し、
前記支持基板は、前記振動素子を支持している基部と、
前記基部を支持している支持部と、
前記基部と前記支持部とを接続する梁部と、
前記基部に配置され、平面視で、前記周波数調整部と重なっている遮光性を有する遮蔽部と、を備えることを特徴とする振動デバイス。
【請求項３】
前記振動素子は、振動基板と、前記振動基板に配置されている電極と、を有し、
前記振動基板と前記支持基板とは、それぞれ、水晶で構成されている請求項１または２に記載の振動デバイス。
【請求項４】
前記振動基板と前記支持基板とは、互いの結晶軸の方向が一致している請求項３に記載の振動デバイス。
【請求項５】
ベースと、
前記ベースに配置されている回路素子と、
平面視で、少なくとも一部が前記回路素子と重なって配置されている振動素子と、
前記回路素子と前記振動素子との間に配置され、前記振動素子を支持している支持基板と、を有し、
前記振動素子は、少なくとも一部を除去することにより周波数調整を行う周波数調整部を有し、
前記支持基板は、水晶で構成され、
前記振動素子を支持している基部と、
前記基部を支持している支持部と、
前記基部と前記支持部とを接続する梁部と、
前記支持部に配置され、平面視で、前記周波数調整部と重なっている遮光性を有する遮蔽部と、を備えることを特徴とする振動デバイス。
【請求項６】
前記遮蔽部には、金属膜が配置されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動デバイス。
【請求項７】
前記支持基板に配置され、前記振動素子と電気的に接続されている配線を有し、
前記金属膜の厚さは、前記配線の厚さよりも厚い請求項６に記載の振動デバイス。
【請求項８】
前記支持基板は、前記支持部において前記ベースに接続されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動デバイス。
【請求項９】
前記振動素子は、物理量を検出する物理量センサー素子である請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動デバイス。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の振動デバイスと、
前記振動デバイスの出力信号に基づいて信号処理を行う信号処理回路と、を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の振動デバイスと、
前記振動デバイスの出力信号に基づいて信号処理を行う信号処理回路と、を備えていることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動デバイス、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の振動デバイスは、箱状のベースと、ベースに搭載されている回路素子と、回路素子に搭載されている角速度センサー素子と、ベースに接合され、回路素子および角速度センサー素子を覆っているリッドと、を有する。また、角速度センサー素子は、センサー素子本体と、センサー素子本体を両側で支持する２つの支持部と、一方の支持部とセンサー素子本体とを接続している一対の梁部と、他方の支持部とセンサー素子本体とを接続している一対の梁部と、を有する。そして、角速度センサー素子は、一対の支持部において、回路素子の上面に導電性の接合部材を介して固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−８５１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような振動デバイスにおいては、ベースに回路素子および角速度センサー素子を搭載した状態で、角速度センサー素子にレーザーを照射し、電極の一部を除去して質量を調整することにより、駆動周波数の調整を行うのが一般的である。しかしながら、角速度センサー素子の直下に回路素子が位置しているため、加速度センサー素子を透過したレーザー光が回路素子に照射され、回路素子が損傷するおそれがある。また、レーザー光から回路素子を保護するための保護膜等、別の部材を設ける必要があり、装置構成の複雑化、大型化、高コスト化を招く要因ともなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本適用例に係る振動デバイスは、ベースと、
前記ベースに配置されている回路素子と、
平面視で、少なくとも一部が前記回路素子と重なって配置されている振動素子と、
前記回路素子と前記振動素子との間に配置され、前記振動素子を支持している支持基板と、を有し、
前記振動素子は、少なくとも一部を除去することにより周波数調整を行う周波数調整部を有し、
前記支持基板は、前記振動素子を支持している基部と、
前記基部を支持している支持部と、
前記基部と前記支持部とを接続する梁部と、
前記梁部に配置され、平面視で、前記周波数調整部と重なっている遮光性を有する遮蔽部と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本適用例に係る振動デバイスは、ベースと、
前記ベースに配置されている回路素子と、
平面視で、少なくとも一部が前記回路素子と重なって配置されている振動素子と、
前記回路素子と前記振動素子との間に配置され、前記振動素子を支持している支持基板と、を有し、
前記振動素子は、少なくとも一部を除去することにより周波数調整を行う周波数調整部を有し、
前記支持基板は、前記振動素子を支持している基部と、
前記基部を支持している支持部と、
前記基部と前記支持部とを接続する梁部と、
前記基部に配置され、平面視で、前記周波数調整部と重なっている遮光性を有する遮蔽部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本適用例に係る振動デバイスでは、前記振動素子は、振動基板と、前記振動基板に配置されている電極と、を有し、
前記振動基板と前記支持基板とは、それぞれ、水晶で構成されていることが好ましい。
【０００８】
本適用例に係る振動デバイスでは、前記振動基板と前記支持基板とは、互いの結晶軸の方向が一致していることが好ましい。
【０００９】
本適用例に係る振動デバイスは、ベースと、
前記ベースに配置されている回路素子と、
平面視で、少なくとも一部が前記回路素子と重なって配置されている振動素子と、
前記回路素子と前記振動素子との間に配置され、前記振動素子を支持している支持基板と、を有し、
前記振動素子は、少なくとも一部を除去することにより周波数調整を行う周波数調整部を有し、
前記支持基板は、水晶で構成され、
前記振動素子を支持している基部と、
前記基部を支持している支持部と、
前記基部と前記支持部とを接続する梁部と、
前記支持部に配置され、平面視で、前記周波数調整部と重なっている遮光性を有する遮蔽部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本適用例に係る振動デバイスでは、前記遮蔽部には、金属膜が配置されていることが好ましい。
【００１１】
本適用例に係る振動デバイスでは、前記支持基板に配置され、前記振動素子と電気的に接続されている配線を有し、
前記金属膜の厚さは、前記配線の厚さよりも厚いことが好ましい。
【００１２】
本適用例に係る振動デバイスでは、前記支持基板は、前記支持部において前記ベースに接続されていることが好ましい。
【００１３】
本適用例に係る振動デバイスでは、前記振動素子は、物理量を検出する物理量センサー素子であることが好ましい。
【００１４】
本適用例に係る電子機器は、上述の振動デバイスと、
前記振動デバイスの出力信号に基づいて信号処理を行う信号処理回路と、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
本適用例に係る移動体は、上述の振動デバイスと、
前記振動デバイスの出力信号に基づいて信号処理を行う信号処理回路と、を備えていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。
【図２】図１の振動デバイスを示す平面図である。
【図３】図１の振動デバイスが有する振動素子を示す平面図である。
【図４】図３の振動素子の駆動を説明する模式図である。
【図５】図３の振動素子の駆動を説明する模式図である。
【図６】図１に示す振動デバイスが有する支持基板を示す平面図である。
【図７】図６中のＦ−Ｆ線断面図である。
【図８】第２実施形態の振動デバイスが有する支持基板を示す平面図である。
【図９】第３実施形態の振動デバイスが有する支持基板を示す平面図である。
【図１０】第４実施形態の振動デバイスを示す平面図である。
【図１１】第５実施形態のパーソナルコンピューターを示す斜視図である。
【図１２】第６実施形態の携帯電話機を示す斜視図である。
【図１３】第７実施形態のデジタルスチールカメラを示す斜視図である。
【図１４】第８実施形態の自動車を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本適用例の振動デバイス、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。
【００１８】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。図２は、図１の振動デバイスを示す平面図である。図３は、図１の振動デバイスが有する振動素子を示す平面図である。図４および図５は、図３の振動素子の駆動を説明する模式図である。図６は、図１に示す振動デバイスが有する支持基板を示す平面図である。図７は、図６中のＦ−Ｆ線断面図である。なお、説明の便宜上、各図には、互いに直交する３軸であるＡ軸、Ｂ軸およびＣ軸を示している。また、以下では、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。また、Ｃ軸方向のプラス側を「上」とも言い、マイナス側を「下」とも言う。また、Ｃ軸方向からの平面視を、単に「平面視」とも言う。
【００１９】
図１に示す振動デバイス１は、Ｃ軸まわりの角速度ωｃを検出する物理量センサーである。振動デバイス１を物理量センサーとすることにより、振動デバイス１を幅広い電子機器に搭載することができ、利便性の高い振動デバイス１となる。このような振動デバイス１は、パッケージ２と、パッケージ２に収納されている回路素子３、支持基板４および振動素子６と、を有している。
【００２０】
パッケージ２は、上面に開口する凹部２１１を備えるベース２１と、凹部２１１の開口を塞ぐようにベース２１の上面に接合部材２３を介して接合されているリッド２２と、を有する。パッケージ２の内側には凹部２１１によって内部空間Ｓが形成され、内部空間Ｓに回路素子３、支持基板４および振動素子６が収容されている。なお、ベース２１は、アルミナ等のセラミックスで構成することができ、リッド２２は、コバール等の金属材料で構成することができる。ただし、ベース２１およびリッド２２の構成材料としては、それぞれ、特に限定されない。
【００２１】
内部空間Ｓは、気密であり、減圧状態、好ましくは、より真空に近い状態となっている。これにより、振動素子６の振動特性が向上する。ただし、内部空間Ｓの雰囲気は、特に限定されず、例えば、大気圧状態、加圧状態となっていてもよい。
【００２２】
また、凹部２１１は、複数の凹部で構成され、ベース２１の上面に開口している凹部２１１ａと、凹部２１１ａの底面に開口し、凹部２１１ａよりも開口幅が小さい凹部２１１ｂと、凹部２１１ｂの底面に開口し、凹部２１１ｂよりも開口幅が小さい凹部２１１ｃと、を有する。そして、凹部２１１ａの底面に、振動素子６を支持した状態で支持基板４が固定され、凹部２１１ｃの底面に、回路素子３が固定されている。
【００２３】
また、図２に示すように、内部空間Ｓにおいて、振動素子６、支持基板４および回路素子３は、それぞれの少なくとも一部が平面視で互いに重なって配置されている。言い換えると、振動素子６、支持基板４および回路素子３は、Ｃ軸方向に並んで配置されている。これにより、パッケージ２のＡ軸方向およびＢ軸方向への広がりを抑制でき、振動デバイス１の小型化を図ることができる。また、支持基板４は、振動素子６と回路素子３との間に位置し、振動素子６を下側すなわちＣ軸方向マイナス側から支えるように支持している。
【００２４】
また、図１および図２に示すように、凹部２１１ａの底面には複数の内部端子２４１が配置されており、凹部２１１ｂの底面には複数の内部端子２４２が配置されており、ベース２１の下面には複数の外部端子２４３が配置されている。これら内部端子２４１、２４２および外部端子２４３は、ベース２１内に形成されている図示しない配線を介して電気的に接続されている。また、内部端子２４１は、導電性の接合部材Ｂ１、Ｂ２および支持基板４を介して振動素子６と電気的に接続され、内部端子２４２は、ボンディングワイヤーＢＷを介して回路素子３と電気的に接続されている。
【００２５】
振動素子６は、Ｃ軸まわりの角速度ωｃを検出することのできる角速度センサー素子（物理量センサー素子）である。図３に示すように、振動素子６は、振動基板７と、振動基板７の表面に配置されている電極８と、を有する。また、振動基板７は、Ｚカットの水晶基板で構成され、素子の中央部に位置する基部７０と、基部７０からＢ軸方向両側に向けて延出している検出腕７１、７２と、基部７０からＡ軸方向両側に向けて延出している連結腕７３、７４と、連結腕７３の先端部からＢ軸方向両側に向けて延出している駆動腕７５、７６と、連結腕７４の先端部からＢ軸方向両側に向けて延出する駆動腕７７、７８と、を有する。なお、Ｚカットの水晶基板は、水晶の結晶軸であるＸ軸（電気軸）およびＹ軸（機械軸）で規定されるＸ−Ｙ平面に広がりを有し、Ｚ軸（光軸）方向に厚みを有している。
【００２６】
また、各検出腕７１、７２は、その先端部に、基端側の部分よりも幅広の幅広部７１１、７２１を有する。また、各駆動腕７５、７６、７７、７８は、その先端部に、基端側の部分よりも幅広の幅広部７５１、７６１、７７１、７８１を有する。
【００２７】
また、電極８は、駆動信号電極８１と、駆動接地電極８２と、第１検出信号電極８３と、第１検出接地電極８４と、第２検出信号電極８５と、第２検出接地電極８６と、を有する。駆動信号電極８１は、駆動腕７５、７６の上下面と駆動腕７７、７８の両側面とに配置されている。一方、駆動接地電極８２は、駆動腕７５、７６の両側面と駆動腕７７、７８の上下面とに配置されている。また、第１検出信号電極８３は、検出腕７１の上下面に配置され、第１検出接地電極８４は、検出腕７１の両側面に配置されている。一方、第２検出信号電極８５は、検出腕７２の上下面に配置され、第２検出接地電極８６は、検出腕７２の両側面に配置されている。
【００２８】
また、これら電極８１〜８６は、それぞれ、基部７０の下面まで引き回されている。そのため、基部７０の下面には、駆動信号電極８１と電気的に接続されている端子７０１と、駆動接地電極８２と電気的に接続されている端子７０２と、第１検出信号電極８３と電気的に接続されている端子７０３と、第１検出接地電極８４と電気的に接続されている端子７０４と、第２検出信号電極８５と電気的に接続されている端子７０５と、第２検出接地電極８６と電気的に接続されている端子７０６と、が配置されている。
【００２９】
このような振動素子６は、次のようにして角速度ωｃを検出する。まず、駆動信号電極８１および駆動接地電極８２間に駆動信号を印加すると、駆動腕７５〜７８が、図４に示す駆動振動モードで振動する。駆動振動モードで振動している状態で、振動素子６に角速度ωｃが加わると、図５に示す検出振動モードが新たに励振される。検出振動モードでは、駆動腕７５〜７８にコリオリの力が作用して矢印Ｄに示す方向の振動が励振され、この振動に呼応して、検出腕７１、７２が矢印Ｅに示す方向に屈曲振動する。このような検出振動モードによって検出腕７１に発生した電荷を第１検出信号電極８３および第１検出接地電極８４の間から第１検出信号として取り出し、検出腕７２に発生した電荷を第２検出信号電極８５および第２検出接地電極８６の間から第２検出信号として取り出し、これら第１、第２検出信号に基づいて角速度ωｃを検出することができる。
【００３０】
また、図３に示すように、振動素子６は、駆動腕７５〜７８の幅広部７５１〜７８１に配置されている金属膜８７を備える周波数調整部８０を有する。振動デバイス１では、リッド２２をベース２１に接合する前に、Ｃ軸方向プラス側から金属膜８７にレーザー光を照射し、金属膜８７の少なくとも一部を除去することにより、駆動腕７５〜７８の質量を減少させ、振動素子６の振動バランスや駆動周波数を調整することができる。このような金属膜８７は、電極８と一体形成されている。
【００３１】
金属膜８７すなわち電極８の構成としては、特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）等の下地層に、Ａｕ（金）、Ａｌ（アルミニウム）、ＡｕやＡｌを主成分とする合金等の電極層を積層した構成とすることができる。ただし、金属膜８７の構成は、これに限定されず、例えば、電極８と一体形成されている部分の上に、さらに別の金属膜が積層されている構成であってもよい。また、金属膜８７は、電極８と別体で形成されていてもよい。また、周波数調整部８０は、金属膜８７と積層して、または、金属膜８７に替えて、金属以外の材料で構成されている膜を有していてもよい。
【００３２】
回路素子３は、前述したように凹部２１１ｃの底面に固定されている。また、回路素子３には、振動素子６を駆動し、振動素子６に加わった角速度ωｃを検出する駆動／検出回路が含まれている。ただし、回路素子３の構成としては、特に限定されず、例えば、温度補償回路等、他の回路が含まれていてもよい。
【００３３】
図２に示すように、支持基板４は、その中央部に位置する基部４０と、基部４０のＡ軸方向両側に位置し、基部４０を支持する支持部４１１、４１２と、基部４０と支持部４１１とを接続している一対の梁部４２、４３と、基部４０と支持部４１２とを接続している一対の梁部４４、４５と、梁部４２、４３、４４、４５の途中に配置されている遮光性を有する遮蔽部４６、４７、４８、４９と、を有する。そして、基部４０に導電性の接合部材Ｂ２を介して振動素子６の基部７０が固定され、支持部４１１、４１２がそれぞれ接合部材Ｂ１を介して凹部２１１ａの底面に固定されている。つまり、振動素子６は、支持基板４を介してベース２１に固定されている。このように、振動素子６とベース２１との間に支持基板４を介在させることにより、支持基板４でベース２１から伝わる応力を吸収、緩和することができ、当該応力が振動素子６に伝わり難くなる。そのため、振動素子６の振動特性の低下や変動を効果的に抑制することができる。
【００３４】
なお、接合部材Ｂ１、Ｂ２としては、導電性と接合性とを兼ね備えていれば、特に限定されず、例えば、金バンプ、銀バンプ、銅バンプ、はんだバンプ等の各種金属バンプ、ポリイミド系、エポキシ系、シリコーン系、アクリル系の各種接着剤に銀フィラー等の導電性フィラーを分散させた導電性接着剤等を用いることができる。接合部材Ｂ１、Ｂ２として前者の金属バンプを用いると、接合部材Ｂ１、Ｂ２からのガスの発生を抑制でき、内部空間Ｓの環境変化、特に圧力の上昇を効果的に抑制することができる。一方、接合部材Ｂ１、Ｂ２として後者の導電性接着剤を用いると、接合部材Ｂ１、Ｂ２が比較的柔らかくなり、接合部材Ｂ１、Ｂ２においても前述の応力を吸収、緩和することができる。
【００３５】
本実施形態では、接合部材Ｂ１として導電性接着剤を用いており、接合部材Ｂ２として金属バンプを用いている。異種の材料である支持基板４とベース２１とを接合する接合部材Ｂ１として導電性接着剤を用いることにより、これらの間の熱膨張係数の差に起因して生じる熱応力を接合部材Ｂ１によって効果的に吸収、緩和することができる。一方、支持基板４と振動素子６とは、比較的狭い領域に配置されている６つの接合部材Ｂ２で接合されているため、接合部材Ｂ２として金属バンプを用いることにより、導電性接着剤のような濡れ広がりが抑制され、接合部材Ｂ２同士の接触を効果的に抑制することができる。
【００３６】
特に、図３に示すように、梁部４２、４３、４４、４５は、それぞれ、その途中にＳ字状に蛇行した屈曲部４２１、４３１、４４１、４５１を有し、Ａ軸方向およびＢ軸方向に弾性変形し易い形状となっている。そのため、梁部４２〜４５によって、ベース２１から伝わる応力をより効果的に吸収、緩和することができる。ただし、梁部４２〜４５の形状は、それぞれ、特に限定されず、例えば、屈曲部４２１〜４５１を省略してストレート状としてもよい。また、梁部４２〜４５は、少なくとも１つが他と異なる形状となっていてもよい。
【００３７】
このような支持基板４は、水晶で構成されている。すなわち、支持基板４は、水晶基板から形成されている。このように、支持基板４を振動基板７と同様に水晶基板から形成することにより、支持基板４と振動基板７との熱膨張係数を等しくすることができる。そのため、支持基板４と振動基板７との間には、互いの熱膨張係数差に起因する熱応力が実質的に生じず、振動素子６がより応力を受け難くなる。そのため、振動素子６の振動特性の低下や変動をより効果的に抑制することができる。
【００３８】
特に、支持基板４は、振動素子６が有する振動基板７と同じカット角の水晶基板から形成されている。前述したように、振動基板７は、Ｚカット水晶基板から形成されているため、支持基板４もＺカット水晶基板から形成されている。さらに、支持基板４の結晶軸の向きは、振動基板７の結晶軸の向きと一致している。すなわち、支持基板４と振動基板７とで互いにＸ軸の方向が一致し、互いにＹ軸の方向が一致し、互いにＺ軸の方向が一致している。水晶は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれで熱膨張係数が異なるため、支持基板４と振動基板７とを同じカット角とし、互いの結晶軸の向きを揃えることにより、支持基板４と振動基板７との間で前述の熱応力がより生じ難くなる。そのため、振動素子６がさらに応力を受け難くなり、その振動特性の低下や変動をさらに効果的に抑制することができる。
【００３９】
なお、支持基板４としては、これに限定されず、例えば、振動基板７と同じカット角であるが、結晶軸の方向が振動基板７とは異なっていてもよい。また、支持基板４は、振動基板７と異なるカット角の水晶基板から形成されていてもよい。また、支持基板４は、水晶基板から形成されていなくてもよい。この場合、支持基板４の構成材料は、水晶との熱膨張係数の差が、水晶とベース２１の構成材料との熱膨張係数差よりも小さい材料であることが好ましい。
【００４０】
また、このような支持基板４には、振動素子６と内部端子２４１とを電気的に接続する配線５が配置されている。図６に示すように、配線５は、基部４０に配置されている端子５１１、５２１、５３１、５４１、５５１、５６１と、支持部４１１に配置されている端子５１２、５３２、５４２と、支持部４１２に配置されている端子５２２、５５２、５６２と、を有する。また、配線５は、梁部４２を通って端子５１１と端子５１２を接続する引出配線５１３と、梁部４４を通って端子５２１と端子５２２とを接続する引出配線５２３と、梁部４３を通って端子５３１と端子５３２とを接続する引出配線５３３と、梁部４２、４３を通って端子５４１と端子５４２とを接続する引出配線５４３と、梁部４５を通って端子５５１と端子５５２とを接続する引出配線５５３と、梁部４４、４５を通って端子５６１と端子５６２とを接続する引出配線５６３と、を有する。
【００４１】
そして、図示しないが、基部４０に配置されている端子５１１〜５６１は、振動素子６の基部７０に配置されている端子７０１〜７０６と導電性の接合部材Ｂ２を介して電気的に接続されており、支持部４１１、４１２に配置されている端子５１２〜５６２は、内部端子２４１と導電性の接合部材Ｂ１を介して電気的に接続されている。これにより、振動素子６と内部端子２４１とが配線５を介して電気的に接続される。
【００４２】
また、平面視で、梁部４２の途中に配置されている遮蔽部４６は、駆動腕７５の幅広部７５１と重なって配置され、梁部４３の途中に配置されている遮蔽部４７は、駆動腕７６の幅広部７６１と重なって配置され、梁部４４の途中に配置されている遮蔽部４８は、駆動腕７７の幅広部７７１と重なって配置され、梁部４５の途中に配置されている遮蔽部４９は、駆動腕７８の幅広部７８１と重なって配置されている。言い換えると、遮蔽部４６は、幅広部７５１と回路素子３との間に位置し、遮蔽部４７は、幅広部７６１と回路素子３との間に位置し、遮蔽部４８は、幅広部７７１と回路素子３との間に位置し、遮蔽部４９は、幅広部７８１と回路素子３との間に位置している。
【００４３】
また、各遮蔽部４６、４７、４８、４９には、金属膜５８が配置されている。そのため、各遮蔽部４６、４７、４８、４９は、レーザー光の透過を阻止する遮光性を発揮することができる。このような遮蔽部４６、４７、４８、４９によれば、図７に示すように、振動素子６の駆動周波数調整に用いられるレーザー光Ｌが振動素子６を透過した際、その透過したレーザー光Ｌを回路素子３の手前で遮断することができる。そのため、レーザー光Ｌの回路素子３への照射が抑制され、レーザー光Ｌによる回路素子３の損傷を効果的に抑制することができる。
【００４４】
なお、遮蔽部４６、４７、４８、４９の遮光性としては、レーザー光Ｌの少なくとも一部の透過を阻止できれば特に限定されないが、レーザー光Ｌの５０％以上を遮光できるのが好ましく、８０％以上を遮光できるのがより好ましく、９５％以上を遮光できることがさらに好ましい。これにより、上述したような回路素子３の損傷をより効果的に抑制することができる。
【００４５】
ここで、前述したように、支持基板４は、ベース２１に固定されているため、振動素子６と回路素子３との間のギャップＧを比較的広く確保することができる。そのため、振動素子６を透過したレーザー光Ｌがさらに遮蔽部４６、４７、４８、４９を透過して回路素子３に照射されたとしても、そのレーザー光Ｌが回路素子３上において十分に拡散しており、高エネルギーが局所的に加わることを抑制することができる。そのため、回路素子３の損傷をより効果的に抑制することができる。ただし、これに限定されず、例えば、支持基板４は、支持部４１１、４１２において回路素子３の上面に固定されていてもよい。
【００４６】
また、図７に示すように、各遮蔽部４６、４７、４８、４９に配置されている金属膜５８は、配線５と一体形成されている第１部分５８１と、第１部分５８１上に積層されている第２部分５８２と、を有する。そのため、金属膜５８の厚さｔ１は、配線５の厚さをｔ２よりも厚い。つまり、ｔ１＞ｔ２である。このような構成とすることにより、金属膜５８を十分に厚くすることができ、レーザー光Ｌの遮光性を高めることができる。また、第１部分５８１が配線５と共通化されるため、金属膜５８の形成が容易となる。
【００４７】
第１部分５８１すなわち配線５の構成としては、特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）等の下地層に、Ａｕ（金）、Ａｌ（アルミニウム）、ＡｕやＡｌを主成分とする合金等の電極層を積層した構成とすることができる。また、第２部分５８２としては、特に限定されないが、例えば、前記電極層と同じ材料とすることができる。なお、本実施形態では、第１部分５８１が配線５と繋がっているが、これに限定されず、第１部分５８１が配線５と分離していてもよい。
【００４８】
金属膜５８の厚さｔ１としては、特に限定されないが、例えば、１．２≦ｔ１／ｔ２≦５．０であることが好ましく、１．５≦ｔ１／ｔ２≦３．０であることがより好ましく、２．０≦ｔ１／ｔ２≦２．５であることがさらに好ましい。これにより、金属膜５８の過度な肉厚化を抑制しつつ、優れた遮光性を有する遮蔽部４６、４７、４８、４９が得られる。
【００４９】
以上、振動デバイス１について説明した。振動デバイス１は、前述したように、ベース２１と、ベース２１に配置されている回路素子３と、平面視で、少なくとも一部が回路素子３と重なって配置されている振動素子６と、回路素子３と振動素子６との間に配置され、振動素子６を支持している支持基板４と、を有する。また、振動素子６は、少なくとも一部を除去することにより周波数調整を行う周波数調整部８０を有する。そして、支持基板４は、振動素子６を支持している基部４０と、基部４０を支持している支持部４１１、４１２と、基部４０と支持部４１１、４１２とを接続する梁部４２、４３、４４、４５と、梁部４２、４３、４４、４５に配置され、平面視で、周波数調整部８０と重なっている遮光性を有する遮蔽部４６、４７、４８、４９と、を備える。これにより、振動素子６の周波数調整に用いられるレーザー光Ｌが振動素子６を透過した際、その透過したレーザー光Ｌを回路素子３の手前で遮蔽部４６、４７、４８、４９によって遮断することができる。そのため、レーザー光Ｌが回路素子３に照射されず、レーザー光Ｌによる回路素子３の損傷を効果的に抑制することができる。
【００５０】
また、前述したように、振動素子６は、振動基板７と、振動基板７に配置されている電極８と、を有する。そして、振動基板７と支持基板４とは、それぞれ、水晶で構成されている。このように、支持基板４を振動基板７と同様に水晶で構成することにより、支持基板４と振動基板７との熱膨張係数を等しくすることができる。そのため、支持基板４と振動基板７との間には、互いの熱膨張係数差に起因する熱応力が実質的に生じず、振動素子６がより応力を受け難くなる。そのため、振動素子６の振動特性の低下や変動をより効果的に抑制することができる。
【００５１】
また、前述したように、振動基板７と支持基板４とは、互いの結晶軸の方向が一致している。すなわち、支持基板４と振動基板７とで互いにＸ軸の方向が一致し、互いにＹ軸の方向が一致し、互いにＺ軸の方向が一致している。水晶は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれで熱膨張係数が異なるため、支持基板４と振動基板７との結晶軸を揃えることにより、支持基板４と振動基板７との間で前述の熱応力がより生じ難くなる。そのため、振動素子６がさらに応力を受け難くなり、その振動特性の低下や変動をさらに効果的に抑制することができる。
【００５２】
また、前述したように、遮蔽部４６、４７、４８、４９には、金属膜５８が配置されている。これにより、遮蔽部４６、４７、４８、４９の構成が簡単となると共に、優れた遮光性を発揮することができる。
【００５３】
また、前述したように、振動デバイス１は、支持基板４に配置され、振動素子６と電気的に接続されている配線５を有する。そして、金属膜５８の厚さｔ１は、配線５の厚さｔ２よりも厚い。これにより、金属膜５８を十分に厚くすることができ、レーザー光Ｌの遮光性をより高めることができる。
【００５４】
また、前述したように、支持基板４は、支持部４１１、４１２においてベース２１に接続されている。これにより、支持基板４を安定した姿勢で固定することができる。さらには、振動素子６と回路素子３との間のギャップＧを広く確保することができるため、振動素子６を透過したレーザー光Ｌがさらに遮蔽部４６、４７、４８、４９を透過して回路素子３に照射されたとしても、そのレーザー光Ｌが回路素子３上において十分に拡散し、高エネルギーが局所的に加わることを抑制することができる。そのため、回路素子３の損傷をより効果的に抑制することができる。
【００５５】
また、前述したように、振動素子６は、物理量を検出する物理量センサー素子である。特に、本実施形態では、振動素子６は、角速度ωｃを検出する角速度センサー素子である。これにより、振動デバイス１を幅広い電子機器に搭載することができ、利便性の高い振動デバイス１となる。
【００５６】
＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態の振動デバイスが有する支持基板を示す平面図である。
【００５７】
本実施形態は、支持基板４の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【００５８】
図８に示すように、本実施形態の支持基板４では、遮蔽部４６〜４９がそれぞれ基部４０に配置されている。具体的には、遮蔽部４６〜４９は、それぞれ、連結部４００を介して基部４０に接続されている。このような構成によれば、遮蔽部４６〜４９を梁部４２〜４５に配置しなくてもよくなる。そのため、梁部４２〜４５が柔らかくなり、より弾性変形し易くなる。そのため、梁部４２〜４５によって、熱応力をより効果的に吸収、緩和することができる。
【００５９】
以上のように、本実施形態の振動デバイス１は、ベース２１と、ベース２１に配置されている回路素子３と、平面視で、少なくとも一部が回路素子３と重なって配置されている振動素子６と、回路素子３と振動素子６との間に配置され、振動素子６を支持している支持基板４と、を有する。また、振動素子６は、少なくとも一部を除去することにより周波数調整を行う周波数調整部８０を有する。そして、支持基板４は、振動素子６を支持している基部４０と、基部４０を支持している支持部４１１、４１２と、基部４０と支持部４１１、４１２とを接続する梁部４２、４３、４４、４５と、基部４０に配置され、平面視で、周波数調整部８０と重なっている遮光性を有する遮蔽部４６、４７、４８、４９と、を備える。これにより、振動素子６の周波数調整に用いられるレーザー光Ｌが振動素子６を透過した際、その透過したレーザー光Ｌを回路素子３の手前で遮蔽部４６、４７、４８、４９によって遮断することができる。そのため、レーザー光Ｌが回路素子３に照射されず、レーザー光Ｌによる回路素子３の損傷を効果的に抑制することができる。
【００６０】
＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態の振動デバイスが有する支持基板を示す平面図である。
【００６１】
本実施形態は、支持基板４の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図９において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【００６２】
図９に示すように、本実施形態の支持基板４は、前述した第１実施形態と同様に水晶で構成されている。ただし、第１実施形態とは異なって、遮蔽部４６、４７が支持部４１１に配置され、遮蔽部４８、４９が支持部４１２に配置されている。具体的には、遮蔽部４６、４７は、それぞれ、支持部４１１からＡ軸方向マイナス側に突出して配置され、遮蔽部４８、４９は、それぞれ、支持部４１２からＡ軸方向プラス側に突出して配置されている。
【００６３】
遮蔽部４６〜４９を支持部４１１、４１２に配置することにより、例えば、前述した第１実施形態と比べて遮蔽部４６〜４９の姿勢が安定する。つまり、梁部４２〜４５は、熱応力や衝撃によって変形し易く、当該変形によって遮蔽部４６〜４９の姿勢や位置が変化するおそれがある。これに対して、支持部４１１、４１２は、ベース２１に固定されている部分であるため、その姿勢が安定している。したがって、遮蔽部４６〜４９を支持部４１１、４１２に配置することにより、遮蔽部４６〜４９の姿勢が安定し、遮蔽部４６〜４９による効果をより確実に発揮することができる。さらには、遮蔽部４６〜４９を梁部４２〜４５に配置しないことにより、梁部４２〜４５が柔らかくなり、弾性変形し易くなる。そのため、熱応力をより効果的に吸収、緩和することができる。
【００６４】
以上のように、本実施形態の振動デバイス１は、ベース２１と、ベース２１に配置されている回路素子３と、平面視で、少なくとも一部が回路素子３と重なって配置されている振動素子６と、回路素子３と振動素子６との間に配置され、振動素子６を支持している支持基板４と、を有する。また、振動素子６は、少なくとも一部を除去することにより周波数調整を行う周波数調整部８０を有する。そして、支持基板４は、水晶で構成され、振動素子６を支持している基部４０と、基部４０を支持している支持部４１１、４１２と、基部４０と支持部４１１、４１２とを接続する梁部４２〜４５と、支持部４１１、４１２に配置され、平面視で、周波数調整部８０と重なっている遮光性を有する遮蔽部４６〜４９と、を備える。これにより、振動素子６の周波数調整に用いられるレーザー光Ｌが振動素子６を透過した際、その透過したレーザー光Ｌを回路素子３の手前で遮蔽部４６、４７、４８、４９によって遮断することができる。そのため、レーザー光Ｌが回路素子３に照射されず、レーザー光Ｌによる回路素子３の損傷を効果的に抑制することができる。
【００６５】
＜第４実施形態＞
図１０は、第４実施形態の振動デバイスを示す平面図である。
【００６６】
本実施形態は、振動素子６の向きが異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１０において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【００６７】
図１０に示すように、本実施形態の振動デバイス１では、前述した第１実施形態に対して振動素子６がＣ軸まわりに９０°回転した姿勢で配置されている。また、これに合わせて、支持基板４の結晶軸もＣ軸まわりに９０°回転しており、振動基板７と支持基板４との結晶軸の方向が一致している。このような構成によっても、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。
【００６８】
＜第５実施形態＞
図１１は、第５実施形態のパーソナルコンピューターを示す斜視図である。
【００６９】
図１１に示す電子機器としての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。また、パーソナルコンピューター１１００には、物理量センサーとしての振動デバイス１と、振動デバイス１からの出力信号に基づいて信号処理すなわち各部の制御を行う信号処理回路１１１０と、が内蔵されている。
【００７０】
このように、電子機器としてのパーソナルコンピューター１１００は、振動デバイス１と、振動デバイス１の出力信号に基づいて信号処理を行う信号処理回路１１１０と、を備える。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。
【００７１】
＜第６実施形態＞
図１２は、第６実施形態の携帯電話機を示す斜視図である。
【００７２】
図１２に示す電子機器としての携帯電話機１２００は、図示しないアンテナ、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。また、携帯電話機１２００には、物理量センサーとしての振動デバイス１と、振動デバイス１からの出力信号に基づいて信号処理すなわち各部の制御を行う信号処理回路１２１０と、が内蔵されている。
【００７３】
このように、電子機器としての携帯電話機１２００は、振動デバイス１と、振動デバイス１の出力信号に基づいて信号処理を行う信号処理回路１２１０と、を備える。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。
【００７４】
＜第７実施形態＞
図１３は、第７実施形態のデジタルスチールカメラを示す斜視図である。
【００７５】
図１３に示す電子機器としてのデジタルスチールカメラ１３００は、ケース１３０２を備え、このケース１３０２の背面には表示部１３１０が設けられている。表示部１３１０は、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成となっており、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の正面側には、光学レンズや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。また、デジタルスチールカメラ１３００には、物理量センサーとしての振動デバイス１と、振動デバイス１からの出力信号に基づいて信号処理すなわち各部の制御を行う信号処理回路１３１２と、が内蔵されている。
【００７６】
このように、電子機器としてのデジタルスチールカメラ１３００は、振動デバイス１と、振動デバイス１の出力信号に基づいて信号処理を行う信号処理回路１３１２と、を備える。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。
【００７７】
なお、振動デバイス１を備える電子機器は、前述したパーソナルコンピューター１１００、携帯電話機１２００およびデジタルスチールカメラ１３００の他、例えば、スマートフォン、タブレット端末、スマートウォッチを含む時計、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ー、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、テレビ、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、通信機能付も含む電子手帳、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、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、電子内視鏡のような医療機器、魚群探知機、各種測定機器、車両、航空機、船舶のような計器類、携帯端末用の基地局、フライトシミュレーター等であってもよい。
【００７８】
＜第８実施形態＞
図１４は、第８実施形態の自動車を示す斜視図である。
【００７９】
図１４に示す移動体としての自動車１５００は、エンジンシステム、ブレーキシステムおよびキーレスエントリーシステム等のシステム１５０２を含んでいる。また、自動車１５００には、物理量センサーとしての振動デバイス１と、振動デバイス１からの出力信号に基づいて信号処理すなわちシステム１５０２の制御を行う信号処理回路１５１０と、が内蔵されている。
【００８０】
このように、移動体としての自動車１５００は、振動デバイス１と、振動デバイス１の出力信号（発振信号）に基づいて信号処理を行う信号処理回路１５１０と、を備える。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。
【００８１】
なお、振動デバイス１を備える移動体は、自動車１５００の他、例えば、ロボット、ドローン、二輪車、航空機、船舶、電車、ロケット、宇宙船等であってもよい。
【００８２】
以上、本発明の振動デバイス、電子機器および移動体について、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、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１…振動デバイス、２…パッケージ、２１…ベース、２１１、２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ…凹部、２２…リッド、２３…接合部材、２４１、２４２…内部端子、２４３…外部端子、３…回路素子、４…支持基板、４０…基部、４００…連結部、４１１、４１２…支持部、４２、４３、４４、４５…梁部、４２１、４３１、４４１、４５１…屈曲部、４６、４７、４８、４９…遮蔽部、５…配線、５１１、５１２、５２１、５２２、５３１、５３２、５４１、５４２、５５１、５５２、５６１、５６２…端子、５１３、５２３、５３３、５４３、５５３、５６３…引出配線、５８…金属膜、５８１…第１部分、５８２…第２部分、６…振動素子、７…振動基板、７０…基部、７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６…端子、７１、７２…検出腕、７１１、７２１…幅広部、７３、７４…連結腕、７５、７６、７７、７８…駆動腕、７５１、７６１、７７１、７８１…幅広部、８…電極、８０…周波数調整部、８１…駆動信号電極、８２…駆動接地電極、８３…第１検出信号電極、８４…第１検出接地電極、８５…第２検出信号電極、８６…第２検出接地電極、８７…金属膜、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、１１１０…信号処理回路、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１２１０…信号処理回路、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、１３１２…信号処理回路、１５００…自動車、１５０２…システム、１５１０…信号処理回路、Ｂ１、Ｂ２…接合部材、ＢＷ…ボンディングワイヤー、Ｄ…矢印、Ｅ…矢印、Ｇ…ギャップ、Ｌ…レーザー光、Ｓ…内部空間、ωｃ…角速度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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