(57)【要約】【課題】  小型・薄型化を保持して外部光による圧電薄膜層の焦電効果の発生を抑制して特性向上を図る。【解決手段】  部品実装領域１６に実装した各実装部品を覆って支持基板２上に組み合わされるカバー部材４０が、部品実装領域１６を囲んで形成した遮光段部１７と外周縁との間の枠状領域１８において外周壁部４２の開口縁部を全周に亘って固定することで、接着樹脂４５を透過する外部光を遮光段部１７によって遮光する。【選択図】  図１
2006242590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面上の部品実装領域に振動素子や回路素子或いは電子部品を実装するとともに、上記部品実装領域を囲んで枠状の遮光段部が形成された支持基板と、
上記実装領域を被覆する主面部の外周部に全周に亘って外周壁部が一体に形成された略箱状を呈し、上記支持基板の主面上に上記各実装部品の実装空間部を構成して組み合わされるカバー部材とを備え、
上記カバー部材が、上記外周壁部の開口縁部を上記主面の上記遮光段部と外周縁との間に構成された枠状固定部に全周に亘って固定されることにより、上記支持基板に組み合わされることを特徴とする振動型ジャイロセンサ。
【請求項２】
上記固定部が、上記支持基板の主面上に上記部品実装領域を囲んで形成された段落ち部位によって構成され、
上記段落ち部位の段差が上記遮光段部を構成することを特徴とする請求項１に記載の振動型ジャイロセンサ。
【請求項３】
上記固定部が、上記支持基板の主面上に上記部品実装領域を囲んで形成されて上記カバー部材の外周壁部の開口縁を嵌合させる枠状の嵌合溝によって構成され、
上記嵌合溝の内周壁が上記遮光段部を構成することを特徴とする請求項１に記載の振動型ジャイロセンサ。
【請求項４】
上記遮光段部が、上記支持基板の主面上に上記部品実装領域を囲んで一体に立設された枠状凸部によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の振動型ジャイロセンサ。
【請求項５】
上記カバー部材が、上記各実装部品を磁気シールドする金属材によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の振動型ジャイロセンサ。
【請求項６】
上記カバー部材が、少なくとも表面の全面に亘って形成された遮光層を有することを特徴とする請求項１に記載の振動型ジャイロセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片持ち梁の振動素子を備える振動型ジャイロセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ジャイロセンサは、例えば高ズーム率化や小型化に伴って録画画像に手振れ現象が生じやすくなるようになったビデオカメラ等に搭載されてＣＣＤ（Charge-Coupled Device）等の撮像基板上の画像情報の取り込み位置を制御する制御信号を出力する手振れ補正機構に用いられる。また、ジャイロセンサは、バーチャルリアリティ装置に用いられて動作検知器を構成したり、カーナビゲーション装置に用いられて方向検知器を構成する。
【０００３】
ビデオカメラの手振れ補正機構は、録画画像の時間軸での位置ズレ自体のマッチングを行って補正を行うように構成したものも提供されているが、一般的にビデオカメラの保持状態の回転角を検出して対応する角速度を出力するジャイロセンサを用いて実際の手振れ量を補正するように構成したものが用いられている。ジャイロセンサには、検出機構として回転体や光学手段が用いられたり、振動素子が用いられている。
【０００４】
振動型ジャイロセンサは、シリコン材の主面上に圧電薄膜層を挟んで一対の電極層を積層形成した片持ち梁の振動子部を有する振動素子を備える（例えば、特許文献１参照）。振動型ジャイロセンサは、振動子部を所定の共振周波数で振動させておき、角速度の変化によって生じるコリオリ力を圧電素子と検出電極とによって検出することで振動等による角速度の変化を検出する。振動型ジャイロセンサは、簡易な構造や短時間で起動することによる高応答性或いは小型で安価である等の特徴を有している。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１１３６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、振動型ジャイロセンサにおいては、搭載機器の小型軽量化、多機能高性能化に伴って、さらなる小型化や高性能化が要求されている。振動型ジャイロセンサにおいては、例えば各種センサと組み合わせて多機能化が図られているが、各種センサとともに１個の支持基板に搭載することによって全体として小型化が図られている。しかしながら、振動型ジャイロセンサにおいては、振動素子の各電極と支持基板側の端子部とが一般にワイヤボンディング法によって接続されており、振動素子の周囲にワイヤを引き回すためのスペースが必要で、これが小型化の実現を阻害する大きな要因となっていた。
【０００７】
振動型ジャイロセンサにおいては、小型化に伴って外部の振動等の影響を大きく受けるようになり振動素子の支持構造等が複雑となるためにコストがアップするといった問題が生じる。振動型ジャイロセンサにおいては、設置の状態が機器の仕様によって決定されることから、あらゆる状態で用いられる場合でも所定の特性が安定して得られように構成されなければならない。
【０００８】
振動型ジャイロセンサは、上述したようにシリコン材の主面上にチタン酸ジルコン酸鉛等の圧電薄膜層を挟んで一対の電極層を積層形成した片持ち梁の振動子部を有する振動素子が備えられる。振動型ジャイロセンサにおいては、圧電薄膜層が光の照射を受けると焦電効果による電圧を発生させる特性を有しており、この焦電圧（焦電気）がセンサ出力に影響を及ぼして検出特性を低下させるといった問題がある。
【０００９】
半導体パッケージ等においては、ＰＮ接合部に光が当たることによって起電力が発生して特性が変化する等の問題があるために、黒色等に着色したエポキシ系樹脂等の遮光性樹脂によって素子が封止される。半導体パッケージ等においては、遮光性樹脂体により素子の機械的保護とともに遮光対応による特性の向上が図られるようにしている。
【００１０】
一方、振動型ジャイロセンサにおいては、可動部の振動子部を有していることから、上述した半導体パッケージのように振動素子を遮光樹脂体によって封止する構造を採用することができない。振動型ジャイロセンサにおいては、従来、例えば振動素子を適宜の遮光構造を介して支持基板に実装するといった対応が図られるが、構造が複雑になるとともに大型化してしまうといった問題があった。
【００１１】
振動型ジャイロセンサにおいては、振動素子や電子部品等の実装部品を実装した支持基板に実装空間部を構成して遮光カバー部材を組み合わせるといった対応も図られる。しかしながら、振動型ジャイロセンサは、支持基板に対して各実装部品を表面実装法によって実装することで実装工程の効率化が図られるが、遮光カバー部材を別工程により組み立てるために組立の効率化が図れないといった問題があった。
【００１２】
振動型ジャイロセンサは、例えば支持基板の主面上に、各実装部品を覆うようにして遮光カバー部材を載せ、その開口縁を全周に亘って接着樹脂等によって接合することで実装効率の向上が図られるようになる。しかしながら、振動型ジャイロセンサにおいては、接着樹脂が一般に光透過性を有していることから、外部光が接着樹脂層を透過して内部の振動素子に作用してしまうといった問題がある。振動型ジャイロセンサにおいては、外部光の透過を抑制するために接着樹脂層の厚みを大きくすることによって、接着樹脂の充填量管理が面倒ととなったり大型化するといった問題が生じてしまう。
【００１３】
さらに、振動型ジャイロセンサにおいては、薄型化の要求に対して、カバー部材の小型化や薄厚化によって対応を図るようにしている。しかしながら、振動型ジャイロセンサにおいては、赤外波長の光に対して充分な遮光特性を保持することが困難となり、赤外波長の光によって圧電薄膜層に焦電効果が生じて検出特性が低下するといった問題があった。
【００１４】
したがって、本発明は、小型・薄型化を保持して外部光による圧電薄膜層の焦電効果の発生を抑制して特性向上を図る振動型ジャイロセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した目的を達成する本発明にかかる振動型ジャイロセンサは、主面上の部品実装領域に振動素子や回路素子或いは電子部品を実装するとともに部品実装領域を囲んで枠状の遮光段部が形成された支持基板と、部品実装領域を被覆する主面部の外周部に全周に亘って外周壁部が一体に形成された略箱状を呈して支持基板の主面上に各実装部品の実装空間部を構成して組み合わされるカバー部材とを備える。振動型ジャイロセンサは、カバー部材が、外周壁部の開口縁部を主面の遮光段部と外周縁との間に構成された枠状固定部に全周に亘って固定されることにより、支持基板に組み合わされる。
【００１６】
振動型ジャイロセンサにおいては、支持基板の主面上に組み合わせたカバー部材によって、各実装部品が機械的かつ電気的に保護される。振動型ジャイロセンサにおいては、カバー部材も振動素子や電子部品等と同様に、支持基板の主面上に表面側から組み合わせを行ういわゆる表面実装法によって組み立てが行われることで、全体の組立工程の効率化が図られるようになる。振動型ジャイロセンサにおいては、カバー部材が支持基板の主面上に接着樹脂によって固定される場合でも、この接着樹脂層を透過する外部光が遮蔽段部によって各実装部品の実装領域への進入を抑制されるようになる。振動型ジャイロセンサにおいては、カバー部材と支持基板との固定部位が薄型化されて全体が薄型化される。振動型ジャイロセンサにおいては、外部光による圧電薄膜層の焦電効果の発生を抑制して、検出特性の向上が図られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明かかる振動型ジャイロセンサによれば、部品実装領域に実装した各実装部品を覆って支持基板に組み合わされるカバー部材が、部品実装領域を囲んで形成した遮光段部と外周縁との間の枠状固定部において外周壁部の開口縁部を全周に亘って固定するように構成したことから、遮光段部によって固定部位から部品実装領域への外部光の進入が抑制されて振動素子が安定かつ正確に動作されるようにする。したがって、本発明かかる振動型ジャイロセンサによれば、薄型化が図られるとともに高感度で安定した特性を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態として図面に示した振動型ジャイロセンサ１について、詳細に説明する。振動型ジャイロセンサ１は、図１に示すように支持基板２と、この支持基板２の主面上に組み付けられて部品実装空間部３を構成するカバー部材４０とにより外観部材を構成し、例えばビデオカメラに搭載されて手振れ補正機構を構成する。また、振動型ジャイロセンサ１は、例えばバーチャルリアリティ装置に用いられて動作検知器を構成したり、カーナビゲーション装置に用いられて方向検知器を構成する。
【００１９】
振動型ジャイロセンサ１は、支持基板２に例えばセラミック基板やガラス基板等が用いられ、主面上に詳細を省略するが多数個のランド４を有する所定の配線パターン５が形成されて部品実装領域１６が構成される。支持基板２には、各ランド４に接続されて部品実装領域１６上に詳細を後述する一対の振動素子２０Ａ、２０Ｂ（以下、個別に説明する場合を除いて振動素子２０と総称する。）と、ＩＣ回路素子６或いは外付け用の多数個のセラミックコンデンサや適宜の電子部品７が搭載されている。
【００２０】
支持基板２には、詳細を後述するように部品実装領域１６を縁ち取るようにして外周部が全周に亘って主面から段落ちされており、この段落ち部位に形成される垂直壁部が後述するように部品実装領域１６に対してカバー部材４０の接合部から入射される外部光を遮光する遮光段部１７を構成する。支持基板２は、遮光段部１７に連続する枠状の薄肉部位がカバー部材４０を接合固定するためのカバー部固定領域１８を構成する。
【００２１】
振動型ジャイロセンサ１は、振動素子２０が、詳細を後述するようにシリコン単結晶基板２１（以下、シリコン基板２１と略称する。）をベースにして形成され、支持基板２の部品実装領域１６上に互いに９０°ずれた状態で搭載される。振動素子２０は、詳細を後述するが、図２及び図３に示すようにやや厚みのある矩形状に形成された基部２２と、この基部２２の一側部から一体に突設された振動子部２３とから構成される。
【００２２】
振動素子２０は、後述するようにシリコン基板２１の第２主面によって構成される基部２２の第２主面が支持基板２に対する実装面を構成する。振動素子２０には、基部２２の第２主面上に第１端子部２４Ａ乃至第４端子部２４Ｄ（以下、個別に説明する場合を除いて端子部２４と総称する。）が形成されるとともに、これら端子部２４上にそれぞれ第１金バンプ２５Ａ乃至第４金バンプ２５Ｄ（以下、個別に説明する場合を除いて金バンプ２５と総称する。）が形成されている。
【００２３】
振動素子２０は、端子部２４がそれぞれ支持基板２側の配線パターン５に形成したランド４に対応して形成されており、詳細を後述するように相対する端子部２４とランド４とを位置合わせして支持基板２に組み合わされる。振動素子２０は、この状態で支持基板２に押し当てながら金バンプ２５に超音波を印加して溶着処理を施すことによって、支持基板２上に実装される。振動素子２０は、所定の高さを有する金バンプ２５を介して実装することによって、振動子部２３がその第２主面を支持基板２の主面に対して所定の高さ位置に保持される。
【００２４】
振動素子２０は、振動子部２３が、シリコン基板２１の第２主面によって構成される第２主面を基部２２の第２主面と同一面を構成し、一端部を基部２２に一体化されて片持ち梁状に突設されている。振動素子２０は、振動子部２３が、第１主面側をシリコン基板２１の第１主面によって構成される基部２２の第１主面から段落ちされることによって所定の厚みとされる。振動素子２０は、振動子部２３が、所定の長さと断面積を有して基部２２と一体に形成された矩形の片持ち梁によって構成される。
【００２５】
振動子部２３には、第２主面上に長さ方向の略全長に亘って基準電極層（第１電極層）２６が形成されるとともに、この基準電極層２６上にほぼ同長の圧電薄膜層２７が積層形成されている。振動子部２３には、圧電薄膜層２７上にほぼ同長でかつ幅狭の駆動電極層（第２電極層）２８が幅方向の中央部に位置して積層形成されるとともに、この駆動電極層２８を挟んで圧電薄膜層２７上に一対の検出電極２９Ｒ、２９Ｌ（以下、個別に説明する場合を除いて検出電極２９と総称する。）が積層形成されている。
【００２６】
振動素子２０は、図３に示すように基準電極層２６が、その基端部からリード２６−１を基部２２の第２主面上に延長して第２端子部２４Ｂと一体化されている。振動素子２０は、同様にして駆動電極層２８が、リード２８−１を介して第３端子部２４Ｃと一体化されている。さらに、振動素子２０は、同様にして第１検出電極２９Ｒがリード２９Ｒ−１を介して第１端子部２４Ａと一体化されるとともに、第２検出電極２９Ｌがリード２９Ｌ−１を介して第４端子部２４Ｄと一体化されている。
【００２７】
なお、振動素子２０は、上述したように基部２２の第２主面上に、ほぼ四隅に位置して第１端子部２４Ａ乃至第４端子部２４Ｄを配置するようにしたが、かかる構成に限定されるものでは無い。振動素子２０は、端子部２４が、各電極層からのリードの引き回しや支持基板２に対する固定数或いは大きさ等によって適宜の位置や個数を以って基部２２に形成される。振動素子２０は、各端子部２４に対してそれぞれ金バンプ２５を形成したが、図３に鎖線で示すように基部２２の第２主面上に電気的接続を行わないいわゆるダミーの第５金バンプ２５Ｅを形成するようにしてもよい。勿論、支持基板２側には、この第５金バンプ２５Ｅが溶着固定されるダミー端子部が形成される。
【００２８】
振動型ジャイロセンサ１は、上述したように支持基板２の部品実装領域１６上に第１振動素子２０Ａと第２振動素子２０Ｂとを実装する。振動型ジャイロセンサ１は、第１振動素子２０Ａが支持基板２に対して、図１に示すように支持基板２の一方コーナ部２Ｃ−１において基部２２を固定するとともに振動子部２３を長さ方向の一方側縁に沿って延在させて実装する。振動型ジャイロセンサ１は、第２振動素子２０Ｂが支持基板２に対して、コーナ部２Ｃ−１と対角位置のコーナ部２Ｃ−２において基部２２を固定するとともに振動子部２３を幅方向の一方側縁に沿って延在させて実装する。
【００２９】
振動型ジャイロセンサ１は、後述するように振動素子２０によって検出したビデオカメラの手振れによる振動状態に基づく制御信号を出力して手振れ補正機構を構成する。振動型ジャイロセンサ１は、振動素子２０と接続されたＩＣ回路素子６や電子部品７等によって構成された例えば図４に示す駆動検出回路部８を備えている。振動型ジャイロセンサ１は、駆動検出回路部８が、インピーダンス変換回路９と、加算回路１０と、発振回路１１と、差動増幅回路１２と、同期検波回路部１３と、直流増幅回路１４等を備えている。
【００３０】
駆動検出回路部８は、図４に示すように、振動素子２０の第１検出電極２９Ｒに対してインピーダンス変換回路９と差動増幅回路１２とが接続される。駆動検出回路部８は、インピーダンス変換回路９に加算回路１０が接続され、この加算回路１０に接続された発振回路１１が第２検出電極２９Ｌと接続される。駆動検出回路部８は、差動増幅回路１２と発振回路１１とに同期検波回路部１３が接続され、この同期検波回路部１３に直流増幅回路１４が接続される。なお、振動素子２０の基準電極層２６は、支持基板２側の基準電位１５と接続される。
【００３１】
駆動検出回路部８は、振動素子２０とインピーダンス変換回路９と加算回路１０と発振回路１１とによって自励発振回路を構成し、発振回路１１から振動子部２３に対して所定周波数の発振出力Ｖｇ０を印加することによって固有振動を生じさせる。駆動検出回路部８は、振動素子２０の第１検出電極２９Ｒからの出力Ｖｇｒと第２検出電極２９Ｌからの出力Ｖｇｌとがインピーダンス変換回路９に供給され、これらの入力に基づいてインピーダンス変換回路９から加算回路１０に対してそれぞれ出力ＶｚｒとＶｚｌとを出力する。駆動検出回路部８は、これらの入力に基づいて加算回路１０から発振回路１１に対して加算出力Ｖｓａが帰還される。
【００３２】
駆動検出回路部８は、振動素子２０の第１検出電極２９Ｒからの出力Ｖｇｒと第２検出電極２９Ｌからの出力Ｖｇｌとが差動増幅回路１２に供給される。駆動検出回路部８は、後述するように振動素子２０が手振れを検出した状態でこれら出力Ｖｇｒと出力Ｖｇｌとに差異が生じることから、差動増幅回路１２によって所定の出力Ｖｄａを得る。駆動検出回路部８は、差動増幅回路１２からの出力Ｖｄａが同期検波回路部１３に供給される。駆動検出回路部８は、同期検波回路部１３において出力Ｖｄａを同期検波することで直流信号Ｖｓｄに変換して直流増幅器１４に供給し、所定の直流増幅を行った直流信号Ｖｓｄを出力する。
【００３３】
駆動検出回路部８は、同期検波回路部１３が、差動増幅回路１２の出力Ｖｄａを、発振回路１１が駆動信号に同期して出力するクロック信号Ｖｃｋのタイミングで全波整流した後で積分して直流信号Ｖｓｄを得る。駆動検出回路部８は、上述したようにこの直流信号Ｖｓｄを直流増幅器１４において増幅して、手振れにより生じる角速度変化を検出して検出信号を検出する。
【００３４】
駆動検出回路部８は、インピーダンス変換回路９がハイ・インピーダンス入力ｚ２の状態でロー・インピーダンス出力ｚ３を得るようになっており、第１検出電極２９Ｒと第２検出電極２９Ｌ間のインピーダンスｚ１と加算回路１０の入力間のインピーダンスｚ４を分離する作用を奏する。駆動検出回路部８においては、インピーダンス変換回路９を設けることによってこれら第１検出電極２９Ｒと第２検出電極２９Ｌとから大きな出力差異を得ることが可能となる。
【００３５】
駆動検出回路部８においては、インピーダンス変換回路９が入力と出力とのインピーダンス変換機能を奏し信号の大きさに影響を与えることは無い。したがって、駆動検出回路部８においては、第１検知電極２９Ｒからの出力Ｖｇｒとインピーダンス変換回路９の一方側の出力Ｖｚｒ及び第２検知電極２９Ｌからの出力Ｖｇｌとインピーダンス変換回路９の他方側の出力Ｖｚｌとがそれぞれ同一の大きさである。駆動検出回路部８においては、振動素子２０によって手振れ検出が行われて第１検知電極２９Ｒからの出力Ｖｇｒと第２検知電極２９Ｌからの出力Ｖｇｌとに差があっても、加算回路１０からの出力Ｖｓａに保持される。駆動検出回路部８においては、例えばスイッチング動作等によってノイズが重畳されることがあっても、発振回路の出力Ｖｇｏに重畳されたノイズ成分が振動素子２０におけるバンドフィルタと同等の働きによって共振周波数以外の成分が除去されることで差動増幅回路１２からノイズ成分が除去された出力Ｖｄａを得る。
【００３６】
振動素子２０は、例えば主面の方位面が（１００）面、側面の方位面が（１１０）面となるように切り出されたシリコン基板２１をベースにして多数個が一括して形成された後に、切断工程を経て１個ずつに切り分けられる。シリコン基板２１には、熱酸化処理が施されて、表裏主面上にそれぞれシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）３０Ａ、３０Ｂが全面に亘って形成されている。シリコン酸化膜３０Ａ、３０Ｂは、シリコン基板２１に結晶異方性エッチング処理を施す際に保護膜として機能する。
【００３７】
振動素子製造工程は、詳細を省略するが、シリコン基板２１の第１主面に形成したシリコン酸化膜３０Ａに対して、各振動素子２０の形成領域に対応した振動素子形成部位を除去して開口部を形成する工程が施される。振動素子製造工程は、シリコン基板２１のシリコン酸化膜３０Ａ上に例えば感光性フォトレジスト材によってフォトレジスト層を全面に亘って形成する。振動素子製造工程は、フォトレジスト層に対して各振動素子形成部位を開口部としたマスキングを行った状態で、フォトレジスト層に対して露光、現像処理を施す。振動素子製造工程は、これらの工程を経て、振動素子形成部位に対応したフォトレジスト層を除去してシリコン酸化膜３０Ａを外方に臨ませる開口部を形成する。
【００３８】
振動素子製造工程は、開口部に臨ませられたシリコン酸化膜３０Ａを除去する第１エッチング処理を施した後に、シリコン基板２１に対して振動素子２０の振動子部２３に対応する部位を形成する第２エッチング処理が施される。第１エッチング処理は、シリコン基板２１の界面の平滑性を保持するために、シリコン酸化膜３０Ａのみを除去する湿式エッチング法を採用するが、この方法に限定されるものでは無く例えばイオンエッチング法等の適宜のエッチング処理であってもよい。第１エッチング処理には、エッチング液として例えばフッ化アンモニウム溶液を用いて、フォトレジスト層の開口部に臨ませられたシリコン酸化膜３０Ａを除去して開口部を形成することによりシリコン基板２１の第１主面を外方に臨ませる。
【００３９】
第２エッチング処理は、シリコン酸化膜３０Ａの開口部から外方に臨ませられたシリコン基板２１を振動子部２３の厚みまでエッチングする工程であり、シリコン基板２１の結晶方向にエッチング速度が依存する性質を利用した結晶異方性の湿式エッチングが施される。第２エッチング処理は、エッチング液として例えばＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）やＫＯＨ（水酸化カリウム）或いはＥＤＰ（エチレンジアミン−ピロカテコール−水）溶液が用いられる。
【００４０】
第２エッチング処理は、シリコン基板２１が第１主面に対して側面の対エッチング性が小さい特性によって、（１００）面に対して約５５°の角度の面方位となる（１１０）面が出現し、シリコン基板２１の第１主面所定の寸法形状を有する矩形凹部を形成する。振動素子製造工程は、第１主面に多数個の矩形凹部を形成した後に、シリコン基板２１からエッチング処理が施されて残ったフォトレジスト層が除去される。
【００４１】
振動素子製造工程は、上述した工程を経て、シリコン基板２１に矩形凹部の底面と第２主面との間に所定の厚みを有して振動子部２３を構成する矩形の振動子構成部位を形成する。振動素子製造工程は、振動子構成部位の第２主面側を加工面として電極形成工程が施される。電極形成工程は、例えばマグネトロンスパッタ装置によって、第２主面上に、シリコン酸化膜３０Ｂを介して基準電極層２６を構成する第１電極層と、圧電薄膜層２７を構成する圧電膜層と、駆動電極層２８及び検出電極２９とを構成する第２電極層とを積層形成する。
【００４２】
圧電膜層形成工程は、第１電極層上に全面に亘って、圧電材料、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）をスパッタリングして所定の厚みの圧電膜層を積層形成する。圧電膜層形成工程は、電気炉により圧電膜層を加熱することによって、結晶化熱処理を施す。第２電極層形成工程は、上述した圧電膜層３７上に全面に亘って、プラチナをスパッタリングしてプラチナ層を形成することによって第２電極層を積層形成する。
【００４３】
振動素子製造工程は、上述した工程を経て最上層に形成された第２電極層に対してパターニング処理を施す第２電極層パターニング工程によって、所定形状の駆動電極層２８と一対の検出電極２９とを形成する。駆動電極層２８は、上述したように振動子部２３を駆動させる所定の駆動電圧が印加される電極であり、振動子部２３の幅方向の中央領域に所定の幅を以って長さ方向のほぼ全域に亘って形成される。検出電極２９は、振動子部２３に発生したコリオリ力を検出する電極であり、駆動電極層２８の両側に位置して長さ方向のほぼ全域に亘って互いに絶縁を保持されて平行に形成される。
【００４４】
第２電極層パターニング工程は、第２電極層に対してフォトリソグラフ処理を施して駆動電極層２８と検出電極２９との対応部位にレジスト層を形成し、不要な部位の第２電極層を例えばイオンエッチング法等によって除去した後にレジスト層を洗浄する等の工程を経て、圧電膜層上に駆動電極層２８と検出電極２９とを形成する。振動素子製造工程は、上述した工程に限定されず、半導体プロセスにおいて採用されている適宜の導電層形成工程を利用して駆動電極層２８や検出電極２９を形成するようにしてもよいことは勿論である。
【００４５】
第２電極層パターニング工程においては、基部２２の形成領域に第２電極層と一体に形成された導体層にも同様のパターニング処理を施すことによって、この基部２２の形成部位上に第１検出電極２９Ｒから所定の幅を以って一体に引き出されたリード２９Ｒ−１とその先端部に一体化された第１端子部２４Ａを形成する。第２電極層パターニング工程においては、同様にして第２検出電極２９Ｌから所定の幅を以って一体に引き出されたリード２９Ｌ−１とその先端部に一体化された第４端子部２４Ｄと、駆動電極層２８から所定の幅を以って一体に引き出されたリード２８−１とその先端部に一体化された第３端子部２４Ｃとを形成する。
【００４６】
振動素子製造工程は、圧電膜層に対して上述した駆動電極層２８と検出電極２９よりも大きな面積の部位を残してパターニング処理を施すことによって、圧電薄膜層２７を形成する。圧電薄膜層２７は、振動子部２３に対して、その幅よりもやや小幅であり基端部から先端部の先端近傍位置に亘って形成される。圧電膜層パターニング工程は、圧電膜層に対してフォトリソグラフ処理を施して圧電薄膜層２７の対応部位にレジスト層を形成し、不要な部位の圧電膜層を例えば湿式エッチング法等によって除去した後にレジスト層を洗浄する等の工程を経て、圧電薄膜層２７を形成する。
【００４７】
振動素子製造工程は、第１電極層に対してパターニング処理を施す第１電極層パターニング工程によって、基準電極層２６を形成する。基準電極層２６は、振動子部２３の第２主面上において、その幅よりもやや小幅で圧電薄膜層２７よりも大きな幅を以って形成される。第１電極層パターニング工程においては、圧電膜層パターニング工程で基部２２の形成部位を被覆していた圧電膜層が除去されることによって露出された状態の第１電極層に対して同時にパターニング処理が施される。第１電極層パターニング工程は、基部２２の形成部位上に基準電極層２６から所定の幅を以って一体に引き出されたリード２６−１とその先端部に一体化された第２端子部２４Ｂを形成する。
【００４８】
振動素子製造工程においては、上述したように振動素子２０を支持基板２に表面実装することから、各端子部２４上に金バンプ２５が形成される。金バンプ形成工程は、上述した工程を経て端子部２４が形成された基部２２の第２主面上に全面に亘ってめっきレジスト層を形成し、このめっきレジスト層に対してフォトグラフ処理を施すことによって端子部２４をそれぞれ外方に臨ませる開口部を形成する。
【００４９】
金バンプ形成工程は、開口部から臨ませられた端子部２４を電極として金めっき処理を施すことによって、端子部２４と一体化された金バンプ２５を形成する。金めっき処理は、例えばめっきレジスト層から金めっき層を所定の高さまで成長させるリフトオフ法によって行うことで、所定の高さを有する金バンプ２５が形成されるようにする。なお、金バンプ形成工程は、必要に応じて基部２２上にいわゆるダミーバンプ２５Ｅも同時に形成する。
【００５０】
振動素子製造工程においては、振動子部２３の外周部が垂直面を構成するようにシリコン基板２１に対して例えば反応性イオンエッチング法による溝切り工程が施される。溝切り工程は、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Indactively Coupled Prasma）を備えたエッチング装置が用いられ、エッチング工程と、エッチングした箇所に外周壁を保護するための保護膜形成工程とを繰り返すＢｏｓｃｈ（Ｂｏｓｃｈ社）プロセスによる反応性イオンエッチング法が採用される。
【００５１】
振動素子製造工程においては、上述した溝切り工程によってシリコン基板２１を貫通するコ字状の溝が形成されることによって各振動素子２０の振動子部２３の外形が形ち作りされる。振動素子製造工程においては、例えばダイヤモンドカッタ等によって基部２２の部位に切断加工を施されることによって各振動素子２０の切り分けが行われる。切断工程については、ダイヤモンドカッタによって切断溝を形成した後に、シリコン基板２１を折って切り分けが行われる。なお、切断工程は、砥石や研削によりシリコン基板２１の面方位を利用して切断を行うようにしてもよい。
【００５２】
以上の工程を経て製造された振動素子２０は、基部２２の第２主面を実装面として、支持基板２の部品実装領域１６上に表面実装される。振動素子２０は、各端子部２４に設けられた金バンプ２５を支持基板２側の相対するランド４に位置合わせされる。振動素子２０は、支持基板２に押圧した状態で超音波が印加された各金バンプ２５が相対するランド４に溶着されることで支持基板２の部品実装領域１６上に実装される。
【００５３】
支持基板２には、部品実装領域１６上に振動素子２０とともにＩＣ回路素子６や電子部品７を実装した後に、図１矢印で示すようにその上方から部品実装空間部３を構成してカバー部材４０を組み付けて振動型ジャイロセンサ１を完成させる。カバー部材４０は、振動素子２０等の実装部品を外部からの機械的負荷から保護するとともに外部との絶縁を保持する。カバー部材４０は、外部ノイズを遮断する機能も有することが好ましく、例えばＳＵＳ材やアルミ材等の金属薄板によって形成される。カバー部材４０は、後述するように振動型ジャイロセンサ１に照射される外部光を遮蔽して、振動素子２０の圧電薄膜層２７に焦電効果が生じないようにする遮光機能も有している。
【００５４】
カバー部材４０は、図１に示すように支持基板２の部品実装領域１６を被覆するに足る外形寸法を有する主面部４１と、この主面部４１の外周部に全周に亘って一体に折曲形成された外周壁部４２とからなる全体箱状に形成されている。カバー部材４０は、外周壁部４２が部品実装空間部３において振動素子２０の振動子部２３が振動動作を可能とさせるに足る高さを以って形成される。カバー部材４０には、外周壁部４２の開口縁に全周に亘って水平方向に折曲された外周フランジ部４３が一体に形成されている。外周フランジ部４３は、幅寸法が支持基板２の外周部に形成したカバー部材固定領域１８よりもやや小幅とされる。なお、カバー部材４０には、図示しないが外周フランジ部４３の一部にアース凸部を形成し、振動型ジャイロセンサ１が機器に搭載された状態でグランド接続される。
【００５５】
ところで、カバー部材４０は、上述したように金属薄板で形成することによって、振動型ジャイロセンサ１の薄型、軽量化を図っている。カバー部材４０は、このために特に外部光の赤外波長の光成分に対する遮光性が低下して、上述した遮光機能が充分に奏し得ない虞もある。カバー部材４０には、この対応として主面部４１と外周壁部４２の表面全体に、例えば赤外波長の光を吸収する周知の赤外線吸収塗料を塗布して遮光層４４が形成されている。遮光層４４は、カバー部材４０を通して部品実装空間部３内への赤外線の放射を遮蔽して振動素子２０が安定した検出動作が行われるようにする。
【００５６】
なお、カバー部材４０は、主面部４１と外周壁部４２の表面に赤外線吸収塗料による遮光層４４を形成したが、例えば赤外線吸収塗料中にディプすることによって表裏主面の全体に遮光層４４が形成されるようにしてもよい。また、カバー部材４０は、その素材に応じた適宜の表面処理を施すことによって遮光層４４を形成するようにしてもよい。遮光層４４は、例えば黒色クロムめっき処理や、鉄系素材に実施される黒染め処理或いはアルミ系素材に実施される黒色アルマイト（登録商標）処理等によって形成される。
【００５７】
以上のように構成されたカバー部材４０は、主面部４１によって部品実装領域１６上に実装された各実装部品を被覆し、外周壁部４２に一体に形成された外周フランジ部４３がカバー部材固定領域１８上に全域に亘って重ね合わされて支持基板２に組み合わされる。カバー部材４０は、図５に示すようにカバー部材固定領域１８上に充填されて硬化処理が施された接着樹脂４５によって、重ね合わされた外周フランジ部４３がカバー部材固定領域１８に全周に亘って固定される。
【００５８】
振動型ジャイロセンサ１は、支持基板２に対して上述したように遮光処理が施されたカバー部材４０を組み合わせることによって、部品実装空間部３が遮光空間部として構成される。しかしながら、振動型ジャイロセンサ１は、支持基板２のカバー部材固定領域１８上に接着樹脂４５によってカバー部材４０の外周フランジ部４３を接合することから、外部光が接着樹脂４５を透過して部品実装空間部３の内部へ進入する虞がある。振動型ジャイロセンサ１においては、接着樹脂４５を透過する外部光を遮光段部１７によって遮光する。
【００５９】
振動型ジャイロセンサ１は、上述したように支持基板２に、部品実装領域１６を囲んでその外周部に段落ちされたカバー部材固定領域１８を形成することによって略垂直壁からなる遮光段部１７を構成し、この遮光段部１７の外周側でカバー部材２０を固定する。振動型ジャイロセンサ１においては、図５矢印で示すように側方からの外部光が、支持基板２のカバー部材固定領域１８とカバー部材４０の外周フランジ部４３との間の隙間から接着樹脂４５を透過して部品実装空間部３内へと進入しようとする。
【００６０】
振動型ジャイロセンサ１においては、カバー部材４０を接合する接着樹脂４５を透過した側方からの外部光が、遮光段部１７にあたっることで部品実装空間部３への進入を阻止され、この部品実装空間部３が遮光空間部として保持される。したがって、振動型ジャイロセンサ１においては、光照射による振動素子２０の圧電薄膜層２７における焦電効果の発生を抑制して特性低下が防止され、安定した検出動作が行われるようになる。
【００６１】
振動型ジャイロセンサ１においては、支持基板２に対してカバー部材４０が振動素子２０等と同様にして表面側から組み付けられるようにすることで、組立工程の合理化が図られるようになる。振動型ジャイロセンサ１においては、支持基板２に対してカバー部材４０が外周フランジ部４３を主面から段落ちされた部位で固定されることから、薄型化が図られるようになる。振動型ジャイロセンサ１においては、遮光段部１７によってカバー部材固定領域１８に塗布した接着樹脂４５の部品実装領域１６への流れ込みが防止され、接着樹脂４５の充填量管理も簡易になる。
【００６２】
第２の実施の形態として図６に示したカバー部材固定構造５０は、支持基板２の部品実装領域１６の外周部と外周縁との間に位置して部品実装領域１６を全周に亘って囲む枠状のカバー嵌合溝５１を形成した構成に特徴を有している。なお、カバー部材固定構造５０は、その他の構成や作用を上述した第１のカバー部材固定構造と同等とすることから、説明を省略する。
【００６３】
第２のカバー部材固定構造５０は、カバー嵌合溝５１が、支持基板２の主面に開口しカバー部材４０の外周壁部４２の開口縁４２−１の厚みよりもやや開口幅が大きな枠状溝からなる。カバー嵌合溝５１は、支持基板２に対して開口縁４２−１を嵌合してカバー部材４０が組み合わされた状態で、その内周壁が遮光段部５２を構成して内部への外部光の放射を防止する。
【００６４】
すなわち、第２のカバー部材固定構造５０においては、カバー部材４０が支持基板２の表面側から主面部４１によって部品実装領域１６を被覆してその外周壁部４２の開口縁４２−１を全域に亘ってカバー嵌合溝５１内に嵌合されて組み合わされる。第２のカバー部材固定構造５０においては、カバー嵌合溝５１内に充填して硬化させた接着樹脂４５によって、カバー部材４０の開口縁４２−１を全周に亘ってカバー嵌合溝５１内に固定する。  第２のカバー部材固定構造５０においても、図６矢印で示すように側方からの外部光がカバー嵌合溝５１の内壁とカバー部材４０の開口縁４２−１との間の隙間から接着樹脂４５を透過して部品実装空間部３内へと進入しようとする。
【００６５】
第２のカバー部材固定構造５０においては、カバー部材４０を接合する接着樹脂４５を透過した側方からの外部光が、カバー嵌合溝５１の内壁によって構成される遮光段部５２にあたっることで部品実装空間部３への進入を阻止され、この部品実装空間部３が遮光空間部として保持される。したがって、第２のカバー部材固定構造５０は、光照射による振動素子２０の圧電薄膜層２７における焦電効果の発生を抑制して特性低下を防止し、振動型ジャイロセンサ１が安定した検出動作を行うようにする。
【００６６】
第２のカバー部材固定構造５０も、支持基板２に対してカバー部材４０が振動素子２０等と同様にして表面側から組み付けられるようにすることで、組立工程の合理化が図られるようにする。第２のカバー部材固定構造５０は、支持基板２に対してカバー部材４０が外周フランジ部４３の開口縁４２−１を主面に形成したカバー嵌合溝５１内に嵌合して接着樹脂４５により固定することから、薄型化が図られるようになる。なお、カバー部材４０は、開口縁４２−１に上述した外周フランジ部４３を形成するようにしてもよく、この場合にカバー嵌合溝５１が外周フランジ部４３の幅よりもやや大きな溝幅に形成されるようにする。
【００６７】
第３の実施の形態として図７に示したカバー部材固定構造６０は、支持基板２の部品実装領域１６の外周部と外周縁との間に位置して、主面上に部品実装領域１６を全周に亘って囲む枠状の遮光凸部６１を一体に形成した構成に特徴を有している。なお、カバー部材固定構造６０は、その他の構成や作用を上述した第１のカバー部材固定構造や第２カバー部材固定構造と同等とすることから、説明を省略する。
【００６８】
第３のカバー部材固定構造６０は、遮光凸部６１が、その高さ寸法を支持基板２に実装される各実装部品の最大高さよりもやや小さくしたリブ状凸部からなり、外周側面が略垂直壁とされることによって遮光段部６２を構成して内部への外部光の放射を防止する。第２のカバー部材固定構造６０は、遮光凸部６１と外周縁との間の枠状領域が、その主面上にカバー部材４０の外周フランジ部４３を接着樹脂４５によって固定するカバー部材固定領域６３を構成する。
【００６９】
第３のカバー部材固定構造６０においても、側方からの外部光がカバー部材固定領域６３とカバー部材４０の外周フランジ部４３との間の隙間から接着樹脂４５を透過して部品実装空間部３内へと進入しようとする。第３のカバー部材固定構造６０は、カバー部材４０を接合する接着樹脂４５を透過した側方からの外部光が、遮光段部６２にあたっることで部品実装空間部３への進入を阻止し、この部品実装空間部３を遮光空間部として保持する。したがって、第３のカバー部材固定構造６０は、光照射による振動素子２０の圧電薄膜層２７における焦電効果の発生を抑制して特性低下を防止し、振動型ジャイロセンサ１が安定した検出動作を行うようにする。
【００７０】
第３のカバー部材固定構造６０も、支持基板２に対してカバー部材４０が振動素子２０等と同様にして表面側から組み付けられるようにすることで、組立工程の合理化が図られるようにする。第３のカバー部材固定構造６０は、遮光凸部６１によってカバー部材固定領域６３に塗布した接着樹脂４５の部品実装領域１６への流れ込みを防止することで、接着樹脂４５の充填量管理も簡易になる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施の形態として示す振動型ジャイロセンサについてカバー部材を取り外して示した要部斜視図である。
【図２】振動型ジャイロセンサの要部断面図である。
【図３】振動素子の要部底面図である。
【図４】振動型ジャイロセンサの回路構成図である。
【図５】カバー部材の固定構造を示す要部断面図である。
【図６】第２の実施の形態として示すカバー部材の固定構造の要部断面図である。
【図７】第３の実施の形態として示すカバー部材の固定構造の要部断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  振動型ジャイロセンサ、２  支持基板、３  部品実装空間部、４  端子部、５  配線パターン、６  ＩＣ回路素子、７  電子部品、１６  部品実装領域、１７  遮光段部、１８  カバー部材固定領域、２０  振動素子、２１  シリコン基板、２２  基部、２３  振動子部、２６  基準電極層、２７  圧電薄膜層、２８  駆動電極層、２９  検出電極、４０  カバー部材、４１  主面部、４２  外周壁部、４３  外周フランジ部、４４  遮光層、４５  接着樹脂、５０  カバー部材固定構造、５１  カバー嵌合溝、５２  遮光段部、６０  カバー部材固定構造、６１  遮光段部、６３  カバー部材固定領域
【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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