(57)【要約】【課題】  正確に角速度を検出することができる角速度センサ、角速度センサの製造方法及び電子機器を提供する。【解決手段】  第１のアーム２と第２のアーム３と第３のアーム４とが同一平面（ＸＹ平面）に配置されており、この平面に対して垂直方向（Ｚ方向）に振動させるためにレーザー加工された陥没部３０を第１のアーム２が備えている。このため、第１のアーム２をこの平面に対して垂直方向に振動させることができる。例えば、角速度センサ１に回転力が働いたときに、コリオリ力により第１のアーム２がこのＸＹ平面に対して平行な方向（Ｘ方向）に振動するようにでき、圧電薄膜１２の歪を正確に検出し、角速度を正確に検出することができる。【選択図】  図３
2008224627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアーム領域及び前記第１のアーム領域に隣接するように設けられた第２のアーム領域が設けられた基板と、
前記基板上の前記第１のアーム領域に形成された第１の駆動用下層電極と、
前記基板上の前記第２のアーム領域に形成された第２の駆動用下層電極と、
前記第１の及び第２の駆動用下層電極上に形成された圧電薄膜と、
前記圧電薄膜を挟んで第１の駆動用下層電極と対向するように前記圧電膜薄膜上に形成された第１の駆動用上層電極と、
前記圧電薄膜を挟んで第２の駆動用下層電極と対向するように前記圧電膜薄膜上に形成された第２の駆動用上層電極と、
前記第１の駆動用上層電極を両側から挟むように前記圧電薄膜上に形成された一対の検出電極とを具備し、
前記第１のアーム領域、前記第２の振動アーム領域が同一平面に設けられ、前記第１のアーム領域は、凹部を有する
ことを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の角速度センサであって、
前記第２のアーム領域は、前記第１のアーム領域を挟むように２つ設けられ、
それぞれの前記第２のアーム領域に前記第２の駆動用上層電極、前記第２の駆動用下層電極及びこれらに挟まれる圧電薄膜による第２の駆動領域が形成されている
ことを特徴とする角速度センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の角速度センサであって、
前記凹部は、レーザー加工による陥没部であることを特徴とする角速度センサ。
【請求項４】
請求項２に記載の角速度センサであって、
前記第１のアーム領域を挟むように２つ設けられた前記第２のアーム領域のうち少なくとも一方は、前記第１のアーム領域を前記垂直方向に振動させるために、レーザー加工された陥没部を有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項５】
請求項１に記載の角速度センサであって、
前記基板は、前記第１のアーム領域を支持する基部を有し、
前記凹部は、前記第１のアーム領域の長手方向で前記基部側に形成されていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項６】
請求項１に記載の角速度センサであって、
前記凹部は、前記第１のアーム領域の長手方向に直交する方向にずれて形成されていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項７】
請求項６に記載の角速度センサであって、
前記第２のアーム領域は、前記第１のアーム領域を前記垂直方向に振動させるために、レーザー加工された陥没部を有し、
前記陥没部は、前記第１のアーム領域の長手方向に直交する方向で前記凹部がずれた向きとは反対向きにずれて形成されていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項８】
第１のアーム領域及び前記第１のアーム領域に隣接するように設けられた第２のアーム領域が設けられた基板と、
前記基板上の前記第１のアーム領域に形成された第１の駆動用下層電極と、
前記基板上の前記第２のアーム領域に形成された第２の駆動用下層電極と、
前記第１の及び第２の駆動用下層電極上に形成された圧電薄膜と、
前記圧電薄膜を挟んで第１の駆動用下層電極と対向するように前記圧電膜薄膜上に形成された第１の駆動用上層電極と、
前記圧電薄膜を挟んで第２の駆動用下層電極と対向するように前記圧電膜薄膜上に形成された第２の駆動用上層電極と、
前記第１の駆動用上層電極を両側から挟むように前記圧電薄膜上に形成された一対の検出電極とを具備し、
前記第１のアーム領域及び前記第２の振動アーム領域が同一平面に設けられ、
前記第２のアーム領域は、前記第１のアーム領域を挟むように２つ設けられ、
前記第１のアーム領域は、凹部を有する
ことを特徴とする角速度センサ。
【請求項９】
第１のアーム領域及び前記第１のアーム領域に隣接するように設けられた第２のアーム領域が設けられた基板と、
前記基板上の前記第１のアーム領域に形成された第１の駆動用下層電極と、
前記基板上の前記第２のアーム領域に形成された第２の駆動用下層電極と、
前記第１の及び第２の駆動用下層電極上に形成された圧電薄膜と、
前記圧電薄膜を挟んで第１の駆動用下層電極と対向するように前記圧電膜薄膜上に形成された第１の駆動用上層電極と、
前記圧電薄膜を挟んで第２の駆動用下層電極と対向するように前記圧電膜薄膜上に形成された第２の駆動用上層電極と、
前記第１の駆動用上層電極を両側から挟むように前記圧電薄膜上に形成された一対の検出電極とを具備し、
前記第１のアーム領域及び前記第２の振動アーム領域が同一平面に設けられ、
前記第２のアーム領域は、前記第１のアーム領域を挟むように２つ設けられ、
２つの前記第２のアーム領域は、前記第１のアームを前記平面に対して垂直方向に振動させるために、レーザー加工された陥没部を有する
ことを特徴とする角速度センサ。
【請求項１０】
第１のアーム領域及び前記第１のアーム領域に隣接するように第２のアーム領域が設けられた基板を形成する工程と、
前記基板上の前記第１のアーム領域に第１の駆動用下層電極及び前記第２のアーム領域に第２の駆動用下層電極をそれぞれ形成する工程と、
前記第１の及び第２の駆動用下層電極上に圧電薄膜を形成する工程と、
前記圧電薄膜を挟んで第１の駆動用下層電極と対向するように第１の駆動用上層電極、前記圧電薄膜を挟んで第２の駆動用下層電極と対向するように第２の駆動用上層電極及び前記第１の駆動用上層電極を両側から挟むように一対の検出電極を前記圧電薄膜上に形成する工程とを具備し、
前記第１のアーム領域と前記第２のアーム領域とが配置される平面に垂直な方向に前記第１のアーム領域を振動させるために、前記第１、第２のアーム領域のうち少なくとも一つのアーム領域に凹部を形成することを特徴とする角速度センサの製造方法。
【請求項１１】
第１のアーム領域及び前記第１のアーム領域に隣接するように第２のアーム領域が設けられた基板を形成する工程と、
前記基板上の前記第１のアーム領域に第１の駆動用下層電極及び前記第２のアーム領域に第２の駆動用下層電極をそれぞれ形成する工程と、
前記第１の及び第２の駆動用下層電極上に圧電薄膜を形成する工程と、
前記圧電薄膜を挟んで第１の駆動用下層電極と対向するように第１の駆動用上層電極、前記圧電薄膜を挟んで第２の駆動用下層電極と対向するように第２の駆動用上層電極及び前記第１の駆動用上層電極を両側から挟むように一対の検出電極を前記圧電薄膜上に形成する工程とを具備し、
前記第１のアーム領域と前記第２のアーム領域とが配置される平面に垂直な方向の縦共振周波数と、前記平面に平行な方向の横共振周波数とを求め、
前記求めた縦共振周波数と前記求めた横共振周波数との差が所定値となるように前記第１のアーム領域に凹部を形成することを特徴とする角速度センサの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の角速度センサであって、
前記第２のアーム領域は、前記第１のアーム領域を挟むように２つ設けられ、
それぞれの前記第２のアーム領域に前記第２の駆動用上層電極、前記第２の駆動用下層電極及びこれらに挟まれる圧電薄膜による第２の駆動領域が形成されている
ことを特徴とする角速度センサの製造方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の角速度センサの製造方法であって、
前記凹部を形成する工程は、レーザー加工工程を有し、前記平面に平行な方向の横共振による前記圧電薄膜の歪による検出結果に基いて、前記横共振を防止するように行うことを特徴とする角速度センサの製造方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の角速度センサの製造方法であって、
前記凹部を形成する工程は、レーザー加工工程を有し、前記第１のアーム領域の光学的な観察結果に基いて、前記第１のアーム領域が前記平面に垂直な方向に振動するように行うことを特徴とする角速度センサの製造方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の角速度センサの製造方法であって、
前記第１のアーム領域の一面において、前記第１のアーム領域の長手方向に亘る前記一面の中心軸から前記第２のアーム領域側にずれた位置に前記レーザー加工を施すことを特徴とする角速度センサ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の角速度センサであって、
前記第２のアーム領域の一面において、前記第２のアーム領域の長手方向に亘る当該一面の中心軸から前記第１のアーム領域側にずれた位置に前記レーザー加工を施すことを特徴とする角速度センサ。
【請求項１７】
請求項１５に記載の角速度センサであって、
前記第１のアーム領域の一面において、前記第１のアーム領域の長手方向で前記第１のアーム領域の固定端側から自由端側にずれた位置に前記レーザー加工を施すことを特徴とする角速度センサ。
【請求項１８】
第１のアーム領域及び前記第１のアーム領域に隣接するように設けられた第２のアーム領域が設けられた基板と、前記基板上の前記第１のアーム領域に形成された第１の駆動用下層電極と、前記基板上の前記第２のアーム領域に形成された第２の駆動用下層電極と、前記第１の及び第２の駆動用下層電極上に形成された圧電薄膜と、前記圧電薄膜を挟んで第１の駆動用下層電極と対向するように前記圧電膜薄膜上に形成された第１の駆動用上層電極と、前記圧電薄膜を挟んで第２の駆動用下層電極と対向するように前記圧電膜薄膜上に形成された第２の駆動用上層電極と、前記第１の駆動用上層電極を両側から挟むように前記圧電薄膜上に形成された一対の検出電極とを具備し、前記第１のアーム領域、前記第２の振動アーム領域が同一平面に設けられ、前記第１のアーム領域は、凹部を有する角速度センサと、
前記角速度センサを搭載する機器本体と
を具備することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ビデオカメラの手振れ検知や、バーチャルリアリティ装置における動作検知や、カーナビゲーションシステムにおける方向検知などに用いられる角速度センサに関し、詳しくは、音叉型の振動アームを有する小型の角速度センサ、角速度センサの製造方法及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、民生用の角速度センサとしては、片持ちや両持ちの振動音片型振動子や、音叉型振動子を所定の共振周波数で振動させておき、角速度の影響によって生じるコリオリ力を圧電素子などで検出することによって角速度を検出する、いわゆる振動型のジャイロセンサ（以下、角速度センサと呼ぶ。）が、広く使用されている。
【０００３】
角速度センサは、単純な機構、短い起動時間、安価で製造可能といった利点を有しており、例えば、ビデオカメラ、バーチャルリアリティ装置、カーナビゲーションシステムなどの電子機器に搭載され、それぞれ手振れ検知、動作検知、方向検知などをする際のセンサとして活用されている。
【０００４】
角速度センサは、搭載される電子機器の小型化、高性能化に伴い、小型化、高性能化が要求されている。例えば、電子機器の多機能化のため、他の用途で用いる各種センサと組み合わせて、角速度センサを一基板上に搭載させ、小型化を図るといった要請がある。
【０００５】
従来は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電材を機械加工により薄片状に加工し、バネ等で保持し、電気信号を加えて振動させる構成のジャイロセンサが一般的であり、小型化が困難であった。
【０００６】
そこで、例えば基板にＳｉを用い、ＰＺＴをスパッタやゾルゲル等で基板上に薄膜を形成し、更に基板の所定部分に対するエッチングを行い、断面が方形状の四角柱の振動子を一枚の基板から同時に多数個形成する技術が開発されてきている。（例えば、特許文献１参照）。  
【特許文献１】特開２００５−２４１３８２号公報（図３８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、角速度センサが片持ち振動子を１個備える場合、振動に伴い重心が移動し振動漏れが大きくなる。このため、片持ち振動子を並べた音叉型の振動子が開発されてきている。この場合にも、片持ち振動子が並ぶ方向に対して垂直な縦方向の共振周波数の信号を圧電薄膜に印加し、縦方向に共振させ、角速度が印加された場合に、発生するコリオリ力により圧電薄膜に発生する歪みを検出できる構成にする必要がある。そのため、片持ち振動子の縦方向の共振周波数と、横方向の共振周波数とを例えば１００Ｈｚ程異ならせる必要がある。
【０００８】
例えば、外部からの影響で、縦方向の共振周波数と、横方向の共振周波数とが等しくなる場合には、片持ち振動子を励起する縦方向の共振が、容易に横方向の振動を励起してしまう。この結果、振動が不安定となり、ジャイロセンサの感度が低下し正確な角速度を検出することができない、という問題あった。
【０００９】
また、コリオリ力を検出する機能を備えた片持ち振動子を縦方向に振動させることができない場合には、コリオリ力により圧電薄膜に発生する歪を正確に検出することができず正確な角速度を検出することができない、という問題があった。
【００１０】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、正確に角速度を検出することができる角速度センサ、角速度センサの製造方法及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る角速度センサは、第１のアーム領域及び前記第１のアーム領域に隣接するように設けられた第２のアーム領域が設けられた基板と、前記基板上の前記第１のアーム領域に形成された第１の駆動用下層電極と、前記基板上の前記第２のアーム領域に形成された第２の駆動用下層電極と、前記第１の及び第２の駆動用下層電極上に形成された圧電薄膜と、前記圧電薄膜を挟んで第１の駆動用下層電極と対向するように前記圧電膜薄膜上に形成された第１の駆動用上層電極と、前記圧電薄膜を挟んで第２の駆動用下層電極と対向するように前記圧電膜薄膜上に形成された第２の駆動用上層電極と、前記第１の駆動用上層電極を両側から挟むように前記圧電薄膜上に形成された一対の検出電極とを具備し、前記第１のアーム領域、前記第２の振動アーム領域が同一平面に設けられ、前記第１のアーム領域は、凹部を有することを特徴とする。
【００１２】
ここで、「凹部」とは、当該第１のアーム領域を前記平面に対して垂直方向に振動させるためのものであり、例えばレーザー加工、掘削加工などの機械的加工により形成されている。
【００１３】
本発明では、第１のアーム領域と第２のアーム領域とが同一平面に配置されており、凹部を第１のアーム領域が有する。このため、例えばこの平面に対して垂直方向に第１のアーム領域を振動させるために凹部を形成することで、第１のアーム領域をこの平面に対して垂直方向に振動させることができる。従って、例えば、角速度センサに回転力が働いたときに、コリオリ力により第１のアーム領域がこの平面に対して平行な方向（横方向）に振動するようにでき、圧電薄膜の歪を正確に検出し、角速度を正確に検出することができる。
【００１４】
本発明の一の形態によれば、前記第２のアーム領域は、前記第１のアーム領域を挟むように２つ設けられ、それぞれの前記第２のアーム領域に前記第２の駆動用上層電極、前記第２の駆動用下層電極及びこれらに挟まれる圧電薄膜による第２の駆動領域が形成されていることを特徴とする。これにより、アームが３本の場合に、例えば第１のアームに加工を行うことで、３本のアームの縦共振周波数と横共振周波数とを容易に調整することができる。
【００１５】
本発明の一の形態によれば、前記凹部は、レーザー加工による陥没部である。これにより、例えばレーザーによりスポット状に第１のアーム領域に陥没部を形成することで、容易に第１のアーム領域が縦方向に振動するようにすることができる。
【００１６】
本発明の一の形態によれば、前記第１のアーム領域を挟むように２つ設けられた前記第２のアーム領域のうち少なくとも一方は、前記第１のアーム領域を前記垂直方向に振動させるために、レーザー加工された陥没部を有することを特徴とする。これにより、例えば２つの第２のアーム領域のうち少なくとも一方をレーザー加工することで、第１のアーム領域、第２のアーム領域が縦方向に振動するように調整することができる。角速度センサは、アーム領域を３本備えるので、１本又は２本の場合に比べて、例えば３本のアーム領域に適宜加工（例えばレーザー加工）を施すことで、３本のアーム領域の振動方向を縦方向に高精度に調整することができる。
【００１７】
本発明の一の形態によれば、前記基板は、前記第１のアーム領域を支持する基部を有し、前記凹部は、前記第１のアーム領域の長手方向で前記基部側に形成されていることを特徴とする。これにより、第１のアーム領域の質量を第１のアーム領域の長手方向で相対的に基部側を小さくし先端側を相対的に大きくすることができる。従って、縦共振周波数と横共振周波数とを所定値間隔に調整するときに、凹部を第１のアーム領域の基部側に形成することで、効果的に縦共振周波数を小さくすることができる。
【００１８】
本発明の一の形態によれば、前記凹部は、前記第１のアーム領域の長手方向に直交する方向にずれて形成されている。これにより、第１のアーム領域の質量の偏りを低減することができ、例えば第１のアーム領域が平面に垂直な方向に対して傾いた方向に振動しているときに、第１のアーム領域を垂直な方向に振動させることができる。
【００１９】
本発明の一の形態によれば、前記第２のアーム領域は、前記第１のアーム領域を前記垂直方向に振動させるために、レーザー加工された陥没部を有し、前記陥没部は、前記第１のアーム領域の長手方向に直交する方向で前記凹部がずれた向きとは反対向きにずれて形成されていることを特徴とする。これにより、第２のアーム領域の質量の偏りを低減することができ、第２のアーム領域が平面に垂直な方向に対して傾いて振動しているときに、第２のアーム領域を垂直な方向に振動させることができる。
【００２０】
本発明の他の観点に係る角速度センサは、第１のアーム領域及び前記第１のアーム領域に隣接するように設けられた第２のアーム領域が設けられた基板と、前記基板上の前記第１のアーム領域に形成された第１の駆動用下層電極と、前記基板上の前記第２のアーム領域に形成された第２の駆動用下層電極と、前記第１の及び第２の駆動用下層電極上に形成された圧電薄膜と、前記圧電薄膜を挟んで第１の駆動用下層電極と対向するように前記圧電膜薄膜上に形成された第１の駆動用上層電極と、前記圧電薄膜を挟んで第２の駆動用下層電極と対向するように前記圧電膜薄膜上に形成された第２の駆動用上層電極と、前記第１の駆動用上層電極を両側から挟むように前記圧電薄膜上に形成された一対の検出電極とを具備し、前記第１のアーム領域及び前記第２の振動アーム領域が同一平面に設けられ、前記第２のアーム領域は、前記第１のアーム領域を挟むように２つ設けられ、前記第１のアーム領域は、凹部を有することを特徴とする。
【００２１】
ここで、「凹部」は、前記平面に垂直な方向である縦方向の共振周波数を前記縦方向に直交する横方向の共振周波数に対して所定値異なるようにするためのものであり、例えばレーザー加工、掘削加工などの機械的加工により形成されている。
【００２２】
本発明では、第１のアーム領域と２つの第２のアーム領域とが同一平面に配置されており、凹部を第１のアーム領域が有する。このため、例えば縦方向の共振周波数を横方向の共振周波数に対して所定値異なるようにするために第１のアーム領域に凹部を形成することで、縦方向の共振周波数を低下させて横方向の共振周波数に対して所定値異なるように調整することができる。この結果、３本のアーム領域を縦方向に共振させるときに、３本のアーム領域が横方向に共振することを防止することができる。従って、角速度センサに回転力が働いたときに発生するコリオリ力を圧電膜の歪により正確に検出し、角速度を正確に検出することができる。
【００２３】
本発明の他の観点に係る角速度センサは、第１のアーム領域及び前記第１のアーム領域に隣接するように設けられた第２のアーム領域が設けられた基板と、前記基板上の前記第１のアーム領域に形成された第１の駆動用下層電極と、前記基板上の前記第２のアーム領域に形成された第２の駆動用下層電極と、前記第１の及び第２の駆動用下層電極上に形成された圧電薄膜と、前記圧電薄膜を挟んで第１の駆動用下層電極と対向するように前記圧電膜薄膜上に形成された第１の駆動用上層電極と、前記圧電薄膜を挟んで第２の駆動用下層電極と対向するように前記圧電膜薄膜上に形成された第２の駆動用上層電極と、前記第１の駆動用上層電極を両側から挟むように前記圧電薄膜上に形成された一対の検出電極とを具備し、前記第１のアーム領域及び前記第２の振動アーム領域が同一平面に設けられ、前記第２のアーム領域は、前記第１のアーム領域を挟むように２つ設けられ、２つの前記第２のアーム領域は、前記第１のアームを前記平面に対して垂直方向に振動させるために、レーザー加工された陥没部を有することを特徴とする。
【００２４】
本発明では、２つの第２のアーム領域が陥没部を有している。このため、第１のアーム領域を挟んで離間して設けられた２つの第２のアーム領域を用いて、正確に第１のアーム領域をこの平面に対して垂直方向に振動させるように調整することができる。この場合には、２つの第２のアーム領域が離間して配置されることになり、レーザー加工を行う位置を適宜変更して第１のアーム領域を平面に垂直な方向に振動するように調整し易い。また、第１のアーム領域にレーザー加工等の加工を施す必要がないので、第１のアーム領域の強度が低下することもない。第１のアーム領域は、２つの第２のアーム領域に比べて振幅が２倍と大きいので、強度を向上させることにより、より安定的に角速度を検出することができる。
【００２５】
本発明に係る角速度センサの製造方法は、第１のアーム領域及び前記第１のアーム領域に隣接するように第２のアーム領域が設けられた基板を形成する工程と、前記基板上の前記第１のアーム領域に第１の駆動用下層電極及び前記第２のアーム領域に第２の駆動用下層電極をそれぞれ形成する工程と、前記第１の及び第２の駆動用下層電極上に圧電薄膜を形成する工程と、前記圧電薄膜を挟んで第１の駆動用下層電極と対向するように第１の駆動用上層電極、前記圧電薄膜を挟んで第２の駆動用下層電極と対向するように第２の駆動用上層電極及び前記第１の駆動用上層電極を両側から挟むように一対の検出電極を前記圧電薄膜上に形成する工程とを具備し、前記第１のアーム領域と前記第２のアーム領域とが配置される平面に垂直な方向に前記第１のアーム領域を振動させるために、前記第１、第２のアーム領域のうち少なくとも一つのアーム領域に凹部を形成することを特徴とする。
【００２６】
本発明では、第１のアーム領域と第２のアーム領域とが配置される平面に垂直な方向に第１のアーム領域を振動させるために、第１、第２のアーム領域のうち少なくとも一つのアーム領域に凹部を形成するので、第１のアーム領域の振動方向を調整し易く、正確に第１のアーム領域をこの平面に対して垂直方向に振動させることができる。従って、角速度センサに回転力が働いたときに発生するコリオリ力を検出電極により正確に検出し角速度を正確に検出することができる。
【００２７】
本発明の他の観点に係る角速度センサの製造方法は、第１のアーム領域及び前記第１のアーム領域に隣接するように第２のアーム領域が設けられた基板を形成する工程と、前記基板上の前記第１のアーム領域に第１の駆動用下層電極及び前記第２のアーム領域に第２の駆動用下層電極をそれぞれ形成する工程と、前記第１の及び第２の駆動用下層電極上に圧電薄膜を形成する工程と、前記圧電薄膜を挟んで第１の駆動用下層電極と対向するように第１の駆動用上層電極、前記圧電薄膜を挟んで第２の駆動用下層電極と対向するように第２の駆動用上層電極及び前記第１の駆動用上層電極を両側から挟むように一対の検出電極を前記圧電薄膜上に形成する工程とを具備し、前記第１のアーム領域と前記第２のアーム領域とが配置される平面に垂直な方向の縦共振周波数と、前記平面に平行な方向の横共振周波数とを求め、前記求めた縦共振周波数と前記求めた横共振周波数との差が所定値となるように前記第１のアーム領域に凹部を形成することを特徴とする。
【００２８】
本発明では、第１のアーム領域と第２のアーム領域とが配置される平面に垂直な方向の縦共振周波数と、平面に平行な方向の横共振周波数とを求め、求めた縦共振周波数と横共振周波数との差が所定値となるように第１のアーム領域に凹部を形成するので、例えば横共振周波数との差が所定値になるまで縦共振周波数を小さくことができる。この結果、第１及び第２のアーム領域を縦方向に共振させるときに、第１及び第２のアーム領域が横方向に共振してしまうことを防止することができる。従って、角速度センサに回転力が働いたときに発生するコリオリ力を検出部により正確に検出し、角速度を正確に検出することができる。
【００２９】
本発明の一の形態によれば、前記第２のアーム領域は、前記第１のアーム領域を挟むように２つ設けられ、それぞれの前記第２のアーム領域に前記第２の駆動用上層電極、前記第２の駆動用下層電極及びこれらに挟まれる圧電薄膜による第２の駆動領域が形成されていることを特徴とする。これにより、３本のアームの縦共振周波数と横共振周波数とを、例えば第１のアームに加工を行うことで、１本や２本の場合に比べて、より容易かつ正確に調整することができる。
【００３０】
本発明の一の形態によれば、前記凹部を形成する工程は、レーザー加工工程を有し、前記平面に平行な方向の横共振による前記圧電薄膜の歪による検出結果に基いて、前記横共振を防止するように行う。これにより、平面に垂直な方向に第１のアーム領域を振動させた上で、横共振の発生を防止することができる。従って、より正確な角速度を検出することができる。
【００３１】
本発明の一の形態によれば、前記凹部を形成する工程は、レーザー加工工程を有し、前記第１のアーム領域の光学的な観察結果に基いて、前記第１のアーム領域が前記平面に垂直な方向に振動するように行う。これにより、例えば第１のアーム領域、第２のアーム領域に他の検出機構を備えることなく光学的な観察装置を用いることで、第１のアーム領域が平面に対して垂直な方向に振動するように調整することができる。
【００３２】
本発明の一の形態によれば、前記第１のアーム領域の一面において、前記第１のアーム領域の長手方向に亘る前記一面の中心軸から前記第２のアーム領域側にずれた位置に前記レーザー加工を施すことを特徴とする。これにより、第１のアーム領域の断面形状が所定の形状（方形状）でない場合に、例えば質量の偏りのために平面に対して垂直方向な方向から傾いて第１のアーム領域が振動し易い。しかし、レーザー加工により第１のアーム領域の一面の中心軸から第２のアーム領域側にずれた位置の質量を減少させ、質量の偏りによる振動のずれの発生を防止し、垂直方向に第１のアーム領域が振動するようにできる。
【００３３】
本発明の一の形態によれば、前記第２のアーム領域の一面において、前記第２のアーム領域の長手方向に亘る当該一面の中心軸から前記第１のアーム領域側にずれた位置に前記レーザー加工を施す。これにより、第１のアーム領域を平面に対して垂直方向に振動させるのに加えて、レーザー加工により第２のアーム領域の一面の中心軸から第１のアーム領域側にずれた位置の質量を減少させ、質量の偏りによる振動のずれの発生を防止し、第１のアーム領域及び第２のアーム領域の振動方向を平面に対して垂直な方向にすることができる。
【００３４】
本発明の一の形態によれば、前記第１のアーム領域の一面において、前記第１のアーム領域の長手方向で前記第１のアーム領域の固定端側から自由端側にずれた位置に前記レーザー加工を施す。これにより、例えば縦方向の共振周波数が調整されているときに、既に調整済みの縦方向の共振周波数に影響を及ぼさないように、第１のアーム領域が平面に対して垂直な方向に振動するようにすることができる。
【００３５】
本発明に係る電子機器は、第１のアーム領域及び前記第１のアーム領域に隣接するように設けられた第２のアーム領域が設けられた基板と、前記基板上の前記第１のアーム領域に形成された第１の駆動用下層電極と、前記基板上の前記第２のアーム領域に形成された第２の駆動用下層電極と、前記第１の及び第２の駆動用下層電極上に形成された圧電薄膜と、前記圧電薄膜を挟んで第１の駆動用下層電極と対向するように前記圧電膜薄膜上に形成された第１の駆動用上層電極と、前記圧電薄膜を挟んで第２の駆動用下層電極と対向するように前記圧電膜薄膜上に形成された第２の駆動用上層電極と、前記第１の駆動用上層電極を両側から挟むように前記圧電薄膜上に形成された一対の検出電極とを具備し、前記第１のアーム領域、前記第２の振動アーム領域が同一平面に設けられ、前記第１のアーム領域は、凹部を有する角速度センサと、前記角速度センサを搭載する機器本体とを具備することを特徴とする。
【００３６】
ここで、「凹部」とは、当該第１のアーム領域を前記平面に対して垂直方向に振動させるためのものであり、例えばレーザー加工、掘削加工などの機械的加工により形成されている。
本発明では、第１のアーム領域と第２のアーム領域とが同一平面に配置されており、この平面に対して垂直方向に振動させるための凹部を第１のアーム領域が有する。このため、第１のアーム領域をこの平面に対して垂直方向に振動させることができる。例えば、角速度センサに回転力が働いたときに、コリオリ力により第１のアーム領域がこの平面に対して平行な方向（横方向）に振動するようにでき、圧電膜の歪を正確に検出し、角速度を正確に検出することができる。
【発明の効果】
【００３７】
以上のように、本発明によれば、正確な角速度を検出することができる角速度センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００３９】
（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態の角速度センサの平面図、図２は図１の角速度センサの振動子の正面図である。
【００４０】
図１に示すように、角速度センサ１は、第１のアーム２、第１のアーム２を挟むように第１のアーム２の両側に配置された第２のアーム３、第３のアーム４、基部５が設けられた非圧電材料からなる基板６、緩衝部６Ａ及び固定部７を備えている。
【００４１】
第１のアーム２、第２のアーム３及び第３のアーム４は、互いに等間隔で平行にＸＹ平面内に配置されている。
【００４２】
固定部７には、複数の金属バンプ８が配置されている。金属バンプ８は、基板６上に配置された接続配線９を介して、それぞれ後述する第１の駆動用下層電極１１、圧電薄膜１２、第１の駆動用上層電極１３等に接続されている。
【００４３】
図２に示すように、第１のアーム２は、直方体状であり、その一面側に第１の駆動用下層電極１１、圧電薄膜１２、第１の駆動用上層電極１３がこの順に形成されている。第１の駆動用上層電極１３の両側には、第１の駆動用上層電極１３を両側から挟むように、第１の駆動用上層電極１３に平行に２本の検出電極１４ａ、１４ｂが配置されている。第１のアーム２は、例えばシリコンや樹脂等により形成されている。第１の駆動用下層電極１１は、第１のアーム２上に配置されており、圧電薄膜１２を駆動するときに基準電極となる。圧電薄膜１２は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電セラミックス、ＬａＴａＯ３などの圧電単結晶等からなる薄膜である。検出電極１４ａ、１４ｂは、第１のアーム２にコリオリ力が加わったときに第１のアーム２をＹ方向に振動させる成分を検出するために用いられている。第１のアーム２は、圧電薄膜１２の逆圧電効果により図２のＸＹ平面に垂直な縦方向（Ｚ方向）に振動可能である。第１のアーム２は、圧電薄膜１２の圧電効果により検出される信号によりコリオリ力の検出が可能である。
【００４４】
図２に示すように、第２のアーム３は、直方体状であり、その一面側に第２の駆動用下層電極１５、圧電薄膜１６、第２の駆動用上層電極１７がこの順に形成されている。第２のアーム３は、例えばシリコンや樹脂等により形成されている。第２の駆動用下層電極１５は、第２のアーム３上に配置されており、圧電薄膜１６を駆動するときに基準電極となる。圧電薄膜１６は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電セラミックス、ＬａＴａＯ３などの圧電単結晶等からなる薄膜である。第２のアーム３は、圧電薄膜１６の逆圧電効果により図２のＸＹ平面に垂直な縦方向（Ｚ方向）に振動可能である。
【００４５】
図２に示すように、第３のアーム４は、直方体状であり、その一面側に第３の駆動用下層電極１９、圧電薄膜２０、第３の駆動用上層電極２１がこの順に形成されている。第３のアーム４は、例えばシリコンや樹脂等により形成されている。第３の駆動用下層電極１９は、第３のアーム４上に配置されており、圧電薄膜２０を駆動するときに基準電極となる。圧電薄膜２０は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電セラミックス、ＬａＴａＯ３などの圧電単結晶等からなる薄膜である。第３のアーム４は、圧電薄膜２０の逆圧電効果により図２のＸＹ平面に垂直な縦方向（Ｚ方向）に振動可能である。
【００４６】
図１、図２に示すように、第１、第２及び第３のアーム２、３及び４は断面方形状であり、ほぼ同様の幅、厚さ、長さである。
【００４７】
図２に示すように、第１のアーム２が縦方向（Ｚ方向）プラス向き（図２の上向き）に所定の振幅で振動しているときに、第２のアーム３と第３のアーム４とが縦方向（Ｚ方向）マイナス向きにこの所定の振幅の半分の振幅で振動するように設定されている。
【００４８】
図２に示すように、共振するときに、第２のアーム３、第３のアーム４に働く力の点Ｏに関するモーメントと、第１のアーム２に働く力の点Ｏに関するモーメントとが釣り合っている（打ち消し合っている）。なお、点Ｏは、共振前の第１のアーム２の中心点の位置である。
【００４９】
図３は図１の角速度センサ１の底面図、図４は図１の角速度センサ１の側面図である。
【００５０】
図３、図４に示すように、第１のアーム２の一面２ａには、レーザー加工により形成されたレーザー（機械的）加工部である陥没部２３が形成されている。陥没部２３は、第１のアーム２の長手方向（Ｙ方向）で基部５側に複数個形成されている。また、陥没部２３は、第１のアーム２の幅方向（Ｘ方向）の中央に形成されている。
【００５１】
（角速度センサ１の製造方法）
次に、本実施形態の角速度センサ１の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００５２】
図５は図１の角速度センサ１の製造工程を説明するための図である。
【００５３】
まず、シリコンウエハなどの単結晶の基板を準備する（Ｓ１）。
【００５４】
続いて、基板上の所定の位置に第１の駆動用下層電極１１、第２の駆動用下層電極１５、第３の駆動用下層電極１９を形成する（Ｓ２）。
【００５５】
次いで、第１の駆動用下層電極１１、第２の駆動用下層電極１５、第３の駆動用下層電極１９上に、それぞれ圧電薄膜１２、１６、２０を形成する（Ｓ３）。
【００５６】
次に、圧電薄膜１２、１６、２０上に、第１の駆動用上層電極１３、第２の駆動用上層電極１７、第３の駆動用上層電極２１、検出電極１４ａ、１４ｂを形成する（Ｓ４）。
【００５７】
次いで、例えば縦共振周波数ｆ１が３６．１ｋＨｚ（縦共振周波数ｆ１の設計目標が３６ｋＨｚの場合）、横共振周波数ｆ２を３５．９ｋＨｚとなるように第１、第２及び第３のアーム２、３、４及び基部５を備えた基板６を切り出す（Ｓ５）。なお、切り出した後に、第１の駆動用下層電極１１等を製造してもよい。
【００５８】
次いで、角速度センサ１の離調度を調整する（Ｓ６〜Ｓ７）。
【００５９】
離調度の調整は、図３、図４に示すように、レーザーを第１のアーム２の一面２ａに照射して行う。離調度とは、第１のアーム２の厚さ方向である縦方向（Ｚ方向）に共振する場合の縦共振周波数と、第１のアーム２の幅方向である横方向（Ｙ方向）に共振する場合の横共振周波数との差である。
【００６０】
縦共振周波数ｆ１と、横共振周波数ｆ２とが所定値になっているか否かは、例えば図示を省略したスペクトラムアナライザーを用いることで判断する。
【００６１】
例えば、縦共振周波数ｆ１と横共振周波数ｆ２とを含む周波数範囲で交流信号発生器から駆動信号を発生させ、第１、第２及び第３のアーム２、３及び４に駆動電圧を印加しながら、検出電極１４ａ、１４ｂによる検出信号を検出する。この検出信号をスペクトラムアナライザーで観察する。
【００６２】
図６はスペクトラムアナライザーによる縦共振周波数と横共振周波数との測定結果を示すグラフである。図６は、検出電極１４ａ、１４ｂにより検出した検出信号の出力を縦軸に、周波数を横軸にしたグラフである。
【００６３】
図６に示すように、縦共振周波数ｆ１と、横共振周波数ｆ２とに対応して出力のピークが現れる。これにより、縦共振周波数ｆ１と、横共振周波数ｆ２とが所定値になっているか否かを判断することができる。
【００６４】
例えば縦共振周波数ｆ１を３６ｋＨｚ、横共振周波数ｆ２を３５．９ｋＨｚに調整する場合について説明する。
【００６５】
まず、第１のアーム２の一面２ａにおいて、例えば第１のアーム２の長手方向（Ｙ方向）で基部５側にレーザー加工を施し、陥没部２３を形成する（Ｓ６）。このとき、例えば第１のアーム２の幅方向（Ｘ方向）で中央部に陥没部２３を形成するようにする。これにより、縦共振周波数ｆ１を３６．１ｋＨｚから低下させ、目標の３６ｋＨｚに近づける。
【００６６】
続いて、縦共振周波数ｆ１が３６ｋＨｚになったか否かを判断し（Ｓ７）、否定判断のときには、ステップ６に戻り、レーザー加工を行う。このとき、徐々に直線的にレーザー照射位置をＹ方向にずらして陥没部２３を形成する。これにより、縦共振周波数が３６ｋＨｚになり離調度が所定値（例えば１００Ｈｚ）になるまで調整する。
【００６７】
縦共振周波数ｆ１が３６ｋＨｚになったときには、縦共振周波数ｆ１の調整工程を終了する。
【００６８】
次に、角速度センサ１の動作について説明する。
【００６９】
第１、第２及び第３のアーム２、３及び４の第１、第２及び第３の駆動用上層電極１３、１７及び２１に縦共振を発生させる駆動信号を入力すると、第１、第２及び第３のアーム２、３及び４が、ＸＹ平面に対して垂直な方向（Ｚ方向）に振動する。これにより、例えば第１のアーム２と、第２、第３のアーム３、４とが逆相の振動位相を持ち、第２、第３のアーム３、４が同相の振動位相を持ち、第１のアーム２の振幅が第２、第３のアーム３、４の振幅の２倍となって振動し、不要な振動が縮退し安定な振動となる。
【００７０】
このとき、第１のアーム２の軸方向（Ｙ方向）の周りに図２に示すように角速度ωが加えられると、第１のアーム２にコリオリの力が作用し、圧電薄膜１２の形成面と平行な方向（Ｘ方向）に振動する成分（歪）が生成される。
【００７１】
この振動成分（歪）を検出電極１４ａ、１４ｂにより検出し角速度信号として不図示の制御部に送信する。これにより、角速度が検出される。
【００７２】
このように本実施形態によれば、第１のアーム２と第２のアーム３と第３のアーム４とが同一平面（ＸＹ平面）に配置されており、縦共振周波数ｆ１を横共振周波数ｆ２に対して所定値異なるようにするためにレーザー加工された陥没部２３を第１のアーム２が備えている。このため、例えば第１のアーム２に陥没部２３を形成することで、縦共振周波数ｆ１を低下させて横共振周波数ｆ２に対して所定値異なるように調整することができる。この結果、３本のアームを縦方向に共振させるときに、３本のアームが横方向に共振することを防止することができる。従って、角速度センサ１に回転力が働いたときに発生するコリオリ力を圧電薄膜１２の歪により正確に検出し、角速度ωを正確に検出することができる。
【００７３】
本実施形態では、第１のアーム２に陥没部２３を形成する例を示した。しかし、例えば、第２のアーム３及び第３のアーム４のうち少なくとも一方に、縦共振周波数ｆ１を横共振周波数ｆ２に対して所定値異ならせるために、レーザー加工された陥没部を形成するようにしてもよい。これにより、例えば第２のアーム３又は第３のアーム４をレーザー加工することで、３本のアームを縦方向に共振させるときに、３本のアームが横方向に共振することを防止することができる。このとき、３本のアーム２、３及び４を用いてレーザー加工を適宜行うことで、より正確な調整を行うことができる。また、１本のアームにレーザー加工が集中することを防止し、３本のアームにレーザー加工を分散させることができる。このため、特定のアームが破損しやすくなることを防止することができる。そして、角速度センサ１に回転力が働いたときに発生するコリオリ力を圧電薄膜１２の歪により正確に検出し、角速度ωを正確に検出することができる。
【００７４】
第１のアーム２は、陥没部２３が第１のアーム２の長手方向（Ｙ方向）で基部５側に形成されている。これにより、第１のアーム２の質量を第１のアーム２の長手方向で相対的に基部５側を小さくし先端側を相対的に大きくすることができる。従って、縦共振周波数ｆ１と横共振周波数ｆ２とを所定値間隔に調整するときに、効果的に縦共振周波数ｆ１を小さくすることができる。
【００７５】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態の角速度センサについて図面を参照して説明する。なお、本実施形態以降では、第１の実施形態と同様の構成部材には同じ符号を付しその説明を省略し、異なる箇所を中心に説明する。
【００７６】
図７は第２の実施の形態の角速度センサの底面図である。
【００７７】
本実施形態の角速度センサ１´は、上記第１の実施形態の角速度センサ１に比べて、第１のアーム２が後述する陥没部３０を備え、第２のアーム３が後述する陥没部３１を備え、第３のアーム４が後述する陥没部３２を備えている。
【００７８】
第１のアーム２の陥没部３０は、中心軸Ｙ１からこの中心軸Ｙ１に直交する方向（Ｘ方向）で第３のアーム４側にずれた位置にレーザー加工により形成されている。中心軸Ｙ１は、第１のアーム２の幅方向（Ｘ方向）の中心を通るアームの長手方向に平行な軸である。陥没部３０は、例えば、第１のアーム２の長手方向（Ｙ方向）で基部５側とは異なり中央部に形成されている。なお、陥没部３０は、第１のアーム２の長手方向で先端（自由端）側に形成するようにしてもよい。
【００７９】
第２のアーム３の陥没部３１は、第１のアーム２の長手方向に直交する方向（Ｘ方向）で中心軸Ｙ１から陥没部３０がずれた向きとは反対向きに、中心軸Ｙ２からずれてレーザー加工により形成されている。中心軸Ｙ２は、第２のアーム３の幅方向（Ｘ方向）の中心を通るアームの長手方向に平行な軸である。つまり、陥没部３１は、中心軸Ｙ２の第１のアーム２側とは反対側にずれて形成されている。陥没部３１は、例えば、第２のアーム３の長手方向（Ｙ方向）で基部５側とは異なり中央部等に形成されている。なお、陥没部３１は、第１のアーム２の長手方向で先端（自由端）側に形成するようにしてもよい。
【００８０】
第３のアーム４の陥没部３２は、第１のアーム２の長手方向に直交する方向（Ｘ方向）で中心軸Ｙ１から陥没部３０がずれた向きとは反対向きに、中心軸Ｙ３からずれてレーザー加工により形成されている。中心軸Ｙ３は、第３のアーム４の幅方向（Ｘ方向）の中心を通るアームの長手方向に平行な軸である。つまり、陥没部３２は、中心軸Ｙ３の第１のアーム２側にずれて形成されている。陥没部３２は、例えば、第３のアーム４の長手方向（Ｙ方向）で基部５側とは異なり中央部等に形成されている。なお、陥没部３２は、第３のアーム４の長手方向で先端（自由端）側に形成するようにしてもよい。
【００８１】
陥没部３０、３１及び３２の形状、数、位置、陥没部間隔等はこれに限定されず、適宜変更可能である。
【００８２】
次に、本実施形態の角速度センサ１´の製造工程について図面を参照しながら説明する。
【００８３】
図８は図７の角速度センサ１´の振動方向調整工程を説明するための図である。
【００８４】
本実施形態では、第１の実施形態のように縦共振周波数ｆ１と横共振周波数ｆ２とを所定値に調整する代わりに、第１のアーム２の振動方向、第２、第３のアーム３、４の振動方向を調整する。なお、本実施形態では、第１実施形態のＳ１〜Ｓ５まではほぼ同様であるのでステップ５に続く図８に示す振動方向調整工程（Ｓ１１〜Ｓ１４）について説明する。
【００８５】
まず、上述したように、第１のアーム２、第２のアーム３及び第３のアーム４を備えた角速度センサ１´を製造する（振動方向未調整）。
【００８６】
続いて、例えば第１、第２及び第３のアーム２、３及び４を共振させて、第１のアーム２の振動方向が、ＸＹ平面に対して垂直な方向（Ｚ方向）に縦振動しているか否かを判断する（Ｓ１１）。
【００８７】
第１のアーム２が垂直方向（Ｚ方向）に振動していない（例えば図２に示すように、第１のアーム２が垂直方向（Ｚ方向）に対して角度θ傾いた方向に振動している）場合には、中心軸Ｙ１からこの中心軸Ｙ１に直交する方向（Ｘ方向）で第３のアーム４側にずれた位置にレーザー加工を施す（Ｓ１２）。これにより、図７に示すように陥没部３０を形成する。この結果、第１のアーム２の振動方向を垂直方向（Ｚ方向）に近づけることができる。
【００８８】
例えばステップ１２によるレーザー加工により、第１のアーム２が垂直方向（Ｚ方向）に振動するように調整された場合には、更に、第２のアーム３、第３のアーム４が垂直方向（Ｚ方向）に振動するか否かを判断する（Ｓ１３）。これは、第１のアーム２が垂直方向に振動していても、第２、第３のアーム３、４が垂直方向に振動していない場合があるからである。
【００８９】
第２のアーム３、第２のアーム３が垂直方向（Ｚ方向）に振動していない（例えば図２に示すように、第１のアーム２、第２のアーム３が垂直方向（Ｚ方向）に対して角度θ傾いた方向に振動している）場合には、第２のアーム３の一面３ａ上で中心軸Ｙ２から第１のアーム２側にずれた位置にレーザー加工を施すと共に、第３のアーム４の一面４ａ上で中心軸Ｙ３から第１のアーム２側にずれた位置にレーザー加工を施す（Ｓ１４）。つまり、中心軸Ｙ１に対して陥没部３０がずれた向きとは反対向きに、中心軸Ｙ２、Ｙ３からずれた位置に陥没部３１、３２を形成する。この結果、第２のアーム３の振動方向、及び第３のアーム４の振動方向を垂直方向（Ｚ方向）に近づけることができる。
【００９０】
例えばステップ１４によるレーザー加工により、第２のアーム３及び第３のアーム４が垂直方向（Ｚ方向）に振動するように調整された場合には、振動方向調整工程を終了する。
【００９１】
このように本実施形態によれば、第１のアーム２と第２のアーム３と第３のアーム４とが同一平面（ＸＹ平面）に配置されており、この平面に対して垂直方向（Ｚ方向）に振動させるために中心軸Ｙ１からＸ方向にずれた位置にレーザー加工された陥没部３０を第１のアーム２が備えている。このため、第１のアーム２をこのＸＹ平面に対して垂直方向に振動させることができる。例えば、角速度センサ１に回転力が働いたときに、コリオリ力により第１のアーム２がこのＸＹ平面に対して平行な方向（Ｘ方向）に振動するようにでき、圧電薄膜１２の歪を正確に検出し、角速度を正確に検出することができる。
【００９２】
また、陥没部３０は、第１のアーム２の長手方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ方向）に中心軸Ｙ１からずれて形成されている。これにより、例えば製造誤差等により生じた第１のアーム２の質量の偏りを低減することができ、例えば第１のアーム２がＸＹ平面に垂直な方向（Ｚ方向）に対して角度θ傾いた方向に振動しているときに（図２参照）、第１のアーム２を垂直な方向（Ｚ方向）に振動させることができる。
【００９３】
更に、陥没部３０は、第１のアーム２の長手方向（Ｙ方向）で基部５側とは異なり中央部等に形成されている。つまり、陥没部３０は、第１の実施の形態の陥没部２３に比べて、第１のアーム２の固定端側（基部５側）から第１のアーム２の先端（自由端）側にずれた位置に形成されている。
【００９４】
これにより、例えば縦共振周波数ｆ１が調整されているときに、既に調整済みの縦共振周波数ｆ１に影響を及ぼさないように、第１のアーム２がＸＹ平面に対して垂直な方向に振動するようにすることができる。
【００９５】
また、第２のアーム３は、第１のアーム２を垂直方向に振動させるために、レーザー加工された陥没部３１を備え、陥没部３１は、第１のアーム２の長手方向に直交する方向（Ｘ方向）で中心軸Ｙ１から陥没部３０がずれた向きとは反対向きに中心軸Ｙ２からずれて形成されている。これにより、第２のアーム３の質量の偏りを低減することができ、第２のアーム３がＸＹ平面に垂直な方向に対して角度θ傾いて振動しているときに、第２のアーム３を垂直な方向に振動させることができる。なお、第３のアーム４については、第２のアーム３と同様の位置に陥没部３２が形成されている。
【００９６】
以上のように、角速度センサ１´は、第１、第２及び第３のアーム２、３及び４を備えているので、１本又は２本の場合に比べて、３本のアームに適宜レーザー加工を施すことで、第１、第２及び第３のアーム２、３及び４の振動方向を縦方向に高精度に調整することができる。
【００９７】
また、１本のアームにレーザー加工が集中することを防止し、３本のアームにレーザー加工を分散させることができる。このため、特定のアームが破損しやすくなることを防止することができる。
【００９８】
なお、上記第１の実施形態では、縦共振周波数ｆ１と横共振周波数ｆ２との調整を行い、第２の実施形態では、振動方向調整を行う例を示した。しかし、上記二つの調整を連続的に行うようにしてもよい。
【００９９】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態の角速度センサについて図面を参照して説明する。
【０１００】
図９は第３の実施の形態の角速度センサの底面図である。
【０１０１】
本実施形態の角速度センサ１００は、第１の実施形態の角速度センサ１に比べて、図９に示すように、第１のアーム２に陥没部２３が形成されておらず、第２のアーム３、第３のアーム４にそれぞれ陥没部３５、３６が形成されている点が異なる。
【０１０２】
第２のアーム３の陥没部３５は、第２のアーム３の長手方向（Ｙ方向）で基部５側に複数個レーザー加工により形成されている。また、陥没部３５は、第２のアーム３の幅方向（Ｘ方向）の中央に形成されている。
【０１０３】
第３のアーム４の陥没部３６は、第３のアーム４の長手方向（Ｙ方向）で基部５側に複数個レーザー加工により形成されている。また、陥没部３６は、第３のアーム４の幅方向（Ｘ方向）の中央に形成されている。
【０１０４】
次に、本実施形態の縦共振周波数ｆ１と横共振周波数ｆ２との調整工程について説明する。なお、本実施形態では、第１の実施形態に比べて、図５に示すステップ６のみが異なっている。つまり、陥没部を形成するためにレーザーを照射する位置のみが異なっている。
【０１０５】
例えば、第１の実施形態で第１のアーム２に陥没部２３を形成する代わりに（Ｓ６）、図９に示すように、第２のアーム３の一面３ａにおいて、例えば第２のアーム３の長手方向（Ｙ方向）で基部５側にレーザー加工を施し、陥没部３５を形成する。このとき、例えば第２のアーム３の幅方向（Ｘ方向）で中央部に陥没部３５を形成するようにする。同様に、第３のアーム４に対して、陥没部３６を形成する。これにより、縦共振周波数ｆ１を低下させ、目標の縦共振周波数３６ｋＨｚに近づける。
【０１０６】
続いて、縦共振周波数ｆ１が３６ｋＨｚになったか否かを判断し（Ｓ７）、３６ｋＨｚになっていない（否定判断）ときには、ステップ６に戻り、レーザー加工を行う。このとき、徐々に直線的にレーザー照射位置をＹ方向にずらして陥没部３５、３６を形成する。これにより、縦共振周波数が３６ｋＨｚになり離調度が所定値（例えば１００Ｈｚ）になるまで調整する。
【０１０７】
縦共振周波数ｆ１が３６ｋＨｚになったときには、縦共振周波数ｆ１の調整工程を終了する。
【０１０８】
本実施形態では、第２のアーム３が陥没部３５を備え、第３のアーム４が陥没部３６を備えている。このため、第１のアーム２を挟んで離間して設けられた第２のアーム３及び第３のアーム４を用いて、正確に第１のアーム２をこのＸＹ平面に対して垂直方向（Ｚ方向）に振動させるように調整することができる。この場合には、第２のアーム３と、第３のアーム４とが第１のアーム２を介して離間して配置されることになり、レーザー加工を行う位置を適宜変更して第１のアーム２をＸＹ平面に垂直な方向（Ｚ方向）に振動するように調整し易い。
【０１０９】
また、第１のアーム２にレーザー加工等を施す必要がないので、第１のアーム２の強度が低下することもない。第１のアーム２は、第２のアーム３、第３のアーム４に比べて振幅が２倍と大きいので、このように強度を向上させることにより、より安定的に角速度を検出することができる。
【０１１０】
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態の角速度センサについて図面を参照して説明する。
【０１１１】
図１０は第４の実施の形態の角速度センサの底面図である。
【０１１２】
本実施形態の角速度センサ２００は、図７の角速度センサ１´に比べて、第１のアーム２が陥没部を備えておらず、第２のアーム３が後述する陥没部３８を備え、第３のアーム４が後述する陥没部３９を備えている点が異なる。
【０１１３】
第２のアーム３の陥没部３８は、中心軸Ｙ２から第１のアーム２側にずれた位置に形成されている。陥没部３８は、例えば、第２のアーム３の長手方向（Ｙ方向）で基部５側とは異なり中央部等にレーザー加工により形成されている。なお、陥没部３８は、第２のアーム３の長手方向で先端（自由端）側に形成するようにしてもよい。
【０１１４】
第３のアーム４の陥没部３９は、中心軸Ｙ３から第１のアーム２側とは反対側にずれた位置に形成されている。陥没部３９は、例えば、第３のアーム４の長手方向（Ｙ方向）で基部５側とは異なり中央部等にレーザー加工により形成されている。なお、陥没部３９は、第３のアーム４の長手方向で先端（自由端）側に形成するようにしてもよい。
【０１１５】
本実施形態によれば、第１のアーム２を垂直方向（Ｚ方向）に共振させるために、第２のアーム３の一面３ａにおいて、中心軸Ｙ２から第１のアーム２側にずれた位置にレーザー加工が施され、陥没部３８が形成されている（陥没部３９についても同様）。例えば、第１のアーム２の断面形状が所定の形状（方形状）でない場合に、質量の偏りのためにＸＹ平面に対して垂直な方向（Ｚ方向）から角度θ傾いて第１のアーム２等が振動し易い（図２参照）。しかし、レーザー加工により第２のアーム３の一面３ａの中心軸Ｙ２から第１のアーム２側にずれた位置の質量を減少させ（陥没部３９についても同様）、質量の偏りによる振動のずれの発生を防止し、共振により垂直方向に第１のアーム２が振動するようにできる。
【０１１６】
また、第２のアーム３と、第３のアーム４とに陥没部３８、３９をそれぞれ形成することで、１本で調整する場合に比べて、垂直方向（Ｚ方向）に共振するように調整し易い。
【０１１７】
更に、第１のアーム２にレーザー加工等を施す必要がないので、第１のアーム２の強度が低下することもない。第１のアーム２は、第２のアーム３、第３のアーム４に比べて振幅が２倍と大きいので、強度を向上させることにより、より安定的に角速度を検出することができる。
【０１１８】
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態の角速度センサについて図面を参照して説明する。
【０１１９】
図１１は第５の実施の形態の角速度センサの平面図である。
【０１２０】
本実施形態の角速度センサ３００は、第１のアーム２に形成される一対の検出電極１４ａ、１４ｂに加えて、第２のアーム３、第３のアーム４にそれぞれ１本ずつ検出電極４１、４２を備える点で、上述の第１の実施形態と異なっている。
【０１２１】
検出電極４１は、例えば第２のアーム３の一面３ａ上で、第２の駆動用上層電極１７の第１のアーム２側とは反対側に形成されている。
【０１２２】
検出電極４２は、例えば第３のアーム４の一面４ａ上で、第３の駆動用上層電極２１の第１のアーム２側とは反対側に形成されている。検出電極１４ａ、１４ｂ、４１、４２は、配線９、４３、４４を介してそれぞれ検出信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄを送信できるように、制御部４５の図示しない端子に接続されている。
【０１２３】
（縦共振周波数及び横共振周波数の調整）
本実施形態では、例えば、第１のアーム２、第２のアーム３及び第３のアーム４の共振周波数が所望の共振周波数からずれている場合に、一本毎に共振点を個別に調整しながら、３本のアームの共振点を調整する。
【０１２４】
例えば、第２のアーム３の縦共振周波数ｆ１を調整する場合について説明する。
【０１２５】
第２のアーム３の縦共振周波数ｆ１が所定値（３６ｋＨｚ）からずれている場合には、例えば、第１のアーム２、第３のアーム４を固定し共振が発生しないようにしておく。
【０１２６】
続いて、第２のアーム３に、交流信号発信器を用いて、所定の周波数で振動させる。このとき、検出電極４１からの検出信号Ｓｃをスペクトラムアナライザーで観察し、縦共振周波数ｆ１が所定値に近づくように、第２のアーム３の一面３ａで、基部５に近い位置にレーザー加工を施し、陥没部を形成する。
【０１２７】
他の第１、第３のアーム２、４についても同様に個別に縦共振周波数を所定値（３６ｋＨｚ）に調整することができる。
【０１２８】
（振動方向調整）
また、例えば、第１のアーム２、第２のアーム３及び第３のアーム４の振動方向が垂直方向（Ｚ方向）からずれている場合に、一本毎に共振点を個別に振動方向を調整しながら、３本のアームの振動方向を調整する。
【０１２９】
例えば、第２のアーム３の振動方向を調整する場合について説明する。
【０１３０】
第２のアーム３の振動方向が垂直方向（Ｚ方向）からずれている場合には、例えば、第１のアーム２、第３のアーム４を固定し共振が発生しないようにしておく。
【０１３１】
続いて、第２のアーム３に、交流信号発信器を用いて、所定の周波数で振動させる。このとき、検出電極４１からの検出信号Ｓｃをスペクトラムアナライザーで観察し、横共振周波数ｆ２のピークが低下するように、第２のアーム３の一面３ａで、基部５に近い位置ではなく先端側にずれた位置で第２のアーム３の幅方向で中心軸Ｙ２からずれた位置（図１０の陥没部３８参照）にレーザー加工を施し、陥没部を形成する。これにより、例えば質量の偏りを低減し第２のアーム３の振動方向を垂直方向に調整することができる。
【０１３２】
このように、第１、第２及び第３のアーム２、３及び４の共振周波数の調整及び振動方向の調整をそれぞれ個別に行うことができる。それぞれのアームが垂直方向（Ｚ方向）に振動するように調整することで、３本のアームの共振周波数及び振動方向を正確に調整することができる。
【０１３３】
また、第２のアーム３及び第３のアーム４にも検出電極４１、４２を設けることにより、角速度信号の検出精度を高めることが可能となる。この場合、制御部４５内の図示しない演算回路は、（Ｓｄ＋Ｓｃ）−（Ｓｂ＋Ｓａ）なる和信号を駆動用信号として出力する一方、（Ｓｄ＋Ｓｂ）−（Ｓａ＋Ｓｃ）なる差分信号を角速度信号として出力するように構成されている。ここで、Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄはそれぞれ、検出電極１４ａ，１４ｂ，４１，４２の検出信号を表す。
【０１３４】
なお、上記各実施形態において、例えば、第１のアーム２の振動方向を垂直方向（Ｚ方向）に調整するために、レーザー干渉型変位計を用いるようにしてもよい。
【０１３５】
レーザー干渉型変位計による第１のアーム２の横方向の振動量が最小になるように、第１のアーム２の一面２ａで、中心軸Ｙ１より幅方向にずれた位置にレーザー加工を施し、陥没部を形成する。
【０１３６】
これにより、例えば第２のアーム３、第３のアーム４に検出電極、バンプ及び配線等の他の検出機構を備える必要がない。従って、角速度センサの小型化を図りつつ第１のアーム２がＸＹ平面に対して垂直な方向（Ｚ方向）に振動するように調整することができる。
【０１３７】
なお、上記実施形態では、第１のアーム２の振動方向の調整や、縦共振周波数ｆ１と横共振周波数ｆ２との調整のために、例えばレーザー加工により陥没部２３を形成する例を示した。しかし、加工方法は、レーザー加工に限定されない。例えば第１のアーム２に切削加工を施して陥没部を形成するようにしてもよい。
【０１３８】
（第６の実施形態）
次に、上記実施形態の角速度センサ１を備えたセンサモジュールを具備する電子機器について説明する。
【０１３９】
図１２は第６の実施の形態の電子機器の斜視図、図１３は図１２の電子機器のブロック図である。
【０１４０】
この電子機器は、例えばデジタルカメラ４００である。図１２に示すように、デジタルカメラ４００は、角速度センサ１を備えたセンサモジュール５００と、センサモジュール５００を搭載する機器本体５０１とを備えている。機器本体５０１は、例えば、金属製、樹脂製などのフレームまたは筐体である。
【０１４１】
図１３に示すように、デジタルカメラ４００は、センサモジュール５００と、制御部５１０と、レンズなどを備える光学系５２０と、ＣＣＤ５３０、光学系５２０に対して手振れ補正を実行する手振れ補正機構５４０とを有する。
【０１４２】
センサモジュール５００によって、Ｘ方向及びＹ方向のコリオリ力が検出される。制御部５１０は、この検出されたコリオリ力に基づき手振れ補正機構５４０を使って光学系５２０で手振れの補正を行う。
【０１４３】
図１４は図１３のセンサモジュール５００の分解斜視図である。
【０１４４】
図１４に示すように、このセンサモジュール５００は、基板２０１と、上蓋３０１とを有する。
【０１４５】
基板２０１は、小型化による微細パターンへの対応と、熱膨張に対する形状安定性の観点から、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などのセラミック材料が用いられる。なお、基板２０１の下面には図示しないランドが設けられている。これにより、角速度センサ１からの電気信号を取り出したりしている。
【０１４６】
基板２０１には、第１の実施形態の角速度センサ１と、駆動検出用ベアチップＩＣ２１４と、チップＣＲ部品２１５等が実装されている。角速度センサ１は、基板２０１のＸ方向に沿った辺に沿うように配置されている。このＸ軸の角速度センサ１の近傍に駆動検出用ベアチップＩＣ２１４が配置されている。角速度センサ１は、基板２０１のＹ方向に沿った辺に沿うように配置されている。駆動検出用ベアチップＩＣ２１４は、基板２０１のほぼ中央に配置されている。
【０１４７】
センサモジュール５００では、ＸＹの２軸に対する角速度センサを同一パッケージ内に実装している。この実施形態では、Ｘ軸検出用の角速度センサ１は、例えば３６ｋＨｚ付近、Ｙ軸検出用の角速度センサ１は、例えば３９ｋＨｚ付近の共振周波数でそれぞれ振動するように構成されている。これにより、デジタルカメラ４００がＸ軸、Ｙ軸の周りに回転するときの角速度を正確に検出することができる。
【０１４８】
例えば、上記各実施の形態に係る角速度センサを搭載する電子機器としては、デジタルカメラの他に、例えば、ラップトップ型のコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電子辞書、オーディオ／ビジュアル機器、プロジェクタ、携帯電話、ゲーム機器、カーナビゲーション機器、ロボット機器、その他の電化製品等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】第１の実施の形態の角速度センサの平面図である。
【図２】図１の角速度センサのアームの正面図である。
【図３】図１の角速度センサの底面図である。
【図４】図１の角速度センサの側面図である。
【図５】図１の角速度センサの製造工程を説明するための図である。
【図６】スペクトラムアナライザーによる縦横共振周波数の測定結果のグラフである。
【図７】第２の実施の形態の角速度センサの底面図である。
【図８】図７の角速度センサの振動方向調整工程を説明するための図である。
【図９】第３の実施の形態の角速度センサの底面図である。
【図１０】第４の実施の形態の角速度センサの底面図である。
【図１１】第５の実施の形態の角速度センサの平面図である。
【図１２】第６の実施の形態の電子機器の斜視図である。
【図１３】図１２の電子機器のブロック図である。
【図１４】図１２のセンサモジュールの分解斜視図である。
【符号の説明】
【０１５０】
１、１´、１００、２００、３００  角速度センサ
２  第１のアーム
３  第２のアーム
４  第３のアーム
５  基部
６  基板
１１  第１の駆動用下層電極
１２、１６、２０  圧電薄膜
１３  第１の駆動用上層電極
１４ａ、１４ｂ  検出電極
１５  第２の駆動用下層電極
１７  第２の駆動用上層電極
１９  第３の駆動用下層電極
２１  第３の駆動用上層電極
２３、３０、３１、３２、３５、３６、３８、３９  陥没部
４００  デジタルカメラ
５０１  機器本体
５００  センサモジュール
Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３  中心軸
【図１】
2008224627.tif 000003
【図２】
2008224627.tif 000004
【図３】
2008224627.tif 000005
【図４】
2008224627.tif 000006
【図５】
2008224627.tif 000007
【図６】
2008224627.tif 000008
【図７】
2008224627.tif 000009
【図８】
2008224627.tif 000010
【図９】
2008224627.tif 000011
【図１０】
2008224627.tif 000012
【図１１】
2008224627.tif 000013
【図１２】
2008224627.tif 000014
【図１３】
2008224627.tif 000015
【図１４】
2008224627.tif 000016