(57)【要約】【課題】外乱による動作周波数の変動に強い音叉型の角速度センサを提供する。【解決手段】本発明に係る角速度センサ１０は、基部１１Ａ，１１Ｂと、基部１１Ａ，１１Ｂから一体的に突出形成された振動子部１２Ａ，１２Ｂと、振動子部１２Ａ，１２Ｂの一表面に形成された圧電機能層１５Ａ，１５Ｂを有し、圧電機能層１５Ａ，１５Ｂは、当該圧電機能層の形成面に対して垂直な方向に振動子部１２Ａ，１２Ｂを励振する駆動電極と、当該圧電機能層の形成面に対して平行な方向への振動子部１２Ａ，１２Ｂの振動を角速度として検出するための検出電極とを備えた一対のセンサ素子１０Ａ，１０Ｂの接合体からなり、これら一対のセンサ素子１０Ａ，１０Ｂを、各々の振動子部１２Ａ，１２Ｂが同一方向に振動するように、基部１１Ａ，１１Ｂどうしで互いに接合することで、角速度センサ１０を構成する。【選択図】図２
2008107161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から一体的に突出形成された振動子部と、
前記振動子部の一表面に形成された圧電膜と、
前記圧電膜の上に形成され当該圧電膜の形成面に対して垂直な方向に前記振動子部を励振する駆動電極と、
前記圧電膜の上に形成され当該圧電膜の形成面に対して平行な方向への前記振動子部の振動を角速度として検出するための検出電極とを備えた一対のセンサ素子の接合体からなり、
前記一対のセンサ素子は、各々の前記振動子部が同一方向に振動するように、前記基部どうしで互いに接合されている
ことを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
前記基部は、
前記振動子部の一表面と同一の平面内に属する第１の主面と、
前記第１の主面と反対側の主面であって前記振動子部に段部を介して形成される第２の主面とを有し、
前記一対のセンサ素子は、前記基部の第２の主面どうしで互いに接合されている
ことを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ。
【請求項３】
前記基部の第１の主面には、信号入出力用の配線パターンが形成されており、
一方の前記センサ素子には、当該一方側の基部の配線パターンの一部としてボンディングワイヤ接続用の電極端子が形成されているとともに、
他方の前記センサ素子には、当該他方側の基部の配線パターンの一部としてフリップチップ接続用の電極端子が形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の角速度センサ。
【請求項４】
前記基部の第１の主面には、前記基部の形成幅にわたって溝部が形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の角速度センサ。
【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、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、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が広く用いられている。振動型ジャイロセンサは、単純な機構、短い起動時間、安価に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。
【０００３】
さて、この種の角速度センサとしては、片持ち梁型と称される単一の振動子を有するもののほか、音叉型と称される複数本の振動子を有する角速度センサが知られている（例えば下記特許文献１参照）。音叉型の角速度センサは、図１１に模式的に示すように、基部１と、この基部１から一体的にほぼ同一方向（ｙ軸方向）へ延出された２本のアーム部２Ａ，２Ｂとを供えている。アーム部２Ａ，２Ｂはそれぞれ振動子として構成されており、一方のアーム部２Ａの一表面には励振用の駆動電極３ａ１，３ａ２と角速度検出用の検出電極４ａが形成され、他方のアーム部２Ｂの一表面には励振用の駆動電極３ｂ１，３ｂ２と角速度検出用の検出電極４ｂが形成されている。
【０００４】
駆動電極３ａ１と３ａ２及び駆動電極３ｂ１と３ｂ２は、各アーム部２Ａ，２Ｂ上において検出電極４ａ及び検出電極４ｂを挟むようにしてそれぞれ配置されている。そして、検出電極４ａ，４ｂはアーム部２Ａ，２Ｂの軸心上にそれぞれ形成されており、駆動電極３ａ１及び駆動電極３ａ２はそれぞれ検出電極４ａの外側及び内側に配置され、駆動電極３ｂ１及び３ｂ２はそれぞれ検出電極４ｂの外側及び内側に配置されている。これらの各駆動電極３ａ１，３ａ２，３ｂ１，３ｂ２及び検出電極４ａ，４ｂは、アーム部２Ａ，２Ｂ上に下地電極膜を介して設けられた圧電膜の上に形成されており、以下これらを総称して、それぞれ圧電機能層５Ａ，５Ｂともいう。
【０００５】
以上の構成の従来の音叉型角速度センサは、外周側に位置する一対の駆動電極３ａ１，３ｂ１と、内周側に位置する一対の駆動電極３ａ２，３ｂ２との間で、互いに逆相の駆動電圧を印加することで、アーム部２Ａ，２Ｂを圧電駆動する。その結果、図１２Ａ，Ｂに示すように、各アーム部２Ａ，２Ｂは、互いに離間する方向と互いに近接する方向へ周期的に励振される。すなわち、各アーム部２Ａ，２Ｂは圧電機能層５Ａ，５Ｂの形成面に対して平行な方向（ｘ軸方向）に励振される。
【０００６】
一方、この状態において、アーム部２Ａ，２Ｂの周りに角速度が作用すると、各アーム部２Ａ，２Ｂにコリオリ力が生じて各アーム部２Ａ，２Ｂをその圧電機能層５Ａ，５Ｂの形成面と垂直な方向（ｚ軸方向）に振動する成分が生成される。この振動成分は、検出電極４ａ，４ｂにより検出され、角速度信号として処理される。
【０００７】
また、近年における電子部品の小型化の要求から、角速度センサのＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）構造化が進められており、基部１及びアーム部２Ａ，２Ｂをシリコン基板等の単結晶基板で形成するとともに、圧電膜及び各種電極膜を半導体製造用のフォトリソグラフィ技術を用いて形成するようにしている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１７５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に、表面に圧電膜を備えた振動子をこの圧電膜の伸縮駆動により励振させる場合、図１３に示すように、振動子７は、圧電膜６の形成面に対して平行な方向（ｘ軸方向）よりも、圧電膜６の形成面に対して垂直な方向（ｚ軸方向）の方が励振され易い。
【００１０】
これに対して、上述した従来の音叉型角速度センサにおいては、図１２に示したように、圧電機能層５Ａ，５Ｂの形成面に平行に各アーム部２Ａ，２Ｂが励振されるように構成されている。このことをアーム部２Ａ，２Ｂの振動特性で説明すると、アーム部２Ａ，２Ｂは、図１４に概念的に示すように、アーム部２Ａ，２Ｂの動作周波数ｆｖに比べて、コリオリ力（角速度）の検出周波数ｆｈの方がより振動され易い構成であるといえる。すなわち、ｘ軸方向よりも、ｚ軸方向の方が、アーム部２Ａ，２Ｂをより安定して振動させることができる。
【００１１】
一方、動作周波数ｆｖで駆動される角速度センサにおいて、周波数ｆａの外部信号の飛び込み（外乱）による影響について考える。この場合、角速度センサの動作周波数ｆｖに周波数ｆａの変動成分が重畳する結果、動作周波数ｆｖは周波数ｆａで変調を受けることになる。変調を受けた駆動信号は、ｆｖ＋ｆａとｆｖ−ｆａの周波数成分に分離される。角速度センサの振動子は、動作周波数ｆｖと検出周波数ｆｈとがほぼ一致するように設計されているが、動作性能の面から完全に一致させずに数十Ｈｚ〜数百Ｈｚ程度離して設計され、ｆｖ−ｆａがｆｈに近い場合、振動子を構成するアーム部２Ａ，２Ｂは共振して、周波数ｆｖ−ｆａの振動モードで振動することになる。
【００１２】
この場合、従来の角速度センサにおいては、上述したように、圧電機能層５Ａ，５Ｂの形成面に対して平行な方向（ｘ軸方向）を励振方向とし、圧電機能層５Ａ，５Ｂの形成面に対して垂直な方向（ｚ軸方向）を検出方向としているため、圧電機能層５Ａ，５Ｂの形成面に平行な動作周波数ｆｖでの振動に比べて、圧電機能層５Ａ，５Ｂの形成面に垂直な検出周波数ｆｈでの振動の方が安定である。その結果、振動モードが周波数ｆｖ−ｆａに変化した場合、アーム部２Ａ，２Ｂは、ｘ軸方向での振動モードから、ｚ軸方向での振動モードに遷移し易くなる。これにより、センサ出力のノイズが増大することになる。なお、このような問題は、ｆｖ−ｆｈ＜０で、ｆｖ＋ｆａがｆｈに近い場合も同様に当てはまる。
【００１３】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、外乱による動作周波数の変動に強い音叉型の角速度センサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以上の課題を解決するに当たり、本発明の角速度センサは、基部と、上記基部から一体的に突出形成された振動子部と、上記振動子部の一表面に形成された圧電膜と、上記圧電膜の上に形成され当該圧電膜の形成面に対して垂直な方向に上記振動子部を励振する駆動電極と、上記圧電膜の上に形成され当該圧電膜の形成面に対して平行な方向への上記振動子部の振動を角速度として検出するための検出電極とを備えた一対のセンサ素子の接合体からなり、上記一対のセンサ素子は、各々の上記振動子部が同一方向に振動するように、上記基部どうしで互いに接合されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明では、振動子部の励振方向を、圧電膜の形成面と垂直な方向にするとともに、角速度の検出方向を圧電膜の形成面と平行な方向とすることで、振動子部の動作方向が検出方向よりも安定した振動モードを実現し、外乱により振動モードが振動方向から検出方向へ遷移しにくくしている。これにより、外乱に強い音叉型の角速度センサを構成でき、高精度な出力特性を安定して得ることができるようになる。
【００１６】
本発明の角速度センサを構成する一対のセンサ素子は、それぞれ同一の構成とすることができる。特に、このセンサ素子は、ＭＥＭＳ加工技術を用いて同一ウエハ上に複数個同時に作製することが可能であり、作製したセンサ素子を任意に組み合わせて本発明に係る角速度センサとすることができる。
【００１７】
センサ素子の接合態様は、各々の振動子部の振動方向が同一であれば、特に制限されない。好適には、上記基部は、振動子部の圧電膜形成面と同一の平面内に属する第１の主面と、この第１の主面と反対側の主面であって振動子部に段部を介して形成される第２の主面とを有し、一対のセンサ素子は、基部の第２の主面どうしで互いに接合される。これにより、互いの振動子部の間に一定の間隙を形成して安定した共振振動を確保することができる。
【００１８】
また、上記構成の各センサ素子において、基部の第１の主面に信号入出力用の配線パターンを形成し、一方のセンサ素子には、当該一方側の基部の配線パターンの一部としてボンディングワイヤ接続用の電極端子を形成するとともに、他方のセンサ素子には、当該他方側の基部の配線パターンの一部としてフリップチップ接続用の電極端子を形成する。この構成により、角速度センサが搭載される配線基板への電気的接続を容易に行うことが可能となる。
【００１９】
更に、各センサ素子において、基部と振動子部との間に、基部の形成幅にわたって溝部を形成することにより、実装基板側への振動の漏出を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
以上述べたように、本発明の角速度センサによれば、圧電膜の形成面に対して垂直な方向に振動子部を励振させ、圧電膜の形成面に対して平行な方向を角速度の検出方向としているので、外乱による動作周波数の変動に対して強く、高精度な出力特性を安定して得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１〜図４は本発明の実施形態による音叉型の角速度センサ１０の概略構成を示しており、図１は角速度センサ１０の平面図、図２は角速度センサ１０の側断面図、図３は角速度センサ１０の底面図、図４は図２における［４］−［４］線方向断面図である。本実施形態の角速度センサ１０は、第１，第２の一対のセンサ素子１０Ａ，１０Ｂの接合体で構成されている。
【００２３】
各センサ素子１０Ａ，１０Ｂは同様な構成を有しており、基部１１Ａ，１１Ｂと、基部１１Ａ，１１Ｂから一体的にｙ軸方向へ延出された振動子部（アーム部）１２Ａ，１２Ｂとを備えている。これら基部１１Ａ，１１Ｂおよび振動子部１２Ａ，１２Ｂは、シリコンウエハなどの圧電特性を有さない単結晶基板から所定形状に切り出されて作製される。
【００２４】
図１に示すように、振動子部１２Ａの一表面には、励振用の駆動電極１３ａが形成されているとともに、この駆動電極１３ａを挟むように角速度検出用の一対の検出電極１４ａ１，１４ａ２がそれぞれ形成されている。駆動電極１３ａは、断面四角形状の振動子部１２Ａの軸心上に形成されており、一対の検出電極１４ａ１，１４ａ２は駆動電極１３ａに関して対称な位置に配置されている。駆動電極１３ａおよび検出電極１４ａ１，１４ａ２は、これら駆動電極１３ａ、検出電極１４ａ１，１４ａ２の下地膜として形成された圧電膜１６ａと、この圧電膜１６ａと振動子部１２Ａの表面との間に形成された基準電極となる下地電極膜１７ａとともに、圧電機能層１５Ａを構成している。
【００２５】
一方、振動子部１２Ｂの一表面には、図３に示すように、励振用の駆動電極１３ｂが形成されているとともに、この駆動電極１３ｂを挟むように角速度検出用の一対の検出電極１４ｂ１，１４ｂ２がそれぞれ形成されている。駆動電極１３ｂは、断面四角形状の振動子部１２Ｂの軸心上に形成されており、一対の検出電極１４ｂ１，１４ｂ２は駆動電極１３ｂに関して対称な位置に配置されている。駆動電極１３ｂおよび検出電極１４ｂ１，１４ｂ２は、これら駆動電極１３ｂ、検出電極１４ｂ１，１４ｂ２の下地膜として形成された圧電膜１６ｂと、この圧電膜１６ｂと振動子部１２Ｂの表面との間に形成された基準電極となる下地電極膜１７ｂとともに、圧電機能層１５Ｂを構成している。
【００２６】
圧電機能層１５Ａ，１５Ｂは、振動子部１２Ａ，１２Ｂを当該圧電機能層１５Ａ，１５Ｂの形成面に垂直な方向に励振する一方、当該圧電機能層１５Ａ，１５Ｂの形成面に平行な方向の振動を角速度信号として検出するように構成されている。
【００２７】
ここで、基部１１Ａ，１１Ｂは、図２に示すように、圧電機能層１５Ａが形成される振動子部１２Ａ，１２Ｂの一表面と同一の平面内に属する第１の主面１１Ａ１，１１Ｂ１と、この第１の主面１１Ａ１，１１Ｂ１と反対側の主面であって、振動子部１２Ａ，１２Ｂに段部１１Ａ３，１１Ｂ３を介して形成される第２の主面１１Ａ２，１１Ｂ２とを有している。
【００２８】
そして、本実施形態の角速度センサ１０は、一対のセンサ素子１０Ａ，１０Ｂの各々の基部１１Ａ，１１Ｂがそれらの第２の主面１１Ａ２，１１Ｂ２どうしが接着層２０を介して互いに接合されることによって構成されている。接着層２０の種類は特に限定されず、仕様に応じて適宜選択することができる。これにより、各センサ素子１０Ａ，１０Ｂの振動子部１２Ａ，１２Ｂがそれぞれ同一方向（ｚ軸方向）に振動する音叉型の角速度センサ１０が構成される。このとき、振動子部１２Ａ，１２Ｂの間に、段部１１Ａ３，１１Ｂ３の高さの和に相当する一定の間隙を形成されることにより、振動子部１２Ａ，１２Ｂの安定した共振振動を確保することができる。
【００２９】
また、各センサ素子１０Ａ，１０Ｂの各々の基部１１Ａ，１１Ｂの第１の主面１１Ａ１，１１Ｂ１上には、基部１１Ａ，１１Ｂの形成幅にわたって溝部２１Ａ，２１Ｂがそれぞれ形成されている。これら溝部２１Ａ，２１Ｂは、振動子部１２Ａ，１２Ｂから基部１１Ａ，１１Ｂに向かう振動の伝播を抑制する機能を有している。
【００３０】
一方のセンサ素子１０Ａにおいて、圧電機能層１５Ａは、振動子部１２Ａの表面から基部１１Ａの根元部位にかけて形成されている（図１）。そして、基部１１Ａの根元部位において、第１の主面１１Ａ１に形成されたリードパターン２３ａ１，２３ａ２，２３ａ３，２３ａ４に駆動電極１３ａ、検出電極１４ａ１，１４ａ２および下地電極膜１７ａがそれぞれ接続されている。第１の主面１１Ａ１において、溝部２１Ａを挟んでリードパターン２３ａ１〜２３ａ４と対向する領域には、外部接続用の電極端子２４ａ１，２４ａ２，２４ａ３，２４ａ４が形成されており、これらの電極端子２４ａ１〜２４ａ４にリードパターン２３ａ１〜２３ａ４がボンディングワイヤＷＡ１を介してそれぞれ接続されている。なお、リードパターン２３ａ１〜２３ａ４および電極端子２４ａ１〜２４ａ４は、信号入出力用の配線パターンを構成している。
【００３１】
また、他方のセンサ素子１０Ｂにおいても同様に、圧電機能層１５Ｂは、振動子部１２Ｂの表面から基部１１Ｂの根元部位にかけて形成されている（図３）。そして、基部１１Ｂの根元部位において、第１の主面１１Ｂ１に形成されたリードパターン２３ｂ１，２３ｂ２，２３ｂ３，２３ｂ４に駆動電極１３ｂ、検出電極１４ｂ１，１４ｂ２および下地電極膜１７ｂがそれぞれ接続されている。第１の主面１１Ｂ１において、溝部２１Ｂを挟んでリードパターン２３ｂ１〜２３ｂ４と対向する領域には、外部接続用の電極端子２４ｂ１，２４ｂ２，２４ｂ３，２４ｂ４が形成されており、これらの電極端子２４ｂ１〜２４ｂ４にリードパターン２３ｂ１〜２３ｂ４がボンディングワイヤＷＢ１を介してそれぞれ接続されている。なお、リードパターン２３ｂ１〜２３ｂ４および電極端子２４ｂ１〜２４ｂ４は、信号入出力用の配線パターンを構成している。
【００３２】
図２に示すように、角速度センサ１０は、支持基板３０の上に機械的かつ電気的に接続される。本実施形態では、一方のセンサ素子１０Ａは他方のセンサ素子１０Ｂの上に接合されて角速度センサ１０を構成している。そして、一方のセンサ素子１０Ａにおいては、電極端子２４ｂ１〜２４ｂ４上にそれぞれ形成された金属バンプＢＢを介したフリップチップ実装法により支持基板３０上の複数のランド部３１に接続されている。また、他方のセンサ素子１０Ｂにおいては、電極端子２４ａ１〜２４ａ４と支持基板３０上の所定の複数のランド（図示略）との間がそれぞれボンディングワイヤＷＡ２を介して電気的に接続されている。
【００３３】
以上のように構成される本実施形態の角速度センサ１０においては、駆動電極１３ａ，１３ｂにそれぞれ共通の駆動信号が入力されることにより、振動子部１２Ａ，１２Ｂを圧電機能層１５Ａ，１５Ｂの形成面に対して垂直な方向に励振する。これにより、各振動子１２Ａ，１２Ｂは、図４に示すようにｚ軸方向に共振し、ある瞬間には互いに近接する方向に振動し、また他の瞬間には互いに離間する方向に振動する。
【００３４】
一方、この状態において、振動子部１２Ａ，１２Ｂの軸方向（ｙ軸方向）の周りに角速度が入力されると、各振動子部１２Ａ，１２Ｂにコリオリ力が作用して各振動子部１２Ａ，１２Ｂを圧電機能層１５Ａ，１５Ｂの形成面と平行な方向（ｘ軸方向）に振動する成分が生成される。この振動成分は、検出電極１４ａ１，１４ａ２および検出電極１４ｂ１，１４ｂ２により検出され、角速度信号として処理される。
【００３５】
本実施形態によれば、振動子部１２Ａ，１２Ｂの励振方向を圧電機能層１５Ａ，１５Ｂの形成面に対して垂直な方向（ｚ軸方向）に設定しているので、その検出方向（ｘ軸方向）と異なり、本来的に安定した振動モードで振動させることができる。すなわち、図５に概念的に示すように、振動子部１２Ａ，１２Ｂの動作周波数（振動子部の縦共振周波数）ｆｖの方が、コリオリ力（角速度）の検出周波数（振動子部の横共振周波数）ｆｈに比べて、励起され易い振動モードであるといえる。なお、図５の例ではｆｖ−ｆｈ＞０の場合を示している。
【００３６】
この構成により、図５に示したように、動作周波数ｆｖで駆動される角速度センサにおいて、周波数ｆａの外部信号の飛び込み（外乱）で発生する擬似駆動信号（ｆｖ−ｆａ）によって、検出周波数ｆｈによるｘ軸方向への振動モードへの遷移を起こしにくくし、ｚ軸方向の振動モードを安定に維持することが可能となる。これにより、電気的な外乱による動作周波数の変動に対して強い角速度センサ１０を構成することができ、高精度な出力特性を安定して得ることが可能となる。
【００３７】
図６は、振動励起方向がｘ軸方向である従来の角速度センサと、振動励起方向がｚ軸方向である本発明の角速度センサの耐ノイズ特性を比較して示す一実験結果である。図において、横軸は動作周波数に重畳する周波数（ｆａ）であり、縦軸はノイズ量である。ある周波数帯域においてノイズ量の増大が認められるが、本発明の角速度センサによれば、従来の角速度センサに比べて、ノイズ量を著しく低減させることができる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、各センサ素子１０Ａ，１０Ｂの基部１１Ａ，１１Ｂに溝部２１Ａ，２１Ｂを形成したので、振動子部１２Ａ，１２Ｂで発生される振動が基部１１Ａ，１１Ｂおよび支持基板３０へ伝播することを抑制でき、これにより、角速度センサ１０の安定した出力特性を得ることができる。
【００３９】
更に、本実施形態によれば、基部１１Ａ，１１Ｂの第１の主面１１Ａ１，１１Ｂ１に信号入出力用の配線パターンを形成し、一方のセンサ素子１１Ａには、当該一方側の基部１１Ａ１の配線パターンの一部としてボンディングワイヤ接続用の電極端子２４ａ１〜２４ａ４を形成するとともに、他方のセンサ素子１０Ｂには、当該他方側の基部１１Ｂの配線パターンの一部としてフリップチップ接続用の電極端子２４ｂ１〜２４ｂ４を形成しているので、角速度センサ１０が搭載される配線基板３０への電気的接続を容易に行うことが可能となる。
【００４０】
なお、本発明において、角速度センサを構成するセンサ素子は、ＭＥＭＳ加工技術を用いて同一ウエハ上に複数個同時に作製することが可能であり、作製したセンサ素子を任意に組み合わせることによって、本発明に係る角速度センサ１０を構成することができる。
【００４１】
具体的に、本発明に係るセンサ素子は、シリコンウエハの表面に対する下地電極膜、圧電膜、上部電極膜（駆動電極、検出電極）からなる圧電機能層と各種リードパターンを素子形成エリア毎にパターニングするとともに、シリコンウエハの裏面に対してウェットエッチングを施して、振動子部と基部との間に段部（１１Ａ３，１１Ｂ３）に相当する凹所を素子エリア毎にパターニングした後、シリコンウエハから素子毎に切り出して個片化される。この個片化工程において、振動子部１２Ａ，１２Ｂの外形形状の形成には、ＩＣＰエッチング法などのドライエッチング法が用いられ、基部の外形形状の形成にはダイシング加工技術が用いられる。
【００４２】
基部１１Ａ，１１Ｂ上の溝部２１Ａ，２１Ｂの形成に際しては、段部１１Ａ３，１１Ｂ３の形成工程において実施されるウェットエッチング法を用いることができる。ウェットエッチング法を用いることにより、シリコン単結晶基板の結晶構造に起因した異方性エッチングを実現でき、溝の側壁がテーパ形状である溝部２１Ａ，２１Ｂを容易に形成することができる。また、図７に示すように、溝部２１Ａ，２１Ｂの側壁を基部１１Ａ，１１Ｂの主面に対して垂直に形成する場合には、振動子部１２Ａ，１２Ｂの外形加工時に用いられるドライエッチング法を用いることができる。勿論、形成方法による溝部２１Ａ，２１Ｂの作用効果上の違いは生じない。
【００４３】
溝部２１Ａ，２１Ｂの形成は任意であり、図８に示すように、溝部２１Ａ，２１Ｂの形成を省略してもよい。この例によれば、基部１１Ａ，１１Ｂの第１の主面１１Ａ１，１１Ｂ１が平坦であるので、当該主面１１Ａ，１１Ｂにおける圧電機能層１５Ａ，１５Ｂに対する信号入出力用の配線形成を容易に行うことが可能となり、特に、上記溝部を超えるためのボンディングワイヤＷＡ１、ＷＢ１（図２）の形成が不要となる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００４５】
例えば以上の実施の形態では、各振動子が同一方向に振動する音叉型角速度センサの構成例として、図４に示したように、圧電機能層１５Ａ，１５Ｂが各振動子１２Ａ，１２Ｂの各々の外側の表面に位置する構成例について説明したが、これに限らず、例えば図９に示すように、圧電機能層１５Ａ，１５Ｂのうち何れか一方を振動子部の内側の表面に位置させるようにしてもよい。この場合、各圧電機能層１５Ａ，１５Ｂの駆動電極には、互いに逆位相の駆動信号を入力することにより、各振動子１２Ａ，１２Ｂを互いに近接する方向と離間する方向とに周期的に励振させることが可能となる。
【００４６】
また、以上の実施形態では、各振動子が同一方向に振動する音叉型角速度センサの構成例として、図２に示したように、各センサ素子１０Ａ，１０Ｂをｚ軸方向に積層して接合する構成例について説明したが、これに代えて、例えば図１０に示すように、各センサ素子１０Ａ，１０Ｂをｘ軸方向に並べて接合する構成例を採用してもよい。この構成の角速度センサ４０においても、各振動子部１２Ａ，１２Ｂをそれぞれ励振させることが可能となる。なお、図１０において上述の実施形態と対応する部分については同一の符号を付している。
【００４７】
この場合、圧電機能層１５Ａ，１５Ｂを構成する駆動電極１３ａ１，１３ａ２及び駆動電極１３ｂ１，１３ｂ２は、振動子部１２Ａ，１２Ｂの軸心上に配置された検出電極１４ａ，１４ｂを挟むように一対配置されている。そして、駆動電極１３ａ１，１３ａ２と駆動電極１３ｂ１，１３ｂ２とに対して相互の逆相の駆動信号を入力することにより、各振動子部１２Ａ，１２Ｂがｚ軸方向に逆相で励振される。このような構成の角速度センサ４０においても、上述の実施形態と動揺に、耐ノイズ性に優れ、高精度な角速度信号を安定して生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態による角速度センサの概略構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態による角速度センサの概略構成を示す側断面図である。
【図３】本発明の実施形態による角速度センサの概略構成を示す底面図である。
【図４】図２における［４］−［４］線方向の要部断面図である。
【図５】本発明の実施形態の角速度センサの周波数特性を示す図である。
【図６】本発明に係る角速度センサを従来構造の角速度センサについての外乱ノイズによる影響を比較して示す図である。
【図７】本発明の実施形態による角速度センサの構成の変形例を示す側断面図である。
【図８】本発明の実施形態による角速度センサの構成の変形例を示す側断面図である。
【図９】本発明の実施形態による角速度センサの構成の変形例を示す要部断面図である。
【図１０】本発明の実施形態による角速度センサの構成の変形例を示す全体斜視図である。
【図１１】従来の角速度センサの概略構成を示す斜視図である。
【図１２】従来の角速度センサの各アーム部の励振方向及び角速度検出方向を説明するためのアーム部の正面図である。
【図１３】アーム部の振動方向を説明する要部概略斜視図である。
【図１４】従来の角速度センサの周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０，４０…角速度センサ、１０Ａ，１０Ｂ…センサ素子、１１Ａ，１１Ｂ…基部、１１Ａ１，１１Ｂ１…第１の主面、１１Ａ２，１１Ｂ２…第２の主面、１２Ａ，１２Ｂ…振動子部、１３ａ，１３ａ１，１３ａ２，１３ｂ，１３ｂ１，１３ｂ２…駆動電極、１４ａ，１４ａ１，１４ａ２，１４ｂ，１４ｂ１，１４ｂ２…検出電極、１５Ａ，１５Ｂ…圧電機能層、１６ａ，１６ｂ…圧電膜、１７ａ，１７ｂ…下地電極膜、２０…接着層、２１Ａ，２１Ｂ…溝部、２４ａ１〜２４ａ４，２４ｂ１〜２４ｂ４…電極端子、３０…支持基板
【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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