(57)【要約】【課題】本発明は、小型で精度の高い圧電振動子と、その圧電振動子を用いた小型で精度の高い物理量センサーを提供することができる。また、生産効率に優れ、生産性の高い圧電振動子の製造方法を提供することができ、さらには、小型で精度の高い圧電振動子の製造方法を提供することができる。【解決手段】基部と基部から突出する振動脚とを備えた圧電振動片を有し、この圧電振動片に電圧を印加するための電極を備えた圧電振動子において、圧電振動片の電極の上面に絶縁膜が形成されることを特徴とする。また、その製造方法は、圧電材料を加工し、圧電振動片を形成する振動片形成工程と、圧電振動片上に電極を形成する電極形成工程と、圧電振動片に電圧を印加して振動脚を振動させ振動脚の共振周波数を測定する振動測定工程と、電極の上面に絶縁膜を成膜して振動脚が所望の共振周波数になるよう調整する振動調整工程とを有している。【選択図】図１
2008141307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
この基部から突出する振動脚とを備えた圧電振動片を有し、
この圧電振動片に電圧を印加するための電極を備えた圧電振動子において、
前記電極の上に、前記振動脚の周波数を調整するための絶縁膜を形成したことを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
前記圧電振動片は、前記電極が形成される表面とこの表面に対向し前記電極が形成される裏面とを備え、前記絶縁膜は、前記表面または前記裏面のどちらか一方における全面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子。
【請求項３】
前記圧電振動片は、水晶で形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電振動子。
【請求項４】
基部と、
この基部から突出し、圧電薄膜が形成された振動脚とを備えたシリコンからなる振動片を有し、
前記圧電薄膜に電圧を印加するための電極を前記振動片に備えた圧電振動子において、
前記振動片は、前記電極が形成される電極面とこの電極面に対向し前記電極が形成されない非電極面とを備え、
前記電極の上にまたは前記非電極面の全面に、前記振動脚の周波数を調整するための絶縁膜を形成したことを特徴とする圧電振動子。
【請求項５】
前記請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧電振動子を用いて外部から印加された物理量を検出することを特徴とする物理量センサー。
【請求項６】
前記物理量センサーは、振動型ジャイロセンサーであることを特徴とする請求項５に記載の物理量センサー。
【請求項７】
基部と、
この基部から突出する振動脚とを備えた圧電振動片を有し、
この圧電振動片に電圧を印加するための電極を備えた圧電振動子の製造方法において、
圧電材料を加工し、前記圧電振動片を形成する振動片形成工程と、
前記圧電振動片に前記電極を形成する電極形成工程と、
前記圧電振動片に電圧を印加して前記振動脚を振動させ、この振動脚の共振周波数を測定する振動測定工程と、
前記電極の上に絶縁膜を成膜して、前記振動脚が所望の共振周波数になるよう調整する振動調整工程を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項８】
前記圧電振動片は、水晶で形成されることを特徴とする請求項７に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項９】
基部と、
この基部から突出し、圧電薄膜が形成された振動脚とを備えたシリコンからなる振動片を有し、
前記圧電薄膜に電圧を印加するための電極を前記振動片に備えた圧電振動子の製造方法において、
前記電極と前記圧電薄膜とを積層させて形成する圧電薄膜形成工程と、
シリコンウェハーをエッチング法で加工し、前記振動片を形成する振動片形成工程と、
前記圧電薄膜に電圧を印加して前記振動脚を振動させ、この振動脚の共振周波数を測定する振動測定工程と、
前記電極の上または前記電極が形成されない非電極面に絶縁膜を成膜して、前記振動脚が所望の共振周波数になるよう調整する振動調整工程を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁膜はパウダージェットデポジション法またはエアロゾルデポジション法によって成膜されることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の圧電振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
所定の振動数で精度良く発振する小型の圧電振動子とその製造方法に関し、さらにはこの圧電振動子を用いた高精度で小型の物理量センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やウェアラブル機器に代表される小型携帯機器の需要が高まりつつある。こうした小型携帯機器には振動子が必要不可欠であり、特に高精度で発振する振動子の要求が高まってきている。
【０００３】
従来は、こうした所定の振動数で精度良く発振する信頼性の高い振動子を製造するために以下に示すような製造方法が用いられていた（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
図１０は従来の圧電振動子の一形態である水晶振動子の斜視図である。従来の水晶振動子４０は、基部１２０とこの基部１２０から突出して形成されている２本の振動脚１１０を有した水晶振動片１００と、その水晶振動片１００に電圧を加え振動脚１１０を振動させるための電極２００と、振動調整するための粗調用電極２５２と微調用電極２５１が、それぞれ配置されている。また、基部１２０にパターニングされる電極２００からは、外部電源や外部回路（図示せず。）とつながるワイヤ６００が接続されている。
【０００５】
この粗調用電極２５２と微調用電極２５１は、除去加工されることによって水晶振動子４０の周波数を例えば３２．７６８ｋＨｚに調整するための電極である。粗調用電極２５２はメッキ法等の成膜方法によって厚く形成され、微調用電極２５１はスパッタリング法や蒸着法等の成膜方法によって薄く形成される。粗調用電極２５２も微調用電極２５１も比重の大きいＡｕ（金）で形成されるのが一般的である。
【０００６】
具体的には、まず、粗調用電極２５２と微調用電極２５１を配置した状態で、水晶振動子４０を共振回路で発振させ、周波数を測定する。そして、この測定された周波数と目標周波数である３２．７６８ＫＨｚとの差を出す。このとき、水晶振動子４０の周波数は目標周波数より低くなるように粗調用電極２５２等が配置されている。
【０００７】
次に、この測定された周波数と目標周波数との差に基づき、粗調用電極２５２にＹＡＧレーザー６０を照射し、粗調用電極２５２を部分的に除去する。これにより、Ａｕからなる粗調用電極２５２の付加質量が減じ、水晶振動子４０の周波数が高くなるようになっている。
【０００８】
粗調用電極２５２には、比重の大きいＡｕが厚く形成されているので、一回のＹＡＧレーザー６０の照射による除去量（質量減少量）は大きく、速やかに周波数を上げることができ、具体的には周波数を３２．７６８ＫＨｚ近傍まで一気に近づけることができる。このようにして、３２．７６８ＫＨｚ近傍まで周波数を近づけた後、次に微調用電極２５１に対してＹＡＧレーザー６０を照射することにより、目標の周波数になるように水晶振動子４０の周波数を合わせ込む。
【０００９】
この時、微調用電極２５１は薄く形成されているので、一回のＹＡＧレーザー６０の照射では除去量（質量減少量）は小さく、その結果、より精密に周波数を調整することができるのである。
【００１０】
またさらに精度良く周波数を調整するために、微調用電極２５１を一定の間隔を設け
た複数のパターンで形成し、且つ表面側の微調用電極２５１をレーザー加工した時に裏面側の微調用電極２５１（図１０では隠れて表示されていない。）が一緒に加工されないように、表面側の微調用電極２５１と裏面側の微調用電極２５１とを互い違いに配置していた。
【００１１】
さらに水晶振動子を用いた振動型ジャイロセンサーにおいても、同様にレーザー加工による周波数調整が行われていた（例えば特許文献２参照。）。振動型ジャイロセンサーはコリオリ力を利用した角速度センサーであり、詳しくは、一定の周波数で振動している振動脚に回転が加わると、振動している方向に対し垂直な方向にコリオリ力が働く原理を利用した角速度センサーである。
【００１２】
振動型ジャイロセンサーでは、回転が加わっていない状態で振動脚を駆動させた時の振動モードを面内振動と呼び、回転が加わりコリオリ力を検出する時の振動モードを面外振動と呼ぶが、この面内振動の固有振動数と、面外振動の固有振動数を適度に離して設定するのが、振動型ジャイロセンサーの感度と安定性を両立する上で重要である。
【００１３】
通常、面内振動の固有振動数と面外振動の固有振動数の差を離調度と称してその値を厳しく管理し、この離調度を数百Ｈｚ程度に設定するのが望ましいとされている。従来の場合、これら面内、面外振動の固有振動数を調整し、離調度を合わせ込む工程においても、レーザー加工法によって調整用電極を除去する方法が用いられていた。
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−１３３８８５号公報（第７頁、図１）
【特許文献２】特開２００６−１０６５９号公報（第７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来の水晶振動子の製造方法によれば、本来、水晶振動子としての動作上、まったく使われることのない微調用電極２５１と粗調用電極２５２を周波数調整のためだけにわざわざ形成する必要があった。
【００１６】
微調用電極２５１は、精度の高い周波数調整を行うために、微細で精度良くパターニングしなくてはならず、一方、粗調用電極２５２は、厚く形成するために、メッキ工程を余計に行う必要がある。このように微調用電極２５１、粗調用電極２５２とも、それらを形成するのには、多くの手間と時間を労するものである。その結果、従来の水晶振動子の製造方法では生産効率が非常に悪かった。
【００１７】
また、従来は電極２００が形成された後の状態でなければ、水晶振動子４０を発振させることはできず、周波数調整時に誤って電極２００を断線させてしまうことが多々あった。その結果、不良が多発し生産性が悪化してしまうことがあった。
【００１８】
さらに従来の水晶振動子の製造方法では、ＹＡＧレーザー６０を微調用電極２５１、粗調用電極２５２に位置精度良く照射しないと、精度の高い周波数調整ができない。しかしながら水晶振動子４０が小型になると、必然的に微調用電極２５１、粗調用電極２５２も小さく形成されるため、ＹＡＧレーザー６０のビームスポットを正確に微調用電極２５１、粗調用電極２５２に照射することが難しくなる。よって、従来の方法では水晶振動子４０が小型化されればされるほど周波数調整し難くなる。
【００１９】
さらには、従来の水晶振動子の製造方法では、微調用電極２５１、粗調用電極２５２を形成するスペースが水晶振動片１００の表面に必ず必要とされる。その一方で水晶振動子４０として優れた電気特性を得るためには、最低限の電極２００を配置するスペースが必
要である。このように従来の場合、これら電極（電極２００、微調用電極２５１、粗調用電極２５２）すべてを配置するスペースを確保しなければならないため、小型化が非常に難しかった。
【００２０】
本発明の目的は、小型で精度の高い圧電振動子と、その圧電振動子を用いた小型で精度の高い物理量センサーを提供することである。また、生産効率に優れ、生産性の高い圧電振動子の製造方法を提供することにあり、さらには、小型で精度の高い圧電振動子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明の圧電振動子は、基部と、この基部から突出する振動脚とを備えた圧電振動片を有し、この圧電振動片に電圧を印加するための電極を備えた圧電振動子において、前記電極の上に、前記振動脚の周波数を調整するための絶縁膜を形成したことを特徴としている。
【００２２】
さらに、圧電振動片は、電極が形成される表面とこの表面に対向し電極が形成される裏面とを備え、絶縁膜は、表面または裏面のどちらか一方における全面に形成されているのが望ましい。
【００２３】
さらに、圧電振動片は、水晶で形成されるのが望ましい。
【００２４】
または、基部と、この基部から突出し、圧電薄膜が形成された振動脚とを備えたシリコンからなる振動片を有し、圧電薄膜に電圧を印加するための電極を振動片に備えた圧電振動子において、振動片は、電極が形成される電極面とこの電極面に対向し前記電極が形成されない非電極面とを備え、電極の上にまたは非電極面の全面に、振動脚の周波数を調整するための絶縁膜を形成したことを特徴としている。
【００２５】
また本発明の物理量センサーは、上記圧電振動子を用いて外部から印加された物理量を検出することを特徴としている。
【００２６】
さらに、物理量センサーは振動型ジャイロセンサーであるのが望ましい。
【００２７】
また本発明の圧電振動子の製造方法は、基部と、この基部から突出する振動脚とを備えた圧電振動片を有し、この圧電振動片に電圧を印加するための電極を備えた圧電振動子の製造方法において、圧電材料を加工し、圧電振動片を形成する振動片形成工程と、圧電振動片に電極を形成する電極形成工程と、圧電振動片に電圧を印加して振動脚を振動させ、この振動脚の共振周波数を測定する振動測定工程と、電極の上に絶縁膜を成膜して、振動脚が所望の共振周波数になるよう調整する振動調整工程を有することを特徴としている。
【００２８】
さらに、圧電振動片は、水晶で形成されるのが望ましい。
【００２９】
または、基部と、この基部から突出し、圧電薄膜が形成された振動脚とを備えたシリコンからなる振動片を有し、圧電薄膜に電圧を印加するための電極を前記振動片に備えた圧電振動子の製造方法において、電極と圧電薄膜とを積層させて形成する圧電薄膜形成工程と、シリコンウェハーをエッチング法で加工し、振動片を形成する振動片形成工程と、圧電薄膜に電圧を印加して振動脚を振動させ、この振動脚の共振周波数を測定する振動測定工程と、電極の上または電極が形成されない非電極面に絶縁膜を成膜して、振動脚が所望の共振周波数になるよう調整する振動調整工程を有することを特徴としている。
【００３０】
さらに、絶縁膜はパウダージェットデポジション法またはエアロゾルデポジション法に
よって成膜されるのが望ましい。
【００３１】
（作用）
本発明の上記手段では、圧電材料からなり基部と基部から突出した振動脚を有する圧電振動片と、圧電振動片に電圧を印加し振動脚を振動させるための電極を備えた圧電振動子において、振動脚に形成される電極の上に振動調整用の絶縁膜を形成している。従来は、微調用電極と粗調用電極は、振動脚を振動させるための電極とは別に設けて、これら微調用電極、粗調用電極を除去する量で振動脚の共振周波数を調整していたが、本発明では絶縁膜を成膜する量、詳しくは成膜する厚さで振動脚の共振周波数を調整している点が大きく異なる点である。
【００３２】
従来は電極の電気的短絡をさけるために、微調用電極、粗調用電極のためのスペースをわざわざ別に設けなければならず、そのために小型化への障害になっていたが、本発明では、電気的絶縁性を有する膜（絶縁膜）を使用するので、電極上に形成しても何ら問題がない。そのため、振動脚の表面に余計なスペースを確保する必要が無く、小型化に適している。
【００３３】
さらに本発明の圧電振動子は電極上に絶縁膜が形成されることで、電極を保護する役目も兼ねている。その結果、従来よりも信頼性を向上させることができる。
【００３４】
さらに、本発明では圧電振動片の電極が形成される表面と裏面のうち、外部回路との接続が無い方の面については、絶縁膜に覆われたとしても導通不良を起こす問題がないため、絶縁膜をパターニングせずに全面に成膜してもかまわない。この場合、絶縁膜のパターニングの工程を省くことができるので、生産性をより向上させることができる。
【００３５】
なお、上記圧電振動片は水晶からなるのが望ましい。水晶はエッチング法によって加工することが容易な圧電材料であり、圧電振動子の小型化に適しているからである。
【００３６】
また、本発明は、シリコンからなり基部と基部から突出した振動脚を有する振動片と、振動脚に形成される圧電薄膜と、圧電薄膜に電圧を印加するための電極を備えた圧電振動子にも利用可能である。この場合でも、絶縁膜は振動調整用として用いられ、絶縁膜を成膜する厚さでシリコンからなる振動脚の共振周波数を調整している。
【００３７】
なお、上記圧電薄膜が振動脚上に形成される圧電振動子の場合、電極は圧電薄膜上に形成されるが、通常、圧電薄膜は振動片の表面か裏面のどちらか一方のみに形成されるので、圧電薄膜が形成されない側の面は、必然的に電極は形成されない。
【００３８】
よって、上記圧電薄膜が振動脚上に形成される圧電振動子の場合においては、周波数調整のための絶縁膜は必ずしも電極上に形成する必要はなく、電極が形成されていない側の非電極面、すなわち圧電薄膜が形成されていない側の面に絶縁膜を形成することが可能であり、この場合でも周波数調整は出来る。
【００３９】
なおこのような構造の圧電振動子を物理量センサーに用いることで、物理量センサーの小型化や信頼性向上にも寄与できる。特に物理量センサーの中でも角速度センサーの一つである振動型ジャイロセンサーに有効である。
【００４０】
振動型ジャイロセンサーでは、回転が加わっていない状態で振動脚を駆動させた時の面内振動と、回転が加わりコリオリ力を検出する時の面外振動という２つの振動モードがあり、それぞれの共振周波数を適度に離して設定することで、振動型ジャイロセンサーの感度と安定性を両立させることが可能である。本発明を用いると、この２つの振動モードを
非常に精度良く調整することができ、その結果、理想的な振動モードに合わせ込むことができる。
【００４１】
本発明の上記製造方法では、圧電材料を加工し、基部と振動脚を有する圧電振動片を形成する振動片形成工程と、圧電振動片上に電極を形成する電極形成工程と、圧電振動片に電圧を印加して振動脚を振動させ振動脚の共振周波数を測定する振動測定工程と、振動脚が所望の共振周波数になるよう調整する振動調整工程によって、圧電振動子を製造している。
【００４２】
これに対し、従来は、この他に微調用電極と粗調用電極を形成する工程が必要であった。特に粗調用電極は、周波数変化量を大きくするために質量を多くする必要があり、厚く形成しなければならず、厚膜形成可能なメッキ法を用いらざるを得なかった。メッキ法は成膜面の前洗浄が必要であったり、処理時間が長時間に及んだりするため、生産性が非常に悪いという欠点がある。
【００４３】
本発明は、このような微調用電極と粗調用電極の形成工程が必要ないので、製造工程が非常に簡略化され、生産性を向上させることができる。
【００４４】
また本発明の製造方法では、振動調整工程における振動脚の共振周波数の調整は、絶縁膜を成膜することによって行っている。詳しくは、成膜される絶縁膜の膜厚を制御することによって振動脚上に付加される絶縁膜の質量を調整し、これにより振動脚の共振周波数を調整している。
【００４５】
従来の振動調整工程では、微調電極、粗調電極をレーザー等で除去することで行っていたが、小型化が進み、微調用電極、粗調用電極が小さくなると、レーザーを位置精度良く微調用電極、粗調用電極に照射することが難しくなり、精度の高い周波数調整はできなかった。また位置精度良くレーザーの照射ができず、振動脚を駆動させるための電極までも除去してしまい、電極の断線不良を発生させることも多々あった。
【００４６】
本発明の製造方法では、絶縁膜の成膜位置は限定されるものではなく、振動脚上であれば特にどの位置であっても問題はない。本発明の製造方法において、周波数調整の精度は主に絶縁膜の膜厚で決定されるので、絶縁膜の膜厚制御さえ正確にできれば圧電振動子が小型化されても、精度の高い周波数調整が可能である。また、電極を断線させる不安はまったくないので、従来あった電極の断線不良をなくすことができる。
【００４７】
さらに、本発明では電極膜上に絶縁膜形成することで、電極膜を保護することができ、信頼性を向上させることができる。
【００４８】
なお、上記圧電振動片は水晶ウェハーをエッチング法で加工して形成されるのが望ましい。水晶はエッチング法によって加工することが容易な圧電材料であり、精度良く且つ微細に加工することができ、圧電振動子の小型化に適しているからである。
【００４９】
また、本発明のシリコンからなる振動片上に圧電薄膜を形成した圧電振動子の製造方法においては、シリコンウェハー上に電極と圧電薄膜とを積層させて形成する圧電薄膜形成工程が別途必要となるが、この工程は電極形成を同時に行っているので、工程上に負担はほとんど無い。
【００５０】
また、絶縁膜はパウダージェットデポジション法またはエアロゾルデポジション法によって成膜されるのが望ましい。パウダージェットデポジション法もしくはエアロゾルデポジション法は、絶縁材料からなる微粒粉体を吹き付けて、その衝撃力によって成膜を行う
方法であり、成膜速度が速い点が大きな特徴である。そのため、絶縁膜を短時間で厚く形成することができるので、生産性が良好である。
【００５１】
さらに、パウダージェットデポジション法またはエアロゾルデポジション法は室温状態で成膜が可能であるので、電極や圧電材料に熱的なダメージを与える心配が無く、その結果、高い信頼性を有する圧電振動子を得ることができる。
【００５２】
さらに、パウダージェットデポジション法もしくはエアロゾルデポジション法は、微粒粉体の吹き付け角度によって成膜速度が異なるという特徴を有しており、面に対して垂直に微粒粉体を吹き付ける場合が最も成膜速度が速く、面に沿って吹き付ける場合にはほとんど成膜されない。
【００５３】
ゆえに、振動脚の電極が形成されている一平面に対して垂直に微粒粉体を吹き付ければ、その一平面にしか絶縁膜は形成されず、振動脚の側面（一平面とは垂直な角度で接している面）にはまったく絶縁膜は形成されない。
【００５４】
その結果、振動脚の一平面上に成膜される絶縁膜の厚みだけを管理すればよく、絶縁膜の厚みを精度良くコントロールすれば周波数を精度良く調整することが可能である。
【００５５】
このように上記手段によれば、生産効率に優れ、生産性の高い圧電振動子と、その製造方法を提供できるようになった。
【００５６】
さらに、小型で精度の高い圧電振動子と、その製造方法を提供できるようになった。
【００５７】
さらに、その圧電振動子を用いた小型で精度の高い物理量センサーを提供できるようになった。
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、小型で精度の高い圧電振動子と、その圧電振動子を用いた小型で精度の高い物理量センサーを提供することができる。また、生産効率に優れ、生産性の高い圧電振動子の製造方法を提供することができ、さらには、小型で精度の高い圧電振動子の製造方法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】
【００５９】
（第１の実施形態）
図１は本発明の水晶を用いた圧電振動子の外観を示した図である。本発明の圧電振動子１０は、基部１２０と基部１２０から突出した２本の振動脚１１０を備えた水晶振動片１００と、水晶振動片１００の表面にパターニングされ振動脚１１０に電圧を印加するための電極２００と、振動脚１１０上にパターニングして形成された絶縁膜３００とで構成されている。
【００６０】
なお、電極２００は水晶振動片１００の基部１２０にも振動脚１１０にも形成されており、さらには、水晶振動片１００の表面とこの表面に対向する裏面を含む複数の面にわたって形成されている。電極２００の基部１２０上に形成される部分にはワイヤ６００が接続され、このワイヤ６００を介して外部電源や外部回路（図示せず。）と接続がなされる。一方、電極２００の振動脚１１０上に形成される部分は振動脚１１０に電圧を印加し振動脚１１０を振動させるために用いられる。
【００６１】
本実施形態の圧電振動子１０では、振動脚１１０上に形成される電極２００の上部に、電極２００を覆うようにして絶縁膜３００が形成されている。なお本第１の実施形態にお
いて絶縁膜３００は、図１に示すように、ワイヤ６００が接続する表面と同一面上に成膜される。ワイヤ６００の電極２００との接続工程は絶縁膜３００が成膜された後に行われるため、仮に絶縁膜３００が振動脚１１０だけでなく基部１２０にも成膜されてしまうと、ワイヤ６００と電極２００の電気的な接続を阻害してしまうことになる。そのため、本実施形態では絶縁膜３００をパターニングして振動脚１１０上のみに形成されるようにした。
【００６２】
図２は本発明の圧電振動子の製造方法を示した図である。図２は図１のＢ−Ｂ断面を示している。以下に本実施形態の圧電振動子１０の製造方法について説明する。まず、図２（ａ）に示すように、水晶ウェハー１０００の両方の面に水晶のエッチング液に対して耐食性を有する材料で所定の形状のマスク層４００を形成する。
【００６３】
本実施形態では、板厚が２００μｍの水晶ウェハー１０００の両面に基部１２０と基部１２０から突出する２本の振動脚１１０の外形形状をかたどった下層がクロム（Ｃｒ）膜で上層が金（Ａｕ）膜からなる二層構造のマスク層４００を形成した。具体的には、真空成膜法の一つであるスパッタリング法を用いて、水晶ウェハー１０００上に０．０３μｍ厚のＣｒ膜を成膜し、さらにそのＣｒ膜上に０．１５μｍ厚のＡｕ膜を成膜した後、フォトリソグラフィー法とエッチング法を用いて水晶振動片１００の外形形状にパターニングした。
【００６４】
フォトリソグラフィー法とエッチング法を用いたパターニング方法は一般にＬＳＩ分野で広く用いられており、ミクロン以下の非常に高い精度でのパターニングが可能であることが一般にも知られている。
【００６５】
なお本実施形態では、下層がＣｒ膜で上層がＡｕ膜からなる二層構造のマスク層４００を形成したが、Ｃｒ膜は水晶ウェハー１０００とＡｕ膜との密着性を高めることを目的としたものであり、一方、Ａｕ膜はこの後のエッチング工程で使用されるフッ酸やフッ化アンモニウム等のエッチング液から水晶ウェハー１０００を保護するための膜である。
【００６６】
ただし、必ずしもＣｒ膜とＡｕ膜を使う必要はない。下層膜として水晶ウェハー１０００との密着性が良好なニッケル（Ｎｉ）膜やチタン（Ｔｉ）膜を密着層として使ってもかまわないし、上層膜としてエッチング液に対して耐食性の高い材料であればＡｕ膜以外の膜を使用してもかまわない。
【００６７】
なお本実施形態では、マスク層４００の成膜にスパッタリング法を用いたが成膜方法に関してもスパッタリング法だけに限られるわけではない。この他にも、蒸着法やＣＶＤ法、さらにはメッキ法やスプレーコーティング法など、多様な成膜方法が利用可能である。
【００６８】
さらにパターニング方法に関しても、フォトリソグラフィー法とエッチング法の組合せに限られるわけではなく、インクジェット法やレーザープリント法やナノインプリント法など、いかなるパターニング法を用いてもかまわない。
【００６９】
次に、水晶ウェハー１０００のマスク層４００に覆われていない部分をウェットエッチング法によってエッチングして、２本の振動脚１１０を備えた水晶振動片１００を形成する（図２（ｂ））。ウェットエッチング法は、ミクロン以下の精度で加工できるという利点だけでなく、水晶振動片１００内に加工歪み（加工による内部応力）をほとんど発生させないという利点もある。本実施形態では、フッ酸とフッ化アンモニウムの混合物からなるバッファードフッ酸をエッチング液として用い、ウェットエッチングを行った。
【００７０】
なお、図２（ａ）、図２（ｂ）では一枚の水晶ウェハー１０００から２本の振動脚１１
０を備えた水晶振動片１００を一個しか形成していないかのように描かれているが、当然のごとく、一枚の水晶ウェハー１０００から多数の水晶振動片１００を形成した方が生産効率の点で望ましい。本実施形態においても一枚の水晶ウェハー１０００から多数の水晶振動片１００を形成した。
【００７１】
なお、この時、複数の水晶振動片１００を個別に分割してしまう必要はなく、各々を部分的に繋がらせておき、もとの水晶ウェハー１０００と同じ程度の大きさのままにしておく方が望ましい。なぜなら、その方が取り扱い上、便利であるからである。取り扱いに便利な大きさ（振動片１００が繋がった状態）で後工程を流し、最終工程付近の工程で一つ一つの水晶振動片１００に分割させれば、生産性は非常に良くなる。
【００７２】
なお本発明の圧電振動子の製造方法では、以上の図２（ａ）から図２（ｂ）までに示す工程を振動片形成工程と称している。
【００７３】
次に、図２（ｃ）に示すように、水晶振動片１００の振動脚１１０、及び基部１２０（基部１２０は図２（ｃ）には図示せず。）上に電極２００を所望の形状で形成する。なお、電極２００の一部は、Ａｕ膜とＣｒ膜とで構成されるマスク層４００を再度パターニングすることによって形成することも可能であるが、本実施形態では、マスク層４００をエッチング法によって除去した後、水晶振動片１００上に０．１５μｍ厚のＡｕ膜（上層）と０．０３μｍ厚のＣｒ膜（下層）をもう一度スパッタ法によって成膜し、その膜を用いてフォトリソグラフィー法によって電極２００を形成した。なお本発明の圧電振動子の製造方法では、この電極２００を形成する工程を電極形成工程と呼んでいる。
【００７４】
次に、図２（ｄ）に示すように、電極２００に電圧を印加し、水晶の圧電効果を使って、振動脚１１０を振動させ、この時点での振動脚１１０の共振周波数ｆ１′を測定する。本発明の圧電振動子の製造方法では、本工程を振動測定工程と称している。
【００７５】
なお本振動測定工程の時点で、測定した共振周波数ｆ１′が所望とする設計通りの共振周波数ｆ１になることは非常にまれである。なぜなら共振周波数には振動脚１１０の形状が大きく起因しており、振動脚１１０の長さ、幅、厚みのすべてが設計通りに作られていないと設計通りの共振周波数にはならないからである。
【００７６】
本実施形態では水晶振動片１００の形成に高精度の加工が可能なウェットエッチング法を使っているため、振動脚１１０の幅と長さについては非常に精度良く加工できているが、厚みについては水晶ウェハー１０００の厚みのばらつきが、そのまま振動脚１１０の厚みのばらつきとして残ってしまうため、圧電振動子１０に要求されるｐｐｍオーダーの共振周波数の規格に入れることは難しいのである。
【００７７】
そこで本発明では、図２（ｅ）に示すように、測定された共振周波数ｆ１′に応じて厚みを制御しながら絶縁膜３００の成膜を行い、所望とする設計通りの共振周波数ｆ１になるように調整した。本発明の圧電振動子の製造方法では、本工程を振動調整工程と称している。
【００７８】
なお本実施形態では、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる絶縁膜３００をエアロゾルデポジション（ＡＤ）法によって成膜した。ＡＤ法は、１μｍ以下の大きさの微粒粉体をノズルから成膜面に吹き付けて、その衝撃力で微粒粉体の材料からなる膜を成膜する方法であり、常温下で、短時間にミクロンオーダーの厚い膜を成膜することが可能な方法である。
【００７９】
よって、ＡＤ法を使えば、水晶振動片１００や電極２００に熱的ダメージを与えることがなく、且つ振動脚１１０の共振周波数が変化する程度の質量変化をもたらす厚い膜を短
時間で成膜することができ、圧電振動子１０の信頼性及び生産性を向上させるのに非常に有効な手段である。
【００８０】
また、ＡＤ法であれば、微粒粉体を噴出するノズルの位置を制御することによって、図１に示すように振動脚１１０上にのみ、成膜することができるので、絶縁膜３００のパターニングも容易に行うことができる。
【００８１】
なお、ＡＤ法は、微粒粉体の吹き付け角度によって成膜速度が異なるという特徴を有している。詳しくは、面に対して垂直に微粒粉体を吹き付ける場合が最も成膜速度が速く、面に沿った角度で吹き付ける場合にはほとんど成膜されない。
【００８２】
ゆえに、振動脚１１０の電極２００が形成されている所定の面に対して垂直に微粒粉体を吹き付ければ、その面にしか絶縁膜３００は形成されず、振動脚の所定の面に対し垂直な角度で接している側面にはまったく絶縁膜３００は形成されない。
【００８３】
その結果、振動脚１１０の一平面上に成膜される絶縁膜３００の厚みだけを管理すれば絶縁膜３００の質量は管理でき、共振周波数ｆ１を精度良く調整することが可能である。
【００８４】
なお、本発明では、以上のような利点があることからＡＤ法を用いて絶縁膜３００の成膜を行ったが、本発明の絶縁膜３００の成膜方法はこれに限られるわけではない。大気雰囲気中でＡＤ法と同様の方法で成膜を行うパウダージェットデポジション法や、インクジェット法、スパッタリング法など厚みの制御が可能な成膜方法であればいかなる成膜法を用いてもかまわない。
【００８５】
また、本実施形態では絶縁膜３００としてＡｌ２Ｏ３を利用したが、絶縁膜であれば、特に材料は問われず、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）等を使用しても何ら問題はない。
【００８６】
このようにして本実施形態では、ＡＤ法によってＡｌ２Ｏ３からなる絶縁膜３００を２μｍ成膜することによって、共振周波数を約２００Ｈｚ変化させることができ、その結果、所望の共振周波数ｆ１に調整することができた。
【００８７】
その後、部分的に繋がっていた水晶振動片１００を一つ一つに分断した後、圧電振動子１０を封入するパッケージに実装し、ワイヤボンディング法によって、電極２００とワイヤ６００を接続して完成に至る。
【００８８】
以上のようにして製造された本発明の圧電振動子１０（図１）には、従来の水晶振動子４０（図１０）では必要とされていた微調用電極２５１と粗調用電極２５２を形成する必要がなくなった。従来はこれら微調用電極２５１、粗調用電極２５２を形成するために多くの手間と時間を労しており、本発明ではこれらの形成工程がなくなったことで非常に生産性が上がった。
【００８９】
また、本実施形態では電極２００を形成した後に電極２００の上に絶縁膜３００を成膜して共振周波数の調整を行っている。従来の製造方法のように、電極２００を形成した後、除去加工がなされるわけではない。よって、従来は多く発生していた除去加工ミスによる電極２００の断線不良が、まったく発生しなくなった。さらには、絶縁膜３００が電極２００を覆うことによって保護膜の役目をなすため、後工程においても電極２００の損傷不良は低減し、その結果、信頼性を格段に向上させることができた。
【００９０】
また、本発明では、絶縁膜３００が形成される場所は、振動脚１１０上であればどこで
あってもかまわず、場所の制限は特にない。従来のように振動脚１１０上に微調用電極２５１、粗調用電極２５２を形成するためのスペースをわざわざ設ける必要がないので、小型化に適している。
【００９１】
さらに、従来のように振動脚１１０上に微調用電極２５１、粗調用電極２５２を形成する必要がないため、その空いたスペースの分だけ電極２００を振動脚１１０の先端方向にまで延ばすことが可能である。その結果、水晶振動片１００のクリスタルインピーダンス（ＣＩ）値を低減させることができ、優れた振動特性を得ることができる。
【００９２】
なお、本実施形態では、水晶を用いた圧電振動子１０を一例に挙げたが、水晶以外の圧電材料、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等の圧電材料で振動片を形成しても、本発明の効果は同様に得ることができる。
【００９３】
（第２の実施形態）
図３は本発明の水晶を用いた別の圧電振動子の外観と振動脚の断面を示した図である。図３（ａ）は圧電振動子１１の外観を示した図で、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す圧電振動子１１のＣ−Ｃ断面を示した図である。本発明の別の圧電振動子１１は、基部１２０と基部１２０から突出した２本の振動脚１１０を備えた水晶振動片１００と、水晶振動片１００の表面にパターニングされ振動脚１１０に電圧を印加するための電極２００と、水晶振動片１００の裏面における基部１２０から振動脚１１０に渡った全面に形成された絶縁膜３１０とで構成されている。
【００９４】
なお、電極２００は水晶振動片１００の基部１２０にも振動脚１１０にも形成されており、さらには、水晶振動片１００の表面と裏面を含む複数の面にわたって形成されている。よって、図３（ａ）に示す絶縁膜３１０が形成されている裏側の裏面にも電極は形成されており、図３（ｂ）に示すように絶縁膜３１０は水晶からなる振動脚１１０上に形成された電極２００のさらにその上を覆うように形成されている。
【００９５】
本実施形態の圧電振動子１１は、基部１２０の一方の面（表面）に形成された電極２００にワイヤ６００が接続され、基部１２０の他方側の面（裏面）にはワイヤ６００は接続しない構成になっている。よって、ワイヤ６００が接続されない基部１２０の裏面（図３における下側の面）には絶縁膜３１０を形成しても何ら問題は生じない。
【００９６】
よって、本実施形態では絶縁膜３１０をパターニングすることなく裏面における基部１２０から振動脚１１０に渡った全面に形成させることができた。本第２の実施形態では、絶縁膜３１０をパターニングする手間を省き生産性をさらに向上させた点が大きな特徴である。
【００９７】
なお、本実施形態の圧電振動子１１も、図２に示すような、水晶ウェハー１０００をエッチング法で加工して水晶振動片１００を形成する振動片形成工程と、水晶振動片１００上に電極２００を形成する電極形成工程と、水晶振動片１００に電圧を印加して振動脚１１０を振動させ、振動脚１１０の共振周波数ｆ１′を測定する振動測定工程と、膜厚を制御しながら絶縁膜３００（本実施形態では絶縁膜３１０）を成膜して、振動脚１１０が所望の共振周波数ｆ１になるよう調整する振動調整工程とで製造することができる。
【００９８】
（第３の実施形態）
図４は本発明の水晶を用いた溝付き圧電振動子の外観と振動脚の断面を示した図である。図４（ａ）は圧電振動子１２の外観を示した図で、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す圧電振動子１２のＤ−Ｄ断面を示した図である。本発明の溝付き圧電振動子１２は、基部１２０と基部１２０から突出した溝７００を有する２本の振動脚１１０を備えた水晶振動片１
００と、水晶振動片１００の表面及び振動脚１１０に形成された溝７００の内側にパターニングされた電極２００と、基部１２０から振動脚１１０に渡った一面および溝内部に形成された絶縁膜３２０とで構成されている。
【００９９】
本実施形態の圧電振動子１２のように、振動脚１１０に溝７００を設け、その内部に電極２００を形成する構造は、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）値を低減して優れた振動特性が得られるということが一般的に知られており、よく利用される振動子構造である。本発明は、このような溝付き圧電振動子１２にも利用可能であり、小型で高い精度と信頼性を有する溝付き圧電振動子１２を提供することができる。
【０１００】
なお、本実施形態の圧電振動子１２も、図２に示すような、水晶ウェハー１０００をエッチング法で加工して水晶振動片１００を形成する振動片形成工程と、水晶振動片１００上に電極２００を形成する電極形成工程と、水晶振動片１００に電圧を印可して振動脚１１０を振動させ、振動脚１１０の共振周波数ｆ１′を測定する振動測定工程と、膜厚を制御しながら絶縁膜３００（本実施形態では絶縁膜３２０）を成膜して、振動脚１１０が所望の共振周波数ｆ１になるよう調整する振動調整工程とによって製造される。
【０１０１】
（第４の実施形態）
図５は本発明の圧電薄膜を用いた圧電振動子の外観と振動脚の断面を示した図である。図５（ａ）は圧電振動子３０の外観を示した図で、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す圧電振動子３０のＥ−Ｅ断面を示した図である。
【０１０２】
本発明の圧電薄膜を用いた圧電振動子３０は、シリコン（Ｓｉ）からなる基部１２０と基部１２０から突出した２本の振動脚１１０を備えたＳｉ振動片１５０と、Ｓｉ振動片１５０の一方の面（電極面）上に形成された下部電極２２０と、下部電極２２０上にパターニングして形成された圧電薄膜５００と、圧電薄膜５００上に形成された上部電極２１０と、Ｓｉ振動片１５０の圧電薄膜５００が形成されていない他方の面（非電極面）に基部１２０から振動脚１１０に渡って全面に形成された絶縁膜３３０とで構成されている。
【０１０３】
本実施形態の圧電振動子３０において、圧電薄膜５００は上部電極２１０と下部電極２２０に挟まれた構造になっており、上部電極２１０と下部電極２２０の間に電圧をかけることで、圧電効果で圧電薄膜５００を撓ませることができる。撓んだ圧電薄膜５００はその下部にある振動脚１１０を撓ませ、その結果、振動脚１１０を振動させることができる。
【０１０４】
なお上部電極２１０、下部電極２２０は基部１２０上でワイヤ６００とつながっており、このワイヤ６００を介して外部電源や外部回路（図示せず。）と接続がなされる。
【０１０５】
図６は本発明の圧電薄膜を用いた圧電振動子の製造方法を示した図である。本実施形態の圧電薄膜を用いた圧電振動子３０は、以下に示す製造方法で製造することが可能である。
【０１０６】
まず、図６（ａ）に示すように、板厚が２００μｍのＳｉウェハー２０００の一方の面（電極面）上に下部電極２２０、圧電薄膜５００、上部電極２１０を所望の形状で形成する。本実施形態では、スパッタリング法により、０．０５μｍ厚の白金（Ｐｔ）からなる下部電極２２０と、２μｍ厚のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電薄膜５００と、０．１５μｍ厚の金（Ａｕ）からなる上部電極２１０を連続して成膜した後、ドライエッチング法によってパターニングした。本実施形態に示す圧電振動子３０の製造方法では本工程を圧電薄膜形成工程と称している。
【０１０７】
次に、図６（ｂ）に示すように、感光性材料をフォトリソグラフィー法にパターニングし、基部１２０と基部１２０から突出する２本の振動脚１１０の外形形状をかたどったマスク層４１０を形成する。
【０１０８】
その後、図６（ｃ）に示すように、ドライエッチング法によってＳｉウェハー２０００を加工し、２本の振動脚１１０を有するＳｉ振動片１５０を形成する。なお、本実施形態に示す圧電振動子３０の製造方法では、図６（ｂ）から図６（ｃ）までの工程を振動片形成工程と称している。
【０１０９】
次に、図６（ｄ）に示すように、マスク層４１０を除去した後、圧電薄膜５００に電圧を印加し、振動脚１１０を振動させ、この時点での振動脚１１０の共振周波数ｆ１′を測定する。本実施形態に示す圧電振動子３０の製造方法では、本工程を振動測定工程と称している。
【０１１０】
なお、本振動測定工程の時点で、測定した共振周波数ｆ１′が所望とする設計通りの共振周波数ｆ１になることは非常にまれである。なぜなら共振周波数には振動脚の形状が大きく起因しており、振動脚の長さ、幅、厚みのすべてが設計通りに作られていないと設計通りの共振周波数にはならないからである。
【０１１１】
そこで本発明では、図６（ｅ）に示すように、圧電薄膜５００の形成されていない側の面（非電極面）に、測定された共振周波数ｆ１′に応じて厚みを制御しながら絶縁膜３３０を成膜し、所望とする設計通りの共振周波数ｆ１になるように調整した。本実施形態の圧電振動子３０の製造方法では、本工程を振動調整工程と称している。
【０１１２】
なお本実施形態では、ＡＤ法によってＡｌ２Ｏ３からなる絶縁膜３３０を１μｍ厚だけ成膜し、振動脚１１０の共振周波数をｆ１に調整することができた。
【０１１３】
なお、本実施形態では、Ｓｉ振動片１５０上に圧電薄膜５００を形成した圧電振動子３０を一例に挙げたが、Ｓｉ以外の材料、例えばＡｌ２Ｏ３やガラス等のセラミック材料で振動片を形成しても、本発明の効果は同様に得ることができる。
【０１１４】
（第５の実施形態）
本実施形態では、本発明により製造された水晶を用いた圧電振動子を利用して物理量センサーの一つである振動型ジャイロセンサーを作製した。図７は本発明の振動型ジャイロセンサーに用いられる３本脚の圧電振動子の外観と断面を示した図である。図７（ａ）は３本脚の圧電振動子２０の外観を示した図で、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す圧電振動子２０のＦ−Ｆ断面を示した図である。
【０１１５】
本発明の振動ジャイロセンサーに利用される３本脚の圧電振動子２０は、図７（ａ）に示すように、基部１１２から３本の振動脚（２本の駆動用振動脚１１１と１本の検出用振動脚１１２）が突出してなる水晶振動片１０５と、水晶振動片１０５の表面にパターニングされ駆動用振動脚１１１に電圧を印加し検出用振動脚１１２の検出信号を伝達するための電極２００と、表面に対向した裏面における基部１２０から駆動用振動脚１１１、検出用振動脚１１２に渡った全面に形成された絶縁膜３４０とで構成されている。なお、この３本の振動脚の内の同じ大きさの２本が駆動用振動脚１１１であり、大きさの異なる１本が検出用振動脚１１２である。
【０１１６】
電極２００は水晶振動片１０５の基部１２０にも駆動用振動脚１１１にも検出用振動脚１１２にも形成されており、これらは水晶振動片１０５の表面と裏面とを含む複数の面にわたって形成されている。図７（ａ）では隠れて見えていないが、水晶振動片１０５の絶
縁膜３４０が形成されている裏面にも電極２００は形成されており、図７（ｂ）に示すように絶縁膜３４０は水晶からなる駆動用振動脚１１１、検出用振動脚１１２上に形成された電極２００のさらにその上面を覆うようにして形成されている。
【０１１７】
また、本実施形態の圧電振動子２０は、基部１２０に形成された電極２００にワイヤ６００が接続され、外部電源や外部回路との電気的やり取りが行われる。
【０１１８】
図８は３本脚の圧電振動子を用いた振動型ジャイロセンサーの動作原理を示した図である。図８を用いて、３本脚の圧電振動子２０を用いたジャイロセンサーの動作原理を説明する。本発明の３本脚の圧電振動子２０を用いたジャイロセンサーでは、図８（ａ）に示すように、駆動用振動脚１１１を水晶振動片１０５の平面方向に沿って振動させる（振動ｆｄ）。
【０１１９】
一般にこのような方向の振動モードを面内振動と呼んでいる。この状態で、圧電振動子２０に回転ωが加わるとコリオリ力によって検出用振動脚１１２が振動ｆｄと垂直な方向に振動し始める（振動ｆｓ）。この回転が加わった時の検出用振動脚１１２が振動する方向の振動モードを、一般に面外振動と呼んでいる。
【０１２０】
一般にジャイロセンサーは、この面外振動の振動ｆｓを検出することによって、コリオリ力を逆算し、回転中の角速度を検出している。なお、このような振動を利用して角速度を検出するジャイロセンサーを、特に振動型ジャイロセンサーと称している。
【０１２１】
一般に、振動型ジャイロセンサーの測定の感度と測定の安定性を両立するためには、駆動用振動脚１１１の面内振動の共振周波数ｆ２と検出用振動脚１１２の面外振動の共振周波数ｆ３を適度に離してやる（一般には数百Ｈｚ程度）のが望ましいとされている。なぜなら、共振周波数ｆ２と共振周波数ｆ３が近すぎるとちょっとした外乱でお互いが共振してしまい安定した測定ができなくなってしまうからである。一方、共振周波数ｆ２と共振周波数ｆ３が離れすぎているとコリオリ力によって発生する振動がうまく伝わらず感度が低下してしまうからである。
【０１２２】
そこで、振動型ジャイロセンサーに用いられる圧電振動子２０を製造するにあたり、共振周波数ｆ２と共振周波数ｆ３の差を厳しく管理して製造しなければならない。なお、面内振動の共振周波数ｆ２と面外振動の共振周波数ｆ３の差のことを、一般的には離調度と称している。
【０１２３】
本発明の振動型ジャイロセンサーに用いられる３本脚の圧電振動子２０も、基本的には図２に示す製造方法と同様の工程で製造することができる。その工程とは、水晶ウェハー１０００をエッチング法で加工して３本脚の水晶振動片１０５を形成する振動片形成工程と、水晶振動片１０５の表面上に電極２００を形成する電極形成工程と、水晶振動片１０５に電圧を印加して駆動用振動脚１１１と検出用振動脚１１２の共振周波数を測定する振動測定工程と、膜厚を制御しながら絶縁膜３４０を成膜して、駆動用振動脚１１１の共振周波数ｆ２と検出用振動脚１１２の共振周波数ｆ３の差（離調度）が所望の離調度になるよう調整する振動調整工程からなる４つの工程である。
【０１２４】
なお、なぜ絶縁膜３４０を成膜することで、離調度を変えられるかというと、同じ厚みの絶縁膜３４０を成膜しても、駆動用振動脚１１１の共振周波数ｆ２と検出用振動脚１１２の共振周波数ｆ３とでその影響力が異なるためである。
【０１２５】
図７（ｂ）に示す振動型ジャイロセンサーに用いられる３本脚の圧電振動子２０では、駆動用振動脚１１１と検出用振動脚１１２とは断面形状が異なっており、同じ厚みの絶縁
膜３４０を成膜した場合、検出用振動脚１１２の方が駆動用振動脚１１１よりも、幅に対して厚み方向の増加の割合が大きく共振周波数の変化が大きいのである。
【０１２６】
よって、図７に示すように絶縁膜３４０を水晶振動片１０５の表面か裏面に形成する場合（本実施形態では裏面に絶縁膜３４０が形成されている。）には、検出用振動脚１１２の共振周波数ｆ３は絶縁膜３４０の厚みに応じて大きく変化するが、駆動用検出脚１１１の共振周波数ｆ２はあまり変化しない。その結果、駆動用振動脚１１１の共振周波数ｆ２と検出用振動脚１１２の共振周波数ｆ３の差である離調度が変化するのである。
【０１２７】
本実施形態では、ＡＤ法によって２μｍ厚のＡｌ２Ｏ３からなる絶縁膜３４０を成膜することによって、元の離調度が１００Ｈｚであったものを、適度な離調度である３００Ｈｚに調整することができた。
【０１２８】
（第６の実施形態）
本発明における振動調整工程は、振動型ジャイロセンサーに用いられる圧電振動子の離調度を調整する目的だけに限られるものではない。不必要な振動を無くして、より信頼性の高い圧電振動子を製造するのにも利用可能である。
【０１２９】
図９は本発明の振動型ジャイロセンサーにおける振動バランスの調整工程を示した図である。振動型ジャイロセンサーに用いられる圧電振動子２０は、図９にも示されるように、回転運動がない場合（図８（ａ））には、検出用振動子１１２は停止しており、回転ωが加わった場合（図８（ｂ））にだけ、検出用振動子１１２は振動ｆｓを生じさせなくてはならない。そうでなくては、回転運動がない時にも回転しているものと判断し、誤った角速度を示してしまうからである。
【０１３０】
しかしながら、圧電振動子２０をいくら精度良く加工して製造しようとしても、加工誤差が必ず生じてしまうため、振動バランスが完全に平衡状態にあるものは製造不可能である。よって、製造された圧電振動子２０は、図９（ａ）に示すように、駆動用振動脚１１１を振動させても面内振動に対して傾いた振動ｆｄ′を発生させ、回転運動が加わっていない状態であるにもかかわらず、この傾いた分だけ検出用振動脚１１２に面外振動の振動ｆｓ′を発生させてしまう。
【０１３１】
本発明における振動調整工程では、圧電振動子２０の振動バランスを平衡状態になるように調整し、不必要な振動である振動ｆｓ′を除去することも可能である。
【０１３２】
詳しくは以下に示す方法によって行われる。まず、あらかじめ水晶振動片１０５に電圧を印加して検出用振動脚１１２の振動ｆｓ′を測定する（振動測定工程）。その後、図９（ｂ）に示すように、振動ｆｄが面内振動になり振動ｆｓ′が無くなるように、成膜位置と厚みを制御しながら絶縁膜３５０を形成し、圧電振動子２０の振動バランスを平衡状態にする（振動調整工程）。
【０１３３】
このようにすれば、振動バランスが完全に平衡状態にある圧電振動子２０を製造することができ、非常に安定して精度の高い角速度の検出ができるようになる。このように本発明によれば、高い信頼性と高い測定精度を有する振動型ジャイロを提供することができる。
【０１３４】
なお、本発明は振動型ジャイロセンサーだけでなく、振動を利用して物理量を検出する多くの物理量センサー、例えば加速度センサー、ＱＣＭセンサー、さらにはマイクロタス等、に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の水晶を用いた圧電振動子の外観を示した図である。
【図２】本発明の水晶を用いた圧電振動子の製造方法を示した図である。
【図３】本発明の水晶を用いた別の圧電振動子の外観と振動脚の断面を示した図である。
【図４】本発明の水晶を用いた溝付き圧電振動子の外観と振動脚の断面を示した図である。
【図５】本発明の圧電薄膜を用いたＳｉ振動子の外観と振動脚の断面を示した図である。
【図６】本発明の圧電薄膜を用いた圧電振動子の製造方法を示した図である。
【図７】本発明の振動型ジャイロセンサーに用いられる３本脚の圧電振動子の外観と断面を示した図である。
【図８】３本脚の圧電振動子を用いた振動型ジャイロセンサーの動作原理を示した図である。
【図９】本本発明の振動型ジャイロセンサーにおける振動バランスの調整工程を示した図である。
【図１０】従来の圧電振動子の一形態である水晶振動子の外観を示した図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１０、１１、１２、２０、３０  圧電振動子
４０  水晶振動子
６０  ＹＡＧレーザー
１００、１０５  水晶振動片
１１０  振動脚
１１１  駆動用振動脚
１１２  検出用振動脚
１２０  基部
１５０  Ｓｉ振動片
２００  電極
２１０  上部電極
２２０  下部電極
２５１  微調用電極
２５２  粗調用電極
３００、３１０、３２０、３３０、３４０、３５０  絶縁膜
４００、４１０  マスク層
５００  圧電薄膜
６００  ワイヤ
７００  溝
１０００  水晶ウェハー
２０００  Ｓｉウェハー
【図１】
2008141307.tif 000003
【図２】
2008141307.tif 000004
【図３】
2008141307.tif 000005
【図４】
2008141307.tif 000006
【図５】
2008141307.tif 000007
【図６】
2008141307.tif 000008
【図７】
2008141307.tif 000009
【図８】
2008141307.tif 000010
【図９】
2008141307.tif 000011
【図１０】
2008141307.tif 000012