(57)【要約】【課題】本発明は、振動子をパッケージに収容した振動型の角速度センサに関して、小型化に伴う振動型の角速度センサの検出感度の劣化を抑制することを目的とする。【解決手段】この目的を解決するために、本発明は、駆動電極１０と検出電極１１を有する振動子２と、振動子２を収容するパッケージ１を備えた振動型の角速度センサにおいて、パッケージ１の内周面と近接する振動子２の少なくとも一部を、その断面形状がパッケージ１に近づくにつれて薄くする構造としたのである。【選択図】図３
2012225861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部と、この支持部に接続された振動部と、前記振動部に設けられた駆動電極および検出電極を有する振動子と、前記振動子を収容するパッケージを備えた振動型の角速度センサであって、前記振動部の前記パッケージの内周面と近接する部分の断面形状を、前記パッケージに近づくにつれて薄くなるようにしたことを特徴とする振動型角速度センサ。
【請求項２】
振動部の駆動振動方向における先端部分に錘部を形成するとともに、この錘部の前記パッケージと近接する部分の断面形状を、前記パッケージに近づくにつれて薄くなるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の振動型角速度センサ。
【請求項３】
振動部を、駆動電極を設ける第１の振動部と、検出電極を設ける第２の振動部により形成するとともに、前記第１の振動部の前記パッケージと近接する部分の断面形状を、前記パッケージに近づくにつれて薄くなるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の振動型角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動子をパッケージに収容した振動型の角速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の角速度センサは、振動子や制御用のＩＣやその他回路部品を一つのパッケージに収容する構造が知られている。また、このような角速度センサは小型化が進められ、この小型化に伴い角速度センサを構成する振動子は、現在、ウエハレベルプロセスにより形成されるほど小さくなっている。
【０００３】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９１３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、角速度センサの小型化が進むにつれ、パッケージに収容された振動子の振動抵抗が大きくなる。つまり、パッケージの内周面と振動子の間隔が小さくなることで、この間に存在する気体の粘性の影響が大きくなるとともに、振動子の小型化に伴い振動子を振動させる力が小さくなっていることから、振動子においては駆動振動の速度低下や検出振動の振幅減少につながり、結果として振動型の角速度センサの検出感度を劣化させてしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明はこのような問題を解決し、小型化に伴う振動型の角速度センサの検出感度の劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そして、この目的を解決するために本発明は、駆動電極と検出電極を有する振動子と、振動子を収容するパッケージを備えた振動型の角速度センサにおいて、パッケージの内周面と近接する振動子の少なくとも一部を、その断面形状がパッケージに近づくにつれて薄くする構造としたのである。
【発明の効果】
【０００８】
この構成により本発明は、小型化に伴う振動型の角速度センサの検出感度の劣化を抑制することが出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の角速度センサを示す分解斜視図
【図２】同角速度センサを構成する振動子を示す上面図
【図３】同角速度センサのＡ−Ａ断面図
【図４】他の実施形態における角速度センサのＡ−Ａ断面図
【図５】さらに他の実施形態における角速度センサを構成する振動子を示す上面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態における角速度センサについて図を用いて説明する。
【００１１】
図１は振動型の角速度センサを示したものであり、その基本的な構造はセラミクスからなるパッケージ１の内部に角速度を検出する振動子２と、この振動子２の駆動信号や検出信号を処理するＩＣ３を配置した構造となっている。
【００１２】
なお、振動子２は台座４を介してＩＣ３の上面に実装することで、振動子２の振動空間を確保し、パッケージ１の上部開口はリッド５で封口している。
【００１３】
また、振動子２はＳｉ基板により形成され、図２に示すように、素子中心部６で接続された一対のＴ字状の支持部７と、この素子中心部６から両側に導出された一対のジャバラ型の振動部８と、この振動部８の先端には振動子２に必要な所望の慣性力を与える錘部９が形成され、振動部８の上面には駆動電極１０や検出電極１１が設けられている。
【００１４】
なお、駆動電極１０や検出電極１１の電極構造は、特に図示していないが、Ａｕからなる上部電極とＰｔからなる下部電極と、これらの間に配置されたＰＺＴからなる圧電体層からなる積層電極構造としている。
【００１５】
そして、この振動子２を用いた角速度の検出にあたっては、駆動電極１０にＩＣ３から駆動信号を印加して振動部８を素子中心部６を振動中心としてＸ軸方向に駆動振動させ、この駆動振動状態において振動平面（ＸＹ平面）に直交するＺ軸方向の検出軸回りに角速度が加わることでコリオリ力により振動部８がＹ軸方向に検出振動し、この検出振動を検出電極１１により電気信号に変換しＩＣ３に出力するのである。なお、振動部８の素子中心部６の近傍に設けられたモニタ電極１２は振動部８の駆動振動の振動状態を検出しＩＣ３での駆動信号の生成にフィードバックするための電極である。
【００１６】
そして、この振動型の角速度センサにおいては、パッケージ１の内周面に近接する振動子２の一部分、具体的にはパッケージ１の内周面と対向する錘部９の外周部分の断面形状を図３に示す如く、内周面に近付くにつれて厚みが薄くなる形状としており、この構造により角速度センサの小型化に伴う検出感度の劣化を抑制している。
【００１７】
すなわち、振動子２がパッケージ１の内周面に向かう方向で駆動振動するため、この振動空間、つまり、振動子２とパッケージ１の内周面の間が狭くなるほど、この間に存在する気体の粘性が大きくなり、この気体粘性が振動抵抗として駆動振動の速度を劣化させ検出感度を劣化させていたのであるが、このパッケージ１の内周面と対向する振動子２の一部を、その断面形状がパッケージ１に近づくにつれて薄くなるテーパー状とすることで、振動子２の空気抵抗を小さくでき、これにより振動速度の低減を抑制し結果として検出感度の劣化を抑制できるのである。
【００１８】
なお、この角速度センサにおいては、振動子２の先端部分に錘部９が設けられているが、この錘部９は振動子２に所望の慣性力を与える所定の重量を確保するため、パッケージ１の内周面との対向面積が大きくなることから、振動部８の中でも特に錘部９における対向部分をテーパー状とすることが有効である。ただし、錘部９は所定の重力を確保しなければならず、テーパーを大きくするとその分面積を増やさなければならないことから、より効率的に空気抵抗を抑制するために、断面形状を流線型とすることが好ましい。
【００１９】
なお、この一実施の形態の角速度センサにおいては、振動子２をパッケージ１の底面、つまり角速度センサの実装面と水平に実装した構造で、振動子２の振動方向がパッケージ１の内周側面に対向する構造を挙げて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものでなく、例えば、図４に示すように傾斜台１３を用いて振動子２をパッケージ１の底面に対して傾斜させて実装した構造においては、振動子２が駆動振動により近接する部分が、パッケージ１の内周面における内部上面（リッド５の内周面）や内部底面となるが、これらの内部底面や内部上面に対向する振動子２の一部をテーパー状とすることで同様の効果を得ることができる。
【００２０】
また、この一実施の形態の振動子は、駆動振動及び検出振動を一つの振動部８で行う構造を挙げて説明したが、図５に示すように支持部１５を中心として王字状の振動部１６ａ、１６ｂを配置した振動子１４で、両外の第１の振動部１６ａに駆動電極（特に図示せず）を設け先端部分をＸ軸方向に駆動振動させ、中央の第２の振動部１６ｂに検出電極（特に図示せず）を設け検出振動を検出する構造であっても、駆動振動させる両外の第１の振動部１６ａにおけるパッケージ１の内周面と近接する破線１７で囲んだ部分をテーパー状とすることで同様の効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明の角速度センサは、小型化に伴う振動型の角速度センサの検出感度の劣化を抑制することができ、特に小型化要求が厳しい移動体用途の角速度センサに有用である。
【符号の説明】
【００２２】
１  パッケージ
２  振動子
７  支持部
８  振動部
９  錘部
１０  駆動電極
１１  検出電極
１６ａ  第１の振動部
１６ｂ  第２の振動部
【図１】
2012225861.tif 000003
【図２】
2012225861.tif 000004
【図３】
2012225861.tif 000005
【図４】
2012225861.tif 000006
【図５】
2012225861.tif 000007