封装件、物理量传感器、电子设备及移动体的制作方法_2

文档序号:8337473阅读:来源:国知局
料 相比,可获得具有优异的频率温度特性的陀螺元件2。另外,在以下,对由水晶构成振动片3 的情况进行说明。
[0074] 振动片3呈在由作为水晶基板的结晶轴的Y轴(机械轴)及X轴(电轴)规定的 XY平面上具有展宽,在Z轴(光轴)方向上具有厚度的板状。即,振动片3由Z切割水晶板 构成。另外,虽然优选为,Z轴与振动片3的厚度方向相一致,但从减少常温附近的频率温 度变化的观点出发,也可以相对于厚度方向而略微(例如,一 5° < 0 <15°左右)倾斜。
[0075] 这种振动片3具有:位于中心部的基部31 ;从基部31向Y轴方向两侧延伸出的第 一、第二检测臂321、322 ;从基部31向X轴方向两侧延伸的第一、第二连结臂331、332 ;从第 一连结臂331的顶端部向Y轴方向两侧延伸出的第一、第二驱动臂341、342 ;以及从第二连 结臂332的顶端部向Y轴方向两侧延伸出的第三、第四驱动臂343、344。
[0076] 第一检测臂321从基部31向+Y轴方向延伸出,并且在其顶端部处设置有宽幅的 锤头3211。另一方面,第二检测臂322从基部31向一Y轴方向延伸出,并且在其顶端部处 设置有宽幅的锤头3221。上述第一、第二检测臂321、322以关于穿过陀螺元件2的重心G 的XZ平面面对称的方式被配置。另外,锤头321U3221只需根据需要而设置即可,也可以 省略。另外,也可以根据需要,而在第一、第二检测臂321、322的上表面及下表面上形成在 长度方向上延伸的有底的槽。
[0077] 第一连结臂331从基部31向+X轴方向延伸出。另一方面,第二连结臂332从基 部31向一X轴方向延伸出。上述第一、第二连结臂331、332以关于穿过重心G的YZ平面 面对称的方式被配置。
[0078] 第一驱动臂341从第一连结臂331的顶端部向+Y轴方向延伸出,并且在其顶端部 处设置有宽幅的锤头3411。另外,第二驱动臂342从第一连结臂331的顶端部向一Y轴方 向延伸出,并且在其顶端部处设置有宽幅的锤头3421。另外,第三驱动臂343从第二连结 臂332的顶端部向+Y轴方向延伸出,并且在其顶端部处设置有宽幅的锤头3431。另外,第 四驱动臂344从第二连结臂332的顶端部向一Y轴方向延伸出,并且在其顶端部处设置有 宽幅的锤头3441。上述四根驱动臂341、342、343、344以关于重心G点对称的方式被配置。 另外,锤头3411、3421、3431、3441只需根据需要而设置即可,也可以省略。另外,也可以根 据需要,而在驱动臂341、342、343、344的上表面及下表面上形成在长度方向上延伸的有底 的槽。
[0079]电极
[0080] 图4及图5所示,电极具有第一检测信号电极411、第一检测信号端子412、第一检 测接地电极421、第一检测接地端子422、第二检测信号电极431、第二检测信号端子432、第 二检测接地电极441、第二检测接地端子442、驱动信号电极451、驱动信号端子452、驱动接 地电极461和驱动接地端子462。另外,在图3及图4中,为了便于说明,而用分别不同的阴 影线对第一、第二检测信号电极411、431及第一、第二检测信号端子412、432,第一、第二检 测接地电极421、441及第一、第二检测接地端子422、442,驱动信号电极451及驱动信号端 子452,驱动接地电极461及驱动接地端子462进行了图示。另外,用粗线对被形成在振动 片3的侧面上的电极进行了图示。
[0081] 第一检测信号电极411被形成在第一检测臂321的上表面及下表面(除锤头3211 以外的部分)上,第二检测信号电极431被形成在第二检测臂322的上表面及下表面(除 锤头3221以外的部分)上。这种第一、第二检测信号电极411、431为,在第一、第二检测臂 321、322的检测振动被激励时,用于对通过该振动而产生的电荷进行检测的电极。
[0082] 第一检测信号端子412被设置在基部31的+X轴侧的列的+Y轴侧,并经由未图示 的配线而与被形成在第一检测臂321上的第一检测信号电极411电连接。另外,第二检测 信号端子432被设置在基部31的+X轴侧的列的一Y轴侧,并经由未图示的配线而与被形 成在第二检测臂322上的第二检测信号电极431电连接。
[0083] 第一检测接地电极421被形成在第一检测臂321的两侧面上,并且相互经由锤头 3211上而电连接。同样地,第二检测接地电极441被形成在第二检测臂322的两侧面上, 并且相互经由锤头3221上而电连接。这种第一、第二检测接地电极421、441具有相对于第 一、第二检测信号电极411、431而成为接地电位的电位。
[0084] 第一检测接地端子422被设置在基部31的一X轴侧的列的+Y轴侧,并经由未图 示的配线而与被形成在第一检测臂321上的第一检测接地电极421电连接。另外,第二检 测接地端子442被设置在基部31的一X轴侧的列的一Y轴侧,并经由未图示的配线而与被 形成在第二检测臂322上的第二检测信号电极431电连接。
[0085] 通过以此种方式配置第一、第二检测信号电极411、431,第一、第二检测信号端子 412、432,第一、第二检测接地电极421、441,第一、第二检测接地端子422、442,从而在第一 检测臂321中产生的检测振动以第一检测信号电极411与第一检测接地电极421之间的电 荷的形式而显现,由此能够从第一检测信号端子412与第一检测接地端子422以信号(检 测信号)的形式而获取。另外,在第二检测臂322中产生的检测振动以第二检测信号电极 431与第二检测接地电极441之间的电荷的形式而显现,由此能够从第二检测信号端子432 与第二检测接地端子442以信号(检测信号)的形式而获取。
[0086] 驱动信号电极451被形成在第一、第二驱动臂341、342的上表面及下表面(除锤 头341U3421以外的部分)上。而且,驱动信号电极451还被形成在第三、第四驱动臂343、 344的两侧面上,并且相互经由锤头343U3441上而电连接。这种驱动信号电极451为,用 于激励第一、第二、第三、第四驱动臂341、342、343、344的驱动振动的电极。
[0087] 驱动信号端子452被设置在基部31的一X轴侧的列的中央部(S卩,第一检测接地 端子422与第二检测接地端子442之间),并经由未图示的配线而与被形成在第一、第二、第 三、第四驱动臂341、342、343、344上的驱动信号电极451电连接。
[0088] 驱动接地电极461被形成在第三、第四驱动臂343、344的上表面及下表面(除锤 头343U3441以外的部分)上。而且,驱动接地电极461还被形成在第一、第二驱动臂341、 342的两侧面上,并且相互经由锤头341U3421上而电连接。这种驱动接地电极461具有相 对于驱动信号电极451而成为接地电位的电位。
[0089] 驱动接地端子462被设置在基部31的+X轴侧的列的中央部(即,第一检测信号 端子412与第二检测信号端子432之间),并经由未图示的配线而与被形成在第一、第二、第 三、第四驱动臂341、342、343、344上的驱动接地电极461电连接。
[0090] 通过以此种方式配置驱动信号电极451、驱动信号端子452、驱动接地电极461、驱 动接地端子462,从而能够通过向驱动信号端子452与驱动接地端子462之间施加驱动信 号,使被形成在第一、第二、第三、第四驱动臂341、342、343、344上的驱动信号电极451与驱 动接地电极461之间产生电场,由此使各驱动臂341、342、343、344驱动振动。
[0091] 作为以上这种电极的构成,只要具有导电性则不被特别地限定,例如可以由在 Cr(铬)、W(钨)等的金属化层(基底层)上层压Ni(镍)、Au(金)、Ag(银)、Cu(铜)等 的各被膜所形成的金属被膜构成。
[0092] 另外,被形成在锤头321U3221上的金属膜作为用于对检测振动模式的频率进行 调节的调节膜而发挥功能,例如,能够通过激光照射等将金属膜的一部分去除,对第一、第 二检测臂321、322的质量进行调节,从而对检测振动模式的频率进行调节。另一方面,被形 成在锤头3411、3421、3431、3441上的金属膜作为用于对驱动振动模式的频率进行调节的 调节膜而发挥功能,例如,能够通过激光照射等将金属膜的一部分去除,对驱动臂341、342、 343、344的质量进行调节,从而能够对驱动振动模式的频率进行调节。
[0093] 以上对陀螺元件2的结构简单地进行了说明。接下来,对陀螺元件2的驱动简单 地进行说明。
[0094] 当在未向陀螺元件2施加角速度的状态下,向驱动信号端子452与驱动接地端子 462之间施加电压(交流电压)时,将在驱动信号电极451与驱动接地电极461之间产生电 场,从而如图6(a)所示,各驱动臂341、342、343、344向箭头标记八所示的方向进行弯曲振 动。此时,由于第一、第二驱动臂341、342与第三、第四驱动臂343、344进行关于穿过陀螺 元件2的重心G的YZ平面面对称的振动,因此基部31、第一、第二检测臂321、322及第一、 第二连结臂331、332基本不进行振动。
[0095] 当在进行这种驱动振动的状态下,向陀螺元件2施加绕Z轴的角速度《时,图 6(b)所示这种检测振动将被激励。具体而言,在驱动臂341、342、343、344及第一、第二连 结臂331、332上作用有箭头标记B方向的科里奥里力,从而新的振动被激励。该箭头标记 B方向的振动为相对于重心G的周向的振动。并且同时,在第一、第二检测臂321、322中, 响应箭头标记B的振动,从而箭头标记C方向的检测振动被激励。然后,从第一、第二检测 信号电极411、431和第一、第二检测接地电极421、441将通过该振动而在第一、第二检测臂 321、322中产生的电荷作为信号而取出,并根据该信号而求出角速度
[0096] 封装件
[0097] 如图1及图2所示,封装件5具有:具有在上表面上开口的凹部61的箱状的基座 (基体)6 ;封堵凹部61的开口并被接合在基座6上的板状的盖(盖体)7。并且,在通过凹 部61的开口被盖7封堵而形成的内部空间S内收纳有上述的陀螺元件2。内部空间S的气 氛不被特别地限定,在本实施方式中,形成真空状态(例如,IOPa以下的减压状态)。
[0098] 基座
[0099] 基座6在俯视观察时具有大致长方形(矩形)的外形,并具有在长轴方向上延伸 的一对外边缘631、632和在短轴方向(与长轴方向交叉的方向)上延伸的一对外边缘633、 634。但是,基座6的俯视观察时的形状并不限定于长方形,例如,既可以为正方形,也可以 为五边形以上的多边形,还可以为异形形状。
[0100] 在此,本说明书中所提及的"大致长方形"是指,除了包括完全的长方形以外,还包 括实质上被视为长方形的形状,具体而言,如长方形所具有的4个角部中的至少1个角部被 倒圆角这样的形状、如长方形所具有的4条边中的至少1条边存在弯曲或屈曲的部分这样 的形状。
[0101] 另外,基座6通过在对氧化铝质、氮化铝质、碳化硅质、莫来石质、玻璃陶瓷质等陶 瓷生片进行成形而形成的多个矩形的基板(薄片)进行层压之后,再进行烧结而形成。作 为被层压的薄片的张数并不被特别地限定,但在本实施方式中为6张薄片,具体而言,从图 2中的下侧(与盖7相反的一侧)起依次层压有第一基板6A、第二基板6B、第三基板6C、第 四基板6D、第五基板6E、第六基板6F。
[0102] 另外,凹部61具有:在基座6的上表面上开口的有底的第一凹部611 ;在第一凹部 611的底部开口,且比第一凹部611小的有底的第二凹部612 ;在第二凹部612的底部开口, 且比第二凹部612小的有底的第三凹部613。其中,第一凹部611由被形成在第六基板6F 上的贯穿孔构成,第二凹部612由被形成在第五基板6E上的贯穿孔构成,第三凹部613由 被连续形成在第四基板6D及第三基板6C上的贯穿孔构成。另外,在第五基板6E上
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