振动片、角速度传感器、电子设备以及移动体的制作方法_3

文档序号:9685305阅读:来源:国知局
1、82的构成,未被特别地限定,可以由金(Au)、金合金、白金(Pt)、铝(A1)、铝合金、银(Ag)、银合金、铬(Cr)、铬合金、铜(Cu)、钼(Mo)、铌(Nb)、钨(W)、铁(Fe)、钛(Ti)、钴(C0)、锌(Zn)、锆(Zr)等金属材料、氧化铟锡(ΙΤ0)等导电材料而形成。
[0088]其中,作为第一、第二驱动电极81、82的构成材料,优选为使用以金作为主材料的金属(金、金合金)、白金,更优选为以金作为主材料的金属(特别为金)。由于Au导电性优异(电阻小),耐氧化性优异,作为电极材料较优选。此外,Au与Pt相比能够通过蚀刻容易地进行图案形成。
[0089]另外,例如将第一、第二驱动电极81、82由金构成,而将压电体基板由晶体构成的情况下,这些物体的粘着性较低。因此,在这样的情况下,优选为在第一、第二驱动电极81、82与压电体基板之间,设置由T1、Cr等构成的基底层。由此,能够将基底层与驱动臂5的粘着性、以及基底层与第一、第二驱动电极81、82的粘着性分别变得优异。其结果为,能够防止第一、第二驱动电极81、82从驱动臂5剥离,也能够将振动片2的可靠性变得优异。
[0090]驱动臂6
[0091]如图2所示,驱动臂6以关于yz平面而与驱动臂5对称的方式而被形成,并且具有与驱动臂5相同的构成(形状)。因而,对于驱动臂6的构成,省略其说明。
[0092]如图2所示,在这样的驱动臂6中,与驱动臂5相同,也形成有一对第一驱动电极81与一对第二驱动电极82。具体而言,一对第一驱动电极81的一方被形成第一侧面613,一对第一驱动电极81的另一方被形成在第二侧面614上。此外,一对第二驱动电极82的一方被形成在第一槽部65的内面上,一对第二驱动电极82的另一方被形成在第二槽部66的内面上。
[0093]根据这样的电极配置,如图2所示,通过将交流电源900连接至第一、第二驱动电极81、82,能够将第一、第二驱动电极81、82之间产生的电场作用在驱动臂5上。由此,能够使驱动臂5弯曲振动。
[0094]调节臂7
[0095]调节臂7在其长度方向的全部范围内,厚度(ζ轴方向的长度)以及宽度(X轴方向的长度)固定。这样的调节臂7配合驱动臂5、6的振动而进行振动。
[0096]振动动作
[0097]以上,对于振动片2的构成而进行了说明。这样的振动片2以如下的方式进行驱动。根据如图2所示的交流电源900,在第一、第二驱动电极81、82之间施加交流电压,驱动臂5、6分别关于中心线L’、L”两条线而构成为非对称的横截面形状,通过在xz面上进行面内振动,如图4所示,进行斜向振动。即,第一驱动臂5与第二驱动臂6相对于y轴以线对称的方式而被配置,在xz横截面中,在与第一主面511平行的X方向上反相振动,在xz横截面中与第一主面511正交的ζ方向上同相振动。此时,驱动臂5、6的朝向X轴方向的弯曲振动被相抵(抵消),从而调节臂7在X轴方向上几乎不振动。另一方面,驱动臂5、6的朝向ζ轴方向的弯曲振动被相抵,从而调节臂7以与驱动臂5、6取得平衡的方式在ζ轴方向上与驱动臂5、6相互反向地进行弯曲振动。
[0098]在这样的振动中,驱动臂5、6关于yz平面以对称的方式进行振动,从而驱动臂5的弯曲振动中的X轴方向成分的振动与振动臂6的弯曲振动中X轴方向成分的振动平衡被相抵(抵消)。因此,X轴方向的振动不会被传递到调节臂7中,调节臂7在X轴方向上几乎不振动。此外,驱动臂5、6与调节臂7在ζ轴方向的相反侧进行弯曲振动,从而驱动臂5、6的弯曲振动中ζ轴方向成分的振动与调节臂7的ζ轴方向的振动平衡被相抵(抵消)。因此,通过振动片2,能够有效防止振动泄漏。
[0099]特别地,本实施方式中,由于斜向振动的2个驱动臂5、6位于基部4的两端部,从而能够在面外方向以及面内方向上同时进行较好平衡的驱动,因此能够使驱动臂5、6以及调节臂7更稳定地进行振动。因此,能够更有效防止振动泄漏。此外,在振动片2中,由于具有调节臂7,驱动臂5、6的ζ轴方向的振动(并进运动)自动地被相抵,从而转矩也被相抵而变小。
[0100]根据本实施方式的振动片2,与专利文献1的振动片相比,还可以具有如下特征。进行上述的斜向振动时,能够确保与第二槽部56对置的区域中的第二主面512侧的振动片的壁厚al和与第一槽部55对置的区域中的第二主面512侧的振动片2的壁厚a2的厚度,因此能够提高机械强度。由此,能够将振动片2的刚性提升,且对扭转振动等不必要的振动增加进行抑制。
[0101]振动片的具体结构
[0102]首先,在本实施方式中,沿着将第一主面511与第二主面512之间的距离二等分的第一中心线L”,在xz横截面的最大宽度范围内能够将驱动臂5的壁部连续形成。这样,被夹在第一、第二槽部55、56的第一中心线L”上,能够在xz横截面的最大宽度范围内将振动臂5连续形成,因此,通过夹着第一中心线L”的第一、第二槽部55、56侧的部位之间产生扭矩转从而能够进行抑制。在驱动臂6中也同样地能够抑制扭曲振动。
[0103]其次,在本实施方式中,第一槽部55被形成为,在将第一侧面513与第二侧面514之间的最大宽度二等分的第二中心线L’、与第二侧面514之间朝向第一主面511开口,第二槽部56可以形成为,在将第二中心线L’与第一侧面513之间朝向第二主面512开口。
[0104]这样,能够将与第二槽部56对置的区域中的第一主面511侧的驱动臂5的壁厚al、和与第一槽部55对置的区域中的第二主面512侧的驱动臂5的壁厚a2,设置得更厚。由此,振动片2的刚性更加提高,而且能够减少扭曲振动等不必要的振动增加。驱动臂6也同样可以抑制扭曲振动。
[0105]振动部的改变例
[0106]图5为表示图3中示出的驱动臂5的改变例的剖视图。在图5中,与图3不同,第一槽部55以及第二槽部56在第二中心线L’的两侧开口。S卩,从正交于第一主面511的方向俯视观察时,第一槽部55的一部分与第二槽部56的一部分重叠。
[0107]在图5的改变例中,可以将第一槽部55以及第二槽部56的开口宽度与图3中相比较大地设置,由此能够使驱动臂5的电阻降低。在驱动臂6中同样能够使阻抗降低。另夕卜,在图5中沿着第一中心线L”,在xz横截面的最大宽度的范围内,能够将驱动臂5的壁部连续形成,从而能够确保驱动臂5、6的扭转刚性等机械强度。
[0108]关于振动部的形状的数值限定
[0109]下面,对关于驱动臂5的形状的数值限定进行说明,但对于驱动臂6也同样适用。在图3以及图5的任意实施方式中,优选地满足式(3),更优选为满足(4),从而与专利文献1相比能够确保较厚的壁厚al、a2。
[0110]al > 2Xbl,且,a2 > 2Xb2......(3)
[0111]al > 3Xbl,且,a2 > 3Xb2......(4)
[0112]图3以及图5任意的实施方式中,当第一主面511与第二主面512之间的距离为t时,第一槽部55的深度dl和第二槽部56的深度d2满足下式(5)。
[0113]dl+d2 < t......(5)
[0114]g卩,第一、第二槽部55、56的深度之和dl+d2与驱动臂5的厚度t相比较小。这时,优选地满足式¢),更优选地满足式(7),再优选地满足(8)。此处,第一、第二槽部55、56的深度dl、d2越深驱动臂5的阻抗越降低,且加工困难。第一、第二槽部55、56的深度dl、d2越浅加工容易,再加上在第一、第二槽部55、56之间的区域上留有最大宽度的厚壁部,从而能够提尚机械强度。
[0115]0.3t ( dl+d2 ( 0.95t......(6)
[0116]0.4t 彡 dl+d2 < 0.9t......(7)
[0117]0.5t 彡 dl+d2 彡 0.8t......(8)
[0118]图3以及图5的任意的实施方式中,当第一主面511与第二主面512之间的距离为t时,第一槽部55的深度dl合第二槽部的深度d2满足下式(9)。
[0119]dl < 0.5t,且,d2 < 0.5t......(9)
[0120]根据该数值限定,在被夹在第一、第二槽部55、56之间的第一中心线L”上,在xz横截面的最大宽度范围内将振动臂5连续形成,因此能够更抑制夹着第一中心线L”的第一、第二槽部55、56侧的部位之间产生转矩。这时,优选为满足式(10),再优选为满足式(11),更优选为满足式(12)。如上所述,第一、第二槽部55、56的深度dl、d2越深驱动臂5的阻抗下降,加工困难。第一、第二槽部55、56的深度dl、d2越浅越容易加工,再加上在第一、第二槽部55、56之间的第一中心线L”上的区域上留有最大宽度的厚壁部,从而能够提高机械强度。
[0121]0.15t 彡 dl 彡 0.475t,且,0.15t 彡 d2 彡 0.475t......(10)
[0122]0.2t 彡 dl 彡 0.45t,且,0.2t 彡 d2 彡 0.45t......(11)
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