振动元件、振子、振荡器、电子设备以及移动体的制作方法_2

文档序号:8264835阅读:来源:国知局
>[0062]振动片
[0063]如上所述,振动片58具备基部21、一对驱动用振动臂221、222、一对检测用振动臂231、232、一对调节用振动臂(振动臂)241、242、支承部(框体)25、四个连结部261、262、263、264、驱动用电极群51、52、检测用电极群53、54和调节用电极群55、56。
[0064]其中,基部21经由四个连结部261、262、263、264而被支承在支承部25上。四个连结部261、262、263、264分别呈长条形状,且一端与基部21连结,另一端与支承部25连结。
[0065]驱动用振动臂221、222分别从基部21起在y轴方向(+y方向)上延伸。此外,驱动用振动臂221、222分别沿着水晶的Y轴而延伸。而且,驱动用振动臂221、222的横截面分别呈由与X轴平行的一对边和与z轴平行的一对边构成的矩形。
[0066]而且,在驱动用振动臂221上设置有驱动用电极群51,同样地,在驱动用振动臂222上设置有驱动用电极群52。
[0067]以下,以驱动用电极群51为代表进行说明。另外,由于驱动用电极群52与驱动用电极群51相同,因此省略其说明。
[0068]如图4(a)、(b)所示,驱动用电极群51由被设置于驱动用振动臂221的上表面上的驱动用电极511、被设置于驱动用振动臂221的下表面上的驱动用电极512、被设置于驱动用振动臂221的一个(图4中的左侧)侧面上的驱动用电极513和被设置于驱动用振动臂221的另一个(图4中的右侧)侧面上的驱动用电极514构成。
[0069]驱动用电极511及驱动用电极512通过未图示的配线而相互电连接,以便互为同电位。此外,驱动用电极513及驱动用电极514通过未图示的配线而相互电连接,以便互为同电位。这种驱动用电极511、512通过未图示的配线而与图3所示的被设置于支承部25上的端子57a电连接。此外,驱动用电极513、514通过未图示的配线而与图3所示的被设置于支承部25上的端子57b电连接。
[0070]检测用振动臂231、232分别从基部21起在y轴方向(_y方向)上延伸。此外,检测用振动臂231、232分别沿着水晶的Y轴延伸。而且,检测用振动臂231、232的横截面分别呈由与X轴平行的一对边和与z轴平行的一对边构成的矩形。
[0071]这种检测用振动臂231、232分别根据被施加于驱动用振动臂221、222上的物理量而进行振动。
[0072]而且,在检测用振动臂231上设置有检测用电极群53,同样地,在检测用振动臂232上设置有检测用电极群54。如此,通过在与驱动用振动臂221、222分体设置的检测用振动臂231、232上设置有检测用电极群53、54,从而能够增大检测用电极群53、54的检测用电极的电极面积(作为电极而发挥功能的部分的面积)。因此,能够使振动元件2的检测灵敏度提高。在此,检测用振动臂231及检测用电极群53构成检测部。同样地,检测用振动臂232及检测用电极群54构成检测部。
[0073]以下,以检测用电极群53为代表进行说明。另外,由于检测用电极群54与检测用电极群53相同,因此省略其说明。
[0074]如图5(a)、(b)所示,检测用电极群53由被设置于检测用振动臂231的上表面上的检测用电极531、532和被设置于检测用振动臂231的下表面上的检测用电极533、534构成。在此,检测用电极531、533分别被设置于检测用振动臂231的宽度方向上的一侧(图5中的左侧),此外,检测用电极532、534分别被设置于检测用振动臂231的宽度方向上的另一侧(图5中的右侧)。
[0075]检测用电极531及检测用电极534通过未图示的配线而相互电连接,以便互为同电位。此外,检测用电极532及检测用电极533通过未图示的配线而相互电连接,以便互为同电位。在此,检测用电极531、534以及检测用电极532、533成对。
[0076]这种检测用电极531、534通过未图示的配线而与图3所示的被设置于支承部25上的端子57c电连接。此外,检测用电极532、533通过未图示的配线而与图3所示的被设置于支承部25上的端子57d、57f电连接。
[0077]调节用振动部241、242分别从基部21起在y轴方向上延伸。此外,调节用振动臂241、242分别沿着水晶的Y轴延伸。而且,调节用振动臂241、242的横截面分别呈由与X轴平行的一对边和与z轴平行的一对边构成的矩形。调节用振动臂241、242分别为矩形,并具有表面(第一面)、背面(第二面)以及将表面和背面连结的侧面。
[0078]这种调节用振动臂241、242以与前文所述的驱动用振动臂221、222平行的方式而被设置。即,驱动用振动臂221、222以及调节用振动臂241、242在相互平行的方向上延伸。由此,在由水晶构成驱动用振动臂221、222以及调节用振动臂241、242等的情况下,将驱动用振动臂221、222以及调节用振动臂241、242以分别沿着水晶的Y轴而延伸的方式构成,从而能够使驱动用振动臂221、222高效地进行振动,并且利用简单的结构而使后文中叙述的调节用电极551?554产生电荷。
[0079]而且,在调节用振动臂241上设置有调节用电极群55,同样地,在调节用振动臂242上设置有调节用电极群56。
[0080]以下,以调节用电极群55为代表进行说明。另外,由于调节用电极群56与调节用电极群55相同,因此省略其说明。
[0081]如图6(a)、(b)所示,调节用电极群55由被设置于调节用振动臂241的上表面上的调节用电极551、被设置于调节用振动臂241的下表面上的调节用电极552、被设置于调节用振动臂241的一个(图6中的左侧)侧面上的调节用电极(侧面电极)553和被设置于调节用振动臂241的另一个(图6中的右侧)侧面上的调节用电极554构成。
[0082]调节用电极551及调节用电极552以在俯视观察时相互重叠的方式而形成。即,调节用电极551及调节用电极552以在俯视观察时彼此外形一致的方式而形成。
[0083]调节用电极551及调节用电极552通过未图示的配线而相互电连接,以便互为同电位。此外,调节用电极553及调节用电极554通过未图示的配线相互电连接,以便互为同电位。在此,调节用电极551、552以及调节用电极553、554成对。
[0084]这种调节用电极553、554通过未图示的配线而与前文所述的检测用电极532、533一起与图3所示的被设置于支承部25上的端子57e电连接。此外,调节用电极551、552通过未图示的配线而与前文所述的检测用电极531、534 —起与图3所示的被设置于支承部25上的端子57c电连接。另外,调节用电极群56通过未图示的配线而与前文所述的检测用电极群56 —起与图3所示的被设置于支承部25上的端子57d、57f电连接。
[0085]如图7所示,在具有这种调节用电极551?554的振动元件2中,能够将在检测用电极531、534以及检测用电极532、533中产生的电荷量与在调节用电极551、552以及调节用电极553、554中产生的电荷量相加之后的电荷量作为传感器输出(以下,简称为“传感器输出”),而从端子57c、57e输出。
[0086]在此,由于在调节用电极551、552以及调节用电极553、554中产生的电荷与在检测用电极531、534以及检测用电极532、533中产生的电荷为相反极性,因此将在检测用电极531、534以及检测用电极532、533中产生的电荷的至少一部分抵消。
[0087]通过去除这种调节用电极551、552的一部分,从而能够实施对传感器输出的调节。即,通过去除调节用电极551、552的一部分,从而能够减小调节用电极551、552与调节用电极553、554之间的电荷量,由此对传感器输出进行调节。例如,能够以使在物理量未被施加于振动元件2的状态下的传感器输出(以下,亦称为“零点输出”)成为零的方式,对传感器输出进行调节(补正)。由此,可获得灵敏度较高的振动元件2。
[0088]以这种方式所构成的振动元件2具备驱动模式、第一检测模式和第二检测模式。
[0089]在驱动模式下,通过向端子57a和端子57b之间施加驱动信号,从而如图8所示那样,驱动用振动臂221与驱动用振动臂222以相互接近、远离的方式进行弯曲振动(驱动振动)。即,驱动用振动臂221向图8所示的箭头标记Al的方向弯曲且驱动用振动臂222向图8所示的箭头标记A2的方向弯曲的状态,和驱动用振动臂221向图8所示的箭头标记BI的方向弯曲且驱动用振动臂222向图8所示的箭头标记B2的方向弯曲的状态反复交替。
[0090]当在以这种方式使驱动用振动臂221、222进行驱动振动的状态下,向振动元件2施加绕y轴的角速度ω时,驱动用振动臂221、222将通过科里奥利力而互相向ζ轴方向的相反侧进行弯曲振动。伴随于此,检测用振动臂231、232在ζ轴方向上相互向相反侧进行弯曲振动(检测振动)。即,检测用振动臂231向图8所示的箭头标记Cl的方向弯曲且检测用振动臂232向图8所示的箭头标记C2的方向弯曲的状态,和检测用振动臂231向图8所示的箭头标记Dl的方向弯曲且检测用振动臂232向图8所示的箭头标记D2的方向弯曲的状态反复交替。
[0091]通过对由这种检测用振动臂231、232的检测振动而在检测用电极群53、54中产生的电荷进行检测,从而能够求出向振动元件2施加的角速度ω。
[0092]此时,调节用振动臂241、242也随着驱动用振动臂221、222的驱动振动而以相互在接近、远离的方向上进行弯曲振动的方式被激振。由此,由于在调节用电极551、552以及调节用电极553、554中产生电荷,因此通过对该电荷量进行调节,从而能够将在检测用电极531、534以及检测用电极532、533中产生的电荷的至少一部分抵消。
[0093]如图9㈧所示,在第一检测模式下,驱动用振动臂221、222在Z轴方向上,相对于科里奥利力的
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