專利名稱：彎曲振動片、及其制造方法以及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種具有進(jìn)行彎曲振動的振動臂的彎曲振動片及其制造方法。本發(fā)明還涉及利用了該彎曲振動片的各種電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
一直以來，在鐘表、家電制品、各種信息及通信設(shè)備、辦公自動化設(shè)備等的電子設(shè)備中，作為電路的時鐘源而廣泛使用壓電振子、搭載了壓電振動片和IC芯片的振蕩器、實時時鐘組件等的壓電器件。此外，在數(shù)碼照相機(jī)、攝像機(jī)、導(dǎo)航裝置、車身姿態(tài)檢測裝置、指示設(shè)備、游戲控制器、便攜式電話機(jī)、頭載式顯示器等各種電子設(shè)備上，為了檢測角速度、角加速度、加速度、力等的物理量而廣泛使用利用了彎曲振動片的壓電振動陀螺儀等的傳感器。
作為壓電振動陀螺儀用的彎曲振動片，已知ー種具備從基部平行地延伸出的ー對振動臂的音叉型彎曲振動片(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2)。此外，已知ー種雙側(cè)音叉型的彎曲振動片，其具備從基部向ー側(cè)平行地延伸的一對驅(qū)動用振動臂、和向該驅(qū)動用振動臂的相反側(cè)平行地延伸的一對檢測用振動臂(例如，參照專利文獻(xiàn)2、3)。多數(shù)的彎曲振動片例如通過對水晶等的壓電單晶體材料的晶片進(jìn)行光刻以加工出所需的外形，并在其表面上對電極膜進(jìn)行圖案形成，從而被形成。由于水晶等的壓電單晶體材料具有蝕刻各向異性，因此振動臂的截面并不呈理想的矩形，而是呈左右不對稱的形狀。此外，當(dāng)在彎曲振動片的外形加工中，在光掩膜的對位上存在偏移時，振動臂的截面有可能在厚度方向上成為上下不對稱。由于在這種不對稱截面的振動臂中，通過由被施加于驅(qū)動電極的交流電流而在內(nèi)部產(chǎn)生的電場所引起的拉伸カ和壓縮力，不平衡地作用于截面的上側(cè)和下側(cè)，因此所述振動臂并不會在平行于其主面的面內(nèi)方向上進(jìn)行彎曲振動，而是在面外方向即厚度方向上發(fā)生位移的同時，在寬度方向上進(jìn)行彎曲振動。在音叉型振動片中，振動臂的面外方向上的振動在基部側(cè)產(chǎn)生振動泄漏，從而導(dǎo)致Cl值的上升或Cl值在振動片之間的偏差。此外，雖然在壓電振動陀螺儀用的彎曲振動片中，當(dāng)驅(qū)動用振動臂在驅(qū)動模式下于面外方向上進(jìn)行振動時，振動片并不旋轉(zhuǎn)，但是由于檢測用振動臂不必要地進(jìn)行振動而輸出檢測信號，因此檢測靈敏度及精度降低。為了消除這種振動泄漏，而開發(fā)了施以各種手段的彎曲振動片。例如，已知ー種角速度傳感器，其在由通過ー對臂部和將該ー對臂部連結(jié)在一起的連結(jié)部而被形成為音叉形形狀的壓電體構(gòu)成的振子中，通過機(jī)械加工而對臂部的根部附近的棱線進(jìn)行切削，從而使兩臂部的重量平衡均衡(例如，參照專利文獻(xiàn)4)。而且，已知一種如下的方法，即，在該角速度傳感器中，通過將臂部的棱線的研磨部分的表面粗糙度設(shè)定在2 y m以下，從而使兩臂部的重量平衡嚴(yán)格地均衡，進(jìn)而實現(xiàn)輸出特性的提高(例如，參照專利文獻(xiàn)5)。當(dāng)如上文所述這樣對彎曲振動片的振動臂機(jī)械性地進(jìn)行切削加工時，此時所產(chǎn)生的加工粉塵有可能再此附著在振動臂上而使振動特性惡化，從而使檢測精度降低。因此，已知ー種具有如下エ序的振動體的制造方法，所述エ序為，在加工了外形的振動體上形成電極，并在所述振動體的表面上形成了保護(hù)膜之后，對該振動體的一部分進(jìn)行加工而將其去除，之后通過去除保護(hù)膜，從而去除再次附著的粉塵(例如，參照專利文獻(xiàn)6)。此外，機(jī)械性的切削加工有可能損壞振動片，并且難以準(zhǔn)確地控制加工量而去除振動泄漏。因此，已知ー種如下的方法，即，通過在驅(qū)動模式下振動片在面外方向上進(jìn)行振動時，在位于其振動方向發(fā)生了傾斜的ー側(cè)的振動臂的根部的角部處蒸鍍ニ氧化硅或金屬材料等，從而提高其剛性以使其不易發(fā)生變形，進(jìn)而對振動方向進(jìn)行修正以去除振動泄漏(例如，參照專利文獻(xiàn)7)。但是，在上述現(xiàn)有的振動泄漏去除方法中，根據(jù)泄漏振動的大小而對添付到振動臂的根部的角部處的物質(zhì)的量進(jìn)行調(diào)節(jié)，而控制其剛性從而去除泄漏振動的作業(yè)，實際上是非常困難的。尤其在振動片小型化吋，對物質(zhì)的添加進(jìn)行控制變得更為困難。專利文獻(xiàn)I日本特開平9-14973號公報
專利文獻(xiàn)2日本特開2002-340559號公報專利文獻(xiàn)3日本特開2007-93400號公報專利文獻(xiàn)4日本特開平11-351874號公報專利文獻(xiàn)5日本特開2002-243451號公報專利文獻(xiàn)6日本特開2006-214779號公報專利文獻(xiàn)7日本特開平10-170274號公報

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是鑒于上述的現(xiàn)有的問題點而完成的，其目的在于，提供一種即使小型化也能夠比較簡單且有效地對由振動臂的面外振動而產(chǎn)生的振動泄漏進(jìn)行去除的彎曲振動片及其制造方法。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的彎曲振動片的制造方法的特征在于，包括從晶片加エ出具有彎曲振動片的外形的振動元件片的過程，所述彎曲振動片具有從基部延伸出的至少ー個振動臂；在所得到的振動元件片的表面上，對用于激勵振動臂的激勵電極、用于使該激勵電極與外部相連接的電極襯墊及配線進(jìn)行圖案形成的過程；向振動臂與基部之間的結(jié)合區(qū)域附加質(zhì)量、或從該結(jié)合區(qū)域中減少質(zhì)量的過程。由于振動臂與基部之間的結(jié)合區(qū)域能夠保證寬于振動臂的面積，因此能夠比較容易地實施質(zhì)量的附加及減少。由于能夠通過該質(zhì)量的增附加或減少，而改變振動臂與基部之間的結(jié)合區(qū)域的剛性，因此能夠緩和產(chǎn)生于該區(qū)域中的內(nèi)部應(yīng)カ的集中，從而有效地去除振動泄漏。在某個實施例中，振動臂與基部之間的結(jié)合區(qū)域為，由于激勵振動臂時的振動而產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)カ的區(qū)域。由此,能夠更加有效地緩和由于振動臂的面外振動而產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力的集中，從而更加有效地去除振動泄漏。在另ー個實施例中，由于彎曲振動片在振動臂與基部之間的結(jié)合部上，具有寬度朝向振動臂的頂端而趨于變窄的錐形部，并且振動臂與基部之間的結(jié)合區(qū)域至少包括錐形部的區(qū)域，從而能夠有效地緩和由于振動臂的面外振動而產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)カ的集中。另外，根據(jù)另ー個實施例，由于振動臂與基部之間的結(jié)合區(qū)域包括，錐形部的區(qū)域以及基部的該錐形部的附近的區(qū)域，從而即使小型化也能夠在不影響振動臂的電極的條件下，對內(nèi)部應(yīng)カ的分布進(jìn)行調(diào)節(jié)。在某個實施例中，通過在振動臂與基部之間的結(jié)合區(qū)域上粘附調(diào)節(jié)膜，從而向該結(jié)合區(qū)域附加質(zhì)量，由此能夠比較容易地提高其剛性，而且通過這種方式能夠緩和內(nèi)部應(yīng)力的分布，從而有效地去除振動泄漏。在另ー個實施例中，由于彎曲振動片的制造方法還包括對調(diào)節(jié)膜進(jìn)行部分削除的過程，從而能夠更理想地對內(nèi)部應(yīng)カ的分布進(jìn)行微調(diào)，進(jìn)而更加有效地去除振動泄漏。另外，根據(jù)另ー個實施例，由于以將調(diào)節(jié)膜至少部分地重疊在電極襯墊和配線中的至少一方上的方式而形成該調(diào)節(jié)膜，從而即使小型化也能夠有效地利用基部的面積。此外，在另ー個實施例中，通過對振動臂與基部之間的結(jié)合區(qū)域的表面進(jìn)行削除，而從該結(jié)合區(qū)域中減少質(zhì)量，從而能夠緩和內(nèi)部應(yīng)カ的分布，進(jìn)而有效地去除振動泄漏。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供ー種彎曲振動片，所述彎曲振動片具備基部；至少 ー個振動臂，其從所述基部延伸出；激勵電極，其用于激勵該振動臂；調(diào)節(jié)膜，其被形成在振動臂與基部之間的結(jié)合區(qū)域上，并用于對由于激勵振動臂時的振動而產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)カ的分布進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過這種方式，能夠提高振動臂與基布之間的結(jié)合區(qū)域的剛性，進(jìn)而緩和產(chǎn)生于該區(qū)域中的內(nèi)部應(yīng)カ的集中，從而能夠有效地去除振動泄漏。在某個實施例中，由于在振動臂與基部之間的結(jié)合部上，還具有寬度朝向振動臂的頂端而趨于變窄的錐形部，并且調(diào)節(jié)膜被形成在至少包括錐形部在內(nèi)的區(qū)域上，從而能夠?qū)?yīng)于產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)カ的區(qū)域而有效地緩和該內(nèi)部應(yīng)カ的分布，進(jìn)而有效地去除振動泄漏。在另ー個實施例中，調(diào)節(jié)膜被形成在錐形部的區(qū)域及基部的該錐形部的附近的區(qū)域上。通過這種方式，能夠使調(diào)節(jié)膜的形成變得更加容易，進(jìn)而更有效地去除振動泄漏。另外，根據(jù)另ー個實施例，調(diào)節(jié)膜至少被部分削除。通過這種方式，能夠更加準(zhǔn)確地去除振動泄漏。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供ー種彎曲振動片，所述彎曲振動片具備基部；至少ー個振動臂，其從該基部延伸出；激勵電極，其用于激勵該振動臂，并且，為了對由于激勵振動臂時的振動而產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)カ的分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，振動臂與基部之間的結(jié)合區(qū)域的表面被部分削除。通過這種方式，能夠緩和在振動臂與基部之間的結(jié)合區(qū)域上產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)カ的集中，進(jìn)而有效地去除振動泄漏。在某個實施例中，在振動臂與基部之間的結(jié)合部上，還具有寬度朝向振動臂的頂端而趨于變窄的錐形部，并且至少包括該錐形部在內(nèi)的區(qū)域的表面被部分削除。通過這種方式，能夠更加有效地調(diào)節(jié)內(nèi)部應(yīng)カ的分布。在另ー個實施例中，錐形部及基部的該錐形部的附近的部分的、表面被部分削除。通過這種方式，能夠在不影響振動臂的電極的條件下，對內(nèi)部應(yīng)カ的分布進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，由于具備上述的本發(fā)明的彎曲振動片，從而能夠提供一種具備高性能、高精度的傳感器元件等器件且可實現(xiàn)小型化的電子設(shè)備。


圖I中的(A)圖為本發(fā)明的第一實施例的彎曲振動片的簡要俯視圖，(B)圖為沿該I-I線的驅(qū)動用振動臂的剖視圖。
圖2為簡要地表示第一實施例的主要部分的局部放大俯視圖。圖3為簡要地表示圖案與圖2不同的調(diào)節(jié)膜的局部放大俯視圖。圖4為簡要地表示圖案與圖2不同的調(diào)節(jié)膜的局部放大俯視圖。圖5為簡要地表示圖案與圖2不同的調(diào)節(jié)膜的局部放大俯視圖。圖6為簡要地表示圖案與圖2不同的調(diào)節(jié)膜的局部放大俯視圖。圖7為表示第一實施例及具有圖3至圖6的各種圖案的調(diào)節(jié)膜的彎曲振動片的振動泄漏量的曲線圖。圖8中的(A)圖為第一實施例的改變例的彎曲振動片的簡要俯視圖，(B)圖為沿該
VIII-VIII線的振動臂的剖視圖。圖9中的(A)圖為本發(fā)明的第二實施例的彎曲振動片的簡要俯視圖，(B)圖為沿該
IX-IX線的振動臂的剖視圖。圖10為簡要地表示第二實施例的主要部分的局部放大俯視圖。
具體實施例方式下面，參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，在附圖中，對相同或者類似的結(jié)構(gòu)要素賦予相同或者類似的參照符號來進(jìn)行表示。圖I (A)簡要地圖示了本發(fā)明的第一實施例的、例如被用于角速度傳感器中的壓電振動陀螺儀用的雙側(cè)音叉型彎曲振動片。彎曲振動片I具備中央處的大致矩形的基部2 ;從該基部起向ー側(cè)平行地延伸的一對驅(qū)動用振動臂3a、3b ;向該驅(qū)動用振動臂的相反側(cè)平行地延伸的一對檢測用振動臂4a、4b。在各個驅(qū)動用振動臂3a、3b和基部2之間的結(jié)合部上，于左右兩側(cè)分別形成有寬度朝向該振動臂的頂端而趨于變窄的錐形部5a、5b。在驅(qū)動用振動臂3a、3b上，為了在驅(qū)動模式下使該驅(qū)動用振動臂在與其主面相同的XY面內(nèi)以相互接近或遠(yuǎn)離的朝向進(jìn)行彎曲振動，而形成有驅(qū)動電極(未圖示)。在檢測用振動臂4a、4b上，為了在檢測模式下對該檢測用振動臂在垂直于其主面的Z軸方向上相互反向地進(jìn)行彎曲振動時所產(chǎn)生的電位差進(jìn)行檢測，而形成有檢測電極(未圖示)。在彎曲振動片I的ー側(cè)的面，例如表面上，于各個驅(qū)動用振動臂3a、3b與基部2之間的結(jié)合區(qū)域上分別形成有調(diào)節(jié)膜6a、6b。如圖2所示于彎曲振動片I的長度方向上進(jìn)行觀察時，調(diào)節(jié)膜6a、6b被連續(xù)形成在錐形部5a、5b的區(qū)域SI、基部2的靠近所述錐形部的區(qū)域S2、以及驅(qū)動用振動臂3a、3b的靠近所述錐形部的區(qū)域S3上。此外，在所述錐形部的區(qū)域SI及所述基部的區(qū)域S2的全部區(qū)域、和所述驅(qū)動用振動臂的區(qū)域S3的一部分中，所述調(diào)節(jié)膜僅被設(shè)置在所述各個驅(qū)動用振動臂的振動中心il、i2的單側(cè)、即圖中左側(cè)。而且，如在圖2中用多個加工痕跡7所示，所述調(diào)節(jié)膜被部分削除。調(diào)節(jié)膜6a、6b例如能夠通過電鍍等的方法而形成以Cr為基底的Au或Ni等的金屬材料膜。這種金屬材料膜例如能夠通過激光的照射而比較簡單地在控制加工量的同時進(jìn)行削除。此外，所述調(diào)節(jié)膜能夠通過濺射法等而使氮化鋁等的非金屬材料成膜。調(diào)節(jié)膜6a、6b的厚度根據(jù)所使用的膜材料的膜弾性率、膜剛性等的特性而被適當(dāng)?shù)貨Q定，并且高弾性材料被形成得更薄。優(yōu)選為，將所述調(diào)節(jié)膜的厚度設(shè)定為充分厚于一般的電極膜，通常設(shè)定為幾Pm左右，至少為3pm左右。通過這種方式，能夠使彎曲振動片I的設(shè)置了所述調(diào)節(jié)膜的部分的剛性高于其他部分。
此外，為了與外部相連接，調(diào)節(jié)膜6a、6b能夠以部分或全部重疊在從所述驅(qū)動電極被引出至基部2上的電極襯墊及/或配線(未圖示)上的方式而形成。當(dāng)所述調(diào)節(jié)膜為金屬材料膜吋，也能夠以構(gòu)成所述電極襯墊及/或配線的一部分的方式而形成。此時，即使由于彎曲振動片I的小型化而使所述基部及驅(qū)動用振動臂的平面尺寸減小，也能夠保證足夠大小的所述電極、電極襯墊及配線。在驅(qū)動模式下，通過向所述驅(qū)動電極施加預(yù)定的交流電壓，從而能夠使驅(qū)動用振動臂3a、3b在與其主面相同的XY面內(nèi)相互反向地進(jìn)行彎曲振動。當(dāng)在該狀態(tài)下彎曲振動片I繞長度方向上的Y軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)吋，由于根據(jù)其角速度而產(chǎn)生的哥氏カ的作用，從而所述驅(qū)動用振動臂將在垂直于所述主面的Z軸方向上互相反向地進(jìn)行彎曲振動。與該彎曲振動共振，從而在檢測模式下，檢測用振動臂4a、4b同樣在Z軸方向上互相反向地進(jìn)行彎曲振動，通過取得在所述檢測電極之間產(chǎn)生的電位差，從而求出彎曲振動片I的所述旋轉(zhuǎn)及其角速
昨坐反寸。
假定彎曲振動片I在未設(shè)置調(diào)節(jié)膜6a、6b時，在驅(qū)動模式下驅(qū)動用振動臂3a、3b如在圖I (B)中用箭頭標(biāo)記Pl所示那樣在面外方向上進(jìn)行彎曲振動。此時，在所述驅(qū)動用振動臂與基部2之間的結(jié)合區(qū)域內(nèi)，內(nèi)部應(yīng)カ將集中產(chǎn)生在與彎曲振動方向Pl對應(yīng)的對角方向上。在本實施例中，通過設(shè)置調(diào)節(jié)膜6a、6b以附加質(zhì)量，而提高所述對角方向上的區(qū)域的剛性，從而調(diào)節(jié)內(nèi)部應(yīng)カ分布，進(jìn)而緩和內(nèi)部應(yīng)カ的集中。通過這種方式，如在圖I (B)中用箭頭標(biāo)記P2所示那樣，驅(qū)動用振動臂3a、3b的振動方向被修正在大致XY面內(nèi)，從而能夠有效地抑制驅(qū)動模式下的自所述驅(qū)動用振動臂的振動泄漏。在另ー個實施例中，能夠?qū)⑺稣{(diào)節(jié)膜形成在彎曲振動片I的表背兩面上。此時，因為如上文所述這樣，由所述驅(qū)動用振動臂的面外振動而產(chǎn)生的應(yīng)カ集中以與彎曲振動方向Pl對應(yīng)的方式而產(chǎn)生，所以背面的調(diào)節(jié)膜以關(guān)于所述驅(qū)動用振動臂的振動中心il、i2而與表面的調(diào)節(jié)膜6a、6b對稱的方式而配置。此外,在另一個實施例中，能夠?qū)⒄{(diào)節(jié)膜6a、6b設(shè)置為，還延伸到與其最接近的基部2的側(cè)面。第一實施例的彎曲振動片I能夠利用現(xiàn)有的制造方法而按照以下的順序進(jìn)行制造。首先，例如通過光刻技術(shù)來對水晶晶片進(jìn)行加工，從而形成具有上述的彎曲振動片I的外形的振動元件片。在所得到的所述振動元件片的表面上粘附電極膜，并進(jìn)行圖案形成，從而形成所述驅(qū)動電極和檢測電極、從這些電極中被引出的所述電極襯墊及配線。接下來，使調(diào)節(jié)膜6a、6b粘附在驅(qū)動用振動臂3a、3b與基部2之間的所述結(jié)合區(qū)域上。調(diào)節(jié)膜6a、6b能夠通過例如以Cr為基底的Au或Ni等的金屬材料膜而形成，并且，通過電鍍等的方法，從而即使在微小的區(qū)域內(nèi)也能夠較準(zhǔn)確地成膜。所述調(diào)節(jié)膜能夠通過氮化鋁等的非金屬材料而形成，并且能夠通過濺射或熔敷等的方法而成膜。根據(jù)預(yù)先實驗結(jié)果或模擬結(jié)果，能夠?qū)⑺稣{(diào)節(jié)膜的粘附量或膜厚設(shè)定在能夠在某種程度上抑制驅(qū)動模式下的自所述驅(qū)動用振動臂的振動泄漏的范圍內(nèi)。接下來，向所述驅(qū)動電極施加試驗電流從而使驅(qū)動用振動臂3a、3b在驅(qū)動模式下振動，并且在對從所述檢測電極輸出的檢測電流進(jìn)行監(jiān)控的同吋，對調(diào)節(jié)膜6a、6b進(jìn)行部分削除。為了不損傷或削除所述驅(qū)動用振動臂上的驅(qū)動電極或配線，所述調(diào)節(jié)膜的削除優(yōu)選在錐形部5a、5b的區(qū)域SI及基部2的區(qū)域S2內(nèi)實施。當(dāng)所述調(diào)節(jié)膜為金屬材料膜時，例如通過激光的照射，從而即使在微小的區(qū)域中也能夠比較簡單地在控制加工量的同時進(jìn)行削除。當(dāng)采用非金屬材料膜時，例如能夠通過物理蝕刻等的方法而進(jìn)行削除。通過這種方式，能夠?qū)︱?qū)動模式下的自所述驅(qū)動用振動臂的振動泄漏進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而更可靠地對所述振動泄漏進(jìn)行抑制。調(diào)節(jié)膜6a、6b的上述削除加工能夠在晶片的狀態(tài)下，或在將從晶片上進(jìn)行了分片而得到的彎曲振動片I安裝在封裝件內(nèi)之前，或在向封裝件內(nèi)進(jìn)行了安裝之后實施。當(dāng)在向封裝件內(nèi)進(jìn)行了安裝之后實施時，則能夠排除安裝時的影響或安裝狀態(tài)的影響。所述調(diào)節(jié)膜能夠以第一實施例以外的各種圖案而設(shè)置在彎曲振動片I的基部2上。圖3簡要地圖示了圖案與圖2所示的第一實施例不同的調(diào)節(jié)膜。該圖中的調(diào)節(jié)膜10a、IOb通過從第一實施例的調(diào)節(jié)膜6a、6b中省略驅(qū)動用振動臂3a、3b的區(qū)域S3，并保留錐形部5a、5b的區(qū)域SI及基部2的區(qū)域S2而形成。通過這種方式，能夠確保用于在所述驅(qū)動用振動臂上所設(shè)置的驅(qū)動電極及配線的面積。圖4簡要地圖示了圖案進(jìn)一步與圖2的第一實施例不同的調(diào)節(jié)膜。該圖中的調(diào)節(jié)膜IlaUlb通過從第一實施例的調(diào)節(jié)膜6a、6b中省略基部2的區(qū)域S2，并保留錐形部5a、 5b的區(qū)域SI及驅(qū)動用振動臂3a、3b的區(qū)域S3而形成。通過這種方式，能夠為了將所述電極襯墊及配線設(shè)置在基部2上而確保更寬的面積。圖5簡要地圖示了圖案進(jìn)一步與圖2的第一實施例不同的調(diào)節(jié)膜。該圖中的調(diào)節(jié)膜12a、12b通過從第一實施例的調(diào)節(jié)膜6a、6b中省略基部2的區(qū)域S2及驅(qū)動用振動臂3a、3b的區(qū)域S3，并只保留錐形部5a、5b的區(qū)域SI而形成。通過這種方式，能夠確保所述驅(qū)動用振動臂上用于驅(qū)動電極及配線的面積、以及基部2上用于所述電極襯墊及配線的較寬的面積。圖6簡要地圖示了圖案與第一實施例及上述各種圖案不同的調(diào)節(jié)膜。該圖中的調(diào)節(jié)膜13a、13b通過從第一實施例的調(diào)節(jié)膜6a、6b中省略錐形部5a、5b的區(qū)域SI及基部2的區(qū)域S2，并只保留驅(qū)動用振動臂3a、3b的區(qū)域S3而形成。圖3至圖6中的各種圖案的調(diào)節(jié)膜IOa 13a、IOb 13b也能夠形成在彎曲振動片I的表背兩面上。與第一實施例的情況相同，背面的調(diào)節(jié)膜以關(guān)于圖I (B)中的所述驅(qū)動用振動臂的振動中心il、i2而與表面的各個所述調(diào)節(jié)膜対稱的方式而設(shè)置。此外，在另一個實施例中，能夠?qū)⒏鱾€所述調(diào)節(jié)膜設(shè)置為，還延伸到與其最接近的基部2的側(cè)面。對于具有第一實施例及圖3至圖6中的各種圖案的調(diào)節(jié)膜的彎曲振動片1，在驅(qū)動用振動臂3a、3b在驅(qū)動模式下進(jìn)行彎曲振動，并且所述彎曲振動片不繞Y軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時，將由所述檢測用電極襯墊輸出的檢測電流作為振動泄漏量而進(jìn)行了模擬。為了進(jìn)行比較，與第一實施例相同，對于彎曲振動片不具有調(diào)節(jié)膜6a、6b的情況，也同樣進(jìn)行了模擬。彎曲振動片I的設(shè)計條件如下。振動片全長3800 V- m振動片全寬1200 iim振動片厚度200 ii m驅(qū)動頻率50000Hz檢測頻率49000Hz圖7圖示了上述模擬的結(jié)果。在該圖中，縱軸作為振動泄漏量，而對由所述檢測電極輸出的檢測電流相對于被施加到所述驅(qū)動電極上的驅(qū)動電流的比例進(jìn)行ppm換算并表示。SI表示來自一個檢測用振動臂的檢測電流的大小，而S2表示來自另ー個檢測用振動臂的檢測電流的大小。在橫軸上，圖案I為具有圖2中的調(diào)節(jié)膜6a、6b的第一實施例，圖案2為具有圖3中的調(diào)節(jié)膜10a、10b的情況，圖案3為具有圖4中的調(diào)節(jié)膜IlaUlb的情況，圖案4為具有圖5中的調(diào)節(jié)膜12a、12b的情況，圖案5為具有圖6中的調(diào)節(jié)膜13a、13b的情況。如該圖所示，確認(rèn)了振動泄漏量在圖案I的第一實施例中最小，且能夠抑制到大致為O。圖案3的情況雖然大于第一實施例，但是也已經(jīng)能夠抑制到實際應(yīng)用上足夠小的值。在圖案2的情況下，雖然振動泄漏量大于圖案I及圖案3，但是已經(jīng)能夠抑制到不具備所述調(diào)節(jié)膜的比較例的一半以下。并且確認(rèn)了，在圖案4及圖案5的情況下，也相對于比較例而具有顯著地抑制振動泄漏量的效果。所述調(diào)節(jié)膜可以設(shè)置在各個所述振動臂與所述基部之間的結(jié)合區(qū)域的大致整個區(qū)域上。圖8 (A)圖示了具有這種調(diào)節(jié)膜的第一實施例的改變例的彎曲振動片。在該圖
中，調(diào)節(jié)膜14a、14b分別以關(guān)于振動中心il、i2而在其兩側(cè)大致対稱的方式被設(shè)置在振動臂3a、3b與基部2之間的結(jié)合區(qū)域上。在本實施例中，調(diào)節(jié)膜14a、14b也能夠形成在彎曲振動片I的表面或背面中的ー個面上，或形成在表背兩面上。在本實施例中，分別通過振動中心il、i2而將調(diào)節(jié)膜14a、14b劃分為左右各兩個的區(qū)域14al、14a2、14bl、14b2，并且分別對左右某ー個區(qū)域，部分削除所述調(diào)節(jié)膜。通過這種方式，與進(jìn)行了部分削除的所述左右某ー個區(qū)域相比，能夠提高另ー個區(qū)域的剛性。在將調(diào)節(jié)膜14a、14b設(shè)置在彎曲振動片I的表背兩面上時，對背面的所述調(diào)節(jié)膜中，關(guān)于振動中心il、i2而與表面的所述調(diào)節(jié)膜的所述左右某ー個區(qū)域?qū)澐Q的區(qū)域進(jìn)行部分削除。此外，在另ー個實施例中，能夠?qū)⒏鱾€所述調(diào)節(jié)膜設(shè)置為，還延伸到與其最接近的基部2的側(cè)面。當(dāng)在驅(qū)動模式下驅(qū)動用振動臂3a、3b于如圖8 (B)中用箭頭標(biāo)記Pl (實線)表示的面外方向上進(jìn)行彎曲振動時，對調(diào)節(jié)膜14a、14b的各個右側(cè)區(qū)域14a2、14b2進(jìn)行部分削除，以提高與該振動方向Pl對應(yīng)的對角方向上的區(qū)域的剛性。在各個所述驅(qū)動用振動臂于箭頭標(biāo)記Pl'(虛線)的面外方向上進(jìn)行彎曲振動時，對相反側(cè)的所述調(diào)節(jié)膜的各個左側(cè)區(qū)域14al、14bl進(jìn)行部分削除，以提高與該振動方向Pl'對應(yīng)的對角方向上的區(qū)域的剛性。由此，通過對驅(qū)動模式下的彎曲振動片I的內(nèi)部應(yīng)カ分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，而緩和內(nèi)部應(yīng)カ的集中，并將驅(qū)動用振動臂3a、3b的振動方向如箭頭標(biāo)記P2所示這樣修正在大致XY面內(nèi)，從而能夠有效地抑制自所述驅(qū)動用振動臂的振動泄漏。圖9簡要地圖示了本發(fā)明的第二實施例中的壓電振動陀螺儀用的雙側(cè)音叉型彎曲振動片。與第一實施例的情況相同，彎曲振動片21具備中央處的大致矩形的基部22 ；從該基部向ー側(cè)平行地延伸的一對驅(qū)動用振動臂23a、23b ;向與該驅(qū)動用振動臂的相反側(cè)平行地延伸的一對檢測用振動臂24a、24b。在各個驅(qū)動用振動臂23a、23b與基部22之間的結(jié)合部上，于左右兩側(cè)分別形成有寬度朝向該振動臂的頂端而趨于變窄的錐形部25a、25b。在驅(qū)動用振動臂23a、23b上，形成有用于在驅(qū)動模式下使各個所述驅(qū)動用振動臂在XY面內(nèi)進(jìn)行彎曲振動的驅(qū)動電極(未圖示)，在檢測用振動臂24a、24b上，形成有用于在檢測模式下對各個所述檢測用振動臂由于Z軸方向上的彎曲振動而產(chǎn)生的電位差進(jìn)行檢測的檢測電極(未圖示)。在彎曲振動片21的ー側(cè)的面，例如表面上，于各個驅(qū)動用振動臂23a、23b與基部22之間的結(jié)合區(qū)域上分別形成有調(diào)節(jié)區(qū)域26a、26b。當(dāng)如圖10所示這樣在彎曲振動片21的長度方向上進(jìn)行觀察時，調(diào)節(jié)區(qū)域26a、26b被連續(xù)形成在錐形部25a、25b的區(qū)域SI、基部22的靠近所述錐形部的區(qū)域S2、以及驅(qū)動用振動臂23a、23b的靠近所述錐形部的區(qū)域S3上。所述調(diào)節(jié)區(qū)域被設(shè)定在與第一實施例的調(diào)節(jié)膜6a、6b實質(zhì)上相同的區(qū)域內(nèi)，并且在所述錐形部的區(qū)域SI及所述基部的區(qū)域S2的全部區(qū)域、和所述驅(qū)動用振動臂的區(qū)域S3的一部分中，僅被設(shè)置在各個所述驅(qū)動用振動臂的振動中心il、i2的單側(cè)、即圖中左側(cè)。在本實施例中，如在圖10中用多個加工痕跡27所示這樣，調(diào)節(jié)區(qū)域26a、26b的表面被部分削除。該削除加工以不損傷或削除所述驅(qū)動用振動臂上的驅(qū)動電極或配線、以及基板22上的電極襯墊或配線的方式而實施。這種局部性的加工能夠通過例如利用了適當(dāng)?shù)奈g刻液的濕式蝕刻、或離子束蝕刻等的物理性蝕刻來實施。假定彎曲振動片21在完全沒有對所述調(diào)節(jié)區(qū)域的表面進(jìn)行削除加工吋，驅(qū)動用振動臂23a、23b在驅(qū)動模式下如在圖9 (B)中用箭頭標(biāo)記Pl所示這樣，在面外方向上進(jìn)行 彎曲振動。此時，在所述驅(qū)動用振動臂與基部22之間的結(jié)合區(qū)域內(nèi)，內(nèi)部應(yīng)カ將集中并產(chǎn) 生在與彎曲振動方向Pl對應(yīng)的對角方向上。根據(jù)本實施例，通過對所述結(jié)合區(qū)域的表面進(jìn)行削除以使其質(zhì)量減少，從而對內(nèi)部應(yīng)カ分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而緩和內(nèi)部應(yīng)カ的集中。通過這種方式，如圖9(B)中用箭頭標(biāo)記P2所示這樣，驅(qū)動用振動臂23a、23b的振動方向被修正在大致XY面內(nèi)，從而能夠有效地抑制驅(qū)動模式下的自所述驅(qū)動用振動臂的振動泄漏。此外，振動泄漏的抑制量能夠根據(jù)被削除的所述調(diào)節(jié)區(qū)域表面的加工深度來進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述調(diào)節(jié)區(qū)域的削除加工按照如下方式而實施，S卩，例如通過光刻技術(shù)來對水晶晶片進(jìn)行加工，從而形成具有彎曲振動片21的外形的振動元件片，并且在該振動元件片的表面上對所述驅(qū)動電極、檢測電極、電極襯墊及配線等進(jìn)行了圖案形成之后，向所述驅(qū)動電極施加試驗電流以使驅(qū)動用振動臂23a、23b在驅(qū)動模式下進(jìn)行振動，并在對由所述檢測電極輸出的檢測電流進(jìn)行監(jiān)控的同時實施所述調(diào)節(jié)區(qū)域的削除加工。所述削除加工能夠在晶片的狀態(tài)下，或在將從晶片上進(jìn)行了分片而得到的彎曲振動片21安裝在封裝件內(nèi)之前，或在向封裝件內(nèi)進(jìn)行了安裝之后實施。當(dāng)在向封裝件內(nèi)進(jìn)行了安裝之后實施時，則能夠排除封裝時的影響或封裝狀態(tài)的影響。在另ー個實施例中，能夠?qū)⑺稣{(diào)節(jié)區(qū)域設(shè)置在彎曲振動片21的表背兩面上。此時，因為如上文所述這樣由所述驅(qū)動用振動臂的面外振動而產(chǎn)生的應(yīng)カ集中以與彎曲振動方向Pl對應(yīng)的方式而產(chǎn)生，所以背面的調(diào)節(jié)區(qū)域以關(guān)于所述驅(qū)動用振動臂的振動中心il、i2而與表面的調(diào)節(jié)區(qū)域26a、26b対稱的方式而設(shè)置。此外，在另ー個實施例中，還能夠?qū)⑺稣{(diào)節(jié)區(qū)域設(shè)定為與圖3至圖6中的各個調(diào)節(jié)膜的圖案相同。本發(fā)明并不限于上述實施例，也可以在其技術(shù)范圍內(nèi)加以各種變形或變更而實施。例如，上述實施例的雙側(cè)音叉型彎曲振動片除了能夠應(yīng)用于對角速度進(jìn)行檢測的傳感器元件中以外，還能夠應(yīng)用在用于對角加速度、加速度、力等的物理量進(jìn)行檢測的傳感器元件中。此外，本發(fā)明還被應(yīng)用于具有從基部平行地延伸出的ー對振動臂的音叉型的彎曲振動片中，并且并不限于旋轉(zhuǎn)振動陀螺元件，還可以作為振蕩電路用的共振子而利用。此外，本發(fā)明的彎曲振動片除了能夠由水晶形成之外，還能夠由鉭酸鋰、鈮酸鋰等的壓電單晶體，或鋯鈦酸鉛等壓電陶瓷等的壓電材料，或硅半導(dǎo)體材料而形成。而且，本發(fā)明的彎曲振動片通過將其作為傳感器元件而進(jìn)行搭載，從而能夠更廣泛地應(yīng)用在數(shù)碼照相機(jī)、攝像機(jī)、導(dǎo)航裝置、車身姿態(tài)檢測裝置、指示設(shè)備、游戲控制器、移動電話、頭載式顯示器等的電子設(shè)備中。符號說明1、21…雙側(cè)音叉型彎曲振動片；2、22…基部；3a、3b、23a、23b…驅(qū)動用振動臂；4a、4b、24a、24b…檢測用振動臂；5a、5b、25a、25b…維形部； 6a、6b、10a 14a、IOb 14b…調(diào)節(jié)膜；7、27…加工痕跡；14al、14a2、14bl、14b2…區(qū)域；26a、26b…調(diào)節(jié)區(qū)域。
權(quán)利要求
1.ー種彎曲振動片的制造方法，其特征在于，包括 從晶片加工出具有彎曲振動片的外形的振動元件片的過程，所述彎曲振動片具有從基部延伸出的至少ー個振動臂； 在所述振動元件片的表面上，對用于激勵所述振動臂的激勵電極、用于使所述激勵電極和外部相連接的電極襯墊及配線進(jìn)行圖案形成的過程； 向所述振動臂與所述基部之間的結(jié)合區(qū)域附加質(zhì)量、或從該結(jié)合區(qū)域中減少質(zhì)量的過程。
2.如權(quán)利要求I所述的彎曲振動片的制造方法，其特征在干， 所述振動臂與所述基部之間的所述結(jié)合區(qū)域為，由于激勵所述振動臂時的振動而產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)カ的區(qū)域。
3.如權(quán)利要求I所述的彎曲振動片的制造方法，其特征在干， 所述彎曲振動片在所述振動臂與所述基部之間的結(jié)合部上，具有寬度朝向所述振動臂的頂端而趨于變窄的錐形部，并且所述振動臂與所述基部之間的所述結(jié)合區(qū)域至少包括所述錐形部的區(qū)域。
4.如權(quán)利要求3所述的彎曲振動片的制造方法，其特征在干， 所述振動臂與所述基部之間的所述結(jié)合區(qū)域包括，所述錐形部的區(qū)域以及所述基部的該錐形部的附近的區(qū)域。
5.如權(quán)利要求I至權(quán)利要求4中任一項所述的彎曲振動片的制造方法，其特征在干， 通過在所述振動臂與所述基部之間的所述結(jié)合區(qū)域上粘附調(diào)節(jié)膜，從而向該結(jié)合區(qū)域附加質(zhì)量。
6.如權(quán)利要求5所述的彎曲振動片的制造方法，其特征在干， 還包括對所述調(diào)節(jié)膜進(jìn)行部分削除的過程。
7.如權(quán)利要求5所述的彎曲振動片的制造方法，其特征在干， 以將所述調(diào)節(jié)膜至少部分地重疊在所述電極襯墊與所述配線中的至少一方上的方式而形成該調(diào)節(jié)膜。
8.如權(quán)利要求I至權(quán)利要求4中任一項所述的彎曲振動片的制造方法，其特征在干， 通過對所述振動臂與所述基部之間的所述結(jié)合區(qū)域的表面進(jìn)行削除，從而從該結(jié)合區(qū)域中減少質(zhì)量。
9.一種彎曲振動片，其特征在于，具備 基部; 至少ー個振動臂，其從所述基部延伸出； 激勵電極，其用于激勵所述振動臂； 調(diào)節(jié)膜，其被形成在所述振動臂與所述基部之間的結(jié)合區(qū)域上，并用于對由于激勵所述振動臂時的振動而產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)カ的分布進(jìn)行調(diào)節(jié)。
10.如權(quán)利要求9所述的彎曲振動片，其特征在干， 在所述振動臂與所述基部之間的結(jié)合部上，還具有寬度朝向所述振動臂的頂端而趨于變窄的錐形部，并且所述調(diào)節(jié)膜被形成在至少包括所述錐形部在內(nèi)的區(qū)域上。
11.如權(quán)利要求10所述的彎曲振動片，其特征在干， 所述調(diào)節(jié)膜被形成在所述錐形部的區(qū)域及所述基部的該錐形部的附近的區(qū)域上。
12.如權(quán)利要求9至權(quán)利要求11中任一項所述的彎曲振動片，其特征在干， 所述調(diào)節(jié)膜至少被部分削除。
13.一種彎曲振動片，其特征在于，具備 基部; 至少ー個振動臂，其從所述基部延伸出； 激勵電極，其用于激勵所述振動臂， 為了對由于激勵所述振動臂時的振動而產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)カ的分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述振動臂與所述基部之間的結(jié)合區(qū)域的表面被部分削除。
14.如權(quán)利要求13所述的彎曲振動片，其特征在干， 在所述振動臂與所述基部之間的結(jié)合部上，還具有寬度朝向所述振動臂的頂端而趨于變窄的錐形部，并且至少包括所述錐形部在內(nèi)的區(qū)域的表面被部分削除。
15.如權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的彎曲振動片，其特征在干， 所述錐形部及所述基部的該錐形部的附近的部分的、表面被部分削除。
16.—種電子設(shè)備,其特征在于， 具備權(quán)利要求9或權(quán)利要求13所述的彎曲振動片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種彎曲振動片、及其制造方法以及電子設(shè)備，所述彎曲振動片即使小型化也能夠有效地去除由振動臂的面外振動而產(chǎn)生的振動泄漏。具備基部(2)、一對驅(qū)動用振動臂(3a、3b)、一對檢測用振動臂(4a、4b)、驅(qū)動電極及檢測電極的雙側(cè)音叉型彎曲振動片(1)具有，被形成在振動臂與基部之間的結(jié)合區(qū)域上的金屬材料等的調(diào)節(jié)膜(6a、6b)。調(diào)節(jié)膜被形成為，包括被形成在驅(qū)動用振動臂與基部之間的結(jié)合部上的錐形部(5a、5b)的區(qū)域(S1)；靠近錐形部的、基部的區(qū)域(S2)以及驅(qū)動用振動臂的區(qū)域(S3)。在對當(dāng)在驅(qū)動模式下激勵了驅(qū)動用振動臂時由檢測電極輸出的檢測電流進(jìn)行監(jiān)控的同時，所述調(diào)節(jié)膜通過激光照射等而被部分削除，從使該檢測電流成為零。
文檔編號H03H9/21GK102857190SQ201210215200
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者志村匡史, 菊池尊行 申請人:精工愛普生株式會社