專利名稱：物理量檢測元件、物理量檢測裝置以及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理量檢測元件、物理量檢測裝置以及電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
以往，作為用于檢測旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)角速度的角速度傳感器，利用了將壓電振動片收納在容器內(nèi)的振動型壓電陀螺儀。振動型壓電陀螺儀被用于車載導(dǎo)航儀、靜態(tài)照相機(jī)的手抖檢測等。作為在振動型壓電陀螺儀中使用的壓電振動片，例如可使用雙T型壓電振動片， 該雙T型壓電振動片具有一對連接臂，它們在Z軸方向上具有厚度，且從基部起沿著X軸向兩側(cè)延伸；一對檢測振動臂，它們從基部起沿著Y軸向兩側(cè)延伸；以及一對驅(qū)動振動臂， 它們從各個(gè)連接臂起沿著Y軸向兩側(cè)延伸(例如參照專利文獻(xiàn)1)。這種雙T型壓電振動片通過使驅(qū)動振動臂在XY平面內(nèi)進(jìn)行彎曲振動，由此，能夠檢測繞Z軸的角速度。專利文獻(xiàn)1日本特開2005-62160號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的若干個(gè)方式的目的之一在于，提供一種具備在Z軸方向上具有厚度的雙 T型壓電振動片并能夠檢測繞X軸的角速度的物理量檢測元件。并且，本發(fā)明的若干個(gè)方式的目的之一在于，提供一種包括上述物理量檢測元件的物理量檢測裝置。本發(fā)明是為了解決上述課題中的至少一部分而完成的，可作為以下方式或應(yīng)用例來實(shí)現(xiàn)。[應(yīng)用例1]一種物理量檢測元件，該物理量檢測元件包括基部；一對連接臂，它們從所述基部起沿著X軸向彼此相反的方向延伸；一對檢測振動臂，它們從所述基部起沿著Y軸向彼此相反的方向延伸；一對第1驅(qū)動振動臂，它們從所述一對連接臂中的一方起沿著Y軸向彼此相反的方向延伸；以及一對第2驅(qū)動振動臂，它們從所述一對連接臂中的另一方起沿著Y軸向彼此相反的方向延伸，其中，所述一對第1驅(qū)動振動臂中的一方和另一方以第1相位在Z軸方向上進(jìn)行彎曲振動，所述一對第2驅(qū)動振動臂中的一方和另一方以與所述第1相位相反的第2相位在Z軸方向上進(jìn)行彎曲振動，通過由繞X軸的旋轉(zhuǎn)的角速度產(chǎn)生的科里奧利力，使得所述一對第1驅(qū)動振動臂與所述一對第2驅(qū)動振動臂以彼此相反的相位在Y軸方向上進(jìn)行振動，通過所述一對第1驅(qū)動振動臂和所述一對第2驅(qū)動振動臂在Y 軸方向上的振動，使得所述一對檢測振動臂中的一方與另一方以彼此相反的相位在X軸方向上進(jìn)行彎曲振動。根據(jù)這種物理量檢測元件，具備在Z軸方向上具有厚度的雙T型壓電振動片，能夠檢測繞X軸的角速度。[應(yīng)用例2]在應(yīng)用例1中，該物理量檢測元件還包括第1和第2驅(qū)動信號電極， 它們用于使所述第1驅(qū)動振動臂進(jìn)行彎曲振動；第1和第2驅(qū)動接地電極，它們用于使所述第1驅(qū)動振動臂進(jìn)行彎曲振動，并且分別與所述第1和第2驅(qū)動信號電極構(gòu)成對；第3和第4驅(qū)動信號電極，它們用于使所述第2驅(qū)動振動臂進(jìn)行彎曲振動；以及第3和第4驅(qū)動接地電極，它們用于使所述第2驅(qū)動振動臂進(jìn)行彎曲振動，并且分別與所述第3和第4驅(qū)動信號電極構(gòu)成對，由所述基部、所述連接臂、所述檢測振動臂以及所述第1和第2驅(qū)動振動臂構(gòu)成壓電振動片，所述壓電振動片具有沿著由X軸和Y軸規(guī)定的平面的、呈正面背面關(guān)系的第 1主面和第2主面，所述第1驅(qū)動振動臂具有第1側(cè)面，其連接所述第1主面與所述第2主面；以及與所述第1側(cè)面相反的一側(cè)的第2側(cè)面，其連接所述第1主面與所述第2主面，所述第2驅(qū)動振動臂具有與所述第1側(cè)面相對的第3側(cè)面，其連接所述第1主面與所述第2 主面；以及與所述第3側(cè)面相反的一側(cè)的第4側(cè)面，其連接所述第1主面與所述第2主面， 所述第1驅(qū)動信號電極形成于所述第1側(cè)面的所述第1主面?zhèn)?，所述?驅(qū)動接地電極形成于所述第2側(cè)面的所述第1主面?zhèn)?，所述?驅(qū)動信號電極形成于所述第2側(cè)面的所述第2主面?zhèn)龋龅?驅(qū)動接地電極形成于所述第1側(cè)面的所述第2主面?zhèn)?，所述?驅(qū)動信號電極形成于所述第3側(cè)面的所述第1主面?zhèn)?，所述?驅(qū)動接地電極形成于所述第4 側(cè)面的所述第1主面?zhèn)龋龅?驅(qū)動信號電極形成于所述第4側(cè)面的所述第2主面?zhèn)?，所述?驅(qū)動接地電極形成于所述第3側(cè)面的所述第2主面?zhèn)?，所述? 第4驅(qū)動信號電極彼此電連接，所述第1 第4驅(qū)動接地電極彼此電連接。根據(jù)這種物理量檢測元件，能夠使所述第1驅(qū)動振動臂和所述第2驅(qū)動振動臂在 Z軸方向上進(jìn)行彎曲振動。[應(yīng)用例3]在應(yīng)用例2中，所述第1驅(qū)動信號電極與所述第1驅(qū)動接地電極隔著所述第1驅(qū)動振動臂相對，所述第2驅(qū)動信號電極與所述第2驅(qū)動接地電極隔著所述第1 驅(qū)動振動臂相對，所述第3驅(qū)動信號電極與所述第3驅(qū)動接地電極隔著所述第2驅(qū)動振動臂相對，所述第4驅(qū)動信號電極與所述第4驅(qū)動接地電極隔著所述第2驅(qū)動振動臂相對。根據(jù)這種物理量檢測元件，能夠高效地對驅(qū)動信號電極與驅(qū)動接地電極之間施加電壓。[應(yīng)用例4]在應(yīng)用例1 3中的任一例中，該物理量檢測元件還包括檢測信號電極，其用于從所述檢測振動臂得到檢測信號；以及檢測接地電極，其與所述檢測信號電極構(gòu)成對，所述檢測信號電極形成在所述檢測振動臂的所述第1主面和所述第2主面上，所述檢測接地電極形成在連接所述第1主面與所述第2主面的2個(gè)側(cè)面上。根據(jù)這種物理量檢測元件，能夠可靠地檢測基于所述檢測振動臂的彎曲振動的檢測信號。[應(yīng)用例5]—種物理量檢測裝置，該物理量檢測裝置包括應(yīng)用例1 4中的任一例所述的物理量檢測元件；收納所述物理量檢測元件的封裝；以及用于對所述物理量檢測元件進(jìn)行控制的IC芯片。根據(jù)這種物理量檢測裝置，能夠檢測繞X軸的角速度。[應(yīng)用例6]—種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括應(yīng)用例1 4中的任一例所述的物理量檢測元件。根據(jù)這種電子設(shè)備，能夠檢測繞X軸的角速度。


圖1是用于說明本實(shí)施方式的物理量檢測元件的第1主面?zhèn)鹊慕Y(jié)構(gòu)的圖。
圖2是用于說明本實(shí)施方式的物理量檢測元件的第2主面?zhèn)鹊慕Y(jié)構(gòu)的圖。圖3是示意地示出本實(shí)施方式的物理量檢測元件的截面圖。圖4是示意地示出本實(shí)施方式的物理量檢測元件的截面圖。圖5是用于說明本實(shí)施方式的物理量檢測元件的壓電振動片的動作的圖。圖6是用于說明本實(shí)施方式的物理量檢測元件的壓電振動片的動作的圖。圖7是用于說明本實(shí)施方式的物理量檢測元件的壓電振動片的動作的圖。圖8是用于說明本實(shí)施方式的物理量檢測元件的壓電振動片的動作的圖。圖9是示意地示出本實(shí)施方式的物理量檢測裝置的截面圖。圖10是用于說明本實(shí)施方式的物理量檢測裝置的結(jié)構(gòu)的圖。標(biāo)號說明10 基部；20a,20b 連接臂；30a,30b 第 1 驅(qū)動振動臂；32a,32b 第 1 側(cè)面；34a, 34b 第2側(cè)面；36a,36b 施重部；40a,40b 第2驅(qū)動振動臂；42a,42b 第3側(cè)面；44a,44b 第4側(cè)面；46a、46b 施重部;50a、50b 檢測振動臂；52a,52b 第5側(cè)面；54a,54b 第6側(cè)面；56a、5m3 施重部；60 壓電振動片；62 第1主面；64 第2主面；100 物理量檢測元件； 111 第1驅(qū)動信號電極；112 第2驅(qū)動信號電極；113 第3驅(qū)動信號電極；114 第4驅(qū)動信號電極；121 第1驅(qū)動接地電極；122 第2驅(qū)動接地電極；123 第3驅(qū)動接地電極；IM 第 4驅(qū)動接地電極；131 第1檢測信號電極；141 第1檢測接地電極；151 第2檢測信號電極； 161 第2檢測接地電極；171 176 配線；181 184 施重部電極；300 物理量檢測裝置； 301 腔；310 封裝；312 封裝基體；314 蓋；320 支撐基板；322 貫通孔；330 引線；332 一側(cè)的端部；334 另一側(cè)的端部；340 =IC芯片；350 焊接材料；352 焊接材料；3M 線； 360 連接配線；400 角速度檢測用IC ；410 驅(qū)動電路；411 :I/V轉(zhuǎn)換電路；412 :AC放大電路；413 振幅調(diào)整電路；420 檢測電路；421 電荷放大電路(charge amplifier circuit)； 422 電荷放大電路；423 差動放大電路；4 :AC放大電路；425 同步檢波電路；似6 平滑電路；427 可變放大電路；4 濾波電路；430 基準(zhǔn)電源電路；440 方波電壓信號；441 被檢波信號；442 檢波信號；443 角速度檢測信號；450 外部輸出端子；452 外部輸入端子；453 外部輸入端子；4 電源輸入端子；455 外部輸出端子。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明。1.物理量檢測元件首先，參照附圖對本實(shí)施方式的物理量檢測元件100進(jìn)行說明。圖1是從一個(gè)主面即第1主面62側(cè)觀察物理量檢測元件100的平面圖，且是用于說明物理量檢測元件100 的第1主面62側(cè)的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是從第1主面62側(cè)觀察物理量檢測元件100的透視圖， 且是用于說明物理量檢測元件100的另一個(gè)主面即第2主面64側(cè)的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是示意地示出物理量檢測元件100的、圖1和圖2的III-III線的截面圖。圖4是示意地示出物理量檢測元件100的、圖1和圖2的IV-IV線的截面圖。如圖1 圖4所示，物理量檢測元件100包括壓電振動片60以及形成在壓電振動片60上的電極。下面，按照壓電振動片60、形成在壓電振動片60上的電極、壓電振動片60 的動作這一順序進(jìn)行說明。
1. 1.關(guān)于壓電振動片首先，對壓電振動片60進(jìn)行說明。作為壓電振動片60的材質(zhì)，例如可使用以下壓電材料石英、鉭酸鋰、鈮酸鋰等的壓電單晶體、鋯鈦酸鉛等的壓電陶瓷等。并且，壓電振動片60也可以為這樣的構(gòu)造，即在硅半導(dǎo)體的表面的一部分上形成了夾在電極之間的氧化鋅、氮化鋁等的壓電薄膜。下面，對使用由石英基板形成的所謂的雙T型壓電振動片作為壓電振動片60的例子進(jìn)行說明。在由石英基板形成的壓電振動片60中，諧振頻率相對于溫度變化的變動小， 所以，能夠提高角速度的檢測精度。構(gòu)成石英基板的石英具有被稱為電軸的X軸、被稱為機(jī)械軸的Y軸以及被稱為光軸的Z軸。壓電振動片60例如是由Z切石英基板形成的，該Z切石英基板是在由X軸和Y 軸規(guī)定的XY平面的方向上切出的。即，如圖1 圖4所示，壓電振動片60在Z軸方向上具有厚度，壓電振動片60的平面形狀是按照石英的晶軸而在XY平面上展開的。壓電振動片 60具有呈正面背面關(guān)系的第1主面62和第2主面64。第1主面62和第2主面64是沿著 XY平面的面。如圖1 圖4所示，壓電振動片60包括基部10 ；—對連接臂20a、20b ；—對第1 驅(qū)動振動臂30a、30b ；—對第2驅(qū)動振動臂40a、40b ；以及一對檢測振動臂50a、50b?；?0具有壓電振動片60的中心點(diǎn)G。中心點(diǎn)G可以說是壓電振動片60的重心位置。壓電振動片60例如具有相對于中心點(diǎn)G呈點(diǎn)對稱的形狀?；?0的形狀沒有特別限定，例如是具有與^平面以及)(Z平面平行的端面(側(cè)面)的大致矩形的形狀。從與該^平面平行的端面延伸出連接臂20a、20b，從與該)(Z平面平行的端面延伸出檢測振動臂 50a、50b。一對連接臂20a、20b從基部10起沿著X軸向彼此相反的方向延伸。在圖示的例子中，一個(gè)連接臂20a向正X軸方向(X軸的箭頭方向)延伸，另一個(gè)連接臂20b向負(fù)X軸方向延伸。如圖1和圖2所示，一對第1驅(qū)動振動臂30a、30b從連接臂20a的末端部附近沿著Y軸向彼此相反的方向延伸。在圖示的例子中，一方的第1驅(qū)動振動臂30a向正Y軸方向(Y軸的箭頭方向)延伸，另一方的第1驅(qū)動振動臂30b向負(fù)Y軸方向延伸。在圖3和圖 4所示的例子中，第1驅(qū)動振動臂30a、30b的截面形狀為大致矩形。第1驅(qū)動振動臂30a具有連接第1主面62與第2主面64的第1側(cè)面3 和第2側(cè)面34a。同樣，第1驅(qū)動振動臂 30b具有連接第1主面62與第2主面64的第1側(cè)面32b和第2側(cè)面34b。第1側(cè)面32a、 32b是檢測振動臂50a、50b側(cè)的側(cè)面。第2側(cè)面34a,34b是分別與第1側(cè)面32a、32b相反的一側(cè)的面。如圖1和圖2所示，一對第2驅(qū)動振動臂40a、40b從連接臂20b的末端部附近沿著Y軸向彼此相反的方向延伸。在圖示的例子中，一方的第2驅(qū)動振動臂40a向正Y軸方向延伸，另一方的第2驅(qū)動振動臂40b向負(fù)Y軸方向延伸。在圖3和圖4所示的例子中，第 2驅(qū)動振動臂40a、40b的截面形狀為大致矩形。第2驅(qū)動振動臂40a具有連接第1主面62 與第2主面64的第3側(cè)面4 和第4側(cè)面44a。同樣，第2驅(qū)動振動臂40b具有連接第1 主面62與第2主面64的第3側(cè)面42b和第4側(cè)面44b。第3側(cè)面42a、42b是檢測振動臂 50a、50b側(cè)的側(cè)面，是分別與第1側(cè)面32a、32b相對的面。第1側(cè)面32a與第3側(cè)面42a可以說是隔著檢測振動臂50a而面對面。同樣，第1側(cè)面32b與第3側(cè)面42b可以說是隔著檢測振動臂50b而面對面。第4側(cè)面44a、44b是分別與第3側(cè)面42a、42b相反的一側(cè)的面。如圖1和圖2所示，一對檢測振動臂50a、50b從基部10起沿著Y軸向彼此相反的方向延伸。在圖示的例子中，一方的檢測振動臂50a向正Y軸方向延伸，另一方的檢測振動臂50b向負(fù)Y軸方向延伸。在圖3和圖4所示的例子中，檢測振動臂50a、50b的截面形狀為大致矩形。檢測振動臂50a具有連接第1主面62與第2主面64的第5側(cè)面5 和第6 側(cè)面Ma。同樣，檢測振動臂50b具有連接第1主面62與第2主面64的第5側(cè)面52b和第 6側(cè)面Mb。第5側(cè)面52a、52b是第1驅(qū)動振動臂30a、30b側(cè)的側(cè)面。第6側(cè)面Ma、Mb 是第2驅(qū)動振動臂40a、40b側(cè)的側(cè)面，是分別與第5側(cè)面52a、52b相反的一側(cè)的面。如圖1和圖2所示，壓電振動片60還可以包括施重部36a、36b、46a、46b、56a、56b。 施重部 36a、36b、46a、46b、56a、56b 分別形成在振動臂 30a、30b、40a、40b、50a、50b 的末端部處。施重部36a、36b、46a、46b、56a、56b的寬度(X軸方向上的尺寸)比振動臂30a、30b、40a、 40b、50a、50b的寬度大。物理量檢測元件100利用形成在驅(qū)動振動臂30a、30b、40a、40b的末端部的施重部36a、36b、46a、46b，能夠增大科里奧利力，并且，能夠以較短(Y軸方向上的尺寸小)的驅(qū)動振動臂得到期望的諧振頻率。并且，利用形成在檢測振動臂50a、50b的末端部的施重部56a、56b，能夠增大在檢測信號電極131、151中產(chǎn)生的電荷，能夠提高角速度的檢測靈敏度。驅(qū)動振動臂30a、30b、40a、40b、施重部 36a、36b、46a、46b 以及連接臂 20a、20b 可構(gòu)成驅(qū)動壓電振動片60的驅(qū)動振動系統(tǒng)。檢測振動臂50a、50b以及施重部56a、56b可構(gòu)成檢測角速度的檢測振動系統(tǒng)。另外，圖3和圖4只是概略圖，所以，將截面形狀圖示為大致矩形，但是，不限于準(zhǔn)確的矩形。即，在通過濕法蝕刻加工形成壓電振動片60的情況下， 由于蝕刻速度的各向異性，使得第1驅(qū)動振動臂30a、30b、第2驅(qū)動振動臂40a、40b、檢測振動臂50a、50b的截面形狀不是準(zhǔn)確的矩形，有時(shí)第1驅(qū)動振動臂30a、30b、第2驅(qū)動振動臂 40a、40b、檢測振動臂50a、50b的側(cè)面中的特定部分成為凸面。并且，也可以是在第1主面 62、第2主面64上形成有凹凸的形狀。1.2關(guān)于電極接著，對形成在壓電振動片60上的電極進(jìn)行說明。如圖1 圖4所示，物理量檢測元件100可以包括第1 第4驅(qū)動信號電極111、112、113、114 ；第1 第4驅(qū)動接地電極 121、122、123、124;第1和第2檢測信號電極131、151 ；以及第1和第2檢測接地電極141、 161。(1)關(guān)于第1和第2驅(qū)動信號電極111、112以及第1和第2驅(qū)動接地電極121、122第1和第2驅(qū)動信號電極111、112以及第1和第2驅(qū)動接地電極121、122是用于使第1驅(qū)動振動臂30a、30b進(jìn)行彎曲振動的電極。第1驅(qū)動信號電極111與第1驅(qū)動接地電極121構(gòu)成對，第2驅(qū)動信號電極112與第2驅(qū)動接地電極122構(gòu)成對。驅(qū)動信號電極 111、112是用于對第1驅(qū)動振動臂30a、30b施加驅(qū)動信號的電極，驅(qū)動接地電極121、122是具有地電位的電極。如圖3和圖4所示，第1驅(qū)動信號電極111形成在第1側(cè)面32a、32b的第1主面 62側(cè)。第1驅(qū)動接地電極121形成在第2側(cè)面34a、34b的第1主面62側(cè)。第1驅(qū)動信號電極111與第1驅(qū)動接地電極121例如隔著第1驅(qū)動振動臂30a或第1驅(qū)動振動臂30b而相對。由此，具有如下優(yōu)點(diǎn)能夠高效地對第1驅(qū)動信號電極111與第1驅(qū)動接地電極121之間施加電壓。對于以下說明的彼此相對的驅(qū)動信號電極和驅(qū)動接地電極，也同樣具有該優(yōu)點(diǎn)。第2驅(qū)動信號電極112形成在第2側(cè)面34a、34b的第2主面64側(cè)。第2驅(qū)動接地電極122形成在第1側(cè)面32a、32b的第2主面64側(cè)。第2驅(qū)動信號電極112與第2驅(qū)動接地電極122例如隔著第1驅(qū)動振動臂30a或第1驅(qū)動振動臂30b而相對。如圖1和圖2所示，驅(qū)動信號電極111、112可以與形成在施重部36^3 上的第 1施重部電極181連接。第1施重部電極181可以形成在施重部36a、36b的整個(gè)表面上。(2)關(guān)于第3和第4驅(qū)動信號電極113、114以及第3和第4驅(qū)動接地電極123、124第3和第4驅(qū)動信號電極113、114以及第3和第4驅(qū)動接地電極123、IM是用于使第2驅(qū)動振動臂40a、40b進(jìn)行彎曲振動的電極。第3驅(qū)動信號電極113與第3驅(qū)動接地電極123構(gòu)成對，第4驅(qū)動信號電極114與第4驅(qū)動接地電極IM構(gòu)成對。驅(qū)動信號電極 113、114是用于對第2驅(qū)動振動臂40a、40b施加驅(qū)動信號的電極，驅(qū)動接地電極123、1M是具有地電位的電極。如圖3和圖4所示，第3驅(qū)動信號電極113形成在第3側(cè)面42a、42b的第1主面 62側(cè)。第3驅(qū)動接地電極123形成在第4側(cè)面44a、44b的第1主面62側(cè)。第3驅(qū)動信號電極113與第3驅(qū)動接地電極123例如隔著第2驅(qū)動振動臂40a或第2驅(qū)動振動臂40b而相對。第4驅(qū)動信號電極114形成在第4側(cè)面44a、44b的第2主面64側(cè)。第4驅(qū)動接地電極1 形成在第3側(cè)面42a、42b的第2主面64側(cè)。第4驅(qū)動信號電極114與第4驅(qū)動接地電極1 例如隔著第2驅(qū)動振動臂40a或第2驅(qū)動振動臂40b而相對。如圖1和圖2所示，驅(qū)動接地電極123、IM可以與形成在施重部46a、妨b上的第 2施重部電極182連接。第2施重部電極182可以形成在施重部46a、46b的整個(gè)表面上。(3)關(guān)于配線 171、172如圖1和圖2所示，物理量檢測元件100還可以包括配線171和配線172。驅(qū)動信號電極111 114經(jīng)由配線171彼此電連接。配線171形成在連接臂20a、 20b和基部10上。在圖示的例子中，配線171形成在連接臂20a的側(cè)面(連接第1主面62 與第2主面64的面)、基部10的側(cè)面、基部10的第2主面64、以及連接臂20b的第1主面 62和第2主面64上。驅(qū)動接地電極121 124經(jīng)由配線172彼此電連接。配線172形成在連接臂20a、 20b和基部10上。在圖示的例子中，配線172形成在連接臂20a的第1主面62和第2主面 64、基部10的側(cè)面、基部10的第1主面62、以及連接臂20b的側(cè)面上。配線171和配線172例如與驅(qū)動電路(詳情后述)電連接。由此，能夠從驅(qū)動電路向驅(qū)動信號電極111 114與驅(qū)動接地電極121 124之間施加電壓，施加驅(qū)動信號。(4)關(guān)于第1檢測信號電極131和第1檢測接地電極141第1檢測信號電極131和第1檢測接地電極141是用于得到檢測振動臂50a的檢測信號的電極。即，在檢測振動臂50a中產(chǎn)生的振動在第1檢測信號電極131中表現(xiàn)為電荷，在檢測電路(詳情后述)中，可作為檢測信號而取出。第1檢測接地電極141可具有地電位。
如圖3所示，第1檢測信號電極131形成在檢測振動臂50a的第1主面62和第2 主面64上。形成在第1主面62上的第1檢測信號電極131與形成在第2主面64上的第 1檢測信號電極131例如隔著檢測振動臂50a而相對。如圖1和圖2所示，第1檢測信號電極131可以與形成在基部10的側(cè)面的配線 173連接。如圖3所示，第1檢測接地電極141形成在第5側(cè)面5 和第6側(cè)面5 上。如圖所示，第1檢測接地電極141的一部分也可以形成在第1主面62和第2主面64上。形成在第5側(cè)面5 上的第1檢測接地電極141與形成在第6側(cè)面5 上的第1檢測接地電極141例如隔著檢測振動臂50a而相對。如圖1和圖2所示，第1檢測接地電極141可以與形成在施重部56a上的第3施重部電極183連接。第3施重部電極183可以形成在施重部56a的整個(gè)表面上。并且，如圖2所示，第1檢測接地電極141可以與形成在基部10的第2主面64上的配線174連接。(5)關(guān)于第2檢測信號電極151和第2檢測接地電極161第2檢測信號電極151和第2檢測接地電極161是用于得到檢測振動臂50b的檢測信號的電極。即，在檢測振動臂50b中產(chǎn)生的振動在第2檢測信號電極151中表現(xiàn)為電荷，在檢測電路中，可作為檢測信號而取出。第2檢測接地電極161可具有地電位。如圖4所示，第2檢測信號電極151形成在檢測振動臂50b的第1主面62和第2 主面64上。形成在第1主面62上的第2檢測信號電極151與形成在第2主面64上的第 2檢測信號電極151例如隔著檢測振動臂50b而相對。如圖1和圖2所示，第2檢測信號電極151可以與形成在基部10的側(cè)面的配線 175連接。如圖4所示，第2檢測接地電極161形成在第5側(cè)面52b和第6側(cè)面54b上。如圖所示，第2檢測接地電極161的一部分也可以形成在第1主面62和第2主面64上。形成在第5側(cè)面52b上的第2檢測接地電極161與形成在第6側(cè)面54b上的第2檢測接地電極161例如隔著檢測振動臂50b而相對。如圖1和圖2所示，第2檢測接地電極161可以與形成在施重部56b上的第4施重部電極184連接。第4施重部電極184可以形成在施重部56b的整個(gè)表面上。并且，如圖2所示，第2檢測接地電極161可以與形成在基部10的第2主面64上的配線176連接。上述配線173、174、175、176例如與檢測電路電連接。由此，檢測電路能夠從檢測信號電極131、151得到檢測信號。另外，作為電極111 114、121 124、131、141、151、161、181 184 以及配線 171 176，例如可使用從壓電振動片60側(cè)起按照鉻、金的順序?qū)盈B后的材料等。例如，利用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)等對通過濺射法等形成的導(dǎo)電層(未圖示)進(jìn)行構(gòu)圖，由此形成電極 111 114,121 124、131、141、151、161、181 184 以及配線 171 176。例如，通過基于傾斜曝光等的構(gòu)圖，來形成在側(cè)面形成的電極111 114、121 124等。1.3.關(guān)于壓電振動片的動作接著，對壓電振動片60的動作進(jìn)行說明。圖5 圖8是用于說明壓電振動片60 的動作的圖。 首先，為了使驅(qū)動振動臂30a、30b、40a、40b進(jìn)行彎曲振動，向驅(qū)動信號電極111 114與驅(qū)動接地電極121 124之間施加交流電壓作為驅(qū)動信號。更具體而言，例如圖3和圖4所示，向第1驅(qū)動信號電極111與第1驅(qū)動接地電極121之間、第2驅(qū)動信號電極112 與第2驅(qū)動接地電極122之間、第3驅(qū)動信號電極113與第3驅(qū)動接地電極123之間、第4 驅(qū)動信號電極114與第4驅(qū)動接地電極IM之間施加交流電壓。例如，在相對于驅(qū)動接地電極121 124、對驅(qū)動信號電極111 114施加了正電壓的情況下，在第1驅(qū)動振動臂30a、30b中，在第1主面62側(cè)朝向正X方向產(chǎn)生電場，在第 2主面64側(cè)朝向負(fù)X方向產(chǎn)生電場。同樣，在第2驅(qū)動振動臂40a、40b中，在第1主面62 側(cè)朝向負(fù)X方向產(chǎn)生電場，在第2主面64側(cè)朝向正X方向產(chǎn)生電場。由此，如圖5所示，第 1驅(qū)動振動臂30a、30b將連接臂20a作為支撐部向負(fù)Z軸方向彎曲，第2驅(qū)動振動臂40a、 40b將連接臂20b作為支撐部向正Z軸方向(紙面所面向的方向)彎曲。與上述例子相反，例如，在相對于驅(qū)動接地電極121 124、對驅(qū)動信號電極111 114施加了負(fù)電壓的情況下，在第1驅(qū)動振動臂30a、30b中，在第1主面62側(cè)朝向負(fù)X方向產(chǎn)生電場，在第2主面64側(cè)朝向正X方向產(chǎn)生電場。同樣，在第2驅(qū)動振動臂40a、40b中， 在第1主面62側(cè)朝向正X方向產(chǎn)生電場，在第2主面64側(cè)朝向負(fù)X方向產(chǎn)生電場。由此， 如圖6所示，第1驅(qū)動振動臂30a、30b將連接臂20a作為支撐部向正Z軸方向彎曲，第2驅(qū)動振動臂40a、40b將連接臂20b作為支撐部向負(fù)Z軸方向彎曲。這樣，隨著對驅(qū)動信號電極111 114施加的交流電壓的極性的變化，第1驅(qū)動振動臂30a、30b以第1相位在Z軸方向上進(jìn)行彎曲振動，第2驅(qū)動振動臂40a、40b以與第1 相位相反的第2相位在Z軸方向上進(jìn)行彎曲振動。這里，當(dāng)對壓電振動片60施加了以X軸為旋轉(zhuǎn)軸的角速度時(shí)，驅(qū)動振動臂30a、 30b、40a、40b在與作為彎曲振動方向的Z軸和作為旋轉(zhuǎn)軸的X軸雙方垂直的方向、即Y軸方向上得到科里奧利力。其結(jié)果，如圖7和圖8所示，連接臂20a和連接臂20b將基部10作為支撐部，以彼此相反的相位在Y軸方向上進(jìn)行彎曲振動。隨著該連接臂20a、20b的彎曲振動，第1驅(qū)動振動臂30a、30b與第2驅(qū)動振動臂40a、40b以彼此相反的相位在Y軸方向上進(jìn)行振動。而且，與連接臂20a、20b和驅(qū)動振動臂30a、30b、40a、40b的振動聯(lián)動地，第1 檢測振動臂50a和第2檢測振動臂50b將基部10作為支撐部，以彼此相反的相位在X軸方向上進(jìn)行彎曲振動。通過這種檢測振動臂50a、50b的彎曲振動，在檢測信號電極131、151中產(chǎn)生電荷。 該電荷隨科里奧利力的大小(即，對壓電振動片60施加的角速度的大小)而變化。因此， 通過得到該電荷作為檢測信號，由此，能夠檢測繞X軸的旋轉(zhuǎn)的角速度。另外，物理量檢測元件100不僅能夠檢測繞X軸的旋轉(zhuǎn)的角速度，還能夠檢測繞X 軸的旋轉(zhuǎn)的角加速度。2.物理量檢測裝置接著，參照附圖對本實(shí)施方式的物理量檢測裝置300進(jìn)行說明。圖9是示意地示出物理量檢測裝置300的截面圖。圖10是用于說明物理量檢測裝置300的結(jié)構(gòu)的圖。另外，在圖9和圖10中，簡略地示出了物理量檢測元件100。物理量檢測裝置300可包括本發(fā)明的物理量檢測元件(例如物理量檢測元件 100)、具有封裝基體312和蓋314的封裝310、支撐基板320、引線330、以及IC芯片340。封裝基體312可具有開口，且可在該開口內(nèi)收納物理量檢測元件100。作為封裝基體312的材質(zhì)，例如可列舉陶瓷、玻璃等。蓋314配置在封裝基體312上，對封裝基體312的開口進(jìn)行密封。作為蓋314的材質(zhì)，例如可列舉出42合金(在鐵中含有42%的鎳的合金)、科瓦合金(鐵、鎳和鈷的合金)等金屬、陶瓷、玻璃等。由封裝基體312和蓋314形成的腔301是用于供物理量檢測元件100工作的空間。腔301可被密閉，且可設(shè)置為減壓空間或惰性氣體環(huán)境。支撐基板320被收納在封裝310內(nèi)。作為支撐基板320的材質(zhì)，例如可列舉出聚酰亞胺等樹脂。支撐基板320經(jīng)由引線330固定在封裝310內(nèi)。支撐基板320可具有從支撐基板320的上表面貫通到下表面的貫通孔322。弓丨線330被收納在封裝310內(nèi)。作為引線330的材質(zhì)，例如可列舉出銅、金、鎳或這些金屬的合金等。在圖示的例子中，引線330從支撐基板320的端部的下表面?zhèn)冉?jīng)由貫通孔322延伸到支撐基板320的上表面?zhèn)?。引線330的一側(cè)的端部332的上表面例如通過粘接劑與支撐基板320的下表面粘接。一側(cè)的端部332的下表面例如通過焊接材料350與形成在封裝310的內(nèi)表面上的連接配線360粘接。引線330的另一側(cè)的端部334的上表面例如通過熱壓接與物理量檢測元件100粘接。雖然沒有圖示，但是，與物理量檢測元件100 的配線171 176分別對應(yīng)地設(shè)置了多個(gè)引線330，且引線330可以與形成在基部10上的配線171 176分別電連接。物理量檢測元件100被引線330支撐在支撐基板320的上方。在圖示的例子中， 物理量檢測元件100被支撐為該物理量檢測元件100的第1主面62與蓋314的下表面相對，第2主面64與封裝基體312的內(nèi)表面(內(nèi)側(cè)的底面)相對。IC芯片340例如通過焊接材料352而固定在封裝基體312上。IC芯片340是用于對物理量檢測元件100進(jìn)行控制的芯片。IC芯片340例如通過線3M與形成在封裝基體 312上的連接配線360電連接。由此，物理量檢測元件100的配線171 176分別與IC芯片340電連接。另外，雖然沒有圖示，但是，IC芯片340也可以設(shè)置在封裝310的外部。在 IC芯片340中組裝有角速度檢測用IC 400。如圖10所示，角速度檢測用IC 400可以包括驅(qū)動電路410、檢測電路420以及基準(zhǔn)電源電路430。驅(qū)動電路410可以包括I/V轉(zhuǎn)換電路(電流電壓轉(zhuǎn)換電路)411、AC放大電路412 以及振幅調(diào)整電路413。在物理量檢測元件100的壓電振動片中流過的驅(qū)動電流被I/V轉(zhuǎn)換電路411轉(zhuǎn)換為交流電壓信號。從I/V轉(zhuǎn)換電路411輸出的交流電壓信號被輸入到AC放大電路412以及振幅調(diào)整電路413。AC放大電路412對所輸入的交流電壓信號進(jìn)行放大，利用規(guī)定電壓值進(jìn)行削波，輸出方波電壓信號440。振幅調(diào)整電路413根據(jù)I/V轉(zhuǎn)換電路411輸出的交流電壓信號的電平，對AC放大電路412進(jìn)行控制，以改變方波電壓信號440的振幅，使驅(qū)動電流保持恒定。方波電壓信號440經(jīng)由外部輸出端子450而提供給物理量檢測元件100的驅(qū)動信號電極111 114。這樣，物理量檢測元件100持續(xù)激勵(lì)產(chǎn)生圖5和圖6所示的規(guī)定的驅(qū)動振動。并且，由于驅(qū)動電流保持恒定，由此，物理量檢測元件100的驅(qū)動振動臂30a、30b、 40a、40b能夠得到恒定的振動速度。因此，作為產(chǎn)生科里奧利力的基礎(chǔ)的振動速度是恒定的，能夠使靈敏度更加穩(wěn)定。另外，驅(qū)動電路410作為本發(fā)明的驅(qū)動部發(fā)揮功能。檢測電路420可以包括電荷放大電路421、422、差動放大電路423、AC放大電路 424、同步檢波電路425、平滑電路426、可變放大電路427以及濾波電路428。作為來自物理量檢測元件100的第1檢測信號電極131的檢測信號的交流電荷經(jīng)由外部輸入端子452而輸入到電荷放大電路421。同樣，作為來自物理量檢測元件100的第2檢測信號電極151的檢測信號的交流電荷經(jīng)由外部輸入端子453而輸入到電荷放大電路422。該電荷放大電路421、422各自將輸入的交流電荷轉(zhuǎn)換為以基準(zhǔn)電壓Vref為基準(zhǔn)的交流電壓信號。另外，基準(zhǔn)電源電路430根據(jù)從電源輸入端子妨4輸入的外部電源，生成基準(zhǔn)電壓VMf。差動放大電路423對電荷放大電路421的輸出信號與電荷放大電路422的輸出信號進(jìn)行差動放大。差動放大電路423用于消除同相分量，而對反相分量進(jìn)行相加放大。AC放大電路4 對差動放大電路423的輸出信號進(jìn)行放大，作為被檢波信號441 輸入到同步檢波電路425。同步檢波電路425通過檢波信號442對被檢波信號441進(jìn)行同步檢波。同步檢波電路425的輸出信號在平滑電路426中進(jìn)行平滑化而成為直流電壓信號，之后輸入到可變放大電路427?？勺兎糯箅娐?27利用設(shè)定的放大率(或衰減率)對平滑電路426的輸出信號 (直流電壓信號)進(jìn)行放大(或衰減)，對檢測靈敏度進(jìn)行調(diào)整。由可變放大電路427放大 (或衰減)后的信號被輸入到濾波電路428。濾波電路4 是將可變放大電路427的輸出信號限制在適合使用的頻帶中的電路，生成角速度檢測信號443。然后，角速度檢測信號443經(jīng)由外部輸出端子455向外部進(jìn)行輸出。這樣，物理量檢測裝置300能夠檢測角速度。而且，角速度檢測信號443的電壓值與科里奧利力的大小(角速度的大小)成比例，其極性由旋轉(zhuǎn)方向決定，所以，能夠根據(jù)角速度檢測信號443來計(jì)算對物理量檢測裝置300施加的角速度。3.電子設(shè)備本發(fā)明的物理量檢測元件和物理量檢測裝置非常適合應(yīng)用于數(shù)字靜靜態(tài)照相機(jī)、 攝像機(jī)、導(dǎo)航裝置、定點(diǎn)設(shè)備(pointing device)、游戲控制器、便攜電話等電子設(shè)備，在任意一種情況下，均能夠提供發(fā)揮上述各實(shí)施方式中說明的效果的電子設(shè)備。已經(jīng)如上地對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地理解到，可在實(shí)體上不脫離本發(fā)明的新穎事項(xiàng)和效果的前提下進(jìn)行多種變形。因此，這樣的變形例全部包含在本發(fā)明的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種物理量檢測元件，該物理量檢測元件包括基部；一對連接臂，它們從所述基部起沿著X軸向彼此相反的方向延伸； 一對檢測振動臂，它們從所述基部起沿著Y軸向彼此相反的方向延伸； 一對第1驅(qū)動振動臂，它們從所述一對連接臂中的一方起沿著Y軸向彼此相反的方向延伸；以及一對第2驅(qū)動振動臂，它們從所述一對連接臂中的另一方起沿著Y軸向彼此相反的方向延伸，其中，所述一對第1驅(qū)動振動臂中的一方和另一方以第1相位在Z軸方向上進(jìn)行彎曲振動，所述一對第2驅(qū)動振動臂中的一方和另一方以與所述第1相位相反的第2相位在Z軸方向上進(jìn)行彎曲振動，通過由繞X軸的旋轉(zhuǎn)的角速度產(chǎn)生的科里奧利力，使得所述一對第1驅(qū)動振動臂與所述一對第2驅(qū)動振動臂以彼此相反的相位在Y軸方向上進(jìn)行振動，通過所述一對第1驅(qū)動振動臂和所述一對第2驅(qū)動振動臂在Y軸方向上的振動，使得所述一對檢測振動臂中的一方與另一方以彼此相反的相位在X軸方向上進(jìn)行彎曲振動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理量檢測元件，其中， 該物理量檢測元件還包括第1和第2驅(qū)動信號電極，它們用于使所述第1驅(qū)動振動臂進(jìn)行彎曲振動； 第1和第2驅(qū)動接地電極，它們用于使所述第1驅(qū)動振動臂進(jìn)行彎曲振動，并且分別與所述第1和第2驅(qū)動信號電極構(gòu)成對；第3和第4驅(qū)動信號電極，它們用于使所述第2驅(qū)動振動臂進(jìn)行彎曲振動；以及第3和第4驅(qū)動接地電極，它們用于使所述第2驅(qū)動振動臂進(jìn)行彎曲振動，并且分別與所述第3和第4驅(qū)動信號電極構(gòu)成對，由所述基部、所述連接臂、所述檢測振動臂以及所述第1和第2驅(qū)動振動臂構(gòu)成壓電振動片，所述壓電振動片具有沿著由X軸和Y軸規(guī)定的平面的、呈正面背面關(guān)系的第1主面和第2主面，所述第1驅(qū)動振動臂具有第1側(cè)面，其連接所述第1主面與所述第2主面；以及與所述第1側(cè)面相反的一側(cè)的第2側(cè)面，其連接所述第1主面與所述第2主面， 所述第2驅(qū)動振動臂具有與所述第1側(cè)面相對的第3側(cè)面，其連接所述第1主面與所述第2主面；以及與所述第3側(cè)面相反的一側(cè)的第4側(cè)面，其連接所述第1主面與所述第2主面， 所述第1驅(qū)動信號電極形成于所述第1側(cè)面的所述第1主面?zhèn)龋?所述第1驅(qū)動接地電極形成于所述第2側(cè)面的所述第1主面?zhèn)龋?所述第2驅(qū)動信號電極形成于所述第2側(cè)面的所述第2主面?zhèn)龋?所述第2驅(qū)動接地電極形成于所述第1側(cè)面的所述第2主面?zhèn)龋?所述第3驅(qū)動信號電極形成于所述第3側(cè)面的所述第1主面?zhèn)?，所述?驅(qū)動接地電極形成于所述第4側(cè)面的所述第1主面?zhèn)龋?所述第4驅(qū)動信號電極形成于所述第4側(cè)面的所述第2主面?zhèn)龋?所述第4驅(qū)動接地電極形成于所述第3側(cè)面的所述第2主面?zhèn)龋?所述第1 第4驅(qū)動信號電極彼此電連接， 所述第1 第4驅(qū)動接地電極彼此電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的物理量檢測元件，其中，所述第1驅(qū)動信號電極與所述第1驅(qū)動接地電極隔著所述第1驅(qū)動振動臂相對， 所述第2驅(qū)動信號電極與所述第2驅(qū)動接地電極隔著所述第1驅(qū)動振動臂相對， 所述第3驅(qū)動信號電極與所述第3驅(qū)動接地電極隔著所述第2驅(qū)動振動臂相對， 所述第4驅(qū)動信號電極與所述第4驅(qū)動接地電極隔著所述第2驅(qū)動振動臂相對。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項(xiàng)所述的物理量檢測元件，其中， 該物理量檢測元件還包括檢測信號電極，其用于從所述檢測振動臂得到檢測信號；以及檢測接地電極，其與所述檢測信號電極構(gòu)成對，所述檢測信號電極形成在所述檢測振動臂的所述第1主面和所述第2主面上， 所述檢測接地電極形成在連接所述第1主面與所述第2主面的2個(gè)側(cè)面上。
5.一種物理量檢測裝置，該物理量檢測裝置包括 權(quán)利要求1所述的物理量檢測元件；收納所述物理量檢測元件的封裝；以及用于對所述物理量檢測元件進(jìn)行控制的IC芯片。
6.一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括權(quán)利要求1所述的物理量檢測元件。
全文摘要
本發(fā)明提供物理量檢測元件、物理量檢測裝置以及電子設(shè)備，它們具備在Z軸方向上具有厚度的雙T型壓電振動片，且能夠檢測繞X軸的角速度。在本發(fā)明的物理量檢測元件中，一對第1驅(qū)動振動臂中的一方和另一方以第1相位在Z軸方向上進(jìn)行彎曲振動，一對第2驅(qū)動振動臂中的一方和另一方以與第1相位相反的第2相位在Z軸方向上進(jìn)行彎曲振動，通過由繞X軸的旋轉(zhuǎn)的角速度產(chǎn)生的科里奧利力，使得一對第1驅(qū)動振動臂與一對第2驅(qū)動振動臂以彼此相反的相位在Y軸方向上進(jìn)行振動，通過一對第1驅(qū)動振動臂和一對第2驅(qū)動振動臂在Y軸方向上的振動，使得一對檢測振動臂中的一方與另一方以彼此相反的相位在X軸方向上進(jìn)行彎曲振動。
文檔編號G01C19/56GK102192731SQ20111002968
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者雨宮正樹 申請人:精工愛普生株式會社