振動(dòng)片及其制造方法、角速度傳感器、電子設(shè)備及移動(dòng)體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種振動(dòng)片、角速度傳感器、電子設(shè)備以及移動(dòng)體和振動(dòng)片的制造方法等。
【背景技術(shù)】
[0002]一般地，已知一種被利用于角速度傳感器(陀螺傳感器)中的振動(dòng)片(專利文獻(xiàn)1、2)。例如，在專利文獻(xiàn)I的圖1中，當(dāng)對(duì)在Y方向上延伸的振動(dòng)片施加有繞Y軸的角速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，在X-Y平面內(nèi)于X方向上進(jìn)行面內(nèi)振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部將在科里奧利力的作用下變化為Z軸方向(振動(dòng)片的厚度方向)上的面外振動(dòng)。該Z方向上的力分量引起檢測(cè)部的運(yùn)動(dòng)。對(duì)應(yīng)于這種力分量，在檢測(cè)部中基于壓電效應(yīng)而產(chǎn)生X方向的電場(chǎng)?；谠撾妶?chǎng)的輸出信號(hào)從檢測(cè)部被輸出，從而角速度被檢測(cè)。
[0003]作為被用于陀螺傳感器中的振動(dòng)片，提出一種在檢測(cè)部中設(shè)置有在檢測(cè)部的側(cè)面上開口并將X方向設(shè)為深度方向的槽(干涉防止部)的技術(shù)(專利文獻(xiàn)3)。該槽未在槽的內(nèi)側(cè)面或槽底設(shè)置有電極，其是為了防止被設(shè)置于檢測(cè)部的外側(cè)面上的多個(gè)電極部間的電耦合干涉而被配置的，由此對(duì)泄漏電壓的產(chǎn)生進(jìn)行抑制。
[0004]作為被使用于陀螺傳感器中的其他的振動(dòng)片，提出一種在檢測(cè)部的側(cè)面上形成階梯部，而使被形成于檢測(cè)部的兩側(cè)面上的一對(duì)電極間的X方向距離縮短，從而提高電場(chǎng)效率的技術(shù)(專利文獻(xiàn)4)。
[0005]伴隨著陀螺傳感器的小型化，當(dāng)被配置于檢測(cè)部的電極面積變窄時(shí)，與力分量相對(duì)應(yīng)的X方向的電場(chǎng)將變小從而檢測(cè)靈敏度降低。與專利文獻(xiàn)3、4不同，考慮到設(shè)置在檢測(cè)部的主面上開口的槽來擴(kuò)大電極面積。但是，明確了如下內(nèi)容，即，在例如像陀螺傳感器這樣振動(dòng)片的檢測(cè)部沿著其厚度方向進(jìn)行振動(dòng)的情況下，如果不考慮電極的形成位置反而會(huì)產(chǎn)生電荷損失。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-098091號(hào)公報(bào)(圖1)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2012-112748號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)3:日本特開2001-221638號(hào)公報(bào)(圖4)
[0009]專利文獻(xiàn)4:日本特開2011-141266號(hào)公報(bào)(圖3)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的多個(gè)方式的目的在于，提供一種即使振動(dòng)片小型化也能夠增大電極面積，并能夠提高電場(chǎng)效率從而提高檢測(cè)靈敏度的振動(dòng)片、角速度傳感器、電子設(shè)備以及移動(dòng)體和振動(dòng)片的制造方法。
[0011](I)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及一種振動(dòng)片，其特征在于，具備檢測(cè)部，所述檢測(cè)部包括壓電體的第一主面以及相對(duì)于所述第一主面而處于所述壓電體的背面的第二主面，和對(duì)所述第一主面與所述第二主面進(jìn)行連接的外側(cè)面，并且所述檢測(cè)部沿著與所述第一主面交叉的方向進(jìn)行振動(dòng)，所述檢測(cè)部具有:槽部，其在從被設(shè)置于所述第一主面上開口起的深度方向上，于所述第一主面與所述第二主面之間的位置處具有槽底；第一內(nèi)側(cè)面以及第二內(nèi)側(cè)面，其被設(shè)置于面向所述槽部?jī)?nèi)的內(nèi)側(cè)面上；第一外側(cè)面以及第二外側(cè)面，其被設(shè)置于所述外側(cè)面上；第一內(nèi)側(cè)面電極，其被設(shè)置于所述第一內(nèi)側(cè)面上；第一外側(cè)面電極，其被設(shè)置于所述第一外側(cè)面上；第二內(nèi)側(cè)面電極，其被設(shè)置于所述第二內(nèi)側(cè)面上；第二外側(cè)面電極，其被設(shè)置于所述第二外側(cè)面上，在所述第一外側(cè)面與所述第一內(nèi)側(cè)面之間具有所述壓電體，在所述第二外側(cè)面與所述第二內(nèi)側(cè)面之間具有所述壓電體，所述第一外側(cè)面電極以及所述第二外側(cè)面電極分別包括在從所述第一主面到所述第二主面的方向上位于所述第二主面?zhèn)鹊亩嗣妫龅谝煌鈧?cè)面以及所述第二外側(cè)面中的至少一方在從所述端面到所述第二主面為止的區(qū)域內(nèi)具有電極非形成區(qū)域，所述電極非形成區(qū)域?yàn)槲丛O(shè)置有所述第一外側(cè)面電極或所述第二外側(cè)面電極的區(qū)域。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，在沿著與第一主面交叉的方向(例如作為壓電體的厚度方向的Z方向)進(jìn)行振動(dòng)的檢測(cè)部上，于以中立面為界的厚度方向上的兩個(gè)區(qū)域中的一方上作用有壓縮力，而在另一方上作用有拉伸力。在此，中立面是指既不產(chǎn)生壓縮也不產(chǎn)生拉伸的面。在隔著壓電體而對(duì)置的一對(duì)電極(第一外側(cè)面電極與第一內(nèi)側(cè)面電極、第二外側(cè)面電極與第二內(nèi)側(cè)面電極或第一外側(cè)面電極與第二外側(cè)面電極)上，作用有與壓縮力或拉伸力相對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)。此時(shí)，基于壓縮力的電場(chǎng)的方向與基于拉伸力的電場(chǎng)的方向成為互相反向。
[0013]在與檢測(cè)部的長(zhǎng)度方向正交的檢測(cè)部的橫截面(例如X-Z面)上，如果將一對(duì)電極中所產(chǎn)生的第一電場(chǎng)的方向設(shè)為第一方向(例如+X方向)，則一對(duì)電極中所產(chǎn)生的第二電場(chǎng)的方向成為第二方向(例如-X方向)。
[0014]特別是，由于當(dāng)?shù)谝弧⒌诙鈧?cè)面電極在厚度方向上被形成于從第一主面到第二主面為止的整個(gè)面上時(shí)，將在第一、第二外側(cè)面電極上形成有上文所述的反向的第一、第二電場(chǎng)雙方，因此由一方的電場(chǎng)所生成的電荷因由另一方的電場(chǎng)所生成的異性電荷而損失。
[0015]另外，在本說明書中，將槽部的距開口部最深的位置稱為槽底。槽底包括像槽的底部這樣具有平坦的底面的情況和不具有平坦的底面的情況這兩種情況。這是因?yàn)?，在進(jìn)行蝕刻特別是濕蝕刻的情況下，不一定會(huì)形成平坦的底面，有時(shí)會(huì)形成V字槽。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，由于第一外側(cè)面以及第二外側(cè)面中的至少一方在從端面到第二主面為止的區(qū)域內(nèi)具有電極非形成區(qū)域，在電極非形成區(qū)域中未形成有一對(duì)電極，因此產(chǎn)生異性電荷的一對(duì)電極部分的一部分或全部被排除。這樣，由于利用被形成于槽部的內(nèi)側(cè)面上的第一、第二內(nèi)側(cè)面電極而使電極面積増大并且縮窄了一對(duì)電極間距離從而提高了電場(chǎng)效率，而且通過在外側(cè)面上確保電極非形成區(qū)域從而抑制了因逆電場(chǎng)而引起的電荷的損失，因此能夠提聞檢測(cè)靈敏度。
[0017](2)在本發(fā)明的一個(gè)方式中，能夠采用如下方式，即，在將分別于所述第一外側(cè)面電極以及所述第二外側(cè)面電極中將所述端面設(shè)置于所述第二主面上而被測(cè)定出的檢測(cè)靈敏度設(shè)為G1，且將分別于所述第一外側(cè)面電極以及所述第二外側(cè)面電極中將所述端面設(shè)置于中立面上而被測(cè)定出的檢測(cè)靈敏度設(shè)為G2時(shí)，檢測(cè)靈敏度G成為G1+(G2-G1) X10%彡G彡G2。
[0018]第一、第二外側(cè)面電極只要未特別地實(shí)施去除工序，則將被形成在第一、第二外側(cè)面的整個(gè)面上。作為相對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)方式的比較對(duì)象的檢測(cè)靈敏度G1，由于在處于中立面與第二主面之間的第一、第二外側(cè)面電極中被形成的逆電場(chǎng)產(chǎn)生的電荷損失而成為較低的靈敏度。作為本發(fā)明的一個(gè)方式中的最優(yōu)方式的檢測(cè)靈敏度G2成為沒有上文所述的電荷損失的高靈敏度。本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的振動(dòng)片的檢測(cè)靈敏度G是定量地定義如下的靈敏度而獲得的，所述靈敏度為，利用在外側(cè)面上被確保的電極非形成，與取得檢測(cè)靈敏度Gl時(shí)相比抑制了電荷損失而達(dá)成的靈敏度。
[0019](3)在本發(fā)明的一個(gè)方式中，能夠采用如下方式，即，所述端面處于與中立面實(shí)質(zhì)等同的位置。
[0020]如果端面被設(shè)定于與中立面實(shí)質(zhì)等同的位置處，則能夠無視在第一、第二外側(cè)面電極中所形成的逆電場(chǎng)，從而能夠使電荷損失最小由此使檢測(cè)靈敏度最大。
[0021](4)在本發(fā)明的一個(gè)方式中，能夠采用如下方式，即，所述端面處于中立面與所述第二主面之間。
[0022]在端面處于第一主面與中立面之間(第一區(qū)域)時(shí)，由于電極有效面積依賴于端面靠近中立面的位置而增大，因此靈敏度増大。另一方面，在端面處于中立面與第二主面之間(第二區(qū)域)時(shí)，由于電荷損失根據(jù)端面靠近第二主面的位置而増大，因此靈敏度降低。依賴于第一區(qū)域中的端面的位置的靈敏度増加率與依賴于第二區(qū)域中的端面的位置的靈敏度下降率相比較大。因此，在制造(例如蝕刻工序)時(shí)，在對(duì)端面的位置進(jìn)行控制時(shí)，與將端面設(shè)定于第一區(qū)域內(nèi)時(shí)相比，將端面設(shè)定于第二區(qū)域內(nèi)時(shí)，靈敏度的位置依賴性較低。
[0023](5)在本發(fā)明的一個(gè)方式中，能夠采用如下方式，即，所述端面處于所述第一主面與中立面之間。
[0024]這樣,在由第一外側(cè)面電極以及第一內(nèi)側(cè)面電極形成的第一對(duì)側(cè)面電極，與由第二外側(cè)面電極以及第二內(nèi)側(cè)面電極形成的第二對(duì)側(cè)面電極中，將不會(huì)形成產(chǎn)生電荷損失的逆電場(chǎng)。
[0025](6)在本發(fā)明的一個(gè)方式中，能夠采用如下方式，即，所述槽底被配置于，在從所述開口起的深度方向上超過中立面的位置上。
[0026]這樣，能夠最大地確保由第一外側(cè)面電極以及第一內(nèi)側(cè)面電極形成的第一對(duì)側(cè)面電極，和由第二外側(cè)面電極以及第二內(nèi)側(cè)面電極形成的第二對(duì)側(cè)面電極的有效電極面積。此外，如果將一對(duì)槽底電極配置于該槽底，則能夠進(jìn)一步提高電場(chǎng)效率。
[0027](7)在本發(fā)明的一個(gè)方式中，能夠采用如下方式，即，所述槽底被配置于，在從所述開口起的深度方向上與中立面實(shí)質(zhì)等同的位置上或未超過中立面的位置上。
[0028]不論槽底的位置如何，都能夠起到依賴于第一、第二外側(cè)面電極的端面的位置而對(duì)電荷損失進(jìn)行抑制的