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JP2015230272A - Functional element, electronic equipment, and mobile body - Google Patents

Functional element, electronic equipment, and mobile body Download PDF

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JP2015230272A
JP2015230272A JP2014117365A JP2014117365A JP2015230272A JP 2015230272 A JP2015230272 A JP 2015230272A JP 2014117365 A JP2014117365 A JP 2014117365A JP 2014117365 A JP2014117365 A JP 2014117365A JP 2015230272 A JP2015230272 A JP 2015230272A
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JP
Japan
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vibrating body
support
support beam
beam portion
functional element
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JP2014117365A
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誠 古畑
Makoto Furuhata
誠 古畑
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a functional element having high detection sensitivity, and electronic equipment and a mobile body including the functional element.SOLUTION: A functional element (1) includes: a substrate 10; a first vibrator 31 and a second vibrator 32 spaced from the substrate 10; a first support beam 23 that is disposed along a first direction connecting the first vibrator 31 and the second vibrator 32 and is connected to the first vibrator 31, and a second support beam 24 that is connected to the second vibrator 32; and a connecting part 20 present between the first support beam 23 and the second support beam 24. The connecting part 20 has a first beam 21 and a second beam 22 extending in a second direction intersecting the first direction; the first beam 21 is connected to the first support beam 23; and the second beam 22 is connected to the second support beam 24. In a cross-sectional view, the first beam 21 and the second beam 22 displace in the same phase in a third direction that intersects a vibration direction along the major surfaces of the first vibrator 31 and the second vibrator 32.

Description

本発明は、機能素子、この機能素子を備えた電子機器、および移動体に関する。   The present invention relates to a functional element, an electronic device including the functional element, and a moving body.

従来から、機能素子としてのジャイロセンサー素子を用いたジャイロセンサーは、船舶、航空機、ロケットなどの姿勢を自律制御する技術に使用されている。最近では、車両における車体制御、カーナビゲーションシステムの自車位置検出、デジタルカメラ、ビデオカメラおよび携帯電話の振動制御補正(いわゆる手振れ補正)などに用いられ、移動体や電子機器の高性能化に伴い、このジャイロセンサーにも感度の向上が求められている。   Conventionally, a gyro sensor using a gyro sensor element as a functional element has been used in a technology for autonomously controlling the attitude of a ship, an aircraft, a rocket, or the like. Recently, it has been used for vehicle body control in vehicles, vehicle position detection in car navigation systems, vibration control correction (so-called camera shake correction) for digital cameras, video cameras, and mobile phones. This gyro sensor is also required to improve sensitivity.

特許文献1では、2つの振動体を並設し、互いに逆相で駆動振動させ、平面視で、2つの振動体が並設されている方向と交差する方向の軸回りの角速度が加わった時に、振動体に設けられた検出部と、検出部と重なる位置に離間して配置されている固定電極との間で生じる静電容量の変化により、面内軸回りの角速度を検出するジャイロセンサーが開示されている。   In Patent Document 1, two vibrators are arranged side by side, driven and vibrated in opposite phases, and when an angular velocity about an axis in a direction intersecting the direction in which the two vibrators are arranged in a plan view is added. A gyro sensor that detects an angular velocity around the in-plane axis due to a change in capacitance generated between a detection unit provided on the vibrating body and a fixed electrode that is spaced apart from the detection unit. It is disclosed.

特開2013−217666号公報JP 2013-217666 A

しかしながら、特許文献1に記載のジャイロセンサー素子は、シリコンなどを主成分とする材料をドライエッチング法などにより外形を形成している。この外形形成時の製造ばらつきにより、断面形状が非対称となり、振動体の主面および駆動振動における振動体の振動方向と交差する方向の振動成分、つまり、面外方向の不要な振動成分であるクワドラチャー成分が発生し、ジャイロセンサー素子のQ値が低下し、検出感度が劣化するという虞があった。   However, the gyro sensor element described in Patent Document 1 forms an outer shape of a material mainly composed of silicon or the like by a dry etching method or the like. Due to the manufacturing variations during the formation of the outer shape, the cross-sectional shape becomes asymmetrical, and the vibration component in the direction intersecting the vibration direction of the vibration body in the main surface of the vibration body and the drive vibration, that is, the quadra that is an unnecessary vibration component in the out-of-plane direction There is a possibility that the char component is generated, the Q value of the gyro sensor element is lowered, and the detection sensitivity is deteriorated.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本適用例に係る機能素子は、基体と前記基体と離間して設けられている第1振動体および第2振動体と、前記第1振動体と前記第2振動体とを結ぶ第1方向に沿って設けられ、前記第1振動体に接続されている第1支持梁部および前記第2振動体に接続されている第2支持梁部と、前記第1支持梁部と前記第2支持梁部との間にある連結部と、を備え、前記連結部は、前記第1方向と交差する第2方向に延出している第1梁部および第2梁部を有し、前記第1梁部と前記第1支持梁部とが接続され、前記第2梁部と前記第2支持梁部とが接続されており、断面視で、前記第1梁部と前記第2梁部とが、前記第1振動体および前記第2振動体の主面に沿う振動方向と交差する第3方向に同位相で変位することを特徴とする。   Application Example 1 A functional element according to this application example includes a base body, a first vibrating body and a second vibrating body provided apart from the base body, and the first vibrating body and the second vibrating body. A first support beam portion connected to the first vibrating body, a second support beam portion connected to the second vibrating body, and a first support beam portion provided along a first direction of connection; A connecting portion between the second support beam portion, and the connecting portion includes a first beam portion and a second beam portion extending in a second direction intersecting the first direction. The first beam portion and the first support beam portion are connected, and the second beam portion and the second support beam portion are connected, and the first beam portion and the second beam in a cross-sectional view. The beam portion is displaced in the same phase in a third direction intersecting with a vibration direction along the main surfaces of the first vibrating body and the second vibrating body.

本適用例によれば、第1振動体と第2振動体との間に、第1振動体および第2振動体の振動に伴い第1振動体および第2振動体の主面に沿う振動方向と交差する第3方向に同位相で変位する第1梁部と第2梁部とを有する連結部を備えているため、外形形成時の製造ばらつきにより生じる断面形状の非対称に伴う第1振動体と第2振動体との主面および第1振動体と第2振動体との振動方向(第1方向)と交差する方向(第3方向)の振動成分、つまり、面外方向の不要な振動成分であるクワドラチャー成分の発生を連結部の第1梁部と第2梁部とがヒンジ状に変形することで抑制することができるので、Q値の低下を低減し、高い検出感度を有する機能素子を得ることができるという効果がある。   According to this application example, the vibration direction along the main surfaces of the first vibration body and the second vibration body between the first vibration body and the second vibration body is accompanied by the vibration of the first vibration body and the second vibration body. The first vibrating body due to the asymmetry of the cross-sectional shape caused by manufacturing variations at the time of forming the outer shape, since the connecting portion having the first beam portion and the second beam portion that are displaced in the same phase in the third direction intersecting with Vibration component in the direction (third direction) intersecting the main surface of the first and second vibrating bodies and the direction of vibration (first direction) of the first and second vibrating bodies, that is, unnecessary vibration in the out-of-plane direction. Generation of the quadrature component, which is a component, can be suppressed by deforming the first beam portion and the second beam portion of the connecting portion into a hinge shape, thereby reducing a decrease in the Q value and having high detection sensitivity. There is an effect that a functional element can be obtained.

[適用例2]上記適用例に記載の機能素子において、前記第1支持梁部および前記第2支持梁部は、前記基体に設けられている固定部に接続されていることを特徴とする。   Application Example 2 In the functional element described in the application example, the first support beam portion and the second support beam portion are connected to a fixing portion provided on the base.

本適用例によれば、第1支持梁部および第2支持梁部が基体に設けられている固定部に接続されているため、固定部を支点とし、第1振動体および第2振動体のクワドラチャー成分によって第1支持梁部および第2支持梁部が回転するように捩じれることによって連結部がヒンジ状に変形するため、クワドラチャー成分を抑制することができる。そのため、第1振動体および第2振動体のQ値の低下を低減することができる。   According to this application example, since the first support beam portion and the second support beam portion are connected to the fixed portion provided on the base body, the fixed portion is used as a fulcrum, and the first vibrating body and the second vibrating body are Since the connecting portion is deformed into a hinge shape by being twisted so that the first support beam portion and the second support beam portion are rotated by the quadrature component, the quadrature component can be suppressed. Therefore, it is possible to reduce the decrease in the Q value of the first vibrating body and the second vibrating body.

[適用例3]上記適用例に記載の機能素子において、前記第1支持梁部は、前記第2方向に延出している第1支持部および前記第1支持部の延出する方向と反対側の方向に延出している第2支持部の少なくとも一方を有し、前記第2支持梁部は、前記第2方向に延出している第3支持部および前記第3支持部の延出する方向と反対側の方向に延出している第4支持部の少なくとも一方を有し、前記第1支持部、前記第2支持部、前記第3支持部、および前記第4支持部の前記第1支持梁部および前記第2支持梁部と接続されている端部と反対側の端部が前記固定部に接続されていることを特徴とする。   Application Example 3 In the functional element according to the application example described above, the first support beam portion includes a first support portion extending in the second direction and a direction opposite to the extending direction of the first support portion. At least one of the second support portions extending in the direction of the second support portion, the second support beam portion extending in the second direction and the direction in which the third support portion extends. And at least one of a fourth support portion extending in a direction opposite to the first support portion, and the first support portion, the second support portion, the third support portion, and the first support of the fourth support portion. The beam part and the edge part on the opposite side to the edge part connected with the said 2nd support beam part are connected to the said fixing | fixed part, It is characterized by the above-mentioned.

本適用例によれば、第1支持梁部および第2支持梁部から延出している第1から第4支持部の先端部が固定されていることにより、連結部と第1支持梁部および第2支持梁部とを基体から離間することができる。そのため、第1振動体および第2振動体のクワドラチャー成分によって第1支持梁部および第2支持梁部がねじれ易くなり、連結部がヒンジ状に変形することで、クワドラチャー成分を抑制することができる。よって、第1振動体および第2振動体のQ値の低下を低減することができる。   According to this application example, since the distal end portions of the first to fourth support portions extending from the first support beam portion and the second support beam portion are fixed, the connecting portion and the first support beam portion and The second support beam portion can be separated from the base body. Therefore, the quadrature component of the first vibrator and the second vibrator makes the first support beam part and the second support beam part easily twisted, and the connecting part is deformed into a hinge shape, thereby suppressing the quadrature component. Can do. Therefore, it is possible to reduce a decrease in the Q value of the first vibrating body and the second vibrating body.

[適用例4]上記適用例に記載の機能素子において、前記連結部は、環状であり、前記第2方向を対称軸として線対称であることを特徴とする。   Application Example 4 In the functional element according to the application example described above, it is preferable that the connecting portion has a ring shape and is line symmetric with respect to the second direction as an axis of symmetry.

本適用例によれば、連結部が環状で、第2方向を対称軸として線対称であることにより、第1振動体および第2振動体のクワドラチャー成分を抑制する連結部を安定してヒンジ状に変形させることができる。そのため、第1振動体および第2振動体のQ値の低下をより低減することができる。   According to this application example, the connecting portion is annular and is symmetrical with respect to the second direction as the axis of symmetry, so that the connecting portion that suppresses the quadrature component of the first vibrating body and the second vibrating body can be hinged stably. Can be deformed. Therefore, it is possible to further reduce the Q value of the first vibrating body and the second vibrating body.

[適用例5]上記適用例に記載の機能素子において、前記第1支持梁部と前記第1振動体、および前記第2支持梁部と前記第2振動体がそれぞれ連結ばね部により接続されていることを特徴とする。   Application Example 5 In the functional element according to the application example described above, the first support beam portion and the first vibrating body, and the second support beam portion and the second vibrating body are respectively connected by a connecting spring portion. It is characterized by being.

本適用例によれば、支持梁部と振動体との間が連結ばね部により接続されているため、2つの振動体を連結するための連結体の共振周波数を低くすることができる。そのため、共振周波数が高くなるに伴い駆動振動と一定周波数だけ離れた検出振動とが共振して振幅が増大する現象、即ちレゾナンスゲイン倍され大きくなるクワドラチャー成分を小さく抑えることができ、第1振動体および第2振動体のQ値の低下をより低減することができる。   According to this application example, since the support beam portion and the vibrating body are connected by the connecting spring portion, the resonance frequency of the connecting body for connecting the two vibrating bodies can be lowered. For this reason, the phenomenon that the drive vibration and the detection vibration separated by a certain frequency resonate with each other as the resonance frequency increases and the amplitude increases, that is, the quadrature component that is multiplied and increased by the resonance gain can be suppressed to be small. The decrease in the Q value of the body and the second vibrating body can be further reduced.

[適用例6]上記適用例に記載の機能素子において、前記連結部および前記連結ばね部は、弾性体であり、前記連結部は、前記連結ばね部のばね定数よりも大きいことを特徴とする。   Application Example 6 In the functional element according to the application example described above, the connection part and the connection spring part are elastic bodies, and the connection part is larger than a spring constant of the connection spring part. .

本適用例によれば、連結部および連結ばね部が弾性体であるため、振動体の振動変位に応じて変形し、振動体のQ値の低下を低減することができる。また、連結ばね部のばね定数が連結部のばね定数がよりも小さいため、ばね定数が大きくなるに伴いレゾナンスゲイン倍され大きくなるクワドラチャー成分を連結ばね部で減衰し、その後、連結部をヒンジ状に変形させることで、クワドラチャー成分をより低減することができ、振動体のQ値の低下を低減することができる。   According to this application example, since the connecting portion and the connecting spring portion are elastic bodies, they can be deformed according to the vibration displacement of the vibrating body, and a reduction in the Q value of the vibrating body can be reduced. Further, since the spring constant of the connecting spring portion is smaller than the spring constant of the connecting portion, the quadrature component that is multiplied and increased by the resonance gain as the spring constant increases is attenuated by the connecting spring portion, and then the connecting portion is hinged. By deforming into a shape, the quadrature component can be further reduced, and a decrease in the Q value of the vibrator can be reduced.

[適用例7]上記適用例に記載の機能素子において、前記第1振動体および前記第2振動体は、振動を検出する検出部を備えていることを特徴とする。   Application Example 7 In the functional element described in the application example, the first vibrating body and the second vibrating body include a detection unit that detects vibration.

本適用例によれば、第1振動体および第2振動体が振動を検出する検出部を備えているため、面内軸回りの角速度が加わった時に、第1振動体および第2振動体に設けられた検出部と、検出部と重なる位置に離間して配置されている検出電極との間で生じる静電容量の変化により、角速度による振動を検出することができる。   According to this application example, since the first vibrating body and the second vibrating body include the detection unit that detects vibration, when the angular velocity around the in-plane axis is applied, the first vibrating body and the second vibrating body are The vibration due to the angular velocity can be detected by the change in the capacitance generated between the provided detection unit and the detection electrode that is spaced apart from the detection unit.

[適用例8]本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の機能素子を備えていることを特徴とする。   Application Example 8 An electronic apparatus according to this application example includes the functional element described in the application example.

本適用例によれば、検出感度の高い機能素子を備えた電子機器を提供することができる。   According to this application example, it is possible to provide an electronic device including a functional element with high detection sensitivity.

[適用例9]本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の機能素子を備えていることを特徴とする。   Application Example 9 A moving object according to this application example includes the functional element described in the application example.

本適用例によれば、検出感度の高い機能素子を備えた移動体を提供することができる。   According to this application example, it is possible to provide a moving body including a functional element with high detection sensitivity.

本発明の第1実施形態に係る機能素子の概略構造を示す模式平面図。1 is a schematic plan view showing a schematic structure of a functional element according to a first embodiment of the present invention. 図1中のA−A線の模式断面図。The schematic cross section of the AA line in FIG. 本発明の第1実施形態に係る機能素子の連結体における変位方向を説明する模式断面図であり、(a)は振動体が連結部側に接近する場合、(b)は振動体が連結部側から離隔する場合。It is a schematic cross section explaining the displacement direction in the coupling body of the functional element according to the first embodiment of the present invention, (a) when the vibrating body approaches the coupling portion side, (b) is the vibrating body is the coupling portion When separated from the side. 本発明の第1実施形態に係る機能素子の第1変形例の連結体の概略構造を示す模式平面図。The schematic plan view which shows schematic structure of the coupling body of the 1st modification of the functional element which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る機能素子の連結体の概略構造を示す模式平面図。The schematic top view which shows schematic structure of the coupling body of the functional element which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の機能素子を備える電子機器を適用したモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the mobile type (or notebook type) personal computer to which the electronic device provided with the functional element of the present invention is applied. 本発明の機能素子を備える電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the mobile telephone (PHS is also included) to which the electronic device provided with the functional element of this invention is applied. 本発明の機能素子を備える電子機器を適用したデジタルカメラの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the digital camera to which the electronic device provided with the functional element of this invention is applied. 本発明の機能素子を備える移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図。The perspective view which shows roughly the motor vehicle as an example of a mobile body provided with the functional element of this invention.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure shown below, the size and ratio of each component may be described differently from the actual component in order to make each component large enough to be recognized on the drawing. is there.

<第1実施形態>
[機能素子の構成]
本発明の第1実施形態に係る機能素子の一例として、面内軸回りの角速度を検出するジャイロセンサー素子1を挙げ、図1および図2を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る機能素子としてのジャイロセンサー素子1の概略構造を示す模式平面図である。図2は、図1中のA−A線の模式断面図である。なお、便宜上、図1では、駆動部40や検出部(43,44)を覆う蓋体80の図示を省略してある。また、以降の各図では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「+側」、基端側を「−側」としている。また、X軸に平行な方向を「X軸方向」と言い、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」と言い、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」と言う。更に、説明の便宜上、Z軸方向から見たときの平面視において、Z軸方向の面を主面として、+Z軸側を上面、−Z軸側を下面として説明する。
<First Embodiment>
[Configuration of functional elements]
As an example of the functional element according to the first embodiment of the present invention, a gyro sensor element 1 that detects an angular velocity around an in-plane axis is given and described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is a schematic plan view showing a schematic structure of a gyro sensor element 1 as a functional element according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. For convenience, in FIG. 1, the lid 80 that covers the drive unit 40 and the detection units (43, 44) is not shown. In the following drawings, for convenience of explanation, the X axis, the Y axis, and the Z axis are illustrated as three axes that are orthogonal to each other. Is “−side”. A direction parallel to the X axis is referred to as an “X axis direction”, a direction parallel to the Y axis is referred to as a “Y axis direction”, and a direction parallel to the Z axis is referred to as a “Z axis direction”. Furthermore, for convenience of explanation, in the plan view when viewed from the Z-axis direction, the surface in the Z-axis direction is assumed to be the main surface, the + Z-axis side is the upper surface, and the −Z-axis side is the lower surface.

ジャイロセンサー素子1は、図1および図2に示すように、基体10と、第1振動体31および第2振動体32と、第1振動体31に接続されている第1支持梁部23および第2振動体32に接続されている第2支持梁部24と連結部20とを有する連結体18と、ばね部30と、駆動部40と、第1検出部43および第2検出部44と、蓋体80と、を含むように構成されている。ジャイロセンサー素子1では、面内軸であるY軸回りの角速度を検出するジャイロセンサー素子(静電容量型MEMSジャイロセンサー素子)である。   As shown in FIGS. 1 and 2, the gyro sensor element 1 includes a base body 10, a first vibrating body 31 and a second vibrating body 32, a first support beam portion 23 connected to the first vibrating body 31, and The connecting body 18 having the second support beam portion 24 and the connecting portion 20 connected to the second vibrating body 32, the spring portion 30, the driving portion 40, the first detecting portion 43 and the second detecting portion 44, The lid body 80 is included. The gyro sensor element 1 is a gyro sensor element (capacitive MEMS gyro sensor element) that detects an angular velocity around the Y axis that is an in-plane axis.

基体10は、図2に示すように、第1振動体31および第2振動体32が配置されている側である上面側に、凹部12が設けられている。凹部12の上方には、間隙を介して、連結体18、第1振動体31および第2振動体32、ばね部30が設けられている。凹部12によって、第1振動体31および第2振動体32は、基体10に妨害されることなく、所望の方向に可動することができる。凹部12は、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって形成される。なお、基体10の材質は、例えば、ガラス、シリコンである。   As shown in FIG. 2, the base body 10 is provided with a recess 12 on the upper surface side where the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 are disposed. Above the recess 12, the connecting body 18, the first vibrating body 31, the second vibrating body 32, and the spring portion 30 are provided via a gap. By the recess 12, the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 can be moved in a desired direction without being obstructed by the base 10. The recess 12 is formed by, for example, a photolithography technique and an etching technique. The material of the base 10 is, for example, glass or silicon.

基体10は、第1固定部15および第2固定部16を有する。図1および図2に示すように、第1固定部15および第2固定部16は、第1振動体31および第2振動体32の形態に応じて、基体10の上面に適宜設けられる領域である。   The base 10 has a first fixing part 15 and a second fixing part 16. As shown in FIGS. 1 and 2, the first fixing portion 15 and the second fixing portion 16 are regions that are appropriately provided on the upper surface of the base body 10 according to the form of the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32. is there.

第1固定部15は、第1振動体31および第2振動体32を支持するばね部30の一端が固定(接合)され、ばね部30を介して第1振動体31および第2振動体32を支持する部分である。図1および図2に示すように、第1固定部15は、X軸方向において第1振動体31と第2振動体32とを挟むように配置されていてもよい。   One end of the spring portion 30 that supports the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 is fixed (joined) to the first fixing portion 15, and the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 are interposed via the spring portion 30. This is the part that supports As shown in FIGS. 1 and 2, the first fixing portion 15 may be arranged so as to sandwich the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 in the X-axis direction.

第2固定部16は、第1振動体31と第2振動体32とを連結する連結体18の第1支持梁部23および第2支持梁部24から延出する第1〜第4支持部25a,25b,26a,26bの一端が固定(接合)され、連結体18を介して第1振動体31および第2振動体32を支持する部分である。   The second fixing portion 16 includes first to fourth support portions extending from the first support beam portion 23 and the second support beam portion 24 of the coupling body 18 that connects the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32. One end of each of 25a, 25b, 26a, and 26b is fixed (joined), and is a part that supports the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 via the coupling body 18.

第1固定部15と第2固定部16とに固定(接合)することにより、一体化されている連結体18、第1振動体31および第2振動体32、ばね部30、および駆動用の可動電極部41を基体10から離間して設けることができる。   By being fixed (joined) to the first fixing portion 15 and the second fixing portion 16, the connecting body 18, the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32, the spring portion 30, and the driving unit are integrated. The movable electrode part 41 can be provided separately from the base body 10.

第1固定部15や第2固定部16の上面(基体10)と、連結体18、ばね部30、および駆動用の固定電極部42等と、の固定(接合)方法は、特に限定されないが、例えば、基体10の材質がガラスであり、第1振動体31および第2振動体32等の材質がシリコンである場合は、陽極接合を適用することができる。   A method of fixing (joining) the upper surface (base 10) of the first fixing part 15 and the second fixing part 16 to the coupling body 18, the spring part 30, the driving fixed electrode part 42, and the like is not particularly limited. For example, when the material of the base 10 is glass and the material of the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 is silicon, anodic bonding can be applied.

第1振動体31と第2振動体32とは、X軸に沿う方向である第1方向(X軸方向)に並設され、連結体18によって連結されており、図2に示すように、基体10および蓋体80によって囲まれるキャビティー82に収容されている。第1振動体31および第2振動体32は、基体10の上方に間隙(凹部12)を介して設けられている。第1振動体31および第2振動体32は、基体10の上面に(基体10上に)連結体18とばね部30とを介して支持されている。   The first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 are juxtaposed in a first direction (X-axis direction) that is a direction along the X-axis, and are connected by a connecting body 18, as shown in FIG. It is accommodated in a cavity 82 surrounded by the base 10 and the lid 80. The first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 are provided above the base 10 via a gap (recessed portion 12). The first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 are supported on the upper surface of the base body 10 (on the base body 10) via the coupling body 18 and the spring portion 30.

第1振動体31は、第1可動部37と、第1可動部37を取り囲む環状の支持部34と、第1可動部37と支持部34とを接続するための支持梁部36と、を含むように構成されている。また、第2振動体32も第1振動体31と同様に、第2可動部38と、第2可動部38を取り囲む環状の支持部34と、第2可動部38と支持部34とを接続するための支持梁部36と、を含むように構成されている。なお、支持部34の形状は環状の形状であれば特に限定されない。支持部34は、例えば、フレーム状の形状であっても構わない。   The first vibrating body 31 includes a first movable part 37, an annular support part 34 surrounding the first movable part 37, and a support beam part 36 for connecting the first movable part 37 and the support part 34. It is configured to include. Similarly to the first vibrating body 31, the second vibrating body 32 connects the second movable portion 38, the annular support portion 34 surrounding the second movable portion 38, and the second movable portion 38 and the support portion 34. And a support beam portion 36. In addition, the shape of the support part 34 will not be specifically limited if it is cyclic | annular shape. The support part 34 may have a frame shape, for example.

ここで、支持梁部36は、X軸方向に沿って延出し、中央部が第1可動部37および第2可動部38と接続され、両端部が支持部34に接続されている。そのため、第1可動部37および第2可動部38は、その主面と交差する方向である第3方向(Z軸方向)に変位し得るように構成されている。   Here, the support beam portion 36 extends along the X-axis direction, the center portion is connected to the first movable portion 37 and the second movable portion 38, and both end portions are connected to the support portion 34. Therefore, the first movable portion 37 and the second movable portion 38 are configured to be able to be displaced in a third direction (Z-axis direction) that is a direction intersecting with the main surface.

第1振動体31および第2振動体32の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。第1振動体31および第2振動体32は、例えば、シリコン基板(図示せず)を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって加工することにより形成される。   The material of the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 is, for example, silicon provided with conductivity by doping impurities such as phosphorus and boron. The first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 are formed, for example, by processing a silicon substrate (not shown) by a photolithography technique and an etching technique.

連結体18は、第1振動体31と第2振動体32とを結ぶ第1方向(X軸方向)に沿って設けられ、第1支持梁部23および第2支持梁部24と、第1支持梁部23と第2支持梁部24とを接続している連結部20と、を備えている。連結部20は、第1方向(X軸方向)と交差する第2方向(Y軸方向)に延出している第1梁部21および第2梁部22と、第1梁部21および第2梁部22の両端をそれぞれ接続する第1連結梁部27および第2連結梁部28と、により構成され、中央部に貫通孔を有する環状である。また、第1梁部21と第1支持梁部23とが接続され、第2梁部22と第2支持梁部24とが接続されている。   The connecting body 18 is provided along a first direction (X-axis direction) connecting the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32, and includes the first support beam portion 23 and the second support beam portion 24, And a connecting portion 20 that connects the support beam portion 23 and the second support beam portion 24. The connecting portion 20 includes a first beam portion 21 and a second beam portion 22 that extend in a second direction (Y-axis direction) intersecting the first direction (X-axis direction), and the first beam portion 21 and the second beam portion. The first connecting beam portion 27 and the second connecting beam portion 28 that connect the both ends of the beam portion 22, respectively, have an annular shape having a through hole at the center. Further, the first beam portion 21 and the first support beam portion 23 are connected, and the second beam portion 22 and the second support beam portion 24 are connected.

第1支持梁部23は、第2方向(Y軸方向)の+Y軸方向に延出している第1支持部25aと第1支持部25aの延出する方向と反対側の−Y軸方向に延出している第2支持部25bとを有し、第2支持梁部24は、+Y軸方向に延出している第3支持部26aと−Y軸方向に延出している第4支持部26bとを有している。
第1支持部25a、第2支持部25b、第3支持部26a、および第4支持部26bは、第1支持梁部23および第2支持梁部24と接続されている端部と反対側の端部が第2固定部16に接続され、且つ固定(接合)されている。
The first support beam portion 23 extends in the second direction (Y-axis direction) in the + Y-axis direction, and in the −Y-axis direction opposite to the direction in which the first support portion 25a extends. The second support beam portion 24 includes a third support portion 26a extending in the + Y axis direction and a fourth support portion 26b extending in the −Y axis direction. And have.
The first support portion 25a, the second support portion 25b, the third support portion 26a, and the fourth support portion 26b are opposite to the ends connected to the first support beam portion 23 and the second support beam portion 24. The end portion is connected to the second fixing portion 16 and is fixed (joined).

ここで、連結体18は、第1振動体31および第2振動体32をX軸方向において変位し得るように構成されている。より具体的には、連結体18の第1支持部25aと第2支持部25b、第1梁部21、第2梁部22、および第3支持部26aと第4支持部26bがX軸方向の変位に対してばね状に作用する。これにより、第1振動体31および第2振動体32は、X軸方向において互いに逆相で振動することができる。   Here, the coupling body 18 is configured to displace the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 in the X-axis direction. More specifically, the first support portion 25a and the second support portion 25b, the first beam portion 21, the second beam portion 22, and the third support portion 26a and the fourth support portion 26b of the coupling body 18 are in the X-axis direction. It acts like a spring against the displacement of. Thereby, the 1st vibrating body 31 and the 2nd vibrating body 32 can vibrate in a mutually opposite phase in the X-axis direction.

連結体18の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。連結体18は、例えば、シリコン基板(図示せず)を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって第1振動体31および第2振動体32と共に一体的に加工することにより形成される。   The material of the coupling body 18 is, for example, silicon provided with conductivity by doping impurities such as phosphorus and boron. For example, the connecting body 18 is formed by integrally processing a silicon substrate (not shown) together with the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 by a photolithography technique and an etching technique.

ばね部30は、X軸方向に第1振動体31および第2振動体32を変位し得るように構成されている。具体的には、ばね部30は、第1固定部15から第1振動体31および第2振動体32までX軸に沿う方向に延出し、Y軸方向に往復しながらX軸方向に延出する形状を有している。ばね部30の一端は、第1固定部15(基体10の上面)に接合(固定)されている。また、ばね部30の他端は、第1振動体31および第2振動体32に接続されている。図示の例では、ばね部30は、第1振動体31および第2振動体32をX軸方向において挟むように2つと、第1振動体31および第2振動体32をY軸方向において挟むように2つと、設けられている。   The spring portion 30 is configured to be able to displace the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 in the X-axis direction. Specifically, the spring portion 30 extends from the first fixed portion 15 to the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 in the direction along the X axis, and extends in the X axis direction while reciprocating in the Y axis direction. It has a shape to One end of the spring portion 30 is joined (fixed) to the first fixing portion 15 (the upper surface of the base body 10). The other end of the spring portion 30 is connected to the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32. In the illustrated example, the spring portion 30 sandwiches the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 in the X-axis direction, and sandwiches the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 in the Y-axis direction. There are two.

ばね部30の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。ばね部30は、例えば、シリコン基板(図示せず)を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって第1振動体31および第2振動体32と共に一体的に加工することにより形成される。   The material of the spring part 30 is, for example, silicon provided with conductivity by doping impurities such as phosphorus and boron. The spring portion 30 is formed, for example, by integrally processing a silicon substrate (not shown) together with the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 by a photolithography technique and an etching technique.

駆動部40は、第1振動体31および第2振動体32を励振することができる機構を有する。なお、駆動部40の構成および数は、第1振動体31および第2振動体32を励振することができる限り、特に限定されない。   The drive unit 40 has a mechanism that can excite the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32. The configuration and number of the drive units 40 are not particularly limited as long as the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 can be excited.

例えば、駆動部40は、第1振動体31および第2振動体32に直接設けられていてもよい。図1に示すように、第1振動体31および第2振動体32の外側に接続された可動電極部41と、可動電極部41と所定の距離を介して対向配置された固定電極部42から構成されていてもよい。また、図示はされないが、駆動部40は、第1振動体31および第2振動体32に直接接続せずに静電気力等によって第1振動体31および第2振動体32を励振する機構を有し、第1振動体31および第2振動体32の外側に配置されていてもよい。   For example, the drive unit 40 may be provided directly on the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32. As shown in FIG. 1, a movable electrode portion 41 connected to the outside of the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32, and a fixed electrode portion 42 arranged to face the movable electrode portion 41 through a predetermined distance. It may be configured. Although not shown, the drive unit 40 has a mechanism for exciting the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 by electrostatic force or the like without being directly connected to the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32. However, it may be disposed outside the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32.

可動電極部41は、第1振動体31および第2振動体32に接続されて複数設けられていてもよい。図示の例では、可動電極部41は、第1振動体31および第2振動体32から+Y軸方向(または−Y軸方向)に延出している幹部と、幹部から+X軸方向および−X軸方向に延出している複数の枝部と、を有する櫛歯状電極であってもよい。   A plurality of movable electrode portions 41 may be connected to the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32. In the illustrated example, the movable electrode portion 41 includes a trunk portion that extends in the + Y-axis direction (or −Y-axis direction) from the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32, and the + X-axis direction and the −X-axis from the trunk portion. It may be a comb-like electrode having a plurality of branches extending in the direction.

固定電極部42は、可動電極部41の外側に配置されている。固定電極部42は、基体10の上面に接合(固定)されている。図示の例では、固定電極部42は、複数設けられ、可動電極部41を介して、対向配置されている。可動電極部41が櫛歯状の形状を有する場合、固定電極部42の形状は、可動電極部41に対応した櫛歯状電極であってもよい。   The fixed electrode portion 42 is disposed outside the movable electrode portion 41. The fixed electrode portion 42 is bonded (fixed) to the upper surface of the base 10. In the example shown in the figure, a plurality of fixed electrode portions 42 are provided and are arranged to face each other via the movable electrode portion 41. When the movable electrode portion 41 has a comb-like shape, the fixed electrode portion 42 may be a comb-like electrode corresponding to the movable electrode portion 41.

可動電極部41および固定電極部42は、図示しない電源に電気的に接続されている。可動電極部41および固定電極部42に電圧が印加されると、可動電極部41と固定電極部42との間に静電力を発生させることができる。これにより、ばね部30をX軸に沿って伸縮させることができ、第1振動体31および第2振動体32をX軸に沿って振動させることができる。   The movable electrode portion 41 and the fixed electrode portion 42 are electrically connected to a power source (not shown). When a voltage is applied to the movable electrode portion 41 and the fixed electrode portion 42, an electrostatic force can be generated between the movable electrode portion 41 and the fixed electrode portion 42. Thereby, the spring part 30 can be expanded-contracted along an X-axis, and the 1st vibrating body 31 and the 2nd vibrating body 32 can be vibrated along an X-axis.

可動電極部41および固定電極部42で構成されている駆動部40の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。駆動部40は、例えば、シリコン基板(図示せず)を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって第1振動体31および第2振動体32と共に一体的に加工することにより形成される。   The material of the drive unit 40 composed of the movable electrode unit 41 and the fixed electrode unit 42 is, for example, silicon provided with conductivity by doping impurities such as phosphorus and boron. The drive unit 40 is formed, for example, by integrally processing a silicon substrate (not shown) together with the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 by a photolithography technique and an etching technique.

第1検出部43は、第1振動体31の第1可動部37と、基体10の凹部12で第1可動部37に対向して配置されている第1検出電極部45と、を含むように構成されている。第2検出部44も第1検出部43と同様に、第2振動体32の第2可動部38と、基体10の凹部12で第2可動部38に対向して配置されている第2検出電極部46と、を含むように構成されている。つまり、本実施形態のジャイロセンサー素子1は、第1振動体31および第2振動体32に検出部である第1検出部43および第2検出部44を備えている。   The first detection unit 43 includes a first movable unit 37 of the first vibrating body 31 and a first detection electrode unit 45 disposed to face the first movable unit 37 in the recess 12 of the base body 10. It is configured. Similarly to the first detection unit 43, the second detection unit 44 is also provided with a second detection unit disposed opposite to the second movable unit 38 in the second movable unit 38 of the second vibrating body 32 and the recess 12 of the base body 10. The electrode part 46 is comprised. That is, the gyro sensor element 1 of the present embodiment includes the first detection unit 43 and the second detection unit 44 that are detection units in the first vibration body 31 and the second vibration body 32.

可動電極部41と固定電極部42とに電圧を印加し、第1振動体31および第2振動体32をX軸に沿って逆相で振動させた状態において、振動方向である第1方向(X軸方向)と交差する第2方向(Y軸方向)の軸回りの角速度が加わった時に、この角速度によって生じるコリオリ力により第1振動体31および第2振動体32の主面と交差する第3方向(Z軸方向)に変位を有する振動が発生する。第1振動体31と第2振動体32とは、X軸に沿って逆相で振動しているため、コリオリ力により、Z軸に沿って逆相で振動する。つまり、第1振動体31が+Z軸方向に変位すると、第2振動体32は−Z軸方向に変位する。また、第1振動体31が−Z軸方向に変位すると、第2振動体32は+Z軸方向に変位する。そのため、第1可動部37と第1検出電極部45との間の静電容量、および第2可動部38と第2検出電極部46との間の静電容量を測定することで、ジャイロセンサー素子1の面内軸に加わった角速度を検出することができる。   A voltage is applied to the movable electrode portion 41 and the fixed electrode portion 42 to vibrate the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 in the opposite phase along the X axis. When an angular velocity about an axis in the second direction (Y-axis direction) intersecting with the X-axis direction is added, the first surface intersecting with the principal surfaces of the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 is caused by the Coriolis force generated by this angular velocity. Vibration having displacement in three directions (Z-axis direction) is generated. Since the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 vibrate in the opposite phase along the X axis, they vibrate in the opposite phase along the Z axis due to the Coriolis force. That is, when the first vibrating body 31 is displaced in the + Z-axis direction, the second vibrating body 32 is displaced in the −Z-axis direction. Further, when the first vibrating body 31 is displaced in the −Z axis direction, the second vibrating body 32 is displaced in the + Z axis direction. Therefore, the gyro sensor is measured by measuring the capacitance between the first movable portion 37 and the first detection electrode portion 45 and the capacitance between the second movable portion 38 and the second detection electrode portion 46. The angular velocity applied to the in-plane axis of the element 1 can be detected.

第1検出電極部45および第2検出電極部46の材質は、例えば、アルミニウム、金、ITO(Indium Tin Oxide)等である。第1検出電極部45および第2検出電極部46の材質は、ITO等の透明電極材料であることが望ましい。第1検出電極部45および第2検出電極部46として、透明電極材料を用いることにより、基体10が透明基板(ガラス基板)である場合、第1検出電極部45および第2検出電極部46上に存在する異物等を容易に視認することができるためである。   The material of the first detection electrode unit 45 and the second detection electrode unit 46 is, for example, aluminum, gold, ITO (Indium Tin Oxide), or the like. The material of the first detection electrode unit 45 and the second detection electrode unit 46 is preferably a transparent electrode material such as ITO. By using a transparent electrode material as the first detection electrode unit 45 and the second detection electrode unit 46, when the base 10 is a transparent substrate (glass substrate), the first detection electrode unit 45 and the second detection electrode unit 46 This is because foreign matters and the like existing in the can be easily visually recognized.

蓋体80は、基体10上に設けられている。基体10および蓋体80は、図2に示すように、パッケージを構成することができる。基体10および蓋体80は、キャビティー82を形成することができ、キャビティー82に第1振動体31および第2振動体32を収容することができる。例えば、図2に示す基体10と蓋体80との間は、接着部材等によって埋められていてもよく、この場合、キャビティー82は、例えば、不活性ガス(例えば窒素ガス)雰囲気、または真空雰囲気で密閉されていてもよい。   The lid body 80 is provided on the base body 10. The base body 10 and the lid body 80 can constitute a package as shown in FIG. The base body 10 and the lid body 80 can form a cavity 82, and the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 can be accommodated in the cavity 82. For example, the space between the base body 10 and the lid 80 shown in FIG. 2 may be filled with an adhesive member or the like. In this case, the cavity 82 is, for example, an inert gas (for example, nitrogen gas) atmosphere or a vacuum. It may be sealed with an atmosphere.

蓋体80の材質は、例えば、シリコン、ガラスである。蓋体80と基体10との接合方法は、特に限定されないが、例えば、基体10の材質がガラスであり、蓋体80の材質がシリコンである場合は、基体10と蓋体80とは、陽極接合されることができる。   The material of the lid 80 is, for example, silicon or glass. The method for joining the lid 80 and the base 10 is not particularly limited. For example, when the base 10 is made of glass and the lid 80 is made of silicon, the base 10 and the lid 80 are made of an anode. Can be joined.

[機能素子の動作原理]
次に、本発明の第1実施形態に係るジャイロセンサー素子1の動作原理について説明する。
可動電極部41と固定電極部42とに電圧を印加することで、振動する第1振動体31および第2振動体32の変位方向aは、一般的にはX軸に沿っている。つまり、X軸と平行に変位する。この状態で、ジャイロセンサー素子1の面内軸であるY軸回りに角速度が加わると、コリオリ力が発生し、第1振動体31および第2振動体32は、第1振動体31および第2振動体32の主面(XY面)と交差する第3方向(Z軸方向)に変位する振動を生じる。そのため、第1可動部37と第1検出電極部45との間の静電容量、および第2可動部38と第2検出電極部46との間の静電容量を測定することで、ジャイロセンサー素子1の面内軸であるY軸回りに加わった角速度を検出することができる。
[Operational principle of functional elements]
Next, the operation principle of the gyro sensor element 1 according to the first embodiment of the present invention will be described.
The displacement direction a of the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 that vibrate by applying a voltage to the movable electrode section 41 and the fixed electrode section 42 is generally along the X axis. That is, it is displaced parallel to the X axis. In this state, when an angular velocity is applied around the Y axis that is the in-plane axis of the gyro sensor element 1, a Coriolis force is generated, and the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 are connected to the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32, respectively. A vibration that is displaced in a third direction (Z-axis direction) intersecting the main surface (XY plane) of the vibrating body 32 is generated. Therefore, the gyro sensor is measured by measuring the capacitance between the first movable portion 37 and the first detection electrode portion 45 and the capacitance between the second movable portion 38 and the second detection electrode portion 46. The angular velocity applied around the Y axis that is the in-plane axis of the element 1 can be detected.

しかし、シリコン基板(図示せず)を、ドライエッチング装置等でエッチングし、第1振動体31および第2振動体32や連結部20を含む連結体18等の外形を加工すると、製造装置の設置位置に起因する製造ばらつきにより、図2に示すように、XZ面の断面形状がX軸方向に対して非対称である台形形状となり、振動に伴う変位方向aがX軸方向の変位成分だけでなくZ軸方向の変位成分が発生する。つまり、面外方向の不要な振動成分であるクワドラチャー成分が発生してしまい、ジャイロセンサー素子1の第1振動体31および第2振動体32のQ値が低下し、検出感度が劣化するという問題がある。   However, if the silicon substrate (not shown) is etched by a dry etching apparatus or the like and the outer shape of the connection body 18 including the first vibration body 31, the second vibration body 32, and the connection portion 20 is processed, the manufacturing apparatus is installed. Due to manufacturing variations caused by the position, as shown in FIG. 2, the cross-sectional shape of the XZ plane becomes a trapezoidal shape that is asymmetric with respect to the X-axis direction. A displacement component in the Z-axis direction is generated. That is, a quadrature component that is an unnecessary vibration component in the out-of-plane direction is generated, the Q values of the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 of the gyro sensor element 1 are lowered, and the detection sensitivity is deteriorated. There's a problem.

そこで、本実施形態では、第1振動体31と第2振動体32との間に、環状の連結部20を有する連結体18を設けることで、クワドラチャー成分を抑制し、第1振動体および第2振動体のQ値の低下を低減している。   Therefore, in the present embodiment, by providing the connecting body 18 having the annular connecting portion 20 between the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32, the quadrature component is suppressed, and the first vibrating body and A decrease in the Q value of the second vibrating body is reduced.

次に、連結部20において、クワドラチャー成分を抑制する方法について、図3を用いて詳細に説明する。
図3は、本発明の第1実施形態に係るジャイロセンサー素子1の連結体18における変位方向を説明する模式断面図であり、図3(a)は振動体同士が接近する場合、図3(b)は振動体同士が離隔する場合である。
Next, a method for suppressing the quadrature component in the connecting portion 20 will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the displacement direction in the coupling body 18 of the gyro sensor element 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. b) is a case where the vibrators are separated from each other.

図3では、第1振動体31のクワドラチャー成分が、第2振動体32のクワドラチャー成分よりも大きい、つまり、第1振動体31のZ軸方向への変位が第2振動体32よりも大きい場合について説明する。
振動体同士が接近する場合は、図3(a)に示すように、第1振動体31が変位方向a11に変位することで、+Z軸方向の変位成分により第2支持部25b(第1支持部25a)が時計回りの捩じれ方向b11に捩じられ、その変位により連結部20の第1梁部21が変位方向C1である−Z軸方向に変位する。更に、第1梁部21の−Z軸方向の変位に伴い、連結部20の第2梁部22がヒンジ状に変形し、同位相で−Z軸方向に変位する。この第2梁部22が変位方向C1である−Z軸方向に変位することで、第4支持部26b(第3支持部26a)が反時計回りの捩じれ方向b12に捩じられることで、第2振動体32の変位方向a12における−Z軸方向の変位成分が減衰する。また、第2支持部25b(第1支持部25a)の時計回りの捩じれ方向b11に捩じる力の反力により、第1振動体31の変位方向a11における+Z軸方向の変位成分も減衰する。
In FIG. 3, the quadrature component of the first vibrating body 31 is larger than the quadrature component of the second vibrating body 32, that is, the displacement of the first vibrating body 31 in the Z-axis direction is larger than that of the second vibrating body 32. The case where it is large will be described.
When the vibrating bodies approach each other, as shown in FIG. 3A, the first vibrating body 31 is displaced in the displacement direction a11, so that the second support portion 25b (first support) is generated by the displacement component in the + Z-axis direction. The portion 25a) is twisted in the clockwise twist direction b11, and the displacement causes the first beam portion 21 of the connecting portion 20 to be displaced in the −Z-axis direction, which is the displacement direction C1. Further, as the first beam portion 21 is displaced in the −Z-axis direction, the second beam portion 22 of the connecting portion 20 is deformed into a hinge shape and displaced in the −Z-axis direction at the same phase. By displacing the second beam portion 22 in the −Z-axis direction that is the displacement direction C1, the fourth support portion 26b (third support portion 26a) is twisted in the counterclockwise twist direction b12. The displacement component in the −Z-axis direction in the displacement direction a12 of the two vibrating bodies 32 is attenuated. In addition, the displacement component in the + Z-axis direction in the displacement direction a11 of the first vibrating body 31 is also attenuated by the reaction force of the force twisted in the clockwise twist direction b11 of the second support portion 25b (first support portion 25a). .

次に、振動体同士が離隔する場合は、図3(b)に示すように、第1振動体31が変位方向a21に変位することで、−Z軸方向の変位成分により第2支持部25b(第1支持部25a)が反時計回りの捩じれ方向b21に捩じられ、その変位により連結部20の第1梁部21が変位方向C2である+Z軸方向に変位する。更に、第1梁部21の+Z軸方向の変位に伴い、連結部20の第2梁部22がヒンジ状に変形し、同位相で+Z軸方向に変位する。この第2梁部22が変位方向C2である+Z軸方向に変位することで、第4支持部26b(第3支持部26a)が時計回りの捩じれ方向b22に捩じられることで、第2振動体32の変位方向a22における+Z軸方向の変位成分が減衰する。また、第2支持部25b(第1支持部25a)の反時計回りの捩じれ方向b21に捩じる力の反力により、第1振動体31の変位方向a21における−Z軸方向の変位成分も減衰する。   Next, when the vibrating bodies are separated from each other, as illustrated in FIG. 3B, the first vibrating body 31 is displaced in the displacement direction a <b> 21, so that the second support portion 25 b is caused by the displacement component in the −Z axis direction. The (first support portion 25a) is twisted in the counterclockwise twist direction b21, and the displacement causes the first beam portion 21 of the connecting portion 20 to be displaced in the + Z-axis direction, which is the displacement direction C2. Further, with the displacement of the first beam portion 21 in the + Z-axis direction, the second beam portion 22 of the connecting portion 20 is deformed into a hinge shape and displaced in the + Z-axis direction at the same phase. By displacing the second beam portion 22 in the + Z-axis direction, which is the displacement direction C2, the fourth support portion 26b (third support portion 26a) is twisted in the clockwise twist direction b22, thereby causing the second vibration. The displacement component in the + Z-axis direction in the displacement direction a22 of the body 32 is attenuated. Further, due to the reaction force of the force twisted in the counterclockwise twist direction b21 of the second support portion 25b (first support portion 25a), the displacement component in the −Z-axis direction in the displacement direction a21 of the first vibrating body 31 is also Attenuates.

そのため、第1振動体31および第2振動体32の面外方向(Z軸方向)の不要な変位成分であるクワドチャー成分を、連結部20の第1梁部21と第2梁部22とがヒンジ状に変形することで抑制することができる。   Therefore, the quadrature component, which is an unnecessary displacement component in the out-of-plane direction (Z-axis direction) of the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32, is converted into the first beam portion 21 and the second beam portion 22 of the connecting portion 20. It can suppress by deform | transforming into hinge shape.

本実施形態のジャイロセンサー素子1によれば、第1振動体31と第2振動体32との間に、第1振動体31および第2振動体32の振動に伴い第1振動体31および第2振動体32の主面に沿う第1方向(X軸方向)と交差する第3方向(Z軸方向)に同位相で変位する第1梁部21と第2梁部22とを有する連結部20を備えている。そのため、外形形成時の製造ばらつきにより生じる断面形状の非対称に伴う第1振動体31と第2振動体32との主面および第1振動体31と第2振動体32との振動方向(第1方向)と交差する方向(第3方向)の振動成分、つまり、面外方向の不要な振動成分であるクワドラチャー成分を連結部20の第1梁部21と第2梁部22とがヒンジ状に変形することで抑制し、Q値の低下を低減でき、高い検出感度を有するジャイロセンサー素子1を得ることができる。   According to the gyro sensor element 1 of the present embodiment, between the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32, the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 are caused by the vibration of the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32. The connection part which has the 1st beam part 21 and the 2nd beam part 22 which displace in the 3rd direction (Z-axis direction) which cross | intersects the 1st direction (X-axis direction) along the main surface of the 2 vibrating body 32 in the same phase. 20 is provided. For this reason, the main surfaces of the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 and the vibration directions of the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 due to the asymmetry of the cross-sectional shape caused by manufacturing variations during the formation of the outer shape (first Direction), the first beam portion 21 and the second beam portion 22 of the connecting portion 20 are hinged in a vibration component in the direction (third direction), that is, a quadrature component that is an unnecessary vibration component in the out-of-plane direction. Therefore, the gyro sensor element 1 having high detection sensitivity can be obtained.

また、第1支持梁部23および第2支持梁部24が、基体10に設けられている第2固定部16に接続されていても構わない。
第1支持梁部23および第2支持梁部24が第2固定部16に接続されることで、第2固定部16を支点とし、第1振動体31および第2振動体32のクワドラチャー成分によって第1支持梁部23および第2支持梁部24が回転するように捩じれ連結部20の第1梁部21と第2梁部22とがヒンジ状に変形するため、クワドラチャー成分を抑制することができる。そのため、第1振動体31および第2振動体32のQ値の低下を低減することができる。
Further, the first support beam portion 23 and the second support beam portion 24 may be connected to the second fixing portion 16 provided in the base body 10.
By connecting the first support beam portion 23 and the second support beam portion 24 to the second fixing portion 16, the quadrature component of the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 with the second fixing portion 16 as a fulcrum. As a result, the first support beam portion 23 and the second support beam portion 24 are twisted so that the first support beam portion 23 and the second support beam portion 24 rotate, and the first beam portion 21 and the second beam portion 22 of the connecting portion 20 are deformed into a hinge shape, thereby suppressing the quadrature component. be able to. Therefore, a decrease in the Q value of the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 can be reduced.

[第1変形例]
次に、本発明の第1実施形態に係るジャイロセンサー素子1の第1変形例について、図4を参照しながら説明する。図4は、第1変形例に係るジャイロセンサー素子1aの連結体18aの概略構造を示す模式平面図である。なお、図4では、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸、Z軸を図示している。また、図4では、便宜上、基体10および蓋体80の図示を省略している。以下、第1変形例に係るジャイロセンサー素子1aにおいて、上述したジャイロセンサー素子1の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
[First Modification]
Next, a first modification of the gyro sensor element 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic plan view showing a schematic structure of the coupling body 18a of the gyro sensor element 1a according to the first modification. In FIG. 4, an X axis, a Y axis, and a Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other. In FIG. 4, the base 10 and the lid 80 are not shown for convenience. Hereinafter, in the gyro sensor element 1a according to the first modification, members having the same functions as the constituent members of the gyro sensor element 1 described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

第1変形例に係るジャイロセンサー素子1aは、第1振動体31と第2振動体32とを連結している連結体18aの連結部20aの形状が、上述した第1実施形態に係るジャイロセンサー素子1と異なっている。図4に示すように、ジャイロセンサー素子1aの連結部20aの形状は、曲線部を有する第1梁部21aおよび第2梁部22aの両端部がそれぞれ接続されている環状であり、連結部20aの中心で第1振動体31と第2振動体32とが併設されているX軸に沿う方向である第1方向(X軸方向)と交差する第2方向(Y軸方向)の軸を対称軸として線対称である。   In the gyro sensor element 1a according to the first modification, the shape of the connecting portion 20a of the connecting body 18a that connects the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 is the gyro sensor according to the first embodiment described above. Different from element 1. As shown in FIG. 4, the shape of the connecting portion 20a of the gyro sensor element 1a is an annular shape in which both ends of the first beam portion 21a and the second beam portion 22a having curved portions are connected, and the connecting portion 20a. The axis of the second direction (Y-axis direction) intersecting the first direction (X-axis direction), which is the direction along the X-axis where the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 are provided side by side, is symmetrical. It is line symmetric as an axis.

このような構成とすることで、連結部20aが第2方向(Y軸方向)の対称軸に対して線対称となるため、連結部20aを安定してヒンジ状に変形させることができ、第1振動体31および第2振動体32のクワドラチャー成分を抑制することができる。そのため、第1振動体31および第2振動体32のクワドラチャー成分によるQ値の低下をより低減することができるので、検出感度の高いジャイロセンサー素子1aを得ることができる。   With such a configuration, the connecting portion 20a is line-symmetric with respect to the symmetry axis in the second direction (Y-axis direction), so that the connecting portion 20a can be stably deformed into a hinge shape. The quadrature component of the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 can be suppressed. For this reason, since the reduction in the Q value due to the quadrature component of the first vibrating body 31 and the second vibrating body 32 can be further reduced, the gyro sensor element 1a with high detection sensitivity can be obtained.

第1変形例に係るジャイロセンサー素子1aは、第1実施形態に係るジャイロセンサー素子1と同様の特徴を有することができる。   The gyro sensor element 1a according to the first modification can have the same characteristics as the gyro sensor element 1 according to the first embodiment.

<第2実施形態>
次に、第2実施形態に係るジャイロセンサー素子2について、図5を参照しながら説明する。図5は、本発明の第2実施形態に係るジャイロセンサー素子2の連結体18bの概略構造を示す模式平面図である。以下、ジャイロセンサー素子2において、上述したジャイロセンサー素子1,1aの構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
Next, the gyro sensor element 2 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic plan view showing a schematic structure of the coupling body 18b of the gyro sensor element 2 according to the second embodiment of the present invention. Hereinafter, in the gyro sensor element 2, members having the same functions as those of the constituent members of the gyro sensor elements 1 and 1a described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

第2実施形態に係るジャイロセンサー素子2は、図5に示すように、第1振動体31bと第2振動体32bとを連結している連結体18bの第1支持梁部23bと第1振動体31bとの間に連結ばね部29が設けられており、第1支持梁部23bと第1振動体31bとが連結ばね部29を介して接続されている。また、連結体18bの第2支持梁部24bと第2振動体32bとの間に連結ばね部29が設けられており、第2支持梁部24bと第2振動体32bとが連結ばね部29を介して接続されている。よって、第1支持梁部23bと第1振動体31bとの間、および第2支持梁部24bと第2振動体32bとの間に連結ばね部29が設けられている点が、上述した第1実施形態および第1変形例に係るジャイロセンサー素子1,1aと異なっている。   As shown in FIG. 5, the gyro sensor element 2 according to the second embodiment includes the first support beam portion 23b of the connecting body 18b that connects the first vibrating body 31b and the second vibrating body 32b, and the first vibration. A connecting spring portion 29 is provided between the body 31 b and the first support beam portion 23 b and the first vibrating body 31 b are connected via the connecting spring portion 29. Further, a connecting spring portion 29 is provided between the second support beam portion 24b and the second vibrating body 32b of the connecting body 18b, and the second support beam portion 24b and the second vibrating body 32b are connected to the connecting spring portion 29. Connected through. Therefore, the connection spring portion 29 is provided between the first support beam portion 23b and the first vibrating body 31b and between the second support beam portion 24b and the second vibrating body 32b. This is different from the gyro sensor elements 1 and 1a according to the first embodiment and the first modification.

連結ばね部29は、X軸方向に第1振動体31bおよび第2振動体32bを変位し得るように構成されている。具体的には、連結ばね部29は、連結体18bから第1振動体31bおよび第2振動体32bまでX軸に沿う方向に延出し、Y軸方向に往復しながらX軸方向に延出する形状を有している。   The connecting spring portion 29 is configured to be able to displace the first vibrating body 31b and the second vibrating body 32b in the X-axis direction. Specifically, the connecting spring portion 29 extends from the connecting body 18b to the first vibrating body 31b and the second vibrating body 32b in the direction along the X axis, and extends in the X axis direction while reciprocating in the Y axis direction. It has a shape.

第1支持梁部23bと第1振動体31bとの間、および第2支持梁部24bと第2振動体32bとの間が連結ばね部29により接続されているため、第1振動体31bと第2振動体32bとを連結する連結体18bの共振周波数を低くすることができる。そのため、共振周波数が高くなるに伴い駆動振動と一定周波数だけ離れた検出振動とが共振して振幅が増大する現象、即ちレゾナンスゲイン倍され大きくなるクワドラチャー成分を小さく抑えることができ、第1振動体31bおよび第2振動体32bのQ値の低下をより低減することができる。   Since the first support beam portion 23b and the first vibrating body 31b and the second support beam portion 24b and the second vibrating body 32b are connected by the connecting spring portion 29, the first vibrating body 31b The resonance frequency of the connecting body 18b that connects the second vibrating body 32b can be lowered. For this reason, the phenomenon that the drive vibration and the detection vibration separated by a certain frequency resonate with each other as the resonance frequency increases and the amplitude increases, that is, the quadrature component that is multiplied and increased by the resonance gain can be suppressed to be small. The decrease in the Q value of the body 31b and the second vibrating body 32b can be further reduced.

連結部20bおよび連結ばね部29は、弾性体であり、連結部20bのばね定数は、連結ばね部29のばね定数よりも大きくてもよい。   The connection part 20 b and the connection spring part 29 are elastic bodies, and the spring constant of the connection part 20 b may be larger than the spring constant of the connection spring part 29.

連結部20bおよび連結ばね部29が弾性体であることにより、第1振動体31bおよび第2振動体32bの振動変位に応じて変形し、第1振動体31bおよび第2振動体32bのQ値の低下を低減することができる。また、連結ばね部29のばね定数が連結部20bのばね定数がよりも小さいため、ばね定数が大きくなるに伴いレゾナンスゲイン倍され大きくなるクワドラチャー成分を連結ばね部29で減衰し、その後、連結部20bをヒンジ状に変形させることで、クワドラチャー成分をより低減することができ、第1振動体31bおよび第2振動体32bのQ値の低下を低減することができる。   Since the connecting portion 20b and the connecting spring portion 29 are elastic bodies, they are deformed according to the vibration displacement of the first vibrating body 31b and the second vibrating body 32b, and the Q values of the first vibrating body 31b and the second vibrating body 32b are obtained. Can be reduced. Further, since the spring constant of the connecting spring portion 29 is smaller than the spring constant of the connecting portion 20b, the quadrature component that is multiplied and increased by the resonance gain as the spring constant increases is attenuated by the connecting spring portion 29 and then connected. By deforming the part 20b into a hinge shape, the quadrature component can be further reduced, and a decrease in the Q value of the first vibrating body 31b and the second vibrating body 32b can be reduced.

連結体18bおよび連結ばね部29の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。連結体18bおよび連結ばね部29は、例えば、シリコン基板(図示せず)を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって第1振動体31bおよび第2振動体32bと共に一体的に加工することにより形成される。   The material of the connecting body 18b and the connecting spring portion 29 is, for example, silicon imparted with conductivity by doping impurities such as phosphorus and boron. The connecting body 18b and the connecting spring portion 29 are formed by, for example, integrally processing a silicon substrate (not shown) together with the first vibrating body 31b and the second vibrating body 32b by a photolithography technique and an etching technique. .

第2実施形態に係るジャイロセンサー素子2によれば、弾性変形することができる連結ばね部29を設けることにより、連結体18bの共振周波数を低くすることができるため、レゾナンスゲイン倍を抑え、クワドラチャー成分を小さくすることができる。   According to the gyro sensor element 2 according to the second embodiment, the resonance frequency of the coupling body 18b can be lowered by providing the coupling spring portion 29 that can be elastically deformed. The char component can be reduced.

また、連結部20bおよび連結ばね部29が弾性体であるため、第1振動体31bおよび第2振動体32bの振動変位を拘束しないため、第1振動体31bおよび第2振動体32bのQ値の低下を低減することができる。   Further, since the connecting portion 20b and the connecting spring portion 29 are elastic bodies, the vibration displacements of the first vibrating body 31b and the second vibrating body 32b are not constrained, so that the Q values of the first vibrating body 31b and the second vibrating body 32b Can be reduced.

更に、連結ばね部29のばね定数が連結部20bのばね定数がよりも小さいため、レゾナンスゲイン倍を抑え、クワドラチャー成分をより低減することができ、第1振動体31bおよび第2振動体32bのQ値の低下を低減することができる。そのため、検出感度の高いジャイロセンサー素子2を得ることができる。   Further, since the spring constant of the connecting spring portion 29 is smaller than the spring constant of the connecting portion 20b, the resonance gain can be suppressed and the quadrature component can be further reduced, and the first vibrating body 31b and the second vibrating body 32b. The decrease in the Q value can be reduced. Therefore, the gyro sensor element 2 with high detection sensitivity can be obtained.

第2実施形態に係るジャイロセンサー素子2は、第1実施形態および第1変形例に係るジャイロセンサー素子1,1aと同様の特徴を有することができる。   The gyro sensor element 2 according to the second embodiment can have the same characteristics as the gyro sensor elements 1 and 1a according to the first embodiment and the first modification.

<電子機器>
次に、本発明の一実施形態に係る機能素子を備えた電子機器について図6〜図8を用いて説明する。なお、本説明では、機能素子としてのジャイロセンサー素子1を用いた例を示している。
<Electronic equipment>
Next, an electronic apparatus provided with a functional element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this description, an example using the gyro sensor element 1 as a functional element is shown.

図6は、本発明の一実施形態に係るジャイロセンサー素子1を備える電子機器の一例としてのモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューター1100の構成の概略を示す斜視図である。
図6に示すように、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1000を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、角速度を検出する機能を備えたジャイロセンサー素子1が内蔵されている。
FIG. 6 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer 1100 as an example of an electronic apparatus including the gyro sensor element 1 according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 6, the personal computer 1100 includes a main body portion 1104 having a keyboard 1102 and a display unit 1106 having a display portion 1000, and the display unit 1106 has a hinge structure portion with respect to the main body portion 1104. It is supported so that rotation is possible. Such a personal computer 1100 incorporates a gyro sensor element 1 having a function of detecting angular velocity.

図7は、本発明の一実施形態に係るジャイロセンサー素子1を備える電子機器の一例としての携帯電話機1200(PHSも含む)の構成の概略を示す斜視図である。
図7に示すように、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1000が配置されている。このような携帯電話機1200には、角速度を検出する機能を備えたジャイロセンサー素子1が内蔵されている。
FIG. 7 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a mobile phone 1200 (including PHS) as an example of an electronic apparatus including the gyro sensor element 1 according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 7, the cellular phone 1200 includes a plurality of operation buttons 1202, an earpiece 1204, and a mouthpiece 1206, and a display unit 1000 is disposed between the operation buttons 1202 and the earpiece 1204. . Such a cellular phone 1200 incorporates a gyro sensor element 1 having a function of detecting angular velocity.

図8は、本発明の一実施形態に係るジャイロセンサー素子1を備える電子機器の一例としてのデジタルカメラ1300の構成の概略を示す斜視図である。なお、図8には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、従来のフィルムカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
デジタルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部1000が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部1000は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCD等を含む受光ユニット1304が設けられている。
FIG. 8 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a digital camera 1300 as an example of an electronic apparatus including the gyro sensor element 1 according to an embodiment of the present invention. Note that FIG. 8 also shows a simple connection with an external device. Here, the conventional film camera sensitizes the silver halide photographic film with the light image of the subject, whereas the digital camera 1300 photoelectrically converts the light image of the subject with an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device). An imaging signal (image signal) is generated.
A display unit 1000 is provided on the back surface of a case (body) 1302 in the digital camera 1300, and is configured to perform display based on an imaging signal from the CCD. The display unit 1000 displays a subject as an electronic image. Function as. A light receiving unit 1304 including an optical lens (imaging optical system), a CCD, and the like is provided on the front side (the back side in the drawing) of the case 1302.

撮影者が表示部1000に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。また、このデジタルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号の出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号の出力端子1312にはテレビモニター1430が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、夫々必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。このようなデジタルカメラ1300には、角速度センサー等としてジャイロセンサー素子1が内蔵されている。   When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit 1000 and presses the shutter button 1306, the CCD image pickup signal at that time is transferred and stored in the memory 1308. In the digital camera 1300, an output terminal 1312 for video signals and an input / output terminal 1314 for data communication are provided on the side surface of the case 1302. As shown in the figure, a television monitor 1430 is connected to the video signal output terminal 1312 and a personal computer 1440 is connected to the data communication input / output terminal 1314 as necessary. Further, the imaging signal stored in the memory 1308 is output to the television monitor 1430 or the personal computer 1440 by a predetermined operation. Such a digital camera 1300 incorporates a gyro sensor element 1 as an angular velocity sensor or the like.

なお、本発明の一実施形態に係るジャイロセンサー素子1は、図6のパーソナルコンピューター1100(モバイル型パーソナルコンピューター)、図7の携帯電話機1200、図8のデジタルカメラ1300の他にも、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。   In addition to the personal computer 1100 (mobile personal computer) in FIG. 6, the mobile phone 1200 in FIG. 7, and the digital camera 1300 in FIG. Dispenser (for example, inkjet printer), laptop personal computer, TV, video camera, video tape recorder, car navigation device, pager, electronic notebook (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game machine, word processor , Workstations, videophones, crime prevention TV monitors, electronic binoculars, POS terminals, medical equipment (eg, electronic thermometers, blood pressure monitors, blood glucose meters, electrocardiogram measuring devices, ultrasonic diagnostic devices, electronic endoscopes), fish detectors, Various measuring instruments, total Class (e.g., gages for vehicles, aircraft, and ships), can be applied to electronic devices such as flight simulators.

<移動体>
次に、本発明の一実施形態に係る機能素子を備えた移動体について図9を用いて説明する。なお、本説明では、機能素子としてのジャイロセンサー素子1を用いた例を示している。
図9は、本発明の一実施形態に係るジャイロセンサー素子1を備える移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。
<Moving object>
Next, a moving body including a functional element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this description, an example using the gyro sensor element 1 as a functional element is shown.
FIG. 9 is a perspective view schematically showing an automobile as an example of a moving body including the gyro sensor element 1 according to an embodiment of the present invention.

自動車1500には上記実施形態に係るジャイロセンサー素子1が搭載されている。
図9に示すように、移動体としての自動車1500には、ジャイロセンサー素子1を内蔵してタイヤなどを制御する電子制御ユニット1510が車体に搭載されている。また、ジャイロセンサー素子1は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロック・ブレーキ・システム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)に広く適用できる。
The automobile 1500 is equipped with the gyro sensor element 1 according to the above embodiment.
As shown in FIG. 9, an automobile 1500 as a moving body has an electronic control unit 1510 that incorporates the gyro sensor element 1 and controls a tire or the like mounted on the vehicle body. In addition, the gyro sensor element 1 includes keyless entry, immobilizer, car navigation system, car air conditioner, anti-lock brake system (ABS), airbag, tire pressure monitoring system (TPMS: Tire Pressure Monitoring System). ), Electronic control units (ECUs) such as engine controls, battery monitors for hybrid vehicles and electric vehicles, and vehicle body attitude control systems.

1…機能素子としてのジャイロセンサー素子、10…基体、12…凹部、15…第1固定部、16…第2固定部、18…連結体、20…連結部、21…第1梁部、22…第2梁部、23…第1支持梁部、24…第2支持梁部、25a…第1支持部、25b…第2支持部、26a…第3支持部、26b…第4支持部、27…第1連結梁部、28…第2連結梁部、29…連結ばね部、30…ばね部、31…第1振動体、32…第2振動体、34…支持部、36…支持梁部、37…第1可動部、38…第2可動部、40…駆動部、41…可動電極、42…固定電極、43…第1検出部、44…第2検出部、45…第1検出電極部、46…第2検出電極部、80…蓋体、82…キャビティー、1100…パーソナルコンピューター、1200…携帯電話機、1300…デジタルカメラ、1500…自動車、a,a11,a12,a21,a22…変位方向、b11,b12,b21,b22…捩じれ方向、c1,c2…変位方向。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gyro sensor element as a functional element, 10 ... Base | substrate, 12 ... Recessed part, 15 ... 1st fixing | fixed part, 16 ... 2nd fixing | fixed part, 18 ... Connection body, 20 ... Connection part, 21 ... 1st beam part, 22 2nd beam part, 23 ... 1st support beam part, 24 ... 2nd support beam part, 25a ... 1st support part, 25b ... 2nd support part, 26a ... 3rd support part, 26b ... 4th support part, 27: First connecting beam portion, 28: Second connecting beam portion, 29: Connecting spring portion, 30: Spring portion, 31: First vibrating body, 32: Second vibrating body, 34: Supporting portion, 36: Supporting beam 37, first movable part, 38, second movable part, 40, drive part, 41, movable electrode, 42, fixed electrode, 43, first detection part, 44, second detection part, 45, first detection. Electrode part 46 ... 2nd detection electrode part 80 ... Lid body 82 ... Cavity 1100 ... Personal computer 1200 ... Mobile phone Machine, 1300 ... digital camera, 1500 ... automobile, a, a11, a12, a21, a22 ... displacement direction, b11, b12, b21, b22 ... twist direction, c1, c2 ... displacement direction.

Claims (9)

基体と、
前記基体と離間して設けられている第1振動体および第2振動体と、
前記第1振動体と前記第2振動体とを結ぶ第1方向に沿って設けられ、前記第1振動体に接続されている第1支持梁部および前記第2振動体に接続されている第2支持梁部と、
前記第1支持梁部と前記第2支持梁部との間にある連結部と、を備え、
前記連結部は、
前記第1方向と交差する第2方向に延出している第1梁部および第2梁部を有し、
前記第1梁部と前記第1支持梁部とが接続され、前記第2梁部と前記第2支持梁部とが接続されており、
断面視で、前記第1梁部と前記第2梁部とが、前記第1振動体および前記第2振動体の主面に沿う振動方向と交差する第3方向に同位相で変位することを特徴とする機能素子。
A substrate;
A first vibrating body and a second vibrating body provided apart from the base body;
A first support beam portion provided along a first direction connecting the first vibrating body and the second vibrating body and connected to the first vibrating body, and a first support beam connected to the second vibrating body. 2 support beam parts;
A connecting portion between the first support beam portion and the second support beam portion,
The connecting portion is
A first beam portion and a second beam portion extending in a second direction intersecting the first direction;
The first beam portion and the first support beam portion are connected, and the second beam portion and the second support beam portion are connected,
In a cross-sectional view, the first beam portion and the second beam portion are displaced in the same phase in a third direction intersecting with a vibration direction along a main surface of the first vibrating body and the second vibrating body. Feature functional elements.
前記第1支持梁部および前記第2支持梁部は、前記基体に設けられている固定部に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の機能素子。   The functional element according to claim 1, wherein the first support beam portion and the second support beam portion are connected to a fixing portion provided on the base body. 前記第1支持梁部は、前記第2方向に延出している第1支持部および前記第1支持部の延出する方向と反対側の方向に延出している第2支持部の少なくとも一方を有し、
前記第2支持梁部は、前記第2方向に延出している第3支持部および前記第3支持部の延出する方向と反対側の方向に延出している第4支持部の少なくとも一方を有し、
前記第1支持部、前記第2支持部、前記第3支持部、および前記第4支持部の前記第1支持梁部および前記第2支持梁部と接続されている端部と反対側の端部が前記固定部に接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の機能素子。
The first support beam portion includes at least one of a first support portion extending in the second direction and a second support portion extending in a direction opposite to the extending direction of the first support portion. Have
The second support beam portion includes at least one of a third support portion extending in the second direction and a fourth support portion extending in a direction opposite to the extending direction of the third support portion. Have
The end of the first support part, the second support part, the third support part, and the fourth support part opposite to the end part connected to the first support beam part and the second support beam part The functional element according to claim 1, wherein a portion is connected to the fixed portion.
前記連結部は、環状であり、前記第2方向を対称軸として線対称であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の機能素子。   4. The functional element according to claim 1, wherein the connecting portion is annular and is line symmetric with respect to the second direction as an axis of symmetry. 5. 前記第1支持梁部と前記第1振動体、および前記第2支持梁部と前記第2振動体がそれぞれ連結ばね部により接続されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の機能素子。   The first support beam portion and the first vibrating body, and the second support beam portion and the second vibrating body are connected by a connecting spring portion, respectively. The functional element according to item. 前記連結部および前記連結ばね部は、弾性体であり、
前記連結部は、前記連結ばね部のばね定数よりも大きいことを特徴とする請求項5に記載の機能素子。
The connection part and the connection spring part are elastic bodies,
The functional element according to claim 5, wherein the connecting portion is larger than a spring constant of the connecting spring portion.
前記第1振動体および前記第2振動体は、振動を検出する検出部を備えていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の機能素子。   The functional element according to claim 1, wherein the first vibrating body and the second vibrating body include a detection unit that detects vibration. 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の機能素子を備えていることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the functional element according to claim 1. 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の機能素子を備えていることを特徴とする移動体。   A moving body comprising the functional element according to claim 1.
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