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CN102478401B - 振动片、传感器单元及其制造方法、电子设备 - Google Patents

振动片、传感器单元及其制造方法、电子设备 Download PDF

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CN102478401B CN201110361826.7A CN201110361826A CN102478401B CN 102478401 B CN102478401 B CN 102478401B CN 201110361826 A CN201110361826 A CN 201110361826A CN 102478401 B CN102478401 B CN 102478401B
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arms
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Abstract

提供能够进行泄漏输出的抑制调节的振动片、使用该振动片的传感器单元及其制造方法、以及搭载了这些振动片或传感器单元的电子设备。振动陀螺元件(11)具有基部(21)、以及从基部(21)的Y轴方向的两端部起分别延伸的一对驱动用振动臂(22a、22b)和一对检测用振动臂(23a、23b)。并且，从由基部(21)的X轴方向的两端部起分别延伸的连接臂(24a、24b)各自的末端部起，设有与驱动用振动臂(22a、22b)并行延伸的调节用振动臂(125a、125b)。在各调节用振动臂(125a、125b)的末端侧具有作为加宽部的施重部(127a、127b)。在各调节用振动臂(125a、125b)的主面设有用于对振动陀螺元件(11)的泄漏输出进行调节的作为膜体的调节用电极(145a、145b)。

Description

振动片、传感器单元及其制造方法、电子设备
技术领域
本发明涉及振动片、使用振动片的传感器单元、搭载有这些振动片和传感器单元的电子设备、以及振动片和传感器单元的制造方法。
背景技术
作为充实车辆中的车体控制和汽车导航系统的本车位置检测、以及数字照相机和数字摄像机等的振动控制校正功能(所谓的抖动校正)等的角速度传感器的振动陀螺传感器(以下称为振动陀螺仪)被广泛利用。振动陀螺仪通过由作为高弹性材料的石英等压电性单晶体构成的陀螺仪振动片，检测由于物体的摆动或旋转等振动而在陀螺仪振动片的一部分产生的电信号作为角速度，通过计算旋转角来求出物体的位移。
作为在陀螺传感器中使用的振动片，以往广泛使用由石英等压电体材料形成的压电振动片(振动陀螺元件)(例如参照专利文献1)。专利文献1所记载的振动片是所谓的音叉型压电振动片，其包括由石英构成的基部、以及从基部的一端部起并行延伸的一对振动臂。在各振动臂的主面(第1表面)设有供给对振动臂进行励振的驱动电压的驱动电极(励振电极)，在与第1表面垂直的侧面设有检测电极。而且，通过对驱动电极施加驱动信号(励振信号)，能够使振动臂进行振动。这里，在对该振动片施加驱动信号而使振动臂在沿着第1表面的方向上进行振动(面内振动)时，如果将振动臂的延伸方向的轴(例如，在以石英Z板为基材的振动陀螺元件的情况下为Y轴)作为检测轴而使其旋转，则通过科里奥利力，振动臂在与第1表面垂直的方向上进行振动(面外振动)。该面外振动的振幅与振动片的旋转速度成比例，因此，能够作为角速度进行检测。
通过使用光刻对压电体材料、例如石英进行蚀刻加工，由此，上述这种振动陀螺元件的基部和振动臂能够一体形成。振动臂的截面形状原本设计成矩形状，但是，由于石英的蚀刻各向异性和加工工艺的偏差等，不成为矩形状，而呈平行四边形、菱形或更复杂的不定形。此时，如果振动臂的截面形状从原本设计的矩形状大幅偏离，则振动臂的振动方向从设计值偏离，产生所谓的泄漏输出这样的不期望的振动泄漏，成为使振动陀螺元件的检测灵敏度劣化的要因。作为抑制这种泄漏输出的方法，例如在专利文献2中介绍了在振动臂的与基部连接的根部附近设置切削部的振动陀螺元件。
专利文献2的振动陀螺元件(角速度传感器元件)具有基部和从基部起延伸的振动臂，在振动臂上设有对振动臂的宽度方向的振动进行励振的驱动电极、以及对基于作为振动臂的厚度方向的垂直振动的电荷进行检测的检测电极。而且，在振动臂的与基部连接的根部附近，在振动臂的宽度方向的至少一个端部设有通过激光加工而形成的多个切削部。通过设于振动臂的与基部连接的根部附近的切削部，改变质量分布，从而能够抑制泄漏输出(倾斜振动)。
【专利文献1】日本特开平5-256723号公报
【专利文献2】日本特开2008-209215号公报
但是，在专利文献2所记载的振动陀螺元件中，为了进行用于抑制泄漏输出的精致调节，需要设置极微细的切削部，近年来，伴随振动陀螺元件(振动片)的小型化的发展，存在形成切削部更加困难，且由于形成切削部而使振动陀螺元件的机械强度减弱这样的课题。
发明内容
本发明正是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方式或应用例来实现。
[应用例1]本应用例的振动片的特征在于，该振动片具有：基部；从所述基部起延伸的第1振动臂和第2振动臂；以及设于所述第2振动臂的调节部，所述第2振动臂的输出信号与所述第1振动臂的泄漏振动的输出信号相位相反。
发明人发现，根据该结构，通过去除或附加第2振动臂的调节部的一部分，能够抵消并抑制第1振动臂的振动的泄漏输出。由此，与对振动片的外形的一部分进行加工来进行泄漏输出的抑制调节的现有方法相比，有利于小型化，并且能够进行精致的调节，因此，能够提供小型、机械强度高且具有高灵敏度特性的振动片。
[应用例2]在上述应用例的振动片中，其特征在于，在所述第1振动臂上设有被施加驱动电压的驱动电极、以及以电的方式对根据在所述第1振动臂的驱动时被施加的物理量而产生的振动进行检测的检测电极。
根据该结构，能够在对振动片施加角速度或加速度等物理量时，使用检测电极来检测物理量，如果使用本实施例的振动片，则能够实现小型且具有高灵敏度特性的传感器。
[应用例3]在上述应用例的振动片中，其特征在于，在所述调节部上设有金属膜，所述金属膜与所述检测电极电连接。
根据该结构，例如通过激光照射来去除设于第2振动臂的调节部的金属膜的一部分，或者通过蒸镀或溅射附加金属膜，从而对第2振动臂的电荷(电流)进行控制，由此，能够进行更加精致的泄漏输出的抑制调节。
[应用例4]在上述应用例的振动片中，其特征在于，所述基部、所述第1振动臂以及所述第2振动臂由压电体材料形成，所述第2振动臂沿着与所述压电体材料的极化轴交叉的方向延伸。
这样，通过使用压电体材料形成振动片，能够利用压电体材料的压电现象容易地进行振动臂的驱动和输出电压的检测。
[应用例5]在上述应用例的振动片中，其特征在于，所述第1振动臂包括从所述基部的一端起延伸的驱动用振动臂、以及从所述基部的另一端起延伸的检测用振动臂。
在这种结构的振动片中，驱动系统的振动臂和检测系统的振动臂被分离，因此，驱动系统的振动臂和检测系统的振动臂的电极之间或者布线之间的静电耦合降低，检测灵敏度稳定。
[应用例6]在上述应用例的振动片中，其特征在于，所述第2振动臂向所述检测用振动臂侧延伸。
这样，具有与设于检测用振动臂的检测电极电连接的调节用电极的调节用振动臂与设有驱动电极的驱动用振动臂分开配置而不相邻，因此，能够抑制由于驱动信号和检测信号耦合而引起的检测灵敏度的劣化。
[应用例7]在上述应用例的振动片中，其特征在于，在所述第2振动臂的末端部具有设有所述调节部的加宽部。
根据该结构，能够抑制第2振动臂的长度的增大并提高泄漏振动的抑制效果，并且，用于抑制泄漏振动的调节范围变宽，因此，能够提供更加小型且具有高灵敏度特性的振动片。
[应用例8]在上述应用例的振动片中，其特征在于，所述第2振动臂的长度比所述第1振动臂的长度短。
根据该结构，用于调节泄漏输出的第2振动臂的振动不会妨碍由第1振动臂(驱动用振动臂和检测用振动臂)实现的振动片的主要振动，因此，振动片的振动特性稳定，并且，有利于振动片的小型化。
[应用例9]本应用例的传感器单元的特征在于，该传感器单元具有：上述应用例的振动片；电子部件，其具有对所述第1振动臂进行励振的驱动电路和对在所述第1振动臂中产生的检测信号进行检测的检测电路；以及封装，其收纳所述振动片和所述电子部件。
根据该结构，能够提供具有发挥上述应用例中的任意一例所记载的效果的振动片的传感器单元。
而且，上述结构的封装型的传感器单元具有有利于小型化/薄型化且耐冲击性高的特征。
[应用例10]本应用例的电子设备的特征在于，该电子设备具有上述应用例中的任意一项所述的振动片。
根据该结构，具有上述应用例中的任意一项所述的实施了抑制泄漏输出的调节后的高灵敏度的振动片，因此，能够提供高功能且具有稳定特性的电子设备。
[应用例11]本应用例的振动片的制造方法的特征在于，该振动片的制造方法具有以下步骤：第1步骤，形成基部以及从该基部起延伸的第1振动臂和第2振动臂；第2步骤，在所述第2振动臂上形成调节部；第3步骤，测定所述第1振动臂的泄漏振动的输出信号；以及第4步骤，通过去除或附加所述第2振动臂的所述调节部的一部分，将所述第2振动臂的输出信号调节成与所述泄漏振动的输出信号相位相反。
发明人发现，根据该结构，通过进行去除或附加第2振动臂的调节部的一部分的调节，能够抵消并抑制第1振动臂的检测振动的泄漏输出。由此，与对振动片的外形的一部分进行加工来进行泄漏输出的抑制调节的现有方法相比，有利于小型化，并且能够进行精致的调节，因此，能够制造小型且具有高灵敏度的振动片。
[应用例12]在上述应用例的振动片的制造方法中，其特征在于，该振动片的制造方法还具有调节所述第2振动臂的频率的步骤。
根据该结构，当设驱动用振动臂具有的谐振频率为fd，调节用振动臂具有的谐振频率为ft时，能够在校正泄漏输出之前适当地设定fd与ft的大小关系，因此，能够更高精度地校正泄漏输出，能够制造高灵敏度的振动片。
[应用例13]本应用例的传感器单元的制造方法的特征在于，该传感器单元的制造方法具有以下步骤：第1步骤，形成基部以及从该基部起延伸的第1振动臂和第2振动臂；第2步骤，在所述第2振动臂上形成调节用电极；第3步骤，连接所述调节用电极与包含电路元件的检测电路；第4步骤，输出所述第1振动臂的泄漏振动的输出信号与所述第2振动臂的输出信号之间的差动信号；以及第5步骤，通过变更所述电路元件的常数，校正所述差动信号。
根据该结构，通过调节检测电路的电路元件的电路常数，能够进行将泄漏输出抑制为较低的调节。因此，不需要通过激光等修整膜体的一部分、或者通过溅射或蒸镀附加膜体的工序，因此，能够以比较简便的工序，制造抑制了泄漏输出的灵敏度高的传感器单元。
附图说明
图1是示出作为振动片的振动陀螺元件的示意平面图。
图2是从一个主面侧立体示出振动陀螺元件的电极配置的示意立体图。
图3是从另一个主面侧立体示出振动陀螺元件的电极配置的示意立体图。
图4是示出振动陀螺元件的变形例1的示意平面图。
图5(a)是从上侧俯视说明作为搭载有振动陀螺元件的传感器单元的陀螺传感器的概略平面图，(b)是(a)的A-A线剖面图。
图6是示出陀螺传感器的制造方法(第2实施方式)的流程图。
图7(a)～(c)是示出振动陀螺元件的第1振动臂中的检测用振动臂和作为第2振动臂的调节用振动臂的相位关系的说明图。
图8(a)～(c)是示出振动陀螺元件的第1振动臂中的检测用振动臂和作为第2振动臂的调节用振动臂的相位关系的说明图。
图9是说明与第3实施方式不同的陀螺传感器的制造方法的另一实施方式(第4实施方式)的框图。
图10是示出振动陀螺元件的变形例2的示意平面图。
图11是说明振动陀螺元件的变形例3的示意平面图。
图12示意地示出搭载有上述实施方式和变形例的振动片(振动陀螺元件)或传感器单元(陀螺传感器)的电子设备的一个实施方式(第5实施方式)，(a)是数字摄像机的立体图，(b)是便携电话机的立体图，(c)是信息便携终端(PDA)的立体图。
标号说明
1、11、201、211：作为振动片的振动陀螺元件；21、121：基部；22a、22b、122a～122d：作为第1振动臂的驱动用振动臂；23a、23b、123a、123b：作为第1振动臂的检测用振动臂；24a、24b、124a、124b：连接臂；25a、25b、125a、125b、225a、225b：作为第2振动臂的调节用振动臂；32a、32b、33a、33b、34a、34b、35a、35b：驱动电极；36a、36b、37a、37b、38a、38b、39a、39b：检测电极；41a、41b、42a、42b、43a、43b、44a、44b：电极间布线；45a、45b、46a、46b、47a、47b、48a、48b：作为膜体的调节用电极；49：接合线；50：作为传感器单元的陀螺传感器；59：接合部件；60：封装；61：第1层基板；62：第2层基板；64：第4层基板；65：垫板；66：IC连接端子；67：振动片连接端子；68：外部安装端子；69：密封圈；70：盖；80：中继基板；82：开口部；85：电极引线；86：连接电极；90：作为电子部件的IC芯片；99：焊料；112：连接电极；127a、127b：施重部；145a、145b：作为膜体的调节用电极；149a、149b：膜体；240：作为电子设备的数字摄像机；241：受像部；242：操作部；243：语音输入部；1001：显示单元；1002：显示单元；1003：显示单元；3000：作为电子设备的便携电话机；3001：操作按钮；3002：滚动按钮；4000：作为电子设备的PDA；4001：操作按钮；4002：电源开关。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的振动片以及具有该振动片的传感器单元的一个实施方式进行说明。
(第1实施方式)
[振动陀螺元件]
首先，对将本发明的振动片具体化为振动陀螺元件的实施方式进行说明。图1是示出作为振动片的振动陀螺元件的一个实施方式的示意平面图。
如图1所示，作为振动片的振动陀螺元件1具有：通过对基材(构成主要部分的材料)进行加工而一体形成的基部21、作为第1振动臂的驱动用振动臂22a、22b和检测用振动臂23a、23b、以及作为第2振动臂的调节用振动臂25a、25b。
在本实施方式的振动陀螺元件1中，对使用作为压电体材料的石英作为基材的例子进行说明。石英具有被称为电气轴的X轴、被称为机械轴的Y轴以及被称为光学轴的Z轴。在本实施方式中，对使用所谓的石英Z板作为基材的例子进行说明，该石英Z板沿着由在石英晶轴中垂直的X轴和Y轴规定的平面切出并加工成平板状，在与平面垂直的Z轴方向具有规定厚度。另外，这里所说的规定厚度是根据振荡频率(谐振频率)、外形尺寸、加工性等适当设定的。
并且，关于构成振动陀螺元件1的平板，针对X轴、Y轴和Z轴，分别能够在一定范围内容许从石英切出的角度的误差。例如，能够使用以X轴为中心在0度～2度的范围内旋转切出的平板。Y轴和Z轴也同样。
振动陀螺元件1具有：位于中心部分的大致矩形状的基部21、从基部21的Y轴方向的端部中的一个端部(图中+Y方向)起沿着Y轴并行延伸的一对作为第1振动臂的驱动用振动臂22a、22b、以及从基部21的另一个端部(图中-Y方向)起沿着Y轴并行延伸的一对作为第1振动臂的检测用振动臂23a、23b。这样，成为一对驱动用振动臂22a、22b和一对检测用振动臂23a、23b从基部21的两端部起分别沿同轴方向延伸的形状，因此，振动陀螺元件1有时被称为H型振动片(H型振动陀螺元件)。H型振动陀螺元件1具有如下特征：驱动用振动臂22a、22b和检测用振动臂23a、23b从基部21的同一轴方向的两端部起分别延伸，因此，驱动系统和检测系统被分离，因此，驱动系统和检测系统的电极之间或者布线之间的静电耦合降低，检测灵敏度稳定。另外，在本实施方式中，以H型振动片为例分别各设置2个驱动用振动臂和检测用振动臂，但是，振动臂的数量也可以是1个，还可以是3个以上。并且，也可以在1个振动臂上形成驱动电极和检测电极。
并且，振动陀螺元件1具有调节用振动臂25a、25b，作为沿着与石英的晶轴X(电气轴)交叉的方向延伸的一对第2振动臂。在本实施方式的振动陀螺元件1中，调节用振动臂25a、25b从一对连接臂24a、24b的末端部起与驱动用振动臂22a、22b并行设置，该连接臂24a、24b从基部21的与驱动用振动臂22a、22b和检测用振动臂23a、23b垂直的方向(X轴方向)的两端部起分别沿着X轴延伸。即，调节用振动臂25a、25b从连接臂24a、24b的末端部起沿着Y轴(+Y方向)延伸。
作为第2振动臂的调节用振动臂25a、25b的全长形成为比作为第1振动臂的驱动用振动臂22a、22b和检测用振动臂23a、23b的全长小。由此，用于调节泄漏输出的调节用振动臂25a、25b的振动不会妨碍由第1振动臂(驱动用振动臂和检测用振动臂)实现的振动陀螺元件1的主要振动，因此，振动陀螺元件1的振动特性稳定，并且，有利于振动陀螺元件1的小型化。
基部21的中央可以是作为振动陀螺元件1的重心位置的重心。设X轴、Y轴和Z轴彼此垂直且通过重心。振动陀螺元件1的外形可以相对于通过重心的Y轴方向的假想中心线为线对称。由此，振动陀螺元件1的外形的平衡优良，振动陀螺元件的特性稳定，检测灵敏度提高，因此是理想的。
可以通过使用光刻技术的蚀刻(湿蚀刻或干蚀刻)形成这种振动陀螺元件1的外形形状。另外，可以从一张石英晶圆中取得多个振动陀螺元件1。
接着，参照附图对振动陀螺元件1的电极配置的一个实施方式进行说明。
图2是从一个主面侧立体示出振动陀螺元件的电极配置的示意立体图，图3是从另一个主面侧立体示出振动陀螺元件的电极配置的示意立体图。
另外，在图2和图3中，主要说明在本实施方式的电极配置中成为特征的检测用振动臂23a、23b和调节用振动臂25a、25b的电极的连接关系，设于驱动用振动臂22a、22b的驱动系统的电极(驱动电极)的连接关系与以往的振动陀螺元件的驱动系统的电极的连接关系相同，因此省略图示。
首先，对设于驱动用振动臂22a、22b的电极进行说明。
在图2中，在从振动陀螺元件1的基部21的一端部起并行延伸的一对驱动用振动臂22a、22b的两个主面中的一个主面，设有用于施加驱动电压的驱动用电极即驱动电极32a、33a。并且，在各驱动用振动臂22a、22b的两个侧面中的一个侧面分别设有驱动电极34b、35b。
并且，如图3所示，在各驱动用振动臂22a、22b的与上述一个主面相对的另一个主面，分别设有驱动电极32b、33b。并且，在各驱动用振动臂22a、22b的与上述一个侧面相对的另一个侧面，分别设有驱动电极34a、35a。
设于各驱动用振动臂22a、22b的两个主面和两个侧面的驱动电极32a、32b、33a、33b和驱动电极34a、34b、35a、35b通过未图示的连接布线连接了对应的电极，使得相对的两个主面(正面和背面)以及连接这两个主面而相对的两个侧面(内侧面和外侧面)分别成为相同电位。在本实施方式中，在一个驱动用振动臂22a中，设于两个主面的驱动电极32a和驱动电极32b为相同电位，设于两个侧面的驱动电极34a和驱动电极34b为相同电位，并且，在另一个驱动用振动臂22b中，设于两个主面的驱动电极33a和驱动电极33b为相同电位，设于两个侧面的驱动电极35a和驱动电极35b为相同电位的电极。这里，在各驱动用振动臂22a、22b中相同电位的相对的驱动电极中的一方、例如设于驱动用振动臂22a的两个主面的驱动电极32a、32b和设于驱动用振动臂22b的两个侧面的驱动电极35a、35b成为接地电极。
接着，对设于检测用振动臂23a、23b的电极进行说明。
在图2中，在从振动陀螺元件1的基部21的另一端部起并行延伸的一对检测用振动臂23a、23b的两个侧面中的一个侧面，设有用于对由于振动而产生的基材(石英)的变形进行检测的检测用电极即检测电极36a、38a以及检测电极37a、39a。具体而言，在一对检测用振动臂23a、23b中的检测用振动臂23a的两个侧面中的一个侧面，在检测用振动臂23a的沿着延伸方向的两端部附近设有电位相互不同的一对检测电极36a、38a，在检测用振动臂23b的一个侧面，在检测用振动臂23b的沿着延伸方向的两端部附近设有电位相互不同的一对检测电极37a、39a。
并且，如图3所示，在各检测用振动臂23a、23b的与上述一个侧面相对的另一个侧面，设有检测电极37b、39b以及检测电极36b、38b。具体而言，在一对检测用振动臂23a、23b中的检测用振动臂23a的另一个侧面，在检测用振动臂23a的沿着延伸方向的两端部附近设有电位相互不同的一对检测电极36b、38b，在检测用振动臂23b的另一个侧面，在检测用振动臂23b的沿着延伸方向的两端部附近设有电位相互不同的一对检测电极37b、39b。
并且，在各检测用振动臂23a、23b的两个侧面处相对的检测电极彼此成为相同电位。即，在检测用振动臂23a的两个侧面中，相对的检测电极36a和检测电极36b为相同电位，并且相对的检测电极38a和检测电极38b为相同电位，并且，在检测用振动臂23b的两个侧面中，相对的检测电极37a和37b为相同电位，并且相对的检测电极39a和检测电极39b为相同电位。这里，在各检测用振动臂23a、23b中相同电位的相对的检测电极中的一方、例如在检测用振动臂23a的两个侧面上相对设置的检测电极38a、38b和在检测用振动臂23b的两个侧面上相对设置的检测电极39a、39b成为接地电极。
接着，对设于调节用振动臂25a、25b的作为调节部的电极(膜体)进行说明。
在图2中，在从一对连接臂24a、24b的末端起与驱动用振动臂22a、22b并行延伸的一对调节用振动臂25a、25b的两个主面中的一个主面，分别设有作为调节部的调节用电极45a、46a，该一对连接臂24a、24b从振动陀螺元件1的基部21的与一端部和另一端部垂直的方向的两端部起分别延伸。并且，在各调节用振动臂25a、25b的两个侧面中的一个侧面，分别设有作为调节部的调节用电极47a、48a。
并且，如图3所示，在各调节用振动臂25a、25b的与上述一个主面相对的另一个主面，分别设有作为调节部的调节用电极45b、46b。并且，在各调节用振动臂25a、25b的与上述一个侧面相对的另一个侧面，分别设有作为调节部的调节用电极47b、48b。
在本实施方式中，检测用振动臂23a、23b的检测电极与调节用振动臂25a、25b的对应的调节用电极电连接。
具体而言，如图2和图3所示，检测用振动臂23a的检测电极36a与调节用振动臂25a的调节用电极45a经由电极间布线41a连接，检测电极38a与调节用电极47a经由电极间布线43a连接，检测电极36b与调节用电极45b经由电极间布线41b连接，检测电极38b与调节用电极47b经由电极间布线43b连接。
并且，检测用振动臂23b的检测电极37a与调节用振动臂25b的调节用电极46a经由电极间布线42a连接，检测电极39a与调节用电极48a经由电极间布线44a连接，检测电极37b与调节用电极46b经由电极间布线42b连接，检测电极39b与调节用电极48b经由电极间布线44b连接。
根据上述第1实施方式的振动陀螺元件1，在从基部21的Y轴方向的两端部起在沿着Y轴的方向上并行延伸一对驱动用振动臂22a、22b和一对检测用振动臂23a、23b而形成的H型振动片的结构的基础上，设有从一对连接臂24a、24b各自的末端起沿着与石英X轴交叉的方向(在本实施方式中为沿着Y轴方向的方向)延伸的作为第2振动臂的调节用振动臂25a、25b，该一对连接臂24a、24b从基部21的X轴方向的两端部起沿着X轴方向延伸。而且，在调节用振动臂25a、25b的两个主面和两个侧面，设置了与设于检测用振动臂23a、23b的对应的检测电极电连接的作为膜体的调节用电极45a、45b、46a、46b、47a、47b、48a、48b。
根据这种结构的振动陀螺元件1，发明人发现，在对驱动用振动臂22a、22b施加规定的励振信号而使其振动的状态下，在对振动陀螺元件1施加角速度时，检测用振动臂23a、23b呈现基于科里奥利力的振动，与此相伴，调节用振动臂25a、25b被励振，使该调节用振动臂25a、25b上设置的膜体(在本实施方式中为调节用电极)的重量增减，或者使作为膜体的调节用电极的体积增减而改变电荷量，由此，能够抑制检测用振动臂23a、23b的不期望的泄漏输出。
因此，例如能够抑制泄漏输出所引起的检测灵敏度的低下，从而能够提供灵敏度高的作为振动片的振动陀螺元件，其中在由于振动陀螺元件1的基材即石英的蚀刻各向异性或制造偏差等而使驱动用振动臂22a、22b或检测用振动臂23a、23b的截面形状成为不期望的形状时，会产生泄漏输出。
(变形例1)
在上述第1实施方式的振动陀螺元件1中，调节用振动臂25a、25b实施对末端部附加质量的形状变化，由此，能够进一步提高有助于振动陀螺元件的高灵敏度化的效果。
图4是示出在作为第2振动臂的调节用振动臂的末端设置加宽部而形成的作为振动片的振动陀螺元件的变形例的示意平面图。另外，在图4中，对与上述第1实施方式的振动陀螺元件1相同的结构标注同一标号并省略说明。
在图4中，本变形例的振动陀螺元件11具有与上述第1实施方式的振动陀螺元件1的结构相同的基部21、以及从基部21的Y轴方向的两端部起分别延伸的一对驱动用振动臂22a、22b和一对检测用振动臂23a、23b。并且，设有从连接臂24a、24b各自的末端部起与驱动用振动臂22a、22b并行延伸的调节用振动臂125a、125b，该连接臂24a、24b从基部21的X轴方向的两端部起分别延伸。
在各调节用振动臂125a、125b的主面，分别设有用于对振动陀螺元件11的泄漏输出进行调节的作为膜体的调节用电极145a、145b。另外，虽然省略了图示，但是，与上述实施方式的振动陀螺元件1同样，调节用电极可设置在各调节用振动臂的两个主面和两个侧面。
在各调节用振动臂125a、125b的末端侧，具有宽度比其他部分大(X轴方向的长度大)的大致矩形状的作为加宽部的施重部127a、127b。在该各施重部127a、127b的表面设有膜体149a、149b。另外，虽然省略了图示，但是，膜体可设置在调节用振动臂125a、125b的施重部127a、127b的两个主面和两个侧面。
并且，膜体149a、149b可以由与其他电极相同的金属材料形成，也可以由非导体材料形成。通过由与其他电极相同的金属材料形成膜体149a、149b，能够与其他电极同时地高效地制造膜体149a、149b。并且，如果由非导体材料形成膜体149a、149b，则在膜体形成材料的选项变多这方面是有利的，但是，作为膜体形成材料，优选使用密度尽可能高(比重大)的材料。
根据变形例1的振动陀螺元件11，具有与在上述第1实施方式的振动陀螺元件1中说明的作为第2振动臂的调节用振动臂25a、25b同样发挥泄漏振动抑制效果的调节用振动臂125a、125b，另外，在各调节用振动臂125a、125b的末端侧具有作为加宽部的施重部127a、127b。由此，能够抑制调节用振动臂的长度的增大并提高泄漏振动的抑制效果，并且，用于抑制泄漏振动的调节范围变宽，因此，能够进行用于抑制泄漏振动的精细调节，能够提供灵敏度更高的振动陀螺元件11。
(第2实施方式)
[陀螺传感器]
接着，参照附图对具有上述振动陀螺元件的作为传感器单元的陀螺传感器进行说明。
图5说明陀螺传感器的一个实施方式，(a)是从上侧观察的概略平面图，(b)是示出(a)的A-A线剖面的概略剖面图。
另外，在图5(a)中，为了便于说明陀螺传感器的内部构造，图示了取下设于陀螺传感器上方的作为盖体的盖70后的状态。并且，在本实施方式的陀螺传感器50的结构中，对搭载了振动陀螺元件11作为振动片的例子进行说明，该振动陀螺元件11具有作为上述变形例1的第2振动臂的调节用振动臂125a、125b，该调节用振动臂125a、125b具有作为加宽部的施重部127a、127b。
如图5所示，陀螺传感器50具有：具有凹部的封装60、封闭该封装60的开口部的作为盖体的盖70、以及隔着中继基板80接合在封装60内的振动陀螺元件11和作为电子部件的IC芯片90。
封装60例如通过在平板状的第1层基板61上依次重叠设置开口部的大小不同的矩形环状的第2层基板62、第3层基板63和第4层基板64，形成具有阶梯或突起部的凹部，可在该凹部内收纳振动陀螺元件11和IC芯片90。作为封装60的材质，例如可以使用陶瓷、玻璃等。
在作为封装60的凹部的凹底部分的第1层基板61上设有配置了IC芯片90的垫板65。并且，在作为封装60的外底面的、第1层基板61的与设有垫板65的面不同的面上设有用于与外部基板进行接合的外部安装端子68。
在封装60的凹部中，在以通过第2层基板62包围垫板65的方式形成的阶梯上设有多个IC连接端子66，该多个IC连接端子66与设于IC芯片90的能动面(在图5(b)中为上方的面)的多个电极焊盘(未图示)对应接合。
并且，在设有多个IC连接端子66的第2层基板62上，在以通过第3层基板63包围IC连接端子66的方式形成的阶梯上设有振动片连接端子67，该振动片连接端子67隔着中继基板80接合振动陀螺元件11。
封装60上设置的上述各种端子中的对应的端子彼此通过未图示的引绕布线或通孔等层内布线连接。
IC芯片90具有作为用于对振动陀螺元件11进行振动驱动的励振单元的驱动电路、以及作为对在施加角速度时在振动陀螺元件11中产生的检测振动进行检测的检测单元的检测电路。具体而言，IC芯片90所具有的驱动电路对分别形成于振动陀螺元件11的一对驱动用振动臂22a、22b上的驱动电极33a、33b和驱动电极34a、34b(参照图2、图3)供给驱动信号。并且，IC芯片90所具有的检测电路对在分别形成于振动陀螺元件11的一对检测用振动臂23a、23b上的检测电极36a、36b和检测电极37a、37b中产生的检测信号进行放大，生成放大信号，根据该放大信号检测对陀螺传感器50施加的旋转角速度。
IC芯片90例如通过焊料(芯片粘接材料)99粘接/固定在设于封装60的凹部的凹底部分的垫板65上。并且，在本实施方式中，IC芯片90与封装60使用引线接合法电连接。即，设于IC芯片90的多个电极焊盘与封装60的对应的IC连接端子66通过接合线49连接。
在封装60的凹部内，在IC芯片90的上方隔着中继基板80接合有振动陀螺元件11。
中继基板80是如下的布线基板：不形成在封装60的凹部内支承振动陀螺元件11的复杂的支承构造，而是具有规定弹性的同时支承振动陀螺元件11，并且是用于对振动陀螺元件11与封装60的电连接进行中继的布线基板。本实施方式的中继基板80具有：绝缘性的基材，其具有开口部(设备孔)82，该开口部82设于振动陀螺元件11的设置有支承部分的基部21所设置在的区域中；设于基材的一个主面的多个电极引线85；以及通过基材的层内布线等与对应的电极引线85电连接的连接电极86。多个电极引线85的一端侧设置在基材上，另一端侧在朝向基材的开口部82的中央悬垂的状态下延伸。
在各电极引线85的开口部82中悬垂的部分在从基材上朝向开口部82的中央的中途暂且向斜上方(盖70侧)屈曲，然后再次朝向开口部82的中央水平折曲。该各电极引线85的另一端侧(末端部)设置于与振动陀螺元件11的基部21处设置的外部连接端子(未图示)对应的位置，用于进行振动陀螺元件11的电连接和机械接合。
中继基板80例如可以使用以往公知的TAB(Tape Automated Bonding，卷带自动结合)安装用的TAB基板。通过使用在环状的绝缘性基材上等间隔地形成有多个中继基板80的TAB基板，能够连续且高效地进行中继基板80的制造到振动陀螺元件11的安装。
另外，中继基板80不限于在本实施方式中说明的TAB基板，例如也可以采用通过引线框等形成的结构。
振动陀螺元件11对中继基板80的接合可以通过如下方法进行：通过镀敷等在电极引线85的表面预先形成例如锡(Sn)或金(Au)等的接合用金属层，进而，在振动陀螺元件11的基部21处设置的未图示的外部连接电极上也形成接合用金属层，对这些各电极引线85与对应的外部连接电极进行对准，通过加热和加压进行金属共晶或金属接合。作为其他的接合方法，可以应用经由金属凸块(bump)或导电性粘接剂等接合部件进行接合的方法(倒装接合)等。
通过所成形的电极引线85的弹性，柔软地支承在悬垂的状态下延伸到中继基板80的开口部82并经由多个电极引线85接合的振动陀螺元件11。由此，在对陀螺传感器50施加了掉落等导致的冲击时，通过电极引线85来缓和冲击，能够避免振动陀螺元件11破损等的不良情况，因此，发挥提高陀螺传感器50的耐冲击性的效果。
在封装60的凹部内，接合有振动陀螺元件11的中继基板80与IC芯片90的上方接合。具体而言，连接电极86与设于封装60的由第3层基板63形成的阶梯上的振动片连接端子67对准，例如通过导电性粘接剂等接合部件59实现电连接并进行接合/固定，其中该连接电极86与中继基板80的连接至振动陀螺元件11的多个电极引线85电连接，且设于中继基板80的与接合有振动陀螺元件11的面不同的面上。
另外，在本实施方式中，说明了隔着中继基板80在封装60内接合振动陀螺元件11的方式，但是不限于此，只要是不引起振动陀螺元件11的振动泄漏等的支承构造即可。例如，也可以构成为形成如下的支承构造：在封装60的凹部内设置具有连接端子的支承部，在该支承部上接合/支承振动陀螺元件11。
在接合有IC芯片90和振动陀螺元件11的封装60上设置有作为盖体的盖70，对封装60的开口进行封闭。作为盖70的材质，例如可以使用42合金(在铁中含有42％的镍的合金)或科瓦铁镍钴合金(铁、镍和钴的合金)等金属、陶瓷或者玻璃等。例如，隔着将科瓦铁镍钴合金等模压为矩形环状而形成的密封圈69，对由金属构成的盖70进行缝焊，由此，与封装60接合。通过封装60和盖70形成的凹部空间是供振动陀螺元件11进行动作的空间。
可以把上述凹部空间密闭/密封为减压空间或惰性气体环境(详细后述)。
根据上述结构的陀螺传感器50，除了在上述第1实施方式中说明的振动陀螺元件1的作为第2振动臂的调节用振动臂25a、25b(参照图1～3)的效果以外，还具备具有调节用振动臂125a、125b的振动陀螺元件11，其中该调节用振动臂125a、125b在末端侧具有作为加宽部的施重部127a、127b。由此，能够进行抑制泄漏输出的调节，因此，能够提供检测灵敏度高的作为传感器单元的陀螺传感器。
(第3实施方式)
[陀螺元件、陀螺传感器的制造方法]
接着，以上述第2实施方式的作为传感器单元的陀螺传感器的制造方法的一个实施方式为例对陀螺元件和陀螺传感器的制造方法进行说明。
图6是说明作为传感器单元的陀螺传感器的制造方法的一例的流程图。并且，图7和图8是分别示出在传感器单元的制造方法的泄漏输出抑制调节步骤中振动陀螺元件的第1振动臂中的检测用振动臂与作为第2振动臂的调节用振动臂之间的相位关系的一例的说明图。
在图6中，在陀螺传感器50的制造工艺中，首先，准备图5所示的封装60，如步骤S1所示，在设于封装60的凹部的凹底部分的垫板65上对IC芯片90进行芯片接合。具体而言，在垫板65上涂布适量的芯片粘接材料(未图示)后，对IC芯片90进行对准并载置(临时固定)。接着，如步骤S2所示，通过干燥1步骤，在垫板65上粘接/固定IC芯片90，在该干燥1步骤中，实施规定温度和时间的加热并进行使芯片粘接材料固化的芯片粘接材料的干燥。
接着，如步骤S3所示，通过引线接合法进行实现IC芯片90与封装60的连接的引线接合。
关于IC芯片90与封装60的连接，在图5中，通过接合线49对配设于封装60的第2层基板62上的多个IC连接端子66和对应的IC芯片90的电极焊盘(未图示)进行连接。
接着，如步骤S4所示，将作为振动片的振动陀螺元件11安装在封装60的凹部内的IC芯片90的上方。例如，如在上述第2实施方式中说明的那样，振动陀螺元件11能够隔着中继基板80与封装60接合。该情况下，首先，在中继基板80上接合振动陀螺元件11。振动陀螺元件11对中继基板80的接合可以通过如下方法进行：通过镀敷等在电极引线85的表面预先形成锡或金等的接合用金属层，进而，在设于振动陀螺元件11的基部21的未图示的外部连接电极上也形成接合用的金属层，对各电极引线85与对应的外部连接电极进行对准，通过加热和加压进行金属共晶或金属接合。然后，使连接电极86与设于封装60的由第3层基板63形成的阶梯上的振动片连接端子67对准，例如通过导电性粘接剂等接合部件59临时固定，其中该连接电极86与接合有振动陀螺元件11的中继基板80的连接至振动陀螺元件11的多个电极引线85电连接，且设于中继基板80的与接合有振动陀螺元件11的面不同的面上。然后，使接合部件59固化，将接合有振动陀螺元件11的中继基板80接合/固定在封装60内并实现电连接。另外，在接合部件59具有热硬化性的情况下，如步骤S5所示，能够通过实施规定温度和时间的加热的干燥2的步骤来进行接合部件59的固化。
另外，可以根据接合部件59的硬化类型来选择其方法，例如，如果接合部件59为紫外线硬化类型，则可以通过对接合部件59照射规定时间的规定强度的紫外线而使其固化，从而进行接合有振动陀螺元件11的中继基板80的接合/固定等。
接着，如步骤S6所示，进行与IC芯片90一起接合在封装60上的振动陀螺元件11的泄漏输出抑制调节。
首先，对振动陀螺元件11的泄漏输出抑制调节方法的原理进行说明。
如振动陀螺元件11(参照图4)那样，在具有从基部21的Y轴方向的两端部起分别延伸的驱动用振动臂22a、22b和检测用振动臂23a、23b的H型振动片上，具有从连接臂24a、24b各自的末端部起沿着Y轴方向延伸的调节用振动臂125a、125b，该连接臂24a、24b从基部21的X轴方向的两端部起沿着X轴方向延伸，在该结构中，发明人发现，泄漏输出的振动方向由各振动臂的蚀刻加工偏差所导致的最终形状决定，与此相应地进行抑制泄漏输出的调节是有效的。
具体而言，当振动陀螺元件11在驱动时进行图7(a)所示的运动时，驱动用振动臂22a、22b的输出波形DS以及检测用振动臂23a、23b各自的泄漏输出的输出波形S1泄漏、S2泄漏呈现图7(b)所示的波形。为了抵消这种泄漏输出，需要使各调节用振动臂125a、125b的相位成为图7(c)所示的相位T1、T2。为此，需要使驱动用振动臂22a、22b和调节用振动臂125a、125b成为相反相位。
并且，当振动陀螺元件11在驱动时进行图8(a)所示的运动时，驱动用振动臂22a、22b的输出波形DS以及检测用振动臂23a、23b各自的泄漏输出的输出波形S1泄漏、S2泄漏呈现图8(b)所示的波形。为了抵消这种泄漏输出，需要使各调节用振动臂125a、125b的相位成为图8(c)所示的相位T1、T2。为此，需要使驱动用振动臂22a、22b和调节用振动臂125a、125b成为相同相位。
如上所述，这种泄漏输出的振动方向根据各振动臂的加工偏差所导致的最终形状而变化。例如，在设计了截面为矩形的振动臂的情况下，由于基材即石英的蚀刻各向异性，截面成为平行四边形、梯形或者菱形，对泄漏输出的振动方向造成影响。
这里，发明人发现，当设驱动用振动臂22a、22b所具有的谐振频率为fd、调节用振动臂125a、125b所具有的谐振频率为ft时，根据fd与ft的关系，驱动用振动臂22a、22b的相位和调节用振动臂125a、125b的相位为同相或反相的关系如下那样成立。即，发明人确认到，当fd＜ft时，驱动用振动臂22a、22b的相位和调节用振动臂125a、125b的相位为反相，当fd＞ft时，驱动用振动臂22a、22b的相位和调节用振动臂125a、125b的相位为同相。
接着，对基于上述各种振动臂的关系的振动陀螺元件11的泄漏输出抑制调节方法的一例进行说明。
首先，通过去除或附加调节用振动臂125a、125b上设置的膜体的一部分，或者切削调节用振动臂125a、125b的基板等，减少或增加调节用振动臂125a、125b的质量，从而改变谐振频率，将驱动用振动臂22a、22b的谐振频率fd与调节用振动臂125a、125b的谐振频率ft的关系调节为适当关系。具体而言，例如通过照射激光对设于调节用振动臂125a、125b的末端部的作为加宽部的施重部127a、127b的膜体149a、149b进行修整，或者通过蒸镀或溅射附加与膜体149a、149b种类相同或种类不同的膜体，减少或增加施重部127a、127b的质量，从而改变谐振频率，进行将fd与ft的相位关系调节为期望关系(fd＜ft或fd＞ft)的相位调节。
在进行了上述相位调节之后，接着进行泄漏输出的抑制调节。具体而言，例如通过照射激光来去除调节用振动臂125a、125b上设置的调节用电极145a、145b的一部分，或者通过蒸镀或溅射等附加电极用金属，减少或增加电荷量，从而将泄漏输出的影响抑制为最小限度。另外，该情况下，与上述第1实施方式的振动陀螺元件1同样，优选调节用振动臂125a、125b的调节用电极145a、145b与检测用振动臂23a、23b的检测电极(未图示)电连接。
另外，虽然在图4中省略了图示，但是，振动陀螺元件11的各种电极的结构可以依据上述第1实施方式的振动陀螺元件1的电极结构。
如上所述，在本实施方式的泄漏输出抑制调节步骤中，首先，将驱动用振动臂22a、22b的谐振频率fd和调节用振动臂125a、125b的谐振频率ft调节为适当关系，然后，去除或附加调节用振动臂125a、125b的调节用电极145a、145b的一部分，改变电荷量，从而对泄漏输出进行微调。
另外，例如，在结构为调节用振动臂没有作为加宽部的施重部的振动陀螺元件的情况下，不进行上述2个阶段的泄漏输出抑制调节，可以通过去除或附加调节用振动臂上设置的调节用电极等膜体的一部分来进行泄漏输出调节。
在实施了泄漏输出抑制调节之后，接着，如步骤S7所示，进行与IC芯片90一起接合在封装60上的振动陀螺元件11的频率微调。可以通过如下方法进行频率调节：通过激光修整来去除振动陀螺元件11的电极的一部分而使其质量减少的方法、通过蒸镀或溅射等对振动陀螺元件11附加质量的方法、或者改写IC芯片90的数据的方法等。
接着，如步骤S8所示，在封装60的上侧，隔着例如由铁镍合金等构成的密封圈69进行缝焊，从而对例如金属制的作为盖体的盖70进行接合，对收纳了振动陀螺元件11和IC芯片90的封装60进行密封。
并且，作为其他的盖70的接合方法，可以隔着焊锡等金属焊料将盖70接合在封装60上，或者，还可以使用玻璃制的盖70，利用低熔点玻璃等接合在封装60上。
在该密封工序中，根据需要，可以将由封装60和盖70形成的腔室密闭/密封为减压空间或惰性气体环境。例如，在将腔室内密闭密封为减压空间的情况下，在将固态的密封材料设置在封装60的未图示的密封孔中的状态下放入真空室内，减压到规定的真空度并从密封孔排出从陀螺传感器的内侧出来的气体，然后，使固态的密封材料熔融后固化，从而使密封孔密闭进行密封。作为密封材料的材料，优选其熔点温度高于在外部安装基板上安装已完成的陀螺传感器50时的回流焊温度，例如，可以使用金和锡(Sn)的合金、或者金和锗(Ge)的合金等。由此，能够对在封装60的凹部内接合的振动陀螺元件11和IC芯片90进行气密密封。
接着，如步骤S9所示，进行将密封状态下的陀螺传感器投入规定温度的炉内规定时间的烘焙处理。
然后，如步骤S10所示，进行电气特性检查和外观检查等的特性检查，取出不合规格的不良品，结束一系列的陀螺传感器制造工序。
根据上述第3实施方式的制造方法，通过去除或附加振动陀螺元件11中设置的作为第2振动臂的调节用振动臂125a、125b的作为膜体的调节用电极145a、145b或膜体149a、149b的一部分，进行用于抑制泄漏输出的调节。由此，能够抑制由于泄漏输出的影响所引起的检测灵敏度的低下，因此，能够提供具有高灵敏度的作为传感器单元的陀螺传感器。
(第4实施方式)
接着，对与上述第3实施方式的制造方法不同的陀螺传感器制造方法的另一实施方式进行说明。
图9是示意地示出陀螺传感器的另一实施方式(第4实施方式)的框图。
在图9中，S1是指来自设置在作为第1振动臂的检测用振动臂的一个侧面上的一对检测电极(参照图2和图3)中的一个检测电极的输出，T1是指来自设置在作为第2振动臂的调节用振动臂的一个侧面上的一对调节用电极中的与上述检测电极的输出S1对应的调节用电极的输出，ST1是指取得另一个检测电极S2的输出与另一个调节用电极T2的输出之间的差动的输出信号。
另外，在本实施方式的陀螺传感器制造方法中，除了振动陀螺元件的泄漏输出抑制调节工序以外的工序与上述第3实施方式相同，因此省略说明。
从未图示的自激振荡电路对振动陀螺元件的驱动电极施加驱动信号，激励出振动陀螺元件的驱动用振动臂的屈曲振动模式。
在一个检测电极的输出S1处连接有由运算放大器A1、电阻器R1和电容器C1构成的电流检测电路。
由此，来自检测电极的输出S1的电位由于运算放大器A1的假想接地而固定为基准电位。其结果，输出S1的检测电极检测与对激励屈曲振动模式的振动陀螺元件施加的角速度对应的检测用振动臂的检测信号。
并且，在一个调节用电极的输出T1处连接有由运算放大器A2、电阻R2和电容器C2构成的电流检测电路。在该电流检测电路中，通过改变电阻R2或电容器C2等电路元件的电路常数，能够将泄漏输出调节为较低。
包含调低了泄漏输出的输出在内的上述2个电流检测电路的输出分别经由电阻器R3、R4，连接至由运算放大器A3和电阻器R6构成的放大器。该放大器是取得检测电极的输出S1与调节用电极的输出T1之间的差动的放大器。
取得来自该放大器的输出与另一个检测电极的输出S2和另一个调节用电极的输出T2之间的差动后的输出信号ST1分别经由电阻器R7、R8，连接至由运算放大器A4和电阻器R9构成的放大器。该放大器是取得调低了泄漏输出的检测电极的输出S1与输出S2之间的差动的放大器。输入到该放大器的信号减轻了由科里奥利力产生的振动模式成分以外的噪声，该科里奥利力与对被励振的振动陀螺元件施加的角速度成比例。而且，从该放大器输出的信号被连接到AC放大器。
根据如上所述的第4实施方式的制造方法，对构成陀螺传感器的电路中的与来自一个调节用电极的输出T1连接的电流检测电路的电路元件的电路常数进行调节，由此，能够调节来自调节用电极的输出T1，以降低来自运算放大器A3的输出。因此，不需要通过激光等修整调节用电极、或者通过溅射或蒸镀附加调节用电极(膜体)的工序，因此，能够以比较简便的工序，制造抑制了泄漏输出的灵敏度高的陀螺传感器。
并且，根据本实施方式的陀螺传感器的制造方法，如上述第1实施方式的振动陀螺元件1那样，也可以不连接作为第2振动臂的调节用振动臂25a、25b上设置的调节用电极和对应的检测电极。由此，电极构造不复杂，发挥容易制造的效果。
(变形例2)
在上述第1实施方式的振动陀螺元件1中，说明了如下结构：在作为第1振动臂的驱动用振动臂22a、22b和检测用振动臂23a、23b从基部21的一个轴方向(Y轴方向)的两端部起分别并行延伸的H型振动片(振动陀螺元件)中，从由基部21的另一个轴方向(X轴方向)的两端部起延伸的一对连接臂24a、24b各自的末端部起，作为第2振动臂的调节用振动臂25a、25b向驱动用振动臂22a、22b侧并行延伸。不限于此，在使用石英作为振动陀螺元件的基材的情况下，第2振动臂只要沿着与石英的晶轴X(电气轴)交叉的方向延伸即可，例如，可以与检测用振动臂并行设置。
图10是示出在作为H型振动片的振动陀螺元件中、在检测用振动臂侧并行设置作为第2振动臂的调节用振动臂的振动陀螺元件的变形例2的示意平面图。另外，关于本变形例的振动陀螺元件，除了调节用振动臂的延伸方向以外的结构与上述第1实施方式的振动陀螺元件1相同，因此，标注同一标号并省略说明。
如图10所示，变形例2的振动陀螺元件201是与上述第1实施方式的振动陀螺元件1结构相同的H型振动片，具有基部21、以及从基部21的一个轴方向(Y轴方向)的两端部起分别并行延伸的作为第1振动臂的驱动用振动臂22a、22b和检测用振动臂23a、23b。
一对连接臂24a、24b分别从基部21的另一个轴方向(X轴方向)的两端部起延伸，作为第2振动臂的一对调节用振动臂175a、175b从各连接臂24a、24b的末端部起向与检测用振动臂23a、23b的延伸方向并行的方向延伸。
并且，虽然没有图示，但是，与上述第1实施方式的振动陀螺元件1的调节用振动臂25a、25b同样，在调节用振动臂175a、175b上设有作为膜体的调节用电极，该调节用电极与检测用振动臂23a、23b上设置的对应的检测电极(未图示)电连接。
根据上述变形例2的振动陀螺元件201，对检测用振动臂23a、23b的泄漏输出进行调节的调节用振动臂175a、175b不在驱动用振动臂22a、22b侧，而是在检测用振动臂23a、23b侧并行设置。这样，具有与检测用振动臂23a、23b上设置的检测电极电连接的调节用电极的调节用振动臂175a、175b与设有驱动电极的驱动用振动臂22a、22b分开设置而不相邻，由此，能够抑制由于驱动信号和检测信号耦合而引起的检测灵敏度的劣化。
另外，在本变形例的振动陀螺元件201中，如上述变形例1的振动陀螺元件11那样，在各检测用振动臂23a、23b的末端部或各驱动用振动臂22a、22b的末端部设置宽度比其他部分大的作为加宽部的施重部，由此，能够保持小型化并实现角速度的检测灵敏度的提高。
(变形例3)
接着，对上述第1实施方式的振动陀螺元件1、上述变形例1的振动陀螺元件11和变形例2的振动陀螺元件201以外的振动片的变形例进行说明。
图11是说明振动陀螺元件的变形例3的示意平面图。
如图11所示，本变形例的振动陀螺元件211一体地形成有位于中心部分的基部121、从基部121的Y轴方向的两端部的中央起沿着Y轴延伸的作为第1振动臂的检测用振动臂123a、123b、以与检测用振动臂123a、123b垂直的方式从基部121起沿着X轴延伸的一对连接臂124a、124b、从各连接臂124a、124b的末端侧起与检测用振动臂123a、123b并行地沿着Y轴延伸的作为第1振动臂的各一对驱动用振动臂122a、122b、122c、122d。
进而，从基部121的Y轴方向的两端部起，分别设有沿着与X轴交叉的方向延伸的作为第2振动臂的调节用振动臂225a～225d。在本变形例中，从在中间分别夹着从基部121的Y轴方向的两端部的中央起沿着Y轴延伸的一对检测用振动臂123a和检测用振动臂123b的两侧起，设有沿着Y轴方向、即分别与检测用振动臂123a和检测用振动臂123b并行延伸的调节用振动臂225a、225c和调节用振动臂225b、225d。
并且，虽然没有图示，但是，与上述第1实施方式的振动陀螺元件1同样，在振动陀螺元件211中，在检测用振动臂123a、123b上形成有检测电极，在驱动用振动臂122a～122d上形成有驱动电极，在调节用振动臂225a～225d上设有例如与对应的检测电极电连接的调节用电极等膜体。
进而，在基部121的一个主面(图中里侧的面)设有连接电极112，该连接电极112从设于检测用振动臂123a、123b上的检测电极和设于驱动用振动臂122a～122d上的驱动电极引出，用于与外部进行电连接。
上述变形例3的振动陀螺元件211是根据其外形形状而被称为双T型的振动片构造，相对于X轴方向的假想中心线和Y轴方向的假想中心线为对称形状。由此，通过隔着基部121的连接电极112实施伴有与外部基板电连接的接合，能够平衡良好地进行支承，由此，能够提高检测灵敏度。而且，在2对驱动用振动臂122a～122d的内侧区域内、且在中间夹着各检测用振动臂123a、123b的两侧，具有作为第2振动臂的调节用振动臂，因此，具有不会增大外形尺寸的优点。
在这种振动陀螺元件中，由于驱动时的左右驱动臂的平衡的微小偏差等，检测臂在X轴方向上振动，该振动成为泄漏输出，成为使灵敏度劣化的原因。为了减少对该检测臂的泄漏输出，以往，对驱动臂的施重部进行激光加工来调节平衡，但是，振动臂的耐久性可能劣化。与此相对，在上述变形例3的振动陀螺元件中，设置调节臂，直接对检测臂施加用于抵消在检测臂中产生的泄漏输出的相反相位的输出，或者在电路上施加该输出，从而能够减少泄漏输出，因此，能够提供抑制了由泄漏输出导致的灵敏度劣化的振动陀螺元件211。
另外，在本变形例的振动陀螺元件211中，与上述变形例1的振动陀螺元件11同样，在各检测用振动臂123a、123b的末端部或各驱动用振动臂122a～122d的末端部设置宽度比其他部分大的作为加宽部的施重部，由此，能够保持小型化并实现角速度的检测灵敏度的提高。
(第5实施方式)
[电子设备]
搭载了具有在上述实施方式和变形例中说明的作为第2振动臂的调节用振动臂25a、25b、125a、125b、175a、175b、225a、225b、225c、225d的作为振动片的振动陀螺元件1、11、201、211、以及具有这些振动陀螺元件的作为传感器单元的陀螺传感器50后的电子设备能够实现小型化，并且，通过减少泄漏输出，能够实现灵敏度的提高。
例如，图12(a)示出针对数字摄像机的应用例。数字摄像机240具有受像部241、操作部242、语音输入部243以及显示单元1001。通过在这种数字摄像机240中搭载上述实施方式的振动陀螺元件1、11、201、211或作为传感器单元的陀螺传感器50，能够使其具备所谓的抖动校正功能。
并且，图12(b)示出针对作为电子设备的便携电话机的应用例，图12(c)示出针对信息便携终端(PDA：Personal Digital Assistants)的应用例。
首先，图12(b)所示的便携电话机3000具有多个操作按钮3001、滚动按钮3002、以及显示单元1002。通过操作滚动按钮3002，使显示单元1002上显示的画面滚动。
并且，图12(c)所示的PDA 4000具有多个操作按钮4001、电源开关4002、以及显示单元1003。当操作电源开关4002时，在显示单元1003上显示地址薄或日程本这样的各种信息。
通过在这种便携电话机3000或PDA 4000中搭载上述实施方式的振动陀螺元件1、11、201、211或作为传感器单元的陀螺传感器50，能够赋予各种功能。例如，在对图12(b)的便携电话机3000赋予未图示的照相机功能的情况下，与上述数字摄像机240同样，能够进行抖动校正。并且，在图12(b)的便携电话机3000或图12(c)的PDA4000具有作为GPS(Global Positioning System，全球定位系统)而广泛公知的全球测位系统的情况下，通过搭载上述实施方式的振动陀螺元件1、11、201、211或作为传感器单元的陀螺传感器50，能够在GPS中识别便携电话机3000或PDA4000的位置或姿势。
另外，不限于图12所示的电子设备，作为能够应用具有本发明的振动片的传感器单元(陀螺传感器)的电子设备，可以列举移动计算机、汽车导航装置、电子记事本、计算器、工作站、视频电话、POS终端、游戏机等。
以上，具体说明了由发明人完成的本发明的实施方式，但是，本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。
例如，在上述实施方式和变形例中，说明了使用石英作为振动片即振动陀螺元件的形成材料的例子，但是，也可以使用石英以外的压电体材料。例如，可以使用氮化铝(AlN)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、锆钛酸铅(PZT)、四硼酸锂(Li2B4O7)、硅酸镓镧(La3Ga5SiO14)等氧化物基板、在玻璃基板上层叠氮化铝或五氧化二钽(Ta2O5)等压电体材料而构成的层叠压电基板、或者压电陶瓷等。
并且，可以使用压电体材料以外的材料形成振动片。例如，可以使用硅半导体材料等形成振动片。
并且，振动片的振动(驱动)方式不限于压电驱动。除了使用压电基板的电压驱动型以外，在使用静电力的静电驱动型、利用磁力的洛伦兹驱动型等的振动片中，也能够发挥本发明的结构及其效果。
并且，在上述变形例1中，说明了如下例子：在作为第2振动臂的调节用振动臂125a、125b的自由端侧的末端设置作为加宽部的施重部127a、127b，扩宽用于抑制泄漏输出的调节幅度。
不限于此，通过在作为第1振动臂的驱动用振动臂或检测用振动臂的自由端侧的末端设置作为加宽部的施重部，能够抑制振动片(振动陀螺元件)的外形尺寸的增大，并降低谐振频率等，能够实现小型化和高灵敏度化。

Claims (12)

1.一种振动片，其特征在于，该振动片具有：
基部；
从所述基部起延伸的第1振动臂；
被施加驱动电压的驱动电极，所述驱动电极设置于所述第1振动臂上；
检测电极，所述检测电极设置于所述第1振动臂上，以电的方式对根据在所述第1振动臂的驱动时被施加的物理量而产生的信号进行检测；
从所述基部或者从连接部起延伸的第2振动臂，其中，所述连接部是从所述基部延伸出的；以及
设于所述第2振动臂的调节部，该调节部是膜体，
所述第2振动臂的输出信号与所述第1振动臂的泄漏振动的输出信号相位相反。
2.根据权利要求1所述的振动片，其特征在于，
所述膜体是由金属材料构成的金属膜，
所述金属膜与所述检测电极电连接。
3.根据权利要求1所述的振动片，其特征在于，
所述基部、所述第1振动臂以及所述第2振动臂由压电体材料形成，
所述第2振动臂沿着与所述压电体材料的极化轴交叉的方向延伸。
4.根据权利要求1所述的振动片，其特征在于，
所述第1振动臂包括从所述基部的一端起延伸的驱动用振动臂、以及从所述基部的另一端起延伸的检测用振动臂。
5.根据权利要求4所述的振动片，其特征在于，
所述第2振动臂向所述检测用振动臂侧延伸。
6.根据权利要求1所述的振动片，其特征在于，
在所述第2振动臂的末端部具有设有所述调节部的加宽部。
7.根据权利要求1所述的振动片，其特征在于，
所述第2振动臂的长度比所述第1振动臂的长度短。
8.一种传感器单元，其特征在于，该传感器单元具有：
权利要求1所述的振动片；
电子部件，其具有对所述第1振动臂进行励振的驱动电路和对在所述第1振动臂中产生的检测信号进行检测的检测电路；以及
封装，其收纳所述振动片和所述电子部件。
9.一种电子设备，其特征在于，该电子设备具有权利要求1所述的振动片。
10.一种振动片的制造方法，其特征在于，该振动片的制造方法具有以下步骤：
第1步骤，形成基部以及从该基部起延伸的第1振动臂和第2振动臂；
第2步骤，在所述第2振动臂上形成作为膜体的调节部；
第3步骤，测定所述第1振动臂的泄漏振动的输出信号；以及
第4步骤，通过去除或附加所述第2振动臂的所述调节部的一部分，将所述第2振动臂的输出信号调节成与所述泄漏振动的输出信号相位相反。
11.根据权利要求10述的振动片的制造方法，其特征在于，
该振动片的制造方法还具有调节所述第2振动臂的频率的步骤。
12.一种传感器单元的制造方法，其特征在于，该传感器单元的制造方法具有以下步骤：
第1步骤，形成基部以及从该基部起延伸的第1振动臂和第2振动臂；
第2步骤，在所述第2振动臂上形成调节用电极；
第3步骤，连接所述调节用电极与包含电路元件的检测电路；
第4步骤，输出所述第1振动臂的泄漏振动的输出信号与所述第2振动臂的输出信号之间的差动信号；以及
第5步骤，通过变更所述电路元件的常数，校正所述差动信号。
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