圧電デバイス、及びこれを用いたセンサーデバイス
【課題】小型化を図った圧電デバイス、及びこれを用いた圧力センサー、加速度センサー、ジャイロセンサー等のセンサーデバイスを提供することを目的としている。
【解決手段】本発明の圧電デバイス１０は、圧電基板の振動部を励振させる励振電極１２ｅと、当該励振電極１２ｅに接続された接続電極と、を有する圧電振動素子と、前記振動部の周縁部の上に配置され、前記圧電基板よりも外形が小さな集積回路と、を備え、前記集積回路と、前記接続電極とをバンプを用いて電気的に接続させたことを特徴とする
【解決手段】本発明の圧電デバイス１０は、圧電基板の振動部を励振させる励振電極１２ｅと、当該励振電極１２ｅに接続された接続電極と、を有する圧電振動素子と、前記振動部の周縁部の上に配置され、前記圧電基板よりも外形が小さな集積回路と、を備え、前記集積回路と、前記接続電極とをバンプを用いて電気的に接続させたことを特徴とする
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にＩＣ（集積回路）を備えた圧電デバイス、及びこれを用いた圧力センサー、加速度センサー、ジャイロセンサー等のセンサーデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器に用いられる圧電デバイスとして、特許文献１に記載されているような圧電デバイス（圧電振動素子）とＩＣ（集積回路素子）と、をパッケージ内に収容した圧電デバイスが知られている。このような圧電デバイスは、携帯端末、基地局、測定機器等の各種電子機器に広く用いられ、更なる小型化、低背化が望まれている。
【０００３】
一般に、圧電デバイスとＩＣとの電気的な接続や、ＩＣとパッケージの外部電極との電気的な接続は、ワイヤーボンディングやパターン電極などを用いて行われている。例えば、特許文献２には弾性表面波素子と駆動回路としてのＩＣとを容器に実装してなる弾性表面波発振器が提案されている。
【０００４】
更に、特許文献３に開示されている圧電振動ジャイロは、音叉型振動子と、ＩＣと、パッケージと、リッドからなり、前記パッケージの内部空間に音叉型振動子とＩＣを別々に実装している。そして、実装の際に実装面積や高さに関する小型化を図るため、ワイヤーボンディングによる実装は行わず、フリップチップ実装を採用している。
【０００５】
また特許文献４には、感圧素子としての双音叉振動子の両端の一対の基部をダイアフラムで支持してなる圧力センサー素子と、前記感圧素子の駆動回路とを実装した回路基板を容器に搭載してなる圧力センサーモジュールが提案されている。
【０００６】
特許文献５には、前記パッケージの内部空間に実装された大型のＩＣチップの上部に圧電振動素子を搭載し、前記圧電振動素子の励振電極が延在された引出電極と電気的に接続させた電極パッドと、前記パッケージの内部に配置された電極端子とをワイヤーボンディングにて電気的に接続している構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−８９１０２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３３２０３号公報
【特許文献３】特開２００６−１０６２５号公報
【特許文献４】特開２０１０−９６６５４号公報
【特許文献５】特開２０１０−２１３２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、圧電デバイスと、これを駆動させる駆動回路であるＩＣチップとをワイヤーボンディングによる電気的な接続で行うと、配線が長くなり、浮遊容量などの影響により高周波特性等の電気的特性が悪くなることがある。また、ワイヤーボンディングの加工精度のばらつきによって、結果的に電気特性にばらつきが生じる虞があった。また、パターン電極による電気的な接続は、貫通電極や引き回し配線などを製造するため製造工程が多段階となり、構成も複雑となる。従ってワイヤーボンディング又はパターン電極による電気的な接続は少ないほうが望ましい。さらに、特許文献１乃至５のようなＩＣと振動片をパッケージ内に別々に収容スペースに実装したり、大型のＩＣチップの上部に圧電振動素子を実装したりする構成は、パッケージ構成が大型化してしまい、パッケージのデッドスペースが生じることがあり、小型化が図れない。
【０００９】
そこで本発明は、従来技術の問題点を解決するため、ＩＣとの電気的接続の安定性を図った圧電デバイス、及びこれを用いた圧力センサー、加速度センサー、ジャイロセンサー等のセンサーデバイスを提供することを目的としている。
【００１０】
また、小型化を図った圧電デバイス、及びこれを用いた圧力センサー、加速度センサー、ジャイロセンサー等のセンサーデバイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］圧電基板の振動部を励振させる励振電極と、当該励振電極に接続された接続電極と、を有する圧電振動素子と、前記振動部の周縁部の上に配置され、前記圧電基板よりも外形が小さな集積回路と、を備え、前記集積回路と、前記接続電極とをバンプを用いて電気的に接続させたことを特徴とする圧電デバイス。
【００１２】
上記構成によれば、集積回路との電気的接続を安定化させることができる。またデバイス全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、デバイス構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動素子の交換が容易で歩留りが良くなる。
【００１３】
［適用例２］前記集積回路は、温度検出手段と、当該温度検出手段の検出値に基づいて、前記圧電振動素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備えたことを特徴とする適用例１に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【００１４】
［適用例３］前記圧電振動素子は、少なくとも一以上の柱状ビームからなる音叉型圧電振動素子であることを特徴とする適用例１又は２に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、適用例１又は２に記載の特徴を備えた双音叉型水晶振動子が得られる。
【００１５】
［適用例４］前記圧電基板は、ＡＴカット水晶基板であることを特徴とする適用例１又は２に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、適用例１又は２に記載の特徴を備えたＡＴカット水晶振動子が得られる。
【００１６】
［適用例５］前記励振電極は、前記圧電基板上に設けられたＩＤＴ電極であることを特徴とする適用例１又は適用例２に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、適用例１又は２に記載の特徴を備えたＳＡＷ共振子が得られる。
【００１７】
［適用例６］前記圧電基板は、水晶基板であり、当該水晶基板は、オイラー角（−１．５°≦φ≦１．５°、０°≦θ≦１８０°、０°≦｜ψ｜≦９０°）の水晶基板であることを特徴とする適用例５に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、弾性表面波装置の高周波数化を容易にすることができる。
【００１８】
［適用例７］前記ＩＤＴ電極は、ストップバンドの上端モードの弾性表面波を励振させることを特徴とする適用例５又は６に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、ＩＤＴ電極を微細化することを軽減し、弾性表面波装置の高周波数化を容易にすることができる。
【００１９】
［適用例８］前記圧電基板には、前記ＩＤＴ電極の電極指の間に位置する部位に電極指間溝が設けられていることを特徴とする適用例５乃至７の何れか一例に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、従来の弾性表面波共振子よりも高いＱ値を得ることができる。また広い範囲で良好な周波数温度特性を得ることができる。
【００２０】
［適用例９］前記オイラー角は（−１．５°≦φ≦１．５°、１１７°≦θ≦１４２°、４１．９°≦｜ψ｜≦４９．５７°）の水晶基板であることを特徴とする適用例８に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、弾性表面波装置の高周波数化を容易にすることができる。
【００２１】
［適用例１０］前記圧電振動素子は、基部と、前記基部から直線上に両側へ延出された１対の検出用振動腕と、前記基部から両側へ前記検出用振動腕に直交する方向に延出された１対の連結腕と、前記各連結腕の先端部からそれと直交して両側へ延出された各１対の駆動用振動腕と、を備えたことを特徴とする適用例１に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、適用例１又は２の特徴を備えた圧電デバイスが得られる。
【００２２】
［適用例１１］前記集積回路は、前記検出用振動腕の検出振動を検出する検出回路と、前記駆動用振動腕を振動させる振動回路と、を有することを特徴とする適用例１０に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、適用例１又は２の特徴を備えた圧電デバイスが得られる。
【００２３】
［適用例１２］適用例３又は４に記載の圧電デバイスと、前記圧電振動素子の両端に配置された一対の基部を支持するダイアフラムと、を備えたことを特徴とするセンサーデバイス。
【００２４】
上記構成によれば、集積回路との電気的接続を安定化させることができる。またデバイス全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、デバイス構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動子の交換が容易で歩留りが良くなるセンサーデバイスが得られる。
【００２５】
［適用例１３］適用例３又は４に記載の圧電デバイスと、前記圧電振動素子の両端に配置された一対の基部のうち何れか一方の基部と接続する支持部と、前記圧電振動素子の何れか他方の基部と接続し前記支持部にくびれ部を介して接続された錘部と、を備えたことを特徴とするセンサーデバイス。
【００２６】
上記構成によれば、集積回路との電気的接続を安定化させることができる。またデバイス全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、デバイス構成の簡易化を図ることができる。発振回路又は振動子の交換が容易で歩留りが良くなるセンサーデバイスが得られる。
【００２７】
［適用例１４］適用例１０又は１１に記載の圧電デバイスと、当該圧電デバイスが実装されるパッケージと、を備えたことを特徴とするセンサーデバイス。
上記構成によれば、集積回路との電気的接続を安定化させることができる。またデバイス全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、素子構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又はジャイロ素子の交換が容易で歩留りが良くなるセンサーデバイスが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態に係る圧電デバイスの構成概略を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る圧電デバイスの平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】第２実施形態に係る圧電デバイスの構成概略を示す斜視図である。
【図５】第２実施形態に係る圧電デバイスの平面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】第３実施形態に係る圧電デバイスの構成概略を示す斜視図である。
【図８】第３実施形態に係る圧電デバイスの平面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】第１実施形態に係る圧力センサーの構成概略を示す模式図である。
【図１１】第２実施形態に係る圧力センサーの構成概略を示す分解斜視図である。
【図１２】第１実施形態に係る加速度センサーの構成概略を示す平面図である。
【図１３】第２実施形態に係る加速度センサーの構成概略を示す分解斜視図である。
【図１４】第２実施形態に係る加速度センサーの作用の説明図である。
【図１５】第３実施形態に係る加速度センサーの構成概略を示す分解斜視図である。
【図１６】第３実施形態の加速度センサーの作用の説明図である。
【図１７】第４実施形態に係る加速度センサーの構成概略を示す平面図である。
【図１８】第１実施形態に係るジャイロ素子の構成概略を示す平面図である。
【図１９】第１実施形態に係るジャイロセンサーの構成概略を示す断面図である。
【図２０】２つの検出軸を備えたジャイロ素子片の概略斜視図である。
【図２１】１つの検出軸を備えたジャイロ素子片の概略斜視図である。
【図２２】１つのパッケージで構成した３軸ジャイロモジュールの断面図である。
【図２３】３軸ジャイロモジュールの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の圧電デバイス、及びこれを用いた圧力センサー、加速度センサー、ジャイロセンサー等のセンサーデバイスの実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。
【００３０】
図１は第１実施形態に係る圧電デバイスの構成概略を示す斜視図である。図２は第１実施形態に係る圧電デバイスの平面図である。図３は図２のＡ−Ａ断面図である。
【００３１】
図示のように第１実施形態に係る圧電デバイス１０は、圧電振動素子として音叉型圧電振動子を用いている。
第１実施形態に係る圧電デバイス１０は、圧電振動片１２と、ＩＣ１４と、パッケージ１６を主な基本構成としている。
【００３２】
圧電振動片１２は、圧電基板に一対の振動腕１２ａ，１２ｂとその端部に形成された基部１２ｃを有し、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電材料により形成されている。圧電振動片１２の一対の振動腕１２ａ、１２ｂにはそれぞれ励振電極１２ｄ，１２ｅが形成され、励振電極１２ｄ，１２ｅと電気的に接続する接続電極（不図示）を有する。圧電振動片１２は、後述するＩＣ１４から供給される交流電圧により、固有の共振周波数で振動する。本実施形態においては振動腕として双音叉型振動子を適用することができる。また本実施形態においては２つの振動ビームを有する形態のみならず、一本の振動ビーム（シングルビーム）を適用することができる。
【００３３】
集積回路となるＩＣ１４は、圧電振動片１２を発振させるための発振回路を備えている。ＩＣ１４は圧電振動片１２の基部１２ｃのＩＣ実装領域に実装可能な大きさに形成され、具体的には基部１２ｃよりも小さく形成されている。ＩＣ１４の一方の主面１４ａには、圧電振動片１２の接続電極と接続するためのバンプ１５ａを複数形成している。またＩＣ１４の他方の主面１４ｂには、電極パッド１７と接続するためのバンプ１５ｂが複数形成されている。
【００３４】
なお、ＩＣ１４は、前述の発振回路のほかにも、温度センサーやサーミスタ等の温度検出手段と、温度補償回路を備えた構成とすることができる。このような構成のＩＣは、温度検出手段による検出値が温度補償回路に出力されて、検出値に基づいて圧電デバイスの周波数温度特性を補償することができる。
【００３５】
パッケージ１６は、ベース基板１６ａと台座１６ｂとリッド１６ｃから構成されている。ベース基板１６ａは、圧電振動片１２とＩＣ１４を収容可能な収容スペースを備え、底面に圧電振動片１２を片持ち支持する台座１６ｂが形成されている。リッド１６ｃは、収容スペースの上部開口を封止するものである。台座１６ｂには、パッケージ１６の底面に形成された外部電極（不図示）と電気的に接続する電極パッド１７が複数形成されている。なお、外部電極は、電圧供給端子、グランド端子、出力端子などから構成されている。
【００３６】
上記構成による第１実施形態に係る圧電デバイス１０は、パッケージ１６の収容スペースの台座１６ｂに圧電振動片１２を取り付けている。そして、基部１２ｃ上に形成されたＩＣ実装領域（周縁部）にＩＣ１４を実装させている。ＩＣ実装領域には、励振電極１２ｄ，１２ｅと電気的に接続する接続電極が形成されている。ＩＣ１４の一方の主面１４ａに設けられたバンプ１５ａと対応する接続電極とを半田によって接続している。ＩＣ１４を実装した後、パッケージ１６の電極パッド１７と、ＩＣ１４のバンプ１５ｂとをボンディングワイヤー１８により電気的に接続している。そして、パッケージ１６は、リッド１６ｃによりパッケージ１６内部を真空あるいは不活性ガス雰囲気に保持して封止されている。
【００３７】
このような第１実施形態の圧電デバイス１０によれば、圧電振動片１２とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またデバイス全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、デバイス構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【００３８】
次に第２実施形態に係る圧電デバイスについて説明する。
図４は第２実施形態に係る圧電デバイスの構成概略を示す斜視図である。図５は第２実施形態に係る圧電デバイスの平面図である。図６は図５のＢ−Ｂ断面図である。
【００３９】
第２実施形態に係る圧電デバイスは、圧電振動素子にＡＴカット水晶振動片２０を用いている。その他の構成は第１実施形態に係る圧電デバイス１０の構成と同一であり、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４０】
ＡＴカット水晶振動片２０は、水晶基板をＸ軸に平行でＺ軸から３５度１５分付近の角度に切り出した所謂ＡＴカット水晶チップからなる。このＡＴカット水晶振動片２０の両主面には一対の励振電極２０ｄ，２０ｅが設けられている。ＡＴカット水晶振動片２０の基部２０ｃのＩＣ実装領域には、一方の主面２０ａの励振電極２０ｄの接続電極と、他方の主面２０ｂの励振電極２０ｅから引き回された接続電極が形成されている。
なお、ＡＴカット水晶振動片は、上記構成のほかにも、メサ型、逆メサ型であっても適用することができる。
【００４１】
上記構成による第２実施形態に係る圧電デバイス１０ａは、パッケージ１６の収容スペースの台座１６ｂにＡＴカット水晶振動片２０を取り付けている。そして、基部２０ｃ上に形成されたＩＣ実装領域（周縁部）にＩＣ１４を実装させている。ＩＣ実装領域には、励振電極２０ｄ，２０ｅと電気的に接続する接続電極が形成されている。ＩＣ１４の一方の主面１４ａに設けられたバンプ１５ａと対応する接続電極とを半田によって接続している。ＩＣ１４を実装した後、パッケージ１６の電極パッド１７と、ＩＣ１４のバンプ１５ｂとをボンディングワイヤー１８により電気的に接続している。そして、パッケージ１６は、リッド１６ｃによりパッケージ１６内部を真空あるいは不活性ガス雰囲気に保持して封止されている。
【００４２】
このような第２実施形態の圧電デバイス１０ａによれば、ＡＴカット水晶振動片２０とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またデバイス全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、デバイス構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【００４３】
次に第３実施形態に係る圧電デバイスについて説明する。
図７は第３実施形態に係る圧電デバイスの斜視図である。図８は第３実施形態に係る圧電デバイスの平面図である。図９は図８のＣ−Ｃ断面図である。
【００４４】
第３実施形態に係る圧電デバイス１０ｂは、ＳＡＷ共振子３０を用いている。その他の構成は第１実施形態に係る構成と同一であり、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４５】
ＳＡＷ共振子３０は、水晶基板３１の表面に電極指３２ａ，３２ｂを備えるＩＤＴ電極３２と、その両端に設けた反射器３３ａ，３３ｂから構成されている。ＩＤＴ電極３２はそれぞれの電極指３２ａ，３２ｂが噛み合うように配置されている。電極指３２ａ，３２ｂは厚さＨ、電極幅ｄにて形成され、電極指３２ａと電極指３２ｂの間隔（ピッチ）Ｐは等間隔で連続して形成されている。また弾性表面波の１波長λ中に２本の電極指３２ａ，３２ｂが設けられている。一般に、このＩＤＴ電極３２による構成のＩＤＴ電極３２はシングル型ＩＤＴ電極と呼ばれている。ＩＤＴ電極３２はＡｌにて形成され、お互いに逆相となるように駆動される。
【００４６】
また水晶基板３１は、オイラー角表示で（−１．５°≦φ≦１．５°，０°≦θ≦１８０°，０°＜｜ψ｜＜９０°）の範囲となるように水晶から切り出されている。ＩＤＴ電極は、ストップバンドの上端モードの弾性表面波を励振させている。これによりＩＤＴ電極を微細化することを軽減し、弾性表面波装置の高周波数化を容易にすることができる。
【００４７】
また圧電基板には、前記ＩＤＴ電極の電極指の間に位置する部位に電極指間溝が設けられている。
ここでオイラー角について説明する。オイラー角（０°，０°，０°）で表される基板は、Ｚ軸に垂直な主面を有するＺカット基板となる。ここで、オイラー（φ、θ、ψ）のφはＺカット基板の第１の回転に関するものであり、Ｚ軸を回転軸とし、＋Ｘ軸から＋Ｙ軸側へ回転する方向を正の回転角度とした第１回転角度である。オイラー角のθはＺカット基板の第１の回転後に行う第２の回転に関するものであり、第１の回転後のＸ軸を回転軸とし、第１の回転後の＋Ｙ軸から＋Ｚ軸へ回転する方向を正の回転角度とした第２の回転角度である。圧電基板のカット面は、第１回転角度φと第２回転角度θとで決定される。オイラー角のψはＺカット基板の第２の回転後に行う第３の回転に関するものであり、第２の回転後のＺ軸を回転軸とし、第２の回転後の＋Ｘから第２の回転後の＋Ｙ軸側へ回転する方向を正の回転角度とした第３回転角度である。ＳＡＷの伝搬方向は第２の回転後のＸ軸に対する第３回転角度ψで表される。
【００４８】
また水晶基板３１上には、振動部となるＩＤＴ電極３２と反射器３３ａ，３３ｂの外側のＩＣ実装領域にＩＣ１４とＩＤＴ電極３２を接続させるためのパターン電極３４ａ，３４ｂが引き伸ばし形成されている。
【００４９】
このような構成のＳＡＷ共振子３０において、ＩＤＴ電極３２で励振され外部に向かって伝搬する弾性表面波を、反射器３３ａ，３３ｂにより反射させ、ＩＤＴ電極３２と反射器３３ａ，３３ｂの部分に表面波エネルギーを閉じ込め、損失の少ない共振特性を得ている。
【００５０】
上記構成による第３実施形態に係る圧電デバイス１０ｂは、パッケージ１６の収容スペースにＳＡＷ共振子３０を固着している。そして、水晶基板３１上にＩＤＴ電極３２及び反射器３３ａ，３３ｂを備えたＳＡＷ共振子３０上に形成されたＩＣ実装領域（周縁部）にＩＣ１４を実装させている。ＩＣ１４の実装領域には、ＩＤＴ電極３２と接続したパターン電極３４ａ，３４ｂが形成されている。ＩＣ１４の一方の主面１４ａに設けられたバンプ１５ａと対応するパターン電極３４ａ，３４ｂとを半田によって接続している。またパッケージ１６の電極パッド１７と、ＩＣ１４のバンプ１５ｂとをボンディングワイヤー１８により電気的に接続している。そして、パッケージ１６は、リッド１６ｃによりパッケージ内部を真空あるいは不活性ガス雰囲気に保持して封止されている。
【００５１】
このような第３実施形態の圧電デバイスによれば、ＳＡＷ共振子３０とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。また素子全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、素子構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【００５２】
またＳＡＷ共振子は、オイラー角（−１．５°≦φ≦１．５°，１１７°≦θ≦１４２°，４１．９°≦｜ψ｜≦４９．５７°）の水晶基板上に設けられ、ストップバンド上端モードの弾性表面波を励振するＩＤＴと、前記ＩＤＴを構成する電極指間に位置する基板を窪ませた電極指間溝を有する弾性表面波共振子であって、
前記弾性表面波の波長をλ、前記電極指間溝の深さをＧとした場合に、
【数１】
を満たし、
かつ、前記ＩＤＴのライン占有率をηとした場合に、前記電極指間溝の深さＧと前記ライン占有率ηとが
【数２】
の関係を満たす弾性表面波共振子を適用しても良い。
【００５３】
次に上記構成による圧電デバイスを備えた各種センサーについて以下説明する。
図１０は第１実施形態に係る圧力センサーの構成概略を示す模式図である。
【００５４】
図１０に示す圧力センサー１０１は、内部を真空とするとともに対向して配置された第１の圧力入力口１０２と第２の圧力入力口１０３とを有し、後述する各構成要素を収容するハウジング１０４を備える。第１の圧力入力口１０２の先端部には、測定対象の液体の圧力に応じて撓む第１のダイアフラム（受圧用ダイアフラム）１０５が取り付けられ、外部に露出している。第２の圧力入力口１０３の先端部には、大気圧に応じて撓む第２のダイアフラム（大気圧用ダイアフラム）１０６が取り付けられる。第１のダイアフラム１０５と第２のダイアフラム１０６との間には、力伝達手段としてシャフト１０７が取り付けられ、外部に露出している。シャフト１０７の所定の位置には可動部材１０９が取り付けられている。力の検出軸方向に配置された両端の支持部をそれぞれ可動部材１０９と第２のケース１２１の固定部１１０に接続支持することにより感圧素子１１１が固定されている。感圧素子１１１はその変位方向が、第１のダイアフラム１０５と第２のダイアフラム１０６の受圧部を連結するシャフト１０７の変位方向と同一方向となるよう、即ち力の検出軸方向に平行となるように配置されている。第１のケース１２０と第２のケース１２１との間には支持棒１１２ａ、１１２ｂが設けられており、支持棒１１２ａ、１１２ｂの断面の外形に倣った形状のダボ穴（不図示）が第１のケース１２０と第２のケース１２１の内部表面に形成され、当該ダボ穴にガイドシャフトとしての支持棒１１２ａ、１１２ｂを差し込んで接合し、組み立て時、及び製品使用時に感圧素子に不要な歪みがかからないように機能している。
【００５５】
そして第２のケース１２１側の感圧素子１１１の基部にはＩＣ実装領域にＩＣ１４を実装させている。ＩＣ１４は、感圧素子１１１を発振させる発振回路と、感圧素子１１１の引張応力又は圧縮応力の大きさに応じて変化する共振周波数を検出する検出回路を備えている。
【００５６】
上記構成による第１実施形態に係る圧力センサーによれば、基部の電極部とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またセンサー全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、センサー構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【００５７】
また、ＩＣは、温度センサーと、前記温度センサーの検出値に基づいて、感圧素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備える構成にすれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【００５８】
図１１は第２実施形態に係る圧力センサーの構成概略を示す分解斜視図である。図１１に示す圧力センサー２１０は、ダイアフラム２１２と、ベース２３４、およびこのダイアフラム２１２とベース２３４によって挟持される枠付き振動片２２２と、ＩＣ１４とを基本構成とする絶対圧計である。
【００５９】
上記のような基本構成を有する圧力センサー２１０のうち、前記ダイアフラム２１２は、振動片２２６に対向する面とは反対側の面を受圧部とし、当該受圧部が外部からの圧力を受圧し、この圧力によって変形する（撓みを生じさせる）可撓部２１４と、この可撓部２１４の周囲に形成される枠部２１８とを基本構成とする。
【００６０】
ダイアフラム２１２は、その平面形状を矩形とする。平面形状を矩形としたのは、ダイアフラムの平面形状を円形とする場合に比べ、ウエハからの切り取りに無駄が無く、ダイシングによる切り出しが容易となるからである。
【００６１】
そしてダイアフラム２１２は可撓部２１４の一方の面、具体的には詳細を後述する枠付き振動片２２２と対向する面に、前記枠付き振動片２２２を載置、固定するための支持部２１６を有する。前記支持部２１６は詳細を後述する振動片２２６を２点で支持するために設けられるものであり、振動片２２６の振動部（感圧部）の両側に形成された一対の基部２３０を固定するために、対を成すように島部として突設されている。
【００６２】
ベース２３４は、前述したダイアフラム２１２と同一な平面形状を有する平板の外縁部に枠部２３８を残し、振動片２２６に対向する側の面であって、枠部２３８の内側に凹部２３６を形成することで構成される。ここで枠部２３８の幅は、上述したダイアフラム２１２の枠部２１８と同等とすると良い。なお枠部はダイアフラム２１２、ベース２３４、および枠付き振動片２２２を接合するための部位であるため、接合時の気密性を確保できるだけの幅を持たせるようにする。
【００６３】
枠付き振動片２２２は、上記ダイアフラム２１２の枠部２１８や、ベース２３４の枠部２３８により挟持、接合される枠部２２４と、感圧素子として機能する振動片２２６とより成る。枠部２２４の幅は、ダイアフラム２１２の枠部２１８やベース２３４の枠部２３８に合わせると良い。また、振動片２２６は、いわゆる双音叉型の圧電振動片である。双音叉型の振動片は、長手方向の両端部に基部２３０を有し、この２つの基部２３０の間に振動部となる一対のアーム２２８を有する。このような構成の双音叉型の振動片では、双音叉形状を成すアーム２２８に与える張力を変化させることで、その振動状態、すなわち共振周波数を変化させるという特性を持つ。具体的には、アーム２２８に引張の力が加えられた場合には周波数が高くなり、圧縮の力が加えられた場合には周波数が低くなるのである。
【００６４】
このような構成の枠部２２４と振動片２２６とは、基部２３０に設けられた支持アーム２３２により互いに接続されており、図示しない励振電極等に接続された引出し電極は、当該支持アーム２３２を介して枠部２２４へと引き回される。
【００６５】
本実施形態の圧力センサー２１０では、上記のような構成の枠付き振動片２２２を圧電部材、例えば水晶で構成し、感圧素子としての振動片２２６を圧電振動片（双音叉型圧電振動片）としている。そしてこのような構成の圧力センサー２１０では、双音叉型の振動片２２６の特性を利用して圧力の検出を行うことを可能としている。具体的には、上記のような特徴を有する振動片２２６の２つの基部２３０を、上記構成のダイアフラム２１２の可撓部２１４に形成した２つの支持部２１６の載置面２２０に固定する。このようにして振動片２２６をダイアフラム２１２に搭載して前記ダイアフラム２１２の可撓部２１４に撓みを生じさせた場合、前記支持部２１６の載置面２２０は可撓部２１４の変形状態に伴って傾くこととなる。図１１において、図中上側から下側へ向けて負荷をかけられた場合には、前記支持部２１６の載置面２２０は可撓部２１４の中心に対して外側へ向けて傾くこととなる。このため、載置面２２０間の距離は実質的に増加することとなり、載置面２２０に固定された振動片２２６のアーム２２８には引張の力（張力）が負荷されることとなる。
【００６６】
振動片２２６のいずれか一方の基部２３０であって、凹部２３６側のＩＣ実装領域には、ＩＣ１４を実装させている。ＩＣ１４は、振動片２２６を発振させる発振回路と、振動片２２６の引張応力又は圧縮応力の大きさに応じて変化する共振周波数を検出する検出回路を備えている。
【００６７】
上記構成による第２実施形態に係る圧力センサーによれば、アーム２２８に張力が負荷されると振動片２２６は上述したように、出力される発振信号、すなわち周波数が上昇する。そしてＩＣ１４ではこの周波数の変化を検出し、周波数の変化に基づく圧力の変化を導き出すことで、ダイアフラム２１２（実際には可撓部２１４）に負荷された圧力を検出することができる。
【００６８】
また振動片２２６とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またセンサー全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、センサー構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【００６９】
また、ＩＣ１４は、温度センサーと、前記温度センサーの検出値に基づいて、感圧素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備える構成にすれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【００７０】
図１２は第１実施形態に係る加速度センサーの構成概略を示す平面図である。
図１２に示す加速度センサー３００は、感応素子として、双音叉圧電振動片３１２を有する。双音叉圧電振動片３１２は、平行に延長する一対の振動ビーム３１３，３１３と、それらの長手方向両端の基端部３１４，３１５とを有する。一方の基端部３１４は、前記振動ビーム３１３とは反対側に連結部３１６を介して支持部３１７に結合し、他方の基端部３１５は、前記振動ビームとは反対側の支持部３１８に直接結合している。前記各振動ビーム３１３はその表面に図示しない励振電極が所望のパターンに形成されており、それらに所定の電圧を印加すると、面内で接近又は離間する向きに屈曲振動する。
【００７１】
連結部３１６には、その下面側に全幅に亘って溝を形成することにより、厚さ一定のくびれ部３１９が設けられている。連結部３１６を設けた側の基端部３１４には、双音叉圧電振動片３１２の幅方向両側に配置した概ね矩形の錘部３２０，３２０が一体に結合している。前記各錘部は、双音叉圧電振動片３１２を挟んで左右対称に形成され、基端部３１４から前記圧電振動片の長手方向に沿ってその全長及び支持部３１８の先端にまで亘って延長している。
【００７２】
加速度センサー３００は、水晶ウエハから公知のフォトエッチング技術等を用いて、容易に製造することができる。水晶以外にタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の公知の圧電材料を用いることができる。
【００７３】
また加速度センサー３００は、両支持部３１７，３１８をベース等のマウントに例えば接着材で固定し、前記圧電振動片を両端で２点支持する状態で使用される。この状態で、錘部３２０，３２０は、その主面の法線方向下向き又は上向きに加速度が作用すると、基端部３１４との連結部分を支点に下方又は上方へ弾性変形する。これにより、前記錘部の重心を力点とし、かつくびれ部３１９を作用点として、前記加速度の大きさ及び向きに対応した回転モーメントが発生する。これが基端部３１４及び振動ビーム３１３にその長手方向に沿って圧縮又は引張応力を作用させている。
【００７４】
支持部３１７，３１８のいずれか一方には（図１２では支持部３１７）、ＩＣ１４を実装させている。ＩＣ１４は、振動ビーム３１３を発振させる発振回路と、基端部３１４及び振動ビーム３１３にその長手方向に沿って圧縮又は引張応力の大きさに応じて変化する共振周波数を検出する検出回路を備えている。
【００７５】
上記構成による第１実施形態の加速度センサーによれば、支持部の電極部とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またセンサー全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、センサー構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【００７６】
また、ＩＣ１４は、温度センサーと、前記温度センサーの検出値に基づいて、感圧素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備える構成にすれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【００７７】
図１３は第２実施形態に係る加速度センサーの構成概略を示す分解斜視図である。図１３に示す加速度センサー４１０は、ベース４２０と感圧素子４３０を主な基本構成としている。
ベース４２０は、主に固定部４２２と、可動部（錘部）４２４と、くびれ部４２６、梁部４７０とから構成されている。
【００７８】
固定部４２２は、加速度Ｇの印加によって変位せず、図示しない基板にベース４２０を固定する部材である。錘となる可動部４２４は、固定部４２２によって支持され、加速度Ｇが印加されると印加の方向（Ｚ軸方向）へ変位（可動）する。固定部４２２及び可動部４２４は、ベース４２０の一方の主面４２７側に後述する感圧素子４３０を接着する際、感圧素子４３０の一対の基部を支持する載置部４２９ａ、４２９ｂを備えている。
【００７９】
くびれ部４２６は固定部４２２と可動部４２４の間であって、平面矩形のベース４２０のＸ軸方向に端面形状が凹状となるように形成された薄肉部である。くびれ部４２６は、可動部４２４に加速度Ｇが印加され、感圧素子４３０に伸縮・圧縮応力が加わる場合に可動部４２４を加速度Ｇの印加方向と逆の方向（慣性力の方向）へ変位させるように構成されている。図１に示すくびれ部４２６はベース４２０の他方の主面４２８を端面形状が凹状に切削加工して形成した溝である。
【００８０】
なお、くびれ部４２６は、可撓性を備えるようにベース４２０の一部を薄肉にした形状であれば、図示のようなベース４２０の他方の主面４２８に形成した凹状の溝以外にも、一方の主面４２７側に凹状の溝を形成する構成とすることもできる。また例えばベース４２０の表裏面を半円状に切削加工した形状に構成することができる。
【００８１】
梁部４７０は、固定部４２２に接続する固定端４７２と、くびれ部４２６の方向と交差する方向であって固定部４２２側から可動部４２４側へ延出する自由端４７４から構成されている。梁部４７０は、固定部４２２と可動部４２４の間に設けたくびれ部４２６を形成していないため、ベース４２０に加速度Ｇが印加しても可動部４２４のように変位することがない。図１３に示す梁部４７０は自由端４７４の先端が可動部４２４側の載置部４２９ｂの側面を挟むように所定間隔を開けて形成している。
【００８２】
なお梁部４７０は破壊限界の際に後述する接触部４３６と接触して、可動部４２４の変位を止めるように構成できれば良く、従って図１３に示すように梁部４７０は載置部４２９ｂを挟むように２本（複数）形成した構成のほか、いずれか１本であってもよい。
【００８３】
また、ベース４２０を構成する固定部４２２、可動部４２４、くびれ部４２６、梁部４７０は、平面視矩形の金属材料を用いて、薄肉となるくびれ部４２６と、梁部４７０を切削加工して一体的に形成することができる。
【００８４】
感圧素子４３０は、主に感圧部４３２と、一対の基部４３４、４３５と、接触部４３６とから構成されている。
感圧素子４３０は両端部に一対の基部４３４、４３５を配置し、一対の基部４３４、４３５間に振動領域を備えた感圧部４３２を連設して、振動領域上には図示しない励振電極を形成している。
【００８５】
本実施例の感圧部４３２は一対の基部４３４、４３５の間に基部４３４、４３５と連結するように１本の振動腕を備えた構成である。また感圧部４３２は、加えられた力に対して周波数の変化が大きく、圧力を感度良く検出できる双音叉振動片を用いることもできる。すなわち双音叉振動片は、屈曲振動モードを有する振動片であって、２つの音叉型振動片の自由端側の端面どうしを対向させて結合させた構造を有しており、互いに並行にＹ軸方向に長手方向が延びる２本の振動腕と、この振動腕の長手方向の両端に接続され、振動腕と一列に並んだ２つの基部とを有する構成としても良い。
【００８６】
振動腕はＹ軸方向に細長く、その表面に設けられた図示しない励振電極により駆動電圧を印加されて屈曲振動する部分であり、この部分にＹ軸方向に伸張及び／又は圧縮するようにストレス或いはテンションがかかると、周波数が変化する部分である。したがってその周波数変化を検知することで加速度を感知することができる。
【００８７】
感圧素子４３０は、加速度の方向に垂直な力であって、当該力の検出方向を検出軸とするように一対の基部４３４、４３５をベース４２０上の載置面４２９ａ、４２９ｂに固定している。すなわち感圧素子４３０の検出軸はＹ軸方向となる。
また感圧素子４３０に対し、ベース４２０のくびれ部４２６は、一対の基部４３４、４３５の間に挟まれる領域であって、可動部４２４と固定部４２２の間に検出軸の方向と交差する方向に配置される関係となる。
【００８８】
接触部４３６は、可動部４２４側の基部４３５に形成している。図１３に示す接触部４３６は、基部４３５の側面に一対形成している。接触部４３６は、ベース４２０を平面視して梁４７０の自由端４７４と重なる位置に形成している。
なお接触部４３６は破壊限界の際に梁部４７０と接触して、可動部４２４の変位を止めるように構成できれば良く、従って図１３に示すように接触部４３６は基部４３５の側面に２本（複数）形成した構成のほか、いずれか１本でもよい。
【００８９】
感圧素子４３０は、圧電材料として例えば水晶をフォトリソグラフィ技術とエッチング技法によって基部４３４、４３５と感圧部４３２と接触部４３６を一体的に形成することができ、水晶以外にタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等を用いることができる。
【００９０】
このように形成した感圧素子４３０は、一対の基部４３４、４３５をベース４２０の一方の主面４２７の載置部４２９ａ、４２９ｂにベース４２０との間に所定間隔を開けて接着手段により接着して固定している。このとき接触部４３６はベース４２０と接着させることなく、ベース４２０を平面視して梁部４７０の自由端４７４と重なる位置に配置されている。
感圧素子４３０とベース４２０の間の隙間となる所定間隔は、感圧部４３２とベース４２０が干渉しない距離に設定している。
【００９１】
一対の基部４３４，４３５のいずれか一方には（図１３では基部４３４）、ＩＣ１４を実装させている。ＩＣ１４は、感圧部４３２を発振させる発振回路と、感圧部４３２にＹ軸方向に伸張及び／又は圧縮するようにストレス或いはテンションがかかると、周波数が変化し、その周波数変化を検出する検出回路を備えている。
【００９２】
上記構成による第２実施形態の加速度センサーは次のように作用する。図１４は実施例１の加速度検出器の作用の説明図である。
図示のように加速度センサー４１０のベース４２０にマイナスの加速度Ｇが作用すると、加速度Ｇの方向に垂直な力であって、力の検出方向を検出軸とする感圧素子４３０の感圧部４３２に伸長応力が加わる。感圧素子４３０はこの伸長応力によって周波数が変化して加速度Ｇを検出することができる。
【００９３】
そして加速度センサー４１０に破壊応力を超える過剰な加速度Ｇが印加すると、可動部４２４の変位に応じて感圧素子４３０の感圧部４３２は伸長応力が加わる。一方梁部４７０は固定端４７２をベース４２０の固定部４２２に固定され、自由端４７４は固定されていないため、可動部４２４の伸長応力の影響を受けることがない。従って変位した可動部４２４と共に変位する感圧素子４３０の接触部４３６が梁部４７０の自由端４７４と接触して、可動部４２４の変位を止める働きをする。
【００９４】
上記構成による第２実施形態の加速度センサーによれば、基部の電極部とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またセンサー全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、センサー構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【００９５】
また、ＩＣ１４は、温度センサーと、前記温度センサーの検出値に基づいて、感圧素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備える構成にすれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【００９６】
図１５は第３実施形態に係る加速度センサーの構成概略を示す分解斜視図である。図１５に示す加速度センサー５１０は、ベース５２０と感圧素子５３０を主な基本構成としている。
ベース５２０は、主に固定部５２２と、可動部（錘部）５２４と、くびれ部５２６とから構成されている。
【００９７】
固定部５２２は、加速度Ｇの印加によって変位せず、図示しない基板にベース５２０を固定する部材である。錘となる可動部５２４は、固定部５２２によって支持され、加速度Ｇが印加されると印加の方向（Ｚ軸方向）へ変位（可動）する。固定部５２２及び可動部５２４は、ベース５２０の一方の主面５２７側に後述する感圧素子５３０を接着する際、感圧素子５３０の一対の基部を支持する載置部５２９ａ、５２９ｂを備えている。
【００９８】
くびれ部５２６は固定部５２２と可動部５２４の間であって、平面矩形のベース５２０のＸ軸方向に端面形状が凹状となるように形成された薄肉部である。くびれ部５２６は、可動部５２４に加速度Ｇが印加され、感圧素子５３０に伸縮・圧縮応力が加わる場合に可動部５２４を加速度Ｇの印加方向と逆の方向（慣性力の方向）へ変位させるように構成されている。図１５に示すくびれ部５２６はベース５２０の他方の主面５２８を端面形状が凹状に切削加工して形成した溝である。
【００９９】
なお、くびれ部５２６は、可撓性を備えるようにベース５２０の一部を薄肉にした形状であれば、図示のようなベース５２０の他方の主面５２８に形成した凹状の溝以外にも、一方の主面５２７側に凹状の溝を形成する構成とすることもでき、また例えばベース５２０の表裏面を半円状に切削加工した形状に構成することができる。
【０１００】
また、ベース５２０を構成する固定部５２２、可動部５２４、くびれ部５２６は、平面視矩形の金属材料を用いて、薄肉となるくびれ部５２６を切削加工して一体的に形成することができる。
【０１０１】
感圧素子５３０は、主に感圧部５３２と、一対の基部５３４、５３５と、梁部５３６とから構成されている。感圧素子５３０は両端部に一対の基部５３４、５３５を配置し、一対の基部５３４、５３５間に振動領域を備えた感圧部５３２を連設して、振動領域上には図示しない励振電極を形成している。
【０１０２】
本実施例の感圧部５３２は一対の基部５３４、５３５の間に基部５３４、５３５と連結するように１本の振動腕を備えた構成である。また感圧部５３２は、加えられた力に対して周波数の変化が大きく、圧力を感度良く検出できる双音叉振動片を用いることもできる。すなわち双音叉振動片は、屈曲振動モードを有する振動片であって、２つの音叉型振動片の自由端側の端面どうしを対向させて結合させた構造を有しており、互いに並行にＹ軸方向に長手方向が延びる２本の振動腕と、この振動腕の長手方向の両端に接続され、振動腕と一列に並んだ２つの基部とを有する構成としても良い。
【０１０３】
振動腕はＹ軸方向に細長く、その表面に設けられた図示しない励振電極により駆動電圧を印加されて屈曲振動する部分であり、この部分にＹ軸方向に伸張及び／又は圧縮するようにストレス或いはテンションがかかると、周波数が変化する部分である。したがってその周波数変化を検知することで加速度を感知することができる。
【０１０４】
感圧素子５３０は、加速度の方向に垂直な力であって、当該力の検出方向を検出軸とするように一対の基部５３４、５３５をベース５２０上の載置部５２９ａ、５２９ｂに固定している。すなわち感圧素子の検出軸はＹ軸方向となる。
また感圧素子５３０に対し、ベース５２０のくびれ部５２６は、一対の基部５３４、５３５の間に挟まれる領域であって、可動部５２４と固定部５２２の間に検出軸の方向と交差する方向に配置される関係となる。
【０１０５】
梁部５３６は、前記一対の基部５３４、５３５のいずれか一方の基部に接続する固定端５３７と、いずれか他方の基部へ伸びる自由端５３８から構成されている。図１５に示す梁部５３６は、固定端５３７を固定部５２２側の基部５３５に接続させている。
【０１０６】
なお梁部５３６の長さは、予め定めた加速度センサー５１０の破壊限界に応じて固定端５３７と自由端５３８の間の長さを任意に設定変更する構成としている。加速度センサー５１０の破壊限界は、例えばベース５２０の可動部５２４に過度の加速度が印加して変位量が大きくなり、ベース５２０と接続した感圧素子５３０に伸縮応力が作用して素子が破壊されることをいう。具体的には、梁部５３６の長さを長くすると自由端５３８が変位した可動部５２４と接触し易くなり、可動部５２４の変位量を小さく（可動部５２４の変位範囲を狭く）することができる。一方、梁部５３６の長さを短くすると自由端５３８は可動部５２４が大きく変位しなければ接触しないため、可動部５２４の変位範囲の幅が広がることになる。
【０１０７】
なお梁部５３６は破壊限界の際に可動部５２４と接触して、可動部５２４の変位を止めるように構成できれば良く、図１５に示す梁部５３６は感圧部５３２を挟むように２本（複数）形成した構成のほか、１本でもよい。
【０１０８】
感圧素子５３０は、圧電材料として例えば水晶をフォトリソグラフィ技術とエッチング技法によって基部５３４、５３５と感圧部５３２と梁部５３６を一体的に形成することができ、水晶以外にタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等を用いることができる。
【０１０９】
このように形成した感圧素子５３０は、一対の基部５３４をベース５２０の一方の主面５２７の載置部５２９ａ、５２９ｂにベース５２０との間に所定間隔を開けて接着手段により接着して固定している。
感圧素子５３０とベース５２０の間の隙間となる所定間隔は、感圧部５３２とベース５２０が干渉しない距離に設定している。
【０１１０】
一対の基部５３４，５３５のいずれか一方には（図１５では基部５３５）、ＩＣ１４を実装させている。ＩＣ１４は、感圧部５３２を発振させる発振回路と、感圧部５３２にＹ軸方向に伸張及び／又は圧縮するようにストレス或いはテンションがかかると、周波数が変化し、その周波数変化を検出する検出回路を備えている。
【０１１１】
上記構成による加速度センサー５１０は次のように作用する。図１６は第３実施形態の加速度センサーの作用の説明図である。
加速度センサー５１０のベース５２０にプラスの加速度Ｇが作用すると、加速度Ｇの方向に垂直な力であって、力の検出方向を検出軸とする感圧素子５３０の感圧部５３２に圧縮応力が加わる。感圧素子５３０はこの圧縮応力によって周波数が変化して加速度Ｇを検出することができる。
【０１１２】
そして加速度センサー５１０に破壊応力を超える過剰な加速度Ｇが印加すると、可動部５２４の変位に応じて感圧素子５３０の感圧部５３２は圧縮応力が加わる。一方梁部５３６は固定端５３７を、基部５３５を解してベース５２０の固定部５２２に固定し、自由端５３８は固定されていないため、可動部５２４の圧縮応力の影響を受けることがない。従って変位した可動部５２４に梁部５３６の自由端５３８が接触して、可動部５２４の変位を止める働きをする。
【０１１３】
このような第３実施形態に係る加速度センサー５１０によれば、基部の電極部とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またセンサー全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、センサー構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【０１１４】
また、ＩＣ１４は、温度センサーと、前記温度センサーの検出値に基づいて、感圧素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備える構成にすれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【０１１５】
図１７は第４実施形態に係る加速度センサーの構成概略を示す平面図である。第４実施形態に係る加速度センサーは、多軸検出の加速度センサーである。
図１７に示す多軸加速度センサー６１０は、支持部６１２と、前記支持部６１２にそれぞれヒンジ結合された一対のウエイト６２４、６２６と、各ウエイトと前記支持部６１２とをそれぞれ連結し、力の方向を検出軸とする一対の感圧素子６２８、６３０と、を有し、前記一対のウエイト６２４、６２６は、第１の加速度６４０が印加されて共に同一方向に回動し、かつ前記第１の加速度６４０に垂直な第２の加速度６４２が印加されて互いに反対方向に回動する位置でそれぞれヒンジ結合され、印加された加速度によりそれぞれ回動して前記一対の感圧素子６２８、６３０に前記力をそれぞれ印加するとともに、前記力から前記第１の加速度６４０及び前記第２の加速度６４２を検出可能とした構成である。
【０１１６】
また多軸加速度センサー６１０は、前記支持部６１２に薄肉部６３２を介して片持ち支持され前記第１の加速度６４０及び第２の加速度６４２に垂直な第３の加速度６４４を受けて前記第３の加速度６４４の方向に回動可能な第２のウエイト６３４と、前記支持部６１２とともに実装基板（不図示）に固定される固定部６３８と、前記固定部６３８と前記第２のウエイト６３４の自由端６３４ｂとを連結し、力の方向を検出軸とする第２の感圧素子６３６と、を有し、前記薄肉部（くびれ部）６３２は、前記第２のウエイト６３４の厚みの中心線から変位した位置で前記第２のウエイト６３４と接続し、前記第２のウエイトは６３４、前記第３の加速度６４４の方向に回動して前記力を前記第２の感圧素子６３６に印加して前記第３の加速度６４４を検出可能とした構成である。
【０１１７】
さらに、前記支持部６１２は、平行に配置した一対の柱部６１４、６１６と、前記一対の柱部６１４、６１６を連結する連結部６１８によりコの字型に形成され、前記一対のウエイト６２４、６２６は、前記一対の柱部６１４、６１６の先端でそれぞれ支持され、前記一対の感圧素子６２８、６３０は、前記連結部６１８にそれぞれ接続され、前記薄肉部６３２は、前記連結部６１８の前記柱部６１４、６１６が露出した側に接続された構成である。
【０１１８】
そして、前記一対の感圧素子６２８、６３０の検出軸を互いに平行に配置して多軸加速度センサー６１０の構成要素を同一平面上に形成し、前記多軸加速度センサー６１０の外形をウエハ（不図示）上にアレイ状に配置したのちエッチング及びサンドブラストにより個片化した構成を有し、ワンウエハ型の多軸加速度センサー６１０となっている。
【０１１９】
上記構成を用いた多軸加速度検出方法は、支持部６１２と、前記支持部６１２にそれぞれヒンジ結合された一対のウエイト６２４、６２６と、各ウエイトと前記支持部６１２とをそれぞれ連結し、力の方向を検出軸とする一対の感圧素子６２８、６３０と、を形成し、前記一対のウエイト６２４、６２６は、第１の加速度６４０が印加されて共に同一方向に回動し、かつ前記第１の加速度６４０に垂直な第２の加速度６４２が印加されて互いに反対方向に回動する位置でそれぞれヒンジ結合され、前記一対のウエイト６２４、６２６に加速度を印加して、各ウエイトを回動させて前記一対の感圧素子６２８、６３０に前記力をそれぞれ印加するとともに、前記力から前記第１の加速度６４０及び前記第２の加速度６４２を検出するものである。
【０１２０】
また、多軸加速度検出方法は、前記支持部６１２に薄肉部６３２を介して片持ち支持され前記第１の加速度６４０及び前記第２の加速度６４２に垂直な第３の加速度６４４を受けて前記第３の加速度６４４の方向に回動可能な第２のウエイト６３４と、前記支持部６１２とともに実装基板（不図示）に固定される固定部６３８と、前記固定部６３８と前記第２のウエイト６３４の自由端６３４ｂとを連結し、力の方向を検出軸とする第２の感圧素子６３６と、を形成し、前記薄肉部６３２は、前記第２のウエイト６３４の厚みの中心線６３６ｄから変位した位置で前記第２のウエイト６３４と接続し、前記第３の加速度６４４により前記第２のウエイト６３４を回動させ、前記回動による前記力を前記第２の感圧素子６３６に印加して前記第３の加速度６４４を検出するものである。
【０１２１】
支持部６１２には、ＩＣ１４を実装させている。ＩＣ１４は、感圧素子６２８，６３０、第２の感圧素子６３６を発振させる発振回路と、感圧素子６２８，６３０、第２の感圧素子６３６に伸張及び／又は圧縮するようにストレス或いはテンションがかかると、周波数が変化し、その周波数変化を検出する検出回路を備えている。
【０１２２】
このような第４実施形態に係る加速度センサーによれば、支持部の電極部とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またセンサー全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、センサー構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【０１２３】
また、ＩＣ１４は、温度センサーと、前記温度センサーの検出値に基づいて、感圧素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備える構成にすれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【０１２４】
図１８は第１実施形態に係るジャイロ素子の構成概略を示す平面図である。図１９は第１実施形態に係るジャイロセンサーの構成概略を示す断面図である。
図１８に示すジャイロ素子７０１は、圧電材料である水晶から形成されている。水晶には電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸および光学軸と呼ばれるＺ軸を有している。そして、振動ジャイロ素子１はＺ軸方向に所定の厚みを持ち、ＸＹ平面内に形成されている。
【０１２５】
ジャイロ素子７０１は、基部７１０から図中上下両側へ直線状に延出する１対の検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂと、基部７１０から該検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂと直交する向きに図中左右両側へ延出する１対の連結腕７１３ａ，７１３ｂと、各連結腕７１３ａ，７１３ｂの先端部から検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂと平行に図中上下両側へ延出する左右各１対の駆動用振動腕７１４ａ，７１４ｂ，７１５ａ，７１５ｂとを有している。
【０１２６】
また、検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂ表面には検出電極（図示せず）が形成され、駆動用振動腕７１４ａ，７１４ｂ，７１５ａ，７１５ｂ表面には駆動電極（図示せず）が形成されている。このように、検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂにて角速度を検出する検出振動系を構成し、連結腕７１３ａ，７１３ｂと駆動用振動腕７１４ａ，７１４ｂ，７１５ａ，７１５ｂにて振動ジャイロ素子を駆動する駆動振動系を構成している。
【０１２７】
また、検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂのそれぞれの先端部には錘部７１２ａ，７１２ｂが形成され、駆動用振動腕７１４ａ，７１４ｂ，７１５ａ，７１５ｂのそれぞれの先端部には錘部７１６ａ，７１６ｂ，７１７ａ，７１７ｂが形成され、角速度の検出感度の向上が図られている。なお、ここで検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂは錘部７１２ａ，７１２ｂをそれぞれ含み、駆動用振動腕７１４ａ，７１４ｂ，７１５ａ，７１５ｂは錘部７１６ａ，７１６ｂ，７１７ａ，７１７ｂをそれぞれ含んだ名称である。
また、検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂは駆動用振動腕７１４ａ，７１４ｂ，７１５ａ，７１５ｂに対して長さが短く形成されている。
【０１２８】
さらに、基部７１０から該検出用振動腕７１１ａと直交する向きに図中左右両側へ延出し、途中で該検出用振動腕７１１ａと平行に延出するＬ字状の１対の梁７２０ａ，７２０ｂが形成され、梁７２０ａ，７２０ｂの先端は共に支持部７２２ａに連結されている。同様に、基部７１０から該検出用振動腕７１１ｂと直交する向きに図中左右両側へ延出し、途中で該検出用振動腕７１１ｂと平行に延出するＬ字状の１対の梁７２１ａ，７２１ｂが形成され、梁７２１ａ，７２１ｂの先端は共に支持部７２２ｂに連結されている。
【０１２９】
この１対の支持部７２２ａ，７２２ｂは、各検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂの延出する方向であって検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂの外側かつ駆動用振動腕７１４ａ，７１４ｂ，７１５ａ，７１５ｂの間に配置されている。さらに、この１対の支持部７２２ａ，７２２ｂは、ジャイロ素子７０１の重心Ｇに対して回転対称な位置に配置されている。
【０１３０】
基部７１０には、ＩＣ１４を実装させている。ＩＣ１４は、ジャイロ素子７０１を駆動させる駆動回路と、角速度が加わった時にジャイロ素子７０１に生じる検出振動を検出する検出回路を備えている。
【０１３１】
次に、ジャイロ素子７０１を備えたジャイロセンサー７８０について、図１９を用いて説明する。図１９はジャイロセンサーを示す概略断面図であり、振動ジャイロ素子７０１を図１８のＡ−Ａ断線に沿う断面として表している。ジャイロセンサー７８０は、ＩＣ１４を実装したジャイロ素子７０１、収容器７８１、蓋体７８６を備えている。ジャイロ素子７０１は、収容器７８１に形成された支持台７８２とジャイロ素子７０１の支持部７２２ａ，７２２ｂとを導電性接着剤などの固定部材７８３を介して、接着支持されている。
【０１３２】
また、支持台７８２表面には配線（図示せず）が形成され、ＩＣ１４のバンプと接続する配線パターンと外部電極の導通が固定部材７８３を介してなされている。そして、収容器７８１の上部で収容器７８１内を真空雰囲気に保持され、蓋体７８６にて封止されている。
【０１３３】
上記構成による第１実施形態に係るジャイロセンサーによれば、支持台の電極部とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またセンサー全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、センサー構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【０１３４】
また、ＩＣ１４は、温度センサーと、前記温度センサーの検出値に基づいて、感圧素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備える構成にすれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【０１３５】
次に第２実施形態に係るジャイロセンサーについて以下説明する。
第２実施形態に係るジャイロセンサーは３軸検出のジャイロセンサーである。
【０１３６】
第２実施形態に係るジャイロセンサーは、３軸のジャイロモジュールであり、３つのジャイロ素子片を有している。これらのジャイロ素子片のうち、第１ジャイロ素子片および第２ジャイロ素子片は、２つの検出軸（第１検出軸および第２検出軸）を有している。また第４ジャイロ素子片は、１つの検出軸（第１検出軸）を有している。
【０１３７】
各ジャイロ素子片は次のようになっている。図２０は２つの検出軸を備えたジャイロ素子片の概略斜視図である。２つの検出軸を備えたジャイロ素子片（２軸ジャイロ素子片８３０）、すなわち第１ジャイロ素子片および第２ジャイロ素子片は、いわゆるダブルＴ型ジャイロセンサーとなっている。この２軸ジャイロ素子片８３０は水晶を用いており、水晶結晶のｘ軸（電気軸）およびｙ軸（機械軸）で形成されるｘｙ平面で切り出されたＺカット水晶基板から形成されている。この水晶基板の主面が、２軸ジャイロ素子片８３０の主面になっている。なおｘｙ平面の垂直方向が水晶結晶のｚ軸（光学軸）になっている。
【０１３８】
そして２軸ジャイロ素子片８３０は、前記ｘｙ平面内において、矩形状の基部８３２を有している。この基部８３２には、ｘｙ平面内において、ｙ軸に平行な各端辺の中央からｘ軸に平行な方向に延びた連結腕８３４が存在する。すなわち基部８３２には、基部８３２と一体に形成した＋ｘ方向（ｘ軸矢印方向）に延びる連結腕８３４と、これとは逆の方向の−ｘ方向に延びる連結腕８３４が存在する。また各連結腕８３４の先端付近からは、ｘｙ平面内において、ｙ軸に平行な方向に延びた駆動腕８３６が存在する。すなわち各連結腕８３４の先端（ｘ軸方向の先端）または中間（ｘ軸方向の中間）には、連結腕８３４と一体に形成した＋ｙ方向（ｙ軸矢印方向）に延びる駆動腕８３６と、連結腕８３４を中心にして＋ｙ方向に延びる駆動腕８３６と対称となるように−ｙ方向に延びる駆動腕８３６が存在する。そして各駆動腕８３６の先端には、この駆動腕８３６よりもｘ軸方向の幅を広くした矩形状の錘部８３８が駆動腕８３６と一体に存在する。
【０１３９】
また基部８３２には、ｘｙ平面内において、ｘ軸に平行な各端辺の中央からｙ軸に平行な方向に延びた検出腕８４０が存在する。すなわち基部８３２には、基部８３２と一体に形成した＋ｙ方向に延びる検出腕８４０と、−ｙ方向に延びる検出腕８４０が存在する。そして各検出腕８４０の先端には、この検出腕８４０よりもｘ軸方向の幅を広くした矩形状の錘部８４２が検出腕８４０と一体に存在する。
【０１４０】
また駆動腕８３６および検出腕８４０のｘｙ平面内に平行する両面には、ｘ軸方向のそれぞれの幅の中央に溝８４４を設けている。この溝８４４の内面全体に駆動電極または検出電極用の金属膜を設けることにより、駆動腕８３６および検出腕８４０のｚｙ平面に平行する面に形成した駆動電極または検出電極と溝８４４に設けた電極との間に効率良く電界を発生させることができるので、２軸ジャイロ素子片８３０の小型化を可能にしている。なお各駆動腕８３６に駆動電極（図示せず）が設けてあり、各検出腕８４０には検出電極（図示せず）が設けてある。前記駆動電極および前記検出電極は、基部８３２の裏面に設けた振動片側マウント電極と１対１に接続している。この振動片側マウント電極は、後述するＩＣ１４のパッドとの接続する箇所になる。
【０１４１】
図２１は１つの検出軸を備えたジャイロ素子片の概略斜視図である。１つの検出軸を備えたジャイロ素子片（１軸ジャイロ素子片８５０）、すなわち第４ジャイロ素子片は、いわゆるダブルＴ型ジャイロセンサーとなっている。そして１軸ジャイロ素子片８５０は、２軸ジャイロ素子片８３０と同様の構成になっているが、検出腕８５２の先端に設けた錘部８５４のｘ軸方向の幅が異なっている。すなわち１軸ジャイロ素子片８５０の検出腕８５２に設けた錘部８５４の幅は、２軸ジャイロ素子片８３０の検出腕８４０に設けた錘部８４２の幅よりも狭くなっている。このように１軸ジャイロ素子片８５０の検出腕８５２に設けた錘部８５４の幅を狭く設定するのは、ｙ軸回転系の角速度を検出しないように、検出腕８５２の捩れ振動を生じさせないためである。
【０１４２】
ＩＣ１４は２軸ジャイロ素子片８３０及び１軸ジャイロ素子片８５０のそれぞれの基部に実装している。ＩＣ１４は、各ジャイロ素子片を駆動させる駆動回路と、角速度が加わった時にジャイロ素子片に生じる検出振動を検出する検出回路を備えている。
【０１４３】
３軸ジャイロセンサーは、１つのパッケージで構成することができる。図２２は１つのパッケージで構成した３軸ジャイロモジュールの断面図である。図２３は３軸ジャイロモジュールの概略斜視図である。３つのジャイロ素子片は、図２２に示すように、それぞれパッケージ８８０に収容してジャイロ素子８７０にすることができる。このときジャイロ素子片８７８は、中間基板８７２の上方に配設してあればよい。この中間基板８７２は、中央部にデバイスホール８７４を備えている。そして中間基板８７２の下面または中間層に複数のリード８７６（リード電極）が設けてあり、このリード８７６の先端側がデバイスホール８７４内に上方側の金属面を露出した状態となるよう凸出し、且つ、上方に折り曲げられている。このリード８７６の先端部に、外部電極と接続するＩＣ１４のバンプ１５ｂが接合し、ＩＣ１４を介してジャイロ素子片８７８を実装している。またパッケージ８８０は、パッケージベース８８２と、パッケージベース８８２の上面に接合して封止する蓋体８８４を備えている。また、パッケージベース８８２に設けた外部電極（不図示）とＩＣ１４との接続は、リード８７６を介して導通させている。
【０１４４】
このようなジャイロ素子８７０を用いた３軸ジャイロモジュール８１０の一例は、図２３に示すようになっている。この３軸ジャイロモジュール８１０は絶縁基板８８６を有しており、第１ジャイロ素子片を収容したジャイロ素子８７０、第２ジャイロ素子片を収容したジャイロ素子８７０および第４ジャイロ素子片を収容したジャイロ素子８７０を絶縁基板８８６上に配設する。このとき各ジャイロ素子片の向きは、第１検出軸を揃えて配置している。また絶縁基板８８６の上面には、ジャイロ素子８７０の周囲を覆うよう樹脂モールド材８８８を設けている。これにより１つのパッケージで構成した３軸ジャイロモジュール８１０を得る。
【０１４５】
上記構成による第２実施形態のジャイロセンサーによれば、基部の電極部とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またセンサー全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、センサー構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【０１４６】
また、ＩＣ１４は、温度センサーと、前記温度センサーの検出値に基づいて、感圧素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備える構成にすれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【符号の説明】
【０１４７】
１０，１０ａ，１０ｂ………圧電デバイス、１２………圧電振動片、１２ａ，１２ｂ………振動腕、１２ｃ………基部、１２ｄ，１２ｅ………励振電極、１４………ＩＣ、１５ａ，１５ｂ………バンプ、１６………パッケージ、１６ａ………ベース基板、１６ｂ………台座、１６ｃ………リッド、１７………電極パッド、１８………ボンディングワイヤー、２０………ＡＴカット水晶振動片、２０ｃ………基部、２０ｄ，２０ｅ………励振電極、３０………ＳＡＷ共振子、３１………水晶基板、３２………ＩＤＴ電極、３３ａ，３３ｂ………反射器、３４ａ，３４ｂ………パターン電極、１０１………圧力センサー、１０２………第１の圧力入力口、１０３………第２の圧力入力口、１０４………ハウジング、１０５………第１のダイアフラム、１０６………第２のダイアフラム、１０７………シャフト、１０９………可動部材、１１０………固定部、１１１………感圧素子、１１２ａ，１１２ｂ………支持棒、１２０………第１のケース、１２１………第２のケース１２１、２１０………圧力センサー、２１２………ダイアフラム、２１４………可撓部、２１６………支持部、２１８………枠部、２２０………載置面、２２２………枠付き振動片、２２４………枠部、２２６………振動片、２２８………アーム、２３０………基部、２３２………支持アーム、２３４………ベース、２３６………凹部、２３８………枠部、３００………加速度センサー、３１２………双音叉圧電振動片、３１３………振動ビーム、３１４，３１５………基端部、３１６………連結部、３１７，３１８………支持部、３１９………くびれ部、３２０………錘部、４１０………加速度センサー、４２０………ベース、４２２………固定部、４２４………可動部、４２６………くびれ部、４２７………一方の主面、４２８………他方の主面、４２９………載置部、４３０………感圧素子、４３２………感圧部、４３４，４３５………基部、４３６………接触部、４７０………梁部、４７２………固定端、４７４………自由端、５１０………加速度センサー、５２０………ベース、５２２………固定部、５２４………可動部、５２６………くびれ部、５２７………一方の主面、５２８………他方の主面、５２９………載置部、５３０………感圧素子、５３２………感圧部、５３４、５３５………基部、５３６………梁、５３７………固定端、５３８………自由端、６１０………多軸加速度センサー、６１２………支持部、６１４………柱部、６１６………柱部、６１８………連結部、６２４………ウエイト、６２６………ウエイト、６２８………感圧素子、６３０………感圧素子、６３２………薄肉部、６３４………第２のウエイト、６３６………第２の感圧素子、６３８………固定部、６４０………第１の加速度、６４２………第２の加速度、６４４………第３の加速度、７０１………ジャイロ素子、７１０………基部、７１１ａ，７１１ｂ………検出用振動腕、７１３ａ，７１３ｂ………連結腕、７１４ａ，７１４ｂ………駆動振動腕、７１５ａ，７１５ｂ………駆動振動腕、７２０ａ，７２０ｂ，７２１ａ，７２１ｂ………梁、７２２ａ，７２２ｂ………支持部、７８０………ジャイロセンサー、７８２………支持台、７８３………固定部材、８３０………２軸ジャイロ素子片、８３２………基部、８３４………連結腕、８３６………駆動腕、８３８………錘部、８４０………検出腕、８４２………錘部、８４４………溝、８５０………１軸ジャイロ素子片、８５２………検出腕、８５４………錘部、８５６………駆動腕、８７０………ジャイロ素子、８７２………中間基板、８７４………デバイスホール、８７６………リード、８８０………パッケージ、８８２………パッケージベース。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にＩＣ（集積回路）を備えた圧電デバイス、及びこれを用いた圧力センサー、加速度センサー、ジャイロセンサー等のセンサーデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器に用いられる圧電デバイスとして、特許文献１に記載されているような圧電デバイス（圧電振動素子）とＩＣ（集積回路素子）と、をパッケージ内に収容した圧電デバイスが知られている。このような圧電デバイスは、携帯端末、基地局、測定機器等の各種電子機器に広く用いられ、更なる小型化、低背化が望まれている。
【０００３】
一般に、圧電デバイスとＩＣとの電気的な接続や、ＩＣとパッケージの外部電極との電気的な接続は、ワイヤーボンディングやパターン電極などを用いて行われている。例えば、特許文献２には弾性表面波素子と駆動回路としてのＩＣとを容器に実装してなる弾性表面波発振器が提案されている。
【０００４】
更に、特許文献３に開示されている圧電振動ジャイロは、音叉型振動子と、ＩＣと、パッケージと、リッドからなり、前記パッケージの内部空間に音叉型振動子とＩＣを別々に実装している。そして、実装の際に実装面積や高さに関する小型化を図るため、ワイヤーボンディングによる実装は行わず、フリップチップ実装を採用している。
【０００５】
また特許文献４には、感圧素子としての双音叉振動子の両端の一対の基部をダイアフラムで支持してなる圧力センサー素子と、前記感圧素子の駆動回路とを実装した回路基板を容器に搭載してなる圧力センサーモジュールが提案されている。
【０００６】
特許文献５には、前記パッケージの内部空間に実装された大型のＩＣチップの上部に圧電振動素子を搭載し、前記圧電振動素子の励振電極が延在された引出電極と電気的に接続させた電極パッドと、前記パッケージの内部に配置された電極端子とをワイヤーボンディングにて電気的に接続している構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−８９１０２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３３２０３号公報
【特許文献３】特開２００６−１０６２５号公報
【特許文献４】特開２０１０−９６６５４号公報
【特許文献５】特開２０１０−２１３２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、圧電デバイスと、これを駆動させる駆動回路であるＩＣチップとをワイヤーボンディングによる電気的な接続で行うと、配線が長くなり、浮遊容量などの影響により高周波特性等の電気的特性が悪くなることがある。また、ワイヤーボンディングの加工精度のばらつきによって、結果的に電気特性にばらつきが生じる虞があった。また、パターン電極による電気的な接続は、貫通電極や引き回し配線などを製造するため製造工程が多段階となり、構成も複雑となる。従ってワイヤーボンディング又はパターン電極による電気的な接続は少ないほうが望ましい。さらに、特許文献１乃至５のようなＩＣと振動片をパッケージ内に別々に収容スペースに実装したり、大型のＩＣチップの上部に圧電振動素子を実装したりする構成は、パッケージ構成が大型化してしまい、パッケージのデッドスペースが生じることがあり、小型化が図れない。
【０００９】
そこで本発明は、従来技術の問題点を解決するため、ＩＣとの電気的接続の安定性を図った圧電デバイス、及びこれを用いた圧力センサー、加速度センサー、ジャイロセンサー等のセンサーデバイスを提供することを目的としている。
【００１０】
また、小型化を図った圧電デバイス、及びこれを用いた圧力センサー、加速度センサー、ジャイロセンサー等のセンサーデバイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］圧電基板の振動部を励振させる励振電極と、当該励振電極に接続された接続電極と、を有する圧電振動素子と、前記振動部の周縁部の上に配置され、前記圧電基板よりも外形が小さな集積回路と、を備え、前記集積回路と、前記接続電極とをバンプを用いて電気的に接続させたことを特徴とする圧電デバイス。
【００１２】
上記構成によれば、集積回路との電気的接続を安定化させることができる。またデバイス全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、デバイス構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動素子の交換が容易で歩留りが良くなる。
【００１３】
［適用例２］前記集積回路は、温度検出手段と、当該温度検出手段の検出値に基づいて、前記圧電振動素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備えたことを特徴とする適用例１に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【００１４】
［適用例３］前記圧電振動素子は、少なくとも一以上の柱状ビームからなる音叉型圧電振動素子であることを特徴とする適用例１又は２に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、適用例１又は２に記載の特徴を備えた双音叉型水晶振動子が得られる。
【００１５】
［適用例４］前記圧電基板は、ＡＴカット水晶基板であることを特徴とする適用例１又は２に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、適用例１又は２に記載の特徴を備えたＡＴカット水晶振動子が得られる。
【００１６】
［適用例５］前記励振電極は、前記圧電基板上に設けられたＩＤＴ電極であることを特徴とする適用例１又は適用例２に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、適用例１又は２に記載の特徴を備えたＳＡＷ共振子が得られる。
【００１７】
［適用例６］前記圧電基板は、水晶基板であり、当該水晶基板は、オイラー角（−１．５°≦φ≦１．５°、０°≦θ≦１８０°、０°≦｜ψ｜≦９０°）の水晶基板であることを特徴とする適用例５に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、弾性表面波装置の高周波数化を容易にすることができる。
【００１８】
［適用例７］前記ＩＤＴ電極は、ストップバンドの上端モードの弾性表面波を励振させることを特徴とする適用例５又は６に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、ＩＤＴ電極を微細化することを軽減し、弾性表面波装置の高周波数化を容易にすることができる。
【００１９】
［適用例８］前記圧電基板には、前記ＩＤＴ電極の電極指の間に位置する部位に電極指間溝が設けられていることを特徴とする適用例５乃至７の何れか一例に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、従来の弾性表面波共振子よりも高いＱ値を得ることができる。また広い範囲で良好な周波数温度特性を得ることができる。
【００２０】
［適用例９］前記オイラー角は（−１．５°≦φ≦１．５°、１１７°≦θ≦１４２°、４１．９°≦｜ψ｜≦４９．５７°）の水晶基板であることを特徴とする適用例８に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、弾性表面波装置の高周波数化を容易にすることができる。
【００２１】
［適用例１０］前記圧電振動素子は、基部と、前記基部から直線上に両側へ延出された１対の検出用振動腕と、前記基部から両側へ前記検出用振動腕に直交する方向に延出された１対の連結腕と、前記各連結腕の先端部からそれと直交して両側へ延出された各１対の駆動用振動腕と、を備えたことを特徴とする適用例１に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、適用例１又は２の特徴を備えた圧電デバイスが得られる。
【００２２】
［適用例１１］前記集積回路は、前記検出用振動腕の検出振動を検出する検出回路と、前記駆動用振動腕を振動させる振動回路と、を有することを特徴とする適用例１０に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、適用例１又は２の特徴を備えた圧電デバイスが得られる。
【００２３】
［適用例１２］適用例３又は４に記載の圧電デバイスと、前記圧電振動素子の両端に配置された一対の基部を支持するダイアフラムと、を備えたことを特徴とするセンサーデバイス。
【００２４】
上記構成によれば、集積回路との電気的接続を安定化させることができる。またデバイス全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、デバイス構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動子の交換が容易で歩留りが良くなるセンサーデバイスが得られる。
【００２５】
［適用例１３］適用例３又は４に記載の圧電デバイスと、前記圧電振動素子の両端に配置された一対の基部のうち何れか一方の基部と接続する支持部と、前記圧電振動素子の何れか他方の基部と接続し前記支持部にくびれ部を介して接続された錘部と、を備えたことを特徴とするセンサーデバイス。
【００２６】
上記構成によれば、集積回路との電気的接続を安定化させることができる。またデバイス全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、デバイス構成の簡易化を図ることができる。発振回路又は振動子の交換が容易で歩留りが良くなるセンサーデバイスが得られる。
【００２７】
［適用例１４］適用例１０又は１１に記載の圧電デバイスと、当該圧電デバイスが実装されるパッケージと、を備えたことを特徴とするセンサーデバイス。
上記構成によれば、集積回路との電気的接続を安定化させることができる。またデバイス全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、素子構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又はジャイロ素子の交換が容易で歩留りが良くなるセンサーデバイスが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態に係る圧電デバイスの構成概略を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る圧電デバイスの平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】第２実施形態に係る圧電デバイスの構成概略を示す斜視図である。
【図５】第２実施形態に係る圧電デバイスの平面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】第３実施形態に係る圧電デバイスの構成概略を示す斜視図である。
【図８】第３実施形態に係る圧電デバイスの平面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】第１実施形態に係る圧力センサーの構成概略を示す模式図である。
【図１１】第２実施形態に係る圧力センサーの構成概略を示す分解斜視図である。
【図１２】第１実施形態に係る加速度センサーの構成概略を示す平面図である。
【図１３】第２実施形態に係る加速度センサーの構成概略を示す分解斜視図である。
【図１４】第２実施形態に係る加速度センサーの作用の説明図である。
【図１５】第３実施形態に係る加速度センサーの構成概略を示す分解斜視図である。
【図１６】第３実施形態の加速度センサーの作用の説明図である。
【図１７】第４実施形態に係る加速度センサーの構成概略を示す平面図である。
【図１８】第１実施形態に係るジャイロ素子の構成概略を示す平面図である。
【図１９】第１実施形態に係るジャイロセンサーの構成概略を示す断面図である。
【図２０】２つの検出軸を備えたジャイロ素子片の概略斜視図である。
【図２１】１つの検出軸を備えたジャイロ素子片の概略斜視図である。
【図２２】１つのパッケージで構成した３軸ジャイロモジュールの断面図である。
【図２３】３軸ジャイロモジュールの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の圧電デバイス、及びこれを用いた圧力センサー、加速度センサー、ジャイロセンサー等のセンサーデバイスの実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。
【００３０】
図１は第１実施形態に係る圧電デバイスの構成概略を示す斜視図である。図２は第１実施形態に係る圧電デバイスの平面図である。図３は図２のＡ−Ａ断面図である。
【００３１】
図示のように第１実施形態に係る圧電デバイス１０は、圧電振動素子として音叉型圧電振動子を用いている。
第１実施形態に係る圧電デバイス１０は、圧電振動片１２と、ＩＣ１４と、パッケージ１６を主な基本構成としている。
【００３２】
圧電振動片１２は、圧電基板に一対の振動腕１２ａ，１２ｂとその端部に形成された基部１２ｃを有し、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電材料により形成されている。圧電振動片１２の一対の振動腕１２ａ、１２ｂにはそれぞれ励振電極１２ｄ，１２ｅが形成され、励振電極１２ｄ，１２ｅと電気的に接続する接続電極（不図示）を有する。圧電振動片１２は、後述するＩＣ１４から供給される交流電圧により、固有の共振周波数で振動する。本実施形態においては振動腕として双音叉型振動子を適用することができる。また本実施形態においては２つの振動ビームを有する形態のみならず、一本の振動ビーム（シングルビーム）を適用することができる。
【００３３】
集積回路となるＩＣ１４は、圧電振動片１２を発振させるための発振回路を備えている。ＩＣ１４は圧電振動片１２の基部１２ｃのＩＣ実装領域に実装可能な大きさに形成され、具体的には基部１２ｃよりも小さく形成されている。ＩＣ１４の一方の主面１４ａには、圧電振動片１２の接続電極と接続するためのバンプ１５ａを複数形成している。またＩＣ１４の他方の主面１４ｂには、電極パッド１７と接続するためのバンプ１５ｂが複数形成されている。
【００３４】
なお、ＩＣ１４は、前述の発振回路のほかにも、温度センサーやサーミスタ等の温度検出手段と、温度補償回路を備えた構成とすることができる。このような構成のＩＣは、温度検出手段による検出値が温度補償回路に出力されて、検出値に基づいて圧電デバイスの周波数温度特性を補償することができる。
【００３５】
パッケージ１６は、ベース基板１６ａと台座１６ｂとリッド１６ｃから構成されている。ベース基板１６ａは、圧電振動片１２とＩＣ１４を収容可能な収容スペースを備え、底面に圧電振動片１２を片持ち支持する台座１６ｂが形成されている。リッド１６ｃは、収容スペースの上部開口を封止するものである。台座１６ｂには、パッケージ１６の底面に形成された外部電極（不図示）と電気的に接続する電極パッド１７が複数形成されている。なお、外部電極は、電圧供給端子、グランド端子、出力端子などから構成されている。
【００３６】
上記構成による第１実施形態に係る圧電デバイス１０は、パッケージ１６の収容スペースの台座１６ｂに圧電振動片１２を取り付けている。そして、基部１２ｃ上に形成されたＩＣ実装領域（周縁部）にＩＣ１４を実装させている。ＩＣ実装領域には、励振電極１２ｄ，１２ｅと電気的に接続する接続電極が形成されている。ＩＣ１４の一方の主面１４ａに設けられたバンプ１５ａと対応する接続電極とを半田によって接続している。ＩＣ１４を実装した後、パッケージ１６の電極パッド１７と、ＩＣ１４のバンプ１５ｂとをボンディングワイヤー１８により電気的に接続している。そして、パッケージ１６は、リッド１６ｃによりパッケージ１６内部を真空あるいは不活性ガス雰囲気に保持して封止されている。
【００３７】
このような第１実施形態の圧電デバイス１０によれば、圧電振動片１２とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またデバイス全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、デバイス構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【００３８】
次に第２実施形態に係る圧電デバイスについて説明する。
図４は第２実施形態に係る圧電デバイスの構成概略を示す斜視図である。図５は第２実施形態に係る圧電デバイスの平面図である。図６は図５のＢ−Ｂ断面図である。
【００３９】
第２実施形態に係る圧電デバイスは、圧電振動素子にＡＴカット水晶振動片２０を用いている。その他の構成は第１実施形態に係る圧電デバイス１０の構成と同一であり、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４０】
ＡＴカット水晶振動片２０は、水晶基板をＸ軸に平行でＺ軸から３５度１５分付近の角度に切り出した所謂ＡＴカット水晶チップからなる。このＡＴカット水晶振動片２０の両主面には一対の励振電極２０ｄ，２０ｅが設けられている。ＡＴカット水晶振動片２０の基部２０ｃのＩＣ実装領域には、一方の主面２０ａの励振電極２０ｄの接続電極と、他方の主面２０ｂの励振電極２０ｅから引き回された接続電極が形成されている。
なお、ＡＴカット水晶振動片は、上記構成のほかにも、メサ型、逆メサ型であっても適用することができる。
【００４１】
上記構成による第２実施形態に係る圧電デバイス１０ａは、パッケージ１６の収容スペースの台座１６ｂにＡＴカット水晶振動片２０を取り付けている。そして、基部２０ｃ上に形成されたＩＣ実装領域（周縁部）にＩＣ１４を実装させている。ＩＣ実装領域には、励振電極２０ｄ，２０ｅと電気的に接続する接続電極が形成されている。ＩＣ１４の一方の主面１４ａに設けられたバンプ１５ａと対応する接続電極とを半田によって接続している。ＩＣ１４を実装した後、パッケージ１６の電極パッド１７と、ＩＣ１４のバンプ１５ｂとをボンディングワイヤー１８により電気的に接続している。そして、パッケージ１６は、リッド１６ｃによりパッケージ１６内部を真空あるいは不活性ガス雰囲気に保持して封止されている。
【００４２】
このような第２実施形態の圧電デバイス１０ａによれば、ＡＴカット水晶振動片２０とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またデバイス全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、デバイス構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【００４３】
次に第３実施形態に係る圧電デバイスについて説明する。
図７は第３実施形態に係る圧電デバイスの斜視図である。図８は第３実施形態に係る圧電デバイスの平面図である。図９は図８のＣ−Ｃ断面図である。
【００４４】
第３実施形態に係る圧電デバイス１０ｂは、ＳＡＷ共振子３０を用いている。その他の構成は第１実施形態に係る構成と同一であり、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４５】
ＳＡＷ共振子３０は、水晶基板３１の表面に電極指３２ａ，３２ｂを備えるＩＤＴ電極３２と、その両端に設けた反射器３３ａ，３３ｂから構成されている。ＩＤＴ電極３２はそれぞれの電極指３２ａ，３２ｂが噛み合うように配置されている。電極指３２ａ，３２ｂは厚さＨ、電極幅ｄにて形成され、電極指３２ａと電極指３２ｂの間隔（ピッチ）Ｐは等間隔で連続して形成されている。また弾性表面波の１波長λ中に２本の電極指３２ａ，３２ｂが設けられている。一般に、このＩＤＴ電極３２による構成のＩＤＴ電極３２はシングル型ＩＤＴ電極と呼ばれている。ＩＤＴ電極３２はＡｌにて形成され、お互いに逆相となるように駆動される。
【００４６】
また水晶基板３１は、オイラー角表示で（−１．５°≦φ≦１．５°，０°≦θ≦１８０°，０°＜｜ψ｜＜９０°）の範囲となるように水晶から切り出されている。ＩＤＴ電極は、ストップバンドの上端モードの弾性表面波を励振させている。これによりＩＤＴ電極を微細化することを軽減し、弾性表面波装置の高周波数化を容易にすることができる。
【００４７】
また圧電基板には、前記ＩＤＴ電極の電極指の間に位置する部位に電極指間溝が設けられている。
ここでオイラー角について説明する。オイラー角（０°，０°，０°）で表される基板は、Ｚ軸に垂直な主面を有するＺカット基板となる。ここで、オイラー（φ、θ、ψ）のφはＺカット基板の第１の回転に関するものであり、Ｚ軸を回転軸とし、＋Ｘ軸から＋Ｙ軸側へ回転する方向を正の回転角度とした第１回転角度である。オイラー角のθはＺカット基板の第１の回転後に行う第２の回転に関するものであり、第１の回転後のＸ軸を回転軸とし、第１の回転後の＋Ｙ軸から＋Ｚ軸へ回転する方向を正の回転角度とした第２の回転角度である。圧電基板のカット面は、第１回転角度φと第２回転角度θとで決定される。オイラー角のψはＺカット基板の第２の回転後に行う第３の回転に関するものであり、第２の回転後のＺ軸を回転軸とし、第２の回転後の＋Ｘから第２の回転後の＋Ｙ軸側へ回転する方向を正の回転角度とした第３回転角度である。ＳＡＷの伝搬方向は第２の回転後のＸ軸に対する第３回転角度ψで表される。
【００４８】
また水晶基板３１上には、振動部となるＩＤＴ電極３２と反射器３３ａ，３３ｂの外側のＩＣ実装領域にＩＣ１４とＩＤＴ電極３２を接続させるためのパターン電極３４ａ，３４ｂが引き伸ばし形成されている。
【００４９】
このような構成のＳＡＷ共振子３０において、ＩＤＴ電極３２で励振され外部に向かって伝搬する弾性表面波を、反射器３３ａ，３３ｂにより反射させ、ＩＤＴ電極３２と反射器３３ａ，３３ｂの部分に表面波エネルギーを閉じ込め、損失の少ない共振特性を得ている。
【００５０】
上記構成による第３実施形態に係る圧電デバイス１０ｂは、パッケージ１６の収容スペースにＳＡＷ共振子３０を固着している。そして、水晶基板３１上にＩＤＴ電極３２及び反射器３３ａ，３３ｂを備えたＳＡＷ共振子３０上に形成されたＩＣ実装領域（周縁部）にＩＣ１４を実装させている。ＩＣ１４の実装領域には、ＩＤＴ電極３２と接続したパターン電極３４ａ，３４ｂが形成されている。ＩＣ１４の一方の主面１４ａに設けられたバンプ１５ａと対応するパターン電極３４ａ，３４ｂとを半田によって接続している。またパッケージ１６の電極パッド１７と、ＩＣ１４のバンプ１５ｂとをボンディングワイヤー１８により電気的に接続している。そして、パッケージ１６は、リッド１６ｃによりパッケージ内部を真空あるいは不活性ガス雰囲気に保持して封止されている。
【００５１】
このような第３実施形態の圧電デバイスによれば、ＳＡＷ共振子３０とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。また素子全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、素子構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【００５２】
またＳＡＷ共振子は、オイラー角（−１．５°≦φ≦１．５°，１１７°≦θ≦１４２°，４１．９°≦｜ψ｜≦４９．５７°）の水晶基板上に設けられ、ストップバンド上端モードの弾性表面波を励振するＩＤＴと、前記ＩＤＴを構成する電極指間に位置する基板を窪ませた電極指間溝を有する弾性表面波共振子であって、
前記弾性表面波の波長をλ、前記電極指間溝の深さをＧとした場合に、
【数１】
を満たし、
かつ、前記ＩＤＴのライン占有率をηとした場合に、前記電極指間溝の深さＧと前記ライン占有率ηとが
【数２】
の関係を満たす弾性表面波共振子を適用しても良い。
【００５３】
次に上記構成による圧電デバイスを備えた各種センサーについて以下説明する。
図１０は第１実施形態に係る圧力センサーの構成概略を示す模式図である。
【００５４】
図１０に示す圧力センサー１０１は、内部を真空とするとともに対向して配置された第１の圧力入力口１０２と第２の圧力入力口１０３とを有し、後述する各構成要素を収容するハウジング１０４を備える。第１の圧力入力口１０２の先端部には、測定対象の液体の圧力に応じて撓む第１のダイアフラム（受圧用ダイアフラム）１０５が取り付けられ、外部に露出している。第２の圧力入力口１０３の先端部には、大気圧に応じて撓む第２のダイアフラム（大気圧用ダイアフラム）１０６が取り付けられる。第１のダイアフラム１０５と第２のダイアフラム１０６との間には、力伝達手段としてシャフト１０７が取り付けられ、外部に露出している。シャフト１０７の所定の位置には可動部材１０９が取り付けられている。力の検出軸方向に配置された両端の支持部をそれぞれ可動部材１０９と第２のケース１２１の固定部１１０に接続支持することにより感圧素子１１１が固定されている。感圧素子１１１はその変位方向が、第１のダイアフラム１０５と第２のダイアフラム１０６の受圧部を連結するシャフト１０７の変位方向と同一方向となるよう、即ち力の検出軸方向に平行となるように配置されている。第１のケース１２０と第２のケース１２１との間には支持棒１１２ａ、１１２ｂが設けられており、支持棒１１２ａ、１１２ｂの断面の外形に倣った形状のダボ穴（不図示）が第１のケース１２０と第２のケース１２１の内部表面に形成され、当該ダボ穴にガイドシャフトとしての支持棒１１２ａ、１１２ｂを差し込んで接合し、組み立て時、及び製品使用時に感圧素子に不要な歪みがかからないように機能している。
【００５５】
そして第２のケース１２１側の感圧素子１１１の基部にはＩＣ実装領域にＩＣ１４を実装させている。ＩＣ１４は、感圧素子１１１を発振させる発振回路と、感圧素子１１１の引張応力又は圧縮応力の大きさに応じて変化する共振周波数を検出する検出回路を備えている。
【００５６】
上記構成による第１実施形態に係る圧力センサーによれば、基部の電極部とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またセンサー全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、センサー構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【００５７】
また、ＩＣは、温度センサーと、前記温度センサーの検出値に基づいて、感圧素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備える構成にすれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【００５８】
図１１は第２実施形態に係る圧力センサーの構成概略を示す分解斜視図である。図１１に示す圧力センサー２１０は、ダイアフラム２１２と、ベース２３４、およびこのダイアフラム２１２とベース２３４によって挟持される枠付き振動片２２２と、ＩＣ１４とを基本構成とする絶対圧計である。
【００５９】
上記のような基本構成を有する圧力センサー２１０のうち、前記ダイアフラム２１２は、振動片２２６に対向する面とは反対側の面を受圧部とし、当該受圧部が外部からの圧力を受圧し、この圧力によって変形する（撓みを生じさせる）可撓部２１４と、この可撓部２１４の周囲に形成される枠部２１８とを基本構成とする。
【００６０】
ダイアフラム２１２は、その平面形状を矩形とする。平面形状を矩形としたのは、ダイアフラムの平面形状を円形とする場合に比べ、ウエハからの切り取りに無駄が無く、ダイシングによる切り出しが容易となるからである。
【００６１】
そしてダイアフラム２１２は可撓部２１４の一方の面、具体的には詳細を後述する枠付き振動片２２２と対向する面に、前記枠付き振動片２２２を載置、固定するための支持部２１６を有する。前記支持部２１６は詳細を後述する振動片２２６を２点で支持するために設けられるものであり、振動片２２６の振動部（感圧部）の両側に形成された一対の基部２３０を固定するために、対を成すように島部として突設されている。
【００６２】
ベース２３４は、前述したダイアフラム２１２と同一な平面形状を有する平板の外縁部に枠部２３８を残し、振動片２２６に対向する側の面であって、枠部２３８の内側に凹部２３６を形成することで構成される。ここで枠部２３８の幅は、上述したダイアフラム２１２の枠部２１８と同等とすると良い。なお枠部はダイアフラム２１２、ベース２３４、および枠付き振動片２２２を接合するための部位であるため、接合時の気密性を確保できるだけの幅を持たせるようにする。
【００６３】
枠付き振動片２２２は、上記ダイアフラム２１２の枠部２１８や、ベース２３４の枠部２３８により挟持、接合される枠部２２４と、感圧素子として機能する振動片２２６とより成る。枠部２２４の幅は、ダイアフラム２１２の枠部２１８やベース２３４の枠部２３８に合わせると良い。また、振動片２２６は、いわゆる双音叉型の圧電振動片である。双音叉型の振動片は、長手方向の両端部に基部２３０を有し、この２つの基部２３０の間に振動部となる一対のアーム２２８を有する。このような構成の双音叉型の振動片では、双音叉形状を成すアーム２２８に与える張力を変化させることで、その振動状態、すなわち共振周波数を変化させるという特性を持つ。具体的には、アーム２２８に引張の力が加えられた場合には周波数が高くなり、圧縮の力が加えられた場合には周波数が低くなるのである。
【００６４】
このような構成の枠部２２４と振動片２２６とは、基部２３０に設けられた支持アーム２３２により互いに接続されており、図示しない励振電極等に接続された引出し電極は、当該支持アーム２３２を介して枠部２２４へと引き回される。
【００６５】
本実施形態の圧力センサー２１０では、上記のような構成の枠付き振動片２２２を圧電部材、例えば水晶で構成し、感圧素子としての振動片２２６を圧電振動片（双音叉型圧電振動片）としている。そしてこのような構成の圧力センサー２１０では、双音叉型の振動片２２６の特性を利用して圧力の検出を行うことを可能としている。具体的には、上記のような特徴を有する振動片２２６の２つの基部２３０を、上記構成のダイアフラム２１２の可撓部２１４に形成した２つの支持部２１６の載置面２２０に固定する。このようにして振動片２２６をダイアフラム２１２に搭載して前記ダイアフラム２１２の可撓部２１４に撓みを生じさせた場合、前記支持部２１６の載置面２２０は可撓部２１４の変形状態に伴って傾くこととなる。図１１において、図中上側から下側へ向けて負荷をかけられた場合には、前記支持部２１６の載置面２２０は可撓部２１４の中心に対して外側へ向けて傾くこととなる。このため、載置面２２０間の距離は実質的に増加することとなり、載置面２２０に固定された振動片２２６のアーム２２８には引張の力（張力）が負荷されることとなる。
【００６６】
振動片２２６のいずれか一方の基部２３０であって、凹部２３６側のＩＣ実装領域には、ＩＣ１４を実装させている。ＩＣ１４は、振動片２２６を発振させる発振回路と、振動片２２６の引張応力又は圧縮応力の大きさに応じて変化する共振周波数を検出する検出回路を備えている。
【００６７】
上記構成による第２実施形態に係る圧力センサーによれば、アーム２２８に張力が負荷されると振動片２２６は上述したように、出力される発振信号、すなわち周波数が上昇する。そしてＩＣ１４ではこの周波数の変化を検出し、周波数の変化に基づく圧力の変化を導き出すことで、ダイアフラム２１２（実際には可撓部２１４）に負荷された圧力を検出することができる。
【００６８】
また振動片２２６とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またセンサー全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、センサー構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【００６９】
また、ＩＣ１４は、温度センサーと、前記温度センサーの検出値に基づいて、感圧素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備える構成にすれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【００７０】
図１２は第１実施形態に係る加速度センサーの構成概略を示す平面図である。
図１２に示す加速度センサー３００は、感応素子として、双音叉圧電振動片３１２を有する。双音叉圧電振動片３１２は、平行に延長する一対の振動ビーム３１３，３１３と、それらの長手方向両端の基端部３１４，３１５とを有する。一方の基端部３１４は、前記振動ビーム３１３とは反対側に連結部３１６を介して支持部３１７に結合し、他方の基端部３１５は、前記振動ビームとは反対側の支持部３１８に直接結合している。前記各振動ビーム３１３はその表面に図示しない励振電極が所望のパターンに形成されており、それらに所定の電圧を印加すると、面内で接近又は離間する向きに屈曲振動する。
【００７１】
連結部３１６には、その下面側に全幅に亘って溝を形成することにより、厚さ一定のくびれ部３１９が設けられている。連結部３１６を設けた側の基端部３１４には、双音叉圧電振動片３１２の幅方向両側に配置した概ね矩形の錘部３２０，３２０が一体に結合している。前記各錘部は、双音叉圧電振動片３１２を挟んで左右対称に形成され、基端部３１４から前記圧電振動片の長手方向に沿ってその全長及び支持部３１８の先端にまで亘って延長している。
【００７２】
加速度センサー３００は、水晶ウエハから公知のフォトエッチング技術等を用いて、容易に製造することができる。水晶以外にタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の公知の圧電材料を用いることができる。
【００７３】
また加速度センサー３００は、両支持部３１７，３１８をベース等のマウントに例えば接着材で固定し、前記圧電振動片を両端で２点支持する状態で使用される。この状態で、錘部３２０，３２０は、その主面の法線方向下向き又は上向きに加速度が作用すると、基端部３１４との連結部分を支点に下方又は上方へ弾性変形する。これにより、前記錘部の重心を力点とし、かつくびれ部３１９を作用点として、前記加速度の大きさ及び向きに対応した回転モーメントが発生する。これが基端部３１４及び振動ビーム３１３にその長手方向に沿って圧縮又は引張応力を作用させている。
【００７４】
支持部３１７，３１８のいずれか一方には（図１２では支持部３１７）、ＩＣ１４を実装させている。ＩＣ１４は、振動ビーム３１３を発振させる発振回路と、基端部３１４及び振動ビーム３１３にその長手方向に沿って圧縮又は引張応力の大きさに応じて変化する共振周波数を検出する検出回路を備えている。
【００７５】
上記構成による第１実施形態の加速度センサーによれば、支持部の電極部とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またセンサー全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、センサー構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【００７６】
また、ＩＣ１４は、温度センサーと、前記温度センサーの検出値に基づいて、感圧素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備える構成にすれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【００７７】
図１３は第２実施形態に係る加速度センサーの構成概略を示す分解斜視図である。図１３に示す加速度センサー４１０は、ベース４２０と感圧素子４３０を主な基本構成としている。
ベース４２０は、主に固定部４２２と、可動部（錘部）４２４と、くびれ部４２６、梁部４７０とから構成されている。
【００７８】
固定部４２２は、加速度Ｇの印加によって変位せず、図示しない基板にベース４２０を固定する部材である。錘となる可動部４２４は、固定部４２２によって支持され、加速度Ｇが印加されると印加の方向（Ｚ軸方向）へ変位（可動）する。固定部４２２及び可動部４２４は、ベース４２０の一方の主面４２７側に後述する感圧素子４３０を接着する際、感圧素子４３０の一対の基部を支持する載置部４２９ａ、４２９ｂを備えている。
【００７９】
くびれ部４２６は固定部４２２と可動部４２４の間であって、平面矩形のベース４２０のＸ軸方向に端面形状が凹状となるように形成された薄肉部である。くびれ部４２６は、可動部４２４に加速度Ｇが印加され、感圧素子４３０に伸縮・圧縮応力が加わる場合に可動部４２４を加速度Ｇの印加方向と逆の方向（慣性力の方向）へ変位させるように構成されている。図１に示すくびれ部４２６はベース４２０の他方の主面４２８を端面形状が凹状に切削加工して形成した溝である。
【００８０】
なお、くびれ部４２６は、可撓性を備えるようにベース４２０の一部を薄肉にした形状であれば、図示のようなベース４２０の他方の主面４２８に形成した凹状の溝以外にも、一方の主面４２７側に凹状の溝を形成する構成とすることもできる。また例えばベース４２０の表裏面を半円状に切削加工した形状に構成することができる。
【００８１】
梁部４７０は、固定部４２２に接続する固定端４７２と、くびれ部４２６の方向と交差する方向であって固定部４２２側から可動部４２４側へ延出する自由端４７４から構成されている。梁部４７０は、固定部４２２と可動部４２４の間に設けたくびれ部４２６を形成していないため、ベース４２０に加速度Ｇが印加しても可動部４２４のように変位することがない。図１３に示す梁部４７０は自由端４７４の先端が可動部４２４側の載置部４２９ｂの側面を挟むように所定間隔を開けて形成している。
【００８２】
なお梁部４７０は破壊限界の際に後述する接触部４３６と接触して、可動部４２４の変位を止めるように構成できれば良く、従って図１３に示すように梁部４７０は載置部４２９ｂを挟むように２本（複数）形成した構成のほか、いずれか１本であってもよい。
【００８３】
また、ベース４２０を構成する固定部４２２、可動部４２４、くびれ部４２６、梁部４７０は、平面視矩形の金属材料を用いて、薄肉となるくびれ部４２６と、梁部４７０を切削加工して一体的に形成することができる。
【００８４】
感圧素子４３０は、主に感圧部４３２と、一対の基部４３４、４３５と、接触部４３６とから構成されている。
感圧素子４３０は両端部に一対の基部４３４、４３５を配置し、一対の基部４３４、４３５間に振動領域を備えた感圧部４３２を連設して、振動領域上には図示しない励振電極を形成している。
【００８５】
本実施例の感圧部４３２は一対の基部４３４、４３５の間に基部４３４、４３５と連結するように１本の振動腕を備えた構成である。また感圧部４３２は、加えられた力に対して周波数の変化が大きく、圧力を感度良く検出できる双音叉振動片を用いることもできる。すなわち双音叉振動片は、屈曲振動モードを有する振動片であって、２つの音叉型振動片の自由端側の端面どうしを対向させて結合させた構造を有しており、互いに並行にＹ軸方向に長手方向が延びる２本の振動腕と、この振動腕の長手方向の両端に接続され、振動腕と一列に並んだ２つの基部とを有する構成としても良い。
【００８６】
振動腕はＹ軸方向に細長く、その表面に設けられた図示しない励振電極により駆動電圧を印加されて屈曲振動する部分であり、この部分にＹ軸方向に伸張及び／又は圧縮するようにストレス或いはテンションがかかると、周波数が変化する部分である。したがってその周波数変化を検知することで加速度を感知することができる。
【００８７】
感圧素子４３０は、加速度の方向に垂直な力であって、当該力の検出方向を検出軸とするように一対の基部４３４、４３５をベース４２０上の載置面４２９ａ、４２９ｂに固定している。すなわち感圧素子４３０の検出軸はＹ軸方向となる。
また感圧素子４３０に対し、ベース４２０のくびれ部４２６は、一対の基部４３４、４３５の間に挟まれる領域であって、可動部４２４と固定部４２２の間に検出軸の方向と交差する方向に配置される関係となる。
【００８８】
接触部４３６は、可動部４２４側の基部４３５に形成している。図１３に示す接触部４３６は、基部４３５の側面に一対形成している。接触部４３６は、ベース４２０を平面視して梁４７０の自由端４７４と重なる位置に形成している。
なお接触部４３６は破壊限界の際に梁部４７０と接触して、可動部４２４の変位を止めるように構成できれば良く、従って図１３に示すように接触部４３６は基部４３５の側面に２本（複数）形成した構成のほか、いずれか１本でもよい。
【００８９】
感圧素子４３０は、圧電材料として例えば水晶をフォトリソグラフィ技術とエッチング技法によって基部４３４、４３５と感圧部４３２と接触部４３６を一体的に形成することができ、水晶以外にタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等を用いることができる。
【００９０】
このように形成した感圧素子４３０は、一対の基部４３４、４３５をベース４２０の一方の主面４２７の載置部４２９ａ、４２９ｂにベース４２０との間に所定間隔を開けて接着手段により接着して固定している。このとき接触部４３６はベース４２０と接着させることなく、ベース４２０を平面視して梁部４７０の自由端４７４と重なる位置に配置されている。
感圧素子４３０とベース４２０の間の隙間となる所定間隔は、感圧部４３２とベース４２０が干渉しない距離に設定している。
【００９１】
一対の基部４３４，４３５のいずれか一方には（図１３では基部４３４）、ＩＣ１４を実装させている。ＩＣ１４は、感圧部４３２を発振させる発振回路と、感圧部４３２にＹ軸方向に伸張及び／又は圧縮するようにストレス或いはテンションがかかると、周波数が変化し、その周波数変化を検出する検出回路を備えている。
【００９２】
上記構成による第２実施形態の加速度センサーは次のように作用する。図１４は実施例１の加速度検出器の作用の説明図である。
図示のように加速度センサー４１０のベース４２０にマイナスの加速度Ｇが作用すると、加速度Ｇの方向に垂直な力であって、力の検出方向を検出軸とする感圧素子４３０の感圧部４３２に伸長応力が加わる。感圧素子４３０はこの伸長応力によって周波数が変化して加速度Ｇを検出することができる。
【００９３】
そして加速度センサー４１０に破壊応力を超える過剰な加速度Ｇが印加すると、可動部４２４の変位に応じて感圧素子４３０の感圧部４３２は伸長応力が加わる。一方梁部４７０は固定端４７２をベース４２０の固定部４２２に固定され、自由端４７４は固定されていないため、可動部４２４の伸長応力の影響を受けることがない。従って変位した可動部４２４と共に変位する感圧素子４３０の接触部４３６が梁部４７０の自由端４７４と接触して、可動部４２４の変位を止める働きをする。
【００９４】
上記構成による第２実施形態の加速度センサーによれば、基部の電極部とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またセンサー全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、センサー構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【００９５】
また、ＩＣ１４は、温度センサーと、前記温度センサーの検出値に基づいて、感圧素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備える構成にすれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【００９６】
図１５は第３実施形態に係る加速度センサーの構成概略を示す分解斜視図である。図１５に示す加速度センサー５１０は、ベース５２０と感圧素子５３０を主な基本構成としている。
ベース５２０は、主に固定部５２２と、可動部（錘部）５２４と、くびれ部５２６とから構成されている。
【００９７】
固定部５２２は、加速度Ｇの印加によって変位せず、図示しない基板にベース５２０を固定する部材である。錘となる可動部５２４は、固定部５２２によって支持され、加速度Ｇが印加されると印加の方向（Ｚ軸方向）へ変位（可動）する。固定部５２２及び可動部５２４は、ベース５２０の一方の主面５２７側に後述する感圧素子５３０を接着する際、感圧素子５３０の一対の基部を支持する載置部５２９ａ、５２９ｂを備えている。
【００９８】
くびれ部５２６は固定部５２２と可動部５２４の間であって、平面矩形のベース５２０のＸ軸方向に端面形状が凹状となるように形成された薄肉部である。くびれ部５２６は、可動部５２４に加速度Ｇが印加され、感圧素子５３０に伸縮・圧縮応力が加わる場合に可動部５２４を加速度Ｇの印加方向と逆の方向（慣性力の方向）へ変位させるように構成されている。図１５に示すくびれ部５２６はベース５２０の他方の主面５２８を端面形状が凹状に切削加工して形成した溝である。
【００９９】
なお、くびれ部５２６は、可撓性を備えるようにベース５２０の一部を薄肉にした形状であれば、図示のようなベース５２０の他方の主面５２８に形成した凹状の溝以外にも、一方の主面５２７側に凹状の溝を形成する構成とすることもでき、また例えばベース５２０の表裏面を半円状に切削加工した形状に構成することができる。
【０１００】
また、ベース５２０を構成する固定部５２２、可動部５２４、くびれ部５２６は、平面視矩形の金属材料を用いて、薄肉となるくびれ部５２６を切削加工して一体的に形成することができる。
【０１０１】
感圧素子５３０は、主に感圧部５３２と、一対の基部５３４、５３５と、梁部５３６とから構成されている。感圧素子５３０は両端部に一対の基部５３４、５３５を配置し、一対の基部５３４、５３５間に振動領域を備えた感圧部５３２を連設して、振動領域上には図示しない励振電極を形成している。
【０１０２】
本実施例の感圧部５３２は一対の基部５３４、５３５の間に基部５３４、５３５と連結するように１本の振動腕を備えた構成である。また感圧部５３２は、加えられた力に対して周波数の変化が大きく、圧力を感度良く検出できる双音叉振動片を用いることもできる。すなわち双音叉振動片は、屈曲振動モードを有する振動片であって、２つの音叉型振動片の自由端側の端面どうしを対向させて結合させた構造を有しており、互いに並行にＹ軸方向に長手方向が延びる２本の振動腕と、この振動腕の長手方向の両端に接続され、振動腕と一列に並んだ２つの基部とを有する構成としても良い。
【０１０３】
振動腕はＹ軸方向に細長く、その表面に設けられた図示しない励振電極により駆動電圧を印加されて屈曲振動する部分であり、この部分にＹ軸方向に伸張及び／又は圧縮するようにストレス或いはテンションがかかると、周波数が変化する部分である。したがってその周波数変化を検知することで加速度を感知することができる。
【０１０４】
感圧素子５３０は、加速度の方向に垂直な力であって、当該力の検出方向を検出軸とするように一対の基部５３４、５３５をベース５２０上の載置部５２９ａ、５２９ｂに固定している。すなわち感圧素子の検出軸はＹ軸方向となる。
また感圧素子５３０に対し、ベース５２０のくびれ部５２６は、一対の基部５３４、５３５の間に挟まれる領域であって、可動部５２４と固定部５２２の間に検出軸の方向と交差する方向に配置される関係となる。
【０１０５】
梁部５３６は、前記一対の基部５３４、５３５のいずれか一方の基部に接続する固定端５３７と、いずれか他方の基部へ伸びる自由端５３８から構成されている。図１５に示す梁部５３６は、固定端５３７を固定部５２２側の基部５３５に接続させている。
【０１０６】
なお梁部５３６の長さは、予め定めた加速度センサー５１０の破壊限界に応じて固定端５３７と自由端５３８の間の長さを任意に設定変更する構成としている。加速度センサー５１０の破壊限界は、例えばベース５２０の可動部５２４に過度の加速度が印加して変位量が大きくなり、ベース５２０と接続した感圧素子５３０に伸縮応力が作用して素子が破壊されることをいう。具体的には、梁部５３６の長さを長くすると自由端５３８が変位した可動部５２４と接触し易くなり、可動部５２４の変位量を小さく（可動部５２４の変位範囲を狭く）することができる。一方、梁部５３６の長さを短くすると自由端５３８は可動部５２４が大きく変位しなければ接触しないため、可動部５２４の変位範囲の幅が広がることになる。
【０１０７】
なお梁部５３６は破壊限界の際に可動部５２４と接触して、可動部５２４の変位を止めるように構成できれば良く、図１５に示す梁部５３６は感圧部５３２を挟むように２本（複数）形成した構成のほか、１本でもよい。
【０１０８】
感圧素子５３０は、圧電材料として例えば水晶をフォトリソグラフィ技術とエッチング技法によって基部５３４、５３５と感圧部５３２と梁部５３６を一体的に形成することができ、水晶以外にタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等を用いることができる。
【０１０９】
このように形成した感圧素子５３０は、一対の基部５３４をベース５２０の一方の主面５２７の載置部５２９ａ、５２９ｂにベース５２０との間に所定間隔を開けて接着手段により接着して固定している。
感圧素子５３０とベース５２０の間の隙間となる所定間隔は、感圧部５３２とベース５２０が干渉しない距離に設定している。
【０１１０】
一対の基部５３４，５３５のいずれか一方には（図１５では基部５３５）、ＩＣ１４を実装させている。ＩＣ１４は、感圧部５３２を発振させる発振回路と、感圧部５３２にＹ軸方向に伸張及び／又は圧縮するようにストレス或いはテンションがかかると、周波数が変化し、その周波数変化を検出する検出回路を備えている。
【０１１１】
上記構成による加速度センサー５１０は次のように作用する。図１６は第３実施形態の加速度センサーの作用の説明図である。
加速度センサー５１０のベース５２０にプラスの加速度Ｇが作用すると、加速度Ｇの方向に垂直な力であって、力の検出方向を検出軸とする感圧素子５３０の感圧部５３２に圧縮応力が加わる。感圧素子５３０はこの圧縮応力によって周波数が変化して加速度Ｇを検出することができる。
【０１１２】
そして加速度センサー５１０に破壊応力を超える過剰な加速度Ｇが印加すると、可動部５２４の変位に応じて感圧素子５３０の感圧部５３２は圧縮応力が加わる。一方梁部５３６は固定端５３７を、基部５３５を解してベース５２０の固定部５２２に固定し、自由端５３８は固定されていないため、可動部５２４の圧縮応力の影響を受けることがない。従って変位した可動部５２４に梁部５３６の自由端５３８が接触して、可動部５２４の変位を止める働きをする。
【０１１３】
このような第３実施形態に係る加速度センサー５１０によれば、基部の電極部とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またセンサー全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、センサー構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【０１１４】
また、ＩＣ１４は、温度センサーと、前記温度センサーの検出値に基づいて、感圧素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備える構成にすれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【０１１５】
図１７は第４実施形態に係る加速度センサーの構成概略を示す平面図である。第４実施形態に係る加速度センサーは、多軸検出の加速度センサーである。
図１７に示す多軸加速度センサー６１０は、支持部６１２と、前記支持部６１２にそれぞれヒンジ結合された一対のウエイト６２４、６２６と、各ウエイトと前記支持部６１２とをそれぞれ連結し、力の方向を検出軸とする一対の感圧素子６２８、６３０と、を有し、前記一対のウエイト６２４、６２６は、第１の加速度６４０が印加されて共に同一方向に回動し、かつ前記第１の加速度６４０に垂直な第２の加速度６４２が印加されて互いに反対方向に回動する位置でそれぞれヒンジ結合され、印加された加速度によりそれぞれ回動して前記一対の感圧素子６２８、６３０に前記力をそれぞれ印加するとともに、前記力から前記第１の加速度６４０及び前記第２の加速度６４２を検出可能とした構成である。
【０１１６】
また多軸加速度センサー６１０は、前記支持部６１２に薄肉部６３２を介して片持ち支持され前記第１の加速度６４０及び第２の加速度６４２に垂直な第３の加速度６４４を受けて前記第３の加速度６４４の方向に回動可能な第２のウエイト６３４と、前記支持部６１２とともに実装基板（不図示）に固定される固定部６３８と、前記固定部６３８と前記第２のウエイト６３４の自由端６３４ｂとを連結し、力の方向を検出軸とする第２の感圧素子６３６と、を有し、前記薄肉部（くびれ部）６３２は、前記第２のウエイト６３４の厚みの中心線から変位した位置で前記第２のウエイト６３４と接続し、前記第２のウエイトは６３４、前記第３の加速度６４４の方向に回動して前記力を前記第２の感圧素子６３６に印加して前記第３の加速度６４４を検出可能とした構成である。
【０１１７】
さらに、前記支持部６１２は、平行に配置した一対の柱部６１４、６１６と、前記一対の柱部６１４、６１６を連結する連結部６１８によりコの字型に形成され、前記一対のウエイト６２４、６２６は、前記一対の柱部６１４、６１６の先端でそれぞれ支持され、前記一対の感圧素子６２８、６３０は、前記連結部６１８にそれぞれ接続され、前記薄肉部６３２は、前記連結部６１８の前記柱部６１４、６１６が露出した側に接続された構成である。
【０１１８】
そして、前記一対の感圧素子６２８、６３０の検出軸を互いに平行に配置して多軸加速度センサー６１０の構成要素を同一平面上に形成し、前記多軸加速度センサー６１０の外形をウエハ（不図示）上にアレイ状に配置したのちエッチング及びサンドブラストにより個片化した構成を有し、ワンウエハ型の多軸加速度センサー６１０となっている。
【０１１９】
上記構成を用いた多軸加速度検出方法は、支持部６１２と、前記支持部６１２にそれぞれヒンジ結合された一対のウエイト６２４、６２６と、各ウエイトと前記支持部６１２とをそれぞれ連結し、力の方向を検出軸とする一対の感圧素子６２８、６３０と、を形成し、前記一対のウエイト６２４、６２６は、第１の加速度６４０が印加されて共に同一方向に回動し、かつ前記第１の加速度６４０に垂直な第２の加速度６４２が印加されて互いに反対方向に回動する位置でそれぞれヒンジ結合され、前記一対のウエイト６２４、６２６に加速度を印加して、各ウエイトを回動させて前記一対の感圧素子６２８、６３０に前記力をそれぞれ印加するとともに、前記力から前記第１の加速度６４０及び前記第２の加速度６４２を検出するものである。
【０１２０】
また、多軸加速度検出方法は、前記支持部６１２に薄肉部６３２を介して片持ち支持され前記第１の加速度６４０及び前記第２の加速度６４２に垂直な第３の加速度６４４を受けて前記第３の加速度６４４の方向に回動可能な第２のウエイト６３４と、前記支持部６１２とともに実装基板（不図示）に固定される固定部６３８と、前記固定部６３８と前記第２のウエイト６３４の自由端６３４ｂとを連結し、力の方向を検出軸とする第２の感圧素子６３６と、を形成し、前記薄肉部６３２は、前記第２のウエイト６３４の厚みの中心線６３６ｄから変位した位置で前記第２のウエイト６３４と接続し、前記第３の加速度６４４により前記第２のウエイト６３４を回動させ、前記回動による前記力を前記第２の感圧素子６３６に印加して前記第３の加速度６４４を検出するものである。
【０１２１】
支持部６１２には、ＩＣ１４を実装させている。ＩＣ１４は、感圧素子６２８，６３０、第２の感圧素子６３６を発振させる発振回路と、感圧素子６２８，６３０、第２の感圧素子６３６に伸張及び／又は圧縮するようにストレス或いはテンションがかかると、周波数が変化し、その周波数変化を検出する検出回路を備えている。
【０１２２】
このような第４実施形態に係る加速度センサーによれば、支持部の電極部とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またセンサー全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、センサー構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【０１２３】
また、ＩＣ１４は、温度センサーと、前記温度センサーの検出値に基づいて、感圧素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備える構成にすれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【０１２４】
図１８は第１実施形態に係るジャイロ素子の構成概略を示す平面図である。図１９は第１実施形態に係るジャイロセンサーの構成概略を示す断面図である。
図１８に示すジャイロ素子７０１は、圧電材料である水晶から形成されている。水晶には電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸および光学軸と呼ばれるＺ軸を有している。そして、振動ジャイロ素子１はＺ軸方向に所定の厚みを持ち、ＸＹ平面内に形成されている。
【０１２５】
ジャイロ素子７０１は、基部７１０から図中上下両側へ直線状に延出する１対の検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂと、基部７１０から該検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂと直交する向きに図中左右両側へ延出する１対の連結腕７１３ａ，７１３ｂと、各連結腕７１３ａ，７１３ｂの先端部から検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂと平行に図中上下両側へ延出する左右各１対の駆動用振動腕７１４ａ，７１４ｂ，７１５ａ，７１５ｂとを有している。
【０１２６】
また、検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂ表面には検出電極（図示せず）が形成され、駆動用振動腕７１４ａ，７１４ｂ，７１５ａ，７１５ｂ表面には駆動電極（図示せず）が形成されている。このように、検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂにて角速度を検出する検出振動系を構成し、連結腕７１３ａ，７１３ｂと駆動用振動腕７１４ａ，７１４ｂ，７１５ａ，７１５ｂにて振動ジャイロ素子を駆動する駆動振動系を構成している。
【０１２７】
また、検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂのそれぞれの先端部には錘部７１２ａ，７１２ｂが形成され、駆動用振動腕７１４ａ，７１４ｂ，７１５ａ，７１５ｂのそれぞれの先端部には錘部７１６ａ，７１６ｂ，７１７ａ，７１７ｂが形成され、角速度の検出感度の向上が図られている。なお、ここで検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂは錘部７１２ａ，７１２ｂをそれぞれ含み、駆動用振動腕７１４ａ，７１４ｂ，７１５ａ，７１５ｂは錘部７１６ａ，７１６ｂ，７１７ａ，７１７ｂをそれぞれ含んだ名称である。
また、検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂは駆動用振動腕７１４ａ，７１４ｂ，７１５ａ，７１５ｂに対して長さが短く形成されている。
【０１２８】
さらに、基部７１０から該検出用振動腕７１１ａと直交する向きに図中左右両側へ延出し、途中で該検出用振動腕７１１ａと平行に延出するＬ字状の１対の梁７２０ａ，７２０ｂが形成され、梁７２０ａ，７２０ｂの先端は共に支持部７２２ａに連結されている。同様に、基部７１０から該検出用振動腕７１１ｂと直交する向きに図中左右両側へ延出し、途中で該検出用振動腕７１１ｂと平行に延出するＬ字状の１対の梁７２１ａ，７２１ｂが形成され、梁７２１ａ，７２１ｂの先端は共に支持部７２２ｂに連結されている。
【０１２９】
この１対の支持部７２２ａ，７２２ｂは、各検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂの延出する方向であって検出用振動腕７１１ａ，７１１ｂの外側かつ駆動用振動腕７１４ａ，７１４ｂ，７１５ａ，７１５ｂの間に配置されている。さらに、この１対の支持部７２２ａ，７２２ｂは、ジャイロ素子７０１の重心Ｇに対して回転対称な位置に配置されている。
【０１３０】
基部７１０には、ＩＣ１４を実装させている。ＩＣ１４は、ジャイロ素子７０１を駆動させる駆動回路と、角速度が加わった時にジャイロ素子７０１に生じる検出振動を検出する検出回路を備えている。
【０１３１】
次に、ジャイロ素子７０１を備えたジャイロセンサー７８０について、図１９を用いて説明する。図１９はジャイロセンサーを示す概略断面図であり、振動ジャイロ素子７０１を図１８のＡ−Ａ断線に沿う断面として表している。ジャイロセンサー７８０は、ＩＣ１４を実装したジャイロ素子７０１、収容器７８１、蓋体７８６を備えている。ジャイロ素子７０１は、収容器７８１に形成された支持台７８２とジャイロ素子７０１の支持部７２２ａ，７２２ｂとを導電性接着剤などの固定部材７８３を介して、接着支持されている。
【０１３２】
また、支持台７８２表面には配線（図示せず）が形成され、ＩＣ１４のバンプと接続する配線パターンと外部電極の導通が固定部材７８３を介してなされている。そして、収容器７８１の上部で収容器７８１内を真空雰囲気に保持され、蓋体７８６にて封止されている。
【０１３３】
上記構成による第１実施形態に係るジャイロセンサーによれば、支持台の電極部とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またセンサー全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、センサー構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【０１３４】
また、ＩＣ１４は、温度センサーと、前記温度センサーの検出値に基づいて、感圧素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備える構成にすれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【０１３５】
次に第２実施形態に係るジャイロセンサーについて以下説明する。
第２実施形態に係るジャイロセンサーは３軸検出のジャイロセンサーである。
【０１３６】
第２実施形態に係るジャイロセンサーは、３軸のジャイロモジュールであり、３つのジャイロ素子片を有している。これらのジャイロ素子片のうち、第１ジャイロ素子片および第２ジャイロ素子片は、２つの検出軸（第１検出軸および第２検出軸）を有している。また第４ジャイロ素子片は、１つの検出軸（第１検出軸）を有している。
【０１３７】
各ジャイロ素子片は次のようになっている。図２０は２つの検出軸を備えたジャイロ素子片の概略斜視図である。２つの検出軸を備えたジャイロ素子片（２軸ジャイロ素子片８３０）、すなわち第１ジャイロ素子片および第２ジャイロ素子片は、いわゆるダブルＴ型ジャイロセンサーとなっている。この２軸ジャイロ素子片８３０は水晶を用いており、水晶結晶のｘ軸（電気軸）およびｙ軸（機械軸）で形成されるｘｙ平面で切り出されたＺカット水晶基板から形成されている。この水晶基板の主面が、２軸ジャイロ素子片８３０の主面になっている。なおｘｙ平面の垂直方向が水晶結晶のｚ軸（光学軸）になっている。
【０１３８】
そして２軸ジャイロ素子片８３０は、前記ｘｙ平面内において、矩形状の基部８３２を有している。この基部８３２には、ｘｙ平面内において、ｙ軸に平行な各端辺の中央からｘ軸に平行な方向に延びた連結腕８３４が存在する。すなわち基部８３２には、基部８３２と一体に形成した＋ｘ方向（ｘ軸矢印方向）に延びる連結腕８３４と、これとは逆の方向の−ｘ方向に延びる連結腕８３４が存在する。また各連結腕８３４の先端付近からは、ｘｙ平面内において、ｙ軸に平行な方向に延びた駆動腕８３６が存在する。すなわち各連結腕８３４の先端（ｘ軸方向の先端）または中間（ｘ軸方向の中間）には、連結腕８３４と一体に形成した＋ｙ方向（ｙ軸矢印方向）に延びる駆動腕８３６と、連結腕８３４を中心にして＋ｙ方向に延びる駆動腕８３６と対称となるように−ｙ方向に延びる駆動腕８３６が存在する。そして各駆動腕８３６の先端には、この駆動腕８３６よりもｘ軸方向の幅を広くした矩形状の錘部８３８が駆動腕８３６と一体に存在する。
【０１３９】
また基部８３２には、ｘｙ平面内において、ｘ軸に平行な各端辺の中央からｙ軸に平行な方向に延びた検出腕８４０が存在する。すなわち基部８３２には、基部８３２と一体に形成した＋ｙ方向に延びる検出腕８４０と、−ｙ方向に延びる検出腕８４０が存在する。そして各検出腕８４０の先端には、この検出腕８４０よりもｘ軸方向の幅を広くした矩形状の錘部８４２が検出腕８４０と一体に存在する。
【０１４０】
また駆動腕８３６および検出腕８４０のｘｙ平面内に平行する両面には、ｘ軸方向のそれぞれの幅の中央に溝８４４を設けている。この溝８４４の内面全体に駆動電極または検出電極用の金属膜を設けることにより、駆動腕８３６および検出腕８４０のｚｙ平面に平行する面に形成した駆動電極または検出電極と溝８４４に設けた電極との間に効率良く電界を発生させることができるので、２軸ジャイロ素子片８３０の小型化を可能にしている。なお各駆動腕８３６に駆動電極（図示せず）が設けてあり、各検出腕８４０には検出電極（図示せず）が設けてある。前記駆動電極および前記検出電極は、基部８３２の裏面に設けた振動片側マウント電極と１対１に接続している。この振動片側マウント電極は、後述するＩＣ１４のパッドとの接続する箇所になる。
【０１４１】
図２１は１つの検出軸を備えたジャイロ素子片の概略斜視図である。１つの検出軸を備えたジャイロ素子片（１軸ジャイロ素子片８５０）、すなわち第４ジャイロ素子片は、いわゆるダブルＴ型ジャイロセンサーとなっている。そして１軸ジャイロ素子片８５０は、２軸ジャイロ素子片８３０と同様の構成になっているが、検出腕８５２の先端に設けた錘部８５４のｘ軸方向の幅が異なっている。すなわち１軸ジャイロ素子片８５０の検出腕８５２に設けた錘部８５４の幅は、２軸ジャイロ素子片８３０の検出腕８４０に設けた錘部８４２の幅よりも狭くなっている。このように１軸ジャイロ素子片８５０の検出腕８５２に設けた錘部８５４の幅を狭く設定するのは、ｙ軸回転系の角速度を検出しないように、検出腕８５２の捩れ振動を生じさせないためである。
【０１４２】
ＩＣ１４は２軸ジャイロ素子片８３０及び１軸ジャイロ素子片８５０のそれぞれの基部に実装している。ＩＣ１４は、各ジャイロ素子片を駆動させる駆動回路と、角速度が加わった時にジャイロ素子片に生じる検出振動を検出する検出回路を備えている。
【０１４３】
３軸ジャイロセンサーは、１つのパッケージで構成することができる。図２２は１つのパッケージで構成した３軸ジャイロモジュールの断面図である。図２３は３軸ジャイロモジュールの概略斜視図である。３つのジャイロ素子片は、図２２に示すように、それぞれパッケージ８８０に収容してジャイロ素子８７０にすることができる。このときジャイロ素子片８７８は、中間基板８７２の上方に配設してあればよい。この中間基板８７２は、中央部にデバイスホール８７４を備えている。そして中間基板８７２の下面または中間層に複数のリード８７６（リード電極）が設けてあり、このリード８７６の先端側がデバイスホール８７４内に上方側の金属面を露出した状態となるよう凸出し、且つ、上方に折り曲げられている。このリード８７６の先端部に、外部電極と接続するＩＣ１４のバンプ１５ｂが接合し、ＩＣ１４を介してジャイロ素子片８７８を実装している。またパッケージ８８０は、パッケージベース８８２と、パッケージベース８８２の上面に接合して封止する蓋体８８４を備えている。また、パッケージベース８８２に設けた外部電極（不図示）とＩＣ１４との接続は、リード８７６を介して導通させている。
【０１４４】
このようなジャイロ素子８７０を用いた３軸ジャイロモジュール８１０の一例は、図２３に示すようになっている。この３軸ジャイロモジュール８１０は絶縁基板８８６を有しており、第１ジャイロ素子片を収容したジャイロ素子８７０、第２ジャイロ素子片を収容したジャイロ素子８７０および第４ジャイロ素子片を収容したジャイロ素子８７０を絶縁基板８８６上に配設する。このとき各ジャイロ素子片の向きは、第１検出軸を揃えて配置している。また絶縁基板８８６の上面には、ジャイロ素子８７０の周囲を覆うよう樹脂モールド材８８８を設けている。これにより１つのパッケージで構成した３軸ジャイロモジュール８１０を得る。
【０１４５】
上記構成による第２実施形態のジャイロセンサーによれば、基部の電極部とＩＣ１４との電気的接続を安定化させることができる。またセンサー全体の小型化を図ることができる。また組み立て工程の簡略化を図ることができると共に、センサー構成の簡易化を図ることができる。ＩＣ又は振動片の交換が容易で歩留りが良くなる。
【０１４６】
また、ＩＣ１４は、温度センサーと、前記温度センサーの検出値に基づいて、感圧素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、を備える構成にすれば、温度変化に基づく圧電デバイスの発振周波数の測定誤差がなくなり、発振周波数を正確に測定することができる。
【符号の説明】
【０１４７】
１０，１０ａ，１０ｂ………圧電デバイス、１２………圧電振動片、１２ａ，１２ｂ………振動腕、１２ｃ………基部、１２ｄ，１２ｅ………励振電極、１４………ＩＣ、１５ａ，１５ｂ………バンプ、１６………パッケージ、１６ａ………ベース基板、１６ｂ………台座、１６ｃ………リッド、１７………電極パッド、１８………ボンディングワイヤー、２０………ＡＴカット水晶振動片、２０ｃ………基部、２０ｄ，２０ｅ………励振電極、３０………ＳＡＷ共振子、３１………水晶基板、３２………ＩＤＴ電極、３３ａ，３３ｂ………反射器、３４ａ，３４ｂ………パターン電極、１０１………圧力センサー、１０２………第１の圧力入力口、１０３………第２の圧力入力口、１０４………ハウジング、１０５………第１のダイアフラム、１０６………第２のダイアフラム、１０７………シャフト、１０９………可動部材、１１０………固定部、１１１………感圧素子、１１２ａ，１１２ｂ………支持棒、１２０………第１のケース、１２１………第２のケース１２１、２１０………圧力センサー、２１２………ダイアフラム、２１４………可撓部、２１６………支持部、２１８………枠部、２２０………載置面、２２２………枠付き振動片、２２４………枠部、２２６………振動片、２２８………アーム、２３０………基部、２３２………支持アーム、２３４………ベース、２３６………凹部、２３８………枠部、３００………加速度センサー、３１２………双音叉圧電振動片、３１３………振動ビーム、３１４，３１５………基端部、３１６………連結部、３１７，３１８………支持部、３１９………くびれ部、３２０………錘部、４１０………加速度センサー、４２０………ベース、４２２………固定部、４２４………可動部、４２６………くびれ部、４２７………一方の主面、４２８………他方の主面、４２９………載置部、４３０………感圧素子、４３２………感圧部、４３４，４３５………基部、４３６………接触部、４７０………梁部、４７２………固定端、４７４………自由端、５１０………加速度センサー、５２０………ベース、５２２………固定部、５２４………可動部、５２６………くびれ部、５２７………一方の主面、５２８………他方の主面、５２９………載置部、５３０………感圧素子、５３２………感圧部、５３４、５３５………基部、５３６………梁、５３７………固定端、５３８………自由端、６１０………多軸加速度センサー、６１２………支持部、６１４………柱部、６１６………柱部、６１８………連結部、６２４………ウエイト、６２６………ウエイト、６２８………感圧素子、６３０………感圧素子、６３２………薄肉部、６３４………第２のウエイト、６３６………第２の感圧素子、６３８………固定部、６４０………第１の加速度、６４２………第２の加速度、６４４………第３の加速度、７０１………ジャイロ素子、７１０………基部、７１１ａ，７１１ｂ………検出用振動腕、７１３ａ，７１３ｂ………連結腕、７１４ａ，７１４ｂ………駆動振動腕、７１５ａ，７１５ｂ………駆動振動腕、７２０ａ，７２０ｂ，７２１ａ，７２１ｂ………梁、７２２ａ，７２２ｂ………支持部、７８０………ジャイロセンサー、７８２………支持台、７８３………固定部材、８３０………２軸ジャイロ素子片、８３２………基部、８３４………連結腕、８３６………駆動腕、８３８………錘部、８４０………検出腕、８４２………錘部、８４４………溝、８５０………１軸ジャイロ素子片、８５２………検出腕、８５４………錘部、８５６………駆動腕、８７０………ジャイロ素子、８７２………中間基板、８７４………デバイスホール、８７６………リード、８８０………パッケージ、８８２………パッケージベース。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板の振動部を励振させる励振電極と、当該励振電極に接続された接続電極と、を有する圧電振動素子と、
前記振動部の周縁部の上に配置され、前記圧電基板よりも外形が小さな集積回路と、
を備え、
前記集積回路と、前記接続電極とをバンプを用いて電気的に接続させたことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記集積回路は、
温度検出手段と、
当該温度検出手段の検出値に基づいて、前記圧電振動素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記圧電振動素子は、少なくとも一以上の柱状ビームからなる音叉型圧電振動素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記圧電基板は、ＡＴカット水晶基板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記励振電極は、
前記圧電基板上に設けられたＩＤＴ電極であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記圧電基板は、水晶基板であり、
当該水晶基板は、オイラー角（−１．５°≦φ≦１．５°、０°≦θ≦１８０°、０°≦｜ψ｜≦９０°）の水晶基板であることを特徴とする請求項５に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記ＩＤＴ電極は、ストップバンドの上端モードの弾性表面波を励振させることを特徴とする請求項５又は６に記載の圧電デバイス。
【請求項８】
前記圧電基板には、前記ＩＤＴ電極の電極指の間に位置する部位に電極指間溝が設けられていることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項９】
前記オイラー角は（−１．５°≦φ≦１．５°、１１７°≦θ≦１４２°、４１．９°≦｜ψ｜≦４９．５７°）の水晶基板であることを特徴とする請求項８に記載の圧電デバイス。
【請求項１０】
前記圧電振動素子は、
基部と、
前記基部から直線上に両側へ延出された１対の検出用振動腕と、
前記基部から両側へ前記検出用振動腕に直交する方向に延出された１対の連結腕と、
前記各連結腕の先端部からそれと直交して両側へ延出された各１対の駆動用振動腕と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項１１】
前記集積回路は、
前記検出用振動腕の検出振動を検出する検出回路と、
前記駆動用振動腕を振動させる振動回路と、
を有することを特徴とする請求項１０に記載の圧電デバイス。
【請求項１２】
請求項３又は請求項４に記載の圧電デバイスと、
前記圧電振動素子の両端に配置された一対の基部を支持するダイアフラムと、
を備えたことを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項１３】
請求項３又は請求項４に記載の圧電デバイスと、
前記圧電振動素子の両端に配置された一対の基部のうち何れか一方の基部と接続する支持部と、
前記圧電振動素子の何れか他方の基部と接続し前記支持部にくびれ部を介して接続された錘部と、
を備えたことを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項１４】
請求項１０又は１１に記載の圧電デバイスと、
当該圧電デバイスが実装されるパッケージと、
を備えたことを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項１】
圧電基板の振動部を励振させる励振電極と、当該励振電極に接続された接続電極と、を有する圧電振動素子と、
前記振動部の周縁部の上に配置され、前記圧電基板よりも外形が小さな集積回路と、
を備え、
前記集積回路と、前記接続電極とをバンプを用いて電気的に接続させたことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記集積回路は、
温度検出手段と、
当該温度検出手段の検出値に基づいて、前記圧電振動素子の周波数温度特性を補償する温度補償回路と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記圧電振動素子は、少なくとも一以上の柱状ビームからなる音叉型圧電振動素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記圧電基板は、ＡＴカット水晶基板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記励振電極は、
前記圧電基板上に設けられたＩＤＴ電極であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記圧電基板は、水晶基板であり、
当該水晶基板は、オイラー角（−１．５°≦φ≦１．５°、０°≦θ≦１８０°、０°≦｜ψ｜≦９０°）の水晶基板であることを特徴とする請求項５に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記ＩＤＴ電極は、ストップバンドの上端モードの弾性表面波を励振させることを特徴とする請求項５又は６に記載の圧電デバイス。
【請求項８】
前記圧電基板には、前記ＩＤＴ電極の電極指の間に位置する部位に電極指間溝が設けられていることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項９】
前記オイラー角は（−１．５°≦φ≦１．５°、１１７°≦θ≦１４２°、４１．９°≦｜ψ｜≦４９．５７°）の水晶基板であることを特徴とする請求項８に記載の圧電デバイス。
【請求項１０】
前記圧電振動素子は、
基部と、
前記基部から直線上に両側へ延出された１対の検出用振動腕と、
前記基部から両側へ前記検出用振動腕に直交する方向に延出された１対の連結腕と、
前記各連結腕の先端部からそれと直交して両側へ延出された各１対の駆動用振動腕と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項１１】
前記集積回路は、
前記検出用振動腕の検出振動を検出する検出回路と、
前記駆動用振動腕を振動させる振動回路と、
を有することを特徴とする請求項１０に記載の圧電デバイス。
【請求項１２】
請求項３又は請求項４に記載の圧電デバイスと、
前記圧電振動素子の両端に配置された一対の基部を支持するダイアフラムと、
を備えたことを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項１３】
請求項３又は請求項４に記載の圧電デバイスと、
前記圧電振動素子の両端に配置された一対の基部のうち何れか一方の基部と接続する支持部と、
前記圧電振動素子の何れか他方の基部と接続し前記支持部にくびれ部を介して接続された錘部と、
を備えたことを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項１４】
請求項１０又は１１に記載の圧電デバイスと、
当該圧電デバイスが実装されるパッケージと、
を備えたことを特徴とするセンサーデバイス。
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１９９６９６（Ｐ２０１２−１９９６９６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６１７１０（Ｐ２０１１−６１７１０）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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