專利名稱：振動(dòng)陀螺傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種角速度傳感器，該角速度傳感器例如用于檢測(cè)攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)模糊，用于檢測(cè)虛擬現(xiàn)實(shí)裝置中的運(yùn)動(dòng)，用于檢測(cè)汽車導(dǎo)航系統(tǒng)中的方向等等。特別地，本發(fā)明涉及一種包括具有懸臂振動(dòng)器的振動(dòng)元件的振動(dòng)陀螺傳感器。
背景技術(shù)：
作為消費(fèi)品角速度傳感器，所謂的振動(dòng)陀螺傳感器已經(jīng)被廣泛地使用，其中懸臂振動(dòng)器以預(yù)定的諧振頻率振動(dòng)，并且通過(guò)壓電元件檢測(cè)在角度速的影響下產(chǎn)生的科里奧利(Coriolis)力，以檢測(cè)該角速度。振動(dòng)陀螺傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，起動(dòng)時(shí)間短以及制造成本低。例如，將振動(dòng)陀螺傳感器安裝在電子裝置，諸如攝像機(jī)，虛擬現(xiàn)實(shí)裝置和汽車導(dǎo)航系統(tǒng)上，以分別用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)模糊，運(yùn)動(dòng)和方向。通常的振動(dòng)陀螺傳感器包括振動(dòng)元件，該振動(dòng)元件通過(guò)機(jī)械切割適當(dāng)?shù)膲弘姴牧弦孕纬深A(yù)定的形狀而制造。在其上安裝振動(dòng)陀螺傳感器的主體裝置的尺寸和重量減小而功能和性能提高的情況下，振動(dòng)陀螺傳感器優(yōu)選具有更小的尺寸和更高的性能。然而，由于加工精度的限制，難于制造具有高精度的小型振動(dòng)元件。因此，近來(lái)提出一種包括懸臂振動(dòng)元件的振動(dòng)陀螺傳感器，該懸臂振動(dòng)元件通過(guò)使用用于半導(dǎo)體工藝的薄膜加工技術(shù)(例如，參考日本未審專利申請(qǐng)公開No. 7-113643)將一對(duì)電極層與在其間提供的壓電膜層一起層壓形成。這樣一種振動(dòng)陀螺傳感器可以在尺寸和厚度上減小，并且通過(guò)與用于其它目的的傳感器結(jié)合而實(shí)現(xiàn)功能的多元化或提高。

發(fā)明內(nèi)容
—種用于校正攝像機(jī)等等的運(yùn)動(dòng)模糊(motion blurring)的機(jī)構(gòu)優(yōu)選適用于檢測(cè)圍繞至少X軸和Y軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)角，因此一般包括用于檢測(cè)圍繞X軸和Y軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)角的兩個(gè)陀螺傳感器。因此，即使減小陀螺傳感器的尺寸，用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)模糊的通常機(jī)構(gòu)的整體尺寸的減少也會(huì)受到限制。使用上述半導(dǎo)體技術(shù)(參見日本未審查專利申請(qǐng)公開No. 7-190783)在硅晶片上形成在兩個(gè)軸上具有振動(dòng)器的振動(dòng)元件的方法，可封裝振動(dòng)陀螺傳感器。然而，由于較大空間被用于在硅晶片上形成兩軸集成振動(dòng)元件，從而產(chǎn)生原料效率的問(wèn)題。另外，兩軸集成振動(dòng)元件具有隨減少的尺寸而在兩軸上的振動(dòng)器之間存在串?dāng)_的問(wèn)題。通過(guò)解決上述問(wèn)題的措施，通常振動(dòng)陀螺傳感器的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，并且尺寸和厚度減少的實(shí)現(xiàn)變得更困難。也就是，在兩個(gè)振動(dòng)器被用于校正運(yùn)動(dòng)模糊的機(jī)構(gòu)中的兩軸振動(dòng)時(shí)，尺寸減少的實(shí)現(xiàn)變得更困難，以及包括上述兩軸集成振動(dòng)元件的預(yù)期小封裝的實(shí)現(xiàn)也變得更困難。希望提供一種振動(dòng)陀螺傳感器，其能夠檢測(cè)兩軸上的振動(dòng)，同時(shí)減少尺寸，提高特性，或者降低成本。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種振動(dòng)陀螺傳感器，包括支撐襯底，在該支撐襯底上形成具有多個(gè)焊 接區(qū)的布線圖案，以及安裝在該支撐襯底的表面上的振動(dòng)元件，其中至少兩個(gè)振動(dòng)元件安裝在該支撐襯底上，用于檢測(cè)不同軸方向上的振動(dòng)。在上述振動(dòng)陀螺傳感器中，包括具有不同軸方向的相應(yīng)振動(dòng)器部件的兩個(gè)振動(dòng)元件被安裝在支撐襯底上，因此，振動(dòng)元件獨(dú)立地檢測(cè)兩軸方向上的檢測(cè)信號(hào)。因此，以低成本高效地生產(chǎn)每個(gè)振動(dòng)元件，以及每個(gè)振動(dòng)元件的工作是穩(wěn)定的，以便提高可靠性。在該振動(dòng)陀螺傳感器中，每個(gè)振動(dòng)元件包括具有安裝表面的基底部件，在該安裝表面上形成多個(gè)連接至支撐襯底上焊接區(qū)的端子，以及振動(dòng)器部件以懸臂形式從基底部件的一側(cè)整體突出且具有與該基底部件的安裝表面共面的面向基底的表面。該振動(dòng)器部件具有第一電極層、壓電層和第二電極層，這些依次形成在該面向基底的表面上。安裝兩個(gè)振動(dòng)元件以使該振動(dòng)器部件對(duì)軸線成90°設(shè)置。在該振動(dòng)陀螺傳感器中，從驅(qū)動(dòng)檢測(cè)器電路部件將預(yù)定頻率的AC電場(chǎng)施加給每個(gè)振動(dòng)元件，以在振動(dòng)器部件中產(chǎn)生固有振動(dòng)。還有，在由運(yùn)動(dòng)模糊產(chǎn)生的科里奧利力引起在每個(gè)振動(dòng)器部件中的位移時(shí)，由壓電層檢測(cè)位移并從一對(duì)檢測(cè)電極輸出具有相反極性的檢測(cè)信號(hào)。該檢測(cè)信號(hào)由驅(qū)動(dòng)檢測(cè)器電路部件處理，以輸出作為角速度信號(hào)。在這種情況中，振動(dòng)元件的工作頻率之間差為IkHz或更大，從而降低所述軸間的串?dāng)_。在該振動(dòng)陀螺傳感器中，在不同軸方向上用于檢測(cè)振動(dòng)的至少兩個(gè)振動(dòng)元件被安裝在支撐襯底上，從而簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少尺寸，以及允許在兩軸方向上的高精度檢測(cè)操作。而且，提高了每個(gè)振動(dòng)元件的生產(chǎn)率且高精度地制造每個(gè)振動(dòng)元件，從而降低成本及增加精度。


圖I是依據(jù)據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的整個(gè)振動(dòng)陀螺傳感器的透視圖，其蓋元件移開；圖2是圖I所示的振動(dòng)陀螺傳感器的振動(dòng)元件的主要部分的截面圖；圖3是在振動(dòng)陀螺傳感器安裝在控制襯底上的狀態(tài)中，圖2所示的振動(dòng)陀螺傳感器的振動(dòng)元件的主要部分的截面圖；圖4是振動(dòng)元件的底視圖；圖5是振動(dòng)陀螺傳感器的底視圖；圖6是支撐襯底的平面圖，示出載荷緩沖部分結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的示例；圖7是振動(dòng)陀螺傳感器的電路的方框圖；圖8是從底部看整個(gè)振動(dòng)元件的透視圖；圖9是振動(dòng)元件的振動(dòng)部件的透視圖；圖10是用于制造振動(dòng)陀螺傳感器的方法的主要步驟的流程圖；圖11是在用于制造振動(dòng)元件的過(guò)程中使用的硅襯底的平面圖12是圖11所示的硅襯底的截面圖；圖13是硅襯底的平面圖，在該硅襯底上通過(guò)構(gòu)圖(patterning)在光致抗蝕劑層中形成振動(dòng)元件形成部分；圖14是圖13所示的硅襯底的截面圖；圖15是硅襯底的平面圖，在該硅襯底上通過(guò)構(gòu)圖在二氧化硅膜中形成振動(dòng)元件形成部分；圖16是圖15所示的硅襯 底的截面圖；圖17是硅襯底的平面圖，其中形成刻蝕凹槽，該刻蝕凹槽構(gòu)成限定各個(gè)振動(dòng)器部件的厚度的各個(gè)膜片部件；圖18是附圖17所示的硅襯底的截面圖；圖19是一個(gè)刻蝕凹槽的放大的截面圖；圖20是主要部分的截面圖，其中在每個(gè)膜片部件上層壓第一電極層，壓電膜層和第二電極層；圖21是主要部分的平面圖，其中將驅(qū)動(dòng)電極層和檢測(cè)電極在圖20所示的第二電極層中構(gòu)圖；圖22是圖21所示的主要部分的截面圖；圖23是主要部分的截面圖，其中將壓電膜層在圖20所示的壓電膜層中構(gòu)圖；圖24是圖23所示的主要部分的截面圖；圖25是主要部分的平面圖，其中將參考電極層在圖20所示的第一電極層中構(gòu)圖；圖26是圖25所示的主要部分的截面圖；圖27是主要部分的平面圖，其中形成平面化層；圖28是圖27所示的主要部分的截面圖；圖29是主要部分的截面圖，其中在基底部件的相應(yīng)形成區(qū)域上形成引線(lead)；圖30是圖29所示的主要部分的截面圖；圖31是主要部分的平面圖，其中形成用于形成絕緣保護(hù)層的光致抗蝕劑層；圖32是圖31所示的主要部分的截面圖，其中形成絕緣保護(hù)層的第一氧化鋁層；圖33是圖31所示的主要部分的截面圖，其中形成絕緣保護(hù)層的二氧化硅層；圖34是圖31所示的主要部分的截面圖，其中形成絕緣保護(hù)層的第二氧化鋁層以及刻蝕停止層(etching stop layer)；圖35是主要部分的平面圖，其中形成外部凹槽以形成振動(dòng)元件的外部形狀；圖36是圖35所示的主要部分的截面圖，從垂直于振動(dòng)器部件的縱向的方向看；圖37是圖35所示的主要部分的截面圖，從振動(dòng)器部件的縱向看；圖38A和38B是示出用于形成振動(dòng)元件的鍍覆凸起(plating bump)的方法的側(cè)截面圖；圖39A、39B和39C是示出調(diào)整振動(dòng)器部件的步驟的圖；圖40是示出從硅襯底得到的元件數(shù)的比較的表；圖41是示出由于振動(dòng)元件的布置引起的軸間干擾的曲線圖；圖42A和42B是在安裝步驟中振動(dòng)元件的角偏移的柱狀圖，其中圖42A示出通過(guò)識(shí)別對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記而進(jìn)行的安裝，而圖42B示出通過(guò)識(shí)別外形而進(jìn)行的安裝；圖43是示出由于兩個(gè)振動(dòng)元件不同工作頻率之間的頻率差而產(chǎn)生的干擾信號(hào)的振幅的測(cè)量結(jié)果的曲線圖；圖44是示出在激光加工位置、諧振頻率和失調(diào)度之間關(guān)系的曲線圖；圖45是示意示出用于調(diào)整失調(diào)度的激光加工位置和用于調(diào)整振動(dòng)元件的激光加工位置的平面圖；圖46是描述在本發(fā)明第二實(shí)施例中的通常振動(dòng)陀螺傳感器的主要部分的平面圖；圖47是依據(jù)第二實(shí)施例的振動(dòng)陀螺傳感器的主要部分的平面圖；圖48是示出依據(jù)第二實(shí)施例的示例的測(cè)量結(jié)果的曲線圖；圖49是示出依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的振動(dòng)元件和驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件之間關(guān)系的示意圖；圖50是示出圖49中所示振動(dòng)元件的工作的曲線圖；圖51是示出壓電材料的壓電性能和偏移電壓之間關(guān)系的示例的曲線圖；以及圖52是示出壓電材料的磁滯回線的圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的振動(dòng)陀螺傳感器。本發(fā)明不限制于這些實(shí)施例，并且在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思的基礎(chǔ)上可以作出各種修改。雖然下面是使用特定尺寸值描述每個(gè)組成元件的部件，但每個(gè)尺寸值是中心參考值。同樣，每個(gè)部件的尺寸值不限于這些中心參考值，并且每個(gè)部件可以由通常的容許界限內(nèi)的尺寸值形成。而且，振動(dòng)陀螺傳感器的尺寸值不限于這些尺寸值，并且可以根據(jù)特征規(guī)格適當(dāng)?shù)匦纬擅總€(gè)部件。第一實(shí)施例(振動(dòng)陀螺傳感器的示意性構(gòu)造)參照附圖1，振動(dòng)陀螺傳感器I具有包括支撐襯底2和蓋元件15的外部元件，蓋元件15與支撐襯底2的第一主表面2-1結(jié)合以形成組件安裝空間3。例如，將振動(dòng)陀螺傳感器I安裝在攝像機(jī)上以用作校正運(yùn)動(dòng)模糊的機(jī)構(gòu)。同樣，例如，將振動(dòng)陀螺傳感器I用于虛擬現(xiàn)實(shí)裝置以用作運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器，或者用于汽車導(dǎo)航系統(tǒng)以用作方向檢測(cè)器。振動(dòng)陀螺傳感器I例如包括作為支撐襯底2的陶瓷襯底或玻璃襯底。同樣，將具有多個(gè)焊接區(qū)(land) 4的預(yù)定布線圖案5形成在支撐襯底2的第一主面2-1上以形成組件安裝區(qū)域6。在組件安裝區(qū)域6混合裝載一對(duì)第一和第二振動(dòng)元件20X和20Y (在下文中除非特指否則一般稱作“振動(dòng)元件20”)，安裝該振動(dòng)元件以檢測(cè)不同軸向方向上的振動(dòng)，這將在下面詳細(xì)地描述，IC電路元件7，以及多個(gè)外部提供的陶瓷電容器和電子組件8。在支撐襯底2的組件安裝區(qū)域6中，通過(guò)使用適當(dāng)?shù)陌惭b機(jī)器的倒裝片工藝來(lái)表面安裝振動(dòng)元件20以及IC電路元件7和電子組件8。將具有相同形狀的該對(duì)振動(dòng)元件20X和20Y安裝在支撐襯底2的第一主面2-1的相對(duì)角部2C-1和2C-2，以便具有不同的軸線。如圖2所示，每個(gè)振動(dòng)元件20有具有安裝表面的基底部件22，在該安裝表面上形成多個(gè)通過(guò)金凸起26 (gold bumps)連接到相應(yīng)焊接區(qū)4的端子25，以及以懸臂形式整體地從基底部件22的一側(cè)突出的振動(dòng)器部件23。下面將詳細(xì)地描述每個(gè)振動(dòng)元件20的結(jié)構(gòu)。如圖I所示，將第一振動(dòng)元件20X的基底部件22固定到浮置島狀第一振動(dòng)元件安裝區(qū)域13A，該第一振動(dòng)元件安裝區(qū)域在支撐襯底2的組件安裝區(qū)域6的角部2C-1形成，并且將從基底部件22整體突出的振動(dòng)器部件23沿支撐基片2的側(cè)邊指向與角部2C-1相鄰的角部2C-3。將另外第二振動(dòng)元件20Y的基底部件22固定到浮置島狀第二振動(dòng)元件安裝區(qū)域13B，該第二振動(dòng)元件在支撐基片的組件安裝區(qū)域6的角部2C-2形成，并且將從基底部件22整體突出的振動(dòng)器部件23沿支撐基片2的側(cè)邊指向與角部2C-2相鄰的角部2C-3。換句話說(shuō)，將第一和第二振動(dòng)元件20X和20Y以90°角安裝在支撐襯底2上，以便將振動(dòng)器部件23指向角部2C-3。振動(dòng)陀螺傳感器I適于使用該對(duì)振動(dòng)元件20X和20Y來(lái)檢測(cè)彼此垂直的兩個(gè)軸方向上的振動(dòng)。然而，也可以根據(jù)主體裝置的規(guī)格將振動(dòng)元件20X和20Y以適當(dāng)?shù)慕嵌劝惭b在支撐襯底2上。振動(dòng)陀螺傳感器I在振動(dòng)器23處于諧振狀態(tài)下檢測(cè)振動(dòng)元件20的振動(dòng)器部件23 的縱向附近的角速度。在振動(dòng)陀螺傳感器I中，將第一和第二振動(dòng)元件20X和20Y以一定角度安裝在支撐襯底2上，以同時(shí)檢測(cè)X軸和Y軸方向附近的角速度。例如，在攝像機(jī)中，該振動(dòng)陀螺傳感器I用作運(yùn)動(dòng)模糊的校正機(jī)構(gòu)，該校正機(jī)構(gòu)基于因運(yùn)動(dòng)模糊而導(dǎo)致的振動(dòng)狀態(tài)輸出控制信號(hào)。接下來(lái)，將詳細(xì)地描述支撐襯底2的構(gòu)造。(負(fù)荷緩沖結(jié)構(gòu))通過(guò)使支撐襯底2變薄可以減少振動(dòng)陀螺傳感器I的尺寸和厚度。因此，由于外部施加的外負(fù)荷如振動(dòng)、沖擊等等會(huì)使支撐襯底2中出現(xiàn)應(yīng)變或應(yīng)力。在本實(shí)施例中，在支撐襯底2上設(shè)置用于外負(fù)荷的緩沖器結(jié)構(gòu)，以減少即使出現(xiàn)應(yīng)變或應(yīng)力時(shí)對(duì)支撐襯底2上安裝的振動(dòng)元件20的影響。如圖I至3所示，分別在第一主面2-1的角部2C-1和2C-2形成第一負(fù)荷緩沖槽12A和12B(在下文中除非特指否則一般稱作“第一負(fù)荷緩沖槽12”)。在由相應(yīng)的第一負(fù)荷緩沖槽12環(huán)繞的區(qū)域中形成振動(dòng)元件安裝區(qū)域13A和13B(在下文中除非特指否則一般稱作“振動(dòng)元件安裝區(qū)域13”)，并且將振動(dòng)元件20安裝在相應(yīng)的振動(dòng)元件安裝區(qū)域13上。如圖3所示，在支撐襯底2中，在第二主面2-2中形成第二負(fù)荷緩沖槽14，將該第二主面安裝在主體裝置的外部控制襯底100等之上。如圖5所示，第二負(fù)荷緩沖槽14包括第二負(fù)荷緩沖槽14A和14B(下文中除非特指否則一般稱作“第二負(fù)荷緩沖槽14”)。如圖5所示，將由第二負(fù)荷緩沖槽14環(huán)繞的區(qū)域用作端子形成(formation)區(qū)域115A和115B(下文中除非特指否則一般稱作“端子形成區(qū)域115”)。如圖4所示，將每個(gè)第一負(fù)荷緩沖槽12形成在具有底的框狀槽中，以形成比每個(gè)振動(dòng)元件20的基底部件22的外部形狀更大的振動(dòng)元件安裝區(qū)域13。第一負(fù)荷緩沖槽12例如使用切塊機(jī)(dicer)機(jī)械開槽、使用激光器濕刻蝕或干刻蝕化學(xué)開槽形成。在支撐襯底2的機(jī)械強(qiáng)度沒(méi)有受損的范圍內(nèi)，每個(gè)第一負(fù)荷緩沖槽12形成IOOiim或者更大的深度。如圖5所示，第二負(fù)荷緩沖槽14A和14B沿支撐襯底2的外周線平行地形成。將該外周線和相應(yīng)的第二負(fù)荷緩沖槽14A和14B之間的區(qū)域分別用作端子形成區(qū)域115A和115B，在每個(gè)端子形成區(qū)域中，適當(dāng)?shù)嘏帕卸鄠€(gè)安裝端子部件116A或116B(在下文中除非特指否則一般稱作“安裝端子部件116”)。通過(guò)凸起117將安裝端子部件(外部連接端子)116連接到控制襯底100上的相應(yīng)的焊接區(qū)，支撐襯底2安裝在控制襯底100上，凸起117設(shè)置在相應(yīng)的安裝端子部件116上。與第一負(fù)荷緩沖槽12相同，通過(guò)切塊機(jī)(dicer)來(lái)機(jī)械開槽、通過(guò)濕刻蝕來(lái)化學(xué)開槽或通過(guò)激光器來(lái)干刻蝕等，將每個(gè)第二負(fù)荷緩沖槽14在支撐襯底2的第二主面2-2中形成預(yù)定的深度。第二負(fù)荷緩沖槽14在支撐襯底2的第二主面2-2上形成浮置島狀端子形成區(qū)域115，并且將多個(gè)安裝端子部件116沿支撐襯底2的外邊排列在每個(gè)端子形成區(qū)域115中。第二負(fù)荷緩沖槽14不限于沿該外邊的線性槽，并且該第二負(fù)荷緩沖槽14例如也可以以環(huán)繞每個(gè)安裝端子部件116的框形或者兩端都朝向該外邊的基本為U形的形狀形成。 在支撐襯底2中，形成多個(gè)穿過(guò)第一和第二主面2-1和2-2的通孔，以便將第一主面2-1上的布線圖案5通過(guò)該通孔適當(dāng)?shù)剡B接到第二主面2-2上的安裝端子部件116。當(dāng)對(duì)該主體裝置施加沖擊時(shí)，應(yīng)變或應(yīng)力通過(guò)控制襯底100而在振動(dòng)陀螺傳感器I的支撐襯底2中發(fā)生。在本實(shí)施例中，如上所述，將每個(gè)振動(dòng)元件20安裝在浮置島狀振動(dòng)元件安裝區(qū)域13上，該振動(dòng)元件安裝區(qū)域13由第一負(fù)荷緩沖槽12環(huán)繞。因此，將因外負(fù)荷出現(xiàn)的應(yīng)變或應(yīng)力通過(guò)第一負(fù)荷緩沖槽12吸收。因此，每個(gè)第一負(fù)荷緩沖槽12起到減振器(damper)的作用，用作減少外負(fù)荷對(duì)安裝在振動(dòng)元件安裝區(qū)域13上的振動(dòng)元件20的影響，從而允許振動(dòng)元件20穩(wěn)定地檢測(cè)操作。另一方面，在振動(dòng)陀螺傳感器I中，如上所述，提供第二負(fù)荷緩沖槽14，以便將在每個(gè)浮置島狀端子形成區(qū)域115上提供的安裝端子部件116用作固定于控制襯底100的部分。在本實(shí)施例中，將通過(guò)控制襯底100傳遞的外負(fù)荷通過(guò)第二負(fù)荷緩沖槽14吸收。因此，將每個(gè)第二負(fù)荷緩沖槽14用作減少外負(fù)荷對(duì)安裝在振動(dòng)元件安裝區(qū)域13上的振動(dòng)元件20的影響的減振器，從而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)元件20的穩(wěn)定的檢測(cè)操作。將每個(gè)第一負(fù)荷緩沖槽12形成為具有U形的截面形狀的連續(xù)的凹槽，但是每個(gè)負(fù)荷緩沖槽12不限于此。在滿足預(yù)定特征的條件下，每個(gè)第一負(fù)荷緩沖槽12例如可以通過(guò)排列多個(gè)槽以形成總體上的框形而形成。同樣，每個(gè)第二負(fù)荷緩沖槽14也不限于連續(xù)的槽，并且每個(gè)第二負(fù)荷緩沖槽14例如可以通過(guò)排列多個(gè)槽而形成。而且，雖然將第一負(fù)荷緩沖槽12和第二負(fù)荷緩沖槽14分別形成在支撐襯底2的第一主面2-1和第二主面2-2中，以便形成包括前后表面的負(fù)荷緩沖結(jié)構(gòu)，但是在滿足預(yù)定特性的條件下也可以僅提供第一負(fù)荷緩沖槽12或第二負(fù)荷緩沖槽14以形成負(fù)荷緩沖結(jié)構(gòu)。 盡管，如上所述，在支撐襯底2的第一主面2-1中形成每個(gè)框狀第一負(fù)荷緩沖槽12以環(huán)繞振動(dòng)元件安裝區(qū)域13，但是每個(gè)第一負(fù)荷緩沖槽12的結(jié)構(gòu)不限于此。在圖6所示的振動(dòng)陀螺傳感器170中，在支撐襯底171中形成框狀第一負(fù)荷緩沖槽172X和172Y，以及十字形狀隔離槽173A和173B被進(jìn)一步形成在每個(gè)第一負(fù)荷緩沖槽172中，以形成四個(gè)安裝區(qū)域174A至174D。也就是，在振動(dòng)陀螺傳感器170中，相應(yīng)于形成在每個(gè)振動(dòng)元件20的基底部件22上的各個(gè)端子部件25，分隔開單獨(dú)的安裝區(qū)域174。盡管在圖6中沒(méi)有顯示，但安裝端子部件被設(shè)置在每個(gè)安裝區(qū)域174中。在具有上述結(jié)構(gòu)的振動(dòng)陀螺傳感器170中，通過(guò)金凸起將端子部件25固定至相應(yīng)安裝端子部件，從而將每個(gè)振動(dòng)元件20安裝在支撐襯底171上，以使端子部件25被固定至由隔離槽173在第一浮動(dòng)槽中分隔的相應(yīng)第二浮置島，所述第一浮置島整個(gè)由每個(gè)第一負(fù)荷緩沖槽172圍繞。
(空間形成凹形)在支撐襯底2中，將凹形IlA和IlB(下文中除非特指否則一般稱作“空間形成凹形11”)形成在對(duì)應(yīng)于振動(dòng)元件20X和20Y的組件安裝區(qū)域6中，以便形成各個(gè)振動(dòng)器23在其中在厚度方向上自由振動(dòng)的空間。通過(guò)例如刻蝕或開槽支撐襯底2的第一主面2-1，將每個(gè)空間形成凹形11形成具有預(yù)定的深度和孔徑的基底的矩形槽。在振動(dòng)陀螺傳感器I中，每個(gè)振動(dòng)元件20包括一體形成的基底部件22和懸臂振動(dòng)器部件23，通過(guò)金凸起26將該振動(dòng)元件安裝在支撐襯底2的第一主面2-1上。每個(gè)振動(dòng)元件20的振動(dòng)器部件23和支撐襯底2的第一主面2-1之間的空間由金凸起26的厚度確定，以便減少整個(gè)結(jié)構(gòu)的厚度。然而，由于金凸起26的工藝限制可能不能保持足夠的空間。在振動(dòng)器部件23的振動(dòng)操作下，每個(gè)振動(dòng)元件20在支撐襯底2的第一主面2_1和振動(dòng)元件20之間產(chǎn)生氣流。該氣流與支撐襯底2的第一主面2-1碰撞，以造成將每個(gè)振動(dòng)器部件23向上推的阻尼效應(yīng)。在本實(shí)施例中，在支撐襯底2的第一主面2-1中形成空間形成凹形11，因此在第一主面2-1和每個(gè)振動(dòng)器部件23之間保持足夠的空間，如圖2所示，由此減少了振動(dòng)元件20的阻尼效應(yīng)。在振動(dòng)陀螺傳感器I中，將振動(dòng)元件20安裝在支撐襯底2的第一主面2-1上，以便振動(dòng)器部件23相對(duì)于各個(gè)空間形成凹形11延伸，因此在每個(gè)振動(dòng)器23和支撐襯底2之間保持了足夠的空間，同時(shí)使振動(dòng)陀螺傳感器I保持很小的厚度，如圖2所示。因此，當(dāng)振動(dòng)器部件23在厚度方向上振動(dòng)時(shí)，減少了阻尼效應(yīng)，由此確保每個(gè)振動(dòng)元件20的穩(wěn)定檢測(cè)操作。根據(jù)振動(dòng)元件20的振動(dòng)器部件23的尺寸將空間形成凹形11優(yōu)化，并且將其形成在支撐襯底2中。在本實(shí)施例中，當(dāng)將每個(gè)振動(dòng)元件20以下述的尺寸值形成時(shí)，每個(gè)空間形成凹形11的孔徑是2. ImmXO. 32mm,深度尺寸k(參照附圖2)是k彡p/2+0. 05mm,其中P是振動(dòng)器部件23的最大振幅。當(dāng)在支撐襯底2中形成具有這種結(jié)構(gòu)的空間形成凹形11時(shí)，該高度尺寸被縮減以使其變薄，從而減少對(duì)振動(dòng)元件20的阻尼效應(yīng)影響以保持高Q因數(shù)，并且允許以聞靈敏度穩(wěn)定探測(cè)如運(yùn)動(dòng)|旲糊等的運(yùn)動(dòng)。接下來(lái)，將詳細(xì)地描述振動(dòng)元件20的結(jié)構(gòu)。(金凸起)每個(gè)振動(dòng)元件安裝在振動(dòng)元件20安裝區(qū)域13上，以便該基底部件22的第二主面(22-2)形成對(duì)于支撐襯底2的固定表面(安裝表面)，基底部件22包括如下述的硅襯底21的第二主面21-2。如圖4所示，第一至第四端子部件25A至25D (下文中除非特指否則一般稱作“端子部件25”)形成在基底部件22的安裝表面22-2，并且第一至第四金凸起26A至26D(下文中除非特指否則一般稱作“金凸起26”)分別形成為端子部件25上的金屬突起。將每個(gè)振動(dòng)元件20的端子部件25對(duì)應(yīng)于在支撐襯底2上的布線圖案5中形成的各個(gè)焊接區(qū)4形成。因此，每個(gè)端子部件25與相應(yīng)的焊接區(qū)4對(duì)準(zhǔn)，并且與支撐襯底2結(jié)合。在這種情形下，在超聲波的應(yīng)用下將振動(dòng)元件20壓在支撐襯底2上，以便通過(guò)金凸起 26將端子部件25焊接到相應(yīng)的焊接區(qū)4。結(jié)果是，將振動(dòng)元件20安裝在支撐襯底2上。這樣，當(dāng)將振動(dòng)元件20與具有預(yù)定高度的金凸起26安裝在一起時(shí)，每個(gè)振動(dòng)器部件23執(zhí)行預(yù)定的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而第二主面(面向襯底的表面)23-2保持在距離支撐襯底2的第一主面2-1預(yù)定的高度。
在本實(shí)施例中，通過(guò)將振動(dòng)元件20表面安裝在支撐襯底2上提高了安裝步驟的效率。在表面安裝過(guò)程中使用的連接器不限于上述金凸起26，也可以使用通常在半導(dǎo)體工藝中使用的其它不同的金屬突起如焊球、銅凸起等。在本實(shí)施例中，用于制造主體裝置的方法包括用于通過(guò)凸起117將支撐襯底2的安裝端子部件116連接并且固定到控制襯底100相應(yīng)的焊接區(qū)的回流焊接，因此將具有高耐熱性和高可加工性的金凸起26用作連接器。
在振動(dòng)陀螺傳感器中，通過(guò)將振動(dòng)元件固定到支撐襯底的結(jié)構(gòu)確定機(jī)械品質(zhì)因數(shù)(Q因數(shù))。在本實(shí)施例中，將振動(dòng)元件20通過(guò)金凸起26安裝在支撐襯底2上，以便基底部件22浮置在支撐襯底2的第一主面2-1上。因此，與例如通過(guò)粘結(jié)層將基底部件完全粘結(jié)到支撐襯底的情況比較，增加了每個(gè)振動(dòng)器部件22末端的阻尼度從而得到滿意的Q因數(shù)。此外，與將該基底22固定在一個(gè)位置的結(jié)構(gòu)比較，當(dāng)將基底部件22固定在支撐襯底2的第一主面2-1的多個(gè)位置時(shí)，可以得到滿意的Q因數(shù)。因此，將基底部件22固定在支撐襯底2的四個(gè)角部，由此獲得滿意的Q因數(shù)?？梢匀绱颂峁┙鹜蛊?6，即相對(duì)于每個(gè)振動(dòng)器部件23的縱向中心軸，將該整體的重心定位在寬度尺寸t6的范圍內(nèi)(參照附圖9)。通過(guò)如此布置金凸起26，每個(gè)振動(dòng)器部件23可以在厚度方向上穩(wěn)定地振動(dòng)，而不破壞橫向平衡。而且，將每個(gè)金凸起26形成在從每個(gè)從基底部件22突出的振動(dòng)器部件23的基底末端起、具有2倍于振動(dòng)器部件23的寬度尺寸t6的半徑的區(qū)域外側(cè)。因此，減少了通過(guò)金凸起26吸收振動(dòng)器部件23的振動(dòng)的操作，以保持高Q因數(shù)。此外，將至少一個(gè)金凸起26形成在從每個(gè)振動(dòng)器部件23的基底末端起2倍于基底部件22的厚度尺寸tl (參照附圖8)的區(qū)域內(nèi)。因此，每個(gè)振動(dòng)器部件23的振動(dòng)沒(méi)有被傳遞到基底部件22，從而阻止了諧振頻率偏移的出現(xiàn)。而且，每個(gè)金凸起26可以包括兩級(jí)凸起(bump)，并且可以將第五金凸起形成為不被包括在每個(gè)基底部件22的第二主面上的電連接中的虛設(shè)物。在這種情況下，當(dāng)然，在支撐襯底2上形成被焊接到相應(yīng)的第五金凸起焊盤的該虛擬端子部件。(元件形狀)如圖8所示，在每個(gè)根據(jù)本實(shí)施例的振動(dòng)元件20中，振動(dòng)器部件23具有與基底部件22的第二主面(安裝表面)22-2共面的第二主面(面向襯底的表面)23-2，并且以懸臂方式突出，其一端與基底部件22結(jié)合在一起。如圖2所示，振動(dòng)器部件23具有從基底部件22的第一主面(上表面)22-1逐步降低的上表面23-1，以便具有預(yù)定的厚度。振動(dòng)器部件23具有預(yù)定的長(zhǎng)度和截面積，并且包括懸臂，該懸臂與基底部件22的一側(cè)22-3整體地形成，并且具有矩形橫截面。同樣，如圖8所不，每個(gè)振動(dòng)兀件20的基底部件22具有300 u m的厚度tl,距尚振動(dòng)器部件23的尖端3mm的長(zhǎng)度尺寸t2，以及Imm的寬度尺寸t3。如圖9所示，每個(gè)振動(dòng)元件20的振動(dòng)器部件23具有100 u m的厚度尺寸t4，2. 5mm的長(zhǎng)度尺寸t5，以及100 y m的寬度尺寸t6。如下面詳細(xì)所述，每個(gè)振動(dòng)元件20通過(guò)由驅(qū)動(dòng)檢測(cè)器電路部件50施加的預(yù)定頻率的驅(qū)動(dòng)電壓而振動(dòng)，但是由于上述形狀而在40kHz的諧振頻率振動(dòng)。每個(gè)振動(dòng)元件20的結(jié)構(gòu)不限于上述結(jié)構(gòu)，以及根據(jù)使用的頻率以及意欲的總體形狀，該結(jié)構(gòu)可以不同地確定。而且，每個(gè)振動(dòng)元件20可以被形成以滿足下面對(duì)于各個(gè)基底部件22和振動(dòng)器部件23的條件。也就是，將各個(gè)基底部件22以寬度尺寸t3形成，該寬度尺寸t3是振動(dòng)器部件23的寬度尺寸t6的2倍或者更多，并且相對(duì)于振動(dòng)器部件23的縱向中心軸將重心定位在2倍于振動(dòng)器部件23的寬度尺寸t6的區(qū)域中。在這種結(jié)構(gòu)中，每個(gè)振動(dòng)器部件23令人滿意地振動(dòng)，而不破壞橫向平衡。此外，當(dāng)每個(gè)基底部件22的厚度尺寸tl是振動(dòng)器部件23的厚度尺寸的I. 5倍時(shí)，保持基底部件22的機(jī)械強(qiáng)度，以阻止基底部件22由于振動(dòng)器部件23的振動(dòng)而振動(dòng)，由此阻止了諧振頻率偏移的出現(xiàn)。(壓電膜和不同的電極層)在每個(gè)振動(dòng)元件20中，如圖4所示，在用于制造振動(dòng)元件的過(guò)程中，在長(zhǎng)度方向的整個(gè)長(zhǎng)度上，將參考電極層(第一電極層)27，壓電薄膜層28和驅(qū)動(dòng)電極層(第二電極層28)層壓在振動(dòng)器部件23的第二主面(面向襯底的表面)23-2上，這將在下面描述。同樣，在每個(gè)振動(dòng)器部件23的第二主面(面向襯底的表面)上將一對(duì)檢測(cè)電極層30R和30L(在下文中除非特指否則一般稱作“檢測(cè)電極30”)與其間的驅(qū)動(dòng)電極層29—起形成。該驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極層30構(gòu)成第二電極層。 將用作第一層的參考電極層27形成在每個(gè)振動(dòng)器部件23的第二主面(面向襯底的表面)23-2上，并且在其上形成具有與參考電極層27基本相同長(zhǎng)度的壓電薄膜層28。驅(qū)動(dòng)電極層29具有與壓電薄膜層28基本相同的長(zhǎng)度以及比壓電薄膜層28更小的寬度，將該驅(qū)動(dòng)電極層形成在寬度方向上壓電薄膜層28的中心部分。而且，將該對(duì)檢測(cè)電極層30R和30L層壓在壓電薄膜層28上，以在其間容納驅(qū)動(dòng)電極層29。(引線和端子部件)如圖4所示，在每個(gè)振動(dòng)元件20中，將第一引線31A形成在基底部件22的第二主面(安裝表面)22-2上，用于將該參考電極層27連接到第一端子部件25A，并且形成第三引線31C，用于將驅(qū)動(dòng)電極層29連接到第三端子部件25C。同樣，在基底部件22的安裝表面22-2上形成第二引線31B，以將第一檢測(cè)電極30R連接到第二端子部件25B，并且形成第四引線31D，以將第二檢測(cè)電極30L連接到第四端子部件25D。在下文中，除非特指，否則引線31A至31D 一般稱作“引線31”。將第一引線31A從在每個(gè)振動(dòng)器部件23上形成的參考電極層27的基底末端整體地延伸到基底部件22，并且在振動(dòng)器部件23整體形成的側(cè)面上連接到在基底部件22的第二主面(安裝表面)22-2的角部形成的第一端子部件25A。每個(gè)驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極30具有從振動(dòng)器部件23延伸到基底部件22的略寬的基底末端，該略寬的基底末端覆蓋有平面層24。第二引線31B被這樣形成以使其末端橫跨平面層24，將其沿基底部件22的一側(cè)延伸到與第一端子部件25A相反的后面的角部，并且將其連接到在該角部形成的第二端子部件25B。第三引線31C被這樣形成以使其末端橫跨平面層24，將其通過(guò)基底部件22的基本上的中心部分向后延伸，同樣沿后側(cè)端延伸到與第二端子部件25B相反的角部，并且將其連接到在該角部形成的第三端子部件25C。同樣形成第四引線31D以使其末端橫跨平面層24，并且將其沿基底部件22的另一側(cè)延伸到前側(cè)上與第三端子部件25C相反的另一個(gè)角部，并且將其連接到在該角部形成的第四端子部件25D。在每個(gè)振動(dòng)元件中，無(wú)論上述結(jié)構(gòu)如何，適當(dāng)數(shù)量的端子部件25在基底部件22的第二主面(安裝表面)22-2上的適當(dāng)?shù)淖罴盐恢眯纬?。同樣，在每個(gè)振動(dòng)元件20中，當(dāng)然，電極層的引線之間的連接圖案和相應(yīng)的端子部件25不限制于此，以及根據(jù)端子部件25的位置和數(shù)量，將該連接圖案適當(dāng)?shù)匦纬稍诿總€(gè)基底部件22的第二表面上。(絕緣保護(hù)層)在每個(gè)振動(dòng)元件20中，如圖2和4所示，在第二主面21-2上形成絕緣保護(hù)層45，以便覆蓋基底部件22和振動(dòng)器部件23。絕緣保護(hù)層45具有三層結(jié)構(gòu)，該三層結(jié)構(gòu)包括作為第一層的第一氧化鋁(氧化鋁=Al2O3)層46、作為第二層的氧化硅(SiO2)層47和作為第
三層的第二氧化鋁層48。
如圖2所示，絕緣保護(hù)層45具有端子孔49，該端子孔對(duì)應(yīng)于每個(gè)端子部件25的形成區(qū)域，以便使每個(gè)端子部件25通過(guò)端子孔49暴露于外部。在每個(gè)振動(dòng)元件20中，如圖2所示，在每個(gè)端子部件25上形成金凸起26，以便金凸起26從端子孔49突出。絕緣保護(hù)層45被形成，使得硅襯底21的第二主面21-2被暴露在框架中，該框架形成在每個(gè)基底部件22和每個(gè)振動(dòng)器部件23的外周與參考電極層27和端子部件25的外周之間。絕緣保護(hù)層45被形成，使得不覆蓋第二主面21-2的暴露的周邊區(qū)域，由此防止在切割每個(gè)振動(dòng)元件20的步驟期間絕緣保護(hù)層45從該周邊區(qū)域剝落，如下所述。絕緣保護(hù)層45形成有例如98 iim的寬度尺寸，在每個(gè)具有IOOiim寬度尺寸t6的振動(dòng)器部件23中。絕緣保護(hù)層45包括具有例如50nm厚度尺寸的第一氧化鋁層46。將第一氧化鋁層46用作下部粘合層，以改善到基底部件22的主面和振動(dòng)器部件23的粘合。因此，將絕緣保護(hù)層45牢固地沉積在每個(gè)進(jìn)行振動(dòng)的振動(dòng)器部件23上，以防止剝落等的出現(xiàn)。將氧化硅層47用作隔離空氣中的濕度等，并且防止其與每個(gè)電極層的粘合，還用于抑制每個(gè)電極層的氧化，電絕緣每個(gè)電極，或者機(jī)械保護(hù)每個(gè)電極薄膜層和壓電薄膜層28。最上的第二氧化鋁層48用于提高對(duì)于形成的抗蝕層的粘合，以通過(guò)下述的外部形狀開槽步驟在硅襯底21上形成每個(gè)振動(dòng)器部件23，并且防止刻蝕劑對(duì)氧化硅層47的損傷。氧化硅層47形成為具有至少是第二電極層42厚度的兩倍的厚度，且為I U m或更少。同樣，通過(guò)在0. 4Pa或更少的氬氣環(huán)境下濺射而將氧化硅層47沉積在第一氧化鋁層46上。由于氧化硅層47具有上述的厚度，因此絕緣保護(hù)層45表現(xiàn)出足夠的絕緣保護(hù)功能，并且防止在沉積期間出現(xiàn)毛刺。通過(guò)在上述濺射條件下沉積，氧化硅層47形成有較高的薄膜
山/又o(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記)在振動(dòng)陀螺傳感器I中，為了在支撐襯底2上精確地定位和安裝具有相同形狀的第一和第二振動(dòng)元件20X和20Y，通過(guò)安裝機(jī)器識(shí)別支撐襯底2上每個(gè)焊接區(qū)4的位置。因此，在每個(gè)振動(dòng)元件20的基底部件22的第一主面(上表面)22-1上提供對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記32A和32B(在下文中一般稱作“對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記32”)，以便在由該安裝機(jī)器識(shí)別的相應(yīng)焊接區(qū)4上定位和安裝每個(gè)振動(dòng)元件20。如圖I和4所示，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記32包括一對(duì)由金屬箔等構(gòu)成的矩形部分，在每個(gè)基底部件22的第一主面(上表面)22-1上的寬度方向上，該對(duì)矩形部分之間形成一個(gè)空間。在對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記32由安裝機(jī)器讀取以產(chǎn)生關(guān)于支撐襯底2的位置和姿態(tài)的安裝數(shù)據(jù)后，在該安裝數(shù)據(jù)和焊接區(qū)4的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以將每個(gè)振動(dòng)元件20精確地定位并安裝在支撐襯底2上。雖然將對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記32形成在每個(gè)振動(dòng)元件20的基底部件22的第一主面上，但是該對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記不限于此?？梢詫⒗缬蓪?dǎo)體組成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記32形成在適當(dāng)?shù)奈恢茫苊饷總€(gè)基底部件22的第二主面(安裝表面)22-2上的端子部件25和引線31例如在一布線步驟中同時(shí)形成。如下詳細(xì)所述，使用在形成每個(gè)振動(dòng)元件20的電極層和振動(dòng)器部件23的外部形狀開槽步驟中使用的電感耦合的等離子體裝置，優(yōu)選地將對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記32與用于反應(yīng)刻蝕的參考標(biāo)記一致地定位和形成?？梢允褂貌竭M(jìn)曝光裝置在每個(gè)振動(dòng)器部件23上形成具有0. Ium或更小精度的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ纬蓪?duì)準(zhǔn)標(biāo)記32。例如，如下所述的，當(dāng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記32通過(guò)構(gòu)圖包括鈦層和鉬層的第一電極層40而形成在每個(gè)基底部件22的第二主面(安裝表面)22-2上時(shí)，在安裝步驟中讀取該標(biāo)記以在圖象處理中得到高對(duì)比度，由此提高安裝精度。(蓋)接下來(lái)，將詳細(xì)地描述用于屏蔽支撐襯底2的第一主面2-1的蓋15。在振動(dòng)陀螺傳感器I中，通過(guò)在振動(dòng)元件20上形成的壓電薄膜層28和檢測(cè)電極30檢測(cè)由運(yùn)動(dòng)模糊產(chǎn)生的科里奧利力造成的每個(gè)振動(dòng)元件20的位移，以輸出檢測(cè)信號(hào)，如下面詳細(xì)描述的。當(dāng)將光應(yīng)用到壓電薄膜層28時(shí)，由于熱電效應(yīng)出現(xiàn)電壓，并且該熱電電壓效應(yīng)影響檢測(cè)操作而降低檢測(cè)特性。在振動(dòng)陀螺傳感器I中，使由支撐襯底2和蓋元件15形成的組件安裝空間3屏蔽光線，由此防止了由于外部光線的影響造成的特性的降低。如圖I所示，從第一主面2-1沿整個(gè)周邊逐步下落支撐襯底2的外部周邊，以使組件安裝區(qū)域6形成凸緣以及形成包括垂直壁的光屏蔽臺(tái)階9，并且因此形成蓋固定部件10。在整個(gè)周邊上使用樹脂粘合將包括金屬薄板的蓋元件15粘合到支撐襯底2的蓋固定部件10，并且因此組件安裝區(qū)域6被密封且實(shí)現(xiàn)防塵和防濕，以及形成光屏蔽空間。如圖I所示，蓋元件15整體形成箱狀形狀，其包括具有足以覆蓋支撐襯底2的組件安裝區(qū)域6的外部尺寸的主面部分16，以及通過(guò)沿其整個(gè)周邊彎曲主面部分16而整體形成的周邊壁部分17。蓋元件15形成有足以形成組件安裝空間3的高度尺寸，其中當(dāng)周邊壁部分17與支撐襯底2結(jié)合時(shí)每個(gè)振動(dòng)元件20的振動(dòng)器部件23振動(dòng)。蓋元件15具有通過(guò)沿其整個(gè)開口邊彎曲周邊壁部分17而整體形成的周邊凸緣18，周邊凸緣18比在支撐襯底2中形成的蓋固定部分10略窄。雖然未在附圖中示出，當(dāng)將振動(dòng)陀螺傳感器I安裝在控制襯底100上時(shí)，周邊凸緣18具有連接到控制襯底100上的接地端子的接地突出部分。蓋元件15包括金屬薄板，因而保持了振動(dòng)陀螺傳感器I的輕重量。然而，由于對(duì)紅外波長(zhǎng)的外部光的光屏蔽特性的降低，蓋元件15不能表現(xiàn)出足夠的光屏蔽功能。因此，根據(jù)本實(shí)施例，將主面部分16的所有表面和周邊壁部分17涂有例如紅外吸收涂料，該紅外吸收涂料吸收紅外波長(zhǎng)的光以形成光屏蔽層19，以便進(jìn)入到組件安裝空間3紅外波長(zhǎng)的外部光輻射被切斷，從而實(shí)現(xiàn)每個(gè)振動(dòng)元件20的穩(wěn)定操作。光屏蔽層19可以通過(guò)浸潰紅外吸收涂料溶液中而形成在前后主面上，或者通過(guò)鍍黑鉻、黑染色或黑陽(yáng)極化形成。所述，在振動(dòng)陀螺傳感器I中，將蓋元件15與支撐襯底2結(jié)合，通過(guò)將周邊凸緣18放置在蓋固定部分10上并且通過(guò)粘合劑將它們粘合在一起，由此形成密封的、光屏蔽的組件安裝空間3。然而，外部光可以穿過(guò)粘合劑且進(jìn)入組件安裝空間3，所述粘合劑被設(shè)置在粘合在一起的蓋固定部分10和周邊凸緣18之間的空間。在本實(shí)施例中，因此，通過(guò)光屏蔽臺(tái)階9將蓋固定部分10從支撐襯底2的主面1-2逐級(jí)降低，如上所述。結(jié)果，通過(guò)光屏蔽臺(tái)階9切斷了穿過(guò)該粘合層的外部光。在本實(shí)施例中，與其它組成元件一樣，通過(guò)表面安裝方法將蓋元件15與支撐襯底2結(jié)合，因此使裝配步驟合理化。在振動(dòng)陀螺傳感器I中，由于將蓋元件15固定到支撐襯底2的臺(tái)階式蓋固定部分10，因而減少了厚度，并且阻止粘合劑流入組件安裝區(qū)域6。同樣，將組件安裝空間3用作防塵和防濕空間以及光屏蔽空間，由此阻止每個(gè)振動(dòng)元件20中熱電效應(yīng)的出現(xiàn)，并且允許運(yùn)動(dòng)如運(yùn)動(dòng)模糊等的穩(wěn)定檢測(cè)。(電路結(jié)構(gòu))
接下來(lái)，將參照附圖7描述用于驅(qū)動(dòng)振動(dòng)陀螺傳感器I的電路結(jié)構(gòu)。振動(dòng)陀螺傳感器I包括分別連接到第一振動(dòng)元件20X和第二振動(dòng)元件20Y的第一驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50X和第二驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50Y，并且每個(gè)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件包括IC電路元件7、電子組件8等。第一和第二驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50X和50Y具有相同的電路結(jié)構(gòu)，因而在下文中一般稱作“驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50”。每個(gè)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50包括阻抗變換電路51，加法電路52，振蕩電路53，差分放大電路54，同步檢測(cè)電路55，以及DC放大器電路56。如圖7所示，在每個(gè)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50中，將阻抗變換電路51和差分放大電路54連接到每個(gè)振動(dòng)元件20的每個(gè)第一和第二檢測(cè)電極30L和30R。將加法電路52連接到阻抗變換電路51，并且將連接到加法電路52的振蕩電路53連接到驅(qū)動(dòng)電極層29。將同步檢測(cè)電路55連接到差分放大電路54和振蕩電路53，并且將DC放大電路56連接到同步檢測(cè)電路55。而且，將每個(gè)振動(dòng)元件20的參考電極層27連接到支撐襯底2上的參考電位57。在每個(gè)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50中，振動(dòng)元件20、阻抗變換電路51，加法電路52和振蕩電路53構(gòu)成自激振蕩電路。當(dāng)將預(yù)定頻率的振蕩電壓Vgo從振蕩電路53應(yīng)用到驅(qū)動(dòng)電極層29時(shí)，在每個(gè)振動(dòng)元件20的振動(dòng)器部件23出現(xiàn)固有振蕩。將來(lái)自每個(gè)振動(dòng)元件的第一檢測(cè)電極30R的輸出Vgr和第二檢測(cè)電極30L的輸出Vgl提供給阻抗變換電路51，并且在輸入Vgr和Vgl的基礎(chǔ)上分別將輸出Vzr和Vzl從阻抗變換電路51輸出到加法電路52。在這些輸入的基礎(chǔ)上加法電路52將加法輸出Vsa輸出到振蕩電路53。將分別來(lái)自每個(gè)振動(dòng)元件20的第一和第二檢測(cè)電極30R和30L的輸出Vgr和Vgl提供給差分放大電路54。當(dāng)每個(gè)振動(dòng)元件20檢測(cè)運(yùn)動(dòng)模糊時(shí)，在驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50中的輸出Vgr和Vgl之間出現(xiàn)差異，因而從差分放大電路54產(chǎn)生預(yù)定的輸出Vda。將來(lái)自差分放大電路54的輸出Vda提供給同步檢測(cè)電路55。同步檢測(cè)電路55同步檢測(cè)輸出Vda,將其轉(zhuǎn)換成DC信號(hào)Vsd，并且將該DC信號(hào)Vsd提供給DC放大電路56，以在預(yù)定的DC放大之后輸出DC信號(hào)Vsd。同步檢測(cè)電路55將全波整流之后的差分放大電路54的輸出Vda與基于時(shí)鐘信號(hào)Vck的定時(shí)結(jié)合，由此產(chǎn)生DC信號(hào)Vsd，其中該時(shí)鐘信號(hào)Vck與驅(qū)動(dòng)信號(hào)同步地從振蕩電路53輸出。如上所述，每個(gè)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50通過(guò)DC放大電路56放大DC信號(hào)，并將其輸出，因此，檢測(cè)由運(yùn)動(dòng)模糊產(chǎn)生的角速度信號(hào)。在每個(gè)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50中，阻抗變換電路51在高阻抗輸入Z2的狀態(tài)下產(chǎn)生低阻抗輸出Z3，以展現(xiàn)出分離第一和第二檢測(cè)電極30R和30L之間的阻抗Zl以及加法電路52的輸入之間的阻抗Z4的功能。通過(guò)使用阻抗變換電路51，從第一和第二檢測(cè)電極30R和30L得到較大的輸出差。
在每個(gè)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50中，上述阻抗變換電路51僅表現(xiàn)出用于輸入和輸出的阻抗變換功能，而沒(méi)有明顯地影響信號(hào)的振幅。因此，來(lái)自第一檢測(cè)電極30R的輸出Vgr的振幅與阻抗變換電路51的輸出Vzr的振幅相等，而來(lái)自第二檢測(cè)電極30L的輸出Vgl的振幅與阻抗變換電路51的輸出Vzl的振幅相等。在每個(gè)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50中，即使當(dāng)振動(dòng)元件20檢測(cè)運(yùn)動(dòng)模糊以產(chǎn)生來(lái)自第一檢測(cè)電極30R的輸出Vgr和來(lái)自第二檢測(cè)電極30L的輸出Vgl之間的差時(shí)，該差也被保存在來(lái)自加法電路52的輸出Vsa中。在每個(gè)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50中，例如，即使當(dāng)通過(guò)切換操作等疊加噪聲時(shí)，也通過(guò)與振動(dòng)元件20中的帶通濾波器相似的功能去除該除了諧振頻率分量之外的分量，從而去除在來(lái)自振蕩電路53的輸出Vgo上疊加的噪聲分量，由此得到不包括來(lái)自差分放大電路54的噪聲分量的高精度輸出Vda。在振動(dòng)陀螺傳感器I中，驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50不限于此。該驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件被形成，以使得通過(guò)壓電薄膜層28和一對(duì)檢測(cè)電極30檢測(cè)由于每個(gè)執(zhí)行固有振動(dòng)的振動(dòng)器部件23的運(yùn)動(dòng)模糊而造成的位移，并且通過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚淼玫綑z測(cè)輸出。
如上所述，振動(dòng)陀螺傳感器I包括用于檢測(cè)X軸方向上的角速度的第一振動(dòng)元件20X以及用于檢測(cè)Y軸方向上的角速度的第二振動(dòng)元件20Y。連接到第一振動(dòng)元件20X的第一驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50X產(chǎn)生X軸方向上的檢測(cè)輸出VsdX，而連接到第二振動(dòng)元件20Y的第二驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50Y產(chǎn)生Y軸方向上的檢測(cè)輸出VsdY。在振動(dòng)陀螺傳感器I中，將每個(gè)第一和第二振動(dòng)元件20X和20Y的工作頻率設(shè)置在幾kHz到幾百kHz的范圍內(nèi)。當(dāng)?shù)谝徽駝?dòng)元件20X的工作頻率fx和第二振動(dòng)元件20Y的工作頻率fy之間的差(fx_fy)是IkHz或者更多時(shí)，，減少了串?dāng)_以允許振動(dòng)的精確檢測(cè)。根據(jù)需求，驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50包括用于選擇地以振動(dòng)元件20X和20Y的工作頻率fx和fy放大檢測(cè)信號(hào)的各個(gè)濾波放大電路，所述檢測(cè)信號(hào)被包含在加法電路52的輸出中，并且將已放大的檢測(cè)信號(hào)供給至振蕩電路53。(用于制造振動(dòng)陀螺傳感器的方法)在下面將描述用于制造根據(jù)本實(shí)施例的振動(dòng)陀螺傳感器的方法。附圖10是示出用于制造振動(dòng)陀螺傳感器I的方法的主要步驟的流程圖。通過(guò)同時(shí)形成多個(gè)振動(dòng)元件20生產(chǎn)振動(dòng)陀螺傳感器I,該振動(dòng)元件使用硅襯底21作為基底材料，該硅襯底被切割以使得主面21-1是(100)取向平面，側(cè)面21-3是(110)取向平面，如圖11和12所示，然后將該襯底通過(guò)切割步驟切割成相應(yīng)的振動(dòng)元件20。(制備襯底的步驟)根據(jù)在工藝中使用的設(shè)備的規(guī)格確定硅襯底21的外部尺寸，例如300 X 300mm。硅襯底21不限于具有如圖11所示的矩形平面形狀的襯底，也可以使用具有圓平面形狀的晶片形襯底。取決于可處理性、成本等確定硅襯底21的厚度，但是該厚度至少可以大于每個(gè)振動(dòng)元件20的基底部件22的厚度尺寸。如上所述，由于基底部件22具有300 u m的厚度，振動(dòng)器部件23具有100 u m的厚度，因此使用具有300 u m或者更大厚度的襯底21。如圖12所示，通過(guò)熱氧化分別在硅襯底21的第一主面21-1和第二主面21-2的整個(gè)表面上形成氧化硅膜(SiO2膜)33A和33B(下文中除非特指否則一般稱作“氧化硅膜33”)。如下所述，在硅襯底21的晶體的各向異性刻蝕中將氧化硅膜33用作保護(hù)膜。將氧化硅膜33形成適當(dāng)?shù)暮穸?，只要表現(xiàn)出保護(hù)膜功能，例如，將氧化硅膜33形成大約0. 3pm的厚度。(形成刻蝕凹形的步驟)用于制造每個(gè)振動(dòng)元件的工藝包括類似于半導(dǎo)體工藝的薄膜步驟的步驟。也就是，該工藝包括刻蝕硅襯底21的第一主面21-1以形成具有預(yù)定深度尺寸的刻蝕凹形37的步驟，以便形成相應(yīng)的振動(dòng)元件20的振動(dòng)器部件23。如圖13至19所示，刻蝕凹槽形成步驟包括在硅襯底21的第一主面21-1上形成 光致抗蝕劑層34的步驟，構(gòu)圖光致抗蝕劑層34以在光致抗蝕劑層34中形成對(duì)應(yīng)于各個(gè)刻蝕凹形37形成部分的光致抗蝕劑層孔35的步驟，去除暴露在光致抗蝕劑層孔35中的氧化硅膜33A以形成氧化硅膜孔36的第一刻蝕步驟，以及在各個(gè)氧化硅膜孔36中形成刻蝕凹形37的第二刻蝕步驟。在形成光致抗蝕劑層的步驟中，在硅襯底21的第一主面21-1上形成的氧化硅膜33A的整個(gè)表面上涂布光致抗蝕劑材料，以形成光致抗蝕劑層34。該形成光致抗蝕劑層的步驟例如使用由Tokyo Ohka Kogyo Co. Ltd.制造的光敏光致抗蝕劑材料0FPR-8600作為光致抗蝕劑材料。應(yīng)用該光致抗蝕劑材料，然后通過(guò)使用微波預(yù)焙燒加熱去除濕氣，由此在氧化硅膜33A上形成光致抗蝕劑層34。在構(gòu)圖光致抗蝕劑的步驟中，掩蔽光致抗蝕劑層34，以便將用于形成每個(gè)氧化硅膜孔36的部分被打開，然后使其受到曝光和顯影。因此，將光致抗蝕劑層34從與每個(gè)氧化硅膜孔36對(duì)應(yīng)的部分去除，以同時(shí)形成多個(gè)光致抗蝕劑層孔35，氧化硅膜33A暴露于該光致抗蝕劑層孔中，如圖13和14所示。如圖13所示，在硅襯底21上形成3X5光致抗蝕劑層孔35，以便通過(guò)下述步驟同時(shí)形成15個(gè)振動(dòng)元件20。在第一刻蝕步驟中，將從每個(gè)光致抗蝕劑層孔35暴露的氧化硅膜33A去除。在第一刻蝕步驟中，為了保持硅襯底21界面的平滑，使用僅去除氧化硅膜33A的濕式刻蝕方法。然而，該刻蝕方法不限于此，也可以使用適當(dāng)?shù)目涛g諸如離子刻蝕等等。在第一刻蝕步驟中，例如，使用氟化銨(ammonium fluoride)溶液作為去除氧化娃膜33A的蝕刻劑，以形成氧化娃膜孔36。如圖15和16所不，結(jié)果,娃襯底21的第一主面21-1被部分地暴露于外部。在第一刻蝕步驟中，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行刻蝕時(shí)，會(huì)出現(xiàn)側(cè)面刻蝕現(xiàn)象，其中刻蝕從氧化硅膜孔36的側(cè)面進(jìn)行。因此，優(yōu)選地精確控制刻蝕時(shí)間，以便將該刻蝕停止在氧化硅膜33A的刻蝕的完成。在第二刻蝕步驟中，將刻蝕凹形37形成在硅襯底21的第一主面21-1的暴露部分中，該暴露部分通過(guò)相應(yīng)的氧化硅膜孔36暴露于外部。在第二刻蝕步驟中，通過(guò)使用刻蝕速度取決于硅襯底21的晶體取向特性的晶體各向異性濕式刻蝕蝕刻硅襯底21，以便留出與振動(dòng)器部件23的厚度對(duì)應(yīng)的深度。第二刻蝕步驟例如使用TMAH(氫氧化四甲銨)，KOH(氫氧化鉀)或EDP(乙二胺-鄰苯二酚-水)溶液作為蝕刻劑。特別地，第二刻蝕步驟使用20%的TMAH作為蝕刻齊U，以提高前后表面上氧化硅膜33A和33B的刻蝕比。在攪拌下用保持在80°C溫度的蝕刻劑執(zhí)行蝕刻6個(gè)小時(shí)，以形成附圖17和18所示的刻蝕凹形37。在第二刻蝕步驟中，利用用作基底材料的硅襯底21的特性執(zhí)行刻蝕，以便使得
(110)取向平面相對(duì)于(100)平面成大約55°角，并且側(cè)面21-3的刻蝕速度小于第一和第二主面21-1和21-2的刻蝕速度。結(jié)果，形成刻蝕凹形37，以使得每個(gè)凹槽37的開口尺寸從開口到底部以大約55°的傾角逐漸減少，并且在每個(gè)刻蝕凹形37的內(nèi)壁形成具有大約55°傾角的刻蝕斜面133。每個(gè)刻蝕凹形37構(gòu)成用于通過(guò)下述外部形狀切割步驟形成振動(dòng)器部件23的膜片部件38。如圖17所示，每個(gè)刻蝕凹形37有具有長(zhǎng)度尺寸t8和寬度尺寸t9的孔。如圖19所示，每個(gè)刻蝕凹形37具有深度尺寸tlO，并且形成具有梯形截面形狀的空間，其中該開口尺寸從第一主面21-1到第二主面21-2逐漸減少。形成每個(gè)刻蝕凹形37以具有向其底部以55°傾角0傾斜的內(nèi)周壁，如上所述。每個(gè)膜片部件38通過(guò)振動(dòng)器部件23的寬度尺寸t6和長(zhǎng)度尺寸t5以及通過(guò)沿振動(dòng)器部件23的周邊切割硅襯底21形成的外部凹槽39的寬度尺寸t7(參照附圖36和37)限定。通過(guò)方程深度尺寸tlOX 1/tan 55°確定外部凹槽39的寬度尺寸t7。因此，在每個(gè)刻蝕凹形37中，通過(guò)方程(深度尺寸tlO X 1/tan 55° )X2+t6(振動(dòng)器部件23的寬度尺寸)+2 X t7 (外部凹槽39的寬度尺寸)確定開口寬度尺寸t9，該開口寬度尺寸限定膜片部件38的寬度。在每個(gè)刻蝕凹形37中，當(dāng)tlO是200 ii m，t6是100 u m,t7是200 ii m時(shí)，該開口的寬度尺寸t9是780 u m。與寬度方向上相同，在長(zhǎng)度方向上，將每個(gè)刻蝕凹形37通過(guò)上述第二刻蝕步驟形成，以便在內(nèi)周壁上具有傾角是55°的斜面。因此，在每個(gè)刻蝕凹形37中，通過(guò)方程(深度尺寸tlO X 1/tan 55° ) X 2+t5 (振動(dòng)器部件23的長(zhǎng)度尺寸)+t7 (外部凹槽39的寬度尺寸)確定長(zhǎng)度尺寸t8，該長(zhǎng)度尺寸限定膜片部件38的長(zhǎng)度。在每個(gè)刻蝕凹形37中，當(dāng)tlO是200 ii m，t5是2. 5mm, t7是200 y m時(shí)，該開口的長(zhǎng)度尺寸是2980 u m。(電極形成步驟(沉積))在上述形成刻蝕凹槽的步驟中，在各個(gè)刻蝕凹形37和硅襯底21的第二主面21-2的底部之間形成每個(gè)具有預(yù)定厚度的矩形膜片部件38。膜片部件38構(gòu)成各個(gè)振動(dòng)元件20的振動(dòng)器部件23。在形成刻蝕凹形37之后，將該膜片部件38的第二主面?zhèn)让嬗米麟姌O形成步驟中的處理表面。在電極形成步驟中，例如由磁控濺射設(shè)備通過(guò)氧化硅膜33B在第二主面21-2對(duì)應(yīng)于每個(gè)刻蝕凹形37的部分上形成電極層。如圖20所示，電極形成步驟包括以下步驟形成用于在氧化硅膜33B上形成參考電極層27的第一電極層40，形成用于形成壓電薄膜層28的壓電層41，以及形成用于形成驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極30的第二電極層42。在用于制造振動(dòng)元件的工藝中，執(zhí)行形成用于在每個(gè)基底部件22的相應(yīng)形成區(qū)域中形成引線31和端子部件25的導(dǎo)體層的步驟，與在每個(gè)振動(dòng)元件23上形成電極層40的步驟以及形成第二電極層42的步驟一致。形成第一電極層的步驟包括通過(guò)在對(duì)應(yīng)于每個(gè)振動(dòng)元件23的區(qū)域中在氧化硅膜33B的整個(gè)表面上濺射鈦形成鈦薄膜層的步驟，以及通過(guò)濺射鉬在該鈦薄膜層上形成鉬 層的步驟，以便形成包括兩個(gè)層的第二電極層40。在形成鈦薄膜層的步驟中，在例如包括0. 5Pa的氣壓和IkW的RF (射頻)功率的濺射條件下，在氧化硅膜33B上沉積50nm或更少(例如5nm到20nm)厚度的鈦薄膜層。在形成鉬層的步驟中，在例如包括0. 5Pa的氣壓和0. 5kff的RF功率的濺射條件下，在該鈦薄膜層上沉積200nm厚度的鉬薄膜層。在第一電極層40中，鈦薄膜層具有改進(jìn)與氧化硅膜33B的粘合的功能，并且將鉬層用作令人滿意的電極。在形成第一電極層的步驟中，如上所述，將用于形成從每個(gè)膜片部件38延伸到相應(yīng)的基底部件22的形成區(qū)域的第一引線31A和第一端子部件25A的導(dǎo)體層與第一電極層40的形成同時(shí)形成。在形成壓電膜層的步驟中，例如通過(guò)在第一電極層40的整個(gè)表面上濺射鋯鈦酸鉛(PZT)，從而沉積預(yù)定厚度的壓電膜層41。在形成壓電膜層的步驟中，在例如包括0.7Pa的氣壓和0. 5kff的RF功率的濺射條件下，使用Plvx (Zr0.53Ti0.47) 3_y氧化物作為靶，在第一電極層40上沉積大約I U m厚度的包括PZT層的壓電膜層41。同樣，將壓電膜層41通過(guò)在電爐中焙燒(baking)熱處理結(jié)晶。在700°C在氧氣環(huán)境中執(zhí)行該焙燒處理10分鐘。形成壓電膜層41，以便覆蓋從第一電極層41延伸到每個(gè)基底部件22的形成區(qū)域的電極層的一部分。在形成第二電極層的步驟中，通過(guò)在壓電膜層4的整個(gè)表面上濺射鉬來(lái)形成鉬層，以形成第二電極層42。在例如包括0. 5Pa的氣壓和0. 5kff的RF功率的濺射條件下，在壓電膜層41上沉積大約200nm厚度的鉬薄膜層。
(電極形成步驟(構(gòu)圖))接下來(lái)，執(zhí)行構(gòu)圖作為最上層的第二電極層42的步驟。在構(gòu)圖第二電極層42的步驟中，將驅(qū)動(dòng)電極層29和每個(gè)具有預(yù)定形狀的該對(duì)檢測(cè)電極30R和30L如圖21和22所示地形成。如上所述，將驅(qū)動(dòng)電極層29用作施加驅(qū)動(dòng)每個(gè)振動(dòng)器部件23的預(yù)定驅(qū)動(dòng)電壓的電極，并且在寬度方向上在每個(gè)振動(dòng)器部件23的中心區(qū)域中形成預(yù)定的寬度，以便在其長(zhǎng)度方向上的在基本整個(gè)區(qū)域上延伸。檢測(cè)電極30是用于檢測(cè)在每個(gè)振動(dòng)器部件23中產(chǎn)生的科里奧利力的電極，并且在驅(qū)動(dòng)電極層29的兩側(cè)平行地形成，以便在長(zhǎng)度方向上的基本整個(gè)區(qū)域上彼此絕緣。在構(gòu)圖第二電極層的步驟中，第二電極層42受到光刻處理以在壓電膜層41上形成驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極30，如圖21所示。在構(gòu)圖第二電極層的步驟中，在對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極30的部分上形成抗蝕層，并且例如通過(guò)離子刻蝕等將第二電極層42的不必要部分去除。然后，去除該抗蝕層以構(gòu)圖驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極30。構(gòu)圖第二電極層的步驟不限于此，并且可以利用在半導(dǎo)體工藝中使用的適當(dāng)?shù)膶?dǎo)體層形成步驟來(lái)形成驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極30。如圖21所示，形成驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極30，以便將其尖端布置在長(zhǎng)度方向上的相同位置，并且將在每個(gè)振動(dòng)器部件23的根部(root parts)布置的根部部分也布置在長(zhǎng)度方向上的相同位置43。在構(gòu)圖第二電極層的步驟中，通過(guò)分別與驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極30R和30L的基底末端整體構(gòu)圖而形成更寬的引線連接部分29-l、30R-l和30L-1，該引線連接部分具有布置在長(zhǎng)度方向上的相同位置43的根部部分。在構(gòu)圖第二電極層的步驟中，構(gòu)圖第二電極層42，以形成例如具有2mm的長(zhǎng)度尺寸tl2和50iim的寬度尺寸tl3的驅(qū)動(dòng)電極層29。而且，如圖21所示，通過(guò)構(gòu)圖形成每個(gè)具有IOym的寬度尺寸tl4的第一和第二檢測(cè)電極30R和30L，以便在其間保持驅(qū)動(dòng)電極層29，驅(qū)動(dòng)電極層29和每個(gè)檢測(cè)電極30之間具有5 的間隔tl5。同樣，通過(guò)構(gòu)圖形成每個(gè)具有50 ii m的長(zhǎng)度尺寸和50 ii m的寬度尺寸的引線連接部分29_1，30R-1和30L-1。驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極30的尺寸值不限于上述值，并且它們?cè)谠试S在每個(gè)振動(dòng)器部件23的第二主面上形成的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)匦纬伞?br> 然后，在構(gòu)圖壓電膜層41的步驟中，形成具有預(yù)定形狀的壓電薄膜層28，如圖23和24所示。通過(guò)構(gòu)圖壓電膜層41而形成壓電薄膜層28，并且保留比驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極30更大的區(qū)域。壓電薄膜層28被形成以具有比每個(gè)振動(dòng)器部件23略小的寬度，并且從基底末端延伸到其尖端附近。在構(gòu)圖壓電膜層的步驟中，通過(guò)光刻處理在與壓電薄膜層28對(duì)應(yīng)的壓電膜層41的區(qū)域上形成抗蝕層。然后，通過(guò)例如使用氟氮酸溶液的濕式刻蝕等去除壓電膜層41的不必要部分，并且去除該抗蝕層以便形成壓電薄膜層28，如圖23和24所示。盡管，在本實(shí)施例中，通過(guò)濕式刻蝕刻蝕壓電膜層41，但是該刻蝕方法不限于此。例如，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ɡ珉x子刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕(RIE)等形成壓電薄膜層28。如圖23所示，在構(gòu)圖壓電膜層的步驟中，形成壓電薄膜層28，以便在與每個(gè)振動(dòng)器部件23的根部對(duì)應(yīng)的根部位置43，具有與驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極39基本相同的根部部分。而且，端子容納部分28-1通過(guò)在壓電薄膜層28的基底末端整體地構(gòu)圖形成，而具有比驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極30的引線連接部分29-l，30R-l和30L-1略大的區(qū)域。在構(gòu)圖壓電膜層的步驟中，通過(guò)構(gòu)圖形成壓電薄膜層28，以便具有2. 2mm的長(zhǎng)度尺寸tl8，該長(zhǎng)度尺寸略大于驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極30的長(zhǎng)度尺寸，并且具有90 y m的寬度尺寸tl9。通過(guò)在壓電薄膜層28的基底末端構(gòu)圖而形成的端子接收部分28-1在驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極30的引線連接部分29-l，30R-l和30L-1周圍有具有5 y m的寬度尺寸的周邊部分。壓電薄膜層28的尺寸值不限于上述值，并且適當(dāng)?shù)匦纬蓧弘姳∧?8，以便在在每個(gè)振動(dòng)器部件23的第二主面23-2上允許形成的范圍內(nèi)具有比驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極30更大的區(qū)域。而且，在構(gòu)圖第一電極層的步驟中，通過(guò)與構(gòu)圖第二電極層相同的步驟構(gòu)圖第一電極層40，以便形成參考電極層27，如圖25和26所示。在該步驟中，在與參考電極層27對(duì)應(yīng)的區(qū)域上形成抗蝕層，并且例如通過(guò)離子刻蝕等去除第一電極層40的不必要部分。然后，去除抗蝕層以形成參考電極層27。構(gòu)圖第一電極層的步驟不限于此，并且也可以利用在半導(dǎo)體工藝中使用的適當(dāng)?shù)膶?dǎo)體層形成步驟來(lái)形成參考電極層27。在構(gòu)圖第一電極層的步驟中，參考電極27形成于每個(gè)振動(dòng)器部件23的第二主面上，以具有比每個(gè)振動(dòng)器部件23的第二主面略小而比壓電薄膜層28略大的寬度。如圖25所示，形成參考電極層27的基底末端，以便在與每個(gè)振動(dòng)器部件23的根部對(duì)應(yīng)的根部位置43具有與驅(qū)動(dòng)電極層29，檢測(cè)電極30以及壓電薄膜層28基本相同的形狀。在該步驟中，將第一引線31A以及在第一引線31A末端的第一端子部件25A通過(guò)在基底部件22的形成區(qū)域中整體地構(gòu)圖來(lái)形成，以便從該基底末端向側(cè)面延伸。在構(gòu)圖第一電極層的步驟中，形成參考電極層27，以便具有2. 3mm的長(zhǎng)度尺寸t20，94 u m的寬度尺寸t21，以及在壓電薄膜層28周圍形成的具有5 u m的寬度尺寸的周邊部分。在構(gòu)圖第一電極層的步驟中，參考電極層27的尺寸值不限于上述值，并且可以將該參考電極層27形成在每個(gè)振動(dòng)器部件23的第二主面上允許形成的范圍內(nèi)。(形成平面層的步驟) 在制造振動(dòng)元件的工藝中，通過(guò)上述步驟將驅(qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極30的引線連接部分29-1，30R-1和30L-1以及端子部件25B至2 形成在每個(gè)基底部件22的各個(gè)形成區(qū)域上，并且還形成連接到相應(yīng)的端子部件25的引線31B至31D。為了平滑地將引線31B至31D連接到引線連接部分29-l，30R-l和30L-1，如圖27和28所示形成平面層24。形成用于分別將引線連接部分29-1，30R-1和30L-1連接到端子部件25B至2 的引線31B至31D，以便跨越壓電薄膜層28的端子接收部分28-1的末端以及參考電極層27，并且在每個(gè)基底部件22的相應(yīng)的形成區(qū)域中延伸。如上所述，通過(guò)利用濕式刻蝕構(gòu)圖壓電膜層41形成壓電薄膜層28，因而刻蝕部分的邊緣向著硅襯底21的第二主面21-2形成為倒錐形或垂直階梯。因此，當(dāng)直接在每個(gè)基底部件22的各個(gè)形成區(qū)域上形成引線31B至31D時(shí)，會(huì)在該階梯部分出現(xiàn)斷開。還有，必須在每個(gè)基底部件22的各個(gè)形成區(qū)域上延伸的第一引線231A和引線31B至31D之間保持絕緣。 在形成平面層的步驟中，將在每個(gè)基底部件22的形成區(qū)域上形成的抗蝕層通過(guò)光刻處理構(gòu)圖，以覆蓋引線連接部分29-l，30R-l和30L-1以及第一引線31A。該抗蝕層圖案通過(guò)例如大約160°C至300°C的熱處理固化以形成平面層24。在該步驟中，平面層24形成以具有200 ii m的寬度尺寸t24，50 um的長(zhǎng)度尺寸t25以及2 y m的厚度尺寸(附圖28是放大的)。形成平面層的步驟不限于此，并且可以通過(guò)在半導(dǎo)體工藝等中執(zhí)行的適當(dāng)?shù)目刮g層形成步驟中使用適當(dāng)?shù)慕^緣材料形成平面層24。(形成布線層的步驟)接下來(lái)，執(zhí)行形成布線層的步驟，以在每個(gè)基底部件22的相應(yīng)的形成區(qū)域上形成第二至第四端子部件25B至25D以及第二至第四引線31B至31D。在形成布線層的步驟中，在每個(gè)基底部件22的形成區(qū)域的整個(gè)區(qū)域上形成光敏的光致抗蝕劑層，然后受到光刻處理以形成與第二至第四端子部件25B至25D以及第二至第四引線31B至31D對(duì)應(yīng)的孔的圖案。而且，通過(guò)濺射在每個(gè)孔中形成導(dǎo)體層，以形成布線層。在該步驟中，形成預(yù)定的導(dǎo)體部分之后，去除光致抗蝕劑層以形成第二至第四端子部件25B至25D以及第二至第四引線31B至31D，如圖29和30所示。在形成布線層的步驟中，將形成的鈦層或氧化鋁層作為底層以提高到氧化硅膜33B的粘合，然后在該鈦層上形成具有低電阻的低成本銅層。在本實(shí)施例中，例如，將該鈦層形成20nm的厚度，將該銅層形成300nm的厚度。該形成布線層的步驟不限于此，并且該布線層可以通過(guò)任何一般在半導(dǎo)體工藝中使用的布線構(gòu)圖形成技術(shù)形成。(形成絕緣保護(hù)層的步驟)然后，執(zhí)行形成絕緣保護(hù)層的步驟，以在通過(guò)上述步驟形成端子25和引線31的每個(gè)基底部件22以及形成電極層和壓電薄膜層28的每個(gè)振動(dòng)器部件23的主面上形成包括三個(gè)層的絕緣保護(hù)層45。該形成絕緣保護(hù)層的步驟包括下面的步驟形成抗蝕層；構(gòu)圖該抗蝕層；形成第一氧化鋁層；形成氧化硅層；形成第二氧化鋁層；以及去除該抗蝕層。在形成該絕緣保護(hù)層的步驟中，執(zhí)行形成抗蝕層和構(gòu)圖該抗蝕層的步驟，以便形成在與硅襯底21的第二主面上的絕緣保護(hù)層45對(duì)應(yīng)的區(qū)域中具有孔的抗蝕層44，如圖31所示。在形成抗蝕層的步驟中，在硅襯底21的整個(gè)表面上涂布光敏抗蝕劑以形成抗蝕層44。在構(gòu)圖抗蝕層的步驟中，抗蝕層44受到光刻處理以形成與絕緣保護(hù)層45的形成區(qū)域?qū)?yīng)的孔，由此形成絕緣保護(hù)形成孔44A。雖然未在圖中示出，但是抗蝕層44被留在與相應(yīng)的端子部件25對(duì)應(yīng)的圓形部分中。在形成絕緣保護(hù)層的步驟中，通過(guò)濺射將第一氧化鋁層46，氧化硅層47以及第二氧化鋁層48層疊，并且將濺射的膜的不必要部分與抗蝕層44 一起去除，以在抗蝕層44的絕緣保護(hù)層形成孔44A中留下三層結(jié)構(gòu)的濺射的層。也就是，通過(guò)所謂的剝離(liftoff)方法形成所需的絕緣保護(hù)層45。附圖32至34僅示出形成在絕緣保護(hù)膜形成孔44A中的濺射的膜。然而，當(dāng)然，將該濺射的膜形成在具有絕緣保護(hù)層形成孔44A的抗蝕層44上，并且在抗蝕層去除步驟中將這些濺射的膜與抗蝕層44 一起同時(shí)去除。在形成第一氧化鋁層的步驟中，通過(guò)在絕緣保護(hù)層形成孔44A中濺射氧化鋁形成第一氧化鋁層46，如圖32所示。第一氧化鋁層46具有大約50nm的厚度尺寸t26，并且將其用作底金屬層，以便提高在絕緣保護(hù)層形成孔44A內(nèi)對(duì)于硅襯底21和驅(qū)動(dòng)電極層29或檢測(cè)電極30的粘合，如上所述在形成氧化硅層的步驟中，通過(guò)濺射氧化硅在第一氧化鋁層46上形成氧化硅層47，如圖33所示。在該步驟中，由于用于在濺射容器中放電的氬氣壓的下限是O. 35Pa，因而通過(guò)在略高于該下限的O. 4Pa設(shè)置的氬氣壓濺射氧化硅形成具有高密度的氧化硅層47。在該步驟中形成氧化硅層47表現(xiàn)出足夠的絕緣保護(hù)功能，這是因?yàn)槠浜穸戎辽賰杀队隍?qū)動(dòng)電極層29和檢測(cè)電極30的厚度，并且在剝離方法中以低速出現(xiàn)模糊的區(qū)域中具有I μ m或者更少的厚度尺寸t27。特別地，氧化硅層47具有750nm的厚度尺寸t27。在形成第二氧化鋁層的步驟中，如圖34所示，通過(guò)在氧化硅層47的整個(gè)表面上濺射氧化鋁形成第二氧化鋁層48。第二氧化鋁層48具有大約50nm的厚度尺寸t28，以提高對(duì)于在下述外部形狀開槽步驟中形成的抗蝕層的粘合，由此防止刻蝕劑破壞氧化硅層47。(外部形狀開槽步驟)接下來(lái)，如圖34所示，在硅襯底21的第一主面21-1上形成刻蝕停止層70?？涛g停止層70用于抑制缺陷形狀的出現(xiàn)，其中在第一主面21-1上出現(xiàn)等離子體集中，從而不能在硅襯底21中形成外部凹槽的步驟中形成預(yù)定的邊緣形狀，如下所述。在形成刻蝕停止層的步驟中，例如通過(guò)在硅襯底21的第一主面21-1的整個(gè)表面上濺射形成具有大約500nm
厚度的氧化硅層。在外部形狀開槽步驟中，外部凹槽39形成以穿過(guò)膜片部件38，用于形成每個(gè)振動(dòng)器部件23的周邊。在該步驟中，如圖35至37所示，將該外部凹槽39形成為從面向膜片部件38的硅襯底21的第二主面21-2的U形通槽，以便環(huán)繞每個(gè)振動(dòng)器部件23，并且從位于每個(gè)振動(dòng)器部件23的根部位置43的一側(cè)的開始端39A延伸到位于根部位置43的另一側(cè)的結(jié)束端39B。如上所述，形成具有200 μ m的寬度尺寸t7的外部凹槽39。特別地，該形成外部凹槽的步驟包括去除預(yù)定的氧化硅膜33B形式的U形部分以暴露硅襯底21的第二主面21-2的第一刻蝕步驟，以及在該硅襯底21的暴露部分中形成外部凹槽39的第二刻蝕步驟。在該第一刻蝕步驟中，將光敏光致抗蝕劑層形成在氧化硅膜33B的整個(gè)表面上并且進(jìn)行光刻處理，以便在電極層的形成區(qū)域周圍形成U形孔圖案，該孔圖案具有與該振動(dòng)器23的外部尺寸相同的開口尺寸。在該步驟中，將通過(guò)該孔圖案暴露的氧化硅膜33B通過(guò)離子刻蝕去除。盡管在第一刻蝕步驟中，可以例如通過(guò)濕式刻蝕去除U形形式的氧化硅膜33B，但是考慮到因側(cè)面刻蝕而出現(xiàn)的尺寸誤差，優(yōu)選為離子刻蝕。在第二刻蝕步驟中，將剩余的氧化硅膜33B用作抗蝕膜(刻蝕保護(hù)膜)。在該步驟中，例如，硅襯底21受到反應(yīng)離子刻蝕，以便得到與適當(dāng)?shù)目刮g膜(氧化硅膜33B)的刻蝕t匕，并且將形成的高精度的垂直表面作為每個(gè)振動(dòng)器部件23的外周。
在第二刻蝕步驟中，使用具有產(chǎn)生感應(yīng)耦合等離子體(ICP)的功能的反應(yīng)離子刻蝕(RIE)設(shè)備產(chǎn)生高密度等離子體。該步驟使用Bosch (Bosch Corp.)過(guò)程，其中重復(fù)將SF6氣體引入刻蝕部分的刻蝕步驟，以及引入C4F8氣體以形成包括刻蝕部分的外周的保護(hù)膜的步驟。結(jié)果，在硅襯底21中以每分鐘大約10 μ m的速度形成具有垂直內(nèi)壁的外部凹槽39。在第二刻蝕步驟之后，執(zhí)行去除在硅襯底21的第一主面21-1上形成的刻蝕停止層70的步驟。在該步驟中，將該由氧化硅組成的刻蝕停止層70通過(guò)例如用氟化銨濕式刻蝕去除。在去除刻蝕停止層的步驟中，由于還是通過(guò)去除在形成外部凹槽的步驟中形成的光致抗蝕劑層而 去除絕緣保護(hù)層45，因此在去除刻蝕停止層70之后去除該光致抗蝕劑層。(極化(polarization)步驟)然后，執(zhí)行極化步驟，以便同時(shí)極化在氧化硅襯底21上相應(yīng)的振動(dòng)元件20上形成的壓電膜28。使用Cu布線作為極化布線執(zhí)行極化。在極化之后，通過(guò)濕式刻蝕容易地溶解并去除該Cu布線，而沒(méi)有破壞振動(dòng)元件。極化布線不限于Cu布線，并且可以將表現(xiàn)上述功能的適當(dāng)?shù)膶?dǎo)體用于布線。將Cu布線通過(guò)剝離方法形成，其中通過(guò)例如光刻處理在硅襯底21的第二主面
21-2上形成具有預(yù)定形狀的孔的抗蝕層圖案，通過(guò)濺射來(lái)沉積Cu層，并且將該Cu層與抗蝕層一起從不必要的部分去除。例如，Cu布線具有30 μ m或更多的寬度尺寸，大約400nm的厚度，以便在該極化期間確保傳導(dǎo)。通過(guò)在Cu布線中形成的應(yīng)用側(cè)墊和地側(cè)墊，同時(shí)將振動(dòng)元件20連接到外部電源，以便有效地執(zhí)行極化步驟。在該極化步驟中，通過(guò)例如引線接合將每個(gè)墊連接到外部電源，并且通過(guò)在20V傳導(dǎo)20分鐘執(zhí)行極化。該極化不限于該步驟，也可以在適當(dāng)?shù)臉O化條件下通過(guò)適當(dāng)?shù)倪B接方法執(zhí)行該極化。(形成金凸起的步驟)接下來(lái)，執(zhí)行形成金凸起的步驟。如上所述，將每個(gè)振動(dòng)元件20安裝在支撐襯底2上，因而在每個(gè)端子部件25上形成金凸起26。在形成金凸起26的步驟中，通過(guò)將金引線接合工具壓向每個(gè)端子部件25形成具有預(yù)定形狀的柱狀凸起。在該步驟中，如果需要，還在每個(gè)基底部件22上形成虛擬凸起。可以通過(guò)另一種方法形成金凸起26，例如，下述的鍍覆凸起的方法。該鍍覆凸起的方法包括如圖38A所示在每個(gè)端子部件25上形成具有預(yù)定孔61的鍍覆抗蝕層62的步驟；如圖38B所示在每個(gè)孔61中鍍覆金以生長(zhǎng)金鍍覆層26至預(yù)定高度的步驟；以及去除抗蝕層62的步驟。在形成金凸起的步驟中，金凸起26的厚度(高度)受到鍍覆條件的限制，并且不能形成具有預(yù)定高度的金凸起26。在形成金凸起的步驟中，當(dāng)不能通過(guò)第一鍍覆得到所需的金凸起26時(shí)，再執(zhí)行使用第一鍍覆層作為電極的第二鍍覆，以便形成所謂的階梯式金凸起26。用于形成金凸起26步驟的方法不限于上述方法，也可以通過(guò)例如在半導(dǎo)體工藝中進(jìn)行的氣相沉積、轉(zhuǎn)移等來(lái)形成凸起。雖然沒(méi)有詳細(xì)地描述，但是在制造振動(dòng)元件的工藝中，形成TiW、TiN等所謂的凸起金屬下層，以便提高金凸起26和端子部件25之間的粘合。(切割步驟)接下來(lái)，執(zhí)行將硅襯底21切割成各個(gè)振動(dòng)元件20的切割步驟。在該切割步驟中，通過(guò)例如金剛石切割器等來(lái)切割與每個(gè)基底部件22對(duì)應(yīng)的部分，以便切割成各個(gè)振動(dòng)元件20。在該步驟中，通過(guò)金剛石切割器形成切割凹槽，然后通過(guò)彎曲切割硅襯底21?？梢酝ㄟ^(guò)砂輪或利用硅襯底21的平面取向的拋光，從而執(zhí)行該切割步驟。 通過(guò)使用上述用于制造振動(dòng)元件的工藝，相比于例如在公共基底部件22的鄰接側(cè)面上整體形成振動(dòng)器部件以產(chǎn)生用于得到兩個(gè)軸方向上的檢測(cè)信號(hào)的雙軸集成的振動(dòng)元件的情況，可以顯著增加從硅襯底(晶片)21得到的振動(dòng)元件的數(shù)量。(安裝步驟)將每個(gè)通過(guò)上述步驟制造的振動(dòng)元件20通過(guò)表面安裝方法安裝在支撐襯底2的第一主面2-1上，將硅襯底21的第二主面21-2用作安裝表面。在振動(dòng)元件20中，將在各個(gè)端子部件25上提供的金凸起26與在支撐襯底側(cè)上的相應(yīng)的焊接區(qū)4對(duì)準(zhǔn)。在這種情況下，如上所述，讀取每個(gè)振動(dòng)元件20的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記32，然后通過(guò)具有高位置精度和方向精度的安裝機(jī)器定位振動(dòng)元件20。通過(guò)將金凸起26超聲焊接到相應(yīng)的焊接區(qū)4，同時(shí)將振動(dòng)元件20壓在支撐襯底2上，從而將每個(gè)振動(dòng)元件20安裝在支撐襯底2的第一主面2-1上。將IC元件7和電子組件8安裝在支撐襯底2的第一主面2-1上，以及每個(gè)振動(dòng)元件20經(jīng)歷下述調(diào)整步驟。然后，粘結(jié)蓋元件15以完成振動(dòng)陀螺傳感器I。如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，在硅襯底21上同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)振動(dòng)元件20，每個(gè)振動(dòng)元件20包括與基底部件22整體形成的振動(dòng)器部件23，然后將硅襯底21切割成各個(gè)振動(dòng)元件。然后，將具有相同形狀的第一和第二振動(dòng)元件20X和20Y安裝在支撐襯底2的第一主面2-1上成90°角的兩個(gè)軸上，以產(chǎn)生用于在兩個(gè)軸上得到檢測(cè)信號(hào)的振動(dòng)陀螺傳感器I。(調(diào)整步驟)在制造振動(dòng)元件的步驟中，如上所述，通過(guò)使用感應(yīng)耦合等離子體的刻蝕從硅襯底21精確地切割每個(gè)振動(dòng)元件20的振動(dòng)器部件23。然而，取決于條件如材料產(chǎn)量等，很難相對(duì)于等離子體的發(fā)射中心線對(duì)稱地形成每個(gè)振動(dòng)器部件23。因此，會(huì)出現(xiàn)每個(gè)振動(dòng)器部件23的形狀的變化，這歸因于每個(gè)振動(dòng)元件20的位置偏移、不同的工藝條件等。例如，當(dāng)每個(gè)振動(dòng)元件20的振動(dòng)器部件23形成為具有梯形或者平行四邊形的截面形狀時(shí)，與具有正常的矩形截面形狀的振動(dòng)器部件23相比，該振動(dòng)器部件23執(zhí)行從垂直振動(dòng)的中心軸方向向小質(zhì)量側(cè)傾斜的振動(dòng)操作。因此，執(zhí)行調(diào)整步驟，以便通過(guò)在每個(gè)振動(dòng)器部件23的預(yù)定位置激光拋光大質(zhì)量側(cè)來(lái)校正振動(dòng)狀態(tài)。在該調(diào)整步驟中，由于難以直接觀察每個(gè)具有小截面形狀的振動(dòng)器部件23的截面形狀，因而通過(guò)以下方法觀察振動(dòng)器部件23的截面形狀的變化，其中使每個(gè)切割的振動(dòng)元件20的振動(dòng)器部件23在預(yù)定的縱向諧振頻率振動(dòng)，以比較右和左檢測(cè)信號(hào)的振幅。在該調(diào)整步驟中，在右和左檢測(cè)信號(hào)之間出現(xiàn)差異時(shí)，將振動(dòng)元件23在輸出小檢測(cè)信號(hào)的一側(cè)部分地激光切割。例如，在調(diào)整前，將振蕩電路71的振蕩輸出GO應(yīng)用到驅(qū)動(dòng)電極層29，以在縱向諧振狀態(tài)中振動(dòng)振動(dòng)元件20，如圖39A所示。在該調(diào)整步驟中，將從該對(duì)檢測(cè)電極30R和30L輸出的檢測(cè)信號(hào)GlO和GrO通過(guò)加法電路72結(jié)合，并且將該加法信號(hào)返回振蕩電路71。然后在從檢測(cè)電極30L和30R得到的檢測(cè)信號(hào)GlO和GrO的基礎(chǔ)上，將測(cè)量的振蕩電路71的振蕩頻率作為縱向諧振頻率f0，并且將測(cè)量的檢測(cè)信號(hào)GlO和GrO之間的差異作為差異信號(hào)。在該調(diào)整步驟中，如圖39B所示，將振蕩電路71的振蕩輸出Gl施加到檢測(cè)電極30L，以在反向諧振狀態(tài)中驅(qū)動(dòng)振動(dòng)元件20。在該步驟中，將從檢測(cè)電極30R輸出的檢測(cè)信號(hào)Gr-I返回振蕩電路71，并且在檢測(cè)信號(hào)Gr-I的基礎(chǔ)上，將測(cè)量的振蕩電路71的振蕩頻率作為反向諧振頻率H。由于從檢測(cè)信號(hào)Gr-I得到的反向諧振頻率fl等于從檢測(cè)信號(hào)Gl-I得到的反向諧振頻率f2，因而通過(guò)連接至任一檢測(cè)電極30L和30R測(cè)量反向諧振頻率。而且，如圖39C所示，將振蕩電路71的振蕩輸出G2施加到檢測(cè)電極30R，以在反向諧振狀態(tài)中驅(qū)動(dòng)振動(dòng)元件20。在該步驟中，將從檢測(cè)電極30L輸出的檢測(cè)信號(hào)G1-2返回振蕩電路71，并且在檢測(cè)信號(hào)G1-2的基礎(chǔ)上，將 測(cè)量的振蕩電路71的振蕩頻率作為反向諧振頻率f2。在該調(diào)整步驟中，將縱向諧振頻率f0以及通過(guò)測(cè)量得到的反向諧振頻率fl和f2之間的差異用作失調(diào)度，并且作該失調(diào)度是否在預(yù)定的范圍之內(nèi)的判定。同樣，在該調(diào)整步驟中，進(jìn)行該檢測(cè)電極30L和30R檢測(cè)的差分信號(hào)是否在預(yù)定的范圍之內(nèi)的判定。在該調(diào)整步驟中，基于失調(diào)度和差分信號(hào)的判定結(jié)果，從其振幅確定振動(dòng)器部件23的調(diào)整位置，并且通過(guò)激光照射拋光振動(dòng)器部件23的一部分。通過(guò)上述相同的測(cè)量和激光加工執(zhí)行該調(diào)整步驟，直到該失調(diào)度和差分信號(hào)的判定結(jié)果達(dá)到目標(biāo)值。該調(diào)整步驟使用激光裝置，該激光裝置具有可控的光點(diǎn)直徑并且發(fā)射532nm波長(zhǎng)的激光。在該調(diào)整步驟中，例如，通過(guò)使用激光照射長(zhǎng)度方向上的適當(dāng)部分，從而調(diào)整側(cè)面和第一主面23-1之間的邊緣。在每個(gè)振動(dòng)元件20中，由于通過(guò)激光照射調(diào)整的頻率差異和檢測(cè)信號(hào)平衡中的變化從基底末端降低到振動(dòng)器部件23的尖端，因而可以粗略地調(diào)整該基底末端側(cè)，進(jìn)而細(xì)微地調(diào)整該尖端。由于對(duì)安裝在支撐襯底2上的振動(dòng)元件20執(zhí)行調(diào)整步驟，因而可以不執(zhí)行安裝之后的再調(diào)整，由此提高了振動(dòng)陀螺傳感器I的生產(chǎn)率，當(dāng)在安裝之前進(jìn)行調(diào)整時(shí)則進(jìn)行該再調(diào)整。在這種情況下，由調(diào)整激光器照射的區(qū)域在振動(dòng)器部件23的上表面23-2側(cè)，因而在安裝之后表現(xiàn)出極好的可調(diào)整性。由于沒(méi)有在每個(gè)振動(dòng)器部件23的上表面23-2上形成壓電層和電極層，因而盡可能地避免了該調(diào)整的影響，比如由于激光加工產(chǎn)生的熱而造成的壓電薄膜層28的特性的改變，極化狀態(tài)的改變等等。在振動(dòng)陀螺傳感器I中，當(dāng)將預(yù)定頻率的AC電壓從各個(gè)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路部件50施加到每個(gè)振動(dòng)元件20中的驅(qū)動(dòng)電極層29時(shí)，振動(dòng)器部件23以固有頻率振動(dòng)。振動(dòng)器部件
23在縱向即厚度方向上以縱向諧振頻率諧振，還在反向方向即寬度方向上以反向諧振頻率諧振。振動(dòng)元件20的靈敏度隨著縱向諧振頻率和反向諧振頻率之間的差異即失調(diào)度的減少而增加。在振動(dòng)陀螺傳感器I中，如上所述，當(dāng)通過(guò)晶體各向異性刻蝕和反應(yīng)離子刻蝕高精度地形成每個(gè)振動(dòng)器部件23的外周時(shí)，得到令人滿意的失調(diào)度。在每個(gè)振動(dòng)元件20中，縱向諧振頻率的特性明顯地受振動(dòng)器部件23的長(zhǎng)度尺寸t5的精度的影響。如上所述，在限定振動(dòng)器部件23的長(zhǎng)度尺寸t5的每個(gè)振動(dòng)元件20的根部位置43，當(dāng)在通過(guò)晶體各向異性刻蝕形成的膜片部件38的(100)表面、與每個(gè)以55°角刻蝕的斜面133對(duì)應(yīng)的(111)表面、以及與平面對(duì)應(yīng)的邊界線之間出現(xiàn)偏差時(shí)，失調(diào)度根據(jù)該偏差的數(shù)量增加。也就是，在每個(gè)振動(dòng)元件20中，偏差的數(shù)量由在晶體各向異性刻蝕中在氧化硅膜33B上形成的抗蝕圖案以及在反應(yīng)離子刻蝕中形成的抗蝕膜圖案之間的位置偏移造成。因此，例如，可以使用能夠同時(shí)觀察硅襯底21的第一和第二主面21-1和21-2的兩側(cè)對(duì)準(zhǔn)器定位每個(gè)振動(dòng)元件20?？蛇x擇地，在硅襯底21的第一和第二主面21-1和21-2上形成適當(dāng)?shù)亩ㄎ粓D案或標(biāo)記，以便在這些圖案或標(biāo)記的基礎(chǔ)上，通過(guò)執(zhí)行一側(cè)對(duì)準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)裝置定位每個(gè)振動(dòng)元件20?？梢詫⒃摱ㄎ环椒☉?yīng)用到在支撐襯底2上安裝每個(gè)振動(dòng)元件20的步驟中。
當(dāng)每個(gè)振動(dòng)元件20中偏差量在小于大約30 μ m的范圍內(nèi)時(shí)，縱向諧振頻率基本與反向諧振頻率相同。因此，在每個(gè)振動(dòng)元件20中，通過(guò)具有略高精度的刻蝕步驟基本上抑制了由于偏差量造成的失調(diào)度的減少，并且在沒(méi)有上述使用對(duì)準(zhǔn)裝置的定位方法的情況下制造該振動(dòng)元件。(成對(duì)振動(dòng)元件的效果)在用于生產(chǎn)振動(dòng)元件的工藝中，如上所述，在硅襯底21上同時(shí)形成每個(gè)具有與基底部分22 —體形成的振動(dòng)部分的許多振動(dòng)元件20，以及將硅襯底21切割為各個(gè)振動(dòng)元件20。因此，制造具有相同形狀的第一振動(dòng)元件20X和第二振動(dòng)元件20Y，在支撐襯底2的主面上的兩軸上的位置上布置第一振動(dòng)元件20X和第二振動(dòng)元件20Y，以產(chǎn)生用于獲得兩軸中檢測(cè)信號(hào)的振動(dòng)陀螺傳感器I。在用于制造振動(dòng)元件的工藝中，例如與例如兩軸集成振動(dòng)元件相比較，可顯著增加從硅襯底(晶片)21獲得的振動(dòng)元件的數(shù)量，在該兩軸集成振動(dòng)元件中振動(dòng)器部件被整體形成在公共基底部件22的相鄰側(cè)邊，用于獲得兩軸方向上的檢測(cè)信號(hào)。圖40示出獲得的振動(dòng)元件20的數(shù)量比較，每個(gè)振動(dòng)元件包括具有上述尺寸的部件和獲得的兩軸集成振動(dòng)元件的數(shù)量，每個(gè)振動(dòng)元件具有與振動(dòng)元件20相同的功能。圖40表示，在使用3cm的方形硅襯底生產(chǎn)總共60個(gè)振動(dòng)元件20(相應(yīng)于30個(gè)每個(gè)包括兩個(gè)振動(dòng)元件的陀螺傳感器)時(shí)，使用在半導(dǎo)體工藝批量生產(chǎn)中通常使用的4inch (英寸)直徑晶片生產(chǎn)總共1200個(gè)振動(dòng)元件(相應(yīng)于600個(gè)陀螺傳感器I)，以及使用5inch (英寸)直徑晶片生產(chǎn)總共4000個(gè)振動(dòng)兀件(相應(yīng)于2000個(gè)陀螺傳感器I)。另一方面，對(duì)于兩軸集成振動(dòng)元件，使用3cm方形硅襯底生產(chǎn)總共20個(gè)振動(dòng)元件,使用4inch (英寸)直徑晶片生產(chǎn)總共300個(gè)振動(dòng)元件和使用5inch (英寸)直徑晶片生產(chǎn)總共800個(gè)振動(dòng)元件。在振動(dòng)元件20中，材料生產(chǎn)率被顯著提高，以降低成本。在振動(dòng)陀螺傳感器I中，如上所述，用于獲得兩軸中檢測(cè)信號(hào)的第一振動(dòng)元件20X和第二振動(dòng)元件20Y在支撐襯底2上成直角被定位在兩軸上。在振動(dòng)陀螺傳感器1，考慮振動(dòng)元件中之一的振動(dòng)操作對(duì)其它振動(dòng)元件的振動(dòng)操作的影響，即在兩軸之間出現(xiàn)的干涉。圖41示出通過(guò)對(duì)安裝在支撐稱底2的兩個(gè)方向上的第一和第二振動(dòng)元件20X和20Y的調(diào)整而測(cè)量串?dāng)_的結(jié)果。在圖41中，類型I為第一和第二振動(dòng)元件20X-1和20Y-1被安裝在支撐襯底2上的陀螺傳感器，以使各個(gè)振動(dòng)器部件23X-1和23Y-1彼此相對(duì)，并且各個(gè)基底部件22X-1和22Y-1被固定在支撐襯底2的對(duì)角。類型2為第一和第二振動(dòng)元件20X-2和20Y-2被安裝在支撐襯底2上的陀螺傳感器，以使各個(gè)基底部件22X-2和22Y-2被固定在支撐襯底2的同一角，并且各個(gè)振動(dòng)器部件23X-2和23Y-2沿側(cè)邊線成直角延伸。類型3為第一振動(dòng)元件20X-3被安裝在支撐襯底2上的陀螺傳感器，以使基底部件22X-3被固定在支撐襯底2的一角，振動(dòng)器部件23X-3被定向?yàn)榕徎撞考?2X-3的所述角之一，并且第二振動(dòng)元件20Y-3被安裝在支撐襯底2上，以使基底部件22Y-3被固定在毗鄰基底部件22X-3的所述角的另一角，并且振動(dòng)器部件23Y-3被定向?yàn)槌虻谝徽駝?dòng)元件20X-3。作為比較例，該圖還示出上述兩軸集成振動(dòng)元件(類型0)60的串?dāng)_值。串?dāng)_的單位為dbm(分貝/毫瓦)。圖41指示出類型O的振動(dòng)元件60的串?dāng)_值為-50dbm，類型I的振動(dòng)元件20X-1和20Y-1的串?dāng)_值為-70dbm，類型2的振動(dòng)元件20X-2和20Y-2的串?dāng)_值為_60dbm，以及類型3的振動(dòng)元件20X-3和20Y-3的串?dāng)_值為-72dbm。 在依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中類型I至3中每個(gè)的振動(dòng)陀螺傳感器I中，無(wú)論安裝狀態(tài)如何，相比較于類型O的兩軸集成振動(dòng)元件60，獲得至少大約-IOdbm的提高。在這種振動(dòng)陀螺傳感器I中，提供兩軸集成振動(dòng)元件20，因此兩軸上檢測(cè)信號(hào)間的干涉信號(hào)被抑制為大約lmV。另一方面，在包括兩軸集成振動(dòng)元件的振動(dòng)陀螺傳感器中，兩軸上檢測(cè)信號(hào)間的干涉信號(hào)為大約10mV，由此降低了檢測(cè)性能。在依據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例的振動(dòng)陀螺傳感器I中，在第一和第二振動(dòng)元件20X和20Y以類型I的布置被安裝在支撐襯底2上時(shí)，產(chǎn)生兩軸間最小的干涉。在振動(dòng)陀螺傳感器I中，第一和第二振動(dòng)元件20X和20Y可以被安裝在支撐襯底2的任何位置上。然而，考慮到小型IC電路元件7和許多電子部件的安裝和布線圖案的延伸，基底部件22優(yōu)選固定在如上述類型中支撐襯底2的角部，因?yàn)榘惭b效率被提高得最多。在振動(dòng)陀螺傳感器I中，在使用安裝機(jī)器將第一和第二振動(dòng)元件20X和20Y安裝在支撐襯底2上時(shí)，識(shí)別設(shè)置在每個(gè)振動(dòng)元件20上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記32，以使振動(dòng)元件在成直角交叉的兩軸上彼此相對(duì)。同樣，在振動(dòng)陀螺傳感器I中，振動(dòng)元件20優(yōu)選被安裝在支撐襯底20上，從而不會(huì)引起每個(gè)振動(dòng)器部件23的位置偏移。圖42A和42B均為示出每個(gè)振動(dòng)元件20的位置偏移(與中心軸的偏移角度的分布)的柱狀圖，其中偏移角(度)被表示在橫坐標(biāo)上，數(shù)量被表示在縱坐標(biāo)上。圖42A示出通過(guò)識(shí)別對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記32執(zhí)行的安裝，以及圖48B示出通過(guò)識(shí)別振動(dòng)元件20的外部形狀執(zhí)行的安裝。在振動(dòng)陀螺傳感器I中，如從圖42A和42B中所看到的，在使用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記32執(zhí)行高度識(shí)別時(shí)，振動(dòng)元件20被精確安裝在支撐襯底2上，在角度偏移的發(fā)生率的變化較低且偏移角度也較低的范圍內(nèi)。因此，在振動(dòng)陀螺傳感器I中，每個(gè)振動(dòng)元件20精確和穩(wěn)定地檢測(cè)運(yùn)動(dòng)模糊。在該實(shí)施例中，將一對(duì)振動(dòng)元件20X和20Y安裝在支撐襯底2的第一主面2_1上，以使振動(dòng)器部件23以直角定向在軸向方向上，用于檢測(cè)圍繞兩軸的角速度?？商鎿Q的，可以將至少三個(gè)振動(dòng)元件以不同軸向安裝在公共支撐襯底上，用于檢測(cè)圍繞兩軸向的角速度。例如，可以將三個(gè)振動(dòng)元件安裝在公共支撐襯底上以布置其的振動(dòng)器部件，使每個(gè)振動(dòng)器部件具有120°的角度差。而且，根據(jù)本實(shí)施例的兩個(gè)振動(dòng)陀螺傳感器I可被制備和彼此垂直的安裝在攝像機(jī)的主體器件等的表面上。在這種情況中，圍繞三軸向即縱向、橫向和垂直向的角速度被同時(shí)檢測(cè)。(串?dāng)_)每個(gè)振動(dòng)元件20的工作頻率可被設(shè)置在幾kHz至幾百kHz的范圍內(nèi)。在兩軸角速度傳感器(振動(dòng)陀螺傳感器I)中，使用兩個(gè)振動(dòng)元件20X和20Y的變化工作頻率(fx和fy)來(lái)測(cè)量因頻率差(fx-fy)而導(dǎo)致的干涉信號(hào)的振幅。所得到的結(jié)果被示出在圖43中。在圖43中，振動(dòng)元件20X和20Y間的工作頻率差(fx-fy)被示出在橫坐標(biāo)上，并且疊加在傳感器輸出(DC)上的AC噪聲分量Vo (指示噪聲的在AC波形的高振幅峰和低振幅峰之間的大小)被示出在縱坐標(biāo)上。這里，該噪聲分量Vo被稱為“軸間串?dāng)_”。當(dāng)頻率差(fx-fy)小于IkHz時(shí)，串?dāng)_值達(dá)到1500mVpp或更大,而角速度的穩(wěn)定檢測(cè)將會(huì)是不可能的。在另一方面，當(dāng)頻率差接近IkHz時(shí)，串?dāng)_值開始減少至500mVpp。具體地，使用I. 4kHz的頻率差，串?dāng)_值減少至200mVpp，而使用2kHz或更大的頻率差，串?dāng)_值減少至IOOmVpp或更小。圖43所示的結(jié)果揭示,通過(guò)將頻率差(fx-fy)設(shè)定為IkHz或更小，則軸間串?dāng)_明顯地減少。制備對(duì)于在其工作頻率(fx和fy)之間具有IkHz差值的振動(dòng)元件20X和20Y的兩種類型的樣本，從而產(chǎn)生兩軸角速度傳感器穩(wěn)定的工作。樣本 I第一振動(dòng)元件20X具有37kHz的工作頻率
第二振動(dòng)元件20Y具有36kHz的工作頻率樣本 2第一振動(dòng)元件20X具有40kHz的工作頻率第二振動(dòng)元件20Y具有39kHz的工作頻率圖43指示在將頻率差(fx-fy)設(shè)定為2kHz到3kHz時(shí)，該對(duì)振動(dòng)元件20X和20Y間串?dāng)_的影響被阻止。因此，通過(guò)使用2kHz或更小的頻率差驅(qū)動(dòng)振動(dòng)元件20X和20Y，可以提高傳感器輸出的精度。再者，設(shè)置于主體裝置側(cè)上的振動(dòng)元件20和其它電子部件(傳感器等等)之間的串?dāng)_，會(huì)影響根據(jù)該實(shí)施例的振動(dòng)陀螺傳感器。然而，可以提前制備具有不同工作頻率的多個(gè)振動(dòng)器元件，以便可以選擇不產(chǎn)生影響的頻率作為每個(gè)振動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)頻率。具體地，制備例如具有在35kHz至60kHz范圍內(nèi)的驅(qū)動(dòng)頻率的多個(gè)振動(dòng)元件，以及選擇具有IkHz或更大(優(yōu)選2kHz或更大)頻率差的兩個(gè)振動(dòng)元件以避免該對(duì)振動(dòng)元件之間和振動(dòng)元件與設(shè)置在主體裝置中的其它電子部件之間的串?dāng)_。通過(guò)調(diào)整例如失調(diào)度(縱向諧振頻率和橫向諧振頻率之間的頻率差)和在調(diào)整步驟中用于振動(dòng)元件20的右、左檢測(cè)信號(hào)之間的平衡之類的振動(dòng)性能，從而調(diào)整每個(gè)振動(dòng)元件20X和20Y的工作頻率，然后類似地通過(guò)在每個(gè)振動(dòng)器部件23的尖端上的激光修整來(lái)調(diào)整諧振頻率。每個(gè)振動(dòng)元件20的振動(dòng)器部件23為懸臂振動(dòng)器，因此諧振頻率懸臂梁的長(zhǎng)度的平方成反比，如與下面表達(dá)式所示。在表達(dá)式中，fn為懸臂梁的諧振頻率，E為楊氏(Young’ s)模量，I為懸臂梁的第二面積矩，P為密度，A為梁的截面面積，L為梁的長(zhǎng)度以及為λ比例系數(shù)。因此，通過(guò)激光修整每個(gè)振動(dòng)器部件23的尖端部分，從而可減少該梁的剛度和有效長(zhǎng)度，以增加該梁的諧振頻率。
「 r /I2 I EI A2 [W I[_] fn=^i^=^i^AU另一方面，在諧振頻率的調(diào)整中，優(yōu)選地防止了已經(jīng)被預(yù)先調(diào)整的失調(diào)度的改變。圖44為示出數(shù)據(jù)曲線的圖(表)，所述數(shù)據(jù)通過(guò)測(cè)量諧振頻率和失調(diào)度的改變來(lái)獲得，該改變伴隨具有Ilym的深度和I. 9mm的長(zhǎng)度的激光加工的懸臂梁的加工位置的變化。圖44表示，當(dāng)使用激光在距離懸臂梁根部(振動(dòng)器部件23的基底末端)I. 6mm或更多(振動(dòng)器部件23整個(gè)長(zhǎng)度的4/5或更多)的距離的位置處加工時(shí)，可以增加諧振頻率而不改變失調(diào)度(93Hz)。根據(jù)上述結(jié)果，如圖45所示，在每個(gè)振動(dòng)器23的上表面23_1上，用于諧振頻率調(diào)整的激光器加工凹形(加工標(biāo)記)90的形成區(qū)域被設(shè)置在距離其根部的振動(dòng)器部件23整個(gè)長(zhǎng)度的4/5或更多的距離處，用于失調(diào)度調(diào)整的激光器加工凹形8的形成區(qū)域80被設(shè)置在另一部分。因此，將振動(dòng)元件20X和20Y的諧振頻率調(diào)整為任意不同值，而不改變失調(diào)度，從而容易地避免軸間串?dāng)_。同樣，優(yōu)選地在一個(gè)頻帶區(qū)域內(nèi)調(diào)整每個(gè)振動(dòng)元件20X和20Y的諧振頻率，在該頻帶區(qū)域內(nèi)不僅振動(dòng)元件間的串?dāng)_、而且在振動(dòng) 元件和在主體裝置上的其它電子部件之間的串?dāng)_均具有較小影響。第二實(shí)施例在該實(shí)施例中，描述了在支撐襯底2上的IC電路元件7的安裝區(qū)域。如圖46所示，IC電路元件7和其它電子部件8，還有該對(duì)振動(dòng)元件20 (20X和20Y)被混合安裝在支撐襯底2上。這些部件經(jīng)常使用回流焊接來(lái)安裝。因此，在振動(dòng)元件20的倒裝片安裝之后，通過(guò)回流焊接安裝諸如IC電路7之類的多管腳部件，通過(guò)熱壓可以彎曲支撐襯底2，因此影響振動(dòng)元件20，從而改變振動(dòng)模式且退化特征。還有，其上安裝有振動(dòng)元件20的支撐襯底通過(guò)回流焊接被安裝在主體裝置的控制襯底上，支撐襯底2和IC電路元件7之間的連接可被重新回流，從而振動(dòng)元件20會(huì)受到支撐襯底2的曲率或在安裝工藝中出現(xiàn)的類似特征的影響。在上述第一實(shí)施例中，如圖46所示，IC電路元件7被安裝在不同于安裝振動(dòng)元件20的支撐襯底2的角部的角部附近。此外，其它電子部件也被安裝在支撐襯底2的局部區(qū)域上。因此，在回流期間在支撐襯底2的平面上不均勻地出現(xiàn)熱應(yīng)變或熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致不均勻熱應(yīng)變等作用在該對(duì)安裝元件20的安裝區(qū)域上。因此，在振動(dòng)元件的檢測(cè)精度之間會(huì)發(fā)生改變。因此，在該實(shí)施例中，如圖47所示，IC電路元件7的主安裝區(qū)域被定位在連接該對(duì)振動(dòng)元件20的安裝區(qū)域的連線的中心部分。因而，施加在安裝IC電路元件7的回流處理或?qū)⒅我r底2安裝在控制襯底上的回流處理上的熱應(yīng)變會(huì)均勻地分布在該對(duì)振動(dòng)元件20上，從而抑制了振動(dòng)元件的特性差異的出現(xiàn)。如圖47所示，優(yōu)選地確定IC電路元件的安裝區(qū)域，以將具有矩形平面形狀的IC電路元件7設(shè)置在該對(duì)振動(dòng)元件20間的中心點(diǎn)(對(duì)稱點(diǎn))。然而，IC電路元件7實(shí)際上可被設(shè)置在IC電路元件7的安裝區(qū)域的預(yù)定區(qū)域內(nèi)，這在圖中作為中心示出。預(yù)定區(qū)域表示在其內(nèi)支撐襯底2的平面被分割為第一至第四象限的區(qū)域，IC電路元件7的至少一部分安裝區(qū)域?qū)儆诘谝恢恋谒南笙拗械拿總€(gè)。如圖47所示，優(yōu)選地，將其它電子元件8的安裝區(qū)域、以及IC電路元件7的安裝區(qū)域確定為均勻的或關(guān)于每個(gè)振動(dòng)元件20對(duì)稱，以使得各個(gè)安裝區(qū)域包括相同數(shù)量的部件。因此，在其余電子部件8及IC元件7的回流處理中產(chǎn)生的應(yīng)變可被均勻地施加在振動(dòng)元件20上。圖48示出支撐襯底2的回流次數(shù)和該對(duì)振動(dòng)元件的輸出間差異之間的關(guān)系，IC電路元件7的安裝區(qū)域變化。圖48顯示，當(dāng)該對(duì)振動(dòng)元件的輸出間差異較小時(shí)，傳遞給各個(gè)振動(dòng)元件的應(yīng)變數(shù)量是均勻的，而當(dāng)該對(duì)振動(dòng)元件的輸出間差異較大時(shí)，傳遞給各個(gè)振動(dòng)元件的應(yīng)變數(shù)量是大的。在這種情況中，在回流前輸出差為零。同樣，圖47所示本發(fā)明的實(shí)施例中具有明顯的效果，并且基本上不引起振動(dòng)元件的輸出間的差異，如與IC電路元件7被定位于支撐襯底2的角部的比較例(圖46)的結(jié)構(gòu)相比較。第三實(shí)施例接下來(lái)，將描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。圖49示意性示出各個(gè)振動(dòng)元件20和相應(yīng)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)器電路部件50 (IC電路元件7)之間的布線結(jié)構(gòu)。參考電極層27被連接至驅(qū)動(dòng)檢測(cè)器電路 部件50的Ref端子，以及驅(qū)動(dòng)電極層29被連接至驅(qū)動(dòng)檢測(cè)器電路部件50的額定Ga端子。該對(duì)檢測(cè)電極30L和30R分別被連接至驅(qū)動(dòng)檢測(cè)器電路部件50的Gb和Ge端子。在通常的振動(dòng)陀螺傳感器中，Ref端子與Ga至Ge端子被設(shè)定為同一預(yù)定位置電勢(shì)(例如，I. 35V)。也就是說(shuō)，輸入至驅(qū)動(dòng)電極層29的AC信號(hào)的中心電勢(shì)和從檢測(cè)電極30L和30R輸出的檢測(cè)信號(hào)的中心電勢(shì)被設(shè)定為與參考電極層27相同。因此，從檢測(cè)電極30L和30R輸出的檢測(cè)信號(hào)表示比參考電勢(shì)高和低(正和負(fù))的值，從而產(chǎn)生隨元件尺寸的減少而降低檢測(cè)靈敏度的問(wèn)題。因此，在根據(jù)該實(shí)施例的振動(dòng)陀螺傳感器中，連接參考電極層27的Ref端子被設(shè)定為GND (接地)電勢(shì)。換言之，如圖50所示，輸入至驅(qū)動(dòng)電極層29的AC信號(hào)的中心電勢(shì)和從檢測(cè)電極30L和30R輸出的檢測(cè)信號(hào)的中心電勢(shì)被設(shè)定為比參考電極層27的電勢(shì)高出預(yù)定電勢(shì)。從而，通過(guò)預(yù)定DC偏壓(偏移電勢(shì))驅(qū)動(dòng)每個(gè)振動(dòng)器部件23，將所述預(yù)定DC偏置施加在Ga至Ge端子和Ref端子之間，以及從檢測(cè)電極30L和30R輸出的檢測(cè)信號(hào)為比參考電勢(shì)高的電勢(shì)，從而增加SN比且提高檢測(cè)靈敏度。施加在驅(qū)動(dòng)電極層29 (檢測(cè)電極30L和30R)和參考電極層27之間的偏移電勢(shì)的幅度顯著影響了壓電薄膜層28的壓電特性(輸出靈敏度)。圖51示出偏移電勢(shì)和壓電特性之間的關(guān)系。在該圖中，偏移電勢(shì)由作用在壓電薄膜層28的電場(chǎng)強(qiáng)度(ν/μπι)來(lái)表示。圖51揭示假定偏移電勢(shì)為O時(shí)壓電特性為1，當(dāng)偏移電勢(shì)增加時(shí)壓電特性增加，但是在偏移電勢(shì)為大約8V/ μ m或更大時(shí)往往減少。當(dāng)偏移電勢(shì)超過(guò)15V/ μ m時(shí)，壓電特性減少至低于O偏移電勢(shì)處的值。因此，在該實(shí)施例中，用于提高壓電特性的偏移電勢(shì)為15V/μ m或更少,優(yōu)選8V/ μ m或更少。圖52示出磁滯曲線(P-E曲線)，表示極化量隨壓電薄膜層28的外電場(chǎng)強(qiáng)度變化的變化。在參考電極層27和驅(qū)動(dòng)電極層29被設(shè)定為同一電勢(shì)時(shí)，施加至驅(qū)動(dòng)電極層29的輸入信號(hào)的中心電勢(shì)(工作電壓)與圖52中所示的回路的中心(電場(chǎng)強(qiáng)度O) —致。另一方面，在參考電極層27被連接至GND端的實(shí)施例中，工作電壓被設(shè)定在偏移至回路中心的右側(cè)(電場(chǎng)強(qiáng)度的正方向)的位置。在該實(shí)施例中，偏移量也就是偏移電勢(shì)為I. 35V。因此，在極化量大于壓電材料的剩余極化Pr的區(qū)域中驅(qū)動(dòng)壓電材料，從而增加檢測(cè)電極30L和30R的輸出電壓。盡管是在工作電壓的偏移量(偏移電勢(shì)或偏置電勢(shì))增加時(shí)在具有大量極化的區(qū)域中驅(qū)動(dòng)壓電材料，但是在極化量接近飽和極化Ps時(shí)，壓電材料的驅(qū)動(dòng)方向被不希望地抑制。因此，偏移量被優(yōu)選為例如壓電材料的矯頑電場(chǎng)(+Ec)或更少。如上所述，依據(jù)該實(shí)施例，增加檢測(cè)電壓以允許對(duì)施加至各個(gè)振動(dòng)器部件23的角速度或科里奧利力進(jìn)行高靈敏度檢測(cè)，從而與一般的傳感器相比較，容易地適應(yīng)振動(dòng)元件20的尺寸減少。并且，還可以降低各個(gè)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)器電路部件50的工作電壓，從而有助于振動(dòng)陀螺傳感器的低功耗。
如上所述，在本說(shuō)明書中描述的振動(dòng)陀螺傳感器具有下面的其他特征I. 一種振動(dòng)陀螺傳感器，包括支撐襯底，在該支撐襯底上形成具有多個(gè)焊接區(qū)的布線圖案，以及安裝在該支撐襯底的表面上的振動(dòng)元件，其中振動(dòng)元件包括具有安裝表面的基底部件，在該安裝表面上形成多個(gè)連接到焊接區(qū)的端子部件，以及振動(dòng)器部件，該振動(dòng)器部件從該基底部件的一側(cè)整體地突出且具有與該基底部件的安裝表面共面的面向襯底的表面，該振動(dòng)器部件具有第一電極層，壓電層和第二電極層，其依次層疊在面向襯底的表面上，以及在AC信號(hào)被施加在該第一和第二電極層間時(shí)振動(dòng)器部件振動(dòng),AC信號(hào)的中心電場(chǎng)強(qiáng)度被設(shè)定在從壓電層的磁滯回路的中心向正方向偏移的位置。2.在I所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中AC信號(hào)的中心電場(chǎng)強(qiáng)度的偏移量為15V/ym或更少。3.在I所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中該第一電極層被連接至接地電勢(shì)。4.在I所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中多個(gè)振動(dòng)元件被安裝在支撐襯底上，以使該振動(dòng)器部件具有不同的軸方向。5.在4所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中在IkHz或更大的工作頻率差的情況下驅(qū)動(dòng)該振動(dòng)元件。6.在4所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中除了多個(gè)振動(dòng)元件之外，在支撐襯底上安裝電路元件和多個(gè)電子部件。7.在6所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中電路元件包括IC部件，以及用于電路元件的主安裝區(qū)域被定位在連接該多個(gè)振動(dòng)元件的安裝區(qū)域的線的中心部分。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在權(quán)利要求或與其等同的范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素，會(huì)出現(xiàn)不同的變化、組合、局部組合以及替換。本發(fā)明包含與2005年3月4日向日本專利特許廳申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)JP2005-106718，2005年3月7日向日本專利特許廳申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)JP2005-063075，2005年6月29日向日本專利特許廳申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)JP2005-190234以及2005年12月27日向日本專利特許廳申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)JP2005-374326相關(guān)的主題，通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容在此參考。
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)陀螺傳感器，包括 支撐襯底，包括第一表面和背對(duì)的第二表面； 在所述第一表面上的具有多個(gè)焊接區(qū)的布線圖案； 在所述第二表面上的多個(gè)安裝端子部件；以及 在所述支撐襯底的所述第一表面上的至少兩個(gè)振動(dòng)元件，所述至少兩個(gè)振動(dòng)元件能夠檢測(cè)不同軸方向上的振動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中每個(gè)振動(dòng)元件包括具有安裝表面的基底部件，在所述安裝表面上形成多個(gè)連接至所述焊接區(qū)的端子；以及振動(dòng)器部件，以懸臂形式從基底部件的一側(cè)整體突出。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中使用IkHz或更大的工作頻率差驅(qū)動(dòng)所述振動(dòng)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中使用2kHz至3kHz的工作頻率差驅(qū)動(dòng)所述振動(dòng)元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中所述兩個(gè)振動(dòng)元件的基底部件中的至少一個(gè)被安裝在所述支撐襯底的角部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中所述兩個(gè)振動(dòng)元件的基底部件被安裝在所述支撐襯底的相對(duì)的角部。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中每個(gè)振動(dòng)元件具有與所述基底部件的安裝表面共面的面向基底的表面；以及 所述振動(dòng)器部件具有第一電極層、壓電層和第二電極層，這些以該順序形成在所述面向基底的表面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中安裝所述兩個(gè)振動(dòng)元件以使得對(duì)軸成90°設(shè)置所述振動(dòng)器部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中每個(gè)所述振動(dòng)元件具有在基底部件的安裝表面上形成的多個(gè)端子部件上提供的金屬凸起，以及通過(guò)所述金屬凸起將多個(gè)端子部件連接至相應(yīng)焊接區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中除了所述多個(gè)振動(dòng)元件之外，在所述支撐襯底上還安裝電路元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中所述電路元件包括IC元件，以及用于所述IC元件的安裝區(qū)域位于連接多個(gè)振動(dòng)元件的基底部件的安裝區(qū)域的線的中心部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中所述電路元件包括IC元件，以及用于所述IC元件的安裝區(qū)域設(shè)置在當(dāng)所述支撐襯底的平面被分割為第一至第四象限時(shí)用于所述IC元件的至少一部分安裝區(qū)域?qū)儆诘谝恢恋谒南笙拗械拿總€(gè)的預(yù)定區(qū)域。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中每個(gè)振動(dòng)元件的振動(dòng)器部件具有形成在其上表面上的處理標(biāo)記，用于調(diào)整其諧振頻率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中在距離所述振動(dòng)器部件的基底末端在所述振動(dòng)器部件的整個(gè)長(zhǎng)度的4/5或更大的距離處形成所述處理標(biāo)記。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中每個(gè)振動(dòng)元件具有對(duì)齊標(biāo)記，用于與所述支撐基底相對(duì)齊。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中所述支撐襯底的表面覆蓋有光屏蔽蓋元件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種振動(dòng)陀螺傳感器。所述振動(dòng)陀螺傳感器包括支撐襯底，在該支撐襯底上形成具有多個(gè)焊接區(qū)的布線圖案，以及安裝在該支撐襯底的表面上的振動(dòng)元件，其中至少兩個(gè)振動(dòng)元件被安裝在該支撐襯底上，用于檢測(cè)不同軸方向上的振動(dòng)。
文檔編號(hào)G01C19/56GK102620727SQ20121011182
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2006年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月4日
發(fā)明者中鹽榮治, 佐佐木伸, 本多順一, 渡邊成人, 相澤學(xué), 稻熊輝往, 鈴木浩二, 高橋和夫 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社