角速度傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及使用了壓電元件的角速度傳感器。
【背景技術】
[0002]—般而言，對于車輛等移動體姿態(tài)控制中所使用的角速度傳感器，已知的有字母表的Η型形狀的角速度傳感器、還有柱狀形狀的角速度傳感器、音叉形狀的角速度傳感器等各種形狀的角速度傳感器。
[0003]這些角速度傳感器由基部、驅(qū)動電動機部和檢測電極部構(gòu)成。在基部的上面設置有往外部輸入輸出取出用的電極部。輸入輸出取出用的電極部通過電極配線或電極焊盤而與驅(qū)動電極部、檢測電極部的各個相連接。各個電極部配備有具有壓電體膜的壓電元件。被壓電元件的上部電極與下部電極夾著的壓電體膜是具有壓電特性的膜，并且是當施加電壓時會發(fā)生應變，而且當發(fā)生機械應變時會產(chǎn)生電位的膜。利用該性質(zhì)來激勵角速度傳感器的驅(qū)動電極部。當對這樣的角速度傳感器施加角速度時，驅(qū)動電極部由于科里奧利力(Cor1lis force)而發(fā)生應變。通過檢測該電位能夠檢測出賦給角速度傳感器的角速度。再者，角速度傳感器在安裝于基座之后通過引線鍵合(wire bonding)等而與外部電路相連接，并且與處理電路即1C 一起封裝而成為角速度傳感器。
[0004]作為這樣的角速度傳感器所使用的壓電元件，例如在專利文獻1中提出了如下的壓電元件的方案，即，通過令設置有第1電極(下部電極)的壓電體的第1面(下面)成為在比將設置有第2電極(上部電極)的壓電體的第2面(上面)投影到第1面(下面)后的輪廓更外側(cè)具有輪廓的形狀，第1電極(下部電極)為與第1面(下面)的輪廓相同或者較大的形狀，并且第2電極(上部電極)為與第2面(上面)的輪廓相同或者較小的形狀，從而不使壓電元件的共振性能降低而有效地防止電極之間的短路。
[0005]專利文獻1:日本特開2010-135595號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]出于防止短路或者緊密附著性的觀點，上下電極的設計可以提出做成與壓電體的輪廓相同或者較小的形狀。然而，根據(jù)本發(fā)明人的研究，可知即使實施現(xiàn)有技術的設計，在表不位移的信號中也重疊有噪聲。
[0007]根據(jù)本發(fā)明人等的研究，存在上下電極也作為振蕩器發(fā)揮功能的情況。作為振蕩器的電極，存在以與上述驅(qū)動電極部不同的方式振動的情況。其結(jié)果，與由科里奧利力引起的驅(qū)動電極部的應變不同的變形施加于壓電體膜。其結(jié)果，壓電體膜產(chǎn)生由檢測目的以外的振動所引起的電信號，其被認為是成為噪聲的原因。
[0008]本發(fā)明是有鑒于相關的問題而做出的結(jié)果，其目的在于提供使用了抑制噪聲發(fā)生的壓電元件的角速度傳感器。
[0009]為了解決上述技術問題，本發(fā)明所涉及的角速度傳感器，其特征在于:是具有固定有壓電元件的驅(qū)動臂的角速度傳感器，所述壓電元件具備壓電體膜、設置在所述壓電體膜的一個面?zhèn)鹊牡?電極膜、以及設置在所述壓電體膜的另一個面?zhèn)鹊牡?電極膜，在令垂直于所述驅(qū)動臂的長邊方向以及所述壓電體膜的厚度方向兩者的方向為寬度方向的情況下，所述第1電極膜的寬度方向的尺寸La、所述第2電極膜的寬度方向的尺寸Lc、所述壓電體膜的寬度方向的尺寸Lb滿足以下的關系:
[0010](l)LcX0.95 彡 La 彡 LcXl.05
[0011]⑵Lb < La
[0012](3)Lb<Lc。
[0013]根據(jù)該角速度傳感器，由于La與Lc大致相等，因此進行壓電元件協(xié)調(diào)后的振動，另外由于Lb小于La和Lc因此電壓經(jīng)由電極切實且均勻地施加于壓電體膜，因而能夠抑制起因于壓電元件振動而混入到檢測信號的噪聲。再者，檢測信號既能夠從設置在驅(qū)動臂的上述壓電元件取出，也能夠從設置在機械結(jié)合于驅(qū)動臂的檢測臂的壓電元件取出。
[0014]另外，本發(fā)明所涉及的角速度傳感器，其特征在于:所述壓電元件還具備有機樹脂膜，所述有機樹脂膜設置成至少抵接于(1)沿著包含所述壓電體膜的長邊方向和厚度方向兩者的平面的側(cè)面；(2)是位于比所述壓電體膜更靠寬度方向的外側(cè)的位置的所述第2電極膜的表面區(qū)域，且與所述第1電極膜相對的區(qū)域；以及(3)位于比所述壓電體膜更靠寬度方向的外側(cè)的位置的所述第1電極膜的表面區(qū)域，且與所述第2電極膜相對的區(qū)域。
[0015]根據(jù)該角速度傳感器，通過壓電元件由有機樹脂膜覆蓋，從而抑制向側(cè)方突出的電極膜的部分的振動，并且使振動變得穩(wěn)定。因此，能夠抑制噪聲包含于檢測信號。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供抑制了噪聲發(fā)生的壓電元件以及使用了該壓電元件的角速度傳感器。
【附圖說明】
[0017]圖1是表示本實施方式所涉及的角速度傳感器立體圖。
[0018]圖2是表示本實施方式所涉及的角速度傳感器的頂視圖。
[0019]圖3是表示沿著圖1的A-A線的角速度傳感器1結(jié)構(gòu)的示意截面圖。
[0020]圖4是表示壓電振動體的縱截面結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實施方式】
[0021]以下，參照附圖并就本發(fā)明的優(yōu)選的方式詳細說明。再者，在說明中，對于相同要素或者具有相同功能的要素使用相同的符號，省略重復的說明。
[0022]首先，參照圖1和圖2來說明本實施方式所涉及的角速度傳感器1的結(jié)構(gòu)。圖1是表示本實施方式所涉及的角速度傳感器立體圖。圖2是表示本實施方式所涉及的角速度傳感器的頂視圖(壓電元件省略上部的電極膜6c以外來表示)。
[0023]如圖1和圖2所示，角速度傳感器1具備基部5、從基部5平行于一定方向而延伸的一對驅(qū)動臂3，3、平行于與一對驅(qū)動臂3，3的延伸方向不同的方向而延伸的一對檢測臂3A, 3A。這些基部5、一對驅(qū)動臂3，3、一對檢測臂3A，3A通過對由硅(Si)構(gòu)成的基板2實施蝕刻加工而一體形成。
[0024]—對驅(qū)動臂3，3由其一端連結(jié)于基部5并且在圖示Y方向(長邊方向)上延伸的懸臂梁構(gòu)成。即，在本實施方式中，兩根驅(qū)動臂3，3被連結(jié)于基部5，并且大致并行地配置。如此，各個驅(qū)動臂3，3中，僅其一端連結(jié)于基部5，另一端成為自由端。驅(qū)動臂3，3可以使成為自由端的端部在圖示X方向上振動。各個驅(qū)動臂3，3在其臂上形成有壓電元件6，壓電元件6具有由電極膜夾著壓電體膜而成的驅(qū)動電極部，其作為驅(qū)動電極而發(fā)揮功能。
[0025]檢測臂3A，3A由其一端連結(jié)于基部5并且在圖示Y方向上延伸的懸臂梁構(gòu)成。即，在本實施方式中，兩根檢測臂3A，3A連結(jié)于基部5，并且大致并行地配置。如此，各個檢測臂3A, 3A中，僅其一端連結(jié)于基部5，另一端成為自由端。檢測臂3A, 3A可以使成為自由端的端部在圖示Z方向上振動。各個檢測臂3A，3A在其臂上形成有壓電元件6A，壓電元件6A具有由電極膜夾著壓電體膜而成的檢測電極部，該檢測電極部作為檢測電極而發(fā)揮功能。這里，驅(qū)動臂3，3與檢測臂3A，3A夾著基部5而在相反方向上延伸。即，本實施方式所涉及的角速度傳感器1呈現(xiàn)所謂的Η型形狀。再者，壓電元件6的Υ方向長優(yōu)選為驅(qū)動臂3的Υ方向長的30%以上且60%以下。在此情況下，由于將電容成分控制在必要的最低限度，因此有S/N比提高這樣的效果。壓電元件6Α的Υ方向長優(yōu)選為檢測臂3Α的Υ方向長的30%以上且60%以下。在此情況下，由于將電容成分控制在必要的最低限度，因此有S/N比提高這樣的效果。
[0026]基部5位于角速度傳感器1的中央，并且呈現(xiàn)大致矩形形狀?；?在一個主面上具有輸入輸出信號取出用的基部電極部15，另一個主面成為與封裝體(未圖示)相連接的固定部。
[0027]基部電極部15具有上部電極用焊盤部8、8Α和下部電極用焊盤部14。在本實施方式中，基部電極部15由4個上部電極用焊盤部8，8，8Α, 8Α和1個下部電極用焊盤部14構(gòu)成。
[0028]上部電極用焊盤部8，8是設置在基部5的一個主面上且與驅(qū)動臂3，3的連結(jié)部分附近，經(jīng)由配線W(參照圖2)而電連接于驅(qū)動電極部。更具體而言，上部電極用焊盤8，8電連接于構(gòu)成驅(qū)動電極部的壓電元件6的第2電極膜6c (參照圖3)。上部電極用焊盤8A，8A設置在基部5的一個主面上且與檢測臂3A，3A的連結(jié)部分附近，經(jīng)由配線W而電連接于檢測電極部。更具體而言，上部電極用焊盤8A，8A電連接于構(gòu)成檢測電極部的壓電元件6A的第2電極膜6c(參照圖3)。另外，上部電極用焊盤8A，8A也連接于外部的電路(未圖示)。作為與該外部的電路的連接方法，例如可以列舉由引線鍵合連接的方法。
[0029]下部電極用焊盤部14設置在基部5的大致中央。下部電極用焊盤部14分別電連接于驅(qū)動電極部和檢測電極部。更具體而言，下部電極用焊盤部14電連接于構(gòu)成驅(qū)動電極部和檢測電極部的壓電元件6，6A的第1電極膜6a(參照圖3)。另外，下部電極用焊盤部14也連接于外部的電路(未圖示)。作為與該外部電路的連接方法，例如可以列舉由引線鍵合連接的方法。
[0030]這里，就角速度傳感器1檢測角速度的機理進行說明。經(jīng)由基部電極部15將交流電壓施加于構(gòu)成兩根驅(qū)動臂3，3的驅(qū)動電極部的壓電元件6，并激勵具有驅(qū)