振動器件以及電子設備的製作方法

2023-07-22 19:41:11 2

專利名稱：振動器件以及電子設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及振動器件以及電子設備。
背景技術：
一直以來,公知有在殼體內設置了傳感器晶片和IC (Integrated Circuit :集成電路)的振動器件(例如，參照專利文獻I)。專利文獻I的振動器件(半導體封裝)具有殼體，該殼體具有底板、和在底板上表面的周緣部設置的框上的側壁，以位於形成在該殼體內側的晶片收納空間的方式，在底板上表面設置有加速度傳感器等傳感器晶片、信號處理晶片和存儲器晶片。此外，在專利文獻I的振動器件中，在厚度方向上重疊配置有信號處理晶片和存·儲器晶片，在這些晶片旁邊並列設置有傳感器晶片。此外，底板被設計為設置有傳感器晶片的傳感器晶片設置區域的厚度比重疊配置有信號處理晶片和存儲器晶片的信號處理晶片設置區域的厚度薄。換言之，底板是其上表面的一部分(與傳感器晶片設置區域相當的部位)比其他部位(與信號處理晶片設置區域相當的部位)更往下側凹陷的形狀，在該凹陷的部位處設置有傳感器晶片。在專利文獻I的振動器件中，通過在所述凹陷的部分設置厚度比信號處理晶片和存儲器晶片大的傳感器晶片，實現了振動器件的小型化(薄型化)。但是，在專利文獻I的振動器件中，是使底板的傳感器晶片設置區域的厚度變薄，在該較薄的部分設置有傳感器晶片。這種厚度較薄的部分與其他部分(信號處理晶片設置區域)相比，容易由於外力或熱而產生變形(容易形變)。並且，由於在該部分產生變形，會對傳感器晶片施加意料之外的外力(應力)，從而傳感器晶片的檢測精度降低。由此，在專利文獻I的振動器件中，存在不能防止特性降低並實現小型化的問題。專利文獻I日本特開2006-261560號公報

發明內容
本發明的目的在於提供一種能夠防止形變引起的振動元件的特性降低、同時實現小型化的振動器件以及電子設備。本發明正是為了解決上述課題中的至少一部分而完成的，可作為以下方式或應用例來實現。[應用例I]本發明的振動器件的特徵在於，該振動器件具有在內側具有收納空間的封裝；以及收納在所述收納空間中的振動元件和IC晶片，所述封裝具有底部，該底部具有IC晶片設置區域，其具有設置有所述IC晶片的IC晶片設置面；以及振動元件設置區域，其與所述IC晶片設置區域並列設置，並具有設置有所述振動元件的振動元件設置面，與所述振動元件設置區域相比，所述IC晶片設置區域的所述底部的厚度薄，與所述振動元件設置面相t匕，所述IC晶片設置面位於所述底部的相對於所述IC晶片和所述振動元件的設置面的背面側。
由此，可提供能夠防止形變引起的振動元件的特性降低，同時實現小型化(薄型化)的振動器件。[應用例2]在本發明的振動器件中，優選的是，所述振動元件的厚度比所述IC晶片薄。由此，能夠使振動器件進一步小型化(薄型化)。[應用例3]在本發明的振動器件中，優選的是，所述振動元件雙側支承於所述振動元件設置 面。由此，振動元件的保持狀態和振動特性穩定。[應用例4]在本發明的振動器件中，優選的是，所述底部具有在所述振動元件設置面上開放、並防止與所述振動元件的接觸的凹部。由此，能夠有效地防止或抑制下落等衝擊造成的振動元件設置面與振動元件的接觸而引起的振動元件的損壞/破損。[應用例5]在本發明的振動器件中，優選的是，所述振動元件具有進行振動的振動部，在所述振動元件設置面上具有凹部，在所述底部的平面視圖中，該凹部在內側包含所述振動部的至少一部分。由此，能夠有效地形成凹部，從而能夠防止或抑制振動元件設置區域的剛性降低。[應用例6]在本發明的振動器件中，優選的是，所述底部具有限制所述振動元件在厚度方向上的位移的限制部。由此，能夠防止振動元件的過度變形，從而能夠防止或抑制振動元件的損壞/破損。[應用例7]在本發明的振動器件中，優選的是，所述限制部的至少一部分與所述振動元件的
基部相對。由此，能夠防止振動元件的過度變形，並且能夠減小對振動特性的影響。[應用例8]在本發明的振動器件中，優選的是，該振動器件具有設置於所述振動元件設置面與所述振動元件之間的緩衝層。由此，在振動元件由於厚度方向上的過度變形而較大移位時，振動元件與緩衝層接觸，從而吸收/緩和其衝擊，因此能夠防止或抑制振動元件的損壞/破損。[應用例9]在本發明的振動器件中，優選的是，在所述底部設置有連通所述收納空間的內外的貫通孔，在所述底部的平面視圖中，所述貫通孔隔著所述IC晶片設置於所述振動元件的相反側。由此，能夠更可靠地防止或抑制形變引起的振動元件的特性變化。[應用例10]
在本發明的振動器件中，優選的是，所述貫通孔設置於所述底部的比所述IC晶片設置區域厚的區域中。由此，能夠更可靠地防止或抑制形變引起的振動元件的特性變化。[應用例11]在本發明的振動器件中，優選的是，所述振動元件是檢測角速度的陀螺儀元件。由此，可得到能夠檢測角速度的振動器件。[應用例12]本發明的電子設備的特徵在於，該電子設備具有本發明的振動器件。由此，能夠得到可靠性高的電子設備。


圖I是示出本發明的振動器件的第I實施方式的剖視圖。圖2是圖I所示的振動器件具有的陀螺儀元件的俯視圖。圖3是說明圖2所示的陀螺儀元件的驅動的俯視圖。圖4是圖I所示的振動器件的俯視圖。圖5是示出圖I所示的振動器件具有的底座的製造方法的一例的剖視圖。圖6是本發明的第2實施方式的振動器件的剖視圖。圖7是本發明的第3實施方式的振動器件的剖視圖。圖8是圖7所示的振動器件的俯視圖。圖9是示出圖7所示的振動器件具有的凹部的變形例的俯視圖。圖10是本發明的第4實施方式的振動器件的剖視圖。圖11是本發明的第5實施方式的振動器件的剖視圖。標號說明I :振動器件；2 :陀螺僅兀件；21 :振動片；22 :基部；231、232 :檢測振動臂；241、242 :連結臂；251、252、253、254 :驅動振動臂；261、262 :支承部;271、272、273、274 :梁;281 :檢測信號電極；282 :檢測接地電極；283 :驅動信號電極；284 :驅動接地電極；291a、291b :檢測信號端子；292a、292b :檢測接地端子；293a :驅動信號端子；293b :驅動接地端子；3 IC晶片；31 IC焊盤；4 :封裝；4a :收納空間；5 :底板；51 :下表面；52 :上表面；521 陀螺儀元件設置面；522 IC晶片設置面；53 :貫通孔；531 :階梯部；54 :凹部；55 :突出部；6 :側壁；7 :蓋;81、82 :連接焊盤；91 :導電性粘接劑；92 :導電性固定部件；10 :底座；10a、IObUOc :基板；11 :緩衝層；lla :絕緣性片材；llb :金屬線；S1 :陀螺儀元件設置區域；S2 IC晶片設置區域。
具體實施例方式下面，根據附圖所示的實施方式，對本發明的振動器件以及電子設備進行詳細說明。首先，說明本發明的振動器件的第I實施方式。圖I是示出本發明的振動器件的第I實施方式的剖視圖，圖2是圖I所示的振動器件具有的陀螺儀元件的俯視圖，圖3是說明圖2所示的陀螺儀元件的驅動的俯視圖，圖4是圖I所示的振動器件的俯視圖，圖5是示出圖I所示的振動器件具有的底座的製造方法的一例的剖視圖。另外，以下為了便於說明，將圖I中的上側稱為「上」、下側稱為「下」、右側稱為「右」、左側稱為「左」。此外，如圖I所示，將相互垂直的3個軸設為X軸、y軸和z軸，z軸與振動器件的厚度方向一致。此外，將與X軸平行的方向稱作「X軸方向」、將與I軸平行的方向稱作「y軸方向」、將與z軸平行的方向稱作「z軸方向」。圖I所示的振動器件I具有陀螺儀元件(振動元件)2、進行陀螺儀元件2的驅動等的控制的IC晶片3、以及收納陀螺儀元件2和IC晶片3的封裝4。另外，在本實施方式的振動器件I中，使用了陀螺儀元件作為振動元件，但是作為使用的振動元件，不限於陀螺儀元件，例如也可以是加速度傳感器、AT振子(振蕩器)等。·
下面對這些部件依次進行詳細說明。(陀螺儀元件2)下面，根據圖2和圖3對陀螺儀元件2進行說明。另外，圖2 Ca)是從上側(蓋7偵D觀察到的上表面的俯視圖，圖2 (b)從上側觀察到的下表面的俯視圖(透視圖)。此外，在圖2中，為了方便說明，在電極和端子中加入了陰影。此外，在圖3中，為了方便說明，省略了支承部、梁、電極等的圖示。陀螺儀元件2是檢測繞z軸的角速度的、所謂的「面內檢測型」的傳感器，如圖2所示，由振動片21、形成于振動片21的表面的多個電極、布線和端子構成。振動片21是所謂的雙T型。這種振動片21可由石英、鉭酸鋰、鈮酸鋰等壓電材料構成，但是其中優選由石英構成。由此，可得到能夠發揮優異的振動特性(頻率特性)的振動片21。振動片21在xy平面上擴展，在z軸方向上具有厚度。這種振動片21具有位於中央的基部22 ;從基部22起向y軸方向兩側延伸的一對檢測振動臂231、232 ;從基部22起向X軸方向兩側延伸的一對連結臂241、242 ;從連結臂241的前端部起向y軸方向兩側延伸的一對驅動振動臂251、252 ;以及從連結臂242的前端部起向y軸方向兩側延伸的一對驅動振動臂253、254。此外，振動片21具有隔著基部22在y軸方向上相對配置的一對支承部261,262 ;以及連結支承部261,262和基部22的4個梁271、272、273、274。此外，在檢測振動臂231、232和驅動振動臂251 254的前端部，分別形成有寬度比基端側大的大致四邊形的重量部。通過設置這種重量部，陀螺儀元件2的角速度的檢測靈敏度提聞。此外，支承部261、262分別沿x軸方向延伸，構成振動片21的其他部位位於這些支承部261、262之間。支承部261經由梁271、272與基部22連結，支承部262經由梁273、274與基部22連結。梁271經過檢測振動臂231與驅動振動臂251之間，連結支承部261和基部22，梁272經過檢測振動臂231與驅動振動臂253之間，連結支承部261和基部22，梁273經過檢測振動臂232與驅動振動臂252之間，連結支承部262和基部22，梁274經過檢測振動臂232與驅動振動臂254之間，連結支承部262和基部22。這種梁271、272、273、274分別具有在X軸方向上往返同時在y軸方向上延伸的蜿蜒部(S字形狀部)，由此，在X軸方向和I軸方向上具有彈性。此外，梁271、272、273、274具有具備蜿蜒部的細長形狀，因此在所有方向上都具有彈性。因此，即使從外部施加衝擊，由於梁271、272、273、274具有吸收衝擊的作用，因此能夠減少或抑制由於衝擊引起的檢測噪聲。以上，對振動片21的結構進行了說明。在這種振動片21的表面上形成有多個電極、布線和端子。具體而言，在檢測振動臂231的上表面和下表面形成有檢測信號電極281。同樣，在檢測振動臂232的上表面和下表面也形成有檢測信號電極281。形成於檢測振動臂231的一對檢測信號電極281經由形成于振動片21的表面的 未圖示的布線與形成於支承部261的檢測信號端子291a電連接，形成於檢測振動臂232的一對檢測信號電極281經由形成于振動片21的表面的未圖不的布線與形成於支承部262的檢測信號端子291b電連接。此外，在檢測振動臂231的側面、和其重量部的上表面以及下表面形成有檢測接地電極282。同樣，在檢測振動臂232的側面、和其重量部的上表面以及下表面也形成有檢測接地電極282。形成於檢測振動臂231的一對檢測接地電極282經由形成于振動片21的表面的未圖示的布線與形成於支承部261的檢測接地端子292a電連接，形成於檢測振動臂232的一對檢測接地電極282經由形成于振動片21的表面的未圖示的布線與形成於支承部262的檢測接地端子292b電連接。這種檢測接地電極282相對於檢測信號電極281具有接地的電位。通過按照這種配置形成檢測信號電極281和檢測接地電極282，產生於檢測振動臂231的檢測振動顯現為形成於檢測振動臂231的檢測信號電極281與檢測接地電極282之間的電荷，能夠作為信號從形成於支承部261的檢測信號端子291a和檢測接地端子292a取出。此外，產生於檢測振動臂232的檢測振動顯現為形成於檢測振動臂232的檢測信號電極281與檢測接地電極282之間的電荷，能夠作為信號從形成於支承部262的檢測信號端子291b和檢測接地端子292b取出。此外，在驅動振動臂251的上表面和下表面形成有驅動信號電極283。同樣，在驅動振動臂252的上表面和下表面也形成有驅動信號電極283。此外，在驅動振動臂253的側面、和其重量部的上表面以及下表面也形成有驅動信號電極283。同樣，在驅動振動臂254的側面、和其重量部的上表面以及下表面也形成有驅動信號電極283。這多個驅動信號電極283經由形成于振動片21的表面的未圖示的布線與形成於支承部261的驅動信號端子293a電連接。此外，在驅動振動臂251的側面、和其重量部的上表面以及下表面形成有驅動接地電極284。同樣，在驅動振動臂252的側面、和其重量部的上表面以及下表面也形成有驅動接地電極284。此外，在驅動振動臂253的上表面和下表面也形成有驅動接地電極284。同樣，在驅動振動臂254的上表面和下表面也形成有驅動接地電極284。這多個驅動接地電極284經由形成于振動片21的表面的未圖示的布線與形成於支承部262的驅動接地端子293b電連接。這種驅動接地電極284相對於驅動信號電極283具有接地的電位。
在按照這種配置形成驅動信號電極283和驅動接地電極284時，能夠通過向驅動信號端子293a與驅動接地端子293b之間施加驅動信號，在形成於各驅動振動臂251、252、253,254的驅動信號電極283與驅動接地電極284之間產生電場，對各驅動振動臂251、252、253、254進行驅動振動。另外，關於這些電極、端子和布線，例如分別可使用在形成于振動片21的表面並由鉻構成的底層上實施鍍金後的部件。由此，電極等與振動片21的緊密性提高，從而陀螺儀元件2的可靠性提高。這種結構的陀螺儀元件2以如下方式檢測繞z軸的角速度ω。陀螺儀元件2在沒有施加角速度ω的狀態下，在驅動信號電極283和驅動接地電極284之間產生電場時，如圖3 (a)所示,驅動振動臂251、252、253、254在箭頭A所示的方向上進行彎曲振動。此時，驅動振動臂251、252和驅動振動臂253、254進行關於通過中心點G (重心G)的yz平面面對稱的振動，因此基部22、連結臂241、242和檢測振動臂231、232幾乎不進行振動。在進行該驅動振動的狀態下對陀螺儀元件2施加繞z軸的角速度ω時，進行圖3(b)所示的振動。即，對驅動振動臂251、252、253、254和連結臂241,242作用箭頭B方向·的哥氏力，與該箭頭B方向的振動對應地激勵出箭頭C方向的檢測振動。並且，檢測信號電極281和檢測接地電極282檢測由於該振動而產生的檢測振動臂231、232的形變，求出角速度ω。(IC 晶片)IC晶片3是集成形成了驅動陀螺儀元件2 (使其振蕩)的驅動電路(振蕩電路)、和包含電荷放大器的檢測電路等的電子元件。即，IC晶片3是如下的電子元件向陀螺儀元件2的驅動信號電極283輸出電信號，並且通過從檢測信號電極281輸入電信號進行處理，求出繞ζ軸的角速度ω。(封裝)封裝4收納陀螺儀元件2和IC晶片。這種封裝4在其平面視圖(xy平面視圖)中是沿X軸方向延伸的大致矩形形狀，並且在陀螺儀元件2和IC晶片3沿X軸方向排列的狀態下，對它們進行了收納。如圖I所示，封裝4具有底座10，其具有朝上面開放的凹部；以及以堵塞凹部的開口的方式與底座接合的蓋(蓋體)7。此外，底座10具有板狀的底板(底部)5、和設置於底板5的上表面的周緣部的框狀的側壁6。這種封裝4在其內側具有收納空間4a，在該收納空間4a內，氣密地收納並設置有陀螺儀元件2和IC晶片3。如圖I所不，底板5具有平坦的下表面51、和具有階梯的上表面52。此外,上表面52具有位於所述階梯的上層部且設置有陀螺儀元件2的陀螺儀元件設置面(振動元件設置面)521、和位於所述階梯的下層部且設置有IC晶片3的IC晶片設置面522。IC晶片3通過銀膏等導電性粘接劑91設置/固定到IC晶片設置面522。由此，能夠使IC晶片3的下表面降低到接地(ground),從而基準電位穩定。此外，如圖4所示，在IC晶片3的上表面形成有多個IC焊盤31。另一方面，在底板5的上表面52的上層部(IC晶片3的周圍)形成有與各IC焊盤31對應的連接焊盤81，這些焊盤通過線(接合線)進行電連接。此外，各連接焊盤81經由形成於底板5的未圖示的導體柱等與形成於底板5的下表面51的未圖示的外部安裝端子電連接。由此，能夠從封裝4的外部實現與IC3的電連接。另外，各連接焊盤81例如可使用在形成於底板5的上表面52並由鉻構成的底層上實施鍍金後的部件。由此，連接焊盤81與底板5的緊密性提高，從而振動器件I的可靠性提高。另外，這種結構對於後述的連接焊盤82也是同樣的。此外，如圖I所示，優選的是，IC晶片3的上表面相比於陀螺儀元件2的上表面位於下方。由此，能夠實現振動器件I的薄型化，並且能夠充分確保在IC晶片3與蓋7之間配置接合線的空間。因此，例如容易防止蓋7與接合線的接觸，能夠進一步可靠維持IC焊盤31與連接焊盤81的電連接狀態，從而振動器件I的可靠性提高。 另外，IC晶片的上表面的位置不限於此，例如也可以與陀螺儀元件2的上表面一致，也可以相比於陀螺儀元件2的上表面位於上方。陀螺儀元件2的各支承部261、262通過焊料等導電性固定部件(導電性粘接劑)92設置/固定在陀螺儀元件設置面521。支承部261、262位於陀螺儀元件2的y軸方向的兩端部，因此通過將這種部分固定到底板5，來將陀螺儀元件2雙側支承於底板5。因此，能夠將陀螺儀元件2穩定地設置到底板5，抑制陀螺儀元件2的不必要的振動(想檢測的振動以外的振動)，從而陀螺儀元件2對角速度的檢測精度提高。此外，導電性固定部件92與形成於支承部261、262的檢測信號端子29la、29lb、檢測接地端子292a、292b、驅動信號端子293a以及驅動接地端子293b對應(接觸)，並且相互隔開地設置有6個。在陀螺儀元件設置面521上，形成有與檢測信號端子291a、291b、檢測接地端子292a、292b、驅動信號端子293a以及驅動接地端子293b對應的6個連接焊盤82，通過導電性固定部件92，對這各個連接焊盤82和與其對應的一個端子進行電連接。此外，各連接焊盤82例如通過形成於底板5的上表面或內部的未圖示的布線與IC 3電連接。通過採用這種結構，能夠將導電性固定部件92用作用於將陀螺儀元件2固定到底板5的固定部件，並且能夠用作進行與陀螺儀元件2的電連接的連接部件，因此能夠實現振動器件I的結構的簡化。此外，導電性固定部件92在陀螺儀元件2與底板5之間形成間隔(間隙)，還用作防止這些部件接觸的間隔材料。由此，能夠防止與底板5的接觸而引起的陀螺儀元件2的損壞/破損，從而成為能夠進行正確的角速度檢測、和發揮優異的可靠性的振動器件I。此夕卜，在不阻礙陀螺儀元件2的驅動的情況下，優選間隔較短。由此，能夠防止在向振動器件I施加z軸方向的衝擊時，由於陀螺儀元件2與底板5接觸而引起的陀螺儀元件2 (振動片21)的過度變形，從而有效防止陀螺儀元件2的損壞/破損。如上所述，底板5的上表面52具有設置有陀螺儀元件2的陀螺儀元件設置面521 ;以及相比於陀螺儀元件設置面521位於下方(底側)、且設置有IC晶片3的IC晶片設置面522。在振動器件I中，伴隨近年來的陀螺儀元件2的小型化，IC晶片3的厚度(z軸方向的長度)比陀螺儀元件2厚。例如，相對於陀螺儀元件2的厚度為100 μ m左右，IC晶片3的厚度為200 μ m左右。因此，通過使IC晶片設置面522相比於陀螺儀元件設置面521位於下方，並在IC晶片設置面522上設置IC晶片3，能夠實現振動器件I的薄型化，從而能夠使振動器件I小型化。此外，如圖I所示，底板5具有具備陀螺儀元件設置面521的陀螺儀元件設置區域(振動元件設置區域)SI、和具備IC晶片設置面522的IC晶片設置區域S2，陀螺儀元件設置區域SI的厚度比IC晶片設置區域S2厚。通過在作為具有這種厚度的部分的陀螺儀元件設置區域SI中設置陀螺儀元件2，能夠防止或抑制陀螺儀元件2的檢測精度的降低。具體而言，在向振動片21施加 形變時，對振動特性產生影響，由此角速度的檢測精度可能降低。作為向振動片21施加形變的代表性原因，例如可列舉由於施加外力引起的封裝4的變形、和熱膨脹或熱收縮(熱應力)引起的封裝4的變形。在封裝4由於外力或熱應力而變形時，將陀螺儀元件2固定到底板5的6個導電性固定部件92的相對位置關係(相隔距離)發生變化，與該變化對應的應力施加到振動片21，從而振動片21發生形變。另外，在熱應力為原因的情況下，如果底板5與振動片21的線膨脹係數彼此相等，則即使封裝4變形(膨脹、收縮)，振動片21也與其變形相同程度地變形，因此實質上不會對振動片21施加形變，但是這些部件的線膨脹係數彼此不同，因此在熱應力為原因的情況下，也與外力的情況同樣地會向振動片21施加形變。尤其是，在本實施方式的振動器件I中，將陀螺儀元件2雙側支承於底板5，因此不能釋放施加到振動片21的應力(尤其是y軸方向的應力)，從而容易向振動片21施加形變。因此，在振動器件I中，通過如上所述那樣在陀螺儀元件設置區域SI (陀螺儀元件設置面521)中設置陀螺儀元件2，防止或抑制向振動片21施加形變，並防止或抑制陀螺儀元件2的檢測精度的降低。陀螺儀元件設置區域SI的厚度比底板5的其他部分(IC晶片設置區域S2)厚，因此，相應地剛性變高。因此，與底板5的其他部分相比，不易由於外力或熱應力而產生變形，並且即使產生了變形，其程度也較小。由此，通過在不易變形的陀螺儀元件設置區域SI中設置陀螺儀元件2，能夠防止或抑制向陀螺儀元件2施加形變，其結果，能夠防止或抑制陀螺儀元件2的檢測精度的降低。另外，作為陀螺儀元件設置區域SI的厚度，根據構成材料等而不同，但是優選為O. 3mm以上、O. 8mm以下。由此，能夠實現振動器件I的薄型化，並且更有效地防止或抑制陀螺儀元件設置區域SI的變形。此外，在底板5中形成有作為密封孔的貫通孔53。貫通孔53是用於使收納空間4a內成為減壓環境(優選為真空)的孔。通過使收納空間4a內成為減壓環境，能夠防止或抑制由於空氣粘性引起的振動片21的Cl值的增加。作為使收納空間4a減壓的方法，沒有特別限定，但是例如可列舉如下方法首先經由貫通孔53去除收納空間4a內的空氣，接著在貫通孔53中載置金屬球，通過向該金屬球照射雷射使金屬球熔化，從而堵塞密封貫通孔53。另外，在貫通孔53的中途形成有阻止金屬球通過的階梯部531，由此，能夠容易地使金屬球在貫通孔內熔化。具體而言，階梯部531形成於在下表面51側形成且具有比金屬球的外徑大的內徑的部分、與在上表面52側形成且具有比金屬球的外徑小的內徑的部分的邊界處。如圖I和圖4所示，在xy平面視圖中，這種貫通孔53隔著IC晶片3形成於陀螺儀元件2的相反側。即，貫通孔53形成於儘可能遠離陀螺儀元件2的位置處。此外，貫通孔53形成於底板5的厚度較厚的部分處，換言之IC晶片設置區域S2以外的部分、且比IC晶片設置區域S2厚的部分處。在本實施方式中，貫通孔53形成於具有與陀螺儀元件設置區域SI相同厚度的部分處。通過在這種位置形成貫通孔53，能夠得到如下的效果。
如上所述，貫通孔53是通過利用雷射照射使金屬球熔化而被堵塞的。因此，通過如上所述那樣將貫通孔53形成於儘可能遠離陀螺儀元件2的位置處，能夠防止雷射照射時的熱引起的陀螺儀元件2的變形和劣化等。此外，由於雷射照射時的熱，貫通孔53的周圍升溫並發生熱膨脹。由於引起這種熱膨脹，在密封后的底板5中，在貫通孔53的周圍可能殘留應力。因此，通過將貫通孔53形成於儘可能遠離陀螺儀元件2的位置處，能夠防止或抑制由於在貫通孔53的周圍殘留的應力(形變)而引起的振動片21的振動特性的變化，能夠防止或抑制陀螺儀元件2的檢測特性的變化。此外，能夠防止或抑制振動片21的振動特性由於殘留應力的隨著時間經過的變化而變化。 另外，在本實施方式中，如上所述，在較厚且剛性較高的部分形成了貫通孔53，因此能夠有效地防止或抑制貫通孔53的周圍部分的殘留應力引起的變形自身。因此，能夠更可靠地防止或抑制產生上述問題。此外，由於如後所述那樣將蓋7縫焊到底座10時產生的過電流導致的發熱，貫通孔53容易產生裂紋，但是通過在較厚且剛性較高的部分形成貫通孔53，能夠有效地防止或抑制所述裂紋的產生。貫通孔53的配置不限於此，例如，在xy平面視圖中，貫通孔53可以隔著IC晶片3形成於陀螺儀元件2的相反側、且與IC晶片設置面522相同厚度的底板5上。在這種方式中，也能夠防止或抑制由於在貫通孔53的周圍殘留的應力(形變)而引起的振動片21的振動特性的變化，能夠防止或抑制陀螺儀元件2的檢測特性的變化。作為底座10的構成材料，沒有特別限定，但可使用氧化鋁等的各種陶瓷。在利用這種構成材料製造上述方式的底座10的情況下，如圖5所示那樣層疊以下部件形成層疊體，並燒制該層疊體即可與底板5的平面視圖形狀對應的至少I張平板狀的基板10a、與底板5的上層部的平面視圖形狀對應的至少I張框狀的基板10b、和與側壁6的平面視圖形狀對應的至少I張平板狀的基板10c。由此，能夠簡單地製造底座10。作為蓋7的構成材料，沒有特別限定，是線膨脹係數與底座10的構成材料近似的部件即可。例如，在將底座10的構成材料設為上述那樣的陶瓷的情況下，優選將蓋7的構成材料設為鐵鎳鈷合金等合金。另外，底座10與蓋7的接合沒有特別限定，例如可以藉助粘接劑接合，也可藉助縫焊等接合。以上，對本實施方式的振動器件I進行了說明。根據這種振動器件，如上所述，能夠通過減少形變的影響來防止或抑制角速度的檢測精度的降低，並且實現裝置的小型化(薄型化)。尤其是，能夠防止或抑制形變引起的振動片21的振動特性的變化，因此能夠消除或減小例如出貨檢查時的振動特性與安裝到電路基板等時的振動特性的偏差。因此，在安裝時也能夠發揮優異的檢測精度。此外，能夠進行電氣特性穩定、且精度更高的檢測。〈第2實施方式〉接著，說明本發明的振動器件的第2實施方式。圖6是本發明的第2實施方式的振動器件的剖視圖。以下，關於第2實施方式的振動器件，以與上述實施方式的不同之處為中心進行說明，省略相同事項的說明。本發明的第2實施方式的振動器件除了貫通孔的位置以及形狀不同以外，其他與上述第I實施方式相同。另外，對與上述第I實施方式相同的結構標註相同標號。
如圖6所示，在本實施方式的振動器件I中，貫通孔53在軸向(z軸方向)上內徑大致恆定。此外，貫通孔53在xy平面視圖中，其一部分與側壁6重疊。換言之，貫通孔53的上部開口的一部分被側壁6堵塞。通過將貫通孔53設為這種結構，與第I實施方式相比，能夠簡化貫通孔53的形狀。此外，能夠通過用側壁6堵塞開口的一部分，阻止金屬球的通過，因此能夠在貫通孔53內可靠地使金屬球熔化。此外，例如與第I實施方式相比，使貫通孔53形成於更遠離陀螺儀元件2的位置處。在這種第2實施方式中，也能夠起到與上述第I實施方式同樣的效果。〈第3實施方式〉接著，說明本發明的振動器件的第3實施方式。圖7是本發明的第3實施方式的振動器件的剖視圖，圖8是圖7所示的振動器件 的俯視圖，圖9是示出圖7所示的振動器件具有的凹部的變形例的俯視圖。以下，關於第3實施方式的振動器件，以與上述實施方式的不同之處為中心進行說明，省略相同事項的說明。本發明的第3實施方式的振動器件除了底板的結構不同以外，其他與上述第I實施方式相同。另外，對與上述第I實施方式相同的結構標註相同標號。如圖7所示，底板5具有朝陀螺儀元件設置面521開口的框狀的凹部54、和被凹部54圍起的突出部55。凹部54在xy平面視圖中，形成為將陀螺儀元件2的檢測振動臂231、232、驅動振動臂251、252、253、254包含在內側。能夠通過形成這種凹部54，在檢測振動臂231、232、驅動振動臂251、252、253、254與底板5之間形成比較大的間隙。因此，能夠抑制由於大氣中的空氣阻力(空氣具有的粘性)引起的陀螺儀元件2 (振動片21)的Cl值的增加，從而使振動特性穩定。此外，例如，能夠進一步減小在密封前進行的陀螺儀元件2的調諧時的信號的洩漏量、與密封后的信號的洩漏量的偏差量。因此，可得到在密封后也能夠發揮期望的特性(調諧後的特性)的振動器件I。此外，作為凹部54的深度(z軸方向的長度)，沒有特別限定，但是優選為例如10 100 μ m左右。由此，能夠充分發揮上述功能，並且能夠抑制陀螺儀元件設置區域SI的剛性降低。此外，被凹部54圍起的突出部(限制部)55與陀螺儀元件2的基部22相對設置。該突出部55的上表面與陀螺儀元件設置面521位於同一平面上。通過具有這種突出部55，能夠防止在向振動器件I施加z軸方向的衝擊時陀螺儀元件2的基部22與突出部55接觸而導致的陀螺儀元件2 (振動片21)的過度變形。因此，能夠有效防止陀螺儀元件2的損壞/破損。另外，基部22即使在驅動時也幾乎不進行振動，因此即使設置突出部55，也幾乎不產生上述那樣的空氣阻力引起的振動特性的劣化的問題。另外，作為凹部54的平面視圖形狀，只要能夠發揮上述那樣的效果，則沒有特別限定，例如可以如圖9所示，以與檢測振動臂231、232、驅動振動臂251、252、253、254的各臂(各振動部)對應的方式形成6個凹部54。在設為這種結構時，能夠進一步降低凹部54在陀螺儀元件設置區域SI中的佔有率，從而能夠更有效地防止或抑制陀螺儀元件設置區域SI的剛性降低。此時，位於6個凹部54之間的部位構成突出部55。
此外，在本實施方式中，突出部55的上表面與陀螺儀元件設置面521位於同一平面上，但突出部55的上表面可以位於陀螺儀元件設置面521的上側，也可以位於下側。在這種第3實施方式中，也能夠起到與上述第I實施方式同樣的效果。〈第4實施方式〉接著，說明本發明的振動器件的第4實施方式。圖10是本發明的 第4實施方式的振動器件的剖視圖。以下，關於第4實施方式的振動器件，以與上述實施方式的不同之處為中心進行說明，省略相同事項的說明。本發明的第4實施方式的振動器件除了在底板(陀螺儀元件設置面)與陀螺儀元件之間設置了緩衝層以外，其他與上述第I實施方式相同。另外，對與上述第I實施方式相同的結構標註相同標號。如圖10所示，本實施方式的振動器件I具有設置於陀螺儀元件設置面521的緩衝層11。並且，在該緩衝層11的上表面，經由導電性固定部件92接合有陀螺儀元件2。此外，緩衝層11在xy平面視圖中，設置成將整個陀螺儀元件2包含在內側。這種緩衝層11具有如下功能通過吸收/緩和從底板5傳遞到陀螺儀元件2的應力和來自陀螺儀元件2的振動洩漏，有效地防止或抑制向陀螺儀元件2 (振動片21)施加形變的情況、以及振動洩漏引起的特性變化。由此，能夠得到進一步減少了形變的影響和振動洩漏引起的特性變化的振動器件I。這種緩衝層11優選由線膨脹率與振動片21的構成材料(石英)近似的材料構成。能夠通過使用這種材料，更顯著地發揮上述效果。此外，作為緩衝層11的構成材料，優選為彈性模量在幾GPa以上、幾十MPa以下的材料。通過使用這種材料，例如在向振動器件I施加z軸方向的衝擊時，陀螺儀元件2與緩衝層11接觸，從而吸收/緩和該衝擊，能夠有效地防止陀螺儀元件2的損壞/破損。另外，在這種緩衝層11中形成有未圖示的導體柱，經由該導體柱對導電性固定部件92、和與該導電性固定部件92對應的連接焊盤82進行電連接。在這種第4實施方式中，也能夠起到與上述第I實施方式同樣的效果。〈第5實施方式〉接著，說明本發明的振動器件的第5實施方式。圖11是本發明的第5實施方式的振動器件的剖視圖。以下，關於第5實施方式的振動器件，以與上述實施方式的不同之處為中心進行說明，省略相同事項的說明。本發明的第5實施方式的振動器件除了緩衝層的結構不同以外，其他與上述第4實施方式相同。另外，對與上述第4實施方式相同的結構標註相同標號。在本實施方式的振動器件I中，緩衝層11由各向異性導電膜(或各向異性導電粘接劑)構成。這種緩衝層11在其厚度方向具有導電性，但是在面方向上具有絕緣性。由此，能夠防止多個連接焊盤82之間的短路，並且經由緩衝層11對處於緩衝層11的上表面側的導電性固定部件92、和與該導電性固定部件92對應並處於緩衝層11的下表面側的連接焊盤82進行電連接。由此，能夠通過使用各向異性導電膜作為緩衝層11，不需要如上述第4實施方式那樣在緩衝層11中形成導體柱，從而振動器件I的結構和製造變得簡單。
另外，緩衝層11的結構沒有特別限定，但例如圖11所示，可列舉以使軸線處於薄片的厚度方向的方式將較細的金屬線Ilb埋入到矽樹脂(silicone)等的絕緣性片材Ila中
的結構等。在這種第5實施方式中，也能夠起到與上述第I實施方式同樣的效果。以上這種振動器件I可組裝到各種電子設備中。另外，作為組裝振動器件I的本發明的電子設備，沒有特別限定，能夠應用於個人計算機(例如移動型個人計算機)、便攜電話機等移動終端、數字靜態照相機、噴墨式排出裝置(例如噴墨印表機)、膝上型個人計算機、平板型個人計算機、電視機、攝像機、錄像機、車載導航裝置、尋呼機、電子記事本(也包含通信功能)、電子辭典、計算器、電子遊戲設備、遊戲用控制器、文字處理器、工作站、視頻電話、防盜用電視監視器、電子雙筒鏡、POS終端、醫療設備(例如電子 體溫計、血壓計、血糖計、心電圖計測裝置、超聲波診斷裝置、電子內窺鏡)、魚群探測器、各種測定設備、計量儀器類(例如車輛、飛機、船舶的計量儀器類)、飛行模擬器、頭戴式顯示器、運動追蹤、運動跟蹤、運動控制器、PDR (步行者位置方位計測)等。以上，根據圖示的各實施方式對本發明的振動器件以及電子設備進行了說明，但是，本發明不限於這些，各個部分的結構可置換為具有相同功能的任意結構。此外，可以附加其他任意的結構物或工序。並且，本發明的振動器件也可以組合上述各實施方式中的任意2個以上的結構(特徵)。
權利要求
1.一種振動器件，其特徵在於，該振動器件具有 在內側具有收納空間的封裝；以及 收納在所述收納空間中的振動元件和IC晶片， 所述封裝具有底部，該底部具有IC晶片設置區域，其具有設置有所述IC晶片的IC晶片設置面；以及振動元件設置區域，其與所述IC晶片設置區域並列設置，並具有設置有所述振動元件的振動元件設置面， 與所述振動元件設置區域相比，所述IC晶片設置區域的所述底部的厚度薄， 與所述振動元件設置面相比，所述IC晶片設置面位於所述底部的相對於所述IC晶片和所述振動元件的設置面的背面側。
2.根據權利要求I所述的振動器件，其特徵在於， 所述振動元件的厚度比所述IC晶片薄。
3.根據權利要求I所述的振動器件，其特徵在於， 所述振動元件雙側支承於所述振動元件設置面。
4.根據權利要求I所述的振動器件，其特徵在於， 所述底部具有在所述振動元件設置面上開放、並防止與所述振動元件的接觸的凹部。
5.根據權利要求I所述的振動器件，其特徵在於， 所述振動元件具有進行振動的振動部， 在所述振動元件設置面上具有凹部，在所述底部的平面視圖中，該凹部在內側包含所述振動部的至少一部分。
6.根據權利要求I所述的振動器件，其特徵在於， 所述底部具有限制所述振動元件在厚度方向上的位移的限制部。
7.根據權利要求6所述的振動器件，其特徵在於， 所述限制部的至少一部分與所述振動元件的基部相對。
8.根據權利要求I所述的振動器件，其特徵在於， 該振動器件具有設置於所述振動元件設置面與所述振動元件之間的緩衝層。
9.根據權利要求I所述的振動器件，其特徵在於， 在所述底部設置有連通所述收納空間的內外的貫通孔， 在所述底部的平面視圖中，所述貫通孔隔著所述IC晶片設置於所述振動元件的相反側。
10.根據權利要求9所述的振動器件，其特徵在於， 所述貫通孔設置於所述底部的比所述IC晶片設置區域厚的區域中。
11.根據權利要求I所述的振動器件，其特徵在於， 所述振動元件是檢測角速度的陀螺儀元件。
12.一種電子設備，其特徵在於，該電子設備具有權利要求I所述的振動器件。
全文摘要
本發明提供振動器件以及電子設備，能夠防止形變引起的振動元件的特性降低，同時實現小型化。振動器件(1)具有在內側具有收納空間(4a)的封裝(4)、以及收納在收納空間(4a)中的陀螺儀元件(2)和IC晶片(3)。封裝(4)具有板狀的底板(5)，該底板(5)具有具備設置有IC晶片(3)的IC晶片設置面(522)的IC晶片設置區域(S2)、和與IC晶片設置區域(S2)並列設置且具備設置有陀螺儀元件(2)的振動元件設置面(521)的振動元件設置區域(S1)。IC晶片設置區域(S2)的厚度比振動元件設置區域(S1)薄，且IC晶片設置面(522)相比于振動元件設置面(521)位於底側。
文檔編號G01C19/5705GK102901493SQ20121026082
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月25日 優先權日2011年7月26日
發明者松川典仁, 小野淳, 豎山光普, 柴田恆則 申請人:精工愛普生株式會社