(57)【要約】【課題】検出振動腕に設けられた検出用電極の面積を確保し、小型化によるジャイロ特性の低下を防止する。【解決手段】本発明に係る振動片としてのジャイロ素子１０は、基部１から延出されている検出用振動腕３ａ，３ｂと、検出用振動腕３ａ，３ｂの主面に設けられている段部７，８，９，１１と、段部７，８，９，１１と連通し、基部１に設けられている溝部１３，１４，１５，１６と、を備えている。【選択図】図２
2014032106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から延出されている検出用振動腕と、
前記検出用振動腕の主面に設けられている凹部または段部と、
前記凹部または前記段部と連通し、前記基部に設けられている溝部と、
を備えていること特徴とする振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の振動片において、
前記凹部、または前記段部には、電極が設けられおり、
前記電極は、前記溝部に延設されていることを特徴とする振動片。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の振動片において、
前記凹部、または前記段部は、前記検出用振動腕の表裏の主面に設けられていることを特徴とする振動片。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の振動片において、
前記基部から延出された駆動用振動腕が設けられていることを特徴とする振動片。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片を収容する収納容器と、
を備えていることを特徴とする振動子。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片を収容する収納容器と、
を備えていることを特徴とするジャイロセンサー。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動片を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動片を備えていることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動片、および振動片を用いた振動子、ジャイロセンサー、電子機器、並びに移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両における車体制御やカーナビゲーションシステムの自車位置検出、また、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの振動制御補正機能（所謂手ぶれ補正）などを充実させるジャイロセンサーが広く利用されている。ジャイロセンサーは、水晶などの圧電性単結晶物からなる振動片としてのジャイロ素子により、物体の揺れや回転などの振動によってジャイロ素子の一部に発生する電気信号を角速度として検出し、回転角を算出することによって物体の変位を求めるものである。
【０００３】
従来から、角速度を検出するための振動片として、所謂「Ｈ型」のジャイロ素子（振動片）が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されているジャイロ素子は、支持部（基部）と、支持部から延出されている一対の第１アーム（駆動振動腕）と、支持部から第１アームとは反対側に延出されている一対の第２アーム（検出振動腕）とを含んでいる。また、上記各アームにおける駆動や検出を高精度に行うため、各振動腕に溝部、あるいは段部を形成して駆動電極あるいは検出電極の有効面積を広くして感度を高めることが提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５１６６３号公報
【特許文献２】特開２００８−２０９２１５号公報
【特許文献３】特開２０１１−１４１２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電子機器の小型化に伴い、ジャイロ素子においても小型化の要求が高まってきた。しかしながら、従来のジャイロ素子の構成では、ジャイロ素子を小型化すると駆動振動腕、および検出振動腕の長さが短くなってしまい、それに伴って駆動電極、および検出用電極の電極面積が小さくなってしまう。特に、微弱な検出電流を検出することが必要な検出振動腕では、検出用電極の面積が小さくなることによって検出電流が減少し、これによってジャイロ特性が低下してしまうという課題が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る振動片は、基部と、前記基部から延出されている検出用振動腕と、前記検出用振動腕の主面に設けられている凹部または段部と、前記凹部または前記段部と連通し、前記基部に設けられている溝部と、を備えていること特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、検出用振動腕の主面に設けられている凹部または段部と連通している溝部が基部に設けられている。この構成により、検出用振動腕の凹部または段部の面積に基部における溝部の面積も加えられることから、信号検出の有効面積を確保できることができる。したがって、振動片が小型化されても、検出電流の減少を防止することができることから検出の確実性を維持することが可能となり、振動片の小型化を実現することが可能となる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に記載の振動片において、前記凹部、または前記段部には、電極が設けられおり、前記電極は、前記溝部に延設されていることを特徴とする。
【００１０】
本適用例によれば、検出のための電極の有効面積を大きくすることが可能となり、振動片が小型化されても検出電流の減少を防止することができる。したがって、振動片の小型化を実現することが可能となる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に記載の振動片において、前記凹部または前記段部は、前記検出用振動腕の表裏の主面に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、検出用振動腕の表裏の主面に、凹部または段部が設けられているため、さらに検出のための電極の有効面積を大きくすることが可能となる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に記載の振動片において、前記基部から延出された駆動用振動腕が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、検出用振動腕に加えて、駆動用振動腕を有しているため、小型で特性の安定した振動片を提供することが可能となる。
【００１５】
［適用例５］本適用例に係る振動子は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片と、前記振動片を収容する収納容器と、を備えていることを特徴とする。
【００１６】
本適用例によれば、振動片が小型化されても検出電流の減少を防止することができるとともに、小型化が可能な振動片が収納容器に収納されているため、特性の安定した小型の振動子を提供することが可能となる。
【００１７】
［適用例６］本適用例に係るジャイロセンサーは、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片と、前記振動片を収容する収納容器と、を備えていることを特徴とする。
【００１８】
本適用例によれば、振動片が小型化されても検出電流の減少を防止することができるとともに、小型化が可能な振動片が収納容器に収納されているため、特性の安定した小型のジャイロセンサーを提供することが可能となる。
【００１９】
［適用例７］本適用例に係る電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片を備えていることを特徴とする。
【００２０】
本適用例によれば、検出電流の減少を防止することができ、小型化が可能な振動片を用いているため、安定した性能を有する小型の電子機器を提供することが可能となる。
【００２１】
［適用例８］本適用例に係る移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片を備えていることを特徴とする
【００２２】
本適用例によれば、検出電流の減少を防止することができ、小型化が可能な振動片を用いているため、安定した性能を有する小型の移動体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係るジャイロ素子を示す斜視図。
【図２】第１実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子の概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＰ−Ｐ断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＱ−Ｑ断面図。
【図３】第１実施形態に係るジャイロ素子の変形例１を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＰ−Ｐ断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＱ−Ｑ断面図。
【図４】第１実施形態に係るジャイロ素子の変形例２を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＰ−Ｐ断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＱ−Ｑ断面図。
【図５】第１実施形態に係るジャイロ素子の検出感度を示すグラフ。
【図６】第２実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子の概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＰ−Ｐ断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＱ−Ｑ断面図。
【図７】第２実施形態に係るジャイロ素子の変形例１を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＰ−Ｐ断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＱ−Ｑ断面図。
【図８】第２実施形態に係るジャイロ素子の変形例２を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＰ−Ｐ断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＱ−Ｑ断面図。
【図９】第３実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子の概略を示し、（ａ）は図２（ａ）に示すＱ−Ｑに該当する断面図、（ｂ）は図２（ａ）に示すＰ−Ｐに該当する断面図、（ｃ）は、第３実施形態に係るジャイロ素子の変形例１を示す（ｂ）と同じ位置での断面図、（ｄ）は第３実施形態に係るジャイロ素子の変形例２を示す（ｂ）と同じ位置での断面図。
【図１０】第４実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子の概略を示し、（ａ）は図２（ａ）に示すＱ−Ｑに該当する断面図、（ｂ）は図２（ａ）に示すＰ−Ｐに該当する断面図、（ｃ）は、第４実施形態に係るジャイロ素子の変形例１を示す（ｂ）と同じ位置での断面図、（ｄ）は第４実施形態に係るジャイロ素子の変形例２を示す（ｂ）と同じ位置での断面図。
【図１１】本実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子を用いた振動子の概略を示す正断面図。
【図１２】本実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子を用いたジャイロセンサーの概略を示す正断面図。
【図１３】電子機器の一例としてのモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図。
【図１４】電子機器の一例としての携帯電話機の構成を示す斜視図。
【図１５】電子機器の一例としてのデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図。
【図１６】移動体の一例としての自動車の構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら第１実施形態〜第４実施形態として説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
まず、本発明に係る振動片としてのジャイロ素子の第１実施形態について図１〜図４を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子の概略を示す斜視図である。図２は、振動片としてのジャイロ素子の一実施形態を示し、（ａ）は模式図的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＰ−Ｐ断面の拡大図、（ｃ）は（ａ）に示すＱ−Ｑ断面の拡大図である。図３は、第１実施形態に係るジャイロ素子の変形例１を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＰ−Ｐ断面の拡大図、（ｃ）は（ａ）に示すＱ−Ｑ断面の拡大図である。図４は、第１実施形態に係るジャイロ素子の変形例２を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＰ−Ｐ断面の拡大図、（ｃ）は（ａ）に示すＱ−Ｑ断面の拡大図である。
【００２６】
図１、および図２に示すように、振動片としてのジャイロ素子１０は、基材（主要部分を構成する材料）を加工することにより一体に形成された基部１と、駆動用振動腕２ａ，２ｂ、および検出用振動腕３ａ，３ｂを有している。更に、ジャイロ素子１０は、基部１から互いに反対方向へ延出する第１支持部５と第２支持部６とを有している。第１支持部５は、基部１から延出する第１連結部５ａと、第１連結部５ａに連結し、図示しないパッケージ等の基板に固定される第１固定部５ｂと、を含んでいる。また、第２支持部６は、基部１から延出する第２連結部６ａと、第２連結部６ａに連結し、図示しないパッケージ等の基板に固定される第２固定部６ｂと、を含んでいる。
【００２７】
本実施形態のジャイロ素子１０は、基材として圧電体材料である水晶を用いた一例である。水晶は、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸、及び光学軸と呼ばれるＺ軸を有している。本実施形態では、水晶結晶軸において直交するＸ軸及びＹ軸で規定される平面に沿って切り出されて平板状に加工され、平面と直交するＺ軸方向に所定の厚みを有した所謂水晶Ｚ板を基材として用いた例を説明する。なお、ここでいう所定の厚みは、発振周波数（共振周波数）、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。また、ジャイロ素子１０を形成する平板は、水晶からの切り出し角度の誤差を、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々につき多少の範囲で許容できる。例えば、Ｘ軸を中心に０度から２度の範囲で回転して切り出したものを使用することができる。Ｙ軸及びＺ軸についても同様である。
【００２８】
ジャイロ素子１０は、中心部分に位置する略矩形状の基部１と、基部１の（±）Ｙ軸方向の端部のうち一方の端部（図中Ｙ（＋）方向）から（＋）Ｙ軸に沿って並行させて延伸された一対の駆動用振動腕２ａ，２ｂと、基部１の他方の端部（図中Ｙ（−）方向）から（−）Ｙ軸に沿って並行させて延伸された一対の検出用振動腕３ａ，３ｂと、を有している。このように、基部１の両端部から、一対の駆動用振動腕２ａ，２ｂと、一対の検出用振動腕３ａ，３ｂとが、それぞれ同軸方向に延伸されている形状から、本実施形態に係るジャイロ素子１０は、Ｈ型振動片（Ｈ型ジャイロ素子）と呼ばれることがある。
Ｈ型のジャイロ素子１０は、駆動用振動腕２ａ，２ｂと、検出用振動腕３ａ，３ｂとが、基部１の同一軸方向の両端部からそれぞれ延伸されていることで、駆動系と検出系が分離されることから、駆動系と検出系の電極間、あるいは配線間の静電結合が低減され、検出感度が安定するという特徴を有する。なお、本実施形態ではＨ型振動片を例に駆動用振動腕および検出用振動腕を各々２本ずつ設けているが、振動腕の本数は１本であっても３本以上であっても良い。
【００２９】
一対の駆動用振動腕２ａ，２ｂには、駆動用振動腕２ａ，２ｂの延出方向に沿うように表面（一方の主面）から掘り込まれた溝状の凹部１７ａ，１７ｂが設けられている。また、一対の検出用振動腕３ａ，３ｂには、幅方向（Ｘ軸方向）の両端側に段部７，８，９，１１が設けられ、中央部を凸部１２ａ，１２ｂとしている。段部７，８，９，１１は、検出用振動腕３ａ，３ｂの表面（一方の主面）から段差状に掘り込まれており底部を有している。そして、段部７，８，９，１１は、一方端が検出用振動腕３ａ，３ｂの開放端に開放されている。更に、他方端は、基部１と検出用振動腕３ａ，３ｂとの付け根部分から基部１の内部まで連通して形成されている溝部１３，１４，１５，１６に連通されている。換言すれば、溝部１３，１４，１５，１６は、基部１の一方端１ａから他方端１ｂに向かって延在されている。
【００３０】
なお、段部７，８，９，１１の底面と、それぞれに連通された溝部１３，１４，１５，１６の底面と、が同一面の例で説明したが、それぞれの底面に段差が設けられている構成でもよい。換言すれば、段部７，８，９，１１の一方の主面からの深さと溝部１３，１４，１５，１６の一方の主面からの深さとが異なっている構成でもよい。
【００３１】
基部１の中央は、ジャイロ素子１０の重心とすることができる。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交し、重心を通るものとする。ジャイロ素子１０の外形は、重心を通るＹ軸方向の仮想の中心線に対して線対称とすることができる。これにより、ジャイロ素子１０の外形はバランスのよいものとなり、ジャイロ素子１０の特性が安定して、検出感度が向上する。このようなジャイロ素子１０の外形形状は、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチング（ウェットエッチングまたはドライエッチング）により形成することができる。なお、ジャイロ素子１０は、１枚の水晶ウエハーから複数個取りすることが可能である。
【００３２】
また、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、検出用振動腕３ａ，３ｂに設けられた段部７，８，９，１１、および段部７，８，９，１１から基部１に連通して設けられた溝部１３，１４，１５，１６には、第１検出用電極Ｓ１と第２検出用電極Ｓ２とが設けられている。第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２は、検出用振動腕３ａ，３ｂが振動することによって基材である水晶に発生するひずみ信号を検出するために設けられている。
【００３３】
詳述すると、検出用振動腕３ａに設けられた段部７と、段部７に連通して基部１に設けられた溝部１３の底部および側面には第１検出用電極Ｓ１が設けられている。また、検出用振動腕３ａに設けられた段部８と、段部８に連通して基部１に設けられた溝部１４の底部および側面には第２検出用電極Ｓ２が設けられている。更に、検出用振動腕３ａの裏面側の主面には、段部７の底部に対向して第２検出用電極Ｓ２が設けられ、段部８の底部に対向して第１検出用電極Ｓ１が設けられている。
【００３４】
同様に、検出用振動腕３ｂに設けられた段部９と、段部９に連通して基部１に設けられた溝部１５の底部および側面には第１検出用電極Ｓ１が設けられている。また、検出用振動腕３ｂに設けられた段部１１と、段部１１に連通して基部１に設けられた溝部１６の底部および側面には第２検出用電極Ｓ２が設けられている。更に、検出用振動腕３ｂの裏面側の主面には、段部９の底部に対向して第２検出用電極Ｓ２が設けられ、段部１１の底部に対向して第１検出用電極Ｓ１が設けられている。
【００３５】
そして、検出用振動腕３ａ，３ｂの振動によって生じるひずみが、第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２の電極間の電位差を検出することにより検出される。
【００３６】
＜第１実施形態の変形例１＞
次に、第１実施形態の変形例１に係るジャイロ素子について図３を用いて説明する。本変形例１は、上述の第１実施形態の基部１に設けられた溝部の形状を変えた例である。なお、本変形例１の説明では、上述の実施形態と同じ構成については同符号を付けて説明を省略し、異なる部分の説明を行う。
【００３７】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１実施形態の変形例１に係るジャイロ素子１０ａは、基部１、一対の駆動用振動腕２ａ，２ｂ、一対の検出用振動腕３ａ，３ｂ、第１支持部５、および第２支持部６を有している。検出用振動腕３ａ，３ｂには、第１実施形態と同様に、幅方向（Ｘ軸方向）の両端側に段部７，８，９，１１が設けられ、中央部を凸部１２ａ，１２ｂとしている。段部７，８，９，１１は、検出用振動腕３ａ，３ｂの表面（一方の主面）から段差状に掘り込まれており底部を有している。
【００３８】
段部７，９は、一方端が検出用振動腕３ａ，３ｂの開放端に開放され、更に、他方端は、基部１と検出用振動腕３ａ，３ｂとの付け根部分から基部１の内部にまで連通して形成されている溝部１３，１５に連通されている。換言すれば、溝部１３，１５は、基部１の一方端１ａから他方端１ｂに向かって延在されている。
また、段部８，１１は、一方端が検出用振動腕３ａ，３ｂの開放端に開放され、更に、他方端は、基部１と検出用振動腕３ａ，３ｂとの付け根部分から基部１の内部まで延設、接続された溝部としての段差部１４ａに連通されている。このように、溝部を段差部１４ａとすることで、溝部の平面積が広くなり溝部の形成を容易に行うことが可能となる。なお、段部７，８，９，１１の底面と、それぞれに連通された溝部１３，１５および段差部１４ａの底面と、が同一面でない（段差を有している）構成でもよい。
【００３９】
＜第１実施形態の変形例２＞
次に、第１実施形態の変形例２に係るジャイロ素子について図４を用いて説明する。本変形例２は、上述の第１実施形態の基部１に設けられた溝部の形状を変えた例である。なお、本変形例２の説明では、上述の実施形態と同じ構成については同符号を付けて説明を省略し、異なる部分の説明を行う。
【００４０】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１実施形態の変形例２に係るジャイロ素子１０ｂは、基部１、一対の駆動用振動腕２ａ，２ｂ、一対の検出用振動腕３ａ，３ｂ、第１支持部５、および第２支持部６を有している。検出用振動腕３ａ，３ｂには、第１実施形態と同様に、幅方向（Ｘ軸方向）の両端側に段部７，８，９，１１が設けられ、中央部を凸部１２ａ，１２ｂとしている。段部７，８，９，１１は、検出用振動腕３ａ，３ｂの表面（一方の主面）から段差状に掘り込まれており底部を有している。
【００４１】
段部７，９は、一方端が検出用振動腕３ａ，３ｂの開放端に開放され、更に、他方端は、基部１と検出用振動腕３ａ，３ｂとの付け根部分から基部１の内部にまで連通して形成されている溝部としての段差部１３ａ、１５ａに連通されている。段差部１３ａ、１５ａは、実施形態１の溝部１３，１５が、それぞれＸ軸方向に延伸して基部１のＸ軸方向の両端まで達した構成となっている。このように、溝部を段差部１３ａ，１５ａとすることで、溝部の平面積が広くなり溝部の形成を容易に行うことが可能となる。
【００４２】
また、段部８，１１は、一方端が検出用振動腕３ａ，３ｂの開放端に開放され、更に、他方端は、基部１と検出用振動腕３ａ，３ｂとの付け根部分から基部１の内部まで連通して形成されている溝部１４，１６に連通されている。なお、段部７，８，９，１１の底面と、それぞれに連通された溝部１４，１６および段差部１３ａ，１５ａの底面と、が同一面でない（段差を有している）構成でもよい。
【００４３】
なお、図示しないが、溝部（段差部）の構成は、第１実施形態の変形例１で説明した段差部１４ａと、変形例２で説明した段差部１３ａ、１５ａが組み合わされている構成であってもよい。また、駆動用振動腕２ａ，２ｂにおいては、駆動用振動腕２ａ，２ｂを駆動させるため駆動用電極が設けられているが、本実施形態での説明は省略する。
【００４４】
上述した第１実施形態に係るジャイロ素子１０，１０ａ，１０ｂによれば、検出用振動腕３ａ，３ｂの主面（一方の主面）に設けられている段部７，８，９，１１と連通している溝部１３，１４，１５，１６（段差部１３ａ，１４ａ，１５ａ）が基部１に設けられている。この構成により、検出信号を検出する面である、検出用振動腕３ａ，３ｂの段部７，８，９，１１の面積に、基部１における溝部１３，１４，１５，１６（段差部１３ａ，１４ａ，１５ａ）の面積が加えられることから、信号検出の有効面積を大きくすることができる。そして、この検出信号を検出する面に検出のための電極である第１検出用電極Ｓ１と第２検出用電極Ｓ２が設けられているため電極の有効面積を大きくすることが可能となり、ジャイロ素子１０，１０ａ，１０ｂが小型化されても検出電流の減少を防止すること、換言すれば、検出のインピーダンスを低く保つができる。したがって、ジャイロ素子１０，１０ａ，１０ｂの小型化を実現することが可能となる。
【００４５】
また、検出用振動腕３ａ，３ｂが基部１から延出する部分、即ち検出用振動腕３ａ，３ｂの付け根部分は、音叉振動（検出用振動腕３ａ，３ｂがＸ軸方向に付け根部分を支点として往復運動する）する一対の検出用振動腕３ａ，３ｂの振動の応力が集中する。溝部１３，１４，１５，１６（段差部１３ａ，１４ａ，１５ａ）が設けられることにより、付け根部分の剛性が弱まり、この応力集中を抑制することができ、更に検出のインピーダンスを低くすることが可能となる。
【００４６】
図５は、第１実施形態に係るジャイロ素子１０（１０ａ，１０ｂ）の検出感度を測定した結果を示すグラフである。図５のグラフに示すように、第１実施形態に係るジャイロ素子１０は、従来のジャイロ素子と比して１．２倍程度の検出感度を有している。このように、振動片としてのジャイロ素子１０，１０ａ，１０ｂが小型化されても、検出の確実性を維持することができる。したがって、ジャイロ素子１０，１０ａ，１０ｂの小型化を実現することが可能となる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る振動片としてのジャイロ素子の第２実施形態について図６〜図８を用いて説明する。図６は、振動片としてのジャイロ素子の一実施形態を示し、（ａ）は模式図的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＰ−Ｐ断面の拡大図、（ｃ）は（ａ）に示すＱ−Ｑ断面の拡大図である。図７は、第２実施形態に係るジャイロ素子の変形例１を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＰ−Ｐ断面の拡大図、（ｃ）は（ａ）に示すＱ−Ｑ断面の拡大図である。図８は、第２実施形態に係るジャイロ素子の変形例２を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＰ−Ｐ断面の拡大図、（ｃ）は（ａ）に示すＱ−Ｑ断面の拡大図である。なお、本第２実施形態の説明では、上述の第１実施形態に係るジャイロ素子１０と同様な構成については同符号を付けて説明を省略することがある。
【００４８】
図６に示すように、振動片としてのジャイロ素子１０ｃは、基材（主要部分を構成する材料）を加工することにより一体に形成された基部１と、駆動用振動腕２ａ，２ｂ、および検出用振動腕３ａ，３ｂを有している。更に、ジャイロ素子１０ｃは、基部１から互いに反対方向へ延出する第１支持部５と第２支持部６とを有している。第１支持部５は、基部１から延出する第１連結部５ａと、第１連結部５ａに連結し、図示しないパッケージ等の基板に固定される第１固定部５ｂと、を含んでいる。また、第２支持部６は、基部１から延出する第２連結部６ａと、第２連結部６ａに連結し、図示しないパッケージ等の基板に固定される第２固定部６ｂと、を含んでいる。
【００４９】
一対の駆動用振動腕２ａ，２ｂには、駆動用振動腕２ａ，２ｂの延出方向に沿うように表面（一方の主面）から掘り込まれた溝状の凹部１７ａ，１７ｂが設けられている。
【００５０】
また、一対の検出用振動腕３ａ，３ｂには、幅方向（Ｘ軸方向）の中央部に表側の主面から掘り込まれ、底面を有する凹部２２ａ，２２ｂが設けられている。凹部２２ａ，２２ｂは、検出用振動腕３ａ，３ｂを平面視したときの内側（検出用振動腕３ａ，３ｂの内部）に一方端を有し、検出用振動腕３ａ，３ｂの延在方向に沿うように、基部１と検出用振動腕３ａ，３ｂとの付け根部分から基部１の内部まで連通している。即ち、凹部２２ａ，２２ｂの他方端は、基部１を平面視したときの内側（基部１の内部）に設けられている。換言すれば、基部１に凹部２２ａ，２２ｂの一部が設けられている。
【００５１】
更に、基部１には、検出用振動腕３ａ，３ｂのそれぞれの両側面と連通する壁を一壁面とし、基部１の表面（一方の主面）から有底の溝状に掘り込まれた溝部２３，２４，２５，２６が設けられている。換言すれば、溝部２３，２４，２５，２６は、基部１の一方端１ａから他方端１ｂに向かって基部１に設けられている。溝部２３，２４，２５，２６は、検出用振動腕３ａ，３ｂのそれぞれの両側面と連通する一壁面が延伸された壁面を有し、凹部２２ａ，２２ｂの底面深さと同程度の深さの底面を有している。そして、溝部２３，２４，２５，２６は、基部１の一方端１ａ側が開放されている。なお、凹部２２ａ，２２ｂの主面から底面までの深さと、溝部２３，２４，２５，２６の主面から底面までの深さと、は異なっていてもよい。
【００５２】
また、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、検出用振動腕３ａ，３ｂに設けられた凹部２２ａ，２２ｂの内面、検出用振動腕３ａ，３ｂの両側面、および溝部２３，２４，２５，２６には、第１検出用電極Ｓ１と第２検出用電極Ｓ２とが設けられている。第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２は、検出用振動腕３ａ，３ｂが振動することによって基材である水晶に発生するひずみ信号を検出するために設けられている。
【００５３】
詳述すると、検出用振動腕３ａに設けられた凹部２２ａの一方の内側面と底面の一部には、第１検出用電極Ｓ１が設けられている。なお、一方の内側面とは、検出用振動腕３ａと検出用振動腕３ｂとの中心側に位置する側面を表している。さらに、凹部２２ａの他方の内側面と底面の一部には、第２検出用電極Ｓ２が設けられている。即ち、凹部２２ａの内側面に設けられた第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２は、検出用振動腕３ａから基部１の内部に亘り設けられている。
【００５４】
凹部２２ａの一方の内側面に対向する検出用振動腕３ａの側面には、第２検出用電極Ｓ２が設けられており、他方の内側面に対向する検出用振動腕３ａの側面には、第１検出用電極Ｓ１が設けられている。更に、検出用振動腕３ａの裏面側の主面には、凹部２２ａの一方の内側面の側に第１検出用電極Ｓ１が設けられ、凹部２２ａの他方の内側面の側に第２検出用電極Ｓ２が設けられている。
また、溝部２３には、他方の内側面に対向する検出用振動腕３ａの側面と、連通する一壁面、および底面とに第１検出用電極Ｓ１が設けられている。溝部２４には、一方の内側面に対向する検出用振動腕３ａの側面と、連通する一壁面、および底面とに第２検出用電極Ｓ２が設けられている。
【００５５】
同様に、検出用振動腕３ｂに設けられた凹部２２ｂの一方の内側面と底面の一部には、第１検出用電極Ｓ１が設けられている。さらに、凹部２２ｂの他方の内側面と底面の一部には、第２検出用電極Ｓ２が設けられている。即ち、凹部２２ｂの内側面に設けられた第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２は、検出用振動腕３ｂから基部１の内部に亘り設けられている。
【００５６】
凹部２２ｂの一方の内側面に対向する検出用振動腕３ｂの側面には、第２検出用電極Ｓ２が設けられており、他方の内側面に対向する検出用振動腕３ｂの側面には、第１検出用電極Ｓ１が設けられている。更に、検出用振動腕３ｂの裏面側の主面には、凹部２２ｂの一方の内側面の側に第１検出用電極Ｓ１が設けられ、凹部２２ｂの他方の内側面の側に第２検出用電極Ｓ２が設けられている。
また、溝部２５には、他方の内側面に対向する検出用振動腕３ｂの側面と連通する一壁面に第１検出用電極Ｓ１が設けられている。溝部２６には、一方の内側面に対向する検出用振動腕３ｂの側面と連通する一壁面に第２検出用電極Ｓ２が設けられている。
【００５７】
そして、検出用振動腕３ａ，３ｂの振動によって生じるひずみが、第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２の電極間の電位差を検出することにより検出される。
【００５８】
＜第２実施形態の変形例１＞
次に、第２実施形態の変形例１に係るジャイロ素子について図７を用いて説明する。本変形例１は、上述の第２実施形態の基部１に設けられた溝部の形状を変えた例である。なお、本変形例１の説明では、上述の実施形態と同じ構成については同符号を付けて説明を省略し、異なる部分の説明を行う。
【００５９】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、第２実施形態の変形例１に係るジャイロ素子１０ｄは、基部１、一対の駆動用振動腕２ａ，２ｂ、一対の検出用振動腕３ａ，３ｂ、第１支持部５、および第２支持部６を有している。検出用振動腕３ａ，３ｂには、第２実施形態と同様に、幅方向（Ｘ軸方向）の中央部に表側の主面から掘り込まれ、底面を有する凹部２２ａ，２２ｂが設けられている。更に、基部１には、検出用振動腕３ａ，３ｂのそれぞれの両側面と連通する壁を一壁面とし、基部１の表面（一方の主面）から有底の溝状に掘り込まれた溝部２３，２５と、第２実施形態のジャイロ素子１０ｃに設けられている溝部２４および溝部２６の相当する部分が連結された段差部２４ａが設けられている。溝部２３，２５、および段差部２４ａは、基部１の一方端１ａから他方端１ｂに向かって基部１に設けられている。このような段差部２４ａを設けることで、溝部に相当する部分の平面積が広くなり形成を容易に行うことが可能となる。
【００６０】
なお、ジャイロ素子１０ｄにも、第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２が設けられているが、第２実施形態のジャイロ素子１０ｃと同様な構成であるので、同符号で図示するが、その説明は省略する。
【００６１】
＜第２実施形態の変形例２＞
次に、第２実施形態の変形例２に係るジャイロ素子について図８を用いて説明する。本変形例２は、上述の第２実施形態の基部１に設けられた溝部の形状を変えた例である。なお、本変形例２の説明では、上述の実施形態と同じ構成については同符号を付けて説明を省略し、異なる部分の説明を行う。
【００６２】
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、第２実施形態の変形例２に係るジャイロ素子１０ｅは、基部１、一対の駆動用振動腕２ａ，２ｂ、一対の検出用振動腕３ａ，３ｂ、第１支持部５、および第２支持部６を有している。検出用振動腕３ａ，３ｂには、第２実施形態と同様に、幅方向（Ｘ軸方向）の中央部に表側の主面から掘り込まれ、底面を有する凹部２２ａ，２２ｂが設けられている。更に、基部１には、検出用振動腕３ａ，３ｂのそれぞれの両側面と連通する壁を一壁面とし、基部１の表面（一方の主面）から有底で掘り込まれた溝部としての段差部２３ａ，２４ａ，２５ａが設けられている。このような段差部２３ａ，２４ａ，２５ａを設けることで、溝部に相当する部分の平面積が広くなり形成を容易に行うことが可能となる。
【００６３】
なお、ジャイロ素子１０ｅにも、第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２が設けられているが、第２実施形態のジャイロ素子１０ｃと同様な構成であるので、同符号で図示するが、その説明は省略する。
【００６４】
上述した第２実施形態に係るジャイロ素子１０ｃ，１０ｄ、１０ｅによれば、検出用振動腕３ａ，３ｂから基部１にかけての主面に設けられている凹部２２ａ，２２ｂと、検出用振動腕３ａ，３ｂのそれぞれの両側面と連通する壁を一壁面とし、基部１の表面（一方の主面）から有底の溝状に掘り込まれた溝部２３，２４，２５，２６（段差部２３ａ，２４ａ，２５ａ）と、が設けられている。この構成により、検出信号を検出する面である、検出用振動腕３ａ，３ｂの凹部２２ａ，２２ｂの面積に、基部１における溝部２３，２４，２５，２６（段差部２３ａ，２４ａ，２５ａ）の面積が加えられることから、信号検出の有効面積を大きくすることができる。そして、この検出信号を検出する面に検出のための電極である第１検出用電極Ｓ１と第２検出用電極Ｓ２が設けられているため電極の有効面積を大きくすることが可能となり、ジャイロ素子１０ｃ，１０ｄ、１０ｅが小型化されても検出電流の減少を防止すること、換言すれば、検出のインピーダンスを低く保つができる。したがって、ジャイロ素子１０ｃ，１０ｄ、１０ｅの小型化を実現することが可能となる。
【００６５】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る振動片としてのジャイロ素子の第３実施形態について図９を用いて説明する。図９は、第３実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子の概略を示し、（ａ）は図２（ａ）に示すＱ−Ｑに該当する断面図、（ｂ）は図２（ａ）に示すＰ−Ｐに該当する断面図、（ｃ）は、第３実施形態に係るジャイロ素子の変形例１を示す（ｂ）と同じ切断位置（Ｐ−Ｐ）での断面図、（ｄ）は第３実施形態に係るジャイロ素子の変形例２を示す（ｂ）と同じ切断位置（Ｐ−Ｐ）での断面図である。なお、本第３実施形態の説明では、上述の第１実施形態に係るジャイロ素子１０と同様な構成については同符号を付けて説明を省略することがある。
【００６６】
第３実施形態のジャイロ素子１０ｆの基本的な構成は、上述の第１実施形態に係るジャイロ素子１０と同様であり、基部１と、駆動用振動腕２ａ，２ｂ、および検出用振動腕３ａ’，３ｂ’と、第１支持部５と、第２支持部６とを有している（図１（ａ）参照）。第１実施形態に係るジャイロ素子１０との違いは、一対の検出用振動腕３ａ’，３ｂ’において幅方向（Ｘ軸方向）の両端側に設けられている段部が、表の主面Ｓおよび裏の主面Ｂ（表裏の主面Ｓ，Ｂ）の双方に設けられていることである。
【００６７】
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、ジャイロ素子１０ｆの一対の検出用振動腕３ａ’，３ｂ’には、表の主面Ｓに、幅方向（Ｘ軸方向）の中央部を凸部３２ａ，３２ｂとした両側に段部３７ａ，３８ａ，３９ａ，４１ａが設けられている。また、裏の主面Ｂに、幅方向（Ｘ軸方向）の中央部を凸部３２ａ，３２ｂとした両側に段部３７ｂ，３８ｂ，３９ｂ，４１ｂが設けられている。即ち、表裏双方に段部が設けられている。
【００６８】
段部３７ａ，３８ａ，３９ａ，４１ａ，３７ｂ，３８ｂ，３９ｂ，４１ｂは、検出用振動腕３ａ’，３ｂ’の表裏の主面Ｓ，Ｂから段差状に掘り込まれており底部を有している。段部３７ａ，３８ａ，３９ａ，４１ａ，３７ｂ，３８ｂ，３９ｂ，４１ｂは、一方端が検出用振動腕３ａ’，３ｂ’の開放端に開放されている。更に、他方端は、基部１と検出用振動腕３ａ’，３ｂ’との付け根部分から基部１の内部まで連通して形成されている、図９（ｂ）に示す溝部４３ａ，４４ａ，４５ａ，４６ａ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，４６ｂに連通されている。
【００６９】
なお、段部３７ａ，３８ａ，３９ａ，４１ａ，３７ｂ，３８ｂ，３９ｂ，４１ｂの底面と、それぞれに連通された溝部４３ａ，４４ａ，４５ａ，４６ａ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，４６ｂの底面と、が同一面の例で説明したが、それぞれの底面に段差が設けられている構成でもよい。換言すれば、段部３７ａ，３８ａ，３９ａ，４１ａ，３７ｂ，３８ｂ，３９ｂ，４１ｂの表裏の主面Ｓ，Ｂからの深さと、溝部４３ａ，４４ａ，４５ａ，４６ａ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，４６ｂの表裏の主面Ｓ，Ｂからの深さとが異なっている構成でもよい。
【００７０】
また、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、段部３７ａ，３８ａ，３９ａ，４１ａ，３７ｂ，３８ｂ，３９ｂ，４１ｂ、および段部３７ａ，３８ａ，３９ａ，４１ａ，３７ｂ，３８ｂ，３９ｂ，４１ｂから基部１に連通して設けられた溝部４３ａ，４４ａ，４５ａ，４６ａ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，４６ｂには、第１検出用電極Ｓ１と第２検出用電極Ｓ２とが設けられている。第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２は、検出用振動腕３ａ’，３ｂ’が振動することによって基材である水晶に発生するひずみ信号を検出するために設けられている。
【００７１】
詳述すると、検出用振動腕３ａ’に設けられた段部３７ａと、段部３７ａに連通して基部１に設けられた溝部４３ａの底部および側面には第１検出用電極Ｓ１が設けられている。また、検出用振動腕３ａ’に設けられた段部３８ａと、段部３８ａに連通して基部１に設けられた溝部４４ａの底部および側面には第２検出用電極Ｓ２が設けられている。
更に、検出用振動腕３ａ’に設けられた段部３７ｂと、段部３７ｂに連通して基部１に設けられた溝部４３ｂの底部および側面には第２検出用電極Ｓ２が設けられている。また、検出用振動腕３ａ’に設けられた段部３８ｂと、段部３８ｂに連通して基部１に設けられた溝部４４ｂの底部および側面には第１検出用電極Ｓ１が設けられている。
【００７２】
同様に、検出用振動腕３ｂ’に設けられた段部３９ａと、段部３９ａに連通して基部１に設けられた溝部４５ａの底部および側面には第２検出用電極Ｓ２が設けられている。また、検出用振動腕３ｂ’に設けられた段部４１ａと、段部４１ａに連通して基部１に設けられた溝部４６ａの底部および側面には第１検出用電極Ｓ１が設けられている。
更に、検出用振動腕３ｂ’に設けられた段部３９ｂと、段部３９ｂに連通して基部１に設けられた溝部４５ｂの底部および側面には第１検出用電極Ｓ１が設けられている。また、検出用振動腕３ｂ’に設けられた段部４１ｂと、段部４１ｂに連通して基部１に設けられた溝部４６ｂの底部および側面には第２検出用電極Ｓ２が設けられている。
【００７３】
そして、検出用振動腕３ａ’，３ｂ’の振動によって生じるひずみが、第１検出用電極Ｓ１、および第２検出用電極Ｓ２の電極間の電位差を検出することにより検出される。
【００７４】
＜第３実施形態の変形例１＞
図９（ｃ）に示すように、第３実施形態の変形例１のジャイロ素子１０ｆ’は、上述の第３実施形態のジャイロ素子１０ｆの溝部４４ａと溝部４６ａとが連結された構成の段差部４７ａと、上述の第３実施形態のジャイロ素子１０ｆの溝部４４ｂと溝部４６ｂとが連結された構成の段差部４７ｂと、が設けられている。なお、第１検出用電極Ｓ１、および第２検出用電極Ｓ２も含む他の構成は、第３実施形態のジャイロ素子１０ｆと同様である。
【００７５】
＜第３実施形態の変形例２＞
図９（ｄ）に示すように、第３実施形態の変形例２のジャイロ素子１０ｆ”は、段差部４８ａ、４９ａ，４８ｂ，４９ｂが設けられている。段差部４８ａは、上述の第３実施形態のジャイロ素子１０ｆの溝部４３ａが−Ｘ軸方向に延伸して形成されており、段差部４９ａは、第３実施形態のジャイロ素子１０ｆの溝部４５ａが＋Ｘ軸方向に延伸して形成されている。また、段差部４８ｂは、上述の第３実施形態のジャイロ素子１０ｆの溝部４３ｂが−Ｘ軸方向に延伸して形成されており、段差部４９ｂは、第３実施形態のジャイロ素子１０ｆの溝部４５ｂが＋Ｘ軸方向に延伸して形成されている。なお、第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２も含む他の構成は、第３実施形態のジャイロ素子１０ｆと同様である。
【００７６】
上述した第３実施形態に係るジャイロ素子１０ｆ，１０ｆ’、１０ｆ”によれば、検出用振動腕３ａ’，３ｂ’の表裏の主面Ｓ，Ｂに設けられている段部３７ａ，３８ａ，３９ａ，４１ａ，３７ｂ，３８ｂ，３９ｂ，４１ｂと連通している溝部４３ａ，４４ａ，４５ａ，４６ａ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，４６ｂ（段差部４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂ，４９ａ，４９ｂ）が基部１に設けられている。
この構成により、検出信号を検出する面である、検出用振動腕３ａ’，３ｂ’の段部３７ａ，３８ａ，３９ａ，４１ａ，３７ｂ，３８ｂ，３９ｂ，４１ｂの面積に、基部１における溝部４３ａ，４４ａ，４５ａ，４６ａ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，４６ｂ（段差部４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂ，４９ａ，４９ｂ）の面積が加えられることから、信号検出の有効面積を大きくすることができる。そして、この検出信号を検出する面に検出のための電極である第１検出用電極Ｓ１と第２検出用電極Ｓ２が設けられているため電極の有効面積を大きくすることが可能となり、ジャイロ素子１０ｃ，１０ｄ、１０ｅが小型化されても検出電流の減少を防止する、換言すれば、検出のインピーダンスを低く保つことができる。したがって、ジャイロ素子１０ｃ，１０ｄ、１０ｅの小型化を実現することが可能となる。
【００７７】
（第４実施形態）
次に、本発明に係る振動片としてのジャイロ素子の第４実施形態について図１０を用いて説明する。図１０は、第４実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子の概略を示し、（ａ）は図２（ａ）に示すＱ−Ｑに該当する断面図、（ｂ）は図２（ａ）に示すＰ−Ｐに該当する断面図、（ｃ）は、第４実施形態に係るジャイロ素子の変形例１を示す（ｂ）と同じ切断位置（Ｐ−Ｐ）での断面図、（ｄ）は第４実施形態に係るジャイロ素子の変形例２を示す（ｂ）と同じ切断位置（Ｐ−Ｐ）での断面図である。なお、本第４実施形態の説明では、上述の第１実施形態に係るジャイロ素子１０と同様な構成については同符号を付けて説明を省略することがある。
【００７８】
第４実施形態のジャイロ素子１０ｇの基本的な構成は、上述の第１実施形態に係るジャイロ素子１０と同様であり、基部１と、駆動用振動腕２ａ，２ｂ、および検出用振動腕３ａ”，３ｂ”と、第１支持部５と、第２支持部６と、を有している（図１（ａ）参照）。第１実施形態に係るジャイロ素子１０との違いは、一対の検出用振動腕３ａ”，３ｂ”において、幅方向（Ｘ軸方向）の中央部に主面から掘り込まれ、底面を有する凹部が、表の主面Ｓおよび裏の主面Ｂの双方に設けられていることである。
【００７９】
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ジャイロ素子１０ｇの一対の検出用振動腕３ａ”，３ｂ”には、表の主面Ｓにおいて、幅方向（Ｘ軸方向）の中央部に表側の主面Ｓから掘り込まれ、底面を有する凹部６２ａ，６３ａが設けられている。凹部６２ａ，６３ａは、検出用振動腕３ａ”，３ｂ”を平面視したときの内側（検出用振動腕３ａ”，３ｂ”の内部）に一方端を有し、検出用振動腕３ａ”，３ｂ”の延在方向に沿うように、基部１と検出用振動腕３ａ”，３ｂ”との付け根部分から基部１の内部まで連通している。即ち、凹部６２ａ，６３ａの他方端は、基部１を平面視したときの内側（基部１の内部）に設けられている。換言すれば、基部１に凹部６２ａ，６３ａの一部が形成されているということもできる。
【００８０】
更に、基部１には、検出用振動腕３ａ”，３ｂ”のそれぞれの両側面と連通する壁を一壁面とし、基部１の表の主面（一方の主面）Ｓから有底の溝状に掘り込まれた溝部７３ａ，７４ａ，７５ａ，７６ａが設けられている。溝部７３ａ，７４ａ，７５ａ，７６ａは、検出用振動腕３ａ”，３ｂ”のそれぞれの両側面と連通する一壁面が延伸された壁面を有し、凹部６２ａ，６３ａの底面深さと同程度の深さの底面を有している。そして、溝部７３ａ，７４ａ，７５ａ，７６ａは、基部１の一方端側が開放されている。
【００８１】
また、裏の主面Ｂにも、幅方向（Ｘ軸方向）の中央部に裏側の主面Ｂから掘り込まれ、底面を有する凹部６２ｂ，６３ｂが設けられている。凹部６２ｂ，６３ｂは、検出用振動腕３ａ”，３ｂ”を平面視したときの内側（検出用振動腕３ａ”，３ｂ”の内部）に一方端を有し、検出用振動腕３ａ”，３ｂ”の延在方向に沿うように、基部１と検出用振動腕３ａ”，３ｂ”との付け根部分から基部１の内部まで連通している。即ち、凹部６２ｂ，６３ｂの他方端は、基部１を平面視したときの内側（基部１の内部）に設けられている。換言すれば、基部１に凹部６２ｂ，６３ｂの一部が形成されているということもできる。
【００８２】
更に、基部１には、検出用振動腕３ａ”，３ｂ”のそれぞれの両側面と連通する壁を一壁面とし、基部１の裏の主面（他方の主面）Ｂから有底の溝状に掘り込まれた溝部７３ｂ，７４ｂ，７５ｂ，７６ｂが設けられている。溝部７３ｂ，７４ｂ，７５ｂ，７６ｂは、検出用振動腕３ａ”，３ｂ”のそれぞれの両側面と連通する一壁面が延伸された壁面を有し、凹部６２ｂ，６３ｂの底面深さと同程度の深さの底面を有している。そして、溝部７３ｂ，７４ｂ，７５ｂ，７６ｂは、基部１の一方端側が開放されている。なお、凹部６２ａ，６３ａ，６２ｂ，６３ｂの主面Ｓ，Ｂから底面までの深さと、溝部７３ｂ，７４ｂ，７５ｂ，７６ｂの主面Ｓ，Ｂから底面までの深さと、は異なっていてもよい。
【００８３】
また、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、検出用振動腕３ａ”，３ｂ”に設けられた凹部６２ａ，６３ａ，６２ｂ，６３ｂの内面、検出用振動腕３ａ”，３ｂ”の両側面、および溝部７３ａ，７４ａ，７５ａ，７６ａ，７３ｂ，７４ｂ，７５ｂ，７６ｂの一壁面には、第１検出用電極Ｓ１と第２検出用電極Ｓ２とが設けられている。第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２は、検出用振動腕３ａ”，３ｂ”が振動することによって基材である水晶に発生するひずみ信号を検出するために設けられている。
【００８４】
詳述すると、検出用振動腕３ａ”に設けられた凹部６２ａの一方の内側面と底面の一部には、第１検出用電極Ｓ１が設けられている。なお、一方の内側面とは、検出用振動腕３ａ”と検出用振動腕３ｂ”との中心側に位置する側面を表している。さらに、凹部６２ａの他方の内側面と底面の一部には、第２検出用電極Ｓ２が設けられている。即ち、凹部６２ａの内側面に設けられた第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２は、検出用振動腕３ａ”から基部１に内部に亘って設けられている。
【００８５】
凹部６２ａの一方の内側面に対向する検出用振動腕３ａ”の側面には、第２検出用電極Ｓ２が設けられており、他方の内側面に対向する検出用振動腕３ａ”の側面には、第１検出用電極Ｓ１が設けられている。また、溝部７３ａには、凹部６２ａの他方の内側面に対向し、かつ検出用振動腕３ａ”の側面と連通する一壁面に第１検出用電極Ｓ１が設けられている。溝部７４ａには、凹部６２ａの一方の内側面に対向し、かつ検出用振動腕３ａ”の側面と連通する一壁面に第２検出用電極Ｓ２が設けられている。
【００８６】
検出用振動腕３ｂ”に設けられた凹部６３ａの一方の内側面と底面の一部には、第１検出用電極Ｓ１が設けられている。なお、一方の内側面とは、検出用振動腕３ａ”と検出用振動腕３ｂ”との中心側に位置する側面を表している。さらに、凹部６３ａの他方の内側面と底面の一部には、第２検出用電極Ｓ２が設けられている。即ち、凹部６３ａの内側面に設けられた第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２は、検出用振動腕３ｂ”から基部１の内部に亘って設けられている。
【００８７】
凹部６３ａの一方の内側面に対向する検出用振動腕３ｂ”の側面には、第２検出用電極Ｓ２が設けられており、他方の内側面に対向する検出用振動腕３ｂ”の側面には、第１検出用電極Ｓ１が設けられている。また、溝部７６ａには、凹部６３ａの一方の内側面に対向し、かつ検出用振動腕３ｂ”の側面と連通する一壁面に第２検出用電極Ｓ２が設けられている。溝部７５ａには、他方の内側面に対向し、かつ検出用振動腕３ｂ”の側面と連通する一壁面に第１検出用電極Ｓ１が設けられている。
【００８８】
更に、裏の主面Ｂ側の凹部６２ｂの一方の内側面と底面の一部には、第２検出用電極Ｓ２が設けられている。凹部６２ｂの他方の内側面と底面の一部には、第１検出用電極Ｓ１が設けられている。即ち、凹部６２ｂの内側面に設けられた第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２は、検出用振動腕３ａ”から基部１の内部に亘って設けられている。
【００８９】
凹部６２ｂの一方の内側面に対向する検出用振動腕３ａ”の側面には、第１検出用電極Ｓ１が設けられており、他方の内側面に対向する検出用振動腕３ａ”の側面には、第２検出用電極Ｓ２が設けられている。また、溝部７３ｂには、凹部６２ｂの他方の内側面に対向し、かつ検出用振動腕３ａ”の側面と連通する一壁面に第２検出用電極Ｓ２が設けられている。溝部７４ｂには、一方の内側面に対向し、かつ検出用振動腕３ａ”の側面と連通する一壁面に第１検出用電極Ｓ１が設けられている。
【００９０】
また、裏の主面Ｂ側の凹部６３ｂの一方の内側面と底面の一部には、第２検出用電極Ｓ２が設けられている。凹部６３ｂの他方の内側面と底面の一部には、第１検出用電極Ｓ１が設けられている。即ち、凹部６３ｂの内側面に設けられた第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２は、検出用振動腕３ｂ”から基部１の内部に亘って設けられている。
【００９１】
凹部６３ｂの一方の内側面に対向する検出用振動腕３ｂ”の側面には、第１検出用電極Ｓ１が設けられており、他方の内側面に対向する検出用振動腕３ｂ”の側面には、第２検出用電極Ｓ２が設けられている。また、溝部７５ｂには、他方の内側面に対向し、かつ検出用振動腕３ｂ”の側面と連通する一壁面に第２検出用電極Ｓ２が設けられている。溝部７６ｂには、一方の内側面に対向し、かつ検出用振動腕３ｂ”の側面と連通する一壁面に第１検出用電極Ｓ１が設けられている。
【００９２】
そして、検出用振動腕３ａ”，３ｂ”の振動によって生じるひずみが、第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２の電極間の電位差を検出することにより検出される。
【００９３】
＜第４実施形態の変形例１＞
図１０（ｃ）に示すように、第４実施形態の変形例１のジャイロ素子１０ｇ’は、上述の第４実施形態のジャイロ素子１０ｇの溝部７４ａと溝部７６ａとが連結された構成の段差部７７ａと、上述の第４実施形態のジャイロ素子１０ｇの溝部７４ｂと溝部７６ｂとが連結された構成の段差部７７ｂと、が設けられている。なお、第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２も含む他の構成は、第４実施形態のジャイロ素子１０ｇと同様である。
【００９４】
＜第４実施形態の変形例２＞
図１０（ｄ）に示すように、第４実施形態の変形例２のジャイロ素子１０ｇ”は、段差部７７ａ，７８ａ、７９ａ，７７ｂ，７８ｂ，７９ｂが設けられている。段差部７７ａは、上述の第４実施形態のジャイロ素子１０ｇの溝部７４ａと溝部７６ａとが連結された構成であり、段差部７７ｂは、上述の第４実施形態のジャイロ素子１０ｇの溝部７４ｂと溝部７６ｂとが連結された構成である。
段差部７８ａは、上述の第４実施形態のジャイロ素子１０ｇの溝部７３ａが−Ｘ軸方向に延伸して形成されており、段差部７９ａは、第４実施形態のジャイロ素子１０ｇの溝部７５ａが＋Ｘ軸方向に延伸して形成されている。また、段差部７８ｂは、上述の第４実施形態のジャイロ素子１０ｇの溝部７３ｂが−Ｘ軸方向に延伸して形成されており、段差部７９ｂは、第４実施形態のジャイロ素子１０ｇの溝部７５ｂが＋Ｘ軸方向に延伸して形成されている。なお、第１検出用電極Ｓ１および第２検出用電極Ｓ２も含む他の構成は、第４実施形態のジャイロ素子１０ｇと同様である。
【００９５】
上述した第４実施形態に係るジャイロ素子１０ｇ，１０ｇ’、１０ｇ”によれば、検出用振動腕３ａ”，３ｂ”から基部１にかけて表裏の主面Ｓ，Ｂに設けられている凹部６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂと、検出用振動腕３ａ”，３ｂ”のそれぞれの両側面と連通する壁を一壁面として基部１の表裏の主面Ｓ，Ｂから有底の溝状に掘り込まれた溝部７３ａ，７４ａ，７５ａ，７６ａ，７３ｂ，７４ｂ，７５ｂ，７６ｂ（段差部７７ａ，７８ａ，７９ａ，７７ｂ，７８ｂ，７９ｂ）と、が設けられている。
この構成により、信号検出面の有効面積を大きくすることができる。そして、この検出信号を検出する面に検出のための電極である第１検出用電極Ｓ１と第２検出用電極Ｓ２が設けられているため電極の有効面積を大きくすることが可能となり、ジャイロ素子１０ｃ，１０ｄ、１０ｅが小型化されても検出電流の減少を防止する、換言すれば、検出のインピーダンスを低く保つことができる。したがって、ジャイロ素子１０ｃ，１０ｄ、１０ｅの小型化を実現することが可能となる。
【００９６】
上述の第１〜第４実施形態のジャイロ素子においては、駆動用振動腕および検出用振動腕が、基部から同じ幅で延出されている構成で説明したが、これに限らない。例えば、駆動用振動腕および検出用振動腕の先端（開放端）部分にバランス調整、共振周波数調整などに用いる幅広の錘部（質量調整部）が設けられた構成、或いは、駆動用振動腕および検出用振動腕の幅が順次変化する構成であっても効果は変わらない。
【００９７】
また、上述の第１〜第４実施形態のジャイロ素子においては、一対の駆動用振動腕と、一対の検出用振動腕とが、それぞれ同軸方向に延伸されている、所謂Ｈ型のジャイロ素子で説明したがこれに限らない。例えば、音叉型のジャイロ素子、あるいは一対の駆動用振動腕と、一対の検出用振動腕とが、それぞれ同軸逆方向に延伸されている、所謂ＷＴ型ジャイロ素子などに適用することができる。
【００９８】
［振動子］
本発明に係る振動子の実施形態について、図１１を参照しながら第１実施形態のジャイロ素子１０を用いた例で説明する。図１１は、振動子としてのジャイロデバイスの概略を示す正断面図である。
【００９９】
図１１に示すように、振動子としてのジャイロデバイス９０は、パッケージ９１の凹部に、ジャイロ素子１０を収容し、パッケージ９１の開口部を蓋体９６により密閉し、内部を気密に保持されている。パッケージ９１は、平板上の基板９２と、基板９２上に、枠状に形成された第２枠状基板９４、および第３枠状基板９５を積層して形成され、ジャイロ素子１０とが収容される凹部が形成される。基板９２、第２枠状基板９４、および第３枠状基板９５は、例えばセラミックなどにより形成される。
【０１００】
第２枠状基板９４上には、第２枠状基板９４の開口より広い開口を有する第３枠状基板９５が積層され、固着されている。そして第２枠状基板９４に第３枠状基板９５が積層されて第３枠状基板９５の開口の内側に現れる第２枠状基板９４面には、ジャイロ素子１０の第１支持部５と第２支持部６とが接続されている。即ち、ジャイロ素子１０は、第２枠状基板面に導電性接着剤９３などによって接着固定されている。
【０１０１】
更に、第３枠状基板９５の開口の上面に蓋体９６が配置され、パッケージ９１の開口を封止し、パッケージ９１の内部が気密封止され、振動子としてのジャイロデバイス９０が得られる。蓋体９６は、例えば、４２アロイ（鉄にニッケルが４２％含有された合金）やコバール（鉄、ニッケルおよびコバルトの合金）等の金属、セラミックス、あるいはガラスなどを用いて形成することができる。例えば、金属により蓋体９６を形成した場合には、コバール合金などを矩形環状に型抜きして形成されたシールリング（図示せず）を介してシーム溶接することによりパッケージ９１と接合される。パッケージ９１および蓋体９６によって形成される凹部空間は、ジャイロ素子１０が動作するための空間となるため、減圧空間または不活性ガス雰囲気に密閉・封止することが好ましい。なお、基板９２の外部底面には、パッケージ９１の図示しない内部配線が接続された複数の外部接続端子が設けられているが図示は省略している。
【０１０２】
上述した振動子としてのジャイロデバイス９０によれば、検出電流の減少を防止するとともに、小型化が可能な振動片としてのジャイロ素子１０を用いている。したがって、特性の安定した小型のジャイロデバイス９０の提供が可能となる。
【０１０３】
［ジャイロセンサー］
次に、第１実施形態のジャイロ素子１０を備えたジャイロセンサーについて説明する。図１２は、ジャイロセンサーの概略を示す正断面図である。
【０１０４】
図１２に示すように、ジャイロセンサー２００は、パッケージ１１０の凹部に、ジャイロ素子１０と、電子部品としての半導体装置１２０と、を収容し、パッケージ１１０の開口部を蓋体１３０により密閉し、内部を気密に保持されている。パッケージ１１０は、平板上の第１基板１１１と、第１基板１１１上に、枠状の第２基板１１２、第３基板１１３、第４基板１１４、を順に積層、固着して形成され、半導体装置１２０とジャイロ素子１０とが収容される凹部が形成される。基板１１１，１１２，１１３，１１４は、例えばセラミックなどにより形成される。
【０１０５】
第１基板１１１は、凹部側の半導体装置１２０が搭載される電子部品搭載面１１１ａには、半導体装置１２０が載置され、固定されるダイパッド１１５が設けられている。半導体装置１２０はダイパッド１１５上に、例えば、ろう材（ダイアタッチ材）１４０によって接着され、固定されている。
【０１０６】
半導体装置１２０は、ジャイロ素子１０を駆動振動させるための励振手段としての駆動回路と、角速度が加わったときにジャイロ素子１０に生じる検出振動を検出する検出手段としての検出回路と、を有する。具体的には、半導体装置１２０が有する駆動回路は、ジャイロ素子１０の一対の駆動用振動腕２ａ，２ｂ（図２参照）にそれぞれ形成された駆動電極に駆動信号を供給する。また、半導体装置１２０が有する検出回路は、ジャイロ素子１０の一対の検出用振動腕３ａ，３ｂ（図２参照）にそれぞれ形成された検出電極に生じる検出信号を増幅させて増幅信号を生成し、該増幅信号に基づいてジャイロセンサー２００に加わった回転角速度を検出する。
【０１０７】
第２基板１１２は、ダイパッド１１５上に搭載される半導体装置１２０が収容可能な大きさの開口を有する枠状の形状に形成されている。第３基板１１３は、第２基板１１２の開口より広い開口を有する枠状の形状に形成され、第２基板１１２上に積層され、固着される。
そして第２基板１１２に第３基板１１３が積層されて第３基板１１３の開口の内側に現れる第２基板面１１２ａには、半導体装置１２０の図示しない電極パッドと電気的に接続するボンディングワイヤーＢＷが接続される複数のＩＣ接続端子１１２ｂが形成されている。そして、半導体装置１２０の図示しない電極パッドと、パッケージ１１０に設けられたＩＣ接続端子１１２ｂとが、ワイヤーボンディング法を用いて電気的に接続されている。すなわち、半導体装置１２０に設けられた複数の電極パッドと、パッケージ１１０の対応するＩＣ接続端子１１２ｂとが、ボンディングワイヤーＢＷにより接続されている。また、ＩＣ接続端子１１２ｂのいずれかは、パッケージ１１０の図示しない内部配線により、第１基板１１１の外部底面１１１ｂに設けられた複数の外部接続端子１１１ｃに電気的に接続されている。
【０１０８】
第３基板１１３上には、第３基板１１３の開口より広い開口を有する第４基板１１４が積層され、固着されている。そして、そして第３基板１１３に第４基板１１４が積層されて第４基板１１４の開口の内側に現れる第３基板面１１３ａには、ジャイロ素子１０に形成された第１支持部５と第２支持部６とが接続されている。ジャイロ素子１０は、第３基板面１１３ａに形成された素子接続端子１１３ｂに、ジャイロ素子１０の第１固定部５ｂ、第２固定部６ｂ（図２参照）の位置を合わせて載置し、導電性接着剤１５０によって接着固定する。
【０１０９】
更に、第４基板１１４の開口の上面に蓋体１３０が配置され、パッケージ１１０の開口を封止し、パッケージ１１０の内部が気密封止され、ジャイロセンサー２００が得られる。蓋体１３０は、例えば、４２アロイ（鉄にニッケルが４２％含有された合金）やコバール（鉄、ニッケルおよびコバルトの合金）等の金属、セラミックス、あるいはガラスなどを用いて形成することができる。例えば、金属により蓋体１３０を形成した場合には、コバール合金などを矩形環状に型抜きして形成されたシールリング１６０を介してシーム溶接することによりパッケージ１１０と接合される。パッケージ１１０および蓋体１３０によって形成される凹部空間は、ジャイロ素子１０が動作するための空間となるため、減圧空間または不活性ガス雰囲気に密閉・封止することが好ましい。
【０１１０】
上述したジャイロセンサー２００によれば、検出電流の減少を防止するとともに、小型化が可能な振動片としてのジャイロ素子１０を用いている。したがって、特性の安定した小型のジャイロセンサー２００の提供が可能となる。
【０１１１】
［電子機器］
次いで、本発明の一実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子１０、ジャイロ素子１０を用いた振動子としてのジャイロデバイス９０、あるいはジャイロセンサー２００を適用した電子機器について、図１３〜図１５に基づき、詳細に説明する。なお、説明では、振動片としてのジャイロ素子１０を用いたジャイロセンサー２００を用いた例を示している。
【０１１２】
図１３は、本発明の一実施形態に係るジャイロセンサー２００を備える電子機器としてのモバイル型（又はノート型）のパーソナルコンピューターの構成の概略を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、角速度を検出する機能を備えたジャイロ素子１０を用いたジャイロセンサー２００が内蔵されている。
【０１１３】
図１４は、本発明の一実施形態に係るジャイロセンサー２００を備える電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成の概略を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、角速度センサー等として機能するジャイロ素子１０を用いたジャイロセンサー２００が内蔵されている。
【０１１４】
図１５は、本発明の一実施形態に係るジャイロセンサー２００を備える電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成の概略を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチールカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
【０１１５】
デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１００は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤ等を含む受光ユニット１３０４が設けられている。
【０１１６】
撮影者が表示部１００に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このデジタルスチールカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。
そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。
さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、角速度センサー等として機能するジャイロ素子１０を用いたジャイロセンサー２００が内蔵されている。
【０１１７】
なお、本発明の一実施形態に係るジャイロセンサー２００は、図１３のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１４の携帯電話機、図１５のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。
【０１１８】
［移動体］
図１６は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１０６には本実施形態に係るジャイロ素子１０を用いたジャイロセンサー２００が搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１０６には、ジャイロ素子１０を用いたジャイロセンサー２００を内蔵して、タイヤ１０９などを制御する電子制御ユニット１０８が車体１０７に搭載されている。また、ジャイロセンサー２００は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
【符号の説明】
【０１１９】
１…基部、２ａ，２ｂ…駆動用振動腕、３ａ，３ｂ…検出用振動腕、５…第１支持部、５ａ…第１連結部、５ｂ…第１固定部、６…第２支持部、６ａ…第２連結部、６ｂ…第２固定部、７，８，９，１１…段部、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｆ’，１０ｆ”，１０ｇ，１０ｇ’，１０ｇ”…ジャイロ素子、１２ａ，１２ｂ…凸部、１３，１４，１５，１６…溝部、１３ａ，１４ａ，１５ａ…段差部、９０…振動子としてのジャイロデバイス、９１…パッケージ、９２…基板、９３…導電性接着剤、９４…第２枠状基板、９５…第３枠状基板、９６…蓋体、１０６…移動体としての自動車、１１１…第１基板、１１１ａ…電子部品搭載面、１１１ｂ…外部底面、１１１ｃ…外部接続端子、１１２…第２基板、１１２ａ…第２基板面、１１２ｂ…ＩＣ接続端子、１１３…第３基板、１１３ａ…第３基板面、１１３ｂ…素子接続端子、１１４…第４基板、１１５…ダイパッド、１２０…半導体装置、１３０…蓋体、１４０…ろう材、１５０…導電性接着剤、１６０…シールリング、２００…ジャイロセンサー、１１００…電子機器としてのモバイル型のパーソナルコンピューター、１２００…電子機器としての携帯電話機、１３００…電子機器としてのデジタルスチールカメラ、Ｓ１…第１検出用電極、Ｓ２…第２検出用電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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