(57)【要約】【課題】例えば加速度センサや角速度センサ等のセンシング素子として用いた場合に、加速度や角速度の検出精度を向上させることができ、しかも、使用時の信頼性を向上させることができる圧電デバイスを提供する。【解決手段】圧電デバイス１０は、環状溝１８を有する１つの圧電体２０にて構成され、外側に位置する支持部２２、内側に位置する錘部２４、支持部２２と錘部２４の間に位置する可撓部２６とを一体に有する素子本体１２と、第１境界部分２８ａ及び／又は第２境界部分２８ｂに設けられた補強板１４と、可撓部２６の下面と対向する位置に設けられた振動板１６とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状溝を有する１つの圧電体にて構成され、外側に位置する支持部、内側に位置する錘部、支持部と錘部の間に位置する可撓部とを一体に有する素子本体と、
少なくとも前記支持部と前記可撓部との第１境界部分、あるいは少なくとも前記錘部と前記可撓部との第２境界部分に設けられた補強板と、
前記可撓部の下面と対向する位置に設けられた振動板とを有することを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の圧電デバイスにおいて、
前記補強板は、少なくとも前記支持部と前記可撓部との第１境界部分及び前記錘部と前記可撓部との第２境界部分に設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項３】
請求項２記載の圧電デバイスにおいて、
前記補強板は、前記第１境界部分、前記可撓部の下面及び前記第２境界部分にかけて形成され、
前記振動板は、前記補強板の下面に設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電デバイスにおいて、
前記素子本体のうち、前記環状溝が形成されていない主面に上部電極が形成され、
前記補強板は下部電極を兼ねることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項５】
請求項４記載の圧電デバイスにおいて、
複数の前記上部電極は、前記錘部を駆動するための駆動用電極と、前記錘部の変位を検出するための検出用電極とを有することを特徴とする圧電デバイス。
【請求項６】
請求項４記載の圧電デバイスにおいて、
複数の前記上部電極は、前記錘部の変位を検出するための検出用電極のみを有することを特徴とする圧電デバイス。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載の圧電デバイスにおいて、
前記補強板の一部は、前記素子本体の外表面まで延在し、前記下部電極のリード電極を構成することを特徴とする圧電デバイス。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧電デバイスにおいて、
前記補強板及び前記振動板の合計厚みと前記可撓部の厚みは、前記可撓部と前記補強板と前記振動板とで構成される梁を曲げた際の材料力学上の中立軸が前記振動板側に位置するように規定されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項９】
請求項８記載の圧電デバイスにおいて、
前記中立軸が前記可撓部と前記補強板との境界部分に位置するときの前記補強板と前記振動板の合計厚みを基準合計厚みとしたとき、
前記補強板及び前記振動板の合計厚みは前記基準合計厚み以上であることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧電デバイスにおいて、
前記補強板及び前記振動板の構成材料が金（Ａｕ）であり、
前記可撓部の厚みｔａが１〜１００μｍであり、
前記補強板及び前記振動板の合計厚みｔｂと前記可撓部の厚みｔａとの比（ｔｂ／ｔａ）が０．７６以上であることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項１１】
請求項１０記載の圧電デバイスにおいて、
前記比（ｔｂ／ｔａ）が０．８０以上であることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧電デバイスにおいて、
前記補強板及び前記振動板の構成材料が銅（Ｃｕ）であり、
前記可撓部の厚みｔａが１〜１００μｍであり、
前記補強板及び前記振動板の合計厚みｔｂと前記可撓部の厚みｔａとの比（ｔｂ／ｔａ）が０．６２以上であることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項１３】
請求項１２記載の圧電デバイスにおいて、
前記比（ｔｂ／ｔａ）が０．６６以上であることを特徴とする圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスに関し、例えば加速度センサや角速度センサとして用いて好適な圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、加速度センサとして、特許文献１及び２に記載のセンサが知られている。特許文献１記載の加速度センサは、２層の圧電体で構成されて前記２層の圧電体それぞれの表面と前記２層の圧電体間に電極を有する梁と、前記梁の基端部を固定するベース部材と、前記梁の先端部に固定された錘とを備えた加速度センサである。特許文献２記載の加速度センサは、軸直角断面の１／２以上が圧電体で形成された梁部と、該梁部の一端側によって支持された錘部と、梁部の他端側を支持する支持台部と、梁部の圧電体に発生する分極電圧を取り出すための電極部とを備える圧電型加速度センサである。
【０００３】
さらに、特許文献３及び４に記載の力センサも知られている。力センサは、外部から重錘に作用する直接的な力、加速度による慣性力、磁気による引力といった物理量に対応した力により可撓板が撓むように構成されており、可撓板の撓みに応じて圧電体に発生する電荷を検出することで、重錘に作用した物理量（力）の方向及び大きさを検出することができる。
【０００４】
特許文献３記載の力センサは、中空部を有する支台と、少なくとも１個の検知素子を有し、且つ、支台の中空部に横架された可撓板と、支台の中空部において可撓板に釣支された作用体から構成され、特に、作用体の外周と支台の内周との間の任意の位置、例えば中央部から、作用体の外周へ向けて、及び／又は支台の内周へ向けて、可撓板の強度を傾斜的に高強度化して構成している。
【０００５】
特許文献４記載の力センサは、中空部を有する支台と、少なくとも１個の検知素子が配設され、且つ、支台の中空部に横架された可撓板と、支台の中空部において可撓板に釣支された作用体を備えた耐衝撃型力センサである。特に、可撓板よりも振動の減衰が大きい衝撃吸収材を、作用体の少なくとも一部と支台の中空部壁面の少なくとも一部に接触するように着設して構成されている。
【０００６】
また、加速度センサや角速度センサとして使用することができるセンサとして、特許文献５に記載の加速度・角速度センサが知られている。このセンサは、円盤状の圧電素子の上面に複数の上部電極が配置され、圧電素子の下面には、複数の上部電極の下方に対応する位置に、環状溝が形成されている。この環状溝の外側部分が周囲部とされ、環状溝の内側部分が中心部（錘り）とされ、その間の薄肉の部分が可撓部とされている。圧電素子の下面には、下部電極が形成されている。そして、加速度により錘りに力が作用すると、可撓部が撓み、複数の上部電極に所定の電荷が発生するので、作用した加速度を検出することができる。複数の上部電極に所定の交流信号を供給すると、錘りが所定方向に振動するので、錘りに作用したコリオリ力に基づき角速度を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１３３４７６号公報
【特許文献２】特開２００９−０３１０４８号公報
【特許文献３】特開２０００−１９３５４４号公報
【特許文献４】特開２００１−００４６５７号公報
【特許文献５】特開平０８−０９４６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜４に記載のセンサは、各々の部材を一体化する場合に、部材同士を接合あるいは接着する必要があり、部材間に接合層が存在することとなる。接合層は、制振作用があり、固体表面の振動の振動エネルギーを熱エネルギーに変換することから、損失係数が大きく、そのため、振動エネルギーの減衰につながり、センサを共振させることが困難になったり、共振させるまでに時間がかかり、検出遅延の原因となる。
【０００９】
特許文献５に記載のセンサは、電極層が下面から溝部全体にわたって形成されていることから、変形時に電極層が剥離したり、破れるおそれがある。この場合、電極の抵抗値の変化につながり、検出精度のばらつきや低下をもたらす。また、上部電極に交流電圧を印加することによって可撓部が変位し、この変位運動が錘りに伝わり、錘りにおいて振動が発生するが、可撓部の変位運動による曲げ荷重が周囲部と可撓部との境界部分並びに錘りと可撓部との境界部分に繰り返し加わり、これら境界部分で破断するおそれがある。このように、特許文献５記載のセンサは、使用時の信頼性が低下するおそれがある。
【００１０】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、例えば加速度センサや角速度センサ等のセンシング素子として用いた場合に、加速度や角速度の検出精度を向上させることができ、しかも、使用時の信頼性を向上させることができる圧電デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
［１］  本発明に係る圧電デバイスは、環状溝を有する１つの圧電体にて構成され、外側に位置する支持部、内側に位置する錘部、支持部と錘部の間に位置する可撓部とを一体に有する素子本体と、少なくとも前記支持部と前記可撓部との第１境界部分、あるいは少なくとも前記錘部と前記可撓部との第２境界部分に設けられた補強板と、前記可撓部の下面と対向する位置に設けられた振動板とを有することを特徴とする。
【００１２】
［２］  本発明において、前記補強板は、少なくとも前記支持部と前記可撓部との第１境界部分及び前記錘部と前記可撓部との第２境界部分に設けられていてもよい。
【００１３】
［３］  この場合、前記補強板は、前記第１境界部分、前記可撓部の下面及び前記第２境界部分にかけて形成され、前記振動板は、前記補強板の下面に設けられていてもよい。
【００１４】
［４］  本発明において、前記素子本体のうち、前記環状溝が形成されていない主面に上部電極が形成され、前記補強板は下部電極を兼ねるようにしてもよい。
【００１５】
［５］  この場合、複数の前記上部電極は、前記錘部を駆動するための駆動用電極と、前記錘部の変位を検出するための検出用電極とを有するようにしてもよい。
【００１６】
［６］  あるいは、複数の前記上部電極は、前記錘部の変位を検出するための検出用電極のみを有するようにしてもよい。
【００１７】
［７］  ［４］〜［６］において、前記補強板の一部は、前記素子本体の外表面まで延在し、前記下部電極のリード電極を構成するようにしてもよい。
【００１８】
［８］  本発明において、前記補強板及び前記振動板の合計厚みと前記可撓部の厚みは、前記可撓部と前記補強板と前記振動板とで構成される梁を曲げた際の材料力学上の中立軸が前記振動板側に位置するように規定されていてもよい。
【００１９】
［９］  この場合、前記中立軸が前記可撓部と前記補強板との境界部分に位置するときの前記補強板と前記振動板の合計厚みを基準合計厚みとしたとき、
前記補強板及び前記振動板の合計厚みは前記基準合計厚み以上であることが好ましい。
【００２０】
［１０］  本発明において、前記補強板及び前記振動板の構成材料が金（Ａｕ）であり、前記可撓部の厚みｔａが１〜１００μｍであり、前記補強板及び前記振動板の合計厚みｔｂと前記可撓部の厚みｔａとの比（ｔｂ／ｔａ）が０．７６以上であってもよい。
【００２１】
［１１］  この場合、前記比（ｔｂ／ｔａ）が０．８０以上であることが好ましい。
【００２２】
［１２］  本発明において、前記補強板及び前記振動板の構成材料が銅（Ｃｕ）であり、前記可撓部の厚みｔａが１〜１００μｍであり、前記補強板及び前記振動板の合計厚みｔｂと前記可撓部の厚みｔａとの比（ｔｂ／ｔａ）が０．６２以上であってもよい。
【００２３】
［１３］  この場合、前記比（ｔｂ／ｔａ）が０．６６以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る圧電デバイスによれば、例えば加速度センサや角速度センサ等のセンシング素子として用いた場合に、加速度や角速度の検出精度を向上させることができ、しかも、使用時の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１Ａは本実施の形態に係る圧電デバイスを上面から示す図（平面図）であり、図１ＡにおけるＩＢ−ＩＢ線上の断面図である。
【図２】各素材（ＰＺＴ、ＺｒＯ２（ジルコニア）、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、Ｃｕ（銅）、Ｓｉ（シリコン））の変形速度（μｍ／ｓｅｃ）に対する損失係数の変化を示すグラフである。
【図３】図３Ａは可撓部と補強板と振動板とで構成される梁を曲げた際の材料力学上の中立軸が振動板に位置する場合の例を一部省略して示す断面図であり、図３Ｂは中立軸が可撓部と補強板との境界に位置する場合の例を一部省略して示す断面図である。
【図４】図４Ａは梁の中央部分に荷重をかけて梁を曲げた状態（撓ませた状態）を示す模式図であり、図４Ｂは梁の微小領域における変形と中立軸の位置を示す模式図であり、図４Ｃは中立面と対称面を説明するための図である。
【図５】可撓部の厚みに対する膜厚比（振動板の基準厚みｔｃ／可撓部の厚みｔａ）の変化を、振動板の材質に応じて示すグラフである。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃは本実施の形態に係る圧電デバイスの製造方法の一例を示す工程図である。
【図７】図７Ａは第１変形例に係る圧電デバイスを示す断面図であり、図７Ｂは第２変形例に係る圧電デバイスを示す断面図である。
【図８】第３変形例に係る圧電デバイスを示す断面図である。
【図９】図９Ａは実施例１の検出感度を示すグラフであり、図９Ｂは参考例１の検出感度を示すグラフである。
【図１０】図１０Ａは比較例１係る圧電デバイスを上面から示す図（平面図）であり、図１０Ｂは図１０ＡにおけるＸＢ−ＸＢ線上の断面図である。
【図１１】比較例１の検出感度を示すグラフである。
【図１２】実施例１及び参考例１について、交流電圧（周波数＞ｆａ、振幅Ａ）を印加して、コリオリ力Ｆｚ（測定値）を検出し、その後、交流電圧の印加を停止するという作業を繰り返し行った場合の検出感度の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る圧電デバイスを例えば加速度センサや角速度センサ等のセンシング素子に適用させた実施の形態例を図１Ａ〜図１２を参照しながら説明する。
【００２７】
本実施の形態に係る圧電デバイス１０は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、素子本体１２と、補強板１４と、振動板１６とを有する。
【００２８】
素子本体１２は、環状溝１８を有する１つの圧電体２０にて構成され、且つ、外側に位置する支持部２２、内側に位置する錘部２４、支持部２２と錘部２４の間に位置する薄肉の可撓部２６とを一体に有する。補強板１４は、支持部２２と可撓部２６との第１境界部分２８ａ、可撓部２６の下面及び錘部２４と可撓部２６との第２境界部分２８ｂにかけて連続して設けられている。振動板１６は、環状溝１８の底部であって、且つ、可撓部２６の下面と対向する位置に設けられている。
【００２９】
図１Ａの例では、素子本体１２を上面から見た平面形状を円形としているが、四角形状（正方形、長方形）、多角形状（六角形、八角形等）でもよい。また、環状溝１８は、図１Ａ及び図１Ｂの例では、素子本体１２の平面形状に合わせて円環状としているが、四角形の環状でもよいし、多角形の環状でもよい。
【００３０】
素子本体１２を構成する圧電体２０は、例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）やマグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ）等の圧電特性に優れた圧電セラミックスが好適に用いられる。なお、本実施の形態において、圧電体２０としては、圧電材料若しくは電歪材料のいずれを用いても構わない。また、圧電体２０の気孔率は２０％以下であることが好ましく、１０％以下であることがさらに好ましい。気孔率が高すぎると十分な圧電／電歪特性を得ることが困難となるからである。なお、気孔率は、圧電体２０の断面を脱粒しないように鏡面研磨し、その断面をＳＥＭ等を用いて観察した場合の視野面積に対して気孔部分の面積が占める割合で規定した。
【００３１】
また、素子本体１２は、後述するが、複数枚のセラミックグリーンシートを積層してなるセラミック積層体を焼成一体化することで作製することができる。補強板１４は、素子本体１２を作製するための上述した複数のセラミックグリーンシートのうち、環状溝１８の底部となるグリーンシートの上面に形成された例えばＡｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）等の金属あるいは合金のペースト（金属ペースト）をセラミック積層体と共に焼成一体化することで作製される。振動板１６は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属あるいは合金にて構成することができる。この場合、スパッタあるいはＣＶＤ（化学気相成長法）等による金属層や、無電解めっきや電解めっき等による金属めっき層等を用いることができる。なお、振動板１６は、環状溝１８から素子本体１２の下面全体にわたって形成されることはない。
【００３２】
また、この圧電デバイス１０は、素子本体１２のうち、環状溝１８が形成されていない主面１２ａ（図１Ａ及び図１Ｂの例では上面）に複数の上部電極３０（この例では、第１上部電極３０ａ〜第５上部電極３０ｅ）が形成されている。上部電極３０は、スクリーン印刷法、スパッタ法等が好適に用いられる。補強板１４と振動板１６は、第１上部電極３０ａ〜第５上部電極３０ｅの共通の対向電極（下部電極３２）を兼用する。
【００３３】
上部電極３０の電極材としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ（パラジウム）、Ｐｔ（白金）あるいはこれらの合金を用いることが好ましい。特に、ＰｄやＰｔといった高融点金属を用いた場合には、圧電体２０との同時焼成が容易であると共に、可撓部２６等との一体焼成も容易に行うことができ、好ましい。その他、銅（Ｃｕ）やニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等、種々の金属材料を電極及び電極リードとして用いることができる。
【００３４】
上部電極３０は、図１Ａに示すように、素子本体１２の中心軸３４（「＋」で示す）を中心とした円環状の第１上部電極３０ａと、第１上部電極３０ａの外周側に位置し、同じく素子本体１２の中心軸３４を中心とした円弧状（図の例では円環を１／４にした円弧状）の第２上部電極３０ｂ〜第５上部電極３０ｅとを有する。この場合、素子本体１２の主面１２ａにＸＹ平面を定義したとき、第２上部電極３０ｂ及び第３上部電極３０ｃは、各円弧の長さ方向中心をＸ軸が横切るように配置され、第４上部電極３０ｄ及び第５上部電極３０ｅは、各円弧の長さ方向中心をＹ軸が横切るように配置される。
【００３５】
第１上部電極３０ａは、錘部２４と可撓部２６との第２境界部分２８ｂの上方にかかるように形成され、第２上部電極３０ｂ〜第５上部電極３０ｅは、支持部２２と可撓部２６との第１境界部分２８ａの上方にかかるように形成される。
【００３６】
一方、振動板１６の平面形状は、環状溝１８の底部の形状と同一形状でもよいし、幅が環状溝１８の底部の幅よりも狭い相似形であってもよい。また、振動板１６の側部（支持部２２及び錘部２４と対向する部分）が素子本体１２の下面に向かって一部盛り上がっていてもよい。
【００３７】
補強板１４の平面形状は、環状部分１４ａと、該環状部分１４ａの一部から素子本体１２の外周面（外表面）まで延びる帯状部分１４ｂとを有する。環状部分１４ａの幅は環状の振動板１６の幅よりも広く設定されている。帯状部分１４ｂは、下部電極３２のリード電極として兼用させることができる。
【００３８】
圧電デバイス１０による加速度の検出原理及び角速度の検出原理は、上述した特許文献５（特開平０８−０９４６６１号公報）に記載された原理とほぼ同じであるため、その重複説明を省略するが、以下に概略を説明する。
【００３９】
先ず、加速度の検出について説明する。加速度の検出を行うには、圧電デバイス１０を振動させる必要はない。錘部２４の重心に作用するＸ軸方向の力ｆｘは、第３上部電極３０ｃに発生した電荷の量と第２上部電極３０ｂに発生した電荷の量との差を求めることによって得られる。同様に、錘部２４の重心に作用するＹ軸方向の力ｆｙは、第５上部電極３０ｅに発生した電荷と第４上部電極３０ｄに発生した電荷との差を求めることによって得られる。同様に、錘部２４の重心に作用するＺ軸方向の力ｆｚは、第１上部電極３０ａに発生した電荷の量により求めることができる。なお、錘部２４の重心に作用したＸ軸方向の力、Ｙ軸方向の力及びＺ軸方向の力としては、加速度に起因する力ｆｘ、ｆｙ及びｆｚも、角速度に起因するコリオリ力Ｆｘ、Ｆｙ及びＦｚも同等であり、瞬時に検出される力としては区別できない。
【００４０】
そして、加速度に起因した力ｆと加速度αとの間には、錘部２４の質量ｍに基づいて、ｆ＝ｍ・αの関係があるため、得られた力ｆｘ，ｆｙ，ｆｚに基づき、各軸方向の加速度αｘ，αｙ，αｚを検出することができる。
【００４１】
次に、角速度の検出原理について説明する。角速度の検出においては、圧電デバイス１０を振動させることが必要となる。従って、先ず、圧電デバイス１０への振動の付与について簡単に説明する。
【００４２】
下部電極３２（補強板１４及び振動板１６）と第３上部電極３０ｃとの間に交流電圧を印加すると共に、下部電極３２と第２上部電極３０ｂとの間に、交流電圧とは逆位相の交流電圧を印加するようにすれば、錘部２４はＸ軸に沿って振動することになる。すなわち、上述した交流電圧の印加により、圧電デバイス１０に対してＸ軸方向の振動Ｓｘを与えることが可能になる。この振動Ｓｘの周波数は、与える交流電圧の周波数によって制御可能であり、この振動Ｓｘの振幅は、与える交流電圧の振幅値によって制御可能である。
【００４３】
同様に、下部電極３２と第５上部電極３０ｅとの間、及び下部電極３２と第４上部電極３０ｄとの間に、それぞれ互いに位相が逆転した交流電圧を供給することにより、錘部２４をＹ軸方向に振動させることができる。すなわち、上述した交流電圧の印加により、圧電デバイス１０に対してＹ軸方向の振動Ｓｙを与えることが可能になる。
【００４４】
同様に、下部電極３２と第１上部電極３０ａとの間に、交流電圧を印加すれば、錘部２４はＺ軸に沿って振動することになる。すなわち、圧電デバイス１０に対してＺ軸方向の振動Ｓｚを与えることが可能になる。
【００４５】
そして、圧電デバイス１０に対してＺ軸方向の振動Ｓｚを与えた状態で、Ｙ軸方向に作用するコリオリ力Ｆｙを検出することで、関係式Ｆｙ＝２ｍ・ｖｚ・ωｘに基づいて、Ｘ軸まわりの角速度ωｘを得ることができる。ここで、ｍは錘部２４の質量であり、ｖｚは錘部２４のＺ軸方向の瞬間速度である。そこで、第１上部電極３０ａと下部電極３２との間に交流電圧を印加して、錘部２４をＺ軸方向に励振した状態にし、このとき、第５上部電極３０ｅ及び第４上部電極３０ｄに発生する電荷の量からＹ軸方向に作用したコリオリ力Ｆｙを得ることで、Ｘ軸まわりの角速度ωｘを演算により求めることができる。
【００４６】
同様に、圧電デバイス１０に対してＸ軸方向の振動Ｓｘを与えた状態で、Ｚ軸方向に作用するコリオリ力Ｆｚを検出することで、関係式Ｆｚ＝２ｍ・ｖｘ・ωｙに基づいて、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを得ることができる。ｖｘは錘部２４のＸ軸方向の瞬間速度である。そこで、第３上部電極３０ｃと下部電極３２との間、及び第２上部電極３０ｂと下部電極３２との間に、それぞれ逆位相の交流電圧を印加して、錘部２４をＸ軸方向に励振した状態にし、このとき第１上部電極３０ａに発生する電荷の量からＺ軸方向に作用したコリオリ力Ｆｚを得ることで、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを演算により求めることができる。
【００４７】
同様に、圧電デバイス１０に対してＹ軸方向の振動Ｓｙを与えた状態で、Ｘ軸方向に作用するコリオリ力Ｆｘを検出することで、関係式Ｆｘ＝２ｍ・ｖｙ・ωｚに基づいて、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを得ることができる。ここで、ｖｙは錘部２４のＹ軸方向の瞬間速度である。そこで、第５上部電極３０ｅと下部電極３２との間、及び第４上部電極３０ｄと下部電極３２との間に、それぞれ逆位相の交流電圧を印加して、錘部２４をＹ軸方向に励振した状態にし、このとき第３上部電極３０ｃ及び第２上部電極３０ｂに発生する電荷の量からＸ軸方向に作用したコリオリ力Ｆｘを得ることで、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを演算により求めることができる。
【００４８】
このように、圧電デバイス１０は、素子本体１２を構成する支持部２２、可撓部２６及び錘部２４が、１つの圧電体２０で一体に形成されていることから、支持部２２、可撓部２６及び錘部２４を接合したり接着する必要がなく、支持部２２及び可撓部２６間、可撓部２６及び錘部２４間等に接合層が存在しない。
【００４９】
一般に、部材間の接合層は、制振作用があり、固体表面の振動の振動エネルギーを熱エネルギーに変換し、固体表面の振動を小さくする働きがある。この制振作用（特性）の評価指標の１つとして損失係数がある。損失係数は、弾性係数Ｅ’、損失弾性係数Ｅ’’の比（Ｅ’’／Ｅ’）で表される。損失係数が大きいほど振動エネルギーを熱エネルギーに変換するため、振動エネルギーの減衰につながり、圧電デバイスを共振させることが困難になったり、共振させるまでに時間がかかり、検出遅延の原因となる。
【００５０】
ここで、各素材の損失係数についての評価を以下に示す。素材は、ＰＺＴ、ＺｒＯ２（ジルコニア）、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、Ｃｕ（銅）、Ｓｉ（シリコン）を用いた。
【００５１】
（評価方法）
各素材の損失係数を評価するにあたって、測定装置として動的粘弾性測定装置（ユービーエム社製）を用いた。測定方法は３点曲げ方式を採用した試料（サンプル）の形状は短冊状（幅５ｍｍ×長さ４０ｍｍ×厚み０．１５〜０．５ｍｍ）とした。そして、素材に３点曲げ方式で動的歪み（定常的な正弦波歪み）を与え、そのときの応答応力を検出し、入力した正弦波歪みと応答応力（正弦波応力）との位相差から損失係数（ｔａｎδ）を計測した。
【００５２】
（評価結果）
変形速度（μｍ／ｓｅｃ）を変えて、各素材（ＰＺＴ、ＺｒＯ２（ジルコニア）、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、Ｃｕ（銅）、Ｓｉ（シリコン））の損失係数を計測した。計測結果を図２に示す。なお、変形速度は、周波数（Ｈｚ）×歪量（μｍ）を示す。図２において、ＰＺＴの結果を「△」、ＺｒＯ２を「□」、Ａｌ２Ｏ３を「○」、Ｃｕを「＋」、Ｓｉを「◇」のプロットで示す。
【００５３】
測定結果のうち、センシング素子として使用する圧電デバイス１０の作動時における近似の変形速度である２０（μｍ／ｓｅｃ）のときの各素材の損失係数を下記表１に示す。
【００５４】
【表１】
2014020869.tif 000003
【００５５】
上述したように、本実施の形態では、接合層が存在しないため、圧電デバイス１０全体の損失係数が小さく、圧電デバイス１０に与えられた振動を効率よく錘部２４に伝えることができ、圧電デバイス１０を容易に共振させることができる。これは、コリオリ力の検出精度（角速度の検出精度）を向上させることができ、しかも、早期に角速度の検出を行うことができる。また、特許文献５と異なり、電極層が素子本体１２の下面から環状溝１８全体にわたって形成されることがないため、可撓部２６の変形時や錘部２４の振動時に電極層が剥離したり、破れるということがない。しかも、可撓部２６の変位運動による曲げ荷重が繰り返し加わる部分、すなわち、支持部２２と可撓部２６との第１境界部分２８ａ並びに錘部２４と可撓部２６との第２境界部分２８ｂにかけて補強板１４を設けることで、圧電デバイス１０の抗折強度を高めるようにしたので、繰り返し荷重による第１境界部分２８ａ及び第２境界部分２８ｂでの破断を阻止することができ、使用時の信頼性を高めることができる。また、補強板１４の帯状部分１４ｂを下部電極３２のリード電極として兼用させることができるため、リード電極の配線のための領域を別途確保する等の必要がなくなり、設計の自由度が上がる。これは、様々な加速度センサや角速度センサの構造を効率よく設計することができることにつながる。
【００５６】
さらに、圧電デバイス１０は、図３Ａに示すように、可撓部２６の厚みｔａと、補強板１４及び振動板１６の合計厚みｔｂは、可撓部２６と補強板１４と振動板１６とで構成される梁３６を曲げた際の材料力学上の中立軸３８が振動板１６側に位置するように規定されている。振動板１６側に位置するとは、圧電体２０のうち、圧電体２０の厚み方向中心部分から補強板１４にかけての部分、圧電体２０と補強板１４との境界部分、補強板１４、又は振動板１６に中立軸３８が位置することを示す。
【００５７】
ここで、中立軸３８について以下に説明する。先ず、図４Ａに示すように、横断面が左右対称の１つの梁３６の曲げ変形における該梁３６の微小領域３６ａでの曲げ変形を考える。図４Ｂに示すように、曲げモーメントＭによって微小領域３６ａはほぼ均一に円弧状に曲がるとする。微小領域３６ａのうち、曲げ変形の内側（凹部側）は圧縮応力により縮み、曲げ変形の外側（凸部側）は、引張応力により伸びている。この曲げ変形が弾性範囲内においては、円弧の中心Ｏからの距離によって線形的に圧縮から引張へと変化する（図４Ｃ参照）。このとき、梁３６の長手方向の垂直応力及びひずみがゼロとなる場所がある。微小領域３６ａの両端の仮想断面は静的な力の釣り合いにより回転しないから、このような場所から曲げ変形の内側（凹部側）の圧縮力と曲げ変形の外側（凹部側）の引張力は釣り合っているといえ、この場所を中立面４０（図４Ｃ参照）という。そして、前提として横断面は左右対称としていることから、中立面４０とその対称面４２の交差する線を中立軸３８という。図４Ｂに示すように、この中立軸３８を円弧とする曲率半径をＲ、円弧のなす角をｄθとしたとき、中立軸の長さＬＡＡは、
ＬＡＡ＝Ｒ・ｄθ
である。
【００５８】
そして、圧電デバイス１０では、可撓部２６と補強板１４と振動板１６とで構成される梁３６において、中立軸３８が可撓部２６と補強板１４との境界部分に位置するときの補強板１４及び振動板１６の合計厚みｔｂを基準合計厚みｔｃとしたとき、合計厚みｔｂは基準合計厚みｔｃ以上である。
【００５９】
具体的に、可撓部２６の厚みｔａとして好ましい範囲である１〜１００μｍに基づき、補強板１４及び振動板１６の基準合計厚みｔｃ（振動板１６等の基準合計厚みｔｃ）と可撓部２６の厚みｔａとの比（ｔｃ／ｔａ）をシミュレーションで確認した結果を下記表２及び図５に示す。
【００６０】
【表２】
2014020869.tif 000004
【００６１】
補強板１４及び振動板１６の構成材料を金（Ａｕ）とした場合は、図５の実線Ｌ１に示すように、可撓部２６の厚みｔａをｘ、膜厚比（ｔｃ／ｔａ）をｙとしたとき、膜厚比は、ｙ＝−０．０００３９ｘ＋０．７９６８９に示す直線上に存在する。例えば可撓部２６の厚みｔａが１μｍのとき、膜厚比（ｔｃ／ｔａ）は０．８０であり、可撓部２６の厚みｔａが１００μｍのとき、膜厚比（ｔｃ／ｔａ）は０．７６である。このことから、補強板１４及び振動板１６の合計厚みｔｂと可撓部２６の厚みｔａとの比（ｔｂ／ｔａ）は０．７６以上であればよい。もちろん、膜厚比（ｔｂ／ｔａ）が０．８０以上であれば、可撓部２６の好ましい厚み範囲（１〜１００μｍ）にわたって適用可能となる。より厳密には、補強板１４及び振動板１６の合計厚みｔｂは、ｘ（−０．０００３９ｘ＋０．７９６８９）μｍ以上にすればよい。
【００６２】
補強板１４及び振動板１６の構成材料を銅（Ｃｕ）とした場合は、図５の実線Ｌ２に示すように、可撓部２６の厚みｔａをｘ、膜厚比（ｔｃ／ｔａ）をｙとしたとき、膜厚比は、ｙ＝−０．０００４０ｘ＋０．６５５５７に示す直線上に存在する。例えば可撓部２６の厚みｔａが１μｍのとき、膜厚比（ｔｃ／ｔａ）は０．６６であり、可撓部２６の厚みｔａが１００μｍのとき、膜厚比（ｔｃ／ｔａ）は０．６２である。このことから、補強板１４及び振動板１６の合計厚みｔｂと可撓部２６の厚みｔａとの比（ｔｂ／ｔａ）は０．６２以上であればよい。もちろん、膜厚比（ｔｂ／ｔａ）が０．６６以上であれば、可撓部２６の好ましい厚み範囲（１〜１００μｍ）にわたって適用可能となる。より厳密には、補強板１４及び振動板１６の合計厚みｔｂは、ｘ（−０．０００４０ｘ＋０．６５５５７）μｍ以上にすればよい。
【００６３】
補強板１４及び振動板１６の合計厚みｔｂの上限値は、錘部２４の質量や、可撓部２６と補強板１４と振動板１６とによる梁３６の剛性等に応じて設定することができ、例えば２００μｍ以下、１５０μｍ以下、１００μｍ以下、５０μｍ以下を好ましく採用することができる。
【００６４】
上述のように、可撓部２６の厚みｔａと、補強板１４及び振動板１６の合計厚みｔｂを、可撓部２６と補強板１４と振動板１６とで構成される梁３６を曲げた際の材料力学上の中立軸３８が振動板１６側に位置するように規定することで、可撓部２６には、曲げ方向に応じて圧縮応力又は引張応力のいずれかが加わり、圧縮応力及び引張応力が混在することがなく、しかも、圧縮応力と引張応力とが打ち消し合うこともない。従って、例えば角速度の検出において、上部電極３０に印加される交流電圧の周波数及び振幅に応じた振動を忠実に錘部２４に与えることができ、これにより、圧電デバイス１０に作用したコリオリ力を精度よく得ることができ、角速度の検出精度を向上させることができる。また、圧縮応力又は引張応力が線形的に低下する部分に可撓部２６と補強板１４との境界が位置することになるため、補強板１４が可撓部２６から剥離しにくくなり、別途接合のための層を介在させる必要がない。特に、図３Ｂに示すように、補強板１４及び振動板１６の合計厚みｔｂを基準合計厚みｔｃにすることで、可撓部２６と補強板１４との境界に中立軸３８が位置することになるため、可撓部２６と補強板１４との境界における応力や歪がゼロとなり、圧電デバイス１０の抗折強度をさらに高めることができると共に、補強板１４が可撓部２６から剥離することを確実に防止することができる。
【００６５】
ここで、圧電デバイス１０の製造方法を図６Ａ〜図６Ｃを参照しながら説明する。
【００６６】
先ず、図６Ａに示すように、複数のグリーンシート４４を積層して、圧電体２０の上部（可撓部２６を含む部分）を構成する第１積層体４６ａを作製する。もちろん、第１積層体４６ａを１枚のグリーンシートを成形して作製してもよい。
【００６７】
その後、図６Ｂに示すように、第１積層体４６ａの一主面に、補強板１４（環状部分１４ａ及び帯状部分１４ｂ）を構成する金属膜４８を形成する。例えばＡｕの有機金属化合物（レジネート）によるペーストを塗布する。
【００６８】
その後、図６Ｃに示すように、第１積層体４６ａの一主面の外周部に複数の円環状のグリーンシート５０を積層し、中央部に複数の例えば円形のグリーンシート５２を積層して、第１積層体４６ａ上に支持部２２及び錘部２４を構成する第２積層体４６ｂを積層する。これによって、第１積層体４６ａと第２積層体４６ｂからなるセラミック積層体４６（焼成前の圧電体２０の前駆体）が作製される。なお、第２積層体４６ｂについても、１枚のグリーンシートを成形して作製してもよい。
【００６９】
その後、セラミック積層体４６を、高温９００〜１６００℃で焼成することで、図１Ｂに示すように、環状溝１８を有し、補強板１４が形成された圧電体２０（素子本体１２）が作製される。
【００７０】
そして、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属あるいは合金のスパッタあるいはＣＶＤ（化学気相成長法）、又はＡｕ、Ｃｕ等の電解めっき等を行って、環状溝１８の底部に存する補強板１４を被覆するように振動板１６を形成する。その後、素子本体１２の主面１２ａに上部電極３０（第１上部電極３０ａ〜第５上部電極３０ｅ）を形成することで、圧電デバイス１０が完成する。
【００７１】
この製造方法によれば、素子本体１２の第１境界部分２８ａ、可撓部２６の下面及び第２境界部分２８ｂにかけて補強板１４が形成され、且つ、補強板１４の下面に振動板１６が形成された圧電デバイス１０を簡単に作製することができる。
【００７２】
次に、本実施の形態に係る圧電デバイス１０のいくつかの変形例について図７Ａ〜図８を参照しながら説明する。
【００７３】
第１変形例に係る圧電デバイス１０ａは、図７Ａに示すように、上述した圧電デバイス１０とほぼ同様の構成を有するが、補強板１４が支持部２２と可撓部２６との第１境界部分２８ａのみに形成されている点で異なる。もちろん、リード電極（帯状部分１４ｂ）を形成するようにしてもよい。振動板１６は、補強板１４の一部と可撓部２６の下面にわたって形成される。
【００７４】
第２変形例に係る圧電デバイス１０ｂは、図７Ｂに示すように、上述した圧電デバイス１０とほぼ同様の構成を有するが、補強板１４が錘部２４と可撓部２６との第２境界部分２８ｂのみに形成されている点で異なる。
【００７５】
第３変形例に係る圧電デバイス１０ｃは、図８に示すように、上述した圧電デバイス１０とほぼ同様の構成を有するが、第１境界部分２８ａと第２境界部分２８ｂのみに形成されている点で異なる。もちろん、リード電極（帯状部分１４ｂ）を形成するようにしてもよい。
【００７６】
上述した第１変形例〜第３変形例に係る圧電デバイス１０ａ〜１０ｃは、可撓部２６の厚みｔａと、補強板１４及び振動板１６の合計厚みｔｂとの関係において、補強板１４の厚みを０μｍとして設定することができ、可撓部２６と振動板１６とで構成される梁３６を曲げた際の材料力学上の中立軸３８が振動板１６側に位置するように規定される。
【００７７】
上述の例では、本実施の形態に係る圧電デバイス１０を加速度センサや角速度センサ等のセンシング素子に適用した場合を示したが、振動発生の原理からもわかるように、アクチュエータとして適用できることはもちろんである。
【実施例】
【００７８】
［第１実施例］
実施例１、参考例１及び比較例１について、Ｘ軸方向の振動Ｓｘを与えた状態で、Ｚ軸方向に作用するコリオリ力Ｆｚを検出する実験を行い、振動Ｓｘの周波数の違いによる両者の検出感度の変化を確認した。
【００７９】
（実施例１）
実施例１に係る圧電デバイスは、図１Ａ及び図１Ｂに示す本実施の形態に係る圧電デバイス１０と同様の構成を有する。可撓部２６の厚みｔａを２０μｍ、補強板１４及び振動板１６の構成材料を金（Ａｕ）、補強板１４及び振動板１６の合計厚みｔｂを１６μｍとした。膜厚比（ｔｂ／ｔｃ）は０．８である。
【００８０】
図１Ａに示すように、第３上部電極３０ｃと下部電極３２との間、及び第２上部電極３０ｂと下部電極３２との間に、それぞれ交流電源を接続し、第１上部電極３０ａと下部電極３２間に電荷／電圧変換回路を接続した。電荷／電圧変換回路は、第１上部電極３０ａに発生する電荷量を、下部電極３２の電位を基準電位（例えば接地電位）としたときの電圧値、すなわち、コリオリ力Ｆｚの検出値に変換する回路である。
【００８１】
そして、実施例１に係る圧電デバイスを、Ｙ軸を回転軸として一定の角速度で回転運動させる。角速度は予め設定された既知の値であり、従って、Ｚ軸方向に作用するコリオリ力Ｆｚもわかっている。この予め判明しているコリオリ力Ｆｚを基準値とする。この状態で、第３上部電極３０ｃと下部電極３２との間、及び第２上部電極３０ｂと下部電極３２との間に、それぞれ逆位相の交流電圧（周波数ｆａ、振幅Ａ）を印加して、錘部２４をＸ軸方向に励振した状態にし、このとき電荷／電圧変換回路から出力される電圧値からＺ軸方向に作用するコリオリ力Ｆｚ（測定値）を検出した。このときの検出感度を、下記式（１）に基づいて、測定値と基準値との比の対数を１０倍にして表した（デシベル表記）。
検出感度［ｄＢ］＝１０ｌｏｇ１０（測定値／基準値）      ……（１）
【００８２】
上述と同様にして、交流電圧（周波数ｆｂ（＞ｆａ）、振幅Ａ）を印加した場合のコリオリ力Ｆｚ（測定値）を検出し、このときの検出感度を式（１）に基づいて求めた。
【００８３】
振動Ｓｘの周波数ｆａ及びｆｂによる実施例１の検出感度の違いを図９ＡのプロットＡ１及びＡ２に示す。周波数ｆａの振動を加えた場合の検出感度は−２．５［ｄＢ］であり、周波数ｆｂ（＞ｆａ）の振動を加えた場合の検出感度は−３．０［ｄＢ］であった。
【００８４】
（参考例１）
参考例１に係る圧電デバイスは、補強板１４を形成しなかったこと以外は、上述した実施例１と同様の構成を有する。この場合、可撓部２６の厚みｔａを２０μｍ、振動板１６の構成材料を金（Ａｕ）、補強板１４及び振動板１６の合計厚みｔｂを１６μｍとした。
【００８５】
上述した実施例１と同様にして、交流電圧（周波数ｆａ、振幅Ａ）及び（交流電圧（周波数ｆｂ（＞ｆａ）、振幅Ａ）を印加した場合の各コリオリ力Ｆｚ（測定値）を検出し、このときの検出感度を式（１）に基づいて求めた。
【００８６】
振動Ｓｘの周波数ｆａ及びｆｂによる参考例１の検出感度の違いを図９ＢのプロットＢ１及びＢ２に示す。周波数ｆａの振動を加えた場合の検出感度は−２．５［ｄＢ］、周波数ｆｂ（＞ｆａ）の振動を加えた場合の検出感度は−３．０［ｄＢ］であり、実施例１とほぼ同じであった。
【００８７】
（比較例１）
比較例１に係る圧電デバイス１００は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、環状溝１０２を有する１つのセラミック構成体１０４にて構成され、且つ、外側に位置する支持部１０６、内側に位置する錘部１０８、支持部１０６と錘部１０８の間に位置する薄肉の可撓部１１０とを一体に有する素子本体１１２と、該素子本体１１２上に設置された圧電素子１１４とを有する。圧電素子１１４は、圧電体１１６と下部電極１１８と上部電極１２０とを有する。上部電極１２０は、本実施の形態に係る圧電デバイス１０と同様の形状を有する第１上部電極１２０ａ〜第５上部電極１２０ｅを有する。
【００８８】
実施例１の場合と同様に、第３上部電極１２０ｃと下部電極１１８との間、及び第２上部電極１２０ｂと下部電極１１８との間に、それぞれ交流電源を接続し、第１上部電極１２０ａと下部電極１１８間に電荷／電圧変換回路を接続した。
【００８９】
そして、上述した実施例１と同様に、比較例１に係る圧電デバイス１００を、Ｙ軸を回転軸として一定の角速度（既知）で回転運動させ、この状態で、第３上部電極１２０ｃと下部電極１１８との間、及び第２上部電極１２０ｂと下部電極１１８との間に、それぞれ逆位相の交流電圧（周波数ｆａ、振幅Ａ）を印加して、錘部１０８をＸ軸方向に励振した状態にし、このとき電荷／電圧変換回路から出力される電圧値からＺ軸方向に作用するコリオリ力Ｆｚ（測定値）を検出し、このときの検出感度を上述した式（１）に基づいて求めた。
【００９０】
さらに、上述と同様にして、交流電圧（周波数ｆｂ（＞ｆａ）、振幅Ａ）を印加した場合のコリオリ力Ｆｚ（測定値）を検出し、このときの検出感度を式（１）に基づいて求めた。
【００９１】
振動Ｓｘの周波数ｆａ及びｆｂによる比較例１の検出感度の違いを図１１のプロットＲ１及びＲ２に示す。周波数ｆａの振動を加えた場合の検出感度は−１０．０［ｄＢ］であり、周波数ｆｂの振動を加えた場合の検出感度は−３２．０［ｄＢ］であった。
【００９２】
＜考察＞
図９Ａ及び図９Ｂの結果から、実施例１及び参考例１は高い検出感度を得ることができ、しかも、検出感度が振動Ｓｘの周波数にほとんど依存しないことがわかる。これは、部材同士の接合や接着が不要で、部材間に接合層が存在しないことから、圧電デバイス１０全体の損失係数が小さく、振動の周波数に関わらず圧電デバイス１０を容易に共振できていることによるものと考えられる。従って、実施例１及び参考例１は比較例１と比してコリオリ力の検出精度（角速度の検出精度）が向上していることは明らかである。
【００９３】
［第２実施例］
上述した実施例１及び参考例１について、交流電圧（周波数＞ｆａ、振幅Ａ）を印加して、コリオリ力Ｆｚ（測定値）を検出し、その後、交流電圧の印加を停止するという作業を繰り返し行った場合の検出感度の変化を確認した。その結果を図１２に示す。
【００９４】
図１２の結果から、参考例１では、ある時間Ｔｘが経過した時点ｔｄから検出感度が低下し始め、その後、時間の経過に伴って徐々に検出感度が低下した。これは、可撓部２６の変位運動による曲げ荷重が支持部２２と可撓部２６との第１境界部分２８ａ並びに錘部２４と可撓部２６との第２境界部分２８ｂに繰り返し加わり、これら第１境界部分２８ａ及び第２境界部分２８ｂで疲労あるいは一部破断が生じたからと考えられる。一方、実施例１は、時間Ｔｘが経過しても検出感度の低下はみられなかった。このことから、補強板１４の存在によって、実施例１の抗折強度が向上していることがわかる。
【００９５】
［第３実施例］
実施例１１〜１６について、可撓部２６の厚みｔａ並びに補強板１４及び振動板１６の合計厚みｔｂを変化させた場合の検出感度の違いを確認した。
【００９６】
（実施例１１）
実施例１１は、合計厚みｔｂを１０μｍ、可撓部２６の厚みｔａを２０μｍにして、膜厚比（ｔｂ／ｔａ）を０．５としたこと以外は、上述した実施例１と同様の構成を有する。
【００９７】
（実施例１２）
実施例１２は、合計厚みｔｂを２０μｍ、可撓部２６の厚みｔａを２０μｍにして、膜厚比（ｔｂ／ｔａ）を１．０としたこと以外は、上述した実施例１と同様の構成を有する。
【００９８】
（実施例１３）
実施例１３は、合計厚みｔｂを４０μｍ、可撓部２６の厚みｔａを４０μｍにして、膜厚比（ｔｂ／ｔａ）を１．０としたこと以外は、上述した実施例１と同様の構成を有する。
【００９９】
（実施例１４）
実施例１４は、合計厚みｔｂを３０μｍ、可撓部２６の厚みｔａを２０μｍにして、膜厚比（ｔｂ／ｔａ）を１．５としたこと以外は、上述した実施例１と同様の構成を有する。
【０１００】
（実施例１５）
実施例１５は、合計厚みｔｂを２０μｍ、可撓部２６の厚みｔａを１０μｍにして、膜厚比（ｔｂ／ｔａ）を２．０としたこと以外は、上述した実施例１と同様の構成を有する。
【０１０１】
（実施例１６）
実施例１６は、合計厚みｔｂを４０μｍ、可撓部２６の厚みｔａを２０μｍにして、膜厚比（ｔｂ／ｔａ）を２．０としたこと以外は、上述した実施例１と同様の構成を有する。
【０１０２】
＜評価＞
上述した第１実施例と同様に、交流電圧（周波数＞ｆａ、振幅Ａ）を印加して、コリオリ力Ｆｚ（測定値）を検出した。実施例１１〜１６の内訳及び検出感度の結果を下記表３に示す。
【０１０３】
【表３】
2014020869.tif 000005
【０１０４】
＜考察＞
補強板１４及び振動板１６の合計厚みｔｂが基準合計厚みｔｃ以上である実施例１２〜１６のうち、実施例１２、１４〜１６は、それぞれ検出感度が、−１．３９［ｄＢ］、−０．５６［ｄＢ］、１．４８［ｄＢ］及び−１．１９［ｄＢ］と良好であった。特に、可撓部２６の厚みｔａと、補強板１４及び振動板１６の合計厚みｔｂとの合計が３０μｍであって、膜厚比（ｔｂ／ｔａ）が２．０である実施例１５は、検出感度が１．４８［ｄＢ］であり、最も良好であった。一方、実施例１１及び１３は、それぞれ検出感度が−４．５４［ｄＢ］及び−６．６０［ｄＢ］で、上述した第１実施例の比較例１よりも良好であったが、実施例１２、１４〜１６よりは検出感度が低くかった。これは、先ず、実施例１１については、合計厚みｔｂが基準合計厚みｔｃよりも小さいことから、可撓部２６において圧縮応力と引張応力が混在し、また、圧縮応力と引張応力とが打ち消し合う部分もあるため、上部電極３０に印加される交流電圧の周波数及び振幅に応じた振動が忠実に錘部２４に伝達されなかったことによるものと考えられる。実施例１３については、可撓部２６の厚みｔａと、補強板１４及び振動板１６の合計厚みｔｂとの合計が８０μｍであり、全体の膜厚が大きいことによるものと考えられる。
【０１０５】
なお、本発明に係る圧電デバイスは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１０６】
１０、１０ａ〜１０ｃ…圧電デバイス
１２…素子本体                      １４…補強板
１６…振動板                        １８…環状溝
２０…圧電体                        ２２…支持部
２４…錘部                          ２６…可撓部
２８ａ…第１境界部分                ２８ｂ…第２境界部分
３０…上部電極
３０ａ〜３０ｅ…第１上部電極〜第５上部電極
３２…下部電極                      ３４…中心軸
３６…梁                            ３８…中立軸
【図１】
2014020869.tif 000006
【図２】
2014020869.tif 000007
【図３】
2014020869.tif 000008
【図４】
2014020869.tif 000009
【図５】
2014020869.tif 000010
【図６】
2014020869.tif 000011
【図７】
2014020869.tif 000012
【図８】
2014020869.tif 000013
【図９】
2014020869.tif 000014
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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