(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から第１方向に沿って延びる第１振動腕と、
前記基部から前記第１方向とは逆向きの第２方向に沿って延びる第２振動腕と、
前記基部を保持する固定部と、
前記固定部から延び、前記基部の第１連結部に連結されている第１吊り腕と、
前記固定部から前記第１吊り腕を挟むように延び、前記基部の第２連結部に連結されている１対の第２吊り腕と、
前記第１吊り腕に配置され、前記第１振動腕に設けられている第１電極に接続されている第１配線と、
前記第２吊り腕に配置され、前記第２振動腕に設けられている第２電極に接続されている第２配線と、
を備え、
前記固定部は、
前記第１配線に接続されている第１導電端子が設けられ、かつ、前記第１吊り腕に連結されている第１固定片と、
前記第２配線に接続されている第２導電端子が設けられ、かつ、前記第１固定片から前記第１吊り腕を挟むように延び、前記第２吊り腕のそれぞれに連結されている１対の第２固定片と、
を備え、
前記第１振動腕および前記第２振動腕の一方を駆動用振動腕とし、他方を検出用振動腕とした、
ことを特徴とする振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の振動片において、
前記固定部は、前記第１振動腕よりも少なくとも前記第１方向側に位置し、
前記第２連結部は、前記第１連結部よりも前記第２方向側に位置している、
ことを特徴とする振動片。
【請求項３】
請求項１または２に記載の振動片において、
前記第２固定片の幅は、前記第２吊り腕の幅よりも大きい、
ことを特徴とする振動片。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動片において、
前記第１導電端子と第２導電端子との間にグラウンド用の導電端子が配置されている、ことを特徴とする振動片。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動片において、
前記第１吊り腕は、前記固定部からそれぞれ延び、２つの前記第１連結部にそれぞれ連結されている１対の第１吊り腕である、
ことを特徴とする振動片。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動片において、
前記第１吊り腕は、前記固定部から延び、１つの前記第１連結部に連結されている１本の第１吊り腕である、
ことを特徴とする振動片。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の振動片において、
前記第１吊り腕および前記第２吊り腕のうち、少なくとも一方は、前記固定部および前記基部の間で少なくとも２つの曲部を有する、
ことを特徴とする振動片。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動片を備えている、
ことを特徴とするジャイロセンサー。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１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１０】
請求項１〜７のいずれか１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、その振動片を利用したジャイロセンサー、並びに、その振動片が組み込まれる電子機器および移動体等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジャイロセンサーに利用される振動片は一般に知られる。例えば特許文献１および特許文献２に記載される振動片は、基部から第１方向に１対の第１振動腕が延び、基部から第１方向とは逆向きの第２方向に１対の第２振動腕が延びる。例えば１対の第１振動腕で振動が励起される。このとき、振動片に角速度運動が加わると、コリオリ力の働きで第１振動腕の振動方向が変化する。コリオリ力に対応して特定の方向に新たに力成分が生起される。この力成分は第２振動腕の運動を引き起こす。こうして第２振動腕の運動に基づき角速度に対応した力成分が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７５４１５号公報
【特許文献２】特開２００４−２５１６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基部は、基部の重心（振動静止点）を貫通する１対の吊り腕で支持される。コリオリ力が加わると、第２振動腕は基部の重心（振動静止点）回りで振動する。しかしながら、基部を１対の吊り腕で支持するのみでは、第２振動腕の運動を最大限に引き起こすことはできない。また、駆動系の配線と検出系の配線とが１対の吊り腕に混載されており、２つの配線間に大きな静電結合が生じてしまう。これにより、不要な信号が生じ、振動片のノイズ特性や温度特性が劣化してしまう。
【０００５】
本発明は、少なくとも上述の課題の一つを解決するように、下記の態様または適用例として実現され得る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の一態様は、基部と、前記基部から第１方向に沿って延びる第１振動腕と、前記基部から前記第１方向とは逆向きの第２方向に沿って延びる第２振動腕と、前記基部を保持する固定部と、前記固定部から延び、前記基部の第１連結部に連結されている第１吊り腕と、前記固定部から前記第１吊り腕を挟むように延び、前記基部の第２連結部に連結されている１対の第２吊り腕と、を備え、前記第１振動腕および前記第２振動腕の一方を駆動用振動腕とし、他方を検出用振動腕とした、振動片に関する。なお、ここでいう「挟む」には、物と物との間にそれらと空間的に離れてある物が配置されている構成も含まれる。第１吊り腕は１対の第２吊り腕の間の空間に配置されればよい。以下、同様とする。
【０００７】
こうした振動片は角速度の検出に用いることができる。角速度の検出にあたって、駆動用振動腕で振動が励起される。このとき、振動片に角速度運動が加わると、コリオリ力の働きで駆動用振動腕の振動方向が変化する。コリオリ力に対応して特定の方向に新たに力成分が生起される。この力成分は検出用振動腕の運動を引き起こす。こうして検出用振動腕の運動に基づき角速度に対応した力成分が検出される。本発明者の検証によれば、この振動片では基部は少なくとも３本の吊り腕で支持されることから、基部の重心を貫通する１対の吊り腕で基部が支持される場合に比べて、検出用振動腕の運動は増幅される。したがって、検出の精度を高めることができる。
【０００８】
（２）前記固定部は、前記第１振動腕よりも少なくとも前記第１方向側に位置することができ、前記第２連結部は、前記第１連結部よりも前記第２方向側に位置することができる。この構成によれば、より強固に基部を片持ち支持することができる。
【０００９】
（３）振動片は、前記第１吊り腕に配置され、前記第１振動腕に設けられている第１電極に接続されている第１配線と、前記第２吊り腕に配置され、前記第２振動腕に設けられている第２電極に接続されている第２配線とを備えることができる。
【００１０】
この振動片では第１配線および第２配線を相互に離間することができる。第１配線および第２配線は空間で相互に離隔されることができる。その結果、駆動用振動腕に固定される電極に接続される配線と、検出用振動腕に固定される電極に接続される配線とが１本の吊り腕上に同居する場合に比べて、第１配線および第２配線の間での静電結合を著しく減少することができる。こうした静電結合の減少はＳ／Ｎ比の向上に寄与することができる。
【００１１】
（４）前記固定部は、前記第１配線に接続されている第１導電端子が設けられ、かつ、前記第１吊り腕に連結されている第１固定片と、前記第２配線に接続されている第２導電端子が設けられ、かつ、前記第１固定片から前記第１吊り腕を挟むように延び、前記第２吊り腕のそれぞれに連結されている第２固定片とを備えることができる。
【００１２】
この振動片では、第２導電端子を第１導電端子から離すことができる。第１導電端子から第２導電端子が引き離されても、固定部が広がることを回避することができる。こうして振動片全体のサイズの増大を回避することができる。サイズの増大を招かずに固定部に多数の導電端子を配置することができる。
【００１３】
（５）前記第２固定片の幅は、前記第２吊り腕の幅よりも大きくてもよい。第２固定片の剛性は高められることができる。
【００１４】
（６）前記第１導電端子と前記第２導電端子との間にグラウンド用の導電端子が配置されることができる。グラウンド用の導電端子は第１導電端子および第２導電端子の間でシールド機能を果たす。したがって、第１導電端子および第２導電端子の間で静電結合は確実に回避されることができる。
【００１５】
（７）前記第１吊り腕は、前記固定部からそれぞれ延び、２つの前記第１連結部にそれぞれ連結されている１対の第１吊り腕であることができる。こうした構成によれば、基部は４本の吊り腕で支持されることから、振動片の衝撃強度を高めることができる。しかも、第１配線は１対の第１吊り腕にそれぞれ振り分けられることができ、配線の自由度を広げることができる。
【００１６】
（８）前記第１吊り腕は、前記固定部から延び、１つの前記第１連結部に連結されている１本の第１吊り腕であることができる。こうした構成によれば、振動片の構造を簡素化することができる。しかも、第１吊り腕は１対の第２吊り腕から最大限に引き離されることができる。第１吊り腕および第２吊り腕は最大の空間で相互に離隔されることができる。したがって、第１配線および第２配線の間での静電結合を最大限に減少することができる。
【００１７】
（９）振動片では、前記第１吊り腕および前記第２吊り腕のうち、少なくとも一方は、前記固定部および前記基部の間で少なくとも２つの曲部を有することができる。曲部によれば、振動片のサイズの増大を招くことなく第１吊り腕や第２吊り腕の全長を増大することができる。こうして全長が増大すれば、基部の支持剛性は弱められる。その結果、外部からの振動の伝達を弱めることができ、耐震特性および耐衝撃性を高めることができる。
【００１８】
（１０）振動片はジャイロセンサーに組み込まれて用いられることができる。ジャイロセンサーは振動片を備えればよい。
【００１９】
（１１）振動片は電子機器に組み込まれて利用されることができる。電子機器は振動片を備えることができる。
【００２０】
（１２）振動片は移動体に組み込まれて利用されることができる。移動体は振動片を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係るジャイロセンサーの構成を概略的に示す垂直断面図である。
【図２】振動片の表面の構成を概略的に示す拡大平面図である。
【図３】表側から振動片の裏面の構成を概略的に示す拡大透視平面図である。
【図４】第２振動腕すなわち駆動用振動腕の振動の様子を概略的に示す振動片の斜視図である。
【図５】第１振動腕すなわち検出用振動腕の振動の様子を概略的に示す振動片の斜視図である。
【図６】振動片の感度を特定するシミュレーションの結果を示すグラフである。
【図７】第２実施形態に係るジャイロセンサーに組み込まれる振動片の表面の構成を概略的に示す拡大平面図である。
【図８】第２実施形態に係るジャイロセンサーに組み込まれる振動片の裏面の構成を表側から概略的に示す拡大平面図である。
【図９】第３実施形態に係るジャイロセンサーに組み込まれる振動片の表面の構成を概略的に示す拡大平面図である。
【図１０】第３実施形態の変形例に係るジャイロセンサーに組み込まれる振動片の表面の構成を概略的に示す拡大平面図である。
【図１１】第４実施形態に係るジャイロセンサーに組み込まれる振動片の表面の構成を概略的に示す拡大平面図である。
【図１２】第４実施形態の変形例に係るジャイロセンサーに組み込まれる振動片の表面の構成を概略的に示す拡大平面図である。
【図１３】第５実施形態に係るジャイロセンサーに組み込まれる振動片の表面の構成を概略的に示す拡大平面図である。
【図１４】第５実施形態に係るジャイロセンサーに組み込まれる振動片の裏面の構成を表側から概略的に示す拡大平面図である。
【図１５】第５実施形態の変形例に係るジャイロセンサーに組み込まれる振動片の表面の構成を概略的に示す拡大平面図である。
【図１６】電子機器の一具体例としてのスマートフォンの構成を概略的に示す概念図である。
【図１７】電子機器の他の具体例としてのデジタルスチルカメラの構成を概略的に示す概念図である。
【図１８】移動体の一具体例としての自動車の構成を概略的に示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２３】
（１）第１実施形態に係るジャイロセンサーの構成
図１は第１実施形態に係るジャイロセンサー１１の構成を概略的に示す。ジャイロセンサー１１は例えば箱形の容器１２を備える。容器１２は容器本体１３および蓋材１４を備える。容器本体１３の開口は蓋材１４で気密に塞がれる。容器１２の内部空間は例えば真空に封止されることができる。容器１２は剛体として機能する。少なくとも蓋材１４は導体から形成されることができる。蓋材１４が接地されれば、蓋材１４は電磁波に対してシールド効果を発揮することができる。
【００２４】
容器１２には振動片１５およびＩＣ（集積回路）チップ１６が収容される。振動片１５およびＩＣチップ１６は容器１２の内部空間内に配置される。振動片１５は本体１７および導電膜１８を備える。本体１７の表面に導電膜１８が積層される。導電膜１８は金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、その他の金属といった導電材から形成されることができる。導電膜１８は薄膜や厚膜で構成されることができる。図１から明らかなように、振動片１５の本体１７は表面１７ａおよび裏面１７ｂを有する。表面１７ａは第１基準平面ＲＰ１内に広がる。裏面１７ｂは第２基準平面ＲＰ２内に広がる。第２基準平面ＲＰ２は第１基準平面ＲＰ１に平行に広がる。ここでは、本体１７全体は１つの圧電体から形成される。圧電体には例えば水晶を用いることができる。
【００２５】
振動片１５は容器本体１３に片持ち支持される。片持ち支持にあたって本体１７の一端には固定部１９が区画される。固定部１９には接続端子群２１が配置される。接続端子群２１は裏面１７ｂに広がる導電膜１８の一部で形成される。接続端子群２１は複数の接続端子すなわち導電材製パッドを含む。接続端子の詳細は後述される。その一方で、容器本体１３の底板には導電端子群２２が配置される。接続端子群２２は複数の接続端子すなわち導電材製パッドを含む。振動片１５の導電端子群２１は底板上の導電端子群２２に接合される。接合にあたって例えばはんだバンプや金バンプといった導電接合材２３を用いることができる。こうして振動片１５は固定部１９で容器本体１３の底板に固着される。導電端子群２２は導電膜１８の配線（図示されず）でＩＣチップ１６に接続される。ＩＣチップ１６は例えば容器本体１３の底板に接着されればよい。
【００２６】
図２に示されるように、振動片１５の本体１７は基部２５、１対の第１振動腕２６ａ、２６ｂおよび１対の第２振動腕２７ａ、２７ｂを有する。１対の第１振動腕２６ａ、２６ｂは基部２５から第１方向Ｄ１に延びる。第１振動腕２６ａ、２６ｂは基部２５に片持ち支持される。第１振動腕２６ａ、２６ｂ同士は相互に平行に延びる。第１振動腕２６ａ、２６ｂは、基部２５の重心を含み第１および第２基準平面ＲＰ１、ＲＰ２に直交する対称面２８に関して面対称に形作られる。ここでは、１対の第１振動腕２６ａ、２６ｂは１対の検出用振動腕として機能する。基部２５は所定の剛性を有する。
【００２７】
１対の第２振動腕２７ａ、２７ｂは基部２５から第２方向Ｄ２に延びる。第２方向Ｄ２は第１方向Ｄ１の逆向きに相当する。第２振動腕２７ａ、２７ｂは基部２５に片持ち支持される。第２振動腕２７ａ、２７ｂ同士は相互に平行に延びる。第２振動腕２７ａ、２７ｂは、基部２５の重心を含み第１および第２基準平面ＲＰ１、ＲＰ２に直交する対称面２８に関して面対称に形作られる。ここでは、１対の第２振動腕２７ａ、２７ｂは１対の駆動用振動腕として機能する。
【００２８】
固定部１９は第１振動腕２６ａ、２６ｂよりも少なくとも第１方向Ｄ１側に位置する。固定部１９は第１固定片２９および１対の第２固定片３１を有する。第１固定片２９は前述の対称面２８に直交しつつ対称面２８から遠ざかる第３方向Ｄ３に延びる。第１固定片２９の両端にそれぞれ第２固定片３１が連結される。個々の第２固定片３１は第２方向Ｄ２に延びる。固定部１９は所定の剛性を有する。固定部１９は剛体として機能する。
【００２９】
振動片１５の本体１７は少なくとも１本の第１吊り腕３２ａ、３２ｂと１対の第２吊り腕３３ａ、３３ｂとを有する。ここでは、本体１７には１対の第１吊り腕３２ａ、３２ｂが区画される。第１吊り腕３２ａ、３２ｂは、固定部１９の第１固定片２９から１対の第１振動腕２６ａ、２６ｂを挟むようにそれぞれ延びる。第１吊り腕３２ａ、３２ｂの先端は基部２５の第１連結部３４にそれぞれ連結される。２つの第１連結部３４は１対の第１振動腕２６ａ、２６ｂの両側に位置する。ここでは、個々の第１吊り腕３２ａ、３２ｂは第１直腕３５ａおよび第２直腕３５ｂで構成される。第１直腕３５ａは第１固定片２９から第２方向Ｄ２に直線的に延びる。第２直腕３５ｂは第１連結部３４から第３方向Ｄ３に延びる。第２直腕３５ｂの先端は第１直腕３５ａの先端に結合される。こうして第１吊り腕３２ａ、３２ｂには１つの曲部３６が形成される。ここでは、第２直腕３５ｂは基部２５の重心を通る１直線上に延びることができる。曲部３６は屈折で構成されてもよく湾曲で構成されてもよい。
【００３０】
第２吊り腕３３ａ、３３ｂは、固定部１９の第２固定片３１から１対の第１吊り腕３２ａ、３２ｂを挟むようにそれぞれ延びる。第２吊り腕３３ａ、３３ｂの先端は基部２５の第２連結部３７に連結される。第２連結部３７は第１連結部３４よりも第２方向Ｄ２側に位置する。ここでは、個々の第２吊り腕３３ａ、３３ｂは第３直腕３８ａ、第４直腕３８ｂ、第５直腕３８ｃおよび第６直腕３８ｄで構成される。第３直腕３８ａは第２固定片３１から第２方向Ｄ２に直線的に延びる。第６直腕３８ｄは第２連結部３７から第３方向Ｄ３に延びる。第５直腕３８ｃは第６直腕３８ｄの先端から第２方向Ｄ２に延びる。第４直腕３８ｂは第５直腕３８ｃの先端から第３方向Ｄ３に延びる。第４直腕３８ｂの先端は第３直腕３８ａの先端に結合される。こうして第２吊り腕３３ａ、３３ｂには３つの曲部３９が形成される。曲部３９は屈折で構成されてもよく湾曲で構成されてもよい。
【００３１】
第２吊り腕３３ａ、３３ｂの幅Ｗ１は第２固定片３１の幅Ｗ２よりも小さい。幅Ｗ１、Ｗ２は第２吊り腕３３ａ、３３ｂおよび第２固定片３１の長手方向に直交する方向に例えば第１基準平面ＲＰ１内で特定される。こうして第２固定片３１の剛性は第２吊り腕３３ａ、３３ｂに比べて高められる。ここでは、第２固定片３１、第３直腕３８ａおよび第５直腕３８ｃは対称面２８に平行に延びることから、それらの幅Ｗ２、Ｗ１は第１基準平面ＲＰ１内で第３方向Ｄ３に測定されることができる。第４直腕３８ｂおよび第６直腕３８ｄは対称面２８に直交する方向に延びることから、それらの幅Ｗ１は第１基準平面ＲＰ１内で第１方向Ｄ１（または第２方向Ｄ２）に測定されることができる。本実施形態のように本体１７の厚みが一律でない場合には、剛性の調整にあたって、第２吊り腕３３ａ、３３および第２固定片３１で長手方向に直交する断面の大きさが考慮されればよい。
【００３２】
導電膜１８は２対の第１検出電極（第１電極）４１ａ、４１ｂおよび２対の第２検出電極（第１電極）４２ａ、４２ｂを形成する。第１検出電極４１ａ、４１ｂは一方の第１振動腕２６ａに固定される。第１検出電極の信号電極４１ａは第１振動腕２６ａの表面および裏面で第１振動腕２６ａの根元から先端に向かって延びる。信号電極４１ａ同士は基部２５で相互に接続される。第１検出電極のグラウンド電極４１ｂは第１振動腕２６ａの表面および裏面で第１振動腕２６ａの全長にわたって延びる。グラウンド電極４１ｂ同士は第１振動腕２６ａの先端で相互に接続される。信号電極４１ａおよびグラウンド電極４１ｂの間に第１振動腕２６ａは挟まれる。一方の第１振動腕２６ａの変形に応じて信号電極４１ａおよびグラウンド電極４１ｂから電流は取り出される。
【００３３】
第２検出電極４２ａ、４２ｂは他方の第１振動腕２６ｂに固定される。第２検出電極の信号電極４２ａは第１振動腕２６ｂの表面および裏面で第１振動腕２６ｂの根元から先端に向かって延びる。信号電極４２ａ同士は基部２５で相互に接続される。第２検出電極のグラウンド電極４２ｂは第１振動腕２６ｂの表面および裏面で第１振動腕２６ｂの全長にわたって延びる。グラウンド電極４２ｂ同士は第１振動腕２６ｂの先端で相互に接続される。信号電極４２ａおよびグラウンド電極４２ｂの間に第１振動腕２６ｂは挟まれる。他方の第１振動腕２６ｂの変形に応じて信号電極４２ａおよびグラウンド電極４２ｂから電流は取り出される。
【００３４】
導電膜１８は２対の第１駆動電極（第２電極）４３ａ、４３ｂおよび２対の第２駆動電極（第２電極）４４ａ、４４ｂを形成する。第１駆動電極４３ａは一方の第２振動腕２７ａに固定される。第１駆動電極４３ａは第２振動腕２７ａの根元側で第２振動腕２７ａの表面および裏面に広がる。第１駆動電極４３ａ同士の間に第２振動腕２７ａは挟まれる。第１駆動電極４３ｂは他方の第２振動腕２７ｂに固定される。第１駆動電極４３ｂは第２振動腕２７ｂの自由端側で第２振動腕２７ｂの表面および裏面に広がる。第１駆動電極４３ｂ同士の間に第２振動腕２７ｂは挟まれる。第１駆動電極４３ｂは第１駆動電極４３ａに基部２５で接続される。
【００３５】
第２駆動電極４４ａは一方の第２振動腕２７ａに固定される。第２駆動電極４４ａは第２振動腕２７ａの自由端側で第２振動腕２７ａの表面および裏面に広がる。第２駆動電極４４ａ同士の間に第２振動腕２７ａは挟まれる。第２駆動電極４４ｂは他方の第２振動腕２７ｂに固定される。第２駆動電極４４ｂは第２振動腕２７ｂの根元側で第２振動腕２７ｂの表面および裏面に広がる。第２駆動電極４４ｂ同士の間に第２振動腕２７ｂは挟まれる。第２駆動電極４４ｂは第２駆動電極４４ａに基部２５で接続される。第１駆動電極４３ａ、４３ｂおよび第２駆動電極４４ａ、４４ｂの間に電界が加えられると、第２振動腕２７ａ、２７ｂは変形する。
【００３６】
導電膜１８は第１検出配線（第１配線）４５ａ、４５ｂおよび第２検出配線（第１配線）４６ａ、４６ｂを形成する。第１検出配線４５ａ、４５ｂは一方の第１吊り腕３２ａに固定される。第１検出配線の信号配線４５ａおよびグラウンド配線４５ｂは第１吊り腕３２ａの全長にわたって第１吊り腕３２ａ上を延びる。信号配線４５ａは信号電極４１ａに接続される。グラウンド配線４５ｂはグラウンド電極４１ｂに接続される。第２検出配線４６ａ、４６ｂは他方の第１吊り腕３２ｂに固定される。第２検出配線の信号配線４６ａおよびグラウンド配線４６ｂは第１吊り腕３２ｂの全長にわたって第１吊り腕３２ｂ上を延びる。信号配線４６ａは信号電極４２ａに接続される。グラウンド配線４６ｂはグラウンド電極４２ｂに接続される。
【００３７】
導電膜１８は第１駆動配線（第２配線）４７および第２駆動配線（第２配線）４８を形成する。第１駆動配線４７は一方の第２吊り腕３３ｂに固定される。第１駆動配線４７は第２吊り腕３３ｂの全長にわたって第２吊り腕３３ｂ上を延びる。第１駆動配線４７は第１駆動電極４３ａ、４３ｂに接続される。第２駆動配線４８は他方の第２吊り腕３３ａに固定される。第２駆動配線４８は第２吊り腕３３ａの全長にわたって第２吊り腕３３ａ上を延びる。第２駆動配線４８は第２駆動電極４４ａ、４４ｂに接続される。
【００３８】
図３に示されるように、接続端子群２１は１対の第１検出端子４９ａ、４９ｂおよび１対の第２検出端子５１ａ、５１ｂを含む。第１検出端子の信号端子（第１導電端子）４９ａおよび第２検出端子の信号端子（第１導電端子）５１ａは第１固定片２９に固定される。信号端子４９ａ、５１ａは１対の第１吊り腕３２ａ、３２ｂの内側に配置される。第１検出端子の信号端子４９ａは第１検出配線の信号線４５ａに接続される。第２検出端子の信号端子５１ａは第２検出配線の信号線４６ａに接続される。信号端子４９ａ、５１ａは導電材製パッドとして形成される。
【００３９】
第１検出端子のグラウンド端子（グラウンド用の導電端子）４９ｂおよび第２検出端子のグラウンド端子（グラウンド用の導電端子）５１ｂはそれぞれ第２固定片３１に固定される。第１検出端子のグラウンド端子４９ｂは第１検出配線のグラウンド配線４５ｂに接続される。第２検出端子のグラウンド端子５１ｂは第２検出配線のグラウンド配線４６ｂに接続される。グラウンド端子４９ｂ、５１ｂは導電材製パッドとして形成される。
【００４０】
接続端子群２１は第１駆動端子（第２導電端子）５２および第２駆動端子（第２導電端子）５３をさらに含む。第１駆動端子５２および第２駆動端子５３はそれぞれ第２固定片３１に固定される。第１駆動端子５２は第１駆動配線４７に接続される。第２駆動端子５３は第２駆動配線４８に接続される。第１駆動端子５２と第２検出端子の信号端子５１ａとの間に第２検出端子のグラウンド端子５１ｂが配置される。第２駆動端子５３と第１検出端子の信号端子４９ａとの間に第１検出端子のグラウンド端子４９ｂが配置される。
【００４１】
（２）第１実施形態に係るジャイロセンサーの動作
次にジャイロセンサー１１の動作を簡単に説明する。図４に示されるように、角速度の検出にあたって第２振動腕２７ａ、２７ｂで振動が励起される。振動の励起にあたって振動片１５には第１駆動端子５２および第２駆動端子５３から駆動信号が入力される。その結果、第１駆動電極４３ａ、４３ｂと第２駆動電極４４ａ、４４ｂとの間で振動片１５の本体１７に電界が作用する。特定の周波数の波形が入力されることで、第２振動腕２７ａ、２７ｂは第１基準平面ＲＰ１および第２基準平面ＲＰ２の間で屈曲運動する。相互に離れたり相互に近づいたりを繰り返す。
【００４２】
ジャイロセンサー１１に角速度運動が加わると、図５に示されるように、コリオリ力の働きで第２振動腕２７ａ、２７ｂの振動方向が変化する。いわゆるウォークモード励振が引き起こされる。このとき、コリオリ力に対応して対称面２８に平行に新たに力成分が生起される。第２振動腕２７ａ、２７ｂは対称面２８に平行に屈曲運動する。第２振動腕２７ａ、２７ｂは基部２５の重心回りで揺動する。
【００４３】
第２振動腕２７ａ、２７ｂのウォークモード励振は基部２５から第１振動腕２６ａ、２６ｂに伝播する。その結果、対称面２８に平行な力成分に基づき第１振動腕２６ａ、２６ｂの運動が引き起こされる。第１振動腕２６ａ、２６ｂは対称面２８に平行に屈曲運動する。第１振動腕２６ａ、２６ｂは基部２５の重心回りで揺動する。こうした屈曲運動に応じて第１振動腕２６ａ、２６ｂでは圧電効果に基づき本体１７で電界が生じ、電荷が生み出される。第１振動腕２６ａの屈曲運動は第１検出電極の信号電極４１ａおよびグラウンド電極４１ｂの間で電位差を生み出す。この電位差は第１検出端子４９ａ、４９ｂから出力される。同様に、第１振動腕２６ｂの屈曲運動は第２検出電極の信号電極４２ａおよびグラウンド電極４２ｂの間で電位差を生み出す。この電位差は第２検出端子５１ａ、５１ｂから出力される。こうしてジャイロセンサー１１から角速度に見合った電気信号が出力される。
【００４４】
本発明者は振動片１５の感度を観察した。観察にあたってコンピューターシミュレーションが利用された。上述のように、第２振動腕２７ａ、２７ｂが屈曲振動している状態で、振動片１５に角速度運動が加わると、第１振動腕２６ａ、２６ｂにウォークモードの振動が励起される。この第１振動腕２６ａ、２６ｂの振動の振幅すなわち振動片１５の感度を測定した。観察にあたって本発明者は第１比較例および第２比較例を用意した。図６に示されるように、第１比較例に係るシミュレーションモデルＭでは支持構造が省略された。基部２５、第１振動腕２６ａ、２６ｂおよび第２振動腕２７ａ、２７ｂでシミュレーションモデルＭを構築した。第２比較例に係るシミュレーションモデルＭＳでは基部２５の重心を貫通する１対の吊り腕ＡＲＭで基部２５を支持した。吊り腕ＡＲＭを２本に限定した。
【００４５】
図６に示されるように、第１実施形態に係る振動片１５では第１比較例および第２比較例に比べて第１振動腕２６ａ、２６ｂの運動は増幅されることが確認された。したがって、振動片１５では第１比較例および第２比較例に比べて検出の感度は高められることが確認された。
【００４６】
加えて、この振動片１５では、第１検出配線４５ａ、４５ｂおよび第２検出配線４６ａ、４６ｂは第１吊り腕３２ａ、３２ｂにそれぞれ固定される。第１駆動配線４７および第２駆動配線４８は第２吊り腕３３ａ、３３ｂに固定される。第１検出配線４５ａ、４５ｂおよび第２検出配線４６ａ、４６ｂは第１駆動配線４７および第２駆動配線４８から空間で離隔されることができる。その結果、第２振動腕２７ａ、２７ｂ（駆動用振動腕）に固定される電極に接続される配線と、第１振動腕２６ａ、２６ｂ（検出用振動腕）に固定される電極に接続される配線とが１本の吊り腕上に同居する場合に比べて、第１および第２検出配線４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂと第１および第２駆動配線４７、４８との間での静電結合を著しく減少させることができる。こうした静電結合の減少はジャイロセンサー１１のＳ／Ｎ比の向上に大いに寄与することができる。
【００４７】
固定部１９では第１固定片２９に第２固定片３１が結合される。第２固定片３１は第１固定片２９よりも第２方向Ｄ２側に位置する。したがって、第１駆動端子５２および第２駆動端子５３を第１固定片２９から第２方向Ｄ２側に離すことができる。第１検出端子（特に信号端子４９ａ）や第２検出端子（特に信号端子５１ａ）から第１駆動端子５２や第２駆動端子５３が引き離されても、固定部１９が第１方向Ｄ１に広がることを回避することができる。こうして振動片１５全体のサイズの増大を回避することができる。サイズの増大を招かずに固定部１９に多数の接続端子を配置することができる。
【００４８】
加えて、固定部１９では信号端子４９ａ、５１ａと第１および第２駆動端子５２、５３との間にグラウンド端子４９ｂ、５１ｂが配置される。グラウンド端子４９ｂ、５１ｂは信号端子４９ａ、５１ａと第１および第２駆動端子５２、５３との間でシールド機能を果たす。したがって、信号端子４９ａ、５１ａと第１および第２駆動端子５２、５３との間での静電結合を確実に回避することができる。
【００４９】
この振動片１５では基部２５は４本の吊り腕すなわち第１吊り腕３２ａ、３２ｂおよび第２吊り腕３３ａ、３３ｂで支持される。したがって、振動片１５の衝撃強度を高めることができる。しかも、第１検出配線４５ａ、４５ｂおよび第２検出配線４６ａ、４６ｂを１対の第１吊り腕３２ａ、３２ｂにそれぞれ振り分けることができ、配線の自由度を広げることができる。
【００５０】
（３）第２実施形態に係るジャイロセンサー
図７および図８は第２実施形態に係るジャイロセンサーに組み込まれる振動片１５ａを概略的に示す。この振動片１５ａでは、１対の第１振動腕２６ａ、２６ｂが１対の駆動用振動腕として機能し、１対の第２振動腕２７ａ、２７ｂが１対の検出用振動腕として機能する。第１検出電極４１ａ、４１ｂは一方の第２振動腕２７ａに固定され、第２検出電極４２ａ、４２ｂは他方の第２振動腕２７ｂに固定される。第１駆動電極４３ａ、４３ｂは第１振動腕２６ｂ、２６ａにそれぞれ固定され、第２駆動電極４４ａ、４４ｂは第１振動腕２６ａ、２６ｂにそれぞれ固定される。第１検出配線４５ａ、４５ｂは一方の第２吊り腕３３ａに固定され、第２検出配線４６ａ、４６ｂは他方の第２吊り腕３３ｂに固定される。そして、第１駆動配線４７および第２駆動配線４８はそれぞれ第１吊り腕３２ｂ、３２ａに固定される。第１検出端子の信号端子４９ａおよび第２検出端子の信号端子５１ａはそれぞれ第２固定片３１に固定され、第１駆動端子５２および第２駆動端子５３は第１固定片２９に固定される。その他の構造は振動片１５と同様である。図中、振動片１５と均等な構成や構造には同一の参照符号が付されそれらの詳細な説明は割愛される。こうした振動片１５ａでも前述の振動片１５と同様な作用効果は達成されることができる。
【００５１】
（４）第３実施形態に係るジャイロセンサー
図９は第３実施形態に係るジャイロセンサーに組み込まれる振動片１５ｂを概略的に示す。この振動片１５ｂでは、個々の第１吊り腕３２ａ、３２ｂは６本の直腕５５ａ〜５５ｆで構成される。直腕５５ａは第１固定片２９から第２方向Ｄ２に直線的に延びる。直腕５５ｆは第１連結部３４から第３方向Ｄ３に延びる。直腕５５ｅは直腕５５ｆの先端から第１方向Ｄ１に延びる。直腕５５ａおよび直腕５５ｅは同一直線上で延びる。直腕５５ｃは第２固定片３１に平行に延びる。直腕５５ｃは直腕５５ａ、５５ｅに比べて第２固定片３１よりも離れた位置に配置される。直腕５５ｂは直腕５５ａの先端に直腕５５ｃの一端を接続する。直腕５５ｄは直腕５５ｅの先端に直腕５５ｃの他端を接続する。５本の直腕５５ａ〜５５ｅはクランクを形成する。直腕５５ａ〜５５ｅ同士の間に４つの曲部５６が形成される。こうして第１吊り腕３２ａ、３２ｂには少なくとも２つの曲部５６が確立される。曲部５６は屈折で構成されてもよく湾曲で構成されてもよい。
【００５２】
振動片１５ｂでは、１本の第１直腕３５ａに代えて５本の直腕５５ａ〜５５ｅが用いられ、第１吊り腕３２ａ、３２ｂの全長を増大することができる。その結果、第１吊り腕３２ａ、３２ｂに弾性変形力を付加することができる。また、基部２５の支持剛性を弱めることができ、その結果、外部からの振動の伝達を弱めることができる。つまり、耐震特性および耐衝撃性を高めることができる。さらに、直腕５５ｃを第１駆動端子５２および第２駆動端子５３からそれぞれ遠ざけることで、第１吊り腕３２ａ、３２ｂ上の第１検出配線４５ａ、４５ｂおよび第２検出配線４６ａ、４６ｂを第１駆動端子５２および第２駆動端子５３からそれぞれ遠ざけることができる。その結果、各検出配線と各駆動端子との間の静電結合をさらに確実に抑制することができる。
【００５３】
図１０は第３実施形態の変形例に係るジャイロセンサーに組み込まれる振動片１５ｃを概略的に示す。ここでは、振動片１５ａの第１吊り腕３２ａ、３２ｂが直腕５５ａ〜５５ｆの組み合わせに置き換えられる。その他の構造は振動片１５ａと同一である。第１吊り腕３２ａ、３２ｂ上の第１駆動配線４７および第２駆動配線４８を第１検出端子および第２検出端子の信号端子４９ａ、５１ａからそれぞれ遠ざけることができる。その結果、各駆動配線と各検出端子との間の静電結合を確実に抑制することができる。
【００５４】
（５）第４実施形態に係るジャイロセンサー
図１１は第４実施形態に係るジャイロセンサーに組み込まれる振動片１５ｄを概略的に示す。この振動片１５ｄでは、個々の第１吊り腕３２ａ、３２ｂは固定部１９および基部２５の間で直線的に延びる。すなわち、第１吊り腕３２ａ、３２ｂは１本の直腕から形成される。その結果、第１吊り腕３２ａ、３２ｂの第１連結部３４は基部２５の端面に形成される。第１連結部３４は基部２５の重心から第１方向Ｄ１側に移動する。個々の第２吊り腕３３ａ、３３ｂは２本の直腕５７ａ、５７ｂで構成される。こうして吊り腕では可能な限り曲部の形成は回避される。その結果、吊り腕３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂの強度を高めることができる。しかも、振動片１５ｄの加工を単純化することができる。その結果、製造コストを低減することができる。その他の構成は振動片１５と同一に構成することができる。その他、図１２に示されるように、基部２５では第１連結部３４および第２連結部３７の間で切り欠き５８を形成すことができる。こうして基部２５は軽量化されてもよい。図６から明らかなように、本発明者の観察によれば、第１連結部３４が基部２５の重心から第１方向Ｄ１側にずれても、第１比較例および第２比較例に比べて振動片１５ｄでは検出の感度は高められることが確認された。本実施形態では、１対の第１振動腕２６ａ、２６ｂが１対の検出用振動腕として機能する一方で１対の第２振動腕２７ａ、２７ｂが１対の駆動用振動腕として機能してもよく、１対の第１振動腕２６ａ、２６ｂが１対の駆動用振動腕として機能する一方で１対の第２振動腕２７ａ、２７ｂが１対の検出用振動腕として機能してもよい。なお、本実施形態では、可能な限り曲部の形成は回避されるものの、第１吊り腕３２ａ、３２ｂに前述の直腕５５ａ〜５５ｅと同様なクランクが形成されてもよい。
【００５５】
（６）第５実施形態に係るジャイロセンサー
図１３は第５実施形態に係るジャイロセンサーに組み込まれる振動片１５ｅを概略的に示す。この振動片１５ｅでは、１対の第１吊り腕３２ａ、３２ｂに代えて１本の第１吊り腕５９が用いられる。第１吊り腕５９は１対の第１振動腕２６ａ、２６ｂの間で基部２５および固定部１９を相互に連結する。第１吊り腕５９は基部２５および固定部１９の間で直線的に延びることができる。ここでは、振動片１５ａと同様に、１対の第１振動腕２６ａ、２６ｂが１対の駆動用振動腕として機能し、１対の第２振動腕２７ａ、２７ｂが１対の検出用振動腕として機能する。第１駆動配線４７および第２駆動配線４８は１本の第１吊り腕５９に固定される。
【００５６】
こうした構成によれば、振動片１５ｅの構造を簡素化することができる。しかも、第１吊り腕５９を１対の第２吊り腕３３ａ、３３ｂから最大限に引き離すことができる。第１吊り腕５９および第２吊り腕３３ａ、３３ｂは最大の空間で相互に離隔されることができる。第１検出配線４５ａ、４５ｂおよび第２検出配線４６ａ、４６ｂと第１および第２駆動配線４７、４８との間での静電結合を最大限に減少することができる。
【００５７】
図１５に示されるように、第１吊り腕５９は枠体６１を有することができる。枠体６１は直腕６２ａおよび直腕６２ｂの間に挟まれる。直腕６２ａおよび直腕６２ｂは相互に平行に延びる２辺にそれぞれ接続される。枠体６１には４つの曲部６３が形成される。こうして第１吊り腕５９に少なくとも２つの曲部６３が確立される。よって、第１吊り腕５９の全長を増大することができる。その結果、第１吊り腕５９に弾性変形力を付加することができる。また、基部２５の支持剛性を弱めることができ、その結果、外部からの振動の伝達を弱めることができる。つまり、耐震特性および耐衝撃性を高めることができる。曲部６３は屈折で構成されてもよく湾曲で構成されてもよい。
【００５８】
（７）電子機器その他
図１６は電子機器の一具体例としてのスマートフォン１０１を概略的に示す。スマートフォン１０１には振動片１５、１５ａ〜１５ｅを有するジャイロセンサー１１が組み込まれる。ジャイロセンサー１１はスマートフォン１０１の姿勢を検出することができる。いわゆるモーションセンシングが実施される。ジャイロセンサー１１の検出信号は例えばマイクロコンピューターチップ（ＭＰＵ）１０２に供給されることができる。ＭＰＵ１０２はモーションセンシングに応じて様々な処理を実行することができる。その他、こういったモーションセンシングは、携帯電話機、携帯型ゲーム機、ゲームコントローラー、カーナビゲーションシステム、ポインティングデバイス、ヘッドマウンティングディスプレイ、タブレットパソコン等の電子機器で利用されることができる。モーションセンシングの実現にあたってジャイロセンサー１１は組み込まれる。
【００５９】
図１７は電子機器の他の具体例としてのデジタルスチルカメラ（以下「カメラ」という）１０３を概略的に示す。カメラ１０３には振動片１５、１５ａ〜１５ｅを有するジャイロセンサー１１が組み込まれる。ジャイロセンサー１１はカメラ１０３の姿勢を検出することができる。ジャイロセンサー１１の検出信号は手ぶれ補正装置１０４に供給されることができる。手ぶれ補正装置１０４はジャイロセンサー１１の検出信号に応じて例えばレンズセット１０５内の特定のレンズを移動させることができる。こうして手ぶれを補正することができる。その他、手ぶれ補正はデジタルビデオカメラで利用されることができる。手ぶれ補正の実現にあたってジャイロセンサー１１は組み込まれる。
【００６０】
図１８は移動体の一具体例としての自動車１０６を概略的に示す。自動車１０６には振動片１５、１５ａ〜１５ｅを有するジャイロセンサー１１が組み込まれる。ジャイロセンサー１１は車体１０７の姿勢を検出することができる。ジャイロセンサー１１の検出信号は車体姿勢制御装置１０８に供給されることができる。車体姿勢制御装置１０８は例えば車体１０７の姿勢に応じてサスペンションの硬軟を制御したり個々の車輪１０９のブレーキを制御したりすることができる。その他、こういった姿勢制御は二足歩行ロボットやラジコンヘリコプターで利用されることができる。姿勢制御の実現にあたってジャイロセンサー１１は組み込まれる。
【００６１】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、上記実施形態および変形例では、振動片としての形成材料として水晶を用いた例を説明したが、水晶以外の圧電体材料を用いることができる。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ランガサイト（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４）などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウムや五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）などの圧電体材料を積層させて構成された積層圧電基板、あるいは圧電セラミックスなどを用いることができる。また、圧電体材料以外の材料を用いて振動片を形成することができる。例えば、シリコン半導体材料などを用いて振動片を形成することもできる。また、振動片の振動（駆動）方式は圧電駆動に限らない。圧電基板を用いた圧電駆動型のもの以外に、静電気力を用いた静電駆動型や、磁力を利用したローレンツ駆動型などの振動片においても、本発明の構成およびその効果を発揮させることができる。また、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられることができる。また、ジャイロセンサー１１や振動片１５、１５ａ〜１５ｅ、スマートフォン１０１、カメラ１０３、自動車１０６等の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１１  ジャイロセンサー、１５  振動片、１５ａ  振動片、１５ｂ  振動片、１５ｃ  振動片、１５ｄ  振動片、１５ｅ  振動片、１９  固定部、２５  基部、２６ａ  第１振動腕、２６ｂ  第１振動腕、２７ａ  第２振動腕、２７ｂ  第２振動腕、２９  第１固定片、３１  第２固定片、３２ａ  第１吊り腕、３２ｂ  第１吊り腕、３３ａ  第２吊り腕、３３ｂ  第２吊り腕、３４  第１連結部、３７  第２連結部、４１ａ  第１電極（第１検出電極）、４１ｂ  第１電極（第１検出電極）、４２ａ  第１電極（第２検出電極）、４２ｂ  第１電極（第２検出電極）、４３ａ  第２電極（第１駆動電極）、４３ｂ  第２電極（第１駆動電極）、４４ａ  第２電極（第２駆動電極）、４４ｂ  第２電極（第２駆動電極）、４５ａ  第１配線（第１検出配線）、４５ｂ  第１配線（第１検出配線）、４６ａ  第１配線（第２検出配線）、４６ｂ  第１配線（第２検出配線）、４７  第２配線（第１駆動配線）、４８  第２配線（第２駆動配線）、４９ａ  第１導電端子（信号端子）、４９ｂ  グラウンド用の導電端子（グラウンド端子）、５１ａ  第１導電端子（信号端子）、５１ｂ  グラウンド用の導電端子（グラウンド端子）、５２  第２導電端子（第１駆動端子）、５３  第２導電端子（第２駆動端子）、５６  曲部、５９  第１吊り腕、６３  曲部、１０１  電子機器（スマートフォン）、１０３  電子機器（デジタルスチルカメラ）、１０６  移動体（自動車）、Ｄ１  第１方向、Ｄ２  第２方向。
【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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【図１７】
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【図１８】
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