(57)【要約】【課題】  ジャイロ振動片の外部から加えられる、例えば、落下などの衝撃による駆動部或いは検出部の破壊を防止し、耐衝撃性を向上させたジャイロ振動片とその製造方法、及びジャイロセンサを提供する。【解決手段】  本発明のジャイロ振動片１０は、支持部１１を構成する基部１２、及び連結アーム１３，１４と、二つの検出アーム１６Ａ，１６Ｂと、連結アーム１３，１４の先端と接続される駆動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄとが形成されている。この駆動アーム、又は検出アームが他の部分と連続的に接続される接続部２２，２２´の側面には、多段形状の接続面が形成されている。この接続面には、多段形状の内の最も接続部の内側にあって、駆動アーム、又は検出アームの表面と連続的に接続する略円弧状の壁面Ｒ１，Ｒ２と所定の深さの底面とを備えた第一段部２０，２０´を有している。【選択図】      図１
2006275878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加えられる回転の回転角速度を検出するジャイロ振動片であって、
支持部と、
前記支持部と接続され、所定の振動を行う駆動部と、
前記駆動部と前記支持部を介して接続され、前記駆動部の回転に伴うコリオリ力によって生じた検出振動を検出する検出部と、
前記駆動部の幅方向の側面又は前記検出部の幅方向の側面と前記駆動部又は前記検出部と接続する他の部分の側面とが連続的に接続された多段形状の接続面を備えた接続部と、を有し、
前記接続部は、前記接続面のうち前記接続部の最も内側にあって、前記駆動部の幅方向の側面又は前記検出部の幅方向の側面と前記駆動部又は前記検出部と接続する他の部分の側面とを結ぶ略円弧状の壁面と所定の深さの底面とを備えた第一段部を有していることを特徴とするジャイロ振動片。
【請求項２】
請求項１に記載のジャイロ振動片において、
前記支持部は、基部と前記基部から延出された支持梁とを有し、
前記駆動部が、前記支持梁と接続され、前記検出部が前記基部から延出されていることを特徴とするジャイロ振動片。
【請求項３】
請求項２に記載のジャイロ振動片において、
前記基部の側面と前記支持梁の側面とが連続的に接続された多段状の第二接続面を備えた第二接続部を有し、
前記第二接続部は、前記第二接続面のうち前記第二接続部の最も内側にあって、前記基部の側面と前記支持梁の側面とを結ぶ略円弧状の壁面と所定の深さの底面とを備えた第二段部を有していることを特徴とするジャイロ振動片。
【請求項４】
請求項１又は請求項３に記載のジャイロ振動片において、
少なくとも一つの前記多段形状の接続面には、厚さ方向の略中央部の外側に突出するヒレ部と、
前記ヒレ部と連続的に接続し、前記ヒレ部より前記接続部の内側に壁面を有する第三段部とを有し、
前記第三段部の壁面より前記接続部の内側に、前記第一段部又は前記第二段部が形成されていることを特徴とするジャイロ振動片。
【請求項５】
支持部と、前記支持部と接続され、所定の振動を行う駆動部と、前記駆動部と前記支持部を介して接続され、前記駆動部の回転に伴うコリオリ力によって生じた検出振動を検出する検出部と、前記駆動部の幅方向の側面又は前記検出部の幅方向の側面及び前記駆動部又は前記検出部と接続する他の部分の側面が連続的に接続された多段形状の接続面と、を備えるジャイロ振動片の製造方法であって、
圧電基板の表面に第一マスクを形成する工程と、
前記第一マスクの開口部に対する領域の前記圧電基板を除去するための第一エッチング加工を行い、第一外形形状を形成する工程と、
前記第一外形形状の表面に、第二マスクを形成する工程と、
前記第二マスクの開口部に対する領域の前記圧電基板を除去するための第二エッチング加工を行い、前記第一外形形状の一部が除去された第二外形形状を形成する工程と、を有し、
前記第二外形形状を形成する工程では、少なくとも、前記第一外形形状を形成する工程で形成された前記接続面のうち最も内側に形成された壁面より内側に、前記駆動部の幅方向の側面又は前記検出部の幅方向の側面と前記駆動部又は前記検出部と接続する他の部分の側面とを略円弧状の壁面と所定の深さの底面とを備えた第一段部、を形成することを特徴とするジャイロ振動片の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のジャイロ振動片の製造方法において、
前記第二エッチング加工は、前記第一エッチング加工と比べ、加工時間が短時間であることを特徴とするジャイロ振動片の製造方法。
【請求項７】
保持器と、
前記保持器の内に実装された請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のジャイロ振動片と、を有することを特徴とするジャイロセンサ。
【請求項８】
保持器と、
前記保持器の内に実装された請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のジャイロ振動片と、
前記保持器の内に実装され、少なくとも前記ジャイロ振動片を駆動する機能を備えた回路素子とを有することを特徴とするジャイロセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角速度を検出するジャイロセンサなどに用いられるジャイロ振動片、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のジャイロ振動片の一例を、図９を用いて説明する。図９は、ジャイロ振動片の一例として、水晶を用いたジャイロ振動片の概略を示す部分平面図である。図９に示すように、ジャイロ振動片２１０は、駆動部２１５Ａ，２１５Ｃとその中心に位置する検出部２１６Ａを有している。駆動部２１５Ａ，２１５Ｃと検出部２１６Ａとは、接続部２２１により水晶の結晶方向であるＸ−Ｙ平面において支持部２１２に接続されている。なお、接続部２２１については、駆動部２１５Ａ，２１５Ｃ、検出部２１６Ａが同じ構成であるため、駆動部２１５Ａの接続部２２１を用いて説明する。そして、駆動部２１５Ａ，２１５Ｃ、および検出部２１６Ａは、Ｘ軸にほぼ沿って支持部２１２の中央に位置する軸２２８に対して線対称形状に形成されている。つまり、図示しないが、駆動部２１５Ａ，２１５Ｃ、および検出部２１６Ａは、軸２２８を中心にそれぞれ一対形状に形成されている。ジャイロ振動片２１０の形成には、フォトリソグラフィ法によるケミカルエッチングが用いられる。このケミカルエッチングにより、外形形状、或いは電極などが形成される。
【０００３】
次に、ケミカルエッチングの進行速度（エッチングレート）について説明する。図１０は、Ｚカットの水晶基板のＸ−Ｙ平面内のエッチングレートを示す極座標図である。図１０は、円の中心がエッチングレート０（ゼロ）であり、外側に行くほどエッチングレートが速くなるように示してある。このように、Ｚカットの水晶は、そのエッチング加工性に異方性を有していることがわかる。特に、＋Ｘ方向、Ｘ軸に対して＋１２０°方向、及び−１２０°方向の面内エッチングスピードが速くなり、逆に、−Ｘ方向、Ｘ軸に対して＋３０°方向、及び−３０°方向の面内エッチングスピードが遅くなる。これに対して、Ｚ方向のエッチングスピードは、−Ｘ方向、Ｘ軸に対して＋３０°方向、及び−３０°方向が速くなり、逆に、＋Ｘ方向、Ｘ軸に対して＋１２０°方向、及び−１２０°方向の面内エッチングスピードが遅くなる。
【０００４】
このような、エッチング加工性の異方性により、駆動部２１５Ａ，２１５Ｃ及び検出部２１６Ａと支持部２１２との接続部２２１の側面に突起状のエッチング残り（以下、ヒレと呼ぶ）２２０が発生する。
このヒレ２２０は、接続部２２１の向きによりサイズが異なるため、駆動部２１５Ａ，２１５Ｃ及び検出部２１６Ａの幅方向の形状が非対称形状となり、ジャイロ振動片２１０の振動特性を劣化させる要因となっていた。このジャイロ振動片の振動特性の劣化は、例えば、振動のバランスが悪くなることによる振動振幅の不安定、或いは、不要な振動の漏れ出しなどである。このため、このヒレをできる限り小さくするために、エッチング時間を長くする加工法が用いられている。このようにエッチング時間を長くすると、駆動部２１５Ａ，２１５Ｃ及び検出部２１６Ａの支持部２１２との接続部２２１の側面形状は、Ｘ軸に対して＋６０°（角度ａ）の線分２２２、及び３０°（角度ｂ）の線分２２３が連続的に接続される形状となる。即ち、長時間エッチングの結果物として、前述の２つの線分２２２，２２３を有する接続形状が形成される。
【０００５】
この形状について、駆動部を例に、さらに詳細を説明する。駆動部２１５Ａの一方の側面側の線分２２６と支持部２１２の線分２２４とは、Ｘ軸に対して＋６０°（角度ａ）の線分２２２、及び３０°（角度ｂ）の線分２２３が連続的に接続されている。そして、この接続に線対称となるように、駆動部２１５Ａの他方の側面側の線分２２７も支持部２１２の線分２２５と接続されている。また、駆動部２１５Ａの一方の側面側の線分２２６の側には、厚み方向（Ｚ軸方向）のほぼ中央部に位置するヒレ２２０が形成されている。なお、他の駆動部２１５Ｃ、及び検出部２１６Ａと支持部２１２との接続も、前述の一方の駆動部２１５Ａと同様に行われている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−９６６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述の従来技術のジャイロ振動片は、駆動部２１５Ａの側面側の線分２２６と支持部２１２の線分２２４とが、Ｘ軸に対して＋６０°（角度ａ）の線分２２２、及び３０°（角度ｂ）の線分２２３と連続的に接続されている。この接続では、それぞれの線分２２６，２２２，２２３，２２４が交わる部分が、頂点部分Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を有した形状となる。このような形状では、例えば、ジャイロ振動片に落下などの衝撃が加わった場合に、衝撃により発生した応力が頂点部分Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれかに集中する。この応力の集中により、頂点部分を起点として、駆動部２１５Ａ，２１５Ｃ、或いは検出部２１６Ａが破壊されるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ジャイロ振動片の外部から加えられる、例えば、落下などの衝撃による駆動部或いは検出部の破壊を防止し、耐衝撃性を向上させたジャイロ振動片を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる問題を解決するために、本発明のジャイロ振動片は、加えられる回転の回転角速度を検出するジャイロ振動片であって、支持部と、前記支持部と接続され、所定の振動を行う駆動部と、前記駆動部と前記支持部を介して接続され、前記駆動部の回転に伴うコリオリ力によって生じた検出振動を検出する検出部と、前記駆動部の幅方向の側面又は前記検出部の幅方向の側面と前記駆動部又は前記検出部と接続する他の部分の側面とが連続的に接続された多段形状の接続面を備えた接続部と、を有し、前記接続部は、前記接続面のうち前記接続部の最も内側にあって、前記駆動部の幅方向の側面又は前記検出部の幅方向の側面と前記駆動部又は前記検出部と接続する他の部分の側面とを結ぶ略円弧状の壁面と所定の深さの底面とを備えた第一段部を有していることを特徴とする。
【００１０】
本発明のジャイロ振動片によれば、駆動部又は検出部と他の部分との接続が、接続部の最も内側に略円弧状の壁面を備えた第一段部を有する接続部によって行われている。この第一段部の略円弧状の壁面は、頂点形状を有さないことから外的衝撃などによる応力集中を起こし難くなる。従って、応力集中による破壊を防止することが可能となる。また、第一段部が、底面を有する段部となっていることから、この底面より中央側の部分は、第一段部より外側に壁面があり、断面積を大きくすることが可能となる。即ち、接続部の体積を大きくすることにより、接続部自体の強度を向上することが可能となる。これらにより、外部から加えられる、例えば、落下などの衝撃による駆動部或いは検出部の破壊を防止し、耐衝撃性を向上させたジャイロ振動片を提供することが可能となる。
【００１１】
また、前記支持部は、基部と前記基部から延出された支持梁とを有し、前記駆動部が、前記支持梁と接続され、前記検出部が前記基部から延出されていることとしてもよい。
【００１２】
また、前記基部の側面と前記支持梁の側面とが連続的に接続された多段状の第二接続面を備えた第二接続部を有し、前記第二接続部は、前記第二接続面のうち前記第二接続部の最も内側にあって、前記基部の側面と前記支持梁の側面とを結ぶ略円弧状の壁面と所定の深さの底面とを備えた第二段部を有していることが望ましい。
【００１３】
このようにすれば、この第二段部の略円弧状の壁面は、頂点形状を有さないことから外的衝撃などによる応力集中を起こし難くなる。従って、応力集中による破壊を防止することが可能となる。また、第二段部が、底面を有する段部となっていることから、この底面より中央側の部分は、第二段部より外側に壁面があり、断面積を大きくすることが可能となる。即ち、第二接続部の体積を大きくすることにより、第二接続部自体の強度を向上することが可能となる。これらにより、外部から加えられる、例えば、落下などの衝撃による支持梁の破壊を防止し、耐衝撃性を向上させたジャイロ振動片を提供することが可能となる。
【００１４】
また、少なくとも一つの前記多段形状の接続面には、厚さ方向の略中央部の外側に突出するヒレ部と、前記ヒレ部と連続的に接続し、前記ヒレ部より前記接続部の内側に壁面を有する第三段部とを有し、前記第三段部の壁面より前記接続部の内側に、前記第一段部又は前記第二段部が形成されていることが望ましい。
【００１５】
このようにすれば、ヒレ部及び第三段部より内側に第一段部又は第二段部が形成されていることにより、駆動部、検出部又は支持梁の表面と連続する壁面が略円弧状となり、頂点形状を有さないことから外的衝撃などによる応力集中を起こし難くなる。従って、応力集中による破壊を防止することが可能となる。
【００１６】
本発明のジャイロ振動片の製造方法は、支持部と、前記支持部と接続され、所定の振動を行う駆動部と、前記駆動部と前記支持部を介して接続され、前記駆動部の回転に伴うコリオリ力によって生じた検出振動を検出する検出部と、前記駆動部の幅方向の側面又は前記検出部の幅方向の側面及び前記駆動部又は前記検出部と接続する他の部分の側面が連続的に接続された多段形状の接続面と、を備えるジャイロ振動片の製造方法であって、圧電基板の表面に第一マスクを形成する工程と、前記第一マスクの開口部に対する領域の前記圧電基板を除去するための第一エッチング加工を行い、第一外形形状を形成する工程と、前記第一外形形状の表面に、第二マスクを形成する工程と、前記第二マスクの開口部に対する領域の前記圧電基板を除去するための第二エッチング加工を行い、前記第一外形形状の一部が除去された第二外形形状を形成する工程と、を有し、前記第二外形形状を形成する工程では、少なくとも、前記第一外形形状を形成する工程で形成された前記接続面のうち最も内側に形成された壁面より内側に、前記駆動部の幅方向の側面又は前記検出部の幅方向の側面と前記駆動部又は前記検出部と接続する他の部分の側面とを略円弧状の壁面と所定の深さの底面とを備えた第一段部、を形成することを特徴とする。
【００１７】
本発明のジャイロ振動片の製造方法によれば、第一エッチング加工によって形成された接続面の内の最も内側に形成された壁面より内側に、第二エッチング加工を行うことにより第一段部を形成する。この第一段部は、第一外形形状を形成する工程で形成された前記接続面の内の最も内側に形成された壁面より内側に略円弧状の壁面を有して形成されている。このため、第一エッチング加工によって形成された頂点を有する壁面が除去され、表面に近い部分の壁面に頂点形状を有さないことから外的衝撃などによる応力集中を起こし難くなる。従って、応力集中による破壊を防止することが可能となる。
【００１８】
また、前記第二エッチング加工は、前記第一エッチング加工と比べ、加工時間が短時間であることが望ましい。
【００１９】
このようにすれば、第二エッチング加工が第一エッチング加工より短時間で行われるため、除去される形状のばらつきを生じ難い。このため、第二エッチング加工で形成された段部は、その形状のばらつきが少なく、接続部の形状が安定する。従って、この接続部の平面形状のばらつきによるアンバランスによって生じる、駆動部の振動が検出部などの外部に漏れ出し、回転角速度の検出が不安定になるなどの問題を防止することが可能となる。
【００２０】
また、本発明のジャイロセンサは、保持器と、前記保持器の内に実装された前述のジャイロ振動片とを有することを特徴とする。
【００２１】
本発明のジャイロセンサによれば、保持器の内に前述のジャイロ振動片を実装している。これにより、耐衝撃性の優れた、ワンパッケージタイプのジャイロセンサを提供することが可能となる。
【００２２】
また、本発明のジャイロセンサは、保持器と、前記保持器の内に実装された前述のジャイロ振動片と、前記保持器の内に実装され、少なくとも前記ジャイロ振動片を駆動する機能を備えた回路素子とを有することを特徴とする。
【００２３】
本発明のジャイロセンサによれば、保持器の内に前述のジャイロ振動片と、少なくともジャイロ振動片を駆動する機能を備えた回路素子とが実装されている。これにより、一つのジャイロセンサで発振、駆動が可能、且つ、耐衝撃性が向上した、小型のワンパッケージタイプのジャイロセンサを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に係るジャイロ振動片、ジャイロ振動片の製造方法、及びジャイロセンサの最良の形態について、以下に図面を用いて説明する。
【００２５】
（第一実施形態）
本発明に係るジャイロ振動片を第一実施形態として図面を用いて説明する。先ず、ジャイロ振動片の構成について説明する。図１は、第一実施形態のジャイロ振動片の概略構造を模式的に示し、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）に示すＱの部分の拡大図、及びその左側面図である。
【００２６】
第一実施形態では、ジャイロ振動片の一例として、いわゆるダブルＴ（ダブル・ティー）型ジャイロ振動片を用いて説明する。図１（ａ）に示すように、ジャイロ振動片１０は、圧電基板の一例としての水晶基板から形成されている。この水晶基板を形成する水晶は、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。ジャイロ振動片１０は、この水晶のＸ軸とＹ軸の平面方向に切り出されたＺカットの水晶基板のＸＹ平面内に形成されている。ジャイロ振動片１０は、所定の厚みの水晶基板で形成されている。ジャイロ振動片１０の平面形状は、水晶の結晶軸に合わせてＸＹ平面に展開され、中心点Ｇに対して１８０°点対称の形状をしている。中心点Ｇはジャイロ振動片１０の重心位置である。
【００２７】
ジャイロ振動片１０は、その略中央部に支持部１１が形成されている。支持部１１は、基部１２と支持梁としての二つの連結アーム１３，１４とから構成されている。基部１２は、Ｘ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ平行な端面をもつ矩形状で形成されている。基部１２には、基部１２のＹ軸に平行な２端面の中央からＸ軸に平行な方向に延出される連結アーム１３，１４が接続されている。さらに、基部１２には、基部１２のＸ軸に平行な２端面の中央からＹ軸に平行な方向に延出される検出部として、Ｙ軸プラス方向に検出アーム１６ＡとＹ軸マイナス方向に検出アーム１６Ｂとが接続されている。連結アーム１３，１４のそれぞれの先端には、連結アーム１３，１４に直交する方向に延出する１対の駆動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄが接続されている。連結アーム１３の先端には、Ｙ軸プラス方向に駆動アーム１５ＡとＹ軸マイナス方向に駆動アーム１５Ｂが接続されている。さらに、連結アーム１４の先端には、Ｙ軸プラス方向に駆動アーム１５ＣとＹ軸マイナス方向に駆動アーム１５Ｄが接続されている。
【００２８】
駆動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄは、所定の共振周波数の駆動振動が発生するように幅や長さなどの寸法が設定されている。さらに駆動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄには、アームの中央部に振動特性を向上させるための底面を有する溝部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄが設けられている。また、検出アーム１６Ａ，１６Ｂ、及び連結アーム１３，１４は、所定の共振周波数の検出振動が発生するように幅や長さなどの寸法が設定されている。さらに検出アーム１６Ａ，１６Ｂには、アームの中央部に検出振動の特性を向上させるための、底面を有する溝部１８Ａ，１８Ｂが設けられている。
【００２９】
次に、駆動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄと連結アーム１３，１４との接続面３０、検出アーム１６Ａ，１６Ｂと基部１２との接続面４０、及び連結アーム１３，１４と基部１２との第二接続面３５の構成について説明する。上述の接続面３０，４０、第二接続面３５は、それぞれが同じ構成で形成されるため、図１（ａ）に示すＱの部分を一例に、図１（ｂ）を用いて説明する。
【００３０】
先ず、図１（ｂ）に示す平面図の左側の接続について説明する。図１（ｂ）に示すように、検出アーム１６Ａの一方の線分１６Ｌを有する側面と基部１２の線分１２Ｌを有する側面とが、接続部２２の部分で接続されている。この接続部２２の側面の厚さ方向のほぼ中央に突起状のヒレ１９が形成されている。ヒレ１９は、前述の背景技術で説明したエッチング加工の異方性により形成されるものである。ヒレ１９の周囲には、このヒレ１９と接続する第三段部２７が形成されている。第三段部２７は、検出アーム１６Ａの一方の側面である線分１６Ｌと基部１２の一端面である線分１２Ｌとが、Ｘ軸に対して約６０°（角度θ１で示す）の線分２４、及び約３０°（角度θ２で示す）の線分２１によって連続的に接続された壁面を有して形成されている。線分１６Ｌと線分２４との接続、線分２４と線分２１との接続、及び線分２１と線分１２Ｌとの接続部分は、それぞれ約１５０°の角度を持った頂点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３をなしている。第三段部２７の壁面は、その上部に底面を有する第一段部又は第二段部（第一段部は、接続面３０，４０に形成される接続部２２を示し、第二段部は、第二接続面３５に形成される図示しない第二接続部を示す。第一段部と第二段部は同じ構成であるため、以下の説明では、第二段部の説明は省略し、第一段部２０として説明する。）２０と接続されている。第三段部２７と第一段部２０との接続は、第三段部２７の壁面と第一段部２０の底面が連続的に接続されている。第一段部２０は、線分１６Ｌ及び線分１２Ｌを接線として連続的に結ぶ略円弧状の壁面Ｒ１を有している。換言すれば、壁面Ｒ１は、線分１６Ｌと線分１２Ｌとが、変極点を持たない曲線で結ばれている。なお、壁面Ｒ１は、線分１６Ｌ及び線分１２Ｌとを、変極点を持たずに結ばれていれば良く、例えば、線分１６Ｌ及び線分１２Ｌとの間で曲率が変わる曲線（図示せず）を用いることもできる。第一段部２０の壁面Ｒ１は、接続部２２の表面と連続的に接続されている。
【００３１】
次に、図１（ｂ）に示す平面図の右側の接続について説明する。右側の接続は、検出アーム１６Ａの一方の線分１６Ｒを有する側面と基部１２の線分１２Ｒを有する側面とが、接続部２２´の部分で接続されている。この接続部２２´の側面の、厚さ方向のほぼ中央部分には、第三段部２７´が形成されている。第三段部２７´は、検出アーム１６Ａの一方の側面である線分１６Ｒと基部１２の一端面である線分１２Ｒとを結んでいる。第三段部２７´は、前述の左側の第三段部２７の線分２４及び線分２１の接続構成と線対称の構成の線分２４´及び線分２１´とによって、壁面が形成されている。その壁面によって、検出アーム１６Ａの一方の側面である線分１６Ｒと基部１２の一端面である線分１２Ｒとが連続的に接続されている。第三段部２７´の壁面は、その上部に底面を有する第一段部２０´と接続されている。第一段部２０´は、線分１６Ｒ及び線分１２Ｒを接線として連続的に結ぶ略円弧状の壁面Ｒ２を有している。換言すれば、壁面Ｒ２は、線分１６Ｒと線分１２Ｒとが、変極点を持たない曲線で結ばれている。なお、壁面Ｒ２は、線分１６Ｒ及び線分１２Ｒとを、変極点を持たずに結ばれていれば良く、例えば、線分１６Ｒ及び線分１２Ｒとの間で曲率が変わる曲線（図示せず）を用いることもできる。第一段部２０´の壁面Ｒ２は、接続部２２´の表面と連続的に接続されている。右側の接続部２２´には、左側には形成されているヒレ１９が形成されていない。このヒレ１９を除く右側の接続部２２´は、検出アーム１６Ａの幅方向の中心線に対して、左側の接続部２２とほぼ線対称形状となっている。
【００３２】
続いて、ジャイロ振動片１０の振動動作について説明する。図２、及び図３は、本第一実施形態のジャイロ振動片１０の動作を模式的に説明するための平面図である。図２、及び図３においては、振動形態をわかりやすく表現するために、各振動腕は簡略化して線で表している。図１と同じ構成部分を同じ符号で示し、説明を省略する。
【００３３】
図２は、駆動振動を説明する図である。図２において、駆動振動は、駆動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄが矢印Ａ方向に振動する屈曲振動であって、実線で示す振動姿態と、二点鎖線で示す振動姿態を所定の周波数で繰り返している。このとき、駆動アーム１５Ａ，１５Ｂと駆動アーム１５Ｃ，１５Ｄとが、重心位置Ｇを通るＹ軸で線対称の振動を行っているので、基部１２、連結アーム１３，１４及び検出アーム１６Ａ，１６Ｂは、殆んど振動しない。
【００３４】
図３は、検出振動を説明する図である。図３において、検出振動は、実線で示す振動姿態と、二点鎖線で示す振動姿態を、前記駆動振動の周波数で繰り返している。検出振動は、ジャイロ振動片１０が図２に示した駆動振動を行っている状態で、ジャイロ振動片１０にＺ軸周りの回転角速度ωが加わった時、駆動アーム１５Ａ，１５Ｂ及び１５Ｃ，１５Ｄに矢印Ｂで示す方向のコリオリ力が働くことによって発生する。
【００３５】
このことより、駆動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄが、矢印Ｂで示す振動を行う。矢印Ｂで示した振動は、重心位置Ｇに対して周方向の振動である。また同時に、検出アーム１６Ａ，１６Ｂは、矢印Ｃに示すように、矢印Ｂの振動に呼応して矢印Ｂとは周方向反対向きの振動を行う。
【００３６】
このとき、基部１２の周縁部は、駆動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄと検出アーム１６Ａ，１６Ｂとが図２で示したような振動をしたとき振動系としては釣り合いが取れた状態であるため振動しない。従って、この基部１２にジャイロ振動片１０を支持する支持部材を接続してもジャイロ振動片１０の振動に影響を与えることはない。
【００３７】
上述した第一実施形態のジャイロ振動片１０によれば、一例としての検出アーム１６Ａと基部１２との接続面４０の接続部２２，２２´には、接続部２２，２２´の最も内側に略円弧状の壁面Ｒ１，Ｒ２を備えた第一段部２０，２０´を有している。この第一段部２０，２０´により、検出アーム１６Ａの表面と連続する壁面Ｒ１，Ｒ２が略円弧状となり、頂点形状（変極点）を有さないことから外的衝撃などによる応力集中を起こし難くなる。従って、応力集中による破壊を防止することが可能となる。
【００３８】
さらに、第一段部２０，２０´が、底面を有する段部となっており、この底面より厚さ方向中央側には、第三段部２７，２７´が形成されている。この第三段部２７，２７´は、第一段部２０，２０´の壁面Ｒ１，Ｒ２より外側に、線分２１，２１´及び線分２４，２４´からなる壁面を有している。従って、厚さ方向中央部付近の断面積を大きくすることが可能となる。即ち、接続部２２，２２´の体積を大きくすることにより、接続部２２，２２´自体の強度を向上することが可能となる。
【００３９】
なお、ジャイロ振動片１０の他の接続部、例えば、駆動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄと連結アーム１３，１４との接続面３０、及び連結アーム１３，１４と基部１２との第二接続面３５も同様な構成を有しており、同様な効果を有している。これらにより、外部から加えられる、例えば、落下などの衝撃による駆動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ、連結アーム１３，１４、及び検出アーム１６Ａ，１６Ｂなどの破壊を防止し、耐衝撃性を向上させたジャイロ振動片を提供することが可能となる。
【００４０】
また、図４に示すように、接続面４０における第一段部２０は、検出アーム１６Ａの側面と基部１２の側面とを接続する面が、短い直線２３を多数連続させて形成した略円弧状の壁面Ｌ１，Ｌ２となっている構成でも良い。このような壁面Ｌ１，Ｌ２であれば、多数の交点が形成されて、応力が分散され、応力集中が起こり難くなるため検出アーム１６Ａの破壊を起こり難くすることが可能となる。
【００４１】
また、前述の接続部２２，２２´の構成は、図１に示す接続面３０，４０、第二接続面３５の他にも適用することが可能である。例えば、図５に示すように、駆動アーム１５Ｃ及び検出アーム１６Ａの先端に幅広形状の錘形成部２５Ｃ，２６Ａが形成された接続面４５にも用いることが可能である。このような接続面４５においても前述の第一実施形態の効果と同様な効果を有している。
【００４２】
また、前述の実施形態では、ジャイロ振動片を、いわゆるダブルＴ（ダブル・ティー）型ジャイロ振動片を例示して説明したが、これに限らない。例えば、音叉型ジャイロ振動片、Ｈ（エッチ）型ジャイロ振動片などのジャイロ振動片にも適用することが可能であり、同様な効果を得ることができる。
【００４３】
（第二実施形態）
次に、本発明に係るジャイロ振動片の製造方法を第二実施形態として図面を用いて説明する。図６は、ジャイロ振動片の製造方法の概略を示す工程フロー図である。なお、第二実施形態では、圧電基板の一例としての水晶基板を用いたジャイロ振動片の外形形状の形成方法について説明する。
【００４４】
先ず、水晶基板５０の表裏面に耐蝕膜としての金属層５１を形成する。この金属層５１は、例えば、下地金属としてのクロム（Ｃｒ）層とクロム層の上面に形成された耐蝕金属としての金（Ａｕ）層から形成される。クロム層は、数十ｎｍ程度の厚さを有し、金層は、数百ｎｍ程度の厚さで形成される。このクロム層は、水晶基板５０と金との密着性が悪いため、水晶基板５０と金の双方との密着性がよいクロムを用いた下地金属層として形成されている。なお、図６では、クロム層と金層は図示せず、双方を合わせて金属層５１として示してある。この金属層５１の上面にポジタイプのフォトレジスト層５２を形成する（Ｓ１０２）。
【００４５】
次に、ジャイロ振動片の第一外形形状形成用のパターンを紫外線などの露光により焼付けする。この後、現像処理を行い、フォトレジスト層５２の不要部分を除去したジャイロ振動片の外形形状に相当するマスク５３を形成する（Ｓ１０４）。次に、マスク５３をマスクとして露出した部分の金属層５１のエッチングを行い第一外形形状に対応する金属層５４を形成する（Ｓ１０６）。次に、マスク５３の剥離を行い、水晶基板５０の表裏面に第一外形形状の第一マスクとしての金属層５４を露出させる（Ｓ１０８）。
【００４６】
次に、水晶基板５０の露出面と金属層５４の上に、第二外形形状パターンを形成するためのポジタイプのフォトレジスト層５５を形成する（Ｓ１１０）。このフォトレジスト層５５に、第二外形形状形成用のパターンを紫外線などの露光により焼付けする。この後、現像処理を行い、フォトレジスト層５５の不要部分を除去した第二外形形状に相当するマスク５６を形成する（Ｓ１１２）。
【００４７】
次に、金属層５４をマスクとした水晶基板５０を、フッ酸、フッ化アンモニウムなどを用いたエッチング液に浸漬し、第一エッチング加工としての水晶基板５０のエッチングを行う。このエッチングにより、水晶基板５０の不要部分（破線で図示する）を除去し、例えば、検出アーム１６Ａなどの第一外形形状を形成する（Ｓ１１４）。この第一外形形状の形成により、ジャイロ振動片の主たる外形形状が形成される。
【００４８】
次に、第二外形形状を形成するため、マスク５６をマスクとして金属層５４のエッチングを行い、第二マスクとしての金属層マスク５７を形成する（Ｓ１１６）。このエッチングにより、前述の第一外形形状に加えて加工する部分に相当する領域の金属層５４が除去された金属層マスク５７が形成される。次に、この金属層マスク５７をマスクとして、水晶基板５０を、フッ酸、フッ化アンモニウムなどを用いたエッチング液に浸漬し、第二エッチング加工としての水晶基板５０のエッチングを行う。このエッチングにより、第一外形形状に追加して加工が行われた第二外形形状を形成する（Ｓ１１８）。この第二外形形状は、例えば、前述の図１に示す検出アーム１６Ａの表面と連続的に接続する略円弧状の壁面と所定の深さの底面とを備えた第一段部２０、検出アーム１６Ａの溝部１８Ａなどが追加加工されたものである。なお、この第二エッチング加工は、第一エッチング加工の加工時間よりも短いエッチング加工時間をもって加工を行う。この短時間のエッチング加工により深さ方向の中途に底面を有する形状の加工が可能となる。
【００４９】
次に、マスク５６を剥離し、さらに金属層マスク５７を除去する（Ｓ１２０）。この工程により、ジャイロ振動片の外形形状が形成される。
【００５０】
上述した第二実施形態のジャイロ振動片の製造方法によれば、第一エッチング加工（Ｓ１１４）によって形成された接続面の内の最も内側に形成された壁面より内側に、第二エッチング加工（Ｓ１１８）を行うことにより第一段部２０を形成する。この第一段部２０は、第一外形形状（例えば、検出アーム１６Ａ）を形成する工程で形成された前記接続面の内の最も内側に形成された壁面より内側に略円弧状の壁面を有して形成されている。このため、第一エッチング加工（Ｓ１１４）によって形成された頂点を有する壁面が除去され、表面に近い部分の壁面に頂点形状を有さないことから外的衝撃などによる応力集中を起こし難くなる。従って、例えば、検出アーム１６Ａなどが破壊されることを防止することが可能となる。
【００５１】
また、第二エッチング加工（Ｓ１１８）が第一エッチング加工（Ｓ１１４）より短時間で行われるため、除去される加工量が少なく、加工形状のばらつきを生じ難い。このため、第二エッチング加工（Ｓ１１８）で形成された第一段部２０は、その形状のばらつきが少なく、接続部の形状が安定する。従って、この接続部の形状のばらつきによるアンバランスにより発生する、駆動部の振動が検出部などの外部に漏れ出し、回転角速度の検出が不安定になるなどの問題を防止することが可能となる。
【００５２】
（第三実施形態）
図７に沿って第三実施形態のジャイロセンサについて説明する。図７は、第三実施形態のジャイロセンサの概略構造を示す正断面図である。
【００５３】
図７に示すように、本発明のジャイロセンサ１５０は、ジャイロ振動片１０、保持器としてのパッケージ１５４の凹部内に収納されたジャイロ振動片１０の支持アーム１５１，１５２、支持基板１５３、及びパッケージ１５４の蓋体１５５から構成されている。
【００５４】
パッケージ１５４は、例えば、セラミックによって形成されている。パッケージ１５４の中央部に形成された凹部底面には、回路パターンなどが形成された支持基板１５３が固着されている。支持基板１５３には、その表面に支持アーム１５１，１５２の一方の端部が接続されている。支持アーム１５１，１５２は、可撓性を有する金属薄板などによって形成されており、支持基板１５３との接続端と反対側の端部にジャイロ振動片１０が接続されている。支持アーム１５１，１５２は、支持基板１５３とジャイロ振動片１０との接触を防止するため、支持基板１５３から突出した部分で上方に折り曲げられた形状となっている。支持アーム１５１，１５２は、その折り曲げられた方向の端部付近でさらに折り曲げられ、この部分にジャイロ振動片１０が接続されている。ジャイロ振動片１０は、前述の第一実施形態で説明したものを用いている。パッケージ１５４の開口部は、例えば、シーム溶接法、金属加熱融着法などを用いて蓋体１５５が固着されている。蓋体１５５の固着は、パッケージ１５４の凹部を真空にして行われる。この蓋体１５５を固着することにより、パッケージ１５４の凹部内は真空状態で気密封止される。
【００５５】
第三実施形態のジャイロセンサ１５０によれば、パッケージ１５４内に、第一実施形態で説明したジャイロ振動片１０を実装し、真空中に気密状態で収納している。従って、第一実施形態で説明したジャイロ振動片１０と同等な効果を有している。さらに、ジャイロ振動片１０が真空中に支持されているため、パッケージ１５４外の温度の影響を軽減するとともに、より安定した振動特性を有するジャイロセンサを提供することが可能となる。
【００５６】
（第四実施形態）
図８に沿って第四実施形態について説明する。図８は、第四実施形態のジャイロセンサの概略構造を示す正断面図である。
【００５７】
図８に示すように、本発明のジャイロセンサ１７０は、保持器としてのパッケージ１７４の凹部内に種々の素子が内臓されている。パッケージ１７４に内臓されている素子は、ジャイロ振動片１０、ジャイロ振動片１０の支持アーム１７１，１７２、支持基板１７３、回路素子１７６である。パッケージ１７４の開口部は、蓋体１７５で封止されている。
【００５８】
パッケージ１７４は、例えば、セラミックによって形成されている。パッケージ１７４の中央部に形成された凹部底面には、回路パターンなどが形成された支持基板１７３が固着されている。支持基板１７３には、その表面に支持アーム１７１，１７２の一方の端部が接続されている。支持アーム１７１，１７２は、可撓性を有する金属薄板などによって形成されており、支持基板１７３との接続端と反対側の端部にジャイロ振動片１０が接続されている。支持アーム１７１，１７２は、支持基板１７３とジャイロ振動片１０との接触を防止するため、支持基板１７３から突出した部分で上方に折り曲げられた形状となっている。支持アーム１７１，１７２は、その折り曲げられた方向の端部付近でさらに折り曲げられ、この部分にジャイロ振動片１０が接続されている。ジャイロ振動片１０は、前述の第一実施形態で説明したものを用いている。回路素子１７６は、パッケージ１７４の凹部底面に導電性接着剤（図示せず）等で固着されている。回路素子１７６は、パッケージ１７４、或いは支持基板１７３に形成された接続配線部（図示せず）とワイヤーボンディングなどを用いて電気的な接続がされている。回路素子１７６は、ジャイロ振動片１０を駆動させる機能、回転角速度を検出し処理する機能などの種々の機能を有している。パッケージ１７４の開口部は、例えば、シーム溶接法、金属加熱融着法などを用いて蓋体１７５が固着されている。蓋体１７５の固着は、パッケージ１７４の凹部を真空にして行われる。この蓋体１７５を固着することにより、パッケージ１７４の凹部内は真空状態で気密封止される。
【００５９】
第四実施形態によれば、パッケージ１７４内に、第一実施形態で説明したジャイロ振動片１０を実装し、真空中に気密状態で収納している。従って、第一実施形態で説明したジャイロ振動片１０と同等な効果を有している。加えて、パッケージ１７４内に回路素子１７６など全ての素子が収納されているため、外付け部品が不要となり小型化を図ることが可能となる。さらに、ジャイロ振動片１０が真空中に支持されているため、パッケージ１７４外の温度の影響を軽減するとともに、より安定した振動特性を有するジャイロセンサを提供することが可能となる。
【００６０】
なお、第三実施形態及び第四実施形態で説明したパッケージと蓋体との固着方法は、低融点ガラス、熱硬化型接着剤など他の固着材を用いることも可能である。
【００６１】
また、前述の実施形態では、ジャイロ振動片を、いわゆるダブルＴ（ダブル・ティー）型ジャイロ振動片を例示して説明したが、これに限らない。例えば、音叉型ジャイロ振動片、Ｈ（エッチ）型ジャイロ振動片などのジャイロ振動片の電極にも適用することが可能であり、同様な効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第一実施形態のジャイロ振動片の概略構造を模式的に示し、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）に示すＱの部分の拡大図、及びその左側面図。
【図２】ジャイロ振動片の駆動振動を模式的に説明するための平面図。
【図３】ジャイロ振動片の検出振動を模式的に説明するための平面図。
【図４】接続形状の応用例を示す平面図。
【図５】接続形状の他の接続部分への適用例を示す平面図。
【図６】第二実施形態のジャイロ振動片の概略の製造方法を示す工程フロー図。
【図７】第三実施形態のジャイロセンサの概略構造を示す正断面図。
【図８】第四実施形態のジャイロセンサの概略構造を示す正断面図。
【図９】従来のジャイロ振動片を部分的に示す平面図。
【図１０】Ｚカットの水晶基板のＸ−Ｙ平面内のエッチングレートを示す極座標図。
【符号の説明】
【００６３】
１０…ジャイロ振動片、１１…支持部、１２…基部、１２Ｌ，１２Ｒ…線分、１３，１４…支持梁としての連結アーム、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ…駆動部としての駆動アーム、１６Ａ，１６Ｂ…検出部としての検出アーム、１６Ｌ，１６Ｒ…線分、１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１８Ａ，１８Ｂ…溝部、１９…ヒレ、２０…第一段部（第二段部）、２１，２１´，２４，２４´…線分、２２，２２´…接続部、２３…直線、２５Ｃ，２６Ａ…錘形成部、２７，２７´…第三段部、３０，４０，４５…接続面、３５…第二接続面、５０…水晶基板、５１…金属層、５２，５５…フォトレジスト層、５３，５６…マスク、５４…第一マスクとしての金属層、５７…第二マスクとしての金属層マスク、１５０，１７０…ジャイロセンサ、１５１，１５２，１７１，１７２…支持アーム、１５３，１７３…支持基板、１５４，１７４…保持器としてのパッケージ、１５５，１７５…蓋体、１７６…回路素子、Ｇ…中心点、Ｒ１，Ｒ２…壁面、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…頂点。
【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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