(57)【要約】【課題】  正確な検出信号を得ることができる圧電振動片と、この圧電振動片を搭載する信頼性が高い振動型ジャイロスコープを提供する。【解決手段】  圧電振動片１０は、所定面内に形成される矩形の基部１２と、基部１２の対向するそれぞれの端面から延出される駆動振動腕１５Ａ〜１５Ｄと検出振動腕１６Ａ，１６Ｂと、駆動振動腕１５Ａ〜１５Ｄに形成される駆動信号電極１１１と、検出振動腕１６Ａ，１６Ｂに形成される検出信号電極１１３，１１４と、基部１２の少なくとも一方の主面に連続して形成される駆動信号電極１１１，１１２に連続する駆動信号電極パターン１１１Ａ，１１１Ｂと検出信号電極１１３，１１４に連続する検出信号電極パターン１１３Ａ，１１４Ａと、駆動信号電極パターン１１１Ａ，１１２Ａと検出信号電極パターン１１３Ａ，１１４Ａとのそれぞれの間に形成される定電位のＧＮＤ電極パターン１１５〜１２０と、が備えられている。【選択図】      図３
2006003336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定面に設けられる駆動信号電極と検出信号電極と、
前記駆動信号電極に連続する駆動信号電極パターンと前記検出信号電極に連続する検出信号電極パターンと、
少なくとも、前記駆動信号電極と前記検出信号電極、または、前記駆動信号電極パターンと前記検出信号電極パターンの間に形成される複数の定電位の電極パターンと、
が備えられていることを特徴とする圧電振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電振動片において、
前記所定面に形成される矩形の基部と、
前記基部の対向するそれぞれの端面から延出される駆動振動腕と検出振動腕と、
前記駆動振動腕に形成される駆動信号電極と、
前記検出振動腕に形成される検出信号電極と、
前記基部の少なくとも一方の主面に連続して形成される前記駆動信号電極に連続する駆動信号電極パターンと前記検出信号電極に連続する検出信号電極パターンと、
前記駆動信号電極パターンと前記検出信号電極パターンの間に形成される複数の定電位の電極パターンと、
が備えられていることを特徴とする圧電振動片。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電振動片において、
前記駆動信号電極パターンと前記検出信号電極パターンと前記定電位の電極パターンとが、前記基部の重心位置を通るＸ軸に平行な線に対して対称であることを特徴とする圧電振動片。
【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圧電振動片において、
前記駆動信号電極パターンと前記駆動信号電極パターンと前記定電位の電極パターンのうち、それぞれが隣接する電極パターン間が、略同じ間隙を有していることを特徴とする圧電振動片。
【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圧電振動片において、
前記駆動信号電極パターンと前記検出信号電極パターンと前記定電位の電極パターンとが、それぞれ電極ランド部を備え、
前記電極ランド部が、重心位置を通るＸ軸及びＹ軸に平行な線に対して対称位置に備えられていることを特徴とする圧電振動片。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の圧電振動片において、
前記定電位の電極パターンが、前記圧電振動片において独立して形成されていることを特徴とする圧電振動片。
【請求項７】
請求項１に記載の圧電振動片において、
前記所定面に設けられる矩形の基部と、
前記基部の一つの端面から並行に延出される２本の振動腕と、
前記振動腕の主面に形成される検出信号電極と、
前記振動腕の側面に形成される駆動信号電極と、
前記基部の少なくとも一方の主面に連続して形成される前記駆動信号電極に連続する駆動信号電極パターンと前記検出信号電極に連続する検出信号電極パターンと、
前記検出信号電極と前記駆動信号電極パターン、あるいは前記駆動信号電極パターンと前記検出信号電極パターンの間に形成される複数の定電位の電極パターンと、
が備えられていることを特徴とする圧電振動片。
【請求項８】
請求項１に記載の圧電振動片において、
少なくとも３面以上の所定面を有する振動体と、
前記振動体の複数の前記所定面のうちのそれぞれ平行でない所定面に形成される前記駆動信号電極と前記検出信号電極と、
前記駆動信号電極と前記検出信号電極との間に形成される複数の定電位の電極パターンと、
が備えられていることを特徴とする圧電振動片。
【請求項９】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の圧電振動片と、
前記圧電振動片が格納される側体と蓋体とから構成される容器と、
前記圧電振動片の基部の各電極ランド部に一方の端部が接続され、他方の端部が前記側体または蓋体に接続されるリード部材と、が備えられ、
前記リード部材が、前記基部の重心位置を通るＸ軸及びＹ軸に平行な線に対して対称になるように備えられていることを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
【請求項１０】
請求項９に記載の振動型ジャイロスコープにおいて、
前記側体または前記蓋体の内面に、前記リード部材の他方の端部が接続される電極ランド部と、
前記電極ランド部にそれぞれ連続する駆動信号電極パターンと検出信号電極パターンと、
前記駆動信号電極パターンと前記検出信号電極パターンの間に形成される複数の定電位の電極パターンと、
が備えられていることを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
【請求項１１】
請求項９ないし請求項１０のいずれか一項に記載の振動型ジャイロスコープにおいて、
前記側体または前記蓋体の内面に、少なくとも前記定電位の電極パターンの一つと接続するシールド電極パターンが形成されていることを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
【請求項１２】
請求項７に記載の圧電振動片と、
前記圧電振動片が格納される側体と蓋体とから構成される容器と、
前記側体または前記蓋体のどちらか一方に設けられる台座と、が備えられ、
前記台座に前記圧電振動片の基部が固着されていることを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
【請求項１３】
請求項８に記載の圧電振動片と、
前記圧電振動片が格納される側体と蓋体とから構成される容器と、
前記圧電振動片を支持する支持部材と、
前記複数の所定面のうち、隣接する所定面によって構成される稜線部が、前記支持部材に支持されていることを特徴する振動型ジャイロスコープ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動片及びこの圧電振動片を搭載する振動型ジャイロスコープに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定面内の回転角速度を測定するための振動型ジャイロスコープにおいて、所定面内に延びる圧電振動片を備え、この圧電振動片が、圧電振動片の重心が位置する基部と、基部の周縁部から突出する複数の駆動振動腕と検出振動腕とを備え、各振動腕に対してそれぞれ形成されている駆動信号電極と検出信号電極とそれらを接続する電極パターンと電力供給パッド（電極ランド）とが、前記基部にそれぞれが独立して形成される振動型ジャイロスコープの電極配線構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４１７４９号公報（第５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような特許文献１では、圧電振動片の基部に形成される駆動信号電極及び検出信号電極の電極パターンや電極ランドが近接して設けられているために、駆動信号電極と検出信号電極との間に浮遊容量が生じることが予測される。振動型ジャイロスコープで採用される圧電振動片は、微小電荷検出素子であるため、この浮遊容量が微小であっても、出力される検出信号に影響を与え、正確な検出信号が得られないというような課題がある。
【０００５】
本発明の目的は、駆動信号電極と検出信号電極との間の浮遊容量を減じ、正確な検出信号を得ることができる圧電振動片と、この圧電振動片を搭載する信頼性が高い振動型ジャイロスコープを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の圧電振動片は、所定面に設けられる駆動信号電極と検出信号電極と、前記駆動信号電極に連続する駆動信号電極パターンと前記検出信号電極に連続する検出信号電極パターンと、少なくとも、前記駆動信号電極と前記検出信号電極、または、前記駆動信号電極パターンと前記検出信号電極パターンの間に形成される複数の定電位の電極パターンと、が備えられていることを特徴とする。
ここで、定電位の電極パターンとは、例えば、同電位のＧＮＤ（グランド）電極パターンを示す。
【０００７】
本発明の圧電振動片には、所定面に形成される駆動信号電極と検出信号電極の間、または駆動信号電極パターンと検出信号電極パターンの間に複数の定電位の電極パターンが形成されているため、検出信号電極パターンと隣接する定電位の電極パターンとの間には微小な浮遊容量が発生するが、この定電位の電極パターンと検出信号電極パターンとの間には、さらに定電位の電極パターンが形成されているため、隣接する定電位の電極パターン間の浮遊容量は無視できる程度に微小となり、検出信号に影響を与えることも微小となり正確な検出信号を得ることができる。
【０００８】
また、前述した圧電振動片は、所定面に形成される矩形状の基部と、前記基部の対向するそれぞれの端面から延出される駆動振動腕と検出振動腕と、前記駆動振動腕に形成される駆動信号電極と、前記検出振動腕に形成される検出信号電極と、前記基部の少なくとも一方の主面に連続して形成される前記駆動信号電極に連続する駆動信号電極パターンと前記検出信号電極に連続する検出信号電極パターンと、前記駆動信号電極パターンと前記検出信号電極パターンの間に形成される複数の定電位の電極パターンと、が備えられていることが好ましい。
【０００９】
ここで、所定面とは、例えば、圧電振動片が水晶で形成されている場合、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸で構成される平面を示す。また、厚み方向は光学軸と呼ばれるＺ軸である。
さらに、基部の重心位置とは、圧電振動片の重心位置でもある。
【００１０】
このような構造によれば、圧電振動片の基部に形成される駆動信号電極パターンと検出信号電極パターンの間に複数の定電位の電極パターンが形成されているため、ＧＮＤ電極が２本ある場合、駆動信号電極パターンと、この駆動信号電極パターンに隣接するＧＮＤ電極パターンの間には微小な浮遊容量が発生するが、このＧＮＤ電極パターンと検出信号電極パターンとの間には、さらにもう１本のＧＮＤ電極パターンが形成されているため、隣接するＧＮＤ電極パターン間の浮遊容量は無視できる程度に微小となり、この浮遊容量が検出信号に与える影響は無視できるほど小さいため、正確な検出信号を得ることができる。
【００１１】
このことを検出信号電極パターン側から見ても同様なことが説明できる。即ち、検出信号電極パターンと隣接するＧＮＤ電極パターンの間に生じる浮遊容量が、駆動信号に影響を与えることを低減することができる。
【００１２】
例えば、駆動電極パターンと検出電極パターンの間に、３本のＧＮＤ電極が形成される場合、駆動電極パターンと隣接するＧＮＤ電極パターンとの間に生じる浮遊容量は、さらに、中央のＧＮＤ電極パターンとの間でさらに微小化され、検出信号電極パターンに隣接するＧＮＤ電極パターンとの間で無視できる程度となり、正確な検出信号を得ることができる。
これらのＧＮＤ電極パターンは、２本または３本に限らずもっと増やすことができるが、基部の限られた範囲の面積では、３本設けることが適当である。
【００１３】
前述の構造の圧電振動片は、前記駆動信号電極パターンと前記検出信号電極パターンと前記定電位の電極パターンとが、前記基部の重心位置を通るＸ軸に平行な線に対して対称であることが好ましい。
【００１４】
詳しくは後述するが、例えば、基部の対向する端面それぞれからＹ軸に平行に検出振動腕が延出されている場合、重心位置を通るＸ軸に対して形成される前述の電極パターンが対称形に形成されているため、仮に、前述したような浮遊容量が生じても、検出信号電極の浮遊容量の大きさが同じになるため、一方の検出振動腕の検出信号と他方の検出振動腕の検出信号に与える影響も同じであるので、出力される検出信号の値も同じとなり、前述したＧＮＤ電極パターンを設けることによる効果に加え、さらに正確な検出信号を得ることができる。
【００１５】
また、前述の各電極パターンの構成では、前記駆動信号電極パターンと前記駆動信号電極パターンと前記定電位の電極パターンのうち、それぞれが隣接する電極パターン間が、略同じ間隙を有していることが好ましい。
【００１６】
隣接する電極パターン間に生ずる浮遊容量は、電極パターン間の物質の誘電率と対向する電極パターンの面積と電極パターン間の距離によって算出することができる。ここで、前述したように各電極パターンは、重心位置を通るＸ軸に対して対称に形成されていることと、電極パターン間の距離が略同じに設定されていることから、電極パターン間に生じる微小浮遊容量の影響は、基部の対向する端面から延出されるそれぞれ検出振動腕の検出信号に与える影響が同じになるため、この影響を相殺処理することができ、安定した検出信号を得ることができる。このことは、前述したように駆動信号電極パターンと検出信号電極パターンとの間にＧＮＤ電極パターンを備えることと合わせて、浮遊容量の影響をさらに減縮することができる。
【００１７】
また、本発明の圧電振動片は、前記駆動信号電極パターンと前記検出信号電極パターンと前記定電位の電極パターンとが、それぞれ電極ランド部を備え、前記電極ランド部が、重心位置を通るＸ軸及びＹ軸に平行な線に対して対称位置に備えられていることが好ましい。
【００１８】
詳しくは後述するが、圧電振動片は、リード部材によって各電極パターンと接続され支持される。各電極パターンには、このリード部材との接続部に接続用の電極ランド部が設けられている。この電極ランド部が重心位置を中心にＸ軸、Ｙ軸に対してそれぞれ対称に備えられているため、圧電振動片が安定して支持されるため、長期間にわたって安定した性能を維持することができる。
【００１９】
さらに、前記定電位の電極パターンが、前記圧電振動片において独立して形成されていることが好ましい。
詳しくは後述するが、前述した駆動信号電極及び検出信号電極には、それぞれに対応したＧＮＤ電極が設けられる。ＧＮＤ電極の電位は定電位に制御される。前記定電位の電極パターンは、圧電振動片内では独立して構成され、例えば、圧電振動片の駆動、検出制御を行う半導体装置内においてＧＮＤ電極と接続されることが好ましく、このことによって、圧電振動片内では、前述した電極パターン間に生ずる浮遊容量の影響をなくすという前述した効果が得られるとともに、半導体装置の回路構成を簡素にすることができる。
【００２０】
また、前記所定面に設けられる矩形の基部と、前記基部の一つの端面から並行に延出される２本の振動腕と、前記振動腕の主面に形成される検出信号電極と、前記振動腕の側面に形成される駆動信号電極と、前記基部の少なくとも一方の主面に連続して形成される前記駆動信号電極に連続する駆動信号電極パターンと前記検出信号電極に連続する検出信号電極パターンと、前記検出信号電極と前記駆動信号電極パターン、あるいは前記駆動信号電極パターンと前記検出信号電極パターンの間に形成される複数の定電位の電極パターンと、が備えられていることが好ましい。
【００２１】
ここで、基部の一つの端面から並行に延出される２本の振動腕を有する圧電振動片としては、例えば音叉型の圧電振動片を採用することができる。また、振動腕の主面とは、基部が形成される所定面と同一平面にある面を意味する。
このような構造によれば、振動腕の主面に形成される検出信号電極と振動腕の側面に形成される駆動信号電極との間、または駆動信号電極パターンと駆動信号電極パターンとの間に定電位の電極パターンが設けられているために、音叉型圧電振動片であっても、前述したような浮遊容量の検出信号への影響を極小化することができる。
【００２２】
また、本発明による圧電振動片では、少なくとも３面以上の所定面を有する振動体と、前記振動体の複数の前記所定面のうちのそれぞれ平行でない所定面に形成される前記駆動信号電極と前記検出信号電極と前記駆動信号電極と前記検出信号電極との間に形成される複数の定電位の電極パターンと、が備えられていることが好ましい。
このように複数の所定面を有する振動体としては、例えば、三角柱または四角柱等の断面形状が多角形の振動体を示し、所定面とは、三角柱等の側面を示す。
【００２３】
このように、前記の三角柱または四角柱等の振動体であっても、隣接する検出信号電極と駆動信号電極との間に複数の定電位の電極パターンを設けることによって、浮遊容量が検出信号に与える影響を極小にすることができる。
【００２４】
また、本発明の振動型ジャイロスコープは、前述した圧電振動片が格納される側体と蓋体とから構成される容器と、前記圧電振動片の基部の各電極ランドに一方の端部が接続され、他方の端部が前記側体または蓋体に接続されるリード部材と、が備えられ、前記リード部材が、前記基部の重心位置を通るＸ軸及びＹ軸に平行な線に対して対称になるように備えられていることを特徴とする。
【００２５】
このような構造によれば、圧電振動片を容器内に各リード部材によってＸ軸方向及びＹ軸方向にバランスよく支持されるので、圧電振動片は安定した姿勢とバランスのよい支持力で支持され、安定した振動を得ることができる。
また、リード部材が弾性を有する材料で形成される場合には、外部からの衝撃や振動に対する緩衝機能を有することができる。
【００２６】
また、このような振動型ジャイロスコープは、前記側体または前記蓋体の内面に、前記リード部材の他方の端部が接続される電極ランド部と、前記電極ランド部にそれぞれ連続する駆動信号電極パターンと検出信号電極パターンと、前記駆動信号電極パターンと前記検出信号電極パターンの間に形成される複数の定電位の電極パターンと、が備えられていることが好ましい。
【００２７】
前述した圧電振動片は、リード部材によって側体または蓋体に接続され、さらに、側体または蓋体に形成される電極パターンによって、後述する半導体装置に接続される。この電極パターンのうち、駆動信号電極パターンと検出信号電極パターンとの間に複数の定電位の電極パターンが形成されるので、圧電振動片と半導体装置にいたる過程の電極パターン間に生ずる浮遊容量を減ずることができ、前述の圧電振動片の浮遊容量減少と合わせ、より一層、浮遊容量の検出信号に対する影響を小さくすることができ、高性能な振動型ジャイロスコープを提供することができる。
【００２８】
さらに、前記側体または前記蓋体の内面に、少なくとも前記定電位の電極パターンの一つと接続するシールド電極パターンが形成されていることを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
【００２９】
このような構造によれば、容器内面が、定電位の電極パターン、即ち、ＧＮＤ電極パターンで大部分が覆われることになるため、外部からの電磁波ノイズをシールドすることができる。また、この振動型ジャイロスコープから外部へ電磁波ノイズを射出することも防止することができる。このことにより、電磁波ノイズがある環境でも使用することができ、また、他の電子機器に影響を与えることもない信頼性が高い振動型ジャイロスコープを提供することができる。
【００３０】
さらに、本発明による振動型ジャイロスコープでは、前述した音叉型の圧電振動片と前記圧電振動片が格納される側体と蓋体とから構成される容器と、前記側体または前記蓋体のどちらか一方に設けられる台座と、が備えられ、前記台座に前記圧電振動片の基部が固着されていることを特徴とする。
【００３１】
このようにすれば、前述の圧電振動片は、検出信号電極と駆動信号電極との間に複数の定電位の電極パターンを有しているので、浮遊容量の影響を受けにくく、また、振動腕の振動を受けない基部が台座に固着されているため、圧電振動片は安定した姿勢で支持され、安定した振動を得ることができるとともに、正確な検出信号を長期間にわたって得ることができる。
【００３２】
さらに、本発明による振動型ジャイロスコープでは、前述した少なくとも３面以上の所定面を有する圧電振動片と、前記圧電振動片が格納される側体と蓋体とから構成される容器と、前記圧電振動片を支持する支持部材と、前記複数の所定面のうち、隣接する所定面によって構成される稜線部が、前記支持部材に支持されていることを特徴する。
【００３３】
このような構造によれば、前述の圧電振動片は、それぞれの所定面に形成された検出信号電極と駆動信号電極との間に複数の定電位の電極パターンを有しているので、浮遊容量の影響を受けにくく、また、三角柱または四角柱等の稜線部には、振動体の振動に影響をしないノード点を有し、この稜線部のノード点を支持部材で支持するため、圧電振動片は安定した振動を得ることができるとともに、正確な検出信号を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図７は本発明の実施形態１に係る圧電振動片及び振動型ジャイロスコープを示し、図８には、実施形態２に係る圧電振動片、図９には、実施形態３に係る振動型ジャイロスコープが示され、図１０には、実施形態４に係る圧電振動片、図１１には、実施形態４に係る振動型ジャイロスコープ、図１２，１３には、実施形態５に係る圧電振動片、図１４には、実施形態５に係る振動型ジャイロスコープが示されている。
（実施形態１）
【００３５】
図１〜図７には実施形態１に係る圧電振動片及び振動型ジャイロスコープが示されている。
図１は、本実施形態１の振動型ジャイロスコープを示す平面図であり、図２は、概略断面図である。なお、図１は、振動型ジャイロスコープの内部の構造を分かりやすく説明するために、図２に記載する蓋体３０を取り外した状態を示している。図１及び図２において、本実施形態１に係る振動型ジャイロスコープ１００は、振動源としての圧電振動片１０と圧電振動片１０を支持するリード部材４１〜５２と、圧電振動片１０を格納する容器を構成する側体２０と蓋体３０（図２、参照）と、リード部材４１〜５２を支持する支持基板６０と、から構成されている。
【００３６】
圧電振動片１０は、所定面としてのＸＹ平面内に形成される。実施形態１では、圧電振動片１０は、水晶で形成され、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カットの水晶基板である。圧電振動片１０は、所定の厚みの水晶基板で形成されている。圧電振動片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は圧電振動片１０の重心位置である。また、図１では図示していないが、圧電振動片１０の表面には所定の電極が形成されている（図３、参照）。
【００３７】
圧電振動片１０には、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の基部１２が形成され、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二つの連結腕１３，１４と、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振動腕系１６が形成され、検出振動腕系１６はＹ軸プラス方向に検出振動腕１６ＡとＹ軸マイナス方向に１６Ｂとが延出されている。連結腕１３，１４それぞれの先端には１対の駆動振動腕系１５が形成され、連結腕１３の先端直角方向にそれぞれ駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂが延出され、連結腕１３の反対方向の連結腕１４の先端には直角方向にそれぞれ駆動振動腕１５Ｃ，１５Ｄが延出されている。
【００３８】
駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄは、所定の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。また、検出振動腕１６Ａ，１６Ｂ、及び連結腕１３，１４は、所定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。
【００３９】
圧電振動片１０の基部１２の表裏関係にある両面のうち、側体２０の底面２１側（以降、主面１０Ａと呼称する）には、後述する（図３、参照）電極パターンが形成され、電極ランド部が設けられ、リード部材４１〜５２の一方の端部が接続されている。また、リード部材４１〜５２の他方の端部は、側体２０の底面に設けられた電極ランド部に接続されている。
【００４０】
図１において、リード部材４１，４２，４３は、図中下方に向かって設けられ、リード部材４７，４８，４９は重心位置Ｇを通るＸ軸に平行な線に対してリード部材４１〜４３と線対称である。また、リード部材４４，４５，４６は図中左方向に向かって設けられ、リード部材５０，５１，５２は、重心位置Ｇを通るＹ軸に平行な線に対して線対称である。
つまり、重心位置Ｇを中心にして、リード部材４１〜５２の対向するリード部材は、それぞれＸ軸、Ｙ軸方向に対して対称に配置され、形状も対称形である。
【００４１】
図２には、実施形態１に係る圧電振動子１の概略断面図（図１のＡ−Ａ断面）が示されている。図１も参照して説明する。なお、各リード部材の形状や、各リード部材と圧電振動片及び側体の底面との接続部構造は同じであるため代表例としてリード部材４１，５２（以降、リード部材４１等と呼称することがある）を記載し説明する。図２において、側体２０はセラミックス等で形成された底面が四角形の容器のベースであり、底面２１には、圧電振動片１０の駆動信号制御及び検出信号制御を行う半導体装置９０が載置固定されており、図５に示す電極ランド２１４Ｂ，２１５Ｂ，２１６Ｂ，３１７Ｂ，２１２Ｂ，３１８Ｂ，２２０Ｂ，２１９Ｂ，２１３Ｂ，２１８Ｂ，２１１Ｂ，２１７Ｂと図示しない金線等で接続されている。
【００４２】
側体２０の周縁部端面２０Ａには、金属層が形成されており、金属製の蓋体３０がシーム溶接等の手段で密着固定されて容器が形成される。この容器内は真空状態である。
【００４３】
次に、圧電振動片１０の支持構造について説明する。Ｘ軸方向に延在するリード部材４４〜４６，５０〜５２と、Ｙ方向に延在するリード部材４１〜４３，４７〜４９（図２では、代表例としてリード部材４１，５２を記載し説明する）と、は、それぞれ対向する位置にあるリード部材が同じ形状を有する帯状部材である。リード部材４１，５２は一方の端部が圧電振動片１０の基部１２に形成される電極ランド部（図３にて詳述する）に接続され、他方の端部は側体２０の底面２１に形成される電極ランド（図５にて詳述する）に接続される。また、リード部材４１，５２の側体２０の底面２１に接続される部位は支持基板６０で支持されている。
【００４４】
支持基板６０は、ステンレス鋼板にポリイミド樹脂等の絶縁層７５を設けた基板であり（図１、図２、参照）、外形が四角形の板状部材で、外周４辺には、リード部材４１〜４３と底面２１との接続部を覗く開口部６２と、リード部材４４〜４６と底面２１との接続部を覗く開口部６３と、リード部材４７〜４９と底面２１との接続部を覗く開口部６４と、リード部材５０〜５２と底面２１との接続部を覗く開口部６５とが形成されている。また、支持基板６０の中央部には、リード部材４１〜５２の立ち上がり部分が挿通される四角形の窓開け部６６が形成されている。これらの開口部６２〜６５と窓開け部６６とは、本実施形態１では四角形としたが、リード部材の接続において阻害要因とならない形状であれば形状は限定されない。
なお、支持基板６０の材料は、ステンレス鋼鈑の他にセラミックスを採用することができる。セラミックスの場合、絶縁層を省略することができる。
【００４５】
続いて、図２を参照してリード部材の断面形状について詳細に説明する。各リード部材の基本形状は同じであるため代表例として、リード部材４１，５２を上げ説明する。図２で示したリード部材４１，５２は、圧電振動片１０が前述のリード部材の接続部以外の場所や側体２０及び支持基板６０と接触しないように形成されている。詳述すれば、側体２０の底面２１に形成された電極ランド２１５Ａ，２１７Ａ（以降、電極ランド２１５Ａ等と呼称することがある）に一端を接続したリード部材４１，５２は支持基板６０の窓開け部６６の位置で支持基板６０の周縁部から中央上方に向かう方向に一旦折り曲げられた後、さらに側体２０の底面２１にほぼ平行となるように端部を含む部位を折り曲げ、その端部に圧電振動片１０の電極ランド部１１５Ａ，１１７Ａ（以降、電極ランド部１１５Ａ等と呼称することがある）に接続する。
【００４６】
次に、リード部材と圧電振動片、リード部材と側体、との接続構造について詳しく説明する。図２を参照して説明する。リード部材４１，５２をリード部材４１等として説明する。まず、リード部材４１等は、端部上面が支持基板６０に接着剤で固定され、側体２０の底面２１に形成された電極ランド２１５Ａ等に導電性接着剤やＡｕバンプの熱溶着等の手段で接続、固定される。
【００４７】
このような状態で、リード部材４１等の一方の端部に圧電振動片１０を載置し、基部１２の主面１０Ａに形成された電極ランド部１１５Ａ等に導電性接着剤８０を塗布し乾燥して、リード部材４１等と圧電振動片１０とが接続、固定される。
【００４８】
蓋体３０は、側体２０の周縁部端面２０Ａにシーム溶接等の手段で密着固定される。この作業は、真空環境内で行われるため、圧電振動子１内は真空状態である。
なお、蓋体３０及び側体２０は、通常の環境で遭遇することが予測される外力の範囲で変形しない程度の剛性を有することが好ましい。
【００４９】
続いて、本実施形態１に係る圧電振動片１０の電極構成について図面に基づき説明する。
図３は、実施形態１に係る圧電振動片の電極構成を示す平面図である。図３は、圧電振動片１０のリード部材が接続される主面１０Ａ（図２では、圧電振動片の下面側）を示している。図１も参照して説明する。図３において、駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂの表面には、駆動信号電極１１１が形成され、連結腕１３の表面を通って基部１２の表面まで連続している。基部１２に形成された電極パターンは、駆動信号電極パターン１１１Ａである。この駆動信号電極パターン１１１Ａにはリード部材４５と接続する電極ランド部１１１Ｂ（図中、○印で示す。なお、以降この○印は、電極ランド部の位置を示し、大きさは示していない）を有する。駆動信号電極パターン１１１Ａは、基部１２の反対側の端部まで連続している。駆動信号電極パターン１１１Ａは、連結腕１３の端部１１１Ｃから主面１０Ｂ側に連続し、図示しない連結腕１３，１４を経由して駆動振動腕１５Ｃ，１５Ｄの他方の主面１０Ｂ（図２では、圧電振動片の上面）に駆動信号電極１１２と面対称となるように形成されている。
【００５０】
駆動振動腕１５Ｃ，１５Ｄの主面１０Ａには、駆動信号電極１１２が形成され、連結腕１４の表面を通って基部１２の表面まで達している。基部１２に形成された電極パターンは、駆動信号電極パターン１１２Ａである。この駆動信号電極パターンにはリード部材５１と接続する電極ランド部１１２Ｂ（図中、○印）を有する。この駆動信号電極パターン１１２Ａは、連結腕１４の端部１１２Ｃから図示しない主面１０Ｂ及び連結腕１４，１３の側面を経由し（図示せず）、駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂの他方の主面１０Ｂ（図２では、圧電振動片の上面）に駆動信号電極１１１と面対称となるように形成されている。
【００５１】
また、検出振動腕１６Ａの主面１０Ａには、検出信号電極１１３が形成され基部１２に達しており、検出信号電極パターン１１３Ａが形成され、リード部材４７と接続される電極ランド部１１３Ｂ（図中、○印）を有する。また、図示しないが、検出信号電極１１３は、検出振動腕１６Ａの側面を経由して主面１０Ｂ側の表面に連続し、検出信号電極１１３と面対称の検出信号電極が形成されている。
【００５２】
検出振動腕１６Ｂの主面１０Ａには、検出信号電極１１４が形成され基部１２に達しており、検出信号電極パターン１１４Ａが形成され、リード部材４３と接続される電極ランド部１１４Ｂ（図中、○印）を有する。また、図示しないが、検出信号電極１１４は、図示しないが、検出振動腕１６Ｂの側面を経由して主面１０Ｂ側の表面に連続し、検出信号電極１１４と面対称の検出信号電極が形成されている。
【００５３】
前述した基部１２の主面１０Ａに形成される駆動信号電極パターン１１１Ａ，１１２Ａと、検出信号電極パターン１１３Ａと、の間には、３本の電極パターン１１８，１２０，１１９が設けられている。この電極パターン１１８，１２０，１１９はそれぞれ同電位、定電位の電極パターンで、本実施形態１では半導体装置９０（図２、参照）のＧＮＤ（グランド）電極に接続されるＧＮＤ電極パターンである。これらのＧＮＤ電極パターン１１８，１２０，１１９には、それぞれ、リード部材４６と接続される電極ランド部１１８Ａと、リード部材５０と接続される電極ランド部１１８Ｂと、リード部材４９と接続される電極ランド部１２０Ａと、リード部材４８と接続される電極ランド部１１９Ａとを有する。
【００５４】
また、前述した基部１２の主面１０Ａに形成される駆動信号電極１１１，１１２と、検出信号電極パターン１１４Ａと、の間には、３本の電極パターン１１７，１１５，１１６が設けられている。この電極パターン１１７，１１５，１１６はそれぞれ同電位、定電位の電極パターンで、本実施形態１では半導体装置９０（図２、参照）のＧＮＤ（グランド）電極に接続されるＧＮＤ電極パターンである。これらのＧＮＤ電極パターン１１７，１１５，１１６には、それぞれ、リード部材４４と接続される電極ランド部１１７Ａと、リード部材５２と接続される電極ランド部１１７Ｂと、リード部材４３と接続される電極ランド部１１５Ａと、リード部材４２と接続される電極ランド部１１６Ａを有する。
【００５５】
以上説明した基部１２表面に形成される各電極パターンは、重心位置Ｇを通りＸ軸に平行な直線に対して対称形になるように設定され、また、各電極ランドは、それぞれ、重心位置Ｇを通るＸ軸及びＹ軸に平行な直線に対して対称の位置に設定される。
また、前述した基部１２の主面１０Ａに形成される前述した各電極パターンのうち、隣接する電極パターン間の距離はそれぞれ略同じになるように設定されている。
【００５６】
図４には、各電極パターンの要部断面が示されている。基部１２に形成される電極パターンの一部を例示し説明する。基部１２の主面１０Ａには検出信号電極パターン１１３ＡとＧＮＤ電極パターン１１９，１２０，１１８と駆動信号電極パターン１１１Ａが、それぞれが隣接して形成されており、隣接する各電極パターンとの距離はＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４で表され、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４の関係にある。
前述した電極ランドに一方の端部が接続されるリード部材４１〜５２は、側体２０の底面に形成される電極パターンに他方の端部が接続される。
【００５７】
図５は、側体２０の底面２１に形成される電極パターンを示す平面図である。図１、図３も参照して説明する。図５において、側体２０の底面２１の略中央には、圧電振動片１０の駆動信号制御及び検出信号制御を行う半導体装置９０が、ダイアタッチ等で固定されている。
次に、個々の電極パターンの構成について説明する。ＧＮＤ電極パターン２１５には、両端に半導体装置と接続される電極ランド２１５Ｂと、リード部材４１と接続される電極ランド２１５Ａと、ＧＮＤ電極パターン２１７近傍まで延出される電極パターン部２１５Ｃと、が形成される。
【００５８】
また、ＧＮＤ電極パターン２１６には、半導体装置９０と接続される電極ランド２１６Ｂと、リード部材４２と接続される電極ランド２１６Ａと、検出信号電極パターン２１４に隣接する側を取り囲むように広い面積の電極パターン部２１６Ｃと、が形成される。
【００５９】
検出信号電極パターン２１４には、半導体装置９０と接続される電極ランド２１４Ｂと、リード部材４３と接続される電極ランド２１４Ａと、が形成される。
【００６０】
ＧＮＤ電極パターン２１７には、半導体装置９０と接続される電極ランド２１７Ｂと、リード部材４４と接続される電極ランド２１７Ａと、ＧＮＤ電極パターン部２１３Ｃに近接する位置まで延出される電極パターン部２１７Ｃが形成される。
【００６１】
駆動信号電極パターン２１１には、半導体装置９０と接続される電極ランド２１１Ｂと、リード部材４５と接続される電極ランド２１１Ａと、が形成される。
【００６２】
ＧＮＤ電極パターン２１８には、半導体装置９０と接続される電極ランド２１８Ｂと、リード部材４６と接続される電極ランド２１８Ａと、駆動信号電極パターン２１１の電極ランド２１１Ａの一部に近接する位置まで延出される電極パターン部２１８Ｃと、が形成される。
【００６３】
検出信号電極パターン２１３には、半導体装置９０と接続される電極ランド２１３Ｂと、リード部材４７と接続される電極ランド２１３Ａと、が形成される。
【００６４】
ＧＮＤ電極パターン２１９には、半導体装置９０と接続される電極ランド２１９Ｂと、リード部材４８と接続される電極ランド２１９Ａと、検出信号電極パターン２１３に近接するまで広い面積で延出される電極パターン部２１９Ｃが形成される。
【００６５】
ＧＮＤ電極パターン２２０には、半導体装置９０と接続される電極ランド２２０Ｂと、リード部材４９と接続される電極ランド２２０Ａと、ＧＮＤ電極パターン２２０とＧＮＤ電極パターン３１８との間に延出される電極パターン部２２０Ｃと、が形成される。
【００６６】
ＧＮＤ電極パターン３１８には、半導体装置９０と接続される電極ランド３１８Ｂと、リード部材５０と接続される電極ランド３１８Ａと、駆動信号電極パターン２１２の電極ランド２１２Ａに近接する電極パターン部３１８Ｃが形成される。
【００６７】
駆動信号電極パターン２１２には、半導体装置９０と接続される電極ランド２１２Ｂと、リード部材５１と接続される電極ランド２１２Ａとが形成される。
【００６８】
ＧＮＤ電極パターン３１７には、半導体装置９０と接続される電極ランド３１７Ｂとリード部材５２と接続される電極ランド３１７Ａと、ＧＮＤ電極パターン２１５に近接するまで広い面積で延出された電極パターン部３１７Ｃが形成される。
【００６９】
前述したように構成された電極パターンは、検出信号電極パターン２１４と駆動信号電極パターン２１１の間に３本のＧＮＤ電極パターン２１６Ｃ，２１５Ｃ，２１７が形成され、同様に駆動信号電極パターン２１１と検出信号電極パターン２１３の間に、ＧＮＤ電極パターン２１８，２１７Ｃ，２１９Ｃが形成され、検出信号電極パターン２１３と駆動信号電極パターン２１２の間には、ＧＮＤ電極２１９，２２０（２２０Ｃ），３１８が形成され、さらに、駆動信号電極パターン２１２と検出信号電極パターン２１４の間には、ＧＮＤ電極パターン３１７（３１７Ｃ），２１５，２１６が形成され、前述した圧電振動片１０の電極パターンと同様な構成にしている。
【００７０】
なお、図３では、側体２０の底面２１に、前述したように検出信号電極パターンと駆動信号電極パターンとの間に３本のＧＮＤ電極を形成したが、検出信号電極パターンと駆動信号パターンとの距離が浮遊容量として影響が出ない程度に離れている場合には、必ずしもこれらのＧＮＤ電極パターンは必要としない。
また、ＧＮＤ電極パターン間の距離が先述したように充分大きく設定できれば、ＧＮＤ電極パターンは、２本でもよい。
【００７１】
続いて、実施形態１に係る圧電振動子１の振動動作について説明する。
図６及び図７は、本実施形態１の圧電振動片１０の動作を模式的に説明するための平面図である。図６、図７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。
【００７２】
図６は、駆動振動を説明する図である。図６において、駆動振動は、駆動振動腕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、駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂと駆動振動腕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、連結腕１３，１４及び検出振動腕１６Ａ，１６Ｂは、ほとんど振動しない。
【００７３】
図７は、検出振動を説明する図である。図７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、圧電振動片１０が図３に示した駆動振動を行っている状態で、圧電振動片１０にＺ軸周りの回転角速度ωが加わった時、駆動振動腕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。
【００７４】
このことより、駆動振動腕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、検出振動腕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。
【００７５】
このとき、基部１２の周縁部は、駆動振動腕と検出振動腕とが図６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に前述したリード部材を接続しても圧電振動片の振動に影響を与えることはない。
【００７６】
従って、前述した本発明の実施形態１によれば、圧電振動片１０の基部１２に形成される駆動信号電極パターン１１１Ａ及び１１２Ａと検出信号電極パターン１１３Ａ，１１４Ａの間に、それぞれ３本のＧＮＤ電極パターン１１８，１２０，１１９及び１１７，１１５，１１６が形成されているため、隣接するＧＮＤ電極パターン間の浮遊容量は無視できる程度に微小となり、この浮遊容量が検出信号に影響を与えることも無視できる程度に小さいため、正確な検出信号を得ることができる。
これらのＧＮＤ電極パターンは、３本に限らずもっと増やすことができるが、基部の限られた範囲の面積では、３本設けることが適当であり、前述の効果も実用上充分である。
【００７７】
また、基部の対向する端面それぞれからＹ軸に平行に検出振動腕が延出されており、重心位置を通るＸ軸に対して形成される前述の電極パターンが対称形に形成されているため、仮に、前述したような浮遊容量が生じても、検出信号電極１１３，１１４の浮遊容量の大きさが同じになるため、一方の検出振動腕１６Ａの検出信号と他方の検出振動腕１６Ｂの検出信号に与える影響も同じであるので、出力される検出信号の値も同じとなり、前述したＧＮＤ電極パターンを設けることによる効果に加え、さらに正確な検出信号を得ることができる。
【００７８】
また、隣接する電極パターン間に生ずる浮遊容量は、電極パターン間の物質の誘電率と対向する電極パターンの面積と電極パターン間の距離によって算出することができる。本実施形態１によれば、基部１２に形成される各電極パターンは、重心位置Ｇを通るＸ軸に対して対称に形成されていることと、電極パターン間の距離が略同じに設定されていることから、電極パターン間に生じる微小浮遊容量の影響は、基部１２の対向する端面から延出される検出振動腕１６Ａ，１６Ｂの検出信号に与える影響が同じになるため、この影響を相殺処理することができ、安定した検出信号を得ることができる。このことは、前述したように、駆動信号電極パターン１１１Ａ，１１２Ａと検出信号電極パターン１１３Ａ，１１４Ａとの間にＧＮＤ電極パターン１１８，１２０，１１９及び１１７，１１５，１１６を備えることと合わせて、浮遊容量の影響をさらに減縮することができる。
【００７９】
また、圧電振動片１０は、リード部材４１〜５２によって各電極パターンと接続され支持される。各電極パターンには、このリード部材４１〜５２との接続部それぞれに対応した接続用の電極ランド部が設けられている。この電極ランド部が重心位置を中心にＸ軸、Ｙ軸に対して対称に備えられているため、圧電振動片が安定して支持されるため、長期間にわたって安定した性能を維持することができる。
【００８０】
さらに、前述した駆動信号電極パターン１１１Ａ，１１２Ａ及び検出信号電極パターン１１３Ａ，１１４Ａの間に設けられた各ＧＮＤ電極パターンの電位は同電位、定電位に制御される。これらＧＮＤ電極パターンは、圧電振動片１０内では独立して構成され、圧電振動片の駆動、検出制御を行う半導体装置内においてＧＮＤ電極と接続されるため、このことによって、圧電振動片内では、前述した電極パターン間に生ずる浮遊容量の影響を低減するという前述した効果が得られるとともに、半導体装置の回路構成を簡素にすることができる。
【００８１】
さらに、リード部材４１〜５２のうち、重心位置Ｇに対して対向するリード部材が、基部１２の重心位置Ｇを通るＸ軸及びＹ軸に平行な線に対して対称になるように備えられているので、圧電振動片１０を容器内に各リード部材によってＸ軸方向及びＹ軸方向にバランスよく支持されるので、圧電振動片１０は安定した姿勢とバランスのよい支持力で支持され、安定した振動を得ることができる。
また、リード部材４１〜５２が弾性を有する材料で形成される場合には、外部からの衝撃や振動に対する緩衝機能を有することができる。
（実施形態２）
【００８２】
続いて、本発明の実施形態２に係る圧電振動片について図面に基づき説明する。
図８は、実施形態２に係る圧電振動片１０の電極パターン構成を示す平面図である。本実施形態２は、圧電振動片１０の外形形状は実施形態１（図１、参照）と同じであるが、基部１２の主面１０Ａに形成される電極パターンの構成のみが異なり、駆動信号電極パターン１１１Ａ，１１２Ａと検出信号電極パターン１１３Ａ，１１４Ａとの間にＧＮＤ電極パターンを２本形成したところに特徴を有している。なお、共通部分の説明は省略し、同じ符号を附与している。図８において、駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂの表面には、駆動信号電極１１１が形成され、連結腕１３の表面を通って基部１２の表面まで連続している。
【００８３】
基部１２に、駆動信号電極１１１に連続した電極パターンは、駆動信号電極パターン１１１Ａである。この駆動信号電極パターン１１１Ａにはリード部材４５と接続する電極ランド部１１１Ｂ（図中、○印で示す。なお、以降この○印は、電極ランド部の位置を示し、大きさは示していない）を有する。駆動信号電極パターン１１１Ａは、基部１２の反対側の端部まで連続している。駆動信号電極パターン１１１Ａは、連結腕１３の端部１１１Ｃから主面１０Ｂ側に連続し、図示しない連結腕１４，１３を経由して駆動振動腕１５Ｃ，１５Ｄの他方の主面１０Ｂ（図２では、圧電振動片の上面）に駆動信号電極１１２と面対称となるように形成されている。
【００８４】
駆動振動腕１５Ｃ，１５Ｄの主面１０Ａには、駆動信号電極１１２が形成され、連結腕１４の表面を通って基部１２の表面まで達している。基部１２に形成された電極パターンは、駆動信号電極パターン１１２Ａである。この駆動信号電極パターン１１２Ａにはリード部材５１と接続する電極ランド部１１２Ｂ（図中、○印）を有する。この駆動信号電極パターン１１２Ａは、連結腕１４の端部１１２Ｃから図示しない連結腕１４，１３の側面に形成される電極パターンを経由して駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂの他方の主面１０Ｂ（図２では、圧電振動片の上面）に駆動信号電極１１１と面対称となるように形成されている。
【００８５】
また、検出振動腕１６Ａの主面１０Ａには、検出信号電極１１３が形成され基部１２に達しており、検出信号電極パターン１１３Ａが形成され、リード部材４８と接続される電極ランド部１１３Ｂ（図中、○印）を有する。また、図示しないが、検出信号電極１１３は、検出振動腕１６Ａの側面を経由して主面１０Ｂ側の表面に連続し、検出信号電極１１３と面対称の検出信号電極が形成されている。
【００８６】
検出振動腕１６Ｂの主面１０Ａには、検出信号電極１１４が形成され基部１２に達しており、検出信号電極パターン１１４Ａが形成され、リード部材４２と接続される電極ランド部１１４Ｂ（図中、○印）を有する。また、図示しないが、検出信号電極１１４は、検出振動腕１６Ｂの側面を経由して主面１０Ｂ側の表面に連続し、検出信号電極１１４と面対称の検出信号電極が形成されている。
【００８７】
前述した基部１２の主面１０Ａに形成される駆動信号電極パターン１１１Ａ，１１２Ａと検出信号電極パターン１１３Ａとの間には、２本の電極パターン１１８，１２０が設けられている。この電極パターン１１８，１２０はそれぞれ同電位、定電位の電極パターンで、本実施形態２では半導体装置９０（図２、参照）のＧＮＤ（グランド）電極に接続されるＧＮＤ電極パターンである。これらのＧＮＤ電極パターン１１８，１２０には、それぞれ、リード部材４６と接続される電極ランド部１１８Ａと、リード部材５０と接続される電極ランド部１１８Ｂと、リード部材４９と接続される電極ランド部１２０Ｂと、リード部材４７と接続される電極ランド部１２０Ａとを有する。
【００８８】
また、前述した基部１２の主面１０Ａに形成される駆動信号電極パターン１１１Ａ，１１２Ａと検出信号電極パターン１１４Ａとの間には、２本の電極パターン１１７，１１５が設けられている。この電極パターン１１７，１１５はそれぞれ同電位、定電位の電極パターンで、本実施形態２では半導体装置９０（図２、参照）のＧＮＤ（グランド）電極に接続されるＧＮＤ電極パターンである。これらのＧＮＤ電極パターン１１７，１１５には、それぞれ、リード部材４４と接続される電極ランド部１１７Ｂと、リード部材５２と接続される電極ランド部１１７Ａと、リード部材４３と接続される電極ランド部１１５Ｂと、リード部材４１と接続される電極ランド部１１５Ａと、を有する。
【００８９】
以上説明した基部１２の主面１０Ａに形成される各電極パターンは、重心位置Ｇを通りＸ軸に平行な直線に対して対称形になるように設定され、また、各電極ランドは、それぞれ、重心位置Ｇを通るＸ軸及びＹ軸に平行な直線に対して対称の位置に設定される。
また、前述した基部１２の主面１０Ａに形成される各電極パターンのうち、隣接する電極パターン間の距離はそれぞれ略同じになるように設定されている。
【００９０】
なお、図示しないが、実施形態１において説明したように、側体２０の底面２１にもそれぞれのリード部材の他方の端部が接続される電極パターンと、駆動信号電極パターンと検出信号電極パターンの間のＧＮＤ電極パターンも２本で形成することができる。
【００９１】
従って、前述した本実施形態２によれば、前述した実施形態１の駆動信号電極パターンと検出信号電極パターンとの間に３本のＧＮＤ電極パターンを備える場合に比べて、浮遊容量を減ずることによる検出信号に与える効果はわずかに劣るもの、実用面では充分である。また、基部１２のような狭い面積においては、電極パターンの配線に余裕ができ、製造上の管理がし易いという効果がある。このことは、側体２０の底面２１に形成される電極パターンの配線にも同様なことがいえる。
（実施形態３）
【００９２】
次に、本発明の実施形態３に係る振動型ジャイロスコープについて図面に基づき説明する。
図９は、実施形態３に係る振動型ジャイロスコープの概略断面図である。実施形態３は、前述した実施形態１、実施形態２に記載した技術思想を基本として、側体２０の内面及び蓋体３０の内面３０Ａにシールド電極パターンを形成しているところに特徴を有している。図９において、圧電振動片１０の形状、電極パターンの配線構成と、支持構造は実施形態１（図１〜図３）と同じであるため説明を省略し、同じ符号を附与している。
【００９３】
蓋体３０の内面３０Ａには、蓋体３０がセラミックス等の非電導材料製の場合は、圧電振動片１０に形成されるＧＮＤ電極パターンと同じ電位であるシールド電極パターン８８が、概ね、内面３０Ａ全体に形成される。なお、蓋体３０が金属製である場合には、このシールド電極パターンは必要ない。
このシールド電極パターン８８は、側体２０の内面に形成されるシールド電極パターン８９に接続される。
【００９４】
シールド電極パターン８９は、側体２０の内側側面の概ね全体と底面２１まで展開されて、一部は、半導体装置９０のＧＮＤ電極（図示せず）と接続されるか、または、実施形態１（図５、参照）で示したＧＮＤ電極パターン部２１９Ｃ，３１７Ｃ，２１５Ｃ，２１７Ｃのいずれか一つと接続してもよい。側体２０の底面２１には、実施形態１（図５、参照）で示したように、底面２１の面積の広い範囲が同じ電位の電極パターンで占められているため、圧電振動片１０は、周囲をＧＮＤ電極パターン（シールド電極パターン）で覆われた状態といえる。
【００９５】
従って、前述した実施形態３によれば、容器内面が、定電位、即ち、シールド電極パターン８８，８９と圧電振動片１０と接続されるＧＮＤ電極パターンで大部分が覆われることになるため、外部からの電磁波ノイズをシールドすることができる。また、この振動型ジャイロスコープ１００から外部へ電磁波ノイズを射出することも防止することができる。このことにより、電磁波ノイズがある環境でも使用することができ、また、他の電子機器に影響を与えることもない信頼性が高い振動型ジャイロスコープを提供することができる。
（実施形態４）
【００９６】
次に、本発明に係る実施形態４について説明する。実施形態４は、圧電振動片として音叉型圧電振動片を採用したところに特徴を有し、前述した実施形態の技術思想を音叉型圧電振動片に応用したものである。
図１０は、実施形態４に係る圧電振動片４００を示す斜視図である。図１０において、圧電振動片４００は、水晶で形成され、所定面内に形成される略矩形状の基部４０３と、この基部４０３の一つの端面から断面形状が矩形の２本の振動腕４０１，４０２がＹ軸方向に延出された音叉型形状をしている。
【００９７】
振動腕４０２の主面（図中、正面に表示し、基部４０３が形成される所定面と同一平面）の中央には、検出信号電極４１１がＹ軸に並行に形成され、その一方の端部は、基部４０３に設けられる検出電極ランド部４１１Ａまで連続している。また、振動腕４０１の主面（図中、正面に表示し、基部４０３が形成される所定面と同一平面）の中央には、検出信号電極４１０がＹ軸に並行に形成され、その一方の端部は、基部４０３に設けられる検出電極ランド部４１０Ａまで連続している。検出信号電極４１１の周囲は、検出電極ランド部４１１Ａを含めて定電位のＧＮＤ電極パターン４２１によって囲まれている。
他方の検出信号電極４１０及び検出電極ランド部４１０Ａの周囲も同様にＧＮＤ電極パターン４２０によって囲まれている。このＧＮＤ電極パターン４２１とＧＮＤ電極パターン４２０とは、同電位である。
【００９８】
振動腕４０１の内側の側面４０１Ｂ及び振動腕４０２の内側の側面４０２Ｂの断面中央部には、駆動信号電極４３０が基部上面４０３Ａまで連続して形成され（側面４０１Ｂ側の駆動信号電極は図示を省略している）、その端部は、基部４０３の主面側まで駆動信号電極パターン４３０Ａとして延出されて、基部４０３のＸ軸方向中央部に設けられた駆動信号電極ランド部４３０Ｂまで達している。この駆動信号電極４３０、駆動信号電極パターン４３０Ａと駆動信号電極ランド部４３０Ｂを取り囲むように振動腕の内側側面４０１Ｂ，４０２Ｂから基部４０３の主面にわたってＧＮＤ電極パターン４２２が形成されている。
【００９９】
また、振動腕４０１の外側の側面４０１Ａには、駆動信号電極４３０と対向した位置に駆動信号電極４３２が形成され、外側側面４０１Ａから基部４０３の主面にわたって駆動信号電極パターン４３２Ａと連続しており、その端部には、駆動信号電極ランド部４３２Ｂが設けられている。これらの駆動信号電極４３２、駆動信号電極パターン４３２Ａ、駆動信号電極ランド部４３２Ｂの周囲は、ＧＮＤ電極パターン４２３で囲まれている。
【０１００】
さらに、振動腕４０２の外側の側面４０２Ａには、駆動信号電極４３０と対向した位置に駆動信号電極（図示せず）が形成され、外側の側面４０２Ａから基部４０３の主面にわたって駆動信号電極パターン４３１Ａと連続しており、その端部には、駆動信号電極ランド部４３１Ｂが設けられている。これらの駆動信号電極、駆動信号電極パターン４３１Ａ、駆動信号電極ランド部４３１Ｂの周囲は、ＧＮＤ電極パターン４２４で囲まれている。
ＧＮＤ電極パターン４２３、４２４は、同電位とされる。
【０１０１】
以上、実施形態４で示した検出信号電極、検出信号電極パターン、検出信号電極ランド部、駆動信号電極、駆動信号電極パターン、駆動信号電極ランド部、ＧＮＤ電極パターンは、圧電振動片４００のＸ軸方向の中心軸４０４に対して左右対象に形成されている。
【０１０２】
それぞれの信号電極とＧＮＤ電極パターン等の構成は前述した通りであるが、それらの相互配置関係を説明する。図１０において、検出信号電極４１０と駆動信号電極４３２との間には、ＧＮＤ電極パターン４２３，４２０が配置され、検出信号電極４１０と駆動信号電極４３０との間には、ＧＮＤ電極パターン４２０，４２２が配置されている。また、検出信号電極４１１と駆動信号電極４３０との間には、ＧＮＤ電極パターン４２１，４２２が配置され、検出信号電極４１１と図示しない振動腕４０２の外側の側面に形成される駆動信号電極との間にも、ＧＮＤ電極パターン４２１，４２４が配置されている。
【０１０３】
このように、信号電極、及びこれらの信号電極と連続している各電極パターンや電極ランド部等を含めて、検出信号電極系と駆動信号電極系との間には、２本の独立したＧＮＤ電極パターンが配置され、これらのＧＮＤ電極パターンは同電位であるので、検出信号電極系、駆動信号電極系の各電極パターン間に生ずる浮遊容量を極小化することが可能になるのである。
【０１０４】
次に、この圧電振動片４００の振動姿態について説明する。図１０を参照して説明する。駆動振動は、２本の振動腕４０１，４０２が矢印Ａ方向に振動する屈曲振動であって、この矢印Ａ方向の振動姿態を所定の周波数で繰り返している。このとき、振動腕４０１，４０２は中心軸４０４で線対称の振動を行っているので、基部４０３は、ほとんど振動しない。また、矢印Ｂ方向の振動もしない。
【０１０５】
検出振動は、圧電振動片４００が、前述した駆動振動している状態で、振動腕４０１と４０２のＸ方向の中心で厚み方向（Ｚ方向）中心を通りＹ軸に平行な軸を回転中心に回転角速度ωが加わった時、振動腕４０１，４０２が矢印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。この検出振動を検出信号電極で検出するのである。
【０１０６】
続いて、前述した実施形態４に係る圧電振動片４００が搭載される振動型ジャイロスコープの構造について説明する。
図１１は、実施形態４に係る振動型ジャイロスコープを示す断面図である。図１１において、振動型ジャイロスコープ４５０は、側体４５１と蓋体４５２で構成される容器内に前述した音叉型形状の圧電振動片４００が格納されて構成されている。
【０１０７】
側体４５１は、セラミックス等の材料で箱状に形成されており、その底部４５６に台座４５４と圧電振動片４００の駆動及び検出の制御を行なう半導体装置４６０が固着されている。この底部４５６の台座４５４と半導体装置４６０の周囲には、前述の圧電振動片４００に形成された検出信号電極、駆動信号電極、ＧＮＤ電極パターンそれぞれに接続される配線パターン４５３等が形成されている。
【０１０８】
台座４５４の上面には、圧電振動片４００の基部４０３が接着等の固着手段によって固着されている。この際、圧電振動片４００の振動腕４０１，４０２は、台座４５４に接触しないような位置で固着される。そして、圧電振動片の基部４０３の主面に設けられた検出信号電極ランド部、駆動信号電極ランド部、ＧＮＤ電極パターンと、図示しない台座４５４に形成された電極パターンとがＡｕワイヤ４５５で接続されている。台座４５４の電極パターンと底部４５６の配線パターン４５３とは、図示しないＡｕワイヤ等で接続されている。また、半導体装置４６０も、配線パターン４５３等にＡｕワイヤ４６１で接続されている。
なお、圧電振動片４００に形成された検出信号電極、駆動信号電極、ＧＮＤ電極パターンは、半導体装置４６０に至る間は、それぞれ独立して形成されている。
【０１０９】
前述したような状態で、金属性の蓋体４５２が、側体４５１の周縁部に溶着等の固着手段で密閉固着される。側体４５１と蓋体４５２で構成される空間は、真空状態に管理されている。
【０１１０】
なお、前述した実施形態４（図１１、参照）では、圧電振動片４００は、側体４５１側に備えられる台座４５４固着しているが、圧電振動片４００は、蓋体４５２側に台座を備え、固着することもできる。
【０１１１】
従って、前述した実施形態４によれば、振動腕４０１，４０２及び基部４０３に形成される検出信号電極系（検出信号電極、検出信号電極パターン、検出信号電極ランド部を含む）と駆動信号電極系（駆動信号電極、駆動信号電極パターン、駆動信号電極ランド部を含む）との間にＧＮＤ電極パターンが２本が設けられているために、音叉型圧電振動片であっても、前述した実施形態１と同様に浮遊容量の検出信号への影響を極小化することができる。
【０１１２】
また、実施形態４に係る振動型ジャイロスコープによれば、前述の圧電振動片４００は、浮遊容量の影響を受けにくく、また、振動腕４０１，４０２の振動を受けない基部４０３が台座４５４に固着されているため、圧電振動片４００は安定した姿勢で支持され、安定した振動を得ることができるとともに、正確な検出信号を得ることができる。
（実施形態５）
【０１１３】
続いて、本発明に係る実施形態５について図面を参照して説明する。実施形態５は、圧電振動片が三角柱の振動体から成ることに特徴を有しており、前述した実施形態１〜４の技術思想を基本に構成されている。
図１２は、本実施形態５に係る圧電振動片５００の斜視図、図１３には、その断面図が示されている。図１２、図１３において、圧電振動片５００は、基本構成として、振動体５０１と検出用圧電素子５１０と駆動用圧電素子５２０，５３０と、支持部材５０５，５０６とから構成されている。
【０１１４】
振動体５０１は、Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｒ及びＴｉの合金のような恒弾性金属材料で正三角柱状に形成されている。振動体５０１の所定面としての側面５０３，５０４の中央部には、それぞれ検出用圧電素子５１０，５１５が備えられている。また、他方の所定面としての側面（図中、上面）５０２には、振動体５０１の長手方向の中央部に二つの駆動用圧電素子５２０，５３０が並行に備えられている。
【０１１５】
側面５０３側の検出用圧電素子５１０は、図１３に示すように、両面に検出信号電極５１１，５１２が形成されている。そして、一方の検出信号電極５１２が振動体５０１の側面５０３に接着されている。この検出信号電極５１２の周囲には、ＧＮＤ電極パターン５４１が形成されている。ＧＮＤ電極パターン５４１は、側面５０３の平面の範囲内の大きさであり、陵線部には突出しない。
【０１１６】
また、側面５０４側の検出用圧電素子５１５は、両面に検出信号電極５１３，５１４が形成されている。そして、一方の検出信号電極５１４が振動体５０１の側面５０４に接着されている。この検出信号電極５１４の周囲には、ＧＮＤ電極パターン５４２が形成されている。ＧＮＤ電極パターン５４２は、側面５０４の平面の範囲内の大きさであり、陵線部には突出しない。
【０１１７】
側面５０３と側面５０４とに挟まれた側面５０２には、駆動用圧電素子５２０，５３０が備えられている。これらの駆動用圧電素子５２０，５３０は、振動体５０１の幅方向に並んで形成されている。駆動用圧電素子５２０は、両面に駆動信号電極５２１，５２２が形成され、一方の駆動信号電極５２２が振動体５０１に接着されている。
【０１１８】
同様に、駆動用圧電素子５３０も、両面に駆動信号電極５３１，５３２が形成され、一方の駆動信号電極５３２が振動体５０１に接着されている。
なお、本実施形態５では、駆動用圧電素子５２０と５３０とは同じ形状で、振動体に接着された駆動信号電極５２２と５３２とは共通にすることができる。この駆動信号電極５２２，５３２の周囲には、ＧＮＤ電極パターン５４４が形成されている。ＧＮＤ電極パターン５４４は、側面５０２の平面の範囲内の大きさであり、陵線部には突出しない。
【０１１９】
前述した振動体５０１は、側面５０３と５０４とが接合する陵線部の２箇所のノード点を支持部材５０５，５０６によって支持されている。
【０１２０】
このようにして構成される圧電振動片５００は、検出信号電極５１２と駆動信号電極５２２との間に２本のＧＮＤ電極パターン５４１、５４４が形成され、検出信号電極５１４と駆動信号電極５３２との間に２本のＧＮＤ電極パターン５４４、５４２が形成され、検出信号電極５１２と５１４との間にもＧＮＤ電極パターン５４１，５４２が形成されている。
【０１２１】
続いて、本実施形態５の圧電振動片５００の振動姿態について説明する。図１２，１３を参照して説明する。駆動用圧電素子５２０，５３０に駆動信号が印加されると、振動体５０１は駆動用圧電素子５２０，５３０が形成される側面５０２に直交する方向に屈曲振動をする。検出用圧電素子５１０，５１５は、振動体５０１の振動方向を含む面の両側に配置されるために、その検出電圧は相殺されて、差はほとんど０となる。
【０１２２】
そこで、振動体５０１が振動体の軸を中心にして回転すると、コリオリ力によって振動方向が変わるが、振動体５０１には、その振動方向にほぼ直交する方向に側面５０３，５０４があるため、これらの側面５０３，５０４に検出用圧電素子５１０，５１５を備えることによって、それぞれの検出用圧電素子に発生する検出電圧の差をとることで大きい出力信号を得ることができる。
【０１２３】
次に、前述した圧電振動片５００を格納する振動型ジャイロスコープの構造を図面を参照して説明する。
図１４は、本実施形態５に係る振動型ジャイロスコープ５５０の構造を示す断面図である。図１４において、振動型ジャイロスコープ５５０は、側体５５１と蓋体５５２で構成される容器内に前述した三角柱形状の圧電振動片５００が格納されて構成されている。
【０１２４】
側体５５１は、セラミックス等の材料で箱状に形成されており、その底部５５６に形成された２箇所の金属膜部５５３に支持部材５０５，５０６を接着等の固着手段によって固着され支持されている。さらに、底部５５６には、圧電振動片５００の駆動及び検出の制御を行なう半導体装置５６０が固着されている。底部５５６の半導体装置５６０の周囲には、前述した圧電振動片５００の側面に形成された各駆動信号電極、検出信号電極、ＧＮＤ電極パターンに対応した配線パターン５５４等が形成され、図示しないＡｕワイヤ等によって半導体装置５６０が接続されている。
なお、圧電振動片５００に形成された検出信号電極、駆動信号電極、ＧＮＤ電極パターンは、半導体装置５６０に至る間は、それぞれ独立して形成されている。
【０１２５】
前述したような状態で、金属性の蓋体５５２が、側体５５１の周縁部に溶着等の固着手段で密閉固着される。側体５５１と蓋体５５２で構成される空間は、真空状態に管理されている。
なお、前述した実施形態５（図１４、参照）では、圧電振動片５００は、側体５５１側に固着しているが、圧電振動片５００は、蓋体５５２側に固着することもできる。
【０１２６】
従って、前述した実施形態５によれば、前述した三角柱形状の振動体を有する圧電振動片であっても、隣接する検出信号電極と駆動信号電極との間に２本の定電位のＧＮＤ電極パターンを設けることによって、浮遊容量が検出信号に与える影響を極小にすることができる。
また、振動体５０１の稜線部には、振動体５０１の振動に影響をしないノード点を有し、この稜線部を支持部材５０５，５０６で支持しているため、圧電振動片５００は安定した振動を継続することができるとともに、正確な検出信号を得ることができる。
【０１２７】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施形態１及び実施形態３では、圧電振動片１０は、側体２０の底面２１にリード部材によって接続されているが、天地逆にして、リード部材を蓋体３０の内面３０Ａに接続する構造を採用することができる。
このような構造では、蓋体３０の内面３０Ａにリード部材と接続する図５で示した各電極パターンを形成しておくことで、前述した実施形態１と同様な効果を得ることができる。
【０１２８】
また、このような構造にすれば、蓋体３０は平板であるために、前述したような各電極パターンの形成や、圧電振動片１０の接続等の作業がやりやすくなり、生産効率をあげることができ、このことにより原価低減に寄与する。
【０１２９】
また、前述した実施形態１、実施形態２ではリード部材は、１２本使用しているが、図１で示したリード部材４６と５０及びリード部材４４と５２とは、それぞれ同じＧＮＤ電極パターンに接続されているので、例えば、リード部材４６と５２、またはリード部材４４と５０との組み合わせにして、リード部材４４，５０またはリード部材４６，５２を省略してもよい。この場合、図示しないが、側体２０の底面２１のＧＮＤ電極パターンの配線構成を前述のリード部材の構成に合わせて変更することで実施形態１とほぼ同等の効果を得ることができる。
【０１３０】
また、実施形態１では、側体２０の底面２１には図３に示すＧＮＤ電極パターンが構成されているが、これらのＧＮＤ電極パターンの配線構成は、図３に示したＧＮＤ電極パターンの配線に限らず、駆動信号電極パターンと検出信号電極パターンとの間に２本、または３本設けるように構成すれば自在に選択して配線することができる。
【０１３１】
また、前述した実施形態５（図１４、参照）では、圧電振動片５００は、支持部材５０５，５０６によって支持されているが、圧電振動片５００を図１４で示した姿勢から天地逆にして、支持部材５０５，５０６を上方の陵線部を門型の支持部材として支持することができる。
このようにすれば、支持部材の門型の形状内に圧電振動片を支持することが可能で、振動型ジャイロスコープ５５０をより小型化することができる。
【０１３２】
さらに、前述した実施形態５では、圧電振動片５００は、三角柱の振動体５０１を例示しているが、振動体は三角柱に限らず、四角柱やそれ以上の多角柱にも応用することができ、前述の実施形態による効果を得ることができる。
【０１３３】
従って、前述の実施形態１〜実施形態５では、駆動信号電極と検出信号電極との間の浮遊容量を減じ、正確な検出信号を得ることができる圧電振動片と、信頼性の高い振動型ジャイロスコープを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の実施形態１に係る振動型ジャイロスコープを示す平面図。
【図２】本発明の実施形態１に係る振動型ジャイロスコープを示す概略断面図。
【図３】本発明の実施形態１に係る圧電振動片を示す平面図。
【図４】本発明の実施形態１に係る圧電振動片を示す部分断面図。
【図５】本発明の実施形態１に係る振動型ジャイロスコープの蓋体底面の電極パターン配線を示す平面図。
【図６】本発明の実施形態１に係る圧電振動片の駆動振動を示す説明図。
【図７】本発明の実施形態１に係る圧電振動片の検出振動を示す説明図。
【図８】本発明の実施形態２に係る圧電振動片を示す平面図。
【図９】本発明の実施形態３に係る振動型ジャイロスコープを示す断面図。
【図１０】本発明の実施形態４に係る圧電振動片を示す斜視図。
【図１１】本発明の実施形態４に係る振動型ジャイロスコープを示す断面図。
【図１２】本発明の実施形態５に係る圧電振動片を示す斜視図。
【図１３】本発明の実施形態５に係る圧電振動片を示す断面図。
【図１４】本発明の実施形態５に係る振動型ジャイロスコープを示す断面図。
【符号の説明】
【０１３５】
１…圧電振動子、１０…圧電振動片、１０Ａ…主面、１０Ｂ…主面、１２…基部、１３，１４…連結腕、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ…駆動振動腕、１６Ａ，１６Ｂ…検出振動腕、１００…振動型ジャイロスコープ、１１１，１１２…駆動信号電極、１１１Ａ，１１２Ａ…駆動信号電極パターン、１１３，１１４…検出信号電極、１１３Ａ，１１４Ａ…検出信号電極パターン、１１５，１１６，１１７，１１８，１１９，１２０…ＧＮＤ電極パターン。
【図１】
2006003336.tif 000003
【図２】
2006003336.tif 000004
【図３】
2006003336.tif 000005
【図４】
2006003336.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006003336.tif 000008
【図７】
2006003336.tif 000009
【図８】
2006003336.tif 000010
【図９】
2006003336.tif 000011
【図１０】
2006003336.tif 000012
【図１１】
2006003336.tif 000013
【図１２】
2006003336.tif 000014
【図１３】
2006003336.tif 000015
【図１４】
2006003336.tif 000016