(57)【要約】【課題】圧電素子の配線スペースを小さくして小型化することができる振動素子を提供することを目的とする。【解決手段】基台から互いに反対方向に延出している支持腕と、前記支持腕の延出方向と交差し、互いに反対方向に延出している振動腕と、前記振動腕の一方には、第１圧電体、および第２圧電体、前記振動腕の他方には、第３圧電体、および４圧電体、を有し、前記第１、第２圧電体、前記第３および前記第４圧電体は、下部電極、圧電層および上部電極を備え、前記第１圧電体および前記第３圧電体の前記上部電極および前記下部電極と、を電気的に接続する配線と、前記第２圧電体と、前記第４圧電体の前記上部電極および前記下部電極と、を電気的に接続する配線と、を備えている振動素子。【選択図】図１
2015105856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、前記基台から互いに反対方向に延出している第１支持腕と、第２支持腕と、を備えている基部と、
前記第１支持腕から前記第１支持腕の延出方向と交差し、互いに反対方向に延出している第１振動腕と、前記第２支持腕から前記第２支持腕の延出方向と交差し、互いに反対方向に延出している第２振動腕と、
前記第１振動腕の少なくとも一方の主面には、前記第１振動腕の延出方向に配設されている第１圧電体、および前記第１圧電体に対して前記第２振動腕側に配設されている第２圧電体と、を有し、
前記第２振動腕の少なくとも一方の主面には、前記第２振動腕の延出方向に配設される第３圧電体、および前記第３圧電体に対して前記第１振動腕側に配設される第４圧電体と、を有し、
前記第１圧電体、前記第２圧電体、前記第３圧電体および前記第４圧電体は、下部電極、圧電層および上部電極を備え、前記圧電層は、前記下部電極と上部電極との間に配置され、前記下部電極は、前記主面側に設けられ、
前記基部の一方の主面に、
前記第１圧電体の前記上部電極と、前記第３圧電体の前記上部電極と、を電気的に接続する第１上部配線と、前記第１圧電体の前記下部電極と、前記第３圧電体の前記下部電極と、を電気的に接続する第１下部配線と、
前記第２圧電体の前記上部電極と、前記第４圧電体の前記上部電極と、を電気的に接続する第２上部配線と、前記第２圧電体の前記下部電極と、前記第４圧電体の前記下部電極と、を電気的に接続する第２下部配線と、を備え、
前記第１上部配線と、前記第１下部配線と、の間に第１配線絶縁体層が積層され、
前記第２上部配線と、前記第２下部配線と、の間に第２配線絶縁体層が積層されている、
ことを特徴とする振動素子。
【請求項２】
前記第１支持腕と前記第１振動腕とが連結されている第１連結部と、前記第２支持腕と前記第２振動腕とが連結されている第２連結部と、を備え、
前記第１連結部および前記第２連結部は、前記基部に対して反対側に突起部を有し、
前記第１連結部の前記突起部には、前記第１圧電体の前記下部電極と電気的に接続される第１下部接続端子が設けられ、前記第２連結部の前記突起部には、前記第３圧電体の前記下部電極と電気的に接続される第２下部接続端子が設けられ、
前記第１下部接続端子と前記第１下部配線と、を電気的に接続する第１接続配線、および前記第２下部接続端子と前記第１下部配線と、を電気的に接続する第２接続配線と、が設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の振動素子。
【請求項３】
前記第１圧電体の前記上部電極において、前記第１圧電体に備えられている前記圧電層とは反対側の面の少なくとも一部に設けられている第１絶縁体層と、を有する第１圧電部と、
前記第２圧電体の前記上部電極において、前記第２圧電体に備えられている前記圧電層とは反対側の面の少なくとも一部に設けられている第２絶縁体層と、を有する第２圧電部と、
前記第３圧電体の前記上部電極において、前記第３圧電体に備えられている前記圧電層とは反対側の面の少なくとも一部に設けられている第３絶縁体層と、を有する第３圧電部と、
前記第４圧電体の前記上部電極において、前記第４圧電体に備えられている前記圧電層とは反対側の面の少なくとも一部に設けられている第４絶縁体層と、を有する第４圧電部と、を含み、
前記第１接続配線は、前記第１絶縁体層上および第２絶縁体層上にわたって配設され、
前記第２接続配線は、前記第３絶縁体層上および前記第４絶縁体層上にわたって配設されている、
ことを特徴とする請求項２に記載に振動素子。
【請求項４】
第１、第２、第３および第４圧電部の少なくとも一つの圧電部には、前記絶縁体層に貫通孔と、前記上部電極に凹部と、が設けられ、前記圧電部の平面視において、前記貫通孔の少なくとも一部と前記凹部が重なっている、
ことを特徴とする請求項３に記載の振動素子。
【請求項５】
前記凹部は、
前記凹部の凹みの深さをｄ１、前記凹部よりも厚い前記上部電極の厚肉部の厚みをｔ１とした場合、
０＜ｄ１≦ｔ１
であることを特徴とする請求項４に記載の振動素子。
【請求項６】
前記第１下部接続端子は、前記第１圧電体の前記下部電極の厚さに対して凹部を有し、前記凹部と前記第１接続配線とが接続されている、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の振動素子。
【請求項７】
前記凹部は、
前記凹部の凹みの深さをｄ２、前記凹部よりも厚い前記第１圧電体の前記下部電極の厚肉部の厚みをｔ２とした場合、
０＜ｄ２≦ｔ２
であることを特徴とする請求項６に記載の振動素子。
【請求項８】
前記第１上部配線は、少なくとも前記第１、第２、第３および前記第４絶縁体層上に設けられ、
前記第２上部配線は、少なくとも前記第２絶縁体層および前記第４絶縁体層上に設けられている、
ことを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の振動素子。
【請求項９】
前記基台から前記第１支持腕および第２支持腕の延出方向に交差し、互いに反対方向に延出し、コリオリ力による振動を検出する第１検出腕および第２検出腕と、を備えている、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の振動素子。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の振動素子を備えることを特徴とする角速度センサー。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか一項に記載の振動素子を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１から９のいずれか一項に記載の振動素子を備え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、振動素子、角速度センサー、電子機器および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
角速度、加速度等の物理量を検出する振動素子は、例えば、車両における車体制御、カーナビゲーションシステムの自車位置検出、デジタルカメラやビデオカメラ等の振動制御補正（いわゆる手ぶれ補正）等に用いられる。かかる振動素子としては、例えば、振動ジャイロセンサー（角速度センサー素子）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の角速度振動素子は、両端が固定された伝達腕（基部）と、この伝達腕の両端部からそれぞれ互いに反対側へ延出する１対の駆動腕（駆動用振動腕）と、伝達腕の中央部から互いに反対側へ延出する１対の検出腕（検出用振動腕）と、各駆動腕および各検出腕にそれぞれ１対設けられた圧電素子と、を備える。
【０００４】
このような特許文献１に記載の角速度振動素子では、通電により各駆動腕の１対の圧電素子の一方の圧電素子を伸張させるとともに他方の圧電素子を収縮させる動作を交互に繰り返すことにより、各駆動腕を屈曲振動（駆動）させる。そして、その駆動状態で、所定の角速度を受けると、コリオリ力により、伝達腕および各検出腕の屈曲振動が励振され、各検出腕の１対の圧電素子から電荷が出力される。この電荷を検出することにより、角速度を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１５６８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示す角速度振動素子において、駆動腕および検出腕に備えられた圧電素子は、上部電極と下部電極とにより圧電体を挟み込む構成となっている。そして各駆動腕に備える１対の圧電素子の各電極は、それぞれ独立した配線によって電気的に接続され、交互に圧電体の伸縮を繰り返すことにより駆動される。
【０００７】
駆動腕に形成された圧電素子の上下部電極を電気的に接続する多数の配線は、伝達腕に配設される。その多数の配線の配線スペースの確保のために伝達腕の幅が広くなり、角速度振動素子の小型化が困難となり、さらには検出感度の低下を招いていた。
【０００８】
そこで本発明の目的は、圧電素子の配線スペースを小さくして小型化することができる振動素子を提供することを目的としている。また、かかる振動素子を備える角速度センサー、電子機器、移動体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
〔適用例１〕本適用例に係る振動素子は、基台と、前記基台から互いに反対方向に延出している第１支持腕と、第２支持腕と、を備えている基部と、前記第１支持腕から前記第１支持腕の延出方向と交差し、互いに反対方向に延出している第１振動腕と、前記第２支持腕から前記第２支持腕の延出方向と交差し、互いに反対方向に延出している第２振動腕と、前記第１振動腕の少なくとも一方の主面には、前記第１振動腕の延出方向に配設されている第１圧電体、および前記第１圧電体に対して前記第２振動腕側に配設されている第２圧電体と、を有し、前記第２振動腕の少なくとも一方の主面には、前記第２振動腕の延出方向に配設されている第３圧電体、および前記第３圧電体に対して前記第１振動腕側に配設されている第４圧電体と、を有し、前記第１圧電体、前記第２圧電体、前記第３圧電体および前記第４圧電体は、下部電極、圧電層および上部電極を備え、前記圧電層は、前記下部電極と上部電極との間に配置され、前記下部電極は、前記主面側に設けられ、前記基部の一方の主面に、前記第１圧電体の前記上部電極と、前記第３圧電体の前記上部電極と、を電気的に接続する第１上部配線と、前記第１圧電体の前記下部電極と、前記第３圧電体の前記下部電極と、を電気的に接続する第１下部配線と、前記第２圧電体の前記上部電極と、前記第４圧電体の前記上部電極と、を電気的に接続する第２上部配線と、前記第２圧電体の前記下部電極と、前記第４圧電体の前記下部電極と、を電気的に接続する第２下部配線と、を備え、前記第１上部配線と、前記第１下部配線と、の間に第１配線絶縁体層が積層され、前記第２上部配線と、前記第２下部配線と、の間に第２配線絶縁体層が積層されていることを特徴とする。
【００１１】
本適用例の振動素子によれば、支持腕に備え、第１振動腕に備える第１圧電体と第２振動腕に備える第３圧電体、および第１振動腕に備える第２圧電体と第２振動腕に備える第４圧電体、に備えられた上部電極同士および下部電極同士をつなぐ上部配線および下部配線が、絶縁体層を挟んで主面上に積層されることにより、幅の狭い支持腕であっても配線スペースを確保できる。
【００１２】
また、第１圧電体と第３圧電体と、の上部電極同士および下部電極同士が第１上部配線および第１下部配線により電気的に接続され、第２圧電体と第４圧電体と、の上部電極同士および下部電極同士が第２上部配線および第２下部配線により電気的に接続されている。このことにより、第１振動腕と第２振動腕とに備える第１〜第４圧電体へ付加される電位のアンバランスが抑制され、安定した振動腕の振動が得られる。更に、圧電体に備える圧電層の分極のための高電圧付加を、第１上部配線と第１下部配線とにつながる分極用接続電極端子と、第２上部配線と第２下部配線とにつながる分極用接続電極端子を使って行い、第１圧電体と第２圧電体とに印加される分極電圧を一致させ、第２圧電体と第４圧電体とに付加される分極電圧を一致させることができる。従って、第１振動腕と第２振動腕との間の駆動振動に、ずれの発生することを抑制することができる。
【００１３】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記第１支持腕と前記第１振動腕とが連結されている第１連結部と、前記第２支持腕と前記第２振動腕とが連結されている第２連結部と、を備え、前記第１連結部および前記第２連結部は、前記基部側の反対側に突起部を有し、前記第１連結部の前記突起部には、前記第１圧電体の前記下部電極と電気的に接続される第１下部接続端子が設けられ、前記第２連結部の前記突起部には、前記第３圧電体の前記下部電極と電気的に接続される第２下部接続端子が設けられ、前記第１下部接続端子と前記第１下部配線と、を電気的に接続する第１接続配線、および前記第２下部接続端子と前記第１下部配線と、を電気的に接続する第２接続配線と、が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
上述の適用例によれば、第１支持腕と第１振動腕が接続する箇所に第１下部電極と導通する第１下部接続端子を設けるスペースを確保し、第２支持腕と第２振動腕が接続する箇所に第２下部電極と導通する第２下部接続端子を設けるスペースを確保しつつ、振動腕の駆動部の設置面積を確保することができる。従って、検出感度を高めて、振動素子の小型化を図ることができる。
【００１５】
〔適用例３〕上述の適用例において、前記第１圧電体の前記上部電極において、前記第１圧電体に備えられている前記圧電層とは反対側の面の少なくとも一部に設けられている第１絶縁体層と、を有する第１圧電部と、前記第２圧電体の前記上部電極において、前記第２圧電体に備えられている前記圧電層とは反対側の面の少なくとも一部に設けられている第２絶縁体層と、を有する第２圧電部と、前記第３圧電体の前記上部電極において、前記第３圧電体に備えられている前記圧電層とは反対側の面の少なくとも一部に設けられている第３絶縁体層と、を有する第３圧電部と、前記第４圧電体の前記上部電極において、前記第４圧電体に備えられている前記圧電層とは反対側の面の少なくとも一部に設けられている第４絶縁体層と、を有する第４圧電部と、を含み、前記第１接続配線は、前記第１絶縁体層上および第２絶縁体層上にわたって配設され、前記第２接続配線は、前記第３絶縁体層上および前記第４絶縁体層上にわたって配設されていることを特徴とする。
【００１６】
上述の適用例によれば、第１接続配線と、第１圧電体および第２圧電体と、の電気的な短絡を防止と、第２接続配線と、第３圧電体および第４圧電体と、の電気的な短絡を防止と、を図ることができる。
【００１７】
〔適用例４〕上述の適用例において、第１、第２、第３および第４圧電部の少なくとも一つの圧電部には、前記絶縁体層に貫通孔と、前記上部電極に凹部と、が設けられ、前記圧電部の平面視において、前記貫通孔の少なくとも一部と前記凹部が重なっていることを特徴とする。
【００１８】
上述の適用例によれば、接続部に第１接続配線、第２接続配線、上部電極および第１下部配線と、の表面に形成された凹部を備えることにより、第１、第２、第３および第４絶縁体層に備える接続部の貫通孔の形成において、電極層上の絶縁膜の残留を防止し、接続部と接続配線および上部配線との密着性の向上と電気的な接続を確実に行うことができる。
【００１９】
〔適用例５〕上述の適用例において、前記接続部の前記凹部は、前記凹部の凹みの深さをｄ１、前記凹部よりも厚い前記上部電極の厚肉部の厚みをｔ１とした場合、
０＜ｄ１≦ｔ１
であることを特徴とする。
【００２０】
上述の適用例によれば、接続部の絶縁層成分の除去が確実に行われ、更に凹形状による接続配線および上下部配線との接続面積が多くなり、配線との密着性の向上、電気的な接続性の向上を図ることができる。
【００２１】
〔適用例６〕上述の適用例において、前記第１下部接続端子は、前記第１圧電体の前記下部電極の厚さに対して凹部を有し、前記凹部と前記第１接続配線とが接続されていることを特徴とする。
【００２２】
上述の適用例によれば、接続部に第１接続配線、第２接続配線、上部電極および第１下部配線と、の表面に形成された凹部を備えることにより、第１、第２、第３および第４絶縁体層に備える接続部の貫通孔の形成において、電極層上の絶縁膜の残留が防止される。従って、接続部と接続配線および上部配線との密着性の向上と電気的な接続を確実に行うことができる。
【００２３】
〔適用例７〕上述の適用例において、前記凹部は、前記凹部の凹みの深さをｄ２、前記凹部よりも厚い前記第１圧電体の前記下部電極の厚肉部の厚みをｔ２とした場合、
０＜ｄ２≦ｔ２
であることを特徴とする。
【００２４】
上述の適用例によれば、接続部の絶縁層成分の除去が確実に行われ、更に凹形状による接続配線および上下部配線との接続面積が多くなり、配線との密着性の向上、電気的な接続性の向上を図ることができる。
【００２５】
〔適用例８〕上述の適用例において、前記第１上部配線は、少なくとも前記第１、第２、第３および前記第４絶縁体層上に設けられ、前記第２上部配線は、少なくとも前記第２絶縁体層および前記第４絶縁体層上に設けられていることを特徴とする。
【００２６】
上述の適用例によれば、第１上部配線および第２上部配線を、第１、第２、第３、および第４圧電体の最上層として形成される絶縁体層の上面に重ねて配設することができるため、配線スペースを少なくすることができる。
【００２７】
〔適用例９〕上述の適用例において、前記基台から前記第１支持腕および第２支持腕の延出方向に交差し、互いに反対方向に延出し、コリオリ力による振動を検出する第１検出腕および第２検出腕と、を備えていることを特徴とする。
【００２８】
上述の適用例によれば、第１振動腕および第２振動腕に大きな屈曲振動を励振させることにより、振動子に角速度が付加された場合に生じるコリオリ力により励振される検出腕の屈曲振動を大きくすることができ、角速度センサーとしての振動子の角速度検出性能、すなわち検出感度を高めることができる。
【００２９】
〔適用例１０〕本適用例の角速度センサーは、上述の適用例に記載の振動素子を備えることを特徴とする。
【００３０】
本適用例の角速度センサーによれば、信頼性が高く、小型の角速度センサーを得ることができる。
【００３１】
〔適用例１１〕本適用例の電子機器は、上述の適用例に記載の振動素子を備えることを特徴とする。
【００３２】
本適用例の電子機器によれば、信頼性が高く、高い精度で角速度などの外力を検出することができ、安定した動作を得ることができる。
【００３３】
〔適用例１２〕本適用例の移動体は、上述の適用例に記載の振動素子を備えることを特徴とする。
【００３４】
本適用例の移動体によれば、信頼性が高く、高い精度で角速度などの外力を検出することができ、安定した動作を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１実施形態に係る振動素子を示す平面図。
【図２】（ａ）は図１に示すＡ−Ａ´部を示す断面図、（ｂ）は圧電体のその他の形態を示す断面図。
【図３】（ａ）は図１に示すＢ部の拡大平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ´部の断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＥ−Ｄ´−Ｄ″部の断面図、（ｄ）は（ａ）に示すＤ−Ｄ´−Ｄ″部の断面図。
【図４】第１実施形態に係る振動素子の、（ａ）は接続部の部分断面図、（ｂ）および（ｃ）は（ａ）に示すＦ部における条件を説明する部分拡大断面図。
【図５】第１実施形態に係る振動素子の接続部の配線の製造方法を説明する部分平面図。
【図６】第１実施形態に係る振動素子の製造過程におけるウエハー状態の形態を示す部分平面図。
【図７】第１実施形態に係る振動素子の動作を説明する、（ａ）は振動素子の静的な状態を示す平面図、（ｂ）は振動素子の動作状態を示す平面図。
【図８】第２実施形態に係る電子デバイスとしての角速度センサーを示す平面図。
【図９】図８に示すＨ−Ｈ´部の断面図。
【図１０】第３実施形態に係る電子機器としてのスマートフォンを示す外観図。
【図１１】第３実施形態に係る電子機器としてのデジタルスチルカメラを示す外観図。
【図１２】第４実施形態に係る移動体としての自動車を示す外観図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００３７】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る振動素子を示す平面図である。図１に示す振動素子１００は、シリコン（Ｓｉ）などの半導体、あるいは非圧電性の絶縁材から構成することができ、本実施形態ではシリコン基材より形成された振動素子１００を例示する。振動素子１００は、基台１０と、基台１０から図示するＸ方向の互いに反対方向に延出する第１支持腕２１と、第２支持腕２２と、を備え、基部を構成している。第１支持腕２１からは第１振動部３１ａがＹ方向に延出し、第１振動部３１ａのＹ方向の両端には錘部３１ｂが形成され、第１振動腕３１が構成される。第２支持腕２２からは第２振動部３２ａがＹ方向に延出し、第２振動部３２ａのＹ方向の両端には錘部３２ｂが形成され、第２振動腕３２が構成される。
【００３８】
更に、基台１０は、第１支持腕２１、第２支持腕２２が延出されるＸ方向に交差するＹ方向の一方に延出する第１検出部４１ａと、第１検出部４１ａの端部に形成された錘部４１ｂと、を備える第１検出腕４１を備えている。また、第１検出腕４１の延出方向と反対のＹ方向に延出する第２検出部４２ａと、第２検出部４２ａの端部に形成された錘部４２ｂと、を備える第２検出腕４２を備えている。
【００３９】
第１振動腕３１の第１振動部３１ａの平面視における主面としての一方の面３１ｃには、第１振動部３１ａの延出方向であるＹ方向に沿って、基台１０から離間する方向、すなわち外側に第１圧電体５１が形成され、第１圧電体５１より基台１０側、すなわち内側には第２圧電体５２が第１圧電体５１に並行して形成されている。また、第２振動腕３２の第２振動部３２ａの平面視における主面としての一方の面３２ｃには、第２振動部３２ａの延出方向であるＹ方向に沿って、基台１０から離間する方向、すなわち外側に第３圧電体５３が形成され、第３圧電体５３より基台１０側、すなわち内側には第４圧電体５４が第３圧電体５３に並行して形成されている。
【００４０】
更に、第１検出腕４１の第１検出部４１ａの主面としての一方の面４１ｃには、第１検出部４１ａの延出方向に沿って、並行して第１検出圧電体６１と第２検出圧電体６２と、が形成され、第２検出腕４２の第２検出部４２ａの主面としての一方の面４２ｃには、第２検出部４２ａの延出方向に沿って、並行して第３検出圧電体６３と第４検出圧電体６４と、が形成されている。
【００４１】
また、後述する電子デバイスとしての角速度センサーとして構成する場合に、パッケージの基板に接続される第１固定部７１と、第２固定部７２と、を備えている。第１固定部７１は、基台１０から延出される第１固定腕８１および第３固定腕８３と接続され、第２固定部７２は、基台１０から延出される第２固定腕８２および第４固定腕８４と接続されている。
【００４２】
図１に示すＡ−Ａ´部の断面を、図２（ａ）に示す。図２（ａ）に示すように、第１圧電体５１、第２圧電体５２、第３圧電体５３、第４圧電体５４、第１検出圧電体６１、第２検出圧電体６２、第３検出圧電体６３、および第４検出圧電体６４は、次のように構成されている。
【００４３】
第１圧電体５１は面３１ｃ上に、第１下部電極５１ａ、第１圧電層５１ｂ、第１上部電極５１ｃ、第１上部絶縁層５１ｄの順に積層されて構成される。同様に、第２圧電体５２は面３１ｃ上に、第２下部電極５２ａ、第２圧電層５２ｂ、第２上部電極５２ｃ、第２上部絶縁層５２ｄの順に積層され、第３圧電体５３は面３２ｃ上に、第３下部電極５３ａ、第３圧電層５３ｂ、第３上部電極５３ｃ、第３上部絶縁層５３ｄの順に積層され、第４圧電体５４は面３２ｃ上に、第４下部電極５４ａ、第４圧電層５４ｂ、第４上部電極５４ｃ、第４上部絶縁層５４ｄの順に積層されて構成される。
【００４４】
そして、第１検出圧電体６１は面４１ｃ上に、第１検出下部電極６１ａ、第１検出圧電層６１ｂ、第１検出上部電極６１ｃの順に積層されて構成される。同様に、第２検出圧電体６２は面４１ｃ上に、第２検出下部電極６２ａ、第２検出圧電層６２ｂ、第２検出上部電極６２ｃの順に積層されて構成され、第３検出圧電体６３は面４２ｃ上に、第３検出下部電極６３ａ、第３検出圧電層６３ｂ、第３検出上部電極６３ｃの順に積層され、第４検出圧電体６４は面４２ｃ上に、第４検出下部電極６４ａ、第４検出圧電層６４ｂ、第４検出上部電極６４ｃの順に積層されて構成される。また、各検出圧電体６１，６２，６３，６４の最上層に絶縁層６１ｄ，６２ｄ，６３ｄ，６４ｄを備えていてもよい。なお、主面としての一方の面３１ｃ，３２ｃ，４１ｃ，４２ｃは、本実施形態の振動素子１００では同一面として適用している。
【００４５】
圧電層５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂの材料としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）などを用いることができるが、中でもＰＺＴを用いることが好ましい。また、下部電極５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ、および上部電極５１ｃ，５２ｃ，５３ｃ，５４ｃ，６１ｃ，６２ｃ，６３ｃ，６４ｃには、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、その他の白金族、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）などの金属材料や、ＩＴＯ、ＺｎＯなどの透明電極材料により形成することができる。また上部絶縁層５１ｄ，５２ｄ，５３ｄ，５４ｄ，６１ｄ，６２ｄ，６３ｄ，６４ｄは、例えば酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの酸化膜、あるいはエポキシ樹脂などの電気絶縁性を備える樹脂などで形成される。
【００４６】
第１支持腕２１、基台１０、および第２支持腕２２の主面としての面２１ａ、面１０ａおよび面２２ａ上に、第１振動部３１ａに形成された第１圧電体５１と、第２振動部３２ａに形成された第３圧電体５３と、を電気的に接続する配線９２ａが形成されている。また、面２１ａ，１０ａ，２２ａ上に、第１振動部３１ａに形成された第２圧電体５２と、第２振動部３２ａに形成された第４圧電体５４と、を電気的に接続する配線９１ａが形成されている。
【００４７】
配線９１ａは、第１固定腕８１の主面としての面８１ａ上に形成された配線９１ｂと電気的に接続され配線９１を構成する。配線９１は、面２１ａ，２２ａ，１０ａおよび面８１ａ上に、下部配線９１ｃ、配線絶縁体層９１ｄ、上部配線９１ｅの順に積層されている。同様に、配線９２ａは、第２固定腕８２の主面としての面８２ａ上に形成された配線９２ｂと電気的に接続され配線９２を構成する。配線９２は、面２１ａ，２２ａ，１０ａおよび面８２ａ上に、下部配線９２ｃ、配線絶縁体層９２ｄ、上部配線９２ｅの順に積層されている。また、配線９１，９２の最上層には配線絶縁体層９１ｆ，９２ｆを備えていてもよい。
【００４８】
下部配線９１ｃ，９２ｃ、および上部配線９１ｅ，９２ｅには、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、その他の白金族、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ），ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）などの金属材料や、ＩＴＯ、ＺｎＯなどの透明電極材料により形成することができる。また配線絶縁体層９１ｄ，９２ｄは、例えば酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの酸化膜、あるいはエポキシ樹脂などの電気絶縁性を備える樹脂などで形成されてもよく、圧電層５１ｂ，５３ｂ、および圧電層５２ｂ，５４ｂを延設させた圧電層であってもよい。また、最上層に配線絶縁体層９１ｆ，９２ｆを形成する場合には、配線絶縁体層９１ｆ，９２ｆは、例えば酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの酸化膜、あるいはエポキシ樹脂などの電気絶縁性を備える樹脂などで形成される。
【００４９】
第３固定腕８３の主面としての面８３ａ上には、第１検出圧電体６１と電気的に接続された配線９３と、第２検出圧電体６２と電気的に接続された配線９４と、が形成されている。また、第４固定腕８４の主面としての面８４ａ上には、第３検出圧電体６３と電気的に接続された配線９５と、第４検出圧電体６４と電気的に接続された配線９６と、が形成されている。
【００５０】
配線９３は、面８３ａ上に、下部配線９３ａ、配線絶縁体層９３ｂ、上部配線９３ｃの順に積層されている。同様に、配線９４は、面８３ａ上に、下部配線９４ａ、配線絶縁体層９４ｂ、上部配線９４ｃの順に積層されている。また、配線９５は、面８４ａ上に、下部配線９５ａ、配線絶縁体層９５ｂ、上部配線９５ｃの順に積層され、同様に、配線９６は、面８４ａ上に、下部配線９６ａ、配線絶縁体層９６ｂ、上部配線９６ｃの順に積層されている。なお、配線９３，９４，９５，９６の最上層に配線絶縁体層９３ｄ，９４ｄ，９５ｄ，９６ｄを備えていてもよい。
【００５１】
下部配線９３ａ，９４ａ，９５ａ，９６ａ、および上部配線９３ｃ，９４ｃ，９５ｃ，９６ｃには、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、その他の白金族、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）などの金属材料や、ＩＴＯ、ＺｎＯなどの透明電極材料により形成することができる。また配線絶縁体層９３ｂ，９４ｂ，９５ｂ，９６ｂは、例えば酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの酸化膜、あるいはエポキシ樹脂などの電気絶縁性を備える樹脂などで形成されてもよく、接続されている各検出圧電体６１，６２，６３，６４に備える圧電層６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂを延設させた圧電層であってもよい。また、最上層に配線絶縁体層９３ｄ，９４ｄ，９５ｄ，９６ｄを形成する場合には、配線絶縁体層９３ｄ，９４ｄ，９５ｄ，９６ｄは、例えば酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの酸化膜、あるいはエポキシ樹脂などの電気絶縁性を備える樹脂などで形成される。
【００５２】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す第１振動部３１ａの主面３１ｃ上に形成された第１圧電体５１と第２圧電体５２における最上層の上部絶縁層５１ｄ，５２ｄのその他の形態を示す断面図である。図２（ｂ）に示すように、圧電体５１，５２の最上層の上部絶縁層５１ｄ，５２ｄが連続層として形成されていてもよい。このように上部絶縁層５１ｄ，５２ｄが形成されることにより、例えば、微細なゴミなどの付着による圧電体５１，５２の側面での電気的な短絡を防止することができる。第３圧電体５３および第４圧電体５４においても同様に最上層の上部絶縁層５３ｄ，５４ｄを連続層として形成されてもよい。
【００５３】
図３（ａ）は、図１に示すＢ部、すなわち第１支持腕２１上の配線９１ａ，９２ａと、第１振動腕３１上の第１圧電体５１および第２圧電体５２と、の接続部の拡大平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すＣ−Ｃ´部の拡大断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）に示すＥ−Ｄ´−Ｄ″部の拡大断面図、図３（ｄ）は図３（ａ）に示すＤ−Ｄ´−Ｄ″部の拡大断面図である。なお、第２支持腕２２上の配線９１ａ，９２ａと、第２振動腕３２上の第３圧電体５３および第４圧電体５４と、の接続部も同様の構成、形態であるため、説明は省略し、第１振動腕３１側の接続を例に説明する。
【００５４】
図１に示す振動素子１００のＢ部は、図３（ａ）に示すように第１圧電体５１および第２圧電体５２に、第１支持腕２１に形成された配線９２ａおよび配線９１ａが接続されている。第１振動部３１ａに備える第２圧電体５２は、配線９１ａによって図示しない第４圧電体５４と電気的に接続されている。第２圧電体５２は、上述したように第１振動部３１ａの面３１ｃ上に第２下部電極５２ａ、第２圧電層５２ｂ、第２上部電極５２ｃの順に積層され、配線９１ａは、第１支持腕２１の面２１ａ上に、下部配線９１ｃ、配線絶縁体層９１ｄ、上部配線９１ｅの順に積層されている（図２参照）。これらのうち、第２下部電極５２ａと下部配線９１ｃとを電気的に接続し、第２上部電極５２ｃと上部配線９１ｅと、を図３（ｂ）に示すように、電気的に接続する。
【００５５】
図３（ｂ）に示すように、第２圧電体５２の第２下部電極５２ａと、配線９１ａの下部配線９１ｃとは、同じ面の面３１ｃと面２１ａとの面上に形成された、同一電極配線として形成され、電気的な接続を確保している。第２圧電体５２の第２上部電極５２ｃには、配線９１ａの上部配線９１ｅが第２圧電体５２の第２上部絶縁層５２ｄの上面に配線される接続配線９１ｇを介して接続部９１ｈが接続し、第２上部電極５２ｃと上部配線９１ｅと、は電気的に接続される。
【００５６】
接続部９１ｈは、第２圧電体５２の第２上部絶縁層５２ｄに形成された貫通孔５２ｆと、貫通孔５２ｆに露出する第２上部電極５２ｃに形成された凹部５２ｇに配設される電極膜であり、詳細は後述するが、第２上部電極５２ｃに凹部５２ｇが形成される際に、第２上部電極５２ｃを覆う第２上部絶縁層５２ｄは、貫通孔５２ｆの形成と共に、貫通孔５２ｆに露出される第２上部電極５２ｃの表面から絶縁物を確実に除去することができ、接続部９１ｈと第２上部電極５２ｃとの電気的な接続および密着強度を高めることができる。
【００５７】
次に、第１圧電体５１と図示しない第３圧電体５３（図１参照）と、を電気的に接続する第１支持腕２１に配置される配線９２ａの各圧電体５１，５３との接続形態を、第１圧電体５１を例示して図３（ｃ），（ｄ）により説明する。図３（ａ）に示すＥ−Ｄ´−Ｄ″部の断面を示す図３（ｃ）は、第１圧電体５１の第１上部電極５１ｃと、配線９２ａの上部配線９２ｅと、の接続を示している。図３（ｃ）に示すように、第１圧電体５１の第１上部電極５１ｃには、配線９２ａの上部配線９２ｅが第２圧電体５２の第２上部絶縁層５２ｄと、第１圧電体５１の上部絶縁層５１ｄと、の上面に配線される接続線９２ｇを介して接続部９２ｈが接続し、第１上部電極５１ｃと上部配線９２ｅとは電気的に接続される。
【００５８】
接続部９２ｈは、上述した接続部９１ｈと同様に、第１圧電体５１の第１上部絶縁層５１ｄに形成された貫通孔５１ｆと、貫通孔５１ｆに露出する第１上部電極５１ｃに形成された凹部５１ｇに配設される電極膜であり、第１上部電極５１ｃに凹部５１ｇが形成される際に、第１上部電極５１ｃを覆う上部絶縁層５１ｄは、貫通孔５１ｆの形成と共に、貫通孔５１ｆに露出される第１上部電極５１ｃの表面から絶縁物を確実に除去することができ、接続部９２ｈと第１上部電極５１ｃとの電気的な接続および密着強度を高めることができる。
【００５９】
上述した通り第１圧電体５１の第１上部電極５１ｃと、配線９２の上部配線９２ｅと、の電気的な接続が確保される。そして、第１圧電体５１の第１下部電極５１ａと、配線９２の下部配線９２ｃと、の電気的な接続は、第１圧電体５１と第２圧電体５２と、を跨ぐように配設される接続配線としての引回し配線９７によって行われる。
【００６０】
図３（ｄ）に示すように、第１振動腕３１と第１支持腕２１とが接続する第１接続部３１ｄの領域において、第１支持腕２１に形成された配線９２ａの下部配線９２ｃは、Ｄ´部において分岐し、図３（ａ）に示す引回し接続端子９２ｊとして延設される。そして引回し接続端子９２ｊには、引回し配線９７の一方の接続部としての第１接続部９７ｂが接続する凹部９２ｋが形成されている。なお、本実施形態に示すように、配線９２の最上層に配線絶縁体層９２ｄを備えず、引回し接続端子９２ｊの上面にも絶縁層を備えない場合には凹部９２ｋを形成しなくてもよい。すなわち、第１接続部９７ｂにおける電気的な接続性あるいは密着性を損なう絶縁層が介在しないため、凹部９２ｋを形成しなくとも接続性および密着性を確保することができる。
【００６１】
第１圧電体５１の第１下部電極５１ａからは、第１接続部９７ｂにおいて、第１振動部３１ａの外側、すなわち第１支持腕２１とは第１振動腕３１を挟んで反対側に形成された突起部３１ｅの面３１ｃ上に第１下部接続端子５１ｈが延設される。なお、第２下部接続端子は、第２支持腕２２上の配線９１ａ，９２ａと、第２振動腕３２上の第３圧電体５３および第４圧電体５４と、の接続部において形成されが、第１下部接続端子と同じ構成のため、説明は省略する。第１下部接続端子５１ｈは、平面視において第１圧電体５１の第１圧電層５１ｂおよび第１上部電極５１ｃより突出している。また、第１下部接続端子５１ｈの上面には第１圧電体５１の第１上部絶縁層５１ｄから延設される絶縁層５１ｊが形成されている。
【００６２】
そして、第１下部接続端子５１ｈに形成されている凹部５１ｋに、引回し接続端子９２ｊと接続される第１接続部９７ｂと、第２圧電体５２の第２上部絶縁層５２ｄおよび第１圧電体５１の第１上部絶縁層５１ｄの上面を跨ぐように配設される連接配線９７ａと、を備える引回し配線９７の第２接続部９７ｃが接続され、引回し接続端子９２ｊと第１下部接続端子５１ｈとは、電気的に接続される。すなわち、第１圧電体５１の第１下部電極５１ａと、配線９２ａの下部配線９２ｃと、が電気的に接続されることとなる。なお、凹部５１ｋは、第１下部接続端子５１ｈの上面に形成された絶縁層５１ｊに形成された貫通孔５１ｍから露出する第１下部接続端子５１ｈの表面に形成されている。
【００６３】
図４（ａ）は接続部９１ｈ，９２ｈあるいは第１接続部９７ｂまたは第２接続部９７ｃの形態を示す拡大断面図である。なお、図４には第２接続部９７ｃを例に説明するが、他の接続部９１ｈ，９２ｈも同様の構成であるので、説明は省略する。
【００６４】
図４（ａ）に示すように、第２接続部９７ｃが接続される第１下部接続端子５１ｈに形成される凹部５１ｋは、第１下部接続端子５１ｈの配線厚みｔに対して凹部深さｄが、
０＜ｄ≦ｔ
であることが好ましい。
【００６５】
図４（ｂ），（ｃ）は、図４（ａ）のＦ部の拡大図であって、図４（ｂ）は、
ｄ＝０
の場合、図４（ｃ）は、
ｄ≧ｔ
の場合を示している。
【００６６】
図４（ｂ）に示すように、ｄ＝０、すなわち第１下部接続端子５１ｈに凹部５１ｋが形成されない状態において、論理的には絶縁層５１ｊに貫通孔５１ｍが形成される。しかし、貫通孔５１ｍは、例えばエッチング法などによって形成されるが、この形成において貫通孔５１ｍから露出される第１下部接続端子５１ｈの露出面５１ｎには、絶縁層５１ｊのエッチング残り５１ｐが部分的に残留する虞があった。エッチング残り５１ｐでは、第２接続部９７ｃとは電気的に絶縁され、第１下部接続端子５１ｈと第２接続部９７ｃ、すなわち、引回し配線９７を介した第１下部電極５１ａと、下部配線９２ｃと、の電気的な接続性を低下させてしまう。
【００６７】
また、図４（ｃ）に示すように、ｄ≧ｔ、すなわち第１下部接続端子５１ｈには、絶縁層５１ｊに形成された貫通孔５１ｍにつながる貫通孔５１ｑが形成され、絶縁層５１ｊに形成された貫通孔５１ｍおよび第１下部接続端子５１ｈに形成された貫通孔５１ｑにより突起部３１ｅの露出面３１ｆが露出されている。第１下部接続端子５１ｈに形成された貫通孔５１ｑと、第２接続部９７ｃと、は電気的な接続が確保される。すなわち、引回し配線９７を介した第１下部電極５１ａと、下部配線９２ｃと、の電気的な接続性は確保できる。
【００６８】
なお、図４（ａ）に示すように、絶縁層５１ｊの貫通孔５１ｍから露出される面が、第１下部接続端子５１ｈである場合、第２接続部９７ｃは第１下部接続端子５１ｈの凹部５１ｋ全面で接続され、確実に引回し配線９７を介した第１下部電極５１ａと、下部配線９２ｃと、の電気的な接続性は保持できるため、
０＜ｄ＜ｔ
であることがより好ましい。
【００６９】
上述した振動腕３１，３２に設けられた圧電体５１，５２，５３，５４と、支持腕２１，２２に設けられた配線９１ａ，９２ａと、の接続部の配線形式は、図５に示すような製造方法により得ることができる。なお、図５は第１振動腕３１と第１支持腕２１との接続部３１ｄにおける配線形態を例示して説明するが、第２振動腕３２と第２支持腕２２との接続部においても同様であるので、説明は省略する。
【００７０】
第１の工程として、図５（ａ）に示すように第１振動腕３１の第１振動部３１ａの主面３１ｃ上に第１圧電体５１の下部電極５１ａおよび第２圧電体５２の下部電極５２ａと、下部電極５１ａから延設される第１下部接続端子５１ｈと、下部電極５２ａと接続される下部配線９１ｃと、下部配線９２ｃと、がフォトリソグラフィーによって形成されたマスクを用いてエッチングによって形成される。
【００７１】
次に、第２の工程として、図５（ｂ）に示すように、第１圧電体５１の下部電極５１ａおよび第２圧電体５２の下部電極５２ａの表面に圧電層５１ｂ，５２ｂとなる圧電膜と、成膜された圧電膜上に上部電極５１ｃ，５２ｃを成膜し、フォトリソグラフィーによって形成されたマスクを用いてエッチングによって、第１圧電体５１および第２圧電体５２が形成される。
【００７２】
第２の工程で成膜される圧電体膜は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電性材料により形成することができる。また、上部電極膜は、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、その他の白金族、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料、あるいはＩＴＯ、ＺｎＯなどの透明電極材料により形成することができる。
【００７３】
次に、配線９１，９２の配線絶縁体層９１ｄ，９２ｄ、および圧電体５１，５２の最上層の上部絶縁層５１ｄ，５２ｄを形成する。図５（ｃ）に示すように、本例では、配線９１，９２の配線絶縁体層９１ｄ，９２ｄ、および圧電体５１，５２の最上層の上部絶縁層５１ｄ，５２ｄを同じ絶縁層膜として、スパッタリング法等の方法により成膜し、フォトリソグラフィーにより配線９１，９２の配線絶縁体層９１ｄ，９２ｄ、および圧電体５１，５２の最上層の上部絶縁層５１ｄ，５２ｄを含む形状に形成されたマスクを用いて、マスキングし、エッチングによってマスキングされない部分を除去して形成される。
【００７４】
この第３の工程では、絶縁層の外形状の形成に加えて、図５（ｃ）に示すＧ−Ｇ´部の断面図である図５（ｄ）に示すように、第１上部絶縁層５１ｄ領域に貫通孔５１ｆが形成される。この時、同時に第１上部電極５１ｃに凹部５１ｇも形成される。同様に、貫通孔５２ｆおよび貫通孔５２ｆに対応する凹部５２ｇ、貫通孔５１ｍ，９２ｍおよび貫通孔５１ｍ，９２ｍと対応する凹部５１ｋ，９２ｋが形成される（図３参照）。
【００７５】
そして第４の工程において、図５（ｅ）に示すように配線９１ａ，９２ａの上部配線９１ｅ，９２ｅと、上部配線９１ｅ，９２ｅに連続する接続配線９１ｇ，９２ｇと、引回し配線９７と、が形成される。配線９１ａ，９２ａの上部配線９１ｅ，９２ｅと、上部配線９１ｅ，９２ｅに連続する接続配線９１ｇ，９２ｇと、引回し配線９７と、は配線層をスパッタリング法等の方法により成膜し、フォトリソグラフィーにより配線９１ａ，９２ａの上部配線９１ｅ，９２ｅと、上部配線９１ｅ，９２ｅに連続する接続配線９１ｇ，９２ｇと、引回し配線９７と、の形状に形成されたマスクを用いて、マスキングし、エッチングによってマスキングされない部分を除去して形成される。
【００７６】
本実施形態に係る振動素子１００では、上述したように、支持腕２１，２２に、第１圧電体５１と第３圧電体５３と、を電気的に接続する配線９２ａと、第２圧電体５２と第４圧電体５４と、を電気的に接続される配線９１ａと、が配設されている。そして、図１に示すように、配線９１ａに接続される第１固定腕８１上の配線９１ｂを介して、第１固定部７１に形成された第１外部接続端子９１ｊと下部配線９１ｃと、が接続され、第２外部接続端子９１ｋと下部配線９２ｃと、が接続されている。同様に、配線９２ａに接続される第２固定腕８２上の配線９２ｂを介して、第２固定部７２に形成された第３外部接続端子９２ｎと下部配線９２ｃと、が接続され、第４外部接続端子９２ｐと下部配線９２ｃと、が接続されている。
【００７７】
また、第１検出腕４１に備える第１検出圧電体６１の第１検出下部電極６１ａおよび第１検出上部電極６１ｃは、それぞれ第３固定腕８３上に形成された配線９３を介して、第１検出下部電極６１ａは第５外部接続端子９３ｅと、第１検出上部電極６１ｃは第６外部接続端子９３ｆと、接続されている。同様に、第２検出圧電体６２の第２検出下部電極６２ａおよび第２検出上部電極６２ｃは、それぞれ第３固定腕８３上に形成された配線９４を介して、第２検出下部電極６２ａは第７外部接続端子９９４ｅと、第２検出上部電極６２ｃは第８外部接続端子９９４ｆと、接続されている。
【００７８】
そして、第２検出腕４２に備える第３検出圧電体６３の第３検出下部電極６３ａおよび第３検出上部電極６３ｃは、それぞれ第４固定腕８４上に形成された配線９５を介して、第３検出下部電極６３ａは第９外部接続端子９５ｅと、第３検出上部電極３６ｃは第１０外部接続端子９５ｆと、接続されている。同様に、第４検出圧電体６４の第４検出下部電極６４ａおよび第４検出上部電極６４ｃは、それぞれ第４固定腕８４上に形成された配線９６を介して、第４検出下部電極６４ａは第１１外部接続端子９６ｅと、第４検出上部電極６４ｃは第１２外部接続端子９６ｆと、接続されている。
【００７９】
このように配線された振動素子１００は、図６に示す製造過程におけるウエハー状の形態から、個片にダイシングする前の工程において、各圧電体５１，５２，５３，５４および検出圧電体６１，６２，６３，６４に備える圧電層５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂを分極する工程、いわゆる分極処理の工程が実施される。この分極処理とは、成膜後の圧電層の結晶粒の自発分極はランダムな指向性を持っているため、圧電層に高い電圧により高電界を付加することにより、自発分極の指向を所定の方向に揃える処理のことである。
【００８０】
図６に示す振動素子１００の集合体としてのウエハー２００において、圧電体５１，５２，５３，５４の下部電極と電気的に接続された外部接続端子９１ｊ，９２ｎ、および検出圧電体６１，６２，６３，６４の下部電極と電気的に接続された外部接続端子９３ｅ，９４ｅ，９５ｆ，９６ｆ（図１参照）に接続される第１分極電極２００ａと、圧電体５１，５２，５３，５４の上部電極と電気的に接続された外部接続端子９１ｋ，９２ｐおよび検出圧電体６１，６２，６３，６４の上部電極と電気的に接続された外部接続端子９３ｆ，９４ｆ，９５ｅ，９６ｅ（図１参照）に接続される第２分極電極２００ｂと、が振動素子１００に形成される領域Ｓの外側に形成される。
【００８１】
分極処理において、第１分極電極２００ａと、第２分極電極２００ｂと、の間に分極処理のための所定の高電圧を付加する。これにより、圧電層５１ｂ，５２ｂ，６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂに対して、上部電極から下部電極に向かう方向、もしくは下部電極から上部電極に向かう方向に、同時に電荷が印加され分極させることができる。分極後、領域Ｓの外縁でダイシングし、振動素子１００を得ることができる。また、振動素子１００としての配線が完成された状態で第１分極電極２００ａと第２分極電極２００ｂとに配線が接続されていることにより、効率よく圧電体５１，５２，５３，５４、および検出圧電体６１，６２，６３，６４に備える圧電層５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ、および検出圧電層６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂの分極処理が実行でき、分極処理後はダイシング工程だけを実行するため、歩留まりの向上によるコストダウンを図ることができる。
【００８２】
また、本実施形態に係る振動素子１００は、図１に示すように、検出腕２１，２２を備えている。支持腕２１，２２を備えることにより、図示するＺ軸回りの角速度が振動素子１００に付加された時、発生するコリオリ力を敏感に検出することができる。角速度振動素子としての振動素子１００の動作を、図７によって説明する。
【００８３】
図７（ａ）は、振動素子１００の静的な状態における第１振動腕３１および第２振動腕３２の動作状態を示す平面図である。図７（ａ）に示すように、振動素子１００は角速度などの外力が付加されていない、すなわち静的な状態において、第１振動部３１ａに備えられた第１圧電体５１および第２圧電体５２と、第２振動部３２ａに備えられた第３圧電体５３および第４圧電体５４を構成する図２に示す下部電極５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａと上部電極５１ｃ，５２ｃ，５３ｃ，５４ｃとの間に駆動信号となる電圧が印加され、圧電層５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂが伸縮し、第１振動部３１ａおよび第２振動部３２ａを面内屈曲振動させる。この屈曲振動は、錘部３１ｂ，３２ｂが互いに離間および接近する、図７（ａ）に示すＲ方向の振動が所定の周波数で励振される。
【００８４】
次に、図７（ａ）で示した静的状態の振動素子１００にＺ軸周りの角速度が加わると、図７（ｂ）に示す動作状態となる。図７（ｂ）に示すように、振動素子１００にＺ軸周りの角速度ωが付加されると、第１振動腕３１および第２振動腕３２には、それぞれコリオリ力が働く。このコリオリ力により、第１支持腕２１および第２支持腕２２に図示する矢印Ｓ方向の屈曲振動が発生する。この矢印Ｓ方向の屈曲振動が伝達され、第１検出腕４１および第２検出腕４２が矢印で示すｒ方向の屈曲振動が励振される。
【００８５】
第１検出腕４１の第１検出部４１ａに形成された第１検出圧電体６１および第２検出圧電体６２は、ｒ方向の屈曲振動に合わせて第１検出圧電体６１、および第２検出圧電体６２に備える圧電層６１ｂ，６２ｂ（図２参照）は伸縮あるいは屈曲し、表面電荷が生じる。生じた表面電荷は、下部電極６１ａ，６２ａと上部電極６１ｃ，６２ｃを介して出力信号として取り出される。また同様に、第２検出腕４２の第２検出部４２ａに形成された第３検出圧電体６３、および第４検出圧電体６４は、ｒ方向の屈曲振動に合わせて第３検出圧電体６３、および第４検出圧電体６４に備える圧電層６３ｂ，６４ｂ（図２参照）は伸縮あるいは屈曲し、表面電荷が生じる。生じた正面電荷は、下部電極６３ａ，６４ａと上部電極６３ｃ，６４ｃを介して出力信号として取り出される。取り出された第１検出腕４１と第２検出腕４２とからの出力信号から角速度ωが求められる。
【００８６】
上述したように、振動腕３１，３２に備える圧電体５１，５２，５３，５４に所定の電圧を印加することで、圧電体５１，５２，５３，５４に備える圧電層５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂが伸縮することにより振動腕３１，３２が屈曲振動する。このとき、圧電層５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂに付加される電圧にアンバランスが生ずると、振動腕３１，３２の振動にもアンバランスを生じてしまう。しかし、本実施形態に係る振動素子１００では、配線９１ａ，９２ａによって、第１圧電体５１と第３圧電体５３と、には同じ電圧が付加され、第２圧電体５２と第４圧電体５４と、には同じ電圧が付加される。すなわち左右の振動腕３１，３２の振動バランスが保たれることとなり、正確な角速度ωを計測することができる。
【００８７】
（第２実施形態）
図８、図９は、上述した実施形態に係る振動素子１００を備える電子デバイスとしてのセンサーデバイスの一例として角速度センサーを示し、図８は蓋部を省略した平面図、図９は図８に示すＨ−Ｈ´部の断面図である。図８、図９に示すように、パッケージ１１００にＩＣチップ１２００と振動素子１００とを収納し、角速度センサー１０００が構成される。パッケージ１１００は、凹部１１１０ａを有するベース１１１０と、ベース１１１０の凹部１１１０ａの開口に蓋体１１２０を接合し、ＩＣチップ１２００と振動素子１００とが収納される凹部１１１０ａを気密封止する。
【００８８】
ＩＣチップ１２００は、振動素子１００の第１振動腕３１および第２振動腕３２を励振駆動させる駆動回路と、第１検出腕４１および第２検出腕４２からの出力信号を検出する検出回路と、を少なくとも備えている。なお、ＩＣチップ１２００は本形態に係る角速度センサー１０００では、パッケージ１１００の内部に収納された形態を説明するが、これに限定されず、パッケージ１１００の外部、例えば回路基板などにＩＣチップ１２００が配置されてもよい。
【００８９】
ＩＣチップ１２００には複数の接続端子１２００ａが設けられており、ベース１１１０の凹部１１１０ａの底面部１１１０ｂに設けられた複数のＩＣ内部端子１１３０に、ボンディングワイヤー１３００によって電気的に接続されている。また、ＩＣチップ１２００は、ベース１１１０の底面部１１１０ｂに、例えばエポキシ樹脂系、あるいはアクリル樹脂系など接着剤を含む接合部材１４００により接合されている。
【００９０】
上述したように、振動素子１００の第１固定部７１には、第２圧電体５２および第４圧電体５４に接続される第１外部接続端子９１ｊおよび第２外部接続端子９１ｋと、第１検出圧電体６１に接続される第５外部接続端子９３ｅおよび第６外部接続端子９３ｆと、第２検出圧電体６２に接続される第７外部接続端子９４ｅおよび第８外部接続端子９４ｆが備えられ、第２固定部７２には、第１圧電体５１および第３圧電体５３に接続される第３外部接続端子９２ｎおよび第４外部接続端子９２ｐと、第３検出圧電体６３に接続される第９外部接続端子９５ｅおよび第１０外部接続端子９５ｆと、第２検出圧電体６２に接続される第１１外部接続端子９６ｅおよび第１２外部接続端子９６ｆが備えられている（図１参照）。これら振動素子１００の固定部７１，７２に備える外部接続端子に対応するベース１１１０の底面部１１１０ｂに、センサー内部端子１５００が複数形成されている。このセンサー内部端子１５００に固定部７１，７２に備える外部接続端子９１ｊ，９１ｋ，９２ｎ，９２ｐ，９３ｅ，９３ｆ，９４ｅ，９４ｆ，９５ｅ，９５ｆ，９６ｅ，９６ｆが対向するように振動素子１００を配置し、センサー内部端子１５００と、固定部７１，７２に備える外部接続端子９１ｊ，９１ｋ，９２ｎ，９２ｐを含む電極端子と、を導電性固定部材１６００によって電気的に接続するとともに、振動素子１００がベース１１１０に固定される。
【００９１】
センサー内部端子１５００において、第１固定部７１に備える第１外部接続端子９１ｊと接続される第１内部端子１５００ａと、第２固定部７２に備える第４外部接続端子９２ｐと接続される第４内部端子１５００ｄと、は図示されない内部配線によって電気的に接続され、ＩＣチップ１２００から交流駆動信号が入力されている。また、第１固定部７１に備える第２外部接続端子９１ｋと接続される第２内部端子１５００ｂと，第２固定部７２に備える第３外部接続端子９２ｎと接続される第３内部端子１５００ｃと、は図示されない内部配線によって電気的に接続され、ＩＣチップ１２００から第１内部端子１５００ａと第４内部端子１５００ｄとに入力される交流駆動信号とは逆相の交流駆動信号が入力されている。
【００９２】
また、第１固定部７１に備える第５外部接続端子９３ｅ、第６外部接続端子９３ｆ、第７外部接続端子９４ｅ、および第８外部接続端子９４ｆと接続される内部端子１５００ｅは、図示されない内部配線によってＩＣチップ１２００の図示しない検出回路に検出信号が入力される。同様に、第２固定部７２に備える第９外部接続端子９５ｅ、第１０外部接続端子９５ｆ、第１１外部接続端子９６ｅ、および第１２外部接続端子９６ｆと接続される内部端子１５００ｆは、図示されない内部配線によってＩＣチップ１２００の図示しない検出回路に検出信号が入力される。
【００９３】
このように第１実施形態に係る振動素子１００を備える角速度センサー１０００は、高い角速度の検出性能を備えることができる。
【００９４】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る電子機器として、第１実施形態に係る振動素子１００、もしくは第２実施形態に係る電子デバイスとしての角速度センサー１０００を備えるスマートフォンおよびデジタルスチルカメラについて説明する。なお、本実施形態では角速度センサー１０００を例示して説明するが、振動素子１００が組み込まれた電子回路基板を備える形態のスマートフォンおよびデジタルスチルカメラであってもよい。
【００９５】
図１０はスマートフォン２０００を示す外観図である。スマートフォン２０００には、スマートフォン２０００の姿勢を検出する角速度センサー１０００が組み込まれている。角速度センサー１０００が組み込まれることにより、いわゆるモーションセンシングが実施され、スマートフォン２０００の姿勢を検出することができる。角速度センサー１０００の検出信号は、例えばマイクロコンピューターチップ２１００（以下、ＭＰＵ２１００という）に供給され、ＭＰＵ２１００はモーションセンシングに応じてさまざまな処理を実行することができる。その他、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、ポインティングシステム、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などの電子機器でセンサーデバイスとしての角速度センサー１０００を組み込むことにより、利用することができる。
【００９６】
図１１はデジタルスチルカメラ３０００（以下、カメラ３０００という）を示す外観図である。カメラ３０００には、カメラ３０００の姿勢を検出する角速度センサー１０００が組み込まれている。組み込まれた角速度センサー１０００の検出信号は手ぶれ補正装置３１００に供給される。手ぶれ補正装置３１００は角速度センサー１０００の検出信号に応じて、例えばレンズセット３２００内の特定のレンズを移動させ、手ぶれによる画像不良を抑制することができる。また、デジタルビデオカメラへ角速度センサー１０００および手ぶれ補正装置３１００を組み込むことによりカメラ３０００と同様に手ぶれの補正をすることができる。
【００９７】
（第４実施形態）
第１実施形態に係る振動素子１００、もしくは第２実施形態に係るセンサーデバイスとしての角速度センサー１０００を備える第４実施形態としての移動体の具体例として、自動車について説明する。図１２は、第４実施形態に係る自動車４０００の外観図である。図１２に示すように、自動車４０００には角速度センサー１０００が組み込まれている。角速度センサー１０００は車体４１００の姿勢を検出する。角速度センサー１０００の検出信号は車体姿勢制御装置４２００に供給される。車体姿勢制御装置４２００は供給された信号に基づき車体４１００の姿勢状態を演算し、例えば車体４１００の姿勢に応じた緩衝装置（いわゆるサスペンション）の硬軟を制御したり、個々の車輪４３００の制動力を制御したりすることができる。このような角速度センサー１０００を用いた姿勢制御は、二足歩行ロボット、航空機、あるいはラジコンヘリコプターなどの玩具に利用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１０…基台、２１，２２…支持腕、３１，３２…振動腕、４１，４２…検出腕、５１，５２，５３，５４…圧電体、６１，６２，６３，６４…検出圧電体、７１，７２…固定部、８１，８２，８３，８４…固定腕、９１，９２，９３，９４…配線、１００…振動素子。
【図１】
2015105856.tif 000003
【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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