(57)【要約】【課題】小型で生産効率が高く、低インピーダンスの振動素子を提供すること。【解決手段】振動素子１は、基部１０と、基部１０から延出され、貫通孔２８，３８が設けられている駆動腕２０，３０と、を備え、駆動腕２０，３０は、面内方向に沿って振動し、前記面内方向の幅が広い複数の幅広部２２，３２と、前記面内方向の幅が狭い複数の幅狭部２６，３６と、を交互に有し、貫通孔２８，３８は、幅広部２２，３２に重なる位置に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から延出され、貫通孔が設けられている駆動腕と、を備え、
前記駆動腕は、面内方向に沿って振動し、前記面内方向の幅が広い複数の幅広部と、前記面内方向の幅が狭い複数の幅狭部と、を交互に有し、
前記貫通孔は、前記幅広部に重なる位置に設けられていることを特徴とする振動素子。
【請求項２】
前記駆動腕は、前記駆動腕の平面視にて、前記幅広部から前記幅狭部に向かって、前記面内方向の幅が漸減している傾斜部を有し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】
前記幅狭部の前記面内方向の幅は、前記幅広部の８８％以上９９％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の振動素子。
【請求項４】
前記貫通孔は、前記駆動腕の平面視にて、前記駆動腕の延出方向を長辺とする長方形の少なくとも一つの角部が丸められた形状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の振動素子。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の振動素子を駆動腕として備え、
前記駆動腕とは反対側の前記基部から延出され、前記面内方向と交差する面外方向の振動を検出する検出腕を備えていることを特徴とするジャイロセンサー素子。
【請求項６】
前記検出腕には、前記検出腕の平面視にて、前記検出腕の前記基部側から前記検出腕の先端方向に向かって長方形の貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のジャイロセンサー素子。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の振動素子またはジャイロセンサー素子を備えていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項に記載の振動素子またはジャイロセンサー素子を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項１から６のいずれか一項に記載の振動素子またはジャイロセンサー素子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、振動素子、ジャイロセンサー素子、電子デバイス、電子機器および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、振動素子やジャイロセンサー素子は、携帯電話やデジタルカメラなどの電子機器、および自動車などの移動体に使用されている。これらの電子機器や移動体の高性能化の要求に伴い、振動素子やジャイロセンサー素子にも、低インピーダンス化や検出感度の向上が求められている。例えば、特許文献１には、駆動腕部に貫通溝と貫通溝を補強する剛性補強部とが設けられた構成の振動片が示されている。また、特許文献２には、励振用駆動腕部に貫通穴が複数個配列された構成の慣性センサーが示されている。これらの構成により駆動腕の剛性が高められ、駆動腕の側面と、この側面に対向する貫通溝または貫通穴の側面と、に励振用電極を形成することでインピーダンス（ＣＩ値、直列等価抵抗）を下げることが可能な振動片および慣性センサーが知られていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６１５７６号公報
【特許文献２】特開２００６−２０８２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、振動素子やジャイロセンサー素子の小型化が進み、駆動腕の幅も著しく狭くなっている。素子のインピーダンスを下げるために設けられる貫通孔も狭くなり、開口面積の狭い貫通孔を設けることが困難であるという課題があった。逆に、駆動腕の幅寸法を広げて貫通孔を大きくすることが考えられる。しかし、駆動腕の幅をＷ、駆動腕の長さをＬとした場合、駆動腕の振動周波数ｆは、
ｆ∝Ｗ／Ｌ２・・・・・式１
の関係を満たさなければならない。このため、駆動腕の幅を広くすればするほど、駆動腕の長さも長くしなければならず、駆動腕の外形寸法が大きくなるという課題があった。すなわち、小型でインピーダンスの低い振動素子、ジャイロセンサー素子を提供することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る振動素子は、基部と、前記基部から延出され、貫通孔が設けられている駆動腕と、を備え、前記駆動腕は、面内方向に沿って振動し、前記面内方向の幅が広い複数の幅広部と、前記面内方向の幅が狭い複数の幅狭部と、を交互に有し、前記貫通孔は、前記幅広部に重なる位置に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、振動素子は、平面視にて、基部から平行に延出され面内方向に振動可能な駆動腕を備えている。駆動腕には、面内方向の幅が広い幅広部と面内方向の幅が狭い幅狭部とが、基部から駆動腕の先端に向かって交互に備えられ、幅広部にはインピーダンスを低下させるための貫通孔が設けられている。幅広部には、開口面積の広い貫通孔を形成させることが可能となる。しかし、開口面積の大きい貫通孔を形成させるために、所定周波数で振動する振動素子の駆動腕に幅広部を設けた場合、振動素子の振動周波数が所定周波数よりも上昇してしまう。幅広部により上昇した振動周波数を低下させるためには、例えば、駆動腕の長さを長くする必要があり、振動素子の外形寸法が大きくなってしまう。そこで、本適用例の振動素子の駆動腕には、幅狭部が設けられている。これにより、幅広部による振動周波数の上昇を幅狭部で抑えることができる。したがって、小型で生産効率が高く、低インピーダンスの振動素子を提供することができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に記載の振動素子において、前記駆動腕は、前記駆動腕の平面視にて、前記幅広部から前記幅狭部に向かって、前記面内方向の幅が漸減している傾斜部を有していることが好ましい。
【０００９】
本適用例によれば、駆動腕は、幅広部と幅狭部との間に、幅広部から幅狭部に向かって面内方向の幅が徐々に狭くなっている傾斜部を備えている。これにより、駆動腕の剛性を向上させることができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に記載の振動素子において、前記幅狭部の前記面内方向の幅は、前記幅広部の８８％以上９９％以下であることが好ましい。
【００１１】
本適用例によれば、駆動腕には、幅広部と幅広部の９９％以下の幅を有する幅狭部とが設けられている。幅狭部は、幅広部を設けることによって所定周波数より上昇した振動周波数を低下させることができる。しかし、極端に狭い幅狭部が設けられると、駆動腕の剛性が低下し、インピーダンスの上昇を招いてしまう。そこで、本適用例の振動素子には、駆動腕に幅広部より８８％以上の幅を有する幅狭部が設けられている。これにより、インピーダンスの低い振動素子を実現できる。したがって、小型で、低インピーダンスの振動素子を提供することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に記載の振動素子において、前記貫通孔は、前記駆動腕の平面視にて、前記駆動腕の延出方向を長辺とする長方形の少なくとも一つの角部が丸められた形状であることが好ましい。
【００１３】
本適用例によれば、駆動腕には、平面視にて、駆動腕の延出方向を長辺とする長方形の少なくとも一つの角部が丸められた形状の貫通孔が設けられている。長方形の貫通孔の角部を丸めることにより、駆動腕の剛性が向上する。換言すると、角部を丸めることにより、駆動腕には、駆動腕の延出方向に伸長させた貫通孔を形成させることが可能となる。
【００１４】
［適用例５］本適用例に係るジャイロセンサー素子は、上記適用例に記載の振動素子を駆動腕として備え、前記駆動腕とは反対側の前記基部から延出され、前記面内方向と交差する面外方向の振動を検出する検出腕を備えていることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、ジャイロセンサー素子は、駆動腕に、小型で生産効率が高く、低インピーダンスの振動素子を備えている。したがって、小型で生産効率が高く、駆動腕の駆動効率を向上させたジャイロセンサー素子を提供することができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例に記載のジャイロセンサー素子において、前記検出腕には、前記検出腕の平面視にて、前記検出腕の前記基部側から前記検出腕の先端方向に向かって長方形の貫通孔が設けられていることが好ましい。
【００１７】
本適用例によれば、ジャイロセンサー素子の検出腕には、インピーダンスを下げるための貫通孔が設けられている。したがって、小型で生産効率が高く、検出感度を向上させたジャイロセンサー素子を提供することができる。
【００１８】
［適用例７］本適用例に係る電子デバイスは、上記適用例に記載の振動素子またはジャイロセンサー素子を備えていることを特徴とする。
【００１９】
本適用例によれば、小型で生産効率が高く、低インピーダンスの振動素子またはジャイロセンサー素子を備えた電子デバイスを提供することができる。
【００２０】
［適用例８］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の振動素子またはジャイロセンサー素子を備えていることを特徴とする。
【００２１】
本適用例によれば、小型で生産効率が高く、低インピーダンスの振動素子またはジャイロセンサー素子を備えた電子機器を提供することができる。
【００２２】
［適用例９］本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の振動素子またはジャイロセンサー素子を備えていることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、小型で生産効率が高く、低インピーダンスの振動素子またはジャイロセンサー素子を備えた移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態１に係る振動素子の概略構成を示す模式平面図および側面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線での断面図。
【図３】幅狭部／幅広部と振動周波数と、幅狭部／幅広部とインピーダンスと、の関係を示すグラフ。
【図４】振動素子を備える電子デバイスとしての音叉型振動子の概略を示す断面図。
【図５】振動素子を備える電子デバイスとしての水晶発振器の概略を示す断面図。
【図６】実施形態２に係るジャイロセンサー素子の概略構成を示す模式平面図および側面図。
【図７】図６におけるＢ−Ｂ線での断面図。
【図８】ジャイロセンサー素子を備える電子デバイスとしてのジャイロ装置の概略を示す断面図。
【図９】振動素子またはジャイロセンサー素子を備える電子機器としてのモバイル型（又はノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図。
【図１０】振動素子またはジャイロセンサー素子を備える電子機器としての携帯電話機を示す斜視図。
【図１１】振動素子またはジャイロセンサー素子を備える電子機器としてのデジタルスチルカメラを示す斜視図。
【図１２】振動素子またはジャイロセンサー素子を備える移動体としての自動車を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせている。
【００２６】
（実施形態１）
＜振動素子＞
図１（ａ）は、実施形態１に係る振動素子の概略構成を示す模式平面図である。図１（ｂ）は、側面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ線での断面図である。図１、図２、および後述する図６、図７、図８では、説明の便宜上、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「＋側」、基端側を「−側」としている。また、以下の説明では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」と言い、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」と言い、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」と言う。
まず、実施形態１に係る振動素子の概略構成について、図１と図２とを用いて説明する。
【００２７】
図１に示すように、振動素子１は、基部１０と、基部１０から延出している一対の駆動腕２０，３０などから構成されている。詳しくは、振動素子１は、略矩形平板状の基部１０の＋Ｙ側の一端から、Ｙ軸方向に互いに略平行に延びる角柱状の一対の駆動腕２０，３０を備えている。振動素子１を構成する基部１０と駆動腕２０，３０は、一体で形成され、水晶が基材として用いられている。なお、本実施形態１の振動素子１は、フォトリソグラフィー法及びフッ素系ガスなどによるドライエッチング法で形成されている。
【００２８】
水晶は、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸および光学軸と呼ばれるＺ軸を有している。振動素子１をなす基材は、水晶結晶軸において直交するＸ軸およびＹ軸で規定される平面に沿って切り出されて平板状に加工され、平面と直交するＺ軸方向に所定の厚みを有している。Ｚ軸は、Ｘ軸を中心に０度から２度の範囲で回転して切り出したものを使用することができる。所定の厚みは、振動周波数、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。
【００２９】
駆動腕２０は、Ｘ軸方向の幅Ｗ１が広い幅広部２２と、Ｘ軸方向の幅Ｗ２が狭い幅狭部２６と、幅広部２２から幅狭部２６に向かってＸ軸方向の幅が漸減している傾斜部２４ａ，２４ｂと、を有している。駆動腕２０には、基部１０の＋Ｘ側から駆動腕２０の先端方向に向かって、幅広部２２、傾斜部２４ａ、幅狭部２６、傾斜部２４ｂの順に、繰り返し形成され、四つの幅広部２２が設けられている。幅広部２２と幅狭部２６との間に、傾斜部２４ａまたは傾斜部２４ｂを設けることにより駆動腕２０の剛性を高めることができる。
【００３０】
駆動腕２０の幅広部２２に重なる位置には、Ｚ軸方向に開口している貫通孔２８が設けられている。駆動腕２０に幅広部２２を設けることにより、Ｘ軸方向に開口の広い貫通孔２８を設けることができる。貫通孔２８は、Ｙ軸方向を長辺とする長方形の角部が丸められた角丸長方形を成している。角丸長方形の角丸部を、傾斜部２４ａ，２４ｂに沿わせて配置することにより、Ｙ軸方向に開口の広い貫通孔２８を設けることができる。
【００３１】
駆動腕３０は、Ｘ軸方向の幅Ｗ１が広い幅広部３２と、Ｘ軸方向の幅Ｗ２が狭い幅狭部３６と、幅広部３２から幅狭部３６に向かってＸ軸方向の幅が漸減している傾斜部３４ａ，３４ｂと、を有している。駆動腕３０には、基部１０の＋Ｘ側から駆動腕３０の先端方向に向かって、幅広部３２、傾斜部３４ａ、幅狭部３６、傾斜部３４ｂの順に、繰り返し形成され、四つの幅広部３２が設けられている。幅広部３２と幅狭部３６との間に、傾斜部３４ａまたは傾斜部３４ｂを設けることにより駆動腕３０の剛性を高めることができる。
【００３２】
駆動腕３０の幅広部３２に重なる位置には、Ｚ軸方向に開口している貫通孔３８が設けられている。駆動腕３０に幅広部３２を設けることにより、Ｘ軸方向に開口の広い貫通孔３８を設けることができる。貫通孔３８は、Ｙ軸方向を長辺とする長方形の角部が丸められた角丸長方形を成している。角丸長方形の角丸部を、傾斜部３４ａ，３４ｂに沿わせて配置することにより、Ｙ軸方向に、開口の広い貫通孔３８を設けることができる。
【００３３】
駆動腕２０，３０の幅広部２２，３２に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に開口面積の広い貫通孔２８，３８を設けることができるため、振動素子１がドライエッチング法で形成される際のマイクロローディング効果によるエッチングレートの低下と、これによる生産効率の低下とを抑制することができる。
開口面積の大きい貫通孔２８，３８を形成させるために、所定周波数で振動する振動素子１の駆動腕２０，３０に幅広部２２，３２を設けた場合、振動素子１の振動周波数が所定周波数よりも上昇してしまう。従来、振動素子１の振動周波数を低下させるためには、駆動腕２０，３０のＹ軸方向の長さを長くする必要があったが、これは振動素子１の外形寸法の増大を招いてしまう。そこで、本実施形態では、振動素子１の駆動腕２０，３０に、振動周波数を低下させるための幅狭部２６，３６が設けられている。これにより、幅広部２２，３２による振動周波数の上昇を幅狭部２６，３６で抑えることができる。
【００３４】
なお、幅広部２２，３２に重なる位置には、角丸長方形の貫通孔２８，３８を設けるものと説明したが、この形状に限定するものではない。例えば、貫通孔２８，３８は、長方形の少なくとも一つの角部が丸められた形状、角丸部を多角形で形成した形状、楕円形状などであってもよい。
【００３５】
図２は、図１におけるＡ−Ａ線での断面図である。
図２に示すように、駆動腕２０のＸ軸方向の二つ外側面には、第１駆動電極４２が形成されている。駆動腕２０の幅広部２２に重なる位置に設けられている貫通孔２８のＸ軸方向の二つ内側面には、第２駆動電極４４が形成されている。
駆動腕３０のＸ軸方向の二つ外側面には、第２駆動電極４４が形成されている。駆動腕３０の幅広部３２に重なる位置に設けられている貫通孔３８のＸ軸方向の二つ内側面には、第１駆動電極４２が形成されている。
【００３６】
第１駆動電極４２と第２駆動電極４４とに、位相が１８０度異なる交流電圧を印加すると、振動素子１は、駆動腕２０と駆動腕３０とが、面内方向（ＸＹ平面方向）に沿って互いに逆方向へ変位する屈曲運動を繰り返し、所定の周波数で屈曲振動する。
上述のように、駆動腕２０，３０に貫通孔２８，３８を設けることにより、貫通孔２８，３８の内側面と、駆動腕２０，３０の外側面に第１駆動電極４２または第２駆動電極４４を配置することができる。これにより、第１駆動電極４２と第２駆動電極４４との間で電界を効果的に発生させることができるので、インピーダンスの低い振動素子１が得られる。
【００３７】
第１駆動電極４２、第２駆動電極４４の構成としては、特に限定されず、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、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、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の導電材料により形成することができる。
【００３８】
図３は、幅狭部／幅広部と振動周波数と、幅狭部／幅広部とインピーダンスと、の関係を示すグラフである。
図３（ａ）に、幅狭部／幅広部と振動周波数との関係を示す。
図３（ａ）の横軸は、幅広部２２，３２のＸ軸方向の幅Ｗ１を基準に、幅狭部２６，３６のＸ軸方向の幅Ｗ２を比率（パーセント）で表している。
図３（ａ）の縦軸は、幅狭部２６，３６のＸ軸方向の幅Ｗ２と、幅広部２２，３２のＸ軸方向の幅Ｗ１と、が同じ場合（幅狭部２６，３６が無い場合）の振動周波数ｆ0を基準とし、幅狭部２６，３６を設けたときの振動周波数ｆを基準化周波数で表している。
【００３９】
図３（ａ）に示されているグラフは、振動素子１の幅狭部２６，３６の幅Ｗ２を幅広部２２，３２の幅Ｗ１に対して狭くした場合の振動周波数ｆの変化を表している。このグラフが示すように、幅狭部２６，３６の幅Ｗ２を幅広部２２，３２の幅Ｗ１の９９％に僅かに狭くするだけでも振動素子１の振動周波数ｆを低下させる効果が確認できる。幅狭部２６，３６は、Ｘ軸方向に開口面積の大きい貫通孔２８，３８を設けるために駆動腕２０，３０に設けられた幅広部２２，３２によって上昇した振動周波数を、低下させることができる。
【００４０】
図３（ｂ）に、幅狭部／幅広部とインピーダンスとの関係を示す。
図３（ｂ）の横軸は、幅広部２２，３２のＸ軸方向の幅Ｗ１を基準に、幅狭部２６，３６のＸ軸方向の幅Ｗ２を比率（パーセント）で表している。
図３（ｂ）の縦軸は、幅狭部２６，３６のＸ軸方向の幅Ｗ２と、幅広部２２，３２のＸ軸方向の幅Ｗ１と、が同じ（幅狭部２６，３６が無い場合）で、且つ、貫通孔２８，３８が、設けられていない場合のインピーダンスＲ１0を基準とし、幅狭部２６，３６と、貫通孔２８，３８と、を設けたときのインピーダンスＲ１を基準化インピーダンスで表している。
【００４１】
図３（ｂ）において、ドットαは、駆動腕２０，３０に、幅狭部２６，３６、および貫通孔２８，３８が設けられていない時の基準インピーダンスＲ１0（１．０）を示し、曲線βは、駆動腕２０，３０に貫通孔２８，３８を設け、振動素子１の幅狭部２６，３６の幅Ｗ２を幅広部２２，３２の幅Ｗ１に対して狭くした場合のインピーダンスＲ１の変化を表している。
曲線βに示すように、振動素子１のインピーダンスＲ１は、幅狭部２６，３６の幅を狭くすることにより上昇してしまう。しかし、本実施形態の振動素子１には、インピーダンスＲ１を低下させるための貫通孔２８，３８が設けられている。幅狭部２６，３６の幅Ｗ２を幅広部２２，３２の幅Ｗ１の８８％以上とすることで、発明者が目標としていた、基準インピーダンスＲ１0に対して５０％以下という低インピーダンスの振動素子１を実現することができた。
【００４２】
なお、本実施形態では、振動素子１は、水晶を基材に用いるものと説明したが、これに限定するものではない。振動素子１は、水晶以外にタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電単結晶や、ジルコン酸チタン酸鉛等の圧電セラミックス等の圧電材料、又はシリコン半導体材料から形成することができる。
【００４３】
以上述べたように、本実施形態１に係る振動素子１よれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態の振動素子１は、＋Ｚ軸方向からの平面視にて、基部１０の＋Ｙ側から＋Ｙ軸方向に平行に延出され面内方向（ＸＹ面内方向）に沿って振動可能な二つの駆動腕２０，３０を備えている。駆動腕２０，３０は、幅広部２２，３２と、幅狭部２６，３６と、傾斜部２４ａ，２４ｂ，３４ａ，３４ｂと、を有している。幅広部２２，３２に設けられた開口面積の大きい貫通孔２８，３８は、振動素子１のインピーダンスを低下させると共に、マイクロローディング効果によるエッチングレートの低下と、これによる生産効率の低下とを抑制させることができる。幅狭部２６，３６は、幅広部２２，３２による振動周波数の上昇を、振動素子１の外形寸法を増大することなく、低下させることができる。したがって、小型で生産効率が高く、低インピーダンスの振動素子１を提供することができる。
【００４４】
＜電子デバイス−１＞
次に、本発明の振動素子１を適応した電子デバイスとしての音叉型振動子について説明する。図４は、本発明の振動素子１を備える音叉型振動子１００の概略を示した断面図である。
【００４５】
音叉型振動子１００は、振動素子１、振動素子１を収容するために矩形の箱状に形成されているパッケージ本体１１０、および蓋体１２０を備えている。振動素子１は、セラミックなどで形成されたパッケージ本体１１０に形成された支持台１１２に、振動素子１の基部１０が導電性接着剤などの固定部材１４０を介して接着支持されている。また、支持台１１２の表面には配線（図示せず）が形成され、振動素子１の第１駆動電極４２および第２駆動電極４４と、配線とは、固定部材１４０を介して電気的に接続されている。音叉型振動子１００は、振動素子１に電圧を加えることで、振動子として機能する。
【００４６】
この固定部材１４０は、弾性のある材料であることが望ましい。弾性を有する固定部材１４０としてはシリコーンを基材とする接着剤などが知られている。パッケージ本体１１０の上部開口には封止部１５０が設けられており、パッケージ本体１１０と蓋体１２０とは、封止部１５０を介して封止されている。なお、振動素子１を収容するパッケージ本体１１０のキャビティー１６０は窒素などの不活性気体雰囲気あるいは減圧雰囲気となっている。
【００４７】
以上述べたように、音叉型振動子１００によれば、小型で生産効率が高く、低インピーダンスの振動素子１を備えた電子デバイスを提供することができる。
【００４８】
＜電子デバイス−２＞
次に、本発明の振動素子１を適応した電子デバイスとしての水晶発振器について説明する。図５は、本発明の振動素子１を備える水晶発振器２００の概略を示した断面図である。
図５に示す水晶発振器２００は、上述した音叉型振動子１００の振動素子１の下方にＩＣチップ２３０が配置されている。なお、音叉型振動子１００（電子デバイス−１）と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
【００４９】
水晶発振器２００は、振動素子１、ＩＣチップ２３０、振動素子１とＩＣチップ２３０とを収納するための矩形の箱状に形成されているパッケージ本体２１０、および蓋体１２０を備えている。パッケージ本体２１０の底面にはＩＣチップ２３０を収納するキャビティーが設けられており、キャビティー内にＩＣチップ２３０が固定部材１４０を介して接着されている。パッケージ本体２１０の底面には配線（図示せず）が形成されており、ＩＣチップ２３０と、配線と、がＡｕ（金）などのワイヤー２７０で電気的に接続されている。水晶発振器２００は、振動素子１が振動すると、その振動がＩＣチップ２３０に入力され、その後、所定の周波数信号を取り出すことで、発振器として機能する。
【００５０】
以上述べたように、水晶発振器２００によれば、小型で生産効率が高く、低インピーダンスの振動素子１を備えた電子デバイスを提供することができる。
【００５１】
（実施形態２）
＜ジャイロセンサー素子＞
図６（ａ）は、実施形態２に係るジャイロセンサー素子の概略構成を示す模式平面図である。図６（ｂ）は、側面図である。図７は、図６におけるＢ−Ｂ線での断面図である。
まず、実施形態２に係るジャイロセンサー素子の概略構成について、図６と図７とを用いて説明する。なお、本実施形態のジャイロセンサー素子は、実施形態１で述べた振動素子１と同一構成の駆動腕２０，３０を備えている。振動素子１と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
【００５２】
図６に示すように、ジャイロセンサー素子３００は、基部１０と、基部１０から延出している一対の駆動腕２０，３０、および駆動腕２０，３０とは反対側の基部１０から延出している一対の検出腕３４０，３５０などから構成されている。詳しくは、ジャイロセンサー素子３００は、略矩形平板状の基部１０の＋Ｙ側の一端から、＋Ｙ軸方向に互いに略平行に延びる角柱状の一対の駆動腕２０，３０と、基部１０の−Ｙ側の一端から−Ｙ軸方向に互いに略平行に延びる角柱状の一対の検出腕３４０，３５０と、を備えている。
【００５３】
検出腕３４０には、検出腕３４０の基部１０側から検出腕３４０の先端側（−Ｙ側）に向かって、Ｚ軸方向に開口している貫通孔３４８が設けられている。貫通孔３４８は、Ｙ軸方向を長辺とする長方形の角部が丸められた角丸長方形を成している。
検出腕３５０には、検出腕３５０の基部１０側から検出腕３５０の先端側（−Ｙ側）に向かって、Ｚ軸方向に開口している貫通孔３５８が設けられている。貫通孔３５８は、Ｙ軸方向を長辺とする長方形の角部が丸められた角丸長方形を成している。
なお、検出腕３４０，３５０には、角丸長方形の貫通孔３４８，３５８を設けるものと説明したが、この形状に限定するものではない。例えば、貫通孔３４８，３５８は、長方形、長方形の少なくとも一つの角部が丸められた形状、角丸部を多角形で形成した形状、楕円形状などであってもよい。
【００５４】
駆動腕２０，３０には、マイクロローディング効果によるエッチングレートの低下を防止するために、幅広部２２，３２が設けられ、幅広部２２，３２には、開口面積の広い貫通孔２８，３８が設けられている。駆動腕２０，３０に設けられた幅広部２２，３２は振動周波数の上昇を招き、駆動腕２０，３０の面内方向の面内振動周波数と検出腕３４０，３５０の面外方向の面外振動周波数とに周波数差が生じ、後述する角速度ωの検出感度が低下する。従来、これらの周波数を合わせるためには、駆動腕２０，３０の長さを長くする方法があったが、これは振動素子１の外形寸法の増大を招いてしまう。また、検出腕３４０，３５０の厚さ（Ｚ軸方向）を厚くする方法があったが、これは生産効率と加工精度との低下を招いてしまう。そこで、本実施形態では、駆動腕２０，３０に、振動周波数を低下させるための幅狭部２６，３６が設けられている。これにより、駆動腕２０，３０の面内方向の面内振動周波数と検出腕３４０，３５０の面外方向の面外振動周波数とを略同じ周波数にすることができる。
【００５５】
図７は、図６におけるＢ−Ｂ線での断面図である。
図７に示すように、検出腕３４０の＋Ｘ軸方向の外側面には、外側面の＋Ｚ側に第１検出電極３６２が、外側面の−Ｚ側に第２検出電極３６４が、形成されている。検出腕３４０の−Ｘ軸方向の外側面には、外側面の＋Ｚ側に第２検出電極３６４が、外側面の−Ｚ側に第１検出電極３６２が、形成されている。
【００５６】
検出腕３４０に設けられている貫通孔３４８の＋Ｘ軸方向の内側面には、内側面の＋Ｚ側に第２検出電極３６４が、内側面の−Ｚ側に第１検出電極３６２が、形成されている。検出腕３４０に設けられている貫通孔３４８の−Ｘ軸方向の内側面には、内側面の＋Ｚ側に第１検出電極３６２が、内側面の−Ｚ側に第２検出電極３６４が、形成されている。
【００５７】
検出腕３５０の＋Ｘ軸方向の外側面には、外側面の＋Ｚ側に第２検出電極３６４が、外側面の−Ｚ側に第１検出電極３６２が、形成されている。検出腕３５０の−Ｘ軸方向の外側面には、外側面の＋Ｚ側に第１検出電極３６２が、外側面の−Ｚ側に第２検出電極３６４が、形成されている。
【００５８】
検出腕３５０に設けられている貫通孔３５８の＋Ｘ軸方向の内側面には、内側面の＋Ｚ側に第１検出電極３６２が、内側面の−Ｚ側に第２検出電極３６４が、形成されている。検出腕３５０に設けられている貫通孔３５８の−Ｘ軸方向の内側面には、内側面の＋Ｚ側に第２検出電極３６４が、内側面の−Ｚ側に第１検出電極３６２が、形成されている。
【００５９】
次に、ジャイロセンサー素子３００に加わる角速度の検出について説明する。
駆動腕２０，３０の第１駆動電極４２と第２駆動電極４４とに、位相が１８０度異なる交流電圧を印加すると、振動素子１は、駆動腕２０と駆動腕３０とが、面内方向（ＸＹ平面方向）に沿って互いに逆方向へ変位する屈曲振動（駆動モード）をする。本実施形態のジャイロセンサー素子３００には、インピーダンスの低い駆動腕２０，３０が用いられているため、効率良く屈曲振動をさせることができる。この駆動モードの状態で、Ｙ軸回りに角速度ωが加わると、駆動腕２０，３０にコリオリ力が発生し、駆動腕２０，３０が面内方向と交差する面外方向（＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向）に、互いに逆方向に屈曲振動する。
【００６０】
検出腕３４０，３５０は、駆動腕２０，３０の面外方向の屈曲振動に共振して、同じく面外方向に、互いに逆方向に屈曲振動する。この時、圧電効果により第１検出電極３６２と、第２検出電極３６４との間に電荷が発生する。ジャイロセンサー素子３００は、この電荷を検出することによりジャイロセンサー素子３００に加わる角速度ωを検出することができる。
検出腕３４０，３５０には、貫通孔３４８，３５８が設けられ、検出腕３４０，３５０の外側面と貫通孔３４８，３５８の内側面とに、第１検出電極３６２および第２検出電極３６４を配置できる。これにより、第１検出電極３６２と第２検出電極３６４との間で電荷を効果的に発生させることができるので、検出感度の高いジャイロセンサー素子３００が得られる。
【００６１】
以上述べたように、本実施形態２に係るジャイロセンサー素子３００よれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態のジャイロセンサー素子３００は、＋Ｚ軸方向からの平面視にて、基部１０の＋Ｙ側から＋Ｙ軸方向に平行に延出され面内方向（ＸＹ面内方向）に沿って振動する二つの駆動腕２０，３０と、基部１０の−Ｙ側から−Ｙ軸方向に平行に延出され面内方向と交差する面外方向の振動を検出する検出腕３４０，３５０と、を備えている。駆動腕２０，３０は、幅広部２２，３２と、幅狭部２６，３６と、傾斜部２４ａ，２４ｂ，３４ａ，３４ｂと、を有している。幅広部２２，３２は、幅広部２２，３２に開口面積の大きい貫通孔２８，３８を設けることで、振動素子１のインピーダンスを低下させると共に、マイクロローディング効果によるエッチングレートの低下と、これによる生産効率の低下とを抑制することができる。幅狭部２６，３６は、幅広部２２，３２を設けることで生じた駆動腕２０，３０の振動周波数と検出腕３４０，３５０の振動周波数との周波数差を、駆動腕２０，３０の長さ、および検出腕３４０，３５０の厚さ、を増大させることなく、解消させることができる。したがって、小型で生産効率が高く、低インピーダンスのジャイロセンサー素子３００を提供することができる。
【００６２】
＜電子デバイス−３＞
次に、本発明のジャイロセンサー素子３００を適応した電子デバイスとしてのジャイロ装置について説明する。図８は、本発明のジャイロセンサー素子３００を備えるジャイロ装置４００の概略を示した断面図である。なお、音叉型振動子１００（電子デバイス−１）と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
【００６３】
図８に示すように、ジャイロ装置４００は、ジャイロセンサー素子３００、ＩＣチップ４５０、ジャイロセンサー素子３００とＩＣチップ４５０とを収容するために矩形の箱状に形成されているパッケージ本体４１０、および蓋体１２０を備えている。セラミックなどで形成されたパッケージ本体４１０の底面にはＩＣチップ４５０が接着剤などの固定部材１４０を介して接着支持され、Ａｕ（金）などのワイヤー２７０でパッケージ本体４１０に形成された配線（図示せず）と電気的に接続されている。ＩＣチップ４５０は、ジャイロセンサー素子３００を駆動する駆動回路と、ジャイロセンサー素子３００に加わった角速度ωを出力する検出回路とを含んでいる。
【００６４】
ジャイロセンサー素子３００は、ＩＣチップ４５０を取り囲むようにパッケージ本体４１０に形成された支持台４１２上に固定された略枠状の基板４４０に支持されている。基板４４０は、ポリイミドなどの樹脂からなる基板本体４３０と、支持台４１２上に積層されたＣｕ（銅）などの金属箔からなるタブテープ４２０と、を備えている。基板４４０は支持台４１２の縁から中央部に向かって斜め上方に折り曲げられた複数の帯状のタブテープ４２０が延設されている。タブテープ４２０の先端は、ジャイロセンサー素子３００の基部１０に形成された配線（図示せず）に、バンプなどの接合部材を介して電気的に接続されている。これにより、ジャイロセンサー素子３００は、基板４４０によってＸＹ平面に平行に支持されている。
【００６５】
ジャイロ装置４００は、ＩＣチップ４５０からの駆動信号によりジャイロセンサー素子３００が所定の周波数で面内方向に沿って振動し、Ｙ軸回りに角速度ωが加わることにより面外方向に振動する。この面外方向の振動により生じた電荷をＩＣチップ４５０で検出することにより、ジャイロセンサーとして機能する。
【００６６】
以上述べたように、ジャイロ装置４００によれば、小型で生産効率が高く、低インピーダンスの振動素子１を備えた電子デバイスを提供することができる。
【００６７】
＜電子機器＞
次に、本発明の実施形態に係る振動素子１、音叉型振動子１００、水晶発振器２００、ジャイロセンサー素子３００、またはジャイロ装置４００を備えた電子機器について図９から図１２を用いて説明する。なお、説明では、振動素子１を用いた例を示している。
【００６８】
図９は、本発明の一実施形態に係る振動素子１を備える電子機器としてのモバイル型（又はノート型）のパーソナルコンピューター１１００の構成の概略を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１０００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、基準信号を出力するための振動素子１が内蔵されている。
【００６９】
図１０は、本発明の一実施形態に係る振動素子１を備える電子機器としての携帯電話機１２００（ＰＨＳも含む）の構成の概略を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１０００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、基準信号を出力するための振動素子１が内蔵されている。
【００７０】
図１１は、本発明の一実施形態に係る振動素子１を備える電子機器としてのデジタルスチルカメラ１３００の構成の概略を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、従来のフィルムカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
デジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１０００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１０００は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤ等を含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部１０００に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このデジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなデジタルスチルカメラ１３００には、基準信号を出力するための振動素子１が内蔵されている。
【００７１】
なお、本発明の一実施形態に係る振動素子１は、図９のパーソナルコンピューター１１００（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１０の携帯電話機１２００、図１１のデジタルスチルカメラ１３００の他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。
【００７２】
＜移動体＞
図１２は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１５００には本発明に係る振動素子１が搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１５００には、振動素子１を内蔵してタイヤなどを制御する電子制御ユニット１５１０が車体に搭載されている。また、振動素子１は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Ｔｉｒｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）に広く適用できる。
【符号の説明】
【００７３】
１…振動素子、１０…基部、２０，３０…駆動腕、２２，３２…幅広部、２４ａ，２４ｂ，３４ａ，３４ｂ…傾斜部、２６，３６…幅狭部、２８，３８，３４８，３５８…貫通孔、４２…第１駆動電極、４４…第２駆動電極、１００…音叉型振動子、１１０，２１０，４１０…パッケージ本体、１１２，４１２…支持台、１２０…蓋体、１４０…固定部材、１５０…封止部、２００…水晶発振器、２３０，４５０…ＩＣチップ、２７０…ワイヤー、３００…ジャイロセンサー素子、３４０，３５０…検出腕、３６２…第１検出電極、３６４…第２検出電極、４００…ジャイロ装置、４２０…タブテープ、４３０…基板本体、４４０…基板、１１００…パーソナルコンピューター、１２００…携帯電話機、１３００…デジタルスチルカメラ、１５００…自動車。
【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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