(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動信号が検出信号に及ぼす影響を低減できる角速度センサを提供する。【解決手段】センサ素子は、圧電体３と、圧電体３の駆動腕に設けられた１対の励振電極と、圧電体３の検出腕に設けられた１対の検出電極と、圧電体３に設けられ、１対の励振電極に接続された第１配線１７Ａ及び第２配線１７Ｂと、圧電体３に設けられ、１対の検出電極に接続された第３配線１７Ｃ及び第４配線１７Ｄと、圧電体３に設けられ、第１配線１７Ａ及び第２配線１７Ｂと第３配線１７Ｃ及び第４配線１７Ｄとの間に位置するＧＮＤ配線１８とを有している。制御回路は、第１配線１７Ａ及び第２配線１７Ｂを介して１対の励振電極に交流電圧を印加し、１対の第３配線１７Ｃ及び第４配線１７Ｄを介して１対の検出電極から交流電圧を検出し、ＧＮＤ配線１８に基準電位を付与する。【選択図】図７
2015141183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ素子と、
前記センサ素子と接続された制御回路と、
を有し、
前記センサ素子は、
基部と、前記基部から延びる駆動腕と、前記基部から前記駆動腕の延びる側又はその反対側へ延びる検出腕と、を有する圧電体と、
前記駆動腕に設けられた１対の励振電極と、
前記検出腕に設けられた１対の検出電極と、
前記圧電体に設けられ、前記１対の励振電極に接続された１対の励振配線と、
前記圧電体に設けられ、前記１対の検出電極に接続された１対の検出配線と、
前記圧電体に設けられ、前記１対の励振配線と前記１対の検出配線との間に位置する基準電位配線と、を有し、
前記制御回路は、前記１対の励振配線を介して前記１対の励振電極に交流電圧を印加し、前記１対の検出配線を介して前記１対の検出電極から交流電圧を検出し、前記基準電位配線に基準電位を付与する
角速度センサ。
【請求項２】
前記駆動腕と前記検出腕とは前記基部から互いに逆側へ延び、
前記基部において、前記１対の励振配線は前記基準電位配線に対して前記駆動腕が延びる側に位置し、前記１対の検出配線は前記基準電位配線に対して前記検出腕が延びる側に位置している
請求項１に記載の角速度センサ。
【請求項３】
複数の前記駆動腕がその延在方向に交差する並び方向に並べられており、
前記基準電位配線は、前記基部において、前記並び方向に延びて前記複数の駆動腕の配置範囲全体に亘っている
請求項２に記載の角速度センサ。
【請求項４】
前記センサ素子は、前記１対の励振配線に接続された１対の励振パッドと、前記１対の検出配線に接続された１対の検出パッドと、を有し、
前記基部の両端部は、前記並び方向において全ての駆動腕及び全ての検出腕よりも外側に位置しており、
前記１対の励振パッド及び前記１対の検出パッドは、前記基部の両端部に分配されており、
前記基準電位配線は、前記基部の一方の端部から他方の端部まで延びている
請求項３に記載の角速度センサ。
【請求項５】
前記センサ素子は、前記１対の励振配線に接続された１対の励振パッドと、前記１対の検出配線に接続された１対の検出パッドと、を有し、
前記基部のうち両端部は、前記複数の駆動腕の並び方向において全ての駆動腕及び全ての検出腕よりも外側に位置しており、
前記圧電体は、前記基部の両端部から、前記複数の駆動腕が延びる側及び前記複数の検出腕が延びる側に延びる４本の実装腕を有し、
前記１対の励振パッド及び前記１対の検出パッドは、前記４本の実装腕の先端部に分配されており、
前記基準電位配線は、前記基部の一方の端部から延びる実装腕の先端部から、前記基部の他方の端部から延びる実装腕の先端部まで延びている
請求項３に記載の角速度センサ。
【請求項６】
１又は複数の前記駆動腕、及び、１又は複数の前記検出腕のうち、少なくともいずれか２本は、これらの腕の延在方向に交差する並び方向に並べられており、
前記基準電位配線は、前記延在方向及び前記並び方向に交差する平面視方向に見て、前記１対の励振配線の全体と、前記１対の検出配線の全体とを隔てている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の角速度センサ。
【請求項７】
前記センサ素子は、前記１対の励振配線に接続された１対の励振パッドと、前記１対の検出配線に接続された１対の検出パッドと、前記基準電位配線に接続された基準電位パッドとを有し、
前記基準電位配線及び前記基準電位パッドは、前記平面視方向に見て、前記１対の励振パッド、前記１対の励振配線及び前記１対の励振電極の全体と、前記１対の検出パッド、前記１対の検出配線及び前記１対の検出電極の全体とを隔てている
請求項６に記載の角速度センサ。
【請求項８】
前記励振配線及び前記検出配線が前記基準電位配線を挟んで互いに平行に延びている部分において、前記基準電位配線は、前記検出配線よりも前記励振配線に近い
請求項１〜７のいずれか１項に記載の角速度センサ。
【請求項９】
前記励振配線及び前記検出配線が前記基準電位配線を挟んで互いに平行に延びている部分において、前記基準電位配線の幅は、前記励振配線の幅及び前記検出配線の幅よりも大きい
請求項１〜８のいずれか１項に記載の角速度センサ。
【請求項１０】
基部と、前記基部から延びる駆動腕と、前記基部から前記駆動腕の延びる側又はその反対側へ延びる検出腕と、を有する圧電体と、
前記駆動腕に設けられた１対の励振電極と、
前記検出腕に設けられた１対の検出電極と、
前記圧電体に設けられ、前記１対の励振電極に接続された１対の励振配線と、
前記圧電体に設けられ、前記１対の検出電極に接続された１対の検出配線と、
前記圧電体に設けられ、前記１対の励振配線と前記１対の検出配線との間に位置する基準電位配線と、
を有するセンサ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角速度センサ及びセンサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
角速度センサとして、いわゆる圧電振動式のものが知られている（例えば特許文献１）。このセンサにおいては、圧電体に交流電圧（駆動信号）を印加して圧電体を励振する。この励振されている圧電体が回転されると、回転速度（角速度）に応じた大きさで、励振方向と直交する方向にコリオリの力が生じ、このコリオリの力によっても圧電体は振動する。そして、このコリオリの力に起因する圧電体の変形に応じて生じる交流電圧（検出信号）を検出することにより、圧電体の角速度を検出することができる。
【０００３】
このような角速度センサは、圧電体に交流電圧を印加するために、圧電体に設けられた１対の励振電極と、圧電体に設けられ、１対の励振電極から延びる１対の励振配線とを有している。また、角速度センサは、圧電体の交流電圧を検出するために、圧電体に設けられた１対の検出電極と、圧電体に設けられ、１対の検出電極から延びる１対の検出配線とを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１４１２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
角速度センサは、更なる小型化が要求されている。しかし、角速度センサを小型化すると、励振配線と検出配線とが近接配置されることになる。その結果、駆動信号が検出信号に影響を及ぼす。例えば、検出信号に意図しないドリフトが生じる。
【０００６】
従って、駆動信号が検出信号に及ぼす影響を低減できる角速度センサ及びセンサ素子が提供されることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る角速度センサは、センサ素子と、前記センサ素子と接続された制御回路と、を有し、前記センサ素子は、基部と、前記基部から延びる駆動腕と、前記基部から前記駆動腕の延びる側又はその反対側へ延びる検出腕と、を有する圧電体と、前記駆動腕に設けられた１対の励振電極と、前記検出腕に設けられた１対の検出電極と、前記圧電体に設けられ、前記１対の励振電極に接続された１対の励振配線と、前記圧電体に設けられ、前記１対の検出電極に接続された１対の検出配線と、前記圧電体に設けられ、前記１対の励振配線と前記１対の検出配線との間に位置する基準電位配線と、を有し、前記制御回路は、前記１対の励振配線を介して前記１対の励振電極に交流電圧を印加し、前記１対の検出配線を介して前記１対の検出電極から交流電圧を検出し、前記基準電位配線に基準電位を付与する。
【０００８】
好適には、前記駆動腕と前記検出腕とは前記基部から互いに逆側へ延び、前記基部において、前記１対の励振配線は前記基準電位配線に対して前記駆動腕が延びる側に位置し、前記１対の検出配線は前記基準電位配線に対して前記検出腕が延びる側に位置している。
【０００９】
好適には、複数の前記駆動腕がその延在方向に交差する並び方向に並べられており、前記基準電位配線は、前記基部において、前記並び方向に延びて前記複数の駆動腕の配置範囲全体に亘っている。
【００１０】
好適には、前記センサ素子は、前記１対の励振配線に接続された１対の励振パッドと、前記１対の検出配線に接続された１対の検出パッドと、を有し、前記基部の両端部は、前記並び方向において全ての駆動腕及び全ての検出腕よりも外側に位置しており、前記１対の励振パッド及び前記１対の検出パッドは、前記基部の両端部に分配されており、前記基準電位配線は、前記基部の一方の端部から他方の端部まで延びている。
【００１１】
好適には、前記センサ素子は、前記１対の励振配線に接続された１対の励振パッドと、前記１対の検出配線に接続された１対の検出パッドと、を有し、前記基部のうち両端部は、前記複数の駆動腕の並び方向において全ての駆動腕及び全ての検出腕よりも外側に位置しており、前記圧電体は、前記基部の両端部から、前記複数の駆動腕が延びる側及び前記複数の検出腕が延びる側に延びる４本の実装腕を有し、前記１対の励振パッド及び前記１対の検出パッドは、前記４本の実装腕の先端部に分配されており、前記基準電位配線は、前記基部の一方の端部から延びる実装腕の先端部から、前記基部の他方の端部から延びる実装腕の先端部まで延びている。
【００１２】
好適には、１又は複数の前記駆動腕、及び、１又は複数の前記検出腕のうち、少なくともいずれか２本は、これらの腕の延在方向に交差する並び方向に並べられており、前記基準電位配線は、前記延在方向及び前記並び方向に交差する平面視方向に見て、前記１対の励振配線の全体と、前記１対の検出配線の全体とを隔てている。
【００１３】
好適には、前記センサ素子は、前記１対の励振配線に接続された１対の励振パッドと、前記１対の検出配線に接続された１対の検出パッドと、前記基準電位配線に接続された基準電位パッドとを有し、前記基準電位配線及び前記基準電位パッドは、前記平面視方向に見て、前記１対の励振パッド、前記１対の励振配線及び前記１対の励振電極の全体と、前記１対の検出パッド、前記１対の検出配線及び前記１対の検出電極の全体とを隔てている。
【００１４】
好適には、前記励振配線及び前記検出配線が前記基準電位配線を挟んで互いに平行に延びている部分において、前記基準電位配線は、前記検出配線よりも前記励振配線に近い。
【００１５】
好適には、前記励振配線及び前記検出配線が前記基準電位配線を挟んで互いに平行に延びている部分において、前記基準電位配線の幅は、前記励振配線の幅及び前記検出配線の幅よりも大きい。
【００１６】
本発明の一態様に係るセンサ素子は、基部と、前記基部から延びる駆動腕と、前記基部から前記駆動腕の延びる側又はその反対側へ延びる検出腕と、を有する圧電体と、前記駆動腕に設けられた１対の励振電極と、前記検出腕に設けられた１対の検出電極と、前記圧電体に設けられ、前記１対の励振電極に接続された１対の励振配線と、前記圧電体に設けられ、前記１対の検出電極に接続された１対の検出配線と、前記圧電体に設けられ、前記１対の励振配線と前記１対の検出配線との間に位置する基準電位配線と、を有する。
【発明の効果】
【００１７】
上記の構成によれば、駆動信号が検出信号に及ぼす影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るセンサ素子の構成を示す斜視図。
【図２】図１のセンサ素子の平面図。
【図３】図３（ａ）は図２のIIIａ−IIIａ線における断面図、図３（ｂ）は図２のIIIｂ−IIIｂ線における断面図。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は駆動腕及び検出腕における電位等を説明する模式図。
【図５】図５（ａ）は全駆動腕のｘ軸方向における励振を説明するための模式図、図５（ｂ）は全駆動腕及び全検出腕のｚ軸方向における振動を説明するための模式図。
【図６】図１のセンサ素子の配線の一例を示す模式的な斜視図。
【図７】図１のセンサ素子の基部における配線の一例を示す平面図。
【図８】図１のセンサ素子の実装構造の一例を示す断面図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るセンサ素子の構成を示す斜視図。
【図１０】図９のセンサ素子の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下の図面は、模式的なものである。従って、細部は省略されることがあり、また、寸法比率等は現実のものと必ずしも一致しない。
【００２０】
また、各図には、説明の便宜のために、直交座標系ｘｙｚを付している。なお、直交座標系ｘｙｚは、センサ素子（圧電体）の形状に基づいて定義されている。すなわち、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、結晶の電気軸、機械軸及び光軸を示すとは限らない。
【００２１】
同一又は類似する構成については、「第１駆動腕１１Ａ」、「第２駆動腕１１Ｂ」のように、同一名称に対して互いに異なる番号及びアルファベットを付して呼称することがあり、また、この場合において、単に「駆動腕１１」といい、これらを区別しないことがある。
【００２２】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るセンサ素子１の構成を示す斜視図である。図２は、センサ素子１の平面図である。
【００２３】
センサ素子１は、例えば、ｙ軸回りの角速度を検出する角速度センサ１０１を構成するものである。角速度センサ１０１は、圧電振動式のものであり、センサ素子１は、ｘ軸方向に励振され、ｚ軸方向にコリオリの力が生じるように構成されている。具体的には、以下のとおりである。
【００２４】
センサ素子１は、圧電体３と、圧電体３に電圧を印加するための第１励振電極５Ａ及び第２励振電極５Ｂ（図１）と、圧電体３に生じた電気信号を取り出すための第１検出電極７Ａ（図１）及び第２検出電極７Ｂ（図１）とを有している。
【００２５】
圧電体３は、その全体が一体的に形成されている。圧電体３は、単結晶であってもよし、多結晶であってもよい。また、圧電体３の材料は適宜に選択されてよく、例えば、水晶（ＳｉＯ２）、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＰＺＴである。
【００２６】
圧電体３において、電気軸乃至は分極軸（以下、両者を代表して分極軸のみに言及することがある。）は、ｘ軸に一致するように設定されている。なお、分極軸は、所定の範囲（例えば１５°以内）でｘ軸に対して傾斜していてもよい。また、圧電体３が単結晶である場合において、機械軸及び光軸は、適宜な方向とされてよいが、例えば、機械軸はｙ軸方向、光軸はｚ軸方向とされている。
【００２７】
圧電体３は、ｘ軸方向に延びる基部９と、基部９からｙ軸方向の正側へ延びる第１駆動腕１１Ａ〜第４駆動腕１１Ｄと、基部９からｙ軸方向の負側へ延びる第１検出腕１３Ａ及び第２検出腕１３Ｂとを有している。
【００２８】
駆動腕１１は、駆動信号（交流電圧、電界）が印加されることによってｘ軸方向（以下、「励振方向」ということがある。）に励振される部分である。検出腕１３は、コリオリの力によってｚ軸方向（以下、「検出方向」ということがある。）に振動され、角速度に応じた検出信号（交流電圧）を生成する部分である。基部９は、これら駆動腕１１及び検出腕１３を支持する部分である。これらの位置及び形状等は、例えば、以下のように設定されている。
【００２９】
圧電体３は、例えば、全体として厚さ（ｚ軸方向）が一定にされており、また、例えば、ｙ軸方向に延びる中心線ＣＬ０（図２）に対して線対称の形状に形成されている。
【００３０】
基部９は、例えば、概ね直方体状とされている。基部９の３軸方向の寸法比率は適宜に設定されてよい。例えば、基部９は、ｘ軸方向の大きさ＞ｙ軸方向の大きさ＞ｚ軸方向の大きさに設定されている。すなわち、基部９は、ｘ軸方向を長手方向とし、ｚ軸方向を厚み方向とする概ね長方形の板状とされている。なお、例えば、ｘ軸方向の大きさ＞ｚ軸方向の大きさ≧ｙ軸方向の大きさとされてもよい。
【００３１】
基部９の両端部９ａは、ｘ軸方向において、全ての駆動腕１１及び全ての検出腕１３よりも外側に位置している。なお、逆説的であるが、本実施形態において端部９ａの範囲は、例えば、全ての駆動腕１１及び全ての検出腕１３からｘ軸方向において外側へ突出している部分である。
【００３２】
両端部９ａのｚ軸方向の正側又は負側（本実施形態では正側）には、励振電極５及び検出電極７と接続された第１パッド１５Ａ〜第４パッド１５Ｄ、並びに、これらの電極とは接続されずに、基準電位が付与される第１ＧＮＤパッド１６Ａ及び第２ＧＮＤパッド１６Ｂが設けられている。なお、２つのＧＮＤパッド１６のうち一方は省略されてもよい。
【００３３】
パッド１５及びＧＮＤパッド１６は、後述する実装基体に設けられたパッドに対向し、当該パッドに対して半田乃至は導電性接着剤からなるバンプにより接着される。これにより、センサ素子１と実装基体との電気的な接続がなされ、また、センサ素子１（圧電体３）は、駆動腕１１及び検出腕１３が振動可能な状態で支持される。
【００３４】
複数の駆動腕１１は、互いに同一方向（ｙ軸方向の正側）に互いに並列に（平行に）延びている。駆動腕１１の数は、偶数（本実施形態では４）である。偶数本の駆動腕１１は、中心線ＣＬ０に対して互いに線対称に配置されている。また、偶数本の駆動腕１１は、その形状も、中心線ＣＬ０に対して線対称とされている。すなわち、第１駆動腕１１Ａと第４駆動腕１１Ｄとは、中心線ＣＬ０に対して互いに線対称の配置及び形状とされ、第２駆動腕１１Ｂと第３駆動腕１１Ｃとは、中心線ＣＬ０に対して互いに線対称の配置及び形状とされている。また、例えば、これら全ての駆動腕１１の形状は、互いに同一とされている。従って、（基部９の影響を無視すれば）全ての駆動腕１１の励振方向（ｘ軸方向）等の固有振動数は互いに同一である。
【００３５】
駆動腕１１の具体的形状等は適宜に設定されてよい。例えば、駆動腕１１は、ｙ軸方向を長手方向とする直方体において、ｚ軸方向の正側及び負側の面にｙ軸方向に延びる凹溝１１ａ（図３（ａ）も参照）が形成された形状とされている。凹溝１１ａの断面形状は例えば矩形である。駆動腕１１のｘｚ断面の形状及び寸法は、例えば、駆動腕１１の長手方向（ｙ軸方向）の全体に亘って一定である。
【００３６】
駆動腕１１が励振方向（ｘ軸方向）に大きくなると励振方向における固有振動数は高くなり、駆動腕１１が延在方向（ｙ軸方向）に大きくなると励振方向における固有振動数は低くなる。従って、駆動腕１１の幅（ｘ軸方向）及び長さ（ｙ軸方向）の寸法比率は、励振させたい周波数に応じて設定される。なお、ｘｚ断面の形状及び寸法は、駆動腕１１のｘ軸方向の固有振動数とｚ軸方向の固有振動数とが等しくなるように設定されることが好ましい。
【００３７】
複数の検出腕１３は、複数の駆動腕１１の延びる方向とは反対方向（ｙ軸方向の負側）に互いに並列に（平行に）延びている。検出腕１３の数は、偶数（本実施形態では２）であり、また、例えば、駆動腕１１の数よりも少ない。偶数本の検出腕１３は、中心線ＣＬ０に対して互いに線対称に配置されている。また、偶数本の検出腕１３は、その形状も、中心線ＣＬ０に対して互いに線対称とされている。この２本の検出腕１３の検出方向（ｚ軸方向）等における固有振動数は互いに同一である。
【００３８】
検出腕１３の具体的形状等は適宜に設定されてよい。例えば、検出腕１３の概略形状は、直方体とされている。この直方体においては、例えば、ｙ軸方向の大きさ＞ｘ軸方向の大きさ＞ｚ軸方向の大きさである。すなわち、検出腕１３は、ｙ軸方向を長手方向とし、ｚ軸方向を厚み方向とする概ね長方形の板状とされている。
【００３９】
また、例えば、検出腕１３は、当該検出腕１３をｚ軸方向に貫通し、ｙ軸方向に延びる１又は複数（本実施形態では複数）の貫通溝１３ａ（図３（ｂ）も参照）が形成された形状とされている。別の観点では、検出腕１３は、基部９からｙ軸方向に延び、ｘ軸方向に並べられ、先端が互いに固定された複数の分割腕１３ｂを有している。分割腕１３ｂ（貫通溝１３ａ）のｘｚ断面の形状は例えば矩形である。貫通溝１３ａの根元側端部は、好ましくは基部９に到達している。
【００４０】
駆動腕１１のｘ軸方向の位置と検出腕１３のｘ軸方向の位置との相対関係は、第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂの振動によって第１検出腕１３Ａを振動させ、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄの振動によって第２検出腕１３Ｂを振動させることが可能に適宜に設定されている。
【００４１】
例えば、図２に示すように、第１駆動腕１１Ａと第２駆動腕１１Ｂとの中間位置を通る線（ＣＬ１）と、第１検出腕１３Ａの中心線ＣＬ１３Ａとは一致している。同様に、第３駆動腕１１Ｃと第４駆動腕１１Ｄとの中間位置を通る線（ＣＬ２）と、第２検出腕１３Ｂの中心線ＣＬ１３Ｂとは一致している。
【００４２】
なお、各腕の中心線は、例えば、ｘｚ断面の重心をｙ軸方向に連ねた線である。例えば、中心線ＣＬ１３Ａは、第１検出腕１３Ａのｘｚ断面の重心をｙ軸方向に連ねた線である。また、複数の腕全体としての中心線を定義することもできる。例えば、第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂの全体のｘｚ断面の重心をｙ軸方向に連ねた線を中心線ＣＬ１と定義できる。
【００４３】
上記のように複数の腕全体としての中心線を定義すると、本実施形態では、第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂの全体としての中心線ＣＬ１と、第１検出腕１３Ａの中心線ＣＬ１３Ａとが一致し、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄの全体としての中心線ＣＬ２と、第２検出腕１３Ｂの中心線ＣＬ１３Ｂとが一致していると捉えることができる。
【００４４】
駆動腕及び検出腕の本数が本実施形態とは異なる場合も、本実施形態と同様に、中心線同士を一致させてよい。例えば、１本の検出腕１３に対応する駆動腕１１の数が３本の場合に、３本の駆動腕全体の中心線を考え、この中心線を検出腕１３の中心線と一致させてよい。また、例えば、３本の駆動腕１１と２本の検出腕１３とが対応している場合に、３本の駆動腕１１全体の中心線と、２本の検出腕全体の中心線とを一致させてよい。
【００４５】
中心線ＣＬ０に対するｘ軸方向の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、２本の駆動腕１１間の距離（例えば図２に示す中心間距離Ｄ１）は適宜に設定される。なお、中心間距離は、中心線間の距離である。
【００４６】
本実施形態では、第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂは、その全体としてのｘ軸方向の外側面（第１駆動腕１１Ａのｘ軸方向の負側の面及び第２駆動腕１１Ｂのｘ軸方向の正側の面）が、第１検出腕１３Ａのｘ軸方向の外側面に一致するように配置されている。第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄも同様である。これにより、検出腕１３の幅方向（ｘ軸方向）全体に振動を伝達させやすくなる。また、駆動腕１１の配置範囲は検出腕１３の配置範囲に収まり、圧電体３が小型化される。もちろん、駆動腕１１間の距離は、本実施形態よりも短くされるなどしてもよい。
【００４７】
また、中心線ＣＬ０に対するｘ軸方向の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、複数本（本実施形態では２本）の駆動腕１１の中心間距離Ｄ１は、検出腕１３同士の中心間距離Ｄ２（図２）よりも短くされている。すなわち、中心線ＣＬ０の一方側及び他方側のそれぞれにおける、２本の駆動腕１１間の相互影響は、中心線ＣＬ０を挟んで互いに隣接する２本の検出腕１３間の相互影響よりも大きい。
【００４８】
図３（ａ）は、図２のIIIａ−IIIａ線における断面図である。図３（ａ）においては、第４駆動腕１１Ｄの断面を示しているが、他の駆動腕１１の断面も同様である。
【００４９】
図１、図２及び図３（ａ）に示すように、励振電極５は、駆動腕１１の表面に形成された層状電極である。励振電極５は、例えば、Ｃｕ，Ａｌ等の適宜な金属によって形成されている。
【００５０】
図３（ａ）に示すように、第１励振電極５Ａは、各駆動腕１１において、ｚ軸方向の正側の面及びｚ軸方向の負側の面にそれぞれ設けられている。これらの面には、上述のように凹溝１１ａが形成されており、各面において、第１励振電極５Ａは、凹溝１１ａの底面及び２つの内壁面を覆っている。また、第２励振電極５Ｂは、各駆動腕１１において、ｘ軸方向の正側の面及びｘ軸方向の負側の面にそれぞれ設けられている。
【００５１】
２つの第１励振電極５Ａ及び２つの第２励振電極５Ｂは、例えば、駆動腕１１の各面を概ね覆うように設けられている。ただし、第１励振電極５Ａ及び第２励振電極５Ｂは、互いに短絡しないように、少なくとも一方（本実施形態では第１励振電極５Ａ）が各面よりも幅方向において小さく形成されている。
【００５２】
各駆動腕１１において、２つの第１励振電極５Ａは、例えば互いに同電位とされる。例えば、２つの第１励振電極５Ａは、圧電体３上の配線等により互いに接続されている。また、各駆動腕１１において、２つの第２励振電極５Ｂは、例えば互いに同電位とされる。例えば、２つの第２励振電極５Ｂは、圧電体３上の配線等により互いに接続されている。
【００５３】
なお、励振電極５の付加符号Ａ、Ｂは、直交座標系ｘｙｚに基づいて付されている。従って、例えば、後述するように、一の駆動腕１１の第１励振電極５Ａと、他の駆動腕１１の第１励振電極５Ａとは同電位とは限らない。
【００５４】
図３（ｂ）は、図２のIIIｂ−IIIｂ線における断面図である。図３（ｂ）においては、第２検出腕１３Ｂの一部の分割腕１３ｂの断面を示しているが、第２検出腕１３Ｂの他の分割腕１３ｂ、及び、第１検出腕１３Ａの分割腕１３ｂの断面も同様である。
【００５５】
図１、図２及び図３（ｂ）に示すように、検出電極７は、検出腕１３（分割腕１３ｂ）の表面に形成された層状電極である。検出電極７は、例えば、Ｃｕ，Ａｌ等の適宜な金属によって形成されている。
【００５６】
検出電極７は、各分割腕１３ｂに設けられている。すなわち、検出電極７は、検出腕１３のｘ軸方向の外側面だけでなく、複数の貫通溝１３ａの内壁面にも設けられている。
【００５７】
より具体的には、第１検出電極７Ａは、各分割腕１３ｂにおいて、ｘ軸方向の負側の面のうちのｚ軸方向の正側の領域、及び、ｘ軸方向の正側の面のうちのｚ軸方向の負側の領域にそれぞれ設けられている。第２検出電極７Ｂは、各分割腕１３ｂにおいて、ｘ軸方向の負側の面のうちのｚ軸方向の負側の領域、及び、ｘ軸方向の正側の面のうちのｚ軸方向の正側の領域にそれぞれ設けられている。第１検出電極７Ａ及び第２検出電極７Ｂは、互いに短絡しないように適宜な間隔を空けて、分割腕１３ｂに沿って延びている。
【００５８】
各検出腕１３において、複数の第１検出電極７Ａは、例えば、圧電体３上の配線等により接続されている。各検出腕１３において、複数の第２検出電極７Ｂは、例えば、圧電体３上の配線等により接続されている。
【００５９】
なお、励振電極５と同様に、検出電極７の付加符号Ａ、Ｂは、直交座標系ｘｙｚに基づいて付されている。従って、例えば、後述するように、第１検出腕１３Ａの第１検出電極７Ａと、第２検出腕１３Ｂの第１検出電極７Ａとは、（本実施形態では）同電位ではない。
【００６０】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、角速度センサ１０１は、励振電極５に交流電圧（駆動信号）を印加する励振回路１０３と、検出電極７からの交流電圧（検出信号）を検出する検出回路１０５とを有している。
【００６１】
励振回路１０３は、例えば、発振回路や増幅器を含んで構成されており、所定の周波数の交流電圧を第１励振電極５Ａと第２励振電極５Ｂとの間に印加する。なお、周波数は、角速度センサ１０１内にて予め定められていてもよいし、外部の機器等から指定されてもよい。
【００６２】
駆動信号としての交流電圧は、第１励振電極５Ａの電位が基準電位に対して正及び負に交互に変動するとともに、第２励振電極５Ｂの電位が基準電位に対して正及び負に交互に変動し、両電極の電位が互いに正負の逆側へ変動するものである。すなわち、交流電圧は、第１励振電極５Ａ及び第２励振電極５Ｂの一方の電位が基準電位とされ、他方の電位が基準電位に対して正又は負の少なくとも一方に変動するものではない。なお、電位の変動は、sin波のように連続的なものであってもよいし、パルス波のように断続的なものであってもよい。
【００６３】
検出回路１０５は、例えば、増幅器や検波回路を含んで構成されており、第１検出電極７Ａと第２検出電極７Ｂとの電位差を検出し、その検出結果に応じた電気信号を外部の機器等に出力する。より具体的には、例えば、上記の電位差は、交流電圧として検出され、検出回路１０５は、検出した交流電圧の振幅に応じた信号を出力する。この振幅に基づいてｙ軸回りの角速度が特定される。また、検出回路１０５は、励振回路１０３の印加電圧と検出した電気信号との位相差に応じた信号を出力する。この位相差に基づいてｙ軸回りの回転の向きが特定される。
【００６４】
検出信号としての交流電圧も、後述する作用から理解されるように、第１検出電極７Ａの電位が基準電位に対して正及び負に交互に変動するとともに、第２検出電極７Ｂの電位が基準電位に対して正及び負に交互に変動し、両電極の電位が互いに正負の逆側へ変動するものである。
【００６５】
なお、励振回路１０３及び検出回路１０５は、全体として制御回路１０７を構成している。制御回路１０７は、例えば、チップＩＣによって構成されており、センサ素子１が実装される回路基板又は適宜な形状の実装基体に実装されている。
【００６６】
（動作説明）
図４（ａ）は、駆動腕１１における電位等を説明する図であり、図３（ａ）に対応する模式図である。図４（ｂ）は、検出腕１３における電位等を説明する図であり、図３（ｂ）に対応する模式図である。
【００６７】
第１励振電極５Ａに正の電位が付与され、第２励振電極に負の電位が付与されると、同図において矢印で示すような電界が生じる。一方、分極軸は、ｘ軸方向に一致している。従って、電界のｘ軸方向の成分に着目すると、駆動腕１１のうちｘ軸方向の一方側部分においては電界の向きと分極軸の向きは一致し、他方側部分においては電界の向きと分極軸の向きは逆になる。
【００６８】
その結果、駆動腕１１のうちｘ軸方向の一方側部分はｙ軸方向において収縮し、他方側部分はｙ軸方向において伸長する。そして、駆動腕１１は、バイメタルのようにｘ軸方向の一方側へ湾曲する。第１励振電極５Ａ及び第２励振電極５Ｂに印加される電圧が逆にされると、駆動腕１１は逆方向に湾曲する。このような原理により、交流電圧が第１励振電極５Ａ及び第２励振電極５Ｂに印加されると、駆動腕１１はｘ軸方向において振動する。
【００６９】
ここで、上述のように、第１励振電極５Ａが設けられる駆動腕１１のｚ軸方向の正側及び負側の面には、凹溝１１ａが形成されている。従って、第１励振電極５Ａは、ｘ軸方向において第２励振電極５Ｂと対向する部分（凹溝１１ａの内壁に位置する部分）を有することになり、また、全体として面積が大きくなる。その結果、駆動腕１１内におけるｘ軸方向の電界の強さを大きくし、効率的に駆動腕１１を振動させることができる。
【００７０】
センサ素子１がｙ軸回りに回転されると、ｘ軸方向において振動している駆動腕１１には、慣性力の一つである、その角速度に応じた大きさのコリオリの力が加わる。その結果、駆動腕１１はｚ軸方向において振動する。駆動腕１１及び検出腕１３は基部９によって連結され、互いに力の相互作用を及ぼすから、検出腕１３は、ｚ軸方向において、駆動腕１１とは逆位相で振動する（駆動腕１１の湾曲方向とは逆方向に湾曲する。）。
【００７１】
検出腕１３がｚ軸方向に湾曲すると、図４（ｂ）において矢印で示すように、ｚ軸方向に平行な電界が生じる。電界の向きは、ｘ軸（電極軸）方向の正側部分と負側部分とで互いに逆である。また、電界の向きは、電極軸の向きと、湾曲の向き（ｚ軸方向の正側又は負側）とで決定される。この電圧（電界）が第１検出電極７Ａ及び第２検出電極７Ｂに出力される。検出腕１３がｚ軸方向に振動すると、電圧は交流電圧として検出される。
【００７２】
ここで、上述のように、検出腕１３には複数の貫通溝１３ａが形成されており、検出電極７は、検出腕１３のｘ軸方向の正側及び負側の面だけでなく、その貫通溝１３ａの内壁面にも設けられている。従って、検出電極７は、検出腕１３のｘ軸方向の外側面だけに設けられている場合に比較して、全体としての面積が大きくなっている。その結果、検出腕１３において生じる電荷を効率的に電気信号として取り出すことができる。
【００７３】
図５（ａ）は、４本の駆動腕１１のｘ軸方向における励振を説明するための模式的な平面図である。
【００７４】
第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂは、励振方向（ｘ軸方向）において同一側へ共に変形するように互いに同一の位相で励振される。例えば、第１駆動腕１１Ａの第１励振電極５Ａと第２駆動腕１１Ｂの第１励振電極５Ａとは接続され、第１駆動腕１１Ａの第２励振電極５Ｂと第２駆動腕１１Ｂの第２励振電極５Ｂとは接続され、これらの第１励振電極５Ａと、第２励振電極５Ｂとの間に交流電圧が印加される。
【００７５】
同様に、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄは、励振方向において同一側へ共に変形するように互いに同一の位相で励振される。この励振も、上記と同様に、２本の駆動腕１１間において、第１励振電極５Ａ同士が接続され、第２励振電極５Ｂ同士が接続されることなどにより実現されてよい。
【００７６】
第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂのグループと、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄのグループとは、励振方向において互いに逆側へ変形するように互いに逆の位相（１８０°ずれた位相）で励振される。例えば、第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂの第１励振電極５Ａと、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄの第２励振電極５Ｂとが接続され（第１の電極群）、第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂの第２励振電極５Ｂと、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄの第１励振電極５Ａとが接続され（第２の電極群）、第１の電極群と第２の電極群との間に交流電圧が印加される。
【００７７】
なお、第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂのグループと、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄのグループとは、ｘ軸方向において逆位相で振動していることから、圧電体３全体としては、これらグループのｘ軸方向の力は互いに打ち消し合う。
【００７８】
図５（ｂ）は、４本の駆動腕１１及び２本の検出腕１３のｚ軸方向における振動を説明するための模式的な斜視図である。より具体的には、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示したように駆動腕１１が湾曲している圧電体３が、中心線ＣＬ０回り（ｙ軸回り）に矢印ｙ５で示す方向へ回転した場合における、駆動腕１１及び検出腕１３の湾曲状態を示す斜視図である。
【００７９】
第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂは、回転中心（中心線ＣＬ０）に対して、その半径方向（ｘ軸方向）の同一側に配置されている。また、両駆動腕１１は、図５（ａ）に示したように、その半径方向（励振方向、ｘ軸方向）において共に外側又は内側へ湾曲するように励振される。従って、両駆動腕１１においてコリオリの力の向きは互いに同一である。その結果、図５（ｂ）に示すように、両駆動腕１１はｚ軸方向において同一側へ共に湾曲するように振動する。同様に、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄは、コリオリの力によって、ｚ軸方向において同一側へ共に湾曲するように振動する。
【００８０】
第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂのグループと、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄのグループとは、回転中心（中心線ＣＬ０）に対して、その半径方向（ｘ軸方向）において互いに逆側に配置されており、ひいては、回転によるｚ軸方向の移動の向きは互いに逆である。また、図５（ａ）に示したように、一方のグループが半径方向において外側（又は内側）へ湾曲するとき、他方のグループも半径方向において外側（又は内側）へ湾曲するように、両グループは励振される。従って、両グループにおいてコリオリの力の向きは互いに逆となる。その結果、図５（ｂ）に示すように、両グループはｚ軸方向において互いに逆側へ湾曲するように振動する。
【００８１】
駆動腕１１及び検出腕１３は、基部９によって連結されている。従って、駆動腕１１の振動は、基部９を介して検出腕１３に伝達され、検出腕１３も振動する。具体的には、第１検出腕１３Ａは、ｚ軸方向において第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂとは逆側へ湾曲するように振動する。また、第２検出腕１３Ｂは、ｚ軸方向において第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄとは逆側へ湾曲するように振動する。
【００８２】
第１検出腕１３Ａ及び第２検出腕１３Ｂは、ｚ軸方向において互いに逆側に湾曲するように振動する。従って、両者は、ｚ軸方向の一方側部分（又は他方側部分）において生じる電圧がｘ軸方向において互いに逆向きである。従って、例えば、第１検出腕１３Ａの第１検出電極７Ａと第２検出腕１３Ｂの第２検出電極７Ｂとが接続され、第１検出腕１３Ａの第２検出電極７Ｂと第２検出腕１３Ｂの第１検出電極７Ａとが接続されることにより、両検出腕１３において生じた電気信号は加算される。
【００８３】
（配線の一例）
上記の動作説明においては、複数の励振電極５及び複数の検出電極７の接続関係について言及した。この接続関係を実現する配線の一例を図６に示す。
【００８４】
図６は、センサ素子１の斜視図である。ただし、この図は、配線を視認しやすいようにセンサ素子１を模式的に示している。例えば、圧電体３の形状は単純化されて示され、また、各種の電極は小さく示されている。
【００８５】
この例において、第１パッド１５Ａ及び第２パッド１５Ｂは、複数の励振電極５に印加される電圧が入力されるパッドである。また、第３パッド１５Ｃ及び第４パッド１５Ｄは、複数の検出電極７からの信号を出力するためのパッドである。
【００８６】
第１パッド１５Ａからは、第１配線１７Ａが延びている。第１配線１７Ａは、第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂの第１励振電極５Ａ、並びに、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄの第２励振電極５Ｂに接続されている。また、第２パッド１５Ｂからは、第２配線１７Ｂが延びている。第２配線１７Ｂは、第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂの第２励振電極５Ｂ、並びに、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄの第１励振電極５Ａに接続されている。
【００８７】
第３パッド１５Ｃからは、第３配線１７Ｃが延びている。第３配線１７Ｃは、第１検出腕１３Ａの第１検出電極７Ａ及び第２検出腕１３Ｂの第２検出電極７Ｂに接続されている。また、第４パッド１５Ｄからは、第４配線１７Ｄが延びている。第４配線１７Ｄは、第１検出腕１３Ａの第２検出電極７Ｂ及び第２検出腕１３Ｂの第１検出電極７Ａに接続されている。
【００８８】
配線１７は、互いに交差しないように、基部９の４面及び各種の腕部の根元側部分及び先端側部分の４面等に適宜に配置され、また、適宜に分岐又は合流している。
【００８９】
なお、本実施形態の説明においては、第１配線１７Ａは、第１パッド１５Ａから直接に延びている部分だけでなく、励振電極５同士を接続している部分を含むものとする。例えば、第１配線１７Ａのうち第１パッド１５Ａから直接に延びている部分は、第４駆動腕１１Ｄのｘ軸方向正側の第２励振電極５Ｂに接続されており、第４駆動腕１１Ｄのｘ軸方向正側の第２励振電極５Ｂと第４駆動腕１１Ｄのｘ軸方向負側の第２励振電極５Ｂとは第４駆動腕１１Ｄの先端側部分の配線によって接続されているが、この部分も第１配線１７Ａの一部として捉えるものとする。第２配線１７Ｂ、第３配線１７Ｃ及び第４配線１７Ｄについても同様である。
【００９０】
図６に示す配線は、あくまで一例であり、他の種々のパターンによって、動作説明において言及した電極の接続関係が実現されてよい。基部９の２つの端部９ａと、４種のパッド１５との組み合わせも変更されてよい。配線１７は、絶縁体を介して互いに立体交差するように設けられてもよい。
【００９１】
図７は、基部９付近の平面図である。
【００９２】
図６及び図７に示すように、センサ素子１は、ＧＮＤパッド１６から延びるＧＮＤ配線１８を有している。ＧＮＤ配線１８は、例えば、基部９において、基部９の両端部９ａに設けられた２つのＧＮＤパッド１６間において延びている。すなわち、ＧＮＤ配線１８は、基部９の一方の端部９ａから他方の端部９ａまで延び、ｘ軸方向において、全ての駆動腕１１及び全ての検出腕１３の配置範囲に亘っている。
【００９３】
ＧＮＤ配線１８は、少なくとも一部が、第１配線１７Ａの少なくとも一部及び第２配線１７Ｂの少なくとも一部と、第３配線１７Ｃの少なくとも一部及び第４配線１７Ｄの少なくとも一部との間に位置している。すなわち、ＧＮＤ配線１８は、駆動信号を伝達するための第１配線１７Ａ及び第２配線１７Ｂと、検出信号を伝達するための第３配線１７Ｃ及び第４配線１７Ｄとを隔ている。
【００９４】
具体的には、例えば、図７では、第１配線１７Ａ及び第２配線１７Ｂのうち、基部９のｚ軸方向正側の面に設けられた部分と、第３配線１７Ｃ及び第４配線１７Ｄのうち、検出腕１３の根元部分のｚ軸方向正側の面に設けられた部分とが、ＧＮＤ配線１８によって隔てられていることが明示されている。
【００９５】
また、図６及び図７に示すように、本実施形態では、平面視（平面透視）において（ｚ軸方向に見て）、第１配線１７Ａ及び第２配線１７Ｂの概ね全体と、第３配線１７Ｃ及び第４配線１７Ｄの概ね全体とが、ＧＮＤ配線１８によって隔てられている。
【００９６】
具体的には、平面視において、第１配線１７Ａ及び第２配線１７Ｂの全体は、ＧＮＤ配線１８に対して駆動腕１１が延びる側（ｙ軸方向正側）に位置しており、第３配線１７Ｃ及び第４配線１７Ｄの全体は、ＧＮＤ配線１８に対して検出腕１３が延びる側（ｙ軸方向負側）に位置している。
【００９７】
なお、平面視において、第１の導体の全体と第２の導体の全体とが第３の導体によって隔てられているか否かは、例えば、平面視において、第１の導体の任意の位置と、第２の導体の任意の位置とを結ぶ直線が、第３の導体を通るか否かによって判定してよい。
【００９８】
例えば、本実施形態においては、第１配線１７Ａ及び第２配線１７Ｂの概ね全体における任意の位置と、第３配線１７Ｃ及び第４配線１７Ｄの概ね全体における任意の位置とを結ぶ直線がＧＮＤ配線１８を通る。ただし、第２配線１７Ｂのうち第２パッド１５Ｂからｘ軸方向の正側へ延びる部分と、第４配線１７Ｄのうち最もｘ軸方向の正側に位置する分割腕１３ｂの先端（ｙ軸方向の負側）に位置する部分とを結ぶ線は、第１ＧＮＤパッド１６Ａを通るものの、ＧＮＤ配線１８を通らない。
【００９９】
また、本実施形態では、上記の直線を想定する判定方法に従うと、平面視において、ＧＮＤ配線１８及びＧＮＤパッド１６は、平面視において、第１パッド１５Ａ、第２パッド１５Ｂ、第１配線１７Ａ、第２配線１７Ｂ、第１励振電極５Ａ及び第２励振電極５Ｂの全体と、第３パッド１５Ｃ、第４パッド１５Ｄ、第３配線１７Ｃ、第４配線１７Ｄ、第１検出電極７Ａ及び第２検出電極７Ｂの全体とを隔ている。
【０１００】
具体的には、平面視において、第１パッド１５Ａ、第２パッド１５Ｂ、第１配線１７Ａ、第２配線１７Ｂ、第１励振電極５Ａ及び第２励振電極５Ｂの全体は、ＧＮＤパッド１６及びＧＮＤ配線１８に対して駆動腕１１が延びる側（ｙ軸方向正側）に位置しており、第３パッド１５Ｃ、第４パッド１５Ｄ、第３配線１７Ｃ、第４配線１７Ｄ、第１検出電極７Ａ及び第２検出電極７Ｂの全体は、ＧＮＤパッド１６及びＧＮＤ配線１８に対して検出腕１３が延びる側（ｙ軸方向負側）に位置している。
【０１０１】
なお、本実施形態では、基部９の一端に駆動信号のための第１パッド１５Ａ及び第２パッド１５Ｂが纏められ、基部９の他端に検出信号のための第３パッド１５Ｃ及び第４パッド１５Ｄが纏められていることから、第１ＧＮＤパッド１６Ａ（又はＧＮＤ配線の一端）は、第１パッド１５Ａ及び第２パッド１５Ｂに対して検出腕１３が延びる側に位置し、第２ＧＮＤパッド１６Ｂ（又はＧＮＤ配線の他端）は、第３パッド１５Ｃ及び第４パッド１５Ｄに対して駆動腕１１が延びる側に位置している。すなわち、ＧＮＤパッド１６は、２つのパッド１５に対してｙ方向の一方側に位置している。ただし、基部９の一端に駆動信号のためのパッド１５及び検出信号のためのパッド１５が一つずつ配置され、基部９の他端に駆動信号のためのパッド１５及び検出信号のためのパッド１５が一つずつ配置された場合においては、ＧＮＤパッド１６は、２つのパッド１５間に配置されてよい。
【０１０２】
図７に示すように、ＧＮＤ配線１８は、概ね全体において、第３配線１７Ｃ及び第４配線１７Ｄよりも、第１配線１７Ａ及び第２配線１７Ｂに近い。例えば、圧電体３のうち基部９の両端部９ａを除いた部分において、第１配線１７Ａ及び第２配線１７ＢとＧＮＤ配線１８とのｙ軸方向の間隔は、第３配線１７Ｃ及び第４配線１７ＤとＧＮＤ配線１８とのｙ軸方向の間隔よりも狭い。また、例えば、基部９において、第１配線１７Ａ（又は第２配線１７Ｂ）と、第３配線１７Ｃ（又は第４配線１７Ｄ）とがＧＮＤ配線１８を挟んで互いに平行に延びている部分において、ＧＮＤ配線１８は、第３配線１７Ｃ（又は第４配線１７Ｄ）よりも第１配線１７Ａ（又は第２配線１７Ｂ）に近い。なお、図７は、ｚ軸方向の正側の面のみを示しているが、図６から理解されるように、他の面を考慮した場合も同様である。
【０１０３】
また、図７に示すように、ＧＮＤ配線１８の幅は、基本的に、第１配線１７Ａ〜第４配線１７Ｄの幅よりも大きい。例えば、基部９において、第１配線１７Ａ（又は第２配線１７Ｂ）と、第３配線１７Ｃ（又は第４配線１７Ｄ）とがＧＮＤ配線１８を挟んで互いに平行に延びている部分において、ＧＮＤ配線１８の幅は、配線１７の幅よりも大きい。また、ＧＮＤ配線１８の幅は、例えば、配線１７の幅の１．５倍以上であり、より好ましくは３倍以上である。ＧＮＤ配線１８の幅は、大きいほど好ましく、その上限は、圧電体３の小型化に際して配線１７との短絡が生じない範囲で適宜に設定されてよい。
【０１０４】
（実装構造の一例）
図８は、センサ素子１の実装構造の一例を示す図であり、図２のVIII−VIII線に対応する断面図である。
【０１０５】
角速度センサ１０１は、例えば、センサ素子１の他、センサ素子１が実装される回路基板１０９と、回路基板１０９に実装されるＩＣ１１１とを有している。
【０１０６】
回路基板１０９は、例えば、リジッド式のプリント配線板により構成されており、絶縁基板１１２（絶縁基体）と、絶縁基板１１２の主面に設けられた複数のパッド１１３とを有している。なお、特に図示しないが、回路基板１０９は、この他に、パッド１１３同士を接続する配線等を有している。
【０１０７】
センサ素子１は、パッド１５とパッド１１３とが半田等からなるバンプ１１５により接着されることによって、回路基板１０９に実装される。センサ素子１と回路基板１０９との間は、バンプ１１５及びパッド１５及び１１３の厚みで隙間が形成されている。従って、駆動腕１１及び検出腕１３はｚ軸方向に回路基板１０９に衝突することなく振動可能である。
【０１０８】
ＩＣ１１１は、例えば、既に述べた励振回路１０３及び検出回路１０５等を有している。ＩＣ１１１は、例えば、センサ素子１と同様に、バンプ１１５によりパッド１１３に接着されて実装される。ＩＣ１１１とセンサ素子１とは回路基板１０９を介して接続されている。ＩＣ１１１（制御回路１０７）は、第１パッド１５Ａ及び第２パッド１５Ｂに対する交流電圧（駆動信号）の印加、第３パッド１５Ｃ及び第４パッド１５Ｄの交流電圧（検出信号）の検出を行う他、ＧＮＤパッド１６に基準電位を付与する。
【０１０９】
以上のとおり、本実施形態では、角速度センサ１０１は、センサ素子１と、センサ素子と接続された制御回路１０７とを有している。センサ素子１は、圧電体３と、圧電体３の駆動腕１１に設けられた第１励振電極５Ａ及び第２励振電極５Ｂ（１対の励振電極５）と、圧電体３の検出腕１３に設けられた第１検出電極７Ａ及び第２検出電極７Ｂ（１対の検出電極）と、圧電体３に設けられ、１対の励振電極５に接続された第１配線１７Ａ及び第２配線１７Ｂ（１対の励振配線）と、圧電体３に設けられ、１対の検出電極７に接続された第３配線１７Ｃ及び第４配線１７Ｄ（１対の検出配線）と、圧電体３に設けられ、１対の励振配線（１７Ａ及び１７Ｂ）と１対の検出配線（１７Ｃ及び１７Ｄ）との間に位置するＧＮＤ配線１８（基準電位配線）と、を有している。制御回路１０７は、１対の励振配線（１７Ａ及び１７Ｂ）を介して１対の励振電極５に交流電圧を印加し、１対の検出配線（１７Ｃ及び１７Ｄ）を介して１対の検出電極７から交流電圧を検出し、ＧＮＤ配線１８に基準電位を付与する。
【０１１０】
従って、例えば、励振配線（１７Ａ及び１７Ｂ）から放射される電磁波の検出配線（１７Ｃ及び１７Ｄ）への侵入がＧＮＤ配線１８によって抑制され、及び／又は、励振配線と検出配線との静電結合が抑制される。すなわち、駆動信号が検出信号に及ぼす影響が低減される。その結果、例えば、検出信号に意図しないドリフトが生じることが抑制される。
【０１１１】
また、本実施形態では、駆動腕１１と検出腕１３とは互いに逆側へ延び、基部９において、１対の励振配線（１７Ａ及び１７Ｂ）はＧＮＤ配線１８に対して駆動腕１１が延びる側に位置し、１対の検出配線（１７Ｃ及び１７Ｄ）はＧＮＤ配線１８に対して検出腕１３が延びる側に位置している。
【０１１２】
従って、例えば、１対の励振配線（１７Ａ及び１７Ｂ）及び１対の検出配線（１７Ｃ及び１７Ｄ）の大部分若しくは全体に亘って、これらの配線をＧＮＤ配線１８によって隔てることが容易である。具体的には、例えば、本実施形態のように、複数の駆動腕１１がその延在方向（ｙ軸方向）に交差する並び方向（ｘ軸方向）に並べられている場合において、基部９を並び方向に延びて複数の駆動腕１１の配置範囲全体に亘るＧＮＤ配線１８を設け、励振配線と検出配線との概ね全体を隔てることもできる。その結果、駆動信号が検出信号に及ぼす影響の低減効果が顕著になることが期待される。さらに、励振電極５が検出配線に及ぼす影響等が低減されることも期待される。
【０１１３】
また、本実施形態では、センサ素子１は、１対の励振配線（１７Ａ及び１７Ｂ）に接続された第１パッド１５Ａ及び第２パッド１５Ｂ（１対の励振パッド）と、１対の検出配線（１７Ｃ及び１７Ｄ）に接続された第３パッド１５Ｃ及び第４パッド１５Ｄ（１対の検出パッド）と、を有している。基部９の両端部９ａは、駆動腕１１の並び方向（ｘ軸方向）において全ての駆動腕１１及び全ての検出腕１３よりも外側に位置している。１対の励振パッド（１５Ａ及び１５Ｂ）及び１対の検出パッド（１５Ｃ及び１５Ｄ）は、基部９の両端部９ａに分配されている。ＧＮＤ配線１８は、基部９の一方の端部９ａから他方の端部９ａまで延びている。
【０１１４】
従って、例えば、まず、圧電体３の支持のための部分が、駆動腕１１等と一体的に形成されることになり、構成が簡素である。また、例えば、基部９の内部側が固定される場合に比較して、基部９の変形が阻害されにくいから、駆動腕１１及び検出腕１３の振動が容易化される。その結果、感度の向上が期待される。一方、このような構成においては、配線１７が長くなりやすく、ひいては、駆動信号が検出信号に影響を及ぼし易い。しかし、ＧＮＤ配線１８が基部９の一方の端部９ａから他方の端部９ａまで延びていることにより、効果的に駆動信号が検出信号に及ぼす影響を低減することができる。
【０１１５】
また、本実施形態では、励振配線（１７Ａ及び／又は１７Ｂ）及び検出配線（１７Ｃ及び／又は１７Ｄ）がＧＮＤ配線１８を挟んで互いに平行に延びている部分において、ＧＮＤ配線１８は、検出配線よりも励振配線に近い。
【０１１６】
従って、例えば、検出信号にドリフトが生じる要因として、静電結合の影響が無視できない場合において、励振配線（１７Ａ及び／又は１７Ｂ）の静電結合を効果的に抑制し、ひいては、検出信号のドリフトを効果的に低減することができる。
【０１１７】
また、本実施形態では、励振配線（１７Ａ及び／又は１７Ｂ）及び検出配線（１７Ｃ及び／又は１７Ｄ）がＧＮＤ配線１８を挟んで互いに平行に延びている部分において、ＧＮＤ配線１８の幅は、励振又は検出のための配線１７の幅よりも大きい。従って、例えば、ＧＮＤ配線１８の、電磁波を遮断するシールドとしての機能を向上させ、検出信号のドリフトを効果的に低減することができる。
【０１１８】
＜第２の実施形態＞
図９は、本発明の第２の実施形態に係るセンサ素子２０１の構成を示す斜視図である。図１０は、センサ素子２０１の平面図である。
【０１１９】
センサ素子２０１の構成の概要は、第１の実施形態のセンサ素子２０１の構成の概要と同様である。すなわち、センサ素子２０１は、第１の実施形態のセンサ素子１と同様に、圧電体２０３と、励振電極５と、検出電極７とを有している。また、圧電体２０３は、第１の実施形態の圧電体３と同様に、基部２０９と、複数（４本）の駆動腕２１１と、複数（２本）の検出腕２１３とを有し、中心線ＣＬ０に対して線対称の形状とされている。
【０１２０】
センサ素子２０１の動作の概要も、第１の実施形態のセンサ素子２０１の動作の概要と同様である。すなわち、第１駆動腕２１１Ａ及び第２駆動腕２１１Ｂは同一位相でｘ軸方向に励振され、第３駆動腕２１１Ｃ及び第４駆動腕２１１Ｄは同一位相でｘ軸方向に励振される。第１駆動腕２１１Ａ及び第２駆動腕２１１Ｂのグループと、第３駆動腕２１１Ｃ及び第４駆動腕２１１Ｄのグループとは逆位相で励振される。そして、圧電体２０３がｙ軸回りに回転されると、駆動腕２１１及び検出腕２１３はコリオリの力によってｚ軸方向に振動する。
【０１２１】
以下では、主として、第２の実施形態の、第１の実施形態との相違部分について説明する。
【０１２２】
図１０に示すように、第２の実施形態においては、対称軸（中心線ＣＬ０）を挟んで互いに隣接する駆動腕２１１（２１１Ｂ及び２１１Ｃ）同士の中心間距離Ｄ３は、線対称の一方側及び他方側のそれぞれにおいて互いに隣接する駆動腕２１１同士の中心間距離Ｄ１よりも長い。
【０１２３】
このような構成により、例えば、線対称の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、駆動腕１１同士の相互影響を大きくすることができる。その結果、振動が早期に安定し、起動時間が短くなることが期待される。
【０１２４】
また、中心間距離Ｄ３が小さい場合、対称軸（中心線ＣＬ０）を挟んで互いに隣接する第２駆動腕２１１Ｂ及び第３駆動腕２１１Ｃの振幅は小さくなる。その結果、線対称の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、駆動腕２１１同士の振幅にばらつきが生じる。例えば、第２駆動腕２１１Ｂの振幅は、第１駆動腕２１１Ａの振幅よりも小さくなる。その結果、例えば、起動時間が長くなるおそれがある。しかし、上記のように中心間距離Ｄ３を比較的長くすることによって、そのような不都合を解消できる。
【０１２５】
また、第２の実施形態では、複数の駆動腕２１１の本数は、複数の検出腕２１３の本数よりも多く、対称軸（中心線ＣＬ０）を挟んで互いに隣接する駆動腕２１１（２１１Ｂ及び２１１Ｃ）同士の中心間距離Ｄ３は、対称軸を挟んで互いに隣接する検出腕２１３同士の中心間距離Ｄ２以上の長さ（図１０ではＤ３＝Ｄ２）である。
【０１２６】
すなわち、上述した中心間距離Ｄ１との比較とは別の観点でも、中心間距離Ｄ３は比較的長くされている。従って、例えば、上述したように、対称軸の一方側及び他方側それぞれにおいて、駆動腕２１１間における振幅のばらつきを抑制することができ、ひいては、起動時間の短縮が期待される。
【０１２７】
なお、このように中心間距離Ｄ３を大きくしたとしても、駆動腕２１１の振動を検出腕２１３に効率的に伝達する観点から、中心間距離Ｄ３の基準となる第２駆動腕２１１Ｂは、その中心線ＣＬ１１Ｂがｘ軸方向において第１検出腕２１３Ａの幅の範囲内に収まっていることが好ましい。より好ましくは、図１０に示すように、中心線ＣＬ１１Ｂは第１検出腕２１３Ａの中心線ＣＬ１３Ａと一致する。第３駆動腕２１１Ｃについても同様に、その中心線ＣＬ１１Ｃはｘ軸方向において第２検出腕２１３Ｂの幅の範囲内に収まっていることが好ましく、より好ましくは、図１０に示すように、中心線ＣＬ１１Ｃは第２検出腕２１３Ｂの中心線ＣＬ１３Ｂと一致する。
【０１２８】
また、第２の実施形態では、駆動腕２１１及び検出腕２１３は、根元から先端まで一定の幅ではなく、先端に幅広となる部分を有している。すなわち、駆動腕２１１及び検出腕２１３は、ハンマー形状とされている。従って、駆動腕２１１及び検出腕２１３の質量をその先端において確保することができるから、圧電体２０３を小型化することができる。
【０１２９】
また、第２の実施形態では、駆動腕２１１のｚ軸方向の正側及び負側の面には凹溝が形成されておらず、これらの面は平坦である。従って、構成が簡素であり、製造コストが削減される。
【０１３０】
また、第２の実施形態では、センサ素子２０１は、センサ素子２０１を実装基体（例えば図８の回路基板１０９）に実装するための第１実装腕２１９Ａ〜第４実装腕２１９Ｄを有している。具体的には、以下のとおりである。
【０１３１】
基部２０９の両端部２０９ａは、第１の実施形態の基部９の両端部９ａと同様に、全ての駆動腕２１１及び全ての検出腕２１３よりもｘ軸方向の外側に位置している。４本の実装腕２１９は、基部２０９の両端部２０９ａからｙ軸方向の両側に延びている。すなわち、４本の実装腕２１９は、全ての駆動腕２１１及び全ての検出腕２１３のｘ軸方向の外側に位置し、駆動腕２１１及び検出腕２１３に並列に延びている。そして、４本の実装腕２１９の先端部は圧電体２０３の４隅に位置している。
【０１３２】
第１実装腕２１９Ａ及び第３実装腕２１９Ｃは、例えば、中心線ＣＬ０を対称軸として、その配置及び形状が互いに線対称になるように形成されている。同様に、第２実装腕２１９Ｂ及び第４実装腕２１９Ｄは、例えば、中心線ＣＬ０を対称軸として、その配置及び形状が互いに線対称になるように形成されている。第１実装腕２１９Ａ及び第３実装腕２１９Ｃと、第２実装腕２１９Ｂ及び第４実装腕２１９Ｄとは、例えば、基部２０９のｘ軸方向に延びる中心線（不図示）を対称軸として、その配置及び形状が互いに線対称になるように形成されている。
【０１３３】
実装腕２１９の先端部のｚ軸方向の正側又は負側（本実施形態では正側）の面には、第１パッド２１５Ａ〜第４パッド２１５Ｄ及び第１ＧＮＤパッド２１６Ａ及び第２ＧＮＤパッド２１６Ｂが設けられている。パッド２１５及びＧＮＤパッド２１６は、第１の実施形態のパッド１５と同様に、バンプ１１５（図８）を介して実装基体（例えば回路基板１０９）パッド１１３と接続される。これにより、センサ素子２０１と実装基体との電気的な接続がなされ、また、圧電体２０３は、駆動腕２１１及び検出腕２１３が振動可能な状態で支持される。なお、実装腕２１９の先端部の範囲は、例えば、実装腕２１９の先端面から実装腕２１９の長さの２／５まで又は１／３までの範囲である。
【０１３４】
実装腕２１９の具体的形状等は適宜に設定されてよい。例えば、実装腕２１９は、ｘｚ断面の形状が長手方向に亘って一定とされ、また、当該ｘｚ断面は矩形である。また、例えば、実装腕２１９の幅（乃至は断面積）は、駆動腕２１１及び検出腕２１３の幅（乃至は断面積）以上とされている。また、例えば、実装腕２１９の長さは、駆動腕２１１及び検出腕２１３の長さと同等とされている。
【０１３５】
以上のように、実装腕２１９にてセンサ素子１を固定することにより、まず、第１の実施形態において基部９の両端部９ａにてセンサ素子１を固定したことによって奏された効果と同様の効果が奏される。例えば、圧電体２０３の支持のための部分が、駆動腕２１１等と一体的に形成されることになり、構成が簡素である。また、例えば、基部２０９の内部側が固定される場合に比較して、基部２０９の変形が阻害されにくいから、駆動腕２１１及び検出腕２１３の振動が容易化される。
【０１３６】
さらに、本実施形態においては、実装腕２１９が設けられることにより、第１の実施形態では奏されない効果が奏される。例えば、固定される部分（実装腕２１９の先端部）が駆動腕２１１及び検出腕２１３から比較的離れているから、駆動腕２１１及び検出腕２１３の振動が固定される部分に伝わりにくい。その結果、例えば、接着剤からなるバンプ１１５が経時変化によって劣化しても、実装腕２１９が実装基体から離れてしまうことが抑制される。すなわち、角速度センサの寿命を長くすることができる。また、例えば、固定される部分が４方に且つ比較的離れて位置していることから、センサ素子２０１を実装基体に対して平行に配置しやすくなる。その結果、角速度の検出精度が向上する。
【０１３７】
センサ素子２０１における配線構造は、第１の実施形態のセンサ素子１における配線構造と概ね同様でよい。例えば、図６に例示した配線構造を採用可能である。ただし、センサ素子２０１においては、パッド２１５が実装腕２１９の先端部に位置しており、これに応じて配線２１７は長くされる（実装腕２１９に沿って延びる部分が設けられる。）。ＧＮＤ配線２１８についても同様である。図１０では、第１配線１７Ａ〜第４配線１７Ｄのうち、第１の実施形態との相違部分のみを示し、また、ＧＮＤ配線２１８については、全体を示している。
【０１３８】
第１の実施形態においては、第２配線１７Ｂのうち基部９の端部に位置する部分と、第４配線１７Ｄのうち検出腕１３の先端に位置する部分とがＧＮＤ配線１８によって隔てられていなかった（ただし、ＧＮＤパッド１６によっては隔てられていた）が、本実施形態においては、実装腕２１９においてＧＮＤ配線２１８が延びていることもあり、ＧＮＤ配線２１８によって、第１配線２１７Ａ及び第２配線２１７Ｂの全体と、第３配線２１７Ｃ及び第４配線２１７Ｄの全体とがＧＮＤ配線２１８によって隔てられている。このため、第１配線２１７Ａ及び第２配線２１７Ｂで伝送される信号と、第３配線２１７Ｃ及び第４配線２１７Ｄで伝送される信号とが静電結合することを抑制することができる。また、第２の実施形態では、ＧＮＤ配線２１８は、励振電極５や検出電極７を囲んでいる。このため、励振電極５の信号と検出電極７の信号とが静電結合することを抑制することができる。従って、静電結合を抑制することができ、駆動信号が検出信号に及ぼす影響を低減することができる。また、実装腕２１９は、ＧＮＤ配線２１８を広い範囲に設けることにも寄与しているので、ＧＮＤ配線２１８の電磁波を遮断するシールドとしての機能を向上させることができる。
【０１３９】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【０１４０】
第１の実施形態及び第２の実施形態は適宜に組み合わされてよい。例えば、第１の実施形態の駆動腕の溝は第２の実施形態の駆動腕に設けられてもよいし、第２の実施形態の駆動腕のハンマ形状は第１の実施液体の駆動腕に適用されてもよいし、第１の実施形態において実装腕が設けられてもよいし、第２の実施形態において実装腕が省略されてもよい。
【０１４１】
駆動腕及び検出腕の本数及び延在方向等は、実施形態に例示したものに限定されない。例えば、駆動腕と検出腕とは、同一方向（同一側）に並列に延びてもよい。また、駆動腕及び検出腕の本数は、それぞれ１本でもよいし、複数且つ互いに同数であってもよい。
【０１４２】
実施形態のように、駆動腕と検出腕とが互いに逆方向に延びる場合においては、駆動腕及び検出腕の本数は、いずれも偶数であることが好ましい。ただし、駆動腕の本数は、４本ではなく、６本であってもよい。また、例えば、検出腕の本数は、駆動腕の本数と同数であってもよい。
【０１４３】
また、駆動腕の励振方向は、複数の駆動腕の並び方向ではなく、駆動腕の延在方向及び並び方向に直交する方向（ｚ軸方向）であってもよい。また、複数の駆動腕間における位相差及び角速度が検出される回転軸も適宜に設定されてよい。
【０１４４】
センサ素子を実装基体に固定する部分は、圧電体に一体的に形成されなくてもよい。例えば、実装基体に板ばねからなる端子を設け、当該端子によってセンサ素子を支持してもよい。また、実装腕が設けられる場合において、実装腕は、駆動腕及び検出腕に平行でなくてもよく、例えば、駆動腕及び検出腕に対して圧電体の外側へ傾斜して延びていてもよい。
【０１４５】
駆動腕の凹溝は、検出腕の貫通溝のように、先端の手前まで延びる貫通溝とされてもよい。この場合であっても、駆動腕はバイメタルのように振動可能である。また、検出腕の貫通溝は凹溝とされてもよい。この場合、駆動腕の凹溝のようにｚ軸方向の両面に凹溝を形成して各凹溝の内壁面に検出電極を設けてもよいし、ｚ軸方向の一方の面に深い凹溝を形成してその内壁面に検出電極を設けてもよい。
【符号の説明】
【０１４６】
１…センサ素子、３…圧電体、５Ａ…第１励振電極、５Ｂ…第２励振電極、７Ａ…第１検出電極、７Ｂ…第２検出電極、９…基部、１１Ａ…第１駆動腕、１１Ｂ…第２駆動腕、１１Ｃ…第３駆動腕、１１Ｄ…第４駆動腕、１３Ａ…第１検出腕、１３Ｂ…第２検出腕、１７Ａ…第１配線（励振配線）、１７Ｂ…第２配線（励振配線）、１７Ｃ…第３配線（検出配線）、１７Ｄ…第４配線（検出配線）、１８…ＧＮＤ配線（基準電位配線）、１０１…角速度センサ、１０７…制御回路。
【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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