(57)【要約】【課題】優れた耐衝撃性を有する振動素子および振動子を提供すること、また、かかる振動素子を備える信頼性に優れた電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】基部２１と、基部２１から延出している連結腕２３１と、連結腕２３１から延出している駆動腕２４１、２４２と、を備え、連結腕２３１は、連結腕用腕部２３１１と基部２１とを接続している基部側接続部２３１２に設けられている連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂと、連結腕用腕部２３１１と駆動腕２４１、２４２とを接続している振動腕側接続部２３１３に設けられている連結腕用テーパー部２３１５ａ、２３１５ｂとを有し、連結腕用腕部２３１１の幅をａとし、連結腕用腕部２３１１の幅方向に沿った各連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂ、２３１５ａ、２３１５ｂの長さをｂ１としたとき、ａ≦ｂ１の関係を満たす。【選択図】図５
2015102331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から延出している連結腕と、
前記連結腕から延出している振動腕と、
を備え、
前記連結腕は、連結腕用腕部と、前記連結腕用腕部および前記基部を接続している基部側接続部と、前記連結腕用腕部および前記振動腕を接続している振動腕側接続部と、前記基部側接続部および前記振動腕側接続部のうちの少なくとも一方の接続部に設けられている連結腕用テーパー部と、を有しており、
前記連結腕用腕部の幅をａとし、前記連結腕用腕部の幅方向に沿った前記連結腕用テーパー部の長さをｂ１としたとき、ａ≦ｂ１の関係を満たすことを特徴とする振動素子。
【請求項２】
前記連結腕用腕部の延出方向に沿った前記連結腕用テーパー部の長さをｂ２としたとき、ａ≦ｂ２の関係を満たす請求項１に記載の振動素子。
【請求項３】
０．５≦ｂ１／ｂ２≦１．５の関係を満たす請求項１または２に記載の振動素子。
【請求項４】
前記振動腕は、振動腕用腕部と、前記振動腕用腕部の先端側に設けられていて前記振動腕用腕部よりも幅が大きい幅広部と、前記振動腕用腕部と前記幅広部とを接続している幅広部側接続部と、前記幅広部側接続部に設けられている振動腕用テーパー部と、を有しており、
前記振動腕用腕部の幅方向に沿った前記振動腕用テーパー部の長さをｃ１としたとき、ｂ１＞ｃ１の関係を満たす請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動素子。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動素子を備えることを特徴とする振動子。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動素子を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動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、振動子、電子機器および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
角速度を検出する角速度センサーは、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。かかる角速度センサーとしては、例えば、振動ジャイロセンサーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１に記載されているジャイロ素子は、基部と、基部から延出している検出用振動腕と、基部から検出用振動腕に直交する方向に延出している連結腕と、連結腕からそれと直交する方向に延出している駆動用振動腕と、を備えている。
【０００３】
このようなジャイロ素子では、駆動用振動腕を駆動モードで面内振動させた状態で、面外方向に沿った検出軸まわりの角速度が加わると、コリオリ力の作用により検出用振動腕の検出モードの振動が励振され、この検出モードの振動によって得られる信号から角速度を検知する。
このようなジャイロ素子では、前述したような検出モードの振動を効率的に励振させるため、連結腕を比較的細く（幅を小さく）する必要がある。従来では、連結腕の基部との接続部、および、連結腕の振動腕との接続部においても、連結腕が細くなっていたため、これらの接続部の機械的強度が低く、その結果、振動素子の耐衝撃性が低いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９４１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、優れた耐衝撃性を有する振動素子および振動子を提供すること、また、かかる振動素子を備える信頼性に優れた電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
［適用例１］
本発明の振動素子は、基部と、
前記基部から延出している連結腕と、
前記連結腕から延出している振動腕と、
を備え、
前記連結腕は、連結腕用腕部と、前記連結腕用腕部および前記基部を接続している基部側接続部と、前記連結腕用腕部および前記振動腕を接続している振動腕側接続部と、前記基部側接続部および前記振動腕側接続部のうちの少なくとも一方の接続部に設けられている連結腕用テーパー部と、を有しており、
前記連結腕用腕部の幅をａとし、前記連結腕用腕部の幅方向に沿った前記連結腕用テーパー部の長さをｂ１としたとき、ａ≦ｂ１の関係を満たすことを特徴とする。
このような振動素子によれば、連結腕用腕部の幅を小さくしても、連結腕用テーパー部により連結腕の端部の機械的強度を高めることができる。その結果、耐衝撃性に優れた振動素子を提供することができる。
【０００７】
［適用例２］
本発明の振動素子では、前記連結腕用腕部の延出方向に沿った前記連結腕用テーパー部の長さをｂ２としたとき、ａ≦ｂ２の関係を満たすことが好ましい。
これにより、連結腕用テーパー部により連結腕の端部の機械的強度をより効果的に高めることができる。
［適用例３］
本発明の振動素子では、０．５≦ｂ１／ｂ２≦１．５の関係を満たすことが好ましい。
これにより、連結腕の長さが不本意に長くなるのを低減しつつ、連結腕用テーパー部により連結腕の端部の機械的強度を高めることができる。
【０００８】
［適用例４］
本発明の振動素子では、前記振動腕は、振動腕用腕部と、前記振動腕用腕部の先端側に設けられていて前記振動腕用腕部よりも幅が大きい幅広部と、前記振動腕用腕部と前記幅広部とを接続している幅広部側接続部と、前記幅広部側接続部に設けられている振動腕用テーパー部と、を有しており、
前記振動腕用腕部の幅方向に沿った前記振動腕用テーパー部の長さをｃ１としたとき、ｂ１＞ｃ１の関係を満たすことが好ましい。
これにより、振動腕の長さが不本意に長くなるのを低減しつつ、連結腕用テーパー部により連結腕の端部の機械的強度を高めることができる。
［適用例５］
本発明の振動子は、本発明の振動素子を備えることを特徴とする。
これにより、耐衝撃性に優れた振動子を提供することができる。
【０００９】
［適用例６］
本発明の電子機器は、本発明の振動素子を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた電子機器を提供することができる。
［適用例７］
本発明の移動体は、本発明の振動素子を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る振動素子を示す平面図である。
【図２】図１に示す振動素子が有する電極を示す平面図である。
【図３】図１に示す振動素子が有する電極を示す平面図（透過図）である。
【図４】図１に示す振動素子の動作を説明するための図である。
【図５】図１に示す振動素子が有する連結腕を説明するための拡大平面図である。
【図６】図１に示す振動素子が有する連結腕の変形例１を説明するための拡大平面図である。
【図７】図１に示す振動素子が有する連結腕の変形例２を説明するための拡大平面図である。
【図８】図１に示す振動素子が有する連結腕の変形例３を説明するための拡大平面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る振動素子を示す平面図である。
【図１０】図９に示す振動素子の動作を説明するための図である。
【図１１】図９に示す振動素子が有する連結腕を説明するための拡大平面図である。
【図１２】本発明の振動子の好適な実施形態を示す図であり（ａ）が断面図、（ｂ）が上面図である。
【図１３】本発明の振動素子を備える物理量センサーの好適な実施形態を示す断面図である。
【図１４】図１３に示す物理量センサーの上面図である。
【図１５】図１３に示す物理量センサーの上面図である。
【図１６】本発明の振動素子を備える物理量検出装置のブロック図である。
【図１７】本発明の振動素子を備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
【図１８】本発明の振動素子を備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【図１９】本発明の振動素子を備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【図２０】本発明の振動素子を備える移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の振動素子、振動子、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
１．振動素子
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動素子を示す平面図である。また、図２は、図１に示す振動素子が有する電極を示す平面図、図３は、図１に示す振動素子が有する電極を示す平面図（透過図）である。また、図４は、図１に示す振動素子の動作を説明するための図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１の紙面手前側を「上側」とも言い、紙面奥側を「下側」とも言う。また、図１では、説明の便宜上、電極の図示を省略している。
【００１２】
≪振動素子の基本的構造≫
図１に示す振動素子１は、角速度検出素子（ジャイロ素子）として用いられるものである。このような振動素子１は、圧電基板２と、圧電基板２の表面に形成された電極とを有している。
−圧電基板−
圧電基板２の構成材料としては、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料が挙げられる。これらの中でも、圧電基板２の構成材料としては、水晶を用いることが好ましい。水晶を用いることで、他の材料と比較して優れた周波数温度特性を有する振動素子１が得られる。なお、以下では、圧電基板２を水晶で構成した場合について説明する。
【００１３】
図１に示すように、圧電基板２は、水晶基板の結晶軸であるＹ軸（機械軸）およびＸ軸（電気軸）で規定されるＸＹ平面に広がりを有し、Ｚ軸（光軸）方向に厚みを有する板状をなしている。すなわち、圧電基板２は、Ｚカット水晶板で構成されている。なお、Ｚ軸は、圧電基板２の厚さ方向と一致しているのが好ましいが、常温近傍における周波数温度変化を小さくする観点から、厚さ方向に対して若干（例えば、１５°未満程度）傾けてもよい。
このような圧電基板２は、振動部２０と、振動部２０を介してＹ軸方向に対向配置された第１、第２固定部２５１、２５２と、第１固定部２５１と振動部２０とを連結する第１、第３梁２６１、２６３と、第２固定部２５２と振動部２０とを連結する第２、第４梁２６２、２６４とを有している。
【００１４】
また、振動部２０は、中心部に位置する基部２１と、基部２１からＹ軸方向両側に延出する第１、第２検出腕２２１、２２２と、基部２１からＸ軸方向両側に延在する第１、第２連結腕２３１、２３２（連結腕）と、第１連結腕２３１の先端部からＹ軸方向両側に延出する第１、第２駆動腕２４１、２４２（振動腕）と、第２連結腕２３２の先端部からＹ軸方向両側に延出する第３、第４駆動腕２４３、２４４（振動腕）とを有し、基部２１が梁２６１、２６２、２６３、２６３によって第１、第２固定部２５１、２５２に支持されている。
【００１５】
第１検出腕２２１は、基部２１から＋Ｙ軸方向に延出し、その先端部には幅広のハンマーヘッド２２１１が設けられている。一方、第２検出腕２２２は、基部２１から−Ｙ軸方向に延出し、その先端部には幅広のハンマーヘッド２２２１が設けられている。これら第１、第２検出腕２２１、２２２は、振動素子１の重心Ｇを通るＸＺ平面に関して面対称に配置されている。
【００１６】
第１、第２検出腕２２１、２２２にハンマーヘッド２２１１、２２２１を設けることで角速度の検出感度が向上するとともに、第１、第２検出腕２２１、２２２の長さを短くすることができる。なお、ハンマーヘッド２２１１、２２２１は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。また、必要に応じて、検出腕２２１、２２２の上面および下面に長さ方向に延在する有底の溝を形成してもよい。
【００１７】
第１連結腕２３１は、基部２１から＋Ｘ軸方向に延出している。一方、第２連結腕２３２は、基部２１から−Ｘ軸方向に延出している。これら第１、第２連結腕２３１、２３２は、重心Ｇを通るＹＺ平面に関して面対称に配置されている。なお、第１、第２連結腕２３１、２３２の上面および下面に、その長さ方向（Ｘ軸方向）に延在する有底の溝を設けてもよい。なお、第１連結腕２３１、２３２の詳細については、後述する。
【００１８】
第１駆動腕２４１は、第１連結腕２３１の先端部から＋Ｙ軸方向に延出し、その先端部には幅広のハンマーヘッド２４１１が設けられている。また、第２駆動腕２４２は、第１連結腕２３１の先端部から−Ｙ軸方向に延出し、その先端部には幅広のハンマーヘッド２４２１が設けられている。また、第３駆動腕２４３は、第２連結腕２３２の先端部から＋Ｙ軸方向に延出し、その先端部には幅広のハンマーヘッド２４３１が設けられている。また、第４駆動腕２４４は、第２連結腕２３２の先端部から−Ｙ軸方向に延出し、その先端部には幅広のハンマーヘッド２４４１が設けられている。これら４本の駆動腕２４１、２４２、２４３、２４４は、Ｚ軸方向から見た平面視（以下、単に「平面視」とも言う）で、重心Ｇに関して点対称に配置されている。
【００１９】
駆動腕２４１、２４２、２４３、２４４にハンマーヘッド２４１１、２４２１、２４３１、２４４１を設けることで角速度の検出感度が向上するとともに、駆動腕２４１、２４２、２４３、２４４の長さを短くすることができる。なお、ハンマーヘッド２４１１、２４２１、２４３１、２４４１は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。また、必要に応じて、駆動腕２４１、２４２、２４３、２４４の上面および下面に長さ方向に延在する有底の溝を形成してもよい。
第１固定部２５１は、基部２１に対して＋Ｙ軸方向側に位置し、Ｘ軸方向延在して配置されている。一方、第２固定部２５２は、基部２１に対して−Ｙ軸方向側に位置し、Ｘ軸方向に延在して配置されている。これら第１、第２固定部２５１、２５２は、重心Ｇを通るＸＺ平面に関して面対称に配置されている。
【００２０】
第１梁２６１は、第１検出腕２２１と第１駆動腕２４１との間を通って基部２１と第１固定部２５１とを連結している。また、第２梁２６２は、第２検出腕２２２と第２駆動腕２４２との間を通って基部２１と第２固定部２５２とを連結している。また、第３梁２６３は、第１検出腕２２１と第３駆動腕２４３との間を通って基部２１と第１固定部２５１とを連結している。また、第４梁２６４は、第２検出腕２２２と第４駆動腕２４４との間を通って基部２１と第２固定部２５２とを連結している。これら梁２６１、２６２、２６３、２６４は、平面視で、重心Ｇに関して点対称に配置されている。
【００２１】
各梁２６１、２６２、２６３、２６４は、Ｘ軸方向に沿って往復しながらＹ軸方向に沿って延びる蛇行部（Ｓ字形状部）を有しており、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に弾性を有している。また、各梁２６１、２６２、２６３、２６４は、それぞれ、蛇行部を有する細長い形状を有しているので、あらゆる方向に弾性を有している。そのため、外部から衝撃が加えられても、各梁２６１、２６２、２６３、２６４で衝撃を吸収でき、衝撃に起因する検出ノイズを低減または抑制することができる。
【００２２】
−電極−
圧電基板２の表面には、電極が形成されている。
図２および図３に示すように、電極は、検出信号電極３１１と、検出信号端子３１２と、検出接地電極３２１と、検出接地端子３２２と、駆動信号電極３３１と、駆動信号端子３３２と、駆動接地電極３４１と、駆動接地端子３４２とを有している。なお、図２および図３では、説明の便宜上、検出信号電極３１１および検出信号端子３１２、検出接地電極３２１および検出接地端子３２２、駆動信号電極３３１および駆動信号端子３３２、駆動接地電極３４１および駆動接地端子３４２を、それぞれ、異なるハッチングで図示している。また、圧電基板２の側面に形成されている電極、配線、端子を太線で図示している。
【００２３】
検出信号電極３１１は、第１、第２検出腕２２１、２２２の上面および下面（ハンマーヘッド２２１１、２２２１を除く部分）に形成されている。このような検出信号電極３１１は、第１、第２検出腕２２１、２２２の検出振動が励起されたときに、該振動によって発生する電荷を検出するための電極である。
検出信号端子３１２は、第１、第２固定部２５１、２５２の右側端部に形成されている。第１固定部２５１に形成された検出信号端子３１２は、第１梁２６１に形成された検出信号配線を介して、第１検出腕２２１に形成された検出信号電極３１１と電気的に接続されている。一方、第２固定部２５２に形成された検出信号端子３１２は、第２梁２６２に形成された検出信号配線を介して、第２検出腕２２２に形成された検出信号電極３１１と電気的に接続されている。
【００２４】
また、検出接地電極３２１は、第１、第２検出腕２２１、２２２の両側面に形成されている。第１検出腕２２１の両側面に形成れている検出接地電極３２１は、ハンマーヘッド２２１１を経由して電気的に接続されており、第２検出腕２２２の両側面に形成れている検出接地電極３２１は、ハンマーヘッド２２２１を経由して電気的に接続されている。このような検出接地電極３２１は、検出信号電極３１１に対してグランドとなる電位を有する。
【００２５】
検出接地端子３２２は、第１、第２固定部２５１、２５２の中央部に形成されている。第１固定部２５１に形成されている検出接地端子３２２は、第１梁２６１に形成された検出接地配線を介して、第１検出腕２２１に形成された検出接地電極３２１と電気的に接続されている。一方、第２固定部２５２に形成されている検出接地端子３２２は、第２梁２６２に形成された検出接地配線を介して、第２検出腕２２２に形成された検出接地電極３２１と電気的に接続されている。
【００２６】
このように検出信号電極３１１と、検出信号端子３１２と、検出接地電極３２１と、検出接地端子３２２とを配置することで、第１検出腕２２１に生じた検出振動は、第１検出腕２２１に形成された検出信号電極３１１と検出接地電極３２１との間の電荷として現れ、第１固定部２５１に形成された検出信号端子３１２と検出接地端子３２２とから信号として取り出すことができる。また、第２検出腕２２２に生じた検出振動は、第２検出腕２２２に形成された検出信号電極３１１と検出接地電極３２１との間の電荷として現れ、第２固定部２５２に形成された検出信号端子３１２と検出接地端子３２２とから信号として取り出すことができる。
【００２７】
駆動信号電極３３１は、第１、第２駆動腕２４１、２４２の上面および下面（ハンマーヘッド２４１１、２４２１を除く部分）に形成されている。さらに、駆動信号電極３３１は、第３、第４駆動腕２４３、２４４の両側面に形成されている。第３駆動腕２４３の両側面に形成れている駆動信号電極３３１は、ハンマーヘッド２４３１を経由して電気的に接続されており、第４駆動腕２４４の両側面に形成れている駆動信号電極３３１は、ハンマーヘッド２４４１を経由して電気的に接続されている。このような駆動信号電極３３１は、第１、第２、第３、第４駆動腕２４１、２４２、２４３、２４４の駆動振動を励起させるための電極である。
また、駆動信号端子３３２は、第２固定部２５２の左端部に形成されている。駆動信号端子３３２は、第４梁２６４に形成された駆動信号配線を介して、第１、第２、第３、第４駆動腕２４１、２４２、２４３、２４４に形成された駆動信号電極３３１と電気的に接続されている。
【００２８】
駆動接地電極３４１は、第３、第４駆動腕２４３、２４４の上面および下面（ハンマーヘッド２４３１、２４４１を除く部分）に形成されている。さらに、駆動接地電極３４１は、第１、第２駆動腕２４１、２４２の両側面に形成されている。第１駆動腕２４１の両側面に形成れている駆動接地電極３４１は、ハンマーヘッド２４１１を経由して電気的に接続されており、第２駆動腕２４２の両側面に形成れている駆動接地電極３４１は、ハンマーヘッド２４２１を経由して電気的に接続されている。このような駆動接地電極３４１は、駆動信号電極３３１に対してグランドとなる電位を有する。
また、駆動接地端子３４２は、第１固定部２５１の左端部に形成されている。駆動接地端子３４２は、第３梁２６３に形成された駆動接地配線を介して、第１、第２、第３、第４駆動腕２４１、２４２、２４３、２４４に形成された駆動接地電極３４１と電気的に接続されている。
【００２９】
このように駆動信号電極３３１、駆動信号端子３３２、駆動接地電極３４１、駆動接地端子３４２を配置することで、駆動信号端子３３２と駆動接地端子３４２との間に駆動信号を印加することで、第１、第２、第３、第４駆動腕２４１、２４２、２４３、２４４に形成された駆動信号電極３３１と駆動接地電極３４１との間に電界を生じさせ、各駆動腕２４１、２４２、２４３、２４４を駆動振動させることができる。
以上のような電極の構成としては、導電性を有していれば特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層（下地層）に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの各被膜を積層した金属被膜で構成することができる。
【００３０】
≪振動素子の駆動≫
次に、振動素子１の駆動について説明する。
振動素子１に角速度が加わらない状態において、駆動信号端子３３２と駆動接地端子３４２との間に電圧（交番電圧）を印加することで駆動信号電極３３１と駆動接地電極３４１との間に電界が生じると、図４（ａ）に示すように、各駆動腕２４１、２４２、２４３、２４４が矢印Ａに示す方向に屈曲振動（駆動振動）を行う。このとき、第１、第２駆動腕２４１、２４２と第３、第４駆動腕２４３、２４４とが振動素子１の重心Ｇを通るＹＺ平面に関して面対称の振動を行っているため、基部２１、第１、第２検出腕２２１、２２２および第１、第２連結腕２３１、２３２は、ほとんど振動しない。
【００３１】
この駆動振動を行っている状態で、振動素子１にＺ軸周りの角速度ωが加わると、図４（ｂ）に示すような検出振動（検出モードの振動）が励振される。具体的には、駆動腕２４１、２４２、２４３、２４４および第１、第２連結腕２３１、２３２に矢印Ｂ方向のコリオリの力が働き、新たな振動が励起される。この矢印Ｂ方向の振動は、重心Ｇに対して周方向の振動である。また同時に、第１、第２検出腕２２１、２２２には、矢印Ｂの振動に呼応して、矢印Ｃ方向の検出振動が励起される。そして、この振動により第１、第２検出腕２２１、２２２に発生した電荷を、検出信号電極３１１と検出接地電極３２１とから信号として取り出し、この信号に基づいて角速度が求められる。
【００３２】
以上振動素子１の概略を説明したが、このような振動素子１において、前述したような検出モードの振動を効率的に励振させるため、第１、第２連結腕２３１、２３２を比較的細く（幅を小さく）する必要がある。しかし、単に、第１、第２連結腕２３１、２３２を細くすると、例えば、振動素子１が落下衝撃等の衝撃を受けたとき、第１、２連結腕２３１、２３２と基部２１との接続部、第１連結腕２３１と第１、第２駆動腕２４１、２４２との接続部、および、第２連結腕２３２と第３、第４駆動腕２４３、２４４との接続部が曲がりやすく、これらの部分で第１、第２連結腕２３１、２３２が折れやすい。
【００３３】
そこで、振動素子１が備える第１、第２連結腕２３１、２３２は、これらの接続部について、以下に説明するような構成を有している。なお、以下では、第１連結腕２３１について代表的に説明し、第２連結腕２３２については、第１連結腕２３１と同様であるため、その説明を省略する。
図５は、図１に示す振動素子が有する連結腕を説明するための拡大平面図である。また、図６は、図１に示す振動素子が有する連結腕の変形例１を説明するための拡大平面図である。また、図７は、図１に示す振動素子が有する連結腕の変形例２を説明するための拡大平面図である。また、図８は、図１に示す振動素子が有する連結腕の変形例３を説明するための拡大平面図である。
【００３４】
図５に示すように、第１連結腕２３１は、連結腕用腕部２３１１と、連結腕用腕部２３１１と基部２１とを接続している基部側接続部２３１２と、連結腕用腕部２３１１と第１、第２駆動腕２４１、２４２（振動腕）とを接続している振動腕側接続部２３１３と、基部側接続部２３１２に設けられている連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂと、振動腕側接続部２３１３に設けられている連結腕用テーパー部２３１５ａ、２３１５ｂと、を有している。
【００３５】
そして、連結腕用腕部２３１１の幅（Ｙ軸方向に沿った長さ）をａとし、連結腕用腕部２３１１の幅方向（Ｙ軸方向）に沿った各連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂ、２３１５ａ、２３１５ｂの長さをｂ１としたとき、ａ≦ｂ１の関係を満たす。これにより、連結腕用腕部２３１１の幅ａを小さくしても、連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂ、２３１５ａ、２３１５ｂにより第１連結腕２３１の端部の機械的強度を高めることができる。その結果、耐衝撃性に優れた振動素子１を実現することができる。なお、連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂの各長さｂ１と連結腕用テーパー部２３１５ａ、２３１５ｂの各長さｂ１とは、互いに同じであってもよいし異なっていてもよい。また、連結腕用テーパー部２３１４ａの長さｂ１と連結腕用テーパー部２３１４ｂの長さｂ１とは、互いに異なっていてもよいが、振動の対称性を確保する観点から、互いに同じであることが好ましい。
ここで、連結腕用腕部２３１１は、その長さ方向での全域に亘って幅が一定となっている部分である。なお、連結腕用腕部２３１１の途中に幅が異なる部分を有していてもよい。この場合、連結腕用腕部２３１１の端部における幅を「連結腕用腕部２３１１の幅ａ」とすればよい。
基部側接続部２３１２は、連結腕用腕部２３１１と基部２１との間に位置する部分である。同様に、振動腕側接続部２３１３は、連結腕用腕部２３１１と第１、第２駆動腕２４１、２４２との間に位置する部分である。
【００３６】
連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂは、連結腕用腕部２３１１側から基部２１側に向けて、第１連結腕２３１の幅が連続的に大きくなるように形成されている。同様に、連結腕用テーパー部２３１５ａ、２３１５ｂは、連結腕用腕部２３１１側から第１、第２駆動腕２４１、２４２側に向けて、第１連結腕２３１の幅が連続的に大きくなるように形成されている。このような形状の連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂ、２３１５ａ、２３１５ｂを用いることにより、連結腕用腕部２３１１の幅ａおよび長さＬ１を小さくしつつ、第１連結腕２３１の端部（基部側接続部２３１２および振動腕側接続部２３１３）の幅を大きくして機械的強度を高めることができる。
【００３７】
なお、連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂ、２３１５ａ、２３１５ｂは、平面視で、連結腕用腕部２３１１の外縁がなす１対の辺をそれぞれ延長した線分よりも外側に位置し、かつ、連結腕用腕部２３１１の延在方向に対する外縁の傾斜角度が９０度未満となる部分である。また、平面視での連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂ、２３１５ａ、２３１５ｂの外縁とは、圧電基板２の主面によって形成されるものであってもよいし、圧電基板２の側面によって形成されるものであってもよい。
【００３８】
本実施形態では、平面視で連結腕用腕部２３１１の延在方向に対する各連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂ、２３１５ａ、２３１５ｂの外縁の傾斜角度が一定となっている。これにより、比較的簡単に、連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂ、２３１５ａ、２３１５ｂを形成することができる。
また、連結腕用腕部２３１１の延出方向に沿った各連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂ、２３１５ａ、２３１５ｂの長さをｂ２としたとき、ａ≦ｂ２の関係を満たすことが好ましい。これにより、連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂ、２３１５ａ、２３１５ｂにより第１連結腕２３１の端部の機械的強度をより効果的に高めることができる。
【００３９】
また、０．５≦ｂ１／ｂ２≦１．５の関係を満たすことが好ましく、０．６≦ｂ１／ｂ２≦１．３の関係を満たすことがより好ましく、０．８≦ｂ１／ｂ２≦１．２の関係を満たすことがさらに好ましい。これにより、連結腕２３１の長さＬが不本意に長くなるのを低減しつつ、連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂ、２３１５ａ、２３１５ｂにより連結腕２３１の端部の機械的強度を高めることができる。
【００４０】
ところで、駆動腕２４１は、振動腕用腕部２４１２と、振動腕用腕部２４１２の先端側に設けられていて振動腕用腕部２４１２よりも幅が大きいハンマーヘッド２４１１（幅広部）と、振動腕用腕部２４１２とハンマーヘッド２４１１とを接続している幅広部側接続部２４１３と、幅広部側接続部２４１３に設けられている振動腕用テーパー部２４１４ａ、２４１４ｂと、を有しているが、振動腕用腕部２４１２の幅方向に沿った各振動腕用テーパー部２４１４ａ、２４１４ｂの長さをｃ１としたとき、ｂ１＞ｃ１の関係を満たすことが好ましい。これにより、第１駆動腕２４１の長さが不本意に長くなるのを低減しつつ、連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂ、２３１５ａ、２３１５ｂにより連結腕２３１の端部の機械的強度を高めることができる。なお、第２駆動腕２４２についても同様である。
【００４１】
また、連結腕用腕部２３１１の長さをＬ１としたとき、ｂ２／Ｌ１は、０．０５以上０．２以下であることが好ましく、０．１以上０．１５以下であることがより好ましい。これにより、連結腕２３１の弾性を優れたものとしつつ、連結腕２３１の機械的強度を高めることができる。
また、連結腕２３１は、第１、第２駆動腕２４１、２４２の基部２１とは反対側にも、連結腕用テーパー部２３１５ａ、２３１５ｂと同様の連結腕用テーパー部２３１６ａ、２３１６ｂを有している。本実施形態では、連結腕用腕部２３１１の幅方向（Ｙ軸方向）に沿った各連結腕用テーパー部２３１６ａ、２３１６ｂの長さをｄ１としたとき、ａ≦ｄ１の関係を満たす。これにより、連結腕用テーパー部２３１５ａ、２３１５ｂの長さｂ１と連結腕用テーパー部２３１６ａ、２３１６ｂの長さｄ１との差をゼロまたは少なくすることにより、各第１、第２駆動腕２４１、２４２の振動の対称性を高め、不要振動を抑制することができる。
【００４２】
以上説明したような振動素子１によれば、優れた耐衝撃性を発揮することができる。なお、連結腕用テーパー部２３１４ａ、２３１４ｂ、２３１５ａ、２３１５ｂ、２３１６ａ、２３１６ｂの形状は、前述したものに限定されず、例えば、図６〜図８に示すような変形例１〜３の形状であってもよい。以下、変形例１〜３を順次説明する。
（変形例１）
図６に示す変形例１に係る第１連結腕２３１Ａは、基部側接続部２３１２に設けられている連結腕用テーパー部２３１４ｃ、２３１４ｄと、振動腕側接続部２３１３に設けられている連結腕用テーパー部２３１５ｃ、２３１５ｄと、を有している。
本変形例では、平面視で連結腕用腕部２３１１の延在方向に対する各連結腕用テーパー部２３１４ｃ、２３１４ｄ、２３１５ｃ、２３１５ｄの外縁の傾斜角度が異なる２つの部分を有する。これにより、水晶をウエットエッチングする際の異方性を利用して比較的簡単に、連結腕用テーパー部２３１４ｃ、２３１４ｄ、２３１５ｃ、２３１５ｄを形成することができる。また、連結腕２３１Ａの延在方向の一部で局所的に剛性が急激に変化するのを低減することができる。
【００４３】
（変形例２）
図７に示す変形例２に係る第１連結腕２３１Ｂは、基部側接続部２３１２に設けられている連結腕用テーパー部２３１４ｅ、２３１４ｆと、振動腕側接続部２３１３に設けられている連結腕用テーパー部２３１５ｅ、２３１５ｆと、を有している。
本変形例では、連結腕用テーパー部２３１４ｃ、２３１４ｄ、２３１５ｃ、２３１５ｄの外縁が凹湾曲形状をなしており、連結腕用腕部２３１１の延在方向に対する各連結腕用テーパー部２３１４ｅ、２３１４ｆ、２３１５ｅ、２３１５ｆの外縁の傾斜角度が連続的に変化している。これにより、連結腕２３１Ｂの延在方向の一部で局所的に剛性が急激に変化するのをより効果的に低減することができる。
【００４４】
（変形例３）
図８に示す変形例３に係る第１連結腕２３１Ｃは、第１、第２駆動腕２４１、２４２の基部２１とは反対側に設けられた連結腕用テーパー部２３１６ｇ、２３１６ｈを有している。
本変形例では、連結腕用腕部２３１１の幅方向（Ｙ軸方向）に沿った各連結腕用テーパー部２３１６ｇ、２３１６ｈの長さをｄ１としたとき、ａ＞ｄ１の関係を満たす。このような場合であっても、ａ≦ｂ１の関係を満たすことにより、第１連結腕２３１Ｃの端部の機械的強度を高めることができる。
【００４５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図９は、本発明の第２実施形態に係る振動素子を示す平面図、図１０は、図９に示す振動素子の動作を説明するための図である。また、図１１は、図９に示す振動素子が有する連結腕を説明するための拡大平面図である。
【００４６】
以下、第２実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図９に示す振動素子１Ｄは、ジャイロセンサー素子である。
この振動素子１Ｄは、圧電基板２Ｄを有し、この圧電基板２Ｄは、基部２１Ｄと、１対の駆動用振動腕２４１Ｄ、２４２Ｄと、１対の検出用振動腕２２１Ｄ、２２２Ｄと、１対の連結腕２３１Ｄ、２３２Ｄと、１対の調整用振動腕２７１、２７２（振動腕）と、を有している。また、図示しないが、振動素子１Ｄは、基部２１Ｄを支持する支持部と、駆動用振動腕２４１Ｄ、２４２Ｄに設けられた駆動電極と、検出用振動腕２２１Ｄ、２２２Ｄに設けられた検出電極と、調整用振動腕２７１、２７２に設けられた調整電極と、を有している。
本実施形態では、圧電基板２Ｄは、圧電体材料で構成されている。このような圧電体材料としては、特に限定されないが、水晶を用いるのが好ましい。これにより、振動素子１Ｄの特性を優れたものとすることができる。なお、以下では、圧電基板２Ｄが水晶で構成されている場合を例に説明する。
【００４７】
基部２１Ｄは、図示しない支持部に支持されている。この支持部は、後述するように角速度を検出可能に基部２１Ｄを支持できれば、特に限定されないが、例えば、前述した第１実施形態の振動部２０を支持する構成（固定部２５１、２５２および梁２６１〜２６４）と同様のものであってもよいし、いわゆるＴＡＢ（Tape Automated Bonding）実装用の構造体であってもよい。
【００４８】
駆動用振動腕２４１Ｄ、２４２Ｄは、それぞれ、基部２１Ｄから＋Ｙ軸方向に延出している。また、駆動用振動腕２４１Ｄ、２４２Ｄの横断面は、それぞれ、Ｘ軸に平行な１対の辺とＺ軸に平行な１対の辺とを有する矩形をなしている。
そして、駆動用振動腕２４１Ｄ、２４２Ｄには、それぞれ、図示しないが、前述した第１実施形態の第１、第３駆動腕２４１、２４３または第２、第４駆動腕２４２、２４４と同様に、通電により駆動用振動腕２４１Ｄ、２４２ＤをＸ軸方向に屈曲振動させる１対の駆動電極（駆動信号電極および駆動接地電極）が設けられている。
【００４９】
検出用振動腕２２１Ｄ、２２２Ｄは、それぞれ、基部２１Ｄから−Ｙ軸方向に延出している。また、検出用振動腕２２１Ｄ、２２２Ｄの横断面は、それぞれ、Ｘ軸に平行な１対の辺とＺ軸に平行な１対の辺とを有する矩形をなしている。
そして、検出用振動腕２２１Ｄ、２２２Ｄには、それぞれ、図示しないが、検出用振動腕２２１Ｄ、２２２ＤのＺ軸方向での屈曲振動に伴って生じる電荷を検出する１対の検出電極（検出信号電極および検出接地電極）が設けられている。
【００５０】
連結腕２３１Ｄは、基部２１Ｄから＋Ｘ軸方向に延出している。一方、連結腕２３２Ｄは、基部２１Ｄから−Ｘ軸方向に延出している。
【００５１】
調整用振動腕２７１は、連結腕２３１Ｄの先端部から＋Ｙ軸方向に延出している。同様に、調整用振動腕２７２は、連結腕２３２Ｄの先端部から＋Ｙ軸方向に延出している。また、調整用振動腕２７１、２７２の横断面は、それぞれ、Ｘ軸に平行な１対の辺とＺ軸に平行な１対の辺とを有する矩形をなしている。
そして、調整用振動腕２７１、２７２には、それぞれ、図示しないが、調整用振動腕２７１、２７２のＸ軸方向での屈曲振動に伴って生じる電荷を出力する１対の調整電極（調整信号電極および調整接地電極）が設けられている。この１対の調整電極は、前述した１対の検出電極に電気的に接続されている。
【００５２】
このように構成された振動素子１Ｄでは、１対の駆動電極間に駆動信号が印加されることにより、図１０に示すように、駆動用振動腕２４１Ｄと駆動用振動腕２４２Ｄとが互いに接近・離間するように屈曲振動（駆動振動）する。すなわち、駆動用振動腕２４１Ｄ、２４２Ｄが図１０に示す矢印Ａ１の方向に屈曲する状態と、駆動用振動腕２４１Ｄ、２４２Ｄが図１０に示す矢印Ａ２の方向に屈曲する状態とを交互に繰り返す。
【００５３】
このように駆動用振動腕２４１Ｄ、２４２Ｄを駆動振動させた状態で、振動素子１ＤにＹ軸に沿った検出軸まわりの角速度ωが加わると、駆動用振動腕２４１Ｄ、２４２Ｄは、コリオリ力により、Ｚ軸方向に互いに反対側に屈曲振動し、これに伴い、検出用振動腕２２１Ｄ、２２２Ｄは、Ｚ軸方向に互いに反対側に屈曲振動（検出振動）する。すなわち、駆動用振動腕２４１Ｄ、２４２Ｄが図１０に示す矢印Ｂ１の方向に屈曲する状態と、駆動用振動腕２４１Ｄ、２４２Ｄが図１０に示す矢印Ｂ２の方向に屈曲する状態とを繰り返し、それに伴って、検出用振動腕２２１Ｄ、２２２Ｄが図１０に示す矢印Ｃ１の方向に屈曲する状態と、検出用振動腕２２１Ｄ、２２２Ｄが図１０に示す矢印Ｃ２の方向に屈曲する状態とを交互に繰り返す。
【００５４】
このような検出用振動腕２２１Ｄ、２２２Ｄの検出振動により１対の検出電極間に生じた電荷を検出することにより、振動素子１Ｄに加わった角速度ωを求めることができる。
このとき、調整用振動腕２７１、２７２も駆動用振動腕２４１Ｄ、２４２Ｄの駆動振動に伴って互いに接近・離間する方向（面内方向）に屈曲振動する。
かかる振動素子１Ｄでは、例えば製造時のバラツキにより駆動用振動腕２４１Ｄ、２４２Ｄの横断面形状が設計通りとならない場合、振動素子１Ｄに物理量を加えずに駆動用振動腕２４１Ｄ、２２４を通電により振動させた状態において、１対の検出電極間に漏れ出力となる電荷が生じる。
【００５５】
また、振動素子１Ｄでは、振動素子１Ｄに物理量が加えられているか否かにかかわらず駆動用振動腕２４１Ｄ、２４２Ｄを駆動振動させた状態において、１対の調整電極間に調整用出力となる電荷が生じる。
このような調整用出力を用いて、前述した漏れ出力を調整することができる。これにより、センサー出力を調整することができる。
例えば、調整電極の一部を必要に応じてレーザー等を用いて除去することにより、１対の調整電極間の電荷量を少なくし、センサー出力を調整する。
【００５６】
以上振動素子１Ｄの概略を説明したが、このような振動素子１Ｄにおいては、前述したような調整用振動腕２７１、２７２の振動を効率的に励振させるため、連結腕２３１Ｄ、２３２Ｄを比較的細く（幅を小さく）する必要がある。しかし、単に、連結腕２３１Ｄ、２３２Ｄを細くすると、例えば、振動素子１Ｄが落下衝撃等の衝撃を受けたとき、連結腕２３１Ｄ、２３２Ｄと基部２１Ｄとの接続部、連結腕２３１と調整用振動腕２７１との接続部、および、連結腕２３２Ｄと調整用振動腕２７２との接続部が曲がりやすく、これらの部分で連結腕２３１Ｄ、２３２Ｄが折れやすい。
【００５７】
そこで、振動素子１Ｄが備える連結腕２３１Ｄ、２３２Ｄは、これらの接続部について、以下に説明するような構成を有している。なお、以下では、連結腕２３１Ｄについて代表的に説明し、連結腕２３２Ｄについては、連結腕２３１Ｄと同様であるため、その説明を省略する。
図１１に示すように、連結腕２３１Ｄは、連結腕用腕部２３１１Ｄと、連結腕用腕部２３１１Ｄと基部２１Ｄとを接続している基部側接続部２３１２Ｄと、連結腕用腕部２３１１Ｄと調整用振動腕２７１（振動腕）とを接続している振動腕側接続部２３１３Ｄと、基部側接続部２３１２Ｄに設けられている連結腕用テーパー部２３１４ｉと、振動腕側接続部２３１３Ｄに設けられている連結腕用テーパー部２３１５ｉと、を有している。
【００５８】
そして、連結腕用腕部２３１１Ｄの幅（Ｙ軸方向に沿った長さ）をａとし、連結腕用腕部２３１１Ｄの幅方向（Ｙ軸方向）に沿った各連結腕用テーパー部２３１４ｉ、２３１５ｉの長さをｂ１としたとき、ａ≦ｂ１の関係を満たす。これにより、連結腕用腕部２３１１Ｄの幅ａを小さくしても、連結腕用テーパー部２３１４ｉ、２３１５ｉにより連結腕２３１Ｄの端部の機械的強度を高めることができる。その結果、耐衝撃性に優れた振動素子１Ｄを実現することができる。
【００５９】
２．振動子
次に、振動素子１を用いた振動子１０について説明する。
図１２は、本発明の振動子の好適な実施形態を示す図であり（ａ）が断面図、（ｂ）が上面図である。
図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、振動子１０は、振動素子１と、振動素子１を収容するパッケージ８と、を有している。
【００６０】
パッケージ８は、凹部８１１を有する箱状のベース８１と、凹部８１１の開口を塞いでベース８１に接合された板状のリッド８２とを有している。そして、凹部８１１がリッド８２によって塞がれることにより形成された収容空間に振動素子１が収納されている。収容空間は、減圧（真空）状態となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。
【００６１】
ベース８１の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム等の各種セラミックスや、各種ガラス材料を用いることができる。また、リッド８２の構成材料としては、特に限定されないが、ベース８１の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース８１の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。なお、ベース８１とリッド８２の接合方法は、特に限定されず、例えば、接着材やろう材を介して接合することができる。
【００６２】
凹部８１１の底面には、接続端子８３１、８３２、８３３、８３４、８３５、８３６が形成されている。これら接続端子８３１〜８３６は、それぞれ、ベース８１に形成された図示しない貫通電極等によって、ベース８１の下面（パッケージ８の外周面）に引き出されている。接続端子８３１〜８３６の構成としては、導電性を有していれば特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層（下地層）に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの各被膜を積層した金属被膜で構成することができる。
【００６３】
振動素子１は、第１固定部２５１が導電性接着材８６１、８６２、８６３によって凹部８１１の底面に固定されており、第２固定部２５２が導電性接着材８６４、８６５、８６６によって凹部８１１の底面に固定されている。また、導電性接着材８６１によって、一方の検出信号端子３１２と接続端子８３１とが電気的に接続され、導電性接着材８６２によって、一方の検出接地端子３２２と接続端子８３２とが電気的に接続され、導電性接着材８６３によって、駆動接地端子３４２と接続端子８３３とが電気的に接続され、導電性接着材８６４によって、他方の検出信号端子３１２と接続端子８３４とが電気的に接続され、導電性接着材８６５によって、他方の検出接地端子３２２と接続端子８３５とが電気的に接続され、導電性接着材８６６によって、駆動信号端子３３２と接続端子８３６とが電気的に接続されている。
導電性接着材８６１〜８６６としては、導電性および接着性を有していれば特に限定されず、例えば、シリコーン系、エポキシ系、アクリル系、ポリイミド系、ビスマレイミド系等の接着材に銀粒子等の導電性フィラーを分散させたものを用いることができる。
以上説明したような振動子１０によれば、優れた耐衝撃性を発揮することができる。
【００６４】
３．物理量センサー
次に、振動素子１を用いた物理量センサー１００について説明する。
図１３は、本発明の振動素子を備える物理量センサーの好適な実施形態を示す断面図である。図１４および図１５は、それぞれ、図１３に示す物理量センサーの上面図である。なお、図１５では、説明の便宜上、リッドおよび振動素子の図示を省略している。
【００６５】
図１３、図１４および図１５に示すように、物理量センサー１００は、振動素子１と、振動素子１を収容するパッケージ８と、ＩＣチップ９と、を有している。
図１３に示すように、パッケージ８は、凹部８１１を有する箱状のベース８１と、凹部８１１の開口を塞いでベース８１に接合された板状のリッド８２とを有している。そして、凹部８１１がリッド８２によって塞がれることにより形成された収容空間に振動素子１およびＩＣチップ９が収納されている。収容空間は、減圧（真空）状態となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。
【００６６】
凹部８１１は、ベース８１の上面に開放する第１凹部８１１ａと、第１凹部８１１ａの底面の中央部に開放する第２凹部８１１ｂと、第２凹部８１１ｂの底面の中央部に開放する第３凹部８１１ｃと、を有している。そして、第１凹部８１１ａの底面から第２凹部８１１ｂの底面に跨って接続配線８７１、８７２、８７３、８７４、８７５、８７６が形成されている。
【００６７】
図１４に示すように、振動素子１は、第１固定部２５１が導電性接着材８６１、８６２、８６３によって第１凹部８１１ａの底面に固定されており、第２固定部２５２が導電性接着材８６４、８６５、８６６によって第１凹部８１１ａの底面に固定されている。そして、導電性接着材８６１によって、一方の検出信号端子３１２と接続配線８７１とが電気的に接続され、導電性接着材８６２によって、一方の検出接地端子３２２と接続配線８７２とが電気的に接続され、導電性接着材８６３によって、駆動接地端子３４２と接続配線８７３とが電気的に接続され、導電性接着材８６４によって、他方の検出信号端子３１２と接続配線８７４とが電気的に接続され、導電性接着材８６５によって、他方の検出接地端子３２２と接続配線８７５とが電気的に接続され、導電性接着材８６６によって、駆動信号端子３３２と接続配線８７６とが電気的に接続されている。
【００６８】
図１５に示すように、ＩＣチップ９は、第３凹部８１１ｃの底面にろう材等によって固定されている。ＩＣチップ９は、導電性ワイヤーによって各接続配線８７１、８７２、８７３、８７４、８７５、８７６と電気的に接続されている。これにより、２つの検出信号端子３１２、２つの検出接地端子３２２、駆動信号端子３３２、駆動接地端子３４２の各々は、ＩＣチップ９と電気的に接続された状態となっている。ＩＣチップ９は、振動素子１を駆動振動させるための駆動回路と、角速度が加わったときに振動素子１に生じる検出振動を検出する検出回路と、を有する。
なお、本実施形態では、ＩＣチップ９がパッケージ８の内部に設けられているが、ＩＣチップ９は、パッケージ８の外部に設けられていてもよい。
【００６９】
４．物理量検出装置
次に、振動素子１を用いた物理量検出装置１０００について説明する。
図１６は、本発明の振動素子を備える物理量検出装置のブロック図である。
図１６に示すように、物理量検出装置１０００は、振動素子１と、駆動回路７１と、検出回路７２と、を有している。駆動回路７１と検出回路７２とは、例えば、前述したようなＩＣチップ９に組み込むことができる。
【００７０】
駆動回路７１は、駆動回路として機能し、Ｉ／Ｖ変換回路（電流電圧変換回路）７１１と、ＡＣ増幅回路７１２と、振幅調整回路７１３とを有している。このような駆動回路７１は、振動素子１に形成された駆動信号電極３３１に駆動信号を供給するための回路である。
振動素子１が振動すると、圧電効果に基づく交流電流が振動素子１に形成された駆動信号電極３３１から出力され、駆動信号端子３３２を介してＩ／Ｖ変換回路７１１に入力される。Ｉ／Ｖ変換回路７１１は、入力された交流電流を振動素子１の振動周波数と同一の周波数の交流電圧信号に変換して出力する。Ｉ／Ｖ変換回路７１１から出力された交流電圧信号は、ＡＣ増幅回路７１２に入力され、ＡＣ増幅回路７１２は、入力された交流電圧信号を増幅して出力する。
【００７１】
ＡＣ増幅回路７１２から出力された交流電圧信号は、振幅調整回路７１３に入力される。振幅調整回路７１３は、入力された交流電圧信号の振幅を一定値に保持するように利得を制御し、利得制御後の交流電圧信号を、振動素子１に形成された駆動信号端子３３２を介して駆動信号電極３３１に出力する。この駆動信号電極３３１に入力される交流電圧信号（駆動信号）により振動素子１が振動する。
【００７２】
検出回路７２は、検出回路として機能し、チャージアンプ回路７２１、７２２と、差動増幅回路７２３と、ＡＣ増幅回路７２４と、同期検波回路７２５と、平滑回路７２６と、可変増幅回路７２７と、フィルター回路７２８と、を有している。検出回路７２は、振動素子１の第１検出腕２２１に形成された検出信号電極３１１に生じる第１検出信号と、第２検出腕２２２に形成された検出信号電極３１１に生じる第２検出信号と、を差動増幅させて差動増幅信号を生成し、該差動増幅信号に基づいて所定の物理量を検出する回路である。
【００７３】
チャージアンプ回路７２１、７２２には、振動素子１の第１、第２検出腕２２１、２２２に形成された検出信号電極３１１により検出された互いに逆位相の検出信号（交流電流）が、検出信号端子３１２を介して入力される。例えば、チャージアンプ回路７２１には第１検出腕２２１に形成された検出信号電極３１１により検出された第１検出信号が入力され、チャージアンプ回路７２２には第２検出腕２２２に形成された検出信号電極３１１により検出された第２検出信号が入力される。そして、チャージアンプ回路７２１、７２２は、入力された検出信号（交流電流）を、基準電圧Ｖｒｅｆを中心とする交流電圧信号に変換する。
【００７４】
差動増幅回路７２３は、チャージアンプ回路７２１の出力信号と、チャージアンプ回路７２２の出力信号とを差動増幅して差動増幅信号を生成する。差動増幅回路７２３の出力信号（差動増幅信号）は、さらにＡＣ増幅回路７２４で増幅される。同期検波回路７２５は、検波回路として機能し、駆動回路７１のＡＣ増幅回路７１２が出力する交流電圧信号を基に、ＡＣ増幅回路７２４の出力信号を同期検波することにより角速度成分を抽出する。
【００７５】
同期検波回路７２５で抽出された角速度成分の信号は、平滑回路７２６で直流電圧信号に平滑化され、可変増幅回路７２７に入力される。可変増幅回路７２７は、平滑回路７２６の出力信号（直流電圧信号）を、設定された増幅率（または減衰率）で増幅（または減衰）して角速度感度を変化させる。可変増幅回路７２７で増幅（または減衰）された信号は、フィルター回路７２８に入力される。
【００７６】
フィルター回路７２８は、可変増幅回路７２７の出力信号から高周波のノイズ成分を除去し（正確には所定レベル以下に減衰させ）、角速度の方向および大きさに応じた極性および電圧レベルの検出信号を生成する。そして、この検出信号は、外部出力端子（図示せず）から外部へ出力される。
このような物理量検出装置１０００によれば、上述のとおり、第１検出腕２２１に形成された検出信号電極３１１に生じる第１検出信号と、第２検出腕２２２に形成された検出信号電極３１１に生じる第２検出信号とを差動増幅させて差動増幅信号を生成し、該差動増幅信号に基づいて所定の物理量を検出することができる。
【００７７】
５．電子機器
次いで、振動素子１を適用した電子機器について、図１７〜図１９に基づき、詳細に説明する。
図１７は、本発明の振動素子を備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
【００７８】
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１１０８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、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能する振動素子１が内蔵されている。
【００７９】
図１８は、本発明の振動素子を備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成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１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能する振動素子１が内蔵されている。
【００８０】
図１９は、本発明の振動素子を備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成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、通常のカメラは、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、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）など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。
【００８１】
ディ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１３１０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など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。
【００８２】
また、このディ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。
このようなディジタルスチルカメラ１３００には、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能する振動素子１が内蔵されている。
以上説明したような電子機器によれば、優れた信頼性を有する。
【００８３】
なお、本発明の振動素子を備える電子機器は、図１７のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１８の携帯電話機、図１９のディジタルスチルカメラの他にも、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、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に適用することができる。
【００８４】
６．移動体
次いで、図１に示す振動素子を適用した移動体について、図２０に基づき、詳細に説明する。
図２０は、本発明の振動素子を備える移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。
【００８５】
自動車１５００には、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能する振動素子１が内蔵されており、振動素子１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。振動素子１の検出信号は、車体姿勢制御装置１５０２に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。その他、このような姿勢制御は、二足歩行ロボットやラジコンヘリコプターで利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、振動素子１が組み込まれる。
以上説明したような移動体によれば、優れた信頼性を有する。
【００８６】
以上、本発明の振動素子、振動子、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【００８７】
また、前述した実施形態では、振動素子が４本の梁を有している構成について説明したが、梁の数は特に限定されず、１〜３本であってもよいし、５本以上であってもよい。より具体的には、例えば、第２固定部および第２、第４梁を省略して、第１固定部および第１、第３梁によって片側で支持してもよい。
また、前述した実施形態では、振動素子が有する振動部が、基部と、第１、第２検出腕と、第１、第２連結腕と、第１〜第４駆動腕とを有しているが、振動部の構成は、これに限定されない。例えば、基部と、基部から＋Ｙ軸方向に延出し、Ｘ軸方向に並んで設けられている一対の駆動腕と、基部から−Ｙ軸方向に延出し、Ｘ軸方向に並んで設けられている一対の検出腕とを有する構成であってもよい。この構成では、一対の駆動腕をＸ逆相モードである駆動モードで駆動させた状態で、Ｙ軸まわりの角速度が加わると、一対の検出腕に、Ｚ逆相モードで駆動する検出モードの振動が励振される。そして、その際に検出腕から出力される信号に基づいて、Ｙ軸まわりの角速度を検知することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１‥‥振動素子  １Ｄ‥‥振動素子  ２‥‥圧電基板  ２Ｄ‥‥圧電基板  ８‥‥パッケージ  ９‥‥ＩＣチップ  １０‥‥振動子  ２０‥‥振動部  ２１‥‥基部  ２１Ｄ‥‥基部  ７１‥‥駆動回路  ７２‥‥検出回路  ８１‥‥ベース  ８２‥‥リッド  １００‥‥物理量センサー  ２２１‥‥検出腕  ２２１Ｄ‥‥検出用振動腕  ２２２‥‥検出腕  ２２２Ｄ‥‥検出用振動腕  ２３１‥‥連結腕  ２３１Ａ‥‥連結腕  ２３１Ｂ‥‥連結腕  ２３１Ｃ‥‥連結腕  ２３１Ｄ‥‥連結腕  ２３２‥‥連結腕  ２３２Ｄ‥‥連結腕  ２４１‥‥駆動腕  ２４１Ｄ‥‥駆動用振動腕  ２４２‥‥駆動腕  ２４２Ｄ‥‥駆動用振動腕  ２４３‥‥駆動腕  ２４４‥‥駆動腕  ２５１‥‥固定部  ２５２‥‥固定部  ２６１‥‥梁  ２６２‥‥梁  ２６３‥‥梁  ２６４‥‥梁  ２７１‥‥調整用振動腕  ２７２‥‥調整用振動腕  ３１１‥‥検出信号電極  ３１２‥‥検出信号端子  ３２１‥‥検出接地電極  ３２２‥‥検出接地端子  ３３１‥‥駆動信号電極  ３３２‥‥駆動信号端子  ３４１‥‥駆動接地電極  ３４２‥‥駆動接地端子  ７１１‥‥変換回路  ７１２‥‥増幅回路  ７１３‥‥振幅調整回路  ７２１‥‥チャージアンプ回路  ７２２‥‥チャージアンプ回路  ７２３‥‥差動増幅回路  ７２４‥‥増幅回路  ７２５‥‥同期検波回路  ７２６‥‥平滑回路  ７２７‥‥可変増幅回路  ７２８‥‥フィルター回路  ８１１‥‥凹部  ８１１ａ‥‥凹部  ８１１ｂ‥‥凹部  ８１１ｃ‥‥凹部  ８３１‥‥接続端子  ８３２‥‥接続端子  ８３３‥‥接続端子  ８３４‥‥接続端子  ８３５‥‥接続端子  ８３６‥‥接続端子  ８６１‥‥導電性接着材  ８６２‥‥導電性接着材  ８６３‥‥導電性接着材  ８６４‥‥導電性接着材  ８６５‥‥導電性接着材  ８６６‥‥導電性接着材  ８７１‥‥接続配線  ８７２‥‥接続配線  ８７３‥‥接続配線  ８７４‥‥接続配線  ８７５‥‥接続配線  ８７６‥‥接続配線  １０００‥‥物理量検出装置  １１００‥‥パーソナルコンピューター  １１０２‥‥キーボード  １１０４‥‥本体部  １１０６‥‥表示ユニット  １１０８‥‥表示部  １２００‥‥携帯電話機  １２０２‥‥操作ボタン  １２０４‥‥受話口  １２０６‥‥送話口  １２０８‥‥表示部  １３００‥‥ディジタルスチルカメラ  １３０２‥‥ケース  １３０４‥‥受光ユニット  １３０６‥‥シャッターボタン  １３０８‥‥メモリー  １３１０‥‥表示部  １３１２‥‥ビデオ信号出力端子  １３１４‥‥入出力端子  １４３０‥‥テレビモニター  １４４０‥‥パーソナルコンピューター  １５００‥‥自動車  １５０１‥‥車体  １５０２‥‥車体姿勢制御装置  １５０３‥‥車輪  ２２１１‥‥ハンマーヘッド  ２２２１‥‥ハンマーヘッド  ２３１１‥‥連結腕用腕部  ２３１１Ｄ‥‥連結腕用腕部  ２３１２‥‥基部側接続部  ２３１２Ｄ‥‥基部側接続部  ２３１３‥‥振動腕側接続部  ２３１３Ｄ‥‥振動腕側接続部  ２３１４ａ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１４ｂ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１４ｃ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１４ｄ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１４ｅ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１４ｆ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１４ｉ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１５ａ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１５ｂ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１５ｃ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１５ｄ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１５ｅ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１５ｆ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１５ｉ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１６ａ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１６ｂ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１６ｇ‥‥連結腕用テーパー部  ２３１６ｈ‥‥連結腕用テーパー部  ２４１１‥‥ハンマーヘッド  ２４１２‥‥振動腕用腕部  ２４１３‥‥幅広部側接続部  ２４１４ａ‥‥振動腕用テーパー部  ２４２１‥‥ハンマーヘッド  ２４３１‥‥ハンマーヘッド  ２４４１‥‥ハンマーヘッド
【図１】
2015102331.tif 000003
【図２】
2015102331.tif 000004
【図３】
2015102331.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015102331.tif 000009
【図８】
2015102331.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2015102331.tif 000014
【図１３】
2015102331.tif 000015
【図１４】
2015102331.tif 000016
【図１５】
2015102331.tif 000017
【図１６】
2015102331.tif 000018
【図１７】
2015102331.tif 000019
【図１８】
2015102331.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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