(57)【要約】  角速度センサ素子は、固定部と、延出部と、捩れ延出部と、駆動振動体と、検出振動体と、カウンター梁とを有する。延出部は固定部に接続された第１端と、第２端とを有する。捩れ延出部は延出部の第２端と接続された第１端と、第２端とを有する。駆動振動体は捩れ延出部の第２端と接続された第１端と、第２端とを有する。また駆動振動体には、駆動電極が設けられている。検出振動体は駆動振動体の第２端に接続されている。検出振動体には、第１検出電極が設けられている。カウンター梁は捩れ延出部の第２端に接続され、駆動振動体と略平行に配置されるとともに、駆動振動体と逆方向に振動するように構成されている。
2015075908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、
前記固定部に接続された第１端と、第２端とを有する延出部と、
前記延出部の前記第２端と接続された第１端と、第２端とを有する捩れ延出部と、
前記捩れ延出部の前記第２端と接続された第１端と、第２端とを有するとともに、駆動電極が設けられた駆動振動体と、
前記駆動振動体の前記第２端に接続されるとともに、第１検出電極が設けられた検出振動体と、
前記捩れ延出部の前記第２端に接続され、前記駆動振動体と平行に配置されるとともに、前記駆動振動体と逆方向に振動するように構成されたカウンター梁と、を備えた、
角速度センサ素子。
【請求項２】
前記カウンター梁には第２検出電極が設けられた、
請求項１記載の角速度センサ素子。
【請求項３】
前記カウンター梁の一部には、前記駆動振動体と前記カウンター梁との振動による変位量を調整する溝部が設けられた、
請求項１記載の角速度センサ素子。
【請求項４】
請求項１記載の角速度センサ素子と、
前記少なくとも１つの駆動電極に駆動信号を供給する駆動部と、
前記少なくとも１つの第１検出電極からの出力信号に基づき前記角速度センサ素子に印加された角速度を算出する処理部と、を備えた、
角速度センサ。
【請求項５】
前記角速度センサ素子における前記少なくとも１つの駆動電極に交流電圧を印加して前記角速度センサ素子を振動駆動するとともに、前記少なくとも１つの第１検出電極から出力される出力信号を処理することで前記駆動部および前記処理部として機能するＩＣと、
前記角速度センサ素子および前記ＩＣを収納するとともに、外底面に前記ＩＣと電気的に接続された電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極が設けられたケースと、を備えた、
請求項４記載の角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器に用いられる角速度センサと、それに使用される角速度センサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下に従来の角速度センサ素子について、図７を参照しながら説明する。図７は従来の角速度センサ素子の側面図である。【０００３】
この角速度センサ素子は２本のアーム１と一対の支持部２と一対の検出部３と一対の支持固定部４とを有する。アーム１は互いに平行に設けられ、一対の支持部２は２本のアーム１の両端に各々設けられている。検出部３は支持部２と各々に接続されている。支持固定部４は検出部３と各々に接続されている。そして、支持固定部４は取付基板（図示せず）に固定される（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
次に、以上のように構成された従来の角速度センサ素子の動作を説明する。角速度センサ素子に駆動回路（図示せず）から駆動信号を与えられると、実線矢印で示すように、２本のアーム１が例えば圧電効果等によって、Ｘ軸方向に沿って互いに逆方向に振動する。このとき、Ｘ軸に直交するＹ軸またはＺ軸周りに角速度が加わると、それぞれ角速度回転軸に対する垂直平面内で、駆動振動方向に対して垂直方向にコリオリ力が働く。例えば、Ｚ軸周りに角速度が加わった際には、一点鎖線矢印で示すように、図中のＹ軸方向にコリオリ力が働く。その結果、それぞれのコリオリ力の向きに対応する検出振動が検出部３に伝わり、検出部３に設けられた圧電膜（図示せず）が検出振動を電気信号として出力する。図示しない検出回路はこの電気信号を基に角速度信号を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３１７３８０号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、取付基板に振動が伝わることによる出力信号の変動が抑制された角速度センサ素子を提供する。
【０００７】
本発明の角速度センサ素子は、固定部と、延出部と、捩れ延出部と、駆動振動体と、検出振動体と、カウンター梁とを有する。延出部は固定部に接続された第１端と、第２端とを有する。捩れ延出部は延出部の第２端と接続された第１端と、第２端とを有する。駆動振動体は捩れ延出部の第２端と接続された第１端と、第２端とを有する。また駆動振動体には、駆動電極が設けられている。検出振動体は駆動振動体の第２端に接続されている。検出振動体には、第１検出電極が設けられている。カウンター梁は捩れ延出部の第２端に接続され、駆動振動体と平行に配置されるとともに、駆動振動体と逆方向に振動するように構成されている。
【０００８】
この構成により、検出振動体から駆動振動体、捩れ延出部、延出部を介して固定部に振動が伝わろうとする際に、カウンター梁の逆方向の振動により、伝わろうとする振動が打ち消される。その結果、角速度センサ素子を含む角速度センサを取付ける取付基板の共振を防止することができる。したがって、角速度センサ素子からの出力信号の精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の実施の形態における角速度センサの分解斜視図
【図１Ｂ】図１Ａに示す角速度センサのブロック図
【図２】本発明の実施の形態における角速度センサ素子の平面図
【図３】図２に示す角速度センサ素子における駆動振動体および検出振動体の側断面図
【図４Ａ】図２に示す角速度センサ素子の材料であるウェハの断面図
【図４Ｂ】図２に示す角速度センサ素子の組立工程を示す断面図
【図４Ｃ】図４Ｂに続く角速度センサ素子の組立工程を示す断面図
【図４Ｄ】図４Ｃに続く角速度センサ素子の組立工程を示す断面図
【図４Ｅ】図４Ｄに続く角速度センサ素子の組立工程を示す断面図
【図５】図２に示す角速度センサ素子が動作する状態を示す平面図
【図６】図２に示す角速度センサ素子が動作する状態を示す斜視図
【図７】従来の角速度センサ素子の側面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態の説明に先立ち、図７に示す従来の角速度センサ素子における課題を簡単に説明する。検出部３に伝わった検出振動は、さらに支持固定板４を介して角速度センサ素子を含む角速度センサを取付ける取付基板（図示せず）に伝わる。そのため、その取付基板も一緒に共振する。その結果、アーム１の検出振動時の共振周波数が変動し、出力信号が変動する。したがって出力信号が不安定である。
【００１１】
以下、本発明の実施の形態における角速度センサ素子１０とそれを用いた角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。図１Ａは本発明の実施の形態における角速度センサの分解斜視図、図１Ｂは図１Ａに示す角速度センサのブロック図である。図２は角速度センサ素子１０の平面図、図３は角速度センサ素子１０における駆動振動体および検出振動体の側断面図である。
【００１２】
図１Ａに示すように、この角速度センサは、角速度センサ素子１０と、ＩＣ８８と、ケース７０とを有する。ＩＣ８８は角速度センサ素子１０に交流電圧を印加して角速度センサ素子１０を振動駆動する。また、ＩＣ８８は角速度センサ素子１０から出力される出力信号を処理する。ケース７０は角速度センサ素子１０とＩＣ８８とを収納している。ケース７０の外底面にはＩＣ８８と電気的に接続された電源電極７６、ＧＮＤ電極７７および出力電極（図示せず）が設けられている。出力電極はケース７０の外底面の中央寄りに設けられている。
【００１３】
ケース７０は、内底面および内側面から外底面にわたってセラミックと配線用導体の層構造を有する。特に内底面は、配線パターン（図示せず）を有する多層回路基板７２で構成されている。また、ケース７０の側壁７３の内側面には段差部７４が設けられ、段差部７４には端子電極７５が設けられている。また前述のように、ケース７０の外底面には電源電極７６、ＧＮＤ電極７７および出力電極（図示せず）が設けられている。端子電極７５と、電源電極７６、ＧＮＤ電極７７および出力電極とは、多層回路基板７２の配線パターンにより電気的に接続されている。また、側壁７３の上面にはコバール製の金属枠７９が設けられている。
【００１４】
ＩＣ８８はケース７０の内底面に配置されている。なお図１Ｂに示すように、ＩＣ８８は角速度センサ素子１０に駆動信号を供給する駆動部８８Ａと、角速度センサ素子１０からの出力信号に基づき角速度センサ素子１０に印加された角速度を算出する処理部８８Ｂとを有する。具体的には駆動部８８Ａは、図３に示す駆動電極ランド２２に駆動信号を供給し、処理部８８Ｂは第２検出電極ランド２３からの出力信号に基づき角速度センサ素子１０に印加された角速度を算出する。
【００１５】
この角速度センサはさらに、樹脂製の載置部材８０と、加速度センサ素子８７と、蓋８９とを有する。載置部材８０は角速度センサ素子１０を支持している。具体的には、載置部材８０は図３に示す第１固定部２１および第２固定部２８を支持している。また、載置部材８０は、ケース７０における端子電極７５と電気的に接続された８つの端子８１を有する。この構成によりケース７０は端子８１を介して載置部材８０を周囲から支持している。加速度センサ素子８７はケース７０の内底面にＩＣ８８と並設され、ワイヤー線（図示せず）により端子電極７５と電気的に接続されている。コバール製の蓋８９はケース７０の開口部を閉塞している。
【００１６】
次に、図２、図３を参照しながら角速度センサ素子１０の構成について説明する。角速度センサ素子１０は第１固定部２１と、第２固定部２８と、第１延出部２７と、第２延出部２９と、一対の捩れ延出部３２と、第１駆動振動体３３と、第２駆動振動体３８と、第３駆動振動体５２と、第４駆動振動体５８と、第１検出振動体３４と、第２検出振動体３９と、第３検出振動体５４と、第４検出振動体５９と、第１カウンター梁６２と、第２カウンター梁６５とを有する。
【００１７】
第１延出部２７は第１固定部２１に接続された第１端と、第２端とを有する。第２延出部２９は第２固定部２８に接続された第１端と、第２端とを有する。一対の捩れ延出部３２はそれぞれ、第１延出部２７、第２延出部２９の各第２端と接続された第１端と、第２端とを有する。
【００１８】
第１駆動振動体３３、第２駆動振動体３８、第３駆動振動体５２、第４駆動振動体５８はそれぞれ、捩れ延出部３２の一方の第２端と接続された第１端と、第２端とを有するとともに、駆動電極３３Ａが設けられている。第１検出振動体３４、第２検出振動体３９、第３検出振動体５４、第４検出振動体５９はそれぞれ、第１駆動振動体３３、第２駆動振動体３８、第３駆動振動体５２、第４駆動振動体５８の第２端に接続されるとともに、第１検出電極３５が設けられている。
【００１９】
第１カウンター梁６２は、捩れ延出部３２のそれぞれの第２端に接続され、第１駆動振動体３３、第２駆動振動体３８と略平行に配置されるとともに、第１駆動振動体３３、第２駆動振動体３８と逆方向に振動するように構成されている。第２カウンター梁６５は、捩れ延出部３２のそれぞれの第２端に接続され、第３駆動振動体５２、第４駆動振動体５８と略平行に配置されるとともに、第３駆動振動体５２、第４駆動振動体５８と逆方向に振動するように構成されている。
【００２０】
第１固定部はシリコン（Ｓｉ）で形成され、第１固定部２１の上面には一対の駆動電極ランド２２、第２検出電極ランド２３、４つの第１検出電極ランド２４、ＧＮＤ電極ランド２５およびモニター電極ランド２６が設けられている。第２固定部２８もＳｉで形成され、第２固定部２８の上面には一対の駆動電極ランド２２、第２検出電極ランド２３、４つの第１検出電極ランド２４、ＧＮＤ電極ランド２５およびモニター電極ランド２６が設けられている。第１延出部２７、第２延出部２９もＳｉで形成され、第１延出部２７の一端は第１固定部２１に接続され、第２延出部２９の一端は第２固定部２８に接続されている。駆動電極ランド２２、第２検出電極ランド２３、第１検出電極ランド２４、ＧＮＤ電極ランド２５およびモニター電極ランド２６は、図１Ａに示す端子８１とワイヤー線（図示せず）により電気的に接続されている。
【００２１】
一対の捩れ延出部３２の第１端は第１延出部２７、第２延出部２９の各第２端と接続されているとともに、一対の捩れ延出部３２は直線的に互いに接続されている。見方を変えると、直方体形状の捩れ延出部連続体１３２の略中央の側面は第１延出部２７と第２延出部２９とにより挟まれ、この箇所で捩れ延出部連続体１３２と第１延出部２７と第２延出部２９とが接続されている。
【００２２】
第１駆動振動体３３は捩れ延出部３２から垂直な方向に延出されるとともに、上面に一対の駆動電極３３Ａが設けられている。図３に示すように、第１駆動振動体３３は、一対の駆動電極３３Ａと、共通ＧＮＤ電極３０と、圧電層３１とを有する。駆動電極３３Ａと共通ＧＮＤ電極３０とは、ＰｔとＴｉとの合金薄膜で形成されている。圧電層３１はＰＺＴ薄膜で形成されている。圧電層３１は共通ＧＮＤ電極３０の上面に設けられ、駆動電極３３Ａは圧電層３１の上面に設けられている。なお共通ＧＮＤ電極３０はＳｉなどの基材３７の上に形成されている。
【００２３】
第１検出振動体３４は第１駆動振動体３３の第２端から、第１駆動振動体３３の延出方向と垂直な方向に延出されるとともに、Ｌ字形状に略中央を折り曲げられている。また、第１検出振動体３４の上面には、Ｚ軸方向の角速度を検出する第１検出電極３５が設けられている。第１検出振動体３４も、第１駆動振動体３３と同様に、一対の第１検出電極３５と、共通ＧＮＤ電極３０と、圧電層３１とを有する。第１検出電極３５もＰｔとＴｉとの合金薄膜で形成されている。ＰＺＴ薄膜で形成された圧電層３１は共通ＧＮＤ電極３０の上面に設けられ、第１検出電極３５は圧電層３１の上面に設けられている。第１検出振動体３４の第２端には重り部３６が接続されている。
【００２４】
第２駆動振動体３８は捩れ延出部３２から垂直な方向に第１駆動振動体３３と平行に延出されるとともに、上面に一対の駆動電極３３Ａが設けられている。第２検出振動体３９は第２駆動振動体３８の第２端から、第２駆動振動体３８の延出方向と垂直な方向でかつ、第１検出振動体３４と反対の方向に延出されるとともに、Ｌ字形状に略中央を折り曲げられている。第２検出振動体３９の第２端には重り部４０が接続されている。
【００２５】
第３駆動振動体５２は捩れ延出部３２から第２駆動振動体３８と反対方向でかつ捩れ延出部３２と垂直な方向に延出されるとともに、上面に一対の駆動電極３３Ａが設けられている。第３検出振動体５４は第３駆動振動体５２の第２端から、第３駆動振動体５２の延出方向と垂直な方向に延出されるとともに、Ｌ字形状に略中央を折り曲げられている。また、第３検出振動体５４の上面には、第１検出電極３５が設けられている。第３検出振動体５４の第２端には重り部５６が接続されている。
【００２６】
第４駆動振動体５８は捩れ延出部３２から垂直な方向に第３駆動振動体５２と平行に延出されるとともに、上面に一対の駆動電極３３Ａが設けられている。第４検出振動体５９は第４駆動振動体５８の第２端から、第４駆動振動体５８の延出方向と垂直な方向でかつ、第３検出振動体５４と反対の方向に延出されるとともに、Ｌ字形状に略中央を折り曲げられている。第４検出振動体５９の第２端には重り部６０が接続されている。
【００２７】
第１検出振動体３４、第２検出振動体３９、第３検出振動体５４および第４検出振動体５９における各々の駆動電極３３Ａと第１検出電極３５との間にはモニター電極６１が設けられている。
【００２８】
第１カウンター梁６２、第２カウンター梁６５は角ばったＣ字形状を有する。第１カウンター梁６２の第１端は捩れ延出部連続体１３２の第１端の側面に接続されている。この第１端の周辺の部分は、第１駆動振動体３３に平行に設けられている。第１カウンター梁６２の第２端は捩れ延出部連続体１３２の第２端の側面に接続されている。この第２端の周辺の部分は、第２駆動振動体３８に平行に設けられている。さらに、これら第１端の周辺の部分および第２端の周辺の部分に直交して伸び、捩れ延出部連続体１３２に平行な部分は、第１駆動振動体３３、第２駆動振動体３８が折れ曲って伸びる部分と平行に設けられている。第１カウンター梁６２の第１端付近、第２端付近の上面にはそれぞれ、Ｙ軸周りの角速度を検出する第２検出電極６３が設けられている。
【００２９】
同様に、第２カウンター梁６５の第１端は捩れ延出部連続体１３２の第１端の側面でかつ第１カウンター梁６２が接続された面の反対の側面に接続されている。この第１端の周辺の部分は、第４駆動振動体５８に平行に設けられている。第２カウンター梁６５の第２端は捩れ延出部連続体１３２の第２端の側面でかつ第１カウンター梁６２が接続された面と反対の側面に接続されている。この第２端の周辺の部分は、第３駆動振動体５２に平行に設けられている。さらに、これら第１端の周辺の部分および第２端の周辺の部分に直交して伸び、捩れ延出部連続体１３２に平行な部分は、第３駆動振動体５２、第４駆動振動体５８が折れ曲って伸びる部分と平行に設けられている。第２カウンター梁６５の第１端付近、第２端付近の上面にはそれぞれ、第２検出電極６３が設けられている。
【００３０】
第１カウンター梁６２の上面には、圧電層３１を除去することにより形成された一対の溝部６２Ａが設けられている。同様に、第２カウンター梁６５の上面にも、圧電層３１を除去することにより形成された一対の溝部６５Ａが設けられている。すなわち、第１カウンター梁６２、第２カウンター梁６５の一部には、駆動振動体とカウンター梁との振動による変位量を調整する溝部６２Ａ、６５Ａが形成されていることが好ましい。
【００３１】
第１固定部２１における駆動電極ランド２２は、第１駆動振動体３３および第２駆動振動体３８における駆動電極３３Ａと配線パターン（図示せず）により電気的に接続されている。第２検出電極ランド２３は配線パターン（図示せず）により、第１カウンター梁６２、第２カウンター梁６５における第２検出電極６３に電気的に接続されている。第１固定部２１における第１検出電極ランド２４は、第１検出振動体３４、第２検出振動体３９における第１検出電極３５に、配線パターン（図示せず）により電気的に接続されている。また、モニター電極ランド２６は、第１駆動振動体３３、第２駆動振動体３８におけるモニター電極６１に、配線パターン（図示せず）により電気的に接続されている。
【００３２】
次に、以上のように構成された角速度センサ素子１０およびそれを用いた角速度センサの組立方法を図４Ａ〜図４Ｅを参照しながら説明する。
【００３３】
まず、図４Ａに示すように、予め上面に駆動電極ランド２２、第２検出電極ランド２３、第１検出電極ランド２４、モニター電極ランド２６、ＧＮＤ電極ランド２５、共通ＧＮＤ電極３０、圧電層３１、駆動電極３３Ａ、第１検出電極３５、第２検出電極６３、モニター電極６１および配線パターン（図示せず）を形成したウェハ６９を準備する。ウェハ６９はＳｉで形成されている。
【００３４】
次に、スピンコートによりウェハ６９の上面に、例えば、アルミ、チタン、酸化シリコン、窒化シリコン等のレジスト膜６４を塗布した後、図４Ｂに示すように、フォトリソグラフィーにより、レジスト膜６４を所定形状にパターンニングする。
【００３５】
次に、ウェハ６９をドライエッチング装置（図示せず）にセットした後、ＳＦ６あるいはＣＦ６等のフッ素系ガスを導入することにより、図４Ｃに示すように、ウェハ６９のレジスト膜６４が設けられた部分以外をエッチングして溝６８を形成する。
【００３６】
次に、図４Ｄに示すように、レジスト膜６４の上面に、フィルム６６を貼る。フィルム６６は粘着剤層（図示せず）を有する。フィルム６６は、５０〜２００μｍのバックグラインド時にウェハ６９の上面を保護する。その後、ウェハ６９の上下を逆さまにして、フィルム６６をチャックテーブル（図示せず）に固定する。
【００３７】
次に、図４Ｅに示すように、バックグラインドホイール６７を回転させることにより、ウェハ６９の裏面を研削する。
【００３８】
次に、ＵＶを照射することにより、フィルム６６の粘着力を低減させてレジスト膜６４からフィルム６６を剥離した後、レジスト膜６４を除去するとともに、ウェハ６９を切断（分割）して個片の角速度センサ素子前駆体を取り出す。
【００３９】
最後に、レーザを照射して、第１カウンター梁６２に溝部６２Ａを形成するとともに、第２カウンター梁６５に溝部６５Ａを形成する。
【００４０】
一方、セラミックからなる絶縁体（図示せず）と配線用導体（図示せず）とで構成された多層回路基板７２の上面の外周にわたって、セラミックの側壁７３と段差部７４とを形成する。その後、段差部７４の上面に、Ａｕで端子電極７５を形成し、さらに、側壁７３の上面にコバール製の金属枠７９を固着する。
【００４１】
次に、多層回路基板７２の下面にＡｇで電源電極７６、ＧＮＤ電極７７および出力電極（図示せず）を形成する。次に、ＩＣ８８をケース７０における多層回路基板７２の上面に実装し、その後、ＩＣ８８と多層回路基板７２とを電気的に接続する。
【００４２】
次に、ケース７０における多層回路基板７２の上面に、ＩＣ８８と並設するように、加速度センサ素子８７を実装する。その後、加速度センサ素子８７とケース７０における端子電極７５とをアルミニウム製のワイヤー線（図示せず）を介してワイヤーボンディングにより電気的に接続する。
【００４３】
次に、８つの端子８１を予めインサート成形した載置部材８０に、角速度センサ素子１０における第１固定部２１および第２固定部２８の下面を固着する。その後、第１固定部２１および第２固定部２８における駆動電極ランド２２、第１検出電極ランド２４、第２検出電極ランド２３、ＧＮＤ電極ランド２５およびモニター電極ランド２６と端子８１とをアルミニウム製のワイヤー線（図示せず）を介してワイヤーボンディングにより電気的に接続する。
【００４４】
次に、８つの端子８１をケース７０における端子電極７５に半田付けした後、端子８１をケース７０に埋設する。最後に、ケース７０の開口部に、蓋８９をシーム溶接により窒素雰囲気中で固着する。
【００４５】
次に、以上のようにして組み立てられた角速度センサ素子１０およびそれを用いた角速度センサの動作を説明する。
【００４６】
第１固定部２１および第２固定部２８における駆動電極ランド２２にＩＣ８８が交流電圧を印加すると、この交流電圧は配線パターン（図示せず）を介して、第１駆動振動体３３、第２駆動振動体３８、第３駆動振動体５２および第４駆動振動体５８における駆動電極３３Ａに印加される。交流電圧の位相が駆動電極３３Ａの分極の方向と同じ方向の場合には駆動電極３３Ａに引張応力が発生する。一方、交流電圧の位相が反対の方向の場合には、駆動電極３３Ａに圧縮応力が発生する。そのため、交流電圧の位相に応じて、第１駆動振動体３３、第２駆動振動体３８、第３駆動振動体５２および第４駆動振動体５８がＸ軸方向に速度Ｖで駆動振動する。この駆動振動は第１検出振動体３４、第２検出振動体３９、第３検出振動体５４および第４検出振動体５９を介して重り部３６、４０、５６、６０に伝わる。そのため、重り部３６、４０、５６、６０がＸ軸方向に速度Ｖで駆動振動する。
【００４７】
まず、角速度センサ素子１０にＺ軸周りの角速度が印加される場合を説明する。この場合、重り部３６、４０、５６、６０がコリオリ力によりＹ軸方向に振動する。すると、第１検出振動体３４、第２検出振動体３９、第３検出振動体５４および第４検出振動体５９における、第１駆動振動体３３、第２駆動振動体３８、第３駆動振動体５２および第４駆動振動体５８の延出方向に垂直な方向に延出された箇所がＹ軸方向に振動する。これらの箇所は、静止状態において捩れ延出部３２に平行な部分である。そして、角速度に応じた電荷が第１検出電極３５に発生する。さらに、第１検出振動体３４、第２検出振動体３９、第３検出振動体５４および第４検出振動体５９のＬ字形状に折り曲げられた先端側の部分は、前述のＹ軸方向駆動に伴い、Ｘ軸方向に撓み振動する。そして、第２検出電極ランド２３および第１検出電極ランド２４に発生する電荷により生じる出力信号がワイヤー線（図示せず）と端子８１とを介してＩＣ８８に入力される。ＩＣ８８はこの出力信号を処理して端子電極７５を介し、ケース７０における出力電極７８から角速度の出力信号を外部に出力する。このようにして、Ｚ軸周りの角速度を検出することができる。
【００４８】
図５に示すように、Ｚ軸周りの角速度が印加されると、重り部３６、４０、５６、６０が左方向に回転する。この回転による振動がこの角速度センサを取り付けた基板（図示せず）に伝わるか否かを以下に考察する。
【００４９】
角速度センサ素子１０においては、捩れ延出部連続体１３２に第１カウンター梁６２と第２カウンター梁６５とが接続されている。第１カウンター梁６２は第１駆動振動体３３、第２駆動振動体３８と略平行に配置されている。そして、第１カウンター梁６２における第１端の周辺の部分は、第１駆動振動体３３と第１検出振動体３４と重り部３６とをあわせた部分の重心の移動する方向と反対の方向に移動するように構成されている。同様に、第１カウンター梁６２における第２端の周辺の部分は、第２駆動振動体３８と第２検出振動体３９と重り部４０をあわせた部分の重心の移動する方向と反対の方向に移動するように構成されている。
【００５０】
同様に、第２カウンター梁６５は第３駆動振動体５２、第４駆動振動体５８と略平行に配置されている。そして、第２カウンター梁６５における第２端の周辺の部分は、第３駆動振動体５２と第３検出振動体５４と重り部５６とをあわせた部分の重心の移動する方向と反対の方向に移動するように構成されている。同様に、第２カウンター梁６５における第１端の周辺の部分は、第４駆動振動体５８と第４検出振動体５９と重り部６０とをあわせた部分の重心の移動する方向と反対の方向に移動するように構成されている。
【００５１】
この構造により、第１カウンター梁６２、第２カウンター梁６５は、第１駆動振動体３３、第２駆動振動体３８、第３駆動振動体５２および第４駆動振動体５８とは逆方向に振動する。そのため、第１カウンター梁６２および第２カウンター梁６５の逆方向の振動により、重り部３６、４０、５６、６０から角速度センサを取り付けた基板へ伝わろうとする振動を打ち消すことができる。その結果、この基板の共振を防止することができ、出力信号の精度が向上する。
【００５２】
次に、角速度センサ素子１０にＹ軸周りの角速度が印加される場合を説明する。この場合、重り部３６、４０、５６、６０がコリオリ力によりＺ軸方向に振動する。すると、第１検出振動体３４、第２検出振動体３９、第３検出振動体５４および第４検出振動体５９と、第１駆動振動体３３、第２駆動振動体３８、第３駆動振動体５２および第４駆動振動体５８を介して、捩れ延出部３２に捩り力が加わる。そして、第１カウンター梁６２、第２カウンター梁６５がＺ軸方向に振動する。そして、第１カウンター梁６２および第２カウンター梁６５に設けられた第２検出電極６３に電荷が発生し、この電荷により生じる出力信号に基づき、Ｙ軸周りの角速度を検出することができる。
【００５３】
このように第１カウンター梁６２および第２カウンター梁６５に第２検出電極６３を設けることにより、第１検出電極３５により検出する角速度と異なる軸周りの角速度を検出することができる。
【００５４】
Ｙ軸周りの角速度が印加されることにより、図６に示すように、重り部４０、５６がＺ軸のプラス側に変位し、重り部３６、６０がＺ軸のマイナス側に変位する。この振動が捩れ延出部３２、第１延出部２７、第２延出部２９、第１固定部２１および第２固定部２８を介して、角速度センサを取り付けた基板に伝わるか否かを以下に考察する。
【００５５】
角速度センサ素子１０においては、捩れ延出部連続体１３２に第１カウンター梁６２と第２カウンター梁６５とが接続されている。第１カウンター梁６２は第１駆動振動体３３、第２駆動振動体３８と略平行に、第２カウンター梁６５は第３駆動振動体５２、第４駆動振動体５８と略平行に配置されている。そして、第１カウンター梁６２、第２カウンター梁６５は、第１駆動振動体３３、第２駆動振動体３８、第３駆動振動体５２および第４駆動振動体５８とは逆方向に振動するように構成されている。したがって、図６に示すように、重り部４０、５６がＺ軸のプラス側に変位し、重り部３６、６０がＺ軸のマイナス側に変位する場合、第１カウンター梁６２、第２カウンター梁６５は次のように振動する。第１カウンター梁６２における第１駆動振動体３３に近い部分は、Ｚ軸のプラス側に変位するように振動する。また第１カウンター梁６２における第２駆動振動体３８に近い部分はＺ軸のマイナス側に変位するように振動する。一方、第２カウンター梁６５における第３駆動振動体５２に近い部分はＺ軸のマイナス側に変位するように振動する。そして、第２カウンター梁６５における第４駆動振動体５８近い部分はＺ軸のプラス側に変位するように振動する。
【００５６】
そのため、重り部３６、４０、５６、６０から角速度センサを取り付けた基板へ伝わろうとする振動を打ち消すことができる。その結果、この基板の共振を防止することができ、出力信号の精度が向上する。
【００５７】
なお、前述のように第１カウンター梁６２および第２カウンター梁６５の一部に溝部６２Ａ、６５Ａを設け、溝部６２Ａ、６５Ａにより、第１検出振動体３４、第２検出振動体３９、第３検出振動体５４および第４検出振動体５９と第１カウンター梁６２および第２カウンター梁６５との振動による変位量を調整することが好ましい。この構成によれば、検出振動体から駆動振動体、捩れ延出部、延出部を介して固定部に振動が伝わろうとする振動を精度良く打ち消すことができる。
【００５８】
なお、角速度センサ素子１０においては、圧電層３１を除去することにより溝部６２Ａ、６５Ａを形成しているが、さらに共通ＧＮＤ電極３０およびＳｉ部材まで除去して溝部６２Ａ、６５Ａを形成してもよい。
【００５９】
また、角速度センサ素子１０においては、第１カウンター梁６２および第２カウンター梁６５に溝部６２Ａ、６５Ａを設けているが、重り部３６、４０、５６、６０に溝部を設けても同様の効果を奏する。
【００６０】
なお以上の説明では、駆動振動体を圧電作用により動作させ、検出振動体では圧電作用を利用して振動を検出している。しかしながら、例えば静電作用を利用してもよい。
【００６１】
また図２は、２つの固定部と、２つの延出部と、２つの捩れ延出部と、それぞれに２つの駆動電極が設けられた４つの駆動振動体と、それぞれが駆動振動体の１つに接続された４つの検出振動体と、２つのカウンター梁を有する角速度センサ素子１０を示している。しかしながら、固定部、延出部と、捩れ延出部、駆動電極、駆動振動体、検出振動体、カウンター梁がそれぞれ１つである角速度センサ素子であっても本発明の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明に係る角速度センサ素子は、角速度センサを取り付けた基板に振動が伝わることが抑制される。そのため出力信号が変動しない。したがって、特に各種電子機器に用いられる角速度センサに使用される角速度センサ素子として有用である。
【符号の説明】
【００６３】
１０    角速度センサ素子
２１    第１固定部
２２    駆動電極ランド
２３    第２検出電極ランド
２４    第１検出電極ランド
２５    ＧＮＤ電極ランド
２６    モニター電極ランド
２７    第１延出部
２８    第２固定部
２９    第２延出部
３０    共通ＧＮＤ電極
３１    圧電層
３２    捩れ延出部
３３    第１駆動振動体
３３Ａ    駆動電極
３４    第１検出振動体
３５    第１検出電極
３６，４０，５６，６０    重り部
３７    基材
３８    第２駆動振動体
３９    第２検出振動体
５２    第３駆動振動体
５４    第３検出振動体
５８    第４駆動振動体
５９    第４検出振動体
６１    モニター電極
６２    第１カウンター梁
６２Ａ，６５Ａ    溝部
６３    第２検出電極
６４    レジスト膜
６５    第２カウンター梁
６６    フィルム
６７    バックグラインドホイール
６８    溝
６９    ウェハ
７０    ケース
７２    多層回路基板
７３    側壁
７４    段差部
７５    端子電極
７６    電源電極
７７    ＧＮＤ電極
７９    金属枠
８０    載置部材
８１    端子
８７    加速度センサ素子
８８    ＩＣ
８８Ａ    駆動部
８８Ｂ    処理部
８９    蓋
１３２    捩れ延出部連続体
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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