(57)【要約】【課題】優れた検出感度を有するセンサー素子を提供すること、また、かかるセンサー素子を備える信頼性に優れたセンサーデバイスおよび電子機器を提供すること。【解決手段】センサー素子２は、基部２１と、基部２１から延出された検出用振動腕２３、２４と、検出用振動腕２３、２４に設けられた検出部４１〜４４とを備え、検出部４１〜４４は、それぞれ、下部電極層、上部電極層、および、圧電体層を有し、検出部４１、４２の下部電極同士、および、検出部４３、４４の下部電極同士が互いに電気的に接続されている。【選択図】図３
2013178179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から延出された検出用振動腕と、
前記検出用振動腕に設けられ、前記検出用振動腕の振動に伴って電荷を出力する第１の検出部および第２の検出部とを備え、
前記第１の検出部は、第１の下部電極層、第１の上部電極層、および、前記第１の下部電極層と前記第１の上部電極層との間に設けられた第１の圧電体層を有し、前記第１の下部電極層は前記検出用振動腕側に設けられ、
前記第２の検出部は、第２の下部電極層、第２の上部電極層、および、前記第２の下部電極層と前記第２の上部電極層との間に設けられた第２の圧電体層を有し、前記第２の下部電極層は前記検出用振動腕側に設けられ、
前記第１の下部電極層と前記第２の下部電極層、または、前記第１の上部電極層と前記第２の上部電極層とは、電気的に接続されていることを特徴とするセンサー素子。
【請求項２】
前記第１の下部電極層および前記第２の下部電極層が前記検出用振動腕にて互いに電気的に接続されている請求項１に記載のセンサー素子。
【請求項３】
前記基部から延出された駆動用振動腕と、
前記駆動用振動腕に設けられ、前記駆動用振動腕を屈曲振動させる駆動部とを備えている請求項１または２に記載のセンサー素子。
【請求項４】
基部と、
前記基部から延出された第１の振動腕および第２の振動腕と、
前記第１の振動腕に設けられ、前記第１の振動腕の振動に伴って電荷を出力する第１の検出部と、
前記第２の振動腕に設けられ、前記第２の振動腕の振動に伴って電荷を出力する第２の検出部とを備え、
前記第１の検出部は、第１の下部電極層、第１の上部電極層、および、前記第１の下部電極層と前記第１の上部電極層との間に設けられた第１の圧電体層を有し、前記第１の下部電極層は前記第１の振動腕側に設けられ、
前記第２の検出部は、第２の下部電極層、第２の上部電極層、および、前記第２の下部電極層と前記第２の上部電極層との間に設けられた第２の圧電体層を有し、前記第１の下部電極層は前記第１の振動腕側に設けられ、
前記第１の下部電極層と前記第２の下部電極層、または、前記第１の上部電極層と前記第２の上部電極層とは、電気的に接続されていることを特徴とするセンサー素子。
【請求項５】
前記第１の下部電極層および前記第２の下部電極層が前記基部にて互いに電気的に接続されている請求項４に記載のセンサー素子。
【請求項６】
前記第１の振動腕に設けられ、前記第１の振動腕を屈曲振動させる第１の駆動部と、
前記第２の振動腕に設けられ、前記第２の振動腕を屈曲振動させる第２の駆動部とを備える請求項４または５に記載のセンサー素子。
【請求項７】
前記基部に設けられ、前記第１の上部電極層に電気的に接続された第１の検出用端子と、
前記基部に設けられ、前記第２の上部電極層に電気的に接続された第２の検出用端子とを備える請求項１ないし６のいずれかに記載のセンサー素子。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載のセンサー素子を備えることを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項９】
前記第１の検出部および前記第２の検出部からの電荷を検出する検出回路を備え、
前記第１の下部電極層および前記第２の下部電極層が互いに電気的に接続され、
前記第１の上部電極層および前記第２の上部電極層が前記検出回路に電気的に接続されている請求項８に記載のセンサーデバイス。
【請求項１０】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載のセンサー素子を有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサー素子、センサーデバイスおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサー素子としては、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、角速度、加速度等の物理量を検出するセンサーが知られている。センサーとして、例えば、角速度センサー（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）。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の角速度センサーは、２つのアームと、この２つのアームの一端同士を接続する接続部とで構成された音叉を有する。また、特許文献１に記載の角速度センサーでは、音叉が非圧電体材料で構成されており、各アームには、１対の電極間に圧電薄膜が介挿されてなる駆動部および検出部がそれぞれ設けられている。
このような特許文献１に記載の角速度センサーでは、駆動部の１対の電極間に電圧を印加することにより、アームを屈曲振動（駆動）させる。そして、その駆動状態で、アームがその延出方向に沿った軸線まわりの角速度を受けると、コリオリ力により、アームが前述した駆動方向と直交する方向に撓み、その撓み量に応じた電荷が検出部の１対の電極から検出される。その検出された電荷に基づいて、角速度を検出することができる。
【０００４】
従来、このような角速度センサーでは、一方のアームに設けられた検出部の１対の電極と、他方のアームに設けられた検出部の１対の電極とがそれぞれ独立しており、２つの検出部を並列に電気的に接続し、これらの検出部からの電荷を検出していた。
そのため、各検出部の１対の電極間に生じる寄生容量の影響によるノイズが大きく、検出感度の低下をもたらすという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００３／１０４７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、優れた検出感度を有するセンサー素子を提供すること、また、かかるセンサー素子を備える信頼性に優れたセンサーデバイスおよび電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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］
本発明のセンサー素子は、基部と、
前記基部から延出された検出用振動腕と、
前記検出用振動腕に設けられ、前記検出用振動腕の振動に伴って電荷を出力する第１の検出部および第２の検出部とを備え、
前記第１の検出部は、第１の下部電極層、第１の上部電極層、および、前記第１の下部電極層と前記第１の上部電極層との間に設けられた第１の圧電体層を有し、前記第１の下部電極層は前記検出用振動腕側に設けられ、
前記第２の検出部は、第２の下部電極層、第２の上部電極層、および、前記第２の下部電極層と前記第２の上部電極層との間に設けられた第２の圧電体層を有し、前記第２の下部電極層は前記検出用振動腕側に設けられ、
前記第１の下部電極層と前記第２の下部電極層、または、前記第１の上部電極層と前記第２の上部電極層とは、電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００８】
このように構成されたセンサー素子によれば、第１の検出部および第２の検出部を直列に電気的に接続し、これらの検出部からの電荷を検出することができる。そのため、従来のように第１の検出部および第２の検出部を並列に電気的に接続した場合に比し、寄生容量を１／４程度に低減することができる。その結果、センサー素子の検出感度を優れたものとすることができる。
【０００９】
［適用例２］
本発明のセンサー素子では、前記第１の下部電極層および前記第２の下部電極層が前記検出用振動腕にて互いに電気的に接続されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、第１の検出部および第２の検出部を直列に電気的に接続することができる。
【００１０】
［適用例３］
本発明のセンサー素子では、前記基部から延出された駆動用振動腕と、
前記駆動用振動腕に設けられ、前記駆動用振動腕を屈曲振動させる駆動部とを備えていることが好ましい。
これにより、第１の検出部および第２の検出部が設けられた振動腕に駆動部を設ける必要がなくなるため、比較的簡単な構成で、第１の下部電極層および第２の下部電極層を振動腕にて互いに電気的に接続することができる。
【００１１】
［適用例４］
本発明のセンサー素子は、基部と、
前記基部から延出された第１の振動腕および第２の振動腕と、
前記第１の振動腕に設けられ、前記第１の振動腕の振動に伴って電荷を出力する第１の検出部と、
前記第２の振動腕に設けられ、前記第２の振動腕の振動に伴って電荷を出力する第２の検出部とを備え、
前記第１の検出部は、第１の下部電極層、第１の上部電極層、および、前記第１の下部電極層と前記第１の上部電極層との間に設けられた第１の圧電体層を有し、前記第１の下部電極層は前記第１の振動腕側に設けられ、
前記第２の検出部は、第２の下部電極層、第２の上部電極層、および、前記第２の下部電極層と前記第２の上部電極層との間に設けられた第２の圧電体層を有し、前記第１の下部電極層は前記第１の振動腕側に設けられ、
前記第１の下部電極層と前記第２の下部電極層、または、前記第１の上部電極層と前記第２の上部電極層とは、電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１２】
このように構成されたセンサー素子によれば、第１の検出部および第２の検出部を直列に電気的に接続し、これらの検出部からの電荷を検出することができる。そのため、従来のように第１の検出部および第２の検出部を並列に電気的に接続した場合に比し、寄生容量を１／４程度に低減することができる。その結果、センサー素子の検出感度を優れたものとすることができる。
【００１３】
［適用例５］
本発明のセンサー素子では、前記第１の下部電極層および前記第２の下部電極層が前記基部にて互いに電気的に接続されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、第１の検出部および第２の検出部を直列に電気的に接続することができる。
【００１４】
［適用例６］
本発明のセンサー素子では、前記第１の振動腕に設けられ、前記第１の振動腕を屈曲振動させる第１の駆動部と、
前記第２の振動腕に設けられ、前記第２の振動腕を屈曲振動させる第２の駆動部とを備えることが好ましい。
これにより、第１の振動腕および第２の振動腕のそれぞれに駆動部および検出部が設けられる。このような場合、第１の下部電極層および第２の下部電極層を基部にて互いに電気的に接続することによる効果が顕著となる。
【００１５】
［適用例７］
本発明のセンサー素子では、前記基部に設けられ、前記第１の上部電極層に電気的に接続された第１の検出用端子と、
前記基部に設けられ、前記第２の上部電極層に電気的に接続された第２の検出用端子とを備えることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、第１の検出部および第２の検出部を直列に電気的に接続し、これらの検出部からの電荷を検出することができる。
【００１６】
［適用例８］
本発明のセンサーデバイスは、本発明のセンサー素子を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れたセンサーデバイスを提供することができる。
［適用例９］
本発明のセンサーデバイスでは、前記第１の検出部および前記第２の検出部からの電荷を検出する検出回路を備え、
前記第１の下部電極層および前記第２の下部電極層が互いに電気的に接続され、
前記第１の上部電極層および前記第２の上部電極層が前記検出回路に電気的に接続されていることが好ましい。
これにより、検出回路に対し、第１の検出部および第２の検出部を直列に電気的に接続し、これらの検出部からの電荷を検出することができる。
［適用例１０］
本発明の電子機器は、本発明のセンサー素子を有す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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサーデバイスの概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すセンサーデバイスの平面図である。
【図３】図１に示すセンサーデバイスのセンサー素子の平面図である。
【図４】（ａ）は、図３中のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、図３中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図３に示すセンサー素子の駆動を説明するための平面図である。
【図６】（ａ）は、図３に示すセンサー素子の検出部を説明するためのブロック図、（ｂ）は、従来のセンサー素子の検出部を説明するためのブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るセンサーデバイスのセンサー素子の平面図である。
【図８】（ａ）は、図７中のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は、図７中のＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】図７に示すセンサー素子の検出部を説明するためのブロック図である。
【図１０】本発明の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の構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の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１２】本発明の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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のセンサー素子、センサーデバイスおよび電子機器を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
（センサーデバイス）
＜第１実施形態＞
まず、本発明のセンサーデバイス（本発明のセンサー素子を備えるセンサーデバイス）の第１実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態に係るセンサーデバイスの概略構成を示す断面図、図２は、図１に示すセンサーデバイスの平面図、図３は、図１に示すセンサーデバイスのセンサー素子の平面図、図４（ａ）は、図３中のＡ−Ａ線断面図、図４（ｂ）は、図３中のＢ−Ｂ線断面図、図５は、図３に示すセンサー素子の駆動を説明するための平面図、図６（ａ）は、図３に示すセンサー素子の検出部を説明するためのブロック図、図６（ｂ）は、従来のセンサー素子の検出部を説明するためのブロック図である。
【００２０】
なお、図１〜５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」とする。また、以下では、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」と言い、＋ｚ側（図１中の上側）を「上」、−ｚ側（図１中の下側）を「下」と言う。
図１および図２に示すセンサーデバイス１は、角速度を検出するジャイロセンサーである。このセンサーデバイス１は、センサー素子（振動素子）２と、ＩＣチップ３と、センサー素子２およびＩＣチップ３を収納するパッケージ９とを有している。なお、ＩＣチップ３は、省略してもよいし、パッケージ９の外部に設けられていてもよい。
【００２１】
（センサー素子）
センサー素子２は、ｚ軸まわりの角速度を検出する「面外検出型」のセンサー素子（振動片）である。このセンサー素子２は、図３に示すように、複数の振動腕を有する振動体２０と、振動体２０の表面に設けられた複数の検出部４１〜４４、複数の駆動部５１〜５８、および複数の端子６１〜６６とを備える。
【００２２】
以下、センサー素子２を構成する各部を順次詳細に説明する。
［振動片］
まず、振動体２０について説明する。
振動体２０は、いわゆるダブルＴ型と呼ばれる構造を有する。
具体的に説明すると、振動体２０は、基部２１と、基部２１を支持する支持部２２と、基部２１から延出した２つの検出用振動腕（第２の振動腕）２３、２４および４つの駆動用振動腕（第１の振動腕）２５〜２８とを有する。
【００２３】
基部２１は、本体部２１１と、本体部２１１からｘ軸方向に沿って互いに反対側へ延出する１対の連結腕２１２、２１３とを有する。
支持部２２は、パッケージ９に対して固定される１対の固定部２２１、２２２と、固定部２２１と基部２１の本体部２１１とを連結する１対の梁部２２３、２２４と、固定部２２２と基部２１の本体部２１１とを連結する１対の梁部２２５、２２６とを有する。
【００２４】
検出用振動腕２３、２４は、基部２１の本体部２１１からｙ軸方向に沿って互いに反対側へ延出している。
駆動用振動腕２５、２６は、基部２１の連結腕２１２の先端部からｙ軸方向に沿って互いに反対側へ延出している。
駆動用振動腕２７、２８は、基部２１の連結腕２１３の先端部からｙ軸方向に沿って互いに反対方向へ延出している。
【００２５】
本実施形態では、検出用振動腕２３の先端部には、基端部よりも幅が大きい錘部（ハンマーヘッド）２３１が設けられている。同様に、検出用振動腕２４の先端部には、錘部２４１が設けられ、駆動用振動腕２５の先端部には、錘部２５１が設けられ、駆動用振動腕２６の先端部には、錘部２６１が設けられ、駆動用振動腕２７の先端部には、錘部２７１が設けられ、駆動用振動腕２８の先端部には、錘部２８１が設けられている。このような錘部を設けることにより、センサー素子２の検出感度を向上させることができる。
【００２６】
このような振動体２０の構成材料としては、所望の振動特性を発揮することができるものであれば、特に限定されず、各種圧電体材料および各種非圧電体材料を用いることができる。
例えば、振動体２０を構成する圧電体材料としては、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウム、チタン酸バリウム等が挙げられる。特に、振動体２０を構成する圧電体材料としては水晶（Ｘカット板、ＡＴカット板、Ｚカット板等）が好ましい。水晶で振動体２０を構成すると、振動体２０の振動特性（特に周波数温度特性）を優れたものとすることができる。また、エッチングにより高い寸法精度で振動体２０を形成することができる。
【００２７】
また、振動体２０を構成する非圧電体材料としては、例えば、シリコン、石英等が挙げられる。特に、振動体２０を構成する非圧電体材料としてはシリコンが好ましい。シリコンで振動体２０を構成すると、優れた振動特性を有する振動体２０を比較的安価に実現することができる。また、公知の微細加工技術を用いてエッチングにより高い寸法精度で振動体２０を形成することができる。
【００２８】
本実施形態では、振動体２０の上面には、図４に示すように、絶縁体層２９が設けられている。これにより、駆動部５１〜５８および検出部４１、４２の各部間での短絡を防止することができる。
この絶縁体層２９は、例えば、ＳｉＯ２（酸化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミ）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）等で構成されている。また、絶縁体層２９の形成方法としては、特に限定されず、公知の成膜法を用いることができる。例えば、絶縁体層２９をＳｉＯ２で構成する場合、振動体２０の上面を熱酸化することにより、絶縁体層２９を形成することができる。
【００２９】
［駆動部］
次に、駆動部５１〜５８について説明する。
駆動部５１、５２は、振動体２０の駆動用振動腕２５上に設けられている。また、駆動部５３、５４は、振動体２０の駆動用振動腕２６上に設けられている。また、駆動部５５、５６は、振動体２０の駆動用振動腕２７上に設けられている。また、駆動部５７、５８は、振動体２０の駆動用振動腕２８上に設けられている。
【００３０】
１対の駆動部５１、５２は、通電により駆動用振動腕２５をｘ軸方向に屈曲振動させるものである。同様に、１対の駆動部５３、５４は、通電により駆動用振動腕２６をｘ軸方向に屈曲振動させるものである。また、１対の駆動部５５、５６は、通電により駆動用振動腕２７をｘ軸方向に屈曲振動させるものである。また、１対の駆動部５７、５８は、通電により駆動用振動腕２８をｘ軸方向に屈曲振動させるものである。
【００３１】
より具体的に説明すると、１対の駆動部５１、５２は、駆動用振動腕２５の幅方向（ｘ軸方向）において、一方側（図３中右側）に駆動部５１が設けられ、他方側（図３中左側）に駆動部５２が設けられている。同様に、１対の駆動部５３、５４は、駆動用振動腕２６の幅方向（ｘ軸方向）において、一方側（図３中右側）に駆動部５３が設けられ、他方側（図３中左側）に駆動部５４が設けられている。また、１対の駆動部５５、５６は、駆動用振動腕２７の幅方向（ｘ軸方向）において、一方側（図３中右側）に駆動部５５が設けられ、他方側（図３中左側）に駆動部５６が設けられている。また、１対の駆動部５７、５８は、駆動用振動腕２８の幅方向（ｘ軸方向）において、一方側（図３中右側）に駆動部５７が設けられ、他方側（図３中左側）に駆動部５８が設けられている。
【００３２】
駆動部５１〜５８は、それぞれ、通電によりｙ軸方向に伸縮するように構成された圧電体素子である。このような駆動部５１、５２は、それぞれ、通電により駆動用振動腕２５を駆動振動（ｘ軸方向に屈曲振動）させる。同様に、駆動部５３、５４は、それぞれ、通電により駆動用振動腕２６を駆動振動（ｘ軸方向に屈曲振動）させる。また、駆動部５５、５６は、それぞれ、通電により駆動用振動腕２７を駆動振動（ｘ軸方向に屈曲振動）させる。また、駆動部５７、５８は、それぞれ、通電により駆動用振動腕２８を駆動振動（ｘ軸方向に屈曲振動）させる。
【００３３】
このような駆動部５１〜５８を用いることにより、駆動用振動腕２５〜２８自体が圧電性を有していなかったり、駆動用振動腕２５〜２８自体が圧電性を有していても、その分極軸や結晶軸の方向がｘ軸方向での屈曲振動に適していなかったりする場合でも、比較的簡単かつ効率的に、各駆動用振動腕２５〜２８をｘ軸方向に屈曲振動（駆動振動）させることができる。また、駆動用振動腕２５〜２８の圧電性の有無、分極軸や結晶軸の方向を問わないので、各駆動用振動腕２５〜２８の構成材料の選択の幅が広がる。そのため、所望の振動特性を有する振動体２０を比較的簡単に実現することができる。
【００３４】
以下、駆動部５１、５２の構成について詳細に説明する。なお、駆動部５３〜５８の構成については、駆動部５１、５２と同様である（同様の積層構造を有する）ため、その説明を省略する。
駆動部５１は、図４（ａ）に示すように、駆動用振動腕２５上に、第１の電極層５１１、圧電体層（圧電薄膜）５１２、第２の電極層５１３がこの順で積層されて構成されている。
【００３５】
同様に、駆動部５２は、駆動用振動腕２５上に、第１の電極層５２１、圧電体層（圧電薄膜）５２２、第２の電極層５２３がこの順で積層されて構成されている。
第１の電極層５１１、５２１は、それぞれ、例えば、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）等の金属材料や、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明電極材料により形成することができる。
【００３６】
中でも、第１の電極層５１１、５２１の構成材料としては、それぞれ、金を主材料とする金属（金、金合金）または白金を用いるのが好ましく、金を主材料とする金属（特に金）を用いるのがより好ましい。
Ａｕは、導電性に優れ（電気抵抗が小さく）、酸化に対する耐性に優れているため、電極材料として好適である。また、ＡｕはＰｔに比しエッチングにより容易にパターニングすることができる。さらに、第１の電極層５１１、５２１を金または金合金で構成することにより、圧電体層５１２、５２２の配向性を高めることもできる。
【００３７】
また、第１の電極層５１１、５２１の平均厚さは、それぞれ、特に限定されないが、例えば、１〜３００ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜２００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、第１の電極層５１１、５２１が駆動部５１、５２の駆動特性や駆動用振動腕２５の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、前述したような第１の電極層５１１、５２１の導電性を優れたものとすることができる。
なお、第１の電極層５１１、５２１と駆動用振動腕２５との間には、第１の電極層５１１、５２１が駆動用振動腕２５から剥離するのを防止する機能を有する下地層が設けられていてもよい。
かかる下地層は、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ等で構成されている。
【００３８】
圧電体層５１２、５２２の構成材料（圧電体材料）としては、それぞれ、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）等が挙げられる。
【００３９】
中でも、圧電体層５１２、５２２の構成材料としては、ＰＺＴを用いるのが好ましい。ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）は、ｃ軸配向性に優れている。そのため、圧電体層５１２、５２２をＰＺＴを主材料として構成することにより、センサー素子２のＣＩ値を低減することができる。また、これらの材料は、反応性スパッタリング法により成膜することができる。
また、圧電体層５１２、５２２の平均厚さは、それぞれ、５０〜３０００ｎｍであるのが好ましく、２００〜２０００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、圧電体層５１２、５２２が駆動用振動腕２５の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、駆動部５１、５２の駆動特性を優れたものとすることができる。
【００４０】
第２の電極層５１３、５２３は、それぞれ、例えば、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）等の金属材料やＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明電極材料により形成することができる。
【００４１】
また、第２の電極層５１３、５２３の平均厚さは、それぞれ、特に限定されないが、例えば、１〜３００ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜２００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、第２の電極層５１３、５２３が駆動部５１、５２の駆動特性や駆動用振動腕２５の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、第２の電極層５１３、５２３の導電性を優れたものとすることができる。
【００４２】
なお、圧電体層５１２と第２の電極層５１３との間には、圧電体層５１２を保護するとともに、第１の電極層５１１と第２の電極層５１３との間の短絡を防止する機能を有する絶縁体層（絶縁性の保護層）が設けられていてもよい。同様に、圧電体層５２２と第２の電極層５２３との間にも、絶縁体層が設けられていてもよい。
かかる絶縁体層は、例えば、ＳｉＯ２（酸化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミ）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）等で構成されている。
【００４３】
また、圧電体層５１２と第２の電極層５１３との間には、第２の電極層５１３が圧電体層５１２（上述した絶縁体層を設けた場合には絶縁体層）から剥離するのを防止する機能を有する下地層が設けられていてもよい。同様に、圧電体層５２２と第２の電極層５２３との間にも、下地層が設けられていてもよい。
かかる下地層は、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ等で構成されている。
【００４４】
このように構成された駆動部５１においては、第１の電極層５１１と第２の電極層５１３との間に電圧が印加されると、圧電体層５１２にｚ軸方向の電界が生じ、圧電体層５１２がｙ軸方向に伸張または収縮する。同様に、駆動部５２においては、第１の電極層５２１と第２の電極層５２３との間に電圧が印加されると、圧電体層５２２にｚ軸方向の電界が生じ、圧電体層５２２がｙ軸方向に伸張または収縮する。
このとき、駆動部５１、５２のうちの一方の駆動部をｙ軸方向に伸張させたときに他方の駆動部をｙ軸方向に収縮させることにより、駆動用振動腕２５をｘ軸方向に屈曲振動させることができる。
【００４５】
同様に、駆動部５３、５４により駆動用振動腕２６をｘ軸方向に屈曲振動させることができる。また、駆動部５５、５６により駆動用振動腕２７をｘ軸方向に屈曲振動させることができる。また、駆動部５７、５８により駆動用振動腕２８をｘ軸方向に屈曲振動させることができる。
このような駆動部５１は、第１の電極層５１１が配線（図示せず）を介して端子６１に電気的に接続され、第２の電極層５１３が配線（図示せず）を介して端子６４に電気的に接続されている。
【００４６】
また、駆動部５２は、第１の電極層５２１が配線（図示せず）を介して端子６４に電気的に接続され、第２の電極層５２３が配線（図示せず）を介して端子６１に電気的に接続されている。
同様に、駆動部５３は、第１の電極層が端子６１に電気的に接続され、第２の電極層が端子６４に電気的に接続され、また、駆動部５４は、第１の電極層が端子６４に電気的に接続され、第２の電極層が端子６１に電気的に接続されている。
【００４７】
また、駆動部５５は、第１の電極層が端子６４に電気的に接続され、第２の電極層が端子６１に電気的に接続され、また、駆動部５６は、第１の電極層が端子６１に電気的に接続され、第２の電極層が端子６４に電気的に接続されている。
また、駆動部５７は、第１の電極層が端子６４に電気的に接続され、第２の電極層が端子６１に電気的に接続され、また、駆動部５８は、第１の電極層が端子６１に電気的に接続され、第２の電極層が端子６４に電気的に接続されている。
【００４８】
［検出部］
次に、検出部４１〜４４について説明する。
検出部４１、４２（第１の検出部および第２の検出部）は、それぞれ、前述した振動体２０の検出用振動腕２３上に設けられている。また、検出部４３、４４（第１の検出部および第２の検出部）は、それぞれ、振動体２０の検出用振動腕２４上に設けられている。
１対の検出部４１、４２は、検出用振動腕２３のｘ軸方向での屈曲振動（いわゆる面内振動）を検出するものである。同様に、１対の検出部４３、４４は、検出用振動腕２４のｘ軸方向での屈曲振動を検出するものである。
【００４９】
より具体的に説明すると、１対の検出部４１、４２は、検出用振動腕２３の幅方向（ｘ軸方向）での一方側（図３中右側）に検出部４１（第１の検出部）が設けられ、他方側（図３中左側）に検出部４２（第２の検出部）が設けられている。同様に、１対の検出部４３、４４は、検出用振動腕２４の幅方向（ｘ軸方向）において、一方側（図３中右側）に検出部４３（第１の検出部）が設けられ、他方側（図３中左側）に検出部４４（第２の検出部）が設けられている。
【００５０】
検出部４１〜４４は、それぞれ、ｙ軸方向に伸縮することにより電荷を出力するように構成された圧電体素子である。このような検出部４１、４２は、それぞれ、検出用振動腕２３の振動（ｘ軸方向での屈曲振動）に伴って電荷を出力する。同様に、検出部４３、４４は、それぞれ、検出用振動腕２４の振動（ｘ軸方向での屈曲振動）に伴って電荷を出力する。
【００５１】
このような検出部４１〜４４を用いることにより、検出用振動腕２３、２４自体が圧電性を有していなかったり、検出用振動腕２３、２４自体が圧電性を有していても、その分極軸や結晶軸の方向がｘ軸方向での屈曲振動の検出に適していなかったりする場合でも、比較的簡単かつ効率的に、各検出用振動腕２３、２４のｘ軸方向での屈曲振動を検出することができる。また、検出用振動腕２３、２４の圧電性の有無、分極軸や結晶軸の方向を問わないので、各検出用振動腕２３、２４の構成材料の選択の幅が広がる。そのため、所望の振動特性を有する振動体２０を比較的簡単に実現することができる。
このような検出部４１〜４４、５１〜５８は、それぞれ、複数の層をｚ軸方向に積層した積層構造を有する圧電体素子である。
【００５２】
以下、検出部４１、４２の構成について詳細に説明する。なお、検出部４３、４４の構成については、検出部４１、４２と同様である（同様の積層構造を有する）ため、その説明を省略する。
検出部４１（第１の検出部）は、図４（ｂ）に示すように、第１の電極層４１１（第１の下部電極層）、第１の電極層４１１に対して検出用振動腕２３とは反対側に設けられた第２の電極層４１３（第１の上部電極層）、および、第１の電極層４１１と第２の電極層４１３との間に設けられた圧電体層４１２（第１の圧電体層）を有する。言い換えると、検出部４１は、検出用振動腕２３上に、第１の電極層４１１、圧電体層（圧電薄膜）４１２、第２の電極層４１３がこの順で積層されて構成されている。
【００５３】
同様に、検出部４２（第２の検出部）は、検出用振動腕２３上に、第１の電極層４２１（第２の下部電極層）、圧電体層（圧電薄膜）４２２（第２の圧電体層）、第２の電極層４２３（第２の上部電極層）がこの順で積層されて構成されている。
第１の電極層４１１、４２１は、それぞれ、例えば、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）等の金属材料や、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明電極材料により形成することができる。
【００５４】
中でも、第１の電極層４１１、４２１の構成材料としては、それぞれ、金を主材料とする金属（金、金合金）または白金を用いるのが好ましく、金を主材料とする金属（特に金）を用いるのがより好ましい。
Ａｕは、導電性に優れ（電気抵抗が小さく）、酸化に対する耐性に優れているため、電極材料として好適である。また、ＡｕはＰｔに比しエッチングにより容易にパターニングすることができる。さらに、第１の電極層４１１、４２１を金または金合金で構成することにより、圧電体層４１２、４２２の配向性を高めることもできる。
【００５５】
また、第１の電極層４１１、４２１の平均厚さは、それぞれ、特に限定されないが、例えば、１〜３００ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜２００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、第１の電極層４１１、４２１が検出部４１、４２の検出特性や検出用振動腕２３の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、前述したような第１の電極層４１１、４２１の導電性を優れたものとすることができる。
なお、第１の電極層４１１、４２１と検出用振動腕２３との間には、第１の電極層４１１、４２１が検出用振動腕２３から剥離するのを防止する機能を有する下地層が設けられていてもよい。
かかる下地層は、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ等で構成されている。
【００５６】
圧電体層４１２、４２２の構成材料（圧電体材料）としては、それぞれ、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）等が挙げられるが、ＡＩＮ、ＺｎＯを用いるのが好ましい。
【００５７】
中でも、圧電体層４１２、４２２の構成材料としては、それぞれ、ＺｎＯ、ＡｌＮを用いるのが好ましい。ＺｎＯ（酸化亜鉛）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は、誘電率が低い材料であるため、検出での寄生容量を低く抑えることができる。また、これらの材料は、反応性スパッタリング法により成膜することができる。
また、圧電体層４１２、４２２の平均厚さは、それぞれ、５０〜３０００ｎｍであるのが好ましく、２００〜２０００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、圧電体層４１２、４２２が検出用振動腕２３の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、検出部４１、４２の検出特性を優れたものとすることができる。
【００５８】
第２の電極層４１３、４２３は、それぞれ、例えば、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）等の金属材料やＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明電極材料により形成することができる。
【００５９】
また、第２の電極層４１３、４２３の平均厚さは、それぞれ、特に限定されないが、例えば、１〜３００ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜２００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、第２の電極層４１３、４２３が検出部４１、４２の検出特性や検出用振動腕２３の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、第２の電極層４１３、４２３の導電性を優れたものとすることができる。
【００６０】
なお、圧電体層４１２と第２の電極層４１３との間には、圧電体層４１２を保護するとともに、第１の電極層４１１と第２の電極層４１３との間の短絡を防止する機能を有する絶縁体層（絶縁性の保護層）が設けられていてもよい。同様に、圧電体層４２２と第２の電極層４２３との間にも、絶縁体層が設けられていてもよい。
かかる絶縁体層は、例えば、ＳｉＯ２（酸化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミ）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）等で構成されている。
【００６１】
また、圧電体層４１２と第２の電極層４１３との間には、第２の電極層４１３が圧電体層４１２（上述した絶縁体層を設けた場合には絶縁体層）から剥離するのを防止する機能を有する下地層が設けられていてもよい。同様に、圧電体層４２２と第２の電極層４２３との間にも、下地層が設けられていてもよい。
かかる下地層は、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ等で構成されている。
【００６２】
このような検出部４１、４２は、検出用振動腕２３がｘ軸方向に屈曲振動すると、一方の検出部がｙ軸方向に伸張し、他方の検出部がｙ軸方向に収縮し、電荷を出力する。
同様に、検出部４３、４４は、検出用振動腕２４がｘ軸方向に屈曲振動すると、一方の検出部がｙ軸方向に伸張し、他方の検出部がｙ軸方向に収縮し、電荷を出力する。
このような検出部４１、４２においては、図４（ｂ）および図６（ａ）に示すように、検出部４１の第１の電極層４１１と検出部４２の第１の電極層４２１とが互いに電気的に接続されている。
【００６３】
これにより、後述するように検出部４１および検出部４２を直列に電気的に接続し、これらの検出部４１、４２からの電荷を検出することができる。
特に、本実施形態では、検出部４１の第１の電極層４１１と検出部４２の第１の電極層４２１とが一体的に形成され、共通電極を構成している。このような第１の電極層４１１、４２１は、検出用振動腕２３にて互いに電気的に接続されている。これにより、比較的簡単な構成で、検出部４１および検出部４２を直列に電気的に接続することができる。
【００６４】
また、検出部４１の第２の電極層４１３が端子６２（第１の検出用端子）に電気的に接続され、また、検出部４２の第２の電極層４２３が端子６３（第２の検出用端子）に電気的に接続されている。
同様に、図示しないが、検出部４３の第１の電極層と検出部４４の第１の電極層とは互いに電気的に接続されている。また、検出部４３の第２の電極層が端子６５に電気的に接続され、また、検出部４４の第２の電極層が端子６６に電気的に接続されている。
【００６５】
［端子］
端子６１〜６３は、前述した支持部２２の固定部２２１上に設けられ、端子６４〜６６は、支持部２２の固定部２２２上に設けられている。
また、端子６１〜６６および配線（図示せず）等は、例えば、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）等の金属材料やＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明電極材料により形成することができる。また、これらは、検出部４１〜４４、駆動部５１〜５８の第１の電極層または第２の電極層と同時に一括形成することができる。
【００６６】
このように構成されたセンサー素子２は、次のようにしてｚ軸まわりの角速度ωを検出する。
まず、端子６１と端子６４との間に電圧（駆動信号）を印加することにより、図５（ａ）に示すように、図中矢印Ａに示す方向に、駆動用振動腕２５と駆動用振動腕２７とを互いに接近・離間するように屈曲振動（駆動振動）させるとともに、駆動用振動腕２６と駆動用振動腕２８とを上記屈曲振動と同方向に互いに接近・離間するように屈曲振動（駆動振動）させる。
【００６７】
このとき、センサー素子２に角速度が加わらないと、駆動用振動腕２５、２６と駆動用振動腕２７、２８とは、中心点（重心Ｇ）を通るｙｚ平面に対して面対称の振動を行っているため、基部２１（本体部２１１および連結腕２１２、２１３）および検出用振動腕２３、２４は、ほとんど振動しない。
このように駆動用振動腕２５〜２８を駆動振動させた状態で、センサー素子２にその重心Ｇを通る法線まわりの角速度ωが加わると、駆動用振動腕２５〜２８には、それぞれ、コリオリ力が働く。これにより、図５（ｂ）に示すように、連結腕２１２、２１３が図中矢印Ｂに示す方向に屈曲振動し、これに伴いこの屈曲振動を打ち消すように、検出用振動腕２３、２４は図中矢印Ｃに示す方向の屈曲振動（検出振動）が励振される。
【００６８】
そして、検出用振動腕２３の屈曲振動によって検出部４１、４２に生じた電荷が端子６２、６３から出力される。また、検出用振動腕２４の屈曲振動によって検出部４３、４４に生じた電荷が端子６５、６６から出力される。
このように端子６２、６３、６５、６６から出力された電荷に基づいて、センサー素子２に加わった角速度ωを求めることができる。
【００６９】
このとき、図６（ａ）に示すように、検出部４１、４２が直列に電気的に接続されている。同様に、検出部４３、４４が直列に電気的に接続されている。そのため、検出部４１〜４４の寄生容量によるノイズを低減することができ、その結果、センサー素子２の検出感度を優れたものとすることができる。
検出部４１、４２を代表して具体的に説明すると、検出部４１、４２の寄生容量の影響によるノイズ量は、検出部４１、４２の静電容量に比例する。
ここで、検出部４１、４２の静電容量をそれぞれＣ０とし、検出部４１、４２の電極面積をそれぞれＡとし、検出部４１、４２の圧電体層の厚さ（電極間距離）をそれぞれｔとし、検出部４１、４２の圧電体材料の誘電率をそれぞれεとしたとき、Ｃ０＝ε×Ａ／２ｔとなる。
【００７０】
これに対し、従来では、図６（ｂ）に示すように、検出部１４１と検出部１４２とがＩＣチップ１０３に対して並列に電気的に接続されている。具体的には、検出部１４１の第１の電極層１４１１と検出部１４２の第２の電極層１４２３とが、それぞれ、端子１６３に電気的に接続され、また、検出部１４１の第２の電極層１４１３と検出部１４２の第１の電極層１４２１とが、それぞれ、端子１６２に電気的に接続されている。そして、端子１６２、１６３がＩＣチップ１０３に電気的に接続されている。
このように検出部１４１、１４２を並列に接続した場合、出力される電荷量（信号量）は、前述したように検出部４１、４２を直列に接続した場合に比し、約２倍となる。
【００７１】
しかし、検出部１４１、１４２の静電容量をそれぞれＣ０とし、検出部１４１、１４２の電極面積をそれぞれＡとし、検出部１４１、１４２の圧電体層の厚さ（電極間距離）をそれぞれｔとし、検出部１４１、１４２の圧電体材料の誘電率をそれぞれεとしたとき、Ｃ０＝２×ε×Ａ／ｔとなる。すなわち、検出部１４１、１４２を並列に接続した場合、寄生容量によるノイズが、前述したように検出部４１、４２を直列に接続した場合に比し、約４倍となってしまう。
このようなことから、検出部４１、４２を直列に電気的に接続することにより、従来のように検出部１４１、１４２を並列に電気的に接続した場合に比し、Ｓ／Ｎ比を約２倍とすることができる。その結果、センサー素子２の検出感度を優れたものとすることができる。
【００７２】
（ＩＣチップ３）
図１および図２に示すＩＣチップ３は、前述したセンサー素子２を駆動する機能と、センサー素子２からの出力（センサー出力）を検出する機能とを有する電子部品である。
このようなＩＣチップ３は、図示しないが、センサー素子２を駆動する駆動回路と、センサー素子２（より具体的には検出部４１〜４４）からの出力（電荷）を検出する検出回路とを備える。
【００７３】
この検出回路には、検出部４１の第２の電極層４１３（第１の上部電極層）と検出部４２の第２の電極層４２３（第２の上部電極層）とがそれぞれ電気的に接続されている（図６（ａ）参照）。これにより、検出回路に対し、検出部４１、４２を直列に電気的に接続し、これらの検出部４１、４２からの電荷を検出することができる。
同様に、検出部４３、４４も、検出回路に直列に電気的に接続されている。
また、ＩＣチップ３には、複数の接続端子３１が設けられている。
【００７４】
（パッケージ）
パッケージ９は、センサー素子２およびＩＣチップ３を収納するものである。
パッケージ９は、上面に開放する凹部を有するベース９１と、ベース９１の凹部の開口を塞ぐようにベース９１に接合されているリッド（蓋体）４２とを有している。このようなパッケージ９は、その内側に収納空間Ｓを有しており、この収納空間Ｓ内に、センサー素子２およびＩＣチップ３が気密的に収納、設置されている。
【００７５】
また、ベース９１の上面には、複数の内部端子７１および複数の内部端子７２が設けられている。
この複数の内部端子７１には、半田、銀ペースト、導電性接着剤（樹脂材料中に金属粒子などの導電性フィラーを分散させた接着剤）などの導電性固定部材８１を介して、センサー素子２の端子６１〜６６が電気的に接続されている。また、この導電性固定部材８１により、センサー素子２がベース９１に対して固定されている。
【００７６】
この複数の内部端子７１は、図示しない配線を介して、複数の内部端子７２に電気的に接続されている。
複数の内部端子７２には、例えばボンディングワイヤーで構成された配線を介して、前述したＩＣチップ３の複数の接続端子３１が電気的に接続されている。
また、ベース９１の上面には、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂等を含んで構成された接着剤のような接合部材８２により、前述したＩＣチップ３が接合されている。これにより、ＩＣチップ３がベース９１に対して支持・固定されている。
【００７７】
また、図示しないが、ベース９１の下面（パッケージ９の底面）には、センサーデバイス１が組み込まれる機器（外部機器）に実装される際に用いられる複数の外部端子が設けられている。
この複数の外部端子は、図示しない内部配線を介して、前述した内部端子７２に電気的に接続されている。
【００７８】
このような各内部端子７１、７２等は、それぞれ、例えば、タングステン（Ｗ）等のメタライズ層にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等の被膜をメッキ等により積層した金属被膜からなる。
このようなベース９１には、リッド９２が気密的に接合されている。これにより、パッケージ９内が気密封止されている。
【００７９】
このリッド９２は、例えば、ベース９１と同材料、または、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼等の金属で構成されている。
ベース９１とリッド９２との接合方法としては、特に限定されず、例えば、ろう材、硬化性樹脂等で構成された接着剤による接合方法、シーム溶接、レーザー溶接等の溶接方法等を用いることができる。
かかる接合は、減圧下または不活性ガス雰囲気下で行うことにより、パッケージ９内を減圧状態または不活性ガス封入状態に保持することができる。
【００８０】
以上説明したような第１実施形態に係るセンサーデバイス１によれば、検出部４１および検出部４２を直列に電気的に接続するとともに、検出部４３および検出部４４を直列に接続し、これらの検出部４１〜４４からの電荷を検出することができる。そのため、従来のように２つの検出部を並列に電気的に接続した場合に比し、寄生容量を１／４程度に低減することができる。その結果、センサー素子２の検出感度を優れたものとすることができる。
【００８１】
また、検出用振動腕２３、２４は駆動振動させる必要がないため、比較的簡単な構成で、検出部４１、４２の下部電極層同士を検出用振動腕２３にて互いに電気的に接続するとともに、検出部４３、４４の下部電極層同士を検出用振動腕２４にて互いに電気的に接続することができる。
また、このようなセンサー素子２を備えるセンサーデバイス１は、信頼性に優れる。
【００８２】
＜第２実施形態＞
次に、本発明のセンサーデバイスの第２実施形態について説明する。
図７は、本発明の第２実施形態に係るセンサーデバイスのセンサー素子の平面図、図８（ａ）は、図７中のＢ−Ｂ線断面図、図８（ｂ）は、図７中のＣ−Ｃ線断面図、図９は、図７に示すセンサー素子の検出部を説明するためのブロック図である。
【００８３】
以下、第２実施形態のセンサーデバイスについて、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。
本発明の第２実施形態に係るセンサーデバイスは、本発明を二脚音叉型のセンサー素子に適用した以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態のセンサーデバイスは、図７に示すようなセンサー素子２Ａを備える。
このセンサー素子２Ａは、振動体２０Ａと、振動体２０Ａ上に設けられた駆動部５１Ａ〜５４Ａ、検出部４１Ａ、４２Ａおよび端子６１Ａ〜６６Ａとを有する。
【００８４】
《振動体》
振動体２０Ａは、基部２１Ａと、２つ（１対）の振動腕２３Ａ、２４Ａとを備える。
２つの振動腕２３Ａ、２４Ａは、互いに平行となるように基部２１Ａからそれぞれ延出して設けられている。より具体的には、２つの振動腕２３Ａ、２４Ａは、基部２１Ａからそれぞれｙ軸方向（＋ｙ側）に延出するとともに、ｘ軸方向に並んで設けられている。
【００８５】
この振動腕２３Ａ、２４Ａは、それぞれ、長手形状をなし、その基部２１Ａ側の端部（基端部）が固定端となり、基部２１Ａと反対側の端部（先端部）が自由端となる。
また、各振動腕２３Ａ、２４Ａの横断面は、四角形をなしている（図８（ａ）参照）。なお、各振動腕２３Ａ、２４Ａの横断面形状は、四角形に限定されず、例えば、各振動腕２３Ａ、２４Ａの上面および下面にｙ軸方向に沿った溝を形成することにより、Ｈ字状をなしていてもよい。
【００８６】
なお、必要に応じて、振動腕２３Ａ、２４Ａの各先端部には、基端部よりも横断面積（幅）が大きい質量部（ハンマーヘッド）を設けてもよい。この場合、振動体２０Ａをより小型なものとしたり、振動腕２３Ａ、２４Ａの共振周波数をより低めたりすることができる。
また、振動腕２３Ａ、２４Ａの先端部には、振動腕２３Ａ、２４Ａの共振周波数を調整するための調整膜（重り）が設けられていてもよい。
【００８７】
このような振動体２０Ａの構成材料としては、前述した第１実施形態の振動体２０の構成材料と同様のものを用いることとができる。
このような振動体２０Ａの振動腕２３Ａ（第１の振動腕）には、１対の駆動部５１Ａ、５２Ａおよび検出部４１Ａ（第１の検出部）が設けられ、同様に、振動腕２４Ａ（第２の振動腕）には、１対の駆動部５３Ａ、５４Ａおよび検出部４２Ａ（第２の検出部）が設けられている。
【００８８】
本実施形態では、振動体２０Ａの上面には、図８に示すように、絶縁体層２９Ａが設けられている。この絶縁体層２９Ａは、前述した第１実施形態の絶縁体層２９と同様に形成することができる。
１対の駆動部５１Ａ、５２Ａは、振動腕２３Ａをｘ軸方向に屈曲振動させるものである。同様に、１対の駆動部５３Ａ、５４Ａは、振動腕２４Ａをｘ軸方向に屈曲振動させるものである。
【００８９】
この１対の駆動部５１Ａ、５２Ａは、振動腕２３Ａの幅方向（ｘ軸方向）において、一方側（図７中右側）に駆動部５１Ａが設けられ、他方側（図７中左側）に駆動部５２Ａが設けられている。
同様に、１対の駆動部５３Ａ、５４Ａは、振動腕２４Ａの幅方向（ｘ軸方向）において、一方側（図７中右側）に駆動部５３Ａが設けられ、他方側（図７中左側）に駆動部５４Ａが設けられている。
【００９０】
本実施形態では、駆動部５１Ａ、５２Ａは、振動腕２３Ａの基端側の部分に主に設けられている。同様に、駆動部５３Ａ、５４Ａは、振動腕２４Ａの基端側の部分に主に設けられている。
そして、駆動部５１Ａ〜５４Ａは、それぞれ、通電によりｙ軸方向に伸縮するように構成されている。
【００９１】
具体的に説明すると、駆動部５１Ａは、図８（ａ）に示すように、振動腕２３Ａ上に、第１の電極層５１１Ａ、圧電体層（圧電薄膜）５１２Ａ、第２の電極層５１３Ａがこの順で積層されて構成されている。
同様に、駆動部５２Ａは、振動腕２３Ａ上に、第１の電極層５２１Ａ、圧電体層（圧電薄膜）５２２Ａ、第２の電極層５２３Ａがこの順で積層されて構成されている。また、駆動部５３Ａは、振動腕２４Ａ上に、第１の電極層５３１Ａ、圧電体層（圧電薄膜）５３２Ａ、第２の電極層５３３Ａがこの順で積層されて構成されている。また、駆動部５４Ａは、振動腕２４Ａ上に、第１の電極層５４１Ａ、圧電体層（圧電薄膜）５４２Ａ、第２の電極層５４３Ａがこの順で積層されて構成されている。
【００９２】
このような駆動部５１Ａ〜５４Ａは、前述した第１実施形態の駆動部５１〜５８と同様に形成することができる。
このように構成された駆動部５１Ａにおいては、第１の電極層５１１Ａと第２の電極層５１３Ａとの間に電圧が印加されると、圧電体層５１２Ａにｚ軸方向の電界が生じ、圧電体層５１２Ａがｙ軸方向に伸張または収縮する。同様に、駆動部５２Ａにおいては、第１の電極層５２１Ａと第２の電極層５２３Ａとの間に電圧が印加されると、圧電体層５２２Ａにｚ軸方向の電界が生じ、圧電体層５２２Ａがｙ軸方向に伸張または収縮する。
【００９３】
このとき、駆動部５１Ａ、５２Ａのうちの一方の駆動部をｙ軸方向に伸張させたときに他方の駆動部をｙ軸方向に収縮させることにより、振動腕２３Ａをｘ軸方向に屈曲振動させることができる。
同様に、駆動部５３Ａ、５４Ａにより振動腕２４Ａをｘ軸方向に屈曲振動させることができる。
【００９４】
本実施形態では、駆動部５１Ａの第１の電極層５１１Ａ、および、駆動部５４Ａの第１の電極層５４１Ａが、それぞれ、図７に示す基部２１Ａに設けられた端子６１Ａに電気的に接続されている。また、駆動部５１Ａの第２の電極層５１３Ａ、および、駆動部５４Ａの第２の電極層５４３Ａが、それぞれ、図７に示す基部２１Ａに設けられた端子６４Ａに電気的に接続されている。また、駆動部５２Ａの第１の電極層５２１Ａ、および、駆動部５３Ａの第１の電極層５３１Ａが、それぞれ、図７に示す基部２１Ａに設けられた端子６６Ａに電気的に接続されている。また、駆動部５２Ａの第２の電極層５２３Ａ、および、駆動部５３Ａの第２の電極層５３３Ａが、それぞれ、図７に示す基部２１Ａに設けられた端子６５Ａに電気的に接続されている。
したがって、端子６１Ａと端子６５Ａとを同電位とするとともに、端子６４Ａと端子６６Ａとを同電位としつつ、端子６１Ａ、６５Ａｃと端子６４Ａ、６６Ａとの間に電圧を印加することにより、振動腕２３Ａ、２４Ａを互いに接近または離間するようにｘ軸方向に屈曲振動させることができる。
【００９５】
一方、検出部４１Ａは、振動腕２３Ａのｚ軸方向での屈曲振動（いわゆる面外振動）を検出するものである。同様に、検出部４２Ａは、振動腕２４Ａのｚ軸方向での屈曲振動を検出するものである。
この検出部４１Ａは、振動腕２３Ａの幅方向（ｘ軸方向）での中央部に設けられている。同様に、検出部４２Ａは、振動腕２４Ａの幅方向（ｘ軸方向）での中央部に設けられている。
【００９６】
本実施形態では、検出部４１Ａは、振動腕２３Ａの基端側の部分に主に設けられている。同様に、検出部４２Ａは、振動腕２４Ａの基端側の部分に主に設けられている。
また、検出部４１Ａは、前述した１対の駆動部５１Ａ、５２Ａ間に設けられ、同様に、検出部４２Ａは、前述した１対の駆動部５３Ａ、５４Ａ間に設けられている。
そして、検出部４１Ａ、４２Ａは、それぞれ、ｙ軸方向に伸縮することにより電荷を出力するように構成されている。
【００９７】
具体的に説明すると、図８（ａ）に示すように、検出部４１Ａ（第１の検出部）は、第１の電極層４１１Ａ（第１の下部電極層）、第１の電極層４１１Ａに対して振動腕２３Ａとは反対側に設けられた第２の電極層４１３Ａ（第１の上部電極層）、および、第１の電極層４１１Ａと第２の電極層４１３Ａとの間に設けられた圧電体層４１２Ａ（第１の圧電体層）を有する。言い換えると、振動腕２３Ａ上に、第１の電極層４１１Ａ、圧電体層（圧電薄膜）４１２Ａ、第２の電極層４１３Ａがこの順で積層されて構成されている。
【００９８】
同様に、検出部４２Ａ（第２の検出部）は、振動腕２４Ａ上に、第１の電極層４２１Ａ（第２の下部電極層）、圧電体層（圧電薄膜）４２２Ａ（第２の圧電体層）、第２の電極層４２３Ａ（第２の上部電極層）がこの順で積層されて構成されている。
このような検出部４１Ａ、４２Ａは、前述した第１実施形態の検出部４１〜４３と同様に形成することができる。
このように構成された検出部４１Ａは、振動腕２３Ａがｚ軸方向に屈曲すると、ｙ軸方向に伸張または収縮し、電荷を出力する。これにより、検出部４１Ａは、振動腕２３Ａのｚ軸方向での屈曲振動に伴って電荷を出力する。
【００９９】
同様に、検出部４２Ａは、振動腕２４Ａのｚ軸方向での屈曲振動に伴って電荷を出力する。
本実施形態では、検出部４１Ａの第１の電極層４１１Ａと、検出部４２Ａの第１の電極層４２１Ａとが、図７に示す基部２１Ａに設けられた導体部６７を介して互いに電気的に接続されている。
【０１００】
このように、検出部４１Ａの第１の電極層４１１Ａと検出部４２Ａの第１の電極層４２１Ａとを基部２１Ａにて互いに電気的に接続することにより、比較的簡単な構成で、検出部４１Ａ、４２Ａを直列に電気的に接続することができる。
特に、センサー素子２Ａでは、各振動腕に駆動部および検出部が設けられているので、検出部４１Ａの第１の電極層４１１Ａと検出部４２Ａの第１の電極層４２１Ａとを基部２１Ａにて互いに電気的に接続することによる効果が顕著となる。
【０１０１】
本実施形態では、導体部６７は、第１の電極層４１１Ａおよび第１の電極層４２１Ａと一体的に形成されている。このような導体部６７は、第１の電極層４１１Ａおよび第１の電極層４２１Ａと同一の成膜工程および材料で形成することができる。
また、検出部４１Ａの第２の電極層４１３Ａが、図７に示す基部２１Ａに設けられた端子６２Ａ（第１の検出用端子）に電気的に接続されている。また、検出部４２Ａの第２の電極層４２３Ａが、図７に示す基部２１Ａに設けられた端子６３Ａ（第２の検出用端子）に電気的に接続されている。これにより、比較的簡単な構成で、検出部４１Ａおよび検出部４２Ａを直列に電気的に接続し、これらの検出部４１、４２からの電荷を検出することができる。
【０１０２】
以上説明したように構成されたセンサー素子２Ａでは、前述したように振動腕２３Ａ、２４Ａを互いに接近または離間するようにｘ軸方向に屈曲振動（駆動振動）させた状態で、センサー素子２Ａにｙ軸まわりの角速度ωが加わると、振動腕２３Ａ、２４Ａ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（検出振動）する。
このような振動腕２３Ａ、２４Ａの検出振動により検出部４１Ａ、４２Ａに生じた電荷を検出することにより、センサー素子２Ａに加わった角速度ωを求めることができる。
【０１０３】
したがって、振動腕２３Ａ、２４Ａが互いに反対側にｚ軸方向に屈曲振動すると、端子６１Ａと端子６４Ａとの間に電位差が生じる。
このとき、図９に示すように、検出部４１Ａ、４２ＡがＩＣチップ３に対して直列に電気的に接続されている。そのため、検出部４１Ａ、４２Ａの寄生容量によるノイズを低減することができ、その結果、センサー素子２Ａの検出感度を優れたものとすることができる。
【０１０４】
（電子機器）
以上説明したようなセンサーデバイスは、各種電子機器に組み込むことにより、信頼性に優れた電子機器を提供することができる。
以下、本発明のセンサーデバイスを備える電子機器の一例について、図１０〜図１２に基づき、詳細に説明する。
【０１０５】
図１０は、本発明の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の構成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１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００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１１００には、ジャイロセンサーとして機能する前述したセンサーデバイス１が内蔵されている。
【０１０６】
図１１は、本発明の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１００が配置されている。
このような携帯電話機１２００には、ジャイロセンサーとして機能する前述したセンサーデバイス１が内蔵されている。
【０１０７】
図１２は、本発明の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。
【０１０８】
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、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
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。
【０１０９】
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１３０８に転送・格納される。
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１４３０が、デ−タ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピュータ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１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニタ１４３０や、パーソナルコンピュータ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、ジャイロセンサーとして機能する前述したセンサーデバイス１が内蔵されている。
【０１１０】
なお、本発明の電子機器は、図１０のパーソナルコンピュータ（モバイル型パーソナルコンピュータ）、図１１の携帯電話機、図１２のディジタルスチルカメラの他にも、電子デバイスの種類に応じて、例えば、車体姿勢検出装置、ポインティングデバイス、ヘッドマウントディスプレイ、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）、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、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、ゲームコントローラー、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、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）、フライトシュミレータ等に適用することができる。
【０１１１】
以上、本発明のセンサー素子、センサーデバイスおよび電子機器を図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれら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、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明のセンサーデバイスは、前記各実施形態のうち、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。
【０１１２】
また、前述した実施形態では、第１の検出部の第１の下部電極層と第２の検出部の第２の下部電極層とを互いに電気的に接続した場合を説明したが、第１の検出部の第１の上部電極層と第２の検出部の第２の上部電極層とを互いに電気的に接続してもよい。この場合、第１の検出部の第１の下部電極層と第２の検出部の第２の下部電極層とをそれぞれ端子を介して検出回路に電気的に接続すればよい。
【０１１３】
また、前述した実施形態では、駆動部が圧電体素子で構成されている場合を説明したが、振動体を圧電体材料で構成した場合、駆動部は、振動腕に設けられた励振電極であってもよい。
また、センサー素子が有する振動腕の数は、前述した実施形態のものに限定されず、１、３〜５、７以上であってもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１‥‥センサーデバイス  ２‥‥センサー素子  ２Ａ‥‥センサー素子  ３‥‥ＩＣチップ  ２０‥‥振動体  ２０Ａ‥‥振動体  ２１‥‥基部  ２１Ａ‥‥基部  ２２‥‥支持部  ２３‥‥検出用振動腕（第２の振動腕）  ２３Ａ‥‥振動腕（第１の振動腕）  ２４‥‥検出用振動腕（第２の振動腕）  ２４Ａ‥‥振動腕（第２の振動腕）  ２５‥‥駆動用振動腕（第１の振動腕）  ２６‥‥駆動用振動腕（第１の振動腕）  ２７‥‥駆動用振動腕（第１の振動腕）  ２８‥‥駆動用振動腕（第１の振動腕）  ２９‥‥絶縁体層  ２９Ａ‥‥絶縁体層  ３１‥‥接続端子  ４１‥‥検出部（第１の検出部）  ４１Ａ‥‥検出部（第１の検出部）  ４２‥‥検出部（第２の検出部）  ４２Ａ‥‥検出部（第２の検出部）  ４３‥‥検出部（第１の検出部）  ４４‥‥検出部（第２の検出部）  ５１‥‥駆動部  ５１Ａ‥‥駆動部（第１の駆動部）  ５２‥‥駆動部  ５２Ａ‥‥駆動部（第１の駆動部）  ５３‥‥駆動部  ５３Ａ‥‥駆動部（第２の駆動部）  ５４‥‥駆動部  ５４Ａ‥‥駆動部（第２の駆動部）  ５５‥‥駆動部  ５６‥‥駆動部  ５７‥‥駆動部  ５８‥‥駆動部  ６１‥‥端子  ６１Ａ‥‥端子  ６２‥‥端子（第１の検出用端子）  ６２Ａ‥‥端子（第１の検出用端子）  ６３‥‥端子（第２の検出用端子）  ６３Ａ‥‥端子（第１の検出用端子）  ６４‥‥端子  ６４Ａ‥‥端子  ６５‥‥端子  ６５Ａ‥‥端子  ６６‥‥端子  ６６Ａ‥‥端子  ６７‥‥導体部  ７１‥‥内部端子  ７２‥‥内部端子  ８１‥‥導電性固定部材  ８２‥‥接合部材  ９‥‥パッケージ  ９１‥‥ベース  ９２‥‥リッド  １００‥‥表示部  １０３‥‥ＩＣチップ  １４１‥‥検出部  １４２‥‥検出部  １６２‥‥端子  １６３‥‥端子  ２１１‥‥本体部  ２１２‥‥連結腕  ２１３‥‥連結腕  ２２１‥‥固定部  ２２２‥‥固定部  ２２３‥‥梁部  ２２４‥‥梁部  ２２５‥‥梁部  ２２６‥‥梁部  ２３１‥‥錘部  ２４１‥‥錘部  ２５１‥‥錘部  ２６１‥‥錘部  ２７１‥‥錘部  ２８１‥‥錘部  ４１１‥‥第１の電極層（第１の下部電極層）  ４１１Ａ‥‥第１の電極層（第１の下部電極層）  ４１２‥‥圧電体層（第１の圧電体層）  ４１２Ａ‥‥圧電体層（第１の圧電体層）  ４１３‥‥第２の電極層（第１の上部電極層）  ４１３Ａ‥‥第２の電極層（第１の上部電極層）  ４２１‥‥第１の電極層（第２の下部電極層）  ４２１Ａ‥‥第１の電極層（第２の下部電極層）  ４２２‥‥圧電体層（第２の圧電体層）  ４２２Ａ‥‥圧電体層（第２の圧電体層）  ４２３‥‥第２の電極層（第２の上部電極層）  ４２３Ａ‥‥第２の電極層（第２の上部電極層）  ５１１‥‥第１の電極層  ５１１Ａ‥‥第１の電極層  ５１２‥‥圧電体層  ５１２Ａ‥‥圧電体層  ５１３‥‥第２の電極層  ５１３Ａ‥‥第２の電極層  ５２１‥‥第１の電極層  ５２１Ａ‥‥第１の電極層  ５２２‥‥圧電体層  ５２２Ａ‥‥圧電体層  ５２３‥‥第２の電極層  ５２３Ａ‥‥第２の電極層  ５３１Ａ‥‥第１の電極層  ５３２Ａ‥‥圧電体層  ５３３Ａ‥‥第２の電極層  ５４１Ａ‥‥第１の電極層  ５４２Ａ‥‥圧電体層  ５４３Ａ‥‥第２の電極層  １１００‥‥パーソナルコンピュータ  １１０２‥‥キーボード  １１０４‥‥本体部  １１０６‥‥表示ユニット  １２００‥‥��帯電話機  １２０２‥‥操作ボタン  １２０４‥‥受話口  １２０６‥‥送話口  １３００‥‥ディジタルスチルカメラ  １３０２‥‥ケース  １３０４‥‥受光ユニット  １３０６‥‥シャッタボタン  １３０８‥‥メモリ  １３１２‥‥ビデオ信号出力端子  １３１４‥‥入出力端子  １４１１‥‥第１の電極層  １４１３‥‥第２の電極層  １４２１‥‥第１の電極層  １４２３‥‥第２の電極層  １４３０‥‥テレビモニタ  １４４０‥‥パーソナルコンピュータ  Ｇ‥‥重心  Ｓ‥‥収納空間  ω‥‥角速度
【図１】
2013178179.tif 000003
【図２】
2013178179.tif 000004
【図３】
2013178179.tif 000005
【図４】
2013178179.tif 000006
【図５】
2013178179.tif 000007
【図６】
2013178179.tif 000008
【図７】
2013178179.tif 000009
【図８】
2013178179.tif 000010
【図９】
2013178179.tif 000011
【図１０】
2013178179.tif 000012
【図１１】
2013178179.tif 000013
【図１２】
2013178179.tif 000014