(57)【要約】【課題】所望のＣＩ値を有し、コストを低下させた振動素子を提供すること。【解決手段】振動素子としての音叉型振動片１００は、屈曲振動する駆動振動腕１２０，１３０と、駆動振動腕１２０，１３０に設けられている駆動電極（第１駆動電極１２１ａ，１２１ｂ，１３２ａ，１３２ｂ、第２駆動電極１２２ａ，１２２ｂ，１３１ａ，１３１ｂ）と、を有し、駆動振動腕１２０，１３０が延在する方向をＹ軸とし、駆動振動腕１２０，１３０が主振動する方向をＸ軸とし、前記Ｙ軸と前記Ｘ軸とに直交する方向をＺ軸とした時、駆動振動腕１２０，１３０は、前記Ｚ軸方向の変位量を前記Ｘ軸方向の変位量で除した変位比が０％を超え２０％以下で前記屈曲振動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲振動する振動腕と、
前記振動腕に設けられている駆動電極と、を有し、
前記振動腕が延在する方向をＹ軸とし、前記振動腕が主振動する方向をＸ軸とし、前記Ｙ軸と前記Ｘ軸とに直交する方向をＺ軸とした時、
前記振動腕は、前記Ｚ軸方向の変位量を前記Ｘ軸方向の変位量で除した変位比が０％を超え２０％以下で前記屈曲振動すること、を特徴とする振動素子。
【請求項２】
前記振動腕の前記変位比は、２％以上１３％以下であること、を特徴とする請求項１に記載の振動素子。
【請求項３】
前記振動腕を前記Ｘ軸と前記Ｚ軸とで成す面で切断した時、
前記Ｘ軸に沿って対向する二辺の前記Ｘ軸方向におけるズレ量は、前記振動腕の前記Ｚ軸方向の寸法の０．８％以下であること、を特徴とする請求項１に記載の振動素子。
【請求項４】
前記振動腕を前記Ｘ軸と前記Ｚ軸とで成す面で切断した時、
前記Ｘ軸に沿って対向する二辺の前記Ｘ軸方向におけるズレ量は、前記振動腕の前記Ｚ軸方向の寸法の０．５％以下であること、を特徴とする請求項２に記載の振動素子。
【請求項５】
基部を、有し、
前記振動腕は、前記基部の前記Ｙ軸方向の一方の端部から一対で延出していること、を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の振動素子。
【請求項６】
前記基部の前記一方の端部とは反対側の他方の端部から延出している一対の検出腕を有していること、を特徴とする請求項５に記載の振動素子。
【請求項７】
基部と、
前記基部から前記Ｘ軸方向に沿って両側に延出している連結腕と、
前記基部から前記Ｙ軸方向に沿って両側に延出している検出腕と、を有し、
前記振動腕は、前記連結腕の先端部から前記Ｙ軸方向に沿って両側に延出していること、を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の振動素子。
【請求項８】
前記振動腕、および前記検出腕の少なくとも一つの、前記基部の一端側とは反対側の他端側に、錘部が設けられていること、を特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の振動素子。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の振動素子と、
少なくとも前記振動腕を励振させる駆動回路を含む電子部品と、
前記振動素子および前記電子部品の少なくとも一方を収容しているパッケージと、を備えていること、を特徴とする電子デバイス。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれか一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１１】
請求項１から請求項８のいずれか一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、電子デバイス、電子機器および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、水晶などの圧電体の圧電現象を利用して振動腕を屈曲振動させる振動素子が知られていた。水晶を用いた振動素子は、周波数温度特性に優れていることより、各種の通信機器や電子機器の基準周波数源、発信源として広く用いられている。また、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、ビデオカメラおよび携帯電話の振動制御補正（いわゆる手振れ補正）などを行う電子機器にはジャイロセンサーが使用され、屈曲振動する振動素子はジャイロセンサーの角速度を検出する素子として用いられている。
これらの電子機器の小型化に伴い、振動素子にも小型化が求められている。振動素子を小型化すると、振動素子を形成する際の加工精度が相対的に大きくなる。例えば、振動腕を有する振動素子では、振動腕の形状が非対称になると主振動による面内方向の変位と、もれ振動による面内方向と交差する面外方向の変位と、を有する斜め振動が生じてしまう。この斜め振動を除去する方法として、特許文献１に記載されているように、振動腕と基部との間の結合領域に形成された金属膜（調整膜）をレーザーでトリミングする屈曲振動片の製造方法が知られていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−９２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の屈曲振動片の製造方法を用いても、振動素子の斜め振動を完全に除去するのは困難であり、振動素子の歩留りの低下と振動素子を個別にトリミングする工程の負荷とにより振動素子の製造コストが上昇してしまうという課題があった。また、斜め振動の大きい振動素子はＣＩ（Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）値が上昇し、所望の規格を満たせなくなる恐れがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る振動素子は、屈曲振動する振動腕と、前記振動腕に設けられている駆動電極と、を有し、前記振動腕が延在する方向をＹ軸とし、前記振動腕が主振動する方向をＸ軸とし、前記Ｙ軸と前記Ｘ軸とに直交する方向をＺ軸とした時、前記振動腕は、前記Ｚ軸方向の変位量を前記Ｘ軸方向の変位量で除した変位比が０％を超え２０％以下で屈曲振動すること、を特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、振動素子は、駆動電極が形成された振動腕を有している。駆動電極に交流電圧を印加し振動腕を屈曲振動させた時、振動腕の形状の非対称性などにより、振動腕は、主振動によるＸ軸方向（面内方向）の変位と、漏れ振動によるＺ軸方向（面外方向）の変位と、を有する斜め振動を生じる。本適用例の振動素子は、振動腕の変位比（Ｚ軸方向の変位量／Ｘ軸方向の変位量）が０％を超え２０％以下まで許容されている。この変位比とＣＩ値との関係を求めたところ、振動腕の変位比が２０％以下であれば、振動素子のＣＩ値の上昇率は１０％以内に抑えられ、所望の規格のＣＩ値を有した振動素子を得られることがわかった。振動素子の変位比が２０％以下まで許容されることにより、振動素子の歩留り向上とトリミングに要する負荷の軽減とがなされ、振動素子の製造コストを低下させることができる。したがって、所望のＣＩ値を有し、コストを低下させた振動素子を提供することができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に記載の振動素子において、前記振動腕の前記変位比は、２％以上１３％以下であること、が好ましい。
【０００９】
本適用例によれば、振動腕の変位比（Ｚ軸方向の変位量／Ｘ軸方向の変位量）は、２％以上１３％以下まで許容されている。振動腕の変位比が１３％以下までであれば、変位比に対する振動素子のＣＩ値の上昇勾配が緩やかであり、振動素子のＣＩ値の偏差を抑えることができる。また、振動腕の変位比を２％以上に設定しているので、振動腕のＺ軸方向の変位を必要以上に抑える必要がなくなりトリミングに要する負荷が軽減され、振動素子の製造コストを低下させることができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に記載の振動素子において、前記振動腕を前記Ｘ軸と前記Ｚ軸とで成す面で切断した時、前記Ｘ軸に沿って対向する二辺の前記Ｘ軸方向におけるズレ量は、前記振動腕の前記Ｚ軸方向の寸法の０．８％以下であること、が好ましい。
【００１１】
本適用例によれば、振動腕のＸＺ面での断面において、Ｘ軸に沿って対向する二辺のＸ軸方向におけるズレ量が、振動腕のＺ軸方向の寸法の０．８％以下である時、振動腕の変位比が２０％以下となり、振動素子のＣＩ値の上昇率を１０％以内に抑えることができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に記載の振動素子において、前記振動腕を前記Ｘ軸と前記Ｚ軸とで成す面で切断した時、前記Ｘ軸に沿って対向する二辺の前記Ｘ軸方向におけるズレ量は、前記振動腕の前記Ｚ軸方向の寸法の０．５％以下であること、が好ましい。
【００１３】
本適用例によれば、振動腕のＸＺ面での断面において、Ｘ軸に沿って対向する二辺のＸ軸方向におけるズレ量が、振動腕のＺ軸方向の寸法の０．５％以下である時、振動腕の変位比が１３％以下となり、振動素子のＣＩ値の偏差を抑えることができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に記載の振動素子において、基部を有し、前記振動腕は、前記基部のＹ軸方向の一方の端部から一対で延出していること、が好ましい。
【００１５】
本適用例によれば、振動素子は、基部のＹ軸方向の一方の端部から延出している一対の振動腕を備えている。一対の振動腕は、Ｘ軸方向に沿って互いに逆方向に屈曲振動させられる。これにより、それぞれの振動腕の屈曲振動に伴って基部に伝わる振動は、基部を介して相殺されるので、振動素子のＱ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｆａｃｔｏｒ）値を向上させることができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例に記載の振動素子において、前記基部の前記一方の端部とは反対側の他方の端部から延出している一対の検出腕を有していること、が好ましい。
【００１７】
本適用例によれば、振動素子は、基部のＹ軸方向の一方の端部から延出している一対の振動腕と、基部のＹ軸方向の他方の端部から延出している一対の検出腕を備えた所謂Ｈ型と呼ばれる構成のジャイロ素子である。Ｈ型の構成は、駆動系と検出系とが分離されているので、駆動系と検出系の電極間あるいは配線間の静電結合が低減され、角速度の検出感度を安定させることができる。
【００１８】
［適用例７］上記適用例に記載の振動素子において、基部と、前記基部から前記Ｘ軸方向に沿って両側に延出している連結腕と、前記基部から前記Ｙ軸方向に沿って両側に延出している検出腕と、を有し、前記振動腕は、前記連結腕の先端部から前記Ｙ軸方向に沿って両側に延出していること、が好ましい。
【００１９】
本適用例によれば、振動素子は、基部からＹ軸方向に沿って両側に延出している二つの検出腕と、基部からＸ軸方向に沿って両側に延出している二つの連結腕を介してＹ軸方向に沿って両側に延出している四つの振動腕とを備えた所謂ダブルＴ型と呼ばれる構成のジャイロ素子である。ダブルＴ型の構成は、駆動系と検出系とが点対称で分離されているので、駆動系と検出系の電極間あるいは配線間の静電結合がさらに低減され、角速度の検出感度をさらに安定させることができる。
【００２０】
［適用例８］上記適用例に記載の振動素子において、前記振動腕、および前記検出腕の少なくとも一つの、前記基部の一端側とは反対側の他端側に、錘部が設けられていること、が好ましい。
【００２１】
本適用例によれば、振動腕および検出腕の少なくとも一つの、基部の一端側とは反対側の他端側に、錘部が設けられているので、振動腕、および検出腕の長さの増大を抑えながら所定の駆動振動や検出振動を得るとともに、漏れ振動を抑制するための調整範囲が広くとれるので、より小型で高感度な特性を有する振動素子を提供することができる。
【００２２】
［適用例９］本適用例に係る電子デバイスは、上記適用例に記載の振動素子と、少なくとも前記振動腕を励振させる駆動回路を含む電子部品と、前記振動素子および前記電子部品の少なくとも一方を収容しているパッケージと、を備えていること、を特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、電子デバイスは所望の検出精度を有し低コストの振動素子を備えているので、所定の性能を有した低コストの電子デバイスを提供することができる。
【００２４】
［適用例１０］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。
【００２５】
本適用例によれば、電子機器は所望のＣＩ規格を満たした低コストの振動素子を備えているので、所定の性能を有した低コストの電子機器を提供することができる。
【００２６】
［適用例１１］本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。
【００２７】
本適用例によれば、移動体は所望のＣＩ規格を満たした低コストの振動素子を備えているので、所定の性能を有した低コストの移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態１に係る振動素子の一例としての音叉型振動片の概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は図１（ａ）Ａ−Ａ断面図。
【図２】（ａ）は振動腕の断面形状を示す断面図、（ｂ），（ｃ）は振動腕の斜め振動を示す模式断面図。
【図３】振動腕の形状と変位量との関係を示す、（ａ）は表、（ｂ）はグラフ。
【図４】変位比とＣＩ値との関係を示す図。
【図５】実施形態２に係る振動素子の一例としてのジャイロ素子の概略を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図。
【図６】ジャイロ素子の電極構成を説明する図であり、（ａ）は図５（ｂ）のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は図５（ｂ）のＤ−Ｄ断面図。
【図７】変位比と角速度の感度との関係を示す図。
【図８】実施形態３に係る振動素子の一例としてのジャイロ素子を模式的に示す平面図。
【図９】実施形態４に係る振動素子の一例としてのジャイロ素子を模式的に示す平面図。
【図１０】（ａ）は図９のＥ−Ｅ線での断面図。（ｂ）は図９のＦ−Ｆ線での断面図。
【図１１】本発明に係る電子デバイスの一例としてのジャイロセンサーの概略構成を示す正断面図。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、振動素子を備える電子機器の一例を示す斜視図。
【図１３】振動素子を備える移動体としての自動車を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせている。また、図１、図２、図５、図６、図８〜図１０では、説明の便宜上、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「＋側」、基端側を「−側」としている。また、以下の説明では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」と言い、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」と言い、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」と言う。
【００３０】
（実施形態１）
＜振動素子＞
まず、実施形態１に係る振動素子の概略構成について、図１を用いて説明する。図１（ａ）は、実施形態１に係る振動素子としての音叉型振動片の概略構成を模式的に示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ線での断面図である。
【００３１】
図１に示すように、振動素子としての音叉型振動片１００は、屈曲振動する振動腕としての駆動振動腕１２０，１３０と、後述する、駆動振動腕１２０，１３０に備えられている駆動電極と、を有している。音叉型振動片１００は、基部１１０を有し、駆動振動腕１２０，１３０は、基部１１０のＹ軸方向の一方の端部から＋Ｙ軸方向に一対で延出している。基部１１０は、括れ部１１２を介して配置された狭幅部１１１と広幅部１１３とを備えた平板状をなしている。なお、基部１１０は、括れ部１１２が設けられない形状、すなわち略矩形平板状であってもよい。振動腕としての駆動振動腕１２０，１３０は、基部１１０における狭幅部１１１の＋Ｙ側の一端から、Ｙ軸方向に互いに略平行に延びる一対の角柱状の振動体である。音叉型振動片１００を構成する基部１１０と駆動振動腕１２０，１３０は、一体で形成され、水晶が基材として用いられている。なお、実施形態１の音叉型振動片１００は、フォトリソグラフィー法及びフッ素系ガスなどによるドライエッチング法で形成されている。
【００３２】
水晶は、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸および光学軸と呼ばれるＺ軸を有している。音叉型振動片１００をなす基材は、水晶結晶軸において直交するＸ軸およびＹ軸で規定される平面に沿って切り出されて平板状に加工され、平面と直交するＺ軸方向に所定の厚みを有している。Ｚ軸は、Ｘ軸を中心に０度から２度の範囲で回転して切り出したものを使用することができる。所定の厚みは、振動周波数、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。
【００３３】
振動腕としての駆動振動腕１２０および駆動振動腕１３０は、Ｘ軸およびＹ軸で規定されるＸＹ平面におけるＸ軸方向（面内方向）に沿って、互いに逆方向に振動する。すなわち、駆動振動腕１２０が＋Ｘ軸方向に向かい変位するときは、駆動振動腕１３０が−Ｘ軸方向に向かい変位し、駆動振動腕１２０が−Ｘ軸方向に向かい変位するときは、駆動振動腕１３０が＋Ｘ軸方向に向かい変位する。なお、駆動振動腕１２０，１３０の基部１１０とは反対側の先端（＋Ｙ軸側）が、その位置を変える（移動する）ことを変位という。また、その移動した量を変位量という。
【００３４】
基部１１０から延伸された駆動振動腕１２０は、表面１０３ｃと、表面１０３ｃと反対側に設けられた裏面１０３ｄと、表面１０３ｃと裏面１０３ｄとを接続する側面１０３ｈ，１０３ｉと、を備えている。また、駆動振動腕１３０は、表面１０３ｇと、表面１０３ｇと反対側に設けられた裏面１０３ｆと、表面１０３ｇと裏面１０３ｆとを接続する側面１０３ｊ，１０３ｋと、を備えている。
【００３５】
なお、図示されていないが、駆動振動腕１２０，１３０の基部１１０の一端側とは反対側の他端側に、駆動振動腕１２０，１３０よりも幅の広い（Ｘ軸方向の寸法が大きい）略矩形状の錘部が設けられていてもよい。駆動振動腕１２０，１３０に、錘部が設けられている構成では、駆動振動腕１２０，１３０の長さ（Ｙ軸方向の寸法）の増大を抑えながら所定の駆動振動を得ることができるため、音叉型振動片１００を小型化することが可能となる。
【００３６】
次に、音叉型振動片１００の駆動電極について説明する。駆動振動腕１２０，１３０は駆動振動腕１２０，１３０を駆動させるために、駆動電極としての第１駆動電極１２１ａ，１２１ｂ，１３２ａ，１３２ｂ、および第２駆動電極１２２ａ，１２２ｂ，１３１ａ，１３１ｂを備えている。第１駆動電極１２１ａ，１２１ｂ，１３２ａ，１３２ｂ、および第２駆動電極１２２ａ，１２２ｂ，１３１ａ，１３１ｂは、駆動振動腕１２０，１３０の付け根から先端部に向かって延伸するように設けられている。
【００３７】
図１（ｂ）に示すように、駆動振動腕１２０の側面１０３ｈには、駆動振動腕１２０の延伸方向（Ｙ軸方向）に沿って、第２駆動電極１２２ａが設けられ、側面１０３ｈと反対側の側面１０３ｉには、駆動振動腕１２０の延伸方向に沿って、第２駆動電極１２２ｂが設けられている。また、駆動振動腕１２０の表面１０３ｃには、駆動振動腕１２０の延伸方向（Ｙ軸方向）に沿って、第１駆動電極１２１ａが設けられ、表面１０３ｃと反対側の裏面１０３ｄには、駆動振動腕１２０の延伸方向に沿って、第１駆動電極１２１ｂが設けられている。
【００３８】
そして、第１駆動電極１２１ａと第１駆動電極１２１ｂとは、図示しないが、駆動振動腕１２０の先端部などを経由して電気的に接続されている。同様に、第２駆動電極１２２ａと第２駆動電極１２２ｂとは、図示しないが、駆動振動腕１２０の先端部などを経由して電気的に接続されている。また、第１駆動電極１２１ａ，１２１ｂおよび第２駆動電極１２２ａ，１２２ｂは、図示しない配線を介して図示しない外部接続パッドに、それぞれが電気的に接続されている。
【００３９】
同様に、駆動振動腕１３０の側面１０３ｊには、駆動振動腕１３０の延伸方向（Ｙ軸方向）に沿って、第１駆動電極１３２ａが設けられ、側面１０３ｊと反対側の側面１０３ｋには、駆動振動腕１３０の延伸方向に沿って、第１駆動電極１３２ｂが設けられている。また、駆動振動腕１３０の表面１０３ｇには、駆動振動腕１３０の延伸方向（Ｙ軸方向）に沿って、第２駆動電極１３１ａが設けられ、表面１０３ｇと反対側の裏面１０３ｆには、駆動振動腕１３０の延伸方向に沿って、第２駆動電極１３１ｂが設けられている。
【００４０】
そして、第２駆動電極１３１ａと第２駆動電極１３１ｂとは、図示しないが、駆動振動腕１３０の先端部などを経由して電気的に接続されている。同様に、第１駆動電極１３２ａと第１駆動電極１３２ｂとは、図示しないが、駆動振動腕１３０の先端部などを経由して電気的に接続されている。また、第２駆動電極１３１ａ，１３１ｂおよび第１駆動電極１３２ａ，１３２ｂは、図示しない配線を介して図示しない外部接続パッドに、それぞれが電気的に接続されている。
【００４１】
駆動振動腕１２０においては、第１駆動電極１２１ａと第１駆動電極１２１ｂとは同電位となるように接続され、第２駆動電極１２２ａと第２駆動電極１２２ｂとは同電位となるように接続されている。また、駆動振動腕１３０においては、第２駆動電極１３１ａと第２駆動電極１３１ｂとは同電位となるように接続され、第１駆動電極１３２ａと第１駆動電極１３２ｂとは同電位となるように接続されている。このような構成の駆動電極に、位相が異なる交流電圧を印加すると、音叉型振動片１００は、駆動振動腕１２０と駆動振動腕１３０とが、Ｘ軸方向に沿って互いに逆方向へ変位する屈曲運動を繰り返し、所定の共振周波数で屈曲振動する。
【００４２】
上述した第１駆動電極１２１ａ，１２１ｂ，１３２ａ，１３２ｂ、および第２駆動電極１２２ａ，１２２ｂ，１３１ａ，１３１ｂの構成は、特に限定されず、導電性を有し、薄膜形成が可能であればよい。具体的な構成としては、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（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の導電材料により形成することができる。
【００４３】
次に、振動素子としての音叉型振動片１００の漏れ振動について、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、振動腕の断面形状を示す断面図である。図２（ｂ）および図２（ｃ）は、振動腕の斜め振動を示す模式断面図である。なお、図２では、駆動電極の図示を省略している。
図２（ａ）に示すように、駆動振動腕１２０をＸ軸とＺ軸とで成すＸＺ平面に平行に切断した時、その断面形状は、音叉型振動片１００の外形を形成する際、製造工程における加工のばらつきなどにより、中心線ＣＬに対して非対称になることがある。詳しくは、駆動振動腕１２０の断面は、表面１０３ｃで形成される第１の辺と、裏面１０３ｄで形成される第２の辺とが、Ｘ軸方向に沿って互いに逆方向にズレを生じた平行四辺形をなしている。
【００４４】
図２（ａ）に示した形状の駆動振動腕１２０は、第１駆動電極１２１ａ，１２１ｂと第２駆動電極１２２ａ，１２２ｂと（図１参照）に交流電圧を印加して駆動振動腕１２０に屈曲振動を励起させた時（駆動モード時）、主振動によるＸ軸方向（面内方向）の変位と、漏れ振動によるＺ軸方向（面外方向）の変位と、を有する斜め振動を生じる。斜め振動は、二つの振動形態を有する。図２（ｂ）に示す第１の振動形態は、駆動振動腕１２０が＋Ｘ軸方向に振れた際に＋Ｚ軸方向に漏れ振動を生じさせるように振れ、−Ｘ軸方向に振れた際に−Ｚ軸方向に振れるといった形態である。また、図２（ｃ）に示す第２の振動形態は、駆動振動腕１２０が＋Ｘ軸方向に振れた際に−Ｚ軸方向に漏れ振動を生じさせるように振れ、−Ｘ軸方向に振れた際に＋Ｚ軸方向に振れるといった振動形態である。斜め振動の大きい音叉型振動片１００は、駆動インピーダンスであるＣＩ値が上昇して、起動特性に顕著な影響を及ぼすので、音叉型振動片１００を個別にトリミングして漏れ振動（Ｚ軸方向の変位）を抑える必要があった。
【００４５】
図３（ａ）は、振動腕の形状と変位量との関係を示す表である。駆動振動腕１２０のＸＺ平面での断面形状は、図２（ａ）に示す、表面１０３ｃで形成される第１の辺と裏面１０３ｄで形成される第２の辺とのＸ軸方向におけるズレ量と、側面１０３ｈとＺ軸とで成す角度と、で表せる。なお、ズレ量は、駆動振動腕１２０におけるＺ軸方向の厚さｔを基準とするパーセント（％）で示している。斜め振動の大きさは、駆動モード時の振動腕のＺ軸方向の変位量をＸ軸方向の変位量で除した変位比をパーセント（％）で表している。図３（ｂ）は、ズレ量と変位量との関係を示すグラフである。横軸はズレ量を示し、縦軸は変位比（Ｚ軸方向の変位量／Ｘ軸方向の変位量）をパーセント（％）で示している。
【００４６】
図４は、変位比とＣＩ値との関係を示す図である。横軸は、変位比（Ｚ軸方向の変位量／Ｘ軸方向の変位量）をパーセント（％）で表している。縦軸は、ＣＩ値の上昇率をパーセント（％）で表している。図４に示すように、音叉型振動片１００の駆動振動腕１２０，１３０の変位比が２０％以下であれば、ＣＩ値の上昇率は１０％以内に抑えられるので、駆動振動腕１２０，１３０の変位比は、２０％以下まで許容することができる。さらに、変位比が１３％以下であれば、変位比に対するＣＩ値の上昇勾配が緩やかであり、ＣＩ値の偏差を小さくすることができる。また、駆動振動腕１２０，１３０の変位比が２０％以下または１３％以下まで許容されることで、音叉型振動片１００の歩留り向上とトリミングに要する負荷の軽減とがなされ、振動素子の製造コストを低下させることができる。さらに、駆動振動腕１２０，１３０の変位比を２％以上に設定することで、駆動振動腕１２０，１３０のＺ軸方向の変位を必要以上に抑える必要がなくなりトリミングに要する負荷が軽減され、音叉型振動片１００の製造コストをさらに低下させることができる。
【００４７】
また、図３および図４より、駆動振動腕１２０，１３０の変位比を２０％以下にするのには、Ｘ軸に沿って対向する二辺である表面１０３ｃ、裏面１０３ｄのＸ軸方向におけるズレ量を駆動振動腕１２０のＺ軸方向の寸法の０．８％以下にすることで実現できることがわかる。また、変位比を１３％以下にするのには、Ｘ軸に沿って対向する二辺１０３ｃ，１０３ｄのＸ軸方向におけるズレ量を駆動振動腕１２０のＺ軸方向の寸法の０．５％以下にすることで実現できることがわかる。
【００４８】
なお、音叉型振動片１００においては、振動片として用いる構成の他にも、ジャイロ振動片（ジャイロ素子）としても用いることもできる。この場合は、一対の駆動振動腕１２０，１３０の一方を駆動振動腕として用い、他の駆動振動腕を検出振動腕として用い、所定の電極を設ける。
【００４９】
以上述べたように、本実施形態１に係る振動素子としての音叉型振動片１００によれば、以下の効果を得ることができる。
音叉型振動片１００は、駆動振動腕１２０，１３０の変位比を２０％以下にすることで、ＣＩ値の上昇を１０％以内に抑えることができるので、ＣＩ値の上昇による影響を軽微にでき、所望のＣＩ値を有することができる。さらに、変位比を１３％以下にすることで、ＣＩ値の偏差を小さくすることができる。また、変位比が２０％以下または１３％以下まで許容されることで、歩留りの向上とトリミングに要する負荷とが軽減され、音叉型振動片１００の製造コストを低下させることができる。さらに、変位比を２％以上に設定することで、駆動振動腕１２０，１３０のＺ軸方向の変位を必要以上に抑える必要がなくなりトリミングに要する負荷が軽減され、音叉型振動片１００の製造コストをさらに低下させることができる。したがって、所望のＣＩ値を有し、コストを低下させた振動素子としての音叉型振動片１００を提供することができる。
【００５０】
（実施形態２）
＜ジャイロ素子−１＞
まず、実施形態２に係る振動素子としてのジャイロ素子について、図５および図６を参照して説明する。図５（ａ）はジャイロ素子を模式的に示す斜視図、図５（ｂ）はジャイロ素子を模式的に示す平面図である。図６は、ジャイロ素子の電極構成を説明する図であり、図６（ａ）は図５（ｂ）におけるＣ−Ｃ線での断面図、図６（ｂ）は図５（ｂ）におけるＤ−Ｄ線での断面図である。
【００５１】
図５（ａ）に示すように、実施形態２に係るジャイロ素子３００は、基材（主要部分を構成する材料）を加工することにより一体に形成された基部１と、振動腕としての駆動振動腕２ａ，２ｂおよび検出腕としての検出振動腕３ａ，３ｂと、調整用振動腕４ａ，４ｂとを有している。更に、基部１から延出する第１連結部５ａ、および第１連結部５ａに連結する第１支持部５ｂと、基部１から第１連結部５ａと反対方向に延出する第２連結部６ａ、および第２連結部６ａに連結する第２支持部６ｂと、が設けられている。さらに、第１支持部５ｂおよび第２支持部６ｂは、駆動振動腕２ａ，２ｂの側で一体的に繋って、固定枠部７を構成している。そして、ジャイロ素子３００は、固定枠部７の所定の位置で、図示しないパッケージ等の基板に固定される。
【００５２】
本実施形態のジャイロ素子３００では、基材として圧電体材料である水晶を用いた例について説明する。水晶は、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸及び光学軸と呼ばれるＺ軸を有している。本実施形態では、水晶結晶軸において直交するＸ軸及びＹ軸で規定される平面に沿って切り出されて平板状に加工され、平面と直交するＺ軸方向に所定の厚さを有した所謂水晶Ｚ板を基材として用いた例を説明する。なお、ここでいう所定の厚さは、発振周波数（共振周波数）、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。また、ジャイロ素子３００を形成する平板は、水晶からの切り出し角度の誤差を、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々につき多少の範囲で許容できる。例えば、Ｘ軸を中心に０度から２度の範囲で回転して切り出したものを使用することができる。Ｙ軸及びＺ軸についても同様である。
【００５３】
ジャイロ素子３００は、中心部分に位置する略矩形状の基部１と、基部１のＹ軸方向の端部１ａ，１ｂのうち一方の端部（図中（−）Ｙ方向の端部）１ｂから、並行するようにＹ軸に沿って延出している一対の駆動振動腕２ａ，２ｂと、基部１の一方の端部１ｂとは反対側の他方の端部（図中（＋）Ｙ方向の端部）１ａからＹ軸に沿って並行するように延出している一対の検出振動腕３ａ，３ｂと、を有している。このように、基部１の両端部１ａ，１ｂから、一対の駆動振動腕２ａ，２ｂと、一対の検出振動腕３ａ，３ｂとが、それぞれ同軸方向に延出している。このような形状から、本実施形態に係るジャイロ素子３００は、Ｈ型ジャイロ素子と呼ばれることがある。Ｈ型のジャイロ素子３００は、駆動振動腕２ａ，２ｂと検出振動腕３ａ，３ｂとが、基部１の同一軸方向の両端部１ａ，１ｂからそれぞれ延出しているので、駆動系と検出系が分離される。ジャイロ素子３００は、このように駆動系と検出系が分離されることにより、駆動系と検出系の電極間あるいは配線間の静電結合が低減され、検出感度が安定するという特徴を有する。なお、実施形態３ではＨ型ジャイロ素子を例に駆動振動腕および検出振動腕を各々２本ずつ設けているが、振動腕の本数は１本であっても３本以上であっても良い。また、１本の振動腕に後述する駆動電極と検出電極を形成しても良い。
【００５４】
Ｈ型のジャイロ素子３００は、一対の駆動振動腕２ａ，２ｂを面内方向（＋Ｘ軸方向と−Ｘ軸方向）に振動させた状態で、Ｙ軸回りに角速度ωが加わると、駆動振動腕２ａ，２ｂにコリオリ力が発生し、駆動振動腕２ａ，２ｂが面内方向と交差する面外方向（＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向）に、互いに逆方向に屈曲振動する。そして、検出振動腕３ａ，３ｂは、駆動振動腕２ａ，２ｂの面外方向の屈曲振動に共振して、同じく面外方向に屈曲振動する。この時、圧電効果により検出振動腕３ａ，３ｂに設けられている検出電極に電荷が発生する。ジャイロ素子３００は、この電荷を検出することによりジャイロ素子３００に加わる角速度ωを検出することができる。
【００５５】
基部１から延出している振動腕としての一対の駆動振動腕２ａ，２ｂは、図６に示すように、表面２ｃ，２ｇと、表面２ｃ，２ｇと反対側に設けられた裏面２ｄ，２ｈと、表面２ｃ，２ｇと裏面２ｄ，２ｈとを接続する側面２ｅ，２ｆ，２ｋ，２ｊと、を備えている。また、駆動振動腕２ａ，２ｂの基部１一端側とは反対側の他端側には、駆動振動腕２ａ，２ｂよりも幅の広い（Ｘ軸方向の寸法が大きい）略矩形状の錘部５２ａ，５２ｂが設けられている（図５参照）。このように、駆動振動腕２ａ，２ｂに、錘部５２ａ，５２ｂが設けられていることにより、駆動振動腕２ａ，２ｂの長さ（Ｙ軸方向の寸法）の増大を抑えながら所定の駆動振動を得ることができるため、ジャイロ素子を小型化することが可能となる。なお、駆動振動腕２ａ，２ｂには、駆動振動腕２ａ，２ｂを駆動させるための電極が設けられているが、電極の構成については後述する。
【００５６】
基部１から延出している一対の検出腕としての検出振動腕３ａ，３ｂには、表面３ｃ，３ｇと、表面３ｃ，３ｇと反対側に設けられた裏面３ｄ，３ｆと、表面３ｃ，３ｇと裏面３ｄ，３ｆとを接続する側面３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋと、を備えている。
さらに、検出振動腕３ａ，３ｂの基部１の一端側とは反対側の他端側には、検出振動腕３ａ，３ｂよりも幅の広い（Ｘ軸方向の寸法が大きい）略矩形状の錘部５３ａ，５３ｂが設けられている。このように、検出振動腕３ａ，３ｂにおいても、錘部５３ａ，５３ｂが設けられていることにより、検出振動腕３ａ，３ｂの長さ（Ｙ軸方向の寸法）の増大を抑えながら所定の検出振動を得ることができるため、ジャイロ素子を小型化することが可能となる。また、一対の検出振動腕３ａ，３ｂには、凹部５８ａ，５８ｂが設けられている。本実施形態における凹部５８ａ，５８ｂは、図６に示すように表面３ｃ，３ｇおよび裏面３ｄ，３ｆの両面側から掘り込まれている構成であるが、表面３ｃ，３ｇあるいは裏面３ｄ，３ｆの一方の面から掘り込まれた構成でもよい。
【００５７】
さらに、ジャイロ素子３００には、図５に示すように、水晶の結晶Ｘ軸（電気軸）と交差する方向に検出振動腕３ａ，３ｂと並行させてかつ検出振動腕３ａ，３ｂを内側に挟むように、基部１から延出している一対の調整用振動腕４ａ，４ｂが設けられている。即ち、調整用振動腕４ａ，４ｂは、Ｙ軸に沿って（＋）Ｙ方向に延出し、検出振動腕３ａ，３ｂと所定の間隔を空けて内側に挟むように位置し、かつ並行するように設けられている。なお、調整用振動腕４ａ，４ｂは、チューニングアームと呼ばれることもある。このような調整用振動腕４ａ，４ｂが設けられていることにより、漏れ出力を調整することが可能となる。換言すれば、駆動振動が漏れる（伝播する）、所謂振動漏れ出力によって検出振動腕３ａ，３ｂに発生する電荷を調整用振動腕４ａ，４ｂで発生する電荷でキャンセルすることができる。
【００５８】
また、調整用振動腕４ａ，４ｂは、駆動振動腕２ａ，２ｂおよび検出振動腕３ａ，３ｂよりも全長が短く形成されている。これにより、漏れ出力を調整するための調整用振動腕４ａ，４ｂの振動が、駆動振動腕２ａ，２ｂと検出振動腕３ａ，３ｂによるジャイロ素子３００の主要な振動を阻害することがないので、ジャイロ素子３００の振動特性が安定するとともに、ジャイロ素子３００の小型化にも有利となる。
【００５９】
さらに、調整用振動腕４ａ，４ｂの先端部には、調整用振動腕４ａ，４ｂより幅が広い（Ｘ軸方向の長さが長い）略矩形状の錘部５４ａ，５４ｂが設けられている。このように、調整用振動腕４ａ，４ｂの先端部に錘部５４ａ，５４ｂを設けることにより、調整用振動腕４ａ，４ｂにおける質量変化を顕著にさせることができ、ジャイロ素子３００の高感度化に寄与する効果をさらに向上させることができる。
【００６０】
基部１の中央は、ジャイロ素子３００の重心とすることができる。そして、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交し、重心を通るものとする。ジャイロ素子３００の外形は、重心を通るＹ軸方向の仮想の中心線に対して線対称とすることができる。これにより、ジャイロ素子３００の外形はバランスのよいものとなり、ジャイロ素子３００の特性が安定して、検出感度が向上するので好ましい。このようなジャイロ素子３００の外形形状は、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチング（ウェットエッチングまたはドライエッチング）により形成することができる。なお、ジャイロ素子３００は、１枚の水晶ウエハーから複数個取りすることが可能である。
【００６１】
次に、ジャイロ素子３００の電極配置の一実施形態について、図６を参照して説明する。図６（ａ）は、検出振動腕３ａ，３ｂの図５（ｂ）に示すＣ−Ｃ部における断面を示し、図６（ｂ）は、駆動振動腕２ａ，２ｂの図５（ｂ）に示すＤ−Ｄ部における断面を示している。
【００６２】
まず、検出振動腕３ａ，３ｂに形成され、検出振動腕３ａ，３ｂが振動することによって基材である水晶に発生する歪みを検出する検出電極について説明する。図６（ａ）に示すように、検出振動腕３ａ，３ｂには、前述したように、凹部５８ａ，５８ｂが設けられている。本実施形態における凹部５８ａ，５８ｂは、表面３ｃ，３ｇおよび裏面３ｄ，３ｆの両面側に設けられている。
【００６３】
検出振動腕３ａには、側面３ｈに、検出振動腕３ａの厚み方向（Ｚ軸方向）の略中央に有って検出振動腕３ａの延出方向（Ｙ軸方向）に沿って設けられた電極分割部３ｍによって分割された、表面３ｃ側の第１検出電極２１ａと裏面３ｄ側の第２検出電極２２ｂとが設けられている。さらに、第１検出電極２１ａと対向する凹部５８ａの内側面には、第２検出電極２２ａが設けられ、第２検出電極２２ｂと対向する凹部５８ａの内側面には、第１検出電極２１ｂが設けられている。また、側面３ｈとは反対側の側面３ｉに、検出振動腕３ａの厚み方向の略中央に有って検出振動腕３ａの延出方向に沿って設けられた電極分割部３ｎによって分割された、表面３ｃ側の第２検出電極２２ａと裏面３ｄ側の第１検出電極２１ｂとが設けられている。さらに、第２検出電極２２ａと対向する凹部５８ａの内側面には、第１検出電極２１ａが設けられ、第１検出電極２１ｂと対向する凹部５８ａの内側面には、第２検出電極２２ｂが設けられている。
【００６４】
そして、第１検出電極２１ａと第１検出電極２１ｂとは、図示しないが、検出振動腕３ａの先端部などを経由して電気的に接続されている。第２検出電極２２ａと第２検出電極２２ｂとは、図示しないが、検出振動腕３ａの先端部などを経由して電気的に接続されている。なお、第１検出電極２１ａ，２１ｂおよび第２検出電極２２ａ，２２ｂは、検出振動腕３ａの先端近傍まで延設されている。また、第１検出電極２１ａ，２１ｂおよび第２検出電極２２ａ，２２ｂは、図示しない配線を介して図示しない外部接続パッドに、それぞれが電気的に接続されている。また、第１検出電極２１ａ，２１ｂおよび第２検出電極２２ａ，２２ｂは、調整用振動腕４ａ（図５参照）に形成された図示しない調整用電極にも電気的に接続されている。
【００６５】
同様に、検出振動腕３ｂには、側面３ｊに、検出振動腕３ｂの厚み方向（Ｚ軸方向）の略中央に有って検出振動腕３ｂの延出方向（Ｙ軸方向）に沿って設けられた電極分割部３ｒによって分割された、表面３ｇ側の第２検出電極３１ａと裏面３ｆ側の第１検出電極３２ｂとが設けられている。さらに、第２検出電極３１ａと対向する凹部５８ｂの内側面には、第１検出電極３２ａが設けられ、第１検出電極３２ｂと対向する凹部５８ｂの内側面には、第２検出電極３１ｂが設けられている。また、側面３ｊとは反対側の側面３ｋに、検出振動腕３ｂの厚み方向の略中央に有って検出振動腕３ｂの延出方向に沿って設けられた電極分割部３ｓによって分割された、表面３ｇ側の第１検出電極３２ａと裏面３ｆ側の第２検出電極３１ｂとが設けられている。さらに、第１検出電極３２ａと対向する凹部５８ｂの内側面には、第２検出電極３１ａが設けられ、第２検出電極３１ｂと対向する凹部５８ｂの内側面には、第１検出電極３２ｂが設けられている。
【００６６】
そして、第２検出電極３１ａと第２検出電極３１ｂとは、図示しないが、検出振動腕３ｂの先端部などを経由して電気的に接続されている。第１検出電極３２ａと第１検出電極３２ｂとは、図示しないが、検出振動腕３ｂの先端部などを経由して電気的に接続されている。なお、第２検出電極３１ａ，３１ｂおよび第１検出電極３２ａ，３２ｂは、検出振動腕３ｂの先端近傍まで延設されている。また、第２検出電極３１ａ，３１ｂおよび第１検出電極３２ａ，３２ｂは、図示しない配線を介して図示しない外部接続パッドに、それぞれが電気的に接続されている。また、第２検出電極３１ａ，３１ｂおよび第１検出電極３２ａ，３２ｂは、調整用振動腕４ｂ（図５参照）に形成された図示しない調整用電極にも電気的に接続されている。
【００６７】
検出振動腕３ａにおいては、第１検出電極２１ａと第１検出電極２１ｂとは同電位となるように接続され、第２検出電極２２ａと第２検出電極２２ｂとは同電位となるように接続されている。これにより、検出振動腕３ａの振動によって生じる歪みが、第１検出電極２１ａ，２１ｂと第２検出電極２２ａ，２２ｂの電極間の電位差を検出することにより検出される。同様に、検出振動腕３ｂにおいては、第１検出電極３２ａと第１検出電極３２ｂとは同電位となるように接続され、第２検出電極３１ａと第２検出電極３１ｂとは同電位となるように接続されている。これにより、検出振動腕３ｂの振動によって生じる歪みが、第１検出電極３２ａ，３２ｂと第２検出電極３１ａ，３１ｂの電極間の電位差を検出することにより検出される。
【００６８】
次に、駆動振動腕２ａ，２ｂに設けられた、駆動振動腕２ａ，２ｂを駆動させるための駆動電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃについて説明する。図６（ｂ）に示すように、駆動振動腕２ａの表面（一方の主面）２ｃには駆動電極１１ａが、および裏面（他方の主面）２ｄには駆動電極１１ｂが、錘部５２ａ（図５参照）までの間に形成されている。また、駆動振動腕２ａの一方の側面２ｅ、および他方の側面２ｆには駆動電極１２ｃが、駆動振動腕２ａの錘部５２ａ（図５参照）までの間に形成されている。同様に、駆動振動腕２ｂの表面（一方の主面）２ｇには駆動電極１２ａが、および裏面（他方の主面）２ｈには駆動電極１２ｂが、錘部５２ｂ（図５参照）までの間に形成されている。また、駆動振動腕２ｂの一方の側面２ｊ、および他方の側面２ｋには駆動電極１１ｃが、駆動振動腕２ｂの錘部５２ｂ（図５参照）までの間に形成されている。
【００６９】
駆動振動腕２ａ，２ｂに形成された駆動電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、駆動振動腕２ａ，２ｂを介して対向配置される駆動電極間において同電位となるように配置される。また、図示しないが、駆動電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃが、接続される第１固定部に形成された接続パッド、および駆動電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃが接続される第２固定部に形成された接続パッドを通して駆動電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃと駆動電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃとの間に電位差を交互に与えることにより駆動振動腕２ａ，２ｂは、いわゆる音叉振動が励振される。
【００７０】
次に、調整用振動腕４ａ，４ｂに設けられた電極について説明する。図示しないが、調整用振動腕４ａには、表裏面に同電位の調整用電極が形成されている。また調整用振動腕４ａの両側面のそれぞれには、同電位である他の調整用電極が形成されている。同様に、調整用振動腕４ｂには、表裏面に同電位の調整用電極が形成されている。また調整用振動腕４ｂの両側面には、同電位である他の調整用電極が形成されている。
【００７１】
なお、上述した駆動電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、第１検出電極２１ａ，２１ｂ，３２ａ，３２ｂ、および第２検出電極２２ａ，２２ｂ，３１ａ，３１ｂ、および調整用電極の構成は、実施形態１で説明した電極構成と同様であるので、本実施形態での説明は省略する。
【００７２】
次に、振動素子としてのジャイロ素子３００の漏れ振動について、駆動振動腕２ａを用いて説明する。
駆動振動腕２ａのＸＺ平面に平行に切断した断面形状は、例えばドライエッチング加工において加工誤差を生じるなどして、図２（ａ）と同様に平行四辺形等に形成されてしまうことがある。この状態で、駆動電極１１ａ，１１ｂと駆動電極１２ｃとに交流電圧を印加して駆動振動腕２ａに屈曲振動を励起させた時（駆動モード時）、駆動振動腕２ａは、主振動によるＸ軸方向（面内方向）の変位と、漏れ振動によるＺ軸方向（面外方向）の変位と、を有する斜め振動を生じる。斜め振動は、図２（ｂ）および図２（ｃ）と同様に、二つの振動形態を有する。
ジャイロ素子３００は、Ｙ軸回りの角速度ωにより駆動振動腕２ａ，２ｂに生じたＺ軸方向の屈曲振動（変位）に共振する検出振動腕３ａ，３ｂの検出電極に発生した電荷を検出する。したがって、斜め振動の大きいジャイロ素子３００は、角速度ωの検出感度に顕著な影響を及ぼすので、ジャイロ素子３００を個別にトリミングして漏れ振動（Ｚ軸方向の変位を）を抑える必要があった。
【００７３】
図７は、変位比と角速度の検出感度との関係を示す図である。図７の横軸は、駆動モード時の駆動振動腕のＺ軸方向の変位量をＸ軸方向の変位量で除した変位比（Ｚ軸方向の変位量／Ｘ軸方向の変位量）をパーセント（％）で表している。縦軸は、角速度ωの検出感度の低下をパーセント（％）で表している。図７に示すように、駆動振動腕２ａ，２ｂの変位比が２０％以下であれば、角速度ωの検出感度の低下は２０％以内（漏れ振動がない場合の８０％以上）に抑えられ、さらに、変位比が１３％以下であれば、変位比に対する検出感度の低下勾配が穏やかであり、検出感度の偏差を小さくすることができる。これにより、ジャイロ素子３００の駆動振動腕２ａ，２ｂの変位比を、０％を超え２０％以下とすること、さらに好ましくは、２％以上１３％以下とすることにより、感度低下を軽微にし、所望の検出感度を有することができること、およびジャイロ素子３００の駆動振動腕２ａ，２ｂのＺ軸方向の変位を必要以上に抑える必要がないこと、を見出した。
【００７４】
なお、上記実施形態２に係るジャイロ素子３００の説明では、基部１の一方端に、一対の検出振動腕３ａ，３ｂと、検出振動腕３ａ，３ｂを挟む一対の調整用振動腕４ａ，４ｂと、が設けられ、他方端に一対の駆動振動腕２ａ，２ｂが設けられている例を用いたが、この構成に限らない。例えば、駆動振動腕と調整用振動腕とが、基部の同じ端から同方向に延出されている形態でもよい。
【００７５】
以上述べたように、本実施形態２に係る振動素子としてのジャイロ素子３００によれば、以下の効果を得ることができる。
ジャイロ素子３００の駆動振動腕２ａ，２ｂの変位比を、１３％以下、好ましくは１０％以下とすることで、ジャイロ素子３００は、感度低下を軽微にし、所望の検出感度を有することができる。ジャイロ素子３００の駆動振動腕２ａ，２ｂの変位比を、０％を超え、好ましくは２％以上とすることで、ジャイロ素子３００の駆動振動腕２ａ，２ｂの漏れ振動によるＺ軸方向の変位を必要以上に抑える必要がなくなるため、トリミングに要する負荷を軽減させ、歩留りを向上させることができる。したがって、コストを低下させ、所望の検出感度を有する振動素子としてのジャイロ素子３００を提供することができる。
【００７６】
（実施形態３）
＜ジャイロ素子−２＞
次に、図８を参照して、実施形態３に係る振動素子としてのジャイロ素子４００について説明する。
図８は、実施形態３に係るジャイロ素子の概略構成を模式的に示し、ジャイロ素子を＋側のＺ軸方向から見た平面図である。なお、ジャイロ素子４００には、検出信号電極、検出信号配線、検出信号端子、検出接地電極、検出接地配線、検出接地端子、駆動信号電極、駆動信号配線、駆動信号端子、駆動接地電極、駆動接地配線および駆動接地端子などが設けられているが、図８においては省略している。
【００７７】
実施形態３に係るジャイロ素子４００は、Ｚ軸まわりの角速度を検出する「面外軸検出型」のセンサー素子であって、図示しないが、基材と、基材の表面に設けられている複数の電極、配線および端子とで構成されている。ジャイロ素子４００は、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で構成することができるが、これらの中でも、水晶で構成するのが好ましい。これにより、優れた振動特性（周波数特性）を発揮することのできるジャイロ素子４００が得られる。
【００７８】
このようなジャイロ素子４００は、いわゆるダブルＴ型をなす振動体４０４と、振動体４０４を支持する支持部としての第１支持部４５１および第２支持部４５２と、振動体４０４と第１支持部４５１および第２支持部４５２とを連結する第１梁４６１、第２梁４６２、第３梁４６３および第４梁４６４とを有している。
【００７９】
振動体４０４は、ＸＹ平面に拡がりを有し、Ｚ軸方向に厚みを有している。このような振動体４０４は、中央に位置する基部４４０と、基部４４０からＹ軸方向に沿って両側に延出している第１検出振動腕４２１、第２検出振動腕４２２と、基部４４０からＸ軸方向に沿って両側に延出している第１連結腕４３１、第２連結腕４３２と、第１連結腕４３１の先端部からＹ軸方向に沿って両側に延出している振動腕としての第１駆動振動腕４４１、および第２駆動振動腕４４２と、第２連結腕４３２の先端部からＹ軸方向に沿って両側に延出している振動腕としての第３駆動振動腕４４３、および第４駆動振動腕４４４とを有している。第１、第２検出振動腕４２１，４２２および第１、第２、第３、第４駆動振動腕４４１，４４２，４４３，４４４の基部４４０の一端側とは反対側の他端側には、それぞれ、基端側よりも幅の広い略四角形の錘部（ハンマーヘッド）４２５，４２６，４４５，４４６，４４７，４４８が設けられている。このような錘部４２５，４２６，４４５，４４６，４４７，４４８を設けることでジャイロ素子４００の角速度の検出感度が向上する。
【００８０】
第１検出振動腕４２１には、有底の凹部４５８が設けられ、第２検出振動腕４２２には、有底の凹部４５９が設けられている。凹部４５８，４５９は、表面および裏面の両面側から掘り込まれている。なお、凹部は、表面あるいは裏面のいずれか一方の面から掘り込まれた構成でもよい。
【００８１】
また、第１、第２支持部４５１，４５２は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って延在しており、これら第１、第２支持部４５１，４５２の間に振動体４０４が位置している。言い換えれば、第１、第２支持部４５１，４５２は、振動体４０４を介してＹ軸方向に沿って対向するように配置されている。第１支持部４５１は、第１梁４６１、および第２梁４６２を介して基部４４０と連結されており、第２支持部４５２は、第３梁４６３、および第４梁４６４を介して基部４４０と連結されている。
【００８２】
第１梁４６１は、第１検出振動腕４２１と第１駆動振動腕４４１との間を通って第１支持部４５１と基部４４０を連結し、第２梁４６２は、第１検出振動腕４２１と第３駆動振動腕４４３との間を通って第１支持部４５１と基部４４０を連結し、第３梁４６３は、第２検出振動腕４２２と第２駆動振動腕４４２との間を通って第２支持部４５２と基部４４０を連結し、第４梁４６４は、第２検出振動腕４２２と第４駆動振動腕４４４との間を通って第２支持部４５２と基部４４０を連結している。
【００８３】
第１梁４６１〜第４梁４６４は、それぞれ、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を有する細長い形状で形成されているので、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４６１，４６２，４６３，４６４で衝撃を吸収する作用を有するので、これ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。
【００８４】
このような構成のジャイロ素子４００は、次のようにしてＺ軸まわりの角速度ωを検出する。ジャイロ素子４００の駆動振動は、角速度ωが加わらない状態において、駆動信号電極（図示せず）および駆動接地電極（図示せず）の間に電界が生じると、各駆動振動腕４４１，４４２，４４３，４４４がＸ軸方向に屈曲振動を行う。このとき、第１、第２駆動振動腕４４１，４４２と、第３、第４駆動振動腕４４３，４４４とは、中心点（重心）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４４０と、第１、第２連結腕４３１，４３２と、第１、第２検出振動腕４２１，４２２とは、ほとんど振動しない。
【００８５】
この駆動振動を行っている状態にて、ジャイロ素子４００にＺ軸まわりに角速度ωが加わると、駆動振動腕４４１，４４２，４４３，４４４および連結腕４３１，４３２にＹ軸方向のコリオリの力が働き、このＹ軸方向の振動に呼応して、Ｘ軸方向の検出振動が励起される。そして、この振動により発生した検出振動腕４２１，４２２の歪みを検出信号として検出することによって角速度ωが求められる。
【００８６】
ジャイロ素子４００は、前述の実施形態２のジャイロ素子３００と同様に、各駆動振動腕４４１，４４２，４４３，４４４の変位比を、０％を超え２０％以下とすること、さらに好ましくは、２％以上１３％以下とすることが望ましい。これにより、ジャイロ素子４００は、感度の低下を軽微にし、所望の検出感度を有することができる。また各駆動振動腕４４１，４４２，４４３，４４４のＺ軸方向の変位を必要以上に抑える必要がなくなる。
【００８７】
なお、実施形態３に係るジャイロ素子４００では、第１検出振動腕４２１および第２検出振動腕４２２に、凹部４５８，４５９が設けられている構成で説明したが、これに限らず、凹部４５８，４５９が設けられていない構成でもよい。
【００８８】
以上述べたように、本実施形態３に係る振動素子としてのジャイロ素子４００によれば、以下の効果を得ることができる。
ジャイロ素子４００の各駆動振動腕４４１，４４２，４４３，４４４の変位比を、１３％以下、好ましくは１０％以下とすることで、ジャイロ素子４００は、感度低下を軽微にし、所望の検出感度を有することができる。ジャイロ素子４００の各駆動振動腕４４１，４４２，４４３，４４４の変位比を、０％を超え、好ましくは２％以上とすることで、ジャイロ素子４００の各駆動振動腕４４１，４４２，４４３，４４４の漏れ振動によるＺ軸方向の変位を必要以上に抑える必要がなくなるため、トリミングに要する負荷を軽減させ、歩留りを向上させることができる。したがって、コストを低下させ、所望の検出感度を有する振動素子としてのジャイロ素子４００を提供することができる。
【００８９】
（実施形態４）
＜ジャイロ素子−３＞
次に、図９を参照して、ジャイロ素子６００について説明する。図９は、実施形態４に係る振動素子の一例としてのジャイロ素子６００を模式的に示す平面図である。図１０は、実施形態４に係るジャイロ素子６００を模式的に示す図であり、図１０（ａ）は図９のＥ−Ｅ線での断面図、図１０（ｂ）は図９のＦ−Ｆ線での断面図である。
【００９０】
図９および図１０に示すように、ジャイロ素子６００は、基体６１０、振動体６２０、弾性支持体６３０、駆動部６４０、を含んでいる。ジャイロ素子６００は、基体６１０に設けられた凹部６１４と間隙を介して振動体６２０が設けられている。振動体６２０は、基体６１０の第１面６１１に（基体６１０上に）設けられた固定部６１７に弾性支持体６３０を介して支持されている。
ジャイロ素子６００は、振動体６２０の検出部６５０においてＹ軸まわりの角速度を検出するジャイロ素子（静電容量型ＭＥＭＳジャイロ素子）である。
なお、便宜上、図９では、基体６１０を透視して図示している。また、基体６１０の振動体６２０が設けられる基面である第１面６１１（図１０参照）の法線方向から見ること、即ち基体６１０に支持されている振動体６２０を上方から見ることを、以下、「平面視」という。
【００９１】
基体６１０は、図１０に示すように、第１面６１１と、第１面６１１と反対側の第２面６１１ｂと、を有している。第１面６１１には、凹部６１４が設けられている。凹部６１４の上方には、間隙を介して、振動体６２０（検出部６５０、および支持部６１２）、弾性支持体６３０、および振動腕としての駆動部６４０（駆動用可動電極部６４１、および駆動用固定電極部６４２）が設けられている。凹部６１４によって、振動体６２０、弾性支持体６３０、および駆動部６４０の一部（駆動用可動電極部６４１）は、基体６１０に妨害されることなく、所望の方向に可動することができる。基体６１０の材質としては、例えば、ガラス、シリコンを用いることができる。
本実施形態の凹部６１４の平面形状（Ｚ軸方向から見たときの形状）は、長方形であるが、特に限定されない。凹部６１４は、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって形成される。
【００９２】
基体６１０は、図１０に示すように振動体６２０の形態に応じて、第１面６１１に適宜設けられる固定部６１７を有している。固定部６１７は、振動体６２０を支持する弾性支持体６３０の一端６１５が固定（接合）され、弾性支持体６３０を介して振動体６２０を支持する部分である。
図９および図１０に示すように、弾性支持体６３０の一端６１５（固定部６１７）は、Ｘ軸方向において振動体６２０を挟むように配置されていてもよい。また、弾性支持体６３０の一端６１５は、Ｙ軸方向において振動体６２０を挟むように配置されていてもよい。即ち、弾性支持体６３０の一端６１５は、２か所、あるいは４か所設けられていてもよい。
【００９３】
固定部６１７の第１面６１１（基体６１０）と、弾性支持体６３０、駆動用固定電極部６４２などと、の固定（接合）方法は、特に限定されないが、例えば、基体６１０の材質がガラスであり、振動体６２０等の材質がシリコンである場合は、陽極接合を適用することができる。
【００９４】
振動体６２０は、基体６１０の第１面６１１に（基体６１０上に）弾性支持体６３０を介して支持されている。振動体６２０は、検出部６５０、および検出部６５０と接続された支持部６１２を有している。振動体６２０の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。振動体６２０は、例えば、シリコン基板（図示せず）を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって加工することにより形成される。
【００９５】
振動体６２０は、弾性支持体６３０の一端６１５によって弾性支持体６３０を介して固定部６１７に支持されており、基体６１０と離間して配置されている。より具体的には、基体６１０に形成された凹部６１４の上方に間隙を介して、振動体６２０が設けられている。振動体６２０は、後述する検出部６５０を囲むフレーム状の形状（枠状）の支持部６１２を有している。振動体６２０は、図示しない中心線（Ｘ軸に沿った直線、あるいはＹ軸に沿った直線）に対して、対称となる形状であってもよい。
【００９６】
弾性支持体６３０は、Ｘ軸方向に振動体６２０を変位し得るように構成されている。より具体的には、弾性支持体６３０は、弾性支持体６３０の一端６１５から振動体６２０までＸ軸に沿う方向に延出し、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延出する形状を有している。弾性支持体６３０の一端６１５は、固定部６１７（基体６１０の第１面６１１）に接合（固定）されている。また、弾性支持体６３０の他端は、振動体６２０の支持部６１２に接続されている。本実施形態では、弾性支持体６３０は、振動体６２０をＸ軸方向において挟むように、４つ設けられている。
【００９７】
弾性支持体６３０の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。弾性支持体６３０は、例えば、シリコン基板（図示せず）を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって振動体６２０と共に一体的に加工することにより形成される。
【００９８】
検出部６５０は、平面視で、振動体６２０の支持部６１２の内側（振動体６２０の中心側）に設けられている。換言すれば、検出部６５０は、支持部６１２に対して、後述する駆動部６４０の配置側と反対側に設けられている。
検出部６５０は、可動電極としての第１フラップ板６５１および第２フラップ板６５３と、第１フラップ板６５１と接続された第１梁部６５２と、第２フラップ板６５３と接続された第２梁部６５４と、検出用固定電極６５５と、を有している。第１フラップ板６５１および第２フラップ板６５３は、前述のように、シリコンに、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されている。
【００９９】
第１フラップ板６５１は、第１梁部６５２のＸ軸方向の中央部分に位置する接続部で第１梁部６５２と接続されている。第１梁部６５２は、支持部６１２の内のＸ軸に沿った一方の延在部分に沿って設けられ、支持部６１２の内の、Ｙ軸に沿って延在し、互いに対向する二つの延在部分に両端が接続されている。第１フラップ板６５１の第１梁部６５２と接続されている端と反対側の端は、自由端となっている。第１フラップ板６５１は、第１梁部６５２を回転軸としてＺ軸方向に搖動することができる。
【０１００】
また、第２フラップ板６５３は、第２梁部６５４のＸ軸方向の中央部分に位置する接続部で第２梁部６５４と接続されている。第２梁部６５４は、第１梁部６５２側（＋Ｙ軸方向）に位置する一方の支持部６１２の延在部分と、検出部６５０を挟んだ反対側（−Ｙ軸方向）に位置する他方の支持部６１２の延在部分に沿って設けられている。
第２梁部６５４は、支持部６１２のＹ軸方向に沿って対向する二つの延在部分の内側に、両端が接続されている。第２フラップ板６５３の第２梁部６５４と接続されている端と反対側の端は、自由端となっている。第２フラップ板６５３は、第２梁部６５４を回転軸としてＺ軸方向に搖動することができる。第１フラップ板６５１および第２フラップ板６５３のそれぞれの自由端は、Ｙ軸方向の内側を向くように配置され、間隙を有して対向するように設けられている。
【０１０１】
検出用固定電極６５５は、第１フラップ板６５１および第２フラップ板６５３と間隙を有して対向し、平面視で第１フラップ板６５１および第２フラップ板６５３の配置された領域に略重なるように設けられている。検出用固定電極６５５は、基体６１０の第１面６１１に設けられた凹部６１４の底面６１３に設けられている。
【０１０２】
基体６１０の凹部６１４の底面６１３に設けられている検出用固定電極６５５は、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などの透明電極材料をスパッタリング法などによって成膜し、フォトリソグラフィー法、エッチング法などでパターニングされることによって形成される。なお、検出用固定電極６５５は、透明電極材料に限らず、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料を用いることができる。また、基体６１０がシリコンのような半導体材料においては、駆動用固定電極部６４２との間に、絶縁層を有していることが好ましい。絶縁層としては、例えばＳｉＯ2（酸化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミ）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）などを用いることができる。
【０１０３】
駆動部６４０は、振動体６２０を励振することができる機構を有する。なお、駆動部６４０の構成および数は、振動体６２０を励振することができる限り、特に限定されない。例えば、駆動部６４０は、振動体６２０に直接設けられていてもよい。駆動部６４０は、図９に示すように、振動体６２０（支持部６１２）のＹ軸方向の外側に接続された駆動用可動電極部６４１と、基体６１０に駆動用可動電極部６４１と所定の距離を介して対向配置された駆動用固定電極部６４２から構成されている。なお、駆動部６４０は、振動体６２０に直接接続せずに静電力等によって振動体６２０を励振する機構を有し、振動体６２０の外側に配置されていてもよい。
【０１０４】
駆動用可動電極部６４１は、振動体６２０に接続されて複数設けられていてもよい。図示の例では、駆動用可動電極部６４１は、振動体６２０から＋Ｙ軸方向（または−Ｙ軸方向）に延出している幹部と、該幹部から＋Ｘ軸方向および−Ｘ軸方向に延出している複数の枝部と、を有する櫛歯状電極に設けられている。
【０１０５】
駆動用固定電極部６４２は、駆動用可動電極部６４１の外側に配置されている。駆動用固定電極部６４２は、基体６１０の第１面６１１に接合（固定）されている。図示の例では、駆動用固定電極部６４２は複数設けられ、駆動用可動電極部６４１を介して対向配置されている。駆動用可動電極部６４１が櫛歯状の形状を有する場合、駆動用固定電極部６４２の形状は、駆動用可動電極部６４１に対応した櫛歯状電極であってもよい。
【０１０６】
駆動部６４０の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。駆動部６４０は、例えば、シリコン基板（図示せず）を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって振動体６２０と共に一体的に加工することにより形成される。
【０１０７】
このような構成のジャイロ素子６００は、次のようにしてＹ軸まわりの角速度ωを検出する。
ジャイロ素子６００の駆動振動は、角速度ωが加わらない状態において、支持部６１２に接続された駆動部６４０における駆動用固定電極部６４２と駆動用可動電極部６４１との間に生じる静電力により、振動体６２０がＸ軸に沿って往復振動（運動）を行う。より具体的には、駆動用固定電極部６４２と駆動用可動電極部６４１との間に交番電圧を印加する。これにより、第１フラップ板６５１および第２フラップ板６５３などを含む振動体６２０を、所定の周波数で、Ｘ軸に沿って振動させることができる。
【０１０８】
ジャイロ素子６００が駆動振動している状態で、Ｙ軸回りの角速度ωを受けるとＺ軸方向のコリオリ力が生じ、振動体６２０（第１フラップ板６５１および第２フラップ板６５３）はＺ軸方向に振動する。このＺ軸方向の振動により生じる容量変化を検出することで、角速度を算出することができる。具体的には、第１フラップ板６５１および第２フラップ板６５３にＤＣ電圧を印加した状態で、第１フラップ板６５１および第２フラップ板６５３がＺ軸方向に振動（搖動）すると、第１フラップ板６５１および第２フラップ板６５３と検出用固定電極６５５との間の距離が変化し、第１フラップ板６５１および第２フラップ板６５３と検出用固定電極６５５との間の静電容量が変化する。その容量変化を検出用固定電極６５５の電流変化として検出することによって角速度ωを求めることができる。
【０１０９】
次に、振動素子としてのジャイロ素子６００の漏れ振動について説明する。
ジャイロ素子６００の振動体６２０などを含むシリコン構造体の形状は、例えばドライエッチング加工において加工誤差を生じるなどして、本来は正方形あるいは長方形になるべき断面形状が、図２（ａ）と同様に平行四辺形等に形成されてしまうことがある。この状態で、駆動部６４０に交流電圧を印加して、駆動振動を励起させた時、駆動部６４０は、主振動によるＸ軸方向（面内方向）の変位と、漏れ振動によるＺ軸方向（面外方向）の変位と、を有する斜め振動を生じてしまう。この斜め振動が検出部６５０に伝わり、検出部６５０が角速度を検出する振動方向であるＺ軸方向に振動してしまうと、角速度が生じていないにもかかわらず検出部６５０が角速度を検出してしまったり、検出した角速度に誤差を生じてしまったりする。
【０１１０】
ジャイロ素子６００は、前述の実施形態２のジャイロ素子３００と同様に、振動腕としての駆動部６４０の駆動用可動電極部６４１の変位比（Ｚ軸方向の変位量／Ｘ軸方向の変位量）を、０％を超え２０％以下とすること、さらに好ましくは、２％以上１３％以下とすることが望ましい。これにより、ジャイロ素子６００は、感度の低下を軽微にし、所望の検出感度を有することができる。
【０１１１】
（電子デバイスとしてのジャイロセンサー）
次に、実施形態２に係るジャイロ素子３００を備えた電子デバイスとしてのジャイロセンサーについて、図１１を参照して説明する。図１１は、電子デバイスの一例としてのジャイロセンサーの概略構成を示す正断面図である。
【０１１２】
図１１に示すように、ジャイロセンサー５００は、パッケージ５１０の凹部に、ジャイロ素子３００と、電子部品としての半導体装置５２０と、を収容し、パッケージ５１０の開口部を蓋体５３０により密閉し、内部を気密に保持されている。パッケージ５１０は、平板上の第１基板５１１と、第１基板５１１上に、枠状の第２基板５１２、第３基板５１３、第４基板５１４、を順に積層、固着して形成され、半導体装置５２０とジャイロ素子３００とが収容される凹部が形成される。基板５１１，５１２，５１３，５１４は、例えばセラミックスなどにより形成される。
【０１１３】
第１基板５１１は、凹部側の半導体装置５２０が搭載される電子部品搭載面５１１ａには、半導体装置５２０が載置され固定されるダイパッド５１５が設けられている。半導体装置５２０はダイパッド５１５上に、例えば、ろう材（ダイアタッチ材）５４０によって接着され、固定されている。
【０１１４】
半導体装置５２０は、ジャイロ素子３００を駆動振動させるための励振手段としての駆動回路と、角速度が加わったときにジャイロ素子３００に生じる検出振動を検出する検出手段としての検出回路と、を有する。具体的には、半導体装置５２０が有する駆動回路は、ジャイロ素子３００の一対の駆動振動腕２ａ，２ｂ（図５参照）にそれぞれ形成された駆動電極１１ａ，１１ｂ，１２ｃおよび駆動電極１１ｃ，１２ａ，１２ｂ（図６参照）に駆動信号を供給する。また、半導体装置５２０が有する検出回路は、ジャイロ素子３００の一対の検出振動腕３ａ，３ｂにそれぞれ形成された第１検出電極２１ａ，２１ｂ、第２検出電極２２ａ，２２ｂおよび第２検出電極３１ａ，３１ｂ、第１検出電極３２ａ，３２ｂ（図６参照）に生じる検出信号を増幅させて増幅信号を生成し、該増幅信号に基づいてジャイロセンサー５００に加わった回転角速度を検出する。
【０１１５】
第２基板５１２は、ダイパッド５１５上に搭載される半導体装置５２０が収容可能な大きさの開口を有する枠状の形状に形成されている。第３基板５１３は、第２基板５１２の開口より広い開口を有する枠状の形状に形成され、第２基板５１２上に積層され、固着される。そして第２基板５１２に第３基板５１３が積層されて第３基板５１３の開口の内側に現れる第２基板面５１２ａには、半導体装置５２０の図示しない電極パッドと電気的に接続するボンディングワイヤーＢＷが接続される複数のＩＣ接続端子５１２ｂが形成されている。そして、半導体装置５２０の図示しない電極パッドとパッケージ５１０に設けられたＩＣ接続端子５１２ｂとが、ワイヤーボンディング法を用いて電気的に接続されている。すなわち、半導体装置５２０に設けられた複数の電極パッドと、パッケージ５１０の対応するＩＣ接続端子５１２ｂとが、ボンディングワイヤーＢＷにより接続されている。また、ＩＣ接続端子５１２ｂのいずれかは、パッケージ５１０の図示しない内部配線により、第１基板５１１の外部底面５１１ｂに設けられた複数の外部接続端子５１１ｃに電気的に接続されている。
【０１１６】
第３基板５１３上には、第３基板５１３の開口より広い開口を有する第４基板５１４が積層され、固着されている。そして、第３基板５１３に第４基板５１４が積層されて第４基板５１４の開口の内側に現れる第３基板面５１３ａには、ジャイロ素子３００に形成された接続パッド（図示せず）と接続される複数のジャイロ素子接続端子５１３ｂが形成されている。ジャイロ素子接続端子５１３ｂは、パッケージ５１０の図示しない内部配線によってＩＣ接続端子５１２ｂのいずれかと電気的に接続されている。ジャイロ素子３００は、第３基板面５１３ａにジャイロ素子３００の第１支持部５ｂ、第２支持部６ｂ（図５参照）を、接続パッドとジャイロ素子接続端子５１３ｂとに位置を合わせて載置され、導電性接着剤５５０によって接着固定される。
【０１１７】
更に、第４基板５１４の開口の上面に蓋体５３０が配置され、パッケージ５１０の開口を封止し、パッケージ５１０の内部が気密封止され、ジャイロセンサー５００が得られる。蓋体５３０は、例えば、４２アロイ（鉄にニッケルが４２％含有された合金）やコバール（鉄、ニッケルおよびコバルトの合金）等の金属、セラミックス、あるいはガラスなどを用いて形成することができる。例えば、金属により蓋体５３０を形成した場合には、コバール合金などを矩形環状に型抜きして形成されたシールリング５６０を介してシーム溶接することによりパッケージ５１０と接合される。パッケージ５１０および蓋体５３０によって形成される凹部空間は、ジャイロ素子３００が動作するための空間となるため、減圧空間または不活性ガス雰囲気に密閉・封止することが好ましい。
【０１１８】
電子デバイスとしてのジャイロセンサー５００は、コストを低下させ、所望の検出感度を有するジャイロ素子３００を備えているため、所定の検出感度を備えたジャイロセンサー５００を低コストで提供することができる。また、上記構成のようなパッケージタイプのジャイロセンサー５００は、小型化・薄型化に有利であるとともに耐衝撃性を高くすることができる。
【０１１９】
なお、本発明に係る振動素子を適用可能な電子デバイスとしては、ジャイロセンサー５００の他にも、例えば、パッケージ内に振動素子を収納したタイミングデバイスとしての振動子、またはパッケージ内に振動素子および振動素子を振動させる機能を少なくとも備えた回路素子を収納したタイミングデバイスとしての発振器などがある。
【０１２０】
（電子機器）
次に、図１２を参照して、前述の実施形態に係る振動素子を備えた電子機器について説明する。なお、以下の説明では、振動素子の一例としてジャイロ素子３００を用いた例について説明する。図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、ジャイロ素子３００を備える電子機器の一例を示す斜視図である。
【０１２１】
図１２（ａ）は、電子機器としてのデジタルビデオカメラ１０００にジャイロ素子３００を適用した例を示す。デジタルビデオカメラ１０００は、受像部１１００、操作部１２００、音声入力部１３００、及び表示ユニット１４００を備えている。このようなデジタルビデオカメラ１０００に、上述の実施形態のジャイロ素子３００を搭載する手ぶれ補正機能を具備させることができる。
【０１２２】
図１２（ｂ）は、電子機器としての携帯電話機２０００にジャイロ素子３００を適用した例を示す。図１２（ｂ）に示す携帯電話機２０００は、複数の操作ボタン２１００及びスクロールボタン２２００、並びに表示ユニット２３００を備える。スクロールボタン２２００を操作することによって、表示ユニット２３００に表示される画面がスクロールされる。
【０１２３】
図１２（ｃ）は、電子機器としての情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）３０００にジャイロ素子３００を適用した例を示す。図１２（ｃ）に示すＰＤＡ３０００は、複数の操作ボタン３１００及び電源スイッチ３２００、並びに表示ユニット３３００を備える。電源スイッチ３２００を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が表示ユニット３３００に表示される。
【０１２４】
このような携帯電話機２０００やＰＤＡ３０００に、上述の実施形態のジャイロ素子３００を搭載することにより、様々な機能を付与することができる。例えば、図１２（ｂ）の携帯電話機２０００に、図示しないカメラ機能を付与した場合に、上記のデジタルビデオカメラ１０００と同様に、手振れ補正を行うことができる。また、図１２（ｂ）の携帯電話機２０００や、図１２（ｃ）のＰＤＡ３０００に、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）として広く知られる汎地球測位システムを具備した場合に、上述の実施形態のジャイロ素子３００を搭載することにより、ＧＰＳによって、携帯電話機２０００やＰＤＡ３０００の位置や姿勢を認識させることができる。
【０１２５】
なお、本発明の実施形態に係るジャイロ素子３００を一例とする振動素子は、図１２（ａ）のデジタルビデオカメラ１０００、図１２（ｂ）の携帯電話機、および図１２（ｃ）の情報携帯端末の他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。
【０１２６】
（移動体）
次に、前述の実施形態に係る振動素子を備えた移動体について説明する。なお、以下の説明では、振動素子の一例としてジャイロ素子３００を用いた例について説明する。図１３は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１５００には実施形態３に係るジャイロ素子３００が搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１５００には、ジャイロ素子３００を内蔵してタイヤなどを制御する電子制御ユニット１５１０が車体に搭載されている。また、ジャイロ素子３００は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Ｔｉｒｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）に広く適用できる。
【０１２７】
以上、実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、振動素子あるいは振動素子としてのジャイロ素子の形成材料として水晶を用いた例を説明したが、水晶以外の圧電体材料を用いることができる。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14）などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウムや五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）などの圧電体材料を積層させて構成された積層圧電基板、あるいは圧電セラミックスなどを用いることができる。また、圧電体材料以外の材料を用いて振動素子を形成することができる。例えば、シリコン半導体材料などを用いて振動素子を形成することもできる。また、振動素子の振動（駆動）方式は圧電駆動に限らない。圧電基板を用いた圧電駆動型のもの以外に、静電気力を用いた静電駆動型や、磁力を利用したローレンツ駆動型などの振動素子においても、本発明の構成およびその効果を発揮させることができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１，１１０，４４０…基部、１ａ，１ｂ…端部、２ａ，２ｂ，１２０，１３０…駆動振動腕、３ａ，３ｂ…検出振動腕、４ａ，４ｂ…調整用振動腕、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…駆動電極、２１ａ，２１ｂ，３２ａ，３２ｂ…第１検出電極、２２ａ，２２ｂ，３１ａ，３１ｂ…第２検出電極、５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ，４２５，４２６，４４５，４４６，４４７，４４８…錘部、１００…振動素子としての音叉型振動片、１２１ａ，１２１ｂ，１３２ａ，１３２ｂ…第１駆動電極、１２２ａ，１２２ｂ，１３１ａ，１３１ｂ…第２駆動電極、３００…振動素子としてのＨ型ジャイロ素子、４００…振動素子としてのダブルＴ型ジャイロ素子、４２１…第１検出振動腕、４２２…第２検出振動腕、４３１…第１連結腕、４３２…第２連結腕、４４１…第１駆動振動腕、４４２…第２駆動振動腕、４４３…第３駆動振動腕、４４４…第４駆動振動腕、５００…電子デバイスとしてのジャイロセンサー、６００…振動素子としての静電容量型ＭＥＭＳジャイロ素子、１０００…電子機器としてのデジタルビデオカメラ、１５００…移動体としての自動車、２０００…電子機器としての携帯電話機、３０００…電子機器としての情報携帯端末（ＰＤＡ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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