(57)【要約】センサ素子の圧電体において、２本の駆動腕は、基部から＋ｙ側へ互いに並列に延びている。２本の検出腕は、基部から−ｙ側へ互いに並列に延びている。保持部は、２本の検出腕の間で基部から−ｙ側へ延び、２本の検出腕の先端よりも−ｙ側へ延び出ている。実装部は、−ｙ側の端部に接続されており、複数の素子端子が位置している。保持部は、主部および接続部を有している。ｘ方向の長さを幅としたときに、主部は、２本の検出腕の先端の間に位置する部分の幅と同程度以上の幅を維持しつつ、２本の検出腕の先端の間から基部側へ延びている。接続部は、主部と基部とに接続されており、主部よりも幅が広い。
2019240175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体と、
複数の第１電極および複数の第２電極と、
を有しており、
前記圧電体は、直交座標系ｘｙｚのｚ方向に見て、
基部と、
前記基部からｙ方向の一方側へ互いに並列に延びており、前記複数の第１電極が位置している２本の第１腕と、
前記基部からｙ方向の他方側へ互いに並列に延びており、前記複数の第２電極が位置している２本の第２腕と、
前記２本の第２腕の間で前記基部からｙ方向の前記他方側へ延び、前記２本の第２腕の先端よりもｙ方向の前記他方側へ延び出ている保持部と、
前記保持部のｙ方向の前記他方側の端部に接続されている実装部と、を有しており、
前記保持部は、ｘ方向の長さを幅としたときに、
前記２本の第２腕の先端同士の間に位置する部分の幅以上の幅であり、前記２本の第２腕の先端同士の間から前記基部側へ延びている主部と、
前記主部と前記基部とに接続されており、前記主部よりも幅が広い接続部と、を有している
センサ素子。
【請求項２】
前記複数の第１電極は、
前記２本の第１腕それぞれの、＋ｚ側および−ｚ側の面に位置している複数の第３電極と、
前記２本の第１腕それぞれの、＋ｘ側および−ｘ側の面に位置している複数の第４電極と、を含んでおり、
同一の前記第１腕に位置している前記第３電極同士は互いに接続されており、
同一の前記第１腕に位置している前記第４電極同士は互いに接続されており、
前記複数の第２電極は、
前記２本の第２腕それぞれの、−ｘ側の面の＋ｚ側の領域および＋ｘ側の面の−ｚ側の領域に位置している複数の第５電極と、
前記２本の第２腕それぞれの、−ｘ側の面の−ｚ側の領域および＋ｘ側の面の＋ｚ側の領域に位置している複数の第６電極と、を含んでおり、
同一の前記第２腕に位置している前記第５電極同士は互いに接続されており、
同一の前記第２腕に位置している前記第６電極同士は互いに接続されており、
前記圧電体において、前記基部は前記保持部を介して前記実装部に接続されている
請求項１に記載のセンサ素子。
【請求項３】
前記接続部は、一定の幅でｙ方向に延びる部分を有している
請求項１または２に記載のセンサ素子。
【請求項４】
前記２本の第２腕それぞれは、先端に根元側よりも幅が広くなっている拡幅部を有しており、これにより、前記２本の第２腕同士の距離は、先端において根元側よりも短くなっており、
前記接続部の幅は、前記２本の第２腕の先端同士の距離よりも長い
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ素子。
【請求項５】
圧電体を含んでいるセンサ素子と、
前記センサ素子が実装されている実装基体と、
を有しており、
前記圧電体は、直交座標系ｘｙｚのｚ方向に見て、
基部と、
前記基部からｙ方向の一方側へ互いに並列に延びている２本の第１腕と、
前記基部からｙ方向の他方側へ互いに並列に延びている２本の第２腕と、
前記２本の第２腕の間で前記基部からｙ方向の前記他方側へ延び、前記２本の第２腕の先端よりもｙ方向の前記他方側へ延び出ている保持部と、
前記保持部のｙ方向の前記他方側の端部に接続されており、前記実装基体に固定されている実装部と、を有しており、
前記保持部は、ｘ方向の長さを幅としたときに、
前記２本の第２腕の先端同士の間に位置する部分の幅以上の幅であり、前記２本の第２腕の先端同士の間から前記基部側へ延びている主部と、
前記主部と前記基部とに接続されており、前記主部よりも幅が広い接続部と、を有している
角速度センサ。
【請求項６】
前記２本の第１腕をｘ方向に励振する駆動回路と、
前記２本の第２腕のｚ方向の振動によって生じる信号を検出する検出回路と、
を有しており、
前記圧電体において、前記基部は前記保持部を介して前記実装部に接続されている
請求項５に記載の角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、センサ素子および角速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
角速度センサ（ジャイロスコープ）のセンサ素子として、圧電振動式のものが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１のセンサ素子の圧電体は、基部と、基部から互いに並列に延びる１対の駆動腕と、基部から１対の駆動腕とは反対側へ延びる１対の検出腕とを有している。駆動腕が励振された状態でセンサ素子が回転すると、コリオリの力が生じ、角速度に応じた振幅で検出腕が振動する。これにより、検出腕にて角速度に応じた電気信号が生成される。【０００３】
また、特許文献１のセンサ素子の圧電体は、１対の検出腕の間で基部から１対の検出腕と並列に延び、検出腕の先端よりも基部とは反対側へ延び出る支持棒と、支持棒の基部とは反対側の端部に接続されている固定板とを有している。基部は、支持棒によって支持されている。【０００４】
特許文献１の図７（平面図）に示されている支持棒は、基部側の端部に、支持棒の他の部分よりも幅が狭くなっている部分（くびれ）を有している。このくびれの側面と基部の支持棒が延び出ている面とがなす角部は面取りされている。このような面取りは、一般に、水晶のエッチングによって生じる残渣の影響を低減することに寄与している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−５４７２５号公報
【発明の概要】
【０００６】
本開示の一態様に係るセンサ素子は、圧電体と、複数の第１電極および複数の第２電極と、を有している。前記圧電体は、直交座標系ｘｙｚのｚ方向に見て、基部と、２本の第１腕と、２本の第２腕と、保持部と、実装部とを有している。前記２本の第１腕は、前記基部からｙ方向の一方側へ互いに並列に延びている。前記２本の第１腕には、前記複数の第１電極が位置している。前記２本の第２腕は、前記基部からｙ方向の他方側へ互いに並列に延びている。前記２本の第２腕には、前記複数の第２電極が位置している。前記保持部は、前記２本の第２腕の間で前記基部からｙ方向の前記他方側へ延び、前記２本の第２腕の先端よりもｙ方向の前記他方側へ延び出ている。前記実装部は、前記保持部のｙ方向の前記他方側の端部に接続されている。前記保持部は、主部と、接続部とを有している。前記主部は、ｘ方向の長さを幅としたときに、前記２本の第２腕の先端同士の間に位置する部分の幅以上の幅であり、前記２本の第２腕の先端同士の間から前記基部側へ延びている。前記接続部は、前記主部と前記基部とに接続されており、前記主部よりも幅が広い。
【０００７】
本開示の一態様に係る角速度センサは、圧電体を含んでいるセンサ素子と、前記センサ素子が実装されている実装基体と、を有している。前記圧電体は、直交座標系ｘｙｚのｚ方向に見て、基部と、２本の第１腕と、２本の第２腕と、保持部と、実装部とを有している。前記２本の第１腕は、前記基部からｙ方向の一方側へ互いに並列に延びている。前記２本の第２腕は、前記基部からｙ方向の他方側へ互いに並列に延びている。前記保持部は、前記２本の第２腕の間で前記基部からｙ方向の前記他方側へ延び、前記２本の第２腕の先端よりもｙ方向の前記他方側へ延び出ている。前記実装部は、前記保持部のｙ方向の前記他方側の端部に接続されており、前記実装基体に固定されている。前記保持部は、主部と、接続部とを有している。前記主部は、ｘ方向の長さを幅としたときに、前記２本の第２腕の先端同士の間に位置する部分の幅以上の幅であり、前記２本の第２腕の先端同士の間から前記基部側へ延びている。前記接続部は、前記主部と前記基部とに接続されており、前記主部よりも幅が広い。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る角速度センサの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】図２（ａ）は図１のIIａ−IIａ線における断面図であり、図２（ｂ）は図１のIIｂ−IIｂ線における断面図である。
【図３】図１の角速度センサのセンサ素子の要部構成を示す斜視図である。
【図４】図４のセンサ素子の要部構成を示す平面図である。
【図５】図５（ａ）は図４のＶａ−Ｖａ線における断面図であり、図５（ｂ）は図４のＶｂ−Ｖｂ線における断面図である。
【図６】第２実施形態に係るセンサ素子を示す平面図である。
【図７】第３実施形態に係るセンサ素子を示す平面図である。
【図８】第４実施形態に係るセンサ素子を示す平面図である。
【図９】第５実施形態に係るセンサ素子を示す平面図である。
【図１０】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は接続部の形状の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。以下の説明で用いられる図面は模式的なものであり、図面上の各種の寸法同士の比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面相互間においても、各種の寸法同士の比率は必ずしも一致していない。便宜上、層状の部材の表面（すなわち断面でない面）にハッチングを付すことがある。
【００１０】
また、各図には、説明の便宜のために、直交座標系ｘｙｚを付している。直交座標系ｘｙｚは、センサ素子（圧電体）の形状に基づいて定義されている。すなわち、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、結晶の電気軸、機械軸および光軸を示すとは限らない。角速度センサおよびセンサ素子は、いずれの方向が上方または下方として使用されてもよいものであるが、以下では、便宜上、ｚ方向の正側を上方として、上面または下面等の用語を用いることがある。また、単に平面視という場合、特に断りがない限り、ｚ方向に見ることをいうものとする。
【００１１】
同一または類似する構成については、「第１駆動腕２３Ａ」、「第２駆動腕２３Ｂ」のように、互いに異なる番号（「第１」、「第２」）および／または互いに異なるアルファベットの付加符号（「Ａ」、「Ｂ」）を付すことがある。また、この場合において、単に「駆動腕２３」といい、これらを区別しないことがある。
【００１２】
第２実施形態以降において、既に説明された実施形態の構成と共通または類似する構成について、既に説明された実施形態の構成に付した符号を用い、また、図示や説明を省略することがある。既に説明された実施形態の構成と対応（類似）する構成については、既に説明された実施形態の構成と異なる符号を付した場合においても、特に断りがない点は、既に説明された実施形態の構成と同様とされてよい。すなわち、第２実施形態以降においては、基本的に、既に説明された実施形態との相違部分についてのみ説明する。
【００１３】
［第１実施形態］
（角速度センサの全体構成）
図１は、本開示の実施形態に係る角速度センサ１（以下、「角速度」は省略することがある。）の概略構成を示す分解斜視図である。図２（ａ）は、図１のIIａ−IIａ線におけるセンサ１の断面図である。図２（ｂ）は、図１のIIｂ−IIｂ線における断面図である。
【００１４】
センサ１は、本実施形態では、ｙ軸回りの角速度を検出するように構成されている。センサ１は、例えば、全体として、概略、薄型の直方体状とされる電子部品である。その寸法は適宜に設定されてよい。比較的小型な態様に係る寸法の一例を挙げると、平面視の１辺の長さは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、厚さ（ｚ方向）は０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下（ただし、平面視の短辺の長さよりも小さい）である。
【００１５】
センサ１は、例えば、凹部３ａが形成された実装基体３と、凹部３ａに収容されたセンサ素子５および電子素子７と、凹部３ａを塞ぐ蓋９とを有している。センサ素子５は、角速度の検出を直接に担う部分である。電子素子７は、例えば、センサ１の多機能化に寄与している電子部品である。実装基体３および蓋９は、センサ素子５（および電子素子７）をパッケージングするパッケージ１１を構成している。
【００１６】
（センサ素子の全体構成）
図３は、センサ素子５の要部構成を示す斜視図である。図４は、センサ素子５の要部構成を示す平面図（底面図）である。ｚ軸の方向から理解されるように、図４では、センサ素子５の上面および下面のうち下面（実装基体３に固定される側）が示されている。
【００１７】
センサ素子５は、圧電振動式のものである。センサ素子５は、使用時に逆圧電効果を利用してｘ方向に励振される。この状態でセンサ素子５がｙ軸回りに回転すると、ｚ方向のコリオリ力が生じ、センサ素子５は、角速度に応じた振幅でｚ方向に振動する。この振動が圧電効果によって電気信号に変換されることによって角速度が検出される。
【００１８】
本実施形態に係るセンサ素子５は、後述する支持部２７に係る構成を除いて、特開２０１５−１４１１８４号公報に記載のセンサ素子と同様とされてよい。従って、当該公報の内容は、参照による援用（Incorporation by Reference）がなされてよく、また、センサ素子５の説明においては、支持部２７以外の構成について、細部の説明を省略することがある。
【００１９】
センサ素子５は、圧電体１３と、圧電体１３に電圧を印加するための第１励振電極１５Ａおよび第２励振電極１５Ｂ（図３）と、圧電体１３に生じた電気信号を取り出すための第１検出電極１７Ａ（図３）および第２検出電極１７Ｂ（図３）と、センサ素子５を実装基体３に実装するための素子端子１９（図４）とを有している。
【００２０】
励振電極１５および検出電極１７の付加符号Ａ、Ｂは、直交座標系ｘｙｚに基づいて付されている。従って、後述するように、一の第１励振電極１５Ａと、他の第１励振電極１５Ａとは同電位とは限らない。第２励振電極１５Ｂ、第１検出電極１７Ａおよび第２検出電極１７Ｂについても同様である。
【００２１】
励振電極１５、検出電極１７、素子端子１９およびこれらを接続する配線３３（図５（ａ）および図５（ｂ）にて模式的に示す。）は、圧電体１３の表面に設けられた導体層によって構成されている。その材料は、例えば、Ｃｕ，Ａｌ等の適宜な金属である。これらの導体層は、互いに異なる材料からなる層が積層されて構成されていても構わない。
【００２２】
（圧電体）
圧電体１３は、その全体が一体的に形成されている。圧電体１３は、単結晶であってもよいし、多結晶であってもよい。また、圧電体１３の材料は適宜に選択されてよく、例えば、水晶（ＳｉＯ２），ＬｉＴａＯ３，ＬｉＮｂＯ３，ＰＺＴである。
【００２３】
圧電体１３において、電気軸乃至は分極軸（以下、両者を代表して分極軸のみに言及することがある。）は、ｘ軸に一致するように設定されている。分極軸は、所定の範囲（例えば１５°以内）でｘ軸に対して傾斜していてもよい。また、圧電体１３が単結晶である場合において、機械軸および光軸の方向は、適宜な方向とされてよいが、例えば、機械軸はｙ軸に概ね平行とされ、光軸はｚ軸に概ね平行とされている。
【００２４】
圧電体１３は、例えば、全体として厚さ（ｚ方向）が概ね一定にされている。また、圧電体１３は、例えば、概略、ｙ軸に平行な不図示の対称軸に対して線対称の形状に形成されている。また、圧電体１３は、例えば、基部２１と、基部２１から延び出ている駆動腕２３（第１駆動腕２３Ａ〜第４駆動腕２３Ｄ）および検出腕２５（第１検出腕２５Ａおよび第２検出腕２５Ｂ）と、基部２１と接続されている支持部２７とを含んでいる。
【００２５】
２本（例えば１対）の駆動腕２３は、電圧（電界）が印加されることによってｘ方向に励振される。検出腕２５は、コリオリの力によってｚ方向に振動し、角速度に応じた電気信号を生成する。基部２１は、例えば、駆動腕２３および検出腕２５の支持、および駆動腕２３から検出腕２５への振動の伝達に寄与する。支持部２７は、例えば、基部２１の支持、および実装基体３へのセンサ素子５の実装に寄与する。これらの具体的な構成は、例えば、以下のとおりである。
【００２６】
（基部、駆動腕および検出腕）
基部２１は、例えば、概略、一定の幅でｘ方向に直線状に延びる直方体状に形成されている。
【００２７】
複数の駆動腕２３は、互いに同一方向（＋ｙ側）に互いに並列に（例えば平行に）延びており、その先端は自由端とされている。駆動腕２３の数は、例えば、偶数（本実施形態では４）である。
【００２８】
各駆動腕２３の平面視における形状は、例えば、いわゆるハンマ形状とされている。すなわち、駆動腕２３は、基部２１から＋ｙ側に一定の幅で延びている本体部２３ａと、本体部２３ａの先端に位置しており、本体部２３ａよりも幅（ｘ方向）が広い拡幅部２３ｂとを有している。これにより、駆動腕２３の質量が先端において確保される。ひいては、感度を向上させつつ小型化を図ることが可能になっている。
【００２９】
より具体的には、４本の駆動腕２３のうち内側の駆動腕２３（第２駆動腕２３Ｂおよび第３駆動腕２３Ｃ）においては、拡幅部２３ｂは、例えば、本体部２３ａに対して内側へ広がっている。４本の駆動腕２３のうち外側の駆動腕２３（第１駆動腕２３Ａおよび第４駆動腕２３Ｄ）においては、拡幅部２３ｂは、例えば、本体部２３ａに対して外側へ広がっている。
【００３０】
圧電体１３の不図示の中心線の両側かつ当該中心線に対して最寄りに位置している１対の駆動腕２３（第２駆動腕２３Ｂおよび第３駆動腕２３Ｃ）同士の距離は、上記のように拡幅部２３ｂが設けられていることにより、根元側（本体部２３ａの側方）における距離よりも、先端側（拡幅部２３ｂの側方）における距離の方が短くなっている。
【００３１】
図示の例とは異なり、各駆動腕２３において、拡幅部２３ｂは、本体部２３ａに対して両側に広がっていてもよい。また、各駆動腕２３において、拡幅部２３ｂは設けられなくてもよい。
【００３２】
駆動腕２３がｘ方向（励振方向）またはｚ方向（コリオリの力の方向）に大きくなると、駆動腕２３のｘ方向またはｚ方向における固有振動数は高くなり、駆動腕２３が延在方向（ｙ方向）に大きくなると、駆動腕２３のｘ方向またはｚ方向における固有振動数は低くなる。従って、例えば、駆動腕２３の幅（ｘ方向）および長さ（ｙ方向）の寸法の比率は、駆動腕２３の励振方向（ｘ方向）の固有振動数が駆動腕２３を励振する周波数に近づくように設定されてよい。また、駆動腕２３のｘｚ断面の形状および寸法は、例えば、駆動腕２３のｘ方向の固有振動数とｚ方向の固有振動数とが近づくように設定されてよい。
【００３３】
複数の検出腕２５は、複数の駆動腕２３の延びる方向とは反対方向（−ｙ側）に互いに並列に（例えば平行に）延びており、その先端は自由端とされている。検出腕２５の数は、例えば、偶数（本実施形態では２）である。
【００３４】
各検出腕２５の平面視における形状は、例えば、駆動腕２３と同様に、ハンマ形状とされている。すなわち、検出腕２５は、基部２１から−ｙ側に一定の幅で延びている本体部２５ａと、本体部２５ａの先端に位置しており、本体部２５ａよりも幅（ｘ方向）が広い拡幅部２５ｂとを有している。これにより、検出腕２５の質量が先端において確保される。ひいては、感度を向上させつつ小型化を図ることが可能になっている。
【００３５】
より具体的には、拡幅部２５ｂは、例えば、本体部２５ａに対してｘ方向における両側方向（＋ｘ方向および−ｘ方向）へ広がっている。これにより、２本（例えば１対）の検出腕２５同士の距離は、根元側（本体部２５ａの側方）における距離よりも、先端側（拡幅部２５ｂの側方）における距離の方が短くなっている。ただし、図示の例とは異なり、拡幅部２５ｂは、本体部２５ａに対してｘ方向の一方側（例えば１対の検出腕２５の外側）のみに広がっていてもよい。また、拡幅部２５ｂは設けられなくてもよい。
【００３６】
各検出腕２５（例えばそのうちの本体部２５ａ）は、例えば、当該検出腕２５をｚ方向に貫通し、ｙ方向に延びる１つまたは複数（図示の例では４つ）の貫通溝（符号省略）が形成された形状とされている。別の観点では、各検出腕２５は、互いに並列に延びる複数（図示の例では５つ）の分割腕２５ｃを有している。検出腕２５が複数の分割腕２５ｃを有していることにより、例えば、後述の説明から理解されるように、検出電極１７の配置数を増やして検出感度を向上させることができる。
【００３７】
検出腕２５がｘ方向（励振方向）またはｚ方向（コリオリの力の方向）に大きくなると、検出腕２５のｘ方向またはｚ方向における固有振動数は高くなり、検出腕２５が延在方向（ｙ方向）に大きくなると、検出腕２５のｘ方向およびｚ方向における固有振動数は低くなる。従って、例えば、検出腕２５の厚さ（ｚ方向）および長さ（ｙ方向）の寸法の比率は、検出腕２５のｚ方向の固有振動数が、駆動腕２３を励振させる周波数に近づくように設定されてよい。また、例えば、検出腕２５の幅（ｘ方向）および長さ（ｙ方向）の寸法の比率は、検出腕２５のｘ方向の固有振動数が駆動腕２３を励振させる周波数から離れるように設定されてよい。図示の例では、上記のような設定の結果、検出腕２５の幅は、駆動腕２３の幅および検出腕２５（駆動腕２３）の厚さよりも大きくされている。
【００３８】
（支持部）
支持部２７は、例えば、基部２１から延びている保持部２９と、保持部２９の基部２１とは反対側の端部に接続されている実装部３１とを有している。実装部３１が実装基体３に固定されることにより、基部２１は、実装部３１および保持部２９を介して実装基体３に支持される。基部２１は、その両端が実装部３１に支持されるのではなく、保持部２９を介して実装部３１に支持されていることから、例えば、実装部３１と実装基体３との熱膨張差等によって実装部３１に応力が生じても、当該応力は、基部２１に伝わりにくい。
【００３９】
保持部２９は、例えば、１対の検出腕２５の間で基部２１から−ｙ側へ検出腕２５に並列に（例えば平行に）延びている。保持部２９は、検出腕２５よりも長く、検出腕２５の先端よりも−ｙ側に延び出ている。
【００４０】
保持部２９は、例えば、図示の例では保持部２９の大部分を構成している主部２９ａと、主部２９ａと基部２１とを接続している接続部２９ｂとを有している。接続部２９ｂの幅（ｘ方向）は、主部２９ａよりも広くされている。これにより、保持部２９と基部２１との接続位置における強度が向上している。
【００４１】
主部２９ａは、例えば、平面視において、概略、実装部３１から基部２１へ一定の幅（ｘ方向）で直線状に延びる長尺形状を有している。換言すれば、主部２９ａは、１対の検出腕２５の先端（拡幅部２５ｂ）の間に位置する部分の幅と同程度以上の幅を維持しつつ、１対の検出腕２５の先端の間から接続部２９ｂまで延びている。すなわち、主部２９ａ（保持部２９）は、基部２１側に幅が狭くなっている部分（くびれ）を有していない。主部２９ａの横断面（ｘｚ断面）の形状は、例えば、矩形である。
【００４２】
接続部２９ｂは、例えば、主部２９ａの幅よりも広い一定の幅でｙ方向に延びている部分を有している。すなわち、接続部２９ｂは、平面視において矩形部分を有している。当該矩形は、正方形であってもよいし、ｘ方向およびｙ方向のいずれかが長い長方形であってもよい。接続部２９ｂの横断面（ｘｚ断面）の形状は、例えば、矩形である。
【００４３】
主部２９ａおよび接続部２９ｂの寸法は、適宜に設定されてよい。例えば、これらの幅は、角速度の検出のための振動等によって保持部２９と１対の検出腕２５とが当接しないように、かつ最大限の大きさとされてよい。具体的には、例えば、保持部２９の幅は、１対の検出腕２５同士の距離から、１対の検出腕２５に関して通常の使用態様で想定されているｘ方向の変位、および所定の余裕量を差し引いた長さとされてよい。この際、ｙ方向における主部２９ａの位置と接続部２９ｂの位置とで、１対の検出腕２５同士の距離および／または１対の検出腕２５の変位が異なることが考慮されてよい。
【００４４】
具体的には、主部２９ａの幅は、１対の検出腕２５の先端（拡幅部２５ｂ）同士の距離の１倍未満であり、また、例えば、当該距離の１／３以上または２／５以上とされてよい。また、接続部２９ｂの幅は、１対の検出腕２５の根元側部分（本体部２５ａ）同士の距離の１倍未満であり、例えば、１対の検出腕２５の先端同士の距離の１倍未満であってもよいし、１倍以上とされてもよく、例えば、１対の検出腕２５の先端同士の距離の１．１倍以上とされてよい。また、接続部２９ｂの幅と主部２９ａの幅との相対的な大きさの観点においても、両者の幅は適宜に設定されてよい。例えば、接続部２９ｂの幅は、主部２９ａの幅の１．１倍以上２倍以下とされてよい。
【００４５】
上述のように、圧電体１３の厚さ（ｚ方向）は、基本的には圧電体１３の全体に亘って一定であり、主部２９ａおよび接続部２９ｂの厚さは互いに同一である。
【００４６】
実装部３１は、例えば、基部２１、駆動腕２３および検出腕２５の周囲において延びているフレーム状（骨組み状）に形成されている。本実施形態では、フレームは、基部２１、駆動腕２３および検出腕２５を囲む環状である。環状は、例えば、概略矩形であり、実装部３１は、検出腕２５側（−ｙ側）にてｘ方向に（例えばｘ方向に平行に）延びている検出側延在部３１ａと、ｙ方向に（例えばｙ方向に平行に）延び、ｘ方向において互いに対向する１対の側方延在部３１ｂと、駆動腕２３側（＋ｙ側）にてｘ方向に（例えばｘ方向に平行に）延びている駆動側延在部３１ｃとを有している。矩形の４隅は、検出側延在部３１ａまたは駆動側延在部３１ｃの端部と捉えられてもよいし、１対の側方延在部３１ｂの端部と捉えられてもよい。保持部２９は、基部２１と検出側延在部３１ａとを接続している。
【００４７】
実装部３１の大きさ（長辺および短辺の長さ等）は適宜に設定されてよい。例えば、実装部３１は、角速度の検出のための振動等によって駆動腕２３および検出腕２５に当接しないようにこれらの腕から適宜な距離で離されつつ、極力小さくされてよい。側方延在部３１ｂは、例えば、検出側延在部３１ａおよび駆動側延在部３１ｃよりも長い。ただし、両者の長さは同等とされてもよいし、長短の関係が図示の例とは逆とされてもよい。
【００４８】
実装部３１（各延在部）の横断面の形状は、例えば、実装部３１の全長に亘って概略矩形である。実装部３１の厚さ（ｚ方向）は、例えば、実装部３１の全長に亘って一定である。実装部３１の幅は、例えば、各延在部（各辺）において一定である。また、図示の例では、側方延在部３１ｂの幅は、検出側延在部３１ａの幅よりも大きくなっており、検出側延在部３１ａの幅は、駆動側延在部３１ｃの幅よりも大きくなっている。ただし、各延在部において幅が変化していたり、辺同士の幅の大小関係が上記とは異なるものとされたりしてもよい。
【００４９】
（素子端子）
素子端子１９の数は、センサ素子５の構成に応じて適宜に設定されてよい。本実施形態では、励振電極１５に印加される駆動信号が入力される２つの素子端子１９と、検出電極１７からの検出信号を出力する２つの素子端子１９と、基準電位が付与される２つの素子端子１９との合計で６つの素子端子１９が設けられている場合を例示している。
【００５０】
基準電位用の２つの素子端子１９は、例えば、特に図示しないが、基部２１等において、駆動信号用の配線３３と検出信号用の配線３３との間に配置されるシールド用の配線に接続されている。このような基準電位用の素子端子１９および配線は省略されても構わない。また、基部２１における基準電位用の配線は、例えば、特開２０１５−１４１１８３号公報に記載のものと同様とされてよく、当該公報の内容は、参照による援用（Incorporation by Reference）がなされてよい。
【００５１】
素子端子１９は、例えば、実装部３１の下面（−ｚ側の面）に設けられている。複数の素子端子１９の平面視における位置、形状および大きさは適宜に設定されてよい。図示の例では、６つの素子端子１９は、１対の側方延在部３１ｂにおいて、実装部３１の４隅から離れて配置されている。換言すれば、全ての素子端子１９は、検出側延在部３１ａよりも＋ｙ側かつ駆動側延在部３１ｃよりも−ｙ側に位置している。より詳細には、例えば、全ての素子端子１９は、ｙ方向において、駆動腕２３の先端と検出腕２５の先端との間に位置している。また、複数の素子端子１９は、例えば、概略、センサ素子５の重心を通り、ｘ軸に平行な対称軸およびｙ軸に平行な対称軸に対して線対称に配置されている。各素子端子１９は、例えば、側方延在部３１ｂの幅と同程度またはこれよりも若干小さい幅を有する矩形に形成されている。
【００５２】
（励振電極）
図５（ａ）は、図４のＶａ−Ｖａ線における断面図である。ただし、ｘ軸の方向から理解されるように、図４と図５（ａ）とでは、ｘ軸の正負と紙面左右方向との関係が逆である。
【００５３】
励振電極１５（紙面右側の第４駆動腕２３Ｄに符号を付す）は、駆動腕２３の表面に形成された層状導体である。第１励振電極１５Ａは、各駆動腕２３において、上面および下面（＋ｚ側の面および−ｚ側の面）にそれぞれ設けられている。一方、第２励振電極１５Ｂは、各駆動腕２３において、側面（＋ｘ側の面および−ｘ側の面）にそれぞれ設けられている。
【００５４】
各励振電極１５は、例えば、駆動腕２３の本体部２３ａの各面の大部分を覆うように設けられている（図３および図４も参照）。ただし、第１励振電極１５Ａおよび第２励振電極１５Ｂは、互いに短絡しないように、少なくとも一方（本実施形態では第１励振電極１５Ａ）が各面よりも幅方向において小さく形成されている。また、本体部２３ａの根元側および先端側の一部も、励振電極１５の非配置位置とされてよい。
【００５５】
各駆動腕２３において、２つの第１励振電極１５Ａは、例えば互いに同電位とされる。例えば、２つの第１励振電極１５Ａは、圧電体１３上の配線３３により互いに接続されている。また、各駆動腕２３において、２つの第２励振電極１５Ｂは、例えば互いに同電位とされる。例えば、２つの第２励振電極１５Ｂは、圧電体１３上の配線３３により互いに接続されている。
【００５６】
このような励振電極１５の配置および接続関係において、第１励振電極１５Ａと第２励振電極１５Ｂとの間に電圧を印加すると、例えば、駆動腕２３においては、上面から１対の側面（ｘ方向の両側）に向かう電界および下面から１対の側面に向かう電界が生じる。一方、分極軸は、ｘ方向に一致している。従って、電界のｘ方向の成分に着目すると、駆動腕２３のうちｘ方向の一方側部分においては電界の向きと分極軸の向きは一致し、他方側部分においては電界の向きと分極軸の向きは逆になる。
【００５７】
その結果、駆動腕２３のうちｘ方向の一方側部分はｙ方向において収縮し、他方側部分はｙ方向において伸長する。そして、駆動腕２３は、バイメタルのようにｘ方向の一方側へ湾曲する。第１励振電極１５Ａおよび第２励振電極１５Ｂに印加される電圧が逆にされると、駆動腕２３は逆方向に湾曲する。交流電圧が第１励振電極１５Ａおよび第２励振電極１５Ｂに印加されると、駆動腕２３はｘ方向において振動する。
【００５８】
特に図示しないが、駆動腕２３の上面および／または下面に、駆動腕２３の長手方向に沿って延びる１以上の凹溝が設けられ、第１励振電極１５Ａは、この凹溝内に亘って設けられてもよい。この場合、第１励振電極１５Ａと第２励振電極１５Ｂとが凹溝の壁部を挟んでｘ方向において対向することになり、励振の効率が向上する。凹溝は、複数の凹部が駆動腕２３の長手方向に配列されて構成されてもよい。
【００５９】
互いに隣接する２本の駆動腕２３（第１駆動腕２３Ａおよび第２駆動腕２３Ｂの２本、または第３駆動腕２３Ｃおよび第４駆動腕２３Ｄの２本）の間においては、第１励振電極１５Ａ同士が同電位とされ、第２励振電極１５Ｂ同士が同電位とされる。同電位とされるべき励振電極１５同士は、例えば、圧電体１３上の配線３３によって接続されている。
【００６０】
このような接続関係において第１励振電極１５Ａと第２励振電極１５Ｂとの間に交流電圧を印加すると、互いに隣接する２本の駆動腕２３は、互いに同一の位相の電圧が印加されることになり、ｘ方向において互いに同一の向きに撓み変形するように振動する。互いに隣接する２本の駆動腕２３は、１本の駆動腕を分割したものに相当すると捉えられてよい。特に図示しないが、互いに隣接する２本の駆動腕２３は、根元部分が一体化されて１本となっていてもよい。
【００６１】
線対称に配置された１対の駆動腕２３（第１駆動腕２３Ａおよび第４駆動腕２３Ｄからなる１対、または第２駆動腕２３Ｂおよび第３駆動腕２３Ｃからなる１対）においては、第１励振電極１５Ａと第２励振電極１５Ｂとが同電位とされる。同電位とされるべき励振電極１５同士は、例えば、圧電体１３上の配線３３によって接続されている。
【００６２】
このような接続関係において第１励振電極１５Ａと第２励振電極１５Ｂとの間に交流電圧を印加すると、線対称に配置された１対の駆動腕２３は、互いに逆の位相の電圧が印加されることになり、ｘ方向において互いに逆向きに（線対称に）撓み変形するように振動する。
【００６３】
（検出電極）
図５（ｂ）は、図４のＶｂ−Ｖｂ線における断面図である。ただし、ｘ軸の方向から理解されるように、図４と図５（ｂ）とでは、ｘ軸の正負と紙面左右方向との関係が逆である。
【００６４】
検出電極１７（紙面右側の分割腕２５ｃに符号を付す）は、検出腕２５（分割腕２５ｃ）の表面に形成された層状導体である。検出電極１７は、各分割腕２５ｃに設けられている。
【００６５】
より具体的には、第１検出電極１７Ａは、各分割腕２５ｃにおいて、−ｘ側の面のうちの＋ｚ側（例えば当該面の中央よりも＋ｚ側。以下、同様。）の領域、および＋ｘ側の面のうちの−ｚ側の領域にそれぞれ設けられている。第２検出電極１７Ｂは、各分割腕２５ｃにおいて、−ｘ側の面のうちの−ｚ側の領域、および＋ｘ側の面のうちの＋ｚ側の領域にそれぞれ設けられている。
【００６６】
分割腕２５ｃの各側面において、第１検出電極１７Ａおよび第２検出電極１７Ｂは、互いに短絡しないように適宜な間隔を空けて、分割腕２５ｃに沿って延びている。検出電極１７は、分割腕２５ｃの概ね全長に亘って延びている。各分割腕２５ｃにおいて、２つの第１検出電極１７Ａ同士は接続され、２つの第２検出電極１７Ｂ同士は接続される。当該接続は、例えば、圧電体１３上の配線３３によってなされる。
【００６７】
このような検出電極１７の配置および接続関係において、分割腕２５ｃがｚ方向に撓み変形すると、例えば、ｚ方向に平行な電界が生じる。すなわち、分割腕２５ｃの各側面においては、第１検出電極１７Ａと第２検出電極１７Ｂとの間に電圧が生じる。電界の向きは、分極軸の向きと、湾曲の向き（−ｚ側または＋ｚ側）とで決定され、分割腕２５ｃの−ｘ側と＋ｘ側とで互いに逆である。この電圧（電界）が第１検出電極１７Ａおよび第２検出電極１７Ｂに出力される。分割腕２５ｃがｚ方向に振動すると、電圧は交流電圧として検出される。電界は、上記のようにｚ方向に平行な電界が支配的であってもよいし、上記とは異なり、ｘ方向に平行で、分割腕２５ｃの−ｚ側と＋ｚ側とで互いに逆向きな電界の割合が大きくてもよい。いずれにせよ、分割腕２５ｃのｚ方向への撓み変形に応じた電圧が第１検出電極１７Ａと第２検出電極１７Ｂとの間に生じる。
【００６８】
各検出腕２５の、複数の分割腕２５ｃの間においては、第１検出電極１７Ａ同士が接続され、第２検出電極１７Ｂ同士が接続される。当該接続は、例えば、圧電体１３上の配線３３によってなされる。このような接続関係においては、複数の分割腕２５ｃがｚ方向において互いに同一側に曲がるように撓み変形すると、複数の分割腕２５ｃにおいて検出された信号が加算される。
【００６９】
２つの検出腕２５の間においては、第１検出電極１７Ａと第２検出電極１７Ｂとが接続される。当該接続は、例えば、圧電体１３上の配線３３によってなされる。このような接続関係においては、２つの検出腕２５がｚ方向において互いに逆側に曲がるように撓み変形すると、２つの検出腕２５において検出された信号が加算される。
【００７０】
（配線）
複数の配線３３は、上述したように励振電極１５および検出電極１７を接続している。また、複数の配線３３は、電位の観点から２組に分けられた励振電極１５と、電位の観点から２組に分けられた検出電極１７との合計４組の電極と、４つの素子端子１９（図４）とをそれぞれ接続している。
【００７１】
複数の配線３３は、特に図示しないが、圧電体１３の種々の部分の上面、下面および／または側面において適宜に配されることによって、その全体が圧電体１３の表面に設けられる態様で、互いに短絡することなく、上述した接続を実現可能である。ただし、圧電体１３上に位置する配線３３の上に絶縁層を設け、その上に他の配線３３を設けることによって、立体配線部が形成されても構わない。
【００７２】
（駆動回路および検出回路）
図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、励振電極１５には、ここでは不図示の２つの素子端子１９を介して、励振電極１５に電圧を印加する駆動回路１０３が接続される。また、検出電極１７には、ここでは不図示の２つの素子端子１９を介して、検出電極１７からの電気信号を検出する検出回路１０５が接続される。
【００７３】
センサ素子５（または角速度センサ１）と、駆動回路１０３および検出回路１０５との組み合わせは、角速度センサ５１として概念されてよい。駆動回路１０３および検出回路１０５は、全体として制御回路１０７を構成している。制御回路１０７は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）によって構成されている。このようなＩＣは、センサ素子５とともに実装基体３に実装されてパッケージングされていてもよいし、センサ１が実装される不図示の回路基板等に実装され、回路基板および実装基体３を介してセンサ素子５と接続されていてもよい。
【００７４】
駆動回路１０３は、例えば、発振回路や増幅器を含んで構成されており、所定の周波数の交流電圧を第１励振電極１５Ａと第２励振電極１５Ｂとの間に印加する。周波数は、角速度センサ５１内にて予め定められていてもよいし、外部の機器等から指定されてもよい。
【００７５】
検出回路１０５は、例えば、増幅器や検波回路を含んで構成されており、第１検出電極１７Ａと第２検出電極１７Ｂとの電位差を検出し、その検出結果に応じた電気信号を外部の機器等に出力する。より具体的には、例えば、上記の電位差は、交流電圧として検出され、検出回路１０５は、検出した交流電圧の振幅に応じた信号を出力する。この振幅に基づいて角速度が特定される。また、検出回路１０５は、駆動回路１０３の印加電圧と検出した電気信号との位相差に応じた信号を出力する。この位相差に基づいて回転の向きが特定される。
【００７６】
（センサ素子の動作説明）
上述のように、第１駆動腕２３Ａおよび第２駆動腕２３Ｂのグループと、第３駆動腕２３Ｃおよび第４駆動腕２３Ｄのグループとは、励振方向（ｘ方向）において互いに逆側へ変形するように互いに逆の位相（１８０°ずれた位相）で励振される。
【００７７】
この状態で、センサ素子５がｙ軸回りに回転すると、駆動腕２３は、励振方向（ｘ方向）と回転方向（ｙ方向）とに直交する方向（ｚ方向）にコリオリの力を受ける。これにより、駆動腕２３は、ｚ方向に振動する。また、第１駆動腕２３Ａおよび第２駆動腕２３Ｂのグループと、第３駆動腕２３Ｃおよび第４駆動腕２３Ｄのグループとは、互いに逆の位相で励振されていることから、ｚ方向において互いに逆側へ湾曲するように振動する。
【００７８】
駆動腕２３および検出腕２５は、基部２１によって連結されている。従って、駆動腕２３の振動は、基部２１を介して検出腕２５に伝達され、検出腕２５も振動する。具体的には、第１検出腕２５Ａは、ｚ方向において第１駆動腕２３Ａおよび第２駆動腕２３Ｂとは逆側へ湾曲するように振動する。また、第２検出腕２５Ｂは、ｚ方向において第３駆動腕２３Ｃおよび第４駆動腕２３Ｄとは逆側へ湾曲するように振動する。別の観点では、第１検出腕２５Ａおよび第２検出腕２５Ｂは、ｚ方向において互いに逆側に湾曲するように振動する。従って、複数の検出電極１７の接続関係の説明で述べたように、両検出腕２５において生じた電気信号は加算される。
【００７９】
上記では、駆動腕２３のｚ方向の振動が検出腕２５に伝わるものとして説明した。換言すれば、検出腕２５のｘ方向の振動については無視して説明した。実際には、駆動腕２３のｘ方向の振動が検出腕２５に伝わって検出腕２５がｘ方向に振動し、検出腕２５にてコリオリの力が生じることによって検出腕２５がｚ方向に振動する作用も生じる。この２種の作用のいずれが検出腕２５のｚ方向の振動に関して支配的であってもよい。本実施形態では、基本的に、駆動腕２３のｚ方向の振動が検出腕２５に伝わる作用が支配的である態様（検出腕２５のｘ方向の振動は相対的に小さい態様）を例にとる。このような場合、例えば、既に触れたように、駆動腕２３のｘ方向の固有振動数と、駆動腕２３のｚ方向の固有振動数と、検出腕２５のｚ方向の固有振動数との間の差に比較して、これらの固有振動数に対する検出腕２５のｘ方向の固有振動数の差を大きくしてよい。
【００８０】
（電子素子）
図１および図２（ａ）に示す電子素子７は、適宜なものとされてよい。例えば、電子素子７は、サーミスタ等の温度センサとされてもよいし、上述した駆動回路１０３および検出回路１０５を含むＩＣとされてもよい。別の観点では、電子素子７は、センサ素子５と接続されないものとされてもよいし、センサ素子５と接続されるものとされてもよい。また、図示の例では、１つの電子素子７が設けられているが、複数の電子素子７が設けられてもよい。センサ１において、電子素子７は設けられなくてもよい。
【００８１】
以下の説明では、基本的に、電子素子７は、センサ素子５と電気的に接続されないもの（例えば温度センサ）であり、センサ素子５および電子素子７が互いに独立にパッケージ１１を介して外部の機器と電気的に接続されている態様を例にとる。
【００８２】
（実装基体）
図１、図２（ａ）および図２（ｂ）に示す実装基体３は、例えば、実装基体３の主体となる絶縁基体３５と、センサ素子５を実装基体３に実装するための複数（図示の例では６つ）の第１パッド３７と、電子素子７を実装基体３に実装するための複数（図示の例では２つ）の第２パッド３９と、センサ１を不図示の回路基板等に実装するための複数（図示の例では８つ）の外部端子４１とを有している。
【００８３】
絶縁基体３５は、上述した凹部３ａを有している。絶縁基体３５の外形および凹部３ａの形状は適宜に設定されてよい。図示の例では、絶縁基体３５の外形は、ｘ方向を長手方向とする直方体状に構成されている。
【００８４】
凹部３ａの形状は、概略、絶縁基体３５と同様に、ｘ方向を長手方向とする直方体状である。ただし、凹部３ａの底面は、センサ素子５と対向する領域において、第１パッド３７の配置領域を残してさらに掘り下げられている。すなわち、凹部３ａの底面（対向面３５ｂ）は、センサ素子５が固定される固定面３５ｃと、固定面３５ｃよりも低い位置にあり、センサ素子５の大部分と対向している退避面３５ｄとを有している。これにより、センサ素子５は、対向面３５ｂと接触しにくくなっている。凹部３ａは、第１の凹部（固定面３５ｃの部分）と、その底面に形成された第２の凹部（退避面３５ｄの部分）とを有していると捉えられてもよい。
【００８５】
絶縁基体３５は、例えば、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、複数の絶縁層４３（図示の例では３つの絶縁層４３Ａ〜４３Ｃ）が積層されることによって構成されている。そして、上側（＋ｚ側）の一部の絶縁層４３（４３Ａおよび４３Ｂ）に開口が形成されることによって、凹部３ａが形成されている。
【００８６】
各絶縁層４３は、例えば、セラミックス、樹脂もしくはアモルファス状態の無機材料またはこれらの組み合わせによって構成されている。図２（ａ）および図２（ｂ）では、便宜上、３層の絶縁層４３を示しているが、各絶縁層４３が複数の絶縁層から構成されていてもよい。完成後のセンサ１において、絶縁層同士の境界は、必ずしも特定可能でなくてよい。
【００８７】
第１パッド３７および第２パッド３９は、例えば、金属等の導体からなり、対向面３５ｂ（固定面３５ｃ）に重なる導電層によって構成されている。第１パッド３７および第２パッド３９の材料、平面形状および各種の寸法等は適宜に設定されてよい。導電層は複数の層から構成されていてもよい。
【００８８】
センサ素子５は、例えば、複数の素子端子１９が複数の第１パッド３７と対向するように配置される。そして、複数の素子端子１９と複数の第１パッド３７とはその間に介在する複数の導電性のバンプ４５（図２（ａ）および図２（ｂ））によって接合されている。これにより、センサ素子５は、実装基体３に支持されるとともに、実装基体３に電気的に接続される。バンプ４５は、例えば、はんだ（鉛フリーはんだを含む。）または導電性接着剤によって構成されている。導電性接着剤は、例えば、導電性のフィラーが熱硬化性樹脂に混ぜ込まれて構成されている。
【００８９】
上記の説明から明らかなように、複数の第１パッド３７の数および配置位置は、複数の素子端子１９の数および配置位置と対応している。第１パッド３７の形状および大きさは、素子端子１９の形状および大きさと同様であってもよいし、異なっていてもよい。また、電子素子７は、例えば、センサ素子５と同様に、バンプ（符号省略）を介して第２パッド３９と接合される。
【００９０】
外部端子４１は、例えば、金属等の導体からなり、絶縁基体３５の下面に重なる導体層によって構成されている。外部端子４１の材料、平面形状および各種の寸法は適宜に設定されてよい。導電層は複数の層から構成されていてもよい。また、複数の外部端子４１の数および位置は、センサ素子５および電子素子７の構成等に応じて適宜に設定されてよい。図示の例では、８つの外部端子４１が絶縁基体３５の下面の外縁に沿って配置されている。
【００９１】
複数の外部端子４１のうち４つの外部端子４１は、４つの第１パッド３７に対して絶縁基体３５の表面または内部に設けられた配線導体（符号省略）を介して互いに独立に接続されている。この４つの第１パッド３７は、４つの素子端子１９を介して互いに独立に２組の励振電極１５および２組の検出電極１７に接続されている。また、残りの４つの外部端子４１は、絶縁基体３５の表面または内部に設けられた配線導体（符号省略）を介して、基準電位が付与されるべき２つの第１パッド３７、および電子素子７のための第２パッド３９に接続されている。
【００９２】
（蓋）
蓋９は、例えば、金属から構成されている。蓋９は、実装基体３の上面にシーム溶接等により接合されている。これにより、凹部３ａ内は気密封止される。気密封止された凹部３ａ内は、例えば、真空とされ、または適宜なガス（例えば窒素）が封入されている。図２（ａ）および図２（ｂ）に示す、蓋９の接合に寄与する導電層（符号省略）の図示は、図１では省略している。
【００９３】
（センサの実装）
以上のセンサ１は、例えば、不図示の回路基板の実装面に実装基体３の下面を対向させて配置され、外部端子４１が半田などにより回路基板のパッドに接合されることによって回路基板に実装される。回路基板には、例えば、既述の駆動回路１０３および検出回路１０５が構成されている。
【００９４】
以上のとおり、本実施形態のセンサ素子５は、圧電体１３と、複数の第１電極（励振電極１５）および複数の第２電極（検出電極１７）と、複数の励振電極１５および複数の検出電極１７に接続されている複数の素子端子１９と、を有している。圧電体１３は、基部２１、２本（例えば１対）の第１腕（第１駆動腕２３Ａおよび第４駆動腕２３Ｄ、または第２駆動腕２３Ｂおよび第３駆動腕２３Ｃ）、２本（例えば１対）の第２腕（検出腕２５）、保持部２９および実装部３１を有している。１対の駆動腕２３は、基部２１からｙ方向の一方側（＋ｙ側）へ互いに並列に延びており、複数の励振電極１５が位置している。１対の検出腕２５は、基部２１からｙ方向の他方側（−ｙ側）へ互いに並列に延びており、複数の検出電極１７が位置している。保持部２９は、１対の検出腕２５の間で基部２１から−ｙ側へ延び、１対の検出腕２５の先端よりも−ｙ側へ延び出ている。実装部３１は、−ｙ側の端部に接続されており、複数の素子端子１９が位置している。保持部２９は、主部２９ａおよび接続部２９ｂを有している。ｘ方向の長さを幅としたときに、主部２９ａは、１対の検出腕２５の先端（拡幅部２５ｂ）の間に位置する部分の幅と同程度以上の幅を維持しつつ、１対の検出腕２５の先端の間から基部２１側へ延びている。接続部２９ｂは、主部２９ａと基部２１とに接続されており、主部２９ａよりも幅が広い。
【００９５】
従って、保持部２９の強度を高くすることができる。これにより、例えば、センサ１に落下等によって衝撃が加えられたときに保持部２９が破損するおそれが低減される。本発明者の実験では、衝撃によってセンサ素子５が破損する場合、破損は、保持部２９と基部２１との接続位置において最も生じやすい。従って、接続部２９ｂの強度向上によって、実質的にセンサ素子５全体としての強度も向上する。センサ素子５の腕（ここでは検出腕２５）は、先端（自由端）側ほど変位が大きく、および／または先端側ほど幅が広い。従って、保持部２９の全体に亘って幅を広くするとすれば、保持部２９と検出腕２５との接触を抑制するために１対の検出腕２５同士の距離を広くしなければならず、小型化に不利である。別の観点では、１対の検出腕２５の振幅が制限され、および／または１対の検出腕２５の先端の質量が制限され、感度が低下する。しかし、保持部２９の根元側（接続部２９ｂ）を先端側（主部２９ａ）に対して相対的に広くして強度を高くすることから、そのような不都合が解消される。すなわち、小型化と強度の向上との両立が図られる。
【００９６】
また、本実施形態では、複数の励振電極１５は、１対の駆動腕２３それぞれの、＋ｚ側および−ｚ側の面に位置している複数の第３電極（第１励振電極１５Ａ）と、１対の駆動腕２３それぞれの、＋ｘ側および−ｘ側の面に位置している複数の第４電極（第２励振電極１５Ｂ）と、を含んでいる。同一の駆動腕２３に位置している第１励振電極１５Ａ同士は互いに接続されている。同一の駆動腕２３に位置している第２励振電極１５Ｂ同士は互いに接続されている。複数の検出電極１７は、１対の検出腕２５それぞれの、−ｘ側の面の＋ｚ側の領域および＋ｘ側の面の−ｚ側の領域に位置している複数の第５電極（第１検出電極１７Ａ）と、１対の検出腕２５それぞれの、−ｘ側の面の−ｚ側の領域および＋ｘ側の面の＋ｚ側の領域に位置している複数の第６電極（第２検出電極１７Ｂ）と、を含んでいる。同一の検出腕２５に位置している第１検出電極１７Ａ同士は互いに接続されている。同一の検出腕２５に位置している第２検出電極１７Ｂ同士は互いに接続されている。圧電体１３において、基部２１は保持部２９のみによって実装部３１と接続されている。
【００９７】
すなわち、保持部２９は、ｘ方向の振動に対応した電極を有する１対の腕（１対の駆動腕２３）およびｚ方向の振動に対応した電極を有する１対の腕（１対の検出腕２５）のうち、後者の間に配置されており、前者の間には配置されていない。従って、保持部２９と腕との接触を避けるために考慮すべき腕の振動量（ｘ方向）は、保持部２９が１対の駆動腕２３の間に配置される態様（当該態様も本開示に係る技術に含まれる。）に比較して小さい。その結果、例えば、保持部２９を挟む１対の腕の間隔を広くすることなく、接続部２９ｂの幅（ｘ方向）および／または長さ（ｙ方向）を確保することが容易であり、小型化と強度の補強とを両立しやすい。別の観点では、保持部２９を挟む１対の腕の振幅を制限する必要性が低減され、感度を向上させることが容易である。
【００９８】
また、本実施形態では、接続部２９ｂは、一定の幅（ｘ方向）でｙ方向に延びる部分を有している。
【００９９】
従って、例えば、保持部２９の基部２１側の部分におけるねじり変形および撓み変形を抑制しやすい。その結果、基部２１の実装部３１に対する姿勢変化が抑制され、ひいては、角速度の検出精度が向上する。
【０１００】
また、本実施形態では、１対の検出腕２５それぞれは、先端に根元側よりも幅が広くなっている拡幅部２５ｂを有しており、これにより、１対の検出腕２５同士の距離は、先端において根元側よりも短くなっている。保持部２９の接続部２９ｂの幅は、１対の検出腕２５の先端同士の距離よりも長い。
【０１０１】
従って、保持部２９の全体の幅を広くした場合には得られない幅を接続部２９ｂに確保することになる。すなわち、保持部２９の基部２１側の強度は、保持部２９の全体の幅を広くした場合には得られない強度となる。
【０１０２】
第１実施形態において、励振電極１５は第１電極の一例である。検出電極１７は第２電極の一例である。駆動腕２３は第１腕の一例である。検出腕２５は第２腕の一例である。第１励振電極１５Ａは第３電極の一例である。第２励振電極１５Ｂは第４電極の一例である。第１検出電極１７Ａは第５電極の一例である。第２検出電極１７Ｂは第６電極の一例である。
【０１０３】
［第２実施形態］
図６は、第２実施形態に係るセンサ素子２０５を示す平面図であり、第１実施形態の図４に対応している。
【０１０４】
第１実施形態に係るセンサ素子５では、保持部２９は、基部２１から検出腕２５と並列に延びて実装部３１に接続された。これに対して、本実施形態に係るセンサ素子２０５（圧電体２１３）では、保持部２９は、基部２１から駆動腕２３と並列に延びて実装部３１に接続されている。このように、保持部２９は、検出腕２５側ではなく、駆動腕２３側に設けられてもよい。
【０１０５】
ただし、第１および第２実施形態では、駆動腕２３はｘ方向に励振され、検出腕２５はコリオリの力によってｚ方向に振動する。従って、第１実施形態における保持部２９と検出腕２５とのクリアランスは、第２実施形態における保持部２９と駆動腕２３とのクリアランスよりも小さくすることができる。ひいては、第１実施形態の方が、第２実施形態よりも接続部２９ｂの幅（ｘ方向）および／または長さ（ｙ方向）を大きくしやすい。
【０１０６】
第２実施形態においては、励振電極１５は第２電極の一例である。検出電極１７は第１電極の一例である。駆動腕２３は第２腕の一例である。検出腕２５は第１腕の一例である。
【０１０７】
［第３実施形態］
図７は、第３実施形態に係るセンサ素子３０５を示す平面図であり、第１実施形態の図４に対応している。
【０１０８】
第１実施形態に係るセンサ素子５では、保持部２９は、１つのみ設けられた。一方、本実施形態に係るセンサ素子３０５（圧電体３１３、支持部３２７）では、保持部２９は、２つ設けられている。より具体的には、基部２１から検出腕２５と並列に延びている保持部２９と、基部２１から駆動腕２３と並列に延びている保持部２９とが設けられている。すなわち、本実施形態は、第１および第２実施形態の組み合わせとなっている。
【０１０９】
本実施形態では、２つの保持部２９によって基部２１を支持することから、例えば、センサ素子５に衝撃が加えられた場合に基部２１から保持部２９へ加えられる力が２つの保持部２９に分散される。その結果、保持部２９が破損するおそれが第１および第２実施形態よりも低減される。
【０１１０】
第１および第２実施形態においては、第３実施形態に比較して、例えば、実装部３１の応力は、基部２１を変位させるにとどまり、基部２１内部に伝わりにくいという効果を奏する。ただし、第３実施形態も、基部２１の両端が実装部３１に接続される態様に比較すれば、基部２１の中央のみにおいて保持部２９に接続されていることから、実装部３１の応力は基部２１内部に伝わりにくい。
【０１１１】
［第４実施形態］
図８は、第４実施形態に係るセンサ素子４０５を示す平面図であり、第１実施形態の図４に対応している。
【０１１２】
第１実施形態に係るセンサ素子５では、実装部３１の形状は、環状（具体的には矩形）とされた。一方、本実施形態に係るセンサ素子４０５（圧電体４１３、支持部４２７）では、実装部４３１は、環状とされていない。
【０１１３】
具体的には、実装部４３１は、第１実施形態に係る実装部３１から駆動腕２３が延びる側（保持部２９とは反対側、＋ｙ側）の一部を無くした形状とされている。換言すれば、実装部４３１は、例えば、第１実施形態と同様の検出側延在部４３１ａと、第１実施形態の１対の側方延在部３１ｂから＋ｙ側の一部を無くした１対の側方延在部４３１ｂとを有しており、また、第１実施形態の駆動側延在部３１ｃを有していない。その結果、実装部４３１は、１対の側方延在部４３１ｂの＋ｙ側の端部において途切れている。換言すれば、１対の側方延在部４３１ｂの＋ｙ側の端部は、実装部４３１の両端を構成している。
【０１１４】
側方延在部４３１ｂの＋ｙ側の端部のｙ方向における位置（別の観点では側方延在部４３１ｂの長さ）は、適宜に設定されてよい。図示の例では、当該端部は、例えば、ｙ方向において、駆動腕２３の先端よりも−ｙ側に位置している。より詳細には、例えば、当該端部は、駆動腕２３の先端と基部２１との間に位置している。ただし、図示の例とは異なり、当該端部は、ｙ方向において、基部２１と同等の位置または基部２１よりも検出側延在部４３１ａ側の位置に位置していてもよい。最も＋ｙ側の素子端子１９は、例えば、側方延在部４３１ｂの上記の端部に位置している。
【０１１５】
このような構成においては、例えば、第１〜第３実施形態に比較して、センサ素子４０５を＋ｙ側において小型化することができる。第１〜第３実施形態は、第４実施形態に比較して、例えば、１対の側方延在部３１ｂ同士の変形が駆動側延在部３１ｃによって規制される。その結果、例えば、基部２１の実装部３１に対する姿勢変化が抑制され、角速度の検出精度が向上することが期待される。
【０１１６】
［第５実施形態］
図９は、第５実施形態に係るセンサ素子５０５を示す平面図であり、第１実施形態の図４に対応している。
【０１１７】
第１実施形態に係るセンサ素子５では、実装部３１の形状は、延在部（長尺形状）の組み合わせ（フレーム状）とされた。一方、本実施形態に係るセンサ素子５０５（圧電体５１３、支持部５１７）では、実装部５３１は、フレーム状とされていない。
【０１１８】
具体的には、実装部５３１は、例えば、その全体が検出腕２５よりも−ｙ側に位置する板状とされている。この板状の平面形状は、適宜な形状とされてよく、図示の例では、矩形である。実装部５３１の寸法は適宜に設定されてよい。例えば、実装部５３１は、ｘ方向において２つ以上（図示の例では３つ）の素子端子１９を配置可能な大きさを有しているとともに、ｙ方向において２つ以上の素子端子１９を配置可能な大きさを有している。実装部５３１において、ｘ方向の長さは、例えば、ｙ方向の長さよりも長く、また、基部２１のｘ方向の長さ以下である。
【０１１９】
このような構成においては、例えば、第１〜第４実施形態に比較して、センサ素子４０５をｘ方向において小型化することが容易である。第１〜第４実施形態は、第５実施形態に比較して、例えば、ｙ方向において小型化することが容易である。また、第１〜第４実施形態は、素子端子１９同士をｘ方向およびｙ方向に互いに離して配置することが容易であることから、センサ素子５の対向面３５ｂに対する平行度を向上させることができる。
【０１２０】
［接続部の形状の変形例］
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、接続部の形状の変形例を示す平面図であり、図４の一部拡大図に相当する。
【０１２１】
図１０（ａ）に示すように、保持部１５３の接続部１５１ｂの側面（＋ｘ側または−ｘ側に面する面）と、基部２１の保持部１５３側の面（−ｙ側の面）とがなす角部は、面取りがなされてよい。および／または、接続部１５１ｂの主部１５１ａ側（−ｙ側）の面と、主部１５１ａの側面（＋ｘ側または−ｘ側に面する面）とがなす角部は、面取りがなされてよい。
【０１２２】
いずれの面取り面も、適宜な形状とされてよく、例えば、図示のように曲面（平面視において弧状）とされてもよいし、図示とは異なり、平面（平面視において直線状）とされてもよい。曲面状の面取り面の曲率半径および平面状の面取り面のｘ軸およびｙ軸に対する傾斜角等も適宜に設定されてよい。
【０１２３】
上記のように面取りがなされることによって、例えば、応力集中の発生が避けられ、保持部１５３の強度が向上し、ひいては、センサ素子の強度が向上する。また、圧電体のエッチングに対する異方性に起因して生じる残渣の影響をｘ方向の両側で同等とすることも容易化される。
【０１２４】
また、図１０（ｂ）に示すように、保持部１５３の接続部１５１ｂは、一定の幅（ｘ方向）でｙ方向に延びる部分を有していなくてもよい。図示の例では、接続部１５１ｂは、概略、主部１５３ａ側を上底側とする台形状とされている。すなわち、接続部１５１ｂの側面（＋ｘ側または−ｘ側に面する面）は、ｙ軸に対して傾斜する平面状（平面視において直線状）とされている。特に図示しないが、接続部１５１ｂの側面は、この他、例えば、外側に膨らむ、または内側に凹む曲面状（平面視において曲線状）とされてもよい。
【０１２５】
本開示に係るセンサ素子および角速度センサは、以上の実施形態および変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【０１２６】
上述した実施形態および変形例は適宜に組み合わされてよい。例えば、第２実施形態の保持部の配置と、第４実施形態の実装部の形状とが組み合わされてよい。この場合、実装部は、第４実施形態とは逆に、検出腕側（−ｙ側）で途切れた形状とされてよい。また、例えば、第２〜第３実施形態の保持部の配置と、変形例の保持部の形状とが組み合わされてよい。
【０１２７】
駆動腕および検出腕の振動態様は、実施形態に例示したものに限定されない。また、検出される角速度の軸もｙ軸に限定されない。例えば、実施形態とは逆に、駆動腕がｚ方向に互いに逆側に振動され、ｙ軸回りの回転が検出腕のｘ方向の互いに逆側への振動によって検出されてもよい。この態様と実施形態とでは、励振電極の構成および接続と検出電極の構成および接続とが逆になる。また、例えば、基部から＋ｙ側に延びる１対の駆動腕と、基部から−ｙ側に延びる１対の駆動腕と、＋ｙ側の１対の駆動腕の間で基部から＋ｙ側に延びる検出腕と、−ｙ側の１対の駆動腕の間で基部から−ｙ側に延びる保持部とが設けられ、駆動腕をｘ方向に振動させ、ｚ軸回りの回転によって生じるｙ方向のコリオリの力によって基部を保持部との接続位置に対して回転方向に振動させ、これにより検出腕をｘ方向に振動させてもよい。
【０１２８】
また、駆動腕は、２対ではなく、１対とされてもよいし、３対以上とされてもよい。また、検出腕は、１対ではなく、２対以上とされてもよい。
【０１２９】
保持部の主部（２９ａ等）は、その全体に亘って一定の幅で延びていなくてもよい。例えば、主部は、一部または全部が基部（２１）へ向かって徐々に幅が広くなる形状であってもよい。この場合も、主部は、第２腕の先端の間に位置する部分の幅以上の幅を維持しつつ、第２腕の先端の間から基部へ延びているといえる。
【０１３０】
上記のような主部と、図１０（ｂ）の変形例の接続部とが組み合わされてもよい。この場合において、両者の境界は、必ずしも一意に特定可能でなくてもよい。保持部が第２腕（例えば第１実施形態では検出腕２５）の先端の間に位置する部分の幅以上の幅を維持しつつ第２腕の先端の間から基部へ延びており、かつ保持部と基部との接続位置における保持部の幅が保持部の第２腕の先端の間に位置する部分の幅よりも大きければ、保持部は、主部と接続部とを有しているといえる。
【０１３１】
また、保持部は、１対の第２腕の先端よりも基部とは反対側へ延び出て実装部（例えば３１）に接続される部分において、１対の第２腕の先端の間に位置する部分の幅よりも幅が広くなっていてもよい。
【０１３２】
実施形態では、保持部の、基部から第２腕の先端までの長さにおいて、主部の占める割合が接続部の占める割合よりも長くされた。ただし、接続部の占める割合が主部の占める割合よりも長くされてもよい。
【０１３３】
センサ素子または角速度センサは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の一部として構成されてよい。この場合、例えば、ＭＥＭＳの基板上にセンサ素子を構成する圧電体が実装されてよい。
【符号の説明】
【０１３４】
１…角速度センサ、５…センサ素子、１３…圧電体、１５…励振電極（第１電極）、１７…励振電極（第２電極）、１９…素子端子（端子）、２１…基部、２３…駆動腕（第１腕）、２５…検出腕（第２腕）、２９…保持部、３１…実装部。
【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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【国際調査報告】
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2019240175.tif 000014
2019240175.tif 000015
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