双音叉型振動片、振動型センサー素子および振動型センサー
【課題】小型で高い感度を有する双音叉型振動片を提供する。
【解決手段】双音叉型振動片１００では、第１振動腕部１０は、第１基端部３０から第２基端部４０に向かう方向に沿って順に並ぶ、第１領域１２、第２領域１４および第３領域１６を有し、第２振動腕部２０は、第１基端部３０から第２基端部４０に向かう方向に沿って順に並ぶ、第４領域２２、第５領域２４および第６領域２６を有し、第１領域１２の表裏面、第２領域１４の両側面、第３領域１６の表裏面、第４領域２２の両側面、第５領域２４の表裏面、および第６領域２６の両側面には、互いに電気的に接続された第１励振電極１１０が形成され、第１領域１２の両側面、第２領域１４の表裏面、第３領域１６の両側面、第４領域２２の表裏面、第５領域２４の両側面、および第６領域２６の表裏面には、互いに電気的に接続された第２励振電極１２０が形成されている。
【解決手段】双音叉型振動片１００では、第１振動腕部１０は、第１基端部３０から第２基端部４０に向かう方向に沿って順に並ぶ、第１領域１２、第２領域１４および第３領域１６を有し、第２振動腕部２０は、第１基端部３０から第２基端部４０に向かう方向に沿って順に並ぶ、第４領域２２、第５領域２４および第６領域２６を有し、第１領域１２の表裏面、第２領域１４の両側面、第３領域１６の表裏面、第４領域２２の両側面、第５領域２４の表裏面、および第６領域２６の両側面には、互いに電気的に接続された第１励振電極１１０が形成され、第１領域１２の両側面、第２領域１４の表裏面、第３領域１６の両側面、第４領域２２の表裏面、第５領域２４の両側面、および第６領域２６の表裏面には、互いに電気的に接続された第２励振電極１２０が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双音叉型振動片、振動型センサー素子および振動型センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
振動型センサーは、従来から自動車、航空機、ロケットから各種プラントの異常振動環視装置等まで、広く使用されている。中でも双音叉型圧電振動片を用いた振動型センサーは、印加された応力の大きさに比例して双音叉型振動片の周波数が変化し、データ処理が容易であると共に測定精度、測定感度、再現性、温度特性等が優れている。
【０００３】
一般的に、双音叉型振動片は、駆動振動する振動腕部の長さが大きいほど、高い素子感度（検出感度）を得ることができ、Ｓ／Ｎ比（Signal to Noise ratio）を向上させることができる。ここで、特許文献１に開示された双音叉型振動片は、双音叉型振動片の支持部を、２本の振動腕部の間に配置させている。このような双音叉型振動片は、例えばパッケージの面積などによって大きさの制限を受けた場合に、支持部の分だけ振動腕部の長さを大きくすることができる。そのため、素子感度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−５１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、振動型センサーは、いっそうの小型化、高感度化が求められている。それに伴い、双音叉型振動片についても、例えば特許文献１に開示されたような支持部の配置に加え、さらに感度を高めることができる構造が求められている。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、小型で高い感度を有する双音叉型振動片を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記双音叉型振動片を有する振動型センサー素子および振動型センサー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、以下の態様または適用例として実現することができる。
【０００８】
［適用例１］
表裏関係にある表面と裏面と、前記表面と裏面とに連結した側面とを有する双音叉型振動片であって、
並列して延在された第１振動腕部および第２振動腕部と、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部の一方側の端部に接続された第１基端部と、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部の他方側の端部に接続された第２基端部と、
前記第１基端部に接続され、前記第１振動腕部と前記第２振動腕部との間に配置された第１支持部と、
前記第２基端部に接続され、前記第１振動腕部と前記第２振動腕部との間に配置された第２支持部と、
を含み、
前記第１振動腕部は、前記第１基端部から前記第２基端部に向かう方向に沿って順に並ぶ、第１領域、第２領域および第３領域を有し、
前記第２振動腕部は、前記第１基端部から前記第２基端部に向かう方向に沿って順に並ぶ、第４領域、第５領域および第６領域を有し、
前記第１領域の表裏面、前記第２領域の両側面、前記第３領域の表裏面、前記第４領域の両側面、前記第５領域の表裏面、および前記第６領域の両側面には、互いに電気的に接続された第１励振電極が形成され、
前記第１領域の両側面、前記第２領域の表裏面、前記第３領域の両側面、前記第４領域の表裏面、前記第５領域の両側面、および前記第６領域の表裏面には、互いに電気的に接続された第２励振電極が形成されている、双音叉型振動片。
【０００９】
このような双音叉型振動片によれば、前記第１支持部および前記第２支持部の配置と、前記第１励振電極および前記第２励振電極の配置と、によって、小型で高い感度を有する双音叉型振動片を提供することができる。
【００１０】
なお、本発明に係る記載では、「電気的に接続」という文言を、例えば、「特定の部材（以下「Ａ部材」という）に「電気的に接続」された他の特定の部材（以下「Ｂ部材」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ部材とＢ部材とが、直接接して電気的に接続されているような場合と、Ａ部材とＢ部材とが、他の部材を介して電気的に接続されているような場合とが含まれるものとして、「電気的に接続」という文言を用いている。
【００１１】
［適用例２］
適用例１において、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部の隣り合う前記領域の間には、第１引出電極および第２引出電極が形成され、
前記第１引出電極は、
隣り合う前記領域のうちの、一方の前記領域の表面または裏面に形成された前記第１励振電極から延出し、少なくとも二又に分岐して、分岐した一方の電極が他方の前記領域の一方の側面に形成された前記第１励振電極と接続し、分岐した他方の電極が他方の前記領域の他方の側面に形成された前記第１励振電極と接続し、
前記第２引出電極は、
隣り合う前記領域のうちの、一方の前記領域の表面または裏面に形成された前記第２励振電極から延出し、少なくとも二又に分岐して、分岐した一方の電極が他方の前記領域の一方の側面に形成された前記第２励振電極と接続し、分岐した他方の電極が他方の前記領域の他方の側面に形成された前記第２励振電極と接続している、双音叉型振動片。
【００１２】
このような双音叉型振動片によれば、双音叉型振動片が小型化されても、隣り合う前記領域間の表裏面において、前記第１引出電極と前記第２引出電極がショートする心配がない。また、極端に前記第１引出電極および前記第２引出電極の幅を小さくする必要がなく、前記第１引出電極および前記第２引出電極の電気抵抗の増加や断線を抑制することができる。また、前記領域の両側面に形成された励振電極において、どちらか一方の側面電極が断線しても他方の電極で通電を維持することが可能である。なお、このような問題はフォトリソグラフィ技術などにより一層の小型化を行った際に、相対的にフォトマスクのアライメントずれの影響が大きくなることから重大な問題となる。
【００１３】
［適用例３］
適用例１において、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部の隣り合う前記領域の間には、第１引出電極および第２引出電極が形成され、
前記第１引出電極は、
隣り合う前記領域のうちの、一方の前記領域の表面または裏面に形成された前記第１励振電極から延出して、他方の前記領域の片方の側面に形成された前記第１励振電極に接続し、
前記第２引出電極は、
隣り合う前記領域のうちの、一方の前記領域の表面または裏面に形成された前記第２励振電極から延出して、他方の前記領域の片方の側面に形成された前記第２励振電極に接続している、双音叉型振動片。
【００１４】
このような双音叉型振動片によれば、前記第１引出電極および前記第２引出電極の配置および形状における設計の自由度を高めることができる。
【００１５】
［適用例４］
適用例１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１支持部の表裏面には、前記第１励振電極と電気的に接続された第１端子、および前記第２励振電極と電気的に接続された第２端子が形成され、
前記第１支持部の前記第１端子と前記第２端子との間には、環状の開口が形成されている、双音叉型振動片。
【００１６】
このような双音叉型振動片によれば、前記第１端子と前記第２端子との間の距離を小さくすることができ、その分、前記第１支持部の面積を小さくすることができる。その結果、前記第１振動腕部と前記第２振動腕部との間の距離を小さくすることができ、双音叉型振動片の小型化を図ることができる。また、高いＱ値および小さいＣＩ（クリスタルインピーダンス）値を実現することができる。
【００１７】
［適用例５］
適用例１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１支持部には、前記第１励振電極と電気的に接続された第１端子、および前記第２励振電極と電気的に接続された第２端子が形成され、
前記第１支持部の表面および前記表面に対する裏面のうち一方の面に、前記第１端子および前記第２端子のうち一方が形成され、
前記第１支持部の前記表面および前記裏面のうち他方の面に、前記第１端子および前記第２端子のうち他方が形成されている、双音叉型振動片。
【００１８】
このような双音叉型振動片によれば、前記第１支持部の１つの面に２つの端子が形成されていないので、その分、前記第１支持部の面積を小さくすることができる。その結果、前記第１振動腕部と前記第２振動腕部との間の距離を小さくすることができ、双音叉型振動片の小型化を図ることができる。また、高いＱ値および小さいＣＩ値を実現することができる。
【００１９】
［適用例６］
適用例１ないし５のいずれかにおいて、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部は、前記領域の表裏面に形成された溝を有し、
前記領域の表裏面に形成された前記第１励振電極および前記第２励振電極は、前記溝の内壁に設けられている、双音叉型振動片。
【００２０】
このような双音叉型振動片によれば、電圧印加時に発生する電界を効率よく振動に変換できるため、ＣＩ値の増加を抑制することができる。
【００２１】
［適用例７］
基部と、
前記基部に連続する弾性部と、
前記弾性部に連続し前記弾性部によって支持された他の基部と、
前記基部および前記他の基部に固定された請求項１ないし６のいずれかに記載の双音叉型振動片と、
を含む、振動型センサー素子。
【００２２】
このような振動型センサー素子によれば、小型で高い感度を有する振動型センサー素子を提供することができる。
【００２３】
［適用例８］
適用例７に記載の振動型センサー素子と、
前記振動型センサー素子が収容されたパッケージと、
を含む、振動型センサー。
【００２４】
このような振動型センサーによれば、小型で高い感度を有する振動型センサーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係る双音叉型振動片の構成を説明するための図。
【図２】本実施形態に係る双音叉型振動片の振動腕部を模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態の第１変形例に係る双音叉型振動片の構成を説明するための図。
【図４】本実施形態の第２変形例に係る双音叉型振動片の構成を説明するための図。
【図５】本実施形態の第３変形例に係る双音叉型振動片の構成を説明するための図。
【図６】本実施形態に係る振動型センサー素子を模式的に示す斜視図。
【図７】本実施形態に係る振動型センサーを模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
１． 双音叉型振動片
まず、本実施形態に係る双音叉型振動片１００について、図面を参照しながら説明する。双音叉型振動片１００は、表裏関係にある第１の主面（一方の主面）および第２の主面（他方の主面）と、第１の主面および第２の主面に連結した側面と、を有する構成である。図１（Ａ）は、双音叉型振動片１００を一方の主面（以下、「表面」ともいう。）側から見た平面図であって、双音叉型振動片１００の一方の主面（表面）側の構成を説明するための図である。図１（Ｂ）は、双音叉型振動片１００を一方の主面（表面）側から見た透視図であって、双音叉型振動片１００の他方の主面（以下、「裏面」ともいう。）側の構成を説明するための図である。以下、まず双音叉型振動片１００の形状等について説明し、次に双音叉型振動片１００に形成された励振電極、引出電極、端子の配置等について説明する。
【００２８】
１．１． 双音叉型振動片の形状等
双音叉型振動片１００は、表面（図１（Ａ）参照）と、裏面（図１（Ｂ）参照）と、表面および裏面と接続する側面と、を有する外形形状である。裏面は、後述する図６に示すように、基部５０２および他の基部としての質量部５０６に固定される面である。なお、図１（Ａ）に示す面を裏面、すなわち、基部５０２および質量部５０６に固定される面とし、図１（Ｂ）に示す面を表面とすることもできる。双音叉型振動片１００の材質としては、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料が挙げられる。
【００２９】
双音叉型振動片１００は、図１に示すように、第１振動腕部１０と、第２振動腕部２０と、第１基端部３０と、第２基端部４０と、第１支持部５０と、第２支持部６０と、を含む。
【００３０】
（１） 第１振動腕部および第２振動腕部
第１振動腕部１０および第２振動腕部２０は、四角柱形状であって、並列して第１基端部３０から第２基端部４０まで延在している。振動腕部１０，２０は、互いに対向する側面である内側面（支持部５０，６０側の側面）と、内側面とは反対側の側面である外側面と、を有する。振動腕部１０，２０は、互いに離間しており、双音叉型振動片１００の中心軸（第１基端部３０から第２基端部４０に向かう方向（Ｙ軸方向）に延びる中心軸、図示せず）に関して対称に配置されていることができる。
【００３１】
第１振動腕部１０は、第１基端部３０から第２基端部４０に向かう方向に沿って順に並ぶ、第１領域１２、第２領域１４および第３領域１６を有する。第２振動腕部２０は、第１基端部３０から第２基端部４０に向かう方向に沿って順に並ぶ、第４領域２２、第５領域２４および第６領域２６を有する。図示の例では、第１領域１２および第４領域２２は、第１基端部３０に隣接している。また、第３領域１６および第６領域２６は、第２基端部４０に隣接している。第１領域１２、第３領域１６、第４領域２２および第６領域２６は、振動腕部１０，２０の端部に設けられた領域ともいる。第２領域１４および第５領域２４は、振動腕部１０，２０の中央部に設けられた領域ともいえる。図示の例では、第２領域１４および第５領域２４の長さ（Ｙ軸方向の長さ）は、第１領域１２、第３領域１６、第４領域２２および第６領域２６の長さより大きい。各領域１２，１４，１６，２２，２４，２６には、励振電極１１０,１２０が形成されている。振動腕部１０，２０は、励振電極１１０，１２０に印加された電圧によって、屈曲振動することができる。
【００３２】
ここで、図２は、振動腕部１０，２０を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。振動腕部１０，２０は、図２に示すように、溝１５を有していてもよい。溝１５は、各領域１２，１４，１６，２２，２４，２６の表裏面に形成されていることができる。溝１５の断面形状は、図示の例では矩形であるが、特にこれに限定されるものではない。溝１５によって、振動腕部１０，２０は、Ｈ型の断面形状を有することができる。溝１５の内壁には、第１励振電極１１０または第２励振電極１２０が形成されている。これにより、電圧印加時の振動損失が低減されるため、双音叉型振動片１００は、ＣＩ値の増加を抑制することができる。なお、図１では、便宜上、溝１５の図示を省略している。
【００３３】
（２） 第１基端部および第２基端部
第１基端部３０は、図１に示すように、第１振動腕部１０および第２振動腕部２０の一方側の端部に接続されている。第２基端部４０は、第１振動腕部１０および第２振動腕部２０の他方側の端部に接続されている。すなわち、基端部３０，４０は、振動腕部１０，２０を挟持しているともいえる。
【００３４】
図１に示すように、第１基端部３０に２つの突起部３２が接続され、第２基端部４０に２つの突起部４２が接続されていてもよい。突起部３２は、第１基端部３０から第２基端部４０に向かって延出し、振動腕部１０，２０を挟んで配置されている。突起部４２は、第２基端部４０から第１基端部３０に向かって延出し、振動腕部１０，２０を挟んで配置されている。突起部３２，４２によって、双音叉型振動片１００は、不要な振動を防止することができ、ＣＩ値の増加を抑制することができる。
【００３５】
（３） 第１支持部および第２支持部
第１支持部５０は、第１基端部３０に接続され、第１振動腕部１０と第２振動腕部２０との間に配置されている。第２支持部６０は、第２基端部４０に接続され、第１振動腕部１０と第２振動腕部２０との間に配置されている。すなわち、第１支持部５０は、第１基端部３０から第２基端部４０に（−Ｙ軸方向に）向けて延出し、第２支持部６０は、第２基端部４０から第１基端部３０に（＋Ｙ軸方向に）向けて延出している。これにより、例えば、第１支持部が第１基端部から＋Ｙ軸方向に向けて延出し、第２支持部が第２基端部から−Ｙ軸方向に向けて延出している場合に比べて、双音叉型振動片１００のＹ軸方向の長さを小さくすることができる。すなわち、双音叉型振動片１００の小型化を図ることができる。
【００３６】
支持部５０，６０の裏面は、後述する図６に示すように、基部５０２および質量部５０６に固定されることができる。すなわち、双音叉型振動片１００は、第１支持部５０および第２支持部６０の２箇所によって支持される。そのため、例えば３箇所以上で支持される双音叉型振動片に比べて、支持箇所が少ない分、支持状態（例えば、接着剤の量、固着状態など）のバラつきを小さくすることができる。支持状態のバラつきが大きいと、例えば振動型センサーに適用した場合に、外乱の影響（温度や接着剤の材質変化による周波数変化など）を受けやすくなる。すなわち、Ｓ／Ｎ比のＮが大きくなり高精度な測定ができない。よって、支持状態を厳密に管理する必要があり、コストが高くなる場合がある。双音叉型振動片１００では、２箇所によって支持されるため、支持状態のバラつきによる性能低下を防止することができる。また、必要以上にコストが高くなることがない。
【００３７】
１．２． 励振電極、引出電極、端子の配置等
双音叉型振動片１００には、図１に示すように、第１励振電極１１０と、第２励振電極１２０と、第１引出電極１１２と、第２引出電極１２２と、第１端子１１４と、第２端子１２４と、が形成されている。なお、便宜上、図１において、第１励振電極１１０、第１引出電極１１２および第１端子１１４を右下斜線で示し、第２例振電極１２０、第２引出電極１２２および第２端子１２４をクロス斜線で示している。このことは、後述する図３〜５についても同様である。
【００３８】
（１） 第１励振電極および第２励振電極
第１励振電極１１０および第２例振電極１２０は、第１振動腕部１０および第２振動腕部２０に形成されている。より具体的には、第１励振電極１１０は、第１領域１２の表面および裏面（以下、「表裏面」ともいう。）、第２領域１４の内側面および外側面（以下、「両側面」ともいう。）、第３領域１６の表裏面、第４領域２２の両側面、第５領域２４の表裏面、および第６領域２６の両側面に形成されている。領域１２，１４，１６，２２，２４，２６に形成された第１励振電極１１０は、第１引出電極１１２によって互いに電気的に接続されている。また、第２励振電極１２０は、第１領域１２の両側面、第２領域１４の表裏面、第３領域１６の両側面、第４領域２２の表裏面、第５領域２４の両側面、および第６領域２６の表裏面に形成されている。領域１２，１４，１６，２２，２４，２６に形成された第２励振電極１２０は、第２引出電極１２２によって電気的に接続されている。
【００３９】
第１励振電極１１０および第２励振電極１２０は、互いに異なる電位を有することができる。すなわち、領域１２，１４，１６，２２，２４，２６の各々において、表裏面と両側面とには、互いに異なる電位の励振電極が形成されている。そして、振動腕部１０，２０の表裏面には、互いに異なる電位の励振電極１１０，１２０が交互に形成されている。また、振動腕部の両側面には、互いに異なる電位の励振電極１１０，１２０が交互に形成されている。図示の例では、励振電極１１０，１２０は、双音叉型振動片１００のＹ軸方向に沿う中心線（図示せず）に関して、対称となるように配置されている。このような励振電極１１０，１２０の配置によって、振動腕部１０，２０は、双音叉型振動片１００のＹ軸方向に沿う中心線に関して対称となるように、効率よく屈曲振動することができる。
【００４０】
図２に示すように、振動腕部１０，２０が溝１５を有する場合は、領域１２，１４，１６，２２，２４，２６の表裏面に形成された励振電極１１０，１２０は、溝１５の内壁に形成されている。また、領域１２，１４，１６，２２，２４，２６の両側面に形成された励振電極１１０，１２０は、図２に示すように、その一部が表裏面にまで延出していてもよい。
【００４１】
励振電極１１０，１２０の材質としては、例えば、双音叉型振動片１００側からクロム、金の順序で積層したものなどを用いることができる。励振電極１１０，１２０は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法などにより形成されることができる。
【００４２】
（２） 第１引出電極および第２引出電極
第１引出電極１１２および第２引出電極１２２は、図１に示すように、第１振動腕部１０および第２振動腕部２０の隣り合う領域の間に形成されている。より具体的には、第１引出電極１１２は、隣り合う領域のうちの、一方の領域の表面または裏面に形成された第１励振電極１１０から延出し、二又に分岐して、他方の領域の両側面に形成された第１励振電極１１０に接続している。また、第２引出電極１２２は、隣り合う領域のうちの、一方の領域の表面または裏面に形成された第２励振電極１２０から延出し、二又に分岐して、他方の領域の両側面に形成された第２励振電極１２０に接続している。以下、引出電極１１２,１２２の配置について、より詳細に説明する。
【００４３】
図１（Ａ）に示すように、第１領域１２と第２領域１４との間に位置する第１振動腕部１０の表面には、第１引出電極１１２が形成されている。該第１引出電極１１２は、第１領域１２の表面に形成された第１励振電極１１０から、第２領域１４に向けて延出し、二又に分岐して第１振動腕部１０の両側面に至っている。そして、第２領域１４の両側面に形成された第１励振電極１１０に接続している。
【００４４】
同様に、第２領域１４と第３領域１６との間には第２引出電極１２２が形成され、第２領域１４の表面に形成された第２励振電極１２０と、第３領域１６の両側面に形成された第２励振電極１２０と、を接続している。また、第４領域２２と第５領域２４との間には第２引出電極１２２が形成され、第４領域２２の表面に形成された第２励振電極１２０と、第５領域２４の両側面に形成された第２励振電極１２０と、を接続している。また、第５領域２４と第６領域２６との間には第１引出電極１１２が形成され、第５領域２４の表面に形成された第１励振電極１１０と、第６領域２６の両側面に形成された第１励振電極１１０と、を接続している。
【００４５】
図１（Ｂ）に示すように、第１領域１２と第２領域１４との間に位置する第１振動腕部１０の裏面には、第２引出電極１２２が形成されている。該第２引出電極１２２は、第２領域１４の裏面に形成された第２励振電極１２０から、第１領域１２に向けて延出し、二又に分岐して第１振動腕部１０の両側面に至っている。そして、第１領域１２の両側面に形成された第２励振電極１２０に接続している。
【００４６】
同様に、第２領域１４と第３領域１６との間には第１引出電極１１２が形成され、第２領域１４の両側面に形成された第１励振電極１１０と、第３領域１６の裏面に形成された第１励振電極１１０と、を接続している。また、第４領域２２と第５領域２４との間には第１引出電極１１２が形成され、第４領域２２の両側面に形成された第１励振電極１１０と、第５領域２４の裏面に形成された第１励振電極１１０と、を接続している。また、第５領域２４と第６領域２６との間には第２引出電極１２２が形成され、第５領域２４の両側面に形成された第２励振電極１２０と、第６領域２６の裏面に形成された第２励振電極１２０と、を接続している。
【００４７】
以上のとおり、振動腕部１０，２０の隣り合う領域間の表面には、第１引出電極１１２または第２引出電極１２２のいずれか一方のみが形成されている。同様に、振動腕部１０，２０の隣り合う領域間の裏面には、第１引出電極１１２または第２引出電極１２２のいずれか一方のみが形成されている。
【００４８】
なお、引出電極１１２,１２２の材質および製造方法としては、例えば、励振電極１１０,１２０の説明で列挙した材質および製造方法が適用できる。
【００４９】
（３） 第１端子および第２端子
第１端子１１４および第２端子１２４は、図１に示すように、第１支持部５０の表裏面および側面に形成されている。図示はしないが、端子１１４，１２４は、第２支持部６０に形成されていてもよい。端子１１４,１２４は、互いに離間して形成されており、その形状は特に限定されない。図示の例では、第１支持部５０の表面に形成された第１端子１１４と第２端子１２４とは、同じ（ほぼ同じ）面積を有している。同様に、第１支持部５０の裏面に形成された第１端子１１４と第２端子１２４とは、同じ（ほぼ同じ）面積を有している。
【００５０】
第１端子１１４は、第１基端部３０に形成された第１配線１１６を介して、第１領域１２の表裏面に形成された第１励振電極１１０、および第４領域２２の内側面に形成された第１励振電極１１０と接続されている。第２端子１２４は、第１基端部３０に形成された第２配線１２６を介して、第１領域１２の内側面に形成された第２励振電極１２０、および第４領域２２の表裏面に形成された第２励振電極１２０と接続されている。
【００５１】
双音叉型振動片１００では、第１端子１１４と第２端子１２４との間に駆動信号を印加することで、各領域１２，１４，１６，２２，２４，２６に形成された第１励振電極１１０と第２励振電極１２０との間に電界を生じさせ、第１振動腕部１０および第２振動腕部２０を屈曲振動させることができる。
【００５２】
なお、端子１１４,１２４の材質および製造方法としては、例えば、励振電極１１０,１２０の説明で列挙した材質および製造方法が適用できる。
【００５３】
本実施形態に係る双音叉型振動片１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５４】
双音叉型振動片１００によれば、第１支持部５０および第２支持部６０は、第１振動腕部１０と第２振動腕部２０との間に配置されている。そのため、例えばパッケージの面積などによって大きさの制限を受けている場合において、支持部５０，６０の分だけ振動腕部５０，６０の長さを大きくすることができる。そのため、双音叉型振動片１００は、高い感度を有することができる。また、振動腕１０,２０の延出方向（Ｙ軸方向）の長さを小さくすることができ、双音叉型振動片１００の小型化を図ることができる。さらに、双音叉型振動片１００によれば、領域１２，１４，１６，２２，２４，２６の各々において、表裏面と両側面とに、励振電極１１０，１２０が形成されている。このような励振電極１１０，１２０の配置によって、双音叉型振動片１００は、例えば、振動腕部の両端の領域にのみ励振電極が設けられている場合や、振動腕部の中央の領域にのみ励振電極が設けられている場合に比べて、高いＱ値および小さいＣＩ値を実現することができる。すなわち、振動特性が向上し、共振周波数が安定する。外力による共振周波数の変化を検出する振動型センサーに応用した場合、Ｓ／Ｎ比のＮを小さくすることができることから、高精度な測定が可能となる。以上のように、双音叉型振動片１００は、支持部５０，６０の配置、および励振電極１１０，１２０の配置によって、小型で高い感度を有することができ、高精度なセンサーを実現できる。
【００５５】
双音叉型振動片１００によれば、第１引出電極１１２は、隣り合う領域のうちの、一方の領域の表面または裏面に形成された第１励振電極１１０から延出し、二又に分岐して、他方の領域の両側面に形成された第１励振電極１１０に接続している。第２引出電極１２２についても、第１引出電極１１２の説明と同様の内容が適用できる。すなわち、振動腕部１０，２０の隣り合う領域間の表裏面には、第１引出電極１１２または第２引出電極１２２のいずれか一方のみが形成されている。そのため、双音叉型振動片の小型化に伴い、振動腕部１０，２０の幅（Ｙ軸方向の長さ）が小さくなった場合でも、隣り合う領域間の表裏面において、第１引出電極１１２と第２引出電極１２２とがショートする心配がない。また、極端に引出電極１１２，１２２の幅を小さくする必要がなく、引出電極１１２，１２２の電気抵抗の増加や断線を抑制することができる。
【００５６】
双音叉型振動片１００によれば、励振電極１１０，１２０は、溝１５の内壁に形成されていることができる。これにより、電圧印加時に発生する電界を効率よく振動に変換できるため、双音叉型振動片１００は、ＣＩ値の増加を抑制することができる。
【００５７】
２． 双音叉型振動片の第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る双音叉型振動片２００について、図面を参照しながら説明する。図３（Ａ）は、双音叉型振動片２００を一方の主面（表面）側から見た平面図であって、双音叉型振動片２００の一方の主面（表面）側の構成を説明するための図である。図３（Ｂ）は、双音叉型振動片２００を一方の主面（表面）側から見た透視図であって、双音叉型振動片２００の他方の主面（裏面）側の構成を説明するための図である。以下、本実施形態の第１変形例に係る双音叉型振動片２００において、本実施形態に係る双音叉型振動片１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５８】
双音叉型振動片１００の例では、第１引出電極１１２は、隣り合う領域のうちの、一方の領域の表面または裏面に形成された第１励振電極１１０から延出し、二又に分岐して、他方の領域の両側面に形成された第１励振電極１１０に接続していた。第２引出電極１２２についても、第１引出電極１１２の説明と同様の内容が適用できた。
【００５９】
双音叉型振動片２００では、図３に示すように、第１引出電極１１２は、隣り合う領域のうちの、一方の領域の表面または裏面に形成された第１励振電極１１０から延出し、他方の領域の片方の側面に形成された第１励振電極１１０に接続している。また、第２引出電極１２２は、隣り合う領域のうちの、一方の領域の表面または裏面に形成された第２励振電極１２０から延出し、他方の領域の片方の側面に形成された第２励振電極１２０に接続している。
【００６０】
より具体的には、図３（Ａ）に示すように、第１領域１２と第２領域１４との間に位置する第１振動腕部１０の表面には、第１引出電極１１２および第２引出電極１２２が形成されている。第１引出電極１１２は、第１領域１２の表面に形成された第１励振電極１１０から第２領域１４に向けて延出し、第１振動腕部１０の外側面に至る。そして、第２領域１４の外側面に形成された第１励振電極１１０に接続している。第２引出電極１２２は、第２領域１４の表面に形成された第２励振電極１２０から第１領域１２に向けて延出し、第１振動腕部１０の内側面に至る。そして、第１領域１２の内側面に形成された第２励振電極１２０に接続している。
【００６１】
また、図３（Ｂ）に示すように、第１領域１２と第２領域１４との間に位置する第１振動腕部１０の裏面には、第１引出電極１１２および第２引出電極１２２が形成されている。第１引出電極１１２は、第１領域１２の裏面に形成された第１励振電極１１０から第２領域１４に向けて延出し、第１振動腕部１０の内側面に至る。そして、第２領域１４の内側面に形成された第１励振電極１１０に接続している。第２引出電極１２２は、第２領域１４の裏面に形成された第２励振電極１２０から第１領域１２に向けて延出し、第１振動腕部１０の外側面に至る。そして、第１領域１２の外側面に形成された第２励振電極１２０に接続している。
【００６２】
上記の第１領域１２−第２領域１４間の引出電極の説明内容は、その他の領域間の引出電極について、適用することができる。
【００６３】
双音叉型振動片２００によれば、双音叉型振動片１００の例で示した引出電極１１２，１２２の配置および形状に係らず、第１例振電極１１０同士を接続し、また第２励振電極１２０同士を接続することができる。すなわち、引出電極１１２，１２２の配置および形状における設計の自由度を高めることができる。
【００６４】
３． 双音叉型振動片の第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る双音叉型振動片３００について、図面を参照しながら説明する。図４（Ａ）は、双音叉型振動片３００を一方の主面（表面）側から見た平面図であって、双音叉型振動片３００の一方の主面（表面）側の構成を説明するための図である。図４（Ｂ）は、双音叉型振動片３００を一方の主面（表面）側から見た透視図であって、双音叉型振動片３００の他方の主面（裏面）側の構成を説明するための図である。以下、本実施形態の第２変形例に係る双音叉型振動片３００において、本実施形態に係る双音叉型振動片１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６５】
双音叉型振動片３００では、図４に示すように、第１支持部５０の第１端子１１４と第２端子１２４との間に、開口３５０が形成されている。図示はしないが、例えば、第２支持部６０に第１端子１１４と第２端子１２４とが形成されている場合は、第２支持部６０の第１端子１１４と第２端子１２４と間に、開口３５０が形成されていてもよい。開口３５０は、平面視において、第１支持部５０の外周と離間して形成されている。開口３５０の平面形状は、環状であるともいえ、図示の例では矩形である。開口３５０は、表面から裏面まで貫通している貫通孔でもよいし、貫通せずに底面を有する溝形状でもよい。なお、開口３５０を貫通孔として形成する場合は、双音叉型振動片３００の外形形状をエッチング等によって形成する際に、同時に開口３５０を形成することができる。すなわち、製造工程を増やすことなく、開口３５０を形成することができる。
【００６６】
双音叉型振動片３００によれば、上述のとおり、第１支持部５０には、開口３５０が形成されていることができる。開口３５０内は、例えば第１支持部５０を構成する水晶より誘電率の小さい空気（または真空）などが設けられている。そのため、第１端子１１４と第２端子１２４との間の結合容量を小さくすることができる。これにより、第１端子１１４と第２端子１２４との間の距離を小さくすることができ、その分、第１支持部５０の面積を小さくすることができる。その結果、第１振動腕部１０と第２振動腕部２０との間の距離を小さくすることができ、双音叉型振動片３００の小型化を図ることができる。また、一般的に双音叉型振動片は、２つの振動腕部の距離が小さいほど振動エネルギーの結合が大きくなることが知られている。そのため、双音叉型振動片３００によれば、高いＱ値および小さいＣＩ値を実現することができる。
【００６７】
また、双音叉型振動片３００によれば、例えば後述する図６に示すように、第１支持部５０を基部５０２に接合するために接着剤を用いる場合において、余分な接着剤を開口３５０内に逃がすことができる。これにより、接着剤が第１支持部５０の外周から流出すること抑制でき、信頼性を高めることができる。
【００６８】
また、双音叉型振動片３００によれば、開口３５０は、平面視において、第１支持部５０の外周と離間している。例えば第１支持部の外周と接続し、第１支持部を分断するように開口が設けられていると、実質的に、双音叉型振動片を支持する箇所が増えることになる。上述のとおり、支持箇所が多いと支持状態のバラつきが大きくなり、双音叉型振動片の感度が低下する場合がある。双音叉型振動片３００では、必要以上に支持箇所を増やすことなく、開口３５０を設けることができる。
【００６９】
４． 双音叉型振動片の第３変形例
次に、本実施形態の第３変形例に係る双音叉型振動片４００について、図面を参照しながら説明する。図５（Ａ）は、双音叉型振動片４００を一方の主面（表面）側から見た平面図であって、双音叉型振動片４００の一方の主面（表面）側の構成を説明するための図である。図５（Ｂ）は、双音叉型振動片４００を一方の主面（表面）側から見た透視図であって、双音叉型振動片４００の他方の主面（裏面）側の構成を説明するための図である。以下、本実施形態の第３変形例に係る双音叉型振動片４００において、本実施形態に係る双音叉型振動片１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７０】
双音叉型振動片１００の例では、第１支持部５０の表面には、第１端子１１４および第２端子１２４が形成されていた。同様に、第１支持部５０の裏面には、第１端子１１４および第２端子１２４が形成されていた。
【００７１】
双音叉型振動片４００では、図５（Ａ）に示すように、第１支持部５０の表面には、第１端子１１４のみが形成され、第２端子１２４は形成されていない。図５（Ａ）の例では、第１支持部５０の側面に、第２端子１２４が形成されている。また、図５（Ｂ）に示すように、第１支持部５０の裏面には、第２端子１２４のみが形成され、第１端子１１４は形成されていない。図５（Ｂ）の例では、第１支持部５０の側面に、第１端子１１４が形成されている。なお、図示はしないが、第１支持部５０の表面に第２端子１２４のみが形成され、第１支持部５０の裏面に第１端子１１４のみが形成されていてもよい。
【００７２】
双音叉型振動片４００によれば、上述のとおり、第１支持部５０の表裏面のうちの一方の面に１つの端子を形成することができる。すなわち、例えば双音叉型振動片１００のように、第１支持部５０の１つの面に２つの端子が形成されていない。したがって、その分、第１支持部５０の面積を小さくすることができる。その結果、第１振動腕部１０と第２振動腕部２０との間の距離を小さくすることができ、双音叉型振動片４００の小型化を図ることができる。また、双音叉型振動片４００によれば、高いＱ値および小さいＣＩ値を実現することができる。
【００７３】
５． 振動型センサー素子
次に、本実施形態に係る振動型センサー素子５００について、図面を参照しながら説明する。図６は、振動型センサー素子５００を模式的に示す斜視図である。振動型センサー素子５００は、本発明に係る双音叉型振動片を含む。本実施形態では、本発明に係る双音叉型振動片として、双音叉型振動片１００を用いた例について説明する。以下、本実施形態に係る振動型センサー素子５００において、本実施形態に係る双音叉型振動片１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。なお、便宜上、図６において、励振電極１１０,１２０、引出電極１１２,１２２、端子１１４,１２４および配線１１６,１２６の図示を省略している。
【００７４】
振動型センサー素子５００は、図６に示すように、基部５０２と、基部５０２に連続する弾性部５０４と、弾性部５０４に連続し弾性部５０４によって支持された他の基部としての質量部５０６と、基部５０２および前記質量部５０６に固定された双音叉型振動片５００と、を含む。基部５０２、弾性部５０４および質量部５０６の材質としては、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料、真鍮、アルミニウム、燐青銅などの金属材料などが挙げられる。
【００７５】
基部５０２は、振動型センサー素子５００を、例えば、自動車、航空機、ロケットなどの装置に搭載するときに、該装置に機械的に固定される部位である。基部５０２の形状は限定されない。基部５０２の機能としては、弾性部５０４を介して質量部５０６を支持すること、および、振動型センサー素子５００に加速度等の物理量が入力されたときに生じる弾性部５０４の変位に対する基準となること、などが挙げられる。
【００７６】
弾性部５０４は、基部５０２および質量部５０６を連結し、基部５０２が質量部５０６を支持するようにさせる部位である。図示はしないが、弾性部５０４は、複数設けられてもよい。弾性部５０４の形状としては、例えば、板バネ状、弦巻バネ（コイル）状、屈曲形状などが挙げられる。図示の例では、弾性部５０４は、基部５０２および質量部５０６に比べて厚みの小さい部分（断面視における厚みのくびれている部分）が相当する。弾性部５０４は、弾性を有する。すなわち、弾性部５０４は、質量部５０６が受力部となり力を受けて基部５０２に対して変位したときに、質量部５０６を変位する前の位置に戻そうとする復元力を有する。
【００７７】
質量部５０６は、弾性部５０４に連続し、弾性部５０４によって支持された部位である。質量部５０６の形状は特に限定されない。質量部５０６が支持される形態としては、例えば、片持ち梁状、両持ち梁状、弾性部５０４によって懸下される形態などが挙げられる。質量部５０６は、振動型センサー素子５００に加速度等が印加されたときに、慣性抵抗（質量）となる。そのため、バネ・錐振動系に慣性力が生じると、質量部５０６の作用によって弾性部５０４に歪みを生じさせることができる。また、振動型センサー素子５００に加速度等が印加されたとき、質量部５０６の慣性によって、質量部５０６の基部５０２に対する相対的な位置が変化する。したがって、振動型センサー素子５００は、質量部５０６の基部５０２に対する相対的な位置の変化を検知することにより、印加された加速度等を測定することができる。図示の例では、質量部５０６は、弾性部５０４に連続し、片持ち梁状の形状で保持されている。図示の例では、振動型センサー素子５００にＹ軸方向の加速度が印加されることによって、弾性部５０４に歪みが生じ、質量部５０６の基部５０２に対する位置が変化する。
【００７８】
双音叉型振動片１００は、基部５０２および質量部５０６に固定されている。図示の例では、第１支持部５０が基部５０２に固定され、第２支持部６０が質量部５０６に固定されている。図示はしないが、第２支持部６０が基部５０２に固定され、第１支持部５０が質量部５０６に固定されていてもよい。支持部５０，６０は、例えば導電性接着剤によって、基部５０２および質量部５０６に固定されることができる。これにより、例えば、第１支持部５０の裏面に形成された端子１１４，１２４と、基部５０２に形成された配線（図示せず）と、を電気的に接続することができる。なお、第１支持部５０の表面に形成された端子１１４，１２４を、例えばワイヤー（図示せず）によって、外部と電気的に接続させることも可能である。
【００７９】
振動型センサー素子５００によれば、上述のとおり、基部５０２および質量部５０６に、小型で感度の高い双音叉型振動片１００が固定されている。したがって、小型で高い感度を有する振動型センサー素子５００を提供することができる。
【００８０】
６． 振動型センサー
次に、本実施形態に係る振動型センサー６００について、図面を参照しながら説明する。図７は、振動型センサー６００を模式的に示す断面図である。振動型センサー６００は、本発明に係る振動型センサー素子を含む。本実施形態では、本発明に係る振動型センサー素子として、振動型センサー素子５００を用いた例について説明する。以下、本実施形態に係る振動型センサー６００において、本実施形態に係る振動型センサー素子５００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８１】
振動型センサー６００は、図７に示すように、パッケージ６０２と、パッケージ６０２内に収容されたＩＣチップ６０２および振動型センサー素子５００と、を含む。
【００８２】
パッケージ６０２としては、セラミックスのパッケージベース（容器）にリッド（蓋）が設けられたもの等が挙げられる。パッケージ６０２によって、振動型センサー素子５００を減圧空間内に封止することができる。これにより、双音叉型振動片１００のＱ値を高め、熱雑音や部材の劣化を抑えることができる。
【００８３】
ＩＣチップ６０４は、例えばろう材（図示せず）によって、パッケージ６０２の内側底面に接合されている。ＩＣチップ６０４は、双音叉型振動片１００の駆動腕部１０，２０を振動させるための駆動回路と、双音叉型振動片１００に生じた物理量を検出するための検出回路と、を有する。ＩＣチップ６０４は、例えばワイヤー（図示せず）により、センサー素子５００（双音叉型振動片１００）と電気的に接続されている。
【００８４】
振動型センサー素子５００は、例えばろう材によって、基部５０２がパッケージ６０２の内側底面に接合されている。質量部５０６は、パッケージ６０２の内側底面と離間している。すなわち、振動型センサー素子５００は、片持ち梁状の状態でパッケージ６０２内に収容されている。
【００８５】
振動型センサー６００によれば、上述のとおり、パッケージ６０２内に、小型で感度の高い振動型センサー素子５００が収容されている。したがって、小型で高い感度を有する振動型センサー６００を提供することができる。
【００８６】
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００８７】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００８８】
１０ 第１振動腕部、１５ 溝、２０ 第２振動腕部、３０ 第１基端部、
３２ 突起部、４０ 第２基端部、４２ 突起部、５０ 第１支持部、
６０ 第２支持部、１００ 双音叉型振動片、１１０ 第１励振電極、
１１２ 第１引出電極、１１４ 第１端子、１１６ 第１配線、１２０ 第２励振電極、
１２２ 第２引出電極、１２４ 第２端子、１２６ 第２配線、
２００ 双音叉型振動片、３００ 双音叉型振動片、３５０ 開口、
４００ 双音叉型振動片、５００ 振動型センサー素子、５０２ 基部、
５０４ 弾性部、５０６ 質量部、６００ 振動型センサー、６０２ パッケージ、
６０４ ＩＣチップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双音叉型振動片、振動型センサー素子および振動型センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
振動型センサーは、従来から自動車、航空機、ロケットから各種プラントの異常振動環視装置等まで、広く使用されている。中でも双音叉型圧電振動片を用いた振動型センサーは、印加された応力の大きさに比例して双音叉型振動片の周波数が変化し、データ処理が容易であると共に測定精度、測定感度、再現性、温度特性等が優れている。
【０００３】
一般的に、双音叉型振動片は、駆動振動する振動腕部の長さが大きいほど、高い素子感度（検出感度）を得ることができ、Ｓ／Ｎ比（Signal to Noise ratio）を向上させることができる。ここで、特許文献１に開示された双音叉型振動片は、双音叉型振動片の支持部を、２本の振動腕部の間に配置させている。このような双音叉型振動片は、例えばパッケージの面積などによって大きさの制限を受けた場合に、支持部の分だけ振動腕部の長さを大きくすることができる。そのため、素子感度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−５１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、振動型センサーは、いっそうの小型化、高感度化が求められている。それに伴い、双音叉型振動片についても、例えば特許文献１に開示されたような支持部の配置に加え、さらに感度を高めることができる構造が求められている。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、小型で高い感度を有する双音叉型振動片を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記双音叉型振動片を有する振動型センサー素子および振動型センサー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、以下の態様または適用例として実現することができる。
【０００８】
［適用例１］
表裏関係にある表面と裏面と、前記表面と裏面とに連結した側面とを有する双音叉型振動片であって、
並列して延在された第１振動腕部および第２振動腕部と、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部の一方側の端部に接続された第１基端部と、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部の他方側の端部に接続された第２基端部と、
前記第１基端部に接続され、前記第１振動腕部と前記第２振動腕部との間に配置された第１支持部と、
前記第２基端部に接続され、前記第１振動腕部と前記第２振動腕部との間に配置された第２支持部と、
を含み、
前記第１振動腕部は、前記第１基端部から前記第２基端部に向かう方向に沿って順に並ぶ、第１領域、第２領域および第３領域を有し、
前記第２振動腕部は、前記第１基端部から前記第２基端部に向かう方向に沿って順に並ぶ、第４領域、第５領域および第６領域を有し、
前記第１領域の表裏面、前記第２領域の両側面、前記第３領域の表裏面、前記第４領域の両側面、前記第５領域の表裏面、および前記第６領域の両側面には、互いに電気的に接続された第１励振電極が形成され、
前記第１領域の両側面、前記第２領域の表裏面、前記第３領域の両側面、前記第４領域の表裏面、前記第５領域の両側面、および前記第６領域の表裏面には、互いに電気的に接続された第２励振電極が形成されている、双音叉型振動片。
【０００９】
このような双音叉型振動片によれば、前記第１支持部および前記第２支持部の配置と、前記第１励振電極および前記第２励振電極の配置と、によって、小型で高い感度を有する双音叉型振動片を提供することができる。
【００１０】
なお、本発明に係る記載では、「電気的に接続」という文言を、例えば、「特定の部材（以下「Ａ部材」という）に「電気的に接続」された他の特定の部材（以下「Ｂ部材」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ部材とＢ部材とが、直接接して電気的に接続されているような場合と、Ａ部材とＢ部材とが、他の部材を介して電気的に接続されているような場合とが含まれるものとして、「電気的に接続」という文言を用いている。
【００１１】
［適用例２］
適用例１において、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部の隣り合う前記領域の間には、第１引出電極および第２引出電極が形成され、
前記第１引出電極は、
隣り合う前記領域のうちの、一方の前記領域の表面または裏面に形成された前記第１励振電極から延出し、少なくとも二又に分岐して、分岐した一方の電極が他方の前記領域の一方の側面に形成された前記第１励振電極と接続し、分岐した他方の電極が他方の前記領域の他方の側面に形成された前記第１励振電極と接続し、
前記第２引出電極は、
隣り合う前記領域のうちの、一方の前記領域の表面または裏面に形成された前記第２励振電極から延出し、少なくとも二又に分岐して、分岐した一方の電極が他方の前記領域の一方の側面に形成された前記第２励振電極と接続し、分岐した他方の電極が他方の前記領域の他方の側面に形成された前記第２励振電極と接続している、双音叉型振動片。
【００１２】
このような双音叉型振動片によれば、双音叉型振動片が小型化されても、隣り合う前記領域間の表裏面において、前記第１引出電極と前記第２引出電極がショートする心配がない。また、極端に前記第１引出電極および前記第２引出電極の幅を小さくする必要がなく、前記第１引出電極および前記第２引出電極の電気抵抗の増加や断線を抑制することができる。また、前記領域の両側面に形成された励振電極において、どちらか一方の側面電極が断線しても他方の電極で通電を維持することが可能である。なお、このような問題はフォトリソグラフィ技術などにより一層の小型化を行った際に、相対的にフォトマスクのアライメントずれの影響が大きくなることから重大な問題となる。
【００１３】
［適用例３］
適用例１において、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部の隣り合う前記領域の間には、第１引出電極および第２引出電極が形成され、
前記第１引出電極は、
隣り合う前記領域のうちの、一方の前記領域の表面または裏面に形成された前記第１励振電極から延出して、他方の前記領域の片方の側面に形成された前記第１励振電極に接続し、
前記第２引出電極は、
隣り合う前記領域のうちの、一方の前記領域の表面または裏面に形成された前記第２励振電極から延出して、他方の前記領域の片方の側面に形成された前記第２励振電極に接続している、双音叉型振動片。
【００１４】
このような双音叉型振動片によれば、前記第１引出電極および前記第２引出電極の配置および形状における設計の自由度を高めることができる。
【００１５】
［適用例４］
適用例１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１支持部の表裏面には、前記第１励振電極と電気的に接続された第１端子、および前記第２励振電極と電気的に接続された第２端子が形成され、
前記第１支持部の前記第１端子と前記第２端子との間には、環状の開口が形成されている、双音叉型振動片。
【００１６】
このような双音叉型振動片によれば、前記第１端子と前記第２端子との間の距離を小さくすることができ、その分、前記第１支持部の面積を小さくすることができる。その結果、前記第１振動腕部と前記第２振動腕部との間の距離を小さくすることができ、双音叉型振動片の小型化を図ることができる。また、高いＱ値および小さいＣＩ（クリスタルインピーダンス）値を実現することができる。
【００１７】
［適用例５］
適用例１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１支持部には、前記第１励振電極と電気的に接続された第１端子、および前記第２励振電極と電気的に接続された第２端子が形成され、
前記第１支持部の表面および前記表面に対する裏面のうち一方の面に、前記第１端子および前記第２端子のうち一方が形成され、
前記第１支持部の前記表面および前記裏面のうち他方の面に、前記第１端子および前記第２端子のうち他方が形成されている、双音叉型振動片。
【００１８】
このような双音叉型振動片によれば、前記第１支持部の１つの面に２つの端子が形成されていないので、その分、前記第１支持部の面積を小さくすることができる。その結果、前記第１振動腕部と前記第２振動腕部との間の距離を小さくすることができ、双音叉型振動片の小型化を図ることができる。また、高いＱ値および小さいＣＩ値を実現することができる。
【００１９】
［適用例６］
適用例１ないし５のいずれかにおいて、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部は、前記領域の表裏面に形成された溝を有し、
前記領域の表裏面に形成された前記第１励振電極および前記第２励振電極は、前記溝の内壁に設けられている、双音叉型振動片。
【００２０】
このような双音叉型振動片によれば、電圧印加時に発生する電界を効率よく振動に変換できるため、ＣＩ値の増加を抑制することができる。
【００２１】
［適用例７］
基部と、
前記基部に連続する弾性部と、
前記弾性部に連続し前記弾性部によって支持された他の基部と、
前記基部および前記他の基部に固定された請求項１ないし６のいずれかに記載の双音叉型振動片と、
を含む、振動型センサー素子。
【００２２】
このような振動型センサー素子によれば、小型で高い感度を有する振動型センサー素子を提供することができる。
【００２３】
［適用例８］
適用例７に記載の振動型センサー素子と、
前記振動型センサー素子が収容されたパッケージと、
を含む、振動型センサー。
【００２４】
このような振動型センサーによれば、小型で高い感度を有する振動型センサーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係る双音叉型振動片の構成を説明するための図。
【図２】本実施形態に係る双音叉型振動片の振動腕部を模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態の第１変形例に係る双音叉型振動片の構成を説明するための図。
【図４】本実施形態の第２変形例に係る双音叉型振動片の構成を説明するための図。
【図５】本実施形態の第３変形例に係る双音叉型振動片の構成を説明するための図。
【図６】本実施形態に係る振動型センサー素子を模式的に示す斜視図。
【図７】本実施形態に係る振動型センサーを模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
１． 双音叉型振動片
まず、本実施形態に係る双音叉型振動片１００について、図面を参照しながら説明する。双音叉型振動片１００は、表裏関係にある第１の主面（一方の主面）および第２の主面（他方の主面）と、第１の主面および第２の主面に連結した側面と、を有する構成である。図１（Ａ）は、双音叉型振動片１００を一方の主面（以下、「表面」ともいう。）側から見た平面図であって、双音叉型振動片１００の一方の主面（表面）側の構成を説明するための図である。図１（Ｂ）は、双音叉型振動片１００を一方の主面（表面）側から見た透視図であって、双音叉型振動片１００の他方の主面（以下、「裏面」ともいう。）側の構成を説明するための図である。以下、まず双音叉型振動片１００の形状等について説明し、次に双音叉型振動片１００に形成された励振電極、引出電極、端子の配置等について説明する。
【００２８】
１．１． 双音叉型振動片の形状等
双音叉型振動片１００は、表面（図１（Ａ）参照）と、裏面（図１（Ｂ）参照）と、表面および裏面と接続する側面と、を有する外形形状である。裏面は、後述する図６に示すように、基部５０２および他の基部としての質量部５０６に固定される面である。なお、図１（Ａ）に示す面を裏面、すなわち、基部５０２および質量部５０６に固定される面とし、図１（Ｂ）に示す面を表面とすることもできる。双音叉型振動片１００の材質としては、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料が挙げられる。
【００２９】
双音叉型振動片１００は、図１に示すように、第１振動腕部１０と、第２振動腕部２０と、第１基端部３０と、第２基端部４０と、第１支持部５０と、第２支持部６０と、を含む。
【００３０】
（１） 第１振動腕部および第２振動腕部
第１振動腕部１０および第２振動腕部２０は、四角柱形状であって、並列して第１基端部３０から第２基端部４０まで延在している。振動腕部１０，２０は、互いに対向する側面である内側面（支持部５０，６０側の側面）と、内側面とは反対側の側面である外側面と、を有する。振動腕部１０，２０は、互いに離間しており、双音叉型振動片１００の中心軸（第１基端部３０から第２基端部４０に向かう方向（Ｙ軸方向）に延びる中心軸、図示せず）に関して対称に配置されていることができる。
【００３１】
第１振動腕部１０は、第１基端部３０から第２基端部４０に向かう方向に沿って順に並ぶ、第１領域１２、第２領域１４および第３領域１６を有する。第２振動腕部２０は、第１基端部３０から第２基端部４０に向かう方向に沿って順に並ぶ、第４領域２２、第５領域２４および第６領域２６を有する。図示の例では、第１領域１２および第４領域２２は、第１基端部３０に隣接している。また、第３領域１６および第６領域２６は、第２基端部４０に隣接している。第１領域１２、第３領域１６、第４領域２２および第６領域２６は、振動腕部１０，２０の端部に設けられた領域ともいる。第２領域１４および第５領域２４は、振動腕部１０，２０の中央部に設けられた領域ともいえる。図示の例では、第２領域１４および第５領域２４の長さ（Ｙ軸方向の長さ）は、第１領域１２、第３領域１６、第４領域２２および第６領域２６の長さより大きい。各領域１２，１４，１６，２２，２４，２６には、励振電極１１０,１２０が形成されている。振動腕部１０，２０は、励振電極１１０，１２０に印加された電圧によって、屈曲振動することができる。
【００３２】
ここで、図２は、振動腕部１０，２０を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。振動腕部１０，２０は、図２に示すように、溝１５を有していてもよい。溝１５は、各領域１２，１４，１６，２２，２４，２６の表裏面に形成されていることができる。溝１５の断面形状は、図示の例では矩形であるが、特にこれに限定されるものではない。溝１５によって、振動腕部１０，２０は、Ｈ型の断面形状を有することができる。溝１５の内壁には、第１励振電極１１０または第２励振電極１２０が形成されている。これにより、電圧印加時の振動損失が低減されるため、双音叉型振動片１００は、ＣＩ値の増加を抑制することができる。なお、図１では、便宜上、溝１５の図示を省略している。
【００３３】
（２） 第１基端部および第２基端部
第１基端部３０は、図１に示すように、第１振動腕部１０および第２振動腕部２０の一方側の端部に接続されている。第２基端部４０は、第１振動腕部１０および第２振動腕部２０の他方側の端部に接続されている。すなわち、基端部３０，４０は、振動腕部１０，２０を挟持しているともいえる。
【００３４】
図１に示すように、第１基端部３０に２つの突起部３２が接続され、第２基端部４０に２つの突起部４２が接続されていてもよい。突起部３２は、第１基端部３０から第２基端部４０に向かって延出し、振動腕部１０，２０を挟んで配置されている。突起部４２は、第２基端部４０から第１基端部３０に向かって延出し、振動腕部１０，２０を挟んで配置されている。突起部３２，４２によって、双音叉型振動片１００は、不要な振動を防止することができ、ＣＩ値の増加を抑制することができる。
【００３５】
（３） 第１支持部および第２支持部
第１支持部５０は、第１基端部３０に接続され、第１振動腕部１０と第２振動腕部２０との間に配置されている。第２支持部６０は、第２基端部４０に接続され、第１振動腕部１０と第２振動腕部２０との間に配置されている。すなわち、第１支持部５０は、第１基端部３０から第２基端部４０に（−Ｙ軸方向に）向けて延出し、第２支持部６０は、第２基端部４０から第１基端部３０に（＋Ｙ軸方向に）向けて延出している。これにより、例えば、第１支持部が第１基端部から＋Ｙ軸方向に向けて延出し、第２支持部が第２基端部から−Ｙ軸方向に向けて延出している場合に比べて、双音叉型振動片１００のＹ軸方向の長さを小さくすることができる。すなわち、双音叉型振動片１００の小型化を図ることができる。
【００３６】
支持部５０，６０の裏面は、後述する図６に示すように、基部５０２および質量部５０６に固定されることができる。すなわち、双音叉型振動片１００は、第１支持部５０および第２支持部６０の２箇所によって支持される。そのため、例えば３箇所以上で支持される双音叉型振動片に比べて、支持箇所が少ない分、支持状態（例えば、接着剤の量、固着状態など）のバラつきを小さくすることができる。支持状態のバラつきが大きいと、例えば振動型センサーに適用した場合に、外乱の影響（温度や接着剤の材質変化による周波数変化など）を受けやすくなる。すなわち、Ｓ／Ｎ比のＮが大きくなり高精度な測定ができない。よって、支持状態を厳密に管理する必要があり、コストが高くなる場合がある。双音叉型振動片１００では、２箇所によって支持されるため、支持状態のバラつきによる性能低下を防止することができる。また、必要以上にコストが高くなることがない。
【００３７】
１．２． 励振電極、引出電極、端子の配置等
双音叉型振動片１００には、図１に示すように、第１励振電極１１０と、第２励振電極１２０と、第１引出電極１１２と、第２引出電極１２２と、第１端子１１４と、第２端子１２４と、が形成されている。なお、便宜上、図１において、第１励振電極１１０、第１引出電極１１２および第１端子１１４を右下斜線で示し、第２例振電極１２０、第２引出電極１２２および第２端子１２４をクロス斜線で示している。このことは、後述する図３〜５についても同様である。
【００３８】
（１） 第１励振電極および第２励振電極
第１励振電極１１０および第２例振電極１２０は、第１振動腕部１０および第２振動腕部２０に形成されている。より具体的には、第１励振電極１１０は、第１領域１２の表面および裏面（以下、「表裏面」ともいう。）、第２領域１４の内側面および外側面（以下、「両側面」ともいう。）、第３領域１６の表裏面、第４領域２２の両側面、第５領域２４の表裏面、および第６領域２６の両側面に形成されている。領域１２，１４，１６，２２，２４，２６に形成された第１励振電極１１０は、第１引出電極１１２によって互いに電気的に接続されている。また、第２励振電極１２０は、第１領域１２の両側面、第２領域１４の表裏面、第３領域１６の両側面、第４領域２２の表裏面、第５領域２４の両側面、および第６領域２６の表裏面に形成されている。領域１２，１４，１６，２２，２４，２６に形成された第２励振電極１２０は、第２引出電極１２２によって電気的に接続されている。
【００３９】
第１励振電極１１０および第２励振電極１２０は、互いに異なる電位を有することができる。すなわち、領域１２，１４，１６，２２，２４，２６の各々において、表裏面と両側面とには、互いに異なる電位の励振電極が形成されている。そして、振動腕部１０，２０の表裏面には、互いに異なる電位の励振電極１１０，１２０が交互に形成されている。また、振動腕部の両側面には、互いに異なる電位の励振電極１１０，１２０が交互に形成されている。図示の例では、励振電極１１０，１２０は、双音叉型振動片１００のＹ軸方向に沿う中心線（図示せず）に関して、対称となるように配置されている。このような励振電極１１０，１２０の配置によって、振動腕部１０，２０は、双音叉型振動片１００のＹ軸方向に沿う中心線に関して対称となるように、効率よく屈曲振動することができる。
【００４０】
図２に示すように、振動腕部１０，２０が溝１５を有する場合は、領域１２，１４，１６，２２，２４，２６の表裏面に形成された励振電極１１０，１２０は、溝１５の内壁に形成されている。また、領域１２，１４，１６，２２，２４，２６の両側面に形成された励振電極１１０，１２０は、図２に示すように、その一部が表裏面にまで延出していてもよい。
【００４１】
励振電極１１０，１２０の材質としては、例えば、双音叉型振動片１００側からクロム、金の順序で積層したものなどを用いることができる。励振電極１１０，１２０は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法などにより形成されることができる。
【００４２】
（２） 第１引出電極および第２引出電極
第１引出電極１１２および第２引出電極１２２は、図１に示すように、第１振動腕部１０および第２振動腕部２０の隣り合う領域の間に形成されている。より具体的には、第１引出電極１１２は、隣り合う領域のうちの、一方の領域の表面または裏面に形成された第１励振電極１１０から延出し、二又に分岐して、他方の領域の両側面に形成された第１励振電極１１０に接続している。また、第２引出電極１２２は、隣り合う領域のうちの、一方の領域の表面または裏面に形成された第２励振電極１２０から延出し、二又に分岐して、他方の領域の両側面に形成された第２励振電極１２０に接続している。以下、引出電極１１２,１２２の配置について、より詳細に説明する。
【００４３】
図１（Ａ）に示すように、第１領域１２と第２領域１４との間に位置する第１振動腕部１０の表面には、第１引出電極１１２が形成されている。該第１引出電極１１２は、第１領域１２の表面に形成された第１励振電極１１０から、第２領域１４に向けて延出し、二又に分岐して第１振動腕部１０の両側面に至っている。そして、第２領域１４の両側面に形成された第１励振電極１１０に接続している。
【００４４】
同様に、第２領域１４と第３領域１６との間には第２引出電極１２２が形成され、第２領域１４の表面に形成された第２励振電極１２０と、第３領域１６の両側面に形成された第２励振電極１２０と、を接続している。また、第４領域２２と第５領域２４との間には第２引出電極１２２が形成され、第４領域２２の表面に形成された第２励振電極１２０と、第５領域２４の両側面に形成された第２励振電極１２０と、を接続している。また、第５領域２４と第６領域２６との間には第１引出電極１１２が形成され、第５領域２４の表面に形成された第１励振電極１１０と、第６領域２６の両側面に形成された第１励振電極１１０と、を接続している。
【００４５】
図１（Ｂ）に示すように、第１領域１２と第２領域１４との間に位置する第１振動腕部１０の裏面には、第２引出電極１２２が形成されている。該第２引出電極１２２は、第２領域１４の裏面に形成された第２励振電極１２０から、第１領域１２に向けて延出し、二又に分岐して第１振動腕部１０の両側面に至っている。そして、第１領域１２の両側面に形成された第２励振電極１２０に接続している。
【００４６】
同様に、第２領域１４と第３領域１６との間には第１引出電極１１２が形成され、第２領域１４の両側面に形成された第１励振電極１１０と、第３領域１６の裏面に形成された第１励振電極１１０と、を接続している。また、第４領域２２と第５領域２４との間には第１引出電極１１２が形成され、第４領域２２の両側面に形成された第１励振電極１１０と、第５領域２４の裏面に形成された第１励振電極１１０と、を接続している。また、第５領域２４と第６領域２６との間には第２引出電極１２２が形成され、第５領域２４の両側面に形成された第２励振電極１２０と、第６領域２６の裏面に形成された第２励振電極１２０と、を接続している。
【００４７】
以上のとおり、振動腕部１０，２０の隣り合う領域間の表面には、第１引出電極１１２または第２引出電極１２２のいずれか一方のみが形成されている。同様に、振動腕部１０，２０の隣り合う領域間の裏面には、第１引出電極１１２または第２引出電極１２２のいずれか一方のみが形成されている。
【００４８】
なお、引出電極１１２,１２２の材質および製造方法としては、例えば、励振電極１１０,１２０の説明で列挙した材質および製造方法が適用できる。
【００４９】
（３） 第１端子および第２端子
第１端子１１４および第２端子１２４は、図１に示すように、第１支持部５０の表裏面および側面に形成されている。図示はしないが、端子１１４，１２４は、第２支持部６０に形成されていてもよい。端子１１４,１２４は、互いに離間して形成されており、その形状は特に限定されない。図示の例では、第１支持部５０の表面に形成された第１端子１１４と第２端子１２４とは、同じ（ほぼ同じ）面積を有している。同様に、第１支持部５０の裏面に形成された第１端子１１４と第２端子１２４とは、同じ（ほぼ同じ）面積を有している。
【００５０】
第１端子１１４は、第１基端部３０に形成された第１配線１１６を介して、第１領域１２の表裏面に形成された第１励振電極１１０、および第４領域２２の内側面に形成された第１励振電極１１０と接続されている。第２端子１２４は、第１基端部３０に形成された第２配線１２６を介して、第１領域１２の内側面に形成された第２励振電極１２０、および第４領域２２の表裏面に形成された第２励振電極１２０と接続されている。
【００５１】
双音叉型振動片１００では、第１端子１１４と第２端子１２４との間に駆動信号を印加することで、各領域１２，１４，１６，２２，２４，２６に形成された第１励振電極１１０と第２励振電極１２０との間に電界を生じさせ、第１振動腕部１０および第２振動腕部２０を屈曲振動させることができる。
【００５２】
なお、端子１１４,１２４の材質および製造方法としては、例えば、励振電極１１０,１２０の説明で列挙した材質および製造方法が適用できる。
【００５３】
本実施形態に係る双音叉型振動片１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５４】
双音叉型振動片１００によれば、第１支持部５０および第２支持部６０は、第１振動腕部１０と第２振動腕部２０との間に配置されている。そのため、例えばパッケージの面積などによって大きさの制限を受けている場合において、支持部５０，６０の分だけ振動腕部５０，６０の長さを大きくすることができる。そのため、双音叉型振動片１００は、高い感度を有することができる。また、振動腕１０,２０の延出方向（Ｙ軸方向）の長さを小さくすることができ、双音叉型振動片１００の小型化を図ることができる。さらに、双音叉型振動片１００によれば、領域１２，１４，１６，２２，２４，２６の各々において、表裏面と両側面とに、励振電極１１０，１２０が形成されている。このような励振電極１１０，１２０の配置によって、双音叉型振動片１００は、例えば、振動腕部の両端の領域にのみ励振電極が設けられている場合や、振動腕部の中央の領域にのみ励振電極が設けられている場合に比べて、高いＱ値および小さいＣＩ値を実現することができる。すなわち、振動特性が向上し、共振周波数が安定する。外力による共振周波数の変化を検出する振動型センサーに応用した場合、Ｓ／Ｎ比のＮを小さくすることができることから、高精度な測定が可能となる。以上のように、双音叉型振動片１００は、支持部５０，６０の配置、および励振電極１１０，１２０の配置によって、小型で高い感度を有することができ、高精度なセンサーを実現できる。
【００５５】
双音叉型振動片１００によれば、第１引出電極１１２は、隣り合う領域のうちの、一方の領域の表面または裏面に形成された第１励振電極１１０から延出し、二又に分岐して、他方の領域の両側面に形成された第１励振電極１１０に接続している。第２引出電極１２２についても、第１引出電極１１２の説明と同様の内容が適用できる。すなわち、振動腕部１０，２０の隣り合う領域間の表裏面には、第１引出電極１１２または第２引出電極１２２のいずれか一方のみが形成されている。そのため、双音叉型振動片の小型化に伴い、振動腕部１０，２０の幅（Ｙ軸方向の長さ）が小さくなった場合でも、隣り合う領域間の表裏面において、第１引出電極１１２と第２引出電極１２２とがショートする心配がない。また、極端に引出電極１１２，１２２の幅を小さくする必要がなく、引出電極１１２，１２２の電気抵抗の増加や断線を抑制することができる。
【００５６】
双音叉型振動片１００によれば、励振電極１１０，１２０は、溝１５の内壁に形成されていることができる。これにより、電圧印加時に発生する電界を効率よく振動に変換できるため、双音叉型振動片１００は、ＣＩ値の増加を抑制することができる。
【００５７】
２． 双音叉型振動片の第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る双音叉型振動片２００について、図面を参照しながら説明する。図３（Ａ）は、双音叉型振動片２００を一方の主面（表面）側から見た平面図であって、双音叉型振動片２００の一方の主面（表面）側の構成を説明するための図である。図３（Ｂ）は、双音叉型振動片２００を一方の主面（表面）側から見た透視図であって、双音叉型振動片２００の他方の主面（裏面）側の構成を説明するための図である。以下、本実施形態の第１変形例に係る双音叉型振動片２００において、本実施形態に係る双音叉型振動片１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５８】
双音叉型振動片１００の例では、第１引出電極１１２は、隣り合う領域のうちの、一方の領域の表面または裏面に形成された第１励振電極１１０から延出し、二又に分岐して、他方の領域の両側面に形成された第１励振電極１１０に接続していた。第２引出電極１２２についても、第１引出電極１１２の説明と同様の内容が適用できた。
【００５９】
双音叉型振動片２００では、図３に示すように、第１引出電極１１２は、隣り合う領域のうちの、一方の領域の表面または裏面に形成された第１励振電極１１０から延出し、他方の領域の片方の側面に形成された第１励振電極１１０に接続している。また、第２引出電極１２２は、隣り合う領域のうちの、一方の領域の表面または裏面に形成された第２励振電極１２０から延出し、他方の領域の片方の側面に形成された第２励振電極１２０に接続している。
【００６０】
より具体的には、図３（Ａ）に示すように、第１領域１２と第２領域１４との間に位置する第１振動腕部１０の表面には、第１引出電極１１２および第２引出電極１２２が形成されている。第１引出電極１１２は、第１領域１２の表面に形成された第１励振電極１１０から第２領域１４に向けて延出し、第１振動腕部１０の外側面に至る。そして、第２領域１４の外側面に形成された第１励振電極１１０に接続している。第２引出電極１２２は、第２領域１４の表面に形成された第２励振電極１２０から第１領域１２に向けて延出し、第１振動腕部１０の内側面に至る。そして、第１領域１２の内側面に形成された第２励振電極１２０に接続している。
【００６１】
また、図３（Ｂ）に示すように、第１領域１２と第２領域１４との間に位置する第１振動腕部１０の裏面には、第１引出電極１１２および第２引出電極１２２が形成されている。第１引出電極１１２は、第１領域１２の裏面に形成された第１励振電極１１０から第２領域１４に向けて延出し、第１振動腕部１０の内側面に至る。そして、第２領域１４の内側面に形成された第１励振電極１１０に接続している。第２引出電極１２２は、第２領域１４の裏面に形成された第２励振電極１２０から第１領域１２に向けて延出し、第１振動腕部１０の外側面に至る。そして、第１領域１２の外側面に形成された第２励振電極１２０に接続している。
【００６２】
上記の第１領域１２−第２領域１４間の引出電極の説明内容は、その他の領域間の引出電極について、適用することができる。
【００６３】
双音叉型振動片２００によれば、双音叉型振動片１００の例で示した引出電極１１２，１２２の配置および形状に係らず、第１例振電極１１０同士を接続し、また第２励振電極１２０同士を接続することができる。すなわち、引出電極１１２，１２２の配置および形状における設計の自由度を高めることができる。
【００６４】
３． 双音叉型振動片の第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る双音叉型振動片３００について、図面を参照しながら説明する。図４（Ａ）は、双音叉型振動片３００を一方の主面（表面）側から見た平面図であって、双音叉型振動片３００の一方の主面（表面）側の構成を説明するための図である。図４（Ｂ）は、双音叉型振動片３００を一方の主面（表面）側から見た透視図であって、双音叉型振動片３００の他方の主面（裏面）側の構成を説明するための図である。以下、本実施形態の第２変形例に係る双音叉型振動片３００において、本実施形態に係る双音叉型振動片１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６５】
双音叉型振動片３００では、図４に示すように、第１支持部５０の第１端子１１４と第２端子１２４との間に、開口３５０が形成されている。図示はしないが、例えば、第２支持部６０に第１端子１１４と第２端子１２４とが形成されている場合は、第２支持部６０の第１端子１１４と第２端子１２４と間に、開口３５０が形成されていてもよい。開口３５０は、平面視において、第１支持部５０の外周と離間して形成されている。開口３５０の平面形状は、環状であるともいえ、図示の例では矩形である。開口３５０は、表面から裏面まで貫通している貫通孔でもよいし、貫通せずに底面を有する溝形状でもよい。なお、開口３５０を貫通孔として形成する場合は、双音叉型振動片３００の外形形状をエッチング等によって形成する際に、同時に開口３５０を形成することができる。すなわち、製造工程を増やすことなく、開口３５０を形成することができる。
【００６６】
双音叉型振動片３００によれば、上述のとおり、第１支持部５０には、開口３５０が形成されていることができる。開口３５０内は、例えば第１支持部５０を構成する水晶より誘電率の小さい空気（または真空）などが設けられている。そのため、第１端子１１４と第２端子１２４との間の結合容量を小さくすることができる。これにより、第１端子１１４と第２端子１２４との間の距離を小さくすることができ、その分、第１支持部５０の面積を小さくすることができる。その結果、第１振動腕部１０と第２振動腕部２０との間の距離を小さくすることができ、双音叉型振動片３００の小型化を図ることができる。また、一般的に双音叉型振動片は、２つの振動腕部の距離が小さいほど振動エネルギーの結合が大きくなることが知られている。そのため、双音叉型振動片３００によれば、高いＱ値および小さいＣＩ値を実現することができる。
【００６７】
また、双音叉型振動片３００によれば、例えば後述する図６に示すように、第１支持部５０を基部５０２に接合するために接着剤を用いる場合において、余分な接着剤を開口３５０内に逃がすことができる。これにより、接着剤が第１支持部５０の外周から流出すること抑制でき、信頼性を高めることができる。
【００６８】
また、双音叉型振動片３００によれば、開口３５０は、平面視において、第１支持部５０の外周と離間している。例えば第１支持部の外周と接続し、第１支持部を分断するように開口が設けられていると、実質的に、双音叉型振動片を支持する箇所が増えることになる。上述のとおり、支持箇所が多いと支持状態のバラつきが大きくなり、双音叉型振動片の感度が低下する場合がある。双音叉型振動片３００では、必要以上に支持箇所を増やすことなく、開口３５０を設けることができる。
【００６９】
４． 双音叉型振動片の第３変形例
次に、本実施形態の第３変形例に係る双音叉型振動片４００について、図面を参照しながら説明する。図５（Ａ）は、双音叉型振動片４００を一方の主面（表面）側から見た平面図であって、双音叉型振動片４００の一方の主面（表面）側の構成を説明するための図である。図５（Ｂ）は、双音叉型振動片４００を一方の主面（表面）側から見た透視図であって、双音叉型振動片４００の他方の主面（裏面）側の構成を説明するための図である。以下、本実施形態の第３変形例に係る双音叉型振動片４００において、本実施形態に係る双音叉型振動片１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７０】
双音叉型振動片１００の例では、第１支持部５０の表面には、第１端子１１４および第２端子１２４が形成されていた。同様に、第１支持部５０の裏面には、第１端子１１４および第２端子１２４が形成されていた。
【００７１】
双音叉型振動片４００では、図５（Ａ）に示すように、第１支持部５０の表面には、第１端子１１４のみが形成され、第２端子１２４は形成されていない。図５（Ａ）の例では、第１支持部５０の側面に、第２端子１２４が形成されている。また、図５（Ｂ）に示すように、第１支持部５０の裏面には、第２端子１２４のみが形成され、第１端子１１４は形成されていない。図５（Ｂ）の例では、第１支持部５０の側面に、第１端子１１４が形成されている。なお、図示はしないが、第１支持部５０の表面に第２端子１２４のみが形成され、第１支持部５０の裏面に第１端子１１４のみが形成されていてもよい。
【００７２】
双音叉型振動片４００によれば、上述のとおり、第１支持部５０の表裏面のうちの一方の面に１つの端子を形成することができる。すなわち、例えば双音叉型振動片１００のように、第１支持部５０の１つの面に２つの端子が形成されていない。したがって、その分、第１支持部５０の面積を小さくすることができる。その結果、第１振動腕部１０と第２振動腕部２０との間の距離を小さくすることができ、双音叉型振動片４００の小型化を図ることができる。また、双音叉型振動片４００によれば、高いＱ値および小さいＣＩ値を実現することができる。
【００７３】
５． 振動型センサー素子
次に、本実施形態に係る振動型センサー素子５００について、図面を参照しながら説明する。図６は、振動型センサー素子５００を模式的に示す斜視図である。振動型センサー素子５００は、本発明に係る双音叉型振動片を含む。本実施形態では、本発明に係る双音叉型振動片として、双音叉型振動片１００を用いた例について説明する。以下、本実施形態に係る振動型センサー素子５００において、本実施形態に係る双音叉型振動片１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。なお、便宜上、図６において、励振電極１１０,１２０、引出電極１１２,１２２、端子１１４,１２４および配線１１６,１２６の図示を省略している。
【００７４】
振動型センサー素子５００は、図６に示すように、基部５０２と、基部５０２に連続する弾性部５０４と、弾性部５０４に連続し弾性部５０４によって支持された他の基部としての質量部５０６と、基部５０２および前記質量部５０６に固定された双音叉型振動片５００と、を含む。基部５０２、弾性部５０４および質量部５０６の材質としては、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料、真鍮、アルミニウム、燐青銅などの金属材料などが挙げられる。
【００７５】
基部５０２は、振動型センサー素子５００を、例えば、自動車、航空機、ロケットなどの装置に搭載するときに、該装置に機械的に固定される部位である。基部５０２の形状は限定されない。基部５０２の機能としては、弾性部５０４を介して質量部５０６を支持すること、および、振動型センサー素子５００に加速度等の物理量が入力されたときに生じる弾性部５０４の変位に対する基準となること、などが挙げられる。
【００７６】
弾性部５０４は、基部５０２および質量部５０６を連結し、基部５０２が質量部５０６を支持するようにさせる部位である。図示はしないが、弾性部５０４は、複数設けられてもよい。弾性部５０４の形状としては、例えば、板バネ状、弦巻バネ（コイル）状、屈曲形状などが挙げられる。図示の例では、弾性部５０４は、基部５０２および質量部５０６に比べて厚みの小さい部分（断面視における厚みのくびれている部分）が相当する。弾性部５０４は、弾性を有する。すなわち、弾性部５０４は、質量部５０６が受力部となり力を受けて基部５０２に対して変位したときに、質量部５０６を変位する前の位置に戻そうとする復元力を有する。
【００７７】
質量部５０６は、弾性部５０４に連続し、弾性部５０４によって支持された部位である。質量部５０６の形状は特に限定されない。質量部５０６が支持される形態としては、例えば、片持ち梁状、両持ち梁状、弾性部５０４によって懸下される形態などが挙げられる。質量部５０６は、振動型センサー素子５００に加速度等が印加されたときに、慣性抵抗（質量）となる。そのため、バネ・錐振動系に慣性力が生じると、質量部５０６の作用によって弾性部５０４に歪みを生じさせることができる。また、振動型センサー素子５００に加速度等が印加されたとき、質量部５０６の慣性によって、質量部５０６の基部５０２に対する相対的な位置が変化する。したがって、振動型センサー素子５００は、質量部５０６の基部５０２に対する相対的な位置の変化を検知することにより、印加された加速度等を測定することができる。図示の例では、質量部５０６は、弾性部５０４に連続し、片持ち梁状の形状で保持されている。図示の例では、振動型センサー素子５００にＹ軸方向の加速度が印加されることによって、弾性部５０４に歪みが生じ、質量部５０６の基部５０２に対する位置が変化する。
【００７８】
双音叉型振動片１００は、基部５０２および質量部５０６に固定されている。図示の例では、第１支持部５０が基部５０２に固定され、第２支持部６０が質量部５０６に固定されている。図示はしないが、第２支持部６０が基部５０２に固定され、第１支持部５０が質量部５０６に固定されていてもよい。支持部５０，６０は、例えば導電性接着剤によって、基部５０２および質量部５０６に固定されることができる。これにより、例えば、第１支持部５０の裏面に形成された端子１１４，１２４と、基部５０２に形成された配線（図示せず）と、を電気的に接続することができる。なお、第１支持部５０の表面に形成された端子１１４，１２４を、例えばワイヤー（図示せず）によって、外部と電気的に接続させることも可能である。
【００７９】
振動型センサー素子５００によれば、上述のとおり、基部５０２および質量部５０６に、小型で感度の高い双音叉型振動片１００が固定されている。したがって、小型で高い感度を有する振動型センサー素子５００を提供することができる。
【００８０】
６． 振動型センサー
次に、本実施形態に係る振動型センサー６００について、図面を参照しながら説明する。図７は、振動型センサー６００を模式的に示す断面図である。振動型センサー６００は、本発明に係る振動型センサー素子を含む。本実施形態では、本発明に係る振動型センサー素子として、振動型センサー素子５００を用いた例について説明する。以下、本実施形態に係る振動型センサー６００において、本実施形態に係る振動型センサー素子５００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８１】
振動型センサー６００は、図７に示すように、パッケージ６０２と、パッケージ６０２内に収容されたＩＣチップ６０２および振動型センサー素子５００と、を含む。
【００８２】
パッケージ６０２としては、セラミックスのパッケージベース（容器）にリッド（蓋）が設けられたもの等が挙げられる。パッケージ６０２によって、振動型センサー素子５００を減圧空間内に封止することができる。これにより、双音叉型振動片１００のＱ値を高め、熱雑音や部材の劣化を抑えることができる。
【００８３】
ＩＣチップ６０４は、例えばろう材（図示せず）によって、パッケージ６０２の内側底面に接合されている。ＩＣチップ６０４は、双音叉型振動片１００の駆動腕部１０，２０を振動させるための駆動回路と、双音叉型振動片１００に生じた物理量を検出するための検出回路と、を有する。ＩＣチップ６０４は、例えばワイヤー（図示せず）により、センサー素子５００（双音叉型振動片１００）と電気的に接続されている。
【００８４】
振動型センサー素子５００は、例えばろう材によって、基部５０２がパッケージ６０２の内側底面に接合されている。質量部５０６は、パッケージ６０２の内側底面と離間している。すなわち、振動型センサー素子５００は、片持ち梁状の状態でパッケージ６０２内に収容されている。
【００８５】
振動型センサー６００によれば、上述のとおり、パッケージ６０２内に、小型で感度の高い振動型センサー素子５００が収容されている。したがって、小型で高い感度を有する振動型センサー６００を提供することができる。
【００８６】
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００８７】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００８８】
１０ 第１振動腕部、１５ 溝、２０ 第２振動腕部、３０ 第１基端部、
３２ 突起部、４０ 第２基端部、４２ 突起部、５０ 第１支持部、
６０ 第２支持部、１００ 双音叉型振動片、１１０ 第１励振電極、
１１２ 第１引出電極、１１４ 第１端子、１１６ 第１配線、１２０ 第２励振電極、
１２２ 第２引出電極、１２４ 第２端子、１２６ 第２配線、
２００ 双音叉型振動片、３００ 双音叉型振動片、３５０ 開口、
４００ 双音叉型振動片、５００ 振動型センサー素子、５０２ 基部、
５０４ 弾性部、５０６ 質量部、６００ 振動型センサー、６０２ パッケージ、
６０４ ＩＣチップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏関係にある表面と裏面と、前記表面と裏面とに連結した側面とを有する双音叉型振動片であって、
並列して延在された第１振動腕部および第２振動腕部と、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部の一方側の端部に接続された第１基端部と、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部の他方側の端部に接続された第２基端部と、
前記第１基端部に接続され、前記第１振動腕部と前記第２振動腕部との間に配置された第１支持部と、
前記第２基端部に接続され、前記第１振動腕部と前記第２振動腕部との間に配置された第２支持部と、
を含み、
前記第１振動腕部は、前記第１基端部から前記第２基端部に向かう方向に沿って順に並ぶ、第１領域、第２領域および第３領域を有し、
前記第２振動腕部は、前記第１基端部から前記第２基端部に向かう方向に沿って順に並ぶ、第４領域、第５領域および第６領域を有し、
前記第１領域の表裏面、前記第２領域の両側面、前記第３領域の表裏面、前記第４領域の両側面、前記第５領域の表裏面、および前記第６領域の両側面には、互いに電気的に接続された第１励振電極が形成され、
前記第１領域の両側面、前記第２領域の表裏面、前記第３領域の両側面、前記第４領域の表裏面、前記第５領域の両側面、および前記第６領域の表裏面には、互いに電気的に接続された第２励振電極が形成されている、双音叉型振動片。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部の隣り合う前記領域の間には、第１引出電極および第２引出電極が形成され、
前記第１引出電極は、
隣り合う前記領域のうちの、一方の前記領域の表面または裏面に形成された前記第１励振電極から延出し、少なくとも二又に分岐して、分岐した一方の電極が他方の前記領域の一方の側面に形成された前記第１励振電極と接続し、分岐した他方の電極が他方の前記領域の他方の側面に形成された前記第１励振電極と接続し、
前記第２引出電極は、
隣り合う前記領域のうちの、一方の前記領域の表面または裏面に形成された前記第２励振電極から延出し、少なくとも二又に分岐して、分岐した一方の電極が他方の前記領域の一方の側面に形成された前記第２励振電極と接続し、分岐した他方の電極が他方の前記領域の他方の側面に形成された前記第２励振電極と接続している、双音叉型振動片。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部の隣り合う前記領域の間には、第１引出電極および第２引出電極が形成され、
前記第１引出電極は、
隣り合う前記領域のうちの、一方の前記領域の表面または裏面に形成された前記第１励振電極から延出して、他方の前記領域の片方の側面に形成された前記第１励振電極に接続し、
前記第２引出電極は、
隣り合う前記領域のうちの、一方の前記領域の表面または裏面に形成された前記第２励振電極から延出して、他方の前記領域の片方の側面に形成された前記第２励振電極に接続している、双音叉型振動片。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１支持部の表裏面には、前記第１励振電極と電気的に接続された第１端子、および前記第２励振電極と電気的に接続された第２端子が形成され、
前記第１支持部の前記第１端子と前記第２端子との間には、環状の開口が形成されている、双音叉型振動片。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１支持部には、前記第１励振電極と電気的に接続された第１端子、および前記第２励振電極と電気的に接続された第２端子が形成され、
前記第１支持部の表面および前記表面に対する裏面のうち一方の面に、前記第１端子および前記第２端子のうち一方が形成され、
前記第１支持部の前記表面および前記裏面のうち他方の面に、前記第１端子および前記第２端子のうち他方が形成されている、双音叉型振動片。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部は、前記領域の表裏面に形成された溝を有し、
前記領域の表裏面に形成された前記第１励振電極および前記第２励振電極は、前記溝の内壁に設けられている、双音叉型振動片。
【請求項７】
基部と、
前記基部に連続する弾性部と、
前記弾性部に連続し前記弾性部によって支持された他の基部と、
前記基部および前記他の基部に固定された請求項１ないし６のいずれかに記載の双音叉型振動片と、
を含む、振動型センサー素子。
【請求項８】
請求項７に記載の振動型センサー素子と、
前記振動型センサー素子が収容されたパッケージと、
を含む、振動型センサー。
【請求項１】
表裏関係にある表面と裏面と、前記表面と裏面とに連結した側面とを有する双音叉型振動片であって、
並列して延在された第１振動腕部および第２振動腕部と、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部の一方側の端部に接続された第１基端部と、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部の他方側の端部に接続された第２基端部と、
前記第１基端部に接続され、前記第１振動腕部と前記第２振動腕部との間に配置された第１支持部と、
前記第２基端部に接続され、前記第１振動腕部と前記第２振動腕部との間に配置された第２支持部と、
を含み、
前記第１振動腕部は、前記第１基端部から前記第２基端部に向かう方向に沿って順に並ぶ、第１領域、第２領域および第３領域を有し、
前記第２振動腕部は、前記第１基端部から前記第２基端部に向かう方向に沿って順に並ぶ、第４領域、第５領域および第６領域を有し、
前記第１領域の表裏面、前記第２領域の両側面、前記第３領域の表裏面、前記第４領域の両側面、前記第５領域の表裏面、および前記第６領域の両側面には、互いに電気的に接続された第１励振電極が形成され、
前記第１領域の両側面、前記第２領域の表裏面、前記第３領域の両側面、前記第４領域の表裏面、前記第５領域の両側面、および前記第６領域の表裏面には、互いに電気的に接続された第２励振電極が形成されている、双音叉型振動片。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部の隣り合う前記領域の間には、第１引出電極および第２引出電極が形成され、
前記第１引出電極は、
隣り合う前記領域のうちの、一方の前記領域の表面または裏面に形成された前記第１励振電極から延出し、少なくとも二又に分岐して、分岐した一方の電極が他方の前記領域の一方の側面に形成された前記第１励振電極と接続し、分岐した他方の電極が他方の前記領域の他方の側面に形成された前記第１励振電極と接続し、
前記第２引出電極は、
隣り合う前記領域のうちの、一方の前記領域の表面または裏面に形成された前記第２励振電極から延出し、少なくとも二又に分岐して、分岐した一方の電極が他方の前記領域の一方の側面に形成された前記第２励振電極と接続し、分岐した他方の電極が他方の前記領域の他方の側面に形成された前記第２励振電極と接続している、双音叉型振動片。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部の隣り合う前記領域の間には、第１引出電極および第２引出電極が形成され、
前記第１引出電極は、
隣り合う前記領域のうちの、一方の前記領域の表面または裏面に形成された前記第１励振電極から延出して、他方の前記領域の片方の側面に形成された前記第１励振電極に接続し、
前記第２引出電極は、
隣り合う前記領域のうちの、一方の前記領域の表面または裏面に形成された前記第２励振電極から延出して、他方の前記領域の片方の側面に形成された前記第２励振電極に接続している、双音叉型振動片。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１支持部の表裏面には、前記第１励振電極と電気的に接続された第１端子、および前記第２励振電極と電気的に接続された第２端子が形成され、
前記第１支持部の前記第１端子と前記第２端子との間には、環状の開口が形成されている、双音叉型振動片。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１支持部には、前記第１励振電極と電気的に接続された第１端子、および前記第２励振電極と電気的に接続された第２端子が形成され、
前記第１支持部の表面および前記表面に対する裏面のうち一方の面に、前記第１端子および前記第２端子のうち一方が形成され、
前記第１支持部の前記表面および前記裏面のうち他方の面に、前記第１端子および前記第２端子のうち他方が形成されている、双音叉型振動片。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記第１振動腕部および前記第２振動腕部は、前記領域の表裏面に形成された溝を有し、
前記領域の表裏面に形成された前記第１励振電極および前記第２励振電極は、前記溝の内壁に設けられている、双音叉型振動片。
【請求項７】
基部と、
前記基部に連続する弾性部と、
前記弾性部に連続し前記弾性部によって支持された他の基部と、
前記基部および前記他の基部に固定された請求項１ないし６のいずれかに記載の双音叉型振動片と、
を含む、振動型センサー素子。
【請求項８】
請求項７に記載の振動型センサー素子と、
前記振動型センサー素子が収容されたパッケージと、
を含む、振動型センサー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２８６４６８（Ｐ２０１０−２８６４６８Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５５１０（Ｐ２０１０−１５５１０）
【出願日】平成２２年１月２７日（２０１０．１．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２７日（２０１０．１．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
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