圧電薄膜音叉振動片、圧電薄膜音叉振動子及び加速度センサ
【課題】チタン酸ジルコン酸鉛（以下、ＰＺＴと呼ぶ。）における圧電出力係数（以下、ｇと呼ぶ。）の絶対値がその他の圧電材料におけるｇの絶対値の中で小さい方に位置付けられ、ＰＺＴは、所定の機械エネルギーを効率良く電気エネルギーに変換できないという課題がある。
【解決手段】検出用圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２のｇ（ＺｎＯ）の絶対値は、駆動用圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２のｇ（ＰＺＴ）の絶対値より大きくなるように形成されている。このことから、検出用圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２に加えられた所定の大きさの変形（圧電歪）は、検出用圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２で交流電圧に効率良く変換することができる。
【解決手段】検出用圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２のｇ（ＺｎＯ）の絶対値は、駆動用圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２のｇ（ＰＺＴ）の絶対値より大きくなるように形成されている。このことから、検出用圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２に加えられた所定の大きさの変形（圧電歪）は、検出用圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２で交流電圧に効率良く変換することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動用圧電薄膜素子及び検出用圧電薄膜素子を備えた圧電薄膜音叉振動片、圧電薄膜音叉振動子及び加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基部と、基部から延在された２つのアーム（以下、振動腕部と呼ぶ。）と、２つの振動腕部それぞれの主面上に形成された駆動部（以下、駆動用圧電薄膜素子と呼ぶ。）及び検出部（以下、検出用圧電薄膜素子と呼ぶ。）とが備えられた薄膜微少機械式共振子（以下、圧電薄膜音叉振動片と呼ぶ。）が開示されている（例えば、特許文献１参照）。そして、この圧電薄膜音叉振動片はジャイロ素子などに用いられている。それぞれの駆動用圧電薄膜素子は、それぞれの振動腕部の主面上の振動腕部が延在された延在方向の中心線（以下、主面中心線と呼ぶ。）より内側及び外側に、それぞれ離間するように、第１、第２の電極（以下、駆動用下部電極部と呼ぶ。）と、第１、第２の駆動用下部電極部上にそれぞれ設けられた第１、第２の圧電薄膜（以下、駆動用圧電薄膜部と呼ぶ。）と、第１、第２の駆動用圧電薄膜部上にそれぞれ設けられた第３、第４の電極（以下、駆動用上部電極部と呼ぶ。）とを有する。各検出圧電薄膜素子は、第１、第２の駆動用下部電極部と離間するように設けられた第５の電極（以下、検出用下部電極部と呼ぶ。）と、検出用下部電極部上に設けられた第３の圧電薄膜（以下、検出用圧電薄膜部と呼ぶ。）と、検出用圧電薄膜部上に設けられた第６の電極（以下、検出用上部電極部と呼ぶ。）とを有する。駆動用圧電薄膜部及び検出用圧電薄膜部は、共にチタン酸ジルコン酸鉛（以下、ＰＺＴと呼ぶ。）が主体の材料で形成されている。また、上述の内側とはそれぞれの主面中心線を基点にして２つの振動腕部間の中間線に向かう側（それぞれの主面中心線の間。）を指し、外側とはそれぞれの主面中心線を基点にして前記中間線から遠ざかる側を指す。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２７７１９号公報（１１頁〜１６頁、図８〜図１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の圧電薄膜音叉振動片では、駆動用圧電薄膜部及び検出用圧電薄膜部は、共にＰＺＴが主体の材料で形成されている。ＰＺＴにおける圧電歪定数（以下、ｄと呼ぶ。）の絶対値は、その他の圧電材料におけるｄの絶対値の中で大きい方に位置付けられ、ＰＺＴは、所定の電気エネルギーを効率良く機械エネルギーに変換できるという長所を有する。他方、ＰＺＴにおける圧電出力係数（以下、ｇと呼ぶ。）の絶対値がその他の圧電材料におけるｇの絶対値の中で小さい方に位置付けられ、ＰＺＴは、所定の機械エネルギーを効率良く電気エネルギーに変換できない。
これにより、従来の圧電薄膜音叉振動片では、駆動の効率アップと検出の感度向上とが両立しないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記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］本適用例にかかる圧電薄膜音叉振動片は、基部と、前記基部から互いに略平行に延在された一対の振動腕部と、それぞれの前記振動腕部の少なくともいずれか１つの主面または側面に形成され、電荷が印加されて発生する圧電歪によりそれぞれの前記振動腕部を屈曲振動させる駆動用圧電薄膜素子と、それぞれの前記振動腕部の前記駆動用圧電薄膜素子が形成された面と対向する面に形成され、それぞれの前記振動腕部の屈曲振動により発生する圧電歪を電荷に変換して出力する検出用圧電薄膜素子とを備え、前記駆動用圧電薄膜素子は、駆動用圧電薄膜部を有し、前記検出用圧電薄膜素子は、検出用圧電薄膜部を有し、前記駆動用圧電薄膜部の圧電歪定数の絶対値は、前記検出用圧電薄膜部の圧電歪定数の絶対値より大きく、前記検出用圧電薄膜部の圧電出力係数の絶対値は、前記駆動用圧電薄膜部の圧電出力係数の絶対値より大きいことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、圧電薄膜音叉振動片は、基部と、基部から互いに略平行に延在された一対の振動腕部と、それぞれの振動腕部の少なくともいずれか１つの面に形成され、振動腕部を屈曲振動させる駆動用圧電薄膜素子と、それぞれの振動腕部の駆動用圧電薄膜素子が形成された面と対向する面に形成され、振動腕部の屈曲振動により発生する圧電歪を電荷に変換して出力する検出用圧電薄膜素子とを備えている。
そして、圧電薄膜音叉振動片は、駆動用圧電薄膜素子が、駆動用圧電薄膜部を有し、検出用圧電薄膜素子が、検出用圧電薄膜部を有し、駆動用圧電薄膜部の圧電歪定数の絶対値が、検出用圧電薄膜部の圧電歪定数の絶対値より大きく、検出用圧電薄膜部の圧電出力係数の絶対値が、駆動用圧電薄膜部の圧電出力係数の絶対値より大きい。
【０００８】
このことから、圧電薄膜音叉振動片は、駆動用圧電薄膜素子に印加された電荷が効率よく圧電歪に変換されることで、一対の振動腕部が屈曲振動しやすくなるとともに、検出用圧電薄膜素子が一対の振動腕部の屈曲振動により発生する圧電歪を、効率よく電荷に変換して出力することができる。これにより、圧電薄膜音叉振動片は、駆動の効率アップと検出の感度向上とが両立できる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例にかかる圧電薄膜音叉振動片は、前記基部の一主面から延設されているそれぞれの前記振動腕部の一方の主面に、前記駆動用圧電薄膜素子が形成され、前記基部の他主面から延設されているそれぞれの前記振動腕部の他方の主面に、前記検出用圧電薄膜素子が形成されていることが好ましい。
【００１０】
これによれば、圧電薄膜音叉振動片は、基部の一主面から延設されているそれぞれの振動腕部の一方の主面に、駆動用圧電薄膜素子が形成され、基部の他主面から延設されているそれぞれの振動腕部の他方の主面に、検出用圧電薄膜素子が形成されている。
【００１１】
このことから、圧電薄膜音叉振動片は、２つの振動腕部における同一側の一方の主面及び他方の主面に形成されている各圧電薄膜素子が同一種類である。
これにより、圧電薄膜音叉振動片は、例えば、一方の振動腕部の一方の主面に駆動用圧電薄膜素子が形成され、他方の振動腕部の他方の主面に駆動用圧電薄膜素子が形成されている場合に発生しやすい、振動腕部のねじれ成分が含まれた屈曲振動を、抑制することができる。
また、圧電薄膜音叉振動片は、例えば、蒸着法やスパッタ法などで成膜する際に、２つの振動腕部を一括して行えることから、各圧電薄膜素子の形成が容易に行える。
【００１２】
［適用例３］上記適用例にかかる圧電薄膜音叉振動片は、それぞれの前記振動腕部の前記一方の主面上における前記振動腕部が延在された延在方向の主面中心線より内側と外側とに、前記駆動用圧電薄膜素子がそれぞれ形成され、それぞれの前記振動腕部の前記他方の主面上における前記振動腕部が延在された前記延在方向の主面中心線より内側と外側とに、前記検出用圧電薄膜素子がそれぞれ形成されていることが好ましい。
【００１３】
これによれば、圧電薄膜音叉振動片は、それぞれの振動腕部の一方の主面上における振動腕部が延在された延在方向の主面中心線より内側と外側とに、駆動用圧電薄膜素子がそれぞれ形成され、それぞれの振動腕部の他方の主面上における振動腕部が延在された延在方向の主面中心線より内側と外側とに、検出用圧電薄膜素子がそれぞれ形成されている。
【００１４】
このことから、圧電薄膜音叉振動片は、例えば、内側の駆動用圧電薄膜素子と外側の駆動用圧電薄膜素子とで印加する電荷の極性を変えることができる。これにより、圧電薄膜音叉振動片は、振動腕部をより効率よく屈曲振動させることができる。
【００１５】
［適用例４］上記適用例にかかる圧電薄膜音叉振動片は、前記駆動用圧電薄膜素子及び前記検出用圧電薄膜素子の前記振動腕部に接する側の電位が、互いに等電位であることが好ましい。
【００１６】
これによれば、圧電薄膜音叉振動片は、駆動用圧電薄膜素子及び検出用圧電薄膜素子の振動腕部に接する側の電位が、互いに等電位であることから、電荷が印加されることに起因する振動腕部自体の圧電作用による圧電歪成分の発生を抑制できる。
このことから、圧電薄膜音叉振動片は、検出用圧電薄膜素子が不要な圧電歪成分を殆ど含まない圧電歪を、電荷に変換して出力することができる。そして、圧電薄膜音叉振動片は、スプリアスが小さくできるのでノイズの少ない出力が得られる。
【００１７】
［適用例５］本適用例にかかる圧電薄膜音叉振動子は、上記適用例のいずれか１つの圧電薄膜音叉振動片と、前記圧電薄膜音叉振動片を気密封止された内部に収容するパッケージとを備えたことを特徴とする。
【００１８】
これによれば、圧電薄膜音叉振動子は、上記適用例のいずれか１つの圧電薄膜音叉振動片と、圧電薄膜音叉振動片を気密封止された内部に収容するパッケージとを備えている。このことから、圧電薄膜音叉振動子は、圧電薄膜音叉振動片が気密封止されたパッケージ内に収容されていることで、安定した屈曲振動を維持することができる。
【００１９】
［適用例６］本適用例にかかる加速度センサは、上記適用例のいずれか１つの圧電薄膜音叉振動片を、加速度検出素子として備えたことを特徴とする。
【００２０】
これによれば、加速度センサは、上記適用例のいずれか１つの圧電薄膜音叉振動片を加速度検出素子として備えていることから、加速度の変化に伴う圧電薄膜音叉振動片の屈曲振動数の変化を効率よく検出できることにより、加速度を感度よく検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、実施形態を図面に沿って説明する。以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺が実際とは異なる模式図である。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の圧電薄膜音叉振動片を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図及び各圧電薄膜素子の接続説明図である。なお、本実施形態の圧電薄膜音叉振動片の音叉振動片体には、圧電体としての周波数温度特性に優れる水晶振動片体を例示して説明する。
【００２３】
図１、図２に示すように、圧電薄膜音叉振動片としての圧電薄膜水晶振動片１０は、水晶振動片体２０の基部２１の一辺から、互いに略平行に延在された一対の振動腕部３０，４０を有した音叉型の振動片である。
基部２１において、振動腕部３０，４０の延在方向とは逆方向に支持部２２が設けられている。
ここで、振動腕部３０，４０において、振動腕部３０，４０の延在方向と振動腕部３０，４０の配列方向（振動腕部３０，４０と交差する方向）とにより規定される面に略沿った面を主面とし、振動腕部３０，４０の配列方向に略直交する面を側面とする。
振動腕部３０の表面には、互いに対向する一方の主面としての主面３１及び他方の主面としての主面３２と、互いに対向する側面３３，３４とが形成されている。
振動腕部４０の表面には、互いに対向する一方の主面としての主面４１及び他方の主面としての主面４２と、互いに対向する側面４３，４４とが形成されている。
主面３１，３２，４１，４２には、圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０が形成されている。
なお、一対の振動腕部３０，４０は、振動腕部３０と振動腕部４０との間の中間線Ｃ０に対して対称形である。
ここで、振動腕部３０，４０が延在された延在方向及び圧電薄膜水晶振動片１０の長さ方向をＹ軸方向、Ｙ軸方向に直交する圧電薄膜水晶振動片１０の幅方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する圧電薄膜水晶振動片１０の厚さ方向をＺ軸方向とする。
【００２４】
次に、主面３１，３２，４１，４２に形成される駆動用圧電薄膜素子（以下、駆動用素子と呼ぶ。）、検出用圧電薄膜素子（以下、検出用素子と呼ぶ。）としての圧電薄膜素子それぞれについて説明する。
図１、図２に示すように、圧電薄膜素子１１０は、主面３１上のＹ軸方向の主面中心線Ｃ１の外側に略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１２０は、主面３１上のＹ軸方向の主面中心線Ｃ１の内側に略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１５０は、主面３２上のＹ軸方向の主面中心線Ｃ２の外側に略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１６０は、主面３２上のＹ軸方向の主面中心線Ｃ２の内側に略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１３０は、主面４１上のＹ軸方向の主面中心線Ｃ３の内側に略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１４０は、主面４１上のＹ軸方向の主面中心線Ｃ３の外側に略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１７０は、主面４２上のＹ軸方向の主面中心線Ｃ４の内側に略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１８０は、主面４２上のＹ軸方向の主面中心線Ｃ４の外側に略長方形の平面形状を有するように形成されている。
【００２５】
ここで、圧電薄膜素子１１０と圧電薄膜素子１２０とは、主面中心線Ｃ１に対し略線対称の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１５０と圧電薄膜素子１６０とは、主面中心線Ｃ２に対し略線対称の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１３０と圧電薄膜素子１４０とは、主面中心線Ｃ３に対し略線対称の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１７０と圧電薄膜素子１８０とは、主面中心線Ｃ４に対し略線対称の平面形状を有するように形成されている。
ここで、上述の内側とは主面中心線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を基点にして中間線Ｃ０に向かう側（主面中心線Ｃ１と主面中心線Ｃ３、主面中心線Ｃ２と主面中心線Ｃ４との間。）を指し、外側とは主面中心線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を基点にして中間線Ｃ０から遠ざかる側を指す。
【００２６】
次に、圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０それぞれを、駆動用素子として形成するか、または検出用素子として形成するかについて説明する。表１は、駆動用素子及び検出用素子の各主面上の配置を説明する表である。
【００２７】
【表１】
【００２８】
本実施形態では、圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０に駆動用素子または検出用素子が、表１に示すように形成されたサンプルＮｏ．１からサンプルＮｏ．１３までの圧電薄膜水晶振動片１０を作製する。以下、サンプルＮｏ．１の圧電薄膜水晶振動片１０を代表例として説明する。
【００２９】
この圧電薄膜水晶振動片１０は、駆動用素子としての圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０と、検出用素子としての圧電薄膜素子１５０，１６０，１７０，１８０とが形成されている。
【００３０】
圧電薄膜水晶振動片１０は、主面３１に駆動用素子としての圧電薄膜素子１１０，１２０、主面４１に駆動用素子としての圧電薄膜素子１３０，１４０が形成され、主面３２に検出用素子としての圧電薄膜素子１５０，１６０、主面４２に検出用素子としての圧電薄膜素子１７０，１８０が形成されている。
これにより、圧電薄膜水晶振動片１０は、駆動用素子としての圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０と、検出用素子としての圧電薄膜素子１５０，１６０，１７０，１８０とが、互いに対向している。
【００３１】
なお、振動腕部３０の主面３１及び振動腕部４０の主面４１は、基部２１の一主面２３から延設され、振動腕部３０の主面３２及び振動腕部４０の主面４２は、基部２１の他主面２４から延設されている。つまり、主面３１及び主面４１は、基部の一主面２３側にあり、主面３２及び主面４２は、基部２１の他主面２４側にある。
【００３２】
次に、駆動用素子及び検出用素子の詳細について、圧電薄膜素子１１０及び圧電薄膜素子１５０を一例として図２に沿って説明する。
圧電薄膜素子１１０は、主面３１上に形成された駆動用下部電極部としての下部電極部１１１と、下部電極部１１１上に形成された駆動用圧電薄膜部としての圧電薄膜部１１２と、圧電薄膜部１１２上に形成された駆動用上部電極部としての上部電極部１１３とを有している。
圧電薄膜素子１５０は、主面３２上に形成された検出用下部電極部としての下部電極部１５１と、下部電極部１５１上に形成された検出用圧電薄膜部としての圧電薄膜部１５２と、圧電薄膜部１５２上に形成された検出用上部電極部としての上部電極部１５３とを有している。
下部電極部１１１の材質としてはＰｔ、圧電薄膜部１１２の材質としてはＰＺＴ、上部電極部１１３の材質としてはＡｌを採用している。
下部電極部１５１の材質としてはＭｏ、圧電薄膜部１５２の材質としてはＺｎＯ、上部電極部１５３の材質としてはＡｌを採用している。
【００３３】
ＰＺＴの圧電歪定数（以下、ｄ（ＰＺＴ）と呼ぶ。）の絶対値は、約１３０×１０-12［ｍ／Ｖ］、ＺｎＯの圧電歪定数（以下、ｄ（ＺｎＯ）と呼ぶ。）の絶対値は、約６×１０-12［ｍ／Ｖ］である。よって、ｄ（ＰＺＴ）の絶対値＞ｄ（ＺｎＯ）の絶対値で示す大小関係となる。
また、ＰＺＴの圧電出力係数（以下、ｇ（ＰＺＴ）と呼ぶ。）の絶対値は、約１２×１０-3［Ｖｍ／Ｎ］、ＺｎＯの圧電出力係数（以下、ｇ（ＺｎＯ）と呼ぶ。）の絶対値は、約５５×１０-3［Ｖｍ／Ｎ］である。よって、ｇ（ＺｎＯ）の絶対値＞ｇ（ＰＺＴ）の絶対値で示す大小関係となる。
また、ＰｔとＰＺＴとの格子長は略一致していることから、下部電極部１１１，１２１，１３１，１４１上に形成された圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２の配向性が高まり、圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２のｄ（ＰＺＴ）及びｇ（ＰＺＴ）の絶対値がより大きくなる。
また、ＭｏとＺｎＯとの格子長も略一致していることから、下部電極部１５１，１６１，１７１，１８１上に形成された圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２の配向性が高まり、圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２のｄ（ＺｎＯ）及びｇ（ＺｎＯ）の絶対値がより大きくなる。
【００３４】
圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０などにおける成膜方法にはスパッタ法を採用している。そして、形状出し方法にはフォトリソグラフィー法及びエッチング法を採用している。
本実施形態では、圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０を、側面３３，３４，４３，４４には形成せず、主面３１，３２，４１，４２のみに形成する。
加えて、本実施形態では、駆動用素子としての圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０と、検出用素子としての圧電薄膜素子１５０，１６０，１７０，１８０とが、それぞれ水晶振動片体２０の同一側の面である主面３１，４１と主面３２，４２とに形成されている。このことにより、スパッタ法、フォトリソグラフィー法やエッチング法は、振動腕部３０，４０を一括して処理できるなど適用が容易になる。
【００３５】
次に、駆動用素子の電極部間の接続と検出用素子の電極部間の接続とについて、図２に沿って順次説明する。
駆動用素子において、下部電極部１１１，１４１、上部電極部１２３，１３３及び接続端子６１は、接続電極５１によって接続されている。また、これらの電極部とは互いに異極となる上部電極部１１３，１４３、下部電極部１２１，１３１及び接続端子６２は、接続電極５２によって接続されている。
検出用素子において、下部電極部１５１，１８１、上部電極部１６３，１７３及び接続端子６３は、接続電極５３によって接続されている。また、これらの電極部とは互いに異極となる上部電極部１５３，１８３、下部電極部１６１，１７１及び接続端子６４は、接続電極５４によって接続されている。
【００３６】
図３は、圧電薄膜水晶振動片１０を増幅器に接続した状態を示す等価回路図である。図２及び図３に示すように、駆動用素子（圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０）は、接続端子６１で増幅器と接続され、検出用素子（圧電薄膜素子１５０，１６０，１７０，１８０）は、接続端子６３で増幅器と接続されている。そして、圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２と圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２とは、機械エネルギーで結合されている。このような構成により発振回路を構成することができる。
【００３７】
次に、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について説明する。
図４は、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について模式的に示す説明図である。なお、図４（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図であり、図４（ｂ）は圧電薄膜水晶振動片１０の振動方向を示す模式図である。図４を参照して第１の状態を説明する。
下部電極部１１１，１４１、上部電極部１２３，１３３にはプラス（＋）電位を印加し、上部電極部１１３，１４３、下部電極部１２１，１３１にはマイナス（−）電位を印加する。ここで、圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２の分極方向は、矢印Ｐｏで示すような圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２の厚さ方向である。
【００３８】
まず、振動腕部３０について説明すると、圧電薄膜部１１２は、下部電極部１１１にプラス電位、上部電極部１１３にマイナス電位を印加すると分極方向に平行となるＺ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に収縮する。
また、圧電薄膜部１２２は、下部電極部１２１にマイナス電位、上部電極部１２３にプラス電位を印加するとＺ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に伸張する。
これらの伸張または収縮の歪みの大きさは、伸張または収縮の歪みが生じる方向の圧電薄膜部の寸法に比例する。圧電薄膜部１１２，１２２において、Ｙ軸方向の寸法が最も大きくなるように形成されていることから、Ｙ軸方向の歪みが最も大きくなる。
よって、主面中心線Ｃ１の外側に形成された圧電薄膜部１１２は、Ｙ軸方向に最も大きく収縮する。また、主面中心線Ｃ１の内側に形成された圧電薄膜部１２２は、Ｙ軸方向に最も大きく伸張する。このことによって、圧電薄膜部１１２，１２２が形成された振動腕部３０は、矢印Ｆ１方向に変位する。
【００３９】
振動腕部３０が矢印Ｆ１方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部１５２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部１５１にプラス（＋）電荷が、上部電極部１５３にマイナス（−）電荷が発生する。
また、圧電薄膜部１６２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部１６１にマイナス電荷が、上部電極部１６３にプラス電荷が発生する。
【００４０】
次に、振動腕部４０について説明すると、圧電薄膜部１４２は、下部電極部１４１にプラス電位、上部電極部１４３にマイナス電位を印加すると分極方向に平行となるＺ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に収縮する。
また、圧電薄膜部１３２は、下部電極部１３１にマイナス電位、上部電極部１３３にプラス電位を印加するとＺ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に伸張する。
圧電薄膜部１３２，１４２においても、Ｙ軸方向の寸法が最も大きくなるように形成されていることから、Ｙ軸方向の歪みが最も大きくなる。
よって、主面中心線Ｃ３の外側に形成された圧電薄膜部１４２は、Ｙ軸方向に最も大きく収縮する。また、主面中心線Ｃ３の内側に形成された圧電薄膜部１３２は、Ｙ軸方向に最も大きく伸張する。このことによって、圧電薄膜部１３２，１４２が形成された振動腕部４０は、矢印Ｆ２方向に変位する。
【００４１】
振動腕部４０が矢印Ｆ２方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部１８２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部１８１にプラス電荷が、上部電極部１８３にマイナス電荷が発生する。
また、圧電薄膜部１７２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部１７１にマイナス電荷が、上部電極部１７３にプラス電荷が発生する。
【００４２】
次に、第２の状態を説明する（図示は省略する。）。第２の状態は上述した第１の状態に対して、各上部電極部及び下部電極部に逆相の電圧を印加した状態を示している。つまり、下部電極部１１１，１４１、上部電極部１２３，１３３にはマイナス電位を印加し、上部電極部１１３，１４３、下部電極部１２１，１３１にはプラス電位を印加する。
【００４３】
まず、振動腕部３０について説明すると、圧電薄膜部１１２は、下部電極部１１１にマイナス電位、上部電極部１１３にプラス電位を印加すると分極方向に平行となるＺ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に伸張する。
また、圧電薄膜部１２２は、下部電極部１２１にプラス電位、上部電極部１２３にマイナス電位が印加されるとＺ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に収縮する。主面中心線Ｃ１の外側に形成された圧電薄膜部１１２は、Ｙ軸方向に最も大きく伸張する。
また、主面中心線Ｃ１の内側に形成された圧電薄膜部１２２は、Ｙ軸方向に最も大きく収縮する。このことによって、圧電薄膜部１１２，１２２が形成された振動腕部３０は、矢印Ｆ３方向に変位する。
【００４４】
振動腕部３０が矢印Ｆ３方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部１５２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部１５１にマイナス電荷が、上部電極部１５３にプラス電荷が発生する。
また、圧電薄膜部１６２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部１６１にプラス電荷が、上部電極部１６３にマイナス電荷が発生する。
【００４５】
次に、振動腕部４０について説明すると、圧電薄膜部１４２は、下部電極部１４１にマイナス電位、上部電極部１４３にプラス電位を印加すると分極方向に平行となるＺ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に伸張する。
また、圧電薄膜部１３２は、下部電極部１３１にプラス電位、上部電極部１３３にマイナス電位が印加するとＺ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に収縮する。
主面中心線Ｃ３の外側に形成された圧電薄膜部１４２は、Ｙ軸方向に最も大きく伸張する。また、主面中心線Ｃ３の内側に形成された圧電薄膜部１３２は、Ｙ軸方向に最も大きく収縮する。このことによって、圧電薄膜部１３２，１４２が形成された振動腕部４０は、矢印Ｆ４方向に変位する。
【００４６】
振動腕部４０が矢印Ｆ４方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部１８２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部１８１にマイナス電荷が、上部電極部１８３にプラス電荷が発生する。
また、圧電薄膜部１７２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部１７１にプラス電荷が、上部電極部１７３にマイナス電荷が発生する。
【００４７】
上述した第１の状態と第２の状態とを繰り返す（つまり、交流電圧を印加する。）と振動腕部３０，４０は、Ｘ軸方向に屈曲振動を繰り返す。
【００４８】
上述の第１の実施形態では、以下の効果が得られる。
（１）駆動用圧電薄膜部１１２，１４２と駆動用圧電薄膜部１２２，１３２とに印加される互いに逆相の交流電圧は、駆動用圧電薄膜部１１２，１４２と駆動用圧電薄膜部１２２，１３２とでは逆方向の歪み（圧電歪）を発生させる。
その結果、振動腕部３０と振動腕部４０とは、互いが逆方向の屈曲振動を行う。そして、かかる屈曲振動によって、検出用圧電薄膜素子１５０，１６０，１７０，１８０の検出用圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２は変形する。
【００４９】
ここで、検出用圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２のｇ（ＺｎＯ）の絶対値は、駆動用圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２のｇ（ＰＺＴ）の絶対値より大きくなるように形成されている。このことから、検出用圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２に加えられた所定の大きさの変形（圧電歪）は、検出用圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２で交流電圧に効率良く変換して出力することができる。これにより、圧電薄膜水晶振動片１０は、駆動の効率アップと検出の感度向上とが両立できる。
【００５０】
（２）圧電薄膜水晶振動片１０は、下部電極部１１１，１２１，１３１，１４１の材質がＰｔであり、下部電極部１１１，１２１，１３１，１４１上に形成された圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２の材質がＰＺＴである。
圧電薄膜水晶振動片１０は、ＰｔとＰＺＴとの格子長が略一致していることにより、下部電極部１１１，１２１，１３１，１４１上に形成された圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２の配向性が高まり、圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２のｄ（ＰＺＴ）の絶対値がより大きくなる。このことから、圧電薄膜水晶振動片１０は、所定の電気エネルギーをより効率良く機械エネルギーに変換することができる。
【００５１】
（３）圧電薄膜水晶振動片１０は、下部電極部１５１，１６１，１７１，１８１の材質がＭｏであり、下部電極部１５１，１６１，１７１，１８１上に形成された圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２の材質がＺｎＯである。
圧電薄膜水晶振動片１０は、ＭｏとＺｎＯとの格子長が略一致していることにより、下部電極部１５１，１６１，１７１，１８１上に形成された圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２の配向性が高まり、圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２のｇ（ＺｎＯ）の絶対値がより大きくなる。このことから、圧電薄膜水晶振動片１０は、所定の機械エネルギーをより効率良く電気エネルギーに変換することができる。
【００５２】
（４）圧電薄膜水晶振動片１０は、内側の駆動用圧電薄膜部１２２，１３２と外側の駆動用圧電薄膜部１１２，１４２とで印加する電位の極性を変えることができる。これにより、圧電薄膜水晶振動片１０は、駆動用圧電薄膜部が各振動腕部に１つの場合と比較して、各振動腕部をより効率よく屈曲振動させることができる。
【００５３】
（５）圧電薄膜水晶振動片１０は、内側の駆動用圧電薄膜部１２２，１３２と外側の駆動用圧電薄膜部１１２，１４２とが、同一側の面である主面３１，４１に形成されていることから、振動腕部３０，４０のＸ軸方向以外へのねじれなどを伴う変形が抑制できる。 これにより、圧電薄膜水晶振動片１０は、検出用圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２における不要な圧電歪成分の発生を低減できる。
【００５４】
（変形例）
ここで、上記第１の実施形態の変形例を説明する。
図５は、第１の実施形態の変形例の各圧電薄膜素子の接続説明図である。
変形例の圧電薄膜水晶振動片１０の駆動用素子の電極部間の接続と検出用素子の電極部間の接続とについて、図５に沿って順次説明する。
駆動用素子において、下部電極部１１１，１２１，１３１，１４１は、互いに接続され、接続端子６２と接続されている。上部電極部１１３，１４３は、互いに接続され、接続端子６１ｂと接続されている。
上部電極部１２３，１３３は、互いに接続され、接続端子６１ａと接続されている。
【００５５】
検出用素子において、下部電極部１５１，１６１，１７１，１８１は、互いに接続され、接続端子６４と接続されている。上部電極部１５３，１８３は、互いに接続され、接続端子６３ｂと接続されている。
上部電極部１６３，１７３は、互いに接続され、接続端子６３ａと接続されている。
なお、接続端子６１ａ，６１ｂ，６３ａ，６３ｂは、増幅器と接続されている。また、接続端子６２は、接続端子６４と等電位になるように構成されている。
【００５６】
次に、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について説明する。
図６は、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について模式的に示す説明図である。なお、図６（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面相当の断面図であり、図６（ｂ）は圧電薄膜水晶振動片１０の振動方向を示す模式図である。ここでは、第１の実施形態との異なる部分を中心に説明する。
変形例と第１の実施形態との違いは、各振動腕部の各下部電極部の電位を等電位にしていることである。
【００５７】
図６を参照して第１の状態を説明する。
下部電極部１１１，１２１，１３１，１４１にはグランド電位（Ｇ）を印加し、上部電極部１１３，１４３にはグランド電位よりマイナス側のマイナス（−）電位を印加する。
そして、上部電極部１２３，１３３にはグランド電位よりプラス側のプラス（＋）電位を印加する。ここで、圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２の分極方向は、第１の実施形態と同様に矢印Ｐｏで示すような圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２の厚さ方向である。
【００５８】
このことから、振動腕部３０は、第１の実施形態と同様に、主面中心線Ｃ１の外側に形成された圧電薄膜部１１２が、Ｙ軸方向に最も大きく収縮する。また、主面中心線Ｃ１の内側に形成された圧電薄膜部１２２は、Ｙ軸方向に最も大きく伸張する。このことによって、圧電薄膜部１１２，１２２が形成された振動腕部３０は、矢印Ｆ１方向に変位する。
【００５９】
振動腕部３０が矢印Ｆ１方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部１５２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部１５１にグランド電荷が、上部電極部１５３にグランド電荷よりマイナス側のマイナス電荷が発生する。
また、圧電薄膜部１６２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部１６１にグランド電荷が、上部電極部１６３にグランド電荷よりプラス側のプラス電荷が発生する。
【００６０】
振動腕部４０も、第１の実施形態と同様に、主面中心線Ｃ３の外側に形成された圧電薄膜部１４２は、Ｙ軸方向に最も大きく収縮する。また、主面中心線Ｃ３の内側に形成された圧電薄膜部１３２は、Ｙ軸方向に最も大きく伸張する。このことによって、圧電薄膜部１３２，１４２が形成された振動腕部４０は、矢印Ｆ２方向に変位する。
【００６１】
振動腕部４０が矢印Ｆ２方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部１８２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部１８１にグランド電荷が、上部電極部１８３にグランド電荷よりマイナス側のマイナス電荷が発生する。
また、圧電薄膜部１７２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部１７１にグランド電荷が、上部電極部１７３にグランド電荷よりプラス側のプラス電荷が発生する。
【００６２】
次に、第２の状態について説明する。
第２の状態では、下部電極部１１１，１２１，１３１，１４１にグランド電位を印加し、上部電極部１１３，１４３，１２３，１３３に第１の状態と逆相の電位を印加する。これにより、第１の実施形態における第２の状態と同様に、振動腕部３０が矢印Ｆ３方向に変位し、振動腕部４０が矢印Ｆ４方向に変位する。
【００６３】
振動腕部３０が矢印Ｆ３方向に変位したことによって、下部電極部１５１にグランド電荷が、上部電極部１５３にグランド電荷よりプラス側のプラス電荷が発生する。
また、下部電極部１６１にグランド電荷が、上部電極部１６３にグランド電荷よりマイナス側のマイナス電荷が発生する。
【００６４】
振動腕部４０が矢印Ｆ４方向に変位したことによって、下部電極部１８１にグランド電荷が、上部電極部１８３にグランド電荷よりプラス側のプラス電荷が発生する。
また、下部電極部１７１にグランド電荷が、上部電極部１７３にグランド電荷よりマイナス側のマイナス電荷が発生する。
【００６５】
上述した第１の状態と第２の状態とを繰り返すことにより、第１の実施形態と同様に振動腕部３０，４０は、Ｘ軸方向に屈曲振動を繰り返す。
【００６６】
上述したように、第１の実施形態の変形例の圧電薄膜水晶振動片１０は、振動腕部３０，４０に接する側にある下部電極部１１１，１２１，１３１，１４１，１５１，１６１，１７１，１８１の電位（電荷）が、互いに等電位であることから、電圧が印加されることに起因する振動腕部３０，４０自体の圧電作用による圧電歪成分の発生を抑制できる。
このことから、圧電薄膜水晶振動片１０は、振動腕部３０，４０の屈曲振動により発生する圧電歪が、振動腕部３０，４０自体の圧電作用による圧電歪成分を殆ど含まない。
これにより、圧電薄膜水晶振動片１０は、検出用素子としての圧電薄膜素子１５０，１６０，１７０，１８０が、不要な圧電歪成分を殆ど含まない圧電歪を、電荷に変換して出力することができる。そして、圧電薄膜水晶振動片１０は、上記のようにスプリアスが小さくできるのでノイズの少ない出力が得られる。
【００６７】
（第２の実施形態）
本実施形態では、上述の実施形態と同じ内容については説明を省き、異なる内容を説明する。
図７は、第２の実施形態の圧電薄膜音叉振動片を示す斜視図であり、図８は、図７のＢ−Ｂ線断面図及び各圧電薄膜素子の接続説明図である。
図７及び図８に示すように、圧電薄膜素子２１０は、主面３１の主面中心線Ｃ１に対し略線対称の略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子２３０は、主面３２の主面中心線Ｃ２に対し略線対称の略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子２２０は、主面４１の主面中心線Ｃ３に対し略線対称の略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子２４０は、主面４２の主面中心線Ｃ４に対し略線対称の略長方形の平面形状を有するように形成されている。
【００６８】
次に、圧電薄膜素子２１０，２２０，２３０，２４０それぞれを、駆動用素子として形成するか、または検出用素子として形成するかについて説明する。表２は、駆動用素子及び検出用素子の各主面上の配置を説明する表である。
【００６９】
【表２】
【００７０】
本実施形態では、圧電薄膜素子２１０，２２０，２３０，２４０に駆動用素子または検出用素子が、表２に示すように形成されたサンプルＮｏ．１４及びサンプルＮｏ．１５の圧電薄膜水晶振動片１０を作製する。
以下、サンプルＮｏ．１４の圧電薄膜水晶振動片１０を代表例として説明する。この圧電薄膜水晶振動片１０は、駆動用素子としての圧電薄膜素子２１０，２２０と、検出用素子としての圧電薄膜素子２３０，２４０とが形成されている。
【００７１】
圧電薄膜水晶振動片１０は、主面３１に駆動用素子としての圧電薄膜素子２１０、主面４１に駆動用素子としての圧電薄膜素子２２０が形成され、主面３２に検出用素子としての圧電薄膜素子２３０、主面４２に検出用素子としての圧電薄膜素子２４０が形成されてういる。
これにより、圧電薄膜水晶振動片１０は、駆動用素子としての圧電薄膜素子２１０，２２０と、検出用素子としての圧電薄膜素子２３０，２４０とが、互いに対向している。
【００７２】
次に、駆動用素子の電極部間の接続と検出用素子の電極部間の接続とについて、図８に沿って順次説明する。
駆動用素子において、下部電極部２１１、上部電極部２２３及び接続端子６１は、接続電極５１によって接続されている。また、これらの電極部とは互いに異極となる上部電極部２１３、下部電極部２２１及び接続端子６２は、接続電極５２によって接続されている。
検出用素子において、下部電極部２３１、上部電極部２４３及び接続端子６４は、接続電極５４によって接続されている。また、これらの電極部とは互いに異極となる上部電極部２３３、下部電極部２４１及び接続端子６３は、接続電極５３によって接続されている。
【００７３】
次に、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について説明する。図９は、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について模式的に示す説明図である。なお、図９（ａ）は図７のＢ−Ｂ線断面図であり、図９（ｂ）は圧電薄膜水晶振動片１０の振動方向を示す模式図である。
図９を参照して第３の状態を説明する。下部電極部２１１、上部電極部２２３にはプラス電位を印加し、上部電極部２１３、下部電極部２２１にはマイナス電位を印加する。ここで、圧電薄膜部２１２，２２２，２３２，２４２の分極方向は、矢印Ｐｏで示すような圧電薄膜部２１２，２２２，２３２，２４２の厚さ方向である。
【００７４】
まず、振動腕部３０について説明すると、圧電薄膜部２１２は、下部電極部２１１にプラス電位、上部電極部２１３にマイナス電位を印加すると分極方向に平行となるＺ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に収縮する。主面３１に形成された圧電薄膜部２１２がＹ軸方向に最も大きく収縮することによって、圧電薄膜部２１２が形成された振動腕部３０は、矢印Ｆ５方向に変位する。
【００７５】
振動腕部３０が矢印Ｆ５方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部２３２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部２３１にマイナス電荷が、上部電極部２３３にプラス電荷が発生する。
【００７６】
次に、振動腕部４０について説明すると、圧電薄膜部２２２は、下部電極部２２１にマイナス電位、上部電極部２２３にプラス電位を印加すると分極方向に平行となるＺ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に伸張する。主面４１に形成された圧電薄膜部２２２は、Ｙ軸方向に最も大きく伸張することによって、圧電薄膜部２２２が形成された振動腕部４０は、矢印Ｆ６方向に変位する。
【００７７】
振動腕部４０が矢印Ｆ６方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部２４２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部２４１にプラス電荷が、上部電極部２４３にマイナス電荷が発生する。
【００７８】
次に、第４の状態を説明する（図示は省略する。）。第４の状態は上述した第３の状態に対して、各上部電極部及び下部電極部に逆相の電圧を印加した状態を示している。つまり、下部電極部２１１、上部電極部２２３にはマイナス電位を印加し、上部電極部２１３、下部電極部２２１にはプラス電位を印加する。
【００７９】
まず、振動腕部３０について説明すると、圧電薄膜部２１２は、下部電極部２１１にマイナス電位、上部電極部２１３にプラス電位を印加すると分極方向に平行となるＺ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に伸張する。主面３１に形成された圧電薄膜部２１２がＹ軸方向に最も大きく伸張することによって、圧電薄膜部２１２が形成された振動腕部３０は、矢印Ｆ７方向に変位する。
【００８０】
振動腕部３０が矢印Ｆ７方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部２３２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部２３１にプラス電荷が、上部電極部２３３にマイナス電荷が発生する。
【００８１】
次に、振動腕部４０について説明すると、圧電薄膜部２２２は、下部電極部２２１にプラス電位、上部電極部２２３にマイナス電位を印加すると分極方向に平行となるＺ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に収縮する。主面４１に形成された圧電薄膜部２２２は、Ｙ軸方向に最も大きく収縮することによって、圧電薄膜部２２２が形成された振動腕部４０は、矢印Ｆ８方向に変位する。
【００８２】
振動腕部４０が矢印Ｆ８方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部２４２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部２４１にマイナス電荷が、上部電極部２４３にプラス電荷が発生する。
【００８３】
上述の第２の実施形態では、第１の実施形態で述べた効果と同様の効果に加えて、以下の効果が得られる。
第２の実施形態では、駆動用素子及び検出用素子が振動腕部３０，４０に１つずつであることから、駆動用素子及び検出用素子の製造が第１の実施形態と比較して容易となる。
【００８４】
（変形例）
ここで、上記第２の実施形態の変形例を説明する。
図１０は、第２の実施形態の変形例の各圧電薄膜素子の接続説明図である。
変形例の圧電薄膜水晶振動片１０の駆動用素子の電極部間の接続と検出用素子の電極部間の接続とについて、図１０に沿って順次説明する。
駆動用素子において、下部電極部２１１，２２１は、互いに接続され、接続端子６２と接続されている。上部電極部２１３は、接続端子６１ａと接続されている。上部電極部２２３は、接続端子６１ｂと接続されている。
【００８５】
検出用素子において、下部電極部２３１，２４１は、互いに接続され、接続端子６４と接続されている。上部電極部２３３は、接続端子６３ａと接続されている。上部電極部２４３は、接続端子６３ｂと接続されている。
なお、接続端子６１ａ，６１ｂ，６３ａ，６３ｂは、増幅器と接続されている。また、接続端子６２は、接続端子６４と等電位になるように構成されている。
【００８６】
次に、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について説明する。
図１１は、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について模式的に示す説明図である。なお、図１１（ａ）は図７のＢ−Ｂ線断面相当の断面図であり、図１１（ｂ）は圧電薄膜水晶振動片１０の振動方向を示す模式図である。ここでは、第２の実施形態との異なる部分を中心に説明する。
変形例と第２の実施形態との違いは、各振動腕部の各下部電極部の電位を等電位にしていることである。
【００８７】
図１１を参照して第３の状態を説明する。
下部電極部２１１，２２１にはグランド電位を印加し、上部電極部２１３には、グランド電位よりマイナス側のマイナス電位を印加する。上部電極部２２３には、グランド電位よりプラス側のプラス電位を印加する。
ここで、圧電薄膜部２１２，２２２，２３２，２４２の分極方向は、第２の実施形態と同様に矢印Ｐｏで示すような圧電薄膜部２１２，２２２，２３２，２４２の厚さ方向である。
【００８８】
これにより、振動腕部３０は、第２の実施形態と同様に、矢印Ｆ５方向に変位する。
振動腕部３０が矢印Ｆ５方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部２３２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。
このことによって、下部電極部２３１にグランド電荷が、上部電極部２３３にグランド電荷よりプラス側のプラス電荷が発生する。
【００８９】
振動腕部４０も、第２の実施形態と同様に、矢印Ｆ６方向に変位する。
振動腕部４０が矢印Ｆ６方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部２４２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。
このことによって、下部電極部２４１にグランド電荷が、上部電極部２４３にグランド電荷よりマイナス側のマイナス電荷が発生する。
【００９０】
次に、第４の状態について説明する。
第４の状態では、下部電極部２１１，２２１にはグランド電位を印加し、上部電極部２１３，２２３には、第３の状態と逆相の電位を印加する。これにより、第２の実施形態の第４の状態と同様に、振動腕部３０が矢印Ｆ７方向に変位し、振動腕部４０が矢印Ｆ８方向に変位する。
【００９１】
振動腕部３０が矢印Ｆ７方向に変位したことによって、下部電極部２３１にグランド電荷が、上部電極部２３３にグランド電荷よりマイナス側のマイナス電荷が発生する。
また、振動腕部４０が矢印Ｆ８方向に変位したことによって、下部電極部２４１にグランド電荷が、上部電極部２４３にグランド電荷よりプラス側のプラス電荷が発生する。
【００９２】
上述の第２の実施形態の変形例では、第１の実施形態の変形例で述べた効果と同様の効果が得られる。
【００９３】
（第３の実施形態）
本実施形態では、上述の実施形態と同じ内容については説明を省き、異なる内容を説明する。図１２は、第３の実施形態の圧電薄膜音叉振動片を示す斜視図であり、図１３は、図１２のＣ−Ｃ線断面図及び各圧電薄膜素子の接続説明図である。
図１２及び図１３に示すように、圧電薄膜素子３１０は、側面３３上のＹ軸方向の側面中心線Ｃ５に対し略線対称の略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子３２０は、側面３４上のＹ軸方向の側面中心線Ｃ６に対し略線対称の略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子３３０は、側面４３上のＹ軸方向の側面中心線Ｃ７に対し略線対称の略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子３４０は、側面４４上のＹ軸方向の側面中心線Ｃ８に対し略線対称の略長方形の平面形状を有するように形成されている。
【００９４】
次に、圧電薄膜素子３１０，３２０，３３０，３４０それぞれを、駆動用素子として形成するか、または検出用素子として形成するかについて説明する。表３は、駆動用素子及び検出用素子の各側面上の配置を説明する表である。
【００９５】
【表３】
【００９６】
本実施形態では、圧電薄膜素子３１０，３２０，３３０，３４０に駆動用素子または検出用素子が、表３に示すように形成されたサンプルＮｏ．１６からサンプルＮｏ．１９までの圧電薄膜水晶振動片１０を作製する。
以下、サンプルＮｏ．１６の圧電薄膜水晶振動片１０を代表例として説明する。
この圧電薄膜水晶振動片１０は、駆動用素子としての圧電薄膜素子３１０，３３０と、検出用素子としての圧電薄膜素子３２０，３４０とが形成されている。
【００９７】
圧電薄膜水晶振動片１０は、側面３３に駆動用素子としての圧電薄膜素子３１０、側面４３に駆動用素子としての圧電薄膜素子３３０が形成され、側面３４に検出用素子としての圧電薄膜素子３２０、側面４４に検出用素子としての圧電薄膜素子３４０が形成されている。
これにより、圧電薄膜水晶振動片１０は、駆動用素子としての圧電薄膜素子３１０，３３０と、検出用素子としての圧電薄膜素子３２０，３４０とが、互いに対向して形成されている。
【００９８】
次に、駆動用素子の電極部間の接続と検出用素子の電極部間の接続とについて、図１３に沿って順次説明する。
駆動用素子において、下部電極部３１１、上部電極部３３３及び接続端子６１は、接続電極５１によって接続されている。また、これらの電極部とは互いに異極となる上部電極部３１３、下部電極部３３１及び接続端子６２は、接続電極５２によって接続されている。
検出用素子において、下部電極部３２１、上部電極部３４３及び接続端子６４は、接続電極５４によって接続されている。また、これらの電極部とは互いに異極となる上部電極部３２３、下部電極部３４１及び接続端子６３は、接続電極５３によって接続されている。
【００９９】
次に、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について説明する。図１４は、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について模式的に示す説明図である。なお、図１４（ａ）は図１２のＣ−Ｃ線断面図であり、図１４（ｂ）は圧電薄膜水晶振動片１０の振動方向を示す模式図である。
図１４を参照して第５の状態を説明する。下部電極部３１１、上部電極部３３３にはプラス電位を印加し、上部電極部３１３、下部電極部３３１にはマイナス電位を印加する。ここで、圧電薄膜部３１２，３２２，３３２，３４２の分極方向は、矢印Ｐｏで示すような圧電薄膜部３１２，３２２，３３２，３４２の厚さ方向である。
【０１００】
まず、振動腕部３０について説明すると、圧電薄膜部３１２は、下部電極部３１１にプラス電位、上部電極部３１３にマイナス電位を印加すると分極方向に平行となるＸ軸方向に伸張し、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に収縮する。側面３３に形成された圧電薄膜部３１２がＹ軸方向に最も大きく収縮することによって、圧電薄膜部３１２が形成された振動腕部３０は、矢印Ｆ９方向に変位する。
【０１０１】
振動腕部３０が矢印Ｆ９方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部３２２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部３２１にマイナス電荷が、上部電極部３２３にプラス電荷が発生する。
【０１０２】
次に、振動腕部４０について説明すると、圧電薄膜部３３２は、下部電極部３３１にマイナス電位、上部電極部３３３にプラス電位を印加すると分極方向に平行となるＸ軸方向に収縮し、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に伸張する。側面４３に形成された圧電薄膜部３３２は、Ｙ軸方向に最も大きく伸張することによって、圧電薄膜部３３２が形成された振動腕部４０は、矢印Ｆ１０方向に変位する。
【０１０３】
振動腕部４０が矢印Ｆ１０方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部３４２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部３４１にプラス電荷が、上部電極部３４３にマイナス電荷が発生する。
【０１０４】
次に、第６の状態を説明する（図示は省略する。）。第６の状態は上述した第５の状態に対して、各上部電極部及び下部電極部に逆相の電圧を印加した状態を示している。つまり、下部電極部３１１、上部電極部３３３にはマイナス電位を印加し、上部電極部３１３、下部電極部３３１にはプラス電位を印加する。
【０１０５】
まず、振動腕部３０について説明すると、圧電薄膜部３１２は、下部電極部３１１にマイナス電位、上部電極部３１３にプラス電位を印加すると分極方向に平行となるＸ軸方向に収縮し、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に伸張する。側面３３に形成された圧電薄膜部３１２がＹ軸方向に最も大きく伸張することによって、圧電薄膜部３１２が形成された振動腕部３０は、矢印Ｆ１１方向に変位する。
【０１０６】
振動腕部３０が矢印Ｆ１１方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部３２２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部３２１にプラス電荷が、上部電極部３２３にマイナス電荷が発生する。
【０１０７】
次に、振動腕部４０について説明すると、圧電薄膜部３３２は、下部電極部３３１にプラス電位、上部電極部３３３にマイナス電位を印加すると分極方向に平行となるＸ軸方向に伸張し、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に収縮する。側面４３に形成された圧電薄膜部３３２は、Ｙ軸方向に最も大きく収縮することによって、圧電薄膜部３３２が形成された振動腕部４０は、矢印Ｆ１２方向に変位する。
【０１０８】
振動腕部４０が矢印Ｆ１２方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部３４２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部３４１にマイナス電荷が、上部電極部３４３にプラス電荷が発生する。
【０１０９】
上述の第３の実施形態では、第１の実施形態及び第２の実施形態で述べた効果と同様の効果が得られる。
【０１１０】
（変形例）
ここで、上記第３の実施形態の変形例を説明する。
図１５は、第３の実施形態の変形例の各圧電薄膜素子の接続説明図である。
変形例の圧電薄膜水晶振動片１０の駆動用素子の電極部間の接続と検出用素子の電極部間の接続とについて、図１５に沿って順次説明する。
駆動用素子において、下部電極部３１１，３３１は、互いに接続され、接続端子６２と接続されている。上部電極部３１３は、接続端子６１ａと接続されている。上部電極部３３３は、接続端子６１ｂと接続されている。
【０１１１】
検出用素子において、下部電極部３２１，３４１は、互いに接続され、接続端子６４と接続されている。上部電極部３２３は、接続端子６３ａと接続されている。上部電極部３４３は、接続端子６３ｂと接続されている。
なお、接続端子６１ａ，６１ｂ，６３ａ，６３ｂは、増幅器と接続されている。また、接続端子６２は、接続端子６４と等電位になるように構成されている。
【０１１２】
次に、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について説明する。
図１６は、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について模式的に示す説明図である。なお、図１６（ａ）は図１２のＣ−Ｃ線断面相当の断面図であり、図１６（ｂ）は圧電薄膜水晶振動片１０の振動方向を示す模式図である。ここでは、第３の実施形態との異なる部分を中心に説明する。
変形例と第３の実施形態との違いは、各振動腕部の各下部電極部の電位を等電位にしていることである。
【０１１３】
図１６を参照して第５の状態を説明する。
下部電極部３１１，３３１には、グランド電位を印加し、上部電極部３３３にはグランド電位よりプラス側のプラス電位を印加し、上部電極部３１３にはグランド電位よりマイナス側のマイナス電位を印加する。
ここで、圧電薄膜部３１２，３２２，３３２，３４２の分極方向は、第３の実施形態と同様に矢印Ｐｏで示すような圧電薄膜部３１２，３２２，３３２，３４２の厚さ方向である。
【０１１４】
これにより、振動腕部３０は、第３の実施形態と同様に、矢印Ｆ９方向に変位する。
振動腕部３０が矢印Ｆ９方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部３２２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部３２１にグランド電荷が、上部電極部３２３にグランド電荷よりプラス側のプラス電荷が発生する。
【０１１５】
振動腕部４０も、第３の実施形態と同様に、矢印Ｆ１０方向に変位する。
振動腕部４０が矢印Ｆ１０方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部３４２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部３４１にグランド電荷が、上部電極部３４３にグランド電荷よりマイナス側のマイナス電荷が発生する。
【０１１６】
次に、第６の状態について説明する。
第６の状態では、下部電極部３１１，３３１には、グランド電位を印加し、上部電極部３３３，３１３には、第５の状態と逆相の電位を印加する。これにより、第３の実施形態の第６の状態と同様に、振動腕部３０が矢印Ｆ１１方向に変位し、振動腕部４０が矢印Ｆ１２方向に変位する。
【０１１７】
振動腕部３０が矢印Ｆ１１方向に変位したことによって、下部電極部３２１にグランド電荷が、上部電極部３２３にグランド電荷よりマイナス側のマイナス電荷が発生する。
また、振動腕部４０が矢印Ｆ１２方向に変位したことによって、下部電極部３４１にグランド電荷が、上部電極部３４３にグランド電荷よりプラス側のプラス電荷が発生する。
【０１１８】
上述の第３の実施形態の変形例では、第１の実施形態の変形例で述べた効果と同様の効果が得られる。
【０１１９】
なお、上記各実施形態及び各変形例は上述の内容に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲において、上述の内容以外に種々の変更を行うことが可能である。
例えば、音叉振動片体の材質は恒弾性を示す材質であれば良く、各種金属、シリコンなどの半金属、ガラス、石英、リン酸ガリウムなどの材質であっても良い。この際、材質が金属の場合には、音叉振動片体と形成される圧電薄膜素子との間に絶縁膜を形成する。
【０１２０】
また、圧電薄膜素子の個数は１つの主面または側面毎に４つ以上の偶数個であっても良い。
【０１２１】
また、サンプルＮｏ．７からサンプルＮｏ．１３までの圧電薄膜水晶振動片１０において、主面３１または主面４１、主面３２または主面４２への圧電薄膜素子の形成であっても良い。さらに、主面３１または主面４１、主面３２または主面４２において、１つの主面毎に２つ以上の偶数個の駆動用素子と２つ以上の偶数個の検出用素子とが形成されていても良い。
【０１２２】
また、各圧電薄膜素子の平面形状は、楕円形、略長方形以外の一方向に長い多角形やトラック円形などであっても良い。
【０１２３】
また、駆動用素子の圧電薄膜部の材質は、ＢａＴｉ（チタン酸バリウム）、ＫＮ（ニオブ酸カリウム）などであっても良い。
【０１２４】
また、検出用素子の圧電薄膜部の材質は、ＡｌＮ、水晶、ＬＮ（ニオブ酸リチウム）、ＬＴ（タンタル酸リチウム）などであっても良い。
【０１２５】
また、検出用素子の下部電極部の材質は、ＰｔやＡｌなどであっても良い。
【０１２６】
また、駆動用素子及び検出用素子の上部電極部の材質は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕなどであっても良い。
【０１２７】
また、駆動用素子及び検出用素子の成膜方法は、乾式法の蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法や、湿式法の印刷法などであっても良い。
【０１２８】
また、各圧電薄膜部の分極方向は厚さ方向に対し傾いていても良い。さらに、各圧電薄膜部の分極方向は各圧電薄膜部の平面上における任意の方向であっても良い。
【０１２９】
また、増幅器との接続は接続端子６２，６４であっても良い。さらに、増幅器との接続は、一方が接続端子６１で他方が接続端子６４、または一方が接続端子６２で他方が接続端子６３であっても良く、この場合、増幅器に替わって一例としてＣＭＯＳインバータを採用する。
【０１３０】
（圧電薄膜音叉振動子）
ここで、上記各実施形態及び各変形例の圧電薄膜音叉振動片としての圧電薄膜水晶振動片１０を備えた、圧電薄膜音叉振動子としての圧電薄膜水晶振動子について説明する。
【０１３１】
図１７は、圧電薄膜水晶振動子の概略構成の一例を示す断面図である。
図１７に示すように、圧電薄膜水晶振動子４００は、圧電薄膜水晶振動片１０、圧電薄膜水晶振動片１０を気密封止された内部に収容するパッケージ４１０などから構成されている。
【０１３２】
パッケージ４１０は、ベース部４１０ａ、枠部４１０ｂ、蓋体部４１０ｃ、接合部４１０ｄなどから構成されている。
ベース部４１０ａの２つの層４１１，４１２には、セラミックグリーンシートを成形して焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。
【０１３３】
ベース部４１０ａの第１層４１１には、金属被膜からなる電極４１１ｃが形成されており、圧電薄膜水晶振動片１０が、図示しない引出し電極部を電極４１１ｃに位置合わせして搭載されている。圧電薄膜水晶振動片１０は、支持部２２が導電性接着剤４３０などにより引出し電極部を介して電極４１１ｃに電気的に接続され固定されている。
また、第１層４１１には、貫通穴４１１ａが形成されている。
なお、第１層４１１には、平面視において、圧電薄膜水晶振動片１０の先端部１０ｂと重なる部分に開口部４１１ｂが形成されている。これにより、圧電薄膜水晶振動子４００は、外部からの衝撃などにより発生する圧電薄膜水晶振動片１０のたわみに起因する圧電薄膜水晶振動片１０の先端部１０ｂとベース部４１０ａの第１層４１１との接触を回避できる。なお、開口部４１１ｂは、形成されていなくても良い。
【０１３４】
ベース部４１０ａの第２層４１２には、外面に金属被膜からなる実装端子４１２ｃが形成されている。この実装端子４１２ｃは、ベース部４１０ａの図示しない内部配線により電極４１１ｃと接続されている。また、第２層４１２には、第１層４１１の貫通穴４１１ａと重なり、貫通穴４１１ａより大きい貫通穴４１２ａが形成されている。
【０１３５】
ベース部４１０ａには、圧電薄膜水晶振動片１０を囲むように枠状に形成された枠部４１０ｂが積層されている。枠部４１０ｂには、ベース部４１０ａと同様にセラミックグリーンシートを成形して焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。
【０１３６】
枠部４１０ｂには、圧電薄膜水晶振動片１０を覆うように蓋体部４１０ｃが配設されている。蓋体部４１０ｃは、コバールなどの金属が用いられ、同じくコバールなどの金属からなる接合部４１０ｄを介して、シーム溶接、ロウ付けなどにより枠部４１０ｂに接合されている。
【０１３７】
圧電薄膜水晶振動子４００は、貫通穴４１１ａ，４１２ａにより、パッケージ４１０を気密封止する封止部４１３が形成されている。圧電薄膜水晶振動子４００は、封止部４１３にＡｕ−Ｇｅ合金などから成る封止材４１４が充填されている。
これにより、圧電薄膜水晶振動子４００は、パッケージ４１０の内部が気密封止されている。なお、パッケージ４１０の内部は、真空状態または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが封入されていても良い。
【０１３８】
なお、圧電薄膜水晶振動子４００は、パッケージ４１０の蓋体部４１０ｃの材料として、コバールなどの金属の他にガラスを用いても良い。この場合は、接合部４１０ｄの材料として低融点ガラスが用いられ、低融点ガラスが溶融されて蓋体部４１０ｃと枠部４１０ｂとが接合される。
【０１３９】
上述したように、圧電薄膜水晶振動子４００は、圧電薄膜水晶振動片１０と、圧電薄膜水晶振動片１０を気密封止された内部に収容するパッケージ４１０とを備えている。
このことから、圧電薄膜水晶振動子４００は、圧電薄膜水晶振動片１０が気密封止されたパッケージ４１０内に収容されていることで、圧電薄膜水晶振動片１０の安定した屈曲振動を維持することができる。
【０１４０】
（加速度センサ）
ここで、上記各実施形態及び各変形例の圧電薄膜音叉振動片としての圧電薄膜水晶振動片１０を備えた、加速度センサについて説明する。
【０１４１】
図１８は、加速度センサの概略構成の一例を示すブロック図である。
図１８に示すように、加速度センサ５００は、駆動検出部５１０、駆動回路部５２０、検出回路部５３０、周波数差算出回路部５４０などから構成されている。
駆動検出部５１０には、加速度検出素子として上記各実施形態及び各変形例の圧電薄膜水晶振動片１０が備えられている。
【０１４２】
加速度センサ５００は、駆動回路部５２０から駆動信号が出力され、駆動検出部５１０の圧電薄膜水晶振動片１０が一定の周波数ｆ０で屈曲振動をしている。
ここで、加速度センサ５００は、圧電薄膜水晶振動片１０の振動方向に加速度が印加されると、圧電薄膜水晶振動片１０の屈曲振動の周波数が周波数ｆに変化する。
加速度センサ５００は、周波数ｆ０と周波数ｆとを検出回路部５３０が検出し、検出信号として出力する。
加速度センサ５００は、この検出信号に基づいて周波数差算出回路部５４０が変化前の周波数ｆ０と変化後の周波数ｆとの周波数差Δｆ（Δｆ＝ｆ０−ｆ）を算出し、算出結果を電圧などで出力する。
なお、加速度センサ５００は、周波数差と加速度との対応関係を、図示しない記憶部に記憶し、算出した周波数差Δｆに基づいて図示しない演算部で演算して、加速度を求めて出力する構成としても良い。なお、上記記憶部の機能はコンデンサを用いて実現しても良い。
【０１４３】
上述したように、加速度センサ５００は、駆動検出部５１０に加速度検出素子として圧電薄膜水晶振動片１０が備えられていることから、加速度の印加に伴う圧電薄膜水晶振動片１０の各振動腕部の屈曲振動の変化を、検出用素子である各圧電薄膜部が効率よく電荷の変化に変換できる。これにより、加速度センサ５００は、印加された加速度を感度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】第１の実施形態の圧電薄膜音叉振動片を示す斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図及び各圧電薄膜素子の接続説明図。
【図３】圧電薄膜水晶振動片を増幅器に接続した状態を示す等価回路図。
【図４】圧電薄膜水晶振動片の振動について模式的に示す説明図。
【図５】第１の実施形態の変形例の各圧電薄膜素子の接続説明図。
【図６】圧電薄膜水晶振動片の振動について模式的に示す説明図。
【図７】第２の実施形態の圧電薄膜音叉振動片を示す斜視図。
【図８】図７のＢ−Ｂ線断面図及び各圧電薄膜素子の接続説明図。
【図９】圧電薄膜水晶振動片の振動について模式的に示す説明図。
【図１０】第２の実施形態の変形例の各圧電薄膜素子の接続説明図。
【図１１】圧電薄膜水晶振動片の振動について模式的に示す説明図。
【図１２】第３の実施形態の圧電薄膜音叉振動片を示す斜視図。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ線断面図及び各圧電薄膜素子の接続説明図。
【図１４】圧電薄膜水晶振動片の振動について模式的に示す説明図。
【図１５】第３の実施形態の変形例の各圧電薄膜素子の接続説明図。
【図１６】圧電薄膜水晶振動片の振動について模式的に示す説明図。
【図１７】圧電薄膜水晶振動子の概略構成の一例を示す断面図。
【図１８】加速度センサの概略構成の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
【０１４５】
１０…圧電薄膜音叉振動片としての圧電薄膜水晶振動片、２０…水晶振動片体、２１…基部、２３…一主面、２４…他主面、３０，４０…振動腕部、３１，４１…一方の主面としての主面、３２，４２…他方の主面としての主面、３３，３４，４３，４４…側面、１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，２１０，２２０，２３０，２４０，３１０，３２０，３３０，３４０…駆動用圧電薄膜素子または検出用圧電薄膜素子としての圧電薄膜素子、１１１，１２１，１３１，１４１，１５１，１６１，１７１，１８１，２１１，２２１，２３１，２４１，３１１，３２１，３３１，３４１…駆動用下部電極部または検出用下部電極部としての下部電極部、１１２，１２２，１３２，１４２，１５２，１６２，１７２，１８２，２１２，２２２，２３２，２４２，３１２，３２２，３３２，３４２…駆動用圧電薄膜部または検出用圧電薄膜部としての圧電薄膜部、１１３，１２３，１３３，１４３，１５３，１６３，１７３，１８３，２１３，２２３，２３３，２４３，３１３，３２３，３３３，３４３…駆動用上部電極部または検出用上部電極部としての上部電極部、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…主面中心線、Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８…側面中心線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動用圧電薄膜素子及び検出用圧電薄膜素子を備えた圧電薄膜音叉振動片、圧電薄膜音叉振動子及び加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基部と、基部から延在された２つのアーム（以下、振動腕部と呼ぶ。）と、２つの振動腕部それぞれの主面上に形成された駆動部（以下、駆動用圧電薄膜素子と呼ぶ。）及び検出部（以下、検出用圧電薄膜素子と呼ぶ。）とが備えられた薄膜微少機械式共振子（以下、圧電薄膜音叉振動片と呼ぶ。）が開示されている（例えば、特許文献１参照）。そして、この圧電薄膜音叉振動片はジャイロ素子などに用いられている。それぞれの駆動用圧電薄膜素子は、それぞれの振動腕部の主面上の振動腕部が延在された延在方向の中心線（以下、主面中心線と呼ぶ。）より内側及び外側に、それぞれ離間するように、第１、第２の電極（以下、駆動用下部電極部と呼ぶ。）と、第１、第２の駆動用下部電極部上にそれぞれ設けられた第１、第２の圧電薄膜（以下、駆動用圧電薄膜部と呼ぶ。）と、第１、第２の駆動用圧電薄膜部上にそれぞれ設けられた第３、第４の電極（以下、駆動用上部電極部と呼ぶ。）とを有する。各検出圧電薄膜素子は、第１、第２の駆動用下部電極部と離間するように設けられた第５の電極（以下、検出用下部電極部と呼ぶ。）と、検出用下部電極部上に設けられた第３の圧電薄膜（以下、検出用圧電薄膜部と呼ぶ。）と、検出用圧電薄膜部上に設けられた第６の電極（以下、検出用上部電極部と呼ぶ。）とを有する。駆動用圧電薄膜部及び検出用圧電薄膜部は、共にチタン酸ジルコン酸鉛（以下、ＰＺＴと呼ぶ。）が主体の材料で形成されている。また、上述の内側とはそれぞれの主面中心線を基点にして２つの振動腕部間の中間線に向かう側（それぞれの主面中心線の間。）を指し、外側とはそれぞれの主面中心線を基点にして前記中間線から遠ざかる側を指す。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２７７１９号公報（１１頁〜１６頁、図８〜図１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の圧電薄膜音叉振動片では、駆動用圧電薄膜部及び検出用圧電薄膜部は、共にＰＺＴが主体の材料で形成されている。ＰＺＴにおける圧電歪定数（以下、ｄと呼ぶ。）の絶対値は、その他の圧電材料におけるｄの絶対値の中で大きい方に位置付けられ、ＰＺＴは、所定の電気エネルギーを効率良く機械エネルギーに変換できるという長所を有する。他方、ＰＺＴにおける圧電出力係数（以下、ｇと呼ぶ。）の絶対値がその他の圧電材料におけるｇの絶対値の中で小さい方に位置付けられ、ＰＺＴは、所定の機械エネルギーを効率良く電気エネルギーに変換できない。
これにより、従来の圧電薄膜音叉振動片では、駆動の効率アップと検出の感度向上とが両立しないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記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］本適用例にかかる圧電薄膜音叉振動片は、基部と、前記基部から互いに略平行に延在された一対の振動腕部と、それぞれの前記振動腕部の少なくともいずれか１つの主面または側面に形成され、電荷が印加されて発生する圧電歪によりそれぞれの前記振動腕部を屈曲振動させる駆動用圧電薄膜素子と、それぞれの前記振動腕部の前記駆動用圧電薄膜素子が形成された面と対向する面に形成され、それぞれの前記振動腕部の屈曲振動により発生する圧電歪を電荷に変換して出力する検出用圧電薄膜素子とを備え、前記駆動用圧電薄膜素子は、駆動用圧電薄膜部を有し、前記検出用圧電薄膜素子は、検出用圧電薄膜部を有し、前記駆動用圧電薄膜部の圧電歪定数の絶対値は、前記検出用圧電薄膜部の圧電歪定数の絶対値より大きく、前記検出用圧電薄膜部の圧電出力係数の絶対値は、前記駆動用圧電薄膜部の圧電出力係数の絶対値より大きいことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、圧電薄膜音叉振動片は、基部と、基部から互いに略平行に延在された一対の振動腕部と、それぞれの振動腕部の少なくともいずれか１つの面に形成され、振動腕部を屈曲振動させる駆動用圧電薄膜素子と、それぞれの振動腕部の駆動用圧電薄膜素子が形成された面と対向する面に形成され、振動腕部の屈曲振動により発生する圧電歪を電荷に変換して出力する検出用圧電薄膜素子とを備えている。
そして、圧電薄膜音叉振動片は、駆動用圧電薄膜素子が、駆動用圧電薄膜部を有し、検出用圧電薄膜素子が、検出用圧電薄膜部を有し、駆動用圧電薄膜部の圧電歪定数の絶対値が、検出用圧電薄膜部の圧電歪定数の絶対値より大きく、検出用圧電薄膜部の圧電出力係数の絶対値が、駆動用圧電薄膜部の圧電出力係数の絶対値より大きい。
【０００８】
このことから、圧電薄膜音叉振動片は、駆動用圧電薄膜素子に印加された電荷が効率よく圧電歪に変換されることで、一対の振動腕部が屈曲振動しやすくなるとともに、検出用圧電薄膜素子が一対の振動腕部の屈曲振動により発生する圧電歪を、効率よく電荷に変換して出力することができる。これにより、圧電薄膜音叉振動片は、駆動の効率アップと検出の感度向上とが両立できる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例にかかる圧電薄膜音叉振動片は、前記基部の一主面から延設されているそれぞれの前記振動腕部の一方の主面に、前記駆動用圧電薄膜素子が形成され、前記基部の他主面から延設されているそれぞれの前記振動腕部の他方の主面に、前記検出用圧電薄膜素子が形成されていることが好ましい。
【００１０】
これによれば、圧電薄膜音叉振動片は、基部の一主面から延設されているそれぞれの振動腕部の一方の主面に、駆動用圧電薄膜素子が形成され、基部の他主面から延設されているそれぞれの振動腕部の他方の主面に、検出用圧電薄膜素子が形成されている。
【００１１】
このことから、圧電薄膜音叉振動片は、２つの振動腕部における同一側の一方の主面及び他方の主面に形成されている各圧電薄膜素子が同一種類である。
これにより、圧電薄膜音叉振動片は、例えば、一方の振動腕部の一方の主面に駆動用圧電薄膜素子が形成され、他方の振動腕部の他方の主面に駆動用圧電薄膜素子が形成されている場合に発生しやすい、振動腕部のねじれ成分が含まれた屈曲振動を、抑制することができる。
また、圧電薄膜音叉振動片は、例えば、蒸着法やスパッタ法などで成膜する際に、２つの振動腕部を一括して行えることから、各圧電薄膜素子の形成が容易に行える。
【００１２】
［適用例３］上記適用例にかかる圧電薄膜音叉振動片は、それぞれの前記振動腕部の前記一方の主面上における前記振動腕部が延在された延在方向の主面中心線より内側と外側とに、前記駆動用圧電薄膜素子がそれぞれ形成され、それぞれの前記振動腕部の前記他方の主面上における前記振動腕部が延在された前記延在方向の主面中心線より内側と外側とに、前記検出用圧電薄膜素子がそれぞれ形成されていることが好ましい。
【００１３】
これによれば、圧電薄膜音叉振動片は、それぞれの振動腕部の一方の主面上における振動腕部が延在された延在方向の主面中心線より内側と外側とに、駆動用圧電薄膜素子がそれぞれ形成され、それぞれの振動腕部の他方の主面上における振動腕部が延在された延在方向の主面中心線より内側と外側とに、検出用圧電薄膜素子がそれぞれ形成されている。
【００１４】
このことから、圧電薄膜音叉振動片は、例えば、内側の駆動用圧電薄膜素子と外側の駆動用圧電薄膜素子とで印加する電荷の極性を変えることができる。これにより、圧電薄膜音叉振動片は、振動腕部をより効率よく屈曲振動させることができる。
【００１５】
［適用例４］上記適用例にかかる圧電薄膜音叉振動片は、前記駆動用圧電薄膜素子及び前記検出用圧電薄膜素子の前記振動腕部に接する側の電位が、互いに等電位であることが好ましい。
【００１６】
これによれば、圧電薄膜音叉振動片は、駆動用圧電薄膜素子及び検出用圧電薄膜素子の振動腕部に接する側の電位が、互いに等電位であることから、電荷が印加されることに起因する振動腕部自体の圧電作用による圧電歪成分の発生を抑制できる。
このことから、圧電薄膜音叉振動片は、検出用圧電薄膜素子が不要な圧電歪成分を殆ど含まない圧電歪を、電荷に変換して出力することができる。そして、圧電薄膜音叉振動片は、スプリアスが小さくできるのでノイズの少ない出力が得られる。
【００１７】
［適用例５］本適用例にかかる圧電薄膜音叉振動子は、上記適用例のいずれか１つの圧電薄膜音叉振動片と、前記圧電薄膜音叉振動片を気密封止された内部に収容するパッケージとを備えたことを特徴とする。
【００１８】
これによれば、圧電薄膜音叉振動子は、上記適用例のいずれか１つの圧電薄膜音叉振動片と、圧電薄膜音叉振動片を気密封止された内部に収容するパッケージとを備えている。このことから、圧電薄膜音叉振動子は、圧電薄膜音叉振動片が気密封止されたパッケージ内に収容されていることで、安定した屈曲振動を維持することができる。
【００１９】
［適用例６］本適用例にかかる加速度センサは、上記適用例のいずれか１つの圧電薄膜音叉振動片を、加速度検出素子として備えたことを特徴とする。
【００２０】
これによれば、加速度センサは、上記適用例のいずれか１つの圧電薄膜音叉振動片を加速度検出素子として備えていることから、加速度の変化に伴う圧電薄膜音叉振動片の屈曲振動数の変化を効率よく検出できることにより、加速度を感度よく検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、実施形態を図面に沿って説明する。以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺が実際とは異なる模式図である。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の圧電薄膜音叉振動片を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図及び各圧電薄膜素子の接続説明図である。なお、本実施形態の圧電薄膜音叉振動片の音叉振動片体には、圧電体としての周波数温度特性に優れる水晶振動片体を例示して説明する。
【００２３】
図１、図２に示すように、圧電薄膜音叉振動片としての圧電薄膜水晶振動片１０は、水晶振動片体２０の基部２１の一辺から、互いに略平行に延在された一対の振動腕部３０，４０を有した音叉型の振動片である。
基部２１において、振動腕部３０，４０の延在方向とは逆方向に支持部２２が設けられている。
ここで、振動腕部３０，４０において、振動腕部３０，４０の延在方向と振動腕部３０，４０の配列方向（振動腕部３０，４０と交差する方向）とにより規定される面に略沿った面を主面とし、振動腕部３０，４０の配列方向に略直交する面を側面とする。
振動腕部３０の表面には、互いに対向する一方の主面としての主面３１及び他方の主面としての主面３２と、互いに対向する側面３３，３４とが形成されている。
振動腕部４０の表面には、互いに対向する一方の主面としての主面４１及び他方の主面としての主面４２と、互いに対向する側面４３，４４とが形成されている。
主面３１，３２，４１，４２には、圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０が形成されている。
なお、一対の振動腕部３０，４０は、振動腕部３０と振動腕部４０との間の中間線Ｃ０に対して対称形である。
ここで、振動腕部３０，４０が延在された延在方向及び圧電薄膜水晶振動片１０の長さ方向をＹ軸方向、Ｙ軸方向に直交する圧電薄膜水晶振動片１０の幅方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する圧電薄膜水晶振動片１０の厚さ方向をＺ軸方向とする。
【００２４】
次に、主面３１，３２，４１，４２に形成される駆動用圧電薄膜素子（以下、駆動用素子と呼ぶ。）、検出用圧電薄膜素子（以下、検出用素子と呼ぶ。）としての圧電薄膜素子それぞれについて説明する。
図１、図２に示すように、圧電薄膜素子１１０は、主面３１上のＹ軸方向の主面中心線Ｃ１の外側に略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１２０は、主面３１上のＹ軸方向の主面中心線Ｃ１の内側に略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１５０は、主面３２上のＹ軸方向の主面中心線Ｃ２の外側に略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１６０は、主面３２上のＹ軸方向の主面中心線Ｃ２の内側に略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１３０は、主面４１上のＹ軸方向の主面中心線Ｃ３の内側に略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１４０は、主面４１上のＹ軸方向の主面中心線Ｃ３の外側に略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１７０は、主面４２上のＹ軸方向の主面中心線Ｃ４の内側に略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１８０は、主面４２上のＹ軸方向の主面中心線Ｃ４の外側に略長方形の平面形状を有するように形成されている。
【００２５】
ここで、圧電薄膜素子１１０と圧電薄膜素子１２０とは、主面中心線Ｃ１に対し略線対称の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１５０と圧電薄膜素子１６０とは、主面中心線Ｃ２に対し略線対称の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１３０と圧電薄膜素子１４０とは、主面中心線Ｃ３に対し略線対称の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子１７０と圧電薄膜素子１８０とは、主面中心線Ｃ４に対し略線対称の平面形状を有するように形成されている。
ここで、上述の内側とは主面中心線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を基点にして中間線Ｃ０に向かう側（主面中心線Ｃ１と主面中心線Ｃ３、主面中心線Ｃ２と主面中心線Ｃ４との間。）を指し、外側とは主面中心線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を基点にして中間線Ｃ０から遠ざかる側を指す。
【００２６】
次に、圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０それぞれを、駆動用素子として形成するか、または検出用素子として形成するかについて説明する。表１は、駆動用素子及び検出用素子の各主面上の配置を説明する表である。
【００２７】
【表１】
【００２８】
本実施形態では、圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０に駆動用素子または検出用素子が、表１に示すように形成されたサンプルＮｏ．１からサンプルＮｏ．１３までの圧電薄膜水晶振動片１０を作製する。以下、サンプルＮｏ．１の圧電薄膜水晶振動片１０を代表例として説明する。
【００２９】
この圧電薄膜水晶振動片１０は、駆動用素子としての圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０と、検出用素子としての圧電薄膜素子１５０，１６０，１７０，１８０とが形成されている。
【００３０】
圧電薄膜水晶振動片１０は、主面３１に駆動用素子としての圧電薄膜素子１１０，１２０、主面４１に駆動用素子としての圧電薄膜素子１３０，１４０が形成され、主面３２に検出用素子としての圧電薄膜素子１５０，１６０、主面４２に検出用素子としての圧電薄膜素子１７０，１８０が形成されている。
これにより、圧電薄膜水晶振動片１０は、駆動用素子としての圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０と、検出用素子としての圧電薄膜素子１５０，１６０，１７０，１８０とが、互いに対向している。
【００３１】
なお、振動腕部３０の主面３１及び振動腕部４０の主面４１は、基部２１の一主面２３から延設され、振動腕部３０の主面３２及び振動腕部４０の主面４２は、基部２１の他主面２４から延設されている。つまり、主面３１及び主面４１は、基部の一主面２３側にあり、主面３２及び主面４２は、基部２１の他主面２４側にある。
【００３２】
次に、駆動用素子及び検出用素子の詳細について、圧電薄膜素子１１０及び圧電薄膜素子１５０を一例として図２に沿って説明する。
圧電薄膜素子１１０は、主面３１上に形成された駆動用下部電極部としての下部電極部１１１と、下部電極部１１１上に形成された駆動用圧電薄膜部としての圧電薄膜部１１２と、圧電薄膜部１１２上に形成された駆動用上部電極部としての上部電極部１１３とを有している。
圧電薄膜素子１５０は、主面３２上に形成された検出用下部電極部としての下部電極部１５１と、下部電極部１５１上に形成された検出用圧電薄膜部としての圧電薄膜部１５２と、圧電薄膜部１５２上に形成された検出用上部電極部としての上部電極部１５３とを有している。
下部電極部１１１の材質としてはＰｔ、圧電薄膜部１１２の材質としてはＰＺＴ、上部電極部１１３の材質としてはＡｌを採用している。
下部電極部１５１の材質としてはＭｏ、圧電薄膜部１５２の材質としてはＺｎＯ、上部電極部１５３の材質としてはＡｌを採用している。
【００３３】
ＰＺＴの圧電歪定数（以下、ｄ（ＰＺＴ）と呼ぶ。）の絶対値は、約１３０×１０-12［ｍ／Ｖ］、ＺｎＯの圧電歪定数（以下、ｄ（ＺｎＯ）と呼ぶ。）の絶対値は、約６×１０-12［ｍ／Ｖ］である。よって、ｄ（ＰＺＴ）の絶対値＞ｄ（ＺｎＯ）の絶対値で示す大小関係となる。
また、ＰＺＴの圧電出力係数（以下、ｇ（ＰＺＴ）と呼ぶ。）の絶対値は、約１２×１０-3［Ｖｍ／Ｎ］、ＺｎＯの圧電出力係数（以下、ｇ（ＺｎＯ）と呼ぶ。）の絶対値は、約５５×１０-3［Ｖｍ／Ｎ］である。よって、ｇ（ＺｎＯ）の絶対値＞ｇ（ＰＺＴ）の絶対値で示す大小関係となる。
また、ＰｔとＰＺＴとの格子長は略一致していることから、下部電極部１１１，１２１，１３１，１４１上に形成された圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２の配向性が高まり、圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２のｄ（ＰＺＴ）及びｇ（ＰＺＴ）の絶対値がより大きくなる。
また、ＭｏとＺｎＯとの格子長も略一致していることから、下部電極部１５１，１６１，１７１，１８１上に形成された圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２の配向性が高まり、圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２のｄ（ＺｎＯ）及びｇ（ＺｎＯ）の絶対値がより大きくなる。
【００３４】
圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０などにおける成膜方法にはスパッタ法を採用している。そして、形状出し方法にはフォトリソグラフィー法及びエッチング法を採用している。
本実施形態では、圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０を、側面３３，３４，４３，４４には形成せず、主面３１，３２，４１，４２のみに形成する。
加えて、本実施形態では、駆動用素子としての圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０と、検出用素子としての圧電薄膜素子１５０，１６０，１７０，１８０とが、それぞれ水晶振動片体２０の同一側の面である主面３１，４１と主面３２，４２とに形成されている。このことにより、スパッタ法、フォトリソグラフィー法やエッチング法は、振動腕部３０，４０を一括して処理できるなど適用が容易になる。
【００３５】
次に、駆動用素子の電極部間の接続と検出用素子の電極部間の接続とについて、図２に沿って順次説明する。
駆動用素子において、下部電極部１１１，１４１、上部電極部１２３，１３３及び接続端子６１は、接続電極５１によって接続されている。また、これらの電極部とは互いに異極となる上部電極部１１３，１４３、下部電極部１２１，１３１及び接続端子６２は、接続電極５２によって接続されている。
検出用素子において、下部電極部１５１，１８１、上部電極部１６３，１７３及び接続端子６３は、接続電極５３によって接続されている。また、これらの電極部とは互いに異極となる上部電極部１５３，１８３、下部電極部１６１，１７１及び接続端子６４は、接続電極５４によって接続されている。
【００３６】
図３は、圧電薄膜水晶振動片１０を増幅器に接続した状態を示す等価回路図である。図２及び図３に示すように、駆動用素子（圧電薄膜素子１１０，１２０，１３０，１４０）は、接続端子６１で増幅器と接続され、検出用素子（圧電薄膜素子１５０，１６０，１７０，１８０）は、接続端子６３で増幅器と接続されている。そして、圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２と圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２とは、機械エネルギーで結合されている。このような構成により発振回路を構成することができる。
【００３７】
次に、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について説明する。
図４は、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について模式的に示す説明図である。なお、図４（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図であり、図４（ｂ）は圧電薄膜水晶振動片１０の振動方向を示す模式図である。図４を参照して第１の状態を説明する。
下部電極部１１１，１４１、上部電極部１２３，１３３にはプラス（＋）電位を印加し、上部電極部１１３，１４３、下部電極部１２１，１３１にはマイナス（−）電位を印加する。ここで、圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２の分極方向は、矢印Ｐｏで示すような圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２の厚さ方向である。
【００３８】
まず、振動腕部３０について説明すると、圧電薄膜部１１２は、下部電極部１１１にプラス電位、上部電極部１１３にマイナス電位を印加すると分極方向に平行となるＺ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に収縮する。
また、圧電薄膜部１２２は、下部電極部１２１にマイナス電位、上部電極部１２３にプラス電位を印加するとＺ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に伸張する。
これらの伸張または収縮の歪みの大きさは、伸張または収縮の歪みが生じる方向の圧電薄膜部の寸法に比例する。圧電薄膜部１１２，１２２において、Ｙ軸方向の寸法が最も大きくなるように形成されていることから、Ｙ軸方向の歪みが最も大きくなる。
よって、主面中心線Ｃ１の外側に形成された圧電薄膜部１１２は、Ｙ軸方向に最も大きく収縮する。また、主面中心線Ｃ１の内側に形成された圧電薄膜部１２２は、Ｙ軸方向に最も大きく伸張する。このことによって、圧電薄膜部１１２，１２２が形成された振動腕部３０は、矢印Ｆ１方向に変位する。
【００３９】
振動腕部３０が矢印Ｆ１方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部１５２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部１５１にプラス（＋）電荷が、上部電極部１５３にマイナス（−）電荷が発生する。
また、圧電薄膜部１６２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部１６１にマイナス電荷が、上部電極部１６３にプラス電荷が発生する。
【００４０】
次に、振動腕部４０について説明すると、圧電薄膜部１４２は、下部電極部１４１にプラス電位、上部電極部１４３にマイナス電位を印加すると分極方向に平行となるＺ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に収縮する。
また、圧電薄膜部１３２は、下部電極部１３１にマイナス電位、上部電極部１３３にプラス電位を印加するとＺ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に伸張する。
圧電薄膜部１３２，１４２においても、Ｙ軸方向の寸法が最も大きくなるように形成されていることから、Ｙ軸方向の歪みが最も大きくなる。
よって、主面中心線Ｃ３の外側に形成された圧電薄膜部１４２は、Ｙ軸方向に最も大きく収縮する。また、主面中心線Ｃ３の内側に形成された圧電薄膜部１３２は、Ｙ軸方向に最も大きく伸張する。このことによって、圧電薄膜部１３２，１４２が形成された振動腕部４０は、矢印Ｆ２方向に変位する。
【００４１】
振動腕部４０が矢印Ｆ２方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部１８２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部１８１にプラス電荷が、上部電極部１８３にマイナス電荷が発生する。
また、圧電薄膜部１７２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部１７１にマイナス電荷が、上部電極部１７３にプラス電荷が発生する。
【００４２】
次に、第２の状態を説明する（図示は省略する。）。第２の状態は上述した第１の状態に対して、各上部電極部及び下部電極部に逆相の電圧を印加した状態を示している。つまり、下部電極部１１１，１４１、上部電極部１２３，１３３にはマイナス電位を印加し、上部電極部１１３，１４３、下部電極部１２１，１３１にはプラス電位を印加する。
【００４３】
まず、振動腕部３０について説明すると、圧電薄膜部１１２は、下部電極部１１１にマイナス電位、上部電極部１１３にプラス電位を印加すると分極方向に平行となるＺ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に伸張する。
また、圧電薄膜部１２２は、下部電極部１２１にプラス電位、上部電極部１２３にマイナス電位が印加されるとＺ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に収縮する。主面中心線Ｃ１の外側に形成された圧電薄膜部１１２は、Ｙ軸方向に最も大きく伸張する。
また、主面中心線Ｃ１の内側に形成された圧電薄膜部１２２は、Ｙ軸方向に最も大きく収縮する。このことによって、圧電薄膜部１１２，１２２が形成された振動腕部３０は、矢印Ｆ３方向に変位する。
【００４４】
振動腕部３０が矢印Ｆ３方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部１５２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部１５１にマイナス電荷が、上部電極部１５３にプラス電荷が発生する。
また、圧電薄膜部１６２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部１６１にプラス電荷が、上部電極部１６３にマイナス電荷が発生する。
【００４５】
次に、振動腕部４０について説明すると、圧電薄膜部１４２は、下部電極部１４１にマイナス電位、上部電極部１４３にプラス電位を印加すると分極方向に平行となるＺ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に伸張する。
また、圧電薄膜部１３２は、下部電極部１３１にプラス電位、上部電極部１３３にマイナス電位が印加するとＺ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に収縮する。
主面中心線Ｃ３の外側に形成された圧電薄膜部１４２は、Ｙ軸方向に最も大きく伸張する。また、主面中心線Ｃ３の内側に形成された圧電薄膜部１３２は、Ｙ軸方向に最も大きく収縮する。このことによって、圧電薄膜部１３２，１４２が形成された振動腕部４０は、矢印Ｆ４方向に変位する。
【００４６】
振動腕部４０が矢印Ｆ４方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部１８２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部１８１にマイナス電荷が、上部電極部１８３にプラス電荷が発生する。
また、圧電薄膜部１７２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部１７１にプラス電荷が、上部電極部１７３にマイナス電荷が発生する。
【００４７】
上述した第１の状態と第２の状態とを繰り返す（つまり、交流電圧を印加する。）と振動腕部３０，４０は、Ｘ軸方向に屈曲振動を繰り返す。
【００４８】
上述の第１の実施形態では、以下の効果が得られる。
（１）駆動用圧電薄膜部１１２，１４２と駆動用圧電薄膜部１２２，１３２とに印加される互いに逆相の交流電圧は、駆動用圧電薄膜部１１２，１４２と駆動用圧電薄膜部１２２，１３２とでは逆方向の歪み（圧電歪）を発生させる。
その結果、振動腕部３０と振動腕部４０とは、互いが逆方向の屈曲振動を行う。そして、かかる屈曲振動によって、検出用圧電薄膜素子１５０，１６０，１７０，１８０の検出用圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２は変形する。
【００４９】
ここで、検出用圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２のｇ（ＺｎＯ）の絶対値は、駆動用圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２のｇ（ＰＺＴ）の絶対値より大きくなるように形成されている。このことから、検出用圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２に加えられた所定の大きさの変形（圧電歪）は、検出用圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２で交流電圧に効率良く変換して出力することができる。これにより、圧電薄膜水晶振動片１０は、駆動の効率アップと検出の感度向上とが両立できる。
【００５０】
（２）圧電薄膜水晶振動片１０は、下部電極部１１１，１２１，１３１，１４１の材質がＰｔであり、下部電極部１１１，１２１，１３１，１４１上に形成された圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２の材質がＰＺＴである。
圧電薄膜水晶振動片１０は、ＰｔとＰＺＴとの格子長が略一致していることにより、下部電極部１１１，１２１，１３１，１４１上に形成された圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２の配向性が高まり、圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２のｄ（ＰＺＴ）の絶対値がより大きくなる。このことから、圧電薄膜水晶振動片１０は、所定の電気エネルギーをより効率良く機械エネルギーに変換することができる。
【００５１】
（３）圧電薄膜水晶振動片１０は、下部電極部１５１，１６１，１７１，１８１の材質がＭｏであり、下部電極部１５１，１６１，１７１，１８１上に形成された圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２の材質がＺｎＯである。
圧電薄膜水晶振動片１０は、ＭｏとＺｎＯとの格子長が略一致していることにより、下部電極部１５１，１６１，１７１，１８１上に形成された圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２の配向性が高まり、圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２のｇ（ＺｎＯ）の絶対値がより大きくなる。このことから、圧電薄膜水晶振動片１０は、所定の機械エネルギーをより効率良く電気エネルギーに変換することができる。
【００５２】
（４）圧電薄膜水晶振動片１０は、内側の駆動用圧電薄膜部１２２，１３２と外側の駆動用圧電薄膜部１１２，１４２とで印加する電位の極性を変えることができる。これにより、圧電薄膜水晶振動片１０は、駆動用圧電薄膜部が各振動腕部に１つの場合と比較して、各振動腕部をより効率よく屈曲振動させることができる。
【００５３】
（５）圧電薄膜水晶振動片１０は、内側の駆動用圧電薄膜部１２２，１３２と外側の駆動用圧電薄膜部１１２，１４２とが、同一側の面である主面３１，４１に形成されていることから、振動腕部３０，４０のＸ軸方向以外へのねじれなどを伴う変形が抑制できる。 これにより、圧電薄膜水晶振動片１０は、検出用圧電薄膜部１５２，１６２，１７２，１８２における不要な圧電歪成分の発生を低減できる。
【００５４】
（変形例）
ここで、上記第１の実施形態の変形例を説明する。
図５は、第１の実施形態の変形例の各圧電薄膜素子の接続説明図である。
変形例の圧電薄膜水晶振動片１０の駆動用素子の電極部間の接続と検出用素子の電極部間の接続とについて、図５に沿って順次説明する。
駆動用素子において、下部電極部１１１，１２１，１３１，１４１は、互いに接続され、接続端子６２と接続されている。上部電極部１１３，１４３は、互いに接続され、接続端子６１ｂと接続されている。
上部電極部１２３，１３３は、互いに接続され、接続端子６１ａと接続されている。
【００５５】
検出用素子において、下部電極部１５１，１６１，１７１，１８１は、互いに接続され、接続端子６４と接続されている。上部電極部１５３，１８３は、互いに接続され、接続端子６３ｂと接続されている。
上部電極部１６３，１７３は、互いに接続され、接続端子６３ａと接続されている。
なお、接続端子６１ａ，６１ｂ，６３ａ，６３ｂは、増幅器と接続されている。また、接続端子６２は、接続端子６４と等電位になるように構成されている。
【００５６】
次に、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について説明する。
図６は、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について模式的に示す説明図である。なお、図６（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面相当の断面図であり、図６（ｂ）は圧電薄膜水晶振動片１０の振動方向を示す模式図である。ここでは、第１の実施形態との異なる部分を中心に説明する。
変形例と第１の実施形態との違いは、各振動腕部の各下部電極部の電位を等電位にしていることである。
【００５７】
図６を参照して第１の状態を説明する。
下部電極部１１１，１２１，１３１，１４１にはグランド電位（Ｇ）を印加し、上部電極部１１３，１４３にはグランド電位よりマイナス側のマイナス（−）電位を印加する。
そして、上部電極部１２３，１３３にはグランド電位よりプラス側のプラス（＋）電位を印加する。ここで、圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２の分極方向は、第１の実施形態と同様に矢印Ｐｏで示すような圧電薄膜部１１２，１２２，１３２，１４２の厚さ方向である。
【００５８】
このことから、振動腕部３０は、第１の実施形態と同様に、主面中心線Ｃ１の外側に形成された圧電薄膜部１１２が、Ｙ軸方向に最も大きく収縮する。また、主面中心線Ｃ１の内側に形成された圧電薄膜部１２２は、Ｙ軸方向に最も大きく伸張する。このことによって、圧電薄膜部１１２，１２２が形成された振動腕部３０は、矢印Ｆ１方向に変位する。
【００５９】
振動腕部３０が矢印Ｆ１方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部１５２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部１５１にグランド電荷が、上部電極部１５３にグランド電荷よりマイナス側のマイナス電荷が発生する。
また、圧電薄膜部１６２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部１６１にグランド電荷が、上部電極部１６３にグランド電荷よりプラス側のプラス電荷が発生する。
【００６０】
振動腕部４０も、第１の実施形態と同様に、主面中心線Ｃ３の外側に形成された圧電薄膜部１４２は、Ｙ軸方向に最も大きく収縮する。また、主面中心線Ｃ３の内側に形成された圧電薄膜部１３２は、Ｙ軸方向に最も大きく伸張する。このことによって、圧電薄膜部１３２，１４２が形成された振動腕部４０は、矢印Ｆ２方向に変位する。
【００６１】
振動腕部４０が矢印Ｆ２方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部１８２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部１８１にグランド電荷が、上部電極部１８３にグランド電荷よりマイナス側のマイナス電荷が発生する。
また、圧電薄膜部１７２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部１７１にグランド電荷が、上部電極部１７３にグランド電荷よりプラス側のプラス電荷が発生する。
【００６２】
次に、第２の状態について説明する。
第２の状態では、下部電極部１１１，１２１，１３１，１４１にグランド電位を印加し、上部電極部１１３，１４３，１２３，１３３に第１の状態と逆相の電位を印加する。これにより、第１の実施形態における第２の状態と同様に、振動腕部３０が矢印Ｆ３方向に変位し、振動腕部４０が矢印Ｆ４方向に変位する。
【００６３】
振動腕部３０が矢印Ｆ３方向に変位したことによって、下部電極部１５１にグランド電荷が、上部電極部１５３にグランド電荷よりプラス側のプラス電荷が発生する。
また、下部電極部１６１にグランド電荷が、上部電極部１６３にグランド電荷よりマイナス側のマイナス電荷が発生する。
【００６４】
振動腕部４０が矢印Ｆ４方向に変位したことによって、下部電極部１８１にグランド電荷が、上部電極部１８３にグランド電荷よりプラス側のプラス電荷が発生する。
また、下部電極部１７１にグランド電荷が、上部電極部１７３にグランド電荷よりマイナス側のマイナス電荷が発生する。
【００６５】
上述した第１の状態と第２の状態とを繰り返すことにより、第１の実施形態と同様に振動腕部３０，４０は、Ｘ軸方向に屈曲振動を繰り返す。
【００６６】
上述したように、第１の実施形態の変形例の圧電薄膜水晶振動片１０は、振動腕部３０，４０に接する側にある下部電極部１１１，１２１，１３１，１４１，１５１，１６１，１７１，１８１の電位（電荷）が、互いに等電位であることから、電圧が印加されることに起因する振動腕部３０，４０自体の圧電作用による圧電歪成分の発生を抑制できる。
このことから、圧電薄膜水晶振動片１０は、振動腕部３０，４０の屈曲振動により発生する圧電歪が、振動腕部３０，４０自体の圧電作用による圧電歪成分を殆ど含まない。
これにより、圧電薄膜水晶振動片１０は、検出用素子としての圧電薄膜素子１５０，１６０，１７０，１８０が、不要な圧電歪成分を殆ど含まない圧電歪を、電荷に変換して出力することができる。そして、圧電薄膜水晶振動片１０は、上記のようにスプリアスが小さくできるのでノイズの少ない出力が得られる。
【００６７】
（第２の実施形態）
本実施形態では、上述の実施形態と同じ内容については説明を省き、異なる内容を説明する。
図７は、第２の実施形態の圧電薄膜音叉振動片を示す斜視図であり、図８は、図７のＢ−Ｂ線断面図及び各圧電薄膜素子の接続説明図である。
図７及び図８に示すように、圧電薄膜素子２１０は、主面３１の主面中心線Ｃ１に対し略線対称の略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子２３０は、主面３２の主面中心線Ｃ２に対し略線対称の略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子２２０は、主面４１の主面中心線Ｃ３に対し略線対称の略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子２４０は、主面４２の主面中心線Ｃ４に対し略線対称の略長方形の平面形状を有するように形成されている。
【００６８】
次に、圧電薄膜素子２１０，２２０，２３０，２４０それぞれを、駆動用素子として形成するか、または検出用素子として形成するかについて説明する。表２は、駆動用素子及び検出用素子の各主面上の配置を説明する表である。
【００６９】
【表２】
【００７０】
本実施形態では、圧電薄膜素子２１０，２２０，２３０，２４０に駆動用素子または検出用素子が、表２に示すように形成されたサンプルＮｏ．１４及びサンプルＮｏ．１５の圧電薄膜水晶振動片１０を作製する。
以下、サンプルＮｏ．１４の圧電薄膜水晶振動片１０を代表例として説明する。この圧電薄膜水晶振動片１０は、駆動用素子としての圧電薄膜素子２１０，２２０と、検出用素子としての圧電薄膜素子２３０，２４０とが形成されている。
【００７１】
圧電薄膜水晶振動片１０は、主面３１に駆動用素子としての圧電薄膜素子２１０、主面４１に駆動用素子としての圧電薄膜素子２２０が形成され、主面３２に検出用素子としての圧電薄膜素子２３０、主面４２に検出用素子としての圧電薄膜素子２４０が形成されてういる。
これにより、圧電薄膜水晶振動片１０は、駆動用素子としての圧電薄膜素子２１０，２２０と、検出用素子としての圧電薄膜素子２３０，２４０とが、互いに対向している。
【００７２】
次に、駆動用素子の電極部間の接続と検出用素子の電極部間の接続とについて、図８に沿って順次説明する。
駆動用素子において、下部電極部２１１、上部電極部２２３及び接続端子６１は、接続電極５１によって接続されている。また、これらの電極部とは互いに異極となる上部電極部２１３、下部電極部２２１及び接続端子６２は、接続電極５２によって接続されている。
検出用素子において、下部電極部２３１、上部電極部２４３及び接続端子６４は、接続電極５４によって接続されている。また、これらの電極部とは互いに異極となる上部電極部２３３、下部電極部２４１及び接続端子６３は、接続電極５３によって接続されている。
【００７３】
次に、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について説明する。図９は、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について模式的に示す説明図である。なお、図９（ａ）は図７のＢ−Ｂ線断面図であり、図９（ｂ）は圧電薄膜水晶振動片１０の振動方向を示す模式図である。
図９を参照して第３の状態を説明する。下部電極部２１１、上部電極部２２３にはプラス電位を印加し、上部電極部２１３、下部電極部２２１にはマイナス電位を印加する。ここで、圧電薄膜部２１２，２２２，２３２，２４２の分極方向は、矢印Ｐｏで示すような圧電薄膜部２１２，２２２，２３２，２４２の厚さ方向である。
【００７４】
まず、振動腕部３０について説明すると、圧電薄膜部２１２は、下部電極部２１１にプラス電位、上部電極部２１３にマイナス電位を印加すると分極方向に平行となるＺ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に収縮する。主面３１に形成された圧電薄膜部２１２がＹ軸方向に最も大きく収縮することによって、圧電薄膜部２１２が形成された振動腕部３０は、矢印Ｆ５方向に変位する。
【００７５】
振動腕部３０が矢印Ｆ５方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部２３２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部２３１にマイナス電荷が、上部電極部２３３にプラス電荷が発生する。
【００７６】
次に、振動腕部４０について説明すると、圧電薄膜部２２２は、下部電極部２２１にマイナス電位、上部電極部２２３にプラス電位を印加すると分極方向に平行となるＺ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に伸張する。主面４１に形成された圧電薄膜部２２２は、Ｙ軸方向に最も大きく伸張することによって、圧電薄膜部２２２が形成された振動腕部４０は、矢印Ｆ６方向に変位する。
【００７７】
振動腕部４０が矢印Ｆ６方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部２４２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部２４１にプラス電荷が、上部電極部２４３にマイナス電荷が発生する。
【００７８】
次に、第４の状態を説明する（図示は省略する。）。第４の状態は上述した第３の状態に対して、各上部電極部及び下部電極部に逆相の電圧を印加した状態を示している。つまり、下部電極部２１１、上部電極部２２３にはマイナス電位を印加し、上部電極部２１３、下部電極部２２１にはプラス電位を印加する。
【００７９】
まず、振動腕部３０について説明すると、圧電薄膜部２１２は、下部電極部２１１にマイナス電位、上部電極部２１３にプラス電位を印加すると分極方向に平行となるＺ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に伸張する。主面３１に形成された圧電薄膜部２１２がＹ軸方向に最も大きく伸張することによって、圧電薄膜部２１２が形成された振動腕部３０は、矢印Ｆ７方向に変位する。
【００８０】
振動腕部３０が矢印Ｆ７方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部２３２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部２３１にプラス電荷が、上部電極部２３３にマイナス電荷が発生する。
【００８１】
次に、振動腕部４０について説明すると、圧電薄膜部２２２は、下部電極部２２１にプラス電位、上部電極部２２３にマイナス電位を印加すると分極方向に平行となるＺ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に収縮する。主面４１に形成された圧電薄膜部２２２は、Ｙ軸方向に最も大きく収縮することによって、圧電薄膜部２２２が形成された振動腕部４０は、矢印Ｆ８方向に変位する。
【００８２】
振動腕部４０が矢印Ｆ８方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部２４２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部２４１にマイナス電荷が、上部電極部２４３にプラス電荷が発生する。
【００８３】
上述の第２の実施形態では、第１の実施形態で述べた効果と同様の効果に加えて、以下の効果が得られる。
第２の実施形態では、駆動用素子及び検出用素子が振動腕部３０，４０に１つずつであることから、駆動用素子及び検出用素子の製造が第１の実施形態と比較して容易となる。
【００８４】
（変形例）
ここで、上記第２の実施形態の変形例を説明する。
図１０は、第２の実施形態の変形例の各圧電薄膜素子の接続説明図である。
変形例の圧電薄膜水晶振動片１０の駆動用素子の電極部間の接続と検出用素子の電極部間の接続とについて、図１０に沿って順次説明する。
駆動用素子において、下部電極部２１１，２２１は、互いに接続され、接続端子６２と接続されている。上部電極部２１３は、接続端子６１ａと接続されている。上部電極部２２３は、接続端子６１ｂと接続されている。
【００８５】
検出用素子において、下部電極部２３１，２４１は、互いに接続され、接続端子６４と接続されている。上部電極部２３３は、接続端子６３ａと接続されている。上部電極部２４３は、接続端子６３ｂと接続されている。
なお、接続端子６１ａ，６１ｂ，６３ａ，６３ｂは、増幅器と接続されている。また、接続端子６２は、接続端子６４と等電位になるように構成されている。
【００８６】
次に、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について説明する。
図１１は、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について模式的に示す説明図である。なお、図１１（ａ）は図７のＢ−Ｂ線断面相当の断面図であり、図１１（ｂ）は圧電薄膜水晶振動片１０の振動方向を示す模式図である。ここでは、第２の実施形態との異なる部分を中心に説明する。
変形例と第２の実施形態との違いは、各振動腕部の各下部電極部の電位を等電位にしていることである。
【００８７】
図１１を参照して第３の状態を説明する。
下部電極部２１１，２２１にはグランド電位を印加し、上部電極部２１３には、グランド電位よりマイナス側のマイナス電位を印加する。上部電極部２２３には、グランド電位よりプラス側のプラス電位を印加する。
ここで、圧電薄膜部２１２，２２２，２３２，２４２の分極方向は、第２の実施形態と同様に矢印Ｐｏで示すような圧電薄膜部２１２，２２２，２３２，２４２の厚さ方向である。
【００８８】
これにより、振動腕部３０は、第２の実施形態と同様に、矢印Ｆ５方向に変位する。
振動腕部３０が矢印Ｆ５方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部２３２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。
このことによって、下部電極部２３１にグランド電荷が、上部電極部２３３にグランド電荷よりプラス側のプラス電荷が発生する。
【００８９】
振動腕部４０も、第２の実施形態と同様に、矢印Ｆ６方向に変位する。
振動腕部４０が矢印Ｆ６方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部２４２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。
このことによって、下部電極部２４１にグランド電荷が、上部電極部２４３にグランド電荷よりマイナス側のマイナス電荷が発生する。
【００９０】
次に、第４の状態について説明する。
第４の状態では、下部電極部２１１，２２１にはグランド電位を印加し、上部電極部２１３，２２３には、第３の状態と逆相の電位を印加する。これにより、第２の実施形態の第４の状態と同様に、振動腕部３０が矢印Ｆ７方向に変位し、振動腕部４０が矢印Ｆ８方向に変位する。
【００９１】
振動腕部３０が矢印Ｆ７方向に変位したことによって、下部電極部２３１にグランド電荷が、上部電極部２３３にグランド電荷よりマイナス側のマイナス電荷が発生する。
また、振動腕部４０が矢印Ｆ８方向に変位したことによって、下部電極部２４１にグランド電荷が、上部電極部２４３にグランド電荷よりプラス側のプラス電荷が発生する。
【００９２】
上述の第２の実施形態の変形例では、第１の実施形態の変形例で述べた効果と同様の効果が得られる。
【００９３】
（第３の実施形態）
本実施形態では、上述の実施形態と同じ内容については説明を省き、異なる内容を説明する。図１２は、第３の実施形態の圧電薄膜音叉振動片を示す斜視図であり、図１３は、図１２のＣ−Ｃ線断面図及び各圧電薄膜素子の接続説明図である。
図１２及び図１３に示すように、圧電薄膜素子３１０は、側面３３上のＹ軸方向の側面中心線Ｃ５に対し略線対称の略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子３２０は、側面３４上のＹ軸方向の側面中心線Ｃ６に対し略線対称の略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子３３０は、側面４３上のＹ軸方向の側面中心線Ｃ７に対し略線対称の略長方形の平面形状を有するように形成されている。
圧電薄膜素子３４０は、側面４４上のＹ軸方向の側面中心線Ｃ８に対し略線対称の略長方形の平面形状を有するように形成されている。
【００９４】
次に、圧電薄膜素子３１０，３２０，３３０，３４０それぞれを、駆動用素子として形成するか、または検出用素子として形成するかについて説明する。表３は、駆動用素子及び検出用素子の各側面上の配置を説明する表である。
【００９５】
【表３】
【００９６】
本実施形態では、圧電薄膜素子３１０，３２０，３３０，３４０に駆動用素子または検出用素子が、表３に示すように形成されたサンプルＮｏ．１６からサンプルＮｏ．１９までの圧電薄膜水晶振動片１０を作製する。
以下、サンプルＮｏ．１６の圧電薄膜水晶振動片１０を代表例として説明する。
この圧電薄膜水晶振動片１０は、駆動用素子としての圧電薄膜素子３１０，３３０と、検出用素子としての圧電薄膜素子３２０，３４０とが形成されている。
【００９７】
圧電薄膜水晶振動片１０は、側面３３に駆動用素子としての圧電薄膜素子３１０、側面４３に駆動用素子としての圧電薄膜素子３３０が形成され、側面３４に検出用素子としての圧電薄膜素子３２０、側面４４に検出用素子としての圧電薄膜素子３４０が形成されている。
これにより、圧電薄膜水晶振動片１０は、駆動用素子としての圧電薄膜素子３１０，３３０と、検出用素子としての圧電薄膜素子３２０，３４０とが、互いに対向して形成されている。
【００９８】
次に、駆動用素子の電極部間の接続と検出用素子の電極部間の接続とについて、図１３に沿って順次説明する。
駆動用素子において、下部電極部３１１、上部電極部３３３及び接続端子６１は、接続電極５１によって接続されている。また、これらの電極部とは互いに異極となる上部電極部３１３、下部電極部３３１及び接続端子６２は、接続電極５２によって接続されている。
検出用素子において、下部電極部３２１、上部電極部３４３及び接続端子６４は、接続電極５４によって接続されている。また、これらの電極部とは互いに異極となる上部電極部３２３、下部電極部３４１及び接続端子６３は、接続電極５３によって接続されている。
【００９９】
次に、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について説明する。図１４は、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について模式的に示す説明図である。なお、図１４（ａ）は図１２のＣ−Ｃ線断面図であり、図１４（ｂ）は圧電薄膜水晶振動片１０の振動方向を示す模式図である。
図１４を参照して第５の状態を説明する。下部電極部３１１、上部電極部３３３にはプラス電位を印加し、上部電極部３１３、下部電極部３３１にはマイナス電位を印加する。ここで、圧電薄膜部３１２，３２２，３３２，３４２の分極方向は、矢印Ｐｏで示すような圧電薄膜部３１２，３２２，３３２，３４２の厚さ方向である。
【０１００】
まず、振動腕部３０について説明すると、圧電薄膜部３１２は、下部電極部３１１にプラス電位、上部電極部３１３にマイナス電位を印加すると分極方向に平行となるＸ軸方向に伸張し、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に収縮する。側面３３に形成された圧電薄膜部３１２がＹ軸方向に最も大きく収縮することによって、圧電薄膜部３１２が形成された振動腕部３０は、矢印Ｆ９方向に変位する。
【０１０１】
振動腕部３０が矢印Ｆ９方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部３２２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部３２１にマイナス電荷が、上部電極部３２３にプラス電荷が発生する。
【０１０２】
次に、振動腕部４０について説明すると、圧電薄膜部３３２は、下部電極部３３１にマイナス電位、上部電極部３３３にプラス電位を印加すると分極方向に平行となるＸ軸方向に収縮し、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に伸張する。側面４３に形成された圧電薄膜部３３２は、Ｙ軸方向に最も大きく伸張することによって、圧電薄膜部３３２が形成された振動腕部４０は、矢印Ｆ１０方向に変位する。
【０１０３】
振動腕部４０が矢印Ｆ１０方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部３４２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部３４１にプラス電荷が、上部電極部３４３にマイナス電荷が発生する。
【０１０４】
次に、第６の状態を説明する（図示は省略する。）。第６の状態は上述した第５の状態に対して、各上部電極部及び下部電極部に逆相の電圧を印加した状態を示している。つまり、下部電極部３１１、上部電極部３３３にはマイナス電位を印加し、上部電極部３１３、下部電極部３３１にはプラス電位を印加する。
【０１０５】
まず、振動腕部３０について説明すると、圧電薄膜部３１２は、下部電極部３１１にマイナス電位、上部電極部３１３にプラス電位を印加すると分極方向に平行となるＸ軸方向に収縮し、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に伸張する。側面３３に形成された圧電薄膜部３１２がＹ軸方向に最も大きく伸張することによって、圧電薄膜部３１２が形成された振動腕部３０は、矢印Ｆ１１方向に変位する。
【０１０６】
振動腕部３０が矢印Ｆ１１方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部３２２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部３２１にプラス電荷が、上部電極部３２３にマイナス電荷が発生する。
【０１０７】
次に、振動腕部４０について説明すると、圧電薄膜部３３２は、下部電極部３３１にプラス電位、上部電極部３３３にマイナス電位を印加すると分極方向に平行となるＸ軸方向に伸張し、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に収縮する。側面４３に形成された圧電薄膜部３３２は、Ｙ軸方向に最も大きく収縮することによって、圧電薄膜部３３２が形成された振動腕部４０は、矢印Ｆ１２方向に変位する。
【０１０８】
振動腕部４０が矢印Ｆ１２方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部３４２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部３４１にマイナス電荷が、上部電極部３４３にプラス電荷が発生する。
【０１０９】
上述の第３の実施形態では、第１の実施形態及び第２の実施形態で述べた効果と同様の効果が得られる。
【０１１０】
（変形例）
ここで、上記第３の実施形態の変形例を説明する。
図１５は、第３の実施形態の変形例の各圧電薄膜素子の接続説明図である。
変形例の圧電薄膜水晶振動片１０の駆動用素子の電極部間の接続と検出用素子の電極部間の接続とについて、図１５に沿って順次説明する。
駆動用素子において、下部電極部３１１，３３１は、互いに接続され、接続端子６２と接続されている。上部電極部３１３は、接続端子６１ａと接続されている。上部電極部３３３は、接続端子６１ｂと接続されている。
【０１１１】
検出用素子において、下部電極部３２１，３４１は、互いに接続され、接続端子６４と接続されている。上部電極部３２３は、接続端子６３ａと接続されている。上部電極部３４３は、接続端子６３ｂと接続されている。
なお、接続端子６１ａ，６１ｂ，６３ａ，６３ｂは、増幅器と接続されている。また、接続端子６２は、接続端子６４と等電位になるように構成されている。
【０１１２】
次に、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について説明する。
図１６は、圧電薄膜水晶振動片１０の振動について模式的に示す説明図である。なお、図１６（ａ）は図１２のＣ−Ｃ線断面相当の断面図であり、図１６（ｂ）は圧電薄膜水晶振動片１０の振動方向を示す模式図である。ここでは、第３の実施形態との異なる部分を中心に説明する。
変形例と第３の実施形態との違いは、各振動腕部の各下部電極部の電位を等電位にしていることである。
【０１１３】
図１６を参照して第５の状態を説明する。
下部電極部３１１，３３１には、グランド電位を印加し、上部電極部３３３にはグランド電位よりプラス側のプラス電位を印加し、上部電極部３１３にはグランド電位よりマイナス側のマイナス電位を印加する。
ここで、圧電薄膜部３１２，３２２，３３２，３４２の分極方向は、第３の実施形態と同様に矢印Ｐｏで示すような圧電薄膜部３１２，３２２，３３２，３４２の厚さ方向である。
【０１１４】
これにより、振動腕部３０は、第３の実施形態と同様に、矢印Ｆ９方向に変位する。
振動腕部３０が矢印Ｆ９方向に変位したことによって、振動腕部３０に形成された圧電薄膜部３２２はＹ軸方向に伸張し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に収縮する。このことによって、下部電極部３２１にグランド電荷が、上部電極部３２３にグランド電荷よりプラス側のプラス電荷が発生する。
【０１１５】
振動腕部４０も、第３の実施形態と同様に、矢印Ｆ１０方向に変位する。
振動腕部４０が矢印Ｆ１０方向に変位したことによって、振動腕部４０に形成された圧電薄膜部３４２はＹ軸方向に収縮し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に伸張する。このことによって、下部電極部３４１にグランド電荷が、上部電極部３４３にグランド電荷よりマイナス側のマイナス電荷が発生する。
【０１１６】
次に、第６の状態について説明する。
第６の状態では、下部電極部３１１，３３１には、グランド電位を印加し、上部電極部３３３，３１３には、第５の状態と逆相の電位を印加する。これにより、第３の実施形態の第６の状態と同様に、振動腕部３０が矢印Ｆ１１方向に変位し、振動腕部４０が矢印Ｆ１２方向に変位する。
【０１１７】
振動腕部３０が矢印Ｆ１１方向に変位したことによって、下部電極部３２１にグランド電荷が、上部電極部３２３にグランド電荷よりマイナス側のマイナス電荷が発生する。
また、振動腕部４０が矢印Ｆ１２方向に変位したことによって、下部電極部３４１にグランド電荷が、上部電極部３４３にグランド電荷よりプラス側のプラス電荷が発生する。
【０１１８】
上述の第３の実施形態の変形例では、第１の実施形態の変形例で述べた効果と同様の効果が得られる。
【０１１９】
なお、上記各実施形態及び各変形例は上述の内容に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲において、上述の内容以外に種々の変更を行うことが可能である。
例えば、音叉振動片体の材質は恒弾性を示す材質であれば良く、各種金属、シリコンなどの半金属、ガラス、石英、リン酸ガリウムなどの材質であっても良い。この際、材質が金属の場合には、音叉振動片体と形成される圧電薄膜素子との間に絶縁膜を形成する。
【０１２０】
また、圧電薄膜素子の個数は１つの主面または側面毎に４つ以上の偶数個であっても良い。
【０１２１】
また、サンプルＮｏ．７からサンプルＮｏ．１３までの圧電薄膜水晶振動片１０において、主面３１または主面４１、主面３２または主面４２への圧電薄膜素子の形成であっても良い。さらに、主面３１または主面４１、主面３２または主面４２において、１つの主面毎に２つ以上の偶数個の駆動用素子と２つ以上の偶数個の検出用素子とが形成されていても良い。
【０１２２】
また、各圧電薄膜素子の平面形状は、楕円形、略長方形以外の一方向に長い多角形やトラック円形などであっても良い。
【０１２３】
また、駆動用素子の圧電薄膜部の材質は、ＢａＴｉ（チタン酸バリウム）、ＫＮ（ニオブ酸カリウム）などであっても良い。
【０１２４】
また、検出用素子の圧電薄膜部の材質は、ＡｌＮ、水晶、ＬＮ（ニオブ酸リチウム）、ＬＴ（タンタル酸リチウム）などであっても良い。
【０１２５】
また、検出用素子の下部電極部の材質は、ＰｔやＡｌなどであっても良い。
【０１２６】
また、駆動用素子及び検出用素子の上部電極部の材質は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕなどであっても良い。
【０１２７】
また、駆動用素子及び検出用素子の成膜方法は、乾式法の蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法や、湿式法の印刷法などであっても良い。
【０１２８】
また、各圧電薄膜部の分極方向は厚さ方向に対し傾いていても良い。さらに、各圧電薄膜部の分極方向は各圧電薄膜部の平面上における任意の方向であっても良い。
【０１２９】
また、増幅器との接続は接続端子６２，６４であっても良い。さらに、増幅器との接続は、一方が接続端子６１で他方が接続端子６４、または一方が接続端子６２で他方が接続端子６３であっても良く、この場合、増幅器に替わって一例としてＣＭＯＳインバータを採用する。
【０１３０】
（圧電薄膜音叉振動子）
ここで、上記各実施形態及び各変形例の圧電薄膜音叉振動片としての圧電薄膜水晶振動片１０を備えた、圧電薄膜音叉振動子としての圧電薄膜水晶振動子について説明する。
【０１３１】
図１７は、圧電薄膜水晶振動子の概略構成の一例を示す断面図である。
図１７に示すように、圧電薄膜水晶振動子４００は、圧電薄膜水晶振動片１０、圧電薄膜水晶振動片１０を気密封止された内部に収容するパッケージ４１０などから構成されている。
【０１３２】
パッケージ４１０は、ベース部４１０ａ、枠部４１０ｂ、蓋体部４１０ｃ、接合部４１０ｄなどから構成されている。
ベース部４１０ａの２つの層４１１，４１２には、セラミックグリーンシートを成形して焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。
【０１３３】
ベース部４１０ａの第１層４１１には、金属被膜からなる電極４１１ｃが形成されており、圧電薄膜水晶振動片１０が、図示しない引出し電極部を電極４１１ｃに位置合わせして搭載されている。圧電薄膜水晶振動片１０は、支持部２２が導電性接着剤４３０などにより引出し電極部を介して電極４１１ｃに電気的に接続され固定されている。
また、第１層４１１には、貫通穴４１１ａが形成されている。
なお、第１層４１１には、平面視において、圧電薄膜水晶振動片１０の先端部１０ｂと重なる部分に開口部４１１ｂが形成されている。これにより、圧電薄膜水晶振動子４００は、外部からの衝撃などにより発生する圧電薄膜水晶振動片１０のたわみに起因する圧電薄膜水晶振動片１０の先端部１０ｂとベース部４１０ａの第１層４１１との接触を回避できる。なお、開口部４１１ｂは、形成されていなくても良い。
【０１３４】
ベース部４１０ａの第２層４１２には、外面に金属被膜からなる実装端子４１２ｃが形成されている。この実装端子４１２ｃは、ベース部４１０ａの図示しない内部配線により電極４１１ｃと接続されている。また、第２層４１２には、第１層４１１の貫通穴４１１ａと重なり、貫通穴４１１ａより大きい貫通穴４１２ａが形成されている。
【０１３５】
ベース部４１０ａには、圧電薄膜水晶振動片１０を囲むように枠状に形成された枠部４１０ｂが積層されている。枠部４１０ｂには、ベース部４１０ａと同様にセラミックグリーンシートを成形して焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。
【０１３６】
枠部４１０ｂには、圧電薄膜水晶振動片１０を覆うように蓋体部４１０ｃが配設されている。蓋体部４１０ｃは、コバールなどの金属が用いられ、同じくコバールなどの金属からなる接合部４１０ｄを介して、シーム溶接、ロウ付けなどにより枠部４１０ｂに接合されている。
【０１３７】
圧電薄膜水晶振動子４００は、貫通穴４１１ａ，４１２ａにより、パッケージ４１０を気密封止する封止部４１３が形成されている。圧電薄膜水晶振動子４００は、封止部４１３にＡｕ−Ｇｅ合金などから成る封止材４１４が充填されている。
これにより、圧電薄膜水晶振動子４００は、パッケージ４１０の内部が気密封止されている。なお、パッケージ４１０の内部は、真空状態または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが封入されていても良い。
【０１３８】
なお、圧電薄膜水晶振動子４００は、パッケージ４１０の蓋体部４１０ｃの材料として、コバールなどの金属の他にガラスを用いても良い。この場合は、接合部４１０ｄの材料として低融点ガラスが用いられ、低融点ガラスが溶融されて蓋体部４１０ｃと枠部４１０ｂとが接合される。
【０１３９】
上述したように、圧電薄膜水晶振動子４００は、圧電薄膜水晶振動片１０と、圧電薄膜水晶振動片１０を気密封止された内部に収容するパッケージ４１０とを備えている。
このことから、圧電薄膜水晶振動子４００は、圧電薄膜水晶振動片１０が気密封止されたパッケージ４１０内に収容されていることで、圧電薄膜水晶振動片１０の安定した屈曲振動を維持することができる。
【０１４０】
（加速度センサ）
ここで、上記各実施形態及び各変形例の圧電薄膜音叉振動片としての圧電薄膜水晶振動片１０を備えた、加速度センサについて説明する。
【０１４１】
図１８は、加速度センサの概略構成の一例を示すブロック図である。
図１８に示すように、加速度センサ５００は、駆動検出部５１０、駆動回路部５２０、検出回路部５３０、周波数差算出回路部５４０などから構成されている。
駆動検出部５１０には、加速度検出素子として上記各実施形態及び各変形例の圧電薄膜水晶振動片１０が備えられている。
【０１４２】
加速度センサ５００は、駆動回路部５２０から駆動信号が出力され、駆動検出部５１０の圧電薄膜水晶振動片１０が一定の周波数ｆ０で屈曲振動をしている。
ここで、加速度センサ５００は、圧電薄膜水晶振動片１０の振動方向に加速度が印加されると、圧電薄膜水晶振動片１０の屈曲振動の周波数が周波数ｆに変化する。
加速度センサ５００は、周波数ｆ０と周波数ｆとを検出回路部５３０が検出し、検出信号として出力する。
加速度センサ５００は、この検出信号に基づいて周波数差算出回路部５４０が変化前の周波数ｆ０と変化後の周波数ｆとの周波数差Δｆ（Δｆ＝ｆ０−ｆ）を算出し、算出結果を電圧などで出力する。
なお、加速度センサ５００は、周波数差と加速度との対応関係を、図示しない記憶部に記憶し、算出した周波数差Δｆに基づいて図示しない演算部で演算して、加速度を求めて出力する構成としても良い。なお、上記記憶部の機能はコンデンサを用いて実現しても良い。
【０１４３】
上述したように、加速度センサ５００は、駆動検出部５１０に加速度検出素子として圧電薄膜水晶振動片１０が備えられていることから、加速度の印加に伴う圧電薄膜水晶振動片１０の各振動腕部の屈曲振動の変化を、検出用素子である各圧電薄膜部が効率よく電荷の変化に変換できる。これにより、加速度センサ５００は、印加された加速度を感度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】第１の実施形態の圧電薄膜音叉振動片を示す斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図及び各圧電薄膜素子の接続説明図。
【図３】圧電薄膜水晶振動片を増幅器に接続した状態を示す等価回路図。
【図４】圧電薄膜水晶振動片の振動について模式的に示す説明図。
【図５】第１の実施形態の変形例の各圧電薄膜素子の接続説明図。
【図６】圧電薄膜水晶振動片の振動について模式的に示す説明図。
【図７】第２の実施形態の圧電薄膜音叉振動片を示す斜視図。
【図８】図７のＢ−Ｂ線断面図及び各圧電薄膜素子の接続説明図。
【図９】圧電薄膜水晶振動片の振動について模式的に示す説明図。
【図１０】第２の実施形態の変形例の各圧電薄膜素子の接続説明図。
【図１１】圧電薄膜水晶振動片の振動について模式的に示す説明図。
【図１２】第３の実施形態の圧電薄膜音叉振動片を示す斜視図。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ線断面図及び各圧電薄膜素子の接続説明図。
【図１４】圧電薄膜水晶振動片の振動について模式的に示す説明図。
【図１５】第３の実施形態の変形例の各圧電薄膜素子の接続説明図。
【図１６】圧電薄膜水晶振動片の振動について模式的に示す説明図。
【図１７】圧電薄膜水晶振動子の概略構成の一例を示す断面図。
【図１８】加速度センサの概略構成の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
【０１４５】
１０…圧電薄膜音叉振動片としての圧電薄膜水晶振動片、２０…水晶振動片体、２１…基部、２３…一主面、２４…他主面、３０，４０…振動腕部、３１，４１…一方の主面としての主面、３２，４２…他方の主面としての主面、３３，３４，４３，４４…側面、１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，２１０，２２０，２３０，２４０，３１０，３２０，３３０，３４０…駆動用圧電薄膜素子または検出用圧電薄膜素子としての圧電薄膜素子、１１１，１２１，１３１，１４１，１５１，１６１，１７１，１８１，２１１，２２１，２３１，２４１，３１１，３２１，３３１，３４１…駆動用下部電極部または検出用下部電極部としての下部電極部、１１２，１２２，１３２，１４２，１５２，１６２，１７２，１８２，２１２，２２２，２３２，２４２，３１２，３２２，３３２，３４２…駆動用圧電薄膜部または検出用圧電薄膜部としての圧電薄膜部、１１３，１２３，１３３，１４３，１５３，１６３，１７３，１８３，２１３，２２３，２３３，２４３，３１３，３２３，３３３，３４３…駆動用上部電極部または検出用上部電極部としての上部電極部、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…主面中心線、Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８…側面中心線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から互いに略平行に延在された一対の振動腕部と、
それぞれの前記振動腕部の少なくともいずれか１つの主面または側面に形成され、電荷が印加されて発生する圧電歪によりそれぞれの前記振動腕部を屈曲振動させる駆動用圧電薄膜素子と、
それぞれの前記振動腕部の前記駆動用圧電薄膜素子が形成された面と対向する面に形成され、それぞれの前記振動腕部の屈曲振動により発生する圧電歪を電荷に変換して出力する検出用圧電薄膜素子とを備え、
前記駆動用圧電薄膜素子は、駆動用圧電薄膜部を有し、
前記検出用圧電薄膜素子は、検出用圧電薄膜部を有し、
前記駆動用圧電薄膜部の圧電歪定数の絶対値は、前記検出用圧電薄膜部の圧電歪定数の絶対値より大きく、
前記検出用圧電薄膜部の圧電出力係数の絶対値は、前記駆動用圧電薄膜部の圧電出力係数の絶対値より大きいことを特徴とする圧電薄膜音叉振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電薄膜音叉振動片において、前記基部の一主面から延設されているそれぞれの前記振動腕部の一方の主面に、前記駆動用圧電薄膜素子が形成され、前記基部の他主面から延設されているそれぞれの前記振動腕部の他方の主面に、前記検出用圧電薄膜素子が形成されていることを特徴とする圧電薄膜音叉振動片。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電薄膜音叉振動片において、それぞれの前記振動腕部の前記一方の主面上における前記振動腕部が延在された延在方向の主面中心線より内側と外側とに、前記駆動用圧電薄膜素子がそれぞれ形成され、
それぞれの前記振動腕部の前記他方の主面上における前記振動腕部が延在された前記延在方向の主面中心線より内側と外側とに、前記検出用圧電薄膜素子がそれぞれ形成されていることを特徴とする圧電薄膜音叉振動片。
【請求項４】
請求項１に記載の圧電薄膜音叉振動片において、前記駆動用圧電薄膜素子及び前記検出用圧電薄膜素子の前記振動腕部に接する側の電位が、互いに等電位であることを特徴とする圧電薄膜音叉振動片。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電薄膜音叉振動片と、前記圧電薄膜音叉振動片を気密封止された内部に収容するパッケージとを備えたことを特徴とする圧電薄膜音叉振動子。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電薄膜音叉振動片を、加速度検出素子として備えたことを特徴とする加速度センサ。
【請求項１】
基部と、
前記基部から互いに略平行に延在された一対の振動腕部と、
それぞれの前記振動腕部の少なくともいずれか１つの主面または側面に形成され、電荷が印加されて発生する圧電歪によりそれぞれの前記振動腕部を屈曲振動させる駆動用圧電薄膜素子と、
それぞれの前記振動腕部の前記駆動用圧電薄膜素子が形成された面と対向する面に形成され、それぞれの前記振動腕部の屈曲振動により発生する圧電歪を電荷に変換して出力する検出用圧電薄膜素子とを備え、
前記駆動用圧電薄膜素子は、駆動用圧電薄膜部を有し、
前記検出用圧電薄膜素子は、検出用圧電薄膜部を有し、
前記駆動用圧電薄膜部の圧電歪定数の絶対値は、前記検出用圧電薄膜部の圧電歪定数の絶対値より大きく、
前記検出用圧電薄膜部の圧電出力係数の絶対値は、前記駆動用圧電薄膜部の圧電出力係数の絶対値より大きいことを特徴とする圧電薄膜音叉振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電薄膜音叉振動片において、前記基部の一主面から延設されているそれぞれの前記振動腕部の一方の主面に、前記駆動用圧電薄膜素子が形成され、前記基部の他主面から延設されているそれぞれの前記振動腕部の他方の主面に、前記検出用圧電薄膜素子が形成されていることを特徴とする圧電薄膜音叉振動片。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電薄膜音叉振動片において、それぞれの前記振動腕部の前記一方の主面上における前記振動腕部が延在された延在方向の主面中心線より内側と外側とに、前記駆動用圧電薄膜素子がそれぞれ形成され、
それぞれの前記振動腕部の前記他方の主面上における前記振動腕部が延在された前記延在方向の主面中心線より内側と外側とに、前記検出用圧電薄膜素子がそれぞれ形成されていることを特徴とする圧電薄膜音叉振動片。
【請求項４】
請求項１に記載の圧電薄膜音叉振動片において、前記駆動用圧電薄膜素子及び前記検出用圧電薄膜素子の前記振動腕部に接する側の電位が、互いに等電位であることを特徴とする圧電薄膜音叉振動片。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電薄膜音叉振動片と、前記圧電薄膜音叉振動片を気密封止された内部に収容するパッケージとを備えたことを特徴とする圧電薄膜音叉振動子。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電薄膜音叉振動片を、加速度検出素子として備えたことを特徴とする加速度センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００９−８１８３６（Ｐ２００９−８１８３６Ａ）
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８３５０８（Ｐ２００８−１８３５０８）
【出願日】平成２０年７月１５日（２００８．７．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１５日（２００８．７．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]