振動片、振動子、物理量センサー、および電子機器
【課題】捩れ振動する振動片を備えた精度の高い物理量センサーを提供する。
【解決手段】振動片１００は、捩れ振動モードで振動し、且つ、互いに並んでＸ軸方向に伸長した第１駆動梁１１および第２駆動梁１２と、第１駆動梁１１および第２駆動梁１２の一端同士および他端同士を結合する支持部２１，２２と、Ｘ軸方向に対し直交するＹ軸方向に第１駆動梁１１および第２駆動梁１２の各々から伸長した第１検出腕３１と第２検出腕３２と、を備え、駆動モードにおいて、第１駆動梁１１および第２駆動梁１２は互いに逆方向に捩れ振動し、第１検出腕３１および第２検出腕３２は、Ｚ軸方向に振動し、且つ、第１検出腕３１および第２検出腕３２は、互いに同じ方向に振動し、検出モードにおいて、Ｙ軸方向まわりに角速度が加わったときに、第１検出腕３１および第２検出腕３２は、Ｘ軸方向に振動する。
【解決手段】振動片１００は、捩れ振動モードで振動し、且つ、互いに並んでＸ軸方向に伸長した第１駆動梁１１および第２駆動梁１２と、第１駆動梁１１および第２駆動梁１２の一端同士および他端同士を結合する支持部２１，２２と、Ｘ軸方向に対し直交するＹ軸方向に第１駆動梁１１および第２駆動梁１２の各々から伸長した第１検出腕３１と第２検出腕３２と、を備え、駆動モードにおいて、第１駆動梁１１および第２駆動梁１２は互いに逆方向に捩れ振動し、第１検出腕３１および第２検出腕３２は、Ｚ軸方向に振動し、且つ、第１検出腕３１および第２検出腕３２は、互いに同じ方向に振動し、検出モードにおいて、Ｙ軸方向まわりに角速度が加わったときに、第１検出腕３１および第２検出腕３２は、Ｘ軸方向に振動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動片、振動子、角速度センサー等の物理量センサー、および電子機器に関
する。
【背景技術】
【０００２】
回転角速度を検出する角速度センサーは、ナビゲーションシステム、各種装置の姿勢制
御システム、ビデオカメラやデジタルカメラの手振れ防止装置等、広範囲に採用されてい
る。これら電子機器においては小型化が可能な振動片センサーが多用されている。
【０００３】
従来、振動片の角速度センサーとして、駆動振動する振動手段と、回転によって発生す
る検出振動を検出する検出手段を備える振動子であって、振動子は複数の振動系が回転軸
Ｚに対して交差する所定面内に伸びるように形成されているＺ軸回転系の角速度を検出す
る角速度センサーが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１の角速度センサーでは、垂直な回転軸、すなわちＺ軸回転系の振動
成分の検出が可能なセンサーであり、複数の検出軸を要求するような機器に対してはセン
サーを立てて実装する必要があり、センサーデバイスとしては大型のものになってしまう
。
【０００５】
そこで、振動子面に対して平行な回転軸を検出する角速度センサーとして、回転軸に交
差する捩れ中心軸周りに捩れ振動モードで駆動する駆動部に連設した検出部を捩れ回転振
動させ、回転運動によるコリオリ力によって生じる検出部の横屈曲振動を検出し角速度を
検出する角速度センサーが知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２８１３７２号公報
【特許文献２】特開２００７−２１２３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述の特許文献２による角速度センサーであっても、捩れ振動により端部に備
えた検出腕をＺ方向に振動させるために、振動子の寸法精度、いわゆる加工ばらつきによ
って、振動漏れが発生し角速度に基づかない信号を出力することによる検出精度の低下を
起こすものであった。
【０００８】
そこで、回転軸を振動子の面内に有しながら、振動漏れの少ない精度の高い角速度セン
サー（物理量センサー）を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
［適用例１］本適用例にかかる振動片は、角速度により生ずるコリオリ力に応じた効果
により回転運動を検出する振動片であって、捩れ振動モードで振動し、伸長方向が互いに
平行となるように配置した第１梁と第２梁とを備えた駆動梁と、前記第１梁と前記第２梁
との両端を結合する支持部と、前記駆動梁の伸長方向に対して直交し、前記第１梁の側面
および前記第２梁の側面から他方の梁から離れる方向に延出し回転運動を検出する１以上
の検出腕と、を備え、前記第１梁から延出する前記検出腕の延出軸と前記第２梁から延出
する前記検出腕の延出軸とが略同一軸であることを特徴とする。
また、他の態様として、本適用例にかかる振動片は、捩れ振動モードで振動し、且つ、
互いに並んで第１方向に伸長した第１梁と第２梁とを備えた駆動梁と、前記第１梁および
前記第２梁の一端同士および他端同士を結合する支持部と、前記第１方向に対し平面視で
直交する第２方向に、前記第１梁および前記第２梁の各々から伸長した検出腕と、を備え
、駆動モードにおいて、前記第１梁および前記第２梁は互いに逆方向に捩れ振動し、前記
検出腕の各々は、前記第１方向および前記第２方向を含む平面の法線方向に振動し、且つ
、前記第１梁から伸長した前記検出腕と、前記第２梁から伸長した前記検出腕とは、互い
に同じ方向に振動し、検出モードにおいて、前記第２方向まわりに角速度が加わったとき
に、前記検出腕は前記第１方向に振動することを特徴とする。
また、他の態様として、本適用例にかかる振動片は、前記第１梁の前記検出腕は、前記
第２梁側とは反対側に伸長し、且つ、前記第２梁の前記検出腕は、前記第１梁側とは反対
側に伸長したことを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、捩れ振動する梁から延出した検出腕には面外方向の屈曲振動が与え
られる。この検出腕に回転運動、すなわち角速度が加わり生じるコリオリ力により面内振
動が発生する。しかし、検出腕自体には励振部材は備えていないため、製造能力（ばらつ
き）によって生じる検出腕断面形状におけるずれを原因とする機械結合を発生させない。
すなわち、回転角速度がかからない状態で、検出腕は正確に角速度＝０を出力することが
できる。したがって、より正確な角速度検出をすることができる。
また、第１梁と第２梁とは、互いに逆方向に捩れ振動するため、支持部において支持部
を回転させようとするモーメントは相殺されて総和で零となる。よって、支持部の回転方
向の負荷が抑制され、パッケージとの固定品質を安定させることができる。
【００１２】
［適用例２］上記適用例にかかる振動片において、前記第１梁および前記第２梁の捩れ
振動モードが、同一梁内において２以上の捩れ振動部を有し、隣り合う振動部の捩れ振動
モードが異相であることを特徴とする。
また、他の態様として、上記適用例にかかる振動片において、前記第１梁および前記第
２梁の各々は、同一梁内において捩れ振動モードが異なる第１領域と第２領域とを有し、
前記第１領域および前記第２領域の各々には前記検出腕が設けられ、且つ、前記駆動モー
ドにおいて、前記第１領域に設けられた前記検出腕と前記第２領域に設けられた前記検出
腕とが互いに逆方向に振動することを特徴とする。
【００１３】
上述の適用例によれば、検出腕に発生するコリオリ力による面内振動により発生する電
荷が、異相の場合には各振動モードに対応する検出腕の面内振動モードが逆相となり、検
出される電荷を差動増幅することによって、加速度成分をキャンセルすることが可能とな
る。これにより、例えば、携帯機器に搭載した場合には、機器に加わる振動等の加速度成
分を排除し、正確に角速度成分のみを抽出できるため、より正確な角速度の検出をするこ
とができる。
【００１４】
［適用例３］上記適用例にかかる振動片において、前記振動片が水晶であることを特徴
とする。
【００１５】
上述の適用例によれば、温度特性に優れた小型・薄型の振動片を得ることができる。
【００１６】
［適用例４］本適用例にかかる振動子は、上記適用例に記載の振動片を実装したことを
特徴とする。
また、他の態様として、本適用例にかかる振動子は、適用例１ないし適用例３のいずれ
か一例に記載の振動片と、前記振動片を収容するパッケージとを備えたことを特徴とする
。
【００１７】
上述の適用例によれば、例えば、薄型の面内方向に回転軸を持つ回転を検出する角速度
センサーとなる振動子を得ることができる。
【００１８】
［適用例５］本適用例にかかる物理量センサーは、適用例１ないし適用例３のいずれか
一例に記載の振動片を備えたことを特徴とする。
【００１９】
上述の適用例によれば、例えば、薄型の面内方向に回転軸を持つ回転を検出する物理量
センサーとしての角速度センサーを得ることができる。
【００２０】
［適用例６］本適用例にかかる電子機器は、適用例１ないし適用例３のいずれか一例に
記載の振動片を備えたことを特徴とする。
【００２１】
上述の適用例によれば、上記適用例に記載の効果を奏する電子機器を得ることができる
。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態を示す概略斜視図。
【図２】第１実施形態の動作を説明する（ａ）概略斜視図、（ｂ）正面図。
【図３】第１実施形態の動作を説明する（ａ）概略斜視図、（ｂ）正面図。
【図４】振動片の支持部におけるモーメントを説明する模式図。
【図５】第１実施形態の電極膜の構成を示す、（ａ）は模式的斜視図、（ｂ）（ｃ）は矢視図。
【図６】第２実施形態を示す概略斜視図。
【図７】第２実施形態の動作を説明する（ａ）平面図、（ｂ）（ｃ）検出腕部断面図。
【図８】第２実施形態の他の実施例を示す概略斜視図。
【図９】実施形態の製造工程を示すフローチャート。
【図１０】実施形態の製造方法を示す断面図。
【図１１】第２実施形態の他の実施例を実装した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明にかかる実施形態を説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は本実施形態の振動片を示す概略斜視図である。振動片１００は、例えば圧電材料
により形成されるが、本実施形態では水晶基板から形成される振動片１００により説明す
る。振動片１００は水晶の電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸および光学軸と
呼ばれるＺ軸のうち、Ｘ軸とＹ軸とを平面方向に切り出したＺカットの基板から形成され
ている。
【００２５】
振動片１００はＸ軸方向（第１方向）に平行に延在する第１駆動梁１１と第２駆動梁１
２と、各駆動梁１１，１２の両端に備える支持部２１と支持部２２と、各駆動梁１１，１
２の中央からＹ軸方向（第２方向）に沿って他の一方の駆動梁側とは反対側に延出（伸長
）する第１検出腕３１と第２検出腕３２とを備えている。
【００２６】
第１駆動梁１１と第２駆動梁１２とには、第１駆動梁１１と第２駆動梁１２とを捩れ振
動モードで振動を駆動させる励振電極を備えている。また、第１検出腕３１と第２検出腕
３２とには、Ｙ軸方向に回転軸を持つ回転（第２方向まわりの角速度）が振動片１００に
加わった時に生じる各第１検出腕３１、第２検出腕３２に発生するコリオリ力による振動
を検出する検出電極を備えている。
【００２７】
次に図２、図３に基づき、振動片１００の動作を説明する。振動片１００は第１検出腕
３１、第２検出腕３２の延在方向であるＹ軸に沿って回転中心軸を持つ角速度ωを検出す
るジャイロセンサーである。
【００２８】
第１駆動梁１１、第２駆動梁１２はＸ軸方向に捩れ中心軸を持つ捩れ振動モードを励振
される。また、第１駆動梁１１と第２駆動梁１２との捩れ振動の方向は異相（逆相）とな
っている。すなわち図２（ａ）では第１駆動梁１１はＸ（＋）方向に対して時計回り、第
２駆動梁１２はＸ（＋）方向に対して反時計回りに捩れ、図３（ａ）では第１駆動梁１１
はＸ（＋）方向に対して反時計回り、第２駆動梁１２はＸ（＋）方向に対して時計回りに
捩れ、これを繰り返す捩れ振動をしている。
【００２９】
第１駆動梁１１、第２駆動梁１２の捩れ振動により、第１駆動梁１１、第２駆動梁１２
に結合している第１検出腕３１、第２検出腕３２は振動片１００の正面図となる図２（ｂ
）および図３（ｂ）に示すように第１検出腕３１、第２検出腕３２の先端部は矢印方向に
変位（振動）し、実質的にＺ軸方向に屈曲振動する。いわゆる面外振動する振動腕となっ
ている。
【００３０】
ここに、Ｙ軸方向に沿った回転軸を持つ回転運動による角速度ωが負荷されると、第１
検出腕３１、第２検出腕３２にはコリオリ力により図２（ａ）、図３（ａ）に示すｒ方向
の振動、いわゆる面内屈曲振動が発生する。この第１検出腕３１、第２検出腕３２の面内
振動ｒを検出し、得られた信号から角速度ωを演算する。
【００３１】
上述の通り、第１検出腕３１、第２検出腕３２自体には励振させる手段（励振電極）を
備えず、第１駆動梁１１、第２駆動梁１２の捩れ振動により駆動されていることで、第１
検出腕３１、第２検出腕３２の駆動振動に対する第１検出腕３１、第２検出腕３２の断面
形状におけるずれを原因とする機械結合はきわめて小さくできる。したがって角速度ωの
検出に対してノイズの少ない信号を第１検出腕３１、第２検出腕３２より得ることができ
る。
【００３２】
更に、第１駆動梁１１、第２駆動梁１２を異相振動させることにより、図４に示すよう
に支持部２１が第１駆動梁１１、第２駆動梁１２と接合する面２１ａでは逆方向の捩れモ
ーメントが掛っている。したがって支持部２１の中央部では支持部２１を回転させようと
するモーメントは相殺されて総和で零となる。よって、支持部２１の回転方向の負荷が抑
制され、パッケージとの固定品質を安定させることができる。もちろん、第１駆動梁１１
、第２駆動梁１２の支持部２１への振動漏れも抑制することができる。なお、図示はしな
いが支持部２２においても同様の作用により、同様の効果を得ることができる。
【００３３】
なお、第１検出腕３１および第２検出腕３２は、第１駆動梁１１および第２駆動梁１２
の間の内側に向かって伸長させても良い。好ましくは、図示のように第１駆動梁１１およ
び第２駆動梁１２の外側に向かって伸長する構成の方が、第１駆動梁１１と第２駆動梁１
２とを近接させて配置することができ、第１駆動梁１１と第２駆動梁１２とで捩れ振動の
誤差が小さくなり、検出感度を高める上で有利である。
【００３４】
上述の振動片１００に形成されている電極膜について、電極膜の配置を模式的に示す図
５により説明する。図５（ａ）に示す振動片１００の模式的斜視図において、矢印Ｓ方向
（以後、表面という）からの矢視図を図５（ｂ）に、矢印Ｔ方向（以後、裏面という）か
らの矢視図を図５（ｃ）に示す。
【００３５】
図５（ｂ）に示すように、第１駆動梁１１の表面には表面駆動用電極５１ａ，６１ａ、
第２駆動梁１２の表面には表面駆動用電極５２ａ，６２ａが配置されている。表面駆動用
電極５１ａ，５２ａは、表面駆動用電極６１ａ，６２ａの外側に配置され、配線５１ｃ，
５２ｃによって接続され接続電極５０に接続されている。また、表面駆動用電極６１ａ，
６２ａは、配線６１ｃ，６２ｃによって接続され接続電極６０に接続されている。
【００３６】
また、図５（ｃ）に示すように、第１駆動梁１１の裏面には裏面駆動用電極５１ｂ，６
１ｂ、第２駆動梁１２の裏面には裏面駆動用電極５２ｂ，６２ｂが配置されている。裏面
駆動用電極５１ｂ，５２ｂは裏面駆動用電極６１ｂ，６２ｂの内側に配置され、配線５１
ｄ，５２ｄによって接続される。さらに裏面の配線５１ｄ，５２ｄは、表面の配線５１ｃ
，５２ｃと振動片１００の側面で接続され、接続電極５０に接続されている。
【００３７】
裏面駆動用電極６１ｂ，６２ｂは、配線６１ｄ，６２ｄによって接続される。さらに裏
面の配線６１ｄ，６２ｄは、表面の配線６１ｃ，６２ｃと振動片１００の側面で接続され
、接続電極６０に接続されている。
【００３８】
図５（ｂ）に示すように、第１検出腕３１の表面には表面検出電極７１ａが配置され、
側面配線７１ｃによって接続電極７１ｄに接続されている。同様に、第２検出腕３２の表
面には表面検出電極７２ａが配置され、側面配線７２ｃによって接続電極７２ｄに接続さ
れている。
【００３９】
図５（ｃ）に示すように、第１検出腕３１の裏面には裏面検出電極７１ｂが配置され、
側面配線７１ｃと接続され、接続電極７１ｄに接続されている。同様に、第２検出腕３２
の裏面には裏面検出電極７２ｂが配置され、側面配線７２ｃと接続され、接続電極７２ｄ
に接続されている。
【００４０】
図５（ｂ）に示すように、第１検出腕３１の側面には第１検出腕側面電極８１ａ，８１
ｂが配置され、配線８１ｃによって接続され、さらに側面配線８１ｄによって接続電極８
１ｅに接続されている。また第２検出腕３２の側面には第２検出腕側面電極８２ａ，８２
ｂが配置され、配線８２ｃによって接続され、さらに側面配線８２ｄによって接続電極８
２ｅに接続されている。
【００４１】
なお、振動片１００の材質として、水晶以外の圧電体材料では、例えばタンタル酸リチ
ウム、ニオブ酸リチウム等が挙げられ、また、圧電体材料以外では、シリコン等の半導体
を挙げることができる。
また、振動片１００の駆動方法は、圧電体の圧電効果によるものの他に、クーロン力に
よる静電駆動であってもよい。
これらは、以下の実施形態にも適用される。
【００４２】
（第２実施形態）
上述の実施形態の振動片では１本の駆動梁に１本の検出腕を備える振動片について説明
したが、次に１本の駆動梁に複数の検出腕を備える実施形態の振動片について説明する。
ここでは、１本の駆動梁に２本の検出腕を備える振動片について説明するが、３本以上の
検出腕を備える振動片であっても同様の作用と効果を得ることができる。
【００４３】
図６は駆動梁に２本の検出腕を備える振動片２００である。第１駆動梁２１１と第２駆
動梁２１２の両端には支持部２２１，２２２を備えている。第１駆動梁２１１、第２駆動
梁２１２からは、それぞれ検出腕２３１，２３２，２３３，２３４が延出している。第１
駆動梁２１１、第２駆動梁２１２の捩れ振動は、詳細は後述するが、駆動梁の中央部の仮
想面２１１ａ，２１２ａを挟んで異相（逆相）の捩れ振動モードで駆動される。また、向
かい合う第１駆動梁２１１と第２駆動梁２１２は異相（逆相）の捩れ振動モードで駆動さ
れる。
【００４４】
すなわち、図６に示すとおり、Ｘ（＋）軸方向に対して時計回り回転をα、反時計回り
をβとし、仮想面２１１ａ，２１２ａから支持部２２１側（第１領域）の駆動梁を２１１
ｂ，２１２ｂ、同じく支持部２２２側（第２領域）の駆動梁を２１１ｃ，２１２ｃとした
場合、それぞれの捩れ振動方向は次のようになる。
【００４５】
第１駆動梁２１１における支持部２２１側の駆動梁２１１ｂがαの捩れ方向であると、
同じ第１駆動梁２１１の他方の支持部２２２側の駆動梁２１１ｃは反対方向であるβの捩
れ方向が与えられる。また第２駆動梁２１２では、第２駆動梁２１２の支持部２２１側の
駆動梁２１２ｂは駆動梁２１１ｂとは反対のβの捩れ方向が与えられ、他方の支持部２２
２側の駆動梁２１２ｃには駆動梁２１２ｂと反対のαの捩れ方向が与えられる。
つまり、振動片２００は、同一梁（２１１，２１２）内において捩れ振動モードの捩れ
方向が異なる第１領域と第２領域とを有する。
【００４６】
次に、上述の回転方向とは逆の捩れ方向が与えられ、第１駆動梁２１１、第２駆動梁２
１２は捩れ振動モードで駆動される。この時、上述で説明したように検出腕２３１，２３
２，２３３，２３４の先端部はＺ方向に振れて、検出腕２３１，２３２，２３３，２３４
は面外振動を駆動される。
【００４７】
図７で更に詳しく説明する。図７（ａ）に示す検出腕２３１，２３２，２３３，２３４
部分が第１駆動梁２１１、第２駆動梁２１２の捩れ振動によって変位する状態をＬ−Ｌ’
およびＭ−Ｍ’断面で図７（ｂ）（ｃ）に示す。図７（ｂ）では図示する方向への駆動梁
２１１ｂ，２１２ｂの捩れによって検出腕２３１，２３２の端部は図面下方への変位とな
る。この時、他方の駆動梁２１１ｃ，２１２ｃは異相（逆相）に捩れ駆動され検出腕２３
３，２３４の端部は図示上方への変位となる。
【００４８】
次に、上述とは逆の捩れ方向で第１駆動梁２１１、第２駆動梁２１２は駆動され図７（
ｃ）に示すように、図７（ｂ）とは逆の変位が与えられ、これを繰り返して検出腕２３１
，２３２，２３４，２３５はＺ軸方向に駆動され面外振動する。
【００４９】
ここに、Ｙ軸方向に沿った回転軸を持つ回転運動による角速度ωが負荷されると、検出
腕２３１，２３２，２３３，２３４にはコリオリ力により図７（ａ）に示すそれぞれｒ１
，ｒ２，ｒ３，ｒ４方向の振動、いわゆる面内屈曲振動が発生する。この検出腕２３１，
２３２，２３３，２３４の面内屈曲振動ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４を検出し、得られた信号
から角速度ωを演算する。
【００５０】
上述したように、検出腕２３１，２３２と検出腕２３３，２３４とは異相（逆相、互い
に逆方向）で面外振動しているため、加えられた角速度ωに対して面内屈曲振動ｒ１，ｒ
２と面内屈曲振動ｒ３，ｒ４とは逆相の屈曲振動を生じる。したがって、角速度ωだけで
はなくＸ軸方向の加速度が加わった場合に、検出腕２３１，２３２から得られる信号と検
出腕２３３，２３４から得られる信号とを差動増幅することによって、Ｘ軸方向の加速度
を相殺することができ、角速度ω成分のみのデータに演算することができ、誤差の少ない
角速度検出が可能となる。
【００５１】
第１駆動梁２１１、第２駆動梁２１２の仮想面２１１ａ，２１２ａ位置では、上述の通
り異相（逆相）捩れ振動の境界部であり、捩れモーメントは発生していない。しかし、例
えば振動片２００の製造誤差や、第１駆動梁２１１、第２駆動梁２１２は相対的に長い梁
となってしまうため、図８に示す振動片３００のように駆動梁３１１，３１２の中央の仮
想面３１１ａ，３１２ａ部に中間支持部３２３を設けることもできる。後述する実装にお
いて、振動片３００を収納するパッケージに支持部３２１，３２２の載置部に加えて、中
間支持部３２３に対応する位置に設けられる載置部に中間支持部３２３を載置・固定する
ことで、振動片３００の落下による破損を抑制する振動子が得られる。
【００５２】
〔振動子の製造〕
上述の振動片と、振動片を収容するパッケージと、を備えた振動子である角速度センサ
ーの製造方法について説明する。図９は角速度センサーの製造工程を示すフローチャート
、図１０は角速度センサーの製造方法を示す断面図である。
【００５３】
（振動片形成工程）
まず、振動片形成工程（Ｓ１０１）にて、図１０（ａ）に示す平面形状の振動片を形成
する。一例として、振動片１００は水晶基板からフォトリソグラフィー、エッチングによ
り外形形状を形成する。外形形成された水晶片に蒸着、スパッタリングあるいはＣＶＤ等
の方法によって表面に電極となるＡｕ膜を成膜し、フォトリソグラフィー、エッチングに
より所定の電極膜に形成する。なお、電極膜としてはＣｕ、Ａｇ、Ｗ等も適用可能である
。
【００５４】
（振動片実装工程）
次に振動片実装工程（Ｓ１０２）に移行する。図１０（ｂ）に示すように、パッケージ
ベース４００ａの内部に形成された載置部４１１，４１２に、図示しない振動片１００の
一方の面に形成された接続電極を、パッケージベース４００ａの開口側に向けて支持部２
１，２２を載置し、接着剤４２１，４２２により振動片１００をパッケージベース４００
ａに固着する。
【００５５】
次に振動片１００の接続電極と、載置部４１１，４１２に設けた電極４３１，４３２と
を導電ワイヤー４４１，４４２によって電気的に接続する、いわゆるワイヤーボンディン
グを行う。電極４３１，４３２からは図示しない配線によってパッケージベース４００ａ
の外部に形成した外部接続電極４５１，４５２に電気的に接続されている。
【００５６】
（離調工程）
次に離調工程（Ｓ１０３）に移行する。離調工程（Ｓ１０３）は図１０（ｃ）に示すよ
うに、振動片１００に備える図示しない電極膜と同じＡｕ膜により形成されている調整膜
に、図示しないレーザー装置からＹＡＧレーザー等のレーザー光５００を照射し、調整膜
の一部を除去しながら行う。第１検出腕３１、第２検出腕３２における検出振動（屈曲振
動および捩れ振動）の周波数は、予め調整膜を付加することで所望の周波数より低く設定
されている。ここに、レーザー光５００を照射し調整膜の一部を除去することで、調整膜
の質量が減り、第１検出腕３１、第２検出腕３２の検出振動の周波数が高くなる方向で調
整を行う。調整膜を除去する方法としては、ＹＡＧレーザーの他に電子ビーム、逆スパッ
タリング等の手法を用いることができる。
【００５７】
（封止工程）
次に封止工程（Ｓ１０４）に移行する。封止工程（Ｓ１０４）において、振動片１００
を実装したパッケージ４００の内部を気密に封止する。図１０（ｄ）に示すように、パッ
ケージベース４００ａの上面に配置した蓋体６００がコバール等の金属の場合、蓋体６０
０とパッケージベース４００ａとの接合部をシーム溶接して、パッケージ４００の内部を
不活性雰囲気または減圧雰囲気で気密に封止する。
また蓋体６００に透明ガラスを用いた場合、蓋体６００とパッケージベース４００ａと
の接合面４１３に低融点ガラスを配置して、低融点ガラスの溶融による接合を行い、パッ
ケージ４００の内部を不活性雰囲気または減圧雰囲気で気密に封止する。このようにして
角速度センサー７００が完成する。
【００５８】
なお、蓋体６００に透明ガラスを用いた場合、レーザー光は蓋体６００を透過して振動
片１００の調整膜に照射することができるため、封止工程（Ｓ１０４）の後に離調工程を
実施することも可能である。
【００５９】
上述の製造方法において、図８に示す中間支持部３２３を備える振動片３００を用いた
場合は、図１１に示すパッケージを用いることが好ましい。すなわち、図１１に示すパッ
ケージ４００は、パッケージベース４００ａにおける振動片３００の中間支持部３２３に
対応する位置に、載置部４１４を備え、振動片３００の両端の支持部３２１，３２２をパ
ッケージベース４００ａに載置し固着すると同時に、中間支持部３２３を載置し固着する
。これにより、落下による破損を抑制することができ、信頼性の高い角速度センサーを得
ることができる。
【００６０】
なお、パッケージは、平板状のパッケージベースと凹部を有する蓋体等から構成されて
いても良い。また、パッケージは、パッケージベース及び蓋体の両方に凹部を有していて
も良い。
【００６１】
なお、物理量センサーとしての角速度センサーは、上記構成要素に加えて、振動片の振
動腕を捩れ振動モードで励振する励振手段としての図示しない発振回路と、角速度の発生
（コリオリ力の発生）に伴う振動から出力された出力信号を処理する検出手段としての図
示しない検出回路とを含んで構成される。
なお、検出手段には、増幅器、Ａ／Ｄ変換回路、検出した電荷量を角速度に変換する演
算処理回路等が含まれる他、ノイズキャンセル回路等が含まれる。
【００６２】
（電子機器）
上述した振動片を備えた電子機器について説明する。なお、図示は省略する。
上記振動片は、デジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ナビゲーション装置、ポイン
ティングデバイス、ゲームコントローラー、携帯電話、電子ブック、パーソナルコンピュ
ーター、テレビ、ビデオレコーダー、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー
、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等の電子機
器に、センシングデバイスまたはタイミングデバイスとして好適に用いることができ、い
ずれの場合にも上記実施形態で説明した効果を奏する電子機器を提供することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１１…第１梁としての第１駆動梁、１２…第２梁としての第２駆動梁、２１，２２…支
持部、３１…第１検出腕、３２…第２検出腕、１００…振動片。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動片、振動子、角速度センサー等の物理量センサー、および電子機器に関
する。
【背景技術】
【０００２】
回転角速度を検出する角速度センサーは、ナビゲーションシステム、各種装置の姿勢制
御システム、ビデオカメラやデジタルカメラの手振れ防止装置等、広範囲に採用されてい
る。これら電子機器においては小型化が可能な振動片センサーが多用されている。
【０００３】
従来、振動片の角速度センサーとして、駆動振動する振動手段と、回転によって発生す
る検出振動を検出する検出手段を備える振動子であって、振動子は複数の振動系が回転軸
Ｚに対して交差する所定面内に伸びるように形成されているＺ軸回転系の角速度を検出す
る角速度センサーが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１の角速度センサーでは、垂直な回転軸、すなわちＺ軸回転系の振動
成分の検出が可能なセンサーであり、複数の検出軸を要求するような機器に対してはセン
サーを立てて実装する必要があり、センサーデバイスとしては大型のものになってしまう
。
【０００５】
そこで、振動子面に対して平行な回転軸を検出する角速度センサーとして、回転軸に交
差する捩れ中心軸周りに捩れ振動モードで駆動する駆動部に連設した検出部を捩れ回転振
動させ、回転運動によるコリオリ力によって生じる検出部の横屈曲振動を検出し角速度を
検出する角速度センサーが知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２８１３７２号公報
【特許文献２】特開２００７−２１２３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述の特許文献２による角速度センサーであっても、捩れ振動により端部に備
えた検出腕をＺ方向に振動させるために、振動子の寸法精度、いわゆる加工ばらつきによ
って、振動漏れが発生し角速度に基づかない信号を出力することによる検出精度の低下を
起こすものであった。
【０００８】
そこで、回転軸を振動子の面内に有しながら、振動漏れの少ない精度の高い角速度セン
サー（物理量センサー）を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
［適用例１］本適用例にかかる振動片は、角速度により生ずるコリオリ力に応じた効果
により回転運動を検出する振動片であって、捩れ振動モードで振動し、伸長方向が互いに
平行となるように配置した第１梁と第２梁とを備えた駆動梁と、前記第１梁と前記第２梁
との両端を結合する支持部と、前記駆動梁の伸長方向に対して直交し、前記第１梁の側面
および前記第２梁の側面から他方の梁から離れる方向に延出し回転運動を検出する１以上
の検出腕と、を備え、前記第１梁から延出する前記検出腕の延出軸と前記第２梁から延出
する前記検出腕の延出軸とが略同一軸であることを特徴とする。
また、他の態様として、本適用例にかかる振動片は、捩れ振動モードで振動し、且つ、
互いに並んで第１方向に伸長した第１梁と第２梁とを備えた駆動梁と、前記第１梁および
前記第２梁の一端同士および他端同士を結合する支持部と、前記第１方向に対し平面視で
直交する第２方向に、前記第１梁および前記第２梁の各々から伸長した検出腕と、を備え
、駆動モードにおいて、前記第１梁および前記第２梁は互いに逆方向に捩れ振動し、前記
検出腕の各々は、前記第１方向および前記第２方向を含む平面の法線方向に振動し、且つ
、前記第１梁から伸長した前記検出腕と、前記第２梁から伸長した前記検出腕とは、互い
に同じ方向に振動し、検出モードにおいて、前記第２方向まわりに角速度が加わったとき
に、前記検出腕は前記第１方向に振動することを特徴とする。
また、他の態様として、本適用例にかかる振動片は、前記第１梁の前記検出腕は、前記
第２梁側とは反対側に伸長し、且つ、前記第２梁の前記検出腕は、前記第１梁側とは反対
側に伸長したことを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、捩れ振動する梁から延出した検出腕には面外方向の屈曲振動が与え
られる。この検出腕に回転運動、すなわち角速度が加わり生じるコリオリ力により面内振
動が発生する。しかし、検出腕自体には励振部材は備えていないため、製造能力（ばらつ
き）によって生じる検出腕断面形状におけるずれを原因とする機械結合を発生させない。
すなわち、回転角速度がかからない状態で、検出腕は正確に角速度＝０を出力することが
できる。したがって、より正確な角速度検出をすることができる。
また、第１梁と第２梁とは、互いに逆方向に捩れ振動するため、支持部において支持部
を回転させようとするモーメントは相殺されて総和で零となる。よって、支持部の回転方
向の負荷が抑制され、パッケージとの固定品質を安定させることができる。
【００１２】
［適用例２］上記適用例にかかる振動片において、前記第１梁および前記第２梁の捩れ
振動モードが、同一梁内において２以上の捩れ振動部を有し、隣り合う振動部の捩れ振動
モードが異相であることを特徴とする。
また、他の態様として、上記適用例にかかる振動片において、前記第１梁および前記第
２梁の各々は、同一梁内において捩れ振動モードが異なる第１領域と第２領域とを有し、
前記第１領域および前記第２領域の各々には前記検出腕が設けられ、且つ、前記駆動モー
ドにおいて、前記第１領域に設けられた前記検出腕と前記第２領域に設けられた前記検出
腕とが互いに逆方向に振動することを特徴とする。
【００１３】
上述の適用例によれば、検出腕に発生するコリオリ力による面内振動により発生する電
荷が、異相の場合には各振動モードに対応する検出腕の面内振動モードが逆相となり、検
出される電荷を差動増幅することによって、加速度成分をキャンセルすることが可能とな
る。これにより、例えば、携帯機器に搭載した場合には、機器に加わる振動等の加速度成
分を排除し、正確に角速度成分のみを抽出できるため、より正確な角速度の検出をするこ
とができる。
【００１４】
［適用例３］上記適用例にかかる振動片において、前記振動片が水晶であることを特徴
とする。
【００１５】
上述の適用例によれば、温度特性に優れた小型・薄型の振動片を得ることができる。
【００１６】
［適用例４］本適用例にかかる振動子は、上記適用例に記載の振動片を実装したことを
特徴とする。
また、他の態様として、本適用例にかかる振動子は、適用例１ないし適用例３のいずれ
か一例に記載の振動片と、前記振動片を収容するパッケージとを備えたことを特徴とする
。
【００１７】
上述の適用例によれば、例えば、薄型の面内方向に回転軸を持つ回転を検出する角速度
センサーとなる振動子を得ることができる。
【００１８】
［適用例５］本適用例にかかる物理量センサーは、適用例１ないし適用例３のいずれか
一例に記載の振動片を備えたことを特徴とする。
【００１９】
上述の適用例によれば、例えば、薄型の面内方向に回転軸を持つ回転を検出する物理量
センサーとしての角速度センサーを得ることができる。
【００２０】
［適用例６］本適用例にかかる電子機器は、適用例１ないし適用例３のいずれか一例に
記載の振動片を備えたことを特徴とする。
【００２１】
上述の適用例によれば、上記適用例に記載の効果を奏する電子機器を得ることができる
。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態を示す概略斜視図。
【図２】第１実施形態の動作を説明する（ａ）概略斜視図、（ｂ）正面図。
【図３】第１実施形態の動作を説明する（ａ）概略斜視図、（ｂ）正面図。
【図４】振動片の支持部におけるモーメントを説明する模式図。
【図５】第１実施形態の電極膜の構成を示す、（ａ）は模式的斜視図、（ｂ）（ｃ）は矢視図。
【図６】第２実施形態を示す概略斜視図。
【図７】第２実施形態の動作を説明する（ａ）平面図、（ｂ）（ｃ）検出腕部断面図。
【図８】第２実施形態の他の実施例を示す概略斜視図。
【図９】実施形態の製造工程を示すフローチャート。
【図１０】実施形態の製造方法を示す断面図。
【図１１】第２実施形態の他の実施例を実装した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明にかかる実施形態を説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は本実施形態の振動片を示す概略斜視図である。振動片１００は、例えば圧電材料
により形成されるが、本実施形態では水晶基板から形成される振動片１００により説明す
る。振動片１００は水晶の電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸および光学軸と
呼ばれるＺ軸のうち、Ｘ軸とＹ軸とを平面方向に切り出したＺカットの基板から形成され
ている。
【００２５】
振動片１００はＸ軸方向（第１方向）に平行に延在する第１駆動梁１１と第２駆動梁１
２と、各駆動梁１１，１２の両端に備える支持部２１と支持部２２と、各駆動梁１１，１
２の中央からＹ軸方向（第２方向）に沿って他の一方の駆動梁側とは反対側に延出（伸長
）する第１検出腕３１と第２検出腕３２とを備えている。
【００２６】
第１駆動梁１１と第２駆動梁１２とには、第１駆動梁１１と第２駆動梁１２とを捩れ振
動モードで振動を駆動させる励振電極を備えている。また、第１検出腕３１と第２検出腕
３２とには、Ｙ軸方向に回転軸を持つ回転（第２方向まわりの角速度）が振動片１００に
加わった時に生じる各第１検出腕３１、第２検出腕３２に発生するコリオリ力による振動
を検出する検出電極を備えている。
【００２７】
次に図２、図３に基づき、振動片１００の動作を説明する。振動片１００は第１検出腕
３１、第２検出腕３２の延在方向であるＹ軸に沿って回転中心軸を持つ角速度ωを検出す
るジャイロセンサーである。
【００２８】
第１駆動梁１１、第２駆動梁１２はＸ軸方向に捩れ中心軸を持つ捩れ振動モードを励振
される。また、第１駆動梁１１と第２駆動梁１２との捩れ振動の方向は異相（逆相）とな
っている。すなわち図２（ａ）では第１駆動梁１１はＸ（＋）方向に対して時計回り、第
２駆動梁１２はＸ（＋）方向に対して反時計回りに捩れ、図３（ａ）では第１駆動梁１１
はＸ（＋）方向に対して反時計回り、第２駆動梁１２はＸ（＋）方向に対して時計回りに
捩れ、これを繰り返す捩れ振動をしている。
【００２９】
第１駆動梁１１、第２駆動梁１２の捩れ振動により、第１駆動梁１１、第２駆動梁１２
に結合している第１検出腕３１、第２検出腕３２は振動片１００の正面図となる図２（ｂ
）および図３（ｂ）に示すように第１検出腕３１、第２検出腕３２の先端部は矢印方向に
変位（振動）し、実質的にＺ軸方向に屈曲振動する。いわゆる面外振動する振動腕となっ
ている。
【００３０】
ここに、Ｙ軸方向に沿った回転軸を持つ回転運動による角速度ωが負荷されると、第１
検出腕３１、第２検出腕３２にはコリオリ力により図２（ａ）、図３（ａ）に示すｒ方向
の振動、いわゆる面内屈曲振動が発生する。この第１検出腕３１、第２検出腕３２の面内
振動ｒを検出し、得られた信号から角速度ωを演算する。
【００３１】
上述の通り、第１検出腕３１、第２検出腕３２自体には励振させる手段（励振電極）を
備えず、第１駆動梁１１、第２駆動梁１２の捩れ振動により駆動されていることで、第１
検出腕３１、第２検出腕３２の駆動振動に対する第１検出腕３１、第２検出腕３２の断面
形状におけるずれを原因とする機械結合はきわめて小さくできる。したがって角速度ωの
検出に対してノイズの少ない信号を第１検出腕３１、第２検出腕３２より得ることができ
る。
【００３２】
更に、第１駆動梁１１、第２駆動梁１２を異相振動させることにより、図４に示すよう
に支持部２１が第１駆動梁１１、第２駆動梁１２と接合する面２１ａでは逆方向の捩れモ
ーメントが掛っている。したがって支持部２１の中央部では支持部２１を回転させようと
するモーメントは相殺されて総和で零となる。よって、支持部２１の回転方向の負荷が抑
制され、パッケージとの固定品質を安定させることができる。もちろん、第１駆動梁１１
、第２駆動梁１２の支持部２１への振動漏れも抑制することができる。なお、図示はしな
いが支持部２２においても同様の作用により、同様の効果を得ることができる。
【００３３】
なお、第１検出腕３１および第２検出腕３２は、第１駆動梁１１および第２駆動梁１２
の間の内側に向かって伸長させても良い。好ましくは、図示のように第１駆動梁１１およ
び第２駆動梁１２の外側に向かって伸長する構成の方が、第１駆動梁１１と第２駆動梁１
２とを近接させて配置することができ、第１駆動梁１１と第２駆動梁１２とで捩れ振動の
誤差が小さくなり、検出感度を高める上で有利である。
【００３４】
上述の振動片１００に形成されている電極膜について、電極膜の配置を模式的に示す図
５により説明する。図５（ａ）に示す振動片１００の模式的斜視図において、矢印Ｓ方向
（以後、表面という）からの矢視図を図５（ｂ）に、矢印Ｔ方向（以後、裏面という）か
らの矢視図を図５（ｃ）に示す。
【００３５】
図５（ｂ）に示すように、第１駆動梁１１の表面には表面駆動用電極５１ａ，６１ａ、
第２駆動梁１２の表面には表面駆動用電極５２ａ，６２ａが配置されている。表面駆動用
電極５１ａ，５２ａは、表面駆動用電極６１ａ，６２ａの外側に配置され、配線５１ｃ，
５２ｃによって接続され接続電極５０に接続されている。また、表面駆動用電極６１ａ，
６２ａは、配線６１ｃ，６２ｃによって接続され接続電極６０に接続されている。
【００３６】
また、図５（ｃ）に示すように、第１駆動梁１１の裏面には裏面駆動用電極５１ｂ，６
１ｂ、第２駆動梁１２の裏面には裏面駆動用電極５２ｂ，６２ｂが配置されている。裏面
駆動用電極５１ｂ，５２ｂは裏面駆動用電極６１ｂ，６２ｂの内側に配置され、配線５１
ｄ，５２ｄによって接続される。さらに裏面の配線５１ｄ，５２ｄは、表面の配線５１ｃ
，５２ｃと振動片１００の側面で接続され、接続電極５０に接続されている。
【００３７】
裏面駆動用電極６１ｂ，６２ｂは、配線６１ｄ，６２ｄによって接続される。さらに裏
面の配線６１ｄ，６２ｄは、表面の配線６１ｃ，６２ｃと振動片１００の側面で接続され
、接続電極６０に接続されている。
【００３８】
図５（ｂ）に示すように、第１検出腕３１の表面には表面検出電極７１ａが配置され、
側面配線７１ｃによって接続電極７１ｄに接続されている。同様に、第２検出腕３２の表
面には表面検出電極７２ａが配置され、側面配線７２ｃによって接続電極７２ｄに接続さ
れている。
【００３９】
図５（ｃ）に示すように、第１検出腕３１の裏面には裏面検出電極７１ｂが配置され、
側面配線７１ｃと接続され、接続電極７１ｄに接続されている。同様に、第２検出腕３２
の裏面には裏面検出電極７２ｂが配置され、側面配線７２ｃと接続され、接続電極７２ｄ
に接続されている。
【００４０】
図５（ｂ）に示すように、第１検出腕３１の側面には第１検出腕側面電極８１ａ，８１
ｂが配置され、配線８１ｃによって接続され、さらに側面配線８１ｄによって接続電極８
１ｅに接続されている。また第２検出腕３２の側面には第２検出腕側面電極８２ａ，８２
ｂが配置され、配線８２ｃによって接続され、さらに側面配線８２ｄによって接続電極８
２ｅに接続されている。
【００４１】
なお、振動片１００の材質として、水晶以外の圧電体材料では、例えばタンタル酸リチ
ウム、ニオブ酸リチウム等が挙げられ、また、圧電体材料以外では、シリコン等の半導体
を挙げることができる。
また、振動片１００の駆動方法は、圧電体の圧電効果によるものの他に、クーロン力に
よる静電駆動であってもよい。
これらは、以下の実施形態にも適用される。
【００４２】
（第２実施形態）
上述の実施形態の振動片では１本の駆動梁に１本の検出腕を備える振動片について説明
したが、次に１本の駆動梁に複数の検出腕を備える実施形態の振動片について説明する。
ここでは、１本の駆動梁に２本の検出腕を備える振動片について説明するが、３本以上の
検出腕を備える振動片であっても同様の作用と効果を得ることができる。
【００４３】
図６は駆動梁に２本の検出腕を備える振動片２００である。第１駆動梁２１１と第２駆
動梁２１２の両端には支持部２２１，２２２を備えている。第１駆動梁２１１、第２駆動
梁２１２からは、それぞれ検出腕２３１，２３２，２３３，２３４が延出している。第１
駆動梁２１１、第２駆動梁２１２の捩れ振動は、詳細は後述するが、駆動梁の中央部の仮
想面２１１ａ，２１２ａを挟んで異相（逆相）の捩れ振動モードで駆動される。また、向
かい合う第１駆動梁２１１と第２駆動梁２１２は異相（逆相）の捩れ振動モードで駆動さ
れる。
【００４４】
すなわち、図６に示すとおり、Ｘ（＋）軸方向に対して時計回り回転をα、反時計回り
をβとし、仮想面２１１ａ，２１２ａから支持部２２１側（第１領域）の駆動梁を２１１
ｂ，２１２ｂ、同じく支持部２２２側（第２領域）の駆動梁を２１１ｃ，２１２ｃとした
場合、それぞれの捩れ振動方向は次のようになる。
【００４５】
第１駆動梁２１１における支持部２２１側の駆動梁２１１ｂがαの捩れ方向であると、
同じ第１駆動梁２１１の他方の支持部２２２側の駆動梁２１１ｃは反対方向であるβの捩
れ方向が与えられる。また第２駆動梁２１２では、第２駆動梁２１２の支持部２２１側の
駆動梁２１２ｂは駆動梁２１１ｂとは反対のβの捩れ方向が与えられ、他方の支持部２２
２側の駆動梁２１２ｃには駆動梁２１２ｂと反対のαの捩れ方向が与えられる。
つまり、振動片２００は、同一梁（２１１，２１２）内において捩れ振動モードの捩れ
方向が異なる第１領域と第２領域とを有する。
【００４６】
次に、上述の回転方向とは逆の捩れ方向が与えられ、第１駆動梁２１１、第２駆動梁２
１２は捩れ振動モードで駆動される。この時、上述で説明したように検出腕２３１，２３
２，２３３，２３４の先端部はＺ方向に振れて、検出腕２３１，２３２，２３３，２３４
は面外振動を駆動される。
【００４７】
図７で更に詳しく説明する。図７（ａ）に示す検出腕２３１，２３２，２３３，２３４
部分が第１駆動梁２１１、第２駆動梁２１２の捩れ振動によって変位する状態をＬ−Ｌ’
およびＭ−Ｍ’断面で図７（ｂ）（ｃ）に示す。図７（ｂ）では図示する方向への駆動梁
２１１ｂ，２１２ｂの捩れによって検出腕２３１，２３２の端部は図面下方への変位とな
る。この時、他方の駆動梁２１１ｃ，２１２ｃは異相（逆相）に捩れ駆動され検出腕２３
３，２３４の端部は図示上方への変位となる。
【００４８】
次に、上述とは逆の捩れ方向で第１駆動梁２１１、第２駆動梁２１２は駆動され図７（
ｃ）に示すように、図７（ｂ）とは逆の変位が与えられ、これを繰り返して検出腕２３１
，２３２，２３４，２３５はＺ軸方向に駆動され面外振動する。
【００４９】
ここに、Ｙ軸方向に沿った回転軸を持つ回転運動による角速度ωが負荷されると、検出
腕２３１，２３２，２３３，２３４にはコリオリ力により図７（ａ）に示すそれぞれｒ１
，ｒ２，ｒ３，ｒ４方向の振動、いわゆる面内屈曲振動が発生する。この検出腕２３１，
２３２，２３３，２３４の面内屈曲振動ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４を検出し、得られた信号
から角速度ωを演算する。
【００５０】
上述したように、検出腕２３１，２３２と検出腕２３３，２３４とは異相（逆相、互い
に逆方向）で面外振動しているため、加えられた角速度ωに対して面内屈曲振動ｒ１，ｒ
２と面内屈曲振動ｒ３，ｒ４とは逆相の屈曲振動を生じる。したがって、角速度ωだけで
はなくＸ軸方向の加速度が加わった場合に、検出腕２３１，２３２から得られる信号と検
出腕２３３，２３４から得られる信号とを差動増幅することによって、Ｘ軸方向の加速度
を相殺することができ、角速度ω成分のみのデータに演算することができ、誤差の少ない
角速度検出が可能となる。
【００５１】
第１駆動梁２１１、第２駆動梁２１２の仮想面２１１ａ，２１２ａ位置では、上述の通
り異相（逆相）捩れ振動の境界部であり、捩れモーメントは発生していない。しかし、例
えば振動片２００の製造誤差や、第１駆動梁２１１、第２駆動梁２１２は相対的に長い梁
となってしまうため、図８に示す振動片３００のように駆動梁３１１，３１２の中央の仮
想面３１１ａ，３１２ａ部に中間支持部３２３を設けることもできる。後述する実装にお
いて、振動片３００を収納するパッケージに支持部３２１，３２２の載置部に加えて、中
間支持部３２３に対応する位置に設けられる載置部に中間支持部３２３を載置・固定する
ことで、振動片３００の落下による破損を抑制する振動子が得られる。
【００５２】
〔振動子の製造〕
上述の振動片と、振動片を収容するパッケージと、を備えた振動子である角速度センサ
ーの製造方法について説明する。図９は角速度センサーの製造工程を示すフローチャート
、図１０は角速度センサーの製造方法を示す断面図である。
【００５３】
（振動片形成工程）
まず、振動片形成工程（Ｓ１０１）にて、図１０（ａ）に示す平面形状の振動片を形成
する。一例として、振動片１００は水晶基板からフォトリソグラフィー、エッチングによ
り外形形状を形成する。外形形成された水晶片に蒸着、スパッタリングあるいはＣＶＤ等
の方法によって表面に電極となるＡｕ膜を成膜し、フォトリソグラフィー、エッチングに
より所定の電極膜に形成する。なお、電極膜としてはＣｕ、Ａｇ、Ｗ等も適用可能である
。
【００５４】
（振動片実装工程）
次に振動片実装工程（Ｓ１０２）に移行する。図１０（ｂ）に示すように、パッケージ
ベース４００ａの内部に形成された載置部４１１，４１２に、図示しない振動片１００の
一方の面に形成された接続電極を、パッケージベース４００ａの開口側に向けて支持部２
１，２２を載置し、接着剤４２１，４２２により振動片１００をパッケージベース４００
ａに固着する。
【００５５】
次に振動片１００の接続電極と、載置部４１１，４１２に設けた電極４３１，４３２と
を導電ワイヤー４４１，４４２によって電気的に接続する、いわゆるワイヤーボンディン
グを行う。電極４３１，４３２からは図示しない配線によってパッケージベース４００ａ
の外部に形成した外部接続電極４５１，４５２に電気的に接続されている。
【００５６】
（離調工程）
次に離調工程（Ｓ１０３）に移行する。離調工程（Ｓ１０３）は図１０（ｃ）に示すよ
うに、振動片１００に備える図示しない電極膜と同じＡｕ膜により形成されている調整膜
に、図示しないレーザー装置からＹＡＧレーザー等のレーザー光５００を照射し、調整膜
の一部を除去しながら行う。第１検出腕３１、第２検出腕３２における検出振動（屈曲振
動および捩れ振動）の周波数は、予め調整膜を付加することで所望の周波数より低く設定
されている。ここに、レーザー光５００を照射し調整膜の一部を除去することで、調整膜
の質量が減り、第１検出腕３１、第２検出腕３２の検出振動の周波数が高くなる方向で調
整を行う。調整膜を除去する方法としては、ＹＡＧレーザーの他に電子ビーム、逆スパッ
タリング等の手法を用いることができる。
【００５７】
（封止工程）
次に封止工程（Ｓ１０４）に移行する。封止工程（Ｓ１０４）において、振動片１００
を実装したパッケージ４００の内部を気密に封止する。図１０（ｄ）に示すように、パッ
ケージベース４００ａの上面に配置した蓋体６００がコバール等の金属の場合、蓋体６０
０とパッケージベース４００ａとの接合部をシーム溶接して、パッケージ４００の内部を
不活性雰囲気または減圧雰囲気で気密に封止する。
また蓋体６００に透明ガラスを用いた場合、蓋体６００とパッケージベース４００ａと
の接合面４１３に低融点ガラスを配置して、低融点ガラスの溶融による接合を行い、パッ
ケージ４００の内部を不活性雰囲気または減圧雰囲気で気密に封止する。このようにして
角速度センサー７００が完成する。
【００５８】
なお、蓋体６００に透明ガラスを用いた場合、レーザー光は蓋体６００を透過して振動
片１００の調整膜に照射することができるため、封止工程（Ｓ１０４）の後に離調工程を
実施することも可能である。
【００５９】
上述の製造方法において、図８に示す中間支持部３２３を備える振動片３００を用いた
場合は、図１１に示すパッケージを用いることが好ましい。すなわち、図１１に示すパッ
ケージ４００は、パッケージベース４００ａにおける振動片３００の中間支持部３２３に
対応する位置に、載置部４１４を備え、振動片３００の両端の支持部３２１，３２２をパ
ッケージベース４００ａに載置し固着すると同時に、中間支持部３２３を載置し固着する
。これにより、落下による破損を抑制することができ、信頼性の高い角速度センサーを得
ることができる。
【００６０】
なお、パッケージは、平板状のパッケージベースと凹部を有する蓋体等から構成されて
いても良い。また、パッケージは、パッケージベース及び蓋体の両方に凹部を有していて
も良い。
【００６１】
なお、物理量センサーとしての角速度センサーは、上記構成要素に加えて、振動片の振
動腕を捩れ振動モードで励振する励振手段としての図示しない発振回路と、角速度の発生
（コリオリ力の発生）に伴う振動から出力された出力信号を処理する検出手段としての図
示しない検出回路とを含んで構成される。
なお、検出手段には、増幅器、Ａ／Ｄ変換回路、検出した電荷量を角速度に変換する演
算処理回路等が含まれる他、ノイズキャンセル回路等が含まれる。
【００６２】
（電子機器）
上述した振動片を備えた電子機器について説明する。なお、図示は省略する。
上記振動片は、デジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ナビゲーション装置、ポイン
ティングデバイス、ゲームコントローラー、携帯電話、電子ブック、パーソナルコンピュ
ーター、テレビ、ビデオレコーダー、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー
、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等の電子機
器に、センシングデバイスまたはタイミングデバイスとして好適に用いることができ、い
ずれの場合にも上記実施形態で説明した効果を奏する電子機器を提供することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１１…第１梁としての第１駆動梁、１２…第２梁としての第２駆動梁、２１，２２…支
持部、３１…第１検出腕、３２…第２検出腕、１００…振動片。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
捩れ振動モードで振動し、且つ、互いに並んで第１方向に伸長した第１梁と第２梁とを
備えた駆動梁と、
前記第１梁および前記第２梁の一端同士および他端同士を結合する支持部と、
前記第１方向に対し平面視で直交する第２方向に、前記第１梁および前記第２梁の各々
から伸長した検出腕と、を備え、
駆動モードにおいて、前記第１梁および前記第２梁は互いに逆方向に捩れ振動し、
前記検出腕の各々は、前記第１方向および前記第２方向を含む平面の法線方向に振動し
、
且つ、前記第１梁から伸長した前記検出腕と、前記第２梁から伸長した前記検出腕とは
、互いに同じ方向に振動し、
検出モードにおいて、前記第２方向まわりに角速度が加わったときに、前記検出腕は前
記第１方向に振動することを特徴とする振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の振動片において、前記第１梁の前記検出腕は、前記第２梁側とは反対
側に伸長し、
且つ、前記第２梁の前記検出腕は、前記第１梁側とは反対側に伸長したことを特徴とす
る振動片。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の振動片において、前記第１梁および前記第２梁の各々
は、同一梁内において捩れ振動モードが異なる第１領域と第２領域とを有し、
前記第１領域および前記第２領域の各々には前記検出腕が設けられ、
且つ、前記駆動モードにおいて、前記第１領域に設けられた前記検出腕と前記第２領域
に設けられた前記検出腕とが互いに逆方向に振動することを特徴とする振動片。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の振動片において、前記振動片が水晶で
あることを特徴とする振動片。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする振動子。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動片を備えたことを特徴とする物理
量センサー。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動片を備えたことを特徴とする電子
機器。
【請求項１】
捩れ振動モードで振動し、且つ、互いに並んで第１方向に伸長した第１梁と第２梁とを
備えた駆動梁と、
前記第１梁および前記第２梁の一端同士および他端同士を結合する支持部と、
前記第１方向に対し平面視で直交する第２方向に、前記第１梁および前記第２梁の各々
から伸長した検出腕と、を備え、
駆動モードにおいて、前記第１梁および前記第２梁は互いに逆方向に捩れ振動し、
前記検出腕の各々は、前記第１方向および前記第２方向を含む平面の法線方向に振動し
、
且つ、前記第１梁から伸長した前記検出腕と、前記第２梁から伸長した前記検出腕とは
、互いに同じ方向に振動し、
検出モードにおいて、前記第２方向まわりに角速度が加わったときに、前記検出腕は前
記第１方向に振動することを特徴とする振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の振動片において、前記第１梁の前記検出腕は、前記第２梁側とは反対
側に伸長し、
且つ、前記第２梁の前記検出腕は、前記第１梁側とは反対側に伸長したことを特徴とす
る振動片。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の振動片において、前記第１梁および前記第２梁の各々
は、同一梁内において捩れ振動モードが異なる第１領域と第２領域とを有し、
前記第１領域および前記第２領域の各々には前記検出腕が設けられ、
且つ、前記駆動モードにおいて、前記第１領域に設けられた前記検出腕と前記第２領域
に設けられた前記検出腕とが互いに逆方向に振動することを特徴とする振動片。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の振動片において、前記振動片が水晶で
あることを特徴とする振動片。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする振動子。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動片を備えたことを特徴とする物理
量センサー。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動片を備えたことを特徴とする電子
機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１４５２７８（Ｐ２０１１−１４５２７８Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２６３７９（Ｐ２０１０−２２６３７９）
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【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２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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