CN104702240A - 振动元件、振子、振动装置、电子设备以及移动体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种振动元件、振子、振动装置、电子设备以及移动体。振动元件具备振动部、对振动部进行支承的支承部和连结振动部与支承部的吊臂。另外，吊臂具有从支承部起延伸出的蜿蜒部和连结蜿蜒部与振动部的倾斜部。

Description

振动元件、振子、振动装置、电子设备以及移动体

技术领域

本发明涉及一种振动元件、振子、振动装置、电子设备以及移动体。

背景技术

一直以来，作为用于检测加速度的振动元件，已知专利文献1这种振动元件。在专利文献1中记载的振动元件具有：基部；第一、第二检测臂，其从基部起沿着Y轴方向两侧而延伸；第一、第二连结臂，其从基部起向X轴方向两侧延伸；第一、第二驱动臂，其从第一连结臂起向Y轴方向两侧延伸出；第三、第四驱动臂，其从第二连结臂起向Y轴方向两侧延伸出。在这种结构的振动元件中，当在通过驱动模式而使各驱动臂振动的状态下施加绕Z轴的角速度时，将在第一、第二检测臂上激励有检测模式的振动，并能够根据通过该检测模式的振动而得到的信号来检测角速度。

而且，在专利文献1中记载的振动元件形成如下的结构，即，具有对基部进行支承的支承部和连结基部与支承部的四个梁(吊臂)，并且各个梁相对于X轴方向以及Y轴方向而倾斜，并且以直线状延伸出(参照专利文献2以及3)。

在所涉及的结构的振动元件中，向基部与梁的边界部的应力集中被减小，从而能够提高该边界部处的机械强度(耐冲击性)。但是，由于各个梁呈直线状，因此不能确保充分的长度，从而难以通过各个梁来充分地吸收、缓和冲击。其结果为，存在各专利文献所记载的振动元件的机械强度(尤其是落下时的耐冲击性)不充分的问题。

专利文献1：日本特开2006-201011号公报

专利文献2：日本特开2006-201053号公报

专利文献3：日本特开2009-74996号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供一种机械强度(耐冲击性)优异的振动元件、振子、电子设备以及移动体。

本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，并能够作为以下的方式或应用例来实现。

应用例1

本发明的振动元件，其特征在于，具有：基部；支承部，其对所述基部进行支承；吊臂，其对所述基部与所述支承部进行连结；支承臂，其从所述基部起在X轴方向上延伸；检测臂，其从所述基部起在与所述X轴方向正交的Y轴方向上延伸；驱动臂，其从所述支承臂的顶端部起在所述Y轴方向上延伸，所述吊臂具有：蜿蜒部，其从所述支承部起延伸，并在所述X轴方向和所述Y轴方向上交替地延伸；倾斜部，其对所述蜿蜒部与所述基部进行连结，并在相对于所述X轴方向以及所述Y轴方向双方而倾斜的方向上延伸。

由此，能够获得机械强度(耐冲击性)优异的振动元件。

应用例2

在本发明的振动元件中，优选为，所述倾斜部具有与所述第一轴所成的角度互不相同的多个部分。

由此，能够防止倾斜部与蜿蜒部的边界部处的X轴方向以及Y轴方向上的刚性的急剧变化。因此，该边界部处的应力集中也被减小，从而能够更加可靠地实现振动元件的机械强度(耐冲击性)的提高。

应用例3

在本发明的振动元件中，优选为，所述多个部分的长度大致相等。

由此，即使从外部施加冲击(落下时的冲击)，也能够使应力大致均等地作用于在构成倾斜部的各部分上，从而能够理想地防止倾斜部的破损。

应用例4

在本发明的振动元件中，优选为，所述蜿蜒部的所述倾斜部侧的端部沿着与所述支承臂的延伸方向平行的方向而延伸，所述多个部分具有：第一部分，其位于所述基部侧，并与所述X轴方向成第一角度；第二部分，其位于所述蜿蜒部侧，并与所述X轴方向成小于所述第一角度的第二角度。

由此，能够防止倾斜部与蜿蜒部的边界部处的X轴方向以及Y轴方向上的刚性的急剧变化。因此，该边界部处的应力集中也被减小，从而能够更加可靠地实现振动元件的机械强度(耐冲击性)的提高。

应用例5

在本发明的振动元件中，优选为，所述第一角度为50～70度。

由此，可更加显著地发挥如前文所述的效果。

应用例6

在本发明的振动元件中，优选为，所述第二角度为20～40度。

由此，可更加显著地发挥如前文所述的效果。

应用例7

在本发明的振动元件中，优选为，该振动元件的所述各部通过对一块压电基板进行加工而获得，所述蜿蜒部的所述端部与所述支承部之间的间隔距离在所述压电基板的厚度的0.8倍以上。

由此，能够将倾斜部与蜿蜒部的边界部和倾斜部与基部的边界部的、支承部侧的侧面(梁的内侧面)形成为平滑面，即，能够有效地防止在梁的内侧面上形成所谓的毛边的情况。

应用例8

本发明的振子的特征在于，具备本发明的振动元件和对所述振动元件进行收纳的封装件。

由此，能够获得可靠性较高的振子。

应用例9

本发明的电子设备的特征在于，具备本发明的振动元件。

由此，能够获得可靠性较高的电子设备。

应用例10

本发明的移动体的特征在于，具备本发明的振动元件。

由此，能够获得可靠性较高的移动体。

附图说明

图1为表示本发明的振动元件的第一实施方式的俯视图。

图2为放大表示图1所示的振动元件的中央部附近的俯视图。

图3为表示图1所示的振动元件所具有的电极的俯视图。

图4为表示图1所示的振动元件所具有的电极的俯视图(透视图)。

图5为用于对图1所示的振动元件的动作进行说明的图。

图6为放大表示本发明的振动元件的第二实施方式的中央部附近的俯视图。

图7为表示本发明的振子的优选的实施方式的图，(a)为剖视图，(b)为俯视图。

图8为表示具备本发明的振动元件的物理量传感器的优选的实施方式的剖视图。

图9为图8所示的物理量传感器的俯视图。

图10为图8所示的物理量传感器的俯视图。

图11为具备本发明的振动元件的物理量检测装置的框图。

图12为表示应用了具备本发明的振动元件的电子设备的便携型(或笔记本型)的个人计算机的结构的立体图。

图13为表示应用了具备本发明的振动元件的电子设备的移动电话(也包括PHS)的结构的立体图。

图14为表示应用了具备本发明的振动元件的电子设备的数码照相机的结构的立体图。

图15为表示应用了具备本发明的振动元件的移动体的汽车的结构的立体图。

具体实施方式

以下，根据附图所示的实施方式来对本发明的振动元件、振子、电子设备以及移动体进行详细说明。

1、振动元件

第一实施方式

首先，对本发明的振动元件的第一实施方式进行说明。

图1为表示本发明的振动元件的第一实施方式的俯视图。图2为放大表示图1所示的振动元件的中央部附近的俯视图。图3为表示图1所示的振动元件所具有的电极的俯视图。图4为表示图1所示的振动元件所具有的电极的俯视图(透视图)。图5为用于对图1所示的振动元件的动作进行说明的图。此外，以下，为了便于说明，也将图1以及图2的纸面近前侧称为“上侧”，将纸面纵深侧称为“下侧”。另外，在图1、图2以及图6中，为了便于说明，分别省略了电极的图示。

振动元件的基本构造

图1所示的振动元件1作为角速度检测元件(陀螺仪元件)而被使用。这种振动元件1具有压电基板2和被形成于压电基板2的表面上的电极。

压电基板

作为压电基板2的构成材料，例如可列举出水晶、钽酸锂、铌酸锂等压电材料。其中，作为压电基板2的构成材料，优选使用水晶。通过使用水晶，从而能够获得与其他材料相比具有更优异的频率温度特性的振动元件1。此外，以下对由水晶构成压电基板2的情况进行说明。

如图1所示，压电基板2形成在由作为水晶基板的结晶轴的Y轴(机械轴、第二轴)以及X轴(电轴、第一轴)规定的XY平面上具有展宽，并在Z轴(光轴)方向上具有厚度的板状。即，压电基板2由Z切割水晶板构成。此外，虽然优选为，Z轴与压电基板2的厚度方向一致，但是如从减小常温附近的频率温度变化的观点出发，则也可以相对于厚度方向而稍微(例如，小于15°的程度)倾斜。

这种压电基板2具有：振动部20；第一、第二支承部251、252，其隔着振动部20而在Y轴方向上对置配置；第一、第三梁(吊臂)261、263，其连结第一支承部251与振动部20；第二、第四梁(吊臂)262、264，其连结第二支承部252和振动部20。

另外，振动部20具有：基部21，其位于中心部；第一、第二检测臂221、222，其从基部21起向Y轴方向两侧延伸；第一、第二连结臂(支承臂)231、232，其从基部21起向X轴方向两侧延伸；第一、第二驱动臂241、242，其从第一连结臂231的顶端部起向Y轴方向两侧延伸；第三、第四驱动臂243、244，其从第二连结臂232的顶端部起向Y轴方向两侧延伸，基部21通过梁261、262、263、264而被支承于第一、第二支承部251、252上。

第一检测臂221从基部21起向+Y轴方向延伸出，且在其顶端部处设置有宽度较宽的锤头2211。另一方面，第二检测臂222从基部21起向－Y轴方向延伸出，且在其顶端部处设置有宽度较宽的锤头2221。上述第一、第二检测臂221、222被配置为，关于穿过振动元件1的重心G的XZ平面面对称。

通过在第一、第二检测臂221、222上设置锤头2211、2221，从而能够提高角速度的检测灵敏度，并且缩短第一、第二检测臂221、222的长度。此外，锤头2211、2221只需根据需要而设置即可，可以省略。另外，也可以根据需要，在第一、第二检测臂221、222的上表面以及下表面上形成在长度方向上延伸的有底的槽。

第一连结臂231从基部21向+X轴方向延伸出。另一方面，第二连结臂232从基部21起向－X轴方向延伸出。上述第一、第二连结臂231、232被配置为，关于穿过重心G的YZ平面面对称。此外，也可以在第一、第二连结臂231、232的上表面以及下表面上设置在其长度方向上(X轴方向)上延伸的有底的槽。

第一驱动臂241从第一连结臂231的顶端部起向+Y轴方向延伸出，并且在其顶端部处设置有宽度较宽的锤头2411。另外，第二驱动臂242从第一连结臂231的顶端部起向－Y轴方向延伸出，并且在其顶端部处设置有宽度较宽的锤头2421。另外，第三驱动臂243从第二连结臂232的顶端部起向+Y轴方向延伸出，并且在其顶端部处设置有宽度较宽的锤头2431。另外，第四驱动臂244从第二连结臂232的顶端部起向－Y轴方向上延伸出，并且在其顶端部处设置有宽度较宽的锤头2441。上述四条驱动臂241、242、243、244被配置为，关于重心G点对称。

通过在驱动臂241、242、243、244上设置锤头2411、2421、2431、2441，从而能够提高角速度的检测灵敏度，并且能够缩短驱动臂241、242、243、244的长度。此外，锤头2411、2421、2431、2441只需根据需要而设置即可，可以省略。另外，也可以根据需要，在驱动臂241、242、243、244的上表面以及下表面上形成在长度方向上延伸的有底的槽。

第一支承部251相对于基部21而位于+Y轴方向侧，并在X轴方向上延伸配置。另一方面，第二支承部252相对于基部21而位于－Y轴方向侧，并在X轴方向上延伸配置。这上述第一、第二支承部251、252被配置为，关于穿过重心G的XZ平面面对称。

第一梁261穿过第一检测臂221与第一驱动臂241之间并连结基部21与第一支承部251。另外，第二梁262穿过第二检测臂222与第二驱动臂242之间并连结基部21与第二支承部252。另外，第三梁263穿过第一检测臂221与第三驱动臂243之间并连结基部21与第一支承部251。另外，第四梁264穿过第二检测臂222与第四驱动臂244之间并连结基部21与第二支承部252。上述梁261、262、263、264被配置为关于重心G点对称。

以上，对压电基板2的结构进行了简单说明。

接下来，对第一至第四梁261～264的结构进行详细说明。

如图1所示，第一梁261具有被连结于第一支承部251的蜿蜒部261a和连结蜿蜒部261a与基部21的倾斜部261b。第二梁262具有被连结于第二支承部252的蜿蜒部262a和连结蜿蜒部262a与基部21的倾斜部262b。第三梁263具有被连结于第一支承部251的蜿蜒部263a和连结蜿蜒部263a与基部21的倾斜部263b。第二梁262具有被连结于第二支承部252的蜿蜒部264a和连结蜿蜒部264a与基部21的倾斜部264b。

第一梁261与第三梁263、第二梁262与第四梁264呈左右对称的形状，第一梁261与第二梁262、第三梁263与第四梁264呈上下对称的形状。即，由于第一至第四梁261～264互为相同的结构，因此，以下以第一梁261的结构为代表进行说明，对于第二至第四梁262～264的结构则省略其说明。

在第一梁261中，如图2所示，蜿蜒部261a由如下部分构成，所述部分包括：第一延伸部2611，其从倾斜部261b起向+X轴方向延伸出；第二延伸部2612，其从第一延伸部2611的顶端部起向+Y轴方向延伸出；第三延伸部2613，其从第二延伸部2612的顶端部起向－X轴方向延伸出；第四延伸部2614，其从第三延伸部2613的顶端部起向+Y轴方向延伸出并延伸至第一支承部251。即，蜿蜒部261a被形成为，在X轴方向上延伸的延伸部与在Y轴方向上延伸的延伸部被交替地配置的结构。由此，蜿蜒部261a在X轴方向以及Y轴方向上具有弹性。

尤其是，由于第一梁261作为整体，形成具有蜿蜒部261a的细长形状，因而在所有方向上具有弹性。因此，即使从外部施加冲击(落下时的冲击),也能够通过第一梁261(第二至第四梁262～264也相同)有效地缓和、吸收X轴方向、Y轴方向以及这些方向的合成方向(即，XY平面的面内方向)上的冲击。其结果为，不论冲击的方向如何，振动元件1都能够发挥优异的机械强度(耐冲击性)。

这种蜿蜒部261a通过倾斜部261b而被连结于基部21。该倾斜部261b在+Y轴方向与+X轴方向的合成方向(斜方向)上，即，在相对于X轴方向以及Y轴方向双方而倾斜的方向上延伸。由此，向基部21与倾斜部261b(第一梁261)的边界部的应力集中被减小，从而能够实现振动元件1的机械强度(耐冲击性)的提高。

如此，由于第一梁261(第二至第四梁262～264也相同)具有蜿蜒部261a与倾斜部261b双方，从而能够获得机械强度(耐冲击性)特别优异的振动元件1。

虽然倾斜部261b与X轴方向所成的角度(在图2中为角度θ)不被特别限定，但是优选为20～70度的程度，更优选为30～60度的程度。通过将角度θ设为所述范围，即使将倾斜部261b的长度形成得比较大，也能够通过对蜿蜒部261a的形状适当地进行设计，从而防止第一梁261的全长不必要地变长的情况。即，能够防止振动元件1的大型化。

另外，通过将设定倾斜部261b的长度形成得比较大，从而能够充分地确保蜿蜒部261a与第一连结臂231之间的间隔距离。在此，虽然振动部20、第一、第二支承部251、252以及第一至第四梁261～264例如通过对一块压电基板2(水晶基板)进行加工(尤其是湿蚀刻)而被形成为一体，但是如以在蜿蜒部261a与第一连结臂231之间确保充分的间隔的方式进行设计，则能够在对压电基板2进行加工时，充分地进行侧蚀刻。其结果为，尤其能够将倾斜部261b与第一延伸部2611(蜿蜒部261a的倾斜部261b侧的端部)的边界部和倾斜部261b与基部21的边界部的、第一连结臂231侧的侧面(以下，将该部分的侧面统称为“第一梁261的内侧面”)形成为平滑面，即，能够有效地防止在第一梁261的内侧面上形成所谓的毛边的情况。由此，能够更加可靠地获得具有设为目的的振动频率的振动元件1。

虽然在本实施方式中，第一延伸部2611沿着与第一连结臂231的延伸方向平行的方向而延伸，并且倾斜部261b与第一延伸部2611所成的角度以及倾斜部261b与基部21的右侧边缘部所成的角度大于90度略小于180度，但是如前文所述，由于能够充分地进行侧蚀刻，因此能够更加可靠地将第一梁261的内侧面形成为平滑面，即，能够更加有效地防止形成毛边的情况。

虽然对第一延伸部2611与第一连结臂231之间的间隔距离(在图2中为距离W)不进行特别限定，但是优选在压电基板2(基部21)的厚度的0.8倍以上，更加优选为0.85倍～1.2倍的程度，进一步优选为0.9～1.1倍的程度。或者，距离W优选在第一连结臂231的宽度的1.1倍以上，更加优选为1.3～2倍的程度，进一步优选为1.5～2倍的程度。通过将距离W设为所述下限值以上，从而能够更加可靠地防止在第一梁261的内侧面上形成毛边的情况。另一方面，即使增大距离W到超过上述上限值，也不能期待效果的进一步的増大，并且不得不增大振动元件1，故而不为优选

另外，虽然对倾斜部261b的长度也不进行特别限定，但是优选为第一梁261的全长的0.5～20％的程度，更加优选为1～15％的程度，进一步优选为3～10％的程度。由此，能够防止振动元件1的大型化，并且实现其机械强度(耐冲击性)的提高。

电极

在压电基板2的表面上形成有电极。

如图3以及图4所示，电极具有检测信号电极311、检测信号端子312、检测接地电极321、检测接地端子322、驱动信号电极331、驱动信号端子332、驱动接地电极341、驱动接地端子342。此外，在图3以及图4中，为了便于说明，分别通过不同的阴影线来图示检测信号电极311以及检测信号端子312、检测接地电极321以及检测接地端子322、驱动信号电极331以及驱动信号端子332、驱动接地电极341以及驱动接地端子342。另外，用粗线来图示被形成于压电基板2的侧面上的电极、配线、端子。

311被形成于第一、第二检测臂221、222的上表面以及下表面(除锤头2211、2221以外的部分)上。这种检测信号电极311为，用于在第一、第二检测臂221、222的检测振动被激励时，对由于该振动而产生的电荷进行检测的电极。

检测信号端子312被形成于第一、第二支承部251、252的右侧端部处。被形成于第一支承部251上的检测信号端子312通过被形成于第一梁261上的检测信号配线，而与被形成于第一检测臂221上的检测信号电极311电连接。另一方面，被形成于第二支承部252上的检测信号端子312通过被形成于第二梁262上的检测信号配线，而与被形成于第二检测臂222上的检测信号电极311电连接。

另外，检测接地电极321被形成于第一、第二检测臂221、222的两侧面上。被形成于第一检测臂221的两侧面上的检测接地电极321经由锤头2211而被电连接，被形成于第二检测臂222的两侧面上的检测接地电极321经由锤头2221而被电连接。这种检测接地电极321相对于检测信号电极311具有接地电位。

检测接地端子322被形成于第一、第二支承部251、252的中央部处。被形成于第一支承部251上的检测接地端子322通过被形成于第一梁261上的检测接地配线，而与被形成于第一检测臂221上的检测接地电极321电连接。另一方面，被形成于第二支承部252上的检测接地端子322通过被形成于第二梁262上的检测接地配线，而与被形成于第二检测臂222上的检测接地电极321电连接。

通过以这种方式配置检测信号电极311、检测信号端子312、检测接地电极321、检测接地端子322，从而在第一检测臂221中所产生的检测振动以被形成于第一检测臂221上的检测信号电极311与检测接地电极321之间的电荷的形式被表现，由此能够以信号的形式从被形成于第一支承部251上的检测信号端子312与检测接地端子322获取。另外，在第二检测臂222中所产生的检测振动以被形成于第二检测臂222上的检测信号电极311与检测接地电极321之间的电荷的形式被表现，从而能够以信号的形式从被形成于第二支承部252上的检测信号端子312与检测接地端子322获取。

驱动信号电极331被形成于第一、第二驱动臂241、242的上表面以及下表面(除锤头2411、2421以外的部分)上。而且，驱动信号电极331还被形成于第三、第四驱动臂243、244的两侧面上。被形成于第三驱动臂243的两侧面上的驱动信号电极331经由锤头2431而被电连接，被形成于第四驱动臂244的两侧面上的驱动信号电极331经由锤头2441而被电连接。这种驱动信号电极331为，用于激励第一、第二、第三、第四驱动臂241、242、243、244的驱动振动的电极。

另外，驱动信号端子332被形成于第二支承部252的左端部。驱动信号端子332通过被形成于第四梁264上的驱动信号配线，而与被形成于第一、第二、第三、第四驱动臂241、242、243、244上的驱动信号电极331电连接。

驱动接地电极341被形成于第三、第四驱动臂243、244的上表面以及下表面(除锤头2431、2441以外的部分)上。而且，驱动接地电极341还被形成于第一、第二驱动臂241、242的两侧面上。被形成于第一驱动臂241的两侧面上的驱动接地电极341经由锤头2411而被电连接，被形成于第二驱动臂242的两侧面上的驱动接地电极341经由锤头2421而被电连接。这种驱动接地电极341相对于驱动信号电极331具有接地电位。

另外，驱动接地端子342被形成于第一支承部251的左端部。驱动接地端子342通过被形成于第三梁263上的驱动接地配线，而与被形成于第一、第二、第三、第四驱动臂241、242、243、244上的驱动接地电极341电连接。

通过以这种方式配置信号电极331、驱动信号端子332、驱动接地电极341、驱动接地端子342，并向驱动信号端子332与驱动接地端子342之间施加驱动信号，从而能够在被形成于第一、第二、第三、第四驱动臂241、242、243、244上的驱动信号电极331与驱动接地电极341之间产生电场，由此使各驱动臂241、242、243、244驱动振动。

虽然作为以上这种电极的构成，只要具有导电性则不进行特别限定，但是例如，能够由在Cr(铬)、W(钨)等的金属层(基底层)上层压有Ni(镍)、Au(金)、Ag(银)、Cu(铜)等的各被膜的金属被膜构成。

振动元件的驱动

接下来，对振动元件1的驱动进行说明。

当在未对振动元件1施加角速度的状态下，通过向驱动信号端子332与驱动接地端子342之间施加电压(交流电压)，从而在驱动信号电极331与驱动接地电极341之间产生电场时，如图5(a)所示，各驱动臂241、242、243、244将在箭头A所示的方向上进行弯曲振动。此时，由于第一、第二驱动臂241、242与第三、第四驱动臂243、244进行关于穿过振动元件1的重心G的YZ平面面对称的振动，因此基部21、第一、第二检测臂221、222以及第一、第二连结臂231、232几乎不振动。

当在实施该驱动振动的状态下，向振动元件1施加绕Z轴的角速度ω时，图5(b)所示这种检测振动将被激励。具体而言，箭头B方向上的科里奥利力作用于驱动臂241、242、243、244以及第一、第二连结臂231、232，从而新的振动被激励。该箭头B方向的振动为，相对于重心G的周向上的振动。另外，在第一、第二检测臂221、222上，与箭头B的振动相呼应，同时有箭头C方向的检测振动被激励。然后，将通过该振动而在第一、第二检测臂221、222中产生的电荷作为信号，而从检测信号电极311与检测接地电极321获取，并根据该信号来求取角速度。

第二实施方式

接下来，对本发明的振动元件的第二实施方式进行说明。

图6为放大表示本发明的振动元件的第二实施方式的中央部附近的俯视图。此外，在图6中，为了便于说明，省略了电极的图示。

以下，以与前文所述的实施方式的不同点为中心对第二实施方式进行说明，并且对于相同的事项，省略其说明。

第二实施方式除了各梁的倾斜部的结构不同以外，与前文所述的第一实施方式相同。此外，在图6中，对于与前文所述的实施方式相同的结构标注同一符号。另外，由于第一至第四梁261～264的形状为相同的结构，因此以下，以第一梁261为代表进行说明，而对于第二至第四梁262～264则省略其说明。

如图6所示，第一梁261的倾斜部261b具有与X轴方向所成的角度互不相同(以下，也简单称作“角度互不相同”)的多个部分。具体而言，倾斜部261b由位于基部21侧的第一倾斜部(第一部分)2615和位于蜿蜒部261a(第一延伸部2611)侧的第二倾斜部(第二部分)2616构成。在本实施方式中，第二倾斜部2616与X轴方向所成的角度(图6中为第二角度θ2)被设定为，小于第一倾斜部2615与X轴方向所成的角度(在图6中为第一角度θ1)。

如此，通过由角度互不相同的多个部分(在本实施方式中为两个部分)构成倾斜部261b，从而能够防止倾斜部261b(第二倾斜部2616)与蜿蜒部261a(第一延伸部2611)的边界部处的X轴方向以及Y轴方向上的刚性的急剧变化。因此，该边界部处的应力集中也被减小，从而能够更加可靠地实现振动元件1的机械强度(耐冲击性)的提高。

另外，由于能够使第二倾斜部2616与第一延伸部2611所成的角度更接近于180度，因此能够更加可靠地将第一梁261的内侧面形成为平滑面，即，能够进一步有效地防止形成毛边的情况。尤其是，通过以与所述第一实施方式同样的方式来设定第一延伸部2611与第一连结臂231之间的间隔距离(在图6中为距离W)，所涉及的效果将变得更为显著。

虽然对第一倾斜部2615与X轴方向所成的第一角度θ1不进行特别限定，但是优选为50～70度的程度，更加优选为55～65度的程度。另一方面，虽然对第二倾斜部2616与X轴方向所成的第二角度θ2也不进行特别限定，但是优选为20～40度的程度，更加优选为25～35度的程度。通过分别将第一角度θ1以及第二角度θ2设定在所述范围内，从而能够更加显著地发挥前文所述的这种效果。

另外，优选为，第一倾斜部2615的第一长度(在图6中为第一连结臂231侧的面的长度L1)与第二倾斜部2616的第二长度(在图6中为第一连结臂231侧的面的长度L2)大致相等。具体而言，L1/L2优选为0.9～1.1的程度，更加优选为0.95～1.05的程度。由此，即使从外部施加冲击(落下时的冲击)，也能够使应力大致均等地作用于第一倾斜部2615与第二倾斜部2616上，尤其能够使应力均等地作用于第一倾斜部2615与第二倾斜部2616的第一连结臂231侧的面上，从而能够理想地防止倾斜部261b(第一梁261)的破损。

虽然在本实施方式中，倾斜部261b由于第一倾斜部2615与第二倾斜部2616的这两个角度互不相同的部分构成，但是倾斜部261b可以在第一倾斜部2615与第二倾斜部2616之间具有具备第一角度θ1与第二角度θ2之间的角度的部分，也可以在第一倾斜部2615与基部21之间具有具备大于第一角度θ1的角度的部分，还可以在第二倾斜部2616与蜿蜒部261a(第一延伸部2611)之间，具有具备小于第二角度θ2的角度的部分。

此外，优选为，即使在这种情况下，构成倾斜部261b的各部分的长度也被设定为大致相等。由此，即使从外部施加冲击，也能够使应力大致均等地作用于构成倾斜部261b的各部分。

另外，在使蜿蜒部261a的第一延伸部2611从倾斜部261b起向+Y轴方向延伸形成的情况下，优选为，在倾斜部261b中，以第一倾斜部2615的第一角度θ1成为小于第二倾斜部2616的第二角度θ2的方式进行设计。

2、振子

接下来，对使用了振动元件1的振子10进行说明。

图7为表示本发明的振子的优选的实施方式的图，(a)为剖视图，(b)为俯视图。

如图7(a)、(b)所示，振子10具有振动元件1和对振动元件1进行收纳的封装件8。

封装件8具有：具有凹部811的箱状的基座81；封堵凹部811的开口并被接合于基座81上的板状的盖82。而且，在凹部811被盖82封堵而形成的收纳空间中收纳有振动元件1。收纳空间既可以为减压(真空)状态，也可以封入氮气、氦气、氩气等惰性气体。

虽然作为基座8的构成材料，不进行特别限定，但是能够使用氧化铝等各种陶瓷或各种玻璃材料。另外，虽然作为盖82的构成材料，不进行特别限定，但是最好为线膨胀系数与基座81的构成材料近似的部件。例如，在将基座81的构成材料设为前文所述的这种陶瓷的情况下，优选设为科瓦铁镍钴合金等合金。此外，基座81与盖82的接合方法并不被特别限定，但是例如能够通过粘合材料或焊接材料来进行接合。

在凹部811的底面上形成有连接端子831、832、833、834、835、836。这些连接端子831～836分别通过被形成于基座81上的未图示的贯穿电极等，而被引出至基座81的下表面(封装件8的外周面)。虽然作为连接端子831～836的构成，只要具有导电性则不进行特别限定，但是例如能够由在Cr(铬)、W(钨)等的金属层(基底层)上层压有Ni(镍)、Au(金)、Ag(银)、Cu(铜)等的各被膜的金属被膜构成。

振动元件1通过导电性粘合材料861、862、863而将第一支承部251固定在凹部811的底面上，并通过导电性粘合材料864、865、866而将第二支承部252固定在凹部811的底面上。另外，通过导电性粘合材料861，一方的检测信号端子312与连接端子831被电连接；通过导电性粘合材料862，一方的检测接地端子322与连接端子832被电连接；通过导电性粘合材料863，驱动接地端子342与连接端子833被电连接；通过导电性粘合材料864，另一方的检测信号端子312与连接端子834被电连接；通过导电性粘合材料865，另一方的检测接地端子322与连接端子835被电连接；通过导电性粘合材料866，驱动信号端子332与连接端子836被电连接。

作为导电性粘合材料861～866，只要具有导电性以及粘合性，则不进行特别限定，例如，能够使用使银颗粒等导电性填充剂分散于硅类、环氧类、丙烯酸类、聚胺类、双马来酰亚胺类等的粘合材料中的材料。

3、物理量传感器

接下来，对使用了振动元件1的物理量传感器100进行说明。

图8为表示具备本发明的振动元件的物理量传感器的优选的实施方式的剖视图。图9以及图10分别为图8所示的物理量传感器的俯视图。此外，在图16中，为了便于说明，省略了盖以及振动元件的图示。

如图8、图9以及图10所示，物理量传感器100具有振动元件1、对振动元件1进行收纳的封装件8和IC芯片9。

如图8所示，封装件8具有：具有凹部811的箱状的基座81；和封堵凹部811的开口并被接合于基座81上的板状的盖82。而且，在由凹部811被盖82封堵而形成的收纳空间中，收纳有振动元件1以及IC芯片9。收纳空间既可以为减压(真空)状态，也可以封入有氮气、氦气、氩气等惰性气体。

凹部811具有：在基座81的上表面开放的第一凹部811a；在第一凹部811a的底面的中央部开放的第二凹部811b；在第二凹部811b的底面的中央部开放的第三凹部811c。而且，从第一凹部811a的底面跨至第二凹部811b的底面，形成有连接配线871、872、873、874、875、876。

如图9所示，振动元件1通过导电性粘合材料861、862、863而将第一支承部251固定在第一凹部811a的底面上，并通过导电性粘合材料864、865、866而将第二支承部252固定在第一凹部811a的底面上。而且，通过导电性粘合材料861，一方的检测信号端子312与连接配线871被电连接；通过导电性粘合材料862，一方的检测接地端子322与连接配线872被电连接；通过导电性粘合材料863，驱动接地端子342与连接配线873被电连接；通过导电性粘合材料864，另一方的检测信号端子312与连接配线874被电连接；通过导电性粘合材料865，另一方的检测接地端子322与连接配线875被电连接；通过导电性粘合材料866，驱动信号端子332与连接配线876被电连接。

如图10所示，IC芯片9通过焊接材料等而被固定于第三凹部811c的底面上。IC芯片9通过导电线而与各连接配线871、872、873、874、875、876电连接。由此，两个检测信号端子312、两个检测接地端子322、驱动信号端子332、驱动接地端子342分别成为与IC芯片9电连接的状态。IC芯片9具有：用于使振动元件1驱动振动的驱动电路；和对在施加角速度时于振动元件1中所产生的检测振动进行检测的检测电路。

此外，虽然在本实施方式中，IC芯片9被设置于封装件8的内部，但是IC芯片9也可以被设置于封装件8的外部。

4、物理量检测装置

接下来，对使用了振动元件1的物理量检测装置1000进行说明。

图11为具备本发明的振动元件的物理量检测装置的框图。

如图11所示，物理量检测装置1000具有振动元件1、驱动电路71和检测电路72。驱动电路71与检测电路72例如能够安装于前文所述的这种IC芯片9中。

驱动电路71作为驱动电路而发挥功能，并具有I/V转换电路(电流电压转换电路)711、AC放大电路712和振幅调节电路713。这种驱动电路71为，用于向被形成于振动元件1上的驱动信号电极331供给驱动信号的电路。

当振动元件1振动时，基于压电效应而产生的交流电流从被形成于振动元件1上的驱动信号电极331被输出，并通过驱动信号端子332而被输入至I/V转换电路711。I/V转换电路711将所输入的交流电流转换为与振动元件1的振动频率相同频率的交流电压信号并进行输出。从I/V转换电路711输出的交流电压信号被输入至AC放大电路712，AC放大电路712对所输入的交流电压信号进行放大并进行输出。

从AC放大电路712输出的交流电压信号被输入至振幅调节电路713。振幅调节电路713以将所输入的交流电压信号的振幅保持为固定值的方式来控制增益，并通过被形成于振动元件1上的驱动信号端子332来向驱动信号电极331输出增益控制后的交流电压信号。振动元件1通过被输入至该驱动信号电极331的交流电压信号(驱动信号)而振动。

检测电路72作为检测电路而发挥功能，并具有电荷放大电路721、722、差动放大电路723、AC放大电路724、同步检波电路725、平滑电路726、可变放大电路727和滤波器电路728。检测电路72为，使在被形成于振动元件1的第一检测臂221上的检测信号电极311中所产生的第一检测信号和在被形成于第二检测臂222上的检测信号电极311中所产生的第二检测信号差动放大，而生成差动放大信号，并根据该差动放大信号对预定的物理量进行检测的电路。

在电荷放大电路721、722中通过检测信号端子312而输入有互为反相的检测信号(交流电流)，所述检测信号(交流电流)通过被形成于振动元件1的第一、第二检测臂221、222上的检测信号电极311而被检测。例如，在电荷放大电路721中输入有第一检测信号，所述第一检测信号通过被形成于第一检测臂221上的检测信号电极311而被检测，在电荷放大电路722中输入有第二检测信号，所述第二检测信号通过被形成于第二检测臂222上的检测信号电极311而被检测。而且，电荷放大电路721、722将所输入的检测信号(交流电流)转换为以基准电压Vref为中心的交流电压信号。

差动放大电路723对电荷放大电路721的输出信号和电荷放大电路722的输出信号进行差动放大，并生成差动放大信号。差动放大电路723的输出信号(差动放大信号)进一步通过AC放大电路724而被放大。同步检波电路725作为检波电路而发挥功能，通过根据驱动电路71的AC放大电路712所输出的交流电压信号，对AC放大电路724的输出信号进行同步检波，从而提取角速度成分。

由同步检波电路725提取出的角速度成分的信号通过平滑电路726而被平滑为直流电压信号，并被输入至可变放大电路727。可变放大电路727以所设定的放大率(或衰减率)对平滑电路726的输出信号(直流电压信号)进行放大(或衰减)，而使角速度灵敏度发生变化。通过可变放大电路727而被放大(或衰减)的信号被输入至滤波器电路728。

滤波器电路728从可变放大电路727的输出信号中除去高频的噪声成分(准确来说是衰减至预定电平以下)，并生成与角速度的方向以及大小相对应的极性以及电压电平的检测信号。而且，该检测信号从外部输出端子(未图示)向外部被输出。

根据这种物理量检测装置1000，如上所述，能够使在被形成于第一检测臂221上的检测信号电极311中所产生的第一检测信号和在被形成于第二检测臂222上的检测信号电极311中所产生的第二检测信号差动放大，而生成差动放大信号，并根据该差动放大信号来对预定的物理量进行检测。

5、电子设备

接下来，根据图12～图14对应用了振动元件1的电子设备进行详细说明。

图12为表示应用了具备本发明的振动元件的电子设备的便携型(或笔记本型)的个人计算机的结构的立体图。

在该图中，个人计算机1100通过具备键盘1102的主体部1104和具备显示部1108的显示单元1106而构成，显示单元1106以能够通过铰链结构部而相对于主体部1104进行转动的方式被支承。在这种个人计算机1100中内置有作为角速度检测单元(陀螺仪传感器)而发挥功能的振动元件1。

图13为表示应用了具备本发明的振动元件的电子设备的移动电话(也包括PHS：Personal Handy-phone System，个人手持电话系统)的结构的立体图。

在该图中，移动电话1200具备多个操作按钮1202、听筒1204以及话筒1206，在操作按钮1202与听筒1204之间配置有显示部1208。在这种移动电话1200中内置有作为角速度检测单元(陀螺仪传感器)而发挥功能的振动元件1。

图14为表示应用了具备本发明的振动元件的电子设备的数码照相机的结构的立体图。此外，在该图中，对与外部设备的连接也进行了简略的图示。在此，通常的照相机通过被摄物体的光学图像而使银盐感光胶片进行感光，与此相对，数码照相机1300通过CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)等摄像元件而对被摄物体的光学图像进行光电转换，从而生成摄像信号(图像信号)。

在数码照相机1300中的外壳(主体)1302的背面上设置有显示部，并成为根据由CCD产生的摄像信号来进行显示的结构，显示部1310作为将被摄物体作为电子图像进行显示的取景器而发挥功能。

另外，在外壳1302的正面侧(图中背面侧)设置有包括光学透镜(摄像光学系统)和CCD等的受光单元1304。

当摄影者对被显示在显示部上的被摄物体图像进行确认，并按下快门按钮1306时，该时间点的CCD的摄像信号将被传送并存储至存储器1308中。

另外，在该数码照相机1300中，在外壳1302的侧面设置有影像信号输出端子1312和数据通信用的输入输出端子1314。而且，如图所示，根据需要，而在影像信号输出端子1312上连接有视频监视器1430，在数据通信用的输入输出端子1314上连接有个人计算机1440。而且，成为如下结构，即，通过预定的操作，从而使被存储于存储器1308中的摄像信号被输出至视频监视器1430或个人计算机1440的结构。

在这种数码照相机1300中内置有作为角速度检测单元(陀螺仪传感器)而发挥功能的振动元件1。

此外，具备本发明的振动元件的电子设备除了能够应用于图12的个人计算机(便携型个人计算机)、图13的移动电话、图14的数码照相机中以外，还能够应用于如下装置中，例如，喷墨式喷出装置(例如喷墨打印机)、膝上型个人计算机、电视、摄像机、录像机、车辆导航装置、寻呼机、电子记事本(也包括附带通信功能的产品)、电子辞典、台式电子计算器、电子游戏机、文字处理器、工作站、可视电话、防盗用视频监视器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗设备(例如，电子体温计、血压计、血糖仪、心电图测量装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测量设备、计量仪器类(例如，车辆、飞机、船舶的计量仪器类)、飞行模拟器等。

6、移动体

接下来，根据图15对应用了图1所示的振动元件的移动体进行详细说明。

图15为表示应用了具备本发明的振动元件的移动体的汽车的结构的立体图。

在汽车1500中内置有作为角速度检测单元(陀螺仪传感器)而发挥功能的振动元件1，并能够通过振动元件1而对车身1501的姿态进行检测。振动元件1的检测信号被供给至车身姿态控制装置1502，车身姿态控制装置1502能够根据该信号而对车身1501的姿态进行检测，并根据检测结果来对悬架的软硬进行控制，或者对各个车轮1503的制动器进行控制。另外，这种姿态控制也能够在双足步行机器人或无线电控制直升机中进行利用。如以上那样，在实现各种移动体的姿态控制时，安装有振动元件1。

以上，虽然根据图示的实施方式对本发明的振动元件、振子、电子设备以及移动体进行了说明，但是本发明并不限定于此，各部分的结构也能够置换为具有相同功能的任意结构。另外，也可以在本发明上附加其他的任意构成物。另外，本发明也可以对所述各实施方式中的任意两个以上的结构(特征)进行组合。

另外，虽然在前文所述的实施方式中，对振动元件具有四条梁的结构进行了说明，但是对梁的数目并不被特别限定，既可以为1～3条，也可以为5条以上。更加具体而言，例如，可以省略第二支承部以及第二、第四梁，通过第一支承部以及第一、第三梁而以单侧的方式进行支承。

另外，虽然在前文所述的实施方式中，各个梁成为在X轴方向上延伸的延伸部与在Y轴方向上延伸的延伸部交替地连接有共计4个的结构，但是作为梁的结构，并不限定于此，例如，可以为在X轴方向上延伸的延伸部与在Y轴方向上延伸的延伸部交替地连接有共计6个的结构，也可以为交替地连接有共计8个的结构。

另外，虽然在前文所述的实施方式中，振动元件所具有的振动部具有：基部，第一、第二检测臂，第一、第二连结臂，第一至第四驱动臂，但是振动部的结构并不限定于此。例如，也可以为具有：基部；从基部起向+Y轴方向延伸出，并在X轴方向上并排设置的一对驱动臂；从基部起向－Y轴方向延伸出，并在X轴方向上并排设置的一对检测臂的结构。在该结构中，当在以作为X反相模式的驱动模式来使一对驱动臂驱动的状态下，施加绕Y轴的角速度时，在一对检测臂中将激励有以Z反相模式进行驱动的检测模式的振动。而且，能够根据此时从检测臂输出的信号，来对绕Y轴的角速度进行检测。

符号说明

1…振动元件；2…压电基板；20…振动部；21…基部；221…第一检测臂；2211…锤头；222…第二检测臂；2221…锤头；231…第一连结臂；232…第二连结臂；241…第一驱动臂；2411…锤头；242…第二驱动臂；2421…锤头；243…第三驱动臂；2431…锤头；244…第四驱动臂；2441…锤头；251…第一支承部；252…第二支承部；261…第一梁；261a…蜿蜒部；2611…延伸部；2612…延伸部；2613…延伸部；2614…延伸部；261b…倾斜部；2615…第一倾斜部；2616…第二倾斜部；262…第二梁；262a…蜿蜒部；262b…倾斜部；263…第三梁；263a…蜿蜒部；263b…倾斜部；264…第四梁；264a…蜿蜒部；264b…倾斜部；311…检测信号电极；312…检测信号端子；321…检测接地电极；322…检测接地端子；331…驱动信号电极；332…驱动信号端子；341…驱动接地电极；342…驱动接地端子；71…驱动电路；711…I/V转换电路；712…AC放大电路；713…振幅调节电路；72…检测电路；721…电荷放大电路；722…电荷放大电路；723…差动放大电路；724…AC放大电路；725…同步检波电路；726…平滑电路；727…可变放大电路；728…滤波器电路；8…封装件；81…基座；811…凹部；811a…第一凹部；811b…第二凹部；811c…第三凹部；82…盖；831、832、833、834、835、836…连接端子；861、862、863、864、865、866…导电性粘合材料；871、872、873、874、875、876…连接配线；9…IC芯片；10…振子；100…物理量传感器；1000…物理量检测装置；1100…个人计算机；1102…键盘；1104…主体部；1106…显示单元；1108…显示部；1200…移动电话；1202…操作按钮；1204…听筒；1206…话筒；1208…显示部；1300…数码照相机；1302…外壳；1304…受光单元；1306…快门按钮；1308…存储器；1310…显示部；1312…影像信号输出端子；1314…输入输出端子；1430…视频监视器；1440…个人计算机；1500…汽车；1501…车身；1502…车身姿态控制装置；1503…车轮；G…重心；W…距离；θ…角度；θ1…第一角度；θ2…第二角度；L1…第一长度；L2…第二长度。

Claims (12)

1.一种振动元件，其特征在于，具备：

振动部，其被设置于由第一轴以及与所述第一轴正交的第二轴规定的平面上；

支承部，其对所述振动部进行支承；

吊臂，其对所述振动部与所述支承部进行连结，

所述吊臂具有：

蜿蜒部，其从所述支承部起延伸，并沿着所述第一轴与所述第二轴而交替地延伸；

倾斜部，其对所述蜿蜒部与所述振动部进行连结，并且相对于所述第一轴以及所述第二轴双方而倾斜。

2.如权利要求1所述的振动元件，其特征在于，

所述振动部具有：

基部；

支承臂，其从所述基部起沿着所述第一轴而延伸出；

驱动臂，其从所述支承臂的顶端部起沿着所述第二轴而延伸出；

检测臂，其从所述基部起沿着所述第二轴而延伸出，

所述吊臂对所述基部与所述支承部进行连结。

3.如权利要求1所述的振动元件，其特征在于，

所述倾斜部具有与所述第一轴所成的角度互不相同的多个部分。

4.如权利要求3所述的振动元件，其特征在于，

所述多个部分各自的长度彼此大致相等。

5.如权利要求3所述的振动元件，其特征在于，

所述蜿蜒部的所述倾斜部侧的端部沿着所述第一轴而延伸，

所述多个部分具有：

第一部分，其位于所述振动部侧，并与所述第一轴成第一角度；

第二部分，其位于所述蜿蜒部侧，并与所述第一轴成小于所述第一角度的第二角度。

6.如权利要求5所述的振动元件，其特征在于，

所述第一角度为50～70度。

7.如权利要求6所述的振动元件，其特征在于，

所述第二角度为20～40度。

8.如权利要求5所述的振动元件，其特征在于，

所述振动部、所述支承部与所述吊臂通过对一块压电基板进行加工而获得，

所述蜿蜒部的所述端部与所述支承部之间的间隔距离在所述压电基板的厚度的0.8倍以上。

9.一种振子，其特征在于，具备：

权利要求1所述的振动元件；

封装件，其对所述振动元件进行收纳。

10.一种振动装置，其特征在于，具备：

权利要求1所述的振动元件；

电路，其与所述振动元件电连接。

11.一种电子设备，其特征在于，

具备权利要求1所述的振动元件。

12.一种移动体，其特征在于，

具备权利要求1所述的振动元件。