JP2011217348A

JP2011217348A - 振動片、センサー素子、センサーおよび電子機器

Info

Publication number: JP2011217348A
Application number: JP2010248165A
Authority: JP
Inventors: Ryuta Nishizawa; 竜太西澤; So Ichikawa; 想市川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2011-10-27
Anticipated expiration: 2030-11-05
Also published as: CN102195604A; US8198948B2; JP5633319B2; US20110227657A1

Abstract

【課題】センサー素子の感度を向上させる。また、センサー素子の小型化を促進する。
【解決手段】振動片９０は、第１基部１００ａと、第１基部１００ａから第１方向に延在される振動腕２００と、を含み、振動腕２００は、第１方向に第１基部１００ａ側から順に並ぶ第１領域ＺＡ、第２領域ＺＢおよび第３領域ＺＣを含み、第１領域ＺＡ〜第３領域ＺＣは、第１方向に平面視で垂直な第２方向に電界を生じさせ、且つ互いに電気的に独立している第１電極Ｎａ１〜Ｎａ３および第２電極Ｎｂ１〜Ｎｂ３と、を含み、第１領域ＺＡおよび第３領域ＺＣの電界方向Ｅ５，Ｅ７と第２領域の電界方向Ｅ６とは互いに反対方向であり、第２方向の電界によって、振動腕２００に第１方向の伸縮を生じさせて、振動腕２００を、第１方向および第２方向の各々に垂直な方向である第３方向に振動させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、振動片、センサー素子、センサー、および電子機器に関する。

振動片の一例としての音叉型振動片（音叉型圧電振動片）は、振動子やセンサー素子等
の構成要素となり得る振動部材であり、少なくとも一つの基部（基部）と、その基部に連
接（連結）される少なくとも一本の、圧電材料からなる振動腕（振動ビーム）と、を有す
る。

例えば、圧電体（圧電材料）である水晶に電圧（電界）を印加すると、水晶に変形が生
じる。水晶は、その固有振動数に近いある特定の周波数帯でのみコイルのような誘導性リ
アクタンス特性を発現する。この原理を応用した電子部品が水晶振動子である。
音叉型水晶振動子は、音叉型水晶振動片をパッケージに収容し、例えばパッケージ内を
真空封止することによって製造される。水晶振動子は、例えば、発振回路の構成部品とし
て使用される。

また、音叉型振動片は、物理量（加速度、圧力、角速度や角加速度等）を検出するため
のセンサー素子（例えば力検知素子）としても利用することができる。水晶は、優れた温
度安定性と高いＱ値を有することから、水晶振動子を用いることによって、高精度且つ高
安定性をもつ、信頼性の高いセンサーが実現される。音叉型振動片を力検知素子として利
用した例は、例えば、特許文献１に記載されている。

図３０（Ａ），図３０（Ｂ）は、非特許文献１に記載される力検知素子の構成と原理を
説明するための図である。図３０（Ａ）に示されるように、音叉型振動片は、基部ＭＴと
、基部ＭＴに連結される２つの振動腕（ＢＥ１，ＢＥ２）と、錘部ＡＲと、を有する。
２つの振動腕（ＢＥ１，ＢＥ２）は、各振動腕の延出（延在）方向と垂直な方向に、共
振周波数にて振動しているものとする。この状態で、例えば錘部ＡＲに加速度が加わると
、錘部ＡＲは、慣性力ＦＣ（＋）（あるいは反対方向の慣性力であるＦＣ（−））によっ
て面外方向に曲がり、これによって、振動腕（ＢＥ１，ＢＥ２）に伸縮力が生じて、図３
０（Ｂ）に示すように、振動腕（ＢＥ１，ＢＥ２）の振動周波数が変化する。
振動腕（ＢＥ１，ＢＥ２）の振動周波数ｆは、錘部ＡＲに加わる慣性力ＦＣ（＋）（あ
るいはＦＣ（−））の大きさに略比例して、ほぼ直線的に変化する。これにより、振動腕
（ＢＥ１，ＢＥ２）の振動周波数の変化を検出することによって、加速度を検出すること
ができる。

近年、電子機器の高機能化や、小型・軽量化が進行し、これにともなって、センサー素
子の検出感度のさらなる向上のニーズ、ならびに振動子やセンサー素子の、さらなる小型
化のニーズが生じている。これらのニーズを満たす小型の振動片の開発は、今後の重要な
課題の一つである。

なお、水晶板としては、例えば、Ｚ板（略Ｚ板ということもある）やＸ板（略Ｘ板とい
うこともある）が用いられる。Ｚ板（略Ｚ板）は、結晶板の面（表面あるいは裏面）が、
水晶結晶の光軸（Ｚ軸）に垂直（略垂直）なＺ面（略Ｚ面）である水晶結晶板である。Ｚ
面は、電気軸（Ｘ軸）と機械軸（Ｙ軸）によって特定される面ということもできる。
また、Ｘ板（略Ｘ板）は、面（表面あるいは裏面）が、水晶結晶の電気軸（Ｘ軸）に垂
直（略垂直）なＸ面である水晶結晶板である。Ｘ面は、機械軸（Ｙ軸）と光軸（Ｚ軸）に
よって特定される面ということもできる。

音叉型振動片の小型化については、例えば、特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載されている音叉型振動片（圧電振動片）は、水晶のＺ板を半導体製造
技術であるフォトリソグラフィーによって加工して形成される。振動腕の屈曲振動の方向
は、Ｘ軸方向（振動腕の幅に沿う方向）である。

特許文献１に開示されている技術では、振動腕の長さを短くしつつ振動腕の幅を縮小し
て、音叉型振動片（圧電振動片）の共振周波数を維持しつつ小型化を図っている。
また、振動腕の長手方向に沿って長溝を形成し、且つ、振動腕の幅寸法が、基部から先
端に向かって徐々に減少した後、増加に転じるような振動腕形状を採用して、ＣＩ値の抑
制と２次高調波による発振の抑制を図っている。

特許文献２には、Ｚ軸方向（水晶結晶板の厚さ方向）に沿って、振動腕を振動させる技
術が開示されている。但し、この特許文献２に記載されている技術では、水晶結晶板は、
単に弾性体として利用されているだけである。
つまり、弾性体としての水晶からなる腕部の表面上には、圧電体膜が形成されている。
腕部の横断面の構造としては、圧電体膜が、上下の電極で挟まれた構造が採用されており
、上下の電極に電圧が印加されると、圧電体膜がＺ軸方向に沿って屈曲する。

また、特許文献３には、Ｘ軸方向の振動Ａ（基本波Ｘ屈曲振動）の他に、Ｚ軸方向の振
動Ｂ（１次Ｚ逆相屈曲振動：１次ウォークモード）を生じさせ、振動Ａと振動Ｂを非線形
パラメトリック振動現象によって結合させ、振動Ａの２次温度係数を補償して、平坦な温
度係数特性を実現する技術が開示されている。

また、特許文献４には、音叉型水晶振動子において、振動腕（振動細棒）表面、裏面、
左側面、右側面の各々に電極を配置した構造が記載されている（特許文献４の図２、図４
は、振動腕の長手方向に溝を形成し、その溝内にも電極を形成する例が示されており、ま
た、図１３には、従来例としての電極配置例が記載されている）。

また、特許文献５には、音叉型水晶振動子を、フォトリソグラフィーを用いて製造する
製造方法の一例が記載されている。

特開２００６−３５２７７１号公報特開２００９−５０２２号公報特開２００５−１９７９４６号公報特開２００９−１６５１６４号公報特開２００８−４２７９４号公報

Ｗ．Ｃ．Ａｌｂｅｒｔ，"Ｆｏｒｃｅｓｅｎｓｉｎｇｕｓｉｎｇｑｕａｒｔｚｃｒｙｓｔａｌｆｌｅｘｕｒｅｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ"，３８ｔｈＡｎｎｕａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎｔｒｏｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ１９８４，ｐｐ２３３−２３９

センサー素子の素子感度（検出感度）を向上させるためには、振動片における振動腕の
幅の縮小（ダウンサイジング）が有効である。しかし、振動腕の幅を狭くしていくにつれ
て、振動腕に電圧（電界）を印加するための電極の間隔が狭くなり、電極同士の短絡が生
じやすくなるのは否めない。また、配線の幅も細くせざるを得ず、したがって、配線の断
線が生じやすくなる点も否めない。

また、複数の振動腕を有する音叉型振動片では、各振動腕は、基部から、第１方向に向
けて並列に延出（延在）される。各振動腕は、各振動腕の幅方向（平面視において第１方
向に垂直な第２方向、換言すれば各振動腕の配列方向）に振動するため、各振動腕は、互
いの振動を妨害しないように、第２方向において、所定距離だけ離間させて（離して）配
置する必要がある。
これにより、音叉型振動片の、振動腕の幅方向（第２方向）のサイズ縮小（つまり、各
振動腕間の距離縮小）には、限界がある。

また、水晶板をウエットエッチングによって加工した場合、各振動腕の側面には、水晶
のエッチング異方性に起因して不要なヒレ部（異形部）が形成され、振動腕の側面は、微
視的には平坦面とはならない。
この場合、各振動腕間の距離を設定するにあたり、振動腕の側面に形成されるヒレ部を
考慮したマージン（位置余裕）を見込む必要がある。

このように、センサー素子の素子感度向上を図るために、振動腕の幅の縮小を促進する
と、電極や配線の形成上の問題が顕在化してくる。また、振動片のダウンサイジングを促
進していくと、複数の振動腕を有する音叉型水晶振動片では、各振動腕の離間距離の縮小
がむずかしくなるという問題も生じる。

特許文献１、特許文献４ならびに特許文献５に開示されている水晶振動片（圧電振動片
）は、第１方向に延出される振動腕を、振動腕の幅方向に屈曲振動させるという点で共通
している。振動腕の幅の縮小と、複数の振動腕間の距離の縮小を、さらに促進しようとす
ると、上述の不都合な点が顕在化してくるのは否めない。

なお、特許文献２には、振動腕を、振動腕の厚さ方向に振動させようとする点は開示さ
れているが、特許文献２の振動腕は、弾性体（水晶板）の圧電効果を直接的に利用したも
のではなく、弾性体上に、上下電極と圧電膜とを積層形成し、その圧電膜を含む積層構造
体によって屈曲振動を生じさせるという特殊な構造である。
よって、弾性体としての水晶板を圧電体としても利用して振動を生じさせる場合（つま
り、通常の水晶振動片の構造とする場合）において、どのように、振動腕の厚さ方向に屈
曲振動を生じさせるかについては、何らの技術も開示していない。

また、特許文献３には、振動腕の厚さ方向の屈曲振動を、副次的に生じさせて、センサ
ー素子の温度特性を平坦化する技術が開示されている。但し、この場合の厚さ方向の振動
は、あくまでも副次的な振動であり、基本振動は、従来どおりの振動腕の幅方向の屈曲振
動であり、副次的な厚さ方向の屈曲振動が、基本屈曲振動に加えられるにすぎない。
また、特許文献３が開示する技術には、振動片を用いたセンサー素子の、素子感度向上
という観点からのダウンサイジングの促進、あるいは、センサー素子の、振動腕の幅方向
のダウンサイジングの促進という視点での検討は一切なく、示唆もない。

本発明の少なくとも一つの態様によれば、センサー素子の素子感度（以下、単に感度と
もいう）を向上させることができる。また、本発明の少なくとも一つの態様によれば、振
動片の小型化を促進することができる。

（１）本発明の振動片の一態様は、基部と、第１方向に延在し、その端部が前記基部に
連結される振動腕と、前記振動腕に設けられ、前記第１方向に垂直な第２方向に電界を生
じさせる、互いに電気的に独立している第１電極と第２電極と、を含み、前記第２方向の
電界によって、前記振動腕に前記第１方向の伸縮を生じさせて、前記振動腕を、前記第１
方向および前記第２方向の各々に垂直な方向である第３方向に振動させることを特徴とす
る。
また、別の態様として、基部と、前記基部から第１方向に延在される振動腕と、を含み
、前記振動腕は、前記第１方向に前記基部側から順に並ぶ第１領域、第２領域および第３
領域を含み、前記第１領域〜第３領域は、前記第１方向に平面視で垂直な第２方向に電界
を生じさせ、且つ互いに電気的に独立している第１電極および第２電極と、を含み、前記
第１領域および前記第３領域の電界方向と前記第２領域の電界方向とは互いに反対方向で
あり、前記第２方向の前記電界によって、前記振動腕に前記第１方向の伸縮を生じさせて
、前記振動腕を、前記第１方向および前記第２方向の各々に垂直な方向である第３方向に
振動させることを特徴とする。

本態様では、振動腕の振動が面外振動（第３方向の振動）であることから、センサー素
子の素子感度に最も影響を与える因子は、振動腕の厚さｔの寸法（第３方向の寸法）とな
る。そして、素子感度は、振動腕の厚さｔの３乗（ｔ³）に反比例する。したがって、振
動腕の厚さｔを小さくすればするほど、素子感度が向上する。
ここで、振動腕の厚さｔの寸法は、振動片の母材である圧電材料板（圧電材料ウエハー
）を加工する工程で、高精度に制御することができる。そして、振動片の機械的強度が確
保できれば、十分に薄くすること（つまり、振動腕の幅ｗの加工限界よりも、さらに薄く
すること）ができる。
また、例えば、圧電材料板（圧電材料ウエハー）の表面（第１面）および裏面（第２面
）は例えば、ラッピング（エッチングによる凹凸除去処理）、エッチング（表面の粗さ除
去処理）、ポリッシング（研磨剤を用いた鏡面化処理）等の加工を経て、平坦性が高い鏡
面とされる（この加工工程で、厚さｔをさらに薄くすることもできる）。
このことから、振動腕の厚さｔは、表裏面の平行度が高く、加工バラツキが少ない状態
で、高精度に制御することができる。

また、複数の振動腕が第２方向（各振動腕の幅ｗの方向）に沿って平行に配列されてい
たとしても、各振動腕は、振動腕の厚さｔの方向（第３方向）に振動するため、隣接する
振動腕間の距離を決定する際に、各振動腕の振動の振幅を考慮する必要がなく、従来例よ
りも、隣接する振動腕間の距離を短くすることができる。この点で、振動片の第２方向に
沿うダウンサイジングも実現される。
また、ウエットエッチングを用いて水晶板の外形形状加工を行った場合に、加工面（振
動腕の側面）にヒレ部が生じたとしても、振動腕の振動方向が第３方向（厚さ方向）であ
ることから、ヒレ部が存在することによって、振動腕の厚さ寸法に誤差が生じることがな
い。つまり、加工誤差を小さくすることができる。
したがって、本態様によれば、センサー素子の感度を向上させることができる。また、
振動片の小型化を促進することもできる。

また、本態様では、振動腕を厚さ方向（第３方向）に、バランスよく振動させるために
、１本の振動腕は、第１領域、第２領域、第３領域に区分されている。
そして、第１領域および第３領域における電界の向きを同じ向きとし、第２領域におけ
る電界の向きを第１領域および第３領域における電界の向きと逆向きとする。これによっ
て、バランスのよい面外振動を励振することができる。

（２）本発明の振動片の他の態様では、前記振動腕における前記第２方向の幅をｗとし
、前記第３方向の厚さをｔとしたとき、ｗ＞ｔであることを特徴とする。

本態様の振動片では、振動腕の屈曲振動の方向を、例えば、所定の結晶面（例えば、Ｚ
板の水晶板ならばＺ面）に垂直な方向（第３方向：例えば振動腕の厚さ方向）とする。
つまり、本態様では、振動腕の（基本波の）励振モードとして、ウォークモード（面外
振動モード）を採用する。そして、振動腕の幅をｗとし、厚さをｔとしたとき、ｗ＞ｔが
成立するように、振動腕の外形寸法が決定される。

振動腕の厚さｔを薄くする（小さくする）ことによって、従来に比べて素子感度を格段
に向上させることができる。一方、振動腕の幅ｗに関しては、信頼性の高い電極や配線の
形成が可能である値が確保されていることから、電極間の短絡や、電極や配線の断線とい
った問題は生じない。
つまり、振動腕の幅（第２方向の幅）をｗとし、振動腕の厚さ（第３方向の厚さ）をｔ
としたとき、ｗ＞ｔが成立するように、振動腕の外形寸法を決定することによって、電極
や配線の安定した形成を確保しつつ、従来に比べて素子感度を格段に向上させることが可
能となる。

（３）本発明の振動片の他の態様では、前記振動腕は、前記第３方向に垂直な第１面と
、前記第１面に対向する第２面と、前記第２方向に垂直な第３面と、前記第３面に対向す
る第４面と、を有し、前記振動腕における、前記第１領域および前記第３領域の前記第１
電極は、前記第１面上の前記第３面側に設けられ、且つ、前記第１領域および前記第３領
域の前記第２電極は、前記第１面上の前記第４面側に設けられ、前記振動腕における、前
記第２領域の前記第１電極は、前記第１面上の前記第４面側に設けられ、且つ、前記第２
領域の前記第２電極は、前記第１面上の前記第３面側に設けられたことを特徴とする。

本態様では、振動腕の第１領域、第２領域、第３領域の各々における電極配置の例を明
確化する。
本態様では、振動腕の横断面が四角形であるとする。振動腕の横断面を構成する各面は
、例えば、第３方向に垂直な第１面（例えば表面：第１面）と、第１面に対向する第２面
（例えば裏面：第２面）と、第２方向に垂直な第３面（例えば第１側面）と、第３面に対
向する第４面（例えば第２側面）と表現することができる（但し、一例であり、この例に
限定されるものではない）。

振動腕に電界を印加するための第１電極と第２電極とは、共に、振動腕の第１面（例え
ば表面）上において、互いに離間して配置される。
具体的には、第１領域では、第１電極は、第１面上の第３面（例えば左側面）側に設け
られ、第２電極は、第１面上の第４面（例えば右側面）側に設けられる。
第２領域では、第１電極は、第１面上の第４面側に設けられ、第２電極は、第１面上の
第３面側に設けられる。
第３領域では、第１電極は、第１面上の第３面側に設けられ、第２電極は、第１面上の
第４面側に設けられる。
このような電極配置とすることによって、第１領域と第３領域とにおける電界の向きを
同じ方向とし、第２領域における電界の向きを、第１領域と第３領域とにおける電界の向
きと逆の方向とすることができる。

（４）本発明の振動片の他の態様では、前記第１領域の前記第１電極と前記第２領域の
前記第１電極とを接続するための第１配線は、前記第１面上に設けられ、前記第１領域の
前記第２電極と前記第２領域の前記第２電極とを接続するための第２配線は、前記第４面
上、前記第２面上および前記第３面上を経由して設けられ、前記第２領域の前記第１電極
と前記第３領域の前記第１電極とを接続するための第３配線は、前記第４面上、前記第２
面上および前記第３面上を経由して設けられ、前記第２領域の前記第２電極と前記第３領
域の前記第２電極とを接続するための第４配線は、前記第１面上に設けられた、ことを特
徴とする。

本態様では、上記（３）の態様にて、各領域に配置された第１電極同士を接続する配線
、ならびに各領域に配置された第２電極同士を接続する配線の配置形態を明確化する。
第１領域〜第３領域の各々に設けられた各第１電極は、配線によって相互に接続される
。第１領域〜第３領域の各々に設けられた各第２電極も同様に、配線によって相互に接続
される。但し、第１領域と第２領域とでは、第１電極と第２電極との配置が逆転しており
、同様に、第２領域と第３領域とでは、第１電極と第２電極との配置が逆転している。
この電極配置の逆転に対応するように配線を引き回すには、第１電極同士を接続する配
線と、第２電極同士を接続する配線とを、振動腕上において交差させる必要が生じる。し
かし、振動片の製造に多層配線構造を採用することは現状では困難であるため、同一面上
で立体交差する配線を形成することはできない。

そこで、一方の配線が、第１面（表面）上に配設されるときは、他方の配線は、第１面
を迂回して、例えば、第４面、第２面ならびに第３面上を経由する（通過する）迂回配線
とする。
つまり、例えば、一方の配線が表面上で斜めに引き出される場合には、他方の配線は、
裏面で斜めに引き出されて、各配線は、表面と裏面との間で交差する。つまり、一方の配
線と他方の配線は、第３方向（振動方向）から視た平面視において交差する。

但し、第１電極同士を結ぶ配線（一方の配線）と、第２電極同士を結ぶ配線（他方の配
線）との全長は同じにするのが好ましい。
このことから、第１電極同士を結ぶ配線（一方の配線）を１回、迂回させたときには、
第２電極同士を結ぶ配線（他方の配線）も同様に１回、迂回させるのが好ましい。
例えば、第１領域の第１電極と第２領域の第１電極との接続の際に迂回させたとすると
第２領域の第２電極と第３領域の第２電極とを接続する際にも迂回させるのが好ましい。
このように迂回回数を揃えることによって、第１電極同士を結ぶ配線と、第２電極同士
を結ぶ配線との全長を略同じとすることができ、各配線のインピーダンスによる電圧降下
量が揃う。
よって、第１電極と第２電極とに交流電圧を印加した場合に、第１領域、第２領域、第
３領域の各領域において、方向が逆となる同じ強さの電界が交互に印加されることになり
、振動腕の各領域において、逆向きに同量の屈曲を生じさせることができ、屈曲振動のバ
ランスを確保することができる。
本態様によれば、同一層の配線（多層配線構造を使用しない配線構造）を用いて、振動
腕の第１領域、第２領域、第３領域の各領域において、ウォークモードの振動を励振する
のに必要な電界を発生させることができる。

（５）本発明の振動片の他の態様では、前記第１配線は前記第１面上において、斜めに
引き出されて延在しており、前記第２配線における前記第２面上に設けられる配線部分は
、斜めに引き出されて延在しており、前記第３方向から視た平面視において、前記第１配
線と、前記第２配線における前記第２面上に設けられる配線部分とが部分的に交差し、前
記第３配線における前記第２面上に設けられる配線部分は、斜めに引き出されて延在して
おり、前記第４配線は、前記第１面上において、斜めに引き出されて延在しており、前記
第３方向から視た平面視において、前記第３配線の前記第２面上に設けられる配線部分と
、前記第４配線とが部分的に交差する、ことを特徴とする。

本態様では、第１電極同士を接続する一方の配線と、第２電極同士を接続する他方の配
線との交差のパターン（第３方向から視た平面視の交差パターン）の好ましい例を明確化
する。

上述のとおり、例えば一方の配線が第１面（例えば表面）上で斜めに引き出される場合
には、他方の配線は迂回配線となり、その迂回配線のうちの、第２面（例えば裏面）上に
設けられる配線は、その第２面上で斜めに引き出されて、各配線は、例えば表面と裏面と
の間で交差する。
つまり、一方の配線と他方の配線とは、第３方向（振動方向）から視た平面視において
交差する。

平面視における交差のパターンとしては、第１面上の一方の配線と、第２面上の他方の
配線とが、配線の全長に亘ってぴったりと重なるような交差パターンも考えられる。
しかし、この交差パターンを採用すると、一方の配線と他方の配線との間に形成される
寄生容量の容量値が増大し、この大きな容量値の寄生容量が、例えば共振周波数の変動要
因等となる場合がある。

そこで、本態様では、一方の配線が第１面上で、例えば、第２方向（振動腕の幅方向）
に対して所定角度をなす方向に斜めに引き出される場合には、他方の迂回配線のうちの、
第２面上に設けられる配線部分は、第２面上で、第２方向に対して所定角度をなす方向に
斜めに引き出される。
これにより、平面視では、一方の配線と他方の配線との交差は部分的となる。つまり、
直線と直線とが交わる一点付近（つまり、×印の交点部分）でのみ寄生容量が生じ、これ
によって、寄生容量の値を抑制することができる。

（６）本発明の振動片の他の態様では、前記第１領域と前記第２領域との間に振動の節
を含む第１節領域が配置され、前記第２領域と前記第３領域との間に振動の節を含む第２
節領域が配置されたことを特徴とする。
また、別の態様として、前記第１配線および前記第２配線は、前記第１節領域において
前記第２方向の電界が生じないように配設され、且つ、前記３配線および前記第４配線は
、前記第２節領域において、前記第２方向の電界が生じないように配設されることを特徴
とする。

上述のとおり、第１領域と第２領域との間には第１節領域が配置され、また、第２領域
と第３領域との間には第２節領域が配置され、振動腕の共振振動は、振動が生じない節と
、節と節との間にある振幅が最大となる腹とを有する定常波とみることができる。
振動の節とは、具体的には、振動腕の変位を２次の微分係数として求めた際に、２次微
分係数が０となる点であり、定常波の振動が生じない点である。

そこで、本態様では、振動腕の節（節点）においては、第２方向の電界は印加されない
ように配線（第１配線と第２配線、第３配線と第４配線）を配設する。

具体的には、例えば、第２配線（第１迂回配線）が、第１節領域における第１面（表面
）上にて、第１配線と対向する配線パターンを有していると、第１配線と第２配線とは、
第１面上で対向する部分をもつことから、第２方向に沿う電界（水平電界）が印加され、
第１節領域に不要な振動が生じる可能性が生じる。このような事態は避けるのが好ましい
ため、第２配線は、第１節領域における第１面上にて、第１配線と対向する配線パターン
を持たないように配置するのが好ましい。

また、第２配線の、例えば第４面（例えば右側面）に沿って第２面（裏面）に向かう側
面の配線部分（第４面上を表面側から裏面側に向けて降りる配線部分）は、第１節領域に
重複しないように形成するのが好ましい。
つまり、第２配線のうちの側面の配線部分（例えば第４面上を表面側から裏面側に向け
て降りる配線部分）は、第１節領域に至る前に、第１面と第２面とを最短距離で結ぶよう
に（つまり第１面と第２面の双方に垂直である方向に）、直線的に形成するのが好ましい
。

（７）本発明の振動片の他の態様では、前記振動片は、前記基部として、第１基部およ
び第２基部とが設けられ、前記振動腕として、一端が前記第１基部に連結され、他端が前
記第２基部に連結されるｎ本（ｎは自然数）の振動腕が設けられる、振動片であることを
特徴とする。
また、別の態様として、前記振動片は、前記基部として、第１基部および第２基部が設
けられ、前記振動腕の一端が前記第１基部に連結され、他端が前記第２基部に連結された
ことを特徴とする。

本態様では、振動片の構造として、振動腕を両端で支持する両持ち構造を採用する。両
持ち構造とすることによって機械的な強度が向上し、また、安定したウォークモードの振
動を実現し易くなる。

（８）本発明の振動片の他の態様では、前記ｎ本（ｎは自然数）の振動腕として、ｍ本
（ｍは３以上の奇数）の振動腕が設けられ、前記ｍ本の振動腕の各々を、第１振動腕〜第
ｍ振動腕とし、第１振動腕〜第ｍ振動腕は、ｍの値が小さい順に、前記第２方向に沿って
並んで配置され、前記ｍ本の振動腕は３つの振動腕群に区分され、第１振動腕から第（ｍ
／３）振動腕までを第１群の振動腕とし、第｛（ｍ／３）＋１｝振動腕から第｛（２ｍ／
３）｝振動腕までを第２群の振動腕とし、第｛（２ｍ／３）＋１｝振動腕から第ｍ振動腕
までを第３群の振動腕とし、また、前記第３方向を正の第３方向とし、前記正の第３方向
とは反対の方向を負の第３方向とした場合に、前記第１群の振動腕および前記第３群の振
動腕の各々における前記第２領域が、前記正の第３方向に変位しているとき、前記第２群
の振動腕の前記第２領域は、前記負の第３方向に変位し、前記第１群の振動腕および前記
第３群の振動腕の各々における前記第２領域が、前記負の第３方向に変位しているとき、
前記第２群の振動腕の前記第２領域は、前記正の第３方向に変位することを特徴とする。

本態様では、ウォークモードで振動する振動腕を奇数本設ける（つまり、ｍ本（ｍは３
以上の奇数）設ける）。
ウォークモードの振動を安定して持続させるためには、振動腕のウォークモード振動が
基部に漏れることを抑制するのが好ましい。
振動片の基部は、例えばベース部材（パッケージの一部を構成する部材等）に、接着剤
等によって固定される。振動腕が、振動腕の厚さ方向に振動するウォークモードを採用す
ると、その振動が、振動腕から基部に漏れて振動が乱れ、接着剤の剥離が生じる等の不都
合が生じることも有り得る。
このような事態が生じないようにするためには、奇数本（奇数群）の振動腕を平行に配
設して、各振動腕のうちの両端の振動腕（両端の振動腕群）を同相で振動させ、中央の振
動腕（中央の振動腕群）を逆相で振動させるのが好ましい。
このような構成を採用すると、振動片の振動腕の振動は、平面視で、振動腕の幅方向（
第２方向）に力学的なバランスがとれ、且つ、振動腕の厚さ方向（振動方向である第３方
向）の力学的なバランスもとれる。
よって、各振動腕を支持する基部に過度の負担がかからず、振動の漏れが抑制される。

ここで、第２方向に沿って順に配置された第１群、第２群、第３群の振動腕を設けた場
合を想定する。
第１群と第３群の振動腕の第２領域が正の第３方向に変位するとき、中央の第２群の振
動腕の第２領域は負の第３方向に変位する。この場合、両端の群である第１群と第３群は
同相で変位するため、平面視で、第２方向のバランスがとれる。
また、第１群および第３群と、第２群とは逆相で変位するため、各群の第３方向（振動
方向）の変位による応力（各群の振動腕を支持する基部にかかる応力）が相殺され、よっ
て、第３方向のバランスもとれる。

（９）本発明の振動片の他の態様では、前記ｎ本の振動腕に含まれる、互いに隣接する
一対の振動腕のうちの一方の振動腕と他方の振動腕との間には貫通孔が設けられており、
前記貫通孔は、前記第３方向から視た平面視において、前記振動腕の延在方向である前記
第１方向を長手方向とする閉じた外形形状を有し、前記閉じた外形形状は、前記外形形状
で決まる面積を２等分する直線である、前記第１方向に沿う中心線に対して線対称であり
、前記互いに隣接する一対の振動腕のうちの前記一方の振動腕の、第ｋ領域（ｋは１，２
，３のいずれか）の前記第１電極および前記第２電極の配置、ならびに、前記互いに隣接
する一対の振動腕のうちの前記他方の振動腕の、前記第ｋ領域（ｋは１，２，３のいずれ
か）の前記第１電極および前記第２電極の配置は、前記一方の振動腕と前記他方の振動腕
を、前記中心線を基準として折り返した場合に、前記第１電極同士および前記第２電極同
士が重なり合う関係となるような配置であることを特徴とする。

本態様では、隣接する２本の振動腕における、電極配置パターンの好ましい例を明確化
する。
例えば、隣接する２本の振動腕の第ｋ領域（第１領域、第２領域、第３領域のいずれか
）に着目する。なお、隣接する２本の振動腕間には、圧電板の外形加工時に、選択的に除
去されて形成された貫通孔が形成されている。

ここで、２本の振動腕のうちの一方の振動腕の電極が、第ｋ領域において、平面視で、
正の第２方向に沿って、第１電極、第２電極の順に並んでいるとする。この場合、本態様
では、他方の振動腕の電極は、第ｋ領域において、平面視で、正の第２方向に沿って、第
２電極、第１電極の順に並んで配置する。
つまり、隣接する振動腕の、平面視における電極配置は、全体として、第１電極、第２
電極、貫通孔、第２電極、第１電極とする。この電極配置は、貫通孔の面積を２分する、
振動腕の延在方向を長手方向とする中心線を想定すると、その中心線に対して線対称の配
置ということができ、且つ、その中心線を基準として、一方の振動腕の電極を他方の振動
腕側に折り返すと、第１電極同士、第２電極同士が重なり合う配置でもある。

この配置は、第１電極に電圧を供給する第１電圧供給領域（第１ボンディングパッド等
）と、第２電極に電圧を供給する第２電圧供給領域（第２ボンディングパッド等）が、同
じ基部側に形成される場合に、特に有効な電極配置である。

例えば、３本の振動腕に第１電極用の電圧を供給するために、例えば第１ボンディング
パッドから第１電極用の配線を三つ叉に引き出し、同様に、第２ボンディングパッドから
第２電極用の配線を三つ叉に引き出す配線パターンを考える。この場合、引き出した各配
線を各振動腕まで至らせる必要があるが、多層配線による立体交差が使用できないことか
ら、このような配線パターンを採用すると、配線領域を確保する必要上、振動片の小型化
の妨げとなることが懸念される。

そこで、例えば、第１ボンディングパッドから二叉に配線を引き出し、各配線を、３本
の振動腕のうちの２本（第１振動腕、第２振動腕とする）に至らせる。第３振動腕の第１
電極は、第１ボンディングパッドに直接的に接続することはできない。
そこで、第３振動腕の第１電極には、第１振動腕および第２振動腕の少なくとも一方を
経由した経路（第１ボンディングパッドが設けられる第１基部とは反対側の第２基部側か
らの経路）で電圧を供給する。
第１振動腕および第２振動腕の少なくとも一方を経由して第３振動腕に至る経路を形成
する際に、第１振動腕と第２振動腕との間に設けられる貫通孔の、第２基部側の内側面に
形成される貫通ビアを利用することができる。貫通ビアは、表面（第１面）の電極と、裏
面（第２面）の電極とを接続するコンタクトプラグとして利用することができる。

貫通ビアも考慮すると、隣接する振動腕の、平面視における電極配置は、全体として、
第１電極、第２電極、貫通孔（貫通ビア）、第２電極、第１電極となる。第１振動腕の第
２電極と、第２振動腕の第２電極とは、共通の貫通ビアに接続される構成となり、この構
成で特に問題は生じない。

仮に、隣接する振動腕の、平面視における電極配置が、第１電極、第２電極、貫通孔（
貫通ビア）、第１電極、第２電極であるとすると、第１振動腕の第２電極と、電位が異な
る第２振動腕の第１電極とが、共通の貫通ビアに接続されるという問題が生じる。
この問題を回避するためには、貫通ビアをパターニングして、貫通ビアを、第１振動腕
の第２電極に接続される第１部分と、第２振動腕の第１電極に接続される第２部分とに分
離する必要が生じる。この場合、貫通ビアのパターニング工程が追加されることになり、
製造負担が増大する。

上述のとおり、本態様では、貫通ビアも考慮すると、隣接する振動腕の、平面視におけ
る電極配置は、全体として、第１電極、第２電極、貫通孔（貫通ビア）、第２電極、第１
電極となる。
これにより、第１振動腕の第２電極と、第２振動腕の第２電極とは、共通の貫通ビアに
接続することができる。
したがって、貫通ビアを２分割するためのパターニングは不要であり、この点で、製造
負担を軽減することができる。

（１０）本発明の振動片の他の態様は、前記ｎ本（ｎは自然数）の振動腕として、ｍ本
（ｍは３以上の奇数）の振動腕が設けられ、前記ｍ本の振動腕として、３本（ｍ＝３）の
振動腕が設けられ、各振動腕を第１振動腕、第２振動腕および第３振動腕としたとき、前
記第１振動腕、前記第２振動腕、前記第３振動腕の順に前記第２方向に沿って並んで配置
されており、前記第１振動腕と前記第２振動腕との間には第１貫通孔が設けられ、前記第
２振動腕と前記第３振動腕との間には第２貫通孔が設けられ、前記第１基部には、前記第
１電極に電圧を供給するための第１電圧供給領域と、前記第２電極に電圧を供給するため
の第２電圧供給領域と、が設けられ、前記第１電圧供給領域と前記第２電圧供給領域は、
前記第１基部の前記第１面上において、前記第２方向に沿って隣接して配置され、前記第
１電圧供給領域から引き出される第１引き出し配線は２分岐され、２分岐された前記第１
引き出し配線の一方は、前記第１振動腕における前記第１領域の前記第１電極に接続され
、２分岐された前記第１引き出し配線の他方は、前記第２振動腕における前記第１領域の
前記第１電極に接続され、前記第２電圧供給領域から引き出される第２引き出し配線は２
分岐され、２分岐された前記第２引き出し配線の一方は、前記第２振動腕における前記第
１領域の前記第２電極に接続され、２分岐された前記第２引き出し配線の他方は、前記第
３振動腕における前記第１領域の前記第２電極に接続され、前記第１振動腕の前記第３領
域の前記第１電極および前記第２振動腕の前記第３領域の前記第１電極は、前記第３振動
腕における前記第３領域の前記第１電極と、前記第１面上の第５配線によって電気的に接
続され、前記第２振動腕の前記第３領域の前記第２電極および前記第３振動腕の前記第３
領域の前記第２電極は、前記第１振動腕の前記第３領域の前記第２電極と、第３迂回配線
としての第６配線によって電気的に接続され、前記第６配線は、前記第２貫通孔の前記第
２基部側の内壁面を覆うように設けられる貫通ビアと、前記貫通ビアに連接する、前記第
２面上の配線部分と、前記第２面上の接続配線に連接する、前記第３面上の配線部分と、
を経由する配線であることを特徴とする。

本態様では、振動腕が３本ある場合において、３本の各々の振動腕に、第１電極用の電
圧および第２電極用の電圧を供給するための、好ましい導体パターン例を明確化する。
本態様では、第１電極に電圧を供給する第１電圧供給領域（第１ボンディングパッド等
）と、第２電極に電圧を供給する第２電圧供給領域（第２ボンディングパッド等）とが、
共に振動片の第１基部側に形成される。

上述の（９）の態様にて説明したように、例えば、３本の振動腕に第１電極用の電圧を
供給するために、第１電圧供給領域から第１電極用の配線を三つ叉に引き出し、第２電極
電圧供給領域から第２電極用の配線を三つ叉に引き出す配線パターンは、多層配線を使用
できない状況下では、採用するのが困難である場合が多い。

そこで、第１基部に設けられる第１電圧供給領域から引き出される配線を二叉に分岐し
、その分岐した配線の各々を経由して、第１振動腕の第１領域の第１電極および第２振動
腕の第１領域の第１電極に電圧を供給する。
第３振動腕の第１電極には、第１電圧供給領域から直接に電圧を供給することはできな
いことから、第３振動腕の第１電極に電圧を供給するための別の経路を設ける。
この別の経路は、第１振動腕ならびに第２振動腕の各々の第１電極を経由する経路であ
る。第１振動腕ならびに第２振動腕の各々における、第１、第２、第３の各領域の第１電
極同士は相互に電気的に接続されている。
そして、第１振動腕の第１電極と、第２振動腕の第１電極とは、第１貫通孔の第２基部
（ボンディングパッド等が設けられない基部）側の内壁面の貫通ビアおよびその近傍の配
線パターンにて共通接続される。よって、その共通接続領域から第５配線を引き出し、そ
の第５配線を、第３振動腕の第３領域の第１電極に接続する。
その第５配線は、例えば、表面（第１面）上に設けられる配線とすることができる。こ
こで、第３振動腕における、第１、第２、第３の各領域の第１電極同士は相互に電気的に
接続されており、第３領域の第１電極に電圧が供給されれば、第２領域および第１領域の
第１電極にも必要な電圧を供給することができる。
このようにして、第１振動腕ならびに第２振動腕の各々の第１電極を経由して、第３振
動腕の各領域の第１電極に必要な電圧を供給することができる。

第２電極についても、同様の考え方に基づいて、各振動腕の第２電極同士の電気的接続
を確保する。
すなわち、第２電圧供給領域から引き出した配線を二叉に分岐し、分岐された配線の各
々を、第２振動腕の第１領域の第２電極および第３振動腕の第１領域の第２電極の各々に
供給する。
第１振動腕ならびに第２振動腕の各々における、第１、第２、第３の各領域の第２電極
同士は相互に電気的に接続されており、また、第２振動腕における第３領域の第２電極と
、第３振動腕における第３領域の第２電極同士は、第２貫通孔の第２基部側の内壁面に形
成される貫通ビアおよびその近傍の配線パターンによって共通に接続される。
そこで、その貫通ビアを経由して、裏面（第２面）から配線部分を引き出し、さらに第
３面上の配線部分を経由する経路を確保する。この経路が第３迂回配線としての第６配線
であり、この第６配線（第３迂回配線）を経由して、第１振動腕における第３領域の第２
電極に、必要な電圧を供給することができる。

このように、本態様によれば、第１電極用の電圧供給領域および第２電極用の電圧供給
領域が共に、第１基部側に形成される場合でも、３本の振動腕の各々の第１電極および第
２電極に、必要な電圧を効率的に供給することができる。
特に、第２貫通孔の第２基部側の内壁面に形成される貫通ビアを、腕間接続用の迂回配
線として利用して、第１振動腕の第２電極への電圧供給経路を確保していることから、無
理のない配線パターンとすることができる。
また、貫通孔の基部側の内側面に設けられる貫通ビアは、振動片の製造工程において自
然に形成され、特別な製造工程を必要としない。
詳述すると、例えば、スパッタで導電体膜を形成すれば、貫通孔の内側面に導電体層が
形成され、振動腕の側面配線パターンを形成するために振動腕の側面をパターニングすれ
ば、その結果として、貫通孔の基部側の内壁面には貫通ビアパターンが残存することにな
る。よって、製造工程数の増加は生じない。

（１１）本発明の振動片の他の態様では、前記振動片は、水晶を用いることを特徴とす
る。

本態様の振動片は、圧電材料として水晶を用いた水晶振動片である。水晶板としては、
Ｚ板（略Ｚ板を含む）、Ｘ板（略Ｘ板を含む）のいずれも使用することができる。
なお、Ｚ板は、ウエットエッチングによって外形形状を加工する際に、加工が容易であ
るという利点がある。

本態様によれば、水晶の優れた温度安定性や高いＱ値を利用して、高安定、高精度、高
分解能（Ｓ／ＮのＮの抑制が可能）な振動片を実現することができる。

また、励振モードをウォークモードにし、電極や配線の形状やレイアウトパターンを工
夫することによって、同一層の配線を用いて、製造負荷をかけずに、センサー素子の感度
を大幅に向上することができる。
つまり、センサー素子の素子感度が振動腕の厚さｔの３乗に反比例し、厚さｔは振動腕
の幅ｗの限界の寸法よりも、さらに薄くすることが可能であることから、Ｓ／ＮのＳを増
加させることができる。
よって、本態様の振動片を用いると、小型、高精度、高分解能なセンサー素子（加速度
センサー素子、圧力センサー素子等）が実現される。

また、水晶自体の圧電特性を利用してウォークモードの振動を生じさせることから、上
述の特許文献２に記載される技術のように、圧電体膜を別途設ける必要がない。
よって、製造の工程数が減少し、製造プロセスの簡素化も可能であり、振動片の製造負
担（製造負荷）が軽減される。

また、励振モードをウォークモードにすることによって、水晶のエッチング異方性に伴
う加工誤差（ヒレ部）の影響を小さくすることができる。
つまり、従来は、ヒレ部の突出方向と振動方向とが同じであったが、ウォークモードを
採用すると、ヒレ部の突出方向と振動方向とが異なり（振動方向は、ヒレ部の突出方向に
対して垂直となる）、隣接する振動腕間の距離の設定に際して、ヒレ部を考慮したマージ
ンを見込む必要がなくなる。
このことは、振動片の小型化に資する。また、振動片の加工管理が容易化される。

また、ヒレ部の形状やサイズは、製造条件等に応じてバラツキが生じる。
従来のように、ヒレ部の突出方向と振動方向とが一致している場合、ヒレ部のサイズ（
突出する長さなど）のバラツキは、すなわち、センサー素子の検出感度に最も影響を与え
るパラメーターである、振動腕の幅ｗのバラツキである。
つまり、振動腕のエッチング加工時のバラツキが、素子感度向上のために最も効果的（
重要）なパラメーターである振動腕の幅ｗに影響を与える。
これに対して、ウォークモードを採用した場合には、センサー素子の検出感度に最も影
響を与えるパラメーターは、「振動腕の幅ｗ」から「振動腕の厚さｔ」になる。よって、
振動腕の加工時にヒレ部が生じても、最も重要なパラメーターである振動腕の厚さｔには
何ら影響がない。

振動腕の厚さｔは、水晶板（ウエハー）の厚さによって決定される。水晶板の厚さは、
水晶の結晶からウエハーを切り出すときに高精度に制御することができる。また、ポリッ
シング等の処理を経て水晶板の表面と裏面は鏡面化されるのが通常であり、十分な平坦性
が確保されている。
よって、振動腕の厚さｔは、ウエハー面上の加工誤差が極めて小さく（つまり、ウエハ
ーのどの箇所も均一の厚さであり）、ウエハーを加工して形成される振動片の振動腕の厚
さｔは、製造バラツキが少ないことから、極めて高精度に制御することができる。
このように、ウォークモードの採用によって、振動片の実質的な製造バラツキを小さく
することができる。このことは、例えば、超小型で、且つ高精度の振動が可能な振動片の
実現に資する。

よって、本態様によれば、例えば、小型、高精度な水晶振動子（例えば、水晶振動片の
基部をベース部材に固定した状態でパッケージに収容し、パッケージ内を減圧した後に気
密封止した構成をもつ）を実現することができる。
また、水晶振動片を用いて、小型、高感度（高精度）なセンサー素子（加速度センサー
素子、圧力センサー素子等）を実現することができる。

（１２）本発明のセンサー素子の一態様は、上記いずれかの振動片を含むことを特徴と
する。

本態様によれば、力検知センサー素子（例えば、加速度センサー素子や圧力センサー素
子）を実現することができる。
圧力センサー素子の場合、弾性体としてのダイヤフラム（圧力に応じて変形する隔膜）
に、振動片の基部が接続（固定）される。また、加速度センサーの場合は、例えば、弾性
体（例えば弾性梁やバネ等）に質量部（錘部）が接続（固定）されており、その質量部に
、振動片の基部が接続（固定）される。

振動片がウォークモードで励振された状態で、測定対象の物理量（圧力や加速度）が変
化し、これに伴って、弾性体（例えば、ダイヤフラム）に連結される質量部（錘部）に変
位が生じると、振動腕に、振動腕の延在（延出）方向に沿う伸縮が生じ、共振振動の周波
数が変化する。この振動の周波数の変化を電気信号に変換し、例えば検出回路によって、
検出信号の直流レベルの変化等として検出することによって、物理量を測定することがで
きる。

上記振動片は、小型であり、且つ検出感度を効果的に向上させることができるように設
計されていることから、小型、高感度（高分解能）なセンサー素子を実現することができ
る。

（１３）本発明のセンサーの一態様は、上記のセンサー素子と、前記センサー素子を収
容する収容体と、を有することを特徴とする。

例えば、加速度センサー素子（質量部、弾性部、質量部に基部が固定された振動片を含
む）を、パッケージ（収容体）内に載置し、例えば、パッケージ内を減圧した後に気密封
止する（一例であって、この構造に限定されるものではない）ことによって、加速度セン
サーが実現される。

また、圧力センサー素子（弾性体としてのダイヤフラムと、基部がダイヤフラムに固定
されている振動片とを含む）を、収容体内に載置し、ダイヤフラムによって、例えば、収
容体の内部の中空部を２つの領域（第１中空領域と第２中空領域）に隔てることによって
、圧力センサーが実現される（一例であって、この構成に限定されるものではない）。
この構成によれば、第１中空領域の圧力と第２中空領域の圧力との間で差が生じると、
圧力差に応じてダイヤフラムが変形し、振動片の振動周波数が変化する。

（１４）本発明の電子機器の一態様は、上記いずれかの振動片を備えたことを特徴とす
る。

本態様によれば、例えば、小型で且つ検出感度が良好なセンサーを備えた電子機器を提
供することができる。

図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、加速度センサーの検出感度について説明するための図。図２（Ａ）〜図２（Ｅ）は、従来構造をもつ振動片の小型化（微細化）を促進した場合に顕在化するであろう問題を説明するための図。図３（Ａ）〜図３（Ｆ）は、励振モードとして、ウォークモードを採用した振動片における振動腕の要部の構成の例および振動姿態の例について説明するための図。図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、Ｚ板の水晶振動腕における圧電定数について説明するための図。振動腕の断面形状（幅ｗと厚さｔの比）を変化させたときの、センサー素子の感度の変化の例を示す図。図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、振動片の一例（シングルビーム構成である例）の振動腕の構造、電極配置ならびに動作の一例を説明するための図。図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、図６に示される振動片における電極配置の具体例について説明するための図。図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示される振動腕の、第２領域、第２節領域および第３領域の導体パターン（電極と配線のパターン）を示す斜視図。図７（Ａ）〜図７（Ｃ）および図８に示される振動腕における、第１導体パターンおよび第２導体パターンを示す図。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、第１導体パターンと第２導体パターンの交差の好ましい態様について説明するための図。図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、振動腕の節領域において、第２方向の電界が生じてしまう例を示す図。図１２（Ａ）〜図１２（Ｇ）は、振動片の製造方法の一例について説明するための図。図１３（Ｈ）〜図１３（Ｍ）は、振動片の製造方法の一例について説明するための図。ウォークモードで振動している、振動片の他の例（ダブルビーム構成である例）の斜視図。図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）は、図１４に示される振動片における電極配置の具体例について説明するための図。図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は、図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）示される振動片における、第１導体パターンおよび第２導体パターンと、その対称性について説明するための図。ウォークモードで振動している、振動片の他の例（トリプルビーム構成である例）の斜視図。図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）は、図１７に示される振動片における電極配置の具体例について説明するための図。図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）は、図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）示される音叉型振動片における、第１導体パターン（黒塗りのパターン）および第２導体パターン（斜線のパターン）と、その対称性について説明するための図。図２０（Ａ）〜図２０（Ｈ）は、第１電極および第２電極を、中心線に対して線対称に配置することの利点を説明するための図。図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）は、一本の振動腕の、表面（第１面）および裏面（第２面）の少なくとも一方に、溝（凹部）を設けた場合の効果を説明するための図。図２２（Ａ）〜図２２（Ｄ）は、図２１（Ｂ）に示される振動腕の構造の製造方法の一例を示す図。図２３（Ａ）、図２３（Ｂ）は、振動片を用いた加速度センサー素子および加速度センサー装置の構成を示す図。物理量検出回路の構成例を示す図。物理量検出回路の他の構成例を示す図。２つの振動片を備える加速度センサー素子の一例を示す斜視図。図２７（Ａ）〜図２７（Ｃ）は、振動片を用いた圧力センサー素子の、圧力検出の原理を説明するための図。図２８（Ａ）、図２８（Ｂ）は、圧力センサー素子の構造例を示す図。圧力センサー装置の一例の断面図。図３０（Ａ）、図３０（Ｂ）は、非特許文献１に記載される力検知素子の構成と原理を説明するための図。

実施形態について説明する前に、従来構造の振動片（振動腕が、振動腕の幅方向に振動
する構造）に関して、小型化（微細化）を促進した場合に顕在化するであろう問題につい
て、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）および図２（Ａ）〜図２（Ｅ）を用いて簡単に説明する。

図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、加速度センサーの検出感度について説明するための図であ
る。図１（Ａ）に示すように、固定アンカー９００と、振動腕９１０と、錘９２０とを有
する構造をもつ加速度センサーを想定する。
振動腕９１０の幅をｗとし、厚さをｔとし、長さをｌとし、錘９２０の体積をνとする
。振動腕９１０は、共振周波数ｆで、幅ｗの方向に振動している。錘９２０に加速度が加
わって、軸力Ｆ（＝ｍａ）が生じると、振動腕９１０の振動周波数（共振周波数）ｆが変
化する。

振動腕９１０の共振周波数ｆは、図１（Ｂ）の式（１）で示される。式（１）中のｆｎ
は、式（２）で示される。加速度センサーの検出感度（センサー素子の素子感度）は、図
１（Ｃ）の式（３）で示される。式（３）は、寸法非依存項と、寸法依存項とを含む。

寸法依存項は、（ν・ｌ²）／（ｗ³・ｔ）であり、素子感度は、振動腕の幅ｗの３乗（
ｗ³）に反比例する。つまり、振動方向の幅ｗが小さくなると、振動腕が振動し易くなり
、このことが検出感度の向上に貢献する。
したがって、振動腕の幅ｗを小さくすればするほど、素子感度が向上する（例えば、ｗ
を半分にすれば、素子感度は８倍になる）。

図２（Ａ）〜図２（Ｅ）は、従来構造をもつ振動片の小型化（微細化）を促進した場合
に顕在化するであろう問題を説明するための図である。なお、以下に説明する知見は、本
発明の発明者による、本発明前の検討の結果、得られたものである。

図２（Ａ）は、従来の振動片における１本の振動腕の要部の斜視図であり、図２（Ｂ）
は、振動腕の振動姿態を示しており、図２（Ｃ）は、図２（Ａ）の振動腕を、振動腕の表
面（上面）に垂直な方向から視た場合の平面視における、電極配置を示している。
また、図２（Ｄ）は、図２（Ｃ）に示される振動腕の小型化を促進した場合の、平面視
における電極配置を示しており、図２（Ｅ）は、２本の振動腕が設けられる場合において
、各振動腕の振動方向（ここでは＋Ｘ軸方向）に、ヒレ部（異形部）が生じた場合の不都
合を示す。

図２（Ａ）に示される振動腕９１０は、水晶のＺ板を加工して形成されるものとする。
なお、水晶の結晶軸は図２（Ｂ）に記載されているとおりである。
図２（Ａ）において、振動腕９１０の幅をｗとし、厚さをｔとする。また、図２（Ａ）
に示される電極の配置は、上述の特許文献４の図１３に記載される、従来の電極配置を採
用している。
振動腕９１０の表面（上面）上には上部電極９３０が設けられており、裏面（下面）に
は下部電極９３６が儲けられており、左側面上には左側面電極９３２が設けられており、
右側面上には右側面電極９３４が設けられている。
電界Ｅ１〜Ｅ４は、Ｘ軸方向（＋Ｘ軸方向および−Ｘ軸方向）の電界成分を有する。こ
の電界の印加によって、図２（Ａ）において太線の矢印で示されるような、振動腕の収縮
と伸張が生じ、この結果、図２（Ｂ）に示すように、振動腕９１０は、例えば＋Ｘ軸方向
に屈曲する。

図２（Ｃ）に示すように、上部電極９３０の幅はＰＷ１であり、左側面電極９３２と上
部電極９３０との間隔はＱＷ１ａであり、右側面電極９３４と上部電極９３０との間隔は
ＱＷ１ｂである。

図２（Ｄ）に示すように、振動腕９１０の小型化（微細化）を促進すると、上部電極９
３０の幅はＰＷ１’に縮小され、左側面電極９３２と上部電極９３０との間隔はＱＷ１ａ
’に縮小され、右側面電極９３４と上部電極９３０との間隔はＱＷ１ｂ’に縮小される。
これに伴って、上部電極９３０（配線とみることもできる）の断線が生じやすくなり、
また、左側面電極９３２と上部電極９３０とのショート不良、右側面電極９３４と上部電
極９３０とのショート不良が生じやすくなる。
したがって、電極や配線の安定形成を考慮すると、振動腕９１０の幅ｗの縮小には限界
が生じる。

また、図２（Ｅ）に示されるように、隣接する２本の振動腕（９１０ａ，９１０ｂ）が
設けられる場合、各振動腕（９１０ａ，９１０ｂ）が配置される方向（Ｘ軸方向）と、各
振動腕（９１０ａ，９１０ｂ）の振動方向（Ｘ軸方向）とが同じであるため、各振動腕（
９１０ａ，９１０ｂ）の間の距離Ｓ１は、各振動腕（９１０ａ，９１０ｂ）同士が接触し
ないように、余裕を持たせて配置する必要がある。
この点は、隣接する振動腕（９１０ａ，９１０ｂ）間の距離を縮小する場合の妨げとな
る。

また、水晶板の外形加工を一般的な加工方法であるウエットエッチングで行うと、水晶
結晶の異方性によって、図２（Ｅ）に示すように、振動腕（９１０ａ，９１０ｂ）の＋Ｘ
軸方向に突出するヒレ部（異形部）が形成される。
なお、ヒレ部は、−Ｘ軸方向にも形成されるが、説明の便宜上、＋Ｘ軸方向に突出する
ヒレ部のみを示している。この点は、以下の図面でも同様である。

ヒレ部の突出方向は、各振動腕（９１０ａ，９１０ｂ）の幅ｗの方向であることから、
ヒレ部が形成されると、各振動腕（９１０ａ，９１０ｂ）の幅ｗに誤差が生じる。
つまり、ウエットエッチングを用いた場合には、図１の（３）式で説明した、センサー
素子の素子感度に最も影響を及ぼすパラメーターである振動腕の幅ｗに、製造バラツキに
よって誤差が生じる。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実
施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実
施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（第１実施形態）
本実施形態では、振動片における振動腕の励振モードとして、ウォークモード（振動腕
の厚さ方向に振動するモード）を採用する。
また、振動腕を厚さ方向に、バランスよく振動させるために、１本の振動腕を第１領域
、第２領域、第３領域に区分し、また、第１領域と第２領域との間には、振動（共振）の
節を含む第１節領域を設け、第２領域と第３領域との間には、振動（共振）の節を含む第
２節領域を設ける。

以下、図３を参照して説明する。図３（Ａ）〜図３（Ｆ）は、励振モードとして、ウォ
ークモードを採用した振動片における振動腕の要部の構成の例および振動姿態の例につい
て説明するための図である。
図３（Ａ）は、ウォークモードを採用した振動片における１本の振動腕の要部の斜視図
であり、図３（Ｂ）は、振動腕の振動姿態の例を示す図であり、図３（Ｃ）は、図３（Ａ
）の振動腕の第１領域ＺＡ上に形成される２つの電極Ｎａ１，Ｎｂ１の、平面視における
配置を示している。
図３（Ｄ）は、ウォークモードを採用した場合における、センサー素子の感度を示す式
（第４式）を示している。図３（Ｅ）は、２本の振動腕が設けられる場合において、各振
動腕の振動方向に垂直な方向（ここでは＋Ｘ軸方向）に、ヒレ部（異形部）が生じた状態
を示している。
図３（Ｆ）は、片持ち構造の振動片９０（２本の振動腕を有する）の平面図である。振
動片９０は、少なくとも一つの基部１００に連結される、少なくとも１本の振動腕２００
を有している。振動片９０は、圧電材料板を加工して形成される。

圧電材料としては、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等を使用す
ることができる。以下の説明では、水晶を用いる場合を例にとって説明する。
水晶板としてはＺ板、Ｘ板のいずれも使用できるが、ここでは、ウエットエッチングに
よる加工が容易なＺ板を使用する場合について説明する。本例における水晶の結晶軸の方
向は、図３（Ｂ）や図３（Ｆ）に示されるとおりである。

図３（Ａ）に示される１本の振動腕２００は、Ｙ軸方向（「第１方向」とする）に延在
（延出）されている。複数本の振動腕２００が設けられるときは、各振動腕は、例えば、
所定間隔で離間して平行に延在される。
ここで、振動腕２００の延在方向である第１方向（Ｙ軸方向）に平面視で垂直な方向（
Ｘ軸方向であり、振動腕２００の幅ｗ方向）を「第２方向」とし、第１方向および第２方
向に共に垂直な方向（Ｚ軸方向であり、振動腕２００の厚さｔの方向）を第３方向とする
。
振動腕２００の例えば表面（第１面）は、第３方向に垂直な面であり、例えば裏面（第
２面）は、第１面に対向する面である。また、振動腕２００の例えば左側面（第３面）は
、第２方向に垂直な面であり、例えば右側面（第４面）は、第３面に対向する面である。

振動腕２００には、第１方向（Ｘ軸方向：より具体的には、＋Ｘ軸方向ならびに−Ｘ軸
方向）の電界が、水晶からなる振動腕２００に印加され、振動腕２００に、振動腕２００
の延在方向である第１方向に沿って伸縮が生じる。これによって、振動腕２００の厚さｔ
方向である第３方向に屈曲振動（ウォークモードの振動）が生じる。

また、振動腕２００の表面（第１面、または上面）上には、互いに電気的に独立してい
る第１電極Ｎａと第２電極Ｎｂとが設けられる。
なお、図３（Ｂ）に示されるような定常波の振動をバランスよく生じさせるためには、
振動の山、振動の谷、振動の節を設けるのが好ましい。

そこで、図３（Ａ）に示される例では、１本の振動腕２００は、表面における平面視に
おいて、第１領域ＺＡ、第２領域ＺＢ、第３領域ＺＣに区分され、第１領域ＺＡと第２領
域ＺＢとの間には、振動（共振）の節を含む第１節領域Ｑａｂが設けられ、第２領域ＺＢ
と第３領域ＺＣとの間には、振動（共振）の節を含む第２節領域Ｑｂｃが設けられている
。
そして、第１領域ＺＡ、第２領域ＺＢ、第３領域ＺＣの各々において、第２方向の電界
を印加できるように、一対の、第１電極（Ｎａ１，Ｎａ２，Ｎａ３の各々）と第２電極（
Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｎｂ３の各々）とが設けられている。

電極の表記において、「Ｎａ１」は、第１領域に設けられる第１電極であることを示し
ており、「Ｎａ２」は、第２領域に設けられる第１電極であることを示しており、「Ｎａ
３」は、第３領域に設けられる第１電極であることを示している。
第１電極（Ｎａ１，Ｎａ２，Ｎａ３）の各々は、第１配線ＢＬ１および第３配線ＢＬ３
によって相互に電気的に接続されている。第１電極（Ｎａ１，Ｎａ２，Ｎａ３）には、例
えば、ボンディングパッド等の電圧供給領域（図３では図示されない）を経由して交流電
圧が印加される。

同様に、電極の表記において、「Ｎｂ１」は、第１領域に設けられる第２電極であるこ
とを示しており、「Ｎｂ２」は、第２領域に設けられる第２電極であることを示しており
、「Ｎｂ３」は、第３領域に設けられる第２電極であることを示している。
第２電極（Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｎｂ３）の各々は、第２配線ＢＬ２および第４配線ＢＬ４
によって相互に電気的に接続されている。第２電極（Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｎｂ３）には、例
えば、ボンディングパッド等の電圧供給領域（図３では図示されない）を経由して交流電
圧が印加される。

図３（Ａ）において白抜きの矢印で示されるように、第１領域ＺＡにおける電界Ｅ５の
向きと、第３領域ＺＣにおける電界Ｅ７の向きとを「同じ方向」とし、第２領域ＺＢにお
ける電界Ｅ６の向きを、電界Ｅ５および電界Ｅ７の向きと「逆の方向」とするのが好まし
い。
例えば、振動腕２００の中央に位置する第２領域ＺＢに「振動の山」が生じている場合
には、両端に位置する第１領域ＺＡおよび第３領域ＺＣでは「振動の谷」が生じ、第１領
域ＺＡおよび第３領域ＺＣにおいて「振動の山」が生じているときには、第２領域ＺＢに
「振動の谷」が生じるようにすれば、振動腕２００を、安定的にバランス良く、無理なく
振動させることが可能である。

上述の「同じ方向」、「逆の方向」は、例えば、「正（＋）の第２方向」、「負（−）
の第２方向」と表現することができる。
つまり、電界の向きは振動腕２００の幅ｗの方向（第２方向）であるが、第２方向は、
正の第２方向（＋Ｘ軸方向）と、逆向きの負の第２方向（−Ｘ軸方向）とに分けて考える
ことも可能である。
以下の説明では、電界の向きを、正の第２方向（＋Ｘ軸方向）と負の第２方向（−Ｘ軸
方向）とに分けて表現する場合がある。

また、「振動の山」、「振動の谷」という表現は、振動状態を具体的に表現するために
使用しており、これらの用語に特別な意味があるわけではない。
例えば、Ｚ板の水晶振動片を例にとると、振動腕が正（＋）のＺ軸方向（正の第３方向
）に屈曲振動する場合を便宜上、「振動の山」と表現し、振動腕が負（−）のＺ軸方向（
負の第３方向）に屈曲振動する場合を便宜上、「振動の谷」と表現する。

また、第１領域ＺＡと第２領域ＺＢとの間には第１節領域Ｑａｂが存在し、また、第２
領域ＺＢと第３領域ＺＣとの間には第２節領域Ｑｂｃが存在する。これによって、振動腕
２００の共振振動は、振動が生じない節と、節と節との間にある振幅が最大となる腹とを
有する定常波とみることができ、安定した定常波（基本波）の共振振動が実現される。
なお、振動の節は、具体的には、振動腕の変位を２次の微分係数として求めた際に、２
次微分係数が０となる点、ということができる。

図３（Ａ）に示されるように、例えば、第１領域ＺＡの第１電極Ｎａ１と第２電極Ｎｂ
１との間、ならびに第３領域ＺＣの第１電極Ｎａ３と第２電極Ｎｂ３との間で、正の第２
方向の電界Ｅ５，Ｅ７が発生するときは、第２領域ＺＢの第１電極Ｎａ２と第２電極Ｎｂ
２との間で、負の第２方向の電界Ｅ６が発生する。
逆に、第１領域ＺＡの第１電極Ｎａ１と第２電極Ｎｂ１との間、ならびに第３領域ＺＣ
の第１電極Ｎａ３と第２電極Ｎｂ３との間で、負の第２方向の電界が発生するときは、第
２領域ＺＢの第１電極Ｎａ２と第２電極Ｎｂ２との間で、正の第２方向の電界が発生する
。
このようにすれば、第１領域ＺＡと第３領域ＺＣとで収縮力（図３（Ｂ）の両端の矢印
）が生じるときは、第２領域ＺＢで伸張力（図３（Ｂ）の中央の矢印）が生じ、第１領域
ＺＡと第３領域ＺＣとには振動の谷、第２領域ＺＢには振動の山が生じる。
同様に、第１領域ＺＡと第３領域ＺＣとで伸張力が生じるときは、第２領域ＺＢで収縮
力が生じ、第１領域ＺＡと第３領域ＺＣとには振動の山、第２領域ＺＢには振動の谷が生
じる。

ここで、振動片を物理量の検出に使用する場合を想定する。従来例のように、振動腕の
振動方向が、振動腕の幅ｗの方向（第２方向）である場合には、振動片を用いたセンサー
素子の素子感度に最も影響を与える因子は、振動腕の幅ｗの寸法であった（図１（Ｃ）の
式（３））。

つまり、素子感度は、例えば、振動腕の幅ｗの３乗（ｗ³）に反比例する（つまり、振
動方向の幅ｗが小さくなると、振動腕が振動し易くなり、このことが検出感度の向上に貢
献する）。
したがって、振動腕の幅ｗを小さくすればするほど、素子感度が向上する（例えば、ｗ
を半分にすれば、素子感度は８倍になる）。
しかしながら、図２を用いて説明したように、振動腕の幅ｗの縮小を促進すると、電極
や配線の安定形成がむずかしくなる（電極同士の短絡の可能性が生じたり、配線幅が小さ
くなることによって断線の可能性が生じたりする等）という製造上の問題が顕在化してく
る。

これに対して、本実施形態では、振動腕２００の振動方向が、振動腕２００の厚さｔの
方向（±Ｚ軸方向）となっている。すると、図１（Ｃ）の式（３）の右端に示される寸法
依存項は、図３（Ｄ）の式（４）のように修正される。
つまり、センサー素子の素子感度に最も影響を与える因子は、振動腕の厚さｔの寸法と
なる。つまり、図３（Ｄ）の式（４）によれば、素子感度は、振動腕の厚さｔの３乗（ｔ
³）に反比例する。したがって、振動腕の厚さｔを小さく（薄く）すればするほど、素子
感度が向上する。

ここで、振動腕２００の厚さｔの寸法は、振動片の母材である水晶板（水晶ウエハー）
を加工する工程で、高精度に制御することができ、振動片の機械的強度が確保できるので
あれば、振動腕の幅ｗの加工限界よりも、さらに薄くすることができる。

また、水晶板の表面（第１面：図３（Ａ）のＵ面）および裏面（第２面：図３（Ａ）の
Ｄ面）は、例えば、ラッピング（エッチングによる凹凸除去処理）、エッチング（表面の
粗さ除去処理）、ポリッシング（研磨剤を用いた鏡面化処理）等の加工を経て、平坦性が
高い鏡面（平坦面）とされることから、表裏面の平行度が高く、加工バラツキが少ない。
よって、振動腕２００の厚さｔは、高精度に制御することができる。

したがって、例えば、振動腕２００の幅ｗの縮小の限界値（信頼性の高い電極や配線の
形成が可能な値）が“ｗ１”であるとすると、振動腕２００の厚さｔは、“ｗ１”よりも
さらに小さい“ｔ１”に設定することができる。
上述のとおり、振動腕２００の振動方向が厚さｔの方向になったことによって、素子感
度は、振動腕２００の厚さｔの３乗に反比例することから、振動腕２００の厚さｔを、例
えば従来の限界値であった“ｗ１”よりもさらに小さくすることによって、従来に比べて
格段に向上させることができる。

一方、図３（Ｃ）に示されるように、振動腕２００の幅ｗに関しては、信頼性の高い電
極や配線の形成が可能である値（“ｗ１”）が確保されていることから、例えば、第１電
極Ｎａ１の電極幅ＰＷ４は、図２（Ｄ）の例に比べて、十分に余裕のある幅とすることが
できる。
同様に、第２電極Ｎｂ１の電極幅ＰＷ５は、図２（Ｄ）の例に比べて、十分に余裕のあ
る幅とすることができる。また、第１電極Ｎａ１と第２電極Ｎｂ１との間隔ＱＷ３も、十
分な長さとすることができる。
したがって、電極間の短絡（ショート）や、電極や配線の断線といった問題は生じない
。

つまり、振動腕２００の幅（第２方向の幅）をｗとし、厚さ（第３方向の厚さ）をｔと
したとき、ｗ＞ｔが成立するように、振動腕２００の外形寸法を決定することによって、
電極や配線の安定した形成を確保しつつ、従来に比べて素子感度を格段に向上させること
が可能となる。
上述のとおり、振動腕２００の幅ｗの、電極や配線の安定形成を考慮した場合の最小加
工寸法をｗ１とすると、振動腕２００の幅ｗ≧ｗ１となるような寸法設計をするのが好ま
しい。

また、図３（Ｅ）に示されるように、複数の振動腕２００ａ，２００ｂが第２方向（各
振動腕の幅ｗの方向）に沿って平行に配列されていたとしても、各振動腕２００ａ，２０
０ｂは、振動腕２００ａ，２００ｂの厚さｔの方向（第３方向）に振動するため、隣接す
る振動腕２００ａ，２００ｂ間の距離を決定する際に、各振動腕２００ａ，２００ｂの振
動の振幅を考慮する必要がない。
これにより、従来例よりも、隣接する振動腕２００ａ，２００ｂ間の距離を短くするこ
とができる。この点で、振動片の第２方向におけるダウンサイジングも実現される。

また、ウエットエッチングを用いて水晶板の外形形状加工を行った場合に、加工面（振
動腕２００ａ，２００ｂの側面）において、例えば、＋Ｘ軸方向に突出するヒレ部（突出
長ＶＸ）が生じたとしても、振動腕２００ａ，２００ｂの振動方向が厚さｔの方向である
ことから、ヒレ部が存在することによって、振動腕２００ａ，２００ｂの厚さｔの寸法に
誤差が生じることがない。つまり、加工誤差を小さくすることができる。

このように、図３（Ａ）の振動腕の構造を採用することによって、例えば、センサー素
子の感度を向上させることができる。また、振動片の小型化を促進することもできる。
また、余裕のある電極や配線のレイアウトを採用することができることから、製造時の
負荷（製造負担）を軽減することができる。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、Ｚ板の水晶振動腕における圧電定数と電界と歪みとの関係
について説明するための図である。
図４（Ｂ）において、Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｚは各方向の電界を表し、Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚは各
方向の歪みを表している。なお、Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚが正の値の場合は伸張、負の値の場合
は収縮することを表している。
図４（Ｂ）に示すように、Ｚ板は、第２方向（Ｘ軸方向）の電界Ｅｘに対応する圧電定
数として高い数値を示しているｄ１１とｄ１２とを有している。
ｄ１１は、Ｘ軸方向の電界Ｅｘに対応して発生するＸ軸方向の歪みＳｘの大きさに関係
する圧電定数であり、ｄ１２は、同様に発生する第１方向（Ｙ軸方向）の歪みＳｙの大き
さに関係する圧電定数である。

図４（Ａ）に示すように、本実施形態では、圧電定数ｄ１２を利用してＺ板の振動腕２
００に、Ｘ軸方向の電界Ｅｘを印加することによって、振動腕２００の延在方向（Ｙ軸方
向、第１方向）に効率的に伸縮を生じさせる。
詳述すると、Ｘ軸方向の電界Ｅｘを−Ｘ軸方向（紙面右から左）に印加することによっ
て、Ｙ軸方向に歪みＳｙが発生し、Ｙ軸方向に収縮が生じる。
この結果、振動腕２００は、第３方向（Ｚ軸方向）の＋側（紙面上方）に屈曲する。
一方、Ｘ軸方向の電界Ｅｘを＋Ｘ軸方向（紙面左から右）に印加することによって、Ｙ
軸方向に歪みＳｙが発生し、Ｙ軸方向に伸張が生じる。
この結果、振動腕２００は、第３方向の−側（紙面下方）に屈曲する。
上記の動作から、Ｘ軸方向の電界Ｅｘの印加方向（−Ｘ軸方向、＋Ｘ軸方向）を交互に
変えることにより、振動腕２００にウォークモードの振動（第３方向の振動、面外振動）
を生じさせることができる。

図５は、振動腕の断面形状（幅ｗと厚さｔの比）を変化させたときの、センサー素子の
感度の変化の例を示す図である。
図５の例では、振動腕の腕幅ｗを略１００μｍとし、また、振動腕の長さｌを略２００
０μｍとし、この条件の下で、振動腕の厚さｔを０〜１００μｍの範囲で変化させ、対応
する素子感度を測定している。
図５によれば、振動腕の厚さｔを薄くすればするほど、素子感度が向上することがわか
る。
したがって、振動腕の励振モードをウォークモードにし、振動腕の厚さｔを、高精度に
制御しつつ縮小していくことによって、素子感度を十分な値にまで高めることができる。
よって、小型で高感度なセンサー素子を実現することができる。

なお、上記の振動片は、水晶板を用いることによって、水晶の優れた温度安定性や高い
Ｑ値を利用して、高安定、高精度、高分解能（Ｓ／ＮのＮの抑制が可能）な振動片を実現
することができる。
また、励振モードをウォークモードにし、電極や配線の形状やレイアウトパターンを工
夫することによって、同一層の配線（多層配線構造を使用しない配線）を用いて、製造負
荷をかけずに、センサー素子の感度を大幅に向上させることができる。
つまり、センサー素子の素子感度が振動腕の厚さｔの３乗に比例し、その厚さｔは十分
に薄くすることができることから、Ｓ／ＮのＳを増加させることができる。
よって、本実施形態の振動片を用いると、小型、高精度、高分解能なセンサー素子（加
速度センサー素子、圧力センサー素子等）が実現される。

また、水晶自体の圧電特性を利用してウォークモードの振動を生じさせることから、上
述の特許文献２に記載される技術のように、圧電体膜を別途、設ける必要がない。よって
、製造の工程数が減少し、製造プロセスの簡素化も可能であり、振動片の製造負担（製造
負荷）が軽減される。

また、ヒレ部の形状やサイズは、製造条件等に応じてバラツキが生じる。従来のように
、ヒレ部の突出方向と振動方向とが一致している場合、ヒレ部のサイズ（突出する長さな
ど）のバラツキは、すなわち、振動腕の幅ｗのバラツキである。
つまり、振動腕のエッチング加工時のバラツキが、センサー素子の検出感度に最も影響
を与えるパラメーター（素子感度向上のために最も効果的なパラメーター、最も重要なパ
ラメーター）である振動腕の幅ｗに影響を与える。
これに対して、ウォークモードを採用した場合には、センサー素子の検出感度に最も影
響を与えるパラメーターは、「振動腕の幅ｗ」から「振動腕の厚さｔ」になる。よって、
振動腕の加工時にヒレ部が生じても、最も重要なパラメーターである振動腕の厚さｔには
何ら影響がない。

振動腕の厚さｔは、水晶板（ウエハー）の厚さによって決定される。水晶板の厚さは、
水晶の結晶から切り出すときに高精度に制御することができる。
また、ポリッシング等の処理を経て水晶板の表面と裏面は鏡面化されるのが通常であり
、十分な平坦性が確保されている。よって、振動腕の厚さｔは、ウエハー面上の加工誤差
が極めて小さく（つまり、ウエハーのどの箇所も均一の厚さであり）、ウエハーを加工し
て形成される振動片の振動腕の厚さｔは、製造バラツキが少ないことから、極めて高精度
に制御することができる。
このように、ウォークモードの採用によって、振動片の要部の製造バラツキを小さくす
ることができる。このことは、例えば、超小型で、且つ高精度の振動が可能な振動片の実
現に資する。

よって、水晶振動片を用いて、例えば、小型、高感度な水晶振動子を実現することがで
きる。なお、水晶振動子の構成例としては、例えば、水晶振動片の基部をベース部材に固
定した状態でパッケージに収容し、パッケージ内を減圧後、気密封止した構成が挙げられ
る。
また、水晶振動片を用いて、小型、高感度（高精度）なセンサー素子（加速度センサー
素子、圧力センサー素子等）を実現することができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、振動片として、振動腕を両端で支持する両持ち構造を採用する。本実
施形態では、振動腕が一本である振動片（シングルビームの振動片）について説明する。
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、振動片の一例（シングルビーム構成である例）の振動腕の
構造、電極配置ならびに動作の一例を説明するための図である。

図６（Ａ）に示される振動片９０は、基部としての第１基部１００ａおよび第２基部１
００ｂを有する。１本の振動腕２００は、Ｙ軸方向（第１方向）に沿って延在する。
振動腕２００の幅方向（Ｘ軸方向：第２方向）に沿って電界が印加されると、振動腕２
００には、Ｙ軸方向（第１方向）に沿って伸縮が生じる。この結果として、ウォークモー
ドの振動が励振され、振動腕２００は、Ｚ軸方向（第３方向）に振動する。

１本の振動腕２００の一方の端部は第１基部１００ａに連結され、他方の端部は第２基
部２００ｂに連結される。図６（Ａ）に示される振動片９０は、例えば、水晶のＺ板を加
工して形成される。水晶の各結晶軸の方向は、図６（Ａ）中に記載されているとおりであ
る。
振動腕２００の励振モードはウォークモードであり、振動腕２００は、Ｚ軸方向（正の
Ｚ軸方向および負のＺ軸方向）に振動する。
振動片９０は、振動腕を両端で支持する両持ち構造を採用することによって機械的な強
度が向上し、また、安定したウォークモードの振動を実現し易くなる。

図６（Ｂ）は、振動腕２００の表面（第１面、上面）上における、第１電極Ｎａおよび
第２電極Ｎｂの配置例を示している。
前掲の実施形態と同様に、振動腕２００は、表面における平面視において、第１基部１
００ａ側から順に第１領域ＺＡ、第２領域ＺＢ、第３領域ＺＣに区分され、第１領域ＺＡ
と第２領域ＺＢとの間には、振動（共振）の節（第１節部ＦＳ１）を含む第１節領域Ｑａ
ｂが設けられ、第２領域ＺＢと第３領域ＺＣとの間には、振動（共振）の節（第２節部Ｆ
Ｓ２）を含む第２節領域Ｑｂｃが設けられている。
そして、第１領域ＺＡ、第２領域ＺＢ、第３領域ＺＣの各々において、第２方向の電界
を印加できるように、一対の第１電極Ｎａと第２電極Ｎｂとが設けられる。

つまり、第１領域ＺＡの表面（第１面、上面）の左側面側に、第１電極Ｎａ１が設けら
れ、右側面側に、第２電極Ｎｂ１が設けられる。また、第２領域ＺＢの表面の右側面側に
、第１電極Ｎａ２が設けられ、左側面側に、第２電極Ｎｂ２が設けられる（つまり、第２
領域ＺＢにおける各電極の配置は、第１領域ＺＡにおける各電極の配置とは逆になってい
る）。
また、第３領域ＺＣの表面の左側面側に、第１電極Ｎａ３が設けられ、右側面側に、第
２電極Ｎｂ３が設けられる（第３領域ＺＣにおける各電極の配置は、第１領域ＺＡにおけ
る各電極の配置と同じである）。

図６（Ｂ）では、第１電極Ｎａ１〜Ｎａ３の電位は電位Ｖ１であり、第２電極Ｎｂ１〜
Ｎｂ３の電位は電位Ｖ２であり、電位Ｖ２＞電位Ｖ１の関係にあるものとする。
第１領域ＺＡにおける電界の向きＥ５と、第３領域ＺＣにおける電界の向きＥ７とは同
じであり、両者と第２領域ＺＢにおける電界の向きＥ６とは逆向きである。

図６（Ｃ）は、Ｘ軸方向（例えば＋Ｘ軸方向）から視た場合の、振動腕２００の振動（
ウォークモードの振動）の様子を示す図である。
図６（Ｂ）に示される状態では、図６（Ｃ）において太い実線で示されるような振動が
生じる。第１電極Ｎａ１〜Ｎａ３および第２電極Ｎｂ１〜Ｎｂ３の各々に印加される電圧
が入れ替わると、図６（Ｃ）において、太い点線で示されるような振動が生じる。
図６（Ｃ）において、ＦＳ１およびＦＳ２は振動の節を示す。ＦＳ１は第１節部であり
、ＦＳ２は第２節部である。なお、振動の節は、具体的には、振動腕の変位を２次の微分
係数として求めた際に、２次微分係数が０となる点、ということができる。

次に、図７を用いて、図６に示される振動片における電極配置の具体例について説明す
る。
図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、図６に示される振動片における電極配置の具体例について
説明するための図である。なお、図７（Ａ）の上側に示されるように、振動腕２００の横
断面は４角形の形状を有する。
説明の便宜上、振動腕２００の表面（第１面、上面）をＵと表記し、表面に対向する裏
面（第２面、下面）をＤと表記し、表面と裏面を連結する第１側面（左側面、第３面）を
Ｌと表記し、第１側面（左側面）に対向する第２側面（右側面、第４面）をＲと表記する
。

図７（Ａ）は表面の導体パターンを示し、図７（Ｂ）は側面（左側面および右側面）の
導体パターンを示し、図７（Ｃ）は裏面の導体パターンを示す。なお、図７（Ｃ）は表面
からの透視図である。側面や裏面にも導体パターンが設けられるのは、以下の理由による
。

すなわち、第１領域ＺＡと第２領域ＺＢとでは、第１電極の位置と第２電極の位置とが
逆になっている。よって、配線を交差させる必要が生じる。しかし、多層配線の使用は現
状では困難であることから、同層の配線で、交差を実現させる必要がある。
そこで、一方の配線は、表面（第１面）上に設け、他方の配線は、側面（第３面または
第４面）上および裏面（第２面）上を経由する迂回配線とする。
これによって、一方の配線と他方の配線を、多層配線を用いることなく交差させること
ができる（第３方向から視た場合の平面視において、一方の配線と他方の配線とは、表面
上と裏面上にて距離を置いた状態で交差することになる）。

なお、先に説明した図６（Ｂ）の例では、振動腕に電圧を印加するための第１電極をＮ
ａ（Ｎａ１〜Ｎａ３）と表記し、第２電極をＮｂ（Ｎｂ１〜Ｎｂ３）と表記していたが、
図７（Ａ）〜図７（Ｃ）では、より具体的な電極パターンならびに配線パターンを詳細に
説明する必要があることから、電極や配線には、参照符号１〜参照符号１６を付してある
。
また、第１電極Ｎａと一体的に形成される導体パターン（電気的に接続されている導体
パターンであり、以下、第１導体パターンという）は黒く塗りつぶして示している。
また、第２電極Ｎｂと一体的に形成される導体パターン（電気的に接続されている導体
パターンであり、以下、第２導体パターンという）は斜線を施して示している。

また、第１基部１００ａの表面上には、２つの電圧供給領域（ボンディングパッド等の
接続端子領域）ＰＡ１（第１電圧供給領域）とＰＡ２（第２電圧供給領域）とが設けられ
ている。第１電圧供給領域ＰＡ１は、第１導体パターン（黒塗りのパターン）用の電圧供
給領域であり、第２電圧供給領域ＰＡ１は、第２導体パターン（斜線のパターン）用の電
圧供給領域である。

以下、第１導体パターンおよび第２導体パターンについて、具体的に説明する。

図７（Ａ）に示すように、第１領域ＺＡにおける第１電極３と、第２領域ＺＢにおける
第１電極７とを接続するために、第１節領域Ｑａｂにおいて、第１配線５が設けられてい
る。第１配線５は、表面（第１面：Ｕ面）上に設けられる配線である。

一方、第１領域ＺＡにおける第２電極４と、第２領域ＺＢにおける第２電極６とを接続
するための第２配線１７は、右側面（第４面：Ｒ面）上の配線１２、裏面（第２面：Ｄ面
）上の配線１６、左側面（第３面：Ｌ面）上の配線１４と、を含んで形成される（これら
の配線を経由する）第１迂回配線である。
つまり、第２導体パターンが１回、迂回したことになる。

第１導体パターンおよび第２導体パターンの各々における交差迂回の回数は、各導体パ
ターンの全長を略同じに揃えるという観点から、同数とすることが望ましい。
そこで、次は、第１導体パターンを迂回させる。

すなわち、第２領域ＺＢにおける第２電極６と、第３領域ＺＣにおける第２電極１０と
を接続するために、第２節領域Ｑｂｃにおいて、第４配線８が設けられる。第４配線８は
、表面上に設けられる配線である。

一方、第２領域ＺＢにおける第１電極７と、第３領域ＺＣにおける第１電極９とを接続
するための第３配線１９は、右側面上の配線１１、裏面上の配線１５、左側面上の配線１
３と、を含んで形成される（これらの配線を経由する）第２迂回配線である。

このように、例えば、第１導体パターンに含まれる第１配線５が、第１面（表面）上に
配設されるときは、第２導体パターンに含まれる第２配線１７は、第１面を迂回して、例
えば、第４面（Ｒ）、第２面（Ｄ）ならびに第３面（Ｌ）上に設けられる各配線１２，１
６，１４を経由する第１迂回配線とする。

つまり、交差が必要な配線のうちの一方の配線が、表面（Ｕ）上で斜めに引き出される
場合には、他方の配線は、裏面（Ｄ）で斜めに引き出されて、各配線は、表面と裏面にて
距離を隔てた状態で交差する。
つまり、一方の配線と他方の配線とは、第３方向（振動方向：Ｚ軸方向）から視た平面
視において交差することになる。

但し、上述したように、交差迂回の回数は、第１導体パターン（黒塗りのパターン）と
第２導体パターン（斜線のパターン）との間で差を設けないのが好ましい。
各導体パターン間の迂回回数を揃えることによって、第１導体パターンと第２導体パタ
ーンとの全長を略同じとすることができ、各配線のインピーダンスによる電圧降下量が揃
う。

よって、第１電極（３，７，９）と第２電極（４，６，１０）とに交流電圧を印加した
場合に、例えば、第１領域ＺＡにおいては、第１電極３から第２電極４に向かう電界（＋
Ｘ軸方向の電界）と、第２電極４から第１電極３に向かう電界（−Ｘ軸方向の電界）の強
さが同じになる。
同様に、第２領域ＺＢにおいては、第１電極７から第２電極６に向かう電界（−Ｘ軸方
向の電界）と、第２電極６から第１電極７に向かう電界（＋Ｘ軸方向の電界）の強さが同
じになる。
同様に、第３領域ＺＣにおいては、第１電極９から第２電極１０に向かう電界（＋Ｘ軸
方向の電界）と、第２電極１０から第１電極９に向かう電界（−Ｘ軸方向の電界）の強さ
が同じになる。

つまり、第１領域ＺＡ、第２領域ＺＢ、第３領域ＺＣの各領域において、方向が逆であ
る、同じ強さの電界が交互に印加されることになり、振動腕２００の各領域（ＺＡ〜ＺＣ
）において、逆向き（＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向）に同量の屈曲を生じさせることができ、
ウォークモードの屈曲振動のバランス（山と谷とのバランス）を確保することができる。

このように、同一層の配線（多層配線構造を使用しない配線）を用いて、振動腕２００
の第１領域ＺＡ、第２領域ＺＢ、第３領域ＺＣの各領域において、ウォークモードの振動
を励振するのに必要な電界（図３（Ａ）に示される電界Ｅ５〜Ｅ７）を発生させることが
できる。

図８は、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示される振動腕の、第２領域、第２節領域および第
３領域の導体パターン（電極と配線のパターン）を示す斜視図である。
図８において、図７と共通する部分には同じ参照符号を付してある。なお、図８に示さ
れる振動腕２００の、Ａ−Ａ線に沿う断面図は、図１３（Ｍ）に示されている。

上述のとおり、第２領域ＺＢにおける第２電極６と、第４配線８と、第３領域ＺＣにお
ける第２電極１０とは、振動腕２００の表面（Ｕ面：第１面）上に形成されており、これ
らの電極および配線は、第２導体パターンを構成する。

一方、第２領域ＺＢの第１電極７と第３領域ＺＣにおける第１電極９とは、第３配線１
９（第２迂回配線、図７参照）によって、電気的に接続されている。
第３配線１９（第２迂回配線）は、右側面（Ｒ面：第４面）上に形成される配線（右側
面配線）１１と、裏面（Ｄ面：第２面）上に形成される配線（裏面配線）１５と、左側面
（Ｌ面：第３面）上に形成される配線（左側面配線）１３と、を含んで構成される。
なお、図７では、第１導体パターンは黒塗りのパターンであったが、図８では、透視図
とする必要があることから、黒塗りはしていない。

図９は、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）および図８に示される振動腕における、第１導体パタ
ーンおよび第２導体パターンを示す図である。
図９において、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）および図８と共通する部分には、同じ参照符号
を付してある。図９では、振動腕２００の表面上の電極ならびに配線（３，４，５，６，
７，８，９，１０）は実線で示され、裏面上の配線（１６，１５）は点線で示されている
。
また、表面上の配線と裏面上の配線とを接続するための側面配線（右側面配線１２，１
１と、左側面配線１４，１３）は、丸で囲んだ×印で示されている。

以下、図９に示される第１導体パターン（第１電圧供給領域ＰＡ１に接続）および第２
導体パターン（第２電圧供給領域ＰＡ２に接続）における配線の形状について、具体的に
説明する。

図９において、第１配線５（第１領域ＺＡの第１電極３と第２領域ＺＢの第１電極７と
を接続する配線）は、振動腕２００の第１面（表面）上において、第３面（左側面）側か
ら第４面（右側面）側に向けて、第２方向（例えば＋Ｘ軸方向）に対して所定角度θ１（
θ１＜９０°）をなす方向に斜めに引き出されて直線的に延在している。

第２配線１７（第１領域ＺＡの第２電極４と第２領域ＺＢの第２電極６とを接続する配
線であり、配線部分１２，１６，１４で構成される第１迂回配線）のうちの、第２面（裏
面）上に設けられる配線部分１６は、第４面（右側面）側から第３面（左側面）側に向け
て、第２方向（例えば＋Ｘ軸方向）に対して所定角度θ２（θ２＞９０°：好ましくは、
１８０°−θ２≒θ１）をなす方向に斜めに引き出されて直線的に延在している。

これによって、第３方向（Ｚ軸方向：振動方向）から視た平面視において、第１配線５
と、第２配線１７（第１迂回配線１２，１６，１４）における第２面（裏面）上に設けら
れる配線部分１６とが部分的に交差する（つまり、×印の交点付近でのみ交差する）。

また、第３配線１９（第２領域ＺＢの第１電極７と第３領域ＺＣの第１電極９とを接続
する配線であり、配線部分１１，１５，１３で構成される第２迂回配線）のうちの、第２
面（裏面）上に設けられる配線部分１５は、第４面（右側面）側から第３面（左側面）側
に向けて、第２方向（例えば＋Ｚ軸方向）に対して所定角度θ３（θ３＞９０°）をなす
方向に斜めに引き出されて直線的に延在している。

また、第４配線８（第２領域ＺＢの第２電極６と、第３領域ＺＣの第２電極１０とを接
続する配線）は、第１面（表面）上において、第３面（左側面）側から第４面（右側面）
側に向けて、第２方向（＋Ｚ軸方向）に対して所定角度θ４（θ４＜９０°：好ましくは
、１８０°−θ３≒θ４）をなす方向に斜めに引き出されて直線的に延在している。

これによって、第３方向（Ｚ軸方向：振動方向）から視た平面視において、第３配線１
９（第２迂回配線１１，１５，１３）の第２面（裏面）上に設けられる配線部分１５と、
第４配線８とが部分的に交差する（つまり、×印の交点付近でのみ交差する）。

次に、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）を用いて、平面視における配線の交差の、好ましい
態様について説明する。
図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、第１導体パターンと第２導体パターンとの交差の
好ましい態様について説明するための図である。図１０（Ａ）は、図８および図９に示さ
れる振動腕２００の、第２節領域Ｑｂｃにおける、平面視の導体パターンを示している。
図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示される振動腕２００の、Ａ−Ａ線に沿う断面図である
。

上述のとおり、第１導体パターンを構成する配線（一方の配線）が表面（第１面）上で
斜めに引き出される場合には、第２導体パターンを構成する配線（他方の配線）は、迂回
配線となり、その迂回配線のうちの、裏面（第２面）上に設けられる配線部分は、その裏
面上（第２面上）で斜めに引き出されており、各配線は、表面と裏面との間で交差する。
つまり、一方の配線と他方の配線は、第３方向（振動方向）から視た平面視において交差
する。

平面視における交差のパターンとしては、表面上（第１面上）の一方の配線と、裏面上
（第２面上）の他方の配線とが、ぴったりと重なるような交差パターンも考えられる。
例えば、一方の配線が左から右に直線的に引き出され、これと重なるように他方の配線
が右から左に直線的に引き出される場合には、配線の全長にわたって交差する（重なり合
う）。
しかし、この交差パターンを採用すると、一方の配線と他方の配線との間に形成される
寄生容量（図１０（Ｂ）の容量Ｃ１）の容量値が増大し、この大きな容量値の寄生容量Ｃ
１が、例えば共振周波数の変動要因等となる場合がある。

そこで、図１０（Ａ）に示されるように、一方の配線が表面（第１面）上で、第２方向
（振動腕２００の幅方向）に対して所定角度をなす方向に斜めに、直線的に引き出される
場合には、他方の迂回配線のうちの、裏面（第２面）上に設けられる配線部分は、その裏
面上（第２面上）で、第２方向に対して所定角度をなす方向に斜めに、直線的に引き出さ
れる。平面視では、一方の配線と他方の配線の交差は部分的である。
つまり、図１０（Ｂ）に示されるように、一方の直線形状の配線と他方の直線形状の配
線とが交わる一点付近（つまり、×印の交点付近）でのみ寄生容量Ｃ１が生じる。
これによって、平面視で重なり合う部分が少ないことから、寄生容量Ｃ１の容量値を抑
制することができる。

さらに、図９に示される導体パターンにおいて、第１配線５および第２配線１７（第１
迂回配線１２，１６，１４）は、第１節領域Ｑａｂにおいて第２方向（＋Ｘ軸方向、−Ｘ
軸方向）の電界（水平電界）が生じないように配設され、且つ、第３配線１９（第２迂回
配線１１，１５，１３）および第４配線８は、第２節領域Ｑｂｃにおいて、第２方向の電
界が生じないように配設されるのが好ましい。

上述のとおり、振動腕２００の第１領域ＺＡと第２領域ＺＢとの間には第１節領域Ｑａ
ｂが存在し、また、第２領域ＺＢと第３領域ＺＣとの間には第２節領域Ｑｂｃが存在し、
振動腕２００の共振振動は、振動が生じない節と、節と節との間にある振幅が最大となる
腹とを有する定常波とみることができる。
振動の節は、具体的には、振動腕の変位を２次の微分係数として求めた際に、２次微分
係数が０となる点であり、理想的には、定常波の振動が生じない点である。

そこで、振動腕２００の節の付近（図６（Ｂ），図６（Ｃ）に示される第１節部ＦＳ１
、第２節部ＦＳ２およびその近傍）においては、第２方向の電界が印加されないように配
線を配設するのが好ましい。具体的には、第１配線５と第２配線１７（第１迂回配線１２
，１６，１４）、第３配線１９（第２迂回配線１１，１５，１３）と第４配線８の配設に
ついて配慮する。

先に説明した、図８に示される例では、第１節領域Ｑａｂおよび第２節領域Ｑｂｃにお
いて、第２方向（＋Ｘ軸方向、−Ｘ軸方向）の電界が生じないように配慮されている。
図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、振動腕の節領域において、第２方向の電界が生じてし
まう例を示す図である。

図１１（Ａ）の例では、振動腕２００の第２領域ＺＢの表面（第１面）上に設けられる
第１電極７が、第２節領域Ｑｂｃの表面上にまで入り込んでいる。
この結果、表面上において、第２電極６と、第１電極７との間で重複部分（対向部分）
ＬＰが生じ、この重複部分ＬＰにて、不要な第２方向の電界Ｅが生じてしまう。

また、図１１（Ｂ）の例では、振動腕２００の第２領域ＺＢにおいて、右側面（第４面
）上に設けられる配線部分１１は、表面（第１面）から裏面（第２面）に向けて傾斜して
下降するパターンをもつ。
よって、第２電極６と、第２節領域Ｑｂｃに入り込んだ配線部分１１との間で、不要な
第２方向の電界Ｅが生じる可能性がある。

これに対して、図８の例では、振動腕２００の第２領域ＺＢの表面（第１面）上に設け
られる第１電極７は、第２領域ＺＢ内で終端し、且つ、配線部分１１は、表面および裏面
（第２面）の双方に垂直なパターンを有し、結果的に、配線部分１１が第２節領域Ｑｂｃ
には入り込まない。
よって、不要な第２方向の電界が生じないことから、第２節領域Ｑｂｃにおいて不要な
振動が生じない。

次に、振動片の製造方法の一例について、図１２（Ａ）〜図１２（Ｇ）および図１３（
Ｈ）〜図１３（Ｍ）を用いて説明する。
図１２（Ａ）〜図１２（Ｇ）ならびに図１３（Ｈ）〜図１３（Ｍ）は、振動片の製造方
法の一例について説明するための図である。

図１２（Ａ）の工程では、水晶の結晶からＺ板ウエハーを切り出し、ウエハーの表面（
第１面）および裏面（第２面）に対して、例えば、ラッピング（エッチングによる凹凸除
去処理）、エッチング（表面の粗さ除去処理）、ポリッシング（研磨剤を用いた鏡面化処
理）等の加工を施す。
これによって、厚さｔが正確に制御され、且つ、表面と裏面とが、平坦性が高い鏡面と
なっている水晶のＺ板ウエハー１０００（以下、ウエハーという）が得られる。

図１２（Ｂ）の工程では、ウエハー１０００の表面および裏面に、例えば、Ａｕ／Ｃｒ
が積層された外形加工用マスク２０００を形成する。
図１２（Ｃ）の工程では、ウエハー１０００の表面および裏面に、フォトレジスト３０
００が形成される。
図１２（Ｄ）の工程では、フォトレジスト３０００をパターニングする。この結果、レ
ジストパターン３１００が形成される。

図１２（Ｅ）の工程では、外形加工用マスク２０００をパターニングする。
図１２（Ｆ）の工程では、レジストパターン３１００を除去する。これによって、ウエ
ハー１０００の表面と裏面に、パターニングされた外形加工用マスクパターン２１００が
得られる。

図１２（Ｇ）の工程では、パターニングされた外形加工用マスクパターン２１００を用
いて、例えば、ウエットエッチングによってウエハー１０００の外形を加工する。これに
よって、例えば、図６（Ａ）に示されるような、振動片９０の外形形状が得られる。なお
、図１２（Ｇ）の工程では、説明の便宜上、図６（Ａ）に示される一本の振動腕２００の
横断面の形状を示している。

先に説明したように、振動腕２００の幅ｗは、振動腕２００の厚さｔ（図１２（Ａ）の
ウエハー１０００の厚さｔ）よりも大きく設定する。振動腕２００の幅ｗを大きく設定す
ることによって、電極や配線が形成し易くなり、電極間のショートや配線の断線が生じる
おそれが低減される。
一方、振動腕２００の厚さｔを薄くする（小さくする）ことによって、振動腕２００が
振動方向（第３方向：Ｚ軸方向）に撓み易くなり、これによって、振動片を用いて構成さ
れるセンサー素子の、物理量の検出感度が格段に向上する。
また、ウエットエッチングによって水晶の外形加工を行うと、Ｙ軸方向にヒレ部が形成
されるが、本実施形態ではウォークモードが採用されていることから、ヒレ部は、センサ
ー素子の検出感度に影響を与えない。

続いて、図１３（Ｈ）〜図１３（Ｍ）を参照する。
図１３（Ｈ）の工程では、図１２（Ｇ）において残存している外形加工用マスクパター
ン２１００を除去する。
これによって、例えば図６（Ａ）に示されるような、振動片の外形形状が得られる。振
動腕２００の幅ｗと厚さｔに関して、ｗ＞ｔが成立する。

図１３（Ｉ）の工程では、導体材料をスパッタリングする。振動腕２００の表面（第１
面）、裏面（第２面）、左側面（第３面）、右側面（第４面）の各々上に、導電性膜２０
５が形成される。

図１３（Ｊ）の工程では、レジスト膜３０５を形成し、例えば、斜め露光（例えば縮小
投影露光）によって、レジスト膜３０５にパターンを焼き付ける。
図１３（Ｋ）の工程では、レジスト膜３０５の不要部分をエッチングにより除去し、レ
ジスト膜３０５をパターニングする。この結果、レジストパターン３００が得られる。

図１３（Ｌ）の工程では、レジストパターン３００を用いて、導電性膜２０５をパター
ニングする。
図１３（Ｍ）の工程では、レジストパターン３００を除去する。これによって、電極６
、電極７、裏面電極１５および配線部分１１（図８のＡ−Ａ線に沿う断面構造）が得られ
る。

（第３実施形態）
本実施形態では、振動片として、２本の振動腕を有するダブルビーム構造の双音叉型振
動片について説明する。
図１４は、ウォークモードで振動している、ダブルビーム構造の双音叉型振動片の斜視
図である。

図１４に示されるように、双音叉型振動片９０は、第１基部１００ａと、第２基部１０
０ｂと、第１基部１００ａに一端が固定され、第２基部１００ｂに他端が固定された第１
振動腕２００ａと、第１基部１００ａに一端が固定され、第２基部１００ｂに他端が固定
された第２振動腕２００ｂと、を有する。
第１振動腕２００ａおよび第２振動腕２００ｂは、共に第１基部１００ａおよび第２基
部１００ｂに挟持され、互いに平行に第１方向（Ｙ軸方向）に延出（延在）される。

第１振動腕２００ａと第２振動腕２００ｂとの間には、貫通孔ＧＬ１が設けられる。貫
通孔ＧＬ１は、水晶のＺ板の一部を選択的に除去することによって形成される。
第１振動腕２００ａおよび第２振動腕２００ｂの各々は、第３方向（Ｚ軸方向：＋Ｚ軸
方向および−Ｚ軸方向）に振動する。振動腕２００ａ，２００ｂの各々における、対応す
る領域（第１領域ＺＡ〜第３領域ＺＣの各々）の振動方向は互いに逆向きである。これに
よって、２本の振動腕２００ａ，２００ｂの各々は、人間の歩行（ウォーキング）に似た
姿態で振動する。

次に、図１５を用いて、図１４に示される双音叉振動片における電極配置の具体例につ
いて説明する。
図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）は、図１４に示される双音叉振動片における電極配置の具
体例について説明するための図である。図１５（Ａ）は表面の導体パターンを示し、図１
５（Ｂ）は側面（左側面および右側面）の導体パターンを示し、図１５（Ｃ）は裏面の導
体パターンを示す。なお、図１５（Ｃ）は表面からの透視図である。

図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）の各々は、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）の各々に対応する。但
し、本実施形態では、振動腕が２本あり、且つ、各振動腕（第１振動腕２００ａ，第２振
動腕２００ｂ）における、対応する領域（第１領域ＺＡ〜第３領域ＺＣ）の振動方向は互
いに逆向きである。よって、導体パターンは、第１振動腕２００ａおよび第２振動腕２０
０ｂの各々が、互いに逆向きに振動するように形成する必要がある。

２本の振動腕の各々に導体パターンを構成する方法としては、以下の２通りの方法があ
る。
第１の方法は、第１電圧供給領域ＰＡ１および第２電圧供給領域ＰＡ２の各々から引き
出される配線パターンを２分岐し、２分岐された配線の一方を第１振動腕２００ａ用の引
き出し配線とし、他方を第２振動腕２００ｂ用の引き出し配線とする方法である。
この方法を採用すれば、先の図７（Ａ）〜図７（Ｃ）で説明した、１本の振動腕に対す
る導体パターン形状を、２本の振動腕（２００ａ，２００ｂ）の各々に適用することによ
って、２本の振動腕（２００ａ，２００ｂ）の各々を駆動するのに必要な導体パターンを
形成することができる。

第２の方法は、各電圧供給領域（ＰＡ１，ＰＡ２）が形成されない第２基部１００ｂ側
において、一方の振動腕（２００ａ）と他方の振動腕（２００ｂ）とを腕間接続用の配線
で結び、例えば、他方の振動腕（２００ｂ）および腕間接続用の配線を経由して、一方の
振動腕（２００ａ）に、電界生成に必要な電圧を供給する方法である。
図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）の例では、導体パターンの構成方法として、第１の方法と
第２の方法とを併用する。

以下、図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）の導体パターンについて説明する。基本的には、図
７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示す導体パターンと同様である。但し、本実施形態では、振動腕
の数が２本であることから、これに伴い、電極や配線が追加されている。
追加された電極や配線であって、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示される電極や配線に対応
する部分は、共通の符号にダッシュ記号を付して示してある。例えば、３’〜１６’の符
号が付された部分が、新規に追加された電極部分や配線部分である。

また、図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）の導体パターンでは、第５配線３１ならびに第６配
線（第３迂回配線）３３が新規に追加されている。第５配線３１ならびに第６配線３３は
、腕間接続用の配線として機能する。

第５配線３１は、第３領域ＺＣにおける第１電極９と第１電極９’とを接続する表面（
第１面）上に形成される配線である。第１電極に電圧を供給するという点からは、必ずし
も設ける必要はないが、この第５配線３１は、第１導体パターンの電位の均一化に寄与す
る。

第５配線３１は、表面（第１面）上の配線であり、これに対して、第６配線（第３迂回
配線）３３は、第１面以外の面（第２面〜図４面）を経由する迂回配線として形成され、
これによって、両者の交差（表面と裏面とに隔てられた状態での交差）が実現される。

以下、具体的に説明する。まず、図１５（Ａ）の第１基部１００ａと各振動腕（２００
ａ，２００ｂ）との連結部分に着目する。第１導体パターン（第１電極を含む導体パター
ンであり、黒塗りで示されるパターン）に関しては、第１電圧供給領域ＰＡ１から引き出
された配線１が、２つの電極（２本の配線）３，３’に分岐される。
２分岐された配線のうちの一方の電極３は、第２振動腕２００ｂ用の配線として利用さ
れ、他方の電極３’は、第１振動腕２００ａ用の配線として利用される。

一方、第２導体パターン（第２電極を含む導体パターンであり、斜線で示されるパター
ン）に関しては、第２電圧供給領域ＰＡ２から引き出された配線２が、分岐されることな
く、第２振動腕２００ｂ用の配線として利用される。
第２電圧供給領域ＰＡ２と、第１振動腕２００ａの第２電極（１０’，６’，４’）と
を直接的に接続する引き出し線は設けることができないことから、第２電圧供給領域ＰＡ
２からの直接の電圧供給はできない。
そこで、第１振動腕２００ａの第２電極（１０’，６’，４’）には、第２基部１００
ｂ側に設けられている第６配線（第３迂回配線）３３を経由して電圧を供給する。

ここで、図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）の、第２基部１００ｂと各振動腕（２００ａ，２
００ｂ）との連結部分に着目する。第６配線（第３迂回配線）３３は、図１５（Ｂ）およ
び図１５（Ｃ）において、点線で囲まれて示される。
第６配線（第３迂回配線）３３は、第３領域ＺＣにおける、第２振動腕２００ｂについ
ての第２電極１０と、第１振動腕２００ａについての第２電極１０’とを接続するための
、腕間接続用の配線である。第６配線（第３迂回配線）３３は、構成要素として貫通ビア
２０と、裏面（第２面）の配線部分２１と、左側面（第３面）の配線部分２２と、を含む
。

貫通ビア２０は、第３領域ＺＣの右端部に設けられる突出領域の壁面に形成される。な
お、貫通孔ＧＬ１の第２基部１００ｂ側の内壁面にも貫通ビア２０’が形成され、また、
貫通孔ＧＬ１の第１基部１００ａ側の内壁面にも貫通ビア（符号は付していない）が形成
されるが、これらは、特に利用されない。

貫通ビア（２０，２０’等）は、双音叉型振動片の製造工程において自然に形成される
。つまり、スパッタ等で導電体膜を形成すれば、基部の外側面や、貫通孔の内側面等には
導電体膜が形成される。そして、振動腕の側面配線パターンを形成するために、例えば、
図１３（Ｊ）に示すような斜め露光を用いて振動腕の側面をパターニングすると、結果的
に、貫通ビア（２０，２０’等）が除去されずに残存する。
つまり、１本の振動腕を、表面（第１面）、裏面（第２面）、左側面（第３面）、右側
面（第４面）、正面（第５面）および背面（第６面）を有する６面体と考える場合に、表
面（第１面）、裏面（第２面）、左側面（第３面）、右側面（第４面）には、１回の露光
で光を照射すること（パターンを焼き付けること）が可能である。
しかし、これら４面（第１面〜第４面）に垂直な、正面（第５面）および背面（第６面
）には、露光ができないため、上記４面の露光によるパターニングを行うと、正面（第５
面）や背面（第６面）に相当する面上に形成された導体は、除去されずに残ることになる
。
貫通ビア（２０，２０’等）と称している導体部分は、フォトリソグラフィーによる双
音叉型振動片の製造過程において、自然に形成されるものであり、その形成のために特別
な製造工程を必要としない。よって、製造工程数の増加は生じない。

本実施形態では、貫通ビア２０を、第３領域ＺＣにおける、第２振動腕２００ｂについ
ての第２電極１０と、第１振動腕２００ａについての第２電極１０’とを接続するための
腕間接続用の迂回配線として利用して、第１振動腕２００ａの第２電極１０’への電圧供
給経路を確保していることから、効率的で、無理のない配線パターン（導体パターン）が
実現される。

図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は、図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）示される双音叉型振動片
における、第１導体パターンおよび第２導体パターンと、その対称性について説明するた
めの図である。
図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）において、図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）と共通する部分に
は、同じ参照符号を付してある。

図１６（Ａ）では、振動腕（２００ａ，２００ｂ）の表面（Ｕ面：第１面）上の電極ま
たは配線（１〜１０，３１，３’〜１０’）は実線で示されている。
また、裏面（Ｄ面：第２面）上の配線（１６，１５，１６’，１５’，２１）は点線で
示されている。
また、表面上の配線と裏面上の配線とを接続するための側面配線（右側面配線１２，１
１，１２’，１１’）と、左側面配線（１４，１３，１４’，１３’，２２）とは、丸で
囲んだ×印で示されている。

図１６（Ｂ）には、第１領域（ＺＡ）〜第３領域（ＺＣ）の各々の、第１振動腕２００
ａの第１電極（３’，７’，９’）、第２電極（４’，６’，１０’）および第２振動腕
２００ｂの第１電極（３，７，９）、第２電極（４，６，１０）の配置が示されている。
これらの電極は、いずれも表面（第１面）上に形成されている。

第１振動腕２００ａと第２振動腕２００ｂとの間には、貫通孔ＧＬ１が設けられており
、貫通孔ＧＬ１は、第３方向（Ｚ軸方向）から視た平面視（第１面上における平面視）に
おいて、各振動腕２００ａ，２００ｂの延在方向である第１方向を長手方向とする閉じた
外形形状を有する。
つまり、長手方向に沿って、対向して延在する一対の直線と、一対の直線同士の両端部
を連結する、第１基部１００ａおよび第２基部１００ｂ側の半円の曲線と、によって決定
される閉じた外形形状を有する。

その閉じた外形形状は、その外形形状で決まる面積を２等分する直線である、第１方向
に沿う中心線ＬＣに対して線対称である。

そして、互いに隣接する一対の振動腕（２００ａ，２００ｂ）のうちの、一方の振動腕
（２００ａ）の、第ｋ領域（ｋは１，２，３のいずれか）における第１電極および第２電
極の配置（４’と３’，７’と６’，１０’と９’）と、他方の振動腕（２００ｂ）の、
第ｋ領域における第１電極および第２電極の配置（３と４，６と７，９と１０）とは、一
方の振動腕（２００ａ）と、他方の振動腕（２００ｂ）とを、中心線ＬＣを基準として折
り返した場合に、第１電極同士および第２電極同士が重なり合う関係となるような配置と
されている。
つまり、第１領域ＺＡにおいては、電２電極４’と４とが重なり、第１電極３’と３と
が重なり、第２領域ＺＢにおいては、第１電極７’と７とが重なり、第２電極６’と６と
が重なり、第３領域ＺＣにおいては、第２電極１０’と１０とが重なり、第１電極９’と
９とが重なるような電極配置が採用されている。

このような電極配置を採用することによって、貫通ビア２０や２０’を２分割するため
のパターニング工程が不要であり、この点で、工程数の増大が抑制されていることになる
。この点については、次の実施形態において、図１９（Ｂ）を用いて具体的に説明する。

（第４実施形態）
本実施形態では、振動片として、３本の振動腕を有するトリプルビーム構造の双音叉型
振動片について説明する。図１７は、ウォークモードで振動しているトリプルビーム構造
の双音叉型振動片の斜視図である。

図１７に示される双音叉型振動片９０は、第１基部１００ａと、第２基部１００ｂと、
第１基部１００ａに一端が固定され、第２基部１００ｂに他端が固定された第１振動腕２
００ａと、第１基部１００ａに一端が固定され、第２基部１００ｂに他端が固定された第
２振動腕２００ｂと、第１基部１００ａに一端が固定され、第２基部１００ｂに他端が固
定された第３振動腕２００ｃと、を有する。
第１振動腕２００ａ〜第３振動腕２００ｃの各々は、共に第１基部１００ａおよび第２
基部２００ｂに挟持され、互いに平行に第１方向（Ｙ軸方向）に延出（延在）される。

第１振動腕２００ａと第２振動腕２００ｂとの間には貫通孔（第１貫通孔）ＧＬ１が設
けられ、第２振動腕２００ｂと第３振動腕２００ｃとの間には貫通孔（第２貫通孔）ＧＬ
２が設けられる。貫通孔ＧＬ１，ＧＬ２は、水晶のＺ板の一部を選択的に除去することに
よって形成される。第１振動腕２００ａ〜第３振動腕２００ｃの各々は、第３方向（Ｚ軸
方向：＋Ｚ軸方向（正の第３方向）および−Ｚ軸方向（負の第３方向））に振動する。

例えば、第１振動腕２００ａおよび第３振動腕２００ｃの第２領域ＺＢが、正の第３方
向に変位しているとき、第２振動腕２００ｂの第２領域ＺＢは、負の第３方向に変位する
。
そして、第１振動腕２００ａおよび第３振動腕２００ｃの第２領域ＺＢが、負の第３方
向に変位しているとき、第２の振動腕２００ｂの第２領域ＺＢは、正の第３方向に変位す
る。

図１７では、３本の振動腕が設けられているが、ｍ本（ｍは３以上の奇数）の振動腕を
設けることもできる。この場合には、第１振動腕〜第ｍ振動腕は、ｍの値が小さい順に、
第２方向に沿って並んで配置され、ｍ本の振動腕は３つの振動腕群に区分され、第１振動
腕から第（ｍ／３）振動腕までを第１群の振動腕とし、第｛（ｍ／３）＋１｝振動腕から
第｛（２ｍ／３）｝振動腕までを第２群の振動腕とし、第｛（２ｍ／３）＋１｝振動腕か
ら第ｍ振動腕までを第３群の振動腕とする。
ここで、第１群の振動腕および第３群の振動腕の第２領域が、正の第３方向に変位して
いるとき、第２群の振動腕の第２領域は、負の第３方向に変位し、第１群の振動腕および
第３群の振動腕の第２領域が、負の第３方向に変位しているとき、第２群の振動腕の第２
領域は、正の第３方向に変位する。

ウォークモードで振動する振動腕を奇数本設けることによって、ウォークモードの振動
を安定させることができる。よって、振動腕をウォークモードで励振する場合には、振動
腕を奇数本設けるのが好ましい。
以下、奇数本の振動腕を設けることの利点について説明する。

ウォークモードの振動を安定して持続させるためには、各振動腕（図１７の例では、３
本の振動腕２００ａ〜２００ｃの各々）のウォークモード振動が各基部１００ａ，１００
ｂに漏れることを抑制するのが好ましい。

双音叉型振動片９０の各基部１００ａ，１００ｂは、例えばベース部材（パッケージの
一部を構成する部材等：不図示）に、例えば接着剤によって固定される。
各振動腕２００ａ〜２００ｃの厚さｔの方向（第３方向）に振動するウォークモードを
採用すると、その振動が、各振動腕２００ａ〜２００ｃから各基部１００ａ，１００ｂ側
に漏れて振動が乱れ、接着剤の剥離が生じる等の不都合が生じることも有り得る。

このような事態が生じないようにするためには、奇数本（奇数群）の振動腕を平行に配
設して、各振動腕のうちの両端の振動腕（両端の振動腕群）を同相で振動させ、中央の振
動腕（中央の振動腕群）を逆相で振動させるのが好ましい。
このような構成を採用すると、双音叉型振動片の振動腕の振動は、平面視で、振動腕の
幅ｗの方向（第２方向）に力学的なバランスがとれ、且つ、振動腕の厚さｔの方向（第３
方向）の力学的なバランスもとれる。
よって、各振動腕を支持する基部に、過度の負担がかからず、振動の漏れが抑制される
。

つまり、第２方向に沿って順に配置された第１群、第２群、第３群の振動腕を設けた場
合を想定し、第１群と第３群の振動腕の第２領域が正の第３方向に変位するとき、中央の
第２群の振動腕の第２領域は負の第３方向に変位する。
この場合、両端の群である第１群と第３群は同相で変位するため、平面視で、第２方向
（配列方向）のバランスがとれる。また、第１群および第３群と、第２群とは逆相で変位
するため、各群の第３方向（振動方向）の変位による応力（各群の振動腕を支持する基部
にかかる応力）が相殺され、よって、振動方向のバランスもとれる。

次に、図１８を用いて、図１７に示される双音叉振動片における電極配置の具体例につ
いて説明する。
図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）は、図１７に示される双音叉振動片における電極配置の具
体例について説明するための図である。図１８（Ａ）は表面の導体パターンを示し、図１
８（Ｂ）は側面（左側面および右側面）の導体パターンを示し、図１８（Ｃ）は裏面の導
体パターンを示す。なお、図１８（Ｃ）は表面からの透視図である。

図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）の各々は、先に説明した図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）の各
々に対応する。但し、本実施形態では、振動腕が３本あり、且つ、各振動腕（第１振動腕
２００ａ、第２振動腕２００ｂ、第３振動腕２００ｃ）における、対応する領域（第１領
域ＺＡ〜第３領域ＺＣ）の振動方向に関して、第１振動腕２００ａと第３振動腕２００ｃ
とが同一方向に振動し、第２振動腕２００ｂが逆方向に振動する。

よって、本実施形態における導体パターンは、各振動腕（第１振動腕２００ａ、第２振
動腕２００ｂ、第３振動腕２００ｃ）が上記の振動をするように、形成する必要がある。

図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）で用いられている導体パターンは、先に説明した図１５（
Ａ）〜図１５（Ｃ）の導体パターンを基本としており、導体パターンを形成するための設
計手法は共通している。

つまり、第１電圧供給領域ＰＡ１および第２電圧供給領域ＰＡ２の各々から引き出され
る配線パターンを２分岐する設計手法（第１の方法）と、各電圧供給領域（ＰＡ１，ＰＡ
２）が形成されない第２基部１００ｂ側において、一方の振動腕（２００ａおよび２００
ｂ）と他方の振動腕（２００ｃ）とを腕間接続用の配線で接続して、腕間接続用の配線を
経由して振動を生じさせるのに必要な電圧を供給する方法（第２の方法）と、を併用する
。

但し、図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）の例では、振動腕の数が３本であることから、第１
電圧供給領域ＰＡ２から引き出される引き出し配線２も２分岐される。これに伴って、図
１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）の例では、電極や配線が、さらに追加されている。
追加された電極や配線であって、図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）に示される電極や配線に
対応する部分は共通の符号とし、且つ、２個のダッシュ記号を付して示している。例えば
、３”〜１６”の符号が付された部分、ならびに、配線３１’が、新規に追加された電極
部分や配線部分である。

なお、配線３１’は、第２振動腕２００ｂの第３領域ＺＣの第２電極１０と、第３振動
腕２００ｃの第３領域ＺＣの第２電極１０”とを接続する、腕間接続用の配線であり、第
５配線３１に対応する配線である。

また、第５配線３１は、第３領域ＺＣにおける、第１振動腕２００ａの第１電極９’と
、第２振動腕２００ｂの第１電極９と、第３振動腕２００ｃの第１電極９”と、を接続す
る腕間接続用の配線であり、振動腕の表面（第１面）上に形成される配線である。
この第５配線３１は、第１振動腕２００ａの第１電極９’および第２振動腕２００ｂの
第１電極９と、第３振動腕２００ｃの第１電極９”とを接続する第２方向に直線的に引き
出された配線部分３１Ａを含んでおり、電圧供給上、必要な配線である。

一方、第６配線３３（図１８（Ｂ）、図１８（Ｃ）において点線で囲んで示される部分
の配線）は、貫通ビア２０と、第２面上の配線部分２１と、左側面（第３面）上の配線部
分２２と、を経由する迂回配線（第３迂回配線）である。

図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）に示される双音叉型振動片の構成をまとめると、以下のよ
うになる。
すなわち、双音叉型振動片９０は３本の振動腕を有しており、各振動腕は、第１振動腕
２００ａ、第２振動腕２００ｂ、第３振動腕２００ｃの順に、正の第２方向（紙面左から
右方向、＋Ｘ軸方向）に沿って並んで配置されている。
第１振動腕２００ａと第２振動腕２００ｂとの間には、貫通孔ＧＬ１が設けられ、第２
振動腕２００ｂと第３振動腕２００ｃとの間には、貫通孔ＧＬ２が設けられている。
第１基部１００ａには、第１電極（第１導体パターン：黒塗りのパターン）に電圧を供
給するための第１電圧供給領域ＰＡ１と、第２電極（第２導体パターン：斜線のパターン
）に電圧を供給するための第２電圧供給領域ＰＡ２と、が設けられている。

第１電圧供給領域ＰＡ１と第２電圧供給領域ＰＡ２とは、第１基部１００ａの第１面（
例えば表面）上において、第２方向に沿って隣接して配置される。

第１電圧供給領域ＰＡ１から引き出される第１引き出し配線１は２分岐され、第１引き
出し配線１の一方は、第１振動腕２００ａにおける第１領域ＺＡの第１電極３’に接続さ
れ、第１引き出し配線１の他方は、第２振動腕２００ｂにおける第１領域ＺＡの第１電極
３に接続される。

第２電圧供給領域ＰＡ２から引き出される第２引き出し配線２は２分岐され、第２引き
出し配線２の一方は、第２振動腕２００ｂにおける第１領域ＺＡの第２電極４に接続され
、第２引き出し配線２の他方は、第３振動腕２００ｃにおける第１領域ＺＡの第２電極４
”に接続される。

さらに、第１振動腕２００ａの第３領域ＺＣの第１電極９’および第２振動腕２００ｂ
の第３領域ＺＣの第１電極９は、第３振動腕２００ｃにおける第３領域ＺＣの第１電極９
”と、第５配線３１によって電気的に接続される。

一方、第２振動腕２００ｂの第３領域ＺＣの第２電極１０および第３振動腕２００ｃの
第３領域ＺＣの第２電極１０”は、第１振動腕２００ａの第３領域ＺＣの第２電極１０’
と、第６配線（第３迂回配線）３３によって電気的に接続される。

第６配線（第３迂回配線）３３は、貫通孔ＧＬ２の第２基部側１００ｂの内壁面を覆う
ように設けられる貫通ビア（コンタクトプラグとしての機能をもつ）２０と、貫通ビア２
０に連接する第２面（裏面）上の配線部分２１と、配線部分２１に連接する第３面（左側
面）上の側面配線２２と、を経由する配線である。

上述のとおり、例えば、３本の振動腕に第１電極用の電圧を供給するために、例えば第
１ボンディングパッドから第１電極用の配線を三つ叉に引き出し、第２ボンディングパッ
ドから第２電極用の配線を三つ叉に引き出す配線パターンは、多層配線を使用できない状
況下では、採用するのが困難である場合が多い。

そこで、第１基部１００ａに設けられる第１電圧供給領域ＰＡ１から引き出した配線１
を二叉に分岐し、その二叉に分岐された配線の各々を経由して、第１振動腕２００ａの第
１領域ＺＡの第１電極３’および第２振動腕２００ｂの第１領域ＺＡの第１電極３に電圧
を供給する。

第３振動腕２００ｃの第１電極３”には、第１電圧供給領域ＰＡ１から直接に電圧を供
給することはできないことから、第３振動腕２００ｃの第１電極（３”，７”，９”）に
電圧を供給するための別の経路を設ける。
この別の経路は、例えば、第１振動腕２００ａおよび第２振動腕２００ｂの、少なくと
も一方の第１電極（９’，９）を経由する経路である。

第１振動腕２００ａならびに第２振動腕２００ｂの各々における、第１、第２、第３の
各領域（ＺＡ〜ＺＣ）の第１電極同士（３’と７’と９’、３と７と９）は、相互に電気
的に接続されている。
そして、第１振動腕１００ａの第３領域ＺＣにおける第１電極９’および第２振動腕２
００ｂの第３領域ＺＣにおける第１電極９は、貫通孔ＧＬ１の第２基部１００ｂ側の内壁
面の貫通ビア２０’およびその近傍の第５配線パターン３１にて共通接続されている。
よって、その共通接続部分から配線３１Ａを引き出し、その配線３１Ａを、第３振動腕
２００ｃの第３領域ＺＣの第１電極９”に接続する。

第３振動腕２００ｃに関しても、第１、第２、第３の各領域（ＺＡ〜ＺＣ）の第１電極
同士（３”と７”と９”）は相互に電気的に接続されている。よって、第３領域ＺＣの第
１電極９”に電圧が供給されれば、第２領域ＺＢおよび第１領域ＺＡの第１電極（７”と
３”）にも必要な電圧を供給することができる。

第２電極についても、同様の考え方に基づいて、各振動腕の第２電極同士の電気的接続
を確保する。

すなわち、第２電圧供給領域ＰＡ２から引き出した配線２を２分岐し、２分岐された配
線の各々を、第２振動腕２００ｂの第１領域ＺＡの第２電極４および第３振動腕２００ｃ
の第１領域ＺＡの第２電極４”の各々に供給する。

第２振動腕２００ｂならびに第３振動腕２００ｃの各々における、第１、第２、第３の
各領域（ＺＡ〜ＺＣ）の第２電極同士（４と６と１０、４”と６”と１０”）は相互に電
気的に接続されている。
また、第２振動腕２００ｂにおける第３領域ＺＣの第２電極１０と、第３振動腕２００
ｃにおける第３領域ＺＣの第２電極１０”とは、貫通孔ＧＬ２の第２基部１００ｂ側の内
壁面に形成される貫通ビア２０およびその周辺のパターン３１’によって共通に接続され
る。

そして、その貫通ビア２０を経由して、第２面（裏面）から配線部分２１（裏面配線部
分）を引き出し、さらに第３面（左側面）上の配線部分２２を経由する経路を確保する。
この経路が第６配線（第３迂回配線）３３であり、この第６配線（第３迂回配線）３３を
経由して、第１振動腕２００ａにおける第２電極（４’と６’と１０’）に、必要な電圧
を供給することができる。

このように、第１電極用の電圧供給領域ＰＡ１および第２電極用の電圧供給領域ＰＡ２
が共に、第１基部１００ａ側に形成される場合でも、３本の振動腕２００ａ〜２００ｃの
各々の第１電極および第２電極に、必要な電圧を効率的に供給することができる。
特に、貫通孔ＧＬ１の第２基部１００ｂ側の内壁面に形成される貫通ビア２０を、腕間
接続用の迂回配線（第６配線３３）として利用して、第１振動腕２００ａの第２電極への
電圧供給経路を確保していることから、無理のない配線パターンとすることができる。

図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）は、図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）示される双音叉型振動片
における、第１導体パターン（黒塗りのパターン）および第２導体パターン（斜線のパタ
ーン）と、その対称性について説明するための図である。
図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）において、図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）と共通する部分に
は、同じ参照符号を付してある。

図１９（Ａ）では、各振動腕（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ）の表面（Ｕ面：第１面
）上の配線（１〜１０，３１，３’〜１０’，３”〜１０”）は実線で示されている。
また、裏面（Ｄ面：第２面）上の配線（１６，１５，１６’，１５’，２１，１６”，
１５”）は点線で示されている。
また、表面上の配線と裏面上の配線とを接続するための側面配線（右側面配線１２，１
１，１２’，１１’，１１”，１２”と、左側面配線１４，１３，１４’，１３’，２２
，１４”，１３”）は、丸で囲んだ×印で示されている。

図１９（Ｂ）には、第１領域（ＺＡ）〜第３領域（ＺＣ）の各々の、第１振動腕２００
ａの第１電極（３’，７’，９’）および第２電極（４’，６’，１０’）と、第２振動
腕２００ｂの第１電極（３，７，９）および第２電極（４，６，１０）と、第３振動腕２
００ｃの第１電極（３”，７”，９”）および第２電極（４”，６”，１０”）との配置
が示されている。

図示されるように、第１振動腕２００ａと第２振動腕２００ｂとの間には、貫通孔ＧＬ
１が設けられており、貫通孔ＧＬ１は、第３方向（Ｚ軸方向）から視た平面視において、
振動腕２００ａ，２００ｂの延在方向である第１方向を長手方向とする閉じた外形形状を
有する。
つまり、長手方向に沿って、対向して延在する一対の直線と、一対の直線同士の両端部
を連結する第１基部１００ａおよび第２基部１００ｂ側の半円の曲線と、によって決定さ
れる閉じた外形形状を有する。

その閉じた外形形状は、その外形形状で決まる面積を２等分する直線である第１方向に
沿う中心線ＬＣ１に対して線対称である。

そして、互いに隣接する一対の振動腕（２００ａ，２００ｂ）のうちの、一方の振動腕
（２００ａ）の、第ｋ領域（ｋは１，２，３のいずれか）における第１電極および第２電
極の配置（３’と４’，７’と６’，９’と１０’）と、他方の振動腕（２００ｂ）の、
第ｋ領域における第１電極および第２電極の配置（３と４，７と６，９と１０）とは、一
方の振動腕（２００ａ）と、他方の振動腕（２００ｂ）とを、中心線ＬＣ１を基準として
折り返した場合に、第１電極同士および第２電極同士が重なり合う関係となるような配置
とされている。

つまり、第１領域ＺＡにおいては、電２電極４’と４とが重なり、第１電極３’と３と
が重なり、第２領域ＺＢにおいては、第１電極７’と７とが重なり、第２電極６’と６と
が重なり、第３領域ＺＣにおいては、第２電極１０’と１０とが重なり、第１電極９’と
９とが重なるような電極配置が採用されている。

同様に、第２振動腕２００ｂと第３振動腕２００ｃとの間には、貫通孔ＧＬ２が設けら
れており、貫通孔ＧＬ２は、第３方向（Ｚ軸方向）から視た平面視において、振動腕２０
０ｂ，２００ｃの延在方向である第１方向を長手方向とする閉じた外形形状を有する。

その閉じた外形形状は、その外形形状で決まる面積を２等分する直線である第１方向に
沿う中心線ＬＣ２に対して線対称である。

そして、互いに隣接する一対の振動腕（２００ｂ，２００ｃ）のうちの、一方の振動腕
（２００ｂ）の、第ｋ領域（ｋは１，２，３のいずれか）における第１電極および第２電
極の配置（３と４，７と６，９と１０）と、他方の振動腕（２００ｃ）の、第ｋ領域にお
ける第１電極および第２電極の配置（３”と４”，７”と６”，９”と１０”）とは、一
方の振動腕（２００ｂ）と、他方の振動腕（２００ｃ）とを、中心線ＬＣ２を基準として
折り返した場合に、第１電極同士および第２電極同士が重なり合う関係となるような配置
とされている。

つまり、第１領域ＺＡにおいては、電１電極３と３”とが重なり、第２電極４と４”と
が重なり、第２領域ＺＢにおいては、第２電極６と６”とが重なり、第１電極７と７”と
が重なり、第３領域ＺＣにおいては、第１電極９と９”とが重なり、第２電極１０と１０
”とが重なるような電極配置が採用されている。

このような電極配置を採用することによって、貫通ビア２０，２０’を２分割するため
のパターニング工程が不要となり、この点で、工程数の増大が抑制されていることになる
。この点について、図２０（Ａ）〜図２０（Ｈ）を用いて説明する。

図２０（Ａ）〜図２０（Ｈ）は、第１電極および第２電極を、中心線に対して線対称に
配置することの利点を説明するための図である。
図２０（Ａ）は、図１９（Ｂ）の点線で囲まれる領域ＺＸを抽出して示す図である。図
２０（Ｂ）〜図２０（Ｅ）は、図２０（Ａ）に示される２本の振動腕（２００ｂ，２００
ｃ）の、Ａ−Ａ線に沿う断面構造の製造過程を示す図である。
図２０（Ｂ）では、導電性膜２０５を形成し、図２０（Ｃ）ではレジスト膜３０５を形
成し、図２０（Ｄ）ではレジスト膜３０５をパターニングしてレジストパターン３００を
形成し、図２０（Ｅ）では導電性膜２０５をパターニングした後、レジストパターン３０
０を除去する。これによって、図２０（Ａ）に示すような構造が形成される。

図２０（Ｆ）〜図２０（Ｈ）は、第１電極と第２電極とが線対称ではない場合の例を示
す図である。
仮に、隣接する第２振動腕２００ｂと第３振動腕２００ｃとの、平面視における電極配
置が、図２０（Ｇ）に示すように、正の第２方向に順に、第１電極９、第２電極１０、貫
通孔ＧＬ２（貫通ビア２０）、第１電極２５、第２電極２６であるとする。
これにより、電位が異なる、第２振動腕２００ｂの第２電極１０と、第３振動腕２００
ｃの第１電極２５とが、共通の貫通ビア２０に接続されるという問題が生じる。

この問題を回避するためには、図２０（Ｆ）に示すように、貫通ビア２０をパターニン
グして、貫通ビア２０を、第２振動腕２００ｂの第２電極１０に接続される第１部分２０
ａと、第３振動腕２００ｃの第１電極２５に接続される第２部分２０ｂとに分離する必要
が生じる。

この場合、図２０（Ｈ）に示すように、貫通ビア２０のパターニング工程（レジスト膜
３０７の塗布、レジスト膜３０７のパターニングによるレジストパターン３０７ａ，３０
７ｂの形成、貫通ビア２０のパターニング、レジストパターン３０７ａ，３０７ｂの除去
）が追加されることになり、製造負担が増大する。

これに対して、図２０（Ａ）の電極配置を採用すると、隣接する第２振動腕２００ｂと
第３振動腕２００ｃとの平面視における第１電極および第２電極の配置は、正の第２方向
に向かって順に、第１電極９、第２電極１０、貫通孔ＧＬ２（貫通ビア２０）、第２電極
１０”、第１電極９”となっている。
これにより、第２振動腕２００ｂの第２電極１０と、第３振動腕２００ｃの第２電極１
０”とは、共通の貫通ビア２０に接続することができ、したがって、貫通ビア２０を２分
割するためのパターニングは不要となる。
したがって、図２０（Ｆ）の電極パターンを採用する場合に比べて、製造負担を軽減す
ることができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、一本の振動腕の、表面（第１面）および裏面（第２面）の少なくとも
一方に、溝（凹部）を設ける。図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）は、一本の振動腕の、表面お
よび裏面の少なくとも一方に、溝を設けた場合の効果を説明するための図である。

図２１（Ａ）は、前掲の実施形態における振動腕２００の横断面を示している。図２１
（Ａ）では、第１領域ＺＡの第２電極Ｎｂ１から第１電極Ｎａ１に向かう方向に電界Ｅ５
が生じている。電界Ｅ５は、第２方向の電界成分（水平電界成分：有効電界）と、第３方
向の電界成分（垂直電界成分：無効電界）とを含む。

図２１（Ｂ）の例では、一本の振動腕の表面の、左側面側および右側面側に、溝部ＭＲ
１，ＭＲ２が形成されている。図２１（Ｂ）の例では、電界Ｅ５の他に、電界Ｅ５’（水
平電界：有効電界）が追加的に生じる。
よって、図２１（Ｂ）に示される振動腕の構造を採用すると、振動腕を構成する水晶（
圧電材料）に、より多くの水平電界（有効電界）を印加することができる。このことは、
振動の振幅を増大させることに寄与する。

図２２（Ａ）〜図２２（Ｄ）は、図２１（Ｂ）に示される振動腕の構造の製造方法の一
例を示す図である。
図２２（Ａ）に示すように、水晶等の圧電材料（振動腕２００を構成する材料）上にレ
ジストパターンＲＧを形成する。
次に、図２２（Ｂ）に示すように、レジストパターンＲＧをマスクとして、水晶等の圧
電材料を選択的にエッチングして、溝部ＭＲ１，ＭＲ２を形成する。
次に、図２２（Ｃ）に示すように、水晶等の圧電材料上に導電性膜２０５を形成する。
次に、レジストパターンＲＧを除去（リフトオフ）する。
これによって、図２２（Ｄ）に示すような振動腕２００の構造が形成される。

（第６実施形態）
図２３（Ａ）、図２３（Ｂ）は、双音叉型振動片を用いた加速度センサー素子および加
速度センサー装置（加速度センサー）の構成を示す図である。
図２３（Ａ）は、双音叉型振動片を用いた加速度センサー素子の斜視図であり、図２３
（Ｂ）は、加速度センサー素子がパッケージ内に収容されている加速度センサー装置の断
面図である。

図２３（Ａ）の加速度センサー素子５００（センサー素子の一例）は、３本の振動腕（
２００ａ〜２００ｃ）を有する双音叉型振動片９０（図１７に示される例）を用いて構成
されている。

双音叉型振動片９０の第１基部１００ａは、基部５０２の第１面に、例えば接着剤によ
って固定される。また、双音叉型振動片９０の第２基部１００ｂは、錘部（質量部）５０
６の第１面に、例えば接着剤によって固定される。各振動腕２００ａ〜２００ｃは、ウォ
ークモードで所定の周波数で、Ｚ軸方向に振動している。

錘部５０６は、基部５０２に、例えば弾性部（弾性梁やバネ等を含む）５０４を介して
接続（連結）されている。Ｚ軸方向に加速度が加わると、錘部５０６がＺ軸方向に変位す
る。この結果、各振動腕２００ａ〜２００ｃにおける振動の周波数が変化し、この周波数
の変化を検出することによって、加速度の大きさを検出（特定）することができる。

図２３（Ｂ）に示される加速度センサー装置６００は、図２３（Ｂ）に示される加速度
センサー素子５００と、加速度センサー素子５００を収容する気密封止パッケージ（収容
体）６０２と、物理量検出回路６０４と、を有する。パッケージ内は減圧された状態とな
っている（例えば、真空状態となっている）。

図２４および図２５は、物理量検出回路６０４の構成例を示す図である。図２４に示さ
れる物理量検出回路６０４は、周波数カウンター５２０と、ＣＰＵ５３０と、を有する。

センサー素子５００ａには第１発振回路５１０ａが接続されて第１発振ループが構成さ
れる。センサー素子（振動子）５００ｂには第２発振回路５１０ｂが接続されて第２発振
ループが構成される。

物理量検出回路６０４を構成する周波数カウンター５２０には、センサー素子５００ａ
からの周波数信号ｆｉｎ（加速度の変化に起因して、振動周波数が基準周波数から変位し
ている）と、センサー素子（振動子）５００ｂからの基準周波数信号ｆｒｅｆと、が入力
される。
周波数カウンター５２０は、基準周波数信号ｆｒｅｆを基準クロックとして用いて、セ
ンサー素子５００ａからの周波数信号ｆｉｎの、例えば１周期の時間長を計測（カウント
）する。
周波数カウンター５２０は、計測したカウント値を、周波数変位情報（Ｓｄｅｔ）とし
て出力し、周波数変位情報（Ｓｄｅｔ）は、ＣＰＵ５３０に入力される。

図２５に示される物理量検出回路６０４は、周波数カウンター５２０ａ，５２０ｂと、
ＣＰＵ５３０と、を有する。

物理量検出回路６０４を構成する周波数カウンター５２０ａには、センサー素子５００
ａからの第１周波数信号ｆｉｎ（＋）（加速度の変化に起因して、振動周波数が基準周波
数から＋側に変位している）と、センサー素子（振動子）５００ｂからの第２周波数信号
ｆｉｎ（−）（加速度の変化に起因して、振動周波数が基準周波数から−側に変位してい
る）と、基準発振回路（基準ＯＳＣ）５２５からの基準発振信号ｆｏｓｃと、が入力され
る。

周波数カウンター５２０ａは、基準周波数信号ｆｏｓｃを基準クロックとして用いて、
センサー素子５００ａからの周波数信号ｆｉｎ（＋）の、例えば１周期の時間長を計測（
カウント）する。
周波数カウンター５２０ａは、計測したカウント値を、周波数変位情報（Ｓｄｅｔ１）
として出力し、周波数変位情報（Ｓｄｅｔ１）は、ＣＰＵ５３０に入力される。

同様に、周波数カウンター５２０ｂは、基準周波数信号ｆｏｓｃを基準クロックとして
用いて、センサー素子（振動子）５００ｂからの周波数信号ｆｉｎ（−）の、例えば１周
期の時間長を計測（カウント）する。
周波数カウンター５２０ｂは、計測したカウント値を、周波数変位情報（Ｓｄｅｔ２）
として出力し、周波数変位情報（Ｓｄｅｔ２）は、ＣＰＵ５３０に入力される。

図２５に示される回路構成例では、極性の異なる周波数信号（ｆｉｎ（＋），ｆｉｎ（
−））を出力する２つの加速度センサー素子が使用されている。
一方、一つの加速度センサー素子で、極性の異なる周波数信号（ｆｉｎ（＋），ｆｉｎ
（−））を出力することもできる。この場合には、図２６に示されるような構造をもつ加
速度センサー素子を使用する。
図２６は、２つの双音叉型振動片を備える加速度センサー素子の一例を示す斜視図であ
る。

図２６に示される加速度センサー素子では、第１基部５０２ａに、第１弾性部（弾性変
形部）５０４ａを介して第１錘部５０６ａ（第１質量部）が連結されており、第２基部５
０２ｂに、第２弾性部（弾性変形部）５０４ｂを介して第２錘部５０６ｂ（第２質量部）
が連結されている。
第１の双音叉型振動片９０ａの基部の各々は、第１基部５０２ａおよび第１錘部５０６
ａの各々に固定されている。第２の双音叉型振動片９０ｂの基部の各々は、第２基部５０
２ｂおよび第２錘部５０６ｂの各々に固定されている。

（第７実施形態）
図２７（Ａ）〜図２７（Ｃ）は、双音叉型振動片（両持ち構造の振動片であって、シン
グルビーム構造でもよい）を用いた圧力センサー素子の、圧力検出の原理を説明するため
の図である。
図２７（Ａ）は、圧力センサー素子の、圧力変化がないときの状態を示し、図２７（Ｂ
）は、Ｐ１＞Ｐ２の圧力変化が生じたときの状態を示し、図２７（Ｃ）は、Ｐ１＜Ｐ２の
圧力変化が生じたときの状態を示す。

図２７（Ａ）に示されるように、ダイヤフラム（シリコン等の弾性体で構成される隔壁
）７００には、底面から突出形成された支持部７０１ａ，７０１ｂが設けられている。双
音叉型振動片９０の基部（第１基部および第２基部の各々）は、支持部７０１ａ，７０１
ｂの各々上に固定されている。双音叉型振動片９０は、ウォークモードで所定の周波数で
紙面上下方向に振動している。

ここで、ダイヤフラム７００によって隔てられた２つの空間を上部空間と下部空間とし
、下部空間の圧力をＰ１とし、上部空間の圧力をＰ２とする。
図２７（Ａ）の状態では、Ｐ１＝Ｐ２であることから、ダイヤフラム７００には反りが
生じない。
図２７（Ｂ）の状態では、Ｐ１＞Ｐ２であることから、ダイヤフラム７００に反りが生
じ、図中の矢印で示される伸張力が双音叉型振動片９０に生じる。
図２７（Ｃ）の状態では、Ｐ１＜Ｐ２であることから、ダイヤフラム７００に、図２７
（Ｂ）とは反対の方向に反りが生じ、図中の矢印で示される収縮力が双音叉型振動片９０
に生じる。

図２７（Ｂ）の状態では、双音叉型振動腕９０からは、例えば、図２４における周波数
信号ｆｉｎ（＋）が出力される。また、図２７（Ｃ）の状態では、図２４における周波数
信号ｆｉｎ（−）が出力される。
よって、図２４の検出回路６０４を用いて、圧力の変化（検出対象の圧力がＰ１である
とすると、基準圧力Ｐ２に対する圧力Ｐ１の差分）を検出することができる。

図２８（Ａ）、図２８（Ｂ）は、圧力センサー素子の構造例を示す図である。図２８（
Ａ）は、圧力センサー素子の断面図であり、図２８（Ｂ）は、圧力センサー素子の斜視図
である。
図２８（Ｂ）に示されるように、双音叉型振動片９０の第１基部１００ａ、第２基部１
００ｂの各々は、ダイヤフラム７００に設けられた支持部７０１ａ，７０１ｂの各々に固
定される。
双音叉型振動片９０は、位置決め用の突起部７０２によって、所定位置に正確に位置決
めされる。双音叉型振動片９０がダイヤフラム７００に固定された後、例えば、図２８（
Ａ）に示すように、リッド（蓋）７１０が取り付けられる。

図２９は、圧力センサー装置の一例の断面図である。図２９に示されるように、ダイヤ
フラム７００は、本体部７４０に、例えばビス７５０ａ，７５０ｂを用いて固定されてい
る。
圧力チャンバー（気体が導入される空間）は、ダイヤフラム７００によって、上部室７
７０ａと、下部室７７０ｂとに分離される。上部室７７０ａには、第１気体（圧力Ｐ２）
を導入するための導入路７４４が連通する。下部室７７０ｂには、第２気体（圧力Ｐ１）
の導入路７４２が連通する。
なお、参照符号７６０は、ダイヤフラム７００に取り付けられた圧力センサー素子（不
図示）に接続される電気配線（電源配線や信号配線）である。

このように、本発明の振動片を用いて、力検知センサー素子（例えば、加速度センサー
素子や圧力センサー素子）を実現することができる。
圧力センサー素子の場合、弾性体としてのダイヤフラム（圧力に応じて変形する隔膜）
に、振動片の少なくとも一つの基部が接続（固定）される。また、加速度センサーの場合
は、例えば、弾性体（例えば弾性梁やバネ等）に質量部（錘部）が接続（固定）されてお
り、その質量部に、振動片の少なくとも一つの基部が接続（固定）される。
振動片がウォークモードで励振された状態で、測定対象の物理量（圧力や加速度）が変
化し、これに伴って、弾性部（例えばダイヤフラム）または弾性体に連結される質量部（
錘部）に変位が生じると、少なくとも１本の振動腕に、振動腕の延在（延出）方向に沿う
伸縮が生じ、共振振動の周波数が変化する。
この振動の周波数の変化を電気信号に変換し、例えば検出回路によって、検出信号の直
流レベルの変化等として検出することによって、物理量を測定することができる。
振動片は、上述のとおり小型であり、且つ検出感度を効果的に向上させることができる
ように設計されていることから、小型、高感度（高分解能）なセンサー素子を実現するこ
とができる。

また、センサー（センサー装置）は、少なくとも１個のセンサー素子と、センサー素子
を収容する収容体（パッケージ）と、を有する。
例えば、加速度センサー素子（質量部、弾性部、質量部に基部が固定された振動片を含
む）を、パッケージ（収容体）内に載置し、パッケージ内を減圧した後に気密封止するこ
とによって、加速度センサーが実現される。

また、例えば、圧力センサー素子（弾性体としてのダイヤフラム（基部がダイヤフラム
に固定されている振動片を含む））を、収容体内に載置し、ダイヤフラムによって、収容
体の内部の中空部を２つの領域（第１中空領域と第２中空領域）に隔てることによって、
圧力センサーが実現される。

以上、本発明をいくつかの実施形態を用いて説明したが、本発明はそれらに限定される
ものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、種々の変形が可能であることは当
業者には容易に理解できるものである。したがって、このような変形例はすべて本発明の
範囲に含まれるものとする。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より
広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所
においても、その異なる用語に置き換えることができる。

本発明の振動片は、例えば、振動子として利用することができる。振動子は、振動片を
パッケージに収容し、例えばパッケージ内を真空にして気密封止することによって製造さ
れる。振動子は、例えば、発振回路の構成部品として使用可能である。
また、本発明の振動片は、各種のセンサー素子ならびにセンサーとして利用可能である
。

（電子機器）
ここで、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。
一例を挙げれば、上記振動片は、小型で且つ検出感度が良好なセンサーを備えた電子機
器を提供することができる。

９０…振動片、１００ａ…基部としての第１基部、１００ｂ…第２基部、２００…振動
腕、ＺＡ…振動腕の第１領域、ＺＢ…振動腕の第２領域、ＺＣ…振動腕の第３領域、Ｑａ
ｂ…振動腕の第１節領域、Ｎａ１〜Ｎａ３…第１電極、Ｎｂ１〜Ｎｂ３…第２電極、Ｑｂ
ｃ…振動腕の第２節領域、ＦＳ１，ＦＳ２…振動の節、ｗ…振動腕の幅、ｔ…振動腕の厚
さ。

Claims

基部と、
前記基部から第１方向に延在される振動腕と、を含み、
前記振動腕は、
前記第１方向に前記基部側から順に並ぶ第１領域、第２領域および第３領域を含み、
前記第１領域〜第３領域は、前記第１方向に平面視で垂直な第２方向に電界を生じさせ
、且つ互いに電気的に独立している第１電極および第２電極と、を含み、
前記第１領域および前記第３領域の電界方向と前記第２領域の電界方向とは互いに反対
方向であり、
前記第２方向の前記電界によって、前記振動腕に前記第１方向の伸縮を生じさせて、前
記振動腕を、前記第１方向および前記第２方向の各々に垂直な方向である第３方向に振動
させることを特徴とする振動片。
請求項１に記載の振動片であって、
前記振動腕における前記第２方向の幅をｗとし、前記第３方向の厚さをｔとしたとき、
ｗ＞ｔであることを特徴とする振動片。
請求項１または２に記載の振動片であって、
前記振動腕は、
前記第３方向に垂直な第１面と、前記第１面に対向する第２面と、前記第２方向に垂直
な第３面と、前記第３面に対向する第４面と、を有し、
前記振動腕における、前記第１領域および前記第３領域の前記第１電極は、前記第１面
上の前記第３面側に設けられ、且つ、前記第１領域および前記第３領域の前記第２電極は
、前記第１面上の前記第４面側に設けられ、
前記振動腕における、前記第２領域の前記第１電極は、前記第１面上の前記第４面側に
設けられ、且つ、前記第２領域の前記第２電極は、前記第１面上の前記第３面側に設けら
れたことを特徴とする振動片。
請求項３に記載の振動片であって、
前記第１領域の前記第１電極と前記第２領域の前記第１電極とを接続するための第１配
線は、前記第１面上に設けられ、
前記第１領域の前記第２電極と前記第２領域の前記第２電極とを接続するための第２配
線は、前記第４面上、前記第２面上および前記第３面上を経由して設けられ、
前記第２領域の前記第１電極と前記第３領域の前記第１電極とを接続するための第３配
線は、前記第４面上、前記第２面上および前記第３面上を経由して設けられ、
前記第２領域の前記第２電極と前記第３領域の前記第２電極とを接続するための第４配
線は、前記第１面上に設けられた、
ことを特徴とする振動片。
請求項４に記載の振動片であって、
前記第１配線は前記第１面上において、斜めに引き出されて延在しており、
前記第２配線における前記第２面上に設けられる配線部分は、斜めに引き出されて延在
しており、
前記第３方向から視た平面視において、前記第１配線と、前記第２配線における前記第
２面上に設けられる配線部分とが部分的に交差し、
前記第３配線における前記第２面上に設けられる配線部分は、斜めに引き出されて延在
しており、
前記第４配線は、前記第１面上において、斜めに引き出されて延在しており、
前記第３方向から視た平面視において、前記第３配線の前記第２面上に設けられる配線
部分と、前記第４配線とが部分的に交差する、
ことを特徴とする振動片。
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の振動片であって、
前記第１領域と前記第２領域との間に振動の節を含む第１節領域が配置され、前記第２
領域と前記第３領域との間に振動の節を含む第２節領域が配置されたことを特徴とする振
動片。
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の振動片であって、
前記振動片は、前記基部として、第１基部および第２基部が設けられ、
前記振動腕の一端が前記第１基部に連結され、他端が前記第２基部に連結されたことを
特徴とする振動片。
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の振動片であって、
前記振動片は、水晶を用いることを特徴とする振動片。
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の振動片を含むことを特徴とするセンサー素子
。
請求項９に記載のセンサー素子と、
前記センサー素子を収容する収容体と、
を有することを特徴とするセンサー。
請求項１ないし８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。