JP2012029023A - 屈曲振動片、振動ジャイロ素子、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】高感度化が図られた屈曲振動片、振動ジャイロ素子、および、それらを搭載した電子機器を提供する。
【解決手段】振動ジャイロ素子（屈曲振動片）１０は、基部５と、基部５の一端部から並行させて延出された一対の駆動用振動腕１１，１２と、基部５の他端部から並行させて延出された一対の検出用振動腕２１，２２と、を有している。一方の駆動用振動腕１１には、基部５との付け根部１１ａから先端部１１ｂに向けて、幅狭部１３ａ〜１３ｃが形成されている。同様に、駆動用振動腕１２には幅狭部１４ａ〜１４ｃが設けられ、検出用振動腕２１には幅狭部２３ａ〜２３ｃが形成され、検出用振動腕２２には幅狭部２４ａ〜２４ｃが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、屈曲振動片、振動ジャイロ素子、および、それらを搭載した電子機器に関する。

車両における車体制御やカーナビゲーションシステムの自車位置検出、また、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの振動制御補正機能（所謂手ぶれ補正機能）などを充実させる目的で、角速度センサーとしての振動ジャイロセンサー（以下振動ジャイロと呼ぶ）が広く利用されている。振動ジャイロは、高弾性材料である水晶などの圧電性単結晶物からなる屈曲振動片（振動ジャイロ素子）により、物体の揺れや回転などの振動によってジャイロ振動片の一部に発生する電気信号を角速度として検出し、回転角を算出することによって物体の変位を求めるものである。

振動ジャイロに用いる振動ジャイロ素子としては、従来より、音叉型の屈曲振動片が広く用いられている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の振動ジャイロ素子は、水晶を加工することにより形成された基部と、基部の一端部から並行させて延出された一対の振動腕とを有する。各振動腕の第１の表面には振動腕を励振する駆動電圧を供給する駆動電極（励振電極）が設けられ、第１の表面と直交する側面には検出電極が設けられている。そして、駆動電極に駆動信号（励振信号）を印加することにより、振動腕を振動させることができる。ここで、振動ジャイロ素子に駆動信号を印加して、各振動腕を第１の表面に沿った方向に振動（面内振動）させているときに、各振動腕の延在方向の軸を検出軸として回転させると、コリオリの力により各振動腕が前記第１の表面と直交する方向に振動（面外振動）する。この面外振動の振幅は振動片の回転速度に比例することから角速度として検出することができる。

近年の電子機器の高機能化の進展に伴って、それに搭載される振動ジャイロ素子には小型化および高感度化が強く求められている。ところが、特許文献１の振動ジャイロ素子では、振動腕の基部との付け根部に応力が集中して感度が低下したり、小型化により幅が狭くなった付け根部が破損したりする虞があった。
このような不具合を回避し得る振動ジャイロ素子として、基部との付け根部側から先端側に向けて幅が狭まるテーパー形状を呈し、さらに先端部に幅の広い錘部が形成された振動腕を備えた振動ジャイロ素子が、例えば特許文献２に開示されている。

図３は、特許文献２の振動ジャイロ素子を説明する概略平面図である。図３において、特許文献２の振動ジャイロ素子（慣性センサー素子）１１０は圧電体材料としての水晶を用いて形成され、略矩形状の基部１０５と、基部１０５の一端部から並行させて延出された一対の駆動用振動腕１１１，１１２と、基部１０５の駆動用振動腕１１１，１１２が延出された一端部の反対側の他端部から並行させて延出された一対の検出用振動腕１２１，１２２と、を有している。なお、駆動用振動腕１１１，１１２、および、検出用振動腕１２１，１２２の延出方向は、水晶のＹ軸に沿うようになっている。

各駆動用振動腕１１１，１１２は、基部１０５との付け根部１１１ａ，１１２ａから先端部１１１ｂ，１１２ｂに向けて幅方向（Ｙ軸と直交するＸ軸方向の幅）の寸法が減少していくテーパー形状を呈している。同様に、各検出用振動腕１２１，１２２も、基部１０５との付け根部１２１ａ，１２２ａから先端部１２１ｂ，１２２ｂに向けて幅方向の寸法が減少していくテーパー形状を呈している。各駆動用振動腕１１１，１１２および各検出用振動腕１２１，１２２をテーパー形状にすることにより、応力をテーパー形状の各振動腕（１１１，１１２，１２１，１２２）の先端側に分散させて基部との付け根部への応力集中を緩和させ、検出感度の向上が可能だと記載されている。
また、各駆動用振動腕１１１，１１２の先端部１１１ｂ，１１２ｂには、幅方向（Ｙ軸と直交するＸ軸方向の幅）の寸法が広げられて形成された錘部１１７，１１８が設けられている。同様に、各検出用振動腕１２１，１２２の先端部１２１ｂ，１２２ｂにも、幅方向の寸法が広げられて形成された錘部１２７，１２８が設けられている。この錘部は、各振動腕（１１１，１１２，１２１，１２２）の共振振動数を増大させ、振動量を減少させるので、上記したテーパー形状の振動腕の効果を相殺するが、各振動腕のテーパー形状のテーパー角度、錘部の形状と質量、および長さと幅を調整することにより、振動ジャイロ素子としての性能を最適化できると記載されている。

特開平５−２５６７２３号公報 特許第４１１８４９７号公報

しかしながら、特許文献２に記載の振動ジャイロ素子では、各振動腕において全体的に応力が減少するために、検出感度の向上が多くは望めないという問題があった。また、各部の形状を精緻に制御する必要があるために、製造ばらつきにより感度（性能）が大きく変動する虞があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

〔適用例１〕本適用例にかかる屈曲振動片は、基部と、前記基部から延出された振動腕と、を有し、前記振動腕の前期基部との付け根から先端までの長さの中心付近に幅狭部が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、振動腕の中心付近に形成された幅狭部に振動が集中しやすくなるので、屈曲振動片の検出感度を向上させることができる。また、幅狭部の無い従来の振動腕を有する屈曲振動片の場合に起こり得る振動腕の基部との付け根部への応力集中による破損などの不具合が抑えられるので、信頼性の高い屈曲振動片を提供することができる。

〔適用例２〕上記適用例にかかる屈曲振動片において、前記幅狭部が、前記振動腕の延出方向に延びる仮想の中心線に対して線対称となる形状で形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、幅狭部を含めた振動腕の外形がバランスよく形成されることにより、より安定した振動特性および高感度を有する屈曲振動片を提供することができる。

〔適用例３〕上記適用例にかかる屈曲振動片において、前記幅狭部が複数形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、複数の幅狭部に応力を分散させることにより、振動腕の基部との付け根部への応力集中を効率よく抑制することができる。

〔適用例４〕上記適用例にかかる屈曲振動片において、複数の前記幅狭部の間の領域に、質量付加物が設けられた錘部を有することを特徴とする。

錘部は、金属膜などの質量付加物を設け、あるいは、その質量付加物の一部を所定量除去することによって屈曲振動片の周波数調整を行う部分である。上記構成によれば、複数の幅狭部の間の領域、即ち、振動腕の幅広部に質量付加物を設けて錘部を形成するので、質量付加物の厚みが薄くて済むことなどから効率的に錘部を形成することができる。

〔適用例５〕上記適用例にかかる屈曲振動片において、前記錘部を複数有することを特徴とする。

この構成によれば、より精緻な周波数調整を行うことができる。

〔適用例６〕上記適用例にかかる屈曲振動片において、前記基部および前記振動腕が圧電体材料により形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、従来より屈曲振動片の基材として広く用いられている圧電体材料を用いることにより、周知の圧電効果の原理や製造ノウハウに基づいて形成された高性能な屈曲振動片（圧電振動片）を提供することができる。

〔適用例７〕上記適用例にかかる屈曲振動片において、前記圧電体材料として、水晶が用いられていることを特徴とする。

この構成によれば、圧電振動片の材料として最も広く利用される水晶を用いることにより、周知の原理やノウハウに基づいて安定した振動特性を備えた屈曲振動片を提供することができる。例えば、圧電単結晶材料として高安定でＱ値の高い水晶を用いることにより、屈曲振動片の小型化に伴う温度特性（周波数特性等の温度依存性）の低下を抑制することができる。

〔適用例８〕本適用例にかかる振動ジャイロ素子は、上記適用例にかかる屈曲振動片としての振動ジャイロ素子であって、前記振動腕として、駆動電極が設けられた駆動用振動腕と、検出電極が設けられた検出用振動腕とを有し、前記駆動用振動腕および前記検出用振動腕の少なくとも一方に前記幅狭部が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、駆動用振動腕および検出用振動腕の少なくとも一方に設けられた幅狭部により、振動腕の基部との付け根部への応力集中が起こり難くなって振動腕の振動が増加するので、振動ジャイロ素子の回転角速度の検出感度の向上が図れると共に、付け根部の破損などの不具合を抑えることができる。
〔適用例９〕上記適用例にかかる振動ジャイロ素子において、前記検出用振動腕に前記幅狭部が形成され、前記幅狭部を含む領域に前記検出電極が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、検出用振動腕において、応力が集中する幅狭部を含む領域に検出電極が設けられているので、検出効率が向上することにより高感度の振動ジャイロ素子を提供することができる。

〔適用例１０〕本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれかに記載された屈曲振動片または振動ジャイロ素子が搭載されていること特徴とする。

この構成によれば、上記適用例に記載された優れた振動特性を有する屈曲振動片を備えているので、安定した性能を有する電子機器を提供することができる。

（ａ）は、振動ジャイロ素子（屈曲振動片）の第１の実施形態を説明する概略平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図。 振動ジャイロ素子（屈曲振動片）の第２の実施形態を説明する概略平面図。 従来の振動ジャイロ素子（屈曲振動片）を説明する概略平面図。

以下、本発明の屈曲振動片としての振動ジャイロ素子の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は、振動ジャイロ素子の一実施形態について説明するものであり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図１において、本実施形態の振動ジャイロ素子１０は、屈曲振動体（屈曲振動片）形成材料を加工することにより形成された略矩形状の基部５と、基部５の一端部から並行させて延出された一対の駆動用振動腕１１，１２と、基部５の駆動用振動腕１１，１２が延出された一端部の反対側の他端部から並行させて延出された一対の検出用振動腕２１，２２と、を有している。

屈曲振動素子形成材料としては、例えば圧電体材料を用いることができる。本実施形態では、従来より圧電振動片形成材料として広くもちいられる水晶の単結晶から切り出されたものを使用する。例えば、所謂Ｚカットの水晶薄板から、水晶結晶軸のＹ軸を駆動用振動腕１１，１２および検出用振動腕２１，２２の延出方向に、Ｘ軸をその延出方向と直交する幅方向に、Ｚ軸を振動ジャイロ素子１０の表裏主面（図１（ｂ）において左右の面）の垂直方向にそれぞれ配向して形成される。一般に、屈曲振動片の共振周波数は屈曲振動体形成材料のヤング率を質量密度で除した値の平方根に比例し、ヤング率を質量密度で除した値が小さい材料ほど、屈曲振動片の小型化に有利である。よって、本実施形態の振動ジャイロ素子１０のように水晶を用いて形成された屈曲振動片は、ヤング率を質量密度で除した値の平方根が比較的小さくできるので小型化に有利であるとともに、圧電単結晶材料として高安定でＱ値が高く、また、周波数温度特性に優れているので、振動ジャイロ素子１０に用いる材料として特に好ましい。

上記したように、振動ジャイロ素子１０は、略矩形状の基部５の一端部から並行させて延出された一対の駆動用振動腕１１，１２からなる音叉型の駆動振動部（駆動振動片）と、基部５の他端部から並行させて延出された一対の検出用振動腕２１，２２からなる音叉型の検出振動部との２つの音叉型振動部が、各振動腕の延出方向をＹ軸方向に沿わせて基部５の両端部（一端部と他端部）から反対側に向けて延びている。

各振動腕（１１，１２，２１，２２）の延出方向の中央には複数の幅狭部が形成されている。具体的には、一対の駆動用振動腕１１，１２のうち、一方の駆動用振動腕１１の基部５との付け根部１１ａから先端部１１ｂに向けて幅が狭まるテーパーが形成されて幅狭部１３ａに至り、幅狭部１３ａから先端部１１ｂに向けて幅が広がるテーパーが形成されて幅広部１５ａに至り、同様に、幅広部１５ａから先端部１１ｂに向けて、幅狭部１３ｂ、幅広部１５ｂ、幅狭部１３ｃ、幅広部１５ｃが、この順に形成されている。他方の駆動用振動腕１２においても、同様に、基部５との付け根部１２ａから先端部１２ｂに向かって、幅狭部１４ａ、幅広部１６ａ、幅狭部１４ｂ、幅広部１６ｂ、幅狭部１４ｃ、幅広部１６ｃが、この順に形成されている。なお、各駆動用振動腕１１，１２において、基部５との付け根部１１ａ，１２ａは、それぞれの振動腕の幅広部といえる。

同様に、一対の検出用振動腕２１，２２のうち、一方の検出用振動腕２１の基部５との付け根部２１ａから先端部２１ｂに向かって、幅狭部２３ａ、幅広部２５ａ、幅狭部２３ｂ、幅広部２５ｂ、幅狭部２３ｃ、幅広部２５ｃが、この順に形成され、他方の検出用振動腕２２の基部５との付け根部２２ａから先端部２２ｂに向かって、幅狭部２４ａ、幅広部２６ａ、幅狭部２４ｂ、幅広部２６ｂ、幅狭部２４ｃ、幅広部２６ｃが、この順に形成されている。なお、上記駆動用振動腕１１，１２と同様に、各検出用振動腕２１，２２において、基部５との付け根部２１ａ，２２ａは、それぞれの振動腕の幅広部といえる。

図１に示す本実施形態の振動ジャイロ素子１０において、３箇所ずつの幅狭部（１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃ，２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ）が形成された各振動腕（１１，１２，２１，２２）の外形が、各振動腕の延出方向に延びる仮想の中心線に対して線対称となる形状で形成されている。このように、幅狭部を含めた各振動腕の外形がバランスよく形成されることによって、振動ジャイロ素子１０の検出感度などの諸特性をより安定したものとすることができる。

このような振動ジャイロ素子１０の外形は、例えば、フォトリソグラフィーを用いて、水晶基板材料（水晶ウェハー）をフッ酸溶液などでウエットエッチングしたり、ドライエッチングしたりすることにより精密に形成することができる。すなわち、従来より屈曲振動片形成材料として広く用いられている水晶などの圧電体材料を用いることにより、周知の圧電効果の原理や圧電体材料（水晶）の精密加工技術のノウハウに基づいて、高性能な屈曲振動片（圧電振動片）としての振動ジャイロ素子１０の外形を比較的容易に形成することができる。

本発明の振動ジャイロ素子（屈曲振動片）は、上記に説明したように、各振動腕の延出方向の中央に幅狭部が形成されていることを特徴しており、図１においてはその特徴的な構成を説明する便宜上、振動ジャイロ素子１０に形成される電極や配線などの図示を省略した。本実施形態の振動ジャイロ素子１０に形成される電極や配線などは、従来の振動ジャイロ素子と同様にして設けることができる。
例えば、各駆動用振動腕１１，１２には、駆動用振動腕１１，１２を駆動振動させるための駆動信号の供給に供する駆動電極（励振電極）が形成される。

また、各検出用振動腕２１，２２には、検出振動用振動腕２１，２２に検出振動が励起されたときに、その振動によって発生する圧電材料の歪みを検出するための検出電極が形成される。なお、検出電極は、各検出用振動腕２１，２２において、幅狭部２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃを含む領域に設けることが好ましい。各検出用振動腕２１，２２において、応力が集中する幅狭部２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃを含む領域に検出電極を設けることにより、検出効率が向上して振動ジャイロ素子１０の高感度化を図ることができる。
このような駆動電極や検出電極、あるいは配線等は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）を下地層として、その上に、蒸着またはスパッタリングにより例えば金（Ａｕ）による電極層を成膜し、その後フォトリソグラフィーを用いてパターニングすることにより形成することができる。ここで、クロムは水晶との密着性が高く、また、金は、電気抵抗が低く酸化し難いことで知られている。

次に、本実施形態の振動ジャイロ素子１０の効果を述べる。
本実施形態の振動ジャイロ素子（屈曲振動片）１０は、各駆動用振動腕１１，１２および各検出用振動腕２１，２２の延出方向の中央、すなわち、基部５との付け根部１１ａ，１２ａおよび付け根部２１ａ，２２ａから先端部１１ｂ，１２ｂおよび先端部２１ｂ，２２ｂまでの間の領域に、複数の幅狭部１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃおよび幅狭部２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃが形成されている。
これにより、振動ジャイロ素子１０に加わる応力が各振動腕の幅狭部に加わりやすくなることから、幅狭部の無い振動腕を有する従来の振動ジャイロ素子（屈曲振動片）の場合に起こり得る振動腕の基部との付け根部への応力集中による振動特性の劣化や感度の低下、あるいは破損などの不具合が抑えられるので、高感度で信頼性の高い振動ジャイロ素子１０を提供することができる。特に、本実施形態の振動ジャイロ素子１０は、各振動腕ごとに複数（図１においては３つずつ）の幅狭部（１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃ、２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ）が設けられているので、幅広部により応力を分散させる効果を顕著に奏する。
また、上記したように、各検出用振動腕２１，２２において応力が集中する幅狭部２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃを含む領域に検出電極を設けることにより、振動ジャイロ素子１０の検出感度を顕著に高めることができる。

なお、本実施形態では、各振動腕（１１，１２，２１，２２）ごとに３箇所の幅狭部（１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃ，２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ）が形成された振動ジャイロ素子１０を説明したが、これに限らない。幅狭部は各振動腕に１箇所、もしくは２箇所形成してもよく、また、４箇所以上形成することもできる。各振動腕に幅狭部を１箇所設ける構成とした場合、その幅狭部は、各振動腕の基部５との付け根部（１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ａ）から先端部（１１ｂ，１２ｂ，２１ｂ，２２ｂ）までの長さの中心付近に形成されていることが好ましく、さらに具体的には、各振動腕の基部５との付け根部から先端部までの長さＬに対して、０．４Ｌ〜０．６Ｌの範囲内に幅狭部が形成されていることが好ましい。この振動腕の長さＬに対する０．４Ｌ〜０．６Ｌの範囲には、振動ジャイロ素子１０（屈曲振動片）の屈曲振動モードにおいて応力が最大となる部分を含んでいるので、応力を幅狭部に集めやすくなり、振動腕の基部５との付け根部への応力集中による振動特性の劣化や感度の低下、あるいは破損などの不具合をより効果的に抑制することができる。

（第２の実施形態）
上記実施形態の振動ジャイロ素子１０の説明において、各振動腕（１１，１２，２１，２２）の先端側（１１ｂ，１２ｂ，２１ｂ，２２ｂ）に、周波数調整用の錘部を形成する構成としてもよい旨を付記した。この錘部は、振動腕の複数の幅狭部の間の領域に形成してもよく、これにより、精緻な周波数調整を行うことが可能になる。
図２は、振動腕の複数の幅狭部の間の領域に錘部を設けた振動ジャイロ素子を説明する概略平面図である。

図２において、本発明の振動ジャイロ素子（屈曲振動片）の第２の実施形態である振動ジャイロ素子５０は、略矩形状の基部４５の一端部から並行させて延出された一対の駆動用振動腕５１，５２と、基部４５の他端部から並行させて延出された一対の検出用振動腕６１，６２とを有する。各振動腕（５１，５２，６１，６２）の延出方向の中央には複数の幅狭部が形成されている。また、各振動腕において、複数の幅狭部の間の領域、即ち、幅広部を含む領域には、各振動腕の周波数調整に用いる質量付加物が設けられた錘部を有している。

具体的には、一対の駆動用振動腕５１，５２のうち、一方の駆動用振動腕５１の基部４５との付け根部５１ａから先端部５１ｂに向けて、幅狭部５３ａ、幅広部５５ａ、幅狭部５３ｂ、幅広部５５ｂ、幅狭部５３ｃ、幅広部５５ｃが、この順に形成されている。そして、各幅広部５５ａ，５５ｂ，５５ｃを含む領域には、質量付加物が設けられた錘部５７ａ，５７ｂ，５７ｃが形成されている。他方の駆動用振動腕５２においても、同様に、基部４５との付け根部５２ａから先端部５２ｂに向かって、幅狭部５４ａ、幅広部５６ａ、幅狭部５４ｂ、幅広部５６ｂ、幅狭部５４ｃ、幅広部５６ｃが、この順に形成されていて、各幅広部５６ａ，５６ｂ，５６ｃを含む領域には、質量付加物が設けられた錘部５８ａ，５８ｂ，５８ｃが形成されている。

同様に、一対の検出用振動腕６１，６２のうち、一方の検出用振動腕６１の基部４５との付け根部６１ａから先端部６１ｂに向かって、幅狭部６３ａ、幅広部６５ａ、幅狭部６３ｂ、幅広部６５ｂ、幅狭部６３ｃ、幅広部６５ｃが、この順に形成されていて、各幅広部６５ａ，６５ｂ，６５ｃを含む領域には、質量付加物が設けられた錘部６７ａ，６７ｂ，６７ｃが形成されている。また、他方の検出用振動腕６２の基部４５との付け根部６２ａから先端部６２ｂに向かって、幅狭部６４ａ、幅広部６６ａ、幅狭部６４ｂ、幅広部６６ｂ、幅狭部６４ｃ、幅広部６６ｃが、この順に形成されていて、各幅広部６６ａ，６６ｂ，６６ｃを含む領域には、質量付加物が設けられた錘部６８ａ，６８ｂ，６８ｃが形成されている。

錘部５７ａ〜５７ｃ，５８ａ〜５８ｃ、および、錘部６７ａ〜６７ｃ，６８ａ〜６８ｃの質量付加物には、例えば金属膜が用いられ、励振電極や検出電極を形成する際に、同じ電極材料を用いて同一工程で形成することができる。この質量付加物の一部をレーザーなどにより所定量除去することによって、各振動腕（５１，５２，６１，６２）の周波数調整を行うことができる。

上記第２の実施形態の振動ジャイロ素子（屈曲振動片）５０によれば、各振動腕（５１，５２，６１，６２）の複数の幅狭部（５３ａ〜５３ｃ，５４ａ〜５４ｃ，６３ａ〜６３ｃ，６４ａ〜６４ｃ）の間の領域、即ち幅広部（５５ａ〜５５ｃ，５６ａ〜５６ｃ，６５ａ〜６５ｃ，６６ａ〜６６ｃ）に、質量付加物が設けられた錘部（５７ａ〜５７ｃ，５８ａ〜５８ｃ，６７ａ〜６７ｃ，６８ａ〜６８ｃ）が形成されている。これにより、金属膜などの質量付加物の厚みが薄くて済むので効率的に錘部を形成することができる。
また、従来の屈曲振動腕のように、周波数調整用の錘部が振動腕の先端部に設けられた場合に比して、振動腕にバランスよく錘部が配置されているので、安定した振動特性を確保しながら周波数調整を行うことができる。
さらに、本実施形態の振動ジャイロ素子５０では、各振動腕に複数の錘部が形成されているので、より精緻な周波数調整を行うことができる。

（電子機器）
上記実施形態の振動ジャイロ素子１０，５０、もしくは、それらと同様な構成の屈曲振動片を搭載した電子機器は、高感度で安定した性能を有する。
例えば、振動ジャイロ素子１０，５０、もしくは、それらと同様な構成の屈曲振動片を、電子機器としての携帯電話、モバイルコンピューター、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯情報端末、あるいは、ＧＰＳ（Global Positioning System）として広く知られる汎地球測位システムや、デジタルカメラなどに搭載することにより、優れた検出感度と安定した性能が得られる。

以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、基部５，４５の一端部から並行させて延出された一対の駆動用振動腕１１，１２，５１，５２からなる音叉型の駆動振動部と、基部５，４５の他端部から並行させて延出された一対の検出用振動腕２１，２２，６１，６２からなる音叉型の検出振動部との２つの音叉型振動部が、各振動腕の延出方向をＹ軸方向に沿わせて基部５，４５の両端部（一端部と他端部）から反対側に向けて延びている振動ジャイロ素子（屈曲振動片）１０，５０について説明した。
これに限らず、本発明の屈曲振動片は、短冊状の所謂ビーム型の屈曲振動片でもよく、また、２つの振動腕を有する音叉型の屈曲振動片、あるいは、３つ以上の振動腕を有する屈曲振動片など、基部と、基部から延びる振動腕を有する構成の屈曲振動片であれば、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。

また、上記実施形態で説明した振動ジャイロ素子１０，５０の細部の形状についても、上記実施形態の要旨を逸脱しない範疇であれば、図１および図２に示す形態に限定されない。
例えば、図１に示す第１の実施形態の振動ジャイロ素子１０では、各振動腕（１１，１２，２１，２２）の複数の幅狭部の間の領域、即ち、幅広部の形状は、図２に示す第２の実施形態の振動ジャイロ素子５０のように、Ｙ軸方向に並行する直線部分を有していてもよい。また、上記実施形態では、幅狭部と幅広部との間に直線的なテーパーが形成された態様を説明したが、これに限らず、曲線を含むテーパーであってもよく、また、Ｙ軸と並行する直線部分を含んだテーパー、あるいは、幅狭部と幅広部との間がテーパーではなく、Ｘ軸方向の直線部分を含む構成としてもよい。

また、上記実施形態の振動ジャイロ素子１０，５０では、駆動用振動腕１１，１２，５１，５２と、検出用振動腕２１，２２，６１，６２の両方共に幅狭部（１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃ，２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ，５３ａ〜５３ｃ，５４ａ〜５４ｃ，６３ａ〜６３ｃ，６４ａ〜６４ｃ）を形成する構成を説明した。これに限らず、駆動用振動腕および検出用振動腕の少なくとも一方に幅狭部を有する構成とすることにより、上記実施形態の振動ジャイロ素子１０，５０と同様な効果を一定レベルで得ることができる。

また、上記実施形態では、なお、屈曲振動素子形成材料として水晶を用いた例を説明したが、上述のとおり、水晶以外の圧電体材料を用いることができる。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ほう酸リチウム（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇）などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウム、五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）などの圧電体材料を積層させて構成された圧電基板を用いることができる。
また、圧電体材料以外にも、例えばシリコン半導体材料などにより振動片を形成することもできる。

５，４５，１０５…基部、１０，５０，１１０…振動ジャイロ素子（屈曲振動片）、１１，１２，５１，５２，１１１，１１２…駆動用振動腕、１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ａ，５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａ，１１１ａ，１１２ａ，１２１ａ，１２２ａ…付け根部、１１ｂ，１２ｂ，２１ｂ，２２ｂ，５１ｂ，５２ｂ，６１ｂ，６２ｂ，１１１ｂ，１１２ｂ，１２１ｂ，１２２ｂ…先端部、１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃ、２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ，５３ａ〜５３ｃ，５４ａ〜５４ｃ、６３ａ〜６３ｃ，６４ａ〜６４ｃ…幅狭部、１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃ、２５ａ〜２５ｃ，２６ａ〜２６ｃ，５５ａ〜５５ｃ，５６ａ〜５６ｃ、６５ａ〜６５ｃ，６６ａ〜６６ｃ…幅狭部、２１，２２，６１，６２，１２１，１２２…検出用振動腕、５７ａ〜５７ｃ，５８ａ〜５８ｃ，６７ａ〜６７ｃ，６８ａ〜６８ｃ，１１７，１１８，１２７，１２８…錘部。

Claims (10)

1. 基部と、
   前記基部から延出された振動腕と、を有し、
   前記振動腕の前期基部との付け根から先端までの長さの中心付近に幅狭部が形成されていることを特徴とする屈曲振動片。
2. 請求項１に記載の屈曲振動片において、
   前記幅狭部が、前記振動腕の延出方向に延びる仮想の中心線に対して線対称となる形状で形成されていることを特徴とする屈曲振動片。
3. 請求項１または２に記載の屈曲振動片において、
   前記幅狭部が複数形成されていることを特徴とする屈曲振動片。
4. 請求項３に記載の屈曲振動片において、
   複数の前記幅狭部の間の領域に、質量付加物が設けられた錘部を有することを特徴とする屈曲振動片。
5. 請求項４に記載の屈曲振動片において、
   前記錘部を複数有することを特徴とする屈曲振動片。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の屈曲振動片において、
   前記基部および前記振動腕が圧電体材料により形成されていることを特徴とする屈曲振動片。
7. 請求項６に記載の屈曲振動片において、
   前記圧電体材料として、水晶が用いられていることを特徴とする屈曲振動片。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の屈曲振動片としての振動ジャイロ素子であって、
   前記振動腕として、駆動電極が設けられた駆動用振動腕と、検出電極が設けられた検出用振動腕とを有し、
   前記駆動用振動腕および前記検出用振動腕の少なくとも一方に前記幅狭部が形成されていることを特徴とする振動ジャイロ素子。
9. 請求項８に記載の振動ジャイロ素子において、
   前記検出用振動腕に前記幅狭部が形成され、前記幅狭部を含む領域に前記検出電極が設けられていることを特徴とする振動ジャイロ素子。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の屈曲振動片、または振動ジャイロ素子が搭載された電子機器。

Images