JP4352975B2 - 圧電振動片、圧電振動片の支持構造、圧電振動子及び振動型圧電ジャイロスコープ - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動片、圧電振動片の支持構造、圧電振動子及び振動型圧電ジャイロスコープに関する。

従来から、回転系内の回転角速度を検出するための角速度センサーとして、圧電振動片または圧電振動片を容器に収納した圧電振動子を用いた振動型圧電ジャイロスコープが利用されてきた。振動型圧電ジャイロスコープは、カーナビゲーションや、ＶＴＲやスチルカメラの手振れの検出などに使用されている。
振動型圧電ジャイロスコープに使用される圧電振動片は、同一平面内に延出された複数の振動腕と、その振動腕を結合する基部で構成されたものが使われている。振動型圧電ジャイロスコープは、駆動回路で圧電振動片を駆動振動させ、回転角速度に応じて発生する検出振動を検出回路で検出して電気信号出力している。駆動振動は、複数の振動腕の全部または一部に発生させる。圧電振動片に回転角速度が加わると、駆動振動している振動腕に、駆動振動方向と直角の方向のコリオリ力が働き、複数の振動腕の全部または一部に、回転角速度に応じた検出振動が発生する。

複数の振動腕とその振動腕を結合する基部で構成された圧電振動片として、例えば、基部の周縁部から対向する方向に延びる２つの駆動振動系と、前記駆動振動系の延びている方向と直交する２方向に延びている２つの検出振動腕とを有する圧電振動片が知られている。前記駆動振動系は、基部の周縁部と連結する連結部と、この連結部から連結部に対して交差する方向に延びる駆動振動腕を持っている。

従来の圧電振動片の支持構造としては、圧電振動片を支持台に対向させ、圧電振動片の基部の中の振動振幅が最も小さい箇所を、支持台上の支持部材に固定する構造が採用されている。そして、圧電振動片の電極が、金属ワイヤーで支持台上に設けられた駆動回路及び検出回路に接続されるというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１２９５５号公報

しかしながら、このような特許文献１の支持構造では、支持点が一箇所であるので、外部から振動や衝撃が加えられると、圧電振動片が傾きやすい。その結果、圧電振動片が支持台に接触して、安定した駆動振動や検出振動が保てないという課題がある。
また、圧電振動片を支持することによって、駆動振動や検出振動が、抑圧されやすいという課題がある。

本発明の目的は、外部から振動や衝撃が加えられても、安定した駆動振動や検出振動が保たれる圧電振動片、圧電振動片の支持構造、圧電振動子及び振動型圧電ジャイロスコープを提供することである。
また、本発明の他の目的は、圧電振動片を支持しても駆動振動や検出振動が、抑圧されにくい圧電振動片、圧電振動片の支持構造、圧電振動子及び振動型圧電ジャイロスコープを提供することである。

本発明の圧電振動片は、基部と、前記基部から第１の方向に延びる検出振動腕と、前記
基部から第２の方向に延びる第１の連結腕と、前記基部から前記第２の方向の反対方向に
延びる第２の連結腕と、前記第１の連結腕から前記第１の方向に延びる第１の駆動振動腕
と、前記第２の連結腕から前記第１の方向に延びる第２の駆動振動腕と、前記基部から、
前記検出振動腕と前記第１の駆動振動腕との間を通り、Ｓ字状に延び、先端に第１の支持
部が形成されている第１のＳ字状梁と、前記基部から、前記検出振動腕と前記第２の駆動
振動腕との間を通り、Ｓ字状に延び、先端に第１の支持部が形成されている第２のＳ字状
梁と、前記第１の支持部の表面に形成された複数の導通電極と、を有し、前記第１、第２
のＳ字状梁のそれぞれに、前記複数の導通電極のうち互いに異なる導通電極に接続される
接続電極が形成され、前記第１の駆動振動腕と前記第２の駆動振動腕の駆動振動は、第１
の駆動振動腕が前記第２の方向に屈曲する時は、前記第２の駆動振動腕が前記第２の方向
の反対方向に屈曲し、前記第１の駆動振動腕が前記第２の方向の反対方向に屈曲する時は
、前記第２の駆動振動腕が前記第２の方向に屈曲することを特徴とする。

本発明の圧電振動片は、例えば、圧電振動片の基部の周縁部から弾性のある梁を４方向に放射状に延出し、それぞれの梁の先端に圧電振動片を支持する第１の支持部が形成されているので、圧電振動片が４方向にある４つの第１の支持部によりバランスよく安定した姿勢を保つとともに、基部と支持部の間には弾性を有する梁が設けられているので、外部から振動や衝撃が加わっても、この梁で外部からの振動や衝撃を吸収し、駆動振動や検出振動を安定に保つ事ができる。
また、圧電振動片を支持しても駆動振動や検出振動がそのことによって影響を受けにくいという効果がある。

本発明の圧電振動片は、さらに、前記基部の中心位置に設けられる第２の支持部を有することを特徴とする。

このような構造の圧電振動片では、基部の中心部に第２の支持部が設けられている。従って、前述の第１の支持部で圧電振動片の外周付近を、そして、第２の支持部で中心部を支持するために、より一層、圧電振動片を安定して支持することができ、また、外部から強い衝撃が加えられた際に、先述した第２の支持部によって梁が弾性領域以上に撓み、圧電振動子が破壊されることを防止することができる。

本発明の圧電振動片は、さらに、前記基部の中心位置を挟んで対称に設けられた１対の開口部と、前記１対の開口部の間に形成される弾性を有する梁と、該梁の中心位置に設けられる第２の支持部と、を有することを特徴とする。

このような構造によれば、前述した第１の支持部に加え、基部に設けられ第２の支持部が設けられ、第２の支持部も弾性を有する梁を有しているため、基部周辺の振動をこの梁で吸収するために、第２の支持部まで振動が伝達することを減少させることができるので、第２の支持部を設けることによる駆動振動や検出振動への影響を少なくすることができる。

本発明の圧電振動片は、さらに、請求項１乃至請求項３に記載の圧電振動片において、
前記第１、第２の駆動振動腕の表面に形成された前記圧電振動片を駆動振動するための
第１、第２の駆動電極を有し、前記第１、第２の駆動電極が、前記接続電極を介して、前
記複数の導通電極のうち互いに異なる導通電極に接続されていることを特徴とする。

このようにすれば、前記第１の支持部の表面と前記第２の支持部の表面に形成された導通電極から、圧電振動片を駆動振動させるための駆動信号を送ることができる。

本発明の圧電振動片は、さらに、前記第１、第２の駆動電極とは別の箇所に形成され、
前記圧電振動片に外部から回転角速度を加えたときに、前記駆動振動と前記回転角速度に
応じて、前記圧電振動片に生ずる検出振動を検出するための第１、第２の検出電極を有し
、前記第１、第２の検出電極と前記第１、第２の駆動電極のそれぞれが、前記接続電極を
介して、前記複数の導通電極のうちそれぞれ別の前記導通電極に接続されていることを特
徴とする。

このような構造によれば、第１の支持部または第２の支持部に設けられた導通電極から、前述した駆動信号の他に、検出振動の信号を取り出すことができる。

本発明の圧電振動片は、さらに、前記第１の支持部が、前記第１、第２の駆動振動腕の周囲に形成される枠部に連続して形成されることを特徴とする。

前述した圧電振動片は、例えば、ウエハからフォトリソグラフィによって製造される。その際、圧電振動片は、周囲を枠部で囲まれた状態で形成される。ここで、圧電振動片は、前述した第１の支持部とこの枠部とが連続して形成されているため、支持部の構造的強度が増し、より安定した姿勢を保つことができる。また、後述するように圧電振動片は、容器に格納されるが、この格納作業の際に枠部と支持部が連続しているので、作業効率を高めることができるという効果がある。

本発明の圧電振動片は、さらに、前記枠部と前記第１、第２の駆動振動椀との間と、前
記枠部と前記第１、第２のＳ字状梁との間が略同じ間隔を有して形成されることを特徴と
する。

このようにすれば、前述したようにフォトリソグラフィ工程の際に、圧電振動片の形状をエッチングで形成するためにレジスト塗布工程があるが、圧電振動片と周囲の枠部のほぼ全周にわたる隙間を略同じ間隔にすることで、レジスト厚みを一定にすることができる。このことによって、圧電振動片の各部の形状を安定して形成することができ、その結果、駆動振動や検出振動を安定させることができる。

本発明の圧電振動片は、さらに、前記第１、第２のＳ字状梁の一部が、前記第１、第２
のＳ字状梁の他の部分よりも剛性が小さい形状に形成されていることを特徴とする。

このようにすれば、外部環境による衝撃や振動を支持部から梁を介して基部に伝達しにくくなり、そのことによって、振動腕に衝撃や振動の影響を与えにくくすることができ、圧電振動片を支持しても駆動振動や検出振動が、抑圧されにくいという効果がある。
なお、剛性が小さい部分は、基部に近い場所にするとこの効果を一層高めることができる。

本発明の圧電振動片は、さらに、前記第１、第２の駆動振動腕に形成される駆動電極と検出電極とが、前記枠部に形成される導通電極に接続されていることを特徴とする。

前述したように、支持部と枠部とは連続して形成されている。従って、振動腕に設けられる駆動電極と検出電極が枠部に設けられる導通電極に接続されているので、電極形成工程が簡素化できると共に、後述する容器内に圧電振動片を格納する作業効率を高めることができる。

本発明の圧電振動片は、さらに、前記圧電振動片を対向させて搭載する支持台と、前記第１の支持部と前記支持台との間に、前記圧電振動片を固定するための固定部材と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、圧電振動片は、例えば、第１の支持部と第２の支持部の５箇所を固定部材で支持台に固定するので、外部から振動や衝撃が加わっても、支持台に対して安定した姿勢を保つことができる。そして、支持台との間に隙間を安定して確保でき、外部から振動や衝撃が加わっても、固定部材の高さ（厚み）を適切に設定すれば、圧電振動片が支持台に接触することを防止できるので、駆動振動や検出振動を安定して保つ事ができる。

また、前述の固定部材は、導電性材料であることが好ましい。
ここで、固定部材としては導電性接着剤等を採用することができる。
このことにより、導電性材料を用いることで、圧電振動片の支持台への固定と、圧電振動片に形成されている駆動電極または検出電極と、が支持部に形成された導通電極を介して、例えば、支持台に形成される電極パターンとの電気的な接続とを容易に行うことができる。

また、前述の固定部材は、弾性を有する材料であることが好ましい。
この構造によれば、固定部材が弾性を持っているので、外部からの振動や衝撃をさらに和らげ、駆動振動や検出振動を安定に保つ事ができる。また、固定部材が各支持部に漏洩してきているわずかな振動の緩衝材として機能するので、各支持部を固定することによる駆動振動や検出振動への影響をさらに少なくすることができる。

本発明の圧電振動片の支持構造は、さらに、前記圧電振動片は、前記基部の中心位置に設けられる第２の支持部を有し、前記第２の支持部と前記支持台の間の前記固定部材の厚みが、前記第１の支持部と前記支持台の間の前記固定部材の厚みより厚いことを特徴とする。

本発明の構造では、一例としては、圧電振動片が搭載される支持台の第１の支持部が搭載される箇所を、他の箇所より高く形成しておくことによって実現される。この構造によれば、圧電振動片は、支持台上に厚みの薄い固定部材を介在させて第１の支持部で支持され、第２の支持部と支持台の間には、厚みの厚い固定部材が介在する。第２の支持部は、前述したように圧電振動片の基部に設けられている。従って、第２の支持部の固定部材が第１の支持部の固定部材よりも厚く設定されることで撓み易くなり、第２の支持部の固定による駆動振動や検出振動への影響を少なくすることができる。

また、本発明の圧電振動片の支持構造は、前述の第１の支持部が、前記振動腕の周囲に形成される枠部に連続して形成される圧電振動片と、前記圧電振動片が固着されるベース部材と、が備えられ、前記圧電振動片に形成された枠部が、前記ベース部材に固着されていることを特徴とする。
ここで、ベース部材は、前述した支持台としての機能を有し、後述する圧電振動片を収納する容器の一部のことを示す。

このような構造によれば、圧電振動片は、支持部を含む枠部がベース部材に、例えば前述した固定部材を用いて固定されて支持されているために、より一層、安定して支持することができる。また、前述したような支持台を使用せずに、圧電振動片を直接ベース部材に固定することができるので、構造を簡素化でき、小型化することができる。

さらに、このような圧電振動片の支持構造は、前記圧電振動片の枠部の周縁部が、前記ベース部材の周縁部に固着されることが好ましい。

このようにすれば、圧電振動片は、固定部材の材質が導電性接着剤に限定されず、ベース部材に直接固定されるので、より一層固定力が高まり、圧電振動子の振動漏れを減少させることができる。

本発明による圧電振動子は、前述の圧電振動片と、前記圧電振動片を固定するベース部材と、前記圧電振動片を収納して前記ベース部材とで密閉固定する蓋部材と、を備えることを特徴とする。

このようにすれば、圧電振動片はベース部材と蓋部材で密閉されているので、外部から振動や衝撃が加えられても、安定した駆動振動や検出振動が保たれる圧電振動子を提供できる。また、本発明の圧電振動子の内部は、例えば真空状態であり、湿度、衝撃などの外部環境の影響を受けないので、長期間にわたって、所定の性能を維持することができる。

本発明の振動型圧電ジャイロスコープは、前述した圧電振動片と、前記圧電振動片を駆動振動するための駆動回路と、前記圧電振動片に外部から回転角速度を加えたときに、前記圧電振動片に生ずる検出振動を検出する検出回路と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、圧電振動片は、弾性を有する梁を有しているので、外部から振動や衝撃が加えられても、安定した駆動振動や検出振動が保たれ、また、圧電振動片を支持することにより駆動振動や検出振動が、影響されにくい振動型圧電振動片を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３には本発明の実施例１に係る圧電振動片、図４〜図７には圧電振動片の支持構造、図８〜図１１には圧電振動片の動作、図１２には実施例１に係る振動型圧電ジャイロスコープが示され、図１３〜図１５には本発明の実施例２に係る圧電振動片及び圧電振動片の支持構造、図１６，１７には圧電振動片の動作が示され、図１８，１９には実施例３に係る圧電振動子が示され、図２０〜図２２には実施例４に係る圧電振動片が示されている。また、図２３図〜図２９には本発明の実施例５に係る圧電振動片及び振動型圧電ジャイロスコープが示され、図３０には実施例６に係る振動型圧電ジャイロスコープが示され、図３１には実施例７に係る圧電振動子が示されている。

図１〜図３は本発明の実施例１に係わる圧電振動片の形態を示している。図１は、実施例１に係わる圧電振動片の形状を示す平面図である。また、図２、図３は、圧電振動片の表面に形成された電極パターンを示す平面図である。図１において、圧電振動片１０は、ＸＹ平面内に形成される。実施例１では、圧電振動片は水晶で形成され、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸及び光学軸と呼ばれるＺ軸のＸ軸とＹ軸を平面方向に切り出されたＺカットの水晶基板である。

圧電振動片１０は、所定の厚みの水晶基板で形成されている。圧電振動片１０の平面形状は、水晶の結晶軸に合わせてＸＹ平面に拡がりを持ち、中心点Ｇに対して１８０°点対称の形状をしている。中心点Ｇは圧電振動片１０の重心位置である。また、図１では図示していないが、圧電振動片１０の表面には、後述する所定の電極が形成されている（図２、図３、参照）。

圧電振動片１０には、Ｘ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ平行な端面をもつ矩形状の基部１２が形成され、基部１２のＹ軸に平行な２端面の中央からＸ軸に平行な方向に延出される二つの駆動振動系１４−１，１４−２と、基部１２のＸ軸に平行な２端面の中央からＹ軸に平行な方向に延出される二つの検出振動腕２０−１，２０−２とが形成されている。駆動振動系１４−１は、基部１２の端面と連結する連結腕１８−１、この連結腕１８−１から連結腕１８−１に対して交差する方向に延出される二つの駆動振動腕１６−１，１６−２で構成されている。同様に、中心点Ｇの反対側にある駆動振動系１４−２は、連結腕１８−２と２つの駆動振動腕１６−３，１６−４で構成されている。

駆動振動腕１６−１，１６−２，１６−３，１６−４の先端には、それぞれ他の部分より幅の広い略四角形の重り部２２−１，２２−２，２２−３，２２−４が形成されている。また、検出振動腕２０−１及び２０−２の腕の先端にも、他の部分より幅の広い略四角形の重り部２２−５，２２−６が形成されている。
駆動振動腕１６−１，１６−２，１６−３，１６−４の幅方向中央には、厚み方向に凹形状の溝２４−１，２４−２，２４−３，２４−４が形成され、同様に検出振動腕２０−１，２０−２にも溝２４−５，２４−６が形成されている。
梁３２−１，３２−２，３２−３，３２−４の各部の幅と長さは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に適度な弾性が得られる寸法に設定されている。

前述の重り部２２−１〜２２−６、及び溝２４−１〜２４−６は、圧電振動片１０を小さく形成するための構成であるが、本発明を特に限定するものではない。
駆動振動腕１６−１，１６−２，１６−３，１６−４は、所定の周波数の駆動振動が発生するように、駆動振動腕１６−１〜１６−４の幅や長さ、重り部２２−１〜２２−４の寸法、溝２４−１〜２４−４の寸法などが設定されている。また、検出振動腕２０−１，２０−２、及び連結腕１８−１，１８−２は、所定の検出振動が発生するように、前記検出振動腕２０−１，２０−２の幅や長さ、重り部２２−５，２２−６の寸法、溝２４−５，２４−６の寸法などが設定されている。

また、圧電振動片１０には、基部１２の一方の面の中央に第２の支持部４０が形成され、第２の支持部４０は中心点Ｇを含んでいる。第２の支持部４０は、圧電振動片１０を後述する基板６０（図１２、参照）に対向して搭載する際の、基部１２の支持台に面する面の中央部小領域である。第２の支持部４０は、略円形状であって、前記基部１２の面積の１／４〜１／１０００の面積である。好適には、１／１６〜１／１００の面積に設定される。

前述した梁３２−１，３２−２，３２−３，３２−４の先端には、それぞれ略四角形の第１の支持部３０−１，３０−２，３０−３，３０−４が形成されている。本実施例１における圧電振動片１０は、前述した４つの第１の支持部３０−１〜３０−４と第２の支持部４０の５箇所を支持部として形成され、後述する基板６０に搭載される。

また、前述した梁３２−１〜３２−４は、基部１２の周縁部の振動に対して弾性を有する形状に形成されているので、圧電振動片１０を基板６０に搭載した際における外部からの振動や衝撃を吸収するようになっている。

なお、本実施例１の圧電振動片１０は、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工で一体形成することができ、同時に複数個の圧電振動片を形成することができる。

次に、図２及び図３に基づいて、本実施例１の圧電振動片１０の電極パターンを説明する。図２は、本実施例１の圧電振動片１０の一方の主面の電極パターンを示す平面図である。また、図３は、他方の主面の電極パターンを示す平面図である。ここで、主面とは圧電振動片１０に形成されたＸＹ平面に平行な面であって、図３に示す面が、後述する圧電振動片１０の支持構造における支持台としての基板６０に対向する面である（図１２、参照）。図１に示した構成部分を、同じ符号で示し、説明を省略する。図２及び図３において、格子縞の部分は導通電極を示し、複数の電極を判別しやすくするために斜め縞、縦縞、横縞で表示している。また、図示していないが、Ｚ軸に平行な面（以下側面という）にも、電極が形成されている。但し、図２、図３の図中矢印Ｓで示した側面には、電極が形成されておらず、隣接電極との電気的な絶縁が取られている。

駆動振動腕１６−１，１６−２の両主面には、腕の幅中央部に、腕の長さ方向に長い第１の駆動電極５２−１が形成されている。また、側面両側には、第２の駆動電極５２−２が形成されている。一方駆動振動腕１６−３，１６−４の両主面には、腕の幅中央部に、腕の長さ方向に長い第２の駆動電極５２−２が形成されている。また、側面両側には、第１の駆動電極５２−１が形成されている。

第１の駆動電極５２−１は、前述の連結腕１８−１，１８−２、前記基部１２に形成された接
続電極５８−１で接続され、さらに第１の支持部３０−２の表面に形成された導通電極５
０−２に電気的に接続されている。また、第２の駆動電極５２−２は、同様に接続電極５
８−２で第１の支持部３０−３の表面に形成された導通電極５０−３に電気的に接続され
ている。

検出振動腕２０−１の両主面には、腕の幅中央部に腕の長さ方向に長い第１の検出電極５４−１が形成されている。また、検出振動腕２０−２の両主面には、同様に第２の検出電極５４−２が形成されている。そして検出振動腕２０−１及び２０−２の側面両側には、第３の検出電極５４−３が形成されている。

第１の検出電極５４−１は、基部１２及び梁３２−１に形成された接続電極５８−３で、第１の支持部３０−１の両面に形成された導通電極５０−１に接続されている。また、第２の検出電極５４−２は、接続電極５８−４で第１の支持部３０−４の表面に形成された導通電極５０−４に電気的に接続されている。そして、第３の検出電極５４−３は、基部１２に形成された接続電極５８−５で接続され、第２の支持部４０に形成された導通電極５６に接続されている。

以上のように、本実施例１の圧電振動片１０では、第１の支持部３０−２に形成された導通電極５０−２と第１の支持部３０−３に形成された導通電極５０−３との間に駆動信号を印加することで、第１の駆動電極５２−１と第２の駆動電極５２−２の間に電界を生じ、駆動振動腕１６−１，１６−２，１６−３，１６−４を駆動振動することができる。

また、検出振動腕２０−１に生じた検出振動は、第１の検出電極５４−１と第３の検出電極５４−３との間の電荷として現われ、第１の支持部３０−１に形成された導通電極５０−１と第２の支持部４０に形成された導通電極５６から信号として取り出すことができる。同様に、検出振動腕２０−２に生じた検出振動は、第１の支持部３０−４に形成された導通電極５０−４と前記第２の支持部４０に形成された導通電極５６から信号として取り出すことができる。

なお、前述した本実施例１の圧電振動片１０の電極パターンは、形状形成した圧電振動片１０の表面に金属膜を形成し、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工を行うことで形成することができる。

続いて、図４及び図５に基づいて、本実施例１の圧電振動片１０の支持構造を説明する。図４は、図１に示した圧電振動片１０のＡ−Ａ線に対応する位置での支持構造の断面を示している。図５は、同じく図１のＢ−Ｂ線に対応する位置での支持構造の断面を示している。図１と同じ構成部分を同じ符号で示し、説明を省略する。本実施例では、固定部材として導電性接着剤７０を使用し、圧電振動片１０を搭載する支持台として、セラミックス材などで形成された基板６０を使用している。

図４及び図５において、圧電振動片１０は、基板６０に対向して搭載されている。そして、第１の支持部３０−１，３０−２，３０−３，３０−４及び第２の支持部４０と、基板６０との間を、導電性接着剤７０で接着固定されている。導電性接着剤７０は厚みを持っており、圧電振動片１０は、基板６０との間に隙間をもって搭載されており、駆動振動系１４−１，１４−２及び検出振動腕２０−１，２０−２は、基板６０に接触しない。

基板６０には、後述する図６、図７に示す電極パターンが形成されており、導電性接着剤７０で導通電極５０−１，５０−２，５０−３，５０−４及び５６とそれぞれ電気的な接続がとられている。
ここで、導電性接着剤７０は、弾性のある材料であることが好ましい。弾性のある導電性接着剤としては、シリコーン樹脂を基材とした導電性接着剤などが知られている。

図６及び図７は、基板６０の電極パターンを示している。図６は、圧電振動片１０を搭載する面の電極パターン図であり、図７は、反対面の電極パターン図である。図６、図７では、図中、斜線で示した部分が電極パターンを示し、格子縞が他の部品と電気的導通をとるための電極ランドを示している。

図６において、基板６０の略中央部に、振動片搭載用電極ランド６１−１，６１−２，６１−３，６１−４が形成されており、それぞれ圧電振動片１０の第１の支持部３０−１，３０−２，３０−３，３０−４が接着固定される部分である。また、６１−５は、複数の電極スリット６４で囲われた振動片搭載用電極ランドであり、圧電振動片１０の第２の支持部４０が接着固定される部分である。電極スリット６４は、導電性接着剤７０が振動片搭載用電極ランドから周辺に流れ出さないために設けられている。

図７において、略四角形の基板６０の長辺端部両側には外部導通用電極ランド６２−１，６２−２，６２−３，６２−４及び６２−５Ａ，６２−５Ｂが形成されている。外部導通用電極ランド６２−１，６２−２，６２−３，６２−４，６２−５Ａ，６２−５Ｂは、それぞれ図６に示す電極パターン６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｃ，６３Ｂ，６３Ａを介して、振動片搭載用電極ランド６１−１，６１−２，６１−３，６１−４，６１−５に接続されている。

以上のように、本実施例１の圧電振動片１０の支持構造では、固定部材として導電性接着剤７０を用い、圧電振動片１０に構成された四つの第１の支持部３０−１，３０−２，３０−３，３０−４と第２の支持部４０の５箇所を支持固定している。また、同時に基板６０に形成された振動片搭載用電極ランド６１−１，６１−２，６１−３，６１−４，６１−５と電気的な接続が行われている。

次に、本実施例１の支持構造による圧電振動片１０の動作を説明する。圧電振動片１０は、前記基部１２の周縁部に発生する振動を梁３２−１，３２−２，３２−３，３２−４の撓みによって吸収する。このことにより、大きな振動が発生していない前記基部１２の中央部以外の箇所（具体的には、前記第１の支持部３０−１，３０−２，３０−３，３０−４）を支持固定しても、駆動振動や検出振動を抑圧しにくい。

図８及び図９は、本実施例１の圧電振動片１０の動作を模式的に説明するための平面図である。図８、図９においては、振動形態をわかりやすく表現するために、各振動腕は簡略化して線で表している。また、前述した梁３２−１，３２−２，３２−３，３２−４と第１の支持部３０−１，３０−２，３０−３，３０−４は省略している。図１と同じ構成部分を同じ符号で示し、説明を省略する。

図８は、駆動振動を説明する図である。図８において、駆動振動は、駆動振動腕１６−１，１６−２，１６−３，１６−４の矢印Ａで示す屈曲振動であって、実線で示す振動姿態と、点線で示す振動姿態を所定の周波数で繰り返している。このとき、駆動振動腕１６−１，１６−２と駆動振動腕１６−３，１６−４とが、中心点Ｇを通るＹ軸で線対称の振動を行っているので、基部１２、連結腕１８−１，１８−２及び検出振動腕２０−１，２０−２は、ほとんど振動しない。

図９は、検出振動を説明する図である。図９において、検出振動は、実線で示す振動姿態と、点線で示す振動姿態を、前記駆動振動の周波数で繰り返している。検出振動は、圧電振動片１０が図８に示した駆動振動を行っている状態で、圧電振動片１０にＺ軸周りの回転角速度ωが加わった時、駆動振動系１４−１，１４−２に矢印Ｂで示す方向のコリオリ力が働くことによって発生する。

このことより、駆動振動系１４−１，１４−２が、矢印Ｂで示す振動を行う。矢印Ｂで示した振動は、中心点Ｇに対して周方向の振動である。また同時に、検出振動腕２０−１，２０−２は、矢印Ｃに示すように、矢印Ｂの振動に呼応して矢印Ｂとは周方向反対向きの振動を行う。

このとき、基部１２の周縁部は、矢印Ｄで示すように、中心点Ｇに対して周方向に振動する。これは、検出振動が駆動振動系１４−１，１４−２と検出振動腕２０−１，２０−２だけの釣り合い振動でなく、基部１２を含めた釣り合い振動となっているからである。

前述した矢印Ｄで示す基部１２の周縁部の振動振幅は、矢印Ｂで示す駆動振動系１４−１，１４−２の振動振幅や、矢印Ｃで示す検出振動腕２０−１，２０−２の振動振幅に比べて小さいが、例えば基部１２の周縁部を基板６０に導電性接着剤などで接着固定した場合、固定したことによって基部１２の周縁部の振動振幅が抑圧され、検出振動全体が抑圧される。

図１０及び図１１は、本実施例１における検出振動の振動姿態をさらに詳しく説明する模式的な平面図である。図１０及び図１１では、図９に対して、梁３２−１，３２−２，３２−３，３２−４と第１の支持部３０−１，３０−２，３０−３，３０−４とを付加している。各振動腕と梁とを線で表し、各支持部を黒丸で表している。図１０は、図９の実線で示す振動姿態に対応しており、図１１は、図９の点線で示す振動姿態に対応している。図１と同じ構成部分を同じ符号で示し、説明を省略する。

図１０及び図１１において、第１の支持部３０−１，３０−２，３０−３，３０−４及び第２の支持部４０は、基板６０に接着固定されているので、各振動姿態間で互いの位置関係は変化しない。検出振動では、図９で説明したように基部１２の周縁部が中心点Ｇに対して周方向の振動をしている。このとき、梁３２−１，３２−２，３２−３，３２−４は、基部１２の周縁部の動きに合わせて撓むことができる。

梁３２−１，３２−２，３２−３，３２−４は、Ｙ軸に平行な梁３２−１Ｂ，３２−２Ｂ，３２−３Ｂ，３２−４ＢがＸ軸方向に撓みやすく、Ｘ軸に平行な梁３２−１Ａ，３２−２Ａ，３２−３Ａ，３２−４ＡがＹ軸方向の撓みやすいので、基部１２の周縁部周方向の振動に対応することができる。

次に、図１２に基づいて、圧電振動片１０を用いた振動型圧電ジャイロスコープ９０の構造を説明する。図１２は、本実施例１に係わる振動型圧電ジャイロスコープ９０の構造を示す断面図である。図４、図５と同じ構成部分を同じ符号で示し、説明を省略する。図１２において、振動型圧電ジャイロスコープ９０は、圧電振動片１０と、半導体装置８０とが、ベース部材８２及び蓋部材８４で構成される容器に収納されている。ベース部材８２及び蓋部材８４で構成される容器は、気密封止され、内部は真空が保たれている。
ベース部材８２は、積層セラミックスで形成されており、必要な電極配線が施されている。ベース部材８２の周縁部上面には、金属膜が形成され、蓋部材８４は、金属で形成されており、ベース部材８２の上面に溶接される。

半導体装置８０は、圧電振動片１０を駆動振動するための駆動回路と、圧電振動片１０に外部から回転角速度を加えたときに、圧電振動片１０に生ずる検出振動を検出して、回転角速度に対応する電気信号を出力する検出回路とを含んで構成されている。
半導体装置８０は、ベース部材８２の最下段面に固着され、金線７６でベース部材８２に形成されている電極配線（図示しない）に接続されている。圧電振動片１０は、基板６０に導電性接着剤７０で接着固定され、基板６０が、ベース部材８２の中段に、導電性接着剤７４で接着固定されている。

以上の構成により、圧電振動片１０に形成されている駆動電極と検出電極が、基板６０に形成された電極パターンとベース部材８２の電極配線及び金線７６を経由して、半導体装置８０に電気的に接続されている。このことにより、圧電振動片１０は、半導体装置８０の駆動回路で駆動振動され、回転角速度に応じた検出振動の信号を、半導体装置８０の検出回路に出力する。そして、半導体装置８０は、回転角速度に対応した電気信号を出力する。

従って、前述した実施例１では、圧電振動片１０が、基部１２から放射状に延出された梁３２−１〜３２−４の先端に設けられた第１の支持部３０−１，３０−２，３０−３，３０−４と、基部１２の中央部に設けられた第２の支持部４０と、の５箇所の支持部によって基板６０に固着されているので、基板６０上において安定した姿勢で支持することができる。

また、梁３２−１〜３２−４は、基部１２の周縁部の振動に対して弾性を持つように形状形成されているので、圧電振動片１０の基板６０への固着による駆動振動や検出振動への影響を少なくすることができる他、外部からの振動や衝撃などに対しても梁３２−１〜３２−４で吸収し、圧電振動片１０の駆動振動や検出振動に与える影響を減ずることができる。

さらに、圧電振動片１０の各振動腕の表面に形成された駆動電極５２−１，５２−２及び検出電極５４−１〜５４−３が、各支持部の表面に形成された導通電極５０−１〜５０−４，５６に接続されているので、導通電極５０−１〜５０−４，５６で所定の電気的な接続を行え、電極パターンの構成を簡素化することができる。

また、本実施例１の圧電振動片１０の支持構造によれば、計５箇所の支持部で支持しているので、外部から振動や衝撃が加わっても、基板６０に対して安定した姿勢を保つことができる。そして、圧電振動片１０と基板６０との間に隙間を安定して確保でき、外部から振動や衝撃が加わっても、駆動振動腕１６−１〜１６−４、検出振動腕２０−１，２０−２が基板に接触しないので、駆動振動や検出振動を安定に保つ事ができる。

また、固定部材として導電性接着剤７０を用いているので、金属ワイヤーなどの他の電気的接続手段を用いなくても、少ないスペースで所定の電気的接続が行える。
また、導電性接着剤７０が弾性を持っているので、外部からの振動や衝撃を和らげ、さらに駆動振動や検出振動を安定に保つ事ができる。また、固定部材が各支持部に漏洩してきている振動の緩衝材として働くので、各支持部の固定による駆動振動や検出振動への影響をさらに少なくすることができる。

本実施例１の振動型圧電ジャイロスコープ９０は、安定した姿勢が保たれる圧電振動片１０、または圧電振動片の支持構造を用いて構成されているので、外部から振動や衝撃が加わっても、振動が妨げられることがなく安定して動作することができる。また、圧電振動子の容器内は真空状態であり、湿度、衝撃などの外部環境の影響を受けないので、長期間にわたって、所定の性能を維持することができる。

次に、図１３〜図１７に基づいて、本発明に係わる実施例２の形態を説明する。
実施例２は、実施例１の形態に対して、圧電振動片１１０の基部１１２に設けた第２の支持部１４０の構造に特徴を有している。
はじめに、本実施例２の圧電振動片１１０の形状を説明する。
図１３、図１４は、実施例２における圧電振動片１１０の基部１１２の形状及び電極パターンを示す平面図である。図１３では、一方の主面を示し、図１４は他方の主面を示している。本実施例２の各腕部の形状及び電極パターンは、実施例１の形態と同じであるので、図１３、図１４においては省略してある。

図１３、図１４において、圧電振動片１１０の基部１１２は、基部１１２の中央部に中心点Ｇを挟んで１対の開口部１００が形成されている。そして、１対の開口部１００の間に弾性を有する第２の梁１０２−１，１０２−２が形成され、第２の梁１０２−１と１０２−２の中央部には第２の支持部１４０が形成される。第２の支持部１４０の中心は、圧電振動片１１０の中心点Ｇにほぼ一致している。
また、第２の梁１０２−１，１０２−２の延出方向中心線は、圧電振動片の中心点Ｇを通るＹ軸線に一致している。なお、第２の梁１０２−１，１０２−２における各部の幅と長さは、Ｙ軸方向に適度な弾性が得られる寸法に設定されている。

図１３、図１４において、図中、斜線部は電極パターンを示している。第２の支持部１４０の表面には、導通電極１５６が形成されている。接続電極による各部の電気的な接続は、第１の実施の形態と同じなので説明を省略する。

次に、本実施例２に係る圧電振動片１１０の支持構造について説明する。
図１５は、図１３におけるＣ−Ｃ線に対応する位置での本実施例２の圧電振動片１１０の支持構造を示す断面図である。図１５において、第２の支持部１４０は、基部１１２から開口部１００の間に離れた位置にあり、導電性接着剤１７０で、基板１６０に接着固定されている。そして、導通電極１５６は、基板１６０上の振動片搭載用電極ランド１６１−５に電気的に接続されている。

次に、本実施例２の圧電振動片１１０の動作について説明する。
図１６、図１７は、本実施例２の圧電振動片１１０における検出振動の振動姿態を模式的に表す平面図である。図１０、図１１と同様に、各振動腕と梁を線で表し、各支持部を黒丸で表している。図９の実線に対応する振動姿態を図１６に、図９の点線に対応する振動姿態を図１７に示している。図１３、図１４と同じ構成部分を同じ符号で示し、説明を省略する。

図１６及び図１７において、基部１１２の周縁部は、前述した実施例１と同様に中心点Ｇに対して周方向の振動をしている。そして、第２の梁１０２−１，１０２−２が結合している開口部１００の内周縁も、中心点Ｇに対して周方向の振動をしている。このとき、第２の梁１０２−１，１０２−２は、第２の支持部１４０を支点として、周方向に弾性を持って撓むことができる。

従って、前述の実施例２の構造によれば、前述した第１の支持部３０−１〜３０−４に加え、基部１１２に設けられ第２の支持部１４０が設けられ、第２の支持部１４０も弾性を有する梁１０２−１，１０２−２を有しているため、基部１１２周辺の振動をこの梁で吸収するために、第２の支持部１４０まで振動が伝達することを減少させることができる。このことにより、第２の支持部１４０を設けることによる駆動振動や検出振動への影響を少なくすることができる。

次に、図１８及び図１９に基づいて、本発明に係わる圧電振動片の支持構造に係る実施例３の形態を説明する。図１８、図１９は、振動型圧電ジャイロスコープに用いられる圧電振動子の構造を示している。
図１８は、本実施例３の圧電振動子２００の平面図であり、蓋部材２８４の一部を切り取り、内部を透視している。図１９は、図１８で示したＤ−Ｄ線における断面図である。本実施例３に搭載されている圧電振動片１０の形状は、前述した実施例１で説明した圧電振動片１０と同じである。

図１８及び図１９において、圧電振動子２００は、圧電振動片１０を、ベース部材２８２と蓋部材２８４で構成される容器に収納されている。ベース部材２８２の凹部底面には、凸状の支持電極２６０が形成されており、圧電振動片１０の第１の支持部３０−１，３０−２，３０−３，３０−４が、支持電極２６０に導電性接着剤２７０で接着固定されている。また、第２の支持部４０が、ベース部材２８２の凹部底面に形成された電極ランド２６２に、導電性接着剤２７１で接着固定されている。

ベース部材２８２は、積層セラミックス材で形成されている。支持電極２６０及び電極ランド２６２は、ベース部材２８２の外面に形成された外部接続電極２６４に接続されている。支持電極２６０は、例えば、電極ランド２６２の材料をスクリーン印刷でセラミックス材に積層する際に、支持電極２６０の部分のみ複数回印刷することによって、電極ランド２６２より高く形成している。

また、蓋部材２８４は、金属で形成されており、ベース部材２８２の上面に形成された金属層に溶接される。ベース部材２８２及び蓋部材２８４で構成される容器の内部は真空に保たれている。
本実施例３の圧電振動子２００は、振動型圧電ジャイロスコープを形成する回路基板に搭載される（図示しない）。外部接続電極２６４を駆動回路や検出回路に接続することにより、振動型圧電ジャイロスコープを構成することができる。

従って、前述した本実施例３の圧電振動片１０の支持構造によれば、第２の支持部４０の導電性接着剤２７１が、第１の支持部３０−１〜３０−４の導電性接着剤２７０の厚みより厚くすることにより、第２の支持部４０の動きに応じて撓みやすいために、特に、基部１２の平面回転方向の振動に対して、導電性接着剤２７１が、捩れやすく、第２の支持部４０の固定による駆動振動や検出振動への影響を少なくすることができる。

なお、本実施例３では、圧電振動片として、前述した実施例１で示した圧電振動片１０を用いたが、実施例２で説明した（図１３、図１４、参照）圧電振動片１１０を用いることができ、第２の支持部１４０の固定による駆動振動や検出振動への影響を、さらに少なくすることができる。

続いて、圧電振動片の他の実施例について図面に基づき説明する。
図２０〜図２２は、本発明に係わる実施例４の圧電振動片の平面図を示す。実施例４は、実施例１で示した圧電振動片１０（図１、参照）の梁及び梁の先端に形成される支持部の形状に特徴を有する。図２０〜図２２において、実施例１の圧電振動片１０と同じ構成部分には同じ符号を付け、その説明を省略する。

図２０で示す圧電振動片１０Ａは、基部１２の４箇所の角部からそれぞれ２本の弾性を有する梁３２Ａ−１，３２Ａ−２と、３２Ａ−３，３２Ａ−４と、３２Ａ−５，３２Ａ−６と、３２Ａ−７，３２Ａ−８と、がそれぞれ直角方向に設けられており、これら梁の交差する先端に、第１の支持部３０−１，３０−２，３０−３，３０−４が形成されている。基部１２の中央には第２の支持部４０が設けられ、前述した実施例１と同様な支持構造によって、支持台としての基板６０に導電性接着剤によって固定される（図１２、参照）。

図２１は、基部１２から延出される他の形状の梁を有する圧電振動片１０Ｂを示す。梁及び第１の支持部以外は、実施例１（図１、参照）と同じため、共通部分の説明は省略し、共通部分の符号は同じに附与している。図２１において、圧電振動片１０Ｂは、基部１２の４箇所の角部から４本梁が正方形の辺の一辺を構成するように渦巻き状に連続して形成された梁３２Ｂ−１，３２Ｂ−２，３２Ｂ−３，３２Ｂ−４が設けられている。これら梁の内側先端には、それぞれ第１の支持部３０−１，３０−２，３０−３，３０−４が形成されている。基部１２の中央には、第２の支持部４０が設けられ、前述の実施例１と同様な支持構造によって、支持台としての基板６０に導電性接着剤によって固定される（図１２、参照）。

さらに、図２２には実施例４の他の圧電振動片１０Ｃが示されている。梁及び第１の支持部以外は、実施例１（図１、参照）と同じため、共通部分の説明は省略し、共通部分の符号は同じに附与している。図２２において、圧電振動片１０Ｃは、基部１２の４箇所の角部から略Ｓ字状の梁３２Ｃ−１，３２Ｃ−２，３２Ｃ−３，３２Ｃ−４が設けられている。これら梁の先端には、略四角形の第１の支持部３０−１，３０−２，３０−３，３０−４が形成されている。基部１２の中央には、第２の支持部４０が設けられ、前述の実施例１と同様な支持構造によって、支持台としての基板６０に導電性接着剤によって固定される（図１２、参照）。

従って、前述の実施例４によれば、圧電振動片１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの梁の長さや、その形状を様々にかえることによって、弾性部の長さを調整することにより撓みやすくし、圧電振動片の大きさを変えることなく基部１２の振動を支持部に伝達することを抑止することができ、安定した駆動振動や検出振動を得ることができる。
なお、第２の支持部４０は、実施例１と同じにしたが実施例２と同様に基部１２に弾性を有する第２の梁を形成することができ、より一層、安定した駆動振動や検出振動を得ることができる。

続いて、本発明の実施例５について図面に基づき説明する。図２３〜図２５には、本実施例５に係る圧電振動片の平面図が示されている。実施例５の圧電振動片は、実施例１に示される梁及び支持部の形状に特徴を有し、その他の部分は実施例１（図１、参照）と同じであるため、共通部分の説明は省略し、符号を共通にしている。図２３において、圧電振動片１０は、中央部に略四角形の基部１２が形成され、基部１２の対向するＸ方向端部辺から連結腕１８−１，１８−２が延出され、それらの先端部近傍から連結腕１８−１，１８−２の直角方向両側に駆動振動腕１６−１，１６−２と１６−３，１６−４とが延出され、それら駆動振動腕先端には、重り部２２−１，２２−２と２２−３，２２−４が形成されている。

また、基部１２の対向するＹ方向端部辺から両側に検出振動腕２０−１，２０−２が延出され、それらの先端には略四角形の重り部２２−５，２２−６が形成されている。これら上述した基部、駆動振動腕、検出振動腕の形状は実施例１の圧電振動片１０（図１に示す）と同じである。基部１２の四つの角部からは、弾性を有する断面が矩形の梁３２−１，３２−２，３２−３，３２−４がＹ軸に平行に延出されている。これらの梁３２−１，３２−２，３２−３，３２−４は、図２３に示すように略クランク形状を連続した形状に形成され、その先端部は梁の部分よりも幅が広く形成されている。この幅が広くなっている部分が、実施例１に示す第１の支持部３０−１，３０−２，３０−３，３０−４に相当する（図中、二点鎖線で示す）。

上述の第１の支持部のうち、Ｙ軸の同じ方向にある支持部３０−１と支持部３０−３とは枠部１３０に連結され、他方の支持部３０−２と支持部３０−４とは枠部１３１に連結され一体化される。
なお、圧電振動片１０は、基部１２の中心点Ｇを軸にしてＸ方向及びＹ方向において対称形である。

続いて、実施例５の圧電振動片１０の変形例について図面に基づき説明する。
図２４は、実施例５の変形例に係る圧電振動片１０の平面図を示す。なお、この変形例は、基部から延出される梁の形状のみが先述の実施例５の圧電振動片（図２３、参照）と異なるため、異なる部分についてのみ説明する。図２４において、基部１２の四つの角部からＹ軸方向にそれぞれ弾性を有する梁３２−１，３２−２，３２−３，３２−４が延出されている。梁３２−１，３２−２，３２−３，３２−４は、略クランク形状に形成されている。Ｙ軸の同じ方向にある梁３２−１，３２−３の先端部は枠部１３０に連結され、また、他の方向にある梁３２−２，３２−４の先端部は枠部１３１に連結されている。
なお、この圧電振動片１０は、基部１２の中心点Ｇを軸にＸ方向及びＹ方向において対称形である。

次に、実施例５の圧電振動片１０の他の変形例について図面に基づき説明する。
図２５は、実施例５の他の変形例に係る圧電振動片１０の平面図を示す。なお、この変形例は、枠部の形状が先述の実施例５の圧電振動片（図２３、参照）と異なるため、異なる部分についてのみ説明する。共通部分には同じ符号が附与されている。図２５において、枠部１３２は、駆動振動腕１６−１，１６−２，１６−３，１６−４と、検出振動腕２０−１，２０−２の全周を囲むように一体で形成されており、基部１２の四つの角部から梁３２−１，３２−２，３２−３，３２−４が延出される。これらの梁の形状は実施例５で示した梁の形状（図２３で示す）と同じである。これらの梁の先端部は、枠部１３２に連結されている。

この枠部１３２と、駆動振動腕１６−１〜１６−４と検出振動腕２０−１，２０−２及び梁３２−１〜３２−４と、の間は略同じ間隙を有するよう設定される。つまり、枠部１３２を含む枠部１３２内の圧電振動片１０の各部位の間隙が略同じ大きさに設定されているということである。なお、前述した実施例５（図２３、参照）の圧電振動片１０も各部の間隙も略同じ大きさに設定され、図２４で示した圧電振動片１０もまた枠部１３０，１３１を他の部分との間隙を略同じになるように展開することが可能である。
なお、この圧電振動片１０は、基部１２の中心点Ｇを軸にＸ方向及びＹ方向において対称形である。

さらに、実施例５の圧電振動片の他の変形例を図面に基づき説明する。
図２６は、実施例５の他の変形例に係る圧電振動片１０の平面図を示す。なお、この変形例は、梁の断面形状の一部が先述の実施例５（図２３〜図２５、参照）と異なるため、異なる部分のみ説明する。なお、この変形例は、先述した図２４に示す圧電振動片の平面形状を例として説明している。図２６（ａ）は、実施例５の他の変形例に係る圧電振動片の平面図であり、図２６（ｂ）及び図２６（ｃ）は図２６（ａ）をＥ方向から視認した要部断面図である。

図２６（ａ），（ｂ）において、圧電振動片１０の中央部の略四角形の基部１２の四つの角部から梁３２−１〜３２−４が延出されている。この梁３２−１〜３２−４と基部１２との連結部には、圧電振動片１０の両主面に凹部３３，３４が形成されている。この凹部３３，３４は基部１２の端面から梁３２−１〜３２−４の幅と略同じ幅で、且つ、残り厚みが１／３程度の大きさに設定され、梁を構成する他の部分より剛性を小さくしている。

図２６（ｃ）では、前述の凹部３３，３４が基部１２の端部から枠部１３０または１３１の梁との連結部までにわたって形成されている。つまり、梁３２−１〜梁３２−２が基部１２や枠部１３０，１３１の厚みよりも薄く形成され、これらの剛性よりも小さくなるように設定される。
なお、この凹部３３，３４は前述した実施例１ないし実施例４に示した圧電振動片にも応用することができる。

次に前述の実施例５に係る圧電振動片１０に形成される電極パターンについて図面に基づき説明する。
図２７、図２８は、実施例５に係る圧電振動片１０の電極パターンの構成を示す平面図である。図２７には、後述する（図２９、参照）ベース部材８２に対向する主面（以降、表面と称す）が示され、図２８には、他の主面（以降、裏面と称す）の電極パターンを示す平面図が示されている。なお、本実施例５の特徴のある部分を中心に説明し、他の部分は省略することがある。図２７、図２８では、斜線で囲まれた部分が主面に形成された電極、太い実線で示した部分が側面に形成された電極を表している。図２７、図２８において、この圧電振動片１０には、少なくとも駆動信号電極、駆動信号ＧＮＤ電極、検出１信号電極、検出１信号ＧＮＤ電極、検出２信号電極、検出２信号ＧＮＤ電極が形成されている。

駆動信号電極は、駆動振動腕１６−３，１６−４の腕部の表面に連続した電極パターン１５０−１と、駆動振動腕１６−１，１６−２の裏面に形成された電極パターン１５０−２が裏面側において連結腕１８−１と基部１２に連続して形成された電極パターン１５０−３と、梁３２−１の側面に形成された電極パターン１５０−４と、が枠部１３０に形成された駆動信号の導通電極部１５０に連続して形成されている。

駆動信号ＧＮＤ電極は、駆動振動腕１６−１，１６−２の表面に形成された電極パターン１５１−１と、駆動振動腕１６−３，１６−４の裏面に形成された電極パターン１５１−２と、連結腕１８−１の側面に形成された電極パターン１５１−３と、基部１２の表面に形成された電極パターン１５１−４と、梁３２−３の側面に形成された電極パターン１５１−５と、が枠部１３０に形成された駆動信号ＧＮＤの導通電極部１５１に連続して形成されている。

また、検出１信号電極は、検出振動腕２０−１の腕部と基部１２の表面に形成された電極パターン１５２−１と、梁３２−１の側面に形成された電極パターン１５２−２と、が検出１信号電極の導通電極部１５２に連続して形成されている。

また、検出１信号ＧＮＤ電極は、基部１２と梁３２−１の表面に形成された電極パターン１５３−１が検出１信号ＧＮＤ電極の導通電極部１５３に連続して形成されている。

また、検出２信号電極は、検出振動腕２０−２の腕部表面に形成される電極パターン１５４−１と、梁３２−２の側面に形成された電極パターン１５４−２と、梁３２−２の表面に形成された電極パターン１５４−３と、枠部１３１の表面に形成された検出２信号電極の導通電極部１５４に連続して形成されている。

さらに、検出２信号ＧＮＤ電極は、検出振動腕２０−２の腕部の側面に形成された電極パターン１５５−１と、基部１２の表面に形成された電極パターン１５５−２と、梁３２−４の側面に形成された電極パターン１５５−３と、が枠部１３１の表面に形成される検出２信号ＧＮＤ電極の導通電極部１５５に連続して形成されている。
以上のような形状と電極パターンの構成を備える圧電振動片１０は、容器内に格納される。

次に、本実施例５による圧電振動片１０の支持構造及びこの圧電振動片１０を用いた振動型圧電ジャイロスコープ９０の構造を図面に基づき説明する。
図２９は、本実施例５に係る振動型圧電ジャイロスコープ９０の概略断面図である。図２９において、振動型圧電ジャイロスコープ９０は、圧電振動片１０と、半導体装置８０とが、ベース部材８２及び蓋部材８４で構成される容器に収納されている。ベース部材８２及び蓋部材８４で構成される容器は、気密封止され、内部は真空が保たれている。
ベース部材８２は、積層セラミックスで形成されており、必要な電極配線が施されている。ベース部材８２の周縁部上面には、金属膜が形成され、蓋部材８４は、金属で形成されており、ベース部材８２の上面縁部に溶接される。

半導体装置８０は、圧電振動片１０を駆動振動するための駆動回路と、圧電振動片１０に外部から回転角速度を加えたときに、圧電振動片１０に生ずる検出振動を検出して、回転角速度に対応する電気信号を出力する検出回路とを含んで構成されている。
半導体装置８０は、ベース部材８２の最下段面に固着され、金線７６でベース部材８２に形成されている電極配線８５に接続されている。この電極配線は、少なくとも圧電振動片１０に形成された導通電極部１５０〜１５５に対応して設けられている。圧電振動片１０は、先述の導通電極部１５０〜１５５で、ベース部材８２の中段に導電性接着剤７４で接着固定されている。導電性接着剤７４は、圧電振動片１０がベース部材８２に接触しない程度の厚みを有しており、駆動振動腕１６−１〜１６−４、基部１２、検出振動腕２０−１，２０−２がベース部材８２から浮いている状態になる。

以上の構成により、圧電振動片１０の枠部１３０に形成されている前述した駆動信号電極の導通電極部１５０、駆動信号ＧＮＤ電極の導通電極部１５１、検出１信号電極の導通電極部１５２、検出１信号ＧＮＤ電極の導通電極部１５３と、枠部１３１に形成されている検出２信号電極の導通電極部１５４、検出２信号ＧＮＤ電極の導通電極部１５５と、が、ベース部材８２の電気配線及び金線７６を経由して、半導体装置８０に電気的に接続される。このことにより、圧電振動片１０は、半導体装置８０の駆動回路で駆動振動され、回転角速度に応じた検出振動の信号を、半導体装置８０の検出回路に出力する。そして、半導体装置８０は、回転角速度に対応した電気信号を出力する。

なお、図２５で示した圧電振動片の他の変形例においても、上述したように、枠部１３２をベース部材８２の中段部に固着することができる。
また、圧電振動片１０の動作は、実施例１（図８〜図１１、図１６、図１７に示す）と同じであるため、説明は省略する。

従って、前述の実施例５によれば、圧電振動片１０は、前述した支持部３０−１，３０−３と枠部１３０とが、また、支持部３０−２，３０−４と枠部１３１とが連続して形成されているため、支持部の構造的強度が増し、より安定した姿勢を保つことができる。また、後述するように圧電振動片は、容器に格納されるが、この格納作業の際に枠部と支持部が連続しているので扱い易く、作業効率を高めることができるという効果がある。

また、枠部１３０，１３１または枠部１３２が、基部１２と駆動振動腕１６−１〜１６−４と検出振動腕２０−１，２０−２と梁３２−１〜３２−４との間が略同じ間隙を有して形成されているので、前述したようにフォトリソグラフィの際に、圧電振動片１０の形状をエッチングで形成するのにレジスト塗布工程があるが、圧電振動片１０と周囲の枠部１３０，１３１または枠部１３２とのほぼ全周にわたる隙間を同じ間隔にすることで、レジスト厚みを一定にすることができる。このことによって、圧電振動片の各部の形状を安定して形成することができ、その結果、駆動振動や検出振動を安定させることができる。

また、梁３２−１〜３２−４の構成部に凹部３３，３４が設けられ、他の部分よりも剛性が小さい形状に形成されているために、外部環境による衝撃や振動を支持部から梁を介して基部１２に伝達しにくくなり、逆に基部１２の振動を枠部まで伝達しにくくなり、駆動振動や検出振動に与える影響を少なくするという効果がある。

さらに、前述したように、実施例１で示した支持部３０−１〜３０−４相当部分と枠部１３０，１３１または１３２とは連続して形成されている。従って、駆動信号電極及び検出信号電極が枠部に設けられる導通電極部１５０〜１５５に接続されているので、電極形成工程が簡素化できると共に、後述する容器内に圧電振動片１０を格納する作業効率を高めることができる。

また、圧電振動片１０は、支持部を含む枠部１３０，１３１，１３２がベース部材８２に固定されて支持されているために、より一層、安定して支持することができる。また、実施例１に示したような支持台としての基板６０を使用せずに、圧電振動片１０を直接ベース部材８２に固定することができるので、構造を簡素化できるので、コスト低減と小型化することができる。

次に、本発明の実施例６に係る振動型圧電ジャイロスコープについて図面に基づき説明する。本実施例６は、前述した実施例１、実施例５で説明した振動型圧電ジャイロスコープ９０（図１２、図２９、参照）とは、圧電振動片１０の固定構造が異なるので、相違個所について説明する。
図３０は、本実施例６の振動型圧電ジャイロスコープ９０の要部断面図を示している。図３０において、振動型圧電ジャイロスコープ９０は、圧電振動片１０と、半導体装置８０とが、ベース部材８２及び蓋部材８４で構成される容器に収納されている。ベース部材８２及び蓋部材８４で構成される容器は、気密封止され、内部は真空が保たれている。

ベース部材８２は、積層セラミックスで形成されており、必要な電極配線が施されている。ベース部材８２の周縁部上面には金属膜が形成され、枠部１３２（図２５、参照）の導通電極が形成されていない部分に固定用の金属層を両面に形成した圧電振動片１０をのせ、その上面に蓋部材８４が載置され、ベース部材８２と圧電振動片１０と蓋部材８４とが溶接、接着等の固着手段を用いて積層固定される。蓋部材８４は、金属で形成されており、周縁部の固着部以外は圧電振動片１０と接触しない範囲の凹部が形成されている。

半導体装置８０は、圧電振動片１０を駆動振動するための駆動回路と、圧電振動片１０に外部から回転角速度を加えたときに、圧電振動片１０に生ずる検出振動を検出して、回転角速度に対応する電気信号を出力する検出回路とを含んで構成されている。
半導体装置８０は、ベース部材８２の最下段面に固着され、金線７６でベース部材８２に形成されている電極配線８５に接続されている。この電極配線８５は、少なくとも圧電振動片１０に形成された導通電極部１５０〜１５５に対応して設けられている。圧電振動片１０は、先述の導通電極部１５０〜１５５で、ベース部材８２の中段に導電性接着剤７４で接着固定されている。導電性接着剤７４は、圧電振動片１０がベース部材８２に接触しない程度の厚みを有しており、駆動振動腕１６−１〜１６−４、基部１２、検出振動腕２０−１，２０−２がベース部材８２から浮いている状態になる。

従って、前述した実施例６によれば、圧電振動片１０は、ベース部材８２の周縁部と蓋部材８４によって挟まれて固定されるため、より強固に固定できるため、駆動振動腕１６−１〜１６−４や検出振動腕２０−１，２０−２の振動がベース部材８２や蓋部材８４に漏れる、いわゆる振動漏れを減じ、より一層、安定した駆動振動や検出振動を得ることができる。
また、圧電振動片１０の断面方向の高さ位置はベース部材８２の段差によって規制されるので、圧電振動片１０とベース部材８２との隙間を好適に設定でき、相互の接触を防止することができる。

続いて、本発明の実施例７について図面に基づき説明する。実施例７は、前述の実施例６の技術思想を基本にした圧電振動子１９０の要部構造を示す部分断面図である。図３１において、圧電振動子１９０は、ベース部材１８２と圧電振動片１０と蓋部材１８４とから構成されている。ベース部材１８２は、周縁部１８２Ａが突出した容器状をしており、セラミックス材等で形成されている。また、蓋部材１８４も同様に周縁部１８４Ａが突出した容器状をしており、ベース部材１８２と略同じ形状である。圧電振動片１０は、実施例５に記載の図２５で示した全周が枠部１３２で覆われたものを採用している。圧電振動片１０の枠部１３２には、前述したように導通電極部１５０〜１５５（図２７、参照）が形成されているが、実施例７では、導通電極部１５０〜１５５はベース部材１８２の端部から突出した端面１３２Ａにも形成されている。

圧電振動片１０は、図示しないが、枠部１３２の外周からベース部材１８２及び蓋部材１８４の周縁部１８２Ａ，１８４Ａの内側まで切り込み部が設けられており、導通電極部１５０〜１５５は、この切り込み部から側面に形成されて端面１３２Ａまで連続されている。従って、枠部１３２のベース部材１８２及び蓋部材１８４の周縁部１８２Ａ，１８４Ａに接する部分には電極は存在せず、両面は平面状態である。また、枠部１３２のベース部材１８２及び蓋部材１８４の周縁部１８２Ａ，１８４Ａに接する部分には同一厚みの金属層が形成される。
このように形成されたベース部材１８２と圧電振動片１０と蓋部材１８４は積層されて、溶接や接着等の手段で密着固定され、内部は真空状態にされる。

このように構成された圧電振動子１９０は、振動型圧電ジャイロスコープを形成する回路基板に搭載される（図示しない）。圧電振動片１０の端面１３２Ａに形成された導通電極部１５０〜１５５を外部の駆動回路や検出回路に接続することにより、振動型圧電ジャイロスコープを構成することができる。

従って、実施例７に記載の圧電振動子は、圧電振動片１０が、ベース部材１８２と蓋部材１８４とで積層して構成されているので、より薄型の圧電振動子を提供することができる。また、圧電振動片１０の端部には導通電極部１５０〜１５５が形成されているために、前述した外部の駆動回路や検出回路に容易に、且つ、小さいスペースで接続することができる。

なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の各実施の形態の圧電振動片では、梁の数は４本、第１の支持部の数は４個としたが、その他の数でも良い。圧電振動片の基部の振動振幅の大きさや振動方向などにより、前記第１の梁の幅、長さ、厚み、本数、形状などを適当な弾性が得られるように設定すると良い。

また、前述の実施例で記載した梁は、圧電振動片の基部の振動振幅の大きさや振動方向などに応じて、幅、厚み、長さ、本数、延出方向を適宜選択して設定することができる。

また、図２、図３に示した実施例１の圧電振動片１０では、各支持部の表面に導通電極５０，５６を形成し、導通電極５０，５６と圧電振動片の各振動腕の表面に形成された駆動電極５２あるいは検出電極５４とを接続電極５８−１〜５８−５で接続しているが、各支持部の表面に導通電極５０−１〜５０−４，５６を形成しなくとも良い。その場合は、基部１２に、駆動電極５２−１〜５２−４や検出電極５４−１〜５４−４と接続する導通電極を設け、振動に大きな影響を与えない柔らかさを持つ金線などで、電気的な接続を行うことができる。

また、前述の実施例１に示した圧電振動片の支持構造では、圧電振動片１０を導電性接着剤７０を用いて基板６０に固定したが、本発明の圧電振動片は他の支持構造を採用しても良い。例えば、前記第１の支持部３０−１〜３０−４と前記第２の支持部４０を適当な形状形成された金属リード線を用いて支持しても良い。支持台と電気的な接続を行わなくて良い支持部については、非導電性の接着剤であっても良い。

また、前述の実施の形態の圧電振動片の支持構造では、導電性接着剤を用いたが、他の部材であっても良い。例えば、金ボールを用いて熱圧着しても良い。金ボールは、電気的接続と固定を同時に行え、かつ弾性を持っているので、弾性のある導電性接着剤と同様な効果がある。また、第１の支持部３０−１〜３０−４を金ボールで固定し、第２の支持部４０，１４０を弾性率の低い導電性接着剤で固定するなどの組み合わせが可能である。

さらに、前述の実施例では、圧電振動片として、基部の周縁部から対向する方向に延びる２つの駆動振動系と、前記駆動振動系の延びている方向と直交する２方向に延びている２つの検出振動腕とを有する圧電振動片を用いて説明したが、本発明はこの形状の圧電振動片に限定されるものではない。
例えば、音叉型圧電振動片や、基部から一方向へ延出した一対の駆動振動腕と、前記基部から他方向へ延出した一対の検出振動腕を有するＨ型圧電振動片などにも使用することができる。
また、前述の実施例では、振動型圧電ジャイロスコープ用の圧電振動片及び圧電振動子で説明したが、本発明は、回転角速度検出機能を持たない圧電振動片や圧電振動子にも使用できる。例えば、基準クロック発振器用や加速度センサーなどの圧電振動片や圧電振動子にも使用できる。

従って、前述の実施例１〜実施例７によれば、外部から振動や衝撃が加えられても、安定した駆動振動や検出振動が保たれる他、圧電振動片を支持しても駆動振動や検出振動が、抑圧されにくい圧電振動片、圧電振動片の支持構造、圧電振動子及び振動型圧電ジャイロスコープを提供することができる。

本発明の実施例１に係る圧電振動片を示す平面図。 本発明の実施例１に係る圧電振動片の一方の主面の電極パターンを示す平面図。 本発明の実施例１に係る圧電振動片の他方の主面の電極パターンを示す平面図。 本発明の実施例１に係る圧電振動片の支持構造を示す断面図。 本発明の実施例１に係る圧電振動片の支持構造を示す断面図。 本発明の実施例１に係る基板の電極パターンを示す平面図。 本発明の実施例１に係る基板の電極パターンを示す平面図。 本発明の実施例１に係る圧電振動片の駆動振動を示す説明図。 本発明の実施例１に係る圧電振動片の検出振動を示す説明図。 本発明の実施例１に係る圧電振動片の振動姿態を示す説明図。 本発明の実施例１に係る圧電振動片の振動姿態を示す説明図。 本発明の実施例１に係る振動型圧電ジャイロスコープを示す断面図。 本発明の実施例２に係る圧電振動片の一方の主面を示す平面図。 本発明の実施例２に係る圧電振動片の他方の主面を示す平面図。 本発明の実施例２に係る圧電振動片の支持構造を示す断面図。 本発明の実施例２に係る圧電振動片の振動姿態を示す説明図。 本発明の実施例２に係る圧電振動片の振動姿態を示す説明図。 本発明の実施例３に係る圧電振動子の構造を示す平面図。 本発明の実施例３に係る圧電振動子の構造を示す断面図。 本発明の実施例４に係る圧電振動片を示す平面図。 本発明の実施例４に係る圧電振動片の変形例を示す平面図。 本発明の実施例４に係る圧電振動片の他の変形例を示す平面図。 本発明の実施例５に係る圧電振動片を示す平面図。 本発明の実施例５に係る圧電振動片の変形例を示す平面図。 本発明の実施例５に係る圧電振動片の他の変形例を示す平面図。 本発明の実施例５に係る圧電振動片の他の変形例を示す平面図、部分断面図。 本発明の実施例５に係る圧電振動片の表面の電極パターンを示す平面図。 本発明の実施例５に係る圧電振動片の裏面の電極パターンを示す平面図。 本発明の実施例５に係る振動型圧電ジャイロスコープを示す断面図。 本発明の実施例６に係る振動型圧電ジャイロスコープを示す要部断面図。 本発明の実施例７に係る圧電振動子を示す要部断面図。

符号の説明

１０…圧電振動片、１２…基部、１６−１，１６−２，１６−３，１６−４…駆動振動腕、１８−１，１８−２…連結腕、２０−１，２０−２…検出振動腕、３０−１，３０−２，３０−３，３０−４…第１の支持部、３２−１，３２−２，３２−３，３２−４…梁、３３，３４…凹部、４０，１４０…第２の支持部、６０，１６０…基板、７０，７４，１７０…導電性接着剤、８２，１８２…ベース部材、８４，１８４…蓋部材、９０…振動型圧電ジャイロスコープ、１０２−１，１０２−２…第２の梁、１９０，２００…圧電振動子。

Claims (17)

1. 基部と、
   前記基部から第１の方向に延びる検出振動腕と、
   前記基部から第２の方向に延びる第１の連結腕と、
   前記基部から前記第２の方向の反対方向に延びる第２の連結腕と、
   前記第１の連結腕から前記第１の方向に延びる第１の駆動振動腕と、
   前記第２の連結腕から前記第１の方向に延びる第２の駆動振動腕と、
   前記基部から、前記検出振動腕と前記第１の駆動振動腕との間を通り、Ｓ字状に延び、
   先端に第１の支持部が形成されている第１のＳ字状梁と、
   前記基部から、前記検出振動腕と前記第２の駆動振動腕との間を通り、Ｓ字状に延び、
   先端に第１の支持部が形成されている第２のＳ字状梁と、
   前記第１の支持部の表面に形成された複数の導通電極と、
   を有し、
   前記第１、第２のＳ字状梁のそれぞれに、前記複数の導通電極のうち互いに異なる導通
   電極に接続される接続電極が形成され、
   前記第１の駆動振動腕と前記第２の駆動振動腕の駆動振動は、第１の駆動振動腕が前記
   第２の方向に屈曲する時は、前記第２の駆動振動腕が前記第２の方向の反対方向に屈曲し
   、前記第１の駆動振動腕が前記第２の方向の反対方向に屈曲する時は、前記第２の駆動振
   動腕が前記第２の方向に屈曲する
   ことを特徴とする圧電振動片。
2. 請求項１に記載の圧電振動片において、
   さらに、前記基部の中心位置に設けられる第２の支持部を、
   有することを特徴とする圧電振動片。
3. 請求項１または請求項２に記載の圧電振動片において、
   前記基部の中心位置を挟んで対称に設けられた１対の開口部と、
   前記１対の開口部の間に形成される弾性を有する梁と、
   該梁の中心位置に設けられる第２の支持部と、
   を有することを特徴とする圧電振動片。
4. 請求項１乃至請求項３に記載の圧電振動片において、
   前記第１、第２の駆動振動腕の表面に形成された前記圧電振動片を駆動振動するための
   第１、第２の駆動電極を有し、
   前記第１、第２の駆動電極が、前記接続電極を介して、前記複数の導通電極のうち互い
   に異なる導通電極に接続されていることを特徴とする圧電振動片。
5. 請求項４に記載の圧電振動片において、
   前記第１、第２の駆動電極とは別の箇所に形成され、前記圧電振動片に外部から回転角
   速度を加えたときに、前記駆動振動と前記回転角速度に応じて、前記圧電振動片に生ずる
   検出振動を検出するための第１、第２の検出電極を有し、
   前記第１、第２の検出電極と前記第１、第２の駆動電極のそれぞれが、前記接続電極を
   介して、前記複数の導通電極のうちそれぞれ別の前記導通電極に接続されていることを特
   徴とする圧電振動片。
6. 請求項１に記載の圧電振動片において、
   前記第１の支持部が、前記第１、第２の駆動振動腕の周囲に形成される枠部に連続して
   形成されることを特徴とする圧電振動片。
7. 請求項６に記載の圧電振動片において、
   前記枠部と前記第１、第２の駆動振動腕との間と、前記枠部と前記第１、第２のＳ字状
   梁との間が略同じ間隙を有して形成されることを特徴とする圧電振動片。
8. 請求項６に記載の圧電振動片において、
   前記第１、第２のＳ字状梁の一部が、前記第１、第２のＳ字状梁の他の部分よりも剛性
   が小さい形状に形成されていることを特徴とする圧電振動片。
9. 請求項６に記載の圧電振動片において、
   前記第１、第２の駆動振動腕に形成される駆動電極と検出電極とが、前記枠部に形成さ
   れる導通電極に接続されていることを特徴とする圧電振動片。
10. 請求項１に記載の圧電振動片と、
    前記圧電振動片を対向させて搭載する支持台と、
    前記第１の支持部と前記支持台との間に、前記圧電振動片を固定するための固定部材と
    、
    を備えることを特徴とする圧電振動片の支持構造。
11. 請求項１０に記載の圧電振動片の支持構造において、
    前記固定部材は、導電性材料であることを特徴とする圧電振動片の支持構造。
12. 請求項１１に記載の圧電振動片の支持構造において、
    前記固定部材は、弾性を有する材料であることを特徴とする圧電振動片の支持構造。
13. 請求項１０に記載の圧電振動片の支持構造において、
    前記圧電振動片は、前記基部の中心位置に設けられる第２の支持部を有し、 前記第２
    の支持部と前記支持台の間の前記固定部材の厚みが、前記第１の支持部と前記支持台の間
    の前記固定部材の厚みより厚いことを特徴とする圧電振動片の支持構造。
14. 請求項６に記載の前記圧電振動片と、
    前記圧電振動片が固着されるベース部材と、が備えられ、
    前記圧電振動片に形成された枠部が、前記ベース部材に固着されていることを特徴とす
    る圧電振動片の支持構造。
15. 請求項１４に記載の圧電振動片の支持構造において、
    前記圧電振動片の枠部の周縁部が、前記ベース部材の周縁部に固着されることを特徴と
    する圧電振動片の支持構造。
16. 請求項１乃至９に記載の圧電振動片と、
    前記圧電振動片を固定するベース部材と、
    前記圧電振動片を収納して前記ベース部材とで密閉固定する蓋部材と、
    を備えることを特徴とする圧電振動子。
17. 請求項１乃至９に記載の圧電振動片と、
    前記圧電振動片を駆動振動するための駆動回路と、
    前記圧電振動片に外部から回転角速度を加えたときに、前記圧電振動片に生ずる検出振
    動を検出する検出回路と、
    を備えることを特徴とする振動型圧電ジャイロスコープ。

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