JP5446175B2 - 振動型センサ - Google Patents

Description

本発明は、加速度などの影響に伴う力が加わることによる圧電振動片の共振周波数の変化を検出する振動型センサに関する。

加えられた加速度などの影響に伴う力を測定する力センサとして、振動型センサが知られている。この振動型センサは、加速度などの影響に伴う力が加わることによって生じる圧電振動片の共振周波数の変化を検出することで力の大きさを検出する（例えば、非特許文献１、特許文献１参照）。

以下に、振動型センサの一例として加速度センサを用い構成を説明する。図８は、従来の加速度センサの概略を示す斜視図である。図８に示すように、加速度センサ５００は、基台１０１に形成された２つの接続台１０２，１０３と、接続台１０２，１０３に接続された振動片１００を有している。振動片１００は、水晶などの圧電材料を用いて形成されており、貫通孔１０４によって分割された振動腕１０５，１０６と、振動腕１０５，１０６の両端部から延設された第１の基部１０７、第２の基部１０８の２つの基部とが形成されている。

ここで、加速度センサ５００に振動片１００の厚さ方向（Ｐ方向）の加速度が加わる例を用い、加速度の検出動作を簡単に説明する。加速度センサ５００に加速度が加わると、基台１０１は、第２の基部１０８側の第２基台部１０１ａが基台１０１に形成されたヒンジ１０９を支点として回転方向に移動するので撓む。加速度センサ５００は、この撓みによって生じる振動腕１０５，１０６の変形による共振周波数の変化を検出することで加えられた加速度の大きさを検出する。このときの検出感度は、式（１）で表されるとおりであり、振動腕の長さｌ（エル）が長いほど良くなることがわかる。

ａ₁：支持などにより決定される定数、ｍ：質量、ａ：加速度、Ｅ：弾性定数、ｌ：振動腕の腕長、ｔ：振動片の厚さ、ｗ：振動腕の腕幅。

また、第１の基部１０７、第２の基部１０８には、振動腕１０５，１０６からの洩れ振動が伝播される。このため、振動片１００と基台１０１との接続は、洩れ振動の影響を受けない振動腕１０５，１０６から離れた位置で行うことが必要となる。しかしながら、前述の加速度センサ５００は、振動腕１０５，１０６と第１の基部１０７、第２の基部１０８とが、振動腕１０５，１０６の長さ方向に直列配置されているため、双方の長さが加わることになり、高感度、小型化には適さなかった。

この課題に対応するように、図９に示すような加速度センサが提案されている（例えば、特許文献２参照）。図９は、従来の加速度センサを示し（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。図９に示すように、本例の加速度センサ６００は、基台２０１ａ，２０１ｂに振動片２００が接続されている。

振動片２００は、前例と同様に水晶などの圧電材料を用いて形成されている。振動片２００は、振動腕２０５，２０６と、第１の基部２０７、第２の基部２０８の２つの基部と、延長部２１０，２１１と、支持部２１２，２１３，２１４，２１５とが一体的に形成されている。振動腕２０５，２０６は、貫通孔２０４によって分割された２つの梁形状であり、その延伸方向（長手方向）の両端が第１の基部２０７および第２の基部２０８に延設されている。第１の基部２０７および第２の基部２０８は、振動腕２０５，２０６の延伸方向に延設されており、振動腕２０５，２０６との接続側と反対側の端部から振動腕２０５，２０６の延伸方向と交差する方向に延設された延長部２１０，２１１が形成されている。支持部２１２，２１３，２１４，２１５は、延長部２１０，２１１の両端からそれぞれが振動腕２０５，２０６の延伸方向の中央部に向かい、振動腕２０５，２０６に並行するように延設され、それぞれの端部が間隙を持って相対している。そして、振動片２００は、支持部２１２，２１３，２１４，２１５の前述した端部近傍で接続ピン２１６などによって基台２０１ａ，２０１ｂに固定されている。本例では、例えば、振動片２００の厚さ方向の加速度（図９（ｂ）に示すＦ方向）が加わると、基台２０１ａが加速度と反対方向（図９（ｂ）に示すＰ方向）に移動し、振動腕２０５，２０６が撓み共振周波数が変化する。

特表平４−５０５５０９号公報（図１） 特開平９−５１７６号公報（図３） W. C. Albert, "Force sensing using quartz crystal flexure resonators", 38th Annual Frequency Control Symposium 1984, pp233-239

しかしながら、上述した加速度センサ６００では、振動片２００と基台２０１ａ，２０１ｂとの固定が支持部２１２，２１３，２１４，２１５の端部近傍で行われている。換言すれば、支持部２１２，２１３，２１４，２１５は、接続ピン２１６などで固定された部分から延長部２１０，２１１までの間は固定されていない。このため、加速度などの力が加わると、固定されていない支持部２１２，２１３が接続ピン２１６などで固定された部分を支点として撓む（図９では２１３ａで示す）。この支持部２１２，２１３の撓み（２１３ａで示す）が、振動腕２０５，２０６の撓みを緩衝させてしまうことになり、基台２０１ａの移動が無駄なく振動腕２０５，２０６に伝わることを阻害する。これにより、振動腕２０５，２０６の撓みが小さくなることから共振周波数の変化が小さくなり、加速度の検出感度の低下を招いてしまうという課題を有していた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するように、以下の形態または適用例として実現される。

［適用例１］本適用例の振動型センサは、表裏に主面を有する第１基部および第２基部と、前記第１基部と前記第２基部との間に梁状に延設され、所定の共振周波数にて振動する振動腕と、前記第１基部または前記第２基部の少なくとも一方から前記振動腕の延設方向と交差する方向に延設された延長部と、前記延長部から前記振動腕に並行するように延設されて開放端を有する支持部と、を含む振動片と、前記振動片を支持する基台と、を有し、前記振動片の支持は、前記延長部と前記支持部とが交差する領域を含む一主面の接続領域と前記基台とが接続されて行われていることを特徴とする。

本適用例によれば、振動片の支持が、延長部と支持部とが交差する領域を含む一主面の接続領域と基台とが接続されることによって行われている。このため、接続部分と延長部との間に、細長く形成された支持部が存在しない。これにより、加速度が加わったときの支持部の撓み（緩衝作用）が生じ難くなるため、基台の撓みをそのまま振動腕に伝えることが可能となる。従って、僅かな基台の撓みも振動腕の共振周波数の変化として検出することが可能となり、検出感度の低下を防止することが可能となる。即ち、検出感度の高い振動型センサを提供することが可能となる。

［適用例２］上記適用例に記載の振動型センサであって、前記振動腕は、表裏を貫通する貫通孔によって少なくとも２つの梁に分割されていることを特徴とする。

本適用例によれば、少なくとも２つの振動腕が形成されていることから、それぞれの振動腕の共振作用などにより振動腕の振動効率が向上する。これにより、より安定した振動を得ることが可能な振動型センサを提供することが可能となる。

［適用例３］上記適用例に記載の振動型センサであって、前記接続領域は、前記延長部の前記振動腕の延設方向に設けられた端部に達していることを特徴とする。

本適用例によれば、振動片の支持を行う接続領域に、振動腕の延設方向に形成された延長部の端部が含まれている。このため、振動片を固定する領域より振動腕の延設方向外側に、固定されていない振動片の構成部分がないため、振動片の撓みによる緩衝作用がより生じ難くなる。従って、さらに検出感度の高い振動型センサを提供することが可能となる。

［適用例４］上記適用例に記載の振動型センサであって、前記振動片の支持は、前記支持部の前記開放端から前記振動腕の延設方向に設けられた前記延長部の前記端部に達する領域の一主面の接続領域と前記基台とが接続されて行われていることを特徴とする。

本適用例によれば、振動片の基台への支持が、支持部の開放端から、振動腕の延設方向に設けられた延長部の端部に達する領域で行われている。このため、より長い領域での振動片の固定が可能となる。従って、より確実な固定が可能となり、加えて振動片の撓みによる緩衝作用がより生じ難くなる。

［適用例５］上記適用例に記載の振動型センサであって、前記第１基部および前記第２基部は、平面的に幅の狭いくびれ部を有しており、前記くびれ部を介して前記延長部と接続されていることを特徴とする。

本適用例によれば、くびれ部を設けることにより振動腕から延長部、支持部に伝播する振動洩れを減少させることが可能となる。従って、振動腕がより安定した振動を行うことが可能となり、検出感度が高く、且つ、より高精度の振動型センサを提供することが可能となる。

［適用例６］上記適用例に記載の振動型センサであって、前記基台は、溝状に薄肉となるように形成されたヒンジ部を有しており、前記ヒンジ部を基準として一方側の基台に前記第１の基部から延設された支持部が接続され、他方側の基台に前記第２の基部から延設された支持部が接続されていることを特徴とする。

本適用例によれば、溝状のヒンジ部が形成されていることにより、振動片に垂直方向に加わる力のみに撓みを生じさせることができる。これにより、水平方向の力のノイズの影響を受け難くさせることができ、より高精度の振動型センサを提供することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。なお、以下で参照する図は、図示の便宜上、部材あるいは縦横の縮尺については実際のものとは異なる模式図である。

（第１実施形態）
第１実施形態として、振動型センサの一例としての加速度センサを図１および図２に示し説明する。図１は、第１実施形態としての加速度センサの概略を示す斜視図である。図２は、第１実施形態としての加速度センサの概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）の部分拡大図である。

図１および図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、加速度センサ１０は、基台２３と、基台２３に支持された振動片１１とを有している。

振動片１１は、圧電性材料により形成されている。圧電性材料としては、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、水晶等を使用することができる。本第１実施形態では、周波数温度特性が優れ、高いＱ値を有する水晶を使用した場合を例示して説明する。

振動片１１（水晶振動片）は、所定の共振周波数にて平面方向に屈曲振動する梁状の振動腕１５，１６と、振動腕１５，１６の両端部から延設された第１基部１２および第２基部１３とを有している。さらに、振動片１１は、振動腕１５，１６の延設方向（図で示すＹ方向）と交差する方向に第１基部１２および第２基部１３から延設された延長部１７，１８と、振動腕１５，１６に並行するように延長部１７，１８から延設された支持部１９，２０，２１，２２とを有している。

支持部１９，２０，２１，２２は、それぞれ延設された端部を開放端１９ａ，２０ａ，２１ａ，２２ａとして形成されている。
そして、振動腕１５，１６は、表裏の主面間を貫通する貫通孔１４によって分割されて、並行する２つの梁形状に形成されている。なお、振動腕１５，１６には、例えば、励振電極などの電極が形成されているが図示していない。

基台２３は、本例では表裏面の双方に幅方向の一端面２５から他端面２６にかけて溝部が形成されたヒンジ部２４が設けられている。そして、基台２３は、ヒンジ部２４を基準として２つの領域を有しており、一方の領域である第１基部１２側の領域に設けられた第１基台２７と、他方の領域である第２基部１３側の領域に設けられた第２基台２８とを有している。そして、第１基台２７が固定台となり、第２基台２８が可動台（カンチレバー部と呼ぶこともある）となる。なお、ヒンジ部２４は、振動腕１５，１６の延設方向の中心より第１基部１２側に片寄った位置に形成されている。また、本例のヒンジ部２４は、表裏面の双方に溝部が形成されているが、いずれか一方の面に溝部が形成されている構成でもよい。

振動片１１は、支持部１９，２０の一主面（裏面）３１が固定部３２，３４の接続領域で第１基台２７に支持され、支持部２１，２２の一主面（裏面）３１が固定部３３，３５の接続領域で第２基台２８に支持されるとともに基台２３に接着剤などを用いて固定されている。これにより、基台２３に振動片１１が固定される。なお、図示しない励振電極との接続をとる場合などには導電性の接着剤を用いることも可能である。

図２（ａ）において斜線で示す固定部３２，３３，３４，３５の接続領域について説明する。固定部３２，３４の接続領域には、延長部１７と支持部１９，２０とが交差する領域である交差領域３６，３７が含まれ、固定部３３，３５の接続領域には、延長部１８と支持部２１，２２とが交差する領域である交差領域３８，３９が含まれている。なお、図２（ｃ）においては、交差領域３６，３７，３８，３９は、所定の幅を持った領域で示しているが、延長部１７，１８の内側の辺１７ａ，１８ａの延長線が支持部１９，２０，２１，２２と交差する略仮想線の領域であってもよい。

そして、固定部３２，３３，３４，３５の接続領域のそれぞれは、一端が支持部１９，２０，２１，２２の長手方向の中央部にあり、他端が振動腕１５，１６の延設方向に形成されているそれぞれの延長部１７，１８の端部２９，３０まで達している。なお、端部２９，３０は、振動片１１の長手方向における両方の端部でもある。

次に、加速度センサ１０における加速度の検出動作について概略を説明する。加速度センサ１０の振動腕１５，１６は、所定の共振周波数で図に示すＸ軸方向（振動片１１の幅方向）に屈曲振動を行っている。この加速度センサ１０に、図に示すＺ方向の加速度が加わると、第１基台２７が固定台として固定されているため質量の大きな第２基台２８は、慣性力によりヒンジ部２４を支点として加速度の方向と逆方向（−Ｚ方向）に向かって移動する。これにより基台２３は撓みを生じる。この撓みにより、第１基台２７と第２基台２８とに固定されている振動片１１（振動腕１５，１６）には、図に示すＹ軸方向に引っ張り応力が加わる。

振動している振動腕１５，１６は、引っ張り応力が発生すると共振周波数は高くなる方向に変化し、圧縮応力が発生すると共振周波数は低くなる方向に変化するため、前述の例では、振動腕１５，１６の共振周波数が高くなる。なお、前述と逆方向の加速度が加わった場合は、第２基台２８も逆方向に向かって移動し（基台２３も逆方向に向かって撓み）振動腕１５，１６の共振周波数が低くなる。この共振周波数の変化量を、検出回路（図示せず）によって検出し、検出された共振周波数を変換回路（図示せず）で電圧に変換して加速度として検出する。このようにして、加速度センサ１０に加えられた加速度を検出することが可能となる。

また、図３（ａ）、（ｂ）の振動片１１を部分的に拡大した平面図に示すように、振動片１１の基台（図３では図示せず）との固定は、交差領域３６，３７，３８，３９が含まれていればよく、例えば、次のような接続領域で行ってもよい。

図３（ａ）に示すように、固定部３２，３３，３４，３５の接続領域は、支持部１９，２０，２１，２２のそれぞれの開放端１９ａ，２０ａ，２１ａ，２２ａから延長部１７，１８の端部２９，３０に跨って設けられている。

図３（ｂ）に示すように、固定部３２，３３，３４，３５の接続領域は、支持部１９，２０，２１，２２のそれぞれの開放端１９ａ，２０ａ，２１ａ，２２ａから延長部１７，１８の中央部付近までに設けられている。このとき、固定部３２，３３，３４，３５の接続領域には、交差領域３６，３７，３８，３９が含まれている。

固定部３２，３３，３４，３５の接続領域に、延長部１７，１８と支持部１９，２０，２１，２２とが交差する交差領域３６，３７，３８，３９が含まれていることにより、固定部３２，３３，３４，３５の接続領域より端部２９，３０側には支持部１９，２０，２１，２２の幅の狭い箇所が存在しない。これにより、支持部１９，２０，２１，２２のうち強度の弱い部分がなくなり、応力が加わり難くなる。そして、加速度が加わったときの支持部１９，２０，２１，２２の撓み（緩衝作用）が生じ難くなるため、第２基台２８の撓みをそのまま振動腕に伝えることが可能となり、検出感度の低下を防止することが可能となる。従って、第２基台２８の僅かな撓みも振動腕１５，１６の共振周波数の変化として検出することが可能となり、検出感度の高い加速度センサ１０を提供することが可能となる。

なお、前述では、第１基部１２側の固定部３２，３４と第２基部側１３の固定部３３，３５とを同様の接続領域で説明したが、双方が必ずしも同じ接続領域でなくてもよい。但し、第２基台２８の撓みのモーメントによる応力が強く加わる、第１基部１２側の固定部３２，３４に前述の接続領域を用いることがより好ましい。

また、図４に示すように、振動片１１は、支持部１９の固定部３４と支持部２０の固定部３２とが延長部１７の端部２９の全長に沿って設けられた固定部４０ａによって繋がった接続領域で固定されていてもよい。
同様に、支持部２１の固定部３５と支持部２２の固定部３３とが延長部１８の端部３０の全長に沿って設けられた固定部４０ｂによって繋がった接続領域で固定されていてもよい。

また、振動片１１の最外端の部分は、加速度センサ１０に加速度が加わったときに応力が集中する部分であり、振動片１１の撓みも生じ易い。しかし、前述のように延長部１７，１８の端部２９，３０の全長に渡り固定部４０ａ，４０ｂが設けられることにより、振動片１１の長手方向（振動腕１５，１６の延設方向）の最外端が全幅にわたり固定されているため、振動片１１の撓みが生じ難くなる。これにより、振動片１１の撓みによる緩衝作用がさらに発生し難くなり、応力の伝達ロスを減少させることが可能となることから、より高感度の検出を行うことが可能となる。
また、加速度センサ１０は、繰り返し力を受けるため接合強度を向上させることが求められ、前述のような接合により接合面積を大きくすることで接合の信頼性を向上することが可能となる。

なお、振動片１１の第１基部１２側と第２基部１３側とが、同じ接続領域の固定部でなくてもよい。例えば、第１基部１２側を図４に示す固定部の接続領域、第２基部１３側を図３（ａ）に示す固定部の接続領域とするなど、種々の組み合わせを用いることが可能である。
また、図２（ａ）に示すの中心線（Ｂ−Ｂ線）に対し振動片１１が対称形状であることが、より好ましい。対称形状であることにより振動片１１のバランスが良くなり、発振、検出などの特性が安定する。

（第２実施形態）
第２実施形態として、振動型センサの一例としての加速度センサを図５に示し説明する。第２実施形態は、前述した第１実施形態の振動片の構成が異なったものであり、基台については第１実施形態と同じであるため説明を省略する。なお、図５は、加速度センサに用いられる振動片の平面図であり、第１実施形態と共通部分は、同一符号を附している。

図５に示すように、振動片５１は、前述の第１実施形態と同様な圧電性材料により形成されている。圧電性材料の説明は省略するが、本第２実施形態においても、周波数温度特性が優れ、高いＱ値を有する水晶を使用している。

振動片５１は、所定の共振周波数にて平面方向に屈曲振動する梁状の振動腕１５，１６と、振動腕１５，１６の両端部から延設された第１基部１２および第２基部１３とを有している。さらに、振動片５１は、振動腕１５，１６の延設方向と交差する方向の内の一方向に第１基部１２および第２基部１３から延設された延長部１７，１８を有している。さらに、振動片５１は、振動腕１５，１６に並行するように延長部１７，１８から延設された支持部１９，２１を有している。

振動片５１は、支持部１９の一主面（裏面）が固定部３４の接続領域で図示しない第１基台に支持され、支持部２１の一主面（裏面）が固定部３５の接続領域で図示しない第２基台に支持されるとともに接着剤などを用いて固定されている。これにより、図示しない基台に振動片５１が固定される。なお、同図において固定部３４，３５の接続領域は、斜線で示している。

固定部３４の接続領域には、延長部１７と支持部１９とが交差する交差領域３７が含まれ、固定部３５の接続領域には、延長部１８と支持部２１とが交差する交差領域３９が含まれている。そして、固定部３４，３５の接続領域は、支持部１９，２１の開放端１９ａ，２１ａから振動腕１５，１６の延設方向に形成されている延長部１７，１８の端部２９，３０まで達している。なお、端部２９，３０は、振動片５１の長手方向における両方の端部でもある。なお、同図において、交差領域３７，３９は、所定の幅を持った領域で示しているが、延長部１７，１８の内側の辺１７ａ，１８ａが支持部１９，２１と交差する略仮想線の領域であってもよい。

なお、固定部３４，３５の接続領域は、第１実施形態で説明した種々の接続領域と同じ接続領域を用いることが可能である。

本第２実施形態によれば、前述の第１実施形態と同様の効果を有する。加えて、振動腕１５，１６の延設方向と交差する方向（振動片５１の幅方向）に対して、支持部１９，２１が一方向のみに設けられているため、振動片５１の幅寸法を小さく抑えることが可能となる。これにより、より小型の加速度センサを提供することが可能となる。

（第３実施形態）
第３実施形態として、振動型センサの一例としての加速度センサを図６に示し説明する。第３実施形態は、前述した第１実施形態の振動片の構成が異なったものであり、基台については第１実施形態と同じであるため説明を省略する。なお、図６は、加速度センサに用いられる振動片の平面図であり、第１実施形態と共通部分は、同一符号を附している。

図６に示すように、振動片６１は、前述の第１実施形態と同様な圧電性材料により形成されている。圧電性材料の説明は省略するが、本第３実施形態においても水晶を使用している。振動片６１は、所定の共振周波数にて平面方向に屈曲振動する２つの梁状の振動腕１５，１６と、振動腕１５，１６の両端部から延設された第１基部１２および第２基部１３とを有している。

第１基部１２および第２基部１３には、振動片６１の幅方向に凹むようにくびれ部４１，４２が形成されている。くびれ部４１，４２は、振動腕１５，１６の振動を後述する固定部３２，３３，３４，３５の接続領域に伝達させないために設けられている。さらに、振動片６１は、振動腕１５，１６の延設方向（図で示すＹ方向）と交差する方向に第１基部１２および第２基部１３から延設された延長部１７，１８と、振動腕１５，１６に並行するように延長部１７，１８から延設された支持部１９，２０，２１，２２とを有している。

振動片６１は、支持部１９，２０の一主面（裏面）が固定部３２，３４の接続領域で図示しない第１基台に支持され、支持部２１，２２の一主面（裏面）が固定部３３，３５の接続領域で図示しない第２基台に支持されるとともに接着剤などにより固定されている。これにより、図示しない基台に振動片６１が固定される。なお、同図において固定部３２，３３，３４，３５の接続領域は、斜線で示している。

固定部３２，３４の接続領域には、延長部１７と支持部１９，２０とが交差する交差領域３６，３７が含まれ、固定部３３，３５の接続領域には、延長部１８と支持部２１，２２とが交差する交差領域３８，３９が含まれている。そして、固定部３２，３３，３４，３５の接続領域は、支持部１９，２０，２１，２２の開放端１９ａ，２０ａ，２１ａ，２２ａから振動腕１５，１６の延設方向に形成されている延長部１７，１８の端部２９，３０まで達している。なお、端部２９，３０は、振動片６１の長手方向における両方の端部でもある。なお、同図において、交差領域３６，３７，３８，３９は、所定の幅を持った領域で示しているが、延長部１７，１８の内側の辺１７ａ，１８ａが支持部１９，２０，２１，２２と交差する略仮想線の領域であってもよい。

なお、固定部３２，３３，３４，３５の接続領域は、第１実施形態で説明した種々の接続領域と同じ接続領域を用いることが可能である。

本第３実施形態によれば、前述の第１実施形態と同様の効果を有する。加えて、くびれ部４１，４２が設けられていることにより、振動腕１５，１６の振動が固定部３２，３３，３４，３５の接続領域に伝達され難くなるため、振動腕１５，１６の振動のロスが減少し、より安定した振動を行うことが可能となる。そして、このようなくびれ部４１，４２の機能は、例えば図６に示すように固定部３２，３４の接続領域が端部２９に寄った構成を有する実施形態に対してより有効である。即ち、図３（ａ）に示すように端部２９に接続領域を寄せて構成した加速度センサの場合では、図３（ｂ）に示す構成と比較して振動片６１を基台に強固に固定できるという利点はあるものの、漏れ振動の伝搬の経路となる接続領域と第１基部１２との間の距離が平均的に短い状態なので漏れ振動による振動のロスが大きくなり易くなる場合がある。これに対して図６に示す第３実施形態では、くびれ部４１を設けたことで図３（ａ）の構成の場合と比較して振動片６１を安定に振動させながら基台に強固に固定することが可能である。

次に、振動片の固定部の変形例について図７に沿って説明する。図７（ａ）は変形例１の振動片を示す平面図であり、図７（ｂ）は変形例２の振動片を示す平面図である。

（変形例１）
図７（ａ）に示す振動片７１ａは、図６に示す第３実施形態で説明した振動片６１における第２基部１３側の支持部２１，２２が設けられていない構成である。以下に振動片７１ａについて詳しく説明するが、第１基部１２側は、第３実施形態で説明した振動片６１と同じ構成であるので詳しい説明を省略し、第２基部１３側を主に説明する。

振動片７１ａは、振動腕１５，１６と、振動腕１５，１６の両端部から延設された第１基部１２および第２基部１３とを有している。第２基部１３には、振動片７１ａの幅方向に凹むようにくびれ部４２が形成されている。さらに、振動片７１ａは、振動腕１５，１６の延設方向と交差する方向に第２基部１３から延設された延長部１８が形成されている。延長部１８は、内側の辺１８ａと端部３０との間の幅を有している。

そして、振動片７１ａは、延長部１８の両方の端１８ｂ近傍の一主面（裏面）が固定部３３，３５の接続領域で図示しない第２基台に支持され、固定部３２，３４の接続領域で図示しない第１基台に支持されるとともに接着剤などにより固定されている。これにより、図示しない基台に振動片７１ａが固定される。なお、同図において固定部３２，３３，３４，３５の接続領域は、斜線で示している。

固定部３２，３４の接続領域には、延長部１７と支持部１９，２０とが交差する交差領域３６，３７が含まれ、固定部３３，３５の接続領域には、延長部１８の内側の辺１８ａが含まれている。また、固定部３２，３３，３４，３５の接続領域は、第１実施形態で説明した種々の接続領域と同じ接続領域を用いることが可能である。

本変形例１によれば、第１実施形態と同様に、加速度が加わったときの支持部１９，２０の撓み（緩衝作用）が生じ難くなるとともに、第２基部１３側の延長部１８の撓み（緩衝作用）も生じ難くなる。従って、加速度センサの検出感度の低下を防止することが可能となる。

（変形例２）
図７（ｂ）に示す振動片７１ｂは、図６に示す第３実施形態で説明した振動片６１における第２基部１３側の支持部２１，２２の形状を変えた構成である。以下に振動片７１ｂについて詳しく説明するが、第１基部１２側は、第３実施形態で説明した振動片６１と同じ構成であるので詳しい説明を省略し、第２基部１３側を主に説明する。

図７（ｂ）に示す振動片７１ｂは、図６に示す第３実施形態で説明した振動片６１における第２基部１３側の支持部２１，２２の開放端２１ａ，２２ａが第１基部１２側の支持部１９，２０の開放端１９ａ，２０ａの近くまで達している構成である。以下に振動片７１ｂについて詳しく説明するが、第１基部１２側は、第３実施形態で説明した振動片６１と同じ構成であるので詳しい説明を省略し、第２基部１３側を主に説明する。

振動片７１ｂは、振動腕１５，１６と、振動腕１５，１６の両端部から延設された第１基部１２および第２基部１３とを有している。第２基部１３には、振動片７１ｂの幅方向に凹むようにくびれ部４２が形成されている。さらに、振動片７１ｂは、振動腕１５，１６の延設方向と交差する方向に第２基部１３から延設された延長部１８が形成されている。延長部１８は、内側の辺１８ａと端部３０との間の幅を有している。

振動片７１ｂは、振動腕１５，１６の延設方向と交差する方向に振動腕１５，１６に並行するように延長部１８から延設された支持部２１，２２とを有している。支持部２１，２２は、第１基部１２側の支持部１９，２０の開放端１９ａ，２０ａに近接して対向する開放端２１ａ，２２ａを有している。即ち、支持部２１，２２は、前述の第３実施形態の振動片６１と比べて長く、その長い分の質量が大きくなっている。

そして、振動片７１ｂは、支持部１９，２０の一主面（裏面）が固定部３２，３４の接続領域で図示しない第１基台に支持され、支持部２１，２２の一主面（裏面）が固定部３３，３５の接続領域で図示しない第２基台に支持されるとともに接着剤などにより固定されている。これにより、図示しない基台に振動片７１ｂが固定される。なお、同図において固定部３２，３３，３４，３５の接続領域は、斜線で示している。

固定部３２，３４の接続領域には、延長部１７と支持部１９，２０とが交差する交差領域３６，３７が含まれ、固定部３３，３５の接続領域には、延長部１８と支持部２１，２２とが交差する交差領域３８，３９が含まれている。なお、固定部３３，３５の接続領域は、支持部２１，２２の一方の端部３０から交差領域３８，３９を含んだ箇所に端のある接続領域となっている。また、同図において、交差領域３６，３７，３８，３９は、所定の幅を持った領域で示しているが、延長部１７，１８の内側の辺１７ａ，１８ａが支持部１９，２０，２１，２２と交差する略仮想線の領域であってもよい。また、固定部３２，３３，３４，３５の接続領域は、第１実施形態で説明した種々の接続領域と同様の接続領域を用いることが可能である。

本変形例２によれば、第１実施形態と同様に、加速度が加わったときの支持部１９，２０の撓み（緩衝作用）が生じ難くなるとともに、第２基部１３側の延長部１８の撓み（緩衝作用）も生じ難くなる。従って、加速度センサの検出感度の低下を防止することが可能となる。

また、前述に加えて、本変形例２によれば、可動台である第２基台に固定される第２基部１３側の支持部２１，２２の長さが長くなり、効率的に質量を大きくすることができる。この質量が大きくなることにより、第２基台により大きな慣性力を得ることが可能となり、加速度センサにおける加速度の検知感度を向上させることが可能となる。

なお、前述の変形例１、変形例２においては、第１基部１２および第２基部１３にくびれ部４１，４２が形成されている構成で説明したが、このくびれ部４１，４２が形成されない構成であってもよい。

なお、前述の実施形態では、振動腕の構成について、表裏の主面間を貫通する貫通孔１４によって分割されて並行する２つの梁形状に形成された振動腕１５，１６の構成で説明したが、振動腕は分割されていない１つの梁によって形成されていてもよい。また、２つ以上の貫通孔による分割によって、３つ以上の梁形状に形成された振動腕の構成であってもよく、それぞれ同様な効果を有している。

また、前述では、振動型センサとして加速度センサを一例として説明したが、例えば、力（ちから）センサ、圧力センサなどに適用することも可能である。

第１実施形態としての加速度センサの概略を示す斜視図。 第１実施形態としての加速度センサの概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）の部分拡大図。 （ａ）、（ｂ）は第１実施形態における固定部の接続領域を説明するための振動片平面の部分拡大図。 第１実施形態における固定部の接続領域の他の例を説明するための振動片平面の部分拡大図。 第２実施形態としての加速度センサに用いられる振動片の平面図。 第３実施形態としての加速度センサに用いられる振動片の平面図。 （ａ）は変形例１の振動片を示す平面図、（ｂ）は変形例２の振動片を示す平面図。 従来の加速度センサの概略を示す斜視図。 従来の加速度センサを示し（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図。

符号の説明

１０…振動型センサとしての加速度センサ、１１，５１，６１，７１ａ，７１ｂ…振動片、１２…第１基部、１３…第２基部、１４…貫通孔、１５，１６…振動腕、１７，１８…延長部、１９，２０，２１，２２…支持部、１９ａ，２０ａ，２１ａ，２２ａ…開放端、２３…基台、２４…ヒンジ部、２５…一端面、２６…他端面、２７…第１基台、２８…第２基台、２９，３０…端部、３１…一主面（裏面）、３２，３３，３４，３５…固定部、３６，３７，３８，３９…交差領域、４１，４２…くびれ部。

Claims (4)

1. 表裏に主面を有する第１基部および第２基部と、前記第１基部と前記第２基部との間に梁状に延設され、所定の共振周波数にて振動する振動腕と、前記第１基部から前記振動腕の延設方向と交差する方向に延設された第１延長部と、前記第２基部から前記振動腕の延設方向と交差する方向に延設された第２延長部と、
   前記第１延長部から前記振動腕に並行するように延設されて開放端を有する第１支持部と、
   前記第２延長部から前記振動腕に並行するように延設されて開放端を有する第２支持部と、
   を含む振動片と、
   前記振動片を支持する第１の基台と第２の基台と、
   前記第１の基台および前記第２の基台よりも肉厚が薄く、前記第１の基台と前記第２の基台との間にあって前記第１の基台と前記第２の基台とを連結しているヒンジ部と、を有し、
   前記第１の基台、前記第２の基台、および前記ヒンジ部が前記振動腕の延設方向に沿って並び、
   前記振動片は、前記第１延長部と前記第１支持部とが交差する領域と前記第１の基台との固定部、前記第１延長部の前記振動腕の延設方向に設けられた端部と前記第１の基台との固定部、前記第２延長部と前記第２支持部とが交差する領域と前記第２の基台との固定部、および前記第２延長部の前記振動腕の延設方向に設けられた端部と前記第２の基台との固定部で固定支持していることを特徴とする振動型センサ。
2. 前記振動腕は、表裏を貫通する貫通孔によって少なくとも２つの梁に分割されていることを特徴とする請求項１に記載の振動型センサ。
3. 前記振動片の支持は、前記第１支持部の前記開放端から前記振動腕の延設方向に設けられた前記第１延長部の前記端部に達する領域の一主面の接続領域と前記第１の基台とが接続され、前記第２支持部の前記開放端から前記振動腕の延設方向に設けられた前記第２延長部の前記端部に達する領域の一主面の接続領域と前記第２の基台とが接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の振動型センサ。
4. 前記第１基部および前記第２基部は、平面的に幅の狭いくびれ部を有しており、前記くびれ部を介して前記延長部と接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の振動型センサ。

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