JP5970699B2 - センサーユニット、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、振動片、センサーユニット、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）などを充実させる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、高弾性材料としての水晶などの圧電性単結晶物からなるジャイロ振動片により、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。

ジャイロセンサーに用いられる振動片としては、従来より、水晶などの圧電体材料により形成された圧電振動片（振動ジャイロ素子）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に記載の振動片は、水晶からなる基部と、基部の一端部から並行させて延伸された一対の振動腕と、を含む、所謂音叉型の圧電振動片である。各振動腕の主面（第１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、この振動片に駆動信号を印加して振動腕を第１表面に沿った方向に振動（面内振動）させているときに、振動腕の延伸方向の軸（例えば、水晶Ｚ板を基材とした振動ジャイロ素子の場合、Ｙ軸）を検出軸として回転させると、コリオリの力により振動腕が第１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。

このような振動ジャイロ素子は、その利用目的や利用環境から、ますます高速・高精度で特性バラツキが少なく、また耐久性が高く、小型薄型化に対応することが要求されている。これらの要求に応える一つの要素として、振動ジャイロ素子を搭載するパッケージング技術が重要である。具体的には、振動ジャイロ素子の感度や精度を落とすこと無く確実に振動ジャイロ素子が保持され、且つ外部からの衝撃に充分耐えられるパッケージングが重要であり、これらに関して、様々な提案がされている。例えば、特許文献２には、センサー部と固定部との間に湾曲部を含んだ支持腕部を設け、外部からの振動の影響を軽減する技術が提案されている。

特開平５−２５６７２３号公報 特開２０１１−７５４１５号公報

しかしながら、特許文献２に記載の技術は、センサー部に対する外部からの振動や衝撃を緩和することが目的であるため、振動ジャイロ素子が発生する振動の処理については何ら考慮されていなかった。そのため、固定部の固定の仕方によっては、振動ジャイロ素子が発生する振動が、固定部に漏れることにより、振動ジャイロ素子の検出特性に影響を与えてしまうという問題があった。具体的には、例えば、駆動部（振動腕）と検出部（検出腕）とを、連結された別々の振動部で構成する振動ジャイロ素子などの場合に、固定部からパッケージ側に振動が漏れることにより、駆動部（振動腕）に発生する振動が検出部（検出腕）に有効に、または効率良く伝達されない虞があった。そのため、振動ジャイロ素子の固有振動に悪影響を与え、不必要なスプリアス振動が発生したり、検出した面外振動に損失を生じたりして、角速度検出感度および精度を低下させるという問題が生じた。

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、以下の適用例または形態として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる振動片は、基部と、前記基部の一端から延出している第１振動腕と、前記基部の前記一端とは反対側の他端から延出している第２振動腕と、を備えている振動体と、前記振動体を保持している固定部と、前記振動体と前記固定部とを連結している連結部と、を備え、前記第１振動腕および前記第２振動腕のうち、一方が駆動用振動腕であり、他方が検出用振動腕であり、前記連結部には、突状部が設けられていることを特徴とする。

本適用例によれば、振動片は、振動体と、固定部と、それぞれを連結する連結部と、を備え、振動体は、基部からそれぞれが反対方向に延出する駆動用振動腕と検出用振動腕とによって構成されている。このような構成の振動ジャイロなどの場合には、駆動用振動腕の面内振動および面外振動が、基部を介して検出用振動腕に安定して伝達されることで、角速度の検出感度および検出精度が安定したものとなる。一方、振動体の振動が、連結部を介して固定部から漏れてしまうような場合、具体的には、振動が、例えば接着剤などを介して実装された実装基板に漏れてしまうような場合には、安定した角速度の検出が妨げられてしまう。これに対し、本適用例によれば、上記構成の連結部に突状部が設けられており、この突状部が、振動体から漏れ出る振動を動吸振器として作用し吸収するため、固定部から漏れる振動を低減することができる。その結果、駆動用振動腕から検出用振動腕へ伝播される振動が阻害されることで発生する検出特性の劣化が抑制され、安定した検出ができる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振動片において、前記連結部は、湾曲部を有し、前記突状部は、前記湾曲部に設けられていることを特徴とする。

本適用例のように、連結部は湾曲部を有し、突状部はこの湾曲部に設けられていることが好ましい。このように構成することで、連結部が変形する自由度が増し、連結部の応力緩和作用が向上する。また、湾曲部に設けられた突状部によって湾曲部自体の振動が低減される。つまり、固定部から漏れる振動を低減することができる。その結果、駆動用振動腕から検出用振動腕へ伝播される振動が阻害されることで発生する検出特性の劣化が抑制され、安定した検出ができる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振動片において、前記連結部は、前記第１振動腕が延出する方向と交差する方向において、前記基部を挟持するように前記基部に連結された一対の腕から構成されていることを特徴とする。

本適用例のように、連結部は、第１振動腕が延出する方向と交差する方向において、基部を挟持するように基部に連結された、一対の腕から構成されていることが好ましい。このように構成することで、連結部は、振動の節の領域を安定して固定部に連結させることが容易となり、第１振動腕および第２振動腕（駆動用振動腕および検出用振動腕）の振動および振動の伝播を大きく妨げることなく基部を固定部に連結させることができる。その結果、駆動用振動腕から検出用振動腕へ伝播される振動が阻害されることで発生する検出特性の劣化が抑制され、安定した検出ができる振動片を提供することができる。

［適用例４］上記適用例にかかる振動片において、前記突状部は、前記第１振動腕が延出する方向に沿って延出して設けられていることを特徴とする。

本適用例のように、突状部は、第１振動腕が延出する方向に沿って延出して設けられていることが好ましい。このように構成することで、突状部は、少なくとも第１振動腕の振動方向と同じ方向の振動を吸収しやすくすることができる。その結果、突状部の動吸振器としての作用をより向上させることができるため、固定部から漏れる振動をより低減することができる。

［適用例５］本適用例にかかるセンサーユニットは、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、前記駆動用振動腕を励振させる駆動回路と、前記検出用振動腕に生じる検出信号を検出する検出回路と、を含む電子部品と、を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、センサーユニットは、上記適用例に記載の振動片を備えていることから、振動片の振動漏れによる検出特性の劣化が抑制され、安定した検出ができるセンサーユニットを提供することが可能となる。

［適用例６］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の振動片を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、電子機器は、上記適用例に記載の振動片を備えていることから、振動片の振動漏れによる特性の劣化が抑制され、安定した特性を有する電子機器を提供することが可能となる。

第１実施形態に係る振動片としての振動ジャイロ素子を示す模式斜視図。 従来の振動ジャイロ素子を示す模式斜視図。 （ａ）第２実施形態に係るジャイロセンサーを示す平面図、（ｂ）Ｃ−Ｃ部断面図。 （ａ）電子機器の一実施形態としてのデジタルビデオカメラの斜視図、（ｂ）携帯電話機の斜視図、（ｃ）情報携帯端末（ＰＤＡ）の斜視図。 （ａ）〜（ｃ）振動ジャイロ素子の変形例を示す模式平面図。

以下に本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。以下は、本発明の一実施形態であって、本発明を限定するものではない。なお、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる尺度で記載している場合がある。

（第１の実施形態）
〔振動ジャイロ素子〕
まず、本発明の振動片を振動ジャイロ素子として具体化した実施形態について説明する。図１は、振動片としての振動ジャイロ素子１０を示す模式斜視図である。
振動ジャイロ素子１０は、振動体１と、固定部２と、振動体１と固定部２とを連結する一対の連結部３などから構成されている。
振動体１、固定部２、および連結部３は、基材（主要部分を構成する材料）を加工することにより一体に形成されている。基材としては、例えば、圧電体材料である水晶を用いている。水晶は、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸および光学軸と呼ばれるＺ軸を有している。本実施形態では、水晶結晶軸において直交するＸ軸およびＹ軸で規定される平面に沿って切り出されて平板状に加工され、平面と直交するＺ軸方向に所定の厚みを有した所謂水晶Ｚ板を基材として用いた例を説明する。なお、ここでいう所定の厚みは、発振周波数（共振周波数）、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。
また、振動ジャイロ素子１０を成す平板は、水晶からの切り出し角度の誤差を、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各々につき多少の範囲で許容できる。例えば、Ｘ軸を中心に０度から２度の範囲で回転して切り出したものを使用することができる。Ｙ軸およびＺ軸についても同様である。
このような振動ジャイロ素子１０の外形形状は、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチング（ウエットエッチングまたはドライエッチング）により形成することができる。なお、振動ジャイロ素子１０は、１枚の水晶ウェハーから複数個取りすることが可能である。

振動体１は、中心部分に位置する略矩形状の基部２１と、基部２１のＹ軸方向の端部のうち一方の端部（図中＋Ｙ方向）からＹ軸に沿って並行させて延伸（延出）された一対の第１振動腕としての駆動用振動腕２２と、基部２１の他方の端部（図中−Ｙ方向）からＹ軸に沿って並行させて延伸された一対の第２振動腕としての検出用振動腕２３と、を有している。このように、基部２１の両端部から、一対の駆動用振動腕２２と一対の検出用振動腕２３とが、それぞれ同軸方向に延伸された形状から、振動体１は、Ｈ型振動片（Ｈ型振動ジャイロ素子）と呼ばれることがある。Ｈ型の振動体１は、駆動用振動腕２２と検出用振動腕２３とが、基部２１の同一軸方向の両端部からそれぞれ延伸されているので、駆動系と検出系が分離されることから、駆動系と検出系の電極間あるいは配線間の静電結合が低減され、検出感度が安定するという特徴を有する。
基部２１の中央は、振動体１の重心位置としての重心であることができる。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交し、重心を通るものとする。振動体１の外形は、重心を通るＹ軸方向の仮想の中心線に対して線対称であることができる。これにより、振動体１の外形はバランスのよいものとなり、振動ジャイロ素子の特性が安定して検出感度が向上するので好ましい。

駆動用振動腕２２の＋Ｙ方向の先端側には、延伸する腕の部分より幅が大きい（Ｘ軸方向に幅広い）略矩形状の錘部２２ｖが形成されている。錘部２２ｖの表面には、調整錘２２ｗが設けられている。調整錘２２ｗは膜体であり、好適例として金属材料から形成されている。
なお、調整錘２２ｗは、金属材料に限定するものではなく、不導体材料により形成してもよい。不導体材料を使用する場合、材料の選択肢が広がる点で有利となるが、なるべく密度の高い（比重が大きい）材料を用いることが好ましい。また、図示を省略したが、調整錘２２ｗは、錘部２２ｖの両主面、および、両側面に設けることができる。
なお、主面とは、振動ジャイロ素子１０を構成する基材のＸＹ平面上の表裏面を言う。

固定部２は、振動体１と同じ平面上に検出用振動腕２３を囲むように配置されるフレーム体であり、連結部３を介して、基部２１を挟持するように基部２１に連結されている。振動ジャイロ素子１０を実装基板などに搭載する際には、導電性接着剤などを介して固定部２を実装基板に接着する。図１に示す領域Ａは、少なくともその一部に導電性接着剤を塗布するなどして、固定部２を実装基板に接着することのできる領域を示している。また、振動ジャイロ素子１０が搭載される実装基板には、領域Ａの部分を除く領域に凹部を設けるなどして、振動体１の振動が妨げられないような空間を構成する必要がある。なお、実装基板を含めたセンサーユニットとしての具体的な構成については後述する。
連結部３は、基部２１の駆動用振動腕２２および検出用振動腕２３が延伸する方向と直交する方向（Ｘ軸方向）の両端の略中央部からＸ軸に沿ってそれぞれ反対方向に延伸するように形成され、固定部２と基部２１とを連結させている。

また、振動ジャイロ素子１０は、一対の突状部（バランス用腕）２４を有している。突状部２４は、一対の連結部３のそれぞれの先端部領域（固定部２に連結する部分）から、駆動用振動腕２２（第１振動腕）が延伸する方向（＋Ｙ方向に）に沿って設けられている。
また、突状部２４の＋Ｙ方向の先端側には、延伸する腕の部分より幅が大きい（Ｘ軸方向に幅広い）略矩形状の錘部２４ｖを有している。錘部２４ｖの表面には、調整錘２４ｗが設けられている。調整錘２４ｗは、調整錘２２ｗと同様に形成された膜体である。

なお、駆動用振動腕２２には、駆動系の電極が、また、検出用振動腕２３には、検出系の電極が備えられるが、これらは、従来の振動ジャイロ素子の電極の接続関係と同様であるため、図示および説明を省略する。

次に、振動ジャイロ素子１０の角速度検出動作について説明する。
上記のような構成の振動ジャイロ素子１０において、まず、駆動用振動腕２２に駆動系の電極を通して、駆動用振動腕２２のＸ軸方向の共振周波数と一致する周波数の交流電圧を印加する。すると、一対の駆動用振動腕２２は、ＸＹ平面にて音叉振動（図１において、実線矢印で示す面内振動）を開始する。この振動は、基部２１を伝播することで、検出用振動腕２３を共振（面内振動）させる。
この状態において、Ｙ軸回りに角速度が作用すると、駆動用振動腕２２および駆動用振動腕２２に共振する検出用振動腕２３はコリオリの力を受けてＺ軸方向に面外振動する（図１において、破線矢印で示す振動）。この面外振動の振幅は振動ジャイロ素子１０の回転速度に比例することから、検出用振動腕２３に備えられた検出系の電極を介して角速度として検出することができる。

角速度の検出感度および検出精度をバラツキが少なく安定したものとするためには、駆動用振動腕２２の面内振動および面外振動が、基部２１を介して検出用振動腕２３に安定して伝達されるようにする必要がある。振動体１の振動が、連結部３を介して固定部２から漏れてしまうような場合には、安定した角速度の検出が妨げられてしまう。そのため、突状部２４により、漏れ出る振動を吸収し抑制できるようにしている。
以下にその具体的な説明を行なう。

図２は、従来の振動片としての振動ジャイロ素子９を示す模式斜視図である。振動ジャイロ素子９は、一対の突状部２４を有していない点を除き、振動ジャイロ素子１０と同じである。
振動ジャイロ素子９の角速度検出動作も、振動ジャイロ素子１０と同様であり、まず、駆動用振動腕２２に駆動系の電極を通して交流電圧を印加し、一対の駆動用振動腕２２をＸＹ平面にて音叉振動させ、また、検出用振動腕２３をＸＹ平面にて共振振動させる。この状態において、Ｙ軸回りに角速度が作用すると、駆動用振動腕２２および検出用振動腕２３はコリオリの力を受けてＺ軸方向に面外振動する。この面外振動の振幅から、角速度を検出する。

この面外振動は、連結部３を介して固定部２から漏れる傾向にある。具体的には、図２に示すＢ部（固定部２に連結される連結部３の端部領域）において矢印で示すような面外振動が生じ、この振動エネルギーは、固定部２に伝達される。つまり、振動エネルギーは、固定部２が実装基板などに接着されている場合には、実装基板に漏れることになる。換言すると、実装基板に接着（固定）された固定部２は、Ｂ部の振動を抑制する応力を発生する。この応力は、固定部２が実装基板に接着される方法（接着剤やその量）や接着場所などの固定方法やそのバラツキによって容易に変化する。その結果、振動体１の振動に悪影響を与え、不必要なスプリアス振動が発生したり、検出した面外振動に損失を生じたりして、角速度検出感度および精度を不安定にするという問題が生じる。

これに対し、本実施形態の振動ジャイロ素子１０では、突状部２４を備えることにより、動吸振器として漏れ出る振動を吸収している。図１を参照し、具体的に説明する。
突状部２４は、Ｂ部（固定部２に連結される連結部３の端部領域）から、Ｙ軸に沿って（＋Ｙ方向に）延伸されている。そのため、Ｂ部に発生する面外振動は、突状部２４に伝達され、突状部２４は、図１の破線で示すような面外振動をする。つまり、固定部２に漏れ出る振動エネルギーは、突状部２４によって吸収される。より具体的には、Ｂ部が振動の節となるように突状部２４が振動することによって、固定部２に漏れ出る振動が抑制される。その結果、駆動用振動腕２２から検出用振動腕２３へ伝播される振動が阻害されることで発生する検出特性の劣化が抑制される。
また、この突状部２４の動吸振器としての効果は、振動ジャイロ素子１０の基材である水晶のエッチング異方性や、製造バラツキなどにより、ばらつく場合がある。このバラツキは、突状部２４に設けられた錘部２４ｖの質量調整を行なうことで、減少させることができる。具体的には、錘部２４ｖの調整錘２４ｗの一部をレーザー光の照射などにより除去することで行なう。
また、突状部２４により吸収する振動の周波数範囲をより広くするためには、突状部２４のＱ値を低く設定することが好ましい。突状部２４のＱ値を低く設定する方法としては、例えば、Ｑ値の低い素材を突状部２４に貼り付ける方法や、突状部２４の延伸する方向に溝を掘り、溝にＱ値の低い素材を埋め込むなどの方法がある。

以上述べたように、本実施形態による振動片としての振動ジャイロ素子１０によれば、以下の効果を得ることができる。
振動ジャイロ素子１０は、振動体１と、固定部２と、それぞれを連結する連結部３と、を備え、振動体１は、基部２１からそれぞれが反対方向に延出する駆動用振動腕２２と検出用振動腕２３とによって構成されている。また、連結部３のそれぞれの先端部領域（固定部２に連結する部分）から、Ｙ軸に沿って（＋Ｙ方向に）延伸する一対の突状部２４を有している。このような構成とすることで、固定部２から漏れる振動を低減することができる。その結果、検出特性の劣化が抑制され、安定した検出ができる振動片を提供することができる。

なお、上述した実施形態では、駆動用振動腕２２を第１振動腕として、検出用振動腕２３を第２振動腕として説明したが、第１振動腕が検出用振動腕２３であり、第２振動腕が駆動用振動腕２２であっても良い。

（第２の実施形態）
〔ジャイロセンサー〕
次に、第２の実施形態にかかるセンサーユニットとしてのジャイロセンサー１００について説明する。なお、説明にあたり、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。
図３は、ジャイロセンサー１００を説明するものであり、図３（ａ）は上側からみた概略平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ線断面を示す概略断面図である。
なお、図３（ａ）では、ジャイロセンサー１００の内部の構造を説明する便宜上、ジャイロセンサー１００の上方に設けられた蓋体としての蓋体１３０を取り外した状態を図示している。また、本実施形態のジャイロセンサー１００の構成では、振動片として、上記実施形態の振動ジャイロ素子１０を搭載した例を説明する。

図３（ｂ）に示すように、ジャイロセンサー１００は、パッケージ１１０の凹部に、振動ジャイロ素子１０と、電子部品としての半導体装置１２０と、を収容し、パッケージ１１０の開口部を蓋体１３０により密閉し、内部を気密に保持されている。パッケージ１１０は、図３（ｂ）に示すように、平板上の第１基板１１１と、第１基板１１１上に、枠状の第２基板１１２、第３基板１１３、第４基板１１４、を順に積層、固着して形成され、半導体装置１２０と振動ジャイロ素子１０とが収容される凹部が形成される。基板１１１，１１２，１１３，１１４は、例えばセラミックスなどにより形成される。

第１基板１１１の凹部側の電子部品搭載面１１１ａには、半導体装置１２０が載置され、固定されるダイパッド１１５が設けられている。半導体装置１２０はダイパッド１１５上に、例えば、ダイアタッチ材１４０（例えばろう材）によって接着され、固定されている。

半導体装置１２０は、振動ジャイロ素子１０を駆動振動させるための励振手段としての駆動回路と、角速度が加わったときに振動ジャイロ素子１０に生じる検出振動を検出する検出手段としての検出回路と、を有する。具体的には、半導体装置１２０が有する駆動回路は、振動ジャイロ素子１０の一対の駆動用振動腕２２にそれぞれ形成された図示しない駆動電極に駆動信号を供給する。また、半導体装置１２０が有する検出回路は、振動ジャイロ素子１０の一対の検出用振動腕２３にそれぞれ形成された図示しない検出電極に生じる検出信号を増幅させて増幅信号を生成し、該増幅信号に基づいてジャイロセンサー１００に加わった回転角速度を検出する。

第２基板１１２は、ダイパッド１１５上に搭載される半導体装置１２０が収容可能な大きさの開口を有する枠状の形状に形成されている。第３基板１１３は、第２基板１１２の開口より広い開口を有する枠状の形状に形成され、第２基板１１２上に積層され、固着される。そして第２基板１１２に第３基板１１３が積層されて第３基板１１３の開口の内側に現れる第２基板面１１２ａには、半導体装置１２０の図示しない電極パッドと電気的に接続するボンディングワイヤーＢＷが接続される複数のＩＣ接続端子１１２ｂが形成されている。そして、半導体装置１２０の図示しない電極パッドとパッケージ１１０に設けられたＩＣ接続端子１１２ｂとが、ワイヤーボンディング法を用いて電気的に接続されている。すなわち、半導体装置１２０に設けられた複数の電極パッドと、パッケージ１１０の対応するＩＣ接続端子１１２ｂとが、ボンディングワイヤーＢＷにより接続されている。また、ＩＣ接続端子１１２ｂのいずれかは、パッケージ１１０の図示しない内部配線により、第１基板１１１の外部底面１１１ｂに設けられた複数の外部接続端子１１１ｃに電気的に接続されている。

第３基板１１３上には、第３基板１１３の開口より広い開口を有する第４基板１１４が積層され、固着されている。そして、そして第３基板１１３に第４基板１１４が積層されて第４基板１１４の開口の内側に現れる第３基板面１１３ａには、振動ジャイロ素子１０に形成された図示しない接続パッドと接続される複数のジャイロ素子接続端子１１３ｂが形成されている。ジャイロ素子接続端子１１３ｂは、パッケージ１１０の図示しない内部配線によってＩＣ接続端子１１２ｂのいずれかと電気的に接続されている。振動ジャイロ素子１０は、第３基板面１１３ａに振動ジャイロ素子１０の固定部２を、図示しない接続パッドとジャイロ素子接続端子１１３ｂとの位置を合わせて載置し、導電性接着剤１５０によって接着固定する。

更に、第４基板１１４の開口の上面に蓋体１３０が配置され、パッケージ１１０の開口を封止し、パッケージ１１０の内部が気密封止され、ジャイロセンサー１００が得られる。蓋体１３０は、例えば、４２アロイ（鉄にニッケルが４２％含有された合金）やコバール（鉄、ニッケルおよびコバルトの合金）等の金属、セラミックス、あるいはガラスなどを用いて形成することができる。例えば、金属により蓋体１３０を形成した場合には、コバール合金などを矩形環状に型抜きして形成されたシールリング１６０を介してシーム溶接することによりパッケージ１１０と接合される。パッケージ１１０および蓋体１３０によって形成される凹部空間は、振動ジャイロ素子１０が動作するための空間となるため、減圧空間または不活性ガス雰囲気に密閉・封止することが好ましい。

以上述べたように、本実施形態によるセンサーユニットとしてのジャイロセンサー１００によれば、振動ジャイロ素子１０を備えていることから、振動片の振動漏れによる検出特性の劣化が抑制され、安定した角速度の検出がされるセンサーユニットを提供することが可能となる。

（第３の実施形態）
〔電子機器〕
図４（ａ）は、上記実施形態で説明した振動ジャイロ素子１０、および、それを備えたセンサーユニットとしてのジャイロセンサー１００を搭載した電子機器としてのデジタルビデオカメラへの適用例を示すものである。デジタルビデオカメラ２４０は、受像部２４１、操作部２４２、音声入力部２４３、および表示ユニット１００１を備えている。このようなデジタルビデオカメラ２４０に、上記実施形態の振動ジャイロ素子１０や、センサーユニットとしてのジャイロセンサー１００を搭載することにより、所謂手ぶれ補正機能を具備させることができる。
また、図４（ｂ）は、電子機器としての携帯電話機、図４（ｃ）は、情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）への適用例をそれぞれ示すものである。
まず、図４（ｂ）に示す携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、並びに表示ユニット１００２を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、表示ユニット１００２に表示される画面がスクロールされる。
また、図４（ｃ）に示すＰＤＡ４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２、並びに表示ユニット１００３を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が表示ユニット１００３に表示される。
このような携帯電話機３０００やＰＤＡ４０００に、上記実施形態の振動ジャイロ素子１０や、センサーユニットとしてのジャイロセンサー１００を搭載することにより、様々な機能を付与することができる。例えば、図４（ｂ）の携帯電話機３０００に、図示しないカメラ機能を付与した場合に、上記のデジタルビデオカメラ２４０と同様に、手振れ補正を行うことができる。また、図４（ｂ）の携帯電話機３０００や、図４（ｃ）のＰＤＡ４０００に、ＧＰＳ（Global Positioning System）として広く知られる汎地球測位システムを具備した場合に、上記実施形態の振動ジャイロ素子１０や、センサーユニットとしてのジャイロセンサー１００を搭載することにより、ＧＰＳにおいて、携帯電話機３０００やＰＤＡ４０００の位置や姿勢を認識させることができる。

なお、図４に示す電子機器に限らず、本発明の振動片を備えたセンサーユニット（ジャイロセンサー）を適用可能な電子機器として、モバイルコンピューター、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ゲーム機などが挙げられる。

以上述べたように、本実施形態による電子機器によれば、振動ジャイロ素子１０を備えていることから、振動片の振動漏れによる検出特性の劣化が抑制され、安定した角速度の検出がされる電子機器を提供することが可能となる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。ここで、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略している。
図５（ａ）〜（ｃ）は、振動ジャイロ素子の変形例を示す模式平面図である。
図５（ａ）〜（ｃ）において、Ａ１は第１振動腕、Ａ２は第２振動腕を示し、どちらか一方が駆動用振動腕であり、他方が検出用振動腕である。また、Ａ３は連結部であり、Ａ４は突状部であり、Ａ５は固定部を示している。
なお、図５（ａ）〜（ｃ）では図示を省略しているが、駆動用振動腕には、第１の実施形態で説明した錘部２２ｖや調整錘２２ｗを備えていても良い。また、突状部には、錘部２４ｖや調整錘２４ｗを備えていても良い。
以下、それぞれの形状を具体的に説明する。

（変形例１）
図５（ａ）は、変形例１にかかる振動ジャイロ素子を示す模式平面図である。
第１の実施形態では、図１に示すように、固定部２は、検出用振動腕２３を囲むように配置されるフレーム体であるとして説明したが、この構成に限定するものではなく、図５（ａ）に示すＡ５のように、固定部は、一対の板状体であっても良い。
このような構成であっても、突状部（Ａ４）により固定部（Ａ５）から漏れる振動を低減することができる。その結果、検出特性の劣化が抑制され、安定した検出ができる振動片を提供することができる。

（変形例２）
図５（ｂ）は、変形例２にかかる振動ジャイロ素子を示す模式平面図である。
第１の実施形態では、図１に示すように、連結部３は、基部２１のＸ軸方向の両端の略中央部からＸ軸に沿ってそれぞれ反対方向に延伸するように形成され、固定部２と基部２１とを連結させていると説明したが、図５（ｂ）に示すＡ３のように、連結部（Ａ３）は、湾曲部を有し、振動体１と固定部（Ａ５）とは、湾曲部を介して連結され、突状部（Ａ４）は、湾曲部に設けられている構成であっても良い。
このように構成することで、連結部（Ａ３）が変形する自由度が増し、連結部（Ａ３）の応力緩和作用が向上する。また、湾曲部に設けられた突状部（Ａ４）によって湾曲部自体の振動が低減される。つまり、固定部（Ａ５）から漏れる振動をより効果的に低減することができる。その結果、駆動用振動腕から検出用振動腕へ伝播される振動が阻害されることで発生する検出特性の劣化が抑制され、安定した検出ができる振動片を提供することができる。

（変形例３）
図５（ｃ）は、変形例３にかかる振動ジャイロ素子を示す模式平面図である。
第１の実施形態では、図１に示すように、固定部２は、検出用振動腕２３を囲むように配置されるフレーム体であるとして説明したが、この構成に限定するものではなく、固定部は、図５（ｃ）に示すＡ５のように、第１振動腕（Ａ１）に対して一方向に位置する板状体であっても良い。図５（ｃ）に示すように、湾曲部を有する連結部（Ａ３）は、固定部（Ａ５）まで延伸して、振動体１と固定部（Ａ５）とを連結している。
このように連結部（Ａ３）を延伸させることで、連結部（Ａ３）が変形する自由度が増し、連結部（Ａ３）の応力緩和作用が向上する。つまり、固定部（Ａ５）から漏れる振動を低減することができる。その結果、駆動用振動腕から検出用振動腕へ伝播される振動が阻害されることで発生する検出特性の劣化がより効果的に抑制され、安定した検出ができる振動片を提供することができる。

（その他の変形例）
本発明は、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、上記実施形態および変形例では、振動片としての振動ジャイロ素子形成材料として水晶を用いた例を説明したが、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）や、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）、ランガサイト（Ｌａ₃Ｇａ₅ＳｉＯ₁₄）などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウムや五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）などの圧電体材料を積層させて構成された積層圧電基板、あるいは圧電セラミックスなどを用いることができる。
また、圧電体材料以外の材料を用いて振動片を形成することができる。例えば、シリコン半導体材料などを用いて振動片を形成することもできる。
また、振動片の振動（駆動）方式は圧電駆動に限らない。圧電基板を用いた圧電駆動型のもの以外に、静電気力を用いた静電駆動型や、磁力を利用したローレンツ駆動型などの振動片においても、本発明の構成およびその効果を発揮させることができる。

１…振動体、２…固定部、３…連結部、１０…振動ジャイロ素子、２１…基部、２２…駆動用振動腕、２２ｖ，２４ｖ…錘部、２２ｗ，２４ｗ…調整錘、２３…検出用振動腕、２４…突状部、１００…ジャイロセンサー、１１０…パッケージ、１１１〜１１４…第１〜第４基板、１１１ａ…電子部品搭載面、１１１ｂ…外部底面、１１１ｃ…外部接続端子、１１２ａ…第２基板面、１１２ｂ…ＩＣ接続端子、１１３ａ…第３基板面、１１３ｂ…ジャイロ素子接続端子、１１５…ダイパッド、１２０…半導体装置、１３０…蓋体、１４０…ダイアタッチ材、１５０…導電性接着剤、１６０…シールリング、２４０…デジタルビデオカメラ、２４１…受像部、２４２…操作部、２４３…音声入力部、１００１〜１００３…表示ユニット、３０００…携帯電話機、３００１，４００１…操作ボタン、３００２…スクロールボタン、４０００…ＰＤＡ、４００２…電源スイッチ。

Claims (6)

1. 基板と、
   基部、前記基部の一端から延出しており面内振動をする駆動用振動腕、および前記基部の前記一端とは反対側の他端から延出しており、前記駆動用振動腕に生じるコリオリの力に基づき前記面内振動と直交した面外振動をする検出用振動腕を備えている振動体と、
   前記基板に固定されており、前記振動体を保持している固定部と、
   前記振動体と前記固定部とを連結しており、前記基板に接着されていない連結部と、
   前記連結部から片持ち梁の状態で延出していると共に前記基板に接着されていなく、前記連結部から伝達される振動によって面外振動する突状部と、を備えていることを特徴とするセンサーユニット。
2. 前記連結部は、湾曲部を有し、
   前記突状部は、前記湾曲部から突出していることを特徴とする請求項１に記載のセンサーユニット。
3. ２つの前記連結部を備え、
   前記基部は、前記第１振動腕が延出する方向と交差する方向において、２つの前記連結部に挟まれて連結されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサーユニット。
4. 前記突状部は、前記第１振動腕が延出する方向に沿って延出して設けら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センサーユニット。
5. 前記駆動用振動腕を励振させる駆動回路、および前記検出用振動腕に生じる検出信号を検出する検出回路を含む電子部品と、を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のセンサーユニット。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のセンサーユニットを備えていることを特徴とする電子機器。

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