JP6264839B2

JP6264839B2 - 振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体

Info

Publication number: JP6264839B2
Application number: JP2013224053A
Authority: JP
Inventors: 啓史中川; 竜太西澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2033-10-29
Also published as: US20150116050A1; US9246470B2; CN104579225B; CN104579225A; JP2015087148A

Description

本発明は、振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体に関するものである。

振動素子としては、例えば、車両における車体制御、カーナビゲーションシステムの自車位置検出、デジタルカメラやビデオカメラ等の振動制御補正（いわゆる手ぶれ補正）等に用いられ、角速度、加速度等の物理量を検出するセンサが知られている。センサとして、例えば、角速度センサ（振動ジャイロセンサ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、特許文献１に記載の振動ジャイロセンサは、基部と、基部から延出された連結アームと、連結アームの先端部から延出された駆動アームと、基部から延出された検出アームとを備える。このような振動ジャイロセンサは、駆動アームを屈曲振動させた状態で、所定方向の角速度を受けると、駆動アームにコリオリ力が作用し、それに伴って、検出アームが屈曲振動する。このような検出アームの屈曲振動を検出することにより、角速度を検出することができる。

このような振動ジャイロセンサの基部や駆動アームは、例えば圧電体材料により形成される。そして、フォトリソグラフィー技術やエッチング技術を用いて圧電体材料を加工することにより、基部や駆動アームを形成する。
また、特許文献２には、複数の検出モード（第１検出用振動モードと第２検出用振動モード）を備えた圧電振動型ヨーレートセンサ（振動子）が記載されている。このセンサでは、第１検出用振動モードの共振周波数と第２検出用振動モードの共振周波数とを近接させて、検出アームにおける振幅を増大させることにより、センサの感度を高めている。

特開２００６−１０５６１４号公報特開２０１２−９８０９１号公報

ところが、特許文献２に記載のセンサ（振動子）においては、周波数の関係については
記載されているが、温度と周波数の関係については何ら考慮されておらず、温度変化による周波数特性等の特性の劣化を抑制するのが困難であった。
本発明の目的は、温度変化による周波数変化に伴う感度等の特性の劣化を抑制することができる振動素子、振動子を提供すること、信頼性の高い発振器、電子機器および移動体を提供することにある。

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、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明の振動素子は、駆動モードと、当該駆動モードの振動方向と直交する方向に振動する第１検出モードおよび第２検出モードと、を振動モードとして有し、
横軸を雰囲気温度、縦軸を周波数の変化としたときの、前記各モードの温度の変化による周波数の変化を示す周波数温度特性曲線において、前記駆動モードにおける前記周波数温度特性曲線の頂点温度をＴａ［℃］、前記第１検出モードにおける前記周波数温度特性曲線の頂点温度をＴｂ［℃］、前記第２検出モードにおける前記周波数温度特性曲線の頂点温度をＴｃ［℃］としたとき、前記Ｔａが前記Ｔｂおよび前記Ｔｃよりも低い、または、前記Ｔａが前記Ｔｂおよび前記Ｔｃよりも高いことを特徴とする。
このような振動素子によれば、温度変化による周波数変化に伴う感度等の特性の劣化を抑制することができる。

［適用例２］
本発明の振動素子では、前記駆動モードの共振周波数をｆａ、前記第１検出モードの共振周波数をｆｂ、前記第２検出モードの共振周波数をｆｃとしたとき、前記ｆａが前記ｆｂと前記ｆｃの間に存在する温度領域を有していることが好ましい。
これにより、温度変化による周波数変化に伴う感度等の特性の劣化を抑制しつつ、感度をより向上させることができる。

［適用例３］
本発明の振動素子では、基部と、
前記基部から延出している一対の駆動用振動腕と、
前記基部から、前記一対の駆動用振動腕とは反対の方向に延出している一対の検出用振動腕と、
を備える。
これにより、温度変化による周波数変化に伴う感度等の特性の劣化が抑制された、信頼性の高いＨ型の振動素子を提供することができる。

［適用例４］
本発明の振動子は、本発明の振動素子と、
前記振動素子が収納されているパッケージと、
を備えることを特徴とする。
これにより、優れた振動特性を有する振動子を提供することができる。

［適用例５］
本発明の発振器は、本発明の振動素子と、
前記振動素子に電気的に接続されている発振回路と、を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い発振器を提供することができる。
［適用例６］
本発明の電子機器は、本発明の振動素子を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
［適用例７］
本発明の移動体は、本発明の振動素子を備えていることを特徴とする
これにより、信頼性の高い移動体を提供することができる。

本発明の振動素子の実施形態を備える発振器の概略構成を示す模式的断面図である。図１に示す発振器の平面図である。図１に示す発振器に備えられた振動素子を示す平面図である。図４（ａ）は、図３に示す振動素子の駆動用振動腕の拡大平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す駆動用振動腕の断面図である。図５（ａ）は、図３に示す振動素子の検出用振動腕の拡大平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す検出用振動腕の断面図である。図６（ａ）は、図３に示す振動素子の調整用振動腕の拡大平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す調整用振動腕の断面図である。図３に示す振動素子における検出用電極および調整用電極の接続状態を示す図である。図３に示す振動片の動作を説明するための図である。図３に示す振動片の動作を説明するための図である。各モードにおける周波数温度特性曲線を示すグラフである。図１１（ａ）は、図５に示す検出用電極の漏れ出力を示す図、図１１（ｂ）は、図６および図７に示す調整用電極の出力を示す図である。本発明の振動素子の実施形態を備える振動子の概略構成を示す模式的断面図である。本発明の振動素子を備えるモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。本発明の振動素子を備える携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。本発明の振動素子を備えるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。本発明の移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。

以下、本発明について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜発振器＞
次に、本発明の振動片の実施形態を備える発振器について説明する。
図１は、本発明の振動素子の実施形態を備える発振器の概略構成を示す模式的断面図、図２は、図１に示す発振器の平面図、図３は、図１に示す発振器に備えられた振動素子を示す平面図、図４（ａ）は、図３に示す振動片の駆動用振動腕の拡大平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す駆動用振動腕の断面図、図５（ａ）は、図３に示す振動素子の検出用振動腕の拡大平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す検出用振動腕の断面図、図６（ａ）は、図３に示す振動片の調整用振動腕の拡大平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す調整用振動腕の断面図、図７は、図３に示す振動素子における検出用電極および調整用電極の接続状態を示す図、図８、９は、図３に示す振動素子の動作を説明するための図、図１０は、各モードにおける周波数温度特性曲線を示すグラフ、図１１（ａ）は、図５に示す検出用電極の漏れ出力を示す図、図１１（ｂ）は、図６および図７に示す調整用電極の出力を示す図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図１〜６、８において、互いに直交する３つの軸として、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を図示しており、ｘ軸に平行な方向を「ｘ軸方向」、ｙ軸に平行な方向を「ｙ軸方向」、ｚ軸に平行な方向を「ｚ軸方向」という。また、＋ｚ軸側を「上」、−ｚ軸側を「下」ともいう。

図１および図２に示す発振器１は、物理量として角速度を検出するジャイロセンサである。
このような発振器１は、例えば、撮像機器の手ぶれ補正や、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）衛星信号を用いた移動体ナビケーションシステムにおける車両などの姿勢検出、姿勢制御等に用いることができる。
この発振器１は、図１および図２に示すように、振動素子２と、ＩＣチップ３と、振動素子２およびＩＣチップ３を収納するパッケージ４と、を有する。

以下、発振器１を構成する各部を順次説明する。
［振動素子］
振動素子２は、１つの軸まわりの角速度を検出するジャイロセンサ素子である。
この振動素子２は、図３に示すように、基部２１と、１対の駆動用振動腕２２１、２２２と、１対の検出用振動腕２３１、２３２と、１対の調整用振動腕（振動腕）２４１、２４２と、支持部（枠体）２５と、４つの連結部２６１、２６２、２６３、２６４と、駆動用電極群５１、５２と、検出用電極群５３、５４と、調整用電極群５５、５６とを備える振動片５８と、を有している。

本実施形態では、振動片５８が、圧電体材料で一体的に形成されている。このような圧電体材料としては、特に限定されないが、水晶を用いるのが好ましい。これにより、振動素子２の特性を優れたものとすることができる。
水晶は、互いに直交するＸ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）およびＺ軸（光学軸）を有する。基部２１、１対の駆動用振動腕２２１、２２２、１対の検出用振動腕２３１、２３２、１対の調整用振動腕２４１、２４２、支持部２５および４つの連結部２６１、２６２、２６３、２６４は、例えば、Ｚ軸が厚さ方向に存在するとともにＸ軸およびＹ軸に平行な板面を有する水晶で構成された基板をエッチング加工することにより形成することができる。かかる基板の厚さは、振動素子２の発振周波数（共振周波数）、外形サイズ、加工性等に応じて適宜設定される。なお、以下では、基部２１、１対の駆動用振動腕２２１、２２２、１対の検出用振動腕２３１、２３２、１対の調整用振動腕２４１、２４２、支持部２５および４つの連結部２６１、２６２、２６３、２６４が水晶で一体的に構成されている場合を例に説明する。

（振動片）
振動片５８は、上述したように、基部２１と、１対の駆動用振動腕２２１、２２２と、１対の検出用振動腕２３１、２３２と、１対の調整用振動腕（振動腕）２４１、２４２と、支持部（枠体）２５と、４つの連結部２６１、２６２、２６３、２６４と、駆動用電極群５１、５２と、検出用電極群５３、５４と、調整用電極群５５、５６とを備えている。

このうち基部２１は、４つの連結部２６１、２６２、２６３、２６４を介して支持部２５に支持されている。４つの連結部２６１、２６２、２６３、２６４は、それぞれ、長尺形状をなし、一端が基部２１に連結され、他端が支持部２５に連結されている。
駆動用振動腕２２１、２２２は、それぞれ、基部２１からｙ軸方向（＋ｙ方向）に延出している。また、駆動用振動腕２２１、２２２は、それぞれ、水晶のＹ軸に沿って延在している。さらに、駆動用振動腕２２１、２２２の横断面は、それぞれ、ｘ軸に平行な１対の辺とｚ軸に平行な１対の辺とで構成された矩形をなしている。
そして、駆動用振動腕２２１には、駆動用電極群５１が設けられ、同様に、駆動用振動腕２２２には、駆動用電極群５２が設けられている。

以下、駆動用電極群５１について代表的に説明する。なお、駆動用電極群５２については、駆動用電極群５１と同様であるため、その説明を省略する。
駆動用電極群５１は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、駆動用振動腕２２１の上面に設けられた駆動用電極５１１と、駆動用振動腕２２１の下面に設けられた駆動用電極５１２と、駆動用振動腕２２１の一方（図４中の左側）の側面に設けられた駆動用電極５１３と、駆動用振動腕２２１の他方（図４中の右側）の側面に設けられた駆動用電極５１４とで構成されている。

駆動用電極５１１および駆動用電極５１２は、互いに同電位となるように、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されている。また、駆動用電極５１３および駆動用電極５１４は、互いに同電位となるように、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されている。このような駆動用電極５１１、５１２は、図示しない配線を介して、図３に示す支持部２５に設けられた端子５７ａに電気的に接続されている。また、駆動用電極５１３、５１４は、図示しない配線を介して、図３に示す支持部２５に設けられた端子５７ｂに電気的に接続されている。

検出用振動腕２３１、２３２は、それぞれ、基部２１からｙ軸方向（−ｙ方向）に延出している。また、検出用振動腕２３１、２３２は、それぞれ、水晶のＹ軸に沿って延在している。さらに、検出用振動腕２３１、２３２の横断面は、それぞれ、ｘ軸に平行な１対の辺とｚ軸に平行な１対の辺とで構成された矩形をなしている。
このような検出用振動腕２３１、２３２は、それぞれ、駆動用振動腕２２１、２２２に加えられた物理量に応じて振動するものである。

そして、検出用振動腕２３１には、検出用電極群５３が設けられ、同様に、検出用振動腕２３２には、検出用電極群５４が設けられている。このように駆動用振動腕２２１、２２２とは別体として設けられた検出用振動腕２３１、２３２に検出用電極群５３、５４を設けることにより、検出用電極群５３、５４の検出用電極の電極面積（電極として機能する部分の面積）を大きくすることができる。そのため、振動素子２の検出感度を向上させることができる。ここで、検出用振動腕２３１および検出用電極群５３は、検出部を構成する。同様に、検出用振動腕２３２および検出用電極群５４は、検出部を構成する。

以下、検出用電極群５３について代表的に説明する。なお、検出用電極群５４については、検出用電極群５３と同様であるため、その説明を省略する。
検出用電極群５３は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、検出用振動腕２３１の上面に設けられた検出用電極５３１、５３２と、検出用振動腕２３１の下面に設けられた検出用電極５３３、５３４とで構成されている。ここで、検出用電極５３１、５３３は、それぞれ、検出用振動腕２３１の幅方向での一方側（図５中の左側）に設けられ、また、検出用電極５３２、５３４は、それぞれ、検出用振動腕２３１の幅方向での他方側（図５中の右側）に設けられている。

検出用電極５３１および検出用電極５３４は、互いに同電位となるように、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されている。また、検出用電極５３２および検出用電極５３３は、互いに同電位となるように、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されている。ここで、検出用電極５３１、５３４および検出用電極５３２、５３３は、対をなす。

このような検出用電極５３１、５３４は、図示しない配線を介して、図３に示す支持部２５に設けられた端子５７ｃに電気的に接続されている。また、検出用電極５３２、５３３は、図示しない配線を介して、図３に示す支持部２５に設けられた端子５７ｅに電気的に接続されている。なお、検出用電極群５４は、図示しない配線を介して、図３に示す支持部２５に設けられた端子５７ｄ、５７ｆに電気的に接続されている。

調整用振動腕２４１、２４２は、それぞれ、基部２１からｙ軸方向に延出している。また、調整用振動腕２４１、２４２は、それぞれ、水晶のＹ軸に沿って延在している。さらに、調整用振動腕２４１、２４２の横断面は、それぞれ、ｘ軸に平行な１対の辺とｚ軸に平行な１対の辺とで構成された矩形をなしている。調整用振動腕２４１、２４２はそれぞれ矩形であり、表面（第１面）、裏面（第２面）、および表面と裏面を連結する側面を有する。

このような調整用振動腕２４１、２４２は、前述した駆動用振動腕２２１、２２２に対して平行となるように設けられている。すなわち、駆動用振動腕２２１、２２２および調整用振動腕２４１、２４２は、互いに平行な方向に延在している。これにより、駆動用振動腕２２１、２２２および調整用振動腕２４１、２４２等を水晶で構成した場合、駆動用振動腕２２１、２２２および調整用振動腕２４１、２４２をそれぞれ水晶のＹ軸に沿って延在するように構成し、駆動用振動腕２２１、２２２を効率的に振動させるとともに、簡単な構成で後述する調整用電極５５１〜５５４に電荷を生じさせることができる。
そして、調整用振動腕２４１には、調整用電極群５５が設けられ、同様に、調整用振動腕２４２には、調整用電極群５６が設けられている。

以下、調整用電極群５５について代表的に説明する。なお、調整用電極群５６については、調整用電極群５５と同様であるため、その説明を省略する。
調整用電極群５５は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、調整用振動腕２４１の上面に設けられた調整用電極５５１と、調整用振動腕２４１の下面に設けられた調整用電極５５２と、調整用振動腕２４１の一方（図６中の左側）の側面に設けられた調整用電極（側面電極）５５３と、調整用振動腕２４１の他方（図６中の右側）の側面に設けられた調整用電極（側面電極）５５４とで構成されている。

調整用電極５５１および調整用電極５５２は、平面視したときに、互いに重なるように形成されている。すなわち、調整用電極５５１および調整用電極５５２は、平面視したときに、互いの外形が一致するように形成されている。
調整用電極５５１および調整用電極５５２は、互いに同電位となるように、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されている。また、調整用電極５５３および調整用電極５５４は、互いに同電位となるように電気的に接続されている。ここで、調整用電極５５１、５５２および調整用電極５５３、５５４は、対をなす。

このような調整用電極５５１、５５２は、図示しない配線を介して、前述した検出用電極５３２、５３３とともに、図３に示す支持部２５に設けられた端子５７ｅに電気的に接続されている。また、調整用電極５５３、５５４は、図示しない配線を介して、前述した検出用電極５３１、５３４とともに、図３に示す支持部２５に設けられた端子５７ｃに電気的に接続されている。なお、調整用電極群５６は、図示しない配線を介して、検出用電極群５４とともに、図３に示す支持部２５に設けられた端子５７ｄ、５７ｆに電気的に接続されている。

このような調整用電極５５１〜５５４を有する振動素子２では、図７に示すように、検出用電極５３１、５３４および検出用電極５３２、５３３に発生する電荷量に、調整用電極５５１、５５２および調整用電極５５３、５５４に発生する電荷量を加算したものをセンサ出力（以下、単に「センサ出力」ともいう）として端子５７ｃ、５７ｅから出力することができる。
ここで、調整用電極５５１、５５２および調整用電極５５３、５５４に発生する電荷は、検出用電極５３１、５３４および検出用電極５３２、５３３に発生する電荷とは逆極性であるため、検出用電極５３１、５３４および検出用電極５３２、５３３に発生する電荷の少なくとも一部を相殺する。

このような調整用電極５５１、５５２では、その一部を除去することにより、センサ出力の調整を行うことが可能である。すなわち、調整用電極５５１、５５２の一部を除去することにより、調整用電極５５１、５５２と調整用電極５５３、５５４との間の電荷量を少なくし、センサ出力を調整することができる。例えば、振動素子２に物理量が加えられていない状態でのセンサ出力（以下、「ゼロ点出力」ともいう）がゼロとなるように、センサ出力を調整（補正）することができる。これにより、感度の高い振動素子２が得られる。

このように構成された振動素子２では、駆動モードと、第１検出モードと、第２検出モードとを備えている。
駆動モードでは、端子５７ａと端子５７ｂとの間に駆動信号が印加されることにより、図８に示すように、駆動用振動腕２２１と駆動用振動腕２２２とが互いに接近・離間するように屈曲振動（駆動振動）する。すなわち、駆動用振動腕２２１が図８に示す矢印Ａ１の方向に屈曲するとともに駆動用振動腕２２２が図８に示す矢印Ａ２の方向に屈曲する状態と、駆動用振動腕２２１が図８に示す矢印Ｂ１の方向に屈曲するとともに駆動用振動腕２２２が図８に示す矢印Ｂ２の方向に屈曲する状態とを交互に繰り返す。

このように駆動用振動腕２２１、２２２を駆動振動させた状態で、振動素子２にｙ軸まわりの角速度ωが加わると、駆動用振動腕２２１、２２２は、コリオリ力により、ｚ軸方向に互いに反対側に屈曲振動する。これに伴い、検出用振動腕２３１、２３２は、ｚ軸方向に互いに反対側に屈曲振動（検出振動）する。すなわち、検出用振動腕２３１が図８に示す矢印Ｃ１の方向に屈曲するとともに検出用振動腕２３２が図８に示す矢印Ｃ２の方向に屈曲する状態と、検出用振動腕２３１が図８に示す矢印Ｄ１の方向に屈曲するとともに検出用振動腕２３２が図８に示す矢印Ｄ２の方向に屈曲する状態とを交互に繰り返す。

このような検出用振動腕２３１、２３２の検出振動により検出用電極群５３、５４に生じた電荷を検出することにより、振動素子２に加わった角速度ωを求めることができる。
このとき、調整用振動腕２４１、２４２も駆動用振動腕２２１、２２２の駆動振動に伴って互いに接近・離間する方向に屈曲振動するよう励振される。これにより、調整用電極５５１、５５２および調整用電極５５３、５５４に電荷が発生するので、この電荷量を調整することにより、検出用電極５３１、５３４および検出用電極５３２、５３３に発生する電荷の少なくとも一部を相殺することができる。

第１検出モードでは、図９（Ａ）に示すように、駆動用振動腕２２１、２２２がＺ軸方向に、コリオリ力の作用方向に関して逆相で、かつ、互いに逆向きに屈曲振動する。これにより、検出用振動腕２３１、２３１はＺ軸方向に、隣り合う振動腕同士互いに逆向きにかつ駆動用振動腕２２１、２２２とは逆相で屈曲振動する。
第２検出モードでは、図９（Ｂ）に示すように、駆動用振動腕２２１、２２２がＺ軸方向に、コリオリ力の作用方向に関して同相で、かつ、互いに逆向きに屈曲振動する。これにより、検出用振動腕２３１、２３１はＺ軸方向に、隣り合う振動腕同士互いに逆向きにかつ駆動用振動腕２２１、２２２とは同相で屈曲振動する。

このように振動素子２が駆動モード、第１検出モードおよび第２検出モードを備える結果、振動素子２の各振動腕は、第１および第２検出モードを重畳した振動モードで屈曲振動する。各駆動用振動腕２２１、２２２は、それぞれ第１検出モードと第２検出モードとにおいて逆相で屈曲振動する。これに対し、各検出用振動腕２３１、２３１は、それぞれ第１検出モードと第２検出モードとにおいて同相で屈曲振動するから、第１または第２検出モードのいずれか一方だけで振動する場合よりも、加振力が増大し、振幅が大きくなる。したがって、いずれの検出用振動腕２３１、２３１であっても、検出用電極群５３、５４からより高い電圧の電気信号が得られ、振動素子２の回転および角速度等がより高い検出感度で求められる。

振動素子２では、横軸を雰囲気温度、縦軸を周波数の変化としたときの、各モードの温度の変化による周波数の変化を示す周波数温度特性曲線において、駆動モードにおける周波数温度特性曲線の頂点温度をＴａ［℃］、前記第１検出モードにおける前記周波数温度特性曲線の頂点温度をＴｂ［℃］、前記第２検出モードにおける前記周波数温度特性曲線の頂点温度をＴｃ［℃］としたとき、ＴａがＴｂおよびＴｃよりも低くなるよう（例えば、図１０（ａ））、または、ＴａがＴｂおよびＴｃよりも高くなるよう（例えば、図１０（ｂ））構成されている。

このような構成とすることにより、温度変化による周波数の変化に伴う特性の劣化を抑制することができる。すなわち、このような構成とすることにより、温度が変化することで駆動モードの共振周波数と第１検出モードの共振周波数とが近づいた場合に、感度が増し、振動漏れも増すこととなり、これと同時に、駆動モードの共振周波数と第２検出モードの共振周波数とが遠ざかり、感度が下がり、振動漏れも減ることとなる。その結果、温度変化による、感度および振動漏れの増加・減少が抑制され、特性の劣化が抑制される。

また、駆動モードの共振周波数をｆａ、第１検出モードの共振周波数をｆｂ、第２検出モードの共振周波数をｆｃとしたとき、ｆａがｆｂとｆｃの間にあることが好ましい。これにより、温度変化による周波数変化に伴う感度等の特性の劣化を抑制しつつ、感度をより向上させることができる。
また、かかる振動素子２では、仮に、製造時のバラツキによって駆動用振動腕２２１、２２２の横断面形状が設計通りにならなかった場合、振動素子２に物理量を加えていないにもかかわらず、駆動用振動腕２２１、２２２を通電により振動させると、図１１（ａ）に示すように、検出用電極５３１、５３４と検出用電極５３２、５３３との間に漏れ出力Ｓとなる電荷が生じてしまう。
また、振動素子２では、振動素子２に物理量が加えられているか否かにかかわらず駆動用振動腕２２１、２２２を通電により振動させた状態において、図１１（ｂ）に示すように、調整用電極５５１、５５２と調整用電極５５３、５５４との間に調整用出力Ｔとなる電荷が生じる。

漏れ出力Ｓおよび調整用出力Ｔは互いに逆極性であるため、調整用出力Ｔの絶対値を漏れ出力Ｓの絶対値と等しくすることにより、振動素子２のゼロ点出力をゼロにすることができる。
これに対し、前述したように、調整用電極５５１、５５２の一部を除去することにより、センサ出力を調整することができるが、このとき、漏れ出力Ｓの絶対値を正確に見積もることができなければ、当然、振動素子２のゼロ点出力をゼロにすることができない。そこで、本発明では、後述する付加用振動片５９を備えることにより、この漏れ出力Ｓを正確に見積もることを可能にしている。

以上、発振器１および振動素子２について説明したが、上述した振動素子２の振動片５８の形態は、いわゆるＨ型音叉の形態に限定されず、例えば、ダブルＴ型、二脚音叉、三脚音叉、くし歯型、直交型、角柱型等の種々の形態であってもよい。
また、駆動用振動腕、検出用振動腕および調整用振動腕の数は、それぞれ、１つまたは３つ以上であってもよい。また、駆動用振動腕は、検出用振動腕を兼ねていてもよい。

また、調整用振動腕は無くてもよい。
また、駆動用電極の数、位置、形状、大きさ等は、駆動用振動腕を通電により振動させることができるものであれば、前述した実施形態に限定されるものではない。
また、検出用電極の数、位置、形状、大きさ等は、物理量が加えられることによる駆動用振動腕の振動を電気的に検出することができるものであれば、前述した実施形態に限定されるものではない。
また、調整用電極の数、位置、形状、大きさ等は、調整用振動腕の駆動振動に伴って生じる電荷を出力することができるものであれば、前述した実施形態に限定されるものではない。

［ＩＣチップ］
図１および図２に示すＩＣチップ３は、前述した振動素子２を駆動する機能と、振動素子２からの出力（センサー出力）を検出する機能とを有する電子部品である。
このようなＩＣチップ３は、図示しないが、振動素子２を駆動する駆動回路と、振動素子２からの出力を検出する検出回路とを備える。
また、ＩＣチップ３には、複数の接続端子３１が設けられている。

［パッケージ］
図１および図２に示すように、パッケージ４は、上方に開放する凹部を有するベース部材４１（ベース）と、このベース部材４１の凹部を覆うように設けられた蓋部材４２（リッド）とを備える。これにより、ベース部材４１と蓋部材４２との間には、振動素子２およびＩＣチップ３が収納される内部空間が形成されている。

ベース部材４１は、平板状の板体４１１（板部）と、板体４１１の上面の外周部に接合された枠体４１２（枠部）とで構成されている。
このようなベース部材４１は、例えば、酸化アルニウム質焼結体、水晶、ガラス等で構成されている。
図１に示すように、ベース部材４１の上面（蓋部材４２に覆われる側の面）には、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂等を含んで構成された接着剤のような接合部材８１により、前述した振動素子２の支持部２５が接合されている。これにより、振動素子２がベース部材４１に対して支持・固定されている。

また、ベース部材４１の上面には、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂等を含んで構成された接着剤のような接合部材８２により、前述したＩＣチップ３が接合されている。これにより、ＩＣチップ３がベース部材４１に対して支持・固定されている。
さらに、図１および図２に示すように、ベース部材４１の上面には、複数の内部端子７１および複数の内部端子７２が設けられている。

複数の内部端子７１には、例えばボンディングワイヤーで構成された配線を介して、前述した振動素子２の端子５７ａ〜５７ｆが電気的に接続されている。
この複数の内部端子７１は、図示しない配線を介して、複数の内部端子７２に電気的に接続されている。
また、複数の内部端子７２には、例えばボンディングワイヤーで構成された配線を介して、前述したＩＣチップ３の複数の接続端子３１が電気的に接続されている。

一方、図１に示すように、ベース部材４１の下面（パッケージ４の底面）には、発振器１が組み込まれる機器（外部機器）に実装される際に用いられる複数の外部端子７３が設けられている。
この複数の外部端子７３は、図示しない内部配線を介して、前述した内部端子７２に電気的に接続されている。これにより、ＩＣチップ３と複数の外部端子７３とが電気的に接続されている。
このような各内部端子７１、７２および各外部端子７３は、それぞれ、例えば、タングステン（Ｗ）等のメタライズ層にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等の被膜をメッキ等により積層した金属被膜からなる。

このようなベース部材４１には、蓋部材４２が気密的に接合されている。これにより、パッケージ４内が気密封止されている。
この蓋部材４２は、例えば、ベース部材４１と同材料、または、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼等の金属で構成されている。
ベース部材４１と蓋部材４２との接合方法としては、特に限定されず、例えば、ろう材、硬化性樹脂等で構成された接着剤による接合方法、シーム溶接、レーザー溶接等の溶接方法等を用いることができる。
かかる接合は、減圧下または不活性ガス雰囲気下で行うことにより、パッケージ４内を減圧状態または不活性ガス封入状態に保持することができる。

以上説明したような実施形態に係る発振器１に備えられた振動素子２によれば、簡単かつ確実に、優れた検出感度を発揮することができる。
また、前述したような振動素子２を備える発振器１によれば、優れた検出感度を有する。
以上説明したような発振器１（振動素子２）は、各種の電子機器に組み込んで使用することができる。
このような電子機器によれば、信頼性を優れたものとすることができる。

＜振動子＞
次に、本発明の振動素子を備える振動子について説明する。
図１２は、本発明の振動素子の実施形態を備える振動子の概略構成を示す模式的断面図である。
振動子１Ａは、図３に示す振動素子２と、当該振動素子２を収納するパッケージ４と、を有する。

パッケージ４は、上方に開放する凹部を有するベース部材４１（ベース）と、このベース部材４１の凹部を覆うように設けられた蓋部材４２（リッド）とを備える。これにより、ベース部材４１と蓋部材４２との間には、振動素子２が収納される内部空間が形成されている。
ベース部材４１は、平板状の板体４１１（板部）と、板体４１１の上面の外周部に接合された枠体４１２（枠部）とで構成されている。

図１２に示すように、ベース部材４１の上面（蓋部材４２に覆われる側の面）には、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂等を含んで構成された接着剤のような接合部材８１により、前述した振動素子２の支持部２５が接合されている。これにより、振動素子２がベース部材４１に対して支持・固定されている。
さらに、ベース部材４１の上面には、複数の内部端子７１および複数の内部端子７２が設けられている。

複数の内部端子７１には、例えばボンディングワイヤーで構成された配線を介して、前述した振動素子２の端子５７ａ〜５７ｆが電気的に接続されている。
この複数の内部端子７１は、図示しない配線を介して、複数の内部端子７２に電気的に接続されている。
以上説明したような振動素子２を備える振動子１Ａによれば、温度変化による周波数変化に伴う感度等の特性の劣化を抑制しつつ、感度をより向上させることができる。

＜電子機器＞
ここで、本発明の振動素子を備える電子機器の一例について、図１３〜図１５に基づき、詳細に説明する。
図１３は、本発明の振動素子を備えるモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。

この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このようなパーソナルコンピューター１１００には、ジャイロセンサとして機能する前述した発振器１が内蔵されている。

図１４は、本発明の振動素子を備える携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１００が配置されている。
このような携帯電話機１２００には、ジャイロセンサとして機能する前述した発振器１が内蔵されている。

図１５は、本発明の振動素子を備えるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。

ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。
また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。

また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、デ−タ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。
このようなディジタルスチルカメラ１３００には、ジャイロセンサとして機能する前述した発振器１（振動素子２）が内蔵されている。

なお、本発明の電子機器は、図１３のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１４の携帯電話機、図１５のディジタルスチルカメラの他にも、電子デバイスの種類に応じて、例えば、車体姿勢検出装置、ポインティングデバイス、ヘッドマウントディスプレイ、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、ナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲームコントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等に適用することができる。

（移動体）
図１６は、本発明の移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。
この図において、タイヤ２１０９を制御する電子制御ユニット２１０８に発振器１（振動素子２）が内蔵され、車体２１０７に搭載されている。
自動車２１０６には、本発明に係る振動片を備える振動子や発振器が搭載されており、例えば、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ：Antilock Brake System）、エアバック、タイヤプレッシャーモニタリングシステム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システムなどの電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）２１０８に広く適用できる。
以上説明したような移動体によれば、優れた信頼性を有する。

以上、本発明の振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
また、本発明の振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、本発明の振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体は、前述した各実施形態の任意の構成同士を組み合わせるようにしてもよい。

１‥‥発振器１Ａ‥‥振動子２‥‥振動素子３‥‥ＩＣチップ４‥‥パッケージ９‥‥ウエハー２１‥‥基部２５‥‥支持部３１‥‥接続端子４１‥‥ベース部材４２‥‥蓋部材５１‥‥駆動用電極群５２‥‥駆動用電極群５３‥‥検出用電極群５４‥‥検出用電極群５５‥‥調整用電極群５６‥‥調整用電極群５７ａ‥‥端子５７ｂ‥‥端子５７ｃ‥‥端子５７ｄ‥‥端子５７ｅ‥‥端子５７ｆ‥‥端子５８‥‥振動片６０‥‥区画６１‥‥余白６２‥‥接続部６３‥‥区画７１‥‥内部端子７２‥‥内部端子７３‥‥外部端子８１‥‥接合部材８２‥‥接合部材１００‥‥表示部２２１‥‥駆動用振動腕２２２‥‥駆動用振動腕２３１‥‥検出用振動腕２３２‥‥検出用振動腕２４１‥‥調整用振動腕２４２‥‥調整用振動腕２６１、２６２、２６３、２６４‥‥連結部４１１‥‥板体４１２‥‥枠体５１１‥‥駆動用電極５１２‥‥駆動用電極５１３‥‥駆動用電極５１４‥‥駆動用電極５３１‥‥検出用電極５３２‥‥検出用電極５３３‥‥検出用電極５３４‥‥検出用電極５５１‥‥調整用電極５５２‥‥調整用電極５５３‥‥調整用電極５５４‥‥調整用電極５９１‥‥駆動用電極５９２‥‥駆動用電極５９３‥‥駆動用電極５９４‥‥検出用電極５９５‥‥検出用電極１１００‥‥パーソナルコンピューター１１０２‥‥キーボード１１０４‥‥本体部１１０６‥‥表示ユニット１２００‥‥携帯電話機１２０２‥‥操作ボタン１２０４‥‥受話口１２０６‥‥送話口１３００‥‥ディジタルスチルカメラ１３０２‥‥ケース１３０４‥‥受光ユニット１３０６‥‥シャッターボタン１３０８‥‥メモリー１３１２‥‥ビデオ信号出力端子１３１４‥‥入出力端子１４３０‥‥テレビモニター１４４０‥‥パーソナルコンピューター２１０６‥‥自動車２１０７‥‥車体２１０８‥‥電子制御ユニット２１０９‥‥タイヤＡ１‥‥矢印Ａ２‥‥矢印Ｂ１‥‥矢印Ｂ２‥‥矢印Ｃ１‥‥矢印Ｃ２‥‥矢印Ｄ１‥‥矢印Ｄ２‥‥矢印Ｓ‥‥漏れ出力Ｔ‥‥調整用出力

Claims

駆動モードと、当該駆動モードの振動方向と直交する方向に振動する第１検出モードおよび第２検出モードと、を振動モードとして有し、
横軸を雰囲気温度、縦軸を周波数の変化としたときの、前記各モードの温度の変化による周波数の変化を示す周波数温度特性曲線において、前記駆動モードにおける前記周波数温度特性曲線の頂点温度をＴａ［℃］、前記第１検出モードにおける前記周波数温度特性曲線の頂点温度をＴｂ［℃］、前記第２検出モードにおける前記周波数温度特性曲線の頂点温度をＴｃ［℃］としたとき、前記Ｔａが前記Ｔｂおよび前記Ｔｃよりも低い、または、前記Ｔａが前記Ｔｂおよび前記Ｔｃよりも高いことを特徴とする振動素子。
前記駆動モードの共振周波数をｆａ、前記第１検出モードの共振周波数をｆｂ、前記第２検出モードの共振周波数をｆｃとしたとき、前記ｆａが前記ｆｂと前記ｆｃの間に存在する温度領域を有している請求項１に記載の振動素子。
基部と、
前記基部から延出している一対の駆動用振動腕と、
前記基部から、前記一対の駆動用振動腕とは反対の方向に延出している一対の検出用振動腕と、
を備える請求項１または２に記載の振動素子。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動素子と、
前記振動素子が収納されているパッケージと、
を備えることを特徴とする振動子。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動素子と、
前記振動素子に電気的に接続されている発振回路と、を備えていることを特徴とする発振器。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動素子を備えていることを特徴とする電子機器。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動素子を備えていることを特徴とする移動体。