JP6939007B2 - センサー、電子機器および移動体 - Google Patents

Description

本発明は、センサー、電子機器および移動体に関する。

センサーとして、例えば、特許文献１に記載されているようなジャイロセンサーが知られている。特許文献１に記載のジャイロセンサーは、基部と、基部から直線状に両側へ延出された１対の検出腕と、基部から両側へ検出腕に直交する方向に延出された１対の連結腕と、各連結腕の先端部からそれと直交して両側へ延出された１対の駆動腕と、を備える。また、このジャイロセンサーでは、基部が、収容器の底部に配置した支持基板に固定されているリード板に支持されている。

特開２００６−２０１１１８号公報

しかし、特許文献１に記載のジャイロセンサーでは、基部のリードとの接続部と検出腕との間の距離が短いため、基部がリード板からの応力等の力の影響を受けやすい。そのため、特許文献１に記載のジャイロセンサーでは、リード板から基部に加わる応力等の力の状態が温度変化等により変化したとき、その変化の影響により、検出周波数が変動し、それに伴って離調周波数（駆動周波数と検出周波数との差）も変動し、その結果、検出感度が変化してしまうという課題があった。このような課題は、特に、ジャイロセンサーを小型化した場合に、基部のリードとの接続部と検出腕との間の距離が短くなるため、顕著となる。

本発明の目的は、検出感度の安定化を図ることができるセンサーを提供すること、また、かかるセンサーを備える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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

本適用例のセンサーは、基部と、
前記基部から互いに反対方向に延出している１対の検出腕と、
前記基部から前記検出腕の延出方向に交差して互いに反対方向に延出している１対の連結腕と、
前記１対の連結腕のそれぞれから前記連結腕の延出方向に交差して互いに反対方向に延出している１対の駆動腕と、
前記基部に配置されている複数の接続部と、
ベースと、
前記複数の接続部に接続され、前記ベースに対して前記基部を支持している支持部材と、を備え、
前記連結腕の延出方向に沿った前記基部の長さをＢｘとし、前記連結腕の延出方向に沿った前記複数の接続部の全体の長さをＢ１としたとき、
Ｂ１／Ｂｘ≦０．４３の関係を満足していることを特徴とする。

このようなセンサーによれば、長さＢｘ、Ｂ１が前述した関係を満足していることで、接続部と検出腕との間の距離が大きくなる。そのため、検出腕が連結腕に連動して振動する検出モードにおいて、検出腕の振動周波数（検出周波数）が支持部材による基部の支持状態（拘束状態）の変化の影響を受けることを低減し、その結果、検出感度の安定化を図ることができる。

本適用例のセンサーでは、０．２５≦Ｂ１／Ｂｘ≦０．４３の関係を満足していることが好ましい。
これにより、センサーの小型化を図りつつ、検出感度の安定化を図ることができる。

本適用例のセンサーでは、前記検出腕の延出方向に沿った前記基部の長さをＢｙとし、前記検出腕の延出方向に沿った前記複数の接続部の全体の長さをＢ２としたとき、
Ｂ２／Ｂｙ≧０．５の関係を満足していることが好ましい。
これにより、検出感度を優れたものとすることができる。

本適用例のセンサーでは、前記複数の接続部は、行列状に配置されていることが好ましい。
これにより、センサーの小型化を図りつつ、接続部を効率的に配置できる。

本適用例のセンサーでは、前記複数の接続部は、前記連結腕の延出方向に所定の間隔を、前記連結腕の延出方向と交差する方向に所定の間隔を隔てて行列状に配置されていることが好ましい。
これにより、センサーの小型化を図りつつ、接続部を効率的に配置できる。

本適用例のセンサーでは、前記支持部材は、前記複数の接続部に接続されている複数のワイヤーを有することが好ましい。

これにより、フレキシブル配線基板を用いて支持部材を構成し、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）実装を行うことができる。また、このようなＴＡＢ実装では、一般に、温度変化等により支持部材が歪んだ影響が基部に及びやすい。したがって、このような支持部材を用いる場合に、前述したようなＢ１およびＢｘの関係を満足することは、検出感度の安定化を図る上で特に有用である。

本適用例のセンサーでは、前記駆動腕は、前記連結腕から延出している駆動腕部と、前記駆動腕部に対して先端側に設けられ、前記駆動腕部よりも幅の広い駆動錘部と、を有し、
前記駆動腕の延出方向に沿った前記駆動錘部の長さをＤＨＬとし、平面視における前記駆動腕の延出方向に直交する方向に沿った前記駆動錘部の幅をＤＨＷとしたとき、
１．５≦ＤＨＬ／ＤＨＷの関係を満足していることが好ましい。
これにより、検出感度を高めることができる。

本適用例のセンサーでは、１．５≦ＤＨＬ／ＤＨＷ≦４．０の関係を満足していることが好ましい。

これにより、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）値を低減して低消費電力化を図りつつ、検出感度を高めることができる。

本適用例のセンサーでは、前記駆動腕の延出方向に沿った前記駆動腕部の長さをＤＡＬとしたとき、
１．５＜ＤＨＬ／ＤＡＬの関係を満足していることが好ましい。
これにより、検出感度を高めることができる。

本適用例のセンサーでは、平面視における前記駆動腕部の延出方向に直交する方向の幅をＤＡＷとしたとき、
１．２≦ＤＨＷ／ＤＡＷの関係を満足していることが好ましい。
これにより、小型化を図りつつ、検出感度を高めることができる。

本適用例のセンサーでは、前記検出腕は、前記基部から延出している検出腕部と、前記検出腕部に対して先端側に設けられ、前記検出腕部よりも幅の広い検出錘部と、を有し、
前記駆動腕の延出方向に沿った前記駆動腕部の長さをＤＡＬとし、前記検出腕の延出方向に沿った前記検出腕部の長さをＰＡＬとし、前記検出腕の延出方向に沿った前記検出錘部の長さをＰＨＬとしたとき、
ＤＨＬ／ＤＡＬ＞ＰＨＬ／ＰＡＬの関係を満足していることが好ましい。
これにより、検出感度を高めることができる。

本適用例の電子機器は、本適用例のセンサーを備えていることを特徴とする。
このような電子機器によれば、センサーの検出感度が安定しているため、電子機器の特性（例えば信頼性）を向上させることができる。

本適用例の移動体は、本適用例のセンサーを備えていることを特徴とする。
このような移動体によれば、センサーの検出感度が安定しているため、移動体の特性（例えば信頼性）を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るセンサーの概略構成を示す平面図である。 図１中Ａ−Ａ線断面図である。 図１に示すセンサーが備える振動素子片の平面図である。 図１に示すセンサーが備える支持部材の平面図（裏面図）である。 基部の長さＢｘおよび接続部全体の長さＢ１の比Ｂ１／Ｂｘと検出周波数変動比との関係を示すグラフである。 基部の長さＢｙおよび接続部全体の長さＢ２の比Ｂ２／Ｂｙと感度比との関係を示すグラフである。 基部の長さＢｙおよび接続部全体の長さＢ２の比Ｂ２／Ｂｙと検出周波数変動比との関係を示すグラフである。 駆動錘部の長さＤＨＬおよび幅ＤＨＷの比ＤＨＬ／ＤＨＷと感度比との関係を示すグラフである。 駆動錘部の長さＤＨＬおよび幅ＤＨＷの比ＤＨＬ／ＤＨＷとＣＩ値との関係を示すグラフである。 駆動錘部の長さＤＨＬおよび駆動腕部の長さＤＡＬの比ＤＨＬ／ＤＡＬと感度比との関係を示すグラフである。 駆動錘部の長さＤＨＬおよび駆動腕部の長さＤＡＬの比ＤＨＬ／ＤＡＬとＣＩ値との関係を示すグラフである。 本発明の電子機器の一例であるモバイル型（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。 本発明の電子機器の一例であるスマートフォンの構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器の一例であ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（自動車）の一例を示す斜視図である。

以下、本発明のセンサー、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

１．センサー
図１は、本発明の実施形態に係るセンサーの概略構成を示す平面図である。図２は、図１中Ａ−Ａ線断面図である。図３は、図１に示すセンサーが備える振動素子片の平面図である。図４は、図１に示すセンサーが備える支持部材の平面図（裏面図）である。

なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３軸であるｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を適宜用いて説明を行う。また、以下では、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」と言う。また、以下では、図中、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の各軸を示す矢印の先端側を「＋」、基端側を「−」とする。また、図２中上側（＋ｚ軸方向側）を「上」、下側（−ｚ軸方向側）を「下」と言う。また、図１では、説明の便宜上、後述するリッド９２の図示を省略している。

図１および図２に示すセンサー１は、ｚ軸まわりの角速度を検出する振動ジャイロセンサーである。このセンサー１は、振動素子片２０（センサー素子片）および支持部材４を備える振動素子２（センサー素子）と、ＩＣチップ３（集積回路チップ）と、これらを収納するパッケージ９と、を有している。

以下、センサー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、ｚ軸まわりの角速度を検出する「面外検出型」のセンサー素子である。この振動素子２は、図１および図２に示すように、振動素子片２０と、振動素子片２０を支持する支持部材４と、を有している。

振動素子片２０は、図３に示すように、いわゆるダブルＴ型と呼ばれる構造を有する。具体的に説明すると、振動素子片２０は、基部２１と、基部２１から延出した１対の検出腕２３、２４（第１、第２検出腕）および１対の連結腕２２１、２２２（第１、第２連結腕）と、連結腕２２１から延出した１対の駆動腕２５、２６（第１駆動腕）と、連結腕２２２から延出した１対の駆動腕２７、２８（第２駆動腕）と、を有する。

ここで、検出腕２３、２４は、基部２１からｙ軸方向に沿って互いに反対側へ延出している。駆動腕２５、２６は、連結腕２２１の先端部からｙ軸方向に沿って互いに反対側へ延出している。同様に、駆動腕２７、２８は、連結腕２２２の先端部からｙ軸方向に沿って互いに反対方向へ延出している。

また、検出腕２３は、基部２１から延出している腕部２３１（検出腕部）と、腕部２３１に対して先端側に設けられ、腕部２３１よりも幅の大きい錘部２３２（検出錘部）と、を有する。同様に、検出腕２４は、腕部２４１（検出腕部）と、錘部２４２（検出錘部）と、を有する。また、駆動腕２５は、連結腕２２１から延出している腕部２５１（駆動腕部）と、腕部２５１に対して先端側に設けられ、腕部２５１よりも幅の大きい錘部２５２（駆動錘部）と、を有する。同様に、駆動腕２６は、腕部２６１（駆動腕部）と、錘部２６２（駆動錘部）と、を有する。また、駆動腕２７は、連結腕２２２から延出している腕部２７１（駆動腕部）と、腕部２７１に対して先端側に設けられ、腕部２７１よりも幅の大きい錘部２７２（駆動錘部）と、を有する。同様に、駆動腕２８は、腕部２８１（駆動腕部）と、錘部２８２（駆動錘部）と、を有する。なお、これらの各腕の上面および下面には、それぞれ、延出方向に沿った溝または孔が形成されていてもよい。

ここで、基部２１には、後述するように、複数の端子６７（接続部）が設けられており、この複数の端子６７が支持部材４に対して接合（接続）されている。複数の端子６７は、連結腕２２１、２２２の延出方向に所定の間隔を、連結腕２２１、２２２の延出方向と交差する方向に所定の間隔を隔てて行列状に配置されている。これにより、センサー１の小型化を図りつつ、複数の端子６７を効率的に配置できる。そして、基部２１は、連結腕２２１、２２２の延出方向（ｘ軸方向）に沿った基部２１の長さをＢｘとし、連結腕２２１、２２２の延出方向（ｘ軸方向）に沿った複数の端子６７の全体の長さをＢ１としたとき、Ｂ１／Ｂｘ≦０．４３の関係を満足している。これにより、検出感度の安定化を図ることができる。なお、この点については、この点に関連する事項とともに、後に詳述する。

また、検出腕２３、２４および駆動腕２５〜２８は、その各部の長さおよび幅が後述するように最適化されていることが好ましい。

本実施形態では、振動素子片２０は、圧電体材料で構成されている。かかる圧電体材料としては、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウム、チタン酸バリウム等が挙げられる。特に、振動素子片２０を構成する圧電体材料としては水晶（Ｚカット板）が好ましい。水晶で振動素子片２０を構成すると、振動素子片２０の振動特性（特に周波数温度特性）を優れたものとすることができる。また、エッチングにより高い寸法精度で振動素子片２０を形成することができる。

このように構成された振動素子片２０の駆動腕２５、２６、２７、２８には、それぞれ、図示しないが、通電により駆動腕２５、２６、２７、２８をｘ軸方向に屈曲振動させる１対の駆動電極（駆動信号電極および駆動接地電極）が設けられている。

また、振動素子片２０の検出腕２３、２４には、それぞれ、図示しないが、検出腕２３、２４のｘ軸方向での屈曲振動に伴って生じる電荷を検出する１対の検出電極（検出信号電極および検出接地電極）が設けられている。

また、基部２１には、複数の端子６７が設けられている。この複数の端子６７は、図示しない配線を介して、前述した検出腕２３、２４に設けられた検出電極および駆動腕２５〜２８に設けられた駆動電極に電気的に接続されている。

このような駆動電極、検出電極および端子６７の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料や、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明電極材料を用いることができ、中でも、金を主材料とする金属（金、金合金）または白金を用いるのが好ましい。

なお、これら駆動電極等と振動素子片２０との間には、駆動電極等が振動素子片２０から剥離するのを防止する機能を有する下地層としてＴｉ、Ｃｒ等の層が設けられていてもよい。また、これら駆動電極等は、同一の成膜工程により一括形成することができる。

このような振動素子片２０は、基部２１にて、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）実装用の支持部材４を介してパッケージ９に支持されている。

支持部材４は、図２に示すように、絶縁性のフィルム４１と、フィルム４１の一方（図２中下側）の面上に接合されている複数の配線４２ａ〜４２ｆと、を有する。

フィルム４１は、配線４２ａ〜４２ｆの間の短絡を防止しつつ、これらを支持する機能を有する。このフィルム４１の構成材料としては、絶縁性を有する材料であればよいが、ポリイミド等の樹脂材料を用いることが好ましい。これにより、フィルム４１を絶縁性とすることができ、フィルム４１上に配線４２ａ〜４２ｆ等の導体パターンを形成することができる。また、フレキシブル配線基板を用いて、比較的簡単かつ安価に支持部材４を実現することができる。

図４に示すように、フィルム４１の中央部には、デバイスホール４１１が形成され、各配線４２ａ〜４２ｆは、フィルム４１上からこのデバイスホール４１１側に延出し、その延出した部分がフィルム４１側（上側）に折り曲げられている。

複数の配線４２ａ〜４２ｆは、前述した振動素子片２０に設けられた複数の端子６７（図３参照）に対応して設けられ、各配線４２ａ〜４２ｆの先端部が、図示しない金属バンプ等の接合材を介して、対応する端子６７に接続・固定されている。これにより、駆動電極および検出電極が端子６７に電気的に接続されるとともに、振動素子片２０が支持部材４に支持されている。また、各配線４２ａ〜４２ｆの基端部には、接続端子４２１ａ〜４２１ｆがそれぞれ設けられている。

このように構成された振動素子２は、次のようにしてｚ軸まわりの角速度ωを検出する。

まず、１対の駆動電極間に電圧（駆動信号）を印加することにより、図３中矢印ａで示す方向に、駆動腕２５と駆動腕２７とを互いに接近・離間するように屈曲振動（駆動振動）させるとともに、駆動腕２６と駆動腕２８とを上記屈曲振動と同方向に互いに接近・離間するように屈曲振動（駆動振動）させる。この駆動振動の周波数を「駆動周波数」と言い、駆動周波数は、駆動腕２５〜２８の共振周波数に応じた周波数となる。

このとき、振動素子２に角速度が加わらないと、駆動腕２５、２６と駆動腕２７、２８とは、中心点（重心Ｇ）を通るｙｚ平面に対して面対称の振動を行っているため、基部２１、および連結腕２２１、２２２および検出腕２３、２４は、ほとんど振動しない。

このように駆動腕２５〜２８を駆動振動させた状態（駆動モード）で、振動素子２にその重心を通る法線まわり（すなわちｚ軸まわり）の角速度ωが加わると、駆動腕２５〜２８には、それぞれ、コリオリ力が働く。これにより、連結腕２２１、２２２が図中矢印ｂで示す方向に屈曲振動し、これに伴い、この屈曲振動を打ち消すように、検出腕２３、２４の図中矢印ｃで示す方向の屈曲振動（検出振動）が励振される。この検出振動の周波数を「検出周波数」と言い、検出周波数は、検出腕２３、２４の共振周波数に応じた周波数となる。また、駆動周波数と検出周波数との差を「離調周波数」と言う。

そして、このような検出腕２３の検出振動（検出モード）によって１対の検出電極間に電荷が生じる。このような電荷に基づいて、振動素子２に加わった角速度ωを求めることができる。

（ＩＣチップ３）
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（電荷）を検出する検出回路とを備える。また、ＩＣチップ３には、図示しない複数の接続端子が設けられており、この複数の接続端子は、前述した振動素子２を駆動する駆動信号を出力する１つの接続端子と、振動素子２からの検出信号が入力される２つの接続端子とを含む。

（パッケージ）
図１および図２に示すパッケージ９は、振動素子２（振動素子片２０および支持部材４）およびＩＣチップ３（集積回路チップ）を収納するものである。

パッケージ９は、上面に開放する凹部を有するベース９１と、ベース９１の凹部の開口を塞ぐようにベース９１に接合部材９３（シールリング）を介して接合されたリッド９２（蓋体）と、を有している。

ベース９１は、平板状の基板９１１と、基板９１１の上面に接合された枠状の基板９１２と、基板９１２の上面に接合された枠状の基板９１３と、基板９１３の上面に接合された枠状の９１４とで構成されている。これにより、ベース９１には、各基板９１１、９１２、９１３、９１４間に段差を有する凹部が形成されている。このようなベース９１の構成材料（基板９１１〜９１４の各構成材料）としては、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。

ベース９１の基板９１１上面には、基板９１２、９１３の開口部内に納まるように、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固定部材８２を介してＩＣチップ３が支持・固定されている。

また、基板９１２の上面には、複数の内部端子７２が設けられている。また、基板９１３の上面には、複数の内部端子７１が設けられている。

複数の内部端子７１は、ベース９１に設けられた配線（図示せず）を介して、対応する内部端子７２に電気的に接続されている。そして、複数の内部端子７１には、固定部材８１を介して、支持部材４の接続端子４２１ａ〜４２１ｆが接合されている。これにより、振動素子片２０がベース９１に対して支持部材４を介して支持されている。固定部材８１は、例えば、半田、銀ペースト、導電性接着剤（樹脂材料中に金属粒子などの導電性フィラーを分散させた接着剤）等で構成されている。これにより、複数の内部端子７１が固定部材８１を介して支持部材４の接続端子４２１ａ〜２１４ｆにそれぞれ電気的に接続されている。

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。

また、ベース９１の基板９１１の下面（振動素子２とは反対側）には、センサー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７４が設けられている。この複数の外部端子７４は、それぞれ、図示しない内部配線を介して、対応する内部端子７２に電気的に接続されている。これにより、各外部端子７４は、ＩＣチップ３に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７４等は、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９１には、接合部材９３を介してリッド９２が気密的に接合されている。これにより、パッケージ９内が気密封止されている。リッド９２は、例えば、ベース９１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。また、接合部材９３は、例えば、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。

このベース９１とリッド９２との接合は、例えば、シーム溶接、レーザー等のエネルギー線溶接等を用いて行われる。

以上のように、センサー１は、基部２１と、基部２１から互いに反対方向（±ｙ軸方向）に延出している１対の検出腕２３、２４と、基部２１から検出腕２３、２４の延出方向（ｙ軸方向）に交差して互いに反対方向（±ｘ軸方向）に延出している１対の連結腕２２１、２２２と、１対の連結腕２２１、２２２のそれぞれから連結腕２２１、２２２の延出方向（ｘ軸方向）に交差して互いに反対方向（±ｙ軸方向）に延出している１対の駆動腕２５、２６および１対の駆動腕２７、２８と、ベース９１と、基部２１に設けられている複数の端子６７（接続部）に接続（接合）され、ベース９１に対して基部２１を支持している支持部材４と、を備える（図１、図２参照）。

特に、連結腕２２１、２２２の延出方向（ｘ軸方向）に沿った基部２１の長さ（最大長さ）をＢｘとし、連結腕２２１、２２２の延出方向（ｘ軸方向）に沿った複数の端子６７（接続部）の全体の長さ（最大長さ）をＢ１としたとき（図３参照）、Ｂ１／Ｂｘ≦０．４３の関係を満足している。これにより、端子６７と各検出腕２３、２４との間の距離が大きくなる。そのため、検出腕２３、２４が連結腕２２１、２２２に連動して振動する検出モードにおいて、検出腕２３、２４の振動周波数（検出周波数）が支持部材４による基部２１の支持状態（拘束状態）の変化の影響を受けることを低減し、その結果、検出感度の安定化を図ることができる。

ここで、前述したように、支持部材４は、複数の端子６７（接続部）に接合（接続）されている複数のワイヤーである配線４２ａ〜４２ｆを有する（図４参照）。これにより、フレキシブル配線基板を用いて支持部材４を構成し、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）実装を行うことができる。また、このようなＴＡＢ実装では、一般に、温度変化等により支持部材４が歪んだ影響が基部２１に及びやすい。したがって、このような支持部材４を用いる場合に、前述したようなＢ１およびＢｘの関係を満足することは、検出感度の安定化を図る上で特に有用である。

また、本実施形態では、基部２１は、その厚さ方向であるｚ軸方向から見た平面視で、ｘ軸方向に沿った１対の第１辺と、ｙ軸方向に沿った１対の第２辺と、を有する矩形をなしている。そして、長さＢｘは、この１対の第２辺間の距離である。また、後述する長さＢｙは、１対の第１辺間の距離である。なお、基部２１の平面視形状は、矩形に限定されず、例えば、矩形の角部を面取りした形状等であってもよい。

また、長さＢ１は、複数の端子６７（接続部）からなる集合体のｘ軸方向での長さであって、複数の端子６７（接続部）のうちの最も＋ｘ軸方向側にある端子６７と最も−ｘ軸方向側にある端子６７との遠位端同士の間のｘ軸方向に沿った距離である。また、後述する長さＢ２は、複数の端子６７（接続部）からなる集合体のｙ軸方向での長さであって、複数の端子６７（接続部）のうちの最も＋ｙ軸方向側にある端子６７と最も−ｙ軸方向側にある端子６７との遠位端同士の間のｙ軸方向に沿った距離である。なお、図示では、６つの端子６７が規則的に配置されているが、複数の端子６７の数および配置は、図示の数および配置に限定されない。また、ボンディングワイヤー等の他の配線を用いて振動素子２に通電を行う場合、端子６７に通電を行わなくてもよい。

図５は、基部の長さＢｘおよび接続部全体の長さＢ１の比Ｂ１／Ｂｘと検出周波数変動比との関係を示すグラフである。

図５に示すように、Ｂ１／Ｂｘが大きくなるほど、基準となる検出周波数からの変動比である検出周波数変動比が大きくなる。ここで、Ｂ１／Ｂｘが０．４３以下であると、検出周波数変動比を４０％程度に抑えることができる。なお、図５に示す複数の点は、Ｂ１およびＢｘのうちの少なくとも一方の値が互いに異なる。

また、０．２５≦Ｂ１／Ｂｘ≦０．４３の関係を満足していることが好ましい。これにより、センサー１の小型化を図りつつ、検出感度の安定化を図ることができる。

また、検出腕２３、２４の延出方向（ｙ軸方向）に沿った基部２１の長さをＢｙとし、検出腕２３、２４の延出方向（ｙ軸方向）に沿った複数の端子６７（接続部）の全体の長さをＢ２としたとき（図３参照）、０．５≦Ｂ２／Ｂｙ０．７５の関係を満足していることが好ましい。これにより、検出感度を優れたものとすることができる。

図６は、基部の長さＢｙおよび接続部全体の長さＢ２の比Ｂ２／Ｂｙと感度比との関係を示すグラフである。

図６に示すように、Ｂ２／Ｂｙが大きくなるほど、基準となる感度との比である感度比が大きくなる（感度が良くなる）。言い換えると、Ｂ２／Ｂｙが小さくなるほど、基準となる感度との比である感度比が小さくなる（感度が悪くなる）。このような観点から、Ｂ２／Ｂｙを小さくしすぎることは、好ましくなく、そのため、Ｂ２／Ｂｙは、０．５以上であることが好ましい。これにより、検出感度を優れたものとすることができる。なお、図６に示す複数の点は、Ｂ２およびＢｙのうちの少なくとも一方の値が互いに異なる。また、高い感度を維持するためには、Ｂ２／Ｂｙは、０．６５以上であることがより好ましい。

また、図示しないが、Ｂ１／Ｂｘが小さくなるほど、基準となる感度との比である感度比が小さくなる（感度が悪くなる）が、前述したＢ２／Ｂｙの減少に伴う感度比の減少率に比べて、Ｂ１／Ｂｘの減少に伴う感度比の減少率は小さい（すなわち、感度の低下が少ない）。

図７は、基部の長さＢｙおよび接続部全体の長さＢ２の比Ｂ２／Ｂｙと検出周波数変動比との関係を示すグラフである。

図７に示すように、Ｂ２／Ｂｙが大きくなるほど、基準となる検出周波数からの変動比である検出周波数変動比が大きくなる。ただし、前述したＢ１／Ｂｘの増加に伴う検出周波数変動比の増加率に比べて、Ｂ２／Ｂｙの増加に伴う検出周波数変動比の増加率は小さい。ここで、Ｂ２／Ｂｙが０．７５以下であると、検出周波数変動比を低減する効果が認められる。なお、図７に示す複数の点は、Ｂ２およびＢｙのうちの少なくとも一方の値が互いに異なる。

また、Ｂ２／Ｂｙは、０．５以上０．７５以下とすることができる。この場合、検出感度を優れたものとしつつ、検出感度の安定化を図ることができる。更にまた、Ｂ２／Ｂｙは、０．７以上０．７５以下とすることができる。この場合、高い検出感度を維持しつつ、検出感度の安定化を図ることができる。

また、前述したように、駆動腕２５は、連結腕２２１から延出している駆動腕部である腕部２５１と、腕部２５１に対して先端側に設けられ、腕部２５１よりも幅の広い駆動錘部である錘部２５２と、を有する。同様に、駆動腕２６、２７、２８は、駆動腕部である腕部２６１、２７１、２８１と、駆動錘部である錘部２６２、２７２、２８２と、を有する。ここで、駆動腕２５〜２８の延出方向（ｙ軸方向）に沿った錘部２５２、２６２、２７２、２８２のそれぞれの長さ（最大長さ）をＤＨＬとし、基部２１の厚さ方向（ｚ軸方向）から見たときの駆動腕２５〜２８の延出方向（ｙ軸方向）に直交する方向（ｘ軸方向）に沿った錘部２５２、２６２、２７２、２８２の幅（最大長さ）をＤＨＷとしたとき、１．５≦ＤＨＬ／ＤＨＷの関係を満足していることが好ましい。これにより、検出感度を高めることができる。なお、図示では、錘部２５２、２６２、２７２、２８２の平面視形状が矩形であるが、かかる平面視形状は、これに限定されず、例えば、幅の異なる部分を有するような形状であってもよい。

図８は、駆動錘部の長さＤＨＬおよび幅ＤＨＷの比ＤＨＬ／ＤＨＷと感度比との関係を示すグラフである。

図８に示すように、ＤＨＬ／ＤＨＷが大きくなるほど、基準となる感度との比である感度比が大きくなる。ここで、ＤＨＬ／ＤＨＷが１．５以上であると、検出感度が急激に大きくなる傾向がある。したがって、１．５≦ＤＨＬ／ＤＨＷの関係を満足していることが好ましい。なお、図８に示す複数の点は、ＤＨＬおよびＤＨＷのうちの少なくとも一方の値が互いに異なる。

また、１．５≦ＤＨＬ／ＤＨＷ≦４．０の関係を満足していることが好ましい。これにより、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）値を低減して低消費電力化を図りつつ、検出感度を高めることができる。

図９は、駆動錘部の長さＤＨＬおよび幅ＤＨＷの比ＤＨＬ／ＤＨＷとＣＩ値との関係を示すグラフである。

図９に示すように、ＤＨＬ／ＤＨＷが大きくなるほど、ＣＩ値が大きくなる。ここで、ＣＩ値は、駆動腕２５〜２８の適度な振幅を得るためには、１００ｋΩ以下であることが好ましく、さらに、センサー１（動作電圧が１Ｖ以上５Ｖ以下程度である場合）の省電力化の観点から、４０ｋΩ以下であることが好ましい。したがって、１．５≦ＤＨＬ／ＤＨＷ≦４．０の関係を満足していることが好ましい。なお、図９に示す複数の点は、ＤＨＬおよびＤＨＷのうちの少なくとも一方の値が互いに異なる。

また、駆動腕２５〜２８の延出方向（ｙ軸方向）に沿った腕部２５１、２６１、２７１、２８１（駆動腕部）の長さをＤＡＬとしたとき、１．５＜ＤＨＬ／ＤＡＬの関係を満足していることが好ましい。これにより、検出感度を高めることができる。

図１０は、駆動錘部の長さＤＨＬおよび駆動腕部の長さＤＡＬの比ＤＨＬ／ＤＡＬと感度比との関係を示すグラフである。

図１０に示すように、ＤＨＬ／ＤＡＬが大きくなるほど、基準となる感度との比である感度比が大きくなる。ここで、ＤＨＬ／ＤＡＬが１．５以上であると、検出感度が急激に大きくなる傾向がある。したがって、１．５≦ＤＨＬ／ＤＡＬの関係を満足していることが好ましい。なお、図１０に示す複数の点は、ＤＨＬおよびＤＡＬのうちの少なくとも一方の値が互いに異なる。

また、１．５≦ＤＨＬ／ＤＡＬ≦４．０の関係を満足していることが好ましい。これにより、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）値を低減して低消費電力化を図りつつ、検出感度を高めることができる。

図１１は、駆動錘部の長さＤＨＬおよび駆動腕部の長さＤＡＬの比ＤＨＬ／ＤＡＬとＣＩ値との関係を示すグラフである。

図１１に示すように、ＤＨＬ／ＤＡＬが大きくなるほど、ＣＩ値が大きくなる。ここで、前述したように、ＣＩ値は、駆動腕２５〜２８の適度な振幅を得るためには、１００ｋΩ以下であることが好ましく、さらに、センサー１（動作電圧が１Ｖ以上５Ｖ以下程度である場合）の省電力化の観点から、４０ｋΩ以下であることが好ましい。したがって、１．５≦ＤＨＬ／ＤＡＬ≦４．０の関係を満足していることが好ましい。なお、図１１に示す複数の点は、ＤＨＬ／ＤＡＬのうちの少なくとも一方の値が互いに異なる。

また、基部２１の厚さ方向から見たときの腕部２５１、２６１、２７１、２８１（駆動腕部）の延出方向（ｙ軸方向）に直交する方向（ｘ軸方向）での幅をＤＡＷとしたとき、１．２≦ＤＨＷ／ＤＡＷの関係を満足していることが好ましく、１．３≦ＤＨＷ／ＤＡＷ≦４．０の関係を満足していることがより好ましい。これにより、小型化を図りつつ、検出感度を高めることができる。

また、前述したように、検出腕２３、２４は、基部２１から延出している検出腕部である腕部２３１、２４１と、腕部２３１、２４１に対して先端側に設けられ、腕部２３１、２４１よりも幅の広い検出錘部である錘部２３２、２４２と、を有する。ここで、検出腕２３、２４の延出方向（ｙ軸方向）に沿った腕部２３１、２４１（検出腕部）のそれぞれの長さをＰＡＬとし、検出腕２３、２４の延出方向（ｙ軸方向）に沿った錘部２３２、２４２（検出錘部）のそれぞれの長さをＰＨＬとしたとき、ＤＨＬ／ＤＡＬ＞ＰＨＬ／ＰＡＬの関係を満足していることが好ましく、ＤＨＬ／ＤＡＬ＞１．１ＰＨＬ／ＤＡＬの関係を満足していることがより好ましい。これにより、検出感度を高めることができる。なお、図示では、錘部２３２、２４２の平面視形状が矩形であるが、かかる平面視形状は、これに限定されず、例えば、幅の異なる部分を有するような形状であってもよい。

２．電子機器
図１２は、本発明の電子機器の一例であるモバイル型（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１１０８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、ジャイロセンサーとして機能する前述したセンサー１が内蔵されている。

図１３は、本発明の電子機器の一例であるスマートフォンの構成を示す斜視図である。
この図において、スマートフォン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。

このようなスマートフォン１２００には、ジャイロセンサーとして機能する前述したセンサー１が内蔵されている。

図１４は、本発明の電子機器の一例であ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１３１０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１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。

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、デー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、ジャイロセンサーとして機能する前述したセンサー１が内蔵されている。

以上のような電子機器は、センサー１を備える。このような電子機器によれば、センサー１の検出感度が安定しているため、電子機器の特性（例えば信頼性）を向上させることができる。

なお、本発明の電子機器は、図１２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１３のスマートフォン（携帯電話機）、図１４のディジタルスチルカメラの他にも、センサーの種類に応じて、例えば、タブレット端末、時計、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）、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、ナビゲーション装置、ページャ、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、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等に適用することができる。

３．移動体
図１５は、本発明の移動体（自動車）の一例を示す斜視図である。この図において、移動体１５００は、車体１５０１と、４つの車輪１５０２とを有しており、車体１５０１に設けられた図示しない動力源（エンジン）によって車輪１５０２を回転させるように構成されている。このような移動体１５００には、センサー１が内蔵されている。

以上のように、移動体１５００は、センサー１を備えている。このような移動体１５００によれば、センサー１の検出感度が安定しているため、移動体１５００の特性（例えば信頼性）を向上させることができる。

以上、本発明のセンサー、電子機器および移動体を図示の各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く、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

また、前述した実施形態では、振動素子片が圧電体材料で構成されている場合を例に説明したが、振動素子片は、シリコン、石英等の非圧電体材料で構成されていてもよい。この場合、例えば、非圧電体材料で構成された基体上に圧電体素子を設ければよい。また、この場合、シリコンで振動素子片を構成すると、優れた振動特性を有する振動素子片を比較的安価に実現することができる。また、公知の微細加工技術を用いてエッチングにより高い寸法精度で振動素子片を形成することができる。そのため、振動素子片の小型化を図ることができる。

また、前述した実施形態では、振動素子片の駆動方式として逆圧電効果を利用した圧電駆動方式を用いた場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、静電引力を用いた静電駆動方式、電磁力を用いた電磁駆動方式等を用いることができる。同様に、前述した実施形態では、振動素子片の検出方式として圧電効果を利用した圧電検出方式を用いた場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、静電容量を検出する静電容量検出方式、ピエゾ抵抗の抵抗値を検出するピエゾ抵抗検出方式、誘起起電力を検出する電磁検出方式、光学検出方式等を用いることができる。また、駆動方式と検出方式は、上述した方式を任意の組み合わせで用いることができる。

また、前述した実施形態では、支持部材がＴＡＢ実装のためのフレキシブル配線基板である場合を例に説明したが、支持部材の形態は、これに限定されず、基部と支持部材とが一体で構成されていてもよい。例えば、支持部材は、特開２０１６−８５１７９に開示されているように基部と一体で構成された梁部のような形態であってもよく、この場合、梁部と基部との接続部を、基部に設けられている「接続部」として捉えればよい。

１…センサー、２…振動素子、３…ＩＣチップ、４…支持部材、９…パッケージ、２０…振動素子片、２１…基部、２３…検出腕、２４…検出腕、２５…駆動腕、２６…駆動腕、２７…駆動腕、２８…駆動腕、４１…フィルム、４２ａ…配線（ワイヤー）、４２ｂ…配線（ワイヤー）、４２ｃ…配線（ワイヤー）、４２ｄ…配線（ワイヤー）、４２ｅ…配線（ワイヤー）、４２ｆ…配線（ワイヤー）、６７…端子（接続部）、７１…内部端子、７２…内部端子、７４…外部端子、８１…固定部材、８２…固定部材、９１…ベース、９２…リッド、９３…接合部材、１００…表示部、２２１…連結腕、２２２…連結腕、２３１…腕部（検出腕部）、２３２…錘部（検出錘部）、２４１…腕部（検出腕部）、２４２…錘部（検出錘部）、２５１…腕部（駆動腕部）、２５２…錘部（駆動錘部）、２６１…腕部（駆動腕部）、２６２…錘部（駆動錘部）、２７１…腕部（駆動腕部）、２７２…錘部（駆動錘部）、２８１…腕部（駆動腕部）、２８２…錘部（駆動錘部）、４１１…デバイスホール、４２１ａ…接続端子、４２１ｂ…接続端子、４２１ｃ…接続端子、４２１ｄ…接続端子、４２１ｅ…接続端子、４２１ｆ…接続端子、９１１…基板、９１２…基板、９１３…基板、９１４…基板、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、１１０８…表示部、１２００…スマートフォン、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…シャッタボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、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、１５００…移動体、１５０１…車体、１５０２…車輪、Ｇ…重心、ａ…矢印、ｂ…矢印、ｃ…矢印、ω…角速度

Claims (12)

1. 基部と、
   前記基部から互いに反対方向に延出している１対の検出腕と、
   前記基部から前記検出腕の延出方向に交差して互いに反対方向に延出している１対の連結腕と、
   前記１対の連結腕のそれぞれから前記連結腕の延出方向に交差して互いに反対方向に延出している１対の駆動腕と、
   前記基部に配置されている複数の端子と、
   ベースと、
   前記複数の端子に接続され、前記ベースに対して前記基部を支持している支持部材と、を備え、
   前記連結腕の延出方向に沿った前記基部の長さをＢｘとし、前記連結腕の延出方向に沿った前記複数の端子の全体の長さをＢ１としたとき、
   Ｂ１／Ｂｘ≦０．４３の関係を満足し、
   前記検出腕の延出方向に沿った前記基部の長さをＢｙとし、前記検出腕の延出方向に沿った前記複数の端子の全体の長さをＢ２としたとき、
   ０．５≦Ｂ２／Ｂｙ≦０．７５の関係を満足していることを特徴とするセンサー。
2. ０．２５≦Ｂ１／Ｂｘ≦０．４３の関係を満足している請求項１に記載のセンサー。
3. 前記複数の端子は、行列状に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサー。
4. 前記複数の端子は、前記連結腕の延出方向に所定の間隔を、前記連結腕の延出方向と交差する方向に所定の間隔を隔てて行列状に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサー。
5. 前記支持部材は、前記複数の端子に接続されている複数のワイヤーを有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のセンサー。
6. 前記駆動腕は、前記連結腕から延出している駆動腕部と、前記駆動腕部に対して先端側に設けられ、前記駆動腕部よりも幅の広い駆動錘部と、を有し、
   前記駆動腕の延出方向に沿った前記駆動錘部の長さをＤＨＬとし、平面視における前記駆動腕の延出方向に直交する方向に沿った前記駆動錘部の幅をＤＨＷとしたとき、
   １．５≦ＤＨＬ／ＤＨＷの関係を満足している請求項１ないし５のいずれか１項に記載のセンサー。
7. １．５≦ＤＨＬ／ＤＨＷ≦４．０の関係を満足している請求項６に記載のセンサー。
8. 前記駆動腕の延出方向に沿った前記駆動腕部の長さをＤＡＬとしたとき、
   １．５＜ＤＨＬ／ＤＡＬの関係を満足している請求項６または７に記載のセンサー。
9. 平面視における前記駆動腕部の延出方向に直交する方向の幅をＤＡＷとしたとき、
   １．２≦ＤＨＷ／ＤＡＷの関係を満足している請求項６ないし８のいずれか１項に記載のセンサー。
10. 前記検出腕は、前記基部から延出している検出腕部と、前記検出腕部に対して先端側に設けられ、前記検出腕部よりも幅の広い検出錘部と、を有し、
    前記駆動腕の延出方向に沿った前記駆動腕部の長さをＤＡＬとし、前記検出腕の延出方向に沿った前記検出腕部の長さをＰＡＬとし、前記検出腕の延出方向に沿った前記検出錘部の長さをＰＨＬとしたとき、
    ＤＨＬ／ＤＡＬ＞ＰＨＬ／ＰＡＬの関係を満足している請求項６ないし９のいずれか１項に記載のセンサー。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のセンサーを備えていることを特徴とする電子機器。
12. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のセンサーを備えていることを特徴とする移動体。

Images