JP7258133B2 - 角速度センサ及びセンサ素子 - Google Patents

Description

本開示は、角速度を検出する角速度センサ及び当該角速度センサに含まれるセンサ素子に関する。

角速度センサ（ジャイロスコープ）として、いわゆる圧電振動式のものが知られている（例えば下記の特許文献１～３）。このセンサにおいては、圧電体に交流電圧を印加して圧電体を励振する。この励振されている圧電体が回転されると、回転速度（角速度）に応じた大きさで、励振方向と直交する方向にコリオリの力が生じ、このコリオリの力によっても圧電体は振動する。そして、このコリオリの力に起因する圧電体の変形に応じて生じる電気信号を検出することにより、圧電体の角速度を検出することができる。

特許文献１及び２では、上記のようなセンサの圧電体における新たな振動態様が提案されている。具体的には、圧電体は、直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向を長さ方向としている基部と、ｘ軸方向に互いに離れた位置にて前記基部からｙ軸方向に互いに並列に延びている１対の駆動腕と、ｘ軸方向にて前記１対の駆動腕の中央となる位置において前記基部からｙ軸方向に延びている検出腕とを有している。そして、１対の駆動腕は、ｘ軸方向において互いに逆側へ曲がるように励振される。これにより、基部がｙ軸方向に撓むように振動する。ひいては、検出腕がｙ軸方向へ変位する振動が生じる。センサがｚ軸回りに回転された場合においては、検出腕はコリオリの力によってｘ軸方向に振動する。センサがｘ軸回りに回転された場合においては、検出腕はコリオリの力によってｚ軸方向に振動する。

特許文献３の図４～図８では、特許文献１の振動態様と同様の振動態様のセンサが開示されている。このセンサの圧電体は、枠部を有している。枠部は、基部を一部に含み、また、１対の駆動腕及び検出腕を囲んでいる。

国際公開第２０１８／０２１１６６号 国際公開第２０１８／０２１１６７号 国際公開第２０１９／０４４６９７号

本開示の一態様に係る角速度センサは、センサ素子と、前記センサ素子を支持している実装基体と、を有している。前記センサ素子は、圧電体と、複数の励振電極と、複数の検出電極と、を有している。前記圧電体は、直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向に互いに離れた位置にてｙ軸方向に互いに並列に延びている少なくとも２本の駆動腕、及びｙ軸方向に延びている検出腕を有している。前記複数の励振電極は、前記２本の駆動腕をｘ軸方向において互いに逆の位相で励振する配置及び接続関係で前記２本の駆動腕に位置している。前記複数の検出電極は、前記検出腕のｘ軸方向又はｚ軸方向における振動によって生じる信号を取り出す配置で前記検出腕に位置している。前記圧電体は、枠部と、保持部と、支持部と、を更に有している。前記枠部は、前記ｚ軸方向に見て、開口を構成している。前記枠部は、前記開口の周りの一部として、ｘ軸方向を長さ方向としている基部と、前記基部とは前記開口を挟んで反対側に位置する対向部と、を含んでいる。前記保持部は、前記対向部から前記開口の外側へ延びて前記枠部を支持している。前記支持部は、前記保持部の前記対向部側とは反対側に連結されており、前記実装基体に支持されている。前記２本の駆動腕は、前記対向部のうち、前記対向部と前記保持部との連結位置に対してｘ軸方向の両側に位置する部分から延びている。前記検出腕は、前記基部から延びている。

本開示の一態様に係る角速度センサは、センサ素子と、前記センサ素子を支持している実装基体と、を有している。前記センサ素子は、圧電体と、複数の励振電極と、複数の検出電極と、を有している。前記圧電体は、直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向に互いに離れた位置にてｙ軸方向に互いに並列に延びている少なくとも２本の駆動腕、及びｙ軸方向に延びている検出腕を有している。前記複数の励振電極は、前記２本の駆動腕をｘ軸方向において互いに逆の位相で励振する配置及び接続関係で前記２本の駆動腕に位置している。前記複数の検出電極は、前記検出腕がｘ軸方向又はｚ軸方向に振動したときに電荷を取り出す配置で前記検出腕に位置している。前記圧電体は、枠部と、保持部と、支持部と、を更に有している。前記枠部は、前記ｚ軸方向に見て、開口を構成している。前記枠部は、前記開口の周りの一部として、ｘ軸方向を長さ方向としている基部と、前記基部とは前記開口を挟んで反対側に位置する対向部と、を含んでいる。前記保持部は、前記対向部から前記開口の外側へ延びて前記枠部を支持している。前記支持部は、前記保持部の前記対向部側とは反対側に連結されており、前記実装基体に支持されている。前記２本の駆動腕は、前記基部から延びている。前記検出腕は、前記２本の駆動腕の間において前記基部から延びている。

本開示の一態様に係るセンサ素子は、圧電体と、複数の励振電極と、複数の検出電極と、複数の端子と、有している。前記圧電体は、直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向に互いに離れた位置にてｙ軸方向に互いに並列に延びている少なくとも２本の駆動腕、及び前記基部からｙ軸方向に延びている検出腕を有している。前記複数の励振電極は、前記２本の駆動腕をｘ軸方向において互いに逆の位相で励振する配置及び接続関係で前記２本の駆動腕に位置している。前記複数の検出電極は、前記検出腕のｘ軸方向又はｚ軸方向における振動によって生じる信号を取り出す配置で前記検出腕に位置している。前記複数の端子は、前記励振電極及び前記検出電極と接続されている。前記圧電体は、枠部と、保持部と、支持部と、を更に有している。前記枠部は、前記ｚ軸方向に見て、開口を構成している。前記枠部は、前記開口の周りの一部として、ｘ軸方向を長さ方向としている基部と、前記基部とは前記開口を挟んで反対側に位置する対向部と、を含んでいる。前記保持部は、前記対向部から前記開口の外側へ延びて前記枠部を支持している。前記支持部は、前記保持部の前記対向部側とは反対側に連結されており、前記複数の端子が位置している。前記２本の駆動腕は、前記対向部のうち、前記対向部と前記保持部との連結位置に対してｘ軸方向の両側に位置する部分から延びている。前記検出腕は、前記基部から延びている。

本開示の一態様に係るセンサ素子は、圧電体と、複数の励振電極と、複数の検出電極と、複数の端子と、有している。前記圧電体は、直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向に互いに離れた位置にてｙ軸方向に互いに並列に延びている少なくとも２本の駆動腕、及びｙ軸方向に延びている検出腕を有している。前記複数の励振電極は、前記２本の駆動腕をｘ軸方向において互いに逆の位相で励振する配置及び接続関係で前記２本の駆動腕に位置している。前記複数の検出電極は、前記検出腕がｘ軸方向又はｚ軸方向に振動したときに電荷を取り出す配置で前記検出腕に位置している。前記複数の端子は、前記励振電極及び前記検出電極と接続されている。前記圧電体は、枠部と、保持部と、支持部と、を更に有している。前記枠部は、前記ｚ軸方向に見て、開口を構成している。前記枠部は、前記開口の周りの一部として、ｘ軸方向を長さ方向としている基部と、前記基部とは前記開口を挟んで反対側に位置する対向部と、を含んでいる。前記保持部は、前記対向部から前記開口の外側へ延びて前記枠部を支持している。前記支持部は、前記保持部の前記対向部側とは反対側に連結されており、前記複数の端子が位置している。前記２本の駆動腕は、前記基部から延びている。前記検出腕は、前記２本の駆動腕の間において前記基部から延びている。

第１実施形態に係る角速度センサの内部を示す平面図である。 図１のII－II線における断面図である。 図１の角速度センサに含まれるセンサ素子の構成を示す斜視図である。 図４（ａ）は図３のセンサ素子の一部を拡大して示す斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のIVｂ－IVｂ線における断面図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は図３のセンサ素子の励振に係る振動を説明するための模式図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は図３のセンサ素子の検出に係る振動を説明するための模式図である。 図７（ａ）は第２実施形態に係るセンサ素子の一部を拡大して示す斜視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のVIIｂ－VIIｂ線における断面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は第２実施形態に係るセンサ素子の検出に係る振動を説明するための模式図である。 第３実施形態に係るセンサ素子の構成を示す斜視図である。 第４実施形態に係るセンサ素子の構成を示す平面図である。 第１変形例に係る圧電体の形状を示す平面図である。 図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）及び図１２（ｄ）は第２～第４変形例に係る圧電体の一部の形状を示す平面図である。 第５実施形態に係る角速度センサの内部を示す平面図である。 図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は図１３の角速度センサの励振に係る振動を説明するための模式図である。 第５実施形態の変形例に係る圧電体の形状を示す平面図である。

特許文献１～３の内容は、参照による引用（Incorporation by reference）がなされてよい。この他、本願の発明者に係る、国際公開第２０１８／１３９３９６号、国際公開第２０１９／０２１８６０号、国際公開第２０１９／０４４６９６号及び国際公開第２０１９／０４４６９７号の内容も参照による引用がなされてよい。

以下、図面を参照して本開示に係る実施形態について説明する。以下の図面は、模式的なものである。従って、細部は省略されることがあり、また、寸法比率等は現実のものと必ずしも一致しない。また、複数の図面相互の寸法比率も必ずしも一致しない。

また、各図には、説明の便宜のために、直交座標系ｘｙｚを付している。直交座標系ｘｙｚは、センサ素子（圧電体）の形状に基づいて定義されている。すなわち、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、結晶の電気軸、機械軸及び光軸を示すとは限らない。センサ素子は、いずれの方向が上方又は下方として使用されてもよいものであるが、以下では、便宜上、ｚ軸方向の正側を上方として、上面又は下面等の用語を用いることがある。また、単に平面視という場合、特に断りがない限り、ｚ軸方向に見ることをいうものとする。

同一又は類似する構成については、「駆動腕１３Ａ」、「駆動腕１３Ｂ」のように、互いに異なるアルファベットの付加符号を付すことがあり、また、この場合において、単に「駆動腕１３」といい、これらを区別しないことがある。

第２実施形態以降においては、基本的に、先に説明された実施形態との相違点について説明する。特に言及がない事項については、先に説明された実施形態（又は変形例）と同様とされたり、先に説明された実施形態から類推されたりしてよい。また、複数の実施形態間において互いに対応する（同一又は類似する）構成については、形状等が異なっても共通の符号を付すことがある。

［第１実施形態］
（角速度センサの全体構成）
図１は、本開示の実施形態に係る角速度センサ５１（以下、「角速度」は省略することがある。）の内部の概略構成を示す平面図である。図２は、図１のII－II線における断面図である。

センサ５１は、本実施形態では、ｚ軸回りの角速度を検出するように構成されている。センサ５１は、例えば、全体として、概略、薄型の直方体状とされる電子部品である。その寸法は適宜に設定されてよい。

センサ５１は、例えば、角速度の検出を直接的に担うセンサ素子１と、センサ素子１をパッケージングしているパッケージ５３とを有している。パッケージ５３は、例えば、センサ素子１の保護に寄与しているとともに、センサ素子１とセンサ５１が実装される不図示の回路基板との電気的接続を仲介することに寄与している。

図示の例とは異なり、センサ５１は、センサ素子１以外にＩＣ(Integrated Circuit）等の電子部品を有していてもよい。

（パッケージ）
パッケージ５３は、公知の構成も含め、種々の構成とされてよい。図示の例では、パッケージ５３は、センサ素子１が実装されている実装基体５５と、センサ素子１を封止するように実装基体５５に接合されている蓋体５７（図２）とを有している。実装基体５５は、例えば、センサ素子１を収容する凹部５５ｒを有している。蓋体５７は、凹部５５ｒを塞いでいる。

実装基体５５は、例えば、凹部５５ｒを有している絶縁基体５５ａと、凹部５５ｒの底面に位置している複数（例えば４つ以上）のパッド５５ｂ（図２）とを有している。センサ素子１は、凹部５５ｒの底面に対向するように配置され、導電性の複数のバンプ５９（図２）を介して複数のパッド５５ｂに接合されている。これにより、センサ素子１は、実装基体５５に電気的に接続されているとともに固定されている。また、センサ素子１と凹部５５ｒの底面との間には、バンプ５９等の厚みで隙間が構成されており、これにより、センサ素子１は、振動可能に支持されている。

実装基体５５は、絶縁基体５５ａの下面に位置している複数（例えば４つ以上）の端子５５ｃ（図２）を有している。複数の端子５５ｃは、例えば、不図示の導電性のバンプを介して不図示の回路基板のパッドに接合されることにより、センサ５１の実装に寄与する。複数の端子５５ｃは、例えば、実装基体５５の不図示の配線を介して複数のパッド５５ｂと電気的に接続されている。

上述のように、図示の例とは異なり、センサ５１は、ＩＣを備えていてもよい。この場合、例えば、実装基体５５の配線を介してセンサ素子１とＩＣとが電気的に接続され、実装基体５５の配線を介してＩＣと端子５５ｃとが電気的に接続されていてもよい。

（センサ素子）
図３は、センサ素子１の構成を示す斜視図である。ただし、この図では、センサ素子１の表面に設けられる導電層の図示は基本的に省略されている。

センサ素子１は、圧電体３を有している。圧電体３に電圧が印加されて圧電体３が振動している状態で、圧電体３が回転されると、コリオリの力による振動が圧電体３に生じる。このコリオリの力による振動によって生じる電気信号（例えば電圧又は電荷）を検出することによって角速度が検出される。具体的には、以下のとおりである。

（圧電体の全体形状）
圧電体３は、例えば、その全体が一体的に形成されている。圧電体３は、単結晶であってもよいし、多結晶であってもよい。また、圧電体３の材料は適宜に選択されてよく、例えば、水晶（ＳｉＯ_２）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）又はシリコン（Ｓｉ）である。

圧電体３において、電気軸乃至は分極軸（以下、両者を代表して分極軸のみに言及することがある。）は、ｘ軸に一致するように設定されている。分極軸は、所定の範囲（例えば１５°以内）でｘ軸に対して傾斜していてもよい。また、圧電体３が単結晶である場合において、機械軸及び光軸は、適宜な方向とされてよい。例えば、機械軸はｙ軸方向、光軸はｚ軸方向とされている。

圧電体３は、例えば、全体として厚さ（ｚ軸方向）が一定にされている。また、圧電体３は、例えば、概略、ｙ軸に平行な不図示の対称軸に対して線対称の形状を有している。また、圧電体３は、例えば、概略、ｘ軸に平行な不図示の対称軸に対して線対称の形状に形成されている。ただし、例えば、エッチングに対する圧電体３の異方性に起因する形状は、配線の短絡の蓋然性を下げるための凹凸の存在などにより、細部では必ずしも線対称ではない。

圧電体３は、ｘ軸に平行な不図示の対称軸を挟んで線対称に配置された２つのユニット５（５Ａおよび５Ｂ）と、この２つのユニット５を支持する支持部７とを有している。図示の例とは異なり、ユニット５は、１つのみとされても構わない（圧電体の形状はｘ軸に平行な対称軸に線対称でなくてもよい。）。図示の例では、圧電体３は、２つのユニット５を有していることから、例えば、両者で生成された検出信号を加算することにより、検出感度を向上させることが可能となっている。

各ユニット５は、例えば、開口９ａを構成している枠部９と、枠部９からその外側へ延び出ている保持部１１とを有している。また、各ユニット５は、枠部９からその内側へ延び出ている駆動腕１３（１３Ａ～１３Ｄ）及び検出腕１５（１５Ａ及び１５Ｂ）を有している。支持部７は、例えば、保持部１１における枠部９側とは反対側に連結されている連結部１７と、連結部１７の両端を支持している１対の実装部１９とを有している。

駆動腕１３は、電圧（電界）が印加されることによって励振される部分である。検出腕１５は、コリオリの力によって振動し、角速度に応じた電気信号を生成する部分である。枠部９は、駆動腕１３及び検出腕１５の支持、及び駆動腕１３から検出腕１５への振動の伝達に寄与する部分である。保持部１１は、枠部９を支持することに寄与する部分である。支持部７は、保持部１１を支持することに寄与するとともに、センサ素子１を実装基体５５に実装することに寄与する部分である。

枠部９は、例えば、開口９ａを挟んで互いに対向している基部９ｂ及び対向部９ｃと、両者をその両端で連結している１対の側方部９ｄとを有している。基部９ｂ、（少なくとも）１対の駆動腕１３及び検出腕１５は、角速度の検出を直接的に担う部分となっている。当該部分の構成及び当該部分に設けられる後述する電極については、特許文献１等の内容が援用されてよく、本実施形態では、細部についての説明は省略することがある。枠部９の基部９ｂ以外の部分（９ｃ及び９ｄ）は、基部９ｂの両端を支持する部分となっている。

（基部、駆動腕及び検出腕）
基部９ｂは、例えば、全体としてｘ軸方向を長手方向とする長尺形状であり、１対の側方部９ｄに架け渡されている。換言すれば、基部９ｂの両端は、１対の側方部９ｄによって支持される被支持部となっている。基部９ｂは、平面視において、両端が支持された梁のように撓むことが可能となっている。

図示の例では、基部９ｂは、その全体がｘ軸方向に直線状に延びる形状とされている。ただし、基部９ｂは、これ以外の形状とされてもよい。例えば、基部９ｂは、両端に屈曲部を有していてもよい。この場合、基部９ｂの全長が長くなることなどから、基部９ｂが撓みやすくなる。基部９ｂの横断面（ｙｚ断面）の形状も適宜に設定されてよく、図示の例では矩形である。基部９ｂの横断面の形状及び寸法は、基部９ｂの長さ方向において一定であってもよいし（図示の例）、一定でなくてもよい。

基部９ｂの各種寸法は適宜に設定されてよい。例えば、基部９ｂの幅（ｙ軸方向）及び厚さ（ｚ軸方向）は、いずれか一方が他方よりも大きくてもよい。また、例えば、基部９ｂは、平面視において撓むことが予定されているから、基部９ｂの幅は、比較的小さくされてよい。例えば、基部９ｂの幅は、保持部１１の幅（ｘ軸方向）よりも小さくされてよい。また、例えば、基部９ｂの長さ及び幅は、平面視における撓みの固有振動数が、駆動腕１３の固有振動数（電圧印加によって励振される方向において）、及び／又は、検出腕１５の固有振動数（コリオリの力によって振動する方向において）に近づくように調整されてよい。

駆動腕１３は、基部９ｂからｙ軸方向に延びており、その先端は自由端とされている。従って、駆動腕１３は、片持ち梁のように撓むことが可能となっている。各ユニット５における１対の駆動腕１３（１３Ａ及び１３Ｂ、又は１３Ｃ及び１３Ｄ）は、ｘ軸方向に互いに離れた位置にて互いに並列（例えば平行）に延びている。１対の駆動腕１３は、例えば、基部９ｂの中央を通り、ｙ軸に平行な不図示の対称軸（検出腕１５を参照）に対して線対称の位置に設けられている。

後述するように（図５（ａ）及び図５（ｂ））、１対の駆動腕１３は、ｘ軸方向の励振によって基部９ｂを平面視において撓ませる（振動させる）ことが意図されている。従って、例えば、１対の駆動腕１３の基部９ｂに対するｘ軸方向の位置は、１対の駆動腕１３の振動によって基部９ｂの撓みが大きくなるように適宜に設定されてよい。例えば、基部９ｂのｘ軸方向における長さを３等分したときに、１対の駆動腕１３は、両側の領域にそれぞれ位置している。

駆動腕１３の具体的形状等は適宜に設定されてよい。例えば、駆動腕１３は、長尺の直方体状とされている。すなわち、横断面（ｘｚ断面）の形状は矩形である。特に図示しないが、駆動腕１３は、先端側部分において幅（ｘ軸方向）が広くなるハンマ形状とされていてもよい。各ユニット５における１対の駆動腕１３は、例えば、概略、互いに線対称の形状及び大きさとされている。従って、両者の振動特性は互いに同等である。ただし、例えば、不要振動を低減するために横断面の形状を調整する（例えば、矩形に切り欠きを設ける）などによって、１対の駆動腕１３の形状は厳密な線対称ではなくなることもある。

駆動腕１３は、後述するように、ｘ軸方向において励振される。従って、駆動腕１３は、その幅（ｘ軸方向）が大きくなると、励振方向（ｘ軸方向）における固有振動数が高くなる。また、駆動腕１３は、その長さ（別の観点では質量）が大きくなると、励振方向における固有振動数は低くなる。駆動腕１３の各種の寸法は、例えば、駆動腕１３の励振方向における固有振動数が、意図した周波数に近くなるように設定されてよい。

検出腕１５は、基部９ｂからｙ軸方向に延びており、その先端は自由端とされている。従って、検出腕１５は、片持ち梁のように撓むことが可能となっている。また、検出腕１５は、１対の駆動腕１３の間において、１対の駆動腕１３に対して並列（例えば平行）に延びている。検出腕１５は、例えば、基部９ｂのｘ軸方向の中央に位置し、及び／又は１対の駆動腕１３の間の中央に位置している。

検出腕１５の具体的形状等は適宜に設定されてよい。例えば、検出腕１５は、長尺の直方体状とされている。すなわち、横断面（ｘｚ断面）の形状は矩形である。検出腕１５は、先端側部分において幅（ｘ軸方向）が広くなるハンマ形状とされていてもよい。

検出腕１５は、後述するように、本実施形態においては、コリオリの力によってｘ軸方向に振動する。従って、検出腕１５は、その幅（ｘ軸方向）が大きくなると、振動方向（ｘ軸方向）における固有振動数が高くなる。また、検出腕１５は、その長さ（別の観点では質量）が大きくなると、振動方向における固有振動数は低くなる。検出腕１５の各種の寸法は、例えば、検出腕１５の振動方向における固有振動数が、駆動腕１３の励振方向における固有振動数に近くなるように設定されてよい。検出腕１５の長さは、例えば、駆動腕１３の長さと同等である。ただし、両者は異なっていてもよい。

（枠部）
枠部９は、開口９ａの周りの一部として基部９ｂを含む限り、適宜な形状及び寸法とされてよい。図示の例では、平面視において（ｚ軸方向に見て）、枠部９（別の観点では開口９ａ）は矩形状とされており、その４辺によって、基部９ｂ、対向部９ｃ及び１対の側方部９ｄが構成されている。また、枠部９は、矩形以外の四角形（例えば台形）状、四角形以外の多角形（例えば三角形、五角形又は六角形）状又は曲線部分を含む形状とされてもよい。枠部９が上記三角形状の場合には、例えば、基部９ｂによって１辺が構成され、対向部９ｃによって１つの角部が構成される。上記の説明からも理解されるように、基部９ｂ、対向部９ｃ及び側方部９ｄは、必ずしも明瞭に区別可能でなくてもよい。また、対向部９ｃは、対向部９ｃの端部の定義にもよるが、基部９ｂとは異なり、ｘ軸方向に長さを有していなくてもよい。

枠部９（別の観点では開口９ａ）において、ｘ軸方向の径及びｙ軸方向の径のいずれが他方より大きくてもよい。これらの寸法は、例えば、基部９ｂ、駆動腕１３及び検出腕１５の形状及び寸法を所望の振動数等に応じて設定した後に、角速度の検出のための振動によって駆動腕１３及び検出腕１５が枠部９（基部９ｂ以外の部分）に接触しない大きさに設定されてよい。また、枠部９の寸法は、角速度の検出が意図されている動作とは関連性が低い衝撃がセンサ５１に加えられたときに、駆動腕１３又は検出腕１５が枠部９（基部９ｂ以外の部分）に接触するように設定されていてもよいし、接触しないように設定されていてもよい。

枠部９の基部９ｂ以外の各部（９ｃ及び９ｄ）の形状及び寸法も適宜に設定されてよい。図示の例では、各部の形状は、長尺の直方体状とされている。すなわち、対向部９ｃの横断面（ｙｚ断面）の形状及び側方部９ｄの横断面（ｘｚ断面）の形状は矩形状である。また、対向部９ｃ及び側方部９ｄのそれぞれの長さ方向において上記横断面の形状及び寸法は一定である。図示の例とは異なり、側方部９ｄの一部に幅が狭い部分を形成して基部９ｂを撓みやすくしてもよい。対向部９ｃの幅（ｙ軸方向）及び側方部９ｄの幅（ｘ軸方向）は、基部９ｂの幅（ｙ軸方向）に対して、同一であってもよいし（図示の例）、異なっていてもよい。また、対向部９ｃ及び側方部９ｄの幅は、保持部１１の幅（ｘ軸方向）に対して、小さくてもよいし（図示の例）、同等以上であってもよい。

（保持部）
枠部９は、保持部１１のみによって支持されている。すなわち、枠部９は、保持部１１による１点支持を介して支持部７に支持されている。保持部１１は、枠部９のうち基部９ｂ以外の部分の任意の位置に連結されてよく、例えば、対向部９ｃに連結されており、より詳細には、対向部９ｃのうちｘ軸方向の中央位置に連結されている。

保持部１１の具体的な形状及び寸法は適宜に設定されてよい。図示の例では、保持部１１は、ｙ軸方向に直線状に延びており（突出しており）、また、保持部１１は、直方体状とされている。保持部１１の寸法は、例えば、枠部９及び枠部９から延びている腕（１３及び１５）を支持できる限り、適宜に設定されてよい。例えば、保持部１１の幅（ｘ軸方向）は、基部９ｂの長さ（ｘ軸方向）、対向部９ｃの長さ（ｘ軸方向）及び／又は枠部９のｘ軸方向における最大径よりも小さくされている。例えば、保持部１１の幅は、基部９ｂの長さ、対向部９ｃの長さ及び／又は枠部９のｘ軸方向における最大径の１／３以下、１／４以下又は１／５以下とされてよい。また、保持部１１において、幅（ｘ軸方向）は、長さ（ｙ軸方向）に対して、小さくてもよいし、同等でもよいし、大きくてもよい（図示の例）。

（支持部）
支持部７の形状及び寸法は任意である。図示の例は、一例に過ぎない。既述のように、図示の例では、支持部７は、連結部１７と、１対の実装部１９とを有している。別の観点では、支持部７は、概略Ｈ字状の形状を有している。この他、例えば、１対の実装部１９に代えて、２つのユニット５及び連結部１７を囲む枠状の実装部１９が設けられてもよい。

連結部１７の具体的な形状及び寸法は適宜に設定されてよい。図示の例では、連結部１７は、ｘ軸方向に直線状に延びる長尺状とされており、また、直方体状とされている。連結部１７の寸法は、例えば、所定数（ここでは２つ）のユニット５を支持できる限り、適宜に設定されてよい。例えば、連結部１７の長さ（ｘ軸方向）は、枠部９のｘ軸方向の外径よりも長くされており、これにより、１対の実装部１９は枠部９に対してｘ軸方向の両側に位置することが可能となっている。また、連結部１７の幅（ｙ軸方向）は、例えば、枠部９及び各種の腕（１３及び１５）の幅よりも大きくされている。また、連結部１７の幅は、保持部１１の幅よりも小さくてもよいし、同等でもよいし（図示の例）、大きくてもよい。

１対の実装部１９の具体的な形状及び寸法は適宜に設定されてよい。図示の例では、実装部１９は、ｙ軸方向に直線状に延びる長尺状とされており、また、直方体状とされている。実装部１９の寸法は、例えば、連結部１７及び所定数（ここでは２つ）のユニット５を支持できる限り、適宜に設定されてよい。実装部１９の長さ（ｙ軸方向）は、実装部１９の端部が基部９ｂよりも連結部１７側の範囲に収まる長さであってもよいし、それ以上の長さであってもよい。また、実装部１９の幅（ｘ軸方向）は、連結部１７の幅（ｙ軸方向）に対して、大きくてもよいし（図示の例）、同等以下であってもよい。

（センサ素子の導体）
図４（ａ）は、センサ素子１の一部を拡大して示す斜視図である。より詳細には、ユニット５Ｂの一部が示されている。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）のIVｂ－IVｂ線における断面図である。ここでは、ユニット５Ｂを図示して説明するが、ｙ軸の符号が逆であることを除いては、ユニット５Ａについても同様である。

センサ素子１は、圧電体３に位置している導体を有している。導体は、例えば、駆動腕１３に電圧を印加するための励振電極２１（２１Ａ及び２１Ｂ）、検出腕１５に生じた信号を取り出すための検出電極２３（２３Ａ及び２３Ｂ）、センサ素子１を実装基体５５に実装するための端子２７（図３）、及びこれらを接続するための配線２５である。この他、導体は、基準電位が付与され、シールドのように機能するパターンを有していてもよい。上記の種々の導体は、例えば、圧電体３の表面に形成された導体層によって構成されている。導体層の材料は、例えば、Ｃｕ，Ａｌ等の金属である。

励振電極２１及び検出電極２３の付加符号Ａ、Ｂは、直交座標系ｘｙｚに基づいて付されている。従って、後述するように、一の駆動腕１３の励振電極２１Ａと、他の駆動腕１３の励振電極２１Ａとは同電位とは限らない。励振電極２１Ｂについても同様である。本実施形態のように、検出腕１５が複数本設けられる態様において、検出電極２３Ａ及び２３Ｂについても同様である。

（励振電極）
励振電極２１Ａは、各駆動腕１３において、上面及び下面（ｚ軸方向の両側に面する１対の面）のそれぞれに設けられている。また、励振電極２１Ｂは、各駆動腕１３において、１対の側面（ｘ軸方向の両側に面する１対の面）それぞれに設けられている。ユニット５Ａ及び５Ｂのいずれにおいても（駆動腕１３が＋ｙ側及び－ｙ側のいずれに延びるものであっても）、励振電極２１の付加符号Ａは、上面及び下面に対応し、励振電極２１の付加符号Ｂは、側面に対応するものとする。

各駆動腕１３の上下左右の各面において、励振電極２１は、例えば、各面の大部分を覆うように形成されている。ただし、励振電極２１Ａ及び２１Ｂは、互いに短絡しないように、少なくとも一方（本実施形態では励振電極２１Ａ）が各面よりも幅方向において小さく形成されている。また、駆動腕１３の根元側及び先端側の一部も、励振電極２１の非配置位置とされてよい。

各駆動腕１３において、２つの励振電極２１Ａは互いに同電位とされる。また、各駆動腕１３において、２つの励振電極２１Ｂは互いに同電位とされる。同電位とされるべき励振電極２１同士は、例えば、配線２５によって互いに接続されている。

励振電極２１Ａと励振電極２１Ｂとの間に電圧を印加すると、例えば、駆動腕１３においては、上面から１対の側面（ｘ軸方向の両側）に向かう電界及び下面から１対の側面に向かう電界が生じる。一方、分極軸は、ｘ軸方向に一致している。従って、電界のｘ軸方向の成分に着目すると、駆動腕１３のうちｘ軸方向の一方側部分においては電界の向きと分極軸の向きは一致し、他方側部分においては電界の向きと分極軸の向きは逆になる。

その結果、駆動腕１３のうちｘ軸方向の一方側部分はｙ軸方向において収縮し、他方側部分はｙ軸方向において伸長する。そして、駆動腕１３は、バイメタルのようにｘ軸方向の一方側へ湾曲する。励振電極２１Ａ及び２１Ｂに印加される電圧が逆にされると、駆動腕１３は逆方向に湾曲する。このような原理により、交流電圧が励振電極２１Ａ及び２１Ｂに印加されると、駆動腕１３はｘ軸方向において振動する。

特に図示しないが、駆動腕１３の上面及び／又は下面に、駆動腕１３の長手方向に沿って延びる１以上の凹溝（当該凹溝は複数の凹部が駆動腕１３の長手方向に配列されて構成されてもよい）が設けられ、励振電極２１Ａは、この凹溝内に亘って設けられてもよい。この場合、励振電極２１Ａと励振電極２１Ｂとが凹溝の壁部を挟んでｘ軸方向において対向することになり、励振の効率が向上する。

各ユニット５の１対の駆動腕１３においては、一方の駆動腕１３の励振電極２１Ａと他方の駆動腕１３の励振電極２１Ｂとが同電位とされる。同電位とされるべき励振電極２１同士は、例えば、配線２５によって互いに接続されている。

このような接続関係において励振電極２１Ａと励振電極２１Ｂとの間に交流電圧を印加すると、１対の駆動腕１３は、互いに逆の位相の電圧が印加されることになる。その結果、１対の駆動腕１３は、ｘ軸方向において互いに逆向きに撓むように振動する。

２つのユニット５に着目すると、例えば、検出腕１５（１５Ａ及び１５Ｂ）に対してｘ軸方向の同一側に位置する２本の駆動腕１３（１３Ａ及び１３Ｃの２本、又は１３Ｂ及び１３Ｄの２本）の間において、励振電極２１Ａ同士が同電位とされ、励振電極２１Ｂ同士が同電位とされる。同電位とされるべき励振電極２１同士は、例えば、配線２５によって互いに接続されている。

このような接続関係において励振電極２１Ａと励振電極２１Ｂとの間に交流電圧を印加すると、ｘ軸方向において同一側に位置する２本の駆動腕１３は、互いに同一の位相の電圧が印加されることになる。その結果、２本の駆動腕１３は、ｘ軸方向において互いに同一の向きに撓むように振動する。

本実施形態とは異なり、検出腕１５（１５Ａ及び１５Ｂ）に対してｘ軸方向の同一側に位置する２本の駆動腕１３の間において、励振電極２１Ａと励振電極２１Ｂとが同電位とされても構わない。

（検出電極）
検出電極２３は、本実施形態では、励振電極２１と同様の構成とされている。すなわち、検出電極２３Ａは、検出腕１５において、上面及び下面（ｚ軸方向の両側に面する１対の面）それぞれに設けられている。また、検出電極２３Ｂは、検出腕１５において、１対の側面（ｘ軸方向の両側に面する１対の面）それぞれに設けられている。２つの検出電極２３Ａ同士は互いに接続され、また、２つの検出電極２３Ｂ同士は互いに接続されている。接続は、例えば、配線２５によってなされている。

励振電極２１と同様に、検出電極２３においても、検出腕１５が＋ｙ側及び－ｙ側のいずれに延びるものであるかに関わらず、付加符号Ａは上面及び下面に対応し、付加符号Ｂは側面に対応している。上述した励振電極２１の駆動腕１３における広さ及び配置位置についての説明は、検出電極２３の検出腕１５における広さ及び配置位置に援用されてよい。また、検出腕１５においても、上面及び／又は下面に凹溝が形成されてよい。

検出腕１５がｘ軸方向に撓むと、駆動腕１３の励振とは逆の原理により、検出電極２３Ａと検出電極２３Ｂとの間に電圧が生じる。換言すれば、検出電極２３Ａ及び１７Ｂは、互いに正負（極性）が異なる電荷（別の観点では電位又は信号）を検出腕１５から取り出す。検出腕１５がｘ軸方向に振動すると、検出電極２３に付与される電圧は交流電圧として検出される。

２つのユニット５（２つの検出腕１５）同士においては、検出電極２３Ａと検出電極２３Ｂとが接続される。接続は、例えば、配線２５によってなされている。このような接続関係においては、２本の検出腕１５がｘ軸方向の互いに逆側に撓むと、両者で取り出された信号が加算される。

上述のように、本実施形態とは異なり、２つのユニット５に関して、ｘ軸方向の同一側に位置する２本の駆動腕１３（１３Ａ及び１３Ｃ、又は１３Ｂ及び１３Ｄ）において、励振電極２１Ａと励振電極２１Ｂとが同電位とされてよい。この場合においては、２つのユニット５（２本の検出腕１５）の間においては、検出電極２３Ａ同士が接続され、検出電極２３Ｂ同士が接続される。

（端子）
端子２７（図３）は、例えば、少なくとも４つ設けられており、１対の実装部１９の下面に位置している。端子２７は、図２に示した実装基体５５のパッド５５ｂに対向し、バンプ５９によってパッド５５ｂに接合される。これにより、既述のように、センサ素子１と実装基体５５との電気的な接続がなされ、また、センサ素子１（圧電体３）は、駆動腕１３及び検出腕１５が振動可能な状態で支持される。４つの端子２７は、例えば、１対の実装部１９の両端に設けられている。

（配線）
上記の励振電極２１の説明から理解されるように、複数の配線２５は、複数の励振電極２１を相互に接続しているものを含む。また、上記の検出電極２３の説明から理解されるように、複数の配線２５は、複数の検出電極２３を相互に接続しているものを含む。複数の配線２５による接続によって、複数の励振電極２１は、電位が互いに異なる２組に分けられており、複数の検出電極２３は、電位が互いに異なる２組に分けられている。複数の配線２５は、これら４組の電極と、４つの端子２７とを個別に接続しているものも含む。

複数の配線２５は、圧電体３の種々の部位（７、９、１３及び１５）の上面、下面及び／又は側面において適宜に配されることによって、その全体が圧電体３の表面に設けられる態様で、互いに短絡することなく、上述した接続を実現可能である。ただし、圧電体３上に位置する配線２５の一部の上に絶縁層を重ね、絶縁層の上に他の配線２５を設けることによって、立体配線部が形成されても構わない。

（駆動回路及び検出回路）
図４（ｂ）に示すように、センサ素子１は、駆動回路１０３及び検出回路１０５と電気的に接続されている。駆動回路１０３は、センサ素子１を励振するためのものである。検出回路１０５は、センサ素子１から角速度に応じた信号を検出するためのものである。

駆動回路１０３は、例えば、発振回路及び増幅器を含んで構成されており、所定の周波数の交流電圧を２つの端子２７を介して励振電極２１Ａと励振電極２１Ｂとの間に印加する。周波数は、角速度センサ５１内にて予め定められていてもよいし、外部の機器等から指定されてもよい。

検出回路１０５は、例えば、増幅器及び検波回路を含んで構成されており、２つの端子２７を介して検出電極２３Ａと検出電極２３Ｂとの電位差を検出し、その検出結果に応じた電気信号を外部の機器等に出力する。より具体的には、例えば、上記の電位差は、交流電圧として検出され、検出回路１０５は、検出した交流電圧の振幅に応じた信号を出力する。この振幅に基づいて角速度が特定される。また、検出回路１０５は、駆動回路１０３の印加電圧と検出した電気信号との位相差に応じた信号を出力する。この位相差に基づいて回転の向きが特定される。

駆動回路１０３及び検出回路１０５は、全体として制御回路１０７を構成している。制御回路１０７は、例えば、チップＩＣ（Integrated Circuit）によって構成されている。既述のように、角速度センサ５１は、センサ素子１の他に、実装基体５５に実装された電子部品を有していてもよい。制御回路１０７は、例えば、実装基体５５に実装された電子部品によって構成されていてもよいし、角速度センサ５１が実装される回路基板に実装された電子部品によって構成されていてもよい。センサ素子１に加えて、駆動回路１０３及び検出回路１０５を含む構成が角速度センサとして定義されてもよい。

（角速度センサの動作）
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、圧電体３の励振を説明するための模式的な平面図である。両図は、励振電極２１に印加されている交流電圧の位相が互いに１８０°ずれている。

上述のように、各ユニット５において、１対の駆動腕１３（１３Ａ及び１３Ｂ、又は１３Ｃ及び１３Ｄ）は、励振電極２１に交流電圧が印加されることによってｘ軸方向において互いに逆向きに変形するように互いに逆の位相で励振される。

このとき、図５（ａ）に示すように、１対の駆動腕１３が互いにｘ軸方向の外側（１対の駆動腕１３が互いに離れる側）に撓むと、その曲げモーメントが基部９ｂに伝わり、基部９ｂは、ｙ軸方向の一方側へ撓む。当該ｙ軸方向の一方側は、具体的には、駆動腕１３の根本側から先端側への方向であり、ユニット５Ａにおいては－ｙ側、ユニット５Ｂにおいては＋ｙ軸である。基部９ｂにｙ軸方向の前記一方側への撓みが生じる結果、検出腕１５がｙ軸方向の前記一方側に変位する。

逆に、図５（ｂ）に示すように、１対の駆動腕１３が互いにｘ軸方向の内側（１対の駆動腕１３が互いに近づく側）に撓むと、その曲げモーメントが基部９ｂに伝わり、基部９ｂは、ｙ軸方向の他方側へ撓む。当該ｙ軸方向の他方側は、具体的には、駆動腕１３の先端側から根本側への方向であり、ユニット５Ａにおいては＋ｙ側、ユニット５Ｂにおいては－ｙ軸である。基部９ｂにｙ軸方向の前記他方側への撓みが生じる結果、検出腕１５がｙ軸方向の前記他方側へ変位する。

そして、各ユニット５において、１対の駆動腕１３が、ｘ軸方向の外側への撓みと、ｘ軸方向の内側への撓みとを繰り返すように振動していることにより、検出腕１５は、ｙ軸方向において振動する。

２つのユニット５に着目すると、既述のように、ｘ軸方向において同一側に位置する２本の駆動腕１３（１３Ａ及び１３Ｃの２本、又は１３Ｂ及び１３Ｄの２本）は、同一の位相で振動する。別の観点では、２つのユニット５同士は、１対の駆動腕１３におけるｘ軸方向の内側への撓み及びｘ軸方向の外側への撓みの観点において、同一の位相で振動する。ただし、２つのユニット５は、ｙ軸方向の向きが互いに逆であるから、検出腕１５Ａ及び１５Ｂは、ｙ軸方向において互いに逆側に変位するように互いに逆の位相で振動する。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、コリオリの力による検出腕１５の振動を説明するための模式的な平面図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、図５（ａ）及び図５（ｂ）の状態に対応している。この図では、駆動腕１３及び基部９ｂの変形については図示が省略されている。

図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して説明したように圧電体３が振動しているとする。この状態で、センサ素子１がｚ軸回りに回転されると、検出腕１５は、ｙ軸方向に振動（変位）していることから、コリオリの力によって回転軸（ｚ軸）と振動方向（ｙ軸）とに直交する方向（ｘ軸方向）において振動（変形）する。この変形によって生じる信号（例えば電圧）は、上述のように検出電極２３によって取り出される。コリオリの力（ひいては検出される信号の電圧）は、角速度が大きいほど大きくなる。これにより、角速度が検出される。

また、２つのユニット５に着目すると、２つの検出腕１５は、基部９ｂの撓みによってｙ軸方向の互いに逆側に変位するように互いに逆の位相で振動しているから、コリオリの力によって、ｘ軸方向の互いに逆側に撓むように互いに逆の位相で振動する。上述した検出電極２３の接続関係においては、２つの検出腕１５で検出された信号は互いに加算される。

以上のとおり、本実施形態では、角速度センサ５１は、センサ素子１と、センサ素子１を支持している実装基体５５とを有している。センサ素子１は、圧電体３と、複数の励振電極２１と、複数の検出電極２３とを有している。圧電体３は、基部９ｂ、１対の駆動腕１３及び検出腕１５を有している。基部９ｂは、直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向を長さ方向としている。１対の駆動腕１３は、ｘ軸方向に互いに離れた位置にて基部９ｂからｙ軸方向に互いに並列に延びている。検出腕１５は、１対の駆動腕１３の間の中央において基部９ｂからｙ軸方向に延びている。複数の励振電極２１は、１対の駆動腕１３をｘ軸方向において互いに逆の位相で励振する配置及び接続関係で１対の駆動腕１３に位置している。複数の検出電極２３は、検出腕１５のｘ軸方向又はｚ軸方向（本実施形態ではｘ軸方向）の振動によって生じる信号を取り出す配置で検出腕１５に位置している。

さらに、本実施形態では、圧電体３は、枠部９と、保持部１１と、支持部７とを有している。枠部９は、ｚ軸方向に見て、開口９ａを構成している。また、枠部９は、ｚ軸方向に見て、開口９ａの周りの一部として、基部９ｂと、基部９ｂとは開口９ａを挟んで反対側に位置する対向部９ｃとを含んでいる。保持部１１は、ｚ軸方向に見て、対向部９ｃから開口９ａの外側へ（例えばｙ軸方向へ）延び出ている。支持部７は、保持部１１の対向部９ｃ側とは反対側に連結されており、実装基体５５に支持されている。枠部９は、保持部１１によって１点支持されている。

従って、例えば、角速度の検出の精度が向上する。具体的には、例えば、以下のとおりである。実施形態では、互いに離れた複数の位置（端子２７及びパッド５５ｂの位置）においてセンサ素子１と実装基体５５とが接合される。このとき、バンプ５９の硬化収縮等に起因して、複数の端子２７が互いに異なる方向に力を受け、ひいては、支持部７が変形する可能性がある。別の観点では、意図していない応力が支持部７に付与される可能性がある。このとき、本実施形態では、枠部９が保持部１１によって１点支持されていることから、支持部７の変形は、枠部９を変位させるものの、枠部９に変形を生じさせる蓋然性は低減されている。別の観点では、支持部７から枠部９へ伝わる応力は低減される。その結果、支持部７に付与された応力が枠部９から延びている駆動腕１３及び検出腕１５の振動に及ぼす影響が低減される。ひいては、センサ素子１の実装基体５５に対する実装のばらつきに起因する検出精度のばらつきが低減される。

また、図５（ａ）及び図５（ｂ）においては、基部９ｂの撓みについて着目した。枠部９は、基部９ｂ以外の部分であって、保持部１１に接続されていない部分（例えば１対の側方部９ｄ）においても、駆動腕１３の振動によって撓むことが可能である。換言すれば、枠部９は、基部９ｂと支持部７との間に１点支持を介在させるための構成であるが、基部９ｂを撓みやすくする作用を奏している。これにより、例えば、検出腕１５のｙ軸方向における振幅が大きくなり、検出感度を向上させることができる。

本実施形態では、１対の駆動腕１３は、基部９ｂから開口９ａ内へ延びている。また、検出腕１５は、基部９ｂから開口９ａ内へ延びている。

この場合、例えば、１点保持のために枠部９を形成したときに生じる開口９ａを駆動腕１３及び検出腕１５の配置領域として有効利用することができる。その結果、例えば、センサ素子１の小型化が容易化される。また、駆動腕１３及び検出腕１５（及びこれらの腕に位置している導体）は、開口９ａ内に位置していることによって、例えば、枠部９によって外部との接触から保護される。その結果、例えば、センサ素子１の搬送及びセンサ素子１の実装基体５５への実装等の作業において、センサ素子１に疵が生じる蓋然性が低減され、ひいては、検出精度が低下する蓋然性が低減される。また、例えば、枠部９は、検出対象の角速度と関連性が低い衝撃がセンサ素子１に加えられ、駆動腕１３に過剰な変形が生じる可能性がある状況において、駆動腕１３に当接して過剰な変形が生じる蓋然性を低減するストッパとして機能し得る。

また、本実施形態では、枠部９から延びている全ての駆動腕１３及び全ての検出腕１５が開口９ａ内へ延びている。

この場合、例えば、上述した小型化の効果、枠部９による駆動腕１３及び検出腕１５の保護の効果等が向上する。

また、本実施形態では、保持部１１は、基部９ｂから開口９ａ外へ延びて支持部７に連結されている。圧電体３は、２つのユニット５を有している。各ユニット５は、保持部１１、枠部９、１対の駆動腕１３及び検出腕１５を含む。２つのユニット５は、保持部１１が枠部９から延び出る側を互いに向かい合わせている。

この場合、例えば、支持部７は、２つのユニット５の間に位置する部分を有していれば、２つのユニット５を支持することができる。換言すれば、支持部７のうち、保持部１１に連結される部分（連結部１７）は、２つのユニット５で共用可能である。その結果、例えば、センサ素子１の小型化が容易化される。また、２つのユニット５を設け、両者を互いに同一の位相で励振することによって、基部９ｂ及び検出腕１５のｙ軸方向における振動によってセンサ素子１に付与される加速度を２つのユニット５同士で少なくとも一部について相殺させることができる。その結果、例えば、センサ素子１全体をｙ軸方向へ振動させる不要な振動を低減できる。

［第２実施形態］
図７（ａ）は、第２実施形態に係るセンサ素子２０１の一部を拡大して示す、図４（ａ）と同様の斜視図である。図７（ｂ）は、第２実施形態に係る角速度センサ２５１を示す、図４（ｂ）と同様の図であり、図７（ａ）のVIIｂ－VIIｂ線に対応する断面図を含んでいる。

第２実施形態に係る角速度センサ２５１は、第１実施形態に係る角速度センサ５１と同様に、１対の駆動腕１３をｘ軸方向に振動させることによって、基部９ｂを湾曲（振動）させ、ひいては、検出腕１５をｙ軸方向に変位（振動）させる。そして、検出腕１５に直接的にコリオリの力を作用させる。ただし、角速度センサ５１がｚ軸回りの回転を検出するものであったのに対して、角速度センサ２５１は、ｘ軸回りの回転を検出するものとされている。具体的には、以下のとおりである。

センサ素子２０１は、圧電体３、複数の励振電極２１、複数の検出電極２２３（２２３Ａ及び２２３Ｂ）、複数の端子２７（図３）及び複数の配線２５を有している。これらは、複数の検出電極２２３の配置及び接続関係を除いては、基本的に、第１実施形態のセンサ素子１のものと同様とされてよい。図１～図３は、センサ素子２０１を示す図として捉えられてよい。

ただし、本実施形態においては、検出腕１５は、第１実施形態とは異なり、コリオリの力によってｚ軸方向に振動することが意図されている。このような相違に基づいて、各種の寸法は、第１実施形態と異なっていてよい。

検出電極２２３Ａは、検出腕１５において、ｘ軸方向の負側に面する面のうちのｚ軸方向の正側（例えば当該面の中央よりも正側）の領域、及びｘ軸方向の正側に面する面のうちのｚ軸方向の負側（例えば当該面の中央よりも負側）の領域にそれぞれ設けられている。検出電極２２３Ｂは、検出腕１５において、ｘ軸方向の負側に面する面のうちのｚ軸方向の負側（例えば当該面の中央よりも負側）の領域、及びｘ軸方向の正側に面する面のうちのｚ軸方向の正側（例えば当該面の中央よりも正側）の領域にそれぞれ設けられている。

検出腕１５の各側面において、検出電極２２３Ａ及び２２３Ｂは、互いに短絡しないように適宜な間隔を空けて、検出腕１５に沿って延びている。各検出腕１５において、２つの検出電極２２３Ａ同士は、例えば、配線２５により接続されている。また、各検出腕１５において、２つの検出電極２２３Ｂ同士は、例えば、配線２５により接続されている。

このような検出電極２２３の配置及び接続関係において、検出腕１５がｚ軸方向に撓むと、例えば、ｚ軸方向に平行な電界が生じる。すなわち、検出腕１５の各側面においては、検出電極２２３Ａと検出電極２２３Ｂとの間に電圧が生じる。電界の向きは、分極軸の向きと、湾曲の向き（ｚ軸方向の正側又は負側）とで決定され、ｘ軸方向の正側部分と負側部分とで互いに逆である。この電圧（電界）が検出電極２２３Ａ及び検出電極２２３Ｂに出力される。検出腕１５がｚ軸方向に振動すると、電圧は交流電圧として検出される。電界は、上記のようにｚ軸方向に平行な電界が支配的であってもよいし、ｘ軸方向に平行で、ｚ軸方向の正側部分と負側部分とで互いに逆向きな電界の割合が大きくてもよい。いずれにせよ、検出腕１５のｚ軸方向への撓みに応じた電圧が検出電極２２３Ａと検出電極２２３Ｂとの間に生じる。

特に図示しないが、検出腕１５には、上面から下面へ貫通し、検出腕１５の長手方向に沿って延びる１以上の貫通溝（スリット）が形成されてもよい。そして、貫通溝によって分割された複数の長尺状部分それぞれにおいて、図示の例の検出腕１５のように、検出電極２２３Ａ及び２２３Ｂが配置及び接続されてもよい。この場合、複数の検出電極２２３は、検出腕１５の外側面だけに設けられている場合に比較して、全体としての面積が大きくなる。その結果、検出腕１５において生じる電荷を効率的に電気信号として取り出すことができる。

２つのユニット５（２つの検出腕１５）同士においては、検出電極２２３Ａと検出電極２２３Ｂとが接続される。接続は、例えば、配線２５によってなされている。このような接続関係においては、２本の検出腕１５がｚ軸方向の互いに逆側に撓むと、両者で取り出された信号が加算される。

第１実施形態の説明で述べたように、第１実施形態（及び本実施形態）とは異なり、２つのユニット５に着目したときに、ｘ軸方向の同一側に位置する２本の駆動腕１３（１３Ａ及び１３Ｃの２本、又は１３Ｂ及び１３Ｄの２本）の間において、励振電極２１Ａと励振電極２１Ｂとが同電位とされてもよい。この場合には、２つの検出腕１５同士においては、検出電極２２３Ａ同士が接続され、検出電極２２３Ｂ同士が接続される。

上記のように、複数の検出電極２２３は、電位の観点から２組に分けられる。この２組の検出電極２２３は、第１実施形態と同様に、配線２５によって２つの端子２７と接続されている。

（角速度センサの動作）
第２実施形態における圧電体３の励振は、第１実施形態におけるものと同様である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第２実施形態における圧電体３の励振状態を示している図として捉えられてよい。従って、例えば、各ユニット５において、１対の駆動腕１３はｘ軸方向において互いに近接及び離反するように振動し、検出腕１５はｙ軸方向において変位（振動）する。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、コリオリの力による検出腕１５の振動を説明するための模式的な斜視図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、図５（ａ）及び図５（ｂ）の励振状態に対応している。

図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して説明したように圧電体３が振動している状態を考える。この状態で、センサ素子２０１がｘ軸回りに回転されると、検出腕１５は、ｙ軸方向に振動（変位）していることから、コリオリの力によって回転軸（ｘ軸）と振動方向（ｙ軸）とに直交する方向（ｚ軸方向）において振動（変形）する。この変形によって生じる信号（電圧）は、上述のように検出電極２２３によって取り出される。コリオリの力（ひいては検出される信号の電圧）は、角速度が大きいほど大きくなる。これにより、角速度が検出される。

また、２つのユニット５に着目すると、２つの検出腕１５は、基部９ｂの撓みによってｙ軸方向の互いに逆側に変位するように互いに逆の位相で振動しているから、コリオリの力によって、ｚ軸方向の互いに逆側に撓むように互いに逆の位相で振動する。そして、上述した検出電極２２３の接続関係においては、２つの検出腕１５で検出された信号は互いに加算される。

［第３実施形態］
図９は、第３実施形態に係るセンサ素子３０１を示す斜視図である。この図では、図３と同様に圧電体３を示しているとともに、励振電極２１及び検出電極２３及び２２３も示している。

センサ素子３０１の２つのユニット５の一方（ここではユニット５Ａ）においては、第１実施形態と同様に、検出腕１５（１５Ａ）のｘ軸方向の振動を検出可能な配置及び接続関係で検出電極２３が設けられている。一方、２つのユニット５の他方（ここではユニット５Ｂ）においては、第２実施形態と同様に、検出腕１５（１５Ｂ）のｚ軸方向の振動を検出可能な配置及び接続関係で検出電極２２３が設けられている。すなわち、センサ素子３０１は、ユニット５Ａによってｚ軸回りの角速度を検出し、ユニット５Ｂによってｘ軸回りの角速度を検出する、多軸角速度センサ用のセンサ素子として構成されている。

２つのユニット５同士において、駆動腕１３の振動は、例えば、第１実施形態と同様に、同一の周波数及び同一の位相とされてよい。すなわち、２つのユニット５の間において、励振電極２１Ａ同士が同電位とされ、励振電極２１Ｂ同士が同電位とされてよい。一方、検出電極２３と２２３とは、異なる角速度に応じた信号を出力するから、両者は接続されていない。また、端子２７は、励振電極２１並びに検出電極２３及び２２３が電位の観点から６つに分けられることに対応して、６つ設けられている。その位置は、支持部７（実装部１９）の適宜な位置とされてよい。

［第４実施形態］
図１０は、第４実施形態に係るセンサ素子４０１の要部を示す平面図である。この図では、センサ素子４０１の圧電体４０３の一部を示している。

圧電体４０３は、第１実施形態と同様に、保持部１１と、保持部１１によって１点支持されている枠部４０９とを有している。ここでは、１つのユニット４０５のみが示されているが、第１実施形態と同様に、２つのユニット４０５が設けられてもよいし、また、２つのユニット４０５を支持する支持部の構成は、例えば、第１実施形態の支持部７の構成と同様とされてよい。

枠部４０９からは、第１実施形態と同様に、保持部１１とは開口４０９ａを挟んで反対側に位置する基部４０９ｂから駆動腕１３及び検出腕１５が延びている。ただし、本実施形態では、第１実施形態とは異なり、保持部１１側の対向部４０９ｃからも少なくとも１本の駆動腕４１３及び少なくとも１本の検出腕４１５が延びている。すなわち、センサ素子４０１は、基部４０９ｂ側に位置する第１センサ部４０６Ａと、対向部４０９ｃ側に位置する第２センサ部４０６Ｂを含んでいる。

第１センサ部４０６Ａの角速度の検出に係る振動態様は、第１実施形態又は第２実施形態と同様である。第２センサ部４０６Ｂの角速度の検出に係る振動態様は、第１センサ部４０６Ａのものとは異なるものとされている。この第２センサ部４０６Ｂにおける振動態様において、検出腕４１５をｙ軸方向に変位させるための対向部４０９ｃの撓みは不要である。従って、対向部４０９ｃは、図示の例のように、基部４０９ｂに比較して、幅（ｙ軸方向）が大きくされて構わない。

第２センサ部４０６Ｂによって角速度が検出される回転軸は、第１センサ部４０６Ａによって角速度が検出される回転軸と同一であってもよいし、異なっていてもよい。例えば、第２センサ部４０６Ｂが角速度を検出する回転軸はｙ軸である。これまでの説明から理解されるように、第１センサ部４０６Ａは、ｚ軸回りの角速度（第１実施形態）又はｘ軸回りの角速度（第２実施形態）を検出可能である。従って、第２センサ部４０６Ｂがｙ軸回りの角速度を検出する場合、センサ素子４０１は、ｚ軸回りの角速度及びｙ軸回りの角速度を検出する多軸角速度センサ、又はｘ軸回りの角速度及びｙ軸回りの角速度を検出する多軸角速度センサを構成する。

第２センサ部４０６がｙ軸回りの角速度を検出するものである場合において、その構成は、公知の構成も含め、種々のものとされてよい。以下では、４つの例について簡単に述べる。

図示の例では、第２センサ部４０６は、特開２０１５－１４１１８２号公報に記載の角速度センサの構成と同様の構成を有している。当該公報の内容は、参照による引用（Incorporation by reference）がなされてよい。

図示の例の第２センサ部４０６は、ｙ軸に平行で対向部４０９ｃの中心を通る不図示の対称軸に対して線対称に配置された１対の駆動腕４１３と、その外側（又は内側）に前記対称軸に対して線対称に配置された１対の検出腕４１５とを有している。

１対の駆動腕４１３は、第１実施形態の１対の駆動腕１３と同様に、互いに逆の位相でｘ軸方向に励振される。この振動とバランスを取るように、１対の検出腕４１５もｘ軸方向に互いに逆の位相で振動する。そして、第２センサ部４０６がｙ軸回りに回転されると、１対の検出腕４１５は、コリオリの力によってｚ軸方向に互いに逆の位相で振動する。これにより、角速度が検出される。

上記の動作から理解されるように、１対の駆動腕４１３には、第１実施形態と同様の配置及び接続関係で複数の励振電極２１が設けられる。また、各検出腕４１５には、第２実施形態と同様の配置及び接続関係で複数の検出電極２２３が設けられる。１対の検出腕４１５においては、検出電極２２３Ａと検出電極２２３Ｂとが接続される。

また、特許文献１の図１２及び図１３において、ｙ軸回りの角速度を検出するセンサとして示されている構成が第２センサ部４０６に適用されてもよい。

上記文献のセンサを適用した第２センサ部４０６では、ｙ軸に平行で対向部４０９ｃの中心を通る不図示の対称軸に対して線対称に配置された（少なくとも）１対の駆動腕４１３及び１対の検出腕４１５が設けられる。１対の駆動腕４１３は、対向部４０９ｃからｙ軸方向の一方側に延び、１対の駆動腕４１３は、対向部４０９ｃからｙ軸方向の他方側に延びる。

１対の駆動腕４１３は、第１実施形態の１対の駆動腕１３と同様に、互いに逆の位相でｘ軸方向に励振される。そして、第２センサ部４０６がｙ軸回りに回転されると、１対の駆動腕４１３は、コリオリの力によってｚ軸方向に互いに逆の位相で振動する。この振動とバランスを取るように、１対の検出腕４１５もｚ軸方向に互いに逆の位相で振動する。これにより、角速度が検出される。

上記の動作から理解されるように、１対の駆動腕４１３には、第１実施形態と同様の配置及び接続関係で複数の励振電極２１が設けられる。また、各検出腕４１５には、第２実施形態と同様の配置及び接続関係で複数の検出電極２２３が設けられる。１対の検出腕４１５においては、検出電極２２３Ａと検出電極２２３Ｂとが接続される。

また、特開２０１５－９９１３０号公報に開示されているセンサが第２センサ部４０６に適用されてもよい。当該公報の内容は、参照による引用（Incorporation by reference）がなされてよい。

上記公報のセンサを適用した第２センサ部４０６では、ｙ軸に平行で対向部４０９ｃの中心を通る不図示の対称軸に対して線対称に配置された（少なくとも）１対の駆動腕４１３と、前記対称軸上において延びる検出腕４１５が設けられる。１対の駆動腕４１３及び検出腕４１５は、例えば、互いに並列に延びている。

１対の駆動腕４１３は、互いに同一の位相でｘ軸方向に励振される。そして、第２センサ部４０６がｙ軸回りに回転されると、１対の駆動腕４１３は、コリオリの力によってｚ軸方向に互いに同一の位相で振動する。この振動とバランスを取るように、検出腕４１５もｚ軸方向に振動する。これにより、角速度が検出される。

上記の動作から理解されるように、各駆動腕４１３には、第１実施形態と同様の配置及び接続関係で複数の励振電極２１が設けられる。ただし、１対の駆動腕４１３の間においては、励振電極２１Ａ同士が接続され、励振電極２１Ｂ同士が接続される。また、検出腕４１５には、第２実施形態と同様の配置及び接続関係で複数の検出電極２２３が設けられる。

また、いわゆる音叉型のセンサが第２センサ部４０６に適用されてもよい。音叉型のセンサが適用された第２センサ部４０６では、ｙ軸方向に互いに並列に延びる１本の駆動腕４１３及び１本の検出腕４１５が、ｙ軸に平行で対向部４０９ｃの中心を通る不図示の対称軸に対して線対称に配置される。駆動腕４１３は、ｘ軸方向に励振される。この振動とバランスを取るように、検出腕４１５もｘ軸方向に振動する。そして、第２センサ部４０６がｙ軸回りに回転されると、検出腕４１５は、コリオリの力によってｚ軸方向に振動する。これにより、角速度が検出される。上記の動作から理解されるように、駆動腕４１３には、第１実施形態と同様の配置及び接続関係で複数の励振電極２１が設けられる。また、検出腕４１５には、第２実施形態と同様の配置及び接続関係で複数の検出電極２２３が設けられる。

以上のとおり、第４実施形態では、圧電体４０３は、第１実施形態の圧電体３の構成に加えて、第２駆動腕（駆動腕４１３）及び第２検出腕（検出腕４１５）を有している。駆動腕４１３及び検出腕４１５は、対向部４０９ｃからｙ軸方向に延びている。センサ素子４０１（第２センサ部４０６Ｂ）は、複数の励振電極２１（図４）及び複数の検出電極２２３（図７）を有している。複数の励振電極２１は、駆動腕４１３をｘ軸方向に励振する配置で駆動腕４１３に位置している。複数の検出電極２２３は、検出腕４１５のｚ軸方向における振動によって生じる信号を取り出す配置で検出腕４１５に位置している。

従って、例えば、１つの圧電体４０３で、多軸角速度センサを実現することができる。また、例えば、駆動腕４１３及び検出腕４１５が枠部４０９の開口４０９ａ内へ延びる構成においては、駆動腕４１３及び検出腕４１５の長さに相当する長さで枠部４０９の側方部４０９ｄの長さを長くすることができる。側方部４０９ｄが長くなることにより、例えば、基部４０９ｂが撓みやすくなり、第１センサ部４０６Ａの検出感度が向上する。従って、例えば、実装基体５５に１軸用のセンサ素子を２つ実装して多軸角速度センサを構成する場合に比較して、実装基体５５におけるセンサ素子４０１の配置スペースを同等にしつつ、検出感度を向上させることができる。

［圧電体の形状の変形例］
図１１～図１２（ｄ）を参照して、圧電体の形状の変形例について説明する。以下に例示する変形例は、第１～第４実施形態のいずれに適用されてもよい。また、実施形態から変形例への変形に係る考え方は、後述する第５実施形態に適用されてもよい。
（第１変形例）
図１１は、第１変形例に係るセンサ素子（圧電体５０３）の要部を示す平面図である。

第１実施形態では、２つのユニット５は、保持部１１側を互いに向かい合わせるように配置された。一方、本変形例では、２つのユニット５は、基部９ｂ側を互いに向かい合わせるように配置されている。

また、第１実施形態では、支持部７は、平面視においてＨ字状とされた。一方、本変形例では、支持部５０７は、平面視において所定数（本変形例では２つ）のユニット５を囲む枠状とされている。この場合において、複数の端子２７は、枠状の支持部５０７の適宜な位置に配置されてよく、４隅に配置されてもよいし（図示の例）、それ以外の位置に配置されていてもよい。

（第２変形例）
図１２（ａ）は、第２変形例に係る圧電体６０３の要部を示す平面図である。この図に示すように、駆動腕１３及び検出腕１５は、基部９ｂから開口９ａ内へ延びるものだけでなく、基部９ｂから開口９ａ外へ延びるものが設けられてもよい。この構成において、開口９ａ内へ延びる１対の駆動腕１３と、開口９ａ外へ延びる１対の駆動腕１３とは、互いに逆の位相で励振される。この構成及びその動作については、特許文献１の図９（ａ）～図１０（ｂ）に開示されている構成及びその動作についての説明が援用されてよい。

（第３変形例）
図１２（ｂ）は、第３変形例に係る圧電体７０３の要部を示す平面図である。この図に示すように、基部９ｂから開口９ａ内へ駆動腕１３が延び、基部９ｂから開口９ａ外へ検出腕１５が延びていてもよい。

（第４変形例）
図１２（ｃ）は、第４変形例に係る圧電体８０３の要部を示す平面図である。この図に示すように、上記の第３変形例とは逆に、基部９ｂから開口９ａ外へ駆動腕１３が延び、基部９ｂから開口９ａ内へ検出腕１５が延びていてもよい。

（第５変形例）
図１２（ｄ）は、第５変形例に係る圧電体９０３の要部を示す平面図である。この図に示すように、実施形態とは逆に、基部９ｂから開口９ａ外へのみ、駆動腕１３及び検出腕１５が延びていてもよい。この場合、枠部９は、駆動腕１３及び検出腕１５を囲む大きさを有している必要は無い。

［第５実施形態］
図１３は、第５実施形態に係る角速度センサ１０５１の内部の概略構成を示す平面図であり、第１実施形態の図１に相当している。

第５実施形態に係るセンサ素子１００１は、駆動腕１３の位置が第１実施形態のセンサ素子１と相違する。具体的には、第１実施形態の圧電体３の各ユニット５においては、駆動腕１３は、枠部９の基部９ｂから延びていた。これに対して、第２実施形態の圧電体１００３の各ユニット１００５（１００５Ａ又は１００５Ｂ）においては、駆動腕１３は、対向部９ｃから延びている。

駆動腕１３のｘ軸方向における位置は、例えば、第１実施形態と同様とされて構わない。このとき、第１実施形態の説明における基部９ｂは、対向部９ｃに読み替えられてよい。従って、例えば、２本の駆動腕１３は、対向部９ｃのｘ軸方向の中央位置に対して対称の位置に設けられてよい。また、本実施形態では、２本の駆動腕１３は、対向部９ｃのうち、対向部９ｃと保持部１１との連結位置に対してｘ軸方向の両側に位置する部分から延びているといえる。保持部１１は、例えば、第１実施形態で述べたように、対向部９ｃのｘ軸方向の中央位置に連結されてよい。

検出腕１５は、第１実施形態と同様に、例えば、ｘ軸方向において２本の駆動腕１３の間に位置しており、また、例えば、基部９ｂのｘ軸方向の中央に位置している。ただし、第１実施形態とは異なり、駆動腕１３と検出腕１５とは、互いに逆向きに延びている。そして、駆動腕１３と検出腕１５とは、ｘ軸方向に見て先端側の一部同士（ｙ軸方向における範囲同士）が重複している。特に図示しないが、ｘ軸方向に見て重複しないように駆動腕１３と検出腕１５とを設けたり、検出腕１５のｘ軸方向の位置を２本の駆動腕１３の間としないようにしたりしてもよい。

第１実施形態では、基本的に、枠部９のうち基部９ｂの撓みが意図され、枠部９の他の部位（対向部９ｃ及び２つの側方部９ｄ）の撓みは意図されなかった。一方、後述の動作の説明から理解されるように、本実施形態では、基部９ｂに加えて、対向部９ｃ及び２つの側方部９ｄの撓みも意図されている。この動作の相違に伴って、対向部９ｃ及び２つの側方部９ｄの具体的な寸法は、第１実施形態と異なっていてよい。例えば、対向部９ｃ及び側方部９ｄは、撓みの共振周波数が駆動腕１３を励振させる周波数に近くなるように、その長さ及び幅が設定されてよい。

図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、圧電体１００３の励振を説明するための模式的な平面図である。これらの図は、第１実施形態の図５（ａ）及び図５（ｂ）に相当している。

各ユニット１００５において、１対の駆動腕１３は、第１実施形態と同様に励振される。すなわち、１対の駆動腕１３は、ｘ軸方向において互いに逆向きに変形するように互いに逆の位相で励振される。

このとき、図１４（ａ）に示すように、１対の駆動腕１３が互いにｘ軸方向の外側（１対の駆動腕１３が互いに離れる側）に撓むと、その曲げモーメントが対向部９ｃ及び２つの側方部９ｄを介して基部９ｂに伝わり、基部９ｂは、ｙ軸方向の一方側へ撓む。当該ｙ軸方向の一方側は、具体的には、駆動腕１３の先端側から根本側への方向であり、ユニット１００５Ａにおいては－ｙ側、ユニット１００５Ｂにおいては＋ｙ軸である。また、対向部９ｃのうち保持部１１に対して片側となる部分（＋ｘ側の部分又は－ｘ側の部分）は、保持部１１によって支持された片持ち梁として捉えることができる。この片持ち梁の端部（側方部９ｄとの連結部分）は、駆動腕１３からの曲げモーメントを受けてｙ軸方向の一方側（上記の基部９ｂの撓みに係るｙ軸方向の一方側と同じ側である。）に変位する。ひいては、２つの側方部９ｄ及び基部９ｂは、ｙ軸方向の前記一方側へ変位する。上記の基部９ｂの撓み及び変位の少なくとも一方によって、検出腕１５は、ｙ軸方向の前記一方側に変位する。

逆に、図１４（ｂ）に示すように、１対の駆動腕１３が互いにｘ軸方向の内側（１対の駆動腕１３が互いに近づく側）に撓むと、その曲げモーメントが対向部９ｃ及び２つの側方部９ｄを介して基部９ｂに伝わり、基部９ｂは、ｙ軸方向の他方側へ撓む。当該ｙ軸方向の他方側は、具体的には、駆動腕１３の根本側から先端側への方向であり、ユニット１００５Ａにおいては＋ｙ側、ユニット１００５Ｂにおいては－ｙ軸である。また、対向部９ｃのうち保持部１１に対して片持ち梁状となっている部分（＋ｘ側の部分又は－ｘ側の部分）の端部は、駆動腕１３からの曲げモーメントを受けてｙ軸方向の他方側（上記の基部９ｂの撓みに係るｙ軸方向の他方側と同じ側である。）に変位する。ひいては、２つの側方部９ｄ及び基部９ｂは、ｙ軸方向の前記他方側へ変位する。上記の基部９ｂの撓み及び変位の少なくとも一方によって、検出腕１５は、ｙ軸方向の前記他方側に変位する。

上記のように、各ユニット１００５においては、これまでの実施形態と同様に、検出腕１５がｙ軸方向において変位（振動）する。従って、例えば、第１実施形態と同様に、２つのユニット１００５によってｚ軸回りの角速度を検出することができる。また、例えば、第２実施形態と同様に、２つのユニット１００５によってｘ軸回りの角速度を検出することができる。また、例えば、第３実施形態と同様に、２つのユニット１００５の一方によってｚ軸回りの角速度を検出するとともに、２つのユニット１００５の他方によってｘ軸回りの角速度を検出することができる。

以上のとおり、本実施形態では、角速度センサ１０５１は、センサ素子１００１と、センサ素子１００１を支持している実装基体５５と、を有している。センサ素子１００１は、圧電体１００３と、複数の励振電極２１と、複数の検出電極２３とを有している。圧電体３は、少なくとも２本の駆動腕１３及び検出腕１５を有している。２本の駆動腕１３は、直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向に互いに離れた位置にてｙ軸方向に互いに並列に延びている。検出腕１５は、ｙ軸方向に延びている。複数の励振電極２１は、２本の駆動腕１３をｘ軸方向において互いに逆の位相で励振する配置及び接続関係で２本の駆動腕１３に位置している。複数の検出電極２３は、検出腕１５のｘ軸方向又はｚ軸方向の振動によって生じる信号を取り出す配置で検出腕１５に位置している。

さらに、本実施形態では、圧電体１００３は、ｚ軸方向に見て、枠部９と、保持部１１と、支持部７とを有している。枠部９は、ｚ軸方向に見て、開口９ａを構成している。また、枠部９は、開口９ａの周りの一部として、ｘ軸方向を長さ方向としている基部９ｂと、基部９ｂとは開口９ａを挟んで反対側に位置する対向部９ｃと、を含んでいる。保持部１１は、ｚ軸方向に見て、対向部９ｃから開口９ａの外側へ（例えばｙ軸方向へ）延び出ている。支持部７は、保持部１１の対向部９ｃ側とは反対側に連結されており、実装基体５５に支持されている。２本の駆動腕１３は、対向部９ｃのうち、対向部９ｃと保持部１１との連結位置に対してｘ軸方向の両側に位置する部分から延びている。検出腕１５は、基部９ｂから延びている。

従って、例えば、検出精度を向上させることができる。例えば、第１実施形態でも述べたように、バンプ５９の硬化収縮等に起因して支持部７が変形したときに、枠部９は保持部１１によって支持されていることから、枠部９は変位するものの、変形を生じにくい。すなわち、意図されていない応力が枠部９に付与される蓋然性が低減される。また、例えば、第１実施形態は、基部９ｂの撓みのみによって検出腕１５を変位させたのに対して、本実施形態では、基部９ｂの撓みと、対向部９ｃの撓みに起因する基部９ｂの変位とによって検出腕１５を変位させることが可能である。その結果、検出腕１５の変位を大きくして感度を向上させることが容易化される。

（第５実施形態の変形例）
図１５は、第５実施形態の変形例に係るセンサ素子（圧電体１１０３）の要部を示す平面図である。

図１１に示した第１変形例では、第１～第４実施形態において、基部９ｂ側を互いに向かい合わせるように２つのユニット５を配置してよいことについて述べた。同様に、第５実施形態においても、２つのユニット５は、基部９ｂ側を互いに向かい合わせるように２つのユニット１００５を配置してよい。図１５は、このような変形例を示している。

この他、特に図示しないが、第５実施形態に関しても、第２変形例（図１２（ａ））と同様の考え方により、対向部９ｃから開口９ａ内に延びる駆動腕１３と、対向部９ｃから開口９ａ外に延びる駆動腕１３と、基部９ｂから開口９ａ内に延びる検出腕１５と、基部９ｂから開口９ａ外に延びる検出腕１５と、が設けられてもよい。第３変形例（図１２（ｂ））と同様の考え方により、対向部９ｃから開口９ａ内に延びる駆動腕１３と、基部９ｂから開口９ａ外へ延びる検出腕１５とが設けられてもよい。第４変形例（図１２（ｃ））と同様の考え方により、対向部９ｃから開口９ａ外に延びる駆動腕１３と、基部９ｂから開口９ａ内へ延びる検出腕１５とが設けられてもよい。第５変形例（図１２（ｄ））と同様の考え方により、対向部９ｃから開口９ａ外に延びる駆動腕１３と、基部９ｂから開口９ａ外へ延びる検出腕１５とが設けられてもよい。

本開示に係る技術は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

センサ素子又は角速度センサは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の一部として構成されてよい。この場合において、ＭＥＭＳの基板上にセンサ素子を構成する圧電体が実装されてもよいし、ＭＥＭＳの基板が圧電体によって構成されており、その一部によってセンサ素子の圧電体が構成されてもよい。前者の場合においては、例えば、ＭＥＭＳの基板は実装基体の一例であり、後者の場合においては、例えば、ＭＥＭＳの基板は支持部の一例である。

特許文献１等で開示されているように、１本の駆動腕に相当する２本以上の駆動腕が設けられてもよい。例えば、第１実施形態において、１対の駆動腕１３Ａ及び１３Ｂの内側又は外側に、さらに１対の駆動腕を設けてよい。追加される１対の駆動腕は、例えば、１対の駆動腕１３Ａ及び１３Ｂと同様に、基部９ｂの中心を通りｙ軸に平行な不図示の対称軸に対して線対称に配置される。そして、対称軸に対して＋ｘ側又は－ｘ側にて、互いに隣り合う２本の駆動腕は、互いに同一の位相で励振され、１本の駆動腕のように機能する。

センサ素子は、支持部の下面と実装基体の上面との間に介在する導電性のバンプによって実装基体に実装されるものに限定されない。例えば、センサ素子は、支持部の下面と実装基体の上面との間に介在する絶縁性のバンプによって実装基体に固定され、センサ素子の上面に位置する端子にボンディングワイヤが接続されることによって実装されてもよい。この場合、例えば、バンプの材料としてヤング率が低いものを選択することができる。また、センサ素子は、支持部と実装基体とに接合される板ばね状の端子が設けられることによって支持されてもよい。

第１～第５実施形態は組み合わされてもよい。例えば、第５実施形態において、対向部から延びる駆動腕に加えて、第１～第３実施形態と同様に、基部から延びる駆動腕が設けられてよい。そして、対向部から延びる２本の駆動腕がｘ軸方向において互いに近づくときは、基部から延びる２本の駆動腕もｘ軸方向において互いに近づき、対向部から延びる２本の駆動腕がｘ軸方向において互いに離れるときは、基部から延びる２本の駆動腕もｘ軸方向において互いに離れるように、これら駆動腕の励振が行われてよい。

５１（並びに、２５１及び１０５１）…角速度センサ、１（並びに、２０１、３０１、４０１及び１００１）…センサ素子、３（並びに、４０３、５０３、１００３及び１１０３）…圧電体、７、５０７…支持部、９…枠部、９ａ…開口、９ｂ…基部、９ｃ…対向部、１１…保持部、１３…駆動腕、１５…検出腕、２１…励振電極、２３…検出電極、５５…実装基体。

Claims (10)

1. センサ素子と、
   前記センサ素子を支持している実装基体と、
   を有しており、
   前記センサ素子は、
   直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向に互いに離れた位置にてｙ軸方向に互いに並列に延びている少なくとも２本の駆動腕、及びｙ軸方向に延びている検出腕を有している圧電体と、
   前記２本の駆動腕をｘ軸方向において互いに逆の位相で励振する配置及び接続関係で前記２本の駆動腕に位置している複数の励振電極と、
   前記検出腕のｘ軸方向又はｚ軸方向における振動によって生じる信号を取り出す配置で前記検出腕に位置している複数の検出電極と、を有しており、
   前記圧電体は、前記ｚ軸方向に見て、
   開口を構成している枠部であって、前記開口の周りの一部として、ｘ軸方向を長さ方向としている基部と、前記基部とは前記開口を挟んで反対側に位置する対向部と、を含んでいる枠部と、
   前記対向部から前記開口の外側へ延びて前記枠部を支持している保持部と、
   前記保持部の前記対向部側とは反対側に連結されており、前記実装基体に支持されている支持部と、を更に有しており、
   前記２本の駆動腕は、前記対向部のうち、前記対向部と前記保持部との連結位置に対してｘ軸方向の両側に位置する部分から延びており、
   前記検出腕は、前記基部から延びている
   角速度センサ。
2. センサ素子と、
   前記センサ素子を支持している実装基体と、
   を有しており、
   前記センサ素子は、
   直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向に互いに離れた位置にてｙ軸方向に互いに並列に延びている少なくとも２本の駆動腕、及びｙ軸方向に延びている検出腕を有している圧電体と、
   前記２本の駆動腕をｘ軸方向において互いに逆の位相で励振する配置及び接続関係で前記２本の駆動腕に位置している複数の励振電極と、
   前記検出腕のｘ軸方向又はｚ軸方向における振動によって生じる信号を取り出す配置で前記検出腕に位置している複数の検出電極と、を有しており、
   前記圧電体は、前記ｚ軸方向に見て、
   開口を構成している枠部であって、前記開口の周りの一部として、ｘ軸方向を長さ方向としている基部と、前記基部とは前記開口を挟んで反対側に位置する対向部と、を含んでいる枠部と、
   前記対向部から前記開口の外側へ延びて前記枠部を支持している保持部と、
   前記保持部の前記対向部側とは反対側に連結されており、前記実装基体に支持されている支持部と、を更に有しており、
   前記２本の駆動腕は、前記基部から延びており、
   前記検出腕は、前記２本の駆動腕の間において前記基部から延びており、
   前記枠部は、前記保持部によって１点支持されている
   角速度センサ。
3. 前記枠部は、前記保持部によって１点支持されている
   請求項１に記載の各速度センサ。
4. 前記２本の駆動腕は、前記開口内へ延びており、
   前記検出腕は、前記開口内へ延びている
   請求項１～３のいずれか１項に記載の角速度センサ。
5. 駆動腕及び検出腕の全てが前記開口内へ延びている
   請求項４に記載の角速度センサ。
6. センサ素子と、
   前記センサ素子を支持している実装基体と、
   を有しており、
   前記センサ素子は、
   直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向に互いに離れた位置にてｙ軸方向に互いに並列に延びている少なくとも２本の駆動腕、及びｙ軸方向に延びている検出腕を有している圧電体と、
   前記２本の駆動腕をｘ軸方向において互いに逆の位相で励振する配置及び接続関係で前記２本の駆動腕に位置している複数の励振電極と、
   前記検出腕のｘ軸方向又はｚ軸方向における振動によって生じる信号を取り出す配置で前記検出腕に位置している複数の検出電極と、を有しており、
   前記圧電体は、前記ｚ軸方向に見て、
   開口を構成している枠部であって、前記開口の周りの一部として、ｘ軸方向を長さ方向としている基部と、前記基部とは前記開口を挟んで反対側に位置する対向部と、を含んでいる枠部と、
   前記対向部から前記開口の外側へ延びて前記枠部を支持している保持部と、
   前記保持部の前記対向部側とは反対側に連結されており、前記実装基体に支持されている支持部と、を更に有しており、
   前記２本の駆動腕は、前記対向部のうち、前記対向部と前記保持部との連結位置に対してｘ軸方向の両側に位置する部分から延びており、
   前記検出腕は、前記基部から延びており、
   前記圧電体は、それぞれ前記保持部、前記枠部、前記２本の駆動腕及び前記検出腕を含む２つのユニットを有しており、
   前記２つのユニットは、前記保持部が前記枠部から延びている側を互いに向かい合わせている
   角速度センサ。
7. センサ素子と、
   前記センサ素子を支持している実装基体と、
   を有しており、
   前記センサ素子は、
   直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向に互いに離れた位置にてｙ軸方向に互いに並列に延びている少なくとも２本の駆動腕、及びｙ軸方向に延びている検出腕を有している圧電体と、
   前記２本の駆動腕をｘ軸方向において互いに逆の位相で励振する配置及び接続関係で前記２本の駆動腕に位置している複数の励振電極と、
   前記検出腕のｘ軸方向又はｚ軸方向における振動によって生じる信号を取り出す配置で前記検出腕に位置している複数の検出電極と、を有しており、
   前記圧電体は、前記ｚ軸方向に見て、
   開口を構成している枠部であって、前記開口の周りの一部として、ｘ軸方向を長さ方向としている基部と、前記基部とは前記開口を挟んで反対側に位置する対向部と、を含んでいる枠部と、
   前記対向部から前記開口の外側へ延びて前記枠部を支持している保持部と、
   前記保持部の前記対向部側とは反対側に連結されており、前記実装基体に支持されている支持部と、を更に有しており、
   前記２本の駆動腕は、前記基部から延びており、
   前記検出腕は、前記２本の駆動腕の間において前記基部から延びており、
   前記圧電体は、それぞれ前記保持部、前記枠部、前記２本の駆動腕及び前記検出腕を含む２つのユニットを有しており、
   前記２つのユニットは、前記保持部が前記枠部から延びている側を互いに向かい合わせている
   角速度センサ。
8. センサ素子と、
   前記センサ素子を支持している実装基体と、
   を有しており、
   前記センサ素子は、
   直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向に互いに離れた位置にてｙ軸方向に互いに並列に延びている少なくとも２本の駆動腕、及びｙ軸方向に延びている検出腕を有している圧電体と、
   前記２本の駆動腕をｘ軸方向において互いに逆の位相で励振する配置及び接続関係で前記２本の駆動腕に位置している複数の励振電極と、
   前記検出腕のｘ軸方向又はｚ軸方向における振動によって生じる信号を取り出す配置で前記検出腕に位置している複数の検出電極と、を有しており、
   前記圧電体は、前記ｚ軸方向に見て、
   開口を構成している枠部であって、前記開口の周りの一部として、ｘ軸方向を長さ方向としている基部と、前記基部とは前記開口を挟んで反対側に位置する対向部と、を含んでいる枠部と、
   前記対向部から前記開口の外側へ延びて前記枠部を支持している保持部と、
   前記保持部の前記対向部側とは反対側に連結されており、前記実装基体に支持されている支持部と、を更に有しており、
   前記２本の駆動腕は、前記基部から延びており、
   前記検出腕は、前記２本の駆動腕の間において前記基部から延びており、
   前記圧電体は、
   前記対向部からｙ軸方向に延びている第２駆動腕と、
   前記対向部からｙ軸方向に延びている第２検出腕と、を更に有しており、
   前記センサ素子は、
   前記第２駆動腕をｘ軸方向に励振する配置で前記第２駆動腕に位置している複数の第２励振電極と、
   前記第２検出腕のｚ軸方向における振動によって生じる信号を取り出す配置で前記第２検出腕に位置している複数の第２検出電極と、を有している
   角速度センサ。
9. 直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向に互いに離れた位置にてｙ軸方向に互いに並列に延びている少なくとも２本の駆動腕、及びｙ軸方向に延びている検出腕を有している圧電体と、
   前記２本の駆動腕をｘ軸方向において互いに逆の位相で励振する配置及び接続関係で前記２本の駆動腕に位置している複数の励振電極と、
   前記検出腕のｘ軸方向又はｚ軸方向における振動によって生じる信号を取り出す配置で前記検出腕に位置している複数の検出電極と、
   前記励振電極及び前記検出電極と接続されている複数の端子と、
   を有しており、
   前記圧電体は、前記ｚ軸方向に見て、
   開口を構成している枠部であって、前記開口の周りの一部として、ｘ軸方向を長さ方向としている基部と、前記基部とは前記開口を挟んで反対側に位置する対向部と、を含んでいる枠部と、
   前記対向部から前記開口の外側へ延びて前記枠部を支持している保持部と、
   前記保持部の前記対向部側とは反対側に連結されており、前記複数の端子が位置している支持部と、を更に有しており、
   前記２本の駆動腕は、前記対向部のうち、前記対向部と前記保持部との連結位置に対してｘ軸方向の両側に位置する部分から延びており、
   前記検出腕は、前記基部から延びている
   センサ素子。
10. 直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向に互いに離れた位置にてｙ軸方向に互いに並列に延びている少なくとも２本の駆動腕、及びｙ軸方向に延びている検出腕を有している圧電体と、
    前記２本の駆動腕をｘ軸方向において互いに逆の位相で励振する配置及び接続関係で前記２本の駆動腕に位置している複数の励振電極と、
    前記検出腕のｘ軸方向又はｚ軸方向における振動によって生じる信号を取り出す配置で前記検出腕に位置している複数の検出電極と、
    前記励振電極及び前記検出電極と接続されている複数の端子と、
    を有しており、
    前記圧電体は、前記ｚ軸方向に見て、
    開口を構成している枠部であって、前記開口の周りの一部として、ｘ軸方向を長さ方向としている基部と、前記基部とは前記開口を挟んで反対側に位置する対向部と、を含んでいる枠部と、
    前記対向部から前記開口の外側へ延びて前記枠部を支持している保持部と、
    前記保持部の前記対向部側とは反対側に連結されており、前記複数の端子が位置している支持部と、を更に有しており、
    前記２本の駆動腕は、前記基部から延びており、
    前記検出腕は、前記２本の駆動腕の間において前記基部から延びており、
    前記枠部は、前記保持部によって１点支持されている
    センサ素子。

Images