特許 7571833 振動素子、物理量センサー、慣性計測装置、電子機器および移動体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-15

(45)【発行日】2024-10-23

(54)【発明の名称】振動素子、物理量センサー、慣性計測装置、電子機器および移動体

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/5621 20120101AFI20241016BHJP

   H03H 9/19 20060101ALI20241016BHJP

   H03H 9/215 20060101ALI20241016BHJP

   H10N 30/20 20230101ALI20241016BHJP

   H10N 30/30 20230101ALI20241016BHJP

   H10N 30/853 20230101ALI20241016BHJP

   G01C 19/5628 20120101ALI20241016BHJP

【ＦＩ】

G01C19/5621

H03H9/19 J

H03H9/215

H10N30/20

H10N30/30

H10N30/853

G01C19/5628

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2023129059

(22)【出願日】2023-08-08

(62)【分割の表示】P 2022141212の分割

【原出願日】2018-01-23

(65)【公開番号】P2023166384

(43)【公開日】2023-11-21

【審査請求日】2023-08-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】小倉 誠一郎

(72)【発明者】

【氏名】山口 啓一

(72)【発明者】

【氏名】押尾 政宏

(72)【発明者】

【氏名】山崎 隆

【審査官】山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１２８２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１８８０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２６１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０９０２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１４２２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１８６４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８３２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２１６６１４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ １９／００－１９／７２

Ｈ０３Ｈ ３／００７－３／０６

９／００－９／１３５

９／１５－９／２４

９／３０－９／４０

９／４６－９／６２

９／６６、９／７０、９／７４

Ｈ１０Ｎ ３０／２０

Ｈ１０Ｎ ３０／３０

Ｈ１０Ｎ ３０／８５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに直交する３つの軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸としたとき、
基部と、
前記基部から前記ｙ軸に沿ったｙ軸方向に延在している振動腕と、
を含み、
前記振動腕は、
前記基部の側に位置している腕部と、
前記腕部より先端の側に位置し、前記ｚ軸に沿ったｚ軸方向に互いに表裏の関係にある
第１主面及び第２主面を含む錘部と、
前記錘部の前記第２主面の側に配置されている錘膜と、
を含み、
前記錘部は、
第１部分と、
前記第１部分よりも前記ｚ軸方向の厚さが薄い第２部分と、
を含み、
前記第２部分は、前記ｙ軸方向からの断面視で、前記第１部分の両側に配置され、
前記錘部の重心は、前記腕部の前記ｚ軸方向の中心面より前記第１主面の側にあり、
前記錘膜の重心は、前記中心面より前記第２主面の側にあり、
前記錘膜は、
前記第１部分の前記第２主面に配置されている第１錘膜と、
前記第２部分の前記第２主面に配置されている第２錘膜と、
を含み、
前記中心面から前記第１錘膜の表面までの高さは、
前記中心面から前記第２錘膜の表面までの高さよりも高いことを特徴とする振動素子。

【請求項2】

請求項１において、
前記第１主面は、平坦であることを特徴とする振動素子。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記錘部の前記ｚ軸方向の厚さが最大となる部分の前記第２主面に前記錘膜が配置され
ていることを特徴とする振動素子。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記第２部分は、
前記第１部分に対して、前記腕部とは反対側に配置されていることを特徴とする振動素
子。

【請求項5】

互いに直交する３つの軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸としたとき、
基部と、
前記基部から前記ｙ軸に沿ったｙ軸方向に延在している振動腕と、
を含み、
前記振動腕は、
前記基部の側に位置している腕部と、
前記腕部より先端の側に位置し、前記ｚ軸に沿ったｚ軸方向に互いに表裏の関係にある
第１主面及び第２主面を含む錘部と、
前記錘部の前記第２主面の側に配置されている錘膜と、
を含み、
前記錘部は、
前記ｚ軸方向からの平面視で、
枠状の第１部分と、
前記枠状の前記第１部分の内側に配置され、前記第１部分よりも前記ｚ軸方向の厚さが
薄い第２部分と、
を含み、
前記錘部の重心は、前記腕部の前記ｚ軸方向の中心面より前記第１主面の側にあり、
前記錘膜の重心は、前記中心面より前記第２主面の側にあり、
前記錘膜は、
前記第１部分の前記第２主面に配置されている第１錘膜と、
前記第２部分の前記第２主面に配置されている第２錘膜と、
を含み、
前記中心面から前記第１錘膜の表面までの高さは、
前記中心面から前記第２錘膜の表面までの高さよりも高いことを特徴とする振動素子。

【請求項6】

請求項５において、
前記錘部の前記ｚ軸方向の厚さが最大となる部分の前記第２主面に前記錘膜が配置され
ていることを特徴とする振動素子。

【請求項7】

互いに直交する３つの軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸としたとき、
基部と、
前記基部から前記ｙ軸に沿ったｙ軸方向に延在している振動腕と、
を含み、
前記振動腕は、
前記基部の側に位置している腕部と、
前記腕部より先端の側に位置し、前記ｚ軸に沿ったｚ軸方向に互いに表裏の関係にある
第１主面及び第２主面を含む錘部と、
前記錘部の前記第２主面の側に配置されている錘膜と、
を含み、
前記錘部は、
第１部分と、
前記第１部分よりも前記ｚ軸方向の厚さが薄い第２部分と、
を含み、
前記第２部分は、前記第１部分に対して、前記腕部とは反対側に配置され、
前記錘部の重心は、前記腕部の前記ｚ軸方向の中心面より前記第１主面の側にあり、
前記錘膜の重心は、前記中心面より前記第２主面の側にあることを特徴とする振動素子
。

【請求項8】

請求項７において、
前記ｚ軸方向からの平面視で、
前記第１部分は、前記腕部に接続され、
前記第２部分は、前記腕部とは反対側で、前記第１部分に接続されていることを特徴と
する振動素子。

【請求項9】

請求項７または８において、
前記錘部の前記ｚ軸方向の厚さが最大となる部分の前記第２主面に前記錘膜が配置され
ていることを特徴とする振動素子。

【請求項10】

請求項１ないし９のいずれか一項において、
前記第１部分の前記第１主面と、前記第２部分の前記第１主面と、は同一平面上にある
ことを特徴とする振動素子。

【請求項11】

請求項１ないし１０のいずれか一項において、
前記錘部の前記ｘ軸方向の幅は、前記腕部の前記ｘ軸方向の幅よりも大きいことを特徴
とする振動素子。

【請求項12】

請求項１ないし１１のいずれか一項において、
前記錘部は、前記第１部分と前記第２部分とにより形成された段差を含むことを特徴と
する振動素子。

【請求項13】

請求項１２において、
前記段差は、前記ｚ軸方向の厚さが漸次減少している部分を含むことを特徴とする振動
素子。

【請求項14】

請求項１ないし１３のいずれか一項において、
前記腕部は、前記中心面に関して、面対称であることを特徴とする振動素子。

【請求項15】

請求項１ないし１４のいずれか一項において、
前記振動腕に電極膜が配置され、
前記錘膜は、前記電極膜の上に配置されていることを特徴とする振動素子。

【請求項16】

請求項１ないし１５のいずれか一項において、
前記基部は、
基部本体と、
前記基部本体から延在している連結部と、
を含み、
前記連結部から延在し、前記振動腕である駆動腕と、
前記基部本体から延在している検出腕と、
を含むことを特徴とする振動素子。

【請求項17】

請求項１ないし１５のいずれか一項において、
前記基部から延在し、前記振動腕である駆動腕と、
前記基部から前記駆動腕とは反対方向に延在している検出腕と、
を含むことを特徴とする振動素子。

【請求項18】

請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の振動素子と、
前記振動素子を収納しているパッケージと、
を含むことを特徴とする物理量センサー。

【請求項19】

請求項１８に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーを制御するＭｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔと、
を含むことを特徴とする慣性計測装置。

【請求項20】

請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の振動素子を含むことを特徴とする電子機器
。

【請求項21】

請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の振動素子を含むことを特徴とする移動体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動素子、振動素子の製造方法、物理量センサー、慣性計測装置、電子機器および移動体に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、水晶振動子、振動型ジャイロセンサー等のデバイスに用いられる振動素子が知られている。このような振動素子の一例である、特許文献１に記載の音叉型水晶振動片は、基部と、基部から二股に別れて平行に延びる１対の振動腕と、を備えている。ここで、振動腕の先端には、振動腕の腕部の厚さより薄い厚さに加工されている錘部を備え、錘部には、音叉型水晶振動片の周波数調整のための金属膜が設けられている。また、特許文献２に記載の音叉型圧電振動片は、基部と、基部から二股に別れて平行に延びる１対の振動腕と、を備え、振動腕の腕部の幅より幅が拡大されている先端の錘部には、厚みが所定厚さより薄い部分が形成されている。この錘部には周波数調整に用いられる金属膜が上下両面に設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－３１１４４４号公報

【文献】特開２０１０－２１３２６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１および特許文献２に記載の音叉型水晶振動片では、錘部および金属膜からなる構造体の重心が振動腕の腕部の厚さ方向の中心面に対して厚さ方向にずれているため、１対の振動腕を互いに接近または離間する方向（面内方向）に振動させる際に、振動腕が厚さ方向（面外方向）の方向成分を含む振動を生じてしまい、その結果、厚さ方向の振動成分が基部を介して振動素子外に漏れて振動素子外部にとってのノイズ振動源となるという課題がある。

【0005】

本発明の目的は、振動素子外部にとってのノイズ振動を低減することができる振動素子およびその製造方法を提供すること、また、この振動素子を備える物理量センサー、慣性計測装置、電子機器および移動体を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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。

【0007】

本適用例の振動素子は、基部と、
前記基部から延在しており、前記基部側に位置する腕部および前記腕部より先端側に位置する錘部を有する振動腕と、
前記錘部上に配置されている錘膜と、を備え、
前記錘部は、表裏関係にある第１主面および第２主面を有しており、
前記錘部の重心は、前記腕部の厚さ方向の中心面より前記第１主面側の位置にあり、
前記錘膜の重心は、前記腕部の厚さ方向の中心面より前記第２主面側の位置にあることを特徴とする。

【0008】

このような振動素子によれば、錘部の重心が腕部の厚さ方向の中心面より第１主面側の位置にあるのに対し、錘膜の重心が腕部の厚さ方向の中心面より第２主面側の位置にあるため、錘部および錘膜からなる構造体の重心を当該中心面（振動腕の厚さ方向での中心）に近づけることができる。そのため、振動腕の不要な振動（厚さ方向での振動）を低減することができ、その結果、振動素子外部にとってのノイズ振動を低減することができる。

【0009】

本適用例の振動素子では、前記錘部は、第１部分と、前記第１部分よりも厚さの薄い第２部分と、を有し、前記第２主面は、前記第１部分と前記第２部分とにより段差形状を有することが好ましい。

【0010】

これにより、比較的簡単な構成で、錘部の重心を腕部の厚さ方向の中心面より第１主面側に位置させることができる。

【0011】

本適用例の振動素子では、前記錘部は、前記錘部の厚さ方向からの平面視で前記第１部分と前記第２部分との間に、厚さが漸次減少している部分を有することが好ましい。

【0012】

これにより、第１部分と第２部分とに跨って連続的に錘膜を容易に形成することができる。また、第１部分と第２部分との間の段差に起因して錘膜にクラックが入ることを低減することができる。

【0013】

本適用例の振動素子では、前記錘部の幅は、前記厚さ方向からの平面視で、前記腕部の幅よりも大きいことが好ましい。
これにより、錘膜を形成可能な錘部の面積を大きくすることができる。

【0014】

本適用例の振動素子では、前記第２部分は、前記第１部分に対して前記振動腕の幅方向での両側に配置されていることが好ましい。
これにより、振動腕のねじりモーメントを低減することができる。

【0015】

本適用例の振動素子では、前記第２部分は、前記第１部分に対して前記基部とは反対側に配置されていることが好ましい。

【0016】

これにより、平面視での第２部分の面積を小さくすることができる。また、錘部の幅方向での質量バランスが崩れにくいという利点もある。

【0017】

本適用例の振動素子では、前記第１部分は、前記錘部の厚さ方向からの平面視で、前記第２部分を囲んで設けられていることが好ましい。
これにより、第２部分の設計が容易となる。

【0018】

本適用例の振動素子では、前記第１主面が平坦面であることが好ましい。
これにより、錘部に第１部分および第２部分を設けるために錘部の第１主面側を加工する必要がなく、その結果、振動素子の製造工程を簡単化することができる。

【0019】

本適用例の振動素子では、前記錘膜は、前記第１部分上および前記第２部分上に配置されていることが好ましい。
これにより、錘膜の質量を大きくすることができる。また、錘膜の形成を簡単化することができる。

【0020】

本適用例の振動素子では、前記腕部は、前記腕部の厚さ方向の中心面に関して面対称の形状を有することが好ましい。
これにより、振動腕の形状による厚さ方向での振動を低減することができる。

【0021】

本適用例の振動素子では、前記基部から延在しており、前記腕部である第１腕部、および前記錘部である第１錘部を有する前記振動腕である第１振動腕と、
前記基部から延在しており、前記基部側に位置する第２腕部および前記第２腕部より先端側に位置する第２錘部を有する第２振動腕と、
前記第１錘部上に配置されている前記錘膜である第１錘膜と、
前記第２錘部上に配置されている第２錘膜と、を備え、
前記第２錘部の重心は、前記第２腕部の厚さ方向の中心面より前記第１主面側の位置にあり、
前記第２錘膜の重心は、前記第２腕部の厚さ方向の中心面より前記第２主面側の位置にあることが好ましい。

【0022】

これにより、第１振動腕および第２振動腕の双方の不要振動（厚さ方向での振動）を低減することができる。また、第１錘部および第２錘部の重心がいずれも第１主面側（互いに同じ側）に位置するとともに、第１錘膜および第２錘膜の重心がいずれも第２主面側（互いに同じ側）に位置しているため、これらの錘部および錘膜の形成が容易である。

【0023】

本適用例の振動素子では、駆動振動する駆動腕と、
慣性力に対応して変形する検出腕と、を備え、
前記基部は、基部本体と、前記基部本体から延在している連結部と、を有し、
前記駆動腕は、前記振動腕であり、前記連結部から延在し、
前記検出腕は、前記基部本体から延在していることが好ましい。

【0024】

これにより、いわゆるダブルＴ型の振動素子において、その特性を向上させることができる。

【0025】

本適用例の振動素子では、前記基部から延在し、駆動振動する駆動腕と、
前記基部から前記駆動腕とは反対方向に延在し、慣性力に対応して変形する検出腕と、を備え、
前記駆動腕は、前記振動腕であることが好ましい。
これにより、いわゆるＨ型の振動素子において、その特性を向上させることができる。

【0026】

本適用例の振動素子では、前記錘膜は、第１錘膜と、前記第１錘膜よりも厚さの薄い第２錘膜と、を有することが好ましい。

【0027】

これにより、錘膜の一部をレーザー等のエネルギー線により除去して振動腕の共振周波数の調整を行う際に微調および粗調を容易に行うことができる。

【0028】

本適用例の振動素子の製造方法は、基部と、前記基部から延在しており、表裏関係にある第１主面および第２主面を有し、厚さ方向での中心面より前記第１主面側に重心が位置する振動腕を形成する工程と、
前記振動腕上に、前記振動腕の厚さ方向での中心面より前記第２主面側に重心が位置する錘膜を形成する工程と、
前記錘膜の質量を調整することにより、前記振動腕の共振周波数を調整する工程と、を含むことを特徴とする。

【0029】

このような振動素子の製造方法によれば、得られる振動素子の特性を向上させることができる。また、錘膜を錘部の片面側（具体的には第２主面側）のみに配置すればよいため、振動素子の製造工程が簡単化されるとともに、錘膜の一部をレーザー等のエネルギー線により除去して振動腕の共振周波数の調整を行う際に生じる飛沫（ドロス）を低減することもできる。

【0030】

本適用例の物理量センサーは、本適用例の振動素子と、
前記振動素子を収納しているパッケージと、を備えることを特徴とする。

【0031】

このような物理量センサーによれば、振動素子の優れた特性を利用して、物理量センサーのセンサー特性（例えば検出精度）を向上させることができる。

【0032】

本適用例の慣性計測装置は、本適用例の物理量センサーと、
前記物理量センサーに電気的に接続されている回路と、を備えることを特徴とする。

【0033】

このような慣性計測装置によれば、物理量センサーの優れたセンサー特性を利用して、慣性計測装置の特性（例えば計測精度）を向上させることができる。

【0034】

本適用例の電子機器は、本適用例の振動素子を備えることを特徴とする。
このような電子機器によれば、振動素子の優れた特性を利用して、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。

【0035】

本適用例の移動体は、本適用例の振動素子を備えることを特徴とする。
このような移動体によれば、振動素子の優れた特性を利用して、移動体の特性（例えば信頼性）を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明の第１実施形態に係る振動素子を示す平面図である。

【図2】図１中のＡ－Ａ線断面図である。

【図3】振動素子の振動腕（駆動腕）の錘部および錘膜を拡大して示す平面図である。

【図4】図３中Ｂ－Ｂ線断面図である。

【図5】図３中Ｃ－Ｃ線断面図である。

【図6】振動素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。

【図7】振動片形成工程において基板を準備する工程を示す断面図である。

【図8】振動片形成工程において耐蝕膜およびレジスト膜を形成する工程を示す断面図である。

【図9】振動片形成工程において振動片の外形を形成する工程を示す断面図である。

【図10】振動片形成工程において耐蝕膜の一部を除去する工程を示す断面図である。

【図11】振動片形成工程において溝部を形成する工程を示す断面図である。

【図12】振動片形成工程において耐蝕膜およびレジスト膜を除去する工程を示す断面図である。

【図13】電極形成工程を示す断面図である。

【図14】錘膜形成工程を示す断面図である。

【図15】周波数調整工程を示す断面図である。

【図16】本発明の第２実施形態に係る振動素子の振動腕（駆動腕）の錘部および錘膜を拡大して示す平面図である。

【図17】図１６中Ｃ－Ｃ線断面図である。

【図18】本発明の第３実施形態に係る振動素子の振動腕（駆動腕）の錘部および錘膜を拡大して示す平面図である。

【図19】本発明の第４実施形態に係る振動素子の振動腕（駆動腕）の錘部および錘膜を拡大して示す平面図である。

【図20】図１９中Ｂ－Ｂ線断面図である。

【図21】本発明の第５実施形態に係る振動素子を示す平面図である。

【図22】本発明の第６実施形態に係る振動素子を示す平面図である。

【図23】本発明の実施形態に係る物理量センサーを示す断面図である。

【図24】本発明の慣性計測装置の実施形態を示す分解斜視図である。

【図25】図２４に示す慣性計測装置が備える基板の斜視図である。

【図26】本発明の電子機器の実施形態（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）を示す斜視図である。

【図27】本発明の電子機器の実施形態（携帯電話機）を示す平面図である。

【図28】本発明の電子機器の実施形態（デジタルスチールカメラ）を示す斜視図である。

【図29】本発明の移動体の実施形態（自動車）を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、本発明の振動素子、振動素子の製造方法、物理量センサー、慣性計測装置、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。

【0038】

１．振動素子およびその製造方法
＜第１実施形態＞
まず、振動素子およびその製造方法について説明する。

【0039】

（振動素子）
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動素子を示す平面図である。図２は、図１中のＡ－Ａ線断面図である。図３は、振動素子の振動腕（駆動腕）の錘部および錘膜を拡大して示す平面図である。図４は、図３中Ｂ－Ｂ線断面図である。図５は、図３中Ｃ－Ｃ線断面図である。各図では、必要に応じて各部の寸法を適宜誇張して図示しており、また、各部間の寸法比は実際の寸法比とは必ずしも一致しない。以下に説明する各部の位置、方向および大きさ等は、製造上の誤差等の範囲（例えば差が±１％以内）も含み、各部の必要な機能を実現し得る限り、本願明細書に記載の位置、方向および大きさ等に限定されない。

【0040】

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。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」と言い、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、＋ｚ軸方向側を「上」、－ｚ軸方向側を「下」、＋ｘ軸方向側を「右」、－ｘ軸方向側を「左」とも言う。また、ｚ軸方向から見ることを「平面視」と言う。図１では、説明の便宜上、後述する電極膜４の図示を省略している。

【0041】

図１に示す振動素子１は、ｚ軸まわりの角速度を検出するセンサー素子である。この振動素子１は、振動片２（図１参照）と、振動片２上に配置されている電極膜４（図２参照）と、電極膜４上に配置されている錘膜３（図１参照）と、を有する。

【0042】

振動片２は、図１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、振動片２は、基部２１と、基部２１から延在した１対の検出腕２２、２３（第１、第２検出腕）、１対の駆動腕２４、２５（第１駆動腕）および１対の駆動腕２６、２７（第２駆動腕）と、を有する。

【0043】

ここで、基部２１は、後述するパッケージ１１（図２２参照）に支持される基部本体２１１と、基部本体２１１から＋ｘ軸方向に沿って延在している連結腕２１２と、基部本体２１１から連結腕２１２の延在方向と反対方向の－ｘ軸方向に沿って延在している連結腕２１３と、を有する。そして、検出腕２２（第１検出腕）は、基部本体２１１から連結腕２１２、２１３の延在方向と交差する＋ｙ軸方向に沿って延在し、これに対し、検出腕２３（第２検出腕）は、基部本体２１１から検出腕２２の延在方向とは反対方向の－ｙ軸方向に沿って延在している。駆動腕２４（第１駆動腕）は、連結腕２１２の先端領域から＋ｙ軸方向に沿って延在し、これに対し、駆動腕２５（第１駆動腕）は、連結腕２１２の先端領域から駆動腕２４の延在方向と反対方向の－ｙ軸方向に沿って延在している。同様に、駆動腕２６（第２駆動腕）は、連結腕２１３の先端領域から＋ｙ軸方向に沿って延在し、これに対し、駆動腕２７は、連結腕２１３の先端領域から駆動腕２６の延在方向と反対方向の－ｙ軸方向に沿って延在している。

【0044】

また、検出腕２２は、基部本体２１１から延在している腕部２２１（検出腕部）と、腕部２２１に対して先端側に設けられ、腕部２２１よりも幅の大きい錘部２２２（検出錘部）と、腕部２２１の上下面の各々に設けられている溝２２３と、を有する。同様に、検出腕２３は、腕部２３１（検出腕部）と、錘部２３２（検出錘部）と、１対の溝２３３と、を有する。また、駆動腕２４は、連結腕２１２から延在している腕部２４１（駆動腕部）と、腕部２４１に対して先端側に設けられ、腕部２４１よりも幅の大きい錘部２４２（駆動錘部）と、腕部２４１の上下面に設けられている１対の溝２４３と、を有する。同様に、駆動腕２５は、腕部２５１（駆動腕部）と、錘部２５２（駆動錘部）と、１対の溝２５３と、を有する。また、駆動腕２６は、連結腕２１３から延在している腕部２６１（駆動腕部）と、腕部２６１に対して先端側に設けられ、腕部２６１よりも幅の大きい錘部２６２（駆動錘部）と、腕部２６１の上下面に設けられている１対の溝２６３と、を有する。
同様に、駆動腕２７は、腕部２７１（駆動腕部）と、錘部２７２（駆動錘部）と、１対の溝２７３と、を有する。

【0045】

なお、溝２２３、２３３、２４３、２５３、２６３、２７３は、それぞれ、上下１対のうちの少なくとも一方を省略してもよい。また、溝２２３、２３３、２４３、２５３、２６３、２７３は、それぞれ、上下１対が互いに連通していてもよい。すなわち、腕部２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１に、上下面に開口する貫通孔を設けてもよい。また、錘部２２２、２３２、２４２、２５２、２６２、２７２の幅は、腕部２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１の幅以下であってもよい。

【0046】

ここで、腕部２２１は、検出腕２２の振動時（検出振動時）に屈曲（変形）する部分であり、かつ、検出腕２２の検出振動に伴って生じる電荷を検出する部分（後述する検出信号電極４３および検出接地電極４４が設けられている部分）である。同様に、腕部２３１は、検出腕２３の振動時（検出振動時）に屈曲（変形）する部分であり、かつ、検出腕２３の検出振動に伴って生じる電荷を検出する部分（後述する検出信号電極４３および検出接地電極４４が設けられている部分）である。また、腕部２４１は、駆動腕２４の振動時（駆動振動時）に屈曲（変形）する部分であり、かつ、駆動腕２４の駆動のための電界が印加される部分（後述する駆動信号電極４１および駆動接地電極４２が設けられている部分）である。同様に、腕部２５１、２６１、２７１は、それぞれ、駆動腕２５、２６、２７の振動時（駆動振動時）に屈曲（変形）する部分であり、かつ、駆動腕２５、２６、２７の駆動のための電界が印加される部分（後述する駆動信号電極４１および駆動接地電極４２が設けられている部分）である。また、錘部２２２は、腕部２２１よりも先端側の部分である。同様に、錘部２３２、２４２、２５２、２６２、２７２は、それぞれ、腕部２３１、２４１、２５１、２６１、２７１よりも先端側の部分である。

【0047】

錘部２４２は、図３に示すように、腕部２４１の延長線上にある第１部分２４２ａと、第１部分２４２ａの幅方向での両側にある１対の第２部分２４２ｂ、２４２ｃと、を有する。そして、図４に示すように、各第２部分２４２ｂ、２４２ｃの厚さｔ２は、第１部分２４２ａの厚さｔ１よりも薄い。ここで、第１主面２ａは、平坦であるのに対し、第２主面２ｂは、第１部分２４２ａと第２部分２４２ｂ、２４２ｃとによる段差２４４、２４５が設けられている。この段差２４４、２４５は、傾斜面を含んで構成されており、錘部２４２は、第２部分２４２ｂ、２４２ｃ側から第１部分２４２ａ側に向けて厚さが徐々に厚くなっている。このような第２部分２４２ｂ、２４２ｃは、後述するように錘部２４２の第２主面２ｂをエッチング（異方性エッチング）することで形成することができる。

【0048】

このような錘部２４２の重心Ｇ１は、図４に示すように、駆動腕２４の厚さ方向での中心Ｃに対して、錘部２４２の表裏関係にある第１主面２ａ（下面）および第２主面２ｂ（上面）のうち第１主面２ａ側に位置している。すなわち、錘部２４２、２５２、２６２、２７２の重心Ｇ１が腕部２４１、２５１、２６１、２７１の厚さ方向の中心面ＣＰより第１主面２ａ側の位置にあるのに対し、錘膜３３、３４、３５、３６の重心Ｇ２が腕部２４１、２５１、２６１、２７１の厚さ方向の中心面ＣＰより第２主面２ｂ側の位置にある。
このように重心Ｇ１を中心Ｃに対して厚さ方向にずらすことにより、後述するように錘部２４２の重心Ｇ１とは反対側に位置する重心Ｇ２を有する錘膜３３とのバランスをとることができる。このような錘部２４２と同様に、錘部２５２、２６２、２７２の重心Ｇ１は、それぞれ、駆動腕２５、２６、２７の厚さ方向での中心Ｃに対して、錘部２５２、２６２、２７２の表裏関係にある第１主面２ａ（下面）および第２主面２ｂ（上面）のうち第１主面２ａ側に位置している。なお、錘部２２２、２３２の重心についても、検出腕２２、２３の厚さ方向での中心に対して、錘部２２２、２３２の表裏関係にある第１主面（下面）および第２主面（上面）のうち第１主面側に位置していてもよい。

【0049】

ここで、「腕部２４１の厚さ方向の中心面ＣＰ」とは、腕部２４１の厚さ方向（ｚ軸方向）に直交する面であって、腕部２４１の第１主面２ａ側の厚み方向に最も外側の箇所と第２主面２ｂ側の厚み方向に最も外側の箇所との距離が等しい面のことを言う。また、腕部２５１、２６１、２７１の厚さ方向の中心面についても、それぞれ、腕部２４１の厚さ方向の中心面ＣＰと同様に定義される。「錘膜３３」は、腕部２４１の電極膜４（駆動信号電極４１および駆動接地電極４２）よりも単位面積当たりの質量が大きい（駆動腕２４上の）積層体のことを言う。また、錘膜３４、３５、３６についても、それぞれ、錘膜３３と同様に定義される。

【0050】

また、前述した第２主面２ｂの段差２４４、２４５の深さｄ１、すなわち、第１部分２４２ａの厚さｔ１と第２部分２４２ｂ、２４２ｃの厚さｔ２との差は、特に限定されないが、前述した溝２４３の深さｄ２と等しいことが好ましい（図５参照）。これにより、前述した段差２４４、２４５をエッチングにより溝２４３と一括して形成することができる。段差の深さｄ１は、錘部２４２の厚さｔ１に対して、０．１倍以上０．５倍以下が好ましく、０．１５倍以上０．４倍以下がより好ましい。

【0051】

また、第２部分２４２ｂ、２４２ｃの幅Ｗｂ、Ｗｃは、互いに等しくても異なっていてもよいが、第２部分２４２ｃの幅Ｗｃが第２部分２４２ｂの幅Ｗｂよりも大きいことが好ましい。Ｚカット水晶板の異方性エッチングにより振動片２を形成する場合、その異方性により、第２部分２４２ｃの平均厚さが第２部分２４２ｂの平均厚さよりも厚くなってしまう。そのため、第２部分２４２ｃの幅Ｗｃを第２部分２４２ｂの幅Ｗｂよりも大きくすることで、第２部分２４２ｂの質量と第２部分２４２ｃの質量とを等しくすることができる。

【0052】

また、具体的な第２部分２４２ｂ、２４２ｃの幅Ｗｂ、Ｗｃは、それぞれ、後述する錘膜３３の厚さおよび面積等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、第１部分２４２ａの幅Ｗａに対して、０．３倍以上０．８倍以下程度である。また、第２部分２４２ｂ、２４２ｃの平面視での面積は、それぞれ、特に限定されないが、例えば、第１部分２４２ａの平面視での面積に対して、０．１倍以上２倍以下程度である。

【0053】

振動片２は、Ｚカット水晶板で構成されている。振動片２を水晶（Ｚカット水晶板）で構成することで、振動片２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片２を形成することができる。水晶は、三方晶系に属しており、結晶軸として互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を有している。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ、電気軸、機械軸、光学軸と呼称される。Ｚカット水晶板は、Ｙ軸（機械軸）およびＸ軸（電気軸）で規定されるＸＹ平面に広がりを有し、Ｚ軸（光軸）方向に厚みを有する板状をなしている水晶基板である。ここで、振動片２を構成する水晶のＸ軸がｘ軸に平行であり、Ｙ軸がｙ軸に平行であり、Ｚ軸がｚ軸に平行である。

【0054】

なお、振動片２は、水晶以外の圧電体材料で構成されていてもよい。水晶以外の圧電体材料としては、例えば、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。また、振動片２の構成によっては、振動片２をＺカット以外のカット角の水晶板で構成してもよい。また、振動片２は、圧電体材料以外の材料（圧電性を有しない材料）、例えば、シリコン等で構成されていてもよく、この場合、検出腕２２、２３および駆動腕２４、２５、２６、２７の各腕部上に圧電素子（ＰＺＴ等で構成された圧電体膜を１対の電極間に挟んだ構成の素子）を配置すればよい。

【0055】

このように構成された振動片２の表面には、電極膜４が設けられている。この電極膜４は、図２に示すように、駆動信号電極４１と、駆動接地電極４２と、検出信号電極４３と、検出接地電極４４と、これらの電極に電気的に接続されている複数の端子（図示せず）と、を有する。

【0056】

駆動信号電極４１は、駆動腕２４、２５、２６、２７の駆動振動を励起させるための電極である。図２に示すように、駆動信号電極４１は、駆動腕２４の腕部２４１の上下面と、駆動腕２６の腕部２６１の両側面とにそれぞれ設けられている。同様に、図示しないが、駆動信号電極４１は、駆動腕２５の腕部２５１の上下面と、駆動腕２７の腕部２７１の両側面とにそれぞれ設けられている。

【0057】

一方、駆動接地電極４２は、駆動信号電極４１に対して基準となる電位（例えばグランド電位）を有する。図２に示すように、駆動接地電極４２は、駆動腕２４の腕部２４１の両側面と、駆動腕２６の腕部２６１の上下面にそれぞれ設けられている。同様に、図示しないが、駆動接地電極４２は、駆動腕２５の腕部２５１の両側面と、駆動腕２７の腕部２７１の上下面にそれぞれ設けられている。

【0058】

検出信号電極４３は、検出腕２２の検出振動が励起されたときに、その検出振動によって発生する電荷を検出するための電極である。図２に示すように、検出信号電極４３は、検出腕２２の腕部２２１の上下面に設けられている。

【0059】

一方、検出接地電極４４は、検出信号電極４３に対して基準となる電位（例えばグランド電位）を有する。図２に示すように、検出接地電極４４は、検出腕２２の腕部２２１の両側面に設けられている。同様に、図示しないが、検出接地電極４４は、検出腕２３の腕部２３１の上下面に設けられている。

【0060】

また、図示しないが、検出腕２３の検出振動が励起されたときに、その検出振動によって発生する電荷を検出するための検出信号電極は、検出腕２３の腕部２３１の上下面に設けられている。同様に、検出腕２３の検出接地電極は、検出腕２３の検出信号電極に対して基準となる電位（例えばグランド電位）を有して、検出腕２３の腕部２３１の両側面に設けられている。そして、検出腕２２の検出信号電極４３と検出腕２３の検出信号電極との差動信号によって振動検出してもよい。

【0061】

電極膜４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、電極膜４と振動片２との間には、電極膜４が振動片２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。

【0062】

このような電極膜４は、前述した振動片２の錘部２２２、２３２、２４２、２５２、２６２、２７２上に配置されている部分を有する。そして、錘部２２２、２３２、２４２、２５２、２６２、２７２上には、当該部分を介して、錘膜３が配置されている。なお、錘膜３の直下には、電極膜４が配置されていなくてもよい。

【0063】

錘膜３は、図１に示すように、錘部２２２上に配置されている錘膜３１と、錘部２３２上に配置されている錘膜３２と、錘部２４２上に配置されている錘膜３３と、錘部２５２上に配置されている錘膜３４と、錘部２６２上に配置されている錘膜３５と、錘部２７２上に配置されている錘膜３６と、を有する。錘膜３１、３２は、レーザー等のエネルギー線により適量除去されることで、検出腕２２、２３の共振周波数を調整するのに用いることが可能な膜である。また、錘膜３３、３４、３５、３６は、レーザー等のエネルギー線により適量除去されることで、駆動腕２４、２５、２６、２７の共振周波数を調整するのに用いることが可能な膜である。

【0064】

錘膜３３は、錘部２４２の表裏関係にある第１主面２ａ（下面）および第２主面２ｂ（上面）のうち第２主面２ｂ上に配置されており、第１主面２ａ上には配置されていない。
また、錘膜３３は、錘部２４２の側面（左右側面および先端面）にも配置されていない。
本実施形態では、錘膜３３は、錘部２４２の基端側の一部を除くように、錘部２４２の幅方向（ｘ軸方向）での全域にわたって設けられている。したがって、錘膜３３は、錘部２４２の第１部分２４２ａ上および第２部分２４２ｂ、２４２ｃ上に跨って配置されている。

【0065】

このような錘膜３３の重心Ｇ２は、図４に示すように、駆動腕２４の厚さ方向での中心Ｃに対して、錘部２４２の表裏関係にある第１主面２ａ（下面）および第２主面２ｂ（上面）のうち第２主面２ｂ側に位置している。このように重心Ｇ２を中心Ｃに対して厚さ方向にずらすことにより、前述したように錘膜３３の重心Ｇ２とは反対側に位置する重心Ｇ１を有する錘部２４２とのバランスをとることができる。このような錘膜３３と同様に、錘膜３４、３５、３６は、それぞれ、駆動腕２５、２６、２７の厚さ方向での中心Ｃに対して、錘部２５２、２６２、２７２の表裏関係にある第１主面２ａ（下面）および第２主面２ｂ（上面）のうち第２主面２ｂ側に位置している。また、錘膜３１、３２は、それぞれ、検出腕２２、２３の厚さ方向での中心に対して、錘部２２２、２３２の表裏関係にある第１主面（下面）および第２主面（上面）のうち第２主面側に位置している。

【0066】

なお、錘膜３１～３６の位置、大きさおよび範囲等は、図示の位置、大きさおよび範囲等に限定されない。例えば、錘膜３は、錘部２２２、２３２、２４２、２５２、２６２、２７２の第１主面２ａおよび側面に配置されていてもよい。この場合、錘膜３１、３２を除く錘膜３３、３４、３５、３６については、これらの重心Ｇ２が第２主面２ｂ側に位置するように厚さおよび配置等を調整すればよい。また、錘膜３は、錘部２２２、２３２、２４２、２５２、２６２、２７２の長さ方向（ｙ軸方向）での全域にわたって設けられていてもよい。

【0067】

このような錘膜３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金属、無機化合物、樹脂等を用いることができるが、金属または無機化合物を用いるのが好ましい。金属または無機化合物は、気相成膜法により簡単かつ高精度に成膜することができる。また、金属または無機化合物で構成された錘膜３１～３６は、エネルギービームの照射により効率的かつ高精度に除去することができる。このようなことから、錘膜３を金属または無機化合物で成膜することにより形成することで、後述する周波数調整がより効率的かつ高精度なものとなる。

【0068】

かかる金属としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、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）等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、電極膜４と同一の装置を用いて錘膜３を形成できるという観点から、かかる金属としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔまたはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金を用いるのが好ましい。より具体的には、錘膜３は、例えば、Ｃｒ（クロム）からなる下地層に、Ａｕ（金）からなる上層を積層した構成であることが好ましい。これにより、水晶を用いて形成された振動片２または電極膜４に対する密着性に優れるとともに、共振周波数の調整を高精度にかつ効率よく行うことができる。

【0069】

また、かかる無機化合物としては、アルミナ（酸化アルミニウム）、シリカ（酸化シリコン）、チタニア（酸化チタン）、ジルコニア、イットリア、リン酸カルシウム等の酸化物セラミックス、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン、窒化ボロン等の窒化物セラミックス、グラファイト、タングステンカーバイト等の炭化物系セラミックス、その他、例えばチタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＰＬＬＺＴ等の強誘電体材料等が挙げられ、中でも、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸
化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）等の絶縁材料を用いるのが好ましい。

【0070】

また、錘膜３の厚さ（平均厚さ）は、特に限定されないが、例えば、１０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下程度である。

【0071】

以上のように構成された振動素子１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、駆動信号電極４１と駆動接地電極４２との間に電圧（駆動信号）を印加することにより、図１中矢印ａで示す方向に、駆動腕２４と駆動腕２６とを互いに接近と離間を繰り返すように屈曲振動（駆動振動）させるとともに、駆動腕２５と駆動腕２７とを上記屈曲振動と同方向に互いに接近と離間を繰り返すように屈曲振動（駆動振動）させる。このとき、振動素子１に角速度が加わらないと、駆動腕２４、２５と駆動腕２６、２７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、基部本体２１１、連結腕２１２、２１３および検出腕２２、２３は、ほとんど振動しない。また、このとき、前述したように、錘部２４２、２５２、２６２、２７２の重心Ｇ１と錘膜３３、３４、３５、３６の重心Ｇ２とが駆動腕２４、２５、２６、２７の中心Ｃに対して互いに反対側に位置しているため、駆動腕２４、２５、２６、２７の面外方向での振動を低減することができる。

【0072】

このように駆動腕２４～２７を駆動振動させた状態（駆動モード）で、振動素子１にその重心Ｇ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２４～２７には、それぞれ、コリオリ力が働く。これにより、連結腕２１２、２１３が図１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２２、２３の図１中矢印ｃで示す方向の屈曲振動（検出振動）が励振される。そして、このような検出腕２２、２３の検出振動（検出モード）によって検出信号電極４３と検出接地電極４４との間に電荷が生じる。このような電荷に基づいて、振動素子１に加わった角速度ωを求めることができる。

【0073】

以上のように、振動素子１は、基部２１と、基部２１から延在しており、基部２１側に位置する腕部２４１、２５１、２６１、２７１および腕部２４１、２５１、２６１、２７１より先端側に位置する錘部２４２、２５２、２６２、２７２を有する振動腕である駆動腕２４、２５、２６、２７と、錘部２４２、２５２、２６２、２７２上に配置されている錘膜３３、３４、３５、３６と、を備える。ここで、錘部２４２、２５２、２６２、２７２は、表裏関係にある第１主面２ａおよび第２主面２ｂを有している。そして、錘部２４２、２５２、２６２、２７２の重心Ｇ１は、腕部２４１、２５１、２６１、２７１の厚さ方向の中心面ＣＰ（駆動腕２４、２５、２６、２７の厚さ方向での中心Ｃを通りｚ軸に直交する平面）より第１主面２ａ側の位置にある。これに対し、錘膜３３、３４、３５、３６の重心Ｇ２は、腕部２４１、２５１、２６１、２７１の厚さ方向の中心面ＣＰより第２主面２ｂ側の位置にある。

【0074】

このような振動素子１によれば、錘部２４２、２５２、２６２、２７２の重心Ｇ１が腕部２４１、２５１、２６１、２７１の厚さ方向の中心面ＣＰより第１主面２ａ側の位置にあるのに対し、錘膜３３、３４、３５、３６の重心Ｇ２が腕部２４１、２５１、２６１、２７１の厚さ方向の中心面ＣＰより第２主面２ｂ側の位置にあるため、錘部２４２、２５２、２６２、２７２および錘膜３３、３４、３５、３６からなる構造体全体の重心を中心面ＣＰ（駆動腕２４、２５、２６、２７の中心Ｃ）に近づけることができる。そのため、駆動腕２４、２５、２６、２７の不要な振動（厚さ方向での振動）を低減することができ、その結果、振動素子１外部にとってのノイズ振動を低減することができる。また、製造方法については後述するが、錘膜３３、３４、３５、３６を錘部２４２、２５２、２６２、２７２の片面側（具体的には第２主面２ｂ側）のみに配置すればよいため、振動素子１の製造工程が簡単化されるとともに、錘膜３３、３４、３５、３６の一部をレーザー等のエネルギー線により除去して振動腕の共振周波数の調整を行う際に生じる飛沫（ドロス）を低減することもできる。

【0075】

また、錘部２４２、２５２、２６２、２７２の重心Ｇ１がいずれも第１主面２ａ側（互いに同じ側）に位置するとともに、錘膜３３、３４、３５、３６の重心Ｇ２がいずれも第２主面側（互いに同じ側）に位置しているため、これらの錘部２４２、２５２、２６２、２７２および錘膜３３、３４、３５、３６の形成が容易である。なお、駆動腕２４、２５、２６、２７のうちの１つが「第１振動腕」に相当し、他の一つが「第２振動腕」に相当する。そして、第１振動腕は、腕部２４１、２５１、２６１、２７１のうちいずれかを第１腕部として有するとともに、錘部２４２、２５２、２６２、２７２のうち第１腕部に接続された錘部を第１錘部として有する。第２振動腕は、腕部２４１、２５１、２６１、２７１のうち第１錘部とは異なる錘部を第２腕部として有するとともに、錘部２４２、２５２、２６２、２７２のうち第２腕部に接続された錘部を第２錘部として有する。また、第１錘部上には、第１錘膜として錘膜３３、３４、３５、３６のいずれかが配置され、第２錘部上には、第２錘膜として錘膜３３、３４、３５、３６のいずれかが配置されている。

【0076】

ここで、腕部２４１、２５１、２６１、２７１は、それぞれ、厚さ方向の中心面ＣＰに関して面対称の形状を有することが好ましい。これにより、駆動腕２４、２５、２６、２７の形状による厚さ方向での振動を低減することができる。

【0077】

本実施形態の振動素子１は、駆動振動する駆動腕２４、２５、２６、２７と、慣性力に対応して変形する検出腕２２、２３と、を備えており、基部２１は、基部本体２１１と、基部本体２１１から延在している連結部である連結腕２１２、２１３と、を有する。そして、駆動腕２４、２５、２６、２７は、振動腕であり、連結腕２１２、２１３から延在し、検出腕２２、２３は、基部本体２１１から延在している。これにより、いわゆるダブルＴ型の振動素子１において、その特性を向上させることができる。

【0078】

錘部２４２、２５２、２６２、２７２の幅Ｗは、錘部２４２の厚さ方向からの平面視で、腕部２４１、２５１、２６１、２７１の幅Ｗ０よりも大きい。これにより、錘膜３３、３４、３５、３６を形成可能な錘部２４２、２５２、２６２、２７２の面積を大きくすることができる。また、駆動腕２４、２５、２６、２７の長さを短くすることができ、その結果、振動素子１の小型化を図ることもできる。

【0079】

また、錘部２４２は、第１部分２４２ａと、第１部分２４２ａよりも厚さの薄い第２部分２４２ｂ、２４２ｃと、を有する。そして、第２主面２ｂは、第１部分２４２ａと第２部分２４２ｂ、２４２ｃとにより段差形状の段差２４４、２４５を有する。これにより、比較的簡単な構成で、錘部２４２の重心Ｇ１を腕部２４１の厚さ方向の中心面ＣＰより第１主面２ａ側に位置させることができる。また、錘部２５２、２６２、２７２も、錘部２４２と同様に構成されており、同様の効果を奏する。ここで、「段差２４４」は、第１部分２４２ａにおける錘部２４２の厚さ方向の中心面から第２主面２ｂまでの平均距離が、第２部分２４２ｂにおける錘部２４２の厚さ方向の中心面から第２主面２ｂまでの平均距離より大きい形状である。「錘部２４２の厚さ方向の中心面」とは、錘部２４２の厚さ方向に直交する面であって、錘部２４２の第１主面２ａ側の厚み方向に最も外側の箇所と第２主面２ｂ側の厚み方向に最も外側の箇所との距離が等しい面のことを言う。錘部２４２の厚さ方向と腕部２４１の厚さ方向は同じである。図示では、錘部２４２の厚さ方向の中心面と腕部２４１の厚さ方向の中心面ＣＰは同一面上にある。なお、段差２４５も段差２４４と同様に定義される。

【0080】

また、前述した第２主面２ｂに設けられた段差２４４、２４５は、傾斜面を含んで構成されており、錘部２４２は、錘部２４２の厚さ方向からの平面視で第１部分２４２ａと第２部分２４２ｂ、２４２ｃとの間に、厚さが漸次減少している部分を有する。これにより、第１部分２４２ａと第２部分２４２ｂ、２４２ｃとに跨って連続的に錘膜３３を容易に形成することができる。また、第１部分２４２ａと第２部分２４２ｂ、２４２ｃとの間の段差２４４、２４５に起因して錘膜３３にクラックが入ることを低減することができる。
また、錘部２５２、２６２、２７２も、錘部２４２と同様に構成されており、同様の効果を奏する。

【0081】

本実施形態では、第２部分２４２ｂ、２４２ｃは、第１部分２４２ａに対して駆動腕２４（振動腕）の幅方向での両側に配置されている。これにより、錘部２４２の幅方向での両端部の質量を小さくし、駆動腕２４のねじりモーメントを低減することができる。また、錘部２５２、２６２、２７２も、錘部２４２と同様に構成されており、同様の効果を奏する。

【0082】

また、錘部２４２の第１主面２ａが平坦面である。これにより、錘部２４２に第１部分２４２ａおよび第２部分２４２ｂ、２４２ｃを設けるために錘部２４２の第１主面２ａ側を加工する必要がなく、その結果、振動素子１の製造工程を簡単化することができる。また、錘部２５２、２６２、２７２も、錘部２４２と同様に構成されており、同様の効果を奏する。なお、第１主面２ａが第２主面２ｂのように段差を有していてもよいが、前述したような重心Ｇ１の位置とするため、第１主面２ａの段差の深さは、第２主面２ｂの段差の深さよりも浅いことが好ましい。

【0083】

錘膜３３は、第１部分２４２ａ上および第２部分２４２ｂ、２４２ｃ上に配置されている。これにより、錘膜３３の質量を大きくすることができる。また、錘膜３３の形成を簡単化することができる。また、錘膜３４、３５、３６も、錘膜３３と同様に構成されており、同様の効果を奏する。なお、前述したような重心Ｇ２の位置となっていれば、第１部分２４２ａ上および第２部分２４２ｂ、２４２ｃ上のうちいずれか一方のみに錘膜３３を設けてもよい。ここで、第１部分２４２ａ上のみに錘膜３３を設けた場合、第２部分２４２ｂ、２４２ｃ上のみに錘膜３３を設けた場合に比べて、駆動腕２４の幅方向での質量バランスがとりやすいという利点がある。

【0084】

また、錘膜３３の厚さは、図示では、均一であるが、互いに厚さの異なる複数の部分を有していてもよい。すなわち、錘膜３３は、第１錘膜と、第１錘膜よりも厚さの薄い第２錘膜と、を有していてもよい。この場合、錘膜３３の一部をレーザー等のエネルギー線により除去して駆動腕２４の共振周波数の調整を行う際に微調および粗調を容易に行うことができる。ここで、厚さの厚い第１錘膜は、単位面積当たりの質量が大きく、駆動腕２４の共振周波数の粗調整（粗調）に適している。一方、厚さの薄い第２錘膜は、単位面積当たりの質量が小さく、駆動腕２４の共振周波数の微調整（微調）に適している。また、錘膜３４、３５、３６も、錘膜３３と同様に構成することで、同様の効果を奏する。

【0085】

なお、本実施形態では、駆動腕２４、２５、２６、２７について、錘部２４２、２５２、２６２、２７２および錘膜３３、３４、３５、３６からなる構造体全体の重心を駆動腕２４、２５、２６、２７の中心Ｃに近づける場合について説明したが、検出腕２２、２３についても、駆動腕２４、２５、２６、２７と同様に構成してもよい。この場合、腕部２２１、２３１の厚さ方向の中心面は、それぞれ、腕部２４１の厚さ方向の中心面と同様に定義される。錘膜３１、３２は、それぞれ、錘膜３３と同様に定義される。

【0086】

（振動素子の製造方法）
以下、本発明の振動素子の製造方法について、前述した振動素子１を製造する場合を例に説明する。

【0087】

図６は、振動素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。
振動素子１の製造方法は、図６に示すように、振動片形成工程Ｓ１０と、電極形成工程Ｓ２０と、錘膜形成工程Ｓ３０と、周波数調整工程Ｓ４０と、を有する。以下、各工程を順次説明する。

【0088】

－振動片形成工程Ｓ１０－
図７は、振動片形成工程において基板を準備する工程を示す断面図である。図８は、振動片形成工程において耐蝕膜およびレジスト膜を形成する工程を示す断面図である。図９は、振動片形成工程において振動片の外形を形成する工程を示す断面図である。図１０は、振動片形成工程において耐蝕膜の一部を除去する工程を示す断面図である。図１１は、振動片形成工程において溝部を形成する工程を示す断面図である。図１２は、振動片形成工程において耐蝕膜およびレジスト膜を除去する工程を示す断面図である。なお、図７ないし図１２は、図５に対応する断面を示している。

【0089】

まず、振動片２を形成する。具体的には、例えば、まず、図７に示すように、第１主面２ａおよび第２主面２ｂを有する水晶基板２０を用意する。そして、図８に示すように、水晶基板２０の両面に、耐蝕膜５１、５２およびレジスト膜５３、５４を順次形成する。
ここで、耐蝕膜５１、５２は、それぞれ、例えば、クロム、金を蒸着法、スパッタ法等によりこの順で積層した積層膜であり、後述する外形形成工程および溝部形成工程に用いるエッチング液に対する耐性を有し、振動片２の平面視形状（外形）に合わせてパターニングされている。また、レジスト膜５３、５４は、それぞれ、レジスト材料で構成された膜であり、後述する外形形成工程および溝部形成工程に用いるエッチング液に対する耐性を有し、振動片２の平面視形状（外形）だけでなく、溝２４３および第２部分２４２ｂ、２４２ｃ等の平面視形状に合わせて露光および現像することでパターニングされている。

【0090】

次に、図９に示すように、耐蝕膜５１、５２およびレジスト膜５３、５４をマスクとして用いて水晶基板２０をエッチングすることで、振動片２と同様の外形を有する水晶基板２０Ａを得る（外形形成工程）。その後、図１０に示すように、レジスト膜５４をマスクとして耐蝕膜５２をエッチングすることで、耐蝕膜５２Ａを得る。そして、図１１に示すように、耐蝕膜５１、５２Ａおよびレジスト膜５３、５４をマスクとして用いて水晶基板２０Ａをエッチングし、図１２に示すように、耐蝕膜５１、５２Ａおよびレジスト膜５３、５４をエッチング等により除去することで、振動片２を得る（溝部形成工程）。

【0091】

ここで、振動片２は、水晶基板２０Ａの他の部分に連結した状態（以下、「ウエハー状態」とも言う）であってもよい。このウエハー状態では、振動片２は、例えば、幅および厚さのうちの少なくとも一方が小さく脆弱に形成された折り取り部を介して水晶基板２０Ａの他の部分に連結されている。また、ウエハー状態では、水晶基板２０Ａに複数の振動素子１を一括して形成することができる。

【0092】

－電極形成工程Ｓ２０－
図１３は、電極形成工程を示す断面図である。

【0093】

図１３に示すように、電極膜４を形成する。より具体的には、振動片２の表面に、例えば、スパッタリング等によって金属膜を一様に形成する。そして、フォトレジストを塗布して、露光・現像することにより、レジストマスクを得た後、エッチング液を用いて、レジストマスクから露出している部分の金属膜を除去する。これにより、電極膜４が形成される。

【0094】

－錘膜形成工程Ｓ３０－
図１４は、錘膜形成工程を示す断面図である。
図１４に示すように、錘膜３をマスク蒸着等により形成する。

【0095】

－周波数調整工程Ｓ４０－
図１５は、周波数調整工程を示す断面図である。

【0096】

図１５に示すように、必要に応じて、錘膜３の一部をエネルギー線ＬＬにより除去する。より具体的には、必要に応じて、駆動腕２４～２７の共振周波数が互いに等しくなるように、錘膜３３～３６の一部を除去して、駆動振動の周波数（駆動腕２４～２７の共振周波数）を調整する。また、必要に応じて、錘膜３１、３２の一部を除去して、検出振動の周波数（検出腕２２、２３の共振周波数）を調整する。

【0097】

エネルギー線ＬＬとしては、例えば、ＹＡＧ、ＹＶＯ₄、エキシマレーザー等のパルスレーザー、炭酸ガスレーザー等の連続発振レーザー、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）や、ＩＢＦ（Ion Beam Figuring）等のイオンビーム等を用いることができる。

【0098】

このような周波数調整工程Ｓ４０は、ウエハー状態で行ってもよいし、後述するパッケージ１１に搭載した状態で行ってもよい。また、周波数調整工程Ｓ４０は、複数回に分けて行ってもよく、例えば、ウエハー状態で１回目の調整として粗調整を行い、パッケージ１１に搭載した状態で２回目の調整として微調整を行ってもよい。

【0099】

以上のように、振動素子１の製造方法は、基部２１と、基部２１から延在しており、表裏関係にある第１主面２ａおよび第２主面２ｂを有し、厚さ方向での中心面より第１主面２ａ側に重心Ｇ１が位置する駆動腕２４（振動腕）を形成する工程（振動片形成工程Ｓ１０）と、駆動腕２４上に、駆動腕２４の厚さ方向での中心面より第２主面２ｂ側に重心Ｇ２が位置する錘膜３３を形成する工程（錘膜形成工程Ｓ３０）と、錘膜３３の質量を調整することにより、駆動腕２４の共振周波数を調整する工程（周波数調整工程Ｓ４０）と、を含む。このような振動素子１の製造方法によれば、得られる振動素子１の特性を向上させることができる。ここで、「駆動腕２４の厚さ方向での中心面」とは、駆動腕２４の厚さ方向に直交する面であって、駆動腕２４の第１主面２ａ側の厚み方向に最も外側の箇所と第２主面２ｂ側の厚み方向に最も外側の箇所との距離が等しい面のことを言う。なお、本実施形態では、錘膜３３の一部をエネルギー線ＬＬにより除去することで、錘膜３３の質量を減少させて調整する場合を例に説明したが、錘膜３３上にスパッタ等の成膜法により成膜を行うことで、錘膜３３の質量を増加させて調整してもよい。また、他の駆動腕２５～２７および検出腕２２、２３の共振周波数についても同様である。

【0100】

＜第２実施形態＞
図１６は、本発明の第２実施形態に係る振動素子の振動腕（駆動腕）の錘部および錘膜を拡大して示す平面図である。図１７は、図１６中Ｃ－Ｃ線断面図である。

【0101】

以下、第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１６および図１７において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。また、以下では、１つの駆動腕について代表的に説明するが、他の駆動腕についても同様である。

【0102】

本実施形態は、錘部の構成（形状）が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。

【0103】

本実施形態の振動素子１Ａが備える駆動腕２４Ａの錘部２４２Ａは、図１６に示すように、腕部２４１に接続されている第１部分２４２ｄと、第１部分２４２ｄに対して腕部２４１とは反対側に配置されている第２部分２４２ｅと、を有する。そして、図１７に示すように、第２部分２４２ｅの厚さｔ２は、第１部分２４２ｄの厚さｔ１よりも薄い。ここで、錘膜３３は、第１部分２４２ｄ上および第２部分２４２ｅ上に跨って配置されている。

【0104】

以上のような本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様、特性を向上させることができる。

【0105】

また、本実施形態では、第２部分２４２ｅは、第１部分２４２ｄに対して基部２１とは反対側に配置されている。これにより、第２部分２４２ｅが質量効果の大きい駆動腕２４Ａの先端部に位置することとなるため、平面視での第２部分２４２ｅの面積を小さくすることができる。また、錘部２４２Ａの幅方向での質量バランスが崩れにくいという利点もある。

【0106】

＜第３実施形態＞
図１８は、本発明の第３実施形態に係る振動素子の振動腕（駆動腕）の錘部および錘膜を拡大して示す平面図である。

【0107】

以下、第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。また、以下では、１つの駆動腕について代表的に説明するが、他の駆動腕についても同様である。

【0108】

本実施形態は、錘部の構成（形状）が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。

【0109】

本実施形態の振動素子１Ｂが備える駆動腕２４Ｂの錘部２４２Ｂは、前述した第１実施形態および第２実施形態を組み合わせたような形態をなす。すなわち、錘部２４２Ｂは、図１８に示すように、腕部２４１に接続されている第１部分２４２ｆと、第１部分２４２ｆの幅方向での両側および先端側にある第２部分２４２ｇと、を有する。そして、第２部分２４２ｇの厚さは、第１部分２４２ｆの厚さよりも薄い。ここで、錘膜３３は、第１部分２４２ｆ上および第２部分２４２ｇ上に跨って配置されている。

【0110】

以上のような本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様、特性を向上させることができる。

【0111】

＜第４実施形態＞
図１９は、本発明の第４実施形態に係る振動素子の振動腕（駆動腕）の錘部および錘膜を拡大して示す平面図である。図２０は、図１９中Ｂ－Ｂ線断面図である。

【0112】

以下、第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１９および図２０において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。また、以下では、１つの駆動腕について代表的に説明するが、他の駆動腕についても同様である。

【0113】

本実施形態は、錘部の構成（形状）が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。

【0114】

本実施形態の振動素子１Ｃが備える駆動腕２４Ｃの錘部２４２Ｃは、図１９に示すように、腕部２４１に接続されている枠状の第１部分２４２ｉと、第１部分２４２ｉの内側にある第２部分２４２ｈと、を有する。そして、図２０に示すように、第２部分２４２ｈの厚さｔ２は、第１部分２４２ｉの厚さｔ１よりも薄い。ここで、錘膜３３は、錘部２４２Ｃの幅方向で、第１部分２４２ｉ上および第２部分２４２ｈ上に跨って配置されている。

【0115】

以上のような本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様、特性を向上させることができる。

【0116】

また、本実施形態では、第１部分２４２ｉは、錘部２４２Ｃの厚さ方向からの平面視で、第２部分２４２ｈを囲んで設けられている。このような第２部分２４２ｈは、凹部２４７を形成することで設けられる。凹部２４７は、前述した溝２４３と同様にエッチングにより形成することができる。そのため、第２部分２４２ｈの設計が容易となる。

【0117】

＜第５実施形態＞
図２１は、本発明の第５実施形態に係る振動素子を示す平面図である。

【0118】

以下、第５実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

【0119】

本実施形態は、いわゆるＨ型の振動素子に本発明を適用したこと以外は、前述した第１実施形態と同様である。

【0120】

図２１に示す振動素子１Ｄは、ｙ軸まわりの角速度を検出するセンサー素子である。この振動素子１Ｄは、振動片２Ｄと、振動片２Ｄ上に設けられた電極膜（図示せず）および錘膜３Ｄと、を備える。

【0121】

振動片２Ｄは、基部２１Ｄと、１対の駆動腕２４Ｄ、２５Ｄと、１対の検出腕２２Ｄ、２３Ｄと、を有している。これらは、一体で構成されており、Ｚカット水晶板を用いて形成される。なお、水晶の結晶軸とｘ軸、ｙ軸およびｚ軸との対応関係は、前述した第１実施形態と同様である。

【0122】

基部２１Ｄは、後述するパッケージ１１に支持される。
駆動腕２４Ｄ、２５Ｄは、それぞれ、基部２１Ｄからｙ軸方向（＋ｙ方向）に延在している。駆動腕２４Ｄ、２５Ｄは、前述した第１～４実施形態のいずれかの駆動腕と同様に構成されている。この駆動腕２４Ｄ、２５Ｄには、それぞれ、図示しないが、前述した第１実施形態の駆動腕２４～２７と同様に、通電により駆動腕２４Ｄ、２５Ｄ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。
この１対の駆動電極は、図示しない配線を介して、基部２１Ｄ上の端子（図示せず）に電気的に接続されている。

【0123】

検出腕２２Ｄ、２３Ｄは、それぞれ、基部２１Ｄからｙ軸方向（－ｙ方向）に延在している。この検出腕２２Ｄ、２３Ｄには、それぞれ、図示しないが、検出腕２２Ｄ、２３Ｄのｚ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。この１対の検出電極は、図示しない配線を介して、基部２１Ｄ上の端子（図示せず）に電気的に接続されている。

【0124】

錘膜３Ｄは、検出腕２２Ｄ、２３Ｄの先端部（錘部）に配置されている錘膜３１Ｄ、３２Ｄと、駆動腕２４Ｄ、２５Ｄの先端部（錘部）上に配置されている錘膜３３Ｄ、３４Ｄと、を有する。

【0125】

このように構成された振動素子１Ｄでは、１対の駆動電極間に駆動信号が印加されることにより、図２１中矢印Ａ１、Ａ２で示すように、駆動腕２４Ｄと駆動腕２５Ｄとが互いに接近と離間を繰り返すように屈曲振動（駆動振動）する。

【0126】

このように駆動腕２４Ｄ、２５Ｄを駆動振動させた状態で、振動素子１Ｄにｙ軸まわりの角速度ωが加わると、駆動腕２４Ｄ、２５Ｄは、コリオリ力により、図２１中矢印Ｂ１、Ｂ２で示すように、ｚ軸方向に互いに反対側に屈曲振動する。これに伴い、検出腕２２Ｄ、２３Ｄは、図２１中矢印Ｃ１、Ｃ２で示すように、ｚ軸方向に互いに反対側に屈曲振動（検出振動）する。

【0127】

そして、このような検出腕２２Ｄ、２３Ｄの屈曲振動によって１対の検出電極間に生じた電荷が１対の検出電極から出力される。このような電荷に基づいて、振動素子１Ｄに加わった角速度ωを求めることができる。

【0128】

以上のような本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様、特性を向上させることができる。

【0129】

ここで、本実施形態の振動素子１Ｄは、基部２１Ｄから延在し、駆動振動する駆動腕２４Ｄ、２５Ｄと、基部２１Ｄから駆動腕２４Ｄ、２５Ｄとは反対方向に延在し、慣性力に対応して変形する検出腕２２Ｄ、２３Ｄと、を備え、駆動腕２４Ｄ、２５Ｄは、振動腕である。これにより、いわゆるＨ型の振動素子１Ｄにおいて、その特性を向上させることができる。

【0130】

＜第６実施形態＞
図２２は、本発明の第６実施形態に係る振動素子を示す平面図である。

【0131】

以下、第６実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

【0132】

本実施形態は、いわゆる二脚音叉型の振動素子に本発明を適用したこと以外は、前述した第１実施形態と同様である。

【0133】

図２２に示す振動素子１Ｅは、ｙ軸まわりの角速度を検出するセンサー素子である。この振動素子１Ｅは、振動片２Ｅと、振動片２Ｅ上に設けられた電極膜（図示せず）および錘膜３３Ｅ、３４Ｅと、を備える。

【0134】

振動片２Ｅは、基部２１Ｅと、１対の振動腕２４Ｅ、２５Ｅと、を有し、これらは、一体で構成されており、Ｚカット水晶板を用いて形成される。なお、水晶の結晶軸とｘ軸、ｙ軸およびｚ軸との対応関係は、前述した第１実施形態と同様である。

【0135】

基部２１Ｅは、振動腕２４Ｅ、２５Ｅが接続されている第１基部２１４と、第１基部２１４に対して振動腕２４Ｅ、２５Ｅとは反対側に配置されている第２基部２１６と、第１基部２１４と第２基部２１６とを連結する連結部２１５と、を含んでいる。連結部２１５は、第１基部２１４と第２基部２１６との間に位置していて、第１基部２１４よりも幅（ｘ軸方向の長さ）が小さい。これにより、基部２１Ｅのｙ軸方向に沿った長さを小さくしつつ、振動漏れを小さくすることができる。ここで、第２基部２１６は、例えば、後述するパッケージ１１に支持される。

【0136】

振動腕２４Ｅ、２５Ｅは、それぞれ、基部２１Ｅからｙ軸方向（＋ｙ方向）に延在している。振動腕２４Ｅ、２５Ｅは、前述した第１～４実施形態のいずれかの駆動腕と同様に構成されている。この振動腕２４Ｅ、２５Ｅには、それぞれ、図示しないが、前述した第１実施形態の駆動腕２４～２７と同様に、通電により振動腕２４Ｅ、２５Ｅ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。
この１対の駆動電極は、図示しない配線を介して、基部２１Ｅ上の端子（図示せず）に電気的に接続されている。

【0137】

また、振動腕２４Ｅ、２５Ｅには、それぞれ、前述した１対の駆動電極の他に、図示しないが、振動腕２４Ｅ、２５Ｅのｚ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。この１対の検出電極は、図示しない配線を介して、基部２１Ｅ上の端子（図示せず）に電気的に接続されている。

【0138】

錘膜３３Ｅ、３４Ｅは、振動腕２４Ｅ、２５Ｅの先端部（錘部）上に配置されている。
このように構成された振動素子１Ｅでは、１対の駆動電極間に駆動信号が印加されることにより、振動腕２４Ｅと振動腕２５Ｅとが互いに接近と離間を繰り返すように屈曲振動（駆動振動）する。

【0139】

このように振動腕２４Ｅ、２５Ｅを駆動振動させた状態で、振動素子１Ｅにｙ軸まわりの角速度ωが加わると、振動腕２４Ｅ、２５Ｅには、コリオリ力により、ｚ軸方向に互いに反対側に屈曲する振動が励振される。そして、このように励振された振動によって１対の検出電極間に生じた電荷が１対の検出電極から出力される。このような電荷に基づいて、振動素子１Ｅに加わった角速度ωを求めることができる。

【0140】

以上のような本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様、特性を向上させることができる。

【0141】

２．物理量センサー
図２３は、本発明の実施形態に係る物理量センサーを示す断面図である。

【0142】

図２３に示す物理量センサー１０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。この物理量センサー１０は、振動素子１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）と、支持部材１２と、回路素子１３（集積回路チップ）と、これらを収納するパッケージ１１と、を有している。

【0143】

パッケージ１１は、振動素子１を収納する凹部を有する箱状のベース１１１と、ベース１１１の凹部の開口を塞ぐようにベース１１１に接合部材１１３を介して接合された板状のリッド１１２と、を有する。パッケージ１１内は、減圧（真空）状態となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。

【0144】

ベース１１１の凹部は、開口側に位置する上段面と、底部側に位置する下段面と、これらの面の間に位置する中段面と、を有する。このベース１１１の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム等の各種セラミックスや、各種ガラス材料を用いることができる。また、リッド１１２の構成材料としては、特に限定されないが、ベース１１１の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース１１１の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。
また、本実施形態では、接合部材１１３としてシームリングを用いるが、接合部材１１３は、例えば、低融点ガラス、接着剤等を用いて構成されたものであってもよい。

【0145】

ベース１１１の凹部の上段面および中段面には、それぞれ、複数の接続端子１４、１５が設けられている。中段面に設けられている複数の接続端子１５のうち、一部は、ベース１１１に設けられた配線層（図示せず）を介して、ベース１１１の底面に設けられた端子１６に電気的に接続され、残部は、上段に設けられている複数の接続端子１４に配線（図示せず）を介して電気的に接続されている。これら接続端子１４、１５は、導電性を有していれば特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）等のメタライズ層（下地層）に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）等の各被膜を積層した金属被膜で構成されている。

【0146】

回路素子１３は、ベース１１１の凹部の下段面に接着剤１９等によって固定されている。接着剤１９としては、例えば、エポキシ系、シリコーン系、ポリイミド系の接着剤を用いることができる。回路素子１３は、図示しない複数の端子を有し、この各端子が導電性ワイヤーによって、前述した中段面に設けられている各接続端子１５と電気的に接続されている。この回路素子１３は、振動素子１を駆動振動させるための駆動回路と、角速度が加わったときに振動素子１に生じる検出振動を検出する検出回路と、を有する。

【0147】

また、ベース１１１の凹部の上段面に設けられている複数の接続端子１４には、導電性接着剤１７を介して、支持部材１２が接続されている。支持部材１２は、導電性接着剤１７に接続されている配線パターン１２２と、配線パターン１２２を支持している支持基板１２１と、を有する。導電性接着剤１７としては、例えば、金属フィラーなどの導電性物質が混合された、エポキシ系、シリコーン系、ポリイミド系などの導電性接着剤を用いることができる。

【0148】

支持基板１２１は、中央部に開口を有しており、その開口内には、配線パターン１２２が有する複数の長尺状のリードが延びている。これらリードの先端部には、導電性のバンプ１２３を介して振動素子１が接続されている。

【0149】

なお、本実施形態では、回路素子１３がパッケージ１１の内部に設けられているが、回路素子１３は、パッケージ１１の外部に設けられていてもよい。

【0150】

以上のように、物理量センサー１０は、振動素子１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）と、振動素子１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）を収納しているパッケージ１１と、を備える。このような物理量センサー１０によれば、振動素子１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）の優れた特性を利用して、物理量センサー１０のセンサー特性（例えば検出精度）を向上させることができる。

【0151】

３．慣性計測装置
図２４は、本発明の慣性計測装置の実施形態を示す分解斜視図である。図２５は、図２４に示す慣性計測装置が備える基板の斜視図である。

【0152】

図２４に示す慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）２０００は、いわゆる６軸モーションセンサーであり、例えば、自動車、ロボット等の移動体（計測対象物）に装着して用いられ、当該移動体の姿勢および挙動（慣性運動量）を検出する。

【0153】

この慣性計測装置２０００は、アウターケース２１００と、接合部材２２００と、センサーモジュール２３００と、を備え、センサーモジュール２３００がアウターケース２１００内に接合部材２２００を介在させた状態で篏合（挿入）されている。

【0154】

アウターケース２１００は、箱状をなしており、このアウターケース２１００の対角にある２つの角部には、計測対象物に対するネジ止めのためのネジ孔２１１０が設けられている。

【0155】

センサーモジュール２３００は、インナーケース２３１０と、基板２３２０と、を備え、インナーケース２３１０が基板２３２０を支持した状態で、前述したアウターケース２１００の内部に収納されている。ここで、インナーケース２３１０は、アウターケース２１００に対して、接合部材２２００（例えばゴム製のパッキン）を介して、接着剤等により接合されている。また、インナーケース２３１０は、基板２３２０上に実装される部品の収納空間として機能する凹部２３１１と、基板２３２０上に設けられているコネクター２３３０を外部に露出するための開口部２３１２と、を有する。基板２３２０は、例えば、多層配線基板であり、インナーケース２３１０に対して接着剤等により接合されている。

【0156】

図２５に示すように、基板２３２０には、コネクター２３３０、角速度センサー２３４０Ｘ、２３４０Ｙ、２３４０Ｚ、加速度センサー２３５０および制御ＩＣ２３６０が実装されている。

【0157】

コネクター２３３０は、図示しない外部装置に電気的に接続され、当該外部装置と慣性計測装置２０００との間で電力、計測データ等の電気信号の送受信を行うのに用いられる。

【0158】

角速度センサー２３４０Ｘは、Ｘ軸まわりの角速度を検出し、角速度センサー２３４０Ｙは、Ｙ軸まわりの角速度を検出し、角速度センサー２３４０Ｚは、Ｚ軸まわりの角速度を検出する。ここで、角速度センサー２３４０Ｘ、２３４０Ｙ、２３４０Ｚは、それぞれ、前述した物理量センサー１０である。また、加速度センサー２３５０は、例えば、ＭＥＭＳ技術を用いて形成された加速度センサーであり、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向での加速度を検出する。

【0159】

制御ＩＣ２３６０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、不揮発性メモリーを含む記憶部、Ａ／Ｄコンバーター等を内蔵しており、慣性計測装置２０００の各部を制御する。ここで、記憶部には、加速度および角速度を検出するための順序と内容を規定したプログラム、検出データをデジタル化してパケットデータに組込むプログラム、付随するデータ等が記憶されている。

【0160】

以上のように、慣性計測装置２０００は、物理量センサー１０と、物理量センサー１０に電気的に接続されている回路である制御ＩＣ２３６０と、を備える。このような慣性計測装置２０００によれば、物理量センサー１０の優れたセンサー特性を利用して、慣性計測装置２０００の特性（例えば計測精度）を向上させることができる。

【0161】

４．電子機器
図２６は、本発明の電子機器の実施形態（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）を示す斜視図である。

【0162】

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、前述した振動素子１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）を含む慣性計測装置２０００が内蔵されている。

【0163】

図２７は、本発明の電子機器の実施形態（携帯電話機）を示す平面図である。
この図において、携帯電話機１２００は、アンテナ（図示せず）、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１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、前述した振動素子１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）を含む慣性計測装置２０００が内蔵されている。

【0164】

図２８は、本発明の電子機器の実施形態（デジタルスチールカメラ）を示す斜視図である。

【0165】

デジタルスチールカメラ１３００におけるケース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。そして、撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押すと、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。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、前述した振動素子１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）を含む慣性計測装置２０００が内蔵されており、この慣性計測装置２０００の計測結果は、例えば、手振れ補正に用いられる。

【0166】

以上のような電子機器は、振動素子１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）を備える。このような電子機器によれば、振動素子１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）の優れた特性を利用して、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。

【0167】

なお、本発明の電子機器は、図２６のパーソナルコンピューター、図２７の携帯電話機、図２８のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、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）、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、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、カー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、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）、携帯端末用の基地局、フライトシミュレーター等に適用することができる。

【0168】

５．移動体
図２９は、本発明の移動体の実施形態（自動車）を示す斜視図である。

【0169】

自動車１５００には、前述した振動素子１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）を含む慣性計測装置２０００が内蔵されており、例えば、慣性計測装置２０００によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。慣性計測装置２０００の検出信号は、車体姿勢制御装置１５０２に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。

【0170】

その他、このような姿勢制御は、二足歩行ロボットやラジコンヘリコプター（ドローンを含む）で利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、慣性計測装置２０００が組み込まれる。

【0171】

以上のように、移動体である自動車１５００は、振動素子１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）を備える。このような自動車１５００によれば、振動素子１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）の優れた特性を利用して、自動車１５００の特性（例えば信頼性）を向上させることができる。

【0172】

以上、本発明の振動素子、振動素子の製造方法、物理量センサー、慣性計測装置、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれ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、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

【0173】

また、前述した実施形態では、振動素子は、いわゆるダブルＴ型、Ｈ型または二脚音叉型の形状をなしているが、面内方向に振動する振動腕を有する素子であればよく、これに限定されず、例えば、三脚音叉、直交型、角柱型等の種々の形態であってもよい。

【符号の説明】

【0174】

１…振動素子、１Ａ…振動素子、１Ｂ…振動素子、１Ｃ…振動素子、１Ｄ…振動素子、１Ｅ…振動素子、２…振動片、２Ｄ…振動片、２Ｅ…振動片、２ａ…第１主面、２ｂ…第２主面、３…錘膜、３Ｄ…錘膜、４…電極膜、１０…物理量センサー、１１…パッケージ、１２…支持部材、１３…回路素子、１４…接続端子、１５…接続端子、１６…端子、１７…導電性接着剤、１９…接着剤、２０…水晶基板、２０Ａ…水晶基板、２１…基部、２１Ｄ…基部、２１Ｅ…基部、２２…検出腕、２２Ｄ…検出腕、２３…検出腕、２３Ｄ…検出腕、２４…駆動腕、２４Ａ…駆動腕、２４Ｂ…駆動腕、２４Ｃ…駆動腕、２４Ｄ…駆動腕、２４Ｅ…振動腕、２５…駆動腕、２５Ｄ…駆動腕、２５Ｅ…振動腕、２６…駆動腕、２７…駆動腕、３１…錘膜、３１Ｄ…錘膜、３２…錘膜、３２Ｄ…錘膜、３３…錘膜、３３Ｄ…錘膜、３３Ｅ…錘膜、３４…錘膜、３４Ｄ…錘膜、３４Ｅ…錘膜、３５…錘膜、３６…錘膜、４１…駆動信号電極、４２…駆動接地電極、４３…検出信号電極、４４…検出接地電極、５１…耐蝕膜、５２…耐蝕膜、５２Ａ…耐蝕膜、５３…レジスト膜、５４…レジスト膜、１１１…ベース、１１２…リッド、１１３…接合部材、１２１…支持基板、１２２…配線パターン、１２３…バンプ、２１１…基部本体、２１２…連結腕、２１３…連結腕、２１４…第１基部、２１５…連結部、２１６…第２基部、２２１…腕部、２２２…錘部、２２３…溝、２３１…腕部、２３２…錘部、２３３…溝、２４１…腕部、２４２…錘部、２４２Ａ…錘部、２４２Ｂ…錘部、２４２Ｃ…錘部、２４２ａ…第１部分、２４２ｂ…第２部分、２４２ｃ…第２部分、２４２ｄ…第１部分、２４２ｅ…第２部分、２４２ｆ…第１部分、２４２ｇ…第２部分、２４２ｈ…第２部分、２４２ｉ…第１部分、２４３…溝、２４４…段差、２４５…段差、２４７…凹部、２５１…腕部、２５２…錘部、２５３…溝、２６１…腕部、２６２…錘部、２６３…溝、２７１…腕部、２７２…錘部、２７３…溝、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…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１３００…デジタルスチールカメラ、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、１３１０…表示部、１５００…自動車、１５０１…車体、１５０２…車体姿勢制御装置、１５０３…車輪、２０００…慣性計測装置、２１００…アウターケース、２１１０…ネジ孔、２２００…接合部材、２３００…センサーモジュール、２３１０…インナーケース、２３１１…凹部、２３１２…開口部、２３２０…基板、２３３０…コネクター、２３４０Ｘ…角速度センサー、２３４０Ｙ…角速度センサー、２３４０Ｚ…角速度センサー、２３５０…加速度センサー、２３６０…制御ＩＣ、Ａ１…矢印、Ａ２…矢印、Ｂ１…矢印、Ｂ２…矢印、Ｃ…中心、Ｃ１…矢印、Ｃ２…矢印、Ｇ…重心、Ｇ１…重心、Ｇ２…重心、ＬＬ…エネルギー線、Ｓ１０…振動片形成工程、Ｓ２０…電極形成工程、Ｓ３０…錘膜形成工程、Ｓ４０…周波数調整工程、ａ…矢印、ｂ…矢印、ｃ…矢印、ω…角速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】