JP2012037404A - 振動ジャイロ素子、振動ジャイロセンサーおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた耐衝撃性および優れた検知能力を発揮することのできる振動ジャイロ素子、振動ジャイロセンサーおよび電子機器を提供すること。
【解決手段】振動ジャイロ素子２は、基部３１と、互いに離間して設けられた第１駆動振動系３９ａおよび第２駆動振動系３９ｂを有する本体部３と、本体部３を支持する支持部４とを有している。支持部４は、本体部３の周囲の少なくとも一部を囲むように設けられた基体４１を有し、基体４１の第１駆動振動系３９ａの第２駆動振動系３９ｂと反対側の部位にてパッケージ５に固定される。
【選択図】図２

Description

本発明は、振動ジャイロ素子、振動ジャイロセンサーおよび電子機器に関する。

近年、デジタルカメラ等の撮像機器の手ぶれ補正や、ＧＰＳ信号を用いた車両等の移動体ナビゲーションシステムなどの姿勢制御として、振動ジャイロ素子をパッケージに収容したジャイロセンサーが多く用いられている。そして、振動ジャイロ素子としては、例えば、略Ｔ字型の駆動振動系を中央の検出振動系に対して左右対称に配置した、いわゆる「ダブルＴ型」振動ジャイロ素子が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１の振動ジャイロ素子は、中央に配された基部と、基部から両側へ第１の方向に延出された一対の検出用振動腕と、基部から両側へ前記第１の方向と直交する第２の方向に延出された一対の連結腕と、各連結腕の先端部から両側へ第１の方向に延出された各一対の駆動用振動腕とを有している。さらに、この振動ジャイロ素子は、各検出用振動腕の周囲を囲んで基部に接続された一対の固定部を有しており、各固定部が固定部材によってパッケージに固定されている。

このような構成の特許文献１の振動ジャイロ素子では、パッケージに固定された一対の固定部が基部を介して反対側に位置し、振動ジャイロ素子を基部の両側から両持ち支持する構成をなすため、次のような問題が生じる。すなわち、例えば、熱歪みや外部からの衝撃等により振動ジャイロ素子に応力が加わった場合、当該応力を緩和できず、これにより、振動ジャイロ素子が破損・破壊するおそれがある。また、前記応力の逃げ場がほとんどないため、振動ジャイロ素子の使用環境温度によっては、振動ジャイロ素子とパッケージの熱膨張係数の違いから振動ジャイロ素子に応力が加わり続ける状態となり検知精度が低下する（温度特性が低下する）。

特開２００６−２０１０１１号公報

本発明の目的は、優れた耐衝撃性および優れた検知能力を発揮することのできる振動ジャイロ素子、振動ジャイロセンサーおよび電子機器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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明の振動ジャイロ素子は、基部と、互いに離間して設けられた第１駆動振動系および第２駆動振動系を有する本体部と、
前記本体部を支持する支持部とを有し、
前記支持部は、前記本体部の周囲の少なくとも一部を囲むように設けられた基体を有し、前記基体の前記第１駆動振動系の前記第２駆動振動系と反対側の部位にて固定対象物に固定されることを特徴とする。
これにより、優れた耐衝撃性および優れた検知能力を発揮することのできる振動ジャイロ素子を提供することができる。

［適用例２］
本発明の振動ジャイロ素子では、前記本体部は、前記基部と、前記基部から両側へ第１方向に延出された一対の検知用振動腕と、前記基部から両側へ前記第１方向と直交する第２方向に延出された一対の連結腕と、各前記連結腕の先端部または途中から両側へ前記第１方向に延出された各一対の前記駆動用振動腕とを有し、
前記基部の前記第２方向の一方側にある前記連結腕および前記一対の駆動用振動腕で前記第１駆動振動系が構成され、他方側にある前記連結腕および前記一対の駆動用振動腕で前記第２駆動振動系が構成されていることが好ましい。
これにより、検知精度の優れる、いわゆる「ダブルＴ型」の振動ジャイロ素子が得られる。

［適用例３］
本発明の振動ジャイロ素子では、前記支持部は、前記基体と前記基部とを連結する複数の連結部を有していることが好ましい。
これにより、より確実に、支持部によって本体部を支持することができる。
［適用例４］
本発明の振動ジャイロ素子では、前記複数の連結部は、前記本体部を前記第１方向において両持ち支持するよう設けられていることが好ましい。
これにより、安定した状態で、支持部によって本体部を支持することができる。

［適用例５］
本発明の振動ジャイロ素子では、各前記検知用振動腕と該検知用振動腕と隣り合う前記駆動用振動腕との間に、それぞれ、前記連結部が形成されていることが好ましい。
これにより、連結部をバランスよく配置することができる。また、本体部の空いたスペースを有効活用することができるため、振動ジャイロ素子の大型化を防止または抑制することができる。
［適用例６］
本発明の振動ジャイロ素子では、前記連結部は、前記基体から前記本体部へ伝わる応力を緩和する応力緩和部を有していることが好ましい。
これにより、振動ジャイロ素子の検知精度が向上する。

［適用例７］
本発明の振動ジャイロ素子では、前記基体は、前記本体部を介して前記第１方向に対向配置された一対の第１部位と、前記第１駆動振動系の前記第２駆動振動系と反対側に位置し、前記一対の第１部位を連結する第２部位とを有していることが好ましい。
これにより、基体を簡単な構成とすることができる。

［適用例８］
本発明の振動ジャイロ素子では、前記支持部は、前記第２部位にて前記固定対象物に固定されることが好ましい。
これにより、より確実に、振動ジャイロ素子を支持部の第１駆動振動系の第２駆動振動系と反対側の部位にて固定対象物に固定することができる。

［適用例９］
本発明の振動ジャイロ素子では、前記支持部は、前記一対の第１部位にて前記固定対象物に固定されることが好ましい。
これにより、振動ジャイロ素子を支持部の第１駆動振動系の第２駆動振動系と反対側の部位にて固定対象物に固定することができるとともに、より安定した状態で、振動ジャイロ素子を固定対象物に固定することができる。

［適用例１０］
本発明の振動ジャイロセンサーは、本発明の振動ジャイロ素子と、
前記振動ジャイロ素子を支持する前記固定対象物としての支持台と、
前記振動ジャイロ素子を前記基体の前記第１駆動振動系の前記第２駆動振動系と反対側の部位にて前記支持台に固定する固定部材とを備えることを特徴とする。
これにより、優れた耐衝撃性および優れた検知能力を発揮することのできる振動ジャイロセンサーを提供することができる。

［適用例１１］
本発明の振動ジャイロセンサーでは、前記支持台に設けられ、前記振動ジャイロ素子と接触することにより前記振動ジャイロ素子の厚さ方向への撓みを抑制する枕部を有していることが好ましい。
これにより、振動ジャイロ素子の破損を効果的に防止または抑制することができる。

［適用例１２］
本発明の振動ジャイロセンサーでは、前記枕部は、前記振動ジャイロ素子にその厚さ方向への所定以上の撓みが生じたときに前記振動ジャイロ素子と接触することが好ましい。
これにより、枕部と振動ジャイロ素子との不必要な接触を防止することができ、振動ジャイロ素子の検知精度の低下を防止することができる。

［適用例１３］
本発明の振動ジャイロセンサーでは、前記振動ジャイロ素子は、前記支持台に固定された固定部と反対側の端が自由端となっており、
前記枕部は、前記振動ジャイロ素子の前記自由端側と接触するように設けられていることが好ましい。
これにより、振動ジャイロ素子の破損をより効果的に防止または抑制することができる。

［適用例１４］
本発明の電子機器は、本発明の振動ジャイロセンサーを搭載したことを特徴とする。
これにより、優れた耐衝撃性および優れた検知能力を発揮することのできる電子機器を提供することができる。

本発明の振動ジャイロ素子を適用した振動ジャイロセンサー（本願発明の振動ジャイロセンサー）の第１実施形態を示す概略断面図である。 図１に示す振動ジャイロセンサーが有する振動ジャイロ素子の概略平面図である。 振動ジャイロ素子の動作を説明する模式平面図である。 振動ジャイロ素子の動作を説明する模式平面図である。 本発明の第２実施形態にかかる振動ジャイロセンサーを示す模式的断面図である。 図５に示す振動ジャイロセンサーが有する振動ジャイロ素子の概略平面図である。 本発明の第３実施形態にかかる振動ジャイロセンサーを示す模式的平面図である。 本発明の第４実施形態にかかる振動ジャイロセンサーを示す模式的平面図である。 本発明の第５実施形態にかかる振動ジャイロセンサーが有する振動ジャイロ素子の模式的平面図である。 本発明の振動ジャイロセンサーを搭載した電子機器の構成の一例を示す図である。

以下、本発明の振動ジャイロ素子、振動ジャイロセンサーおよび電子機器を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の振動ジャイロ素子を適用した振動ジャイロセンサー（本発明の振動ジャイロセンサー）の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の振動ジャイロ素子を適用した振動ジャイロセンサー（本発明の振動ジャイロセンサー）の第１実施形態を示す概略断面図、図２は、図１に示す振動ジャイロセンサーが有する振動ジャイロ素子の概略平面図、図３および図４は、振動ジャイロ素子の動作を説明する模式平面図である。

１．振動ジャイロセンサーの構成
図１に示す振動ジャイロセンサー１は、振動ジャイロ素子（本発明の振動ジャイロ素子）２と、振動ジャイロ素子２を支持するパッケージ（固定対象物）５と、振動ジャイロ素子２をパッケージ５に固定する固定部材６とを有している。
振動ジャイロ素子２は、圧電材料である水晶から形成されている。水晶には、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸および光学軸と呼ばれるＺ軸があり、図２に示すように、振動ジャイロ素子２は、Ｚ軸方向に所定の厚みを持ち、ＸＹ平面内に形成されている。

振動ジャイロ素子２は、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工によって、１枚の水晶ウエハから一体的に形成されている。なお、振動ジャイロ素子２の構成材料としては、本実施形態で用いる水晶に限定されず、例えば、他の圧電材料であるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）や、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_５）などを用いることもできる。

図２に示すように、振動ジャイロ素子２は、本体部３と、本体部３を支持する支持部４とを有している。
本体部３は、そのほぼ中央に位置する基部３１と、基部３１から図２中上下（Ｙ軸方向；第１方向）両側へ直線状に延出する一対の検出用振動腕３２ａ、３２ｂと、基部３１から図２中左右（Ｘ軸方向；第１方向と直交する第２方向）両側へ延出する一対の連結腕３３ａ、３３ｂと、連結腕３３ａの先端部から図２中上下両側へ延出する一対の駆動用振動腕３４ａ、３４ｂと、連結腕３３ｂの先端部から図２中上下両側へ延出する一対の駆動用振動腕３５ａ、３５ｂとを有している。

これらのうち、連結腕３３ｂと一対の駆動用振動腕３５ａ、３５ｂとで略Ｔ型の第１駆動振動系３９ａが構成され、連結腕３３ａと一対の駆動用振動腕３４ａ、３４ｂとで略Ｔ型の第２駆動振動系３９ｂが構成されている。振動ジャイロ素子２は、基部３１を介してＴ型の駆動振動系３９ａ、３９ｂが対向配置された、いわゆる「ダブルＴ型」の振動ジャイロ素子であり、優れた検知精度を発揮することができる。

また、検出用振動腕３２ａ、３２ｂの表面には、それぞれ、図示しない検出電極が形成されており、駆動用振動腕３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂの表面には、それぞれ、図示しない駆動電極が形成されている。検出電極および駆動電極は、それぞれ、基部３１を介して支持部４へ引き出され、支持部４に形成された後述する複数の端子９に電気的に接続されている。検出電極および駆動電極を支持部４に引き出すことにより、パッケージ５内に形成された図示しない配線との電気的接続を容易に行うことができる。

図２に示すように、本体部３を支持する支持部４は、本体部３の周囲の少なくとも一部を囲むように設けられた基体４１と、基体４１と本体部３の基部３１とを連結する複数（４本）の連結部４２、４３、４４、４５とを有している。このような支持部４は、基体４１の第１駆動振動系３９ａの第２駆動振動系３９ｂと反対側の部位にてパッケージ５に固定されている。

基体４１は、図２中左側が開放した略「コ」字状をなし、その内側に本体部３が配置されている。基体４１を枠部材の一部が欠損したような形状とすることにより、例えば、後述する第２実施形態（基体４１が枠状の部材で構成された形態）と比較して振動ジャイロ素子２の小型化および軽量化を図ることができる。
より具体的には、基体４１は、本体部３を介してＹ軸方向に対向配置され、Ｘ軸方向に延在するＸ軸延在部（第１部位）４１１、４１２と、Ｙ軸方向に延在し、一対のＸ軸延在部４１１、４１２の図２中右側端部同士を連結するＹ軸延在部（第２部位）４１３とで構成されている。そして、Ｙ軸延在部４１３が固定部材６によってパッケージ５に固定（接合）されている。
このような形状とすることにより、基体４１の構成が簡単となるとともに、簡単に、振動ジャイロ素子２を、第１駆動振動系３９ａの第２駆動振動系３９ｂと反対側の部位、すなわち図２中、第１駆動振動系３９ａよりも左側の部位にてパッケージ５に固定することができる。

Ｙ軸延在部４１３の裏面（図１中下側の面）には、検出電極および駆動電極と電気的に接続された複数の端子９が形成されている。端子９の数は、検出電極および駆動電極のまとめ方や引き出し方によって適宜変更される。
このように、固定部材６によってパッケージ５に固定される部位であるＹ軸延在部４１３に端子９を形成することにより、固定部材６として導電性を有するものを用いることにより、固定部材６を介して、振動ジャイロ素子２側の配線とパッケージ５側の配線とを電気的に接続することができる。
すなわち、固定部材６に、振動ジャイロ素子２をパッケージ５に固定する機能と、振動ジャイロ素子２側の配線とパッケージ５側の配線とを導通する機能とを付与することができ、装置構成および製造の簡易化を図ることができる。

連結部４２、４３、４４、４５は、基体４１と本体部３の基部３１とを連結するよう設けられている。このような複数の連結部４２、４３、４４、４５によって、支持部４によってより確実に本体部３を支持することができる。また、４つの連結部４２、４３、４４、４５を設けることにより、本体部３から支持部４へ引き出す配線を形成するためのスペースを十分に確保することができる。

また、各連結部４２、４３、４４、４５は、それぞれ、隣り合う検出用振動腕と駆動用振動腕との間の空間に形成されている。すなわち、連結部４２は、検出用振動腕３２ａと駆動用振動腕３４ａとの間に設けられており、連結部４３は、検出用振動腕３２ａと駆動用振動腕３５ａとの間に設けられており、連結部４４は、検出用振動腕３２ｂと駆動用振動腕３４ｂとの間に設けられており、連結部４５は、検出用振動腕３２ｂと駆動用振動腕３５ｂとの間に設けられている。４つの連結部４２、４３、４４、４５をこのような配置とすることにより、本体部３の余ったスペースを有効活用することができるため、振動ジャイロ素子２の小型化を図ることができる。
本実施形態では、２つの連結部４２、４３と２つの連結部４４、４５とが基部３１を介してＹ軸方向に対向配置されている。これにより、連結部４２、４３と、連結部４４、４５とで本体部３をＹ軸方向において両持ち支持することができ、支持部４によって本体部３をより安定した状態で支持することができる。

以下、連結部４２、４３、４４、４５の形状について詳細に説明するが、これら連結部４２、４３、４４、４５は、それぞれ、同様の形状であるため、以下では、説明の便宜上、連結部４２について代表して説明し、その他の連結部４３、４４、４５については、その説明を省略する。
図２に示すように、連結部４２は、検出用振動腕３２ａと駆動用振動腕３４ａとの間に形成されている。また、連結部４２は、基部３１の図２中左上に位置する角部から図２中左側（Ｘ軸方向）に延出する第１の部位４２１と、第１の部位４２１の先端部から図２中上側（Ｙ軸方向）に延出する第２の部位４２２とを有し、略「Ｌ」字状をなしている。さらに、連結部４２は、第２の部位４２２の途中に設けられた応力緩和部４２３を有している。

応力緩和部４２３は、何らかの作用によりパッケージ５から支持部４へ伝達された応力（外力）を緩和し、前記応力が本体部３へ伝達されるのを防止または抑制する機能を有している。このような応力緩和部４２３を有することにより、振動ジャイロ素子２の検知精度を向上させることができる。
具体的には、振動ジャイロセンサー１が比較的高温の環境下で使用される場合、振動ジャイロ素子２とパッケージ５の構成材料の違いに起因する熱膨張率の違いから、支持部４に応力が加わる。また、振動ジャイロセンサー１に衝撃が加わった場合にも、固定部材６を介してパッケージ５から支持部４に応力が加わる。また、例えば、固定部材６の経時的な変形（物理的、化学的な変形）によっても支持部４に応力が加わる。

仮に、このような応力が連結部４２、４３、４４、４５を介して本体部３に伝達されると、本体部３に不本意な変形が生じ、これにより、振動ジャイロ素子２の検知精度が低下したり、振動ジャイロ素子２が破損したりし、これを備える振動ジャイロセンサー１の信頼性が低下するおそれがある。そこで、連結部４２の途中に応力緩和部４２３を設け、この応力緩和部４２３によって前記応力を緩和、吸収することで、前記応力が本体部３に伝達されないようにしている。これにより、エージング特性に優れ、かつ信頼性の高い振動ジャイロセンサー１が得られる。

図２に示すように、応力緩和部４２３は、Ｘ軸方向に往復しながらＹ軸方向へ延在する蛇行形状となっている。応力緩和部４２３をこのような形状とすることにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のいずれの方向についても優れたバネ性（弾性）を発揮することができるため、前記応力を効率よく緩和することができる。
なお、応力緩和部４２３の形状としては、前述した効果を発揮することができれば、特に限定されない。例えば、本実施形態では、応力緩和部４２３が湾曲しながら蛇行しているが、屈曲しながら蛇行してもよい。また、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向へ延在する蛇行形状であってもよい。

このような構成の振動ジャイロ素子２を収容するパッケージ５は、セラミックなどで形成された箱状の収容部５１と、収容部５１の上部開口を覆う蓋体５２とを有している。収容部５１と蓋体５２とは、接着剤等によって気密的に接合されており、その内部に振動ジャイロ素子２が収容されている。パッケージ５の内部空間は、真空雰囲気（減圧雰囲気）とすることが好ましい。
なお、パッケージ５には、振動ジャイロ素子２とともにＩＣ（制御装置）を収容してもよい。この場合、ＩＣは、振動ジャイロ素子２を駆動振動させるための駆動回路と、振動ジャイロ素子２に角速度が加わったときに振動ジャイロ素子２に生ずる検出振動を検出する検出回路とを含んでいることが好ましい。

収容部５１には、他の部位に比べて上側へ突出した支持台５１１が形成されている。そして、この支持台５１１に、振動ジャイロ素子２のＹ軸延在部４１３が複数の固定部材６によって固定されている。支持台５１１を形成することにより、収容部５１の底面と振動ジャイロ素子２との間に比較的広い空間を形成することができるため、収容部５１と振動ジャイロ素子２との接触を効果的に防止または抑制することができる。

複数の固定部材６は、それぞれ、導電性接着剤であり、支持部４のＹ軸延在部４１３に形成された複数の端子９に対応して設けられている。すなわち、１つの端子９に対して１つの固定部材６が設けられており、各端子９が、固定部材６を介して収容部５１に形成された図示しない配線と電気的に接続されている。
また、固定部材６は、弾性を有しているのが好ましい。弾性を有する固定部材６としては、特に限定されないが、例えば、シリコーンを主材とする接着剤を用いることができる。また、固定部材６に導電性を付与する場合には、例えば、金属粒子等の導電性フィラーを前記接着剤に分散させることが好ましい。

以上、本実施形態の振動ジャイロセンサー１の構成について説明した。
このような振動ジャイロセンサー１では、振動ジャイロ素子２がＹ軸延在部４１３でパッケージ５に固定されているため、振動ジャイロ素子２が、第１駆動振動系３９ａの第２駆動振動系３９ｂと反対側の部位にてパッケージ５に固定されると言える。言い換えれば、振動ジャイロ素子２が、本体部３の外側であって基部３１に対してＸ軸方向の一方側に離間した位置でパッケージ５に固定されている。このような構成とすることにより、次のような効果を発揮することができる。

第１の効果として、振動ジャイロ素子２がその片側にてパッケージ５に固定されている、すなわち片持ち支持されているため、振動ジャイロ素子２の本体部３に応力が加わり難く、振動ジャイロ素子２（振動ジャイロセンサー１）の検知精度をより高くすることができる。
これは、前述したように、振動ジャイロセンサー１が比較的高温の環境下で使用される場合や振動ジャイロセンサー１に衝撃が加わった場合に、固定部材６を介してパッケージ５から振動ジャイロ素子２に応力が加わるが、振動ジャイロ素子２がパッケージ５に対して片持ち支持され、一端（図２中左側の端）が自由端となっているため、支持部４が前記応力を緩和、吸収するように容易に変形し、前記応力が本体部３に伝達されるのを効果的に防止することができる。そのため、振動ジャイロ素子２の検知精度をより高くすることができる。さらに、本体部３の破損が防止され、優れた耐久性が得られる。
なお、本実施形態では、各連結部４２、４３、４４、４５が応力緩和部を有しているため、前記応力が本体部３に伝達されるのをさらに効果的に防止することができる。

第２の効果として、片持ち支持でありながら、より安定して振動ジャイロ素子２を支持台５１１に固定することができる。具体的には、上記構成とすることにより、連結部４２、４３、４４、４５によって、本体部３の基部３１をＹ軸方向の両側から両持ちするようにして基体４１に連結することができる。そのため、本体部３が支持部４によってバランスの取れた安定した状態で支持され、本体部３が支持部４の基体４１に対して不本意に傾斜したり、ぐら付いたりするのを防止または抑制することができる。その結果、より安定した状態で振動ジャイロ素子２をパッケージ５に固定することができる。
なお、本実施形態では、連結部４２、４３、４４、４５が互いに同様の形状でありかつ対称的に設けられているため、前記効果がより顕著なものとなる。

次に、図３および図４に基づいて振動ジャイロ素子２の動作を説明する。なお、図３および図４では、振動形態を簡易に表現するために各振動腕は線で表し、支持部４の図示を省略している。
図３において、振動ジャイロ素子２の駆動振動状態を説明する。振動ジャイロ素子２は、角速度が加わらない状態において、駆動用振動腕３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂがそれぞれ矢印Ｅで示す方向に屈曲振動を行う。この屈曲振動は、実線で示す振動姿態と二点鎖線で示す振動姿態を所定の周波数で繰り返している。このとき、駆動用振動腕３４ａ、３４ｂと駆動用振動腕３５ａ、３５ｂとが、重心Ｇを通るＹ軸に対して線対称の振動を行っているため、基部３１、連結腕３３ａ、３３ｂ、検出用振動腕３２ａ、３２ｂは、ほとんど振動しない。

この駆動振動を行っている状態で、振動ジャイロ素子２にＺ軸回りの角速度ωが加わると、図４に示すような振動を行う。つまり、駆動振動系を構成する駆動用振動腕３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂおよび連結腕３３ａ、３３ｂに矢印Ｂ方向のコリオリ力が働き、新たな振動が励起される。この矢印Ｂ方向の振動は、重心Ｇに対して周方向の振動である。また同時に、検出用振動腕３２ａ、３２ｂは、矢印Ｂの振動に呼応して、矢印Ｃ方向の検出振動が励起される。そして、この振動により発生した圧電材料の歪を、検出用振動腕３２ａ、３２ｂに形成した前記検出電極が検出して角速度が求められる。

＜第２実施形態＞
次いで、本発明の振動ジャイロ素子を適用した振動ジャイロセンサー（本発明の振動ジャイロセンサー）の第２実施形態について説明する。
図５は、本発明の第２実施形態にかかる振動ジャイロセンサーを示す模式的断面図、図６は、図５に示す振動ジャイロセンサーが有する振動ジャイロ素子の概略平面図である。

以下、第２実施形態の振動ジャイロ素子および振動ジャイロセンサーについて、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。
本発明の第２実施形態にかかる振動ジャイロセンサーでは、振動ジャイロ素子が有する支持部の構成が異なること、および振動ジャイロセンサーが枕部を有すること以外は、前述した第１実施形態の振動ジャイロセンサーと同様である。なお、図５、図６にて、前述した第１実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図６に示すように、振動ジャイロ素子２Ａでは、支持部４Ａの基体４１Ａが内形および外形が共に矩形の枠状（環状）をなしており、その内側に本体部３が設けられている。基体４１Ａは、本体部３を介してＹ軸方向に対向配置され、Ｘ軸方向に延在するＸ軸延在部４１１Ａ、４１２Ａと、Ｘ軸延在部４１１Ａ、４１２Ａの右側端部同士を連結し、Ｙ軸方向に延在するＹ軸延在部４１３Ａと、Ｘ軸延在部４１１Ａ、４１２Ａの左側端部同士を連結し、Ｙ軸方向に延在するＹ軸延在部４１４Ａとで構成されている。
そして、本実施形態の振動ジャイロ素子２Ａは、前述した第１実施形態と同様に、Ｙ軸延在部４１３Ａが固定部材６によってパッケージ５に固定されている。これにより、振動ジャイロ素子２Ａは、Ｙ軸延在部４１３Ａ側が固定端となっており、反対側のＹ軸延在部４１４Ａ側が自由端となっている。

また、図５に示すように、パッケージ５の収容部５１には、枕部１０が設けられている。この枕部１０は、振動ジャイロ素子２と接触することにより、振動ジャイロ素子の厚さ方向への過度な撓みを抑制する機能を有している。このような枕部１０を有することにより、振動ジャイロ素子２の破損を効果的に防止または抑制することができる。
また、枕部１０は、振動ジャイロ素子２に厚さ方向（Ｚ軸方向）への撓みが生じていない場合または前記撓みが生じていてもその撓みが所定値以下である場合には、振動ジャイロ素子２に接触しておらず、前記撓みが所定値を超えた場合に振動ジャイロ素子２に接触するように構成されている。これにより、枕部１０と振動ジャイロ素子２との不必要な接触を防止することができ、振動ジャイロ素子２の検知精度の低下を防止することができる。

また、枕部１０は、振動ジャイロ素子２の自由端であるＹ軸延在部４１４Ａの下側に設けられており、振動ジャイロセンサー１の平面視（ＸＹ平面視）にて、少なくとも一部がＹ軸延在部４１４Ａと重なり合っている。自由端側は、Ｚ軸方向の撓みが生じたときに最も変位量が大きい部位である。そのため、振動ジャイロ素子２の自由端側と接触し得るように枕部１０を設けることにより、より効果的に、振動ジャイロ素子２の過度な変形を防止することができる。

このような枕部１０の構成としては、上記のような効果を発揮することができれば、特に限定されず、例えば、収容部５１の底面に形成された前記配線と同一の材料で構成されていてもよい。これにより、前記配線を形成する工程で、枕部１０を同時に形成することができ、製造工程を簡略化することができる。また、枕部１０は、弾力性を有する樹脂材料で構成されていてもよい。これにより、振動ジャイロ素子２Ａの自由端（Ｙ軸延在部４１４Ａ）が枕部１０と接触する際の衝撃を和らげることができる。また、枕部１０は、両端が収容部５１に接合されたワイヤ（ワイヤボンディングで形成されたワイヤ）で構成されていてもよい。

このような第２実施形態においても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
なお、本実施形態では、枕部１０は、Ｙ軸延在部４１４ＡのＹ軸方向の中央部と接触し得るように設けられているが、枕部１０の配置は、これに限定されず、例えば、Ｙ軸延在部４１４Ａの両端部に接触し得るように設けられていてもよい。また、枕部１０の数も特に限定されず、２つ以上設けてもよい。

＜第３実施形態＞
次いで、本発明の振動ジャイロ素子を適用した振動ジャイロセンサー（本発明の振動ジャイロセンサー）の第３実施形態について説明する。
図７は、本発明の第３実施形態にかかる振動ジャイロセンサーを示す模式的平面図である。

以下、第３実施形態の振動ジャイロ素子および振動ジャイロセンサーについて、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。
本発明の第３実施形態にかかる振動ジャイロセンサーでは、固定部材の配置が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動ジャイロセンサーと同様である。なお、図７にて、前述した第１実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図７に示すように、本実施形態の振動ジャイロセンサーでは、振動ジャイロ素子２のＸ軸延在部４１１、４１２が、それぞれ、複数の固定部材６によってパッケージ５に固定されている。なお、各固定部材６は、第１駆動振動系３９ａよりも左側に位置している。すなわち、本実施形態でも、振動ジャイロ素子２が、第１駆動振動系３９ａの第２駆動振動系３９ｂと反対側の部位にてパッケージ５に固定される。

これにより、振動ジャイロ素子２をＸ軸方向の片側にてパッケージ５に固定し、片持ち支持することができるとともに、固定部材６をＹ軸方向へより離間させることができるため、振動ジャイロ素子２をパッケージ５に対してより安定した状態で固定することができる。
このような第３実施形態においても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第４実施形態＞
次いで、本発明の振動ジャイロ素子を適用した振動ジャイロセンサー（本発明の振動ジャイロセンサー）の第４実施形態について説明する。
図８は、本発明の第４実施形態にかかる振動ジャイロセンサーを示す模式的平面図である。

以下、第４実施形態の振動ジャイロ素子および振動ジャイロセンサーについて、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。
本発明の第４実施形態にかかる振動ジャイロセンサーでは、固定部材の配置が異なること以外は、前述した第２実施形態の振動ジャイロセンサーと同様である。なお、図８にて、前述した第１実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図８に示すように、本実施形態の振動ジャイロセンサーでは、振動ジャイロ素子２ＡのＸ軸延在部４１１Ａ、４１２Ａが、それぞれ、複数の固定部材６によってパッケージ５に固定されている。なお、各固定部材６は、第１駆動振動系３９ａよりも左側に位置している。すなわち、本実施形態でも、振動ジャイロ素子２Ａが、第１駆動振動系３９ａの第２駆動振動系３９ｂと反対側の部位にてパッケージ５に固定される。

これにより、振動ジャイロ素子２ＡをＸ軸方向の片側にてパッケージ５に固定し、片持ち支持することができるとともに、固定部材６をＹ軸方向へより離間させることができるため、振動ジャイロ素子２Ａをパッケージ５に対してより安定した状態で固定することができる。
このような第４実施形態においても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第５実施形態＞
次いで、本発明の振動ジャイロ素子を適用した振動ジャイロセンサー（本発明の振動ジャイロセンサー）の第５実施形態について説明する。
図９は、本発明の第５実施形態にかかる振動ジャイロセンサーが有する振動ジャイロ素子の模式的平面図である。

以下、第５実施形態の振動ジャイロ素子および振動ジャイロセンサーについて、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。
本発明の第５実施形態にかかる振動ジャイロセンサーでは、振動ジャイロ素子の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態の振動ジャイロセンサーと同様である。なお、図９にて、前述した第１実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図９に示すように、本実施形態の振動ジャイロ素子２Ｄは、本体部３Ｄと、本体部３Ｄを支持する支持部４Ｄとを有している。
本体部３Ｄは、基部３１Ｄと、基部３１Ｄから図９中下側（Ｙ軸方向）へ直線状に延出する一対の検出用振動腕３６Ｄａ、３６Ｄｂと、基部３１から図９中上側（Ｙ軸方向）へ延出する一対の駆動用振動腕（駆動振動系）３７Ｄａ、３７Ｄｂとを有している。すなわち、振動ジャイロ素子２Ｄは、いわゆる「Ｈ型」の振動ジャイロ素子である。

支持部４Ｄは、基体４１Ｄと、基体４１Ｄと本体部３Ｄの基部３１Ｄとを連結する２つの連結部４２Ｄ、４３Ｄとを有している。
基体４１Ｄは、図９中左側が開放した略「コ」字状をなし、その内側に本体部３Ｄが配置されている。基体４１Ｄをこのような形状とすることにより、振動ジャイロ素子２Ｄの小型化および軽量化を図ることができる。

より具体的には、基体４１Ｄは、本体部３Ｄを介してＹ軸方向に対向配置され、Ｘ軸方向に延在するＸ軸延在部４１１Ｄ、４１２Ｄと、Ｙ軸方向に延在し、一対のＸ軸延在部４１１Ｄ、４１２Ｄの図９中右側端部同士を連結するＹ軸延在部４１３Ｄとで構成されている。そして、このような支持部４Ｄでは、Ｙ軸延在部４１３Ｄが固定部材６によってパッケージ５に固定されている。

連結部４２Ｄ、４３Ｄは、基体４１Ｄと本体部３Ｄの基部３１Ｄとを連結するよう設けられている。連結部４２Ｄは、一対の駆動用振動腕３７Ｄａ、３７Ｄｂ間に設けられており、Ｙ軸方向に延在している。一方、連結部４３Ｄは、一対の検出用振動腕３６Ｄａ、３６Ｄｂ間に設けられており、Ｙ軸方向に延在している。これら２つの連結部４２Ｄ、４３Ｄによって、基部３１ＤをＹ軸方向の両側から両持ち支持することができるため、本体部３Ｄが支持部４Ｄによってバランスの取れた安定した状態で支持される。
特に、本実施形態では、本体部３Ｄの重心Ｇを通るＹ軸上に、連結部４２Ｄ、４３Ｄが位置しているため、上記効果がより顕著なものとなる。
このような第４実施形態においても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上のような振動ジャイロセンサー１は、各種電子機器に組み込むことができる。以下、振動ジャイロセンサー１を搭載した本発明の電子機器について説明する。図１０は、本発明の振動ジャイロセンサーを搭載した電子機器の構成の一例を示す図である。
電子機器１００としては、特に限定されず、例えば、デジタルカメラ、カーナビゲーションシステム、携帯電話、モバイルＰＣ、ゲームコントローラーなどが挙げられる。
図１０に示すように、電子機器１００は、振動ジャイロセンサー１と例えば加速度検出センサーなどの各種センサー２００とを有するセンサーユニット３００と、ＣＰＵ４００とを有している。これにより、優れた耐衝撃性および優れた検知能力を発揮することのできる電子機器が得られる。

以上、本発明の振動ジャイロ素子、振動ジャイロセンサーおよび電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、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、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１‥‥振動ジャイロセンサー ２、２Ａ、２Ｄ‥‥振動ジャイロ素子 ３、３Ｄ‥‥本体部 ３１、３１Ｄ‥‥基部 ３２ａ、３２ｂ、３６Ｄａ、３６Ｄｂ‥‥検出用振動腕 ３３ａ、３３ｂ‥‥連結腕 ３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ、３７Ｄａ、３７Ｄｂ‥‥駆動用振動腕 ３９ａ‥‥第１駆動振動系 ３９ｂ‥‥第２駆動振動系 ４、４Ａ、４Ｄ‥‥支持部 ４１、４１Ａ、４１Ｄ‥‥基体 ４１１、４１１Ａ、４１１Ｄ、４１２、４１２Ａ、４１２Ｄ‥‥Ｘ軸延在部 ４１３、４１３Ａ、４１３Ｄ、４１４Ａ‥‥Ｙ軸延在部 ４２、４２Ｄ、４３、４３Ｄ、４４、４５‥‥連結部 ４２１‥‥第１の部位 ４２２‥‥第２の部位 ４２３‥‥応力緩和部 ５‥‥パッケージ ５１‥‥収容部 ５１１‥‥支持台 ５２‥‥蓋体 ６‥‥固定部材 ９‥‥端子 １０‥‥枕部 １００‥‥電子機器 ２００‥‥センサー ３００‥‥センサーユニット ４００‥‥ＣＰＵ Ｇ‥‥重心

Claims (14)

1. 基部と、互いに離間して設けられた第１駆動振動系および第２駆動振動系を有する本体部と、
   前記本体部を支持する支持部とを有し、
   前記支持部は、前記本体部の周囲の少なくとも一部を囲むように設けられた基体を有し、前記基体の前記第１駆動振動系の前記第２駆動振動系と反対側の部位にて固定対象物に固定されることを特徴とする振動ジャイロ素子。
2. 前記本体部は、前記基部と、前記基部から両側へ第１方向に延出された一対の検知用振動腕と、前記基部から両側へ前記第１方向と直交する第２方向に延出された一対の連結腕と、各前記連結腕の先端部または途中から両側へ前記第１方向に延出された各一対の前記駆動用振動腕とを有し、
   前記基部の前記第２方向の一方側にある前記連結腕および前記一対の駆動用振動腕で前記第１駆動振動系が構成され、他方側にある前記連結腕および前記一対の駆動用振動腕で前記第２駆動振動系が構成されている請求項１に記載の振動ジャイロ素子。
3. 前記支持部は、前記基体と前記基部とを連結する複数の連結部を有している請求項２に記載の振動ジャイロ素子。
4. 前記複数の連結部は、前記本体部を前記第１方向において両持ち支持するよう設けられている請求項３に記載の振動ジャイロ素子。
5. 各前記検知用振動腕と該検知用振動腕と隣り合う前記駆動用振動腕との間に、それぞれ、前記連結部が形成されている請求項４に記載の振動ジャイロ素子。
6. 前記連結部は、前記基体から前記本体部へ伝わる応力を緩和する応力緩和部を有している請求項３ないし５のいずれかに記載の振動ジャイロ素子。
7. 前記基体は、前記本体部を介して前記第１方向に対向配置された一対の第１部位と、前記第１駆動振動系の前記第２駆動振動系と反対側に位置し、前記一対の第１部位を連結する第２部位とを有している請求項１ないし６のいずれかに記載の振動ジャイロ素子。
8. 前記支持部は、前記第２部位にて前記固定対象物に固定される請求項７に記載の振動ジャイロ素子。
9. 前記支持部は、前記一対の第１部位にて前記固定対象物に固定される請求項７に記載の振動ジャイロ素子。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の振動ジャイロ素子と、
    前記振動ジャイロ素子を支持する前記固定対象物としての支持台と、
    前記振動ジャイロ素子を前記基体の前記第１駆動振動系の前記第２駆動振動系と反対側の部位にて前記支持台に固定する固定部材とを備えることを特徴とする振動ジャイロセンサー。
11. 前記支持台に設けられ、前記振動ジャイロ素子と接触することにより前記振動ジャイロ素子の厚さ方向への撓みを抑制する枕部を有している請求項１０に記載の振動ジャイロセンサー。
12. 前記枕部は、前記振動ジャイロ素子にその厚さ方向への所定以上の撓みが生じたときに前記振動ジャイロ素子と接触する請求項１１に記載の振動ジャイロセンサー。
13. 前記振動ジャイロ素子は、前記支持台に固定された固定部と反対側の端が自由端となっており、
    前記枕部は、前記振動ジャイロ素子の前記自由端側と接触するように設けられている請求項１１または１２に記載の振動ジャイロセンサー。
14. 請求項１０ないし１３のいずれかに記載の振動ジャイロセンサーを搭載したことを特徴とする電子機器。

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