振動子デバイス
【課題】振動子の重心と支持部材による支持の中心とを一致させることで、外来振動に起因するノイズの低減と、安定した振動子の支持を実現した振動子デバイスを提供する。
【解決手段】パッケージ４０の内部で弾性材からなる支持部材２０により振動子１０が支持された振動子デバイス１であり、振動子１０と異なる部材で形成した錘５０を振動子１０上に設けることで、支持部材２０による振動子１０の支持の中心位置Ｐ２と、錘５０が設けられた振動子１０の重心調整位置Ｐ３とを一致させる構成とした。これにより、外来振動や衝撃に起因するノイズを低減して、安定した信号を出力する振動子デバイスを提供することが出来る。
【解決手段】パッケージ４０の内部で弾性材からなる支持部材２０により振動子１０が支持された振動子デバイス１であり、振動子１０と異なる部材で形成した錘５０を振動子１０上に設けることで、支持部材２０による振動子１０の支持の中心位置Ｐ２と、錘５０が設けられた振動子１０の重心調整位置Ｐ３とを一致させる構成とした。これにより、外来振動や衝撃に起因するノイズを低減して、安定した信号を出力する振動子デバイスを提供することが出来る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型ジャイロセンサなどに利用される耐振性に優れた振動子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラの手ぶれ防止機構やカーナビゲーションシステムの位置検出機構などで、角速度を検出するための振動型ジャイロセンサが用いられている。
【０００３】
物理法則によれば、角速度Ωで回転する座標系から見て運動する物体には、その相対速度Ｖに比例したコリオリ力Ｆｃが速度と直交する方向に作用し、その大きさと方向は次式で表される。
Ｆｃ＝２ｍＶ×Ω ・・・・（１）
ここで、ｍはコリオリ力が作用する物体の質量である。
【０００４】
振動型ジャイロセンサは、振動によって物体の運動を発生させることで、振動方向に直交する方向に作用するコリオリ力を捉えて回転を検出しようとする角速度センサであり、用いられる振動子には様々な形が提案されている。
【０００５】
このうち、基部から同一の方向にのみ延在した複数の振動脚を有し、片持ち支持でパッケージの内部に固定される振動型ジャイロセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この特許文献１の振動型ジャイロセンサは、基部と、駆動電極を有する駆動脚及び検出電極を有する検出脚を備えた３本の脚と、基部に結合し基部及び３本の脚をパッケージに取り付けるための被支持部とを備えた三脚音叉型振動子である。この振動子は、周波数基準などの通常用途の音叉型振動子に近い形状であるので、現状の製造工程を利用でき、製造が簡単でパッケージへの組み込みも容易である。
【０００７】
また、外来振動に起因するノイズを低減するため、ボンディングワイヤにより振動子を浮上状態で支持するジ振動型ジャイロセンサの構造が知られている（例えば、特許文献２参照）。この振動子は、バネ性のあるワイヤーによって支持されているので、耐振性を備え、温度変化に対する出力の安定性が改善されることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−６４６６２号公報（６頁、図１）
【特許文献２】特開２００６−１０５９６２号公報（５頁、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１の振動子は片持ち支持構造であり、振動子の被支持部は、この振動子を覆い保護するパッケージに固定しているので、外部からの振動や衝撃が直接的に振動子に伝達して、出力が外来振動に起因するノイズによって不安定になりＳ／Ｎ比が低下する課題がある。
【００１０】
また、特許文献２の振動子は、ダブルＴ型構造と呼ばれる複雑な形状であるので、振動子の製造、及び、パッケージへの取り付けが困難であって、生産性に問題がある。
【００１１】
このため、製造が簡単な通常用途の音叉型振動子に近い形状の三脚音叉型振動子を、特許文献２に記載のような弾性材による浮上状態で支持する構造が考えられる。しかし、この構造では外部からの振動や衝撃が、弾性材の支持部材によって緩和されたとしても、振動子の重心と弾性材の支持部材による支持の中心とが一致せず、適切な支持をすることができない問題ある。
【００１２】
以下、片持ち支持の三脚音叉型振動子を弾性材の支持部材で支持した場合の不具合を図１４と図１５を用いて説明する。図１４は、特許文献１と同様な従来の三脚音叉型の振動子１０に、弾性材からなる支持部材２０を貼り合わせて固着した振動型ジャイロセンサとして用いられる従来の振動子デバイス１００の正面図である。また、図１５は、図１４の切断線Ｆ−Ｆ´で切断した振動子デバイス１００の断面図である。
【００１３】
図１４と図１５において、振動子１０は駆動脚１１、１２と検出脚１３を備え、基部１４に結合し、基部１４及び３本の脚をパッケージ（図示せず）に取り付けるための被支持部１５とを備えた三脚音叉型振動子である。
【００１４】
また、支持部材２０は、弾性材からなる複数の板バネ２１と、この板バネ２１に密着するポリイミドからなる基板２２で構成される。この支持部材２０は、振動子１０の被支持部１５に接着によって固着され、複数の板バネ２１の先端部が図示しないパッケージに固着されることで、振動子１０は支持部材２０によって浮上状態で支持される構造となる。
【００１５】
また、Ｐ１は振動子１０の重心位置を示し、Ｐ２は支持部材２０の中心、すなわち、振動子１０の支持の中心位置を示している。ここで図示するように、振動子１０の重心位置Ｐ１と支持の中心位置Ｐ２は、振動子１０の長手方向のＹ軸方向で距離ｙ１０離れている（図１４）。また、振動子１０の重心位置Ｐ１と支持の中心位置Ｐ２は、振動子１０の厚み方向のＺ軸方向で距離ｚ１０離れている（図１５）。
【００１６】
ここで図１４において、振動子１０と支持部材２０が一体となった振動子デバイス１００に、外部から一例としてＹ軸と直交するＸ軸方向の振動が伝わったとすると、振動子デバイス１００は重心位置Ｐ１と支持の中心位置Ｐ２が大きく離れているので、支持の中心位置Ｐ２を支点とするＸ軸方向のモーメントが発生し、振動子デバイス１００は、Ｘ軸方向に大きな揺れ（矢印Ｘ１０）が発生する。
【００１７】
また同様に図１５において、振動子デバイス１００に外部からＺ軸方向の振動が伝わったとすると、振動子デバイス１００は、支持の中心位置Ｐ２を支点とするＺ軸方向のモーメントが発生し、振動子デバイス１００は、Ｚ軸方向に大きな揺れ（矢印Ｚ１０）が発生する。また、Ｙ軸方向の振動に対しても図示しないが揺れが発生し、これらの揺れは合成されて複雑な揺れとなる。
【００１８】
このように、従来の振動子デバイス１００は、弾性材の支持部材２０によって外来振動の伝達がある程度緩和されたとしても、重心位置Ｐ１と支持の中心位置Ｐ２が離れているために、わずかな外来振動でも揺れが発生してノイズとなって出力されるので、出力が安定せず誤差の大きなセンサとなって問題である。また、防振効果を高めるには、振動子の振動伝達率を低くする必要があるが、振動子を弾性材で支持しただけでは、振動伝達率を十分に低くすることが出来ない。
【００１９】
そこで本発明は、上記課題を解決し、振動子の重心位置と支持部材による支持の中心とを一致させ、また、振動子の振動伝達率を低くすることで、外来振動に起因するノイズの低減と、安定した振動子の支持を実現した振動子デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の振動子デバイスは、下記記載の構成を採用する。
【００２１】
本発明の振動子デバイスは、パッケージの内部で弾性材からなる支持部材により振動子が支持された振動子デバイスにおいて、振動子の複数の振動脚は、基部から同一の方向にのみ延在し、振動子は、基部と接続した被支持部で支持部材により支持され、振動子と異なる部材で形成した錘を振動子上に設けることで、支持部材による振動子の支持の中心位置と、錘が設けられた振動子の重心位置とを一致させたことを特徴とする。
【００２２】
また、支持部材として複数の板バネを備え、各板バネにより振動子が支持されたことを特徴とする。
【００２３】
また、各板バネはフレキシブルプリント基板からなることを特徴とする。
【００２４】
また、振動子に形成された電極と、パッケージに形成された配線とが、フレキシブル基板に形成された配線を介して接続したことを特徴とする。
【００２５】
また、振動子の一方の側に位置する板バネから振動子の他方の側に位置する板バネまで連続して形成された配線部を有し、該配線部上に振動子が支持されたことを特徴とする。
【００２６】
また、錘は、振動子の表面に設けられた第１の錘と振動子の裏面に設けられた第２の錘とからなることを特徴とする。
【００２７】
また、振動子は、水晶振動子であることを特徴とする。
【００２８】
また、錘は、タングステンからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の振動子デバイスは、振動子上に振動子と異なる部材で形成した錘を設けることで、支持部材による振動子の支持の中心位置と、錘が設けられた振動子の重心位置とを一致させることが出来る。また、支持部材は弾性材からなるので、振動子を浮上状態で支持することが出来る。また、振動子上に錘を設けることで、振動子の質量を適切な値に増やすことが出来る。
【００３０】
この結果、錘による支持の中心位置と振動子の重心位置とが一致することと、振動子を適切なバネ定数の弾性材で支持し、且つ、錘によって振動子の質量を適切にすることで、振動子の振動伝達率を小さくできることの相乗効果により、優れた防振効果が発揮されて、外来振動や衝撃に起因するノイズを低減して、安定した信号を出力する振動子デバイスを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態の振動子デバイスの半完成の正面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の振動子デバイスの半完成の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の振動子の電極の一例を説明する正面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の支持部材の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の振動子と支持部材と錘とを一体化した振動子の正面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の振動子と支持部材と錘とを一体化した振動子の断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の振動子デバイスの回路ブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の振動子デバイスの半完成の正面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の振動子と支持部材と錘とを一体化した振動子の正面図と断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の振動子デバイスの半完成の断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の振動子と支持部材と第１の錘と第２の錘とを一体化した振動子の正面図と断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態の支持部材の一例を示す説明図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態の振動子と支持部材と第１の錘と第２の錘とを一体化した振動子の正面図と断面図である。
【図１４】従来の三脚音叉型振動子に弾性材からなる支持部材を固着した振動子とＸ軸方向の揺れを説明する正面図である。
【図１５】従来の三脚音叉型振動子に弾性材からなる支持部材を固着した振動子とＺ軸方向の揺れを説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下図面に基づいて本発明の第１から第４の実施形態を詳述する。第１の実施形態の特徴は、振動子の表面に一つの錘を設けて、支持部材による支持の中心位置と振動子の重心位置とを略一致させた振動子デバイスである。第２の実施形態の特徴は、振動子の表面に設けた錘の面積を広く厚みを薄くして、支持部材による支持の中心位置と振動子の重心位置との一致の精度を向上させた振動子デバイスである。
【００３３】
第３の実施形態の特徴は、振動子の表面に第１の錘、裏面に第２の錘を設けて、支持部材による支持の中心位置と振動子の重心位置とを高い精度で一致させた振動子デバイスである。第４の実施形態の特徴は、振動子を支持する支持部材の複数の板バネの少なくとも一部を波形として、防振性を向上させた振動子デバイスである。
【実施例１】
【００３４】
［第１の実施形態の振動子デバイスの構成説明：図１、図２］
第１の実施形態の振動子デバイスの全体構成を図１と図２を用いて説明する。図１は第１の実施形態の振動子デバイスの半完成の正面図であり、図２は図１の切断線Ａ−Ａ´で切断した振動子デバイスの半完成の断面図である。なお、従来例として示した振動子デバイス（図１４、図１５）と同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。
【００３５】
図１及び図２において、符号１は、第１の実施形態の振動子デバイスである。振動子デバイス１は、角速度を検出するための振動型ジャイロセンサであり、振動子１０と制御ＩＣ３０と、パッケージ４０などによって構成される。振動子１０は、２本の駆動脚１１、１２と検出脚１３と基部１４及び被支持部１５とを備えた水晶で成る三脚音叉型の水晶振動子であり、水晶ウェハーからエッチング加工によって切り出されて形成されるものである。
【００３６】
振動子１０は、被支持部１５の表面に支持部材２０が接着等によって固着されている。支持部材２０は、従来例と同様に、弾性材からなる複数の板バネ２１と、この板バネ２１に密着する絶縁材のポリイミドからなる基板で構成されるが詳細は後述する。
【００３７】
パッケージ４０は、振動子１０を機械的に覆うために箱形であり、振動子１０と接続する複数の接続部４１と制御ＩＣ３０を実装する実装部４２を備えている。接続部４１の表面は、導電性の配線電極４３が形成されており、この配線電極４３は、図示しないがスルホール構造によってパッケージ４０の裏面に繋がっている。
【００３８】
また、支持部材２０の複数の板バネ２１の先端は、パッケージ４０の接続部４１に導電性接着剤等で固着される。この構成によって、振動子１０はパッケージ４０の内部で、パッケージ４０のどの箇所にも接触せず、弾性を有する支持部材２０によって浮上状態で支持される。また、ここでは図示しないが振動子１０の各電極は、固着される支持部材２０の板バネ２１を配線として、パッケージ４０の配線電極４３と電気的に接続される。
【００３９】
また、符号５０はタングステンからなる錘であり、振動子１０の被支持部１５の表面の支持部材２０に接着剤等によって固着される。錘５０は薄い直方体形状であり、タングステンは極めて重い金属であるので、小さな形状であっても振動子１０の重心位置を移動させることが出来る。なお、錘５０の材料はタングステンに限定されず、比重が振動子より大きく加工性に問題がなければ、他の材料でもよい。例えば、純タングステンの他、タングステン含有の合金等の金属材料等、または、酸化物などの絶縁材料でもよい。
【００４０】
ここで、Ｐ１は前述したように、振動子１０の重心位置を示し、Ｐ２は支持部材２０の中心、すなわち、支持部材２０による振動子１０の支持の中心位置を示している。なお、重心位置Ｐ１は、振動子１０の図面上、右側に細い検出脚１３が位置していることなどにより、振動子１０の中心からわずかに右側（＋Ｘ軸方向）にずれている。
【００４１】
また、Ｐ３は錘５０を振動子１０に固着したことによって移動した振動子１０の新たな重心位置であり、重心調整位置Ｐ３と定義する。このように、錘５０を振動子１０の被支持部１５に固着することによって、振動子１０の重心位置は錘５０の重さによって大きく移動し、重心調整位置Ｐ３は支持の中心位置Ｐ２に近接して略一致する。
【００４２】
制御ＩＣ３０は、パッケージ４０の内部の実装部４２に実装され、金属細線からなるワイヤー３１によって制御ＩＣ３０とパッケージ４０の配線パターン（図示せず）と電気的接続される。そして、配線パターンの一部は、スルホール構造（図示せず）によってパッケージ４０の裏面に繋がり、外部と電気的に接続するための電極となる。また、他の配線パターンは、接続部４１の配線電極４３と繋がって、制御ＩＣ３０と振動子１０の電極とを電気的に接続する。
【００４３】
パッケージ４０は、図示しないが平面状の蓋体をパッケージ４０の開口部４４に被せて接着剤等によって固着することで、振動子１０と制御ＩＣ３０を機械的に覆い、振動子デバイス１が完成する。
【００４４】
［第１の実施形態の振動子の電極パターンの説明：図３］
次に、第１の実施形態の振動子の電極パターンの一例を図３を用いて説明する。図３において、振動子１０は前述したように、基部１４から同一の方向にのみ延在する複数の振動脚を有しており、振動脚は２本の駆動脚１１、１２と１本の検出脚１３によって構成され、また、基部１４と接続する被支持部１５を有している。
【００４５】
振動子１０の２本の駆動脚１１、１２は、駆動電極１６ａ、１６ｂで覆われており、１本の検出脚１３は、検出電極１７ａ、１７ｂで覆われている。これらの駆動電極１６ａ、１６ｂと検出電極１７ａ、１７ｂは、それぞれ配線パターンによって基部１４を経由して被支持部１５に伝達され、被支持部１５の表面に図示するような所定の面積を有する電極パターンが形成される。
【００４６】
すなわち、被支持部１５の図面上の左側に駆動電極１６ａ、１６ｂの電極パターンが形成され、被支持部１５の図面上の右側に検出電極１７ａ、１７ｂの電極パターンが形成される。この被支持部１５のそれぞれの電極バターンは、被支持部１５に固着される支持部材２０の板バネ２１と電気的に接続し、この支持部材２０の板バネ２１を配線としてパッ
ケージ４０の配線電極４３に接続されて、パッケージ４０の配線パターンとワイヤー３１を介して制御ＩＣ３０に接続される（図１参照）。
【００４７】
また、ＶＳＳはグランド電極であり、振動子１０の所定の箇所に引き回されて、駆動電極１６ａ、１６ｂと検出電極１７ａ、１７ｂを電気的にシールドする。このグランド電極ＶＳＳは、図示するように被支持部１５の中心付近に所定の面積の電極が形成され、被支持部１５に固着される支持部材２０の特定の板バネ２１と電気的に接続して、パッケージ４０の配線パターンとワイヤー３１を介して制御ＩＣ３０に接続される。
【００４８】
振動子１０のこれらの電極パターンは、すべての実施形態の振動子に共通であるが、図３以外で示す振動子１０は、図面を見やすくするために各電極の図示を省略している。なお、振動子１０に形成される電極パターンは、図３に限定されず、振動子の仕様に応じて任意に変更してよい。また、振動子１０の各電極と制御ＩＣ３０の接続の詳細は後述する。
【００４９】
［第１の実施形態の支持部材の構成説明：図４］
次に、振動子１０を浮上状態で支持する支持部材２０の詳細を図４を用いて説明する。なお、支持部材２０は、後述する第２、第３の実施形態においても同一のものが用いられる。ここで、図４（ａ）は支持部材２０の正面図、図４（ｂ）は側面図、図４（ｃ）は背面図である。図４（ａ）〜図４（ｃ）において、支持部材２０は、フレキシブルプリント基板からなり、弾性材による複数の板バネ２１と、この板バネに密着する薄いシート状のポリイミドからなる基板２２で構成される。
【００５０】
複数の板バネ２１は、銅箔にニッケルを下地とした金メッキを施しており、板バネ２１ａ〜２１ｅの複数に別れて構成されている。このように板バネ２１ａ〜２１ｅは個々に別れているが、以降の説明において、板バネ２１と記載する場合は板バネ全体を意味するものとする。板バネ２１ａ、２１ｃ、及び板バネ２１ｂの一方の端部は、振動子１０の一方の側に位置し、板バネ２１ｄ、２１ｅ、及び板バネ２１ｂの他方の端部は、振動子１０の他方の側に位置するように、支持部材２０は振動子１０に固着される。
【００５１】
そして、板バネ２１ｂは、振動子１０の一方の側から振動子１０の他方の側まで連続して形成された配線部２１ｂ´を有しており、この配線部２１ｂ´上に振動子１０が固着して支持される。なお、この板バネ２１ｂは、支持部材２０が振動子１０の被支持部１５に固着されたとき、前述した振動子１０のグランド電極ＶＳＳに接続される（図３参照）。
【００５２】
また、板バネ２１ａ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅは、振動子１０の駆動電極と検出電極にそれぞれ接続される。すなわち、支持部材２０の板バネ２１は、振動子１０の各電極とパッケージ４０の配線パターンとを電気的に接続する配線としての機能を有しており、振動子１０に形成された各電極とパッケージ４０内の制御ＩＣ３０とは、フレキシブルプリント基板の配線である支持部材２０の板バネ２１を介して接続されるのである。
【００５３】
そして、各板バネ２１は、絶縁性のポリイミドからなる基板２２によって固定され一体化しており、きわめて薄いフレキシブルプリント基板の形態を有している。また、支持部材２０の板バネ２１は弾性体であるので、振動子１０を浮上状態で支持する機能を備えており、支持部材２０によって外部からの振動や衝撃は緩和される。また、各板バネ２１の先端部分をパッケージ４０に固着した場合（図１参照）、支持部材２０は上下左右が対象であるので、支持部材２０の中心が支持の中心位置Ｐ２そのものとなる。なお、支持部材２０の背面側（図４（ｃ））が、振動子１０の被支持部１５に固着されて、支持部材２０の板バネ２１と振動子１０の電極が接続される。
【００５４】
このように、振動子１０を支持する支持部材２０は、複数の板バネ２１を備えるので、振動子を安定して支持することが出来る。また、支持部材２０を構成する各板バネ２１はフレキシブルプリント基板からなるので、極めて小型の支持部材を高精度に一括して製造でき、振動子デバイスの小型化と、形状や特性のばらつきが少ない高性能な振動子デバイスを提供できる。
【００５５】
［第１の実施形態の振動子の構成説明：図５、図６］
次に、第１の実施形態の振動子の構成の詳細を図５と図６を用いて説明する。図５は、振動子１０の正面図であり、図６は図５の正面図の切断線Ｂ−Ｂ´で切断した振動子１０の断面図である。図５及び図６において、振動子１０は前述したように、基部１４と２本の駆動脚１１、１２と１本の検出脚１３を有しており、被支持部１５で支持部材２０によって支持される。
【００５６】
また、振動子１０の被支持部１５の表面に固着された支持部材２０の基板２２（図４（ａ）参照）上には、錘５０が固着しており、この錘５０によって、前述したように、振動子１０の重心位置Ｐ１が調整されて、支持部材２０の支持の中心位置Ｐ２に略一致した重心調整位置Ｐ３に移動する。なお、錘５０は振動子１０の被支持部１５からはみ出さない形状に設計され、振動子１０を覆うパッケージ４０の小型化を優先している。
【００５７】
ここで図５に示すように、支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ３は近接するが、細かくは振動子１０の支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ３は、Ｙ軸方向で距離ｙ１だけずれている。これは、一つの錘５０の大きさ（重さ）と固着位置では、振動子１０の重心位置Ｐ１を調整しきれないからである。
【００５８】
また、図６において振動子１０の厚み方向のＺ軸方向に着目すると、重心位置Ｐ１を調整するための錘５０は、振動子１０の表面の片側に固着しているので、重心調整位置Ｐ３は、錘５０が固着されている方向（＋Ｚ軸方向）に移動してしまう。このため、振動子１０の支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ３は、Ｚ軸方向で距離ｚ１だけずれている。
【００５９】
このように、第１の実施形態においては、振動子１０の重心調整位置Ｐ３は、錘５０によって調整されて支持の中心位置Ｐ２に近接し略一致するが、Ｙ軸方向においてもＺ軸方向においても、それぞれ距離ｙ１、距離ｚ１だけずれている。なお、Ｘ軸方向も前述したように、重心位置Ｐ１が検出脚１３側（＋Ｘ軸方向）にずれていることによって、支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ３は、わずかにずれているが、ずれ量は極めて小さいので無視できる。
【００６０】
以上のことから、振動子１０に外部からパッケージ４０（図１参照）を介して振動や衝撃が伝わると、振動子１０は支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ３のずれ量に応じたモーメントが、支持の中心位置Ｐ２を支点として発生し、振動子１０は、矢印Ｘ１（Ｘ軸方向、図５）や矢印Ｚ１（Ｚ軸方向、図６）のような揺れが発生する。
【００６１】
また、これらの揺れＸ１、Ｚ１は合成されて複雑な揺れとなるが、前述したように、重心調整位置Ｐ３は錘５０によって調整されて支持の中心位置Ｐ２に近接しているので、外部からの振動によって発生するモーメントは従来例（図１４、図１５参照）と比較して小さくなり、従って揺れ量はわずかであって、振動子デバイス１の安定性は大きく改善される。
【００６２】
［第１の実施形態の振動子デバイスの回路構成の説明：図７］
次に、第１の実施形態の振動子デバイスの回路構成の概略を図７のブロック図を用いて説明する。図７において、振動子デバイス１は、振動子１０と、この振動子１０を発振さ
せて角速度を検出する制御ＩＣ３０によって構成される。振動子１０は、２本の駆動脚１１、１２と１本の検出脚１３を有するが、このブロック図では、便宜上、駆動脚１１、１２をひとつとして図示している。
【００６３】
制御ＩＣ３０は、振動子１０を発振させる発振回路３２と、振動子１０に印加された角速度に起因して発生する検出信号を入力して角速度に相当する信号を外部に出力する検出回路３３を有している。
【００６４】
制御ＩＣ３０の発振回路３２は、図示しないが、電流電圧変換回路、移相回路、振幅検出回路、利得可変増幅回路等によって構成され、これらの回路の動作によって、振動子１０を発振させ、帰還信号に応じて駆動信号の大きさを調整し、振動子１０の振動振幅を常に一定状態に保持する機能を備えている。
【００６５】
また、検出回路３３は、図示しないが、二つの変位検出回路、差動増幅回路、同期検波回路、増幅回路、ローパスフィルタ等によって構成される。ここで、二つの変位検出回路は、振動子１０の検出電極に接続されて検出信号を出力し、各回路の動作によって振動子１０に印加された角速度に応じた角速度出力信号ＯＵＴ１を出力する。
【００６６】
また、振動子１０の各電極と制御ＩＣ３０とは、前述したように、支持部材２０の板バネ２１を配線として接続される。たとえば、振動子１０の駆動脚１１、１２の駆動電極１６ａ、１６ｂは、板バネ２１ａと２１ｃを介して制御ＩＣ３０の発振回路３２に接続される。また、振動子１０の検出脚１３の検出電極１７ａ、１７ｂは、板バネ２１ｄと２１ｅを介して制御ＩＣ３０の検出回路３３に接続される。また、振動子１０のＶＳＳ（図示せず）は、板バネ２１ｂを介して、回路のＶＳＳに接続される。
【００６７】
なお、図１の説明で前述したように、制御ＩＣ３０は、ワイヤー３１を介してパッケージ４０の配線パターンに接続されるが、このブロック図では、ワイヤー３１は図示を省略している。また、制御ＩＣ３０は、外部から電源供給を受けて動作するが、電源関係の配線も図示を省略している。
【００６８】
以上のように、第１の実施形態は、振動子１０の表面の片側に一つの錘５０を配置し、この錘５０によって振動子１０の重心位置Ｐ１を移動させ、支持部材２０による支持の中心位置Ｐ２と移動した重心調整位置Ｐ３とを近接し略一致させることが出来るので、防振マウントの理想形に近い構造を得ることが出来る。また、支持部材２０は弾性材の板バネ２１からなるので、振動子１０を浮上状態で支持することができ、また、振動子１０上に錘５０を設けることで、振動子１０の質量を適切な値に増やすことが出来る。
【００６９】
この結果、錘５０によって支持の中心位置Ｐ２と振動子１０の重心調整位置Ｐ３とを近接させることと、振動子１０を適切なバネ定数を有する弾性材の支持部材２０で支持し、且つ、錘５０によって振動子１０の質量を適切にすることで、振動子の振動伝達率を小さくできることの相乗効果により、優れた防振効果が発揮されて、外部から振動や衝撃による外乱が加えられたとしても、外乱を緩和し、更に外乱によって発生するモーメントを小さくできるので、外来振動や衝撃に起因するノイズを低減して、安定した信号を出力する振動子デバイスを提供することが出来る。
【００７０】
また、上下左右が対称である複数の板バネ２１を備えた支持部材２０によって振動子１０を支持しているので、振動子１０を安定して支持することが出来る。また、支持部材２０の板バネ２１はフレキシブルプリント基板からなるので、極めて小型の支持部材を高精度に一括して製造でき、振動子デバイスの小型化と、特性ばらつきの少ない高性能な振動子デバイスを提供できる。
【００７１】
また、振動子１０の複数の振動脚は、基部１４から同一の方向にのみ延在する音叉型であり、周波数基準などの通常用途の音叉型振動子に近い形状であるので、現状の製造工程をそのままで利用でき、製造が簡単でパッケージへの組み込みも容易である。
【００７２】
また、第１の実施形態の振動子１０に固着される錘５０は、振動子１０の片面に一つだけ配置されているので、錘の取り付けが容易であり、また、錘５０は振動子１０からはみ出さないので、小型のパッケージの中に振動子を組み込むことが出来、小型化の要求が強い携帯型電子機器への搭載に好適な振動子デバイスを提供できる。
【実施例２】
【００７３】
［第２の実施形態の振動子デバイスの構成説明：図８］
次に、第２の実施形態の振動子デバイスの全体構成を図８を用いて説明する。図８は第２の実施形態の振動子デバイスの半完成の正面図である。なお、第１の実施形態の振動子デバイス（図１参照）と同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。
【００７４】
図８において、符号２は第２の実施形態の振動子デバイスである。振動子デバイス２は、第１の実施形態と同様に角速度を検出するための振動型ジャイロセンサであり、振動子１０と制御ＩＣ３０と、パッケージ４０´などによって構成される。振動子１０は、２本の駆動脚１１、１２と検出脚１３と基部１４及び被支持部１５とを備えた水晶で成る三脚音叉型の水晶振動子である。
【００７５】
振動子１０は、第１の実施形態と同様に被支持部１５の表面に支持部材２０が接着等によって固着されている。弾性材から成る支持部材２０の複数の板バネ２１は、振動子１０の被支持部１５の表面に固着されることで、振動子１０の電極（図３参照）と電気的に接続される。
【００７６】
パッケージ４０´は、第１の実施形態のパッケージ４０と同様であるが、パッケージ４０´のＹ軸方向（長手方向）は、第１の実施形態のパッケージ４０よりも所定の長さだけ長く設計されている。これについて詳細は後述するが、振動子１０に固着される第２の実施形態の錘が、第１の実施形態の錘５０より、Ｙ軸方向に長いからである。
【００７７】
また、支持部材２０の複数の板バネ２１の先端は、第１の実施形態と同様に、パッケージ４０´の接続部４１に導電性接着剤等で固着される。これにより、振動子１０は、パッケージ４０´のどの箇所にも接触せず、振動子１０は支持部材２０によって浮上状態で支持される。また、振動子１０の各電極（図３参照）は、固着される板バネ２１を介して、パッケージ４０´の配線電極４３と電気的に接続される。
【００７８】
符号５１はタングステンからなる錘であり、振動子１０の被支持部１５の表面の支持部材２０上に接着剤等によって固着される。この錘５１は、第１の実施形態の錘５０よりもＹ軸方向に長いために面積が広く、且つ厚みが薄い形状である。この錘５１の形状によって、第２の実施形態の振動子１０の重心調整位置は、第１の実施形態の重心調整位置Ｐ３と異なるが、この第２の実施形態の重心調整位置の詳細は後述する。
【００７９】
制御ＩＣ３０は、パッケージ４０´の内部の実装部４２に実装され、金属細線からなるワイヤー３１によって制御ＩＣ３０とパッケージ４０´は電気的に接続されるが、この形態は、第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。また、振動子１０と制御ＩＣ３０の配線および、制御ＩＣ３０の内部回路構成も第１の実施形態（図７参照）と同様であるので説明は省略する。
【００８０】
［第２の実施形態の振動子の構成説明：図９］
次に、第２の実施形態の振動子の構成の詳細を図９を用いて説明する。図９は第２の実施形態の振動子１０の正面図（図面上左側）と、正面図を切断線Ｃ−Ｃ´で切断した振動子１０の断面図（図面上右側）である。図９において、振動子１０は第１の実施形態と同様の形状であり、被支持部１５に固着された支持部材２０によって支持され、支持部材２０の中心が振動子１０の支持の中心位置Ｐ２となる。
【００８１】
また、支持部材２０上には前述したように錘５１が固着しており、この錘５１によって、第１の実施形態と同様に振動子１０の重心位置Ｐ１が調整される。ここで錘５１の形状は、第１の実施形態の錘５０よりも、支持の中心位置Ｐ２を基点として−Ｙ軸方向に所定の長さだけ長く、その分だけ面積が広い。これにより、錘５１は振動子１０の被支持部１５より−Ｙ軸方向にはみ出している。また、錘５１の厚みは錘５０よりも薄い形状である。
【００８２】
錘５１のこのような形状によって、錘５１の単体の重心は、第１の実施形態の錘５０の重心よりも−Ｙ軸方向に移動するので、錘５１が固着された振動子１０の重心調整位置Ｐ４は、第１の実施形態の重心調整位置Ｐ３よりも−Ｙ軸方向に移動できて、錘５１のＹ軸方向の長さを調整することで、重心調整位置Ｐ４は、Ｙ軸方向で支持の中心位置Ｐ２に一致させることが出来る。なお、支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ４のＸ軸方向のずれは、極めて小さいので無視できる。
【００８３】
また、図９の断面図から振動子１０のＺ軸方向に着目すると、錘５１は第１の実施形態の錘５０よりも薄いので、Ｚ軸方向の錘５１の重心は、支持の中心位置Ｐ２に近づくことができる。これにより、錘５１が固着された振動子１０のＺ軸方向の重心調整位置Ｐ４は、第１の実施形態の重心調整位置Ｐ３よりも支持の中心位置Ｐ２に近接して、振動子１０の支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ４は、Ｚ軸方向でほぼ一致させることが出来る。
【００８４】
すなわち、第２の実施形態の振動子１０の重心調整位置Ｐ４は、錘５１の形状を−Ｙ軸方向に長くして、且つ、厚みを薄くすることで、Ｘ軸Ｙ軸Ｚ軸のすべての方向で支持の中心位置Ｐ２に、ほぼ一致させることが出来る。
【００８５】
これにより、振動子１０に外部からパッケージ４０´（図８参照）を介して振動が伝わったとしても、振動子１０のＸ軸Ｙ軸Ｚ軸のすべての方向で支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ４が、ほぼ一致しているので、支持の中心位置Ｐ２を支点とするモーメントの発生は極めて小さくなり、これによって振動子１０の揺れ量は、更にわずかになる。
【００８６】
以上のように、第２の実施形態は、振動子１０の表面の片側に一つの錘５１を配置し、この錘５１の形状を−Ｙ軸方向に長くし、且つ、薄くすることで、支持部材２０による支持の中心位置Ｐ２と移動した重心調整位置Ｐ４とをほぼ一致させることが出来る。また、支持部材２０は弾性材の板バネ２１からなるので、振動子１０を浮上状態で支持することができ、また、振動子１０上に錘５１を設けることで、振動子１０の質量を適切な値に増やすことが出来る。
【００８７】
この結果、錘５１によって支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ４とをほぼ一致させることと、振動子１０を適切なバネ定数を有する弾性材の支持部材２０で支持し、且つ、錘５１によって振動子１０の質量を適切にすることで、振動子の振動伝達率を小さくできることの相乗効果により、優れた防振効果が発揮されて、外部から振動や衝撃による外乱が加えられたとしても、外乱を緩和し、更に外乱によって発生するモーメントは極めて小さいので、外来振動や衝撃に起因するノイズを低減して、安定した信号を出力する振動子デバイスを提供することが出来る。
【００８８】
なお、前述したように、錘５１は、−Ｙ軸方向に所定の長さだけ長くなるので、この錘５１の−Ｙ軸方向の延長分に応じて、振動子１０を組み込むパッケージ４０´のＹ軸方向の長さを長くする必要がある（図８参照）。このため、第２の実施形態の振動子デバイスは、外形サイズが多少大きくなるが、外乱による影響を受けにくい安定性が優先されるジャイロセンサなどに好適である。
【実施例３】
【００８９】
［第３の実施形態の振動子デバイスの構成説明：図１、図１０］
次に、第３の実施形態の振動子デバイスの構成を図１と図１０を用いて説明する。なお、図１は前述の第１の実施形態の振動子デバイスの半完成の正面図であるが、第３の実施形態の振動子デバイスの半完成の正面図は、図１と一部の符号は異なるが構成は同様であるので図１を用いて説明する。また、図１０は図１の切断線Ａ−Ａ´で切断した第３の実施形態の振動子デバイスの半完成の断面図である。なお、第１の実施形態の振動子デバイス１と同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。
【００９０】
図１および図１０において、符号３は第３の実施形態の振動子デバイスである。振動子デバイス３は、第１の実施形態と同様に角速度を検出するための振動型ジャイロセンサであり、振動子１０と制御ＩＣ３０と、パッケージ４０などによって構成される。振動子１０は、２本の駆動脚１１、１２と検出脚１３と基部１４及び被支持部１５とを備えた三脚音叉型の水晶振動子である。
【００９１】
振動子１０は、第１の実施形態と同様に被支持部１５の表面に支持部材２０が接着等によって固着されている。弾性材から成る支持部材２０の複数の板バネ２１は、振動子１０の被支持部１５の表面に固着されることで、振動子１０の電極（図３参照）と電気的に接続される。
【００９２】
パッケージ４０は、第１の実施形態のパッケージ４０と同様の仕様であり、外形サイズも第１の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００９３】
また、支持部材２０の複数の板バネ２１の先端は、第１の実施形態と同様にパッケージ４０の接続部４１に導電性接着剤等で固着される。これにより、振動子１０は、パッケージ４０のどの箇所にも接触せず、振動子１０は支持部材２０によって浮上状態で支持される。
【００９４】
符号５２は、第１の実施形態と同様にタングステンからなる錘であり、振動子１０の被支持部１５の表面の支持部材２０に接着剤等によって固着される。また、符号５３は、錘５２と同様にタングステンからなる錘であり、振動子１０の被支持部１５の裏面に接着剤等によって固着される。ここで、錘５２を第１の錘と定義し、錘５３を第２の錘と定義する。
【００９５】
この第１の錘５２は、第１の実施形態の錘５０と同等の形状であり、第２の錘５３の形状は第１の錘５２より小さい。この二つの第１の錘５２と第２の錘５３によって、振動子１０の重心位置Ｐ１は移動するが、詳細は後述する。なお、第２の錘５３は、振動子１０の裏側のパッケージ４０の隙間４５に置かれるので、パッケージの厚みに影響しない。
【００９６】
制御ＩＣ３０は、パッケージ４０の内部の実装部４２に実装され、金属細線からなるワイヤー３１によって制御ＩＣ３０とパッケージ４０は電気的に接続されるが、この形態は、第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。また、振動子１０と制御ＩＣ３０の配線および、制御ＩＣ３０の内部回路構成も第１の実施形態（図７参照）と同様であるの
で、説明は省略する。
【００９７】
［第３の実施形態の振動子の構成説明：図１１］
次に、第３の実施形態の振動子の構成の詳細を図１１を用いて説明する。図１１は第３の実施形態の振動子１０の正面図（図面上左側）と、正面図を切断線Ｄ−Ｄ´で切断した振動子１０の断面図（図面上右側）である。図１１において、振動子１０は第１の実施形態と同様の形状であり、被支持部１５で支持部材２０によって支持され、支持部材２０の中心が振動子１０の支持の中心位置Ｐ２となる。
【００９８】
また、振動子１０の表面の支持部材２０には、前述したように第１の錘５２が固着しており、また、振動子１０の裏面には第２の錘５３が固着している。なお、第２の錘５３は、図１１の正面図では破線で示している。第３の実施形態においては、この二つの錘である第１の錘５２と第２の錘５３によって、振動子１０の重心位置Ｐ１が調整される。
【００９９】
ここで第１の錘５２は、第１の実施形態の錘５０と同等の形状の錘であり、この第１の錘５２によって、振動子１０の重心は第１の実施形態の重心調整位置Ｐ３と同等の位置に調整される（図５、図６参照）。また、振動子１０の裏面の第２の錘５３の形状と固着位置を調整することで、第３の実施形態の振動子１０の重心調整位置Ｐ５は、Ｘ軸Ｙ軸Ｚ軸のすべてにおいて、支持部材２０の支持の中心位置Ｐ２と一致させることが出来る。
【０１００】
すなわち、第３の実施形態の重心調整位置Ｐ５のＹ軸方向は、第２の錘５３を第１の錘５２より−Ｙ軸方向にずらして振動子１０の裏面に固着することで、第１の実施形態で支持の中心位置Ｐ２より＋Ｙ軸方向にｙ１だけずれていた重心調整位置Ｐ３（図５参照）を、−Ｙ軸方向に調整して支持の中心位置Ｐ２に一致させることが出来る。
【０１０１】
また、第３の実施形態の重心調整位置Ｐ５のＺ軸方向においても、第２の錘５３を振動子１０の裏面に固着することで、第１の実施形態で＋Ｚ軸方向にｚ１だけずれていたＺ軸の重心調整位置Ｐ３（図６参照）を、−Ｚ軸方向に調整して支持の中心位置Ｐ２に一致させることが出来る。なお、Ｘ軸方向のずれについては、前述したようにわずかであるので無視できるが、完全に一致させる場合は、錘５２または錘５３を図面上左側（−Ｘ軸方向）に、わずかにずらして固着するとよい。
【０１０２】
以上のように、第３の実施形態は、振動子１０の両面に第１の錘５２と第２の錘５３を一つずつ配置し、これらの錘５２、５３の形状（重さ）と固着位置を調整することで、支持部材２０による支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ５とをＸ軸Ｙ軸Ｚ軸のすべてにおいて一致させることができ、防振マウントの理想形の構造を得ることが出来る。また、支持部材２０は弾性材の板バネ２１からなるので、振動子１０を浮上状態で支持することができ、また、振動子１０上に第１の錘５２と第２の錘５３を設けることで、振動子１０の質量を適切な値に増やすことが出来る。
【０１０３】
この結果、第１の錘５２と第２の錘５３によって支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ５とを一致させることと、振動子１０を適切なバネ定数を有する弾性材の支持部材２０で支持し、且つ、第１の錘５２と第２の錘５３によって振動子１０の質量を適切にすることで、振動子の振動伝達率を小さくできることの相乗効果により、優れた防振効果が発揮されて、外部から振動や衝撃による外乱が加えられたとしても、外乱を緩和し、更に外乱によって発生するモーメントをほぼ零にできるので、外来振動や衝撃に起因するノイズを低減して、安定した信号を出力する振動子デバイスを提供することが出来る。
【０１０４】
また、第３の実施形態の振動子デバイスは、第１の錘５２と第２の錘５３とを調整することで、支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ５とをＸ軸Ｙ軸Ｚ軸のすべてで一致させる
ことができるので、振動子デバイスをどのような姿勢で使用しても誤差の少ない安定した性能を得ることが出来、また、様々な方向からの外来振動や衝撃に対して耐振性に優れ、高いＳ／Ｎ比を有する高精度な振動子デバイスを提供出来る。
【０１０５】
また、第３の実施形態の振動子デバイスは、錘を二つに分けて振動子に固着することで、パッケージ内の限られたスペースを有効に活用でき、パッケージの小型化を実現できる。このため、外形サイズが小さく、且つ、優れた安定性が要求されるジャイロセンサに好適である。
【実施例４】
【０１０６】
［第４の実施形態の支持部材の構成説明：図１２］
次に、第４の実施形態の振動子に固着される支持部材の構成を図１２を用いて説明する。ここで、図１２（ａ）は第４の実施形態の支持部材２５の正面図、図１２（ｂ）は側面図、図１２（ｃ）は背面図である。図１２（ａ）〜図１２（ｃ）において、支持部材２５は、第１〜第３の実施形態の支持部材２０と同様に、フレキシブルプリント基板からなり、弾性材による複数の板バネ２６と、この板バネ２６に密着するシート状のポリイミドからなる基板２７で構成される。
【０１０７】
複数の板バネ２６は、銅箔にニッケルを下地とした金メッキを施しており、２６ａ〜２６ｅの複数に別れて構成されている。板バネ２６ａ、２６ｃ、及び板バネ２６ｂの一方の端部は、振動子１０の一方の側に位置し、板バネ２６ｄ、２６ｅ、及び板バネ２６ｂの他方の端部は、振動子１０の他方の側に位置するように、支持部材２５は振動子１０に固着される。
【０１０８】
そして、板バネ２６ｂは、第１の実施形態の板バネ２１ｂと同様に、振動子１０の一方の側から振動子１０の他方の側まで連続して形成された配線部２６ｂ´を有している。この板バネ２６ｂは、振動子１０と制御ＩＣ３０のグランド電極ＶＳＳに接続される。
【０１０９】
また、板バネ２６ａ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅは、図示するように、各板バネの端部から基板２７に繋がる領域が、図示するように波形の形状を有している。なお、板バネ２６ｂは、直線形状であるが、板バネ２６ｂも波形でもよい。このように、第４の実施形態は板バネ２６の形状を波形、または波形に近い形状にすることで、弾性材である板バネ２６のバネ定数を第１〜第３の実施形態の支持部材２０より小さくできる特徴を備えている。
【０１１０】
［第４の実施形態の振動子の構成説明：図１３］
次に、第４の実施形態の振動子の構成を図１３を用いて説明する。なお、第４の実施形態の振動子は、前述した第３の実施形態の振動子の構成で、支持部材２０を波形の板バネ２６を有する支持部材２５に変更したものである。ここで図１３は、振動子１０の正面図（図面上左側）と、正面図を切断線Ｅ−Ｅ´で切断した振動子１０の断面図（図面上右側）である。
【０１１１】
図１３において、第４の実施形態の振動子１０の形態は、前述の第３の実施形態の振動子１０と同一であり、振動子１０は、基部１４と接続した被支持部１５で支持部材２５によって支持される。
【０１１２】
また、振動子１０の表面の支持部材２５上には、第３の実施形態と同様な第１の錘５２が固着しており、また、振動子１０の裏面には、第２の錘５３が固着している。すなわち、第４の実施形態においても、第１の錘５２と第２の錘５３によって、振動子１０の重心位置Ｐ１が調整され、支持部材２５の支持の中心位置Ｐ２とＸ軸Ｙ軸Ｚ軸のすべてにおいて一致している重心調整位置Ｐ５が存在する。
【０１１３】
以上のように、第４の実施形態は、振動子１０の両面に第１の錘５２と第２の錘５３を一つずつ配置し、これらの錘５２、５３の形状と固着位置を調整することで、支持部材２５による支持の中心位置Ｐ２と移動した重心調整位置Ｐ５とを一致させることが出来る。また、支持部材２５は波形の板バネ２６によって柔らかくなり、バネ定数を小さく出来る。また、振動子１０上に第１の錘５２と第２の錘５３を設けることで、振動子１０の質量を適切な値に増やすことが出来る。
【０１１４】
この結果、第１の錘５２と第２の錘５３によって支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ５とを一致させることと、波形の板バネ２６によってバネ定数を適切に小さくした支持部材２５で振動子１０を支持し、且つ、第１の錘５２と第２の錘５３によって振動子１０の質量を適切にすることで、振動子の振動伝達率を小さくできることの相乗効果により、優れた防振効果が発揮されて、外部から振動や衝撃による外乱が加えられたとしても、外乱を大幅に緩和し、更に外乱によって発生するモーメントをほぼ零にできるので、外来振動や衝撃に起因するノイズを更に低減して、安定した信号を出力する振動子デバイスを提供することが出来る。
【０１１５】
なお、第４の実施形態の振動子の錘は二つに限定されず、波形のバネ材２６を有する支持部材２５は、錘が一つである第１の実施形態の振動子、または、錘の形状が異なる第２実施形態の振動子と組み合わせても良い。ここで、第４の実施形態の波形のバネ材２６を有する支持部材２５を、第１または第２の実施形態の振動子と組み合わせるならば、支持部材２５のバネ定数が小さくなる分、振動伝達率が小さくなるので、第１または第２の実施形態より更に安定した振動子デバイスを実現することが出来る。
【０１１６】
以上のように、本発明の振動子デバイスは、振動子上にタングステンの錘を固着し、弾性材の支持部材による振動子の支持の中心位置と振動子の重心位置とを、錘の形状や取り付け位置、数量等で調整して一致させると共に、振動子の振動伝達率を小さくすることにより、外来振動や衝撃に起因するノイズを低減して、外来振動による影響を受けにくい安定した信号を出力する振動子デバイスを提供することが出来るので、その効果はきわめて大きい。なお、本発明の振動子デバイスは、実施例において振動型ジャイロセンサとして説明したが、本発明はこれに限定されず、周波数基準用の振動子などにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明の振動子デバイスは、小型で耐振性に優れているので、デジタルカメラの手ぶれ防止機能や、カーナビゲーションシステムの位置検出機構など、角速度を高精度に検出するための振動型ジャイロセンサとして好適である。
【符号の説明】
【０１１８】
１、２、３ 振動子デバイス
１０ 振動子
１１、１２ 駆動脚
１３ 検出脚
１４ 基部
１５ 被支持部
１６ａ、１６ｂ 駆動電極
１７ａ、１７ｂ 検出電極
２０、２５ 支持部材
２１、２６ バネ材
２２、２７ 基板
３０ 制御ＩＣ
３１ ワイヤー
３２ 発振回路
３３ 検出回路
４０、４０´ パッケージ
４１ 接続部
４２ 実装部
４３ 配線電極
４４ 開口部
４５ 隙間
５０、５１ 錘
５２ 第１の錘
５３ 第２の錘
Ｐ１ 振動子の重心位置
Ｐ２ 振動子の支持の中心位置
Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５ 重心調整位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型ジャイロセンサなどに利用される耐振性に優れた振動子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラの手ぶれ防止機構やカーナビゲーションシステムの位置検出機構などで、角速度を検出するための振動型ジャイロセンサが用いられている。
【０００３】
物理法則によれば、角速度Ωで回転する座標系から見て運動する物体には、その相対速度Ｖに比例したコリオリ力Ｆｃが速度と直交する方向に作用し、その大きさと方向は次式で表される。
Ｆｃ＝２ｍＶ×Ω ・・・・（１）
ここで、ｍはコリオリ力が作用する物体の質量である。
【０００４】
振動型ジャイロセンサは、振動によって物体の運動を発生させることで、振動方向に直交する方向に作用するコリオリ力を捉えて回転を検出しようとする角速度センサであり、用いられる振動子には様々な形が提案されている。
【０００５】
このうち、基部から同一の方向にのみ延在した複数の振動脚を有し、片持ち支持でパッケージの内部に固定される振動型ジャイロセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この特許文献１の振動型ジャイロセンサは、基部と、駆動電極を有する駆動脚及び検出電極を有する検出脚を備えた３本の脚と、基部に結合し基部及び３本の脚をパッケージに取り付けるための被支持部とを備えた三脚音叉型振動子である。この振動子は、周波数基準などの通常用途の音叉型振動子に近い形状であるので、現状の製造工程を利用でき、製造が簡単でパッケージへの組み込みも容易である。
【０００７】
また、外来振動に起因するノイズを低減するため、ボンディングワイヤにより振動子を浮上状態で支持するジ振動型ジャイロセンサの構造が知られている（例えば、特許文献２参照）。この振動子は、バネ性のあるワイヤーによって支持されているので、耐振性を備え、温度変化に対する出力の安定性が改善されることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−６４６６２号公報（６頁、図１）
【特許文献２】特開２００６−１０５９６２号公報（５頁、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１の振動子は片持ち支持構造であり、振動子の被支持部は、この振動子を覆い保護するパッケージに固定しているので、外部からの振動や衝撃が直接的に振動子に伝達して、出力が外来振動に起因するノイズによって不安定になりＳ／Ｎ比が低下する課題がある。
【００１０】
また、特許文献２の振動子は、ダブルＴ型構造と呼ばれる複雑な形状であるので、振動子の製造、及び、パッケージへの取り付けが困難であって、生産性に問題がある。
【００１１】
このため、製造が簡単な通常用途の音叉型振動子に近い形状の三脚音叉型振動子を、特許文献２に記載のような弾性材による浮上状態で支持する構造が考えられる。しかし、この構造では外部からの振動や衝撃が、弾性材の支持部材によって緩和されたとしても、振動子の重心と弾性材の支持部材による支持の中心とが一致せず、適切な支持をすることができない問題ある。
【００１２】
以下、片持ち支持の三脚音叉型振動子を弾性材の支持部材で支持した場合の不具合を図１４と図１５を用いて説明する。図１４は、特許文献１と同様な従来の三脚音叉型の振動子１０に、弾性材からなる支持部材２０を貼り合わせて固着した振動型ジャイロセンサとして用いられる従来の振動子デバイス１００の正面図である。また、図１５は、図１４の切断線Ｆ−Ｆ´で切断した振動子デバイス１００の断面図である。
【００１３】
図１４と図１５において、振動子１０は駆動脚１１、１２と検出脚１３を備え、基部１４に結合し、基部１４及び３本の脚をパッケージ（図示せず）に取り付けるための被支持部１５とを備えた三脚音叉型振動子である。
【００１４】
また、支持部材２０は、弾性材からなる複数の板バネ２１と、この板バネ２１に密着するポリイミドからなる基板２２で構成される。この支持部材２０は、振動子１０の被支持部１５に接着によって固着され、複数の板バネ２１の先端部が図示しないパッケージに固着されることで、振動子１０は支持部材２０によって浮上状態で支持される構造となる。
【００１５】
また、Ｐ１は振動子１０の重心位置を示し、Ｐ２は支持部材２０の中心、すなわち、振動子１０の支持の中心位置を示している。ここで図示するように、振動子１０の重心位置Ｐ１と支持の中心位置Ｐ２は、振動子１０の長手方向のＹ軸方向で距離ｙ１０離れている（図１４）。また、振動子１０の重心位置Ｐ１と支持の中心位置Ｐ２は、振動子１０の厚み方向のＺ軸方向で距離ｚ１０離れている（図１５）。
【００１６】
ここで図１４において、振動子１０と支持部材２０が一体となった振動子デバイス１００に、外部から一例としてＹ軸と直交するＸ軸方向の振動が伝わったとすると、振動子デバイス１００は重心位置Ｐ１と支持の中心位置Ｐ２が大きく離れているので、支持の中心位置Ｐ２を支点とするＸ軸方向のモーメントが発生し、振動子デバイス１００は、Ｘ軸方向に大きな揺れ（矢印Ｘ１０）が発生する。
【００１７】
また同様に図１５において、振動子デバイス１００に外部からＺ軸方向の振動が伝わったとすると、振動子デバイス１００は、支持の中心位置Ｐ２を支点とするＺ軸方向のモーメントが発生し、振動子デバイス１００は、Ｚ軸方向に大きな揺れ（矢印Ｚ１０）が発生する。また、Ｙ軸方向の振動に対しても図示しないが揺れが発生し、これらの揺れは合成されて複雑な揺れとなる。
【００１８】
このように、従来の振動子デバイス１００は、弾性材の支持部材２０によって外来振動の伝達がある程度緩和されたとしても、重心位置Ｐ１と支持の中心位置Ｐ２が離れているために、わずかな外来振動でも揺れが発生してノイズとなって出力されるので、出力が安定せず誤差の大きなセンサとなって問題である。また、防振効果を高めるには、振動子の振動伝達率を低くする必要があるが、振動子を弾性材で支持しただけでは、振動伝達率を十分に低くすることが出来ない。
【００１９】
そこで本発明は、上記課題を解決し、振動子の重心位置と支持部材による支持の中心とを一致させ、また、振動子の振動伝達率を低くすることで、外来振動に起因するノイズの低減と、安定した振動子の支持を実現した振動子デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の振動子デバイスは、下記記載の構成を採用する。
【００２１】
本発明の振動子デバイスは、パッケージの内部で弾性材からなる支持部材により振動子が支持された振動子デバイスにおいて、振動子の複数の振動脚は、基部から同一の方向にのみ延在し、振動子は、基部と接続した被支持部で支持部材により支持され、振動子と異なる部材で形成した錘を振動子上に設けることで、支持部材による振動子の支持の中心位置と、錘が設けられた振動子の重心位置とを一致させたことを特徴とする。
【００２２】
また、支持部材として複数の板バネを備え、各板バネにより振動子が支持されたことを特徴とする。
【００２３】
また、各板バネはフレキシブルプリント基板からなることを特徴とする。
【００２４】
また、振動子に形成された電極と、パッケージに形成された配線とが、フレキシブル基板に形成された配線を介して接続したことを特徴とする。
【００２５】
また、振動子の一方の側に位置する板バネから振動子の他方の側に位置する板バネまで連続して形成された配線部を有し、該配線部上に振動子が支持されたことを特徴とする。
【００２６】
また、錘は、振動子の表面に設けられた第１の錘と振動子の裏面に設けられた第２の錘とからなることを特徴とする。
【００２７】
また、振動子は、水晶振動子であることを特徴とする。
【００２８】
また、錘は、タングステンからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の振動子デバイスは、振動子上に振動子と異なる部材で形成した錘を設けることで、支持部材による振動子の支持の中心位置と、錘が設けられた振動子の重心位置とを一致させることが出来る。また、支持部材は弾性材からなるので、振動子を浮上状態で支持することが出来る。また、振動子上に錘を設けることで、振動子の質量を適切な値に増やすことが出来る。
【００３０】
この結果、錘による支持の中心位置と振動子の重心位置とが一致することと、振動子を適切なバネ定数の弾性材で支持し、且つ、錘によって振動子の質量を適切にすることで、振動子の振動伝達率を小さくできることの相乗効果により、優れた防振効果が発揮されて、外来振動や衝撃に起因するノイズを低減して、安定した信号を出力する振動子デバイスを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態の振動子デバイスの半完成の正面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の振動子デバイスの半完成の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の振動子の電極の一例を説明する正面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の支持部材の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の振動子と支持部材と錘とを一体化した振動子の正面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の振動子と支持部材と錘とを一体化した振動子の断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の振動子デバイスの回路ブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の振動子デバイスの半完成の正面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の振動子と支持部材と錘とを一体化した振動子の正面図と断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の振動子デバイスの半完成の断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の振動子と支持部材と第１の錘と第２の錘とを一体化した振動子の正面図と断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態の支持部材の一例を示す説明図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態の振動子と支持部材と第１の錘と第２の錘とを一体化した振動子の正面図と断面図である。
【図１４】従来の三脚音叉型振動子に弾性材からなる支持部材を固着した振動子とＸ軸方向の揺れを説明する正面図である。
【図１５】従来の三脚音叉型振動子に弾性材からなる支持部材を固着した振動子とＺ軸方向の揺れを説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下図面に基づいて本発明の第１から第４の実施形態を詳述する。第１の実施形態の特徴は、振動子の表面に一つの錘を設けて、支持部材による支持の中心位置と振動子の重心位置とを略一致させた振動子デバイスである。第２の実施形態の特徴は、振動子の表面に設けた錘の面積を広く厚みを薄くして、支持部材による支持の中心位置と振動子の重心位置との一致の精度を向上させた振動子デバイスである。
【００３３】
第３の実施形態の特徴は、振動子の表面に第１の錘、裏面に第２の錘を設けて、支持部材による支持の中心位置と振動子の重心位置とを高い精度で一致させた振動子デバイスである。第４の実施形態の特徴は、振動子を支持する支持部材の複数の板バネの少なくとも一部を波形として、防振性を向上させた振動子デバイスである。
【実施例１】
【００３４】
［第１の実施形態の振動子デバイスの構成説明：図１、図２］
第１の実施形態の振動子デバイスの全体構成を図１と図２を用いて説明する。図１は第１の実施形態の振動子デバイスの半完成の正面図であり、図２は図１の切断線Ａ−Ａ´で切断した振動子デバイスの半完成の断面図である。なお、従来例として示した振動子デバイス（図１４、図１５）と同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。
【００３５】
図１及び図２において、符号１は、第１の実施形態の振動子デバイスである。振動子デバイス１は、角速度を検出するための振動型ジャイロセンサであり、振動子１０と制御ＩＣ３０と、パッケージ４０などによって構成される。振動子１０は、２本の駆動脚１１、１２と検出脚１３と基部１４及び被支持部１５とを備えた水晶で成る三脚音叉型の水晶振動子であり、水晶ウェハーからエッチング加工によって切り出されて形成されるものである。
【００３６】
振動子１０は、被支持部１５の表面に支持部材２０が接着等によって固着されている。支持部材２０は、従来例と同様に、弾性材からなる複数の板バネ２１と、この板バネ２１に密着する絶縁材のポリイミドからなる基板で構成されるが詳細は後述する。
【００３７】
パッケージ４０は、振動子１０を機械的に覆うために箱形であり、振動子１０と接続する複数の接続部４１と制御ＩＣ３０を実装する実装部４２を備えている。接続部４１の表面は、導電性の配線電極４３が形成されており、この配線電極４３は、図示しないがスルホール構造によってパッケージ４０の裏面に繋がっている。
【００３８】
また、支持部材２０の複数の板バネ２１の先端は、パッケージ４０の接続部４１に導電性接着剤等で固着される。この構成によって、振動子１０はパッケージ４０の内部で、パッケージ４０のどの箇所にも接触せず、弾性を有する支持部材２０によって浮上状態で支持される。また、ここでは図示しないが振動子１０の各電極は、固着される支持部材２０の板バネ２１を配線として、パッケージ４０の配線電極４３と電気的に接続される。
【００３９】
また、符号５０はタングステンからなる錘であり、振動子１０の被支持部１５の表面の支持部材２０に接着剤等によって固着される。錘５０は薄い直方体形状であり、タングステンは極めて重い金属であるので、小さな形状であっても振動子１０の重心位置を移動させることが出来る。なお、錘５０の材料はタングステンに限定されず、比重が振動子より大きく加工性に問題がなければ、他の材料でもよい。例えば、純タングステンの他、タングステン含有の合金等の金属材料等、または、酸化物などの絶縁材料でもよい。
【００４０】
ここで、Ｐ１は前述したように、振動子１０の重心位置を示し、Ｐ２は支持部材２０の中心、すなわち、支持部材２０による振動子１０の支持の中心位置を示している。なお、重心位置Ｐ１は、振動子１０の図面上、右側に細い検出脚１３が位置していることなどにより、振動子１０の中心からわずかに右側（＋Ｘ軸方向）にずれている。
【００４１】
また、Ｐ３は錘５０を振動子１０に固着したことによって移動した振動子１０の新たな重心位置であり、重心調整位置Ｐ３と定義する。このように、錘５０を振動子１０の被支持部１５に固着することによって、振動子１０の重心位置は錘５０の重さによって大きく移動し、重心調整位置Ｐ３は支持の中心位置Ｐ２に近接して略一致する。
【００４２】
制御ＩＣ３０は、パッケージ４０の内部の実装部４２に実装され、金属細線からなるワイヤー３１によって制御ＩＣ３０とパッケージ４０の配線パターン（図示せず）と電気的接続される。そして、配線パターンの一部は、スルホール構造（図示せず）によってパッケージ４０の裏面に繋がり、外部と電気的に接続するための電極となる。また、他の配線パターンは、接続部４１の配線電極４３と繋がって、制御ＩＣ３０と振動子１０の電極とを電気的に接続する。
【００４３】
パッケージ４０は、図示しないが平面状の蓋体をパッケージ４０の開口部４４に被せて接着剤等によって固着することで、振動子１０と制御ＩＣ３０を機械的に覆い、振動子デバイス１が完成する。
【００４４】
［第１の実施形態の振動子の電極パターンの説明：図３］
次に、第１の実施形態の振動子の電極パターンの一例を図３を用いて説明する。図３において、振動子１０は前述したように、基部１４から同一の方向にのみ延在する複数の振動脚を有しており、振動脚は２本の駆動脚１１、１２と１本の検出脚１３によって構成され、また、基部１４と接続する被支持部１５を有している。
【００４５】
振動子１０の２本の駆動脚１１、１２は、駆動電極１６ａ、１６ｂで覆われており、１本の検出脚１３は、検出電極１７ａ、１７ｂで覆われている。これらの駆動電極１６ａ、１６ｂと検出電極１７ａ、１７ｂは、それぞれ配線パターンによって基部１４を経由して被支持部１５に伝達され、被支持部１５の表面に図示するような所定の面積を有する電極パターンが形成される。
【００４６】
すなわち、被支持部１５の図面上の左側に駆動電極１６ａ、１６ｂの電極パターンが形成され、被支持部１５の図面上の右側に検出電極１７ａ、１７ｂの電極パターンが形成される。この被支持部１５のそれぞれの電極バターンは、被支持部１５に固着される支持部材２０の板バネ２１と電気的に接続し、この支持部材２０の板バネ２１を配線としてパッ
ケージ４０の配線電極４３に接続されて、パッケージ４０の配線パターンとワイヤー３１を介して制御ＩＣ３０に接続される（図１参照）。
【００４７】
また、ＶＳＳはグランド電極であり、振動子１０の所定の箇所に引き回されて、駆動電極１６ａ、１６ｂと検出電極１７ａ、１７ｂを電気的にシールドする。このグランド電極ＶＳＳは、図示するように被支持部１５の中心付近に所定の面積の電極が形成され、被支持部１５に固着される支持部材２０の特定の板バネ２１と電気的に接続して、パッケージ４０の配線パターンとワイヤー３１を介して制御ＩＣ３０に接続される。
【００４８】
振動子１０のこれらの電極パターンは、すべての実施形態の振動子に共通であるが、図３以外で示す振動子１０は、図面を見やすくするために各電極の図示を省略している。なお、振動子１０に形成される電極パターンは、図３に限定されず、振動子の仕様に応じて任意に変更してよい。また、振動子１０の各電極と制御ＩＣ３０の接続の詳細は後述する。
【００４９】
［第１の実施形態の支持部材の構成説明：図４］
次に、振動子１０を浮上状態で支持する支持部材２０の詳細を図４を用いて説明する。なお、支持部材２０は、後述する第２、第３の実施形態においても同一のものが用いられる。ここで、図４（ａ）は支持部材２０の正面図、図４（ｂ）は側面図、図４（ｃ）は背面図である。図４（ａ）〜図４（ｃ）において、支持部材２０は、フレキシブルプリント基板からなり、弾性材による複数の板バネ２１と、この板バネに密着する薄いシート状のポリイミドからなる基板２２で構成される。
【００５０】
複数の板バネ２１は、銅箔にニッケルを下地とした金メッキを施しており、板バネ２１ａ〜２１ｅの複数に別れて構成されている。このように板バネ２１ａ〜２１ｅは個々に別れているが、以降の説明において、板バネ２１と記載する場合は板バネ全体を意味するものとする。板バネ２１ａ、２１ｃ、及び板バネ２１ｂの一方の端部は、振動子１０の一方の側に位置し、板バネ２１ｄ、２１ｅ、及び板バネ２１ｂの他方の端部は、振動子１０の他方の側に位置するように、支持部材２０は振動子１０に固着される。
【００５１】
そして、板バネ２１ｂは、振動子１０の一方の側から振動子１０の他方の側まで連続して形成された配線部２１ｂ´を有しており、この配線部２１ｂ´上に振動子１０が固着して支持される。なお、この板バネ２１ｂは、支持部材２０が振動子１０の被支持部１５に固着されたとき、前述した振動子１０のグランド電極ＶＳＳに接続される（図３参照）。
【００５２】
また、板バネ２１ａ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅは、振動子１０の駆動電極と検出電極にそれぞれ接続される。すなわち、支持部材２０の板バネ２１は、振動子１０の各電極とパッケージ４０の配線パターンとを電気的に接続する配線としての機能を有しており、振動子１０に形成された各電極とパッケージ４０内の制御ＩＣ３０とは、フレキシブルプリント基板の配線である支持部材２０の板バネ２１を介して接続されるのである。
【００５３】
そして、各板バネ２１は、絶縁性のポリイミドからなる基板２２によって固定され一体化しており、きわめて薄いフレキシブルプリント基板の形態を有している。また、支持部材２０の板バネ２１は弾性体であるので、振動子１０を浮上状態で支持する機能を備えており、支持部材２０によって外部からの振動や衝撃は緩和される。また、各板バネ２１の先端部分をパッケージ４０に固着した場合（図１参照）、支持部材２０は上下左右が対象であるので、支持部材２０の中心が支持の中心位置Ｐ２そのものとなる。なお、支持部材２０の背面側（図４（ｃ））が、振動子１０の被支持部１５に固着されて、支持部材２０の板バネ２１と振動子１０の電極が接続される。
【００５４】
このように、振動子１０を支持する支持部材２０は、複数の板バネ２１を備えるので、振動子を安定して支持することが出来る。また、支持部材２０を構成する各板バネ２１はフレキシブルプリント基板からなるので、極めて小型の支持部材を高精度に一括して製造でき、振動子デバイスの小型化と、形状や特性のばらつきが少ない高性能な振動子デバイスを提供できる。
【００５５】
［第１の実施形態の振動子の構成説明：図５、図６］
次に、第１の実施形態の振動子の構成の詳細を図５と図６を用いて説明する。図５は、振動子１０の正面図であり、図６は図５の正面図の切断線Ｂ−Ｂ´で切断した振動子１０の断面図である。図５及び図６において、振動子１０は前述したように、基部１４と２本の駆動脚１１、１２と１本の検出脚１３を有しており、被支持部１５で支持部材２０によって支持される。
【００５６】
また、振動子１０の被支持部１５の表面に固着された支持部材２０の基板２２（図４（ａ）参照）上には、錘５０が固着しており、この錘５０によって、前述したように、振動子１０の重心位置Ｐ１が調整されて、支持部材２０の支持の中心位置Ｐ２に略一致した重心調整位置Ｐ３に移動する。なお、錘５０は振動子１０の被支持部１５からはみ出さない形状に設計され、振動子１０を覆うパッケージ４０の小型化を優先している。
【００５７】
ここで図５に示すように、支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ３は近接するが、細かくは振動子１０の支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ３は、Ｙ軸方向で距離ｙ１だけずれている。これは、一つの錘５０の大きさ（重さ）と固着位置では、振動子１０の重心位置Ｐ１を調整しきれないからである。
【００５８】
また、図６において振動子１０の厚み方向のＺ軸方向に着目すると、重心位置Ｐ１を調整するための錘５０は、振動子１０の表面の片側に固着しているので、重心調整位置Ｐ３は、錘５０が固着されている方向（＋Ｚ軸方向）に移動してしまう。このため、振動子１０の支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ３は、Ｚ軸方向で距離ｚ１だけずれている。
【００５９】
このように、第１の実施形態においては、振動子１０の重心調整位置Ｐ３は、錘５０によって調整されて支持の中心位置Ｐ２に近接し略一致するが、Ｙ軸方向においてもＺ軸方向においても、それぞれ距離ｙ１、距離ｚ１だけずれている。なお、Ｘ軸方向も前述したように、重心位置Ｐ１が検出脚１３側（＋Ｘ軸方向）にずれていることによって、支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ３は、わずかにずれているが、ずれ量は極めて小さいので無視できる。
【００６０】
以上のことから、振動子１０に外部からパッケージ４０（図１参照）を介して振動や衝撃が伝わると、振動子１０は支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ３のずれ量に応じたモーメントが、支持の中心位置Ｐ２を支点として発生し、振動子１０は、矢印Ｘ１（Ｘ軸方向、図５）や矢印Ｚ１（Ｚ軸方向、図６）のような揺れが発生する。
【００６１】
また、これらの揺れＸ１、Ｚ１は合成されて複雑な揺れとなるが、前述したように、重心調整位置Ｐ３は錘５０によって調整されて支持の中心位置Ｐ２に近接しているので、外部からの振動によって発生するモーメントは従来例（図１４、図１５参照）と比較して小さくなり、従って揺れ量はわずかであって、振動子デバイス１の安定性は大きく改善される。
【００６２】
［第１の実施形態の振動子デバイスの回路構成の説明：図７］
次に、第１の実施形態の振動子デバイスの回路構成の概略を図７のブロック図を用いて説明する。図７において、振動子デバイス１は、振動子１０と、この振動子１０を発振さ
せて角速度を検出する制御ＩＣ３０によって構成される。振動子１０は、２本の駆動脚１１、１２と１本の検出脚１３を有するが、このブロック図では、便宜上、駆動脚１１、１２をひとつとして図示している。
【００６３】
制御ＩＣ３０は、振動子１０を発振させる発振回路３２と、振動子１０に印加された角速度に起因して発生する検出信号を入力して角速度に相当する信号を外部に出力する検出回路３３を有している。
【００６４】
制御ＩＣ３０の発振回路３２は、図示しないが、電流電圧変換回路、移相回路、振幅検出回路、利得可変増幅回路等によって構成され、これらの回路の動作によって、振動子１０を発振させ、帰還信号に応じて駆動信号の大きさを調整し、振動子１０の振動振幅を常に一定状態に保持する機能を備えている。
【００６５】
また、検出回路３３は、図示しないが、二つの変位検出回路、差動増幅回路、同期検波回路、増幅回路、ローパスフィルタ等によって構成される。ここで、二つの変位検出回路は、振動子１０の検出電極に接続されて検出信号を出力し、各回路の動作によって振動子１０に印加された角速度に応じた角速度出力信号ＯＵＴ１を出力する。
【００６６】
また、振動子１０の各電極と制御ＩＣ３０とは、前述したように、支持部材２０の板バネ２１を配線として接続される。たとえば、振動子１０の駆動脚１１、１２の駆動電極１６ａ、１６ｂは、板バネ２１ａと２１ｃを介して制御ＩＣ３０の発振回路３２に接続される。また、振動子１０の検出脚１３の検出電極１７ａ、１７ｂは、板バネ２１ｄと２１ｅを介して制御ＩＣ３０の検出回路３３に接続される。また、振動子１０のＶＳＳ（図示せず）は、板バネ２１ｂを介して、回路のＶＳＳに接続される。
【００６７】
なお、図１の説明で前述したように、制御ＩＣ３０は、ワイヤー３１を介してパッケージ４０の配線パターンに接続されるが、このブロック図では、ワイヤー３１は図示を省略している。また、制御ＩＣ３０は、外部から電源供給を受けて動作するが、電源関係の配線も図示を省略している。
【００６８】
以上のように、第１の実施形態は、振動子１０の表面の片側に一つの錘５０を配置し、この錘５０によって振動子１０の重心位置Ｐ１を移動させ、支持部材２０による支持の中心位置Ｐ２と移動した重心調整位置Ｐ３とを近接し略一致させることが出来るので、防振マウントの理想形に近い構造を得ることが出来る。また、支持部材２０は弾性材の板バネ２１からなるので、振動子１０を浮上状態で支持することができ、また、振動子１０上に錘５０を設けることで、振動子１０の質量を適切な値に増やすことが出来る。
【００６９】
この結果、錘５０によって支持の中心位置Ｐ２と振動子１０の重心調整位置Ｐ３とを近接させることと、振動子１０を適切なバネ定数を有する弾性材の支持部材２０で支持し、且つ、錘５０によって振動子１０の質量を適切にすることで、振動子の振動伝達率を小さくできることの相乗効果により、優れた防振効果が発揮されて、外部から振動や衝撃による外乱が加えられたとしても、外乱を緩和し、更に外乱によって発生するモーメントを小さくできるので、外来振動や衝撃に起因するノイズを低減して、安定した信号を出力する振動子デバイスを提供することが出来る。
【００７０】
また、上下左右が対称である複数の板バネ２１を備えた支持部材２０によって振動子１０を支持しているので、振動子１０を安定して支持することが出来る。また、支持部材２０の板バネ２１はフレキシブルプリント基板からなるので、極めて小型の支持部材を高精度に一括して製造でき、振動子デバイスの小型化と、特性ばらつきの少ない高性能な振動子デバイスを提供できる。
【００７１】
また、振動子１０の複数の振動脚は、基部１４から同一の方向にのみ延在する音叉型であり、周波数基準などの通常用途の音叉型振動子に近い形状であるので、現状の製造工程をそのままで利用でき、製造が簡単でパッケージへの組み込みも容易である。
【００７２】
また、第１の実施形態の振動子１０に固着される錘５０は、振動子１０の片面に一つだけ配置されているので、錘の取り付けが容易であり、また、錘５０は振動子１０からはみ出さないので、小型のパッケージの中に振動子を組み込むことが出来、小型化の要求が強い携帯型電子機器への搭載に好適な振動子デバイスを提供できる。
【実施例２】
【００７３】
［第２の実施形態の振動子デバイスの構成説明：図８］
次に、第２の実施形態の振動子デバイスの全体構成を図８を用いて説明する。図８は第２の実施形態の振動子デバイスの半完成の正面図である。なお、第１の実施形態の振動子デバイス（図１参照）と同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。
【００７４】
図８において、符号２は第２の実施形態の振動子デバイスである。振動子デバイス２は、第１の実施形態と同様に角速度を検出するための振動型ジャイロセンサであり、振動子１０と制御ＩＣ３０と、パッケージ４０´などによって構成される。振動子１０は、２本の駆動脚１１、１２と検出脚１３と基部１４及び被支持部１５とを備えた水晶で成る三脚音叉型の水晶振動子である。
【００７５】
振動子１０は、第１の実施形態と同様に被支持部１５の表面に支持部材２０が接着等によって固着されている。弾性材から成る支持部材２０の複数の板バネ２１は、振動子１０の被支持部１５の表面に固着されることで、振動子１０の電極（図３参照）と電気的に接続される。
【００７６】
パッケージ４０´は、第１の実施形態のパッケージ４０と同様であるが、パッケージ４０´のＹ軸方向（長手方向）は、第１の実施形態のパッケージ４０よりも所定の長さだけ長く設計されている。これについて詳細は後述するが、振動子１０に固着される第２の実施形態の錘が、第１の実施形態の錘５０より、Ｙ軸方向に長いからである。
【００７７】
また、支持部材２０の複数の板バネ２１の先端は、第１の実施形態と同様に、パッケージ４０´の接続部４１に導電性接着剤等で固着される。これにより、振動子１０は、パッケージ４０´のどの箇所にも接触せず、振動子１０は支持部材２０によって浮上状態で支持される。また、振動子１０の各電極（図３参照）は、固着される板バネ２１を介して、パッケージ４０´の配線電極４３と電気的に接続される。
【００７８】
符号５１はタングステンからなる錘であり、振動子１０の被支持部１５の表面の支持部材２０上に接着剤等によって固着される。この錘５１は、第１の実施形態の錘５０よりもＹ軸方向に長いために面積が広く、且つ厚みが薄い形状である。この錘５１の形状によって、第２の実施形態の振動子１０の重心調整位置は、第１の実施形態の重心調整位置Ｐ３と異なるが、この第２の実施形態の重心調整位置の詳細は後述する。
【００７９】
制御ＩＣ３０は、パッケージ４０´の内部の実装部４２に実装され、金属細線からなるワイヤー３１によって制御ＩＣ３０とパッケージ４０´は電気的に接続されるが、この形態は、第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。また、振動子１０と制御ＩＣ３０の配線および、制御ＩＣ３０の内部回路構成も第１の実施形態（図７参照）と同様であるので説明は省略する。
【００８０】
［第２の実施形態の振動子の構成説明：図９］
次に、第２の実施形態の振動子の構成の詳細を図９を用いて説明する。図９は第２の実施形態の振動子１０の正面図（図面上左側）と、正面図を切断線Ｃ−Ｃ´で切断した振動子１０の断面図（図面上右側）である。図９において、振動子１０は第１の実施形態と同様の形状であり、被支持部１５に固着された支持部材２０によって支持され、支持部材２０の中心が振動子１０の支持の中心位置Ｐ２となる。
【００８１】
また、支持部材２０上には前述したように錘５１が固着しており、この錘５１によって、第１の実施形態と同様に振動子１０の重心位置Ｐ１が調整される。ここで錘５１の形状は、第１の実施形態の錘５０よりも、支持の中心位置Ｐ２を基点として−Ｙ軸方向に所定の長さだけ長く、その分だけ面積が広い。これにより、錘５１は振動子１０の被支持部１５より−Ｙ軸方向にはみ出している。また、錘５１の厚みは錘５０よりも薄い形状である。
【００８２】
錘５１のこのような形状によって、錘５１の単体の重心は、第１の実施形態の錘５０の重心よりも−Ｙ軸方向に移動するので、錘５１が固着された振動子１０の重心調整位置Ｐ４は、第１の実施形態の重心調整位置Ｐ３よりも−Ｙ軸方向に移動できて、錘５１のＹ軸方向の長さを調整することで、重心調整位置Ｐ４は、Ｙ軸方向で支持の中心位置Ｐ２に一致させることが出来る。なお、支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ４のＸ軸方向のずれは、極めて小さいので無視できる。
【００８３】
また、図９の断面図から振動子１０のＺ軸方向に着目すると、錘５１は第１の実施形態の錘５０よりも薄いので、Ｚ軸方向の錘５１の重心は、支持の中心位置Ｐ２に近づくことができる。これにより、錘５１が固着された振動子１０のＺ軸方向の重心調整位置Ｐ４は、第１の実施形態の重心調整位置Ｐ３よりも支持の中心位置Ｐ２に近接して、振動子１０の支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ４は、Ｚ軸方向でほぼ一致させることが出来る。
【００８４】
すなわち、第２の実施形態の振動子１０の重心調整位置Ｐ４は、錘５１の形状を−Ｙ軸方向に長くして、且つ、厚みを薄くすることで、Ｘ軸Ｙ軸Ｚ軸のすべての方向で支持の中心位置Ｐ２に、ほぼ一致させることが出来る。
【００８５】
これにより、振動子１０に外部からパッケージ４０´（図８参照）を介して振動が伝わったとしても、振動子１０のＸ軸Ｙ軸Ｚ軸のすべての方向で支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ４が、ほぼ一致しているので、支持の中心位置Ｐ２を支点とするモーメントの発生は極めて小さくなり、これによって振動子１０の揺れ量は、更にわずかになる。
【００８６】
以上のように、第２の実施形態は、振動子１０の表面の片側に一つの錘５１を配置し、この錘５１の形状を−Ｙ軸方向に長くし、且つ、薄くすることで、支持部材２０による支持の中心位置Ｐ２と移動した重心調整位置Ｐ４とをほぼ一致させることが出来る。また、支持部材２０は弾性材の板バネ２１からなるので、振動子１０を浮上状態で支持することができ、また、振動子１０上に錘５１を設けることで、振動子１０の質量を適切な値に増やすことが出来る。
【００８７】
この結果、錘５１によって支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ４とをほぼ一致させることと、振動子１０を適切なバネ定数を有する弾性材の支持部材２０で支持し、且つ、錘５１によって振動子１０の質量を適切にすることで、振動子の振動伝達率を小さくできることの相乗効果により、優れた防振効果が発揮されて、外部から振動や衝撃による外乱が加えられたとしても、外乱を緩和し、更に外乱によって発生するモーメントは極めて小さいので、外来振動や衝撃に起因するノイズを低減して、安定した信号を出力する振動子デバイスを提供することが出来る。
【００８８】
なお、前述したように、錘５１は、−Ｙ軸方向に所定の長さだけ長くなるので、この錘５１の−Ｙ軸方向の延長分に応じて、振動子１０を組み込むパッケージ４０´のＹ軸方向の長さを長くする必要がある（図８参照）。このため、第２の実施形態の振動子デバイスは、外形サイズが多少大きくなるが、外乱による影響を受けにくい安定性が優先されるジャイロセンサなどに好適である。
【実施例３】
【００８９】
［第３の実施形態の振動子デバイスの構成説明：図１、図１０］
次に、第３の実施形態の振動子デバイスの構成を図１と図１０を用いて説明する。なお、図１は前述の第１の実施形態の振動子デバイスの半完成の正面図であるが、第３の実施形態の振動子デバイスの半完成の正面図は、図１と一部の符号は異なるが構成は同様であるので図１を用いて説明する。また、図１０は図１の切断線Ａ−Ａ´で切断した第３の実施形態の振動子デバイスの半完成の断面図である。なお、第１の実施形態の振動子デバイス１と同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。
【００９０】
図１および図１０において、符号３は第３の実施形態の振動子デバイスである。振動子デバイス３は、第１の実施形態と同様に角速度を検出するための振動型ジャイロセンサであり、振動子１０と制御ＩＣ３０と、パッケージ４０などによって構成される。振動子１０は、２本の駆動脚１１、１２と検出脚１３と基部１４及び被支持部１５とを備えた三脚音叉型の水晶振動子である。
【００９１】
振動子１０は、第１の実施形態と同様に被支持部１５の表面に支持部材２０が接着等によって固着されている。弾性材から成る支持部材２０の複数の板バネ２１は、振動子１０の被支持部１５の表面に固着されることで、振動子１０の電極（図３参照）と電気的に接続される。
【００９２】
パッケージ４０は、第１の実施形態のパッケージ４０と同様の仕様であり、外形サイズも第１の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００９３】
また、支持部材２０の複数の板バネ２１の先端は、第１の実施形態と同様にパッケージ４０の接続部４１に導電性接着剤等で固着される。これにより、振動子１０は、パッケージ４０のどの箇所にも接触せず、振動子１０は支持部材２０によって浮上状態で支持される。
【００９４】
符号５２は、第１の実施形態と同様にタングステンからなる錘であり、振動子１０の被支持部１５の表面の支持部材２０に接着剤等によって固着される。また、符号５３は、錘５２と同様にタングステンからなる錘であり、振動子１０の被支持部１５の裏面に接着剤等によって固着される。ここで、錘５２を第１の錘と定義し、錘５３を第２の錘と定義する。
【００９５】
この第１の錘５２は、第１の実施形態の錘５０と同等の形状であり、第２の錘５３の形状は第１の錘５２より小さい。この二つの第１の錘５２と第２の錘５３によって、振動子１０の重心位置Ｐ１は移動するが、詳細は後述する。なお、第２の錘５３は、振動子１０の裏側のパッケージ４０の隙間４５に置かれるので、パッケージの厚みに影響しない。
【００９６】
制御ＩＣ３０は、パッケージ４０の内部の実装部４２に実装され、金属細線からなるワイヤー３１によって制御ＩＣ３０とパッケージ４０は電気的に接続されるが、この形態は、第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。また、振動子１０と制御ＩＣ３０の配線および、制御ＩＣ３０の内部回路構成も第１の実施形態（図７参照）と同様であるの
で、説明は省略する。
【００９７】
［第３の実施形態の振動子の構成説明：図１１］
次に、第３の実施形態の振動子の構成の詳細を図１１を用いて説明する。図１１は第３の実施形態の振動子１０の正面図（図面上左側）と、正面図を切断線Ｄ−Ｄ´で切断した振動子１０の断面図（図面上右側）である。図１１において、振動子１０は第１の実施形態と同様の形状であり、被支持部１５で支持部材２０によって支持され、支持部材２０の中心が振動子１０の支持の中心位置Ｐ２となる。
【００９８】
また、振動子１０の表面の支持部材２０には、前述したように第１の錘５２が固着しており、また、振動子１０の裏面には第２の錘５３が固着している。なお、第２の錘５３は、図１１の正面図では破線で示している。第３の実施形態においては、この二つの錘である第１の錘５２と第２の錘５３によって、振動子１０の重心位置Ｐ１が調整される。
【００９９】
ここで第１の錘５２は、第１の実施形態の錘５０と同等の形状の錘であり、この第１の錘５２によって、振動子１０の重心は第１の実施形態の重心調整位置Ｐ３と同等の位置に調整される（図５、図６参照）。また、振動子１０の裏面の第２の錘５３の形状と固着位置を調整することで、第３の実施形態の振動子１０の重心調整位置Ｐ５は、Ｘ軸Ｙ軸Ｚ軸のすべてにおいて、支持部材２０の支持の中心位置Ｐ２と一致させることが出来る。
【０１００】
すなわち、第３の実施形態の重心調整位置Ｐ５のＹ軸方向は、第２の錘５３を第１の錘５２より−Ｙ軸方向にずらして振動子１０の裏面に固着することで、第１の実施形態で支持の中心位置Ｐ２より＋Ｙ軸方向にｙ１だけずれていた重心調整位置Ｐ３（図５参照）を、−Ｙ軸方向に調整して支持の中心位置Ｐ２に一致させることが出来る。
【０１０１】
また、第３の実施形態の重心調整位置Ｐ５のＺ軸方向においても、第２の錘５３を振動子１０の裏面に固着することで、第１の実施形態で＋Ｚ軸方向にｚ１だけずれていたＺ軸の重心調整位置Ｐ３（図６参照）を、−Ｚ軸方向に調整して支持の中心位置Ｐ２に一致させることが出来る。なお、Ｘ軸方向のずれについては、前述したようにわずかであるので無視できるが、完全に一致させる場合は、錘５２または錘５３を図面上左側（−Ｘ軸方向）に、わずかにずらして固着するとよい。
【０１０２】
以上のように、第３の実施形態は、振動子１０の両面に第１の錘５２と第２の錘５３を一つずつ配置し、これらの錘５２、５３の形状（重さ）と固着位置を調整することで、支持部材２０による支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ５とをＸ軸Ｙ軸Ｚ軸のすべてにおいて一致させることができ、防振マウントの理想形の構造を得ることが出来る。また、支持部材２０は弾性材の板バネ２１からなるので、振動子１０を浮上状態で支持することができ、また、振動子１０上に第１の錘５２と第２の錘５３を設けることで、振動子１０の質量を適切な値に増やすことが出来る。
【０１０３】
この結果、第１の錘５２と第２の錘５３によって支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ５とを一致させることと、振動子１０を適切なバネ定数を有する弾性材の支持部材２０で支持し、且つ、第１の錘５２と第２の錘５３によって振動子１０の質量を適切にすることで、振動子の振動伝達率を小さくできることの相乗効果により、優れた防振効果が発揮されて、外部から振動や衝撃による外乱が加えられたとしても、外乱を緩和し、更に外乱によって発生するモーメントをほぼ零にできるので、外来振動や衝撃に起因するノイズを低減して、安定した信号を出力する振動子デバイスを提供することが出来る。
【０１０４】
また、第３の実施形態の振動子デバイスは、第１の錘５２と第２の錘５３とを調整することで、支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ５とをＸ軸Ｙ軸Ｚ軸のすべてで一致させる
ことができるので、振動子デバイスをどのような姿勢で使用しても誤差の少ない安定した性能を得ることが出来、また、様々な方向からの外来振動や衝撃に対して耐振性に優れ、高いＳ／Ｎ比を有する高精度な振動子デバイスを提供出来る。
【０１０５】
また、第３の実施形態の振動子デバイスは、錘を二つに分けて振動子に固着することで、パッケージ内の限られたスペースを有効に活用でき、パッケージの小型化を実現できる。このため、外形サイズが小さく、且つ、優れた安定性が要求されるジャイロセンサに好適である。
【実施例４】
【０１０６】
［第４の実施形態の支持部材の構成説明：図１２］
次に、第４の実施形態の振動子に固着される支持部材の構成を図１２を用いて説明する。ここで、図１２（ａ）は第４の実施形態の支持部材２５の正面図、図１２（ｂ）は側面図、図１２（ｃ）は背面図である。図１２（ａ）〜図１２（ｃ）において、支持部材２５は、第１〜第３の実施形態の支持部材２０と同様に、フレキシブルプリント基板からなり、弾性材による複数の板バネ２６と、この板バネ２６に密着するシート状のポリイミドからなる基板２７で構成される。
【０１０７】
複数の板バネ２６は、銅箔にニッケルを下地とした金メッキを施しており、２６ａ〜２６ｅの複数に別れて構成されている。板バネ２６ａ、２６ｃ、及び板バネ２６ｂの一方の端部は、振動子１０の一方の側に位置し、板バネ２６ｄ、２６ｅ、及び板バネ２６ｂの他方の端部は、振動子１０の他方の側に位置するように、支持部材２５は振動子１０に固着される。
【０１０８】
そして、板バネ２６ｂは、第１の実施形態の板バネ２１ｂと同様に、振動子１０の一方の側から振動子１０の他方の側まで連続して形成された配線部２６ｂ´を有している。この板バネ２６ｂは、振動子１０と制御ＩＣ３０のグランド電極ＶＳＳに接続される。
【０１０９】
また、板バネ２６ａ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅは、図示するように、各板バネの端部から基板２７に繋がる領域が、図示するように波形の形状を有している。なお、板バネ２６ｂは、直線形状であるが、板バネ２６ｂも波形でもよい。このように、第４の実施形態は板バネ２６の形状を波形、または波形に近い形状にすることで、弾性材である板バネ２６のバネ定数を第１〜第３の実施形態の支持部材２０より小さくできる特徴を備えている。
【０１１０】
［第４の実施形態の振動子の構成説明：図１３］
次に、第４の実施形態の振動子の構成を図１３を用いて説明する。なお、第４の実施形態の振動子は、前述した第３の実施形態の振動子の構成で、支持部材２０を波形の板バネ２６を有する支持部材２５に変更したものである。ここで図１３は、振動子１０の正面図（図面上左側）と、正面図を切断線Ｅ−Ｅ´で切断した振動子１０の断面図（図面上右側）である。
【０１１１】
図１３において、第４の実施形態の振動子１０の形態は、前述の第３の実施形態の振動子１０と同一であり、振動子１０は、基部１４と接続した被支持部１５で支持部材２５によって支持される。
【０１１２】
また、振動子１０の表面の支持部材２５上には、第３の実施形態と同様な第１の錘５２が固着しており、また、振動子１０の裏面には、第２の錘５３が固着している。すなわち、第４の実施形態においても、第１の錘５２と第２の錘５３によって、振動子１０の重心位置Ｐ１が調整され、支持部材２５の支持の中心位置Ｐ２とＸ軸Ｙ軸Ｚ軸のすべてにおいて一致している重心調整位置Ｐ５が存在する。
【０１１３】
以上のように、第４の実施形態は、振動子１０の両面に第１の錘５２と第２の錘５３を一つずつ配置し、これらの錘５２、５３の形状と固着位置を調整することで、支持部材２５による支持の中心位置Ｐ２と移動した重心調整位置Ｐ５とを一致させることが出来る。また、支持部材２５は波形の板バネ２６によって柔らかくなり、バネ定数を小さく出来る。また、振動子１０上に第１の錘５２と第２の錘５３を設けることで、振動子１０の質量を適切な値に増やすことが出来る。
【０１１４】
この結果、第１の錘５２と第２の錘５３によって支持の中心位置Ｐ２と重心調整位置Ｐ５とを一致させることと、波形の板バネ２６によってバネ定数を適切に小さくした支持部材２５で振動子１０を支持し、且つ、第１の錘５２と第２の錘５３によって振動子１０の質量を適切にすることで、振動子の振動伝達率を小さくできることの相乗効果により、優れた防振効果が発揮されて、外部から振動や衝撃による外乱が加えられたとしても、外乱を大幅に緩和し、更に外乱によって発生するモーメントをほぼ零にできるので、外来振動や衝撃に起因するノイズを更に低減して、安定した信号を出力する振動子デバイスを提供することが出来る。
【０１１５】
なお、第４の実施形態の振動子の錘は二つに限定されず、波形のバネ材２６を有する支持部材２５は、錘が一つである第１の実施形態の振動子、または、錘の形状が異なる第２実施形態の振動子と組み合わせても良い。ここで、第４の実施形態の波形のバネ材２６を有する支持部材２５を、第１または第２の実施形態の振動子と組み合わせるならば、支持部材２５のバネ定数が小さくなる分、振動伝達率が小さくなるので、第１または第２の実施形態より更に安定した振動子デバイスを実現することが出来る。
【０１１６】
以上のように、本発明の振動子デバイスは、振動子上にタングステンの錘を固着し、弾性材の支持部材による振動子の支持の中心位置と振動子の重心位置とを、錘の形状や取り付け位置、数量等で調整して一致させると共に、振動子の振動伝達率を小さくすることにより、外来振動や衝撃に起因するノイズを低減して、外来振動による影響を受けにくい安定した信号を出力する振動子デバイスを提供することが出来るので、その効果はきわめて大きい。なお、本発明の振動子デバイスは、実施例において振動型ジャイロセンサとして説明したが、本発明はこれに限定されず、周波数基準用の振動子などにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明の振動子デバイスは、小型で耐振性に優れているので、デジタルカメラの手ぶれ防止機能や、カーナビゲーションシステムの位置検出機構など、角速度を高精度に検出するための振動型ジャイロセンサとして好適である。
【符号の説明】
【０１１８】
１、２、３ 振動子デバイス
１０ 振動子
１１、１２ 駆動脚
１３ 検出脚
１４ 基部
１５ 被支持部
１６ａ、１６ｂ 駆動電極
１７ａ、１７ｂ 検出電極
２０、２５ 支持部材
２１、２６ バネ材
２２、２７ 基板
３０ 制御ＩＣ
３１ ワイヤー
３２ 発振回路
３３ 検出回路
４０、４０´ パッケージ
４１ 接続部
４２ 実装部
４３ 配線電極
４４ 開口部
４５ 隙間
５０、５１ 錘
５２ 第１の錘
５３ 第２の錘
Ｐ１ 振動子の重心位置
Ｐ２ 振動子の支持の中心位置
Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５ 重心調整位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージの内部で弾性材からなる支持部材により振動子が支持された振動子デバイスにおいて、
前記振動子の複数の振動脚は、基部から同一の方向にのみ延在し、
前記振動子は、前記基部と接続した被支持部で前記支持部材により支持され、
前記振動子と異なる部材で形成した錘を前記振動子上に設けることで、前記支持部材による前記振動子の支持の中心位置と、前記錘が設けられた振動子の重心位置とを一致させた
ことを特徴とする振動子デバイス。
【請求項２】
前記支持部材として複数の板バネを備え、前記各板バネにより前記振動子が支持された
ことを特徴とする請求項１に記載の振動子デバイス。
【請求項３】
前記各板バネはフレキシブルプリント基板からなる
ことを特徴とする請求項２に記載の振動子デバイス。
【請求項４】
前記振動子に形成された電極と、前記パッケージに形成された配線とが、前記フレキシブル基板に形成された配線を介して接続した
ことを特徴とする請求項３に記載の振動子デバイス。
【請求項５】
前記振動子の一方の側に位置する板バネから前記振動子の他方の側に位置する板バネまで連続して形成された配線部を有し、
該配線部上に前記振動子が支持された
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の振動子デバイス。
【請求項６】
前記錘は、前記振動子の表面に設けられた第１の錘と前記振動子の裏面に設けられた第２の錘とからなる
ことを特徴とする請求項５に記載の振動子デバイス。
【請求項７】
前記振動子は、水晶振動子である
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の振動子デバイス。
【請求項８】
前記錘は、タングステンからなる
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の振動子デバイス。
【請求項１】
パッケージの内部で弾性材からなる支持部材により振動子が支持された振動子デバイスにおいて、
前記振動子の複数の振動脚は、基部から同一の方向にのみ延在し、
前記振動子は、前記基部と接続した被支持部で前記支持部材により支持され、
前記振動子と異なる部材で形成した錘を前記振動子上に設けることで、前記支持部材による前記振動子の支持の中心位置と、前記錘が設けられた振動子の重心位置とを一致させた
ことを特徴とする振動子デバイス。
【請求項２】
前記支持部材として複数の板バネを備え、前記各板バネにより前記振動子が支持された
ことを特徴とする請求項１に記載の振動子デバイス。
【請求項３】
前記各板バネはフレキシブルプリント基板からなる
ことを特徴とする請求項２に記載の振動子デバイス。
【請求項４】
前記振動子に形成された電極と、前記パッケージに形成された配線とが、前記フレキシブル基板に形成された配線を介して接続した
ことを特徴とする請求項３に記載の振動子デバイス。
【請求項５】
前記振動子の一方の側に位置する板バネから前記振動子の他方の側に位置する板バネまで連続して形成された配線部を有し、
該配線部上に前記振動子が支持された
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の振動子デバイス。
【請求項６】
前記錘は、前記振動子の表面に設けられた第１の錘と前記振動子の裏面に設けられた第２の錘とからなる
ことを特徴とする請求項５に記載の振動子デバイス。
【請求項７】
前記振動子は、水晶振動子である
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の振動子デバイス。
【請求項８】
前記錘は、タングステンからなる
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の振動子デバイス。
【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】
【公開番号】特開２０１３−１０４８０６（Ｐ２０１３−１０４８０６Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４９５２５（Ｐ２０１１−２４９５２５）
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【出願人】（０００１６６９４８）シチズンファインテックミヨタ株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【出願人】（０００１６６９４８）シチズンファインテックミヨタ株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
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