JP4905518B2

JP4905518B2 - 振動型ジャイロスコープ、および振動型ジャイロスコープの製造方法

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Publication number: JP4905518B2
Application number: JP2009194032A
Authority: JP
Inventors: 庄作郷治; 菊池　　尊行
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: JP2009276356A

Description

本発明は、振動型ジャイロスコープおよびその製造方法に関するものである。

最近、自動車の車体回転速度フィードバック式の車両制御方法に用いる回転速度センサ
ーに、振動型ジャイロスコープを使用することが検討されている。こうしたシステムにお
いては、操舵輪の方向自身は、ハンドルの回転角度によって検出する。これと同時に、実
際に車体が回転している回転速度を振動ジャイロスコープによって検出する。そして、操
舵輪の方向と実際の車体の回転速度を比較して差を求め、この差に基づいて車輪トルク、
操舵角に補正を加えることによって、安定した車体制御を実現する。

特開平１１−２８１３７２号公報特願平１１−２１７０５８号明細書

こうした振動型ジャイロスコープにおいては、回転軸に対して垂直な方向へと向かって
延びるように、振動子を配置することが望ましい。こうした振動型ジャイロスコープを提
供するために、本出願人は、特開平１１−２８１３７２号公報において、基部と、基部の
周縁から径方向に突出する複数の駆動振動系と、基部の周縁から径方向に突出する複数の
検出振動系とを備える平面型振動子を開示した。

しかし、本発明者がこの振動子を製作し、振動子の主面に所定の配線パターンを形成し
、更に検波回路を設けて回転角速度の検出を行ってみると、特に矩形波の駆動電圧信号を
使用して振動子を駆動したときなどに、次の問題が生ずることがあった。即ち、振動子に
二つの検出振動系を設け、各検出振動系からの検出信号をそれぞれ検出し、二つの検出信
号の差をとり、検波前の検出信号を得た。この検出信号には、矩形波の立ち上がり時の雑
音パルスに応答してノイズピークが現れている。ノイズの大きさは、ノイズピークの面積
に比例する。そして、検波後のノイズ信号のノイズレベルは、例えば３．２ｍＶとなった
。出力を２０ｍＶ／（°／ｓｅｃ）に合わせたときに、これは、０．１６°／ｓｅｃの回
転角速度に相当する。

本発明者は、この問題を解決するために、特願平１１−２１７０５８号明細書において
、振動型ジャイロスコープの駆動電極、検出電極への配線パターンを工夫した。これによ
ってノイズ信号のノイズレベルは著しく減少したが、いまだ未知の原因によるノイズ信号
があった。

本発明の課題は、振動型ジャイロスコープのノイズ信号のノイズレベルを低減すること
である。

本発明は、振動子を備えている振動型ジャイロスコープであって、前記振動子が、一対の主面、側面、前記振動子の重心が位置する基部、この基部の周縁部から突出する細長い支持部、この支持部から伸びる駆動振動片および前記基部から突出する検出振動片を備えており、前記振動型ジャイロスコープが、前記駆動振動片の少なくとも側面上に形成されている駆動電極、前記検出振動片の少なくとも側面上に形成されている検出電極、および前記支持部の両側の側面上に形成され、互いに導通している導電膜を備えていることを特徴とする。
また、前記導電膜が前記駆動電極に接続されている第一の導電膜であり、前記振動子が前記振動子の周縁から突出する突出部を備えており、前記振動型ジャイロスコープが、前記側面上に形成されており、前記検出電極に接続されている第二の導電膜を備えており、前記突出部において前記第一の導電膜と前記第二の導電膜とが絶縁されていることを特徴とする。また、前記突出部に割断面が形成されており、この割断面において前記第一の導電膜と第二の導電膜とが絶縁されていることを特徴とする。
また、振動子を備えている振動型ジャイロスコープであって、前記振動子が、基部と、前記基部の周縁部から径方向に突出している第１の駆動振動系および第２の駆動振動系と、前記周縁部から径方向に突出している第１の検出振動片および第２の検出振動片と、を備え、各前記駆動振動系は、前記周縁部から径方向に突出している支持部および前記支持部の突出する方向に対して垂直な方向に延びている一対の駆動振動片を有し、前記駆動振動片の少なくとも両側の側面に配置され互いに導通されている側面上駆動電極と、前記検出振動片の少なくとも両側の側面に配置され互いに導通されている側面上検出電極と、前記支持部の少なくとも両側の側面に配置され互いに導通されている側面上支持部導電膜と、前記周縁部に配置され、前記側面上支持部導電膜を介して前記側面上駆動電極に接続されている第一の導電膜と、前記周縁部に配置され、前記第一の導電膜が配置されていない前記周縁部に設けられ、前記側面上検出電極に接続されている第二の導電膜と、を備え、前記周縁部において、前記検出振動片の付け根と前記支持部の付け根との間に、それぞれ少なくとも一つの突出部を有し、前記突出部の先端部には、前記突出部における主体部の幅よりも狭い割断面が配置され、前記割断面は絶縁面であることを特徴としていてもよい。
また、振動子を備えている振動型ジャイロスコープであって、前記振動子が、基部と、前記基部の周縁部から径方向に突出している第１の駆動振動系および第２の駆動振動系と、前記周縁部から径方向に突出している第１の検出振動片および第２の検出振動片と、を備え、各前記駆動振動系は、前記周縁部から径方向に突出している支持部および前記支持部の突出する方向に対して垂直な方向に延びている一対の駆動振動片を有し、前記駆動振動片の少なくとも両側の側面に配置され互いに導通されている側面上駆動電極と、前記検出振動片の少なくとも両側の側面に配置され互いに導通されている側面上検出電極と、前記支持部の少なくとも両側の側面に配置され互いに導通されている側面上支持部導電膜と、前記周縁部に配置され、前記側面上支持部導電膜を介して前記側面上駆動電極に接続されている第一の導電膜と、前記周縁部に配置され、前記第一の導電膜が配置されていない前記周縁部に設けられ、前記側面上検出電極に接続されている第二の導電膜と、前記駆動振動片の一方の主面側または他方の主面側の少なくとも一方に設けられている主面側駆動電極と、前記検出振動片の一方の主面側または他方の主面側の少なくとも一方に設けられている主面側検出電極と、を備え、前記周縁部において、前記検出振動片の付け根と前記支持部の付け根との間に、それぞれ少なくとも一つの突出部を有し、前記突出部の先端部には、前記突出部における主体部の幅よりも狭い割断面が配置され、前記割断面は絶縁面であり、前記基部の少なくとも一方の主面上に、前記第１の駆動振動系の側面上駆動電極に接続されている第１の配線パターン、前記第１の駆動振動系の主面側駆動電極に接続されている第２の配線パターン、前記第２の駆動振動系の側面上駆動電極に接続されている第３の配線パターン、前記第２の駆動振動系の主面側駆動電極に接続されている第４の配線パターン、前記第１の検出振動片の側面上検出電極に接続されている第５の配線パターン、前記第１の検出振動片の主面側検出電極に接続されている第６の配線パターン、前記第２の検出振動片の側面上検出電極に接続されている第７の配線パターン、前記第２の検出振動片の主面側検出電極に接続されている第８の配線パターンと、を有し、前記第１から前記第８の配線パターンの全てがそれぞれ接続されておらず、前記第１から前記第４の配線パターンが前記振動子の重心を中心として回転対称に配置されており、かつ前記第５から前記第８の配線パターンが前記振動子の重心を中心として回転対称に配置されていることを特徴としていてもよい。
また、前記振動子の平面視において、前記振動子の外形が前記振動子の重心に対して略回転対称であることを特徴としていてもよい。
また、前記振動子の前記割断面以外の側面の全体が、実質的に前記第一の導電膜および前記第二の導電膜によって被覆されていることを特徴としていてもよい。

本発明者は、前述の振動子においてノイズ信号が発生する原因について検討した結果、
振動子の側面上の電極のパターニングが難しいことに注目した。例えば水晶のような圧電
単結晶からなる振動子においては、駆動振動片、検出振動片の側面上と主面上との双方に
電極を設け、主面上の電極と側面上の電極との間に電界を発生させている。この際には、
主面上の電極だけでなく、側面上の電極も高精度でパターニングする必要がある。これに
は以下の方法がある。
（１）開口部を有するメタルマスクを利用し、開口部内で金属を振動子表面に直接成膜
する。
（２）フォトリソグラフを用いた電極エッチング法、リフトオフ法。
（３）レーザーによって金属膜をアブレーション加工し、除去する方法。

しかし、いずれの方法も、振動子の主面上のパターニングの際には高精度を実現し易い
が、側面上のパターニングを精確に行うことは難しかった。
このため、側面上の電極の形状の精度が低く、振動片ごとに主面上の電極との位置関係
にずれが生じていたものと思われる。

これに対して、本発明者は、駆動電極および検出電極に接続されている各導電膜をそれ
ぞれ振動子の側面上に形成し、振動子に突出部を設け、この突出部において第一の導電膜
と第二の導電膜とを絶縁することを想到した。つまり、突出部の形状によって第一の導電
膜と第二の導電膜との境界をパターニングすることにした。これによって、第一のの導電
膜と第二の導電膜との境界におけるパターニングが容易かつ精確に行える。これによって
、側面上の駆動電極、検出電極のパターニングを、別途、精確に行う必要がなくなり、従
って側面上の駆動電極、検出電極と主面上の各電極との相対的位置の変位やずれなどに起
因するノイズ信号を低減することに成功した。

割断とは、予め破損し易いような形状を有する、突出部と基板本体との間の割断部位を
、振動子に応力を加えることによって破損させ、振動子を基板本体から切り離すことであ
る。こうした割断方法は、上述のように側面上の導電膜のパターニングに利用できる。ま
た、非常に容易に多数の振動子を成形できる方法である。

好ましくは、突出部に割断面が形成されており、この割断面において第一の導電膜と第
二の導電膜とが絶縁されている。これによって、各導電膜の境界が割断面によって自動的
に精確にパターニングされる。

好ましくは、振動子の実質的に割断面以外の側面の全体が、第一の導電膜および第二の
導電膜によって被覆されている。これによって、最初の基板の段階では振動子の側面の全
体にわたって導電膜を形成し、次いで各振動子を基板本体から割断することで、割断面以
外の部分に自動的に導電膜がパターニングされる。

好ましくは、振動子が複数の検出振動系を備えており、各検出振動系ごとにそれぞれ第
二の導電膜が形成されており、各第二の導電膜と第一の導電膜とがそれぞれ突出部におい
て絶縁されている。また、振動子が複数の駆動振動系を備えており、各駆動振動系ごとに
それぞれ第一の導電膜が形成されており、各第一の導電膜と第二の導電膜とがそれぞれ突
出部において絶縁されている。

本発明を好適に適用できる振動子は、振動子の重心が位置する基部、この基部の周縁部
から突出する複数の駆動振動系および基部の周縁部から突出する少なくとも一つの検出振
動系を備えており、振動型ジャイロスコープが、各駆動振動系にそれぞれ形成されている
各駆動電極、基部の少なくとも一方の主面上に、各駆動電極に対応してそれぞれ形成され
ている配線パターンおよび各配線パターンに接続されている電力供給パッドを備えており
、各配線パターンおよび前記各電力供給パッドが互いに接続されておらず、各配線パター
ンに対して独立して電力が供給される。

これによって、信号電圧波の立ち上がり時の雑音に応答して検波前の検出信号に生ずる
ノイズピークが、著しく抑制される。

この場合に特に好ましくは、基部内において、各配線パターンおよび各電力供給パッド
が、振動子の重心を中心として反対側に設けられている。これによって、検出振動系への
電気機械的影響を一層低減できる。

更に好ましくは、基部内において、各配線パターンおよび各電力供給パッドが、振動子
の重心を中心として略回転対称（略中心対称）の位置に設けられている。これは、一つの
配線パターンおよび一つの電力供給パッドを、振動子の重心を中心として所定角度回転さ
せると、他の配線パターンおよび電力供給パッドの位置に位置することを意味している。

この実施形態において特に好ましくは、振動子が二つの駆動振動系、各駆動振動系にそ
れぞれ対応する二つの配線パターンおよび各駆動振動系に対応する二つの電力供給パッド
を備えており、各配線パターンおよび各電力供給パッドが、振動子の重心を中心として略
点対称の位置に設けられている。

本発明の特に好適な実施形態においては、各駆動振動系が、それぞれ、基部から延びる
細長い支持部と、この支持部から支持部に対して交差する方向に延びる少なくとも一片の
駆動振動片とを備えており、駆動振動片がその支持部への付け根を中心として所定面内で
屈曲振動し、振動子が所定面内で回転したときに支持部がその基部への付け根を中心とし
て所定面内で屈曲振動する。こうした形態の振動子を使用した場合には、本発明の作用効
果が著しく増幅される。

また、本発明は、振動子を備えている振動型ジャイロスコープを製造する方法であって
、振動子が、一対の主面と側面と振動子の周縁から突出する突出部とを備えており、振動
子および振動子の前記突出部に連結されている基板本体を備えている基板を準備し、振動
子を基板本体から突出部において割断することを特徴とする。

この場合に特に好ましくは、複数の割断部位の間に、振動子および基板本体から割断に
よって切り離される割断片が設けられている。この場合には、割断片を押圧することによ
って、振動子を基板本体から容易に切り離すことができ、この際に振動子に余計な圧力が
かからない。これによって、振動子の微細な変形に起因するノイズを防止できる。こうし
たノイズの問題は、駆動振動モードおよび検出振動モードが所定面内にあるような振動型
ジャイロスコープにおいて、特に重要である。

また、本発明者は、振動子が、一対の主面、側面、振動子の重心が位置する基部、この
基部の周縁部から突出する細長い支持部、この支持部から伸びる駆動振動片および基部か
ら突出する検出振動片を備えており、振動型ジャイロスコープが、駆動振動片の側面上に
形成されている駆動電極、検出振動片の側面上に形成されている検出電極を備えている場
合に、支持部の両側の側面上にそれぞれ導電膜を形成し、各側面上の各導電膜を互いに導
通させることによって、やはり前述のノイズが減少することを見出した。

以上述べたように、本発明によれば、振動型ジャイロスコープのノイズ信号のノイズレ
ベルを低減できる。

本発明の一実施形態に係る振動型ジャイロスコープ１を、振動子２の一方の主面２ａ側から見た概略平面図である。本発明の一実施形態に係る振動型ジャイロスコープ１を、振動子２の他方の主面２ｂ側から見た概略平面図である。振動子１と、振動子に接続されている基板本体３０とを備えている基板３３の主要部を概略的に示す平面図である。図３において、振動子と基板本体との接続部分を拡大して示す平面図である。基板本体３０と振動子２とを備える基板３３を概略的に示す平面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る振動型ジャイロスコープ１を、振動子２の一方の主
面２ａ側から見た概略平面図であり、図２は、ジャイロスコープ１を、振動子２の他方の
主面２ｂ側から見た概略平面図である。

振動子２は、基部９、一対の駆動振動系３Ａ、３Ｂおよび一対の検出振動系４Ａ、４Ｂ
を備えている。本例の基部９は、振動子の重心ＧＯ（振動子が振動していないときの重心
）を中心として四回対称の略正方形をなしており、各駆動振動系３Ａ、３Ｂ、各検出振動
系４Ａ、４Ｂは、それぞれ、基部９の周縁部９ａの各辺から突出している。なお、本例で
は、基部９の中央部分に支持孔１０が形成されており、支持孔１０の中に重心ＧＯが位置
している。

各駆動振動系３Ａ、３Ｂは、それぞれ、基部９の周縁部９ａから径方向に突出する細長
い支持部６Ａ、６Ｂと、支持部６Ａ、６Ｂの長手方向に直交する方向に向かって延びる各
一対の駆動振動片５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄとを備えている。８は、各駆動振動片と各支持
部との連結部分である。６ａは支持部の付け根であり、６ｂは支持部の先端部分である。
各検出振動系４Ａ、４Ｂは、それぞれ、基部９の周縁部９ａから径方向に突出して延びる
細長い検出振動片７Ａ、７Ｂからなっている。

駆動振動片５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄの一方の主面２ａ上には、図１に示すように、駆動
電極１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄが形成されており、各駆動振動片の他方の主面２ｂ
上には、図２に示すように、駆動電極１１Ｅ、１１Ｆ、１１Ｇ、１１Ｈが形成されている
。駆動振動片５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄの各側面上には、駆動電極１１Ｊ、１１Ｋ、１１Ｌ
、１１Ｍ、１１Ｎ、１１Ｐ、１１Ｑ、１１Ｒが形成されている。

本例においては、各駆動振動片において、一方の主面上の駆動電極１１Ａ、１１Ｂ、１
１Ｃ、１１Ｄと、他方の主面上の駆動電極１１Ｅ、１１Ｆ、１１Ｇ、１１Ｈとを電気的に
接続し、同電位とする。これと共に、各駆動振動片において、側面上の各駆動電極を同電
位とする。そして、主面上の駆動電極と側面上の駆動電極との間に、交流電圧信号を印加
することによって、矢印Ａ、Ｂに示すように、各駆動振動片に屈曲振動を励振する。

この際、駆動振動片５Ａと５Ｂとが同位相で共振し、駆動振動片５Ｃと５Ｄとが同位相
で共振し、屈曲振動片５Ａ−５Ｄの駆動振動の全体の重心が、振動子の重心ＧＯ上か、ま
たはその近傍に位置するようにする。

この状態で、振動子１を所定面（Ｘ−Ｙ面）内でωのように回転させると、回転中にコ
リオリ力が振動子１に作用する結果、各支持部６Ａ、６Ｂは、矢印Ｃ、Ｄのように、その
付け根６ａを中心として屈曲振動する。この際、支持部６Ａと６Ｂとの各屈曲振動の位相
は、重心ＧＯを中心として周方向に見たときに反対向きになる。これに対応して、各検出
振動片７Ａ、７Ｂは、矢印Ｅ、Ｆに示すように、その付け根を中心として屈曲振動する。
支持部６Ａと検出振動片７Ａ、支持部６Ｂと検出振動片７Ｂとは、重心ＧＯを中心として
周方向に見たときに、任意の時点において互いに逆方向へと屈曲している。

各検出振動片７Ａ、７Ｂの一方の主面２ａ上には、検出電極１４Ａ、１４Ｂが形成され
ており、各検出振動片の他方の主面２ｂ上には、検出電極１４Ｃ、１４Ｄが形成されてお
り、各検出振動片の側面上には、検出電極１４Ｅ、１４Ｆ、１４Ｇ、１４Ｈが形成されて
いる。

本例では、基部９の４箇所に突出部２４が形成されており、各突出部２４に割断面２５
が設けられている。そして、振動子の側面のほぼ全面が、割断面２５を除いて導電膜１８
、１９、２０、２１によって被覆されている。そして、各割断面２５には導電膜は設けら
れておらず、従って各導電膜は割断面において絶縁されている。

駆動振動系３Ａに属する側面上の各駆動電極１１Ｊ、１１Ｋ、１１Ｌ、１１Ｍと、支持
部６Ａの各側面上の導電膜２６Ａ、２６Ｂとは、すべてつながっており、第一の導電膜１
８の一部を構成している。駆動振動系３Ｂに属する側面上の各駆動電極１１Ｎ、１１Ｒ、
１１Ｑ、１１Ｐと、支持部６Ｂの各側面上の導電膜２６Ｃ、２６Ｄとは、すべてつながっ
ており、第一の導電膜２０の一部を構成している。

また、検出振動系４Ａに属する側面上の各検出電極１４Ｅ、１４Ｆは、互いにつながっ
ており、第二の導電膜２１の一部を構成している。検出振動系４Ｂに属する側面上の各検
出電極１４Ｇ、１４Ｈは、互いにつながっており、第二の導電膜１９の一部を構成してい
る。

振動子の一方の主面２ａ上には、側面上の駆動電極１１Ｊ、１１Ｋ、１１Ｌ、１１Ｍ用
の配線パターン１２Ａが形成されており、その末端が電力供給パッド１３Ａに接続されて
いる。また、主面２ａ上には、主面上の駆動電極１１Ｃ、１１Ｄに電力を供給するための
配線パターン３８Ａおよびパッド１３Ｂが形成されている。

振動子の他方の主面２ｂ上には、側面上の駆動電極１１Ｎ、１１Ｐ、１１Ｒ、１１Ｑに
電力を供給するための配線パターン１２Ｂが形成されており、また、主面２ｂ上の駆動電
極１１Ｅ、１１Ｆ用の配線パターン３８Ｂが形成されている。各配線パターン１２Ｂ、３
８Ｂは、それぞれ貫通孔の内壁面上の導電膜２３、主面２ａ上の配線パターン２２を通し
て、パッド１３Ｃ、１３Ｄに対して接続されている。

従って、電力供給パッド１３Ａ、１３Ｂと、１３Ｃ、１３Ｄとの間に交流電圧信号を印
加することによって、駆動振動片５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄをそれぞれ矢印Ａ、Ｂのように
屈曲振動させることができる。

検出振動片７Ａの主面上の各検出電極１４Ａ、１４Ｃは、それぞれパッド３５Ｂ、３５
Ｈに接続されている。検出振動片７Ａの側面上の各検出電極１４Ｅ、１４Ｆは、パッド３
５Ｃ、３５Ｉ、３５Ａ、３５Ｇに接続されている。

検出振動片７Ｂの主面上の各検出電極１４Ｂ、１４Ｄは、それぞれパッド３５Ｅ、３５
Ｌに接続されている。検出振動片７Ｂの側面上の各検出電極１４Ｇ、１４Ｈは、パッド３
５Ｆ、３５Ｊ、３５Ｄ、３５Ｋに接続されている。

各検出振動片７Ａ、７Ｂが屈曲振動すると、主面上の検出電極１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｂ
、１４Ｄと、側面上の検出電極１４Ｅ、１４Ｆ、１４Ｇ、１４Ｈとの間で信号電圧が発生
する。

本例では、各配線パターンおよび電力供給パッドが、重心ＧＯを中心として互いに回転
対称の位置にある。

好ましくは、振動子が所定面内に延びている。これは厚さにして１ｍｍ以下の範囲内に
複数の振動系が形成されている場合を含む。

振動子の材質は特に限定するものでないが、水晶、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、ニオブ
酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体（Ｌｉ（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ₃）単結晶、ホウ酸リチ
ウム単結晶、ランガサイト単結晶等からなる圧電単結晶を使用することが好ましい。

本発明の振動子を圧電性材料によって形成した場合には、この振動子に駆動電極および
検出電極を設ける。圧電性材料としては、圧電単結晶の他に、ＰＺＴ等の圧電セラミック
スがある。

各突出部２４は、振動子内において絶縁が必要な位置に設けるものであり、その限りに
おいて特に位置は限定されない。突出部２４の割断面２５の幅は、絶縁を充分に行える幅
であれば限定されないが、実用上は０．１ｍｍ以上が好ましい。

複数の突出部２４を設ける場合には、各突出部２４が、振動子の重心Ｏに対して回転対
称の位置にあることが好ましい。ここで、回転対称とは、重心Ｏを中心として特定の突出
部を回転させたときに、隣接する突出部の位置にくることを言う。図１、図２の例では突
出部は４回対象の位置にある。

図１、図２の振動子を基板から切り出す際には、好ましくは図３−図５に示すような基
板３３を使用する。基板３３は、基板本体３０と、本体３０内に形成された所定個数の振
動子１とからなる（図５の例では振動子は４個である）。基板本体３０と振動子との間に
は、溝２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄが形成されている。振動子の例えば４個の突出部
２４が、基板本体３０と、それぞれ割断片２８を通して接続されている。

各割断領域を図４に拡大して示す。各割断片２８と各突出部２４との間には割断部２９
があり、各割断片２８と基板本体３０の突出部２４との間にも割断部２９がある。割断部
２９には凹み３１が形成されている。割断片２８を押圧することによって、２つの割断部
２９を同時に割断させ、振動子を割断片２８および本体３０から切り離す。

以下、具体的な実験結果を示す。
まず、図３−図５に示す基板３３を製造した。具体的には、厚さ０．３ｍｍの水晶のＺ
板のウエハーに、スパッタ法によって、所定位置に、厚さ２００オングストロームのクロ
ム膜と、厚さ５０００オングストロームの金膜とを形成した。
ウエハーの両面にレジストをコーティングした。

このウエハーを、ヨウ素とヨウ化カリウムとの水溶液に浸漬し、余分な金膜をエッチン
グによって除去し、更に硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸との水溶液にウエハーを浸
漬し、余分なクロム膜をエッチングして除去した。
温度８０℃の重フッ化アンモニウムに２０時間ウエハーを浸漬し、ウエハーをエッチン
グし、振動子の外形を形成した。メタルマスクを使用して、厚さ２０００オングストロー
ムのアルミニウム膜を電極膜として形成した。

得られた振動子の基部２の各辺の長さは６．０ｍｍとした。また、各支持部６Ａ、６Ｂ
の長さ、検出振動片７Ａ、７Ｂの長さは、６．０ｍｍとした。各支持部、各屈曲振動片の
幅は１．０ｍｍとした。各検出電極の寸法は、幅０．６ｍｍ×長さ２．８ｍｍであり、検
出振動片の付け根から１．２−４．０ｍｍの位置に形成されていた。各駆動電極の寸法は
、幅０．６ｍｍ×長さ２．８ｍｍであった。振動子２の中央部に、０．７５ｍｍ×０．７
５ｍｍの正方形の支持孔１０を形成した。

この基板３３から、前述のようにして振動子２を割断した。次いで、支持孔１０に直径
０．６ｍｍの金属ピンを通し、金属ピンに対して振動子をシリコーン樹脂接着剤によって
接着した。

この振動子に対して、４ボルトの矩形波による自励振発振駆動を行い、駆動振動を生じ
させ、振動子２を所定面内で回転させた。駆動振動の固有共振周波数は２２．２ｋＨｚで
あり、検出振動モードの固有共振周波数は２３．０ｋＨｚである。回転角速度の検出感度
を測定した結果、２０ｍＶ／°／ｓｅｃの信号が得られた。

この状態で、非回転時の電気ノイズ成分を測定したところ、０．０３ｍＶと非常に低く
なっていた。

１…振動型ジャイロスコープ２…振動子２ａ…一方の主面２ｂ…他方の主面３
Ａ、３Ｂ…駆動振動系４Ａ、４Ｂ…検出振動系５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ…駆動振動片
６Ａ、６Ｂ…支持部７Ａ、７Ｂ…検出振動片９…基部１１Ａ−１１Ｒ…駆動電極
１２Ａ、１２Ｂ、３８Ａ、３８Ｂ…配線パターン１３Ａ−１３Ｆ…電力供給パ
ッド１４Ａ−１４Ｈ…検出電極１８、２０…第一の導電膜１９、２１…第二の導電
膜２４…割断面２５…突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ…支持部の側面上の
導電膜２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄ…振動子と基板本体との間の溝２８…割断片
２９…割断部３０…基板本体３３…基板。

Claims

振動子を備えている振動型ジャイロスコープであって、
前記振動子が、基部と、前記基部の周縁部から径方向に突出している第１の駆動振動系および第２の駆動振動系と、前記周縁部から径方向に突出している第１の検出振動片および第２の検出振動片と、を備え、
各前記駆動振動系は、前記周縁部から径方向に突出している支持部および前記支持部の突出する方向に対して垂直な方向に延びている一対の駆動振動片を有し、
前記駆動振動片の少なくとも両側の側面に配置され互いに導通されている側面上駆動電極と、
前記検出振動片の少なくとも両側の側面に配置され互いに導通されている側面上検出電極と、
前記支持部の少なくとも両側の側面に配置され互いに導通されている側面上支持部導電膜と、
前記周縁部に配置され、前記側面上支持部導電膜を介して前記側面上駆動電極に接続されている第一の導電膜と、
前記周縁部に配置され、前記第一の導電膜が配置されていない前記周縁部に設けられ、前記側面上検出電極に接続されている第二の導電膜と、
前記駆動振動片の一方の主面側または他方の主面側の少なくとも一方に設けられている主面側駆動電極と、
前記検出振動片の一方の主面側または他方の主面側の少なくとも一方に設けられている主面側検出電極と、を備え、
前記周縁部において、前記検出振動片の付け根と前記支持部の付け根との間に、それぞれ少なくとも一つの突出部を有し、前記突出部の先端部には、前記突出部における主体部の幅よりも狭い割断面が配置され、前記割断面は絶縁面であり、
前記基部の少なくとも一方の主面上に、前記第１の駆動振動系の側面上駆動電極に接続されている第１の配線パターン、前記第１の駆動振動系の主面側駆動電極に接続されている第２の配線パターン、前記第２の駆動振動系の側面上駆動電極に接続されている第３の配線パターン、前記第２の駆動振動系の主面側駆動電極に接続されている第４の配線パターン、前記第１の検出振動片の側面上検出電極に接続されている第５の配線パターン、前記第１の検出振動片の主面側検出電極に接続されている第６の配線パターン、前記第２の検出振動片の側面上検出電極に接続されている第７の配線パターン、前記第２の検出振動片の主面側検出電極に接続されている第８の配線パターンと、を有し、
前記第１から前記第８の配線パターンの全てがそれぞれ接続されておらず、前記第１から前記第４の配線パターンが前記振動子の重心を中心として回転対称に配置されており、かつ前記第５から前記第８の配線パターンが前記振動子の重心を中心として回転対称に配置されていることを特徴とする、振動型ジャイロスコープ。
前記振動子の平面視において、前記振動子の外形が前記振動子の重心に対して略回転対称であることを特徴する、請求項１に記載の振動型ジャイロスコープ。
前記振動子の前記割断面以外の側面の全体が、実質的に前記第一の導電膜および前記第二の導電膜によって被覆されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の振動型ジャイロスコープ。