JP2002221418A - 振動ジャイロおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 支持部材による振動子の支持の対称性のよい
振動ジャイロを提供する。 【解決手段】 振動ジャイロ１０は、正４角柱状の振動
子１２を含む。振動子１２は、支持部材２２で支持され
る。支持部材２２の両主面には、はんだめっき層２４が
形成される。支持部材２２の中央部２２ａは、はんだめ
っき層２４で振動子１２にはんだ付けされ電気的かつ機
械的に接続される。また、支持部材２２の両方の端部２
２ｃは、はんだめっき層２４で外囲器３０の支持台３２
に形成した電極３４などにはんだ付けされ電気的かつ機
械的に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は振動ジャイロおよ
びその製造方法に関し、特にたとえば回転角速度を検出
することによって、移動体の挙動検出を行うシステム、
移動体の位置を検出し適切な誘導を行うナビゲーション
システム、または、手振れなどの外的振動による回転角
速度を検出し適正な制振を行うカメラの手振れ防止装置
などの除振システムなどに応用される振動ジャイロおよ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、振動ジャイロにおいて、振動子と
支持部材とは、振動子と支持部材とにクリームはんだな
どを塗布し溶融し冷却し硬化することによって、電気的
かつ機械的に接続される場合が多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の技術では、クリームはんだなどの塗布量および塗
布位置を安定させるためには、周辺の温度管理が必須で
あり、この管理がむずかしく、振動子に支持部材を取り
付けた後、はんだなどの形状のずれから支持部材による
振動子の支持の対称性を損なう危険性があった。また、
このようにはんだなどの形状がずれると、振動ジャイロ
において、温度ドリフト特性などの諸特性が悪くなった
りばらついたりして信頼性にかける。

【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、支
持部材による振動子の支持の対称性のよい振動ジャイロ
を提供することである。この発明の他の目的は、支持部
材による振動子の支持の対称性のよい振動ジャイロを製
造することができる振動ジャイロの製造方法を提供する
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる振動ジ
ャイロは、振動子および振動子を支持するための支持部
材を含む振動ジャイロにおいて、支持部材の表面にはん
だめっき層が形成され、はんだめっき層で支持部材が振
動子に電気的かつ機械的に接続されたことを特徴とす
る、振動ジャイロである。この発明にかかる振動ジャイ
ロの製造方法は、振動子および振動子を支持するための
支持部材を含む振動ジャイロの製造方法において、支持
部材の表面にはんだめっき層を形成し、はんだめっき層
で支持部材を振動子に電気的かつ機械的に接続すること
を特徴とする、振動ジャイロの製造方法である。

【０００６】この発明にかかる振動ジャイロでは、支持
部材の表面に形成されたはんだめっき層で支持部材が振
動子に電気的かつ機械的に接続される。この場合、はん
だめっき層は、たとえばμｍのオーダーという薄い厚み
で管理することができる。そのため、振動ジャイロにお
いて、支持部材による振動子の支持の対称性がよくな
る。

【０００７】この発明の上述の目的、その他の目的、特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１はこの発明にかかる振動ジャ
イロの一例を示す斜視図であり、図２はその振動ジャイ
ロの分解斜視図であり、図３はその振動ジャイロに用い
られる振動子を示す斜視図であり、図４はその振動ジャ
イロに用いられる支持部材を示す断面図である。図１に
示す振動ジャイロ１０は、たとえば正４角柱状の振動子
１２を含む。

【０００９】振動子１２は、図３に示すように、たとえ
ば短冊状の第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体
基板１４ｂを含む。第１の圧電体基板１４ａおよび第２
の圧電体基板１４ｂは、積層され接着される。また、第
１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂ
は、互いに逆の厚み方向に分極される。

【００１０】第１の圧電体基板１４ａの主面には、その
幅方向に間隔を隔てて２つの分割電極１６，１６が形成
される。また、第２の圧電体基板１４ｂの主面には、共
通電極１８が形成される。さらに、第１の圧電体基板１
４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂ間には、中間電極２
０が形成される。

【００１１】この振動子１２では、第１の圧電体基板１
４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂが互いに逆の厚み方
向に分極されているので、２つの分割電極１６，１６お
よび共通電極１８間にたとえば正弦波信号などの駆動信
号を印加すれば、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の
圧電体基板１４ｂが互いに逆に振動する。この場合、第
１の圧電体基板１４ａがその主面に平行する方向に伸び
ているときには、第２の圧電体基板１４ｂはその主面に
平行する方向に縮む。逆に、第１の圧電体基板１４ａが
その主面に平行する方向に縮んでいるときには、第２の
圧電体基板１４ｂはその主面に平行する方向に伸びる。
そのため、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体
基板１４ｂは、その長手方向における両端部から少しだ
け内側の部分をノード部分として、その主面に直交する
方向に屈曲振動する。

【００１２】振動子１２の上面および下面における節点
（ノード）に対応する４か所には、４つの支持部材２２
の略矩形板状の中央部２２ａが取り付けられて、振動子
１２が上下方向から挟持される。これらの支持部材２２
は、中央部２２ａが略矩形板状のパッドとして形成さ
れ、中央部２２ａの両側には、それぞれ、振動子１２の
振動の閉じ込め効果を得るための略Ｚ字状の中間部２２
ｂを介して矩形板状の端部２２ｃが形成される。これら
の支持部材２２は、板状のリン青銅の両主面にＣｕをフ
ラッシュめっきした材料で形成される。また、これらの
支持部材２２には、その断面を図４に示すように、その
両主面に、たとえば、Ｓｎ：Ｐｂ＝９：１のはんだから
なる８±４μｍの厚みのはんだめっき層２４が形成され
る。これらの支持部材２２は、振動子１２の分割電極お
よび共通電極に駆動信号を与え、また分割電極および共
通電極から検出信号を得るための導電線ともなる。その
ため、振動子１２の上面の長手方向の一方の支持部材２
２の中央部２２ａは、一方の分割電極１６にはんだめっ
き層２４ではんだ付けされ電気的かつ機械的に接続され
る。また、振動子１２の上面の長手方向の他方の支持部
材２２の中央部２２ａは、他方の分割電極１６にはんだ
めっき層２４ではんだ付けされ電気的かつ機械的に接続
される。さらに、振動子１２の下面の２つの支持部材２
２の中央部２２ａは、共通電極１８にはんだめっき層２
４ではんだ付けされ電気的かつ機械的に接続される。

【００１３】さらに、この振動ジャイロ１０は、たとえ
ば合成樹脂からなる箱型の外囲器３０を含む。外囲器３
０の幅方向における両側の内壁には、たとえばブロック
状の４つの支持台３２が間隔を隔てて外囲器３０と一体
的に形成される。さらに、これらの支持台３２の上面に
は、支持部材２２が取り付けられる電極３４がそれぞれ
形成され、同様に、これらの支持台３２の下面にも、支
持部材２２が取り付けられる電極（図示せず）がそれぞ
れ形成される。

【００１４】そして、振動子１２の下面に取り付けられ
る２つの支持部材２２の４つの端部２２ｃは、外囲器３
０の４つの支持台３２の下面に形成した電極（図示せ
ず）に、はんだめっき層２４ではんだ付けされ電気的か
つ機械的に接続される。同様に、振動子１２の上面に取
り付けられる２つの支持部材２２の４つの端部２２ｃ
は、外囲器３０の４つの支持台３２の上面に形成した電
極３４に、はんだめっき層２４ではんだ付けされ電気的
かつ機械的に接続される。

【００１５】この振動ジャイロ１０を製造するために
は、まず、振動子１２、支持部材２２および外囲器３０
が形成される。この場合、支持部材２２の両主面には、
支持部材２２の材料の両主面にはんだめっき処理を行う
ことによって、はんだめっき層２４が形成される。ま
た、外囲器３０には、４つの支持台３２のほかに、支持
台３２の上面に電極３４が形成され、支持台３２の下面
に電極（図示せず）が形成される。

【００１６】そして、図２に示すように、２つの支持部
材２２の４つの端部２２ｃが、外囲器３０の４つの支持
台３２の下面に形成した電極（図示せず）に、はんだめ
っき層２４ではんだ付けされ電気的かつ機械的に接続さ
れる。

【００１７】それから、２つの支持部材２２の上には、
振動子１２が配置される。さらに、振動子１２および４
つの支持台３２の上には、別の２つの支持部材２２が配
置される。

【００１８】そして、振動子１２の２つの分割電極１６
および共通電極１８には、４つの支持部材２２の中央部
２２ａが、はんだめっき層２４ではんだ付けされ電気的
かつ機械的に接続される。この場合、振動子１２と支持
部材２２との接続する部分には、はんだ付け性を上げる
ためにフラックスが適量塗布され、さらに、図５に示す
ように、ヒーターチップ１００のヘッド１０２が上から
下げて当てられ、それによって、振動子１２と支持部材
２２とがはんだめっき層２４ではんだ付けされる。な
お、ヒーターチップ１００のヘッド１０２は、適当な加
工によりはんだが付きにくく形成されている。また、ヒ
ーターチップ１００のヘッド１０２は、はんだが完全に
溶けてから上げられる。この場合、支持部材２２による
スプリングバックで振動子１２と支持部材２２との間に
すき間が生じないようにするために、はんだ付け部分に
エアーを吹き付けてはんだを固めてから、ヒーターチッ
プ１００のヘッド１０２が上げられる。

【００１９】さらに、振動子１２の上面に取り付けられ
た２つの支持部材２２の４つの端部２２ｃは、４つの支
持台３２の上面に形成した電極３４に、はんだめっき層
２４ではんだ付けされ電気的かつ機械的に接続される。
それによって、図１に示す振動ジャイロ１０が製造され
る。

【００２０】上述の振動ジャイロ１０では、支持部材２
２の表面に形成されたはんだめっき層２４で支持部材２
２が振動子１２などにはんだ付けされ電気的かつ機械的
に接続される。この場合、はんだめっき層２４は、たと
えばμｍのオーダーという薄い厚みで管理することがで
きる。そのため、振動ジャイロ１０において、支持部材
２２による振動子１２の支持の対称性がよくなる。した
がって、振動ジャイロ１０において、温度ドリフト特性
などの諸特性が向上するとともにばらつきも低減して信
頼性が向上する。

【００２１】なお、上述の振動ジャイロ１０では支持部
材２２が板状のリン青銅の両主面にＣｕをフラッシュめ
っきした材料で形成されているが、この発明では支持部
材はたとえば４２ＮｉやＦｅなど電気的に導通をとるこ
とができかつ表面にはんだ層を形成することができるも
のなら何で形成されてもよい。

【００２２】また、上述の振動ジャイロ１０でははんだ
めっき層２４がＳｎ：Ｐｂ＝９：１のはんだからなる
が、この発明でははんだめっき層はＳｎ：Ｐｂ＝６：４
のはんだや無鉛はんだなどからなってもよい。

【００２３】さらに、上述の振動ジャイロ１０において
支持部材２２をはんだめっき層２４ではんだ付けするた
めにヒーターチップ１００が用いられているが、この発
明では支持部材をはんためっき層ではんだ付けするため
にはヒーターチップを用いる以外にエアーブローやリフ
ローなどの工程が用いられてもよい。

【００２４】また、上述の振動ジャイロ１０では正４角
柱状の振動子１２、略Ｚ字状の中間部２２ｂを有する支
持部材２２、箱型の外囲器３０およびブロック状の支持
台３２が用いられているが、この発明ではそれらは他の
形状に形成されてもよい。

【００２５】

【発明の効果】この発明によれば、支持部材による振動
子の支持の対称性のよい振動ジャイロが得られる。した
がって、振動ジャイロにおいて、温度ドリフト特性など
の諸特性が向上するとともにばらつきも低減して信頼性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる振動ジャイロの一例を示す斜
視図である。

【図２】図１に示す振動ジャイロの分解斜視図である。

【図３】図１に示す振動ジャイロに用いられる振動子を
示す斜視図である。

【図４】図１に示す振動ジャイロに用いられる支持部材
を示す断面図である。

【図５】図１に示す振動ジャイロを製造する工程を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１０ 振動ジャイロ １２ 振動子 １４ａ 第１の圧電体基板 １４ｂ 第２の圧電体基板 １６ 分割電極 １８ 共通電極 ２０ 中間電極 ２２ 支持部材 ２２ａ 中央部 ２２ｂ 中間部 ２２ｃ 端部 ２４ はんだめっき層 ３０ 外囲器 ３２ 支持台 ３４ 電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動子および前記振動子を支持するため
   の支持部材を含む振動ジャイロにおいて、 前記支持部材の表面にはんだめっき層が形成され、 前記はんだめっき層で前記支持部材が前記振動子に電気
   的かつ機械的に接続されたことを特徴とする、振動ジャ
   イロ。
2. 【請求項２】 振動子および前記振動子を支持するため
   の支持部材を含む振動ジャイロの製造方法において、 前記支持部材の表面にはんだめっき層を形成し、 前記はんだめっき層で前記支持部材を前記振動子に電気
   的かつ機械的に接続することを特徴とする、振動ジャイ
   ロの製造方法。