JP2002362973A - Piezoelectric ceramic composition for piezoelectric vibratory gyroscope, and piezoelectric vibratory gyroscope - Google Patents

Piezoelectric ceramic composition for piezoelectric vibratory gyroscope, and piezoelectric vibratory gyroscope

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JP2002362973A
JP2002362973A JP2001168733A JP2001168733A JP2002362973A JP 2002362973 A JP2002362973 A JP 2002362973A JP 2001168733 A JP2001168733 A JP 2001168733A JP 2001168733 A JP2001168733 A JP 2001168733A JP 2002362973 A JP2002362973 A JP 2002362973A
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JP
Japan
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piezoelectric
vibrating gyroscope
ceramic composition
vibrator
piezoelectric ceramic
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JP2001168733A
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Japanese (ja)
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Akira Mori
章 森
Katsuhiro Horikawa
勝弘 堀川
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a piezoelectric ceramic composition for a piezoelectric vibratory gyroscope, which is almost free from the deterioration in piezoelectric characteristics even when the temperature of the atmosphere and various conditions of the external environment change and which has improved stability and reliability in the measurement accuracy. SOLUTION: The piezoelectric ceramic composition for the piezoelectric vibratory gyroscope contains, as a main component, a composite perovskite type oxide expressed by formula: PbZrO3 -PbTiO3 -Pb(Mn'Nb')O3 (where, α/β is >1/2 and <=1 and α+β=1), and exhibits a crystal structure being tetragonal in the operating temperature range.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両挙動検
知やカメラの手ぶれ補正検知などに用いられる圧電振動
ジャイロ用圧電体磁器組成物及び圧電振動ジャイロに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric vibrating gyroscope and a piezoelectric vibrating gyroscope for use in, for example, vehicle behavior detection and camera shake correction detection.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、車両の挙動を検知するため、ある
いはカメラの手ぶれ補正を検知するためなどの様々な用
途に、圧電振動ジャイロが用いられている。この種の圧
電振動ジャイロの一例が、特開平9−79857号公報
に開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a piezoelectric vibrating gyroscope has been used for various purposes such as detecting the behavior of a vehicle or detecting camera shake correction. One example of this type of piezoelectric vibrating gyroscope is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-79857.

【0003】圧電振動ジャイロは、圧電振動子に、圧電
振動子を振動させるための駆動回路と、圧電振動子の振
動により生じたコリオリ力を検出するための検出回路と
を備える。上記先行技術では、上記圧電振動子が、酸化
鉛、酸化ジルコニウム、及び酸化チタンを含み、かつ結
晶系が使用温度範囲内で正方晶である圧電体を用いて構
成されており、それによって、雰囲気温度の変化に対す
る測定誤差の変動が抑制されることが記載されている。
また、PbZrO3−PbTiO3−Pb(Mn,Nb)
3系の三成分系複合ペロブスカイト酸化物からなる圧
電体を用いた場合にも、同様の効果の得られることが述
べられている。
A piezoelectric vibrating gyroscope includes a piezoelectric vibrator having a drive circuit for vibrating the piezoelectric vibrator and a detecting circuit for detecting Coriolis force generated by the vibration of the piezoelectric vibrator. In the above prior art, the piezoelectric vibrator includes lead oxide, zirconium oxide, and titanium oxide, and is configured using a piezoelectric material in which a crystal system is tetragonal within a use temperature range, whereby an atmosphere is formed. It is described that the fluctuation of the measurement error due to the temperature change is suppressed.
In addition, PbZrO 3 -PbTiO 3 -Pb (Mn , Nb)
It is described that the same effect can be obtained even when a piezoelectric material made of an O 3 -based ternary composite perovskite oxide is used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】圧電振動ジャイロの用
途の広がりに応じ、周囲の温度変化だけでなく、あらゆ
る環境変化に対し、測定誤差が小さく、信頼性に優れて
いることが強く求められている。特に、急激な熱衝撃が
加えられた場合には、圧電セラミックスにおいて焦電効
果により発生した焦電荷により、圧電特性が劣化するこ
とがあった。そのため、焦電効果により、圧電振動ジャ
イロの測定精度が大きく損なわれることがあった。
As the use of piezoelectric vibrating gyroscopes expands, there is a strong demand for a small measurement error and excellent reliability against not only ambient temperature changes but also any environmental changes. I have. In particular, when a sudden thermal shock is applied, the piezoelectric characteristics may be degraded by the pyroelectric charge generated by the pyroelectric effect in the piezoelectric ceramic. For this reason, the measurement accuracy of the piezoelectric vibrating gyroscope may be greatly impaired by the pyroelectric effect.

【0005】また、圧電振動ジャイロを含むセンサーを
製造するに際し、リフロー半田法などの実装工程におい
て圧電振動ジャイロはかなりの高温にさらされる。この
ような高温にさらされると、圧電セラミックスの圧電特
性が劣化し、圧電振動ジャイロの検出誤差が大きくなる
ことがあった。
In manufacturing a sensor including a piezoelectric vibrating gyroscope, the piezoelectric vibrating gyroscope is exposed to a considerably high temperature in a mounting process such as a reflow soldering method. When exposed to such a high temperature, the piezoelectric characteristics of the piezoelectric ceramic deteriorate, and the detection error of the piezoelectric vibrating gyroscope may increase.

【0006】本発明の目的は、雰囲気温度の変化だけで
なく、様々な外部環境の変化が生じた場合でも、圧電特
性の劣化が生じ難く、従って測定精度の安定性が高めら
れた圧電振動ジャイロ、並びに該圧電振動ジャイロ用圧
電体磁器組成物を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrating gyroscope in which the deterioration of the piezoelectric characteristics hardly occurs even when various external environmental changes occur in addition to the change in the ambient temperature, and thus the stability of the measurement accuracy is improved. And a piezoelectric ceramic composition for the piezoelectric vibrating gyroscope.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の圧電振動ジャイ
ロ用圧電体磁器組成物は、圧電振動ジャイロに用いられ
る圧電磁器組成物であって、PbZrO3−PbTiO3
−Pb(MnαNbβ)O3、(但し、1/2<α/β
≦1、かつα+β=1)で表される複合ペロブスカイト
型酸化物を主成分とし、使用温度範囲において結晶構造
が正方晶であることを特徴とする。
The piezoelectric ceramic composition for a piezoelectric vibrating gyroscope according to the present invention is a piezoelectric ceramic composition used for a piezoelectric vibrating gyroscope, and is composed of PbZrO 3 -PbTiO 3.
-Pb (MnαNbβ) O 3 , (However, 1/2 <α / β
.Ltoreq.1 and .alpha. +. Beta. = 1) as a main component, and has a tetragonal crystal structure in a use temperature range.

【0008】また、本発明に係る圧電振動ジャイロは、
圧電振動子と、前記圧電振動子を駆動させるための駆動
回路と、前記圧電振動子からのコリオリ力を検出するた
めの検出回路とを備え、前記圧電振動子がPbZrO3
−PbTiO3−Pb(MnαNbβ)O3、(但し、1
/2<α/β≦1、かつα+β=1)で表される複合ペ
ロブスカイト型酸化物を主成分とし、結晶構造が使用温
度範囲において正方晶である圧電磁器組成物を用いて構
成されていることを特徴とする。
Further, the piezoelectric vibrating gyroscope according to the present invention comprises:
A piezoelectric vibrator, a drive circuit for driving the piezoelectric vibrator, and a detection circuit for detecting Coriolis force from the piezoelectric vibrator, wherein the piezoelectric vibrator is PbZrO 3
-PbTiO 3 -Pb (MnαNbβ) O 3 (where 1
/ 2 <α / β ≦ 1 and α + β = 1) as a main component, and is formed using a piezoelectric ceramic composition having a tetragonal crystal structure in a use temperature range. It is characterized by the following.

【0009】本発明に係る圧電振動ジャイロ用圧電体磁
器組成物及び圧電振動ジャイロでは、好ましくは、上記
圧電体磁器組成物に、副成分としてアクセプタ元素が添
加される。このアクセプタ元素としては、Cr、Ni、
Mg、Fe、Coなどが挙げられ、該アクセプタ元素の
添加により、絶縁抵抗をより一層低くすることができ
る。アクセプタ元素の添加量については、好ましくは、
上記主成分100重量部に対し、Cr23に換算して、
0.0005〜0.6重量部の範囲とされる。0.00
05重量部未満の場合には、アクセプタ元素を添加した
効果が十分に得られないことがあり、0.6重量部を超
えると、分極処理が困難になることがある。
In the piezoelectric ceramic composition for a piezoelectric vibrating gyroscope and the piezoelectric vibrating gyroscope according to the present invention, preferably, an acceptor element is added as a sub-component to the piezoelectric ceramic gyroscope. As the acceptor element, Cr, Ni,
Mg, Fe, Co and the like can be cited, and the addition of the acceptor element can further reduce the insulation resistance. Regarding the addition amount of the acceptor element, preferably,
With respect to 100 parts by weight of the above main component, converted to Cr 2 O 3 ,
It is in the range of 0.0005 to 0.6 parts by weight. 0.00
If the amount is less than 05 parts by weight, the effect of adding the acceptor element may not be sufficiently obtained. If the amount exceeds 0.6 parts by weight, the polarization treatment may be difficult.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施例を
説明することにより、本発明をより詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail by describing specific embodiments of the present invention.

【0011】本実施例では、原料として、Pb34、Z
rO2、TiO2、MnCO3、Nb25、Cr23の各
粉末を下記の表1に示す材料組成となるように秤量し、
ボールミルで混合し、粉砕した。このようにして粉砕さ
れた混合物を、脱水し、乾燥し、850〜1000℃の
温度で1〜2時間仮焼した。得られた仮焼粉末に対して
2〜5重量%のバインダー樹脂を加え、さらに8〜32
時間ボールミルで混合し、粉砕し、混合物を得た。
In this embodiment, Pb 3 O 4 , Z
Each powder of rO 2 , TiO 2 , MnCO 3 , Nb 2 O 5 , and Cr 2 O 3 was weighed so as to have a material composition shown in Table 1 below,
The mixture was mixed with a ball mill and pulverized. The mixture thus pulverized was dehydrated, dried, and calcined at a temperature of 850 to 1000 ° C for 1 to 2 hours. 2 to 5% by weight of a binder resin is added to the obtained calcined powder, and then 8 to 32% by weight.
The mixture was mixed with a ball mill for an hour and pulverized to obtain a mixture.

【0012】上記のようにして得た混合物を脱水し、乾
燥し、造粒し、圧電磁器材料粉末を得た。この圧電磁器
材料粉末を、9.8×107Pa〜1.18×108Pa
の圧力でプレス成形し、約40×30×0.7mmの寸
法の矩形板状の成形体を得た。
The mixture thus obtained was dehydrated, dried and granulated to obtain a piezoelectric ceramic material powder. This piezoelectric ceramic material powder was supplied in an amount of 9.8 × 10 7 Pa to 1.18 × 10 8 Pa
Press molding under the above pressure to obtain a rectangular plate-shaped molded body having a size of about 40 × 30 × 0.7 mm.

【0013】上記成形体を加熱して脱バインダーを行
い、しかる後1050〜1250℃の温度で1〜4時間
焼成し、焼成体を得た。得られた焼成体をラップ研磨及
び端面研磨し、約30×20×0.5mmの矩形板状の
形状を有するように加工した。
The molded body was heated to remove the binder, and then calcined at a temperature of 1,050 to 1,250 ° C. for 1 to 4 hours to obtain a calcined body. The obtained fired body was lap-polished and edge-polished, and processed so as to have a rectangular plate shape of about 30 × 20 × 0.5 mm.

【0014】この矩形板状焼成体の両主面に、全面に、
ニクロム層、モネル層、Ag層をスパッタリングにより
順次形成し、三層構造の分極電極を形成した。しかる
後、60〜120℃の絶縁オイル中において、両主面の
電極間に2〜4kV/mmの直流電界を10〜60分間
印加し、150〜200℃の空気中で30〜60分間枯
化することにより所望の分極度とされた圧電磁器素子を
得た。
[0014] On both main surfaces of this rectangular plate-shaped fired body,
A nichrome layer, a monel layer, and an Ag layer were sequentially formed by sputtering to form a three-layer polarized electrode. Thereafter, a DC electric field of 2 to 4 kV / mm is applied for 10 to 60 minutes between the electrodes on both main surfaces in the insulating oil at 60 to 120 ° C., and dies in the air at 150 to 200 ° C. for 30 to 60 minutes. As a result, a piezoelectric ceramic element having a desired degree of polarization was obtained.

【0015】表1に示す種々の材料組成の圧電磁器を
得、その抵抗率と抗電界とを測定した。結果を下記の表
1に併せて示す。
Piezoelectric ceramics having various material compositions shown in Table 1 were obtained, and their resistivity and coercive electric field were measured. The results are shown in Table 1 below.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】表1から明らかなように、試料番号1の材
料組成の圧電磁器では、抵抗率が2.0×1012とかな
り高く、従って、耐熱性が十分でない。他方、α/βが
1より大きい試料番号6では、抵抗率が7.2×109
と低すぎるため、分極が困難であり、実際には所望の分
極度を得ることができなかった。
As is clear from Table 1, the piezoelectric ceramic having the material composition of Sample No. 1 has a considerably high resistivity of 2.0 × 10 12, and thus has insufficient heat resistance. On the other hand, in sample No. 6 where α / β is larger than 1, the resistivity is 7.2 × 10 9
, The polarization was difficult, and a desired degree of polarization could not be actually obtained.

【0018】これに対して、試料番号2〜5では、α/
βが1/2よりも大きく、1以下であるため、抵抗率が
6.3×1011以下と低く、温度変化が与えられた場合
に焦電荷を逃がしやすいことがわかる。また、表1から
明らかなように、抵抗率が低すぎることはなく、所望の
分極度を実現し得ることがわかる。
On the other hand, in sample numbers 2 to 5, α /
Since β is greater than 2 and equal to or less than 1, the resistivity is as low as 6.3 × 10 11 or less, which indicates that pyroelectric charges are easily released when a temperature change is given. In addition, as is clear from Table 1, the resistivity is not too low, and a desired degree of polarization can be realized.

【0019】さらに、圧電振動ジャイロとしたときに熱
衝撃試験によるジャイロ感度低下が小さく、圧電振動ジ
ャイロとしての信頼性が高いことがわかる。従って、上
記組成式において、結晶構造を正方晶とし、さらにα/
βの値を1/2より大きく、1以下とすることにより、
圧電磁器の抗電界が高められ、高温や熱衝撃による脱分
極のような圧電特性の劣化が生じ難いことがわかる。ま
た、抵抗値が低くなるため焦電荷を逃がしやすく、これ
により焦電効果に起因する分極反転などの特性の劣化も
防止し得ることがわかる。よって、周囲温度の変化や製
造工程や実使用時の熱衝撃に対する耐性が高められ、圧
電振動ジャイロの信頼性を高めることがわかる。
Further, when a piezoelectric vibrating gyroscope is used, a decrease in gyro sensitivity due to a thermal shock test is small, and it can be seen that the reliability as a piezoelectric vibrating gyroscope is high. Therefore, in the above composition formula, the crystal structure is tetragonal, and α /
By making the value of β greater than 1/2 and 1 or less,
It can be seen that the coercive electric field of the piezoelectric ceramic is increased, and deterioration of piezoelectric characteristics such as depolarization due to high temperature or thermal shock hardly occurs. In addition, it can be seen that pyroelectric charges are easily released because the resistance value is low, and deterioration of characteristics such as polarization reversal due to the pyroelectric effect can be prevented. Therefore, it can be seen that the resistance to changes in the ambient temperature, thermal shock during the manufacturing process and actual use is increased, and the reliability of the piezoelectric vibrating gyroscope is improved.

【0020】なお、上記組成式において、Pbの一部を
Sr,Ca,Ba等で置換してもよい。また、Aサイト
とBサイトとの比、すなわちPbおよびPb置換可能元
素とZr,Ti,Mn,Nbとの比は1:1に限定され
るものではない。
In the above composition formula, a part of Pb may be replaced with Sr, Ca, Ba or the like. Further, the ratio between the A site and the B site, that is, the ratio between Pb and the Pb-substitutable element and Zr, Ti, Mn, and Nb is not limited to 1: 1.

【0021】本実施例の圧電振動ジャイロが、上記特定
の組成の圧電磁器を用いて圧電振動子が構成されている
ことにあり、圧電振動ジャイロの構造自体は従来より公
知の圧電振動ジャイロに従って様々に構成することがで
きる。以下、本発明の一実施例として、上記圧電磁器を
用いた圧電振動ジャイロを、その製造方法を説明しつ
つ、より詳細に説明する。
The piezoelectric vibrating gyroscope according to the present embodiment is configured such that a piezoelectric vibrator is formed by using a piezoelectric ceramic having the above specific composition. The structure of the piezoelectric vibrating gyroscope itself varies according to a conventionally known piezoelectric vibrating gyroscope. Can be configured. Hereinafter, as one embodiment of the present invention, a piezoelectric vibrating gyroscope using the above-described piezoelectric ceramic will be described in more detail while describing a manufacturing method thereof.

【0022】上記のようにして用意された2枚の圧電磁
器素子を、互いの分極方向が逆となるようにエポキシ系
接着材を用いて貼り合わせ、接着した。この積層体の両
主面において、後述の圧電バイモルフ振動子の両主面の
電極を形成するように上記分極に用いられた電極を加工
した。次に、ダイサーにより上記貼り合わせ面と直交す
る方向にカットし、約1×1×15mmのバイモルフ振
動子を得た。
The two piezoelectric ceramic elements prepared as described above were adhered to each other using an epoxy-based adhesive so that their polarization directions were opposite to each other, and were adhered. On both main surfaces of this laminate, the electrodes used for the polarization were processed so as to form electrodes on both main surfaces of a piezoelectric bimorph vibrator to be described later. Next, it was cut by a dicer in a direction perpendicular to the bonding surface to obtain a bimorph vibrator of about 1 × 1 × 15 mm.

【0023】上記のようにして得たバイモルフ振動子を
用いて、図1及び図2に示す圧電振動ジャイロを構成し
た。図1において、この圧電振動ジャイロは、上記のよ
うにして得られた圧電バイモルフ振動子1を有する。図
2(a)〜(c)に示すように、圧電バイモルフ振動子
1は、2枚の圧電磁器素子2a,2bを前述したエポキ
シ系接着材を用いて貼り合わせた構造を有する。圧電磁
器素子2a,2bは、厚み方向に分極処理されており、
かつ互いに分極方向が逆方向とされている。
Using the bimorph vibrator obtained as described above, a piezoelectric vibrating gyroscope shown in FIGS. 1 and 2 was constructed. In FIG. 1, the piezoelectric vibrating gyroscope has the piezoelectric bimorph vibrator 1 obtained as described above. As shown in FIGS. 2A to 2C, the piezoelectric bimorph vibrator 1 has a structure in which two piezoelectric ceramic elements 2a and 2b are bonded using the above-described epoxy adhesive. The piezoelectric ceramic elements 2a and 2b are polarized in the thickness direction.
The polarization directions are opposite to each other.

【0024】圧電バイモルフ振動子1の上面1a上に
は、前述した電極加工により幅方向に2分割された検出
電極3a,3bが形成されている。なお、圧電バイモル
フ振動子1の上面においては、検出電極3a,3bは、
長さ方向においてずらされている。検出電極3aの一方
端側においては、検出電極3aと分離されて電極3cが
形成されている。電極3cは、後述の支持部材4bの接
合強度を高めるために設けられている。同様に、検出電
極3bの一端側においても、電極3dが検出電極3bと
分離されて形成されている。
On the upper surface 1a of the piezoelectric bimorph vibrator 1, detection electrodes 3a and 3b divided into two in the width direction by the above-described electrode processing are formed. Note that, on the upper surface of the piezoelectric bimorph vibrator 1, the detection electrodes 3a and 3b
It is offset in the length direction. On one end side of the detection electrode 3a, an electrode 3c is formed separately from the detection electrode 3a. The electrode 3c is provided to increase the bonding strength of a support member 4b described later. Similarly, on one end side of the detection electrode 3b, the electrode 3d is formed separately from the detection electrode 3b.

【0025】また、検出電極3a,3b及び電極3c,
3dが形成されている部分よりも長さ方向外側には、図
2の(a)においてハッチングを示すように電極3e〜
3hが形成されているが、これらの電極3e〜3hは電
極として用いられるものではなく、前述した電極加工方
法を経て残存している電極膜部分である。
The detection electrodes 3a, 3b and the electrodes 3c,
As shown by hatching in FIG. 2A, electrodes 3e to 3e are located outside the portion where 3d is formed in the longitudinal direction.
Although electrodes 3h are formed, these electrodes 3e to 3h are not used as electrodes, but are electrode film portions remaining after the above-described electrode processing method.

【0026】他方、圧電バイモルフ振動子1の下面1b
上には、全面に駆動電極5が形成されている。図1に戻
り、上記圧電バイモルフ振動子1は、駆動された際、屈
曲モードで振動する。この屈曲モードのノード点付近に
おいて、金属などからなる支持部材4a〜4dにより支
持されるように構成されている。支持部材4a〜4d
は、金属線を折り曲げ加工することにより形成されてい
る。支持部材4aは、検出電極3aと電極3dとに接合
されており、支持部材4bは、電極3cと検出電極3b
とに接合されている。同様に、圧電バイモルフ振動子1
の下面においては、支持部材4c,4dが、駆動電極5
に接合されている。
On the other hand, the lower surface 1b of the piezoelectric bimorph vibrator 1
A drive electrode 5 is formed over the entire surface. Returning to FIG. 1, the piezoelectric bimorph vibrator 1 vibrates in a bending mode when driven. It is configured to be supported by supporting members 4a to 4d made of metal or the like near the node point of the bending mode. Support members 4a to 4d
Is formed by bending a metal wire. The support member 4a is joined to the detection electrode 3a and the electrode 3d, and the support member 4b is connected to the electrode 3c and the detection electrode 3b.
And is joined to. Similarly, the piezoelectric bimorph vibrator 1
On the lower surface of the driving electrode 5, the support members 4 c and 4 d
Is joined to.

【0027】上記支持部材4a〜4dは、圧電バイモル
フ振動子1を振動のノード付近で機械的に保持するだけ
でなく、上記検出電極3a,3bまたは駆動電極5を検
出回路と電気的に接続する機能をも果たしている。
The support members 4a to 4d not only mechanically hold the piezoelectric bimorph vibrator 1 near a vibration node, but also electrically connect the detection electrodes 3a, 3b or the drive electrode 5 to a detection circuit. It also performs a function.

【0028】従って、上記支持部材4a〜4dと検出電
極3a,3bまたは駆動電極5との接合は、半田や導電
性接着剤などの導電性接合材を用いて行われている。本
実施例では、上記圧電バイモルフ振動子1が、支持部材
4a〜4dで支持された状態で、図1に示す状態でベー
ス部材7に収納される。なお、支持部材4a〜4dは、
それぞれに形成された矩形部4a1〜4d1をベース部材
7にエポキシ系接着剤で接着することによってベース部
材7に固定されている。支部部材4a,4bは処理回路
基板8上に設けられた電極(図示せず)まで延設され、
かつ電気的に接続される。この場合、圧電バイモルフ振
動子1の振動を妨げないように、支持部材4a〜4dに
より圧電バイモルフ振動子1が保持されている。また、
支部部材4c,4dは、その少なくとも一方が処理回路
基板8上の電極まで延設され、かつ電気的に接続され
る。
Therefore, the support members 4a to 4d and the detection electrodes 3a, 3b or the drive electrode 5 are joined using a conductive joining material such as solder or a conductive adhesive. In this embodiment, the piezoelectric bimorph vibrator 1 is housed in the base member 7 in a state shown in FIG. 1 while being supported by the support members 4a to 4d. In addition, the support members 4a to 4d
Is fixed to the base member 7 by bonding with epoxy adhesive rectangular portion 4a 1 ~4d 1 formed in the base member 7, respectively. The support members 4a and 4b extend to electrodes (not shown) provided on the processing circuit board 8,
And are electrically connected. In this case, the support members 4a to 4d hold the piezoelectric bimorph vibrator 1 so as not to hinder the vibration of the piezoelectric bimorph vibrator 1. Also,
At least one of the support members 4c and 4d extends to an electrode on the processing circuit board 8 and is electrically connected.

【0029】ベース部材7には、圧電バイモルフ振動子
1の振動を妨げずにステム6と処理回路基板8とで挟持
され得るように、ベース部材7の長さ方向両端に弾性材
料よりなる取付部材7a,7bが取り付けられる。
Attachment members made of an elastic material are provided at both ends in the longitudinal direction of the base member 7 so that the base member 7 can be sandwiched between the stem 6 and the processing circuit board 8 without hindering the vibration of the piezoelectric bimorph vibrator 1. 7a and 7b are attached.

【0030】処理回路基板8は、圧電バイモルフ振動子
の上方に配置され、圧電バイモルフ振動子1を駆動し、
かつ圧電振動ジャイロとして動作させるための回路を有
する。すなわち、図3に示す駆動回路11、加算回路1
2及び差動回路13が、処理回路基板8に構成されてい
る。
The processing circuit board 8 is disposed above the piezoelectric bimorph oscillator, drives the piezoelectric bimorph oscillator 1,
And a circuit for operating as a piezoelectric vibrating gyroscope. That is, the driving circuit 11 and the adding circuit 1 shown in FIG.
2 and the differential circuit 13 are formed on the processing circuit board 8.

【0031】ステム6は、圧電バイモルフ振動子の下方
に配置されている。なお、ステム6には、複数本の端子
6a〜6eが設けられており、端子6a〜6eは、ステ
ム6を貫通し、かつ処理回路基板8に設けられた貫通孔
8a〜8eを貫通するように配置されている。この端子
6a〜6eは、処理回路基板8上の回路と電気的に接続
されている。
The stem 6 is arranged below the piezoelectric bimorph vibrator. The stem 6 is provided with a plurality of terminals 6a to 6e, and the terminals 6a to 6e penetrate the stem 6 and penetrate through holes 8a to 8e provided in the processing circuit board 8. Are located in The terminals 6 a to 6 e are electrically connected to a circuit on the processing circuit board 8.

【0032】上記圧電振動ジャイロでは、処理回路基板
8に設けられた駆動回路11としての発振回路が、駆動
電極5に電気的に接続されており、この駆動回路11か
らの出力信号により、バイモルフ振動子1がその積層方
向に屈曲振動する。圧電バイモルフ振動子1に、その長
さ方向を軸とした回転角速度が加わると、上記屈曲振動
と直交する方向に、回転角速度に応じた屈曲振動が生
じ、2つの検出電極3a,3b間に、回転角速度に応じ
た電圧差が発生する。この検出電極3a,3bに生じた
出力電圧の差が、差動回路13により求められ、圧電振
動ジャイロに加えられた回転角速度が測定される。
In the piezoelectric vibrating gyroscope, an oscillating circuit as a driving circuit 11 provided on the processing circuit board 8 is electrically connected to the driving electrode 5, and a bimorph vibration is generated by an output signal from the driving circuit 11. The child 1 bends and vibrates in the stacking direction. When a rotational angular velocity about the longitudinal direction is applied to the piezoelectric bimorph vibrator 1, a bending vibration corresponding to the rotational angular velocity is generated in a direction orthogonal to the bending vibration, and between the two detection electrodes 3 a and 3 b. A voltage difference occurs according to the rotational angular velocity. The difference between the output voltages generated at the detection electrodes 3a and 3b is obtained by the differential circuit 13, and the rotational angular velocity applied to the piezoelectric vibrating gyroscope is measured.

【0033】また、上記実施例では、圧電振動ジャイロ
に用いられる圧電振動子として、二層の圧電磁器素子を
貼り合わせてなるバイモルフ型の圧電振動子1を例にと
り説明したが、本発明に係る圧電振動ジャイロは、バイ
モルフ型ではなく、ユニモルフ型の圧電振動子により構
成されてもよい。
In the above-described embodiment, the bimorph type piezoelectric vibrator 1 in which two layers of piezoelectric ceramic elements are bonded is described as an example of the piezoelectric vibrator used in the piezoelectric vibrating gyroscope. The piezoelectric vibrating gyroscope may be constituted by a unimorph type piezoelectric vibrator instead of a bimorph type vibrator.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明の圧電振動ジャイロ用圧電磁器組
成物では、PbZrO3−PbTiO3−Pb(MnαN
bβ)O3、(但し、1/2<α/β≦1、かつα+β
=1)で表される複合ペロブスカイト型酸化物を主成分
とし、使用温度範囲において結晶構造が正方晶であるた
め、上記実験例から明らかなように、抵抗率が低く、従
って焦電効果による影響を低減することができる。よっ
て、周囲温度の変化や、製造工程時及び実使用時の熱衝
撃による焦電効果に起因する特性の劣化を抑制すること
ができる。
According to the piezoelectric ceramic composition for a piezoelectric vibrating gyroscope of the present invention, PbZrO 3 -PbTiO 3 -Pb (MnαN
bβ) O 3 , where << α / β ≦ 1 and α + β
= 1), and has a tetragonal crystal structure in the operating temperature range. Therefore, as is clear from the above experimental example, the resistivity is low, and therefore the influence of the pyroelectric effect is obtained. Can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the characteristics due to the change in the ambient temperature and the pyroelectric effect due to the thermal shock during the manufacturing process and during actual use.

【0035】また、上記組成の圧電磁器組成物であるた
め、抗電界が高められており、従って高温や熱衝撃によ
る熱分極などの圧電特性の劣化も生じ難い。よって、本
発明に係る圧電振動ジャイロ用圧電磁器組成物を用い
て、圧電振動ジャイロの圧電振動子を構成することによ
り、周囲の温度変化等による検出誤差が生じ難い、検出
精度に優れかつ信頼性に優れた、本発明にかかる圧電振
動ジャイロを提供することができる。
In addition, since the piezoelectric ceramic composition has the above composition, the coercive electric field is increased, and therefore, deterioration of piezoelectric characteristics such as thermal polarization due to high temperature or thermal shock hardly occurs. Therefore, by forming the piezoelectric vibrator of the piezoelectric vibrating gyroscope using the piezoelectric vibrating gyroscope piezoelectric ceramic composition according to the present invention, a detection error due to a change in ambient temperature or the like is unlikely to occur, and the detection accuracy is excellent and the reliability is high. It is possible to provide a piezoelectric vibrating gyroscope according to the present invention which is excellent in quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る圧電振動ジャイロを説
明するための分解斜視図。
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a piezoelectric vibrating gyroscope according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)〜(c)は、図1に示した実施例の圧電
振動ジャイロにおける圧電バイモルフ振動子と支持部材
との関係を説明するための平面図、底面図及び正面図。
FIGS. 2A to 2C are a plan view, a bottom view, and a front view for explaining a relationship between a piezoelectric bimorph vibrator and a support member in the piezoelectric vibrating gyroscope of the embodiment shown in FIG.

【図3】図1に示した実施例の圧電振動ジャイロのおけ
る検出動作を説明するための模式図。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a detection operation in the piezoelectric vibrating gyroscope of the embodiment shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…圧電バイモルフ振動子 2a,2b…圧電磁器層 3a,3b…検出電極 4a〜4d…支持部材 5…駆動電極 6…ステム 7…ベース部材 8…駆動回路及び検出回路を備えた処理回路基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric bimorph vibrator 2a, 2b ... Piezoelectric ceramic layer 3a, 3b ... Detection electrode 4a-4d ... Support member 5 ... Drive electrode 6 ... Stem 7 ... Base member 8 ... Processing circuit board provided with drive circuit and detection circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 41/187 H01L 41/18 101D Fターム(参考) 2F105 AA02 AA08 BB04 BB09 BB14 CC06 CD02 CD06 4G031 AA11 AA12 AA14 AA16 AA19 AA32 BA10 CA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 41/187 H01L 41/18 101D F-term (Reference) 2F105 AA02 AA08 BB04 BB09 BB14 CC06 CD02 CD06 4G031 AA11 AA12 AA14 AA16 AA19 AA32 BA10 CA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電振動ジャイロに用いられる圧電磁器
組成物であって、 PbZrO3−PbTiO3−Pb(MnαNbβ)
3、(但し、1/2<α/β≦1、かつα+β=1)
で表される複合ペロブスカイト型酸化物を主成分とし、
使用温度範囲において結晶構造が正方晶であることを特
徴とする、圧電振動ジャイロ用圧電磁器組成物。
1. A piezoelectric ceramic composition used for a piezoelectric vibrating gyroscope, comprising: PbZrO 3 -PbTiO 3 -Pb (MnαNbβ)
O 3 , (however, 1/2 <α / β ≦ 1, and α + β = 1)
A composite perovskite-type oxide represented by
A piezoelectric ceramic composition for a piezoelectric vibrating gyroscope, wherein the crystal structure is tetragonal in a use temperature range.
【請求項2】 副成分としてアクセプタ元素が添加され
ていることを特徴とする、請求項1に記載の圧電振動ジ
ャイロ用圧電磁器組成物。
2. The piezoelectric ceramic composition for a piezoelectric vibrating gyroscope according to claim 1, wherein an acceptor element is added as a sub-component.
【請求項3】 圧電振動子と、 前記圧電振動子を駆動させるための駆動回路と、 前記圧電振動子からのコリオリ力を検出するための検出
回路とを備え、 前記圧電振動子がPbZrO3−PbTiO3−Pb(M
nαNbβ)O3、(但し、1/2<α/β≦1、かつ
α+β=1)で表される複合ペロブスカイト型酸化物を
主成分とし、結晶構造が使用温度範囲において正方晶で
ある圧電磁器組成物を用いて構成されていることを特徴
とする、圧電振動ジャイロ。
3. A piezoelectric vibrator, a driving circuit for driving the piezoelectric vibrator, and a detecting circuit for detecting Coriolis force from the piezoelectric vibrator, wherein the piezoelectric vibrator is PbZrO 3 − PbTiO 3 -Pb (M
nαNbβ) O 3 , a piezoelectric ceramic having a composite perovskite-type oxide represented by (where <1/2 <α / β ≦ 1 and α + β = 1) as a main component, and having a tetragonal crystal structure in a use temperature range. A piezoelectric vibrating gyroscope, comprising a composition.
【請求項4】 前記圧電磁器組成物に副成分としてアク
セプタ元素が添加されていることを特徴とする、請求項
3に記載の圧電振動ジャイロ。
4. The piezoelectric vibrating gyroscope according to claim 3, wherein an acceptor element is added as a sub-component to the piezoelectric ceramic composition.
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