JP2003227719A - 薄膜微小機械式共振子、薄膜微小機械式共振子ジャイロ、この薄膜微小機械式共振子ジャイロを用いたナビゲーションシステム及び自動車 - Google Patents
薄膜微小機械式共振子、薄膜微小機械式共振子ジャイロ、この薄膜微小機械式共振子ジャイロを用いたナビゲーションシステム及び自動車Info
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5607—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating tuning forks
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/21—Crystal tuning forks
-
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- H03H9/24—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive
- H03H9/2405—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive of microelectro-mechanical resonators
- H03H9/2468—Tuning fork resonators
- H03H9/2478—Single-Ended Tuning Fork resonators
- H03H9/2484—Single-Ended Tuning Fork resonators with two fork tines, e.g. Y-beam cantilever
-
- H—ELECTRICITY
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- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
- H03H2003/0414—Resonance frequency
- H03H2003/0492—Resonance frequency during the manufacture of a tuning-fork
Abstract
(57)【要約】
【課題】 駆動効率を向上させた薄膜微小機械式共振
子、駆動効率の向上により印加された角速度に対する検
出感度が向上した薄膜微小機械式共振子ジャイロ、この
薄膜微小機械式共振子ジャイロを用いたナビゲーション
システム及び自動車を提供することを目的とする。 【解決手段】 アーム２，３とアーム２，３を連結する
基部４とを有したシリコンからなる音叉と、アーム２，
３の主面５上の中心線６，７より内側及び外側にそれぞ
れ離間するように設けられた第１、第２の電極１０，１
２，１１，１３と、第１、第２の電極１０，１２，１
１，１３上にそれぞれ設けられた第１、第２の圧電薄膜
１４，１６，１５，１７と、第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７上にそれぞれ設けられた第３、第
４の電極１８，２０，１９，２１とから構成されたもの
である。
子、駆動効率の向上により印加された角速度に対する検
出感度が向上した薄膜微小機械式共振子ジャイロ、この
薄膜微小機械式共振子ジャイロを用いたナビゲーション
システム及び自動車を提供することを目的とする。 【解決手段】 アーム２，３とアーム２，３を連結する
基部４とを有したシリコンからなる音叉と、アーム２，
３の主面５上の中心線６，７より内側及び外側にそれぞ
れ離間するように設けられた第１、第２の電極１０，１
２，１１，１３と、第１、第２の電極１０，１２，１
１，１３上にそれぞれ設けられた第１、第２の圧電薄膜
１４，１６，１５，１７と、第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７上にそれぞれ設けられた第３、第
４の電極１８，２０，１９，２１とから構成されたもの
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜微小機械式共振
子、薄膜微小機械式共振子ジャイロ、この薄膜微小機械
式共振子ジャイロを用いたナビゲーションシステム及び
自動車に関するものである。
子、薄膜微小機械式共振子ジャイロ、この薄膜微小機械
式共振子ジャイロを用いたナビゲーションシステム及び
自動車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の薄膜微小機械式共振子ジャイロと
しては、特許文献１に記載されたものが知られている。
この薄膜微小機械式共振子ジャイロについて、図１４、
図１５を用いて説明する。図１４はこの薄膜微小機械式
共振子ジャイロの斜視図である。図１５は図１４に示す
薄膜微小機械式共振子ジャイロの駆動部のＥ−Ｅ断面図
である。
しては、特許文献１に記載されたものが知られている。
この薄膜微小機械式共振子ジャイロについて、図１４、
図１５を用いて説明する。図１４はこの薄膜微小機械式
共振子ジャイロの斜視図である。図１５は図１４に示す
薄膜微小機械式共振子ジャイロの駆動部のＥ−Ｅ断面図
である。
【０００３】図１４において、１０１は２つのアーム１
０２，１０３を備えた非圧電材からなる音叉、１０４，
１０５は音叉１０１のアーム１０２，１０３の主面上に
それぞれ配置された圧電薄膜、１０６，１０７，１０
８，１０９，１１０，１１１は各圧電薄膜１０４，１０
５へそれぞれ接続された電極である。電極１０７，１０
８，１１０，１１１に交流電圧を印加することにより音
叉１０１が共振する。
０２，１０３を備えた非圧電材からなる音叉、１０４，
１０５は音叉１０１のアーム１０２，１０３の主面上に
それぞれ配置された圧電薄膜、１０６，１０７，１０
８，１０９，１１０，１１１は各圧電薄膜１０４，１０
５へそれぞれ接続された電極である。電極１０７，１０
８，１１０，１１１に交流電圧を印加することにより音
叉１０１が共振する。
【０００４】図１５において、１２１はアーム１０２の
中心線、１３１は圧電薄膜１０４においてその上部に電
極１０７，１０８が設けられていない部分の幅、１４１
は圧電薄膜１０４に対して電極１０７から電極１０８に
向かって加わる電界の方向を示す矢印である。
中心線、１３１は圧電薄膜１０４においてその上部に電
極１０７，１０８が設けられていない部分の幅、１４１
は圧電薄膜１０４に対して電極１０７から電極１０８に
向かって加わる電界の方向を示す矢印である。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５４３８２３１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような薄膜微小機
械式共振子ジャイロにおいては、電極１０７，１０８に
それぞれ対向する電極１０６が連続した一枚の形状をし
ているため、矢印１４１に示すような駆動に寄与しない
電界成分が発生しやすい。
械式共振子ジャイロにおいては、電極１０７，１０８に
それぞれ対向する電極１０６が連続した一枚の形状をし
ているため、矢印１４１に示すような駆動に寄与しない
電界成分が発生しやすい。
【０００７】また、電極１０７，１０８の下に設けられ
た圧電薄膜１０４も連続した一枚の形状をしているた
め、例えば、電極１０７と電極１０６に挟まれた圧電薄
膜１０４がＹ軸方向に伸びようとする時に、連続した圧
電薄膜１０４の幅１３１の存在により、その伸びが抑制
されてしまう。同じく、電極１０８と電極１０６に挟ま
れた圧電薄膜１０４がＹ軸方向に縮もうとする時に、連
続した圧電薄膜１０４の幅１３１の存在により、その縮
みが抑制されてしまう。
た圧電薄膜１０４も連続した一枚の形状をしているた
め、例えば、電極１０７と電極１０６に挟まれた圧電薄
膜１０４がＹ軸方向に伸びようとする時に、連続した圧
電薄膜１０４の幅１３１の存在により、その伸びが抑制
されてしまう。同じく、電極１０８と電極１０６に挟ま
れた圧電薄膜１０４がＹ軸方向に縮もうとする時に、連
続した圧電薄膜１０４の幅１３１の存在により、その縮
みが抑制されてしまう。
【０００８】上述のような要因により、音叉１０１の駆
動効率が低下するという課題を有していた。
動効率が低下するという課題を有していた。
【０００９】本発明はこの課題を解決するものであり、
駆動効率を向上させた薄膜微小機械式共振子、駆動効率
の向上により印加された角速度に対する検出感度が向上
した薄膜微小機械式共振子ジャイロ、この薄膜微小機械
式共振子ジャイロを用いたナビゲーションシステム及び
自動車を提供することを目的とする。
駆動効率を向上させた薄膜微小機械式共振子、駆動効率
の向上により印加された角速度に対する検出感度が向上
した薄膜微小機械式共振子ジャイロ、この薄膜微小機械
式共振子ジャイロを用いたナビゲーションシステム及び
自動車を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の薄膜微小機械式共振子は、少なくとも２つの
アームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部と
を有した非圧電材料からなる音叉と、この音叉の少なく
とも１つのアームの少なくとも１つの主面上の中心線よ
り内側及び外側にそれぞれ離間するように設けられた第
１、第２の電極と、この第１、第２の電極上にそれぞれ
設けられた第１、第２の圧電薄膜と、この第１、第２の
圧電薄膜上にそれぞれ設けられた第３、第４の電極とを
備え、前記第３、第４の電極に互いに逆相の交流電圧を
印加することにより前記音叉がＸ方向に共振するように
構成されている。
に本発明の薄膜微小機械式共振子は、少なくとも２つの
アームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部と
を有した非圧電材料からなる音叉と、この音叉の少なく
とも１つのアームの少なくとも１つの主面上の中心線よ
り内側及び外側にそれぞれ離間するように設けられた第
１、第２の電極と、この第１、第２の電極上にそれぞれ
設けられた第１、第２の圧電薄膜と、この第１、第２の
圧電薄膜上にそれぞれ設けられた第３、第４の電極とを
備え、前記第３、第４の電極に互いに逆相の交流電圧を
印加することにより前記音叉がＸ方向に共振するように
構成されている。
【００１１】この構成により、駆動に寄与しない電界成
分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げない
ため、駆動効率を向上させることができる。
分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げない
ため、駆動効率を向上させることができる。
【００１２】また、本発明の薄膜微小機械式共振子ジャ
イロは、少なくとも２つのアームとこのアームを連結す
る少なくとも１つの基部とを有した非圧電材料からなる
音叉と、この音叉の少なくとも１つのアームの少なくと
も１つの主面上の中心線より内側及び外側にそれぞれ離
間するように設けられた第１、第２の電極と前記第１、
第２の電極上にそれぞれ設けられた第１、第２の圧電薄
膜と前記第１、第２の圧電薄膜上にそれぞれ設けられた
第３、第４の電極とをを有する駆動部と、前記音叉の少
なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設け
られた検知部とを備え、前記第３、第４の電極に互いに
逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉がＸ方向
に共振し、印加された角速度により前記音叉のアームの
主面に直角の方向（Ｚ方向）に発生するコリオリ力に起
因した前記アームの撓みを前記検知部により電気的また
は光学的な出力として検出するように構成されている。
イロは、少なくとも２つのアームとこのアームを連結す
る少なくとも１つの基部とを有した非圧電材料からなる
音叉と、この音叉の少なくとも１つのアームの少なくと
も１つの主面上の中心線より内側及び外側にそれぞれ離
間するように設けられた第１、第２の電極と前記第１、
第２の電極上にそれぞれ設けられた第１、第２の圧電薄
膜と前記第１、第２の圧電薄膜上にそれぞれ設けられた
第３、第４の電極とをを有する駆動部と、前記音叉の少
なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設け
られた検知部とを備え、前記第３、第４の電極に互いに
逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉がＸ方向
に共振し、印加された角速度により前記音叉のアームの
主面に直角の方向（Ｚ方向）に発生するコリオリ力に起
因した前記アームの撓みを前記検知部により電気的また
は光学的な出力として検出するように構成されている。
【００１３】この構成により、駆動に寄与しない電界成
分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難い
ため、駆動効率が向上し、印加された角速度に対する検
出感度が向上する。
分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難い
ため、駆動効率が向上し、印加された角速度に対する検
出感度が向上する。
【００１４】また、本発明の薄膜微小機械式共振子ジャ
イロは、少なくとも２つのアームとこのアームを連結す
る少なくとも１つの基部とを有した非圧電材料からなる
音叉と、この音叉の少なくとも１つのアームの少なくと
も１つの主面上の中心線より内側及び外側にそれぞれ離
間するように設けられた第１、第２の電極と前記第１、
第２の電極上にそれぞれ設けられた第１、第２の圧電薄
膜と前記第１、第２の圧電薄膜上にそれぞれ設けられた
第３、第４の電極とを有する駆動部と、前記主面上に設
けられた前記第１、第２の電極に対して離間しかつ前記
第１、第２の電極よりも前記アームの先端側に設けられ
た第５の電極と前記第５の電極上に設けられた第３の圧
電薄膜と前記第３の圧電薄膜上に設けられた第６の電極
とを有する検知部と、前記第１、第２の電極の間に離間
するように設けられ前記第５の電極と接続された第１の
引き出し電極と前記第１の引き出し電極上に設けられた
第４の圧電薄膜と前記第４の圧電薄膜上に設けられ前記
第６の電極と接続された第２の引き出し電極とを有する
リード部とを備え、前記第３、第４の電極に互いに逆相
の交流電圧を印加することにより前記音叉がＸ方向に共
振し、印加された角速度により前記音叉のアームの主面
に直角の方向（Ｚ方向）に発生するコリオリ力に起因し
た振動によって生ずる電荷を前記第６の電極により検出
するように構成されている。
イロは、少なくとも２つのアームとこのアームを連結す
る少なくとも１つの基部とを有した非圧電材料からなる
音叉と、この音叉の少なくとも１つのアームの少なくと
も１つの主面上の中心線より内側及び外側にそれぞれ離
間するように設けられた第１、第２の電極と前記第１、
第２の電極上にそれぞれ設けられた第１、第２の圧電薄
膜と前記第１、第２の圧電薄膜上にそれぞれ設けられた
第３、第４の電極とを有する駆動部と、前記主面上に設
けられた前記第１、第２の電極に対して離間しかつ前記
第１、第２の電極よりも前記アームの先端側に設けられ
た第５の電極と前記第５の電極上に設けられた第３の圧
電薄膜と前記第３の圧電薄膜上に設けられた第６の電極
とを有する検知部と、前記第１、第２の電極の間に離間
するように設けられ前記第５の電極と接続された第１の
引き出し電極と前記第１の引き出し電極上に設けられた
第４の圧電薄膜と前記第４の圧電薄膜上に設けられ前記
第６の電極と接続された第２の引き出し電極とを有する
リード部とを備え、前記第３、第４の電極に互いに逆相
の交流電圧を印加することにより前記音叉がＸ方向に共
振し、印加された角速度により前記音叉のアームの主面
に直角の方向（Ｚ方向）に発生するコリオリ力に起因し
た振動によって生ずる電荷を前記第６の電極により検出
するように構成されている。
【００１５】この構成により、駆動に寄与しない電界成
分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難い
ため、駆動効率が向上し、印加された角速度に対する検
出感度が向上する。さらに、第１の引き出し電極と第２
の引き出し電極の間の絶縁膜として第４の圧電薄膜が用
いられているため、量産性が一段と向上する。
分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難い
ため、駆動効率が向上し、印加された角速度に対する検
出感度が向上する。さらに、第１の引き出し電極と第２
の引き出し電極の間の絶縁膜として第４の圧電薄膜が用
いられているため、量産性が一段と向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少
なくとも１つの基部とを有した非圧電材料からなる音叉
と、この音叉の少なくとも１つのアームの少なくとも１
つの主面上の中心線より内側及び外側にそれぞれ離間す
るように設けられた第１、第２の電極と、この第１、第
２の電極上にそれぞれ設けられた第１、第２の圧電薄膜
と、この第１、第２の圧電薄膜上にそれぞれ設けられた
第３、第４の電極とを備え、前記第３、第４の電極に互
いに逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉がＸ
方向に共振するように構成されているため、駆動に寄与
しない電界成分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸
縮を妨げず、駆動効率が向上するという作用を有する。
は、少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少
なくとも１つの基部とを有した非圧電材料からなる音叉
と、この音叉の少なくとも１つのアームの少なくとも１
つの主面上の中心線より内側及び外側にそれぞれ離間す
るように設けられた第１、第２の電極と、この第１、第
２の電極上にそれぞれ設けられた第１、第２の圧電薄膜
と、この第１、第２の圧電薄膜上にそれぞれ設けられた
第３、第４の電極とを備え、前記第３、第４の電極に互
いに逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉がＸ
方向に共振するように構成されているため、駆動に寄与
しない電界成分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸
縮を妨げず、駆動効率が向上するという作用を有する。
【００１７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、第１、第２、第３、第４の電極及び第
１、第２の圧電薄膜は、アームの中心線を軸としてほぼ
対称となるように配置されているため、第２、第３の電
極に交流電圧を印加した際に中心線を境にして圧電薄膜
の左右に発生する駆動電界のバランスが良くなり、共振
子において所定の振動方向以外への振動漏れが発生しに
くく、駆動効率がより一層向上するという作用を有す
る。
の発明において、第１、第２、第３、第４の電極及び第
１、第２の圧電薄膜は、アームの中心線を軸としてほぼ
対称となるように配置されているため、第２、第３の電
極に交流電圧を印加した際に中心線を境にして圧電薄膜
の左右に発生する駆動電界のバランスが良くなり、共振
子において所定の振動方向以外への振動漏れが発生しに
くく、駆動効率がより一層向上するという作用を有す
る。
【００１８】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、第１、第２、第３、第４の電極及び第
１、第２の圧電薄膜は、アームの主面のほぼ中央部から
基部近傍の間に設けられているため、２次モードの共振
周波数におけるアドミッタンスを小さくすることが可能
となり、振動の安定性が高まるという作用を有する。
の発明において、第１、第２、第３、第４の電極及び第
１、第２の圧電薄膜は、アームの主面のほぼ中央部から
基部近傍の間に設けられているため、２次モードの共振
周波数におけるアドミッタンスを小さくすることが可能
となり、振動の安定性が高まるという作用を有する。
【００１９】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、第１、第２の電極と第１、第２の圧電
薄膜の周辺部を覆うように絶縁膜を形成しているため、
仮に第３、第４の電極、または、第１、第２の圧電薄膜
のいずれかのパターンニングにずれが生じた場合でも第
３、第４の電極と第１、第２の電極との短絡を防ぐこと
ができるという作用を有する。
の発明において、第１、第２の電極と第１、第２の圧電
薄膜の周辺部を覆うように絶縁膜を形成しているため、
仮に第３、第４の電極、または、第１、第２の圧電薄膜
のいずれかのパターンニングにずれが生じた場合でも第
３、第４の電極と第１、第２の電極との短絡を防ぐこと
ができるという作用を有する。
【００２０】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、音叉がシリコン（Ｓｉ）からなるた
め、共振子の形状を加工する際に半導体プロセス技術を
使用することができ、高精度に共振子を加工することが
可能となるばかりか、機械的強度が大きいため大きな振
幅で音叉を共振させることができるという作用を有す
る。
の発明において、音叉がシリコン（Ｓｉ）からなるた
め、共振子の形状を加工する際に半導体プロセス技術を
使用することができ、高精度に共振子を加工することが
可能となるばかりか、機械的強度が大きいため大きな振
幅で音叉を共振させることができるという作用を有す
る。
【００２１】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の発明において、シリコン（Ｓｉ）の（１１０）面ウエ
ハにおける（１−１１）面または（−１１１）面を共振
方向（Ｘ方向）と直角になるようにしているため、振動
方向に対してスティフネスの高い方向が利用でき固有共
振周波数の高い共振子が得られるという作用を有する。
の発明において、シリコン（Ｓｉ）の（１１０）面ウエ
ハにおける（１−１１）面または（−１１１）面を共振
方向（Ｘ方向）と直角になるようにしているため、振動
方向に対してスティフネスの高い方向が利用でき固有共
振周波数の高い共振子が得られるという作用を有する。
【００２２】請求項７に記載の発明は、請求項５に記載
の発明において、シリコン（Ｓｉ）の（１００）面ウエ
ハにおける（０１０）面、（０１１）面または（００
１）面を共振方向（Ｘ方向）と直角になるようにしてい
るため、角度のズレに対するスティフネスの変化が小さ
く音叉の固有共振周波数のバラツキの小さい共振子が得
られるという作用を有する。
の発明において、シリコン（Ｓｉ）の（１００）面ウエ
ハにおける（０１０）面、（０１１）面または（００
１）面を共振方向（Ｘ方向）と直角になるようにしてい
るため、角度のズレに対するスティフネスの変化が小さ
く音叉の固有共振周波数のバラツキの小さい共振子が得
られるという作用を有する。
【００２３】請求項８に記載の発明は、請求項５に記載
の発明において、シリコンからなる音叉の主面上に設け
られた第１、第２の電極は、下部に設けられたＴｉ膜と
上部に設けられたＰｔ−Ｔｉ膜からなるため、Ｔｉ膜は
シリコン及びＰｔ−Ｔｉ膜と密着性が強固で、Ｐｔ−Ｔ
ｉ膜はＰＺＴ等の圧電薄膜の配向を良好にするという作
用を有する。
の発明において、シリコンからなる音叉の主面上に設け
られた第１、第２の電極は、下部に設けられたＴｉ膜と
上部に設けられたＰｔ−Ｔｉ膜からなるため、Ｔｉ膜は
シリコン及びＰｔ−Ｔｉ膜と密着性が強固で、Ｐｔ−Ｔ
ｉ膜はＰＺＴ等の圧電薄膜の配向を良好にするという作
用を有する。
【００２４】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の発明において、Ｐｔ−Ｔｉ膜と圧電薄膜との間には、
さらにランタンとマグネシウムが添加されたチタン酸鉛
（ＰＬＭＴ）膜が設けられているため、ＰＺＴ等の圧電
薄膜の良好な配向を得るための製造条件の許容範囲を広
くすることができるという作用を有する。
の発明において、Ｐｔ−Ｔｉ膜と圧電薄膜との間には、
さらにランタンとマグネシウムが添加されたチタン酸鉛
（ＰＬＭＴ）膜が設けられているため、ＰＺＴ等の圧電
薄膜の良好な配向を得るための製造条件の許容範囲を広
くすることができるという作用を有する。
【００２５】請求項１０に記載の発明は、請求項１に記
載の発明において、圧電薄膜がチタン酸ジルコン酸鉛
（ＰＺＴ）またはＭｇ，Ｎｂ，Ｍｎの内から少なくとも
１つが加えられたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系か
らなるため、圧電薄膜の圧電定数が大きく、電気・機械
変換効率が高くなるという作用を有する。
載の発明において、圧電薄膜がチタン酸ジルコン酸鉛
（ＰＺＴ）またはＭｇ，Ｎｂ，Ｍｎの内から少なくとも
１つが加えられたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系か
らなるため、圧電薄膜の圧電定数が大きく、電気・機械
変換効率が高くなるという作用を有する。
【００２６】請求項１１に記載の発明は、請求項１０に
記載の発明において、圧電薄膜の（００１）面がアーム
の主面に平行に配向した菱面体晶構造または（１１１）
面がアームの主面に平行に配向した正方晶構造であるた
め、印加された駆動電界方向に対して複数の分極ベクト
ルの角度が全て等しくなり、ヒステリシスの少ない共振
子を実現できるという作用を有する。
記載の発明において、圧電薄膜の（００１）面がアーム
の主面に平行に配向した菱面体晶構造または（１１１）
面がアームの主面に平行に配向した正方晶構造であるた
め、印加された駆動電界方向に対して複数の分極ベクト
ルの角度が全て等しくなり、ヒステリシスの少ない共振
子を実現できるという作用を有する。
【００２７】請求項１２に記載の発明は、請求項１に記
載の発明において、第３、第４の電極は、下部に設けら
れたＴｉ膜と上部に設けられたＡｕ膜からなるため、Ｔ
ｉ膜はＰＺＴ等の圧電薄膜とＡｕ膜と密着性が強固で、
Ａｕ膜は電気抵抗が小さく、かつ、安定な上部電極を構
成できるという作用を有する。
載の発明において、第３、第４の電極は、下部に設けら
れたＴｉ膜と上部に設けられたＡｕ膜からなるため、Ｔ
ｉ膜はＰＺＴ等の圧電薄膜とＡｕ膜と密着性が強固で、
Ａｕ膜は電気抵抗が小さく、かつ、安定な上部電極を構
成できるという作用を有する。
【００２８】請求項１３に記載の発明は、請求項１に記
載の発明において、第１と第４の電極が同相及び第２と
第３の電極が同相並びに前記第１と第２の電極が逆相に
なるように交流電圧を印加しているため、各圧電薄膜へ
印加できる駆動電界を大きくできると同時に、各圧電薄
膜へ印加する駆動電界の微調整が可能になるという作用
を有する。さらに、起動時間の短縮化、低消費電力化を
図ることも可能になる。
載の発明において、第１と第４の電極が同相及び第２と
第３の電極が同相並びに前記第１と第２の電極が逆相に
なるように交流電圧を印加しているため、各圧電薄膜へ
印加できる駆動電界を大きくできると同時に、各圧電薄
膜へ印加する駆動電界の微調整が可能になるという作用
を有する。さらに、起動時間の短縮化、低消費電力化を
図ることも可能になる。
【００２９】請求項１４に記載の発明は、少なくとも２
つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基
部とを有した非圧電材料からなる音叉と、この音叉の少
なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上の中心
線より内側及び外側にそれぞれ離間するように設けられ
た第１、第２の電極と前記第１、第２の電極上にそれぞ
れ設けられた第１、第２の圧電薄膜と前記第１、第２の
圧電薄膜上にそれぞれ設けられた第３、第４の電極とを
有する駆動部と、前記音叉の少なくとも１つのアームの
少なくとも１つの主面上に設けられた検知部とを備え、
前記第３、第４の電極に互いに逆相の交流電圧を印加す
ることにより前記音叉がＸ方向に共振し、印加された角
速度により前記音叉のアームの主面に直角の方向（Ｚ方
向）に発生するコリオリ力に起因した前記アームの撓み
を前記検知部により電気的または光学的な出力として検
出するように構成されているため、駆動に寄与しない電
界成分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ
難いため、駆動効率が向上し、印加された角速度に対す
る検出出力の感度が向上するという作用を有する。
つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基
部とを有した非圧電材料からなる音叉と、この音叉の少
なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上の中心
線より内側及び外側にそれぞれ離間するように設けられ
た第１、第２の電極と前記第１、第２の電極上にそれぞ
れ設けられた第１、第２の圧電薄膜と前記第１、第２の
圧電薄膜上にそれぞれ設けられた第３、第４の電極とを
有する駆動部と、前記音叉の少なくとも１つのアームの
少なくとも１つの主面上に設けられた検知部とを備え、
前記第３、第４の電極に互いに逆相の交流電圧を印加す
ることにより前記音叉がＸ方向に共振し、印加された角
速度により前記音叉のアームの主面に直角の方向（Ｚ方
向）に発生するコリオリ力に起因した前記アームの撓み
を前記検知部により電気的または光学的な出力として検
出するように構成されているため、駆動に寄与しない電
界成分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ
難いため、駆動効率が向上し、印加された角速度に対す
る検出出力の感度が向上するという作用を有する。
【００３０】請求項１５に記載の発明は、請求項１４に
記載の発明において、第１、第２、第３、第４の電極及
び第１、第２の圧電薄膜は、アームの中心線を軸として
ほぼ対称となるように配置されているため、第３、第４
の電極に交流電圧を印加した際に中心線を境にして離間
して配置された各圧電薄膜に印加される駆動電界のバラ
ンスが良くなり、共振子ジャイロにおいて所定の振動方
向以外への振動漏れが発生しにくく、印加された角速度
に対する検出出力の高品位化と一層の高感度化が図れる
という作用を有する。
記載の発明において、第１、第２、第３、第４の電極及
び第１、第２の圧電薄膜は、アームの中心線を軸として
ほぼ対称となるように配置されているため、第３、第４
の電極に交流電圧を印加した際に中心線を境にして離間
して配置された各圧電薄膜に印加される駆動電界のバラ
ンスが良くなり、共振子ジャイロにおいて所定の振動方
向以外への振動漏れが発生しにくく、印加された角速度
に対する検出出力の高品位化と一層の高感度化が図れる
という作用を有する。
【００３１】請求項１６に記載の発明は、請求項１４に
記載の発明において、駆動部は少なくともいずれか一方
のアームの少なくともいずれか一方の主面のほぼ中央部
から基部近傍の間に設けられているため、２次モードの
共振周波数におけるアドミッタンスを小さくすることが
可能となり、振動の安定性が高まり、角速度に対する検
出出力の精度が高くなるという作用を有する。
記載の発明において、駆動部は少なくともいずれか一方
のアームの少なくともいずれか一方の主面のほぼ中央部
から基部近傍の間に設けられているため、２次モードの
共振周波数におけるアドミッタンスを小さくすることが
可能となり、振動の安定性が高まり、角速度に対する検
出出力の精度が高くなるという作用を有する。
【００３２】請求項１７に記載の発明は、請求項１４に
記載の発明において、検知部が少なくともいずれか一方
のアームの少なくともいずれか一方の主面のほぼ中央部
から基部近傍の間に設けられているため、検出部がコリ
オリ力に起因して発生する応力の大きくなる部位にあ
り、印加された角速度に対する検出出力の高感度化が図
れるという作用を有する。
記載の発明において、検知部が少なくともいずれか一方
のアームの少なくともいずれか一方の主面のほぼ中央部
から基部近傍の間に設けられているため、検出部がコリ
オリ力に起因して発生する応力の大きくなる部位にあ
り、印加された角速度に対する検出出力の高感度化が図
れるという作用を有する。
【００３３】請求項１８に記載の発明は、請求項１４に
記載の発明において、検知部がアームの主面上に配置さ
れた第１、第２の電極に対して離間するように設けられ
た第５の電極と、この第５の電極上に設けられた第３の
圧電薄膜と、この第３の圧電薄膜上に設けられた第６の
電極とから構成されているため、駆動部と検知部を構成
する圧電薄膜が離間することで、第２、第３の駆動電極
と第４の検出電極間に発生する容量結合成分を低減する
ことができ、印加された角速度に対する検出出力の安定
化が図れるという作用を有する。
記載の発明において、検知部がアームの主面上に配置さ
れた第１、第２の電極に対して離間するように設けられ
た第５の電極と、この第５の電極上に設けられた第３の
圧電薄膜と、この第３の圧電薄膜上に設けられた第６の
電極とから構成されているため、駆動部と検知部を構成
する圧電薄膜が離間することで、第２、第３の駆動電極
と第４の検出電極間に発生する容量結合成分を低減する
ことができ、印加された角速度に対する検出出力の安定
化が図れるという作用を有する。
【００３４】請求項１９に記載の発明は、請求項１４に
記載の発明において、第１、第２の電極と第１、第２の
圧電薄膜の周辺部を覆うように絶縁膜が形成されている
ため、仮に第３、第４の電極、または、第１、第２の圧
電薄膜のいずれかのパターンニングに大きなずれが生じ
た場合でも第３、第４の電極と第１、第２の電極との短
絡を防ぐことができるという作用を有する。
記載の発明において、第１、第２の電極と第１、第２の
圧電薄膜の周辺部を覆うように絶縁膜が形成されている
ため、仮に第３、第４の電極、または、第１、第２の圧
電薄膜のいずれかのパターンニングに大きなずれが生じ
た場合でも第３、第４の電極と第１、第２の電極との短
絡を防ぐことができるという作用を有する。
【００３５】請求項２０に記載の発明は、請求項１８に
記載の発明において、第５の電極は第１、第２の電極よ
りもアームの先端側に設けられ、前記第５の電極は前記
第１、第２の電極の間にそれぞれ離間するように設けら
れた第１の引き出し電極と接続されるとともに、少なく
とも第１、第２の電極及び第１、第２の圧電薄膜の周辺
部並びに前記第１の引き出し電極が絶縁膜で覆われ、第
６の電極は前記絶縁膜上でかつ、前記第１、第２の圧電
薄膜、または／及び、第３、第４の電極の間に離間する
ように設けられた第２の引き出し電極と接続され、か
つ、第１、第２、第３、第４、第５、第６の電極、第
１、第２の引き出し電極及び第１、第２、第３の圧電薄
膜がアームの中心線に対してほぼ対称になるように構成
されているため、第３、第４の電極と第６の電極及び第
３、第４の電極と第２の引き出し電極間に発生する容量
結合成分をキャンセルすることができるばかりか、Ｘ方
向への駆動振動時に第６の電極に発生する電荷をキャン
セルできるという作用を有する。
記載の発明において、第５の電極は第１、第２の電極よ
りもアームの先端側に設けられ、前記第５の電極は前記
第１、第２の電極の間にそれぞれ離間するように設けら
れた第１の引き出し電極と接続されるとともに、少なく
とも第１、第２の電極及び第１、第２の圧電薄膜の周辺
部並びに前記第１の引き出し電極が絶縁膜で覆われ、第
６の電極は前記絶縁膜上でかつ、前記第１、第２の圧電
薄膜、または／及び、第３、第４の電極の間に離間する
ように設けられた第２の引き出し電極と接続され、か
つ、第１、第２、第３、第４、第５、第６の電極、第
１、第２の引き出し電極及び第１、第２、第３の圧電薄
膜がアームの中心線に対してほぼ対称になるように構成
されているため、第３、第４の電極と第６の電極及び第
３、第４の電極と第２の引き出し電極間に発生する容量
結合成分をキャンセルすることができるばかりか、Ｘ方
向への駆動振動時に第６の電極に発生する電荷をキャン
セルできるという作用を有する。
【００３６】請求項２１に記載の発明は、請求項１４に
記載の発明において、音叉がシリコン（Ｓｉ）からなる
ため、音叉形状に加工する際に半導体プロセス技術を使
用することができ、高精度に加工することが可能となる
ばかりか、機械的強度が大きいため大きい振幅で音叉を
共振でき、印加された角速度に対する検出出力の高感度
化を図ることができるという作用を有する。
記載の発明において、音叉がシリコン（Ｓｉ）からなる
ため、音叉形状に加工する際に半導体プロセス技術を使
用することができ、高精度に加工することが可能となる
ばかりか、機械的強度が大きいため大きい振幅で音叉を
共振でき、印加された角速度に対する検出出力の高感度
化を図ることができるという作用を有する。
【００３７】請求項２２に記載の発明は、請求項２１に
記載の発明において、シリコン（Ｓｉ）の（１１０）面
ウエハにおける（１−１１）面または（−１１１）面を
共振方向（Ｘ方向）と直角になるようにしているため、
振動方向に対してスティフネスの高い方向が利用でき固
有共振周波数の高い共振子からなるジャイロが得られる
という作用を有する。
記載の発明において、シリコン（Ｓｉ）の（１１０）面
ウエハにおける（１−１１）面または（−１１１）面を
共振方向（Ｘ方向）と直角になるようにしているため、
振動方向に対してスティフネスの高い方向が利用でき固
有共振周波数の高い共振子からなるジャイロが得られる
という作用を有する。
【００３８】請求項２３に記載の発明は、請求項２１に
記載の発明において、シリコン（Ｓｉ）の（１００）面
ウエハにおける（０１０）面、（０１１）面または（０
０１）面の共振方向（Ｘ方向）と直角になるようにして
いるため、角度のズレに対するスティフネスの変化が小
さくなり音叉の固有共振周波数のバラツキの小さい共振
子からなるジャイロが得られるという作用を有する。
記載の発明において、シリコン（Ｓｉ）の（１００）面
ウエハにおける（０１０）面、（０１１）面または（０
０１）面の共振方向（Ｘ方向）と直角になるようにして
いるため、角度のズレに対するスティフネスの変化が小
さくなり音叉の固有共振周波数のバラツキの小さい共振
子からなるジャイロが得られるという作用を有する。
【００３９】請求項２４に記載の発明は、請求項２１に
記載の発明において、シリコンからなる音叉の主面上に
設けられた第１、第２、第５の電極は、下部に設けられ
たＴｉ膜と上部に設けられたＰｔ−Ｔｉ膜からなるた
め、Ｔｉ膜はシリコン及びＰｔ−Ｔｉ膜と密着性が強固
で、Ｐｔ−Ｔｉ膜はＰＺＴ等の圧電薄膜の配向を良好に
するという作用を有する。
記載の発明において、シリコンからなる音叉の主面上に
設けられた第１、第２、第５の電極は、下部に設けられ
たＴｉ膜と上部に設けられたＰｔ−Ｔｉ膜からなるた
め、Ｔｉ膜はシリコン及びＰｔ−Ｔｉ膜と密着性が強固
で、Ｐｔ−Ｔｉ膜はＰＺＴ等の圧電薄膜の配向を良好に
するという作用を有する。
【００４０】請求項２５に記載の発明は、請求項２４に
記載の発明において、Ｐｔ−Ｔｉ膜と圧電薄膜との間に
は、さらにランタンとマグネシウムが添加されたチタン
酸鉛（ＰＬＭＴ）膜が設けられているため、ＰＺＴ等の
圧電薄膜の良好な配向を得るための製造条件の許容範囲
を広くすることができるという作用を有する。
記載の発明において、Ｐｔ−Ｔｉ膜と圧電薄膜との間に
は、さらにランタンとマグネシウムが添加されたチタン
酸鉛（ＰＬＭＴ）膜が設けられているため、ＰＺＴ等の
圧電薄膜の良好な配向を得るための製造条件の許容範囲
を広くすることができるという作用を有する。
【００４１】請求項２６に記載の発明は、請求項１４、
１８に記載の発明において、圧電薄膜がチタン酸ジルコ
ン酸鉛（ＰＺＴ）、または、Ｍｇ，Ｎｂ，Ｍｎの内から
少なくとも１つが加えられたチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐ
ＺＴ）系からなるため、圧電薄膜の圧電定数が大きく、
電気・機械変換効率が高くなり、印加された角速度に対
する検出出力の高感度化を図ることができるという作用
を有する。
１８に記載の発明において、圧電薄膜がチタン酸ジルコ
ン酸鉛（ＰＺＴ）、または、Ｍｇ，Ｎｂ，Ｍｎの内から
少なくとも１つが加えられたチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐ
ＺＴ）系からなるため、圧電薄膜の圧電定数が大きく、
電気・機械変換効率が高くなり、印加された角速度に対
する検出出力の高感度化を図ることができるという作用
を有する。
【００４２】請求項２７に記載の発明は、請求項２６に
記載の発明において、圧電薄膜は、（００１）面がアー
ムの主面に平行に配向した菱面体晶構造または（１１
１）面がアームの主面に平行に配向した正方晶構造であ
るため、印加された駆動電界の方向に対して複数の分極
ベクトルの角度が全て等しくなり、印加された角速度に
対する検出出力の安定性が得られるという作用を有す
る。
記載の発明において、圧電薄膜は、（００１）面がアー
ムの主面に平行に配向した菱面体晶構造または（１１
１）面がアームの主面に平行に配向した正方晶構造であ
るため、印加された駆動電界の方向に対して複数の分極
ベクトルの角度が全て等しくなり、印加された角速度に
対する検出出力の安定性が得られるという作用を有す
る。
【００４３】請求項２８に記載の発明は、請求項１８に
記載の発明において、第３、第４、第６の電極は、下部
に設けられたＴｉ膜と上部に設けられたＡｕ膜からなる
ため、Ｔｉ膜はＰＺＴ等の圧電薄膜とＡｕ膜と密着性が
強固で、Ａｕ膜は電気抵抗が小さく、かつ、安定な上部
電極を構成できるという作用を有する。
記載の発明において、第３、第４、第６の電極は、下部
に設けられたＴｉ膜と上部に設けられたＡｕ膜からなる
ため、Ｔｉ膜はＰＺＴ等の圧電薄膜とＡｕ膜と密着性が
強固で、Ａｕ膜は電気抵抗が小さく、かつ、安定な上部
電極を構成できるという作用を有する。
【００４４】請求項２９に記載の発明は、請求項１４に
記載の発明において、第１と第４の電極が同相及び第２
と第３の電極が同相並びに前記第１と第２の電極が逆相
になるように交流電圧を印加しているため、各圧電薄膜
へ印加できる駆動電界により大きくでき、駆動効率がよ
り向上し印加された角速度に対する検出感度をより向上
させることができる。また、起動時間の短縮化、低消費
電力化を図ることも可能になる。
記載の発明において、第１と第４の電極が同相及び第２
と第３の電極が同相並びに前記第１と第２の電極が逆相
になるように交流電圧を印加しているため、各圧電薄膜
へ印加できる駆動電界により大きくでき、駆動効率がよ
り向上し印加された角速度に対する検出感度をより向上
させることができる。また、起動時間の短縮化、低消費
電力化を図ることも可能になる。
【００４５】請求項３０に記載の発明は、請求項１４，
１８，２０に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロを用
いたナビゲーションシステムであるため、共振子ジャイ
ロからの高精度な出力に基づき、ナビゲーションシステ
ムの高精度化が図れるという作用を有する。
１８，２０に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロを用
いたナビゲーションシステムであるため、共振子ジャイ
ロからの高精度な出力に基づき、ナビゲーションシステ
ムの高精度化が図れるという作用を有する。
【００４６】請求項３１に記載の発明は、請求項１４，
１８，２０に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロをヨ
ーレート、ローリング、ピッチングのいずれかを検出す
るセンサとして用いた自動車であるため、共振子ジャイ
ロからの高精度な出力に基づき、自動車の安定走行及び
エアバックシステムにおける高精度な制御が可能になる
という作用を有する。
１８，２０に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロをヨ
ーレート、ローリング、ピッチングのいずれかを検出す
るセンサとして用いた自動車であるため、共振子ジャイ
ロからの高精度な出力に基づき、自動車の安定走行及び
エアバックシステムにおける高精度な制御が可能になる
という作用を有する。
【００４７】請求項３２に記載の発明は、少なくとも２
つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基
部とを有した非圧電材料からなる音叉と、この音叉の少
なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上の中心
線より内側及び外側にそれぞれ離間するように設けられ
た第１、第２の電極と前記第１、第２の電極上にそれぞ
れ設けられた第１、第２の圧電薄膜と前記第１、第２の
圧電薄膜上にそれぞれ設けられた第３、第４の電極とを
有する駆動部と、前記主面上に設けられた前記第１、第
２の電極に対して離間しかつ前記第１、第２の電極より
も前記アームの先端側に設けられた第５の電極と前記第
５の電極上に設けられた第３の圧電薄膜と前記第３の圧
電薄膜上に設けられた第６の電極とを有する検知部と、
前記第１、第２の電極の間に離間するように設けられ前
記第５の電極と接続された第１の引き出し電極と前記第
１の引き出し電極上に設けられた第４の圧電薄膜と前記
第４の圧電薄膜上に設けられ前記第６の電極と接続され
た第２の引き出し電極とを有するリード部とを備え、前
記第３、第４の電極に互いに逆相の交流電圧を印加する
ことにより前記音叉がＸ方向に共振し、印加された角速
度により前記音叉のアームの主面に直角の方向（Ｚ方
向）に発生するコリオリ力に起因した振動によって生ず
る電荷を前記第６の電極により検出するように構成され
ているため、駆動に寄与しない電界成分を低減させ、か
つ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難いため、駆動効率が
向上し、印加された角速度に対する検出出力の感度が向
上するという作用を有する。さらに、第１の引き出し電
極と第２の引き出し電極の間の絶縁膜として第４の圧電
薄膜が用いられているため、量産性が一段と向上する。
つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基
部とを有した非圧電材料からなる音叉と、この音叉の少
なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上の中心
線より内側及び外側にそれぞれ離間するように設けられ
た第１、第２の電極と前記第１、第２の電極上にそれぞ
れ設けられた第１、第２の圧電薄膜と前記第１、第２の
圧電薄膜上にそれぞれ設けられた第３、第４の電極とを
有する駆動部と、前記主面上に設けられた前記第１、第
２の電極に対して離間しかつ前記第１、第２の電極より
も前記アームの先端側に設けられた第５の電極と前記第
５の電極上に設けられた第３の圧電薄膜と前記第３の圧
電薄膜上に設けられた第６の電極とを有する検知部と、
前記第１、第２の電極の間に離間するように設けられ前
記第５の電極と接続された第１の引き出し電極と前記第
１の引き出し電極上に設けられた第４の圧電薄膜と前記
第４の圧電薄膜上に設けられ前記第６の電極と接続され
た第２の引き出し電極とを有するリード部とを備え、前
記第３、第４の電極に互いに逆相の交流電圧を印加する
ことにより前記音叉がＸ方向に共振し、印加された角速
度により前記音叉のアームの主面に直角の方向（Ｚ方
向）に発生するコリオリ力に起因した振動によって生ず
る電荷を前記第６の電極により検出するように構成され
ているため、駆動に寄与しない電界成分を低減させ、か
つ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難いため、駆動効率が
向上し、印加された角速度に対する検出出力の感度が向
上するという作用を有する。さらに、第１の引き出し電
極と第２の引き出し電極の間の絶縁膜として第４の圧電
薄膜が用いられているため、量産性が一段と向上する。
【００４８】請求項３３に記載の発明は、請求項３２に
記載の発明において、音叉がシリコン（Ｓｉ）からなる
ため、音叉形状に加工する際に半導体プロセス技術を使
用することができ、高精度に加工することが可能となる
ばかりか、機械的強度が大きいため大きな振幅で音叉を
共振でき、印加された角速度に対する検出出力の高感度
化を図ることができるという作用を有する。
記載の発明において、音叉がシリコン（Ｓｉ）からなる
ため、音叉形状に加工する際に半導体プロセス技術を使
用することができ、高精度に加工することが可能となる
ばかりか、機械的強度が大きいため大きな振幅で音叉を
共振でき、印加された角速度に対する検出出力の高感度
化を図ることができるという作用を有する。
【００４９】請求項３４に記載の発明は、請求項３３に
記載の発明において、シリコン（Ｓｉ）の（１１０）面
ウエハにおける（１−１１）面または（−１１１）面を
共振方向（Ｘ方向）と直角になるようにしているため、
振動方向に対してスティフネスの高い方向が利用でき固
有共振周波数の高い共振子からなるジャイロが得られる
という作用を有する。
記載の発明において、シリコン（Ｓｉ）の（１１０）面
ウエハにおける（１−１１）面または（−１１１）面を
共振方向（Ｘ方向）と直角になるようにしているため、
振動方向に対してスティフネスの高い方向が利用でき固
有共振周波数の高い共振子からなるジャイロが得られる
という作用を有する。
【００５０】請求項３５に記載の発明は、請求項３３に
記載の発明において、シリコン（Ｓｉ）の（１００）面
ウエハにおける（０１０）面、（０１１）面または（０
０１）面を共振方向（Ｘ方向）と直角になるようにして
いるため、角度のズレに対するスティフネスの変化が小
さくなり音叉の固有共振周波数のバラツキの小さい共振
子からなるジャイロが得られるという作用を有する。
記載の発明において、シリコン（Ｓｉ）の（１００）面
ウエハにおける（０１０）面、（０１１）面または（０
０１）面を共振方向（Ｘ方向）と直角になるようにして
いるため、角度のズレに対するスティフネスの変化が小
さくなり音叉の固有共振周波数のバラツキの小さい共振
子からなるジャイロが得られるという作用を有する。
【００５１】請求項３６に記載の発明は、請求項３３に
記載の発明において、シリコンからなる音叉の主面上に
設けられた第１、第２、第５の電極、第１の引き出し電
極は、下部に設けられたＴｉ膜と上部に設けられたＰｔ
−Ｔｉ膜からなるため、Ｔｉ膜はシリコン及びＰｔ−Ｔ
ｉ膜と密着性が強固で、Ｐｔ−Ｔｉ膜はＰＺＴ等の圧電
薄膜の配向を良好にするという作用を有する。
記載の発明において、シリコンからなる音叉の主面上に
設けられた第１、第２、第５の電極、第１の引き出し電
極は、下部に設けられたＴｉ膜と上部に設けられたＰｔ
−Ｔｉ膜からなるため、Ｔｉ膜はシリコン及びＰｔ−Ｔ
ｉ膜と密着性が強固で、Ｐｔ−Ｔｉ膜はＰＺＴ等の圧電
薄膜の配向を良好にするという作用を有する。
【００５２】請求項３７に記載の発明は、請求項３６に
記載の発明において、Ｐｔ−Ｔｉ膜と圧電薄膜との間に
は、さらにランタンとマグネシウムが添加されたチタン
酸鉛（ＰＬＭＴ）膜が設けられているため、ＰＺＴ等の
圧電薄膜の良好な配向を得るための製造条件の許容範囲
を広くすることができるという作用を有する。
記載の発明において、Ｐｔ−Ｔｉ膜と圧電薄膜との間に
は、さらにランタンとマグネシウムが添加されたチタン
酸鉛（ＰＬＭＴ）膜が設けられているため、ＰＺＴ等の
圧電薄膜の良好な配向を得るための製造条件の許容範囲
を広くすることができるという作用を有する。
【００５３】請求項３８に記載の発明は、請求項３２に
記載の発明において、圧電薄膜がチタン酸ジルコン酸鉛
（ＰＺＴ）、または、Ｍｇ，Ｎｂ，Ｍｎの内から少なく
とも１つが加えられたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）
系からなるため、圧電薄膜の圧電定数が大きく、電気・
機械変換効率が高くなり、印加された角速度に対する検
出出力の高感度化を図ることができるという作用を有す
る。
記載の発明において、圧電薄膜がチタン酸ジルコン酸鉛
（ＰＺＴ）、または、Ｍｇ，Ｎｂ，Ｍｎの内から少なく
とも１つが加えられたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）
系からなるため、圧電薄膜の圧電定数が大きく、電気・
機械変換効率が高くなり、印加された角速度に対する検
出出力の高感度化を図ることができるという作用を有す
る。
【００５４】請求項３９に記載の発明は、請求項３８に
記載の発明において、圧電薄膜は、（００１）面がアー
ムの主面に平行に配向した菱面体晶構造または（１１
１）面がアームの主面に平行に配向した正方晶構造であ
るため、印加された駆動電界の方向に対して複数の分極
ベクトルの角度が全て等しくなり、印加された角速度に
対する検出出力の安定性が得られるという作用を有す
る。
記載の発明において、圧電薄膜は、（００１）面がアー
ムの主面に平行に配向した菱面体晶構造または（１１
１）面がアームの主面に平行に配向した正方晶構造であ
るため、印加された駆動電界の方向に対して複数の分極
ベクトルの角度が全て等しくなり、印加された角速度に
対する検出出力の安定性が得られるという作用を有す
る。
【００５５】請求項４０に記載の発明は、請求項３２に
記載の発明において、駆動部が少なくともいずれか一方
のアームの少なくともいずれか一方の主面のほぼ中央部
から基部近傍の間に設けられているため、２次モードの
共振周波数におけるアドミッタンスを小さくすることが
可能となり、振動の安定性が高まり、角速度に対する検
出出力の精度が高くなるという作用を有する。
記載の発明において、駆動部が少なくともいずれか一方
のアームの少なくともいずれか一方の主面のほぼ中央部
から基部近傍の間に設けられているため、２次モードの
共振周波数におけるアドミッタンスを小さくすることが
可能となり、振動の安定性が高まり、角速度に対する検
出出力の精度が高くなるという作用を有する。
【００５６】請求項４１に記載の発明は、請求項３２に
記載の発明において、第３、第４、第６の電極、第２の
引き出し電極は、下部に設けられたＴｉ膜と上部に設け
られたＡｕ膜からなるため、Ｔｉ膜はＰＺＴ等の圧電薄
膜とＡｕ膜と密着性が強固で、Ａｕ膜は電気抵抗が小さ
く、かつ、安定な上部電極を構成できるという作用を有
する。
記載の発明において、第３、第４、第６の電極、第２の
引き出し電極は、下部に設けられたＴｉ膜と上部に設け
られたＡｕ膜からなるため、Ｔｉ膜はＰＺＴ等の圧電薄
膜とＡｕ膜と密着性が強固で、Ａｕ膜は電気抵抗が小さ
く、かつ、安定な上部電極を構成できるという作用を有
する。
【００５７】請求項４２に記載の発明は、請求項３２に
記載の発明において、第１、第２、第３、第４、第５、
第６の電極、第１、第２の引き出し電極及び第１、第
２、第３、第４の圧電薄膜がアームの中心線に対してほ
ぼ対称になるように配置されているため、第３、第４の
電極と第６の電極及び第３、第４の電極と第２の引き出
し電極間に発生する容量結合成分をキャンセルすること
ができるばかりか、Ｘ方向への駆動振動時に第６の電極
に発生する電荷をキャンセルできるという作用を有す
る。
記載の発明において、第１、第２、第３、第４、第５、
第６の電極、第１、第２の引き出し電極及び第１、第
２、第３、第４の圧電薄膜がアームの中心線に対してほ
ぼ対称になるように配置されているため、第３、第４の
電極と第６の電極及び第３、第４の電極と第２の引き出
し電極間に発生する容量結合成分をキャンセルすること
ができるばかりか、Ｘ方向への駆動振動時に第６の電極
に発生する電荷をキャンセルできるという作用を有す
る。
【００５８】請求項４３に記載の発明は、請求項３２に
記載の発明において、第１と第４の電極が同相及び第２
と第３の電極が同相並びに前記第１と第２の電極が逆相
になるように交流電圧を印加しているため、各圧電薄膜
へ印加できる駆動電界をより大きくでき、駆動効率がよ
り向上し印加された角速度に対する検出感度をより向上
させることができる。また、起動時間の短縮化、低消費
電力化を図ることも可能になる。
記載の発明において、第１と第４の電極が同相及び第２
と第３の電極が同相並びに前記第１と第２の電極が逆相
になるように交流電圧を印加しているため、各圧電薄膜
へ印加できる駆動電界をより大きくでき、駆動効率がよ
り向上し印加された角速度に対する検出感度をより向上
させることができる。また、起動時間の短縮化、低消費
電力化を図ることも可能になる。
【００５９】請求項４４に記載の発明は、請求項３２に
記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロを用いたナビゲー
ションシステムであるため、共振子ジャイロからの高精
度な出力に基づき、ナビゲーションシステムの高精度化
が図れるという作用を有する。
記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロを用いたナビゲー
ションシステムであるため、共振子ジャイロからの高精
度な出力に基づき、ナビゲーションシステムの高精度化
が図れるという作用を有する。
【００６０】請求項４５に記載の発明は、請求項３２に
記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロをヨーレート、ロ
ーリング、ピッチングのいずれかを検出するセンサとし
て用いた自動車であるため、共振子ジャイロからの高精
度な出力に基づき、自動車の安定走行及びエアバックシ
ステムにおける高精度な制御が可能になるという作用を
有する。
記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロをヨーレート、ロ
ーリング、ピッチングのいずれかを検出するセンサとし
て用いた自動車であるため、共振子ジャイロからの高精
度な出力に基づき、自動車の安定走行及びエアバックシ
ステムにおける高精度な制御が可能になるという作用を
有する。
【００６１】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図１３を用いて説明する。
から図１３を用いて説明する。
【００６２】（実施の形態１）図１は本発明の薄膜微小
機械式共振子の実施の形態１の斜視図、図２は同共振子
のアームのＡ−Ａ断面図、図３は同共振子の駆動部の動
作を説明するための斜視図、図４は同共振子の駆動部の
動作を説明するための斜視図、図５は同共振子のアーム
を構成する材料のスティフネスを示す特性図、図６は菱
面体晶構造の圧電薄膜の分極状態を説明する図、図７は
正方晶構造の圧電薄膜の分極状態を説明する図である。
機械式共振子の実施の形態１の斜視図、図２は同共振子
のアームのＡ−Ａ断面図、図３は同共振子の駆動部の動
作を説明するための斜視図、図４は同共振子の駆動部の
動作を説明するための斜視図、図５は同共振子のアーム
を構成する材料のスティフネスを示す特性図、図６は菱
面体晶構造の圧電薄膜の分極状態を説明する図、図７は
正方晶構造の圧電薄膜の分極状態を説明する図である。
【００６３】図１〜図４において、１は薄膜微小機械式
共振子（以下、共振子と呼ぶ）、２，３は共振子１のア
ーム、４は共振子１の基部、５は共振子１の主面、６，
７はアーム２，３の中心線、１０，１１はアーム２の主
面５上に中心線６を境に内側、外側にそれぞれ離間する
ように設けられた第１、第２の電極、１２，１３はアー
ム３の主面５上に中心線７を境に内側、外側にそれぞれ
離間するように設けられた第１、第２の電極、１４，１
６はアーム２，３の中心線６，７を境に内側であり、か
つ、第１の電極１０，１２上にそれぞれ設けられた第１
の圧電薄膜、１５，１７はアーム２，３の中心線６，７
を境に外側であり、かつ、第２の電極１１，１３上にそ
れぞれ設けられた第２の圧電薄膜、１８，２０は第１の
圧電薄膜１４，１６の上にそれぞれ設けられた第３の電
極、１９，２１は第２の圧電薄膜１５，１７の上にそれ
ぞれ設けられた第４の電極である。
共振子（以下、共振子と呼ぶ）、２，３は共振子１のア
ーム、４は共振子１の基部、５は共振子１の主面、６，
７はアーム２，３の中心線、１０，１１はアーム２の主
面５上に中心線６を境に内側、外側にそれぞれ離間する
ように設けられた第１、第２の電極、１２，１３はアー
ム３の主面５上に中心線７を境に内側、外側にそれぞれ
離間するように設けられた第１、第２の電極、１４，１
６はアーム２，３の中心線６，７を境に内側であり、か
つ、第１の電極１０，１２上にそれぞれ設けられた第１
の圧電薄膜、１５，１７はアーム２，３の中心線６，７
を境に外側であり、かつ、第２の電極１１，１３上にそ
れぞれ設けられた第２の圧電薄膜、１８，２０は第１の
圧電薄膜１４，１６の上にそれぞれ設けられた第３の電
極、１９，２１は第２の圧電薄膜１５，１７の上にそれ
ぞれ設けられた第４の電極である。
【００６４】共振子１は、２つのアーム２，３とアーム
２，３を連結する基部４とを有したシリコン（Ｓｉ）か
ら音叉を基材としている。
２，３を連結する基部４とを有したシリコン（Ｓｉ）か
ら音叉を基材としている。
【００６５】図２は図１における共振子１のアーム２，
３におけるＡ−Ａ断面図である。
３におけるＡ−Ａ断面図である。
【００６６】アーム２上に設けられた第１の圧電薄膜１
４と第２の圧電薄膜１５は中心線６を境に離間してい
る。同様にアーム３上に設けられた第１の圧電薄膜１６
と第２の圧電薄膜１７は中心線７を境に離間している。
また、第３の電極１８と第４の電極１９も中心線６を境
に離間しており、第３の電極２０と第４の電極２１も中
心線７を境に離間している。
４と第２の圧電薄膜１５は中心線６を境に離間してい
る。同様にアーム３上に設けられた第１の圧電薄膜１６
と第２の圧電薄膜１７は中心線７を境に離間している。
また、第３の電極１８と第４の電極１９も中心線６を境
に離間しており、第３の電極２０と第４の電極２１も中
心線７を境に離間している。
【００６７】第１の圧電薄膜１４，１６、第２の圧電薄
膜１５，１７は、いずれもチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）である。
膜１５，１７は、いずれもチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）である。
【００６８】以下に共振子１の製作プロセスを簡単に説
明する。初めに、略厚さ０．２ｍｍの（１１０）面のシ
リコン（Ｓｉ）ウエハを準備し、このシリコン（Ｓｉ）
ウエハ上に第１、第２の電極１０，１２，１１，１３と
しての下部側を構成するＴｉをスパッタもしくは蒸着に
より略１００Åの厚さとなるように成膜し、この上に上
部側を構成するＰｔ−Ｔｉ等の材料をスパッタもしくは
蒸着により略４０００Åの厚さとなるように成膜し、次
にＰＺＴ等の圧電薄膜の良好な配向を得るための製造条
件の許容範囲を広くすることができるランタンとマグネ
シウムが添加されたチタン酸鉛（ＰＬＭＴ）膜（図示せ
ず）をスパッタにより略２００Åの厚さとなるように成
膜し、この上に第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１
５，１７としてのチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）をス
パッタにより、略２〜３μｍの厚さとなるように成膜す
る。この後、第３、第４の電極１８，２０，１９，２１
としての下部側を構成するＴｉをスパッタもしくは蒸着
により略２５Åの厚さとなるように成膜し、この上に上
部側を構成するＡｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｔｉ等の材料
をスパッタもしくは蒸着により略３０００Åの厚さとな
るように成膜する。この後、フォトリソグラフィ技術と
ドライエッチング技術を用いて、図１、図２に示すよう
な第３、第４の電極１８，２０，１９，２１、第１、第
２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７、ＰＬＭＴ膜、第
１、第２の電極１０，１２，１１，１３、アーム２，
３、基部４の形状に加工し、音叉形状の共振子１を得
る。このとき、共振子１の振動方向（Ｘ方向）とシリコ
ン（Ｓｉ）の（１−１１）面または（−１１１）面が直
角になるようにパターンニングすることにより、振動方
向に対してヤング率の高い方向が利用でき固有共振周波
数の高い共振子１とすることができる。上記プロセスに
より形成された共振子１の寸法は、全幅１ｍｍ、全長５
ｍｍ、全厚さ約０．２ｍｍで、駆動方向（Ｘ方向）の１
次モードの共振周波数は（ｆ＝１７ｋＨｚ）である。
明する。初めに、略厚さ０．２ｍｍの（１１０）面のシ
リコン（Ｓｉ）ウエハを準備し、このシリコン（Ｓｉ）
ウエハ上に第１、第２の電極１０，１２，１１，１３と
しての下部側を構成するＴｉをスパッタもしくは蒸着に
より略１００Åの厚さとなるように成膜し、この上に上
部側を構成するＰｔ−Ｔｉ等の材料をスパッタもしくは
蒸着により略４０００Åの厚さとなるように成膜し、次
にＰＺＴ等の圧電薄膜の良好な配向を得るための製造条
件の許容範囲を広くすることができるランタンとマグネ
シウムが添加されたチタン酸鉛（ＰＬＭＴ）膜（図示せ
ず）をスパッタにより略２００Åの厚さとなるように成
膜し、この上に第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１
５，１７としてのチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）をス
パッタにより、略２〜３μｍの厚さとなるように成膜す
る。この後、第３、第４の電極１８，２０，１９，２１
としての下部側を構成するＴｉをスパッタもしくは蒸着
により略２５Åの厚さとなるように成膜し、この上に上
部側を構成するＡｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｔｉ等の材料
をスパッタもしくは蒸着により略３０００Åの厚さとな
るように成膜する。この後、フォトリソグラフィ技術と
ドライエッチング技術を用いて、図１、図２に示すよう
な第３、第４の電極１８，２０，１９，２１、第１、第
２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７、ＰＬＭＴ膜、第
１、第２の電極１０，１２，１１，１３、アーム２，
３、基部４の形状に加工し、音叉形状の共振子１を得
る。このとき、共振子１の振動方向（Ｘ方向）とシリコ
ン（Ｓｉ）の（１−１１）面または（−１１１）面が直
角になるようにパターンニングすることにより、振動方
向に対してヤング率の高い方向が利用でき固有共振周波
数の高い共振子１とすることができる。上記プロセスに
より形成された共振子１の寸法は、全幅１ｍｍ、全長５
ｍｍ、全厚さ約０．２ｍｍで、駆動方向（Ｘ方向）の１
次モードの共振周波数は（ｆ＝１７ｋＨｚ）である。
【００６９】以下に、この共振子１の動作原理について
説明する。
説明する。
【００７０】図３、図４において、３１は分極方向を示
す矢印、３２，３３は第１の圧電薄膜１４の伸縮方向を
示す矢印である。
す矢印、３２，３３は第１の圧電薄膜１４の伸縮方向を
示す矢印である。
【００７１】図３、図４において、第１の電極１０と第
３の電極１８の間に約ＤＣ２０Ｖを印加すると、両電極
１０，１８に挟まれた第１の圧電薄膜１４の分極ベクト
ルの方向は一方向に揃う。例えば、第１の電極１０がプ
ラス側に、第３の電極１８がマイナス側になるようにＤ
Ｃ電圧を印加すると、矢印３１に示すような方向に分極
ベクトルが向く。以上は、第１の圧電薄膜１４について
のみ説明したが、第１の圧電薄膜１６、第２の圧電薄膜
１５，１７も同じように矢印３１に示すような方向に分
極ベクトルが向く。このような第１の圧電薄膜１４に対
して図３に示すように第３の電極１８側が第１の電極１
０側よりも高電位になるように電圧を印加すると第１の
圧電薄膜１４は矢印に示す方向の分極ベクトルと垂直な
矢印３２の方向に伸びる。逆に、図４に示すように第３
の電極１８側が第１の電極１０よりも低電位になるよう
に電圧を印加すると第１の圧電薄膜１４は矢印３１に示
す方向の分極ベクトルと垂直な矢印３３の方向に縮む。
３の電極１８の間に約ＤＣ２０Ｖを印加すると、両電極
１０，１８に挟まれた第１の圧電薄膜１４の分極ベクト
ルの方向は一方向に揃う。例えば、第１の電極１０がプ
ラス側に、第３の電極１８がマイナス側になるようにＤ
Ｃ電圧を印加すると、矢印３１に示すような方向に分極
ベクトルが向く。以上は、第１の圧電薄膜１４について
のみ説明したが、第１の圧電薄膜１６、第２の圧電薄膜
１５，１７も同じように矢印３１に示すような方向に分
極ベクトルが向く。このような第１の圧電薄膜１４に対
して図３に示すように第３の電極１８側が第１の電極１
０側よりも高電位になるように電圧を印加すると第１の
圧電薄膜１４は矢印に示す方向の分極ベクトルと垂直な
矢印３２の方向に伸びる。逆に、図４に示すように第３
の電極１８側が第１の電極１０よりも低電位になるよう
に電圧を印加すると第１の圧電薄膜１４は矢印３１に示
す方向の分極ベクトルと垂直な矢印３３の方向に縮む。
【００７２】したがって、第１の電極１０をＧＮＤ電極
又は仮想ＧＮＤ電極とし、第３の電極１８に交流電圧を
印加すると、第１の圧電薄膜１４は矢印３２，３３に示
すように伸び縮みする。以上は、アーム２上の内側に設
けられた駆動部について説明したが、アーム２上の外側
に設けられた駆動部、アーム３上の内側、外側に設けら
れた駆動部についても同様な動作をする。
又は仮想ＧＮＤ電極とし、第３の電極１８に交流電圧を
印加すると、第１の圧電薄膜１４は矢印３２，３３に示
すように伸び縮みする。以上は、アーム２上の内側に設
けられた駆動部について説明したが、アーム２上の外側
に設けられた駆動部、アーム３上の内側、外側に設けら
れた駆動部についても同様な動作をする。
【００７３】また、図２に示す第３、第４の電極１８，
１９に互いに位相が１８０°異なる交流電圧を印加する
ことで、第１の圧電薄膜１４が伸びる場合は、第２の圧
電薄膜１５は縮む。逆に、第１の圧電薄膜１４が縮む場
合は、第２の圧電薄膜１５は伸びる。
１９に互いに位相が１８０°異なる交流電圧を印加する
ことで、第１の圧電薄膜１４が伸びる場合は、第２の圧
電薄膜１５は縮む。逆に、第１の圧電薄膜１４が縮む場
合は、第２の圧電薄膜１５は伸びる。
【００７４】以上の原理に基づき、第３の電極１８，２
０に同位相、第４の電極１９，２１に対しては第３の電
極１８，２０と逆位相の交流電圧を印加すると、共振子
１のアーム２，３は互いに逆方向（Ｘ方向）に音叉共振
する。また、第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，
１７の伸び縮みの量をより均等に発生させ、共振子１を
より安定に振動させるためには、アーム２，３のそれぞ
れの中心線６，７を軸として、第１、第２の電極１０，
１２，１１，１３、第１、第２の圧電薄膜１４，１６，
１５，１７及び第３、第４の電極１８，２０，１９，２
１をほぼ対称に配置することが好ましい。これにより、
第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７に発生す
る駆動電界のバランスが良くなり、第１、第２の圧電薄
膜１４，１６，１５，１７の伸び縮みを均等し、共振子
１における所定の振動方向（Ｘ方向）以外への振動漏れ
が発生しにくくなる。その結果、共振子１の駆動効果が
一層向上する。また、共振子１を構成するアーム２，
３、基部４もアーム２，３に平行な軸とほぼ対称とする
ことで、安定な共振が得られる。
０に同位相、第４の電極１９，２１に対しては第３の電
極１８，２０と逆位相の交流電圧を印加すると、共振子
１のアーム２，３は互いに逆方向（Ｘ方向）に音叉共振
する。また、第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，
１７の伸び縮みの量をより均等に発生させ、共振子１を
より安定に振動させるためには、アーム２，３のそれぞ
れの中心線６，７を軸として、第１、第２の電極１０，
１２，１１，１３、第１、第２の圧電薄膜１４，１６，
１５，１７及び第３、第４の電極１８，２０，１９，２
１をほぼ対称に配置することが好ましい。これにより、
第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７に発生す
る駆動電界のバランスが良くなり、第１、第２の圧電薄
膜１４，１６，１５，１７の伸び縮みを均等し、共振子
１における所定の振動方向（Ｘ方向）以外への振動漏れ
が発生しにくくなる。その結果、共振子１の駆動効果が
一層向上する。また、共振子１を構成するアーム２，
３、基部４もアーム２，３に平行な軸とほぼ対称とする
ことで、安定な共振が得られる。
【００７５】本実施の形態１においては、共振子１の両
方のアーム２，３の一方の主面５に第１、第２、第３、
第４の電極及び第１、第２の圧電薄膜を設ける構成につ
いて説明してきたが、一方のアームの一方の主面のみ、
または、両主面に第１、第２、第３、第４の電極及び第
１、第２の圧電薄膜を設けて駆動共振させることも可能
である。
方のアーム２，３の一方の主面５に第１、第２、第３、
第４の電極及び第１、第２の圧電薄膜を設ける構成につ
いて説明してきたが、一方のアームの一方の主面のみ、
または、両主面に第１、第２、第３、第４の電極及び第
１、第２の圧電薄膜を設けて駆動共振させることも可能
である。
【００７６】図５はシリコン（Ｓｉ）（１１０）面ウエ
ハにおいて、方向によるスティフネスの違いを示す特性
図であり、縦軸はスティフネス、横軸は方向に対応した
回転角度であり、０度の＜１−１０＞方向を基点として
いる。また、図５において、４５度あるいは１３５度の
スティフネスが最大になることがわかる。回転角度４５
度、１３５度は、それぞれ＜１−１１＞方向、＜−１１
１＞方向に対応する。したがって、共振子１の共振方向
をスティフネスが最大となる＜１−１１＞方向、＜−１
１１＞方向に選べば、より固有共振周波数の高い共振子
を実現することができる。
ハにおいて、方向によるスティフネスの違いを示す特性
図であり、縦軸はスティフネス、横軸は方向に対応した
回転角度であり、０度の＜１−１０＞方向を基点として
いる。また、図５において、４５度あるいは１３５度の
スティフネスが最大になることがわかる。回転角度４５
度、１３５度は、それぞれ＜１−１１＞方向、＜−１１
１＞方向に対応する。したがって、共振子１の共振方向
をスティフネスが最大となる＜１−１１＞方向、＜−１
１１＞方向に選べば、より固有共振周波数の高い共振子
を実現することができる。
【００７７】図６は図１に示すアーム２，３の主面５に
平行に（００１）面が配向した菱面体晶構造の第１、第
２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７の＜００１＞方向
に分極処理を行った後の分極状態を示す。第１、第２の
圧電薄膜１４，１６，１５，１７の＜００１＞方向に印
加する駆動電界に対して、４つの分極ベクトル方向＜１
１１＞、＜１−１１＞、＜−１−１１＞、＜−１１１＞
は等価となり、大きな駆動電界を加えても４つの分極ベ
クトルが回転することがないため、圧電定数のヒステリ
シスが少なくなるため、ヒステリシスの少ない共振子１
を提供することができる。
平行に（００１）面が配向した菱面体晶構造の第１、第
２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７の＜００１＞方向
に分極処理を行った後の分極状態を示す。第１、第２の
圧電薄膜１４，１６，１５，１７の＜００１＞方向に印
加する駆動電界に対して、４つの分極ベクトル方向＜１
１１＞、＜１−１１＞、＜−１−１１＞、＜−１１１＞
は等価となり、大きな駆動電界を加えても４つの分極ベ
クトルが回転することがないため、圧電定数のヒステリ
シスが少なくなるため、ヒステリシスの少ない共振子１
を提供することができる。
【００７８】図７は、別の圧電薄膜の例として、図１に
示すアーム２，３の主面５に平行に（１１１）面が配向
した正方晶構造の第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１
５，１７の＜１１１＞方向に分極処理を行った後の分極
状態を示す。第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，
１７の＜１１１＞方向に印加する電界に対して、３つの
分極ベクトル方向＜１００＞、＜０１０＞、＜００１＞
は等価となり、大きな駆動電界を加えても分極ベクトル
が回転することがないために、圧電定数のヒステリシス
が少なくなるため、ヒステリシスの少ない共振子１を提
供することができる。
示すアーム２，３の主面５に平行に（１１１）面が配向
した正方晶構造の第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１
５，１７の＜１１１＞方向に分極処理を行った後の分極
状態を示す。第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，
１７の＜１１１＞方向に印加する電界に対して、３つの
分極ベクトル方向＜１００＞、＜０１０＞、＜００１＞
は等価となり、大きな駆動電界を加えても分極ベクトル
が回転することがないために、圧電定数のヒステリシス
が少なくなるため、ヒステリシスの少ない共振子１を提
供することができる。
【００７９】図１に示すように駆動部を構成する第１、
第２の電極１０，１２，１１，１３、第１、第２の圧電
薄膜１４，１６，１５，１７、第３、第４の電極１８，
２０，１９，２１は、アーム２，３の主面５の中央部か
ら基部４近傍の間に設けるのが好ましい。何故ならば、
アーム２，３の主面５上においてアーム２，３の中央部
よりも先端側に第１、第２の電極１０，１２，１１，１
３、第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７、第
３、第４の電極１８，２０，１９，２１を配置すると、
共振子１のアーム２，３の駆動方向（Ｘ方向）の１次モ
ードの共振周波数（ｆ＝１７ｋＨｚ）におけるアドミッ
タンスよりも駆動方向（Ｘ方向）の２次モードの共振周
波数（ｆ＝１１０ｋＨｚ）におけるアドミッタンスが大
きくなるため、例えば１次モードの共振周波数で振動さ
せても外部から衝撃等が印加された場合、２次モードの
共振周波数で振動してしまう可能性が高いからである。
第２の電極１０，１２，１１，１３、第１、第２の圧電
薄膜１４，１６，１５，１７、第３、第４の電極１８，
２０，１９，２１は、アーム２，３の主面５の中央部か
ら基部４近傍の間に設けるのが好ましい。何故ならば、
アーム２，３の主面５上においてアーム２，３の中央部
よりも先端側に第１、第２の電極１０，１２，１１，１
３、第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７、第
３、第４の電極１８，２０，１９，２１を配置すると、
共振子１のアーム２，３の駆動方向（Ｘ方向）の１次モ
ードの共振周波数（ｆ＝１７ｋＨｚ）におけるアドミッ
タンスよりも駆動方向（Ｘ方向）の２次モードの共振周
波数（ｆ＝１１０ｋＨｚ）におけるアドミッタンスが大
きくなるため、例えば１次モードの共振周波数で振動さ
せても外部から衝撃等が印加された場合、２次モードの
共振周波数で振動してしまう可能性が高いからである。
【００８０】本実施の形態１においては、第１、第２の
電極１０，１２，１１，１３をＧＮＤ電極又は仮想ＧＮ
Ｄ電極とし、第３の電極１８，２０に同位相、第４の電
極１９，２１に対しては第３の電極１８，２０と逆位相
の交流電圧を印加する例について説明してきたが、第１
の電極１０と第２の電極１１及び第１の電極１２と第２
の電極１３がそれぞれ離間しているため、第１の電極１
０，１２と第４の電極１９，２１が同相及び第２の電極
１１，１３と第３の電極１８，２０が同相ならびに第１
の電極１０，１２と第２の電極１１，１３が逆相になる
ように交流電圧を印加することで、各圧電薄膜１４，１
６，１５，１７へ印加できる駆動電界を大きくできると
同時に、各圧電薄膜１４，１６，１５，１７へ印加する
駆動電界の微調整が可能になる。
電極１０，１２，１１，１３をＧＮＤ電極又は仮想ＧＮ
Ｄ電極とし、第３の電極１８，２０に同位相、第４の電
極１９，２１に対しては第３の電極１８，２０と逆位相
の交流電圧を印加する例について説明してきたが、第１
の電極１０と第２の電極１１及び第１の電極１２と第２
の電極１３がそれぞれ離間しているため、第１の電極１
０，１２と第４の電極１９，２１が同相及び第２の電極
１１，１３と第３の電極１８，２０が同相ならびに第１
の電極１０，１２と第２の電極１１，１３が逆相になる
ように交流電圧を印加することで、各圧電薄膜１４，１
６，１５，１７へ印加できる駆動電界を大きくできると
同時に、各圧電薄膜１４，１６，１５，１７へ印加する
駆動電界の微調整が可能になる。
【００８１】本実施の形態１においては、図１、図２に
示すように、第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，
１７の面積を第３、第４の電極１８，２０，１９，２１
の面積より一回り大きくし、第１、第２の電極１０，１
２，１１，１３の面積を第１、第２の圧電薄膜１４，１
６，１５，１７の面積より一回り大きくしているため、
仮に第３、第４の電極１８，２０，１９，２１または第
１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７のいずれか
にパターンニングのずれが生じた場合でも第３、第４の
電極１８，２０，１９，２１と第１、第２の電極１０，
１２，１１，１３との短絡を防ぐことができる。
示すように、第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，
１７の面積を第３、第４の電極１８，２０，１９，２１
の面積より一回り大きくし、第１、第２の電極１０，１
２，１１，１３の面積を第１、第２の圧電薄膜１４，１
６，１５，１７の面積より一回り大きくしているため、
仮に第３、第４の電極１８，２０，１９，２１または第
１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７のいずれか
にパターンニングのずれが生じた場合でも第３、第４の
電極１８，２０，１９，２１と第１、第２の電極１０，
１２，１１，１３との短絡を防ぐことができる。
【００８２】また、本実施の形態１においては、図１、
図２に示すように第１、第２の電極１０，１２，１１，
１３と第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７が
露出する例について説明してきたが、第１、第２の電極
１０，１２，１１，１３と第１、第２の圧電薄膜１４，
１６，１５，１７の周辺部をポリイミド等の絶縁膜で覆
うことにより、仮に第３、第４の電極１８，２０，１
９，２１または第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１
５，１７のいずれかに大きなパターンニングのずれが生
じた場合でも第３、第４の電極１８，２０，１９，２１
と第１、第２の電極１０，１２，１１，１３との短絡を
防ぐことができる。
図２に示すように第１、第２の電極１０，１２，１１，
１３と第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７が
露出する例について説明してきたが、第１、第２の電極
１０，１２，１１，１３と第１、第２の圧電薄膜１４，
１６，１５，１７の周辺部をポリイミド等の絶縁膜で覆
うことにより、仮に第３、第４の電極１８，２０，１
９，２１または第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１
５，１７のいずれかに大きなパターンニングのずれが生
じた場合でも第３、第４の電極１８，２０，１９，２１
と第１、第２の電極１０，１２，１１，１３との短絡を
防ぐことができる。
【００８３】また、本実施の形態１においては、機械的
に強度が大であることや半導体プロセス技術により高精
度な加工が容易であるという点から音叉構造体にシリコ
ン（Ｓｉ）を用いた例について説明してきたが、非圧電
材料であれば例えば、ダイヤモンド、溶融石英、アルミ
ナ、ＧａＡ等などを用いることも可能である。
に強度が大であることや半導体プロセス技術により高精
度な加工が容易であるという点から音叉構造体にシリコ
ン（Ｓｉ）を用いた例について説明してきたが、非圧電
材料であれば例えば、ダイヤモンド、溶融石英、アルミ
ナ、ＧａＡ等などを用いることも可能である。
【００８４】また、本実施の形態１においては、第１、
第２の電極１０，１２，１１，１３が、下部に設けられ
たＴｉ膜と上部に設けられたＰｔ−Ｔｉ膜からなるた
め、Ｔｉ膜がシリコンからなる主面５及びＰｔ−Ｔｉ膜
と密着性が強固で、Ｐｔ−Ｔｉ膜がアーム２，３の主面
５に平行に（００１）面が配向した菱面体晶構造、また
は、（１１１）面が配向した正方晶構造のＰＺＴからな
る第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７を良好
に形成でき、ヒステリシスの少ない共振子１が実現でき
る。また、第１、第２の電極１０，１２，１１，１３の
上部側にはＩｒ−Ｔｉ膜等も使用可能である。しかし、
必ずしもこれらの構成のみに限定されるものではない。
第２の電極１０，１２，１１，１３が、下部に設けられ
たＴｉ膜と上部に設けられたＰｔ−Ｔｉ膜からなるた
め、Ｔｉ膜がシリコンからなる主面５及びＰｔ−Ｔｉ膜
と密着性が強固で、Ｐｔ−Ｔｉ膜がアーム２，３の主面
５に平行に（００１）面が配向した菱面体晶構造、また
は、（１１１）面が配向した正方晶構造のＰＺＴからな
る第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７を良好
に形成でき、ヒステリシスの少ない共振子１が実現でき
る。また、第１、第２の電極１０，１２，１１，１３の
上部側にはＩｒ−Ｔｉ膜等も使用可能である。しかし、
必ずしもこれらの構成のみに限定されるものではない。
【００８５】また、本実施の形態１においては、圧電薄
膜の材料としてＰＺＴを用いて説明してきたが、ＰＺＴ
にＭｇ，Ｎｂ，Ｍｎの内から少なくとも１つを加えたＰ
ＺＴ系の材料用いることも可能である。このようにＰＺ
Ｔ，ＰＺＴ系の材料を用いることで圧電定数が大きいた
め、電気・機械変換効率が高くなる。圧電薄膜を形成す
る手法は、スパッタ法以外に、蒸着法、ゾル・ゲル法、
レーザーアブレーション法、水熱合成法、ＣＶＤ法によ
っても形成することが可能である。
膜の材料としてＰＺＴを用いて説明してきたが、ＰＺＴ
にＭｇ，Ｎｂ，Ｍｎの内から少なくとも１つを加えたＰ
ＺＴ系の材料用いることも可能である。このようにＰＺ
Ｔ，ＰＺＴ系の材料を用いることで圧電定数が大きいた
め、電気・機械変換効率が高くなる。圧電薄膜を形成す
る手法は、スパッタ法以外に、蒸着法、ゾル・ゲル法、
レーザーアブレーション法、水熱合成法、ＣＶＤ法によ
っても形成することが可能である。
【００８６】本実施の形態１に示す構成により、第３、
第４の電極１８，２０，１９，２１の下側に形成される
第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７、第１、
第２の電極１０，１２，１１，１３がそれぞれ離間され
ているため、駆動に寄与しない電界成分を低減させ、か
つ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げず、共振子１の駆動効
率が向上する。
第４の電極１８，２０，１９，２１の下側に形成される
第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７、第１、
第２の電極１０，１２，１１，１３がそれぞれ離間され
ているため、駆動に寄与しない電界成分を低減させ、か
つ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げず、共振子１の駆動効
率が向上する。
【００８７】また、図１に示すように音叉形状の共振子
１の一方の主面５のみに第１、第２、第３、第４の電極
１０，１２，１１，１３，１８，２０，１９，２１及び
第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７を構成し
ており、簡易なプロセスで作製可能であり量産性に優れ
る。
１の一方の主面５のみに第１、第２、第３、第４の電極
１０，１２，１１，１３，１８，２０，１９，２１及び
第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７を構成し
ており、簡易なプロセスで作製可能であり量産性に優れ
る。
【００８８】また、本実施の形態においては、アーム
２，３、基部４からなる音叉の主面５としてシリコン
（Ｓｉ）（１１０）面ウエハの例について説明したが、
シリコン（Ｓｉ）（１００）面ウエハを用いることも可
能である。このウエハに関して、０度の＜０１０＞方向
を基点とする方向（回転角度）によるスティフネスを考
察すると、＜０１０＞方向、＜０１１＞方向または＜０
０１＞方向において角度のズレに対するスティフネスの
変化が小さくなる。したがって、（１００）面ウエハに
おける（０１０）面、（０１１）面または（００１）面
を共振方向（Ｘ方向）と直角にすることで、角度のズレ
に対するスティフネスの変化が小さく音叉の固有共振周
波数のバラツキの小さい共振子が得られる。また、＜０
１１＞方向はスティフネスも大きいため、この方向を採
用することで固有共振周波数の高い共振子を実現するこ
ともできる。
２，３、基部４からなる音叉の主面５としてシリコン
（Ｓｉ）（１１０）面ウエハの例について説明したが、
シリコン（Ｓｉ）（１００）面ウエハを用いることも可
能である。このウエハに関して、０度の＜０１０＞方向
を基点とする方向（回転角度）によるスティフネスを考
察すると、＜０１０＞方向、＜０１１＞方向または＜０
０１＞方向において角度のズレに対するスティフネスの
変化が小さくなる。したがって、（１００）面ウエハに
おける（０１０）面、（０１１）面または（００１）面
を共振方向（Ｘ方向）と直角にすることで、角度のズレ
に対するスティフネスの変化が小さく音叉の固有共振周
波数のバラツキの小さい共振子が得られる。また、＜０
１１＞方向はスティフネスも大きいため、この方向を採
用することで固有共振周波数の高い共振子を実現するこ
ともできる。
【００８９】（実施の形態２）図８は本発明の実施の形
態２における薄膜微小機械式共振子ジャイロの斜視図、
図９は同共振子ジャイロのアームのＢ−Ｂ断面図であ
る。本実施の形態２において、実施の形態１において述
べた構成と同一構成部分には同一番号を付して詳細な説
明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。
態２における薄膜微小機械式共振子ジャイロの斜視図、
図９は同共振子ジャイロのアームのＢ−Ｂ断面図であ
る。本実施の形態２において、実施の形態１において述
べた構成と同一構成部分には同一番号を付して詳細な説
明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。
【００９０】図８、図９において、４０は薄膜微小機械
式共振子ジャイロ（以下、共振子ジャイロと呼ぶ）、４
１，４２は第５の電極、４３，４４は第３の圧電薄膜、
４５，４６は第６の電極、４７は第１の引き出し電極、
４８，４９は絶縁膜、５０，５１は第２の引き出し電極
である。
式共振子ジャイロ（以下、共振子ジャイロと呼ぶ）、４
１，４２は第５の電極、４３，４４は第３の圧電薄膜、
４５，４６は第６の電極、４７は第１の引き出し電極、
４８，４９は絶縁膜、５０，５１は第２の引き出し電極
である。
【００９１】シリコン（Ｓｉ）からなるアーム２，３の
主面５上のほぼ中央部から先端の間に印加された角速度
を検出するための検知部が設けられている。この検知部
は、アーム２，３の主面５上にそれぞれ設けられた第５
の電極４１，４２とこの第５の電極４１，４２上にそれ
ぞれ設けられた第３の圧電薄膜４３，４４とこの第３の
圧電薄膜４３，４４上にそれぞれ設けられた第６の電極
４５，４６とから構成されている。第５の電極４１，４
２は、第１、第２の電極１０，１２，１１，１３と同様
に下部側を構成する略１００Åの厚さのＴｉ膜と、この
上に上部側を構成する略４０００Åの厚さのＰｔ−Ｔｉ
等の材料からなる膜よりなる。同じく、Ｐｔ−Ｔｉ等の
材料からなる膜とＰＺＴ等からなる第３の圧電薄膜４３
との間には略２００Åの厚さのＰＬＭＴ膜が設けられて
いる。さらに、第３の圧電薄膜４３の上に設けられてい
る第６の電極４５も第３、第４の電極１８，２０，１
９，２１と同様に下部側を構成する略２５Åの厚さのＴ
ｉ膜と、この上に上部側を構成する略３０００Åの厚さ
のＡｕ等の材料からなる膜よりなる。
主面５上のほぼ中央部から先端の間に印加された角速度
を検出するための検知部が設けられている。この検知部
は、アーム２，３の主面５上にそれぞれ設けられた第５
の電極４１，４２とこの第５の電極４１，４２上にそれ
ぞれ設けられた第３の圧電薄膜４３，４４とこの第３の
圧電薄膜４３，４４上にそれぞれ設けられた第６の電極
４５，４６とから構成されている。第５の電極４１，４
２は、第１、第２の電極１０，１２，１１，１３と同様
に下部側を構成する略１００Åの厚さのＴｉ膜と、この
上に上部側を構成する略４０００Åの厚さのＰｔ−Ｔｉ
等の材料からなる膜よりなる。同じく、Ｐｔ−Ｔｉ等の
材料からなる膜とＰＺＴ等からなる第３の圧電薄膜４３
との間には略２００Åの厚さのＰＬＭＴ膜が設けられて
いる。さらに、第３の圧電薄膜４３の上に設けられてい
る第６の電極４５も第３、第４の電極１８，２０，１
９，２１と同様に下部側を構成する略２５Åの厚さのＴ
ｉ膜と、この上に上部側を構成する略３０００Åの厚さ
のＡｕ等の材料からなる膜よりなる。
【００９２】また、アーム２の主面５上に中心線６を含
むように、かつ、第１、第２の電極１０，１１とは離間
するように設けられた第１の引き出し電極４７は第５の
電極４１と接続されており、第１の引き出し電極４７は
第５の電極４１と同様に下部側を構成する略１００Åの
厚さのＴｉ膜と、この上に上部側を構成する略４０００
Åの厚さのＰｔ−Ｔｉ等の材料からなる膜よりなる。絶
縁膜４８はポリイミド等からなり、第１の引き出し電極
４７を覆い、かつ、第１、第２の電極１０，１１の間及
び第１、第２の圧電薄膜１４，１５の間を埋めるように
設けられている。さらに、絶縁膜４８の上には中心線６
を含むように、かつ、第３、第４の電極１８，１９とは
離間するように第２の引き出し電極５０が設けられ、第
６の電極４５と接続されている。第２の引き出し電極５
０は第６の電極４５と同様に下部側を構成する略２５Å
の厚さのＴｉ膜と、この上に上部側を構成する略３００
０Åの厚さのＡｕ等の材料からなる膜よりなる。同じ
く、アーム３の主面５上に中心線７（図示せず）を含む
ように、かつ、第１、第２の電極１２，１３とは離間す
るように第１の引き出し電極が設けられており、この第
１の引き出し電極は第５の電極４２と接続されている。
この第１の引き出し電極の上には絶縁膜４８と同じ構成
の絶縁膜４９が設けられている。さらに、絶縁膜４９の
上には中心線７（図示せず）を含むように、かつ、第
３、第４の電極２０，２１とは離間するように第２の引
き出し電極５１が設けられており、この第２の引き出し
電極５１は第６の電極４６と接続されている。
むように、かつ、第１、第２の電極１０，１１とは離間
するように設けられた第１の引き出し電極４７は第５の
電極４１と接続されており、第１の引き出し電極４７は
第５の電極４１と同様に下部側を構成する略１００Åの
厚さのＴｉ膜と、この上に上部側を構成する略４０００
Åの厚さのＰｔ−Ｔｉ等の材料からなる膜よりなる。絶
縁膜４８はポリイミド等からなり、第１の引き出し電極
４７を覆い、かつ、第１、第２の電極１０，１１の間及
び第１、第２の圧電薄膜１４，１５の間を埋めるように
設けられている。さらに、絶縁膜４８の上には中心線６
を含むように、かつ、第３、第４の電極１８，１９とは
離間するように第２の引き出し電極５０が設けられ、第
６の電極４５と接続されている。第２の引き出し電極５
０は第６の電極４５と同様に下部側を構成する略２５Å
の厚さのＴｉ膜と、この上に上部側を構成する略３００
０Åの厚さのＡｕ等の材料からなる膜よりなる。同じ
く、アーム３の主面５上に中心線７（図示せず）を含む
ように、かつ、第１、第２の電極１２，１３とは離間す
るように第１の引き出し電極が設けられており、この第
１の引き出し電極は第５の電極４２と接続されている。
この第１の引き出し電極の上には絶縁膜４８と同じ構成
の絶縁膜４９が設けられている。さらに、絶縁膜４９の
上には中心線７（図示せず）を含むように、かつ、第
３、第４の電極２０，２１とは離間するように第２の引
き出し電極５１が設けられており、この第２の引き出し
電極５１は第６の電極４６と接続されている。
【００９３】本実施の形態２においては、図８、図９に
示すように第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１
７の面積を第３、第４の電極１８，２０，１９，２１の
面積より一回り大きくし、第１、第２の電極１０，１
２，１１，１３の面積を第１、第２の圧電薄膜１４，１
６，１５，１７の面積より一回り大きくしているため、
仮に第３、第４の電極１８，２０，１９，２１または第
１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７のいずれか
にパターンニングのずれが生じた場合でも第３、第４の
電極１８，２０，１９，２１と第１、第２の電極１０，
１２，１１，１３との短絡を防ぐことができる。また、
第３の圧電薄膜４３，４４の面積を第６の電極４５，４
６の面積より一回り大きくし、第５の電極４１，４２の
面積を第３の圧電薄膜４３，４４の面積より一回り大き
くしているため、仮に第６の電極４５，４６または第３
の圧電薄膜４３，４４のいずれかにパターンニングのず
れが生じた場合でも第６の電極４５，４６と第５の電極
４１，４２との短絡を防ぐことができる。
示すように第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１
７の面積を第３、第４の電極１８，２０，１９，２１の
面積より一回り大きくし、第１、第２の電極１０，１
２，１１，１３の面積を第１、第２の圧電薄膜１４，１
６，１５，１７の面積より一回り大きくしているため、
仮に第３、第４の電極１８，２０，１９，２１または第
１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７のいずれか
にパターンニングのずれが生じた場合でも第３、第４の
電極１８，２０，１９，２１と第１、第２の電極１０，
１２，１１，１３との短絡を防ぐことができる。また、
第３の圧電薄膜４３，４４の面積を第６の電極４５，４
６の面積より一回り大きくし、第５の電極４１，４２の
面積を第３の圧電薄膜４３，４４の面積より一回り大き
くしているため、仮に第６の電極４５，４６または第３
の圧電薄膜４３，４４のいずれかにパターンニングのず
れが生じた場合でも第６の電極４５，４６と第５の電極
４１，４２との短絡を防ぐことができる。
【００９４】図８、図９においては、絶縁膜４８，４９
は基本的に第１、第２の電極１０，１１の間、第１、第
２の圧電薄膜１４，１５の間、第１、第２の電極１２，
１３の間及び第１、第２の圧電薄膜１６，１７の間を埋
めるように設けられた例について説明したが、第１、第
２の電極１０，１２，１１，１３の側面全体も含めた周
辺部全体及び第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，
１７の側面全体も含めた周辺部全体を覆うのがより好ま
しい。さらに、第５の電極４１，４２の側面全体も含め
た周辺部全体及び第３の圧電薄膜４３，４４の側面全体
も含めた周辺部全体を絶縁膜で覆うのがより好ましい。
このように構成することにより、第３、第４の電極１
８，２０，１９，２１、第６の電極４５，４６、また
は、第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７、第
３の圧電薄膜４３，４４のいずれかに大きなパターンニ
ングのずれが生じた場合にも、第１の電極１０と第３の
電極１８の間、第１の電極１２と第３電極２０の間、第
２の電極１１と第４の電極１９の間、第２の電極１３と
第４の電極２１の間、第５の電極４１と第６の電極４５
の間及び第５の電極４２と第６の電極４６の間での短絡
を防ぐことができる。
は基本的に第１、第２の電極１０，１１の間、第１、第
２の圧電薄膜１４，１５の間、第１、第２の電極１２，
１３の間及び第１、第２の圧電薄膜１６，１７の間を埋
めるように設けられた例について説明したが、第１、第
２の電極１０，１２，１１，１３の側面全体も含めた周
辺部全体及び第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，
１７の側面全体も含めた周辺部全体を覆うのがより好ま
しい。さらに、第５の電極４１，４２の側面全体も含め
た周辺部全体及び第３の圧電薄膜４３，４４の側面全体
も含めた周辺部全体を絶縁膜で覆うのがより好ましい。
このように構成することにより、第３、第４の電極１
８，２０，１９，２１、第６の電極４５，４６、また
は、第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７、第
３の圧電薄膜４３，４４のいずれかに大きなパターンニ
ングのずれが生じた場合にも、第１の電極１０と第３の
電極１８の間、第１の電極１２と第３電極２０の間、第
２の電極１１と第４の電極１９の間、第２の電極１３と
第４の電極２１の間、第５の電極４１と第６の電極４５
の間及び第５の電極４２と第６の電極４６の間での短絡
を防ぐことができる。
【００９５】また、共振子ジャイロ４０の寸法は、全幅
１ｍｍ、全長５ｍｍ、全厚さ約０．２ｍｍで、駆動方向
（Ｘ方向）の１次モードの共振周波数は実施の形態１で
述べた通りｆ＝１７ｋＨｚで、検出方向｛（主面５に対
して直角な方向）＝Ｚ方向｝の１次モードの共振周波数
はｆ＝１６ｋＨｚである。
１ｍｍ、全長５ｍｍ、全厚さ約０．２ｍｍで、駆動方向
（Ｘ方向）の１次モードの共振周波数は実施の形態１で
述べた通りｆ＝１７ｋＨｚで、検出方向｛（主面５に対
して直角な方向）＝Ｚ方向｝の１次モードの共振周波数
はｆ＝１６ｋＨｚである。
【００９６】以下に、角速度の検出原理について説明す
る。
る。
【００９７】実施の形態１で説明したようにアーム２，
３がＸ方向にｆ＝１７ｋＨｚで共振している状態でＹ軸
回りに角速度が印加されると、アーム２，３はコリオリ
力によりＺ軸方向に互に逆向きに撓む。この撓みにより
アーム２，３上にそれぞれ設けられている第３の圧電薄
膜４３，４４には、それぞれ逆向きの電荷が発生する。
この逆向きの電荷を第６の電極４５，４６より検出する
ことにより、印加された角速度に対応した出力が得られ
る。
３がＸ方向にｆ＝１７ｋＨｚで共振している状態でＹ軸
回りに角速度が印加されると、アーム２，３はコリオリ
力によりＺ軸方向に互に逆向きに撓む。この撓みにより
アーム２，３上にそれぞれ設けられている第３の圧電薄
膜４３，４４には、それぞれ逆向きの電荷が発生する。
この逆向きの電荷を第６の電極４５，４６より検出する
ことにより、印加された角速度に対応した出力が得られ
る。
【００９８】本実施の形態２において、第１、第２の電
極１０，１２，１１，１３、第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７が、実施の形態１で説明したよう
にアーム２，３の中心線６，７（図２に示す）を境に離
間されているため、駆動に寄与しない電界成分を低減さ
せ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難いため、駆動
効率が向上し、印加された角速度に対する検出出力の感
度が向上した共振子ジャイロ４０を実現できる。また、
駆動のための第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，
１７と検出のための第３の圧電薄膜４３，４４も離間さ
れているため、第３、第４の電極１８，２０，１９，２
１と第６の電極４５，４６間に発生する容量結合成分が
低減し、印加された角速度に対する検出出力が安定化
（例えば、温度変化に対する検出出力の安定性が高くな
る。）した共振子ジャイロ４０を実現できる。
極１０，１２，１１，１３、第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７が、実施の形態１で説明したよう
にアーム２，３の中心線６，７（図２に示す）を境に離
間されているため、駆動に寄与しない電界成分を低減さ
せ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難いため、駆動
効率が向上し、印加された角速度に対する検出出力の感
度が向上した共振子ジャイロ４０を実現できる。また、
駆動のための第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，
１７と検出のための第３の圧電薄膜４３，４４も離間さ
れているため、第３、第４の電極１８，２０，１９，２
１と第６の電極４５，４６間に発生する容量結合成分が
低減し、印加された角速度に対する検出出力が安定化
（例えば、温度変化に対する検出出力の安定性が高くな
る。）した共振子ジャイロ４０を実現できる。
【００９９】また、本実施の形態２においても実施の形
態１と同じく、第１、第２の電極１０，１２，１１，１
３をＧＮＤ電極又は仮想ＧＮＤ電極とし、第３の電極１
８，２０に同位相、第４の電極１９，２１に対しては第
３の電極１８，２０と逆位相の交流電圧を印加する例に
ついて説明してきたが、第１と第４の電極が同相及び第
２と第３の電極が同相並びに前記第１と第２の電極が逆
相になるように交流電圧を印加することができるため、
各圧電薄膜１４，１６，１５，１７へ印加できる駆動電
界をより大きくでき、駆動効率がより向上し印加された
角速度に対する検出感度をより向上させることができ
る。また、駆動時間の短縮化、低消費電力化を図ること
も可能になる。
態１と同じく、第１、第２の電極１０，１２，１１，１
３をＧＮＤ電極又は仮想ＧＮＤ電極とし、第３の電極１
８，２０に同位相、第４の電極１９，２１に対しては第
３の電極１８，２０と逆位相の交流電圧を印加する例に
ついて説明してきたが、第１と第４の電極が同相及び第
２と第３の電極が同相並びに前記第１と第２の電極が逆
相になるように交流電圧を印加することができるため、
各圧電薄膜１４，１６，１５，１７へ印加できる駆動電
界をより大きくでき、駆動効率がより向上し印加された
角速度に対する検出感度をより向上させることができ
る。また、駆動時間の短縮化、低消費電力化を図ること
も可能になる。
【０１００】本実施の形態２において、第３、第４の電
極１８，２０，１９，２１、第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７は、実施の形態１と同様にアーム
２，３の中心線６，７を軸にしてそれぞれ対称に配置さ
れているため、共振子ジャイロ４０において所定の振動
方向（Ｘ方向）以外への振動漏れが発生しにくく、印加
された角速度に対する検出出力の高品位化と一層の高感
度化を図ることができる。
極１８，２０，１９，２１、第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７は、実施の形態１と同様にアーム
２，３の中心線６，７を軸にしてそれぞれ対称に配置さ
れているため、共振子ジャイロ４０において所定の振動
方向（Ｘ方向）以外への振動漏れが発生しにくく、印加
された角速度に対する検出出力の高品位化と一層の高感
度化を図ることができる。
【０１０１】また、実施の形態２において、第３の圧電
薄膜４３，４４と第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１
５，１７が離間し、かつ、第６の電極４５，４６と第
３、第４の電極１８，２０，１９，２１が離間している
ため、第６の電極４５，４６と第３、第４の電極１８，
２０，１９，２１の間に発生する容量結合成分が低減
し、印加された角速度に対する検出出力の安定化を図る
ことができる。
薄膜４３，４４と第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１
５，１７が離間し、かつ、第６の電極４５，４６と第
３、第４の電極１８，２０，１９，２１が離間している
ため、第６の電極４５，４６と第３、第４の電極１８，
２０，１９，２１の間に発生する容量結合成分が低減
し、印加された角速度に対する検出出力の安定化を図る
ことができる。
【０１０２】また、本実施の形態２において、第１、第
２、第３、第４、第５、第６の電極１０，１２，１１，
１３，１８，２０，１９，２１，４１，４２，４５，４
６、第１、第２の引き出し電極４７（絶縁膜４９下の第
１の引き出し電極は図示せず）、５０，５１、第１、第
２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７及び第３の圧電薄
膜４３，４４が、アーム２，３の中心線６，７を軸にし
てそれぞれ対称に配置されているため、第３、第４の電
極１８，２０，１９，２１と第６の電極４５，４６の間
に発生する容量結合成分及び、第３、第４の電極１８，
２０，１９，２１と第２の引き出し電極５０，５１の間
に発生する容量結合成分をキャンセルすることができる
ばかりか、Ｘ方向への駆動振動時に第６の電極４５，４
６に発生する電荷をキャンセルすることができ、極めて
高精度な共振子ジャイロ４０を実現することができる。
２、第３、第４、第５、第６の電極１０，１２，１１，
１３，１８，２０，１９，２１，４１，４２，４５，４
６、第１、第２の引き出し電極４７（絶縁膜４９下の第
１の引き出し電極は図示せず）、５０，５１、第１、第
２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７及び第３の圧電薄
膜４３，４４が、アーム２，３の中心線６，７を軸にし
てそれぞれ対称に配置されているため、第３、第４の電
極１８，２０，１９，２１と第６の電極４５，４６の間
に発生する容量結合成分及び、第３、第４の電極１８，
２０，１９，２１と第２の引き出し電極５０，５１の間
に発生する容量結合成分をキャンセルすることができる
ばかりか、Ｘ方向への駆動振動時に第６の電極４５，４
６に発生する電荷をキャンセルすることができ、極めて
高精度な共振子ジャイロ４０を実現することができる。
【０１０３】本実施の形態２においては、印加された角
速度の検出を圧電式に検出する例について説明してきた
が、これ以外にも抵抗効果、静電容量効果、光ピックア
ックプ等を用いて検出することも可能である。
速度の検出を圧電式に検出する例について説明してきた
が、これ以外にも抵抗効果、静電容量効果、光ピックア
ックプ等を用いて検出することも可能である。
【０１０４】（実施の形態３）図１０（ａ）は本発明の
実施の形態３における薄膜微小機械式共振子ジャイロの
一方の主面側から見た斜視図、図１０（ｂ）は同共振子
ジャイロの他方の主面側から見た斜視図、図１１は同共
振子ジャイロのアームのＣ−Ｃ断面図である。本実施の
形態３において、実施の形態１，２において述べた構成
と同一構成部分には同一番号を付して詳細な説明を省略
し、異なる部分についてのみ詳述する。
実施の形態３における薄膜微小機械式共振子ジャイロの
一方の主面側から見た斜視図、図１０（ｂ）は同共振子
ジャイロの他方の主面側から見た斜視図、図１１は同共
振子ジャイロのアームのＣ−Ｃ断面図である。本実施の
形態３において、実施の形態１，２において述べた構成
と同一構成部分には同一番号を付して詳細な説明を省略
し、異なる部分についてのみ詳述する。
【０１０５】図１０、図１１において、６０は薄膜微小
機械式共振子ジャイロ（以下共振子ジャイロと呼ぶ）、
６１は共振子ジャイロ６０の一方の主面５と対向する反
対側（他方）の主面、６２，６３はアーム２，３の主面
６１上にそれぞれ設けられた第５の電極、６４，６５は
第５の電極６２，６３上にそれぞれ設けられた第３の圧
電薄膜、６６，６７は第３の圧電薄膜６４，６５上にそ
れぞれ設けられた第６の電極である。第５の電極６２，
６３、第３の圧電薄膜６４，６５と第６の電極６６，６
７により検知部が構成されている。
機械式共振子ジャイロ（以下共振子ジャイロと呼ぶ）、
６１は共振子ジャイロ６０の一方の主面５と対向する反
対側（他方）の主面、６２，６３はアーム２，３の主面
６１上にそれぞれ設けられた第５の電極、６４，６５は
第５の電極６２，６３上にそれぞれ設けられた第３の圧
電薄膜、６６，６７は第３の圧電薄膜６４，６５上にそ
れぞれ設けられた第６の電極である。第５の電極６２，
６３、第３の圧電薄膜６４，６５と第６の電極６６，６
７により検知部が構成されている。
【０１０６】共振子ジャイロ６０の検知部を構成する第
５の電極６２，６３、第３の圧電薄膜６４，６５と第６
の電極６６，６７の材料、製作プロセスも実施の形態
１，２で説明したものと基本的に同じである。
５の電極６２，６３、第３の圧電薄膜６４，６５と第６
の電極６６，６７の材料、製作プロセスも実施の形態
１，２で説明したものと基本的に同じである。
【０１０７】本実施の形態３においては、図１０、図１
１に示すように第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１
５，１７の面積を第３、第４の電極１８，２０，１９，
２１の面積より一回り大きくし、第１、第２の電極１
０，１２，１１，１３の面積を第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７の面積より一回り大きくしている
ため、仮に第３、第４の電極１８，２０，１９，２１ま
たは第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７のい
ずれかにパターンニングのずれが生じた場合でも第３、
第４の電極１８，２０，１９，２１と第１、第２の電極
１０，１２，１１，１３との短絡を防ぐことができる。
また、第３の圧電薄膜６４，６５の面積を第６の電極６
６，６７の面積より一回り大きくし、第５の電極６２，
６３の面積を第３の圧電薄膜６４，６５の面積より一回
り大きくしているため、仮に第６の電極６６，６７また
は第３の圧電薄膜６４，６５のいずれかにパターンニン
グのずれが生じた場合でも第６の電極６６，６７と第５
の電極６２，６３との短絡を防ぐことができる。
１に示すように第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１
５，１７の面積を第３、第４の電極１８，２０，１９，
２１の面積より一回り大きくし、第１、第２の電極１
０，１２，１１，１３の面積を第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７の面積より一回り大きくしている
ため、仮に第３、第４の電極１８，２０，１９，２１ま
たは第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７のい
ずれかにパターンニングのずれが生じた場合でも第３、
第４の電極１８，２０，１９，２１と第１、第２の電極
１０，１２，１１，１３との短絡を防ぐことができる。
また、第３の圧電薄膜６４，６５の面積を第６の電極６
６，６７の面積より一回り大きくし、第５の電極６２，
６３の面積を第３の圧電薄膜６４，６５の面積より一回
り大きくしているため、仮に第６の電極６６，６７また
は第３の圧電薄膜６４，６５のいずれかにパターンニン
グのずれが生じた場合でも第６の電極６６，６７と第５
の電極６２，６３との短絡を防ぐことができる。
【０１０８】本実施の形態３において、図１０（ａ）に
示す駆動部は、図８に示す位置と同じ部位に設けられて
いるが、図１０（ｂ）に示す検知部はシリコン（Ｓｉ）
からなるアーム２，３の主面６１上の先端から基部４近
傍までの全域に設けられている。何故ならば、検知部は
駆動方向（Ｘ方向）の共振周波数のアドミッタンス特性
にほとんど影響しない、かつ、駆動部が同一位置に設け
られていないため、コリオリ力に起因してアーム２，３
に発生する歪が最も大きな基部４近傍を含めて、検出面
積を大きくすることが可能であるからである。
示す駆動部は、図８に示す位置と同じ部位に設けられて
いるが、図１０（ｂ）に示す検知部はシリコン（Ｓｉ）
からなるアーム２，３の主面６１上の先端から基部４近
傍までの全域に設けられている。何故ならば、検知部は
駆動方向（Ｘ方向）の共振周波数のアドミッタンス特性
にほとんど影響しない、かつ、駆動部が同一位置に設け
られていないため、コリオリ力に起因してアーム２，３
に発生する歪が最も大きな基部４近傍を含めて、検出面
積を大きくすることが可能であるからである。
【０１０９】本実施の形態３においては、検知部を両ア
ーム２，３の両方の全域にわたって構成した例について
説明したが、少なくともいずれか一方のアーム２，３の
少なくともいずれか一方の主面６１のほぼ中央部から基
部４近傍の間に設けられていればよい。
ーム２，３の両方の全域にわたって構成した例について
説明したが、少なくともいずれか一方のアーム２，３の
少なくともいずれか一方の主面６１のほぼ中央部から基
部４近傍の間に設けられていればよい。
【０１１０】本実施の形態３においては、駆動部、検知
部ともに両アーム２，３の両主面５，６１の少なくとも
中央部から基部４近傍の間に設けられているため、印加
された角速度に対する検出出力の精度が向上するばかり
か、検出出力の高感度化も共に図ることができる。
部ともに両アーム２，３の両主面５，６１の少なくとも
中央部から基部４近傍の間に設けられているため、印加
された角速度に対する検出出力の精度が向上するばかり
か、検出出力の高感度化も共に図ることができる。
【０１１１】本実施の形態３において、第１、第２の電
極１０，１２，１１，１３、第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７が、実施の形態１，２で説明した
ようにアーム２，３の中心線６，７（図２に示す）を境
に離間されているため、駆動に寄与しない電界成分を低
減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難いため、
駆動効率が向上し、印加された角速度に対する検出出力
の感度が向上した共振子ジャイロ６０を実現できる。ま
た、駆動のための第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１
５，１７と検出のための第３の圧電薄膜６４，６５も離
間されているため、第３、第４の電極１８，２０，１
９，２１と第６の電極６６，６７間に発生する容量結合
成分が低減し、印加された角速度に対する検出出力が安
定化（例えば、温度変化に対する検出出力の安定性が高
くなる。）した共振子ジャイロ６０を実現できる。
極１０，１２，１１，１３、第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７が、実施の形態１，２で説明した
ようにアーム２，３の中心線６，７（図２に示す）を境
に離間されているため、駆動に寄与しない電界成分を低
減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難いため、
駆動効率が向上し、印加された角速度に対する検出出力
の感度が向上した共振子ジャイロ６０を実現できる。ま
た、駆動のための第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１
５，１７と検出のための第３の圧電薄膜６４，６５も離
間されているため、第３、第４の電極１８，２０，１
９，２１と第６の電極６６，６７間に発生する容量結合
成分が低減し、印加された角速度に対する検出出力が安
定化（例えば、温度変化に対する検出出力の安定性が高
くなる。）した共振子ジャイロ６０を実現できる。
【０１１２】また、本実施の形態３においても実施の形
態１，２と同じく、第１、第２の電極１０，１２，１
１，１３をＧＮＤ電極又は仮想ＧＮＤ電極とし、第３の
電極１８，２０に同位相、第４の電極１９，２１に対し
ては第３の電極１８，２０と逆位相の交流電圧を印加す
る際について説明してきたが、第１と第４の電極が同相
及び第２と第３の電極が同相並びに前記第１と第２の電
極が逆相になるように交流電圧を印加することができる
ため、各圧電薄膜１４，１６，１５，１７へ印加できる
駆動電界をより大きくでき、駆動効率がより向上し印加
された角速度に対する検出感度をより向上させることが
できる。また、起動時間の短縮化、低消費電力化を図る
ことも可能になる。
態１，２と同じく、第１、第２の電極１０，１２，１
１，１３をＧＮＤ電極又は仮想ＧＮＤ電極とし、第３の
電極１８，２０に同位相、第４の電極１９，２１に対し
ては第３の電極１８，２０と逆位相の交流電圧を印加す
る際について説明してきたが、第１と第４の電極が同相
及び第２と第３の電極が同相並びに前記第１と第２の電
極が逆相になるように交流電圧を印加することができる
ため、各圧電薄膜１４，１６，１５，１７へ印加できる
駆動電界をより大きくでき、駆動効率がより向上し印加
された角速度に対する検出感度をより向上させることが
できる。また、起動時間の短縮化、低消費電力化を図る
ことも可能になる。
【０１１３】本実施の形態３において、第３、第４の電
極１８，２０，１９，２１、第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７は、実施の形態１，２と同様にア
ーム２，３の中心線６，７を軸にしてそれぞれ対称に配
置されているため、共振子ジャイロ６０において所定の
振動方向（Ｘ方向）以外への振動漏れが発生しにくく、
印加された角速度に対する検出出力の高品位化と一層の
高感度化を図ることができる。
極１８，２０，１９，２１、第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７は、実施の形態１，２と同様にア
ーム２，３の中心線６，７を軸にしてそれぞれ対称に配
置されているため、共振子ジャイロ６０において所定の
振動方向（Ｘ方向）以外への振動漏れが発生しにくく、
印加された角速度に対する検出出力の高品位化と一層の
高感度化を図ることができる。
【０１１４】また、本実施の形態３において、第３の圧
電薄膜６４，６５と第１、第２の圧電薄膜１４，１６，
１５，１７が離間し、かつ、第６の電極６６，６７と第
３、第４の電極１８，２０，１９，２１が離間している
ため、第６の電極６６，６７と第３、第４の電極１８，
２０，１９，２１の間に発生する容量結合成分が低減
し、印加された角速度に対する検出出力の安定化を図る
ことができる。
電薄膜６４，６５と第１、第２の圧電薄膜１４，１６，
１５，１７が離間し、かつ、第６の電極６６，６７と第
３、第４の電極１８，２０，１９，２１が離間している
ため、第６の電極６６，６７と第３、第４の電極１８，
２０，１９，２１の間に発生する容量結合成分が低減
し、印加された角速度に対する検出出力の安定化を図る
ことができる。
【０１１５】（実施の形態４）図１２は本発明の実施の
形態４における薄膜微小機械式共振子ジャイロの斜視
図、図１３は同共振子ジャイロのアームのＤ−Ｄ断面図
である。本実施の形態４において、実施の形態１，２，
３において述べた構成と同一構成部分には同一番号を付
して詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述
する。
形態４における薄膜微小機械式共振子ジャイロの斜視
図、図１３は同共振子ジャイロのアームのＤ−Ｄ断面図
である。本実施の形態４において、実施の形態１，２，
３において述べた構成と同一構成部分には同一番号を付
して詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述
する。
【０１１６】図１２、図１３において、７０は薄膜微小
機械式共振子ジャイロ（以下、共振子ジャイロと呼
ぶ）、７１は絶縁膜としての第４の圧電薄膜である。第
４の圧電薄膜７１の材料、製作プロセスも実施の形態
１，２，３で説明したものと基本的に同じである。
機械式共振子ジャイロ（以下、共振子ジャイロと呼
ぶ）、７１は絶縁膜としての第４の圧電薄膜である。第
４の圧電薄膜７１の材料、製作プロセスも実施の形態
１，２，３で説明したものと基本的に同じである。
【０１１７】アーム２の主面５上に中心線６を含むよう
に、かつ、第１、第２の電極１０，１１とは離間するよ
うに設けられた第１の引き出し電極４７（この第１の引
き出し電極４７は、第５の電極４１と接続されている）
上に略２００Åの厚さのＰＬＭＴ膜を介して第１、第
２、第３の圧電薄膜１４，１５，４３と同じ厚さのＰＺ
Ｔ等からなる第４の圧電薄膜７１が設けられている。さ
らに、この第４の圧電薄膜７１は第３の圧電薄膜４３に
接続され、かつ、この第４の圧電薄膜７１の上に第２の
引き出し電極５０が設けられている。また、アーム３の
主面５上に設けられた第１の引き出し電極（図示せず）
上にもアーム２の主面５上に設けられた構成とまったく
同じ構成で第４の圧電薄膜（図示せず）、第２の引き出
し電極５１が設けられている。
に、かつ、第１、第２の電極１０，１１とは離間するよ
うに設けられた第１の引き出し電極４７（この第１の引
き出し電極４７は、第５の電極４１と接続されている）
上に略２００Åの厚さのＰＬＭＴ膜を介して第１、第
２、第３の圧電薄膜１４，１５，４３と同じ厚さのＰＺ
Ｔ等からなる第４の圧電薄膜７１が設けられている。さ
らに、この第４の圧電薄膜７１は第３の圧電薄膜４３に
接続され、かつ、この第４の圧電薄膜７１の上に第２の
引き出し電極５０が設けられている。また、アーム３の
主面５上に設けられた第１の引き出し電極（図示せず）
上にもアーム２の主面５上に設けられた構成とまったく
同じ構成で第４の圧電薄膜（図示せず）、第２の引き出
し電極５１が設けられている。
【０１１８】本実施の形態４においては、第１の引き出
し電極４７（アーム３上の第１の引き出し電極は図示せ
ず）と第２の引き出し電極５０，５１の間の絶縁膜とし
て第４の圧電薄膜７１（第２の引き出し電極５１の下の
第４の圧電薄膜は図示せず）が用いられているため、量
産性が一段と向上する。
し電極４７（アーム３上の第１の引き出し電極は図示せ
ず）と第２の引き出し電極５０，５１の間の絶縁膜とし
て第４の圧電薄膜７１（第２の引き出し電極５１の下の
第４の圧電薄膜は図示せず）が用いられているため、量
産性が一段と向上する。
【０１１９】本実施の形態４において、第１、第２の電
極１０，１２，１１，１３、第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７が、実施の形態１，２，３で説明
したようにアーム２，３の中心線６，７（図２に示す）
を境に離間されているため、駆動に寄与しない電界成分
を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難いた
め、駆動効率が向上し、印加された角速度に対する検出
出力の感度の向上した共振子ジャイロ７０を実現でき
る。また、駆動のための第１、第２の圧電薄膜１４，１
６，１５，１７と検出のための第３の圧電薄膜４３，４
４も離間されているため、第３、第４の電極１８，２
０，１９，２１と第６の電極４５，４６間に発生する容
量結合成分が低減し、印加された角速度に対する検出出
力が安定化（例えば、温度変化に対する検出出力の安定
性が高くなる。）した共振子ジャイロ７０を実現でき
る。
極１０，１２，１１，１３、第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７が、実施の形態１，２，３で説明
したようにアーム２，３の中心線６，７（図２に示す）
を境に離間されているため、駆動に寄与しない電界成分
を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難いた
め、駆動効率が向上し、印加された角速度に対する検出
出力の感度の向上した共振子ジャイロ７０を実現でき
る。また、駆動のための第１、第２の圧電薄膜１４，１
６，１５，１７と検出のための第３の圧電薄膜４３，４
４も離間されているため、第３、第４の電極１８，２
０，１９，２１と第６の電極４５，４６間に発生する容
量結合成分が低減し、印加された角速度に対する検出出
力が安定化（例えば、温度変化に対する検出出力の安定
性が高くなる。）した共振子ジャイロ７０を実現でき
る。
【０１２０】また、本実施の形態４においても実施の形
態１，２，３と同じく、第１、第２の電極１０，１２，
１１，１３をＧＮＤ電極又は仮想ＧＮＤ電極とし、第３
の電極１８，２０に同位相、第４の電極１９，２１に対
しては第３の電極１８，２０と逆位相の交流電圧を印加
する例について説明してきたが、第１と第４の電極が同
相及び第２と第３の電極が同相並びに前記第１と第２の
電極が逆相になるように交流電圧を印加することができ
るため、各圧電薄膜１４，１６，１５，１７へ印加でき
る駆動電界をより大きくでき、駆動効率がより向上し印
加された角速度に対する検出感度をより向上させること
ができる。また、起動時間の短縮化、低消費電力化を図
ることも可能になる。
態１，２，３と同じく、第１、第２の電極１０，１２，
１１，１３をＧＮＤ電極又は仮想ＧＮＤ電極とし、第３
の電極１８，２０に同位相、第４の電極１９，２１に対
しては第３の電極１８，２０と逆位相の交流電圧を印加
する例について説明してきたが、第１と第４の電極が同
相及び第２と第３の電極が同相並びに前記第１と第２の
電極が逆相になるように交流電圧を印加することができ
るため、各圧電薄膜１４，１６，１５，１７へ印加でき
る駆動電界をより大きくでき、駆動効率がより向上し印
加された角速度に対する検出感度をより向上させること
ができる。また、起動時間の短縮化、低消費電力化を図
ることも可能になる。
【０１２１】本実施の形態４において、第３、第４の電
極１８，２０，１９，２１、第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７は、実施の形態１，２，３と同様
にアーム２，３の中心線６，７を軸にしてそれぞれ対称
に配置されているため、共振子ジャイロ７０において所
定の振動方向（Ｘ方向）以外への振動漏れが発生しにく
く、印加された角速度に対する検出出力の高品位化と一
層の高感度化を図ることができる。
極１８，２０，１９，２１、第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７は、実施の形態１，２，３と同様
にアーム２，３の中心線６，７を軸にしてそれぞれ対称
に配置されているため、共振子ジャイロ７０において所
定の振動方向（Ｘ方向）以外への振動漏れが発生しにく
く、印加された角速度に対する検出出力の高品位化と一
層の高感度化を図ることができる。
【０１２２】また、本実施の形態４において、第３の圧
電薄膜４３，４４と第１、第２の圧電薄膜１４，１６，
１５，１７が離間し、かつ、第６の電極４５，４６と第
３、第４の電極１８，２０，１９，２１が離間している
ため、第６の電極４５，４６と第３、第４の電極１８，
２０，１９，２１の間に発生する容量結合成分が低減
し、印加された角速度に対する検出出力の安定化を図る
ことができる。
電薄膜４３，４４と第１、第２の圧電薄膜１４，１６，
１５，１７が離間し、かつ、第６の電極４５，４６と第
３、第４の電極１８，２０，１９，２１が離間している
ため、第６の電極４５，４６と第３、第４の電極１８，
２０，１９，２１の間に発生する容量結合成分が低減
し、印加された角速度に対する検出出力の安定化を図る
ことができる。
【０１２３】また、本実施の形態４において、第１、第
２、第３、第４、第５、第６の電極１０，１２，１１，
１３，１８，２０，１９，２１，４１，４２，４５，４
６、第１、第２の引き出し電極４７（アーム３上の第１
の引き出し電極は図示せず），５０，５１、第１、第２
の圧電薄膜１４，１６，１５，１７及び第３の圧電薄膜
４３，４４が、アーム２，３の中心線６，７を軸にして
それぞれ対称に配置されているため、第３、第４の電極
１８，２０，１９，２１と第６の電極４５，４６の間に
発生する容量結合成分及び、第３、第４の電極１８，２
０，１９，２１と第２の引き出し電極５０，５１の間に
発生する容量結合成分をキャンセルすることができるば
かりか、Ｘ方向への駆動振動時に第６の電極４５，４６
に発生する電荷をキャンセルすることができ、極めて高
精度な共振子ジャイロ７０を実現することができる。
２、第３、第４、第５、第６の電極１０，１２，１１，
１３，１８，２０，１９，２１，４１，４２，４５，４
６、第１、第２の引き出し電極４７（アーム３上の第１
の引き出し電極は図示せず），５０，５１、第１、第２
の圧電薄膜１４，１６，１５，１７及び第３の圧電薄膜
４３，４４が、アーム２，３の中心線６，７を軸にして
それぞれ対称に配置されているため、第３、第４の電極
１８，２０，１９，２１と第６の電極４５，４６の間に
発生する容量結合成分及び、第３、第４の電極１８，２
０，１９，２１と第２の引き出し電極５０，５１の間に
発生する容量結合成分をキャンセルすることができるば
かりか、Ｘ方向への駆動振動時に第６の電極４５，４６
に発生する電荷をキャンセルすることができ、極めて高
精度な共振子ジャイロ７０を実現することができる。
【０１２４】本実施の形態４においては、図１２、図１
３に示すように第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１
５，１７の面積を第３、第４の電極１８，２０，１９，
２１の面積より一回り大きくし、第１、第２の電極１
０，１２，１１，１３の面積を第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７の面積より一回り大きくしている
ため、仮に第３、第４の電極１８，２０，１９，２１ま
たは第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７のい
ずれかにパターンニングのずれが生じた場合でも第３、
第４の電極１８，２０，１９，２１と第１、第２の電極
１０，１２，１１，１３との短絡を防ぐことができる。
また、第３の圧電薄膜４３，４４の面積を第６の電極４
５，４６の面積より一回り大きくし、第５の電極４１，
４２の面積を第３の圧電薄膜４３，４４の面積より一回
り大きくしているため、仮に第６の電極４５，４６また
は第３の圧電薄膜４３，４４のいずれかにパターンニン
グのずれが生じた場合でも第６の電極４５，４６と第５
の電極４１，４２との短絡を防ぐことができる。また、
第４の圧電薄膜７１（第２の引き出し電極５１の下の第
４の圧電薄膜は図示せず）の面積を第２の引き出し電極
５０，５１の面積より一回り大きくし、第１の引き出し
電極４７（アーム３上の第１の引き出し電極は図示せ
ず）の面積を第４の圧電薄膜７１（第２の引き出し電極
５１の下の第４の圧電薄膜は図示せず）の面積より一回
り大きくしているため、仮に第２の引き出し電極５０，
５１または第４の圧電薄膜７１（第２の引き出し電極５
１の下の第４の圧電薄膜は図示せず）のいずれかにパタ
ーンニングのずれが生じた場合でも第２の引き出し電極
５０，５１と第１の引き出し電極４７（アーム３上の第
１の引き出し電極は図示せず）との短絡を防ぐことがで
きる。
３に示すように第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１
５，１７の面積を第３、第４の電極１８，２０，１９，
２１の面積より一回り大きくし、第１、第２の電極１
０，１２，１１，１３の面積を第１、第２の圧電薄膜１
４，１６，１５，１７の面積より一回り大きくしている
ため、仮に第３、第４の電極１８，２０，１９，２１ま
たは第１、第２の圧電薄膜１４，１６，１５，１７のい
ずれかにパターンニングのずれが生じた場合でも第３、
第４の電極１８，２０，１９，２１と第１、第２の電極
１０，１２，１１，１３との短絡を防ぐことができる。
また、第３の圧電薄膜４３，４４の面積を第６の電極４
５，４６の面積より一回り大きくし、第５の電極４１，
４２の面積を第３の圧電薄膜４３，４４の面積より一回
り大きくしているため、仮に第６の電極４５，４６また
は第３の圧電薄膜４３，４４のいずれかにパターンニン
グのずれが生じた場合でも第６の電極４５，４６と第５
の電極４１，４２との短絡を防ぐことができる。また、
第４の圧電薄膜７１（第２の引き出し電極５１の下の第
４の圧電薄膜は図示せず）の面積を第２の引き出し電極
５０，５１の面積より一回り大きくし、第１の引き出し
電極４７（アーム３上の第１の引き出し電極は図示せ
ず）の面積を第４の圧電薄膜７１（第２の引き出し電極
５１の下の第４の圧電薄膜は図示せず）の面積より一回
り大きくしているため、仮に第２の引き出し電極５０，
５１または第４の圧電薄膜７１（第２の引き出し電極５
１の下の第４の圧電薄膜は図示せず）のいずれかにパタ
ーンニングのずれが生じた場合でも第２の引き出し電極
５０，５１と第１の引き出し電極４７（アーム３上の第
１の引き出し電極は図示せず）との短絡を防ぐことがで
きる。
【０１２５】また、本実施の形態２，３，４において
は、機械的強度が大であることや半導体プロセス技術に
より高精度な加工が容易であるという点から共振子ジャ
イロ４０，６０，７０の音叉構造体にシリコン（Ｓｉ）
を用いているため、大きな振幅で音叉共振させることが
可能となり、印加された角速度に対する検出出力を高感
度にすることが可能である。また、音叉構造体は非圧電
材料であれば例えば、ダイヤモンド、溶融石英、アルミ
ナ、ＧａＡｓ等などを用いることも可能である。
は、機械的強度が大であることや半導体プロセス技術に
より高精度な加工が容易であるという点から共振子ジャ
イロ４０，６０，７０の音叉構造体にシリコン（Ｓｉ）
を用いているため、大きな振幅で音叉共振させることが
可能となり、印加された角速度に対する検出出力を高感
度にすることが可能である。また、音叉構造体は非圧電
材料であれば例えば、ダイヤモンド、溶融石英、アルミ
ナ、ＧａＡｓ等などを用いることも可能である。
【０１２６】実施の形態２，３，４においても、実施の
形態１に述べたと同様に圧電薄膜としてはＰＺＴ以外に
もＰＺＴ系の材料を用いることは当然可能である。これ
により、圧電薄膜の圧電定数が大きく、電気・機械変換
効率が高くなり、印加された角速度に対する検出出力の
高感度化を図ることが可能となる。また、圧電薄膜の配
向に関しても、実施の形態１で述べたと同様に（００
１）面がアームの主面に配向した菱面体晶構造、また
は、（１１１）面がアームの主面に配向した正方晶構造
のものを用いることは当然可能である。これにより、印
加された駆動電界の方向に対して複数の分極のベクトル
の角度が全て等しくなり、印加された角速度に対する検
出出力が安定する。
形態１に述べたと同様に圧電薄膜としてはＰＺＴ以外に
もＰＺＴ系の材料を用いることは当然可能である。これ
により、圧電薄膜の圧電定数が大きく、電気・機械変換
効率が高くなり、印加された角速度に対する検出出力の
高感度化を図ることが可能となる。また、圧電薄膜の配
向に関しても、実施の形態１で述べたと同様に（００
１）面がアームの主面に配向した菱面体晶構造、また
は、（１１１）面がアームの主面に配向した正方晶構造
のものを用いることは当然可能である。これにより、印
加された駆動電界の方向に対して複数の分極のベクトル
の角度が全て等しくなり、印加された角速度に対する検
出出力が安定する。
【０１２７】実施の形態２，３，４においては、両アー
ム２，３共に駆動部を設けた例について説明してきた
が、少なくともいずれか一方のアームの少なくともいず
れか一方の主面のほぼ中央部から基部近傍の間に設けら
れていればよい。
ム２，３共に駆動部を設けた例について説明してきた
が、少なくともいずれか一方のアームの少なくともいず
れか一方の主面のほぼ中央部から基部近傍の間に設けら
れていればよい。
【０１２８】実施の形態２，３，４で説明した共振子ジ
ャイロ４０，６０，７０は、印加された角速度に対する
検出出力が高精度、かつ、高感度であるため、この出力
を用いることにより、ナビゲーションシステムの高精度
化を図ることができる。同様に、ヨーレートセンサ、ピ
ッチングセンサとしてこの出力を用いることにより自動
車の安定走行及びローリングセンサとしてこの出力を用
いることによりエアバックシステムにおける高精度な制
御が可能となる。その他にもカメラ等様々な機器やシス
テムに本共振子ジャイロ４０，６０，７０を用いること
ができる。
ャイロ４０，６０，７０は、印加された角速度に対する
検出出力が高精度、かつ、高感度であるため、この出力
を用いることにより、ナビゲーションシステムの高精度
化を図ることができる。同様に、ヨーレートセンサ、ピ
ッチングセンサとしてこの出力を用いることにより自動
車の安定走行及びローリングセンサとしてこの出力を用
いることによりエアバックシステムにおける高精度な制
御が可能となる。その他にもカメラ等様々な機器やシス
テムに本共振子ジャイロ４０，６０，７０を用いること
ができる。
【０１２９】
【発明の効果】以上のように本発明は、薄膜微小機械式
共振子において、少なくとも２つのアームとこのアーム
を連結する少なくとも１つの基部とを有した非圧電材料
からなる音叉と、この音叉の少なくとも１つのアームの
少なくとも１つの主面上の中心線より内側及び外側にそ
れぞれ離間するように設けられた第１、第２の電極と、
この第１、第２の電極上にそれぞれ設けられた第１、第
２の圧電薄膜と、この第１、第２の圧電薄膜上にそれぞ
れ設けられた第３、第４の電極とを備え、前記第３、第
４の電極に互いに逆相の交流電圧を印加することにより
前記音叉がＸ方向に共振するように構成されているた
め、駆動に寄与しない電界成分を低減させ、かつ、圧電
薄膜の自由な伸縮を妨げず、駆動効率の向上した薄膜微
小機械式共振子が得られる。
共振子において、少なくとも２つのアームとこのアーム
を連結する少なくとも１つの基部とを有した非圧電材料
からなる音叉と、この音叉の少なくとも１つのアームの
少なくとも１つの主面上の中心線より内側及び外側にそ
れぞれ離間するように設けられた第１、第２の電極と、
この第１、第２の電極上にそれぞれ設けられた第１、第
２の圧電薄膜と、この第１、第２の圧電薄膜上にそれぞ
れ設けられた第３、第４の電極とを備え、前記第３、第
４の電極に互いに逆相の交流電圧を印加することにより
前記音叉がＸ方向に共振するように構成されているた
め、駆動に寄与しない電界成分を低減させ、かつ、圧電
薄膜の自由な伸縮を妨げず、駆動効率の向上した薄膜微
小機械式共振子が得られる。
【０１３０】また、本発明は、薄膜微小機械式共振子ジ
ャイロにおいて、少なくとも２つのアームとこのアーム
を連結する少なくとも１つの基部とを有した非圧電材料
からなる音叉と、この音叉の少なくとも１つのアームの
少なくとも１つの主面上の中心線より内側及び外側にそ
れぞれ離間するように設けられた第１、第２の電極と前
記第１、第２の電極上にそれぞれ設けられた第１、第２
の圧電薄膜と前記第１、第２の圧電薄膜上にそれぞれ設
けられた第３、第４の電極とを有する駆動部と、前記音
叉の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上
に設けられた検知部とを備え、前記第３、第４の電極に
互いに逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉が
Ｘ方向に共振し、印加された角速度により前記音叉のア
ームの主面に直角の方向（Ｚ方向）に発生するコリオリ
力に起因した前記アームの撓みを前記検知部により電気
的または光学的な出力として検出するように構成されて
いるため、駆動に寄与しない電界成分を低減させ、か
つ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難いため、駆動効率が
向上し、印加された角速度に対する検出出力の感度が向
上した薄膜微小機械式共振子ジャイロが得られる。
ャイロにおいて、少なくとも２つのアームとこのアーム
を連結する少なくとも１つの基部とを有した非圧電材料
からなる音叉と、この音叉の少なくとも１つのアームの
少なくとも１つの主面上の中心線より内側及び外側にそ
れぞれ離間するように設けられた第１、第２の電極と前
記第１、第２の電極上にそれぞれ設けられた第１、第２
の圧電薄膜と前記第１、第２の圧電薄膜上にそれぞれ設
けられた第３、第４の電極とを有する駆動部と、前記音
叉の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上
に設けられた検知部とを備え、前記第３、第４の電極に
互いに逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉が
Ｘ方向に共振し、印加された角速度により前記音叉のア
ームの主面に直角の方向（Ｚ方向）に発生するコリオリ
力に起因した前記アームの撓みを前記検知部により電気
的または光学的な出力として検出するように構成されて
いるため、駆動に寄与しない電界成分を低減させ、か
つ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難いため、駆動効率が
向上し、印加された角速度に対する検出出力の感度が向
上した薄膜微小機械式共振子ジャイロが得られる。
【０１３１】また、本発明は、薄膜微小機械式共振子ジ
ャイロにおいて、少なくとも２つのアームとこのアーム
を連結する少なくとも１つの基部とを有した非圧電材料
からなる音叉と、この音叉の少なくとも１つのアームの
少なくとも１つの主面上の中心線より内側及び外側にそ
れぞれ離間するように設けられた第１、第２の電極と前
記第１、第２の電極上にそれぞれ設けられた第１、第２
の圧電薄膜と前記第１、第２の圧電薄膜上にそれぞれ設
けられた第３、第４の電極とを有する駆動部と、前記主
面上に設けられた前記第１、第２の電極に対して離間し
かつ前記第１、第２の電極よりも前記アームの先端側に
設けられた第５の電極と前記第５の電極上に設けられた
第３の圧電薄膜と前記第３の圧電薄膜上に設けられた第
６の電極とを有する検知部と、前記第１、第２の電極の
間に離間するように設けられ前記第５の電極と接続され
た第１の引き出し電極と前記第１の引き出し電極上に設
けられた第４の圧電薄膜と前記第４の圧電薄膜上に設け
られ前記第６の電極と接続された第２の引き出し電極と
を有するリード部とを備え、前記第３、第４の電極に互
いに逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉がＸ
方向に共振し、印加された角速度により前記音叉のアー
ムの主面に直角の方向（Ｚ方向）に発生するコリオリ力
に起因した振動によって生ずる電荷を前記第６の電極に
より検出するように構成されているため、駆動に寄与し
ない電界成分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮
を妨げ難いため、駆動効率が向上し、印加された角速度
に対する検出出力の感度が向上した薄膜微小機械式共振
子ジャイロが得られる。また、第１の引き出し電極と第
２の引き出し電極の間の絶縁膜として第４の圧電薄膜が
用いられているため、量産性が一段と向上した薄膜微小
機械式共振子ジャイロが得られる。
ャイロにおいて、少なくとも２つのアームとこのアーム
を連結する少なくとも１つの基部とを有した非圧電材料
からなる音叉と、この音叉の少なくとも１つのアームの
少なくとも１つの主面上の中心線より内側及び外側にそ
れぞれ離間するように設けられた第１、第２の電極と前
記第１、第２の電極上にそれぞれ設けられた第１、第２
の圧電薄膜と前記第１、第２の圧電薄膜上にそれぞれ設
けられた第３、第４の電極とを有する駆動部と、前記主
面上に設けられた前記第１、第２の電極に対して離間し
かつ前記第１、第２の電極よりも前記アームの先端側に
設けられた第５の電極と前記第５の電極上に設けられた
第３の圧電薄膜と前記第３の圧電薄膜上に設けられた第
６の電極とを有する検知部と、前記第１、第２の電極の
間に離間するように設けられ前記第５の電極と接続され
た第１の引き出し電極と前記第１の引き出し電極上に設
けられた第４の圧電薄膜と前記第４の圧電薄膜上に設け
られ前記第６の電極と接続された第２の引き出し電極と
を有するリード部とを備え、前記第３、第４の電極に互
いに逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉がＸ
方向に共振し、印加された角速度により前記音叉のアー
ムの主面に直角の方向（Ｚ方向）に発生するコリオリ力
に起因した振動によって生ずる電荷を前記第６の電極に
より検出するように構成されているため、駆動に寄与し
ない電界成分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮
を妨げ難いため、駆動効率が向上し、印加された角速度
に対する検出出力の感度が向上した薄膜微小機械式共振
子ジャイロが得られる。また、第１の引き出し電極と第
２の引き出し電極の間の絶縁膜として第４の圧電薄膜が
用いられているため、量産性が一段と向上した薄膜微小
機械式共振子ジャイロが得られる。
【図１】本発明の実施の形態１における薄膜微小機械式
共振子の斜視図
共振子の斜視図
【図２】同共振子のアームのＡ−Ａ断面図
【図３】同共振子の駆動部の動作を説明するための斜視
図
図
【図４】同共振子の駆動部の動作を説明するための斜視
図
図
【図５】同共振子のアームを構成する材料のスティフネ
スを示す特性図
スを示す特性図
【図６】菱面体晶構造の圧電薄膜の分極状態を説明する
図
図
【図７】正方晶構造の圧電薄膜の分極状態を説明する図
【図８】本発明の実施の形態２における薄膜微小機械式
共振子ジャイロの斜視図
共振子ジャイロの斜視図
【図９】同共振子ジャイロのアームのＢ−Ｂ断面図
【図１０】（ａ）本発明の実施の形態３における薄膜微
小機械式共振子ジャイロの一方の主面側から見た斜視図 （ｂ）同共振子ジャイロの他方の主面側から見た斜視図
小機械式共振子ジャイロの一方の主面側から見た斜視図 （ｂ）同共振子ジャイロの他方の主面側から見た斜視図
【図１１】同共振子ジャイロのアームのＣ−Ｃ断面図
【図１２】本発明の実施の形態４における薄膜微小機械
式共振子ジャイロの斜視図
式共振子ジャイロの斜視図
【図１３】同共振子ジャイロのアームのＤ−Ｄ断面図
【図１４】従来の薄膜微小機械式共振子ジャイロの斜視
図
図
【図１５】同共振子ジャイロの駆動部のＥ−Ｅ断面図
１ 薄膜微小機械式共振子
２，３ アーム
４ 基部
５，６１ 主面
６，７ 中心線
１０，１２ 第１の電極
１１，１３ 第２の電極
１４，１６ 第１の圧電薄膜
１５，１７ 第２の圧電薄膜
１８，２０ 第３の電極
１９，２１ 第４の電極
３１ 分極方向を示す矢印
３２，３３ 伸縮方向を示す矢印
４０，６０，７０ 薄膜微小機械式共振子ジャイロ
４１，４２，６２，６３ 第５の電極
４３，４４，６４，６５ 第３の圧電薄膜
４５，４６，６６，６７ 第６の電極
４７ 第１の引き出し電極
４８，４９ 絶縁膜
５０，５１ 第２の引き出し電極
７１ 第４の圧電薄膜
─────────────────────────────────────────────────────
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 41/08 Ｕ
41/18 １０１Ｚ
(72)発明者 野村 幸治
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
(72)発明者 多鹿 博文
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
Ｆターム(参考） 2F105 AA02 BB02 CC01 CD02 CD06
Claims (45)
- 【請求項１】 少なくとも２つのアームとこのアームを
連結する少なくとも１つの基部とを有した非圧電材料か
らなる音叉と、この音叉の少なくとも１つのアームの少
なくとも１つの主面上の中心線より内側及び外側にそれ
ぞれ離間するように設けられた第１、第２の電極と、こ
の第１、第２の電極上にそれぞれ設けられた第１、第２
の圧電薄膜と、この第１、第２の圧電薄膜上にそれぞれ
設けられた第３、第４の電極とを備え、前記第３、第４
の電極に互いに逆相の交流電圧を印加することにより前
記音叉がＸ方向に共振するように構成された薄膜微小機
械式共振子。 - 【請求項２】 第１、第２、第３、第４の電極及び第
１、第２の圧電薄膜は、アームの中心線を軸としてほぼ
対称となるように配置された請求項１に記載の薄膜微小
機械式共振子。 - 【請求項３】 第１、第２、第３、第４の電極及び第
１、第２の圧電薄膜は、アームの主面のほぼ中央部から
基部近傍の間に設けられた請求項１に記載の薄膜微小機
械式共振子。 - 【請求項４】 第１、第２の電極と第１、第２の圧電薄
膜の周辺部を覆うように絶縁膜を形成した請求項１に記
載の薄膜微小機械式共振子。 - 【請求項５】 音叉は、シリコン（Ｓｉ）からなる請求
項１に記載の薄膜微小機械式共振子。 - 【請求項６】 シリコン（Ｓｉ）の（１１０）面ウエハ
における（１−１１）面または（−１１１）面を共振方
向（Ｘ方向）と直角になるようにした請求項５に記載の
薄膜微小機械式共振子。 - 【請求項７】 シリコン（Ｓｉ）の（１００）面ウエハ
における（０１０）面、（０１１）面または（００１）
面を共振方向（Ｘ方向）と直角になるようにした請求項
５に記載の薄膜微小機械式共振子。 - 【請求項８】 シリコンからなる音叉の主面上に設けら
れた第１、第２の電極は、下部に設けられたＴｉ膜と上
部に設けられたＰｔ−Ｔｉ膜からなる請求項５に記載の
薄膜微小機械式共振子。 - 【請求項９】 Ｐｔ−Ｔｉ膜と圧電薄膜との間には、さ
らにランタンとマグネシウムが添加されたチタン酸鉛
（ＰＬＭＴ）膜が設けられた請求項８に記載の薄膜微小
機械式共振子。 - 【請求項１０】 圧電薄膜は、チタン酸ジルコン酸鉛
（ＰＺＴ）またはＭｇ，Ｎｂ，Ｍｎの内から少なくとも
１つが加えられたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系か
らなる請求項１に記載の薄膜微小機械式共振子。 - 【請求項１１】 圧電薄膜は、（００１）面がアームの
主面に平行に配向した菱面体晶構造または（１１１）面
がアームの主面に平行に配向した正方晶構造である請求
項１０に記載の薄膜微小機械式共振子。 - 【請求項１２】 第３、第４の電極は、下部に設けられ
たＴｉ膜と上部に設けられたＡｕ膜からなる請求項１に
記載の薄膜微小機械式共振子。 - 【請求項１３】 第１と第４の電極が同相及び第２と第
３の電極が同相並びに前記第１と第２の電極が逆相にな
るように交流電圧を印加した請求項１に記載の薄膜微小
機械式共振子。 - 【請求項１４】 少なくとも２つのアームとこのアーム
を連結する少なくとも１つの基部とを有した非圧電材料
からなる音叉と、この音叉の少なくとも１つのアームの
少なくとも１つの主面上の中心線より内側及び外側にそ
れぞれ離間するように設けられた第１、第２の電極と前
記第１、第２の電極上にそれぞれ設けられた第１、第２
の圧電薄膜と前記第１、第２の圧電薄膜上にそれぞれ設
けられた第３、第４の電極とを有する駆動部と、前記音
叉の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上
に設けられた検知部とを備え、前記第３、第４の電極に
互いに逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉が
Ｘ方向に共振し、印加された角速度により前記音叉のア
ームの主面に直角の方向（Ｚ方向）に発生するコリオリ
力に起因した前記アームの撓みを前記検知部により電気
的または光学的な出力として検出するように構成した薄
膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項１５】 第１、第２、第３、第４の電極及び第
１、第２の圧電薄膜は、アームの中心線を軸としてほぼ
対称となるように配置された請求項１４に記載の薄膜微
小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項１６】 駆動部は、少なくともいずれか一方の
アームの少なくともいずれか一方の主面のほぼ中央部か
ら基部近傍の間に設けた請求項１４に記載の薄膜微小機
械式共振子ジャイロ。 - 【請求項１７】 検知部は、少なくともいずれか一方の
アームの少なくともいずれか一方の主面のほぼ中央部か
ら基部近傍の間に設けた請求項１４に記載の薄膜微小機
械式共振子ジャイロ。 - 【請求項１８】 検知部は、アームの主面上に配置され
た第１、第２の電極に対して離間するように設けられた
第５の電極と、この第５の電極上に設けられた第３の圧
電薄膜と、この第３の圧電薄膜上に設けられた第６の電
極とから構成された請求項１４に記載の薄膜微小機械式
共振子ジャイロ。 - 【請求項１９】 第１、第２の電極と第１、第２の圧電
薄膜の周辺部を覆うように絶縁膜が形成された請求項１
４に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項２０】 第５の電極は第１、第２の電極よりも
アームの先端側に設けられ、前記第５の電極は前記第
１、第２の電極の間にそれぞれ離間するように設けられ
た第１の引き出し電極と接続されるとともに、少なくと
も第１、第２の電極及び第１、第２の圧電薄膜の周辺部
並びに前記第１の引き出し電極が絶縁膜で覆われ、第６
の電極は前記絶縁膜上でかつ、前記第１、第２の圧電薄
膜、または／及び、第３、第４の電極の間に離間するよ
うに設けられた第２の引き出し電極と接続され、かつ、
第１、第２、第３、第４、第５、第６の電極、第１、第
２の引き出し電極及び第１、第２、第３の圧電薄膜がア
ームの中心線に対してほぼ対称になるように構成された
請求項１８に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項２１】 音叉は、シリコン（Ｓｉ）からなる請
求項１４に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項２２】 シリコン（Ｓｉ）の（１１０）面ウエ
ハにおける（１−１１）面または（−１１１）面を共振
方向（Ｘ方向）と直角になるようにした請求項２１に記
載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項２３】 シリコン（Ｓｉ）の（１００）面ウエ
ハにおける（０１０）面、（０１１）面または（００
１）面の共振方向（Ｘ方向）と直角になるようにした請
求項２１に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項２４】 シリコンからなる音叉の主面上に設け
られた第１、第２、第５の電極は、下部に設けられたＴ
ｉ膜と上部に設けられたＰｔ−Ｔｉ膜からなる請求項２
１に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項２５】 Ｐｔ−Ｔｉ膜と圧電薄膜との間には、
さらにランタンとマグネシウムが添加されたチタン酸鉛
（ＰＬＭＴ）膜が設けられた請求項２４に記載の薄膜微
小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項２６】 圧電薄膜は、チタン酸ジルコン酸鉛
（ＰＺＴ）、または、Ｍｇ，Ｎｂ，Ｍｎの内から少なく
とも１つが加えられたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）
系からなる請求項１４，１８に記載の薄膜微小機械式共
振子ジャイロ。 - 【請求項２７】 圧電薄膜は、（００１）面がアームの
主面に平行に配向した菱面体晶構造または（１１１）面
がアームの主面に平行に配向した正方晶構造である請求
項２６に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項２８】 第３、第４、第６の電極は、下部に設
けられたＴｉ膜と上部に設けられたＡｕ膜からなる請求
項１８に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項２９】 第１と第４の電極が同相及び第２と第
３の電極が同相並びに前記第１と第２の電極が逆相にな
るように交流電圧を印加した請求項１４に記載の薄膜微
小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項３０】 請求項１４，１８，２０に記載の薄膜
微小機械式共振子ジャイロを用いたナビゲーションシス
テム。 - 【請求項３１】 請求項１４，１８，２０に記載の薄膜
微小機械式共振子ジャイロをヨーレート、ローリング、
ピッチングのいずれかを検出するセンサとして用いた自
動車。 - 【請求項３２】 少なくとも２つのアームとこのアーム
を連結する少なくとも１つの基部とを有した非圧電材料
からなる音叉と、この音叉の少なくとも１つのアームの
少なくとも１つの主面上の中心線より内側及び外側にそ
れぞれ離間するように設けられた第１、第２の電極と前
記第１、第２の電極上にそれぞれ設けられた第１、第２
の圧電薄膜と前記第１、第２の圧電薄膜上にそれぞれ設
けられた第３、第４の電極とを有する駆動部と、前記主
面上に設けられた前記第１、第２の電極に対して離間し
かつ前記第１、第２の電極よりも前記アームの先端側に
設けられた第５の電極と前記第５の電極上に設けられた
第３の圧電薄膜と前記第３の圧電薄膜上に設けられた第
６の電極とを有する検知部と、前記第１、第２の電極の
間に離間するように設けられ前記第５の電極と接続され
た第１の引き出し電極と前記第１の引き出し電極上に設
けられた第４の圧電薄膜と前記第４の圧電薄膜上に設け
られ前記第６の電極と接続された第２の引き出し電極と
を有するリード部とを備え、前記第３、第４の電極に互
いに逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉がＸ
方向に共振し、印加された角速度により前記音叉のアー
ムの主面に直角の方向（Ｚ方向）に発生するコリオリ力
に起因した振動によって生ずる電荷を前記第６の電極に
より検出するように構成された薄膜微小機械式共振子ジ
ャイロ。 - 【請求項３３】 音叉は、シリコン（Ｓｉ）からなる請
求項３２に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項３４】 シリコン（Ｓｉ）の（１１０）面ウエ
ハにおける（１−１１）面または（−１１１）面を共振
方向（Ｘ方向）と直角になるようにした請求項３３に記
載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項３５】 シリコン（Ｓｉ）の（１００）面ウエ
ハにおける（０１０）面、（０１１）面または（００
１）面を共振方向（Ｘ方向）と直角になるようにした請
求項３３に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項３６】 シリコンからなる音叉の主面上に設け
られた第１、第２、第５の電極、第１の引き出し電極
は、下部に設けられたＴｉ膜と上部に設けられたＰｔ−
Ｔｉ膜からなる請求項３３に記載の薄膜微小機械式共振
子ジャイロ。 - 【請求項３７】 Ｐｔ−Ｔｉ膜と圧電薄膜との間には、
さらにランタンとマグネシウムが添加されたチタン酸鉛
（ＰＬＭＴ）膜が設けられた請求項３６に記載の薄膜微
小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項３８】 圧電薄膜は、チタン酸ジルコン酸鉛
（ＰＺＴ）、または、Ｍｇ，Ｎｂ，Ｍｎの内から少なく
とも１つが加えられたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）
系からなる請求項３２に記載の薄膜微小機械式共振子ジ
ャイロ。 - 【請求項３９】 圧電薄膜は、（００１）面がアームの
主面に平行に配向した菱面体晶構造または（１１１）面
がアームの主面に平行に配向した正方晶構造である請求
項３８に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項４０】 駆動部は、少なくともいずれか一方の
アームの少なくともいずれか一方の主面のほぼ中央部か
ら基部近傍の間に設けた請求項３２に記載の薄膜微小機
械式共振子ジャイロ。 - 【請求項４１】 第３、第４、第６の電極、第２の引き
出し電極は、下部に設けられたＴｉ膜と上部に設けられ
たＡｕ膜からなる請求項３２に記載の薄膜微小機械式共
振子ジャイロ。 - 【請求項４２】 第１、第２、第３、第４、第５、第６
の電極、第１、第２の引き出し電極及び第１、第２、第
３、第４の圧電薄膜がアームの中心線に対してほぼ対称
になるように配置された請求項３２に記載の薄膜微小機
械式共振子ジャイロ。 - 【請求項４３】 第１と第４の電極が同相及び第２と第
３の電極が同相並びに前記第１と第２の電極が逆相にな
るように交流電圧を印加した請求項３２に記載の薄膜微
小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項４４】 請求項３２に記載の薄膜微小機械式共
振子ジャイロを用いたナビゲーションシステム。 - 【請求項４５】 請求項３２に記載の薄膜微小機械式共
振子ジャイロをヨーレート、ローリング、ピッチングの
いずれかを検出するセンサとして用いた自動車。
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