JP2008058258A - 振動ジャイロおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検出信号の０点温度ドリフトを低減した振動ジャイロおよびその製造方法を提供
する。
【解決手段】ジャイロ振動片１を、支持基板５０にオーバーハングさせて形成された複数
のボンディングリード５５ａ〜５５ｆにより支持する構造において、ボンディングリード
５５ａ〜５５ｄのそれぞれに、他の部分よりも幅を広くした周波数調整部６０ａ〜６０ｄ
を形成した。この、周波数調整部６０ａ〜６０ｄを有するボンディングリード５５ａ〜５
５ｄは、ジャイロ振動片１の駆動モードにおける振動と共振しない周波数よりも若干大き
めに形成した。そして、周波数調整部６０ａ〜６０ｄの一部を除去することにより、ボン
ディングリード５５ａ〜５５ｄの共振周波数を調整できる構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ジャイロ振動片を有する振動ジャイロおよびその製造方法に関する。

近年、車両における車体制御やカーナビゲーションシステム、また、デジタルカメラや
デジタルビデオカメラなどの位置制御機能や振動制御補正機能などの充実への要求が高ま
り、振動ジャイロセンサ（以下振動ジャイロと呼ぶ）が注目されている。振動ジャイロは
、水晶などの圧電性単結晶物からなるジャイロ振動片により、振動ジャイロ搭載物の揺れ
や回転などの振動によってジャイロ振動片の一部に発生する電気信号を角速度として検出
し、回転角を算出することによって該搭載物の振動補正量を求め導くのに供する装置であ
る。

ところで、振動ジャイロを搭載した電子機器は、様々な環境下で使用される。特に、車
両制御システムにおいては、幅広い環境温度、即ち高温と低温に曝される。このような苛
酷な使用環境の特定温度領域、例えば高温領域において、振動ジャイロが静止している状
態の所謂０点ジャイロ信号が立ち上がる現象が発生することがあった。このような発振状
態の異常が発生する振動ジャイロは検出信号の０点温度ドリフトが大きくなり、最悪の場
合はセンサとして動作しなくなる虞がある。

従来、振動ジャイロの構造においては、ジャイロ振動片の振動特性を損ねない支持構造
がとられている。例えば、特許文献１には、内側に開口部（空隙）を形成した支持基板（
枠体）に一端が支持され、他端が開口部の内側に向かって形成されたボンディングリード
（ボンディングワイヤ）によりジャイロ振動片（圧電振動片）を支持する構造が提案され
ている。これは、ジャイロ振動片の接合部を、支持基板の開口部にオーバーハングして形
成されたボンディングリードの他端に接合することにより、ジャイロ振動片と支持基板と
が接触しないように浮かせて支持するものである。即ち、オーバーハングさせて形成され
たボンディングリードによってジャイロ振動片を柔軟に支持することにより、ジャイロ振
動片が有する振動特性に対しての支持構造の影響を最小限に抑え、振動量検出特性の劣化
を回避している。

上述した振動ジャイロの特定の温度領域における検出振動の０点温度ドリフトは、支持
構造に存在する共振周波数（固有周波数ともいう。以下同じ）が、ジャイロ振動片の駆動
モードの振動と共振する領域であったときに起こることが突き止められている。
特許文献１の振動ジャイロの構造によれば、ボンディングリードの形状を、その共振周
波数がジャイロ振動片の駆動モードの振動と共振しない範囲内の周波数となるように形成
することにより、振動ジャイロの０点温度ドリフトを回避することを可能としている。

特開２００３−２９４４５０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の振動ジャイロの構造では、フォトリソグラフィなど
により形成されるボンディングリードの製造上の形状ばらつきにより、ボンディングリー
ドの共振周波数が所定範囲外となってしまう可能性があった。また、ジャイロ振動片の駆
動モードの振動も、ジャイロ振動片の製造上の形状ばらつきにより若干シフトすることが
あるので、駆動モードの共振周波数と、接合されるボンディングリードの共振周波数との
結合により０点温度ドリフトを起こす可能性があるという問題があった。
本発明は、上記問題を解消するためになされたものであって、その目的は、検出信号の
０点温度ドリフトを低減した振動ジャイロおよびその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、支持部と、該支持部から直線上に両側へ延在
し且つそれぞれの表面に検出電極を有する一対の検出アームと、支持部から両側へ検出ア
ームに直交する方向に延在する一対の連結アームと、各連結アームの先端部からそれと直
交して両側へ延在し且つそれぞれの表面に駆動電極をそれぞれ有する各一対の駆動アーム
と、を同一平面に備え、各検出電極および各駆動電極にそれぞれ接続された複数の接続用
電極パッドを支持部の表面に形成したジャイロ振動片と、接続用電極パッドに一端部が接
合されるとともに他端部がジャイロ振動片の外側に向かって互いに離反する方向へ延在し
ている複数のボンディングリードと、複数のボンディングリードの他端部を支持する支持
基材とを備える支持基板と、を有する振動ジャイロであって、ボンディングリードが、質
量を変化させることによりボンディングリードの共振周波数を調整するための周波数調整
部を有することを要旨とする。

支持基板のボンディングリードによってジャイロ振動片が支持された振動ジャイロにお
いて、ボンディングリードによる支持構造の共振周波数が、ジャイロ振動片の駆動モード
の振動と共振する範囲内にあると、特定の温度領域において０点ジャイロ信号が急峻に立
ち上がる。このような発振状態の異常が発生する状態の振動ジャイロは、検出信号の０点
温度ドリフトが大きくなって正常な振動検出ができなくなる。このため、ボンディングリ
ードの設計においては、その共振周波数がジャイロ振動片の駆動モードの振動と共振しな
い周波数となるようにボンディングリードの形状が決定されるが、ボンディングリード形
成時の製造ばらつきにより所定の範囲から外れる虞がある。
上述した構成によれば、ジャイロ振動片を支持する支持基板のボンディングリードに、
質量を変化させることによりボンディングリードの共振周波数を調整することが可能な周
波数調整部を有している。これにより、支持基板にジャイロ振動片を搭載した状態で、ジ
ャイロ振動片の駆動振動モードにおいてボンディングリードが共振しない共振周波数とな
るように、ボンディングリードの共振周波数を調整することができる。従って、支持基板
の製造ばらつきによってボンディングリードの共振周波数が設計範囲外となった場合でも
、共振周波数を所定の範囲内に調整することができ、振動検出信号の０点温度ドリフトが
軽減され優れた振動検出が可能な振動ジャイロを提供することができる。

本発明は、周波数調整部は、ボンディングリードの一部を太くした部分であることを特
徴とする。

この構成によれば、ボンディングリードの一部を太くして形成された周波数調整部の一
部を除去することにより、ジャイロ振動片を支持するボンディングリードの支持強度の低
下を抑えてボンディングリードの共振周波数を調整することができる。

本発明では、ボンディングリードの太さの違いは、ボンディングリードのリード幅が異
なることによることが好ましい。

この構成によれば、ボンディングリードの一部の幅広部分が周波数調整部となっている
ので、ジャイロ振動片の支持強度を損なわないようにボンディングリードの幅を確保しな
がら、ボンディングリードの共振周波数を調整することができる。また、支持基板をフォ
トリソグラフィにより製造するときに、フォトマスクのマスクパターンを変更することに
より、比較的容易に、任意の幅にて周波数調整部を形成することができる。これにより、
工程を増やすことなく周波数調整部を有するボンディングリードを備えた支持基板を製造
でき、０点温度ドリフトが軽減された振動ジャイロの支持構造に寄与することができる。

本発明では、ボンディングリードの太さの違いは、ボンディングリードのリード厚が異
なることによる構成としてもよい。

この構成によれば、ボンディングリードの厚めに形成された周波数調整部の一部を除去
することにより、ジャイロ振動片の支持強度の低下を抑えながら、ボンディングリードの
共振周波数を調整することができる。

本発明では、ボンディングリードに屈曲部分が形成され、周波数調整部が屈曲部分に形
成されている構成としてもよい。

この構成によれば、ジャイロ振動片の支持に供するボンディングリードの長さが、屈曲
部分により長くなるので、ジャイロ振動片の振動特性への支持構造の影響が軽減されたジ
ャイロ振動片の柔軟な支持構造に供することができる。さらに、このボンディングリード
の屈曲部分に周波数調整部が形成される。例えば、屈曲部分を一つのコーナー部分とした
略矩形の周波数調整部を形成することにより、屈曲部分によるジャイロ振動片の支持強度
の低下を抑えながら、周波数調整部の質量を変化させてボンディングリードの共振周波数
を調整することができる。

本発明では、ボンディングリードに屈曲部分が形成され、周波数調整部が、屈曲部分と
は異なるストレート部分に形成されている構成としてもよい。

この構成によれば、上述した屈曲部分によるボンディングリードの良好な支持構造が得
られる効果とともに、ストレート部分に幅広に形成された周波数調整部の幅広部分を除去
する際に、周波数調整部以外の部分の変化を防止することができる。例えば、レーザなど
を走査させて周波数調整部の一部を除去する場合に、ボンディングリードのストレート部
分と平行にレーザを走査させることにより、前記ストレート部分のリード幅が変化するの
を防止することができる。従って、ボンディングリードの、ジャイロ振動片の支持に供す
る部分の形状変化による支持強度の低下を防止しながら、ボンディングリードの共振周波
数を調整することができる。

本発明では、周波数調整部に被膜を有することが望ましい。

この構成によれば、周波数の被膜の質量を変化させることにより、ジャイロ振動片の支
持強度への変化を抑えてボンディングリードの共振周波数を調整することができる。

本発明では、被膜が、ボンディングリードより密度の高い材料からなることが望ましい
。

この構成によれば、ボンディングリードと同一材料からなる周波数調整部の質量を変化
させる場合に比して、少ない加工量にてボンディングリードの共振周波数調整をすること
ができ、加工時間が低減するなど、効率的に振動ジャイロを製造できるという効果を奏す
る。

本発明は、支持部と、該支持部から直線上に両側へ延在し且つそれぞれの表面に検出電
極を有する一対の検出アームと、支持部から両側へ検出アームに直交する方向に延在する
一対の連結アームと、各連結アームの先端部からそれと直交して両側へ延在し且つそれぞ
れの表面に駆動電極をそれぞれ有する各一対の駆動アームと、を同一平面に備え、各検出
電極および各駆動電極にそれぞれ接続された複数の接続用電極パッドを支持部の表面に形
成したジャイロ振動片と、接続用電極パッドに一端部が接合されるとともに他端部がジャ
イロ振動片の外側に向かって互いに離反する方向へ延在している複数のボンディングリー
ドと、複数のボンディングリードの他端部を支持する支持基材とを備える支持基板と、を
有し、ボンディングリードが、質量を変化させることによりボンディングリードの共振周
波数を調整するための周波数調整部を有する振動ジャイロの製造方法であって、支持基板
に振動ジャイロを接合した状態で、周波数調整部の質量を変化させてボンディングリード
の共振周波数を調整する工程を含むことを要旨とする。

この構成によれば、ジャイロ振動片を支持する支持基板のボンディングリードに周波数
調整部を有し、この周波数調整部の質量を変化させることによりボンディングリードの共
振周波数を調整する工程を有している。例えば、支持基板にジャイロ振動片を搭載させた
状態で、ボンディングリードによるジャイロ振動片の支持構造の振動周波数を測定し、こ
の測定結果に基づいて周波数調整部の質量を変化させてボンディングリードの共振周波数
を調整することができる。これにより、ジャイロ振動片の駆動振動モードにおいて、ボン
ディングリードが共振を起こさない共振周波数となるように、ボンディングリードの共振
周波数を調整することができるので、振動検出信号の０点温度ドリフトが軽減され、優れ
た振動検出機能を有する振動ジャイロの製造方法を提供することができる。

本発明は、質量の変化が、レーザを用いて周波数調整部の一部を除去することによるこ
とを特徴とする。

この構成によれば、レーザ装置さえ用意すれば、工程をほとんど増やすことなく、比較
的簡便な工程で周波数調整部の一部を除去してボンディングリードの共振周波数を調整す
ることができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる振動ジャイロの第１の実施形態について図面に従って説明する。

図１（ａ）は、本実施形態の振動ジャイロ３０を説明する平面図であり、同図（ｂ）は
、図１（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。なお、図１（ａ）では、説明の便宜上、回路部４
０と、振動ジャイロ３０の上部を覆っている蓋体の図示を省略している。また、図２は、
振動ジャイロ３０内に形成される回路部４０の平面図である。

（振動ジャイロ）
まず、振動ジャイロ３０の全体構成を説明する。
振動ジャイロ３０は、段差を有する凹部が形成されたパッケージ容器１５０の凹底部分
に接合されたＩＣ１００と、ＩＣ１００の上方に固定された支持基板５０に支持されたジ
ャイロ振動片１とを有している。パッケージ容器１５０の上面には蓋体１６０が接合され
てパッケージ容器１５０の上面開口が封鎖され、ＩＣ１００とジャイロ振動片１とが、パ
ッケージ容器１５０の内部に気密に封止されている。

セラミック等で形成されたパッケージ容器１５０は、平板状の第一層１１０と、開口部
の大きさが異なる矩形環状の第二層１２０、第三層１３０、第四層１４０とがこの順に重
ねて形成されることにより、段差を有する凹部が形成されている。また、第一層１１０上
面の略中央にはＡｕ（金）などの金属からなるダイパッド１１１が形成され、底面には複
数の外部接続電極１１２が形成されている。また、第二層１２０の上面には、ＩＣと接続
される複数の回路接続電極１２１が形成され、さらに、第三層１３０の段差上には、後述
する支持基板５０に接続するための複数の振動子接続電極１３７ａ〜１３７ｆが形成され
ている。なお、回路接続電極１２１、振動子接続電極１３７ａ〜１３７ｆ、および外部接
続電極１１２は、図示しない内部配線やスルーホールにより、回路配線を形成するように
接続されている。

パッケージ容器１５０の凹部の凹底部分のダイパッド１１１上には、ＩＣ１００が銀ペ
ーストなどの導電性接着剤（図示せず）などにより接着固定されている。ＩＣ１００の上
面に有する複数のパッドと、対応する回路接続電極１２１とは、ボンディングワイヤ１０
５により接続され、回路部４０が形成されている。

パッケージ容器１５０の第三層１３０の振動子接続電極１３７ａ〜１３７ｆには、対応
する外部端子５７ａ〜５７ｆ（図５を参照）が位置合わせされた支持基板５０が、基材５
１の配線パターン形成面を下側にして、銀ペーストなどの導電性接着材１９０で接着固定
されている。支持基板５０の基材５１の中央部には略直方形の開口部（デバイスホール）
５２が形成されている。また、支持基板５０に備えられた複数のボンディングリード（イ
ンナーリード）５５ａ〜５５ｆは、基材５１の開口部５２を挟んで対面する二辺の裏側（
パターン形成面）に基端部が保持され、先端部が開口部５２の中央に向かってオーバーハ
ングして形成されている。また、ボンディングリード５５ａ〜５５ｆのうち、ボンディン
グリード５５ａ〜５５ｄのオーバーハングされた部分の所定の位置に、他の部分よりも幅
が広く形成された周波数調整部６０ａ〜６０ｄがそれぞれ形成されている。ボンディング
リード５５ａ〜５５ｆのそれぞれは、基材５１の周辺部に向けて延長されていて、基材５
１の周辺部に形成された外部端子５７ａ〜５７ｆに接続されている。

なお、本実施形態では、パッケージ容器１５０の第三層１３０の段差上に形成された振
動子接続電極１３７ａ〜１３７ｆに、支持基板５０のパターン形成面を下向きにして接着
固定される構成としたが、これに限らない。例えば導電性接着剤１９０の塗布位置を工夫
して、振動子接続電極１３７ａ〜１３７ｆと、対応する外部端子５７ａ〜５７ｆとにそれ
ぞれ接触させるようにすれば、パターン形成面を上向きにして固着する構成としてもよい
。

ボンディングリード５５ａ〜５５ｆのそれぞれは、開口部５２の中心方向に向かって一
旦斜め上方に折り曲げられてから、さらに先端側で再び水平に折り曲げられている。
水平に折り曲げられたボンディングリード５５ａ〜５５ｆの各先端部の上面は、ジャイ
ロ振動片１の支持部２に形成された対応する接続用電極パッド１５と接合されて、それぞ
れが電気的に接続されている。従って、ジャイロ振動片１は、その下面（裏面）が各接続
用電極パッド１５以外がボンディングリード５５ａ〜５５ｆと接触しない状態に支持され
ている。しかも、ボンディングリード５５ａ〜５５ｆが、基材５１から離間する側へ折り
曲げられているので、ジャイロ振動片１は基材５１と接触しない状態で支持される構造と
なっている。

（回路部）
ここで、図１で図示を省略した回路部４０について、図面に従って説明する。
図２は、回路部４０を説明する平面図である。

パッケージ容器１５０の凹部の凹底部分となる第一層１１０上面に形成されたダイパッ
ド１１１上には、振動ジャイロ３０の駆動回路や検出回路などの集積回路が形成されたＩ
Ｃ１００がＡｇ（銀）ペーストなどの導電性接着剤（図示せず）などにより接着固定され
ている。ＩＣ１００の上面には複数のパッド１０１が形成されていて、パッケージ容器１
５０の第二層１２０の段差上にパッド１０１に対応させて形成された複数の回路接続電極
１２１とが、ボンディングワイヤ１０５によりワイヤボンディングされて接続されている
。
なお、図２におけるパッケージ容器１５０の第三層１３０の段差上に形成された振動子
接続端子１３７ａ〜１３７ｆ上に、後述する支持基板５０の外部端子５７ａ〜５７ｆ（図
５を参照）が位置合わせされて接続される。また、パッケージ容器１５０の最上部となる
第四層１４０の上面に有するシームリングなどの接合材１５９により、蓋体１６０が接合
される。

（支持基板）
次に、支持基板５０について、ボンディングリード５５ａ〜５５ｆの形状を中心に図面
に従って詳細に説明する。
図５は、支持基板５０を説明する平面図である。なお、図１（ａ）において、支持基板
５０を、パターン形成面を下向きしてパッケージ容器１５０に接合された状態を図示した
が、図５ではパターン形成面側を説明する平面図として説明する。また、図６は、ボンデ
ィングリードに形成された周波数調整部を説明する図であり、（ａ）は図５のａ−ａ線断
面図、（ｂ）は平面図である。なお、図６（ｂ）では、後述する周波数調整方法にて形成
される溝状のレーザ痕２００が付いた状態を図示している。

支持基板５０は、本実施形態では、従来より知られるＴＡＢ（Tape Automated Bonding
）実装用の基板を用いている。
支持基板５０は、上面に図示しない接着剤層を有し、ポリイミドなどの可曉性樹脂から
なるフープ状の基材に等間隔に形成する。まず、フープ上の基材にプレス加工によって開
口部５２を形成して基材５１を得てから、接着剤層を接着剤としてＣｕ（銅）箔などの配
線用金属箔を貼り合わせる。そして、フォトリソグラフィーによりボンディングリード５
５ａ〜５５ｆ等の電極パターンを形成する。このとき、開口部５２側のＣｕ（銅）箔にエ
ッチングレジストを塗布した状態でエッチングすることにより、ボンディングリード５５
ａ〜５５ｆが形成され、その後エッチングレジストを剥離する。従って、ボンディングリ
ード５５ａ〜５５ｆは、基材５１上に接着剤層によって保持されながら開口部５２の中央
側に向かって延出された、いわゆるオーバーハング構造にて形成される。

なお、ボンディングリード５５ａ〜５５ｆの厚み、即ち基材５１に貼り合わせるＣｕ（
銅）箔の厚みは、支持するジャイロ振動片１の大きさや重さなどに応じて選定可能であり
、例えば１０〜４０μｍのＣｕ（銅）箔範囲のＣｕ（銅）箔が適宜に使用される。また、
ボンディングリードを形成する電極用金属箔の種類は、エッチングによりパターン形成可
能な金属であればＣｕ（銅）箔以外でもよく、例えばＡｕ（金）やＡｌ（アルミニウム）
などを用いてもよい。

複数のボンディングリード５５ａ〜５５ｆは、支持基板５０の長辺側の対向する二辺の
方向から、開口部５２の図示しない仮想の中心点に対して点対称となる３つの対をなして
いる。また、複数のボンディングリード５５ａ〜５５ｆは、開口部５２を短辺方向に二等
分する仮想の中心線（図示せず）に対して線対称となっている。本実施形態では、ボンデ
ィングリード５５ａと５５ｂ、５５ｃと５５ｄ、そして５５ｅと５５ｆがそれぞれ開口部
５２の仮想の中心点に対して点対称な対をなして、開口部５２上で対面する先端部間に所
定の間隙を設けて３対形成されている。

前記３対のボンディングリード５５ａ〜５５ｆのうち、真中に位置する一対のボンディ
ングリード５５ｅ，５５ｆは、他の二対のボンディングリード５５ａ，５５ｂ及び５５ｃ
，５５ｄよりも太い幅にて真直ぐに形成されている。
一方、二対のボンディングリード５５ａ，５５ｂ及び５５ｃ，５５ｄのそれぞれは、基
材５１上から開口部５２の中央に向かう途中で、一旦隣接するボンディングリード５５ｅ
または５５ｆ側に略直角に屈曲して延びてから、再び開口部５２の中央側に略直角に屈曲
して開口部５２の中央側に向かって延びている。これらボンディングリード５５ａ，５５
ｂ及び５５ｃ，５５ｄそれぞれの二箇所の屈曲部分のうち、基材５１側の屈曲部分には、
屈曲部分を一つのコーナー部とした略矩形の周波数調整部６０ａ〜６０ｄが形成されてい
る。このとき、周波数調整部６０ａ〜６０ｄを有するボンディングリード５５ａ〜５５ｄ
は、ジャイロ振動片１の振動モードにおける振動と共振しない範囲の周波数よりも、若干
大きめの共振周波数となるように形成されている。

各ボンディングリード５５ａ〜５５ｆのそれぞれの先端部分は、前記ジャイロ振動片１
の複数の接続用電極パッド１５のそれぞれと対応する位置に合わせて形成されている。

開口部５２にオーバーハングしている部分のボンディングリード５５ａ〜５５ｆは、基
材５１近傍で幅が広く形成され、そのまま基材５１上に配線されて、基材５１の周辺部の
外部端子５７ａ〜５７ｆに接続されている。これにより、ボンディングリード５５ａ〜５
５ｆは基材５１との接着面積が大きくとれて密着力が向上するとともに、オーバーハング
部の根元のエッチング細りなどによるリード強度低下が回避される。

Ｃｕ（銅）箔をパターニングすることにより支持基板５０に形成されたボンディングリ
ード５５ａ〜５５ｆ、外部端子５７ａ〜５７ｆ、およびそれらを接続するＣｕ（銅）配線
上には、バリア層としてのＮｉ（ニッケル）めっきを介してＡｕ（金）めっきが施されて
いる。また、図６（ａ）に周波数調整部５５ａを代表例として図示すように、周波数調整
部６０ａ〜６０ｆの前記Ａｕ（金）めっき上には、めっき、スパッタ、あるいは蒸着によ
り、Ａｕ（金）めっきに比して厚めのＡｕ（金）がさらに積層されている。なお、周波数
調整部６０ａ〜６０ｆのＡｕ（金）めっき上に積層させる金属はＡｕ（金）に限らなくて
もよいが、Ａｕ（金）のようになるべく密度の高い金属を積層させることが望ましい。

なお、ボンディングリード５５ａ〜５５ｆの、ジャイロ振動片１との接合部となる各先
端部分に、Ａｕ（金）を厚付けする構成としてもよい。これにより、ジャイロ振動片１の
接続用電極パッド１５に接合用金属を形成しなくても、ボンディングリード５５ａ〜５５
ｆと接合することができる。このボンディングリード５５ａ〜５５ｆの各先端部分に厚付
けするＡｕ（金）は、上記した周波数調整部６０ａ〜６０ｄ上に厚めに積層させるＡｕ（
金）と同時に形成することにより、工程を増やすことなく形成することができる。

（ジャイロ振動片）
次に、ジャイロ振動片１の構成および動作原理について、図面を用いて詳細に説明する
。
図３は、ジャイロ振動片１の駆動振動モードの振動を模式的に説明する平面図であり、
図４は、ジャイロ振動片１の検出振動モードの振動を模式的に説明する平面図である。な
お、図３、及び図４については、振動形態をわかりやすく説明する便宜上、振動部分を動
作の基点などで二つに分け、それぞれの符号にＡ，ＢまたはＣ，Ｄを付している。また、
図４では、図３と同じ構成部分は同じ符号を付して説明を省略する。

まず、ジャイロ振動片１の構成について、図３を用いて説明する。
振動ジャイロ３０に用いられるジャイロ振動片１は、従来知られた駆動モード、検出モ
ード、及びスプリアスモードの３つのモードで動作すべく、駆動モードに供する第一の駆
動アーム４Ａ，４Ｂ及び第二の駆動アーム４Ｃ，４Ｄと、検出モードに供する検出アーム
３Ａ，３Ｂと、連結アーム１２Ａ，１２Ｂと、支持部２とを有している。

一対の連結アーム１２Ａ，１２Ｂは、四角板状を有する支持部２の両側面（図３におい
ては上下の端面）中央箇所からそれぞれの軸線が一致するようにそれぞれ反対方向に真っ
直ぐ延出している。連結アーム１２Ａの一端は第一の駆動アーム４Ａ，４Ｂの延在方向中
心位置に接続されており、一方、連結アーム１２Ｂの一端は第二の駆動アーム４Ｃ，４Ｄ
の延在方向中心位置に接続されている。第一の駆動アーム４Ａ，４Ｂと第二の駆動アーム
４Ｃ，４Ｄの各主面には、それぞれ細長い溝が形成されて横断面形状が略Ｈ字状となって
おり、溝内に駆動電極９が形成されている。また、第一の駆動アーム４Ａ，４Ｂと第二の
駆動アーム４Ｃ，４Ｄの各先端にはそれぞれ幅を広く形成された重量部５Ａ〜５Ｄが設け
られている。

検出アーム３Ａ，３Ｂは、支持部２の中心をその軸線が通るように、支持部２の両側面
（図３においては左右の端面）中央箇所から真っ直ぐ延出している。また、検出アーム３
Ａ，３Ｂの各主面には、それぞれ細長い溝が形成されて横断面形状が略Ｈ字状となってお
り、溝内に検出電極１０が形成されている。支持部２は、連結アーム１２Ａ，１２Ｂと検
出アーム３Ａ，３Ｂとの接続点を含む所定の面積を有する板状部であり、ジャイロ振動片
１を支持基板５０で支持する支持部（基部）となっている。また、支持部２の図中裏面側
には、支持基板５０のボンディングリード５５ａ〜５５ｆと対応する複数の電極接続用電
極パッド１５が設けられている。検出アーム３Ａ，３Ｂの各先端にはそれぞれ幅を広く形
成された重量部６Ａ，６Ｂ設けられており、各重量部５Ａ〜５Ｄ主面の略中央に貫通孔８
が形成されている。

次に、ジャイロ振動片１の動作原理について説明する。
図３には駆動モードの振動を示す。振動ジャイロ１駆動時には、第一の駆動アーム４Ａ
，４Ｂ及び第二の駆動アーム４Ｃ，４Ｄは、それぞれ支持部２への付け根１１を中心とし
て矢印Ａの方向への屈曲振動を所定の周波数で繰り返している。このとき、第一の駆動ア
ーム４Ａ，４Ｂと第二の駆動アーム４Ｃ，４Ｄとが、ジャイロ振動片１の重心を通る連結
アーム１２Ａ，１２Ｂの仮想の中心線（図示せず）を軸とした線対称の振動を行っている
ので、連結アーム１２Ａ，１２Ｂ及び検出アーム３Ａ，３Ｂは、ほとんど振動しない。
この状態で、ジャイロ振動片１を、ジャイロ振動片１に略垂直に延びる回転軸Ｚの周り
に回転させると、図４に示すように、連結アーム１２Ａ，１２Ｂが支持部２への付け根２
ａを中心として、矢印Ｂのように屈曲振動する。その反作用によって、検出アーム３Ａ，
３Ｂのそれぞれが、支持部２の付け根３ａを中心として、矢印Ｃのように屈曲振動する。
このような検出アーム３Ａ，３Ｂによる検出振動において発生した電気信号に基づいて、
Ｚ軸を中心とする回転角速度を算出する。

（振動ジャイロの製造方法）
次に、本実施形態の振動ジャイロ３０の製造方法について説明する。

振動ジャイロ３０の製造においては、まず、図２に示す回路部４０を形成する。
パッケージ容器１５０の凹部の凹底部分上面に形成されたダイパッド１１１に、Ａｇ（
銀）ペーストなどの導電性接着剤（図示せず）を塗布してから、ＩＣ１００を接着固定す
る。そして、ワイヤボンディングにより、ＩＣ１００の上面に形成された複数のパッド１
０１と、対応するパッケージ容器１５０の回路接続電極１２１とをボンディングワイヤ１
０５により接続して、回路部４０を得る。

回路部４０を形成するのに併せて、フォトリソグラフィおよびめっきなどの工程を経て
製造された支持基板５０に、ジャイロ振動片１を接合する。
まず、ジャイロ振動片１の接続用電極パッド１５と、それぞれに対応する支持基板５０
の各ボンディングリード５５ａ〜５５ｆとを位置合わせする。この状態で、所定温度の熱
圧着ツールを所定の圧力で圧しつけることで一括して接合する、所謂ギャングボンディン
グ（Gang Bonding）を行なう。このときの熱と圧力の作用によって、それぞれ対応する各
接続用電極パッド１５と各ボンディングリード５５ａ〜５５ｆのそれぞれの表層のＡｕ（
金）同士が、所定の機械的強度をもって金属接合される。

また、ギャングボンディングするときのジャイロ振動片１の高さと、支持基板５０の高
さとを調整することによって、ボンディングリード５５ａ〜５５ｆの厚み方向の屈曲形状
を制御して形成する（図１（ｂ）を参照）。これにより、ジャイロ振動片１の下面が支持
基板５０と接触しないように所定の隙間を形成することができる。

なお、本実施形態では、ボンディングリード５５ａ〜５５ｆの表層にＡｕ（金）めっき
を施し、ジャイロ振動片１のＡｕ（金）からなる接続用電極パッド１５とを、ギャングボ
ンディング法によって金属接合させて接合する構成としたが、これに限定されない。例え
ば、Ａｕ（金）とＳｎ（錫）の共晶現象をもって接合するなど、所定の接合強度を持って
電気的に接続できれば、各ボンディングリード５５ａ〜５５ｆに施すめっき金属及び接続
用電極パッド１５の金属材料には、Ｓｎ（錫）、Ｎｉ（ニッケル）、半田合金など他の金
属を接合金属として用いてもよい。また、ギャングボンディング法による金属接合以外に
も、例えば導電性接着剤などを用いた他の接合方法を利用することも可能である。

次に、上述した方法によりジャイロ振動片１を接合した支持基板５０を、回路部４０を
形成した上方に接合する。まず、パッケージ容器１５０の第三層１３０の段差上に形成さ
れた振動子接続電極１３７ａ〜１３７ｆに、Ａｇ（銀）ペーストなどの導電性接着剤１９
０を所定量塗布する。そして、接続電極１３７ａ〜１３７ｆにそれぞれ対応する外部電極
５７ａ〜５７ａ（図５を参照）を位置合わせして支持基板５０を仮止めし、導電性接着剤
１９０を固化させて接着固定する。

このように、パッケージ容器１５０内部にジャイロ振動片１が接合された支持基板５０
を搭載した後に、ジャイロ振動片１の測定感度を良好にするために特性調整を実施するこ
とが望ましい。これは、ウェットエッチングなどによるジャイロ振動片１の製造バラツキ
により、駆動アーム４Ａ〜４Ｄと検出アーム３Ａ，３Ｂとの間の振動周波数の差（離調周
波数）を適正な値に調整するために行なわれる。
具体的には、検出アーム３Ａ，３Ｂに形成されている重量部６Ａ，６Ｂの双方またはど
ちらか一方から質量を除去する加工を行ない、検出アーム３Ａ，３Ｂの固有共振周波数を
変化させることにより行なう。なお、重量部６Ａ，６Ｂから質量を除去する加工は、一例
としてレーザを照射することによって重量部６Ａ，６Ｂを溶融、蒸発させる方法を用いる
。

次に、ジャイロ振動片１を支持した状態の各ボンディングリード５５ａ〜５５ｆのうち
、周波数調整部６０ａ〜６０ｄを形成したボンディングリード５５ａ〜５５ｄの共振周波
数の調整を行なう。まず、ジャイロ振動片１に駆動電圧を印加して駆動モードの振動をさ
せた状態で、レーザドップラ微小振動計を用いてボンディングリード５５ａ〜５５ｄの振
動周波数を測定する。なお、レーザドップラ微小振動計は、数１０μｍの比較的小さな計
測面積（レーザ照射面積）で非接触にて周波数測定ができ、本実施形態の好適な周波数測
定手段とされるが、これに限らず、他の周波数測定手段を用いてもよい。

次に、レーザドップラ微小振動計によるボンディングリード５５ａ〜５５ｄの振動周波
数測定結果に基づいて、レーザにより周波数調整部６０ａ〜６０ｄの一部を除去すること
により各ボンディングリード５５ａ〜５５ｄの共振周波数を所定の範囲内に調整する。こ
こで、共振周波数の所定の範囲内とは、ジャイロ振動片１の駆動モードの振動と共振しな
い範囲の共振周波数を指す。本実施形態では、周波数調整部６０ａ〜６０ｄを有する各ボ
ンディングリード５５ａ〜５５ｄのそれぞれの固定周波数が、所定の範囲よりも若干大き
めに設計されているので、周波数調整部６０ａ〜６０ｄの一部を除去して共振周波数を低
下させることにより周波数調整を行なう。図６（ｂ）は、レーザにより周波数調整部６０
ａの一部をレーザにより除去してレーザ痕２００が形成されることにより周波数調整を行
なったボンディングリード５５ａの例を示した平面図である。

本実施形態では、ボンディングリード５５ａ〜５５ｄの振動周波数測定結果に基づいて
周波数調整部６０ａ〜６０ｄの一部を所定量除去し、その後、周波数測定を実施する工程
を、振動周波数が所定の範囲に入るまで繰り返す。なお、これに限らず、ボンディングリ
ードの振動周波数が所定の範囲になるように、周波数測定値を確認しながら周波数調整部
を除去していく方法とすることも可能である。

次に、図１（ｂ）のようにＩＣ１００および支持基板５０に支持されたジャイロ振動片
１が接合されたパッケージ容器１５０内部を洗浄する。
そして、パッケージ容器１５０の上面開口を塞ぐように、シームリングなどの接合材１
５９を介して蓋体１６０を位置決めして仮固定し、シーム溶接することなどにより蓋体１
６０を固定して、パッケージ内部を気密に封止し、一連の振動ジャイロ３０の製造工程を
終了する。

次に、上記実施形態の効果を以下に記載する。

（１）上記実施形態では、ジャイロ振動片１を、支持基板５０にオーバーハングさせて
形成された複数のボンディングリード５５ａ〜５５ｆにより支持する構造において、ボン
ディングリード５５ａ〜５５ｄのそれぞれに、他の部分よりも幅を広くした周波数調整部
６０ａ〜６０ｄを形成した。この、周波数調整部６０ａ〜６０ｄを有するボンディングリ
ード５５ａ〜５５ｄは、ジャイロ振動片１の駆動モードにおける振動と共振しない周波数
よりも若干大きめに形成した。これにより、周波数調整部６０ａ〜６０ｄの一部を除去す
ることにより、ボンディングリード５５ａ〜５５ｄの共振周波数を調整できる構成とした
。

上記構成によれば、支持基板５０にジャイロ振動片１を搭載した状態で、ジャイロ振動
片１の駆動振動モードにおいてボンディングリード５５ａ〜５５ｄが共振しない共振周波
数となるように、ボンディングリード５５ａ〜５５ｄの共振周波数を調整することができ
る。従って、ジャイロ振動片１の駆動モードにおける振動と共振しないように、ボンディ
ングリード５５ａ〜５５ｄの共振周波数を調整することができるので、振動検出信号の０
点温度ドリフトが軽減された振動ジャイロ３０を提供することができる。

（２）上記実施形態では、周波数調整部６０ａ〜６０ｄは、ボンディングリード５５ａ
〜５５ｄの屈曲部分に形成され、この屈曲部分を一つのコーナー部とした略矩形の幅広部
分である構成とした。

この構成によれば、ジャイロ振動片１の支持に供するボンディングリード５５ａ〜５５
ｄの長さが、屈曲部分により長くなるので、ジャイロ振動片１の振動特性への支持構造の
影響が軽減されたジャイロ振動片１の柔軟な支持構造に供することができる。さらに、こ
のボンディングリード５５ａ〜５５ｄの屈曲部分を一つのコーナー部分とした略矩形の周
波数調整部６０ａ〜６０ｄが形成されているので、屈曲部分によるジャイロ振動片１の支
持強度の低下を抑えながら、周波数調整部６０ａ〜６０ｄの質量を変化させてボンディン
グリード５５ａ〜５５ｄの共振周波数を調整することができる。

（３）上記実施形態では、周波数調整部６０ａ〜６０ｄに、ボンディングリード５５ａ
〜５５ｆの基材であるＣｕ（銅）より密度が高いＡｕ（金）の被膜が形成された構成とし
た。

この構成によれば、ボンディングリード５５ａ〜５５ｆの基材であるＣｕ（銅）をその
まま周波数調整部６０ａ〜６０ｄとした場合に比して、少ない除去量にてボンディングリ
ード５５ａ〜５５ｄの共振周波数を顕著に変化させて調整することができる。これにより
、周波数調整作業時間が短縮し、効率的に振動ジャイロ３０を製造することができる。

（４）上記実施形態では、ボンディングリード５５ａ〜５５ｆによりジャイロ振動片１
を支持した状態で、周波数調整部６０ａ〜６０ｄを有するボンディングリード５５ａ〜５
５ｄの振動周波数を測定した。そして、振動周波数測定結果に基づいて周波数調整部６０
ａ〜６０ｄの除去量を算定し、周波数調整を行なう構成とした。

この構成によれば、製造された振動ジャイロ３０の、ジャイロ振動片１およびボンディ
ングリード５５ａ〜５５ｆによる支持構造におけるボンディングリード５５ａ〜５５ｄの
振動周波数の実測値に基づいて、周波数調整を行なえる。これにより、ジャイロ振動片１
やボンディングリード５５ａ〜５５ｆの製造ばらつきの大きさに関係なく、ボンディング
リード５５ａ〜５５ｄの周波数を、ジャイロ振動片１の駆動モードにおける振動と共振し
ないように調整することができる。従って、振動検出信号の０点温度ドリフトが軽減され
、優れた振動検出機能を有する振動ジャイロ３０の製造方法を提供することができる。

（５）上記実施形態では、ボンディングリード６０ａ〜６０ｄの共振周波数を調整する
工程で、周波数調整部６０ａ〜６０ｄの一部をレーザにより除去する構成とした。

この構成によれば、レーザ装置さえ用意すれば、工程をほとんど増やすことなく、比較
的簡便な工程でボンディングリード５５ａ〜５５ｄの共振周波数を調整することができる
。

（６）上記実施形態では、ジャイロ振動片１と、支持基板５０の各ボンディングリード
５５ａ〜５５ｆとを、ギャングボンディング法により接合するＴＡＢ実装方式を用いた。

この構成によれば、支持基板５０が等間隔で形成されたフープ状の支持基板リールによ
り、リールトゥリール（Reel to reel）で連続して支持基板へのジャイロ振動片１の接合
ができるため、生産性に優れた効率的な振動ジャイロの生産が可能となる。

（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、支持基板５０の周波数調整部６０ａ〜６０ｄを、ボンディン
グリード５５ａ〜５５ｄの屈曲部分に、該屈曲部分を一つのコーナー部とした略矩形の幅
広部分として形成した。これに対して、この第二の実施形態では、各ボンディングリード
５５ａ〜５５ｄの屈曲部分以外のストレート部分に形成する例を図面に沿って説明する。

図７は、第２の実施形態の支持基板８０を説明する平面図であり、図８は、支持基板８
０の周波数調整部の一部をレーザにより除去した一例を説明する図７の部分拡大平面図で
ある。なお、第２の実施形態における支持基板８０の構成のうち、第１の実施形態の支持
基板５０と同一の構成については同一符号を付して説明を省略する。

図７において、支持基板８０は、基材５１上に一端が支持され、他端が基材５１の略中
央に形成された開口部５２の中央に向かってオーバーハングさせて形成されたボンディン
グリード６５ａ〜６５ｆを有している。ボンディングリード６５ａ〜６５ｆは、基材５１
の長辺側の対向する二辺の方向から、開口部５２の図示しない仮想の中心点に対して点対
称となる３つの対をなしている。また、ボンディングリード６５ａ〜６５ｆは、開口部５
２を短辺方向に二等分する仮想の中心線に対して線対称となっている。

３対のボンディングリード６５ａ〜６５ｆのうち、真中に位置する一対のボンディング
リード６５ｅ，６５ｆは、開口部５２の中央に向かってそれぞれ真直ぐに形成されている
。
一方、他の二対のボンディングリード６５ａ，６５ｂ及び６５ｃ，６５ｄのそれぞれは
、基材５１上から開口部５２の中央に向かう途中で、一旦隣接するボンディングリード６
５ｅまたは６５ｆ側に略直角に屈曲して延びてから、再び開口部５２の中央側に略直角に
屈曲して開口部５２の中央側に向かって延びている。これらボンディングリード６５ａ，
６５ｂ及び６５ｃ，６５ｄそれぞれの二箇所の屈曲部分のうち、先端側の屈曲部から先端
部に向けてのストレート部分には、該ストレート部分より幅が広く形成された周波数調整
部７０ａ〜７０ｄが設けられている。

上記のように形成された第２の実施形態の周波数調整部７０ａ〜７０ｄの一部をレーザ
により除去して、ボンディングリード６５ａ〜６５ｄそれぞれの共振周波数を調整した状
態を、図８に示す。図８では、周波数調整部７０ａを有するボンディングリード６５ａを
代表例として図示している。周波数調整部７０ａの一部をレーザにより除去することによ
り形成されたレーザ痕２００は、ボンディングリード６５ａのストレート部分と平行な図
中のレーザ走査方向にレーザを走査させることにより形成されている。

この構成によれば、レーザにより周波数調整部７０ａ〜７０ｄの一部を除去してボンデ
ィングリード６５ａ〜６５ｄの共振周波数を調整するときに、ボンディングリード６５ａ
〜６５ｄのストレート部分と平行に走査させている。これにより、レーザの走査がオーバ
ーランした場合でも、ボンディングリード６５ａ〜６５ｄの周波数調整部７０ａ〜７０ｄ
以外の部分にレーザが照射されてしまう危険性が軽減する。したがって、ジャイロ振動片
１の支持強度の低下を防止しながら、ボンディングリード６５ａ〜６５ｄの固定周波数の
調整を行なうことができる。

（ａ）は、第１の実施形態の振動ジャイロを説明する平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図。 振動ジャイロ内に形成される回路部の平面図。 ジャイロ振動片およびその駆動振動モードの振動を模式的に説明する平面図。 ジャイロ振動片の検出振動モードの振動を模式的に説明する平面図。 第１の実施形態に係る支持基板を説明する平面図。 （ａ）は、支持基板の周波数調整部を説明する図５のａ−ａ線断面図、（ｂ）は、周波数調整された状態の周波数調整部の一例を説明する（ａ）の平面図。 第２の実施形態の支持基板を説明する平面図。 第２の実施形態の支持基板が周波数調整された状態の一例を説明する図７の部分拡大平面図。

符号の説明

１…ジャイロ振動片、２…支持部、３Ａ，３Ｂ…検出アーム、４Ａ，４Ｂ…第一の駆動
アーム、４Ｃ，４Ｄ…第二の駆動アーム、９…駆動電極、１０…検出電極、１２Ａ，１２
Ｂ…連結アーム、１５…接続用電極パッド、３０…振動ジャイロ、４０…回路部、５０，
８０…支持基板、５１…基材、５２…開口部、５５ａ〜５５ｆ、６５ａ〜６５ｆ…ボンデ
ィングリード、６０ａ〜６０ｄ、７０ａ〜７０ｄ…周波数調整部、１００…ＩＣ、１０１
…パッド、１０５…ボンディングワイヤ、１１０…第一層、１１１…ダイパッド、１１２
…外部接続電極、１２０…第二層、１２１…回路接続電極、１３０…第三層、１３７ａ〜
１３７ｆ…振動子接続電極、１４０…第四層、１５０…パッケージ容器、１５９…接合材
、１６０…蓋体、１９０…導電性接着剤、２００…レーザ痕。

Claims (10)

1. 支持部と、前記支持部から直線上に両側へ延在し且つそれぞれの表面に検出電極を有す
   る一対の検出アームと、前記支持部から両側へ前記検出アームに直交する方向に延在する
   一対の連結アームと、前記各連結アームの先端部からそれと直交して両側へ延在し且つそ
   れぞれの表面に駆動電極をそれぞれ有する各一対の駆動アームと、を同一平面に備え、前
   記各検出電極および各駆動電極にそれぞれ接続された複数の接続用電極パッドを支持部の
   表面に形成したジャイロ振動片と、
   前記接続用電極パッドに一端部が接合されるとともに他端部が前記ジャイロ振動片の外
   側に向かって互いに離反する方向へ延在している複数のボンディングリードと、前記ボン
   ディングリードの他端部を支持する支持基材とを備える支持基板と、を有する振動ジャイ
   ロであって、
   前記ボンディングリードが、質量を変化させることにより前記ボンディングリードの共
   振周波数を調整するための周波数調整部を有することを特徴とする振動ジャイロ。
2. 請求項１に記載の振動ジャイロにおいて、
   前記周波数調整部は、前記ボンディングリードの一部を太くした部分であることを特徴
   とする振動ジャイロ。
3. 請求項２に記載の振動ジャイロにおいて、
   前記ボンディングリードの太さの違いは、前記ボンディングリードのリード幅が異なる
   ことによることを特徴とする振動ジャイロ。
4. 請求項２に記載の振動ジャイロにおいて、
   前記ボンディングリードの太さの違いは、前記ボンディングリードのリード厚が異なる
   ことによることを特徴とする振動ジャイロ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の振動ジャイロにおいて、
   前記ボンディングリードに屈曲部分が形成され、
   前記周波数調整部が前記屈曲部分に形成されていることを特徴とする振動ジャイロ。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の振動ジャイロにおいて、
   前記ボンディングリードに屈曲部分が形成され、
   前記周波数調整部が、前記屈曲部分と異なるストレート部分に形成されていることを特
   徴とする振動ジャイロ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の振動ジャイロにおいて、
   前記周波数調整部に被膜を有することを特徴とする振動ジャイロ。
8. 請求項７に記載の振動ジャイロにおいて、
   前記被膜が、前記ボンディングリードより密度の高い材料からなることを特徴とする振
   動ジャイロ。
9. 支持部と、前記支持部から直線上に両側へ延在し且つそれぞれの表面に検出電極を有す
   る一対の検出アームと、前記支持部から両側へ前記検出アームに直交する方向に延在する
   一対の連結アームと、前記各連結アームの先端部からそれと直交して両側へ延在し且つそ
   れぞれの表面に駆動電極をそれぞれ有する各一対の駆動アームと、を同一平面に備え、前
   記各検出電極および各駆動電極にそれぞれ接続された複数の接続用電極パッドを支持部の
   表面に形成したジャイロ振動片と、
   前記接続用電極パッドに一端部が接合されるとともに他端部が前記ジャイロ振動片の外
   側に向かって互いに離反する方向へ延在している複数のボンディングリードと、前記複数
   のボンディングリードの他端部を支持する支持基材とを備える支持基板と、を有し、前記
   ボンディングリードが、質量を変化させることにより前記ボンディングリードの共振周波
   数を調整するための周波数調整部を有する振動ジャイロの製造方法であって、
   前記支持基板に前記振動ジャイロを接合した状態で、前記周波数調整部の質量を変化さ
   せることにより前記ボンディングリードの共振周波数を調整する工程を含むことを特徴と
   する振動ジャイロの製造方法。
10. 請求項９に記載の振動ジャイロの製造方法において、
    前記質量の変化が、レーザを用いて前記周波数調整部の一部を除去することによること
    を特徴とする振動ジャイロの製造方法。

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