JP2513280B2 - Mechanical filter - Google Patents

Mechanical filter

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JP2513280B2
JP2513280B2 JP63204442A JP20444288A JP2513280B2 JP 2513280 B2 JP2513280 B2 JP 2513280B2 JP 63204442 A JP63204442 A JP 63204442A JP 20444288 A JP20444288 A JP 20444288A JP 2513280 B2 JP2513280 B2 JP 2513280B2
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oscillator
vibrator
silicon
substrate
vibration
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秀樹 桑山
謹爾 原田
恭一 池田
小林  隆
哲也 渡辺
直 西川
隆司 吉田
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、シリコン基板に形成した振動梁を利用し
た、メカニカルフィルターに関するものである。
The present invention relates to a mechanical filter using a vibrating beam formed on a silicon substrate.

<従来の技術> 第5図〜第7図は従来より一般に使用されている従来
例の構成説明図である。
<Prior Art> FIGS. 5 to 7 are explanatory views of a configuration of a conventional example which is generally used from the prior art.

第5図は原理的構成説明図、第6図は第5図のA−A
断面図、第7図(A)、(B)は第5図を電気回路で示
した図であり、第7図(B)はp形層とn+形層の間に逆
バイアス電圧を印加するための電源を示している。
FIG. 5 is an explanatory view of the basic configuration, and FIG. 6 is AA of FIG.
Sectional views, FIGS. 7 (A) and 7 (B), are diagrams showing an electric circuit in FIG. 5, and FIG. 7 (B) shows a case where a reverse bias voltage is applied between the p-type layer and the n + -type layer. Shows the power supply for doing.

これらの図において、11は(100)面を有する、例え
ば不純物濃度1015原子/cm3以下のp形のシリコン基板で
ある。
In these figures, 11 is a p-type silicon substrate having a (100) plane, for example, an impurity concentration of 10 15 atoms / cm 3 or less.

この基板11の表面には部分的に不純物濃度が1017程度
のn+拡散層(図では省略)が形成され、このn+拡散層の
一部に振動梁12が<001>方向に形成されている。な
お、この振動梁12は基板11に形成されたn+層およびp層
をフォトリソグラフィとアンダエッチングの技術を用い
て加工する。
An n + diffusion layer (not shown) having an impurity concentration of about 10 17 is partially formed on the surface of the substrate 11, and a vibrating beam 12 is formed in the <001> direction on a part of the n + diffusion layer. ing. The vibrating beam 12 is formed by processing the n + layer and the p layer formed on the substrate 11 by using photolithography and under etching techniques.

13は振動梁12の略中央上部に振動梁12に直交し、か
つ、非接触の状態で設けられた磁石、14は絶縁膜として
のSiO2膜(第6図参照)である。
Reference numeral 13 is a magnet provided in the upper part of the center of the vibrating beam 12 orthogonally to the vibrating beam 12 and in a non-contact state, and 14 is a SiO 2 film (see FIG. 6) as an insulating film.

15a、15bは例えばアルミニウム(Al)などの金属電極
で、この金属電極15aの一端は振動梁12から延長したn+
層にSiO2層に設けたコンタクトホール16a、を通じて接
続され、他端はリード線を介して振動梁12の抵抗値とほ
ぼ等しい比較抵抗R0および増幅器20の一端に接続されて
いる。
15a and 15b are metal electrodes such as aluminum (Al), and one end of the metal electrode 15a is n + extending from the vibrating beam 12.
Layer is connected through a contact hole 16a provided in the SiO 2 layer, and the other end is connected through a lead wire to one end of the amplifier 20 and the comparison resistor R 0 which is approximately equal to the resistance value of the vibrating beam 12.

増幅器20の出力は出力信号として取出されるとともに
分岐して一次コイルL1の一端に接続されている。このコ
イルL1の他端はコモンラインに接続されている。
The output of the amplifier 20 is taken out as an output signal and is branched and connected to one end of the primary coil L 1 . The other end of this coil L 1 is connected to the common line.

一方比較抵抗R0の他端は中点がコモンラインに接続し
た2次コイルL2の他端に接続され、この2次コイルL2
他端は振動梁12の他端に前記同様に形成された金属電極
15bに接続されている。
On the other hand, the other end of the comparison resistor R 0 is connected to the other end of the secondary coil L 2 whose middle point is connected to the common line, and the other end of the secondary coil L 2 is formed on the other end of the vibrating beam 12 in the same manner as above. Metal electrode
It is connected to 15b.

上記構成において、p形層(基板10)とn+形層(振動
梁12)の間に逆バイアス電圧を印加して絶縁し、振動梁
12に交流電流iを流すと振動梁12の共振周波数において
電磁誘導作用により振動梁のインピーダンスが上昇し
て、比較抵抗R0、および中点をコモンラインに接続した
L2により構成されるブリッジにより不平衡信号を得るこ
とができる。この信号を増幅器20で増幅し、出力信号と
して取出す。
In the above structure, a reverse bias voltage is applied between the p-type layer (substrate 10) and the n + -type layer (vibrating beam 12) to insulate the vibrating beam.
When an alternating current i is applied to 12, the impedance of the vibrating beam increases due to the electromagnetic induction effect at the resonance frequency of the vibrating beam 12, and the comparative resistance R 0 and the midpoint are connected to the common line.
An unbalanced signal can be obtained by the bridge formed by L 2 . This signal is amplified by the amplifier 20 and taken out as an output signal.

上記構成において、振動梁12のインピーダンスRは固
有振動数に応じて上昇する。このインピーダンスRは、
次式のように表わすことができる。
In the above structure, the impedance R of the vibrating beam 12 increases according to the natural frequency. This impedance R is
It can be expressed as

R≒(1/222)・(1/(Egγ)1/2)・(AB2l2/bh2)・Q+R0 ここで、E;弾性率 g;重力加速 γ;振動子を構成している材料の密度 A;振動モードによって決まる定数 B;磁束密度 l;振動梁の長さ b;振動梁の幅 h;振動梁の厚さ Q;共振の鋭さ R0;直流抵抗値 上式によれば振動梁のQが数百〜数万の値をとるた
め、共振状態において増幅器の出力として、大きな振幅
信号を得ることができる。
R ≒ (1/222) ・ (1 / (Egγ) 1/2 ) ・ (AB 2 l 2 / bh 2 ) ・ Q + R 0 where E: Modulus of elasticity g; Gravity acceleration γ; Density of material A; constant determined by vibration mode B; magnetic flux density l; length of vibrating beam b; width of vibrating beam h; thickness of vibrating beam Q; sharpness of resonance R 0 ; DC resistance value For example, since the Q of the vibrating beam has a value of several hundreds to several tens of thousands, a large amplitude signal can be obtained as the output of the amplifier in the resonance state.

なお、振動梁の加工手段および形状は本実施例に限る
ものではなく、例えば、n形シリコン基板にB(ボロ
ン)を4×1019原子/cm3以上拡散して選択性エッチング
により形成したものを用いてもよい。
The processing means and shape of the vibrating beam are not limited to those in this embodiment. For example, B (boron) is diffused in an n-type silicon substrate at 4 × 10 19 atoms / cm 3 or more and formed by selective etching. May be used.

しかしながら、この様な装置においては、振動梁12に
発生する逆起電力を交流ブリッジを用いて検出している
が、入力信号の成分を、交流ブリッジで完全に抑圧する
ことは事実上不可能であるから、ブリッジ出力には入力
成分の一部が乗ってくる。
However, in such a device, although the back electromotive force generated in the vibrating beam 12 is detected by using the AC bridge, it is practically impossible to completely suppress the input signal component by the AC bridge. Because of this, some of the input components come on the bridge output.

このために、S/N比が悪く安定な出力信号が得られな
い。
For this reason, the S / N ratio is poor and a stable output signal cannot be obtained.

この様な問題点を解決するために、本願出願人は昭和
62年10月27日出願の特願昭62−271557号「発明の名称;
メカニカルフィルター」を出願している。
In order to solve such a problem, the applicant of the present application
Japanese Patent Application No. 62-271557 filed on October 27, 62 "Title of Invention;
"Mechanical filter" is applied.

以下、この出願について、第8図から第11図により説
明する。
Hereinafter, this application will be described with reference to FIGS. 8 to 11.

第8図は特願昭62−271557号の一実施例の原理的要部
構成説明図である。
FIG. 8 is an explanatory view of the principle essential structure of an embodiment of Japanese Patent Application No. 62-271557.

図において、第5図と同一記号の構成は同一機能を表
わす。
In the figure, the same symbols as those in FIG. 5 represent the same functions.

以下、第5図と相違部分のみ説明する。 Hereinafter, only differences from FIG. 5 will be described.

30は振動子本体である。振動子本体30は両端が基板11
に固定され互いに平行に配置された第1振動子31,第2
振動子32と、第1振動子31,第2振動子32の振動の腹の
部分を相互に機械的に結合する連結梁動33とを備える。
30 is the oscillator body. Both ends of the oscillator body 30 are substrates 11
The first oscillator 31 and the second oscillator fixed to the
The vibrator 32 and the connecting beam motion 33 that mechanically connects the antinode portions of the vibrations of the first vibrator 31 and the second vibrator 32 to each other.

40は振動子本体30に直交する直流磁界を磁石13により
加え第1振動子31の両端に交流電流を入力トランス41に
より流して磁気誘導作用により振動子本体30を磁界と電
流に直交する方向に励振する励振手段である。
40 is a direct current magnetic field orthogonal to the oscillator body 30 is applied by the magnet 13 and an alternating current is applied to both ends of the first oscillator 31 by the input transformer 41 to cause the oscillator body 30 to move in a direction orthogonal to the magnetic field and the current by the magnetic induction action. It is an exciting means for exciting.

入力トランス14は一次側が入力端子42に接続されてい
る。二次側は第1振動子31の両端に接続されている。
The primary side of the input transformer 14 is connected to the input terminal 42. The secondary side is connected to both ends of the first vibrator 31.

50は他方の第2振動子32の両端に発生する起電力を検
出する振動検出手段である。この場合は、出力トランス
51が用いられている。出力トランス51の一次側は第2振
動子32の両端に接続され、二次側は増幅器52を介して出
力端子53に接続されている。
Reference numeral 50 is a vibration detecting means for detecting an electromotive force generated at both ends of the other second vibrator 32. In this case, the output transformer
51 is used. The primary side of the output transformer 51 is connected to both ends of the second oscillator 32, and the secondary side is connected to the output terminal 53 via the amplifier 52.

以上の構成において、励振手段40に入力された入力信
号により振動子本体30は励振される。振動子本体30の振
動は振動検出手段50により検出され出力信号として取出
される。
In the above configuration, the vibrator body 30 is excited by the input signal input to the excitation means 40. The vibration of the vibrator body 30 is detected by the vibration detecting means 50 and taken out as an output signal.

この結果、振動子本体30は、励振用の第1振動子31
と、起電力検出用の第2振動子32に分けられ、連結梁33
で、第1振動子31の振動の腹の部分を結合するようにさ
れたので、電気的には分離されているが、機械的には結
合されているため、高い入力成分除去比(SN比)が得ら
れる。
As a result, the vibrator main body 30 becomes the first vibrator 31 for excitation.
And the second beam 32 for electromotive force detection, and the connecting beam 33
Since the antinode portion of the vibration of the first oscillator 31 is coupled, it is electrically separated, but mechanically coupled, so a high input component removal ratio (SN ratio) is obtained. ) Is obtained.

第9図は振動子本体30の実際例で、第10図は第9図の
B−B断面図である。
9 is an actual example of the vibrator main body 30, and FIG. 10 is a sectional view taken along line BB in FIG.

第10図において、振動子本体30は、振動子31,32のQ
値を高くするために、シエル60で振動子本体30を覆い、
振動子31,32の周面に隙間62を設けて真空室61を封じ込
められた状態を示す。
In FIG. 10, the oscillator main body 30 is the Q of the oscillators 31 and 32.
To increase the value, cover the transducer body 30 with shell 60,
A state in which the vacuum chamber 61 is enclosed by providing a gap 62 on the peripheral surfaces of the vibrators 31 and 32 is shown.

第8図、第9図においては、分りやすくするために、
シエル60は示されていない。
In FIGS. 8 and 9, for the sake of clarity,
Ciel 60 is not shown.

この様な装置は、例えば、第11図に示す如き製造プロ
セスによって作られる。
Such a device is manufactured, for example, by a manufacturing process as shown in FIG.

(1)第11図(A)に示すごとく、n型シリコン(10
0)面にカットされた基板11に、シリコン酸化物あるい
はシリコン窒化物の膜101を形成する。膜101の所要の箇
所102をホトリソグラフィにより除去する。
(1) As shown in FIG. 11 (A), n-type silicon (10
A silicon oxide or silicon nitride film 101 is formed on a substrate 11 that has been cut to the 0) plane. The required portion 102 of the film 101 is removed by photolithography.

(2)第11図(B)に示すごとく、1050℃の水素(H2
雰囲気中で、塩化水素でエッチングを行い、基板11に所
要箇所102をエッチングして膜101をアンダーカットし
て、凹部103を形成する。
(2) Hydrogen (H 2 ) at 1050 ℃ as shown in Fig. 11 (B)
Etching is performed with hydrogen chloride in an atmosphere to etch a required portion 102 of the substrate 11 to undercut the film 101 to form a recess 103.

なお、塩化水素の代りに、高温水蒸気、酸素を用いる
か、あるいは、40℃〜130℃のアルカリ液による異方性
エッチングでもよい。
Instead of hydrogen chloride, high temperature steam or oxygen may be used, or anisotropic etching with an alkali solution at 40 ° C to 130 ° C may be used.

(3)第11図(C)に示すごとく、1050℃の水素(H2
雰囲気中でソースガスに塩化水素(HCl)ガスを混入し
て選択エピタキシャル成長法を行う。
(3) Hydrogen (H 2 ) at 1050 ℃ as shown in Fig. 11 (C)
A selective epitaxial growth method is performed by mixing hydrogen chloride (HCl) gas into a source gas in an atmosphere.

すなわち、 ボロンの濃度1018cm-3のP形シリコンにより、隙間部
62の下半分に相当する第1エピタキシャル層104を選択
エピタキシャル成長させる。
That is, by using P-type silicon with a boron concentration of 10 18 cm -3 ,
The first epitaxial layer 104 corresponding to the lower half of 62 is selectively epitaxially grown.

ボロンの濃度3×1019cm-3以上のP形シリコンによ
り、第1エピタキシャル層104の表面に、所要の箇所102
を塞ぐように、振動子本体30に相当する第2エピタキシ
ャル層105を選択エピタキシャル成長させる。
By using P-type silicon having a boron concentration of 3 × 10 19 cm −3 or more, a required portion 102 is formed on the surface of the first epitaxial layer 104.
The second epitaxial layer 105 corresponding to the oscillator main body 30 is selectively epitaxially grown so as to close the substrate.

ボロンの濃度1018cm-3のP形シリコンにより、第2エ
ピタキシャル層105の表面に、隙間部62の上半分に相当
する第3エピタキシャル層106を選択エピタキシャル成
長させる。
A third epitaxial layer 106 corresponding to the upper half of the gap 62 is selectively epitaxially grown on the surface of the second epitaxial layer 105 using P-type silicon having a boron concentration of 10 18 cm -3 .

ボロンの濃度3×1019cm-3以上のP形シリコンによ
り、第3エピタキシャル層106の表面に、シエル60に相
当する第4エピタキシャル層107を選択エピタキシャル
成長させる。
A fourth epitaxial layer 107 corresponding to the shell 60 is selectively epitaxially grown on the surface of the third epitaxial layer 106 with P-type silicon having a boron concentration of 3 × 10 19 cm −3 or more.

(4)第11図(D)に示すごとく、シリコン酸化物、あ
るいは、シリコン窒化物の膜101をフッ化水素酸(HF)
でエッチングして除去し、エッチング注入口108を設け
る。
(4) As shown in FIG. 11 (D), a silicon oxide or silicon nitride film 101 is formed with hydrofluoric acid (HF).
Etching to remove it, and an etching injection port 108 is provided.

(5)第11図(E)に示すごとく、第4層に対して基板
11に正のパルスを印加して、エッチング液の注入口108
よりアルカリ液を注入して、第1エピタキシャル層104
と第3エピタキシャル層106を選択エッチングして除去
する。
(5) As shown in FIG. 11 (E), a substrate is provided for the fourth layer.
A positive pulse is applied to 11 to inject the etchant 108.
More alkaline solution to inject the first epitaxial layer 104
Then, the third epitaxial layer 106 is removed by selective etching.

第2エピタキシャル層105と第1エピタキシャル層104
あるいは第3エピタキシャル層106との間にエッチング
作用の差があるのは、ボロンの濃度が3×1019cm-3以上
となるとエッチング作用に抑制現象が生ずることによ
る。
Second epitaxial layer 105 and first epitaxial layer 104
Alternatively, the etching action is different from that of the third epitaxial layer 106 because the etching action is suppressed when the boron concentration is 3 × 10 19 cm −3 or more.

このことは、例えば、「トランスデュサーズ′87」日
本電気学会発行の123ページ Fig8に示されている。
This is shown, for example, in Fig. 8 on page 123 of "Transducers '87" published by The Institute of Electrical Engineers of Japan.

(6)第11図(F)に示すごとく、1050℃の水素(H2
中で、n形シリコンのエピタキシャル成長を行い、第2
エピタキシャル層105と第4エピタキシャル層107と基板
11の凹部103側の面を覆うと共に、注入口108を塞ぐよう
にして、n形シリコンからなる第5エピタキシャル層10
9を形成し、エッチング注入口108をとじる。
(6) Hydrogen (H 2 ) at 1050 ℃ as shown in Fig. 11 (F)
In which n-type silicon is epitaxially grown to
Epitaxial layer 105, fourth epitaxial layer 107, and substrate
The fifth epitaxial layer 10 made of n-type silicon is formed so as to cover the surface of the recessed portion 103 side of 11 and close the injection port 108.
Form 9 and close etching inlet 108.

<発明が解決しようとする課題> しかしながら、この様な装置においては第1振動子3
1,第2振動子32と連結梁33との結合部分が複雑となり、
エピタキシャル成長が結晶方位によって異なるため、結
合部分の結晶形成が奇麗に出来ない。また、シエル60と
第1振動子31,第2振動子32との間の隙間62が狭くなる
等の問題があり、製造上の歩留りを悪くするとの問題が
あった。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in such a device, the first oscillator 3
1, the connecting portion between the second oscillator 32 and the connecting beam 33 becomes complicated,
Since the epitaxial growth differs depending on the crystal orientation, the crystal formation at the bonding portion cannot be performed neatly. Further, there is a problem that the gap 62 between the shell 60 and the first vibrator 31 and the second vibrator 32 becomes narrower, which causes a problem that the manufacturing yield is deteriorated.

本発明は、この問題点を解決するものである。 The present invention solves this problem.

本発明の目的は、S/N比が良好で安定な出力信号が得
られ、安価なメカニカルフイルターを提供するにある。
An object of the present invention is to provide an inexpensive mechanical filter that can obtain a stable output signal with a good S / N ratio.

<問題点を解決するための手段> この目的を達成するために、本発明は、シリコンの基
板上に設けられたシリコン材よりなる振動子本体と、該
振動子本体を励振する励振手段と、前記振動子本体の励
振された振動を検出する振動検出手段とを具備するメカ
ニカルフィルターにおいて、 両端が前記基板に製造プロセスにより一体構成に形成
固定され互いに平行に配置され長さと幅と厚さがほぼ等
しい第1振動子と第2振動子とを備えシリコンよりなる
振動子本体と、該振動子本体に直交する直流磁界を加え
前記第1振動子の両端に交流電流を流して磁気誘導作用
により振動子を磁界と電流に直交する方向に励振する励
振手段と、前記第2振動子の両端に発生する起電力を検
出する振動検出手段とを具備したことを特徴とするメカ
ニカルフィルターを構成したものである。
<Means for Solving Problems> In order to achieve this object, the present invention provides a vibrator main body made of a silicon material provided on a silicon substrate, and an exciting means for exciting the vibrator main body. In a mechanical filter comprising a vibration detecting means for detecting an excited vibration of the vibrator body, both ends are integrally formed and fixed to the substrate by a manufacturing process and arranged in parallel with each other, and have a length, a width and a thickness of substantially the same. An oscillator main body made of silicon, which has the same first oscillator and second oscillator, and a direct current magnetic field orthogonal to the oscillator main body is applied to cause an alternating current to flow at both ends of the first oscillator to vibrate by a magnetic induction action. A mechanical fill comprising: an exciting means for exciting the child in a direction orthogonal to the magnetic field and the current; and a vibration detecting means for detecting an electromotive force generated at both ends of the second vibrator. It is obtained by configuring the over.

<作用> 以上の構成において、 振動子には、直交するように交流磁界が掛けられてい
る。
<Operation> In the above configuration, the vibrator is applied with an alternating magnetic field so as to be orthogonal to each other.

第1振動子の両端に入力交番電流を流すと、磁気誘導
作用により、磁界と電流とに直交する方向に励振され
る。
When an input alternating current is applied to both ends of the first vibrator, it is excited in a direction orthogonal to the magnetic field and the current due to the magnetic induction effect.

この場合の振動周波数は、第1振動子の長さ、幅、厚
さおよび張力により決まる固有振動数で励振する。
In this case, the vibration frequency is the natural frequency determined by the length, width, thickness and tension of the first vibrator.

このとき、第2振動子も、同形状、同張力であると、
等しい固有振動数を持つために、励振された第1振動子
の振動エネルギーが、第1振動子の両端の壁を介して伝
達し、第2振動子も同じ振動数で振動する。
At this time, if the second oscillator also has the same shape and tension,
Because of having the same natural frequency, the excited vibrational energy of the first oscillator is transmitted through the walls at both ends of the first oscillator, and the second oscillator also vibrates at the same frequency.

振動子本体の振動は振動検出手段により検出され、そ
の周波数は出力信号として取出される。
The vibration of the vibrator body is detected by the vibration detecting means, and its frequency is taken out as an output signal.

以下、実施例に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, detailed description will be given based on examples.

<実施例> 第1図は本発明の一実施例の要部構成説明図で、第2
図は実際の使用例、第3図は第2図のB−B断面図、第
4図は第1図の動作説明図である。
<Embodiment> FIG. 1 is an explanatory view of a main part configuration of an embodiment of the present invention.
The figure is an actual use example, FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 2, and FIG. 4 is an operation explanatory diagram of FIG.

図において、第8図と同一記号の構成は同一機能を表
わす。
In the figure, the same symbols as those in FIG. 8 represent the same functions.

以下、第8図と相違部分のみ説明する。 Only parts different from FIG. 8 will be described below.

第8図との相違は、第1振動子31と第2振動子32とを
連結する連結梁33がないのみである。
The difference from FIG. 8 is only that there is no connecting beam 33 connecting the first vibrator 31 and the second vibrator 32.

しかして、第1振動子31と第2振動子32とは近接して
設けられ、その長さ、幅、厚さは等しく形成されてい
る。
Then, the first vibrator 31 and the second vibrator 32 are provided close to each other, and are formed to have the same length, width, and thickness.

また、基板11と第1振動子31と第2振動子32とは、第
11図に示す如く、シリコンよりなり、製造プロセスによ
り一体構成に形成されている。
In addition, the substrate 11, the first oscillator 31, and the second oscillator 32 are
As shown in FIG. 11, it is made of silicon and is integrally formed by a manufacturing process.

以上の構成において、 振動子31,32には、直交するように交流磁界をかけ、
第1振動子31の両端に入力交番電流を流すと、磁気誘導
作用により、磁界と電流とに直交する方向に励振する。
In the above configuration, the vibrators 31 and 32 are applied with an alternating magnetic field so as to be orthogonal to each other,
When an input alternating current is applied to both ends of the first oscillator 31, it is excited in a direction orthogonal to the magnetic field and the current due to the magnetic induction effect.

この場合の振動周波数は、第1振動子の長さ、幅、厚
さおよび張力により決まる固有振動数で励振する。
In this case, the vibration frequency is the natural frequency determined by the length, width, thickness and tension of the first vibrator.

このとき、第2振動子32も、同形状、同張力である
と、等しい固有振動数を持つために、励振された第1振
動子31の振動ネルギーが、第1振動子31の両端の基板11
を介して伝達し、第2振動子32も同じ振動数で振動す
る。
At this time, if the second oscillator 32 also has the same shape and the same tension, it has the same natural frequency, so that the vibrating energy of the excited first oscillator 31 is the substrate at both ends of the first oscillator 31. 11
And the second oscillator 32 also vibrates at the same frequency.

第2振動子32の振動は、振動検出手段により検出さ
れ、その周波数は、出力信号として取出される。
The vibration of the second vibrator 32 is detected by the vibration detecting means, and its frequency is taken out as an output signal.

この結果、 (1)振動子本体30の形状が2本の振動子31,32のみと
なり、第8図従来例の様な連結梁33が無くなった為に、
製造プロセスの歩留が大幅に向上する。
As a result, (1) the vibrator body 30 has only two vibrators 31 and 32, and since the connecting beam 33 as in the conventional example of FIG. 8 is eliminated,
The manufacturing process yield is greatly improved.

(2)振動子本体30は、両端が基板11に製造プロセスに
より一体構成に形成固定され互いに平行に配置され長さ
と幅と厚さがほぼ等しい第1振動子31と第2振動子32と
を備えシリコンよりなるので、励振用の第1振動子31
と、起電力検出用の第2振動子32に分けられ、電気的に
は分離されているが、機械的には結合されているため、
高い入力成分除去比(S/N比)が得られる。
(2) The vibrator main body 30 includes a first vibrator 31 and a second vibrator 32, both ends of which are integrally formed and fixed to the substrate 11 by a manufacturing process and are arranged in parallel with each other and have substantially the same length, width, and thickness. Since it is made of silicon, the first oscillator for excitation 31
And the second oscillator 32 for electromotive force detection, which is electrically separated but mechanically coupled,
A high input component removal ratio (S / N ratio) can be obtained.

(3)第4図に示す如く、振動子本体30に、振動子31,3
2の軸に直角方向に、歪εが加わると、従来例の振動
子本体30では、連結梁33の存在のために、第4図(A)
の破線の様な変形を生じ、第1振動子31,第2振動子32
の固有振動数が変化するという問題があった。しかし、
本発明では、第4図(B)の破線の様な変形を生じ、誤
差を生じない。
(3) As shown in FIG.
When strain ε 0 is applied in the direction perpendicular to the axis of 2, the conventional oscillator main body 30 has the connecting beam 33, so that FIG.
The first oscillator 31 and the second oscillator 32 are deformed as shown by the broken line
There was a problem that the natural frequency of was changed. But,
In the present invention, the deformation as shown by the broken line in FIG. 4 (B) occurs and no error occurs.

(4)第1振動子31と第2振動子32とは、シリコンより
なり、製造プロセスにより基板11と一体構成に構成でき
たので、第1振動子31と第2振動子32と基板11とは、シ
リコンで構成され、温度特性が良好なメカニカルフィル
ターが得られる。
(4) Since the first oscillator 31 and the second oscillator 32 are made of silicon and can be formed integrally with the substrate 11 by the manufacturing process, the first oscillator 31, the second oscillator 32, and the substrate 11 are Is a silicon-based mechanical filter with good temperature characteristics.

(5)第1振動子31と第2振動子32は、シリコンよりな
り、製造プロセスにより基板11と一体構成に構成できた
ので、構成を簡潔に出来、安価なメカニカルフィルター
が得られる。
(5) Since the first oscillator 31 and the second oscillator 32 are made of silicon and can be configured integrally with the substrate 11 by the manufacturing process, the configuration can be simplified and an inexpensive mechanical filter can be obtained.

(6)第1振動子31と第2振動子32は、シリコンよりな
り、製造プロセスにより基板11と一体構成に構成できた
ので、製造プロセスで得られる精度が故障され、第1振
動子31と第2振動子32の相互の間隔、方向位置の精度が
良好なものが得られ、性能が向上されたメカニカルフィ
ルターが得られる。
(6) Since the first oscillator 31 and the second oscillator 32 are made of silicon and can be formed integrally with the substrate 11 by the manufacturing process, the accuracy obtained in the manufacturing process is broken, and the first oscillator 31 and It is possible to obtain a mechanical filter having good accuracy in the mutual spacing and directional position of the second oscillators 32, and to obtain a mechanical filter with improved performance.

<発明の効果> 以上説明したように、本発明は、シリコンの基板上に
設けられたシリコン材よりなる振動子本体と、該振動子
本体を励振する励振手段と、前記振動子本体の励振され
た振動を検出する振動検出手段とを具備するメカニカル
フィルターにおいて、 両端が前記基板に製造プロセスにより一体構成に形成
固定され互いに平行に配置され長さと幅と厚さがほぼ等
しい第1振動子と第2振動子とを備えシリコンよりなる
振動子本体と、該振動子本体に直交する直流磁界を加え
前記第1振動子の両端に交流電流を流して磁気誘導作用
により振動子を磁界と電流に直交する方向に励振する励
振手段と、前記第2振動子の両端に発生する起電力を検
出する振動検出手段とを具備したことを特徴とするメカ
ニカルフィルターを構成した。
<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, a vibrator main body made of a silicon material provided on a silicon substrate, an excitation means for exciting the vibrator main body, and an excitation of the vibrator main body. In a mechanical filter including a vibration detecting unit for detecting a vibration, both ends of the first filter are formed and fixed to the substrate in a monolithic structure by a manufacturing process and arranged in parallel with each other, and the first vibrator and the first vibrator have substantially the same length, width and thickness. A vibrator body made of silicon and provided with two vibrators, and a direct current magnetic field orthogonal to the vibrator body is applied to cause an alternating current to flow through both ends of the first vibrator so that the vibrator is orthogonal to the magnetic field and the current by a magnetic induction action. A mechanical filter comprising: an excitation unit that excites in a direction of vibration and a vibration detection unit that detects an electromotive force generated at both ends of the second oscillator.

この結果、 (1)振動子本体の形状が2本の振動子のみとなり、従
来例の様な連結梁が無くなった為に、製造プロセスの歩
留が大幅に向上する。
As a result, (1) The shape of the vibrator body is only two vibrators, and since the connecting beam as in the conventional example is eliminated, the yield of the manufacturing process is significantly improved.

(2)振動子本体は、両端が基板に製造プロセスにより
一体構成に形成固定され互いに平行に配置され長さと幅
と厚さがほぼ等しい第1振動子と第2振動子とを備えシ
リコンよりなるので、励振用の第1振動子と、起電力検
出用の第2振動子に分けられ、電気的には分離されてい
るが、機械的には結合されているため、高い入力成分除
去比(S/N比)が得られる。
(2) The vibrator body is made of silicon and has a first vibrator and a second vibrator, both ends of which are integrally formed and fixed to the substrate by a manufacturing process, arranged in parallel with each other, and having substantially the same length, width, and thickness. Therefore, it is divided into a first oscillator for excitation and a second oscillator for electromotive force detection, which are electrically separated but mechanically coupled, so that a high input component removal ratio ( S / N ratio) is obtained.

(3)振動子本体に、振動子の軸に直角方向に、歪が加
わると、従来例の振動子本体では、連結梁の存在のため
に、第1振動子,第2振動子の固有振動数が変化すると
いう問題があったが本発明では、誤差を生じない。
(3) When strain is applied to the oscillator body in a direction perpendicular to the axis of the oscillator, in the oscillator body of the conventional example, the natural vibration of the first oscillator and the second oscillator occurs due to the existence of the connecting beam. Although there is a problem that the number changes, the present invention does not cause an error.

(4)第1振動子と第2振動子とは、シリコンよりな
り、製造プロセスにより基板と一体構成に構成できたの
で、第1振動子と第2振動子と基板とは、シリコンで構
成され、温度特性が良好なメカニカルフィルターが得ら
れる。
(4) Since the first oscillator and the second oscillator are made of silicon and can be integrally formed with the substrate by the manufacturing process, the first oscillator, the second oscillator, and the substrate are made of silicon. A mechanical filter having good temperature characteristics can be obtained.

(5)第1振動子と第2振動子は、シリコンよりなり、
製造プロセスにより基板と一体構成に構成できたので、
構成を簡潔に出来、安価なメカニカルフィルターが得ら
れる。
(5) The first oscillator and the second oscillator are made of silicon,
Since it was possible to configure it integrally with the substrate by the manufacturing process,
The structure can be simplified and an inexpensive mechanical filter can be obtained.

(6)第1振動子と第2振動子は、シリコンよりなり、
製造プロセスにより基板と一体構成に構成できたので、
製造プロセスで得られる精度が故障され、第1振動子と
第2振動子の相互の間隔、方向位置の精度が良好なもの
が得られ、性能が向上されたメカニカルフィルターが得
られる。
(6) The first oscillator and the second oscillator are made of silicon,
Since it was possible to configure it integrally with the substrate by the manufacturing process,
The accuracy obtained in the manufacturing process is broken, the distance between the first vibrator and the second vibrator is good, and the accuracy of the directional position is good, and a mechanical filter with improved performance is obtained.

従って、本発明によれば、S/N比が良好で安定な出力
信号が得られ、安価なメカニカルフイルターを実現する
ことが出来る。
Therefore, according to the present invention, a stable output signal having a good S / N ratio can be obtained, and an inexpensive mechanical filter can be realized.

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

第1図は本発明の一実施例の原理的要部構成説明図、第
2図は実際使用例の要部構成説明図で、第3図は第2図
のB−B断面図、第4図は第1図の動作説明図、第5図
〜第7図は従来より一般に使用されている従来例の構成
説明図で、第5図は要部構成説明図、第6図は第5図の
A−A断面図、第7図は第5図を電気回路で示した図、
第8図〜第11図は特願昭62−271557号の構成説明図であ
る。 11……基板、13……磁石、30……振動子本体、31……第
1振動子、32……第2振動子、40……励振手段、41……
入力トランス、42……入力端子、50……振動検出手段、
51……出力トランス、52……増幅器、53……出力端子、
60……シエル、61……真空室、62……隙間。
FIG. 1 is an explanatory view of the principal part configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of the essential part configuration of an actual use example, and FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 5 is an explanatory view of the operation of FIG. 1, FIGS. 5 to 7 are explanatory views of the configuration of a conventional example that is generally used in the past, FIG. 5 is an explanatory view of the configuration of essential parts, and FIG. 7 is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIGS. 8 to 11 are explanatory views of the construction of Japanese Patent Application No. 62-271557. 11 ... Substrate, 13 ... Magnet, 30 ... Vibrator main body, 31 ... First oscillator, 32 ... Second oscillator, 40 ... Excitation means, 41 ...
Input transformer, 42 ... input terminal, 50 ... vibration detection means,
51 …… output transformer, 52 …… amplifier, 53 …… output terminal,
60 …… Ciel, 61 …… Vacuum chamber, 62 …… Gap.

フロントページの続き (72)発明者 小林 隆 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 渡辺 哲也 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 西川 直 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 吉田 隆司 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭47−26056(JP,A) 特開 昭55−64417(JP,A) 実開 昭61−50331(JP,U)Front page continued (72) Inventor Takashi Kobayashi 2-932 Nakamachi, Musashino City, Tokyo Yokogawa Electric Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuya Watanabe 2-932 Nakamachi, Musashino City, Tokyo Yokogawa Electric Co., Ltd. In-house (72) Inventor Nao Nishikawa 2-9-32 Nakamachi, Musashino City, Tokyo Yokogawa Electric Co., Ltd. (72) In-house Takashi Yoshida 2-9-32 Nakamachi, Musashino City, Tokyo Yokogawa Electric Co., Ltd. (56) References Japanese Patent Laid-Open No. 47-26056 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 55-64417 (JP, A) Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-50331 (JP, U)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】シリコンの基板上に設けられたシリコン材
よりなる振動子本体と、該振動子本体を励振する励振手
段と、前記振動子本体の励振された振動を検出する振動
検出手段とを具備するメカニカルフィルターにおいて、 両端が前記基板に製造プロセスにより一体構成に形成固
定され互いに平行に配置され長さと幅と厚さがほぼ等し
い第1振動子と第2振動子とを備えシリコンよりなる振
動子本体と、 該振動子本体に直交する直流磁界を加え前記第1振動子
の両端に交流電流を流して磁気誘導作用により振動子を
磁界と電流に直交する方向に励振する励振手段と、 前記第2振動子の両端に発生する起電力を検出する振動
検出手段と を具備したことを特徴とするメカニカルフィルター。
1. A vibrator main body made of a silicon material provided on a silicon substrate, an exciting means for exciting the vibrator main body, and a vibration detecting means for detecting an excited vibration of the vibrator main body. In the mechanical filter provided, the both ends are integrally formed and fixed to the substrate by a manufacturing process by a manufacturing process, are arranged in parallel with each other, and are provided with a first oscillator and a second oscillator, and a vibration made of silicon is provided. A sub-body, excitation means for applying a direct-current magnetic field orthogonal to the oscillator body, and causing an alternating current to flow through both ends of the first oscillator to excite the oscillator in a direction orthogonal to the magnetic field and the current by a magnetic induction action; And a vibration detecting means for detecting an electromotive force generated at both ends of the second vibrator.
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