JP3765961B2 - 振動ジャイロセンサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動ジャイロセンサ及びその製造方法に関し、例えば、駆動用圧電／電歪素子にて振動を与えられた重りが振動しながら回転したときに発生するコリオリ力を利用して、回転角速度を検出するようにした振動ジャイロセンサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、回転角速度を検出するセンサであるジャイロセンサは、航空機や船舶の慣性航法システム等に用いられているが、近年になって、車載用ナビゲーションシステムやロボット無人走行車の姿勢制御、更には、ビデオカメラの画面振れ防止装置等にも用いられるようになってきている。
【０００３】
そして、これら各種の分野での使用に適するジャイロセンサとしては、小型のものが必要になってきており、そこで、振動ジャイロセンサが注目されてきている。
【０００４】
従来の振動ジャイロセンサ１００は、例えば図５１Ａ及び図５１Ｂに示すように、セラミック円板１０２、振動基板１０４及びセラミック円板１０６が積層されてなる振動部１０８が例えば円筒状の支持部１１０で支持され、更に、振動部１０８の下面のうち、支持部１１０で囲まれた部分に重り１１２が設けられて構成されている（例えば特開平８−２０１０６７号公報参照）。また、振動部１０８の上面のうち、支持部１１０よりも内側に対応する箇所に検出電極１１４が形成され、振動部１０８の下面のうち、支持部１１０よりも内側に対応する箇所に重り１１２を囲むように駆動電極１１６が形成されている。
【０００５】
そして、駆動電極１１６に交番電圧を印加することで、図５１Ａに示すように、振動部１０８を例えば上下に振動させる。ここで、上下方向をＺ軸、紙面に対して垂直な方向をＹ軸、左右方向をＸ軸としたとき、上述の状態から、例えば図５１Ｂに示すように、Ｙ軸を中心として時計方向の角速度ωが作用すると、重り１１２に対してＸ軸方向にコリオリ力Ｆｘが発生する。この影響によって、振動部１０８が変形し、その変形が検出電極１１４にて検知されて電気信号として取り出されることになる。
【０００６】
また、他の従来例に係る振動ジャイロセンサ２００は、図５２Ａ及び図５２Ｂに示すように、圧電体２０２からなるセンサ２００であって、該センサ２００を固定支持するための周囲部２０４と、中央部２０６を周囲部２０４に対して振動可能に支持する可撓部２０８とを有して構成されている（例えば特開平８−６８６３６号公報参照）。また、圧電体２０２の上面のうち、中央部２０６から可撓部２０８にかけて上部電極２１０が形成され、圧電体２０２の下面には下部電極２１２が形成されている。
【０００７】
そして、上部電極２１０のうち、駆動電極１１６に交番電圧を印加することで、図５２Ａに示すように、中央部２０６を例えば上下に振動させる。この状態から、例えば図５２Ｂに示すように、Ｙ軸を中心として時計方向の角速度ωが作用すると、中央部２０６に対してＸ軸方向にコリオリ力Ｆｘが発生する。この影響によって、可撓部２０８が変形し、その変形が上部電極２１０の検出電極１１４にて検知されて電気信号として取り出されることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の振動ジャイロセンサ１００及び２００においては、外乱による影響を受けやすいという問題がある。即ち、従来の振動ジャイロセンサ１００及び２００は、重りとなる部分（図５１Ａ及び図５１Ｂの例では重り１１２、図５２Ａ及び図５２Ｂの例では中央部２０６）が中央部分のみに存在し、該重りの部分が支持部等（図５１Ａ及び図５１Ｂの例では支持部１１０、図５２Ａ及び図５２Ｂの例では周囲部２０４）で囲まれた形となっている。
【０００９】
そのため、外乱によって不要な振動が発生すると、その不要な振動が直接重り１１２や中央部２０６に伝わることになるが、この不要な振動を打ち消すような手段が設けられていないことから、該不要な振動が長期間にわたって続き、外乱による不要な振動が重畳された状態で角速度が検出されることになる。即ち、従来の振動ジャイロセンサ１００及び２００は、検出精度が外乱によって変動するという問題がある。
【００１０】
また、図５１Ａ及び図５１Ｂに示す振動ジャイロセンサ１００は、振動部１０８に重り１１２を取り付け、更に、支持部１１０を固定するという組立作業が必要であることから、生産性が低くなる。しかも、組立誤差が生じやすいため、角速度ωの検出精度を上げるには自ずから限界がある。
【００１１】
一方、図５２Ａ及び図５２Ｂに示す振動ジャイロセンサ２００は、圧電体２０２を例えば一軸プレスや削り出し等によって形成する必要から、多数個取りが困難であり、生産性の面から不利になる。また、圧電体２０２は加工が難しく、チッピング等の加工不良を引き起こしやすく、寸法精度が低い。従って、この振動ジャイロセンサ２００においても、角速度ωの検出精度を上げるには限界がある。
【００１２】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、外乱による影響を受け難く、角速度の検出を高精度に行うことができ、しかも、生産性を向上させることができる振動ジャイロセンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る振動ジャイロセンサは、支持部と、前記支持部の内側に配され、内側振動板によって振動可能とされた内側重りと、前記支持部の外側に配され、外側振動板によって振動可能とされた外側重りと、前記内側振動板及び／又は外側振動板上に形成された圧電／電歪素子とを有することを特徴とする。
【００１４】
これにより、内側重りに例えば上下方向の振動を与えた場合、外側重りは、内側重りの振動方向とは逆方向に振動することとなる。そのため、角速度の作用によって内側重りに一方向（例えば右方向）にコリオリ力が働くと、外側重りにはその逆方向（この場合、左方向）にコリオリ力が働くこととなり、内側重りと外側重りは互いに逆方向に振動することになる。そして、前記コリオリ力による内側重りと外側重りの互いの逆方向の振動が圧電／電歪素子に伝わって角速度として検出されることになる。
【００１５】
このとき、外乱によって支持部に対し、ある方向に力が加わった場合、該外乱によって、内側重りと外側重りは、互いに同じ方向に振動することになる。しかし、本発明では、内側重りと外側重りの互いの逆方向への振動に基づいて角速度を検出しているため、内側重りと外側重りの同方向への振動は、角速度検出には関係がなく、前記外乱による影響は受けないこととなる。従って、本発明においては、外乱の発生に拘わらず高精度に角速度を検出することができる。
【００１６】
そして、前記支持部、外側重り、内側振動板及び外側振動板を、共に環状に形成するようにしてもよい。この場合、前記圧電／電歪素子を、少なくとも複数の検出用圧電／電歪素子とし、少なくとも１軸方向に沿って配列形成することによって少なくとも１軸方向に関する角速度を検出することができる。もちろん、２軸方向に沿ってそれぞれ検出用圧電／電歪素子を配列することにより、２軸方向に関する角速度を検出することができる。
【００１７】
また、前記圧電／電歪素子を、少なくとも１つの駆動用圧電／電歪素子と複数の検出用圧電／電歪素子とし、前記複数の検出用圧電／電歪素子を、少なくとも１軸方向に沿って配列形成するようにしてもよい。この場合、前記駆動用圧電／電歪素子と検出用圧電／電歪素子を、前記内側振動板及び外側振動板のいずれか一方にそれぞれ互い違いに形成してもよいし、前記駆動用圧電／電歪素子を、環状に形成するようにしてもよい。
【００１８】
また、前記環状の駆動用圧電／電歪素子を、前記内側振動板及び外側振動板のいずれか一方に形成し、前記検出用圧電／電歪素子を、前記内側振動板及び外側振動板のうち、前記駆動用圧電／電歪素子が形成されていない振動板に形成するようにしてもよい。
【００１９】
そして、前記複数の検出用圧電／電歪素子を、それぞれ分極方向が互いに逆向きとなるようにすれば、配線が容易となる。
【００２０】
次に、本発明に係る振動ジャイロセンサの製造方法は、数種のセラミックグリーンシートを積層してグリーンシート積層体を作製する積層工程と、グリーンシート積層体を一体焼成して、支持部と、前記支持部の内側に配され、かつ、内側振動板によって振動可能とされた内側重りと、前記支持部の外側に配され、かつ、外側振動板によって振動可能とされた外側重りとを有し、前記支持部、外側重り、内側振動板及び外側振動板が共に環状に形成されたセラミック積層体を作製する工程と、前記内側振動板及び／又は外側振動板に前記圧電／電歪素子を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００２１】
これにより、外乱による影響を受け難く、角速度の検出を高精度に行うことができる振動ジャイロセンサを容易に作製することができ、高性能な振動ジャイロセンサの生産性の向上を図ることができる。
【００２２】
そして、前記製造方法において、前記セラミック積層体は、前記支持部、前記内側重り及び前記外側重りに対して共通とされた最下層を有し、前記最下層を切断して、前記支持部、前記内側重り及び前記外側重りをそれぞれ分離するようにしてもよい。
【００２３】
この場合、内側振動板及び外側振動板となる部分が非常に薄いと、グリーンシート積層体に対する焼成時に、内側振動板及び外側振動板となる部分に歪みが生じやすくなるが、前記最下層を積層することで、前記歪みの発生を回避することができ、信頼性の向上を図ることができる。
【００２４】
また、前記積層工程は、内側振動板及び外側振動板を構成するための第１のセラミックグリーンシートに、前記外側重り、前記内側重り及び前記支持部を構成するための第２のセラミックグリーンシートを積層する工程とを有するようにしてもよい。これによって、簡単にグリーンシート積層体を構成することができる。
【００２５】
また、前記第１のセラミックグリーンシートのうち、前記支持部が形成される部分に予め位置決め用の突起部を形成することが好ましい。この場合、前記支持部を所定の位置に形成することができるため、振動ジャイロセンサの歩留まりを向上させることができる。
【００２６】
前記突起部は、環状に形成するようにしてもよいが、ねじれに対する変形が懸念されるため、前記支持部が形成される部分に対応して配列された複数の突起で構成することが好ましい。
【００２７】
また、本発明に係る振動ジャイロセンサの製造方法は、数種のセラミックグリーンシートを積層してグリーンシート積層体を作製する積層工程と、グリーンシート積層体を一体焼成して、後に支持部が配される部分の内側に配され、かつ、振動板によって振動可能とされた内側重りと、後に支持部が配される部分の外側に配され、かつ、振動板によって振動可能とされた外側重りとを有するセラミック積層体を作製する工程と、前記振動板の所定箇所に支持部を配置して、前記振動板を内側振動板と外側振動板とし、前記セラミック積層体を、前記内側振動板によって振動可能とされた前記内側重りと、前記外側振動板によって振動可能とされた前記外側重りとを有し、前記支持部、外側重り、内側振動板及び外側振動板が共に環状に形成されたセラミック積層体とする工程と、前記内側振動板及び／又は外側振動板に前記圧電／電歪素子を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００２８】
この場合、支持部を別体の部材で構成することができるため、支持部の構成材料を、支持部が設置される環境に合わせて適宜選択することができ、様々な使用形態に対応させることができる。
【００２９】
そして、前記支持部を、前記振動板の所定箇所に対して接着剤を介して固着することが好ましい。支持部を直接内側振動板及び外側振動板に固定させた場合、内側振動板及び外側振動板での振動が支持部を介して外部に伝達され、減衰が大きくなる。そのため、上述のように接着剤のように柔らかい材料を介在させることで、内側振動板及び外側振動板での振動が支持部に伝達し難くなり、上記のような振動の大きな減衰を回避することができる。
【００３０】
もちろん、前記支持部で、前記振動板の所定箇所を挟持するようにしてもよい。この場合、振動板との間に柔らかい材料を介在させることが好ましい。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る振動ジャイロセンサ及びその製造方法の実施の形態例を図１〜図５０を参照しながら説明する。
【００３２】
本実施の形態に係る振動ジャイロセンサ１０は、図１及び図３に示すように、薄肉の円筒状に形成された支持部１２と、該支持部１２の内側に配され、環状の内側振動板１４によって振動可能とされた円柱状の内側重り１６と、支持部１２の外側に配され、環状の外側振動板１８によって振動可能とされた肉厚の円筒状を有する外側重り２０とが一体的に形成された基体２２と、該基体２２上に形成された圧電／電歪素子部２４とを有して構成されている。
【００３３】
支持部１２は、その先端が内側重り１６や外側重り２０よりも下方に突出するように形成され、該支持部１２を例えば基台２６等に固定することで、内側重り１６や外側重り２０が浮いた状態に保持されるようになっている。なお、内側振動板１４と外側振動板１８を一括して振動板２８と記す。
【００３４】
基体２２については、全体をセラミックスもしくは金属を用いて構成されたもののほか、セラミックスと金属の材料で製造されたものを組み合わせたハイブリッド構造としてもよい。
【００３５】
また、基体２２は、各部を有機樹脂、ガラス等の接着剤で接着してなる構造、セラミックグリーン積層体を焼成により一体化してなるセラミック一体構造、ロウ付け、半田付け、共晶接合もしくは溶接等で一体化した金属一体構造等の構成を採用することができ、好ましくはセラミックグリーン積層体を焼成により一体化したセラミック積層体で基体２２を構成することが望ましい。
【００３６】
このようなセラミックスの一体化物は、各部の接合部に接着剤が介在しないことから、経時的な状態変化がほとんど生じないため、接合部位の信頼性が高く、かつ、剛性確保に有利な構造であることに加え、後述するセラミックグリーンシート積層法により、容易に製造することができる。
【００３７】
振動板２８は、強度（厚みや組成に基づく強度）が一様である必要はないが、内側重り１６及び外側重り２０との境界部分が高強度である方が、疲労による劣化が進行しにくいため、長期の信頼性に優れ、使用寿命の点で有利となる。
【００３８】
また、外側重り２０の外周の形、外側重り２０の内周の形並びに内側重り１６の外周の形は、円形のほか、正方形や正六角形などの多角形等、種々の形状を採用することができるが、なるべく対称性の高い形状が好ましい。もちろん、支持部１２の形状も、外側重り２０や内側重り１６の形状に合わせて様々な形状をとりうる。
【００３９】
そして、圧電／電歪素子部２４は、後述のとおり別体として基体２２に有機樹脂、ガラス等の接着剤や、ロウ付け、半田付け、共晶接合等で貼り付けられるほか、膜形成法を用いることにより、前記貼り付けではなく直接基体２２に形成されることとなる。
【００４０】
この圧電／電歪素子部２４は、図１及び図２Ａ〜図２Ｃに示すように、振動板２８上に形成された環状の圧電／電歪層３０と、該圧電／電歪層３０と振動板２８との間に形成された環状の下部電極３２と、圧電／電歪層３０上に形成された上部電極３４とを有して構成されている。
【００４１】
上部電極３４は、図２Ｃに示すように、振動板２８の内周側（内側振動板１４に対応する箇所）に形成された環状の駆動電極３６と、圧電／電歪層３０の外周側（外側振動板１８に対応する箇所）に円周に沿って形成された複数（図１の例では４つ）の円弧状の検出電極３８ａ〜３８ｄとを有して構成されている。
【００４２】
そして、駆動電極３６、圧電／電歪層３０及び下部電極３２にて１つの駆動用圧電／電歪素子４０が構成され、第１〜第４の検出電極３８ａ〜３８ｄ、圧電／電歪層３０及び下部電極３２にて第１〜第４の検出用圧電／電歪素子４２ａ〜４２ｄが構成される。
【００４３】
また、第１〜第４の検出用圧電／電歪素子４２ａ〜４２ｄの分極方向は、互いに対向する圧電／電歪素子がそれぞれ逆向きとされ、例えば下部電極３２を基準（例えば０Ｖ）として、Ｘ軸方向に沿って配列された第１及び第３の検出用圧電／電歪素子４２ａ及び４２ｃにおける各分極方向はそれぞれ＋と−とされ、Ｙ軸方向に沿って配列された第２及び第４の圧電／電歪素子４２ｂ及び４２ｄにおける各分極方向はそれぞれ−と＋とされている。なお、駆動用圧電／電歪素子４０の分極方向は問わない。
【００４４】
ここで、この実施の形態に係る振動ジャイロセンサ１０の動作について図４Ａ〜図９Ｂを参照しながら説明する。なお、図４Ａ〜図９Ｂにおいては、図面の複雑化を避けるために、圧電／電歪素子部２４の記載を省略する。
【００４５】
まず、駆動モードは、駆動用圧電／電歪素子４０の駆動電極３６に対して図４Ａに示すような交番的な駆動電圧を印加する。これによって、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、駆動用圧電／電歪素子４０における圧電／電歪層３０が印加電圧の振幅に応じて歪み、これにより、内側振動板１４が撓むことによって内側重り１６が上下に振動することになる（駆動モード）。
【００４６】
このとき、振動板２８は、支持部１２の上端を支点として振動することになるため、外側重り２０は、内側重り１６の振動方向とは逆方向に振動することとなる。つまり、図５Ａに示すように、内側重り１６が下向きに変位すれば、外側重り２０は上向きに変位し、図５Ｂに示すように、内側重り１６が上向きに変位すれば、外側重り２０は下向きに変位する。
【００４７】
このように、駆動モードにおいては、例えばＸ軸方向に関する第１及び第３の検出用圧電／電歪素子４２ａ及び４２ｃに関して見ると、互いに同じように伸び縮みすることとなるため、図６に示すように、第１及び第３の検出用圧電／電歪素子４２ａ及び４２ｃの各検出電極３８ａ及び３８ｂにはそれぞれ例えば負の電荷及び正の電荷が発生し、これにより、第１及び第３の検出用圧電／電歪素子４２ａ及び４２ｃの出力が打ち消し合って、結果として出力は０Ｖとなる。
【００４８】
そして、内側重り１６と外側重り２０が互いに上下方向に振動している状態で、Ｙ軸方向を中心として例えば時計方向の角速度ωが作用した場合、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、内側重り１６及び外側重り２０に対してＸ軸方向にコリオリ力Ｆｘが発生することとなる（検出モード）。
【００４９】
例えば、図５Ａに示すように、内側重り１６が下向きに変位し、外側重り２０が上向きに変位している状態では、図７Ａに示すように、前記角速度ωの作用によって、内側重り１６に例えば右向きにコリオリ力Ｆｘが働き、外側重り２０に逆方向（この場合、左向き）にコリオリ力−Ｆｘが働く。
【００５０】
このとき、例えばＸ軸方向に関する第１及び第３の検出用圧電／電歪素子４２ａ及び４２ｃについてみると、第１の検出用圧電／電歪素子４２ａが引張変形し、第３の検出用圧電／電歪素子４２ｃが圧縮変形することから、図８に示すように、第１及び第３の検出用圧電／電歪素子４２ａ及び４２ｃにおける各検出電極３８ａ及び３８ｃにはそれぞれ例えば負の電荷が帯電し、これにより、第１及び第３の検出用圧電／電歪素子４２ａ及び４２ｃの出力が互いに加算され、結果として各検出用圧電／電歪素子４２ａ及び４２ｃの出力を１Ｖとした場合、出力は同じく１Ｖとなる。
【００５１】
同様に、図５Ｂに示すように、内側重り１６が上向きに変位し、外側重り２０が下向きに変位している状態では、図７Ｂに示すように、前記角速度ωの作用によって、内側重り１６に例えば左向きにコリオリ力−Ｆｘが働き、外側重り２０に逆方向（この場合、右向き）にコリオリ力Ｆｘが働く。
【００５２】
第１及び第３の検出用圧電／電歪素子４２ａ及び４２ｃの合成出力は、図４Ｂに示すように、図４Ａの駆動電圧の波形が下部電極３２の電位（０Ｖ）となった時点においてピーク値を示すことになる。従って、この検出モードは、駆動電圧が０Ｖとなったタイミングに従って第１及び第３の検出用圧電／電歪素子４２ａ及び４２ｃからの出力を取り出す。この場合、駆動電圧から９０°位相がずれた波形を検出する、いわゆる位相検波を行うことにより、角速度信号を容易に得ることができる。
【００５３】
このように、本実施の形態においては、内側重り１６に例えば上下方向の振動を与えた場合、外側重り２０は、内側重り１６の振動方向とは逆方向に振動することとなる。そのため、角速度ωの作用によって内側重り１６に対し一方向（例えば右方向）にコリオリ力Ｆｘが働くと、外側重り２０にはその逆方向（この場合、左方向）にコリオリ力−Ｆｘが働くこととなり、内側重り１６と外側重り２０は互いに逆方向に振動することになる。そして、前記コリオリ力による内側重り１６と外側重り２０の互いの逆方向の振動が圧電／電歪素子部２４に伝わって角速度ωとして検出されることになる。
【００５４】
このとき、外乱によって支持部１２に対し、ある方向に力が加わった場合、該外乱によって、内側重り１６と外側重り２０は、互いに同じ方向に振動することになる。しかし、本実施の形態では、内側重り１６と外側重り２０の互いの逆方向への振動に基づいて角速度ωを検出しているため、内側重り１６と外側重り２０の同方向への振動は、角速度ωの検出には関係がなく、前記外乱による影響は受けないこととなる。従って、本実施の形態においては、外乱の発生に拘わらず高精度に角速度ωを検出することができる。
【００５５】
ここで、従来例に係る振動ジャイロセンサと本実施の形態に係る振動ジャイロセンサ１０との出力の比較について図９Ａ及び図９Ｂを参照しながら説明する。
【００５６】
図９Ａ及び図９Ｂは、従来例に係る振動ジャイロセンサ及び本実施の形態に係る振動ジャイロセンサ１０における駆動モードでの出力を示し、駆動モードの開始時点から０．１秒が経過する直前に外乱が生じた場合を示す。この場合、理想的には、検出出力は０Ｖを示すことになる。
【００５７】
従来例に係る振動ジャイロセンサの出力は、図９Ａに示すように、外乱による影響を直接受け、検出された出力値（角速度ω）が極端に高くなっているが、本実施の形態に係る振動ジャイロセンサ１０においては、図９Ｂに示すように、外乱が発生しているにも拘わらず、検出出力の変動は非常に小さいものとなっており、外乱による影響をほとんど受けていないことがわかる。
【００５８】
次に、本実施の形態に係る振動ジャイロセンサ１０の寸法関係について説明する。
【００５９】
まず、内側重り１６と外側重り２０の重量バランスと支持部１２の位置については、内側重り１６と外側重り２０のバランスがとれる位置で支持することが好ましい。外乱による、駆動モード振動や検出モード振動の発生を抑制するためである。
【００６０】
つまり、内側重り１６及び外側重り２０と支持部１２のバランスが取れている場合には、外乱により、駆動モードや検出モードの変形が発生し難いため、好ましい。内側重り１６及び外側重り２０と支持部１２のバランスが取れていない場合、例えば外側重り２０の方が極端に重かったり、支持部１２の位置が内側重り１６に寄っている場合には、外乱により、駆動モードや検出モードの変形が発生し易くなり、検出信号にノイズが発生し易くなる。
【００６１】
次に、内側重り１６及び外側重り２０の高さ（厚み）について説明する。駆動モードでの振動ジャイロセンサ１０の共振周波数は、内側重り１６及び外側重り２０の質量のみで変化し、質量が大きくなると、共振周波数が低下する。
【００６２】
一方、検出モードでの振動ジャイロセンサ１０の共振周波数は、内側重り１６及び外側重り２０の質量と、これら内側重り１６及び外側重り２０の振動板２８からの重心位置（モーメント）で変化する。この場合、質量が大きくなると共振周波数が低下し、また、規定の質量でも内側重り１６及び外側重り２０の重心位置が振動板２８から遠ざかるほど共振周波数が低下する。
【００６３】
従って、振動ジャイロセンサ１０では、角速度ωの応答周波数（角速度変動への応答性）を確保するために、離調（駆動モードでの共振周波数よりも検出モードでの共振周波数を僅かに高くする）を行う。この離調度が適当になるように、内側重り１６や外側重り２０の高さ（厚み）を調整することが好ましい。
【００６４】
次に、本実施の形態に係る振動ジャイロセンサ１０の変形例、主に圧電／電歪素子部２４に関する変形例について図１０〜図３９を参照しながら説明する。
【００６５】
第１の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ａは、図１０〜図１２に示すように、上述した実施の形態に係る振動ジャイロセンサ１０とほぼ同様の構成を有するが、上部電極３４の形成パターンが異なり、圧電／電歪層３０の内周側（内側振動板１４に対応する箇所）に内周に沿って複数（図４の例では４つ）の円弧状の上部電極３４が形成されている。
【００６６】
この場合、内側振動板１４上に形成された４つの上部電極３４を駆動電極３６ａ〜３６ｄとして使用してもよいし、検出電極３８ａ〜３８ｄとして使用してもよい。このことから、外側振動板１８上に形成された４つの上部電極３４は、内側振動板１４上に形成された４つの上部電極３４が駆動電極３６ａ〜３６ｄとして使用された場合は、検出電極３８ａ〜３８ｄとして使用され、反対に検出電極３８ａ〜３８ｄとして使用された場合は、駆動電極３６ａ〜３６ｄとして使用される。
【００６７】
従って、この第１の変形例においては、第１〜第４の駆動用圧電／電歪素子４０ａ〜４０ｄが内側振動板１４あるいは外側振動板１８上に形成され、第１〜第４の検出用圧電／電歪素子４２ａ〜４２ｄが外側振動板１８あるいは内側振動板１４上に形成されることになる。この場合、リード線の取出し数は、検出電極３８ａ〜３８ｄの数＋駆動電極３６ａ〜３６ｄの数＋１（下部電極３２の分）である。
【００６８】
第２の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ｂは、図１３〜図１５に示すように、上述の第１の変形例とほぼ同様の構成を有するが、下部電極３２の形成パターンが異なり、内側振動板１４上に環状の第１の下部電極３２ａが形成され、外側振動板１８上に環状の第２の下部電極３２ｂが形成されている。この場合、リード線の取出し数は、検出電極３８ａ〜３８ｄの数＋駆動電極３６ａ〜３６ｄの数＋２（下部電極３２ａ及び３２ｂの分）である。
【００６９】
第３の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ｃは、図１６〜図１８に示すように、上述の第２の変形例とほぼ同様の構成を有するが、下部電極３２の形成パターンが異なり、８つの上部電極３４にそれぞれ対応させて下部電極３２ａ〜３２ｈが形成されている。この場合、リード線の取出し数は、（検出電極３８ａ〜３８ｄの数＋駆動電極３６ａ〜３６ｄの数）×２である。
【００７０】
上述の第１〜第３の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ａ〜１０ｃのうち、第１の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ａがリード線の取出し数が少ないため、好ましい。
【００７１】
第４の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ｄは、図１９〜図２１に示すように、圧電／電歪素子部２４が、外側振動板１８上に形成された環状の下部電極３２と、該下部電極３２上に形成された環状の圧電／電歪層３０と、該圧電／電歪層３０上に形成された４つの上部電極３４とを有して構成され、上部電極３４は、互いに１８０°の位置にある２つの上部電極３４が例えば駆動電極３６ａ及び３６ｂとして使用され、残りの２つの上部電極３４が検出電極３８ａ及び３８ｂとして使用される。
【００７２】
即ち、第１及び第２の駆動用圧電／電歪素子４０ａ及び４０ｂ並びに第１及び第２の検出用圧電／電歪素子４２ａ及び４２ｂが共に外側振動板１８上に形成されて、１軸方向の角速度が検出されるようになっている。
【００７３】
第５の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ｅは、図２２〜図２４に示すように、上述の第４の変形例とほぼ同様の構成を有するが、圧電／電歪素子部２４が内側振動板１４上に形成されている点で異なる。
【００７４】
第６の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ｆは、図２５〜図２７に示すように、圧電／電歪素子部２４が、外径が外側振動板１８の外径よりも僅かに大とされた円形の下部電極３２と、該下部電極３２上に形成された円形の圧電／電歪層３０と、該圧電／電歪層３０の上面のうち、内側振動板１４に対応する位置に形成された環状の駆動電極３６と、前記圧電／電歪層３０の上面のうち、外側振動板１８に対応する位置に形成された４つの検出電極３８ａ〜３８ｄとを有して構成されている。
【００７５】
第７の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ｇは、図２８〜図３０に示すように、上述の第６の変形例とほぼ同様の構成を有するが、環状の駆動電極３６が外側振動板１８に対応した位置に形成され、４つの検出電極３８ａ〜３８ｄが内側振動板１４に対応した位置に形成されている点で異なる。
【００７６】
第８の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ｈは、図３１〜図３３に示すように、第１の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ａとほぼ同様の構成を有するが、下部電極３２及び圧電／電歪層３０がそれぞれ円形である点で異なる。
【００７７】
第９の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ｉは、図３４〜図３６に示すように、第８の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ｈとほぼ同様の構成を有するが、内側振動板１４上の上部電極３４が、それぞれ４５°だけずらして形成されている点で異なる。
【００７８】
第１０の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ｊは、図３７に示すように、上述した本実施の形態に係る振動ジャイロセンサ１０とほぼ同様の構成を有するが、支持部１２が別体で構成されている点で異なる。支持部１２の構成材料として、金属、セラミックス、樹脂等を用いることができる。
【００７９】
支持部１２は、振動板２８の所定箇所に対して接着剤（エポキシ樹脂、シリコーンゴム、シリコーンゲル等）４４を介して固着されている。支持部１２を直接振動板２８に固定させた場合、振動板２８の振動が支持部１２を介して外部に伝達され、急速に減衰することになる。そのため、上述のように接着剤４４のように柔らかい材料を介在させることで、振動板２８での振動が支持部１２に伝達し難くなり、上記のような振動の早期減衰を回避することができる。
【００８０】
第１１の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ｋは、図３８に示すように、上述した本実施の形態に係る振動ジャイロセンサ１０とほぼ同様の構成を有するが、上部支持部１２ａと下部支持部１２ｂで振動板２８の所定箇所を上下から挟持した点で異なる。この場合、上部支持部１２ａと振動板２８との間並びに下部支持部１２ｂと振動板２８との間にそれぞれ柔らかい材料４６を介在させることが好ましい。
【００８１】
第１２の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ｍは、図３９に示すように、上述した実施の形態に係る振動ジャイロセンサ１０とほぼ同じ構成を有するが、基体２２を天地逆にして、振動板２８の部分を支持部１２で支持した構造を有する点で異なる。なお、図３７〜図３９において、圧電／電歪素子部２４を省略して示す。
【００８２】
上述の第１〜第１２の変形例に係る振動ジャイロセンサ１０ａ〜１０ｋ、１０ｍにおいても、上述した本実施の形態に係る振動ジャイロセンサ１０と同様に、外乱による影響を受け難い構造を有しており、検出精度が外乱によって変動することがなく、高精度に角速度を検出することができる。
【００８３】
次に、本実施の形態に係る振動ジャイロセンサ１０の製造方法について図４０〜図５０を参照しながら説明する。
【００８４】
この実施の形態に係る振動ジャイロセンサ１０は、各部材の構成材料をセラミックスとし、振動ジャイロセンサ１０の構成要素として、圧電／電歪素子部２４を除く基体２２、即ち、内側重り１６、外側重り２０、振動板２８及び支持部１２についてはセラミックグリーンシート積層法を用いて製造することが好ましく、一方、圧電／電歪素子部２４をはじめとして、図示しない各入出力端子については、薄膜や厚膜等の膜形成手法を用いて製造することが好ましい。
【００８５】
振動ジャイロセンサ１０の基体２２における各部材を一体的に成形することが可能なセラミックグリーンシート積層法によれば、各部材の接合部の経時的な状態変化がほとんど生じないため、接合部位の信頼性が高く、かつ、剛性確保に有利な方法である。
【００８６】
この実施の形態に係る振動ジャイロセンサ１０では、振動板２８と内側重り１６との境界部分、振動板２８と外側重り２０との境界部分、並びに振動板２８と支持部１２との境界部分は、変位発現の支点となるため、前記境界部分の信頼性は振動ジャイロセンサ１０の特性を左右する重要なポイントである。
【００８７】
また、以下に示す製造方法は、生産性や成形性に優れるため、所定形状の振動ジャイロセンサを短時間に、かつ、再現性よく得ることができる。
【００８８】
以下、具体的に本実施の形態に係る振動ジャイロセンサ１０の製造方法について説明する。ここで、定義付けをしておく。セラミックグリーンシートを積層して得られた積層体をセラミックグリーン積層体（例えば図１５Ｂ参照）と定義し、このセラミックグリーン積層体を焼成、一体化したものをセラミック積層体と定義し、このセラミック積層体から不要な部分を切除して、内側重り１６、外側重り２０、振動板２８及び支持部１２が一体化されたものをセラミック基体と定義する。
【００８９】
まず、ジルコニア等のセラミック粉末にバインダ、溶剤、分散剤、可塑剤等を添加混合してスラリーを作製し、これを脱泡処理後、リバースロールコーター法、ドクターブレード法等の方法により、所定の厚みを有するセラミックグリーンシートを作製する。
【００９０】
次に、金型を用いた打抜加工やレーザ加工等の方法により、セラミックグリーンシートを図４０Ａ〜図４０Ｃのような種々の形状に加工して、複数枚の基体形成用のセラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｃを得る。
【００９１】
これらセラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｃは、振動板２８を構成するための第１のセラミックグリーンシート５０Ａと、外側重り２０、内側重り１６及び支持部１２を構成するための第２のセラミックグリーンシート５０Ｂと、焼成時の歪みの発生を防止するための第３のセラミックグリーンシート５０Ｃとを有する。
【００９２】
第１のセラミックグリーンシート５０Ａとしては、焼成後の厚みが１〜５０μｍとなるような厚みのものが使用される。第２のセラミックグリーンシート５０Ｂは、２層以上で構成され、焼成後の厚みが１００〜２ｍｍとなるように積層枚数が調整される。第３のセラミックグリーンシート５０Ｃは、１層以上で構成され、焼成後の厚みが１００〜５００μｍとなるように積層枚数が調整される。
【００９３】
第２のセラミックグリーンシート５０Ｂは、金型を用いた打抜加工やレーザ加工等によって、外側重り２０を構成する部分５０Ｂａと、内側重り１６を構成する部分５０Ｂｂと、支持部１２を構成する部分５０Ｂｃの３つに分離されている。なお、セラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｃの枚数は、任意に設定することができる。また、多数個取りの場合は、例えば図４１Ａ〜図４１Ｃに示すような形状のグリーンシート５０Ａ〜５０Ｃを用いればよい。
【００９４】
その後、図４２に示すように、第１のセラミックグリーンシート５０Ａ上に複数枚の第２のセラミックグリーンシート５０Ｂを積層し、更に、第３のセラミックグリーンシート５０Ｃを積層・圧着して、セラミックグリーン積層体５２とした後、該セラミックグリーン積層体５２を焼成して、図４３に示すように、セラミック積層体５４を得る。この場合、図４４に示すように、支持を容易にするために、第１のセラミックグリーンシート５０Ａの下面のうち、支持部１２となる部分５０Ｂｃが積層される箇所に、第２のセラミックグリーンシート５０Ｂのうち、支持部１２を構成する部分５０Ｂｃと同様のグリーンシート５０Ｂｄを積層しておくことが好ましい。
【００９５】
また、図４５及び図４６に示すように、第１のセラミックグリーンシート５０Ａ上に、第２のセラミックグリーンシート５０Ｂを積層する際、支持部１２を構成する部分５０Ｂｃの積層箇所を特定するために、予め第１のセラミックグリーンシート５０Ａに位置決め用の突起部６０を形成しておくことが好ましい。
【００９６】
この場合、前記支持部１２を構成する部分５０Ｂｃを所定の位置に形成することができるため、振動ジャイロセンサ１０の歩留まりを向上させることができる。突起部６０は、図４７に示すように、環状に形成するようにしてもよいが、検出モードでの振動板２８の変形を容易にするために、図４６に示すように、支持部１２を構成する部分５０Ｂｃに対応して配列された複数の突起６２で構成することが好ましい。
【００９７】
なお、積層一体化のための圧着回数や順序は限定されない。構造に応じて、例えばセラミックグリーンシートの枚数等により所望の構造を得るように適宜決めることができる。この場合、セラミックグリーンシートの枚数、各セラミックグリーンシートの厚みも特に限定されない。
【００９８】
圧着は、熱を加えることで、より積層性を向上させることができる。また、セラミック粉末（好ましくは、セラミックグリーンシートに使用されたセラミックスと同一又は類似した組成であることが信頼性確保の点で好ましい）、バインダを主体としたペースト、スラリー等をセラミックグリーンシート上に塗布、印刷して、接合補助層とすることで、セラミックグリーンシート界面の積層性を向上させることができる。なお、第１のセラミックグリーンシート５０Ａが薄い場合には、プラスチックフィルム、中でも表面にシリコーン系の離型剤をコーティングしたポリエチレンテレフタレートフィルムを用いて取り扱うことが好ましい。
【００９９】
次に、図１〜図３に示すように、前記セラミック積層体５４の表面のうち、振動板２８として機能する部分に圧電／電歪素子部２４を形成する。圧電／電歪素子部２４の形成法としては、スクリーン印刷法、ディッピング法、塗布法、電気泳動法等の厚膜形成法や、イオンビーム法、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、化学気相成長法（ＣＶＤ）、めっき等の薄膜形成法を用いることができる。
【０１００】
このような膜形成法を用いて圧電／電歪素子部２４を形成することにより、接着剤を用いることなく、圧電／電歪素子部２４と振動板２８とを一体的に接合、配設することができ、信頼性、再現性を確保できると共に、集積化を容易にすることができる。
【０１０１】
この場合、厚膜形成法により圧電／電歪素子部２４を形成することが好ましい。特に、圧電／電歪層３０の形成において厚膜形成法を用いれば、平均粒径０．０１〜５μｍ、好ましくは０．０５〜３μｍの圧電セラミックスの粒子、粉末を主成分とするペーストやスラリー、又はサスペンションやエマルジョン、ゾル等を用いて膜化することができ、それを焼成することによって良好な圧電／電歪特性を得ることができるからである。
【０１０２】
なお、電気泳動法は、膜を高い密度で、かつ、高い形状精度で形成できるという利点がある。また、スクリーン印刷法は、膜形成とパターン形成とを同時にできるため、製造工程の簡略化に有利である。
【０１０３】
具体的に、圧電／電歪素子部２４の形成について説明する。まず、セラミックグリーン積層体５２を１２００℃〜１６００℃の温度で焼成、一体化してセラミック積層体５４を得た後、該セラミック積層体５４の表面の所定位置に下部電極３２を印刷、焼成し、次いで、圧電／電歪層３０を印刷、焼成し、更に、上部電極３４を印刷、焼成して圧電／電歪素子部２４を形成する。
【０１０４】
ここで、下部電極３２として白金（Ｐｔ）、圧電／電歪層３０としてジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、上部電極３４として金（Ａｕ）というように、各部材の焼成温度が積層順に従って低くなるように材料を選定すると、ある焼成段階において、それより以前に焼成された材料の再焼結が起こらず、電極材等の剥離や凝集といった不具合の発生を回避することができる。
【０１０５】
なお、適当な材料を選択することにより、圧電／電歪素子部２４の各部材を逐次印刷して、１回で一体焼成することも可能であり、圧電／電歪層３０を形成した後に低温で上部電極３４を設けることもできる。
【０１０６】
また、圧電／電歪素子部２４の各部材は、スパッタ法や蒸着法等の薄膜形成法によって形成してもよく、この場合には、必ずしも熱処理を必要としない。
【０１０７】
圧電／電歪素子部２４の形成においては、セラミックグリーン積層体５２の表面、即ち、振動板２８として機能する部分の表面に予め圧電／電歪素子部２４の前駆体を形成しておき、該セラミックグリーン積層体５２と圧電／電歪素子部２４の前駆体とを同時に焼成することも好ましく行われる。同時焼成にあたっては、セラミックグリーン積層体５２と圧電／電歪素子部２４のすべての構成膜に対して焼成を行うようにしてもよく、下部電極３２とセラミックグリーン積層体５２とを同時焼成したり、上部電極３４を除く他の構成膜とセラミックグリーン積層体５２とを同時焼成する方法等が挙げられる。
【０１０８】
圧電／電歪素子部２４とセラミックグリーン積層体５２とを同時焼成する方法としては、スラリー原料を用いたテープ成形法等によって圧電／電歪層３０の前駆体を成形し、この焼成前の圧電／電歪層３０の前駆体をセラミックグリーン積層体５２の表面上に熱圧着等で積層し、同時に焼成して内側重り１６、外側重り２０、振動板２８及び支持部１２を同時に作製する方法が挙げられる。但し、この方法では、上述した膜形成法を用いて、セラミックグリーン積層体５２の表面及び／又は圧電／電歪層３０に予め下部電極３２を形成しておく必要がある。
【０１０９】
その他の方法としては、セラミックグリーン積層体５２の少なくとも最終的に振動板２８となる部分にスクリーン印刷により圧電／電歪素子部２４の各構成層である下部電極３２、圧電／電歪層３０及び上部電極３４を形成し、同時に焼成することが挙げられる。
【０１１０】
圧電／電歪素子部２４の構成膜の焼成温度は、これを構成する材料によって適宜決定されるが、一般には、５００℃〜１５００℃であり、圧電／電歪層３０に対しては、好ましくは１０００℃〜１４００℃である。この場合、圧電／電歪層３０の組成を制御するためには、圧電／電歪層３０の材料の蒸発源の存在下に焼結することが好ましい。なお、圧電／電歪層３０とセラミックグリーン積層体５２を同時焼成する場合には、両者の焼成条件を合わせることが必要である。
【０１１１】
ここで、振動板２８となる部分が非常に薄いと、グリーンシート積層体５２に対する焼成時に、振動板２８となる部分に歪みが生じやすくなるが、前記第３のセラミックグリーンシート５０Ｃを積層することで、前記歪みの発生を回避することができ、信頼性の向上を図ることができる。
【０１１２】
次に、上述のようにして、図４８に示すように、圧電／電歪素子部２４が形成されたセラミック積層体５４のうち、不要な部分、即ち、第３のセラミックグリーンシート５０Ｃが焼成・圧着によって形成された最下層７０を切除して、支持部１２、内側重り１６及び外側重り２０が一体形成されたセラミック基体７２を作製する。
【０１１３】
この切除処理は、ダイシングを用いて最下層７０のみが切断されるように行う。ダイシングによる最下層を除去するための切断線ＣＬａの例を図４９に示す。多数個取りの場合のダイシングによる最下層を除去するための切断線ＣＬａとチップ分割のための切断線ＣＬｂの例を図５０に示す。
【０１１４】
切除の方法としては、ダイシング加工のほか、ワイヤソー加工等の機械加工や、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等のレーザ加工、電子ビーム加工を適用することが可能である。
【０１１５】
上述の例では、第３のセラミックグリーンシート５０Ｃを積層して最下層７０を形成するようにしたが、振動板２８がある程度の強度を有する場合は、第３のセラミックグリーンシート５０Ｃを積層しなくてもよい。この場合、上述の切除処理を省略することができる。
【０１１６】
このように、本実施の形態に係る製造方法においては、外乱による影響を受け難く、角速度の検出を高精度に行うことができる振動ジャイロセンサ１０を容易に作製することができ、高性能な振動ジャイロセンサ１０の生産性の向上を図ることができる。
【０１１７】
なお、この発明に係る振動ジャイロセンサ及びその製造方法は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【０１１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る振動ジャイロセンサ及びその製造方法によれば、外乱による影響を受け難く、角速度の検出を高精度に行うことができ、しかも、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る振動ジャイロセンサの構成を示す平面図である。
【図２】図２Ａは本実施の形態に係る振動ジャイロセンサの圧電／電歪素子部を構成する下部電極を示す平面図であり、図２Ｂは圧電／電歪層を示す平面図であり、図２Ｃは上部電極を示す平面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線上の断面図である。
【図４】図４Ａは駆動用圧電／電歪素子の駆動電極に印加される駆動電圧を示す波形図であり、図４Ｂは検出用圧電／電歪素子を通じて検出される出力を示す波形図である。
【図５】図５Ａは駆動モード時の１つの形態を示す説明図であり、図５Ｂは駆動モード時の他の形態を示す説明図である。
【図６】駆動モード時において、検出用圧電／電歪素子を通じて検出される出力を示す説明図である。
【図７】図７Ａは検出モード時の１つの形態を示す説明図であり、図７Ａは検出モード時の他の形態を示す説明図である。
【図８】検出モード時において、検出用圧電／電歪素子を通じて検出される出力を示す説明図である。
【図９】図９Ａは従来例に係る振動ジャイロセンサの出力波形を示す説明図であり、図９Ｂは本実施の形態に係る振動ジャイロセンサの出力波形を示す説明図である。
【図１０】第１の変形例に係る振動ジャイロセンサを示す平面図である。
【図１１】図１１Ａは第１の変形例に係る振動ジャイロセンサの圧電／電歪素子部を構成する下部電極を示す平面図であり、図１１Ｂは圧電／電歪層を示す平面図であり、図１１Ｃは上部電極を示す平面図である。
【図１２】図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線上の断面図である。
【図１３】第２の変形例に係る振動ジャイロセンサを示す平面図である。
【図１４】図１４Ａは第１の変形例に係る振動ジャイロセンサの圧電／電歪素子部を構成する下部電極を示す平面図であり、図１４Ｂは圧電／電歪層を示す平面図であり、図１４Ｃは上部電極を示す平面図である。
【図１５】図１３のＸＶ−ＸＶ線上の断面図である。
【図１６】第３の変形例に係る振動ジャイロセンサを示す平面図である。
【図１７】図１７Ａは第３の変形例に係る振動ジャイロセンサの圧電／電歪素子部を構成する下部電極を示す平面図であり、図１７Ｂは圧電／電歪層を示す平面図であり、図１７Ｃは上部電極を示す平面図である。
【図１８】図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線上の断面図である。
【図１９】第４の変形例に係る振動ジャイロセンサを示す平面図である。
【図２０】図２０Ａは第１の変形例に係る振動ジャイロセンサの圧電／電歪素子部を構成する下部電極を示す平面図であり、図２０Ｂは圧電／電歪層を示す平面図であり、図２０Ｃは上部電極を示す平面図である。
【図２１】図１９のＸＸＩ−ＸＸＩ線上の断面図である。
【図２２】第５の変形例に係る振動ジャイロセンサを示す平面図である。
【図２３】図２２Ａは第１の変形例に係る振動ジャイロセンサの圧電／電歪素子部を構成する下部電極を示す平面図であり、図２２Ｂは圧電／電歪層を示す平面図であり、図２２Ｃは上部電極を示す平面図である。
【図２４】図２２のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線上の断面図である。
【図２５】第６の変形例に係る振動ジャイロセンサを示す平面図である。
【図２６】図２６Ａは第１の変形例に係る振動ジャイロセンサの圧電／電歪素子部を構成する下部電極を示す平面図であり、図２６Ｂは圧電／電歪層を示す平面図であり、図２６Ｃは上部電極を示す平面図である。
【図２７】図２５のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線上の断面図である。
【図２８】第７の変形例に係る振動ジャイロセンサを示す平面図である。
【図２９】図２９Ａは第１の変形例に係る振動ジャイロセンサの圧電／電歪素子部を構成する下部電極を示す平面図であり、図２９Ｂは圧電／電歪層を示す平面図であり、図２９Ｃは上部電極を示す平面図である。
【図３０】図２８のＸＸＸ−ＸＸＸ線上の断面図である。
【図３１】第８の変形例に係る振動ジャイロセンサを示す平面図である。
【図３２】図３２Ａは第１の変形例に係る振動ジャイロセンサの圧電／電歪素子部を構成する下部電極を示す平面図であり、図３２Ｂは圧電／電歪層を示す平面図であり、図３２Ｃは上部電極を示す平面図である。
【図３３】図３１のＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ線上の断面図である。
【図３４】第９の変形例に係る振動ジャイロセンサを示す平面図である。
【図３５】図３５Ａは第１の変形例に係る振動ジャイロセンサの圧電／電歪素子部を構成する下部電極を示す平面図であり、図３５Ｂは圧電／電歪層を示す平面図であり、図３５Ｃは上部電極を示す平面図である。
【図３６】図３４のＸＸＸＶＩ−ＸＸＸＶＩ線上の断面図である。
【図３７】第１０の変形例に係る振動ジャイロセンサを概略的に示す断面図である。
【図３８】第１１の変形例に係る振動ジャイロセンサを概略的に示す断面図である。
【図３９】第１２の変形例に係る振動ジャイロセンサを概略的に示す断面図である。
【図４０】図４０Ａは単数取りの場合の第１のセラミックグリーンシートを示す平面図であり、図４０Ｂは同じく第２のセラミックグリーンシートを示す平面図であり、図４０Ｃは同じく第３のセラミックグリーンシートを示す平面図である。
【図４１】図４１Ａは多数個取りの場合の第１のセラミックグリーンシートを示す平面図であり、図４１Ｂは同じく第２のセラミックグリーンシートを示す平面図であり、図４１Ｃは同じく第３のセラミックグリーンシートを示す平面図である。
【図４２】セラミックグリーン積層体を示す断面図である。
【図４３】セラミック積層体を示す断面図である。
【図４４】好ましいセラミックグリーン積層体の積層形態の一例を示す断面図である。
【図４５】第１のセラミックグリーンシートに突起部を設けた状態を示す断面図である。
【図４６】第１のセラミックグリーンシートに突起部を設けた状態を示す底面図である。
【図４７】突起部の他の例を示す底面図である。
【図４８】セラミック積層体に圧電／電歪素子部を形成した状態を示す断面図である。
【図４９】単数取りの場合におけるダイシング加工の切断線の一例を示す説明図である。
【図５０】多数個取りの場合におけるダイシング加工の切断線の一例を示す説明図である。
【図５１】図５１Ａは従来例に係る振動ジャイロセンサの駆動モード時の形態を示す説明図であり、図５１Ｂは検出モード時の形態を示す説明図である。
【図５２】図５２Ａは他の従来例に係る振動ジャイロセンサの駆動モード時の形態を示す説明図であり、図５２Ｂは検出モード時の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ〜１０ｋ、１０ｍ…振動ジャイロセンサ
１２…支持部 １４…内側振動板
１６…内側重り １８…外側振動板
２０…外側重り ２２…基体
２４…圧電／電歪素子部 ２８…振動板
３０…圧電／電歪層 ３２、３２ａ〜３２ｈ…下部電極
３４…上部電極 ３６、３６ａ〜３６ｄ…駆動電極
３８ａ〜３８ｄ…検出電極
４０、４０ａ〜４０ｄ…駆動用圧電／電歪素子
４２ａ〜４２ｄ…検出用圧電／電歪素子 ４４…接着剤
４６…柔らかい材料
５０Ａ…第１のセラミックグリーンシート
５０Ｂ…第２のセラミックグリーンシート
５０Ｃ…第３のセラミックグリーンシート
５２…セラミックグリーン積層体 ５４…セラミック積層体
６０…突起部 ６２…突起
７０…最下層 ７２…セラミック基体

Claims (16)

1. 支持部と、
   前記支持部の内側に配され、内側振動板によって振動可能とされた内側重りと、
   前記支持部の外側に配され、外側振動板によって振動可能とされた外側重りと、
   前記内側振動板及び／又は外側振動板上に形成された圧電／電歪素子とを有し、
   前記支持部、外側重り、内側振動板及び外側振動板は共に環状に形成されていることを特徴とする振動ジャイロセンサ。
2. 請求項１記載の振動ジャイロセンサにおいて、
   駆動モードのピーク時点で、前記内側重りが下死点に到達するように設定されていることを特徴とする振動ジャイロセンサ。
3. 請求項１又は２記載の振動ジャイロセンサにおいて、
   前記圧電／電歪素子は、少なくとも複数の検出用圧電／電歪素子であって、少なくとも１軸方向に沿って配列形成されていることを特徴とする振動ジャイロセンサ。
4. 請求項１又は２記載の振動ジャイロセンサにおいて、
   前記圧電／電歪素子は、少なくとも１つの駆動用圧電／電歪素子と複数の検出用圧電／電歪素子であって、
   前記複数の検出用圧電／電歪素子は、少なくとも１軸方向に沿って配列形成されていることを特徴とする振動ジャイロセンサ。
5. 請求項４記載の振動ジャイロセンサにおいて、
   前記駆動用圧電／電歪素子と検出用圧電／電歪素子は、前記内側振動板及び外側振動板のいずれか一方にそれぞれ互い違いに形成されていることを特徴とする振動ジャイロセンサ。
6. 請求項４記載の振動ジャイロセンサにおいて、
   前記駆動用圧電／電歪素子は、環状に形成されていることを特徴とする振動ジャイロセンサ。
7. 請求項６記載の振動ジャイロセンサにおいて、
   前記環状の駆動用圧電／電歪素子は、前記内側振動板及び外側振動板のいずれか一方に形成され、
   前記検出用圧電／電歪素子は、前記内側振動板及び外側振動板のうち、前記駆動用圧電／電歪素子が形成されていない振動板に形成されていることを特徴とする振動ジャイロセンサ。
8. 請求項３〜７のいずれか１項に記載の振動ジャイロセンサにおいて、
   前記複数の検出用圧電／電歪素子は、それぞれ分極方向が互いに逆向きであることを特徴とする振動ジャイロセンサ。
9. 数種のセラミックグリーンシートを積層してグリーンシート積層体を作製する積層工程と、
   グリーンシート積層体を一体焼成して、支持部と、前記支持部の内側に配され、かつ、内側振動板によって振動可能とされた内側重りと、前記支持部の外側に配され、かつ、外側振動板によって振動可能とされた外側重りとを有し、前記支持部、外側重り、内側振動板及び外側振動板が共に環状に形成されたセラミック積層体を作製する工程と、
   前記内側振動板及び／又は外側振動板に前記圧電／電歪素子を形成する工程とを有することを特徴とする振動ジャイロセンサの製造方法。
10. 請求項９記載の振動ジャイロセンサの製造方法において、
    前記セラミック積層体は、前記支持部、前記内側重り及び前記外側重りに対して共通とされた最下層を有し、
    前記最下層を切断して、前記支持部、前記内側重り及び前記外側重りをそれぞれ分離することを特徴とする振動ジャイロセンサの製造方法。
11. 請求項９又は１０記載の振動ジャイロセンサの製造方法において、
    前記積層工程は、
    内側振動板及び外側振動板を構成するための第１のセラミックグリーンシートに外側重り、内側重り及び支持部を構成するための第２のセラミックグリーンシートを積層する工程とを有することを特徴とする振動ジャイロセンサの製造方法。
12. 請求項１１記載の振動ジャイロセンサの製造方法において、
    前記第１のセラミックグリーンシートのうち、前記支持部が形成される部分に予め位置決め用の突起部を形成することを特徴とする振動ジャイロセンサの製造方法。
13. 請求項１２記載の振動ジャイロセンサの製造方法において、
    前記突起部は、前記支持部が形成される部分に対応して配列された複数の突起で構成されていることを特徴とする振動ジャイロセンサの製造方法。
14. 数種のセラミックグリーンシートを積層してグリーンシート積層体を作製する積層工程と、
    グリーンシート積層体を一体焼成して、後に支持部が配される部分の内側に配され、かつ、振動板によって振動可能とされた内側重りと、後に支持部が配される部分の外側に配され、かつ、振動板によって振動可能とされた外側重りとを有するセラミック積層体を作製する工程と、
    前記振動板の所定箇所に支持部を配置して、前記振動板を内側振動板と外側振動板とし、前記セラミック積層体を、前記内側振動板によって振動可能とされた前記内側重りと、前記外側振動板によって振動可能とされた前記外側重りとを有し、前記支持部、外側重り、内側振動板及び外側振動板が共に環状に形成されたセラミック積層体とする工程と、
    前記内側振動板及び／又は外側振動板に前記圧電／電歪素子を形成する工程とを有することを特徴とする振動ジャイロセンサの製造方法。
15. 請求項１４記載の振動ジャイロセンサの製造方法において、
    前記支持部を、前記振動板の所定箇所に対して接着剤を介して固着することを特徴とする振動ジャイロセンサの製造方法。
16. 請求項１４記載の振動ジャイロセンサの製造方法において、
    前記支持部で、前記振動板の所定箇所を挟持することを特徴とする振動ジャイロセンサの製造方法。

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