JP3777780B2 - Method for manufacturing vibrator for detecting angular velocity - Google Patents

Method for manufacturing vibrator for detecting angular velocity Download PDF

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラの手ぶれ防止やナビゲーションシステムや自動車の車両制御等に利用される角速度センサにおいて角速度検出用振動子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の角速度センサの従来技術として、特開平８−２１０８６０号公報に、音叉型の振動子を用いた角速度センサが提案されている。図１２および図１３に、その構成を示す。圧電体からなる振動子１は、一対の四角柱状のアーム部（振動部）４、５とこれらアーム部４、５の両端を連結する連結部６により音叉形状に構成されている。
【０００３】
振動子１には、略コの字形状を呈し対向する表裏面Ｘ１、Ｘ２面のうちＸ１面に、駆動電極１０、１１、参照電極１２等が配置され、Ｘ１、Ｘ２面と略直交する側面であるＹ１面およびＹ２面に、検出電極１８、１９が配置され、Ｘ１面と対向するＸ２面の全面に、Ｘ１面の各電極および検出電極１８、１９の基準電位用電極となる共通電極２０が全面に配置されている。
【０００４】
この角速度センサの作動原理は、次のようである。すなわち、四角柱状のアーム部４、５の長手方向（ｚ軸方向）と直交するｙ軸方向に、アーム部４、５をたわませて駆動振動させる。そして、振動しているアーム部４、５に回転角速度が入力された時に生じるコリオリ力により、上記のｚ軸方向およびｙ軸方向と直交するｘ軸方向に発生するアーム部４、５のたわみ振動を検出振動として電気的に検出し、角速度の大きさを求める。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような四角柱の振動部を有するタイプの角速度センサにおいて、振動子１上の各電極は、ワイヤボンディング等により外部回路と結線されるが、その結線を容易とするために、各電極を振動子１のひとつの面に引き回す必要がある。ここで、本発明者等は、鋭意検討の結果、Ｙ１、Ｙ２面の検出電極１８、１９をＸ１面に取出す場合、以下のような問題があると考えた。
【０００６】
Ｘ１面と略直交するＹ１およびＹ２面の検出電極１８、１９をＸ１面に引き回す場合、電気ノイズを拾わないように短い引回し距離にするには、アーム部４、５の長手方向に沿った角部（以下、角部という）Ｅを経てＸ１面に至るというルートに接続電極を設定する必要がある。
具体的には、図１３に点線で示すように、取出し電極１６、１７および接続電極２１、２２を形成することとなる。
【０００７】
従って、Ｙ１、Ｙ２面の検出電極１８、１９から、Ｘ１面へ電極導体を引回す際、この角部Ｅをまたぐ構成となるが、上記したように、この角部Ｅは、アーム部４、５の駆動および検出振動（たわみ振動）による曲げ応力が発生する部分である。その為、この曲げ応力によるダメージによって角部Ｅにおける電気的な接続状態が劣化し、センサの性能悪化を招き、場合によっては、電気的接続がとれなくなるという可能性がある。
【０００８】
このような問題は、上記の音叉型に限らず、角柱状の振動部の長手方向に延び略直交する両面に、それぞれ電極が形成された振動子を備えた角速度センサにおいて、両面の電極同士を、振動により曲げ応力が発生する角部を跨いで電気的に接続する場合には、共通の問題であると考えられる。
本発明は上記問題点に鑑みて、角柱状の振動部の長手方向に延び略直交する両面に、それぞれ電極が形成された振動子を備えた角速度センサにおいて、両面の電極同士を、振動部の長手方向に延びる角部を跨いで電気的に接続する信頼性に優れた接続構成を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
上記請求項１〜５の発明は、角柱状の圧電体からなる振動部（４、５）を備え、振動部（４、５）の長手方向（ｚ軸方向）に延びる側面（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）のうち第１の側面（Ｘ１）には、振動部（４、５）をｚ軸と直交するｙ軸方向に駆動振動させるための駆動電極（１０、１１）および検出信号取出し用の取出し電極（１６、１７）が形成され、第１の側面（Ｘ１）と略直交する第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）には、振動部（４、５）のｚ軸およびｙ軸と直交するｘ軸方向への検出振動を検出するための検出電極（１８、１９）および検出電極（１８、１９）を取出し電極（１６、１７）に電気的に接続する接続電極（２１、２２）が形成された角速度検出用振動子（１）を製造する製造方法を提供するものである。
【００１０】
すなわち、請求項１の発明においては、圧電体平板の一面に所定形状の電極膜を印刷、焼付けにより形成し、第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）が切断面となるように圧電体および電極膜を切断して、第１の側面（Ｘ１）に、駆動電極（１０、１１）および取出し電極（１６、１７）を形成する。続いて、第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）に検出電極（１８、１９）を形成するとともに、接続電極（２１、２２）を、ｚ軸方向に延びる振動部（４、５）の角部（Ｅ）から取出し電極（１６、１７）上にだれるように印刷して硬化することにより形成することを特徴とする。
【００１１】
本発明では、圧電体平板の一面に電極膜を印刷した後に、圧電体および電極膜を切断しているので、振動部（４、５）の角部（Ｅ）において、電極膜の切断面（Ｒ）は切り立った形（図３参照）となる。逆に、もし圧電体切断後に電極印刷を行うと、角部で印刷だれが発生し、その部分の膜厚は薄くなってしまう。
従って、振動部（４、５）の角部（Ｅ）において接続電極（２１、２２）と連なる部分の取出し電極（１６、１７）の膜厚を確保できる。この状態で第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）に接続電極（２１、２２）を印刷すると、印刷だれによる回り込みにより、第１の側面（Ｘ１）にて印刷だれが、取出し電極（１６、１７）にオーバラップする。
【００１２】
よって、取出し電極（１６、１７）と接続電極（２１、２２）との角部（Ｅ）における接続構造は、信頼性の高い電気的な接続を得るに十分な膜厚を確保することができ、例えば、クラックや断線等の不具合を防止できる。
また、請求項２の発明によれば、第１の側面（Ｘ１）と略直交する面を切断面として、平板状の圧電体を振動子（１）の形状に切断加工し、第１の側面（Ｘ１）に駆動電極（１０、１１）と取出し電極（１６、１７）を印刷、焼付けにより形成した後、切断面を面垂直方向に所定厚さ研磨して第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）を形成する。続いて、第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）に検出電極（１８、１９）を形成するとともに、接続電極（２１、２２）を上記の角部（Ｅ）から取出し電極（１６、１７）上にだれるように印刷して硬化することにより形成することを特徴とする。
【００１３】
本発明では、取出し電極（１６、１７）の角部（Ｅ）部位において、印刷だれにより膜厚の薄くなった印刷の周辺部分を、研磨によって圧電体の切断面とともに除去するので、角部（Ｅ）において接続電極（２１、２２）と連なる部分の取出し電極（１６、１７）の膜厚を確保できる（図８参照）。この状態で第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）に接続電極（２１、２２）を印刷すると、印刷だれによる回り込みにより、第１の側面（Ｘ１）にて印刷だれが、取出し電極（１６、１７）にオーバラップする。
【００１４】
よって、取出し電極（１６、１７）と接続電極（２１、２２）との角部（Ｅ）における接続構造は、信頼性の高い電気的な接続を得るに十分な膜厚を確保することができ、例えば、クラックや断線等の不具合を防止できる。
また、請求項３の発明によれば、請求項１および２の製造方法中、検出電極（１８、１９）および接続電極（２１、２２）の形成工程（Ｍ６）よりも前に、振動子（１）を構成する圧電体に直流電圧を印加して所定方向に分極させておく。そして、検出電極（１８、１９）および接続電極（２１、２２）の形成工程（Ｍ６）において、第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）に、金属粒子が樹脂中に分散されたものを印刷して、圧電体のキュリー温度以下の温度で硬化させることにより、検出電極（１８、１９）および接続電極（２１、２２）を形成することを特徴とする。
【００１５】
それによって、請求項１および２の発明の効果に加えて、圧電体の分極後の電極形成は、圧電体の分極が破壊するキュリー温度以下の温度で実施されるので、電極形成の際の熱による圧電体の分極の劣化を防止でき、良好なセンサ性能を確保した角速度センサを提供できる。
さらに、請求項４の発明によれば、請求項３に記載の金属粒子が球状と薄片状であることを特徴とする。それによって、球状の粒子は、樹脂の収容スペースを確保して、樹脂層のマトリクスを強固に形成する。しかし、これのみでは、球状の粒子の接触で電気的導通は不十分の為、薄片状の粒子を混在させ、粒子間の接触を良好にせしめ、良好な導通を得るようにすることができる。これら両形状の粒子により、良好な接合強度と電気的導通とを両立せしめている。
【００１６】
また、請求項５の発明によれば、検出電極（１８、１９）および接続電極（２１、２２）の形成工程（Ｍ６）にて、角部（Ｅ）近傍の部位が、それ以外の部位に比して幅広くなるように、接続電極（２１、２２）を形成することを特徴とする。
接続電極（２１、２２）の幅は、駆動電極（１０、１１）等から発生する不要な電気ノイズ等を出来るだけ拾わないように、できるだけ細くすることが望ましい。本発明によれば、接続状態の劣化が発生しやすい角部（Ｅ）近傍の部位のみ、接続電極（２１、２２）の幅を広くすることで、上記請求項１〜３の発明の効果を確保するとともに、接続電極（２１、２２）の不要な面積アップを防止できる。
【００１７】
以上のように、請求項１〜５の発明は、角柱状の振動部（４、５）の長手方向に延び略直交する両面（Ｘ１、Ｙ１、Ｙ２）に、それぞれ電極が形成された振動子であって、両面の電極（１６〜１９）同士を、振動部（４、５）の長手方向に延びる角部（Ｅ）を跨いで電気的に接続するようにした角速度検出用振動子に関するものである。
【００１８】
ところで、例えば、図１３において取出し電極１６、１７を、振動部であるアーム部４、５でなく連結部６のＸ１面に形成する場合も考えられるが、この場合には、接続電極１８、１９は、アーム部４、５の角部Ｅでなく、連結部６の角部Ｅを経て引き回すこととなる。
本発明者等の更なる検討の結果、振動部の角部だけでなく、その延長線上にある角部（例えば、前記連結部６の角部Ｅ）部分においても、上記たわみ振動による曲げ応力の問題が起こる可能性があることを見いだした。
【００１９】
請求項６及び請求項７は、この知見に基づき、ｘｙｚ直交座標系において、ｚ軸方向に延びる角柱状の圧電体からなる振動部（４、５、１０２〜１０５、２０２〜２０５）を有する振動子（１、１０１、２０１）であって、振動部（４、５、１０２〜１０５、２０２〜２０５）のｚ軸方向に延びる側面と同一平面をなす振動子（１、１０１、２０１）の側面（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）のうち第１の側面（Ｘ１）の取出し電極（１６、１７、１２６、２１２、２１４）と、第１の側面（Ｘ１）と略直交する第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）に形成された接続電極（２１、２２、１２５、２１１、２１３）とを電気的に導通させるようにした、角速度検出用振動子を製造する製造方法についてなされたものである。
【００２０】
すなわち、請求項６記載の発明においては、請求項１記載の３つの工程のうち前２つと同じ工程（Ｍ２、Ｍ５）を行った後、検出電極（１８、１９、１２２、２０９、２１０）および接続電極（２１、２２、１２５、２１１、２１３）の形成工程（Ｍ６）にて、第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）に検出電極（１８、１９、１２２、２０９、２１０）を形成するとともに、接続電極（２１、２２、１２５、２１１、２１３）を、第１および第２の側面（Ｘ１、Ｙ１、Ｙ２）が略直交する部分に形成される振動子（１、１０１、２０１）の角部（Ｅ）から、取出し電極（１６、１７、１２６、２１２、２１４）上にだれるように印刷して硬化することにより形成することを特徴としている。
【００２１】
それによって、請求項１の発明の効果に加えて、接続電極による検出電極から取出し電極への引回しが、振動部以外の角部を経て行われる場合にも、信頼性の高い電気的な接続を得るに十分な膜厚を確保した接続構造を実現できる。
また、請求項７記載の発明においては、請求項１記載の３つの工程のうち前２つと同じ工程（Ｑ２、Ｑ５）を行った後、請求項６記載の検出電極（１８、１９、１２２、２０９、２１０）および接続電極（２１、２２、１２５、２１１、２１３）の形成工程（Ｍ６）と同様の工程（Ｍ６）を行うことを特徴としている。
【００２２】
それによって、請求項２記載の発明の効果に加えて、請求項６記載の発明と同様に、振動部以外の角部を経て行われる引回しにおいても、信頼性の高い電気的な接続を得るに十分な膜厚を確保した接続構造を実現できる。
ここで、請求項６及び請求項７記載の発明においても、請求項３〜請求項５記載の発明と同様の手段を用いることができる。
【００２３】
ところで、上記各発明において、角柱状の圧電体からなる振動部は四角柱形状が好ましい。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を図に示す実施形態に基づいて説明する。本実施形態は、例えば、ビデオの手ぶれ防止やナビゲーションシステムや自動車の車両制御等に利用される角速度センサの角速度検出用の振動子として使用される。
【００２５】
図１は、本実施形態の振動子の構成を示す斜視図である。振動子１は圧電体（本実施形態ではＰＺＴ）から形成され、一対の四角柱状のアーム部（振動部）４、５と、両アーム部４、５の一端を連結する連結部６からなる音叉形状、いわゆる音叉型振動子を構成している。そして、振動子１は、例えば４２アロイ等からなる略エ字型の支持部３を介して、基板２に固定されており、振動子１自身は基板２に対して平行に浮遊した形となっている。
【００２６】
ここで、振動子１において、両アーム部４、５の長手方向と平行且つ両アーム部４、５の中央に位置するｚ軸方向に延びる各振動子面を、以下のように定義する。両アーム部４、５と連結部６とが同一平面を形成し対向する略コ字形状の一対の面（第１の側面）であるＸ１、Ｘ２面のうち、基板２とは反対側の面をＸ１面、Ｘ１面と対向する他方の面をＸ２面とする。また、振動子１の外周に位置し、アーム部４、５の配列方向であるｙ軸と直交する面であるＹ１、Ｙ２面（第２の側面）のうち、アーム部４側をＹ１面、アーム部５側をＹ２面とする。
【００２７】
また、図１に示す様に、本実施形態では、Ｘ１面とＹ１面及びＹ２面とのｚ軸方向に平行な交線部分、Ｘ２面とＹ１面及びＹ２面とのｚ軸方向に平行な交線部分、更には、Ｘ１及びＸ２面と両アーム部４、５の対向面との交線部分が角部Ｅとして構成されている。つまり、ｚ軸方向に延びる振動子１の８本の稜線が角部Ｅとして構成されている。
【００２８】
そして、Ｘ１面およびＸ２面と直交する方向をｘ軸として、上記ｙ軸およびｚ軸とともに、図１に示すｘｙｚ直交座標系が構成される。以下、本実施形態において、このｘｙｚ直交座標を用いて説明する。また、以下、ｘ軸方向というのは、ｘ軸と平行な方向であることを意味する。ｙ軸、ｚ軸方向についても同様である。
【００２９】
なお、ここでＸ１、Ｘ２面とＹ１、Ｙ２面とは９０°である必要はない。要は、ｙ軸と直交する角速度によって生じるｘ軸方向への振動を検出できるような角度（角速度検出可能角度）であればよい。このことは、以下の各実施形態においても同様である。
次に、振動子１に設けられた電極構成について説明する。図２は、振動子１の外周面上に形成された各電極の構成を、振動子１の前後、左右から見た展開図である。（ａ）はＸ１面、（ｂ）はＸ２面、（ｃ）はＹ１面、（ｄ）はＹ２面上の電極構成を示すものである。
【００３０】
アーム部４、５のＸ１面には、連結部６側から順に、振動子１を駆動するための駆動電極（第１の電極）１０、１１、駆動状態をモニタし自励発振させるための帰還用としての参照電極（モニタ電極）１２、１３および第１の取出し電極１４、１５、第２の取出し電極１６、１７が形成されている。
駆動電極１０および１１は、連結部６を通って、各アーム部４、５のＹ１、Ｙ２面側と、アーム部４、５の互いに対向する対向面側とに、それぞれ位置している。
【００３１】
そして、参照電極１２、１３は、各アーム部４、５の対向面側の略中央に位置し、第２の取出し電極１６、１７は各アーム部４、５の先端部に位置しており、第１の取出し電極１４、１５はこれら参照電極１２、１３と第２の取出し電極１６、１７との間に位置した形となっている。
上記のＸ１面上の各電極１０〜１７は、ガラスフリットを多く含むＡｇ−Ｐｄ導体（住友金属鉱山製、ＣＬＰ５６４８６）によって形成された、厚さ１０μｍの導電性膜である。
【００３２】
なお、Ｘ１面上の各電極１０〜１７の一部表面（図２（ａ）中のクロスハッチングの部位）上には、２層目の導電性膜が、各電極１０〜１７の外周縁内部に位置するように形成され、ワイヤボンディング（以下、ＷＢという）用電極１０ａ〜１７ａとして構成されている。ＷＢ用電極１０ａ〜１７ａは、後述するワイヤＳが結線される部分であり、ガラスフリットを含まないＡｇ−Ｐｄ導体（住友金属鉱山製、ＣＬＰ３８２８７）により形成されている。なお、図１においては、ＷＢ用電極１０ａ〜１７ａは、省略してある。
【００３３】
また、角速度を検出するための検出電極（第２の電極）１８、１９が、アーム部４、５のＹ１、Ｙ２面において、それぞれ、Ｘ２面側に偏った位置に形成されている。これら検出電極（角速度検出電極）１８、１９も導電性膜であり、後述するように、圧電体の分極後に形成されるため、球状と薄片状の銀粒子が樹脂中に分散されたものであり、圧電体のキュリー温度（例えば、３６０℃）以下の温度（例えば、１５０℃）で硬化焼き付けが可能な樹脂銀導体（アサヒ化学製、ＬＳ−５０４Ｊ）にて形成されている。
【００３４】
一方、振動子１のＸ２面（第３の側面）には、上記の駆動電極１０、１１、参照電極１２、１３および検出電極１８、１９の基準電位用電極である共通電極２０がほぼ全面に形成されている。共通電極２０は、上記のＸ１面上の各電極１０〜１７と同様の材料、膜厚にて形成された導電性膜である。
また、アーム部４、５のＹ１、Ｙ２面には、帯状の第１の接続電極２１、２２および第２の接続電極２３、２４が形成されている。これら接続電極２１〜２４は、検出電極１８、１９と同様の材料にて形成された導電性膜である。
【００３５】
第１の接続電極２１および２２は、それぞれ、検出電極１８および１９と一体に成形されており、角部Ｅを通って、第２の取出し電極１６および１７に電気的に接続されている。一方、第２の接続電極２３および２４においては、一端部が角部Ｅを通って、それぞれ、第１の取出し電極１４および１５と電気的に接続され、他端部が角部Ｅを通って、共通電極２０と電気的に接続されている。これら各接続電極２１〜２４のうち、角部Ｅ近傍の部位（図２中、符号Ｇで示す）は、それ以外の部位に比して幅広くなっている。
【００３６】
これら角部Ｅにおける電極接続構造の詳細について説明する。本実施形態では、角部Ｅにおける接続構造は、どこも同一であるので、図３に示す第２の取出し電極１７と第１の接続電極２２との接続構造に代表させて、以下述べる。図３は、図２（ａ）のＣ−Ｃ断面において、接続構造を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて拡大してみたものである。
【００３７】
図３に示すように、第２の取出し電極１７は、角部Ｅにて切断されて、Ｙ２面と略同一平面に切断面Ｒを形成した形となっている。この切断面Ｒにおける膜厚は、第２の取出し電極１７の平均厚さと略同等の厚さとなっている。そして、第１の接続電極２２は、Ｙ２面から切断面Ｒを通り、Ｘ１面で第２の取出し電極１７と所定長Ｌ（例えば４０μｍ）重なり接合されている。
【００３８】
また、振動子１は、図１の白抜き矢印に示すように、Ｘ１、Ｘ２面に直交するｘ軸方向に分極処理（なお、向きは逆であってもよい）されている。
そして、図１に示すように、Ｘ１面上の駆動電極１０、１１、参照電極１２、１３、取出し電極１４〜１７の各電極は、それぞれ、上記したＷＢ用電極１０ａ〜１７ａ（図１中省略）の部分にて、基板２上の各リード端子Ｐと、導電性のワイヤＳ（本実施形態では、Ａｌ線のＷＢ）によって電気的に結線されている。つまり、振動子１の全電極１０〜２４は、Ｘ１面で結線された形となっている。そのため、ＷＢ等によるワイヤＳの結線が容易とできる。
【００３９】
これらリード端子Ｐは、図１に示すように、振動子１の両側に複数個（例えば左右４本ずつ）、基板２を貫通して設けられ、基板２の振動子１とは反対の面に突出している。各リード端子Ｐの外周には、絶縁ガラス２ａが配置され、リード端子Ｐと基板２との電気絶縁を保つ役割を果している。
また、リード端子Ｐは、基板２の振動子１とは反対の面側にて、外部に設けられる図示しない駆動・検出回路に、電気的に接続されている。この駆動・検出回路は、上記した振動子１への駆動信号（交流電圧）を発生させ振動子１を所定の駆動周波数で駆動振動させると共に、振動子１の振動状態から発生する電気信号を駆動周波数で同期検波する等の検出処理を行い、図１に示すｚ軸回りの角速度Ωｚを検出するように構成されている。
【００４０】
また、振動子１は、基板２外周に接着される図示しないシェル（蓋体）により覆われて、このシェルと上記の絶縁ガラス２ａによって、振動子１は外部に対して気密となっている。このように、振動子１は基板２に組み付けられ、電気的配線を施されて、角速度センサとして構成されている。
また、基板２には、図示しない取付部が形成されており、この取付部には防振ゴムが取り付けられ、この防振ゴムを介して締結、接着等により被測定物（車両、ハンディビデオ等）の取付部に、振動子１および基板２が取り付けられるようになっている。
【００４１】
以上の構成に基づき、本実施形態の角速度センサの作動について説明する。
第１の取出し電極１４、１５を介して、共通電極２０と駆動電極１０および駆動電極１１との間に、それぞれ位相の１８０度異なる交流電圧（駆動電圧）をｘ軸方向に印加することにより、各アーム部４、５をｙ軸方向に駆動振動させる。この時、参照電極１２、１３と共通電極２０との間を流れる出力電流を検知し、振動状態をモニタしながらフィードバックを行う。その結果、周囲温度が変化してもアーム部４、５のｙ軸方向の振幅（駆動振幅）が一定となるように自励発振制御を行うことができる。
【００４２】
上記の駆動振動時に、振動子１に対して、ｚ軸（検出軸）回りに角速度Ωｚが入力された時、いわゆるコリオリ力によりアーム部４、５はたわみ振動を生じ、ｘ軸方向に角速度Ωｚに比例した検出振動を発生する。この検出振動によって、検出電極１８、１９と共通電極２０との間に発生する出力電流を、第１の接続電極２１、２２および第２の取出し電極１６、１７を介して検出して、電圧値（検出信号）に変換することにより、各アーム部４、５の中心位置におけるｚ軸回りの角速度Ωｚを検出する。
【００４３】
次に、振動子１および各電極１０〜２４の製造方法について、図４〜図６を参照して述べる。図４は、製造工程の流れを示す工程図であり、図５および図６は、各製造工程を示す説明図である。
本発明の実施例を説明する。
まず、ＰＺＴセラミクスをサイズ２２×２２×２．５ｍｍのサイズで焼成する（図５（ａ）参照）。平面研削工程Ｍ１では、それを、平面ラップ盤で２．１７ｍｍの厚さに平面ラップで研削する。次に平行な二辺を２０ｍｍの幅に切断し、ＰＺＴ平板（圧電体平板）を形成する（図５（ｂ）参照）。
【００４４】
次に、第１層電極印刷・焼付工程Ｍ２では、ＰＺＴ平板の表裏面のそれぞれの所定の部位（各電極１０〜１７、２０の形成部位に相当、図５（ｃ）中のハッチング部分）に、１層目のＡｇ−Ｐｄ導体（住友金属鉱山製、ＣＬＰ５６４８６）を印刷し、温度８５０℃で焼きつけ厚さ１０μｍの電極膜を形成する。
次に、第２層電極印刷・焼付工程Ｍ３では、上記の電極膜上の所定の部位（ＷＢ用電極１０ａ〜１７ａの形成部位に相当、図６（ａ）中のクロスハッチング部分）に、２層目のＡｇ−Ｐｄ導体（住友金属鉱山製、ＣＬＰ３８２８７）を印刷し、温度８５０℃で焼付け、厚さ１０μｍの電極膜（従って、この部分は総厚さ２０μｍとなる）を形成する。
【００４５】
尚、これら１層目、２層目のＡｇ−Ｐｄ導体の印刷において、印刷時の条件は、導体ペーストの粘度が、２００Ｐａ・ｓ（リオン粘度計）で、粘度比（ブルックフィールド粘度計１ｒｐｍと１００ｒｐｍの比）が、１．５であった。また、スクリーンはメッシュサイズが、＃２５０で、乳剤厚１０μｍのものを使用した。
【００４６】
このように、２層のＡｇ−Ｐｄ膜を形成するのは、振動子１と上記の駆動・検出回路との電気的接続手段として、アルミ線のワイヤボンディングを採用しているためであり、接合強度の経時劣化の小さい電極構成として、選定したためである。すなわち、１層目は、ＰＺＴとの接合性を確保するため、ガラスフリット量の多い導体を、２層目は、ワイヤとの接合強度を保つため、ガラスを含まない導体とした。接合強度に対する要求品質によって、例えば、ガラスフリットを少量含むＡｇ−Ｐｄ導体１層のみであってもよいし、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔという他の導体を選定してもよい。
【００４７】
この後、分極処理工程Ｍ４では、分極用導体（昭栄科学 Ｎ４７６１）を、ＰＺＴ平板の表裏面全面に塗布し、１００℃で１０分間、乾燥する。その後、１２０℃のシリコンオイル中に浸漬し、ＰＺＴ平板の表裏面に５ＫＶの直流電圧を印加し、これら表裏面に垂直な方向（つまり、ｘ軸方向）に分極する。分極処理後、前記の分極用導体を、アセトン等の有機溶剤で除去する。
【００４８】
次に、切断加工工程Ｍ５では、ＰＺＴセラミクスを四角柱形状の振動部を有する振動子形状に、切断面が上記のＹ１、Ｙ２面となるように、図６（ａ）の点線部分で切断する。本実施形態では、音叉の外周形状である２０ｍｍ×４．６ｍｍに外周刃スライサで切断する。
ここで、図６（ａ）の平板では、左右両端の切断片は用いない。なお、図６（ａ）の平板において、電極膜の左右両端のさらに外側に電極膜非形成部を設けておき、これを切断してＹ１、Ｙ２面を形成するようにしてもよい。
【００４９】
次に音叉とするため、幅０．６ｍｍのスリット（アーム部４、５のｙ軸方向の空隙）を外周刃スライサで加工する。こうして、振動子１のＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２面の各面およびＸ１、Ｘ２面上の各電極１０〜１７、１０ａ〜１７ａおよび２０が形成される（図６（ｂ）参照）。
なお、分極処理工程Ｍ４の後に音叉形状に加工する切断加工工程Ｍ５を行っているが、切断加工工程Ｍ５の後（音叉形状に加工後）に、分極処理工程Ｍ４を行ってもよい。
【００５０】
この後、側面電極印刷・硬化工程Ｍ６では、Ｘ１、Ｘ２面の側面であるＹ１、Ｙ２面の所定部位（各電極１８、１９、２１〜２４の形成部位に相当、図６（ｃ）のハッチング部分）に、樹脂銀導体（アサヒ化学ＬＳ−５０４Ｊ）を印刷する。この時、接続電極２１〜２４を構成する導体においては、Ｙ１、Ｙ２面の端面まで導体を印刷することで、印刷だれによって、角部Ｅを跨いで、Ｘ１、Ｘ２面の相手側電極（取出し電極１４〜１７、共通電極２０）の上に、導体を回りこます。
【００５１】
以上のようにして印刷した後、１５０℃で乾燥して、１４μｍの厚さの検出電極１８、１９および接続電極２１〜２４が形成される。こうして、各電極１０〜２４を備えた振動子１が完成する。そして、振動子１は支持部３を介して基板２に固定され、上記の電気的配線を施されて角速度センサが完成する。
なお、本工程Ｍ６において、樹脂銀導体は、球状と薄片状の銀粒子をフェノール樹脂に分散させたものである。解決手段の欄にて述べたように、球状と薄片状の銀粒子の接触で導体としての電気的接続を得て、接合強度と電気的導通を両立させており、ＰＺＴセラミクスという熱膨張係数の小さい材質への接合において、熱膨張差（自身の熱膨張係数は、大）による劣化を小さくできる。振動子１において、導体の接触抵抗が大きくなると、振動子１のもつ静電容量とにより、電流の位相変化が発生し、結果として、センサの特性に影響するので、このような、電気的接触が、良好な導体を使用することが、望ましい。
【００５２】
また、樹脂銀導体は、硬化温度が１５０℃のため、硬化の際、熱によるＰＺＴの分極の劣化が発生しない。なお、上述の工程Ｍ２およびＭ３における焼付けタイプの導体は、焼付け時に、高い温度（８５０℃）となり、ＰＺＴのキュリー温度以上となるため分極が破壊する。よって、この樹脂銀導体は、圧電体（ＰＺＴ）振動子の電極として好適である。
【００５３】
尚、樹脂銀導体の粘度は、３５Ｐａ・ｓ（リオン粘度計）、粘度比は３（ブルックフィールド粘度計１ｒｐｍと１００ｒｐｍの比）であり、スクリーンは、メッシュサイズ＃２５０、乳剤厚１０μｍを使用している。
印刷だれ量を多くするには、ペースト粘度を下げる、また、スクリーン、印刷条件（スキージアタック角（スキージとスクリーンとの成す角度））により、ペースト吐出量を大きくすればよい。但し、これでは、印刷の際に、だれた部分において所定の膜厚を確保できない。
【００５４】
そこで、本実施形態では、膜厚とだれ量の両立のため、ペーストのレオロジーについても鋭意検討し、上記の条件を採用している。
上記、製法による角部Ｅにおける電極の形成について、図３を用いて、さらに述べる。Ａｇ−Ｐｄ導体をＰＺＴ平板上（Ｘ１、Ｘ２面）に印刷・焼付けた後、音叉形状に切断するため、角部Ｅにおいて、Ｘ１、Ｘ２面からＹ１、Ｙ２面への印刷だれは、発生しない。また、膜厚の薄くなった印刷の周辺部分があったとしても切断により除去できる。
【００５５】
ここに、Ｙ２面の検出電極１９からの第１の接続電極２２としての樹脂銀導体を印刷すると、印刷だれにより、樹脂銀導体がＸ１面の第２の取出し電極１７上に回り込み、図３の様な構成となる。第２の取出し電極１７の接続端部は切断面Ｒとなるが、ここは印刷だれの無い部分であり、それにより、オーバーラップ部分の樹脂銀導体の厚さが確保できる。そして、硬化により第１の接続電極２２は、上記の切断面ＲおよびＸ１面上のオーバーラップ部分にて、第２の取出し電極１７と接合される。
【００５６】
このような構成により、角部Ｅにおける電極接続構造の厚さが確保できるため、良好な導通を確保することが可能となり、音叉の駆動振動により、角部Ｅの電気的接合の劣化（断線やクラック発生等）が少なく、品質に優れる角速度センサを得ることができる。
また、本構成では、第１の接続電極２２の導体膜厚が最も薄くなる上記切断面Ｒのエッジ部Ｔ（図３参照）にて、仮に、第１の接続電極２２が切断したとしても、上記切断面Ｒとの接合部分にて電気的接続が確保できる。そのため、信頼性の高い電気的な接続が得られ、結果として高品質の角速度センサを得ることができる。
【００５７】
本実施形態では、各角部Ｅの電極接続構成は、すべて図３の構成となっており、上記した電気的接合の劣化防止、信頼性の高い電気的接続を実現する。
また、本実施形態によれば、図６（ａ）に示すように、圧電体の表裏面に電極膜を形成した後に、圧電体を切断して振動子形状を形成しているので、一度に多数個の振動子のＸ１、Ｘ２面電極形成が可能となり、大量生産する上で効果的である。
【００５８】
ところで、上述のように、本実施形態においては、図２に示す様、各接続電極２１〜２４の幅を、角部Ｅ近傍で広くしている。これにより、角部Ｅの電気的接続部の面積を広くすることができ、よりいっそう、角速度センサの信頼性が向上する。特に、検出電極１８、１９と第２の取出し電極１６、１７とを接続する第１の接続電極２１、２２は、以下の理由で面積（幅）を大きくすることができないため、角部Ｅ近傍のみで幅を広くするのは、特に好ましい。
【００５９】
上述のように、振動子１において、角速度が加わると、駆動振動（ｙ軸方向）と角速度入力軸（ｚ軸）に直交する方向に、コリオリの力でたわみ振動（検出振動）する。このたわみによって、振動子１においては、Ｘ１面側に圧縮応力（引張り応力）がかかった時、Ｘ２面側では引張り応力（圧縮応力）がかかる。従って、振動子１の厚み方向（つまり、ｘ軸方向）の中心線から、Ｘ１面側とＸ２面側とでは、発生する電荷が異なる（正負逆符号となる）。
【００６０】
そのため、検出電極１８、１９は、Ｙ１、Ｙ２面におけるｘ軸方向の中心線から、Ｘ１面側あるいはＸ２面側に偏在させる必要があるが、本実施形態では、Ｘ２面側に偏在させている。これは、Ｘ１面の駆動電極１０、１１との距離が大きくでき、そこからの電気ノイズを低減できる為である。ここで、逆に、Ｘ１面側に偏在させると、Ｘ１面側に配置されている駆動電極１０、１１との距離が近くなり、電気ノイズが大きくなる。
【００６１】
同様に、Ｘ１面に引き出す部分の第１の接続電極２１、２２にも、たわみにより、電荷が発生する。もし、第１の接続電極２１、２２の幅が広いと、そこから検出される電荷、すなわち、検出電極１８、１９とは逆符号の電荷によって、結果として、角速度に対する感度の低下を招く。これに加えて、駆動電極１０、１１からの電気ノイズも受けるため、第１の接続電極２１、２２の面積は小さいほうが望ましい。そこで、接続部分である角部Ｅ近傍のみ、幅を広くすることで、不要な面積アップを防止している。
【００６２】
（第２実施形態）
本実施形態は、上記第１実施形態の振動子１について、上記第１実施形態とは別の製造方法を提供するものである。図７は、本実施形態の製造工程の流れを示す工程図である。まず、上記第１実施形態と同様に、ＰＺＴセラミクス焼成、平面研削工程Ｍ１を行い、ＰＺＴ平板を形成する。。
【００６３】
次に、上記第１実施形態とは異なり、ＰＺＴ平板を振動子１の形状に加工する（振動子形成工程Ｑ１）。要領は、上記第１実施形態の切断加工工程Ｍ５と同様である。すなわち、Ｘ１、Ｘ２面と略直交する面を切断面として、ＰＺＴ平板を振動子１の外周形状に、外周刃スライサで切断する。次に音叉とするため、スリットを外周刃スライサで加工する。こうして、圧電体はＸ１、Ｘ２面およびこれらＸ１、Ｘ２面と垂直な切断面によって、振動子１とほぼ同一形状に加工される。
【００６４】
次に、Ｘ１面、Ｘ２面電極形成工程Ｑ２では、Ｘ１面とＸ２面のそれぞれの所定部位（各電極１０〜１７、２０の形成部位に相当、図２参照）に、１層目のＡｇ−Ｐｄ導体（住友金属鉱山製、ＣＬＰ５６４８６）を印刷する。印刷後、温度８５０℃で焼付け、厚さ１０μｍの電極とする。こうして、Ｘ１面上の各電極１０〜１７およびＸ２面上の共通電極２０が形成される。
【００６５】
次に、ＷＢ用電極形成工程Ｑ３では、ＷＢ用電極１０ａ〜１７ａの形成部位（図２参照）に、２層目のＡｇ−Ｐｄ導体（住友金属鉱山ＣＬＰ３８２８７）を上記第２層電極印刷・焼付工程Ｍ３と同様に、印刷、焼付けし、ＷＢ用電極１０ａ〜１７ａを形成する。工程Ｑ２およびＱ３における印刷時の条件は、上記第１実施形態と同様である。
【００６６】
なお、上記Ｘ１面、Ｘ２面電極形成工程Ｑ２においては、１層目の導体印刷時、Ｘ１面、Ｘ２面と圧電体の切断面によって形成される角部Ｅ’（図８上図参照）にて、印刷だれによって、角部Ｅ’を跨いで圧電体の切断面に導体が回りこみ、導体の膜厚が薄くなる。そして、焼付けによって、各電極１０〜１７、２０において、角部Ｅ’から切断面に至るだれが形成（図８上図参照）された形となる。なお、図８は、第２の取出し電極１７で代表させて、その断面構造を示している。
【００６７】
そして、側面研磨工程Ｑ４においては、圧電体の切断面を所定厚さＵ（ｙ軸方向の長さ、例えば４０μｍ）、砥石、やすり等で研磨し、Ｙ１、Ｙ２面を形成する。同時に、第２の取出し電極１７の膜厚の薄い部分が除去されるため、角部Ｅにおける電極厚さが確保できる（図８下図参照）。
この後、分極処理工程Ｑ５では、分極用導体（昭栄化学 Ｎ４７６１）を、振動子１のＸ１、Ｘ２面全面に塗布し、上記第１実施形態の分極処理工程Ｍ４と同様の要領で分極処理を行う。この後、上記第１実施形態と同様に、側面電極印刷・硬化工程Ｍ６を行う。
【００６８】
こうして、検出電極１８、１９および接続電極２１〜２４を形成する。そして、角部Ｅにおける接続電極２１〜２４と取出し電極１４〜１７および共通電極２０との接続構造は、図３に示すような構造となる。こうして、各電極１０〜２４を備えた振動子１が完成する。
ところで、本実施形態によれば、Ｘ１、Ｘ２面上に電極形成した後、研磨してＹ１、Ｙ２面を形成しているため、角部Ｅにおいて膜厚の薄くなった印刷の周辺部分を除去できる。従って、Ｙ１、Ｙ２面の各接続電極２１〜２４との接続構造において電極の膜厚が確保できるため、良好な導通を確保することが可能となる。よって、上記第１実施形態と同様に、角部Ｅにおいて電気的接合の劣化防止、信頼性の高い電気的接続を実現し、品質に優れる角速度センサを得ることができる。
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図９及び図１０に示す。本実施形態は、本発明の振動子として図に示すような４脚音叉形状の振動子を用いたものである。図９は本実施形態の角速度センサの斜視図である。
【００６９】
振動子１０１は例えばＰＺＴのような圧電体からなり、略平行に配列された４本の四角柱状のアーム部（振動部）１０２、１０３、１０４、１０５と、各アーム部１０２〜１０５の片端部を共通に固定支持する共通の連結部１０６とを有し、櫛形音叉形状を成している。
そして、内側一対のアーム部１０３、１０４が駆動用アーム部、外側一対のアーム部１０２、１０５が検出用アーム部として構成されている。各アーム部１０２〜１０５および連結部１０６は、図９の白抜き矢印で示すように、Ｘ１面からＸ２面に向かってｘ軸方向に一様に分極処理されている。
【００７０】
ここで、図９に示す様に、アーム部１０２〜１０５の配列方向をｙ軸、アーム部１０２〜１０５の長手方向をｚ軸、アーム部１０２〜１０５及び連結部１０６の厚み方向をｘ軸としてｘｙｚ直交座標系が構成される。ここで、ｚ軸は内側一対のアーム部１０３、１０４の間の中央部に位置する。以下、このｘｙｚ直交座標系に基づいて本実施形態を説明する。なお、ｘ軸方向というのはｘ軸と平行な方向をいうものとし、ｙ軸、ｚ軸についても同様である。
【００７１】
そして、振動子１０１においてｘ軸と直交する面（第１の側面）のうち基板１１０と対向する面をＸ２面とし、このＸ２面とは反対側の面をＸ１面とする。また振動子１０１においてｙ軸と直交する外側一対のアーム部１０２、１０５の外周面のうちアーム部１０２側の面をＹ２面（第２の側面）とし、アーム部１０５側の面をＹ１面（第２の側面）とする。なお、上述の如く本実施形態においてもＸ１、Ｘ２面とＹ１、Ｙ２面とは角速度検出可能角度であればよい。
【００７２】
また、本実施形態では、Ｘ１面とＹ１面及びＹ２面とのｚ軸方向に平行な交線部分、Ｘ２面とＹ１面及びＹ２面とのｚ軸方向に平行な交線部分、更には、Ｘ１及びＸ２面と各アーム部１０２〜１０５の対向面との交線部分が角部Ｅとして構成されている。つまり、ｚ軸方向に延びる振動子１０１の１６本の稜線が角部Ｅとして構成されている。
【００７３】
１０７は例えば４２アロイ等の金属から形成された支持部であり、中央部が細くくびれた略エの字型形状を成し、このくびれた部分はトーションビーム１０８として構成されている。トーションビーム１０８の一端側に位置する部分は連結部１０６と固定される連結部側接続部１０７ａ、トーションビーム１０８の他端側に位置する部分は後述のスペーサ１０７ｃと固定される基板側接続部１０７ｂとして構成されている。
【００７４】
トーションビーム１０８は、連結部１０６の略中央部位（すなわち内側の１対のアーム部１０３、１０４の支持部位の間の略中央部位）から、ｚ軸方向においてアーム部１０２〜１０５とは反対側に延びるように位置する。
支持部１０７は、図９に示す様に、一方側で連結部１０６と接着等により固定され、他方側で上記スペーサ１０７ｃを介して基板（ベース）１１０と溶接等により接合固定されている。
【００７５】
従って、振動子１０１は支持部１０７及びスペーサ１０７ｃを介し、基板１１０に対して浮遊した状態で支持される。また、トーションビーム１０８の中心軸はｚ軸とほぼ一致し、換言すればトーションビーム１０８は、実質的に振動子１０１の中心線上に位置する。
次に、振動子１０１上のＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２面上に形成された電極構成について説明する。その電極構成は図１０の展開図に示される。図１０において（ａ）はＸ１面、（ｂ）はＸ２面、（ｃ）はＹ１面、（ｄ）はＹ２面の電極構成を示す。以下、図１０を参照して説明する。
【００７６】
１２０は駆動電極であり、Ｘ１面においてアーム部１０３の外周側から連結部１０６を通ってアーム部１０４の外周側に渡って連続して形成されている。１２１は参照電極であり、Ｘ１面においてアーム部１０３の内周側から連結部１０６を通ってアーム部１０４の内周側に渡って連続して形成されている。
１２２、１２３及び１２４は角速度検出用の検出電極（角速度検出電極）である。検出電極１２２は、Ｙ１面においてアーム部１０５の略全域に渡って形成されている。一方、検出電極１２３は、Ｘ１面においてアーム部１０２の略全域に渡り、検出電極１２４は、Ｘ２面においてアーム部１０２の略全域に渡って形成されている。
【００７７】
そして、全ての検出電極１２２〜１２４は、図１０に示す様に、各面上に形成された引出し電極１２５、１２６及び１２７によって接続され導通している。検出電極１２２と１２３とは、引出し電極１２５（Ｙ１面上）及び引出し電極１２６（Ｘ１面上）を介して接続され、検出電極１２３と１２４とは、引出し電極１２７（Ｙ２面上）を介して接続されている。
【００７８】
１２８、１２９、１３０及び１３１は、上記駆動、参照、及び検出電極１２０〜１２４の基準電位となる共通電極である。共通電極１２８はＸ１面においてアーム部１０５の略全域、共通電極１２９はＸ２面においてアーム部１０５の略全域に渡り形成されている。また、共通電極１３０はＸ２面においてアーム部１０３の略全域から連結部１０６を通ってアーム部１０４の略全域に渡って連続して形成されており、共通電極１３１はＹ２面においてアーム部１０２の略全域に渡り形成されている。
【００７９】
そして、全ての各共通電極１２８〜１３１は、図１０に示す様に、各面上に形成された引出し電極１３２、１３３、１３４及び１３５によって接続され導通している。共通電極１２８と１２９とは、引出し電極１３２（Ｙ１面）を介して接続され、共通電極１２９及び１３０と共通電極１３１とは、引出し電極１３３、１３４（共にＸ２面）及び引出し電極１３５（Ｙ２面）を介して接続されている。
【００８０】
また、Ｘ１面において、連結部１０６には、後述のワイヤボンディング用のパット電極１３６及び１３７が形成されている。パット電極１３６は、検出電極１２２〜１２４と導通する引出し電極１２６の途中部に、パット電極１３７は、共通電極１２８から延びる引出し電極１３８の終端部に位置し、それぞれ引出し電極１２６、１３８よりも幅広に形成されている。従って、パット電極１３６は検出電極１２２〜１２４と導通し、パット電極１３７は共通電極１２８〜１３１と導通する形となる。
【００８１】
なお、振動子１０１におけるｙ軸方向と直交する面のうちアーム部１０２とアーム部１０３との対向面、アーム部１０３とアーム部１０４との対向面、アーム部１０４とアーム部１０５との対向面には電極は形成されていない。また、駆動電極１２０と参照電極１２１、検出電極１２２と共通電極１２８、１２９、及び検出電極１２３、１２４と共通電極１３１は、それぞれ隙間を開けて形成され、導通していない。
【００８２】
ここで、本実施形態では上記各電極１２０〜１３８は、上記第１実施形態の各電極１０〜１７と同様の導電性膜にて形成されている。また、本実施形態では、Ｘ１面上の引出し電極１２６が請求項でいう取出し電極、Ｙ１面上の引出し電極１２５が請求項でいう接続電極に相当し、これら引出し電極１２５、１２６によってＹ１面上の検出電極１２２がＸ１面上に引き回される。
【００８３】
そして、これら引出し電極１２５、１２６の連結部１０６の角部Ｅにおける電極接続構造は、上記図３と同様の構成となっている。また、他の電極同士の角部Ｅにおける電極接続構造、すなわち、引出し電極１２７と検出電極１２３及び１２４、引出し電極１３２と共通電極１２８及び１２９、引出し電極１３３と１３５の各電極同士の角部Ｅにおける電極接続構造も上記図３と同様である。
【００８４】
なお、Ｙ１及びＹ２面の電極とＸ２面の電極との接合は、Ｙ１及びＹ２面側の電極からＸ２面側の電極上に重なり接合されている。本実施形態の角部Ｅにおける電極接続構造も、上記第１及び第２実施形態の製造方法を用いて製造することができる。
ここで、本実施形態では、上記第２層電極印刷・焼付工程Ｍ３及びＷＢ用電極形成工程Ｑ３は行わない。また、アーム部１０２〜１０５の間のスリットは、上記切断加工工程Ｍ５及び振動子形成工程Ｑ１と同様、外周刃スライサで加工する。
【００８５】
また、図９に示す様に、基板１１０には、図示しない駆動・検出回路（制御回路）と接続されるリード端子Ｐ１１〜Ｐ１４が設けられている。そして、リード端子Ｐ１１は駆動電極１２０と、リード端子Ｐ１２はパット電極１３７と、リード端子Ｐ１３は参照電極１２１と、リード端子Ｐ１４はパット電極１３６と、各ワイヤＳ１１〜Ｓ１４にて接続されている。上記各リード線の結線は、例えばＷＢにて行われる。
【００８６】
そして、本実施形態の角速度センサは、上記駆動・検出回路によって次のように作動する。まず、駆動電極１２０と共通電極１３０間に交流電圧を印加することにより、内側一対のアーム部１０３、１０４を互いにｚ軸（つまり振動子１０１の中心線）に対し対称なｙ軸方向への屈曲振動をするモードにて共振させる。そのときの振幅として参照電極１２１からの出力をモニターし、参照電極１２１からの出力が一定となるように上記駆動・検出回路を用いて自励発振（自励振動）させる。
【００８７】
次に、ｚ軸回りに角速度が入力された場合、振動している内側一対のアーム部１０３、１０４にはコリオリ力が発生し、これらアーム部１０３、１０４は、ｘ軸方向において互いに逆方向に力を受ける。そのとき外側一対のアーム部１０２、１０５も連成してｘ軸方向に振動するため、角速度に比例したｘ軸方向の振動振幅を検出電極１２２〜１２４からの出力として検出し、角速度を検出する。
【００８８】
ここで、アーム部１０２〜１０５のｘ軸方向へのたわみ振動に加え、内側一対のアーム部１０３、１０４から外側一対のアーム部１０２、１０５への振動の連成が連結部１０６を介して行われるため、連結部１０６の角部Ｅにおいて曲げ応力の電極接続部分への影響は無視できない。本実施形態では、上述のように、アーム部（振動部）１０２〜１０５及び連結部１０６の角部Ｅにて、電極接続構造を上記図３の構造としているため、電極の膜厚が確保でき、良好な導通を可能としている。
【００８９】
以上のように、本実施形態においても、上記第１及び第２実施形態に記載の製造方法を用いて振動子１０１を製造でき、上記第１及び第２実施形態と同様に、角部Ｅにおいて電気的接合の劣化防止、信頼性の高い電気的接続を実現し、品質に優れる角速度センサを得ることができる。
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図１１に示す。本実施形態は、本発明の振動子として図に示す様なＨ型音叉形状の振動子２０１を用いたものである。図１１は、振動子２０１を前後左右からみた展開図である。
【００９０】
振動子２０１は、例えばＰＺＴのような圧電体からなる４本の平行な四角柱状のアーム部（振動部）２０２、２０３、２０４、２０５と連結部２０６とから構成される。ここで、片側一対のアーム部２０２、２０３が駆動用アーム部、他側一対のアーム部２０４、２０５が検出用アーム部として構成されている。
また、連結部２０６には、上記各実施形態に示すような支持部（図示せず）が当接しており、この支持部に固定された連結部２０６を介して振動子２０１は支持されている。ここで、振動子２０１は、Ｘ１面からＸ２面に向かってｘ軸方向に一様に分極処理されている。
【００９１】
本実施形態では図１１に示す様に、アーム部２０２〜２０５の配列方向をｙ軸、アーム部２０２〜２０５の長手方向をｚ軸、アーム部２０２〜２０５及び連結部２０６の厚み方向をｘ軸としてｘｙｚ直交座標系が構成される。
次に、振動子２０１上に形成された電極構成について説明する。ここで、振動子２０１においてｘ軸と直交する面（第１の側面）のうち一側の面をＸ１面とし、他側の面をＸ２面とする。また振動子２０１においてｙ軸と直交する面であって各一対のアーム部２０２と２０３、及び２０４と２０５が対向しない面（第２の側面）のうち一側面をＹ１面とし、他側面をＹ２面とする。本実施形態においてもＸ１、Ｘ２面とＹ１、Ｙ２面とは角速度検出可能角度であればよい。
【００９２】
また、本実施形態では、Ｘ１面とＹ１面及びＹ２面とのｚ軸方向に平行な交線部分、Ｘ２面とＹ１面及びＹ２面とのｚ軸方向に平行な交線部分、更には、Ｘ１及びＸ２面と各アーム部２０２〜２０５の対向面との交線部分が角部Ｅとして構成されている。つまり、ｚ軸方向に延びる振動子２０１の１２本の稜線が角部Ｅとして構成されている。
【００９３】
次に、振動子２０１上のＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２面上に形成された電極構成について説明する。その電極構成は図１１に示される。図１１において（ａ）はＸ１面、（ｂ）はＸ２面、（ｃ）はＹ１面、（ｄ）はＹ２面の電極構成を示す。ここで図１１中の座標は（ａ）に対応するものである。
２０７は片側一対のアーム部２０２、２０３を駆動するための駆動電極であり、Ｘ１面においてアーム部２０２から連結部２０６、アーム部２０３に渡って連続的に形成されている。２０８は振動状態をモニタするための参照電極であり、Ｘ１面においてアーム部２０２から連結部２０６、アーム部２０３に渡って、駆動電極２０７の外周側に連続的に形成されている。
【００９４】
２０９及び２１０は角速度検出用の検出電極（角速度検出電極）であり、それぞれアーム部２０４のＹ２面、アーム部２０５のＹ１面に形成されている。検出電極２０９は、Ｙ２面上の引出し電極２１１を介してＸ１面上のパット電極２１２に導通し、一方、検出電極２１０は、Ｙ１面上の引出し電極２１３を介してＸ１面上のパット電極２１４に導通している。
【００９５】
２１５、２１６及び２１７は上記駆動、参照、検出電極２０７〜２１０の基準電位となる共通電極である。共通電極２１５はＸ２面の略全域に形成され、共通電極２１６及び２１７は、それぞれアーム部２０４のＸ１面、アーム部２０５のＸ１面に形成されている。そして、各共通電極２１５〜２１７は、Ｙ２面及びＹ１面に形成された引出し電極２１８、２１９によって導通されている。
【００９６】
ここで、本実施形態においても上記各電極２０７〜２１９は、上記第１実施形態の各電極１０〜１７と同様の導電性膜にて形成されている。また、本実施形態では、Ｘ１面上のパット電極２１２、２１４が請求項でいう取出し電極、Ｙ１及びＹ２面上の引出し電極２１１、２１３が請求項でいう接続電極に相当し、これら引出し電極２１１、２１３によってＹ１及びＹ２面上の検出電極２０９、２１０がＸ１面上に引き回される。
【００９７】
そして、これらパット電極２１２、２１４と引出し電極２１１、２１３との連結部２０６の角部Ｅにおける電極接続構造は、上記図３と同様の構成となっている。また、他の電極同士の角部Ｅにおける電極接続構造、すなわち、引出し電極２１８と共通電極２１５及び２１６、引出し電極２１９と共通電極２１５及び２１７の各電極同士の角部Ｅにおける電極接続構造も上記図３と同様である。
【００９８】
なお、Ｙ１及びＹ２面の電極とＸ２面の電極との接合は、Ｙ１及びＹ２面側の電極からＸ２面側の電極上に重なり接合されている。本実施形態の角部Ｅにおける電極接続構造も、上記第１及び第２実施形態の製造方法を用いて製造することができる。
本実施形態においても、図示しない駆動・検出回路（制御回路）との接続は、上記各実施形態と同様に、リード端子及びＷＢによるワイヤ等の結線にて行われる。
【００９９】
本実施形態の作動について述べる。
まず、駆動電極２０７と共通電極２１５間に交流電圧を印加することにより、片側一対のアーム部２０２、２０３を互いに振動子２０１の中心線に対し対称なｙ軸方向への屈曲振動をするモードにて共振させる。そのときの振幅として参照電極２０８からの出力をモニターし、参照電極２０８からの出力が一定となるように上記駆動・検出回路を用いて自励発振（自励振動）させる。
【０１００】
次に、ｚ軸回りに角速度が入力された場合、振動している片側一対のアーム部２０２、２０３にはコリオリ力が発生し、これらアーム部２０２、２０３は、ｘ軸方向において互いに逆方向に力を受ける。そのとき他側一対のアーム部２０４、２０５も連成してｘ軸方向に振動するため、角速度に比例したｘ軸方向の振動振幅を検出電極２０９、２１０からの出力として検出し、角速度を検出する。
【０１０１】
ここで、本実施形態においても、連結部１０６の角部Ｅにおいて電極接続部分に曲げ応力がかかるが、上述のように、アーム部（振動部）２０２〜２０５及び連結部２０６の角部Ｅにて、電極接続構造を上記図３の構造としているため、電極の膜厚が確保でき、良好な導通を可能としている。そして、本実施形態においても、上記各実施形態と同様に、角部Ｅにおいて電気的接合の劣化防止、信頼性の高い電気的接続を実現し、品質に優れる角速度センサを得ることができる。
【０１０２】
（他の実施形態）
なお、上記図１の振動子１においては、Ｙ１及びＹ２面の各接続電極２１〜２４は、それぞれアーム部４、５の角部Ｅを通って、Ｘ１面の各取出し電極１４〜１７に引き回されていたが、例えば、各取出し電極を連結部６のＸ１面に形成して、各接続電極を連結部６の角部ＥからＸ１面に引き回す構成とし、連結部６の角部Ｅにおける電極接続構造を図３の構造としてもよい。
【０１０３】
また、上記第１及び第２実施形態の製造方法は、振動部が一本の四角柱である振動子であって、四角柱の長手方向に延び互いに直交する側面に、それぞれ形成された電極同士を接続するものにも適用できる。例えば、一側の側面に駆動電極、他側の側面に検出電極を形成した場合、取出し電極を駆動電極側の側面に設けて、検出電極を駆動電極側の側面に取出したもの、あるいは、その逆のものでもよい。
【０１０４】
以上の本発明について述べてきたが、要するに、本発明は、四角柱の長手方向に沿った角部であって振動により屈曲する角部を通る電極の接続構成に対して適用可能であり、振動子も上記実施形態の角柱音叉タイプ、あるいは一本角柱タイプに限定されるものではなく、また、接続電極によって接続される電極の種類も限定されるものではない。
【０１０５】
なお、上記各図のうち断面図以外の図において、ハッチングを施してあるものは、あくまで説明の便宜を図るための表示であり、断面を示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る角速度センサの振動子構成を示す斜視図である。
【図２】図１の振動子上に形成された電極の構成を示す展開図であり、（ａ）はＸ１面、（ｂ）はＸ２面、（ｃ）はＹ１面、（ｄ）はＹ２面を表す。
【図３】図２（ａ）のＣ−Ｃ断面において、角部における電極の接続構造を示す拡大断面図である。
【図４】上記第１実施形態の製造工程の流れを示す工程図である。
【図５】図４の製造工程のうち平面研削工程から第１層電極印刷・焼付工程までを説明する説明図である。
【図６】図４の製造工程のうち第２層電極印刷・焼付工程から側面電極印刷・硬化工程までを説明する説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態の製造工程の流れを示す工程図である。
【図８】図７の製造工程のうち側面研磨処理工程を説明する説明図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る角速度センサの振動子構成を示す斜視図である。
【図１０】図９の振動子上に形成された電極の構成を示す展開図であり、（ａ）はＸ１面、（ｂ）はＸ２面、（ｃ）はＹ１面、（ｄ）はＹ２面を表す。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る角速度センサの振動子構成を示す展開図である。
【図１２】従来の角速度センサの振動子構成を示す斜視図である。
【図１３】図１２の振動子上に形成された電極の構成を示す展開図である。
【符号の説明】
１、１０１、２０１…振動子、
４、５、１０２〜１０５、２０２〜２０５…アーム部、
１０、１１、１２０、２０７…駆動電極、
１６、１７…第２の取出し電極、
１８、１９、１２３、２０９、２１０…検出電極、
２１、２２…第１の接続電極、１２５、１２６、２１１、２１３…引出し電極、２１２、２１４…パット電極、Ｅ…角部、Ｍ２…第１層電極印刷・焼付工程、
Ｍ４、Ｑ５…分極処理工程、Ｍ５…切断加工工程、
Ｍ６…側面電極印刷・硬化工程、Ｑ１…振動子形成工程、
Ｑ２…Ｘ１面、Ｘ２面電極形成工程、Ｑ４…側面研磨工程、
Ｘ１、Ｘ２…第１の側面、Ｙ１、Ｙ２…第２の側面。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a vibrator for detecting an angular velocity in an angular velocity sensor used for camera shake prevention of a video camera, a navigation system, vehicle control of an automobile, and the like.
[0002]
[Prior art]
As a prior art of this type of angular velocity sensor, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-210860 proposes an angular velocity sensor using a tuning fork type vibrator. 12 and 13 show the configuration. The vibrator 1 made of a piezoelectric body is configured in a tuning fork shape by a pair of square columnar arm portions (vibrating portions) 4 and 5 and a connecting portion 6 that connects both ends of the arm portions 4 and 5.
[0003]
The vibrator 1 is substantially U-shaped and has drive electrodes 10 and 11 and a reference electrode 12 arranged on the X1 surface of the front and back surfaces X1 and X2 facing each other, and is a side surface substantially orthogonal to the X1 and X2 surfaces. The detection electrodes 18 and 19 are disposed on the Y1 plane and the Y2 plane, and the common electrode 20 serving as the reference potential electrode for each electrode on the X1 plane and the detection electrodes 18 and 19 is disposed on the entire X2 plane facing the X1 plane. Is arranged on the entire surface.
[0004]
The operating principle of this angular velocity sensor is as follows. That is, the arm portions 4 and 5 are deflected in the y-axis direction perpendicular to the longitudinal direction (z-axis direction) of the quadrangular columnar arm portions 4 and 5 to drive and vibrate. Then, due to the Coriolis force generated when the rotational angular velocity is input to the vibrating arm portions 4 and 5, the flexural vibration of the arm portions 4 and 5 generated in the x-axis direction perpendicular to the z-axis direction and the y-axis direction. Is detected as a detection vibration, and the magnitude of the angular velocity is obtained.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the angular velocity sensor of the type having the quadrangular column vibration portion as described above, each electrode on the vibrator 1 is connected to an external circuit by wire bonding or the like. In order to facilitate the connection, It is necessary to route the electrode around one surface of the vibrator 1. Here, as a result of intensive studies, the present inventors have considered that there are the following problems when the detection electrodes 18 and 19 on the Y1 and Y2 planes are taken out on the X1 plane.
[0006]
When the detection electrodes 18 and 19 on the Y1 and Y2 planes that are substantially orthogonal to the X1 plane are routed to the X1 plane, the length along the longitudinal direction of the arm portions 4 and 5 can be reduced so as not to pick up electrical noise. It is necessary to set a connection electrode in a route that reaches the X1 plane via a corner (hereinafter referred to as a corner) E.
Specifically, the extraction electrodes 16 and 17 and the connection electrodes 21 and 22 are formed as shown by dotted lines in FIG.
[0007]
Therefore, when the electrode conductor is routed from the detection electrodes 18 and 19 on the Y1 and Y2 planes to the X1 plane, the corner E is configured to straddle the corner E. 5 is a portion where bending stress is generated by driving and detecting vibration (flexural vibration). For this reason, the electrical connection state at the corner E is deteriorated due to the damage caused by the bending stress, and the performance of the sensor is deteriorated. In some cases, the electrical connection may not be established.
[0008]
Such a problem is not limited to the tuning fork type described above, but in an angular velocity sensor including vibrators each having electrodes formed on both sides extending in the longitudinal direction of the prismatic vibration portion and substantially orthogonal to each other, the electrodes on both sides are connected to each other. It is considered that this is a common problem when electrically connecting across corners where bending stress is generated by vibration.
In view of the above-described problems, the present invention provides an angular velocity sensor including vibrators each having electrodes formed on both surfaces extending in a longitudinal direction of a prismatic vibrating portion and substantially orthogonal to each other. It aims at providing the connection structure excellent in the reliability which electrically connects across the corner | angular part extended in a longitudinal direction.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
The inventions of the first to fifth aspects include a vibrating portion (4, 5) made of a prismatic piezoelectric body, and side surfaces (X1, X2,...) Extending in the longitudinal direction (z-axis direction) of the vibrating portion (4, 5). The first side surface (X1) of Y1, Y2) has drive electrodes (10, 11) for driving and vibrating the vibrating portions (4, 5) in the y-axis direction orthogonal to the z-axis, and for detection signal extraction. Extraction electrodes (16, 17) are formed, and the second side surface (Y1, Y2) substantially orthogonal to the first side surface (X1) is orthogonal to the z-axis and y-axis of the vibrating portion (4, 5). Detection electrodes (18, 19) for detecting detection vibration in the x-axis direction and connection electrodes (21, 22) electrically connecting the detection electrodes (18, 19) to the extraction electrodes (16, 17). A manufacturing method for manufacturing the formed angular velocity detecting vibrator (1) is provided.
[0010]
That is, in the first aspect of the invention, an electrode film having a predetermined shape is formed on one surface of the piezoelectric flat plate by printing and baking, and the piezoelectric body and the electrode film so that the second side surfaces (Y1, Y2) are cut surfaces. And the drive electrodes (10, 11) and the extraction electrodes (16, 17) are formed on the first side surface (X1). Subsequently, the detection electrodes (18, 19) are formed on the second side surfaces (Y1, Y2), and the connection electrodes (21, 22) are connected to the corner portions (4, 5) extending in the z-axis direction ( It is characterized in that it is formed by printing and curing so as to fall on the extraction electrode (16, 17) from E).
[0011]
In the present invention, after the electrode film is printed on one surface of the piezoelectric flat plate, the piezoelectric body and the electrode film are cut, and therefore, at the corner (E) of the vibrating portion (4, 5), the cut surface of the electrode film ( R) has a sharp shape (see FIG. 3). On the contrary, if electrode printing is performed after cutting the piezoelectric body, printing dripping occurs at the corners, and the film thickness of the portions becomes thin.
Therefore, it is possible to secure the film thickness of the extraction electrodes (16, 17) at the portions that are continuous with the connection electrodes (21, 22) at the corners (E) of the vibration portions (4, 5). When the connection electrodes (21, 22) are printed on the second side surfaces (Y1, Y2) in this state, the printing droops on the first side surface (X1) due to the wraparound caused by the printing drooping, and the extraction electrodes (16, 17). Overlap.
[0012]
Therefore, the connection structure at the corner (E) between the extraction electrode (16, 17) and the connection electrode (21, 22) can ensure a sufficient film thickness to obtain a highly reliable electrical connection. For example, problems such as cracks and disconnections can be prevented.
According to the invention of claim 2, a flat piezoelectric body is cut into the shape of the vibrator (1) with a surface substantially orthogonal to the first side surface (X1) as a cutting surface, and the first side surface is cut. After the drive electrodes (10, 11) and the extraction electrodes (16, 17) are formed on (X1) by printing and baking, the cut surface is polished to a predetermined thickness in the direction perpendicular to the surface and the second side surfaces (Y1, Y2) Form. Subsequently, the detection electrodes (18, 19) are formed on the second side surfaces (Y1, Y2), and the connection electrodes (21, 22) are taken out from the corners (E) and placed on the extraction electrodes (16, 17). It is characterized by being formed by printing and curing.
[0013]
In the present invention, at the corner (E) portion of the extraction electrode (16, 17), the peripheral portion of the print having a thin film thickness due to printing dripping is removed together with the cut surface of the piezoelectric body by polishing. In E), it is possible to secure the film thickness of the extraction electrodes (16, 17) in the portion continuous with the connection electrodes (21, 22) (see FIG. 8). When the connection electrodes (21, 22) are printed on the second side surfaces (Y1, Y2) in this state, the printing droops on the first side surface (X1) due to the wraparound caused by the printing drooping, and the extraction electrodes (16, 17). Overlap.
[0014]
Therefore, the connection structure at the corner (E) between the extraction electrode (16, 17) and the connection electrode (21, 22) can ensure a sufficient film thickness to obtain a highly reliable electrical connection. For example, problems such as cracks and disconnections can be prevented.
According to the invention of claim 3, in the manufacturing method of claims 1 and 2, the transducer (18, 19) and the connection electrode (21, 22) are formed prior to the forming step (M 6). A direct current voltage is applied to the piezoelectric body constituting 1) and polarized in a predetermined direction. Then, in the formation step (M6) of the detection electrode (18, 19) and the connection electrode (21, 22), the second side surface (Y1, Y2) is printed with the metal particles dispersed in the resin. The detection electrodes (18, 19) and the connection electrodes (21, 22) are formed by curing at a temperature lower than the Curie temperature of the piezoelectric body.
[0015]
Accordingly, in addition to the effects of the first and second aspects of the invention, the electrode formation after the polarization of the piezoelectric body is performed at a temperature equal to or lower than the Curie temperature at which the polarization of the piezoelectric body breaks down. Therefore, it is possible to provide an angular velocity sensor that can prevent deterioration of the polarization of the piezoelectric body due to the above and ensure good sensor performance.
Furthermore, according to the invention of claim 4, the metal particles of claim 3 are spherical and flaky. Thereby, the spherical particles secure a resin storage space and firmly form a matrix of the resin layer. However, with this alone, electrical conduction is insufficient due to contact of the spherical particles, so that flaky particles can be mixed to improve the contact between the particles and to obtain good conduction. These both shaped particles achieve both good bonding strength and electrical continuity.
[0016]
According to the invention of claim 5, in the step (M6) of forming the detection electrodes (18, 19) and the connection electrodes (21, 22), the portion near the corner (E) is changed to the other portion. The connection electrodes (21, 22) are formed so as to be wider than the other.
The width of the connection electrodes (21, 22) is desirably as thin as possible so as not to pick up unnecessary electrical noise generated from the drive electrodes (10, 11) as much as possible. According to the present invention, the width of the connection electrodes (21, 22) is increased only in the vicinity of the corner (E) where the connection state is likely to be deteriorated. As well as securing, it is possible to prevent an unnecessary area increase of the connection electrodes (21, 22).
[0017]
As described above, according to the first to fifth aspects of the present invention, the vibrator in which electrodes are respectively formed on both surfaces (X1, Y1, Y2) extending in the longitudinal direction of the prismatic vibrating portion (4, 5) and substantially orthogonal to each other. In this regard, the angular velocity detecting vibrator is configured such that the electrodes (16 to 19) on both sides are electrically connected across the corner (E) extending in the longitudinal direction of the vibrating section (4, 5). It is.
[0018]
By the way, for example, in FIG. 13, the extraction electrodes 16 and 17 may be formed on the X1 surface of the coupling portion 6 instead of the arm portions 4 and 5 which are vibration portions. In this case, the connection electrodes 18 and 19 are formed. Is routed not through the corners E of the arm parts 4 and 5 but through the corners E of the connecting part 6.
As a result of further studies by the present inventors, the bending stress due to the flexural vibration is not only in the corner portion of the vibration portion but also in the corner portion (for example, the corner portion E of the connecting portion 6) on the extension line. I found a problem could occur.
[0019]
Claims 6 and 7 are based on this finding, and have vibration portions (4, 5, 102 to 105, 202 to 205) made of prismatic piezoelectric bodies extending in the z-axis direction in the xyz orthogonal coordinate system. Side surface of the vibrator (1, 101, 201) which is the child (1, 101, 201) and is coplanar with the side surface extending in the z-axis direction of the vibrating portion (4, 5, 102-105, 202-205) (X1, X2, Y1, Y2) of the extraction electrode (16, 17, 126, 212, 214) on the first side surface (X1) and the second side surface substantially orthogonal to the first side surface (X1) ( This is a manufacturing method for manufacturing an angular velocity detecting vibrator in which connection electrodes (21, 22, 125, 211, 213) formed on Y1, Y2) are electrically connected.
[0020]
That is, in the invention described in claim 6, after performing the same steps (M2, M5) as the previous two of the three steps described in claim 1, the detection electrodes (18, 19, 122, 209, 210) and In the step (M6) of forming the connection electrodes (21, 22, 125, 211, 213), the detection electrodes (18, 19, 122, 209, 210) are formed on the second side surfaces (Y1, Y2), The corners of the vibrator (1, 101, 201) in which the connection electrodes (21, 22, 125, 211, 213) are formed at portions where the first and second side faces (X1, Y1, Y2) are substantially orthogonal to each other. From (E), it is characterized in that it is formed by printing and curing so as to be placed on the extraction electrode (16, 17, 126, 212, 214).
[0021]
Thereby, in addition to the effect of the invention of claim 1, highly reliable electrical connection even when the connection electrode leads the detection electrode to the extraction electrode through a corner other than the vibration part It is possible to realize a connection structure that secures a sufficient film thickness to obtain the above.
Further, in the invention described in claim 7, after performing the same steps (Q2, Q5) as the previous two of the three steps described in claim 1, the detection electrodes (18, 19, 122, 209, 210) and connection electrodes (21, 22, 125, 211, 213) are formed by the same process (M6) as the process (M6).
[0022]
Thereby, in addition to the effect of the invention of the second aspect, similarly to the invention of the sixth aspect, a highly reliable electrical connection is obtained even in the routing performed through the corners other than the vibration part. A connection structure with a sufficient film thickness can be realized.
Here, also in the inventions according to claims 6 and 7, the same means as the inventions according to claims 3 to 5 can be used.
[0023]
By the way, in each of the above inventions, the vibration part made of a prismatic piezoelectric body preferably has a quadrangular prism shape.
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment description later mentioned.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. This embodiment is used as a vibrator for angular velocity detection of an angular velocity sensor used for, for example, prevention of camera shake of a video, navigation system, vehicle control of an automobile, and the like.
[0025]
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the vibrator of the present embodiment. The vibrator 1 is formed of a piezoelectric body (PZT in the present embodiment), and is a tuning fork comprising a pair of square columnar arm portions (vibrating portions) 4 and 5 and a connecting portion 6 that connects one end of both arm portions 4 and 5. It forms a so-called tuning fork vibrator. The vibrator 1 is fixed to the substrate 2 via a substantially E-shaped support portion 3 made of, for example, 42 alloy, and the vibrator 1 itself floats in parallel to the substrate 2. ing.
[0026]
Here, in the vibrator 1, each vibrator surface extending in the z-axis direction parallel to the longitudinal direction of the both arm parts 4 and 5 and positioned in the center of the both arm parts 4 and 5 is defined as follows. Of the X1 and X2 surfaces, which are a pair of substantially U-shaped surfaces (first side surfaces) facing each other, the arms 4 and 5 and the connecting portion 6 form the same plane, the surface opposite to the substrate 2 Is the X1 plane, and the other surface facing the X1 plane is the X2 plane. Further, among the Y1 and Y2 surfaces (second side surfaces) that are located on the outer periphery of the vibrator 1 and are orthogonal to the y axis that is the arrangement direction of the arm portions 4 and 5, the arm portion 4 side is the Y1 surface, The arm part 5 side is defined as a Y2 plane.
[0027]
Further, as shown in FIG. 1, in the present embodiment, the intersecting portion parallel to the z-axis direction between the X1 plane, the Y1 plane, and the Y2 plane, and the parallel to the z-axis direction between the X2 plane, the Y1 plane, and the Y2 plane. The intersecting line portion, and further, the intersecting line portion between the X1 and X2 surfaces and the opposing surfaces of both arm portions 4 and 5 is configured as a corner portion E. That is, eight ridge lines of the vibrator 1 extending in the z-axis direction are configured as corner portions E.
[0028]
The xyz orthogonal coordinate system shown in FIG. 1 is configured together with the y axis and the z axis with the direction orthogonal to the X1 plane and the X2 plane as the x axis. Hereinafter, in this embodiment, it demonstrates using this xyz rectangular coordinate. Further, hereinafter, the x-axis direction means a direction parallel to the x-axis. The same applies to the y-axis and z-axis directions.
[0029]
Here, the X1, X2 plane and the Y1, Y2 plane do not need to be 90 °. In short, any angle that can detect the vibration in the x-axis direction caused by the angular velocity orthogonal to the y-axis (angular velocity detectable angle) may be used. The same applies to the following embodiments.
Next, the electrode configuration provided in the vibrator 1 will be described. FIG. 2 is a developed view of the configuration of each electrode formed on the outer peripheral surface of the vibrator 1 as seen from the front, rear, left and right of the vibrator 1. (A) shows the X1 plane, (b) shows the X2 plane, (c) shows the Y1 plane, and (d) shows the electrode configuration on the Y2 plane.
[0030]
On the X1 surface of the arm portions 4 and 5, in order from the connecting portion 6 side, driving electrodes (first electrodes) 10 and 11 for driving the vibrator 1, and feedback for monitoring the driving state and causing self-excited oscillation. Reference electrodes (monitor electrodes) 12 and 13, first extraction electrodes 14 and 15, and second extraction electrodes 16 and 17 are formed.
The drive electrodes 10 and 11 are positioned on the Y1 and Y2 surface sides of the arm portions 4 and 5 and on the opposing surface sides of the arm portions 4 and 5 facing each other through the connecting portion 6.
[0031]
And the reference electrodes 12 and 13 are located in the approximate center of the opposing surface side of each arm part 4 and 5, and the 2nd extraction electrodes 16 and 17 are located in the front-end | tip part of each arm part 4 and 5, The first extraction electrodes 14 and 15 are positioned between the reference electrodes 12 and 13 and the second extraction electrodes 16 and 17.
Each of the electrodes 10 to 17 on the X1 surface is a conductive film having a thickness of 10 μm formed by an Ag—Pd conductor (manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd., CLP56486) containing a lot of glass frit.
[0032]
In addition, on the partial surface (part of cross-hatching in FIG. 2 (a)) of each electrode 10-17 on the X1 surface, the second conductive film is inside the outer peripheral edge of each electrode 10-17. And are configured as wire bonding (hereinafter referred to as WB) electrodes 10a to 17a. The WB electrodes 10a to 17a are portions to which wires S described later are connected, and are formed of an Ag—Pd conductor (manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd., CLP38287) that does not include glass frit. In FIG. 1, the WB electrodes 10a to 17a are omitted.
[0033]
In addition, detection electrodes (second electrodes) 18 and 19 for detecting the angular velocity are formed on the Y1 and Y2 surfaces of the arm portions 4 and 5 at positions offset toward the X2 surface side, respectively. These detection electrodes (angular velocity detection electrodes) 18 and 19 are also conductive films, and are formed after the polarization of the piezoelectric body, as will be described later, so that spherical and flaky silver particles are dispersed in the resin. The resin silver conductor (manufactured by Asahi Chemical Co., Ltd., LS-504J) that can be hardened and baked at a temperature (for example, 150 ° C.) that is equal to or lower than the Curie temperature (for example, 360 ° C.) of the piezoelectric body.
[0034]
On the other hand, on the X2 surface (third side surface) of the vibrator 1, the common electrode 20 serving as the reference potential electrode for the drive electrodes 10 and 11, the reference electrodes 12 and 13 and the detection electrodes 18 and 19 is provided on almost the entire surface. Is formed. The common electrode 20 is a conductive film formed with the same material and film thickness as the electrodes 10 to 17 on the X1 surface.
Further, on the Y1 and Y2 surfaces of the arm portions 4 and 5, strip-shaped first connection electrodes 21 and 22 and second connection electrodes 23 and 24 are formed. These connection electrodes 21 to 24 are conductive films formed of the same material as the detection electrodes 18 and 19.
[0035]
The first connection electrodes 21 and 22 are formed integrally with the detection electrodes 18 and 19, respectively, and are electrically connected to the second extraction electrodes 16 and 17 through the corner E. On the other hand, in the second connection electrodes 23 and 24, one end passes through the corner E and is electrically connected to the first extraction electrodes 14 and 15, respectively, and the other end passes through the corner E. Are electrically connected to the common electrode 20. Among these connection electrodes 21 to 24, a portion in the vicinity of the corner E (indicated by reference sign G in FIG. 2) is wider than other portions.
[0036]
Details of the electrode connection structure at these corners E will be described. In the present embodiment, since the connection structure at the corner E is the same everywhere, the following description will be made representatively of the connection structure between the second extraction electrode 17 and the first connection electrode 22 shown in FIG. FIG. 3 is an enlarged view of the connection structure with a scanning electron microscope (SEM) in the CC cross section of FIG.
[0037]
As shown in FIG. 3, the second extraction electrode 17 is cut at a corner E and has a shape in which a cut surface R is formed in substantially the same plane as the Y2 surface. The film thickness at the cut surface R is substantially equal to the average thickness of the second extraction electrode 17. The first connection electrode 22 passes through the cutting plane R from the Y2 plane, and is joined to the second extraction electrode 17 by a predetermined length L (for example, 40 μm) on the X1 plane.
[0038]
The vibrator 1 is polarized in the x-axis direction orthogonal to the X1 and X2 planes (note that the direction may be reversed), as indicated by white arrows in FIG.
As shown in FIG. 1, the driving electrodes 10 and 11, the reference electrodes 12 and 13, and the extraction electrodes 14 to 17 on the X1 plane are the WB electrodes 10a to 17a (not shown in FIG. 1). ) Are electrically connected to each lead terminal P on the substrate 2 by a conductive wire S (in this embodiment, WB of Al wire). That is, all the electrodes 10 to 24 of the vibrator 1 are connected in the X1 plane. Therefore, the wire S can be easily connected by WB or the like.
[0039]
As shown in FIG. 1, a plurality of these lead terminals P are provided on both sides of the vibrator 1 (for example, four on the left and right sides), penetrating the substrate 2, and on the surface of the substrate 2 opposite to the vibrator 1. It protrudes. An insulating glass 2 a is disposed on the outer periphery of each lead terminal P and plays a role of maintaining electrical insulation between the lead terminal P and the substrate 2.
The lead terminal P is electrically connected to a drive / detection circuit (not shown) provided outside on the surface of the substrate 2 opposite to the vibrator 1. The drive / detection circuit generates a drive signal (AC voltage) to the vibrator 1 to drive and vibrate the vibrator 1 at a predetermined drive frequency, and also drives an electric signal generated from the vibration state of the vibrator 1. Detection processing such as synchronous detection at a frequency is performed, and the angular velocity Ωz around the z axis shown in FIG. 1 is detected.
[0040]
The vibrator 1 is covered with a shell (lid) (not shown) bonded to the outer periphery of the substrate 2, and the vibrator 1 is hermetically sealed with respect to the outside by the shell and the insulating glass 2a. As described above, the vibrator 1 is assembled to the substrate 2 and provided with electrical wiring so as to be configured as an angular velocity sensor.
Further, a mounting portion (not shown) is formed on the substrate 2, and an anti-vibration rubber is attached to the mounting portion, and an object to be measured (vehicle, handy video, etc.) is fastened and bonded via the anti-vibration rubber. The vibrator 1 and the substrate 2 are attached to the attachment portion of ().
[0041]
Based on the above configuration, the operation of the angular velocity sensor of the present embodiment will be described.
By applying an alternating voltage (drive voltage) having a phase difference of 180 degrees between the common electrode 20 and the drive electrode 10 and the drive electrode 11 through the first extraction electrodes 14 and 15 in the x-axis direction, The arm portions 4 and 5 are driven to vibrate in the y-axis direction. At this time, an output current flowing between the reference electrodes 12 and 13 and the common electrode 20 is detected, and feedback is performed while monitoring the vibration state. As a result, self-oscillation control can be performed so that the amplitude (drive amplitude) of the arm portions 4 and 5 in the y-axis direction is constant even when the ambient temperature changes.
[0042]
When the angular velocity Ωz is input around the z-axis (detection axis) to the vibrator 1 during the driving vibration described above, the arms 4 and 5 are flexibly vibrated by a so-called Coriolis force, and the angular velocity Ωz in the x-axis direction. Generates a detection vibration proportional to By this detection vibration, an output current generated between the detection electrodes 18 and 19 and the common electrode 20 is detected via the first connection electrodes 21 and 22 and the second extraction electrodes 16 and 17 to obtain a voltage value. By converting into (detection signal), the angular velocity Ωz around the z-axis at the center position of each arm portion 4, 5 is detected.
[0043]
Next, a method for manufacturing the vibrator 1 and the electrodes 10 to 24 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a process diagram showing the flow of the manufacturing process, and FIGS. 5 and 6 are explanatory diagrams showing each manufacturing process.
Examples of the present invention will be described.
First, the PZT ceramic is fired in a size of 22 × 22 × 2.5 mm (see FIG. 5A). In the surface grinding step M1, it is ground with a flat lapping to a thickness of 2.17 mm with a flat lapping machine. Next, two parallel sides are cut into a width of 20 mm to form a PZT flat plate (piezoelectric flat plate) (see FIG. 5B).
[0044]
Next, in the first layer electrode printing / baking step M2, the predetermined portions of the front and back surfaces of the PZT flat plate (corresponding to the formation portions of the electrodes 10 to 17, 20 are hatched portions in FIG. 5C). A first layer of Ag—Pd conductor (manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd., CLP56486) is printed and baked at a temperature of 850 ° C. to form an electrode film having a thickness of 10 μm.
Next, in the second layer electrode printing / baking step M3, a predetermined portion on the electrode film (corresponding to the formation portion of the WB electrodes 10a to 17a, the cross-hatched portion in FIG. 6A) is set to 2 A layer of Ag—Pd conductor (manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd., CLP38287) is printed and baked at a temperature of 850 ° C. to form an electrode film having a thickness of 10 μm (therefore, this part has a total thickness of 20 μm).
[0045]
In the printing of the first and second Ag-Pd conductors, the conditions during printing were as follows: the viscosity of the conductor paste was 200 Pa · s (Lion viscometer) and the viscosity ratio (Brookfield viscometer 1 rpm). The ratio of 100 rpm was 1.5. A screen having a mesh size of # 250 and an emulsion thickness of 10 μm was used.
[0046]
The reason why the two-layered Ag—Pd film is formed in this way is because the wire bonding of the aluminum wire is adopted as the electrical connection means between the vibrator 1 and the drive / detection circuit. This is because it was selected as an electrode configuration with low strength deterioration over time. That is, the first layer is made of a conductor having a large glass frit amount in order to ensure the bondability with PZT, and the second layer is made of a conductor not containing glass in order to maintain the bonding strength with the wire. Depending on the quality required for the bonding strength, for example, only one layer of Ag—Pd conductor containing a small amount of glass frit may be used, or other conductors such as Ag and Ag—Pt may be selected.
[0047]
Thereafter, in the polarization treatment step M4, a polarization conductor (Shoei Kagaku N4761) is applied to the entire front and back surfaces of the PZT flat plate and dried at 100 ° C. for 10 minutes. Thereafter, it is immersed in silicon oil at 120 ° C., a DC voltage of 5 KV is applied to the front and back surfaces of the PZT flat plate, and polarization is performed in a direction perpendicular to the front and back surfaces (that is, the x-axis direction). After the polarization treatment, the polarization conductor is removed with an organic solvent such as acetone.
[0048]
Next, in the cutting process M5, the PZT ceramic is cut into a vibrator shape having a quadrangular prism-shaped vibrating portion, and cut along the dotted lines in FIG. 6A so that the cut surfaces are the Y1 and Y2 surfaces. . In this embodiment, the outer periphery of the tuning fork is cut to 20 mm × 4.6 mm with an outer peripheral blade slicer.
Here, in the flat plate of FIG. 6A, the cut pieces at the left and right ends are not used. In the flat plate of FIG. 6A, electrode film non-forming portions may be provided on the outer sides of the left and right ends of the electrode film, and this may be cut to form the Y1 and Y2 planes.
[0049]
Next, in order to make a tuning fork, a slit having a width of 0.6 mm (a gap in the y-axis direction of the arm portions 4 and 5) is processed with an outer peripheral blade slicer. In this way, the X1, X2, Y1, and Y2 surfaces of the vibrator 1 and the electrodes 10 to 17, 10a to 17a, and 20 on the X1 and X2 surfaces are formed (see FIG. 6B).
In addition, although the cutting process M5 which processes to a tuning fork shape is performed after the polarization process M4, you may perform the polarization process M4 after the cutting process M5 (after processing to a tuning fork shape).
[0050]
Thereafter, in the side electrode printing / curing step M6, the predetermined portions of the Y1 and Y2 surfaces which are the side surfaces of the X1 and X2 surfaces (corresponding to the formation portions of the electrodes 18, 19, 21 to 24, hatching in FIG. 6C) The resin silver conductor (Asahi Chemical LS-504J) is printed on the portion. At this time, in the conductors constituting the connection electrodes 21 to 24, the conductors are printed up to the end faces of the Y1 and Y2 planes, so that the counter electrodes (extraction) on the X1 and X2 planes straddle the corner E by printing. The conductor is wrapped around the electrodes 14-17 and the common electrode 20).
[0051]
After printing as described above, it is dried at 150 ° C. to form the detection electrodes 18 and 19 and the connection electrodes 21 to 24 having a thickness of 14 μm. Thus, the vibrator 1 including the electrodes 10 to 24 is completed. And the vibrator | oscillator 1 is fixed to the board | substrate 2 through the support part 3, and said electrical wiring is given, and an angular velocity sensor is completed.
In this step M6, the resin silver conductor is obtained by dispersing spherical and flaky silver particles in a phenol resin. As described in the solution section, electrical connection as a conductor is obtained by contact of spherical and flaky silver particles to achieve both joint strength and electrical continuity, and the thermal expansion coefficient of PZT ceramics is In joining to a small material, deterioration due to a difference in thermal expansion (its own coefficient of thermal expansion is large) can be reduced. In the vibrator 1, when the contact resistance of the conductor is increased, a phase change of the current is generated due to the capacitance of the vibrator 1, and as a result, the characteristics of the sensor are affected. However, it is desirable to use good conductors.
[0052]
Further, since the resin silver conductor has a curing temperature of 150 ° C., the PZT polarization does not deteriorate due to heat during curing. It should be noted that the baking type conductors in the above-described steps M2 and M3 have a high temperature (850 ° C.) during baking and become higher than the Curie temperature of PZT, so that the polarization is destroyed. Therefore, this resin silver conductor is suitable as an electrode of a piezoelectric (PZT) vibrator.
[0053]
The resin silver conductor has a viscosity of 35 Pa · s (Lion viscometer), a viscosity ratio of 3 (the ratio of Brookfield viscometer 1 rpm and 100 rpm), and the screen uses a mesh size # 250 and an emulsion thickness of 10 μm. ing.
In order to increase the amount of dripping, the paste viscosity may be lowered, and the paste discharge amount may be increased depending on the screen and printing conditions (squeegee tack angle (angle formed by the squeegee and the screen)). However, in this case, a predetermined film thickness cannot be ensured in any part during printing.
[0054]
Therefore, in the present embodiment, in order to achieve both the film thickness and the amount of dripping, the rheology of the paste is studied earnestly and the above conditions are adopted.
The formation of the electrode at the corner E by the above manufacturing method will be further described with reference to FIG. Since the Ag-Pd conductor is printed and baked on the PZT flat plate (X1, X2 plane) and then cut into a tuning fork shape, no drooling from the X1, X2 plane to the Y1, Y2 plane occurs at the corner E. . Further, even if there is a peripheral portion of the printing with a thin film thickness, it can be removed by cutting.
[0055]
Here, when the resin silver conductor as the first connection electrode 22 from the detection electrode 19 on the Y2 plane is printed, the resin silver conductor wraps around the second extraction electrode 17 on the X1 plane due to printing, and FIG. The configuration is as follows. The connection end portion of the second extraction electrode 17 becomes the cut surface R, but this is a portion where there is no printing so that the thickness of the overlapping resin silver conductor can be ensured. Then, the first connection electrode 22 is bonded to the second extraction electrode 17 at the overlap portion on the cut surface R and the X1 surface by curing.
[0056]
With such a configuration, since the thickness of the electrode connection structure at the corner E can be secured, it is possible to ensure good conduction, and deterioration of the electrical connection of the corner E due to drive vibration of the tuning fork (disconnection or It is possible to obtain an angular velocity sensor with less quality such as occurrence of cracks and excellent quality.
Further, in this configuration, even if the first connection electrode 22 is cut at the edge portion T (see FIG. 3) of the cut surface R where the conductor film thickness of the first connection electrode 22 is the thinnest, Electrical connection can be ensured at the joint with the cut surface R. Therefore, highly reliable electrical connection can be obtained, and as a result, a high-quality angular velocity sensor can be obtained.
[0057]
In the present embodiment, the electrode connection configuration of each corner E is the configuration shown in FIG. 3, and the above-described electrical connection is prevented from being deteriorated and highly reliable electrical connection is realized.
In addition, according to the present embodiment, as shown in FIG. 6A, after the electrode films are formed on the front and back surfaces of the piezoelectric body, the piezoelectric body is cut to form the vibrator shape. It is possible to form X1 and X2 plane electrodes of a large number of vibrators, which is effective for mass production.
[0058]
Incidentally, as described above, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the widths of the connection electrodes 21 to 24 are widened in the vicinity of the corner E. Thereby, the area of the electrical connection part of the corner | angular part E can be enlarged, and the reliability of an angular velocity sensor improves further more. In particular, the first connection electrodes 21 and 22 that connect the detection electrodes 18 and 19 and the second extraction electrodes 16 and 17 cannot be increased in area (width) for the following reason. It is particularly preferable to widen the width only by itself.
[0059]
As described above, when an angular velocity is applied to the vibrator 1, a flexural vibration (detection vibration) is generated with a Coriolis force in a direction orthogonal to the drive vibration (y-axis direction) and the angular velocity input axis (z-axis). Due to this deflection, when a compressive stress (tensile stress) is applied to the X1 plane side in the vibrator 1, a tensile stress (compressive stress) is applied to the X2 plane side. Accordingly, the generated charges are different between the X1 plane side and the X2 plane side from the center line in the thickness direction (that is, the x-axis direction) of the vibrator 1 (the signs are reversed).
[0060]
Therefore, the detection electrodes 18 and 19 need to be unevenly distributed on the X1 plane side or the X2 plane side from the center line in the x-axis direction on the Y1 and Y2 planes. However, in this embodiment, the detection electrodes 18 and 19 are unevenly distributed on the X2 plane side. . This is because the distance from the drive electrodes 10 and 11 on the X1 plane can be increased, and electrical noise therefrom can be reduced. Here, conversely, if it is unevenly distributed on the X1 plane side, the distance from the drive electrodes 10 and 11 arranged on the X1 plane side becomes close, and the electrical noise increases.
[0061]
Similarly, electric charges are generated in the first connection electrodes 21 and 22 in the portion drawn out to the X1 plane due to deflection. If the width of the first connection electrodes 21 and 22 is wide, the charge detected therefrom, that is, the charge opposite to that of the detection electrodes 18 and 19 results in a decrease in sensitivity to angular velocity. In addition, since the electric noise from the drive electrodes 10 and 11 is also received, it is desirable that the area of the first connection electrodes 21 and 22 is small. Therefore, by increasing the width only in the vicinity of the corner portion E, which is a connection portion, unnecessary area increase is prevented.
[0062]
(Second Embodiment)
This embodiment provides a manufacturing method different from that of the first embodiment for the vibrator 1 of the first embodiment. FIG. 7 is a process diagram showing the flow of the manufacturing process of the present embodiment. First, similarly to the first embodiment, PZT ceramic baking and surface grinding step M1 are performed to form a PZT flat plate. .
[0063]
Next, unlike the first embodiment, the PZT flat plate is processed into the shape of the vibrator 1 (vibrator forming step Q1). The procedure is the same as the cutting process M5 of the first embodiment. That is, the PZT flat plate is cut into the outer peripheral shape of the vibrator 1 by the outer peripheral blade slicer using the plane substantially orthogonal to the X1 and X2 planes as the cutting plane. Next, in order to make a tuning fork, the slit is processed with an outer peripheral slicer. Thus, the piezoelectric body is processed into substantially the same shape as the vibrator 1 by the X1 and X2 planes and the cutting plane perpendicular to the X1 and X2 planes.
[0064]
Next, in the X1 plane and X2 plane electrode formation step Q2, the first layer of Ag− is formed on the predetermined portions of the X1 plane and the X2 plane (corresponding to the portions where the electrodes 10 to 17 and 20 are formed, see FIG. 2). Pd conductor (Sumitomo Metal Mining, CLP56486) is printed. After printing, it is baked at a temperature of 850 ° C. to obtain an electrode having a thickness of 10 μm. Thus, the electrodes 10 to 17 on the X1 plane and the common electrode 20 on the X2 plane are formed.
[0065]
Next, in the WB electrode formation step Q3, the second-layer electrode printing / baking is performed on the second layer of Ag-Pd conductor (Sumitomo Metal Mining CLP38287) on the formation site of the WB electrodes 10a to 17a (see FIG. 2). In the same manner as in step M3, printing and baking are performed to form WB electrodes 10a to 17a. The conditions at the time of printing in steps Q2 and Q3 are the same as those in the first embodiment.
[0066]
In the X1 and X2 plane electrode forming step Q2, the corner E ′ (see the upper diagram of FIG. 8) formed by the X1 plane and the X2 plane and the cut surface of the piezoelectric body when the first layer conductor is printed. As a result, the conductor wraps around the cut surface of the piezoelectric body across the corner E ′ due to printing, and the film thickness of the conductor decreases. Then, in each of the electrodes 10 to 17 and 20 by baking, a shape from the corner E ′ to the cut surface is formed (see the upper diagram in FIG. 8). FIG. 8 shows the cross-sectional structure of the second extraction electrode 17 as a representative.
[0067]
In the side surface polishing step Q4, the cut surface of the piezoelectric body is polished with a predetermined thickness U (length in the y-axis direction, for example, 40 μm), a grindstone, a file, and the like to form Y1 and Y2 surfaces. At the same time, since the thin portion of the second extraction electrode 17 is removed, the electrode thickness at the corner E can be secured (see the lower diagram in FIG. 8).
Thereafter, in the polarization treatment step Q5, a polarization conductor (Shoei Chemical N4761) is applied to the entire X1 and X2 surfaces of the vibrator 1, and the polarization treatment is performed in the same manner as the polarization treatment step M4 of the first embodiment. Do. Thereafter, similarly to the first embodiment, the side electrode printing / curing step M6 is performed.
[0068]
Thus, the detection electrodes 18 and 19 and the connection electrodes 21 to 24 are formed. And the connection structure of the connection electrodes 21 to 24 and the extraction electrodes 14 to 17 and the common electrode 20 at the corner E is as shown in FIG. Thus, the vibrator 1 including the electrodes 10 to 24 is completed.
By the way, according to the present embodiment, after forming the electrodes on the X1 and X2 planes, the Y1 and Y2 planes are formed by polishing, so that the peripheral portion of the printed film whose thickness is reduced at the corner E is removed. it can. Therefore, since the film thickness of the electrode can be ensured in the connection structure with the connection electrodes 21 to 24 on the Y1 and Y2 surfaces, it is possible to ensure good conduction. Therefore, similarly to the first embodiment, it is possible to obtain an angular velocity sensor that is excellent in quality by preventing deterioration of electrical bonding and providing highly reliable electrical connection at the corner E.
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention is shown in FIGS. In the present embodiment, a quadruple tuning fork-shaped vibrator as shown in the figure is used as the vibrator of the present invention. FIG. 9 is a perspective view of the angular velocity sensor of the present embodiment.
[0069]
The vibrator 101 is made of, for example, a piezoelectric material such as PZT, and has four quadrangular columnar arm portions (vibrating portions) 102, 103, 104, and 105 arranged substantially in parallel, and one end portions of the arm portions 102 to 105. And a common connecting portion 106 that fixes and supports the two in common, and has a comb-shaped tuning fork shape.
The pair of inner arms 103 and 104 is configured as a drive arm, and the pair of outer arms 102 and 105 is configured as a detection arm. Each of the arm portions 102 to 105 and the connecting portion 106 are uniformly polarized in the x-axis direction from the X1 plane toward the X2 plane, as indicated by white arrows in FIG.
[0070]
Here, as shown in FIG. 9, the arrangement direction of the arm portions 102 to 105 is the y axis, the longitudinal direction of the arm portions 102 to 105 is the z axis, and the thickness direction of the arm portions 102 to 105 and the connecting portion 106 is the x axis. An xyz orthogonal coordinate system is constructed. Here, the z-axis is located at the center between the pair of inner arms 103 and 104. Hereinafter, this embodiment will be described based on this xyz orthogonal coordinate system. The x-axis direction means a direction parallel to the x-axis, and the same applies to the y-axis and z-axis.
[0071]
In the vibrator 101, a surface (first side surface) orthogonal to the x axis is a surface facing the substrate 110 as an X2 surface, and a surface opposite to the X2 surface is an X1 surface. In the vibrator 101, the surface on the arm portion 102 side of the outer peripheral surfaces of the pair of outer arms 102 and 105 orthogonal to the y axis is the Y2 surface (second side surface), and the surface on the arm portion 105 side is the Y1 surface ( Second side). As described above, in the present embodiment as well, the X1, X2 plane and the Y1, Y2 plane may be any angle where angular velocity can be detected.
[0072]
In the present embodiment, the intersecting line portion parallel to the z-axis direction between the X1 plane, the Y1 plane, and the Y2 plane, the intersecting line portion parallel to the z-axis direction between the X2 plane, the Y1 plane, and the Y2 plane, An intersection line portion between the X1 and X2 surfaces and the facing surfaces of the arm portions 102 to 105 is configured as a corner portion E. That is, 16 ridge lines of the vibrator 101 extending in the z-axis direction are configured as corner portions E.
[0073]
Reference numeral 107 denotes a support portion made of, for example, a metal such as 42 alloy. The central portion has a substantially constricted E shape with a narrow neck, and the constricted portion is configured as a torsion beam 108. A portion positioned on one end side of the torsion beam 108 is configured as a connecting portion side connecting portion 107a fixed to the connecting portion 106, and a portion positioned on the other end side of the torsion beam 108 is configured as a substrate side connecting portion 107b fixed to a spacer 107c described later. Has been.
[0074]
The torsion beam 108 extends from the substantially central portion of the connecting portion 106 (that is, the substantially central portion between the support portions of the inner pair of arm portions 103 and 104) to the side opposite to the arm portions 102 to 105 in the z-axis direction. Is located.
As shown in FIG. 9, the support portion 107 is fixed to the connecting portion 106 on one side by adhesion or the like, and is joined and fixed to the substrate (base) 110 by welding or the like on the other side via the spacer 107c.
[0075]
Therefore, the vibrator 101 is supported in a floating state with respect to the substrate 110 via the support portion 107 and the spacer 107c. Further, the center axis of the torsion beam 108 substantially coincides with the z axis, in other words, the torsion beam 108 is substantially located on the center line of the vibrator 101.
Next, the electrode configuration formed on the X1, X2, Y1, and Y2 surfaces on the vibrator 101 will be described. The electrode configuration is shown in the developed view of FIG. 10, (a) shows the X1 plane, (b) shows the X2 plane, (c) shows the Y1 plane, and (d) shows the Y2 plane electrode configuration. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
[0076]
Reference numeral 120 denotes a drive electrode, which is continuously formed from the outer peripheral side of the arm portion 103 through the connecting portion 106 to the outer peripheral side of the arm portion 104 on the X1 plane. Reference numeral 121 denotes a reference electrode that is continuously formed from the inner peripheral side of the arm portion 103 through the connecting portion 106 to the inner peripheral side of the arm portion 104 on the X1 plane.
Reference numerals 122, 123 and 124 denote detection electrodes (angular velocity detection electrodes) for angular velocity detection. The detection electrode 122 is formed over substantially the entire area of the arm unit 105 on the Y1 plane. On the other hand, the detection electrode 123 is formed over substantially the entire area of the arm portion 102 on the X1 plane, and the detection electrode 124 is formed over substantially the entire area of the arm portion 102 on the X2 plane.
[0077]
And all the detection electrodes 122-124 are connected and connected by extraction electrodes 125, 126, and 127 formed on each surface, as shown in FIG. The detection electrodes 122 and 123 are connected via an extraction electrode 125 (on the Y1 surface) and an extraction electrode 126 (on the X1 surface), and the detection electrodes 123 and 124 are connected via an extraction electrode 127 (on the Y2 surface). It is connected.
[0078]
Reference numerals 128, 129, 130, and 131 are common electrodes that serve as reference potentials for the drive, reference, and detection electrodes 120 to 124. The common electrode 128 is formed over substantially the entire area of the arm portion 105 on the X1 plane, and the common electrode 129 is formed over substantially the entire area of the arm portion 105 on the X2 plane. In addition, the common electrode 130 is formed continuously from substantially the entire area of the arm portion 103 on the X2 plane through the connecting portion 106 over substantially the entire area of the arm portion 104, and the common electrode 131 is formed on the Y2 plane of the arm portion 102. It is formed over almost the entire area.
[0079]
As shown in FIG. 10, all the common electrodes 128 to 131 are connected and electrically connected by extraction electrodes 132, 133, 134, and 135 formed on the respective surfaces. The common electrodes 128 and 129 are connected via the extraction electrode 132 (Y1 surface), and the common electrodes 129 and 130 and the common electrode 131 are the extraction electrodes 133 and 134 (both X2 surface) and the extraction electrode 135 (Y2 surface). ) Is connected through.
[0080]
In addition, on the X1 surface, the connecting portion 106 is formed with pad electrodes 136 and 137 for wire bonding described later. The pad electrode 136 is positioned in the middle of the extraction electrode 126 that is in conduction with the detection electrodes 122 to 124, and the pad electrode 137 is positioned at the end of the extraction electrode 138 extending from the common electrode 128, and is wider than the extraction electrodes 126 and 138, respectively. Is formed. Therefore, the pad electrode 136 is electrically connected to the detection electrodes 122 to 124, and the pad electrode 137 is electrically connected to the common electrodes 128 to 131.
[0081]
Of the plane orthogonal to the y-axis direction of the vibrator 101, the facing surface between the arm portion 102 and the arm portion 103, the facing surface between the arm portion 103 and the arm portion 104, and the facing surface between the arm portion 104 and the arm portion 105. There is no electrode formed on. Further, the drive electrode 120 and the reference electrode 121, the detection electrode 122 and the common electrodes 128 and 129, and the detection electrodes 123 and 124 and the common electrode 131 are formed with a gap therebetween and are not conductive.
[0082]
Here, in the present embodiment, the electrodes 120 to 138 are formed of the same conductive film as the electrodes 10 to 17 of the first embodiment. In this embodiment, the extraction electrode 126 on the X1 plane corresponds to the extraction electrode in the claims, and the extraction electrode 125 on the Y1 plane corresponds to the connection electrode in the claims. The detection electrodes 122 are routed on the X1 plane.
[0083]
And the electrode connection structure in the corner | angular part E of the connection part 106 of these extraction electrodes 125 and 126 has the structure similar to the said FIG. Further, the electrode connection structure at the corner E between the other electrodes, that is, the corner E between the respective electrodes of the extraction electrode 127 and the detection electrodes 123 and 124, the extraction electrode 132 and the common electrodes 128 and 129, and the extraction electrodes 133 and 135. The electrode connection structure is also the same as in FIG.
[0084]
The Y1 and Y2 plane electrodes and the X2 plane electrode are joined by overlapping from the Y1 and Y2 plane electrodes to the X2 plane electrode. The electrode connection structure at the corner E of the present embodiment can also be manufactured using the manufacturing method of the first and second embodiments.
Here, in the present embodiment, the second layer electrode printing / baking step M3 and the WB electrode forming step Q3 are not performed. Further, the slits between the arm portions 102 to 105 are processed by the outer peripheral blade slicer as in the cutting process M5 and the vibrator forming process Q1.
[0085]
Further, as shown in FIG. 9, the substrate 110 is provided with lead terminals P11 to P14 connected to a drive / detection circuit (control circuit) (not shown). The lead terminal P11 is connected to the drive electrode 120, the lead terminal P12 is connected to the pad electrode 137, the lead terminal P13 is connected to the reference electrode 121, the lead terminal P14 is connected to the pad electrode 136, and wires S11 to S14. The lead wires are connected by, for example, WB.
[0086]
The angular velocity sensor according to the present embodiment operates as follows by the drive / detection circuit. First, by applying an alternating voltage between the drive electrode 120 and the common electrode 130, the pair of inner arms 103 and 104 are bent in the y-axis direction symmetrical to the z-axis (that is, the center line of the vibrator 101). Resonate in vibration mode. The output from the reference electrode 121 is monitored as the amplitude at that time, and self-excited oscillation (self-excited oscillation) is performed using the drive / detection circuit so that the output from the reference electrode 121 becomes constant.
[0087]
Next, when an angular velocity is input around the z-axis, Coriolis force is generated in the pair of vibrating inner arms 103 and 104, and these arms 103 and 104 are in mutually opposite directions in the x-axis direction. Receive power. At that time, since the pair of outer arms 102 and 105 are coupled to vibrate in the x-axis direction, the vibration amplitude in the x-axis direction proportional to the angular velocity is detected as an output from the detection electrodes 122 to 124 to detect the angular velocity. .
[0088]
Here, in addition to the flexural vibration of the arm portions 102 to 105 in the x-axis direction, the coupling of vibration from the pair of inner arms 103 and 104 to the pair of outer arms 102 and 105 is performed via the connecting portion 106. Therefore, the influence of the bending stress on the electrode connecting portion at the corner E of the connecting portion 106 cannot be ignored. In the present embodiment, as described above, since the electrode connection structure is the structure shown in FIG. 3 at the corners E of the arm portions (vibrating portions) 102 to 105 and the connecting portion 106, the film thickness of the electrode can be secured. , Allowing good conduction.
[0089]
As described above, also in the present embodiment, the vibrator 101 can be manufactured using the manufacturing method described in the first and second embodiments, and in the corner E as in the first and second embodiments. It is possible to obtain an angular velocity sensor excellent in quality by preventing deterioration of electrical joining and realizing highly reliable electrical connection.
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. In the present embodiment, an H-shaped tuning fork-shaped vibrator 201 as shown in the figure is used as the vibrator of the present invention. FIG. 11 is a development view of the vibrator 201 as viewed from front, back, left, and right.
[0090]
The vibrator 201 includes, for example, four parallel quadrangular columnar arm portions (vibrating portions) 202, 203, 204, and 205 made of a piezoelectric material such as PZT and a connecting portion 206. Here, the pair of arm portions 202 and 203 on one side is configured as a driving arm portion, and the pair of arm portions 204 and 205 on the other side is configured as a detection arm portion.
Further, a support portion (not shown) as shown in each of the above embodiments is in contact with the connection portion 206, and the vibrator 201 is supported via the connection portion 206 fixed to the support portion. . Here, the vibrator 201 is uniformly polarized in the x-axis direction from the X1 plane toward the X2 plane.
[0091]
In this embodiment, as shown in FIG. 11, the arrangement direction of the arm portions 202 to 205 is the y axis, the longitudinal direction of the arm portions 202 to 205 is the z axis, and the thickness direction of the arm portions 202 to 205 and the connecting portion 206 is the x axis. The xyz orthogonal coordinate system is constructed.
Next, the electrode configuration formed on the vibrator 201 will be described. Here, in the vibrator 201, one of the surfaces (first side surface) orthogonal to the x-axis is the X1 surface, and the other surface is the X2 surface. Further, in the vibrator 201, one of the surfaces (second side surfaces) that are orthogonal to the y-axis and do not face each of the pair of arm portions 202 and 203 and 204 and 205 is the Y1 surface, and the other side surface is the Y2 surface. A surface. Also in this embodiment, the X1 and X2 planes and the Y1 and Y2 planes only have to be angular velocity detectable angles.
[0092]
In the present embodiment, the intersecting line portion parallel to the z-axis direction between the X1 plane, the Y1 plane, and the Y2 plane, the intersecting line portion parallel to the z-axis direction between the X2 plane, the Y1 plane, and the Y2 plane, An intersection line portion between the X1 and X2 surfaces and the facing surfaces of the arm portions 202 to 205 is configured as a corner portion E. That is, twelve ridge lines of the transducer 201 extending in the z-axis direction are configured as corner portions E.
[0093]
Next, the electrode configuration formed on the X1, X2, Y1, and Y2 surfaces on the vibrator 201 will be described. The electrode configuration is shown in FIG. In FIG. 11, (a) shows the X1 plane, (b) shows the X2 plane, (c) shows the Y1 plane, and (d) shows the Y2 plane electrode configuration. Here, the coordinates in FIG. 11 correspond to (a).
Reference numeral 207 denotes a drive electrode for driving the pair of arm portions 202 and 203 on one side, and is formed continuously from the arm portion 202 to the connecting portion 206 and the arm portion 203 on the X1 plane. Reference numeral 208 denotes a reference electrode for monitoring the vibration state, and is continuously formed on the outer peripheral side of the drive electrode 207 from the arm portion 202 to the connecting portion 206 and the arm portion 203 on the X1 plane.
[0094]
Reference numerals 209 and 210 denote detection electrodes (angular velocity detection electrodes) for angular velocity detection, which are formed on the Y2 surface of the arm portion 204 and the Y1 surface of the arm portion 205, respectively. The detection electrode 209 is electrically connected to the pad electrode 212 on the X1 surface via the extraction electrode 211 on the Y2 surface, while the detection electrode 210 is connected to the pad electrode 214 on the X1 surface via the extraction electrode 213 on the Y1 surface. Is conducting.
[0095]
Reference numerals 215, 216, and 217 denote common electrodes that serve as reference potentials for the drive, reference, and detection electrodes 207 to 210. The common electrode 215 is formed over substantially the entire X2 plane, and the common electrodes 216 and 217 are formed on the X1 plane of the arm unit 204 and the X1 plane of the arm unit 205, respectively. The common electrodes 215 to 217 are electrically connected by extraction electrodes 218 and 219 formed on the Y2 plane and the Y1 plane.
[0096]
Here, also in the present embodiment, the electrodes 207 to 219 are formed of the same conductive film as the electrodes 10 to 17 of the first embodiment. In the present embodiment, the pad electrodes 212 and 214 on the X1 plane correspond to the extraction electrodes in the claims, and the extraction electrodes 211 and 213 on the Y1 and Y2 planes correspond to the connection electrodes in the claims. 213 causes the detection electrodes 209 and 210 on the Y1 and Y2 planes to be routed on the X1 plane.
[0097]
And the electrode connection structure in the corner | angular part E of the connection part 206 of these pad electrodes 212 and 214 and the extraction electrodes 211 and 213 is the structure similar to the said FIG. Further, the electrode connection structure at the corner E between the other electrodes, that is, the electrode connection structure at the corner E between the respective electrodes of the extraction electrode 218 and the common electrodes 215 and 216 and between the extraction electrode 219 and the common electrodes 215 and 217 is also described above. This is the same as FIG.
[0098]
The Y1 and Y2 plane electrodes and the X2 plane electrode are joined by overlapping from the Y1 and Y2 plane electrodes to the X2 plane electrode. The electrode connection structure at the corner E of the present embodiment can also be manufactured using the manufacturing method of the first and second embodiments.
Also in the present embodiment, connection to a drive / detection circuit (control circuit) (not shown) is performed by connecting wires such as lead terminals and WB, as in the above embodiments.
[0099]
The operation of this embodiment will be described.
First, by applying an AC voltage between the drive electrode 207 and the common electrode 215, the pair of arm portions 202 and 203 on one side are in a mode in which bending vibration in the y-axis direction symmetrical to the center line of the vibrator 201 is performed. To resonate. The output from the reference electrode 208 is monitored as the amplitude at that time, and self-excited oscillation (self-excited oscillation) is performed using the drive / detection circuit so that the output from the reference electrode 208 becomes constant.
[0100]
Next, when an angular velocity is input around the z-axis, a Coriolis force is generated in the vibrating pair of arms 202 and 203, and these arms 202 and 203 are opposite to each other in the x-axis direction. Receive power. At that time, the other pair of arms 204 and 205 are coupled to vibrate in the x-axis direction, so the vibration amplitude in the x-axis direction proportional to the angular velocity is detected as an output from the detection electrodes 209 and 210, and the angular velocity is detected. To do.
[0101]
Here, also in the present embodiment, bending stress is applied to the electrode connection portion at the corner E of the connecting portion 106, but as described above, the arm portions (vibrating portions) 202 to 205 and the corner E of the connecting portion 206 are applied. Since the electrode connection structure is the structure shown in FIG. 3, the film thickness of the electrode can be ensured and good conduction is possible. Also in the present embodiment, as in the above embodiments, it is possible to obtain an angular velocity sensor that is excellent in quality by preventing deterioration of electrical bonding and highly reliable electrical connection at the corner E.
[0102]
(Other embodiments)
In the vibrator 1 shown in FIG. 1, the connection electrodes 21 to 24 on the Y1 and Y2 planes are drawn to the extraction electrodes 14 to 17 on the X1 plane through the corners E of the arm portions 4 and 5, respectively. For example, each extraction electrode is formed on the X1 surface of the connecting portion 6 and each connection electrode is drawn from the corner E of the connecting portion 6 to the X1 surface. The electrode connection structure may be the structure shown in FIG.
[0103]
The manufacturing method of the first and second embodiments is a vibrator in which the vibration part is a single quadrangular prism, and the electrodes formed on the side surfaces extending in the longitudinal direction of the quadrangular prism and orthogonal to each other. It can also be applied to those connected. For example, when the drive electrode is formed on the side surface on one side and the detection electrode is formed on the side surface on the other side, the extraction electrode is provided on the side surface on the drive electrode side, and the detection electrode is extracted on the side surface on the drive electrode side, or The reverse may be used.
[0104]
Although the present invention has been described above, in short, the present invention can be applied to a connection configuration of electrodes that pass through corner portions that are bent along the longitudinal direction of a quadrangular prism and vibrate. The child is not limited to the prismatic tuning fork type or the single prism type of the above embodiment, and the type of electrodes connected by the connection electrodes is not limited.
[0105]
In the drawings other than the cross-sectional views, hatched portions in the above drawings are displays for convenience of explanation, and do not indicate cross-sections.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a vibrator configuration of an angular velocity sensor according to a first embodiment of the present invention.
2 is a development view showing a configuration of an electrode formed on the vibrator of FIG. 1, in which (a) is an X1 plane, (b) is an X2 plane, (c) is a Y1 plane, and (d) is a Y2 plane. Represents a surface.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing an electrode connection structure at a corner in the CC cross section of FIG.
FIG. 4 is a process diagram showing a flow of manufacturing processes of the first embodiment.
5 is an explanatory diagram for explaining the surface grinding process to the first layer electrode printing / baking process in the manufacturing process of FIG. 4; FIG.
6 is an explanatory diagram for explaining from the second layer electrode printing / baking process to the side electrode printing / curing process in the manufacturing process of FIG. 4; FIG.
FIG. 7 is a process diagram showing a flow of a manufacturing process according to a second embodiment of the present invention.
8 is an explanatory diagram for explaining a side polishing process step in the manufacturing process of FIG. 7; FIG.
FIG. 9 is a perspective view showing a vibrator configuration of an angular velocity sensor according to a third embodiment of the present invention.
10 is a development view showing a configuration of an electrode formed on the vibrator of FIG. 9, wherein (a) is an X1 plane, (b) is an X2 plane, (c) is a Y1 plane, and (d) is a Y2 plane. Represents a surface.
FIG. 11 is a development view showing a vibrator configuration of an angular velocity sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view showing a vibrator configuration of a conventional angular velocity sensor.
13 is a development view showing a configuration of an electrode formed on the vibrator of FIG. 12. FIG.
[Explanation of symbols]
1, 101, 201 ... vibrator,
4, 5, 102-105, 202-205 ... arm part,
10, 11, 120, 207 ... drive electrodes,
16, 17 ... second extraction electrode,
18, 19, 123, 209, 210 ... detection electrodes,
21, 22 ... first connection electrode, 125, 126, 211, 213 ... extraction electrode, 212, 214 ... pad electrode, E ... corner, M2 ... first layer electrode printing / baking step,
M4, Q5 ... polarization treatment step, M5 ... cutting processing step,
M6: side electrode printing / curing process, Q1: vibrator forming process,
Q2 ... X1 plane, X2 plane electrode formation process, Q4 ... Side polishing process,
X1, X2 ... first side surface, Y1, Y2 ... second side surface.

Claims (7)

角柱状の圧電体からなる振動部（４、５）を備え、
前記振動部（４、５）の長手方向であるｚ軸方向に延びる前記振動部（４、５）の側面（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）のうち第１の側面（Ｘ１）には、前記振動部（４、５）を前記ｚ軸と直交するｙ軸方向に駆動振動させるための駆動電極（１０、１１）と、検出信号取出し用の取出し電極（１６、１７）とが形成され、前記側面（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）のうち前記第１の側面（Ｘ１）と略直交する第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）には、前記振動部（４、５）の前記ｚ軸および前記ｙ軸と直交するｘ軸方向への検出振動を検出するための検出電極（１８、１９）と、前記検出電極（１８、１９）を前記取出し電極（１６、１７）に電気的に接続する接続電極（２１、２２）とが形成された、角速度検出用振動子（１）を製造する製造方法であって、
平板状の圧電体の一側の面に、所定形状の電極膜を印刷、焼付けにより形成する工程（Ｍ２）と、
前記第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）が切断面となるように、前記圧電体および前記電極膜を切断して、前記第１および第２の側面（Ｘ１、Ｙ１、Ｙ２）、前記駆動電極（１０、１１）および前記取出し電極（１６、１７）を形成する工程（Ｍ５）と、
前記第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）に前記検出電極（１８、１９）を形成するとともに、前記接続電極（２１、２２）を、前記ｚ軸方向に延びる前記振動部（４、５）の角部（Ｅ）から前記取出し電極（１６、１７）上にだれるように印刷して硬化することにより形成する工程（Ｍ６）とを有することを特徴とする角速度検出用振動子の製造方法。It has a vibrating part (4, 5) made of a prismatic piezoelectric body,
Among the side surfaces (X1, X2, Y1, Y2) of the vibrating portion (4, 5) extending in the z-axis direction that is the longitudinal direction of the vibrating portion (4, 5), the first side surface (X1) Drive electrodes (10, 11) for driving and vibrating the vibrating portions (4, 5) in the y-axis direction orthogonal to the z-axis and extraction electrodes (16, 17) for extracting detection signals are formed. Of the side surfaces (X1, X2, Y1, Y2), the second side surface (Y1, Y2) substantially orthogonal to the first side surface (X1) has the z-axis of the vibrating section (4, 5) and the A detection electrode (18, 19) for detecting detection vibration in the x-axis direction orthogonal to the y-axis, and a connection for electrically connecting the detection electrode (18, 19) to the extraction electrode (16, 17) This is a manufacturing method for manufacturing an angular velocity detecting vibrator (1) in which electrodes (21, 22) are formed. ,
A step (M2) of forming an electrode film of a predetermined shape on one side surface of the plate-like piezoelectric body by printing and baking;
The piezoelectric body and the electrode film are cut so that the second side surfaces (Y1, Y2) are cut surfaces, and the first and second side surfaces (X1, Y1, Y2), the drive electrodes ( 10, 11) and the step (M5) of forming the extraction electrode (16, 17);
The detection electrodes (18, 19) are formed on the second side surfaces (Y1, Y2), and the connection electrodes (21, 22) are formed at the corners of the vibration parts (4, 5) extending in the z-axis direction. And a step (M6) of forming an angular velocity detecting vibrator by printing and curing so as to be placed on the extraction electrode (16, 17) from the part (E). 角柱状の圧電体からなる振動部（４、５）を備え、
前記振動部（４、５）の長手方向であるｚ軸方向に延びる前記振動部（４、５）の側面（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）のうち第１の側面（Ｘ１）には、前記振動部（４、５）を前記ｚ軸と直交するｙ軸方向に駆動振動させるための駆動電極（１０、１１）と、検出信号取出し用の取出し電極（１６、１７）とが形成され、前記側面（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）のうち前記第１の側面（Ｘ１）と略直交する第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）には、前記振動部（４、５）の前記ｚ軸および前記ｙ軸と直交するｘ軸方向への検出振動を検出するための検出電極（１８、１９）と、前記検出電極（１８、１９）を前記取出し電極（１６、１７）に電気的に接続する接続電極（２１、２２）とが形成された、角速度検出用振動子（１）を製造する製造方法であって、
前記第１の側面（Ｘ１）と略直交する面を切断面として、平板状の圧電体を前記振動子（１）の形状に切断加工する工程（Ｑ１）と、
前記第１の側面（Ｘ１）に前記駆動電極（１０、１１）と前記取出し電極（１６、１７）を印刷、焼付けにより形成する工程（Ｑ２）と、
前記切断面を面垂直方向に所定厚さ研磨して前記第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）を形成する工程（Ｑ４）と、
前記第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）に前記検出電極（１８、１９）を形成するとともに、前記接続電極（２１、２２）を前記ｚ軸方向に延びる前記振動部（４、５）の角部（Ｅ）から前記取出し電極（１６、１７）上にだれるように印刷して硬化することにより形成する工程（Ｍ６）とを有することを特徴とする角速度検出用振動子の製造方法。It has a vibrating part (4, 5) made of a prismatic piezoelectric body,
Among the side surfaces (X1, X2, Y1, Y2) of the vibrating portion (4, 5) extending in the z-axis direction that is the longitudinal direction of the vibrating portion (4, 5), the first side surface (X1) Drive electrodes (10, 11) for driving and vibrating the vibrating portions (4, 5) in the y-axis direction orthogonal to the z-axis and extraction electrodes (16, 17) for extracting detection signals are formed. Of the side surfaces (X1, X2, Y1, Y2), the second side surface (Y1, Y2) substantially orthogonal to the first side surface (X1) has the z-axis of the vibrating section (4, 5) and the A detection electrode (18, 19) for detecting detection vibration in the x-axis direction orthogonal to the y-axis, and a connection for electrically connecting the detection electrode (18, 19) to the extraction electrode (16, 17) This is a manufacturing method for manufacturing an angular velocity detecting vibrator (1) in which electrodes (21, 22) are formed. ,
A step (Q1) of cutting a plate-like piezoelectric body into the shape of the vibrator (1) using a plane substantially orthogonal to the first side surface (X1) as a cutting plane;
Forming the drive electrodes (10, 11) and the extraction electrodes (16, 17) on the first side surface (X1) by printing and baking (Q2);
A step (Q4) of forming the second side surface (Y1, Y2) by polishing the cut surface by a predetermined thickness in a direction perpendicular to the surface;
The detection electrodes (18, 19) are formed on the second side surfaces (Y1, Y2), and the connection electrodes (21, 22) are extended at the corners of the vibration parts (4, 5) extending in the z-axis direction. (E) to a step (M6) of forming an oscillator by printing and curing so as to fall on the extraction electrodes (16, 17). 前記検出電極（１８、１９）および前記接続電極（２１、２２）の形成工程（Ｍ６）よりも前に、前記振動子（１）を構成する圧電体に直流電圧を印加して所定方向に分極させる分極処理工程（Ｍ４、Ｑ５）を行い、
前記検出電極（１８、１９）および前記接続電極（２１、２２）の形成工程（Ｍ６）では、前記第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）に、金属粒子が樹脂中に分散されたものを印刷して、前記圧電体のキュリー温度以下の温度で硬化させることにより、前記検出電極（１８、１９）および前記接続電極（２１、２２）を形成することを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載の角速度検出用振動子の製造方法。Prior to the formation step (M6) of the detection electrodes (18, 19) and the connection electrodes (21, 22), a DC voltage is applied to the piezoelectric body constituting the vibrator (1) to be polarized in a predetermined direction. Performing the polarization treatment step (M4, Q5)
In the formation step (M6) of the detection electrodes (18, 19) and the connection electrodes (21, 22), the second side surfaces (Y1, Y2) are printed with metal particles dispersed in a resin. The detection electrode (18, 19) and the connection electrode (21, 22) are formed by curing at a temperature lower than the Curie temperature of the piezoelectric body. A manufacturing method of the vibrator for detecting angular velocity according to one. 前記金属粒子が球状と薄片状であることを特徴とする請求項３に記載の角速度検出用振動子の製造方法。The method for manufacturing an angular velocity detecting vibrator according to claim 3, wherein the metal particles are spherical and flaky. 前記検出電極（１８、１９）および前記接続電極（２１、２２）の形成工程（Ｍ６）では、前記角部（Ｅ）近傍の部位が、それ以外の部位に比して幅広くなるように、前記接続電極（２１、２２）を形成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の角速度検出用振動子の製造方法。In the formation step (M6) of the detection electrode (18, 19) and the connection electrode (21, 22), the portion near the corner (E) is wider than the other portions. 5. The method of manufacturing an angular velocity detecting vibrator according to claim 1, wherein the connection electrode is formed. ｘｙｚ直交座標系において、ｚ軸方向に延びる角柱状の圧電体からなる振動部（４、５、１０２〜１０５、２０２〜２０５）を有する振動子（１、１０１、２０１）であって、
前記振動部（４、５、１０２〜１０５、２０２〜２０５）のｚ軸方向に延びる側面と同一平面をなす前記振動子（１、１０１、２０１）の側面（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）のうち第１の側面（Ｘ１）には、ｙ軸方向へ前記振動部（４、５、１０３、１０４、２０２、２０３）を駆動振動させるための駆動電極（１０、１１、１２０、２０７）が形成され、
前記側面（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）のうち前記第１の側面（Ｘ１）と略直交する第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）には、前記振動部（４、５、１０２、１０５、２０４、２０５）のｘ軸方向への検出振動を検出するための検出電極（１８、１９、１２２、２０９、２１０）が形成されており、
前記検出電極（１８、１９、１２２、２０９、２１０）を、前記第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）に形成された接続電極（２１、２２、１２５、２１１、２１３）を介して、前記第１の側面（Ｘ１）に形成された取出し電極（１６、１７、１２６、２１２、２１４）に電気的に導通させるようにした、角速度検出用振動子を製造する製造方法において、
平板状の圧電体の一側の面に、所定形状の電極膜を印刷、焼付けにより形成する工程（Ｍ２）と、
前記第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）が切断面となるように、前記圧電体および前記電極膜を切断して、前記第１および第２の側面（Ｘ１、Ｙ１、Ｙ２）、前記駆動電極（１０、１１、１２０、２０７）および前記取出し電極（１６、１７、１２６、２１２、２１４）を形成する工程（Ｍ５）と、
前記第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）に前記検出電極（１８、１９、１２２、２０９、２１０）を形成するとともに、前記接続電極（２１、２２、１２５、２１１、２１３）を、前記第１および第２の側面（Ｘ１、Ｙ１、Ｙ２）が略直交する部分に形成される前記振動子（１、１０１、２０１）の角部（Ｅ）から、前記取出し電極（１６、１７、１２６、２１２、２１４）上にだれるように印刷して硬化することにより形成する工程（Ｍ６）とを有することを特徴とする角速度検出用振動子の製造方法。a vibrator (1, 101, 201) having a vibrating portion (4, 5, 102-105, 202-205) made of a prismatic piezoelectric body extending in the z-axis direction in an xyz orthogonal coordinate system;
The side surfaces (X1, X2, Y1, Y2) of the vibrator (1, 101, 201) that are coplanar with the side surfaces extending in the z-axis direction of the vibrating portions (4, 5, 102-105, 202-205). Of these, on the first side surface (X1), drive electrodes (10, 11, 120, 207) for driving and vibrating the vibrating portions (4, 5, 103, 104, 202, 203) in the y-axis direction are formed. And
Of the side surfaces (X1, X2, Y1, Y2), the second side surface (Y1, Y2) substantially orthogonal to the first side surface (X1) has the vibrating portion (4, 5, 102, 105, 204). 205), detection electrodes (18, 19, 122, 209, 210) for detecting the detection vibration in the x-axis direction are formed,
The detection electrodes (18, 19, 122, 209, 210) are connected to the first electrodes via connection electrodes (21, 22, 125, 211, 213) formed on the second side surfaces (Y1, Y2). In the manufacturing method for manufacturing the vibrator for detecting angular velocity, which is electrically connected to the extraction electrode (16, 17, 126, 212, 214) formed on the side surface (X1) of
A step (M2) of forming an electrode film of a predetermined shape on one side surface of the plate-like piezoelectric body by printing and baking;
The piezoelectric body and the electrode film are cut so that the second side surfaces (Y1, Y2) are cut surfaces, and the first and second side surfaces (X1, Y1, Y2), the drive electrodes ( (10, 11, 120, 207) and the extraction electrode (16, 17, 126, 212, 214) (M5);
The detection electrodes (18, 19, 122, 209, 210) are formed on the second side surfaces (Y1, Y2), and the connection electrodes (21, 22, 125, 211, 213) are From the corner (E) of the vibrator (1, 101, 201) formed at a portion where the second side surfaces (X1, Y1, Y2) are substantially orthogonal, the extraction electrodes (16, 17, 126, 212, 214) A method for manufacturing an angular velocity detecting vibrator, comprising: a step (M6) of forming by printing and curing so as to lean over. ｘｙｚ直交座標系において、ｚ軸方向に延びる角柱状の圧電体からなる振動部（４、５、１０２〜１０５、２０２〜２０５）を有する振動子（１、１０１、２０１）であって、
前記振動部（４、５、１０２〜１０５、２０２〜２０５）のｚ軸方向に延びる側面と同一平面をなす前記振動子（１、１０１、２０１）の側面（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）のうち第１の側面（Ｘ１）には、ｙ軸方向へ前記振動部（４、５、１０３、１０４、２０２、２０３）を駆動振動させるための駆動電極（１０、１１、１２０、２０７）が形成され、
前記側面（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）のうち前記第１の側面（Ｘ１）と略直交する第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）には、前記振動部（４、５、１０２、１０５、２０４、２０５）のｘ軸方向への検出振動を検出するための検出電極（１８、１９、１２２、２０９、２１０）が形成されており、
前記検出電極（１８、１９、１２２、２０９、２１０）を、前記第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）に形成された接続電極（２１、２２、１２５、２１１、２１３）を介して、前記第１の側面（Ｘ１）に形成された取出し電極（１６、１７、１２６、２１２、２１４）に電気的に導通させるようにした、角速度検出用振動子を製造する製造方法において、
前記第１の側面（Ｘ１）と略直交する面を切断面として、平板状の圧電体を前記振動子（１、１０１、２０１）の形状に切断加工する工程（Ｑ１）と、
前記第１の側面（Ｘ１）に前記駆動電極（１０、１１、１２０、２０７）と前記取出し電極（１６、１７、１２６、２１２、２１４）を印刷、焼付けにより形成する工程（Ｑ２）と、
前記切断面を実質的な面垂直方向に所定厚さ研磨して前記第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）を形成する工程（Ｑ４）と、
前記第２の側面（Ｙ１、Ｙ２）に前記検出電極（１８、１９、１２２、２０９、２１０）を形成するとともに、前記接続電極（２１、２２、１２５、２１１、２１３）を、前記第１および第２の側面（Ｘ１、Ｙ１、Ｙ２）が略直交する部分に形成される前記振動子（１、１０１、２０１）の角部（Ｅ）から、前記取出し電極（１６、１７、１２６、２１２、２１４）上にだれるように印刷して硬化することにより形成する工程（Ｍ６）とを有することを特徴とする角速度検出用振動子の製造方法。a vibrator (1, 101, 201) having a vibrating portion (4, 5, 102-105, 202-205) made of a prismatic piezoelectric body extending in the z-axis direction in an xyz orthogonal coordinate system;
The side surfaces (X1, X2, Y1, Y2) of the vibrator (1, 101, 201) that are coplanar with the side surfaces extending in the z-axis direction of the vibrating portions (4, 5, 102-105, 202-205). Of these, on the first side surface (X1), drive electrodes (10, 11, 120, 207) for driving and vibrating the vibrating portions (4, 5, 103, 104, 202, 203) in the y-axis direction are formed. And
Of the side surfaces (X1, X2, Y1, Y2), the second side surface (Y1, Y2) substantially orthogonal to the first side surface (X1) has the vibrating portion (4, 5, 102, 105, 204). 205), detection electrodes (18, 19, 122, 209, 210) for detecting the detection vibration in the x-axis direction are formed,
The detection electrodes (18, 19, 122, 209, 210) are connected to the first electrodes via connection electrodes (21, 22, 125, 211, 213) formed on the second side surfaces (Y1, Y2). In the manufacturing method for manufacturing the vibrator for detecting angular velocity, which is electrically connected to the extraction electrode (16, 17, 126, 212, 214) formed on the side surface (X1) of
A step (Q1) of cutting a plate-like piezoelectric body into the shape of the vibrator (1, 101, 201) using a surface substantially orthogonal to the first side surface (X1) as a cutting surface;
Forming the drive electrode (10, 11, 120, 207) and the extraction electrode (16, 17, 126, 212, 214) on the first side surface (X1) by printing and baking (Q2);
(Q4) forming the second side surface (Y1, Y2) by polishing the cut surface by a predetermined thickness in a direction substantially perpendicular to the surface;
The detection electrodes (18, 19, 122, 209, 210) are formed on the second side surfaces (Y1, Y2), and the connection electrodes (21, 22, 125, 211, 213) are From the corner (E) of the vibrator (1, 101, 201) formed at a portion where the second side surfaces (X1, Y1, Y2) are substantially orthogonal, the extraction electrodes (16, 17, 126, 212, 214) A method for manufacturing an angular velocity detecting vibrator, comprising: a step (M6) of forming by printing and curing so as to lean over.
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