JP4305947B2 - Vibrating gyroscope - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動型ジャイロスコープに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
本出願人は、特許文献1において、屈曲振動片の両側面の付け根にそれぞれテーパー部を設けることによって、ゼロ点温度ドリフトを抑制することを開示した。
【特許文献1】
特開2001−12952号公報
【0003】
また、特許文献2には、水晶振動子の表面に、クロム下地層と金表層との二層構造の電極を設けることが記載されている。
【特許文献2】
特開2003−46365号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、振動子が一層小型化し、駆動振動片、検出振動片の幅が小さくなってくると、ゼロ点温度ドリフトが大きくなることが分かった。例えば、駆動振動片、検出振動片の幅が1mm程度のときには、ゼロ点温度ドリフトがほとんどないような設計であっても、駆動振動片、検出振動片の幅が例えば100μm以下と細くなると、ゼロ点温度ドリフトが増大する傾向が見られた。
【0005】
本発明の課題は、振動子のゼロ点温度ドリフトを一層低減し、特に振動子を小型化してもゼロ点温度ドリフトの増大を抑制できるようにすることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
基板、
基部、この基部から突出する支持部、この支持部から突出する幅0.15mm以下の駆動振動片、基部から突出する幅0.15mm以下の検出振動片を備えており、所定平面に平行に延びる振動子、
駆動振動片に設けられており、振動子に駆動振動を励振する駆動電極、
振動子に加わる回転角速度に応じて振動子に励振される検出振動を検出する検出電極、および
基部に接合されており、基板上に前記振動子を支持するボンディングワイヤを備えている振動型ジャイロスコープであって、
駆動振動において駆動振動片が前記支持部への付け根を中心として所定平面に平行に屈曲振動し、検出振動において検出振動片が基部への付け根を中心として所定平面に平行に屈曲振動し、
駆動電極および検出電極が、厚さ5nm以上、45nm以下の金膜と、金膜と振動子との間に設けられている厚さ10nm以上、70nm以下のクロムまたはクロム合金からなる下地膜とを備えていることを特徴とする。
【0007】
本発明者は、振動子を小型化した場合にゼロ点温度ドリフトの上昇が見られる理由について検討した。例えば振動片の幅が1mmの場合には、振動片の振動のQ値は、ほぼ振動子を構成する材料に依存している。Q値は、振動型ジャイロスコープの振動状態におけるエネルギー損失を示す変数である。
【0008】
しかし、振動片の幅が例えば90μmと非常に小さくなってくると、振動片上の電極膜の影響が顕著に現れ、ゼロ点温度ドリフトの上昇をもたらすものと思われる。本発明者は、この機構について検討し、次の知見を得た。即ち、振動型ジャイロスコープにおいては、自励振回路を使用し、振動子の自己発振によって振動子の検出振動の周波数が最適となるようにしている。振動子が小型化すると、振動のQ値が、電極膜の影響を受けて温度変化しやすくなる。Q値が温度変化したときにも、感度を一定にするために、駆動振動を生じさせるための電流値が一定になるように制御し、これによって駆動振動の振幅が一定になるように制御している。このように駆動電流値が一定であることは、駆動電圧を変化させる必要があることを意味する。この結果、駆動電極と検出電極との間の静電結合成分の漏れ信号が変動し、ゼロ点温度ドリフトが増大する。
【0009】
また、以下の機構も考えられる。即ち、振動片の外形輪郭を形成するためには、例えば圧電性単結晶からなるウエハーをエッチング処理する。エッチング処理の段階では、ウエハーの表面側と裏面側との双方に例えばホトレジストを塗布し、その上にホトマスクを設置し、表面側ホトマスクと裏面側ホトマスクとのアライメントを行う。そして、ホトレジストを露光して硬化させ、ホトマスクを除去し、ホトレジストのパターニングを行う。そしてウエハーをエッチングし、ホトレジストのパターンに対応した輪郭をウエハーに形成する。
【0010】
ここで、ウエハーの表面側と裏面側との双方にホトマスクを設置し、アライメントする際に、両方のマスクに若干の位置ずれが発生することがある。この場合には、Z方向の不要な振動成分が発生し、検出振動片において、検出振動に対する位相遅れを伴った寄生振動が発生する。
【0011】
こうした寄生振動は、駆動振動とモードの形が異なる。このため、温度変化したときに、電極の駆動振動モードのQ値への影響と、寄生振動のQ値への影響とは異なっている。この結果、温度変化に応じて、寄生振動に基づく漏れ振動成分の位相が変動し、ゼロ点温度ドリフトが増大する。
【0012】
更に、振動子のQ値の低下によって、以下の機構によってノイズが増大することがある。即ち、駆動振動のQ値が低下すると、駆動振動のインピーダンスが増大し、一定の電流を流すためには更に大きな駆動電圧が必要となる。この結果、静電結合による漏れ信号が増大する。従って、位相検波回路が飽和しないように、検波前の交流増幅を小さくする必要があるが、これによってセンサの感度が低下する。従って、センサの感度を一定以上に保持するためには、検波後の直流増幅を大きくする必要があるが、この結果ノイズも増大する。
【0013】
本発明者は、こうしたQ値の温度変化に対して、電極膜の影響が大きくなっていることを発見した。そして、電極を二層構造とし、クロムまたはクロム合金の下地層の厚さを70nm以下とし、金膜の厚さを45nm以下とすることによって、ゼロ点温度ドリフトを著しく低減できることを見いだし、本発明に到達した。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る振動子1Aを概略的に示す平面図である(駆動振動モードを示す)。図2は、振動子1Aの検出振動モードの振動を示す平面図である。
【0015】
本例の振動子1Aは、基部2と、基部2から突出する一対の検出振動片13A、13Bと、基部2から突出する一対の支持部5と、各支持部5の先端に設けられている各駆動振動片14A、14B、14C、14Dとを備えている。
【0016】
各駆動振動片14A〜14Dの各主面には、それぞれ細長い溝が形成されており、各駆動振動片14A〜14Dの横断面形状は略H字形状となっている。溝内に駆動電極19が形成されている。各駆動振動片14A〜14Dの各先端にはそれぞれ幅広部または重量部15A、15B、15C、15Dが設けられており、各幅広部にはそれぞれ貫通孔17が形成されている。各検出振動片13A、13Bの各主面には、それぞれ細長い溝が形成されており、各検出振動片13A、13Bの横断面形状は略H字形状となっている。溝内に検出電極20が形成されている。各検出振動片13A、13Bの各先端にはそれぞれ幅広部または重量部16A、16Bが設けられており、各幅広部にはそれぞれ貫通孔18が形成されている。
【0017】
図1には駆動モードの振動を示す。駆動時には、各駆動振動片14A〜14Dが、それぞれ、支持部5への付け根21を中心として矢印Aのように屈曲振動する。この状態で振動子1Aを、振動子1Aに略垂直に延びる回転軸Zの周りに回転させる。すると、図2に示すように、支持部5が固定部2への付け根5aを中心として、矢印Bのように屈曲振動する。各検出振動片13A,13Bが、それぞれ、その反作用によって、固定部2への付け根を中心として、矢印Cのように屈曲振動する。各検出振動片13A、13Bにおいて発生した電気信号に基づいて、Z軸を中心とする回転角速度を算出する。
【0018】
ここで、本発明は、少なくとも駆動電極19、検出電極20に適用する。
【0019】
図3(a)は、駆動振動片14A(14B、14C、14D)上の電極19の一形態を示す。本例の電極19は、金属下地膜10と金膜11とからなる。ここで、本発明においては、金属下地膜10が単層であってよく、複数層に分かれていてもよい。
【0020】
図3(b)は、検出振動片13A(13B)上の電極20の一形態を示す。本例の電極20は、金属下地膜22と金膜23とからなる。ここで、本発明においては、金属下地膜22が単層であってよく、複数層に分かれていてもよい。
【0021】
本発明において、金膜の厚さは45nm以下とするが、ゼロ点温度ドリフトを一層低減するという観点からは、40nm以下が好ましく、30nm以下が好ましく、20nm以下が一層好ましい。また、ゼロ点温度ドリフトを低減するという観点からは、金膜の厚さは5nm以上である。金膜中には不純物が含有されていてもよい。
【0022】
金属下地膜の厚さは、ゼロ点温度ドリフトを低減するという観点からは、70nm以下とし、60nm以下が更に好ましく、40nm以下が一層好ましい。また、金膜の振動片への密着性の観点からは、金属下地膜の厚さは、10nm以上である。
【0023】
下地膜を構成する金属はクロム、クロム合金である。
【0024】
電極系を構成する各金属膜は、真空蒸着法、スパッタリング法、電解メッキ法、無電解メッキ法等の公知の方法によって製造できる。
【0025】
本発明においては、振動子が、駆動電極の設けられた駆動振動片、検出電極の設けられた検出振動片、および駆動振動片と検出振動片との間に設けられた基部を備えている。
【0026】
本発明においては、振動子が所定面に対して平行に延びている。これは厚さにして1mm以下の範囲内に振動子が形成されている場合を含む。この際、好ましくは、振動子の駆動振動と検出振動とが、それぞれ所定面に対して平行に生ずる。
【0027】
振動子の材質は限定されない。しかし、本発明は、振動子が圧電単結晶からなる場合に最も効果が高い。圧電単結晶としては、水晶、ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶、ホウ酸リチウム単結晶、ランガサイト単結晶を例示できる。圧電単結晶が水晶である場合、本発明は特に好適である。
【0028】
振動子の寸法は限定されないが、本発明の観点からは、振動子の幅を10mm以下とすることが好ましく、5mm以下とすることがさらに好ましい。また、同様の観点からは、振動子の重量を5mg以下とすることが好ましく、1mg以下とすることが一層好ましい。また、振動子の厚さを0.3mm以下とすることが好ましく、0.2mm以下とすることが更に好ましい。
【0029】
また、駆動振動片の幅、検出振動片の幅が150μm以下、更には100μm以下の場合に、本発明は特に好適である。
【0030】
本発明の振動型ジャイロスコープでは、振動子に駆動振動を励振し、駆動振動中の振動子に対する回転角速度の影響によって振動子の振動状態に変化が生じたときに、この振動状態の変化から検出回路を通して回転角速度を検出する。
【0031】
【実施例】
以下、更に具体的な実験結果について述べる。
図1、図2に示す振動子1Aを製造した。
まず、2インチ角×0.1mmtの水晶基板を希フッ酸にてエッチング洗浄した後、スピンドライヤーにて乾燥し、清浄な水晶基板を製作した。次いで、スパッタ装置を用いて、水晶基板の表裏両面に10nm厚さのCrを下地層として成膜し、次いで200nm厚さのAu膜を成膜した。
次いで、Au膜の成膜面上にスピンコーターによりフォトレジストを塗布してレジスト膜を形成した。表裏面の高精度アライメントが可能な露光装置と水晶外形エッチング加工パターンを描画したフォトマスクを用い、フォトリソグラフィにより水晶基板の表裏両面に、水晶振動子の外形エッチング加工用のレジストパターンを形成した。このレジストパターンをマスクとして、硝酸セリウムアンモニウムと塩酸と過塩素酸の混合液にて、水晶基板上に成膜したAuとCrの膜をエッチング除去し、水晶振動子の外形加工用エッチングマスクパターンを形成した。本基板を、70℃に加熱した40%フッ化水素アンモニウム溶液に10時間浸漬し、水晶をエッチング加工して振動子形状を得た。
【0032】
次にスパッタ装置を用い、エッチング加工にて水晶基板上に形成した振動子の表裏面及び側面にCrを下地層として成膜し、Auを表面層として電極膜を成膜した。CrとAuの膜厚との膜厚は、表1、2、3、4に示すように変更した。
【0033】
次に、スプレー式レジストコーターを用い、水晶基板上に形成した振動子の表裏面及び側面にフォトレジストを塗布した。表裏面の高精度アライメントが可能な露光装置と電極配線パターンを描画したフォトマスクを用い、フォトリソグラフィにより、水晶振動子の表裏面および側面に所望の電極配線のレジストパターンを形成した。
【0034】
次に、電極金属であるAuとCrをエッチング除去するため、硝酸第二セリウムアンモニウムと塩酸と過塩素酸の混合液に浸漬し、所望の電極パターンが形成された水晶振動子を得た。
振動子の全体の幅は2mmであり、重量は0.3mgである。駆動振動片の幅は90μmであり、検出振動片の幅は70μmである。
【0035】
次いで、各例の振動子1Aをパッケージに実装した。ただし、基板はアルミナセラミックスによって形成し、接点パッドは金によって形成し、枠体はSUSによって形成した。ボンディングワイヤは、銅膜線を金によってメッキすることで製造した。銅膜線の厚さは約20μmであり、幅は約100μmであり、金メッキの厚さは約1μmであった。振動子1Aの基部2をボンディングワイヤに対して超音波ボンディングによって接合し、基板上に固定した。
【0036】
得られた振動型ジャイロスコープについて、パッケージを静止させたときの振動子からの出力電圧を測定した。あらかじめ回転角速度に対するジャイロ感度を測定し、検量線を準備しておいた。そして、出力電圧を、予め測定しておいたジャイロ感度を用いて回転角速度に換算し、−40℃〜+85℃における温度ドリフトを測定した。この結果を表1、2、3、4に示す。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
【表3】
【0040】
【表4】
【0041】
以上の結果から分かるように、金膜の厚さを45nm以下とすることによって、ゼロ点温度ドリフトは著しく低減された。また、金属下地膜の膜厚は60nm以下とすることが特に好ましいことも判明した。
【0042】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、振動子のゼロ点温度ドリフトを一層低減し、特に振動子を小型化してもゼロ点温度ドリフトの増大を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用可能な振動子1A(駆動モード)を概略的に示す平面図である。
【図2】本発明で使用可能な振動子1A(検出モード)を概略的に示す平面図である。
【図3】(a)は、駆動振動片14A(14B、14C、14D)上の電極19の構成例を示す正面図であり、(b)は、検出振動片13A(13B)上の電極20の構成例を示す正面図である。
【符号の説明】
1A 振動子 2 基部 10 金属下地膜 11 金膜 13A、13B 検出振動片 14A、14B、14C、14D 駆動振動片 19 駆動電極 20 検出電極 22 金属下地膜 23 金膜 A 駆動モードの振動 B、C 検出モードの振動[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibratory gyroscope .
[0002]
[Prior art]
The present applicant disclosed in Patent Document 1 that the zero point temperature drift is suppressed by providing tapered portions at the bases of both side surfaces of the bending vibration piece.
[Patent Document 1]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-12952
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-46365
[Problems to be solved by the invention]
However, it was found that the zero point temperature drift increases when the vibrator is further downsized and the widths of the drive vibration piece and the detection vibration piece are reduced. For example, when the width of the drive vibration piece and the detection vibration piece is about 1 mm, even if the design is such that there is almost no zero point temperature drift, if the width of the drive vibration piece and the detection vibration piece becomes as thin as 100 μm or less, for example, There was a tendency for the point temperature drift to increase.
[0005]
An object of the present invention is to further reduce the zero point temperature drift of the vibrator, and in particular, to suppress an increase in the zero point temperature drift even if the vibrator is downsized.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention
substrate,
A base, a support projecting from the base, a driving vibration piece projecting from the support with a width of 0.15 mm or less, and a detection vibration piece projecting from the base with a width of 0.15 mm or less, are extended in parallel to a predetermined plane. Vibrator,
A drive electrode provided on the drive vibration piece, for exciting drive vibration in the vibrator ;
A detection electrode for detecting a detection vibration excited by the vibrator according to a rotational angular velocity applied to the vibrator; and
A vibrating gyroscope that is bonded to a base and includes a bonding wire that supports the vibrator on a substrate ,
In the drive vibration, the drive vibration piece bends and vibrates parallel to a predetermined plane with the root to the support portion as the center, and in the detection vibration, the detection vibration piece vibrates and vibrates parallel to the predetermined plane with the root to the base portion as the center
A drive electrode and a detection electrode are a gold film having a thickness of 5 nm or more and 45 nm or less, and a base film made of chromium or a chromium alloy having a thickness of 10 nm or more and 70 nm or less provided between the gold film and the vibrator. It is characterized by having.
[0007]
The inventor examined the reason why an increase in the zero point temperature drift is observed when the vibrator is downsized. For example, when the width of the resonator element is 1 mm, the Q value of the vibration of the resonator element substantially depends on the material constituting the resonator. The Q value is a variable indicating energy loss in the vibration state of the vibration type gyroscope.
[0008]
However, when the width of the vibration piece becomes very small, for example, 90 μm, the influence of the electrode film on the vibration piece appears remarkably, and it seems that the zero point temperature drift is increased. This inventor examined this mechanism and obtained the following knowledge. That is, in the vibration type gyroscope, a self-excited circuit is used so that the frequency of vibration detected by the vibrator is optimized by the self-oscillation of the vibrator. When the vibrator is miniaturized, the Q value of the vibration is likely to change in temperature due to the influence of the electrode film. Even when the Q value changes in temperature, in order to make the sensitivity constant, the current value for generating the drive vibration is controlled to be constant, and thereby the amplitude of the drive vibration is controlled to be constant. ing. Thus, the constant drive current value means that the drive voltage needs to be changed. As a result, the leakage signal of the electrostatic coupling component between the drive electrode and the detection electrode varies, and the zero point temperature drift increases.
[0009]
The following mechanism is also conceivable. That is, in order to form the outer contour of the resonator element, for example, a wafer made of a piezoelectric single crystal is etched. At the stage of the etching process, for example, a photoresist is applied to both the front surface side and the back surface side of the wafer, a photomask is placed thereon, and the front side photomask and the back side photomask are aligned. Then, the photoresist is exposed and cured, the photomask is removed, and the photoresist is patterned. Then, the wafer is etched, and a contour corresponding to the photoresist pattern is formed on the wafer.
[0010]
Here, when a photomask is installed on both the front surface side and the back surface side of the wafer for alignment, a slight positional deviation may occur between both masks. In this case, an unnecessary vibration component in the Z direction is generated, and a parasitic vibration with a phase delay with respect to the detected vibration is generated in the detected vibration piece.
[0011]
Such parasitic vibrations are different in mode shape from drive vibrations. For this reason, when the temperature changes, the influence of the driving vibration mode of the electrode on the Q value is different from the influence of the parasitic vibration on the Q value. As a result, the phase of the leakage vibration component based on the parasitic vibration varies according to the temperature change, and the zero point temperature drift increases.
[0012]
Furthermore, noise may be increased by the following mechanism due to a decrease in the Q value of the vibrator. That is, when the Q value of the driving vibration is lowered, the impedance of the driving vibration is increased, and a larger driving voltage is required to pass a constant current. As a result, the leakage signal due to electrostatic coupling increases. Therefore, it is necessary to reduce the AC amplification before detection so that the phase detection circuit is not saturated, but this reduces the sensitivity of the sensor. Therefore, in order to maintain the sensitivity of the sensor above a certain level, it is necessary to increase the DC amplification after detection, but as a result, noise also increases.
[0013]
The present inventor has found that the influence of the electrode film is large with respect to the temperature change of the Q value. Then, it has been found that the zero point temperature drift can be remarkably reduced by making the electrode into a two-layer structure, the thickness of the underlayer of chromium or chromium alloy being 70 nm or less, and the thickness of the gold film being 45 nm or less. Reached.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view schematically showing a vibrator 1A according to an embodiment of the present invention (showing a drive vibration mode). FIG. 2 is a plan view showing vibration in the detection vibration mode of the vibrator 1A.
[0015]
The vibrator 1 </ b> A of this example is provided at the
[0016]
Elongated grooves are formed on the main surfaces of the
[0017]
FIG. 1 shows drive mode vibration. At the time of driving, each of the drive vibrating pieces 14 </ b> A to 14 </ b> D bend and vibrate as indicated by an arrow A around the
[0018]
Here, the present invention is applied to at least the
[0019]
FIG. 3A shows one form of the
[0020]
FIG. 3B shows one form of the
[0021]
In the present invention, the thickness of the gold film is 45 nm or less, but from the viewpoint of further reducing the zero point temperature drift, it is preferably 40 nm or less, preferably 30 nm or less, and more preferably 20 nm or less. Further, from the viewpoint of reducing the zero point temperature drift, the thickness of the gold film is 5nm or more. Impurities may be contained in the gold film.
[0022]
From the viewpoint of reducing the zero point temperature drift, the thickness of the metal base film is set to 70 nm or less, more preferably 60 nm or less, and even more preferably 40 nm or less. Further, from the viewpoint of adhesion of the gold film to the vibrating piece, the thickness of the metal base film is 10 nm or more.
[0023]
Metal constituting the base film of chromium, a chromium alloy.
[0024]
Each metal film constituting the electrode system can be produced by a known method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, an electrolytic plating method, or an electroless plating method.
[0025]
In the present invention , the vibrator includes a drive vibration piece provided with a drive electrode, a detection vibration piece provided with a detection electrode, and a base provided between the drive vibration piece and the detection vibration piece.
[0026]
In the present invention , the vibrator extends parallel to the predetermined plane. This includes the case where the vibrator is formed within a thickness of 1 mm or less. At this time, the drive vibration and the detection vibration of the vibrator are preferably generated in parallel to the predetermined plane.
[0027]
The material of the vibrator is not limited. However, the present invention is most effective when the vibrator is made of a piezoelectric single crystal. Examples of the piezoelectric single crystal include crystal, lithium niobate single crystal, lithium tantalate single crystal, lithium niobate-lithium tantalate solid solution single crystal, lithium borate single crystal, and langasite single crystal. The present invention is particularly suitable when the piezoelectric single crystal is quartz.
[0028]
The dimensions of the vibrator are not limited, but from the viewpoint of the present invention, the width of the vibrator is preferably 10 mm or less, and more preferably 5 mm or less. From the same viewpoint, the weight of the vibrator is preferably 5 mg or less, and more preferably 1 mg or less. Further, the thickness of the vibrator is preferably 0.3 mm or less, more preferably 0.2 mm or less.
[0029]
The present invention is particularly suitable when the width of the drive vibration piece and the width of the detection vibration piece are 150 μm or less, and further 100 μm or less.
[0030]
In the vibratory gyroscope of the present invention, when a vibration is excited in the vibrator and the vibration state of the vibrator changes due to the influence of the rotational angular velocity on the vibrator during the drive vibration, the change is detected from the change in the vibration state. The rotational angular velocity is detected through a circuit.
[0031]
【Example】
Hereinafter, more specific experimental results will be described.
The vibrator 1A shown in FIGS. 1 and 2 was manufactured.
First, a 2 inch square × 0.1 mmt quartz substrate was etched and washed with dilute hydrofluoric acid, and then dried with a spin dryer to produce a clean quartz substrate. Next, using a sputtering apparatus, a 10 nm thick Cr film was formed on both the front and back surfaces of the quartz substrate as an underlayer, and then a 200 nm thick Au film was formed.
Next, a photoresist was applied onto the Au film formation surface by a spin coater to form a resist film. Using an exposure apparatus capable of high-precision alignment of the front and back surfaces and a photomask on which a crystal outer shape etching pattern was drawn, resist patterns for outer shape etching processing of the crystal resonator were formed on both the front and back surfaces of the crystal substrate by photolithography. Using this resist pattern as a mask, the Au and Cr films formed on the quartz substrate were etched away with a mixed solution of cerium ammonium nitrate, hydrochloric acid and perchloric acid, and an etching mask pattern for external processing of the quartz oscillator was formed. Formed. This substrate was immersed in a 40% ammonium hydrogen fluoride solution heated to 70 ° C. for 10 hours, and crystal was etched to obtain a vibrator shape.
[0032]
Next, using a sputtering apparatus, Cr was formed as a base layer on the front and back surfaces and side surfaces of a vibrator formed on a quartz substrate by etching, and an electrode film was formed using Au as a surface layer. The film thicknesses of Cr and Au were changed as shown in Tables 1, 2, 3, and 4.
[0033]
Next, a photoresist was applied to the front and back surfaces and side surfaces of the vibrator formed on the quartz substrate using a spray resist coater. A resist pattern of desired electrode wiring was formed on the front and back surfaces and side surfaces of the crystal resonator by photolithography using an exposure apparatus capable of high-precision alignment of the front and back surfaces and a photomask on which electrode wiring patterns were drawn.
[0034]
Next, in order to remove the electrode metals Au and Cr by etching, they were immersed in a mixed solution of ceric ammonium nitrate, hydrochloric acid and perchloric acid to obtain a crystal resonator on which a desired electrode pattern was formed.
The entire width of the vibrator is 2 mm and the weight is 0.3 mg. The width of the drive vibration piece is 90 μm, and the width of the detection vibration piece is 70 μm.
[0035]
Next, the vibrator 1A of each example was mounted on a package. However, the substrate was made of alumina ceramics, the contact pads were made of gold, and the frame was made of SUS. The bonding wire was manufactured by plating a copper film wire with gold. The thickness of the copper film wire was about 20 μm, the width was about 100 μm, and the thickness of the gold plating was about 1 μm. The
[0036]
The obtained vibratory gyroscope was measured for the output voltage from the vibrator when the package was stationary. A calibration curve was prepared in advance by measuring the gyro sensitivity with respect to the rotational angular velocity. And the output voltage was converted into a rotation angular velocity using the gyro sensitivity measured beforehand, and the temperature drift in -40 degreeC-+85 degreeC was measured. The results are shown in Tables 1, 2, 3, and 4.
[0037]
[Table 1]
[0038]
[Table 2]
[0039]
[Table 3]
[0040]
[Table 4]
[0041]
As can be seen from the above results, the zero point temperature drift was remarkably reduced by setting the thickness of the gold film to 45 nm or less. It has also been found that the thickness of the metal base film is particularly preferably 60 nm or less.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the zero point temperature drift of the vibrator can be further reduced, and in particular, the increase in the zero point temperature drift can be suppressed even if the vibrator is downsized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view schematically showing a vibrator 1A (driving mode) that can be used in the present invention.
FIG. 2 is a plan view schematically showing a vibrator 1A (detection mode) that can be used in the present invention.
3A is a front view showing a configuration example of an
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
基部、この基部から突出する支持部、この支持部から突出する幅0.15mm以下の駆動振動片、および前記基部から突出する幅0.15mm以下の検出振動片を備えており、所定平面に平行に延びる振動子、
前記駆動振動片に設けられており、前記振動子に駆動振動を励振する駆動電極、
前記振動子に加わる回転角速度に応じて前記振動子に励振される検出振動を検出する検出電極、および
前記基部に接合されており、前記基板上に前記振動子を支持するボンディングワイヤを備えている振動型ジャイロスコープであって、
前記駆動振動において前記駆動振動片が前記支持部への付け根を中心として前記所定平面に平行に屈曲振動し、前記検出振動において前記検出振動片が前記基部への付け根を中心として前記所定平面に平行に屈曲振動し、
前記駆動電極および前記検出電極が、厚さ5nm以上、45nm以下の金膜と、前記金膜と前記振動子との間に設けられている厚さ10nm以上、70nm以下のクロムまたはクロム合金からなる下地膜とを備えていることを特徴とする、振動型ジャイロスコープ。 substrate,
A base, a support projecting from the base, a driving vibration piece projecting from the support section with a width of 0.15 mm or less, and a detection vibration piece projecting from the base with a width of 0.15 mm or less are provided, and are parallel to a predetermined plane. A vibrator extending to
A drive electrode provided on the drive vibration piece, for exciting drive vibration in the vibrator ;
A detection electrode for detecting a detection vibration excited by the vibrator according to a rotational angular velocity applied to the vibrator; and
A vibration type gyroscope that is bonded to the base and includes a bonding wire that supports the vibrator on the substrate ,
In the driving vibration, the driving vibration piece is bent and vibrated in parallel to the predetermined plane with the root to the support portion as the center, and in the detection vibration, the detection vibrating piece is parallel to the predetermined plane with the root to the base portion as the center. Bend and vibrate
The drive electrode and the detection electrode are made of a gold film having a thickness of 5 nm or more and 45 nm or less, and chromium or a chromium alloy having a thickness of 10 nm or more and 70 nm or less provided between the gold film and the vibrator. A vibratory gyroscope characterized by comprising a base film.
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