JP4771062B2 - Measuring element for vibrating gyroscope - Google Patents

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Description

本発明は、振動型ジャイロスコープ用測定素子に関するものである。   The present invention relates to a measurement element for a vibratory gyroscope.

本出願人は、特許文献1において、Y軸周りの回転角速度を検出可能な振動子を開示した。しかし、特許文献1においては、所定面に略垂直なZ軸周りの回転角速度を検出するジャイロは開示されておらず、多軸ジャイロには対応できない。
特開2004−301552
In the patent document 1, the present applicant disclosed a vibrator capable of detecting a rotational angular velocity around the Y axis. However, Patent Document 1 does not disclose a gyro that detects a rotational angular velocity around the Z axis that is substantially perpendicular to a predetermined plane, and cannot support a multi-axis gyro.
JP 2004-301552 A

更に、本出願人は、特許文献2において、Y軸周りの回転角速度およびZ軸周りの回転角速度を同時に測定可能な振動型ジャイロスコープ用振動子を提案した。
特願2004−29241
Furthermore, the present applicant has proposed a vibrator for a vibratory gyroscope in Patent Document 2 capable of simultaneously measuring the rotational angular velocity around the Y axis and the rotational angular velocity around the Z axis.
Japanese Patent Application No. 2004-29241

本発明者は、振動型ジャイロスコープを小型の電子機器、例えば携帯電話に内蔵することを検討している。しかし、このためには振動子の寸法を著しく小さくする必要があり、振動子の寸法は例えば数mm程度となる。この大きさになると、従来の振動子では問題にならなかった静電結合が生じ、ノイズの原因になることがわかった。例えば、特許文献1には、駆動電極や検出電極の各配線系が例示されているが、これはZ軸周りの回転角速度を検出する素子であり、Y軸周りの回転角速度を検出する素子は開示されていない。また、特許文献2には、Y軸周りの回転角速度とZ軸周りの回転角速度とを同時に測定する素子が開示されているが、これには各駆動電極、検出電極の配線例は開示されていない。   The present inventor is considering incorporating the vibratory gyroscope into a small electronic device such as a mobile phone. However, for this purpose, the size of the vibrator needs to be remarkably reduced, and the size of the vibrator is, for example, about several mm. When this size was reached, it was found that electrostatic coupling, which was not a problem with conventional vibrators, occurred and caused noise. For example, Patent Document 1 exemplifies wiring systems of drive electrodes and detection electrodes, but this is an element that detects a rotational angular velocity around the Z axis, and an element that detects a rotational angular velocity around the Y axis is Not disclosed. Further, Patent Document 2 discloses an element that simultaneously measures the rotational angular velocity around the Y axis and the rotational angular velocity around the Z axis, but this discloses a wiring example of each drive electrode and detection electrode. Absent.

ところが、特許文献2記載のような振動子において、複数の駆動振動アームおよびY軸検出振動アームに対応して、駆動側信号パッド、駆動側接地パッド、検出側信号パッド、検出側接地パッドを基部内に設ける必要がある。この際、パッド間の間隔は、例えば50μm程度しかとることができない。この水準の寸法になると、駆動側信号パッドと検出側パッドとの間での静電結合の寄与が大きくなる。この結果、振動子が静止しているときに2つの検出振動系からの検出値の差をとると、静電結合の寄与によって差が0にならず、ノイズを生ずる。また、環境温度が変化すると、零点温度ドリフトの原因となることが分かった。   However, in the vibrator described in Patent Document 2, the drive side signal pad, the drive side ground pad, the detection side signal pad, and the detection side ground pad are provided at the base corresponding to the plurality of drive vibration arms and the Y-axis detection vibration arm. It is necessary to provide in. At this time, the spacing between the pads can be set to about 50 μm, for example. If it becomes the dimension of this level, the contribution of the electrostatic coupling between a drive side signal pad and a detection side pad will become large. As a result, if the difference between the detection values from the two detection vibration systems is taken while the vibrator is stationary, the difference is not zero due to the contribution of electrostatic coupling, and noise is generated. In addition, it has been found that a change in environmental temperature causes a zero temperature drift.

本発明の課題は、基部、駆動振動アームおよびY軸検出振動アームを有する振動型ジャイロスコープ用測定素子において、基部における検出振動アーム用配線における静電結合の寄与による零点温度ドリフトを低減することである。   An object of the present invention is to reduce a zero-point temperature drift due to the contribution of electrostatic coupling in the detection vibration arm wiring in the base in the measurement element for the vibration type gyroscope having the base, the drive vibration arm, and the Y-axis detection vibration arm. is there.

第一の発明は、第一の軸Xおよび第二の軸Yを含む所定面に沿って伸びる基部、第二の軸Yに向かって延びる駆動振動アーム第二の軸Yの周りの回転角速度を検出するために第二の軸Yの正方向へと向かって突出する複数の検出振動アームおよび第二の軸Yの負方向へと向かって突出する複数の検出振動アームを備える振動子、
検出振動アームにそれぞれ設けられている検出側信号電極、
検出振動アームにそれぞれ設けられている検出側接地電極、
第二の軸Yの正方向へと向かって伸びる複数の検出振動アーム上の検出側信号電極に対して電気的に接続されている、基部上の第一の検出側信号配線、
第二の軸Yの負方向へと向かって伸びる複数の検出振動アーム上の検出側信号電極に対して電気的に接続されている、基部上の第二の検出側信号配線、
第二の軸Yの正方向へと向かって伸びる複数の検出振動アーム上の検出側接地電極に対して電気的に接続されている、基部上の第一の検出側接地配線、および
第二の軸Yの負方向へと向かって伸びる複数の検出振動アーム上の検出側接地電極に対して電気的に接続されている、基部上の第二の検出側接地配線
を備えている振動型ジャイロスコープ用測定素子であって、
駆動振動アームが所定面に沿って第一の軸X方向に向かって駆動振動し、第一の検出側信号配線と第二の検出側信号配線が互いに電気的に分離されていることを特徴とする。
First invention comprises a base extending along a predetermined plane including a first axis X and second axis Y, the driving vibration arms extending toward the second axis Y, the rotational angular velocity around the second axis Y A plurality of detection vibration arms protruding toward the positive direction of the second axis Y and a plurality of detection vibration arms protruding toward the negative direction of the second axis Y ,
Detection-side signal electrodes respectively provided on the detection vibration arms,
Detection-side ground electrode provided on each detection vibration arm,
A first detection-side signal wiring on the base, electrically connected to detection-side signal electrodes on the plurality of detection vibration arms extending toward the positive direction of the second axis Y;
A second detection-side signal wiring on the base, electrically connected to the detection-side signal electrodes on the plurality of detection vibration arms extending toward the negative direction of the second axis Y;
A first detection-side ground wiring on the base, electrically connected to detection-side ground electrodes on the plurality of detection vibration arms extending toward the positive direction of the second axis Y; and
A second detection-side ground wiring on the base, which is electrically connected to the detection-side ground electrodes on the plurality of detection vibration arms extending toward the negative direction of the second axis Y ; A vibration gyroscope measuring element provided,
The drive vibration arm vibrates toward the first axis X along a predetermined plane, and the first detection signal wiring and the second detection signal wiring are electrically separated from each other. To do.

第二の発明は、第一の軸Xおよび第二の軸Yを含む所定面に沿って伸びる基部、第二の軸Yに向かって延びる駆動振動アーム、第二の軸Yの周りの回転角速度を検出するために第二の軸Yの正方向へと向かって突出する複数の検出振動アームおよび第二の軸Yの負方向へと向かって突出する複数の検出振動アームを備える振動子、
検出振動アームにそれぞれ設けられている検出側信号電極、
検出振動アームにそれぞれ設けられている検出側接地電極、
第二の軸Yの正方向へと向かって伸びる少なくとも一つの検出振動アームおよび第二の軸Yの負方向へと向かって伸びる少なくとも一つの検出振動アーム上の検出側信号電極に対して電気的に接続されている、基部上の第一の検出側信号配線、
第二の軸Yの正方向へと向かって伸びる少なくとも一つの検出振動アームおよび第二の軸Yの負方向へと向かって伸びる少なくとも一つの検出振動アーム上の検出側信号電極に対して電気的に接続されている、基部上の第二の検出側信号配線、
第二の軸Yの正方向へと向かって伸びる少なくとも一つの検出振動アームおよび第二の軸Yの負方向へと向かって伸びる少なくとも一つの検出振動アーム上の検出側接地電極に対して電気的に接続されている、基部上の第一の検出側接地配線、および
第二の軸Yの正方向へと向かって伸びる少なくとも一つの検出振動アームおよび第二の軸Yの負方向へと向かって伸びる少なくとも一つの検出振動アーム上の検出側接地電極に対して電気的に接続されている、基部上の第二の検出側接地配線
を備えている振動型ジャイロスコープ用測定素子であって、
駆動振動アームが所定面に沿って第一の軸X方向に向かって駆動振動し、第一の検出側信号配線と第二の検出側信号配線とが電気的に分離されていることを特徴とする。
The second invention includes a base portion extending along a predetermined plane including the first axis X and the second axis Y, a driving vibration arm extending toward the second axis Y, and a rotational angular velocity around the second axis Y. A plurality of detection vibration arms protruding toward the positive direction of the second axis Y and a plurality of detection vibration arms protruding toward the negative direction of the second axis Y,
Detection-side signal electrodes respectively provided on the detection vibration arms,
Detection-side ground electrode provided on each detection vibration arm,
Electrically connected to the detection-side signal electrode on at least one detection vibration arm extending toward the positive direction of the second axis Y and at least one detection vibration arm extending toward the negative direction of the second axis Y A first detection side signal wiring on the base, connected to
Electrically connected to the detection-side signal electrode on at least one detection vibration arm extending toward the positive direction of the second axis Y and at least one detection vibration arm extending toward the negative direction of the second axis Y A second detection signal wiring on the base, connected to
Electrically connected to at least one detection vibration arm extending toward the positive direction of the second axis Y and to the detection-side ground electrode on at least one detection vibration arm extending toward the negative direction of the second axis Y A first sensing ground wire on the base, connected to the base, and
Electrically connected to at least one detection vibration arm extending toward the positive direction of the second axis Y and to the detection-side ground electrode on at least one detection vibration arm extending toward the negative direction of the second axis Y Second sensing ground wiring on the base connected to
A measuring element for a vibratory gyroscope comprising:
The drive vibration arm vibrates in the first axis X direction along a predetermined plane, and the first detection side signal wiring and the second detection side signal wiring are electrically separated. To do.

好適な実施形態においては、第一の軸Xおよび第二の軸Yを含む所定面に沿って伸びる基部、駆動振動アーム、第二の軸Yの周りの回転角速度を検出するためのY軸検出振動アーム、および基部から第二の軸Yに沿って突出し、所定面に略垂直な第三の軸Zの周りの回転角速度を検出するためのZ軸検出振動アームを備える振動子、
Y軸検出振動アームに設けられているY軸検出側信号電極、
Y軸検出振動アームに設けられているY軸検出側接地電極、
Z軸検出振動アームに設けられているZ軸検出側信号電極、
Z軸検出振動アームに設けられているZ軸検出側接地電極、
Y軸検出側信号電極に対応して基部に形成されているY軸検出側信号配線、
Y軸検出側接地電極に対応して基部に形成されているY軸検出側接地配線、
Z軸検出側信号電極に対応して基部に形成されているZ軸検出側信号配線、および
Z軸検出側接地電極に対応して基部に形成されているZ軸検出側接地配線を備えている振動型ジャイロスコープ用測定素子であって、
Y軸検出側接地電極とZ軸検出側接地配線とが共通であることを特徴とする。
In a preferred embodiment, a base extending along a predetermined plane including a first axis X and a second axis Y, a drive vibration arm, a Y axis detection for detecting a rotational angular velocity about the second axis Y. A vibrator having a vibrating arm and a Z-axis detecting vibrating arm for detecting a rotational angular velocity around a third axis Z protruding from the base along the second axis Y and substantially perpendicular to the predetermined plane;
Y-axis detection side signal electrode provided on the Y-axis detection vibration arm,
Y-axis detection side ground electrode provided on the Y-axis detection vibration arm,
Z-axis detection side signal electrode provided on the Z-axis detection vibration arm,
Z-axis detection side ground electrode provided on the Z-axis detection vibration arm,
Y-axis detection side signal wiring formed on the base corresponding to the Y-axis detection side signal electrode,
Y-axis detection side ground wiring formed on the base corresponding to the Y-axis detection side ground electrode,
Z-axis detection side signal wiring formed on the base corresponding to the Z-axis detection side signal electrode, and Z-axis detection side ground wiring formed on the base corresponding to the Z-axis detection side ground electrode. A measuring element for a vibrating gyroscope,
The Y-axis detection side ground electrode and the Z-axis detection side ground wiring are common.

発明によれば、前述した静電結合に起因する零点温度ドリフトを著しく低減できる。
According to the present invention, the zero temperature drift due to the aforementioned electrostatic coupling can be remarkably reduced.

また、本発明者は、検出振動アームが、所定面に略平行な一対の表面と、所定面に略垂直な一対の側面および各表面からそれぞれ所定面に略垂直な方向に突出する一対の細長い突起とを備えている場合に、その側面へと向かって駆動振動アーム側から静電結合が生じ、これが零点温度ドリフトに寄与していることを見いだした。この知見に基づき、検出側接地電極を検出振動アームの少なくとも側面上に形成することによって、零点温度ドリフトを著しく低減することに成功した。   The inventor has also found that the detection vibration arm has a pair of surfaces that are substantially parallel to the predetermined surface, a pair of side surfaces that are substantially perpendicular to the predetermined surface, and a pair of elongate projections that protrude from the respective surfaces in a direction substantially perpendicular to the predetermined surface. It was found that when a protrusion is provided, electrostatic coupling occurs from the drive vibration arm side toward the side surface, and this contributes to the zero temperature drift. Based on this knowledge, the zero-side temperature drift was successfully reduced by forming the detection-side ground electrode on at least the side surface of the detection vibration arm.

好適な実施形態においては、Y軸周りの回転角速度とZ軸周りの回転角速度とを測定可能な素子において、基部上において、Y軸検出側接地電極とZ軸検出側接地配線とを共通とすることによって、零点温度ドリフトを著しく低減することに成功した。これは、基部内において、Y軸検出側配線とZ軸検出側配線との間で静電結合が生じており、零点温度ドリフトに寄与していたことを示している。
In a preferred embodiment, in the element capable of measuring the rotational angular velocity around the Y axis and the rotational angular velocity around the Z axis, the Y axis detection side ground electrode and the Z axis detection side ground wiring are shared on the base. As a result, the zero-point temperature drift was successfully reduced. This indicates that electrostatic coupling occurs between the Y-axis detection side wiring and the Z-axis detection side wiring in the base portion, and contributes to the zero point temperature drift.

最初に、本発明の好適な実施形態に係る振動型ジャイロスコープ用測定素子の原理および動作について述べ、次いで発明について順次説明する。
First, the principle and operation of a measurement element for a vibratory gyroscope according to a preferred embodiment of the present invention will be described, and then the present invention will be described sequentially.

図1、図2は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る振動子1Aを備えた振動型ジャイロスコープを概略的に示す斜視図である。図1では、Z軸周りの回転角速度に対応する振動モードを示し、図2では、Y軸周りの回転角速度に対応する振動モードを示す。図3は、駆動電極の形態を示す回路図であり、図4は、Z軸検出電極の形態を示す回路図であり、図5は、Y軸検出電極の形態を示す回路図である。   1 and 2 are perspective views schematically showing a vibrating gyroscope including a vibrator 1A according to an embodiment of the present invention. 1 shows a vibration mode corresponding to the rotational angular velocity around the Z axis, and FIG. 2 shows a vibration mode corresponding to the rotational angular velocity around the Y axis. FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the drive electrode, FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the Z-axis detection electrode, and FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the Y-axis detection electrode.

振動子1Aの基部2Aは、振動子の重心Gを中心として、例えば2回対称の長方形をしている。基部2Aの2つの短辺からそれぞれ支持部3が突出しており、各支持部3の先端側から支持部3に直交する方向に延びるように一対の駆動振動アーム4が設けられている。各駆動振動アーム4の先端は、駆動振動アーム4よりも幅の大きい幅広部5が設けられている。   The base 2A of the vibrator 1A has, for example, a two-fold symmetric rectangle with the center of gravity G of the vibrator as the center. The support portions 3 protrude from the two short sides of the base portion 2A, and a pair of drive vibration arms 4 are provided so as to extend in the direction orthogonal to the support portions 3 from the distal end side of each support portion 3. The front end of each drive vibration arm 4 is provided with a wide portion 5 that is wider than the drive vibration arm 4.

また、基部2Aの2つの長辺からは、それぞれ2本のY軸検出振動アーム8が延びており、また基部2Aの2つの長辺の各中央部からは、それぞれ1本のZ軸検出振動アーム6が延びている。各Y軸検出振動アーム8の先端には、それぞれ、検出振動アーム8よりも幅広い幅広部9が設けられている。また、各Z軸検出振動アーム6の先端には、それぞれ、各検出振動アーム6よりも幅広い幅広部7が設けられている。   Further, two Y-axis detection vibration arms 8 extend from the two long sides of the base portion 2A, respectively, and one Z-axis detection vibration from each central portion of the two long sides of the base portion 2A. The arm 6 extends. A wide portion 9 wider than the detection vibration arm 8 is provided at the tip of each Y-axis detection vibration arm 8. Further, a wide portion 7 wider than each detection vibration arm 6 is provided at the tip of each Z-axis detection vibration arm 6.

駆動振動アーム4には、それぞれ、図3に示すように、一対の細長い溝10が形成されている。すなわち、駆動振動アーム4は略H字形状を有しており、一対の基部15と、一対の基部15を連結する連結部14とを備えている。そして、溝10内には駆動電極16、18が形成されており、駆動振動アーム4の側面4a上には各駆動電極17が形成されている。駆動電極17と駆動電極16との間に交流電圧を印加することによって、駆動振動アーム4を矢印AのようにX−Y面内で屈曲振動させる。   As shown in FIG. 3, each of the drive vibration arms 4 is formed with a pair of elongated grooves 10. That is, the drive vibration arm 4 has a substantially H shape, and includes a pair of base portions 15 and a connecting portion 14 that connects the pair of base portions 15. Drive electrodes 16 and 18 are formed in the groove 10, and each drive electrode 17 is formed on the side surface 4 a of the drive vibration arm 4. By applying an AC voltage between the drive electrode 17 and the drive electrode 16, the drive vibration arm 4 is flexibly vibrated in the XY plane as indicated by an arrow A.

また、Z軸検出振動アームには、それぞれ、図4に示すように、一対の細長い溝21が形成されている。すなわち、Z軸検出振動アーム6は略H字形状を有しており、一対の基部6aと、一対の基部6aを連結する連結部6bとを備えている。そして、溝10内には検出側信号電極32が形成されており、アーム6の側面上には各検出側接地電極33が形成されている。検出振動アーム6を矢印CのようにX−Y面内で屈曲振動させることによって、検出側信号電極32と接地電極33との間に信号電圧を発生させる。この信号に基づき、Z軸の周りの回転角速度を算出する。   Further, as shown in FIG. 4, a pair of elongated grooves 21 is formed in each Z-axis detection vibration arm. That is, the Z-axis detection vibration arm 6 has a substantially H shape, and includes a pair of base portions 6a and a connecting portion 6b that connects the pair of base portions 6a. A detection-side signal electrode 32 is formed in the groove 10, and each detection-side ground electrode 33 is formed on the side surface of the arm 6. By causing the detection vibration arm 6 to bend and vibrate in the XY plane as indicated by an arrow C, a signal voltage is generated between the detection-side signal electrode 32 and the ground electrode 33. Based on this signal, the rotational angular velocity around the Z axis is calculated.

また、Y軸検出振動アーム8の断面形態を図5に示す。この検出振動アーム8は、基部20Cと、基部20Cの表面20aから突出する一対の細長い突起20A、20Bとを備えており、これによって略十字形状をなしている。表面20aは所定面(X−Y面)に対して略平行である。そして、検出振動アーム8が矢印EのようにZ軸方向に屈曲振動すると、検出電極30、31間に起電力が発生するので、この起電力を端子15で検出する。   FIG. 5 shows a cross-sectional form of the Y-axis detection vibrating arm 8. The detection vibration arm 8 includes a base portion 20C and a pair of elongated protrusions 20A and 20B protruding from the surface 20a of the base portion 20C, thereby forming a substantially cross shape. The surface 20a is substantially parallel to a predetermined plane (XY plane). When the detection vibration arm 8 bends and vibrates in the Z-axis direction as indicated by an arrow E, an electromotive force is generated between the detection electrodes 30 and 31, and this electromotive force is detected by the terminal 15.

各駆動電極16、17、18に交流電圧を印加し、各駆動振動アーム4に、X軸方向の駆動振動Aを励振する。この状態で、図1に示すように、振動子1AをZ軸を中心として回転させると、各支持部3に、Y軸方向へと向かって、矢印Bのように屈曲振動する。これに対応して、各検出振動アーム6に、矢印CのようにX−Y面内で屈曲振動が生ずる。この屈曲振動を検出振動とし、検出する。   An AC voltage is applied to each drive electrode 16, 17, 18, and drive vibration A in the X-axis direction is excited in each drive vibration arm 4. In this state, as shown in FIG. 1, when the vibrator 1 </ b> A is rotated about the Z axis, each support portion 3 is flexibly vibrated as indicated by an arrow B in the Y axis direction. Correspondingly, bending vibration is generated in the XY plane as indicated by the arrow C in each detection vibration arm 6. This bending vibration is detected and detected.

また、各駆動電極16、17、18に交流電圧を印加し、各駆動振動アーム4に、X軸方向の駆動振動Aを励振する。ここで、この状態で、図2に示すように、振動子1AをY軸を中心として回転させると、各駆動振動アーム4に、Z軸方向へと向かって、矢印Dのような屈曲振動が励振される。これに対応して、各検出振動アーム8に、矢印EのようにZ方向で屈曲振動が生ずる。この屈曲振動を検出振動とし、検出する。   Further, an AC voltage is applied to each of the drive electrodes 16, 17, and 18, and a drive vibration A in the X-axis direction is excited on each drive vibration arm 4. Here, in this state, as shown in FIG. 2, when the vibrator 1A is rotated about the Y axis, each drive vibration arm 4 is subjected to bending vibration as indicated by an arrow D in the Z axis direction. Excited. Correspondingly, bending vibration is generated in each detection vibration arm 8 in the Z direction as indicated by an arrow E. This bending vibration is detected and detected.

本発明においては、振動子の少なくとも基部(好ましくは更に駆動振動アーム、検出振動アーム)が所定面(X−Y面)内に延びているが、これは厳密に幾何学的意味で所定面内に延びていることを言うものではなく、本技術分野において常識的な値、例えば、厚さにして1mm以下の範囲内に振動子が形成されていることを意味する。   In the present invention, at least the base (preferably further the drive vibration arm and the detection vibration arm) of the vibrator extends in a predetermined plane (XY plane), but this is strictly in a predetermined plane in a geometric sense. This means that the vibrator is formed within a value that is common sense in this technical field, for example, within a thickness of 1 mm or less.

振動子の材質は特に限定するものでないが、水晶、LiNbO3、LiTaO3、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体(Li(Nb,Ta)O3)単結晶、ホウ酸リチウム単結晶、ランガサイト単結晶等からなる圧電単結晶を使用することが好ましい。 The material of the vibrator is not particularly limited. Crystal, LiNbO 3 , LiTaO 3 , lithium niobate-lithium tantalate solid solution (Li (Nb, Ta) O 3 ) single crystal, lithium borate single crystal, langasite single It is preferable to use a piezoelectric single crystal made of a crystal or the like.

本発明の振動子を圧電性材料によって形成した場合には、この振動子に駆動電極および検出電極を設ける。圧電性材料としては、圧電単結晶の他に、PZT等の圧電セラミックスがある。また、本発明の振動子を、エリンバー等の恒弾性金属によって形成することもできる。この場合には、振動子の所定箇所に圧電体を取り付ける必要がある。   When the vibrator of the present invention is formed of a piezoelectric material, the vibrator is provided with a drive electrode and a detection electrode. Examples of the piezoelectric material include piezoelectric ceramics such as PZT in addition to the piezoelectric single crystal. Further, the vibrator of the present invention can be formed of a constant elastic metal such as Elinvar. In this case, it is necessary to attach a piezoelectric body to a predetermined portion of the vibrator.

配線、各電極、各パッドを製造する方法としては、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を採用できる。また、レーザーアブレーションや逆スパッタリングによって、配線から材質の一部を除去することによって、各配線を微調整できる。   As a method for manufacturing the wiring, each electrode, and each pad, a known method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, an electrolytic plating method, an electroless plating method, or the like can be adopted. Further, each wiring can be finely adjusted by removing a part of the material from the wiring by laser ablation or reverse sputtering.

以下、図1〜図5の素子を参照しつつ、本発明について更に詳細に説明する。
図6は、図1〜図5の素子についての本発明外の配線パターン例を示す模式的所定面図である。本例では、Z軸検出振動アーム6上には、Z軸検出側接地電極33とZ軸検出側信号電極32とが形成されている。ここで、Z軸検出側接地電極32は、基部2A表面のZ軸検出側接地配線43に接続されている。Z軸検出側信号電極33は、基部2A表面のZ軸検出側信号配線42に接続されている。接地配線43はアースされており、信号配線42は検出信号処理回路に接続されている。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the elements of FIGS.
FIG. 6 is a schematic predetermined surface view showing an example of a wiring pattern outside the present invention for the elements of FIGS. In this example, a Z-axis detection-side ground electrode 33 and a Z-axis detection-side signal electrode 32 are formed on the Z-axis detection vibration arm 6. Here, the Z-axis detection side ground electrode 32 is connected to the Z-axis detection side ground wiring 43 on the surface of the base 2A. The Z-axis detection side signal electrode 33 is connected to the Z-axis detection side signal wiring 42 on the surface of the base 2A. The ground wiring 43 is grounded, and the signal wiring 42 is connected to the detection signal processing circuit.

また、各Y軸検出振動アーム8には、それぞれ、検出側信号電極30A〜Dと検出側接地電極31とが設けられている。各検出側接地電極31は、基部2A上の検出側接地配線41に接続されており、各検出側信号電極30A〜Dは、基部2A上の検出側信号配線40に接続されている。基部2A上の検出側信号配線40はすべて電気的に接続されており、従って各検出側信号電極30A〜Dも電気的に接続されている。従って、各検出側信号電極30A〜Dは並列接続されている。   Each Y-axis detection vibration arm 8 is provided with detection-side signal electrodes 30A to 30D and a detection-side ground electrode 31. Each detection-side ground electrode 31 is connected to a detection-side ground wiring 41 on the base 2A, and each detection-side signal electrode 30A to 30D is connected to a detection-side signal wiring 40 on the base 2A. All the detection-side signal wirings 40 on the base portion 2A are electrically connected, and thus the detection-side signal electrodes 30A to 30D are also electrically connected. Accordingly, the detection-side signal electrodes 30A to 30D are connected in parallel.

しかし、このような配線方法であると、図6における検出側信号配線において静電結合が生じやすく、このために零点温度ドリフトが生じやすいことを発見した。   However, it has been discovered that with such a wiring method, electrostatic coupling is likely to occur in the detection-side signal wiring in FIG. 6 and, therefore, zero point temperature drift is likely to occur.

このため、発明においては、基部にY軸回転角速度検出用信号配線が複数設けられており、複数の検出側信号配線を電気的に分離した。これによって、前述した静電結合に起因する零点温度ドリフトを著しく低減できることを見いだした。図7〜図11はこの発明に係るものである。
For this reason, in the present invention, a plurality of Y-axis rotational angular velocity detection signal wires are provided at the base, and the plurality of detection-side signal wires are electrically separated. As a result, it has been found that the zero point temperature drift due to the aforementioned electrostatic coupling can be significantly reduced. 7 to 11 relate to the present invention.

図7は、駆動電極系の配線パターンを示すものである。各駆動振動アーム8にはそれぞれ駆動側信号電極35と駆動側接地電極36とが形成されている。各駆動側信号電極35は配線61を通して基部2A上の配線パッド37に接続されており、各駆動側接地電極36は、それぞれ、配線40を通して基部2A上のパッド38に接続されている。   FIG. 7 shows a wiring pattern of the drive electrode system. Each drive vibration arm 8 is formed with a drive side signal electrode 35 and a drive side ground electrode 36. Each drive side signal electrode 35 is connected to a wiring pad 37 on the base 2A through a wiring 61, and each driving side ground electrode 36 is connected to a pad 38 on the base 2A through a wiring 40, respectively.

図8は、一実施形態に係るY軸検出側の基部2Aの表面2aでの配線パターンを模式的に示す所定面図であり、図9は、図8の実施形態に係るY軸検出側の基部2Aの裏面2b上の配線パターンを模式的に示す所定面図である。なお、駆動電極側の配線パターンは、図7に示したので図示省略する。各Z軸検出振動アーム上には検出側信号電極32と検出側接地電極33とが形成されている。各検出側信号電極32は、基部2A上の検出側信号配線42に接続されており、各検出側接地電極33は、基部2A上の検出側接地配線43に接続されている。 FIG. 8 is a predetermined plane view schematically showing a wiring pattern on the surface 2a of the base 2A on the Y-axis detection side according to one embodiment, and FIG. 9 is a diagram on the Y-axis detection side according to the embodiment of FIG. It is a predetermined surface figure showing typically the wiring pattern on back 2b of base 2A. The wiring pattern on the drive electrode side is shown in FIG. A detection-side signal electrode 32 and a detection-side ground electrode 33 are formed on each Z-axis detection vibration arm. Each detection-side signal electrode 32 is connected to a detection-side signal wiring 42 on the base 2A, and each detection-side ground electrode 33 is connected to a detection-side ground wiring 43 on the base 2A.

また、Y軸検出振動アーム上には、それぞれ、信号電極30A〜Dおよび接地電極31が形成されている。信号電極30A〜Dは、基部2Aの表面上の検出側信号配線40および裏面上の検出側信号配線に接続されている。接地電極31は、基部2Aの表面上の検出側接地配線41および裏面上の検出側接地配線41Aに接続されている。そして、図8において左上側の信号電極30Aと右上側の信号電極30Bとは基部裏面上の検出側信号配線40Aを通じて電気的に接続されている。また、図8において左下側の信号電極30Cと右下側の信号電極30Dとは基部裏面上の検出側信号配線40Aを通じて電気的に接続されている。そして、図8において左上側および右上側の検出側信号電極30A、30Bは、右下側および左下側の検出側信号電極30C、30Dに対して電気的に接続されていない。   Further, signal electrodes 30A to 30D and a ground electrode 31 are formed on the Y-axis detection vibration arm, respectively. The signal electrodes 30A to 30D are connected to the detection side signal wiring 40 on the front surface of the base 2A and the detection side signal wiring on the back surface. The ground electrode 31 is connected to the detection side ground wiring 41 on the surface of the base 2A and the detection side ground wiring 41A on the back surface. In FIG. 8, the upper left signal electrode 30 </ b> A and the upper right signal electrode 30 </ b> B are electrically connected through the detection side signal wiring 40 </ b> A on the back surface of the base. In FIG. 8, the lower left signal electrode 30C and the lower right signal electrode 30D are electrically connected through a detection side signal wiring 40A on the back of the base. In FIG. 8, the upper left and upper right detection side signal electrodes 30A and 30B are not electrically connected to the lower right and lower left detection side signal electrodes 30C and 30D.

図10は、一実施形態に係るY軸検出側の基部2Aの表面2a上での配線パターンを模式的に示す所定面図であり、図11は、図10の実施形態に係るY軸検出側の基部2Aの裏面2b上の配線パターンを模式的に示す所定面図である。駆動電極側の配線パターンは図示省略する。各Z軸検出振動アーム上には検出側信号電極32と検出側接地電極33とが形成されている。各検出側信号電極32は、基部2A上の検出側信号配線42Bに接続されており、各検出側接地電極33は、基部2A上の検出側接地配線43Bに接続されている。 10 is a predetermined surface view schematically showing a wiring pattern on the surface 2a of the base 2A on the Y-axis detection side according to the embodiment, and FIG. 11 is a Y-axis detection side according to the embodiment of FIG. It is the predetermined surface figure which shows typically the wiring pattern on the back surface 2b of 2 A of bases. A wiring pattern on the drive electrode side is not shown. A detection-side signal electrode 32 and a detection-side ground electrode 33 are formed on each Z-axis detection vibration arm. Each detection-side signal electrode 32 is connected to a detection-side signal wiring 42B on the base 2A, and each detection-side ground electrode 33 is connected to a detection-side ground wiring 43B on the base 2A.

また、Y軸検出振動アーム上には、それぞれ、信号電極30A〜Dおよび接地電極31が形成されている。各信号電極は、基部2Aの表面2a上の検出側信号配線40Bおよび裏面上の検出側信号配線40Cに接続されている。各接地電極31は、基部2Aの表面上の検出側信号配線41Bおよび裏面上の検出側信号配線41Cに接続されている。そして、図10において左上側の駆動側信号電極30Aと左下側の駆動側信号電極30Cとは基部裏面上の検出側信号配線40Cを通じて電気的に接続されている。また、図10において右上側の駆動側信号電極30Bと右下側の駆動側信号電極30Dとは基部裏面上の検出側信号配線40Cを通じて電気的に接続されている。そして、図10において左上側および左下側の検出側信号電極30A、30Cは、右上側および右下側の検出側信号電極30B、30Dに対して電気的に接続されていない。   Further, signal electrodes 30A to 30D and a ground electrode 31 are formed on the Y-axis detection vibration arm, respectively. Each signal electrode is connected to the detection side signal wiring 40B on the front surface 2a of the base 2A and the detection side signal wiring 40C on the back surface. Each ground electrode 31 is connected to a detection-side signal wiring 41B on the surface of the base 2A and a detection-side signal wiring 41C on the back surface. In FIG. 10, the upper left drive side signal electrode 30A and the lower left drive side signal electrode 30C are electrically connected through the detection side signal wiring 40C on the back of the base. In FIG. 10, the upper right drive side signal electrode 30B and the lower right drive side signal electrode 30D are electrically connected through the detection side signal wiring 40C on the back surface of the base. In FIG. 10, the upper left and lower left detection side signal electrodes 30A and 30C are not electrically connected to the upper right and lower right detection side signal electrodes 30B and 30D.

好適な実施形態においては、電気的に分離された各検出側信号電極から得られた検出値の差動に基づいて、回転角速度を検出する。図12は、図8、図9のように、上側のY軸検出側信号電極と下側の検出側信号電極とが電気的に分離されている場合の回路例である。図12の検出振動アーム8は、基部20Cと、基部20Cの表面20aから突出する一対の細長い突起20A、20Bとを備えており、これによって略十字形状をなしている。表面20aは所定面(X−Y面)に対して略平行である。そして、検出振動アーム8が矢印EのようにZ軸方向に屈曲振動すると、一対の検出電極30A、30Dと31との間に起電力が発生するので、この起電力を端子15A、15Bで検出する。   In a preferred embodiment, the rotational angular velocity is detected based on a differential of detection values obtained from the respective detection-side signal electrodes that are electrically separated. FIG. 12 is a circuit example when the upper Y-axis detection side signal electrode and the lower detection side signal electrode are electrically separated as shown in FIGS. The detection vibration arm 8 of FIG. 12 includes a base portion 20C and a pair of elongated protrusions 20A and 20B protruding from the surface 20a of the base portion 20C, thereby forming a substantially cross shape. The surface 20a is substantially parallel to a predetermined plane (XY plane). When the detection vibration arm 8 bends and vibrates in the Z-axis direction as indicated by the arrow E, an electromotive force is generated between the pair of detection electrodes 30A, 30D and 31, and this electromotive force is detected by the terminals 15A and 15B. To do.

ここで、図12は、図12(および図8、図9)において、上側二つの検出振動アームにおける測定値を加算して端子15Aで検出する。また、下側二つの検出振動アームにおける測定値を加算して端子15Bで検出する。端子15Aにおける検出値と端子15Bにおける検出値は同符号であるので加算する。この加算値に基づいて回転角速度を算出する。   Here, FIG. 12 adds the measured values in the upper two detection vibration arms in FIG. 12 (and FIGS. 8 and 9), and detects them at the terminal 15A. Further, the measured values at the two lower detection vibration arms are added and detected by the terminal 15B. Since the detected value at the terminal 15A and the detected value at the terminal 15B have the same sign, they are added. A rotational angular velocity is calculated based on this added value.

しかし、この方法では、原因不明の静電結合成分が残留し、零点温度ドリフトの原因となっていることが分かった。そこで、各電気的に分離された各検出振動アームからの検出値の差動に基づいて回転角速度を算出することによって、このような静電結合に起因する零点温度ドリフトを低減できることを発見した。   However, in this method, it was found that an electrostatic coupling component of unknown cause remains and causes a zero temperature drift. Thus, it has been discovered that the zero temperature drift due to such electrostatic coupling can be reduced by calculating the rotational angular velocity based on the differential of the detected value from each electrically separated vibration arm.

即ち、図13(および図8、図9)の例では、上側二つの検出振動アームにおける測定値を加算して端子15Aで検出する。また、下側二つの検出振動アームにおける測定値を加算して端子15Bで検出する。ここで、端子15Aにおける検出値と端子15Bにおける検出値は逆符号となるようにする。従って、端子15Aにおける検出値と端子15Bにおける検出値とを減算して差動をとり、この差動に基づいて回転角速度を検出する。この方法によると、前述した静電結合に起因する温度ドリフトが低減された。   That is, in the example of FIG. 13 (and FIGS. 8 and 9), the measured values in the upper two detection vibration arms are added and detected by the terminal 15A. Further, the measured values at the two lower detection vibration arms are added and detected by the terminal 15B. Here, the detection value at the terminal 15A and the detection value at the terminal 15B are made to have opposite signs. Accordingly, the detection value at the terminal 15A and the detection value at the terminal 15B are subtracted to obtain a differential, and the rotational angular velocity is detected based on this differential. According to this method, the temperature drift due to the aforementioned electrostatic coupling was reduced.

また、図14の回路図は、図10、図11の素子に適合するものである。この例では、左側二つの検出振動アームにおける測定値を加算して端子15Aで検出する。また、右側二つの検出振動アームにおける測定値を加算して端子15Bで検出する。ここで、端子15Aにおける検出値と端子15Bにおける検出値は逆符号となるようにする。従って、端子15Aにおける検出値と端子15Bにおける検出値とを減算して差動をとり、この差動に基づいて回転角速度を検出する。この方法によると、前述した静電結合に起因する温度ドリフトが低減された。   Further, the circuit diagram of FIG. 14 is adapted to the elements of FIGS. In this example, the measured values of the two left detection vibration arms are added and detected by the terminal 15A. Further, the measured values in the two right detection vibration arms are added and detected by the terminal 15B. Here, the detection value at the terminal 15A and the detection value at the terminal 15B are made to have opposite signs. Accordingly, the detection value at the terminal 15A and the detection value at the terminal 15B are subtracted to obtain a differential, and the rotational angular velocity is detected based on this differential. According to this method, the temperature drift due to the aforementioned electrostatic coupling was reduced.

好適な実施形態においては、検出振動アームが、所定面に略平行な一対の表面と、所定面に略垂直な一対の側面および各表面からそれぞれ所定面に略垂直な方向に突出する一対の細長い突起とを備えており、検出側接地電極が、少なくとも側面上に形成されている。
In a preferred embodiment, the detection vibration arm includes a pair of surfaces that are substantially parallel to the predetermined surface, a pair of side surfaces that are substantially perpendicular to the predetermined surface, and a pair of elongated surfaces that protrude from the surfaces in a direction substantially perpendicular to the predetermined surface. The detection-side ground electrode is formed on at least the side surface.

好適な実施形態においては、検出側接地電極が、検出振動アームの表面および突起の少なくとも一部を被覆する。また、好適な実施形態においては、検出側信号電極が、検出振動アームの表面および突起の少なくとも一部を被覆する。   In a preferred embodiment, the detection-side ground electrode covers the surface of the detection vibration arm and at least a part of the protrusion. In a preferred embodiment, the detection-side signal electrode covers at least a part of the surface of the detection vibration arm and the protrusion.

例えば図15(a)に示すような電極パターンであると、この断面十字形状のアームの側面46と、隣接する駆動振動アーム上の電極との間で静電結合があり、零点温度ドリフトの原因となっていることを発見した。ここで、第二の発明に従い、図15(b)に示すように、接地電極31Aを延長して、側面46を被覆する側面被覆部31cを設けた。これによって、隣接する駆動振動アームとの静電結合に起因する零点温度ドリフトを低減することに成功した。   For example, in the case of the electrode pattern as shown in FIG. 15A, there is electrostatic coupling between the side face 46 of the cross-shaped arm and the electrode on the adjacent drive vibration arm, causing the zero temperature drift. I found out that Here, according to the second invention, as shown in FIG. 15B, the ground electrode 31 </ b> A is extended to provide the side surface covering portion 31 c that covers the side surface 46. This succeeded in reducing the zero point temperature drift caused by electrostatic coupling with the adjacent drive vibration arm.

また、好適な実施形態においては、更にZ軸検出側信号配線およびZ軸検出側接地配線を基部上に設ける場合に、Y軸検出側接地電極とZ軸検出側接地配線とを共通配線とする。即ち、Y軸検出側接地配線とZ軸検出側接地配線とを電気的に導通させる。本発明者は、Y軸検出側配線とZ検出側配線との間での静電結合に起因する零点温度ドリフトを発見し、上記のように、Y軸検出側接地電極とZ軸検出側接地配線とを共通配線とすることによって、零点温度ドリフトを改善することに成功した。
In a preferred embodiment , when the Z-axis detection side signal wiring and the Z-axis detection side ground wiring are further provided on the base, the Y-axis detection side ground electrode and the Z-axis detection side ground wiring are used as a common wiring. . That is, the Y-axis detection side ground wiring and the Z-axis detection side ground wiring are electrically connected. The present inventor discovered a zero temperature drift caused by electrostatic coupling between the Y axis detection side wiring and the Z detection side wiring, and as described above, the Y axis detection side ground electrode and the Z axis detection side ground We succeeded in improving the zero temperature drift by using the common wiring.

図16、図17は、実施形態に係るものである。図16は基部の表面2a側を示し、図17は基部の裏面2b側を示す。Z軸検出側信号電極は、基部表面の検出側信号配線42Dに接続され、裏面(図17)側の検出側信号電極42Eにも接続される。Z軸検出側接地電極は、基部表面側の検出側信号配線60bに接続され、裏面側の検出側接地配線43Eにも接続される。
16 and 17 relate to this embodiment. 16 shows the front surface 2a side of the base, and FIG. 17 shows the back surface 2b side of the base. The Z-axis detection side signal electrode is connected to the detection side signal wiring 42D on the base surface, and is also connected to the detection side signal electrode 42E on the back surface (FIG. 17) side. The Z-axis detection-side ground electrode is connected to the detection-side signal wiring 60b on the base surface side, and is also connected to the detection-side ground wiring 43E on the back surface side.

各Y軸検出側信号電極30A〜30Dは、基部表面側の検出側信号配線40Dおよび裏面側の検出側信号配線40Eに接続されている。図16において上側の二つのY軸検出側信号電極30A〜30Dは、検出側信号配線40Dおよび40Eを通じて互いに電気的に接続されており、下側の二つの検出側信号配線30A〜30Dは、検出側信号配線40Dおよび40Eを通じて互いに電気的に接続されている。上側の二つの検出側信号電極と下側の二つの検出側信号電極とは互いに電気的に導通していない。即ち、図16、図17の素子は、第一の発明の実施形態でもある。   Each Y-axis detection side signal electrode 30A to 30D is connected to a detection side signal wiring 40D on the base surface side and a detection side signal wiring 40E on the back surface side. In FIG. 16, the upper two Y-axis detection side signal electrodes 30A to 30D are electrically connected to each other through detection side signal wirings 40D and 40E, and the lower two detection side signal wirings 30A to 30D are detected. The side signal wirings 40D and 40E are electrically connected to each other. The upper two detection-side signal electrodes and the lower two detection-side signal electrodes are not electrically connected to each other. That is, the element of FIG. 16, FIG. 17 is also embodiment of 1st invention.

ここで、本例では、各検出側接地電極31が、それぞれ対応する検出側接地配線60a、60cに対して接続されている。そして、各検出側接地配線60a、60cは、それぞれ中央にあるZ軸用の検出側接地配線60bと電気的に接続されており、一体の共通接地配線60を形成している。   Here, in this example, each detection-side ground electrode 31 is connected to the corresponding detection-side ground wiring 60a, 60c. The detection-side ground wirings 60a and 60c are electrically connected to the Z-axis detection-side ground wiring 60b at the center, thereby forming an integral common ground wiring 60.

(比較例1)
図1〜図5を参照しつつ説明した素子を作製し、静電結合差および零点温度ドリフトを測定した。
具体的には、図1〜図5に示すような形態を有する振動子1Aを、ホトリソグラフィーおよびエッチング技術を用いて製造した。ただし、振動子本体は、厚さ0.1mmの水晶基板から作製した。また、各電極は、厚さ0.03μmのCr(下地層)と厚さ0.2μmの電極用Au膜とから形成した。各駆動振動アーム4の厚さ/幅の比率(TA/WA)は、1.4とした。得られた振動子に共振周波数50kHzの駆動振動を励振した。振動子を回転させることなく、検出信号を計測した。
(Comparative Example 1)
The device described with reference to FIGS. 1 to 5 was manufactured, and the electrostatic coupling difference and the zero point temperature drift were measured.
Specifically, the vibrator 1A having the form shown in FIGS. 1 to 5 was manufactured using photolithography and etching techniques. However, the vibrator main body was produced from a quartz substrate having a thickness of 0.1 mm. Each electrode was formed of Cr (underlayer) having a thickness of 0.03 μm and an Au film for electrodes having a thickness of 0.2 μm. The thickness / width ratio (TA / WA) of each drive vibration arm 4 was 1.4. Drive vibration having a resonance frequency of 50 kHz was excited in the obtained vibrator. The detection signal was measured without rotating the vibrator.

ここで、Y軸、Z軸関係の信号配線パターンは図6の形態(共通配線)とし、Y軸検出振動アームにおける電極被覆パターンは図15(a)(側面被覆なし)とした。従って、本例は第一−第三の発明を満足していない。この結果、静電結合差は5Fであり、零点温度ドリフトは40dpsであった。この結果を表1に示す。   Here, the signal wiring pattern related to the Y-axis and the Z-axis has the form shown in FIG. 6 (common wiring), and the electrode coating pattern in the Y-axis detection vibration arm is shown in FIG. 15A (no side coating). Therefore, this example does not satisfy the first to third inventions. As a result, the electrostatic coupling difference was 5 F, and the zero point temperature drift was 40 dps. The results are shown in Table 1.

(実施例1)
実施例1と同様にして図1〜図5に示す素子を作製し、その静電結合差と零点温度ドリフトとを測定した。ただし、Y軸、Z軸関係の信号配線パターンは図8の形態(上下分離)とし、Y軸における検出値の処理は和動(図12)とし、Y軸検出振動アームにおける電極被覆パターンは図15(a)(側面被覆なし)とした。従って、本例は第一の発明を満足する。この結果、静電結合差は2.5Fであり、零点温度ドリフトは20dpsであった。
Example 1
The element shown in FIGS. 1-5 was produced like Example 1, and the electrostatic coupling difference and zero point temperature drift were measured. However, the Y-axis and Z-axis related signal wiring patterns are in the form shown in FIG. 8 (upper and lower separation), detection value processing in the Y-axis is harmonized (FIG. 12), and the electrode coating pattern in the Y-axis detection vibration arm is shown in FIG. 15 (a) (no side coating). Therefore, this example satisfies the first invention. As a result, the electrostatic coupling difference was 2.5 F, and the zero point temperature drift was 20 dps.

(実施例2)
実施例1と同様にして図1〜図5に示す素子を作製し、その静電結合差と零点温度ドリフトとを測定した。ただし、Y軸、Z軸関係の信号配線パターンは図8の形態(上下分離)とし、Y軸における検出値の処理は差動(図13)とし、Y軸検出振動アームにおける電極被覆パターンは図15(a)(側面被覆なし)とした。従って、本例は第一の発明を満足する。この結果、静電結合差は2Fであり、零点温度ドリフトは10dpsであった。
(Example 2)
The element shown in FIGS. 1-5 was produced like Example 1, and the electrostatic coupling difference and zero point temperature drift were measured. However, the Y-axis and Z-axis related signal wiring patterns are in the form shown in FIG. 8 (up-and-down separation), detection value processing on the Y-axis is differential (FIG. 13), and the electrode coating pattern on the Y-axis detection vibration arm is shown in FIG. 15 (a) (no side coating). Therefore, this example satisfies the first invention. As a result, the electrostatic coupling difference was 2F, and the zero point temperature drift was 10 dps.

(実施例3)
実施例1と同様にして図1〜図5に示す素子を作製し、その静電結合差と零点温度ドリフトとを測定した。ただし、Y軸、Z軸関係の信号配線パターンは図10の形態(左右分離)とし、Y軸における検出値の処理は和動(図12)とし、Y軸検出振動アームにおける電極被覆パターンは図15(a)(側面被覆なし)とした。従って、本例は第二の発明を満足する。この結果、静電結合差は2.6Fであり、零点温度ドリフトは25dpsであった。
(Example 3)
The element shown in FIGS. 1-5 was produced like Example 1, and the electrostatic coupling difference and zero point temperature drift were measured. However, the Y-axis and Z-axis related signal wiring patterns are in the form shown in FIG. 10 (separated left and right), the detection value processing in the Y-axis is harmonized (FIG. 12), and the electrode coating pattern in the Y-axis detection vibration arm is 15 (a) (no side coating). Therefore, this example satisfies the second invention. As a result, the electrostatic coupling difference was 2.6 F, and the zero point temperature drift was 25 dps.

(実施例4)
実施例1と同様にして図1〜図5に示す素子を作製し、その静電結合差と零点温度ドリフトとを測定した。ただし、Y軸、Z軸関係の信号配線パターンは図10の形態(左右分離)とし、Y軸における検出値の処理は差動(図13)とし、Y軸検出振動アームにおける電極被覆パターンは図15(a)とした。従って、本例は第二の発明を満足する。この結果、静電結合差は2.1Fであり、零点温度ドリフトは12dpsであった。
Example 4
The element shown in FIGS. 1-5 was produced like Example 1, and the electrostatic coupling difference and zero point temperature drift were measured. However, the Y-axis and Z-axis related signal wiring patterns are in the form of FIG. 10 (separated left and right), detection value processing on the Y-axis is differential (FIG. 13), and the electrode coating pattern on the Y-axis detection vibration arm is shown in FIG. 15 (a). Therefore, this example satisfies the second invention. As a result, the electrostatic coupling difference was 2.1 F, and the zero point temperature drift was 12 dps.

(実施例5)
実施例1と同様にして図1〜図5に示す素子を作製し、その静電結合差と零点温度ドリフトとを測定した。ただし、Y軸、Z軸関係の信号配線パターンは図8の形態(上下分離)とし、Y軸における検出値の処理は差動(図13)とし、Y軸検出振動アームにおける電極被覆パターンは図15(b)(側面被覆)とした。従って、本例は第一の発明を満足する。この結果、静電結合差は1.7Fであり、零点温度ドリフトは8dpsであった。
(Example 5)
The element shown in FIGS. 1-5 was produced like Example 1, and the electrostatic coupling difference and zero point temperature drift were measured. However, the Y-axis and Z-axis related signal wiring patterns are in the form shown in FIG. 8 (up-and-down separation), detection value processing on the Y-axis is differential (FIG. 13), and the electrode coating pattern on the Y-axis detection vibration arm is shown in FIG. 15 (b) (side coating). Therefore, this example satisfies the first invention. As a result, the electrostatic coupling difference was 1.7 F, and the zero point temperature drift was 8 dps.

(実施例6)
実施例1と同様にして図1〜図5に示す素子を作製し、その静電結合差と零点温度ドリフトとを測定した。ただし、Y軸、Z軸関係の信号配線パターンは図16のパターン(上下分離)とし、Y軸における検出値の処理は差動(図13)とし、Y軸検出振動アームにおける電極被覆パターンは図15(a)(側面被覆せず)とした。従って、本例は第一の発明を満足する。この結果、静電結合差は1.6Fであり、零点温度ドリフトは5dpsであった。
(Example 6)
The element shown in FIGS. 1-5 was produced like Example 1, and the electrostatic coupling difference and zero point temperature drift were measured. However, the signal wiring pattern related to the Y-axis and Z-axis is the pattern shown in FIG. 16 (upper and lower separation), detection value processing on the Y-axis is differential (FIG. 13), and the electrode coating pattern on the Y-axis detection vibration arm is shown in FIG. 15 (a) (no side coating). Therefore, this example satisfies the first invention. As a result, the electrostatic coupling difference was 1.6 F, and the zero point temperature drift was 5 dps.

(実施例7)
実施例1と同様にして図1〜図5に示す素子を作製し、その静電結合差と零点温度ドリフトとを測定した。ただし、Y軸、Z軸関係の信号配線パターンは図16のパターン(上下分離)とし、Y軸における検出値の処理は差動(図13)とし、Y軸検出振動アームにおける電極被覆パターンは図15(b)(側面被覆)とした。従って、本例は第一の発明を満足する。この結果、静電結合差は1.2Fであり、零点温度ドリフトは3dpsであった。
(Example 7)
The element shown in FIGS. 1-5 was produced like Example 1, and the electrostatic coupling difference and zero point temperature drift were measured. However, the signal wiring pattern related to the Y-axis and Z-axis is the pattern shown in FIG. 16 (upper and lower separation), detection value processing on the Y-axis is differential (FIG. 13), and the electrode coating pattern on the Y-axis detection vibration arm is shown in FIG. 15 (b) (side coating). Therefore, this example satisfies the first invention. As a result, the electrostatic coupling difference was 1.2 F, and the zero point temperature drift was 3 dps.

Figure 0004771062
Figure 0004771062

本発明を適用可能な測定素子1Aを示す斜視図であり、駆動振動AおよびZ軸検出振動モードCを示す。It is a perspective view which shows 1 A of measuring elements which can apply this invention, and shows drive vibration A and Z-axis detection vibration mode C. FIG. 図1の測定素子1Aを示す斜視図であり、駆動振動AおよびY軸検出振動モードEを示す。FIG. 2 is a perspective view showing the measurement element 1A of FIG. 1 and shows a drive vibration A and a Y-axis detection vibration mode E. 駆動振動アーム4の横断面図である。4 is a cross-sectional view of the drive vibration arm 4. FIG. Z軸検出振動アーム6の横断面図である。3 is a cross-sectional view of a Z-axis detection vibrating arm 6. FIG. Y軸検出振動アーム8の横断面図である。4 is a transverse sectional view of a Y-axis detection vibrating arm 8. FIG. 素子の配線例を示す図であり、Y軸検出側信号配線が共通配線となっている。It is a figure which shows the example of wiring of an element, and the Y-axis detection side signal wiring is a common wiring. 素子の駆動用配線例を示す図である。It is a figure which shows the example of the drive wiring for an element. 基部表面におけるZ軸およびY軸用の配線例を示す図であり、上側の二つの検出側信号電極30A、30B用の検出側信号配線40と下側の二つの検出側信号電極30C、30D用の検出側信号配線40とが電気的に分離されている。It is a figure which shows the example of wiring for Z-axis and Y-axis on the surface of a base part, For the two detection side signal electrodes 30A and 30B for the upper side, and for the two detection side signal electrodes 30C and 30D for the lower side Are electrically separated from the detection-side signal wiring 40. 基部裏面におけるZ軸およびY軸用の配線例を示す図であり、上側の二つの検出側信号電極30A、30Bの検出側信号配線40Aと下側の二つの検出側信号電極30C、30D用の検出側信号配線40Aとが電気的に分離されている。It is a figure which shows the example of wiring for Z-axis and Y-axis in a base back surface, and is for detection side signal wiring 40A of two upper detection side signal electrodes 30A and 30B, and two lower detection side signal electrodes 30C and 30D. The detection-side signal wiring 40A is electrically separated. 基部表面におけるZ軸およびY軸用の配線例を示す図であり、左側の二つの検出側信号電極30A、30C用の検出側信号配線40Bと左下側の二つの検出側信号電極30B、30D用の検出側信号配線40Bとが電気的に分離されている。It is a figure which shows the example of wiring for the Z-axis and Y-axis in the base surface, The detection-side signal wiring 40B for the left detection-side signal electrodes 30A and 30C and the two detection-side signal electrodes 30B and 30D on the lower left side Are electrically separated from the detection-side signal wiring 40B. 基部裏面におけるZ軸およびY軸用の配線例を示す図であり、左側の二つの検出側信号電極30A、30C用の検出側信号配線40Cと左下側の二つの検出側信号電極30B、30D用の検出側信号配線40Cとが電気的に分離されている。It is a figure which shows the example of wiring for Z-axis and Y-axis in a base back surface, for detection side signal wiring 40C for two detection side signal electrodes 30A and 30C on the left side, and for two detection side signal electrodes 30B and 30D on the lower left side The detection-side signal wiring 40C is electrically separated. 検出側信号電極からの信号の処理回路を示す図であり、端子15Aにおける検出値と端子15Bにおける検出値との和動に基づいて回転角速度を算出する。It is a figure which shows the processing circuit of the signal from a detection side signal electrode, and calculates a rotational angular velocity based on the sum of the detected value in the terminal 15A, and the detected value in the terminal 15B. 検出側信号電極からの信号の処理回路を示す図であり、端子15Aにおける検出値と端子15Bにおける検出値との差動に基づいて回転角速度を算出する。It is a figure which shows the processing circuit of the signal from a detection side signal electrode, and calculates a rotational angular velocity based on the difference of the detected value in the terminal 15A, and the detected value in the terminal 15B. 検出側信号電極からの信号の処理回路を示す図であり、端子15Aにおける検出値と端子15Bにおける検出値との差動に基づいて回転角速度を算出する。It is a figure which shows the processing circuit of the signal from a detection side signal electrode, and calculates a rotational angular velocity based on the difference of the detected value in the terminal 15A, and the detected value in the terminal 15B. (a)は、Y軸検出振動アームにおける検出側信号電極および検出側接地電極の形態を示す横断面図であり、(b)は、第二の発明に係る、Y軸検出振動アームにおける検出側信号電極および検出側接地電極の形態を示す横断面図である。(A) is a cross-sectional view showing the configuration of the detection-side signal electrode and the detection-side ground electrode in the Y-axis detection vibration arm, and (b) is the detection side in the Y-axis detection vibration arm according to the second invention. It is a transverse cross section showing the form of a signal electrode and a detection side ground electrode. 基部表面におけるZ軸およびY軸用の配線例を示す図であり、上側の二つの検出側信号電極30A、30B用の検出側信号配線40Dと下側の二つの検出側信号電極30C、30D用の検出側信号配線40Dとが電気的に分離されており、Z軸検出側接地配線とY軸検出側接地配線とが共通配線をなしている。It is a figure which shows the example of wiring for Z-axis and Y-axis on the surface of a base part, The detection side signal wiring 40D for the upper two detection side signal electrodes 30A and 30B, and the lower two detection side signal electrodes 30C and 30D The detection side signal wiring 40D is electrically separated, and the Z-axis detection side ground wiring and the Y-axis detection side ground wiring form a common wiring. 基部裏面面におけるZ軸およびY軸用の配線例を示す図であり、上側の二つの検出側信号電極30A、30B用の検出側信号配線40Eと下側の二つの検出側信号電極30C、30D用の検出側信号配線40Eとが電気的に分離されており、Z軸検出側接地配線とY軸検出側接地配線とが共通配線をなしている。It is a figure which shows the example of wiring for Z-axis and Y-axis on the back surface of the base part, the detection-side signal wiring 40E for the upper two detection-side signal electrodes 30A and 30B and the lower two detection-side signal electrodes 30C and 30D. The detection-side signal wiring 40E is electrically separated, and the Z-axis detection-side ground wiring and the Y-axis detection-side ground wiring form a common wiring.

符号の説明Explanation of symbols

1A 測定素子 2A 基部 4 駆動振動アーム 6 Z軸検出振動アーム 8 Y軸検出振動アーム 20A、20B 突起 20C Y軸検出振動アームの本体 30 Y軸検出側信号電極 31 Y軸検出側接地電極 32 Z軸検出側信号電極 3 Z軸 検出側接地電極 40、40A、40B、40C、40D、40E Y軸検出側信号配線 41、41A、41B、41C、41D、41E Y軸検出側接地配線 42、42A、42B、42C、42D、42E Z軸検出側信号配線 43、43A、43B、43C、43D、43E Z軸検出側接地配線 A 駆動振動 C Z軸検出振動 E Y軸検出振動   1A Measuring element 2A Base 4 Drive vibration arm 6 Z-axis detection vibration arm 8 Y-axis detection vibration arm 20A, 20B Protrusion 20C Main body of Y-axis detection vibration arm 30 Y-axis detection-side signal electrode 31 Y-axis detection-side ground electrode 32 Z-axis Detection side signal electrode 3 Z axis Detection side ground electrode 40, 40A, 40B, 40C, 40D, 40E Y axis detection side signal wiring 41, 41A, 41B, 41C, 41D, 41E Y axis detection side ground wiring 42, 42A, 42B 42C, 42D, 42E Z-axis detection side signal wiring 43, 43A, 43B, 43C, 43D, 43E Z-axis detection side ground wiring A Drive vibration C Z-axis detection vibration E Y-axis detection vibration

Claims (10)

第一の軸Xおよび第二の軸Yを含む所定面に沿って伸びる基部、前記第二の軸Yに向かって延びる駆動振動アーム前記第二の軸Yの周りの回転角速度を検出するために前記第二の軸Yの正方向へと向かって突出する複数の検出振動アームおよび前記第二の軸Yの負方向へと向かって突出する複数の検出振動アームを備える振動子、
前記検出振動アームにそれぞれ設けられている検出側信号電極、
前記検出振動アームにそれぞれ設けられている検出側接地電極、
前記第二の軸Yの正方向へと向かって伸びる複数の前記検出振動アーム上の前記検出側信号電極に対して電気的に接続されている、前記基部上の第一の検出側信号配線、
前記第二の軸Yの負方向へと向かって伸びる複数の前記検出振動アーム上の前記検出側信号電極に対して電気的に接続されている、前記基部上の第二の検出側信号配線、
前記第二の軸Yの正方向へと向かって伸びる複数の前記検出振動アーム上の前記検出側接地電極に対して電気的に接続されている、前記基部上の第一の検出側接地配線、および
前記第二の軸Yの負方向へと向かって伸びる複数の前記検出振動アーム上の前記検出側接地電極に対して電気的に接続されている、前記基部上の第二の検出側接地配線
を備えている振動型ジャイロスコープ用測定素子であって、
前記駆動振動アームが前記所定面に沿って前記第一の軸X方向に向かって駆動振動し、前記第一の検出側信号配線と前記第二の検出側信号配線が互いに電気的に分離されていることを特徴とする、振動型ジャイロスコープ用測定素子。
Base extending along a predetermined plane including a first axis X and second axis Y, the second driving vibration arms extending toward the axis Y of, for detecting a rotational angular velocity around the second axis Y A plurality of detection vibration arms protruding toward the positive direction of the second axis Y and a plurality of detection vibration arms protruding toward the negative direction of the second axis Y ;
Detection-side signal electrodes respectively provided on the detection vibration arms,
A detection-side ground electrode provided on each of the detection vibration arms,
A first detection-side signal wire on the base, electrically connected to the detection-side signal electrodes on the plurality of detection vibration arms extending toward the positive direction of the second axis Y;
A second detection-side signal wiring on the base, electrically connected to the detection-side signal electrodes on the plurality of detection vibration arms extending toward the negative direction of the second axis Y;
A first detection-side ground wiring on the base, electrically connected to the detection-side ground electrodes on the plurality of detection vibration arms extending toward the positive direction of the second axis Y; and
Second detection-side ground wiring on the base, which is electrically connected to the detection-side ground electrodes on the plurality of detection vibration arms extending toward the negative direction of the second axis Y < a measuring element for a vibration type gyroscope comprising:
The drive vibration arm vibrates toward the first axis X along the predetermined surface, and the first detection signal wiring and the second detection signal wiring are electrically separated from each other. A measuring element for a vibration type gyroscope characterized by comprising:
前記第一の検出側信号配線および前記第二の検出側信号配線から得られた複数の検出値の差動に基づいて回転角速度を得ることを特徴とする、請求項1記載の測定素子。 2. The measuring element according to claim 1, wherein a rotational angular velocity is obtained based on a differential of a plurality of detection values obtained from the first detection side signal wiring and the second detection side signal wiring. 前記検出振動アームが、前記所定面に略平行な一対の表面と、前記所定面に略垂直な一対の側面および前記各表面からそれぞれ前記所定面に略垂直な方向に突出する一対の細長い突起とを備えており、前記検出側接地電極が、少なくとも前記側面上に形成されていることを特徴とする、請求項1または2記載の測定素子。 The detection vibration arm includes a pair of surfaces substantially parallel to the predetermined surface, a pair of side surfaces substantially perpendicular to the predetermined surface, and a pair of elongated protrusions protruding from each surface in a direction substantially perpendicular to the predetermined surface. The measurement element according to claim 1 , wherein the detection-side ground electrode is formed on at least the side surface. 前記検出側接地電極が、前記表面および前記突起の少なくとも一部を被覆することを特徴とする、請求項記載の測定素子。 The measurement element according to claim 3 , wherein the detection-side ground electrode covers at least a part of the surface and the protrusion. 前記検出側信号電極が、前記表面および前記突起の少なくとも一部を被覆することを特徴とする、請求項記載の測定素子。 The measuring element according to claim 4 , wherein the detection-side signal electrode covers at least a part of the surface and the protrusion. 第一の軸Xおよび第二の軸Yを含む所定面に沿って伸びる基部、前記第二の軸Yに向かって延びる駆動振動アーム前記第二の軸Yの周りの回転角速度を検出するために前記第二の軸Yの正方向へと向かって突出する複数の検出振動アームおよび前記第二の軸Yの負方向へと向かって突出する複数の検出振動アームを備える振動子、
前記検出振動アームにそれぞれ設けられている検出側信号電極、
前記検出振動アームにそれぞれ設けられている検出側接地電極、
前記第二の軸Yの正方向へと向かって伸びる少なくとも一つの前記検出振動アームおよび前記第二の軸Yの負方向へと向かって伸びる少なくとも一つの前記検出振動アーム上の前記検出側信号電極に対して電気的に接続されている、前記基部上の第一の検出側信号配線、
前記第二の軸Yの正方向へと向かって伸びる少なくとも一つの前記検出振動アームおよび前記第二の軸Yの負方向へと向かって伸びる少なくとも一つの前記検出振動アーム上の前記検出側信号電極に対して電気的に接続されている、前記基部上の第二の検出側信号配線、
前記第二の軸Yの正方向へと向かって伸びる少なくとも一つの前記検出振動アームおよび前記第二の軸Yの負方向へと向かって伸びる少なくとも一つの前記検出振動アーム上の前記検出側接地電極に対して電気的に接続されている、前記基部上の第一の検出側接地配線、および
前記第二の軸Yの正方向へと向かって伸びる少なくとも一つの前記検出振動アームおよび前記第二の軸Yの負方向へと向かって伸びる少なくとも一つの前記検出振動アーム上の前記検出側接地電極に対して電気的に接続されている、前記基部上の第二の検出側接地配線
を備えている振動型ジャイロスコープ用測定素子であって、
前記駆動振動アームが前記所定面に沿って前記第一の軸X方向に向かって駆動振動し、前記第一の検出側信号配線と前記第二の検出側信号配線とが電気的に分離されていることを特徴とする、振動型ジャイロスコープ用測定素子。
Base extending along a predetermined plane including a first axis X and second axis Y, the second driving vibration arms extending toward the axis Y of, for detecting a rotational angular velocity around the second axis Y A plurality of detection vibration arms protruding toward the positive direction of the second axis Y and a plurality of detection vibration arms protruding toward the negative direction of the second axis Y ;
Detection-side signal electrodes respectively provided on the detection vibration arms,
A detection-side ground electrode provided on each of the detection vibration arms,
The detection-side signal electrode on at least one detection vibration arm extending toward the positive direction of the second axis Y and at least one detection vibration arm extending toward the negative direction of the second axis Y A first detection signal wiring on the base, electrically connected to the base,
The detection-side signal electrode on at least one detection vibration arm extending toward the positive direction of the second axis Y and at least one detection vibration arm extending toward the negative direction of the second axis Y A second signal wiring on the base, electrically connected to the base,
The detection-side ground electrode on at least one detection vibration arm extending toward the positive direction of the second axis Y and at least one detection vibration arm extending toward the negative direction of the second axis Y A first sensing ground wire on the base, electrically connected to the base, and
The detection-side ground electrode on at least one detection vibration arm extending toward the positive direction of the second axis Y and at least one detection vibration arm extending toward the negative direction of the second axis Y A vibrating gyroscope measuring element comprising a second detection-side ground wiring on the base, which is electrically connected to the base ,
The drive vibration arm vibrates toward the first axis X along the predetermined surface, and the first detection-side signal wiring and the second detection-side signal wiring are electrically separated. A measuring element for a vibration type gyroscope characterized by comprising:
前記第一の検出側信号配線および前記第二の検出側信号配線から得られた複数の検出値の差動に基づいて回転角速度を得ることを特徴とする、請求項記載の測定素子。 The measuring element according to claim 6 , wherein a rotational angular velocity is obtained based on a differential of a plurality of detection values obtained from the first detection-side signal wiring and the second detection-side signal wiring. 前記検出振動アームが、前記所定面に略平行な一対の表面と、前記所定面に略垂直な一対の側面および前記各表面からそれぞれ前記所定面に略垂直な方向に突出する一対の細長い突起とを備えており、前記検出側接地電極が、少なくとも前記側面上に形成されていることを特徴とする、請求項6または7記載の測定素子。 The detection vibration arm includes a pair of surfaces substantially parallel to the predetermined surface, a pair of side surfaces substantially perpendicular to the predetermined surface, and a pair of elongated protrusions protruding from each surface in a direction substantially perpendicular to the predetermined surface. The measurement element according to claim 6 , wherein the detection-side ground electrode is formed on at least the side surface. 前記検出側接地電極が、前記表面および前記突起の少なくとも一部を被覆することを特徴とする、請求項記載の測定素子。 The measuring element according to claim 8 , wherein the detection-side ground electrode covers at least a part of the surface and the protrusion. 前記検出側信号電極が、前記表面および前記突起の少なくとも一部を被覆することを特徴とする、請求項記載の測定素子。
The measuring element according to claim 9 , wherein the detection-side signal electrode covers at least a part of the surface and the protrusion.
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