JP4877322B2 - 音叉型バイモルフ圧電振動子、それを用いた振動ジャイロモジュールおよび音叉型バイモルフ圧電振動子の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、圧電振動子に関し、特に分極方向が互いに対向する２つの圧電体を接合して音叉型に形成された音叉型バイモルフ圧電振動子に関する。

近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラの手ぶれ防止用や自動車のナビゲーション用の回転角度検出器として振動ジャイロが広く利用されている。
かかる振動ジャイロに使用される振動子として、例えば図７に示すような音叉型バイモルフ圧電振動子があった（例えば、特許文献１参照）。
この従来の音叉型バイモルフ圧電振動子１０は、分極方向が互いに対向する２つの圧電体を接合して音叉型に形成されたものであって、一方の圧電体の表面（一方主面）に２つに分割された駆動用電極２８ｂが形成され、その駆動電極２８ｂに交流電圧を印加することにより振動子の脚部１２ａ、１２ｂ（先端側）が左右に開閉する基本振動を起こす。ここで、外部から回転角速度が加わると、コリオリ力により脚部１２ａ、１２ｂが基本振動に直交する方向に互いに逆向きに屈曲振動する。この屈曲振動により圧電体内に発生する電荷を他方の圧電体の表面（他方主面）に設けられた検出用電極３０ａ、３０ｂから取り出し、差動増幅することにより、回転角速度を検出することができる。
ここで、駆動系の共振周波数と検出系の共振周波数の差を離調周波数といい、離調周波数が小さいほど検出感度は高くなるが、応答性が悪くなるため、所望の検出範囲で所望の検出感度が得られるように適切な離調周波数が設定される。

特開２０００−２５８１６４号公報

しかしながら、このような従来の音叉型バイモルフ圧電振動子では、離調周波数の温度変動が大きいため、検出感度が大きく変動してしまい、正確に回転角速度を求めることができないという問題があった。
また、離調周波数が温度により大きく変動するため、離調周波数の調整に時間がかかったり、調整不能による不良を生ずる場合があった。
また、検出用電極を外部回路と接続する必要があるため、それによるコストアップや特性変動の問題もあった。

それ故に、この発明の主たる目的は、離調周波数の温度特性を改善し、低コストで安定に精度よく回転角速度を検出できる音叉型バイモルフ圧電振動子を提供することである。

この発明にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子は、分極方向が互いに対向する２つの圧電体を接合して音叉型に形成された音叉型バイモルフ圧電振動子であって、前記接合された一方の圧電体の表面（一方主面）には、駆動兼検出用電極が形成され、前記接合された２つの圧電体の接合面には、中間金属膜が形成され、前記接合された他方の圧電体の表面（他方主面）には、金属膜が形成されていないことを特徴とするものである。

また、この発明にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子は、分極方向が互いに対向する２つの圧電体を接合して音叉型に形成された音叉型バイモルフ圧電振動子であって、前記接合された一方の圧電体の表面（一方主面）には、駆動兼検出用電極が形成され、前記接合された２つの圧電体の接合面には、中間金属膜が形成され、前記接合された他方の圧電体の表面（他方主面）には、動作時に所定以上の応力が加わらない部分にのみ裏面金属膜が形成されていることを特徴とするものでもよい。

また、この発明にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子は、前記裏面金属膜は、前記形成された音叉型の脚部の先端部と基台部の端部の少なくとも一方に形成されたものでもよい。

また、この発明にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子は、前記接合された２つの圧電体により形成された長尺板状の振動子を長手方向に沿って一部を幅方向左右対称に分割して音叉型の脚部を形成する第１のスリットと、前記接合された一方の圧電体の表面（一方主面）に形成された金属膜を長手方向に分離して前記駆動兼検出用電極を形成する第２のスリットとを備えたものでもよい。

また、この発明にかかる振動ジャイロモジュールは、この発明にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子を用いて回転角速度を検出する振動ジャイロモジュールであって、前記音叉型バイモルフ圧電振動子を駆動して回転角速度を検出するための駆動検出回路と、前記音叉型バイモルフ圧電振動子の駆動兼検出用電極と接続するための配線電極が形成された支持基板と、前記音叉型バイモルフ圧電振動子の振動作動部を支持基板に対して中空に支持する支持手段とを備えたことを特徴とするものである。

また、この発明にかかる振動ジャイロモジュールは、前記支持基板上の配線電極は、前記音叉型バイモルフ圧電振動子の基台部の駆動兼検出用電極に対向して配置されたものでもよい。

また、この発明にかかる振動ジャイロモジュールは、前記支持手段は、前記音叉型バイモルフ圧電振動子の基台部の駆動兼検出用電極を導電性材料を用いて前記支持基板上の配線電極に接着するものであって、前記音叉型バイモルフ圧電振動子の振動作動部を前記支持基板に対して中空に支持すると同時に、前記駆動兼検出用電極と前記配線電極との電気的接続を確立するものでもよい。

この発明にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子の製造方法は、厚さ方向に分極処理され、表面に金属膜が形成された第１の圧電体基板と、厚さ方向に分極処理され、裏面に金属膜が形成された第２の圧電体基板とを、分極方向が対向するように貼り合せ、前記接合された２つの圧電体基板の接合面に中間金属膜が形成され、前記接合された一方の圧電体基板の表面（一方主面）に表面金属膜が形成された親基板を生成する工程と、前記生成された親基板を所定のピッチで切断して切出ブロックを生成する工程と、前記生成された切出ブロックに音叉型の長手方向に沿って一部を幅方向左右対称に分割する第１のスリットを所定ピッチで形成し、音叉型の脚部を形成する工程と、前記音叉型の脚部が形成された切出ブロックの一方主面に、長手方向に沿って前記表面金属膜が形成された一方の圧電体基板の厚みよりも浅い第２のスリットを形成し、前記表面金属膜を分離して駆動兼検出用電極を形成する工程と、前記駆動兼検出用電極が形成された切出ブロックの隣接する前記第１のスリットの略中間を前記第１のスリットと略平行に切断する工程とを有することを特徴とするものである。

また、この発明にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子の製造方法は、厚さ方向に分極処理され、表面および裏面に金属膜が形成された第１の圧電体基板と、厚さ方向に分極処理された第２の圧電体基板とを、分極方向が対向するように貼り合せ、前記接合された２つの圧電体基板の接合面に中間金属膜が形成され、前記接合された一方の圧電体基板の表面（一方主面）に表面金属膜が形成された親基板を生成する工程と、前記生成された親基板を所定のピッチで切断して切出ブロックを生成する工程と、前記生成された切出ブロックに音叉型の長手方向に沿って一部を幅方向左右対称に分割する第１のスリットを所定ピッチで形成し、音叉型の脚部を形成する工程と、前記音叉型の脚部が形成された切出ブロックの一方主面に、長手方向に沿って前記表面金属膜が形成された一方の圧電体基板の厚みよりも浅い第２のスリットを形成し、前記表面金属膜を分離して駆動兼検出用電極を形成する工程と、前記駆動兼検出用電極が形成された切出ブロックの隣接する前記第１のスリットの略中間を前記第１のスリットと略平行に切断する工程とを有することを特徴とするものでもよい。

また、この発明にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子の製造方法は、厚さ方向に分極処理され、表面および裏面に金属膜が形成された第１の圧電体基板と、厚さ方向に分極処理され、裏面に金属膜が形成された第２の圧電体基板とを、分極方向が対向するように貼り合わせ、前記接合された２つの圧電体基板の接合面に中間金属膜が形成され、前記接合された一方の圧電体基板の表面（一方主面）に表面金属膜が形成され、前記接合された他方の圧電体基板の表面（他方主面）に裏面金属膜が形成された親基板を生成する工程と、前記生成された親基板の他方主面から、動作時に所定以上の応力が加わる部分の裏面金属膜を除去する工程と、前記生成された親基板を所定のピッチで切断して切出ブロックを生成する工程と、前記生成された切出ブロックに音叉型の長手方向に沿って一部を幅方向左右対称に分割する第１のスリットを所定ピッチで形成し、音叉型の脚部を形成する工程と、前記音叉型の脚部が形成された切出ブロックの一方主面に、長手方向に沿って前記表面金属膜が形成された一方の圧電体基板の厚みよりも浅い第２のスリットを形成し、前記表面金属膜を分離して駆動兼検出用電極を形成する工程と、前記駆動兼検出用電極が形成された切出ブロックの隣接する前記第１のスリットの略中間を前記第１のスリットと略平行に切断する工程とを有することを特徴とするものでもよい。

また、この発明にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子の製造方法は、前記裏面金属膜を除去する工程は、研磨により金属膜を除去するものでもよい。

また、この発明にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子の製造方法は、前記裏面金属膜を除去する工程は、エッチングにより金属膜を除去するものでもよい。

この発明によれば、離調周波数の温度特性が改善され、低コストで安定に精度よく回転角速度を検出できるという効果がある。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。

本願発明の一実施形態にかかる裏面金属膜が形成されてない音叉型バイモルフ圧電振動子の概略構造図である。 本願発明の音叉型バイモルフ圧電振動子を用いた振動ジャイロの回路例を示す図である。 裏面金属膜の有無による離調周波数の温度変動の差異を示す図である。 裏面金属膜の有無とともに、裏面圧電体の分極の有無による離調周波数の温度特性の差異を示す図である。 本願発明の他の実施形態にかかる動作時に所定以上の応力が加わらない部分にのみ裏面金属膜が形成された音叉型バイモルフ圧電振動子の概略構造図である。 本願発明の音叉型バイモルフ圧電振動子を用いた本願発明の一実施形態にかかる振動ジャイロモジュールの概略構造図である。 従来の音叉型バイモルフ圧電振動子を用いた振動ジャイロの概略構成図である。

符号の説明

１００ 本願発明の一実施形態にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子
１１０ａ 第１の圧電体
１１０ｂ 第２の圧電体
１１２ 中間金属膜
１２０ 第１のスリット
１２２ａ、１２２ｂ 脚部
１２４ 基台部
１３０ａ、１３０ｂ 第２のスリット
１４０、１４２ａ、１４２ｂ 駆動兼検出用電極
１５０ 本願発明の他の実施形態にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子
１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ 裏面金属膜
２００ 本願発明の音叉型バイモルフ圧電振動子を用いた振動ジャイロ
２１０ 自励発振回路
２２０ａ、２２０ｂ バッファ
２３０ 和動回路
２４０ 差動回路
２５０ 同期検波回路
２６０ 平滑回路
２７０ ＤＣアンプ
３００ 本願発明の一実施形態にかかる振動ジャイロモジュール
３１０ 支持基板
３２０ 回路基板
３３０ 配線電極（支持手段）
１０ 従来の音叉型バイモルフ圧電振動子
１２ａ、１２ｂ 従来の音叉型バイモルフ圧電振動子の脚部
２４ 従来の音叉型バイモルフ圧電振動子の基台部
１８ａ、１８ｂ 従来の音叉型バイモルフ圧電振動子の駆動用電極
３０ａ、３０ｂ 従来の音叉型バイモルフ圧電振動子の検出用電極

図１に、本願発明の一実施形態にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子の概略構造図を示す。図１において、（ａ）は音叉型バイモルフ圧電振動子１００の表面（一方主面）、（ｂ）は音叉型バイモルフ圧電振動子１００の裏面（他方主面）、（ｃ）は音叉型バイモルフ圧電振動子１００の脚部断面、（ｄ）は音叉型バイモルフ圧電振動子１００の基台部断面をそれぞれ示す。
この実施形態にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子１００は、厚さ方向に分極された２枚の長尺状の圧電体１１０ａ、１１０ｂを、分極方向が互いに対向するようにエポキシ樹脂などで接合させた長尺状のバイモルフ圧電振動子であって、接合面には中間金属膜１１２が形成されている。図において、矢印は各圧電体の分極方向を示すが、分極方向は互いに向きあう方向でも、反対の方向でもどちらでも構わない。
また、中間金属膜が形成された長尺状のバイモルフ圧電体振動子には、長手方向に沿って一部を幅方向左右対称に分割する第１のスリット１２０が設けられ、これにより２つの脚部１２２ａ、１２２ｂと、基台部１２４とを有する音叉型圧電振動子が形成される。
また、形成された音叉型圧電振動子の一方主面には金属膜が形成され、長手方向に分離する第２のスリット１３０ａ、１３０ｂが設けられ、これにより駆動兼検出用電極１４０、１４２ａ、１４２ｂが形成されている。

上記実施形態では、長尺状の圧電振動子に第１のスリットを設けて音叉型の圧電振動子を形成し、一方主面に第２のスリットを設けて駆動兼検出用電極を形成するとして説明したが、分極方向が互いに対向する２つの圧電体を接合して音叉型に形成されたものであって、接合面に中間金属膜が形成され、一方主面に駆動兼検出用電極が形成され、他方主面に裏面金属膜が形成されていないものであればどのように形成されたものでもよい。

図２に、音叉型バイモルフ圧電振動子１００を用いた振動ジャイロの回路例を示す。図２に示すように、振動ジャイロ２００は、音叉型バイモルフ圧電振動子１００の駆動兼検出用電極の内側電極１４０は、自励発振回路２１０に接続され、駆動兼検出用電極の外側電極１４２ａ、１４２ｂは、それぞれ抵抗Ｒ１、Ｒ２を介してグランドに接続されるとともに、バッファ２２０ａ、２２０ｂにそれぞれ接続されている。
バッファ２２０ａ、２２０ｂの出力は、和動回路２３０に接続され、２つの脚部１２２ａ、１２２ｂの同相成分が自励発振回路２１０にフィードバックされる。これにより、２つの脚部１２２ａ、１２２ｂには、分極方向と直交する方向に電界が印加されるため、その先端部が開いたり閉じたりする基本振動が発生する。
一方、バッファ２２０ａ、２２０ｂの出力は、差動回路２４０にも接続され、２つの脚部間の差分が検出される。そして、差動回路２４０の出力は、同期検波回路２５０に供給され、自励発振回路２１０の発振周波数で同期検波され、その出力が平滑回路２６０で平滑化され、さらにＤＣアンプ２７０で増幅されて、ＤＣ出力２８０が取り出される。従って、音叉型バイモルフ圧電振動子１００の２つの脚部１２２ａ、１２２ｂの長手方向を回転の軸とする回転角速度が０の場合は、２つの外側電極１４２ａ、１４２ｂには同相の出力信号が生じ、差動回路２４０には出力が現れず、ＤＣ出力は０となる。
ここで、音叉型バイモルフ圧電振動子１００の２つの脚部１２２ａ、１２２ｂの長手方向を回転の軸とする回転角速度ωが加わると、無回転時の振動と直交する方向にコリオリ力が生じ、２つの脚部１２２ａ、１２２ｂの振動方向が変化する。これにより、２つの外側電極１４２ａ、１４２ｂには、コリオリ力に対応したそれぞれ逆相の信号が発生し、差動回路２４０の出力にはコリオリ力に対応した交流信号が生ずる。これを同期検波回路２５０で駆動周波数に同期して検波し、平滑回路２６０で平滑化し、さらにＤＣアンプ２７０で増幅することで、回転角速度ωに比例する直流成分を得ることができる。

図３に、音叉型バイモルフ圧電振動子の他方主面における裏面金属膜の有無による離調周波数の温度変動の差異を測定した結果を示す。図３において、◆印は駆動系の共振周波数の温度変動を示し、■印は検出系の共振周波数の温度変動を示し、▲印は両者の差である離調周波数の温度変動を示す。図３（ａ）は裏面金属膜有の場合の温度特性を示し、図３（ｂ）は裏面金属膜無の場合の温度特性を示す。
このように、−２５℃から８５℃に変化させたときの離調周波数の変化は、裏面金属膜有の場合は９８．５ＫＨｚであるのに対して、裏面金属膜無の場合は５８．０ＫＨｚと、大きく改善されている。

また、図４に、音叉型バイモルフ圧電振動子の他方主面における裏面金属膜の有無とともに、裏面側の圧電体を分極させた場合と分極させない場合の離調周波数の温度特性の差異を測定した結果を示す。図４（ａ）は離調周波数の温度特性を示し、■印は分極有で裏面金属膜有の場合を、◆印は分極有で裏面金属膜無の場合を、▲印は分極無で裏面金属膜有の場合を、×印は分極無で裏面金属膜無の場合をそれぞれ示す。また、図４（ｂ）は図４（ａ）のそれぞれの場合について、−２５℃から８５℃に変化させたときの離調周波数の変化量を示す。
このように、分極有の場合には裏面金属膜を無くすことによって離調周波数の温度特性が大きく改善されたのに対して、分極無の場合には裏面金属膜の有無によって温度特性に変化がないことがわかった。

以上のように、音叉型圧電振動子の裏面側の層に分極があるか否かによって裏面金属膜の有無による離調周波数の温度特性に差が生じていることから、裏面金属膜を無くすことにより、表面側圧電体と裏面側圧電体の圧電効果が非対称となり、裏面側圧電体の圧電効果により生じた逆方向の電荷が離調周波数の温度変化を抑制したものと考えられる。

一方、裏面金属膜を無くしたことによる離調周波数の温度特性の改善は、裏面側圧電体の圧電効果により生じた逆方向の電荷によるものと考えられることから、裏面金属膜は、圧電効果により電荷がほとんど発生しない部分に設けられていても影響は少ないと考えられ、動作時にほとんど応力が加わらない部分に裏面金属膜を形成しても温度特性の改善効果は得られると考えられる。
図５に、本願発明の他の実施形態にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子の他方主面の概略構造を示す。この実施形態にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子１５０は、他方主面の脚部１２２ａ、１２２ｂの先端近傍に、それぞれ裏面金属膜１５２ａ、１５２ｂを形成し、他方主面の基台部１２４の端面近傍に裏面金属膜１５２ｃを形成したものであり、その他は前述の音叉型バイモルフ圧電振動子１００と同等である。
このように、音叉型バイモルフ圧電振動子の他方主面の脚部の先端近傍や基台部の端面近傍に裏面金属膜を形成しても、動作時にほとんど応力が加わらず圧電効果による逆方向の電荷がほとんど発生しないので、離調周波数の温度特性改善効果は維持される。

上記実施形態では、脚部の先端近傍と基台部の端面近傍の両方に裏面金属膜を形成したが、動作時に所定以上の応力が加わらない部分にのみ裏面金属膜が形成されているものであればよく、脚部の先端近傍と基台部の端面近傍のいずれか一方にのみ裏面金属膜が形成されたものでもよい。

図６に、本願発明の音叉型バイモルフ圧電振動子を用いた本願発明の一実施形態にかかる振動ジャイロモジュールの概略構造を示す。
この実施形態にかかる振動ジャイロモジュール３００は、本願発明の第１実施形態にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子１００または本願発明の第２実施形態にかかる音叉型バイモルフ圧電振動子１５０を支持基板３１０に固定したものである。
支持基板３１０には、音叉型バイモルフ圧電振動子１００または１５０を駆動して回転角速度を検出するための駆動検出回路が形成された回路基板３２０を備え、音叉型バイモルフ圧電振動子１００または１５０の一方主面に形成された駆動兼検出用電極の基台部に対向する位置に駆動検出回路と接続される配線電極３３０が設けられている。
この配線電極３３０に対して、音叉型バイモルフ圧電振動子１００または１５０の一方主面の駆動兼検出用電極の基台部を導電性ペーストなどの導電性材料を用いて所定の肉厚で接着することにより、音叉型バイモルフ圧電振動子１００または１５０の振動作動部が支持基板３１０に対して中空に支持され、同時に音叉型バイモルフ圧電振動子１００または１５０の駆動兼検出用電極１４０、１４２ａ、１４２ｂと支持基板上の配線電極３３０との電気的接続が確立される。
これにより、音叉型バイモルフ圧電振動子の一方主面の基台部の駆動兼検出用電極を支持基板の配線電極に導電性材料を用いて所定の肉厚で接合することで、音叉型バイモルフ圧電振動子の支持と電気的接続を同時に確立でき、音叉型バイモルフ圧電振動子を動作に支障のないように支持基板に固定する特別な支持手段を設けたり、音叉型バイモルフ圧電振動子を支持基板に固定した後に配線電極との電気的接続を確立する配線を別途設ける必要がなく、本願発明の音叉型バイモルフ圧電振動子を用いた振動ジャイロモジュールの製造コストを大幅に低減できる。

上記実施形態では、音叉型バイモルフ圧電振動子の一方主面の基台部の駆動兼検出用電極を支持基板の配線電極に導電性材料を用いて所定の肉厚で接合するとしたが、導電性のスペーサを介して接合するようにしてもよく、音叉型バイモルフ圧電振動子の基台部または支持基板の配線電極に段差を設け、それにより音叉型バイモルフ圧電振動子の振動作動部が支持基板に対して中空に支持されるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、支持基板上に駆動検出回路が形成された回路基板を備えるものとして説明したが、支持基板自体に駆動検出回路や配線電極が形成されたものでもよいことは言うまでもない。
また、上記実施形態では、音叉型バイモルフ圧電振動子の一方主面の基台部の駆動兼検出用電極を支持基板の配線電極に導電性材料を用いて接合することで、音叉型バイモルフ圧電振動子の支持と電気的接続を同時に確立するとしたが、音叉型バイモルフ圧電振動子を支持基板に支持した後に、音叉型バイモルフ圧電振動子の駆動兼検出用電極を支持基板の配線電極に配線して電気的接続を確立するようにしてもよい。

次に、本願発明の音叉型バイモルフ圧電振動子１００の一実施形態にかかる製造方法を説明する。
最初に、厚さ方向に分極処理され、表面に金属膜が形成された第１の圧電体基板１１０ａと、厚さ方向に分極処理され、裏面に金属膜が形成された第２の圧電体基板１１０ｂとを用意し、第１の圧電体基板と第２の圧電体基板を分極方向が互いに対向するように貼り合せることで、接合面に中間金属膜１１２が形成され、一方主面（第１の圧電体の表面）に表面金属膜が形成された親基板（図示省略）を生成する。
次に、生成された親基板を所定のピッチで切断して切出ブロック（図示省略）を生成する。
次に、生成された切出ブロックに、音叉型の長手方向に沿って一部を幅方向左右対称に分割する第１のスリット１２０を所定ピッチで形成し、一連の音叉型の脚部１２２ａ、１２２ｂが形成された切出ブロックを生成する。
次に、音叉型の脚部が形成された切出ブロックの一方主面に、長手方向に沿って第２のスリット１３０ａ、１３０ｂを形成し、一方主面に形成されている表面金属膜を分離して駆動兼検出用電極１４０、１４２ａ、１４２ｂを形成する。
最後に、駆動兼検出用電極が形成された切出ブロックの隣接する第１のスリットの略中間を第１スリットと略平行に切断し、音叉型バイモルフ圧電振動子１００を得る。

以上のように、本願発明の製造方法によれば、厚さ方向に分極処理され、表面に金属膜が形成された第１の圧電体基板と、厚さ方向に分極処理され、裏面に金属膜が形成された第２の圧電体基板を、分極方向が互いに対向するように貼り合せることで、接合面に中間金属膜が形成され、一方主面に表面金属膜が形成されたバイモルフ構造の親基板が簡単に生成され、この親基板を用いて接合面に中間金属膜が形成された多数の音叉型バイモルフ圧電振動子を一括生産できる。
また、本願発明の製造方法によれば、親基板から切出された切出ブロックに、第１のスリットを設けることで一連の音叉型の脚部が形成され、一方主面に第２のスリットを設けることで駆動兼検出用電極が形成され、最後に切出ブロックの隣接する第１のスリットの略中間を切断することで、一方主面に駆動兼検出用電極が形成され、他方主面に金属膜が形成されない音叉型バイモルフ圧電振動子を、バックグラインド後に電極を個別に再形成することなく製造でき、生産性が高く、低コストで信頼性の高い音叉型バイモルフ圧電振動子が得られる。

上記実施形態では、表面に金属膜が形成された第１の圧電体基板と裏面に金属膜が形成された第２の圧電体基板を貼り合せることで表面金属膜と中間金属膜が形成された親基板を生成するとして説明したが、表面および裏面に金属膜が形成された第１の圧電体基板と金属膜が形成されない第２の圧電体基板を貼り合せることで表面金属膜と中間金属膜が形成された親基板を生成するようにしてもよい。

また、本願発明の音叉型バイモルフ圧電振動子１５０の一実施形態にかかる製造方法を説明する。
最初に、厚さ方向に分極処理され、表面に金属膜が形成された第１の圧電体基板１１０ａと、厚さ方向に分極処理され、裏面に金属膜が形成された第２の圧電体基板１１０ｂとを用意し、第１の圧電体基板と第２の圧電体基板を分極方向が互いに対向するように貼り合せることで、接合面に中間金属膜１１２が形成され、一方主面（第１の圧電体の表面）に駆動兼検出用電極となる表面金属膜が形成され、他方主面（第２の圧電体の表面）に裏面金属膜が形成された親基板（図示省略）を生成する。
次に、生成された親基板の他方主面から、音叉型圧電振動子の動作時に所定以上の応力が加わる部分の裏面金属膜を除去する。裏面金属膜の除去は、研磨により金属膜を除去してもよく、エッチング等により金属膜を除去してもよい。
次に、生成された親基板を所定のピッチで切断して切出ブロック（図示省略）を生成する。
次に、生成された切出ブロックに、所定ピッチで音叉型の長手方向に沿って一部を幅方向左右対称に分割する第１のスリット１２０を形成し、一連の音叉型の脚部１２２ａ、１２２ｂが形成された切出ブロックを生成する。
次に、音叉型の脚部が形成された切出ブロックの一方主面に、長手方向に沿って表面金属膜が形成された一方の圧電体基板の厚みよりも浅い第２のスリット１３０ａ、１３０ｂを形成し、一方主面に形成されている表面金属膜を分離して駆動兼検出用電極１４０、１４２ａ、１４２ｂを形成する。
最後に、駆動兼検出用電極となる表面金属膜が形成された切出ブロックの隣接する第１のスリット１２０の略中間を第１のスリット１２０と略平行に切断し、音叉型バイモルフ圧電振動子１５０を得る。

以上のように、本願発明の製造方法によれば、厚さ方向に分極処理され、表面および裏面に金属膜が形成された第１の圧電体基板と、厚さ方向に分極処理され、裏面に金属膜が形成された第２の圧電体基板を、分極方向が互いに対向するように貼り合せることで、接合面に中間金属膜が形成され、一方主面に表面金属膜が形成され、他方主面に裏面金属膜が形成されたバイモルフ構造の親基板が簡単に生成され、さらに、生成された親基板の他方主面から、音叉型圧電振動子の動作時に所定以上の応力が加わる部分の裏面金属膜が除去されるので、この親基板を用いて動作時に所定以上の応力が加わる部分の裏面金属膜が除去された多数の音叉型バイモルフ圧電振動子を一括生産できる。
また、本願発明の製造方法によれば、親基板から切出された切出ブロックに、第１のスリットを設けることで一連の音叉型の脚部が形成され、一方主面に第２のスリットを設けることで駆動兼検出用電極が形成され、最後に切出ブロックの隣接する第１のスリットの略中間を切断することで、他方主面の動作時に所定以上の応力が加わらない部分に裏面金属膜が形成された音叉型バイモルフ圧電振動子を、バックグラインド後に電極を個別に再形成することなく製造でき、生産性が高く、低コストで信頼性の高い音叉型バイモルフ圧電振動子が得られる。
なお、前記３種類の製造方法において、圧電体を分極処理する際、圧電体基板の両主面に電極を形成してもよい。また、その圧電体基板の両面の電極のうち不要な電極の削除は圧電体基板を貼り合せる前、もしくは貼り合わせた後のどちらで行っても構わない。さらに、第２のスリット１３０ａ、１３０ｂは、親基板の一方主面に形成された表面金属膜を分離して駆動兼検出用電極１４０、１４２ａ、１４２ｂが形成されればよく、一方の圧電体１１０ａに溝が形成されなくてもよい。

この発明によれば、簡単な構造で離調周波数の温度特性が改善され、安定で精度のよい音叉型バイモルフ圧電振動子が低コストで提供されるので、例えばデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラの手ぶれ防止用の振動ジャイロとして有用である。
尚、本願発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本願発明の効果を奏する限り、各実施形態で述べた構成要素を適宜入れ替えたり、新たな構成要素を追加したり、一部の構成要素を削除したりしてもよいことはいうまでもない。

Claims (12)

1. 分極方向が互いに対向する２つの圧電体を接合して音叉型に形成された音叉型バイモルフ圧電振動子であって、
   前記接合された一方の圧電体の表面（一方主面）には、駆動兼検出用電極が形成され、
   前記接合された２つの圧電体の接合面には、中間金属膜が形成され、
   前記接合された他方の圧電体の表面（他方主面）には、金属膜が形成されていないことを特徴とする、音叉型バイモルフ圧電振動子。
2. 分極方向が互いに対向する２つの圧電体を接合して音叉型に形成された音叉型バイモルフ圧電振動子であって、
   前記接合された一方の圧電体の表面（一方主面）には、駆動兼検出用電極が形成され、
   前記接合された２つの圧電体の接合面には、中間金属膜が形成され、
   前記接合された他方の圧電体の表面（他方主面）には、動作時に所定以上の応力が加わらない部分にのみ裏面金属膜が形成されていることを特徴とする、音叉型バイモルフ圧電振動子。
3. 前記裏面金属膜は、前記形成された音叉型の脚部の先端部と基台部の端部の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の音叉型バイモルフ圧電振動子。
4. 前記接合された２つの圧電体により形成された長尺板状の振動子を長手方向に沿って一部を幅方向左右対称に分割して音叉型の脚部を形成する第１のスリットと、
   前記接合された一方の圧電体の表面（一方主面）に形成された金属膜を長手方向に分離して前記駆動兼検出用電極を形成する第２のスリットとを備えたことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の音叉型バイモルフ圧電振動子。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の音叉型バイモルフ圧電振動子を用いて回転角速度を検出する振動ジャイロモジュールであって、
   前記音叉型バイモルフ圧電振動子を駆動して回転角速度を検出するための駆動検出回路と、前記音叉型バイモルフ圧電振動子の駆動兼検出用電極と接続するための配線電極が形成された支持基板と、
   前記音叉型バイモルフ圧電振動子の振動作動部を支持基板に対して中空に支持する支持手段とを備えたことを特徴とする、振動ジャイロモジュール。
6. 前記支持基板上の配線電極は、前記音叉型バイモルフ圧電振動子の基台部の駆動兼検出用電極に対向して配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の振動ジャイロモジュール。
7. 前記支持手段は、前記音叉型バイモルフ圧電振動子の基台部の駆動兼検出用電極を導電性材料を用いて前記支持基板上の配線電極に接着するものであって、前記音叉型バイモルフ圧電振動子の振動作動部を前記支持基板に対して中空に支持すると同時に、前記駆動兼検出用電極と前記配線電極との電気的接続を確立することを特徴とする、請求項６に記載の振動ジャイロモジュール。
8. 厚さ方向に分極処理され、表面に金属膜が形成された第１の圧電体基板と、厚さ方向に分極処理され、裏面に金属膜が形成された第２の圧電体基板とを、分極方向が対向するように貼り合せ、前記接合された２つの圧電体基板の接合面に中間金属膜が形成され、前記接合された一方の圧電体基板の表面（一方主面）に表面金属膜が形成された親基板を生成する工程と、
   前記生成された親基板を所定のピッチで切断して切出ブロックを生成する工程と、
   前記生成された切出ブロックに音叉型の長手方向に沿って一部を幅方向左右対称に分割する第１のスリットを所定ピッチで形成し、音叉型の脚部を形成する工程と、
   前記音叉型の脚部が形成された切出ブロックの一方主面に、長手方向に沿って前記表面金属膜が形成された一方の圧電体基板の厚みよりも浅い第２のスリットを形成し、前記表面金属膜を分離して駆動兼検出用電極を形成する工程と、
   前記駆動兼検出用電極が形成された切出ブロックの隣接する前記第１のスリットの略中間を前記第１のスリットと略平行に切断する工程とを有することを特徴とする、音叉型バイモルフ圧電振動子の製造方法。
9. 厚さ方向に分極処理され、表面および裏面に金属膜が形成された第１の圧電体基板と、厚さ方向に分極処理された第２の圧電体基板とを、分極方向が対向するように貼り合せ、前記接合された２つの圧電体基板の接合面に中間金属膜が形成され、前記接合された一方の圧電体基板の表面（一方主面）に表面金属膜が形成された親基板を生成する工程と、
   前記生成された親基板を所定のピッチで切断して切出ブロックを生成する工程と、
   前記生成された切出ブロックに音叉型の長手方向に沿って一部を幅方向左右対称に分割する第１のスリットを所定ピッチで形成し、音叉型の脚部を形成する工程と、
   前記音叉型の脚部が形成された切出ブロックの一方主面に、長手方向に沿って前記表面金属膜が形成された一方の圧電体基板の厚みよりも浅い第２のスリットを形成し、前記表面金属膜を分離して駆動兼検出用電極を形成する工程と、
   前記駆動兼検出用電極が形成された切出ブロックの隣接する前記第１のスリットの略中間を前記第１のスリットと略平行に切断する工程とを有することを特徴とする、音叉型バイモルフ圧電振動子の製造方法。
10. 厚さ方向に分極処理され、表面および裏面に金属膜が形成された第１の圧電体基板と、厚さ方向に分極処理され、裏面に金属膜が形成された第２の圧電体基板とを、分極方向が対向するように貼り合わせ、前記接合された２つの圧電体基板の接合面に中間金属膜が形成され、前記接合された一方の圧電体基板の表面（一方主面）に表面金属膜が形成され、前記接合された他方の圧電体基板の表面（他方主面）に裏面金属膜が形成された親基板を生成する工程と、
    前記生成された親基板の他方主面から、動作時に所定以上の応力が加わる部分の裏面金属膜を除去する工程と、
    前記生成された親基板を所定のピッチで切断して切出ブロックを生成する工程と、
    前記生成された切出ブロックに音叉型の長手方向に沿って一部を幅方向左右対称に分割する第１のスリットを所定ピッチで形成し、音叉型の脚部を形成する工程と、
    前記音叉型の脚部が形成された切出ブロックの一方主面に、長手方向に沿って前記表面金属膜が形成された一方の圧電体基板の厚みよりも浅い第２のスリットを形成し、前記表面金属膜を分離して駆動兼検出用電極を形成する工程と、
    前記駆動兼検出用電極が形成された切出ブロックの隣接する前記第１のスリットの略中間を前記第１のスリットと略平行に切断する工程とを有することを特徴とする、音叉型バイモルフ圧電振動子の製造方法。
11. 前記裏面金属膜を除去する工程は、研磨により金属膜を除去することを特徴とする、請求項１０に記載の音叉型バイモルフ圧電振動子の製造方法。
12. 前記裏面金属膜を除去する工程は、エッチングにより金属膜を除去することを特徴とする、請求項１０に記載の音叉型バイモルフ圧電振動子の製造方法。

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