JPH0914966A

JPH0914966A - 振動ジャイロ

Info

Publication number: JPH0914966A
Application number: JP7159530A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Ebara; 和博江原; Katsumi Fujimoto; 克己藤本; Koji Nishiyama; 浩司西山; Makoto Tabuchi; 誠田渕; Hirobumi Tanaka; 博文田中
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-06-26
Filing date: 1995-06-26
Publication date: 1997-01-17
Also published as: EP0751375A2; DE69616169D1; EP0751375B1; KR100194293B1; KR970002265A; DE69616169T2; EP0751375A3

Abstract

(57)【要約】【目的】取付基板の振動を吸収するための緩衝材が不
要な振動ジャイロを提供する。【構成】振動ジャイロ１において、振動子２は支持ピ
ン６、６を介して取付基板７に取り付けられる。そし
て、取付基板７と回路基板１３とが、支持部材１２を介
して接合されることによって、両基板７、１３間に空隙
１７が形成される。また、支持部材１２は導電性を有
し、支持部材１２を介して、取付基板７の切り欠き９ａ
乃至９ｄに設けられた接続電極１０ａ乃至１０ｄが回路
基板１３に電気的に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転角速度を検知する
ことによって移動体の位置を検出し、適切な誘導を行う
ナビゲーションシステム、または手ぶれ等の外的振動に
よる回転角速度を検知し、適切な制振を行う手ぶれ防止
装置等の除振システム等に応用できる振動ジャイロに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の振動ジャイロの構成を、図７、図
８を用いて説明する。図面において、３１は振動ジャイ
ロであり、振動子３２を含む。振動子３２は、例えば、
エリンバ等の恒弾性金属材料や、石英、ガラス、水晶、
セラミック等の、一般に機械的振動を生ずる材料を正三
角柱状に成形してなり、隣り合う二つの側面に駆動用お
よび検出用の圧電素子３３、３４が、接着等の手段によ
って設けられ、他の側面に帰還用の圧電素子３５が、同
じく接着等の手段によって設けられる。そして、振動子
３２のノード点付近であって、かつ圧電素子３３、３４
間に位置する稜線上に、金属等の線材からなりコ字状を
なす支持ピン３６、３６の各中間部が、溶接等の手段に
より固着される。また、支持ピン３６、３６の各両端
は、取付基板３７、３７の挿通孔（図示せず）に挿通さ
れ、半田等で固着される。こうして、振動子３２が取付
基板３７、３７上に支持固定される。ここで、取付基板
３７、３７は、例えばガラスエポキシを略矩形状に成形
してなり、導体部（図示せず）を有するものである。こ
のうち、一方の取付基板３７上の導体部には、振動子３
２上の圧電素子３３乃至３５が、リード線３８を介して
電気的に接続されるとともに、リードフレーム３９の各
一端が接続固定される。さらに、取付基板３７、３７
は、緩衝材４０、４０を挟み込んで、ベース４１上に接
着固定される。このうち、緩衝材４０、４０は、例えば
ブチルゴム等のゴムまたはウレタン等の合成樹脂を用
い、それぞれの気泡が互いにつながらないように発泡さ
せる、いわゆる独立発泡によって、内部に多数の微小な
空隙が形成され、それにより弾性を有する部材を、略矩
形状に成形してなるものである。また、ベース４１は、
例えばニッケル等の金属を略矩形状に成形し、長手方向
の両端の中央部に、緩衝材４０、４０が配置される面に
相対する方向（図面上の下方）に延びる挿通片４１ａ、
４１ａを設けるとともに、幅方向の両端を緩衝材４０、
４０が配置される面と同じ方向（図面上の上方）に折り
曲げることによって、保持片４１ｂ、４１ｂを形成して
なる。そして、保持片４１ｂ、４１ｂは、ベース４１上
に接着固定される取付基板３７および緩衝材４０を側面
から挟持する。

【０００３】さらに、ベース４１は回路基板４２上に接
着固定される。回路基板４２は、例えばガラスエポキシ
を略矩形状に成形してなり、振動子３２に駆動信号を印
加するための発振回路（図示せず）と、振動子３２が回
転する際の回転角速度を検出するための検出回路（図示
せず）とを有する。また、回路基板４２の長手方向の一
端近傍には、リードフレーム３９に対応する挿通孔４２
ａが形成され、回路基板４２の長手方向の他端近傍に
は、挿通孔４２ａおよびスルーホール４２ｂが形成され
ており、ベース４１の挿通片４１ａが挿通孔４２ａに挿
通され、半田等で固着される。また、リードフレーム３
９の各他端がスルーホール４２ｂに挿通され、半田等で
固着されることによって、振動子３２上の圧電素子３３
乃至３５と、回路基板４２上の発振回路および検出回路
とが、電気的に接続される。

【０００４】このように、振動ジャイロ３１において
は、取付基板３７、３７とベース４１との間に介在する
緩衝材４０、４０が振動を吸収するので、振動子３２か
ら取付基板３７、３７に伝播した振動が、ベース４１お
よび回路基板４２に伝播することが抑制されるととも
に、振動ジャイロ３１の外部からの振動の伝播も抑制さ
れる。したがって、ノイズや誤動作を防止することがで
きる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、振動ジャイ
ロ３１においては、共振周波数を調整するために行う振
動子３２のトリミングにおいて発生する削り屑、ならび
に、半田付けにおいて発生する半田屑およびフラックス
を取り除くために洗浄する際、取付基板３７と回路基板
４２との間に介在する緩衝材４０、４０が、独立発泡に
よって内部に空隙が形成された材料からなるため、水分
を吸収して膨張し、厚み寸法が大きくなり、結果として
振動ジャイロ３１全体の寸法がばらつく恐れがあった。

【０００６】そこで、本発明においては、取付基板の振
動を吸収するための緩衝材が不要な振動ジャイロを提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明にかかる振動ジャイロにおいては、圧電素子
を備える柱状の振動子と、該振動子のノード点付近に取
り付けられる支持ピンと、該支持ピンによって、前記振
動子が支持固定される取付基板と、前記振動子および前
記圧電素子に電気的に接続される回路基板とを備える振
動ジャイロにおいて、前記取付基板に接続電極を設け、
前記取付基板と前記回路基板とを、支持部材を介在させ
ることにより空隙を設けて接合し、前記振動子および前
記圧電素子と、前記回路基板とを、前記接続電極を介し
て電気的に接続したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明にかかる振動ジャイロによれば、取付基
板と回路基板とが、支持部材を介して接合され、両基板
間に空隙が形成される。すなわち、回路基板は取付基板
に直接接触しておらず、振動子の振動に伴って取付基板
が振動する際にも、取付基板の振動が回路基板に伝播す
ることが抑制されるとともに、振動ジャイロの外部から
の振動の伝播も抑制される。したがって、ノイズや誤動
作を防止することができる。このように、取付基板から
回路基板への振動の伝播抑制が空隙によってなされるこ
とから、従来用いられていた緩衝材が不要であり、振動
ジャイロを洗浄する際、水分を吸収して膨張する部材
（緩衝材）がなく、振動ジャイロの寸法がばらつく恐れ
がない。

【０００９】

【実施例】本発明にかかる振動ジャイロの実施例を、図
１乃至図４を用いて説明する。図面において、１は振動
ジャイロであり、振動子２を備える。振動子２は、例え
ば、エリンバ等の恒弾性金属材料や、石英、ガラス、水
晶、セラミック等の、機械的振動を生ずる材料を断面が
正三角形の柱状に成形してなり、隣り合う二つの側面に
駆動用および検出用の圧電素子３、４が、例えば接着等
の手段により設けられ、他の側面に帰還用の圧電素子５
が、同じく接着等の手段により設けられる。

【００１０】このような振動子２は、支持ピン６、６に
よって取付基板７上に支持固定される。ここで、支持ピ
ン６、６は、例えばタングステン等の恒弾性金属の線材
をコ字状に成形してなるものであり、取付基板７は、例
えばガラスエポキシからなり、略矩形状をなし、一方主
面上に挿通孔８を備えるものである。そして、支持ピン
６、６の各中間部が、振動子２のノード点付近であっ
て、かつ圧電素子３、４間に位置する稜線上に固着さ
れ、支持ピン６、６の各両端が、挿通孔８に挿通され、
半田等により固着される。こうして、振動子２が取付基
板７上に支持固定される。

【００１１】また、取付基板７の縁部には、互いに対向
して半円状の切り欠き９ａおよび９ｂ、９ｃおよび９ｄ
が設けられ、切り欠き９ａ乃至９ｄの内周面に導体２５
が付与されることによって、接続電極１０ａ乃至１０ｄ
が形成される。このうち、接続電極１０ａ乃至１０ｃ
は、取付基板７の一方主面上において、切り欠き９ａ乃
至９ｃの周縁から、取付基板７の縁部に沿う部分に延在
しており、一方、接続電極１０ｄは、切り欠き９の周縁
から挿通孔８の周縁まで延在している。

【００１２】このような構成の取付基板７は、例えば次
のように製造される。図５を参照して説明する。

【００１３】まず、ガラスエポキシ等を矩形状に成形し
てなるマザー基板２１が準備される。次に、マザー基板
２１上の切断線２２、２３によって区画される個々の取
付基板７となる部分に、それぞれ挿通孔８およびスルー
ホール２４を形成する。このとき、スルーホール２４
は、開口部が切断線２３上に位置するように形成され
る。そして、スルーホール２４の内周面および開口部周
縁、ならびに切断線２３に沿う部分に、導体２５を塗布
する。このとき、個々の取付基板７の接続電極１０ｄと
なる導体２５は、挿通孔８まで延在させる。

【００１４】次に、切断線２２、２３に沿って、マザー
基板２１を切断、分割することにより、複数の取付基板
７が得られる。このとき、スルーホール２４が分断され
ることによって、個々の取付基板７における半円形の切
り欠き９ａ乃至９ｄが形成されるとともに、切り欠き９
ａ乃至９ｄの内周面に露出した導体２５が、接続電極１
０ａ乃至１０ｄとなる。こうして、接続電極１０ａ乃至
１０ｄを有する複数の取付基板７が得られる。

【００１５】また、振動子２上の圧電素子３および接続
電極１０ａ、圧電素子４および接続電極１０ｂ、ならび
に、圧電素子５および接続電極１０ｃが、それぞれリー
ド線１１を介して電気的に接続され、振動子２および接
続電極１０ｄが、支持ピン６を介して電気的に接続され
る。

【００１６】一方、取付基板７の他方主面には、四つの
支持部材１２が形成される。支持部材１２は、切り欠き
９ａ乃至９ｄの内周面に設けた接続電極１０ａ乃至１０
ｄに連続して施された金属の厚メッキからなるものであ
り、厚み寸法は例えば０．０５ｍｍである。

【００１７】さらに、取付基板７は回路基板１３に接合
される。回路基板１３は、例えばガラスエポキシを略矩
形状に成形してなり、一方主面に導体部（図示せず）を
備え、他方主面に集積回路１４を備える。集積回路１４
は、図６に示すように、振動子２を駆動、振動させるた
めの発振回路１５、および振動子２の変位を検出するた
めの検出回路１６を内蔵する。

【００１８】そして、取付基板７と回路基板１３とは、
支持部材１２が回路基板１３の導体部に半田等によって
接続固定され、支持部材１２が介在することによって両
基板７、１３間に、例えば０．０５ｍｍの厚さの空隙１
７が形成されて接合される。このとき、接続電極１０ａ
乃至１０ｄと回路基板１３とが、支持部材１２を介して
電気的に接続される。すなわち、振動子２および圧電素
子３乃至５と、回路基板１３とが電気的に接続される。
さらに詳述すると、振動子２が接地されるとともに、圧
電素子５が発振回路１５の入力端に接続され、圧電素子
３、４が発振回路１５の出力端および検出回路１６の入
力端に接続される。

【００１９】ここで、発振回路１５によって、圧電素子
５に駆動信号を印加すると、振動子２は、圧電素子５の
形成面に直交する方向に屈曲振動し、圧電素子３、４か
ら同じ信号が出力される。また、振動子２が中心軸１８
を中心に回転すると、回転角速度に応じたコリオリ力の
作用により、振動子２の屈曲振動の方向が変わる。この
とき、圧電素子３、４からは互いに異なる信号が出力さ
れ、これら出力信号の差の値をもとに回転角速度が検出
される。

【００２０】このように構成される振動ジャイロ１にお
いては、取付基板７と回路基板１３とが、支持部材１２
を介して接合され、両基板７、１３間に空隙１７が形成
される。すなわち、回路基板１３は取付基板７に直接接
触しておらず、振動子２の振動に伴って取付基板７が振
動する際にも、取付基板７の振動が回路基板１３に伝播
することが抑制されるとともに、振動ジャイロ１の外部
からの振動の伝播も抑制される。したがって、ノイズや
誤動作を防止することができる。このように、取付基板
７から回路基板１３への振動の伝播抑制が空隙１７によ
ってなされることから、従来用いられていた緩衝材が不
要となり、振動ジャイロを洗浄する際、水分を吸収して
膨張する部材（緩衝材）がなく、振動ジャイロの寸法が
ばらつく恐れがない。

【００２１】また、振動ジャイロ１を構成する取付基板
７は、マザー基板２１に設けたスルーホール２４に導体
２５を付与し、スルーホール２４を分断する切断線２
２、２３に沿って、マザー基板２１を切断、分割するこ
とによって、容易に多数得ることができる。

【００２２】さらに、振動ジャイロ１においては、振動
子２の共振周波数を調整する際、接続電極１０ａ乃至１
０ｄに測定器の端子を電気的に接続することにより、容
易に共振周波数を測定し、調整することができる。

【００２３】なお、本実施例においては、断面が正三角
形である柱状の振動子を用いる場合について説明した
が、断面が四角形等の他の形状で、柱状の振動子を備え
る振動ジャイロにも、本発明を適用することができる。

【００２４】また、本実施例においては、支持部材が金
属の厚メッキからなる場合について説明したが、半田バ
ンプまたは金属スペーサ等の導電材からなる支持部材を
備える振動ジャイロも本発明に含まれる。また、取付基
板と回路基板とを導電性接着材を用いて接合し、この導
電性接着材を支持部材として両基板間に空隙を設けてな
る振動ジャイロも、本発明に含まれる。加えて、支持部
材が絶縁体からなり、接続電極と回路基板との接続が、
例えばリード線等の他の部材によってなされる振動ジャ
イロも、本発明に含まれる。

【００２５】さらに、本実施例においては、四つの支持
部材を用いる場合について説明したが、三つまたは五つ
以上の支持部材を介して、取付基板と回路基板とを接合
してなる振動ジャイロも、本発明に含まれる。

【００２６】加えて、本実施例においては、接続電極
が、取付基板の切り欠きに導体を塗布してなる場合につ
いて説明したが、切り欠きに導体を充填することにより
接続電極を形成した振動ジャイロも、本発明に含まれ
る。この場合、取付基板を供給するマザー基板に形成し
たスルーホールに導体を充填し、スルーホールを分断す
ることにより、切り欠きに充填された導体が露出し、個
々の取付基板の接続電極が形成される。また、切り欠き
を形成することなく、例えば、マザー基板または取付基
板の縁部に導体を塗布することによって、接続電極を形
成してなる振動ジャイロも、本発明に含まれる。

【００２７】さらにまた、本実施例においては、接続電
極が取付基板の主面上に延在する場合について説明した
が、取付基板の縁部または切り欠きにのみ、接続電極を
備える振動ジャイロも本発明に含まれる。

【００２８】

【発明の効果】本発明にかかる振動ジャイロによれば、
取付基板と回路基板とが、支持部材を介して接合され、
両基板間に空隙が形成される。すなわち、回路基板は取
付基板に直接接触しておらず、振動子の振動に伴って取
付基板が振動する際にも、取付基板の振動が回路基板に
伝播することが抑制されるとともに、振動ジャイロの外
部からの振動の伝播も抑制される。したがって、ノイズ
や誤動作を防止することができる。このように、取付基
板から回路基板への振動の伝播抑制が空隙によってなさ
れることから、従来用いられていた緩衝材が不要であ
り、振動ジャイロを洗浄する際、水分を吸収して膨張す
る部材（緩衝材）がなく、振動ジャイロの寸法がばらつ
く恐れがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる振動ジャイロを示す組
立分解斜視図である。

【図２】本発明の実施例にかかる振動ジャイロを示す側
面図である。

【図３】図１、図２の振動ジャイロを構成する振動子を
示す側面図である。

【図４】図１、図２の振動ジャイロを構成する取付基板
を示す平面図である。

【図５】図４の取付基板の製造工程の斜視図であり、
（ａ）はマザー基板にスルーホールを形成した状態を示
し、（ｂ）は（ａ）のマザー基板を切断、分割した状態
を拡大して示す。

【図６】本発明の実施例にかかる振動ジャイロの回路図
である。

【図７】従来の振動ジャイロを示す斜視図である。

【図８】従来の振動ジャイロを構成する振動子を示す側
面図である。

【符号の説明】１振動ジャイロ２振動子３、４、５圧電素子６、６支持ピン７取付基板１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ接続電極１２支持部材１３回路基板１７空隙

フロントページの続き (72)発明者田渕誠京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内 (72)発明者田中博文京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子を備える柱状の振動子と、該振動子のノード点付近に取り付けられる支持ピンと、該支持ピンによって、前記振動子が支持固定される取付
基板と、前記振動子および前記圧電素子に電気的に接続される回
路基板とを備える振動ジャイロにおいて、前記取付基板に接続電極を設け、前記取付基板と前記回路基板とを、支持部材を介在させ
ることにより空隙を設けて接合し、前記振動子および前記圧電素子と、前記回路基板とを、
前記接続電極を介して電気的に接続したことを特徴とす
る振動ジャイロ。