JPH09166441A - Vibrating gyro - Google Patents

Vibrating gyro

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Publication number
JPH09166441A
JPH09166441A JP7327294A JP32729495A JPH09166441A JP H09166441 A JPH09166441 A JP H09166441A JP 7327294 A JP7327294 A JP 7327294A JP 32729495 A JP32729495 A JP 32729495A JP H09166441 A JPH09166441 A JP H09166441A
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JP
Japan
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vibrating body
vibrating
vibration
piezoelectric element
thickness
Prior art date
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Pending
Application number
JP7327294A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kotaro Watase
光太郎 渡瀬
Yoshimutsu Katou
嘉睦 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Publication date
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Priority to JP7327294A priority Critical patent/JPH09166441A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a vibrating gyro in which the vibrating amplitude of a vibrating body is made large and which prevents the damage of a support part by making the thickness in the length direction and that in a direction at a right angle to the length direction of the support part equal to each other and making the thickness in the up-and-down direction of an intermediate part thin. SOLUTION: In a sensor chip 1, a semiconductor substrate is etched and worked anisotropically, a vibrating body 2, a frame part 3 and support parts 4 are constituted integrally, and a piezoelectric element 5 for drive is vapor-deposited and formed in the central part on the surface of the vibrating body 2. At this time, every support part 4 is constituted in such a way that its thickness in the length direction and in a direction at a right angle to the length direction is made equal to each other and that the thickness in the up-and-down direction of an intermediate part excluding a coupling part with reference to the vibrating body 2 and the frame part 3 is made extremely thin. Thereby, the vibrating amplitude in the Z-direction of the vibrating body 2 and that in the Y-axis direction in which the Coriolis force is generated can be made large. In addition, an upper lid and a lower lid in which recessed part is formed in a depth suppressing the displacement of support part 4 are bonded to the chip 1. Thereby, even when an excessive mechanical stress is applied to the vibrating body 2, it is possible to prevent the damage of support part 4 without disturbing its vibration largely.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、振動ジャイロに
関し、特に、半導体基板を異方性エッチングにより加工
して振動体、フレーム部、および振動体とフレーム部と
を連結する支持部より成るセンサチップを具備する振動
ジャイロに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibrating gyro, and more particularly to a sensor chip including a vibrating body, a frame portion, and a supporting portion connecting the vibrating body and the frame portion by processing a semiconductor substrate by anisotropic etching. The present invention relates to a vibration gyro equipped with.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来例を図4および図5を参照して説明
する。図4は半導体により形成される振動ジャイロのセ
ンサチップを説明する図であり、図5は図4のA−A線
の断面を示す図である。図4において、1は半導体基板
を加工することにより構成された振動ジャイロのセンサ
チップを示す。このセンサチップ1は、振動体2、フレ
ーム部3、および振動体2とフレーム部3とを連結する
支持部4より成る。振動体2は、図4においては、その
中間部の2箇所において支持部4により支持されてい
る。支持部4が形成される位置は振動体2の振動の節点
近傍とされる。このセンサチップ1は、半導体基板を異
方性エッチング加工することにより振動体2、フレーム
部3および支持部4を一体に構成される。半導体基板と
しては、例えば、面方位(100)のシリコンウエハが
使用され、そのエッチング面としては(111)面が使
用される。
2. Description of the Related Art A conventional example will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram illustrating a sensor chip of a vibration gyro formed of a semiconductor, and FIG. 5 is a diagram showing a cross section taken along line AA of FIG. In FIG. 4, reference numeral 1 indicates a sensor chip of a vibration gyro configured by processing a semiconductor substrate. The sensor chip 1 includes a vibrating body 2, a frame portion 3, and a support portion 4 connecting the vibrating body 2 and the frame portion 3. In FIG. 4, the vibrating body 2 is supported by the supporting portion 4 at two positions in the middle thereof. The position where the support portion 4 is formed is near the node of vibration of the vibrating body 2. In this sensor chip 1, the vibration body 2, the frame portion 3 and the support portion 4 are integrally formed by anisotropically etching a semiconductor substrate. For example, a silicon wafer having a plane orientation (100) is used as the semiconductor substrate, and a (111) plane is used as the etching surface.

【0003】図5における振動体2の断面形状は6角形
とされているが、この形状は3角形或は5角形とするこ
ともできる。振動体2の上面の中央部には駆動用圧電素
子5が形成される。この駆動用圧電素子5は、ジルコン
チタン酸鉛(PZT)、酸化亜鉛(ZnO)その他の圧
電材料をスパッタリング或は蒸着することにより形成さ
れる。振動体2の両側の斜面の中央部には検出用圧電素
子6aおよび6bが形成される。この検出用圧電素子6
aおよび6bも、駆動用圧電素子5と同様にジルコンチ
タン酸鉛(PZT)、酸化亜鉛(ZnO)その他の圧電
材料をスパッタリング或は蒸着することにより形成され
る。駆動用圧電素子5および検出用圧電素子6が振動体
2表面にスパッタリング或は蒸着形成された後、スパッ
タリング或は蒸着により駆動用圧電素子5の表面全面に
は駆動用圧電素子電極51が形成されると共に、検出用
圧電素子6の表面全面には検出用圧電素子電極61が形
成される。なお、センサチップ1を構成する半導体基板
自体を駆動用圧電素子電極51および検出用圧電素子電
極61の対向電極としている。
The cross-sectional shape of the vibrating body 2 in FIG. 5 is hexagonal, but this shape can also be triangular or pentagonal. A driving piezoelectric element 5 is formed at the center of the upper surface of the vibrating body 2. The driving piezoelectric element 5 is formed by sputtering or vapor-depositing lead zircon titanate (PZT), zinc oxide (ZnO) and other piezoelectric materials. Piezoelectric elements for detection 6a and 6b are formed in the central portions of the slopes on both sides of the vibrating body 2. This detecting piezoelectric element 6
Similarly to the driving piezoelectric element 5, a and 6b are also formed by sputtering or vapor depositing lead zirconate titanate (PZT), zinc oxide (ZnO) and other piezoelectric materials. After the driving piezoelectric element 5 and the detecting piezoelectric element 6 are formed on the surface of the vibrating body 2 by sputtering or vapor deposition, the driving piezoelectric element electrode 51 is formed on the entire surface of the driving piezoelectric element 5 by sputtering or vapor deposition. In addition, the detection piezoelectric element electrode 61 is formed on the entire surface of the detection piezoelectric element 6. The semiconductor substrate itself that constitutes the sensor chip 1 is used as the counter electrode of the driving piezoelectric element electrode 51 and the detecting piezoelectric element electrode 61.

【0004】駆動用圧電素子5の駆動用圧電素子電極5
1と半導体基板との間に駆動信号を印加して駆動用圧電
素子5を駆動すると、駆動用圧電素子5が駆動振動す
る。駆動用圧電素子電極51と半導体基板との間に駆動
信号を印加すると、駆動用圧電素子5はZ軸方向に屈曲
振動する様に構成されている。駆動用圧電素子5がZ軸
方向に屈曲振動することにより振動体2はZ軸方向に力
を受け、振動体2はこれに起因して支持部4を節として
Z軸方向に屈曲振動するに到る。駆動信号は振動体2の
駆動方向に関する固有振動数を有するものとする。駆動
信号源としては自励発振回路を採用することができる。
振動体2が駆動振動すると、振動体2にはこの駆動振動
に対応する歪みが生じ、検出用圧電素子6にはこの歪み
の大きさおよび振動数に対応する電圧出力が発生する。
Driving piezoelectric element electrode 5 of driving piezoelectric element 5
When a drive signal is applied between 1 and the semiconductor substrate to drive the drive piezoelectric element 5, the drive piezoelectric element 5 vibrates and drives. When a drive signal is applied between the drive piezoelectric element electrode 51 and the semiconductor substrate, the drive piezoelectric element 5 is configured to bend and vibrate in the Z-axis direction. When the driving piezoelectric element 5 flexurally vibrates in the Z-axis direction, the vibrating body 2 receives a force in the Z-axis direction. Due to this, the vibrating body 2 flexurally vibrates in the Z-axis direction with the support portion 4 as a node. Arrive The drive signal is assumed to have a natural frequency in the drive direction of the vibrating body 2. A self-excited oscillation circuit can be adopted as the drive signal source.
When the vibrating body 2 is driven and vibrated, a strain corresponding to the driving vibration is generated in the vibrating body 2, and a voltage output corresponding to the magnitude and frequency of the strain is generated in the detection piezoelectric element 6.

【0005】ここで、振動体2がZ軸方向に振動してい
る時に入力軸であるX軸回りの角速度が入力されると、
Y軸方向にコリオリ力が生じて振動体2にはY軸方向の
力が作用する。このコリオリ力により振動体2の振動方
向がずれるところから、検出用圧電素子6の出力電圧は
変化する。この場合、検出用圧電素子6aおよび6bの
内の一方の出力は増加するのに対して、他方の検出用圧
電素子の出力は減少する。何れか一方の検出用圧電素子
6の出力の変化量、或は両者の出力の差動出力の変化量
を測定することにより、入力軸であるX軸回りの入力角
速度を検出することができる。
Here, when the angular velocity about the X axis, which is the input axis, is input while the vibrating body 2 is vibrating in the Z axis direction,
A Coriolis force is generated in the Y-axis direction, and a force in the Y-axis direction acts on the vibrating body 2. The output voltage of the detecting piezoelectric element 6 changes from the position where the vibrating body 2 vibrates due to the Coriolis force. In this case, the output of one of the detection piezoelectric elements 6a and 6b increases, while the output of the other detection piezoelectric element decreases. By measuring the amount of change in the output of either one of the detecting piezoelectric elements 6 or the amount of change in the differential output of both outputs, the input angular velocity about the X axis, which is the input shaft, can be detected.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上の振動ジャイロに
おいて、振動体2はその振動の節点近傍をフレーム部3
に対する取り付け点として支持部4により支持し、振動
体2の振動を抑制することがない構成とされている。し
かし、振動体2の振動の振幅は、一般に、それ程大きい
ものではなく、振動体2を支持する支持部4の断面形状
寸法に依っても影響される。振動ジャイロの従来例にお
いては、支持部4の断面形状は例えば6角形とされ、そ
の厚さはフレーム部3の厚さの1/2程度とされてい
て、これが振動体2の振動を制限して振動を抑制してい
ることが判った。
In the vibrating gyroscope described above, the vibrating body 2 is located near the nodal point of the vibrating frame 3
It is supported by the support portion 4 as an attachment point for the, and does not suppress the vibration of the vibrating body 2. However, the vibration amplitude of the vibrating body 2 is not so large in general, and is also influenced by the cross-sectional shape and size of the support portion 4 that supports the vibrating body 2. In the conventional example of the vibration gyro, the cross-sectional shape of the support portion 4 is, for example, a hexagon, and the thickness thereof is about ½ of the thickness of the frame portion 3, which limits the vibration of the vibrating body 2. It was found that the vibration was suppressed.

【0007】この発明は、振動体2を支持する支持部4
の断面形状寸法を適正に設定して振動体2の振動の振幅
を大きくすると共に、支持部4を損傷することのない振
動ジャイロを提供するものである。
According to the present invention, the supporting portion 4 for supporting the vibrating body 2 is provided.
The vibration gyro is provided in which the amplitude of the vibration of the vibrating body 2 is increased by appropriately setting the cross-sectional shape dimension thereof and the supporting portion 4 is not damaged.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】半導体基板を異方性エッ
チングにより加工して振動体2、フレーム部3、および
振動体とフレーム部とを連結する支持部4より成るセン
サチップ1を具備する振動ジャイロにおいて、支持部4
はその長さ方向と直交する方向の厚さを等しくし、その
振動体2およびフレーム部3に対する結合部41を除く
中間部の上下方向の厚さを極く薄く構成した振動ジャイ
ロを構成した。
A vibration is provided with a sensor chip 1 including a vibrating body 2, a frame portion 3, and a supporting portion 4 connecting the vibrating body and the frame portion by processing a semiconductor substrate by anisotropic etching. Support part 4 in the gyro
Has the same thickness in the direction orthogonal to the longitudinal direction thereof, and the vertical thickness of the intermediate portion excluding the coupling portion 41 to the vibrating body 2 and the frame portion 3 is extremely thin.

【0009】そして、センサチップ1のフレーム部3と
同一形状寸法の板状部材に凹部81或は91を形成する
ことにより枠部82或は92を形成し、凹部81或は9
1の深さは振動体2の振動を妨げることなく、かつ振動
体2に過剰な機械的応力が加わった際に支持部4の変位
を抑制する深さに設定した上蓋8およびこれと同型の下
蓋9をフレーム部3に接合した振動ジャイロを構成し
た。
Then, the frame portion 82 or 92 is formed by forming the concave portion 81 or 91 in the plate member having the same shape and size as the frame portion 3 of the sensor chip 1, and the concave portion 81 or 9 is formed.
The depth of 1 does not hinder the vibration of the vibrating body 2 and is set to a depth that suppresses the displacement of the support portion 4 when an excessive mechanical stress is applied to the vibrating body 2 and the upper lid 8 of the same type as this. A vibration gyro having the lower lid 9 joined to the frame portion 3 was constructed.

【0010】また、支持部4の位置する領域である振動
体2の振動の節点に対応する領域には支持部4の変位を
抑制する凹部が存在するが、振動体2の振動の腹に対応
する領域は打ち抜き貫通部83或は93として振動体2
の振動の抑制を極力少なくした振動ジャイロを構成し
た。
Further, although there is a concave portion for suppressing the displacement of the support portion 4 in the area corresponding to the vibration node of the vibrating body 2 which is the area where the support portion 4 is located, it corresponds to the antinode of the vibration of the vibrating body 2. The area to be cut is the vibrating body 2 as the punching through portion 83 or 93.
A vibration gyro with minimal vibration suppression was constructed.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図を参照
して説明する。図1はこの発明の振動ジャイロのセンサ
チップの斜視図であり、図2は図1のA−A線における
断面図である。1は半導体基板を加工することにより構
成された振動ジャイロのセンサチップを示す。このセン
サチップ1は、振動体2、フレーム部3、および振動体
2とフレーム部3とを連結する支持部4より成る。振動
体2はその中間部の2箇所において支持部4により支持
されている。支持部4が形成される位置は振動体2の振
動の節点近傍とされる。このセンサチップ1は、半導体
基板を異方性エッチング加工することにより振動体2、
フレーム部3および支持部4を一体に構成される。振動
体2の断面形状は6角形とされているが、この形状は3
角形或は5角形とすることもできる。振動体2の上面の
中央部には駆動用圧電素子5が形成される。振動体2の
両側の斜面の中央部には検出用圧電素子6aおよび6b
が形成される。駆動用圧電素子5および検出用圧電素子
6が振動体2表面にスパッタリング或は蒸着形成された
後、スパッタリング或は蒸着により駆動用圧電素子5の
表面全面には駆動用圧電素子電極51が形成されると共
に、検出用圧電素子6の表面全面には検出用圧電素子電
極61が形成される。なお、センサチップ1を構成する
半導体基板自体を駆動用圧電素子電極51および検出用
圧電素子電極61の対向電極としている。ここで、この
センサチップ1の支持部4はその長さ方向と直交する方
向の厚さを等しくし、振動体2およびフレーム部3に対
する結合部41を除く中間部の上下方向の厚さを極く薄
く構成した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a perspective view of a sensor chip of a vibrating gyroscope according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. Reference numeral 1 denotes a sensor chip of a vibration gyro configured by processing a semiconductor substrate. The sensor chip 1 includes a vibrating body 2, a frame portion 3, and a support portion 4 connecting the vibrating body 2 and the frame portion 3. The vibrating body 2 is supported by the supporting portion 4 at two places in the middle thereof. The position where the support portion 4 is formed is near the node of vibration of the vibrating body 2. The sensor chip 1 includes a vibrating body 2, which is obtained by anisotropically etching a semiconductor substrate.
The frame portion 3 and the support portion 4 are integrally configured. The cross-sectional shape of the vibrator 2 is hexagonal, but this shape is 3
It may be a polygon or a pentagon. A driving piezoelectric element 5 is formed at the center of the upper surface of the vibrating body 2. Piezoelectric elements for detection 6a and 6b are provided at the center of the slopes on both sides of the vibrating body 2.
Is formed. After the driving piezoelectric element 5 and the detecting piezoelectric element 6 are formed on the surface of the vibrating body 2 by sputtering or vapor deposition, the driving piezoelectric element electrode 51 is formed on the entire surface of the driving piezoelectric element 5 by sputtering or vapor deposition. In addition, the detection piezoelectric element electrode 61 is formed on the entire surface of the detection piezoelectric element 6. The semiconductor substrate itself that constitutes the sensor chip 1 is used as the counter electrode of the driving piezoelectric element electrode 51 and the detecting piezoelectric element electrode 61. Here, the support portion 4 of the sensor chip 1 has the same thickness in the direction orthogonal to its longitudinal direction, and the vertical thickness of the intermediate portion excluding the coupling portion 41 with respect to the vibrating body 2 and the frame portion 3 is extremely small. I made it thin.

【0012】駆動用圧電素子5の駆動用圧電素子電極5
1と半導体基板との間に駆動信号を印加して駆動用圧電
素子5を駆動すると、駆動用圧電素子5が駆動振動す
る。駆動用圧電素子電極51と半導体基板との間に駆動
信号を印加すると、駆動用圧電素子5はZ軸方向に屈曲
振動する様に構成されている。駆動用圧電素子5がZ軸
方向に屈曲振動することにより振動体2はZ軸方向に力
を受け、振動体2はこれに起因して支持部4を節として
Z軸方向に屈曲振動するに到る。駆動信号源としては自
励発振回路を採用することができる。振動体2が駆動振
動すると、振動体2にはこの駆動振動に対応する歪みが
生じ、検出用圧電素子6にはこの歪みの大きさおよび振
動数に対応する電圧出力が発生する。センサチップ1の
支持部4を上述した通りに長さ方向と直交する方向方向
の厚さを等しくし、振動体2およびフレーム部3に対す
る結合部を除く中間部の上下方向の厚さを極く薄く構成
することにより振動体2のZ軸方向の振動の振幅および
コリオリ力が生ずるY軸方向の振動の振幅を大きくする
ことができる。
Driving piezoelectric element 5 of driving piezoelectric element 5
When a drive signal is applied between 1 and the semiconductor substrate to drive the drive piezoelectric element 5, the drive piezoelectric element 5 vibrates and drives. When a drive signal is applied between the drive piezoelectric element electrode 51 and the semiconductor substrate, the drive piezoelectric element 5 is configured to bend and vibrate in the Z-axis direction. When the driving piezoelectric element 5 flexurally vibrates in the Z-axis direction, the vibrating body 2 receives a force in the Z-axis direction. Due to this, the vibrating body 2 flexurally vibrates in the Z-axis direction with the support portion 4 as a node. Arrive A self-excited oscillation circuit can be adopted as the drive signal source. When the vibrating body 2 is driven and vibrated, a strain corresponding to the driving vibration is generated in the vibrating body 2, and a voltage output corresponding to the magnitude and frequency of the strain is generated in the detection piezoelectric element 6. As described above, the support portion 4 of the sensor chip 1 has the same thickness in the direction orthogonal to the length direction, and the vertical thickness of the intermediate portion excluding the coupling portion to the vibrating body 2 and the frame portion 3 is maximized. With a thin structure, the vibration amplitude of the vibrating body 2 in the Z-axis direction and the vibration amplitude of the Y-axis direction in which the Coriolis force is generated can be increased.

【0013】ここで、振動体2がZ軸方向に振動してい
る時に入力軸であるX軸回りの角速度が入力されると、
Y軸方向にコリオリ力が生じて振動体2にはY軸方向の
力が作用する。このコリオリ力により振動体2の振動方
向がずれるところから、検出用圧電素子6の出力電圧は
変化する。この場合、検出用圧電素子6aおよび6bの
内の一方の出力は増加するのに対して、他方の検出用圧
電素子の出力は減少する。何れか一方の検出用圧電素子
6の出力の変化量、或は両者の出力の差動出力の変化量
を測定することにより、入力軸であるX軸回りの入力角
速度を検出することができる。
When the angular velocity about the X axis, which is the input axis, is input while the vibrating body 2 is vibrating in the Z axis direction,
A Coriolis force is generated in the Y-axis direction, and a force in the Y-axis direction acts on the vibrating body 2. The output voltage of the detecting piezoelectric element 6 changes from the position where the vibrating body 2 vibrates due to the Coriolis force. In this case, the output of one of the detection piezoelectric elements 6a and 6b increases, while the output of the other detection piezoelectric element decreases. By measuring the amount of change in the output of either one of the detecting piezoelectric elements 6 or the amount of change in the differential output of both outputs, the input angular velocity about the X axis, which is the input shaft, can be detected.

【0014】以上の通り、支持部4を上述した通りに長
さ方向と直交する方向方向の厚さを等しくし、振動体2
およびフレーム部3に対する結合部を除く中間部の上下
方向の厚さを極く薄く構成することにより、振動体2の
Z軸方向の振動の振幅およびコリオリ力が生ずるY軸方
向の振動の振幅を大きくすることができて入力角速度の
検出の精度を向上することとなった。しかし、このこと
は、支持部4の機械的強度が従来例と比較して多少弱体
化された上に、支持部4に加わる機械的応力は従来例と
比較して逆に増大し、支持部4が損傷する恐れが増大し
たことを意味する。即ち、振動ジャイロに過大な加速度
が加わると支持部4は大きく変形し、これに起因して破
損するに到る。
As described above, the thickness of the supporting portion 4 is made equal in the direction orthogonal to the length direction as described above, and the vibrating body 2 is provided.
By making the vertical thickness of the intermediate portion excluding the joint portion with respect to the frame portion 3 extremely thin, the vibration amplitude of the vibrating body 2 in the Z-axis direction and the vibration amplitude of the Y-axis direction in which the Coriolis force is generated can be reduced. It is possible to increase the accuracy and improve the accuracy of detecting the input angular velocity. However, this means that the mechanical strength of the supporting portion 4 is weakened to some extent as compared with the conventional example, and the mechanical stress applied to the supporting portion 4 increases conversely as compared with the conventional example. 4 means there is an increased risk of damage. That is, when an excessive acceleration is applied to the vibration gyro, the supporting portion 4 is largely deformed, which causes damage.

【0015】ここで、振動体2に過剰な機械的応力が加
わった際に振動体2の振動を大きく妨げることなしに支
持部4の変位を抑制する上蓋および下蓋をセンサチップ
1に接合する構成を採用する。これを図3を参照して説
明する。図3(a)は上蓋8および下蓋9の内側を示す
平面図である。なお、上蓋8および下蓋9は同形とされ
ている。これらの蓋はセンサチップ1のフレーム部3と
同一形状寸法の板状部材に凹部81或は91を形成する
ことにより枠部82或は92を形成した。凹部81或は
91の深さは振動体2の振動を妨げることなく、かつ振
動体2に過剰な機械的応力が加わった際に支持部4の変
位を抑制する深さに設定される。
Here, an upper lid and a lower lid that suppress the displacement of the support portion 4 are joined to the sensor chip 1 without greatly disturbing the vibration of the vibrating body 2 when an excessive mechanical stress is applied to the vibrating body 2. Adopt a configuration. This will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a plan view showing the inside of the upper lid 8 and the lower lid 9. The upper lid 8 and the lower lid 9 have the same shape. In these lids, a frame portion 82 or 92 is formed by forming a recess 81 or 91 in a plate-shaped member having the same shape and size as the frame portion 3 of the sensor chip 1. The depth of the concave portion 81 or 91 is set to a depth that does not hinder the vibration of the vibrating body 2 and suppresses the displacement of the support portion 4 when an excessive mechanical stress is applied to the vibrating body 2.

【0016】図3(b)は上蓋8および下蓋9他の例の
内側を示す平面図である。なお、この例も上蓋8および
下蓋9は同形とされる。この例の場合、凹部81或は9
1の内の支持部4に対応する領域以外の領域を打ち抜き
貫通部83或は93としている。即ち、支持部4の位置
する領域である振動体2の振動の節点に対応する領域に
は支持部4の変位を抑制する凹部が存在するが、振動体
2の振動の腹に対応する領域は打ち抜き貫通部83或は
93として振動体2の振動の抑制を極力少なくしてい
る。
FIG. 3B is a plan view showing the inside of another example of the upper lid 8 and the lower lid 9. In this example as well, the upper lid 8 and the lower lid 9 have the same shape. In the case of this example, the concave portion 81 or 9
An area other than the area corresponding to the support portion 4 in 1 is used as the punching through portion 83 or 93. That is, although there is a concave portion that suppresses the displacement of the support portion 4 in the area corresponding to the vibration node of the vibrating body 2 that is the area where the support portion 4 is located, the area corresponding to the antinode of the vibration of the vibrating body 2 is The punching through portion 83 or 93 suppresses the vibration of the vibrating body 2 as much as possible.

【0017】図3(c)はセンサチップ1に上蓋8およ
び下蓋9を接合したものの断面を示す図である。
FIG. 3C is a view showing a cross section of the sensor chip 1 to which the upper lid 8 and the lower lid 9 are joined.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上の通りであって、この発明は、半導
体基板の異方性エッチングにより形成された振動体およ
びフレーム部および振動体とフレーム部とを連結する支
持部から構成され、センサチップの支持部をその長さ方
向と直交する方向の厚さを等しくし、振動体およびフレ
ーム部に対する結合部41を除く中間部の上下方向の厚
さを極く薄く構成することにより、振動体のZ軸方向の
振動の振幅およびコリオリ力が生ずるY軸方向の振動の
振幅を大きくすることができる。従って、出力電圧変化
が大きくなり、振動ジャイロの感度が大きくなり、印加
された角速度を精度良く検出することができる。
As described above, the present invention comprises a vibrating body formed by anisotropic etching of a semiconductor substrate, a frame portion, and a supporting portion connecting the vibrating body and the frame portion. Of the vibrating body by making the thickness of the supporting part of the same in the direction orthogonal to the length direction of the vibrating body and the middle part of the vibrating body excluding the coupling part 41 to the frame part to be extremely thin in the vertical direction. It is possible to increase the vibration amplitude in the Z-axis direction and the vibration amplitude in the Y-axis direction in which the Coriolis force is generated. Therefore, the change in the output voltage becomes large, the sensitivity of the vibration gyro becomes large, and the applied angular velocity can be accurately detected.

【0019】更に、振動体2の振動を妨げることなく、
かつ振動体2に過剰な機械的応力が加わった際に支持部
4の変位を抑制する深さに設定した凹部を形成した上蓋
および下蓋をセンサチップに接合する構成を採用するこ
とにより、振動体が大きく振動し支持部が大きく変形し
て破損するという恐れもなくなった。
Further, without disturbing the vibration of the vibrating body 2,
In addition, by adopting a configuration in which the upper and lower lids having the recesses set to a depth that suppresses the displacement of the support portion 4 when excessive mechanical stress is applied to the vibrating body 2 are joined to the sensor chip, There is no longer any fear that the body will vibrate greatly and the supporting part will be greatly deformed and damaged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例の斜視図。FIG. 1 is a perspective view of an embodiment.

【図2】図1のA−A線における断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】実施例の蓋を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a lid of the embodiment.

【図4】実施例の斜視図。FIG. 4 is a perspective view of the embodiment.

【図5】図4のA−A線における断面図。FIG. 5 is a sectional view taken along line AA of FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 センサチップ 2 振動体 3 フレーム部 4 支持部 8 上蓋 81 凹部 82 枠部 9 下蓋 91 凹部 92 枠部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor chip 2 Vibrating body 3 Frame part 4 Support part 8 Upper lid 81 Recessed part 82 Frame part 9 Lower lid 91 Recessed part 92 Frame part

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板を異方性エッチングにより加
工して振動体、フレーム部、および振動体とフレーム部
とを連結する支持部より成るセンサチップを具備する振
動ジャイロにおいて、 支持部はその長さ方向と直交する方向の厚さを等しく
し、その振動体およびフレーム部に対する結合部を除く
中間部の上下方向の厚さを極く薄く構成したことを特徴
とする振動ジャイロ。
1. A vibrating gyroscope comprising a sensor chip including a vibrating body, a frame portion, and a supporting portion connecting the vibrating body and the frame portion by processing a semiconductor substrate by anisotropic etching. A vibrating gyroscope characterized in that the thickness in the direction orthogonal to the vertical direction is made equal, and the thickness in the vertical direction of the intermediate part excluding the connecting part to the vibrating body and the frame part is extremely thin.
【請求項2】 請求項1に記載される振動ジャイロにお
いて、 センサチップのフレーム部と同一形状寸法の板状部材に
凹部を形成することにより枠部を形成し、凹部の深さは
振動体の振動を妨げることなく、かつ振動体に過剰な機
械的応力が加わった際に支持部の変位を抑制する深さに
設定した上蓋および同型の下蓋をフレーム部に接合した
ことを特徴とする振動ジャイロ。
2. The vibrating gyroscope according to claim 1, wherein the frame portion is formed by forming a concave portion in a plate-shaped member having the same shape and size as the frame portion of the sensor chip, and the depth of the concave portion is equal to that of the vibrating body. Vibration that is characterized by joining an upper lid and a lower lid of the same type to the frame, which is set to a depth that does not hinder vibration and that suppresses displacement of the support when excessive mechanical stress is applied to the vibrating body. gyro.
【請求項3】 請求項2に記載される振動ジャイロにお
いて、 支持部の位置する領域である振動体の振動の節点に対応
する領域には支持部の変位を抑制する凹部が存在する
が、振動体の振動の腹に対応する領域は打ち抜き貫通部
として振動体の振動の抑制を極力少なくしたことを特徴
とする振動ジャイロ。
3. The vibrating gyroscope according to claim 2, wherein a region for supporting the displacement of the vibrating body, which is a region where the supporting unit is located, has a recess for suppressing displacement of the supporting unit. The vibration gyro is characterized in that the region corresponding to the antinode of the vibration of the body is a punch-through portion to suppress the vibration of the vibration body as much as possible.
JP7327294A 1995-12-15 1995-12-15 Vibrating gyro Pending JPH09166441A (en)

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