JPH09166442A - 振動ジャイロ - Google Patents

振動ジャイロ

Info

Publication number
JPH09166442A
JPH09166442A JP7327295A JP32729595A JPH09166442A JP H09166442 A JPH09166442 A JP H09166442A JP 7327295 A JP7327295 A JP 7327295A JP 32729595 A JP32729595 A JP 32729595A JP H09166442 A JPH09166442 A JP H09166442A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibrating body
piezoelectric
piezoelectric element
vibrating
detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP7327295A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiyuki Ando
芳之 安藤
Keiichi Mori
恵一 森
Kotaro Watase
光太郎 渡瀬
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Aviation Electronics Industry Ltd filed Critical Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority to JP7327295A priority Critical patent/JPH09166442A/ja
Publication of JPH09166442A publication Critical patent/JPH09166442A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動ジャイロの製造工程数を低減して振動ジ
ャイロの製造コストを低減することができる振動ジャイ
ロを提供する。 【解決手段】 半導体基板を異方性エッチング加工して
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を一体形成したセンサチップ1を
具備する振動ジャイロにおいて、駆動用圧電素子5およ
び検出用圧電素子6の双方を振動体2の上側或は下側の
何れか一方の側に形成した振動ジャイロ。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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において、1は半導体基板により構成された
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。
【0003】図5は図4のA−A線の断面を示す図であ
る。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。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、例えば、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の下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
6a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。
【0004】ここで、図6を参照して駆動用圧電素子お
よび検出用圧電素子の形成の仕方について説明する。図
6(a)を参照するに、振動体2の下面全面および下側
面全面に圧電膜60を被着形成する。図6(b)を参照
するに、振動体2の上面全面および上側面全面に圧電膜
61を被着形成する。ここで、振動体2の全表面に圧電
膜が被着形成されたことになる。
【0005】図6(c)を参照するに、振動体2の下側
面に形成された圧電膜60表面に検出用圧電素子電極8
aおよび検出用圧電素子電極8bを被着形成する。図6
(d)を参照するに、振動体2の上面に形成された圧電
膜61表面に駆動用圧電素子電極7を被着形成する。な
お、圧電素子として動作するところは圧電膜の内の電極
が被着形成された領域であり、従って電極が被着形成さ
れた領域が駆動用圧電素子であり、或は検出用圧電素子
であることになる。
【0006】図7は振動ジャイロの回路構成を示す。駆
動用圧電素子電極7および共通電極9は発振回路10に
接続せしめられる。この発振回路10の発振振動数或は
周波数は振動体2の駆動方向の固有振動数と同一の振動
数の駆動信号を発生する。駆動用圧電素子5にはこの発
振回路10により振動体2の駆動方向の固有振動数と同
一の振動数の駆動信号が印加され、これに起因して振動
体2は支持部4を節としてZ軸方向に屈曲振動せしめら
れる。検出用圧電素子6aおよび検出用圧電素子6b
は、振動体2のZ軸方向の歪みの大きさおよび振動数に
対応する電圧出力を発生する。
【0007】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
を検出回路11により測定して入力軸であるX軸回りの
入力角速度を検出することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上の振動ジャイロ
は、図6を参照して説明された通り、駆動用圧電素子5
と検出用圧電素子6とをセンサチップ1の振動体2に形
成するに際して、圧電膜および電極の形成工程をそれぞ
れ上面側および下面側から2工程づつ必要とされるもの
である。即ち、圧電膜の形成について、振動体2の下面
全面および下側面全面に圧電膜60を被着形成し、次い
で、振動体2の上面全面および上側面全面に圧電膜61
を被着形成する小計2工程を必要とする。そして、電極
の形成について、振動体2の下側面に形成された圧電膜
60表面に検出用圧電素子電極8aおよび検出用圧電素
子電極8bを被着形成し、次いで、振動体2の上面に形
成された圧電膜61表面に駆動用圧電素子電極7を被着
形成する小計2工程を必要とする。駆動用圧電素子5お
よび検出用圧電素子6を形成するのに、合計4工程を必
要とする。
【0009】この発明は、駆動用圧電素子5と検出用圧
電素子6とをセンサチップ1の振動体2に一方の側から
形成して製造工程数を減少した振動ジャイロを提供する
ものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】半導体基板を異方性エッ
チング加工して振動体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を一体形成したセ
ンサチップ1を具備する振動ジャイロにおいて、駆動用
圧電素子5および検出用圧電素子6の双方を振動体2の
上側或は下側の何れか一方の側に形成した振動ジャイロ
を構成した。
【0011】そして、振動体2の断面形状は振動体の上
下方向の対称面を有する断面形状である振動ジャイロを
構成した。また、振動体2の断面形状は6角形、或は5
角形である振動ジャイロを構成した。
【0012】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図1ない
し図3を参照して説明する。図1において、1は半導体
基板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1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を一体に構成されている。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。
【0013】図2は図1のA−A線の断面を示す図であ
る。図2における振動体2の断面形状は6角形とされて
いるが、これは5角形その他の形状とすることもでき
る。そして、振動体2は、これを上側或いは下側の何れ
か一方の側から視て、少なくとも、視線と直交する面お
よびこの面に接続すると共にXZ軸を共有する面を対称
面とする2面を有するものであることを必要とする。振
動体2の断面形状は振動体の上下方向であるZ軸方向の
対称面を有する6角形、5角形の場合、圧電膜および電
極薄膜を被着形成するに際して好適な形状であるし、振
動ジャイロの検出感度を向上する点から観ても好適な形
状である。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、振動体2の上側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。
【0014】ここで、図3を参照してこの発明による駆
動用圧電素子および検出用圧電素子の形成の仕方につい
て説明する。図3(a)を参照するに、振動体2の上側
から振動体2に対してジルコンチタン酸鉛(PZT)、
酸化亜鉛(ZnO)その他の圧電材料を直接にスパッタ
リング或は蒸着することにより、振動体2の上面全面に
圧電膜61を被着形成する。
【0015】図3(b)を参照するに、振動体2の上側
から振動体2に対して金属電極材料を振動体2の上面の
中央部の圧電膜61表面にスパッタリング或は蒸着して
駆動用圧電素子電極7を被着形成することにより、駆動
用圧電素子5を構成する。検出用圧電素子6aおよび検
出用圧電素子6bも、駆動用圧電素子5と同様に、振動
体2の上側から振動体2に対して金属電極材料を振動体
2の上側斜面の中央部の圧電膜61表面にスパッタリン
グ或は蒸着して検出用圧電素子電極8を被着形成するこ
とにより構成する。
【0016】以上の通りの製造工程数は、振動体2の上
側から実施される圧電膜の形成の1工程、および同様に
振動体2の上側から実施される圧電素子電極の形成の1
工程の合計2工程である。ところで、この振動ジャイロ
の回路構成は、検出用圧電素子6が振動体2の下側斜面
ではなくして上側斜面に形成されているところを除い
て、先に説明された図7に示される回路構成と異なると
ころはない。駆動用圧電素子5、検出用圧電素子6aお
よび検出用圧電素子6bは、それぞれ、半導体基板より
成る振動体2に被着形成せしめられて電気的機械的に結
合しており、これら結合面を各圧電素子の下側電極とし
ている。センサチップ1は一体形成されているので、フ
レーム部3に1個の電極を形成してこれを下側電極を電
気回路に接続する共通電極9としている。駆動用圧電素
子電極7および共通電極9は発振回路10に接続せしめ
られる。この発振回路10の発振振動数或は周波数は振
動体2の駆動方向の固有振動数と同一の振動数の駆動信
号を発生する。駆動用圧電素子5にはこの発振回路10
により振動体2の駆動方向の固有振動数と同一の振動数
の駆動信号が印加され、これに起因して振動体2は支持
部4を節としてZ軸方向に屈曲振動せしめらる。検出用
圧電素子6aおよび検出用圧電素子6bは、振動体2の
Z軸方向の歪みの大きさおよび振動数に対応する電圧出
力を発生する。
【0017】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
を検出回路11により測定して入力軸であるX軸回りの
入力角速度を検出することができる。
【0018】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明による振
動ジャイロの製造工程数は、振動体の一方の側である上
側から実施される圧電膜の形成の1工程、および同様に
振動体の上側から実施される圧電素子電極の形成の1工
程の合計2工程であり、従来例における4工程と比較し
て半減している。これにより振動ジャイロの製造コスト
を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の斜視図。
【図2】図1のA−A線における断面図。
【図3】実施例の製造工程を説明する図。
【図4】従来例の斜視図。
【図5】図4のA−A線における断面図。
【図6】製造工程の従来例を説明する図。
【図7】振動ジャイロの回路構成を説明する図。
【符号の説明】
1 センサチップ 2 振動体 3 フレーム部 4 支持部 5 駆動用圧電素子 6a 検出用圧電素子 6b 検出用圧電素子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板を異方性エッチング加工して
    振動体、フレーム部および振動体とフレーム部とを連結
    する支持部を一体形成したセンサチップを具備する振動
    ジャイロにおいて、 駆動用圧電素子および検出用圧電素子の双方を振動体の
    上側或は下側の何れか一方の側に形成したことを特徴と
    する振動ジャイロ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載される振動ジャイロにお
    いて、 振動体の断面形状は振動体の上下方向の対称面を有する
    断面形状であることを特徴とする振動ジャイロ。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載される振動ジャイロにお
    いて、 振動体の断面形状は6角形或は5角形であることを特徴
    とする振動ジャイロ。
JP7327295A 1995-12-15 1995-12-15 振動ジャイロ Withdrawn JPH09166442A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7327295A JPH09166442A (ja) 1995-12-15 1995-12-15 振動ジャイロ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7327295A JPH09166442A (ja) 1995-12-15 1995-12-15 振動ジャイロ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09166442A true JPH09166442A (ja) 1997-06-24

Family

ID=18197540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7327295A Withdrawn JPH09166442A (ja) 1995-12-15 1995-12-15 振動ジャイロ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09166442A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006234443A (ja) * 2005-02-22 2006-09-07 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 圧電振動型慣性センサ及びその製造方法
JP2010187196A (ja) * 2009-02-12 2010-08-26 Epson Toyocom Corp 振動片、振動片の製造方法および振動子

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006234443A (ja) * 2005-02-22 2006-09-07 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 圧電振動型慣性センサ及びその製造方法
JP4599510B2 (ja) * 2005-02-22 2010-12-15 独立行政法人産業技術総合研究所 圧電振動型慣性センサ及びその製造方法
JP2010187196A (ja) * 2009-02-12 2010-08-26 Epson Toyocom Corp 振動片、振動片の製造方法および振動子

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6539804B1 (en) Two-axis yaw rate sensor
US7188525B2 (en) Angular velocity sensor
US5796000A (en) Vibration angular-velocity sensor and process for producing it
WO2002018875A1 (fr) Capteur de vitesse angulaire
JPH1089968A (ja) 角速度センサ
JPH0634649A (ja) 角速度センサー
US8065914B2 (en) Vibration gyro
JPH10318759A (ja) モノリシック振動ビーム角速度センサ
JPH063455B2 (ja) 振動ジャイロ
JPH0791958A (ja) 角速度センサ
JP3212804B2 (ja) 角速度センサおよび角速度検出装置
JP2001208546A (ja) 角速度センサ
JP3494096B2 (ja) 振動ジャイロ
JPH09166442A (ja) 振動ジャイロ
WO2001036910A1 (en) Angular speed sensor
JP2531021B2 (ja) 振動子
JP3355998B2 (ja) 振動ジャイロ
JPH07113643A (ja) 圧電振動角速度計
JPH08233582A (ja) 振動ジャイロ
JP2000055668A (ja) 角速度検出センサ
JPH10239065A (ja) 振動ジャイロ
JPH09166443A (ja) 振動ジャイロ
JP3230331B2 (ja) 角速度センサ
JP2536151B2 (ja) 振動ジャイロ
JPH05322579A (ja) ジャイロ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20030304