JPH10163780A - 圧電単結晶からなる振動子の製造方法 - Google Patents
圧電単結晶からなる振動子の製造方法Info
- Publication number
- JPH10163780A JPH10163780A JP32393596A JP32393596A JPH10163780A JP H10163780 A JPH10163780 A JP H10163780A JP 32393596 A JP32393596 A JP 32393596A JP 32393596 A JP32393596 A JP 32393596A JP H10163780 A JPH10163780 A JP H10163780A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- single crystal
- piezoelectric single
- base material
- vibration
- 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- Withdrawn
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】圧電単結晶の母材から振動子を形成するのに際
して、振動子の外形の加工精度を向上させうるような新
たな加工方法を提供することである。 【解決手段】圧電単結晶からなる振動子の製造方法であ
って、圧電単結晶からなる母材に対してレーザー光を照
射し、光化学的な反応によって前記母材の分子を解離お
よび蒸発させ、母材を振動子の形態に合わせて除去加工
することによって、振動子を形成する。好ましくは、振
動子が回転角速度センサ用の振動子であり、振動子の駆
動振動と検出振動とが所定平面内で行われるものであ
り、圧電単結晶が、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル
酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固
溶体およびランガサイトからなる群より選ばれる。
して、振動子の外形の加工精度を向上させうるような新
たな加工方法を提供することである。 【解決手段】圧電単結晶からなる振動子の製造方法であ
って、圧電単結晶からなる母材に対してレーザー光を照
射し、光化学的な反応によって前記母材の分子を解離お
よび蒸発させ、母材を振動子の形態に合わせて除去加工
することによって、振動子を形成する。好ましくは、振
動子が回転角速度センサ用の振動子であり、振動子の駆
動振動と検出振動とが所定平面内で行われるものであ
り、圧電単結晶が、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル
酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固
溶体およびランガサイトからなる群より選ばれる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電単結晶からな
る振動子の製造方法に関するものである。
る振動子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】回転系内の回転角速度を検出するための
角速度センサとして、圧電体を用いた振動型ジャイロス
コープが、航空機や船舶、宇宙衛星などの位置の確認用
として利用されてきた。最近では、民生用の分野として
カーナビゲーションや、ＶＴＲやスチルカメラの手振れ
の検出などに使用されている。
角速度センサとして、圧電体を用いた振動型ジャイロス
コープが、航空機や船舶、宇宙衛星などの位置の確認用
として利用されてきた。最近では、民生用の分野として
カーナビゲーションや、ＶＴＲやスチルカメラの手振れ
の検出などに使用されている。
【０００３】このような圧電振動型ジャイロスコープ
は、振動している物体に角速度が加わると、その振動と
直角方向にコリオリ力が生じることを利用している。そ
して、その原理は力学的モデルで解析される（例えば、
「弾性波素子技術ハンドブック」、オーム社、第４９１
〜４９７頁）。そして、圧電型振動ジャイロスコープと
しては、これまでに種々のものが提案されている。例え
ば、スペリー音叉型ジャイロスコープ、ワトソン音叉型
ジャイロスコープ、正三角柱型音片ジャイロスコープ、
円筒型音片ジャイロスコープ等が知られている。
は、振動している物体に角速度が加わると、その振動と
直角方向にコリオリ力が生じることを利用している。そ
して、その原理は力学的モデルで解析される（例えば、
「弾性波素子技術ハンドブック」、オーム社、第４９１
〜４９７頁）。そして、圧電型振動ジャイロスコープと
しては、これまでに種々のものが提案されている。例え
ば、スペリー音叉型ジャイロスコープ、ワトソン音叉型
ジャイロスコープ、正三角柱型音片ジャイロスコープ、
円筒型音片ジャイロスコープ等が知られている。
【０００４】圧電振動型ジャイロスコープについては、
「圧電形振動ジャイロスコープ角速度センサ」（電子情
報通信学会論文誌 Ｃ−Ｉ、Ｖｏｌ．Ｊ７８−Ｃ−Ｉ
Ｎｏ．１１ 第５４７〜５５６頁、１９９５年１１月発
行）にまとめられている。また、いわゆる音叉型の圧電
振動子は、例えば特開平８−１１４４５７号公報に記載
されている。
「圧電形振動ジャイロスコープ角速度センサ」（電子情
報通信学会論文誌 Ｃ−Ｉ、Ｖｏｌ．Ｊ７８−Ｃ−Ｉ
Ｎｏ．１１ 第５４７〜５５６頁、１９９５年１１月発
行）にまとめられている。また、いわゆる音叉型の圧電
振動子は、例えば特開平８−１１４４５７号公報に記載
されている。
【０００５】しかし、圧電振動子を使用した振動型ジャ
イロスコープを更に新たな用途に展開するためには、そ
の量産技術が最も重要である。しかし、圧電単結晶から
なる振動子を、十分な精度を確保しつつ量産すること
は、極めて困難であった。現在、単結晶の加工方法とし
ては、エッチング加工が通常である。また、特開平８−
７８９８５号公報においては、圧電共振子をレーザービ
ームの照射によって形成する方法が提案されている。
イロスコープを更に新たな用途に展開するためには、そ
の量産技術が最も重要である。しかし、圧電単結晶から
なる振動子を、十分な精度を確保しつつ量産すること
は、極めて困難であった。現在、単結晶の加工方法とし
ては、エッチング加工が通常である。また、特開平８−
７８９８５号公報においては、圧電共振子をレーザービ
ームの照射によって形成する方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】エッチングによって単
結晶母材を加工する場合には、加工断面の形状が、単結
晶母材の表側と裏側とで非対称になり、加工精度が低い
という問題がある。このようにエッチング面の形状が母
材の表側と裏側とで非対称になると、これによってシミ
ュレーション値とは異なる不必要な振動モードが発生
し、ノイズ信号の増大の原因となる。
結晶母材を加工する場合には、加工断面の形状が、単結
晶母材の表側と裏側とで非対称になり、加工精度が低い
という問題がある。このようにエッチング面の形状が母
材の表側と裏側とで非対称になると、これによってシミ
ュレーション値とは異なる不必要な振動モードが発生
し、ノイズ信号の増大の原因となる。
【０００７】また、特開平８−７８９８５号公報におい
ては、振動電極を設けた圧電体板に、レンズ等の集光手
段によって集光されたレーザービームを操作しながら照
射し、これによって、端面が傾斜面である圧電共振子を
切り出すことを提案している。圧電体の種類としてはＰ
ＺＴ、水晶、ＬｉＴａＯ3 が例示されており、レーザー
ビームの種類としてはヘリウム・ネオンレーザー、ＣＯ
2 レーザー、アルゴンレーザー、クリプトンイオンレー
ザー、キセノンレーザー等のガスレーザー、ルビーレー
ザー、ＹＡＧレーザー等の固体レーザーが挙げられてい
る。具体的には、板厚１．５ｍｍのマザーボードに、４
ワットの強度のＹＡＧレーザーを照射している。
ては、振動電極を設けた圧電体板に、レンズ等の集光手
段によって集光されたレーザービームを操作しながら照
射し、これによって、端面が傾斜面である圧電共振子を
切り出すことを提案している。圧電体の種類としてはＰ
ＺＴ、水晶、ＬｉＴａＯ3 が例示されており、レーザー
ビームの種類としてはヘリウム・ネオンレーザー、ＣＯ
2 レーザー、アルゴンレーザー、クリプトンイオンレー
ザー、キセノンレーザー等のガスレーザー、ルビーレー
ザー、ＹＡＧレーザー等の固体レーザーが挙げられてい
る。具体的には、板厚１．５ｍｍのマザーボードに、４
ワットの強度のＹＡＧレーザーを照射している。
【０００８】本発明者は、回転角速度センサー用の圧電
振動子を圧電単結晶板から切り出す目的で、特開平８−
７８９８５号公報の記載に従って、ニオブ酸リチウム基
板、タンタル酸リチウム基板、ランガサイト基板、水晶
基板から振動子を切り出す実験を行った。しかし、実際
にはこれらの圧電単結晶の基板から、振動子を良好な精
度で切り出すことは不可能であることが判明してきた。
具体的には、ＣＯ2 レーザーをこれらの基板に照射する
と、クラックが発生し、切断加工が不可能であった。ま
た、Ｎｄ−ＹＡＧレーザーを照射した場合には、加工が
ほとんど進行しなかった。このように、レーザービーム
を圧電単結晶の母材に照射しても、振動子の外形を精密
加工することは不可能であることが判明した。これらの
理由から、圧電単結晶の母材から振動子を一定の精度を
もって量産する技術が求められている。
振動子を圧電単結晶板から切り出す目的で、特開平８−
７８９８５号公報の記載に従って、ニオブ酸リチウム基
板、タンタル酸リチウム基板、ランガサイト基板、水晶
基板から振動子を切り出す実験を行った。しかし、実際
にはこれらの圧電単結晶の基板から、振動子を良好な精
度で切り出すことは不可能であることが判明してきた。
具体的には、ＣＯ2 レーザーをこれらの基板に照射する
と、クラックが発生し、切断加工が不可能であった。ま
た、Ｎｄ−ＹＡＧレーザーを照射した場合には、加工が
ほとんど進行しなかった。このように、レーザービーム
を圧電単結晶の母材に照射しても、振動子の外形を精密
加工することは不可能であることが判明した。これらの
理由から、圧電単結晶の母材から振動子を一定の精度を
もって量産する技術が求められている。
【０００９】本発明の課題は、圧電単結晶の母材から振
動子を形成するのに際して、振動子の外形の加工精度を
向上させうるような新たな加工方法を提供することであ
る。
動子を形成するのに際して、振動子の外形の加工精度を
向上させうるような新たな加工方法を提供することであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電単結晶か
らなる振動子の製造方法であって、圧電単結晶からなる
母材に対してレーザー光を照射し、光化学的な反応によ
って母材の分子を解離および蒸発させ、母材を振動子の
形態に合わせて除去加工することによって、振動子を形
成することを特徴とする、圧電単結晶からなる振動子の
製造方法に係るものである。
らなる振動子の製造方法であって、圧電単結晶からなる
母材に対してレーザー光を照射し、光化学的な反応によ
って母材の分子を解離および蒸発させ、母材を振動子の
形態に合わせて除去加工することによって、振動子を形
成することを特徴とする、圧電単結晶からなる振動子の
製造方法に係るものである。
【００１１】本発明者は、圧電単結晶からなる母材をレ
ーザー光で切断する実験に失敗した後、失敗の原因につ
いて更に詳細に検討した結果、次の知見を得た。即ち、
圧電単結晶の母材に対してレーザービームを照射して加
熱溶融させ、加工するときには、母材の照射部分で、局
所的に急熱と急冷とが起こる。しかし、圧電単結晶、特
にニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどは、熱衝
撃に非常に弱い。なぜなら、圧電単結晶の内部で急激な
温度変化があると、温度が変化した部分とその周辺で急
激に焦電が発生し、クラックが不可避的に発生するから
である。例えば、ＣＯ2 レーザービーム（波長１０．６
μｍ）を照射すると、こうした焦電に起因するものと見
られるクラックが多数発生し、これを抑制することはで
きず、実質上加工は不可能であった。
ーザー光で切断する実験に失敗した後、失敗の原因につ
いて更に詳細に検討した結果、次の知見を得た。即ち、
圧電単結晶の母材に対してレーザービームを照射して加
熱溶融させ、加工するときには、母材の照射部分で、局
所的に急熱と急冷とが起こる。しかし、圧電単結晶、特
にニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどは、熱衝
撃に非常に弱い。なぜなら、圧電単結晶の内部で急激な
温度変化があると、温度が変化した部分とその周辺で急
激に焦電が発生し、クラックが不可避的に発生するから
である。例えば、ＣＯ2 レーザービーム（波長１０．６
μｍ）を照射すると、こうした焦電に起因するものと見
られるクラックが多数発生し、これを抑制することはで
きず、実質上加工は不可能であった。
【００１２】このため、本発明者は、いわゆるレーザー
アブレーション技術に着目し、圧電単結晶を切断して振
動子を製造するプロセスにレーザーアブレーション技術
を適用できないかを検討した。従来、圧電単結晶材料を
レーザーアブレーション技術によって切断加工すること
は、まったく類例がない。
アブレーション技術に着目し、圧電単結晶を切断して振
動子を製造するプロセスにレーザーアブレーション技術
を適用できないかを検討した。従来、圧電単結晶材料を
レーザーアブレーション技術によって切断加工すること
は、まったく類例がない。
【００１３】例えば、ニオブ酸リチウム単結晶の結合エ
ネルギーは８〜９ｅＶであるので、これ以上のエネルギ
ーを有するレーザー光を照射すると、純粋なアブレーシ
ョン加工が可能になるはずである。しかし、８ｅＶのエ
ネルギーは波長に換算すると約１５０ｎｍとなるが、１
５０ｎｍ以下の波長を有するレーザー光は極めて特殊な
ものしかないため、実用的ではない。
ネルギーは８〜９ｅＶであるので、これ以上のエネルギ
ーを有するレーザー光を照射すると、純粋なアブレーシ
ョン加工が可能になるはずである。しかし、８ｅＶのエ
ネルギーは波長に換算すると約１５０ｎｍとなるが、１
５０ｎｍ以下の波長を有するレーザー光は極めて特殊な
ものしかないため、実用的ではない。
【００１４】本発明者は、純粋なレーザーアブレーショ
ン技術ではなく、各圧電単結晶の吸収端の波長の近傍の
レーザー光を高密度に集光し、圧電振動子母材の表面に
照射することによって、多光子吸収過程によって圧電振
動子の母材を切断できることを見いだした。この場合に
は、圧電振動子の母材の切断加工プロセスにおいて、若
干の熱的影響があるので、擬似熱的加工と呼ぶ。
ン技術ではなく、各圧電単結晶の吸収端の波長の近傍の
レーザー光を高密度に集光し、圧電振動子母材の表面に
照射することによって、多光子吸収過程によって圧電振
動子の母材を切断できることを見いだした。この場合に
は、圧電振動子の母材の切断加工プロセスにおいて、若
干の熱的影響があるので、擬似熱的加工と呼ぶ。
【００１５】具体的には、圧電単結晶の吸収端の波長
と、レーザー光の波長との差を、１００ｎｍ以下とする
ことが好ましく、５０ｎｍ以下とすることが一層好まし
い。
と、レーザー光の波長との差を、１００ｎｍ以下とする
ことが好ましく、５０ｎｍ以下とすることが一層好まし
い。
【００１６】圧電振動子としては、水晶、ニオブ酸リチ
ウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタ
ル酸リチウム固溶体またはランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5
ＳｉＯ1 4 ）が特に好ましく、ニオブ酸リチウム、タン
タル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウ
ム固溶体またはランガサイトが一層好ましい。レーザー
光の波長は、３００ｎｍ以下とすることが一層好まし
い。ただし、実用的な観点からは、１５０ｎｍ以上とす
ることが好ましい。また、現実の光源としては、エキシ
マレーザー光源、Ｎｄ−ＹＡＧの四次高調波（２６６ｎ
ｍのレーザー光）、エキシマランプが、現在のところ実
用的である。
ウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタ
ル酸リチウム固溶体またはランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5
ＳｉＯ1 4 ）が特に好ましく、ニオブ酸リチウム、タン
タル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウ
ム固溶体またはランガサイトが一層好ましい。レーザー
光の波長は、３００ｎｍ以下とすることが一層好まし
い。ただし、実用的な観点からは、１５０ｎｍ以上とす
ることが好ましい。また、現実の光源としては、エキシ
マレーザー光源、Ｎｄ−ＹＡＧの四次高調波（２６６ｎ
ｍのレーザー光）、エキシマランプが、現在のところ実
用的である。
【００１７】レーザー光の照射装置としては、いわゆる
一括露光方式の装置と多重反射方式の装置とが知られて
いる。多重反射方式の場合には、マスクの開孔率が小さ
い場合にも、光の利用率が高いという特徴を有してい
る。本発明においては、多重反射系による照射装置を使
用することが一層好ましい。
一括露光方式の装置と多重反射方式の装置とが知られて
いる。多重反射方式の場合には、マスクの開孔率が小さ
い場合にも、光の利用率が高いという特徴を有してい
る。本発明においては、多重反射系による照射装置を使
用することが一層好ましい。
【００１８】エキシマレーザーは、紫外線のパルス繰り
返し発振レーザーであり、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）、
ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌ（波長３０８ｎ
ｍ）などの気体状の化合物が発振する紫外光を、光共振
機により方向性を揃えて取り出したものである。
返し発振レーザーであり、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）、
ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌ（波長３０８ｎ
ｍ）などの気体状の化合物が発振する紫外光を、光共振
機により方向性を揃えて取り出したものである。
【００１９】エキシマレーザーを用いたアブレーション
加工は、例えば、ポリイミド等の微細加工のために孔を
開けるのに使用されており、良好な形状の微細な孔の形
成が可能であることが報告されている。エキシマレーザ
ーの応用技術に関する文献としては、「Ｏ ｐｌｕｓ
Ｅ」１９９５年１１月号、第６４〜１０８頁の特集「実
用期に入ったエキシマレーザー」を挙げることができ
る。
加工は、例えば、ポリイミド等の微細加工のために孔を
開けるのに使用されており、良好な形状の微細な孔の形
成が可能であることが報告されている。エキシマレーザ
ーの応用技術に関する文献としては、「Ｏ ｐｌｕｓ
Ｅ」１９９５年１１月号、第６４〜１０８頁の特集「実
用期に入ったエキシマレーザー」を挙げることができ
る。
【００２０】本発明において、レーザー光によって圧電
単結晶を切断加工する加工方法としては、いわゆるスポ
ットスキャン加工、一括転写加工、スリットスキャン加
工を挙げることができる。
単結晶を切断加工する加工方法としては、いわゆるスポ
ットスキャン加工、一括転写加工、スリットスキャン加
工を挙げることができる。
【００２１】本発明の好ましい実施形態においては、振
動子が回転角速度センサ用の振動子であり、振動子の駆
動振動と検出振動とが所定平面内で行われるものであ
る。この実施形態について更に詳細に説明する。
動子が回転角速度センサ用の振動子であり、振動子の駆
動振動と検出振動とが所定平面内で行われるものであ
る。この実施形態について更に詳細に説明する。
【００２２】本発明者は、振動子の振動アームが回転軸
に対して垂直方向に延びるように振動子を設置した場合
にも、振動子から回転軸の方向に向かって一定重量の突
出部を設けることなく、十分に高い感度で回転角速度を
検出できるような振動子を作製する実験を行ってきた。
こうした振動子は、例えば、自動車の車体回転速度フィ
ードバック式の車両制御システムに用いる回転速度セン
サーに使用できる。このシステムにおいては、操舵輪の
方向自身は、ハンドルの回転角度によって検出する。こ
れと同時に、実際に車体が回転している回転速度を振動
ジャイロスコープによって検出する。そして、操舵輪の
方向と実際の車体の回転速度を比較して差を求め、この
差に基づいて車輪トルク、操舵角に補正を加えることに
よって、安定した車体制御を実現する。
に対して垂直方向に延びるように振動子を設置した場合
にも、振動子から回転軸の方向に向かって一定重量の突
出部を設けることなく、十分に高い感度で回転角速度を
検出できるような振動子を作製する実験を行ってきた。
こうした振動子は、例えば、自動車の車体回転速度フィ
ードバック式の車両制御システムに用いる回転速度セン
サーに使用できる。このシステムにおいては、操舵輪の
方向自身は、ハンドルの回転角度によって検出する。こ
れと同時に、実際に車体が回転している回転速度を振動
ジャイロスコープによって検出する。そして、操舵輪の
方向と実際の車体の回転速度を比較して差を求め、この
差に基づいて車輪トルク、操舵角に補正を加えることに
よって、安定した車体制御を実現する。
【００２３】本発明者は、このために、振動子の駆動振
動と検出振動とが所定平面内で行われるような圧電単結
晶製の振動子を、本発明の方法によって製造することに
成功した。単結晶薄板に本発明に従ってレーザー光を照
射し、擬似熱加工することによって、この振動子の全体
を形成できる。
動と検出振動とが所定平面内で行われるような圧電単結
晶製の振動子を、本発明の方法によって製造することに
成功した。単結晶薄板に本発明に従ってレーザー光を照
射し、擬似熱加工することによって、この振動子の全体
を形成できる。
【００２４】このような振動子は、温度変化に対して特
に鈍感であるため、温度安定性を必要とする車載用セン
サーの振動子として好適である。この点について更に説
明する。音叉型の振動子を使用した角速度センサとして
は、例えば特開平８−１２８８３３号公報に記載された
圧電振動型ジャイロスコープがある。しかし、こうした
振動子において、振動子が２つの方向に向かって振動す
る。つまり、振動子がＸ−Ｙ平面内で振動するのと共
に、Ｚ方向にも振動する。このため、振動子を特に前記
したような単結晶によって形成した場合には、単結晶の
２方向の特性を合わせる必要がある。
に鈍感であるため、温度安定性を必要とする車載用セン
サーの振動子として好適である。この点について更に説
明する。音叉型の振動子を使用した角速度センサとして
は、例えば特開平８−１２８８３３号公報に記載された
圧電振動型ジャイロスコープがある。しかし、こうした
振動子において、振動子が２つの方向に向かって振動す
る。つまり、振動子がＸ−Ｙ平面内で振動するのと共
に、Ｚ方向にも振動する。このため、振動子を特に前記
したような単結晶によって形成した場合には、単結晶の
２方向の特性を合わせる必要がある。
【００２５】一方、一般に圧電振動型ジャイロスコープ
では、測定感度を良好にするために、駆動の振動モード
の固有周波数と検出の振動モードの固有周波数との間
に、一定の振動周波数差を保つことが要求されている。
しかし、単結晶は異方性を持っており、結晶面が変化す
ると、振動周波数の温度変化の度合いが異なる。例え
ば、ある特定の結晶面に沿って切断した場合には、振動
周波数の温度変化がほとんどないが、別の結晶面に沿っ
て切断した場合には、振動周波数が温度変化に敏感に反
応する。
では、測定感度を良好にするために、駆動の振動モード
の固有周波数と検出の振動モードの固有周波数との間
に、一定の振動周波数差を保つことが要求されている。
しかし、単結晶は異方性を持っており、結晶面が変化す
ると、振動周波数の温度変化の度合いが異なる。例え
ば、ある特定の結晶面に沿って切断した場合には、振動
周波数の温度変化がほとんどないが、別の結晶面に沿っ
て切断した場合には、振動周波数が温度変化に敏感に反
応する。
【００２６】ここで、振動子が２つの方向に向かって振
動すると、２つの振動面のうち少なくとも一方の面は、
振動周波数の温度変化が大きい結晶面になる。
動すると、２つの振動面のうち少なくとも一方の面は、
振動周波数の温度変化が大きい結晶面になる。
【００２７】これに対して、振動子の全体を所定平面内
で振動するように、振動子を形成することで、前記した
単結晶の異方性の影響を受けないようにし、圧電単結晶
の最も特性の良い結晶面のみを振動子において利用でき
るようになった。
で振動するように、振動子を形成することで、前記した
単結晶の異方性の影響を受けないようにし、圧電単結晶
の最も特性の良い結晶面のみを振動子において利用でき
るようになった。
【００２８】具体的には、振動子の振動が単一平面内で
すべて行われていることから、圧電単結晶のうち、振動
周波数の温度変化がほとんどない結晶面のみを利用して
振動子を製造することができる。これによって、きわめ
て温度安定性の高い振動型ジャイロスコープを提供でき
る。
すべて行われていることから、圧電単結晶のうち、振動
周波数の温度変化がほとんどない結晶面のみを利用して
振動子を製造することができる。これによって、きわめ
て温度安定性の高い振動型ジャイロスコープを提供でき
る。
【００２９】こうした振動子を例示する。まず、一対の
振動片を所定平面内で基部により結合してなる音叉型振
動子と、この音叉型振動子を外部の固定部材に所定平面
内において固定するための支持体とからなる振動子であ
って、所定平面内において、支持体に支持体の固定部材
と接続した固定部分を支点とする屈曲運動が生じるよう
構成できる。
振動片を所定平面内で基部により結合してなる音叉型振
動子と、この音叉型振動子を外部の固定部材に所定平面
内において固定するための支持体とからなる振動子であ
って、所定平面内において、支持体に支持体の固定部材
と接続した固定部分を支点とする屈曲運動が生じるよう
構成できる。
【００３０】図１は、この実施形態に係る振動子１を示
す斜視図である。振動子１は、音叉型振動子と、支持体
２とを備えている。音叉型振動子は、一対の振動片３
Ａ、３Ｂを備えており、各振動片３Ａ、３Ｂは、それぞ
れ、Ｘ−Ｙ平面内で支持体２の先端部分に対して接続部
５、基部４を介して接続されている。支持体２の他端部
が、外部の固定部材６に対してＸＹ平面内において固定
されている。一対の振動片３Ａ、３Ｂは、互いにほぼ平
行であり、かつ支持体２に対して平行に延びている。各
接続部５は、支持体２に対して略垂直方向に延びてい
る。
す斜視図である。振動子１は、音叉型振動子と、支持体
２とを備えている。音叉型振動子は、一対の振動片３
Ａ、３Ｂを備えており、各振動片３Ａ、３Ｂは、それぞ
れ、Ｘ−Ｙ平面内で支持体２の先端部分に対して接続部
５、基部４を介して接続されている。支持体２の他端部
が、外部の固定部材６に対してＸＹ平面内において固定
されている。一対の振動片３Ａ、３Ｂは、互いにほぼ平
行であり、かつ支持体２に対して平行に延びている。各
接続部５は、支持体２に対して略垂直方向に延びてい
る。
【００３１】図示しない励振手段により、各振動片３
Ａ、３Ｂに、Ｘ─Ｙ平面内において位相が完全に逆にな
るように、矢印Ｂで示すような振動を励起する。この状
態で、Ｚ軸を中心として振動子１の全体を回転角速度ω
で回転させると、コリオリの力により、各振動片３Ａ、
３Ｂには、矢印Ｄで示すように、Ｙ軸に沿って互いに逆
向きの力が作用する。その結果、音叉型振動子におい
て、基部４および接続部分５の両端側で、基部４を中心
とする互いに同じ向きのモーメントＣ１、Ｃ２が働く。
このモーメントＣ１、Ｃ２により、支持体２に、その固
定部分７を中心とするＸＹ平面内の屈曲振動Ａが生じ
る。この屈曲振動Ａを、図示しない屈曲信号検出手段に
より検出することで、回転角速度ωを測定することがで
きる。
Ａ、３Ｂに、Ｘ─Ｙ平面内において位相が完全に逆にな
るように、矢印Ｂで示すような振動を励起する。この状
態で、Ｚ軸を中心として振動子１の全体を回転角速度ω
で回転させると、コリオリの力により、各振動片３Ａ、
３Ｂには、矢印Ｄで示すように、Ｙ軸に沿って互いに逆
向きの力が作用する。その結果、音叉型振動子におい
て、基部４および接続部分５の両端側で、基部４を中心
とする互いに同じ向きのモーメントＣ１、Ｃ２が働く。
このモーメントＣ１、Ｃ２により、支持体２に、その固
定部分７を中心とするＸＹ平面内の屈曲振動Ａが生じ
る。この屈曲振動Ａを、図示しない屈曲信号検出手段に
より検出することで、回転角速度ωを測定することがで
きる。
【００３２】また、基部と、基部から基部の長さ方向に
対して交差する方向に延びる少なくとも一本の屈曲振動
片とを備えており、基部と屈曲振動片とが実質的に所定
平面内に延びるように形成されており、振動子の基部の
一方の端部が固定されている振動子について例示する。
対して交差する方向に延びる少なくとも一本の屈曲振動
片とを備えており、基部と屈曲振動片とが実質的に所定
平面内に延びるように形成されており、振動子の基部の
一方の端部が固定されている振動子について例示する。
【００３３】図２は、この振動子９を示す正面図であ
る。振動子９においては、基部１０が固定部材６から垂
直に延びており、基部１０の一方の端部１０ａが固定部
材６に固定されている。基部１０内に所定の励振手段１
４Ａ、１４Ｂが設けられている。基部１０の他方の端部
１０ｂ側に、基部１０に対して垂直方向に延びる２本の
屈曲振動片１２Ａ、１２Ｂが設けられている。
る。振動子９においては、基部１０が固定部材６から垂
直に延びており、基部１０の一方の端部１０ａが固定部
材６に固定されている。基部１０内に所定の励振手段１
４Ａ、１４Ｂが設けられている。基部１０の他方の端部
１０ｂ側に、基部１０に対して垂直方向に延びる２本の
屈曲振動片１２Ａ、１２Ｂが設けられている。
【００３４】この振動子９の振動のモードについて説明
する。励振手段１４Ａ、１４Ｂに対して駆動電圧を印加
し、基部１０を、固定部材６への固定部分７を中心とし
て、矢印Ｅに示すように屈曲振動させる。この屈曲振動
に伴い、振動子９の基部１０だけでなく、各屈曲振動片
１２Ａ、１２Ｂの各点も、矢印Ｅのように振動する。
する。励振手段１４Ａ、１４Ｂに対して駆動電圧を印加
し、基部１０を、固定部材６への固定部分７を中心とし
て、矢印Ｅに示すように屈曲振動させる。この屈曲振動
に伴い、振動子９の基部１０だけでなく、各屈曲振動片
１２Ａ、１２Ｂの各点も、矢印Ｅのように振動する。
【００３５】Ｚ軸を回転軸とし、振動子９をｚ軸を中心
として回転させる。基部１０を、矢印Ｅに示すように屈
曲振動させているときに、振動子９の全体をＺ軸を中心
として回転させると、矢印Ｆで示すようにコリオリ力が
作用する。この結果、各屈曲振動片１２Ａ、１２Ｂが、
それぞれ基部１０の他方の端部１０ｂとの接続部分１１
を中心として、矢印Ｆで示すように屈曲振動する。
として回転させる。基部１０を、矢印Ｅに示すように屈
曲振動させているときに、振動子９の全体をＺ軸を中心
として回転させると、矢印Ｆで示すようにコリオリ力が
作用する。この結果、各屈曲振動片１２Ａ、１２Ｂが、
それぞれ基部１０の他方の端部１０ｂとの接続部分１１
を中心として、矢印Ｆで示すように屈曲振動する。
【００３６】このように、基部１０の屈曲振動によっ
て、各屈曲振動片１２Ａ、１２ＢにおいてＸ−Ｙ平面内
に発生するコリオリ力を、各屈曲振動片１２Ａ、１２Ｂ
の接続部分１１を中心とする屈曲振動に変換し、その屈
曲振動から回転角速度を求めることができる。これによ
って、振動子の振動アームが回転軸Ｚに対して垂直方向
に延びるように振動子を設置しても、回転角速度を高感
度で検出できる。
て、各屈曲振動片１２Ａ、１２ＢにおいてＸ−Ｙ平面内
に発生するコリオリ力を、各屈曲振動片１２Ａ、１２Ｂ
の接続部分１１を中心とする屈曲振動に変換し、その屈
曲振動から回転角速度を求めることができる。これによ
って、振動子の振動アームが回転軸Ｚに対して垂直方向
に延びるように振動子を設置しても、回転角速度を高感
度で検出できる。
【００３７】本発明においては、振動子を圧電単結晶に
よって形成するので、励振手段（検出手段）１４Ａ、１
４Ｂ、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄとしては、電極
を使用する。励振手段（または検出手段）１４Ａと１４
Ｂとの一方があれば、少なくとも励振（または検出）を
行うことが可能である。また、検出手段（または励振手
段）１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄのうちの一つがあ
れば、少なくとも検出（または励振）を行うことが可能
である。
よって形成するので、励振手段（検出手段）１４Ａ、１
４Ｂ、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄとしては、電極
を使用する。励振手段（または検出手段）１４Ａと１４
Ｂとの一方があれば、少なくとも励振（または検出）を
行うことが可能である。また、検出手段（または励振手
段）１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄのうちの一つがあ
れば、少なくとも検出（または励振）を行うことが可能
である。
【００３８】また、前記のような振動子を、いわゆるＨ
型の形態の振動子に対して適用することができる。例え
ば、両端が固定されている固定片部と、固定片部の一方
の側に設けられている基部と、基部から基部の長さ方向
に対して交差する方向に延びる少なくとも一本の屈曲振
動片と、固定片部の他方の側に設けられている共振片と
を備えており、固定片部、基部、屈曲振動片および共振
片が実質的に所定平面内に延びるように形成されている
振動子を製造できる。
型の形態の振動子に対して適用することができる。例え
ば、両端が固定されている固定片部と、固定片部の一方
の側に設けられている基部と、基部から基部の長さ方向
に対して交差する方向に延びる少なくとも一本の屈曲振
動片と、固定片部の他方の側に設けられている共振片と
を備えており、固定片部、基部、屈曲振動片および共振
片が実質的に所定平面内に延びるように形成されている
振動子を製造できる。
【００３９】図３は、この実施形態に係る振動子１８を
示す正面図である。振動子１８では、固定片部１９によ
って励振手段側と検出手段側とを分離している。固定片
部１９の両端を固定部材１７によって固定する。固定片
部１９の一方の側に細長い基部２４を設け、基部２４の
端部２４ｂから、基部２４の長さ方向に対して直交する
方向に延びる２本の屈曲振動片２７Ａ、２７Ｂを設けて
いる。
示す正面図である。振動子１８では、固定片部１９によ
って励振手段側と検出手段側とを分離している。固定片
部１９の両端を固定部材１７によって固定する。固定片
部１９の一方の側に細長い基部２４を設け、基部２４の
端部２４ｂから、基部２４の長さ方向に対して直交する
方向に延びる２本の屈曲振動片２７Ａ、２７Ｂを設けて
いる。
【００４０】固定片部１９の他方の側に、共振片４０が
設けられている。共振片４０は、固定片部１９から垂直
方向に延びる長方形の支持部２０を備えており、支持部
２０内に所定の励振手段２１Ａ、２１Ｂが設けられてい
る。支持部２０の他方の端部２０ｂ側に、支持部２０に
対して垂直方向に延びる２本の振動片２３Ａ、２３Ｂが
設けられている。基部２４の端部２４ａと共振片４０の
端部２０ａとが、固定片部１９に対して連続している。
設けられている。共振片４０は、固定片部１９から垂直
方向に延びる長方形の支持部２０を備えており、支持部
２０内に所定の励振手段２１Ａ、２１Ｂが設けられてい
る。支持部２０の他方の端部２０ｂ側に、支持部２０に
対して垂直方向に延びる２本の振動片２３Ａ、２３Ｂが
設けられている。基部２４の端部２４ａと共振片４０の
端部２０ａとが、固定片部１９に対して連続している。
【００４１】この振動子１８の振動のモードについて説
明する。励振手段２１Ａ、２１Ｂに対して駆動電圧を印
加し、共振片４０を、固定片部１９との接続部分２２を
中心として、矢印Ｇのように振動させる。この振動に対
する共振によって、基部２４および一対の屈曲振動片２
７Ａ、２７Ｂが、固定部材１９との接続部分２５を中心
として、矢印Ｈのように振動する。
明する。励振手段２１Ａ、２１Ｂに対して駆動電圧を印
加し、共振片４０を、固定片部１９との接続部分２２を
中心として、矢印Ｇのように振動させる。この振動に対
する共振によって、基部２４および一対の屈曲振動片２
７Ａ、２７Ｂが、固定部材１９との接続部分２５を中心
として、矢印Ｈのように振動する。
【００４２】この振動子１８の全体が、回転軸Ｚを中心
として回転すると、各屈曲振動片２７Ａ、２７Ｂにコリ
オリ力が作用する。この結果、各屈曲振動片２７Ａ、２
７Ｂが、それぞれ接続部分２６を中心として、矢印Ｉで
示すように振動する。この屈曲振動を、検出手段２８
Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄによって検出する。
として回転すると、各屈曲振動片２７Ａ、２７Ｂにコリ
オリ力が作用する。この結果、各屈曲振動片２７Ａ、２
７Ｂが、それぞれ接続部分２６を中心として、矢印Ｉで
示すように振動する。この屈曲振動を、検出手段２８
Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄによって検出する。
【００４３】このように、共振片４０の接続部分２２を
中心とする屈曲振動によって、各屈曲振動片２７Ａ、２
７ＢにおいてＸ−Ｙ平面内に発生するコリオリ力を、各
屈曲振動片２７Ａ、２７Ｂの接続部分２６を中心とする
屈曲振動に変換し、その屈曲振動から回転角速度を求め
ることができる。これによって、振動子の振動アームが
回転軸Ｚに対して垂直方向に延びるように振動子を設置
しても、回転角速度を高感度で検出できる。
中心とする屈曲振動によって、各屈曲振動片２７Ａ、２
７ＢにおいてＸ−Ｙ平面内に発生するコリオリ力を、各
屈曲振動片２７Ａ、２７Ｂの接続部分２６を中心とする
屈曲振動に変換し、その屈曲振動から回転角速度を求め
ることができる。これによって、振動子の振動アームが
回転軸Ｚに対して垂直方向に延びるように振動子を設置
しても、回転角速度を高感度で検出できる。
【００４４】また、図４（ａ）、（ｂ）は、三脚音叉型
の振動子２５を示す正面図である。この振動子の動作
は、「日本音響学会 平成８年春季研究発表会 講演論
文集ＩＩ」社団法人 日本音響学会 １９９６年３月
第１０７１〜１０７２頁「水平横置き・振動ジャイロス
コープセンサを目的とした三脚音さ共振子」に記載され
ている。振動子２５は、外部の固定部材に固定されるべ
き基部２９と、基部２９から突出している３本の音叉型
の振動片２６、２７、２８を備えている。両端の振動片
２６、２８は、基部２９から細長く突出している本体部
分２６ａ、２８ａと、各本体部分２６ａ、２８ａから垂
直方向に向かって延びている質量部２６ｂ、２８ｂとを
備えている。
の振動子２５を示す正面図である。この振動子の動作
は、「日本音響学会 平成８年春季研究発表会 講演論
文集ＩＩ」社団法人 日本音響学会 １９９６年３月
第１０７１〜１０７２頁「水平横置き・振動ジャイロス
コープセンサを目的とした三脚音さ共振子」に記載され
ている。振動子２５は、外部の固定部材に固定されるべ
き基部２９と、基部２９から突出している３本の音叉型
の振動片２６、２７、２８を備えている。両端の振動片
２６、２８は、基部２９から細長く突出している本体部
分２６ａ、２８ａと、各本体部分２６ａ、２８ａから垂
直方向に向かって延びている質量部２６ｂ、２８ｂとを
備えている。
【００４５】この三脚音叉を振動ジャイロとして用いる
場合の駆動振動モードは、対称−水平一次共振モード
（ＨＳ−ＭＯＤＥ）とし、検出用振動モードは、非対称
−水平１次共振モード（ＨＡ−ＭＯＤＥ）とする。これ
らの２つのモードは、理想的には、互いに縮退させてお
く。角速度を検出する際には、予めＨＳ−ＭＯＤＥを駆
動させておく。図４（ａ）は、ＨＳ−ＭＯＤＥの駆動状
態を示すものであり、音叉型振動片２６が、矢印Ｋで示
すように振動し、音叉型振動片２８が矢印Ｌで示すよう
に、振動片２６とは反対側に振動する。
場合の駆動振動モードは、対称−水平一次共振モード
（ＨＳ−ＭＯＤＥ）とし、検出用振動モードは、非対称
−水平１次共振モード（ＨＡ−ＭＯＤＥ）とする。これ
らの２つのモードは、理想的には、互いに縮退させてお
く。角速度を検出する際には、予めＨＳ−ＭＯＤＥを駆
動させておく。図４（ａ）は、ＨＳ−ＭＯＤＥの駆動状
態を示すものであり、音叉型振動片２６が、矢印Ｋで示
すように振動し、音叉型振動片２８が矢印Ｌで示すよう
に、振動片２６とは反対側に振動する。
【００４６】角速度ωが振動子に加わると、各振動片２
６、２８の先端部分にある負荷質量部２６ｂ、２８ｂ
に、駆動振動の方向Ｋ、Ｌに対して垂直な方向に向かっ
てコリオリ力が発生する。コリオリ力が負荷質量部２６
ｂ、２８ｂに対して加わると、駆動振動の方向に向かっ
てモーメントが働き、図４（ｂ）に示すように、ＨＡ−
ＭＯＤＥが励起される。即ち、各振動片２６、２８が矢
印Ｍ、Ｎで示すように、互いに同じ方向へと向かって振
動する。これと同時に、中央の振動片２７が、矢印Ｐで
示すように、各振動片２６、２８とは反対側へと向かっ
て振動する。このＨＡ−ＭＯＤＥの振動を検出すること
によって、角速度ωを測定する。なお、前記した駆動振
動と検出振動とは互いに可逆的である。
６、２８の先端部分にある負荷質量部２６ｂ、２８ｂ
に、駆動振動の方向Ｋ、Ｌに対して垂直な方向に向かっ
てコリオリ力が発生する。コリオリ力が負荷質量部２６
ｂ、２８ｂに対して加わると、駆動振動の方向に向かっ
てモーメントが働き、図４（ｂ）に示すように、ＨＡ−
ＭＯＤＥが励起される。即ち、各振動片２６、２８が矢
印Ｍ、Ｎで示すように、互いに同じ方向へと向かって振
動する。これと同時に、中央の振動片２７が、矢印Ｐで
示すように、各振動片２６、２８とは反対側へと向かっ
て振動する。このＨＡ−ＭＯＤＥの振動を検出すること
によって、角速度ωを測定する。なお、前記した駆動振
動と検出振動とは互いに可逆的である。
【００４７】一般に圧電振動型ジャイロスコープでは、
測定感度を良好にするために、駆動の振動モードの固有
周波数と検出の振動モードの固有周波数との間に、一定
の振動周波数差を保つことが要求されている。なぜな
ら、駆動の振動モードの固有周波数と検出の振動モード
の固有周波数とが近くなると、感度は良くなるが、応答
速度が悪化し、この差が大きくなると、応答速度は良く
なるが、感度が悪化するからである。
測定感度を良好にするために、駆動の振動モードの固有
周波数と検出の振動モードの固有周波数との間に、一定
の振動周波数差を保つことが要求されている。なぜな
ら、駆動の振動モードの固有周波数と検出の振動モード
の固有周波数とが近くなると、感度は良くなるが、応答
速度が悪化し、この差が大きくなると、応答速度は良く
なるが、感度が悪化するからである。
【００４８】この問題を解決するために、本発明の好適
な実施形態においては、母材を除去加工して振動子を形
成した後、振動子の駆動振動の周波数と検出振動の周波
数とを調整するために、レーザー光を振動子の表面に照
射して、振動子を構成する圧電単結晶の少なくとも表面
領域を昇華させ、除去することができる。
な実施形態においては、母材を除去加工して振動子を形
成した後、振動子の駆動振動の周波数と検出振動の周波
数とを調整するために、レーザー光を振動子の表面に照
射して、振動子を構成する圧電単結晶の少なくとも表面
領域を昇華させ、除去することができる。
【００４９】具体的には、図１の振動子１においては、
各音叉型振動子の各振動片３Ａ、３Ｂと接続部分５との
境界に、張出部分３５Ａ、３５Ｂを形成する。そして、
いったんこの平面形状を有する振動子１を圧電単結晶母
材から切り出した後、張出部分３５Ａ、３５Ｂに対して
レーザー光を照射し、質量を除去する加工を施す。これ
によって、各振動片３Ａ、３Ｂの振動Ｂの振動モードの
固有周波数を変化させる。
各音叉型振動子の各振動片３Ａ、３Ｂと接続部分５との
境界に、張出部分３５Ａ、３５Ｂを形成する。そして、
いったんこの平面形状を有する振動子１を圧電単結晶母
材から切り出した後、張出部分３５Ａ、３５Ｂに対して
レーザー光を照射し、質量を除去する加工を施す。これ
によって、各振動片３Ａ、３Ｂの振動Ｂの振動モードの
固有周波数を変化させる。
【００５０】また、図２に示す振動子９においては、基
部１０の他方の端部１０ｂ側に、屈曲振動片１２Ａ、１
２Ｂから突出する突出部３６が設けられている。そし
て、突出部３６から質量を除去する加工を施すことによ
って、基部１０の振動Ｅの振動モードの固有周波数を変
化させる。また、各屈曲振動片１２Ａ、１２Ｂの各先端
側の３７Ａ、３７Ｂから質量を除去する加工を行うこと
によって、各屈曲振動片の振動Ｆの振動モードの固有周
波数を、それぞれ独立して変化させることができる。
部１０の他方の端部１０ｂ側に、屈曲振動片１２Ａ、１
２Ｂから突出する突出部３６が設けられている。そし
て、突出部３６から質量を除去する加工を施すことによ
って、基部１０の振動Ｅの振動モードの固有周波数を変
化させる。また、各屈曲振動片１２Ａ、１２Ｂの各先端
側の３７Ａ、３７Ｂから質量を除去する加工を行うこと
によって、各屈曲振動片の振動Ｆの振動モードの固有周
波数を、それぞれ独立して変化させることができる。
【００５１】また、図３に示す振動子１８においては、
基部２４の他方の端部２４ｂ側に、屈曲振動片２７Ａ、
２７Ｂから突出する突出部３６が設けられている。そし
て、突出部３６から質量を除去する加工を施すことによ
って、基部２４の振動Ｈの振動モードの固有周波数を変
化させる。また、各屈曲振動片２７Ａ、２７Ｂの各先端
側の３７Ａ、３７Ｂから質量を除去する加工を行うこと
によって、各屈曲振動片の振動Ｉの振動モードの固有周
波数を、それぞれ独立して変化させることができる。
基部２４の他方の端部２４ｂ側に、屈曲振動片２７Ａ、
２７Ｂから突出する突出部３６が設けられている。そし
て、突出部３６から質量を除去する加工を施すことによ
って、基部２４の振動Ｈの振動モードの固有周波数を変
化させる。また、各屈曲振動片２７Ａ、２７Ｂの各先端
側の３７Ａ、３７Ｂから質量を除去する加工を行うこと
によって、各屈曲振動片の振動Ｉの振動モードの固有周
波数を、それぞれ独立して変化させることができる。
【００５２】これらの場合、通常は振動子から取り去る
べき質量は僅かであるので、振動子を構成する圧電単結
晶を切断するに至る必要はなく、圧電単結晶の表面部分
のみを除去して凹部を形成するのみで良い。本発明の方
法、特にパルスレーザー光を所定時間照射する方法は、
こうした一定質量の除去に特に適している。
べき質量は僅かであるので、振動子を構成する圧電単結
晶を切断するに至る必要はなく、圧電単結晶の表面部分
のみを除去して凹部を形成するのみで良い。本発明の方
法、特にパルスレーザー光を所定時間照射する方法は、
こうした一定質量の除去に特に適している。
【００５３】以下、更に具体的な実験結果について述べ
る。（実施例１）厚さ０．２ｍｍのＬｉＴａＯ3 のＺ板
からなる母材を準備した。これにＮｄ−ＹＡＧのレーザ
ーの４次高調波（波長２６６ｎｍ）のパルスレーザーを
照射し、母材を切断加工した。母材の表面におけるレー
ザー光のパワーを２５０ｍＷとし、レーザー光の走査速
度を０．２ｍｍ／秒とし、パルスの繰り返し周波数を２
ｋＨｚとし、パルスの幅を４５ｎｓｅｃとした。加工面
の直角度は９０±０．１ｄｅｇ．であり、中心線平均表
面粗さＲａは４μｍであった。この方法により、図４に
示す平面形状の振動子２５を前記母材から切り出した。
る。（実施例１）厚さ０．２ｍｍのＬｉＴａＯ3 のＺ板
からなる母材を準備した。これにＮｄ−ＹＡＧのレーザ
ーの４次高調波（波長２６６ｎｍ）のパルスレーザーを
照射し、母材を切断加工した。母材の表面におけるレー
ザー光のパワーを２５０ｍＷとし、レーザー光の走査速
度を０．２ｍｍ／秒とし、パルスの繰り返し周波数を２
ｋＨｚとし、パルスの幅を４５ｎｓｅｃとした。加工面
の直角度は９０±０．１ｄｅｇ．であり、中心線平均表
面粗さＲａは４μｍであった。この方法により、図４に
示す平面形状の振動子２５を前記母材から切り出した。
【００５４】（比較例１）厚さ０．２ｍｍのＬｉＴａＯ
3 のＺ板からなる母材を準備した。これにＣＯ2レーザ
ー（波長１０６００ｎｍ）のパルスレーザーを照射し、
母材の切断加工を試みた。母材の表面におけるレーザー
光のパワーを１００Ｗとし、レーザー光の走査速度を
０．２ｍｍ／秒とし、パルスの繰り返し周波数を２ｋＨ
Ｚとし、パルスの幅を２００μｓｅｃとした。しかし、
母材に微細なクラックが無数に発生したため、切断加工
はできなかった。
3 のＺ板からなる母材を準備した。これにＣＯ2レーザ
ー（波長１０６００ｎｍ）のパルスレーザーを照射し、
母材の切断加工を試みた。母材の表面におけるレーザー
光のパワーを１００Ｗとし、レーザー光の走査速度を
０．２ｍｍ／秒とし、パルスの繰り返し周波数を２ｋＨ
Ｚとし、パルスの幅を２００μｓｅｃとした。しかし、
母材に微細なクラックが無数に発生したため、切断加工
はできなかった。
【００５５】（比較例２）厚さ０．２ｍｍのＬｉＴａＯ
3 のＺ板からなる母材を準備した。これにＹＡＧレーザ
ー（波長１０６０ｎｍ）のパルスレーザーを照射し、母
材の切断加工を試みた。母材の表面におけるレーザー光
のパワーを３００ｍＷとし、レーザー光の走査速度を
０．２ｍｍ／秒とし、パルスの繰り返し周波数を２ｋＨ
Ｚとし、パルスの幅を４５ｎｓｅｃとした。しかし、母
材はレーザー光を吸収しにくいために、母材を切断する
までに至らなかった。
3 のＺ板からなる母材を準備した。これにＹＡＧレーザ
ー（波長１０６０ｎｍ）のパルスレーザーを照射し、母
材の切断加工を試みた。母材の表面におけるレーザー光
のパワーを３００ｍＷとし、レーザー光の走査速度を
０．２ｍｍ／秒とし、パルスの繰り返し周波数を２ｋＨ
Ｚとし、パルスの幅を４５ｎｓｅｃとした。しかし、母
材はレーザー光を吸収しにくいために、母材を切断する
までに至らなかった。
【００５６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、圧
電単結晶の母材から振動子を形成するのに際して、振動
子の外形の加工精度を向上させうるような新たな加工方
法を提供できる。
電単結晶の母材から振動子を形成するのに際して、振動
子の外形の加工精度を向上させうるような新たな加工方
法を提供できる。
【図１】本発明の方法で製造できる振動子の一形態を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図２】本発明の方法で製造できる振動子の一形態を示
す正面図である。
す正面図である。
【図３】本発明の方法で製造できる振動子の一形態を示
す正面図である。
す正面図である。
【図４】本発明の方法で製造できる振動子の一形態を示
す正面図である。
す正面図である。
１、９、１８、２５ 振動子 ２ 支持体 ３Ａ、
３Ｂ 一対の振動片 ６、１７ 外部の固定部材 ７ 振動子の固定部材６
への固定部分 １０、２４ 基部 １２Ａ、１２
Ｂ、２７Ａ、２７Ｂ 基部に対して垂直方向に延びる２
本の屈曲振動片 １３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、
１４Ａ、１４Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ ２８Ａ、２８Ｂ、２
８Ｃ、２８Ｄ 励振手段（検出手段） １９ 固定片
部 ４０ 共振片 Ａ 支持体２の屈曲振動 Ｂ
各振動片３Ａ、３Ｂの振動 Ｃ１、Ｃ２ 回転のモ
ーメント Ｅ 基部１０の固定部分７を中心とする屈
曲振動 Ｆ 各屈曲振動片１２Ａ、１２Ｂの接続部
分１１を中心とする屈曲振動 Ｇ 共振片４０の接続
部分２２を中心とする振動 Ｈ 基部２４の接続部分２５を中心とする振動 Ｉ
屈曲振動片２７Ａ、２７Ｂの接続部分２６を中心とする
振動 Ｘ、Ｙ 振動子が振動する所定平面 Ｚ 回転軸
３Ｂ 一対の振動片 ６、１７ 外部の固定部材 ７ 振動子の固定部材６
への固定部分 １０、２４ 基部 １２Ａ、１２
Ｂ、２７Ａ、２７Ｂ 基部に対して垂直方向に延びる２
本の屈曲振動片 １３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、
１４Ａ、１４Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ ２８Ａ、２８Ｂ、２
８Ｃ、２８Ｄ 励振手段（検出手段） １９ 固定片
部 ４０ 共振片 Ａ 支持体２の屈曲振動 Ｂ
各振動片３Ａ、３Ｂの振動 Ｃ１、Ｃ２ 回転のモ
ーメント Ｅ 基部１０の固定部分７を中心とする屈
曲振動 Ｆ 各屈曲振動片１２Ａ、１２Ｂの接続部
分１１を中心とする屈曲振動 Ｇ 共振片４０の接続
部分２２を中心とする振動 Ｈ 基部２４の接続部分２５を中心とする振動 Ｉ
屈曲振動片２７Ａ、２７Ｂの接続部分２６を中心とする
振動 Ｘ、Ｙ 振動子が振動する所定平面 Ｚ 回転軸
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 41/24 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ａ Ｈ０３Ｈ 9/19 41/22 Ａ (72)発明者 相馬 隆雄 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】圧電単結晶からなる振動子の製造方法であ
って、前記圧電単結晶からなる母材に対してレーザー光
を照射し、光化学的な反応によって前記母材の分子を解
離および蒸発させ、前記母材を前記振動子の形態に合わ
せて除去加工することによって、前記振動子を形成する
ことを特徴とする、圧電単結晶からなる振動子の製造方
法。 - 【請求項２】前記圧電単結晶が、水晶、ニオブ酸リチウ
ム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル
酸リチウム固溶体およびランガサイトからなる群より選
ばれた一種以上の圧電単結晶であることを特徴とする、
請求項１記載の圧電単結晶からなる振動子の製造方法。 - 【請求項３】前記母材が平板形状の母材であり、この母
材の主面に対して前記レーザー光を照射して前記母材を
切断することによって、平板形状の振動子を製造するこ
とを特徴とする、請求項１または２記載の振動子の製造
方法。 - 【請求項４】前記振動子が回転角速度センサ用の振動子
であり、前記振動子の駆動振動と検出振動とが所定平面
内で行われるものであることを特徴とする、請求項３記
載の圧電単結晶からなる振動子の製造方法。 - 【請求項５】前記母材を除去加工して前記振動子を形成
した後、前記振動子の前記駆動振動の周波数と前記検出
振動の周波数とを調整するために、前記レーザー光を前
記振動子の表面に照射して前記圧電単結晶を削除するこ
とを特徴とする、請求項４記載の圧電単結晶からなる振
動子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32393596A JPH10163780A (ja) | 1996-12-04 | 1996-12-04 | 圧電単結晶からなる振動子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32393596A JPH10163780A (ja) | 1996-12-04 | 1996-12-04 | 圧電単結晶からなる振動子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10163780A true JPH10163780A (ja) | 1998-06-19 |
Family
ID=18160281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32393596A Withdrawn JPH10163780A (ja) | 1996-12-04 | 1996-12-04 | 圧電単結晶からなる振動子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10163780A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001194158A (ja) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Microstone Corp | 圧電型運動センサにおけるセンサ振動体の製造方法 |
| JP2002192370A (ja) * | 2000-09-13 | 2002-07-10 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザ加工方法 |
| JP2002213963A (ja) * | 2001-01-22 | 2002-07-31 | Microstone Corp | 振動ジャイロスコープ |
| US6992026B2 (en) | 2000-09-13 | 2006-01-31 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method and laser processing apparatus |
| JP2008175578A (ja) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Nec Tokin Corp | 圧電振動ジャイロ用振動子 |
| US7605344B2 (en) | 2003-07-18 | 2009-10-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser beam machining method, laser beam machining apparatus, and laser beam machining product |
| JP2010034712A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Citizen Finetech Miyota Co Ltd | 水晶片の製造方法 |
| US8058103B2 (en) | 2003-09-10 | 2011-11-15 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor substrate cutting method |
| JP2014003711A (ja) * | 2008-12-27 | 2014-01-09 | Seiko Epson Corp | 振動片、振動子、センサー及び電子部品 |
| US8865566B2 (en) | 2002-12-03 | 2014-10-21 | Hamamatsu Photonics K.K. | Method of cutting semiconductor substrate |
| US8889525B2 (en) | 2002-03-12 | 2014-11-18 | Hamamatsu Photonics K.K. | Substrate dividing method |
| US8969752B2 (en) | 2003-03-12 | 2015-03-03 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method |
| US8993922B2 (en) | 2004-01-09 | 2015-03-31 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method and device |
| US9352414B2 (en) | 2004-01-09 | 2016-05-31 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method and device |
| US9511449B2 (en) | 2004-01-09 | 2016-12-06 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method and device |
-
1996
- 1996-12-04 JP JP32393596A patent/JPH10163780A/ja not_active Withdrawn
Cited By (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001194158A (ja) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Microstone Corp | 圧電型運動センサにおけるセンサ振動体の製造方法 |
| US8927900B2 (en) | 2000-09-13 | 2015-01-06 | Hamamatsu Photonics K.K. | Method of cutting a substrate, method of processing a wafer-like object, and method of manufacturing a semiconductor device |
| US8946589B2 (en) | 2000-09-13 | 2015-02-03 | Hamamatsu Photonics K.K. | Method of cutting a substrate, method of cutting a wafer-like object, and method of manufacturing a semiconductor device |
| US6992026B2 (en) | 2000-09-13 | 2006-01-31 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method and laser processing apparatus |
| US8969761B2 (en) | 2000-09-13 | 2015-03-03 | Hamamatsu Photonics K.K. | Method of cutting a wafer-like object and semiconductor chip |
| US10796959B2 (en) | 2000-09-13 | 2020-10-06 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method and laser processing apparatus |
| JP2002192370A (ja) * | 2000-09-13 | 2002-07-10 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザ加工方法 |
| US9837315B2 (en) | 2000-09-13 | 2017-12-05 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method and laser processing apparatus |
| US8946592B2 (en) | 2000-09-13 | 2015-02-03 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method and laser processing apparatus |
| US8946591B2 (en) | 2000-09-13 | 2015-02-03 | Hamamatsu Photonics K.K. | Method of manufacturing a semiconductor device formed using a substrate cutting method |
| US8933369B2 (en) | 2000-09-13 | 2015-01-13 | Hamamatsu Photonics K.K. | Method of cutting a substrate and method of manufacturing a semiconductor device |
| US8937264B2 (en) | 2000-09-13 | 2015-01-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method and laser processing apparatus |
| JP2002213963A (ja) * | 2001-01-22 | 2002-07-31 | Microstone Corp | 振動ジャイロスコープ |
| US10068801B2 (en) | 2002-03-12 | 2018-09-04 | Hamamatsu Photonics K.K. | Substrate dividing method |
| US9287177B2 (en) | 2002-03-12 | 2016-03-15 | Hamamatsu Photonics K.K. | Substrate dividing method |
| US9543207B2 (en) | 2002-03-12 | 2017-01-10 | Hamamatsu Photonics K.K. | Substrate dividing method |
| US9711405B2 (en) | 2002-03-12 | 2017-07-18 | Hamamatsu Photonics K.K. | Substrate dividing method |
| US10622255B2 (en) | 2002-03-12 | 2020-04-14 | Hamamatsu Photonics K.K. | Substrate dividing method |
| US11424162B2 (en) | 2002-03-12 | 2022-08-23 | Hamamatsu Photonics K.K. | Substrate dividing method |
| US9553023B2 (en) | 2002-03-12 | 2017-01-24 | Hamamatsu Photonics K.K. | Substrate dividing method |
| US9142458B2 (en) | 2002-03-12 | 2015-09-22 | Hamamatsu Photonics K.K. | Substrate dividing method |
| US9543256B2 (en) | 2002-03-12 | 2017-01-10 | Hamamatsu Photonics K.K. | Substrate dividing method |
| US9548246B2 (en) | 2002-03-12 | 2017-01-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Substrate dividing method |
| US8889525B2 (en) | 2002-03-12 | 2014-11-18 | Hamamatsu Photonics K.K. | Substrate dividing method |
| US8865566B2 (en) | 2002-12-03 | 2014-10-21 | Hamamatsu Photonics K.K. | Method of cutting semiconductor substrate |
| US8969752B2 (en) | 2003-03-12 | 2015-03-03 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method |
| US8852698B2 (en) | 2003-07-18 | 2014-10-07 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser beam machining method, laser beam machining apparatus, and laser beam machining product |
| US7605344B2 (en) | 2003-07-18 | 2009-10-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser beam machining method, laser beam machining apparatus, and laser beam machining product |
| US8058103B2 (en) | 2003-09-10 | 2011-11-15 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor substrate cutting method |
| US9511449B2 (en) | 2004-01-09 | 2016-12-06 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method and device |
| US9352414B2 (en) | 2004-01-09 | 2016-05-31 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method and device |
| US8993922B2 (en) | 2004-01-09 | 2015-03-31 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method and device |
| US10293433B2 (en) | 2004-01-09 | 2019-05-21 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method and device |
| US11241757B2 (en) | 2004-01-09 | 2022-02-08 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method and device |
| JP2008175578A (ja) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Nec Tokin Corp | 圧電振動ジャイロ用振動子 |
| JP2010034712A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Citizen Finetech Miyota Co Ltd | 水晶片の製造方法 |
| JP2014003711A (ja) * | 2008-12-27 | 2014-01-09 | Seiko Epson Corp | 振動片、振動子、センサー及び電子部品 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH10163780A (ja) | 圧電単結晶からなる振動子の製造方法 | |
| JP2003337025A (ja) | 振動子および振動型ジャイロスコープ | |
| JPH11281372A (ja) | 振動子、振動型ジャイロスコープ、直線加速度計および回転角速度の測定方法 | |
| JP3694160B2 (ja) | 振動型ジャイロスコープおよびその調整方法 | |
| JPH10163779A (ja) | 圧電部材の製造方法 | |
| JP4107768B2 (ja) | 振動子および振動型ジャイロスコープ | |
| JPH11248465A (ja) | 振動子、振動型ジャイロスコープおよび回転角速度の測定方法 | |
| JP4356881B2 (ja) | 振動型ジャイロスコープ | |
| JP2984245B2 (ja) | 基材上の金属膜の加工方法、振動子の製造方法および振動デバイスの製造方法 | |
| JP4305625B2 (ja) | 振動子および物理量測定用信号発生素子 | |
| JP4385477B2 (ja) | 振動型ジャイロスコープおよびその製造方法 | |
| JP4281708B2 (ja) | 振動型ジャイロスコープ | |
| JP2001208545A (ja) | 圧電振動ジャイロスコープ | |
| JP2004301552A (ja) | 振動子および物理量測定装置 | |
| JP4035264B2 (ja) | 振動型ジャイロスコープ | |
| JPH10160478A (ja) | 振動子、振動子の調整方法およびこの振動子を使用した振動型ジャイロスコープ | |
| JPH10170270A (ja) | 振動子およびこの振動子を使用した振動型ジャイロスコープ | |
| JP4067044B2 (ja) | 振動子および振動型ジャイロスコープ | |
| JP2003207338A (ja) | 振動型ジャイロスコープ用振動子および振動型ジャイロスコープ | |
| JPH11230756A (ja) | 振動子、振動型ジャイロスコープ、直線加速度計および回転角速度の測定方法 | |
| JPH07174569A (ja) | 共振型振動素子 | |
| JPH07115338A (ja) | 非導電性基板への回路形成方法 | |
| JPH0674834A (ja) | 温度検出用水晶振動子 | |
| JP2003014464A (ja) | 振動ジャイロおよびその調整方法 | |
| JP2001264067A (ja) | 振動型ジャイロスコープ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040302 |