KR19980018514A - 진동 자이로 및 이것의 제조방법 - Google Patents

진동 자이로 및 이것의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR19980018514A
KR19980018514A KR1019970037907A KR19970037907A KR19980018514A KR 19980018514 A KR19980018514 A KR 19980018514A KR 1019970037907 A KR1019970037907 A KR 1019970037907A KR 19970037907 A KR19970037907 A KR 19970037907A KR 19980018514 A KR19980018514 A KR 19980018514A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piezoelectric substrate
vibrating
metal layer
vibrating body
gyro
Prior art date
Application number
KR1019970037907A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100233465B1 (ko
Inventor
가츠미 후지모토
Original Assignee
무라따 미치히로
가부시끼가이샤 무라따 세이사꾸쇼
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 무라따 미치히로, 가부시끼가이샤 무라따 세이사꾸쇼 filed Critical 무라따 미치히로
Publication of KR19980018514A publication Critical patent/KR19980018514A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100233465B1 publication Critical patent/KR100233465B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
    • G01C19/5663—Manufacturing; Trimming; Mounting; Housings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/42—Piezoelectric device making

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

본 발명의 진동 자이로(vibrating gyro)는 대향하는 방향으로 분극된 두 개의 압전체기판(piezoelectric substrate)을 금속층으로 접합하여 형성된 진동체(vibrator)를 포함한다. 전극들은 압전체기판의 외측주면에 형성된다. 전극중의 하나는 여섯 개의 부분으로 분할된다. 금속층으로는, 압전체기판의 퀴리점(Curie point) 미만의 융점을 갖는 재료가 사용된다. 압전체기판의 접합면측에는, 절단삽입부(cut portion)가 형성되고, 고온의 금속선등이 절단삽입부에 관통되며, 이것에 의해 지지부재(support member)를 형성한다.

Description

진동 자이로 및 이것의 제조방법
본 발명은 진동 자이로(vibrating gyro) 및 진동 자이로의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 예를 들어, 카메라 요동(shake)방지 또는 자동차-운행 시스템(car-navigation system), 포인트 장치(point device) 등에 사용되는 진동 자이로 및 진동 자이로의 제조방법에 관한 것이다.
도 14는 종래의 진동 자이로의 예를 나타내는 사시도이다. 진동 자이로 1은 제 1 압전체기판(piezoelectric substrate) 3 및 제 2 압전체기판 4를 접합하여 형성된 진동체(vibrator) 2를 포함한다. 제 1 압전체기판 3 및 제 2 압전체기판 4는 에폭시계 수지(epoxy resin) 등으로 구성된 수지층 5에 의해 접합되고, 화살표로 나타낸 바와 같이 서로 대향하는 두께방향으로 분극된다.
제 1 압전체기판 3의 외측주면에는, 분할전극(split electrode) 6이 형성된다. 전극 6은, 제 1 압전체기판 3의 길이방향으로 연장되는 홈에 의해, 기판 3의 폭방향으로 두 부분으로 분할되고, 또한, 진동체 2의 노드(node) 부근의 폭방향으로 연장되는 두 개의 홈에 의해, 길이방향으로 세 부분으로 분할된다. 환언하면, 전극 6은 6개의 부분으로 분할된다. 또한, 제 2 압전체기판 4의 외측주면 전체에 걸쳐 다른 전극 7이 형성된다. 금속선 등으로 형성된 지지부재(support member) 8은, 진동체 2의 노드 부근에서 전극 7에, 땜납, 도전성 페이스트(conductive paste) 등으로 부착된다.
이 진동 자이로 1에서는, 전극 6의 길이방향의 중앙부에 배치된 두 개의 전극부분 6a, 6b와, 거기에 대향되는 전극 7간에 구동신호(drive signal)가 인가된다. 제 1 압전체기판 3 및 제 2 압전체기판 4는 서로 역방향으로 분극되기 때문에, 진동체 2는 바이몰프(bimorph) 구조를 갖고, 구동신호에 대응하여 전극 6과 전극 7의 형성면에 직교하는 방향으로 굴곡진동한다. 이때, 진동체 2는 이것의 길이방향의 양단으로부터 조금 내측으로 배치된 두 개의 노드를 중심으로 굴곡진동한다. 이때, 전극부분 6a와 전극부분 6b로부터 동일한 신호가 출력된다. 두 개의 신호는 균형을 이루고 상쇄되어 0이 된다.
진동체 2가 축을 중심으로 회전하는 경우, 진동체 2의 굴곡진동에 직교하는 방향으로 코리올리의 힘(Coriolis force)이 작용한다. 이것에 의해 진동체 2의 굴곡진동의 방향이 변화되고, 또한, 전극부분 6a와 전극부분 6b로부터의 출력신호가 변화된다. 즉, 한쪽의 전극부분 6a로부터의 출력신호가 코리올리의 힘에 대하여 증가하는 경우, 다른 전극부분 6b로부터의 출력신호는 코리올리의 힘에 대하여 감소된다. 그러므로, 이들 전극부분 6a와 전극부분 6b로부터의 출력신호간의 차이를 측정함으로써, 코리올리의 힘에 대한 신호만을 얻을 수 있다. 그러므로, 전극부분 6a와 전극부분 6b로부터 출력신호들간의 차이를 측정함으로써, 진동 자이로 1에 인가된 회전각속도(rotational angular velocity)를 검출할 수 있다.
그러나, 두 개의 압전체기판을 접합하는데 사용되는 에폭시계 수지는 유리 전이점(glass transition point)을 갖는다. 80℃ 이상에서, 에폭시계 수지는 연화되기 시작하고, Q(quality factor)가 저하되며, 또한 진동 자이로의 감도가 저하된다. 압전체기판의 재료로서, LiNbO3와 LiTaO3등의 퀴리점(Curie point)이 높은 재료가 사용되는 경우, 고온에서의 온도특성의 악화는 재료의 이점인 고내열성을 저하시킨다. 이들 재료의 Q는 높지만, 에폭시계 수지의 Q가 낮아서, 진동체 전체의 Q가 저하된다. 또한, 진동체의 리얼 노드(real node)가 이것의 중심축 위에 배치되기 때문에, 진동체의 표면에 지지부재가 부착되는 경우, 지지부재로부터의 진동누설을 피할 수가 없다. 따라서, 진동체 표면 위의 전극에 지지부재가 부착되는 경우, 전극과 압전체기판간의 접착강도 이상의 지지강도를 얻을 수 없으며, 이것에 의해 지지부재는 진동체의 낙하와 같은 충격으로 인하여 탈락될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 주목적은 진동체의 Q가 높고, 실제 온도 범위내에서 저하되지 않는 진동 자이로를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 지지부재로부터의 진동누설이 적고 지지강도가 높은 진동 자이로를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 상술한 특징을 갖는 진동 자이로를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 구현예에 따른 진동 자이로의 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 진동 자이로를 제조하기 위해 준비된 압전체기판의 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 압전체기판이 적층된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 진동 자이로의 작동시에 사용된 회로의 블록 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 다른 구현예에 따른 진동 자이로의 사시도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 진동 자이로를 제조하기 위해 준비된 압전체기판의 사시도이다.
도 7은 도 6에 나타낸 압전체기판에 크림땜납을 도포하는 상태를 나타내는 도해도이다.
도 8은 두 개의 압전체기판이 압착된 상태를 나타내는 도해도이다.
도 9는 도 5에 나타낸 진동 자이로에 지지부재가 실장된 다른 구현예를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9에 나타낸 진동 자이로를 제조하는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 9에 나타낸 진동 자이로가 굴곡진동하는 상태를 나타내는 도해도이다.
도 12는 도 11과 비교하여 종래의 진동 자이로의 굴곡진동의 상태를 나타내는 도해도이다.
도 13은 도 9에 나타낸 진동 자이로의 변형예를 나타내는 도해도이다.
도 14는 종래의 진동 자이로의 예를 나타내는 사시도이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
10: 진동 자이로
12: 진동체
14: 제 1 압전체기판
16: 제 2 압전체기판
18: 금속층
20: 제 1 전극
22a, 22b: 홈
24: 제 2 전극
26: 절단삽입부
28: 지지부재
본 발명에서는, 금속층으로 접합된 두 개의 압전체기판을 구비한 진동체; 및
상기한 두 개의 압전체기판의 외측주면에 각각 형성되고, 적어도 한쪽이 분할된 전극을 포함하고, 상기한 금속층이 두 개의 압전체기판의 퀴리점 미만의 융점을 갖는 금속재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 자이로를 제공한다.
본 진동 자이로에서, 진동체의 노드 부근에서 두 개의 압전체기판의 측면에 절단삽입부(cut portion)가 각각 형성될 수 있다.
진동체를 지지하기 위해, 진동체의 노드 부근의 금속층에 지지부재가 설치된다.
이 지지부재는 진동체의 노드 부근의 금속층에 금속선을 압박삽입하여 형성된다.
또한, 본 발명에서는, 두 개의 압전체기판을 제공하는 단계; 상기한 두 개의 압전체기판의 퀴리점 미만의 융점을 갖는 금속재료로 형성되는 금속층으로 두 개의 압전체기판을 접합한 진동체를 얻는 단계; 및 상기한 진동체의 노드 부근의 금속층에 고온에서 가열된 금속선을 압박삽입하여 지지부재를 형성하는 단계를 포함하는 진동 자이로의 제조방법을 제공한다.
본 진동 자이로 제조방법에서는, 두 개의 압전체기판을 접합하기 전에, 진동체의 노드 위치에서 압전체기판 상에 절단삽입부를 각각 형성하고, 고온의 금속선을 절단삽입부에서 금속층에 압박삽입할 수 있다.
두 개의 압전체기판을 접합하기 위한 금속층은 에폭시계 수지보다 Q가 더 높으며, 진동 자이로의 실용 온도범위 내에서는 연화되지 않는다. 또한, 압전체기판의 접합면측에 절단삽입부를 각각 형성하는 경우, 압전체기판의 접합시에 용융된 금속이 절단삽입부로 유입되고, 압전체표면의 접합면의 외부로 흘러나가지 않는다. 또한, 압전체기판을 접합한 후, 절단삽입부에 고온에서 가열된 금속선을 압박삽입하는 경우, 절단삽입부에 존재하는 금속층이 녹으며, 금속선이 진동체 내부로 삽입된다. 이 후에, 금속층이 냉각되어 응고되고, 이로써, 금속선은 금속층에 의해 고정되고, 지지부재로서 이용된다. 이 지지부재는 진동체의 리얼 노드 부근에 배치된다. 용융된 금속이 압전체기판의 접합시에 사용되지만, 이것의 융점은 압전체기판의 퀴리점 미만이기 때문에, 압전체기판의 분극이 제거되지 않는다.
본 발명에 따르면, 높은 Q를 갖는 금속층으로 압전체기판이 접합되기 때문에, 진동체 전체의 Q가 높게 유지된다. 게다가, 압전체기판의 접합시에 분극이 제거되지 않고, 실용 온도범위 내에서 금속층이 연화되지 않기 때문에, 진동 자이로의 사용중에 Q가 저하되지 않게 되어, 고감도의 진동 자이로를 얻는다. 또한, 압전체기판의 접합면측에 절단삽입부를 형성하여, 진동체의 표면에 접합용 금속이 부착되는 것을 방지하며, 이것에 의해 특성의 악화를 억제한다. 또한, 금속층으로 지지부재를 고정시킴으로써, 지지부재와 진동체간의 접합강도가 증가될 수 있다. 그러므로, 진동 자이로의 낙하등과 같은 큰 충격이 가해지더라도, 지지부재가 진동체로부터 탈락하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 진동체의 표면에 지지부재를 부착하는 경우와 비교하여, 진동체의 중심축 상의 리얼 노드와 더 가까운 위치에서 지지부재를 지지할 수 있기 때문에, 지지부재로부터의 진동누설이 감소되고, 양호한 특성을 갖는 진동 자이로를 얻는다.
상기한 목적과 그외 다른 목적들과, 특징 및 이점은 도면을 참조하여 이하의 본 발명의 구현예의 상세한 설명으로 한층 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 구현예에 따른 진동 자이로를 나타내는 사시도이다. 진동 자이로 10은 제 1 압전체기판 14와 제 2 압전체기판 16을 구비하는 진동체 12를 포함한다. 제 1 압전체기판 14 및 제 2 압전체기판 16으로서는, 예를 들어, 압전 세라믹과, LiNbO3와 LiTaO3등의 단결정(single crystal)이 사용된다. 제 1 압전체기판 14 및 제 2 압전체 기판 16은 금속층 18로 접합된다. 이때, 제 1 압전체기판 14와 제 2 압전체기판 16은 도 1의 화살표로써 나타낸 바와 같이, 서로 대향하는 두께방향으로 분극된다. 그러므로, 진동체 12는 바이몰프 구조를 갖는다. 금속층 18로서는, 제 1 압전체기판 14 및 제 2 압전체기판 16의 퀴리점 미만의 융점을 갖는 금속재료가 사용된다. 이런 재료로서는 땜납등이 사용되지만, 이들 이외에도 Bi계 재료와, In계 재료 및 Ag 땜납등이 사용될 수 있다.
제 1 압전체기판 14의 외측주면에는 제 1 전극 20이 형성된다. 제 1 전극 20 에는, 제 1 압전체기판 14의 길이방향으로 연장되는 홈 22a와, 이것의 폭방향으로 연장되는 두 개의 홈 22b가 형성된다. 홈 22b는 진동체 12의 굴곡진동 노드에 대한 부분, 즉, 제 1 압전체기판 14의 길이방향의 양단으로부터 조금 내측으로 들어간 부분에 형성된다. 이들 홈 22a와 홈 22b에 의해, 제 1 전극 20이 여섯 개의 전극부분 20a, 20b, 20c, 20d, 20e 및 20f로 분할된다. 게다가, 제 2 압전체기판 16의 외측주면의 전면에 걸쳐 제 2 전극 24가 형성된다.
이런 진동 자이로 10을 제조하기 위하여, 도 2에 나타낸 바와 같이, 두 개의 큰 압전체기판 30과 압전체기판 32를 준비한다. 압전체기판 30과 압전체기판 32의 각각의 양면에는, 전극 34와 전극 36이 각각 형성된다. 각각의 압전체기판 30과 압전체기판 32의 한쪽 주면에는, 크림땜납(solder cream) 38이 인쇄된다. 가열에 의해 크림땜납 38이 용융된 후에 냉각되어, 압전체기판 30과 압전체기판 32 위에 땜납층이 각각 형성된다. 압전체기판 30과 압전체기판 32를 이것의 땜납층들이 서로 밀착접촉하도록 적층시킨 후, 재가열에 의해 땜납층들을 용융시키고, 두 개의 압전체 기판 30과 압전체기판 32를 함께 마찰시켜 압착한다. 압착된 압전체기판 30과 압전체기판 32를 냉각시켜서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 금속층 18로 접합된 큰 적층기판 40을 얻는다. 진동 자이로 10의 홈 22a와 홈 22b를 형성하기 위해, 적층기판 40 위에 소정의 간격을 두고 홈 22가 형성된다. 이 후에, 적층기판 40은 도 3에 나타낸 바와 같이 길고 짧은 선을 교대로 나타낸 형상이나 작은 입방체 형상으로 절단되어, 도 1에 나타낸 진동 자이로 10을 얻는다. 진동 자이로 10의 제조공정에서, 금속층 18을 형성하는 땜납으로서는, 압전체기판 30과 압전체기판 32의 퀴리점 미만의 융점을 갖는 땜납이 사용되기 때문에, 압전체기판 30과 압전체기판 32의 분극이 제거되지 않는다.
이 진동 자이로 10의 사용에 있어서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제 1 전극 20의 길이방향의 중앙부의 두 개의 전극부분 20a와 20b에 저항 42와 저항 44가 접속된다. 이들 저항 42, 44와 제 2 전극 24간에 발진회로(oscillation circuit) 46이 접속된다. 발진회로 46은 예를 들어, 증폭회로(amplification circuit)와 위상보정회로(phase correction circuit)를 포함하여, 제 2 전극 24로부터의 출력신호가 발진회로 46에 피드백된다. 그런 다음, 증폭회로 및 위상보정회로에 의해 피드백된 신호의 레벨 및 위상이 조정되고, 제 1 전극 20의 전극부분 20a와 전극부분 20b에 보정신호가 주어진다.
또한, 제 1 전극 20의 전극부분 20a와 전극부분 20b는, 차동회로(differential circuit) 48의 입력단에 접속된다. 차동회로 48의 출력단은 동기검파회로(synchronous detection circuit) 50에 접속된다. 동기검파회로 50에서는, 예를 들어, 발진회로 46의 신호와 동시에 차동회로 48의 출력신호가 검파된다. 동기검파회로 50은 평활회로(smoothing circuit) 52에 접속되고, 또한, 평활회로 52는 증폭회로 54에 접속된다.
이 진동 자이로 10은 발진회로 46에 의해 자기구동된다. 진동체 12는 바이몰프 구조를 갖기 때문에, 제 1 압전체기판 14가 이것의 주면에 평행한 방향으로 확장하는 경우, 제 2 압전체기판 16은 이것의 주면에 평행한 방향으로 수축한다. 반면, 제 1 압전체기판 14가 이것의 주면에 평행한 방향으로 수축하는 경우, 제 2 압전체기판 16은 이것의 주면에 평행한 방향으로 확장한다. 그러므로, 진동체 12는 제 1 전극 20과 제 2 전극 24의 형성면에 직교하는 방향으로 굴곡진동한다.
회전각속도가 인가되지 않은 경우, 전극부분 20a와 20b로부터 동일한 신호가 출력되고, 차동회로 48에 의해 중지된다. 그러므로, 차동회로 48로부터는 신호가 출력되지 않는다. 진동체 12의 축을 중심으로하여 회전하는 경우, 굴곡진동의 방향에 직교하는 방향으로 코리올리의 힘이 작용한다. 진동체 12의 굴곡진동의 방향은 이 코리올리의 힘에 의해 변화된다. 이것에 의해, 전극부분 20a와 전극부분 20b로부터의 출력신호가 변화된다. 예를 들어, 전극부분 20a로부터의 출력신호가 증가하는 경우, 전극부분 20b로부터의 출력신호는 감소한다. 그러므로, 차동회로 48에 의해, 전극부분 20a와 전극부분 20b의 출력신호간의 차가 얻어진다. 전극부분 20a와 전극부분 20b의 출력신호의 변화는, 진동체 12가 굴곡진동하는 방향의 변화, 즉, 코리올리의 힘에 대응한다. 그러므로, 차동회로 48로부터는, 코리올리의 힘에 대한 레벨의 신호가 출력된다.
동기검파회로 50은 차동회로 48의 출력신호를 발진회로 46의 신호와 동시에 검파한다. 이때, 출력신호의 정부분과 음부분만이 검파된다. 동기검파회로 50에 의해 검파된 신호는 평활회로 52에 의해 평활되고, 증폭회로 54에 의해 증폭된다. 그러므로, 진동 자이로 10에 인가된 회전각속도는 증폭회로 54의 출력신호를 측정함으로써 검파될 수 있다.
회전각속도의 방향을 역방향으로 하는 경우, 진동체 12가 굴곡진동하는 방향이 역방향으로 변화되고, 또한, 전극부분 20a와 전극부분 20b의 출력신호의 변화도 반대가 된다. 이것에 의해 차동회로 48로부터의 출력신호의 위상이 반대로 되고, 또한, 동기검파회로 50이 검파한 신호의 극성이 반대로 된다. 또한, 증폭회로 54로부터의 출력신호의 극성이 반대로 된다. 그러므로, 회전각속도의 방향은 증폭회로 54의 출력신호의 극성에 기초하여 검파될 수 있다.
이 진동 자이로 10에서, 땜납등으로 구성된 금속층 18이 제 1 압전체기판 14와 제 2 압전체기판 16을 접합하는데 사용된다. 금속층 18은 종래의 에폭시계 수지층에 비하여 Q가 높다. 그러므로, 진동체 12 전체의 Q가 높아서, 감도가 양호한 진동 자이로 10을 얻는다. 에폭시계 수지가 80℃ 부근에서 연화점을 갖지만, 금속층 18은 －40℃와 80℃ 사이의 실용온도범위 내에서는 연화되지 않기 때문에, 제 1 압전체기판 14와 제 2 압전체기판 16이 온도변화에 의해 서로 활주하지 않고, 진동 자이로 10의 감도의 저하를 제한할 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 각각의 제 1 압전체기판 14와 제 2 압전체기판 16의 접합면측에, 절단삽입부 26을 형성시킬 수 있다. 절단삽입부 26은 진동체 12의 두 개의 노드에 대응하는 부분에 형성되고, 각각은 제 1 압전체기판 14와 제 2 압전체기판 16의 폭방향으로 연장되는, 홈상으로 성형된다.
이런 진동 자이로 10을 제조하기 위해, 도 6에 나타낸 바와 같이, 큰 압전체기판 30과 압전체기판 32를 준비한다. 압전체기판 30과 압전체기판 32의 접합면측에 절단삽입부 26을 형성한다. 전극 34와 전극 36은 압전체기판 30과 압전체기판 32의 양측에 각각 형성된다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 압전체기판 30과 압전체기판 32의 접합면측에는, 크림땜납 38이 인쇄되고, 가열에 의해 용융되며, 그런 다음 냉각되어, 이것에 의해 압전체기판 30과 압전체기판 32 위에 땜납층이 각각 형성된다.
그런 다음, 도 8에 나타낸 바와 같이, 압전체기판 30과 압전체기판 32를 이것의 땜납층들이 서로 밀착되도록 적층시켜, 가열압착한다. 이때, 압전체기판 30과 압전체기판 32가 서로 마찰되지만, 범람하는 용융땜납이 절단삽입부 26에 수집되어, 압전체기판 30과 압전체기판 32의 외부에 흘러나오는 것이 방지된다. 압착된 압전체기판 30과 압전체기판 32가 냉각된 후에, 압전체기판 30의 전극 34에 홈 22가 형성되고, 적층된 기판 30과 32가 다이싱(dicing) 등으로 절단되며, 이것에 의해 도 5에 나타낸 진동 자이로 10이 제조된다. 절단삽입부 26은, 땜납이 진동체 12의 외측에 부착하는 것을 방지하기 때문에, 진동 자이로 10의 특성이 양호하게 유지될 수 있다.
이 진동 자이로 10에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 절단삽입부 26에 지지부재 28을 실장할 수 있다. 이 지지부재 28은 예를 들어, 금속선으로 형성된다. 실장시에, 도 10에 나타낸 바와 같이, 가열공급기 56이 지지부재 28을 유지하고, 고온으로 유지된다. 지지부재 28을 절단삽입부 26 부분의 금속층 18에 삽입시킴으로써, 금속층 18이 용융되고, 지지부재 28이 관통된다. 그런 다음, 냉각에 의해 용융된 금속층 18이 응고되고, 이것에 의해 지지부재 28이 고정된다. 지지부재 28은 고온상태에서 플럭스(flux)로 도포되고, 절단삽입부 26 부분의 금속층 18에 삽입될 수 있다.
이 진동 자이로 10에서는, 지지부재 28이 진동체 12내를 관통하여 금속층 18에서 고정되기 때문에, 진동체 표면위에 지지부재를 땜납한 종래의 진동 자이로에 비하여, 고착강도를 더 크게할 수 있다. 그러므로, 진동 자이로 10이 낙하하여 충격을 받아도, 지지부재 28이 탈락하는 것을 방지한다.
또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, 이 진동 자이로 10에서는, 진동체 12의 리얼 노드를 지지부재 28이 관통하기 때문에, 지지부재 28을 중심으로 진동체 12가 굴곡진동될 수 있다. 이에 반하여, 진동체 표면 위에 지지부재를 실장한 종래의 진동 자이로에서는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 굴곡진동의 중심이 되는 노드가 지지부재로부터 벗어나게 된다. 따라서, 본 발명의 진동 자이로 10에서는, 종래의 진동 자이로에 비하여 지지부재 28로부터의 진동누설이 작으며, 안정한 특성이 얻어진다.
지지부재 28로서는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 판상의 지지부재를 이용할 수도 있다. 본 구현예에서는, 이것의 선단의 폭이 좁아지도록 판재를 찍어내고, 선단을 진동체 12의 절단삽입부 26에 삽입시킨다. 이 경우에도, 지지부재를 가열하여 절단삽입부 26에 대하여 지지부재를 압박함으로써, 금속층 18이 용융되며 지지부재 28의 선단이 진동체 12내로 삽입된다. 그런 다음, 냉각에 의해 용융된 금속이 고화되고, 지지부재 28이 금속층 18에 의해 고정된다. 지지부재 28이 이 진동 자이로 10을 관통하지는 않았지만, 지지부재 28이 진동체 12의 내부에 삽입되어 금속층 18에 의해 고정되기 때문에, 도 9에 나타낸 진동 자이로 10에서와 같은 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 절단삽입부 26은 사각형 이외에도, V자형, 통상등으로 성형될 수 있다.
상기한 진동 자이로 10에서는, 제 1 전극 20만이 분할되지만, 제 2 전극 24도 유사하게 분할될 수 있다. 이런 전극구조에서도, 두 개의 전극 20과 24간에 구동신호를 대어, 진동체 12를 굴곡진동하게 할 수 있다. 이런 경우, 회전각속도에 대응하는 신호가 제 1 전극 20의 분할부분 또는 제 2 전극 24의 분할부분에서 나온다.
또한, 두 개의 압전체기판 14와 16은 동일한 방향으로 분극될 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 금속층 18이 공통전극으로 이용되고, 금속층 18로부터의 출력신호가 발진회로 46에 피드백된다. 발진회로 46으로부터의 신호를 제 1 전극 20 및 제 2 전극 24에 인가함으로써, 진동체 12가 굴곡진동하게 될 수 있다. 이런 구성은 단위전압당 변위를 크게하고, 또한 감도를 향상시킨다. 다시 말해서, 저전압에서도 충분한 감도를 얻으며, 이것에 의해 절전형 자이로를 얻을 수 있다. 게다가, 공통전극으로서의 금속층 18에 실장된 지지부재 28을 리드선으로서 이용하고, 이것에 의해 리드선 공정을 간략화할 수 있다.
본 발명의 특정한 구현예들에 관하여 본 발명을 설명하였지만, 많은 다른 변화와 변형 및 다른 용도가 가능하다는 것은 당업자들에게는 명백한 일이다. 그러므로, 본 발명이 이상에서의 특정한 결론에 의해서 뿐만 아니라, 추가된 청구항에 의해서도 한정되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 높은 Q를 갖는 금속층으로 압전체기판이 접합되기 때문에, 진동체 전체의 Q가 높게 유지된다. 게다가, 압전체기판의 접합시에 분극이 제거되지 않고, 실용 온도범위 내에서 금속층이 연화되지 않기 때문에, 진동 자이로의 사용중에 Q가 저하되지 않게 되어, 고감도의 진동 자이로를 얻는다. 또한, 압전체기판의 접합면측에 절단삽입부를 형성하여, 진동체의 표면에 접합용 금속이 부착되는 것을 방지하며, 이것에 의해 특성의 악화를 억제한다. 또한, 금속층으로 지지부재를 고정시킴으로써, 지지부재와 진동체간의 접합강도가 증가될 수 있다. 그러므로, 진동 자이로의 낙하등과 같은 큰 충격이 가해지더라도, 지지부재가 진동체로부터 탈락하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 진동체의 표면에 지지부재를 부착하는 경우와 비교하여, 진동체의 중심축 상의 리얼 노드와 더 가까운 위치에서 지지부재를 지지할 수 있기 때문에, 지지부재로부터의 진동누설이 감소되고, 양호한 특성을 갖는 진동 자이로를 얻는다.

Claims (10)

  1. 금속층으로 접합된 두 개의 압전체기판(piezoelectric substrate)을 구비한 진동체(vibrator); 및
    상기한 두 개의 압전체기판의 외측주면에 각각 형성되고, 적어도 한쪽이 분할되는 전극을 포함하고,
    상기한 금속층이 상기한 두 개의 압전체기판의 퀴리점(Curie point) 미만의 융점을 갖는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 자이로(vibrating gyro).
  2. 제 1항에 있어서, 상기한 진동체의 노드(node) 부근에서 상기한 두 개의 압전체기판의 각측면에 절단삽입부를 구비하는 것을 특징으로 하는 진동 자이로.
  3. 제 1항에 있어서, 상기한 진동체를 지지하기 위해, 상기한 진동체의 노드 부근에서 상기한 금속층에 설치된 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 자이로.
  4. 제 2항에 있어서, 상기한 진동체를 지지하기 위해, 상기한 진동체의 노드 부근에서 상기한 금속층에 설치된 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 자이로.
  5. 제 3항에 있어서, 상기한 지지부재가 상기한 진동체의 노드 부근에서 상기한 금속층에 압박삽입된 금속선임을 특징으로 하는 진동 자이로.
  6. 제 4항에 있어서, 상기한 지지부재가 상기한 진동체의 노드 부근에서 상기한 금속층에 압박삽입된 금속선임을 특징으로 하는 진동 자이로.
  7. 두 개의 압전체기판을 제공하는 단계;
    상기한 두 개의 압전체기판의 퀴리점 미만의 융점을 갖는 금속재료로 형성되는 금속층으로 상기한 두 개의 압전체기판을 접합한 진동체를 얻는 단계; 및
    상기한 진동체의 노드 부근에서 상기한 금속층을 고온에서 가열한 금속선을 압박삽입하여 지지부재를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 자이로의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기한 두 개의 압전체기판을 접합하기 전에, 상기한 진동체의 노드 위치에서 상기한 각 압전체기판상에 절단삽입부를 형성하고, 상기한 고온의 금속선을 상기한 절단삽입부에서 상기한 금속층에 압박삽입하는 것을 특징으로 하는 진동 자이로의 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기한 적어도 하나의 압전체기판이 세로축을 따라 형성된 첫 번째 홈에 의해 분할된 것을 특징으로 하는 진동 자이로.
  10. 제 9항에 있어서, 상기한 적어도 하나의 압전체기판이, 가로로 연장되고 상기한 첫 번째 홈과 교차하는 적어도 하나 이상의 두 번째 홈에 의해 더 분할되는 것을 특징으로 하는 진동 자이로.
KR1019970037907A 1996-08-08 1997-08-08 진동 자이로 및 이것의 제조방법 KR100233465B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8227681A JPH1054726A (ja) 1996-08-08 1996-08-08 振動ジャイロおよびその製造方法
JP8-227681 1996-08-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980018514A true KR19980018514A (ko) 1998-06-05
KR100233465B1 KR100233465B1 (ko) 1999-12-01

Family

ID=16864672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970037907A KR100233465B1 (ko) 1996-08-08 1997-08-08 진동 자이로 및 이것의 제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (2) US6013971A (ko)
EP (1) EP0823616B1 (ko)
JP (1) JPH1054726A (ko)
KR (1) KR100233465B1 (ko)
DE (1) DE69726655T2 (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100288070B1 (ko) * 1996-10-29 2001-10-26 나까니시 히로유끼 진동자이로스코프
DE69832843T2 (de) * 1997-05-28 2006-07-27 Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo Vibrationskreisel
JP2000156626A (ja) 1998-11-18 2000-06-06 Murata Mfg Co Ltd 圧電共振子及びその製造方法
US6557160B2 (en) * 1999-12-21 2003-04-29 Khalil Shalish Correlation of behavioral HDL signals
JP3613117B2 (ja) * 2000-02-23 2005-01-26 株式会社村田製作所 振動子及びそれを用いた振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置
JP2001258280A (ja) * 2000-03-10 2001-09-21 Seiko Instruments Inc 圧電アクチュエータの製造方法
GB0121934D0 (en) * 2001-09-12 2001-10-31 Europ Technology For Business Angular rate sensors
JP4305623B2 (ja) * 2002-03-13 2009-07-29 セイコーエプソン株式会社 振動子および振動型ジャイロスコープ
CA2498178A1 (en) * 2004-03-03 2005-09-03 Northrop Grumman Corporation Support of vibrating beam near nodal point
US7322238B2 (en) 2004-03-03 2008-01-29 Northrop Grumman Corporation Support of vibrating beam near nodal point
US7392702B2 (en) * 2005-08-08 2008-07-01 Litton Systems Inc. Method for modifying the location of nodal points of a vibrating beam
DE102008057280A1 (de) * 2008-11-14 2010-05-27 Northrop Grumman Litef Gmbh Corioliskreisel, Einrichtung für einen Corioliskreisel und Verfahren zum Betrieb eines Corioliskreisels
CN105300371B (zh) * 2015-12-02 2019-02-05 北京七维航测科技股份有限公司 抗冲击角速陀螺灌封工艺

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2998535A (en) * 1958-04-29 1961-08-29 Acoustica Associates Inc Composite electro-acoustic transducer configuration
US4431935A (en) * 1981-09-15 1984-02-14 Rockwell International Corporation Sensor structure incorporating multiple piezoelectric generators
US4431938A (en) * 1981-12-09 1984-02-14 Murata Manufacturing Co., Ltd. Grooved piezoelectric resonating element and a mounting therefore
JPS59132216A (ja) * 1983-01-18 1984-07-30 Murata Mfg Co Ltd 積層型圧電共振子
JP3039971B2 (ja) * 1989-09-19 2000-05-08 株式会社日立製作所 接合型圧電装置及び製造方法並びに接合型圧電素子
JP2780643B2 (ja) * 1994-06-03 1998-07-30 株式会社村田製作所 振動ジャイロ

Also Published As

Publication number Publication date
EP0823616B1 (en) 2003-12-10
EP0823616A3 (en) 1999-04-07
JPH1054726A (ja) 1998-02-24
DE69726655T2 (de) 2004-11-11
US6145177A (en) 2000-11-14
US6013971A (en) 2000-01-11
KR100233465B1 (ko) 1999-12-01
EP0823616A2 (en) 1998-02-11
DE69726655D1 (de) 2004-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100233465B1 (ko) 진동 자이로 및 이것의 제조방법
US5837895A (en) Vibrating gyroscope including a piezoelectric substrate polarized by a polarization inversion phenomenon
EP0682407B1 (en) Piezoelectric vibrator
JPH04216409A (ja) 角速度センサ
JP2734155B2 (ja) 角速度センサ
JPH10103961A (ja) 振動ジャイロの温度特性調整方法
JP3293487B2 (ja) 振動ジャイロ
JPH0914967A (ja) 振動型ジャイロスコープ
JP3767212B2 (ja) 振動ジャイロの支持構造および支持方法
JPS6067815A (ja) 角速度センサ
JPH02162881A (ja) 固体撮像装置
JPH09273934A (ja) 振動ジャイロ
JP3657073B2 (ja) 圧電振動ジャイロ
JPH09304081A (ja) 圧電振動角速度計用振動子
JP3293486B2 (ja) 振動ジャイロ
JP2001074468A (ja) 振動子の支持構造
JPH088684A (ja) 圧電振動子
JP2635050B2 (ja) 振動センサの製造方法
JP2005214881A (ja) 角速度センサ及びその製造方法
JP2002221418A (ja) 振動ジャイロおよびその製造方法
JP2002372419A (ja) 角速度センサ
KR20010100931A (ko) 커패시터 내장 압전 공진자의 제조방법 및 리드 단자
JP2001074469A (ja) 振動子の支持構造
JP2000314629A (ja) 振動子およびその製造方法並びに振動ジャイロ
JPH03251718A (ja) 角速度センサ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120821

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130819

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140826

Year of fee payment: 16

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150904

Year of fee payment: 17

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160902

Year of fee payment: 18

EXPY Expiration of term