JPH08201065A - 角速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で、且つ組立・接続工程が非常に簡単な
角速度センサを提供する。 【構成】 駆動側振動部１Ａ、検出側振動部１Ｂの振動
枝３、４、６、７との延出方向に、その駆動入力電極５
１、５２、検出出力電極８１、８２を被着した中間保持
枝５、８を設け、この中間保持枝５、８をスペーサ部材
３０、４０を介して、所定配線導体１２〜１５が形成さ
れた基板１１上に載置固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２本の振動枝、該振動
枝間に配置された中間保持枝を有する駆動側振動部、検
出側振動部から成る圧電振動体を有する角速度センサに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カメラのブレ補正、自動車のナビゲーシ
ョン、移動体の姿勢制御に用いられる角速度センサが種
々提案されている。このような角速度センサに用いられ
る圧電振動体の構造として、例えば、米国特許明細書第
４５２４６１９号や特開平３−２９１５１７号などは、
駆動側振動部と検出側振動部とを結合基部で結合した圧
電振動体が提案されている。

【０００３】この圧電振動体９１は、図１３に示すよう
に、基本的には、Ｈ状の圧電基板、即ち結合基部９２を
挟んで両端面方向に駆動側振動部９１Ａ及び検出側振動
部９１Ｂが配置されており、駆動側振動部９１Ａの２本
の駆動振動枝９３、９４の四つの側面には、それぞれ振
動駆動電極９３ａ〜９３ｄ、９４ａ〜９４ｄ（尚、９３
ｂ、９３ｃ、９４ｂ、９４ｃは図に現れない）が夫々形
成されている。また、検出側振動部９１Ｂの２本の検出
振動枝９５、９６の夫々の側面に第１及び第２の振動検
出電極９５ａ〜９５ｄ、９６ａ〜９６ｄ（尚、９５ａ、
９５ｂ、９６ａ、９６ｂは図に現れない）が形成されて
いる。

【０００４】この駆動側振動部９１Ａの振動枝９３、９
４の四側面に形成した振動駆動電極９３ａ〜９３ｄ、９
４ａ〜９４ｄに駆動用交番電圧信号を与えると、駆動側
振動部９１Ａで一平面内で音叉振動が発生する。尚、こ
の状態では、両振動部９１Ａ、９１Ｂで固有共振周波数
が異なるため検出側振動部９１Ｂは共振することはな
い。

【０００５】ところが、この圧電振動体９１に回転運動
（角速度）が加わると、駆動側振動部９１Ａの２つの振
動枝９３、９４はコリオリの力が作用して、回転運動の
角速度に比例した振動が、圧電基板の平面に対して垂直
な方向に発生する。この振動を以下バタ足振動という。
このバタ足振動は圧電基板全体に伝わることになり、検
出側振動部９１Ｂの第１及び第２振動検出電極９５ａ〜
９５ｄ、９６ａ〜９６ｄ間に、バタ足振動方向、圧電基
板の分極方向（水晶基板においては分極電気軸方向）に
よって決定された電界が発生することになり、所定角速
度に対応した検出信号を抽出することができる。

【０００６】尚、上述の圧電基板は、例えば、結晶軸方
向を考慮して所定結晶面でカットされた水晶基板が用い
られ、全体がＨ状となるようにエッチング処理された
後、圧電基板の両主面、該両主面と直交する両側面に夫
々蒸着法によって各振動駆動電極９３ａ〜９３ｄ、９４
ａ〜９４ｄ、９５ａ〜９５ｄ、９６ａ〜９６ｄが被着形
成されて構成される。

【０００７】このような圧電振動体９１を角速度センサ
として用いる場合は、この振動部を容器の一部であるス
テム基板（図示せず）などに、駆動側及び検出側の各振
動部を構成する振動枝９３、９４、９５、９６が自由に
振動できるように固定することが重要である。このた
め、上述の従来の圧電振動体９１においては、２つの振
動部９１Ａ、９１Ｂを結合する結合基部９２に、各振動
枝９３、９４、９５、９６が延出する方向と直交する方
向に保持部９７、９８を設けていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の圧電振
動体９１において、安定した特性を得るためには、検出
側振動部９１Ｂに形成する第１及び第２の振動検出電極
９５ａ〜９５ｄ、９６ａ〜９６ｄを高い精度でもって形
成することが非常に重要であり、しかも、容器などに収
容して角速度センサとして用いた場合、角速度センサが
大型化しないように配慮する必要がある。

【０００９】これに対して、上述の圧電振動体９１にお
いては、特に振動検出電極９５ａ〜９５ｄ、９６ａ〜９
６ｄの内、特に振動検出電極９５ｃ、９５ｄ、９６ａ、
９６ｂは、振動枝９５、９５の音叉部の内側側面に形成
しなくてはならず、斜め蒸着により蒸着マクスを工夫
し、複数回の蒸着をすることから製造行程が煩雑とな
り、安定した形状の電極が形成しにくく、さらに、保持
部９７、９８が圧電振動体９１の幅方向に突出している
ことから、容器などに収容して角速度センサとして用い
る場合、非常に大型化してしまう。

【００１０】本発明は上述の問題点に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、小型で、且つ組立・接続工程
が非常に簡単な角速度センサを提供することになる。

【００１１】また、別の目的は、電気的な接続が単一の
接続方法で行え、且つ振動動作が安定する角速度センサ
を提供することになる。

【００１２】また、別の目的は、接合による特性のバラ
ツキの発生を抑えることができる角速度センサを提供す
ることになる。

【００１３】

【問題点を解決するための手段】本発明は、結合基部の
対向しあう一方端面に、振動駆動電極が形成された２本
の振動枝と両主面に駆動入力電極が形成された１本の中
間保持枝とから成る駆動側振動部を、他方端面に振動検
出電極が形成された２本の振動枝と両主面に検出出力電
極が形成された１本の中間保持枝とから成る検出側振動
部を一体的に形成した圧電振動体と、所定配線導体を有
する基板とから成り、前記圧電振動体の２つの中間保持
枝を２つのスペーサ部材を介して基板上に、支持させた
角速度センサである。

【００１４】また、請求項２の発明は、特に、前記スペ
ーサ部材が金属部材からなり、前記スペーサ部材が圧電
振動体の中間保持枝の下面側主面に形成された駆動入力
電極及び／又は検出出力電極に、導電性接着材を介して
接合されている角速度センサである。

【００１５】さらに、請求項３の発明は、前記圧電振動
体の中間保持枝の一方側主面に形成された駆動入力電極
及び／又は検出出力電極が、中間保持枝の他方側主面に
引き回されており、且つ前記他方側主面の各駆動入力電
極及び／又は検出出力電極と基板の所定配線導体とが電
気的に接続されている角速度センサである。

【００１６】さらに、請求項４の発明は、前記スペーサ
部材は、圧電振動体の外形寸法と実質的に同一または若
干小さい平板状を成し、且つ上面に圧電振動体の中間保
持枝を支持する突起部が形成されている角速度センサで
ある。

【００１７】

【作用】本発明によれば、圧電振動体の構造は、結合基
部の両端部に配置される駆動側振動部及び検出側振動部
には、夫々各振動枝の延出方向と同一方向に延びる中間
保持枝が形成され、この中間保持枝の両主面には各振動
枝に形成された振動駆動電極や振動検出電極に接続され
た駆動入力電極や検出出力電極が形成されている。そし
て、外部回路と接続するための所定配線導体が形成され
た基板には、中間保持枝を介して機械的接合及び電気的
な接続が行われることになる。即ち、圧電振動体の機械
的接合手段及び電気的な接続手段が中間保持枝に集中し
ていることになり、しかも、基板上に、この中間保持枝
を支持するスペーサ部材を介して載置するだけなので、
組立・接続工程が非常に簡単となる。

【００１８】また、圧電振動体の保持手段である中間保
持枝が、他の振動枝と同一方向に延びて配置されている
ため、従来のように圧電振動体の幅方向が極端に大きく
ならないことから小型な角速度センサとなる。

【００１９】また、請求項２の発明では、スペーサ部材
に金属部材を用いることにより、スペーサ部材上の中間
保持枝を載置することによって、圧電振動体を固定する
と同時に、中間保持枝の下面側主面に配置された接続電
極との配線導体との電気的な接続を兼ねることができ、
さらに組立・接続工程が簡単となる。

【００２０】また、請求項３の発明では、中間保持枝の
一方主面に形成された駆動入力電極及び／又は検出出力
電極を他方主面側に引き回して、同一主面側に集中させ
る。

【００２１】例えば、中間保持枝の上面側主面のみに集
中させると、スペーサ部材を介して、中間保持部の下面
側主面でもって圧電振動体を保持・固定し、また、中間
保持部の上面側の駆動入力電極及び／又は検出出力電極
に対して例えばワイヤボンディング細線などの単一の接
続手段で電気的な接続が達成される。尚、この時、スペ
ーサ部材と中間保持部材との接合材料として、振動に影
響を与えない材料が広く用いることができるため、同時
に振動動作が安定する。

【００２２】例えば、中間保持枝の下面側主面のみに駆
動入力電極及び／又は検出出力電極を引き回せれば、ス
ペーサ部材の接合によって、電気的な接続も全て完了さ
せることができる。

【００２３】さらに、請求項４の発明では、スペーサ部
材を突起部を有する平板状部材とした場合、圧電振動体
の後加工、例えば周波数の調整などを平板状スペーサ部
材である補助基板に圧電振動体を接合した状態で行うこ
とができ、最終的に基板との接続を行うことによって、
圧電振動体の機械的な接合による特性のバラツキを有効
に防止することができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の角速度センサを図面を用いて
説明する。

【００２５】図１は本発明の角速度センサの外観斜視図
であり、図２はその断面構造図であり、図３はこの角速
度センサに用いる圧電振動体の外観斜視図であり、図４
（ａ）〜（ｄ）は圧電振動体の両主面、両側面の平面図
であり、図５は駆動側振動部及び検出側振動部の電極の
接続状況と振動状態を説明するための概略図であり、図
６は角速度センサを含む外部検出回路の等価回路図であ
り、図７はこの角速度センサに用いる容器を成す基板の
外観斜視図であり、図８は圧電振動体と基板との接合部
分の拡大概略図である。

【００２６】本発明の角速度センサは、圧電振動体１と
この圧電振動体１を気密的に収容するための容器体１０
とから構成されている。例えば、容器体１０は、所定配
線導体１２〜１５、入出力端子１６〜１９が形成された
基板１１と蓋体２０とから構成されている。

【００２７】図１に示すように、容器体１０は、内部に
中空部を形成するように、基板１１と蓋体２０とを気密
的封止材２９を介して気密封止されている。基板１１及
び蓋体２０はアルミナなどセラミック材料から構成さ
れ、気密的封止材２９はエポキシ樹脂や低融点ガラス部
材などから構成される。

【００２８】このような容器体の内部には、図２に示す
ように、圧電振動体１の振動を妨げられないように、図
３に示す中間保持枝５、８部分を支持するように、基板
１１上の所定位置に配置されたスペーサ部材３０、４０
上に圧電振動体１の中間保持枝５、８部分が載置されて
いる。

【００２９】このようなスペーサ部材３０、４０上に載
置される圧電振動体１は、具体的には、図３、図４に示
す構造となっている。

【００３０】圧電振動体１は、駆動側振動部１Ａと検出
側振動部１Ｂと結合基部２とから構成され、例えば水晶
の結晶分に応じて所定カット、Ｚカットされた水晶基板
などからなっている。その他に所定方向に分極処理され
た圧電性セラミック基板なども例示できる。

【００３１】圧電振動体１は、上述のように中央部に２
つの振動部１Ａ、１Ｂを結合する結合基部２を有してお
り、この結合基部２の対向する両端面には、各振動部１
Ａ、１Ｂを構成するための複数、例えば２つの振動枝が
延びている。また、結合基部２の一方側に配置された駆
動側振動部１Ａは、２つの振動枝３、４の他にその振動
枝３、４の又部分に中間保持枝５が延出されている。ま
た、結合基部２の他方側に配置された検出側振動部１Ｂ
は、２つの振動枝６、７の他にその振動枝６、７の又部
分に中間保持枝８が延出されている。これにより、圧電
振動体１は全体として、「王」字状となっている。

【００３２】従って、圧電振動体１は、特に所定振動に
関係しない駆動側振動部１Ａの中間保持枝５及び検出側
振動部１Ｂの中間保持枝８となる。

【００３３】圧電振動体１の電極構造を説明すると、各
振動部１Ａ、１Ｂ及び結合基部２には、所定電極及び接
続導体などが、金属導体、例えばクロム、Ａｕなどの蒸
着などによって形成されている。

【００３４】駆動側振動部１Ａを構成する２つの振動枝
３、４の各４面には、所定駆動信号を振動に変換させる
ための駆動電極３１〜３４、４１〜４４が形成されてお
り、中間保持枝５の両主面には駆動信号が入力される第
１の駆動入力電極５１、第２の駆動入力電極５２が形成
されている。

【００３５】また、検出側振動部１Ｂを構成する２つの
振動枝６、７及び中間保持枝８には、角速度に対応する
コリオリ振動を検出信号に変換するための振動検出電極
６１〜６４、７１〜７４が、中間保持枝８の両主面には
変換された検出信号を外部回路に出力するための検出出
力電極８１、８２が夫々形成されている。詳しくは、振
動枝６の一方主面には、第１の振動検出電極６１と第２
の振動検出電極６２とが振動枝６の長さ方向に所定間隔
を隔てて平行に並んで形成されており、振動枝７の一方
主面には第１の振動検出電極７１と第２の振動検出電極
７２とが振動枝７の長さ方向に所定間隔を隔てて平行に
並んで形成されており、同様に、振動枝６、７の他方主
面には第１の振動検出電極６３、７３と第２の振動検出
電極６４、７４とが平行に並んで形成されている。

【００３６】即ち、振動枝６、７の振動検出電極６１、
６２、７１、７２は、中間保持枝８の第１の検出出力電
極８１と同一主面（一方主面側）に配置され、振動枝
６、７の振動検出電極６３、６４、７３、７４は、中間
保持枝８の第２の検出出力電極８２と同一主面（他方主
面側）に配置されている。

【００３７】さらに、駆動側振動部１Ａと検出側振動部
１Ｂとを結合する結合基部２には、夫々の電極６１〜６
４、７１〜７４と各入出力電極５１、５２、８１、８２
とを接続するための接続導体２１、２２、２３、２４、
２５、２６が形成され、また、振動枝３、４、６、７の
先端部には３側面に引き回された接続導体３５、４５、
６５、７５が夫々形成され、さらに、駆動側振動部１Ａ
の振動枝３、４の基部部分に引き出し接続導体３６、４
６が形成されている。

【００３８】これらの各電極の接続状態を、図４を用い
て詳細に説明する。駆動側振動部１Ａにおいて、一方側
主面の図４（ａ）に示すように、中間保持枝５の駆動入
力電極５１はその先端に接続パッド部５１ａを有し、そ
の基部が接続導体２１に接続されている。この接続導体
２１は振動枝４の振動駆動電極４１に接続され、さら
に、振動枝４の先端の引き回し接続導体４５によって、
図４（ｃ）に示す振動駆動電極４３に接続されている。
また、接続導体２１は振動枝３の基部部分に形成された
引き出し接続導体３６を介して振動駆動電極３４に接続
され、さらに、図４（ｄ）に示す側面にまで延出され、
振動枝３の振動駆動電極３２に接続されている。

【００３９】同様に、他方側主面の図４（ｃ）に示すよ
うに、中間保持枝５の駆動入力電極５２はその先端に接
続パッド部５２ａを有し、その基部が接続導体２２に接
続されている。この接続導体２２は振動枝３の振動駆動
電極３３に接続され、さらに、振動枝３の先端の引き回
し接続導体３５によって、図４（ａ）に示す振動駆動電
極３１に接続されている。また、接続導体２２は振動枝
４の基部部分に形成された引き出し接続導体４６を介し
て振動駆動電極４２に接続され、さらに、図４（ｂ）に
示す側面にまで延出され、振動枝４の振動駆動電極４４
に接続されている。

【００４０】検出側振動部１Ｂにおいて、一方側主面の
図４（ａ）において、中間保持枝８の検出出力電極８１
はその先端に接続パッド部８１ａを有し、その基部が接
続導体２３に接続されている。この接続導体２３の両端
は振動枝６、７の中間保持枝８側に配置された第１の振
動検出電極６１、７１に接続されている。

【００４１】また、振動枝６、７に第１の振動検出電極
６１、７１に平行して配置された第２の振動検出電極６
２、７２は、結合基部２に形成された接続導体２４によ
って夫々接続されている。

【００４２】同様に、他方側主面の図４（ｃ）におい
て、中間保持枝８の検出出力電極８２はその先端に接続
パッド部８２ａを有し、その基部が接続導体２５に接続
されている。この接続導体２５の両端は振動枝６、７の
中間保持枝８側に配置された第１の振動検出電極６３、
７３に接続されている。

【００４３】また、振動枝６、７に第１の振動検出電極
６３、７３に平行して配置された第２の振動検出電極６
４、７４は、結合基部２に形成された接続導体２６によ
って夫々接続されている。

【００４４】さらに、振動枝６の一方主面側に形成した
第１の振動検出電極６１は、振動枝６の先端部分の引き
回し導体６５を介して、振動枝６の他方主面側に形成し
た第２の振動検出電極６４に接続されている。また、振
動枝７の一方主面側に形成した第２の振動検出電極７２
は、振動枝７の先端部分の引き回し導体７５を介して、
振動枝７の他方主面側に形成した第１の振動検出電極７
３に接続されている。

【００４５】従って、各電極の接続状態においては、駆
動側振動部１Ａが図５（ａ）のように、検出側振動部１
Ｂが図５（ｂ）のようになる。

【００４６】上述の構造の圧電振動体１において、駆動
入力電極５１、５２の接続パッド部５１ａ、５２ａ間に
駆動交流電圧を与えることにより、駆動側振動部１Ａ
に、実線矢印のように、次の瞬間、点線矢印のように音
叉振動モードが発生する。この音叉振動は固有共振周波
数が異なる検出側振動部１Ｂに伝わらない。

【００４７】この状態で、圧電振動体１全体に、回転運
動（角速度）が加わると、コリオリ力が作用して、バタ
足振動が発生する。このバタ足振動は圧電基板全体に伝
わり、検出側振動部１Ｂにおいては、図５（ｂ）に示す
ように、圧電基板の平面に対して、実線矢印に示すよう
に振動枝６が下面方向に、振動枝７が上面方向に振動
し、次の瞬間、点線矢印に示すように振動枝６は上面方
向に、振動枝７は下面方向に振動する。尚、このモード
の固有共振周波数は、前記駆動側振動部１Ａの共振周波
数の近くに設定されている。

【００４８】また、上述したように、検出側振動部１Ｂ
の振動枝６、７の各主面には、第１の振動検出電極６
１、６３、７１、７３と第２の振動検出電極６２、６
４、７２、７４とが平行に並設されているため、このバ
タ足振動によって、振動枝６の一方主面の第１の振動検
出電極６１と第２の振動検出電極６２及び他方主面の第
１の振動検出電極６３との間に、振動枝７の一方主面の
第１の振動検出電極７１と第２の振動検出電極７２及び
他方主面の第１の振動検出電極７３との間に、また、同
様に、振動枝６の他方主面の第１の振動検出電極６３と
第２の振動検出電極６４及び一方主面の第１の振動検出
電極６１との間に、振動枝７の他方主面の第１の振動検
出電極７３と第２の振動検出電極７４及び一方主面の第
１の振動検出電極７１との間に、夫々電位差が発生す
る。

【００４９】この一方の電位は、中間保持枝８の一方主
面側、即ち上面に形成され、且つ上面側の第１の振動検
出電極７１、６１に接続する検出出力電極８１の接続パ
ッド部８１ａから、もう一方の電位は、中間保持枝８の
他方主面側、即ち下面側に形成され、且つ下面側の第１
の振動検出電極７３、６３に接続する検出出力電極８２
の接続パッド部８２ａから出力される。

【００５０】このような信号は、図６に示す外部回路で
処理され、実際の角速度を測定・検出される。尚、図
中、点線は図１、図２に示す角速度センサ１である。

【００５１】圧電振動体１を構成する駆動側振動部１Ａ
の駆動入力電極５１、５２には、駆動側振動部１Ａに所
定振動させるための発振回路６０Ａが接続されている。

【００５２】また、点線で示す圧電振動体１を構成する
検出側振動部１Ｂの両検出出力電極８１、８２は、増幅
器６０Ｂに接続されている。さらに、増幅器６０Ｂは、
位相検波回路６０Ｃに接続されている。この位相検波回
路６０Ｃは同時に駆動側振動部１Ａに所定振動を与える
発振回路６０Ａに接続されており、増幅器６０Ｂから供
給される検出信号と、発振回路６０Ａの駆動信号との位
相を比較して、これを直流増幅回路６０Ｄを介して出力
されることになる。

【００５３】ここで、図６の点線で示す部分は角速度セ
ンサであるが、これを構成する基板１１上に発振回路６
０Ａ、増幅器６０Ｂ、位相検波回路６０Ｃ、直流増幅回
路６０Ｄを形成しても構わない。

【００５４】次に、本発明の角速度センサに用いる容器
体１０の構造、特に基板１１の図７の外観斜視図を用い
て説明する。また、図８は検出側振動部１Ｂの中間保持
枝８の接合状態を示す概略図である。尚、図８の接合構
造は、駆動側振動部１Ａの中間保持枝５についても同様
の構造である。

【００５５】基板１１は平板状のアルミナ基板であり、
その端面には入出力端子１６〜１９となる半円形状凹部
が形成されている。入出力端子１６〜１９は、この凹部
の内壁面に、例えばＡｇなどを主成分とする厚膜導体膜
上にＮｉや半田などのメッキ処理を施した導体膜が形成
されて構成されている。また、基板１１上に、例えばＡ
ｇなど主成分とする厚膜導体膜上にＮｉ、Ａｕなどのメ
ッキ処理を施した導体膜が形成されて構成される配線導
体１２〜１５が所定形状に形成されている。

【００５６】また、基板１１の表面の、実質的に圧電振
動体１の両中間保持枝５、８の下面に形成した接続パッ
ド部５２ａ、８２ａに対応する位置に、スペーサ部材３
０、４０が形成されている。このスペーサ部材３０、４
０は、導電性部材、例えばＡｇやリン青銅などからなる
概略直方体部材や概略直方体部材のセラミック部材の表
面に導体膜を形成した部材から成る。

【００５７】この少なくとも表面が導通性を有するスペ
ーサ部材３０、４０は、配線導体１４、１５の一部上に
導電性接着材３７、４７を介して接続されている。ま
た、配線導体１３、１５の先端部はワイヤボンディング
細線との接続のための幅広くなるパッド部を有してい
る。

【００５８】このような構造の基板１１上に、図２、図
８に示すように、圧電振動体１が、その中間保持枝５、
８部分にスペーサ部材３０、４０を介して載置されてい
る。

【００５９】具体的には、圧電振動体１の中間保持枝
５、８の下面側に位置する接続パッド部５２ａ、８２ａ
とスペーサ部材３０、４０とが導電性接着材３８、４８
を介して接合され、基板１１に圧電振動体１が、スペー
サ部材３０、４０に跨がるようにして機械的に保持され
る。

【００６０】これにより、中間保持枝５の下面に形成し
た駆動入力電極５２の接続パッド部５２ａは、導電性接
着材３８、スペーサ部材３０、導電性接着材３７、配線
導体１２を介して一方の入力端子１６と電気的に接続さ
れ、中間保持枝８の下面に形成した検出出力電極８２の
接続パッド部８２ａは、導電性接着材４８、スペーサ部
材４０、導電性接着材４７、配線導体１４を介して一方
の出力端子１８と電気的に接続されることになる。

【００６１】また、中間保持枝５、８の上面に形成した
駆動入力電極５１の接続パッド部５１ａ、検出出力電極
８１の接続パッド部８１ａは、接続パッド部５１ａ、８
１ａと基板１１の配線導体１３、１５の先端部との間で
ワイヤボンディング細線３９、４９を介して電気的に接
続される。これにより、中間保持枝５の上面側に形成し
た駆動入力電極５１の接続パッド部５１ａは、ワイヤボ
ンディング細線３９、配線導体１３を介して他方の入力
端子１７と電気的に接続され、中間保持枝８の上面側に
形成した検出出力電極８１の接続パッド部８１ａは、ワ
イヤボンディング細線４９、配線導体１５を介して他方
の出力端子１９と電気的に接続されることになる。

【００６２】このようにして、基板１１に圧電振動体１
を配置した後、圧電振動体１を被覆するように蓋体２０
を基板１１に気密封止部材２９を介して気密封止され、
図１、図２に示す角速度センサとなる。

【００６３】ここで、スペーサ部材３０、４０の上面形
状は、振動枝３、４、６、７が振動を起こしても接触し
ない程度の大きさであり、高さは振動枝３、４、６、７
が振動を起こしても基板１１に接触しない程度の高さに
設定され、蓋体２０の中空部の形状も振動枝３、４、
６、７が振動を起こしても蓋体２０の内面に接触しない
形状に設定されている。

【００６４】従って、スペーサ部材３０、４０は導電性
を有し、且つ基板１１と振動枝３、４、６、７とが接触
しない程度の空間を得られればよく、固体的なスペーサ
ー部材に代えて、導電性接着材に充分な空間を確保でき
る粗い粒子などを混入して、基板１１と圧電振動体１と
の接着・固定作用と導通作用とを同時に行うこともでき
る。また、基板１１自体に突起を設け、これをスペーサ
部材３０、４０としても構わない。

【００６５】以上の構成の角速度センサでは、圧電振動
体１の構造が、結合基部２の両端部に配置される駆動側
振動部１Ａ及び検出側振動部１Ｂに中間保持枝５、８が
形成され、この中間保持枝５、８を介して機械的接合及
び電気的な接続が行われている。即ち、圧電振動体１の
機械的な接合手段及び電気的な接続手段が中間保持枝
５、８のみで行うことができ、しかも、実際には、基板
１１に配置したスペーサ部材３０、４０上に載置するだ
けなので、組立・接続工程が非常に簡単となる。

【００６６】また、圧電振動体１の中間保持枝５、８
が、他の振動枝３、４、６、７と同一方向に延びて配置
されているため、従来のように圧電振動体９１の幅方向
が極端に大きくならないことから小型な角速度センサと
なる。

【００６７】特に、スペーサ部材３０、４０に少なくと
も表面に導通性を有する導電性スペーサ部材を用いてい
るため、このスペーサ部材３０、４０上の中間保持枝
５、８を載置するだけで、圧電振動体１の保持と同時
に、中間保持枝５、８の下面側主面に形成された駆動入
力電極５１の接続パッド部５２ａ、検出出力電極８２の
接続パッド部８２ａと配線導体１２、１４との電気的な
接続を兼ねることができ、さらに組立・接続工程が簡単
となる。

【００６８】上述の実施例においては、電気的な接続手
段が、導電性接着材３８、４８による接続及びワイヤボ
ンディング細線３９、４９による接続の２種類の手段で
行われている。従って、電気的な接続作業が煩雑化して
しまう可能性がある。

【００６９】図９（ａ）、図９（ｂ）には、この電気的
な接続を簡略化を行うための角速度センサである。尚、
図９（ａ）、図９（ｂ）では、検出側振動部１Ｂ側のみ
について図示しており、必要に応じて駆動側振動部１Ａ
については同様の構造としても構わない。

【００７０】本実施例の角速度センサでは、基板１１と
圧電振動体１との機械的な保持は、絶縁性のスペーサ部
材４０１を介して、基板１１の配線導体１４１、１５１
と圧電振動体１との電気的な接続がワイヤボンディング
細線４９１、４９２によって行われている。

【００７１】このような接合・接続構造を達成するため
の圧電振動体１の構造は、図９（ａ）、図９（ｂ）に示
すように、検出側振動部１Ｂの中間保持枝８の両主面に
形成された検出出力電極８１、８２の各接続パッド部の
うち、特に、検出出力電極８２の接続パッドを、中間保
持枝８の上面側に形成する。即ち、中間保持枝８の上面
側の先端部には、検出出力電極８１、８２の各接続パッ
ド部８１ａ、８２ｂが並設される。

【００７２】そして、この上面側に位置する接続パッド
部８１ａ、８２ｂと配線導体１４１、１５１を夫々上述
したように、ワイヤボンディング細線４９１、４９２に
よって電気的に接続を行う。

【００７３】尚、中間保持枝８の下面側の検出出力電極
８２と接続する接続パッド部を、上面側の接続パッド部
８２ｂとするためには、中間保持枝８の先端端面に引き
回し接続導体８３を形成することによって簡単に達成で
きる。

【００７４】また、スペーサ部材４０１は、セラミック
の概略直方体形状の絶縁部材で構成され、また、中間保
持枝８とスペーサ部材４０１との間や基板１１とスペー
サ部材４０１との間にも絶縁性接着材４７１、４８１を
用いることができる。

【００７５】従って、図９（ａ）（ｂ）に示す構造の角
速度センサによれば、圧電振動体１の機械的な保持手段
に絶縁性や導電性などの材料的な規制がなくなり、圧電
振動体１とスペーサ部材４０１との接続強度や振動に及
ぼす影響の少ない材料を用いることができ、接着材４７
１、４８１の選択自由度が向上する。

【００７６】尚、好ましい圧電振動体１とスペーサ部材
４０１との間の接着材４８１として、弾性特性を有する
ゴム状のシリコン系樹脂などの接着材が例示できる。こ
れによって圧電振動体１と機械的に接合するこの部分
で、圧電振動体１の振動の外部への漏れを少なく、特性
を安定化させることができる。

【００７７】また、電気的な接続手段が、ワイヤボンデ
ィング細線４９０、４９１という単一な手段で行うこと
ができるため、電気的な接続作業が効率よく行えること
になる。

【００７８】また、電気的な接続手段を単一化するため
の別の構造として、図１０（ａ）、（ｂ）に示す構造と
しても構わない。尚、図１０（ａ）、図１０（ｂ）も検
出側振動部１Ｂ側のみについて図示しており、必要に応
じて駆動側振動部１Ａについては同様の構造としても構
わない。

【００７９】図１０に示す実施例は、導電性接着材４７
ａ、４７ｂ、４８ａ、４８ｂによって行うものであり、
図１０（ａ）に示すように、中間保持枝８の上面側に形
成された検出出力電極８１の接続パッド部を中間保持枝
８の下面側に形成して、接続パッド部８１ｂ、８２ａを
並設させている。尚、中間保持枝８の上面側の検出出力
電極８１は、引き回し接続導体８４によって、中間保持
枝８の下面側に２つの接続パッド部８１ｂ、８２ａを並
設することができる。

【００８０】このような構造の中間保持枝８と基板１１
との機械的な接合及び電気的な接続は、２つの導通部４
０３、４０４を有するスペーサ部材４０２を介して導電
性接着材４７ａ、４７ｂ、４８ａ、４８ｂによって達成
される。

【００８１】スペーサ部材の本体４０５には、その表面
の上面、下面及びいずれか側面に導通する２つの導通路
４０３、４０４が形成されている。尚、この２つの導通
路４０３、４０４の短絡を防止するために、その間に溝
を形成しても構わない。

【００８２】そして、一方の導通部４０３の上面部分と
圧電振動体１の接続パッド部８２ａとが導電性接着材４
８ａを介して、また、他方の導通部４０４の上面部分と
圧電振動体１の接続パッド部８１ｂとが導電性接着材４
８ｂを介して、さらに、一方の導通部４０３の下面部分
と基板１１の配線導体１４２とが導電性接着材４７ａを
介して、他方の導通部４０４の下面部分と基板１１の配
線導体１５２とが導電性接着材４７ｂを介して接続され
ている。

【００８３】従って、図１０に示す構造によれば、電気
的な接続手段を導電性接着材４８ａ、４８ｂ、４７ａ、
４７ｂによる接着という単一手段で行うことができ、さ
らに、圧電振動体１の機械的な保持手段とを兼ねること
ができる。

【００８４】ところで、上述したように、圧電振動体１
をスペーサ部材部３０、４０、４０１、４０２に、接着
材３８、４８、４８１、４８ａ、４８ｂで接合すると、
圧電振動体１の基本特性が変動してしまうことがある。
これは、図９（ｂ）に示すように絶縁性接着材４８１と
してゴム状接着材を用いて接合すると、有効に抑えられ
るものの、完全に特性の変動を抑えるには到らない。

【００８５】このような場合、基板１１上に圧電振動体
１を載置固定した後に、圧電振動体１の特性を測定し
て、基板１１上に載置することによる特性の変動を調整
することが要求される。

【００８６】圧電振動体１の特性調整の方法としては、
圧電振動体１の振動枝３、４、６、７の一部、特に外側
面の稜線部分を研磨除去することによって行われる。こ
の時、圧電振動体１の形状よりもはるかに大きな形状の
基板１１上に載置した後に、研磨除去作業することは非
常に困難である。即ち、圧電振動体１の振動枝３、４、
６、７の上面に現れる側面の稜線部分の研磨ができて
も、振動枝３、４、６、７の下面側に位置する側面の稜
線部分の研磨は、基板１１が邪魔となり、実質的にはで
きないためである。

【００８７】図１１（ａ）（ｂ）は、最終的に容器体１
０に圧電振動体１の収容した際に、全く特性の変動がな
い角速度センサである。

【００８８】具体的には、スペーサ部材３０、４０を一
体的に形成した補助基板５０を用いる。この補助基板５
０は圧電振動体１の外形寸法（概略「王」字状の最外周
の矩形状を特に外形という）と同一または若干小さい平
板状をなし、この平板部材補助基板５０の表面には、圧
電振動体１の中間保持枝５、８を支持する突起部５０
１、５０２が形成されている。

【００８９】容器体１０に圧電振動体１を収容するにあ
たり、まず、圧電振動体１と平板状補助基板５０とを接
着材５０３、５０４で一体化した状態で、平板状補助基
板５０を基板１１上に接着材５０５を介して載置・固定
する。

【００９０】このような構造において、圧電振動体１の
構造は、図９（ａ）に示す中間保持枝５、８の上面側に
接続パッド部５１ａ、５２ｂ、８１ａ、８２ｂを並設し
たものを用いることが望ましい。

【００９１】まず、圧電振動体１を平板状補助基板５０
の突起部５０１、５０２を利用して、接着材５０３、５
０４を介して、載置・固定を行う。

【００９２】次に、圧電振動体１の駆動入力電極５１、
５２、検出出力電極８１、８２の接続パッド部５１ａ、
５２ｂ、８１ａ、８２ｂを利用して基本特性を測定す
る。

【００９３】次に、特性のずれを考慮して、圧電振動体
１の振動枝３、４、６、７の一部を研磨することによっ
て調整を行う。

【００９４】次に、調整された圧電振動体１と一体化し
た平板状補助基板５０を介して、基板１１上に、接着材
５０５を介して配置する。

【００９５】次に、圧電振動体１の接続パッド部５１
ａ、５２ｂ、８１ａ、８２ｂと、基板１１の所定配線導
体１２〜１５間をワイヤボンディング細線５０６〜５０
９で電気的な接続を行う。

【００９６】最後に、蓋体２０で圧電振動体１及び平板
状補助基板５０を被覆するように、蓋体２０を基板１１
上に気密的に封止を行う。

【００９７】以上、図１１に示す構造によれば、圧電振
動体１と他の部材、即ち平板状補助基板５０との機械的
な接合によって若干の特性の変動があっても、平板状補
助基板５０との一体化した状態で、圧電振動体１の研磨
処理を行うことができる。

【００９８】この時、研磨処理を精度よく行うには、ク
ランプなどによって被研磨加工体を安定的に固定しなく
てはならないが、図１１の構造によれば、研磨処理のた
めの機械的な固定を、破損しやすい水晶基板ではなし
に、平板状補助基板５０で行うことができるため、結果
として、研磨処理が精度よく、且つ簡単に行うことがで
きる。尚、平板状補助基板５０の形状が圧電振動体１の
外形形状に比較して同一又は小さく設定されているた
め、平板状補助基板５０が圧電振動体１の研磨処理にお
いて邪魔になることが一切ない。

【００９９】また、圧電振動体１の基板１１への配置
は、平板状補助基板５０と基板１１とを接着材５０５を
介して接合されるため、既に調整した圧電振動体１の特
性が変動することはない。

【０１００】従って、特性が非常に安定した圧電振動体
１を、その後の特性の変化を起こさせることなく、安定
して基板１１上に配置することができ、結果として、特
性が安定した角速度センサを簡単に得ることができる。

【０１０１】上述の何れの実施例でも、基板１１が平板
形状であり、この基板１１上に圧電振動体１を載置して
いるが、例えば、圧電振動体１が載置・収納される収納
凹部を有する基板を用いてもかまなわい。

【０１０２】図１２（ａ）は、基板の一部を示す外観斜
視図であり、図１２（ｂ）はその基板上に、圧電振動体
１を接合及び接続した状態の断面構造である。

【０１０３】例えば、基板６０は３層以上の絶縁層、例
えば絶縁層１１ａ、１１ｂ、１ｃからなる多層基板であ
り、その中央部には圧電振動体１を振動可能に収納する
収納凹部６６が形成されている。

【０１０４】基板６０を構成する第１の絶縁層１ｃは収
納凹部６６の底面部材となる絶縁層であり、第２、第３
の絶縁層１ａ、１ｂは、中央部分に圧電振動体１の外形
形状よりも若干大きい窓部が形成されており、これによ
って収納凹部６６が構成される。特に、第２の絶縁層１
ｂの一部は収納凹部６６の側面に突出して、圧電振動体
１の中間保持枝５、８のみを載置するためのスペーサ部
材に相当する段差部６７（尚、中間保持枝５を載置する
段差部は図には現れない）を構成する。

【０１０５】このような基板６０において、配線導体１
４３、１５３は、基板６０の表面または絶縁層１１ａと
１１ｂとの間に形成される。例えば、中間保持枝８の上
面側の検出出力電極８１の接続パッド部８１ａに接続す
る配線導体１５３は絶縁層１ａ上に形成されている。ま
た、中間保持枝８の下面側の検出出力電極８２の接続パ
ッド部８２ａに接続する配線導体１４３は絶縁層１ａと
絶縁層１ｂとの層間に形成され、段差部６７の載置面に
露出するように形成されている。尚、この段差部６７の
載置面に露出した配線導体１４３の部分を載置接続パッ
ド部１４３ａという。

【０１０６】そして、圧電振動体１を収納凹部６６内に
収容するにあたり、中間保持枝８を段差部６７に導電性
接着材４８２を介して、載置・固定にする。これによ
り、中間保持枝８に形成された検出出力電極８２の接続
パッド部８２ａは、導電性接着材４８２、載置接続パッ
ド部１４３ａ、配線導体１４３を介して出力端子１８１
に接続することになる。

【０１０７】また、収納凹部６６内に収容した圧電振動
体１の中間保持枝８上面の接続パッド部８１ａと配線導
体１５３とを導電性接着材４８３を介在させて電気的に
接続を行う。これにより、中間保持枝８の上面に形成さ
れた検出出力電極８１の接続パッド部８１ａは、導電性
接着材４８３、接続配線１５３を介して出力端子１９１
に接続することになる。尚、上述の構造の収納凹部６６
を有する基板は、セラミックのプレス成型で形成し、収
納凹部６６の内面に配線導体１２、１４を収納凹部周囲
に配線導体１４、１５３を形成しても構わない。

【０１０８】このような構造であれば、基板１１に単板
基板を用いる必要がなく、スペーサ部材３０、４０に相
当する段差部６７を基板６０一体的に形成することがで
きる。

【０１０９】また、電気的な接続を、図９に示すよう
に、中間保持枝８の上面の接続パッド部５１ａ、８１ｂ
を配置して、基板６０の表面の配線導体１４、１５３と
をワイヤボンディング細線を行ってもかまなわい。

【０１１０】さらに、絶縁層１ａ上にさらにリング上の
絶縁層を配置すれば、蓋体２０形状を平板状とすること
ができる。

【０１１１】尚、上述の実施例では、圧電振動体１とし
て、図３〜図５に示すように、振動検出電極８１、８２
間で極性が反転する検出信号を得るように振動検出電極
６１〜６４、７１〜７４をそれぞれ接続しているが、例
えば、第２の振動検出電極６２、６４、７２、７４を基
準電位に接続して、第１の振動検出電極６１と７１とを
上面側の検出出力電極に接続し、第１の動検出電極６３
と７３とを下面側の第２の検出出力電極とに接続し、両
検出出力電極間で極性を反転した状態の検出信号が得ら
れるようにしても構わない。

【０１１２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば結合基部
から各振動枝の延出方向と同一方向に延びる中間保持枝
が形成され、この中間保持枝には各振動枝に形成された
振動駆動電極や振動検出電極に接続された駆動入力電極
や検出出力電極が形成されており、この中間保持枝を利
用して、容器体の基板に載置することによって、機械的
な保持及び電気的な接続を行っている。

【０１１３】基板上に、この中間保持枝を支持するスペ
ーサ部材を介して載置するだけなので、組立・接続工程
が非常に簡単となる。

【０１１４】また、圧電振動体の保持手段である中間保
持枝が、他の振動枝と同一方向に延びて配置されている
ため、従来のように圧電振動体の幅方向が極端に大きく
ならないことから小型な角速度センサとなる。

【０１１５】具体的には、スペーサ部材に導電性部材を
用いることにより、機械的な接合及び電気的な接続を兼
ねることができ、さらに組立・接続工程が簡単となる。

【０１１６】また、中間保持枝の上下主面上の駆動入力
電極、検出出力電極と接続する接続パッド部の形成位置
を一方主面側に配置すれば、圧電振動体と外部回路との
電気的な接続が単一の接続方法で行えることになり、組
立・接続工程が一層簡単となる。

【０１１７】さらに、スペーサ部材と圧電振動体とを機
械的な接合作用のみに行う場合、ゴム状接着材を用いる
こともでき、振動動作が安定する角速度センサとなる。

【０１１８】また、圧電振動体と基板との間に、圧電振
動体の外形と同一、または若干小さな補助基板を用い、
圧電振動体を補助基板に接合による特性のバラツキの修
正した状態で、基板に載置できるため、特性が非常に安
定した角速度センサを提供することになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の角速度センサの外斜視図である。

【図２】本発明の角速度センサの縦断面の構造を示す断
面図である。

【図３】本発明の角速度センサに用いる圧電振動体の外
斜視図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は圧電振動体の４面、即ち上面
側主面、一方側面、下面側主面、他方側面のそれぞれを
示す平面図である。

【図５】（ａ）は圧電振動体を構成する駆動側振動部の
電気的接続状態を説明する概略図であり、（ｂ）は検出
側振動部の電気的接続状態を説明する概略図である。

【図６】本発明の角速度センサと接続される外部回路を
説明する概略図である。

【図７】本発明の角速度センサに用いる基板の外観斜視
図である。

【図８】図７に示す基板と図３に示す圧電振動体との接
合状態を説明する一部斜視図である。

【図９】他の接合構造を示すものであり、（ａ）は圧電
振動体の一部断面図、（ｂ）はその接合状態を説明する
一部斜視図である。

【図１０】さらに他の接合構造を示すものであり、
（ａ）はその一部断面図、（ｂ）はその接合構造に用い
る基板の一部斜視図である。

【図１１】さらに別の接合構造を示すものであり、
（ａ）はその一部断面図、（ｂ）は圧電振動体と補助基
板とを接合した状態の外観斜視図である。

【図１２】さらに別の接合構造を示すものであり、
（ａ）は基板の一部斜視図、（ｂ）は圧電振動体と補助
基板とを接合した状態の一部断面図である。

【図１３】従来の圧電振動体の外観斜視図である。

【符号の説明】

１・・・・・圧電振動体 １Ａ・・・・駆動側振動部 １Ｂ・・・・検出側振動部 ５・・・・・駆動側振動部の中間保持枝 ８・・・・・検出側振動部の中間保持枝 ５１、５２ ・・・駆動入力電極 ８１、８２ ・・・検出出力電極 ５１ａ、５２ａ、８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ・・
接続パッド部 １１、６０・・・・基板 ２０・・・・・・・蓋体 １２〜１５、１４１、１４２、１４３、１５１、１５
２、１５３・・配線導体 ３０、４０、４０１、４０２・・・スペーサ部材 ５０・・・・・補助基板（スペーサ部材） ６７・・・・・段差部（スペーサ部材）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結合基部の対向しあう一方端面に、振動
   駆動電極が形成された２本の振動枝と両主面に駆動入力
   電極が形成された１本の中間保持枝とから成る駆動側振
   動部を、他方端面に、振動検出電極が形成された２本の
   振動枝と両主面に検出出力電極が形成された１本の中間
   保持枝とから成る検出側振動部を一体的に形成した圧電
   振動体と、所定配線導体を有する基板とから成り、 前記圧電振動体の２つの中間保持枝を２つのスペーサ部
   材を介して基板上に、支持させたことを特徴とする角速
   度センサ。
2. 【請求項２】 前記スペーサ部材が金属部材からなり、
   前記スペーサ部材が圧電振動体の中間保持枝の下面側主
   面に形成された駆動入力電極及び／又は検出出力電極
   に、導電性接着材を介して接合されていることを特徴と
   する請求項１記載の角速度センサ。
3. 【請求項３】 前記圧電振動体の中間保持枝の一方側主
   面に形成された駆動入力電極及び／又は検出出力電極
   が、中間保持枝の他方側主面に引き回されており、且つ
   前記他方側主面の各駆動入力電極及び／又は検出出力電
   極と基板の所定配線導体とが電気的に接続されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
4. 【請求項４】 前記スペーサ部材は、圧電振動体の外形
   寸法と実質的に同一または若干小さい平板状を成し、且
   つ上面に圧電振動体の中間保持枝を支持する突起部が形
   成されていることを特徴とする請求項１記載の角速度セ
   ンサ。