(57)【要約】【課題】本発明の目的は、圧電振動式慣性センサー素子の周波数調整方法、及び圧電振動式慣性センサー素子を提供することである。【解決手段】上記の目的を達成するために本発明は、Ｙ軸に平行に基部から突出した少なくとも２つの脚部を持つ音叉型振動子を用いた圧電振動式慣性センサー素子において、先の圧電振動式慣性センサー素子の水晶Ｘ軸に沿った方向の脚部の幅Ｗが該脚部の水晶Ｚ軸に沿った方向の厚みＴよりも小さいことを特徴とし、また、Ｙ軸に平行に基部から突出した少なくとも２つの脚部を持つ音叉型振動子を用いた圧電振動式慣性センサー素子の周波数調整方法において、電極が設けられていて電極に接続された周波数測定器により、周波数を測定しながら電極以外をエッチングして周波数調整することを特徴とする。【選択図】  図１
2004184120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｙ軸に平行に基部から突出した少なくとも２つの脚部を持つ水晶の音叉型振動子を用いた圧電振動式慣性センサー素子において、
該圧電振動式慣性センサー素子の水晶のＸ軸に沿った方向の脚部の幅が該脚部の水晶のＺ軸に沿った方向の厚みより小さいことを特徴とする圧電振動式慣性センサー素子。
【請求項２】
Ｙ軸に平行に基部から突出した少なくとも２つの脚部を持つ水晶の音叉型振動子を用いた圧電振動式慣性センサー素子の周波数調整方法において、
電極が設けられ電極に接続された周波数測定器により周波数を測定しながら電極以外をエッチングして周波数調整することを特徴とする圧電振動式慣性センサー素子の周波数調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は音叉型振動子を用いた圧電振動式慣性センサー素子の周波数調整方法、及びその圧電振動式慣性センサー素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来における水晶のウェットエッチングの異方性を利用したウェットエッチング法により加工された音叉型振動子を用いた圧電振動式慣性センサー素子は、特許文献１  （公開特許公報  昭４９−１０６９１号）の第１図−ａに図示されているように、セラミックなどから成る板状の支持台上に圧電振動式慣性センサー素子を片持ちの状態で圧電振動式慣性センサー素子の片面の主面を先の板状の支持台上に接着剤を介して固定されているような圧電振動式慣性センサー素子の形状をしていた。
【０００３】
一般に、音叉型振動子を用いた圧電振動式慣性センサー素子においては、その励振周波数ｆ１と検出周波数ｆ２と、その双方の周波数の差Δｆとには以下のような関係がある。
Δｆ＝ｆ２ −  ｆ１
【０００４】
このΔｆは音叉型振動子を用いた圧電振動式慣性センサー素子の感度に著しく影響する値であり、このΔｆは大まかに１００Ｈｚ〜２００Ｈｚ程度の非常に小さな値である。
【０００５】
従来においては、音叉型振動子を用いた圧電振動式慣性センサー素子のＸ軸方向の厚み、及びＺ軸方向の厚みを実際に計測して次の二つの式から励振周波数ｆ１と検出周波数ｆ２を算出して、その双方の周波数の差Δｆを設定していた。
ｆ１＝ｋｆ１×  ω１／ｌ２ 、及び  ｆ２＝ｋｆ２×  ω２／ｌ２
ここで  ｋｆ１、及び  ｋｆ２：  周波数定数（振動体の音速）、ｆ１：  励振周波数、ω１：  Ｘ軸方向の厚み、  ｆ２：  検出周波数、ω２：  Ｚ軸方向の厚み、ｌ：  圧電振動式慣性センサー素子の振動部の長さ
ここで、ｋｆ１とｋｆ２は極めて近い値（ｋｆ１≒  ｋｆ２）となっている。
【０００６】
しかしながら、圧電振動式慣性センサー素子におけるふたつの脚部の間隔は、一例をあげれば図３の概略の斜視図に示す様に約０．５ｍｍと非常に狭いものであり、音叉型振動子を用いた圧電振動式慣性センサー素子のＸ軸方向の厚み、及びＺ軸方向の厚みを実際に計測する際に例えば１μｍの測定誤差があった場合、数十Ｈｚ程度の励振周波数と検出周波数のずれが発生して、その結果、前述の音叉型振動子を用いた圧電振動式慣性センサー素子の感度に著しく影響する値である双方の周波数の差であるΔｆの値が大きく振れてしまうといった問題があった。
【０００７】
また、励振周波数と検出周波数を極めて近似させる（ｆ１≒  ｆ２）ことは、双方間の共振Ｑ値を向上して感度を改善させることが出来るが、ｆ１＝ｆ２となると双方の振動モードが縮退して、その結果感度を得ることが不可能となる。音叉型振動子を用いた圧電振動式慣性センサー素子の感度を出来るだけ高く保ったまま、かつ縮退が発生することがないように前述のΔｆを正確に制御するには、圧電振動式慣性センサー素子のＸ軸方向の厚みω１、及びＺ軸方向の厚みω２を精度良く調整する必要がある。
【特許文献１】
特開昭４９−１０６９１  号公報
【特許文献２】
特開平１１−３２５９１１号公報
【０００８】
なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような技術的背景のもとでなされたものであり、従がってその目的は、圧電振動式慣性センサー素子の周波数調整方法、及び圧電振動式慣性センサー素子を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、Ｙ軸に平行に基部から突出した少なくとも２つの脚部を持つ音叉型振動子を用いた圧電振動式慣性センサー素子において、該圧電振動式慣性センサー素子の水晶のＸ軸に沿った方向の脚部の幅が該脚部の水晶のＺ軸に沿った方向の厚みより小さいことを特徴とする。
【００１１】
また、Ｙ軸に平行に基部から突出した少なくとも２つの脚部を持つ音叉型振動子を用いた圧電振動式慣性センサー素子の周波数調整方法において、電極が設けられ電極に接続された周波数測定器により周波数を測定しながら電極以外をエッチングして周波数調整することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら、本発明の実施の一形態について説明する。
なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。ただし、以下の説明はあくまでも本発明の例示にすぎず、以下の記載によって発明の技術的範囲が限定されるものではない。
【００１３】
図１は本発明の、脚部２に電極８が蒸着により形成された圧電振動式慣性センサー素子３の概略の斜視図である。  従来においては図５にあるように、圧電振動式慣性センサー素子３を形成したあとに電極８を圧電振動式慣性センサー素子３の脚部２に蒸着していた為に、圧電振動式慣性センサー素子３の脚部２における電極部の素子の厚みＴ１は該電極部周辺の素子の厚みＴ２と等しかった。図３の概略の斜視図に示す様に、圧電振動式慣性センサー素子は非常に小さなものであり、音叉型振動子を用いた圧電振動式慣性センサー素子のＸ軸方向の厚み、及びＺ軸方向の厚みを実際に計測する際に例えば１μｍの測定誤差があった場合、数十Ｈｚ程度の励振周波数と検出周波数のずれが発生して、その結果、前述の音叉型振動子を用いた圧電振動式慣性センサー素子の感度に著しく影響する値である双方の周波数の差であるΔｆの値が大きく振れてしまうといった問題があった。本実施例では、図１に示すように、予め圧電振動式慣性センサー素子３の脚部２にエッチャントで侵されることのない例えば金（Ａｕ）などの金属を電極８に蒸着し、この電極８に周波数測定器を接続した状態で、ウェットエッチングなどを施して圧電振動式慣性センサー素子３の寸法を加工する。従って、周波数を周波数測定器で測定しながら加工するために、圧電振動式慣性センサー素子の感度が最も高くなるような周波数差が得られる加工をすることができる。
【００１４】
図２は本発明をＸ軸方向からみた、脚部２に電極８が蒸着された圧電振動式慣性センサー素子３の概略の側面図である。電極８が蒸着された部分のエッチングは進行しないために、本発明の周波数調整方法を用いた圧電振動式慣性センサー素子３では素子の脚部２における電極部の素子の厚みＴ１が電極部周辺の素子の厚みＴ２よりも大きくなる。なお、図１、及び図２では圧電振動式慣性センサー素子のすべての電極が図示されては居らず、電極の１部を図示した概略の図となっている。
【００１５】
図３は本発明の、脚部に電極の蒸着されていない状態の圧電振動式慣性センサー素子の概略の斜視図である。図４はその上面からみた図である。本発明では、圧電振動式慣性センサー素子３の水晶のＸ軸に沿った方向の脚部２の幅Ｗが先の脚部２の水晶のＺ軸に沿った方向の厚みＴよりも小さい。本発明の圧電振動式慣性センサー素子３では、ウェットエッチングなどを用いて周波数の調整を行う際、Ｚ軸に沿った厚み方向のエッチングの進行度合い（エッチングレート）が結晶の異方性により、他の軸方向に比べて大きいために効率良くウェットエッチングなどの加工による調整が出来る。
【００１６】
また、ドライエッチングやイオンビームエッチングにおいても、同様な方法で先述の選択的なエッチングが可能である。
【００１７】
なお、実施例のなかの図では２脚の音叉振動子を用いた例を示したが、２脚に限らず３脚や４脚の場合や、脚が平行ではない場合であっても同様の効果を奏し、これらの場合も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
【００１８】
【発明の効果】
本発明により、感度の良好な精度の良い圧電振動式慣性センサー素子を得ることができる。
【００１９】
また、本発明により効率良くウェットエッチングなどによる圧電振動式慣性センサー素子の加工が出来、かつ圧電振動式慣性センサー素子の製造歩留まりを著しく高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、脚部に電極が蒸着された圧電振動式慣性センサー素子の概略の斜視図である。
【図２】本発明をＸ軸方向からみた、脚部に電極が蒸着された圧電振動式慣性センサー素子の概略の側面図である。
【図３】本発明の、脚部に電極の蒸着されていない状態の圧電振動式慣性センサー素子の概略の斜視図である。
【図４】本発明の脚部に電極の蒸着されていない状態の圧電振動式慣性センサー素子の脚部の概略の上面図である。
【図５】従来の、脚部に電極の蒸着された圧電振動式慣性センサー素子を、Ｘ軸方向からみた概略の側面図である。
【符号の説明】
１  基部
２  脚部
３  圧電振動式慣性センサー素子
４  脚部の幅  Ｗ
５  脚部の厚み  Ｔ
６  電極部の素子の厚み  Ｔ１
７  電極部周辺の素子の厚み  Ｔ２
８  電極
【図１】
2004184120.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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