(57)【要約】【課題】振動子振動子に加わる物理量に応じて振動子に励振される検出振動を検出する物理量測定装置において、ピーク状の温度ドリフトを防止する。【解決手段】物理量測定装置は、振動子１Ａ、振動子１Ａを複数箇所で支持する支持手段、振動子１Ａに駆動振動を励振する駆動手段、および振動子に加わる物理量に応じて振動子に励振される検出振動を検出する検出手段を備えている。振動子にスプリアスモードの振動が存在しており、この振動子のスプリアス離調の絶対値が１０００Ｈｚ以上である。【選択図】                        図１１
2004317387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子、前記振動子を複数箇所で支持する支持手段、前記振動子に駆動振動を励振する駆動手段および前記振動子に加わる物理量に応じて前記振動子に励振される検出振動を検出する検出手段を備えている物理量測定装置であって、
前記振動子にスプリアスモードの振動が存在しており、この振動子のスプリアス離調が１０００Ｈｚ以上であることを特徴とする、物理量測定装置。
【請求項２】
前記振動子が、前記駆動手段が設けられた駆動振動片、前記検出手段が設けられた検出振動片、および前記駆動振動片と前記検出振動片との間に設けられた基部を備えており、前記基部が前記支持手段によって複数箇所で支持されていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記振動子が電気的接続のための端子部を備えており、前記支持手段が、基板上に支持されているボンディングワイヤであり、前記振動子を前記ボンディングワイヤによって前記基板に接触しない状態で支持し、かつ前記ボンディングワイヤが前記端子部に対して電気的に接続されるように構成されていることを特徴とする、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記基板が、前記ボンディングワイヤに対して電気的に接続される接点を備えていることを特徴とする、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記ボンディングワイヤを固定し、支持するための枠体を備えていることを特徴とする、請求項３または４記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物理量測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車の車体回転速度フィードバック式の車両制御方法に用いる回転速度センサーに、振動型ジャイロスコープを使用することが検討されている。こうした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。
【０００３】車体制御システムにおいては、振動型ジャイロスコープおよびその振動子は、幅広い環境温度、即ち高温と低温とにさらされる。このような使用温度範囲は、通常は−４０℃−＋８５℃の範囲にわたっており、一層厳しい仕様では更に広い温度範囲にわたる場合もある。特に、振動子を圧電性単結晶によって形成した場合には、圧電性単結晶の有する温度特性の影響がある。本出願人は、特許文献１において、振動型ジャイロスコープの環境温度が変化した場合に、検出振動のＱ値の変動を抑制するために、振動子を支持部材へと接着する接着剤のｔａｎδを、使用温度範囲内において０．１以下とすることを開示した。
【特許文献１】
特開２００１−１２９５５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】最近の技術進歩に伴い、新たな問題点が生じてきた。即ち、本発明者は、パッケージを薄くするために、振動子およびその実装構造を小型化することを研究している。例えば携帯電話の画像撮影装置に振動型ジャイロスコープを内蔵するためには、超小型のパッケージが必要となる。
【０００５】しかし、振動子の支持部材を薄い平板とし、その厚さを０．５ｍｍ以下、更には０．３ｍｍ以下とすると、種々の問題点が生じてきた。例えば、振動子と平板状の支持部材との間に液状の接着剤組成物を流し込み、硬化させる場合、接着面が小さくなり、使用する接着剤組成物の容積が非常に小さくなると、接着剤の総量や面積を均一に調整することが難しくなる。また、接着剤の液だれや不要な回り込みが発生しやすくなり、全体として接着層の形状および容量の制御が困難になってくる。振動子の接着層の形状や容量に不均一が生じたり、液だれや不要な回り込みが発生すると、接着層の全体的な物性が変動し、この結果、振動子の振動特性が変化する。特に、振動型ジャイロスコープの場合には、振動子上の検出電極からの出力信号が、回転角速度を表す信号である。このため、振動子の振動特性が変化すると、ノイズが大きくなり、回転角速度の正しい値を得ることが難しくなる。
【０００６】この問題を解決するために、本出願人は、特許文献２において、振動子をパッケージ基板上にボンディングワイヤによって、浮上させつつ支持する方法を開示した。
【特許文献２】
特願平２００２−３５５７８２号公報
【０００７】しかし、この支持方法でも、例えば−４０〜＋８５℃の幅広い温度範囲においては、特定温度付近で駆動インピーダンスが急激に変化し、ピーク状の温度ドリフトが発生することがあった。
【０００８】本発明の課題は、振動子に加わる物理量に応じて振動子に励振される検出振動を検出する検出手段を備えている物理量測定装置において、特定温度領域における駆動インピーダンスのピーク状の変化を防止し、これによってピーク状の温度ドリフトを防止することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、振動子、振動子を複数箇所で支持する支持手段、振動子に駆動振動を励振する駆動手段および振動子に加わる物理量に応じて振動子に励振される検出振動を検出する検出手段を備えている物理量測定装置であって、
振動子にスプリアスモードの振動が存在しており、この振動子のスプリアス離調が１０００Ｈｚ以上であることを特徴とする。
【００１０】本発明者は、特定温度領域において駆動インピーダンスが急激に変化し、ゼロ点温度ドリフトが増大する原因について検討した。例えば図１５に示すように、ゼロ点温度ドリフトは、特定温度領域においてピーク状に急激に変化する傾向が見られる。
【００１１】この理由を検討した結果、駆動振動モードと、振動子厚み方向の不要な振動モードとがモード結合を生じていることが判明した。即ち、例えば特許文献２に記載のように、振動子の基部を複数のボンディングワイヤによって固定し、支持する方法では、例えば図１３に矢印Ｄで示すように振動子１Ａが厚さ方向へと向かって全体として屈曲振動する。
【００１２】このような振動モードは、振動子１Ａを支持部に対して固定する前の段階ではきわめて小さい。しかし、振動子を支持部材によって複数箇所で固定した場合には、振動子と支持部材との複合振動モードとして厚さ方向の振動モードＤが顕著になってくる。このため、振動子それ自体の振動の温度変化が小さい場合であっても、振動子を支持する支持部材の影響によって、振動モードＤの影響が大きくなってくる。例えば図１４に示すように、駆動振動モードの周波数がほぼ一定の場合に（Ｆ）、厚さ方向に振動する複合振動モードＤの周波数Ｅが変化し、特定温度領域Ｇにおいてほぼ一致する。こうなるとモード結合を起こし、駆動インピーダンスが急激に変化し、ピーク状の温度ドリフトが生ずる。
【００１３】本発明者は、こうした場合に、振動子のスプリアス離調を１０００ヘルツ以上とすることによって、前記した厚さ方向の不要な振動モードＤの周波数を駆動周波数から離し、ピーク状の温度ドリフトを低減できることを発見し、本発明に到達した。
【００１４】スプリアス離調とは、駆動振動モードの振動の共振周波数ｆｄとスプリアスモードの振動の共振周波数ｆｓとの差（ｆｓ−ｆｄ）の絶対値｜ｆｓ−ｆｄ｜である。本発明においては、スプリアス離調を１０００Ｈｚ以上とする。本発明の観点からは、スプリアス離調を１５００Ｈｚ以上とすることが更に好ましい。また、スプリアス離調を５０００Ｈｚ以下とすることが更に好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。図１は、振動子１の支持構造の分解斜視図であり、図２は、本実施例において使用する基板１１を示す平面図であり、図３は、基板１１上に固定された枠体７およびボンディングワイヤ９、１０を示す平面図であり、図４は、本実施例の支持構造を示す平面図である。
【００１６】図２に示すように、本例の基板１１の実装面１１ａには、接点パッド１２Ａ、１２Ｂが設けられている。図３に示すように、実装面１１ａ上に枠体７を設置する。本例の枠体７は絶縁性材料からなる。枠体７は、外枠７ａと、外枠７ａから内側へと突出する補助支持部７ｂとを備えている。枠体７の内側に空隙８が形成されており、空隙８から基板１１の実装面１１ａが露出している。外枠７ａ上に各ボンディングワイヤ９、１０の端部９ａ、１０ａを接合し、固定する。この端部９ａ、１０ａは、それぞれ対応する接点パッド１２Ａ、１２Ｂに対して電気的に接続されている。ボンディングワイヤ９、１０の端部９ａ、１０ａから細長い本体９ｂ、１０ｂが伸びている。本体９ａは補助支持部７ｂ上に支持されている。
【００１７】次いで、図４に示すように振動子１を実装する。本例の振動子１は、図１、図４に示すように、固定部２と、固定部２から突出する一対の検出振動片３と、固定部２から突出する一対の支持部５と、支持部５の先端に設けられている駆動振動片４とを備えている。駆動時には、各駆動振動片４が、支持部５への付け根を中心として屈曲振動する。この状態で振動子１に対して、振動子１に略垂直に延びる回転軸Ｚの周りに回転させる。すると、支持部５が固定部２への付け根を中心として屈曲振動し、各検出振動片３がその反作用によって固定部２への付け根を中心として屈曲振動する。各検出振動片３において発生した電気信号に基づいて、Ｚ軸を中心とする回転角速度を算出する。
【００１８】ここで、固定部２上には端子部６が設けられている。各端子部６と、駆動振動片、検出振動片上の電極とは、図示しない配線を通して電気的に接続されている。
【００１９】各ボンディングワイヤ９、１０の端部９ｃ、１０ｃを振動子上の端子部６に対して接合する。本例では、振動子の下側面１ｂの端子部６に対して各ボンディングワイヤを接合し、振動子をボンディングワイヤ上に固定している。振動子１は、基板１１の実装面１１ａに対して直接接触しないようにする必要がある。各ボンディングワイヤの端部９ｃ、１０ｃは、振動子１の上側面の端子部６に対して接合することもできる。
【００２０】この結果、振動子１はボンディングワイヤ９、１０によって、枠体７を介して基板１１上に支持され、実装される。この状態で、振動子１の端子部はボンディングワイヤ９、１０を通して、基板１１上の対応する各接点パッドに対して電気的に接続される。また、振動子１は、基板１１の実装面１１ａに直接接触しないように支持されており、この結果、振動子１の振動が阻害されない。
【００２１】なお、振動子１と実装面１１ａとの間の間隔を調整し、振動子１が実装面１１ａに接触しないようにするためには、各ボンディングワイヤ９、１０の端部を折り曲げることによって、振動子１側の端部９ｃ、１０ｃを実装面１１ａから浮上させることができる。
【００２２】振動子の材質は限定されないが、圧電単結晶が好ましく、水晶、ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶、ホウ酸リチウム単結晶、ランガサイト単結晶等からなる圧電単結晶が特に好ましい。
【００２３】振動子の寸法は限定されない。しかし、振動子の重量や寸法が大きいと、ボンディングワイヤに加わる重力が大きくなり、長期間経過時にボンディングワイヤが変形する可能性がある。このため、ボンディングワイヤの変形による振動への影響を抑制するという観点からは、振動子の幅を１０ｍｍ以下とすることが好ましく、５ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。また、同様の観点からは、振動子の重量を５ｍｇ以下とすることが好ましく、１ｍｇ以下とすることが一層好ましい。また、振動子の厚さを０．３ｍｍ以下とすることが好ましく、０．２ｍｍ以下とすることが更に好ましい。
【００２４】基板１１の材質は特に限定されず、いわゆるパッケージ用途に用いられている絶縁性材料、例えばセラミックス、ガラス、樹脂を使用できる。
【００２５】ボンディングワイヤは、基板の実装面に直接に支持されていてもよいが、基板上の枠体上に支持されていることが好ましい。なぜなら、振動子に対して複数のボンディングワイヤを位置決めする必要がある。この際に、枠体上に複数のボンディングワイヤを位置決めし、アライメントすることは、基板の実装面上にボンディングワイヤを位置決めすることよりも容易だからである。
【００２６】ボンディングワイヤの振動子への接合方法は限定されないが、超音波ボンディング、スポット溶接、導電性接着剤、半田付けが好ましい。
【００２７】ボンディングワイヤは、振動子の端子部に対して電気的に接続されている。ここで、好適な実施形態においては、ボンディングワイヤが振動子の端子部に対して接合されている。しかし、ボンディングワイヤは、端子部に対して直接接合されている必要はない。例えば、ボンディングワイヤの先端を振動子の端子部以外の領域に対して接合し、ボンディングワイヤの先端と端子部とを、例えば振動子上の配線や振動子とは別体の電線を通して、電気的に接続することができる。
【００２８】好適な実施形態においては、振動子を、基板に直接接触しない状態で支持する。これによって振動子の振動の阻害を防止する。好適な実施形態においては、振動子と基板との間隔は、０．１ｍｍ以上であり、更に好ましくは０．２ｍｍ以上である。
【００２９】振動子を基板実装面から浮上させる方法は特に限定されない。例えば、図１〜図４の例においては、各ボンディングワイヤの先端を折り曲げることによって、ボンディングワイヤの接合端部９ｃ、１０ｃを実装面１１ａから離す。しかし、基板実装面の接点パッドの厚さを大きくすることによって、振動子を実装面から離すこともできる。
【００３０】基板の種類は特に限定されないが、パッケージ用基板であることが好ましい。
【００３１】好適な実施形態においては、枠体が絶縁性材料からなる。この場合には、図１〜図４の例のように、各ボンディングワイヤを枠体に対して直接固定することができる。こうした枠体の材質は特に限定されないが、樹脂、絶縁性セラミックス、ガラスが好ましく、具体的にはポリイミド、石英ガラス、アルミナセラミックスが好ましい。また、ボンディングワイヤの枠体への接合方法は、例えば接着、嵌合、圧着、かしめがある。
【００３２】また、枠体を導電性材料によって形成することができる。この材料としては、金属、導電性プラスチック、金属メッキ樹脂を例示できる。特に枠体を金属によって構成した場合には、枠体の形状安定性が一層高くなり、これによって各ボンディングワイヤのアライメント時の精度が一層高くなる。この金属としては、ステンレス、銅、ニッケル、アルミニウム、真鍮を例示できる。
【００３３】好適な実施形態においては、複数の検出側信号電極用ボンディングワイヤを含み、駆動側信号電極用ボンディングワイヤの接続部と駆動側接地電極用ボンディングワイヤの接続部とを結ぶ直線に対して、複数の検出側信号電極用ボンディングワイヤが略線対称の位置に配置されている。さらに好適な実施形態においては、駆動側信号電極用ボンディングワイヤの接続部と駆動側接地電極用ボンディングワイヤの接続部とを結ぶ直線に対して、複数の検出側接地電極用ボンディングワイヤが略線対称の位置に配置されている。
【００３４】図５〜図９は、この実施形態に係るものである。図５には、絶縁性材料からなる枠体４０を示す。枠体４０には、振動子を配置することを意図した中央穴４２と、これを包囲する４つの貫通孔４１とが設けられている。４３はブリッジ部である。本例の枠体４０は導電性材料からなる。
【００３５】図６においては、枠体４０上に絶縁体４４を載置した状態を示した。図７においては、さらに絶縁体４４上に、駆動側信号電極用ボンディングワイヤ４５および駆動側接地電極用ボンディングワイヤ４６を載置した状態を示す。図８においては、さらに検出側信号電極用ボンディングワイヤ４７Ａ、４７Ｂを載置した状態を示す。図９には、さらに検出側接地電極用ボンディングワイヤ４８Ａ、４８Ｂを載置した状態を示す。
【００３６】例えば図７に示すように、駆動側信号電極用ボンディングワイヤ４５は、配線部４５ａ、中央穴４２への突出部４５ｂおよび振動子の電極パッドへの接続部４５ｃを備えている。このボンディングワイヤ４５は、振動子の駆動側の信号電極に対して接続されている。駆動側接地電極用ボンディングワイヤ４６は、配線部４６ａ、中央穴４２への突出部４６ｂおよび振動子の電極パッドへの接続部４６ｃを備えている。このボンディングワイヤ４６は、振動子の駆動側の接地電極に対して接続されている。本例では、ボンディングワイヤ４５の接続部４５ｃとボンディングワイヤ４６の接続部４６ｃとは対向している。Ｍは、接続部４５ｃと４６ｃとを結ぶ直線である。
【００３７】図８に示すように、検出側信号電極用ボンディングワイヤ４７Ａ、４７Ｂは、それぞれ配線部４７ａ、中央穴４２への突出部４７ｂおよび振動子の電極パッドへの接続部４７ｃを備えている。図９に示すように、検出側接地電極用ボンディングワイヤ４８Ａ、４８Ｂは、それぞれ配線部４８ａ、中央穴４２への突出部４８ｂ、振動子の電極パッドへの接続部４８ｃおよびガード電極部４８ｄを備えている。このボンディングワイヤ４８Ａ、４８Ｂは、基板実装面に接地されている。
【００３８】本例では、駆動側信号電極用ボンディングワイヤの接続部４５ｃと駆動側接地電極用ボンディングワイヤの接続部４６ｃとを結ぶ直線Ｍに対して、検出側信号電極用ボンディングワイヤ４７Ａと４７Ｂが略線対称の位置に配置されている。さらに、直線Ｍに対して、複数の検出側接地電極用ボンディングワイヤ４８Ａと４８Ｂが略線対称の位置に配置されている。
【００３９】駆動側信号電極用ボンディングワイヤの接続部４５ｃと駆動側接地電極用ボンディングワイヤの接続部４６ｃとを結ぶ直線Ｍに対して、検出側信号電極用ボンディングワイヤ４７Ａと４７Ｂとを略線対称の位置に配置することによって、同位相、同振幅のノイズを相殺でき、容量結合の影響を抑制してノイズを低減するのに有効である。さらに、直線Ｍに対して、複数の検出側接地電極用ボンディングワイヤ４８Ａと４８Ｂを略線対称の位置に配置することも有効である。
【００４０】好適な実施形態においては、複数の検出側信号電極用ボンディングワイヤ４７Ａと４７Ｂとが直線Ｍに対して略線対称の形状を有する。即ち、４７Ａと４７Ｂとが略合同形状を有する。ただし、４７Ａと４７Ｂとは合同である必要はない。
【００４１】好適な実施形態においては、振動子が、駆動手段が設けられた駆動振動片、検出手段が設けられた検出振動片、および駆動振動片と検出振動片との間に設けられた基部を備えており、基部が支持手段によって複数箇所で支持されている。この実施形態については図１〜図９で例示した。
【００４２】図１０、図１１、図１２を参照しつつ、振動子の各振動モードについて述べる。図１０〜図１２では、振動子１と類似した形態の振動子１Ａを図示するが、振動子１Ａの振動パターンは振動子１と同様である。振動子１Ａは、固定部２と、固定部２から突出する一対の検出振動片１３Ａ、１３Ｂと、固定部２から突出する一対の支持部５と、支持部５の先端に設けられている駆動振動片１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄとを備えている。
【００４３】各駆動振動片１４Ａ〜１４Ｄの各主面には、それぞれ細長い溝が形成されており、各駆動振動片１４Ａ〜１４Ｄの横断面形状は略Ｈ字形状となっている。溝内に駆動電極１９が形成されている。各駆動振動片１４Ａ〜１４Ｄの各先端にはそれぞれ幅広部または重量部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄが設けられており、各幅広部にはそれぞれ貫通孔１７が形成されている。各検出振動片１３Ａ、１３Ｂの各主面には、それぞれ細長い溝が形成されており、各検出振動片１３Ａ、１３Ｂの横断面形状は略Ｈ字形状となっている。溝内に検出電極２０が形成されている。各検出振動片１３Ａ〜１３Ｂの各先端にはそれぞれ幅広部または重量部１６Ａ、１６Ｂが設けられており、各幅広部にはそれぞれ貫通孔１８が形成されている。
【００４４】図１０には駆動モードの振動を示す。駆動時には、各駆動振動片１４Ａ〜１４Ｄが、それぞれ、支持部５への付け根２１を中心として矢印Ａのように屈曲振動する。この状態で振動子１Ａを、振動子１Ａに略垂直に延びる回転軸の周りに回転させる。すると、図１１に示すように、支持部５が固定部２への付け根５ａを中心として、矢印Ｂのように屈曲振動する。各検出振動片１３Ａ，１３Ｂが、それぞれ、その反作用によって、固定部２への付け根を中心として、矢印Ｃのように屈曲振動する。各検出振動片１３Ａ、１３Ｂにおいて発生した電気信号に基づいて、Ｚ軸を中心とする回転角速度を算出する。
【００４５】図１２は、スプリアスモードの振動を示す。この振動モードにおいては、各駆動振動片１４Ａ〜１４Ｄが同じ方向へと向かって矢印Ｈのように同相で振動し、これに対応して各検出振動片１３Ａ、１３Ｂが各駆動振動片とは逆方向へと矢印Ｊのように変位する。
【００４６】ここで、振動子１、１Ａにおいて、駆動振動モード（図１０）と、不要な振動子厚み方向の振動モードＤ（図１３）とがモード結合を生じていることが判明した。図１３に示すモードでは、矢印Ｄで示すように、振動子１Ａ、特に検出振動片が厚さ方向へと向かって全体として屈曲振動する。
【００４７】このような振動モードＤは、振動子を支持部に対して固定する前の段階ではきわめて小さい。しかし、振動子１、１Ａを支持部材によって複数箇所で固定した場合には、振動子と支持部材との複合振動モードとして厚さ方向の振動モードＤが顕著になってくる。例えば図１４に示すように、駆動振動モードの周波数がほぼ一定の場合に（Ｆ）、厚さ方向に振動する複合振動モードＤの周波数Ｅが変化し、特定温度領域Ｇにおいてほぼ一致する。こうなるとモード結合を起こし、駆動インピーダンスが急激に変化し、ピーク状の温度ドリフトが生ずる。
【００４８】本発明者は、こうした場合に、振動子のスプリアス離調を１０００Ｈｚ以上とすることによって、前記した厚さ方向の不要な振動モードＤの周波数を駆動周波数から離し、ピーク状温度ドリフトを低減できることを発見した。
【００４９】なぜなら、スプリアスモードにおいては、図１２に示すように、検出振動片１３Ａ、１３Ｂが比較的大きく振動する傾向がある。また、図１３に示すような厚さ方向の不要振動Ｄにおいても検出振動片の振幅が大きい。従って、スプリアス離調をある程度以上大きくすることによって、不要振動Ｄの共振周波数を移動させ、広い温度範囲内において顕著な駆動振動モードとのモード結合を生じにくいようにできる。例えば、図１４においては、温度Ｇ近辺において駆動振動モードの共振周波数Ｆと不要振動の共振周波数Ｅとが接近している、この交点Ｇを一層高温側へとシフトさせ、広い温度範囲においてモード結合によるピーク状温度ドリフトを低減できる。
【００５０】スプリアス離調を制御するためには、以下の方法がある。
（１）スプリアスモードの共振周波数を変更する。
（２）駆動振動の共振周波数を変更する。
（３）スプリアスモードの共振周波数と駆動振動の共振周波数との両方を変更する。
【００５１】駆動モードの振動の共振周波数を変化させる方法は、特に限定されず、以下の方法であってよい。
（１）  駆動振動部の質量を変化させる。具体的には、駆動振動片の一部をトリミングして重量を減らし、駆動モードの振動の共振周波数を上昇させることができる。また駆動振動片の上に質量調整膜を設け、この質量調整膜をトリミングして質量を減らし、駆動モードの振動の共振周波数を上昇させることができる。
（２）  駆動振動部の寸法を変化させる。例えば駆動振動片の幅を小さくすることによって、駆動モードの振動の共振周波数を上昇させることができる。
【００５２】スプリアスモードの振動の共振周波数を変化させる方法は、特に限定されず、以下の方法であってよい。
（１）  検出振動部の質量を変化させる。具体的には、検出振動片の一部をトリミングして質量を減らし、スプリアスモードの振動の共振周波数を上昇させることができる。また検出振動片の上に質量調整膜を設け、この質量調整膜をトリミングして質量を減らし、スプリアスモードの振動の共振周波数を上昇させることができる。
（２）  検出振動部の寸法を変化させる。例えば検出振動片の幅を小さくすることによって、スプリアスモードの振動の共振周波数を上昇させることができる。
【００５３】前記質量調整膜の材質としては以下を例示できる。
金、アルミニウムなどの蒸着膜、スパッター膜
金、ニッケルなどのメッキ膜
【００５４】また、質量調整膜をトリミングする方法としては、以下を例示できる。
（１）ＹＡＧ  レーザー、ＹＶＯ４レーザー、炭酸ガスレーザーなどのレーザー光照射
（２）  アルゴン、窒素などのスパッター
（３）  電子ビーム照射
【００５５】振動子を複数箇所で支持するとは、振動子と支持手段との接触部分が複数あることを意味している。支持手段は特に限定されず、ボンディングワイヤー、柱、棒、ピンなどであってよい。支持手段の材質も限定されず、金属、樹脂、接着剤、金属−樹脂複合材料であってよいが、金属が特に好ましい。特に好ましい材質は以下のものである。
銅、金、アルミ、銀、タングステン、ステンレス、鉄、ニッケル、錫、真鍮
または、それらの合金。これらの金属、合金にはメッキ等が施されていてもよい、例えば金メッキが施された銅箔が特に好ましい。
【００５６】また、振動子と支持手段との接触箇所の数は２箇所以上であるが、３箇所以上であることが更に好ましい。また、接触箇所数の上限は特にない。
【００５７】本発明において測定されるべき物理量は、特に限定はされない。振動子に駆動振動を励振し、駆動振動中の振動子に対する物理量の影響によって振動子の振動状態に変化が生じたときに、この振動状態の変化から検出回路を通して検出可能な物理量を対象とする。こうした物理量としては、振動子に印加される加速度、角速度、角加速度が特に好ましい。また、測定装置としては振動型ジャイロスコープ等の慣性センサーが好ましい。
【００５８】
【実施例】（比較例１）
図５〜図９に示す支持構造を作製した。ただし、振動子１Ａとしては、図１０〜図１２に示す振動子を使用した。具体的には、厚さ０．１ｍｍの水晶のＺ板のウエハーに、スパッタ法によって、所定位置に、厚さ１００オングストロームのクロム膜と、厚さ１５００オングストロームの金膜とを形成した。ウエハーの両面にレジストをコーティングした。
【００５９】このウエハーを、ヨウ素とヨウ化カリウムとの水溶液に浸漬し、余分な金膜をエッチングによって除去し、更に硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸との水溶液にウエハーを浸漬し、余分なクロム膜をエッチングして除去した。温度８０℃の重フッ化アンモニウムに２０時間ウエハーを浸漬し、ウエハーをエッチングし、振動子１Ａの外形を形成した。メタルマスクを使用して、厚さ１００オングストロームのクロム膜上に厚さ２０００オングストロームの金膜を電極膜として形成した。振動子１Ａの寸法は、縦３．８ｍｍ、横４．５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍであり、重量は約０．８ｍｇであった。
【００６０】図５〜図９を参照しつつ説明したプロセスに従って、振動子１Ａをパッケージに実装した。ただし、基板１１はアルミナセラミックスによって形成し、接点パッドは金によって形成し、枠体４０はＳＵＳによって形成した。絶縁体４４はポリイミド樹脂によって形成した。各ボンディングワイヤは、銅膜線を金によってメッキすることで製造した。銅膜線の厚さは約２０μｍであり、幅は約１００μｍであり、金メッキの厚さは約１μｍであった。各ボンディングワイヤを絶縁体４４に対して接着し、振動子１Ａに対して超音波ボンディングによって接合した。
【００６１】得られた振動型ジャイロスコープを温度試験槽に入れ、雰囲気温度を、図１４に示すように変化させた。そして駆動振動の共振周波数Ｆと、不要な厚さ方向の振動モードＤの共振周波数Ｅとを、インピーダンスアナライザを用いて測定した。スプリアス離調は５００Ｈｚであった。目的とする温度範囲を−４０℃−＋８５℃とした。この結果を図１４に示す。
【００６２】また、この振動型ジャイロスコープについて、パッケージを静止させたときの振動子からの出力電圧を測定した。あらかじめ、回転角速度に対するジャイロ感度を測定し、検量線を準備しておいた。そして、出力電圧を、予め測定しておいたジャイロ感度を用いて回転角速度に換算し、換算結果を図１５に示した。図１５からわかるように、約７０〜８５℃の温度範囲において、ゼロ点温度ドリフトが著しく増大する傾向が見られた。−４０℃〜＋８５℃における温度ドリフトは１０００ｄｐｓであった。
【００６３】（実施例１）
比較例１と同様にして振動型ジャイロスコープを作製した。ただし、振動子１Ａ上の膜形状を変更し、スプリアス離調が１５００Ｈｚになるようにした。この振動型ジャイロスコープについてゼロ点温度ドリフトの温度変化を測定し、結果を図１６に示す。この結果、−４０℃〜＋８５℃における温度ドリフトは３００ｄｐｓであった。
【００６４】（実施例２）
比較例１と同様にして振動型ジャイロスコープを作製した。ただし、振動子１Ａ上の膜形状を若干変更し、スプリアス離調が７０００Ｈｚになるようにした。この振動型ジャイロスコープについてゼロ点温度ドリフトの温度変化を測定し、結果を図１７に示す。この結果、−４０℃〜＋８５℃における温度ドリフトは５００ｄｐｓであった。
【００６５】（実施例３）
比較例１と同様にして振動型ジャイロスコープを作製した。ただし、振動子１Ａ上の膜形状を変更し、スプリアス離調が１０００Ｈｚになるようにした。この振動型ジャイロスコープについてゼロ点温度ドリフトの温度変化を測定した。この結果、−４０℃〜＋８５℃における温度ドリフトは  ２００ｄｐｓであった。
【００６６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、振動子、振動子を複数箇所で支持する支持手段、振動子に駆動振動を励振する駆動手段および振動子に加わる物理量に応じて振動子に励振される検出振動を検出する検出手段を備えている物理量測定装置において、ピーク状の温度ドリフトを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態における振動子１の支持構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】図１の実施例において使用する基板１１を示す平面図である。
【図３】基板１１上に固定された枠体７およびボンディングワイヤ９、１０を示す平面図である。
【図４】図１の実施例の支持構造を示す平面図である。
【図５】導電性材料からなる枠体４０を示す平面図である。
【図６】枠体４０および絶縁体４４を示す平面図である。
【図７】枠体４０、絶縁体４４、駆動側信号電極用ボンディングワイヤ４５および駆動側接地電極用ボンディングワイヤ４６を示す平面図である。
【図８】枠体４０、絶縁体４４、駆動側信号電極用ボンディングワイヤ４５、駆動側接地電極用ボンディングワイヤ４６および検出側信号電極用ボンディングワイヤ４７Ａ、４７Ｂを示す平面図である。
【図９】支持装置の平面図を示す。
【図１０】振動子１Ａの駆動モードの振動を示す平面図である。
【図１１】振動子１Ａの検出モードの振動を示す平面図である。
【図１２】振動子１Ａのスプリアスモードの振動を示す平面図である。
【図１３】振動子１Ａの厚さ方向への不要な振動モードＤを示す図である。
【図１４】駆動振動モードの周波数Ｆ、および厚さ方向に振動する複合振動モードＤの周波数Ｅの温度変化を示すグラフである。
【図１５】比較例１における、ゼロ点温度ドリフトの温度変化を示すグラフである。
【図１６】実施例１における、ゼロ点温度ドリフトの温度変化を示すグラフである。
【図１７】実施例２における、ゼロ点温度ドリフトの温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】１、１Ａ  振動子        ２  基部        ３、１３Ａ，１３Ｂ検出振動片        ４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ  駆動振動片      ５  支持部        １９  駆動手段        ２０  検出手段        Ａ  駆動振動モード        Ｃ  検出振動モード        Ｄ  厚さ方向の不要な振動モード        Ｅ  厚さ方向に振動する複合振動モードＤの周波数        Ｆ  駆動振動モードの周波数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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