(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子、
前記振動子に駆動振動を励振するための駆動電極、
前記振動子に励振された検出振動を検出するための検出電極、
前記振動子下に配置され、開口が形成されている支持板、および
ボンディングワイヤを備えている振動型ジャイロスコープであって、
前記振動子が、実質的に平面に沿って形成されており、基部、この基部から突出する細長い接続部、この接続部から突出し、前記駆動電極が設けられた駆動振動片、および前記基部から突出し、前記検出電極が設けられた検出振動片を備えており、前記駆動振動において前記駆動振動片が前記接続部への付け根を中心として屈曲振動し、前記検出振動において前記検出振動片が前記基部への付け根を中心として屈曲振動し、前記駆動振動の共振周波数をｆｄとしたとき、ｆｄ／２に最も近い共振周波数を有する振動モードにおいて、前記接続部がその前記基部への付け根を中心として前記平面外に屈曲振動し、前記駆動振動片がその接続部への付け根を中心として前記平面外に屈曲振動し、前記接続部の屈曲振動の前記平面に対する位相と前記駆動振動片の屈曲振動の前記平面に対する位相とが互いに同相であり、
前記ボンディングワイヤが、前記振動子に接合されるべき端部、前記支持板に固定された固定部、および折曲部を備えており、前記ボンディングワイヤが前記駆動電極または前記検出電極に対して電気的に接続されており、
前記ボンディングワイヤの前記固定部が、前記支持板の背面側に固定されており、前記ボンディングワイヤの前記支持板からの突出開始位置と前記折曲部との間隔Ｌ１が、前記折曲部と前記端部との間隔Ｌ２の１０％以上、４００％以下であることを特徴とする、振動型ジャイロスコープ。
【請求項２】
前記支持板を支持する基板を備えており、この基板に、前記開口と連通するキャビティが設けられていることを特徴とする、請求項１記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項３】
前記折曲部が、前記基部を前記支持板に投影した領域の外側、かつ前記振動子を前記支持板に投影した領域内に存在することを特徴とする、請求項１または２記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項４】
前記突出開始位置が、前記基部を前記支持板に投影した領域の外側、かつ前記振動子を前記支持板に投影した領域内に存在することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項５】
振動子、
前記振動子に駆動振動を励振するための駆動電極、
前記振動子に励振された検出振動を検出するための検出電極、
前記振動子下に配置され、開口が形成されている支持板、および
ボンディングワイヤを備えている振動型ジャイロスコープであって、
前記振動子が、実質的に平面に沿って形成されており、基部、この基部から突出する細長い接続部、この接続部から突出し、前記駆動電極が設けられた駆動振動片、および前記基部から突出し、前記検出電極が設けられた検出振動片を備えており、前記駆動振動において前記駆動振動片が前記接続部への付け根を中心として屈曲振動し、前記検出振動において前記検出振動片が前記基部への付け根を中心として屈曲振動し、前記駆動振動の共振周波数をｆｄとしたとき、ｆｄ／２に最も近い共振周波数を有する振動モードにおいて、前記接続部がその前記基部への付け根を中心として前記平面外に屈曲振動し、前記駆動振動片がその接続部への付け根を中心として前記平面外に屈曲振動し、前記接続部の屈曲振動の前記平面に対する位相と前記駆動振動片の屈曲振動の前記平面に対する位相とが互いに同相であり、
前記ボンディングワイヤが、前記振動子に接合されるべき端部、前記支持板に固定された固定部、前記端部から延びる脚部およびこの脚部と前記固定部との間に設けられている湾曲部を有しており、前記ボンディングワイヤが前記駆動電極または前記検出電極に対して電気的に接続されており、
前記ボンディングワイヤの前記固定部が、前記支持板の背面側に固定されており、前記固定部の前記振動子とは反対側の面に接する第一の接線、前記脚部の前記端部側末端において前記振動子とは反対側の面に接する第二の接線、および第一の接線と第二の接線との交点を作図したときに、前記第一の接線上において前記ボンディングワイヤの前記支持板からの突出開始位置と前記交点との間隔Ｌ３が、前記第二の接線上において前記脚部の前記端部側末端と前記交点との間隔Ｌ４の１０％以上、４００％以下であることを特徴とする、振動型ジャイロスコープ。
【請求項６】
前記支持板を支持する基板を備えており、この基板に、前記開口と連通するキャビティが設けられていることを特徴とする、請求項５記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項７】
前記湾曲部が、前記基部を前記支持板に投影した領域の外側、かつ前記振動子を前記支持板に投影した領域内に存在することを特徴とする、請求項５または６記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項８】
前記突出開始位置が、前記基部を前記支持板に投影した領域の外側、かつ前記振動子を前記支持板に投影した領域内に存在することを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型ジャイロスコープに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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（特開２００１−１２９５５号公報）において、特定形態の雑音の少ない振動型ジャイロスコープを開示した。また、特許文献２（特開２００１−８２９６２号公報）において、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。また、特許文献２には、特定形状の雑音の少ない振動型ジャイロスコープ用振動子を開示した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１２９５５号公報
【特許文献２】特開２００１−８２９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、振動子をパッケージ内の基盤に固定して支持するとき、支持状態によっては、特定の温度範囲内でクリスタルインピーダンスにピーク状の温度ドリフトが発生した。この温度ドリフトが生ずる温度範囲は、ある振動子では−４０℃から＋２０℃、また別の振動子では−４０℃から＋６０℃と種々変動し、制御することが困難であった。このようなピーク状の温度ドリフトは抑制することが必要であり、少なくとも−４０〜＋８５℃の範囲外まで出すことが必要である。
【０００５】
本発明の課題は、後述する共振潰れ現象に起因する検出信号のゼロ点温度ドリフトを低減できるような振動型ジャイロスコープを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第一の発明に係る振動型ジャイロスコープは、
振動子、
振動子に駆動振動を励振するための駆動電極、
振動子に励振された検出振動を検出するための検出電極、
振動子下に配置され、開口が形成されている支持板、および
ボンディングワイヤを備えている。振動子が、実質的に平面に沿って形成されており、基部、この基部から突出する細長い接続部、この接続部から突出し、前記駆動電極が設けられた駆動振動片、および基部から突出し、検出電極が設けられた検出振動片を備えている。駆動振動において駆動振動片が接続部への付け根を中心として屈曲振動し、検出振動において検出振動片が基部への付け根を中心として屈曲振動する。駆動振動の共振周波数をｆｄとしたとき、ｆｄ／２に最も近い共振周波数を有する振動モードにおいて、接続部がその基部への付け根を中心として平面外に屈曲振動し、駆動振動片がその接続部への付け根を中心として平面外に屈曲振動し、接続部の屈曲振動の平面に対する位相と駆動振動片の屈曲振動の平面に対する位相とが互いに同相である。ボンディングワイヤが、振動子に接合されるべき端部、支持板に固定された固定部、および折曲部を備えており、ボンディングワイヤが駆動電極または検出電極に対して電気的に接続されている。ボンディングワイヤの固定部が、支持板の背面側に固定されており、ボンディングワイヤの支持板からの突出開始位置と折曲部との間隔Ｌ１が、折曲部と端部との間隔Ｌ２の１０％以上であることを特徴とする。
また、第二の発明においては、ボンディングワイヤが、振動子に接合されるべき端部、支持板に固定された固定部、端部から延びる脚部およびこの脚部と固定部との間に設けられている湾曲部を有しており、ボンディングワイヤが駆動電極または検出電極に対して電気的に接続されている。ボンディングワイヤの固定部が、支持板の背面側に固定されており、固定部の振動子とは反対側の面に接する第一の接線、脚部の端部側末端において振動子とは反対側の面に接する第二の接線、および第一の接線と第二の接線との交点を作図したときに、第一の接線上においてボンディングワイヤの支持板からの突出開始位置と交点との間隔Ｌ３が、第二の接線上において脚部の端部側末端と交点との間隔Ｌ４の１０％以上、４００％以下である。
【０００７】
本発明の振動型ジャイロスコープによれば、上述したような検出信号のゼロ点温度ドリフトを低減できる。以下、適宜図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明で使用可能な振動子１Ａの一例を示す平面図である（駆動振動モード）。
【図２】本発明で使用可能な振動子１Ａの一例を示す平面図である（検出振動モード）。
【図３】クリスタルインピーダンスと周波数および位相との関係を示すグラフである。
【図４】駆動インピーダンスと温度および駆動位相との関係を示すグラフである。
【図５】周波数とクリスタルインピーダンス（電圧／電流）の関係を示すグラフである。
【図６】クリスタルインピーダンスと周波数との関係を示すグラフである。
【図７】共振潰れ現象（電流）が観測された試料についてのレーザードップラー測定結果を示すグラフである。
【図８】正常に動作する振動型ジャイロスコープにおいて、駆動インピーダンスの温度変化を示すグラフである。
【図９】正常に動作する振動型ジャイロスコープにおいて、レーザードップラー測定結果を示すグラフである。
【図１０】振動子１Ａの非支持時の不要な振動モードＤ、Ｅ、Ｆを示す斜視図である。
【図１１】図１０および図１２の振動モードを示す平面図である。
【図１２】振動子１Ａの支持時の振動モードＤ、Ｅを示す斜視図である。
【図１３】振動子１Ａの支持構造の一例を概略的に示す断面図である。
【図１４】比較例の支持構造を概略的に示す断面図である。
【図１５】図１３の支持構造の平面図である。
【図１６】基板３２上に図１４の支持構造を形成した状態を示す断面図である。
【図１７】実施例で使用した板状体２３を示す平面図である。
【図１８】実施例で使用した板状体２４を示す平面図である。
【図１９】各ボンディングワイヤ２９およびその導電性端子部分３０Ａ〜３０Ｆの平面形状を示す図である。
【図２０】実施例における支持構造の平面図である。
【図２１】実施例における支持構造の断面図である。
【図２２】第二の態様に係る発明の支持構造の断面図である。
【図２３】第二の態様に係る発明の支持構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係る振動子１Ａ（駆動振動モード）を概略的に示す平面図である。図２は、振動子１Ａの検出振動モードの振動を示す平面図である。
【００１０】
本例の振動子１Ａは、基部２と、基部２から突出する一対の検出振動片１３Ａ、１３Ｂと、基部２から突出する一対の接続部５と、各接続部５の先端に設けられている各駆動振動片１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄとを備えている。
【００１１】
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。
【００１２】
図１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、接続部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Ｚの周りに回転させる。すると、図２に示すように、接続部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。
【００１３】
本発明者は、図１、図２に示すような振動子を用いた振動型ジャイロスコープをパッケージ基板上にワイヤーボンディングによって支持し、種々の条件下で回転角速度の検出実験を行った。このとき、同様の振動子を使用した場合でも、支持状態によっては、特定温度範囲でクリスタルインピーダンスにピークが生ずることを見いだした。このプロセスを具体的に述べる。図３に示すように、振動子をインピーダンスアナライザで測定すると、クリスタルインピンダースのピークの先端が平坦になるという現象が見られた。図３において、横軸は周波数であり、縦軸（左側）はクリスタルインピーダンスであり、右側は位相である。
【００１４】
次に、振動子のクリスタルインピーダンスの温度特性を測定した。即ち、図３の振動子を用いた振動型ジャイロスコープについて、駆動インピーダンスの温度変化を測定し、測定結果を図４に示した。図４において、横軸は温度（−４０℃から＋８５℃）であり、縦軸は駆動インピーダンスである。このように，例えば＋５０℃〜−４０℃の領域において、駆動時のクリスタルインピーダンスにピーク状の変化が見られる。これに対して、正常に動作する振動型ジャイロスコープにおいては、駆動インピーダンスは、例えば図８に示すように、広い温度範囲についてほぼ平坦である。
【００１５】
また周波数とクリスタルインピーダンス（電圧／電流）の関係について調査し、その結果を図５に示した。電圧は、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５ボルトにそれぞれ変更した。この結果、電圧０．０５ボルトでは正常なピークが発現するが、電圧が０．１ボルトになるとかなりピークがつぶれてしまい、電圧が０．２ボルト以上になると平坦領域が非常に広くなり、「共振潰れ」現象が生ずることが判明した。
【００１６】
次に、温度を２０℃、２５℃、４０℃，６０℃に変更し、クリスタルインピーダンスと周波数との関係を測定し、結果を図６に示した。この結果、共振潰れ現象は温度によって変化することが判った。特に共振潰れ現象が生じているときのクリスタルインピーダンスの高さは、温度によって変化することが判明した。これは、共振潰れが生じているときの電流値（潰れ電流値）が温度に依存して変化することを示している。
【００１７】
また、共振潰れ現象（電流）が観測された上記のような試料について、レーザードップラー測定を行った。図７はこの結果を示す。図７において、上側のグラフはドップラー出力であり、下側のグラフは駆動電圧である。駆動電圧の約１／２の周波数（ｆｄ／２）を有するドップラー出力が得られることが判る。これに対して、正常に動作する振動型ジャイロスコープにおいては、駆動信号と、レーザードップラ計の出力信号とは周波数が等しくなり、駆動信号の約１／２の周波数を有するドップラー出力は観測されない（図９参照）。
【００１８】
本発明者は、このような（ｆｄ／２）に近い周波数を有する振動モードについて振動モード解析を行い、次の知見を得た。即ち、図１、図２に示すような振動子（非支持時）には、図１０の斜視図および図１１の平面図に図示するような振動モードが存在していた。この振動モードにおいては、細長い接続部５が基部２への付け根を中心として矢印ＤのようにＺ軸方向（回転軸方向）へと向かって屈曲振動する。これと同時に、各駆動振動片１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄが、それぞれ、接続部５の先端を付け根として矢印ＥのようにＺ軸方向に屈曲振動する。そして、矢印Ｄの屈曲振動と、矢印Ｅの屈曲振動とは振動子平面に対して同相であり、かつ周波数が等しい。これと同時に、各検出振動片１３Ａ、１３Ｂがその基部への付け根１３ａを中心としてＺ軸方向へと矢印Ｆのように屈曲振動する。矢印Ｆの屈曲振動は、矢印Ｄ、Ｅの屈曲振動とは周波数が等しく、かつ振動子平面に対して逆相である。
【００１９】
これに対して、振動子１Ａをワイヤーボンディングによって支持すると，支持状態によっては、図１１、図１２に矢印Ｄ、Ｅで示すような振動モードが発生した。この振動モードは、図１０に示す振動モードＤ、Ｅ、Ｆのうち、駆動振動片および接続部の振動Ｄ、Ｅのみが分離したものである。具体的には、細長い接続部５が基部２への付け根を中心として矢印ＤのようにＺ軸方向（回転軸方向）へと向かって屈曲振動する。これと同時に、各駆動振動片１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄが、それぞれ、接続部５の先端を付け根として矢印ＥのようにＺ軸方向に屈曲振動する。そして、矢印Ｄの屈曲振動と、矢印Ｅの屈曲振動とは振動子平面に対して同相であり、かつ周波数が等しい。図１２の屈曲振動モードは、振動子を支持することによって出現し、ｆｄ／２に近い共振周波数を有していることが判明した。そして、この支持形態や支持位置を適宜選定することによって、この振動モードの共振周波数を変動させ、ｆｄ／２から一定量離すことができ、これによって、−４０℃〜＋８５℃におけるクリスタルインピーダンスのピーク的上昇を抑制できることを見いだした。
【００２０】
この支持構造について、図面を参照しつつ述べる。図１３は、本発明の一実施形態に係る支持部材２２を概略的に示す断面図である。本例では、支持板４０は、例えば金属板２３と絶縁板２４とを積層することによって得られる。支持板４０には、振動子１Ａの下部において、開口２５が形成されている。そして、支持板４０のうち例えば背面２４ａ側に、ボンディングワイヤ２６の固定部２６ａが固定されている。この固定方法は特に限定されず、ポリイミド系接着剤を例示できる。
【００２１】
ボンディングワイヤ２６は、支持板４０の背面２４ａへの固定部分２６ａの他、開口２５への突出部分２６ｃ、折曲部分２８、開口２５内を通過する傾斜部分２６ｂ、および振動子１Ａの下面１ｂへの接合端部２９を備えている。ボンディングワイヤ２６の本数や位置は適宜変更できる。
【００２２】
ここで，本発明によって、ボンディングワイヤ２６の支持板４０からの突出開始位置３９と折曲部２８との間隔をＬ１とし、折曲部２８と接合端部２９との間隔をＬ２とする。そして、Ｌ１をＬ２の１０％以上とする。このように、ボンディングワイヤ２６のうち、開口２５内に突出する開口突出部分２６ｃの長さＬ１を、ある程度以上大きくするような形態を採用した。このような形態によって、駆動振動の共振周波数の半分ｆｄ／２に近い振動モードが存在していても、その周波数をｆｄ／２から低い方へと大きく離し、クリスタルインピーダンスや出力の温度ドリフトを広い温度範囲にわたって低減できることを見いだした。この観点からは、Ｌ１／Ｌ２は、３０％以上とすることが好ましく、５０％以上とすることが一層好ましい。
【００２３】
これに対して、図１４に示す支持部材２２Ａの場合には、ボンディングワイヤ２６Ａにおいて、Ｌ１が短く、Ｌ１／Ｌ２が例えば５％未満となっている。この支持構造であると、例えば前述したような駆動振動の共振周波数の１／２に最も近い振動の周波数が高くなり、ｆｄ／２に非常に接近しやすくなる。Ｌ１を相対的に大きくすることによって、この振動の周波数を下げ、ｆｄ／２から離すことができる。
【００２４】
しかし、Ｌ１が大きくなりすぎると、振動子１Ａの支持板４０からの高さが変動しやすくなり、不要な振動の振幅が大きくなるおそれがある。この観点からは、Ｌ１／Ｌ２は、４００％以下とすることが好ましく、３００％以下とすることが更に好ましい。
【００２５】
また、第二の態様の発明においては、ボンディングワイヤに、振動子に接合されるべき端部、支持板に固定された固定部、端部から延びる脚部および脚部と固定部との間に設けられている湾曲部を設ける。
【００２６】
例えば図２２、図２３の例においては、ボンディングワイヤ３１、３２は、振動子１Ａに接合されるべき端部２９、支持板に固定された固定部３１ａ、３２ａ、端部３１ａ、３２ａから延びる脚部３１ｂ、３２ｂ、および脚部と固定部３１ａ、３２ａとの間に設けられている湾曲部３１ｄ、３２ｄを備えている。図２２のワイヤ３１は更に真っ直ぐな突出部３１ｃを備えている。このように、脚部３１ｂ、３２ｂと固定部３１ａ、３２ａとの間に湾曲部３１ｄ，３２ｄを設けることによっても、駆動振動の共振周波数の半分ｆｄ／２に近い振動モードが存在していても、その周波数をｆｄ／２から低い方へと大きく離し、クリスタルインピーダンスや出力の温度ドリフトを広い温度範囲にわたって低減できる。
【００２７】
第一および第二の発明においては、振動子が、振動子に駆動振動を励振するための駆動電極、および振動子に励振された検出振動を検出するための検出電極を備えており、ボンディングワイヤが駆動電極または検出電極に対して電気的に接続されている。
【００２８】
また、第一および第二の発明においては、振動子が、駆動電極が設けられた駆動振動片、検出電極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いる。この場合に、ボンディングワイヤの折曲部が、基部を支持板に投影した領域の外側に存在し、かつ、振動子を振動子に投影した領域内に存在する。即ち、図１３の例においては、Ｈは、基部２の外周縁２ａの内側領域（基部２を支持板４０に投影した領域）であり、Ｔは、振動子１Ａを支持板４０に投影した領域（振動子の外周縁１ｃの内側領域）である。ボンディングワイヤ２６の折曲部２８は、基部２の投影領域Ｈの外側、かつ振動子１Ａの投影領域Ｔ内、即ちリング状の領域Ｇ内に位置している。
【００２９】
また、第一および第二の発明において好ましくは、ボンディングワイヤの突出開始位置が、基部を支持板に投影した領域の外側に存在し、かつ、振動子を支持板に投影した領域内に存在する。例えば、図１３に示す例では、ボンディングワイヤ２６の突出開始位置３９は、基部２を支持板４０に投影した領域Ｈの外側に存在し、かつ、振動子１Ａを支持板４０に投影した領域Ｔ内、即ちリング状の領域Ｇ内に存在する。
【００３０】
第一および第二の発明においては、振動子が、基部と駆動振動片とを接続する細長い接続部を備えている。振動子が実質的に平面に沿って形成されており、駆動振動の共振周波数をｆｄとしたとき、ｆｄ／２に最も近い共振周波数を有する振動モードにおいて、接続部がその基部への付け根を中心として平面外に屈曲振動し、駆動振動片がその接続部への付け根を中心として平面外に屈曲振動し、接続部の屈曲振動の平面に対する位相と駆動振動片の屈曲振動の平面に対する位相とが互いに同相である。この例は図１０〜図１２を参照しつつ説明した。
【００３１】
第一および第二の発明において好ましくは、支持部材が、支持板を支持する基板を更に備えており、この基板に、支持板の開口と連通するキャビティが設けられている。これによって、振動子が支持板上で振動する際に、振動子が支持板の表面へと接触し、振動状態が変化することを防止できる。
【００３２】
図１５は、この実施形態に係る支持構造を概略的に示す示す平面図であり、図１６は、この支持構造を概略的に示す断面図である。本例の支持部材２２は、図１３に示す支持部材２２とほぼ同様のものであるので、同じ構成部分には同じ符号を付け、その説明を省略する。本例では、支持板４０の直下に、更に支持板４０とは別体の基板３２を設置する。基板３２は例えばパッケージ用基板である。基板３２の実装面３２ａ側にはキャビティ３２ｂが形成されている。キャビティ３２ｂ上には、ボンディングワイヤ２６および振動子１が設置され、支持されている。なお、本例では、図１５に示すように、６本のボンディングワイヤ２６を使用する。キャビティ３２ｂの深さｈは、支持板４０からの振動子の高さＪの半分以上であることが好ましく、支持板４０からの振動子の高さＪ以上であることが更に好ましい。
【００３３】
第二の発明において、脚部の形態は特に限定されない。例えば脚部は真直であってよく、あるいは図２２、図２３に示すような断面で見たときに湾曲ないし折れ曲がっていてよい。
【００３４】
また、湾曲部３１ｄ、３２ｄの曲率半径（図２２、図２３に示す横断面で見たときの曲率半径）は、出力の温度ドリフトを低減するという観点からは、０．２ｍｍ以上が好ましく、０．３ｍｍ以上が更に好ましい。ただし、湾曲部３１ｄ、３２ｄの曲率半径が大きくなりすぎると、振動子の振動状態に影響するので、この観点からは、１ｍｍ以下が好ましく、０．８ｍｍ以下が更に好ましい。
【００３５】
また、第二の発明においては（図２２、図２３参照）、固定部３１ａ、３２ａの振動子１Ａとは反対側の面に接する第一の接線Ａ、脚部３１ｂ、３２ｂの端部側末端３４において振動子とは反対側の面に接する第二の接線Ｂ、および第一の接線Ａと第二の接線Ｂとの交点Ｏを作図したときに、第一の接線Ａ上においてボンディングワイヤの支持板からの突出開始位置３９と交点Ｏとの間隔Ｌ３が、第二の接線Ｂ上において脚部の端部側末端３４と交点Ｏとの間隔Ｌ４の１０％以上である。これによって出力の温度ドリフトを一層効果的に低減できる。この観点からは、Ｌ３／Ｌ４は、３０％以上とすることが好ましく、５０％以上とすることが一層好ましい。一方、Ｌ３が大きくなりすぎると、振動子１Ａの支持板４０からの高さが変動しやすくなり、不要な振動の振幅が大きくなるおそれがある。この観点からは、Ｌ３／Ｌ４は、４００％以下とすることが好ましく、３００％以下とすることが更に好ましい。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
基板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。
【００３９】
ボンディングワイヤの振動子や支持板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。
【００４０】
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。
【００４１】
振動子は、支持板に直接接触しない状態で支持することが好ましく、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、振動子と支持板との間隔Ｊは、０．１ｍｍ以上であり、更に好ましくは０．２ｍｍ以上である。
ボンディングワイヤの材質は特に限定されないが、導電性材料である必要があり，また柔軟性ないし可撓性を有する材料であることが好ましい。この観点からは、金めっき付銅、金めっき付ニッケル、ニッケル、アルミニウムが好ましい。
【００４２】
ボンディングワイヤの幅と厚さは特に限定されないが、振動子を長期間にわたって安定して支持するという観点からは、幅２５μｍ、厚さ１０μｍ以上であることが好ましく、幅５０μｍ、厚さ２０μｍ以上であることが更に好ましい。また、支持構造全体の小型化という観点からは、幅２００μｍ、厚さ８０μｍ以下であることが好ましく、幅１００μｍ、厚さ４０μｍ以下であることが更に好ましい。
【００４３】
本発明は、振動型ジャイロスコープであり、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角速度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角速度を検出する。
【実施例】
【００４４】
（実験Ａ）
図１５、図１６に示すような形態を有する振動子および支持構造を作製した。ただし、本例においては、各構成部分の形態を、図１７〜図２１に示すように変更している。
【００４５】
具体的には、図１、図２に示す振動子１Ａを使用した。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。
【００４６】
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。
【００４７】
振動子１Ａをパッケージに実装した。ここで、上側の板状体２３の平面形状は図１７に示すようにし、ステンレス鋼によって形成した。下側の板状体２４の平面形状は図１８に示すようにし、ポリイミドによって形成した。基板３２はアルミナセラミックスによって形成した。キャビティの深さｈは０．１ｍｍとした。振動子１Ａの支持板４０表面からの立ち上がり高さＪは０．１ｍｍとした。また、図１９には、各ボンディングワイヤおよび各導電端子部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆの形態を示す。図２０は、板状体２３、２４、振動子１Ａ、および各ボンディングワイヤ２６を組み合わせた状態を示す平面図である。また、図２１は、本例の支持構造を示す断面図である。
【００４８】
また、ボンディングワイヤの接点パッドは金によって形成し、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０．０１８ｍｍとし、幅は０．０３ｍｍとした。振動子１Ａの基部２をボンディングワイヤに対して超音波ボンディングによって接合し、支持板４０に固定した。
【００４９】
得られた各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、−４０℃から＋８５℃の間で変化させた。そして、各サンプルについて、Ｌ１／Ｌ２を表１に示すように変更した。自励発振回路を用いて駆動振動を生じさせ、共振潰れ現象の有無を確認した。また、各試料について、ｆｄ／２に最も近い共振周波数を有する振動モードを探索し、その共振周波数を測定した。各振動モードの各共振周波数をインピーダンスアナライザを用いて測定した。これらの結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
0004600677.tif 000002
【００５１】
表１から判るように、Ｌ１／Ｌ２を本発明に従って調整することによって、−４０℃から＋８５℃における共振潰れ現象を防止できる。また、突出開始位置、折曲部は領域Ｇ内に設けることが好適であることも判る。
【００５２】
（実験Ｂ）
実験Ａと同様にして振動子１Ａを製造し、図２３に示すような形態の支持装置上に支持し、パッケージに実装した。板状体２３、２４、基板３２は実験Ａと同様とした。振動子１Ａの支持板表面からの立ち上がり高さは０．１ｍｍとした。ボンディングワイヤの接点パッド、材質、寸法、固定方法も実験Ａと同様とした。ただし、図２３において、Ｌ３、Ｌ４は、表２に示すように変更した。また、実験番号５における湾曲部３２ａの曲率半径は０．０８ｍｍであり、実験番号６における湾曲部３２ａの曲率半径は０．３ｍｍであった。
【００５３】
得られた各振動型ジャイロスコープについて、実験Ａと同様にして、各振動モードの各共振周波数をインピーダンスアナライザを用いて測定した。これらの結果を表２に示す。
【００５４】
【表２】
0004600677.tif 000003
【００５５】
以上述べたように、本発明によれば、検出信号のゼロ点温度ドリフトを低減できるような振動型ジャイロスコープを提供することができる。
【図１】
0004600677.tif 000004
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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