(57)【要約】本発明は、２つの部材102, 104を有している共振器を具備している共振器ジャイロスコープを開示する。共振器の２つの部材はそれぞれ質量中心と、実質上一致している軸を中心とする横断方向の慣性対称性を有し、それぞれ１以上の弾性素子108 により支持されており、それらの部材は、実質上等しい周波数を有する軸に対して横断方向の振動の２つの異なったロッキングモードを形成し、共振器が励振されるときベースプレート106 へ実質上ゼロのネットモードを転送する。ジャイロスコープはさらに、１以上の弾性素子により共振器に固定されているベースプレートと106 、共振器およびベースプレートそれぞれ固定されている感知素子および駆動素子とを具備ている。【選択図】図２
2004537733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの部材を有している共振器と、
１以上の弾性素子により共振器に固定されているベースプレートと、
共振器およびベースプレートそれぞれ固定されている感知素子および駆動素子とを具備し、
前記共振器の２つの部材はそれぞれ質量中心と、実質上一致している軸を中心とする横断方向の慣性対称性を有し、それぞれ１以上の弾性素子により支持されており、それらの部材は、実質上等しい周波数を有する軸に対して横断方向の振動の２つの異なったロッキングモードを形成し、
前記２つの部材は、共振器が励振されたとはベースプレートに対して実質上モーメントを伝達しないように構成されている共振器ジャイロスコープ。
【請求項２】
共振器は対称である請求項１記載の共振器ジャイロスコープ。
【請求項３】
ベースプレートは剛体である請求項１記載の共振器ジャイロスコープ。
【請求項４】
ベースプレートはフレキシブルである請求項１記載の共振器ジャイロスコープ。
【請求項５】
前記２つの部材の第１のものは保証質量であり、２つの部材の第２のものはカウンタバランスフレームであり、保証質量は１以上の弾性素子によりカウンタバランスフレームに固定されている請求項１記載の共振器ジャイロスコープ。
【請求項６】
カウンタバランスフレームは保証質量のものに実質的に匹敵するロッキング慣性である請求項５記載の共振器ジャイロスコープ。
【請求項７】
１以上の弾性素子はカウンタバランスフレームと一体である請求項５記載の共振器ジャイロスコープ。
【請求項８】
保証質量と、カウンタバランスフレームとベースプレートとはシリコンから機械加工されている請求項５記載の共振器ジャイロスコープ。
【請求項９】
感知素子は保証質量に固定されている請求項５記載の共振器ジャイロスコープ。
【請求項１０】
感知素子はカウンタバランスフレームに固定されている請求項５記載の共振器ジャイロスコープ。
【請求項１１】
駆動素子は保証質量に固定されている請求項５記載の共振器ジャイロスコープ。
【請求項１２】
駆動素子はカウンタバランスフレームに固定されている請求項５記載の共振器ジャイロスコープ。
【請求項１３】
保証質量は垂直部分および中央プレート部分を含んでいる請求項５記載の共振器ジャイロスコープ。
【請求項１４】
前記垂直部分は前記中央プレート部分に接着された分離した素子である請求項１３記載の共振器ジャイロスコープ。
【請求項１５】
１以上の弾性素子は中央プレート部分と一体である請求項１３記載の共振器ジャイロスコープ。
【請求項１６】
中央プレート部分と、１以上の弾性素子と、カウンタバランスフレームとは正確なシリコンウエハのエッチングによって生成されている請求項１３記載の共振器ジャイロスコープ。
【請求項１７】
２つの部材を有している共振器を形成し、
前記共振器の２つの部材はそれぞれ質量中心と、実質上一致している軸を中心とする横断方向の慣性対称性を有し、それぞれ１以上の弾性素子により支持されており、それらの部材は、実質上等しい周波数を有する軸に対して横断方向の振動の２つの異なったロッキングモードを形成しており、
１以上の弾性素子によりベースプレートに共振器を固定し、
感知素子および駆動素子を共振器およびベースプレートにそれぞれ固定し、
前記２つの部材は、共振器が励振されたとはベースプレートに対して実質上モーメントを伝達しない共振器ジャイロスコープの製造方法。
【請求項１８】
共振器は対称である請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
ベースプレートは剛体である請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
ベースプレートはフレキシブルである請求項１７記載の方法。
【請求項２１】
前記２つの部材の第１のものは保証質量であり、２つの部材の第２のものはカウンタバランスフレームであり、保証質量は１以上の弾性素子によりカウンタバランスフレームに固定されている請求項１７記載の方法。
【請求項２２】
カウンタバランスフレームは保証質量のものに実質的に匹敵するロッキング慣性を有している請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
１以上の弾性素子はカウンタバランスフレームと一体に形成されている請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
保証質量と、カウンタバランスフレームと、ベースプレートとはシリコンから機械加工される請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
感知素子は保証質量に固定されている請求項２１記載の方法。
【請求項２６】
感知素子はカウンタバランスフレームに固定されている請求項２１記載の方法。
【請求項２７】
駆動素子は保証質量に固定されている請求項２１記載の方法。
【請求項２８】
駆動素子はカウンタバランスフレームに固定されている請求項２１記載の方法。
【請求項２９】
保証質量は垂直部分および中央プレート部分を含んでいる請求項２１記載の方法。
【請求項３０】
前記垂直部分は前記中央プレート部分から分離された素子であり、保証質量を生成するステップにおいて垂直部分を中央プレート部分に接着する請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
１以上の弾性素子は中央プレート部分と一体の構造である請求項２９記載の方法。
【請求項３２】
中央プレート部分と、１以上の弾性素子と、カウンタバランスフレームとは正確なシリコンウエハのエッチングにより生成される請求項２９記載の方法。
共振器は対称である請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はジャイロスコープに関するものであり、特に共振器ジャイロスコープおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジャイロスコープは運動している質量の感知された慣性の反作用に基づいて方向を決定するために使用されている。種々の形態でそれらはしばしば航空機や宇宙船のようなビークルに対する臨界的なセンサとして使用されている。それらは一般的にナビゲーションのために使用され、或いは自由な目標物体の方向を決定する必要がある時に使用される。
【０００３】
旧式の通常のジャイロスコープは現在標準的である比較的大きい回転質量を使用する非常に重い機構である。多数の最近の技術により、レーザジャイロスコープおよび光ファイバジャイロスコープ等の光学的ジャイロスコープおよび振動ジャイロスコープを含む新しい形態のジャイロスコープが開発されている。
【０００４】
宇宙船はしばしば補足的な姿勢制御を慣性レート感知ジャイロスコープシステムに依存している。典型的なシステムは通常の回転質量ジャイロスコープまたは通常の機械加工された半球状共振器ジャイロスコープを使用して地上から高い位置で動作する宇宙船ペイロードに必要な高い指向性安定性を与えている。しかしながらこれらのタイプのジャイロスコープは共に高価であり、大型で重い。
【０００５】
幾つかの対称振動ジャイロスコープが開発された。しかしながら、それらの振動モーメントは直接そのベースプレートまたはパッケージに伝達される。この伝達または結合は外部擾乱および慣性レート入力と区別できないエネルギ損失を生じてそのため感知エラーおよびドリフトを生じる。このような振動ジャイロスコープの１例は米国特許第5,894,090 号明細書(TaNG 他）に記載されており、そこでは対称なクローバの葉の形状のジャイロスコープ設計が記載され、ここで参考文献とされる。別の平坦な同調フォークジャイロスコープはある程度のベースプレートからの振動の隔離が可能であるが、これらのジャイロスコープは同調動作に対して望まれる振動の対称性に欠けている。さらに、半球状共振器ジャイロスコープおよび振動リングジャイロスコープのようなシェルモードジャイロスコープは、所望の隔離および振動対称特性を有しているが、敏感な静電的センサを有する薄いプレーサシリコン構造には適しておらず、装置の大きい平面が有効なアクチュエータにも適していない。
【０００６】
従来のシリコクマイクロジャイロスコープ（例えば米国特許第5,894,090 号明細書参照）はナビゲーショングレードの性能に対して最適化されておらず、所望よりも高い雑音およびドリフトを生じる。この問題は、０．１％の厚さの正確度に制限され、数ｍｍに装置の大きさが制限される臨海振動周波数を規定するために薄いエピタキシャルシリコン屈曲体を使用するために生じる問題である。前者の結果として非対称振動により高いドリフトを生じ、後者の結果として熱機械的雑音を増加させる低い質量とキャパシタセンサの電子雑音を増加させる低い面積により高いレートの雑音を生じる。隔離されないシリコクマイクロジャイロスコープのスケールアップもまた問題がある。それは外部エネルギ損失が共振器のＱを改善せず、状態に敏感なドリフトを減少させないからである。隔離された、３次元製造の正確度のｃｍスケールの共振器がナビゲーショングレードの性能に対して要求される。半球状またはシェルのジャイロスコープのような通常の機械加工されたナビゲーショングレードの共振器は、最適スケールで例えば３０ｍｍで３次元の製造の正確度を有し、したがって、望ましいドリフトおよび雑音性能を得るには高価となり動作が遅くなる。通常の機械的な共振器のレーザトリミングはある程度製造の正確度を改善するが、狭い機械的ギャップを有するマイクロジャイロスコープに対しては適当ではなく、最終的な同調プロセスにおいて大きい静電的バイアス調節を必要として分解能が制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ナビゲーションおよび宇宙船ペイロード指向性に対する顕著に改善された性能を有する小型のマイクロジャイロスコープが技術的に必要とされている。また、大きい３次元の機械的正確度で廉価で容易に製造することのできるジャイロスコープが必要とされている。最後に、所望の隔離と振動対称属性を有しながら、プレーナシリコン製造技術に適合するジャイロスコープが必要とされている。
本発明は、これらの必要性の全てを満足させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、２つの部材を有する共振器を具備している共振器ジャイロスコープを提供する。共振器の２つの部材はそれぞれ質量中心と、実質上一致している軸を中心とする横断方向の慣性対称性を有し、それぞれ１以上の弾性素子により支持されており、それらの部材は、実質上等しい周波数を有する軸に対して横断方向の振動の２つの異なったロッキングモードを形成し、ベースプレートへ実質上ゼロのネットモーメントを転送する。ジャイロスコープはさらに、１以上の弾性素子により共振器に固定されているベースプレートと、共振器およびベースプレートそれぞれ固定されている感知素子および駆動素子とを具備ている。隔離された共振器マイクロジャイロスコープはそれにより、差動ロッキングモードが内部で駆動されるときコリオリの加速度による以外にその感知モードまたは駆動モードのベースプレートまたはパッケージ運動に対する結合は生じない。
【０００９】
本発明の１実施形態は保証質量(proof mass)と、１以上の弾性素子により保証質量に固定されたカウンタバランスフレームを含む共振器を備えている。共振器は１以上の弾性素子によりベースプレートに固定されている。感知素子および駆動素子はそれぞれ共振器とベースプレートとに固定されている。保証質量とカウンタバランスフレームとは、共振器の差動ロッキングモードが励振されたときにベースプレートに実質上ネットモーメントの転送または反作用を生じない。中央の保証質量を含む共振器は単一の厚いシリコンからエッチングされることができ、或いは、薄いシリコンウエハから形成されて後でそれに保証質量が結合されてもよい。
【００１０】
全てシリコンの本発明の対称な振動ジャイロスコープはフォトリソグラフ技術を使用して廉価に生成され、そのユニークな隔離設計により、十分に大きく（例えば２０ｍｍのメゾスケール共振器）、ナビゲーションに必要な低い雑音と低いドリフト性能を達成することができる。低いコストの閉ループアナログ制御システムと組合わせることにより、メゾスケールのナビゲーショングレード慣性基準ユニットは比較的小さい製造量に対して非常に廉価である。さらに、大きい容量に対して低パワーのデジタル電子応用特定集積回路  （ＡＳＩＣ）と組合わせることにより、“ゴルフボールの大きさ”の慣性ナビゲーション装置が実現可能である。例えば、年当たり約３０００の単位量ではそのような装置のコストは３０００＄より少なくできるであろう。
【００１１】
本発明は、最適スケールの正確な隔離された対称なプレーナ共振器によって、ナビゲーショングレードの性能を有する振動ジャイロスコープを提供し、それは低い全体の厚さの変化を有する両面を研磨された市販のシリコンウエハからシリコンフォトリソグラフ技術により製造されることができる。従来の隔離された共振器を有するナビゲーショングレードの振動ジャイロスコープは通常の旋盤またはミーリング機械により製造され、例えば水晶の半球状の共振器ジャイロスコープの３次元の正確な機械加工および組立ては速度が遅く高価であり、或いは、隔離の程度を増加するために低周波数隔離装置上に設置された隔離されない共振器が使用されて重力負荷により増加された地震サスペンション質量および増加された偏向を犠牲にしている。非対称な同調フォーク振動ジャイロスコープは駆動軸のみを中心とする隔離を与え、出力感知軸を中心とする外部擾乱を受ける。前述の米国特許第5,894,090 号明細書に記載されたクローバの葉の形状のマイクロジャイロスコープはその駆動および出力軸を中心とする外部擾乱にさらされる欠点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照にして本発明の幾つかの実施形態を例示として説明する。その他の実施形態もまた使用可能であり、構造の変更は本発明の技術的範囲を逸脱することなく行われることができることを理解すべきである。なお、図面において同じ参照符号は全体を通じて同じ部品を示している。
【００１３】
１．０  概説
本発明の重要な原理は、入力軸と整列して弾性的に支持された軸を中心に横断方向の慣性対称性の２つの部材を有する共振器を設け、それらの対称軸および質量中心が一致して共に対称軸に対して横断方向の２つの差動ロッキング振動モードを形成する。２つの部材はケース中に支持され、そのケースは慣性レート入力軸を有し、相互に直交する振動の他のモードとは異なった実質上等しい周波数を示し、ケースに対して実質上ゼロのネットモーメントを与える。さらに、振動のために差動ロッキングモードの第１のものを駆動するように整列された内部付勢手段と、慣性レート入力および第１のモード軸を中心とする内部駆動された差動ロッキング運動から生じるコリオリの加速度により誘起された第２の差動ロッキングモードの運動を感知する感知手段とが設けられている。
【００１４】
以下の実施形態において、２つの部材の第１の部材は保証質量であり、第２の部材はカウンタバランスフレームであり、ケースはベースプレートを備えていてもよい。その他の等価な構造および配置は当業者には容易に明らかであろう。
【００１５】
２．０  例示的実施形態
全ての振動ジャイロスコープは回転を感知する機械的素子を使用し、それは第１のモード、すなわち入力モードまたは駆動モードにおいて振動させるために駆動される。回転下の素子のコリオリ(Coriolis)の加速は入力モードから第２のモード、すなわち出力モードまたは感知モードへのエネルギの伝達を誘起する。第２のモードは感知素子中に励振を生成し、それが検出される。振動ジャイロスコープの最適の性能は駆動および感知モードが同じ共振周波数と高いＱ係数を有するときに得られる。コリオリの加速に対する応答は、その後、共振器のＱ係数により機械的に増幅され、改善されたセンサ性能を与える。共振器感知モードの閉ループ制御（米国特許出願09/488,425）はコリオリの力の再バランスを与え、感知モードの制動と、広いジャイロスコープ帯域幅を与える。
【００１６】
図１は本発明の例示的な無反作用共振器ジャイロスコープ100 の上面図である。ジャイロスコープ100 は特有の共振器を備え、それは保証質量102 とカウンタバランスフレーム104 とを有している。カウンタバランスフレーム104 は保証質量102 のものに実質上匹敵するロッキング慣性を有し、これら２つの部材は上述のように相互作用する。カウンタバランスフレーム104 と保証質量102 は弾性素子108 により（図１で４つの設置点で示されている）ベースプレート106 に結合されている。明細書全体を通して関係している図１に示されている主軸はＸ軸110 、Ｙ軸112 、Ｚ軸114 である。カウンタバランスフレーム104 はまた前述のように２つの部材（保証質量102 とカウンタバランスフレーム104 ）が相互作用する限り円形リングその他の任意の形状に設計することが可能である。
【００１７】
図２は変位された位置における本発明の無反作用共振器ジャイロスコープ100 の側面図である。ジャイロスコープはＸ軸110 を中心に回動して変位した状態て示されている。機械的構造は外側のカウンタバランスフレーム104 とベースプレート106 に弾性ビーム屈曲素子108 を介して取付けられている中央の慣性保証質量102 を備えている。１実施形態では、カウンタバランスフレーム104 と、弾性ビーム108 と、慣性保証質量102 に対するベースプレート106 は両面研磨結晶シリコンウエハからフォトリソグラフエッチングされて正確なプレーナ共振器ジャイロスコープを生成することができる。
【００１８】
本発明にとって重要なことは、軸対称共振器がベースプレート106 に結合されて軸対称カウンタバランスフレーム104 がカウンタバランスされた振動ロッキング運動により軸対称の中央の保証質量102 に対して自由に振動することができ、結果的にベースプレート106 に伝達されるモーメンまたは実質的に反作用のない異なった差動ロッキングモードを生じる。
【００１９】
ベースプレート106 は剛性材料の比較的厚いシリコンプレートであってもよい。このような厚い剛性のベースプレート106 は真空パッケージ中でジャイロスコープの台に直接接着することができる。その代わりにさらにフレキシブルな薄いベースプレート106 が使用されてコストを減少させ、標準的なウエハ処理装置により容易に組立てることができる。ベースプレートに取付けるときの共振器弾性素子中の通常の弾性は振動の通常のロッキングモードからの差動ロッキングモード周波数の固有の分離を与える。これらの構成の特異な性質はジャイロスコープパッケージの外部運動が共振器の差動ロッキング運動を励振することができないことである。そのような運動は最初に内部で駆動され、入力軸または慣性対称軸を中心とするジャイロスコープの回転によるコリオリの加速度によるもの以外は励振できない。
【００２０】
保証質量102 は種々の形態で構成されることができるが、しかしながら、中央の保証質量の慣性分布はフレームよりも平面外により大きい質量を有するように設計され、したがって、高い角度利得または慣性レート入力に対するコリオリの反作用を生じる。これが得られるように保証質量102 に対する典型的な形状は垂直部分116 （Ｚ軸114 に沿って長い）およびプレート部分118 （ＸＹ平面に位置する）を含んでいる。保証質量102 の垂直部分116 およびプレート部分118 は前述のように製造を容易にするために厚いシリコンウエハから一体に形成されることができる。その代わりに、保証質量102 はシリコンウエハから形成されたプレート部分118 と別体の中心柱体として垂直部分116 を接合により形成することもできる。
【００２１】
静電的駆動および感知は共振器とベースプレート102 の大きい平坦な表面上に配置された感知および駆動素子により行われることができる。感知素子および駆動素子は共振器のカウンタバランスフレーム104 または保証質量102 （典型的に保証質量102 のプレート部分11）のいずれかの上に位置されることができる。
【００２２】
図３は本発明の典型的な方法300 のフローチャートである。この方法では、ブロック302 に示されているように、保証質量102 と、１以上の弾性素子108 によって保証質量102 に固定されたカウンタバランスフレーム104 とを含む共振器を準備する。次に、共振器はブロック304 に示されているように、１以上の弾性素子108 によってベースプレート106 に接合される。共振器は導電性のドープされたシリコンからエッチングされて形成され、剛性であり、金対金の熱圧接結合または金とシリコンの共融結合を使用してベースプレートに導電的に接合される。共振器は全体の保証質量102 およびカウンタバランスフレーム104 を単一のシリコンウエハからエッチングし、或いは保証質量102 のプレート部分118 だけとカウンタバランスフレーム104 をシリコンからエッチングして保証質量102 の別体の垂直部分116 を接着して形成される。シリコン柱体のための金対金の熱圧接結合またはパイレックス柱体に対する陽極結合は平滑研磨により規定された臨界的な正確な結合表面および寸法で使用される。方法300 はまたブロック306 に示されているように感知および駆動電極素子をそれぞれベースプレート106 へ取付ける工程を含んでいる。感知素子および駆動素子は保証質量102 またはカウンタバランスフレーム104 のいずれかの上に形成されることができる。
【００２３】
本発明の動作原理は、保証質量が対抗する等しいモーメントでカウンタバランスフレームに対して揺動、すなわちロッキングすることである。図１の実施形態において、ジャイロスコープ100 は平坦な５５０ミクロンの厚さのシリコンウエハから形成され、保証質量102 は２０ｍｍ×２０ｍｍのプレートの両側に１０ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍのシリコン柱体を接着して形成されている。保証質量のロッキング慣性は約Ｉt ＝0.0581kg-mm 2 であり、軸方向慣性は約Ｉz ＝0.0390kg-mm 2 である。コリオリ感知に対する角度利得は理想的なフーコーの振り子に対する１と比較して約１−Ｉz ／Ｉt ／２＝0.664 である。平坦なフレームに対する角度利得は〜０であり、それ故、ジャイロスコープに対する実効角度利得は〜0.332 であり、半球形またはシェル共振器に対する典型的な値0.3 に匹敵する。無反作用動作に関しては、カウンタバランスフレーム104 のロッキング慣性は実質上保証質量102 のロッキング慣性Ｉt に整合する。これは約３０ｍｍの外側寸法および約２０ｍｍの内側寸法のカウンタバランスフレーム104 によって達成される。保証質量102 およびカウンタバランスフレーム104 の質量中心はしたがって共振器の中心と一致する。したがって、ジャイロスコープの加速度は差動ロッキングモードの励振を生成しない。
【００２４】
例示された実施形態において、保証質量102 およびカウンタバランスフレーム104 を剛性のベースプレート106 に取付けるために使用される屈曲できる弾性素子108 は一辺０．５５ｍｍの正方形断面であり、フォトリソグラフ技術により製造される。共振器の中心から１０ｍｍの距離の位置にカウンタバランスフレーム104 が取付けられ、共振器の中心から５ｍｍの距離の位置に保証質量102 が取付けられている。ベースプレート106 への弾性素子108 の取付けは２．５ｍｍのビームを介して行われ、図１に示されたれいでは共振器の中心から７．１３ｍｍであるようにに選択された。この値は予備的な有限素子モデル解析から得られた。
【００２５】
識別された厚さ３ｍｍ，直径３インチのシリコンウエハに取付けられた共振器の振動の自由ｍｍの解析は、約4295.77 Ｈｚで保証質量102 に対してカウンタバランスフレーム104 のカウンタロッキングモードを変質させる。ベースプレート106 へ転送されるモーメントは保証質量102 中のロッキングモードの１／１５０であることが認められた。揺動されたフレームにより米国特許第5894090 号に記載されたような設計では全てのロッキングモーメントはベースウエハに伝達される。さらに、有限素子モデルの検査によれば、この特定の場合にベースプレートのＸ軸を中心にどのようにバランスが得られるかが明らかにされた。すなわち、第１にＸ軸に沿ったベースプレート支持点のそれぞれにおける実質的に同平面のねじれまたは垂直力はなく、第２にＹ軸に沿ったビーム取付けのそれぞれにおける残留同平面におけるねじれ反作用はこれらの取付けにおいて作用する垂直力により真実のモーメントによりベースプレート中の任意の点におけるカウンタバランスが行われる。これは低い周波数の地震分離方法にたよることなく、機械的分離をほぼ１５０倍改善する。平衡および隔離の完全性は平坦な幾何学的設計と製造の正確度によってのみ制限され、ベースプレートの質量の大きさおよびジャイロケースからのサスペンション周波数によって制限を受けない。
【００２６】
したがって、本発明は荒れた環境のナビゲーショングレードの振動ジャイロスコープに対して適している。剛性のベースプレートの運動からの２つのロッキングモードの隔離はモードの制動および関連するジャイロスコープレートドリフトが正確度の非常に低い外部パッケージ損失によるのではなく、主として正確に機械加工されたシリコン共振器内の損失によって決定されることを確実にする。バルクの結晶シリコンの固有の高いＱと、中間スケールの両面研磨シリコンウエハのフォトリソグラフ処理により示された優れた対称性は本発明により開発され、低いコストでナビゲーショングレードの振動ジャイロスコープの性能を得ることができる。
【００２７】
また、この隔離された共振器の原理を使用する低いドリフトおよび雑音の完全な可能性を達成するためには、上記で概説したエッチングされたシリコンのマイクロ機械加工と高品質シリコン接合による正確なウエハ研磨により提供されるよりも最終的な高い３次元の機械的正確度であっても必要である。これは共振器をそのベースプレート上に組立てた後、に弾性ビーム素子または共振器の質量素子、例えばフレームまたは柱体の寸法を収束イオンビームでトリミングすることによりこの設計により行われる。この組立て後のトリミングはサブ原子の正確さで調整して最初の隔離の程度を増加させるために高感度の組込み容量性センサを利用できる利点がある。組込みキャパシタの電極または特別の目的の電極による全体的なモーダルスチフネスを変更するための静電的トリミングが、真空パッケージ後、ジャイロスコープの全寿命にわたって温度変化に対してこの隔離および調整を維持するために使用されることができる。
【００２８】
さらに、他のモードの実行もまた可能であり、弾性素子はディスクリートである必要はなく、フレームおよび保証質量のプレート素子中に組込まれることもできる。本質的に必要なことはベースプレートへ伝達される実質的な反応またはモーメントが存在しないことである。
【００２９】
結論
本発明の実施形態の上述の記載は例示および説明のために与えられたものである。それは本発明の内容余すところなく記載することを意図したものではなく、本願発明を開示された正確な形態に制限することを意図したものでもない。多くの変形、変更が上述の説明に基づいて可能である。本発明の技術的範囲はこの詳細な説明により限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によって限定されることを意図している。上記の明細書の説明、実施形態およびデータは本発明の製造および使用の完全な説明を与える。本発明の多くの実施形態が本発明の技術的範囲を逸脱することなく可能であるから、本発明は特許請求の範囲の記載によってのみ限定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の無反動共振器ジャイロスコープの上面図。
【図２】本発明の無反動共振器ジャイロスコープの側面図。
【図３】本発明を使用する典型的な方法のフロー図。
【図１】
2004537733.tif 000003
【図２】
2004537733.tif 000004
【図３】
2004537733.tif 000005
【国際公開パンフレット】
2004537733.tif 000006
2004537733.tif 000007
2004537733.tif 000008
2004537733.tif 000009
2004537733.tif 000010
2004537733.tif 000011
2004537733.tif 000012
2004537733.tif 000013
2004537733.tif 000014
2004537733.tif 000015
2004537733.tif 000016
2004537733.tif 000017
2004537733.tif 000018
2004537733.tif 000019
2004537733.tif 000020
2004537733.tif 000021
2004537733.tif 000022
2004537733.tif 000023
【国際調査報告】
2004537733.tif 000024
2004537733.tif 000025
2004537733.tif 000026