(57)【要約】【課題】  ジャイロセンサに用いる３脚音叉型水晶振動子のエッチング残渣は、検出脚の出力に生じる漏れ振動誤差の原因になるので、駆動脚を研削して重量バランスを保つ必要がある。しかし、検出脚の誤差出力には、検出回路や水晶基板の寄生容量による電気的誤差が重なっているため、必要な研削量を予測できず、研削と測定を繰り返して誤差出力を許容値内に収めるほかになかった。【解決手段】測定用３脚音叉型水晶振動子５を用意し、検出脚３を固定して駆動脚２を振動させると、検出脚の漏れ振動の周波数は本来の動作周波数とかけ離れた値になり、電気的誤差だけを把握できる。そこで調整する３脚音叉型水晶振動子を振動させて検出脚の誤差出力を測定し、前記の電気的誤差を差し引けば正味の漏れ振動誤差が分かって、駆動脚の研削量を事前に見積れる。検出脚の固定は、検出脚を原材料の水晶基板６から切り離さず、つながったままにしておけばよい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３脚音叉型水晶振動子の漏れ振動を低減するため、
測定用３脚音叉型水晶振動子の検出脚を固定して駆動脚を振動させ、検出脚からの電気的誤差出力を測定し、
被加工物の３脚音叉型水晶振動子を振動させて、検出脚からの、電気的誤差と漏れ振動誤差の重なった誤差出力を測定し、
この誤差出力から前記測定用３脚音叉型水晶振動子により測定した電気的誤差を差し引いて漏れ振動誤差を知り、これにより駆動脚の所要の研削量を予測して研削することを特徴とする３脚音叉型水晶振動子の加工法。
【請求項２】
請求項１に記載の３脚音叉型水晶振動子の加工法において、
測定用３脚音叉型水晶振動子の検出脚を固定する方法は、該検出脚を原材料の水晶基板から切り離さず、つながったままにしておくのであることを特徴とする３脚音叉型水晶振動子の加工法。
【請求項３】
請求項１に記載の３脚音叉型水晶振動子の加工法において、
前記測定用３脚音叉型水晶振動子と前記被加工物の３脚音叉型水晶振動子は、同一の原材料水晶基板から製作することを特徴とする３脚音叉型水晶振動子の加工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は３脚音叉型水晶振動子のエッチング加工の残渣による漏れ振動を低減するための、加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物体の角速度を検出するためのセンサとして音叉型水晶振動子が用いられる。ここで、図２に示すようにＸ−Ｙ平面に対し平行に置いた２本の駆動脚２と１本の検出脚３を持つ３脚音叉型水晶振動子１について考える。３脚音叉型水晶振動子１を特定の周波数で駆動すると、形状のエッチング残渣等の問題がない場合には駆動脚２は自励発振によりＸ−Ｙ平面内でのみ振動し、検出脚３は振動しない。
【０００３】
この３脚音叉型水晶振動子１に角速度ωの回転が加わると、駆動脚２と検出脚３ともにコリオリ力Ｆc が加わる。このため、駆動脚２と検出脚３がともにコリオリ力Ｆc に比例したＺ軸方向の振動をすることにより、駆動脚２と検出脚３に電荷が生ずる。この検出脚３の電荷の大きさを検出することにより、コリオリ力Ｆc に比例する角速度ωを求めることが出来る。
【０００４】
３脚音叉型水晶振動子１はエッチング加工によって図２の形に形成される。このとき、２本の駆動脚２と１本の検出脚３は矩形断面になるように加工されるが、水晶の結晶方位の影響で図３のように残渣４と呼ばれる突起ができ、正確な矩形断面にすることが難しい。この残渣４により駆動脚の重量バランスが保たれなくなって、２本の駆動脚２の自励発振がＸ−Ｙ平面だけに収まらず、Ｚ方向にも振動する。
【０００５】
このＺ方向の振動が検出脚３に伝わりＺ方向の振動（以下「漏れ振動」という） を持つため、コリオリ力Ｆcが発生していない状態でも電荷が検出されてしまう。これにより、角速度ωを正確に検出することができなくなる。よって、この漏れ振動の振幅（漏れ振幅）を検出に支障を来たさないレベル以下にしないと、高精度の角速度検出センサを得ることはできない。
【０００６】
この漏れ振動を取り除くために、駆動脚を研削し矩形断面と同等の重量バランスにする工程(以下「漏れ出力調整加工」という)が行われている。従来の方法は、試し研削、粗研削、微調整研削の３つの工程で作業が行われる。まず、静止させた３脚音叉型水晶振動子にプローブを当てて発振させ、検出脚の出力をオシロスコープで確認する。
【０００７】
必要な研削量を調べる試し研削では、砥石で２回から３回研削し、その研削量と出力の変化量を調べる。研削量と変化量はほぼ比例するため、必要な研削量を見積もることができる。次に、粗研削を行い必要な研削量に近づけ、最後に微調整研削を行い、検出脚の出力を所定のレベルに抑える。このような加工法の例は、例えば下記の特許文献１に見られる。
【特許文献１】特開平１１−３０８０６４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、検出脚の出力には、漏れ振動による漏れ振幅以外に、検出回路や水晶基板の寄生容量により発生する電気的な誤差出力が含まれている。従来の調整方法では、この電気的な誤差出力を含んだ出力を参照していたため、漏れ振動の大きさだけを知ることが出来
ず、試し研削で見積もられる研削量が不確かだった。また、漏れ振動のレベルは３脚音叉型水晶振動子毎にばらついていることと、電気的な誤差出力は原材料の水晶基板毎に違うため、漏れ振動を一定のレベルに抑制することが難しいという問題点がある。
【０００９】
そこで、本発明は、電気的な誤差出力を測定することにより、検出脚の出力から電気的な誤差出力を除いて漏れ振動出力だけを取り出し、駆動脚を研削せずに漏れ出力調整加工に必要な研削量を見積もることと、漏れ出力調整加工の精度を上げることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため本発明では、検出脚が振動しないように検出脚を固定した３脚音叉型水晶振動子（以下、「測定用３脚音叉型水晶振動子」という）を用いて電気的な誤差出力を測定する。検出脚を固定することにより、検出脚で測定される漏れ振動の周波数を駆動脚の周波数からずらして、検出脚の漏れ振動と電気的な誤差出力が重なり合うことを防ぐものである。
【００１１】
また、測定用３脚音叉型水晶振動子は通常の製品と同様に電極を配置し、電気的な誤差出力が製品と同等になるようにする。これにより、測定用３脚音叉型水晶振動子の電気的な誤差出力のみを測定することができる。この測定結果を用い、水晶の加工を行う。作業ステップは、先ず始めに測定用３脚音叉型水晶振動子を用い電気的な誤差出力を測定する。次に３脚音叉型水晶振動子の出力を測定し、電気的な誤差出力を差し引くことで、漏れ振動の出力を算出する。この値を基に駆動脚の研削を行うのである。
【発明の効果】
【００１２】
この方法により、電気的な誤差出力を含まない漏れ振動出力を把握でき、必要な駆動脚２の研削量を予測できる。そのため試し研削の必要がなくなるので、より短時間で漏れ出力調整加工を行うことと、漏れ調節の研削の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。まず、電気的な誤差出力信号の測定法について説明する。図２の３脚音叉型水晶振動子１にて、検出脚３の電気的な誤差出力は、駆動脚２を励振する信号が水晶基板の寄生容量などを通じて検出脚３側の電極に伝わるために発生するので、駆動脚２の漏れ振動の周波数とほぼ同じ周波数を持つ。駆動脚２の漏れ振動と電気的な誤差出力は振幅が異なるため、差動増幅回路でも打ち消すことが難しい。
【００１４】
そこで、測定用３脚音叉型水晶振動子として、３脚音叉型水晶振動子の検出脚３を振動しないように固定したものを用いる。検出脚３は固定されると、当然、振動しにくくなり、振動の周波数が、駆動脚から伝わる漏れ振動の周波数と大幅に異なる値になる。また、漏れ振幅も小さくなるため、検出回路で漏れ振動と電気的な誤差出力が重なっても、目的とする電気的な誤差出力の値を知ることができる。
【００１５】
３脚音叉型水晶振動子の検出脚３は、保持具で固定してもよいが、本実施形態では別の方法を示す。前記のように、図２の３脚音叉型水晶振動子１は原材料の水晶基板をエッチングして製作するが、図１のように、全体形状が完成していて検出脚３を水晶基板６から切り離してないものを作り、これを測定用３脚音叉型水晶振動子５とするのである。すなわち検出脚３が水晶ウエハ６につながって固定されているのである。
【００１６】
電気的な誤差出力は水晶基板の寄生容量などにより起こるため、電極の着き方や配置の影響が大きいと考えられる。そのため、測定用３脚音叉型水晶振動子５には、完成品の３
脚音叉型水晶振動子１と同様に電極を形成しておく。また、同一の水晶基板から作られた３脚音叉型水晶振動子は配線のレイアウトがほぼ同じになるのであり、同一の水晶基板から作られた測定用３脚音叉型水晶振動子５と製品の３脚音叉型水晶振動子１は、ほぼ同じ大きさの電気的な誤差出力を持つ。このことから、電気的な誤差出力を参照する測定用３脚音叉型水晶振動子５と研削する３脚音叉型水晶振動子１は、同じ水晶基板から作ったものを用いると電気的な誤差出力の測定精度を上げることができる。
【００１７】
次に、漏れ出力調整加工の工程について説明する。始めに電気的な誤差出力の測定を行う。測定用３脚音叉型水晶振動子５にプローブを当てて駆動脚２を励振させ、オシロスコープの波形から検出脚３の出力を調べる。この波形を電気的な誤差出力とする。
【００１８】
次に、サンプルを測定用３脚音叉型水晶振動子５と同一の水晶基板から作られた３脚音叉型水晶振動子１に変え、同じように検出脚３の出力をオシロスコープで調べる。
【００１９】
この３脚音叉型水晶振動子１の出力信号の値から測定用３脚音叉型水晶振動子５の出力信号の値を差し引くことにより、３脚音叉型水晶振動子１の出力信号から、漏れ振動の出力のみを取り出すことができる。この値から駆動脚２を研削して除去する量を見積もることができる。
【００２０】
見積もられた研削量に基づいて、駆動脚２を大きく削る粗研磨、次いで微調整研磨を行うことにより、漏れ振動を検出に支障のないレベルに抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】検出脚を固定し、電気的な誤差出力のみを検出できるように加工した、本発明の測定用３脚音叉型水晶振動子の概略斜視図である。
【図２】３脚音叉型水晶振動子の概略斜視図である。
【図３】水晶の結晶方位の影響で発生するエッチング残渣の斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  ３脚音叉型水晶振動子
２  駆動脚
３  検出脚
４  残渣
５  測定用３脚音叉型水晶振動子
６  水晶基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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