DE19908219A1 - Schwinggyroskop - Google Patents

Abstract

Ein Schwinggyroskop enthält einen Schwinger mit Elektroden als Treiber- und Nachweiselektroden, wobei in einem freitragenden Zustand mehrere Schwingarme an ihren vorderen freien Endbereich schwingen. Ein Halteelement lagert einen Basisendabschnitt des Schwingers. Eine Schaltungsplatine ist an dem Halteelement festgelegt. Eine flexible gedruckte Verdrahtungsplatine mit darauf ausgebildeten Verdrahtungsmustern besitzt schwingerseitige Endabschnitte, einen schaltungsplatinenseitigen Endabschnitt und einen Verdrahtungsabschnitt. In den schwingerseitigen Endabschnitten sind erste Verbindungsabschnitte vorgesehen, leitend verbunden mit den Verdrahtungsmustern und elektrisch angeschlossen an entsprechende Elektroden durch Verlöten am Basisendabschnitt des Schwingers. Ein zweiter Verbindungsabschnitt befindet sich in dem schaltungsplatinenseitigen Endabschnitt, leitend verbunden mit den Verdrahtungsmustern und elektrisch an den schaltungsplatinenseitigen Endabschnitt an die Schaltungsplatine angeschlossen, wobei von den Elektroden diejenigen, die in der gleichen Ebene liegen und beim Polarisieren und im Betrieb gleiches Potential führen, als eine Gruppe im Basisendabschnitt des Schwingers zusammengefaßt sind.

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Ein Schwinggyroskop, wie es z. B. als Winkelgeschwindigkeitssensor in einem Kraftfahrzeug-Navigationssystem verwendet wird.

Beschreibung des einschlägigen Stands der Technik

Ein Schwinggyroskop nutzt das Phänomen, daß dann, wenn ein schwingender oder oszillierender Gegenstand einer Dreh- Winkelgeschwindigkeit ausgesetzt wird, eine Corioliskraft in einer Richtung orthogonal zu der Schwingungsrichtung entsteht. Bei dem Schwinggyroskop befinden sich an einer oder mehreren Seiten eines Schwingers Elektroden, und an diese Elektroden wird von außen eine Wechselspannung angelegt, wobei unter Ausnutzung eines piezoelektrischen Effekts ein Nachweis-Ausgangssignal abgenommen wird. Im Stand der Technik ist der Schwinger allerdings direkt mit einer Schaltungsplatine verbunden.

Fig. 19 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schwingers, wie er bei einem konventionellen Schwinggyroskop verwendet wird.

Fig. 19 zeigt einen piezoelektrischen Schwinger 401 mit einer Seite 402, auf der bandförmige Elektroden 403, 404, 405, 406, 407 und 408 sowie Steg- oder Kontaktflächenabschnitte 403a, 408a und 409 ausgebildet sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Bei diesem bekannten Schwinggyroskop sind allerdings die auf beiden Seiten angeordneten bandförmigen Elektroden, d. h. die Elektroden 403 und 408 mit zugehörigen Verbindungsabschnitten (Stegabschnitten 403a und 408a) ausgestattet, die sich an den Seitenrändern des Schwingers 401 befinden. Wenn folglich eine große Anzahl von Schwingern aus einem großen piezoelektrischen Substrat hergestellt werden soll, muß dafür Sorge getragen werden, daß die Muster für die Polarisation seitlich bezüglich der Stegabschnitte 403a und 408a erweitert werden, womit die Notwendigkeit entsteht, den Raum zwischen benachbarten Schwingern zu vergrößern, was die Ausbeute des piezoelektrischen Substrats verringert. Wenn außerdem der Schwinger 401 direkt mit einer Schaltungsplatine verbunden wird, wie es im Stand der Technik der Fall ist, so kommt es leicht zur Übertragung von Schwingungen zwischen dem Schwinger einerseits und der Schaltungsplatine andererseits, was den Nachteil hat, daß das Nutzsignal sich nicht genau abnehmen läßt, da eine Störung durch die unerwünschten Schwingungen stattfindet.

Es ist das erste Ziel der Erfindung, ein Schwinggyroskop anzugeben, bei dem ein Schwinger nicht direkt mit einer Schaltungsplatine verbunden ist, sondern die Verbindung über ein flexibles Schaltungsplättchen oder Schaltungsflachstück erfolgt, so daß es für eine Schwingung schwierig ist, sich zwischen der Schaltungsplatine und dem Schwinger auszubreiten, was die Möglichkeit bietet, ein genaueres Signal nachzuweisen. Die Elektroden sollen in der gleichen Ebene liegen und bei der Polarisation gleiches Potential erhalten, um in Betrieb als eine Gruppe zusammengefaßt zu werden, so daß der Raum zwischen dem mit dem flexiblen Verdrahtungsflachstück zu verbindenden Teil und den übrigen Elektroden breit ausgelegt werden kann, was Kurzschlüsse vermeidet und die Effizienz beim Löten steigert.

Ein zweites Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Schwinggyroskops, welches eine erhöhte Ausbeute eines piezoelektrischen Substrats ermöglicht und somit eine Kostenreduzierung gestattet.

Ein drittes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Schwinggyroskops, bei dem die Schwingung einer Schaltungsplatine praktisch nicht auf einen Schwinger übertragen wird und umgekehrt auch eine Schwingung des Schwingers selbst praktisch nicht auf die Schaltungsplatine gelangt.

Ein viertes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Schwinggyroskops, bei dem die Schwingung zwischen Schwinger und Schaltungsplatine noch weiter gedämpft wird.

Ein fünftes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Schwinggyroskops, bei dem ein einzelnen flexibles Verdrahtungsflachstück oder -plättchen für die Herstellung der Verbindung auch dann ausreicht, wenn Elektroden auf beiden Seiten des Schwingers ausgebildet sind.

Ein sechstes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Schwinggyroskops, bei dem auch dann, wenn Elektroden, die in Betrieb gleiches Potential haben, auf beiden Seiten des Schwingers ausgebildet sind, die Breite des Verdrahtungsteils zwischen den Elektroden sich nicht vergrößert.

Ein siebtes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Schwinggyroskops, bei dem selbst dann, wenn Elektroden und Verbindungsabschnitte jeweils mehrfach vorhanden sind, diese Teile in einem einzigen Arbeitsschritt auf einer Seite des Schwingers angeschlossen werden können.

Ein achtes Ziel der Erfindung ist es ein Schwinggyroscop zu schaffen, bei dem ein thermisch geschweißter Abschnitt zwischen einer Elektrode und einem Verbindungsabschnitt auch dann praktisch nicht brechen kann, wenn auf ihn eine unerwartet starke Kraft einwirkt.

Das obige erste Ziel wird erreicht durch eine Einrichtung, welche aufweist: einen Schwinger mit Elektroden als Treiber- und Nachweiselektroden auf sowohl der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Schwingers, und mit Schwingarmen, die in einem freitragenden Zustand schwingen, wobei vordere Endbereiche der Schwingarme freie Enden bilden; ein Halteelement zum Haltern eines Paars des Endabschnitts des Schwingers; eine Schaltungsplatine, an der das Halteelement festgelegt ist; eine flexible gedruckte Verdrahtungsplatine mit darauf ausgebildeten Verdrahtungsmustern und mit mindestens einem schwingerseitigen Endabschnitt, einem schaltungsplatinenseitigen Endabschnitt und einem zwischen dem schwingerseitigen Endabschnitt und dem schaltungsplatinenseitigen Endabschnitt liegenden Verdrahtungsabschnitt; erste Verbindungsabschnitte in dem schwingerseitigen Endabschnitt der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine, leitend verbunden mit den Verdrahtungsmustern und elektrisch angeschlossen an entsprechende Elektroden durch Löten am Basisendabschnitt des Schwingers; und einen zweiten Verbindungsabschnitt an dem schaltungsplatinenseitigen Endabschnitt der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine, leitend verbunden mit den Verdrahtungsmustern und elektrisch mit der Schaltungsplatine an dem schaltungsplatinenseitigen Endabschnitt verbunden, wobei von den Elektroden des Schwingers diejenigen, die in derselben Ebene liegen und die im Zeitpunkt der Polarisation sowie im Betrieb gleiches Potential führen, als eine Gruppe an dem Basisendabschnitt des Schwingers zusammengefaßt sind.

Das obige zweite Ziel wird erreicht durch eine zweite Einrichtung in Kombination mit der ersten Einrichtung, wobei von den Elektroden, die für die Polarisation verwendet werden, sämtliche bis zu einem Endabschnitt an dem Basisendabschnitt des Schwingers, entgegengesetzt zu dem Frontendabschnitt, erstreckt sind.

Das obige dritte Ziel wird erreicht durch eine dritte Einrichtung in Kombination mit der ersten Einrichtung, bei der der Verdrahtungsabschnitt der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine eine geringere Breite hat als der schwingerseitige Endabschnitt und der schaltungsplatinenseitige Endabschnitt.

Das obige vierte Ziel wird erreicht durch eine vierte Einrichtung in Kombination mit der dritten Einrichtung, bei der für zumindest diejenigen Elektroden, die einander benachbart sind und im Betrieb gleiches Potential führen, die entsprechenden ersten Verbindungsabschnitte miteinander in dem schwingerseitigen Endabschnitt verbunden sind, wobei ein Verdrahtungsmuster, das mit den ersten Verbindungsabschnitten elektrisch verbunden ist, als gemeinsames Verdrahtungsmuster in dem Verdrahtungsabschnitt ausgebildet ist.

Das obige fünfte Ziel wird erreicht durch eine fünfte Einrichtung in Kombination mit der vierten Einrichtung, bei der die flexible gedruckte Verdrahtungsplatine mit zwei Verzweigungsabschnitten ausgestattet ist, die sich aus einer Verzweigung des Verdrahtungsabschnitts an der Schwingerseite gegenüber einem Mittelbereich ergeben, wobei außerdem zwei schwingerseitige Endabschnitte vorhanden sind, von denen der eine für die Vorderseite des Schwingers und der andere für die Rückseite des Schwingers vorgesehen ist, wobei die ersten Verbindungsabschnitte an den schwingerseitigen Endabschnitten ausgebildet und mit entsprechenden Elektroden auf den beiden Seiten des Schwingers verbunden sind.

Das obige sechste Ziel wird erreicht durch eine sechste Einrichtung in Kombination mit der fünften Einrichtung, bei der die Verdrahtungsmuster, die elektrisch mit Elektroden verbunden sind, die sowohl auf der Vorderseite als auf der Rückseite des Schwingers gleiches Potential führen, in den Verzweigungsabschnitten zusammengefaßt sind und sich zu dem schaltungsplatinenseitigen Endabschnitt hin erstrecken.

Das obige siebente Ziel wird erreicht durch eine siebte Einrichtung in Verbindung mit der fünften Einrichtung, bei der die Elektroden des Schwingers durch Aufdrucken einer Paste gebildet sind, die vornehmlich aus Silber besteht, wobei auf die ersten Verbindungsabschnitte in den schwingerseitigen Endabschnitten der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine eine Lötpaste oder ein Zinn-Blei-Überzug vorgesehen ist, so daß das Lot durch thermisches Schweißen geschmolzen wird, um die Elektroden und die ersten Verbindungsabschnitte der schwingerseitigen Endabschnitte miteinander zu verbinden.

Das achte Ziel wird erreicht durch eine achte Einrichtung, bei der auf die thermisch geschweißten Verbindungen zwischen den Elektroden und den ersten Verbindungsabschnitten in den schwingerseitigen Endabschnitten ein Klebstoff aufgetragen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schwinggyroskops gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2A, 2B, 2C, 2D und 2E eine Draufsicht, eine Frontansicht, eine Bodenansicht, eine Ansicht von rechts bzw. eine Rückansicht des Schwinggyroskops;

Fig. 3A und 3B eine Vertikalschnittansicht bzw. eine rückwärtige Ansicht eines Schwinggyroskops bei Betrachtung durch einen Abschirmungsdeckel hindurch bzw. bei abgenommenem Deckel;

Fig. 4A, 4B und 4C eine rückwärtige Ansicht, eine Ansicht von links bzw. eine Bodenansicht eines mittels eines Halteelements an einem Substrat angebrachten Schwingers;

Fig. 5 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht des Schwinggyroskops;

Fig. 6A, 6B, 6C, 6D und 6E eine Draufsicht, eine Frontansicht, eine Bodenansicht, eine Ansicht von links bzw. eine rückwärtige Ansicht des Deckels;

Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 in Fig. 6B;

Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 in Fig. 6E;

Fig. 9A, 9B, 9C und 9E eine Frontansicht, eine Bodenansicht, eine Ansicht von rechts, eine rückwärtige Ansicht bzw. eine Draufsicht eines Gehäuses;

Fig. 10 eine Schnittansicht entlang der Linie 10-10 in Fig. 9D;

Fig. 11A und 11B anschauliche Ansichten des Schwingers bei Betrachtung von der Vorderseite bzw. von der Rückseite in einem Zustand des Nachweises beim Betrieb des Schwingers;

Fig. 12 eine anschauliche Darstellung einer - dielektrischen Polarisationsrichtung des Schwingers bei Betrachtung in Pfeilrichtung IV in Fig. 11;

Fig. 13 eine anschauliche Darstellung der Herstellung des Schwingers und eines Polarisationsverfahrens;

Fig. 14 eine Draufsicht auf eine flexible Schaltungsplatine im Detail;

Fig. 15 eine anschauliche Darstellung eines Zustands der Verbindung zwischen dem Schwinger und der flexiblen Verdrahtungsplatine, wobei der Schwinger bei A von hinten und bei B von vorne dargestellt ist;

Fig. 16 eine vergrößerte Draufsicht (anschauliche Darstellung) des Schwingers und der flexiblen Verdrahtungsplatine in einem getrennten Zustand zum Veranschaulichen der Beziehung zwischen deren beider Verbindung, wobei der Schwinger bei A von hinten und bei B von vorn dargestellt ist;

Fig. 17 eine vergrößerte Draufsicht (anschauliche Darstellung) des Schwingers und der flexiblen Verdrahtungsplatine in einem verbundenen Zustand, wobei der Schwinger bei A von hinten und bei B von vorn dargestellt ist;

Fig. 18A einen Teil-Grundriß eines verlöteten Teils des Schwingers und der flexiblen Verdrahtungsplatine, und Fig. 18B eine Schnittansicht dieser Anordnung; und

Fig. 19 eine perspektivische Ansicht eines Oszillators, der bei einem konventionellen Schwinggyroskop verwendet wird.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Fig. 1 zeigt oder ein Schwinggyroskop 100, hier ausgebildet als dreischenkliger Stimmgabelschwinger 1, der unten noch näher erläutert wird. Das Schwinggyroskop 1 ist z. B. an einem Halterungssubstrat 110 für ein Kraftfahrzeug-Navigationssystem fixiert.

Der Schwinger 1, bei dem es sich um einen dreischenkligen (oder zweischenkligen) Stimmgabelschwinger handelt, dient als Sensor eines Gyroskops, welches eine Schwingungs- oder oszillierende Komponente aufgrund einer Corioliskraft in einem drehenden System erzeugt.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, besteht das Schwinggyroskop hauptsächlich aus einem Gehäuse 2 mit einer oberen Öffnung, einem Halteelement 4, welches durch Klemmen eines Teils von ihm an einem Basisendabschnitt 1A des Schwingers 1 unter Einsatz eines Vibrationstrennungs- Gummistücks 3 angeordnet ist, eine flexible Verdrahtungsplatine 5 (verdrahtungs-Flachstück 5), welches durch Thermoschweißen an dem Basisendabschnitt 1A des Schwingers 1 fixiert und elektrisch angeschlossen ist, eine Schaltungsplatine 6, mit der der Schwinger 1 im fertigmontierten Zustand an dem Halteelement 4 verbunden ist, einen Deckel 7, der die Öffnung des Gehäuses 2 mit dem darin aufgenommenen Schaltungssubstrat 6 verschließt, und einen Abschirmungsdeckel 8, der auf das Gehäuse 2 und den Deckel 7 aufgesetzt wird, wodurch beide einstückig miteinander verbunden sind und die Außenflächen des Gehäuses 2 und des Deckels 7 abgeschirmt werden.

Der Schwinger 1 ist ähnlich einem kleinen Plättchen ausgebildet, welches erhalten wird durch Laminieren eines als Treibereinrichtung fungierenden piezoelektrischen Materials und einer Nachweiseinrichtung auf die Oberfläche eines einen konstanten Modul aufweisenden Materials wie z. B. Elinvar, wobei alternativ auch ein vollständig aus piezoelektrischem Material gebildetes Plättchen verwendet werden kann. Auf der Oberfläche des piezoelektrischen Materials sind Treiberelektroden zum Treiben der Schwingarme und Nachweiselektroden zum Nachweisen oder Detektieren einer Schwingung ausgebildet.

Bei dieser Ausführungsform ist der Schwinger 1 aus einem piezoelektrischem Material, beispielsweise einem piezoelektrischen Keramikmaterial wie PZT (Blei-Zirkonat-Titanat) in Form eines Flachstücks oder einer Platte hergestellt. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, ist ein vorderer Endabschnitt, der sich ausgehend von dem Basisendabschnitt 1A erstreckt, durch Schlitze 11 in drei zusammenhängende Schwingarme 12a, 12b und 12c unterteilt. Die dielektrischen Polarisationsrichtungen des piezoelektrischen Materials der Schwingarme 12a, 12b und 12c entsprechen den in Fig. 12 dargestellten Pfeilen. Die Schwingarme 12b und 12c rechts und links haben die gleiche dielektrische Polarisationsrichtung, während der Schwingarm 12 in der Mitte in der Richtung der dielektrischen Polarisation bezüglich dem rechten und dem linken Schwingarm 12b, 12c auf der rechten, der linken, der oberen und der unteren Seite symmetrisch ist.

Auf der unteren Fläche oder der Rückseite jedes der Schwingarme 12a, 12b und 12c ist ein Paar Treiberelektroden 13 aus elektrisch leitendem Material gebildet. Wie in Fig. 11B zu sehen ist, erstrecken sich die Treiberelektroden 13 bis hin zu einer Stirnseite 1B des Schwingers 1, wobei hier als Stegabschnitte 13a und 13b bezeichnete Kontaktierungsstellen auf dem Basisendabschnitt 1A ausgebildet sind. Der Stegabschnitt 13b ist mit zwei Treiberelektroden 13 verbunden, die jeweils eine Spannung gleicher Höhe empfangen. Die Treiberelektroden 13 sind über leitende Pfade mit einer Wechselstrom-Treiberquelle 15 verbunden. Auf der Rückseite des mittleren Schwingarms 12a ist eine Erdungselektrode 14 gebildet, die sich bis hin zu der Stirnseite 1B des Schwingers 1 erstreckt, wobei ein Stegabschnitt 14A auf dem Basisendabschnitt 1A des Schwingers ausgebildet ist. Die Erdungselektrode 14 liegt über einen Verdrahtungsweg auf Massepotential. Die beiden Treiberelektroden 13 mit einer gleich großen Spannung sind zu einem einzelnen Stegabschnitt 13b an ihren Endbereichen zusammengeführt, wodurch sich die Anzahl von Stegabschnitten verringern läßt. Die Fläche des Stegabschnitts läßt sich ebenso wie die der anderen, weiter unten zu beschreibenden Stegabschnitte relativ groß ausbilden, so daß die Möglichkeit besteht, die Effizienz bei den Lötarbeiten zu steigern.

Auf einer Vorderseite oder Oberseite des Schwingers 1 ist ein Paar Erdungselektroden 16 sowohl für den rechten als auch den linken Schwingarm 12c und 12b ausgebildet, ferner ist auf dem mittleren Schwingarm 12a ein Paar Nachweis- oder Detektierelektroden 17a und 17b ausgebildet, wobei zwischen den paarweisen Nachweiselektroden 17a und 17b des mittleren Schwingarms 12a eine Erdungselektrode 16 liegt. Wie in Fig. 11A gezeigt ist, erstrecken sich insgesamt vier Erdungselektroden 16 auf den Schwingarmen 12b und 12c bis hin zu der Stirnseite 1B des Basisendabschnitts 1A des Schwingers mit entsprechenden Stegabschnitten 16b an dem Basisendabschnitt 1A. Die Erdungselektrode 16 auf dem mittleren Schwingarm 12a reicht bis zu einer Stelle vor der Stirnseite 1B des Schwingers 1, wobei auf dem Basisendabschnitt 1A ein zugehöriger Stegabschnitt 16a gebildet ist. Die Erdungselektroden 16 sind über Verdrahtungswege auf Massepotential gehalten. Die Treiberelektroden 13, die Erdungselektroden 14 und 16 und die Nachweiselektroden 17a und 17b sind durch Aufdrucken einer Paste auf Silberbasis, beispielsweise einer Silberpaste oder eine Mischpaste aus Silber und Palladium ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform wird eine Silberpaste verwendet, die das teure Palladium nicht enthält. Im Anschluß an das Aufdrucken erfolgt ein Backen, um ein zum Lösen des Silberpulvers und eines Bindemittels verwendetes Lösungsmittel zu verdampfen, so daß hierdurch die Elektrodenmuster fertiggestellt werden. Die Stegabschnitte 13a, 13b und 14a werden durch gleichzeitiges Bedrucken bei Ausbildung der Treiberelektroden 13 und der Erdungselektroden 14 gebildet. In ähnlicher Weise werden die Stegabschnitte 16a, 16b, 17a1 und 17b1 (letztere werden unten noch beschrieben) durch gleichzeitiges Drucken bei der Ausbildung der Erdungselektroden 16 und der Nachweiselektroden 17a und 17b hergestellt.

An die Treiberelektroden 13 und die Erdungselektroden 14 und 16 wird von einer Treibereinrichtung an das piezoelektrische Material eine Treiberspannung gelegt. Entsprechend der dielektrischen Polarisationsstruktur gemäß Fig. 12 schwingen der rechte und der linke Schwingarm 12b und 12c gemäß Fig. 12 in gleicher Phase in X- Richtung, während der mittlere Schwingarm 12a ebenfalls in X-Richtung schwingt, jedoch gegenüber dem rechten und dem linken Schwingarm 12b, 12c um 180° in der Phase verschoben. Das heißt zu einem gegebenen Zeitpunkt sind die Amplitude des rechten und des linken Schwingarms 12b und 12c in X-Richtung und diejenige des mittleren Schwingarms 12a in ihrer Richtung einander entgegengesetzt. Wenn die Erdungselektroden 14 und 16 nicht mit Masse verbunden sind, werden die Schwingarme 12a, 12b und 12c nicht zum Schwingen angeregt, so daß die Erdungselektroden 14 und 16 die Funktion von Treiberelektroden haben.

Auf einer Oberseite des mittleren Schwingarms 12a ist ein Paar Nachweiselektroden 17a und 17b ausgebildet, die sich bis hin zu einer Stelle an der Stirnseite 1B des Basisendabschnitts des Schwingers 1 erstrecken. Stegabschnitte 17a1 und 17b1 sind zusammenhängend mit den Nachweiselektroden 17a bzw. 17b ausgebildet. Da der Stegabschnitt 16a der mittleren Erdungselektrode 16 nicht bis hin zu der Stirnkante 1B des Paares des Endabschnitts 1A des Schwingers 1 reicht, sind die Stegabschnitte 17a1 und 17b1 auf dem Basisendabschnitt 1A ziemlich breit ausgebildet.

In Fig. 11 werden die auf dem Schwinger 1 ausgebildeten Treiberelektroden 17 mit Hilfe der (nicht gezeigten) flexiblen Verdrahtungsplatine 15 in elektrische Verbindung mit leitenden Mustern (Schaltungsmustern) auf dem Schaltungssubstrat 6 gebracht, und über die leitenden Muster sind sie mit der in Fig. 11 gezeigten Treiber- Wechselstromquelle 15 verbunden. Die Erdungselektroden 14 und 16 sowie die Nachweiselektroden 17a und 17b sind außerdem mit bestimmten Leitungsmustern der Schaltungsplatine 6 über die flexible Verdrahtungsplatine 5 verbunden. Die flexible Verdrahtungsplatine 5 ist auf ihrer einen Seite als Gabel mit zwei Enden ausgebildet, um einen schwingervorderseitigen Endabschnitt 5a und einen schwingerrückseitigen Endabschnitt 5b zu bilden, wobei diese Endabschnitte 5a und 5b durch thermisches Schweißen mit Stegabschnitten auf der Vorderseite bzw. auf der Rückseite des Schwingers 1 verbunden werden. An dem anderen Ende der flexiblen Verdrahtungsplatine 5 ist ein schaltungssubstratseitiger Endabschnitt 5c ausgebildet, der mit (nicht gezeigten) Leitungsmustern auf der Schaltungsplatine 6 verbunden ist. Die Einzelheiten bezüglich Aufbau und elektrischer Verbindung der flexiblen Verdrahtungsplatine 5 werden weiter unten erläutert.

Da der Schwinger 1 von einem einzelnen Halteelement 4 gelagert wird, läßt sich die Anzahl der zu fixierenden Bauteile für den Schwinger auf ein Minimum reduzieren. Da außerdem der Basisendabschnitt 1A des Schwingers 1 von dem Halteelement gelagert wird, wird der Schwinger von dem Halteelement 4 stabil gehalten. Da außerdem der Schwinger 1 an der Schaltungsplatine 6 mit Hilfe des Vibrationstrennungs- Gummistücks 3 des Halteelements 4 gelagert ist, können von außen auf die Schaltungsplatine 6 einwirkende Stöße und Schwingungen wirksam von dem Vibrationstrennungs-Gummistück abgepuffert und an einer direkten Übertragung auf den Schwinger 1 gehindert werden.

Da bei dem dreischenkligen Stimmgabel-Schwinger 1 gemäß den Figuren der rechte und der linke Schwingarm 12b bzw. 12c einerseits und der mittlere Schwingarm 12a andererseits mit einer Phasenverschiebung von 180° schwingen, erreicht man eine gute Schwingungs-Ausgewogenheit in dem gesamten Schwinger 1 auch dann, wenn es zu einer Schwingung an dem Basisendabschnitt 1A des Schwingers 1 kommt, wobei dann diese Schwingungen sehr schwach ausfallen. Folglich können in dem Zustand, in welchem der Basisendabschnitt 1A von dem Halteelement 4 gelagert ist, die Schwingarme 12a, 12b und 12c ohne Einschränkung durch den Lagerungsmechanismus schwingen, ohne daß eine Beeinträchtigung sowohl der Treibereffizienz als auch der Nachweisempfindlichkeit der Schwingarme zu befürchten steht.

Wenn die Masse jedes Schwingarms m beträgt, die Schwingungsgeschwindigkeit in Richtung der X-Achse des jeweiligen Schwingarms v (Vektor) beträgt, und eine Winkelgeschwindigkeit bezüglich der Z-Achse in einem drehenden System ω0 (Vektor) beträgt, so wird durch folgende Gleichung eine Corioliskraft F (Vektor) erzeugt:

F = 2m (v x ω0) (x steht für ein Vektorprodukt)

Die Corioliskraft ist proportional zu der Winkelgeschwindigkeit ω0. Somit wird eine Verformungs-Schwingung des Schwingungsarms 12a in Richtung der Y-Achse von den Nachweiselektroden detektiert, so daß die Winkelgeschwindigkeit ω0 ermittelt werden kann.

Wenn der Schwinger 1 in einem Drehsystem angeordnet wird, welches mit einer Winkelgeschwindigkeit bezüglich der Z-Achse dreht, so besitzen die Schwingarme 12a, 12b und 12c jeweils eine Schwingungskomponente in Y-Richtung durch Einwirkung der Corioliskraft gemaß obiger Gleichung. Die Schwingarme 12b und 12c auf den beiden Seiten sowie der mittlere Schwingarm 12a sind einander bezüglich Treiberphase der Treiberspannung entgegengesetzt, und dementsprechend verhält es sich auch mit der Schwingungsphase, die durch die Corioliskraft induziert wird, so daß die Schwingarme 12b und 12c einerseits und der Schwingungsarm 12a andererseits einander gegenläufig schwingen. Genauer gesagt, zu einem gewissen Zeitpunkt besitzen die Schwingarme 12b und 12c gleiche Amplitudenrichtung in der Y-Achse aufgrund einer Corioliskraft, während die Amplitudenrichtung des mittleren Schwingarms 12a in der Y-Achse derjenigen der Schwingarme 12b und 12c entgegengesetzt ist.

Die Nachweiselektroden 17a und 17b sind auf derselben Seite des mittleren Schwingarms 12a gebildet, wobei das piezoelektrische Material des mittleren Schwingarms 12a als Corioliskraft-Nachweiseinrichtung fungiert. Diejenigen Bereiche des piezoelektrischen Materials, in denen die Nachweiselektroden 17a und 17b ausgebildet sind, sind einander in der Richtung der dielektrischen Polarisation entgegengesetzt, so daß in Bezug auf die Schwingungskomponente in Y-Richtung aufgrund der Corioliskraft die Nachweiselektroden 17a und 17b piezoelektrische Nachweis-Ausgangssignale liefern, die zueinander eine Phasenverschiebung von 180° besitzen. Wenn man die Differenz zwischen den Nachweis-Ausgangssignalen der beiden Nachweiselektroden 17a und 17b bildet, addieren sich die Absolutwerte der Nachweis-Ausgangsgrößen. Mit Hilfe des so erhaltenen Nachweis- Ausgangssignals besteht die Möglichkeit, die Winkelgeschwindigkeitskomponente ω bezüglich der Z-Achse zu errechnen.

Wie in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigt ist, ist der Basisendabschnitt 1A des Schwingers 1 von dem Halteelement 4 durch Einklemmen mit dem Schwingungstrennungs-Gummistück 3 gelagert. Das Halteelement 4 enthält gemäß Fig. 5 ein Halteelementgehäuse 41 mit dem darin aufgenommenen Schwingungstrennungs-Gummistück 3 und einen Haltelementdeckel 42, der an dem Gehäuse 41 befestigt ist. Das Haltelementgehäuse 41 ist hergestellt durch Biegen eines Phosphorbronze-Blechs einer Stärke von 0,3 mm. Gemäß Fig. 5 enthält es einen flachen, quadratischen und ebenen Bodenplattenabschnitt 41a, Seitenplattenabschnitte 41b, ausgebildet durch Biegen von drei Seiten des Bodenplattenabschnitts 41a, Fixierlaschen 41c für den Halteelementdeckel 42, wobei die Fixierlaschen 41c von den oberen Enden der gegenüberliegenden Seitenplattenabschnitten 41b hochstehen, Positionierlaschen 41d für das Vibrationstrennungs-Gummistück 3, wobei diese Positionierlaschen 41d von einander gegenüberstehenden Seitenplattenabschnitten 41b nach innen wegstehen, und Schenkel 41e zur Halterung der Schalterungsplatine 6, wobei die Schenkel 41e von dem oberen Ende der Seitenplattenabschnitte 41b wegstehen. In dem Haltelement 42, das aus einem 0,5 mm starken, flachen Phosphorbronze-Blech hergestellt ist, sind Schlitze 42a ausgebildet, durch die hindurch die Fixierlaschen 41c und die Schenkel 41e eingeführt werden.

Das Vibrationstrennungs-Gummistück 3 ist aus einem Siliconkautschuk hergestellt, der nur eine geringe Härteveränderung durchmacht, es besteht aus einem ersten und einem zweiten Schwingungstrennungs- Gummielement 31 und 32. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, besitzt das erste Schwingungstrennungs-Gummielement 31 eine Ausnehmung 31a zur Aufnahme des Basisendabschnitts 1A des Schwingers 1, einen Ausschnitt 31b zum Herausführen der flexiblen Verdrahtungsplatine 5, die mit dem Basisendabschnitt 1A des Schwingers 1 thermisch verschweißt ist, und ein Paar Wandabschnitte 31c, die den Ausschnitt 31b definieren. Das zweite Schwingungstrennungs-Gummielement 32, welches die Form einer rechteckigen Platte hat, besitzt Ausschnitte 32a in den beiden Seitenbereichen, in die die Wandabschnitte 31c des ersten Schwingungstrennungs-Gummistücks 31 eingreifen.

Das erste Schwingungstrennungs-Gummistück 31 wird in das Halteelementgehäuse 41 eingesetzt. Der Schwinger 1 wird mit der an ihm durch Thermoschweißen angebrachten flexiblen Verdrahtungsplatine 5 am Basisendabschnitt 1A mit diesem Basisendabschnitt 1A in die Ausnehmung 31 a des ersten Schwingungstrennungs-Gummistücks 31 eingesetzt. Anschließend werden die Ausschnitte 32a des zweiten Schwingungstrennungs-Gummielements 32 an die Wandabschnitte 31c des ersten Gummielements 31 angesetzt, und zwar in sandwichartiger Lagebeziehung bezüglich des Basisendabschnitts 1A des Schwingers 1. Ferner wird der Halteelementdeckel 42 auf den so weit zusammengebauten Körper gesetzt, wobei die Fixierlaschen 41c, die durch die Schlitze 42a ragen, umgebogen werden, um das Halteelement 4 an dem Schwinger 1 zu befestigen. Hierbei wird das Schwingungstrennungs-Gummistück 3 auf eine prozentuale Kompression von 10-30% eingestellt, wobei der Basisendabschnitt 1A des Schwingers 1 zwischen dem ersten und dem zweiten Schwingungstrennungs-Gummielement 31 und 32 mit Hilfe des Halteelements 4 eingeklemmt ist.

Die Schenkel 41e des Halteelements 4 treten in Schlitze (Öffnungen 6b) in der Schaltungsplatine 6 ein und werden auf deren Rückseite angelötet, wodurch der Schwinger 1 über das Schwingungstrennungs-Gummistück 3 mit Hilfe des Halteelements 4 an der Schaltungsplatine 6 angebracht ist, wie aus Fig. 4 hervorgeht. Das Schwinggyroskop gemäß dieser Ausführungsform wird in einem Zustand verwendet, in welchem der Basisendabschnitt 1A des Schwingers 1 nach unten orientiert ist, während die Schwingarme 12a, 12b und 12c nach oben weisen.

Das Gehäuse 2 hat die Form eines quadratischen Kästchens mit einer oberen Öffnung, hergestellt durch Kunstharz-Guß. Es besitzt einen quadratischen Boden 20, Seitenwände 21 an den vier Seiten des Bodens 20, Höhenfestlegungsabschnitte 22, die im Inneren der Seitenwände 21 ausgebildet sind, um die Einbauhöhe der Schaltungsplatine festzulegen, Fixierrippen 23, die in Ausschnitte 6a der Schaltungsplatine 6 eingreifen, um letztere zu positionieren, wobei die vorstehenden Teile thermisch verstemmt werden, um die Schaltungsplatine 6 zu fixieren. Außerdem sind an den Außenflächen der einander gegenüberliegenden Seitenwände 21 sich verjüngende Abschnitte 24 ausgebildet, die als Führungen dienen, wenn der Abschirmungsdeckel 8 auf das Gehäuse 2 aufgesetzt wird, und es gibt abgestufte konvexe Abschnitte 25 angrenzend an die sich verjüngenden Abschnitte 24, die als Aufnahmeabschnitte für Ablöse-Sperrlaschen 87 des Abschirmungsdeckels 8 im umgebogenen Zustand dienen. Ausschnitte 26 dienen zum Herausführen von Anschlüssen 9 der Schaltungsplatine 6 zur Außenseite des Gehäuses 2, Führungszapfen 27 dienen zum Positionieren der Schaltungsplatine, und sich verjüngende Abschnitte 28 an der Außenfläche des Bodens 20 dienen als Führungen, wenn der Abschirmungsdeckel 8 auf das Gehäuse 2 aufgesetzt wird. Die Ausschnitte 26 sind jeweils mit einem flachen Boden 26a versehen, wie aus Fig. 10 ersichtlich ist. Als Material für das Gehäuse 2 und den Deckel kann man einen Konstruktionskunststoff verwenden, beispielsweise PBT (Polybutylenterephthalat), PPS (Polyphenylensulfid) und ABS (Acrylonitril-Butadien-Styrol), wobei PBT im Hinblick auf Wärmebeständigkeit und Festigkeit bevorzugt wird. Außerdem kann der Boden des Gehäuses 2 offen sein, wobei dann diese Öffnung durch einen Bodendeckel verschlossen würde.

Die Schaltungsplatine 6 ist eine starre Platine oder Platte, die aus beispielsweise einem glashaltigen Epoxyharz gebildet wird, und auf der eine (nicht dargestellte) Detektor- oder Nachweisschaltung angeordnet ist. Wie in den Fig. 4 und 5 zu sehen ist, besitzt die Schaltungsplatine 6 Ausschnitte 6a zur Aufnahme der Fixierrippen 23, Einführlöcher 6b zur Aufnahme der Lagerungsschenkel 41e des Halteelementgehäuses 41, Führungslöcher 6c zur Aufnahme der Führungszapfen 27, und metallische Anschlüsse 9, welche mit Verdrahtungsmustern verbunden und fixiert sind, welche an die Nachweisschaltung und weitere Elemente angeschlossen sind. Bezugszeichen 61 bezeichnet einen vorab eingestellten veränderlichen Widerstand, der an der Schaltungsplatine 6 angebracht ist. Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, enthalten die Anschlüsse 9 jeweils einen ersten horizontalen Platten- oder Flachstückabschnitt 91, hergestellt durch solches Biegen des Materials, daß der Plattenabschnitt in etwa parallel zur Oberfläche der Schaltungsplatine 6 verläuft, einen ersten vertikalen Plattenabschnitt 92, gebildet durch etwa rechtwinkliges Biegen gegenüber dem ersten horizontalen Plattenabschnitt 91, und einen zweiten horizontalen Plattenabschnitt 93, gebildet durch etwa rechtwinkliges Umbiegen gegenüber dem ersten vertikalen Plattenabschnitt 92. Somit besitzt jeder Anschluß 9 insgesamt etwa eine zweistufige Form.

Der Deckel 7 hat in seiner Gesamtheit etwa die Form einer quadratischen Platte und wird im Inneren der Seitenwände 21 zum Verschließen des Gehäuses angeordnet. Wie in den Fig. 6 bis 8 zu sehen ist, enthält der Deckel 7 eine Ausnehmung (innerer Boden) 71, die konkav in einer Unterseite des flachen Plattenabschnitts 70 ausgebildet ist, Seitenabschnitte 72, die die Ausnehmung 71 einfassen, geneigte Oberflächenabschnitte 73 entlang dem Umfangsrand der Oberseite des flachen Plattenabschnitts 70, sich verjüngende Stirnseitenabschnitte 74, die auf der Oberseite des flachen Plattenabschnitts 70 hochstehen und als Führungen dienen, wenn der Abschirmungsdeckel 8 auf das Gehäuse aufgesetzt wird, ein Durchgangsloch 75, welches als Belüftungsloch für Luft dient, die sich im Inneren des Gehäuses 2 befindet, wenn der Deckel 2 und das Gehäuse 2 durch Heißversiegeln miteinander verbunden werden, und Ausschnitte 76, die in den Seitenabschnitten 72 ausgebildet sind, um die Anschlüsse 9 herausführen zu können.

Der Deckel 7 hat insgesamt die Form eines umgedrehten Behälters oder Tellers, und wenn gemäß Fig. 3 der Deckel 7 auf das Gehäuse 2 aufgesetzt ist, um dessen Öffnung zu verschließen, werden entlang dem Umfangsrand des Deckels Nuten G gebildet (an dem Verbindungsbereich von Deckel und Gehäuse), einerseits durch die geneigten Oberflächenabschnitte 73 des Deckels, andererseits durch die oberen Endabschnitte der Seitenwände 21 des Gehäuses. Die Nuten G ermöglichen das Einfüllen eines Klebstoffs S (in Fig. 3 sind dies schraffierte Bereiche) in lediglich den Verbindungsbereich zwischen dem Deckel 7 und dem Gehäuse 2. Die Spitzen der vier Ecken der Seitenabschnitte 72 liegen an der Schaltungsplatine 6 an, um zu verhindern, daß der Deckel 7 in das Gehäuse 2 hineinfällt.

Der Abschirmungsdeckel 8 ist hergestellt durch Biegen eines einzelnen Metallblechs, beispielsweise eines Stahlblechs, und wie aus Fig. 2 und 5 ersichtlich ist, enthält er eine rechteckige obere Platte 81, ein Paar erste Seitenplatten 82, gebildet durch Biegen unter einem stumpfen Winkel gegenüber den beiden Längsseiten der oberen Platte 81, ein Paar Neben- Seitenplatten 83, hergestellt durch Biegen an den Seitenrändern der ersten Seitenplatten 82, ein Paar zweiter Seitenplatten 84, gebildet durch Biegen an den kurzen Seiten der oberen Platte 81, Haltelöcher 85, die an Stellen in der Nähe der freien Enden der Neben-Seitenplatten 83 ausgebildet sind, hochstehende Klauen 86 an Stellen in der Nähe der vorderen Enden der zweiten Seitenplatten 84 und eingeschnappt in die Haltelöcher 85, Antiverschiebungsklauen 87 an den vorderen Enden der zweiten Seitenplatten 84, um eine Verlagerung des Gehäuses 2 zu unterbinden, und Fixierlaschen 88 an den vorderen Enden der ersten Seitenplatten 82, um den Abschirmungsdeckel an einem Montagesubstrat 110 zu fixieren.

Durch Drücken auf die ersten Seitenplatten 82, die in ausgefahrenem Zustand um mehr als 90° gegenüber der oberen Platte 81 versetzt sind, werden die hochstehenden Klauen 86 in die Haltelöcher 85 eingeschnappt, so daß der in Fig. 5 dargestellte Abschirmungsdeckel 8 als quaderförmiges Kästchen entsteht.

Anhand der Fig. 13 soll nun die Polarisationsbehandlung des piezoelektrischen Materials des Schwingers 1 erläutert werden.

Die Polarisationsbehandlung hat den Zweck, dielektrische Polarisationsrichtungen gemäß Fig. 12 in dem keramischen Material zu schaffen, welches das piezoelektrische Material bildet, so daß das keramische Material den piezoelektrischen Effekt zeigt.

Bei dieser Ausführungsform werden sechs Schwinger 1 (Fig. 11) aus einer einzigen piezoelektrischen Keramiktafel 101 hergestellt durch Schneiden entlang gestrichelter Linien 102 der Oszillatoren zum Zweck einer Längsunterteilung und entlang einer gestrichelten Linie 103, um die Stirnseite 1B jedes Schwingers zu bilden. Im vorliegenden Fall sind die Schwinger 1 in der Weise angeordnet, daß Vorderseite und Rückseite einander abwechseln, wobei die Polarisationsmuster in diesem Zustand gebildet werden, was die Herstellung einer großen Anzahl von Schwingern ermöglicht. Auch auf der Rückseite des in Fig. 13 gezeigten piezoelektrischen Keramiksubstrats 101 werden entsprechende Polarisationsmuster gebildet.

Genauer: an einem seitlichen Rand des piezoelektrischen Keramiksubstrats 101 werden drei Schwingarme 12b, 12a und 12c entsprechend der Vorderseite des ersten Schwingers bei Betrachtung von der linken Seite in Fig. 13 gebildet, indem Schlitze 11 ausgebildet werden, während rechts an den Schwingarm 12c anschließend drei Schwingarme 12c, 12a und 12b auf der Rückseite des zweiten Schwingers gebildet werden, wobei bezüglich des ersten Schwingers ein vorbestimmter Abstand gebildet wird. In ähnlicher Weise werden rechts neben der Rückseite des zweiten Schwingers drei Schwingarme 12b 12a und 12c entsprechend der Vorderseite des dritten Schwingers gebildet, und rechts davon werden die drei Schwingarme 12c, 12a und 12b auf der Rückseite des vierten Schwingers gebildet. Auf diese Weise werden insgesamt sechs Schwinger mit abwechselnd orientierten Vorder- und Rückseiten gebildet. An jedem Schwingarm 12a auf der Vorderseite gibt es - wie oben erwähnt - ein Paar Nachweiselektroden 17a und 17b sowie eine dazwischenliegende Erdungselektrode 16, und an jedem der Schwingarme 12b und 12c ist ein Paar Erdungselektroden 16 ausgebildet. An jedem Schwingarm 12a auf der Rückseite gibt es - wie ebenfalls oben ausgeführt - ein Paar Treiberelektroden 13 und eine dazwischenliegende Erdungselektrode 14, und auf jedem der Schwingarme 12b und 12c gibt es ein Paar Treiberelektroden 13. Damit sind auf der Rückseite des ersten Schwingers bei Zählung von links ausgehend in Fig. 13 solche Treiberelektroden 13 sowie eine Erdungselektrode 14 ausgebildet, wie in Fig. 11 bei B dargestellt ist. Auf der Vorderseite des zweiten Schwingers bei Zählung von links beginnend in Fig. 13 (diese Vorderseite entspricht der Rückseite des zweiten Schwingers gemäß Fig. 13) sind solche Elektroden ausgebildet, wie sie in Fig. 11A dargestellt sind. Auch die übrigen, nachfolgenden Schwinger enthalten Elektroden, die in der oben beschriebenen Weise abwechseln.

Im folgenden soll mit Bezugnahme auf die Vorderseite als Beispiel das in Fig. 13 dargestellte piezoelektrische Keramiksubstrat 101 beschrieben werden. Auf der Vorderseite des ersten Schwingers auf der linken Seite empfangen die linke Erdungselektrode 16 des Schwingarms 12b, die rechte Nachweiselektrode 17a des Schwingarms 12a und die linke Erdungselektrode 16 des Schwingarms 12c jeweils das gleiche Potential oder die gleiche Spannung während der Polarisation. Deshalb befindet sich unterhalb der Schnittlinie 103 ein Polarisationsmuster- Erzeugungsbereich 101a des piezoelektrischen Keramiksubstrats 101, wobei die Nachweiselektrode 17a und die Erdungselektrode 16 zu einem gemeinsamen einzelnen Leitungsmuster 104 zusammengeführt sind.

In ähnlicher Weise sind auf der Rückseite (der nach oben weisenden Seite in Fig. 13) des zweiten Schwingers von links die linke Treiberelektrode 13 des Schwingarms 12c, die rechte Treiberelektrode 13 des Schwingarms 12a und die linke Treiberelektrode 13 des Schwingarms 12b, die jeweils eine Spannung gleichen Potentials erhalten, mit dem gemeinsamen Schaltungsmuster 104 verbunden. Auch bei den übrigen Oszillatoren sind die Schwingarme der ungeradzahligen Schwinger (auf der der Zeichnungsfläche entsprechenden Seite) mit dem gemeinsamen Schaltungsmuster 104 verbunden, wie es der Fall bei den Schwingarmen des ersten Schwingers ist, während die Schwingarme der geradzahlig numerieren Schwinger (auf der der Rückseite entsprechenden Seite) mit dem gemeinsamen Schaltungsmuster 104 so verbunden sind, wie es der Fall bei den Schwingarmen des zweiten Schwingers ist.

Außerdem werden die rechte Erdungselektrode 16 des Schwingarms 12b des ersten Schwingers von links aus gesehen und die linke Nachweiselektrode 17 des Schwingarms 12a desselben Schwingers mit einem einzigen Leitungsmuster 105 verbunden, welches sich unabhängig von dem Polarisationsmuster-Erzeugungsbereich 101 a des piezoelektrischen Keramiksubstrats 101 erstreckt, so daß es mit dem Leitungsmuster 104 elektrisch nicht verbunden ist. Die rechte Erdungselektrode 16 des Schwingarms 12c ist ebenfalls mit einem einzigen Leitungsmuster 105 verbunden, welches unabhängig von dem Polarisationsmuster-Erzeugungsbereich 101a des piezoelektrischen Keramiksubstrats 101 verläuft, um eine elektrische Verbindung mit dem Schaltungsmuster 104 zu vermeiden.

Bei dem zweiten Schwinger von links, dessen Rückseite in der Figur dargestellt ist, sind die rechte Treiberelektrode 13 des Schwingarms 12c und die linke Treiberelektrode 13 des Schwingarms 12a mit dem einzelnen Leitungsmuster 105 verbunden, welches unabhängig von dem Polarisationsmuster-Erzeugungsbereich 101a des Substrats 101 verläuft, damit es nicht mit dem gemeinsamen Leitungsmuster 104 elektrisch verbunden ist. Die rechte Treiberelektrode 13 des Schwingarms 12b des zweiten Schwingers ist ebenfalls mit dem einzelnen Leitungsmuster 105 verbunden, welches unabhängig von dem Polarisationsmuster- Erzeugungsbereich 101a des Substrats 101 ist, um seine elektrische Verbindung mit dem Leitungsmuster 104 zu vermeiden.

Auch für die Schwingarme der verbleibenden vier Schwinger gilt, daß die Elemente auf der Vorderseite mit dem Leitungsmuster 105 unabhängig von dem Leitungsmuster 104 verbunden sind, wie es bei dem ersten Schwinger von links der Fall ist, während die Schwingarme, die zur Rückseite gewandt sind, wie bei dem zweiten Schwinger von links unabhängig von dem Leitungsmuster 104 an die leitenden Bahnen 105 angeschlossen sind. Auch auf der Rückseite des in Fig. 13 gezeigten piezoelektrischen Keramiksubstrats 101 sind die Schwingarme an die Leitungsmuster 105 unabhängig von dem gemeinsamen Leitungsmuster 104 angeschlossen.

Die Erdungselektroden 14 und 16 an dem Schwingarm 12a werden bei der Polarisation nicht benutzt, und sie sind auch nicht an das gemeinsame Leitungsmuster 104 oder die Leitungsmuster 105 angeschlossen, da sie, wie oben ausgeführt - verkürzt ausgebildet sind.

In der beschriebenen Weise sind sechs Schwinger auf dem piezoelektrischen Keramiksubstrat 102 ausgebildet. Das gemeinsame Leitungsmuster 104 mit den auf diese Weise angeschlossenen Elektroden wird an den Pluspol einer AC-Spannungsquelle 106 angeschlossen, während die unabhängigen Leitungsmuster 105 mit den so verbundenen Elektroden, insgesamt 12 Muster, an den Minuspol der AC- Spannungsquelle 106 angeschlossen werden. Das an die AC- Spannungsquelle 106 angeschlossene piezoelektrische Keramiksubstrat 101 wird 1 bis 3 Stunden lang in Silikonöl einer Temperatur von 100 bis 200°C eingetaucht, wobei die AC-Stromquelle 1 bis 2 kV liefert. Auf diese Weise erfolgt eine Polarisationsbehandlung, wie sie in Fig. 12 gezeigt ist. Nach Beendigung der Polarisationsbehandlung wird nach Substrat 101 entlang der Schnittlinie 102 und 103 geschnitten, um sechs Schwinger 1 des Typs zu erhalten, wie er in Fig. 11 gezeigt ist.

Bei dieser Ausführungsform führen die Stegabschnitte 13a und 16a der Treiberelektroden 13 bzw. der Erdungselektroden 16 außen an den Schwingarmen 12b und 12c auf beiden Seiten jedes Schwingers 1 zu der Stirnseite 1B, reichen aber nicht bis zu dem seitlichen Rand des Schwingers 1, so daß sie in der dargestellten Weise verlaufen können. Folglich wird kein Muster benötigt, welches sich von einer seitlichen Kante des Basisendabschnitts 1A des Schwingers 1 ausgehend erstreckt. In anderen Worten: wenn eine große Anzahl von Schwingern aus dem piezoelektrischen Keramiksubstrat 101 gewonnen wird, so wird der Abstand zwischen benachbarten Schwingern schmal eingestellt, wodurch die Fertigungsausbeute des Substrats 101 groß ist und sich die Schwinger zu niedrigen Stückpreisen herstellen lassen.

Als nächstes wird der detaillierte Aufbau der flexiblen Verdrahtungsplatte 5 in Verbindung mit dessen Anschlüssen an den Schwinger 1 unter Bezugnahme auf die Fig. 14 bis 18 erläutert.

Die flexible Verdrahtungsplatine 5 hat eine Gesamt-Flachstückdicke von etwa 50 µm bei einer Breite von 1 bis 1,5 mm (in dem Verdrahtungsabschnitt 5d zwischen dem Schwinger und der Schaltungsplatine). Es kann sich um eine filmartige Platine handeln, die aus einem Kunstharz gefertigt ist, beispielsweise einem Polyimid oder einem Polyethylen. Bei dieser Ausführungsform wird im Hinblick auf die Wärmebeständigkeit Polyimidharz verwendet. Wie oben bereits erwähnt, und wie in Fig. 14 gezeigt ist, besitzt die flexible Verdrahtungsplatine 5 an ihrem einen Ende einen schwingervorderseitigen Verbindungsendabschnitt 5a und einen schwingerrückseitigen Verbindungsendabschnitt 5b, die durch thermisches Schweißen mit vorderseitigen bzw. mit rückseitigen Stegabschnitten des Schwingers 1 verbunden sind, während das andere Ende der flexiblen Verdrahtungsplatine 5 mit einem schaltungsplatinenseitigen Verbindungsendabschnitt 5c ausgestattet ist, welches mit (nicht gezeigten) Leitungsmustern verbunden ist, die an der Schaltungsplatine 6 vorhanden sind. Die Verbindungsendabschnitte 5a, 5b und 5c sind miteinander über einen band- oder gürtelähnlichen Verdrahtungsabschnitt 6d verbunden. Um das Schwingungsgleichgewicht oder die Schwingungssymmetrie des Schwingers 1 zu verbessern, ist der Verdrahtungsabschnitt 5d aus den Mittelbereichen der Verbindungsendabschnitte 5a, 5b und 5c herausgezogen. In der flexiblen Verdrahtungsplatine 5 sind gemaß den Fig. 14 und 18b Verdrahtungsmuster 531, 532, 533 und 534 einstückig sandwichartig zwischen Filmen 51 und 52 eingefaßt. Genauer: Verdrahtungsmuster 531, 532, 533, 534, die aus einer Metallfolie (Kupferfolie) gebildet sind, und Stegabschnitte 531a und dergleichen, die elektrisch leitend und durchgehend mit den Verdrahtungsmustern ausgebildet sind, werden gleichzeitig durch Ätzen gebildet, wobei der Film 52 als Unterlage dient. Anschließend wird der Film 51 (als Deckfilm) zum Schutz gegen beispielsweise Kurzschlüsse der Verdrahtungsmuster mit Hilfe eines Klebstoffs auf den Film 52 auflaminiert.

Wie in Fig. 14 gezeigt ist, sind auf dem schwingervorderseitigen Verbindungsendabschnitt 5a der flexiblen Verdrahtungsplatine 5 Stegabschnitte 531a des Verdrahtungsmusters 531 und Stegabschnitte 532a und 533a der beiden Verdrahtungsmuster 532 und 533 gebildet. Die Stegabschnitte 531a, 532a und 533a liegen in Ausschnitten 51a oder Öffnungen 51b frei, welche in dem Film 51 ausgespart sind, damit die Stegabschnitte verlötet werden können.

Wie in den Fig. 15 bis 17 gezeigt ist, sind die Stegabschnitte 531a des schwingervorderseitigen Verbindungsendabschnitts 5a mit den Stegabschnitten 16b der zwei Erdungselektroden 16 an den Schwingarm 12b verbunden, ferner mit dem Stegabschnitt 16a der mittleren Erdungselektrode 16 des Schwingarms 12a und den Stegabschnitten 16b der beiden Erdungselektroden 16 am Schwingarm 12c. Die Stegabschnitte 532a und 533a der Verdrahtungsmuster 532 und 533 sind mit den Stegabschnitten 17b1 bzw. 17a1 der zwei Nachweiselektroden 17b und 17a des Schwingarms 12a verbunden. Die Stegabschnitte der Elektroden erhalten gleiches Potential, das heißt: die Stegabschnitte 16b der beiden Erdungselektroden 16 am Schwingarm 12b, der Stegabschnitt 16a der mittleren Erdungselektrode 16 des Schwingarms 12a und die Stegabschnitte 16b der beiden Erdungselektroden 16 des Schwingarms 12c sind über ein einzelnes gemeinsames Verdrahtungsmuster 531 untereinander verbunden.

Wie in Fig. 14 zu sehen ist, ist an dem schwingerrückseitigen Verbindungsendabschnitt 5b der flexiblen Verdrahtungsplatine 5 ein einzelner Stegabschnitt 531a ausgebildet, der in Leitungsverbindung mit den vier Stegabschnitten 534a des Verdrahtungsmusters 434 und außerdem mit dem Verdrahtungsmuster 531 steht. Wie in den Fig. 15 bis 17 zu sehen ist, sind die Stegabschnitte 534a des schwingerrückseitigen Verbindungsendabschnitts 5b mit den Stegabschnitten 13a der linken Treiberelektrode 13 des Schwingarms 12c, dem Stegabschnitt 13b, der der rechten Treiberelektrode 13 des Schwingarms 12c und der linken Treiberelektrode 13 des Schwingarms 12a gemeinsam ist, dem Stegabschnitt 13b, der der rechten Treiberelektrode 13 des Schwingarms 12a und der linken Treiberelektrode 13 des Schwingarms 12b gemeinsam ist, und dem Stegabschnitt 13a der rechten Treiberelektrode 13 des Schwingarms 12b verbunden. Der Stegabschnitt 531a des Verdrahtungsmusters 531 ist mit dem Stegabschnitt 14a der mittleren Erdungselektrode 14 des Schwingarms 12a verbunden. Der Verdrahtungsabschnitt 5d ist an einem Verzweigungspunkt 5e in zwei Zweige auf der Seite der schwingerseitigen Verbinderendabschnitte 5a und 5b aufgeteilt. Der Stegabschnitt 531a ist mit dem zugehörigen Verdrahtungsmuster 531 verbunden, nachdem die Verzweigung an der Verzweigungsstelle 5e erfolgt ist. Diese Stegabschnitte 534a und 531a liegen außerdem in Ausschnitten 51 bzw. in Öffnungen 51b in dem Film 51 frei und lassen sich also verlöten. Die Stegabschnitte 531a und 534a entsprechen den Verbindungsabschnitten auf der flexiblen Verdrahtungsplatine 5.

Da also die Treiberelektroden 13, die mit dem Verdrahtungsmuster 534 verbunden sind, sämtlich gleiches Potential haben, verbindet das Verdrahtungsmuster 534 diese Elektroden in Form eines einzigen durchgehenden Musters. Obschon also insgesamt vierzehn Elektroden auf der Vorderseite und der Rückseite des jeweiligen Schwingers 1 ausgebildet sind, reichen bloß vier Verdrahtungsmuster 531, 532, 533 und 534 aus, weil die auf gleichem Potential liegenden Elektroden in der oben beschriebenen Weise zusammengefaßt sind. Folglich ermöglicht eine Abnahme der Anzahl von Verdrahtungsmustern die verkleinerte Ausbildung des Verdrahtungsabschnitts 5d in der Breite, verglichen mit dem schwingervorderseitigen und schwingerrückseitigen Verbindungsendabschnitt 5a und 5b. Folglich wird der Verdrahtungsabschnitt 5d flexibler und kann folglich Schwingungen besser absorbieren. Das heißt Schwingungen seitens der Schaltungsplatine 6 gelangen allenfalls nur unter Schwierigkeiten zu dem Schwinger 1, und umgekehrt. Hierdurch besteht die Möglichkeit, von dem Schwinger 1 ein Nachweis- oder Detektiersignal zu erhalten, was kaum durch unerwünschte Schwingungen beeinträchtigt ist. Wie außerdem in Fig. 3A gezeigt ist, ist die flexible Verdrahtungsplatine 5 (speziell der Verdrahtungsabschnitt 5d) zwischen dem Schwinger 1 und der Schaltungsplatine 6 U-förmig gebogen, wobei dieser gebogene Abschnitt auf den Verdrahtungsabschnitt 5d eine elastische Kraft ausübt. Folglich können Schwingungen und Vibrationen in dem gebogenen Abschnitt leichter absorbiert werden, und dementsprechend können unerwünschte Schwingungen praktisch nicht zwischen dem Schwinger 1 und der Schaltungsplatine 6 übertragen werden.

In Fig. 14 bezeichnen die Bezugszeichen 531b und 534b Schlitze, die in den Stegabschnitten 531a bzw. 534b ausgebildet sind, die als Aufnahmewannen für schmelzflüssiges Lot dienen. Auch in den Stegabschnitten 531c, 532c, 533c und 534c des schaltungsplatinenseitigen Verbindungsendabschnitts 5c sind Schlitze 531b, 532b, 533b und 534b ausgebildet. Die Stegabschnitte 531c, 532c, 533c und 534c des platinenseitigen Verbindungsendabschnitts 5c liegen ebenfalls in dem Ausschnitt 51c des Films 51 frei und können folglich verlötet werden.

Die Stegabschnitte der Verdrahtungsmuster 531, 532, 533 und 534 in dem schwingervorderseitigen Verbindungsendabschnitt 5a, dem schwingerrückseitigen Verbindungsendabschnitt 5b und dem platinenseitigen Verbindungsendabschnitt 5c liegen den Stegabschnitten 13a, 13b, 14a, 16a, 16b, 17a1 bzw. 17b1 des Schwingers 1 gegenüber. Die Stegabschnitte der Verdrahtungsmuster 531, 532, 533 und 534 werden thermisch geschweißt, wobei ein Lot 59 aus Lotpaste oder einem Zinn-Blei-Überzug auf einer Kupferfolie durch Ätzen gebildet ist (schraffierte Bereiche in den Fig. 15-17). Das Lot 59 schmilzt durch das Thermoschweißen, so daß die Stegabschnitte 13a, 13b, 14a, 16a, 16b, 17a1, 17b1 und die Stegabschnitte 531a, 532a, 533a, 534a der Verdrahtungsmuster 531, 532, 533, 534 miteinander verbunden werden, wie in Fig. 17 ersichtlich ist. Genauer gesagt: der schwingerrückseitige Verbindungsabschnitt 5b wird derart angebracht, daß die Stegabschnitte 13a, 13b, 14a, 13b, 13a auf der Rückseite des Schwingers 1 und die entsprechenden Stegabschnitte 534a, 534a, 531a, 534a und 534a in Anlage miteinander gelangen. Anschließend wird ein als Heizspitze bezeichnetes Schmelzeisen in Anlage an die Rückseite (die Seite des Films 52) des schwingerrückseitigen Verbindungsendabschnitts 5a gebracht, woraufhin Druck und Wärme erzeugt werden. Nach dem Schmelzen des Lots 59 und einer dadurch erfolgenden Verbindung der entsprechenden Stegabschnitte wird die Wärmeerzeugung gestoppt, so daß das Lot 59 aushärten kann. Im Anschluß daran wird der Druck (Druckkontakt) durch die Heizspitze entspannt und das gleiche Verfahren wird auch für die Verbindung zwischen den Stegabschnitten auf der Oberfläche des Schwingers 1 und den entsprechenden Stegabschnitten des schwingervorderseitigen Verbindungsendabschnitts 5a angewendet.

Durch das oben erläuterte Verfahren können selbst bei Vorhandensein mehrerer Stegabschnitte 531a, 532a, 533a und 534a sowie von Verdrahtungsmustern deren Verbindungen mit lediglich einem einzigen Thermoschweißschritt für jede Seite (Vorderseite und Rückseite) des Schwingers 1 hergestellt werden, so daß sich die Fertigungseffizienz beim Zusammenbau des Schwinggyroskops verbessert. Man kann einen (nicht dargestellten) Klebstoff auf diese Lötbereiche auftragen, beispielsweise einen wärmeempfindlichen Klebstoff, einen bei Zimmertemperatur aushärtenden Klebstoff oder einen bei Ultraviolettstrahlung aushärtenden Klebstoff. Bei dieser Ausführungsform wird im Hinblick auf rasches Aushärten und hohen Fertigungswirkungsgrad sowie Festigkeit für die Lotbereiche ein bei Ultraviolettstrahlung aushärtender Klebstoff auf Acrylharzbasis ausgewählt (UV-härtender Klebstoff). Durch solches Überziehen der Lötbereiche (der Verbindung zwischen dem Schwinger 1 und der flexiblen Verdrahtungsplatine 5) mit einem UV-härtendem Klebstoff von oben besteht die Möglichkeit, sowohl einen Schutz als auch eine Verstärkung der Lötbereiche zu erzielen.

In Verbindung mit den vier Verdrahtungsmustern 531, 532, 533 und 534 können die Stegabschnitte 531a und 534a der Verdrahtungsmuster 531 und 534, die durch Thermoschweißen an den relativ breiten Stegbereichen 13a, 13b, 14a bzw. 16a angebracht werden, ebenfalls mit beträchtlicher Breite ausgebildet werden. Bei dieser Ausführungsform sind allerdings Kupferfolie und lotfreie Schlitze 531b und 534b mittig in den Stegabschnitten 531a bzw. 534a ausgebildet, wodurch die Stegabschnitte 531a und 534a, die ansonsten eine beträchtliche Breite hätten, mit schmaler Musterbreite ausgeführt werden können. Folglich läßt sich die Wärme des Lots 39 über die Stegabschnitte 531a und 534a innerhalb kurzer Zeit anheben, das heißt, das Lot läßt sich einfacher schmelzen. Abgesehen davon fließt das so angeschmolzene Lot 59 in die Schlitze 531b und 534b hinein, so daß nicht nur innerhalb kurzer Zeit ein thermisches Schweißen durchgeführt werden kann, sondern außerdem der schmelzflüssige Zustand des Lots durch Augenscheinnahme überprüft werden kann. Die Stegabschnitte 531c, 532c, 533c und 534c, die in dem platinenseitigen Verbindungsendabschnitt 5c ausgebildet sind, werden wie die oben erläuterten Stegabschnitte im schwingerrückseitigen Verbindungsendabschnitt 5b ebenfalls mittels Lot durch Thermoschweißen an den entsprechenden (nicht dargestellten) leitenden Mustern der Schaltungsplatine 6 angebracht, wobei die Verbindungsabschnitte durch Aufbringen eines UV-härtbaren Klebstoffs verstärkt werden.

Als Beispiel wird im folgenden auf den Bereich des Lots 59 des Verdrahtungsmusters 531 des schwingerrückseitigen Verbindungsendabschnitts 5b Bezug genommen, der durch Thermoschweißen an dem Stegabschnitt 14a gemäß Fig. 18 angebracht wird.

Wie in den Fig. 15 bis 18 gezeigt ist, ist in dem schwingerrückseitigen Verbindungsendabschnitt 5b der flexiblen Verdrahtungsplatine 5 ein Durchgangsloch (eine Lotwanne oder ein Lotaufnahmeloch) ausgebildet, welches der Stirnseite 1b des Schwingers 1 lagemäßig entspricht. Das Durchgangsloch 54 steht in Verbindung mit dem Schlitz 531b, der in dem Stegabschnitt 531a des schwingerrückseitigen Verbindungsendabschnitts 5b ausgebildet ist, wobei der Film 52 in den Schlitz 531b hineinragt.

Wenn der schwingerrückseitige Verbindungsendabschnitt 5b und der Schwinger 1 zusammengehalten und thermisch geschweißt werden, schmilzt das Lot 59, wobei überschüssiges Lot 59 das Innere des Schlitzes 51b ausfüllt und gegebenenfalls noch weiteres überströmendes Lot 59a sich im inneren Bereich des Durchgangslochs 54 sammelt, wo sich der Stegabschnitt 14a befindet. Wie in den Fig. 14 bis 17 zu sehen ist, sind derartige Durchgangslöcher 54, welche Lotwannen bilden, wie sie soeben beschrieben wurden, auch in dem Bereich ausgebildet, der sich zum Teil über die Stegabschnitte 532a und 533a des schwingervorderseitigen Verbindungsendabschnitts 5a erstreckt, wo eine Lötung der Stegabschnitte 17b1 bzw. 17a1 des Schwingers 1 erfolgt.

In den Stegabschnitten 532a und 533a können ähnliche Schlitze gebildet sein wie in den Stegabschnitten 531a und 534a, um dort die Lötfähigkeit zu verbessern.

Da die Erdungselektrode 14 bei der Polarisation nicht benutzt wird, kann eine Modifizierung in der Weise vorgenommen werden, daß der Stegabschnitt 14a nicht bis hin zu der Stirnkante 1B des Schwingers 1 reicht.

Wie oben ausgeführt wurde, enthält das Schwinggyroskop gemäß obigem Ausführungsbeispiel den Schwinger 1, der aus einem flachstückartigen piezoelektrischen Substrat gebildet wird, wobei der Schwinger 1 gürtelförmige Elektroden zum Treiben und für den Signalnachweis auf beiden Flächen des Schwingers, also der Vorderseite und der Rückseite des Schwingers, aufweist. Die Elektroden erstrecken sich von einer Vorderseite zu einem Basisendabschnitt des Schwingers, wobei der Schwinger außerdem Schwingarme 12a, 12b und 12c enthält, die als freikragende Träger (Freiträger) schwingfähig sind, indem die vorderen Endabschnitte der Schwingarme als freie Enden schwingen. Das Halteelement 4 stützt den Basisendabschnitt 1A des Schwingers 1 ab. An der Schaltungsplatine 6 ist das Halteelement 4 befestigt. Die flexible Verdrahtungsplatine 5 mit den darauf ausgebildeten Verdrahtungsmustern oder Leiterbahnen und mit mindestens den schwingerseitigen Endabschnitten 5a und 5b, dem platinenseitigen Endabschnitt 5c und dem dazwischenliegenden Verdrahtungsabschnitt 5d enthält die ersten Verbindungsabschnitte in den schwingerseitigen Endabschnitten 5a und 5b der Verdrahtungsplatine 5, leitend verbunden mit den Verdrahtungsmustern und elektrisch angeschlossen durch Verlöten der entsprechenden Elektroden am Basisendabschnitt 1A des Schwingers 1. Der zweite Verbindungsabschnitt an dem platinenseitigen Verbindungsendabschnitt 5c der flexiblen Verdrahtungsplatine 5 ist mit Verdrahtungsmustern der Schaltungsplatine 6 über den platinenseitigen Endabschnitt 5c elektrisch verbunden. Das Gehäuse 2 nimmt den Schwinger 1, das Halteelement 4, die flexible Verdrahtungsplatine 5 und das Schaltungssubstrat 6 auf, wobei von den Elektroden, die in der gleichen Ebene liegen und bei dem Vorgang der Polarisation sowie im Betrieb gleiches Potential erhalten, gruppenweise am Basisendabschnitt des Schwingers zusammengezogen sind. Hierdurch wird erreicht, daß der Schwinger 1 nicht direkt mit der Schaltungsplatine 6 verbunden ist, sondern mit dieser über die flexible Verdrahtungsplatine 5 gekoppelt ist. Deshalb können Vibrationen und Schwingungen nur schwerlich zwischen der Schaltungsplatine 6 und dem Schwinger 1 übertragen werden, d. h. der Nachweis eines Signals wird kaum beeinflußt durch unerwünschte Schwingungen und läßt sich deshalb mit höherer Genauigkeit vornehmen. Da außerdem die Elektroden, die in der gleichen Ebene liegen und bei der Polarisation sowie im Betrieb gleiches Potential erhalten, als eine Gruppe am Basisendabschnitt 1A des Schwingers 1 zusammengezogen sind, kann ein breiter Raum für die übrigen Elektroden (13a, 14a) in dem an die flexible Verdrahtungsplatine 5 angeschlossenen Teil eingenommen werden, so daß die Möglichkeit besteht, Kurzschluß zu vermeiden und den Wirkungsgrad des Lötvorgangs zu verbessern.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel ist von den Elektroden, die nicht zur Polarisation benutzt werden, beispielsweise bei der Elektrode 16a, der Endbereich auf dem Basisendabschnitt 1A des Schwingers 1 kürzer ausgebildet als bei den übrigen Elektroden (17a1, 17b1, . . .), so daß die Elektrodenfläche des mit der flexiblen Verdrahtungsplatine 5 verbundenen Teils größer ausgebildet werden kann, und demzufolge der Lötvorgang beispielsweise in Form thermischen Schweißens effizienter durchgeführt werden kann. Da außerdem während der Polarisation sämtliche hierzu verwendeten Elektroden an dem piezoelektrischen Keramiksubstrat sich bis hin zu der Stirnkante 1B des Basisendabschnitts 1A (nach der Aufteilung des Substrats) erstrecken, besteht keine Notwendigkeit, wie im Stand der Technik die Polarisations-Leiterbahnen seitlich zu erstrecken, sondern man kann die Polarisationsmuster so weit verlängern, daß sie sich in Längsrichtung über den Endbereich 1B hinauserstrecken. Bei der Herstellung einer Mehrzahl von Schwingern 1 aus einem einzigen piezoelektrischen Substrat 101 besteht also die Möglichkeit, den Raum zwischen benachbarten Schwingern zu verringern, mit dem Ergebnis, daß die Fertigungsausbeute des piezoelektrischen Substrats 101 hoch ist und sich die Schwinger zu geringen Kosten fertigen lassen.

Da bei dem obigen Ausführungsbeispiel der Verdrahtungsabschnitt 5d der flexiblen Verdrahtungsplatine eine geringere Breite hat als die schwingerseitigen Endabschnitte 5a und 5b und der schaltungssubstratseitige Endabschnitt 5c, können Schwingungen und Vibrationen von der Schaltungsplatine 6 praktisch nicht bis zu dem Schwinger laufen. Umgekehrt können auch Schwingungen von dem Schwinger 1 praktisch nicht zu der Schaltungsplatine 6 übertragen werden. Man kann also ein Nachweissignal von dem Schwinger 1 erhalten, welches praktisch nicht von unerwünschten Schwingungen beeinflußt ist.

Bei der obigen Ausführungsform sind zumindest für benachbarte Elektroden (13a und 13b oder 16b und 16b), die im Betrieb gleiches Potential führen, die entsprechenden Verbindungsabschnitte (531a oder 534a) in den schwingerseitigen Endabschnitten (5a und 5b) miteinander verbunden, und als gemeinsames Verdrahtungsmuster in dem Verdrahtungsabschnitt 5d befindet sich ein Verdrahtungsmuster, welches leitend mit jenen Verbindungsabschnitten als gemeinsames Verdrahtungsmuster ausgebildet ist, so daß die Breite des Verdrahtungsabschnitts 5d sehr klein gehalten werden kann und dementsprechend die Möglichkeit besteht, eine Übertragung von Schwingungen und Vibrationen zwischen dem Schwinger 1 und der Schaltungsplatine 6 zu erschweren.

Bei der obigen Ausführungsform besitzt die flexible Verdrahtungsplatine 5 die Verzweigungsstelle 5e, an der sich der Verdrahtungsabschnitt 5d aufzweigt in zwei Zweige auf der Seite des Schwingers 1, ausgehend von dem mittleren Teil des Verdrahtungsabschnitts. An die Abzweigungen schließen sich der schwingerseitige Endabschnitt 5a für die Vorderseite des Schwingers 1 und der schwingerseitige Endabschnitt 5b für die Rückseite des Schwingers 1 an, wobei die Verbindungsabschnitte (531a, 532a, 533a und 534a) an den schwingerseitigen Endabschnitten 5a und 5b mit den entsprechenden Elektroden (13a, 16a, 17a1, 17b1) auf beiden Seiten des Schwingers 1 verbunden sind. Folglich reicht also auch für den vorliegenden Fall, daß Elektroden sich auf beiden Seiten des Schwingers 1 befinden, eine einzelne flexible Verdrahtungsplatine 5 aus, so daß nicht nur eine Kostenverringerung erzielbar ist, sondern auch die Anzahl der Bauelemente verringert und die Fertigungseffizienz gesteigert wird, verglichen mit der Verwendung einer flexiblen Verdrahtungsplatine für jeweils eine Seite des Schwingers 1, d. h. die Verwendung von zwei flexiblen Verdrahtungsplatinen.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel sind die Verdrahtungsmuster 531, die mit Elektroden (14a und 16a) gleichen Potentials während des Betriebs auf der Vorderseite und der Rückseite des Oszillators 1 verbunden sind, an der Verzweigungsstelle 5e der flexiblen Verdrahtungsplatine 5 zusammengeführt, um zu dem schaltungsplatinenseitigen Endabschnitt 5c zu gelangen, wobei sich der Verdrahtungsabschnitt 5d mit einem gemeinsamen Verdrahtungsmuster zwischen der Verzweigungsstelle 5e und dem schaltungsplatinenseitigen Endabschnitt 5c erstreckt. Folglich lassen sich auch dann, wenn Elektroden auf beiden Seiten des Schwingers 1 gleiches Potential führen, die zugehörigen Leiterbahnen zusammengefassen um eine Verbreiterung des Verdrahtungsabschnitts 5d zu vermeiden.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel sind die Elektroden des Schwingers 1 durch Aufdrucken einer Paste ausgebildet, die hauptsächlich aus Silber besteht, und auf die Verbindungsabschnitte (531a, 532a, 533a, 534a) an den schwingerseitigen Endabschnitten 5a und 5b der flexiblen Verdrahtungsplatine 5 wird eine Lötpaste oder eine Zinn-Blei- Beschichtung aufgebracht. Das Lot wird durch Thermoschweißen geschmolzen, um die Stegabschnitte (13a, 16a, 17a1, 17b1) der Elektroden und die Verbindungsabschnitte (531a, 532a, 533a, 534a) miteinander zu verbinden. Selbst wenn es mehrere Elektroden an dem Oszillator 1 gibt und sich auf der flexiblen Verdrahtungsplatine 5 mehrere Verdrahtungsmuster (Verbindungsabschnitte) befinden, läßt sich die vorerwähnte Anschlußarbeit durch einen einzelnen Thermoschweißvorgang für eine Seite des Oszillators durchführen, so daß sich die Fertigungseffizienz weiter steigern läßt.

Da bei dem obigen Ausführungsbeispiel außerdem auf die thermogeschweißten Verbindungen zwischen den Elektroden (13a, 16a, 17a1, 17b1) und den Verbindungsabschnitten (531a, 532a, 533a, 534a) an den schwingerseitigen Endabschnitten 5a und 5b ein Klebstoff aufgetragen wird, können die Verbindungen schwerlich brechen, auch dann nicht, wenn auf sie unerwünschte Kräfte einwirken.

Da erfindungsgemäß der Schwinger nicht direkt an der Schaltungsplatine angebracht ist, sondern diese beiden Teile über eine flexible gedruckte Schaltungsplatine miteinander verbunden sind, werden Schwingungen und Vibrationen praktisch nicht zwischen der Platine und dem Schwinger übertragen, so daß eine genauere Erfassung des Signals möglich ist. Da weiterhin diejenigen Elektroden, die in der gleichen Ebene liegen und gleiches Potential sowohl bei der Polarisation als auch in Betrieb führen, gruppenweise am Basisendabschnitt des Oszillators zusammengeführt sind, kann der Abstand zu anderen Elektroden am Verbindungsabschnitt bezüglich der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine vergrößert werden, um dadurch Kurzschlüsse zu vermeiden und das Löten zu vereinfachen und mithin die Fertigungseffizienz beim Lötvorgang zu steigern.

Erfindungsgemäß können sämtliche für die Polarisation eingesetzten Elektroden in Längsrichtung über den Basisendabschnitt hinaus (bei Unterteilung) auf dem piezoelektrischen Keramiksubstrat während der Polarisation verlängert werden, so daß bei Herstellung einer Mehrzahl von Schwingern aus einem einzigen piezoelektrischen Substrat die Möglichkeit besteht, den Platz zwischen benachbarten Schwingern zu verkleinern und damit die Fertigungsausbeute des piezoelektrischen Substrats unter Kosteneinsparung zu steigern.

Da außerdem erfindungsgemäß der Verdrahtungsabschnitt der flexiblen Leiterbahnplatine sehr schmal ist, werden Schwingungen von der Schaltungsplatine praktisch nicht zu dem Schwinger übertragen, und umgekehrt. Das von dem Schwinger gewonnene Nachweissignal wird also praktisch nicht beeinflußt durch unerwünschte Schwingungen.

Da erfindungsgemäß ein gemeinsames Verdrahtungs- oder Leitungsbahnmuster verwendet wird, läßt sich die Breite des Verdrahtungsabschnitts zusätzlich verkleinern, so daß die Möglichkeit besteht, die Übertragung von Schwingungen zwischen Schwinger einerseits und Schaltungsplatine andererseits noch weiter zu dämpfen.

Selbst wenn erfindungsgemäß Elektroden auf beiden Seiten des Schwingers vorhanden sind, reicht eine einzige flexible Leiterbahnplatine aus, so daß man auch hierdurch eine Kostenreduzierung erreichen kann, außerdem eine Verringerung der Anzahl der Bauteile, wodurch die Fertigungseffizienz gesteigert wird im Vergleich zu einer flexiblen Leiterbahnplatine auf jeder Seite des Oszillators, d. h. im Vergleich zu zwei gesonderten flexiblen Verdrahtungsplatinen.

Da ein gemeinsames Verdrahtungsmuster in dem Verdrahtungsabschnitt zwischen der Verzweigungsstelle der flexiblen Platine einerseits und dem schaltungsplatinenseitigen Endabschnitt der Platine andererseits verwendet wird, läßt sich der Verdrahtungsabschnitt auch in dem Bereich schmal halten, in welchem Elektroden auf beiden Seiten des Schwingers vorhanden sind, die im Betrieb gleiches Potential führen.

Auch wenn mehrere Elektroden des Schwingers und mehrere Verbindungsabschnitte der flexiblen Verdrahtungsplatine vorhanden sind, kann man eine Verbindung durch einen einzigen Thermoschweißvorgang für jeweils eine Seite des Schwingers schaffen, so daß hierdurch ebenfalls die Fertigungseffizienz gesteigert wird.

Auch wenn auf die Verbindungen zwischen den Elektroden am Schwinger und in Verbindungsabschnitten der Verdrahtungsmuster auf der flexiblen Verdrahtungsplatine unerwünschte Kräfte einwirken, brechen die Verbindungen mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht.

Claims (8)

1. Schwinggyroskop, umfassend:
einen Schwinger mit Elektroden als Treiber- und Nachweiselektroden auf sowohl der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Schwingers, und mit Schwingarmen, die in einem freitragenden Zustand schwingen, wobei vordere Endbereiche der Schwingarme freie Enden bilden;
ein Halteelement zum Haltern eines Paars des Endabschnitts des Schwingers; eine Schaltungsplatine, an der das Halteelement festgelegt ist;
eine flexible gedruckte Verdrahtungsplatine mit darauf ausgebildeten Verdrahtungsmustern und mit mindestens einem schwingerseitigen Endabschnitt, einem schaltungsplatinenseitigen Endabschnitt und einem zwischen dem schwingerseitigen Endabschnitt und dem schaltungsplatinenseitigen Endabschnitt liegenden Verdrahtungsabschnitt;
erste Verbindungsabschnitte in dem schwingerseitigen Endabschnitt der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine, leitend verbunden mit den Verdrahtungsmustern und elektrisch angeschlossen an entsprechende Elektroden durch Löten am Basisendabschnitt des Schwingers; und
einen zweiten Verbindungsabschnitt an dem schaltungsplatinenseitigen Endabschnitt der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine, leitend verbunden mit den Verdrahtungsmustern und elektrisch mit der Schaltungsplatine an dem schaltungsplatinenseitigen Endabschnitt verbunden, wobei von den Elektroden des Schwingers diejenigen, die in derselben Ebene liegen und die im Zeitpunkt der Polarisation sowie im Betrieb gleiches Potential führen, als eine Gruppe an dem Basisendabschnitt des Schwingers zusammengefaßt sind.

2. Gyroskop nach Anspruch 1, bei dem von den Elektroden, die für die Polarisation verwendet werden, sämtliche bis zu einem Endabschnitt an dem Basisendabschnitt des Schwingers erstreckt sind.

3. Gyroskop nach Anspruch 1, bei dem der Verdrahtungsabschnitt der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine eine geringere Breite hat als der schwingerseitige Endabschnitt und der schaltungsplatinenseitige Endabschnitt.

4. Gyroskop nach Anspruch 3, bei dem für zumindest diejenigen Elektroden, die einander benachbart sind und im Betrieb gleiches Potential führen, die entsprechenden ersten Verbindungsabschnitte miteinander in dem schwingerseitigen Endabschnitt verbunden sind, wobei ein Verdrahtungsmuster, das mit den ersten Verbindungsabschnitten elektrisch verbunden ist, als gemeinsames Verdrahtungsmuster in dem Verdrahtungsabschnitt ausgebildet ist.

5. Gyroskop nach Anspruch 4, bei dem die flexible gedruckte Verdrahtungsplatine mit zwei Verzweigungsabschnitten ausgestattet ist, die sich aus einer Verzweigung des Verdrahtungsabschnitts an der Schwingerseite gegenüber einem Mittelbereich ergeben, wobei außerdem zwei schwingerseitige Endabschnitte vorhanden sind, von denen der eine für die Vorderseite des Schwingers und der andere für die Rückseite des Schwingers vorgesehen ist, wobei die ersten Verbindungsabschnitte an den schwingerseitigen Endabschnitten ausgebildet und mit entsprechenden Elektroden auf den beiden Seiten des Schwingers verbunden sind.

6. Gyroskop nach Anspruch 5, bei dem die Verdrahtungsmuster, die elektrisch mit Elektroden verbunden sind, die sowohl auf der Vorderseite als auf der Rückseite des Schwingers gleiches Potential führen, in den Verzweigungsabschnitten zusammengefaßt sind und sich zu dem schaltungsplatinenseitigen Endabschnitt hin erstrecken.

7. Gyroskop nach Anspruch 5, bei dem die Elektroden des Schwingers durch Aufdrucken einer Paste gebildet sind, die vornehmlich aus Silber besteht, wobei auf die ersten Verbindungsabschnitte in den schwingerseitigen Endabschnitten der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine eine Lötpaste oder ein Zinn-Blei-Überzug vorgesehen ist, so daß das Lot durch thermisches Schweißen geschmolzen wird, um die Elektroden und die ersten Verbindungsabschnitte der schwingerseitigen Endabschnitte miteinander zu verbinden.

8. Gyroskop nach Anspruch 7, bei dem auf die thermisch geschweißten Verbindungen zwischen den Elektroden und den ersten Verbindungsabschnitten in den schwingerseitigen Endabschnitten ein Klebstoff aufgetragen ist.