JP2003227719A - 薄膜微小機械式共振子、薄膜微小機械式共振子ジャイロ、この薄膜微小機械式共振子ジャイロを用いたナビゲーションシステム及び自動車 - Google Patents
薄膜微小機械式共振子、薄膜微小機械式共振子ジャイロ、この薄膜微小機械式共振子ジャイロを用いたナビゲーションシステム及び自動車Info
- Publication number
- JP2003227719A JP2003227719A JP2002300116A JP2002300116A JP2003227719A JP 2003227719 A JP2003227719 A JP 2003227719A JP 2002300116 A JP2002300116 A JP 2002300116A JP 2002300116 A JP2002300116 A JP 2002300116A JP 2003227719 A JP2003227719 A JP 2003227719A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrodes
- thin film
- piezoelectric thin
- electrode
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 360
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 72
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 103
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 43
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 claims description 42
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 38
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 15
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical group [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 108010074253 Phosphatidyl-N-Methylethanolamine N-Methyltransferase Proteins 0.000 claims description 10
- 108010030678 Phosphatidylethanolamine N-Methyltransferase Proteins 0.000 claims description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 10
- 102000010114 phosphatidyl-N-methylethanolamine N-methyltransferase activity proteins Human genes 0.000 claims description 10
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 28
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 39
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 35
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 27
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 23
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 15
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 13
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 13
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 13
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 13
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5607—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating tuning forks
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/21—Crystal tuning forks
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/24—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive
- H03H9/2405—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive of microelectro-mechanical resonators
- H03H9/2468—Tuning fork resonators
- H03H9/2478—Single-Ended Tuning Fork resonators
- H03H9/2484—Single-Ended Tuning Fork resonators with two fork tines, e.g. Y-beam cantilever
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
- H03H2003/0414—Resonance frequency
- H03H2003/0492—Resonance frequency during the manufacture of a tuning-fork
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
子、駆動効率の向上により印加された角速度に対する検
出感度が向上した薄膜微小機械式共振子ジャイロ、この
薄膜微小機械式共振子ジャイロを用いたナビゲーション
システム及び自動車を提供することを目的とする。 【解決手段】 アーム2,3とアーム2,3を連結する
基部4とを有したシリコンからなる音叉と、アーム2,
3の主面5上の中心線6,7より内側及び外側にそれぞ
れ離間するように設けられた第1、第2の電極10,1
2,11,13と、第1、第2の電極10,12,1
1,13上にそれぞれ設けられた第1、第2の圧電薄膜
14,16,15,17と、第1、第2の圧電薄膜1
4,16,15,17上にそれぞれ設けられた第3、第
4の電極18,20,19,21とから構成されたもの
である。
Description
子、薄膜微小機械式共振子ジャイロ、この薄膜微小機械
式共振子ジャイロを用いたナビゲーションシステム及び
自動車に関するものである。
しては、特許文献1に記載されたものが知られている。
この薄膜微小機械式共振子ジャイロについて、図14、
図15を用いて説明する。図14はこの薄膜微小機械式
共振子ジャイロの斜視図である。図15は図14に示す
薄膜微小機械式共振子ジャイロの駆動部のE−E断面図
である。
02,103を備えた非圧電材からなる音叉、104,
105は音叉101のアーム102,103の主面上に
それぞれ配置された圧電薄膜、106,107,10
8,109,110,111は各圧電薄膜104,10
5へそれぞれ接続された電極である。電極107,10
8,110,111に交流電圧を印加することにより音
叉101が共振する。
中心線、131は圧電薄膜104においてその上部に電
極107,108が設けられていない部分の幅、141
は圧電薄膜104に対して電極107から電極108に
向かって加わる電界の方向を示す矢印である。
械式共振子ジャイロにおいては、電極107,108に
それぞれ対向する電極106が連続した一枚の形状をし
ているため、矢印141に示すような駆動に寄与しない
電界成分が発生しやすい。
た圧電薄膜104も連続した一枚の形状をしているた
め、例えば、電極107と電極106に挟まれた圧電薄
膜104がY軸方向に伸びようとする時に、連続した圧
電薄膜104の幅131の存在により、その伸びが抑制
されてしまう。同じく、電極108と電極106に挟ま
れた圧電薄膜104がY軸方向に縮もうとする時に、連
続した圧電薄膜104の幅131の存在により、その縮
みが抑制されてしまう。
動効率が低下するという課題を有していた。
駆動効率を向上させた薄膜微小機械式共振子、駆動効率
の向上により印加された角速度に対する検出感度が向上
した薄膜微小機械式共振子ジャイロ、この薄膜微小機械
式共振子ジャイロを用いたナビゲーションシステム及び
自動車を提供することを目的とする。
に本発明の薄膜微小機械式共振子は、少なくとも2つの
アームとこのアームを連結する少なくとも1つの基部と
を有した非圧電材料からなる音叉と、この音叉の少なく
とも1つのアームの少なくとも1つの主面上の中心線よ
り内側及び外側にそれぞれ離間するように設けられた第
1、第2の電極と、この第1、第2の電極上にそれぞれ
設けられた第1、第2の圧電薄膜と、この第1、第2の
圧電薄膜上にそれぞれ設けられた第3、第4の電極とを
備え、前記第3、第4の電極に互いに逆相の交流電圧を
印加することにより前記音叉がX方向に共振するように
構成されている。
分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げない
ため、駆動効率を向上させることができる。
イロは、少なくとも2つのアームとこのアームを連結す
る少なくとも1つの基部とを有した非圧電材料からなる
音叉と、この音叉の少なくとも1つのアームの少なくと
も1つの主面上の中心線より内側及び外側にそれぞれ離
間するように設けられた第1、第2の電極と前記第1、
第2の電極上にそれぞれ設けられた第1、第2の圧電薄
膜と前記第1、第2の圧電薄膜上にそれぞれ設けられた
第3、第4の電極とをを有する駆動部と、前記音叉の少
なくとも1つのアームの少なくとも1つの主面上に設け
られた検知部とを備え、前記第3、第4の電極に互いに
逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉がX方向
に共振し、印加された角速度により前記音叉のアームの
主面に直角の方向(Z方向)に発生するコリオリ力に起
因した前記アームの撓みを前記検知部により電気的また
は光学的な出力として検出するように構成されている。
分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難い
ため、駆動効率が向上し、印加された角速度に対する検
出感度が向上する。
イロは、少なくとも2つのアームとこのアームを連結す
る少なくとも1つの基部とを有した非圧電材料からなる
音叉と、この音叉の少なくとも1つのアームの少なくと
も1つの主面上の中心線より内側及び外側にそれぞれ離
間するように設けられた第1、第2の電極と前記第1、
第2の電極上にそれぞれ設けられた第1、第2の圧電薄
膜と前記第1、第2の圧電薄膜上にそれぞれ設けられた
第3、第4の電極とを有する駆動部と、前記主面上に設
けられた前記第1、第2の電極に対して離間しかつ前記
第1、第2の電極よりも前記アームの先端側に設けられ
た第5の電極と前記第5の電極上に設けられた第3の圧
電薄膜と前記第3の圧電薄膜上に設けられた第6の電極
とを有する検知部と、前記第1、第2の電極の間に離間
するように設けられ前記第5の電極と接続された第1の
引き出し電極と前記第1の引き出し電極上に設けられた
第4の圧電薄膜と前記第4の圧電薄膜上に設けられ前記
第6の電極と接続された第2の引き出し電極とを有する
リード部とを備え、前記第3、第4の電極に互いに逆相
の交流電圧を印加することにより前記音叉がX方向に共
振し、印加された角速度により前記音叉のアームの主面
に直角の方向(Z方向)に発生するコリオリ力に起因し
た振動によって生ずる電荷を前記第6の電極により検出
するように構成されている。
分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難い
ため、駆動効率が向上し、印加された角速度に対する検
出感度が向上する。さらに、第1の引き出し電極と第2
の引き出し電極の間の絶縁膜として第4の圧電薄膜が用
いられているため、量産性が一段と向上する。
は、少なくとも2つのアームとこのアームを連結する少
なくとも1つの基部とを有した非圧電材料からなる音叉
と、この音叉の少なくとも1つのアームの少なくとも1
つの主面上の中心線より内側及び外側にそれぞれ離間す
るように設けられた第1、第2の電極と、この第1、第
2の電極上にそれぞれ設けられた第1、第2の圧電薄膜
と、この第1、第2の圧電薄膜上にそれぞれ設けられた
第3、第4の電極とを備え、前記第3、第4の電極に互
いに逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉がX
方向に共振するように構成されているため、駆動に寄与
しない電界成分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸
縮を妨げず、駆動効率が向上するという作用を有する。
の発明において、第1、第2、第3、第4の電極及び第
1、第2の圧電薄膜は、アームの中心線を軸としてほぼ
対称となるように配置されているため、第2、第3の電
極に交流電圧を印加した際に中心線を境にして圧電薄膜
の左右に発生する駆動電界のバランスが良くなり、共振
子において所定の振動方向以外への振動漏れが発生しに
くく、駆動効率がより一層向上するという作用を有す
る。
の発明において、第1、第2、第3、第4の電極及び第
1、第2の圧電薄膜は、アームの主面のほぼ中央部から
基部近傍の間に設けられているため、2次モードの共振
周波数におけるアドミッタンスを小さくすることが可能
となり、振動の安定性が高まるという作用を有する。
の発明において、第1、第2の電極と第1、第2の圧電
薄膜の周辺部を覆うように絶縁膜を形成しているため、
仮に第3、第4の電極、または、第1、第2の圧電薄膜
のいずれかのパターンニングにずれが生じた場合でも第
3、第4の電極と第1、第2の電極との短絡を防ぐこと
ができるという作用を有する。
の発明において、音叉がシリコン(Si)からなるた
め、共振子の形状を加工する際に半導体プロセス技術を
使用することができ、高精度に共振子を加工することが
可能となるばかりか、機械的強度が大きいため大きな振
幅で音叉を共振させることができるという作用を有す
る。
の発明において、シリコン(Si)の(110)面ウエ
ハにおける(1−11)面または(−111)面を共振
方向(X方向)と直角になるようにしているため、振動
方向に対してスティフネスの高い方向が利用でき固有共
振周波数の高い共振子が得られるという作用を有する。
の発明において、シリコン(Si)の(100)面ウエ
ハにおける(010)面、(011)面または(00
1)面を共振方向(X方向)と直角になるようにしてい
るため、角度のズレに対するスティフネスの変化が小さ
く音叉の固有共振周波数のバラツキの小さい共振子が得
られるという作用を有する。
の発明において、シリコンからなる音叉の主面上に設け
られた第1、第2の電極は、下部に設けられたTi膜と
上部に設けられたPt−Ti膜からなるため、Ti膜は
シリコン及びPt−Ti膜と密着性が強固で、Pt−T
i膜はPZT等の圧電薄膜の配向を良好にするという作
用を有する。
の発明において、Pt−Ti膜と圧電薄膜との間には、
さらにランタンとマグネシウムが添加されたチタン酸鉛
(PLMT)膜が設けられているため、PZT等の圧電
薄膜の良好な配向を得るための製造条件の許容範囲を広
くすることができるという作用を有する。
載の発明において、圧電薄膜がチタン酸ジルコン酸鉛
(PZT)またはMg,Nb,Mnの内から少なくとも
1つが加えられたチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系か
らなるため、圧電薄膜の圧電定数が大きく、電気・機械
変換効率が高くなるという作用を有する。
記載の発明において、圧電薄膜の(001)面がアーム
の主面に平行に配向した菱面体晶構造または(111)
面がアームの主面に平行に配向した正方晶構造であるた
め、印加された駆動電界方向に対して複数の分極ベクト
ルの角度が全て等しくなり、ヒステリシスの少ない共振
子を実現できるという作用を有する。
載の発明において、第3、第4の電極は、下部に設けら
れたTi膜と上部に設けられたAu膜からなるため、T
i膜はPZT等の圧電薄膜とAu膜と密着性が強固で、
Au膜は電気抵抗が小さく、かつ、安定な上部電極を構
成できるという作用を有する。
載の発明において、第1と第4の電極が同相及び第2と
第3の電極が同相並びに前記第1と第2の電極が逆相に
なるように交流電圧を印加しているため、各圧電薄膜へ
印加できる駆動電界を大きくできると同時に、各圧電薄
膜へ印加する駆動電界の微調整が可能になるという作用
を有する。さらに、起動時間の短縮化、低消費電力化を
図ることも可能になる。
つのアームとこのアームを連結する少なくとも1つの基
部とを有した非圧電材料からなる音叉と、この音叉の少
なくとも1つのアームの少なくとも1つの主面上の中心
線より内側及び外側にそれぞれ離間するように設けられ
た第1、第2の電極と前記第1、第2の電極上にそれぞ
れ設けられた第1、第2の圧電薄膜と前記第1、第2の
圧電薄膜上にそれぞれ設けられた第3、第4の電極とを
有する駆動部と、前記音叉の少なくとも1つのアームの
少なくとも1つの主面上に設けられた検知部とを備え、
前記第3、第4の電極に互いに逆相の交流電圧を印加す
ることにより前記音叉がX方向に共振し、印加された角
速度により前記音叉のアームの主面に直角の方向(Z方
向)に発生するコリオリ力に起因した前記アームの撓み
を前記検知部により電気的または光学的な出力として検
出するように構成されているため、駆動に寄与しない電
界成分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ
難いため、駆動効率が向上し、印加された角速度に対す
る検出出力の感度が向上するという作用を有する。
記載の発明において、第1、第2、第3、第4の電極及
び第1、第2の圧電薄膜は、アームの中心線を軸として
ほぼ対称となるように配置されているため、第3、第4
の電極に交流電圧を印加した際に中心線を境にして離間
して配置された各圧電薄膜に印加される駆動電界のバラ
ンスが良くなり、共振子ジャイロにおいて所定の振動方
向以外への振動漏れが発生しにくく、印加された角速度
に対する検出出力の高品位化と一層の高感度化が図れる
という作用を有する。
記載の発明において、駆動部は少なくともいずれか一方
のアームの少なくともいずれか一方の主面のほぼ中央部
から基部近傍の間に設けられているため、2次モードの
共振周波数におけるアドミッタンスを小さくすることが
可能となり、振動の安定性が高まり、角速度に対する検
出出力の精度が高くなるという作用を有する。
記載の発明において、検知部が少なくともいずれか一方
のアームの少なくともいずれか一方の主面のほぼ中央部
から基部近傍の間に設けられているため、検出部がコリ
オリ力に起因して発生する応力の大きくなる部位にあ
り、印加された角速度に対する検出出力の高感度化が図
れるという作用を有する。
記載の発明において、検知部がアームの主面上に配置さ
れた第1、第2の電極に対して離間するように設けられ
た第5の電極と、この第5の電極上に設けられた第3の
圧電薄膜と、この第3の圧電薄膜上に設けられた第6の
電極とから構成されているため、駆動部と検知部を構成
する圧電薄膜が離間することで、第2、第3の駆動電極
と第4の検出電極間に発生する容量結合成分を低減する
ことができ、印加された角速度に対する検出出力の安定
化が図れるという作用を有する。
記載の発明において、第1、第2の電極と第1、第2の
圧電薄膜の周辺部を覆うように絶縁膜が形成されている
ため、仮に第3、第4の電極、または、第1、第2の圧
電薄膜のいずれかのパターンニングに大きなずれが生じ
た場合でも第3、第4の電極と第1、第2の電極との短
絡を防ぐことができるという作用を有する。
記載の発明において、第5の電極は第1、第2の電極よ
りもアームの先端側に設けられ、前記第5の電極は前記
第1、第2の電極の間にそれぞれ離間するように設けら
れた第1の引き出し電極と接続されるとともに、少なく
とも第1、第2の電極及び第1、第2の圧電薄膜の周辺
部並びに前記第1の引き出し電極が絶縁膜で覆われ、第
6の電極は前記絶縁膜上でかつ、前記第1、第2の圧電
薄膜、または/及び、第3、第4の電極の間に離間する
ように設けられた第2の引き出し電極と接続され、か
つ、第1、第2、第3、第4、第5、第6の電極、第
1、第2の引き出し電極及び第1、第2、第3の圧電薄
膜がアームの中心線に対してほぼ対称になるように構成
されているため、第3、第4の電極と第6の電極及び第
3、第4の電極と第2の引き出し電極間に発生する容量
結合成分をキャンセルすることができるばかりか、X方
向への駆動振動時に第6の電極に発生する電荷をキャン
セルできるという作用を有する。
記載の発明において、音叉がシリコン(Si)からなる
ため、音叉形状に加工する際に半導体プロセス技術を使
用することができ、高精度に加工することが可能となる
ばかりか、機械的強度が大きいため大きい振幅で音叉を
共振でき、印加された角速度に対する検出出力の高感度
化を図ることができるという作用を有する。
記載の発明において、シリコン(Si)の(110)面
ウエハにおける(1−11)面または(−111)面を
共振方向(X方向)と直角になるようにしているため、
振動方向に対してスティフネスの高い方向が利用でき固
有共振周波数の高い共振子からなるジャイロが得られる
という作用を有する。
記載の発明において、シリコン(Si)の(100)面
ウエハにおける(010)面、(011)面または(0
01)面の共振方向(X方向)と直角になるようにして
いるため、角度のズレに対するスティフネスの変化が小
さくなり音叉の固有共振周波数のバラツキの小さい共振
子からなるジャイロが得られるという作用を有する。
記載の発明において、シリコンからなる音叉の主面上に
設けられた第1、第2、第5の電極は、下部に設けられ
たTi膜と上部に設けられたPt−Ti膜からなるた
め、Ti膜はシリコン及びPt−Ti膜と密着性が強固
で、Pt−Ti膜はPZT等の圧電薄膜の配向を良好に
するという作用を有する。
記載の発明において、Pt−Ti膜と圧電薄膜との間に
は、さらにランタンとマグネシウムが添加されたチタン
酸鉛(PLMT)膜が設けられているため、PZT等の
圧電薄膜の良好な配向を得るための製造条件の許容範囲
を広くすることができるという作用を有する。
18に記載の発明において、圧電薄膜がチタン酸ジルコ
ン酸鉛(PZT)、または、Mg,Nb,Mnの内から
少なくとも1つが加えられたチタン酸ジルコン酸鉛(P
ZT)系からなるため、圧電薄膜の圧電定数が大きく、
電気・機械変換効率が高くなり、印加された角速度に対
する検出出力の高感度化を図ることができるという作用
を有する。
記載の発明において、圧電薄膜は、(001)面がアー
ムの主面に平行に配向した菱面体晶構造または(11
1)面がアームの主面に平行に配向した正方晶構造であ
るため、印加された駆動電界の方向に対して複数の分極
ベクトルの角度が全て等しくなり、印加された角速度に
対する検出出力の安定性が得られるという作用を有す
る。
記載の発明において、第3、第4、第6の電極は、下部
に設けられたTi膜と上部に設けられたAu膜からなる
ため、Ti膜はPZT等の圧電薄膜とAu膜と密着性が
強固で、Au膜は電気抵抗が小さく、かつ、安定な上部
電極を構成できるという作用を有する。
記載の発明において、第1と第4の電極が同相及び第2
と第3の電極が同相並びに前記第1と第2の電極が逆相
になるように交流電圧を印加しているため、各圧電薄膜
へ印加できる駆動電界により大きくでき、駆動効率がよ
り向上し印加された角速度に対する検出感度をより向上
させることができる。また、起動時間の短縮化、低消費
電力化を図ることも可能になる。
18,20に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロを用
いたナビゲーションシステムであるため、共振子ジャイ
ロからの高精度な出力に基づき、ナビゲーションシステ
ムの高精度化が図れるという作用を有する。
18,20に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロをヨ
ーレート、ローリング、ピッチングのいずれかを検出す
るセンサとして用いた自動車であるため、共振子ジャイ
ロからの高精度な出力に基づき、自動車の安定走行及び
エアバックシステムにおける高精度な制御が可能になる
という作用を有する。
つのアームとこのアームを連結する少なくとも1つの基
部とを有した非圧電材料からなる音叉と、この音叉の少
なくとも1つのアームの少なくとも1つの主面上の中心
線より内側及び外側にそれぞれ離間するように設けられ
た第1、第2の電極と前記第1、第2の電極上にそれぞ
れ設けられた第1、第2の圧電薄膜と前記第1、第2の
圧電薄膜上にそれぞれ設けられた第3、第4の電極とを
有する駆動部と、前記主面上に設けられた前記第1、第
2の電極に対して離間しかつ前記第1、第2の電極より
も前記アームの先端側に設けられた第5の電極と前記第
5の電極上に設けられた第3の圧電薄膜と前記第3の圧
電薄膜上に設けられた第6の電極とを有する検知部と、
前記第1、第2の電極の間に離間するように設けられ前
記第5の電極と接続された第1の引き出し電極と前記第
1の引き出し電極上に設けられた第4の圧電薄膜と前記
第4の圧電薄膜上に設けられ前記第6の電極と接続され
た第2の引き出し電極とを有するリード部とを備え、前
記第3、第4の電極に互いに逆相の交流電圧を印加する
ことにより前記音叉がX方向に共振し、印加された角速
度により前記音叉のアームの主面に直角の方向(Z方
向)に発生するコリオリ力に起因した振動によって生ず
る電荷を前記第6の電極により検出するように構成され
ているため、駆動に寄与しない電界成分を低減させ、か
つ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難いため、駆動効率が
向上し、印加された角速度に対する検出出力の感度が向
上するという作用を有する。さらに、第1の引き出し電
極と第2の引き出し電極の間の絶縁膜として第4の圧電
薄膜が用いられているため、量産性が一段と向上する。
記載の発明において、音叉がシリコン(Si)からなる
ため、音叉形状に加工する際に半導体プロセス技術を使
用することができ、高精度に加工することが可能となる
ばかりか、機械的強度が大きいため大きな振幅で音叉を
共振でき、印加された角速度に対する検出出力の高感度
化を図ることができるという作用を有する。
記載の発明において、シリコン(Si)の(110)面
ウエハにおける(1−11)面または(−111)面を
共振方向(X方向)と直角になるようにしているため、
振動方向に対してスティフネスの高い方向が利用でき固
有共振周波数の高い共振子からなるジャイロが得られる
という作用を有する。
記載の発明において、シリコン(Si)の(100)面
ウエハにおける(010)面、(011)面または(0
01)面を共振方向(X方向)と直角になるようにして
いるため、角度のズレに対するスティフネスの変化が小
さくなり音叉の固有共振周波数のバラツキの小さい共振
子からなるジャイロが得られるという作用を有する。
記載の発明において、シリコンからなる音叉の主面上に
設けられた第1、第2、第5の電極、第1の引き出し電
極は、下部に設けられたTi膜と上部に設けられたPt
−Ti膜からなるため、Ti膜はシリコン及びPt−T
i膜と密着性が強固で、Pt−Ti膜はPZT等の圧電
薄膜の配向を良好にするという作用を有する。
記載の発明において、Pt−Ti膜と圧電薄膜との間に
は、さらにランタンとマグネシウムが添加されたチタン
酸鉛(PLMT)膜が設けられているため、PZT等の
圧電薄膜の良好な配向を得るための製造条件の許容範囲
を広くすることができるという作用を有する。
記載の発明において、圧電薄膜がチタン酸ジルコン酸鉛
(PZT)、または、Mg,Nb,Mnの内から少なく
とも1つが加えられたチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)
系からなるため、圧電薄膜の圧電定数が大きく、電気・
機械変換効率が高くなり、印加された角速度に対する検
出出力の高感度化を図ることができるという作用を有す
る。
記載の発明において、圧電薄膜は、(001)面がアー
ムの主面に平行に配向した菱面体晶構造または(11
1)面がアームの主面に平行に配向した正方晶構造であ
るため、印加された駆動電界の方向に対して複数の分極
ベクトルの角度が全て等しくなり、印加された角速度に
対する検出出力の安定性が得られるという作用を有す
る。
記載の発明において、駆動部が少なくともいずれか一方
のアームの少なくともいずれか一方の主面のほぼ中央部
から基部近傍の間に設けられているため、2次モードの
共振周波数におけるアドミッタンスを小さくすることが
可能となり、振動の安定性が高まり、角速度に対する検
出出力の精度が高くなるという作用を有する。
記載の発明において、第3、第4、第6の電極、第2の
引き出し電極は、下部に設けられたTi膜と上部に設け
られたAu膜からなるため、Ti膜はPZT等の圧電薄
膜とAu膜と密着性が強固で、Au膜は電気抵抗が小さ
く、かつ、安定な上部電極を構成できるという作用を有
する。
記載の発明において、第1、第2、第3、第4、第5、
第6の電極、第1、第2の引き出し電極及び第1、第
2、第3、第4の圧電薄膜がアームの中心線に対してほ
ぼ対称になるように配置されているため、第3、第4の
電極と第6の電極及び第3、第4の電極と第2の引き出
し電極間に発生する容量結合成分をキャンセルすること
ができるばかりか、X方向への駆動振動時に第6の電極
に発生する電荷をキャンセルできるという作用を有す
る。
記載の発明において、第1と第4の電極が同相及び第2
と第3の電極が同相並びに前記第1と第2の電極が逆相
になるように交流電圧を印加しているため、各圧電薄膜
へ印加できる駆動電界をより大きくでき、駆動効率がよ
り向上し印加された角速度に対する検出感度をより向上
させることができる。また、起動時間の短縮化、低消費
電力化を図ることも可能になる。
記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロを用いたナビゲー
ションシステムであるため、共振子ジャイロからの高精
度な出力に基づき、ナビゲーションシステムの高精度化
が図れるという作用を有する。
記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロをヨーレート、ロ
ーリング、ピッチングのいずれかを検出するセンサとし
て用いた自動車であるため、共振子ジャイロからの高精
度な出力に基づき、自動車の安定走行及びエアバックシ
ステムにおける高精度な制御が可能になるという作用を
有する。
から図13を用いて説明する。
機械式共振子の実施の形態1の斜視図、図2は同共振子
のアームのA−A断面図、図3は同共振子の駆動部の動
作を説明するための斜視図、図4は同共振子の駆動部の
動作を説明するための斜視図、図5は同共振子のアーム
を構成する材料のスティフネスを示す特性図、図6は菱
面体晶構造の圧電薄膜の分極状態を説明する図、図7は
正方晶構造の圧電薄膜の分極状態を説明する図である。
共振子(以下、共振子と呼ぶ)、2,3は共振子1のア
ーム、4は共振子1の基部、5は共振子1の主面、6,
7はアーム2,3の中心線、10,11はアーム2の主
面5上に中心線6を境に内側、外側にそれぞれ離間する
ように設けられた第1、第2の電極、12,13はアー
ム3の主面5上に中心線7を境に内側、外側にそれぞれ
離間するように設けられた第1、第2の電極、14,1
6はアーム2,3の中心線6,7を境に内側であり、か
つ、第1の電極10,12上にそれぞれ設けられた第1
の圧電薄膜、15,17はアーム2,3の中心線6,7
を境に外側であり、かつ、第2の電極11,13上にそ
れぞれ設けられた第2の圧電薄膜、18,20は第1の
圧電薄膜14,16の上にそれぞれ設けられた第3の電
極、19,21は第2の圧電薄膜15,17の上にそれ
ぞれ設けられた第4の電極である。
2,3を連結する基部4とを有したシリコン(Si)か
ら音叉を基材としている。
3におけるA−A断面図である。
4と第2の圧電薄膜15は中心線6を境に離間してい
る。同様にアーム3上に設けられた第1の圧電薄膜16
と第2の圧電薄膜17は中心線7を境に離間している。
また、第3の電極18と第4の電極19も中心線6を境
に離間しており、第3の電極20と第4の電極21も中
心線7を境に離間している。
膜15,17は、いずれもチタン酸ジルコン酸鉛(PZ
T)である。
明する。初めに、略厚さ0.2mmの(110)面のシ
リコン(Si)ウエハを準備し、このシリコン(Si)
ウエハ上に第1、第2の電極10,12,11,13と
しての下部側を構成するTiをスパッタもしくは蒸着に
より略100Åの厚さとなるように成膜し、この上に上
部側を構成するPt−Ti等の材料をスパッタもしくは
蒸着により略4000Åの厚さとなるように成膜し、次
にPZT等の圧電薄膜の良好な配向を得るための製造条
件の許容範囲を広くすることができるランタンとマグネ
シウムが添加されたチタン酸鉛(PLMT)膜(図示せ
ず)をスパッタにより略200Åの厚さとなるように成
膜し、この上に第1、第2の圧電薄膜14,16,1
5,17としてのチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)をス
パッタにより、略2〜3μmの厚さとなるように成膜す
る。この後、第3、第4の電極18,20,19,21
としての下部側を構成するTiをスパッタもしくは蒸着
により略25Åの厚さとなるように成膜し、この上に上
部側を構成するAu,Cr,Al,Cu,Ti等の材料
をスパッタもしくは蒸着により略3000Åの厚さとな
るように成膜する。この後、フォトリソグラフィ技術と
ドライエッチング技術を用いて、図1、図2に示すよう
な第3、第4の電極18,20,19,21、第1、第
2の圧電薄膜14,16,15,17、PLMT膜、第
1、第2の電極10,12,11,13、アーム2,
3、基部4の形状に加工し、音叉形状の共振子1を得
る。このとき、共振子1の振動方向(X方向)とシリコ
ン(Si)の(1−11)面または(−111)面が直
角になるようにパターンニングすることにより、振動方
向に対してヤング率の高い方向が利用でき固有共振周波
数の高い共振子1とすることができる。上記プロセスに
より形成された共振子1の寸法は、全幅1mm、全長5
mm、全厚さ約0.2mmで、駆動方向(X方向)の1
次モードの共振周波数は(f=17kHz)である。
説明する。
す矢印、32,33は第1の圧電薄膜14の伸縮方向を
示す矢印である。
3の電極18の間に約DC20Vを印加すると、両電極
10,18に挟まれた第1の圧電薄膜14の分極ベクト
ルの方向は一方向に揃う。例えば、第1の電極10がプ
ラス側に、第3の電極18がマイナス側になるようにD
C電圧を印加すると、矢印31に示すような方向に分極
ベクトルが向く。以上は、第1の圧電薄膜14について
のみ説明したが、第1の圧電薄膜16、第2の圧電薄膜
15,17も同じように矢印31に示すような方向に分
極ベクトルが向く。このような第1の圧電薄膜14に対
して図3に示すように第3の電極18側が第1の電極1
0側よりも高電位になるように電圧を印加すると第1の
圧電薄膜14は矢印に示す方向の分極ベクトルと垂直な
矢印32の方向に伸びる。逆に、図4に示すように第3
の電極18側が第1の電極10よりも低電位になるよう
に電圧を印加すると第1の圧電薄膜14は矢印31に示
す方向の分極ベクトルと垂直な矢印33の方向に縮む。
又は仮想GND電極とし、第3の電極18に交流電圧を
印加すると、第1の圧電薄膜14は矢印32,33に示
すように伸び縮みする。以上は、アーム2上の内側に設
けられた駆動部について説明したが、アーム2上の外側
に設けられた駆動部、アーム3上の内側、外側に設けら
れた駆動部についても同様な動作をする。
19に互いに位相が180°異なる交流電圧を印加する
ことで、第1の圧電薄膜14が伸びる場合は、第2の圧
電薄膜15は縮む。逆に、第1の圧電薄膜14が縮む場
合は、第2の圧電薄膜15は伸びる。
0に同位相、第4の電極19,21に対しては第3の電
極18,20と逆位相の交流電圧を印加すると、共振子
1のアーム2,3は互いに逆方向(X方向)に音叉共振
する。また、第1、第2の圧電薄膜14,16,15,
17の伸び縮みの量をより均等に発生させ、共振子1を
より安定に振動させるためには、アーム2,3のそれぞ
れの中心線6,7を軸として、第1、第2の電極10,
12,11,13、第1、第2の圧電薄膜14,16,
15,17及び第3、第4の電極18,20,19,2
1をほぼ対称に配置することが好ましい。これにより、
第1、第2の圧電薄膜14,16,15,17に発生す
る駆動電界のバランスが良くなり、第1、第2の圧電薄
膜14,16,15,17の伸び縮みを均等し、共振子
1における所定の振動方向(X方向)以外への振動漏れ
が発生しにくくなる。その結果、共振子1の駆動効果が
一層向上する。また、共振子1を構成するアーム2,
3、基部4もアーム2,3に平行な軸とほぼ対称とする
ことで、安定な共振が得られる。
方のアーム2,3の一方の主面5に第1、第2、第3、
第4の電極及び第1、第2の圧電薄膜を設ける構成につ
いて説明してきたが、一方のアームの一方の主面のみ、
または、両主面に第1、第2、第3、第4の電極及び第
1、第2の圧電薄膜を設けて駆動共振させることも可能
である。
ハにおいて、方向によるスティフネスの違いを示す特性
図であり、縦軸はスティフネス、横軸は方向に対応した
回転角度であり、0度の<1−10>方向を基点として
いる。また、図5において、45度あるいは135度の
スティフネスが最大になることがわかる。回転角度45
度、135度は、それぞれ<1−11>方向、<−11
1>方向に対応する。したがって、共振子1の共振方向
をスティフネスが最大となる<1−11>方向、<−1
11>方向に選べば、より固有共振周波数の高い共振子
を実現することができる。
平行に(001)面が配向した菱面体晶構造の第1、第
2の圧電薄膜14,16,15,17の<001>方向
に分極処理を行った後の分極状態を示す。第1、第2の
圧電薄膜14,16,15,17の<001>方向に印
加する駆動電界に対して、4つの分極ベクトル方向<1
11>、<1−11>、<−1−11>、<−111>
は等価となり、大きな駆動電界を加えても4つの分極ベ
クトルが回転することがないため、圧電定数のヒステリ
シスが少なくなるため、ヒステリシスの少ない共振子1
を提供することができる。
示すアーム2,3の主面5に平行に(111)面が配向
した正方晶構造の第1、第2の圧電薄膜14,16,1
5,17の<111>方向に分極処理を行った後の分極
状態を示す。第1、第2の圧電薄膜14,16,15,
17の<111>方向に印加する電界に対して、3つの
分極ベクトル方向<100>、<010>、<001>
は等価となり、大きな駆動電界を加えても分極ベクトル
が回転することがないために、圧電定数のヒステリシス
が少なくなるため、ヒステリシスの少ない共振子1を提
供することができる。
第2の電極10,12,11,13、第1、第2の圧電
薄膜14,16,15,17、第3、第4の電極18,
20,19,21は、アーム2,3の主面5の中央部か
ら基部4近傍の間に設けるのが好ましい。何故ならば、
アーム2,3の主面5上においてアーム2,3の中央部
よりも先端側に第1、第2の電極10,12,11,1
3、第1、第2の圧電薄膜14,16,15,17、第
3、第4の電極18,20,19,21を配置すると、
共振子1のアーム2,3の駆動方向(X方向)の1次モ
ードの共振周波数(f=17kHz)におけるアドミッ
タンスよりも駆動方向(X方向)の2次モードの共振周
波数(f=110kHz)におけるアドミッタンスが大
きくなるため、例えば1次モードの共振周波数で振動さ
せても外部から衝撃等が印加された場合、2次モードの
共振周波数で振動してしまう可能性が高いからである。
電極10,12,11,13をGND電極又は仮想GN
D電極とし、第3の電極18,20に同位相、第4の電
極19,21に対しては第3の電極18,20と逆位相
の交流電圧を印加する例について説明してきたが、第1
の電極10と第2の電極11及び第1の電極12と第2
の電極13がそれぞれ離間しているため、第1の電極1
0,12と第4の電極19,21が同相及び第2の電極
11,13と第3の電極18,20が同相ならびに第1
の電極10,12と第2の電極11,13が逆相になる
ように交流電圧を印加することで、各圧電薄膜14,1
6,15,17へ印加できる駆動電界を大きくできると
同時に、各圧電薄膜14,16,15,17へ印加する
駆動電界の微調整が可能になる。
示すように、第1、第2の圧電薄膜14,16,15,
17の面積を第3、第4の電極18,20,19,21
の面積より一回り大きくし、第1、第2の電極10,1
2,11,13の面積を第1、第2の圧電薄膜14,1
6,15,17の面積より一回り大きくしているため、
仮に第3、第4の電極18,20,19,21または第
1、第2の圧電薄膜14,16,15,17のいずれか
にパターンニングのずれが生じた場合でも第3、第4の
電極18,20,19,21と第1、第2の電極10,
12,11,13との短絡を防ぐことができる。
図2に示すように第1、第2の電極10,12,11,
13と第1、第2の圧電薄膜14,16,15,17が
露出する例について説明してきたが、第1、第2の電極
10,12,11,13と第1、第2の圧電薄膜14,
16,15,17の周辺部をポリイミド等の絶縁膜で覆
うことにより、仮に第3、第4の電極18,20,1
9,21または第1、第2の圧電薄膜14,16,1
5,17のいずれかに大きなパターンニングのずれが生
じた場合でも第3、第4の電極18,20,19,21
と第1、第2の電極10,12,11,13との短絡を
防ぐことができる。
に強度が大であることや半導体プロセス技術により高精
度な加工が容易であるという点から音叉構造体にシリコ
ン(Si)を用いた例について説明してきたが、非圧電
材料であれば例えば、ダイヤモンド、溶融石英、アルミ
ナ、GaA等などを用いることも可能である。
第2の電極10,12,11,13が、下部に設けられ
たTi膜と上部に設けられたPt−Ti膜からなるた
め、Ti膜がシリコンからなる主面5及びPt−Ti膜
と密着性が強固で、Pt−Ti膜がアーム2,3の主面
5に平行に(001)面が配向した菱面体晶構造、また
は、(111)面が配向した正方晶構造のPZTからな
る第1、第2の圧電薄膜14,16,15,17を良好
に形成でき、ヒステリシスの少ない共振子1が実現でき
る。また、第1、第2の電極10,12,11,13の
上部側にはIr−Ti膜等も使用可能である。しかし、
必ずしもこれらの構成のみに限定されるものではない。
膜の材料としてPZTを用いて説明してきたが、PZT
にMg,Nb,Mnの内から少なくとも1つを加えたP
ZT系の材料用いることも可能である。このようにPZ
T,PZT系の材料を用いることで圧電定数が大きいた
め、電気・機械変換効率が高くなる。圧電薄膜を形成す
る手法は、スパッタ法以外に、蒸着法、ゾル・ゲル法、
レーザーアブレーション法、水熱合成法、CVD法によ
っても形成することが可能である。
第4の電極18,20,19,21の下側に形成される
第1、第2の圧電薄膜14,16,15,17、第1、
第2の電極10,12,11,13がそれぞれ離間され
ているため、駆動に寄与しない電界成分を低減させ、か
つ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げず、共振子1の駆動効
率が向上する。
1の一方の主面5のみに第1、第2、第3、第4の電極
10,12,11,13,18,20,19,21及び
第1、第2の圧電薄膜14,16,15,17を構成し
ており、簡易なプロセスで作製可能であり量産性に優れ
る。
2,3、基部4からなる音叉の主面5としてシリコン
(Si)(110)面ウエハの例について説明したが、
シリコン(Si)(100)面ウエハを用いることも可
能である。このウエハに関して、0度の<010>方向
を基点とする方向(回転角度)によるスティフネスを考
察すると、<010>方向、<011>方向または<0
01>方向において角度のズレに対するスティフネスの
変化が小さくなる。したがって、(100)面ウエハに
おける(010)面、(011)面または(001)面
を共振方向(X方向)と直角にすることで、角度のズレ
に対するスティフネスの変化が小さく音叉の固有共振周
波数のバラツキの小さい共振子が得られる。また、<0
11>方向はスティフネスも大きいため、この方向を採
用することで固有共振周波数の高い共振子を実現するこ
ともできる。
態2における薄膜微小機械式共振子ジャイロの斜視図、
図9は同共振子ジャイロのアームのB−B断面図であ
る。本実施の形態2において、実施の形態1において述
べた構成と同一構成部分には同一番号を付して詳細な説
明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。
式共振子ジャイロ(以下、共振子ジャイロと呼ぶ)、4
1,42は第5の電極、43,44は第3の圧電薄膜、
45,46は第6の電極、47は第1の引き出し電極、
48,49は絶縁膜、50,51は第2の引き出し電極
である。
主面5上のほぼ中央部から先端の間に印加された角速度
を検出するための検知部が設けられている。この検知部
は、アーム2,3の主面5上にそれぞれ設けられた第5
の電極41,42とこの第5の電極41,42上にそれ
ぞれ設けられた第3の圧電薄膜43,44とこの第3の
圧電薄膜43,44上にそれぞれ設けられた第6の電極
45,46とから構成されている。第5の電極41,4
2は、第1、第2の電極10,12,11,13と同様
に下部側を構成する略100Åの厚さのTi膜と、この
上に上部側を構成する略4000Åの厚さのPt−Ti
等の材料からなる膜よりなる。同じく、Pt−Ti等の
材料からなる膜とPZT等からなる第3の圧電薄膜43
との間には略200Åの厚さのPLMT膜が設けられて
いる。さらに、第3の圧電薄膜43の上に設けられてい
る第6の電極45も第3、第4の電極18,20,1
9,21と同様に下部側を構成する略25Åの厚さのT
i膜と、この上に上部側を構成する略3000Åの厚さ
のAu等の材料からなる膜よりなる。
むように、かつ、第1、第2の電極10,11とは離間
するように設けられた第1の引き出し電極47は第5の
電極41と接続されており、第1の引き出し電極47は
第5の電極41と同様に下部側を構成する略100Åの
厚さのTi膜と、この上に上部側を構成する略4000
Åの厚さのPt−Ti等の材料からなる膜よりなる。絶
縁膜48はポリイミド等からなり、第1の引き出し電極
47を覆い、かつ、第1、第2の電極10,11の間及
び第1、第2の圧電薄膜14,15の間を埋めるように
設けられている。さらに、絶縁膜48の上には中心線6
を含むように、かつ、第3、第4の電極18,19とは
離間するように第2の引き出し電極50が設けられ、第
6の電極45と接続されている。第2の引き出し電極5
0は第6の電極45と同様に下部側を構成する略25Å
の厚さのTi膜と、この上に上部側を構成する略300
0Åの厚さのAu等の材料からなる膜よりなる。同じ
く、アーム3の主面5上に中心線7(図示せず)を含む
ように、かつ、第1、第2の電極12,13とは離間す
るように第1の引き出し電極が設けられており、この第
1の引き出し電極は第5の電極42と接続されている。
この第1の引き出し電極の上には絶縁膜48と同じ構成
の絶縁膜49が設けられている。さらに、絶縁膜49の
上には中心線7(図示せず)を含むように、かつ、第
3、第4の電極20,21とは離間するように第2の引
き出し電極51が設けられており、この第2の引き出し
電極51は第6の電極46と接続されている。
示すように第1、第2の圧電薄膜14,16,15,1
7の面積を第3、第4の電極18,20,19,21の
面積より一回り大きくし、第1、第2の電極10,1
2,11,13の面積を第1、第2の圧電薄膜14,1
6,15,17の面積より一回り大きくしているため、
仮に第3、第4の電極18,20,19,21または第
1、第2の圧電薄膜14,16,15,17のいずれか
にパターンニングのずれが生じた場合でも第3、第4の
電極18,20,19,21と第1、第2の電極10,
12,11,13との短絡を防ぐことができる。また、
第3の圧電薄膜43,44の面積を第6の電極45,4
6の面積より一回り大きくし、第5の電極41,42の
面積を第3の圧電薄膜43,44の面積より一回り大き
くしているため、仮に第6の電極45,46または第3
の圧電薄膜43,44のいずれかにパターンニングのず
れが生じた場合でも第6の電極45,46と第5の電極
41,42との短絡を防ぐことができる。
は基本的に第1、第2の電極10,11の間、第1、第
2の圧電薄膜14,15の間、第1、第2の電極12,
13の間及び第1、第2の圧電薄膜16,17の間を埋
めるように設けられた例について説明したが、第1、第
2の電極10,12,11,13の側面全体も含めた周
辺部全体及び第1、第2の圧電薄膜14,16,15,
17の側面全体も含めた周辺部全体を覆うのがより好ま
しい。さらに、第5の電極41,42の側面全体も含め
た周辺部全体及び第3の圧電薄膜43,44の側面全体
も含めた周辺部全体を絶縁膜で覆うのがより好ましい。
このように構成することにより、第3、第4の電極1
8,20,19,21、第6の電極45,46、また
は、第1、第2の圧電薄膜14,16,15,17、第
3の圧電薄膜43,44のいずれかに大きなパターンニ
ングのずれが生じた場合にも、第1の電極10と第3の
電極18の間、第1の電極12と第3電極20の間、第
2の電極11と第4の電極19の間、第2の電極13と
第4の電極21の間、第5の電極41と第6の電極45
の間及び第5の電極42と第6の電極46の間での短絡
を防ぐことができる。
1mm、全長5mm、全厚さ約0.2mmで、駆動方向
(X方向)の1次モードの共振周波数は実施の形態1で
述べた通りf=17kHzで、検出方向{(主面5に対
して直角な方向)=Z方向}の1次モードの共振周波数
はf=16kHzである。
る。
3がX方向にf=17kHzで共振している状態でY軸
回りに角速度が印加されると、アーム2,3はコリオリ
力によりZ軸方向に互に逆向きに撓む。この撓みにより
アーム2,3上にそれぞれ設けられている第3の圧電薄
膜43,44には、それぞれ逆向きの電荷が発生する。
この逆向きの電荷を第6の電極45,46より検出する
ことにより、印加された角速度に対応した出力が得られ
る。
極10,12,11,13、第1、第2の圧電薄膜1
4,16,15,17が、実施の形態1で説明したよう
にアーム2,3の中心線6,7(図2に示す)を境に離
間されているため、駆動に寄与しない電界成分を低減さ
せ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難いため、駆動
効率が向上し、印加された角速度に対する検出出力の感
度が向上した共振子ジャイロ40を実現できる。また、
駆動のための第1、第2の圧電薄膜14,16,15,
17と検出のための第3の圧電薄膜43,44も離間さ
れているため、第3、第4の電極18,20,19,2
1と第6の電極45,46間に発生する容量結合成分が
低減し、印加された角速度に対する検出出力が安定化
(例えば、温度変化に対する検出出力の安定性が高くな
る。)した共振子ジャイロ40を実現できる。
態1と同じく、第1、第2の電極10,12,11,1
3をGND電極又は仮想GND電極とし、第3の電極1
8,20に同位相、第4の電極19,21に対しては第
3の電極18,20と逆位相の交流電圧を印加する例に
ついて説明してきたが、第1と第4の電極が同相及び第
2と第3の電極が同相並びに前記第1と第2の電極が逆
相になるように交流電圧を印加することができるため、
各圧電薄膜14,16,15,17へ印加できる駆動電
界をより大きくでき、駆動効率がより向上し印加された
角速度に対する検出感度をより向上させることができ
る。また、駆動時間の短縮化、低消費電力化を図ること
も可能になる。
極18,20,19,21、第1、第2の圧電薄膜1
4,16,15,17は、実施の形態1と同様にアーム
2,3の中心線6,7を軸にしてそれぞれ対称に配置さ
れているため、共振子ジャイロ40において所定の振動
方向(X方向)以外への振動漏れが発生しにくく、印加
された角速度に対する検出出力の高品位化と一層の高感
度化を図ることができる。
薄膜43,44と第1、第2の圧電薄膜14,16,1
5,17が離間し、かつ、第6の電極45,46と第
3、第4の電極18,20,19,21が離間している
ため、第6の電極45,46と第3、第4の電極18,
20,19,21の間に発生する容量結合成分が低減
し、印加された角速度に対する検出出力の安定化を図る
ことができる。
2、第3、第4、第5、第6の電極10,12,11,
13,18,20,19,21,41,42,45,4
6、第1、第2の引き出し電極47(絶縁膜49下の第
1の引き出し電極は図示せず)、50,51、第1、第
2の圧電薄膜14,16,15,17及び第3の圧電薄
膜43,44が、アーム2,3の中心線6,7を軸にし
てそれぞれ対称に配置されているため、第3、第4の電
極18,20,19,21と第6の電極45,46の間
に発生する容量結合成分及び、第3、第4の電極18,
20,19,21と第2の引き出し電極50,51の間
に発生する容量結合成分をキャンセルすることができる
ばかりか、X方向への駆動振動時に第6の電極45,4
6に発生する電荷をキャンセルすることができ、極めて
高精度な共振子ジャイロ40を実現することができる。
速度の検出を圧電式に検出する例について説明してきた
が、これ以外にも抵抗効果、静電容量効果、光ピックア
ックプ等を用いて検出することも可能である。
実施の形態3における薄膜微小機械式共振子ジャイロの
一方の主面側から見た斜視図、図10(b)は同共振子
ジャイロの他方の主面側から見た斜視図、図11は同共
振子ジャイロのアームのC−C断面図である。本実施の
形態3において、実施の形態1,2において述べた構成
と同一構成部分には同一番号を付して詳細な説明を省略
し、異なる部分についてのみ詳述する。
機械式共振子ジャイロ(以下共振子ジャイロと呼ぶ)、
61は共振子ジャイロ60の一方の主面5と対向する反
対側(他方)の主面、62,63はアーム2,3の主面
61上にそれぞれ設けられた第5の電極、64,65は
第5の電極62,63上にそれぞれ設けられた第3の圧
電薄膜、66,67は第3の圧電薄膜64,65上にそ
れぞれ設けられた第6の電極である。第5の電極62,
63、第3の圧電薄膜64,65と第6の電極66,6
7により検知部が構成されている。
5の電極62,63、第3の圧電薄膜64,65と第6
の電極66,67の材料、製作プロセスも実施の形態
1,2で説明したものと基本的に同じである。
1に示すように第1、第2の圧電薄膜14,16,1
5,17の面積を第3、第4の電極18,20,19,
21の面積より一回り大きくし、第1、第2の電極1
0,12,11,13の面積を第1、第2の圧電薄膜1
4,16,15,17の面積より一回り大きくしている
ため、仮に第3、第4の電極18,20,19,21ま
たは第1、第2の圧電薄膜14,16,15,17のい
ずれかにパターンニングのずれが生じた場合でも第3、
第4の電極18,20,19,21と第1、第2の電極
10,12,11,13との短絡を防ぐことができる。
また、第3の圧電薄膜64,65の面積を第6の電極6
6,67の面積より一回り大きくし、第5の電極62,
63の面積を第3の圧電薄膜64,65の面積より一回
り大きくしているため、仮に第6の電極66,67また
は第3の圧電薄膜64,65のいずれかにパターンニン
グのずれが生じた場合でも第6の電極66,67と第5
の電極62,63との短絡を防ぐことができる。
示す駆動部は、図8に示す位置と同じ部位に設けられて
いるが、図10(b)に示す検知部はシリコン(Si)
からなるアーム2,3の主面61上の先端から基部4近
傍までの全域に設けられている。何故ならば、検知部は
駆動方向(X方向)の共振周波数のアドミッタンス特性
にほとんど影響しない、かつ、駆動部が同一位置に設け
られていないため、コリオリ力に起因してアーム2,3
に発生する歪が最も大きな基部4近傍を含めて、検出面
積を大きくすることが可能であるからである。
ーム2,3の両方の全域にわたって構成した例について
説明したが、少なくともいずれか一方のアーム2,3の
少なくともいずれか一方の主面61のほぼ中央部から基
部4近傍の間に設けられていればよい。
部ともに両アーム2,3の両主面5,61の少なくとも
中央部から基部4近傍の間に設けられているため、印加
された角速度に対する検出出力の精度が向上するばかり
か、検出出力の高感度化も共に図ることができる。
極10,12,11,13、第1、第2の圧電薄膜1
4,16,15,17が、実施の形態1,2で説明した
ようにアーム2,3の中心線6,7(図2に示す)を境
に離間されているため、駆動に寄与しない電界成分を低
減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難いため、
駆動効率が向上し、印加された角速度に対する検出出力
の感度が向上した共振子ジャイロ60を実現できる。ま
た、駆動のための第1、第2の圧電薄膜14,16,1
5,17と検出のための第3の圧電薄膜64,65も離
間されているため、第3、第4の電極18,20,1
9,21と第6の電極66,67間に発生する容量結合
成分が低減し、印加された角速度に対する検出出力が安
定化(例えば、温度変化に対する検出出力の安定性が高
くなる。)した共振子ジャイロ60を実現できる。
態1,2と同じく、第1、第2の電極10,12,1
1,13をGND電極又は仮想GND電極とし、第3の
電極18,20に同位相、第4の電極19,21に対し
ては第3の電極18,20と逆位相の交流電圧を印加す
る際について説明してきたが、第1と第4の電極が同相
及び第2と第3の電極が同相並びに前記第1と第2の電
極が逆相になるように交流電圧を印加することができる
ため、各圧電薄膜14,16,15,17へ印加できる
駆動電界をより大きくでき、駆動効率がより向上し印加
された角速度に対する検出感度をより向上させることが
できる。また、起動時間の短縮化、低消費電力化を図る
ことも可能になる。
極18,20,19,21、第1、第2の圧電薄膜1
4,16,15,17は、実施の形態1,2と同様にア
ーム2,3の中心線6,7を軸にしてそれぞれ対称に配
置されているため、共振子ジャイロ60において所定の
振動方向(X方向)以外への振動漏れが発生しにくく、
印加された角速度に対する検出出力の高品位化と一層の
高感度化を図ることができる。
電薄膜64,65と第1、第2の圧電薄膜14,16,
15,17が離間し、かつ、第6の電極66,67と第
3、第4の電極18,20,19,21が離間している
ため、第6の電極66,67と第3、第4の電極18,
20,19,21の間に発生する容量結合成分が低減
し、印加された角速度に対する検出出力の安定化を図る
ことができる。
形態4における薄膜微小機械式共振子ジャイロの斜視
図、図13は同共振子ジャイロのアームのD−D断面図
である。本実施の形態4において、実施の形態1,2,
3において述べた構成と同一構成部分には同一番号を付
して詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述
する。
機械式共振子ジャイロ(以下、共振子ジャイロと呼
ぶ)、71は絶縁膜としての第4の圧電薄膜である。第
4の圧電薄膜71の材料、製作プロセスも実施の形態
1,2,3で説明したものと基本的に同じである。
に、かつ、第1、第2の電極10,11とは離間するよ
うに設けられた第1の引き出し電極47(この第1の引
き出し電極47は、第5の電極41と接続されている)
上に略200Åの厚さのPLMT膜を介して第1、第
2、第3の圧電薄膜14,15,43と同じ厚さのPZ
T等からなる第4の圧電薄膜71が設けられている。さ
らに、この第4の圧電薄膜71は第3の圧電薄膜43に
接続され、かつ、この第4の圧電薄膜71の上に第2の
引き出し電極50が設けられている。また、アーム3の
主面5上に設けられた第1の引き出し電極(図示せず)
上にもアーム2の主面5上に設けられた構成とまったく
同じ構成で第4の圧電薄膜(図示せず)、第2の引き出
し電極51が設けられている。
し電極47(アーム3上の第1の引き出し電極は図示せ
ず)と第2の引き出し電極50,51の間の絶縁膜とし
て第4の圧電薄膜71(第2の引き出し電極51の下の
第4の圧電薄膜は図示せず)が用いられているため、量
産性が一段と向上する。
極10,12,11,13、第1、第2の圧電薄膜1
4,16,15,17が、実施の形態1,2,3で説明
したようにアーム2,3の中心線6,7(図2に示す)
を境に離間されているため、駆動に寄与しない電界成分
を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難いた
め、駆動効率が向上し、印加された角速度に対する検出
出力の感度の向上した共振子ジャイロ70を実現でき
る。また、駆動のための第1、第2の圧電薄膜14,1
6,15,17と検出のための第3の圧電薄膜43,4
4も離間されているため、第3、第4の電極18,2
0,19,21と第6の電極45,46間に発生する容
量結合成分が低減し、印加された角速度に対する検出出
力が安定化(例えば、温度変化に対する検出出力の安定
性が高くなる。)した共振子ジャイロ70を実現でき
る。
態1,2,3と同じく、第1、第2の電極10,12,
11,13をGND電極又は仮想GND電極とし、第3
の電極18,20に同位相、第4の電極19,21に対
しては第3の電極18,20と逆位相の交流電圧を印加
する例について説明してきたが、第1と第4の電極が同
相及び第2と第3の電極が同相並びに前記第1と第2の
電極が逆相になるように交流電圧を印加することができ
るため、各圧電薄膜14,16,15,17へ印加でき
る駆動電界をより大きくでき、駆動効率がより向上し印
加された角速度に対する検出感度をより向上させること
ができる。また、起動時間の短縮化、低消費電力化を図
ることも可能になる。
極18,20,19,21、第1、第2の圧電薄膜1
4,16,15,17は、実施の形態1,2,3と同様
にアーム2,3の中心線6,7を軸にしてそれぞれ対称
に配置されているため、共振子ジャイロ70において所
定の振動方向(X方向)以外への振動漏れが発生しにく
く、印加された角速度に対する検出出力の高品位化と一
層の高感度化を図ることができる。
電薄膜43,44と第1、第2の圧電薄膜14,16,
15,17が離間し、かつ、第6の電極45,46と第
3、第4の電極18,20,19,21が離間している
ため、第6の電極45,46と第3、第4の電極18,
20,19,21の間に発生する容量結合成分が低減
し、印加された角速度に対する検出出力の安定化を図る
ことができる。
2、第3、第4、第5、第6の電極10,12,11,
13,18,20,19,21,41,42,45,4
6、第1、第2の引き出し電極47(アーム3上の第1
の引き出し電極は図示せず),50,51、第1、第2
の圧電薄膜14,16,15,17及び第3の圧電薄膜
43,44が、アーム2,3の中心線6,7を軸にして
それぞれ対称に配置されているため、第3、第4の電極
18,20,19,21と第6の電極45,46の間に
発生する容量結合成分及び、第3、第4の電極18,2
0,19,21と第2の引き出し電極50,51の間に
発生する容量結合成分をキャンセルすることができるば
かりか、X方向への駆動振動時に第6の電極45,46
に発生する電荷をキャンセルすることができ、極めて高
精度な共振子ジャイロ70を実現することができる。
3に示すように第1、第2の圧電薄膜14,16,1
5,17の面積を第3、第4の電極18,20,19,
21の面積より一回り大きくし、第1、第2の電極1
0,12,11,13の面積を第1、第2の圧電薄膜1
4,16,15,17の面積より一回り大きくしている
ため、仮に第3、第4の電極18,20,19,21ま
たは第1、第2の圧電薄膜14,16,15,17のい
ずれかにパターンニングのずれが生じた場合でも第3、
第4の電極18,20,19,21と第1、第2の電極
10,12,11,13との短絡を防ぐことができる。
また、第3の圧電薄膜43,44の面積を第6の電極4
5,46の面積より一回り大きくし、第5の電極41,
42の面積を第3の圧電薄膜43,44の面積より一回
り大きくしているため、仮に第6の電極45,46また
は第3の圧電薄膜43,44のいずれかにパターンニン
グのずれが生じた場合でも第6の電極45,46と第5
の電極41,42との短絡を防ぐことができる。また、
第4の圧電薄膜71(第2の引き出し電極51の下の第
4の圧電薄膜は図示せず)の面積を第2の引き出し電極
50,51の面積より一回り大きくし、第1の引き出し
電極47(アーム3上の第1の引き出し電極は図示せ
ず)の面積を第4の圧電薄膜71(第2の引き出し電極
51の下の第4の圧電薄膜は図示せず)の面積より一回
り大きくしているため、仮に第2の引き出し電極50,
51または第4の圧電薄膜71(第2の引き出し電極5
1の下の第4の圧電薄膜は図示せず)のいずれかにパタ
ーンニングのずれが生じた場合でも第2の引き出し電極
50,51と第1の引き出し電極47(アーム3上の第
1の引き出し電極は図示せず)との短絡を防ぐことがで
きる。
は、機械的強度が大であることや半導体プロセス技術に
より高精度な加工が容易であるという点から共振子ジャ
イロ40,60,70の音叉構造体にシリコン(Si)
を用いているため、大きな振幅で音叉共振させることが
可能となり、印加された角速度に対する検出出力を高感
度にすることが可能である。また、音叉構造体は非圧電
材料であれば例えば、ダイヤモンド、溶融石英、アルミ
ナ、GaAs等などを用いることも可能である。
形態1に述べたと同様に圧電薄膜としてはPZT以外に
もPZT系の材料を用いることは当然可能である。これ
により、圧電薄膜の圧電定数が大きく、電気・機械変換
効率が高くなり、印加された角速度に対する検出出力の
高感度化を図ることが可能となる。また、圧電薄膜の配
向に関しても、実施の形態1で述べたと同様に(00
1)面がアームの主面に配向した菱面体晶構造、また
は、(111)面がアームの主面に配向した正方晶構造
のものを用いることは当然可能である。これにより、印
加された駆動電界の方向に対して複数の分極のベクトル
の角度が全て等しくなり、印加された角速度に対する検
出出力が安定する。
ム2,3共に駆動部を設けた例について説明してきた
が、少なくともいずれか一方のアームの少なくともいず
れか一方の主面のほぼ中央部から基部近傍の間に設けら
れていればよい。
ャイロ40,60,70は、印加された角速度に対する
検出出力が高精度、かつ、高感度であるため、この出力
を用いることにより、ナビゲーションシステムの高精度
化を図ることができる。同様に、ヨーレートセンサ、ピ
ッチングセンサとしてこの出力を用いることにより自動
車の安定走行及びローリングセンサとしてこの出力を用
いることによりエアバックシステムにおける高精度な制
御が可能となる。その他にもカメラ等様々な機器やシス
テムに本共振子ジャイロ40,60,70を用いること
ができる。
共振子において、少なくとも2つのアームとこのアーム
を連結する少なくとも1つの基部とを有した非圧電材料
からなる音叉と、この音叉の少なくとも1つのアームの
少なくとも1つの主面上の中心線より内側及び外側にそ
れぞれ離間するように設けられた第1、第2の電極と、
この第1、第2の電極上にそれぞれ設けられた第1、第
2の圧電薄膜と、この第1、第2の圧電薄膜上にそれぞ
れ設けられた第3、第4の電極とを備え、前記第3、第
4の電極に互いに逆相の交流電圧を印加することにより
前記音叉がX方向に共振するように構成されているた
め、駆動に寄与しない電界成分を低減させ、かつ、圧電
薄膜の自由な伸縮を妨げず、駆動効率の向上した薄膜微
小機械式共振子が得られる。
ャイロにおいて、少なくとも2つのアームとこのアーム
を連結する少なくとも1つの基部とを有した非圧電材料
からなる音叉と、この音叉の少なくとも1つのアームの
少なくとも1つの主面上の中心線より内側及び外側にそ
れぞれ離間するように設けられた第1、第2の電極と前
記第1、第2の電極上にそれぞれ設けられた第1、第2
の圧電薄膜と前記第1、第2の圧電薄膜上にそれぞれ設
けられた第3、第4の電極とを有する駆動部と、前記音
叉の少なくとも1つのアームの少なくとも1つの主面上
に設けられた検知部とを備え、前記第3、第4の電極に
互いに逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉が
X方向に共振し、印加された角速度により前記音叉のア
ームの主面に直角の方向(Z方向)に発生するコリオリ
力に起因した前記アームの撓みを前記検知部により電気
的または光学的な出力として検出するように構成されて
いるため、駆動に寄与しない電界成分を低減させ、か
つ、圧電薄膜の自由な伸縮を妨げ難いため、駆動効率が
向上し、印加された角速度に対する検出出力の感度が向
上した薄膜微小機械式共振子ジャイロが得られる。
ャイロにおいて、少なくとも2つのアームとこのアーム
を連結する少なくとも1つの基部とを有した非圧電材料
からなる音叉と、この音叉の少なくとも1つのアームの
少なくとも1つの主面上の中心線より内側及び外側にそ
れぞれ離間するように設けられた第1、第2の電極と前
記第1、第2の電極上にそれぞれ設けられた第1、第2
の圧電薄膜と前記第1、第2の圧電薄膜上にそれぞれ設
けられた第3、第4の電極とを有する駆動部と、前記主
面上に設けられた前記第1、第2の電極に対して離間し
かつ前記第1、第2の電極よりも前記アームの先端側に
設けられた第5の電極と前記第5の電極上に設けられた
第3の圧電薄膜と前記第3の圧電薄膜上に設けられた第
6の電極とを有する検知部と、前記第1、第2の電極の
間に離間するように設けられ前記第5の電極と接続され
た第1の引き出し電極と前記第1の引き出し電極上に設
けられた第4の圧電薄膜と前記第4の圧電薄膜上に設け
られ前記第6の電極と接続された第2の引き出し電極と
を有するリード部とを備え、前記第3、第4の電極に互
いに逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉がX
方向に共振し、印加された角速度により前記音叉のアー
ムの主面に直角の方向(Z方向)に発生するコリオリ力
に起因した振動によって生ずる電荷を前記第6の電極に
より検出するように構成されているため、駆動に寄与し
ない電界成分を低減させ、かつ、圧電薄膜の自由な伸縮
を妨げ難いため、駆動効率が向上し、印加された角速度
に対する検出出力の感度が向上した薄膜微小機械式共振
子ジャイロが得られる。また、第1の引き出し電極と第
2の引き出し電極の間の絶縁膜として第4の圧電薄膜が
用いられているため、量産性が一段と向上した薄膜微小
機械式共振子ジャイロが得られる。
共振子の斜視図
図
図
スを示す特性図
図
共振子ジャイロの斜視図
小機械式共振子ジャイロの一方の主面側から見た斜視図 (b)同共振子ジャイロの他方の主面側から見た斜視図
式共振子ジャイロの斜視図
図
Claims (45)
- 【請求項1】 少なくとも2つのアームとこのアームを
連結する少なくとも1つの基部とを有した非圧電材料か
らなる音叉と、この音叉の少なくとも1つのアームの少
なくとも1つの主面上の中心線より内側及び外側にそれ
ぞれ離間するように設けられた第1、第2の電極と、こ
の第1、第2の電極上にそれぞれ設けられた第1、第2
の圧電薄膜と、この第1、第2の圧電薄膜上にそれぞれ
設けられた第3、第4の電極とを備え、前記第3、第4
の電極に互いに逆相の交流電圧を印加することにより前
記音叉がX方向に共振するように構成された薄膜微小機
械式共振子。 - 【請求項2】 第1、第2、第3、第4の電極及び第
1、第2の圧電薄膜は、アームの中心線を軸としてほぼ
対称となるように配置された請求項1に記載の薄膜微小
機械式共振子。 - 【請求項3】 第1、第2、第3、第4の電極及び第
1、第2の圧電薄膜は、アームの主面のほぼ中央部から
基部近傍の間に設けられた請求項1に記載の薄膜微小機
械式共振子。 - 【請求項4】 第1、第2の電極と第1、第2の圧電薄
膜の周辺部を覆うように絶縁膜を形成した請求項1に記
載の薄膜微小機械式共振子。 - 【請求項5】 音叉は、シリコン(Si)からなる請求
項1に記載の薄膜微小機械式共振子。 - 【請求項6】 シリコン(Si)の(110)面ウエハ
における(1−11)面または(−111)面を共振方
向(X方向)と直角になるようにした請求項5に記載の
薄膜微小機械式共振子。 - 【請求項7】 シリコン(Si)の(100)面ウエハ
における(010)面、(011)面または(001)
面を共振方向(X方向)と直角になるようにした請求項
5に記載の薄膜微小機械式共振子。 - 【請求項8】 シリコンからなる音叉の主面上に設けら
れた第1、第2の電極は、下部に設けられたTi膜と上
部に設けられたPt−Ti膜からなる請求項5に記載の
薄膜微小機械式共振子。 - 【請求項9】 Pt−Ti膜と圧電薄膜との間には、さ
らにランタンとマグネシウムが添加されたチタン酸鉛
(PLMT)膜が設けられた請求項8に記載の薄膜微小
機械式共振子。 - 【請求項10】 圧電薄膜は、チタン酸ジルコン酸鉛
(PZT)またはMg,Nb,Mnの内から少なくとも
1つが加えられたチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系か
らなる請求項1に記載の薄膜微小機械式共振子。 - 【請求項11】 圧電薄膜は、(001)面がアームの
主面に平行に配向した菱面体晶構造または(111)面
がアームの主面に平行に配向した正方晶構造である請求
項10に記載の薄膜微小機械式共振子。 - 【請求項12】 第3、第4の電極は、下部に設けられ
たTi膜と上部に設けられたAu膜からなる請求項1に
記載の薄膜微小機械式共振子。 - 【請求項13】 第1と第4の電極が同相及び第2と第
3の電極が同相並びに前記第1と第2の電極が逆相にな
るように交流電圧を印加した請求項1に記載の薄膜微小
機械式共振子。 - 【請求項14】 少なくとも2つのアームとこのアーム
を連結する少なくとも1つの基部とを有した非圧電材料
からなる音叉と、この音叉の少なくとも1つのアームの
少なくとも1つの主面上の中心線より内側及び外側にそ
れぞれ離間するように設けられた第1、第2の電極と前
記第1、第2の電極上にそれぞれ設けられた第1、第2
の圧電薄膜と前記第1、第2の圧電薄膜上にそれぞれ設
けられた第3、第4の電極とを有する駆動部と、前記音
叉の少なくとも1つのアームの少なくとも1つの主面上
に設けられた検知部とを備え、前記第3、第4の電極に
互いに逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉が
X方向に共振し、印加された角速度により前記音叉のア
ームの主面に直角の方向(Z方向)に発生するコリオリ
力に起因した前記アームの撓みを前記検知部により電気
的または光学的な出力として検出するように構成した薄
膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項15】 第1、第2、第3、第4の電極及び第
1、第2の圧電薄膜は、アームの中心線を軸としてほぼ
対称となるように配置された請求項14に記載の薄膜微
小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項16】 駆動部は、少なくともいずれか一方の
アームの少なくともいずれか一方の主面のほぼ中央部か
ら基部近傍の間に設けた請求項14に記載の薄膜微小機
械式共振子ジャイロ。 - 【請求項17】 検知部は、少なくともいずれか一方の
アームの少なくともいずれか一方の主面のほぼ中央部か
ら基部近傍の間に設けた請求項14に記載の薄膜微小機
械式共振子ジャイロ。 - 【請求項18】 検知部は、アームの主面上に配置され
た第1、第2の電極に対して離間するように設けられた
第5の電極と、この第5の電極上に設けられた第3の圧
電薄膜と、この第3の圧電薄膜上に設けられた第6の電
極とから構成された請求項14に記載の薄膜微小機械式
共振子ジャイロ。 - 【請求項19】 第1、第2の電極と第1、第2の圧電
薄膜の周辺部を覆うように絶縁膜が形成された請求項1
4に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項20】 第5の電極は第1、第2の電極よりも
アームの先端側に設けられ、前記第5の電極は前記第
1、第2の電極の間にそれぞれ離間するように設けられ
た第1の引き出し電極と接続されるとともに、少なくと
も第1、第2の電極及び第1、第2の圧電薄膜の周辺部
並びに前記第1の引き出し電極が絶縁膜で覆われ、第6
の電極は前記絶縁膜上でかつ、前記第1、第2の圧電薄
膜、または/及び、第3、第4の電極の間に離間するよ
うに設けられた第2の引き出し電極と接続され、かつ、
第1、第2、第3、第4、第5、第6の電極、第1、第
2の引き出し電極及び第1、第2、第3の圧電薄膜がア
ームの中心線に対してほぼ対称になるように構成された
請求項18に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項21】 音叉は、シリコン(Si)からなる請
求項14に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項22】 シリコン(Si)の(110)面ウエ
ハにおける(1−11)面または(−111)面を共振
方向(X方向)と直角になるようにした請求項21に記
載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項23】 シリコン(Si)の(100)面ウエ
ハにおける(010)面、(011)面または(00
1)面の共振方向(X方向)と直角になるようにした請
求項21に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項24】 シリコンからなる音叉の主面上に設け
られた第1、第2、第5の電極は、下部に設けられたT
i膜と上部に設けられたPt−Ti膜からなる請求項2
1に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項25】 Pt−Ti膜と圧電薄膜との間には、
さらにランタンとマグネシウムが添加されたチタン酸鉛
(PLMT)膜が設けられた請求項24に記載の薄膜微
小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項26】 圧電薄膜は、チタン酸ジルコン酸鉛
(PZT)、または、Mg,Nb,Mnの内から少なく
とも1つが加えられたチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)
系からなる請求項14,18に記載の薄膜微小機械式共
振子ジャイロ。 - 【請求項27】 圧電薄膜は、(001)面がアームの
主面に平行に配向した菱面体晶構造または(111)面
がアームの主面に平行に配向した正方晶構造である請求
項26に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項28】 第3、第4、第6の電極は、下部に設
けられたTi膜と上部に設けられたAu膜からなる請求
項18に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項29】 第1と第4の電極が同相及び第2と第
3の電極が同相並びに前記第1と第2の電極が逆相にな
るように交流電圧を印加した請求項14に記載の薄膜微
小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項30】 請求項14,18,20に記載の薄膜
微小機械式共振子ジャイロを用いたナビゲーションシス
テム。 - 【請求項31】 請求項14,18,20に記載の薄膜
微小機械式共振子ジャイロをヨーレート、ローリング、
ピッチングのいずれかを検出するセンサとして用いた自
動車。 - 【請求項32】 少なくとも2つのアームとこのアーム
を連結する少なくとも1つの基部とを有した非圧電材料
からなる音叉と、この音叉の少なくとも1つのアームの
少なくとも1つの主面上の中心線より内側及び外側にそ
れぞれ離間するように設けられた第1、第2の電極と前
記第1、第2の電極上にそれぞれ設けられた第1、第2
の圧電薄膜と前記第1、第2の圧電薄膜上にそれぞれ設
けられた第3、第4の電極とを有する駆動部と、前記主
面上に設けられた前記第1、第2の電極に対して離間し
かつ前記第1、第2の電極よりも前記アームの先端側に
設けられた第5の電極と前記第5の電極上に設けられた
第3の圧電薄膜と前記第3の圧電薄膜上に設けられた第
6の電極とを有する検知部と、前記第1、第2の電極の
間に離間するように設けられ前記第5の電極と接続され
た第1の引き出し電極と前記第1の引き出し電極上に設
けられた第4の圧電薄膜と前記第4の圧電薄膜上に設け
られ前記第6の電極と接続された第2の引き出し電極と
を有するリード部とを備え、前記第3、第4の電極に互
いに逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉がX
方向に共振し、印加された角速度により前記音叉のアー
ムの主面に直角の方向(Z方向)に発生するコリオリ力
に起因した振動によって生ずる電荷を前記第6の電極に
より検出するように構成された薄膜微小機械式共振子ジ
ャイロ。 - 【請求項33】 音叉は、シリコン(Si)からなる請
求項32に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項34】 シリコン(Si)の(110)面ウエ
ハにおける(1−11)面または(−111)面を共振
方向(X方向)と直角になるようにした請求項33に記
載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項35】 シリコン(Si)の(100)面ウエ
ハにおける(010)面、(011)面または(00
1)面を共振方向(X方向)と直角になるようにした請
求項33に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項36】 シリコンからなる音叉の主面上に設け
られた第1、第2、第5の電極、第1の引き出し電極
は、下部に設けられたTi膜と上部に設けられたPt−
Ti膜からなる請求項33に記載の薄膜微小機械式共振
子ジャイロ。 - 【請求項37】 Pt−Ti膜と圧電薄膜との間には、
さらにランタンとマグネシウムが添加されたチタン酸鉛
(PLMT)膜が設けられた請求項36に記載の薄膜微
小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項38】 圧電薄膜は、チタン酸ジルコン酸鉛
(PZT)、または、Mg,Nb,Mnの内から少なく
とも1つが加えられたチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)
系からなる請求項32に記載の薄膜微小機械式共振子ジ
ャイロ。 - 【請求項39】 圧電薄膜は、(001)面がアームの
主面に平行に配向した菱面体晶構造または(111)面
がアームの主面に平行に配向した正方晶構造である請求
項38に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項40】 駆動部は、少なくともいずれか一方の
アームの少なくともいずれか一方の主面のほぼ中央部か
ら基部近傍の間に設けた請求項32に記載の薄膜微小機
械式共振子ジャイロ。 - 【請求項41】 第3、第4、第6の電極、第2の引き
出し電極は、下部に設けられたTi膜と上部に設けられ
たAu膜からなる請求項32に記載の薄膜微小機械式共
振子ジャイロ。 - 【請求項42】 第1、第2、第3、第4、第5、第6
の電極、第1、第2の引き出し電極及び第1、第2、第
3、第4の圧電薄膜がアームの中心線に対してほぼ対称
になるように配置された請求項32に記載の薄膜微小機
械式共振子ジャイロ。 - 【請求項43】 第1と第4の電極が同相及び第2と第
3の電極が同相並びに前記第1と第2の電極が逆相にな
るように交流電圧を印加した請求項32に記載の薄膜微
小機械式共振子ジャイロ。 - 【請求項44】 請求項32に記載の薄膜微小機械式共
振子ジャイロを用いたナビゲーションシステム。 - 【請求項45】 請求項32に記載の薄膜微小機械式共
振子ジャイロをヨーレート、ローリング、ピッチングの
いずれかを検出するセンサとして用いた自動車。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002300116A JP3972790B2 (ja) | 2001-11-27 | 2002-10-15 | 薄膜微小機械式共振子および薄膜微小機械式共振子ジャイロ |
CNB028236211A CN100510630C (zh) | 2001-11-27 | 2002-11-26 | 薄膜微型机械式谐振器、薄膜微型机械式谐振器陀螺仪、使用该薄膜微型机械式谐振器陀螺仪的导航***及汽车 |
PCT/JP2002/012310 WO2003052350A1 (fr) | 2001-11-27 | 2002-11-26 | Resonateur de micromachine a film mince, gyroscope de resonateur de micromachine a film mince, systeme de navigation faisant appel a ce gyroscope de resonateur de micromachine a film mince et automobile |
EP02783619A EP1437569B1 (en) | 2001-11-27 | 2002-11-26 | Thin-film micromachine resonator, thin-film micromachine resonator gyroscope, navigation system using the thin-film micromachine resonator gyroscope, and automobile |
US10/470,669 US7002284B2 (en) | 2001-11-27 | 2002-11-26 | Thin-film micromechanical resonator, thin-film micromechanical resonator gyro, and navigation system and automobile using the resonator gyro |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001-360560 | 2001-11-27 | ||
JP2001360560 | 2001-11-27 | ||
JP2002300116A JP3972790B2 (ja) | 2001-11-27 | 2002-10-15 | 薄膜微小機械式共振子および薄膜微小機械式共振子ジャイロ |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007118707A Division JP2007240540A (ja) | 2001-11-27 | 2007-04-27 | 薄膜微小機械式共振子ジャイロ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003227719A true JP2003227719A (ja) | 2003-08-15 |
JP3972790B2 JP3972790B2 (ja) | 2007-09-05 |
Family
ID=26624704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002300116A Expired - Lifetime JP3972790B2 (ja) | 2001-11-27 | 2002-10-15 | 薄膜微小機械式共振子および薄膜微小機械式共振子ジャイロ |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7002284B2 (ja) |
EP (1) | EP1437569B1 (ja) |
JP (1) | JP3972790B2 (ja) |
CN (1) | CN100510630C (ja) |
WO (1) | WO2003052350A1 (ja) |
Cited By (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005085758A1 (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 角速度センサ用音叉型振動子、この振動子を用いた角速度センサ及びこの角速度センサを用いた自動車 |
JP2007024810A (ja) * | 2005-07-21 | 2007-02-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ素子およびその製造方法 |
JP2008011348A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Seiko Epson Corp | 圧電振動片 |
JP2008014887A (ja) * | 2006-07-10 | 2008-01-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
JP2008145256A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Tdk Corp | 角速度センサ素子および角速度センサ装置 |
JP2008175632A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Tdk Corp | 角速度センサ素子および角速度センサ装置 |
JP2008199439A (ja) * | 2007-02-15 | 2008-08-28 | Seiko Epson Corp | 圧電振動子、圧電振動子の製造方法 |
JP2008199438A (ja) * | 2007-02-15 | 2008-08-28 | Seiko Epson Corp | 圧電振動子、圧電振動子の製造方法 |
WO2008102537A1 (ja) * | 2007-02-20 | 2008-08-28 | Panasonic Corporation | 複合センサ |
JP2008205888A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Seiko Epson Corp | 圧電振動片の製造方法及び圧電振動素子 |
JP2008270629A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電デバイスおよびその製造方法 |
JP2009081836A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-04-16 | Seiko Epson Corp | 圧電薄膜音叉振動片、圧電薄膜音叉振動子及び加速度センサ |
JP2009118217A (ja) * | 2007-11-07 | 2009-05-28 | Seiko Epson Corp | 圧電振動片 |
JP2009156832A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-16 | Tdk Corp | 角速度センサ素子 |
JP2009171118A (ja) * | 2008-01-15 | 2009-07-30 | Epson Toyocom Corp | 振動片及び振動子の製造方法 |
JP2009239860A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Epson Toyocom Corp | 圧電振動片及びその製造方法 |
JP2010028536A (ja) * | 2008-07-22 | 2010-02-04 | Seiko Epson Corp | 音叉型振動子及び発振器 |
JP2010028535A (ja) * | 2008-07-22 | 2010-02-04 | Seiko Epson Corp | 音叉型振動子及び発振器 |
US7714486B2 (en) | 2007-03-30 | 2010-05-11 | Tdk Corporation | Angular velocity sensor and angular velocity sensing device |
JP2010206821A (ja) * | 2010-04-22 | 2010-09-16 | Seiko Epson Corp | 圧電振動片 |
JP2010226609A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Seiko Epson Corp | 振動片および振動子 |
WO2011013429A1 (ja) * | 2009-07-27 | 2011-02-03 | 住友精密工業株式会社 | 圧電体膜を用いた振動ジャイロ |
JP2011059125A (ja) * | 2010-10-28 | 2011-03-24 | Panasonic Corp | 角速度センサ素子 |
US7934422B2 (en) | 2007-03-30 | 2011-05-03 | Tdk Corporation | Angular velocity sensor and angular velocity sensing device |
US7950282B2 (en) | 2007-03-23 | 2011-05-31 | Seiko Epson Corporation | Acceleration sensor incorporating a piezoelectric device |
US7975546B2 (en) | 2006-12-25 | 2011-07-12 | Tdk Corporation | Angular velocity sensor and angular velocity sensing device |
US7975545B2 (en) | 2006-12-08 | 2011-07-12 | Tdk Corporation | Angular velocity sensor and angular velocity sensor device |
JP2011160250A (ja) * | 2010-02-02 | 2011-08-18 | Seiko Epson Corp | 振動体および振動デバイス |
US8004165B2 (en) | 2007-09-05 | 2011-08-23 | Seiko Epson Corporation | Tuning fork oscillating piece, tuning fork oscillator, and acceleration sensor |
US8044557B2 (en) | 2007-04-24 | 2011-10-25 | Panasonic Corporation | Piezoelectric device and its manufacturing method |
US8056414B2 (en) | 2007-03-30 | 2011-11-15 | Tdk Corporation | Angular velocity sensor and angular velocity sensing device |
JP2012065293A (ja) * | 2010-09-17 | 2012-03-29 | Seiko Epson Corp | 振動片、振動片の製造方法、振動子、振動デバイスおよび電子機器 |
JP2012147347A (ja) * | 2011-01-14 | 2012-08-02 | Seiko Epson Corp | 振動片、振動子、発振器及び電子機器 |
JP2012199603A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Seiko Epson Corp | 振動片、振動子、発振器及び電子機器 |
JP2013005072A (ja) * | 2011-06-14 | 2013-01-07 | Seiko Epson Corp | 振動片、ジャイロセンサー、電子機器、振動片の製造方法 |
JP5209716B2 (ja) * | 2008-06-23 | 2013-06-12 | 住友精密工業株式会社 | 圧電体膜を用いた振動ジャイロ及びその製造方法 |
JP2015099039A (ja) * | 2013-11-18 | 2015-05-28 | 株式会社村田製作所 | 圧電型加速度センサ |
US10644222B2 (en) | 2015-12-03 | 2020-05-05 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric drive apparatus for motor and method for manufacturing the same, motor, robot, and pump |
Families Citing this family (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007240540A (ja) * | 2001-11-27 | 2007-09-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜微小機械式共振子ジャイロ |
WO2005059472A2 (en) * | 2003-12-15 | 2005-06-30 | Wilcoxon Research, Inc. | High sensitivity, low noise piezoelectric flexural sensing structure |
JP2005227215A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサおよびその設計方法 |
EP1740318A2 (en) * | 2004-04-21 | 2007-01-10 | Symyx Technologies, Inc. | Flexural resonator sensing device and method |
JP4631329B2 (ja) * | 2004-07-01 | 2011-02-16 | パナソニック株式会社 | 角速度センサ及びその製造方法 |
JP2006023186A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサおよびその製造方法 |
US20070119259A1 (en) * | 2004-12-15 | 2007-05-31 | Lichun Zou | High sensitivity, low noise piezoelectric flexural sensing structure |
JP5037819B2 (ja) * | 2005-03-04 | 2012-10-03 | ソニー株式会社 | 電子機器 |
DE102005034702A1 (de) | 2005-07-26 | 2007-02-01 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Schaltungsanordnung zur sicheren Inbetriebnahme eines Drehratensensors |
US7694734B2 (en) * | 2005-10-31 | 2010-04-13 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for insulating a resonator downhole |
US8652385B2 (en) * | 2006-09-07 | 2014-02-18 | Okia Optical Company Ltd. | Method of manufacturing a decorative article with sealed decorative laminated sheet |
JP2008076265A (ja) * | 2006-09-22 | 2008-04-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 慣性力センサ |
CH700716B1 (fr) * | 2006-10-09 | 2010-10-15 | Suisse Electronique Microtech | Résonateur en silicium de type diapason. |
US9590534B1 (en) | 2006-12-07 | 2017-03-07 | Dmitriy Yavid | Generator employing piezoelectric and resonating elements |
US10355623B1 (en) | 2006-12-07 | 2019-07-16 | Dmitriy Yavid | Generator employing piezolectric and resonating elements with synchronized heat delivery |
US7696673B1 (en) | 2006-12-07 | 2010-04-13 | Dmitriy Yavid | Piezoelectric generators, motor and transformers |
JP4687643B2 (ja) * | 2006-12-22 | 2011-05-25 | パナソニック株式会社 | 角速度センサ |
WO2009034682A1 (ja) * | 2007-09-13 | 2009-03-19 | Panasonic Corporation | 角速度センサ |
JP5523755B2 (ja) * | 2009-02-11 | 2014-06-18 | 住友精密工業株式会社 | 圧電体膜を用いた振動ジャイロ及びその製造方法 |
EP2278709A1 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-26 | Micro Crystal AG | Piezoelectric thin-film tuning fork resonator |
US20110001394A1 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-06 | Eta Sa | Piezoelectric thin-film tuning fork resonator |
FR2952314B1 (fr) * | 2009-11-12 | 2012-02-10 | Sagem Defense Securite | Procede de brasage, gyroscope et piece brasee |
US8584522B2 (en) | 2010-04-30 | 2013-11-19 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Micromachined piezoelectric x-axis gyroscope |
JP5355515B2 (ja) | 2010-05-06 | 2013-11-27 | 株式会社村田製作所 | タッチパネル、ならびにタッチ式入力装置およびその制御方法 |
WO2012081294A1 (ja) * | 2010-12-16 | 2012-06-21 | 株式会社村田製作所 | 音片型圧電振動子及び音叉型圧電振動子 |
JP5974629B2 (ja) * | 2012-05-23 | 2016-08-23 | セイコーエプソン株式会社 | 振動片、振動片の製造方法、角速度センサー、電子機器、移動体 |
KR101652301B1 (ko) * | 2014-09-18 | 2016-08-30 | 주식회사 엠플러스 | 진동 발생장치 |
CN105058366B (zh) * | 2015-08-20 | 2017-03-22 | 宁波大学 | 一种四自由度压电微夹钳 |
KR20180037841A (ko) * | 2016-10-05 | 2018-04-13 | 삼성전자주식회사 | 공진기를 포함하는 필터 시스템 |
JP6733621B2 (ja) | 2017-07-20 | 2020-08-05 | 株式会社デンソー | 振動型角速度センサ |
CN111418151B (zh) * | 2017-12-08 | 2023-07-28 | 株式会社村田制作所 | 谐振子和谐振装置 |
US10690907B2 (en) * | 2018-02-09 | 2020-06-23 | Ultimems, Inc. | Scanner having piezoelectric elements |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5549020A (en) * | 1978-10-04 | 1980-04-08 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Piezoelectric vibrator |
US4381672A (en) | 1981-03-04 | 1983-05-03 | The Bendix Corporation | Vibrating beam rotation sensor |
US4764244A (en) * | 1985-06-11 | 1988-08-16 | The Foxboro Company | Resonant sensor and method of making same |
JPH02218915A (ja) * | 1989-02-18 | 1990-08-31 | Nec Home Electron Ltd | 振動ジャイロおよびその製造方法 |
SE466817B (sv) * | 1989-02-27 | 1992-04-06 | Bofors Ab | Foer gyro avsett sensorelement |
JPH0438513A (ja) | 1990-06-04 | 1992-02-07 | Nec Corp | ディスクコントローラ |
JP3217849B2 (ja) * | 1992-05-20 | 2001-10-15 | 多摩川精機株式会社 | ジャイロ装置 |
US5438231A (en) | 1993-08-23 | 1995-08-01 | Rockwell International Corporation | Thin film micromechanical resonator gyro |
JPH085382A (ja) | 1994-06-23 | 1996-01-12 | Nippondenso Co Ltd | 角速度センサ |
JPH09105634A (ja) | 1995-10-12 | 1997-04-22 | Nippon Soken Inc | 角速度センサ |
JP3665131B2 (ja) * | 1996-04-17 | 2005-06-29 | 京セラキンセキ株式会社 | 音叉型角速度検出センサ |
JPH1019574A (ja) * | 1996-06-27 | 1998-01-23 | Nikon Corp | 圧電振動角速度計の製造方法 |
US6101878A (en) * | 1997-03-24 | 2000-08-15 | Denso Corporation | Angular rate sensor and method of improving output characteristic thereof |
JPH10339637A (ja) * | 1997-06-06 | 1998-12-22 | Nippon Soken Inc | 振動型角速度検出装置 |
-
2002
- 2002-10-15 JP JP2002300116A patent/JP3972790B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2002-11-26 US US10/470,669 patent/US7002284B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-11-26 WO PCT/JP2002/012310 patent/WO2003052350A1/ja active Application Filing
- 2002-11-26 EP EP02783619A patent/EP1437569B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-11-26 CN CNB028236211A patent/CN100510630C/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (51)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7441459B2 (en) | 2004-03-05 | 2008-10-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Tuning-fork type transducer for angular-speed sensor, angular-speed sensor using the same transducer, and automotive vehicle using the same angular-speed sensor |
JP2005249646A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ用音叉型振動子、この振動子を用いた角速度センサ及びこの角速度センサを用いた自動車 |
EP1696205A1 (en) * | 2004-03-05 | 2006-08-30 | Matsushita Electric Industries Co., Ltd. | Tuning fork vibrator for angular velocity sensor, angular velocity sensor using the vibrator, and vehicle using the angular velocity sensor |
EP1696205A4 (en) * | 2004-03-05 | 2011-10-12 | Panasonic Corp | DIAPASON VIBRATOR FOR ANGULAR SPEED SENSOR, SPEED SENSOR USING THE VIBRATOR, AND VEHICLE USING THE ANGULAR SPEED SENSOR |
WO2005085758A1 (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 角速度センサ用音叉型振動子、この振動子を用いた角速度センサ及びこの角速度センサを用いた自動車 |
JP2007024810A (ja) * | 2005-07-21 | 2007-02-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ素子およびその製造方法 |
JP2008011348A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Seiko Epson Corp | 圧電振動片 |
JP4715652B2 (ja) * | 2006-06-30 | 2011-07-06 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電振動片 |
JP2008014887A (ja) * | 2006-07-10 | 2008-01-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
JP2008145256A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Tdk Corp | 角速度センサ素子および角速度センサ装置 |
US7975545B2 (en) | 2006-12-08 | 2011-07-12 | Tdk Corporation | Angular velocity sensor and angular velocity sensor device |
US7975546B2 (en) | 2006-12-25 | 2011-07-12 | Tdk Corporation | Angular velocity sensor and angular velocity sensing device |
JP2008175632A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Tdk Corp | 角速度センサ素子および角速度センサ装置 |
JP2008199439A (ja) * | 2007-02-15 | 2008-08-28 | Seiko Epson Corp | 圧電振動子、圧電振動子の製造方法 |
JP2008199438A (ja) * | 2007-02-15 | 2008-08-28 | Seiko Epson Corp | 圧電振動子、圧電振動子の製造方法 |
WO2008102537A1 (ja) * | 2007-02-20 | 2008-08-28 | Panasonic Corporation | 複合センサ |
JP2008205888A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Seiko Epson Corp | 圧電振動片の製造方法及び圧電振動素子 |
US7950282B2 (en) | 2007-03-23 | 2011-05-31 | Seiko Epson Corporation | Acceleration sensor incorporating a piezoelectric device |
US8056414B2 (en) | 2007-03-30 | 2011-11-15 | Tdk Corporation | Angular velocity sensor and angular velocity sensing device |
US7934422B2 (en) | 2007-03-30 | 2011-05-03 | Tdk Corporation | Angular velocity sensor and angular velocity sensing device |
US7714486B2 (en) | 2007-03-30 | 2010-05-11 | Tdk Corporation | Angular velocity sensor and angular velocity sensing device |
JP2008270629A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電デバイスおよびその製造方法 |
US8044557B2 (en) | 2007-04-24 | 2011-10-25 | Panasonic Corporation | Piezoelectric device and its manufacturing method |
JP2009081836A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-04-16 | Seiko Epson Corp | 圧電薄膜音叉振動片、圧電薄膜音叉振動子及び加速度センサ |
US8004165B2 (en) | 2007-09-05 | 2011-08-23 | Seiko Epson Corporation | Tuning fork oscillating piece, tuning fork oscillator, and acceleration sensor |
JP2009118217A (ja) * | 2007-11-07 | 2009-05-28 | Seiko Epson Corp | 圧電振動片 |
US8127609B2 (en) | 2007-12-28 | 2012-03-06 | Tdk Corporation | Angular velocity sensing element |
JP2009156832A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-16 | Tdk Corp | 角速度センサ素子 |
CN102006024A (zh) * | 2008-01-15 | 2011-04-06 | 爱普生拓优科梦株式会社 | 振动片的制造方法和振子的制造方法 |
US8191216B2 (en) | 2008-01-15 | 2012-06-05 | Seiko Epson Corporation | Vibrating piece manufacturing method and vibrator manufacturing method |
JP2009171118A (ja) * | 2008-01-15 | 2009-07-30 | Epson Toyocom Corp | 振動片及び振動子の製造方法 |
CN102006024B (zh) * | 2008-01-15 | 2014-08-06 | 精工爱普生株式会社 | 振动片的制造方法和振子的制造方法 |
US8415863B2 (en) | 2008-01-15 | 2013-04-09 | Seiko Epson Corporation | Vibrating piece manufacturing method and vibrator manufacturing method |
JP4533934B2 (ja) * | 2008-01-15 | 2010-09-01 | エプソントヨコム株式会社 | 振動片及び振動子の製造方法 |
JP2009239860A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Epson Toyocom Corp | 圧電振動片及びその製造方法 |
JP5209716B2 (ja) * | 2008-06-23 | 2013-06-12 | 住友精密工業株式会社 | 圧電体膜を用いた振動ジャイロ及びその製造方法 |
JP2010028536A (ja) * | 2008-07-22 | 2010-02-04 | Seiko Epson Corp | 音叉型振動子及び発振器 |
JP2010028535A (ja) * | 2008-07-22 | 2010-02-04 | Seiko Epson Corp | 音叉型振動子及び発振器 |
JP2010226609A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Seiko Epson Corp | 振動片および振動子 |
WO2011013429A1 (ja) * | 2009-07-27 | 2011-02-03 | 住友精密工業株式会社 | 圧電体膜を用いた振動ジャイロ |
JP5632842B2 (ja) * | 2009-07-27 | 2014-11-26 | 住友精密工業株式会社 | 圧電体膜を用いた振動ジャイロ |
JP2011160250A (ja) * | 2010-02-02 | 2011-08-18 | Seiko Epson Corp | 振動体および振動デバイス |
US8810327B2 (en) | 2010-02-02 | 2014-08-19 | Seiko Epson Corporation | Vibrating member, vibrating device, and electronic apparatus |
JP2010206821A (ja) * | 2010-04-22 | 2010-09-16 | Seiko Epson Corp | 圧電振動片 |
JP2012065293A (ja) * | 2010-09-17 | 2012-03-29 | Seiko Epson Corp | 振動片、振動片の製造方法、振動子、振動デバイスおよび電子機器 |
JP2011059125A (ja) * | 2010-10-28 | 2011-03-24 | Panasonic Corp | 角速度センサ素子 |
JP2012147347A (ja) * | 2011-01-14 | 2012-08-02 | Seiko Epson Corp | 振動片、振動子、発振器及び電子機器 |
JP2012199603A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Seiko Epson Corp | 振動片、振動子、発振器及び電子機器 |
JP2013005072A (ja) * | 2011-06-14 | 2013-01-07 | Seiko Epson Corp | 振動片、ジャイロセンサー、電子機器、振動片の製造方法 |
JP2015099039A (ja) * | 2013-11-18 | 2015-05-28 | 株式会社村田製作所 | 圧電型加速度センサ |
US10644222B2 (en) | 2015-12-03 | 2020-05-05 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric drive apparatus for motor and method for manufacturing the same, motor, robot, and pump |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1596362A (zh) | 2005-03-16 |
WO2003052350A1 (fr) | 2003-06-26 |
US20040095046A1 (en) | 2004-05-20 |
CN100510630C (zh) | 2009-07-08 |
EP1437569A1 (en) | 2004-07-14 |
JP3972790B2 (ja) | 2007-09-05 |
EP1437569B1 (en) | 2012-04-04 |
US7002284B2 (en) | 2006-02-21 |
EP1437569A4 (en) | 2010-05-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2003227719A (ja) | 薄膜微小機械式共振子、薄膜微小機械式共振子ジャイロ、この薄膜微小機械式共振子ジャイロを用いたナビゲーションシステム及び自動車 | |
US7188525B2 (en) | Angular velocity sensor | |
JP3807437B2 (ja) | 角速度センサ | |
US20120024058A1 (en) | Microelectromechanical gyroscopes and related apparatus and methods | |
JP3212804B2 (ja) | 角速度センサおよび角速度検出装置 | |
JP2001194153A (ja) | 角速度センサ、加速度センサおよび製造方法 | |
JPH063455B2 (ja) | 振動ジャイロ | |
JP4362877B2 (ja) | 角速度センサ | |
JPH0791958A (ja) | 角速度センサ | |
JP2007240540A (ja) | 薄膜微小機械式共振子ジャイロ | |
JPH09105634A (ja) | 角速度センサ | |
JPH10318758A (ja) | 圧電マイクロ角速度センサおよびその製造方法 | |
KR100493149B1 (ko) | 대칭형 z축 마이크로자이로스코프 및 그 제조방법 | |
JP4362739B2 (ja) | 振動型角速度センサ | |
JPH07113643A (ja) | 圧電振動角速度計 | |
WO1999019688A1 (fr) | Gyroscope oscillant pourvu d'une couche mince au titanate zirconate de plomb (pzt) | |
JP2000046558A (ja) | 外力検知センサ | |
JP3310029B2 (ja) | 振動子 | |
JPH06235733A (ja) | 加速度センサ及び角速度センサ | |
JP2007178300A (ja) | 音叉型振動子 | |
JPH07190782A (ja) | 振動角速度計 | |
JPH11201758A (ja) | 圧電振動子及びこれを用いた圧電振動角速度計 | |
JPH08261766A (ja) | 振動ジャイロスコープ | |
KR100233829B1 (ko) | 마이크로 자이로스코프 및 그 제조 방법과 이를 이용한 각속도 측정 방법 | |
JP3075262B2 (ja) | 音叉型圧電ジャイロセンサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050530 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20050614 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070306 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070427 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070522 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070604 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 3972790 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100622 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100622 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110622 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120622 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120622 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130622 Year of fee payment: 6 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |