[发明专利]使用压电体膜的振动陀螺仪及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用压电体膜的振动陀螺仪。

背景技术

近年来，使用压电材料的振动陀螺仪被积极开发。一直以来，如专利文献1中记载的振动体自身由压电材料而构成的陀螺仪被开发，另一方面也有利用形成于振动体上的压电体膜的陀螺仪。例如，在专利文献2中公开了以下技术，即使用作为压电材料的PZT膜，激发振动体的一次振动，并且检测由于在其振动体上被赋予角速度时所产生的科氏力(Coriolis force)而产生的陀螺仪的一部分的歪斜。

另一面，搭载陀螺仪的各种机器的尺寸也正在日新月异地小型化，因此陀螺仪自身的小型化也成为了重要的课题。为了达成陀螺仪的小型化，有必要大幅度地提高构成陀螺仪的各构件的加工精度。另外，不是单纯地只进行小型化，可以说提高陀螺仪的性能，换言之，进一步提高角速度的检测精度是产业界的要求。但是，专利文献2中示出的陀螺仪结构，无法满足这几年来的小型化及高性能化的要求。

专利文献1：特开平8-271258号公报

专利文献2：特开2000-9473号公报

发明内容

发明所要解决的课题

如上所述，在达成使用压电体膜的振动陀螺仪的小型化和高加工精度的同时，满足陀螺仪的高性能化要求是非常困难的。一般而言，若陀螺仪被小型化，则振动体被赋予角速度时，存在由陀螺仪检测电极检测出的信号变微弱的问题。因而，对小型化的振动陀螺仪而言，由于本应该检测的信号与由外部意外冲击(干扰)而产生的信号间的差变小，因此提高陀螺仪检测精度变得困难。

但是，在外部意外冲击中存在各种各样种类的冲击。例如，所述专利文献2中记载的环状振动体中，以环中心固定柱为轴，有向存在环的面的上下方向赋予如跷跷板那样动作的冲击。由该冲击，激发称为摇摆模式的振动。另一方面，也存在如下冲击，即由所述固定柱支撑的振动体的环状构件的整个圆周同时向环存在的面的上方或下方弯曲。由该冲击，激发称为跳动模式的振动。即使在陀螺仪中产生像这样的冲击，确立检测正确的角速度的技术也是极其困难的。

解决课题的方法

本发明是，通过解决所述技术课题，对使用压电体膜的振动陀螺仪的小型化及高性能作出较大贡献的发明。首先，发明者们采用在所述技术课题中，以认为受干扰影响较小的环状振动陀螺仪为基本结构。在此基础上，发明者们对如下结构进行了深入的研究：通过使压电体膜担负起激发一次振动和检测由科氏力形成的二次振动的作用，解决所述各技术课题。其结果，他们发现，为使能够达成高加工精度的干法制备适用于使用了压电体膜的振动陀螺仪，振动陀螺仪的各种电极的特定的配置是必要的。本发明是从这样的观点出发而做出的。此外，本申请中，简化“圆环状或多边形状的振动陀螺仪”也称为“环状振动陀螺仪”。

本发明的一个振动陀螺仪具有：环状振动体，具有均匀的平面，支架部，灵活地支撑该环状振动体，并具有固定端，多个电极及固定电位电极，该多个电极形成在该平面上，并利用上层金属膜及下层金属膜在厚度方向上夹持压电体膜。在此，在N为2以上的自然数时，所述多个电极具有：一组驱动电极，配置于彼此在圆周方向上隔开(360/N)°的角度处，用于在cosNθ的振动模式下激发该环状振动体的一次振动，一组第1检测电极，配置于从各所述驱动电极起向顺时针方向或逆时针方向隔开(90/N)°的角度处，用于检测对所述环状振动体施加角速度时所产生的二次振动，一组第2检测电极，配置于从各所述第1检测电极起隔开(180/N)°的角度处，用于检测所述二次振动。进而，各所述驱动电极、各所述第1检测电极及各所述第2检测电极，配置在从所述环状振动体的外周缘至所述外周缘附近为止的区域及/或从内周缘至所述内周缘附近为止的区域。

根据该振动陀螺仪，在具有环状振动体的平面上，于所述特定区域形成有作为电极的压电元件，因而作为单轴角速度传感器能够激发一次振动和检测二次振动。即，该振动陀螺仪具有如下结构：在环状振动体侧面不形成压电元件，在环状振动体上的与配置有压电元件的平面同一平面内激发一次振动，且控制环状振动体的移动；因而能够使用干法制备技术高精度地进行电极及环状振动体的加工。另外，在该振动陀螺仪中，通过在所述特定区域配置压电元件，具有能够适用于N取2以上的自然数时的cosNθ的振动模式的自由度。此外，cosNθ振动模式的多个的例子记载于，例如，特表2005-529306号公报，或本申请人的专利申请特愿2007-209014。另外，本申请中“灵活”指的是“振动体可振动的程度”。