專利名稱：支撐振動(dòng)器的結(jié)構(gòu)以及測量物理量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供支撐振動(dòng)器的結(jié)構(gòu)以及測量物理量的裝置，諸如振動(dòng)回轉(zhuǎn)儀。
背景技術(shù)：
在車輛控制系統(tǒng)中，振動(dòng)回轉(zhuǎn)儀及其振動(dòng)器可用于較寬的包括高溫和低溫的溫度范圍。這樣的溫度范圍通常包括零下40℃到85℃之間，并且在更嚴(yán)峻的規(guī)約下還會(huì)更寬。特別地，當(dāng)振動(dòng)器由壓電單晶體制成時(shí)，單晶體的溫度依賴性還會(huì)影響到回轉(zhuǎn)儀的穩(wěn)定性。
日本專利申請2003-28648A揭示了用于支撐在振動(dòng)回轉(zhuǎn)儀中使用的振動(dòng)器的構(gòu)件。根據(jù)該揭示，該支撐構(gòu)件由一根以復(fù)雜形式彎曲的拉長桿組成，使得振動(dòng)器以該桿來支撐。還描述了該支撐構(gòu)件與位于振動(dòng)器上的電極的電連接。
此外，受讓人已經(jīng)提交日本專利公布2003-294450A并且揭示了振動(dòng)器用包中基板上的連接線來支撐。該連接線與振動(dòng)器表面上的電極相連。

發(fā)明內(nèi)容
然而，根據(jù)該支撐方法，可在例如高溫區(qū)域觀察到實(shí)質(zhì)的溫度偏移。例如，如圖3所示，即使當(dāng)零點(diǎn)溫度信號(hào)在低溫至室溫范圍內(nèi)是一個(gè)恒量時(shí)，回轉(zhuǎn)儀信號(hào)可在60到80℃的范圍內(nèi)迅速上升從而導(dǎo)致溫度偏移。如果顯示了不正常振動(dòng)的振動(dòng)器用于振動(dòng)回轉(zhuǎn)儀中，則檢測信號(hào)中的零點(diǎn)溫度偏移將會(huì)增加使得在最壞情形中回轉(zhuǎn)儀不可作為傳感器使用。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種測量物理量的裝置的支撐結(jié)構(gòu)，該裝置使用振動(dòng)器來減少檢測信號(hào)中的零點(diǎn)偏移。
本發(fā)明提供了一種用于支撐振動(dòng)器的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括基板；以及固定在基板上并與振動(dòng)器連接的連接線，其中振動(dòng)器用連接線來支撐使得振動(dòng)器不直接與基板接觸，并且其中“fd”和任何“fw”都滿足下述公式(1)，假設(shè)“fd”表示所述振動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模式的諧振頻率，而“fw”表示連接線在室溫下的振動(dòng)模式的特征頻率。
(fd/2)×1.05≤fw，或者，(fd/2)×0.95……(1)本發(fā)明還提供了包括上述支撐結(jié)構(gòu)的用于測量物理量的裝置。
發(fā)明者已經(jīng)研究了峰值溫度偏移的原因，如圖3所示，并獲得以下發(fā)現(xiàn)。即，發(fā)現(xiàn)用于包裝的基板上的連接線的特征振動(dòng)頻率“fw”可能與驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模式振動(dòng)的諧振頻率的一半“(fd/2)”非常接近。驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模式可導(dǎo)致連接線的諧振，從而影響振動(dòng)器的振動(dòng)模式。諧振可能導(dǎo)致振動(dòng)回轉(zhuǎn)儀的零點(diǎn)溫度偏移。還發(fā)現(xiàn)通過適當(dāng)?shù)馗淖冞B接線的形式從而使“fw”遠(yuǎn)離“fd/2”特定比例來減少零點(diǎn)溫度偏移。
本發(fā)明的這些和其它目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)在參閱本發(fā)明的以下描述以及附圖之后可以得到理解，并理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可對(duì)本發(fā)明作出一些修改、變更和改變。


圖1是示出可用于本發(fā)明的振動(dòng)器1的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模式的設(shè)計(jì)圖。
圖2是示出振動(dòng)器1的檢測模式的設(shè)計(jì)圖。
圖3是示出比較示例中零點(diǎn)回轉(zhuǎn)元件與溫度的關(guān)系的曲線圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明示出示例中零點(diǎn)回轉(zhuǎn)元件與溫度的關(guān)系的曲線圖。
圖5(a)是圖示可用于本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖。
圖5(b)是示出圖5(a)的支撐結(jié)構(gòu)的前視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例圖示的支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖。
圖7是如圖5所示的支撐結(jié)構(gòu)中連接線的振動(dòng)模式的一個(gè)示例的設(shè)計(jì)圖。
圖8是如圖5所示的支撐結(jié)構(gòu)中連接線的振動(dòng)模式的一個(gè)示例的設(shè)計(jì)圖。
圖9是示出可用于本發(fā)明的另一支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖。
圖10是示出可用于本發(fā)明的又一支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖。
圖11是示出可用于本發(fā)明的再一支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖。
圖12是圖示圖11的支撐結(jié)構(gòu)的截面視圖。
圖13是示出可用于本發(fā)明的又一支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖。
圖14是示出可用于本發(fā)明的又一支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖。
圖15是示出可用于本發(fā)明的又一支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖。
圖16是示出可用于本發(fā)明的又一支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖。
圖17是示出可用于本發(fā)明的又一支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖。
圖18是示出可用于本發(fā)明的連接線和基板的形狀的設(shè)計(jì)圖。
圖19是示出如圖18所示的基板上所支撐的振動(dòng)器的設(shè)計(jì)圖。
圖20是根據(jù)本發(fā)明示例示出去調(diào)的溫度變化的曲線圖。
圖21是根據(jù)本發(fā)明示例示出去調(diào)的溫度變化的曲線圖。
圖22是示出示例2中的零點(diǎn)溫度偏移的圖表。
圖23是示出示例3中的零點(diǎn)溫度偏移的圖表。
具體實(shí)施例方式
室溫下的連接線的特征頻率“fw”指的是25℃下連接線的某振動(dòng)模式的特征頻率。“fw”可以通過阻抗分析器(用于測量激光多普勒效應(yīng)的系統(tǒng))或X光斷層Lang照相機(jī)等來測量。通常對(duì)單個(gè)連接線呈現(xiàn)有多種振動(dòng)模式，從而分別對(duì)相應(yīng)振動(dòng)模式呈現(xiàn)多個(gè)特征頻率“fw”。根據(jù)本發(fā)明，需要使連接線的所有的單或者多振動(dòng)模式滿足方程式(1)。
驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模式的諧振頻率“fd”指的是在振動(dòng)器中通過自振動(dòng)電路激發(fā)的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模式的特征頻率?！癴d”可以通過阻抗分析器來測量。
“fd/2”和“fw”必須滿足下列公式之一(fd/2)×1.05≤fw以及fw≤fd/2×0.95。當(dāng)“fd/2”和“fw”均不滿足以上公式時(shí)，檢測信號(hào)的零點(diǎn)溫度偏移就變得相當(dāng)大了。即，已證明基于“fw”的偏移數(shù)據(jù)和實(shí)際給出的振動(dòng)器的溫度特征值，“fd/2”和“fw”必須如上所述互不相同。
在公式(1)中，“fw”可以是(fd/2)x1.05或更高，最好是(fd/2)x1.10或更高?；蛘撸癴w”可以是(fd/2)x0.95或更低，最好是(fd/2)x0.90或更低。
根據(jù)一較佳實(shí)施例，“fd”和“fw”還滿足下列公式。
公式(2)(2fd)x1.03≤fw，或者，fw≤(2fd)x0.97……(2)
即，需要“2fd”和“fw”滿足(2fd)x1.03≤fw，或者，fw≤(2fd)x0.97之一。當(dāng)“2fd”和“fw”均不滿足以上公式時(shí)，檢測信號(hào)的零點(diǎn)溫度偏移就變得相當(dāng)大了。即，已證明基于“fw”的偏移數(shù)據(jù)和實(shí)際給出的振動(dòng)器的溫度特征值，“fd/2”和“fw”必須如上所述互不相同。
根據(jù)本實(shí)施例，需要使連接線所有的單或者多振動(dòng)模式滿足公式(2)。
此外，公式(1)中“fd/2”和“fw”之間需要有(fd/2)的0.05倍的差異，用于減少檢測信號(hào)的零點(diǎn)溫度偏移。還證明方程式(2)中“fd/2”和“fw”之間只需有(2fd)的0.03倍的差異，用于減少探測信號(hào)的零點(diǎn)溫度偏移。這種不同頻率范圍內(nèi)減少溫度偏移所需的差異比例的不同，也超出了本領(lǐng)域技術(shù)人員的期望。
根據(jù)公式(2)，“fw”可以是(2fd)x1.03或更高，最好是(2fd)x1.05或更高。或者，“fw”可以是(2fd)x0.97或更低，最好是(2fd)x0.95或更低。
根據(jù)一較佳實(shí)施例，“fd”和“fw”還必須滿足下列公式(3)。
公式(3)(3fd)x1.05≤fw，或者，fw≤(3fd)x0.95……(3)即，需要“3fd”和“fw”滿足(3fd)x1.05≤fw，或者，fw≤(3fd)x0.95之一。當(dāng)“3fd”和“fw”均不滿足以上公式時(shí)，檢測信號(hào)的零點(diǎn)溫度偏移就變得相當(dāng)大了。即，已證明基于“fw”的偏移數(shù)據(jù)和實(shí)際給出的振動(dòng)器的溫度特征值，“3fd”和“fw”必須如上所述互不相同。
根據(jù)本實(shí)施例，需要連接線所有的單或者多振動(dòng)模式都滿足公式(3)。
根據(jù)公式(3)，“fw”可以是(3fd)x1.05或更高，最好是(2fd)x1.10或更高。或者，“fw”可以是(2fd)x0.95或更低，最好是(2fd)x0.90或更低。
盡管公式(3)的要求與公式(1)和(2)的要求相比影響較小，但是為了進(jìn)一步地減少檢測信號(hào)的溫度偏移，除滿足公式(1)和(2)的要求之外還需要滿足公式(3)的要求。
通過改變振動(dòng)器的材料和尺寸可以調(diào)整“fd”。然而振動(dòng)器的設(shè)計(jì)是取決于各種條件而決定的，從而不可能對(duì)振動(dòng)器的材料和尺寸有重大改變。在這種情況下，通過每個(gè)或全部公式(1)、(2)和(3)來控制“fw”。
盡管“fw”可通過任何方法來控制，仍列出以下方法。
在每一個(gè)連接線中改變連接線的直徑、厚度或者寬度。
連接線是彎曲的。
改變連接線的材料。
改變連接線的長度。
根據(jù)一較佳實(shí)施例，振動(dòng)器具有帶有驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臂、帶有檢測裝置的檢測振動(dòng)臂、以及在驅(qū)動(dòng)和檢測振動(dòng)臂之間提供的基部。振動(dòng)器最好還具有連接基部和驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臂的延長連接部分。盡管本發(fā)明將參照本實(shí)施例進(jìn)行描述，但是本發(fā)明并不限于該類振動(dòng)器。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例示出振動(dòng)器1(驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模式)的設(shè)計(jì)圖。圖2是示出振動(dòng)器1的檢測振動(dòng)模式的設(shè)計(jì)圖。
根據(jù)本示例，振動(dòng)器1具有基部2、從基部2上伸出的一對(duì)檢測振動(dòng)臂3A和3B、從基部2上伸出的一對(duì)連接部分10、以及在連接部分10的末端分別提供的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臂4A、4B、4C和4D。每個(gè)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臂4A-4D實(shí)質(zhì)上都具有“H”型的橫截面形狀。驅(qū)動(dòng)電極9置于凹槽內(nèi)。較寬或者較重部分5A、5B、5C和5D分別在驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臂4A-4D的末端提供。通孔7分別置于較寬部分中。
檢測振動(dòng)臂3A和3B的每個(gè)主面上都有一拉長凹槽。每個(gè)檢測振動(dòng)臂實(shí)質(zhì)上都有“H”型的橫截面形狀。檢測電極10置于凹槽內(nèi)。較寬或者較重部分3A和3B分別在驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臂6A-6B的末端提供。通孔8分別置于較寬部分中。
圖1示出驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模式。當(dāng)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)在振動(dòng)器中激發(fā)時(shí)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臂4A-4D以連接部分10作為其支點(diǎn)繞臂的基部11振動(dòng)，如箭頭“A”。振動(dòng)器1繞在振動(dòng)器垂直方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸(Z-軸)旋轉(zhuǎn)。然后連接部分10在彎曲振動(dòng)模式下以固定部分(基部)2作為其支點(diǎn)繞連接部分10的基部振動(dòng)，如箭頭“B”。響應(yīng)該振動(dòng)，每個(gè)檢測振動(dòng)臂3A和3B在彎曲振動(dòng)模式下圍繞臂3的基部振動(dòng)到固定部分(基部)2，如箭頭“C”。每個(gè)檢測振動(dòng)臂3A和3B產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于檢測振動(dòng)的電信號(hào)。該電信號(hào)用來計(jì)算繞旋轉(zhuǎn)軸(Z-軸)旋轉(zhuǎn)的角速度。
圖5(a)是圖示用于本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖。圖5(b)示出圖5(a)的支撐結(jié)構(gòu)的前視圖。
中央通孔13A置于基板12中。根據(jù)本示例，通孔13A具有諸如矩形的拉長形狀。基板12具有在通孔13A兩側(cè)提供的較寬部分12a和較窄部分12b。根據(jù)本示例，較寬部分12a固定在外殼上。振動(dòng)器1直接支撐在基板12的通孔13上。根據(jù)本示例，振動(dòng)器用四個(gè)連接線14A和兩個(gè)連接線14B來支撐。每個(gè)連接線從基板12的固定部分12a一側(cè)的對(duì)邊13a伸到基分2。
每個(gè)連接線14A從每個(gè)對(duì)邊13a的每個(gè)末端伸出，并且基本上以“L”型的平面形狀彎曲。即，連接線14A在基本上與面向通孔13的對(duì)邊13b平行的方向上具有較寬部分14a、較窄部分14b、以及在基本上與對(duì)邊13a平行的方向上的彎取部分14c。彎曲部分14c的末端與位于礎(chǔ)部2內(nèi)的電極相連。
此外，均從每個(gè)對(duì)邊13a的中點(diǎn)伸出的兩個(gè)連接線14B具有較寬部分14a和較窄部分14b。較窄部分14b的末端與固定部分2相連。根據(jù)本示例，每個(gè)連接線14A和14B具有較寬部分14a和較窄部分14b，從而可以控制整個(gè)連接線的振動(dòng)特征頻率。連接線的寬度可通過例如改變用于通過蝕刻來制模連接線的罩膜模型的罩膜寬度來簡便控制。
根據(jù)圖6所示示例，通孔13B的寬度比圖5所示的通孔13A要窄，從而每個(gè)連接線要做得短一些。這種連接線長度的改變導(dǎo)致連接線的振動(dòng)特征頻率的改變。
根據(jù)本示例，兩個(gè)連接線15從基板12的較寬部分12a一側(cè)的每個(gè)對(duì)邊13a伸到基部2。每個(gè)連接線15具有在基本上與對(duì)邊13b平行的方向上延伸的部分15a，以及朝基部2彎曲的彎曲部分15b。彎曲部分15b的末端與固定部分2上的電極相連。部分15a和15b以如圖5所示的直角或者如圖6所示的銳角的角度“θ”相互交叉。角度“θ”可被改變以改變整個(gè)連接線的特征頻率。
圖7和8示出振動(dòng)模式的示例，其中連接線的特征頻率“fw”接近“fd/2”。圖7和8示出的振動(dòng)模式是相對(duì)復(fù)雜的。該復(fù)雜振動(dòng)模式的特征頻率“fw”可在初始設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行模擬，從而特征頻率“fw”可與“fd/2”相差10％以上。因而就可能可觀地減少零點(diǎn)溫度偏移。這類發(fā)現(xiàn)在振動(dòng)回轉(zhuǎn)儀的實(shí)際設(shè)計(jì)中相當(dāng)有用。
此外，每個(gè)連接線都可固定在基板上，該固定位置接近基板在諸如外殼的底層基板的固定點(diǎn)，從而可進(jìn)一步減少上述零點(diǎn)溫度偏移。
圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例圖示一支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖。在圖9中，已在圖5示出的部分用相同標(biāo)號(hào)表示并可略去相關(guān)解釋。根據(jù)圖9示例，振動(dòng)器的支撐基板12固定在底層基板的預(yù)定位置上，例如六個(gè)位置16。每個(gè)位置16以及每個(gè)連接線和基層12的每個(gè)接觸點(diǎn)30相互接近，從而可減少連接線的振動(dòng)在檢測電壓上的影響。在該觀點(diǎn)看來，基板12在底層基板上的固定位置16與連接線和基板12的接觸點(diǎn)之間的距離“L”可以是0.6毫米或更小，最好是0.4毫米或更小。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例圖示支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖。
根據(jù)本示例，連接線16形成為彎曲部分16a和16b，16b的根部遠(yuǎn)離較窄的非固定部分12b并靠近X-軸，該X-軸是基板12的中心軸。當(dāng)基板12振動(dòng)時(shí)，非固定部分12b的振幅就特別大。因而連接線16從基板12伸出的部分30遠(yuǎn)離較窄部分12b并靠近X-軸，從而可有效避免基板12的振動(dòng)對(duì)連接線16和振動(dòng)器1的影響。
根據(jù)圖11的示例，基板12的較寬部分12a的兩端都固定在固定部分16上。固定的方法沒有特別限制，并可采用導(dǎo)電粘合劑粘結(jié)、焊接等。如圖12所示，振動(dòng)器1、基板12和連接線14A(14B)最好都包含在外殼19中，并且有平臺(tái)17和IC芯片18安裝其上?；?2通過導(dǎo)電粘合劑16安裝在平臺(tái)17上，導(dǎo)電粘合劑加熱之后將基板粘合固定在平臺(tái)17上。
盡管導(dǎo)電粘合劑的種類沒有受到特別限定，但可以列出碳涂膠以及貴金屬涂膠，諸如銅、銀、金涂膠等。
只要滿足本發(fā)明的要求，連接線在基板上的固定位置以及連接線的形狀沒有受到特別限定。例如，根據(jù)圖13所示示例，四個(gè)連接線21分別從對(duì)邊13b伸出，且兩個(gè)連接線21分別從對(duì)邊13a伸出。每個(gè)連接線21具有平直部分21a、21c以及連接它們的彎曲部分21b。
根據(jù)圖14所示的示例，每個(gè)連接線22A和22B基本上具有與圖5所示連接線相同的形狀。然而根據(jù)本示例，基板12的中央通孔13B的寬度比圖5所示的要窄，并且基本上具有正方形的平面形狀。
根據(jù)圖15所示的示例，例如六個(gè)連接線23從較寬部分12a一側(cè)的對(duì)邊13a平直伸到通孔13A。每個(gè)連接線23具有較寬部分23a和較窄部分23b。
圖16所示的支撐結(jié)構(gòu)基本上與圖14所示的支撐結(jié)構(gòu)相同。根據(jù)本示例，中央通孔13C的形狀基本上是矩形，除了矩形的四個(gè)角上分別具有曲線輪廓13c。可以改變?nèi)缟纤龅耐仔螤钜愿淖冞B接線的長度，從而改變其特征頻率。
根據(jù)圖17所示示例，使用了曲柄狀的線24，而不是圖5所示的“L”狀線14A。線24具有較寬部分24a、較窄部分24b、從較窄部分24b內(nèi)伸出的彎曲部分24c、以及一附加彎曲部分24d。可以通過增加其中彎曲部分的數(shù)量來改變線的振動(dòng)特征頻率。
根據(jù)圖18所示的示例，中央通孔13C的形狀基本上是矩形，除了矩形的四個(gè)角上分別是曲線輪廓13C。此外，短邊13a和13d用來略微減少連接線24的長度，從而連接線30可做得略長一些。具有曲柄狀的每個(gè)連接線24從較短部分伸出，并具有較寬部分24a、較窄部分24b、從較窄部分24b內(nèi)伸出的彎曲部分24c以及附加的彎曲部分24d。每個(gè)平直的連接線30從短邊13d伸出，并具有較寬部分30a和較窄部分30b。
圖19是示出其基部用圖18所示的六個(gè)連接線支撐的振動(dòng)器的設(shè)計(jì)圖。
每個(gè)連接線的末端可與振動(dòng)器較低表面上的端部相連，或者可與振動(dòng)器較高表面上的端部相連。
振動(dòng)器的尺寸并沒有受到特別限制。然而，如果振動(dòng)器的重量或者尺寸過大，過多的重量加在連接線上可能會(huì)使連接線在長時(shí)間之后變形。振動(dòng)器的寬度可不超過10毫米，最好不超過5mm，以防止阻止振動(dòng)器上的連接線變形的不利影響。從這一點(diǎn)看來，振動(dòng)器的重量可不超過5毫克，最好不超過1毫克。此外，振動(dòng)器的厚度可不超過0.3毫米，最好不超過0.2毫米。
基板12的材料并沒有受到特別限制，并且可以是用于包裝的絕緣材料，如陶瓷、玻璃或者樹脂。
連接線與振動(dòng)器通過未受到特別限制的處理相連，包括熱壓連接、超聲波連接、點(diǎn)焊、導(dǎo)電粘合劑或者錫焊。
有必要支撐振動(dòng)器，從而振動(dòng)器不直接接觸基板以避免振動(dòng)的不利影響。根據(jù)一較佳實(shí)施例，振動(dòng)器和基板的距離不小于0.05毫米，最好不小于0.1毫米。
連接線的材料并沒有受到特別限制，可以是金屬、樹脂、粘合劑、或者金屬和樹脂的合成材料，并且最好是金屬。最好是銅、金、鋁、銀、鎢、不銹鋼、鐵、鎳、錫、黃銅或者它們的合金。
這些金屬或者合金可通過電鍍等方法作表面處理。例如，最好是鍍金的銅箔。
振動(dòng)器的材料并沒有受到特別的限制，最好是壓電單晶體。材料最好是從由石英、鈮酸鋰、鉭酸鋰、鈮酸鋰-鉭酸鋰固溶液、硼酸鋰以及鑭鎵硅酸鹽(langasite)組成的組中選擇的壓電單晶體。
根據(jù)本發(fā)明測量的物理量并沒有受到特別的限制。當(dāng)振動(dòng)器中的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)激發(fā)并且由于施加在振動(dòng)器上的特定物理量的影響振動(dòng)器的振動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，只要物理值可通過一檢測電路檢測該物理量就可包括在本發(fā)明中。這些物理量最好是施加在振動(dòng)器上的加速度、角加速度、或角速度。本發(fā)明的測量系統(tǒng)最好是慣性檢查器。
示例(比較示例1)使用圖1和2所示的振動(dòng)器1A。具體地，厚度為100埃的鉻膜和厚度為1500埃的金膜通過濺射在厚度為0.1毫米的石英Z-板制成的晶片的預(yù)定區(qū)域上形成。晶片的主要表面都覆蓋了保護(hù)膜。
然后將晶片浸入碘和碘酸鉀的水溶液中以去除通過蝕刻的金膜中多余的金，再浸入硝酸銨鈰和高氯酸溶液中以去除通過蝕刻的鉻膜中多余的鉻。通過將晶片浸入80℃的氟氫化銨20個(gè)小時(shí)來蝕刻晶片以形成振動(dòng)器1的外形。厚度為2000埃的金膜使用金屬罩膜形成了電極的膜，該膜在厚度為100埃的鉻膜之上。振動(dòng)器1的長度為2.0毫米，寬度為2.2毫米，厚度為0.1毫米，重量約為0.3毫克。
振動(dòng)器安裝在圖12所示的外殼上?；?2由聚酰亞胺膜和具有中央通孔的銅箔的連接體形成的。銅箔被蝕刻以形成基板12的連接線、配線以及接觸墊?？蚣苡射X氧陶瓷組成。銅箔表面鍍金。連接線用熱壓連接的方法通過金凸緣25與振動(dòng)器1的基部2相連。
根據(jù)本示例，每個(gè)連接線具有圖15所示的形狀和0.03毫米的寬度。振動(dòng)器通過六個(gè)連接線支撐。
這樣獲得的振動(dòng)回轉(zhuǎn)儀置入溫度測試室中，并且溫度在零下40℃到85℃的范圍內(nèi)改變。使用自振動(dòng)電路來激發(fā)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)，從而改變驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模式的諧振頻率“fd”，如表1所示。此外，支撐振動(dòng)器的連接線的特征頻率“fw”如表格1所示。
對(duì)這樣獲得的檢測信號(hào)進(jìn)行處理以提取零點(diǎn)回轉(zhuǎn)儀信號(hào)。可以證明，在60到85℃范圍內(nèi)檢測到了零點(diǎn)溫度峰值偏移，如圖3所示。
零點(diǎn)溫度偏移計(jì)算如下。零點(diǎn)回轉(zhuǎn)儀的數(shù)據(jù)分作為溫度函數(shù)畫出，以提供曲線。除峰值外的曲線可由零下40-85℃的范圍內(nèi)的直線來近似。計(jì)算相對(duì)直線的峰值高度并將其分配至零點(diǎn)溫度偏移。
表1

(注釋1)圖15，連接線的寬度統(tǒng)一為0.03mm。
(示例1)根據(jù)與比較示例1相同的過程，振動(dòng)器1在基板上支撐，除了所應(yīng)用的是圖17所示的支撐結(jié)構(gòu)。“fd”和“fw”的數(shù)值如表1所示。結(jié)果，零點(diǎn)回轉(zhuǎn)儀信號(hào)成分對(duì)溫度的依賴性如圖4所示。即，零點(diǎn)回轉(zhuǎn)儀信號(hào)成分在零下40到正85℃之間基本上根據(jù)線性函數(shù)減少，并且沒有觀察到特定的零點(diǎn)溫度偏移。
(示例2)根據(jù)與比較示例1相同的過程，振動(dòng)器1在基板上支撐，除了所應(yīng)用的是圖15所示的支撐結(jié)構(gòu)?！癴d”和“fw”的數(shù)值如表1所示。結(jié)果，如圖22所示，在零下40到0℃范圍內(nèi)檢測到了零點(diǎn)溫度偏移的峰值。溫度偏移被視為是由于“2fd”的諧振造成的。此外，根據(jù)示例2，與比較示例相比偏移量顯著減少，并且去調(diào)頻率基本上根據(jù)線性函數(shù)相對(duì)零下40到85℃范圍內(nèi)的溫度改變，如圖20所示。
(示例3)根據(jù)與比較示例1相同的過程，振動(dòng)器1在基板上支撐，除了所應(yīng)用的是圖5所示的支撐結(jié)構(gòu)。結(jié)果，如圖23所示，在0℃到30℃的范圍內(nèi)檢測到了零點(diǎn)溫度偏移的峰值。溫度偏移被視為是由于“3fd”的諧振造成的。此外，根據(jù)示例3，與比較示例相比偏移量顯著減少，并且去調(diào)頻率根據(jù)線性函數(shù)相對(duì)零下40到85℃范圍內(nèi)的溫度逐漸地改變，如圖21所示。
(示例4)根據(jù)與比較示例1相同的過程，振動(dòng)器1在基板上支撐，除了所應(yīng)用的是圖6所示的支撐結(jié)構(gòu)。零點(diǎn)回轉(zhuǎn)儀信號(hào)根據(jù)線性函數(shù)逐漸地改變，并且與比較示例相比零點(diǎn)溫度的偏移量顯著減少。
(示例5)根據(jù)與比較示例1相同的過程，振動(dòng)器1在基板上支撐，除了所應(yīng)用的是圖10所示的支撐結(jié)構(gòu)。零點(diǎn)回轉(zhuǎn)儀信號(hào)根據(jù)線性函數(shù)逐漸地改變，并且與比較示例相比零點(diǎn)溫度的偏移量顯著減少。
本發(fā)明已經(jīng)參照較佳實(shí)施例進(jìn)行了解釋，但是本發(fā)明并不僅僅限于所示實(shí)施例，這些實(shí)施例僅作為示例給出，并可用不同的模式實(shí)現(xiàn)而不背離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于支撐振動(dòng)器的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)包括基板；以及固定在所述基板并且與所述振動(dòng)器相連的連接線，其中所述振動(dòng)器用所述連接線支撐，使得所述振動(dòng)器不直接接觸所述基板，且其中“fd”和“fw”滿足下列公式(1)，假設(shè)“fd”表示所述振動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模式的諧振頻率，而“fw”表示在室溫下所述連接線的振動(dòng)模式的特征頻率。(fd/2)x1.05≤fw，或者，(fd/2)x0.95 ……(1)
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，“fd”和“fw”滿足以下公式(2)。(2fd)x1.03≤fw，或者，fw≤(2fd)x0.97 ……(2)
3.如權(quán)利要求1或者2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，“fd”和“fw”滿足以下公式(3)。(3fd)x1.05≤fw，或者，fw≤(3fd)x0.95 ……(3)
4.用于測量物理量的裝置包括如權(quán)利要求1-3的任一權(quán)利要求所述的結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置包括一振動(dòng)回轉(zhuǎn)儀。
全文摘要
提供了一種用于支撐振動(dòng)器1的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括基板12以及固定在基板12并與振動(dòng)器1相連的連接線14A、14B。振動(dòng)器1用連接線支撐，使得振動(dòng)器1不直接接觸基板12。“fd”和“fw”滿足以下公式(1)?！癴d”表示振動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模式的諧振頻率，而“fw”表示在室溫下連接線的振動(dòng)模式的特征頻率。(fd/2)×1.05≤fw，或者，(fd/2)×0.95 ……(1)
文檔編號(hào)G01P9/04GK1746623SQ20051010401
公開日2006年3月15日 申請日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月10日
發(fā)明者林茂樹, 菊池尊行, 木下裕介 申請人:日本礙子株式會(huì)社, 精工愛普生株式會(huì)社