彎曲振動片、振子、振蕩器以及電子設備的製作方法

2023-12-09 16:21:01

專利名稱：彎曲振動片、振子、振蕩器以及電子設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及彎曲振動片、具有該彎曲振動片的振子、振蕩器以及電子設備。
背景技術：
以往，眾所周知，當彎曲振動片小型化時，Q值(表示振動狀態的無量綱數，其值越大，意味著振動越穩定)變小，阻礙彎曲振動。這是由熱彈性效應造成的，所述熱彈性效應是由於弛豫振動與彎曲振動片的振動頻率相接近而引起的，其中，弛豫振動與通過熱移動達到溫度平衡為止的弛豫時間成反比。即，隨著彎曲振動片進行彎曲振動而產生彈性變形， 被壓縮面的溫度上升，被拉伸面的溫度下降，所以，在彎曲振動片的內部產生溫度差。由於與通過熱傳導使該溫度差達到溫度平衡的弛豫時間成反比的弛豫振動的作用，阻礙了彎曲振動，使Q值降低。因此，在專利文獻1中，在彎曲振動片的彎曲振動部中形成了槽或貫通孔，阻止從振子的被壓縮面向被拉伸面產生的熱移動，抑制了因熱彈性效應引起的Q值變動。並且，在專利文獻2中公開了一種壓電同步音叉型諧振器(以下稱為彎曲振動片)，該壓電同步音叉型諧振器具有基座(以下稱為基部)，從該基座延伸出平行的第1和第2振動臂(以下稱為振動臂)；鰭形狀的擴大部分(以下稱為施重部)，其形成各振動臂的自由端；激發電極(以下稱為激勵電極)，其使各振動臂進行振動；以及槽(以下稱為槽部)，其形成在各振動臂的正面和背面的至少一方上。專利文獻1日本實全平2-322 號公報(第4頁第7行 第5頁第3行)專利文獻2日本特開2009-27711號公報(圖1、圖la)專利文獻1所記載的這種具有槽部的彎曲振動片構成為，因彎曲振動產生的熱量很難通過槽部進行擴散(熱傳導)，所以，能夠抑制熱彈性損失(由進行彎曲振動的彎曲振動片的壓縮部與拉伸部之間產生的熱傳導引起的振動能量的損失)。但是，在上述這種具有槽部的彎曲振動片中，與振動臂的其他部分相比，在振動臂的與基部連接的連接部中具有因彎曲振動產生的應力更大的部分，因此，溫度上升和下降的溫度差也更大。而且，在位于振動臂的與基部連接的連接部處的槽部中，從其表面的振動臂寬度方向的一側到另一側連續地形成了激勵電極。由此，本發明的發明人發現，在位於連接部處的槽部中形成的由熱傳導率高的金屬構成的激勵電極加劇了振動臂的與基部連接的連接部處的熱傳導，所以，很可能導致熱彈性損失增加，Q值降低。此外，根據專利文獻2的圖1，上述彎曲振動片在振動臂與基部之間以如下方式設有傾斜部(錐形部分)在平面視圖中，隨著從振動臂接近基部，從槽部到外形的間隔變寬。而且，根據專利文獻2的圖1和圖la，在上述彎曲振動片中，槽部中形成的激勵電極延伸到上述連接部的範圍，並且，在槽部的內壁上，從振動臂寬度方向的一端側到另一端側連續地形成了激勵電極。由此，本發明的發明人發現，在上述彎曲振動片中，在位於傾斜部處的槽部的底部形成的由熱傳導率高的金屬構成的激勵電極加劇了基本對振動臂的彎曲振動的激勵沒有貢獻的傾斜部中的熱傳導，所以，很可能導致熱彈性損失增加，Q值降低。

發明內容
本發明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的，可作為以下形式或應用例來實現。[應用例1]本應用例的彎曲振動片的特徵在於，該彎曲振動片具有基部；以及振動臂，其從所述基部延伸出來，在靠所述基部的一側具有與該基部連接的連接部，該振動臂進行彎曲振動，所述振動臂在主面上具有槽部，該槽部沿著所述振動臂的長度方向形成，且延伸設置到所述連接部，在所述槽部中配置有激勵電極，在所述振動臂中，所述槽部的一部分被配置在所述連接部上，並且具有未形成所述激勵電極的無電極區域。由此，在彎曲振動片中，槽部的一部分被配置在連接部上，並且在其至少一部分上具有未形成激勵電極的無電極區域。其結果，在彎曲振動片中，在配置于振動臂的連接部處的槽部的無電極區域中，與形成有激勵電極的情況相比，熱傳導率降低，所以，例如，從彎曲振動的壓縮部向拉伸部的熱移動變慢，能夠抑制連接部的熱彈性損失。因此，與在配置于振動臂的連接部處的槽部中形成有電極的情況相比，彎曲振動片能夠提高Q值。[應用例2]在上述應用例的彎曲振動片中，優選的是，所述振動臂在所述連接部中具有如下形狀隨著從所述振動臂的末端側接近靠所述基部的一側，從所述主面上的所述槽部到所述振動臂的外緣的寬度變寬。由此，彎曲振動片在連接部中，隨著從振動臂的末端側接近基部側，從主面上的槽部到振動臂的外形的間隔變寬，在配置於連接部處的槽部的至少一部分中具有未形成激勵電極的無電極區域。其結果，由於上述原因，彎曲振動片能夠抑制連接部處的熱彈性損失，能夠提高Q值。[應用例3]在上述應用例的彎曲振動片中，優選的是，所述激勵電極具有第1激勵電極部和第2激勵電極部，所述槽部的所述一部分在其內壁的所述振動臂的寬度方向的一側配置有所述第1激勵電極部，在另一側配置有所述第2激勵電極部，所述無電極區域被配置在所述第1激勵電極部與所述第2激勵電極部之間。由此，彎曲振動片在槽部的一部分的內壁上的振動臂寬度方向的一側配置有第1 激勵電極部，在另一側配置有第2激勵電極部，所以，與在配置於連接部處的槽部中未形成激勵電極的情況相比，能夠降低CI (晶體阻抗)值(作為表示振蕩的容易程度的基準的值， 其值越小，越容易振蕩)。[應用例4]在上述應用例的彎曲振動片中，優選的是，所述槽部具有沿著所述振動臂的所述長度方向的第1側面；沿著所述振動臂的所述長度方向的第2側面；以及形成所述槽部的底的底部，其連接所述第1側面與所述第2側面，所述底部的一部分被配置於所述連接部，並且在其至少一部分中具有所述無電極區域，在平面視圖中，所述槽部在所述第 1側面和所述第2側面的整個區域中具有所述激勵電極。
由此，彎曲振動片在槽部的第1側面和第2側面的整個區域中具有激勵電極，所以，與後述的在槽部的第1側面和第2側面的一部分中具有激勵電極的情況相比，能夠降低 CI值。因此，與在槽部的第1側面和第2側面的一部分中具有激勵電極的情況相比，彎曲振動片能夠提高Q值。[應用例5]在上述應用例1或應用例2的彎曲振動片中，優選的是，所述槽部具有沿著所述振動臂的所述長度方向的第1側面；沿著所述振動臂的所述長度方向的第2 側面；以及形成所述槽部的底的底部，其連接所述第1側面與所述第2側面，所述底部的一部分被配置於所述連接部，並且在其至少一部分中具有所述無電極區域，在平面視圖中，所述槽部在所述第1側面的一部分和所述第2側面的一部分中具有所述激勵電極。由此，彎曲振動片在槽部的第1側面和第2側面的一部分中具有激勵電極，所以， 與上述的在第1側面和第2側面的整個區域中具有激勵電極的情況相比，能夠降低負載電容敏感度(表示與負載電容的變化對應的頻率變化的程度，其值越小，頻率的變動越小)。因此，與在槽部的第1側面和第2側面的整個區域中具有激勵電極的情況相比，彎曲振動片能夠抑制例如因浮遊容量等引起的頻率變動。[應用例6]在上述應用例的彎曲振動片中，優選的是，被配置於所述連接部的所述底部具有以如下方式構成的斜面隨著從靠所述基部的一側朝向所述振動臂的所述末端側，所述槽部變深，在所述斜面上具有所述無電極區域。由此，在彎曲振動片中，槽部的底部具有以如下方式傾斜的斜面隨著從基部側朝向振動臂的末端側，槽部變深，在該斜面上具有無電極區域，所以，例如，能夠避免在形成無電極區域形成時進行的電極保護膜(抗蝕劑)的光刻中、因光的反射而向非曝光部分(第 1側面和第2側面等)照射曝光用光。[應用例7]在上述應用例的彎曲振動片中，優選的是，所述振動臂具有位於靠所述基部的一側的臂部、以及比所述臂部更靠所述末端側的施重部。由此，在彎曲振動片中，振動臂具有位於基部側的臂部、以及比臂部更靠末端側的施重部，所以，利用因施重部的慣性質量的增加而實現的Q值的提高效果，例如，既能維持Q 值又能縮短振動臂。因此，彎曲振動片既能維持Q值又能進一步實現小型化。另一方面，在彎曲振動片具有施重部的情況下，例如與不具有施重部的情況相比， 彎曲振動中的連接部處的變形增大(產生的熱量增大)。但是，在彎曲振動片中，在位於傾斜部處的槽部的底部的無電極區域中，與形成有電極的情況相比，熱傳導率降低，所以，從壓縮部向拉伸部的熱移動變慢，在具有施重部的情況下，能夠更加有效地抑制連接部的熱彈性損失。[應用例8]在上述應用例的彎曲振動片中，優選的是，該彎曲振動片具有多個所述振動臂，且包含所述多個振動臂和所述基部而構成音叉。由此，彎曲振動片包含多個振動臂和基部而構成音叉，所以，能夠提供起到上述應用例1 應用例7中的任一例的效果的音叉型彎曲振動片。[應用例9]本應用例的振子的特徵在於，該振子具有應用例1 應用例8中的任一例所述的彎曲振動片；以及收納所述彎曲振動片的封裝。
由此，振子具有應用例1 應用例8中的任一例所述的振動片，所以，能夠提供起到上述應用例1 應用例8中的任一例的效果的振子。[應用例10]本應用例的振蕩器的特徵在於，該振蕩器具有應用例1 應用例8 中的任一例所述的彎曲振動片；以及電路元件，其具有使所述彎曲振動片進行振蕩的電路。由此，振蕩器具有應用例1 應用例8中的任一例所述的彎曲振動片，所以，能夠提供起到上述應用例1 應用例8中的任一例的效果的振蕩器。[應用例11]本應用例的電子設備的特徵在於，該電子設備具有應用例1 應用例 8中的任一例所述的彎曲振動片。由此，電子設備具有應用例1 應用例8中的任一例所述的彎曲振動片，所以，能夠提供起到上述應用例1 應用例8中的任一例的效果的電子設備。


圖1是示出第1實施方式的彎曲振動片的概略結構的示意圖，(a)是平面圖，(b)、 (c)是(a)的截面圖。圖2是示出彎曲振動片的弛豫頻率與Q值的極小值之間的關係的圖。圖3是示出變形例1的彎曲振動片的概略結構的示意圖，(a)是平面圖，(b)是(a) 的截面圖。圖4是示出變形例2的彎曲振動片的概略結構的示意圖，(a)是平面圖，(b)是(a) 的截面圖。圖5是變形例3的彎曲振動片的要部的截面示意圖。圖6是示出第2實施方式的振子的概略結構的示意圖，(a)是平面圖，(b)是(a) 的截面圖。圖7是示出第3實施方式的振蕩器的概略結構的示意圖，(a)是平面圖，(b)是(a) 的截面圖。圖8是示出第4實施方式的電子設備的立體示意圖。標號說明1、2、3、4 作為彎曲振動片的石英振動片；5 作為振子的石英振子；6 作為振蕩器的石英振蕩器；IOa —個主面；IOb 另一個主面；11 基部；12 振動臂；1加、1沘側面； 13 振動臂;13a、13b 側面；14 切口部；15 支承部；16 臂部；17 施重部；18 槽部；18a 第1側面；18b 第2側面；18c 底部；18d、18e 連接部；18f 斜面；19 傾斜部；20,21 作為電極的激勵電極；20a、21a 第1激勵電極部；20b、21b 第2激勵電極部；20c、21c 安裝電極；22、23 連接電極；80 封裝；81 封裝基座；82 接縫環；83 外部連接端子；84 導電性粘接劑；85 蓋體；86 貫通孔；87 密封件；88 連接焊盤；91 作為電路元件的IC晶片；92 金屬線；700 作為電子設備的便攜電話；701 液晶顯示裝置；702 操作按鈕；703 接聽口 ； 704 通話口。
具體實施例方式下面，參照附圖來說明本發明的具體化的實施方式。(第1實施方式)
圖1是示出第1實施方式的彎曲振動片的概略結構的示意圖，圖1(a)是平面圖， 圖1(b)是圖1(a)的A-A線處的截面圖，圖1(c)是圖1(a)的B-B線處的截面圖。另外，在圖1(a)中，為了便於說明，針對電極部分繪上了陰影、網格，並且，為了不複雜化，對電極部分進行簡化並省略了其一部分。並且，在圖1(c)中，省略了結構要素的一部分(支承部)的截面。如圖1所示，關於作為彎曲振動片的石英振動片1，將從石英原石等上以規定角度切出的晶片狀的石英基板作為基材，通過使用了光刻技術的溼蝕刻等形成了外形形狀。石英振動片1具有基部11 ；從基部11延伸出來的彼此大致平行的一對振動臂 12,13 ；一對切口部14，它們是在與振動臂12、13的延伸方向交叉的方向(紙面左右方向) 即振動臂12、13的寬度方向上，從兩側切挖基部11而構成的；以及一對支承部15，它們從基部11向紙面左右方向突出，並朝向振動臂12、13側彎折成大致直角，進而沿著振動臂12、 13延伸。一對振動臂12、13具有位於基部11側的臂部16、以及比臂部16更靠末端側且寬度比臂部16寬的施重部17。而且，一對振動臂12、13在相互面對的兩個主面10a、10b上具有槽部18，該槽部 18沿著振動臂12、13的長度方向形成，並且形成為，使得沿著一對振動臂12、13的排列方向 (紙面左右方向)切斷的振動臂12、13的截面形狀成為大致H字狀。石英振動片1在振動臂12、13的與基部11相鄰的連接部處，設有以如下方式構成的傾斜部19，即在平面視圖中，隨著從振動臂12、13接近基部11，從槽部18到外形的間隔變寬。石英振動片1在一對振動臂12、13的槽部18、一個主面10a、另一個主面10b、以及一對振動臂12、13的相互面對的側面12a、12b、13a、13b等上，形成(配置)有激勵電極
20,21ο這裡，對形成在槽部18中的激勵電極20、21進行說明。如圖1(b)所示，槽部18具有底部18c ；沿著振動臂12、13的長度方向的第1側面18a，其相對於底部18c位于振動臂12、13的寬度方向的一側；以及沿著振動臂12、13的長度方向的第2側面18b，其相對於底部18c位于振動臂12、13的寬度方向的另一側。而且，臂部16上的槽部18的激勵電極20、21連續地形成在沿著槽部18的長度方向的第1側面18a、底部18c、以及隔著底部18c與第1側面18a相對的第2側面18b上。另一方面，如圖1(c)所示，在底部18c中的位於傾斜部19處的底部18c的至少一部分(這裡為位於傾斜部19處的底部18c的全部，相當於上述應用例中記載的「槽部的一部分」)中，在從與第1側面18a連接的連接部18d到與第2側面18b連接的連接部18e 的範圍內，設有未形成激勵電極20、21的無電極區域(圖1(a)中引出了標號18c的空白部分)。而且，在位於傾斜部19處的第1側面18a上形成(配置)有作為激勵電極20、21 的一部分的第1激勵電極部20a、21a，在位於傾斜部19處的第2側面18b上形成(配置) 有作為激勵電極20、21的一部分的第2激勵電極部20b、21b。另外，石英振動片1在槽部18的第1側面18a和第2側面18b的整個區域中具有激勵電極20、21。
如圖1所示，石英振動片1包含基部11和一對振動臂12、13而構成音叉，由此，成為作為音叉型彎曲振動片的音叉型石英振動片，且石英振動片1在支承部15的規定位置處被固定到封裝等外部部件上。而且，對於石英振動片1，通過從外部對形成在一對振動臂12、13上的激勵電極 20、21施加驅動信號，由此，一對振動臂12、13以規定頻率(例如32. 768kHz)在箭頭C方向和箭頭D方向上交替進行彎曲振動(諧振)。這裡，對形成在一對振動臂12、13上的激勵電極20、21進行詳細敘述。在一對振動臂12、13上，形成有從外部施加的驅動信號的施加電位的極性相互不同的激勵電極20和激勵電極21。因此，激勵電極20和激勵電極21以不短接的方式相互隔開間隔地形成。如圖1(b)、圖1(c)所示，在振動臂12的槽部18中形成有激勵電極20，在振動臂 12的兩個側面12a、12b上形成有激勵電極21。另外，振動臂12的兩個側面12a、12b的激勵電極21經由形成在施重部17上的連接電極22 (參照圖1(a))而相互連接。另一方面，在振動臂13的槽部18中形成有激勵電極21，在振動臂13的兩個側面 13aU3b上形成有激勵電極20。另外，振動臂13的兩個側面13a、13b的激勵電極20經由形成在施重部17上的連接電極23 (參照圖1(a))而相互連接。並且，振動臂12的槽部18的一個主面IOa側的激勵電極20與另一個主面IOb側的激勵電極20經由形成在振動臂13的兩個側面13a、i;3b上的激勵電極20而連接。另一方面，振動臂13的槽部18的一個主面IOa側的激勵電極21與另一個主面 IOb側的激勵電極21經由形成在振動臂12的兩個側面12a、12b上的激勵電極21而連接。如圖1(a)所示，激勵電極20、21經由基部11被引出到支承部15，引出的部分成為在固定到封裝等外部部件上時使用的安裝電極20c、21c。另外，安裝電極20c、21c形成在一個主面IOa和另一個主面IOb雙方上。這裡，對激勵電極20、21的形成方法的概略進行說明。關於激勵電極20、21，利用蒸鍍、濺射等方法在石英振動片1的大致整個表面上進行M、Cr、AU、Ag、Al、CU等電極材料的成膜，以覆蓋成膜後的電極材料的方式塗布感光性的抗蝕劑，使用光刻技術等，根據期望的電極圖案形狀對抗蝕劑進行曝光、構圖後，利用蝕刻去除露出電極材料的無用部分，由此，形成為期望的電極圖案形狀。另外，石英的熱傳導率為大約6. 2 大約10.41/(!11*1，作為激勵電極20、21的電極材料的例如Au的熱傳導率為大約315W/(m · K)，Au的熱傳導率更高，且高出到不同的位。這對於其他電極材料(Ni、Cr等)也是如此。接著，對熱彈性損失以及弛豫頻率進行說明。為了簡便，使用1個振動臂12進行說明。在石英振動片1處于振動狀態、且振動臂12向其寬度方向的一側進行振動的期間，在振動臂12的寬度方向的一側作用拉伸應力， 在另一側作用壓縮應力。一般而言，作用于振動臂12的與基部11相鄰的連接部處的拉伸應力和壓縮應力大於作用于振動臂12的末端側的各個應力。此時，在作用了壓縮應力的區域中，溫度上升，在作用了拉伸應力的區域中，溫度下降。關於石英振動片1，為了在進行彎曲振動的振動臂12的承受壓縮應力的壓縮部與承受拉伸應力的拉伸部之間實現溫度平衡而產生熱移動(熱傳導)，由於該熱移動的原因而產生振動能量的損失。因這種熱傳導而產生的Q值降低被稱為熱彈性損失。對於一般因溫度差產生的固體的內部摩擦，根據廣泛公知的變形與應力的關係式，將熱彈性損失解釋為在彎曲振動模式的振動片中，當頻率變化時，在弛豫頻率fm = 1/2 π τ (這裡，Ji是圓周率、τ是弛豫時間)處，Q值極小。當一般性地表達該Q值與頻率的關係時，成為示出了彎曲振動片的弛豫頻率與Q 值的極小值之間的關係的圖2的曲線F。在該圖中，Q值為極小QO時的頻率是熱弛豫頻率
f0( = 1/2 π τ )。並且，以f/fO = 1為界，頻率較高的區域(1 < f/fO)是絕熱區域，頻率較低的區域(f/fO < 1)是等溫區域。在石英振動片1的振動臂12、13上形成了槽部18時，壓縮部與拉伸部之間的熱傳導路徑因槽部而中途變窄，所以，在石英振動片1中，到達壓縮部與拉伸部的溫度成為平衡狀態為止的弛豫時間τ變長。由此，石英振動片1通過在圖2所示的絕熱區域中形成槽部18，由此，曲線F自身的形狀未發生變化，而是隨著熱弛豫頻率f0的降低，曲線F在頻率降低的方向上移位至曲線Fl的位置。另外，曲線Fl表示在槽部18中完全未形成電極(激勵電極20、21)的狀態。其結果，如箭頭a所示，石英振動片1的Q值提高。但是，石英振動片1通過在槽部18中形成激勵電極20、21，由此，曲線F移位至曲線F2的位置，如箭頭b所示，Q值降低。作為其原因，認為是由於激勵電極20、21形成了熱傳導路徑。S卩，如上所述，電極材料那樣的具有導電性的材料的熱傳導率比作為石英振動片1 的基材的壓電體即石英的熱傳導率大。對於這種具有導電性的材料，除了金屬的聲子以外， 電子也傳輸熱能。S卩，在石英振動片1中，除了石英以外，還經由形成在槽部18中的激勵電極20、21 進行熱傳導，所以，弛豫時間τ變短，隨著熱弛豫頻率f0的上升，曲線F在頻率上升的方向上移位至曲線F2的位置。在第1實施方式的石英振動片1中，熱彈性損失是以絕熱區域為對象的，該絕熱區域是振動體的機械諧振頻率fr除以振動體單體的熱弛豫頻率fO而得到的值fr/ 滿足1 < fr/f0的關係的高頻區域。這裡，振動體單體是指完全未配置激勵電極20、21等金屬膜等的振動體。例如，在使用石英作為振動體材料的情況下，是指完全未配置石英以外的材料的狀態的振動體。另外，一般公知，通過下式來求出熱弛豫振動頻率fm。fm = π k/(2 P Cpa2) — (1)這裡，π是圓周率，k是振動臂的振動方向的熱傳導率，P是振動臂的質量密度， Cp是振動臂的熱容量，a是振動臂的振動方向的寬度。在對式(1)的熱傳導率k、質量密度P、熱容量Cp代入振動臂的材料本身的常數的情況下，所求出的熱弛豫振動頻率fm成為在振動臂上未設置槽部時的弛豫振動頻率。如上所述，第1實施方式的石英振動片1在槽部18的位於傾斜部19處的底部18c 的至少一部分中，在從與第1側面18a連接的連接部18d到與第2側面18b連接的連接部 18e的範圍內，具有未形成激勵電極20、21的無電極區域。其結果，對於在絕熱區域中動作的石英振動片1，在位於傾斜部19處的槽部18的底部18c的無電極區域中，與形成有激勵電極20、21的情況相比，熱傳導率降低，所以，從彎曲振動的壓縮部(例如第1側面18a側)向拉伸部(例如第2側面18b側)的熱移動變慢， 能夠抑制傾斜部19處的熱彈性損失。因此，與在位於傾斜部19處的槽部18的底部18c形成有激勵電極20、21的情況相比，石英振動片1能夠提高Q值。另外，為了石英振動片1更加可靠地發揮該效果，如圖1(a)所示，優選使槽部18 的位於傾斜部19處的底部18c的全部範圍成為無電極區域。並且，石英振動片1在槽部18的第1側面18a和第2側面18b的整個區域中具有激勵電極20、21，所以，與後述的在槽部18的第1側面18a和第2側面18b的一部分中具有激勵電極20、21的情況相比，能夠降低CI值。因此，與在槽部18的第1側面18a和第2側面18b的一部分中具有激勵電極20、 21的情況相比，石英振動片1能夠提高Q值。並且，在石英振動片1中，振動臂12、13具有位於基部11側的臂部16、以及比臂部 16更靠末端側且寬度比臂部16寬的施重部17，所以，利用因施重部17的慣性質量的增加而實現的Q值的提高效果，例如既能維持Q值又能縮短振動臂12、13。因此，石英振動片1既能維持Q值又能進一步實現小型化。另一方面，在石英振動片1具有施重部17的情況下，與不具有施重部17的情況相比，彎曲振動中的傾斜部19處的變形增大(產生的熱量增大)。但是，在石英振動片1中，在位於傾斜部19處的槽部18的底部18c的無電極區域中，與形成有激勵電極20、21的情況相比，熱傳導率降低，所以，從壓縮部向拉伸部的熱移動變慢，在具有施重部17的結構中，能夠更加有效地抑制傾斜部19的熱彈性損失。並且，石英振動片1包含一對0個)振動臂12、13和基部11而構成音叉，所以， 能夠提供起到上述效果的音叉型石英振動片。這裡，對第1實施方式的變形例進行說明。(變形例1)圖3是示出變形例1的彎曲振動片的概略結構的示意圖，圖3(a)是平面圖，圖 3(b)是圖3(a)的E-E線處的截面圖。另外，對與第1實施方式相同的部分標註同一標號而省略詳細的說明，以與第1實施方式不同的部分為中心進行說明。如圖3所示，關於變形例1的作為彎曲振動片的石英振動片2，在槽部18的第1側面18a和第2側面18b的位於傾斜部19處的範圍Ll中未形成激勵電極20、21。換言之，石英振動片2在槽部18的第1側面18a和第2側面18b的一部分中具有激勵電極20、21。由此，石英振動片2在槽部18的第1側面18a和第2側面18b的一部分中具有激勵電極20、21，所以，與上述的在第1側面18a和第2側面18b的整個區域中具有激勵電極20,21的情況相比，槽部18的第1側面18a和第2側面18b上的激勵電極20、21的面積減因此，石英振動片2主要減小了動態電容，所以，能夠降低負載電容敏感度。因此，與在槽部18的第1側面18a和第2側面18b的整個區域中具有激勵電極 20,21的情況相比，石英振動片2能夠抑制例如因浮遊電容等引起的頻率變動。(變形例2)圖4是示出變形例2的彎曲振動片的概略結構的示意圖，圖4(a)是平面圖，圖 4(b)是圖4(a)的F-F線處的截面圖。另外，對與第1實施方式相同的部分標註同一標號而省略詳細的說明，以與第1實施方式不同的部分為中心進行說明。如圖4所示，關於變形例2的作為彎曲振動片的石英振動片3，除了變形例1所述的槽部18的第1側面18a和第2側面18b的位於傾斜部19處的範圍Ll以外，在槽部18 的施重部17側的一部分的範圍L2中的第1側面18a、第2側面18b和底部18c上，也未形成激勵電極20、21。由此，石英振動片3與第1實施方式和變形例1相比，槽部18的第1側面18a和第2側面18b的激勵電極20、21的面積進一步減小。因此，石英振動片3的動態電容進一步減小，所以，能夠進一步降低負載電容敏感度。因此，石英振動片3與第1實施方式和變形例1相比，能夠進一步抑制例如因浮遊電容等引起的頻率變動。而且，石英振動片3在槽部18的施重部17側的一部分的範圍L2中的底部18c中未形成激勵電極20、21，所以，從範圍L2中的彎曲振動的壓縮部(例如第1側面18a側)向拉伸部(例如第2側面18b側)的熱移動變慢，能夠抑制熱彈性損失。因此，石英振動片3與第1實施方式和變形例1相比，能夠進一步提高Q值。(變形例3)圖5是變形例3的彎曲振動片的要部的截面示意圖。圖5是沿著振動臂12、13的延伸方向切斷變形例3的作為彎曲振動片的石英振動片4的槽部18的基部11側的要部後的截面圖。另外，圖5所示的石英振動片4的除槽部18以外的結構與第1實施方式和各變形例中的任一方相同。如圖5所示，例如在通過溼蝕刻形成槽部18的情況下，石英振動片4的槽部18的位於傾斜部19處的底部18c具有以如下方式傾斜的斜面18f 隨著從基部11側朝向振動臂12、13的末端側，槽部18變深。而且，石英振動片4的槽部18的位於傾斜部19處的底部18c在斜面18f上具有無電極區域。另外，在與振動臂12、13的延伸方向交叉的方向進行切斷時，該斜面18f未向第1 側面18a側和第2側面18b側中的任意一側傾斜。由此，在石英振動片4中，槽部18的位於傾斜部19處的底部18c具有以如下方式傾斜的斜面18f 隨著從基部11側朝向振動臂12、13的末端側，槽部18變深，在斜面ISfi 具有無電極區域，所以，能夠避免形成激勵電極20、21的電極圖案時使用光刻對抗蝕劑進行構圖時、因光的反射而向非曝光部分(第1側面18a和第2側面18b等)照射曝光用光。具體而言，當從槽部18的上方朝向斜面18f照射的曝光用光0被底部18c的斜面 18f反射時，由於以隨著從基部11側朝向振動臂12、13的末端側、槽部18變深的方式傾斜的斜面18f的傾斜，曝光用光0沿著振動臂12、13的延伸方向，以與入射角對應的角度被反射到振動臂12、13的末端側。其結果，石英振動片4能夠避免形成激勵電極20、21的電極圖案形成時使用光刻對抗蝕劑進行構圖時、因光的反射而向非曝光部分(第1側面18a和第2側面18b等)照射曝光用光0。另外，底部18c的斜面18f的圖5中紙面左右方向的兩端部的位置不需要與傾斜部19的兩端部的位置一致。例如，底部18c的斜面18f的靠振動臂12、13的末端側(紙面左側)的端部既可以越過傾斜部19，也可以收納在傾斜部19內。(第2實施方式)接著，作為第2實施方式，對具有上述說明的石英振動片的振子進行說明。圖6是示出第2實施方式的振子的概略結構的示意圖，圖6(a)是平面圖，圖6 (b) 是圖6(a)的G-G線處的截面圖。另外，為了避免複雜化，省略了石英振動片的電極類部件。如圖6所示，作為振子的石英振子5具有第1實施方式的石英振動片1、以及收納石英振動片1的封裝80。封裝80由封裝基座81、接縫環82、蓋體85等構成。封裝基座81以能夠收納石英振動片1的方式形成有凹部，在該凹部中設有與石英振動片1的未圖示的安裝電極20c、21c(參照圖1)連接的連接焊盤88。連接焊盤88構成為與封裝基座81內的布線連接，且能夠與設置在封裝基座81的外周部的外部連接端子83導通。在封裝基座81的凹部的周圍設有接縫環82。而且，在封裝基座81的底部設有貫通孔86。石英振動片1經由導電性粘接劑84粘接固定在封裝基座81的連接焊盤88上。而且，關於封裝80，對覆蓋封裝基座81的凹部的蓋體85與接縫環82進行了縫焊。在封裝基座81的貫通孔86中填充有由金屬材料等構成的密封件87。該密封件 87在減壓環境中溶融後固化，將貫通孔86氣密性地密封，使得封裝基座81內能夠保持減壓狀態。石英振子5根據經由外部連接端子83得到的來自外部的驅動信號對石英振動片 1進行激勵，以規定頻率(例如32. 768kHz)進行振蕩(諧振)。如上所述，石英振子5具有石英振動片1，所以，能夠提供起到與第1實施方式相同的效果⑴值的提高等)的石英振子。另外，石英振子5通過使用石英振動片2、3、4中的任一方來代替石英振動片1，能夠起到與石英振動片2、3、4對應的效果。(第3實施方式)接著，作為第3實施方式，對具有上述說明的石英振動片的振蕩器進行說明。圖7是示出第3實施方式的振蕩器的概略結構的示意圖，圖7(a)是平面圖，圖 7(b)是圖7(a)的H-H線處的截面圖。另外，為了避免複雜化，省略了石英振動片的電極類部件。作為振蕩器的石英振蕩器6構成為，在上述石英振子5的結構中還具有電路元件。 另外，對與石英振子5相同的部分標註了同一標號而省略詳細的說明。如圖7所示，石英振蕩器6具有第1實施方式的石英振動片1、具有使石英振動片1進行振蕩的振蕩電路的作為電路元件的IC晶片91、以及收納石英振動片1和IC晶片 91的封裝80。IC晶片91被固定在封裝基座81的底部，通過Au、Al等金屬線92與其他配線連接。石英振蕩器6根據來自IC晶片91的振蕩電路的驅動信號對石英振動片1進行激勵，以規定頻率(例如32. 768kHz)進行振蕩(諧振)。如上所述，石英振蕩器6具有石英振動片1，所以，能夠提供起到與第1實施方式相同的效果⑴值的提高等)的石英振蕩器。另外，石英振蕩器6通過使用石英振動片2、3、4中的任一方來代替石英振動片1， 能夠起到與石英振動片2、3、4對應的效果。(第4實施方式)接著，作為第4實施方式，對具有上述說明的石英振動片的電子設備進行說明。圖8是示出第4實施方式的電子設備的示意立體圖。如圖8所示，作為電子設備的便攜電話700例如具備具有上述石英振動片(1等) 的石英振子5或石英振蕩器6作為定時器件，還具有液晶顯示裝置701、多個操作按鈕702、 接聽口 703以及通話口 704。上述石英振子5或石英振蕩器6不限於上述便攜電話，也非常適合用作電子書、個人計算機、電視、數字靜止照相機、攝像機、錄像機、車載導航裝置、尋呼機、電子記事本、計算器、文字處理器、工作站、視頻電話、POS終端、具有觸摸面板的設備等的定時器件，在任意一種情況下，均能夠發揮上述各實施方式和各變形例中說明的效果，由此，有助於提高這些電子設備的動作特性等。另外，在上述各實施方式和各變形例中，也可以不具有石英振動片1、2、3、4的支承部15和施重部17。並且，在上述各實施方式和各變形例中，石英振動片1、2、3、4的施重部17採用了比一對振動臂12、13的臂部16更靠末端側且寬度比臂部16寬的構造，但不限於此，也可以應用具有其他構造的施重部17。例如，也可以應用比一對振動臂12、13的臂部16更靠末端側且厚度比臂部16厚的構造的施重部、以及比臂部16更靠末端側且固定或嵌設有由質量密度比構成石英振動片1、2、3、4的基材高的材料構成的部件(例如由Au或Cu等金屬構成的部件)的構造的施重部。另外，支承部15不限於一對，也可以僅為一個。另外，在上述各實施方式和各變形例中，槽部18具有底部18c、第1側面18a和第 2側面18b，具有所謂H字型的截面形狀，但不限於此，例如，也可以是具有所謂的V字型的截面形狀的槽部，即不存在底部，第1側面與第2側面以呈銳角的方式連接。另外，在上述各實施方式和各變形例中，在振動臂12、13的兩個主面10a、IOb上均設置了槽部18，但不限於此，也可以僅在任意一個主面(IOa或IOb)上設置槽部18。另外，在上述各實施方式和各變形例中，振動臂12、13的數量為一對0個)，但不限於此，也可以是1個或3個以上。另外，在上述各實施方式和各變形例中，振動片為石英，但不限於此，例如也可以是鉭酸鋰(LiTaO3)、四硼酸鋰(Li2B4O7)、鈮酸鋰(LiNbO3)、鋯鈦酸鉛(PZT)、氧化鋅(SiO)、氮化鋁(AlN)等壓電體、或者具有氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)等壓電體作為覆膜的矽等。
權利要求
1.一種彎曲振動片，其特徵在於，該彎曲振動片具有 基部；以及振動臂，其從所述基部延伸出來，在靠所述基部的一側具有與該基部連接的連接部，該振動臂進行彎曲振動，所述振動臂在主面上具有槽部，該槽部沿著所述振動臂的長度方向形成，且延伸設置到所述連接部，在所述槽部中配置有激勵電極，所述槽部的一部分被配置在所述連接部上，並且具有未形成所述激勵電極的無電極區域。
2.根據權利要求1所述的彎曲振動片，其特徵在於，所述振動臂在所述連接部中具有如下形狀隨著從所述振動臂的末端側接近靠所述基部的一側，從所述主面上的所述槽部到所述振動臂的外緣的寬度變寬。
3.根據權利要求1所述的彎曲振動片，其特徵在於， 所述激勵電極具有第1激勵電極部和第2激勵電極部，所述槽部的所述一部分在其內壁的所述振動臂的寬度方向的一側配置有所述第1激勵電極部，在另一側配置有所述第2激勵電極部，所述無電極區域被配置在所述第1激勵電極部與所述第2激勵電極部之間。
4.根據權利要求1所述的彎曲振動片，其特徵在於， 所述槽部具有沿著所述振動臂的所述長度方向的第1側面；沿著所述振動臂的所述長度方向的第2側面；以及形成所述槽部的底的底部，其連接所述第1側面與所述第2側面，所述底部的一部分被配置於所述連接部，並且在其至少一部分中具有所述無電極區域，在平面視圖中，所述槽部在所述第1側面和所述第2側面的整個區域中具有所述激勵電極。
5.根據權利要求1所述的彎曲振動片，其特徵在於， 所述槽部具有沿著所述振動臂的所述長度方向的第1側面；沿著所述振動臂的所述長度方向的第2側面；以及形成所述槽部的底的底部，其連接所述第1側面與所述第2側面，所述底部的一部分被配置於所述連接部，並且在其至少一部分中具有所述無電極區域，在平面視圖中，所述槽部在所述第1側面的一部分和所述第2側面的一部分中具有所述激勵電極。
6.根據權利要求1所述的彎曲振動片，其特徵在於，被配置於所述連接部的所述底部具有以如下方式構成的斜面隨著從靠所述基部的一側朝向所述振動臂的所述末端側，所述槽部變深， 在所述斜面上具有所述無電極區域。
7.根據權利要求1 6中的任一項所述的彎曲振動片，其特徵在於，所述振動臂具有位於靠所述基部的一側的臂部、以及比所述臂部更靠所述末端側的施重部。
8.根據權利要求1 6中的任一項所述的彎曲振動片，其特徵在於，該彎曲振動片具有多個所述振動臂，且包含所述多個振動臂和所述基部而構成音叉。
9.一種振子，其特徵在於，該振子具有權利要求1 6中的任一項所述的彎曲振動片；以及收納所述彎曲振動片的封裝。
10.一種振蕩器，其特徵在於，該振蕩器具有權利要求1 6中的任一項所述的彎曲振動片；以及電路元件，其具有使所述彎曲振動片進行振蕩的電路。
11.一種電子設備，其特徵在於，該電子設備具有權利要求1 6中的任一項所述的彎曲振動片。
全文摘要
本發明提供彎曲振動片、振子、振蕩器以及電子設備，它們能夠提高Q值。石英振動片(1)具有基部(11)和從基部延伸出來的一對振動臂(12、13)，振動臂在相對的兩個主面(10a、10b)上具有沿著振動臂的長度方向形成的槽部(18)，在振動臂的與基部連接的連接部處設有如下構成的傾斜部(19)在平面視圖中，隨著從振動臂接近基部，從槽部到外形的間隔變寬，槽部在位於傾斜部處的底部(18c)的至少一部分中，在從與沿著槽部的長度方向的第1側面(18a)連接的連接部(18d)到與隔著底部(18c)與第1側面(18a)相對的第2側面(18b)連接的連接部(18e)的範圍內，具有未形成激勵電極(20、21)的無電極區域。
文檔編號H03H9/125GK102340291SQ20111019171
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月8日 優先權日2010年7月9日
發明者山田明法 申請人:精工愛普生株式會社