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振動片、振子、振蕩器以及電子儀器.pdf

摘要
申請專利號:

CN201010501423.3

申請日:

2010.10.08

公開號:

CN102035498B

公開日:

2015.01.14

當前法律狀態:

有效性:

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H03H 9/21申請日:20101008|||公開
IPC分類號: H03H9/21; H03H9/00 主分類號: H03H9/21
申請人: 精工愛普生株式會社
發明人: 山田明法
地址: 日本東京
優先權: 2009.10.08 JP 2009-234068; 2010.07.21 JP 2010-163647
專利代理機構: 北京金信知識產權代理有限公司 11225 代理人: 黃威;張彬
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201010501423.3

授權公告號:

102035498B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.14|||2011.06.15|||2011.04.27

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

提供一種降低了CI值且抑制了不必要振動的小型的振動片、振子、振蕩器以及電子儀器。壓電振動片(81)具備:一對振動臂(83),其從基部(22)一端側起分成兩叉而互相平行地延伸;錘部(85),被設置在各個振動臂(83)的前端一側;具有底部的第1槽部(87),其沿著各個振動臂(83)的長度方向設置。在從第1槽部(87)的基部(22)一側到前端一側的側面上,形成有第1激勵電極(89);在從振動臂(83)的基部(22)一側到前端一側的側面上,形成有第2激勵電極(90)。在比從各個振動臂(83)與基部(22)相連接部分的基端到前端(錘部(85)的前端)的長度L的一半L/2更靠前端一側的第1槽部(87)上,形成有用于集中質量的槽內突出部(95)。

權利要求書

1: 一種振動片, 其特征在于, 具有 : 基部 ; 振動臂, 其從所述基部的一端部分起延伸 ; 所述振動臂具備 : 臂部, 其設置在所述基部一側 ; 錘部, 其設置在比所述臂部更靠前端一側, 且寬度比所述臂部更寬 ; 主面, 其設置在所述振動臂的前后側上 ; 側面, 其被形成為, 向所述振動臂的長度方向延伸并連接前后側的所述主面, 且相互對 置; 第 1 槽部, 其為具有底部的槽, 且沿所述振動臂的所述長度方向而被形成在至少一側 的所述主面上 ; 第 1 激勵電極, 其被形成在連接所述第 1 槽部的底部與所述一側的所述主面的槽側面 上; 第 2 激勵電極, 其被形成在兩個所述側面上 ; 槽內突出部, 其被設置在, 比在所述長度方向上平分所述振動臂的二等分線更靠所述 前端一側的位置上, 且隔著所述第 1 槽部的一部分以沿所述槽側面的方式形成。
2: 如權利要求 1 所述的振動片, 其特征在于, 所述槽內突出部被設置為, 在俯視觀察時, 于所述第 1 槽部內從所述振動臂的所述前 端一側向所述基部一側突出。
3: 如權利要求 1 所述的振動片, 其特征在于, 在俯視觀察時, 所述槽內突出部形成為, 其周圍被所述第 1 槽部所包圍的島狀。
4: 如權利要求 1 至 3 中任意一項所述的振動片, 其特征在于, 具有被形成在所述錘部上的第 2 槽部 ; 所述第 2 槽部為具有底部的槽, 且其被形成為, 將從所述臂部的側面起連續并與之構 成同一個面的側面作為一側側面, 且該一側側面與所述第 1 槽部的所述側面平行 ; 所述第 1 槽部被設置為, 從所述振動臂的所述基部一側延伸至所述錘部的區域內 ; 所述第 1 激勵電極被形成在, 所述第 1 槽部內的、 從所述振動臂的所述基部一側到所述 錘部的區域內連續的所述側面上 ; 所述第 2 激勵電極被形成在, 從所述振動臂的所述側面到所述第 2 槽部內的所述一側 側面的連續的面上。
5: 如權利要求 1 至 4 中任意一項所述的振動片, 其特征在于, 所述槽內突出部被形成為, 延伸至比所述錘部與所述振動臂的連接根部更靠所述基部 一側。
6: 如權利要求 1 至 5 中任意一項所述的振動片, 其特征在于, 所述槽內突出部以從所述錘部連續的方式而形成。
7: 如權利要求 1 至 6 中任意一項所述的振動片, 其特征在于, 所述槽內突出部被形成為, 具有與所述振動臂的兩個所述主面相同的高度。
8: 如權利要求 1 至 7 中任意一項所述的振動片, 其特征在于, 所述振動片為, 由壓電體材料形成的壓電振動片。
9: 一種振子, 其特征在于, 具備 : 2 權利要求 1 至 8 中任意一項所述的振動片, 以及用于收納所述振動片的外殼。
10: 一種振蕩器, 其特征在于, 具備 : 權利要求 1 至 8 中任意一項所述的振動片 ; 電路元件, 其具有使所述振動片振蕩的振蕩電路 ; 外殼, 其用于收納所述振動片以及所述電路元件。
11: 一種電子儀器, 其特征在于, 具備 : 權利要求 1 至 8 中任意一項所述的振動片、 權利要求 9 所述的振子、 權利要求 10 所述 的振蕩器中的任意一種。

說明書


振動片、 振子、 振蕩器以及電子儀器

    技術領域 本發明涉及例如由壓電體材料所組成的壓電振動片等的振動片、 振子、 振蕩器和 使用了這些元件的電子儀器。
     背景技術 一直以來, 壓電元件被廣泛應用于手機等通信儀器、 電腦和 IC 卡等信息設備、 以 及其他各種電子儀器中。 最近, 伴隨這些電子儀器的小型化以及高性能化, 需要壓電元件在 小型化的同時具備有高品質和高穩定性。
     眾所周知, 對于彎曲振動模式的壓電振動片, 為了實現小型化而將振動臂的長度 縮短時, 其頻率將會增高。因此, 通過使振動臂的前端部質量增大, 從而能夠在不會因該質 量效果導致頻率增高的同時而縮短振動臂的長度, 進而使壓電振動片小型化 ( 例如, 參照 專利文獻 1、 2)。很多情況下, 使振動臂前端部質量增大是通過將該前端部的寬度形成得比 基端一側更大而實現的。
     并且, 在音叉型壓電振動片中, 為了降低 CI 值, 廣泛采用在振動臂的兩個主面的 至少一個上形成長度方向的槽部, 并且在該槽部的內面上將激勵電極成膜的結構 ( 例如, 參照專利文獻 2)。由于在這樣的振動臂上, 在其側面的激勵電極和槽部內的激勵電極之間 產生的電場, 廣泛地分布在振動臂的截面上, 從而能夠大幅度地提升電場效率, 所以即使將 振動片小型化, 振動損失也較小, 能夠將 CI 值抑制在較低水平。
     并且, 公開有一種將振動臂的槽部延伸至進入振動臂前端的錘部以及基部的位置 的音叉型壓電振動片 ( 例如, 參照專利文獻 3)。 具有這樣的槽構造的振動臂, 能夠確保獲得 振動臂的基本振動模式所需的臂長, 并且在振動臂的錘部以及基部的各個結合部上, 消除 因振動臂的振動而導致的向槽部的應力集中, 從而能夠得到穩定的振動。
     并且, 在專利文獻 3 中, 公開了一種為了降低 CI 值而在錘部的基部一側設有脊部 的振動臂。下面參照附圖進行詳細說明, 在圖 6 中, 專利文獻 3 所記載的音叉型壓電振動片 1 具備 : 基部 2 ; 一對振動臂 3, 其從基部 2 的一端部分平行延伸。各個振動臂 3 具備 : 錘部 5, 其位于振動臂 3 的前端一側, 且其寬度比振動臂 3 的基部 2 一側更寬 ; 具有底部的第 1 槽 部 7, 其沿振動臂 3 的長邊方向而形成 ; 第 1 激勵電極 9, 其形成在第 1 槽部 7 的側面上 ; 第 2 激勵電極 10, 其形成在振動臂 3 的側面上。 并且, 在錘部 5 的基部 2 一側, 設置有作為貫通 孔的第 2 槽部 8, 其將從振動臂 3 的側面起連續并與之構成同一個面的側面作為一側側面, 且該一側側面被形成為與第 1 槽部 7 的側面平行, 通過該第 2 槽部 8, 在錘部 5 的基部 2 一 側的兩端部上, 形成有脊部 ( 突出部 )6。通過該脊部 6, 使得振動臂 3 能夠在不改變錘部 5 的質量的條件下而使振動二階矩的臂長變短, 從而能夠提高振動的穩定性, 并且將 CI 值抑 制在較低水平。
     在先技術文獻
     專利文獻 1 : 日本實公昭 51-10755 號公報。
     專利文獻 2 : 日本特開 2004-282230 號公報。
     專利文獻 3 : 日本特開 2005-5896 號公報。發明內容 發明所要解決的課題
     但是, 在專利文獻 3 中所記載的音叉型水晶振動片 1 中, 因為將錘部 5 的振動臂 3 側面的延長線作為一側側面的第 2 槽部 8 為, 貫通錘部 5 的兩個主面的貫通孔, 所以存在由 于錘部 5 的基部 2 一側的兩端部上形成的脊部 6 分別成為錘而產生故障的危險。 也就是說, 發明人發現, 在振動臂 3 按圖中的箭頭方向反復彎曲振動時, 由于錘部 5 在振動臂 3 的振幅 最大值處產生比振動臂 3 更大的位移而成為接近高階模式的振動形態, 從而有可能使頻率 上升而導致振動不穩定, 進而使 CI 值上升。
     用于解決課題的方法
     本發明是為了解決上述至少一部分的課題而完成的, 其可以通過以下的實施方式 或者應用例來實現。
     [ 應用例 1]
     本應用例涉及的振動片, 其特征在于, 具備 : 基部 ; 振動臂, 其從所述基部的一端 部分起延伸, 所述振動臂具備 : 臂部, 其設置在所述基部一側 ; 錘部, 其設置在比所述臂部 更靠前端一側, 且寬度比所述臂部更寬 ; 主面, 其設置在所述振動臂的前后側上 ; 側面, 其 被形成為, 向所述振動臂的長度方向延伸并連接前后側的所述主面, 且相互對置 ; 第1槽 部, 其為具有底部的槽, 且沿所述振動臂的所述長度方向而被形成在至少一側的所述主面 上; 第 1 激勵電極, 其被形成在連接所述第 1 槽部的底部與所述一側的所述主面的槽側面 上; 第 2 激勵電極, 其被形成在兩個所述側面上 ; 槽內突出部, 其被設置在, 比在所述長度方 向上平分所述振動臂的二等分線更靠所述前端一側的位置上, 且隔著所述第 1 槽部的一部 分以沿所述槽側面的方式形成。
     根據該結構, 因為具備有第 1 槽部, 所以使得振動臂易于移動并可進行有效的振 動, 由此能夠降低 CI 值。并且, 通過設置在臂部前端一側的錘部和設置在第 1 槽部處的槽 內突出部, 從而使質量集中在振動臂的前端一側, 進而能夠在不增大振動臂長度的條件下 降低頻率。所以, 能夠提供一種小型并具有較低 CI 值的振動片。
     [ 應用例 2]
     在上述應用例涉及的振動片中, 其特征在于, 所述槽內突出部被設置為, 在俯視觀 察時, 于所述第 1 槽部內從所述振動臂的所述前端一側向所述基部一側突出。
     如此結構一樣, 優選對在振動臂前端一側的槽內突出部的形成位置進行規范化。
     [ 應用例 3]
     在上述應用例涉及的振動片中, 其特征在于, 在俯視觀察時, 所述槽內突出部形成 為, 其周圍被所述第 1 槽部所包圍的島狀。
     根據上述結構, 因為在第 1 槽部內形成有在俯視觀察時為島狀的槽內突出部, 所 以通過使質量集中在振動臂的前端一側, 從而能夠在不增大振動臂長度的條件下降低頻 率。
     [ 應用例 4]
     在上述應用例相關的振動片中, 其特征在于, 具有被形成在所述錘部上的第 2 槽
     部; 所述第 2 槽部為具有底部的槽, 且其被形成為, 將從所述臂部的側面起連續并與之構成 同一個面的側面作為一側側面, 且該一側側面與所述第 1 槽部的所述側面平行 ; 所述第 1 槽 部被設置為, 從所述振動臂的所述基部一側延伸至所述錘部的區域內 ; 所述第 1 激勵電極 被形成在, 所述第 1 槽部內的、 從所述振動臂的所述基部一側到所述錘部的區域內連續的 所述側面上 ; 所述第 2 激勵電極被形成在, 從所述振動臂的所述側面到所述第 2 槽部內的所 述一側側面的連續的面上。
     以這種形式, 通過將第 1 激勵電極形成于從振動臂的基部一側向錘部的區域內設 置的第 1 槽部側面上, 并將第 2 激勵電極連續形成在, 振動臂的基部一側的側面以及從該 側面起連續的錘部側面上, 從而使得對振動臂的振動起作用的電場不只產生在振動臂的臂 部, 而且也產生在錘部區域。所以, 即使對應小型化的要求而縮短振動臂, 錘部的質量效果 也沒有損失, 并能夠增加電極面積以提高激勵效率, 并且能夠降低 CI 值, 實現振動片的高 性能化、 高品質化。
     并且, 發明人發現, 因為第 2 槽部為具有底部的槽, 所以設置貫通錘部的第 2 槽部 時, 對振動臂來說, 錘部成為接近于高階模式的振動形態, 從而能夠避免發生頻率增大的缺 點。 [ 應用例 5]
     在上述應用例涉及的振動片中, 其特征在于, 所述槽內突出部被形成為, 延伸至比 所述錘部與所述振動臂的連接根部更靠所述基部一側。
     在該結構中, 在前端一側具有錘部, 并且第 1 槽部從振動臂的基部一側到錘部區 域內連續形成的結構中, 槽內突出部以從第 1 槽部的錘部區域內, 延伸至比錘部與振動臂 的連接根部更靠基部一側的方式而形成。 因此, 由槽內突出部而引起的質量效果提高, 從而 在振動片的小型化方面發揮了顯著的效果。
     [ 應用例 6]
     在上述應用例涉及的振動片中, 其特征在于, 所述槽內突出部以從所述錘部連續 的方式而形成。
     根據該結構, 利用通過蝕刻而形成振動臂的第 1 槽部的工藝, 能夠有效地形成槽 內突出部, 并且以在錘部與槽內突出部之間設置縫隙的方式而形成槽內突出部時, 由于能 夠防止有可能產生于該縫隙部分的蝕刻殘留物等, 所以能夠以調節錘部質量的方式而形 成, 從而得到具有所期望的頻率特性的振動片。
     [ 應用例 7]
     在上述應用例涉及的振動片中, 其特征在于, 所述槽內突出部被形成為, 具有與所 述振動臂的兩個所述主面相同的高度。
     根據該結構, 利用通過蝕刻而形成振動臂的第 1 槽部的工藝, 能夠有效地形成槽 內突出部。
     [ 應用例 8]
     在上述應用例涉及的振動片中, 其特征在于, 其為由壓電體材料形成的壓電振動 片。
     根據該結構, 能夠提供一種耐沖擊性較高且具有優秀的振動特性的、 例如由水晶 構成的水晶振動片等的壓電振動片。
     [ 應用例 9]
     在本應用例涉及的振子中, 其特征在于, 具備 : 上述應用例中任意一項所述的振動 片, 以及用于收納所述振動片的外殼。
     根據該結構, 因為具備上述應用例所記載的振動片, 所以能夠提供一種小型且具 有穩定振動特性的振子。
     [ 應用例 10]
     在本應用例涉及的振蕩器中, 其特征在于, 具備 : 上述應用例中任意一項所述的振 動片 ; 電路元件, 其具有使所述振動片振蕩的振蕩電路 ; 外殼, 其用于收納所述振動片以及 所述電路元件。
     根據該結構, 因為具備有上述應用例所記載的振動片, 所以能夠提供一種小型且 具有穩定的振動特性的振蕩器。
     [ 應用例 11]
     在本應用例涉及的電子儀器中, 其特征在于, 具備 : 上述應用例中任意一項所述的 振動片、 上述應用例所述的振子、 上述應用例所述的振蕩器中的任意一種。
     根據該結構, 能夠提供一種小型、 輕量化、 且穩定動作的電子儀器。 [ 應用例 12]
     本應用例涉及的振動片, 其特征在于, 具備 : 基部 ; 振動臂, 其從所述基部的一端 部分起延伸, 所述振動臂具備 : 兩個主面 ; 兩個側面, 其向所述振動臂的長度方向延伸并連 接兩個所述主面 ; 第 1 槽部, 其為具有底部的槽, 且沿所述振動臂的所述長度方向而被形成 在至少一側的兩個所述主面上 ; 第 1 激勵電極, 其被形成于所述第 1 槽部內的兩個所述側面 上; 第 2 激勵電極, 其形成于所述振動臂的兩個所述側面上 ; 槽內突出部, 其為集中質量用 的槽內突出部, 形成于所述第 1 槽部, 位于所述振動臂的前端一側的所述第 1 槽部內的兩個 所述側面之間, 并位于比在所述長度方向上平分所述振動臂的二等分線更靠所述前端一側 的位置上。
     根據該結構, 因為具備有第 1 槽部, 所以使得振動臂易于移動并可進行有效的振 動, 由此能夠降低 CI 值, 并且通過利用設置于第 1 槽部的槽內突出部而使質量集中在振動 臂的前端一側, 從而能夠在不增大振動臂的長度的條件下降低頻率。 所以, 能夠提供一種小 型且低 CI 值的振動片。
     [ 應用例 13]
     在上述應用例涉及的振動片中, 其特征在于, 所述振動臂具備 : 臂部, 其設置在所 述振動臂的所述基部一側 ; 錘部, 其設置在比所述臂部更靠前端一側, 且寬度比所述臂部更 寬。
     根據該結構, 由于通過振動臂的前端部分的錘部行使錘的功能, 從而能夠在不增 大振動臂長度的條件下降低頻率, 因此除了具有由于形成槽部而導致 CI 值降低的效果的 同時, 還通過對錘部的形狀進行調節, 從而能夠提供一種小型且高性能的振動片。
     附圖說明 圖 1 為, 用于模式化地說明第 1 實施方式的壓電振動片的圖, 其中, (a) 為俯視圖, (b) 為沿 (a) 的 A1-A1 線的剖視圖, (c) 為沿 (a) 的 B1-B1 線的剖視圖。
     圖 2 為, 用于模式化地說明第 2 實施方式的壓電振動片的圖, 其中, (a) 為俯視圖, (b) 為沿 (a) 的 A2-A2 線的剖視圖, (c) 為沿 (a) 的 B2-B2 線的剖視圖。
     圖 3 為, 用于模式化地說明第 3 實施方式的壓電振動片的圖, 其中, (a) 為俯視圖, (b) 為沿 (a) 的 A3-A3 線的剖視圖, (c) 為沿 (a) 的 B3-B3 線的剖視圖。
     圖 4 為, 表示第 4 實施方式的振子的概要結構的模式圖, 其中, (a) 為俯視圖, (b) 為沿 (a) 的 F-F 線的剖視圖。
     圖 5 為, 表示第 5 實施方式的振蕩器的概要結構的模式圖, 其中, (a) 為俯視圖, (b) 為沿 (a) 的 G-G 線的剖視圖。
     圖 6 為, 用于模式化地表示作為現有的振動片的音叉型水晶振動片的俯視圖。
     符號說明
     1…作為現有的振動片的音叉型水晶振動片
     21、 41、 81…作為振動片的壓電振動片
     2、 22…基部
     3、 23、 43、 83…振動臂
     5、 25、 45、 85…錘部
     6、 26、 46…脊部 7、 27、 47、 87…第 1 槽部 8、 28、 48…第 2 槽部 9、 29、 49、 89…第 1 激勵電極 10、 30、 50、 90…第 2 激勵電極 31…連接電極 35、 55、 95…槽內突出部具體實施方式
     以下參照附圖, 對將本發明的振動片具體化了的實施方式進行說明。
     ( 第 1 實施方式 )
     圖 1 為, 用于模式化地說明作為第 1 實施方式的振動片的壓電振動片的圖, 其中, (a) 為從一側主面觀察時的俯視圖, (b) 為沿 (a) 的 A1-A1 線的剖視圖, (c) 為沿 (a) 的 B1-B1 線的剖視圖。
     在圖 1 中, 壓電振動片 81 由水晶等壓電體材料構成。壓電振動片 81 由水晶構成 時, 基材原形的水晶晶片 ( 水晶基材 ), 使用了通過以下方式獲得的水晶晶片, 即、 在由 X 軸、 Y 軸以及 Z 軸所組成的正交坐標系中, 對于在以 Z 軸為中心順時針旋轉 0 度~ 5 度的范圍 內切割而成的水晶 Z 板, 進行切割研磨加工成預定的厚度而獲得。本實施方式的壓電振動 片 81 被形成為, 具有由基部 22 和一對振動臂 83 所組成的所謂音叉型的外型, 所述基部 22 通過對該水晶 Z 板進行加工而成 ; 所述一對振動臂 83 從該基部 22 的一端側 ( 圖中的上端 側 ) 分成兩叉, 并且互相平行延伸。
     一對振動臂 83 從基部 22 的一端側起相互平行地延伸。并且, 振動臂 83 具有 : 主 面, 其為在俯視觀察一對振動臂 83 時的前后面 ; 兩個側面 ( 以下, 將兩個側面也稱為兩側 面 ), 其被形成為, 前面以及后面這兩個主面的位于振動臂 83 寬度方向兩側的端邊, 沿著振動臂 83 的厚度方向被連接, 且在振動臂 83 的兩側相互對置。 也就是說, 兩個側面被形成為, 位于振動臂 83 的寬度方向的兩側且相互對置, 并在振動臂 83 的長度方向 ( 延伸方向 ) 上 延伸。
     并且, 在各個振動臂 83 的前端一側上, 分別設置有寬度比振動臂 83 的基部 22 一 側更寬的錘部 85。 以這種方式, 通過使各個振動臂 83 的前端部分的錘部 85 發揮錘的功能, 從而能夠在不增大振動臂 83 的長度的條件下降低頻率。
     并且, 關于本實施方式的振動臂 83, 雖然圖示了其錘部 85 以外的部分具有一定寬 度的構造, 但是并不限定于此, 振動臂 83 的臂部 ( 從基部 22 到錘部 85 的部分 ) 也可以是 從振動臂 83 的基部 22 一側向前端部的錘部 85 變細的形狀。例如, 通過形成從振動臂 83 的基部 22 一側向前端一側的錘部 85 變細的錐體, 能夠使振動臂 83 變得易于振動。
     如圖 1 之 (a) 所示, 在各個振動臂 83 的一側主面上, 沿各自的長度方向而設置有 一條具有底部的第 1 槽部 87。并且, 如圖 1 之 (b) 所示, 在振動臂 83 的另一側主面上, 沿振 動臂 83 的長度方向也設置有一條具有底部的第 1 槽部 87。
     通過在上述各個振動臂 83 的兩個主面上分別以具有開口部的方式而設置的第 1 槽部 87, 使得振動臂 83 變得易于移動并可進行有效的振動, 由此能夠降低 CI 值。
     在設置在各個振動臂 83 上的第 1 槽部 87 中, 其一端側 ( 振動臂 83 的前端一側 ) 被設置至錘部 85 與振動臂 83 的邊界處。
     在從第 1 槽部 87 的基部 22 一側到前端一側的側面上, 形成有第 1 激勵電極 89。 并且, 在從振動臂 83 的基部 22 一側到前端一側的側面上, 形成有第 2 激勵電極 90。
     比從各個振動臂 83 中成為與基部 22 的連接部分的基端到前端 ( 錘部 85 的前端 ) 的長度 L 的一半 L/2, 更靠前端一側 ( 比在長度方向上平分振動臂 83 的二等分線 P1 更靠前 端一側 ) 的第 1 槽部 87 內, 設置有用于集中質量的槽內突出部 95。
     在這里, 為了得到槽內突出部 95 的質量集中效果, 將槽內突出部 95 的設置位置設 定在, 比從各個振動臂 83 中成為與基部 22 的連接部分的基端到前端的長度 L 的一半 L/2 更靠前端一側。與此相對, 如果將槽內突出部 95 設置在比長度 L 的一半 L/2 處更靠基部 22 一側的話, 各個振動臂 83 的剛性將增大, 從而會導致共振頻率增大。由此, 為得到所期望的 共振頻率, 需要使振動臂 83 的長度增大 ( 伸長 ), 從而無法發揮為使振動臂 83 的長度縮短 ( 變短 ) 的、 槽內突出部 95 的作為錘效果的功能。
     關于槽內突出部 95, 例示了與第 1 槽部 87 同時通過蝕刻而形成的一個例子, 如圖 1(c) 所示, 槽內突出部 95 具有和振動臂 83 的主面相同的高度, 并以從錘部 85 與振動臂 83 的邊界部分的錘部 85 起向基部 22 一側連續的方式而被形成在第 1 槽部 87 內。換句話說, 槽內突出部 95 被形成為, 以沿著兩側的第 1 槽部 87 的槽側面的形式而從錘部 85 向第 1 槽 部 87 突出。 由此, 沿著槽內突出部 95 的第 1 槽部 87 的一部分, 成為被分成兩個的形狀 ( 兩 叉形狀 ), 槽內突出部 95 隔著將所述第 1 槽部 87 的一部分分成兩叉的部分, 而與兩側的槽 側面相對。
     并且, 本實施方式的槽內突出部 95 為, 與第 1 槽部 87 一起通過蝕刻而形成的結 構。因此, 槽內突出部 95 具有與振動臂 83 的主面相同的高度, 并以從錘部 85 與振動臂 83 的邊界部分的錘部 85 起向基部 22 連續的方式而被形成在第 1 槽部 87 內。以這種方式, 通 過蝕刻而形成振動臂 83 的第 1 槽部 87 的工藝來同時形成槽內突出部 95, 由此能夠有效地形成槽內突出部 95。
     在第 1 槽部 87 的連續的側面上, 形成有第 1 激勵電極 89。在本實施方式的壓電振 動片 81 中, 第 1 激勵電極 89 還連續形成在對具有底部的第 1 槽部 87 的兩個側面進行連接 的凹底面上。
     第 1 激勵電極 89 以及第 2 激勵電極 90 等的電極和配線等可以通過以下的方法而 形成, 即、 對水晶進行蝕刻而形成壓電振動片 81 的包括第 1 槽部 87 在內的外形之后, 例如 將鎳 (Ni) 或鉻 (Cr) 作為底層, 在其上面通過蒸鍍或者濺射而形成例如金 (Au) 的電極層, 之后再使用光刻法形成圖案。眾所周知, 鉻與水晶之間的附著力較高, 并且, 金因電阻低且 難以氧化。
     根據本實施方式的壓電振動片 81, 比從各個振動臂 83 中成為與基部 22 連接部分 的基端到前端的長度 L 的一半 L/2 處更靠前端一側上, 用于集中質量的槽內突出部 95 從振 動臂 83 的前端一側起朝向基部 22 一側被形成在第 1 槽部 87 內。因此, 通過設置在第 1 槽 部 87 內的槽內突出部 95, 使得振動臂 83 的前端一側質量增大, 由此能夠在不增大 ( 伸長 ) 振動臂 83 的長度的條件下降低頻率。因此, 能夠提供一種小型并具有低 CI 值的振動片。
     ( 第 2 實施形態 ) 圖 2 為, 用于模式化地說明作為第 2 實施方式的振動片的壓電振動片的圖, 其中, (a) 為從一側主面側觀察時的俯視圖, (b) 為沿 (a) 的 A2-A2 線的剖視圖, (c) 為沿 (a) 的 B2-B2 線的剖視圖。并且, 在本實施方式的壓電振動片的結構中, 對于與上述實施方式相同 的結構, 標記相同的符號, 并省略其說明。
     關于構成壓電振動片 21 的基材, 由于和上述實施方式相同, 所以省略其說明。本 實施方式的壓電振動片 21 具有所謂音叉型的外形, 并由基部 22、 和從基部 22 一端側 ( 圖中 的上端一側 ) 起分為兩叉且平行的一對振動臂 23 構成。
     一對振動臂 23 從基部 22 的一端側起平行地延伸。并且, 各個振動臂 23 具備 : 兩 個主面, 其為俯視觀察一對振動臂 23 時的前后面 ; 兩個側面, 其被設置為, 連接兩個主面在 振動臂 23 寬度方向上的端邊和端邊, 且在振動臂 23 的兩側相互對置。也就是說, 兩個側面 被形成為, 在振動臂 23 的兩側相互對置, 且沿振動臂 23 的長度方向 ( 延伸方向 ) 延伸。
     并且, 在各個振動臂 23 的前端一側上, 分別設置有寬度比振動臂 23 的基部 22 一 側更寬的錘部 25。 以這種方式, 通過使各個振動臂 23 的前端部分的錘部 25 發揮錘的功能, 從而能夠在不增大 ( 伸長 ) 振動臂 23 的長度的條件下降低頻率。
     并且, 振動臂 23 的臂部 ( 從基部 22 起到錘部 25 為止的部分 ) 也可以設定為, 從 振動臂 23 的基部 22 一側朝向前端一側的錘部 25 變細的形狀。例如, 通過形成從振動臂 23 的基部 22 一側朝向前端一側的錘部 25 變細的錐體, 能夠使振動臂 23 變得易于振動。
     如圖 2 之 (a) 所示, 在各個振動臂 23 的一側主面上, 沿各自的長度方向而設置有 一條具有底部的第 1 槽部 27。并且, 如圖 2 之 (b) 所示, 在振動臂 23 的另外一側主面上, 沿 振動臂 23 的長度方向也設置有一條具有底部的第 1 槽部 27。
     通過這種分別在上述各個振動臂 23 的兩個主面上以具有開口部的形式而設置的 第 1 槽部 27, 能夠使振動臂 23 易于移動并可進行有效的振動, 由此能夠降低 CI 值。
     并且, 在本實施方式的各個振動臂 23 中, 第 1 槽部 27 被設置為, 其一端側 ( 振動 臂 23 的前端一側 ) 從振動臂 23 的基部 22 一側起延伸至比其與錘部 25 的邊界更靠前端部
     的、 錘部 25 的區域內。通過如此設置, 使得振動臂 23 產生振動時所產生應力的集中區域被 分散在振動臂 23 的延伸方向上, 所以能夠避免因應力集中在振動臂與錘部 25 的連接根部 而導致該處發生破損等的缺點。
     在錘部 25 的基部 22 一側上, 設置有第 2 槽部 28, 其為具有底部的槽, 且其被形成 為, 將從各個振動臂 23 的側面起連續并與之構成同一個面的側面作為一側側面, 且該一側 側面與第 1 槽部 27 的側面平行。通過該第 2 槽部 28, 從而在錘部 25 的基部 22 一側的兩端 部上分別形成了脊部 26。
     在各個振動臂 23 的前端一側上, 在第 1 槽部 27 的兩個側面之間, 且比從振動臂 23 與基部 22 連接部分的基端起到前端的長度 L 的一半 L/2 處更靠前端一側, 以在俯視觀察時 于第 1 槽部 27 內從振動臂 23 的前端一側向基部 22 一側突出的方式, 形成有用于集中質量 的槽內突出部 35。換句話說, 槽內突出部 35 被形成為, 在第 1 槽部 27 內, 位于比將振動臂 23 在長度方向上平分的二等分線 P2 更靠前端一側的位置上。
     在本實施方式中, 槽內突出部 35 被形成為, 從延伸形成至錘部 25 的區域的第 1 槽 部 27 的、 振動臂 23 前端一側的端部起, 延伸至比錘部 25 與振動臂 23 的邊界更靠基部 22 一側。因此, 由槽內突出部 35 帶來的質量效果增大, 因而對振動片的小型化具有顯著的效 果。 并且, 本實施方式的槽內突出部 35 為, 與第 1 槽部 27 同時通過蝕刻而形成的結 構。因此, 槽內突出部 35 如圖 2 之 (c) 所示, 具有與振動臂 23 的主面相同的高度, 且以從 錘部 25 的振動臂 23 的前端一側起到第 1 槽部 27 的基部 22 一側連續的方式而形成。以這 種方式, 利用通過蝕刻而形成振動臂 23 的第 1 槽部 27 的工藝來同時形成槽內突出部 35, 從 而能夠有效地形成槽內突出部 35。
     在從振動臂 23 的基部 22 一側到錘部 25 的區域內的、 第 1 槽部 27 的連續的側面 上, 形成有第 1 激勵電極 29。在本實施方式的壓電振動片 21 上, 第 1 激勵電極 29 還連續形 成在對具有底部的第 1 槽部 27 的兩個側面進行連接的凹底面上。
     并且, 在從振動臂 23 的基部 22 一側起到錘部 25 的區域內的第 2 槽部 28 為止的 連續的側面 ( 第 2 槽部 28 的一側側面 ) 上, 形成有第 2 激勵電極 30。
     一側的振動臂 23 的第 1 激勵電極 29 與另一側的振動臂 23 的第 2 激勵電極 30 相 互連接, 通過從基部 22 引出的連接電極 (connection electrode)31、 31 施加交流電壓, 從 而使兩個振動臂 23、 23 向相互接近或相互遠離的方向振動。
     關于第 1 激勵電極 29 以及第 2 激勵電極 30 等的電極和配線等, 因為和上述實施 方式相同, 所以省略其說明。
     根據本實施方式的壓電振動片 21, 振動臂 23 被設置為, 將第 1 槽部 27 延伸設置至 錘部 25 的區域, 并且以使振動臂 23 的兩個側面從錘部 25 的基部 22 一側的端部起, 直線延 伸至錘部 25 的區域內的方式而設置第 2 槽部 28。將對振動臂 23 的激勵起作用的第 1 激勵 電極 29 以及第 2 激勵電極 30 不僅設置在振動臂 23 的臂部上, 也設置在錘部 25 的區域上。 由此, 本實施方式的壓電振動片 21 即使為了應對小型化的要求而縮短振動臂 23, 也不會損 失錘部 25 的質量效果, 并能夠使第 1 激勵電極 29 以及第 2 激勵電極 30 的面積增大以提高 激勵效率, 所以可以降低 CI 值。
     在這里, 在本實施方式的壓電振動片 21 中, 比從各個振動臂 23 中其與基部 22 連
     接部分的基端到前端的長度 L 的一半 L/2 處更靠前端一側上, 以在第 1 槽部 27 內從振動臂 23 的前端一側朝向基部 22 一側的方式, 形成有用于集中質量的槽內突出部 35。由此, 通過 利用在第 1 槽部 27 內設置的槽內突出部 35 而使振動臂 23 前端一側的質量集中, 從而能夠 在不增大 ( 伸長 ) 振動臂 23 的長度的條件下降低頻率。所以, 能夠提供一種小型且具有低 CI 值的振動片。
     并且, 在本實施方式中, 第 2 槽部 28 以從振動臂 23 側面起連續的側面作為一側側 面的形式而形成在錘部 25 上, 且該第 2 槽部 28 為具有底部的槽。由此, 例如在設置有貫穿 錘部 25 的第 2 槽部的情況下, 振動臂 23 將處于接近高階模式的振動形態, 從而能夠避免頻 率上升的缺點。
     ( 第 3 實施方式 )
     在上述實施方式中, 對于在第 1 槽部 27 內, 從錘部 25 的振動臂 23 的前端一側向 基部 22 一側連續形成槽內突出部 35 的結構進行了說明。但是本發明并不限定于此, 也可 以采用, 將設置在振動臂前端一側的第 1 槽部內的槽內突出部, 以與錘部隔著預定間隙的 方式而設置的結構。
     圖 3 為, 用于模式化地說明作為第 3 實施方式的、 采用將槽內突出部以與錘部隔 著間隙的方式而設置的結構的壓電振動片的圖, 其中, (a) 為從一側的主面側觀察時的俯視 圖, (b) 為沿 (a) 的 A3-A3 線的剖視圖, (c) 為沿 (a) 的 B3-B3 線的剖視圖。并且, 在本實施 方式的壓電振動片的結構中, 對于與上述實施方式相同的結構, 標記相同的符號并省略其 說明。 在圖 3(a) 中, 壓電振動片 41 具有一對振動臂 43, 其從基部 22 的一端側 ( 圖中的 上端一側 ) 起分成兩叉且互相平行地延伸。在各個振動臂 43 的前端一側上, 分別設置有比 振動臂 43 的基部 22 一側寬度更寬的錘部 45。在各個振動臂 43 的兩個主面上, 沿各自的長 度方向設置有一條具有底部的第 1 槽部 47。第 1 槽部 47 被設置為, 其一端側 ( 振動臂 43 的前端一側 ) 延伸至錘部 45 的區域內。
     在錘部 45 的基部 22 一側上設置有具有底部的第 2 槽部 48, 其被形成為, 將從各個 振動臂 43 的側面起連續并與之構成同一個面的側面作為一側側面, 且該一側側面與所述 第 1 槽部 47 的側面平行。通過該第 2 槽部 48, 從而在錘部 45 的基部 22 一側的兩端部上, 分別形成了脊部 46。
     在從振動臂 43 的基部 22 一側起到錘部 45 區域內的、 第 1 槽部 47 的連續的側面 上, 形成有第 1 激勵電極 49。并且, 在從振動臂 43 的基部 22 一側起到錘部 45 的區域內的 第 2 槽部 48 為止的連續的側面 ( 第 2 槽部 48 的一側側面 ) 上, 形成有第 2 激勵電極 50。
     在比從各個振動臂 43 中其與基部 22 連接部分的基部到前端的長度 L 的一半 L/2 處更靠前端一側 ( 將振動臂 43 在長度方向平分的二等分線 P3 的前端一側 ) 的第 1 槽部 47 內, 以與錘部 45 隔開預定間隙的方式而設置有用于集中質量的槽內突出部 55。換句話說, 從作為前面的主面一側俯視觀察振動臂 43 時, 槽內突出部 55 被形成為, 其周圍被第 1 槽部 47 所包圍的、 所謂的島狀。
     槽內突出部 55 被形成為, 將其基部 22 一側的端部向比錘部 45 與振動臂 43 的邊 界更靠基部 22 一側延伸。并且, 關于本實施方式的槽內突出部 55, 例示了與第 1 槽部 47 同 時通過蝕刻而形成的例子, 如圖 3 之 (c) 所示, 槽內突出部 55 具有與振動臂 43 的主面相同
     的高度, 且在第 1 槽部 47 內, 以與錘部 45 隔開預定間隙的方式而從錘部 45 一側朝向基部 22 一側形成。
     如本實施方式的壓電振動片 41, 采用將設置在振動臂 43 前端一側的第 1 槽部 47 內的槽內突出部 55 設置為與錘部 45 隔開預定間隙的結構, 也能夠通過槽內突出部 55 而使 質量集中在振動臂 43 的前端一側, 從而能夠在不增大 ( 伸長 ) 振動臂 43 的長度的條件下 降低頻率, 所以, 能夠提供一種小型且具有較低 CI 值的壓電振動片 41。
     以上對發明人所完成的本發明的實施方式進行了具體說明, 但是本發明并不限于 上述實施方式, 在不脫離本發明要旨的范圍內, 可以施加各種變形。
     例如, 在上述實施方式中, 以彎曲振動模式的壓電振動片 21 為例進行了說明。但 并不僅限于此, 在扭轉振動模式等彎曲振動模式以外的振動模式的振動片中, 通過使其具 備本發明的特征結構, 從而能夠獲得與上述實施方式和改變例相同的提高耐沖擊性等的效 果。
     并且, 在上述實施方式和改變例中, 對適用于所謂音叉型的壓電振動片 21、 41、 61、 81 中的本發明實施方式和改變例進行了說明, 其中, 所述音叉型的壓電振動片 21、 41、 61、 81 是從基部 22 起相互平行地延伸出兩個振動臂 23、 43、 63、 83 而形成的。但是本發明不僅 限于此, 對于具有固定端的基部并僅由一個振動臂構成的所謂梁式振動片等, 或者是具有 三個以上的振動臂的振動片, 也能夠獲得與上述實施方式和改變例相同的效果。
     雖然在上述實施方式和改變例中, 對于由壓電體材料之一的水晶構成的壓電振動 片 21 進行了說明, 但本發明并不僅限于此, 也可以由鉭酸鋰、 鈮酸鋰等水晶以外的壓電體 材料而構成。并且, 即使對于由壓電體材料以外的、 例如硅半導體所構成的振動片, 也能夠 獲得與上述實施方式和改變例相同的效果。
     ( 第 4 實施方式 )
     下面, 作為第 4 實施方式, 對具有作為上述實施方式中所說明的振動片的壓電振 動片的振子進行說明。
     圖 4 為, 表示第 4 實施方式的振子的概要結構的模式圖, 其中, (a) 為俯視圖, (b) 為沿 (a) 的 F-F 線的剖視圖。并且, 在本實施方式中, 以作為在所述第 1 實施方式中已經說 明的振動片的壓電振動片 81( 水晶振動片 ) 為例, 對其結構進行說明。
     如圖 4 所示, 作為振子的水晶振子 105 具備 : 第 1 實施方式的壓電振動片 81、 和用 于收納壓電振動片 81 的外殼 180。外殼 180 由外殼基座 181、 接縫圈 182、 蓋體 185 等構成。 在外殼基座 181 上, 形成有能夠收納壓電振動片 81 的凹部, 并且在該凹部中設置有連接墊 188, 所述連接墊 188 連接在壓電振動片 81 的未圖示的貼裝電極 (mounting electrode) 上。 連接墊 188 與外殼基座 181 內的配線相連接, 且被構成為能夠與設置在外殼基座 181 的外 周部上的外部接線端子 183 導通。
     在外殼基座 181 的凹部周圍, 設置有接縫圈 182。并且, 在外殼基座 181 的底部, 設置有貫通孔 186。壓電振動片 81 通過導電性粘合劑 184 而被粘合固定在外殼基座 181 的連接墊 188 上。而且, 在外殼 180 中, 用于覆蓋外殼基座 181 的凹部的蓋體 185 和接縫圈 182 被縫焊在一起。 在外殼基座 181 的貫通孔 186 中, 填充有由金屬材料等構成的密封材料 187。該密封材料 187 在減壓環境內熔融后被固化, 從而對貫通孔 186 進行氣密封裝, 以使 外殼基座 181 內能夠維持在減壓狀態。水晶振子 105 通過經由外部接線端子 183 的來自外部的驅動信號, 使得壓電振動片 81 被激勵, 從而以預定的頻率 ( 例如 32.768kHz) 而進行振 蕩 ( 共振 )。
     如上所述, 由于水晶振子 105 具有在上述實施方式中所說明的小型且具有低 CI 值 的壓電振動片 81, 所以能夠提供一種小型并具有穩定的振動特性的水晶振子 105。
     并且, 即使水晶振子 105 使用例如壓電振動片 21、 41 等其他實施方式中的振動片, 來代替壓電振動片 81, 也可以獲得同樣的效果。
     并且, 雖然在本實施方式中, 對將壓電振動片 81 固定在設于兩個位置處的連接墊 188 上的結構進行了說明, 但連接墊 188 并不僅限于設置在兩個位置, 也可以設置所需要的 個數, 而與壓電振動片 81 之間的連接也可在所希望的連接位置上進行。
     ( 第 5 實施形態 )
     下面, 作為第 5 實施方式, 對具有作為上述振動片的壓電振動片的振蕩器進行說 明。
     圖 5 為, 表示第 5 實施方式的振蕩器的概要結構的示意圖, 其中, (a) 為俯視圖, (b) 為沿 (a) 的 G-G 線的剖視圖。并且, 在本實施方式中, 以作為在所述第 1 實施方式中所說明 的振動片的壓電振動片 81 為例, 對其結構進行說明。
     作為振蕩器的水晶振蕩器 106 的結構為, 除了在上述水晶振子 105 的結構外還具 有電路元件。并且, 對于與上述水晶振子 105 的共通部分, 標記相同的符號, 并省略其詳細 的說明。
     如圖 5 所示, 水晶振蕩器 106 具備 : 第一實施方式的壓電振動片 81 ; 作為電路元件 的 IC 芯片 191, 其具有使壓電振動片 81 振蕩的振蕩電路 ; 外殼 180, 其用于收納壓電振動片 81 及 IC 芯片 191。IC 芯片 191 被固定在外殼基座 181 的底部, 且通過金線等的金屬纜線 192 而被連接在其他的配線上。水晶振蕩器 106 通過來自 IC 芯片 191 的振蕩電路的驅動信 號, 而使壓電振動片 81 被激勵, 從而以預定的頻率 ( 例如 32.768kHz) 進行振蕩 ( 共振 )。
     如上所述, 由于水晶振蕩器 106 具備在上述實施方式中說明的小型且具有低 CI 值 的壓電振動片 81, 所以能夠提供一種小型且具有穩定的振動特性的水晶振蕩器 106。
     并且, 由于在外殼 180 內, 至少安裝有壓電振動片 21、 41、 81 中的某一個以及使其 壓電振動片 21、 41、 81 振蕩的電路元件 (IC 芯片 191), 所以能夠在抑制 CI 值上升和不必要 的振動而實現高性能化的同時, 進一步實現小型化。
     并且, 即使水晶振蕩器 106 使用壓電振動片 21、 41 來代替壓電振動片 81, 也能夠獲 得同樣的效果。
     并且, 雖然在本實施方式中, 對將壓電振動片 81 固定在設置于兩個位置處的連接 墊 188 上的結構進行了說明, 但連接墊 188 并不僅限于設置在兩個位置處, 也可以設置所需 要的個數, 而與壓電振動片 81 之間的連接也可在所希望的連接位置上進行。
     ( 產業上的可利用性 )
     作為所述壓電振動片的水晶振動片 21、 41、 81, 小型且具有低 CI 值, 并且具有穩定 的振動特性。
     因此, 將該水晶振動片 21、 41、 81 封裝化了的水晶振子 105 或者水晶振蕩器 106, 作 為計時設備等而被廣泛應用于數字移動電話、 個人電腦、 電子表、 錄像機、 電視機等電子儀 器中。 并且, 其特別適用于需要小型、 輕量化的、 以便攜式游戲機、 便攜式音響設備為例的便攜式儀器等。

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振動 振蕩器 以及 電子儀器
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