專利名稱：壓電振動片、壓電振子及壓電振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以厚度方向的滑動振動為主振動的壓電振動片，尤其涉及可抑制主振動的衰減振動到達壓電振動片的四周端部，減小壓電振動片的四周端部的振動變位的壓電振動片、壓電振子及壓電振蕩器。
背景技術(shù)：
近年來，壓電振子在各種電子設(shè)備或通信設(shè)備中作為基準(zhǔn)頻率信號源被廣泛采用。作為壓電振子，特別是AT切割石英振子在寬溫度范圍內(nèi)具有頻率穩(wěn)定性，并且具有良好的抗老化特性，所以在從電子設(shè)備等設(shè)備到移動體通信設(shè)備等廣范圍內(nèi)被采用。
AT切割石英振子一般把厚度方向的滑動振動模式用作主振動。在該厚度方向的滑動振動中，在配置于振動片中央的激勵電極正下方形成駐波，雖然把該振動作為諧振頻率而取出，但是在振動片中央產(chǎn)生的振動逐漸衰減著被傳遞到振動片的四周端部。
這里，為了確保振子的電氣特性，需要使在振動片的四周端部被衰減的振動得到充分的衰減。振動片在振動片四周端部通過導(dǎo)電性粘接劑被固定保持在陶瓷等收容容器上。因此，在振動片四周端部的振動未充分衰減的情況下，振動從振動片四周端部的固定部分向收容容器泄漏，從而阻礙振動片中心部的振動，使得晶體阻抗(以下稱為“CI值”)惡化。并且，也會誘發(fā)其他振動模式，使振蕩頻率的穩(wěn)定性降低。
為了使厚度方向的滑動振動在振動片四周端部充分衰減，公開了專利文獻1或?qū)＠墨I2所述的結(jié)構(gòu)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過沿著激勵電極的外周緣設(shè)置一個槽，來抑制在振動片四周端部的振動，或者改善振子的電氣特性。
特開平9-93076號公報 特開2001-257558號公報但是，在上述專利文獻的公開內(nèi)容中，存在著振動片的槽深的界限值和實用值不明確的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種在實際應(yīng)用中使在振動片四周端部的振動充分衰減，并且CI值不會惡化，而且不誘發(fā)其他振動模式的諧振頻率穩(wěn)定的壓電振動片、壓電振子和壓電振蕩器。
為了達到上述目的，本發(fā)明的壓電振動片，至少在一側(cè)的主面上具有槽部，并且以厚度方向的滑動振動為主振動，其特征在于，所述槽部形成為隔著所述壓電振動片的中央部相對峙，或者包圍所述壓電振動片的中央部，所述槽部的厚度是所述中央部的厚度的96％以下、70％以上。
根據(jù)本發(fā)明的壓電振動片，通過形成隔著壓電振動片的主面中央部對峙或者包圍主面中央部的槽部，可以使在主面中央部產(chǎn)生的厚度方向的滑動振動有效衰減，減小壓電振動片的四周端部的振動變位。而且，通過使槽部的壓電振動片的厚度為未形成槽部的中央部壓電振動片的厚度的96％以下、70％以上，可以實現(xiàn)厚度方向的滑動振動的有效衰減。由此，在利用其端部保持壓電振動片的情況下，可以降低來自保持部的振動泄漏。并且，通過降低該振動泄漏，可以降低對壓電振動片的中央部的主振動的阻礙，提高CI值，可以獲得不誘發(fā)其他振動模式的諧振頻率穩(wěn)定的壓電振動片。
并且，本發(fā)明的壓電振動片，至少在一側(cè)主面上具有槽部，并且以厚度方向的滑動振動為主振動，其特征在于，所述槽部形成為隔著所述主面的中央部相對峙，或者包圍所述壓電振動片的中央部，所述槽部的厚度是所述中央部的厚度的92％以下80％以上。
這樣，通過形成隔著壓電振動片的主面中央部對峙或者包圍主面中央部的槽部，可以使在主面中央部產(chǎn)生的厚度方向的滑動振動有效衰減，減小壓電振動片的四周端部的振動變位。而且，通過使槽部的壓電振動片的厚度為未形成槽部的主面中央部的壓電振動片的厚度的92％以下80％以上，可以實現(xiàn)厚度方向的滑動振動的有效衰減。由此，在利用其端部保持壓電振動片的情況下，可以降低來自保持部的振動泄漏。并且，通過降低該振動泄漏，可以降低對壓電振動片的中央部的主振動的阻礙，提高CI值，可以獲得不誘發(fā)其他振動模式的諧振頻率穩(wěn)定的壓電振動片。
并且，本發(fā)明的壓電振動片，優(yōu)選從所述壓電振動片的中央部朝向四周端部隔開間隔設(shè)有多列所述槽部。
這樣，可以使在壓電振動片的中央部產(chǎn)生的厚度方向的滑動振動分階段地衰減，可以減小壓電振動片的四周端部的振動變位。并且，通過使在主面中央部產(chǎn)生的厚度方向的滑動振動分階段地衰減，可以將在形成有單個槽部的情況下的急劇的振動衰減控制成之間衰減，可以減輕急劇的振動衰減對主振動的影響。
并且，在本發(fā)明的壓電振動片中，在設(shè)有多列槽部的情況下，優(yōu)選使位于主面最外側(cè)的所述槽部的寬度大于等于所述中央部的厚度。
這樣，利用形成于最外側(cè)的槽，可以使在壓電振動片的中央部產(chǎn)生的厚度方向的滑動振動可靠地衰減。
并且，在本發(fā)明的壓電振動片中，在設(shè)有多列槽部的情況下，優(yōu)選槽部形成為該各個槽部的厚度朝向壓電振動片的四周端部逐漸變薄。
由于槽部的厚度越薄、衰減的效果越明顯，所以，由此在接近壓電振動片的中央部的部分減少振動的衰減，而隨著接近壓電振動片的四周端部可以有效地增大振動衰減。即，可以逐漸地分段控制振動的衰減，以使接近主振動的部分不產(chǎn)生急劇衰減。這樣，可以降低阻礙主振動的急劇衰減，結(jié)果作為壓電振動片可以獲得良好的電氣特性。
并且，在本發(fā)明的壓電振動片中，多個槽部優(yōu)選形成為3列或3列以上，相鄰槽部與槽部的間隔形成為朝向壓電振動片的四周端部逐漸變窄。
由于槽部與槽部的間隔越窄，振動的衰減效果越明顯，這樣，在接近壓電振動片的中央部的部分可以減少振動的衰減，隨著接近壓電振動片的四周端部可以有效地增大振動衰減。即，可以緩慢地分段控制振動的衰減，以使接近主振動的部分不產(chǎn)生急劇衰減。這樣，可以降低阻礙主振動的急劇衰減，結(jié)果作為壓電振動片可以獲得良好的電氣特性。
并且，本發(fā)明的壓電振動片，優(yōu)選多個槽部形成為使該槽部的寬度朝向壓電振動片的四周端部逐漸變寬。
由于槽部的寬度越寬，振動的衰減效果越明顯，這樣，在接近壓電振動片的中央部的部分可以減少振動的衰減，隨著接近壓電振動片的四周端部可以有效地增大振動衰減。即，可以緩慢地分段控制振動的衰減，以使接近主振動的部分不產(chǎn)生急劇衰減。這樣，可以降低阻礙主振動的急劇衰減，結(jié)果作為壓電振動片可以獲得良好的電氣特性。
并且，本發(fā)明的壓電振動片，優(yōu)選多個槽部形成為使該槽部的厚度朝向壓電振動片的四周端部逐漸變薄，并且各槽部的寬度朝向壓電振動片的四周端部逐漸變寬。
這樣，在改變槽部厚度的效果的基礎(chǔ)上，加上改變槽部寬度的效果，可以使接近主振動的部分不產(chǎn)生急劇衰減。因此，可以減輕急劇衰減阻礙主振動，結(jié)果作為壓電振動片可以獲得良好的電氣特性。
并且，本發(fā)明的壓電振動片，優(yōu)選多個槽部形成為3列或3列以上，相鄰槽部與槽部的間隔形成為朝向壓電振動片的四周端部逐漸變窄，而且各槽部的厚度朝向壓電振動片的四周端部逐漸變薄。
這樣，在改變槽部與槽部的間隔效果的基礎(chǔ)上，加上改變槽部厚度的效果，可以使接近主振動的部分不產(chǎn)生急劇衰減。因此，可以減輕急劇衰減阻礙主振動，結(jié)果作為壓電振動片可以獲得良好的電氣特性。
并且，本發(fā)明的壓電振動片，優(yōu)選多個槽部形成為3列或3列以上，相鄰槽部與槽部的間隔形成為朝向壓電振動片的四周端部逐漸變窄，而且各槽部的寬度朝向壓電振動片的四周端部逐漸變寬。
這樣，在改變槽部與槽部的間隔效果的基礎(chǔ)上，加上改變槽部寬度的效果，可以使接近主振動的部分不產(chǎn)生急劇衰減。因此，可以減輕急劇衰減阻礙主振動，結(jié)果作為壓電振動片可以獲得良好的電氣特性。
并且，本發(fā)明的壓電振動片，優(yōu)選多個槽部形成為3列或3列以上，相鄰槽部與槽部的間隔形成為朝向壓電振動片的四周端部逐漸變窄，而且各槽部的厚度朝向壓電振動片的四周端部逐漸變薄，各槽部的寬度朝向壓電振動片的四周端部逐漸變寬。
這樣，在改變槽部與槽部的間隔效果的基礎(chǔ)上，加上改變槽部厚度和寬度的效果，可以使接近主振動的部分不產(chǎn)生急劇衰減。因此，可以減輕急劇衰減阻礙主振動，結(jié)果作為壓電振動片可以獲得良好的電氣特性。
并且，本發(fā)明的壓電振動片，形成有在上述壓電振動片的兩個主面中央部形成為任意形狀、而且在厚度方向相對的一對激勵電極；和與所述激勵電極連接并在所述壓電振動片的四周端部延伸的連接電極。
這樣，在壓電振動片的中央部產(chǎn)生厚度方向的滑動振動，在通過導(dǎo)電性粘接劑等固定保持在壓電振動片的四周端部的情況下，壓電振動片的四周端部的振動充分衰減，可以抑制振動從該固定保持部分泄漏。由此，可以獲得電氣特性良好的壓電振動片。
另外，可以提供一種壓電振子，具有上述本發(fā)明的壓電振動片，和將所述壓電振動片固定保持成使在振動片端部電連接的狀態(tài)的保持部。
這樣，壓電振子通過導(dǎo)電性粘接劑等固定保持在壓電振動片的四周端部，所以能夠提供抑制從振動片向保持部的振動泄漏，發(fā)揮主面形成有槽部的壓電振動片的效果，可以提供電氣特性良好的壓電振子。
另外，可以提供一種壓電振蕩器，具有上述的壓電振動片；使所述壓電振動片振蕩的電路部；和固定保持所述壓電振動片的端部，固定壓電振動片和所述電路部，并使其構(gòu)成電連接的保持部。
這樣，壓電振蕩器通過導(dǎo)電性粘接劑等固定保持在壓電振動片的四周端部，所以能夠提供抑制從振動片向保持部的振動泄漏，發(fā)揮主面形成有槽部的壓電振動片的效果，可以提供電氣特性良好的壓電振蕩器。
另外，在本發(fā)明中定義了槽部的振動片的厚度，但在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思中，對槽部深度的定義也是基于相同的技術(shù)原理。即，本發(fā)明的壓電振動片，至少在一側(cè)主面上具有槽部，并且以厚度方向的滑動振動為主振動，在所述槽部形成為在所述主面隔著中央部對峙或者包圍所述中央部，僅在壓電振動片主面的一方表面形成槽部的情況下，所述槽部的深度是所述中央部厚度的4％以上30％以下。并且，在壓電振動片的主面兩面使相同深度的槽部形成為在厚度方向相對的情況下，形成于一方主面上的槽部的深度可以是中央部厚度的2％以上15％以下。
另外，為了提高形成所述槽部的效果，本發(fā)明的壓電振動片，至少在一側(cè)主面上具有槽部，并且以厚度方向的滑動振動為主振動，在所述槽部形成為在所述主面隔著中央部對峙或者包圍所述中央部，僅在壓電振動片主面的一方表面形成槽部的情況下，所述槽部的深度可以是所述中央部厚度的8％以上20％以下。并且，在主面兩面使相同深度的槽部形成為在厚度方向相對的情況下，形成于一方主面的槽部的深度可以是中央部厚度的4％以上10％以下。


圖1是說明本發(fā)明的實施例1的石英振動片的概略圖。
圖2是局部放大剖面圖。
圖3是使用表示厚度方向的滑動振動的衰減狀態(tài)的有限要素法進行分析的變位分布圖。
圖4是使用表示厚度方向的滑動振動的衰減狀態(tài)的有限要素法進行分析的變位分布圖。
圖5是表示在保持部分上的變位比的相關(guān)圖。
圖6是表示振動片的槽寬和Z’軸方向端部的變位的相關(guān)圖。
圖7是說明本發(fā)明的實施例1的變形例的石英振動片的概略圖。
圖8是表示槽部的其他實施方式的概略圖。
圖9是表示槽部的其他實施方式的概略圖。
圖10是說明本發(fā)明的實施例2的石英振動片的概略圖。
圖11是局部放大剖面圖。
圖12是表示振動的衰減狀態(tài)的概略示意圖。
圖13是使用表示厚度方向的滑動振動的衰減狀態(tài)的有限要素法進行分析的變位分布圖。
圖14是說明本發(fā)明的實施例3的石英振動片的概略圖。
圖15是局部放大剖面圖。
圖16是表示本發(fā)明壓電振動片的應(yīng)用例的概略圖。
圖17是本發(fā)明的壓電振子的概略圖。
圖18是本發(fā)明的壓電振蕩器的概略圖。
圖中10作為壓電振動片的振動片；11主面；12作為槽部的第1槽部；13作為槽部的第2槽部；14作為槽部的第3槽部；20激勵電極；21連接電極；30作為壓電振動片的振動片；50壓電振子；53保持部；70壓電振蕩器；73保持部；74電路部；T、T1、T2、T3、T6槽部的厚度具體實施方式
以下，根據(jù)實施例詳細說明本發(fā)明，但在此之前，以AT切割石英振子(以下稱為振動片)為例說明本發(fā)明的原理。
厚度方向的滑動振動的傳播利用公式(1)～公式(4)表示。根據(jù)公式(1)～公式(4)，如果在振動片上存在具有頻率差異的區(qū)域，則振動從頻率高的一方向頻率低的一方傳播，從頻率低的一方向頻率高的一方，由于α、β成為虛數(shù)，所以厚度方向的滑動振動不進行傳播而進行衰減。即，在一般的形成有激勵電極的振動片中，在從具有頻率低的激勵電極的部分到不存在頻率高的激勵電極的四周端部的方向上，厚度方向的滑動振動不進行傳播，而是衰減。
式(1)U＝B·exp[-j(ωt-(αx+βz’))] …(1)式(2)αx=(πx2b)(γ11C66+π212)-12[(ωωs)2-1]12···(2)]]>式(3)γ11=S33S11S33-S132···(3)]]>
式(4)βz′=(πz′2b)(C66C55)12[(ωωs)2-1]12···(4)]]>U厚度方向滑動振動的X方向、Z’方向的變位，B振幅強度ω、ωs臺面部分的角頻率和振動片的角頻率α、βX、Z’方向的傳播常數(shù)C55、C66彈性剛性(在表示規(guī)定的結(jié)晶方向的彈性率的矩陣中的常數(shù))S11、S13、S33彈性柔性(在表示規(guī)定的結(jié)晶方向的彈性率的矩陣中的常數(shù))j虛數(shù)單位，t時間；xX方向上的距離，z’Z’方向上的距離本發(fā)明者利用上述公式，通過在振動片上形成槽部來形成頻率高的部分，希望在振動片的四周端部有效地進行振動的衰減。并且，不僅考慮到振動片的四周端部的振動衰減，也考慮了作為振動片的電氣特性。
即，本發(fā)明者對振動片的槽部的厚度，考慮了使振動片四周端部的振動充分衰減和頻率低的區(qū)域完全機械式分離時產(chǎn)生寄生的問題，利用上述公式(1)～公式(4)，使用有限要素法(FEM)分析了最佳的振動片的厚度(槽深)。
以下，關(guān)于基于上述原理的本發(fā)明的具體實施例，以AT石英振動片為例進行說明。另外，以下附圖中的尺寸為了說明而進行了適當(dāng)放大和縮小，不是實際尺寸。
實施例1圖1和圖2是說明本發(fā)明的實施例1的振動片的概略圖。圖1(a)是振動片的立體圖，圖1(b)是振動片的俯視圖，圖1(c)是該圖(b)的A-A剖面圖，圖2是圖1(c)的槽部的局部放大圖。
作為壓電振動片的振動片10，例如被設(shè)計成諧振頻率為27MHz、X邊比(振動片的X軸方向尺寸相對振動片厚度的比)為33、Z’邊比(振動片的Z’軸方向尺寸相對振動片厚度的比)為21。此處，振動片10的中央部的厚度約為62μm。
該振動片10的Y’軸和Z’軸是朝向基于IEC(International Electro-technical Commission)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)晶軸定義中的X軸的+X方向順時針旋轉(zhuǎn)35.25度而形成的新坐標(biāo)軸。振動片10是在Y’軸方向具有厚度2b的矩形狀平板，在其正反面具有主面11，該主面11具有與Z’軸垂直的X軸方向的尺寸2a、和與X軸垂直的Z’軸方向的尺寸2c。
在振動片10的主面11形成以四方形包圍主面11的中央部的圓周狀槽12。槽部12形成為與石英振動片10的主面的正反面相對，槽部12的寬度形成為65μm，大于振動片10的厚度尺寸。另外，槽部12的深度在正反面分別為3μm，該槽部12的振動片的厚度T大約形成為56μm。
下面，說明發(fā)明上述振動片的使用有限要素法(FEM)進行的分析結(jié)果。
在本實施例中，以諧振頻率為27MHz、X邊比為33、Z邊比為21的振動片為模型，以上述公式(1)～(4)為基礎(chǔ)，進行了使用有限要素法的振動分析。以下說明該分析結(jié)果。
圖3是在振動片10的正反面形成有以四方形包圍主面的中央部的槽部12時，使用有限要素法(FEM)計算相對槽部12的振動片10的厚度變化的X軸方向的振動變位的結(jié)果。在該圖3中，表示相對振動片中央部的厚度(未形成槽部的部分的厚度)，把槽部12的振動片10的厚度(圖2的T尺寸)設(shè)為中央部厚度的80％、70％、50％時的振動變位結(jié)果。該圖3中的縱軸為了比較振動的變位量，表示為任意的單位(ArbitrarilyUnit)。并且，橫軸表示振動片10的X方向的尺寸。
這樣，在把槽部12的振動片10的厚度T設(shè)為振動片中央部厚度的80％、70％的情況下，厚度方向的滑動振動在振動片10的中央附近具有最大變位，隨著朝向四周而衰減。此處，通過形成槽部12，可以減小振動片10的四周端部、特別是振動片保持部側(cè)G的振動變位。并且，通過對把槽部12的厚度T設(shè)為80％和70％時進行比較，判明振動片10的中央附近的最大變位是槽部12的振動片厚度設(shè)為80％時較大。該變位與CI值具有關(guān)系，該變位越大，CI值越小，作為振動片顯示良好的電氣特性。
但是，在把槽部12的振動片10的厚度設(shè)為振動片中央部厚度的50％時，中央部的厚度方向滑動振動的變位減小。即，這表示由于CI值變大，使得作為振動片的電氣特性惡化。這樣，可以理解為槽部的振動片的厚度具有界限值，存在槽部的振動片的最佳厚度。由此，相對振動片中央部厚度的槽部12的厚度T設(shè)為70％以上時，可以使振動片10的四周端部的振動充分衰減，不會使CI值惡化，而且不誘發(fā)其他的振動模式，可以穩(wěn)定諧振頻率。
圖4和圖3相同，表示相對振動片中央部的厚度(未形成槽部的部分的厚度)，把槽部12的振動片的厚度(圖2的T尺寸)設(shè)為中央部厚度的100％(未形成槽部)、96.6％、90％、80％時的振動變位計算結(jié)果。
根據(jù)該結(jié)果，在未形成槽部的情況下，振動片中央附近的厚度方向滑動振動的變位變窄，振動片保持部側(cè)G的變位變大，不能確保振動片的特性。另外，相對振動片中央部的厚度，在把槽部12的振動片厚度設(shè)為96.6％、90％、80％時，呈現(xiàn)出形成有槽部12的效果，振動片保持部側(cè)G的振動變位衰減較小?？梢岳斫鉃檎駝悠?0的中央附近的厚度方向滑動振動的最大變位，相對振動片中央部的厚度，槽12的振動片厚度隨著從96.6％到90％附近而變大，隨著從90％附近到80％而略微變窄。根據(jù)該結(jié)果，如果在實際應(yīng)用上相對振動片的厚度，能夠獲得槽12的振動片厚度設(shè)為96.6％時的振動變位，作為振動片的電氣特性則沒有問題。
圖5表示振動片保持部分的變位比(振動片保持部分的變位/振動片中央的最大變位)和槽部的振動片厚度的關(guān)系。
在振動片保持部分的變位比優(yōu)選比較小。另外，根據(jù)試作結(jié)果，可以獲得能夠在振動片的保持部的衰減為1/e(e為自然對數(shù)的底)的試料中使用的較低的CI值。此處，槽部的振動片厚度設(shè)為97.6％。這樣，相對振動片中央部的厚度的槽部12的厚度T設(shè)為96％以下時，可以使振動片10的四周端部的振動充分衰減，不會使CI值惡化，并且不誘發(fā)其他的振動模式，可以穩(wěn)定諧振頻率。
如上所述，根據(jù)圖3～圖5的有限要素法的分析結(jié)果，在槽部12的厚度T設(shè)為振動片中央部的厚度的70％以上96％以下時，可以獲得不會使CI值惡化，并且不誘發(fā)其他的振動模式的諧振頻率穩(wěn)定的壓電振動片。
另外，假定在槽部加工中進行液相蝕刻或氣相蝕刻。在這種工序中存在加工偏差，特別是在蝕刻加工量較小的情況下，如圖5所示，保持部分的變位比大幅變動。所以，為了做到即使變位比有偏差時也能到達所期望的范圍內(nèi)，優(yōu)選槽部12的振動片的厚度設(shè)為92％以下。
并且，根據(jù)圖5的衰減曲線，槽部的厚度在設(shè)為80％以上時衰減已飽和，所以只要是80％以上的厚度即可。
這樣，在槽部12的厚度T設(shè)為振動片中央部的厚度的80％以上92％以下時，可以獲得進一步降低CI值，并且不誘發(fā)其他的振動模式的諧振頻率更加穩(wěn)定的良好的壓電振動片。
下面，圖6表示振動片的Z’軸方向端部(寬度方向端部)的變位和槽寬的關(guān)系。
根據(jù)該結(jié)果，振動片的Z’方向端部的變位量可以衰減到不影響主振動的水平的槽寬度約為60μm以上。該槽的寬度為60μm，和該振動片的厚度大致一致。并且，雖然未圖示，但也確認了其他頻率時的相關(guān)，振動片的Z’方向端部的變位量可以衰減到不影響主振動的水平的槽寬度與振動片的厚度基本一致。
這樣，通過使槽寬度形成為大于等于振動片的厚度，可以使振動衰減到振動片的四周端部的變位不影響主振動的程度。
另外，在本實施例中，在振動片的正反面分別設(shè)置相對的槽部，但也可以僅在振動片的一側(cè)的主面上設(shè)置槽部。
(變形例)圖7是表示具有槽部的振動片的變形例的振動片的概略圖。圖7(a)是振動片的俯視圖，圖7(b)是振動片的俯視圖，圖7(c)是該圖(b)的A-A剖面圖。
振動片30中的Y’軸和Z’是朝向基于IEC(國際電子技術(shù)委員會)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)晶軸定義中的X軸的+X方向順時針旋轉(zhuǎn)35.25度而形成的新坐標(biāo)軸。
振動片30形成為具有與Z’軸垂直的X軸方向的尺寸2a、與X軸垂直的Z’軸方向的尺寸2c、外周部33的厚度T7的矩形形狀。在振動片30的中央形成厚度T5的矩形狀中央部31，形成厚度T6的槽部32以包圍中央部31。另外，在槽部31的外周形成厚度T7的外周部33。中央部31的厚度T5、槽部32的厚度T6、外周部33的厚度T7的關(guān)系形成為T6＜T5＜T7的關(guān)系。具體而言，T5被設(shè)計為62μm，T6被設(shè)計為56μm，T7被設(shè)計為100μm。并且，槽部32的寬度形成為65μm，大于振動片30的中央部31的厚度尺寸。
在這種結(jié)構(gòu)中，在振動片的中央部31被激勵并向振動片外周傳播的厚度方向的滑動振動，在槽部32被衰減。該槽部32的厚度相對中央部31的厚度，形成為96％以上70％以下的厚度即可，具有使振動衰減的效果。另外，通過使槽部32的寬度形成為大于中央部31的厚度，可以使該厚度方向的滑動振動可靠地衰減，所以即使形成于槽部32外周的外周部33比中央部31厚，也可以忽視振動的傳播。
在以上結(jié)構(gòu)中，可以使振動片30的四周端部的振動充分衰減，不會使CI值惡化，并且可以不誘發(fā)其他的振動模式，穩(wěn)定諧振頻率。
并且，在本實施例1中，形成將中央部連續(xù)地包圍成圓周狀的四方形狀的槽部，但如圖8(a)、(b)、(c)所示，也可以形成包圍振動片10的中央部的槽部12。
另外，如圖9(a)所示，也可以形成連續(xù)包圍振動片10的中央部的長圓狀槽部。并且，還可以形成如圖9(b)、(c)所示包圍振動片10的中央部的長圓狀槽部。
實施例2下面，在實施例2中說明振動片具有兩個槽部的實施例。
圖10和圖11是說明本發(fā)明的實施例2的振動片的概略圖。圖10(a)是振動片的俯視圖，圖10(b)是振動片的俯視圖，圖10(c)是該圖(b)的A-A剖面圖，圖11是圖10(c)的槽部的局部放大圖。
在圖10、圖11中，對和實施例1相同的結(jié)構(gòu)賦予相同符號并省略說明。
在振動片10的主面11形成以四方形包圍主面11的中央部的圓周狀槽部、第1槽部12和第2槽部13。第1槽部12和第2槽部13形成為與振動片10的主面的正反面相對的相同形狀。第1槽部12的寬度W1形成為大約30μm，位于振動片10的主面11的最外側(cè)的第2槽部13的寬度W2形成為65μm，大于振動片10的厚度尺寸(形成W1＜W2的關(guān)系)。
另外，第1槽部12的深度在正反面分別為3μm，該第1槽部12的振動片的厚度T1大約形成為56μm。第2槽部13的深度在正反面分別為5μm，該第2槽部13的振動片的厚度T2大約形成為52μm(形成T1＞T2的關(guān)系)。
這樣，槽部的寬度形成為隨著朝向振動片的四周端部變寬，槽部的厚度形成為隨著朝向振動片的四周端部變薄。
圖12(a)、(b)是表示使第1槽部12和第2槽部13形成為相同深度相同寬度時的、振動片10的振動衰減狀態(tài)的概略示意圖。
圖12(a)表示例如把槽部的振動片厚度設(shè)為振動片中央部厚度的98％(槽部深度較淺)時的情況，圖12(b)表示例如把槽部的振動片厚度設(shè)為振動片的90％(槽部深度較深)時的情況。
根據(jù)該圖12，槽部深度較深時具有振動衰減效果，并且與一個槽相比，設(shè)置兩個槽可以控制振動的衰減，并且不會使振動急劇衰減。
并且，使槽部寬度變寬意味著由于在該槽范圍內(nèi)產(chǎn)生衰減，與槽部寬度狹小時相比，衰減可以緩慢地進行。
因此，為了進行有效的不形成急劇衰減的衰減，以便不影響振動片的主振動，優(yōu)選使槽部的振動片厚度隨著朝向振動片四周端部而變薄，同樣槽的寬度變寬。
圖13是使用有限要素法分析設(shè)有圖11所示的第1槽部12和第2槽部13的振動片10的振動變位的結(jié)果。
這樣，振動片10的振動片保持部側(cè)G的振動變位變窄，振動片中央部的振動變位變大。即，這表示能夠獲得槽部的衰減不會阻礙主振動的良好的振動片。
實施例3下面，說明在實施例3中振動片具有3個槽部的實施例。
圖14和圖15是說明本發(fā)明的實施例3的振動片的概略圖。圖14(a)是振動片的俯視圖，圖14(b)是振動片的俯視圖，圖14(c)是該圖(b)的A-A剖面圖，圖15是圖14(c)的槽部的局部放大圖。
在圖14、圖15中，對和實施例1和實施例2相同的結(jié)構(gòu)賦予相同符號并省略說明。
如圖14(a)、(b)所示，在振動片10的主面11形成以四方形包圍主面11的中央部的圓周狀槽部、第1槽部12和第2槽部13、第3槽部14。第1槽部12和第2槽部13、第3槽部14形成為與振動片10的主面的正反面相對的相同形狀。
第1槽部12的寬度W1形成為大約20μm，第2槽部13的寬度W2形成為40μm，位于振動片10的主面11的最外側(cè)的第3槽部14的寬度W3形成為65μm，大于振動片10的厚度尺寸(形成W1＜W2＜W3的關(guān)系)。
另外，第1槽部12的深度在正反面分別為3μm，該第1槽部12的振動片的厚度T1大約形成為56μm。第2槽部13的深度在正反面分別為5μm，該第2槽部13的振動片的厚度T2大約形成為52μm。第3槽部14的深度在正反面分別為6μm，該第3槽部14的振動片的厚度T3大約形成為50μm(形成T1＞T2＞T3的關(guān)系)。
并且，第1槽部12和第2槽部13的間隔L1形成為40μm，第2槽部13和第3槽部14的間隔L2形成為20μm(形成L1＞L2的關(guān)系)。
這樣，槽部的寬度形成為隨著朝向振動片的四周端部變寬，槽部的厚度形成為隨著朝向振動片的四周端部變薄，相鄰的槽部與槽部的間隔形成為隨著朝向振動片的四周端部變窄。
使槽部的寬度形成為隨著朝向振動片10的四周端部而變寬、以及使槽部的厚度形成為隨著朝向振動片的四周端部而變薄的理由和在實施例2中的說明相同。并且，使相鄰的槽部與槽部的間隔形成為隨著朝向振動片的四周端部而變窄的理由是基于下述觀點，為了使在接近振動片10的中央部的槽部不急劇地進行振動衰減，把槽部與槽部的間隔設(shè)定得較大，為了在振動片端部獲得充分的衰減，而縮小槽部與槽部的間隔。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以獲得降低給主振動帶來影響的急劇衰減，并且減小振動片四周端部的變位的良好的振動片。
實施例4圖16是在本發(fā)明涉及的振動片10形成激勵電極和與其連接的連接電極的振動片的一例。圖16(a)是振動片的俯視圖，圖16(b)是該圖(a)的A-A剖面圖。
在振動片10的正反面形成包圍其中央部、并在厚度方向相對的第1槽部12和第2槽部13。在被第1槽部12包圍的主面11的中央部，激勵電極20被設(shè)置成與振動片10的厚度方向相對。并且，形成從激勵電極20在振動片10的四周端部延伸的連接電極21。該連接電極21形成于振動片10的正反面，利用導(dǎo)電性粘接劑把振動片10的端部固定在其他部件上，由此可以實現(xiàn)其他部件和振動片10的固定以及與激勵電極20的電連接。
激勵電極20和連接電極21利用適合于Cr/Au、Cr/Ag等電極的材料形成，利用真空蒸鍍或濺射等方法形成。另外，在本實施例中，使激勵電極20形成為矩形狀，但也可以形成任意形狀。
這樣，通過形成包圍壓電振動片10的中央部的槽部12、13，可以使振動片10的四周端部的振動充分衰減，在利用連接電極21的部分固定保持振動片10的情況下，不存在從振動片10向保持部的振動泄漏，可以提供不影響主振動的具有良好的電氣特性的壓電振動片。
實施例5圖17是表示使用了本發(fā)明及的壓電振動片的壓電振子的一例的概略圖。圖17(a)是壓電振子的俯視圖，圖17(b)是該圖(a)的B-B剖面圖。
壓電振子50利用導(dǎo)電性粘接劑52把壓電振動片10固定保持在例如陶瓷制收納容器51上，雖然未圖示，但形成為具有接合在收容容器51的上面、把收容容器51內(nèi)密閉成真空或惰性氣氛的蓋體的結(jié)構(gòu)。在壓電振動片10形成有形成于其中央部的與厚度方向相對的激勵電極20；從激勵電極20在壓電振動片10的四周端部延伸的連接電極21。第1槽部12和第2槽部13形成為在厚度方向相對，以包圍壓電振動片10的激勵電極20。壓電振動片10利用導(dǎo)電性粘接劑52被固定保持在收容容器51的保持部53上，將激勵電極20和收容容器51的布線(未圖示)電連接。
這樣，通過形成包圍壓電振動片10的中央部的槽部12、13，可以使振動片10的四周端部的振動充分衰減，即使利用連接電極21的部分固定保持振動片10，也不會產(chǎn)生振動的泄漏，可以提供不影響主振動的具有良好的電氣特性的壓電振子50。
實施例6圖18是表示使用了本發(fā)明的壓電振動片的壓電振蕩器的一例的概略圖。圖18(a)是壓電振蕩器的俯視圖，圖18(b)是該圖(a)的C-C剖面圖。
壓電振蕩器70利用導(dǎo)電性粘接劑72把壓電振動片10固定保持在例如陶瓷制收納容器71上，并且固定用于使壓電振動片10諧振的電路部74，雖然未圖示，但形成為具有接合在收容容器71的上面、把收容容器71內(nèi)密閉成真空或惰性氣氛的蓋體的結(jié)構(gòu)。
在壓電振動片10形成有形成于其中央部的與厚度方向相對的激勵電極20；從激勵電極20在壓電振動片10的四周端部延伸的連接電極21。第1槽部12和第2槽部13形成為在厚度方向相對，以包圍壓電振動片10的激勵電極20。壓電振動片10利用導(dǎo)電性粘接劑72被固定保持在收容容器71的保持部73上，將激勵電極20和收容容器71的布線(未圖示)以及電路部74電連接。
這樣，通過形成包圍壓電振動片10的中央部的槽部12、13，可以使振動片10的四周端部的振動充分衰減，即使利用連接電極21的部分固定保持振動片10，也不會產(chǎn)生振動的泄漏，可以提供不影響主振動的具有良好的電氣特性的壓電振蕩器70。
另外，本發(fā)明不限于形成包圍振動片的主面中央部的槽部，也可以形成在振動片的長度方向兩側(cè)隔著其中央部而對峙的槽部。即，也可以是沒有在振動片的短尺寸方向兩側(cè)對峙的槽部的結(jié)構(gòu)。
另外，在以上實施例中，作為壓電振動片的材料，以石英為例進行了說明，但是也可以使用鉭酸鋰、鈮酸鋰或者PZT等其他壓電材料實施，能夠獲得相同的效果。
權(quán)利要求
1.一種壓電振動片，至少在一側(cè)主面上具有槽部，并且以厚度方向的滑動振動為主振動，其特征在于，所述槽部形成為隔著所述壓電振動片的中央部相互對峙，或者包圍所述壓電振動片的中央部，所述槽部的厚度是所述中央部的厚度的96％以下70％以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電振動片，其特征在于，所述槽部的厚度是所述中央部的厚度的92％以下80％以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電振動片，其特征在于，從所述壓電振動片的中央部至四周端部隔開間隔設(shè)有多列所述槽部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電振動片，其特征在于，位于所述主面最外側(cè)的所述槽部的寬度大于等于所述中央部的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電振動片，其特征在于，多個所述槽部形成為該各個槽部的厚度朝向壓電振動片的四周端部逐漸變薄。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電振動片，其特征在于，多個所述槽部形成為3列或3列以上，相鄰槽部與槽部的間隔形成為朝向壓電振動片的四周端部逐漸變窄。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電振動片，其特征在于，多個所述槽部形成為各槽部的寬度朝向壓電振動片的四周端部逐漸變寬。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電振動片，其特征在于，多個所述槽部形成為各槽部的厚度朝向壓電振動片的四周端部逐漸變薄，而且形成為各槽部的寬度朝向壓電振動片的四周端部逐漸變寬。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電振動片，其特征在于，多個所述槽部形成為3列或3列以上，相鄰槽部與槽部的間隔形成為朝向壓電振動片的四周端部逐漸變窄，而且各槽部的厚度形成為朝向壓電振動片的四周端部逐漸變薄。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電振動片，其特征在于，多個所述槽部形成為3列或3列以上，相鄰槽部與槽部的間隔形成為朝向壓電振動片的四周端部逐漸變窄，而且各槽部的寬度形成為朝向壓電振動片的四周端部逐漸變寬。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電振動片，其特征在于，多個所述槽部形成為3列或3列以上，相鄰槽部與槽部的間隔形成為朝向壓電振動片的四周端部逐漸變窄，各槽部的厚度形成為朝向壓電振動片的四周端部逐漸變薄，并且各槽部的寬度形成為朝向壓電振動片的四周端部逐漸變寬。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電振動片，其特征在于，設(shè)有在所述壓電振動片的兩個主面中央部形成為任意形狀、而且在厚度方向相對的一對激勵電極；和與所述激勵電極連接并且向所述壓電振動片的四周端部延伸的連接電極。
13.一種壓電振子，其特征在于，具有權(quán)利要求12所述的壓電振動片；和將所述壓電振動片固定保持成在振動片端部形成電連接狀態(tài)的保持部。
14.一種壓電振蕩器，其特征在于，具有權(quán)利要求12所述的壓電振動片；使所述壓電振動片振蕩的電路部；和固定保持所述壓電振動片的端部，并使所述壓電振動片與所述電路部構(gòu)成電連接的保持部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壓電振動片、壓電振子及壓電振蕩器。在以厚度方向的滑動振動為主振動的壓電振動片(10)中，形成包圍主面(11)的中央部的第1槽部(12)、第2槽部(13)，使第1槽部(12)、第2槽部(13)的厚度形成為是振動片(10)的中央部厚度的96％以上70％以下。由此，在壓電振動片中，可以抑制主振動的衰減振動到達壓電振動片的四周端部，不會使CI值惡化，并且不會誘發(fā)其他振動模式，可以使諧振頻率穩(wěn)定。
文檔編號H03H9/02GK1665129SQ20051005140
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月2日
發(fā)明者田中雅子 申請人:精工愛普生株式會社