專利名稱：壓電振動(dòng)片、壓電框架及壓電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電振動(dòng)片、壓電框架以及具有這些的壓電裝置，尤其涉及即使進(jìn)一
步小型化也可以有效地抑制CI值的上升，且調(diào)頻靈敏度s和剛性都優(yōu)良的壓電振動(dòng)片、壓
電框架以及具有這些的壓電裝置。
背景技術(shù)：
就HDD(硬盤驅(qū)動(dòng)器)、移動(dòng)電腦或IC卡等的小型信息機(jī)器、或移動(dòng)電話、汽車電話
等的移動(dòng)通訊機(jī)器等而言，廣泛使用了壓電振子或壓電振蕩器等的壓電裝置。 尤其最近，這些壓電裝置隨著搭載這些的電器的小型化、薄型化而被進(jìn)一步要求
小型化、薄型化。就音叉型壓電振動(dòng)片而言，為了滿足小型化的要求一般是縮短振動(dòng)臂的長(zhǎng)
度。可是，當(dāng)振動(dòng)臂的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，寬度為W時(shí)，壓電振動(dòng)片的頻率F與W/1^成比例。從而，若
縮短振動(dòng)臂的長(zhǎng)度，則頻率增大。越小型化越會(huì)給壓電振動(dòng)片的剛性帶來(lái)影響，從而不能承
受較大的沖擊。 以往，就通過(guò)小型化而解決CI值的上升和剛性的降低等的對(duì)策而言，提出了各種 各樣的技術(shù)。專利文獻(xiàn)l(日本特開(kāi)2005-341251號(hào)公報(bào))公開(kāi)了即使小型化也可以抑制 其CI值的上升，還可以維持剛性的壓電振動(dòng)片。涉及專利文獻(xiàn)1的壓電振動(dòng)片具有由壓 電材料形成的基部；振動(dòng)臂；形成在振動(dòng)臂上的槽部；以及形成在槽部上的勵(lì)振用電極。其 中，振動(dòng)臂的臂寬朝向前端逐漸變小，從而使得基部側(cè)的剛性較大，前端側(cè)的剛性降低。并 且，槽部的寬度在基部側(cè)逐漸變窄。 通過(guò)上述構(gòu)成，涉及專利文獻(xiàn)1的壓電振動(dòng)片的振動(dòng)臂的基部部分的剛性與前端 相比得到了強(qiáng)化，由此提高了壓電振動(dòng)片的剛性。振動(dòng)臂的根部與前端側(cè)相比，其剛性得到 了強(qiáng)化，由此不會(huì)導(dǎo)致二次高頻波的CI值的降低。涉及專利文獻(xiàn)l的壓電振動(dòng)片為了進(jìn)一 步提高其剛性，在槽部上設(shè)置多個(gè)肋條狀或壁狀的加強(qiáng)部。在基部上沿著寬度方向形成切 口，從而防止朝向振動(dòng)臂的基部側(cè)的振動(dòng)滲漏，可以進(jìn)一步抑制CI值。 專利文獻(xiàn)2(日本特開(kāi)2006-33065號(hào)公報(bào))公開(kāi)了抑制CI值的上升的同時(shí)能夠 實(shí)現(xiàn)小型化的壓電振動(dòng)片。涉及專利文獻(xiàn)2的壓電振動(dòng)片具有由壓電材料形成的基部；振 動(dòng)臂；形成在振動(dòng)臂表面及里面的槽部；以及形成在槽部上的勵(lì)振用電極。其中，形成在振 動(dòng)臂的表面或里面的任何一面的槽部延長(zhǎng)至振動(dòng)臂的前端。在沒(méi)有延長(zhǎng)的另一面上從槽部 至前端側(cè)設(shè)置有頻率調(diào)整用的金屬覆蓋部。涉及專利文獻(xiàn)2的壓電振動(dòng)片通過(guò)延伸至振動(dòng) 臂的前端側(cè)的槽部來(lái)提高電場(chǎng)率，由此使這一部分的CI值降低。 形成在壓電振動(dòng)片的槽部上的勵(lì)振電極之間的距離隨著壓電振動(dòng)片的小型化而 變小，且串聯(lián)共振容量變大，使得調(diào)頻靈敏度S增大。若調(diào)頻靈敏度S增大，則難以與目標(biāo) 頻率32. 768kHz相吻合。 專利文獻(xiàn)3(日本特開(kāi)2007-60159號(hào)公報(bào))為了使調(diào)頻靈敏度S變小，在引出電 極上設(shè)置了絕緣層，還在絕緣層的上面設(shè)置有容量附加電極。 可是，形成在涉及專利文獻(xiàn)1的振動(dòng)臂上的槽部被限定在小型化的壓電振動(dòng)片的
4構(gòu)造上。槽部的面積變小且形成在槽部上的勵(lì)振用電極的形成面積也隨之變小，由此使這 一部分的CI值增大。雖然為了維持剛性而在振動(dòng)臂上形成加強(qiáng)部，作為振動(dòng)滲漏的對(duì)策還 在基部上形成了切口部，但是壓電振動(dòng)片越小型化，其加工形成也越困難。越小型化，勵(lì)振 電極之間的距離就越短，調(diào)頻靈敏度S也變大。由此，使相對(duì)于并列連接容量的變化量增 大，難以與目標(biāo)頻率相吻合。 涉及專利文獻(xiàn)2的壓電振動(dòng)片可以使槽部面積增大的那一部分的CI值降低?？?是，由于槽部延長(zhǎng)至振動(dòng)臂的前端，因此使延長(zhǎng)的那一部分的剛性降低。相同地越小型化勵(lì) 振電極之間的距離就越短，且串聯(lián)共振容量增大，由此使調(diào)頻靈敏度S也增大。由此，使相 對(duì)于并列連接容量的變化量增大，難以與目標(biāo)頻率相吻合。為了降低調(diào)頻靈敏度S，需要減 少串聯(lián)共振容量?？墒?，越串聯(lián)共振容量越小，CI值越大。 在根據(jù)專利文獻(xiàn)3的制造方法中，存在需要在引出電極上形成絕緣層，還需要進(jìn) 行設(shè)置容量附加電極等的多個(gè)復(fù)雜的工序的問(wèn)題點(diǎn)。另外，以32. 768kHz振動(dòng)的音叉型壓 電振動(dòng)片一般要求在士20卯m至士30卯m的誤差內(nèi)進(jìn)行制造。當(dāng)具有該士20卯m至士30卯m 的誤差的音叉型壓電振動(dòng)片用于民生、產(chǎn)業(yè)用電器中時(shí)，由可變電容器等正確地調(diào)整至 32. 768kHz。為此，若電容器容量lpF(皮可皮法拉)的調(diào)頻靈敏度S不在大約20卯m以下， 頻率調(diào)整將非常困難。

發(fā)明內(nèi)容
從而，本發(fā)明的目的在于提供可以使調(diào)頻靈敏度S降低至例如20卯m以下，還可以
降低CI值的壓電振動(dòng)片、壓電框架及具有這些的壓電裝置。尤其提供可以使調(diào)頻靈敏度S
和CI值兩立，還可以提高剛性的壓電振動(dòng)片、壓電框架及具有這些的壓電裝置。 涉及本發(fā)明第一觀點(diǎn)的壓電振動(dòng)片具有基部；從基部的一端向Y軸方向延伸的
一對(duì)振動(dòng)臂；以及形成在一對(duì)振動(dòng)臂的表面和里面，向Y軸方向延伸的具有第一寬度的兩
對(duì)槽部。在兩對(duì)槽部上具有向與Y軸方向交叉的X軸方向延伸的肋部，使得形成具有比第
一寬度還要窄的第二寬度的開(kāi)口部。 由于在槽部上形成有肋部，因此增加了振動(dòng)臂的剛性。另外，通過(guò)設(shè)置肋部可以使 串聯(lián)共振容量變小，降低調(diào)頻靈敏度S。 在涉及第二觀點(diǎn)的壓電振動(dòng)片中，在兩對(duì)槽部及肋部上，形成有使振動(dòng)臂勵(lì)振的 勵(lì)振電極。由水晶的各向異性在形成于槽部上的肋部上形成錐面。通過(guò)在這些槽部及肋部 范圍內(nèi)形成勵(lì)振電極，可以防止斷線等的不良情況。 在涉及第三觀點(diǎn)的壓電振動(dòng)片中，肋部?jī)H形成在槽部的一側(cè)上。 在涉及第四觀點(diǎn)的壓電振動(dòng)片中，肋部從槽部的—X側(cè)向-X側(cè)延伸而設(shè)置。 由于肋部從槽部的+X側(cè)向-X側(cè)延伸而設(shè)置，因此可以使調(diào)頻靈敏度S降低至
15ppm/pF。通過(guò)在槽部的+X側(cè)形成肋部，使由水晶的各向異性形成的蝕刻殘形產(chǎn)生變化，
可以得到剛性更強(qiáng)的形狀，可以得到較高的抗沖擊性。 在涉及第五觀點(diǎn)的壓電振動(dòng)片中，肋部形成在槽部的兩側(cè)上。 在涉及第六觀點(diǎn)的壓電振動(dòng)片中，肋部形成在向Y軸方向延伸的槽部的長(zhǎng)度的中 央部或中央部的下側(cè)。 雖然肋部的形成位置從基部向前端越遠(yuǎn)，CI值越小，但是其反面調(diào)頻靈敏度S增大。由于若肋部形成在靠近基部的位置上，則電荷集中在根部，顯著地影響壓電振動(dòng)片的特 性，因此調(diào)頻靈敏度S降低。從而，通過(guò)在槽部長(zhǎng)度的中央部或中央部下側(cè)形成肋部，可以 使CI值和調(diào)頻靈敏度保持最優(yōu)的平衡。 在涉及第七觀點(diǎn)的壓電振動(dòng)片中，肋部在振動(dòng)臂的寬度方向上的寬度相對(duì)于槽部 的寬度在40%以上、95%以下，更好為60%以上、95%以下。最好為80%以上、95%以下。 若肋部得寬度變寬，則壓電振動(dòng)片的剛性得到加強(qiáng)，調(diào)頻靈敏度S降低。
在涉及第八觀點(diǎn)的壓電振動(dòng)片中，肋部在振動(dòng)臂的厚度方向上的厚度相對(duì)于振動(dòng) 臂的厚度在70%以上、95%以下。 通過(guò)使肋部的寬度和厚度在上述范圍內(nèi)，可以得到更加優(yōu)良的調(diào)頻靈敏度、CI值 及剛性。 在涉及第九觀點(diǎn)的壓電振動(dòng)片中， 一對(duì)振動(dòng)臂在其前端具有寬度比振動(dòng)臂還要寬 的錘部，且兩對(duì)槽部中的一側(cè)主面的槽部延伸至錘部的范圍內(nèi)。由于一側(cè)的主面的槽部延 長(zhǎng)至錘部，因此可以增加勵(lì)振電極的形成面積，降低CI值，還可以提高電場(chǎng)率。由于另一側(cè) 主面的槽部與以往相同，因此可以進(jìn)行與以往相同的頻率調(diào)整。 涉及第十觀點(diǎn)的壓電裝置具有第一觀點(diǎn)至第九觀點(diǎn)的任何一項(xiàng)所記載的壓電振 動(dòng)片；覆蓋壓電振動(dòng)片的蓋部；以及支撐壓電振動(dòng)片的底部。通過(guò)具有涉及本發(fā)明的壓電 振動(dòng)片，可以形成調(diào)頻靈敏度、CI值及剛性優(yōu)良的壓電裝置。 涉及第十一觀點(diǎn)的壓電框架具有從基部的一端側(cè)向Y軸方向延伸的一對(duì)振動(dòng) 臂；形成在一對(duì)振動(dòng)臂的表面和里面的具有第一寬度的兩對(duì)槽部；從基部形成至槽部，使 振動(dòng)臂勵(lì)振的勵(lì)振電極；在一對(duì)振動(dòng)臂的兩個(gè)外側(cè)從基部的一端側(cè)向Y軸方向延伸的一對(duì) 支撐臂；從一對(duì)支撐臂向與Y軸方向交叉的方向延伸的連接臂；以及連接在連接臂的同時(shí) 包圍基部和振動(dòng)臂的外框部。在兩對(duì)槽部上具有向與Y軸方向交叉的X軸方向延伸的肋部， 使得形成具有比第一寬度還要窄的第二寬度的開(kāi)口部。通過(guò)形成肋部來(lái)降低調(diào)頻靈敏度。
涉及第十二觀點(diǎn)的壓電裝置具有第十一觀點(diǎn)所記載的壓電框架；覆蓋該壓電框 架的蓋部；支撐壓電框架的底部。 根據(jù)本發(fā)明，可以提供即使小型化也可以有效地抑制CI值上升，具有優(yōu)良的調(diào)頻 靈敏度S，且增加了剛性的壓電振動(dòng)片、壓電框架及壓電裝置。


圖1是表示本發(fā)明的第一音叉型壓電振動(dòng)片100的構(gòu)造的圖。 圖2是部分省略了涉及本發(fā)明的第一音叉型壓電振動(dòng)片100的立體圖。 圖3A是表示實(shí)際制造的第一音叉型壓電振動(dòng)片100的槽部13、槽部14的剖面的圖。 圖3B是放大了形成在槽部13、槽部14上的肋部50的立體圖。 圖4是表示第二音叉型壓電振動(dòng)片110的構(gòu)造的圖。 圖5A是表示實(shí)際制造的第二音叉型壓電振動(dòng)片110的槽部13、槽部14的剖面的 圖。 圖5B是放大表示形成在槽部13、槽部14上的肋部51的立體圖。 圖6是肋部50相對(duì)于基部的長(zhǎng)度而 成在50%的位置上的情況，關(guān)于相對(duì)于肋部50的寬度的CI值和調(diào)頻靈敏度S的特性的圖表。 圖7A是肋部50相對(duì)于槽部的長(zhǎng)度而形成在25%的位置上的情況，關(guān)于相對(duì)于肋 部50的寬度的CI值和調(diào)頻靈敏度S的特性的圖表。 圖7B是肋部50相對(duì)于槽部的長(zhǎng)度而形成在75%的位置上的情況，關(guān)于相對(duì)于肋
部50的寬度的CI值和調(diào)頻靈敏度S的特性的圖表。 圖8表示第三音叉型壓電振動(dòng)片120的構(gòu)造的圖。 圖9A是第四音叉型壓電振動(dòng)片130的正視圖。 圖9B是第四音叉型壓電振動(dòng)片130的后視圖。 圖9C是圖9B的B-B線的G部分的放大剖視圖。 圖10是表示涉及本發(fā)明的壓電框架200的構(gòu)造的平面圖。 圖11是涉及本實(shí)施例的壓電裝置300的剖視圖。
圖中 10-振動(dòng)臂，11-臂部，12-錘部，13-形成在表面的槽部，14-形成在里面的槽部， 14a-延長(zhǎng)槽部，20-支撐臂，30-基部，50、51-肋部，60-外框部，65-連接臂，100-第一壓電 振動(dòng)片，110-第二壓電振動(dòng)片，120-第三壓電振動(dòng)片，130-第四壓電振動(dòng)片，200-壓電框 架，300-壓電裝置，301-蓋部，302-包裝件，303-外部電極。
具體實(shí)施例方式
以下，雖然基于附圖對(duì)本發(fā)明的最優(yōu)的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明，但是并不限于 此?！吹谝灰舨嫘蛪弘娬駝?dòng)片100〉 圖1是表示本發(fā)明的第一音叉型壓電振動(dòng)片100的構(gòu)造的圖。如圖1所示，第一音 叉型壓電振動(dòng)片100具有沿Y軸方向延伸的一對(duì)振動(dòng)臂10 ;以及與振動(dòng)臂IO形成一體且 由壓電材料構(gòu)成的基部30。在本實(shí)施例中，一對(duì)振動(dòng)臂10的長(zhǎng)度為1. 25mm左右，基部30 的長(zhǎng)度為0. 15mm左右。另外，振動(dòng)臂IO在與Y軸方向正交的X軸方向上的寬度為55 y m。 另外，涉及本實(shí)施例的第一音叉型壓電振動(dòng)片100在振動(dòng)臂10的兩個(gè)外側(cè)具有沿Y軸方向 延伸的一對(duì)支撐臂20。 —對(duì)振動(dòng)臂10分別從基部30平行地沿Y軸方向延伸，且一對(duì)振動(dòng)臂10的表面及 里面分別形成有槽部13、槽部14(如圖3A及圖5A所示)。S卩，在一根振動(dòng)臂10上形成有 兩個(gè)槽部，在一對(duì)振動(dòng)臂IO上形成有四個(gè)槽部。該槽部13、槽部14在X軸方向上的寬度 Wl為30 ii m，長(zhǎng)度L為0. 8mm。 —對(duì)振動(dòng)臂10的根部在X軸方向上以較寬的寬度形成。這可以使振動(dòng)臂10的振 動(dòng)集中到根部的應(yīng)力轉(zhuǎn)移，可以減少朝向基部30的振動(dòng)滲漏。從基部30延伸的一對(duì)振動(dòng) 臂10由臂部11和寬度比臂部11大的錘部12構(gòu)成。該槽部13、槽部14形成在振動(dòng)臂10 的臂部11上。 在臂部11的前端部上以較寬的寬度形成的錘部12，可以使振動(dòng)臂10的振動(dòng)變得 遲緩，從而降低頻率。尤其，錘部12在Y軸方向上具有規(guī)定的相同寬度。這種構(gòu)成與現(xiàn)有 技術(shù)相比可以產(chǎn)生以較短長(zhǎng)度使振動(dòng)臂10的振動(dòng)變得遲緩的效果，可以降低頻率。從而， 可以不產(chǎn)生特性的變化而進(jìn)一步縮短振動(dòng)臂10的長(zhǎng)度。另外，通過(guò)調(diào)整錘部12的寬度、長(zhǎng)
7度及臂部11的長(zhǎng)度，可以抑制CI值的增加。 利用蒸鍍法或噴鍍法在振動(dòng)臂10的側(cè)面、槽部13、槽部14、支撐臂20及基部30 的范圍內(nèi)形成勵(lì)振電極和基部電極(圖中填充的部分)。這些電極是在150埃 700埃的 鉻(Cr)層上形成400埃 2000埃的金(Au)層。可以用鈦(Ti)層來(lái)代替鉻(Cr)層，另外 可以用銀(Ag)層來(lái)代替金(Au)層。為了得到良好的粘合性、耐蝕性、導(dǎo)電性及耐熱性，可 以用以銅為主成分與鋁等的合金代替這種兩層構(gòu)造來(lái)形成電極。 如圖1所示，在一對(duì)槽部13上形成有從+X側(cè)延伸至-X側(cè)的肋部50。由于肋部50 僅形成在+方向上，因此槽部13上的形成有肋部50的部位的寬度變窄。肋部50形成在從 根部側(cè)大致L/2長(zhǎng)度的位置、即槽部13長(zhǎng)度L的中央部上。在里面的另外一對(duì)槽部14上 也同樣地形成有肋部50。在以下的說(shuō)明中以形成在槽部13上的肋部50為代表進(jìn)行說(shuō)明， 由于形成在槽部14上的肋部50與形成在槽部13的肋部50相同，因此省略其說(shuō)明。
圖2是涉及本發(fā)明的第一音叉型壓電振動(dòng)片100的立體圖，且未圖示基部電極。如 圖2所示，在槽部13和肋部50的整面的范圍內(nèi)形成有勵(lì)振電極。肋部50形成在槽部13 的一側(cè)上。由于在槽部13上形成有肋部50，因此在其肋部50附近槽部13的寬度變窄。換 言之，肋部50形成寬度比槽部13還要窄的開(kāi)口部59。 圖3A是表示實(shí)際制造的第一音叉型壓電振動(dòng)片100的槽部13、槽部14的剖面的 圖。圖3B是放大了形成在槽部13、槽部14上的肋部50的立體圖。在圖3A及圖3B中未圖 示勵(lì)振電極。為了有助于理解，在圖3B中以網(wǎng)狀表示槽部13的底面和振動(dòng)臂10的主面。
如圖3A及圖3B所示，在由水晶的蝕刻(加工)各向異性而實(shí)際形成的槽部13、 槽部14上如圖所示地形成有蝕刻殘形。在由蝕刻形成第一音叉型壓電振動(dòng)片100的外形 時(shí)， 一體形成的肋部50上也形成有蝕刻殘形。由于具有開(kāi)口部59，因此比起在X軸方向上 相接的肋部，可以進(jìn)一步防止電極的斷線等的不良情況。 另外，如圖3B所示，肋部50是從+X側(cè)向-X側(cè)延伸。如圖3A所示，肋部50的寬 度W2是槽部13的寬度W1的約80%。在本實(shí)施例中，槽部13的寬度W1為30iim，肋部50 的寬度W2為24iim。因此，開(kāi)口部59的寬度為6iim。肋部50的厚度與槽部13大致相同。 由此，可以維持振動(dòng)臂10的剛性的強(qiáng)度。由形成沉重的錘部12而產(chǎn)生的應(yīng)力的增大也可 以由形成在槽部13上的肋部50來(lái)保持強(qiáng)度。再有，可以由肋部50使串聯(lián)共振容量Cl變 小，調(diào)頻靈敏度S降低。尤其，根據(jù)本實(shí)施例的第一音叉型壓電振動(dòng)片100的調(diào)頻靈敏度S 大約為15ppm/pF，非常低。 以下，對(duì)肋部50詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施例中，肋部50形成在從槽部13長(zhǎng)度L 的50%位置的中央部至基部30側(cè)的位置上。即，肋部50形成在槽部13長(zhǎng)度L的50%或 50%以下的位置上。由此，提高第一音叉型壓電振動(dòng)片100的基部部分的剛性?？墒?，肋部 50越接近基部30振動(dòng)越困難，CI值增高。另一方面，肋部50越遠(yuǎn)離基部30，調(diào)頻靈敏度S 越大。因此，肋部50最好不要從基部30遠(yuǎn)離至槽部13長(zhǎng)度L的50%以上。
只要槽部13沒(méi)有被完全隔斷，即只要沒(méi)有從+X側(cè)接觸至-X側(cè)，肋部50的寬度W2 就沒(méi)有特別的限定。若從使較小的CI值和調(diào)頻靈敏度S的兩立的觀點(diǎn)來(lái)看，肋部50的寬 度最好相對(duì)于槽部13的寬度Wl在40%以上、95%以下。更好為60%以上、95%以下，最好 為80%以上、95%以下。在肋部的寬度W2相對(duì)于槽部13的寬度W1為100%的情況，會(huì)使 CI值過(guò)大。
在本實(shí)施例的第一音叉型壓電振動(dòng)片100中，振動(dòng)臂10的寬度為55ym，槽部13，槽部14的寬度為30 m，振動(dòng)臂10的長(zhǎng)度為1. 25mm，槽部13、槽部14的長(zhǎng)度為0. 8mm，肋部寬度/槽部寬度為80%，測(cè)定了具有形成在+X側(cè)的肋部50的壓電振動(dòng)片的調(diào)頻靈敏度S。其結(jié)果，調(diào)頻靈敏度S為15ppm/pF。
〈第二音叉型壓電振動(dòng)片110> 圖4是表示第二音叉型壓電振動(dòng)片110的構(gòu)造的圖。第二音叉型壓電振動(dòng)片110除了肋部51以外的構(gòu)造與第一音叉型壓電振動(dòng)片100相同。在此，對(duì)肋部51詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)其它部分省略其說(shuō)明。 如圖4所示，在第二音叉型壓電振動(dòng)片110的槽部13(槽部14)上分別形成有肋部51。各肋部51由兩個(gè)肋條部分構(gòu)成，該兩個(gè)肋條部分分別形成在+X側(cè)和-X側(cè)上且相互對(duì)向。根據(jù)這種形狀，形成有肋部51的部位的槽部13的寬度變窄。如圖4所示，槽部13、槽部14的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，且在從基部30朝向振動(dòng)臂10的前端部而大約相距L/3的位置上形成有肋部51。 S卩，肋部51形成在從基部30至對(duì)應(yīng)于槽部13長(zhǎng)度的30%的位置上。
圖5A是表示實(shí)際制造的第二音叉型壓電振動(dòng)片110的槽部13、槽部14的剖面的圖，圖5B是放大了形成在槽部13、槽部14上的肋部51的立體圖。如圖5B所示，在一個(gè)槽部上形成有兩個(gè)對(duì)向的-X側(cè)肋條部分和+X側(cè)肋條部分。在圖5A及圖5B中未圖示勵(lì)振電極。為了有助于理解，在圖5B中以網(wǎng)狀表示槽部13的底面和振動(dòng)臂10的主面。
在第二音叉型壓電振動(dòng)片110中，構(gòu)成肋部51的兩個(gè)肋條部分的寬度W3和W4既可以相同，也可以不同。只要該兩個(gè)肋條部分的寬度W3和W4的相加的寬度在如上所述的40%以上，就沒(méi)有特別的限定。在本實(shí)施例中，構(gòu)成肋部51的兩個(gè)肋條部分的寬度W3和W4稍微不同，使從+X側(cè)延伸至-X側(cè)的肋條部分的寬度W3稍微大。另外，該兩個(gè)肋條部分的寬度W3和W4的相加的寬度相對(duì)于槽部13的寬度Wl約為60%。由此，可以更加有效地利用由水晶的蝕刻各向異性所產(chǎn)生的特性。構(gòu)成肋部51的兩個(gè)肋條部分的任何一個(gè)的厚度都大致與槽部13、槽部14的厚度相同。 另外，在本實(shí)施例中，雖然使構(gòu)成肋部51的兩個(gè)肋條部分相互對(duì)向，但是并不限于此。也可以使形成在一個(gè)槽部13上的肋部51的兩個(gè)肋條部分沿著Y軸方向?qū)⑵湮恢缅e(cuò)開(kāi)。這種情況，兩個(gè)肋條部分都形成在振動(dòng)臂10長(zhǎng)度L的50X或50X以下的位置上。另外，為了保持一對(duì)振動(dòng)臂10的振動(dòng)平衡，最好使一根振動(dòng)臂10的槽部13的-X側(cè)肋條部分與+X側(cè)肋條部分的比例為例如3 : 5，且使另一根振動(dòng)臂10的槽部13的-X側(cè)肋條部分與+乂側(cè)肋條部分的比例為例如3 : 5。再有，通過(guò)使兩個(gè)肋條部分在Y軸方向上錯(cuò)開(kāi)，可以使肋部51的寬度范圍變寬，進(jìn)一步提高壓電振動(dòng)片的剛性，且可以進(jìn)一步降低調(diào)頻靈敏度S。
圖6是在肋部50相對(duì)于槽部13的長(zhǎng)度而形成在從基部30至50%的位置上的情況，關(guān)于相對(duì)于肋部50的寬度的CI值和調(diào)頻靈敏度S的特性的圖表。在圖6中，橫軸表示相對(duì)于槽部13的寬度的肋部50的寬度的比例，且肋部50的寬度從左到右逐漸變窄。肋部50的寬度比例為0%，是表示沒(méi)有肋部。左側(cè)的縱軸表示CI值比，CI值比表示沒(méi)有肋部的槽部的CI值和具有肋部的槽部的CI值的比例。右側(cè)的縱軸表示調(diào)頻靈敏度S，其數(shù)值越大調(diào)頻靈敏度S越低劣。雖然沒(méi)有特別進(jìn)行說(shuō)明，但是肋部51也顯示出大致相同的傾向。
在圖6中，CI值比(-X偏)和靈敏度(-X偏)表示如第一音叉型壓電振動(dòng)片100僅從+X軸方向的一側(cè)形成肋部的情況(開(kāi)口部59形成在-X側(cè)上)的CI值比和調(diào)頻靈敏度。CI值比和靈敏度表示如第二音叉型壓電振動(dòng)片110從兩側(cè)形成肋部的情況的CI值比和調(diào)頻靈敏度。如圖6所示，肋部50的寬度相對(duì)于槽部13的寬度的比例越大，雖然調(diào)頻靈敏度S降低了，但是CI值比較大。SP、CI值變大了。 在圖6中，雖然CI值比和CI值比(-X偏)之間沒(méi)有太大差異，但是靈敏度和靈敏度(-X偏)之間卻有較大的差異。這是因?yàn)樵?X側(cè)形成了肋部50的情況，由水晶的加工各向異性使開(kāi)口部59的槽的深度變淺，電極面積變小。串聯(lián)容量Cl值是依存于電極面積的參數(shù)，且由于調(diào)頻靈敏度S可以通過(guò)下述的公式1導(dǎo)出，因此若串聯(lián)容量Cl值變小，則調(diào)頻靈敏度S也變小。由于CI值在這種情況的電極面積差、形狀差異中變化比較小，因此使肋部50形成在+X側(cè)的CI值，其差異不大。
S = -C1/2 (CL+CO)2............公式1 其中，在壓電振子的等價(jià)電路中，Cl表示串聯(lián)容量，CL表示負(fù)荷容量，CO表示并聯(lián) 圖7A是肋部50相對(duì)于從基部至槽部13的長(zhǎng)度而形成在25 %的位置上情況，關(guān)于相對(duì)于肋部50的寬度的CI值和調(diào)頻靈敏度S的特性的圖表。圖7B是肋部50相對(duì)于從基部至槽部13的長(zhǎng)度形成在75%的位置上情況，關(guān)于相對(duì)于肋部50的寬度的CI值和調(diào)頻靈敏度S的特性的圖表。 如圖7A所示，與肋部50相對(duì)于槽部13的長(zhǎng)度而形成在50%的位置上情況(參照
圖6)相比，相對(duì)于槽部13的長(zhǎng)度而形成在25%的位置上情況，相對(duì)于肋部50的寬度的增
加的CI值的增大傾向進(jìn)一步變大，且調(diào)頻靈敏度S的減少傾向也進(jìn)一步變大。相反，相對(duì)
于槽部13的長(zhǎng)度而形成在75%的位置上情況，相對(duì)于肋部50的寬度的增加的CI值的增大
傾向進(jìn)一步變小，且調(diào)頻靈敏度S的減少傾向也進(jìn)一步變小。這是因?yàn)樵浇咏侩姾删?br> 越集中，顯著地影響到特性。〈第三音叉型壓電振動(dòng)片120〉 圖8表示第三音叉型壓電振動(dòng)片120的構(gòu)造的圖。第三音叉型壓電振動(dòng)片120除了肋部52以外的構(gòu)造與第一音叉型壓電振動(dòng)片100相同。這里對(duì)肋部52詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)于其它部分省略其說(shuō)明。 如圖8所示，在第三音叉型壓電振動(dòng)片120中，形成在振動(dòng)臂10的表面和里面的槽部13、槽部14上分別形成肋部52。在一根振動(dòng)臂10的槽部13上形成有形成于+X側(cè)上的肋部52，且在另一根振動(dòng)臂10的槽部13上形成有形成于-X側(cè)上的肋部52。
在第三音叉型壓電振動(dòng)片120中，肋部52的各肋條部分的寬度分別占槽部13的寬度的約40%。肋部52形成在從基部30對(duì)應(yīng)于槽部13的長(zhǎng)度L的四分之一的位置上。雖然未圖示，但是該肋部52的厚度為槽部13、槽部14的厚度的80%。這可以在形成槽部13、槽部14和肋部52時(shí)，通過(guò)增加該肋部52的蝕刻量來(lái)簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。
〈第四音叉型壓電振動(dòng)片130〉 圖9A是第四音叉型壓電振動(dòng)片130的正視圖；圖9B是第四音叉型壓電振動(dòng)片130的后視圖。圖9C是圖9B的B-B線的G部分的放大剖視圖。第四音叉型壓電振動(dòng)片130與
第一音叉型壓電振動(dòng)片IOO相同地具有由臂部11和錘部12構(gòu)成的振動(dòng)臂10 ;支撐臂20 ;
以及基部30。在振動(dòng)臂10的臂部11的表面上形成有與第一音叉型壓電振動(dòng)片100相同的槽部13。在振動(dòng)臂10的臂部11的里面形成延長(zhǎng)至錘部12的延長(zhǎng)槽部14a。在該槽部13和槽部14a上形成有與第一音叉型壓電振動(dòng)片100相同的肋部50。 在第四音叉型壓電振動(dòng)片130中，延長(zhǎng)槽部14a從槽部13朝向振動(dòng)臂10的前端超過(guò)錘部12而延長(zhǎng)。該延長(zhǎng)槽部14a可以與形成壓電振動(dòng)片的外形的蝕刻工序同時(shí)形成。與第一音叉型壓電振動(dòng)片100相比，錘部12僅在前端側(cè)一半形成有電極。
基于圖9A、圖9B及圖9C，對(duì)槽部13和延長(zhǎng)槽部14a進(jìn)行說(shuō)明。
如圖9A所示地正面?zhèn)?一個(gè)主面)的槽部13的長(zhǎng)度為H1?？墒?，在由水晶的蝕刻各向異性，如圖9C所示，在槽部13的Y軸方向的兩端上形成蝕刻殘形。槽部13在振動(dòng)臂10的前端側(cè)形成長(zhǎng)度H3的蝕刻殘形，在基部30側(cè)形成長(zhǎng)度H4的蝕刻殘形。因此，對(duì)振動(dòng)做出有效貢獻(xiàn)的槽部13的長(zhǎng)度為除去蝕刻殘形的長(zhǎng)度H3和H4的長(zhǎng)度。S卩，對(duì)振動(dòng)做出有效貢獻(xiàn)的槽部13的長(zhǎng)度為圖9A所示的長(zhǎng)度H2。該對(duì)振動(dòng)做出有效貢獻(xiàn)的槽部13的長(zhǎng)度H2比振動(dòng)臂10的長(zhǎng)度短。 如圖9B所示，背面?zhèn)?另一個(gè)主面)的延長(zhǎng)槽部14a的長(zhǎng)度為H5?？墒?，在由水晶的蝕刻各向異性對(duì)延長(zhǎng)槽部14a進(jìn)行蝕刻時(shí)，在圖9C所示的延長(zhǎng)槽部14a的兩端上形成蝕刻殘形。即，延長(zhǎng)槽部14a在振動(dòng)臂10的前端側(cè)形成長(zhǎng)度H7的蝕刻殘形，在基部30側(cè)形成長(zhǎng)度H8的蝕刻殘形。因此，對(duì)振動(dòng)做出有效貢獻(xiàn)的槽部14a的長(zhǎng)度為除去蝕刻殘形的長(zhǎng)度H7和H8的長(zhǎng)度。因此，對(duì)振動(dòng)做出有效貢獻(xiàn)的槽部14a的長(zhǎng)度為圖9B所示的長(zhǎng)度H6。該對(duì)振動(dòng)做出有效貢獻(xiàn)的槽部14a的長(zhǎng)度H6最大可以與振動(dòng)臂10的長(zhǎng)度相同。由此，即使小型化也可以保障電極的形成面積，并可以降低CI值。 由以上的說(shuō)明及附圖可以得知，由于該延長(zhǎng)槽部14a延長(zhǎng)至振動(dòng)臂10的前端側(cè)，因此增加了電極的形成面積，提高了電場(chǎng)率，可以降低CI值。此外，在沒(méi)有形成延長(zhǎng)槽部14a的槽部13的面上，可以與以往相同地調(diào)整頻率。雖然第四音叉型壓電振動(dòng)片130由延長(zhǎng)槽部14a降低了其剛性，但是可以通過(guò)形成在槽部13和延長(zhǎng)槽部14a上的肋部50使剛性得到更大的加強(qiáng)。 在第四音叉型壓電振動(dòng)片130中，振動(dòng)臂10的寬度為55ym，槽部13、延長(zhǎng)槽部14a的寬度為30 ii m，振動(dòng)臂10的長(zhǎng)度為1. 25mm，延長(zhǎng)槽部14a的長(zhǎng)度為0. 95mm，且延長(zhǎng)的槽部14a相對(duì)于錘部12而延長(zhǎng)了 0. lmm的情況，CI值可以降低約8%。
〈壓電框架200〉 圖10是表示涉及本發(fā)明的壓電框架200的構(gòu)造的平面圖。如圖IO所示，壓電框架200具有第一音叉型壓電振動(dòng)片100和包圍在該第一音叉型壓電振動(dòng)片100的外周的外框部60。第一音叉型壓電振動(dòng)片100具有振動(dòng)臂10、支撐臂20及基部30。在振動(dòng)臂10的表面和里面形成有槽部13、槽部14。在槽部13、槽部14上形成有肋部50，且在槽部13、槽部14和支撐臂20和基部30的范圍內(nèi)形成電極。由于對(duì)槽部13、槽部14及肋部50已在說(shuō)明第一音叉型壓電振動(dòng)片100時(shí)詳細(xì)地進(jìn)行了說(shuō)明，因而在此省略其說(shuō)明。
另外，外框部60通過(guò)向與一對(duì)支撐臂20交叉的方向延伸的連接臂65與支撐臂20進(jìn)行連接。由此，可以形成CI值、調(diào)頻靈敏度S、剛性優(yōu)良的壓電框架。在本實(shí)施例中，雖然將第一音叉型壓電振動(dòng)片100作為壓電振動(dòng)片的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但可以使用第二音叉型壓電振動(dòng)片110、第三音叉型壓電振動(dòng)片120及第四音叉型壓電振動(dòng)片130中的任何一個(gè)。
〈壓電裝置300〉 圖11是涉及本實(shí)施例的壓電裝置300的剖視圖。壓電裝置300將第一音叉型壓電振動(dòng)片100裝入具有空間的包裝件(底部)302內(nèi)，且在真空室內(nèi)保持真空狀態(tài)，利用封裝材料304接合蓋體301和包裝件302。蓋體301可以由硼硅玻璃等形成。
包裝件302是例如由陶瓷構(gòu)成的陶瓷包裝件，且將多張?zhí)沾杀“鍖盈B成箱體形狀而燒結(jié)。在包裝件302的底部上形成外部電極303，使得成為可以表面安裝(SMD :SurfaceMount Device)的類型。 第一音叉型壓電振動(dòng)片100通過(guò)支撐臂20與壓電裝置300的包裝件302進(jìn)行接合。例如，支撐臂20放置在涂布于包裝件302的接合部電極上的導(dǎo)電粘接劑上，臨時(shí)固化導(dǎo)電粘接劑。其次，通過(guò)在固化爐內(nèi)真正固化導(dǎo)電粘接劑，來(lái)接合支撐臂20和包裝件302的接合部電極，由此第一音叉型壓電振動(dòng)片100與包裝件外部的外部電極303實(shí)現(xiàn)電連接。
之后對(duì)壓電裝置300進(jìn)行頻率的調(diào)整。即，通過(guò)向第一音叉型壓電振動(dòng)片100的振動(dòng)臂10的前端照射激光，使錘部12的金屬覆膜的一部分蒸發(fā)、升華而減少質(zhì)量，由此對(duì)振動(dòng)頻率進(jìn)行調(diào)整。另外，壓電裝置300通過(guò)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)特性等的檢查而完成。
由此，可以形成CI值、調(diào)頻靈敏度S及剛性優(yōu)良的壓電裝置。在本實(shí)施例中，雖然將第一音叉型壓電振動(dòng)片100作為壓電振動(dòng)片的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但可以使用第二音叉型壓電振動(dòng)片110、第三音叉型壓電振動(dòng)片120及第四音叉型壓電振動(dòng)片130中的任何一個(gè)。
〈第二壓電裝置〉 涉及本實(shí)施例的第二壓電裝置由壓電框架200、覆蓋該壓電框架200的頂部基板以及支撐壓電框架200的底部基板構(gòu)成。頂部基板、壓電框架200、底部基板是與現(xiàn)有技術(shù)相同地由硅氧烷結(jié)合進(jìn)行接合。通過(guò)具有本發(fā)明的壓電框架200，可以形成CI值、調(diào)頻靈敏度S及剛性優(yōu)良的壓電裝置。 到此，雖然對(duì)本發(fā)明的最優(yōu)的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但是并不限于此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以基于本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容進(jìn)行變更。例如，在第四壓電振動(dòng)片中，雖然具有肋部50，但是也可以具有肋部51或肋部52的任何一個(gè)。
1權(quán)利要求
一種壓電振動(dòng)片，其特征在于，具有基部；從所述基部的一端向Y軸方向延伸的一對(duì)振動(dòng)臂；以及形成在所述一對(duì)振動(dòng)臂的表面和里面，向Y軸方向延伸的具有第一寬度的兩對(duì)槽部，在所述兩對(duì)槽部上具有向與所述Y軸方向交叉的X軸方向延伸的肋部，使得形成具有比所述第一寬度還要窄的第二寬度的開(kāi)口部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓電振動(dòng)片，其特征在于， 在所述兩對(duì)槽部及所述肋部上，形成有使所述振動(dòng)臂勵(lì)振的勵(lì)振電極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓電振動(dòng)片，其特征在于， 所述肋部?jī)H形成在所述槽部的一側(cè)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓電振動(dòng)片，其特征在于， 所述肋部從所述槽部的+X側(cè)向-X側(cè)延伸而設(shè)置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓電振動(dòng)片，其特征在于， 所述肋部形成在所述槽部的兩側(cè)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓電振動(dòng)片，其特征在于，所述肋部形成在向所述Y軸方向延伸的槽部的長(zhǎng)度的中央部或中央部的下側(cè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓電振動(dòng)片，其特征在于，所述肋部在所述振動(dòng)臂的寬度方向上的寬度相對(duì)于所述槽部的寬度在40%以上，95% 以下。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓電振動(dòng)片，其特征在于，所述肋部在所述振動(dòng)臂的厚度方向上的厚度相對(duì)于所述振動(dòng)臂的厚度在70%以上， 95%以下。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓電振動(dòng)片，其特征在于， 所述一對(duì)振動(dòng)臂在其前端具有寬度比振動(dòng)臂還要寬的錘部， 所述兩對(duì)槽部中的一側(cè)主面的槽部延伸至所述錘部的范圍內(nèi)。
10. —種壓電裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求1至權(quán)利要求9的任何一項(xiàng)所記載的壓電振動(dòng)片； 覆蓋所述壓電振動(dòng)片的蓋部；以及 支撐所述壓電振動(dòng)片的底部。
11. 一種壓電框架，其特征在于，具有 從基部的一端側(cè)向Y軸方向延伸的一對(duì)振動(dòng)臂；形成在所述一對(duì)振動(dòng)臂的表面和里面的具有第一寬度的兩對(duì)槽部； 從基部形成至所述槽部，使所述振動(dòng)臂勵(lì)振的勵(lì)振電極；在所述一對(duì)振動(dòng)臂的兩個(gè)外側(cè)從所述基部的一端側(cè)向Y軸方向延伸的一對(duì)支撐臂； 從所述一對(duì)支撐臂向與所述Y軸方向交叉的方向延伸的連接臂；以及連接在所述連接臂的同時(shí)包圍所述基部和所述振動(dòng)臂的外框部，在所述兩對(duì)槽部上具有向與所述Y軸方向交叉的X軸方向延伸的肋部，使得形成具有比所述第一寬度還要窄的第二寬度的開(kāi)口部。
12. —種壓電裝置，其特征在于，具有所述權(quán)利要求11所記載的壓電框架； 覆蓋該壓電框架的蓋部； 支撐所述壓電框架的底部。
全文摘要
提供一種CI值、調(diào)頻靈敏度S及剛性優(yōu)良的壓電振動(dòng)片、壓電框架及壓電裝置。壓電振動(dòng)片具有基部；從基部的一端向Y軸方向延伸的一對(duì)振動(dòng)臂；以及形成在一對(duì)振動(dòng)臂的表面和里面，向Y軸方向延伸的具有第一寬度的兩對(duì)槽部。在兩對(duì)槽部上具有向與Y軸方向交叉的X軸方向延伸的肋部，使得形成具有比第一寬度還要窄的第二寬度的開(kāi)口部。壓電框架由上述壓電振動(dòng)片和將其包圍的外框部構(gòu)成。壓電裝置由上述壓電振動(dòng)片或壓電框架；覆蓋這些的蓋部以及底部構(gòu)成。
文檔編號(hào)H03H9/02GK101729038SQ20091017816
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月16日
發(fā)明者吉松昌裕, 川西信吾 申請(qǐng)人:日本電波工業(yè)株式會(huì)社