音叉型压电振动片及音叉型压电振子的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在电子设备等中使用的音叉型压电振动片及使用了该音叉型压电振动片的音叉型水晶振子。
【背景技术】
[0002]以压电振子为代表的压电振动器件被广泛应用于移动电话等移动通信设备等。作为在上述压电振子中使用的压电振动片的一种，存在音叉型压电振动片。音叉型压电振动片是一种由基部和从该基部向一个方向延伸出的一对振动腿(以下，称为腿部)构成的、呈音叉形状的压电振动片，使用了该音叉型压电振动片的音叉型压电振子被广泛用作钟表的时钟源。
[0003]此外，近年来，随着通信设备的高性能化和小型化，音叉型压电振动片也被要求进一步小型化以及在特性方面的高品质化。特别是，若对音叉型压电振动片进行小型化的话，则根据该小型化，音叉型压电振动片的腿部宽度会变小，厚度也会变薄。其结果是，在以往的振动片中能够抑制其影响的高阶谐波即使是在低驱动电平下也能产生振动，容易受到其不良影响。例如，在腿部的主面上形成有槽部的音叉型压电振动片中，为了抑制伴随振动片小型化的Cl的增加，与以往相比，增大了槽部相对于腿部的宽度比例，并增大了槽部的深度。其结果是，由于与以往相比腿部的端部与槽部之间所形成的堤台宽度形成得较窄，并且两个主面上的槽部之间的厚度减小，因此降低了腿部的刚性，容易产生高阶谐波振荡。换言之，在使用这样的音叉型压电振子时，现状是容易产生由于振荡电路的常数或设计，在高阶谐波的频率下会产生振荡等的缺陷。
[0004]例如，在专利文献I所记载的音叉型压电振动片中，公开了一种用于改善电气特性，以减轻不需要的高阶谐波的影响的结构。在专利文献I中，在具有基部和从该基部突出的并排设置的一对腿部的音叉型压电振动片中，具有以下结构。
[0005]在专利文献I中的音叉型压电振动片中，各腿部由具有激励电极的振动部和形成在该振动部的前端且比振动部幅度宽的锤部构成。进一步，在各腿部上，形成有越过振动部与锤部的连结位置，并延长形成至锤部内部的槽部。这样，在专利文献I所公开的音叉型压电振动片中，通过在振动部的前端形成宽幅的锤部，即使缩短振动部也能够抑制高阶谐波的产生，能够获得稳定的振动频率。
[0006]但是，在具有上述锤部的音叉型压电振动片中，由于在振动部与锤部的连结部处的刚性急剧变化，因此存在锤部的振动不稳定的问题。对于此问题，在专利文献I中所公开的音叉型压电振动片中，通过在振动部与锤部的连结位置上形成上述槽部，能够缓和在振动部与锤部的连结部处的急剧的刚性变化，实现稳定的振动。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献I日本特开2011-166324号公报
【发明内容】
[0010]本发明要解决的问题
[0011]在专利文献I中，通过在振动部的前端形成宽幅的锤部能够抑制高阶谐波的产生，可认为是由于成为高阶谐波振荡的弯曲点的振动节点部分(以下，称为振动节点)向锤部一侧进行了位移。但是，因为锤部的腿部一侧的端部形状为锥形，其宽度急剧地增大，所以在振动部与锤部的连结部附近机械强度急剧地增加，使振动节点只不过移动到该连结部附近。因此，通过振动节点部分的位移来抑制高阶谐波的效果并不充分。
[0012]另外，一旦机械强度在连结部处急剧地增加，因为从连结部起的腿部前侧的重量急剧变化，所以振动时的惯性力会集中在该连结部上。在专利文献I中，通过在该连结部上设置槽部，与没有槽部的情况相比产生了降低机械强度的结果，而且使作为音叉型压电振动片的机械强度也容易不足，耐冲击性能较差。
[0013]另外，在一个槽部中形成电极时，难以形成完整的无电极区域。这是因为，在使用光刻技术形成音叉型压电振动片的电极的情况下，由于音叉型压电振动片的腿部上的槽部内部与槽部外部的厚度差，导致曝光的焦点不同，因此难以对槽部内部和外部的抗蚀剂进行均等地曝光。假设对槽部的内部和外部同时曝光来去除抗蚀剂时，外部的曝光会过度，有可能会引起侧面电极被挖掉或电极的断线。另外，由于抗蚀剂材料较厚地堆积在槽部的底部，因此难以通过曝光去除该抗蚀剂。其结果是会在槽部中残留电极。进一步，由于振动片的小型化导致锤部内的电极布线也细线化、狭窄化，因稍微的位置偏移会导致形成在锤部上的非用作激励电极的电极(走线电极、调整频率用的金属膜等)和残留在槽部内用作激励电极的电极在槽延长部分发生短路的危险性很高。
[0014]本发明鉴于上述问题点，目的在于提供一种适应小型化，能够抑制高阶谐波的不良影响，同时耐冲击性能优异的音叉型压电振动片及音叉型压电振子。
[0015]解决问题的方法
[0016]为了达成上述目的，权利要求1的发明是一种音叉型压电振动片，其压电振动板原板具有基部和从该基部的一端面突出的并排的一对腿部，其中，将上述腿部的突出方向作为长度方向，并将上述腿部的并排方向作为宽度方向，其特征在于，上述一对腿部具有:具有沿着长度方向形成的槽部和激励电极的振动部；一体形成在该振动部的前端一侧，且具有比上述振动部在宽度方向上的尺寸更宽的部分的锤部；上述振动部与上述锤部之间的连接部，上述振动部的激励电极的构成为:含有形成在上述槽部的内面的内面电极和与该内面电极在宽度方向上相对的形成在上述腿部的侧面的侧面电极，上述连接部具有从上述振动部朝向上述锤部以指数函数增大其宽度方向上的尺寸的增幅部，上述增幅部被形成为长度方向上的尺寸比宽度方向上的尺寸长，上述锤部具有从与上述连接部的连结位置起宽度方向上的尺寸为固定的等宽部分，并且上述锤部不形成激励电极。
[0017]通常，为了避免高阶谐波振荡，在音叉型压电振动片上会减少腿部主面上的槽部的长度，改变腿部的刚性等，采用使高阶谐波的振动节点向主面上没有槽部的腿部的前侧推移来增加高阶谐波的Cl的设计。但是，由于振动片的小型化，减少主面上的槽部的长度的方法会导致基波的Cl值的极端恶化，在适应了小型化、低频化的在腿部的前端具备宽幅的锤部的振动片中，由于在腿部中的宽度较窄的振动部与宽度较宽的锤部的边界部附近的连接部上机械强度会急剧增加，因此，即使试图使高阶谐波的节点部分向锤部一侧移动以增大高阶谐波的Cl值，高阶谐波的节点部分也会停留在该连接部上。而且，如果上述高阶谐波的节点部分位于通过相邻地配置不同极性的电极从而在压电振动板原板内部产生电场进而产生弯曲振动的区域(形成有激励电极的区域)内，则会促进高阶谐波的振荡。
[0018]根据本发明，上述连接部具有从上述振动部朝向上述锤部以指数函数增大其宽度方向上的尺寸的增幅部，上述增幅部被形成为长度方向上的尺寸比宽度方向上的尺寸长，上述锤部具有从与上述连接部的连结位置起宽度方向上的尺寸为固定的等宽部分，并且上述锤部不形成激励电极。因此，通过在上述连接部上设置了许多与上述振动部在宽度方向上的尺寸相近的区域，且随着与锤部的接近重量急剧增大，从而能够使上述高阶谐波的节点部分的位置从形成有激励电极的振动部向未形成激励电极的上述连接部中的锤部一侧的位置进行位移。通过进行这样的位移，与激励音叉型压电振子所需的基波的Cl值(串联共振电阻)相比，能够增大不需要的高阶谐波的Cl值，从而能够确保其Cl值的比率(以下，称为Cl比)并抑制尚阶谐波的振荡。
[0019]另外，由于上述槽部没有形成在成为应力产生起点的上述连接部上，因此降低了在此区域产生裂纹或破损的危险性，而不会降低耐冲击性能。
[0020]另外，为了达成上述目的，权利要求2的发明是一种音叉型压电振动片，其压电振动板原板具有基部和从该基部的一端面突出的并排的一对腿部，其中，将上述腿部的突出方向作为长度方向，并将上述腿部的并排方向作为宽度方向，其特征在于，上述一对腿部具有:具有沿着长度方向形成的槽部和激励电极的振动部；一体形成在该振动部的前端一侦牝且具有比上述振动部在宽度方向上的尺寸更宽的部分的锤部；上述振动部与上述锤部之间的连接部，上述振动部的激励电极的构成为:含有形成在上述槽部的内面的内面电极和与该内面电极在宽度方向上相对的形成在上述腿部的侧面的侧面电极，上述连接部具有从上述振动部朝向上述锤部增大其宽度方向上的尺寸的增幅部，上述增幅部的主面上的形状由曲率半径不小于上述增幅部在宽度方向上的尺寸的圆的圆周一部分形成，或者由在长度方向上具有长轴的椭圆的圆周一部分形成，上述锤部具有从与上述连接部的连结位置起宽度方向上的尺寸为固定的等宽部分，并且上述锤部不形成激励电极。
[0021]通常，为了避免高阶谐波振荡，在音叉型压电振动片上会减少主面上的槽部的长度，改变腿部的刚性等，采用使高阶谐波的振动节点向主面上没有槽部的腿部的前侧推移来增加高阶谐波的Cl的设计。但是，由于振动片的小型化，减少主面上的槽部的长度的方法会导致基波的Cl值的极端恶化，在适应了小型化、低频化的在腿部的前端具备宽幅的锤部的振动片中，由于在腿部中的宽度较窄的振动部与宽度较宽的锤部的边界部附近的连接部上机械强度会急剧增加，因此，即使试图使高阶谐波的节点部分向锤部一侧移动以增大高阶谐波的Cl值，高阶谐波的节点部分也会停留在该连接部上。而且，如果上述高阶谐波的节点部分位于通过相邻地配置不同极性的电极从而在压电振动板原板内部产成电场进而产成弯曲振动的区域(形成有激励电极的区域)内，则会促进上述高阶谐波的振荡。
[0022]根据本发明，上述连接部具有从上述振动部朝向上述锤部增大其宽度方向上的尺寸的增幅部，上述增幅部的主面上的形状由曲率半径不小于所述增幅部在宽度方向上的尺寸的圆的圆周一部分形成，或者由在长度方向上具有长轴的椭圆的圆周的一部分形成，上述锤部具有从与上述连接部的连结位置起宽度方向上的尺寸为固定的等宽部分，并且上述锤部不形成激励电极。因此，通过在上述连接部上设置了许多与上述振动部在宽度方向上的尺寸相近的区域，且随着与锤部的接近重量急剧增大，从而能够使上述高阶谐波的节点部分的位置从形成有激励电极的振动部向未形成激励电极的上述连接部中的锤部一侧的位置进行位移。通过进行这样的位移，确保了 Cl比，从而能够抑制高阶谐波的振荡。其结果是，使高阶谐波不会成为驻波。
[0023]另外，通过用圆周的一部分来构成上述增幅部，在上述连接部上不存在宽度尺寸增大的角部(边界部分)，在腿部的侧面上不存在成为应力产生起点的区域。因此，降低了在此区域产生裂纹或破损的危险性，提高了耐冲击性能。
[0024]另外，由于上述槽部没有形成在成为应力产生起点的上述接续部上，因此降低了在此区域产生裂纹或破损的危险性，不会降低耐冲击性能。
[0025]另外，为了达成上述目的，权利要求3的发明是一种音叉型压电振动片，其具有基部和从该基部的一端面突出的并排的一对腿部，其特征在于，上述各腿部由以下构成:与上述基部连接，并具有激励电极的振动部；配置在上述腿部的前端一侧，且比上述振动部在宽度方