专利名称：弯曲振动片、弯曲振子以及压电器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及弯曲振动片、弯曲振子以及压电器件。
背景技术：
过去已经知道如果使弯曲振动片小型化，则Q值变小，并阻碍弯曲振动。这是由于热弹性效应而造成的，该热弹性效应是由于缓和振动与弯曲振动片的振动频率接近而产生的，该缓和振动与直到通过热的移动而达到温度平衡为止的缓和时间成反比。弯曲振动片进行弯曲振动，从而产生弹性变形，被收缩的面的温度上升，被伸展的面的温度下降，因而在弯曲振动片的内部产生温度差。由于与直到通过热传导(热移动)而使该温度差达到温度平衡为止的缓和时间成反比的缓和振动，阻碍了弯曲振动，并使得Q值下降。另外，根据其它观点，通过热传导而损失的能量不能用作弯曲振动能量，由于这种原因，导致产生弯曲振动片的Q值下降。因此，在弯曲振动片的矩形状断面形成槽或者贯通孔，从振子的被收缩的面阻止在被伸展的面产生的热的移动，实现对起因于热弹性效应的Q值变动的抑制(例如，参照专利文献1)。另外，在非专利文献1中，对音叉型石英振子的一个结构示例，利用热弹性方程式来计算Q值。根据其计算结果可知，25°C时的CI (石英阻抗)值的约95%是热弹性效应引起的。现有技术文献专利文献专利文献1 日本实开平2-32229号公报(第4页 第5页，图1 图3)非专利文献非专利文献1 第36回EM ν >求夕々A、5頁 8頁、「熱弹性方程式仁上6音叉型水晶振動子ο Q值ο解析」、伊藤秀明、玉木悠也
发明内容
发明要解决的课题但是，即使是采用上述的现有技术，如果在弯曲振动部设置贯通孔，则将导致弯曲振动部的刚性明显下降。并且，即使是按照专利文献1所述来设置弯曲振动部的槽，起因于热弹性效应的Q值下降的防止效果也不充分。因此，为了防止起因于热弹性效应的Q值下降，还有进一步改进的余地，并且作为课题。用于解决课题的手段本发明正是为了解决上述课题中的至少一部分而提出的。本发明能够利用下述的方式或者适用例实现。(适用例1)本适用例的弯曲振动片的要旨在于，所述弯曲振动片具有基部和从所述基部起延伸形成的进行弯曲振动的弯曲振动部，所述弯曲振动部具有通过弯曲振动而彼此不同地伸展和收缩的第1面和第2面、以及第3面和第4面，所述弯曲振动片具有设于所述第3面的第1槽部、和设于所述第4面的第2槽部，包括所述第1面的面与包括所述第2 面的面相对，包括所述第3面的面与包括所述第4面的面相对，所述第1槽部的第1深度和所述第2槽部的第2深度小于包括所述第3面的面与包括所述第4面的面之间的距离，所述第1深度与所述第2深度之和大于该距离，所述第1槽部和所述第2槽部被配置在包括所述第1面的面与包括所述第2面的面之间。(适用例2、本适用例的弯曲振动片的特征在于，所述弯曲振动片具有基部和从所述基部起延伸的振动部，所述振动部具有彼此相对的第1主面和第2主面、形成于所述第1 主面的第1槽部、以及形成于所述第2主面的第2槽部，在从所述第1主面的法线方向观察的平面图中，所述第1槽部和所述第2槽部沿与所述延伸的方向垂直的方向排列，所述第1 槽部的第1深度和所述第2槽部的第2深度小于所述第1主面与所述第2主面之间的所述法线方向的距离，而且，所述第1深度与所述第2深度之和大于所述距离。(适用例幻根据上述适用例的弯曲振动片，其特征在于，所述振动部具有将所述第1主面和所述第2主面连接且彼此相对的第3主面和第4主面，所述第3主面和所述第 4主面存在以下关系通过所述振动部的弯曲振动，在所述第3主面伸展的情况下所述第4 主面收缩，在所述第3主面收缩的情况下所述第4主面伸展。根据适用例1 3，第1槽部的第1深度和第2槽部的第2深度小于包括第3面的面与包括第4面的面之间的距离，因而第1槽部和第2槽部不会贯通包括第3面的面与包括第4面的面之间。因此，与在弯曲振动部设置贯通孔的情况相比，能够改善弯曲振动部的刚性。并且，由于第1槽部的第1深度与第2槽部的第2深度之和大于距离，因而第1伸缩部(第1面)与第2伸缩部(第2面)之间的热移动路径不会形成为直线。这样，能够使第1伸缩部(第1面)与第2伸缩部(第2面)之间的热移动路径在第1槽部和第2槽部中迂回而变长。因此，能够延长直到通过热移动(热传导)而达到温度平衡为止的缓和时间，因而能够使与该缓和时间成反比的缓和振动频率远离弯曲振动频率。由此，能够抑制起因于热弹性效应的Q值变动，实现弯曲振动片的小型化。(适用例4)根据上述适用例的弯曲振动片，优选所述第1槽部和所述第2槽部与将包括所述第1面的面和包括所述第2面的面之间的最短距离连接的最短线交叉配置。由此，第1槽部和第2槽部与将包括第1面的面和包括第2面的面之间的最短距离连接的最短线交叉配置，因而能够使第1面与第2面之间的热移动路径通过第1槽部和第2槽部而迂回，并且比包括第1面的面与包括第2面的面之间的最短距离长。因此，能够抑制起因于热弹性效应的Q值变动，实现弯曲振动片的小型化。(适用例幻根据上述适用例的弯曲振动片，优选所述第1槽部和所述第2槽部从所述弯曲振动部一直形成到所述基部。由此，第1槽部和第2槽部从弯曲振动部一直形成到基部，并配置在基部，因而在基部也能够延长热移动路径。因此，能够延长直到通过热移动(热传导)而达到温度平衡为止的缓和时间，因而能够使与该缓和时间成反比的缓和振动频率远离弯曲振动频率。由此，能够抑制起因于热弹性效应的Q值变动，实现弯曲振动片的小型化。(适用例6)根据上述适用例的弯曲振动片，设所述振动部的弯曲振动频率为f，设圆周率为π，设所述振动部使用的材料的振动方向的热传导率为k，设所述振动部使用的材料的质量密度为P，设所述振动部使用的材料的热容量为Cp，设所述振动部的振动方向的宽度为a，在设fm = π k/ (2 P Cpa2)时，优选0. 09 < f/fm。更优选0. 25 < f/fm,最优选 1 < f/fm。由此，能够使缓和振动频率充分远离弯曲振动频率，因而能够抑制起因于热弹性效应的Q值变动，实现弯曲振动片的小型化。(适用例7)根据上述适用例的弯曲振动片，优选所述第1槽部和所述第2槽部从与所述基部相距所述弯曲振动部的延伸方向的长度的一半处起配置在基部侧。由此，由于第1槽部和第2槽部从与通过弯曲振动而形成的热移动较多的部分即基部相距弯曲振动部的延伸方向的长度的一半处起配置在基部侧，因而能够发挥上述的效果。并且，能够确保超过从与通过弯曲振动而形成的热移动较少的部分即基部相距弯曲振动部的延伸方向的长度的一半的部分的机械强度。(适用例8)本适用例的弯曲振子的要旨在于，该弯曲振子具有以上记述的所述弯曲振动片；以及收纳所述弯曲振动片的封装，所述弯曲振动片被气密密封在所述封装内。由此，弯曲振子能够发挥与上述相同的效果。(适用例9)本适用例的压电器件的要旨在于，该压电器件具有以上记述的所述弯曲振动片；驱动所述弯曲振子的IC芯片；以及收纳所述弯曲振动片和所述IC芯片的封装，所述弯曲振动片和所述IC芯片被气密密封在所述封装内。由此，压电器件能够发挥与上述相同的效果。
图1是表示第1实施方式的石英振动片的概略立体图。图2是从以Y轴为中心旋转180°后的方向观察图1所示的石英振动片而得到的概略立体图。图3是从图1和图2的Y(+)方向观察到的Z-X概略剖面图、概略布线图。图4是表示各种弯曲振动片的Q的f/fm依赖性的曲线图，是表示基于弯曲振动部的断面形状差异的比较的曲线图。图5是表示第2实施方式的石英振动片的概略立体图。图6是从图5的Y(+)方向观察到的Z-X概略剖面图、概略布线图。图7是从图5的Υ(+)方向观察到的Z-X概略剖面图、概略布线图。图8是表示第2实施方式的变形例的图。图9是表示第2实施方式的变形例的图。图10是表示第2实施方式的变形例的图。图11是表示第3实施方式的石英振动片的概略立体图。图12是从图11的Υ(+)方向观察到的Z-X概略剖面图。图13是表示第4实施方式的石英振动片的概略立体图。图14是从图13的Υ(+)方向观察到的Z-X概略剖面图、概略布线图。图15是表示第4实施方式的变形例的图。图16是卸下第5实施方式的盖体，露出内部结构后的石英振子的概略平面图。图17是图16的X-X概略剖面图。
图18是表示第6实施方式的石英振荡器的概略剖面图。
具体实施例方式在下面的实施方式中，以由作为一种压电体的石英构成的石英振动片为例，对弯曲振动片进行说明。并且，以石英振子和石英振荡器为例，对使用该石英振动片的压电振子和压电器件进行说明。并且，为了进行图示说明，记述X轴、Y轴、Z轴来进行说明，假定各个轴表示作为石英的晶轴即电气轴的晶体X轴、作为机械轴的晶体Y轴、以及作为光学轴的晶体Z轴。并且，也可以使图示的Z轴相对于晶体Z轴倾斜约1度 5度，并伴随该倾斜，倾斜形成Z-X平面。(第1实施方式)下面，参照图1 图4说明第1实施方式。图1是表示第1实施方式的石英振动片10的概略立体图。图2是从以Y轴为中心旋转180°后的方向观察图1所示的石英振动片10而得到的概略立体图。图3是从图1 和图2的Y(+)方向观察到的Z-X概略剖面图、概略布线图。图4是表示弯曲振动片(石英振动片)的Q的f/fm依赖性的曲线图，是表示基于弯曲振动部的断面形状差异的比较的曲线图。如图1和图2所示，石英振动片10具有作为振动部的弯曲振动部1、基部2、激励电极3、4以及固定电极5、6。石英振动片10具有作为第3主面的第1面11、作为第4主面的第2面12、作为第1主面的第3面13以及作为第2主面的第4面14。作为第3主面的第1面11与作为第4主面的第2面12相对配置，作为第1主面的第3面13与作为第2主面的第4面14相对配置。在第3面13形成有第1槽部15。在第4面14形成有第2槽部 16。并且，第1槽部15与第2面12相对配置，第2槽部16与第1面11相对配置。在从作为第1主面的第3面13的法线方向观察的平面图中，第1槽部15和第2槽部16沿与从弯曲振动部1的基部2起延伸的方向垂直的方向排列。另外，假定在本申请的第1主面和第2主面中，不包括第1槽部和第2槽部的内面和底面。第1槽部15和第2槽部16从弯曲振动部1 一直形成到基部2，第1槽部15和第 2槽部16的一端配置在基部2上。第1槽部15和第2槽部16的另一端从与基部2相距弯曲振动部1的延伸方向(与图示Y(+)方向相反的方向)的长度的一半处起配置在基部侧。在此，第1槽部15和第2槽部16从通过弯曲振动部1的弯曲振动而产生的收缩和伸展的程度较大的部分即弯曲振动部1与基部2的边界、即从弯曲振动部1 一直形成到基部2，但是不限于这种方式，例如也可以形成于弯曲振动部1而不形成于基部2。并且，第 1槽部15和第2槽部16从与基部2相距弯曲振动部1的延伸方向(与图示Υ(+)方向相反的方向)的长度的一半处起配置在基部侧，但是不限于这种方式，也可以一直形成到弯曲振动部1的延伸方向的长度(延伸方向的端部)处。弯曲振动部1和基部2是在从石英的原矿中切取后，通过湿式蚀刻等而形成的。激励电极3、4和固定电极5、6具有铬(Cr)或镍(Ni)等的基底层、和在该基底层上由金(Au) 或银(Ag)等构成的电极层。这些基底层和电极层通过蒸镀或者溅射等而形成。第1槽部 15和第2槽部16通过对第3面13和第4面14实施湿式蚀刻等而形成。
在第1面11具有第1伸缩部17，该第1伸缩部17随着利用实线箭头和双点划线箭头示出的弯曲振动，沿Y方向交替地产生收缩和伸展。在第2面12具有第2伸缩部18， 该第2伸缩部18随着利用实线箭头和双点划线箭头示出的弯曲振动，沿Y方向交替地产生收缩和伸展。在第1伸缩部17(第1面11)产生收缩时，第2伸缩部18(第2面1 和第1槽部15产生伸展。并且，第2槽部16产生收缩。相反，在第1伸缩部17(第1面11)产生伸展时，第2伸缩部18 (第2面12)和第1槽部15产生收缩。并且，第2槽部16产生伸展。 这样，分别相对配置的第1面11和第2面12通过弯曲振动而彼此不同地伸展和收缩。并且，被收缩的面的温度上升，被伸展的面的温度下降，因而在第1面11与第2面12之间、即弯曲振动片的内部产生温度差。产生与直到通过热传导(热移动)而使该温度差达到温度平衡为止的缓和时间τ成反比的缓和振动频率f0的缓和振动。在此，缓和振动频率f0和缓和时间τ利用f0 = l(23i τ)表示。另外，在本申请中，符号“/”表示除法运算。通常，已知缓和振动频率fm利用下式求出。fm = π k/ (2 P Cpa2)......(1)其中，π表示圆周率，k表示振动部(弯曲振动部)的振动方向(弯曲振动方向) 的热传导率，P表示振动部的质量密度，Cp表示振动部(弯曲振动部)的热容量，a表示振动部(弯曲振动部)的振动方向(弯曲振动方向)的宽度。在将振动部的材料自身的常数输入式(1)中的热传导率k、质量密度P、热容量Cp 的情况下，求出的缓和振动频率fm成为不在振动部设置第1槽部15和第2槽部16时的弯曲振动部的缓和振动频率。激励电极3形成于第1伸缩部17和第2伸缩部18。并且，激励电极4形成于第1 槽部15和第2槽部16。固定电极5、6配置于基部2。在固定电极5、6之间进行布线以流过交流电流。固定电极5与激励电极3连接，固定电极6与激励电极4连接(省略图示)。如图3的(a)所示，在第1面11的第1伸缩部17和第2面12的第2伸缩部18 分别配置有激励电极3，在第1槽部15和第2槽部16分别配置有激励电极4。第1槽部15的第1深度dl和第2槽部16的第2深度d2小于弯曲振动部1的第 3面13与第4面14之间的距离t。S卩，第1槽部15和第2槽部16不会贯通第3面13与第4面14之间。例如，在图3的(a)中，设第1槽部15的第1深度dl和第2槽部16的第 2深度d2都是0. 9t。在此，如果第1深度dl和第2深度d2小于距离t，且第1深度dl与第2深度d2之和超过距离t，则都不限于0. 9t，例如也可以是dl = 0. 9t、d2 = 0. 4t的组合，也可以是dl = 0. 6t、d2 = 0. 8t等任意一种组合。通过使第1深度dl和第2深度d2 小于距离t，第1槽部15和第2槽部16成为非贯通孔，因而与将槽部设为贯通孔时相比，能够提高弯曲振动部1的刚性。这样，在通过弯曲振动而彼此不同地伸展和收缩的第1面11和第2面12中，使用于通过热移动(热传导)使第1面11与第2面12之间的温度差达到温度平衡的热移动路径，在第1槽部15和第2槽部16中迂回，并且比第1面11与第2面12之间的直线距离长。 由此，能够延长直到通过热移动(热传导)而达到温度平衡为止的缓和时间τ，使与缓和时间τ成反比的缓和振动频率f0远离弯曲振动频率f。
图4是表示弯曲振动片(石英振动片)的Q的f/fm依赖性的曲线图。其中，fm表示不在弯曲振动部设置槽部时(弯曲振动部的断面形状大致为矩形时)的缓和振动频率， 在其它实施方式中也进行相同的定义。在图4的曲线图的右侧记述的图形用于示意地表示弯曲振动部的断面形状。在图4中，三角形标记表示图3的(a)的断面形状时的曲线，涂黑的四方形标记表示通过在弯曲振动部的第1主面和第2主面设置槽部，使弯曲振动部的断面形状成为“H” 状的所谓H型时的曲线，白色菱形标记表示在弯曲振动部的任何主面都不设置槽部的所谓平板时的曲线。并且，粗实线表示三角形标记的值的近似直线，虚线表示四方形标记之间的插值直线，单点划线表示菱形标记之间的插值直线。根据图4可知，通过使弯曲振动部的断面形状成为图3的(a)所示的形状，并将f/ fm设为大于0. 09的值，能够实现Q值比H型时高的弯曲振动片。并且，通过将f/fm设为大于0. 25的值，能够实现Q值比H型和平板时都高的弯曲振动片。如果使f/fm大于1，则得到比H型和平板时都高很多的Q值。如上所述，固定电极5与激励电极3连接，固定电极6与激励电极4连接。因此， 如图3的(a)所示，在激励电极3与激励电极4之间流过交流电流。由此，在被激励电极3 和激励电极4夹着的弯曲振动部1产生电场。通过在激励电极3与激励电极4之间流过交流电流，正电荷和负电荷交替地带电，因而电场的方向变化。根据该电场的产生方向，在第 1面11 (第1伸缩部17)和第2槽部16、以及第2面12 (第2伸缩部18)和第1槽部15沿图示Y方向产生基于压电效应的伸展和收缩。这样，弯曲振动部1以弯曲振动频率f进行实线箭头和双点划线箭头所示的弯曲振动。随着该弯曲振动，在第1面11和第2面12、以及与第1槽部15和第2槽部16相接的基部2，分别与第1伸缩部17和第2伸缩部18相同地沿图示Y方向产生伸展和收缩。并且，固定电极5和固定电极6也用于固定在收纳石英振动片10的封装(未图示)等上。(变形例)图3的(b)和图3的(c)是表示与图3的(a)所示的第1槽部15和第2槽部16 相关的第1实施方式的变形例的图。其中，图3的(b)和图3的(c)所示的激励电极3、4 的配置和布线，与图3的(a)所示的激励电极3、4的配置和布线相同。图3的(b)所示的石英振动片10与图3的(a)所示的石英振动片10的不同之处在于，在第3面13形成有两个第1槽部15，两个第1槽部15分别具有激励电极4。图3的(c)所示的石英振动片10与图3的(b)所示的石英振动片10的不同之处在于，在第3面13形成有深度d4的第1槽部15A和深度d6的第1槽部15B，在第4面14 形成有深度d3的第2槽部16A和深度d5的第2槽部16B。其中，深度d3与深度d4之和小于弯曲振动部1的第3面13与第4面14之间的距离t，这与第1深度dl相同。同样，深度 d5与深度d6之和小于距离t，这与第2深度d2相同。这样，在通过弯曲振动而彼此不同地伸展和收缩的第1面11和第2面12中，使用于通过热传导(热移动)使第1面11与第2面12之间的温度差达到温度平衡的热移动路径在第1槽部15和第2槽部16中迂回，并且比第1面11与第2面12之间的直线距离长。 由此，延长直到通过热传导(热移动)而达到温度平衡为止的缓和时间τ，使与缓和时间τ成反比的缓和振动频率f0远离弯曲振动频率f。并且，优选将弯曲振动频率f除以缓和振动频率fm得到的值f/fm超过0. 09，由此抑制基于热弹性效应的Q值下降。更优选0. 25 < f/fm，最优选1 < f/fm，由此实现Q值的进一步改善。因此，根据第1实施方式及其变形例，第1槽部15的第1深度dl和第2槽部16的第2深度d2小于第3面13与第4面14之间的距离，因而第1槽部15和第2槽部16不会贯通第3面13与第4面14之间。并且，第1槽部15的第1深度dl与第2槽部16的第2 深度d2之和大于第3面13与第4面14之间的距离t，因而第1伸缩部17(第1面11)与第2伸缩部18(第2面1 之间的热移动路径不会形成为直线。这样，能够使第1伸缩部 17 (第1面11)与第2伸缩部18 (第2面1 之间的热移动路径在第1槽部15和第2槽部 16中迂回而变长。因此，由于延长直到通过热移动(热传导)而达到温度平衡为止的缓和时间τ，因而能够使与该缓和时间τ成反比的缓和振动频率f0远离弯曲振动频率f。因此，能够抑制起因于热弹性效应的Q值的变动，实现石英振动片10的小型化。根据第1实施方式及其变形例，第1槽部15和第2槽部16与将第1面11和第2 面12之间的最短距离连接的最短线交叉配置，因而能够使第1面11与第2面12之间的热移动路径通过第1槽部15和第2槽部16而迂回，并且比第1面11与第2面12之间的最短距离长。因此，能够抑制起因于热弹性效应的Q值的变动，实现石英振动片10的小型化。根据第1实施方式及其变形例，第1槽部15和第2槽部16从弯曲振动部1 一直形成到基部2，并配置在基部2，因而能够在基部2延长热移动路径。由于延长直到通过热移动(热传导)而达到温度平衡为止的缓和时间τ，因而能够使与该缓和时间τ成反比的缓和振动频率f0远离弯曲振动频率f。因此，能够抑制起因于热弹性效应的Q值的变动，实现石英振动片10的小型化。根据第1实施方式及其变形例，由于第1槽部15和第2槽部16从与通过弯曲振动而形成的热移动比较多的部分即基部2相距弯曲振动部1的延伸方向的长度的一半处起配置在基部侧，因而能够发挥上述的效果。并且，能够确保超过与通过弯曲振动而形成的热移动比较少的部分即基部2相距弯曲振动部1的延伸方向的长度的一半的部分的机械强度。根据第1实施方式及其变形例，由于能够使缓和振动频率充分远离弯曲振动频率，因而能够抑制起因于热弹性效应的Q值的变动，实现弯曲振动片的小型化。尤其是在没有形成第1槽部15或第2槽部16的弯曲振动片、或者第1槽部15的第1深度dl与第2 槽部16的第2深度d2之和小于第3面13与第4面14之间或者第3面13与第4面14之间的距离t的情况下，与所谓断面形状呈H型的弯曲振动片相比，能够实现抑制了基于热弹性效应的Q值下降的弯曲振动片的小型化。(第2实施方式)下面，参照图5 图7说明第2实施方式。图5是表示第2实施方式的石英振动片20的概略立体图。图6和图7是从图5 的Y (+)方向观察到的Z-X概略剖面图、概略布线图。图5所示的石英振动片20具有两个图1和图2所示的第1实施方式的石英振动片10。因此，标注相同的标号，并省略结构的说明。下面，以图3的(a)所示的形状和配置为例，对作为振动部的弯曲振动部1、激励电极3、4以及基部2进行说明。如图5所示，石英振动片20具有两个石英振动片10，石英振动片10具有作为振动
9部的弯曲振动部1和基部2。两个基部2通过连接部四而接合。如图6的(a)所示，弯曲振动部1和基部2与图3的(a)相同地形成。并且，两个弯曲振动部1和基部2是相同配置。两个弯曲振动部1中在图6的(a)的左侧示出的一个弯曲振动部1的激励电极3、4的配置，与图3的(a)相同。与此相对，在图6的(a)的右侧示出的另一个弯曲振动部1的激励电极3、4的配置，是与图3的(a)不同的相反配置。艮口， 在右侧示出的另一个弯曲振动部1中，激励电极4形成于第1伸缩部17和第2伸缩部18。 并且，激励电极3形成于第1槽部15和第2槽部16。并且，交流电流在激励电极3和激励电极4之间流过。由此，石英振动片20的弯曲振动部1按照图5所示进行利用实线箭头和双点划线箭头示出的弯曲振动。这样，在通过弯曲振动而彼此不同地伸展和收缩的第1面11和第2面12中，使用于通过热传导(热移动)使第1面11与第2面12之间的温度差达到温度平衡的热移动路径在第1槽部15和第2槽部16中迂回，并且比第1面11与第2面12之间的直线距离长。 由此，延长直到通过热传导(热移动)而达到温度平衡为止的缓和时间τ，使与缓和时间 τ成反比的缓和振动频率f0远离弯曲振动频率f。并且，优选将弯曲振动频率f除以缓和振动频率fm得到的值f/fm超过0. 09，由此抑制基于热弹性效应的Q值下降。更优选0. 25
<f/fm，最优选1 < f/fm，由此实现Q值的进一步改善。(变形例1)图6的(b)是与图6的(a)所示的第1槽部15和第2槽部16相关的第2实施方式的变形例。图6的(b)与图6的(a)的不同之处在于，在图6的(b)中右侧示出的另一个弯曲振动部1的第1槽部15和第2槽部16的配置。S卩，形成于第1主面即第3面13的第1槽部15与第1面11相对配置，形成于第2主面即第4面14的第2槽部16与第2面 12相对配置。在左侧示出的一个弯曲振动部1、基部2、以及各两对的激励电极3、4与图6的(a) 相同地进行配置和布线。并且，与图6的(a)相同，交流电流在激励电极3和激励电极4之间流过。由此，弯曲振动部1进行在图5中利用实线箭头和双点划线箭头示出的弯曲振动。这样，在通过弯曲振动而彼此不同地伸展和收缩的第1面11和第2面12中，使用于通过热传导(热移动)使第1面11与第2面12之间的温度差达到温度平衡的热移动路径在第1槽部15和第2槽部16中迂回，并且比第1面11与第2面12之间的直线距离长。 由此，延长直到通过热传导(热移动)而达到温度平衡为止的缓和时间τ，使与缓和时间 τ成反比的缓和振动频率f0远离弯曲振动频率f。并且，优选将弯曲振动频率f除以缓和振动频率fm得到的值f/fm超过0. 09，由此抑制基于热弹性效应的Q值下降。更优选0. 25
<f/fm，最优选1 < f/fm，由此实现Q值的进一步改善。(变形例2)图7是表示与图6的(a)所示的激励电极3、4的配置相关的第2实施方式的变形例的图。图7与图6的(a)的不同之处在于，对两个弯曲振动部1和基部2分别设置一对激励电极3、4。如图7的(a)所示，激励电极3配置于在左侧示出的一个弯曲振动部1的第2面 12、以及在右侧示出的另一个弯曲振动部1的第1面11上。并且，激励电极4配置于在左
10侧示出的一个弯曲振动部1的第1槽部15、以及在右侧示出的另一个弯曲振动部1的第2 槽部16上。如图7的(b)所示，激励电极3配置于在左侧示出的一个弯曲振动部1的第1槽部15、以及在右侧示出的另一个弯曲振动部1的第2槽部16上。并且，激励电极4配置于在左侧示出的一个弯曲振动部1的第2槽部16、以及在右侧示出的另一个弯曲振动部1的第1槽部15上。如图7的(c)所示，激励电极3配置于在左侧示出的一个弯曲振动部1的第2槽部16、以及在右侧示出的另一个弯曲振动部1的第1槽部15上。并且，激励电极4配置于在左侧示出的一个弯曲振动部1的第1面11、以及在右侧示出的另一个弯曲振动部1的第 2面12上。激励电极3和激励电极4与图6的(a)相同地进行布线。并且，交流电流在激励电极3和激励电极4之间流过。由此，弯曲振动部1进行在图5中利用实线箭头和双点划线箭头示出的弯曲振动。在此，在图7中与图6的(a)相同地示出了两个弯曲振动部1和基部2的配置，但也可以与图6的(b)所示的两个弯曲振动部1和基部2相同地进行配置。这样，在通过弯曲振动而彼此不同地伸展和收缩的第1面11和第2面12中，使用于通过热传导(热移动)使第1面11与第2面12之间的温度差达到温度平衡的热移动路径在第1槽部15和第2槽部16中迂回，并且比第1面11与第2面12之间的直线距离长。 由此，延长直到通过热传导(热移动)而达到温度平衡为止的缓和时间τ，使与缓和时间 τ成反比的缓和振动频率f0远离弯曲振动频率f。并且，优选将弯曲振动频率f除以缓和振动频率fm得到的值f/fm超过0. 09，由此抑制基于热弹性效应的Q值下降。更优选0. 25 < f/fm，最优选1 < f/fm，由此实现Q值的进一步改善。(变形例3)图8是表示与图6和图7所示的激励电极3、4的配置、以及弯曲振动部1和基部 2的形状相关的第2实施方式的变形例的图。如图8的(a)和图8的(b)所示，激励电极3配置于弯曲振动部1的第3面13和第4面14。并且，激励电极4配置于弯曲振动部1的第1面11和第2面12。并且，包括第 1面11的面与包括第2面12的面相对。包括第3面13的面与包括第4面14的面相对。此处示出的包括第1面11的面表示第1面11和第1面11延伸形成的面，表示一直到与第3面13延伸形成的面交叉的面。相反，包括第3面13的面表示第3面13和第3 面13延伸形成的面，表示一直到与第1面11延伸形成的面交叉的面。并且，包括第2面12 的面表示第2面12和第2面12延伸形成的面，表示一直到与第4面14延伸形成的面交叉的面。相反，包括第4面14的面表示第4面14和第4面14延伸形成的面，表示一直到与第2面12延伸形成的面交叉的面。如图8的(a)所示，在左侧示出的一个弯曲振动部1和基部2，在第4面14形成有作为第2槽部16的面21A、22A，在第3面13形成有作为第1槽部15的面23A、24A。并且，在右侧示出的另一个弯曲振动部1和基部2，在第3面13形成有作为第1槽部15的面 23BJ4B，在第4面14形成有作为第2槽部16的面21B、22B。这样，在通过弯曲振动而彼此不同地伸展和收缩的第1面11和第2面12中，使用于通过热传导(热移动)使第1面11与第2面12之间的温度差达到温度平衡的热移动路径在面22A和面24A之间、以及面22B和面24B之间迂回，并且比包括第1面11的面与包括第2面12的面之间的直线距离长。由此，延长直到通过热传导(热移动)而达到温度平衡为止的缓和时间τ，使与缓和时间τ成反比的缓和振动频率f0远离弯曲振动频率f。并且，优选将弯曲振动频率f除以缓和振动频率fm得到的值f/fm超过0. 09，由此抑制基于热弹性效应的Q值下降。更优选0. 25 < f/fm，最优选1 < f/fm，由此实现Q值的进一步改
業
口 ο如图8的(b)所示，在左侧示出的一个弯曲振动部1和基部2，在第4面14形成有作为第2槽部16的面25A，在第3面13形成有作为第1槽部15的面^A。并且，在右侧示出的另一个弯曲振动部1和基部2，在第3面13形成有作为第1槽部15的面^B，在第 4面14形成有作为第2槽部16的面25B。这样，在通过弯曲振动而彼此不同地伸展和收缩的第1面11和第2面12中，使用于通过热传导(热移动)使第1面11与第2面12之间的温度差达到温度平衡的热移动路径，比第1面11与第2面12的最短距离(连接第1面11和第2面12的最短距离)长，并且比包括第1面11的面与包括第2面12的面之间的直线距离长。由此，延长直到通过热传导(热移动)而达到温度平衡为止的缓和时间τ，使与缓和时间τ成反比的缓和振动频率f0远离弯曲振动频率f。并且，优选将弯曲振动频率f除以缓和振动频率fm得到的值f/ fm超过0. 09，由此抑制基于热弹性效应的Q值下降。更优选0. 25 < f/fm,最优选1 < f/ fm,由此实现Q值的进一步改善。这样，在变形例3中，能够使第1面11与第2面12之间的热移动路径比包括第1 面U的面与包括第2面12的面之间的最短距离长。该最短距离是指第1面11延伸形成的面与第2面12延伸形成的面之间的最短距离。在变形例3中，如图6和图7所示，更优选在第3面13形成有第1槽部15，在第4 面14形成有第2槽部16。(变形例4)图9是表示与图6所示的石英振动片20的第1槽部15和第2槽部16的形状相关的第2实施方式的变形例的图。在图6的(a)和图6的(b)中示出了矩形状的第1槽部15和第2槽部16，而图9 的(a)和图9的(b)所示的第1槽部15和第2槽部16形成为三角形状。在此，图9的(a) 与图9的(b)的不同之处和图6的(a)与图6的(b)的不同之处相同，即在右侧示出的另一个弯曲振动部1的第1槽部15和第2槽部16的配置。(变形例5)图10是表示与图5所示的基部2和连接部四的形状、以及固定电极5、6的配置相关的第2实施方式的变形例的图。图10的(a)所示的石英振动片20A将图5所示的从连接部四延伸形成的固定部 29A配置在两个石英振动片10之间。图10的(b)所示的石英振动片20B具有两个图5所示的从连接部四延伸形成的固定部^B，两个石英振动片10被配置在两个固定部29B之间并连接。在第2实施方式以及变形例1 变形例2中，使用图3的(a)所示的弯曲振动部1
12和基部2对石英振动片20进行了说明，但不限于这种方式，也可以是使用图3的(b)或者图3的(c)所示的弯曲振动部1和基部2的石英振动片20。因此，根据第2实施方式及其变形例1 变形例5，能够发挥与上述的实施方式相同的效果。并且，在变形例3中，使第1面11与第2面12之间的热移动路径比包括第1面 11的面与包括第2面12的面之间的直线距离长。由此，能够发挥与上述的实施方式相同的效果。(第3实施方式)下面，参照图11和图12说明第3实施方式。图11是表示第3实施方式的石英振动片30的概略立体图。图12是从图11的 Y(+)方向观察到的Z-X概略剖面图。下面，以图3的(a)所示的形状为例，对作为振动部的弯曲振动部1、激励电极3、4和基部2进行说明。图11所示的石英振动片30的结构和布线与图5所示的第2实施方式相同，不同之处在于，利用实线箭头和双点划线箭头所示的振动部即弯曲振动部1的振动方向。因此， 标注相同的标号，并省略结构和布线的说明，对振动方向不同这一点进行说明。图12的(a)是将图7的(a)所示的两个弯曲振动部1、激励电极3、4以及基部2 分别顺时针旋转90°后的配置，或者是将图7的(c)所示的两个弯曲振动部1、激励电极3、 4以及基部2分别逆时针旋转90°后的配置。图12的(b)是将图7的(b)所示的两个弯曲振动部1、激励电极3、4以及基部2 分别逆时针旋转90°后的配置，并且是将图7的(b)所示的两个弯曲振动部1、激励电极3、 4以及基部2分别顺时针旋转90°后的配置。图12的(c)是具有在图12的(a)的左侧示出的一个弯曲振动部1、激励电极3、4 和基部2、以及在图12的(b)的右侧示出的另一个弯曲振动部1、激励电极3、4和基部2的配置。图12的(d)是将图7的(c)所示的两个弯曲振动部1、激励电极3、4和基部2中、 在左侧示出的一个弯曲振动部1、激励电极3、4和基部2逆时针旋转90°后的配置，是将在右侧示出的另一个弯曲振动部1、激励电极3、4和基部2顺时针旋转90°后的配置。因此，根据第3实施方式，能够发挥与上述实施方式相同的效果。在第3实施方式中，使用图3的(a)所示的弯曲振动部1、激励电极3、4和基部2 对石英振动片30进行了说明，但不限于这种方式，也可以是使用图3的(b)或者图3的(c) 所示的弯曲振动部1、激励电极3、4和基部2的石英振动片30。或者，还可以是使用图8和图9所示的弯曲振动部1、激励电极3、4和基部2的石英振动片30。(第4实施方式)下面，参照图13和图14说明第4实施方式。图13是表示第4实施方式的石英振动片40的概略立体图。图14是从图13的 Y(+)方向观察到的Z-X概略剖面图、概略布线图。图13所示的石英振动片40与图11所示的第3实施方式的石英振动片30相同， 沿利用实线箭头和双点划线箭头示出的方向进行振动。石英振动片40与第3实施方式的石英振动片30的不同之处在于，具有三个作为振动部的弯曲振动部1、激励电极3、4和基部2。因此，标注相同的标号，并省略结构的说明。下面，以图3的(a)所示的形状和配置为例，对弯曲振动部1、激励电极3、4和基部2进行说明。如图13所示，石英振动片40分别具有三个图1所示的弯曲振动部1和基部2。并且，相邻的基部2分别通过连接部39而接合。图14的(a)是具有图12的(a)的右侧示出的弯曲振动部1、激励电极3、4和基部 2，以及在图12的(a)的左侧示出的弯曲振动部1、激励电极3、4和基部2的配置。图14的(b)是具有三个图12的(d)所示配置的弯曲振动部1、激励电极3、4和基部2的配置。图14的(c)是具有三个图12的(b)所示配置的弯曲振动部1、激励电极3、4和基部2的配置。图15是表示与图14所示的弯曲振动部1和基部2的配置相关的第4实施方式的变形例的图。(变形例)图15的(a)所示的石英振动片40是将图14的(a)所示配置的三个弯曲振动部 1和基部2中的、中央的弯曲振动部1和基部2旋转180°后的配置。图15的(b)所示的石英振动片40是将图14的(a)所示配置的三个弯曲振动部 1和基部2中的、中央和右侧的弯曲振动部1和基部2分别旋转180°后的配置。虽然图15的(a)和图15的(b)所示的石英振动片40省略了激励电极3、4的图示，但是配置有图14的(a) 图14的(c)所示的激励电极3、4。在第4实施方式中，使用图3的(a)所示的弯曲振动部1和基部2对石英振动片 40进行了说明，但不限于这种方式，也可以是使用图3的(b)或者图3的(c)所示的弯曲振动部1和基部2的石英振动片40。因此，根据第4实施方式，能够发挥与上述实施方式相同的效果。(第5实施方式)下面，以石英振子为例，对第5实施方式的压电振子进行说明。第5实施方式的压电振子是使用了第1 第4实施方式的压电振动片的石英振子。因此，第5实施方式的压电振子中使用的压电振动片的结构与第1 第4实施方式的压电振动片相同，因而标注相同的标号，并省略结构的说明。下面，使用第2实施方式的石英振动片20进行说明。图16是卸下盖体，露出内部结构后的石英振子的概略平面图。图17是图16的 X-X概略剖面图，是配置盖体示出的。如图16和图17所示，石英振子80将石英振动片20收纳在封装31内。具体地讲， 石英振子80按照图17所示将石英振动片20收纳在封装31内，封装31包括第1基板34、 层压在该第1基板34上的第2基板35和第3基板36。封装31构成作为绝缘基体的第1基板34、第2基板35和第3基板36。第2基板 35具有在封装31内延伸的延伸部35a。在延伸部3 形成有两个电极部32。使用导电膏等将石英振动片20的固定电极5和固定电极6固定在电极部32上并使其导通。在此，作为导电性粘接剂43，能够使用在由预定的合成树脂构成的粘接剂成分中添加银微粒等导电微粒二成的粘接剂。
14
第1基板34、第2基板35和第3基板36利用绝缘材料形成，陶瓷比较适合。尤其是作为优选的材料，选择具有与石英振动片20和盖体37的热膨胀系数一致或者极其接近的热膨胀系数的材料，在本实施方式中，例如利用陶瓷的生坯料。生坯料例如是这样得到的，将陶瓷粉末分散到预定的溶液中并添加粘接剂，将这样生成的混合物成形为片状的长带形状，再将其剪切成预定的长度。第1基板34、第2基板35和第3基板36能够通过将成形为图示形状的生坯料进行层压、烧结而形成。在这种情况下，第1基板34是构成封装31的底部的基板，叠压在第1 基板34上的第2基板35和第3基板36通过使上述的生坯料成为板状，再去除内部的材料使之成为框状，由此形成图17的内部空间S，利用该内部空间S来收纳石英振动片20。利用陶瓷、玻璃或者科瓦铁镍钴合金等金属形成的盖体37，通过科瓦铁镍钴合金环等接合部件或者密封部件47等接合在该封装31上。由此，封装31被气密密封。在第1基板34上使用例如银或钯等导电膏或者钨金属等导电膏等形成所需要的导电图案，然后进行第1基板34、第2基板35和第3基板36的烧结，然后依次镀覆镍和金或银等，形成上述电极部32。如图17所示，电极部32通过未图示的导电图案与在封装31的底面露出的至少两个安装端子41连接。用于将该电极部32和安装端子41连接的导电图案，也可以形成于在形成封装31时使用的城形固定器> 一〉3 > )(未图示)的表面上，围绕封装 31的外表面，或者也可以通过贯通第1基板34和第2基板35的导电通孔等进行连接。通过向两个安装端子41之间施加交流电压，交流电流在固定电极5和固定电极6 之间流过(参照图5)。由此，石英振动片20进行在上述实施方式中利用实线箭头和双点划线箭头示出的弯曲振动。因此，根据第5实施方式，能够得到发挥与上述实施方式相同的效果的石英振子。(第6实施方式)下面，以石英振荡器为例对第6实施方式的压电器件进行说明。第6实施方式的石英振荡器是使用了第1 第4实施方式的压电振动片的石英振荡器。因此，第6实施方式的石英振荡器中使用的压电振动片的结构与第1 第4实施方式的压电振动片相同，因而标注相同的标号，并省略结构的说明。下面，使用第2实施方式的石英振动片20进行说明。并且，第5实施方式与第6实施方式的不同之处在于，第6实施方式的石英振荡器在第5实施方式所示的石英振子上设置IC芯片，该IC芯片包括驱动石英振子的驱动电路。如图18所示，在形成封装31的第1基板34上表面形成有由金(Au)等构成的内部连接端子89。IC芯片87使用粘接剂等固定在形成封装31的第1基板34的上表面上。 并且，在IC芯片87的上表面形成有由金等构成的IC连接焊盘82。IC连接焊盘82通过金属线88与内部连接端子89连接。并且，内部连接端子89经由内部布线，与形成于封装31 外部的第1基板34的下表面的安装端子41连接。另外，IC芯片87与内部连接端子89的连接方法不仅可以采用基于金属线88的方法，也可以采用基于倒装片安装的连接方法。因此，根据第6实施方式，能够得到发挥与上述实施方式相同的效果的石英振荡
ο并且，在第6实施方式中，以石英振荡器为例对压电器件进行了说明，但不限于石
15英振荡器，也可以是在IC芯片87上设置检测电路的陀螺仪传感器等。另外，能够解决上述课题中的至少一部分课题的范围内的变形、改进等，也包含于前述的实施方式中。例如，在上述的说明中，固定电极5与激励电极3连接，固定电极6与激励电极4 连接，但不限于这种方式，也可以是固定电极5与激励电极4连接，固定电极6与激励电极 3连接。并且，在Z-X概略剖面图(图3、图6 图9、图12、图14以及图15)中，图示了第 1槽部15和第2槽部16间隔相等或者对称，但不限于这种方式，也可以是间隔不同，还可以是不对称。弯曲振动片的材料不限于石英，也可以是钽酸锂(LiTa03)、四硼酸锂(Li2B407)、 铌酸锂(LiNb03)、锆钛酸铅(PZT)、氧化锌(SiO)、氮化铝(AlN)等压电体、或者硅等半导体。并且，在附图中，把第1面11、第2面12、作为第1主面的第3面13以及作为第2 主面的第4面14图示为平面，但不限于平面，例如也可以是曲面、由两个以上的平面或曲面形成的面，还可以是具有连接这些平面或者曲面的棱线的面。标号说明1 弯曲振动部；2 基部；3、4 激励电极；5、6 固定电极；10 石英振动片；11 第1 面；12 第2面；13 第3面；14 第4面；15 第1槽部；16 第2槽部；20A、20B 石英振动片； 29 连接部；29A、29B 固定部；30 石英振动片；40 石英振动片；t 第3面与第4面之间的距离；dl 第1槽部的第1深度；d2 第2槽部的第2深度；d3、d4、d5、d6 :深度。
权利要求
1.一种弯曲振动片，其特征在于，所述弯曲振动片具有基部和从所述基部起延伸的振动部，所述振动部具有彼此相对的第1主面和第2主面、形成于所述第1主面的第1槽部、以及形成于所述第2主面的第2槽部，在从所述第1主面的法线方向观察的平面图中，所述第1槽部和所述第2槽部沿与所述延伸的方向垂直的方向排列，所述第1槽部的第1深度和所述第2槽部的第2深度小于所述第1主面与所述第2主面之间的所述法线方向的距离，而且，所述第1深度与所述第2深度之和大于所述距离。
2.根据权利要求1所述的弯曲振动片，其特征在于，所述振动部具有将所述第1主面和所述第2主面连接且彼此相对的第3主面和第4主所述第3主面和所述第4主面存在以下关系通过所述振动部的弯曲振动，在所述第3 主面伸展的情况下所述第4主面收缩，在所述第3主面收缩的情况下所述第4主面伸展。
3.根据权利要求1所述的弯曲振动片，其特征在于，所述第1槽部和所述第2槽部从所述振动部一直形成到所述基部。
4.根据权利要求1 3中的任意一项所述的弯曲振动片，其特征在于，设所述振动部的弯曲振动频率为f，设圆周率为η，设所述振动部使用的材料的振动方向的热传导率为k， 设所述振动部使用的材料的质量密度为P，设所述振动部使用的材料的热容量为Cp，设所述振动部的振动方向的宽度为a，在设fm = π k/ (2 P Cpa2)时，0. 09 < f/fm。
5.根据权利要求1 3中的任意一项所述的弯曲振动片，其特征在于，所述第1槽部和所述第2槽部从与所述基部相距所述弯曲振动部的延伸方向的长度的一半处起配置在基部侧。
6.一种使用了权利要求1所述的弯曲振动片的弯曲振子，其特征在于，该弯曲振子具有所述弯曲振动片；以及收纳所述弯曲振动片的封装，所述弯曲振动片被气密密封在所述封装内。
7.一种使用了权利要求1所述的弯曲振动片的压电器件，其特征在于，该压电器件具有所述弯曲振动片；IC芯片，其驱动所述弯曲振子；以及封装，其收纳所述弯曲振动片和所述IC芯片， 所述弯曲振动片和所述IC芯片被气密密封在所述封装内。
全文摘要
本发明抑制起因于热弹性效应的Q值劣化。第1槽部(15)的第1深度(d1)和第2槽部(16)的第2深度(d2)小于包括第3面(13)的面与包括第4面(14)的面之间的距离，因而第1槽部(15)和第2槽部(16)不会贯通包括第3面(13)的面与包括第4面(14)的面之间。并且，第1槽部(15)的第1深度(d1)与第2槽部(16)的第2深度(d2)之和大于第3面(13)与第4面(14)之间的距离，因而第1伸缩部(17)(第1面(11))与第2伸缩部(18)(第2面(12))之间的热移动路径不会形成为直线。这样，能够使第1伸缩部(17)(第1面(11))与第2伸缩部(18)(第2面(12))之间的热移动路径在第1槽部(15)和第2槽部(16)中迂回而变长。
文档编号H01L41/187GK102197592SQ20098014207
公开日2011年9月21日 申请日期2009年10月22日 优先权日2008年10月24日
发明者古畑诚, 山崎隆, 舟川刚夫 申请人:爱普生拓优科梦株式会社, 精工爱普生株式会社