CN100468806C - 压电振动片和压电振动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供可防止连接电极的角部电极切断、并可使连接电极从主振动部通过连接部可靠地连接到外框部的压电振动片和压电振动器。本发明的石英振动片(10)具有：主振动部(12)、形成在其表背面的激励电极(13a、13b)、以及大致沿着主振动部(12)的外侧设置的外框部(20)。主振动部(12)和外框部(20)通过由平坦部(17a、17b)和槽部(16a、16b、16c)构成的连接部(18a、18b)连接。外框部的表背面和平坦部的表背面存在具有连接面(27a、27b)的级差。激励电极(13a、13b)与连接电极(28a、28b)连接，该连接电极(28a、28b)通过外框部的表背面和平坦部的表背面与连接面所成的角度在90°＜θ1＜270°且90°＜θ2≤180°的范围内侧的平坦部的表背面到达外框部的表背面。

Description

压电振动片和压电振动器

技术领域

本发明涉及在同一压电基板上一体地具有主振动部和包围主振动部的外框部的压电振动片和压电振动器。

背景技术

近年来，电子设备的小型化不断进展，供这些电子设备使用的压电振动器和供压电振动器使用的压电振动片也要求小型化和薄型化。为了使压电振动器和供其使用的压电振动片小型化和薄型化，提出了例如图11所示的压电振动片500。图11示出作为以往的压电振动片一例的使用石英基板的AT切振动片，(a)是平面图，(b)是正剖面图。如图11(a)、(b)所示，压电振动片500由形成在石英基板(石英晶片)501的中央部分的主振动部502、外框部503以及连接部504构成。主振动部502使用设置在其外周部的贯通孔505来形成其外形形状，通过未设置有贯通孔505的部分即2个连接部504与外框部503连接为一体。连接部504按如下状态形成：其宽度尺寸形成为200μm左右，并且在比主振动部502的表背面506a、506b和外框部503的表背面507a、507b更靠近厚度方向的中央侧形成表背面508、509。因此，连接部504的表背面508、509与主振动部502的表背面506a、506b和外框部503的表背面507a、507b分别通过级差来连接。外框部503形成为大致包围主振动部502的外侧的形状(例如，专利文献1)。在主振动部502的表背面506a、506b上形成有激励电极510a、510b。激励电极510a、510b与通过连接部504到达外框部503的表背面507a、507b的连接电极511a、511b连接。连接电极511a、511b使用例如金、银等金属薄膜，采用把光致抗蚀剂等作为掩模的化学蚀刻法来形成。

【专利文献1】日本特开平7-212171号公报

然而，如前所述，连接部504的表背面508、509形成为与主振动部502的表背面506a、506b和外框部503的表背面507a、507b分别具有级差。因此，形成由该级差的侧面与主振动部502的表背面506a、506b和外框部503的表背面507a、507b所成的角部(棱线部)512a、512b。有时该角部512a、512b的角度D在压电振动片500的外形形成中成为小于等于90°的角度。这样，当角部512a、512b的角度D成为小于等于90°的角度时，有时在前述角部512a、512b上没有附着用于形成连接电极511a、511b等的光致抗蚀剂。

该现象可以认为是如下原因所致。(1)由于因光致抗蚀剂的表面张力，夹住角部512a、512b将光致抗蚀剂拉到两侧而产生。(2)光致抗蚀剂一般使用被称为旋涂机的装置来涂布。该装置依靠使石英基板501旋转所产生的离心力，使滴落在石英基板501的中央部的光致抗蚀剂扩展到石英基板501的整个面来涂布。此时，当石英基板501的表面具有前述角度D小于等于90°的部分时，由于间隙小，因而光致抗蚀剂难以进入该部分，产生没有涂布的部位。

当在这种状态下，进行用于形成连接电极511a、511b等的化学蚀刻时，没被光致抗蚀剂掩盖的角部512a、512b的连接电极511a、511b部分接触到蚀刻液。这样，具有发生连接电极511a、511b被熔断的所谓角部电极切断的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，本发明的目的是提供可防止连接电极的角部电极切断、并可使连接电极从主振动部通过连接部可靠连接到外框部的压电振动片和压电振动器。

为了解决上述问题，本发明的压电振动片的特征在于，具有：主振动部，其在表背面上形成有激励电极，进行恒定方向的振动；开放端部，其形成在设于前述主振动部的振动方向的端中的至少一端处；外框部，其形成为包围前述主振动部；连接部，其形成为位于除前述开放端部以外的前述主振动部和外框部之间，具有相对于前述主振动部的表面呈凹状的槽部和与前述主振动部的表面大致平行的平坦部，并且使前述主振动部和前述外框部连接；以及连接电极，其从前述激励电极至少通过前述平坦部的表面延伸到前述外框部的表面而形成；连接前述平坦部和前述外框部的连接面与前述平坦部的表面所成的角度θ1、以及与前述外框部的表面所成的角度θ2在90°<θ1<270°且90°<θ2<270°的范围内。

根据本发明的压电振动片，形成连接电极的、平坦部和外框部的连接面与平坦部的表面所成的角度θ1、以及与前述外框部的表面所成的角度θ2各自为超过90°的钝角。这样，可防止因光致抗蚀剂的表面张力而将该光致抗蚀剂拉到以角部为界的两侧，或者可防止形成石英基板的阴面而涂布不到光致抗蚀剂。因此，由于角部由光致抗蚀剂覆盖，因而即使进行用于形成连接电极等的化学蚀刻，也不发生角部的电极熔断。可防止因该熔断而发生的连接电极的导通被切断的不利情况的所谓电极切断。

并且，凹状槽部通过所形成的凹部能防止主振动部的振动泄漏到外框部。因此，即使设置凹状槽部，并增大连接部的长度尺寸，也能减少对振动特性的影响。因此，连接部可使用凹状槽部和与主振动部的表背面大致平行的平坦部来形成，可增强连接部的强度。这样，可防止由来自外部的冲击等引起的连接部的破损。

而且，由于在主振动部的振动方向的至少一端形成有开放端，因而可在该开放端吸收由温度变化引起的主振动部的膨胀和收缩。因此，即使发生温度变化，主振动部也能进行稳定的振动，可提高所谓的频率-温度特性。

这样，本发明的压电振动片可提供能防止角部电极切断，并提高耐冲击性，而且对于温度变化也能进行稳定的振动的可靠性提高的压电振动片。

并且，期望的是，前述平坦部形成在与前述主振动部的表面大致同一平面上。

这样，通过在连接部上设置与主振动部的表背面大致同一面的平坦部，不产生主振动部的表背面和平坦部的级差。这样，可防止在级差的角部发生的应力集中，可防止由应力集中引起的破坏。因此，可提高设置有该平坦部的连接部的耐冲击性。

并且，期望的是，前述外框部的表面形成在与前述主振动部的表面和前述平坦部的表面大致同一平面上。

这样，在大致同一面的主振动部、连接部以及外框部的表面上形成有连接电极。因此，由于在形成有连接电极的区域内不存在角部，因而可防止电极切断。

并且，期望的是，前述开放端部形成在设于前述主振动部的振动方向的两端处。

这样，由于可在振动方向的两端吸收主振动部和外框部的由温度变化引起的膨胀和收缩，因而可减缓施加给主振动部的应力，进一步减少对振动特性的影响。

本发明的压电振动器的特征在于，具有：前述压电振动片；以及盖体，其收纳前述压电振动片的至少前述主振动部，与前述外框部连接。

供本发明的压电振动器使用的压电振动片的平坦部和外框部的连接面与平坦部的表面所成的角度θ1、以及与前述外框部的表面所成的角度θ2各自为超过90°的钝角。这样，可防止因光致抗蚀剂的表面张力而将该光致抗蚀剂拉到以角部为界的两侧，或者可防止形成基板的阴面而涂布不到光致抗蚀剂。因此，由于角部由光致抗蚀剂覆盖，因而即使进行用于形成连接电极等的化学蚀刻，也不发生角部的电极熔断。可防止因该熔断而发生的连接电极的导通被切断的不利情况的所谓电极切断。

并且，凹状槽部通过所形成的凹部能防止主振动部的振动泄漏到外框部。因此，即使设置凹状槽部并增大连接部的长度尺寸，也能减少对振动特性的影响。因此，连接部可使用凹状槽部和与主振动部的表背面大致平行的平坦部来形成，可增强连接部的强度。这样，可防止由来自外部的冲击等引起的连接部的破损。

而且，由于在主振动部的振动方向的至少一端形成有开放端，因而可在该开放端吸收由温度变化引起的主振动部的膨胀和收缩。因此，即使发生温度变化，主振动部也能进行稳定振动，可提高所谓的频率-温度特性。

而且，本发明的压电振动器使用与前述压电振动片的外框部连接的盖体来收纳该压电振动片的至少主振动部。因此，可使用盖体保护主振动部。

这样，本发明的压电振动器可提供能防止角部电极切断、耐冲击性良好、而且对于温度变化也能进行稳定振动的压电振动器。

并且，期望的是，前述盖体通过以一定厚度大致沿着前述外框部形成的框体固定在前述外框部上。

这样，可防止在前述压电振动片的主振动部的表面处于比外框部的表面更靠近厚度方向的外侧的情况下、或者处于同一平面上的情况下的、由固定盖体引起的主振动部等与盖体的接触。这样，可提供防止由主振动部与盖体接触引起的振动特性劣化、且振动特性稳定的压电振动片。

附图说明

图1是示出压电振动片的电极形成方法的一例的工序流程图。

图2是示出角部电极切断的压电振动片的剖面图。

图3示出第一实施方式的压电振动片的概略结构，(a)是立体图，(b)是正剖面图。

图4是示出压电振动片的变形例的概略结构的正剖面图。

图5示出第二实施方式的压电振动片的概略结构，(a)是立体图，(b)是正剖面图。

图6示出第三实施方式的压电振动片的概略结构，(a)是平面图，(b)是正剖面图。

图7示出第四实施方式的压电振动片的概略结构，(a)是平面图，(b)是正剖面图。

图8是示出作为应用例的压电振动片的概略结构的正剖面图。

图9是示出第五实施方式的石英振动器的概略结构的正剖面图。

图10是示出第六实施方式的石英振动器的概略结构的正剖面图。

图11示出作为以往的压电振动片的一例的使用石英基板的AT切振动片，(a)是平面图，(b)是正剖面图。

具体实施方式

在实施方式的说明之前，对本发明的压电振动片及其电极形成方法以及在电极形成时发生的角部电极切断进行详细说明。

压电振动片可利用以石英为首的各种压电材料。作为压电材料的一例，有具有作为结晶轴的X轴(电轴)、Y轴(机械轴)、Z轴(光轴)的石英。使用从该石英切出的作为压电基板的石英基板来形成石英振动片。作为该石英基板的一例，有1边与X轴平行、另一边与Z’轴平行地被切断的所谓AT切石英基板，其中，该Z’轴是围绕着X轴从Z轴倾斜约35度而得到的。对以下实施方式所示的压电振动片使用该AT切石英基板的例子进行说明。另外，压电振动片不限于AT切石英基板，可以是以其他切断角度切出的石英基板、或者使用其他压电材料的压电振动片。在该情况下，只要是与以下实施方式相同的结构，就具有相同效果。

使用图1的工序流程图对压电振动片的电极形成方法的一例进行说明。首先，在压电基板1000的表面上形成例如金、银、铬、镍等导电性的金属薄膜1001。该金属薄膜1001的形成可使用例如蒸镀、溅镀等进行。之后，在金属薄膜1001的表面上覆盖例如光致抗蚀剂1002(S102)。

然后，在光致抗蚀剂1002的表面上放置由例如金属薄板构成的掩模1003。在掩模1003上形成与光致抗蚀剂1002的感光图形相当的贯通孔1004。然后，从掩模1003上照射光致抗蚀剂1002的感光光V(S104)。这样形成与贯通孔1004对应的光致抗蚀剂1002被感光的部分即曝光部1005。

然后，去除掩模1003，进行光致抗蚀剂1002的显影处理。之后，去除曝光部1005，形成贯通部1006(S106)。然后，对在S106中形成的压电基板1000进行化学蚀刻处理。通过该蚀刻处理，去除与光致抗蚀剂1002的贯通部1006对应的部分的电极薄膜1001。电极薄膜1001被去除的部分成为电极分割部1007，形成各个电极1008(S108)。

使用图2对角部电极切断进行说明。图2是压电振动片的剖面图。如图2所示，压电基板1000在中央部的表面和外缘部的表面有级差。角部电极切断是在由该级差产生的角度B和角度C的角部形成电极时发生的。以下，按照工序进行说明。在压电基板1000的表面上形成金属薄膜1001，使用光刻法等来形成电极。首先，使用光致抗蚀剂1002覆盖金属薄膜1001的表面(图1所示的S102)。此时，在钝角角度B角处，沿着角覆盖光致抗蚀剂1002。而在锐角角度C角处，光致抗蚀剂被其表面张力拉到以该角的棱线为中心的两侧，产生抗蚀剂堆1110。由于该抗蚀剂堆1110而使在棱线部分产生没有覆盖光致抗蚀剂的部位。并且，尽管未作图示，然而在锐角角处，在该角的阴面部分难以涂布光致抗蚀剂，有时产生没有涂布的部分。在该状态下，进行曝光、显影等(图1所示的S104、S106)。之后，在贯通部1009中进行化学蚀刻(图1所示的S108)。由于该化学蚀刻而发生角部电极切断。即，与电极图形形成的同时，蚀刻液侵入箭头A所示的没有覆盖光致抗蚀剂的棱线部分，使电极熔断。角部电极切断因该电极熔断而发生。

以下，使用附图对本发明的压电振动片和压电振动器的最佳方式进行说明。

(第一实施方式)

使用附图对本发明的压电振动片的第一实施方式进行说明。图3示出第一实施方式的压电振动片的概略结构，(a)是立体图，(b)是Q-Q’剖面图。

如图3(a)、(b)所示，作为压电振动片的一例的石英振动片10由石英基板11形成。石英振动片10具有：主振动部12，形成在主振动部12的表背面23、24上的激励电极13a、13b，以及大致沿着主振动部12的外侧设置的外框部20。主振动部12和外框部20通过由平坦部17a、17b和槽部16a、16b、16c构成的连接部18a、18b连接。激励电极13a、13b与连接电极28a、28b连接，该连接电极28a、28b形成为通过平坦部17a、17b的表背面到达外框部20的表背面29a、29b。

主振动部12为由设置在其周围的连接部18a、18b和贯通孔15形成4端(4边)的矩形形状。该主振动部12通过向形成在其表背面23、24上的激励电极13a、13b施加电压，进行把X轴方向作为振动方向(以下把振动方向称为X轴方向)的厚度切变振动。作为主振动部12的振动方向的X轴方向的一端由于贯通孔15而成为作为开放端部的开放端14。主振动部12的另一端与连接部18a、18b连接，其中与槽部16a、16b、16c连接的部分形成有与槽部16a、16b、16c的凹形状深度相当的端面19a。另外，在石英基板11的背面侧也形成有与表面侧一样的槽部16a’、16c’，然而在以下说明中，使用表面侧的槽部16a、16b、16c进行说明。

外框部20进行石英振动片10与未作图示的其他电路基板等的保持器的连接、或者与保护主振动部12的未作图示的盖体的连接等。外框部20的表背面29a、29b通过级差而形成为处于比主振动部12的表背面23、24和连接部18a、18b的表背面更靠近厚度方向的外侧(与中心相反的方向)。

下面，对前述级差进行说明。石英振动片10的外形形状通过例如将磨粒与被加压的气体一起喷射的喷砂加工、或者使用光刻技术的化学蚀刻加工等来形成。在本第一实施方式中，示出了通过化学蚀刻加工进行在主振动部12和外框部20之间形成级差的加工的例子。化学蚀刻加工是将通过掩膜处理把要加工的部分(在本例中，主振动部12和平坦部17a、17b)露出的石英基板11浸渍在蚀刻液内来进行的。在该化学蚀刻加工中，表示在一定时间内进行蚀刻的速度的所谓蚀刻速率根据前述石英的结晶轴方向而不同。由于该蚀刻速率特别是在Y轴方向大而在Z方向较小，因而沿Y轴的方向的蚀刻进行较快。因此，形成在外框部20的表背面29a、29b和平坦部17a、17b的表背面之间的蚀刻面(以下称为连接面)27a、27b、27a’、27b’大致沿Y轴形成。如前所述，由于Y轴相对于在X轴方向的外框部20的表背面29a、29b倾斜约35°，因而连接面27a、27b、27a’、27b’也以同样的倾斜来形成。因此，一个连接面27a、27b与平坦部17a、17b的表背面所成的角度θ1根据θ1＝180°+(90°—35°)，约为235°。并且，连接面27a、27b与外框部20的表背面29a、29b所成的角度θ2根据θ2＝180°—(90°—35°)，约为125°。同样，另一连接面27a’、27b’与平坦部17a、17b的表背面所成的角度θ1’约为305°，连接面27a’、27b’与外框部20的表背面29a、29b所成的角度θ2’约为55°。

表面的连接电极28a形成在角度θ1是90°<θ1<270°的约235°侧、以及角度θ2是90°<θ2≦180°的约125°侧。即，连接电极28a形成为从激励电极13a通过角度θ1和角度θ2满足前述条件侧即平坦部17a的表面，再通过连接面27a到达外框部20的表面29a。背面的连接电极28b与表面的连接电极28a一样形成在角度θ1是90°<θ1<270°的约235°侧、以及角度θ2是90°<θ2≦180°的约125°侧。即，背面侧的连接电极28b形成为从激励电极13b通过角度θ1和角度θ2满足前述条件侧即平坦部17b的背面，再通过连接面27b到达外框部20的背面29b。另外，只要角度θ1在90°<θ1<270°的范围内，以及角度θ2在90°<θ2≦180°的范围内，基板表面侧的连接面27a、27b与平坦部17a、17b的表背面所成的角度、以及连接面27a、27b与外框部20的表背面29a、29b所成的角度就为钝角。

连接部18a、18b由具有底面25、26的形成凹形状的槽部16a、16b、16c以及与主振动部12的表背面23、24和外框部20的表背面29a、29b同一面的平坦部17a、17b构成。平坦部17a、17b设置在主振动部12的沿X轴方向设置的2边的大致中央。槽部16a、16b、16c具有几μm左右(例如，2μm)的深度，与平坦部17a、17b连接，并在主振动部12的X轴方向上延伸。槽部16a、16b、16c中的设置在形成有贯通孔15的方向的槽部16a、16c设置在从平坦部17a、17b到贯通孔15之间。并且，槽部16a、16b、16c中的设置在与贯通孔15相反方向的槽部16b从平坦部17a延伸，沿着主振动部12的外周从X轴方向弯曲到Z’轴方向，再返回到X轴方向与平坦部17b连接。

槽部16a、16b、16c用于在防止由主振动部12的振动传播到外框部20所引起的振动特性劣化的同时，扩大连接部18a、18b的形状，提高其强度。这里，对AT切石英振动片10的振动传播进行说明。

作为AT切石英振动片10的主振动的厚度切变振动，如主振动部12的中央部振动那样决定激励电极的配置等，然而在中央部振动的厚度切变振动传播到振动片的外周部(在本例中，外框部20)。

石英振动片10大多将外框部20固定保持在保持器上，通过该固定可抑制传播到外框部20的振动。该传播振动的抑制影响作为主振动的厚度切变振动，晶体阻抗(以下称为“CI值”)下降，或者引发其他振动模式而使振荡频率的稳定性下降。

振动传播由式(1)～式(4)表示。根据式(1)～式(4)，当在同一振动片上存在具有频率不同的区域时，振动传播按频率由高到低进行，对于频率由低到高，由于α、β是虚数，因而振动根据传播距离而衰减。

如前所述，由于形成槽部16a、16b、16c，因而可在抑制厚度切变振动传播到外框部20的同时，增大连接部18a、18b的连接面积，提高连接部18a、18b的强度。

【式1】

U＝B·exp[-j(ωt-(αx+βz))]…(1)

【式2】

$\mathrm{\&alpha;x}=\left(\frac{\mathrm{\&pi;x}}{2b}\right){(\frac{{\mathrm{\&gamma;}}_{11}}{C_{66}}+\frac{{\mathrm{\&pi;}}^2}{12})}^{-\frac{1}{2}}{[{\left(\frac{\mathrm{\&omega;}}{{\mathrm{\&omega;}}_S}\right)}^2-1]}^{\frac{1}{2}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(2\right)$

【式3】

${\mathrm{\&gamma;}}_{11}=\frac{s_{33}}{s_{11}{s}_{33}-{s_{13}}^2}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(3\right)$

【式4】

$\mathrm{\&beta;z}=\left(\frac{\mathrm{\&pi;z}}{2b}\right){\left(\frac{C_{66}}{C_{55}}\right)}^{\frac{1}{2}}{[{\left(\frac{\mathrm{\&omega;}}{{\mathrm{\&omega;}}_S}\right)}^2-1]}^{\frac{1}{2}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(4\right)$

U：厚度切变振动向X方向、Z方向的位移；B：振幅强度；ω、ω_S：振动器和振动片各自的角频率；α、β：向X、Z的各个方向的传播系数；C₅₅、C₆₆：弹性刚度：S₁₁、S₁₃、S₃₃：弹性柔量；2a：主振动部的X轴方向的长度尺寸；2b：主振动部的Y’轴方向的厚度尺寸；2c：主振动部的Z’轴方向的宽度尺寸。

根据前述第一实施方式，连接电极28a形成在连接面27a与主振动部12的表面23所成的角度θ1是125°侧、以及连接面27a与外框部20的表面29a所成的角度θ2是145°侧。这样，在各个角为钝角侧形成连接电极28a。这样，可防止因光致抗蚀剂的表面张力而将该光致抗蚀剂拉到以角部为界的两侧，或者可防止形成角部的阴面而涂布不到光致抗蚀剂。因此，由于角部由光致抗蚀剂覆盖，因而即使进行用于形成连接电极28a等的化学蚀刻，也不发生角部电极熔断。可防止因该熔断而发生的连接电极28a的导通被切断的所谓电极切断。

而且，在石英振动片10中，连接部18a、18b由相对于主振动部12的表背面23、24和前述外框部20的表背面29a、29b呈凹状的槽部16a、16b、16c以及与主振动部12的表背面23、24和前述外框部20的表背面29a、29b同一面的平坦部17a、17b构成。这样，通过在连接部18a、18b上设置与主振动部12的表背面23、24和前述外框部20的表背面29a、29b同一面的平坦部17a、17b，可防止在设置有该平坦部17a、17b的部分由冲击等引起的应力集中。并且，通过与平坦部17a、17b连续地形成凹状的槽部16a、16b、16c，可增大连接部18a、18b的长度尺寸。这样，可进一步提高连接部18a、18b的强度。因此，可防止由来自外部的冲击等引起的连接部18a、18b的破损。

而且，通过把前述主振动部12的X轴方向的一端作为开放端14，可减少由主振动部12和固定在外框部20上的盖体等的热膨胀系数的不同引起的应力影响。在没有主振动部12的X轴方向的开放端14的情况下，由于该应力的影响，出现频率-温度特性成为大致直线状等劣化，然而通过形成开放端14，可获得AT切石英振动片本来的频率-温度特性即3次曲线的频率-温度特性。下面对此进行详述。

厚度切变振动片的主振动由式(5)表示。另外，在式(5)中，一般满足式(6)。当压电振动片的温度变化时，由于形成主振动部的石英的热膨胀系数和固定在与主振动部连接的外框部上的不同材质的盖体等的热膨胀系数的不同，发生变形量各自不同的变形。列举热膨胀系数的一例是，AT切石英的X轴：19.7×10^-6/℃，AT切石英的Z’轴：12.8×10^-6/℃，供盖体使用的硅酸硼玻璃：3.25×10^-6/℃等。由于该变形量的不同而向主振动部施加应力，由于因该应力影响引起的式(5)和式(6)的常数的略微变化而使频率变化，成为由温度变化引起的频率特性(所谓频率-温度特性)劣化的石英振动片。

根据式(5)和式(6)，表示振动片厚度的2b、表示振动片的X轴方向的长度的2a、弹性常数C₆₆、C₁₁、以及石英密度ρ全部是依赖于温度的物性常数。这里，弹性常数C₆₆、C₁₁和石英密度ρ由于是材料固有的常数，因而不受由振动片形状引起的热变形的影响。并且，由于振动片的厚度方向开放，因而表示振动片厚度的2b不受热变形的影响。表示振动片的X轴方向的长度的2a由于因温度变化引起的尺寸变化而干扰所连接的外框部，从而对主振动产生影响。特别是在主振动部的X轴方向的两端与外框部连接的情况下，不能脱离该尺寸变化，影响增大。因此，通过使主振动部的X轴方向的至少一端开放，可脱离由温度变化引起的尺寸变化。这样，可防止频率-温度特性劣化。

【式5】

$f_{\left(\mathrm{1,1,0}\right)}=\frac{1}{2\&CenterDot;2b}\sqrt{\frac{C_{66}}{\mathrm{\&rho;}}}[1+\frac{1}{2}\frac{C_{11}}{C_{66}}{\left(\frac{b}{a}\right)}^2]\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(5\right)$

【式6】

$\frac{1}{2}\frac{C_{11}}{C_{66}}{\left(\frac{b}{a}\right)}^2<<1\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(6\right)$

f_(1，1，0)：有限平板的主振动频率；C₆₆、C₁₁：弹性常数；ρ：石英密度；2a：振动片的X轴方向的长度尺寸；2b：振动片的厚度尺寸。

根据第一实施方式的石英振动片10，可防止振动片的角部的连接电极等的电极切断，并可提高落下等的耐冲击性。并且，对于温度变化也能进行稳定的振动。即，可提供防止电极切断、耐冲击性优良而且频率-温度特性良好的石英振动片。

<变形例>

这里，使用图4对第一实施方式的变形例进行说明。图4是示出第一实施方式的变形例的压电振动片的概略结构的正剖面图。另外，省略与第一实施方式相同结构的说明。

如图4所示，作为压电振动片的一例的石英振动片10具有：主振动部12，形成在主振动部12的表背面上的激励电极13a、13b，以及大致沿着主振动部12的外侧设置的外框部20。主振动部12和外框部20通过由平坦部17a、17b和槽部(未作图示)构成的连接部(未作图示)连接。激励电极13a、13b与连接电极28a、28b连接，该连接电极28a、28b形成为通过平坦部17a、17b的表背面到达外框部20的表背面29a、29b。

外框部20进行石英振动片10与未作图示的其他电路基板等的保持器的连接、或者与保护主振动部12的未作图示的盖体的连接等。外框部20的表背面29a、29b通过级差而形成为处于比主振动部12的表背面和连接部的表背面更靠近厚度方向的中心侧。在主振动部12和外框部20之间形成级差的加工，与第一实施方式相同，可通过化学蚀刻加工来进行。化学蚀刻加工是将通过掩模处理把要加工的部分(在本变形例中，外框部20)露出的石英基板11浸渍在蚀刻液内来进行的。通过该化学蚀刻加工，形成与第一实施方式相同的具有倾斜的连接面27a、27b。

表面的连接电极28a与第一实施方式相同，通过角度θ1在90°<θ1<270°的范围内、以及角度θ2在90°<θ2<270°的范围内侧的连接面27a来形成。即，表面的连接电极28a形成为从激励电极13a通过角度θ1和角度θ2满足前述条件侧即平坦部17a的表面，再通过连接面27a到达外框部20的表面29a。同样，背面的连接电极28b通过角度θ1在90°<θ1<270°的范围内、以及角度θ2在90°<θ2<270°的范围内侧的连接面27b来形成。即，背面侧的连接电极28b形成为从激励电极13b通过角度θ1和角度θ2满足前述条件的侧即平坦部17b的背面，再通过连接面27b到达外框部20的背面29b。

根据本变形例的石英振动片10，与前述第一实施方式相同，可防止振动片的角部的连接电极等的电极切断，并可提高落下等的耐冲击性。并且，对于温度变化也能进行稳定的振动。即，可提供防止电极切断、耐冲击性优良而且频率-温度特性良好的石英振动片。

(第二实施方式)

使用图5对本发明的压电振动片的第二实施方式进行说明。图5示出第二实施方式的压电振动片的概略结构，(a)是立体图，(b)是正剖面图。以下对第二实施方式进行详细说明，然而省略与前述第一实施方式相同的说明。

如图5所示，作为压电振动片的一例的石英振动片210由石英基板211形成。石英振动片210具有：主振动部212，形成在主振动部212的表背面223、224上的激励电极213a、213b，以及大致沿着主振动部212的外侧设置的外框部220。主振动部212和外框部220通过由平坦部217a、217b和槽部216a、216b、216c构成的连接部218a、218b连接。表面侧的激励电极213a与表面侧的连接电极227a连接，该连接电极227a形成为通过平坦部217a的表面到达外框部220的表面221。背面侧的激励电极213b也同样与形成为到达外框部220的表面221的未作图示的连接电极连接。

主振动部212为由设置在其周围的连接部218a、218b和贯通孔215形成4端(4边)的矩形形状。该主振动部212通过向形成在其表背面223、224上的激励电极213a、213b施加电压，进行把X轴方向作为振动方向(以下把振动方向称为X轴方向)的厚度切变振动。作为主振动部212的振动方向的X轴方向的一端由于贯通孔215而成为作为开放端部的开放端214。主振动部212的另一端与连接部218a、218b连接，其中与槽部216a、216b、216c连接的部分形成有与槽部216a、216b、216c的凹形状深度相当的端面219a、219b。另外，在石英基板211的背面侧也形成有与表面侧同样的槽部216a’、216b’、216c’(216c’未作图示)，然而在以下说明中，使用表面侧的槽部216a、216b、216c进行说明。

外框部220进行石英振动片210与未作图示的其他电路基板等的保持器的连接、或者与保护主振动部212的未作图示的盖体的连接等。外框部220的表背面221、222形成为与平坦部217a、217b的表背面和主振动部212的表背面223、224大致同一面。

连接部218a、218b由具有底面225、226的形成凹形状的槽部216a、216b、216c以及与主振动部212的表背面223、224和外框部220的表背面221、222同一面的平坦部217a、217b构成。平坦部217a、217b设置在主振动部212的沿X轴方向设置的2边的大致中央。槽部216a、216b、216c具有几μm左右(例如，2μm)的深度，与平坦部217a、217b连接，并在主振动部212的X轴方向上延伸。槽部216a、216b、216c中的设置在形成有贯通孔215的方向的槽部216a、216c设置在从平坦部217a、217b到贯通孔215之间。并且，槽部216a、216b、216c中的设置在与贯通孔215相反方向的槽部216b从平坦部217a延伸，沿着主振动部212的外周从X轴方向弯曲到Z’轴方向，再返回到X轴方向与平坦部217b连接。

表面侧的连接电极227a形成为从激励电极213a延伸，通过平坦部217a的表面到达外框部220的表面221。同样，尽管未作图示，然而也形成有背面侧的连接电极。这样，连接电极227a形成在无级差的同一面上。

另外，第二实施方式中的平坦部217a的表面和外框部220的表面的关系示出了前述第一实施方式的使用图3(b)所说明的角度θ1和角度θ2是180°的情况。

根据第二实施方式，连接电极227a形成在无级差的平面上。因此，在连接电极227a的形成区域内不存在成为电极切断原因的角部，可防止电极切断。这样，根据第二实施方式的石英振动片210，可防止振动片的连接电极等的电极切断，并可提高落下等的耐冲击性。并且，对于温度变化也能进行稳定的振动。即，可提供防止电极切断、耐冲击性优良而且频率-温度特性良好的石英振动片。

(第三实施方式)

使用图6对本发明的压电振动片的第三实施方式进行说明。图6示出第三实施方式的压电振动片的概略结构，(a)是平面图，(b)是正剖面图。

作为压电振动片的一例的石英振动片210由石英基板211形成。石英振动片210具有：主振动部232，形成在主振动部232的表背面上的激励电极233a、233b，以及大致沿着主振动部232的外侧设置的外框部240。主振动部232和外框部240通过由平坦部237a、237b和槽部236a、236b、236c、236d构成的连接部238a、238b连接。激励电极233a、233b与连接电极247a连接，该连接电极247a形成为通过平坦部237a、237b的表背面到达外框部240的表背面。另外，背面侧的连接电极未作图示。

主振动部232为由设置在其周围的连接部238a、238b和2个贯通孔235a、235b形成4端(4边)的矩形形状。该主振动部232通过向形成在其表背面上的激励电极233a、233b施加电压，进行把X轴方向作为振动方向(以下把振动方向称为X轴方向)的厚度切变振动。作为主振动部232的振动方向的X轴方向的一端由于贯通孔235a而成为作为开放端部的开放端234a。并且，主振动部232的设置在与开放端234a的X轴方向的相反侧的一端也与开放端234a一样，由于贯通孔235b而成为开放端234b。主振动部232的开放端234a、234b以外的其他端与连接部238a、238b连接，其中与槽部236a、236b、236c、236d连接的部分形成有与槽部236a、236b、236c、236d的凹形状深度相当的端面239a、239b、239c、239d。

连接部238a、238b由凹形状的槽部236a、236b、236c、236d以及具有与主振动部232的表背面和外框部240的表背面同一面的平坦部237a、237b构成。平坦部237a、237b设置在主振动部232的沿X轴方向的2边的大致中央。槽部236a、236b、236c、236d具有几μm左右(例如，2μm)的深度，与平坦部237a、237b连接，并在主振动部232的X轴方向上延伸。槽部236a、236b、236c、236d设置在从平坦部237a、237b到贯通孔235a、235b之间。

根据前述第三实施方式，由于除了前述第一实施方式和第二实施方式以外，还在两端设置有主振动部232的开放端234a、234b，因而可在振动方向的两端吸收主振动部232和外框部240的由温度变化引起的膨胀和收缩。因此，可减缓施加给主振动部232的应力，进一步减少对振动特性的影响。

(第四实施方式)

使用图7对本发明的压电振动片的第四实施方式进行说明。图7示出第三实施方式的压电振动片的概略结构，(a)是平面图，(b)是正剖面图。

如图7(a)、(b)所示，作为压电振动片的一例的石英振动片210具有：主振动部252，形成在主振动部252的表背面上的激励电极253a、253b，以及大致沿着主振动部252的外侧设置的外框部260。主振动部252和外框部260通过由平坦部257a、257b和槽部256a、256b、256c、256d构成的连接部258a、258b连接。激励电极253a、253b与连接电极267a连接，该连接电极267a形成为通过平坦部257a、257b的表背面到达外框部260的表背面。另外，背面侧的连接电极未作图示。

主振动部252为由设置在其周围的连接部258a、258b和2个贯通孔255a、255b形成4端(4边)的矩形形状。该主振动部252通过向形成在其表背面上的激励电极253a、253b施加电压，进行把X轴方向作为振动方向(以下把振动方向称为X轴方向)的厚度切变振动。作为主振动部252的振动方向的X轴方向的两端由于贯通孔255a、255b而成为作为开放端部的开放端254a、254b。贯通孔255a、255b形成主振动部252的开放端254a、254b，并延伸到主振动部252的宽度方向(Z’方向)的外周，形成所谓的“コ字形状”。主振动部252的开放端254a、254b以外的其他端由与连接部258a、258b连接的部分259a、259b、259c、259d以及通过贯通孔255a、255b所开放的部分266a、266b、266c、266d形成。

连接部258a、258b由凹形状的槽部256a、256b、256c、256d以及具有与主振动部252的表背面和外框部260的表背面同一面的平坦部257a、257b构成。平坦部257a、257b设置在主振动部252的沿X轴方向的2边的大致中央。槽部256a、256b、256c、256d具有几μm左右(例如，2μm)的深度，与平坦部257a、257b连接，并在主振动部252的X轴方向上延伸。

根据第四实施方式，可防止振动片的连接电极等的电极切断，并可提高落下等的耐冲击性。并且，对于温度变化也能进行稳定振动。即，可提供防止电极切断、耐冲击性优良而且频率-温度特性良好的石英振动片。

另外，前述第一实施方式至第四实施方式所示的贯通孔和连接部的形状使用以主振动部的中央为中心的对称形状作为一例进行了说明，然而可以不是对称形状，可以针对各个端形成不同的端形状。

并且，在前述第一实施方式至第四实施方式中，使用主振动部的表面和构成连接部的平坦部的表面在同一面上的例子作了说明，然而不限于此。例如，如图8所示，可以是以下结构：在主振动部12的表面和平坦部17a、17b的表面形成级差来形成连接面27c，再在平坦部17a、17b的表面和外框部20的表面形成级差来形成连接面27a。此时，表面的连接电极28a，与前述实施方式相同，形成在连接面与主振动部12的平面、平坦部的表面以及外框部的表面所成的角度在前述范围内侧。另外，背面的连接电极28b也采用与表面相同的结构来形成。

(第五实施方式)

作为第五实施方式，使用图9对作为本发明的压电振动器的一例的石英振动器进行说明。图9是示出第五实施方式的石英振动器的概略结构的正剖面图。

如图9所示，作为本发明的压电振动器的一例的石英振动器100由以下部分构成：在前述第一实施方式中说明的石英振动片10，以及固定在石英振动片10的外框部110的表背面111、112上的盖体108a、108b。尽管未作图示，然而连接电极与前述第一实施方式一样形成。

石英振动片10由以下部分构成：主振动部102，形成在主振动部102的表背面上的激励电极103a、103b，大致沿着主振动部102的外侧设置的外框部110，以及连接主振动部102和外框部110的连接部118。

主振动部102为由设置在其周围的连接部118和贯通孔105形成4端(4边)的矩形形状。作为主振动部102的振动方向的X轴方向的至少一端由于贯通孔105而成为作为开放端部的开放端104。主振动部102的另一端与由槽部106b、106b’和未作图示的平坦部形成的连接部118连接。

外框部110的表背面111、112形成为处于比构成石英振动片10的外框部110以外的部分更靠近厚度方向的外侧(与中心相反方向)。另外，外框部110和主振动部102通过连接部118连接为一体。

盖体108a、108b使用硅酸硼玻璃板。盖体108a、108b与石英振动片10的外框部110的表背面111、112使用例如阳极接合等来气密性地固定。这里，由于外框部110的表背面111、112在比其他面更靠近厚度方向的外侧，因而可防止盖体108a、108b与主振动部102和连接部118接触。

根据第五实施方式，气密性地收纳防止电极切断、耐冲击性高而且针对温度变化的振动特性劣化小的石英振动片。因此，可提供防止由电极切断引起的振动特性劣化、耐冲击性高而且频率-温度特性优良的石英振动器。而且，把盖体108a、108b固定在与形成石英振动片10的主振动部102形成为一体的外框部110上。这样，由于可使石英振动片的固定区域和盖体的接合区域成为相同的区域，因而可减少固定空间。因此，可提供防止由电极切断引起的振动特性劣化、耐冲击性高而且针对温度变化的频率-温度特性良好的小型石英振动器。

(第六实施方式)

作为第六实施方式，使用图10对作为本发明的压电振动器的一例的石英振动器进行说明。图10是示出第六实施方式的石英振动器的概略结构的正剖面图。

如图10所示，作为本发明的压电振动器的一例的石英振动器200由以下部分构成：在前述第一实施方式至第四实施方式中说明的石英振动片10，以及通过框体139a、139b固定在石英振动片10的外框部130的表背面上的盖体138a、138b。

石英振动片10由以下部分构成：主振动部132，形成在主振动部132的表背面上的激励电极133a、133b，大致沿着主振动部132的外侧设置的外框部130，以及连接主振动部132和外框部130的连接部148。

主振动部132为由设置在其周围的连接部148和贯通孔135形成4端(4边)的矩形形状。作为主振动部132的振动方向的X轴方向的至少一端由于贯通孔135而成为作为开放端部的开放端134。主振动部132的另一端与由槽部136a、136b和未作图示的平坦部形成的连接部148连接。

盖体138a、138b使用硅酸硼玻璃板。盖体138a、138b和外框部130的表背面通过框体139a、139b气密性地接合。该框体139a、139b具有使盖体138a、138b不与主振动部132、连接部148等接触的隔板的作用，以大致一定厚度呈大致沿着外框部130的框状形成。框体139a、139b可使用例如金属环、玻璃环、或者将热硬化型粘接剂以一定厚度涂布成框状的部件等。

根据第六实施方式，气密性地收纳防止电极切断、耐冲击性高而且针对温度变化的振动特性劣化小的石英振动片。因此，可提供防止由电极切断引起的振动特性劣化、耐冲击性高而且频率-温度特性优良的石英振动器。而且，把盖体138a、138b通过框体139a、139b固定在与形成石英振动片10的主振动部132形成为一体的外框部130上。通过使用该框体139a、139b，无需使外框部130的厚度比其他部分厚，可减少石英振动片10的制造工序。并且，由于可使石英振动片10的固定区域和盖体138a、138b的接合区域成为相同区域，因而可减少固定空间。因此，根据第六实施方式，可廉价提供防止由电极切断引起的振动特性劣化、耐冲击性高而且针对温度变化的频率-温度特性良好的小型石英振动器。

另外，在第五实施方式和第六实施方式中说明的外框部的表背面和盖体的固定方法也能使用低熔点玻璃、热硬化型粘接剂等的其他固定材料。

Claims (6)

1.一种压电振动片，其特征在于，具有：

主振动部，其在表背面上形成有激励电极，进行恒定方向的振动；

开放端部，其形成在设于前述主振动部的振动方向的端中的至少一端处；

外框部，其形成为包围前述主振动部；

连接部，其形成为位于除前述开放端部以外的前述主振动部和外框部之间，具有相对于前述主振动部的表面呈凹状的槽部和与前述主振动部的表面大致平行的平坦部，并且使前述主振动部和前述外框部连接；以及

连接电极，其从前述激励电极至少通过前述平坦部的表面延伸到前述外框部的表面而形成；

连接前述平坦部和前述外框部的连接面与前述平坦部的表面所成的角度θ1、以及与前述外框部的表面所成的角度θ2在90°＜θ1＜270°且90°＜θ2＜270°的范围内。

2.根据权利要求1所述的压电振动片，其特征在于，前述平坦部形成在与前述主振动部的表面大致同一平面上。

3.根据权利要求2所述的压电振动片，其特征在于，前述外框部的表面形成在与前述主振动部的表面和前述平坦部的表面大致同一平面上。

4.根据权利要求1至权利要求3中的任意一项所述的压电振动片，其特征在于，前述开放端部形成在设于前述主振动部的振动方向的两端处。

5.一种压电振动器，其特征在于，具有：

权利要求1至权利要求4中的任意一项所述的压电振动片；以及

盖体，其收纳前述压电振动片的至少前述主振动部，与前述外框部连接。

6.根据权利要求5所述的压电振动器，其特征在于，前述盖体通过以一定厚度大致沿着前述外框部而形成的框体固定在前述外框部上。

Images