CN101820263A - 压电振动片和压电器件 - Google Patents

Abstract

压电振动片和压电器件。本发明的课题是提供一种在促进小型化的基础上，针对周围温度变化的特性良好的压电振动片和压电器件。作为解决手段，本发明的压电振动片具有：由压电材料形成的预定长度的基部；从基部的一端侧延伸的多个振动臂；以及支持用臂，其从基部沿所述振动臂延伸，各振动臂具有：从所述振动臂的相对于基部的连接根部的位置处向振动臂的末端进行缩幅的缩幅部；沿振动臂的长度方向形成的长槽；以及在长槽内形成的驱动用电极，长槽位于缩幅部上，缩幅部的末端侧的终端上具有振动臂的宽度尺寸转变为固定或增加的宽度变化变更点(P)，变更点(P)设置在比长槽的末端部更靠近振动臂的末端侧的位置。

Description

压电振动片和压电器件

本申请是在2005年10月20日提交的申请号为：200510109468.5、发明名称为：“压电振动片和压电器件”的分案申请。

技术领域

本发明涉及压电振动片以及在封装或壳体内收容了压电振动片的压电器件的改良。

背景技术

在HDD(硬盘驱动器)、移动计算机或IC卡等的小型信息设备、或便携电话、车载电话或寻呼系统等移动通信设备、或压电陀螺传感器等中，广泛地使用了压电振子或压电振荡器等压电器件。

图17是示出了以往在压电器件中使用的压电振动片的一例的概略平面图。

在图中，压电振动片1通过对石英等压电材料进行刻蚀而形成图中所示的外形，具有安装在封装(未示出)等上的矩形的基部2、从基部2向图中上方延长的一对振动臂3、4，在这些振动臂的主面(表里面)上形成有长槽3a、4a，并且形成了必要的驱动用的电极(参照专利文献1)。

在这种压电振动片1中，当通过驱动用电极施加驱动电压时，各振动臂3、4的末端部接近/离开，进行弯曲振动，从而取出预定频率的信号。

不过，这种压电振动片1在基部2的标号5、6所示的部位形成有引出电极，在该部分涂布了粘结剂7、8，从而例如固定支持在封装等的基体上。

并且，在通过该粘结剂固定支持之后，为了使构成压电振动片的材料和封装等的材料的线膨胀系数之间的差别等所引起的残余应力不妨碍振动臂的弯曲振动，在基部2上形成切口部9、9。

在这样的压电振动片1中，作为小型化的结果，振动臂3、4的臂宽W1、W1分别为100μm左右，它们之间的距离MW1为100μm左右，基部2的宽度BW1为500μm左右。并且，这些部位的尺寸减小，与此对应，基部的长度BL1的尺寸也减小，从而压电振动片1得以小型化。

【专利文献1】日本特开2002-261575

但是，在这样的小型化的压电振动片1中，在其温度特性中，存在以下的问题。

图18和图19是表示压电振动片1的温度特性的曲线图，图18表示温度-频率特性，图19表示温度-CI(晶体阻抗)值特性。

如图所示，对于图18的温度-频率特性，和以往相比没有变化，没有什么特别的问题，但是在图19的温度-CI值特性中，存在变得极不稳定的问题。

该温度-CI值特性的恶化被认为是因为在压电振动片1中，由于温度变化，基部2的用粘结剂7、8粘结的部位的应力状态发生变化而引起的，在受到跌落冲击等的情况下，即使基部2的用粘结剂7、8粘结的部位的应力状态发生变化，也会产生同样的影响。

发明内容

本发明就是为了解决以上的课题而提出的，其目的在于，在促进小型化的基础上，提供温度特性良好的压电振动片和压电器件。

通过第一发明的压电振动片达到了上述目的，一种压电振动片具有：由压电材料形成的预定长度的基部；从所述基部的一端侧延伸的多个振动臂；以及支持用臂，其从所述基部沿所述振动臂延伸，所述各振动臂具有：从所述振动臂的相对于所述基部的连接根部的位置处向所述振动臂的末端进行缩幅的缩幅部；沿所述振动臂的长度方向形成的长槽；以及在所述长槽内形成的驱动用电极，所述长槽位于所述缩幅部上，所述缩幅部的末端侧的终端上具有所述振动臂的宽度尺寸转变为固定或增加的宽度变化变更点P，所述变更点P设置在比所述长槽的末端部更靠近所述振动臂的末端侧的位置。

根据本发明的另一个方面，一种在封装或壳体内收容了压电振动片的压电器件，所述压电振动片具有：由压电材料形成的预定长度的基部；从所述基部的一端侧延伸的多个振动臂；以及支持用臂，其从所述基部沿所述振动臂延伸，所述各振动臂具有：从所述振动臂的相对于所述基部的连接根部的位置处向所述振动臂的末端进行缩幅的缩幅部；沿所述振动臂的长度方向形成的长槽；以及在所述长槽内形成的驱动用电极，所述长槽位于所述缩幅部上，所述缩幅部的末端侧的终端上具有所述振动臂的宽度尺寸转变为固定或增加的宽度变化变更点P，所述变更点P设置在比所述长槽的末端部更靠近所述振动臂的末端侧的位置。

根据第一发明的结构，进行弯曲振动的振动臂从基部的一端伸出，支持用臂从预定长度的所述基部的另一端伸出。

由此，在通过粘合等把支持用臂接合到封装等的基体侧的情况下，由周围温度变化、跌落冲击等原因而在该接合部位产生的应力变化，由于隔开了从支持用臂的接合部位到所述基部的另一端的距离，并且隔开了基部的预定长度的距离，从而不会对振动臂造成影响，因此，特别是温度特性变得良好。

而且，与此相反，来自弯曲振动的振动臂的振动泄漏在到达与基部隔开的支持用臂之前要经过基部的预定长度，因此几乎不会到达。即，基部长度极短时，可以想到弯曲振动的泄漏成分全部扩散到支持用臂上，控制变得困难，但是在本发明中，不会出现这种现象。

并且，在得到这种作用的基础上，支持用臂构成为在宽度方向上从基部的另一端延长，在振动臂的外侧，在与该振动臂相同的方向上延伸，从而总体尺寸变得紧凑。

第二发明的特征在于，在第一发明的结构中，在所述基部上，在比所述支持用臂与所述基部连接成一体的连接部更靠近所述振动臂的位置处，具有在宽度方向上对所述压电材料进行缩幅而形成的切口部。

根据第二发明的结构，可以抑制由振动臂的弯曲振动产生的振动泄漏通过所述基部到达支持用臂的接合部位，防止CI值上升。

第三发明的特征在于，在第一或第二发明的结构中，所述支持用臂的长度被设定为，所述支持用臂的末端比所述振动臂的末端更靠近所述基部。

根据第三发明的结构，除了支持用臂是在与振动臂相同的方向上延伸的结构之外，支持用臂的末端比振动臂的末端更靠近基部，从而可以实现总体的小型化。

第四发明的特征在于，在第一至第二发明中的任意一项的结构中，所述支持用臂在比其与基体侧的接合部位更靠近所述基部侧的部位具有刚性降低结构。

根据第四发明的结构，即使在振动臂的弯曲振动所产生的振动泄漏稍微到达了支持用臂的情况下，也可以最大限度地避免传播到接合部位。

第五发明的特征在于，在第四发明的结构中，所述刚性降低结构是在所述支持用臂的中间形成的缩幅部。

根据第五发明的结构，如果所述刚性降低结构是在所述支持用臂的中间形成的缩幅部，则可以在形成压电振动片的外形时容易地形成这种结构。

第六发明的特征在于，在第四发明的结构中，所述刚性降低结构是在所述支持用臂的中间形成的切口部。

根据第六发明的结构，在所述刚性降低结构是在所述支持用臂的中间形成的切口部时，也可以在形成压电振动片的外形时容易地形成这种结构。

另外，通过第七发明的压电器件达到了上述目的，该压电器件是在封装或壳体内收容了压电振动片的压电器件，所述压电振动片具有：由压电材料形成的预定长度的基部；从所述基部的一端侧延伸的多个振动臂；支持用臂，其从与所述基部的所述一端侧相距预定距离的另一端侧向宽度方向延长，并且在所述振动臂的外侧，在与该振动臂相同的方向上延伸。

根据第七发明的结构，出于和第一发明同样的原理，可以实现温度特性良好并且小型紧凑的压电器件。

根据本发明的另一个方面，一种压电振动片具有：由压电材料形成的预定长度的基部；从所述基部的一端侧延伸的多个振动臂；以及支持用臂，其从与所述基部的所述一端侧相距预定距离的另一端侧向宽度方向延长，并且在所述振动臂的外侧，在与该振动臂相同的方向上延伸。

根据本发明的另一个方面，在所述基部上，在比所述支持用臂与所述基部连接成一体的连接部更靠近所述振动臂的位置处，具有在宽度方向上对所述压电材料进行缩幅而形成的切口部。

根据本发明的另一个方面，所述支持用臂的长度被设定为，所述支持用臂的末端比所述振动臂的末端更靠近所述基部。

根据本发明的另一个方面，所述支持用臂在比其与基体侧的接合部位更靠近所述基部侧的部位具有刚性降低结构。

根据本发明的另一个方面，所述刚性降低结构是在所述支持用臂的中间形成的缩幅部。

根据本发明的另一个方面，所述刚性降低结构是在所述支持用臂的中间形成的切口部。

根据本发明的另一个方面，一种在封装或壳体内收容了压电振动片的压电器件，其特征在于，所述压电振动片具有：由压电材料形成的预定长度的基部；从所述基部的一端侧延伸的多个振动臂；支持用臂，其从与所述基部的所述一端侧相距预定距离的另一端侧向宽度方向延长，并且在所述振动臂的外侧，在与该振动臂相同的方向上延伸。

附图说明

图1是示出本发明的压电器件的第一实施方式的概略平面图。

图2是图1的A-A线剖视图。

图3是示出图1的压电器件中使用的压电振动片的温度-CI值特性的图。

图4是示出图1的压电器件中使用的压电振动片的温度-频率特性的图。

图5是示出图1的压电振动片的第二实施方式的概略平面图。

图6是示出图1的压电振动片的第三实施方式的概略平面图。

图7是示出压电器件的第四实施方式的概略平面图。

图8是图7的B-B线剖视图。

图9是第四实施方式的压电振动片的概略放大平面图。

图10是图7的振动臂部分的C-C线剖视图。

图11是示出使用了图7的压电振动片的振荡电路例的电路图。

图12是示出本发明的压电器件的制造方法的一例的流程图。

图13是第五实施方式的压电振动片的概略放大平面图。

图14是第六实施方式的压电振动片的概略放大平面图。

图15是第七实施方式的压电振动片的概略放大平面图。

图16是示出石英Z板的坐标轴的图。

图17是以往的压电振动片的概略平面图。

图18是示出图17的压电器件中使用的压电振动片的温度-频率特性的图。

图19是示出图17的压电器件中使用的压电振动片的温度-CI值特性的图。

具体实施方式

图1和图2示出了本发明的压电器件的第一实施方式，图1是其概略平面图，图2是图1的A-A线剖视图。

在这些图中，示出了压电器件30构成压电振子的示例，该压电器件30在作为基体的封装57内收容了压电振动片32。

如图1和图2所示，封装57例如形成为矩形的箱状。具体而言，封装57由第一基板55和第二基板56层叠而成，例如，作为绝缘材料，在对氧化铝质的陶瓷生片(green sheet)进行成型而成为图示的形状后烧结而成。

如图2所示，封装57通过除去第二基板56的内侧的材料而形成内部空间S的空间。该内部空间S是用于收容压电振动片32的收容空间。并且，在第一基板55上形成的电极部31、31上，利用导电性粘结剂43、43，载置并接合压电振动片32的支持用臂61、62的后述的引出电极形成部位。

因此，在利用导电性粘结剂43固定支持该压电振动片32之后，由于构成压电振动片32的材料和构成封装57的材料的线膨胀系数的差别等原因，在基部51中存在残余应力。

另外，电极部31、31与封装里面的安装端子41通过导电通孔等连接。在收容压电振动片32之后，利用密封材料58接合透明玻璃制的盖体40，从而封装57被气密地密封。由此，可以在封住盖体40之后，从外部照射激光而对压电振动片32的电极等进行修整，从而进行频率调节。

压电振动片32例如由石英形成，也可以利用石英之外的钽酸锂、铌酸锂等压电材料。该压电振动片32如图1所示，具有基部51、从该基部51的一端(图中的右端)向右方分成两股平行延伸的一对振动臂35、36。

优选的是，在各振动臂35、36的主面的表里分别形成有在长度方向上延伸的长槽33、34，如图1和图2所示，在该长槽内设置了作为驱动用电极的激励电极37、38。

另外，在该实施方式中，各振动臂35、36的末端部通过略微呈锥状地逐渐扩大宽度来增加重量，实现重锤的作用。由此，容易实现振动臂的弯曲振动。

另外，压电振动片32在图1中与其基部51的形成振动臂的一端隔开预定距离BL2(基部长度)的另一端(图中的左端)，具有在基部51的宽度方向上延长，并且在振动臂35、36的两个外侧位置、在各振动臂35、36的延伸方向上(图1中的右方向)平行于这些振动臂35、36延伸的支持用臂61、62。

可以通过利用氟酸溶液等分别对例如石英等材料进行湿法刻蚀，或者通过干法刻蚀，来精密地形成这种压电振动片32的音叉状外形和各振动臂上设置的长槽。

在长槽33、34内和各振动臂的侧面上形成激励电极37、38，对于各振动臂，长槽内的电极和侧面上设置的电极37a、38a成对。并且，各激励电极37、38分别作为引出电极37a、38a延伸到支持用臂61、62上。由此，在把压电器件30安装到安装基板等上时，来自外部的驱动电压从安装端子41通过电极部31、31传送到压电振动片32的各支持用臂61、62的引出电极37a、38a，再传送到各激励电极37、38。

从而，通过向长槽33、34内的激励电极施加驱动电压，在驱动时可以提高各振动臂的形成长槽的区域内部的电场效率。

另外，优选的是，在基部51中，在与基部51的振动臂侧的端部充分隔开的位置处，设置了在两侧缘对基部51的宽度方向的尺寸进行部分缩减而形成的凹部或切口部71、72。切口部71、72的深度最好例如为缩减到与各自接近的振动臂35、36的外侧的侧缘一致的程度。

由此，可以抑制振动臂35、36进行弯曲振动时振动泄漏向基部51侧泄漏并传播到支持用臂61、62，把CI值抑制得较低。

这里，在本实施方式中，上述支持用臂61、62延伸的部位，即基部51的另一端部53与振动臂35、36的连接根部52之间有充分隔开的距离BL2。

优选的是，该距离BL2超过振动臂35、36的臂宽尺寸W2。

即，音叉型振动片的振动臂35、36在弯曲振动时，其振动泄漏向着基部51传播的范围与振动臂35、36的臂宽尺寸相关。本发明的发明人关注于这一点，认为作为支持用臂61、62的基端的部位必须设置在适当的位置。

因此，在本实施方式中，对于作为支持用臂61、62的基端的部位53，以振动臂的连接根部52为起点，选择超过了与振动臂的臂宽尺寸W2的大小相对应的尺寸的位置，从而可以实现更加可靠地抑制来自振动臂35、36的振动泄漏传播到支持用臂61、62侧的结构。因此，为了抑制CI值，并且得到后述的支持用臂的作用效果，53的位置最好与振动臂35、36的连接根部(即基部51的一个端部)52的位置相距上述BL2的距离。

出于同样的理由，形成切口部71、72的部位与振动臂35、36的连接根部52的部位之间的距离最好也超过振动臂35、36的臂宽尺寸W2的大小。因此，在包含支持用臂61、62与基部51连接成一体的部位、并且更靠近振动臂的位置形成切口部71、72。

另外，因为支持用臂61、62不参与振动，因此对于其臂宽SW没有特别的条件，但为了使支持结构可靠，最好是比振动臂更大的宽度。

这样，在该实施方式中，振动臂的臂宽W2为50μm左右，振动臂之间的间隔MW2为80μm左右，支持用臂61、62的宽度SW为100μm左右，从而基部51的宽度BW2可以为500μm，这与图17的压电振动片1的宽度大致相同，长度更短，可以完全地收容在与以往相同大小的封装内。本实施方式可以在实现这样的小型化的同时，得到以下的作用效果。

在图1的压电振动片32中，因为支持用臂61、62通过导电性粘结剂43接合在封装57侧，所以由于周围温度变化或跌落冲击等原因而在该接合部位产生的应力变化基本上不会隔着从支持用臂61、62的接合部位到基部51的另一端部53的曲折距离、以及超过距离BL2的基部51的长度那样的距离而影响到振动臂35、36，因此，特别是温度特性变得良好。

并且，与此相反，来自弯曲振动的振动臂35、36的振动泄漏在到达与基部51隔开的支持用臂61、62之前要经过超过距离BL2的基部51的预定长度，因此基本上不会到达。

这里，可以想到，如果基部51的长度极短，则弯曲振动的泄漏成分扩散到支持用臂61、62的全体，控制变得困难，但是在本实施方式中，完全避免了这种情况。

从而，在可以得到这样的作用的基础上，如图所示，由于支持用臂61、62构成为从基部51的另一端部53向宽度方向延长，并且在振动臂35、36的外侧，在与该振动臂相同的方向上延伸，所以总体尺寸可以变得紧凑。

另外，在该实施方式中，如图1所示，支持用臂61、62的末端形成为比振动臂35、36的末端更靠近基部51。在这一点中，也可以使压电振动片32的尺寸变得紧凑。

另外，与图17的结构相比容易理解，在图17中，因为是在相互接近的引出电极5和引出电极6上涂布导电性粘结剂7、8来进行接合的结构，所以为了使它们不接触，避免短路而在极其狭小的范围内涂布粘结剂(封装侧)，或者在进行接合工序的同时，使即使在接合后，在粘结剂硬化前也不因该粘结剂的流动而导致短路，而这不是一个简单的工序。

与此相对，在图1的压电振动片32中，因为仅在封装57的宽度方向上相互充分离开的支持用臂61、62各自的中间附近所对应的电极部31、31上涂布导电性粘结剂43、43即可，所以不存在上述的困难，另外，无需担心短路。

图3和图4是示出了本实施方式的压电振动片32的温度特性的曲线图，图3示出了温度-CI值特性，图4示出了温度-频率特性。

如图所示，对于图4的温度-频率特性，与以往一样，没有什么特殊的问题，关于图3的温度-CI值特性，与图19相比容易理解，极为良好。

(第二和第三实施方式)

图5和图6分别表示压电振动片的第二实施方式和第三实施方式，这些实施方式是在支持用臂的一部分上采用了刚性降低结构的示例。在这些图中，对于与图1和图2中说明的压电振动片32相同的部位赋予相同的标号，省略重复的说明，以下，以不同点为中心进行说明。

在这些实施方式中，上述刚性降低结构设置在基部51和作为接合部位的导电性粘结剂43之间的任意位置上。由此，即使在由振动臂的弯曲振动引起的振动泄漏达到支持用臂的情况下，也可以最大限度地避免传播到接合部位。

在图5中，在压电振动片32-1中，刚性降低结构是在各支持用臂61-1、62-1的中间形成的缩幅部77、77。

即，在各支持用臂61-1、62-1中，向着其长度方向的中间附近臂宽逐渐缩小，其中间附近成为宽度最小的缩幅部。因此，该缩幅部77、77成为支持用臂的刚性最低的部位，因为传播的变形易于在此集中，所以可以实现振动泄漏很难传播到导电性粘结剂43、43的部位的结构。并且，可以通过刻蚀等方法在形成压电振动片32-1的外形时容易地形成这种缩幅部77、77。

在图6中，在压电振动片32-2中，刚性降低结构是在各支持用臂61-2、62-2的中间形成的切口部75、75和76、76。由于支持用臂61-2和62-2是相同的结构，所以仅对支持用臂61-2进行说明，从支持用臂61-2的外侧向宽度方向切入的切口部是切口部75，从内侧向宽度方向切入的切口部是切口部76。

设置了切口部75和76两方时，可以更加可靠地防止振动臂35、36的弯曲振动的泄漏，但是设置一个也可以取得降低振动泄漏的效果。另外，形成了切口部75、76两者时，相应地会降低支持用臂61-2的刚性，但是如果形成其中的一个，则强度不会降低很多。

即，在重视振动泄漏防止功能的情况下，优选形成切口部75、76两方，在重视支持用臂61-2本身的强度的情况下，优选形成其中的一个。另外，可以通过刻蚀等方法在形成压电振动片32-2的外形时容易地形成这种切口部75、76。

(第四实施方式)

图7和图8示出了本发明的压电器件的第四实施方式，图7是其概略平面图，图8是图7的B-B线剖视图。另外，图9是用于说明图7的压电振动片32的细节情况的放大平面图，图10是与图7的振动臂部分相关的C-C线剖视图。

在这些图中所示的压电器件30-1及其部分结构中，赋予了与图1中说明的压电器件30相同的标号的部位是相同的结构，所以省略重复的说明，以下，以不同点为中心进行说明。

封装57-1如图7和图8所示，例如形成为矩形的箱状，与图1的封装57之间的不同点在于，是由第一基板54、第二基板55和第三基板56这3个基板层叠而成。

在封装57-1的底部，具有用于在制造工序中进行排气的贯通孔27。贯通孔27由第一基板54上形成的第一孔25和第二基板55上形成的外径小于上述第一孔25并与第一孔25连通的第二孔26构成。

并且，通过在贯通孔27中填充密封材料28进行封孔，使得封装57-1内成为气密状态。

在封装57-1的第二基板55上形成各电极部31-1、31-2、31-1、31-2上，利用导电性粘结剂43、43、43、43，载置并接合压电振动片32-3的支持用臂61、62的后述的引出电极形成部位。因此，与图1的压电器件30相比，接合压电振动片32-3的接合强度更好。

在此，因为支持用臂61和支持用臂62是相同的形状，所以参照图9对支持用臂61进行说明，为了得到稳定的支持结构，需要使其长度尺寸u相对于压电振动片32-3的全长a为60～80％。

另外，虽然没有图示，但可以在支持用臂61的接合部位和基部51之间部位的一部分上设置刚性降低的部位或结构，例如图6中标号75、76所说明的结构那样，设置切口部或缩幅部。由此，可以降低CI值。

另外，支持用臂61、62的外侧角部61a、62a分别倒角成向内凸出或向外凸出的R状，从而防止碰撞造成的损伤。

支持用臂的接合部位，例如，关于一个支持用臂61，如图7所示，可以仅选择一个相当于压电振动片32-3的长度尺寸的重心位置G的部位。但是，最好如本实施方式那样，夹着上述重心位置选择距该重心位置相等距离的2点，设定电极部31-1、31-2，并接合，进一步强化接合结构。

在对于一个支持用臂进行一点接合的情况下，粘结剂涂布区域的长度最好确保在压电振动片32-3的全长a的25％以上，以得到充分的接合强度。

在本实施方式中，在设置了两点的接合部位的情况下，接合部位之间的间隔最好在压电振动片32-3的全长a的25％以上，以得到充分的接合强度。

另外，各电极部31-1、31-2、31-2、31-2中的至少一组电极部31-1、31-2通过导电通孔等与封装里面的安装端子41、41连接。在收容压电振动片32-3之后，利用密封材料58接合透明玻璃制的盖体40，从而气密地密封了封装57。

另外，盖体40也可以不是透明的材料，例如是通过缝焊等接合柯伐合金(Covar)等的金属板体的结构。

如图10所示，压电振动片32-3的各激励电极37、38通过交叉配线与交流电源连接，从电源向各振动臂35、36施加作为驱动电压的交变电压。

由此，对振动臂35、36进行激励，以相互反相地振动，在基本模式，即基本波中，各振动臂35、36的末端侧相互接近/离开地弯曲振动。

在此，例如，压电振动片32-3的基本波为，Q值：12000，电容比(C0/C1)：260，CI值：57KΩ，频率：32.768kHz(千赫，以下相同)。

另外，二次谐波例如为，Q值：28000，电容比(C0/C1)：5100，CI值：77KΩ，频率：207kHz。

接下来，参照图9和图10对本实施方式的压电振动片32-3的优选详细结构进行说明。

因为图9所示的压电振动片32-3的各振动臂35、36是相同的形状，所以对振动臂36进行说明，在各振动臂从基部51延伸出去的基端部T处，振动臂的宽度最大。然后，在从作为振动臂36的连接根部的该T位置到向着振动臂36的末端侧稍微隔开一点距离的U部位之间，形成有宽度急剧缩小的第一缩幅部TL。并且，从作为第一缩幅部TL的终端的U位置到振动臂36的更接近末端侧的P位置，即，关于振动臂，在CL的距离上，形成有宽度缓慢连续地减小的第二缩幅部。

因此，振动臂36由于在接近基部的连接根部附近设有第一缩幅部TL而具有高的刚性。另外，从第一缩幅部的终端U向着末端形成有第二缩幅部CL，从而刚性连续地降低。因为P的部位是臂宽的变更点P，是振动臂36的形态上的缩颈位置，因此可以表现为缩颈位置P。在振动臂36中，从该臂宽变更点P再向着末端侧，臂宽以相同的尺寸延长，但是最好如图所示缓慢地稍微扩大。

在此，图9的长槽33、34越长，对于形成振动臂35、36的材料就越能提高电场效率。这里，从长槽33、34的基部51算起的长度j相对于振动臂的全长b在至少为j/b＝0.7左右之前，越长则音叉型振动片的CI值越低。因此，最好是j/b＝0.5～0.7。在本实施方式中，在图9中，振动臂36的全长b例如为1250μm左右。

另外，在长槽的长度适当变长，可以充分抑制CI值的情况下，接下来压电振动片32-3的CI值比(谐波CI值/基本波CI值)成为问题。即，在降低基本波的CI值的同时，也抑制了谐波的CI值，如果该谐波的CI值小于基本波的CI值，则容易产生由谐波引起的振荡。

因此，不仅加长长槽以降低CI值，还靠近振动臂的末端设置臂宽变更点P，由此可以降低CI值，并且增大CI值比(谐波CI值/基本波CI值)。

即，振动臂36在其根本部分，即连接根部附近，通过第一缩幅部TL而强化了刚性。由此，可以进一步稳定振动臂的弯曲振动，可以抑制CI值。

另外，通过设置第二缩幅部CL，振动臂36从其连接根部附近开始向着末端侧，到作为臂宽变更点的缩颈位置P，刚性缓慢降低，从缩颈位置P开始再向着末端侧，没有长槽34，臂宽逐渐增大，从而刚性随着靠近末端侧而提高。

因此，可以想到，二次谐波的振动时振动的“节”位于振动臂36的更靠近末端侧的位置，由此，即使增长长槽34的长度从而提高压电材料的电场效率，提高CI值，也可以抑制基本波的CI值，同时不会导致二次谐波的CI值的降低。因此，如图9所示，最好把臂宽变更点P设置在比长槽的末端部更靠近振动臂的末端侧的位置，从而可以相当可靠地增大CI值，防止基于谐振波的振荡。

另外，根据本发明人的研究，从长槽33、34的基部51开始算起的长度j与振动臂全长b之比j/b、作为振动臂36的最大宽度/最小宽度的值的臂宽缩幅率M、以及与它们对应的CI值比(二次谐波的CI值/基本波的CI值)之间是相关的。

另外，可以确认，在上述j/b＝61.5％的情况下，由于作为振动臂36的最大宽度/最小宽度的值的臂宽缩幅率M大于1.06，所以CI值比可以大于1，可以防止基于谐波的振荡。

结果，即使总体上实现小型化，也可以把基本波的CI值抑制得较低，可以提供驱动特性不会恶化的压电振动片。

接下来，说明压电振动片32-3的更加优选的结构。

图10的尺寸x所示的晶片厚度，即形成压电振动片的石英晶片的厚度最好是70μm～130μm。

图9的尺寸a所示的压电振动片32-3的全长为1300μm～1600μm左右。为了实现压电器件的小型化，优选作为振动臂全长的尺寸b为1100μm～1400μm，压电振动片32-3的全宽d为400μm～600μm。因此，为了实现音叉部分的小型化，为了保证支持效果需要使基部51的宽度尺寸e为200μm～400μm，支持臂的宽度f为30μm～100μm。

另外，图9的振动臂35和36之间的尺寸k最好为50μm～100μm。如果尺寸k小于50μm，则在如后所述通过湿法刻蚀贯通石英晶片形成压电振动片32-3的外形时，很难充分地减小由刻蚀各向异性产生的异形部，即图10的标号81所示的振动臂侧面上的正X轴方向上的鳍状凸部。如果尺寸k大于等于100μm，则振动臂的弯曲振动会变得部稳定。

另外，图10的振动臂35(振动臂36也一样)中的长槽33的外缘和振动臂的外缘之间的尺寸m1、m2均可为3μm～15μm。尺寸m1、m2为15μm或以下时，可以提高电场效率，为3μm或以上时，可以可靠地进行电极的极化。

在图9的振动臂36中，第一缩幅部TL的宽度尺寸n为11μm或以上时，可以得到确实抑制CI值的效果。

在图9的振动臂36中，末端侧与臂宽变更点P相比的宽度扩展程度最好是，相对于作为振动臂36的臂宽最小的部位的该臂宽变更点P处的宽度增加0～20μm。如果宽度的增加超过了这个范围，则振动臂36的末端部变得太重，会破坏弯曲振动的稳定性。

另外，在图10中的振动臂35(振动臂36也一样)的外侧的一个侧面上形成了在正X轴方向上呈鳍状突出的异形部81。这是在进行刻蚀形成压电振动片的外形时，由于石英的刻蚀各向异性，作为刻蚀残留而形成的，但是为了得到振动臂35的稳定的弯曲振动，最好在由氟酸和氟化铵形成的刻蚀液中进行9～11个小时的刻蚀，将该异形部81的突出量v减小到5μm以内。

图9的尺寸g所示的长槽的宽度尺寸最好是在振动臂的形成该长槽的区域中，相对于振动臂的臂宽C为60％～90％左右。因为在振动臂35、36上形成了第一和第二缩幅部，所以臂宽C根据在振动臂的长度方向上的位置而不同，但是长槽的宽度g相对于振动臂的最大宽度为60％～90％左右。如果长槽的宽度小于这个范围，则电场效率降低，CI值会上升。

另外，以往，图10的基部51的全长h相对于压电振动片32-3的全长a为30％左右，但是在本实施方式中，通过采用切口部等，可以为15％～25％左右，实现小型化。

另外，优选的是，在基部51上，和图1的实施方式同样，在基部51的两个侧缘上设置凹部或切口部71、72，其深度(图9的尺寸q)例如可以为60μm左右。

另外，在本实施方式中，为了减小封装的尺寸，基部51的侧面和支持用臂61、62之间的间隔(尺寸p)为30μm～100μm。

图11是示出利用本实施方式的压电振动片32构成压电振荡器时的振荡电路的示例的电路图。

振荡电路91包括放大电路92和反馈电路93。

放大电路92包括放大器95和反馈电阻94而构成。反馈电路93包括漏电阻96、电容器97、98、压电振动片32而构成。

这里，图11的反馈电阻94例如为10MΩ(兆欧)左右，放大器95可以采用CMOS反相器。漏电阻96例如为200～900kΩ(千欧)，电容器97(漏电容)和电容器98(栅电容)可以分别为10～22pF(皮法)。

(第五～第七实施方式)

图13是示出本发明的压电振动片的第五实施方式的概略平面图。

关于第五实施方式的压电振动片32-4，对于与第四实施方式的压电振动片32-3相同的结构赋予相同的标号，省略重复的说明，以下，对不同之处进行说明。

在图13的压电振动片的支持用臂61、62中，设置了标号43、43所示的作为导电性粘结剂涂布区域的接合部位、以及与基部51之间作为刚性降低结构的切口部75-1和切口部76。该切口部75-1和切口部76分别在支持用臂的基端附近由外侧的侧缘和内侧的侧缘形成，这一点与图6的第三实施方式是相同的，同样，实现了可以更加可靠地防止振动臂35、36的弯曲振动的泄漏的效果。

然而，在该实施方式中，切口部75-1和切口部76对于各个支持用臂61、62形成在其长度方向上的相同位置，这一点与第三实施方式不同。

另外，不用说，可以和图1的实施方式一样地对于各个支持用臂61、62分别设置一个接合部位。

图14是示出本发明的压电振动片的第六实施方式的概略平面图。

关于第六实施方式的压电振动片32-5，对于与第四实施方式的压电振动片32-3相同的结构赋予相同的标号，省略重复的说明，以下，对不同之处进行说明。

在图14的压电振动片的支持用臂61、62中，在标号43、43所示的作为导电性粘结剂涂布区域的接合部位和基部51之间，作为刚性降低结构，具有贯通孔86。

即，支持用臂上设置的贯通孔86在可以减少振动臂35、36的弯曲振动的泄漏这一点上发挥与切口部相同的作用，但是在考虑到设置切口部会对支持用臂部分地产生过量的刚性降低的情况下，设置贯通孔86使刚性的降低变小，对于强度是有利的。

另外，可以与图1的实施方式一样，对于各个支持用臂61、62分别设置一个接合部位，这与第五实施方式的情况相同。

图15是示出本发明的压电振动片的第七实施方式的概略平面图。

关于第七实施方式的压电振动片32-6，对于与第四实施方式的压电振动片32-3相同的结构赋予相同的标号，省略重复的说明，以下，对不同之处进行说明。

在图15的压电振动片的支持用臂61、62中，在标号43、43所示的作为导电性粘结剂涂布区域的接合部位和基部51之间，作为刚性降低结构，具有细幅部82、83。

因为各支持用臂61、62是相同的结构，因此仅对支持用臂61进行说明。具体地，例如，关于压电振动片32-6的重心位置G，在与支持用臂61的该重心位置G等距离的相互对称的位置上，形成宽度尺寸加大的接合部84、85。

各接合部84、85如图所示，涂布导电性粘结剂43、43，进行与封装侧的接合。

除了支持用臂61的基端部，在接合部84、85以外的区域中，通过减小宽度尺寸，形成上述细幅部82、83。

在以上的结构中，细幅部82、83在减少振动臂35、36的弯曲振动的泄漏这一点上发挥与切口部相同的作用。

另外，对于涂布导电性粘结剂43、43的区域，如接合部84、85那样，在外形上，具有与其它区域不同的外形，从而在后述的制造工序中的把压电振动片接合到封装上的工序中，对于实现基于图像处理等的工序是有利的。

另外，长槽33、34的基部51侧端部的位置在图9中与振动臂35、36的连接根部、即T的位置相同，或者最好是比这个位置稍微再靠近振动臂末端侧、存在第一缩幅部TL的范围内，特别地，与T的位置相比，最好不进入基部51的基端侧。

(压电器件的制造方法)

接下来，参照图12的流程图对上述压电器件的制造方法的一个示例进行说明。在以下的工序中，仅涉及到制造一部分实施方式的压电振动片和压电器件的情况，但是该制造工序对于上述所有的实施方式是共同的。

(盖体和封装的制造方法)

分别单独地制造压电器件30的压电振动片32、封装57、盖体40。

例如切断预定大小的玻璃板，例如硼硅酸玻璃的板玻璃来准备盖体40，作为适合于密封封装57的大小的盖体。

封装57如上所述是在层叠通过对氧化铝质的陶瓷生片进行成型而形成的多个基板后进行烧结而形成的，在成型时，多个各基板通过在其内侧形成预定的孔，在层叠的时候在内侧形成预定的内部空间。

(压电振动片的制造方法)

首先，准备压电基板，在一个压电基板上，通过刻蚀而同时形成预定数目的压电振动片的外形(外形刻蚀)。

在此，压电基板使用压电材料中的例如可以分离为多个或许多压电振动片32的大小的石英晶片。因为该压电基板要随着工序的进行而形成图9的压电振动片32-3(图1的压电振动片32等也同样地制造)，因此从压电材料、例如石英的单晶中切出压电基板，使得图7或图10所示的X轴是电轴，Y轴是机械轴，Z轴是光轴。另外，在从石英的单晶中切出时，在由上述X轴、Y轴和Z轴形成的直角坐标系中，将以Z轴为中心顺时针旋转0度～5度(图16的θ)的范围而切出的Z板切断研磨至预定的厚度而得到。

在外形刻蚀中，使用未图示的耐蚀膜等的掩膜，对于从压电振动片的外形作为外侧部分露出的压电基板，例如，以氟酸作为刻蚀液，进行压电振动片的外形刻蚀。作为耐蚀膜，例如，可以使用以铬为基底蒸镀了金的金属膜等。这个刻蚀工序在湿法刻蚀中随着氟酸溶液的浓度和种类、温度等而变化。

这里，在外形刻蚀工序中的湿法刻蚀中，关于图9所示的机械轴X、电轴Y和光轴Z，在进行刻蚀时，表现出下述的刻蚀各向异性。

即，关于压电振动片32-3，对于其X-Y平面内的刻蚀速率，在正X方向上，在与该X轴成120度的方向、以及负120度的方向的面内，刻蚀进行得较快，在负X方向上，与该X轴成正30度的方向、以及负30度的方向的面内的刻蚀进行得较慢。

同样，Y方向的刻蚀在正30度方向和负30度方向上进行得较快，在正Y方向上，在与Y轴成正120度的方向以及负120度的方向上进行得较慢。

由于这样的刻蚀进行中的各向异性，在压电振动片32-3中，如图10的标号81所示那样，在各振动臂的外侧侧面，形成了鳍状突出的异形部。

但是，在本实施方式中，作为刻蚀液，使用氟酸和氟化铵，以足够的时间，即9个小时至11个小时那样的足够的时间，进行刻蚀，由此可以把图10所说明的异形部81的突出量v控制在5μm以内的极小的范围内(ST11)。

在该工序中，同时形成压电振动片32-3的包括切口部71、72在内的外形，在结束时，得到了基部51附近分别通过很细的连接部连接在石英晶片上的多个压电振动片32-3的外形完成状态。

(用于形成槽的半蚀工序)

接下来，利用未图示的槽形成用抗蚀剂，如图10所示的状态那样，在不形成槽的部分残留耐蚀膜，留下夹着各长槽的两侧的壁部，在与外形刻蚀相同的刻蚀条件下，分别对各振动臂35、36的表面和背面进行湿法刻蚀，从而形成与长槽对应的底部(ST12)。

这里，参照图10，符号t所示的槽深相对于全体厚度为30％～45％左右。关于t，如果为全体厚度的30％以下，则可能无法充分地提高电场效率。如果为45％以上，则可能会刚性不足而对弯曲振动产生不良影响，或者强度不足。

另外，也可以通过干法刻蚀进行上述外形刻蚀和槽刻蚀中的一方或两方。在这种情况下，例如，在压电基板(石英晶片)上每次都配置金属掩模以覆盖压电振动片32-3的外形，或者在外形形成之后覆盖相当于长槽的区域。在这种状态下，例如，可以收容在未图示的腔室内，在预定的真空度下供给刻蚀气体，生成刻蚀等离子体而进行干法刻蚀。即，在真空室(未图示)上例如连接氟利昂气箱和氧气箱，并在真空室上设置排气管，进行抽真空，达到预定的真空度。

真空室内进行真空排气而达到预定的真空度，送入氟利昂气体和氧气，在填充该混合气体达到预定的气压的状态下，施加直流电压时产生等离子体。然后，包含离子化粒子的混合气体轰击从金属掩模露出的压电材料。通过该轰击，物理地切削而飞散，从而进行刻蚀。

(电极形成工序)

接下来，通过蒸镀或溅射等，全面地覆盖成为电极的金属，例如金，接着利用露出了不形成电极的部位的抗蚀剂，通过光刻法，形成图7所示的驱动用电极(ST13)。

然后，在各振动臂35、36的末端部，通过溅射或蒸镀，形成加重电极(金属覆膜)21、21(ST14)。加重电极21、21不是用于通过通电来进行压电振动片32-3的驱动，而是用于后述的频率调节。

接下来，在晶片上进行频率的粗调(ST15)。粗调是通过对加重电极21、21的一部分照射激光等的能量光束，使其部分地蒸发，通过质量削减方式进行的频率调节。

接着，折断上述的与晶片的细连接部，成为单独地形成压电振动片32-3的个体(ST16)。

然后，如图7所示那样，在封装57的各电极部31-1、31-2、31-1、31-2上涂布导电性粘结剂43、43、43、43，在其上载置支持用臂61、62，对粘结剂进行加热/硬化，从而将压电振动片32-3接合到封装57上(ST17)。

另外，作为该导电性粘结剂43，例如，可以是在利用了合成树脂等的粘合剂成分中混入银粒子等导电粒子，可以同时进行机械接合和电连接。

接着，在盖体40由金属等不透明材料形成的情况下，不设置图8所说明的贯通孔27。并且，对压电振动片32-3施加驱动电压，一边观察频率，一边例如向压电振动片32-3的振动臂35和/或振动臂36的加重电极21的末端侧照射激光，通过质量削减方式进行作为微调的频率调节(ST18-1)。

接下来，在真空中通过缝焊等把盖体40接合到封装57上(ST19-1)，通过必要的检查，完成压电器件30。

或者，在用透明盖体40密封封装57的情况下，在压电振动片32-3的ST17的接合之后，把该盖体40接合到封装57上(ST18-2)。

在这种情况下，例如，进行加热低熔点玻璃等而将盖体40接合到封装57上的加热工序，不过此时会从低熔点玻璃或导电性粘结剂等中产生气体。因此，通过加热，这种气体从图8所说明的贯通孔27排出(排气)，此后，在真空中，在台阶部29上放置由金锡，最好是金锗等构成的金属球体或片，通过照射激光等使其熔融。由此，图8的金属填充材料28气密地封住了贯通孔27(ST19-2)。

接下来，如图8所示，透过玻璃等构成的透明盖体40，从外部向压电振动片32-3的振动臂35和/或振动臂36的加重电极21的末端部照射激光，通过质量削减方式进行作为微调的频率调节(ST20-2)。接着，经过必要的检查，完成压电器件30。

本发明不限于上述的实施方式。可以对各实施方式的各结构进行适当的组合、省略，以及组合未图示的其它结构。

另外，本发明不限于把压电振动片收容在箱状的封装中，可以把压电振动片收容在筒状的容器中，压电振动片可以作为陀螺传感器，并且，与压电振子、压电振荡器等的名称无关，可以应用于利用了压电振动片32的一切压电器件。并且，虽然在压电振动片32上形成了一对振动臂，但不限于此，振动臂可以是3个、4个或以上。

Claims (7)

1.一种压电振动片，其特征在于，具有：

由压电材料形成的预定长度的基部；

从所述基部的一端侧延伸的多个振动臂；以及

支持用臂，其从所述基部沿所述振动臂延伸，

所述各振动臂具有：从所述振动臂的相对于所述基部的连接根部的位置处向所述振动臂的末端进行缩幅的缩幅部；沿所述振动臂的长度方向形成的长槽；以及在所述长槽内形成的驱动用电极，

所述长槽位于所述缩幅部上，

所述缩幅部的末端侧的终端上具有所述振动臂的宽度尺寸转变为固定或增加的宽度变化变更点(P)，

所述变更点(P)设置在比所述长槽的末端部更靠近所述振动臂的末端侧的位置。

2.根据权利要求1所述的压电振动片，其特征在于，所述缩幅部具有：设置在所述各振动臂的连接根部的位置上的第一缩幅部；以及从所述第一缩幅部的终端朝向所述振动臂的末端侧的第二缩幅部，

所述第一缩幅部的宽度减小比所述第二缩幅部更急剧。

3.根据权利要求1或2所述的压电振动片，其特征在于，在所述基部上，在比所述支持用臂与所述基部连接成一体的连接部更靠近所述振动臂的位置处，具有在宽度方向上对所述压电材料进行缩幅而形成的切口部。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的压电振动片，其特征在于，所述支持用臂的长度被设定为，所述支持用臂的末端比所述振动臂的末端更靠近所述基部。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的压电振动片，其特征在于，所述支持用臂在比其与基体侧的接合部位更靠近所述基部侧的部位具有缩幅部。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的压电振动片，其特征在于，所述支持用臂在比其与基体侧的接合部位更靠近所述基部侧的部位具有切口部。

7.一种在封装或壳体内收容了压电振动片的压电器件，其特征在于，

所述压电振动片具有：

由压电材料形成的预定长度的基部；

从所述基部的一端侧延伸的多个振动臂；以及

支持用臂，其从所述基部沿所述振动臂延伸，

所述各振动臂具有：从所述振动臂的相对于所述基部的连接根部的位置处向所述振动臂的末端进行缩幅的缩幅部；沿所述振动臂的长度方向形成的长槽；以及在所述长槽内形成的驱动用电极，

所述长槽位于所述缩幅部上，

所述缩幅部的末端侧的终端上具有所述振动臂的宽度尺寸转变为固定或增加的宽度变化变更点(P)，

所述变更点(P)设置在比所述长槽的末端部更靠近所述振动臂的末端侧的位置。

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