CN101877575A - 弯曲振动片 - Google Patents
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Abstract
一种弯曲振动片，能够消除弯曲振动片的振动泄漏，提高Q值，改善CI值，促进小型化以及薄型化。在弯曲振动片中，从基部延伸的振动臂具有在彼此相对的第1以及第2主面上沿着振动臂的长度方向形成的第1以及第2槽部。第1槽部由沿着振动臂的长度方向分割而成的、相对于振动臂长度方向的中心线交替错开地配置在中心线两侧的多个第1槽部分构成，第2槽部由沿着振动臂的长度方向分割而成的、相对于中心线交替错开地配置在中心线两侧且相对于中心线配置在各第1槽部分的相反侧的多个第2槽部分构成。当对第1以及第2槽部的第1激励电极和振动臂两侧面的第2激励电极施加交流电压时，振动臂在第1或第2主面的面内方向上弯曲振动。
Description
技术领域
本发明涉及用于例如振子或谐振子、振荡器、陀螺仪、各种传感器等各种压电器件和其它电子器件的在弯曲振动模式下振动的弯曲振动片。
背景技术
以往，在音叉型压电振动片那样的弯曲振动模式压电振动片中，广泛采用这样的构造：在振动臂的正面和/或反面形成长度方向的槽部，且在该槽部的内面对激励电极进行成膜(例如，参照专利文献1)。对于这样的振动臂，在其侧面的激励电极与槽部内的激励电极之间以广泛分布在振动臂的剖面上的方式产生电场，电场效率大幅度提高，因此即使使振动片小型化，振动损失也很少，能够将CI值抑制得很低。
另外，对于弯曲振动模式的压电振动片，如果在使振动臂弯曲激励时产生振动能量损失，则将导致CI值增加或Q值下降等性能下降。公知有这样的音叉型石英振动片：为了防止或减少这样的振动能量损失，在振动臂延伸出的基部的两侧部形成切入部或规定深度的切入槽(参照专利文献2、3)。当振动臂的振动包含与其主面垂直的方向即面外方向的分量时，基部的切入部或切入槽缓解从基部泄漏的振动，从而提高振动能量的封闭效果，抑制CI值增大且防止振动片间的CI值偏差。
还会由于热传导而产生振动能量损失，该热传导是由于在弯曲振动的振动臂的压缩部与受到拉伸应力的拉伸部之间产生的温度差而引起的。因该热传导而产生的Q值降低被称为热弹性损失效应，公知有这样的音叉型振子：该音叉型振子为了防止或抑制该Q值降低，在具有矩形剖面的振动臂(振动梁)的中心线上形成槽或孔来阻止热传导(例如参照专利文献4)。
专利文献1：国际公开WO00/44092号公报
专利文献2：日本特开2002-261575号公报
专利文献3：日本特开2004-260718号公报
专利文献4：日本实愿昭63-110151号说明书
但是，当如专利文献4记载那样在振动臂上形成贯通孔时，其刚性显著降低，因此不理想。另外，对于如上述现有技术那样在振动臂的正反主面的中心线上形成槽部的压电振动片，难以充分防止或抑制热弹性效应引起的Q值降低。
因此，本申请的发明者们提出了这样的结构：在弯曲振动片中，从基部延伸进行弯曲振动的、剖面矩形的弯曲振动部即振动臂具有彼此对置且因弯曲振动而交替伸缩的第1面和第2面、以及彼此对置且分别设有槽部的第3面和第4面，使各槽部的深度小于第3面与第4面间的距离且使两槽部的深度之和大于第3面与第4面间的距离，并且将两槽部配置在第1面与第2面间。这样地设置槽部使振动臂的剖面形成为S字形，由此进一步延长第1面与第2面间的热移动路径，从而进一步延长截至产生在振动臂的拉伸部与压缩部间的温度差因热传导而得到缓解为止的时间，抑制了热弹性效应引起的Q值变动。
但是，已知这样的情况：对于这样形成有槽部的、剖面S字形的振动臂，在使其弯曲振动时，有时不仅在包含形成有槽部的主面的面内方向上产生位移，在与该主面垂直的方向上也产生位移。图9以及图10示意地示出这样的具有剖面S字形的振动臂的音叉形压电振动片的结构。
图9(A)的音叉形压电振动片1具有从基部2平行延伸的1对振动臂3、4，在所述各振动臂的正反主面分别以相同的宽度、长度、深度形成有从与所述基部之间的结合部起在长度方向上延伸的1条第1槽部5a、6a和第2槽部5b、6b。该现有例的压电振动片1由石英形成为一体，将石英晶轴的电气轴X轴定向成所述振动臂的宽度方向，将机械轴Y轴定向成所述振动臂的长度方向，将光学轴Z轴定向成所述振动片的厚度方向。
正侧主面的第1槽部5a、6a相对于各振动臂3、4的中心线i被配置在宽度方向的外侧即另一个振动臂的相反侧。反侧主面的第2槽部5b、6b相对于所述各振动臂长度方向的中心线i被配置在宽度方向的内侧即另一个振动臂侧。如图9(B)所示，第1槽部5a、6a和第2槽部5b、6b被设定成，深度大于振动臂3、4厚度的1/2，从所述各振动臂的正反主面观察时彼此不重叠且从侧面观察时彼此重叠。其结果是，所述各振动臂的剖面形成为关于两振动臂间的中心线i’彼此线对称的S字形。
在振动臂3、4的所述第1槽部和第2槽部中，分别在内面形成有第1激励电极(未图示)，且在所述各振动臂的两侧面分别形成有第2激励电极(未图示)。一个振动臂的第1激励电极与另一个振动臂的第2激励电极彼此连接，对它们施加交流电压，由此所述两振动臂向彼此接近或远离的方向振动。
此时，已知这样的情况：振动臂3、4不仅在所述正反主面的面内方向上具有振动分量，在面外方向即±Z方向上也具有振动分量。当所述各振动臂向彼此远离的方向弯曲时，如图9(B)中箭头A1、A2所示，分别在-Z方向上也产生位移。另外，当所述各振动臂向彼此接近的方向弯曲时，如图9(B)中箭头B1、B2所示，分别在+Z方向上也产生位移。
对于图10(A)的音叉型压电振动片7，正侧主面的第1槽部8a、9a相对于各振动臂3、4的中心线i被配置在宽度方向的相同侧即图中左侧。反侧主面的第2槽部8b、9b也相对于所述各振动臂的中心线i被配置在宽度方向的相同侧即图中右侧。与图9的压电振动片1相同，所述第1槽部以及第2槽部的深度被设定成，大于振动臂3、4厚度的1/2，从所述各振动臂的正反主面观察时彼此不重叠且从侧面观察时彼此重叠。因此，如图10(B)所示，压电振动片7的所述各振动臂的剖面形成为关于两振动臂间的中心点O彼此点对称的S字形。
对于该音叉型压电振动片7，还已知这样的情况：当对形成在所述第1槽部以及第2槽部中的第1激励电极和形成在所述各振动臂的两侧面上的第2激励电极施加交流电压以使振动臂3、4向彼此接近或远离的方向振动时，振动臂3、4不仅具有所述面内方向的振动分量，还具有面外方向即±Z方向的振动分量。当所述振动臂向彼此远离的方向弯曲时，如图10(B)中箭头A1、A2所示，一个振动臂3在-Z方向上产生位移且另一个振动臂4在+Z方向上产生位移。反之，当所述振动臂向彼此接近的方向弯曲时，如图10(B)中箭头B1、B2所示，一个振动臂3在+Z方向上产生位移且另一个振动臂4在-Z方向上产生位移。
在图9(B)以及图10(B)中可知，在考虑用X方向和Z方向的中心线分割所述各振动臂的剖面时，所述振动臂的弯曲振动时的±Z方向位移以被拉伸到质量较大一方的方式产生。例如，图9(B)中，振动臂3在从其中心到第1槽部5a和第2槽部5b占有面积较少的-X/-Z区域和+X/+Z区域的方向上产生±Z方向位移。这在第1槽部6a和第2槽部6b的配置与振动臂3不同的振动臂4中也是相同的。可认为这是由于振动臂的弯曲力矩作用于其剖面中质量更大的方向上。
这样的振动臂的±Z方向振动分量即面外振动分量产生振动能量损失即振动泄漏，因此振动片的Q值降低，CI值劣化。并且，弯曲振动片还因小型化而使Q值降低，因此，振动泄漏引起的Q值降低也会妨碍振动片的小型化、薄型化。
发明内容
本发明正是鉴于上述以往问题点而完成的，其目的在于，提供一种弯曲振动片，当使振动臂弯曲振动时，消除或抑制在与第1以及第2主面垂直的方向上可能产生的振动分量，消除或减少振动泄漏，由此提高Q值，改善CI值，在实现高性能化的同时实现小型化以及薄型化，其中，弯曲振动片在从基部延伸的振动臂的对置的第1以及第2主面上分别形成长度方向的第1槽部以及第2槽部，且相对于振动臂的中心线在宽度方向上将这些第1以及第2槽部错开地配置在第1主面与第2主面之间彼此相反侧。
为了达到上述目的，本发明的弯曲振动片的特征在于，该弯曲振动片具有基部以及从该基部延伸的振动臂，该振动臂具有彼此相对的第1主面以及第2主面，该第1主面以及第2主面分别具有沿着振动臂的长度方向形成的第1槽部以及第2槽部，第1槽部由多个第1槽部分构成，该多个第1槽部分是沿着振动臂的长度方向分割而成的，相对于该振动臂的长度方向的中心线彼此错开地配置在该中心线两侧，第2槽部由多个第2槽部分构成，该多个第2槽部分是沿着振动臂的长度方向分割而成的，相对于该振动臂的长度方向的中心线彼此错开地配置在该中心线两侧，且相对于所述中心线配置在各第1槽部分的相反侧，对设置在第1槽部以及第2槽部中的第1激励电极和设置在振动臂的两侧面上的第2激励电极施加规定的电压，由此振动臂在第1主面或第2主面的面内方向上弯曲振动。
当观察这样分别配置有多个第1槽部分以及第2槽部分的振动臂的剖面并沿着宽度方向以及厚度方向的中心线将其分割时，在宽度方向以及厚度方向上第1槽部分或第2槽部分的开口的相反侧区域与其它区域相比，第1槽部分或第2槽部分的占有面积少、质量大。每当该质量大的区域沿着振动臂的长度方向移动到下一个第1以及第2槽部分的位置时，移动到彼此相反的对角位置。其结果是，当使振动臂弯曲振动时，沿着其长度方向在每个第1以及第2槽部分的位置，相对于第1以及第2主面，面外方向的振动分量反方向地产生而相互抵消。由此，作为振动臂整体能够消除或充分抑制面外方向的位移，将振动能量封闭在第1以及第2主面的面内方向而防止振动泄漏，因此能够提高弯曲振动片的Q值，抑制CI值，能够进一步促进小型化、薄型化。
在某个实施例中，优选多个第1槽部分以及第2槽部分分别在振动臂的长度方向上具有不同的宽度，且将基端侧的第1以及第2槽部分的宽度设定成大于末端侧的第1以及第2槽部分的宽度。与产生在末端侧的应力相比，产生在振动臂的基端侧的应力对振动臂面外方向的位移的贡献更大，因此通过这样地设定第1以及第2槽部分的宽度，作为振动臂整体能够更好地消除或抑制面外方向的位移。
在其它实施例中，优选多个第1槽部分以及第2槽部分分别在振动臂的长度方向上具有不同的长度，且将基端侧的第1以及第2槽部分的长度设定成短于末端侧的第1以及第2槽部分的长度。如上所述，与产生在末端侧的应力相比，产生在振动臂的基端侧的应力对振动臂面外方向的位移的贡献更大，因此通过这样地设定第1以及第2槽部分的长度，作为振动臂整体能够更好地消除或抑制面外方向的位移。
另外，在某个实施例中，本发明能够应用于例如像具有2根振动臂的音叉型弯曲振动片那样，多个振动臂从基部平行延伸、且在彼此接近或远离的方向上弯曲振动的弯曲振动片。
并且，在其它实施例中，本发明能够应用于多个振动臂从基部平行延伸、且在彼此反相的弯曲模式下振动的弯曲振动片。
附图说明
图1(A)是本发明的弯曲振动片的第1实施例的概略平面图，图1(B)是振动臂的沿Ib-Ib线的剖面图，图1(C)是沿Ic-Ic线的剖面图。
图2(A)是本发明的弯曲振动片的第2实施例的概略平面图，图2(B)是振动臂的沿IIb-IIb线的剖面图，图2(C)是沿IIc-IIc线的剖面图。
图3(A)是本发明的弯曲振动片的第3实施例的概略平面图，图3(B)是振动臂的沿IIIb-IIIb线的剖面图，图3(C)是沿IIIc-IIIc线的剖面图。
图4(A)是本发明的弯曲振动片的第4实施例的概略平面图，图4(B)是振动臂的沿IVb-IVb线的剖面图，图4(C)是沿IVc-IVc线的剖面图。
图5(A)是本发明的弯曲振动片的第5实施例的概略平面图，图5(B)是振动臂的沿Vb-Vb线的剖面图，图5(C)是沿Vc-Vc线的剖面图。
图6(A)是本发明的弯曲振动片的第6实施例的概略平面图，图6(B)是振动臂的沿VIb-VIb线的剖面图，图6(C)是沿VIc-VIc线的剖面图。
图7(A)是本发明的弯曲振动片的第7实施例的概略平面图，图7(B)是振动臂的沿VIIb-VIIb线的剖面图，图7(C)是沿VIIc-VIIc线的剖面图。
图8(A)是本发明的弯曲振动片的第8实施例的概略平面图，图8(B)是振动臂的沿VIIIb-VIIIb线的剖面图，图8(C)是沿VIIIc-VIIIc线的剖面图。
图9(A)是现有音叉型压电振动片的概略平面图，图9(B)是其沿IX-IX线的振动臂剖面图。
图10(A)是现有其它音叉型压电振动片的概略平面图，图10(B)是其沿X-X线的振动臂剖面图。
标号说明
1、7音叉型压电振动片；2、12、32、52、72基部；3、4、13、33、34、53、54、73～75振动臂；5a、6a、8a、9a第1槽部；5b、6b、8b、9b第2槽部；11、18、21、24、31、43、51、71弯曲振动片；14、15、35、36、39、40、55、56、59、60、76～81主面；16a、16b、19a、19b、22a、22b、25a～25c、37a、37b、41a、41b、44a、44b、46a、46b、57a、57b、61a、61b、82a、82b、84a、84b、86a、86b第1槽部分；17a、17b、20a、20b、23a、23b、26a～26c、38a、38b、42a、42b、45a、45b、47a、47b、58a、58b、62a、62b、83a、83b、85a、85b、87a、87b第2槽部分。
具体实施方式
下面，参照附图，详细地说明本发明的优选实施例。并且，附图中对相同或类似的结构要素标注相同或类似的参照标号进行说明。
图1(A)概略地示出本发明的弯曲振动片的第1实施例。本实施例的弯曲振动片11具有从基部平行延伸的1根振动臂13。在振动臂13的正反主面14、15上形成有从与所述基部之间的结合部起在长度方向延伸的第1槽部以及第2槽部。压电振动片11由石英形成为一体，将石英晶轴的电气轴X轴定向成所述振动臂的宽度方向，将机械轴Y轴定向成所述振动臂的长度方向，将光学轴Z轴定向成所述振动片的厚度方向。在其它实施例中，也可用石英之外的压电材料、硅等半导体材料来形成。
正侧主面14的所述第1槽部沿着振动臂13的长度方向被分割成具有相同宽度、长度以及深度的2个第1槽部分16a、16b。所述第1槽部分相对于振动臂13的长度方向的中心线i交替错开地配置在其宽度方向的两侧。具体而言，基端侧即与所述基部接近的一侧的第1槽部分16a相对于所述中心线i配置在宽度方向的单侧即图中右侧，末端侧即与所述基部远离的一侧的第1槽部分16b相对于所述中心线i配置在宽度方向的相反侧即图中左侧。
同样，反侧主面15的所述第2槽部沿着振动臂13的长度方向被分割成具有相同宽度、长度以及深度的2个第2槽部分17a、17b。所述第2槽部分相对于振动臂13的长度方向的中心线i交替错开地配置在其宽度方向的两侧。具体而言，基端侧的第2槽部分17a相对于所述中心线i配置在宽度方向的单侧即图中左侧，末端侧的第2槽部分17b相对于所述中心线i配置在宽度方向的相反侧即图中右侧。
第1槽部分16a、16b和第2槽部分17a、17b如图1(B)(C)所示，深度大于振动臂13厚度的1/2，从所述振动臂的侧面观察时彼此重叠。位于在所述振动臂的长度方向彼此对应的位置上的第1槽部分16a、16b与第2槽部分17a、17b相对于其中心线i配置在宽度方向的相反侧，使得从所述振动臂的正反主面观察时彼此不重叠。因此，振动臂13的设有第1槽部分16a以及第2槽部分17a的基端侧部分与设有第1槽部分16b以及第2槽部分17b的末端侧部分具有彼此呈镜面对称的S字形的剖面形状。
当用宽度方向以及厚度方向的中心线分割振动臂13的剖面时，如图1(B)所示，在所述基端侧部分中，第1槽部分16a以及第2槽部分17a占有面积较少的-X/+Z区域以及+X/-Z区域的质量大于-X/-Z区域以及+X/+Z区域的质量。如图1(C)所示，在振动臂13的所述末端侧部分中，第1槽部分16b以及第2槽部分17b占有面积较少的-X/-Z区域以及+X/+Z区域的质量大于-X/+Z区域以及+X/-Z区域的质量。
在第1槽部分16a、16b以及第2槽部分17a、17b中，分别在与振动臂13的侧面邻接的侧面上形成有第1激励电极(未图示)，且分别在所述振动臂的两侧面上形成有第2激励电极(未图示)。当对所述第1激励电极和所述第2激励电极施加规定的交流电压时，振动臂13在图1(A)的箭头A、B的方向上弯曲振动。
此时，振动臂13的所述基端侧部分如图1(B)的箭头Aa、Ba所示，从剖面中心向质量较大的-X/+Z方向以及+X/-Z方向弯曲。与此相对，振动臂13的所述末端侧部分如图1(C)的箭头Ab、Bb所示，同样地从剖面中心向质量较大的-X/-Z方向以及+X/+Z方向弯曲。其结果是，作为振动臂13整体，抵消±Z方向的振动分量。
由此，振动臂13能够消除或充分抑制±Z方向的位移，将振动能量封闭在正反主面14、15的面内方向。因此，能够提高弯曲振动片11的Q值并抑制CI值，其结果是能够促进小型化、薄型化。
图2(A)概略地示出本发明的压电振动片的第2实施例。本实施例的弯曲振动片18与图1的第1实施例的不同之处在于，基端侧的第1槽部分19a以及第2槽部分20a的宽度w1与末端侧的第1槽部分19b以及第2槽部分20b的宽度w2不同且w1＞w2。
当使振动臂13在图2(A)的箭头A、B的方向上弯曲振动时，振动臂13的基端侧部分如图2(B)的箭头Aa、Ba所示，从剖面中心向质量较大的-X/+Z方向以及+X/-Z方向弯曲。与此相对，振动臂13的末端侧部分如图2(C)的箭头Ab、Bb所示，同样地从剖面中心向质量较大的-X/-Z方向以及+X/+Z方向弯曲。
已证实这样的情况：与产生在末端侧的应力相比，产生在所述振动臂的基端侧的应力对振动臂13面外方向的位移的贡献更大。因此，如上所述，在基端侧和末端侧将第1槽部分19a、19b以及第2槽部分20a、20b的宽度设定成不同的尺寸，由此作为振动臂13整体，能够更好地抵消面外方向的振动分量，消除或抑制面外方向的位移。因此，能够进一步提高弯曲振动片18的Q值，更有效地抑制CI值。
图3(A)概略地示出本发明的压电振动片的第3实施例。本实施例的弯曲振动片21与图1的第1实施例的不同之处在于，基端侧的第1槽部分22a以及第2槽部分23a的长度L1与末端侧的第1槽部分22b以及第2槽部分23b的长度L2不同且L1＜L2。
当使振动臂13在图3(A)的箭头A、B的方向上弯曲振动时，振动臂13的基端侧部分如图3(B)的箭头Aa、Ba所示，从剖面中心向质量较大的-X/+Z方向以及+X/-Z方向弯曲。与此相对，振动臂13的末端侧部分如图3(C)的箭头Ab、Bb所示，同样地从剖面中心向质量较大的-X/-Z方向以及+X/+Z方向弯曲。
已证实这样的情况：与产生在末端侧的应力相比，产生在所述振动臂的基端侧的应力对振动臂13面外方向的位移的贡献更大。因此，如上所述，在基端侧和末端侧将第1槽部分22a、22b以及第2槽部分23a、23b的长度设定成不同的尺寸，由此作为振动臂13整体，能够更好地抵消面外方向的振动分量，消除或抑制面外方向的位移。因此，能够进一步提高弯曲振动片18的Q值，更有效地抑制CI值。
在其它实施例中，可将第2实施例与第3实施例组合。例如，可使基端侧的第1槽部分22a以及第2槽部分23a的宽度大于或小于末端侧的第1槽部分22b以及第2槽部分23b的宽度。
图4(A)概略地示出本发明的压电振动片的第4实施例。本实施例的弯曲振动片24与图1的第1实施例的不同之处在于，正侧主面14的第1槽部沿着振动臂13的长度方向被分割成具有相同宽度、长度以及深度的3个第1槽部分25a～25c，且反侧主面15的第2槽部同样地沿着振动臂13的长度方向被分割成具有相同宽度、长度以及深度的3个第2槽部分26a～26c。第1槽部分25a～25c相对于振动臂13的长度方向的中心线i交替错开地配置在其宽度方向的两侧。第2槽部分26a～26c相对于所述中心线i交替错开地配置在其宽度方向的两侧，且相对于所述中心线i配置在宽度方向的相反侧，使得从所述振动臂的正反主面观察时不与第1槽部分25a～25c彼此重叠。
当使振动臂13在图4(A)的箭头A、B的方向上弯曲振动时，振动臂13的基端侧部分如图4(B)的箭头Aa、Ba所示，从剖面中心向质量较大的-X/+Z方向以及+X/-Z方向弯曲。振动臂13的中央部分如图4(C)的箭头Ab、Bb所示，从剖面中心向质量较大的-X/-Z方向以及+X/+Z方向弯曲。与所述基端侧部分相同，振动臂13的末端侧部分如图4(D)的箭头Ad、Bd所示，从剖面中心向质量较大的-X/+Z方向以及+X/-Z方向弯曲。
增加这样分割而成的第1槽部分以及第2槽部分的个数，由此每当各第1槽部分以及第2槽部分的配置在振动臂的宽度方向上变化时，面外振动分量的方向更频繁地从振动臂13的基端侧到末端侧沿着长度方向反复变化成反方向。其结果是，作为振动臂整体，能够在面内方向上更顺畅地弯曲振动。在其它实施例中，可将所述第1槽部以及第2槽部分割成4个或更多个第1槽部分以及第2槽部分。
在其它实施例中，可将第2实施例、第3实施例单独与第4实施例组合，或双方一起与第4实施例组合来实施。例如，可沿着振动臂13的长度方向，将第1槽部分25a～25c以及第2槽部分26a～26c设定成彼此不同的长度，或设定成彼此不同的宽度，或设定成彼此不同的长度和宽度。
图5(A)概略地示出本发明的压电振动片的第5实施例。本实施例的弯曲振动片31是具有从基部32平行延伸的1对振动臂33、34的音叉型弯曲振动片。
在振动臂33的正反主面35、36上分别形成有从与所述基部之间的结合部起在长度方向上延伸的第1槽部和第2槽部。正侧主面35的所述第1槽部沿着振动臂33的长度方向被分割成具有相同宽度、长度以及深度的2个第1槽部分37a、37b，所述各第1槽部分相对于振动臂33的长度方向的中心线i交替错开地配置在其宽度方向的两侧。同样，反侧主面36的所述第2槽部沿着振动臂33的长度方向被分割成具有相同宽度、长度以及深度的2个第2槽部分38a、38b，所述各第2槽部分相对于所述中心线i交替错开地配置在其宽度方向的两侧。
同样，在振动臂34的正反主面39、40上分别形成有从与所述基部之间的结合部起在长度方向上延伸的第1槽部和第2槽部。正侧主面39的所述第1槽部沿着振动臂34的长度方向被分割成具有相同宽度、长度以及深度的2个第1槽部分41a、41b，所述各第1槽部分相对于振动臂34的长度方向的中心线i交替错开地配置在其宽度方向的两侧。同样，反侧主面40的所述第2槽部沿着振动臂34的长度方向被分割成具有相同宽度、长度以及深度的2个第2槽部分42a、42b，所述各第2槽部分相对于所述中心线i交替错开地配置在其宽度方向的两侧。
如图5(B)(C)所示，两振动臂33、34的正侧主面35、39的所述第1槽部被设定成关于所述两振动臂间的中心线i’对称，基端侧的第1槽部分37a、41a配置在彼此邻接的一侧，且末端侧的第1槽部分37b、41b配置在彼此相反的一侧。两振动臂33、34的反侧主面36、40的所述第2槽部同样被设定成关于所述两振动臂间的中心线i’对称，相反，末端侧的第1槽部分38b、42b配置在彼此邻接的一侧，且基端侧的第1槽部分38a、42a配置在彼此相反的一侧。由此，两振动臂33、34的基端侧部分以及末端侧部分分别具有关于所述中心线i’彼此线对称的S字形的剖面形状。
当用宽度方向以及厚度方向的中心线分割振动臂33的剖面时，如图5(B)所示，在其基端侧部分中，第1槽部分36a以及第2槽部分38a占有面积较少的-X/+Z区域以及+X/-Z区域的质量大于-X/-Z区域以及+X/+Z区域的质量。在具有与振动臂33线对称的剖面形状的振动臂34的基端侧部分中，第1槽部分41a以及第2槽部分42a占有面积较少的+X/+Z区域以及-X/-Z区域的质量大于-X/+Z区域以及+X/-Z区域的质量。
如图5(C)所示，在振动臂33的末端侧部分中，第1槽部分37b以及第2槽部分38b占有面积较少的-X/-Z区域以及+X/+Z区域的质量大于-X/+Z区域以及+X/-Z区域的质量。与此对称地，在振动臂34的末端侧部分中，第1槽部分41b以及第2槽部分42b占有面积较少的+X/-Z区域以及-X/+Z区域的质量大于-X/-Z区域以及+X/+Z区域的质量。
在振动臂33、34的所述第1槽部和第2槽部，分别在内面上形成有第1激励电极(未图示)，且在所述各振动臂的两侧面上分别形成有第2激励电极(未图示)。一个所述振动臂的第1激励电极与另一个所述振动臂的第2激励电极彼此连接，对它们施加交流电压，由此所述两振动臂如图5(A)的箭头A、B所示，在彼此接近或远离的方向上振动。
此时，振动臂33的基端侧部分如图5(B)的箭头Aa1、Ba1所示，从剖面中心向质量较大的-X/+Z方向以及+X/-Z方向弯曲。振动臂34的基端侧部分如图5(B)的箭头Aa2、Ba2所示，从剖面中心向质量较大的+X/+Z方向以及-X/-Z方向弯曲。与此相对，振动臂33的末端侧部分如图5(C)的箭头Ab1、Bb1所示，从剖面中心向质量较大的-X/-Z方向以及+X/+Z方向弯曲。振动臂34的末端侧部分如图5(C)的箭头Ab2、Bb2所示，从剖面中心向质量较大的+X/-Z方向以及-X/+Z方向弯曲。
这样，两振动臂33、34的基端侧部分具有在Z方向上彼此相同方向的面外振动分量，且它们的末端侧部分具有在Z方向上彼此相同方向且与所述基端侧部分相反方向的面外振动分量。其结果是，各振动臂33、34分别作为整体抵消±Z方向的振动分量，消除或抑制±Z方向的位移。因此，弯曲振动片31能够提高Q值且抑制CI值，其结果是能够促进小型化、薄型化。
图6(A)概略地示出本发明的压电振动片的第6实施例。本实施例的弯曲振动片43是第5实施例的变形，是具有从基部32平行延伸的1对振动臂33、34的音叉型弯曲振动片。一个振动臂33具有与第5实施例相同的结构，正侧主面35的基端侧的第1槽部分44a配置在与另一个振动臂34邻接的一侧，且末端侧的第1槽部分44b配置在其相反侧。反侧主面36的末端侧的第2槽部分45b配置在与另一个振动臂34邻接的一侧，且基端侧的第2槽部分45a配置在其相反侧。
与第5实施例的弯曲振动片31的不同之处在于，与此相对，对于另一个振动臂34而言，正侧主面35的末端侧的第1槽部分46b配置在与另一个振动臂34邻接的一侧，且基端侧的第1槽部分46a配置在其相反侧，反侧主面36的基端侧的第2槽部分47a配置在与另一个振动臂34邻接的一侧，且末端侧的第2槽部分47b配置在其相反侧。由此，如图6(B)(C)所示，两振动臂33、34的基端侧部分以及末端侧部分分别具有关于所述两振动臂间的中心O彼此点对称的S字形的剖面形状。
因此，当使弯曲振动片43如图6(A)的箭头A、B所示在彼此接近或远离的方向上振动时，振动臂33的基端侧部分如图6(B)的箭头Aa1、Ba1所示，从剖面中心向质量较大的-X/+Z方向以及+X/-Z方向弯曲。振动臂34的基端侧部分如图6(B)的箭头Aa2、Ba2所示，从剖面中心向质量较大的+X/-Z方向以及-X/+Z方向弯曲。与此相对，振动臂33的末端侧部分如图6(C)的箭头Ab1、Bb1所示，从剖面中心向质量较大的-X/-Z方向以及+X/+Z方向弯曲。振动臂34的末端侧部分如图6(C)的箭头Ab2、Bb2所示，从剖面中心向质量较大的+X/+Z方向以及-X/-Z方向弯曲。
这样，两振动臂33、34的基端侧部分具有在Z方向上彼此相反方向的面外振动分量，且它们的末端侧部分具有在Z方向上彼此相反方向且与所述基端侧部分均相反方向的面外振动分量。其结果是，各振动臂33、34同样分别作为整体抵消±Z方向的振动分量，消除或抑制±Z方向的位移。因此，弯曲振动片43能够提高Q值且抑制CI值，其结果是能够促进小型化、薄型化。
在其它实施例中，在图5以及图6的弯曲振动片31、43中，能够与所述第2至第4实施例相同地构成各振动臂33、34，或将它们组合起来应用。另外，在其它实施例中，也同样能够将本发明应用于具有3根或更多根振动臂的音叉型弯曲振动片。
图7(A)概略地示出本发明的压电振动片的第7实施例。与第5、第6实施例相同，本实施例的弯曲振动片51是具有从基部52平行延伸的1对振动臂53、54的音叉型弯曲振动片。但是，与第5以及第6实施例的音叉型弯曲振动片的不同之处在于，如图7(A)中箭头A～D所示，振动臂53、54在被称为行走(Walk)振动的反相弯曲振动模式下在与该振动臂正反面垂直的方向上振动。压电振动片51也由石英形成为一体，但与上述各实施例不同，将石英晶轴的电气轴X轴定向成所述振动片的厚度方向，将机械轴Y轴定向成所述振动臂的长度方向，将光学轴Z轴定向成所述振动片的宽度方向。在其它实施例中，也可用石英之外的压电材料、硅等半导体材料来形成。
压电振动片51具有在振动臂53、54的宽度方向上彼此对置的第1以及第2主面。一个振动臂53在与另一个振动臂54对置的一侧具有第1主面，在其相反侧具有第2主面56，分别形成有从与所述基部之间的结合部起在长度方向上延伸的第1槽部和第2槽部。第1主面55的所述第1槽部沿着振动臂53的长度方向被分割成具有相同宽度、长度以及深度的2个第1槽部分57a、57b，这些第1槽部分相对于振动臂53的长度方向的中心线i1交替错开地配置在其两侧。第2主面56的所述第2槽部同样沿着振动臂53的长度方向被分割成具有相同宽度、长度以及深度的2个第2槽部分58a、58b，这些第2槽部分相对于振动臂53的长度方向的中心线i2交替错开地配置在其两侧。
同样，另一个振动臂54在所述一个振动臂的相反侧具有第1主面59，在与其对置的一侧具有第2主面60，分别形成有从与所述基部之间的结合部起在长度方向上延伸的第1槽部和第2槽部。第1主面59的所述第1槽部沿着振动臂54的长度方向被分割成具有相同宽度、长度以及深度的2个第1槽部分61a、61b，这些第1槽部分相对于振动臂54的长度方向的中心线i1交替错开地配置在其两侧。第2主面60的所述第2槽部同样沿着振动臂54的长度方向被分割成具有相同宽度、长度以及深度的2个第2槽部分62a、62b，这些第2槽部分相对于振动臂54的长度方向的中心线i2交替错开地配置在其两侧。
由此，如图7(B)(C)所示，两振动臂53、54的基端侧部分以及末端侧部分分别具有关于所述两振动臂间的中心O彼此点对称的S字形的剖面形状。因此，当使弯曲振动片51如上所述反相地弯曲振动时，振动臂53的基端侧部分如图7(B)的箭头Aa、Ca所示，从剖面中心向质量较大的-X/-Z方向以及+X/+Z方向弯曲。振动臂54的基端侧部分如图7(B)的箭头Ba、Da所示，从剖面中心向质量较大的+X/+Z方向以及-X/-Z方向弯曲。与此相对，振动臂53的末端侧部分如图7(C)的箭头Ab、Cb所示，从剖面中心向质量较大的-X/+Z方向以及+X/-Z方向弯曲。振动臂54的末端侧部分如图7(C)的箭头Bb、Db所示，从剖面中心向质量较大的+X/-Z方向以及-X/+Z方向弯曲。
这样，两振动臂53、54的基端侧部分和末端侧部分具有在Z方向上彼此相反方向的面外振动分量。其结果是，各振动臂53、54分别作为整体抵消±Z方向的振动分量，消除或抑制±Z方向的位移。因此，弯曲振动片51能够提高Q值且抑制CI值，其结果是能够促进小型化、薄型化。
图8(A)概略地示出本发明的压电振动片的第8实施例。本实施例的弯曲振动片71是第7实施例的变形例，具有从基部72平行延伸的3根振动臂73～75。振动臂73～75如图8(A)中箭头A～F所示，交替地在反相的振动弯曲模式下在与振动片正面垂直的方向上振动，具有在各振动臂的宽度方向上彼此对置的第1主面76、78、80和第2主面77、79、81。
与第7实施例相同，在各振动臂73～75的所述第1主面以及第2主面上分别形成有从与所述基部之间的结合部起在长度方向上延伸的第1槽部以及第2槽部。图中左端的振动臂73的所述第1槽部和第2槽部分别沿着长度方向被分割成具有相同宽度、长度以及深度的2个第1槽部分82a、82b以及第2槽部分83a、83b。第1槽部分82a、82b和第2槽部分83a、83b分别相对于振动臂73的长度方向的中心线i1、i2交替错开地配置在其两侧，且相对于所述中心线i1、i2配置在相反侧。
同样，图中中央的振动臂74的所述第1槽部以及第2槽部分别沿着长度方向被分割成具有相同宽度、长度以及深度的2个第1槽部分84a、84b以及第2槽部分85a、85b。第1槽部分84a、84b和第2槽部分85a、85b分别相对于振动臂74的长度方向的中心线i1、i2交替错开地配置在其两侧，且相对于所述中心线配置在相反侧。
并且，图中右端的振动臂75的所述第1槽部以及第2槽部分别沿着长度方向被分割成具有相同宽度、长度以及深度的2个第1槽部分86a、86b以及第2槽部分87a、87b。第1槽部分86a、86b和第2槽部分87a、87b分别相对于振动臂75的长度方向的中心线i1、i2交替错开地配置在其两侧，且相对于所述中心线配置在相反侧。
由此，如图8(B)(C)所示，各振动臂73～75的基端侧部分以及末端侧部分分别具有关于彼此邻接的所述振动臂间的中心O1、O2点对称的S字形的剖面形状。因此，当使弯曲振动片71如上所述反相地弯曲振动时，各振动臂73～75的基端侧部分从剖面中心向质量较大的-X/-Z方向以及+X/+Z方向弯曲。所述各振动臂的末端侧部分从剖面中心向质量较大的-X/+Z方向以及+X/-Z方向弯曲。
这样，各振动臂73～75的基端侧部分和末端侧部分具有在Z方向上彼此相反方向的面外振动分量。其结果是，各振动臂73～75分别作为整体抵消±Z方向的振动分量，消除或抑制±Z方向的位移。因此，弯曲振动片71能够提高Q值且抑制CI值，其结果是能够促进小型化、薄型化。
在其它实施例中，在图7以及图8的弯曲振动片51、71中，能够与所述第2至第4实施例相同地构成各振动臂。另外，在其它实施例中，在各振动臂间，能够如图5的音叉型弯曲振动片那样，将基端侧的第1以及第2槽部分和末端侧的第1以及第2槽部分配置在相对于振动臂的中心线相反的位置。
本发明不限于上述实施例，可在其技术范围内施加各种变形或变更来实施。例如，只要作为振动臂整体能够消除或抑制±Z方向的位移，就可沿着振动臂的长度方向针对每个槽部分变更第1以及第2槽部分的深度。
Claims (6)
1.一种弯曲振动片，其特征在于，
所述弯曲振动片具有基部以及从所述基部延伸的振动臂，
所述振动臂具有彼此相对的第1主面以及第2主面，
所述第1主面以及第2主面分别具有沿着所述振动臂的长度方向形成的第1槽部以及第2槽部，
所述第1槽部由多个第1槽部分构成，该多个第1槽部分是沿着所述振动臂的长度方向分割而成的，相对于所述振动臂的长度方向的中心线交替错开地配置在该中心线两侧，
所述第2槽部由多个第2槽部分构成，该多个第2槽部分是沿着所述振动臂的长度方向分割而成的，相对于所述振动臂的长度方向的中心线交替错开地配置在该中心线两侧，且相对于所述中心线配置在各所述第1槽部分的相反侧，
对设置在所述第1槽部以及第2槽部中的第1激励电极和设置在所述振动臂的两侧面上的第2激励电极施加规定的电压，由此所述振动臂在所述第1主面或第2主面的面内方向上弯曲振动。
2.根据权利要求1所述的弯曲振动片，其特征在于，
所述多个第1槽部分以及第2槽部分分别在所述振动臂的长度方向上具有不同的宽度，且基端侧的所述第1槽部分以及第2槽部分的宽度大于末端侧的所述第1槽部分以及第2槽部分的宽度。
3.根据权利要求1或2所述的弯曲振动片，其特征在于，
所述多个第1槽部分以及第2槽部分分别在所述振动臂的长度方向上具有不同的长度，且基端侧的所述第1槽部分以及第2槽部分的长度短于末端侧的所述第1槽部分以及第2槽部分的长度。
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，
多个所述振动臂从所述基部起平行延伸，且在彼此接近或远离的方向上弯曲振动。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的弯曲振动片，其特征在于，
该弯曲振动片是具有2根所述振动臂的音叉型振动片。
6.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，
多个所述振动臂从所述基部起平行延伸，且在彼此反相的弯曲模式下振动。
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