CN102437828B - 压电振动片、压电振子以及加速度传感器 - Google Patents

压电振动片、压电振子以及加速度传感器 Download PDF

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Abstract

本发明提供他轴灵敏度降低了的压电振动片、安装有该压电振动片的压电振子以及加速度传感器。该压电振动片由Z切割压电基板形成,具有:弯曲振动的振动臂;基部,其固定所述振动臂的纵长方向的一端侧而将所述振动臂以悬臂状态支撑,所述振动臂的纵长方向的另一端侧为自由端,所述压电振动片具有在所述振动臂的+Z面侧的面沿所述纵长方向设置的第一槽、和在所述振动臂的-Z面侧的面沿所述纵长方向设置的第二槽,所述第二槽的所述基部侧的端比所述第一槽的所述自由端侧的端靠近所述自由端侧。

Description

压电振动片、压电振子以及加速度传感器
[0001] 本发明是申请号为200810170678. 9、申请日为2008年10月30日、发明名称为"压 电振动片、压电振子以及加速度传感器"的中国发明专利申请的分案申请。
[0002] 本发明涉及一种使他轴灵敏度降低了的压电振动片、压电振子以及加速度传感 器。
[0003] -般来说,音叉型石英振动片的振动臂的正反面(XY平面)的形状是对称的,例 如,专利文献1中记载了特别是振动臂的正反面形成有凹形槽的音叉型石英振动片。音叉 型石英振子当以其振动臂的纵长方向为Y轴时可以用作检测Y轴方向加速度用的加速度传 感器材料。此外,音叉型石英振子朝向作为音叉型石英振子厚度方向的+Z轴方向进行加 速运动时,音叉型石英振子的振动臂受到惯性力的影响,向一 Z轴方向弯曲,此外相反地, 向一 Z轴方向进行加速运动时,音叉型石英振子的振动臂向+Z轴方向弯曲。
[0004] 专利文献1 :日本特开2004 - 200917号公报
[0005] 因此,发明者对由Z切割石英基板所形成的音叉型压电振子在其振动臂弯曲状态 下应力的分布进行了调查,发现应力集中在+Z面侧的平面。亦即,发现了不因弯曲而被压 缩或者拉伸的中立面产生于靠近+Z面侧。由此可以说音叉型石英振动片的+Z面侧的刚性 比一Z面侧
[0006] 如上所述的音叉型石英振子主要以Z切割石英基板为基础材料形成,该情况下, 结晶在厚度方向上的结合状态不具对称性,在厚度方向上具有各向异性。亦即,将音叉型石 英振动片掉转后,其结晶的排列与原来的音叉型石英振动片的结晶排列不同。根据这样的 各向异性,与弯曲应力相关的弹性常数、压电常数等在+Z面、一 Z面并不相同,由此刚性产 生差别,在为石英的情况下+Z面侧刚性更高。
[0007] 将这样的+Z面侧和一 Z面侧具有刚性差的音叉型压电振子用作如上所述的用于 检测Y轴方向加速度的加速度传感器的情况下,由于加速度传感器会对Z轴方向的加速度 产生反应,亦即产生他轴灵敏度,因此不能正确地得到Y轴方向的加速度检测结果。
[0008] 可以认为这样的他轴灵敏度问题是如下那样产生的。在刚性相对+Z面侧和一 Z面 侧的Z方向弯曲不平衡时,使音叉型石英振子振荡并进行弯曲振动的话,从上述中立面起, 在+Z面侧,相对所述弯曲振动的刚性增强,在一 Z面侧,相对所述弯曲振动的刚性减弱。其 结果是,由于作用在一 Z面侧的振幅比+Z面侧的更大,因此由于来自振幅较大的部分且刚 性较强的+Z面的拉伸应力,振动臂的振动方向被引到+Z面侧,结果是振动臂没有形成相对 于整体为板状的音叉型石英振子所形成的平面水平的振动。亦即,音叉型石英振子的振动 臂不仅沿X轴方向,也沿Z轴方向振动。在这样的振动方式的基础上,使音叉型石英振子进 行z轴方向的加速运动时,由于振动臂的沿Z轴方向振动的成分受到由Z轴方向的加速度 产生的惯性力,因此Z轴方向的振动频率发生变化,与此相伴地沿X轴方向产生振幅的振动 臂的共振频率也发生变化。并且,该影响除了作为音叉型石英振子的预期共振频率,还表现 为噪音。
发明内容 [0009]
[0010] 因此,本发明着眼于上述问题点,目的在于提供一种使压电振动片的两面相对于 上述弯曲振动取得刚性平衡,从而降低了他轴灵敏度的压电振动片,以及安装有该压电振 动片的压电振子和加速度传感器。
[0011] 本发明解决上述课题的至少一部分,可以作为以下的应用例来实现。
[0012]【应用例1】一种压电振动片,其特征在于,该压电振动片由压电基板构成,具有基 部和振动臂,所述振动臂从所述基部起在第一方向延伸,具有彼此处于正反关系的表面和 背面,并且,具有在所述表面沿着所述第一方向设置的第一槽和在所述背面沿着所述第一 方向设置的第二槽,在与所述第一方向交叉的第二方向弯曲振动,所述第一槽的所述基部 相反侧的端比所述第二槽的所述基部侧的端靠近所述基部侧,所述第一槽的深度比从所述 背面到所述第一槽的厚度大。
[0013] 【应用例2】在上述应用例1中,也可以是,所述压电振动片具有设于所述振动臂的 所述表面的第一电极膜和设于所述振动臂的所述背面的第二电极膜,所述第一电极膜比 所述第二电极膜薄。
[0014] 【应用例3】一种压电振子,其特征在于,该压电振子具有应用例1或2所述的压电 振动片和封装,将所述压电振动片以所述基部为固定端安装于所述封装中。
[0015] 【应用例4】一种加速度传感器,其特征在于,该加速度传感器具有应用例1或2所 述的压电振动片和封装,将所述压电振动片以所述基部为固定端安装于所述封装中。
[0016] 【应用例5】如应用例2所述的压电振动片,其特征在于,所述调整部具有:从所述 振动臂的+Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方向形成的第一槽;以及从所述振动臂 的-Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方向形成的第二槽,并且,所述第一槽形成得比 所述第二槽深。
[0017] 根据应用例5,槽设置在通过压电振动片的弯曲振动作用最强弯曲应力的部分即 振动臂的基部侧的两面上,由此能够使压电振动片的CI值降低,进而通过使+Z面侧的槽 比-Z面侧设置得更深,从而能够减小+Z面侧和-Z面侧的相对于弯曲振动引起的弯曲应力 的刚性的相对强度差,取得振动臂的+Z面侧和-z面侧相对于弯曲振动的刚性平衡,能够减 少振动臂的弯曲振动在厚度方向上的成分。因此,能够形成厚度方向上的加速度检测灵敏 度、亦即他轴灵敏度被抑制、且CI值较低的压电振动片。
[0018] 【应用例6】如应用例2所述的压电振动片,其特征在于,所述调整部具有:从所述 振动臂的+Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方向形成的第一槽;以及从所述振动臂 的-Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方向形成的第二槽,并且,所述第一槽的基部侧 的末端比所述第二槽的基部侧的末端靠近基部侧。
[0019] 根据应用例6,槽形成在通过压电振动片的弯曲振动作用最强弯曲应力的部分即 振动臂的基部侧且在其+Z面侧,由此能够有效地减弱+Z面侧的相对于弯曲振动引起的弯 曲应力的刚性,取得振动臂的+Z面侧和-z面侧的相对于弯曲振动引起的弯曲应力的刚性 平衡。此外,+Z面侧的槽和-Z面侧的槽不会在深度方向上相互干扰。因此,与应用例5相 t匕,能够提高槽在深度方向上的设计自由度,并且能够将槽设计得比应用例5的情况更深, 因而能够形成与应用例5的情况相比CI值更低的压电振动片。此外,由于与应用例5的情 况相比厚度方向上的非对称性提高,因此提高了抑制由厚度尺寸引起的产生多余振动的效 果。
[0020] 【应用例7】如应用例6所述的压电振动片,其特征在于,在所述第二槽的基部侧的 末端形成有重叠区域,该重叠区域比所述第一槽的自由端侧的末端靠近基部侧,并从厚度 方向看所述第一和第二槽是重合的。
[0021] 根据应用例7,与应用例6相同地,+Z面侧的槽和-Z面侧的槽不会产生深度方向 上的相互干扰,提高了槽在深度方向上的设计自由度,并且在重叠区域,振动臂在厚度方向 上变薄,形成于两面上的槽中的激励电极之间的距离缩短,能够对重叠区域施加较大的电 场,因此能够形成CI值进一步降低的压电振动片。此外,槽区域与蚀刻液的接触比外形区 域的情况少,因此槽区域的蚀刻速度比外形的蚀刻速度慢。因此,不需要用于将槽挖深的特 别工序,就可以在形成槽的同时进行压电振动片的外形落料,能够形成比应用例6情况下 的成品率更高的压电振动片。
[0022] 【应用例8】如应用例2所述的压电振动片,其特征在于,所述调整部由以下部分构 成:从所述振动臂的+Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方向形成的第一槽;从所述振 动臂的-Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方向形成的第二槽;以及在所述第二槽的 基部侧形成的梁。
[0023] 根据应用例8,使槽的长度构成得较短,使得由压电振动片的弯曲振动产生的最强 弯曲应力所施加的部分即振动臂的基部侧为厚壁,因此即使梁的长度构成得较短,相对于 +Z面侧也能够使-Z面侧的相对于弯曲振动引起的弯曲应力的刚性提高,能够取得振动臂 的+Z面侧和-Z面侧相对于弯曲振动引起的弯曲应力的刚性平衡。此外,由于能够充分确 保用于形成激励电极膜的槽长度,因此能够在槽内较广地形成压电振动片的电极。此外,由 于维持了在两个面上设有槽的方式,因此能够形成具有CI值不比应用例5的压电振动片逊 色的压电振动片。进而,通过形成有梁,因此与应用例5或6的情况相比,厚度方向上的非 对称性提高,所以提高了抑制由厚度尺寸引起的产生多余振动的效果。
[0024] 【应用例9】如应用例8所述的压电振动片,其特征在于,所述梁离开所述第二槽的 基部侧并靠近自由端侧。
[0025] 根据应用例9,随着在-Z面侧的槽中梁从基部侧向自由端侧越远离,-Z面的相对 于弯曲振动的弯曲应力的刚性越弱。因此,通过适当地确定梁的位置,可以对振动臂的-Z 面的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性进行微调。此外,通过适当地确定梁的位置,可以确 定厚度方向上非对称性的程度,因此能够进行用于抑制多余振动的最优化。
[0026] 【应用例10】如应用例1至9中的任一项所述的压电振动片,其特征在于,所述调 整部具有设于振动臂的+Z面的第一电极膜和设于振动臂的-z面且比所述第一电极膜薄的 第二电极膜。
[0027] 根据应用例10,无需对压电振动片进行形成上述槽等的特别的蚀刻处理,通过 使-Z面侧的电极膜比+Z面侧更厚,就可相对提高-Z面侧相对于弯曲振动产生的弯曲应力 的刚性,能够取得两个面相对于弯曲振动的刚性平衡,能够减少振动臂的弯曲振动在厚度 方向上的成分。因此,能够形成厚度方向上的加速度的检测灵敏度、亦即他轴灵敏度降低了 的压电振动片。此外,由于无需在压电振动片上形成槽等,因此可以避免制造过程的复杂 化,能够提高压电振动片的制造成品率。进而,通过将本应用例附加到应用例1至9中记载 的压电振动片,不仅通过由蚀刻加工得到的槽等,也可以通过电极膜,来对相对于弯曲振动 的刚性平衡进行调整,因此能够扩大振动臂的刚性调整范围,更为有效地降低他轴灵敏度。
[0028] 【应用例11】如应用例1至10中的任一项所述的压电振动片,其特征在于,所述振 动臂以两根平行地被悬臂支撑的方式设置于所述基部上,形成于一方振动臂的所述激励电 极和形成于另一方振动臂的所述激励电极通过交叉配线连接。
[0029] 根据应用例11,通过使所述振动臂以两根平行地被悬臂支撑的方式设置于所述基 部上,从而使振动臂形成为音叉型,进而通过将激励电极交叉配线到所述振动臂,能够形成 可进行以振动臂的相互接近、离开的弯曲振动为基本波模式的反相振动的音叉型压电振动 片,进而通过将应用例1至10的任一项应用于所述压电振动片,能够形成厚度方向上的加 速度亦即他轴灵敏度降低了的音叉型压电振动片。
[0030] 【应用例12】一种压电振子或者加速度传感器,其特征在于,将应用例1至11中的 任一项所述的压电振动片以所述基部为固定端安装成悬臂支撑状态。
[0031] 根据应用例12,能够构筑安装有如下压电振动片的压电振子:该压电振动片以第 一方向或纵长方向为检测轴,通过使弯曲振动在Z轴方向上进行振动的成分减少,从而使 他轴灵敏度降低。此外,能够构筑安装有如下压电振动片的加速度传感器:该压电振动片 以第一方向或纵长方向为加速度检测轴,通过使弯曲振动在厚度方向上进行振动的成分减 少,使他轴灵敏度降低。进而,安装后的频率调整在振动臂的自由端侧进行,而刚性调整可 以在振动臂的基部侧进行,因此频率调整和刚性调整可以不相互干扰而单独进行。
附图说明
[0032] 图1是第一实施方式的音叉型压电振动片的示意图。
[0033] 图2是表示在厚度方向上产生弯曲的情况下的中立面的沿A - A线剖视图。
[0034] 图3是第二实施方式的音叉型压电振动片的示意图。
[0035] 图4是第三实施方式的音叉型压电振动片的沿A - A线剖视图。
[0036] 图5是第四实施方式的音叉型压电振动片的示意图。
[0037] 图6是第五实施方式的音叉型压电振动片的沿B - B线剖视图。
[0038] 图7是第六实施方式的音叉型压电振动片的沿B - B线剖视图。
[0039] 图8是第七实施方式的加速度传感器的示意图。
[0040] 图9是表示音叉型压电振动片在厚度方向上产生弯曲时的应力分布的示意图。
[0041] 图10是表示音叉型压电振动片的频率变动的模拟结果的表。
[0042] 标号说明
[0043] 10 :音叉型压电振动片;12 :基部;14 :振动臂;16 :+Z面;18 : - Z面;20 :第一侧 面;22 :第二侧面;24 :根部;26 :槽;28 :第一内面;30 :第二内面;32 :缩颈部;34 :支脚部; 36 :第一侧面电极膜;38 :第二侧面电极膜;40 :第一内面电极膜;42 :第二内面电极膜
[0044] 44 :底面电极膜;46 :第一激励电极膜;48 :第二激励电极膜;50 :第三激励电极 膜;52 :引出电极膜;54 :连接电极膜;56 :中立面;57 :重叠区域;58 :切槽;60 :+Z面槽; 62 : - Z面槽;64 :+Z面槽;66 : - Z面槽;68 :+Z面槽;70 : - Z面槽;72 :梁;74 :电极膜; 76 :区域;78 :位置;80 :位置;82 :加速度传感器;84 :支脚用电极;86 :封装;88 :盖;90 :激 光。
具体实施方式 [0045]
[0046] 以下,对本发明所述的压电振动片、压电振子以及加速度传感器的最佳实施方式, 以音叉型压电振动片为基础参照附图进行说明,当然对后述的具有一根或者两根以上的振 动臂的压电振动片都适用。
[0047] 第一实施方式所述的音叉型压电振动片的示意图以图1(a)(整体图)、(b)、(c) (沿A - A线剖视图)表示。另外,由于后述的实施方式在整体的外型上都是相同的,因此 图1 (a)中所记载的A - A线、B - B线也同样适用于其他实施方式。此外,如图1所示的相 互垂直的X轴、Y轴、Z轴方向和音叉型压电振动片的关系也同样适用于其他实施方式。进 而,对于任一项实施方式,音叉型压电振动片的弯曲振动都是基本波模式。
[0048] 第一实施方式所述的压电振动片由Z切割压电基板形成,并且该压电振动片具 有:振动臂,其沿纵长方向延伸,并被悬臂支撑;基部,其悬臂支撑所述振动臂;以及激励电 极,其使所述振动臂沿与所述厚度方向垂直的方向弯曲振动,所述振动臂以两根平行地被 悬臂支撑的方式设置于所述基部上,形成于一方的振动臂的所述激励电极和形成于另一方 振动臂的所述激励电极通过交叉配线连接,所述振动臂具有调整部,该调整部相对于厚度 方向的弯曲具有刚性,并且该调整部是从所述振动臂的+Z面的基部侧开始,沿所述振动臂 的自由端方向设置的槽。
[0049] 图1(a)是表示本发明的实施方式所述的压电振子的制造方法中使用的音叉型压 电振动片10的俯视图。另外,音叉型压电振动片10的仰视图与俯视图对称地表示,且仅没 有表示出槽26这一点不同。音叉型压电振动片10由石英、钽酸锂、铌酸锂等压电材料构成。 在材料为石英的情况下,具有以作为石英结晶轴之一的Z轴为法线方向的Z面,但是实际上 Z面的法线是与所述Z轴保持最大10°左右的偏角地从石英结晶中切出来的。音叉型压电 振动片10包括基部12和从基部12延伸出来的一对振动臂14。
[0050] 图1(b)是图1(a)所示的音叉型压电振动片10的沿A -A线的剖视放大图(为了 说明,其中省略了激励电极膜)。图1(c)是图1(a)所示的音叉型压电振动片10的沿A - A线的剖视放大图(包括激励电极膜)。振动臂14具有相互朝向相反方向的+Z面16 (广 义来说是表面)、一 Z面(广义来说是背面)、在两侧与+Z面16和一 Z面18连接的第一侧 面20和第二侧面22。
[0051] 另一方面,(图1 (b)中左侧的)振动臂14的第一侧面20与另一方(图1 (b)中 右侧)的振动臂14的第二侧面22以相互对置的方式并排设置,并以悬臂支撑状态分别支 撑在基部12上。因此,音叉型压电振动片10的振动臂14的基部12侧为固定端,另一端为 自由端。并且,使振动臂14在基本波模式下弯曲振动时,振动臂14的基部12侧是弯曲振 动产生的弯曲应力最强的部分,自由端侧是以最大振幅振动的部分。
[0052] 振动臂14在与基部12连接的根部24 (固定端),朝向基部12侧扩展宽度,以较广 的宽度与基部12连接,因此刚性提高。
[0053] 振动臂14在+Z面16分别形成有沿纵长方向延伸的槽26。槽26具有振动臂14 的纵长方向的50%〜70%的长度。此外,槽26具有振动臂14的宽度的60%〜90%的宽度。 槽26包括与第一侧面20背对背地延伸的第一内面28和与第二侧面22背对背地延伸的第 二内面30。
[0054] 通过槽26使振动臂14的相对于弯曲振动的刚性降低,与此同时,能够在第一侧面 20和第一内面28之间以及第二侧面22和第二内面30之间形成强电场,因此能够得到较高 的逆压电效果。其结果是,使振动臂14有效地进行振动,可以降低CI值。此外,后面也会 进行叙述,在+Z面16侧设置槽26,另一方面,在一 Z面18侧不设置槽,或者即使设置槽也 是设置比+Z面16侧的槽更浅或者更小的槽,从而能够消除相对于弯曲振动的刚性差。
[0055] 以宽度方向(X轴方向)的宽度变窄的方式在基部12上形成相互对置的一对缩颈 部32。该对缩颈部32形成于音叉型压电振动片10的支脚部34和振动臂14之间。因此, 通过缩颈部32,能够隔断振动臂14的振动传递,因此可抑制振动经由基部12或振动臂14 传递到外部(振动泄漏),并防止CI值上升。在能够确保基部12的强度的范围内,缩颈部 32的长度(深度)越长(越深),抑制振动泄漏的效果越大。
[0056] 如图1 (c)所示,在振动臂14形成有激励电极膜。激励电极膜可以是包括具有100A 以上300A以下厚度的底层Cr膜和形成于Cr膜上的具有200A以上500A以下厚度的Au膜 的多层结构。Cr膜与石英的紧贴性更高,Au膜电阻较低且不易氧化。激励电极膜由如下部 分构成:分别形成于第一和第二侧面20、22的第一和第二侧面电极膜36、38 ;分别形成于第 一和第二内面28、30的第一和第二内面电极膜40、42 ;以及形成于一 Z面18的底面电极膜 44。
[0057] 构成第一激励电极膜46的第一和第二内面电极膜40、42连续地形成于一个槽26, 并且相互电连接,从而构成第一激励电极膜46。
[0058] 此外,形成于一个振动臂14的第一侧面电极膜36和第二侧面电极膜38电连接, 从而构成第二激励电极膜48。
[0059] 此外,底面电极膜44构成第三激励电极膜50。
[0060] 形成于一方振动臂14的槽26上的第一激励电极膜46,与形成于基部12的+Z面 16上的引出电极膜52连接,并与形成于另一方振动臂14侧面的第二激励电极膜48连接。 此外,形成于一方振动臂14的一 Z面18的第三激励电极膜50,与形成于基部12的一 Z面 18的引出电极膜(未图示)连接,并与形成于另一方振动臂14侧面的第二激励电极膜48 连接。形成于另一方振动臂14的两侧面的第一侧面电极膜36和第二侧面电极膜38,通过 在振动臂14前端侧的+Z面16和一 Z面18的至少一方上形成的连接电极膜54连接起来。 另外,连接电极膜54也可以作为调整频率用的锤使用。例如,可以通过减少连接电极膜54 的质量来提高共振频率。
[0061] 在本实施方式中,第一侧面电极膜36和第一内面电极膜40之间、第一侧面电极膜 36和底面电极膜44之间施加有电压,在第二侧面电极膜38和第二内面电极膜42之间、第 二侧面电极膜38和底面电极膜44之间也施加有电压,由此使振动臂14的一方的侧端伸出 而另一方的侧端缩进,从而使振动臂14弯曲并振动。换言之,在一个振动臂14上,通过在第 一激励电极膜46和第二激励电极膜48之间、第三激励电极膜50和第二激励电极膜48之 间施加电压,使振动臂14的第一侧面20和第二侧面22伸缩,从而使振动臂14弯曲振动。 另外已知,第一和第二激励电极膜46、48的纵长方向的长度,在达到振动臂14的长度的70% 之前,越长的话CI值越低。
[0062] 对图1 (c)中本实施方式所述的音叉型压电振动片10的动作进行说明。如图1 (c) 所示,在一方振动臂14的第一激励电极膜46和第二激励电极膜48之间、第三激励电极膜 50和第二激励电极膜48之间施加电压,在另一方振动臂14的第一激励电极膜46和第二激 励电极膜48之间、第三激励电极膜50和第二激励电极膜48之间施加电压。
[0063] 其中,以一方(左侧)振动臂14的第一激励电极膜46和第三激励电极膜50与另 一方(右侧)振动臂14的第二激励电极膜48电位相同(在图1 (c)的例子中为+电位), 一方(左侧)振动臂14的第二激励电极膜48与另一方(右侧)振动臂14的第一激励电 极膜46和第三激励电极膜50电位相同(在图1 (c)的例子中为一电位)的方式,使第一激 励电极膜46、第二激励电极膜48和第三激励电极膜50通过交叉配线而与交流电源连接起 来,并施加作为驱动电压的交变电压。通过施加电压,如图1(c)的箭头所示,产生电场,由 此,振动臂14以相互反相振动的方式(振动臂14的自由端侧在以Z轴为法线的面内相互 接近、离开的方式)被激励并进行弯曲振动。此外,调整交变电压从而使振动臂14以基本 模式进行振动。
[0064] 在图2 (a)(没有槽26的情况)和(b)(形成有槽26的情况)中通过沿A - A线 剖视图来表示音叉型压电振动片10沿Z轴方向弯曲的情况下产生的中立面的状态。如以 上所述,当加速度在Z轴方向上作用时,音叉型压电振动片10弯曲,+Z面16侧作用有拉伸 应力,一 Z面18侧作用有压缩应力。并且,振动臂14内既不产生压缩也不产生拉伸的中立 面56,如图2(a)所示产生于靠近+Z面16侧。这样地使音叉型压电振动片10进行弯曲振 动后,不仅X方向产生振动,Z方向也有进行振动的成分。其结果是,弯曲振动的沿Z轴方向 进行振动的成分因 Z轴方向的加速度而受到惯性力,由此弯曲振动的沿Z轴方向的振动频 率产生变动,与此相伴地,在振动臂的X轴方向产生振动的弯曲振动的共振频率发生变动。 [0065] 另一方面,通过如图2(b)所示地形成槽26,从而形成剖面形状为单面凹形的振动 臂14。在该状态下使音叉型压电振动片10弯曲振动时,所述槽26从与该弯曲振动引起的 弯曲应力最为相关的部分即振动臂14的基部12侧的根部24向自由端侧延伸形成,由此消 除了最有助于振动臂14的分担相对于弯曲振动的刚性的部分,因此有效地削弱了相对于 +Z面16侧的弯曲振动的刚性。此时,中立面56如图2(b)所示向厚度方向的中间部移位, 缩小了振动臂14中比中立面56靠近+Z面16侧的成分的弯曲模量与比中立面56靠近一 Z 面18侧的成分的弯曲模量之差,由此能够减少弯曲振动的在Z轴方向上进行振动的成分。 因此,即使音叉型压电振动片10从Z轴方向作用加速度,也能够将弯曲振动因来自Z轴方 向的加速度而受到的惯性力抑制到较低程度,降低来自Z轴方向的加速度的检测灵敏度。 [0066] 如上所述,由Z切割压电基板形成的压电振动片,因其各向异性而导致相对于+Z 面16和一 Z面18的弯曲应力等的刚性不同。使这样的压电振动片通过激励电极而进行弯 曲振动的话,不仅具有与板状的压电振动片所形成的平面水平地进行振动的成分,还具有 在与其垂直的方向(厚度方向)上进行振动的成分。因此,根据第一实施方式,通过取得相 对于所述弯曲振动的刚性平衡,从而能够降低沿振动臂的厚度方向进行振动的成分。因而, 能够形成使来自厚度方向上的加速度所引起的弯曲振动的共振频率产生的偏差减少的压 电振动片。进而,根据第一实施方式,槽26形成在因压电振动片的弯曲振动而施加有最强 的弯曲应力的部分即振动臂14的基部12侧且在其+Z面16上,由此有效地减弱振动臂14 的+Z面16侧的相对于弯曲振动引起的弯曲应力的刚性,取得振动臂14的+Z面16侧和一 Z面18侧的刚性平衡,能够减少振动臂14的弯曲振动在厚度方向上的成分。因此,能够形 成厚度方向上的加速度的检测灵敏度、亦即他轴灵敏度降低了的压电振动片。此外,通过使 振动臂14以两根平行地被悬臂支撑的方式设置于基部12上,从而使振动臂14形成为音 叉型,进而通过将激励电极交叉配线在所述振动臂14上,能够形成可进行振动臂14相互接 近、分离的弯曲振动为基本波模式的反相振动的音叉型压电振动片,进而通过将后述的实 施方式的任一项应用于所述压电振动片,能够形成厚度方向上的加速度亦即他轴灵敏度降 低了的音叉型压电振动片。
[0067] 图9 (a)是将图9(d)中示意性地表示的音叉型压电振动片10以基部12悬臂支撑, 并在Z轴方向施加有加速度α时的沿C 一 C线的剖视图。其中,音叉型压电振动片10的 石英结晶轴与本发明的图1(a)相同,为了说明简单,表示为省略了缩颈部、槽以及激励电 极的形状。此外,由石英构成的振动臂的长度为3200 μ ,宽度为204 μ。
[0068] 在Ζ轴方向即+Ζ面16的法线方向施加加速度α时,沿与加速度α相反的一Ζ 面18方向对振动臂14作用有惯性力。其结果是,振动臂14弯曲,振动臂14的+Ζ面16附 近沿Υ轴方向(纵长方向)作用有拉伸应力,振动臂14的一 Ζ面18附近沿Υ轴方向作用 有压缩应力。
[0069] 发明者模拟了图9(a)的加速度α为500G(G为重力加速度的绝对值)时Υ轴方 向的应力分布。将根部24附近的区域76的应力分布的模拟结果表示在图9 (b) (Y - Z平 面)中,将沿D - D线剖面中的应力分布(中立面)的模拟结果表示在图9(c) (X - Z平 面)中。
[0070] 由图9(a)、(b)可以知道,随着离开+Z面16接近一Z面18, Y轴方向的应力从拉 伸到压缩连续地变化,并形成Y轴方向应力为0的面,亦即中立面56。发明者根据模拟结果 发现,中立面56与+Z面16的距离比中立面56与一 Z面18的距离短,亦即中立面56有偏 移。发明者认为,该中立面56的偏移是因如下原因而产生的:石英的+Z面16侧的相对于 Z轴方向弯曲引起的弯曲应力的刚性,比一 Z面18侧的相对于Z轴方向弯曲引起的弯曲应 力的刚性1¾。
[0071] 此外,发明者发现,从中立面56向+Z面16侧离开距离为L的位置78处的拉伸应 力的绝对值,比从中立面56向一 Z面18侧离开距离为L的位置80处的压缩应力的绝对值 高。亦即,发现应力集中于+Z面16侧的趋势。根据这些情况,认为音叉型压电振动片10 的相对于由基本波模式产生的弯曲振动引起的弯曲应力的刚性,从中立面56起在+Z面16 侧与在一 Z面18侧也不同。
[0072] 通过模拟求得音叉型压电振动片10在施加有Z轴方向亦即Z面的法线方向的加 速度时的基本波模式的固有共振频率的变化,并作为频率偏差表示在图10(b)中。频率偏 差是指每个Z面法线方向的加速度的单位变化量所对应的频率变化,其中单位为ppm/lG。 另外,每个Z轴方向加速度的单位变化量所对应的频率变化,有时也称作厚度方向灵敏度。 [0073] 模拟中使用的音叉型压电振动片为:采用了没有形成槽的形状的各向同性材料 的音叉型压电振动片(1),采用了没有形成槽的形状的各向异性材料的音叉型压电振动片 (2),采用了在+Z面侧形成有槽的各向异性材料的音叉型压电振动片(3),采用了在一 Z面 侧形成有槽的各向异性材料的音叉型压电振动片(4)。
[0074] 音叉型压电振动片(1) - (4)除了槽的有无和槽的位置外都为图1(a)〜(c)所 示的形状,且各种尺寸如图10(a)所示那样规定。其中,采用了在+Z面侧形成有槽的形状 的各向异性材料的音叉型压电振动片(3)的振动臂的长度为1644μ,其他例子的音叉型压 电振动片(1)、(2)、(4)则被微调。亦即,其他尺寸不改变的话,基本波模式的固有共振频率 Fd随槽的有无和槽的位置、材料而发生变化,但是通过对振动臂的长度的微调,调整为其他 尺寸和Fd不变。另外,悬臂梁的基本波模式的固有共振频率一般与振动臂长度的二次方成 反比例。
[0075] 由图10(b)可以知道,即使是没有槽的形状,使用了各向异性材料的音叉型压电 振动片(2),与使用了各向同性材料的音叉型压电振动片(1)相比,有约两个数位的频率偏 差。
[0076] 此外,使用了各向异性材料的情况下,在+Z面侧设置槽的音叉型压电振动片(3), 与没有槽的形状的音叉型压电振动片(2)相比,频率偏差要低大约一半,另一方面,在一 Z 面侧设置槽的音叉型压电振动片(4),其与没有槽的形状的音叉型压电振动片(2)相比,频 率偏差增加了。
[0077] 由此,可以认为在振动臂的+Z面侧设置槽的话,+Z面侧的相对于弯曲振动引起 的弯曲应力的刚性降低,能够与一 Z面侧的相对于弯曲振动引起的弯曲应力的刚性取得平 衡,其结果是频率偏差降低。
[0078] 另一方面,可以认为在一 Z面侧设置槽的话,一 Z面侧的相对于弯曲振动引起的 弯曲应力的刚性降低,与+Z面侧的相对于弯曲振动引起的弯曲应力的刚性差增大,平衡恶 化,其结果是频率偏差增加。
[0079] 图3是第二实施方式的音叉型压电振动片10的示意图(图3(a))以及沿A -A 线的剖视图(图3(b))。第二实施方式所述的音叉型压电振动片10基本与第一实施方式 相同,但其特征在于,调整振动臂的相对于弯曲振动的刚性的调整部,为从所述振动臂的+Z 面侧的基部侧沿所述振动臂的自由端方向设置的切槽。另外,第二实施方式以及其后的实 施方式中音叉型压电振动片都形成有激励电极膜,但是其方式与第一实施方式相同因而省 略其说明。
[0080] 第二实施方式的切槽58能够以剩余下要形成切槽的部分的方式对音叉型压电振 动片原始板(未图示)覆盖金属膜,并通过蚀刻处理而形成。切槽58可以认为是使第一实 施方式的槽26的宽度加宽而振动臂14的X轴方向的宽度相同而形成的部件。如上所述振 动臂14的基部12侧是受到最强的弯曲振动引起的弯曲应力的部分。若在此处形成切槽 58,则可使相对于弯曲振动的刚性分担最多的部分比槽26切取得更多。因此,将从振动臂 14的基部12侧沿其自由端方向形成的同样长度的槽和切槽进行比较时,可以明确切槽对 刚性的调整效果更明显。反过来说,切槽没有必要在自由端方向形成得那么长,只要形成在 包括振动臂14的基部12的较小区域中即可。
[0081] 因此,根据第二实施方式,在通过压电振动片的弯曲振动作用最强弯曲应力的部 分即振动臂14的基部侧,在其+Z面16形成切槽58,从而仅通过蚀刻加工比第一实施方式 的情况中更小的区域,就可以有效地减弱+Z面16侧的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性。 进而无需应用例3的情况那样,即不需要在光蚀刻加工中进行槽的定位的高精度图案,因 此能够提商压电振动片制造的成品率。
[0082] 图4是表示第三实施方式所述的音叉型压电振动片10的沿A - A线的剖视图。第 三实施方式所述的音叉型压电振动片10的基本结构与第一实施方式相同,但是其特征在 于,振动臂的刚性调整部具有:从所述振动臂的+Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方 向形成的第一槽;以及从所述振动臂的一 Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方向形成 的第二槽,并且所述第一槽形成得比所述第二槽深。另外,通过这样在两个面形成槽,使音 叉型压电振动片10的CI值比第一实施方式的情况更低,其中,为了形成作为第一槽的+Z 面槽60和作为第二槽的一 Z面槽62,为了使深度不同而不能同时进行图案形成并进行蚀刻 处理,需要以不同的程序进行。此外,由于+Z面侧60和一 Z面槽62的位置在振动臂14的 纵长方向上是对齐的,因此不能使各槽的深度之和超过振动臂14的厚度。
[0083] 这样在振动臂14上形成+Z面槽60和一 Z面槽62后,通过形成槽而消除了振动 臂14的分担相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性的部分,因此+Z面16侧和一 Z面18侧的 刚性变弱。然而由于+Z面槽60形成得比一 Z面槽62更深,因此+Z面16侧的刚性成比例 地变小,因此+Z面16侧的刚性与一 Z面18侧的刚性成为相对接近的值,结果是能够取得 +Z面16侧和一 Z面18侧的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性平衡。
[0084] 因此,根据第三实施方式,将槽形成在通过压电振动片的弯曲振动作用最强弯曲 应力的部分即振动臂14的根部24、亦即基部12侧的两面上,由此能够使音叉型压电振动片 的CI值降低,进而通过使+Z面槽60设置得比一 Z面槽62更深,从而能够减小+Z面16侧 和一 Z面18侧的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性的相对强度差,并取得振动臂14的+Z 面16侧和一 Z面18侧的相对于弯曲振动的刚性平衡,能够降低振动臂14的弯曲振动在Z 轴方向上亦即在厚度方向上的成分。因此,能够形成厚度方向上的加速度的检测灵敏度亦 即他轴灵敏度被抑制、且CI值较低的压电振动片。
[0085] 图5是表示第四实施方式所述的音叉型压电振动片的示意图(图5(a))以及沿 B - B线剖视图(图5( b ))。第四实施方式所述的音叉型压电振动片的基本结构与第一 实施方式相同,但是其特征在于,振动臂的刚性的调整部具有:从所述振动臂的+Z面的基 部侧起沿所述振动臂的自由端方向形成的第一槽;以及从所述振动臂的一 Z面的基部侧起 沿所述振动臂的自由端方向形成的第二槽,并且,所述第一槽的基部侧的末端位于比所述 第二槽的基部侧的末端靠近基部侧。
[0086] 作为第一槽的+Z面槽64和作为第二槽的一Z面槽66的深度不同的情况下,不能 同时对两者用光蚀刻加工进行图案形成并进行蚀刻处理而形成,而深度相同的情况下则可 以同时形成。由于一 Z面槽66以比+Z面槽64的自由端侧的终端更靠自由端侧的位置为 基点沿自由端方向形成,因此不会有+ Z面槽64、一 Z面槽66相互干扰并在振动臂14的厚 度方向形成贯通孔的情况。因此,各个槽能够形成为接近振动臂14厚度的深度。因此,与 第三实施方式的情况相比可以使CI值进一步降低。
[0087] +Z面槽64形成于与该弯曲振动引起的弯曲应力最为相关的部分即振动臂14的基 部12侧,但是一 Z面槽66形成于与该弯曲振动引起的弯曲应力基本无关的振动臂14的非 常远离基部12侧的位置。因此,通过形成这些槽而使相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性减 弱效果在+Z面槽64这方面更明显。
[0088] 因此,根据第四实施方式,槽形成在通过音叉型压电振动片的弯曲振动作用最强 弯曲应力的部分即振动臂14的根部24、亦即基部12侧且在+Z面16侧上,由此能够有效地 减弱+Z面16侧的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性,取得振动臂的+Z面16侧和一 Z面 18侧的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性平衡。此外,+Z面槽64和一 Z面槽66不会在深 度方向产生干扰。因此,能够相对于第三实施方式提高槽的深度方向的设计自由度,并且能 够将槽设计得比第三实施方式的情况更深,从而能够形成比第三实施方式的情况CI值更 低的压电振动片。此外,由于比第三实施方式的情况在厚度方向的非对称性提高了,因此抑 制由厚度尺寸引起的多余振动的效果更明显。
[0089] 进而,如图5(c)所示,也可以使作为所述第二槽的一Z面槽66的基部12侧的末 端位于比作为所述第一槽的+Z面槽64的自由端侧的末端更靠基部12侧的位置,并形成有 所述第一和第二槽从厚度方向看重合的重叠区域67。重叠区域67可以通过由结晶的各向 异性引起的各结晶面的不同蚀刻速度而形成。因此,利用各向异性蚀刻的话,可以设置重叠 区域67的同时使+Z面槽64和一 Z面槽66不贯通地形成。
[0090] 因此,通过构成为图5(c)的结构,与上述同样地,作为+Z面16侧的槽的+Z面槽 16与作为一 Z面18侧的槽的一 Z面槽66不会在深度方向产生干扰,提高了槽的深度方向 的设计自由度,并且在重叠区域67,振动臂14的厚度方向上变薄,在两个面的槽中形成的 激励电极之间的距离缩短,能够在重叠区域67施加较大的电场,因此能够形成CI值进一步 降低了的压电振动片。此外,由于槽区域与蚀刻液的接触比外形区域的情况更少,因此槽区 域的蚀刻速度比外形的蚀刻速度更慢。因此,不需要用于将槽挖深的特别工序,就可以在形 成槽的同时进行压电振动片的外形落料,能够形成比上述情况下的成品率更高的压电振动 片。
[0091] 图6是表示第五实施方式所述的音叉型压电振动片的沿B - B线剖视图(图 6(a))。第五实施方式所述的音叉型压电振动片10如图6(a)所不,基本与第一实施方式相 同,但是其特征在于,调整振动臂的刚性的调整部由如下部分构成:从所述振动臂的+Z面 的基部侧起沿所述振动臂的自由端方向形成的第一槽;从所述振动臂的一 Z面的基部侧起 沿所述振动臂的自由端方向形成的第二槽;以及在所述第二槽的基部侧形成的梁,所述梁 从所述第二槽的基部侧向自由端侧离开。
[0092] 作为第一槽的+Z面槽68和作为第二槽的一 Z面槽70的槽深度相同,因此能够 与梁72同时通过进行图案形成并进行蚀刻处理而形成。两槽的深度及位置在+Z面16侧 和一 Z面18侧是相同的,因此仅考虑槽的话相对于弯曲振动的刚性以相同比例减小,但是 由于一 Z面槽70的根部24亦即基部12侧具有梁72,因此本实施方式具有提高相对于弯曲 振动的弯曲应力的刚性的效果,因此能够使一 Z面18侧的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚 性比+Z面16侧相对提高,从而能够得到+Z面16和一 Z面18侧的刚性平衡。
[0093] 此外,如图6(b)所示,梁72的位置能够通过图案在一 Z面槽70上自由地确定。如 上所述振动臂14的根部24亦即基部12侧为最承受由弯曲振动引起的弯曲应力的部分,因 此梁72形成于基部12侧时,使一 Z面18侧的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性最大地增 强,形成于自由端侧时使一 Z面18侧的刚性最大地减弱,并与一 Z面槽70没有梁72的情 况相比将一 Z面18侧的刚性调整为更强。亦即,通过改变梁72的位置,能够控制一 Z面18 侧的刚性,取得+Z面16侧和一 Z面18侧的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性平衡。
[0094] 因此,根据第五实施方式,以使通过压电振动片的弯曲振动作用最强弯曲应力的 部分即振动臂14的基部12侧的壁变厚的方式使一 Z面槽70的长度构成为比+Z面槽68更 短,因此即使梁72的长度构成得较短,也能够相对于+Z面16侧,相对地提高一 Z面18侧 的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性,取得振动臂14的+Z面16侧和一 Z面18侧的相对 于弯曲振动的弯曲应力的刚性平衡。此外,由于能够充分确保用于形成激励电极膜的槽长 度,因此能够在槽内较广地形成压电振子的电极。此外,由于维持了在两个面上设有槽的方 式,因此能够形成具有CI值不比第三实施方式的压电振动片逊色的压电振动片。进而,通 过形成有梁72,因此与第三实施方式的情况相比,厚度方向上的非对称性提高,因此提高了 抑制由厚度尺寸引起的产生多余振动的效果。进而,随着在一 Z面槽70中梁72从基部12 侧向自由端侧越远离,一Z面18的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性越弱。因此,通过适 当地确定梁72的位置,能够对振动臂14的一 Z面18的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性 进行微调。此外,通过适当地确定梁72的位置,能够确定厚度方向上非对称性的程度,因 此能够进行用于抑制多余振动的最优化。
[0095] 图7(a)是表示第六实施方式所述的音叉型压电振动片10的沿B - B线的剖视 图。第六实施方式所述的音叉型压电振动片基本与第一实施方式相同,但其特征在于,调整 刚性的调整部具有设于振动臂的+Z面的第一电极膜和设于振动臂的一 Z面且比所述第一 电极膜更厚的第二电极膜。
[0096] 在第六实施方式中,通过电极膜74来调整+Z面16侧和一 Z面18侧的相对于弯 曲振动的弯曲应力的刚性平衡。电极膜74由用于使音叉型压电振动片10的振动臂14振 荡的第一激励电极膜46、第二激励电极膜48、第三激励电极膜50、引出电极膜52以及连接 电极膜54构成,在本实施方式中,使形成于振动臂14的电极膜74在+Z面16侧比一 Z面 18侧形成得更薄,相对地提高一 Z面18侧的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性,与上述同 样地使中立面56向厚度方向的中央部移动,发挥取得振动臂14的相对于弯曲振动的刚性 平衡的效果。电极膜74的材料可以采用如上所述的Cr、Au、其他如A1等。另外,第一激励 电极膜46、第二激励电极膜48、第三激励电极膜50、引出电极膜52以及连接电极膜54构成 的电极膜74的电极图案与第一实施方式的情况相同。
[0097] 使用电极膜74来调整振动臂14的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性时,石英以 及这些金属的杨氏模量是重要的因素。杨氏模量越高,则相对于拉伸或者压缩的变形越小, 相应地刚性也越高。
[0098] 在本实施方式中,Cr的杨氏模量(285GPa)比Au的杨氏模量(82GPa)、A1的杨氏 模量(69GPa)高。另一方面,石英的杨氏模量在Z面为大约lOOGPa。因此,Cr的杨氏模量 也比石英的杨氏模量高,因此在电极膜74中使一 Z面18侧的电极膜74b形成得比+Z面16 侧的电极膜74a厚,由此得到的刚性调整效果在采用Cr作为电极膜74材料的情况下变得 明显。
[0099] 电极膜74通过喷敷等形成,该情况下通过采用使一 Z面18侧的喷敷时间比+Z面 16侧的喷敷时间更长等处理,从而可以使一 Z面18侧比+Z面16侧形成得更厚。因此,通 过调整电极膜74的材料以及其厚度,就能够调整+Z面16以及一 Z面18的相对于弯曲振 动的弯曲应力的刚性平衡。此外,如图7(b)的沿B - B线的剖视图所示,在如第一实施方 式至第五实施方式的音叉型压电振动片10那样形成槽等之后(在图5(b)采用第五实施方 式),可以使电极膜74不受任何限制地形成。
[0100] 因此,根据第六实施方式,无需在压电振动片上进行形成上述槽等特别的蚀刻处 理,通过使一 Z面18侧的电极膜比+Z面16侧更厚,来相对地提高一 Z面18侧的相对于弯 曲振动的弯曲应力的刚性,从而取得两个面相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性平衡,能够 减少振动臂14的弯曲振动在Z轴方向上的成分。因此,能够形成Z轴方向亦即厚度方向上 的加速度的检测灵敏度、亦即他轴灵敏度降低了的压电振动片。此外,由于无需在压电振动 片上形成槽等,因此能够避免制造过程复杂化,可以提高压电振动片制造的成品率。进而, 通过将本应用例附加到第一实施方式至第五实施方式中记载的压电振动片,不仅通过蚀刻 加工得到的槽等,也可以通过电极膜74,来对+Z面16和一 Z面18的相对于弯曲振动的刚 性的平衡进行调整,因此能够扩大+Z面16和一 Z面18的刚性调整范围,更为有效地降低 他轴灵敏度。
[0101] 图8是表示第七实施方式所述的压电振子以及加速度传感器的示意图。第七实 施方式所述的压电振子以及加速度传感器的特征在于,将第一实施方式至第六实施方式的 任一个音叉型压电振动片10以所述音叉型压电振动片10的基部12被悬臂支撑的方式安 装。第七实施方式所述的加速度传感器82为将未图示的外部电路进行配线到由压电振动 片10、支脚用电极84、封装86和以薄板玻璃等为材料的盖88构成的压电振子上而得到的。 音叉型压电振动片10通过使其基部12与封装86底面经由支脚用电极84接合,音叉型压 电振动片10以基部12为固定端以悬臂支撑的状态固定于封装86中。在将音叉型压电振 动片10安装于封装86中之后,盖88通过缝焊而接合于封装86的上表面。通过上述结构 能够构成以Y方向为加速度检测轴且降低了Z轴方向亦即厚度方向上的他轴灵敏度的加速 度传感器82。
[0102] 另外,加速度传感器82在安装后还有必要进行振动频率的微调。该振动频率的微 调可以通过激光90除去位于作为振动臂的自由端侧的连接电极膜54处的电极膜74来改 变其质量而进行,即使改变基部12侧的质量,振动频率也基本不会有变化。另一方面,对+Z 面16和一 Z面18的刚性的调整可以通过激光90除去用于覆盖振动臂14的基部12侧的 电极膜68来进行。并且,+Z面16和一 Z面18的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性变化, 如上所述受到振动臂14的基部12侧的质量变化影响最大,因此即使通过激光90改变连接 电极膜54侧的质量,也不会对压电振动片10的刚性平衡产生影响。因此,使第六实施方式 所述的音叉型压电振动片10,如图8所示盖88用激光90可透过的材料(例如薄板玻璃) 构成的话,不仅可以对振动臂14的连接电极膜54照射激光90以进行共振频率的微调,而 且可以对振动臂14的基部12侧照射激光90以在安装后也能够调整相对于弯曲振动的弯 曲应力的刚性的平衡。此时,+Z面16、一 Z面18的任意一面都可以用作与支脚用电极84 接合的接合面。当然,被照射激光90并除去了电极膜74的面的刚性更弱。
[0103] 因此根据第七实施方式,能够构成安装有如下压电振动片的加速度传感器:该压 电振动片以纵长方向为加速度检测轴,并通过使弯曲振动在Z轴方向上进行振动的成分减 少,从而降低了他轴灵敏度。进而,安装后的频率调整可以在振动臂的自由端侧进行,而刚 性的调整可以在振动臂的基部侧进行,因此可以使频率调整和刚性调整相互没有干扰地独 立进行。
[0104] 任意一种实施方式均以具有两根被悬臂支撑的振动臂的音叉型压电振动片为前 提进行的叙述,当然振动臂为一根或者两根以上都可以适用本实施方式。此外,音叉型压电 振动片不仅适用于加速度检测传感器,也可以用作其他压电设备材料,例如用于时钟源的 压电振动片。
[0105] 本发明所述的压电振动片的任意一种的实施方式中,均具有:振动臂,其沿第一方 向延伸,并被悬臂支撑;基部,其悬臂支撑所述振动臂;以及激励电极,其使所述振动臂沿 与所述第一方向垂直的第二方向弯曲振动,其共同的特征在于所述振动臂具有调整部,该 调整部相对于与所述第一方向和第二方向垂直的第三方向的弯曲来调整刚性。
[0106] 由压电基板形成的压电振动片,有时会因其各向异性而使各个面相对于弯曲应力 等的刚性不同。通过激励电极使这样的压电振动片进行弯曲振动时,不仅在预定振幅方向 上,在与其垂直的方向上也具有振幅成分。因此根据本发明,通过取得相对于所述弯曲振动 的刚性平衡,能够减少与振动臂的弯曲振动垂直地振动的方向上的振动成分。因而,能够形 成由第三方向的加速度引起的弯曲振动的共振频率偏差的产生减少的压电振动片。
[0107] 因而,能够形成如下的压电振动片:该压电振动片沿与纵长方向(第一方向,Y方 向)垂直的方向(第二方向,X方向)进行弯曲振动,并通过减少沿弯曲振动的Z方向(第 三方向)的进行振动的成分,从而降低了他轴灵敏度,并且能够构成以压电振动片的基部 为固定端在悬臂支撑状态进行安装的压电振子、压电设备。

Claims (4)

1. 一种压电振动片,其特征在于, 该压电振动片由压电基板构成,具有基部和振动臂, 所述振动臂从所述基部起在第一方向延伸,具有彼此处于正反关系的表面和背面,并 且,具有在所述表面沿着所述第一方向设置的第一槽和在所述背面沿着所述第一方向设置 的第二槽,在与所述第一方向交叉的第二方向弯曲振动, 所述第一槽的所述基部相反侧的端比所述第二槽的所述基部侧的端靠近所述基部侧, 所述第一槽的深度比从所述背面到所述第一槽的厚度大。
2. 根据权利要求1所述的压电振动片,其特征在于, 所述压电振动片具有设于所述振动臂的所述表面的第一电极膜和设于所述振动臂的 所述背面的第二电极膜,所述第一电极膜比所述第二电极膜薄。
3. -种压电振子,其特征在于, 该压电振子具有权利要求1或2所述的压电振动片和封装, 将所述压电振动片以所述基部为固定端安装于所述封装中。
4. 一种加速度传感器,其特征在于, 该加速度传感器具有权利要求1或2所述的压电振动片和封装, 将所述压电振动片以所述基部为固定端安装于所述封装中。
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