CN1753304A - 压电振动片和压电器件 - Google Patents

Abstract

提供一种能够在小型化的基础上实现稳定的弯曲振动，并且将CI值抑制得较低的压电振动片和使用这种压电振动片的压电器件。该压电振动片具有：由压电材料形成的基部(51)；与所述基部形成为一体的相互平行地延伸的多个振动臂(35、36)；沿着所述各个振动臂的长度方向形成的长槽(33、34)；和形成于所述长槽中的驱动用电极，所述各个振动臂的宽度尺寸从所述基部侧向着前端侧逐渐缩小，并且在所述前端侧具有所述宽度尺寸变为增加的宽度变化变更点P，所述变更点P位于比所述长槽的前端部更靠近臂前端侧的位置。

Description

压电振动片和压电器件

技术领域

本发明涉及压电振动片和在封装或壳体内收容了压电振动片的压电器件的改进。

背景技术

在HDD(硬盘驱动器)、移动电脑、或IC卡等小型信息设备、便携电话、车载电话、或寻呼系统等移动通信设备和压电陀螺传感器等中，广泛使用压电振子和压电振荡器等压电器件。

图12是表示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，图13是沿图12的A-A线的剖面图。

在图中，压电振动片1通过蚀刻石英等压电材料，形成图中所示的音叉型压电振动片的外形，具有安装在封装(未图示)等上的矩形基部2、和从基部2向图中右方延伸的一对振动臂3、4，在这些振动臂的主面(正反面)形成长槽3a、4a，并且形成所需的驱动用电极(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，使各个振动臂3、4的前端部接近/离开，以进行弯曲振动，从而取得预定频率的信号。

但是，这种压电振动片1伴随着使用它的压电器件所安装的上述各种制品的小型化，也在寻求小型化。为此，压电振动片1也在寻求必须形成得尽可能小，特别是要缩小其总长AL1。并且，由于制品的小型化在不断发展，所以在压电振动片1中谋求能够形成为更小型的结构。

其中，作为图示那样的音叉型压电振动片的压电振动片1的频率f，在振动臂3、4的长度为l，臂宽为W时，与W/(l×1)成比例。

这意味着在为了使在一个方向上较长的压电振动片1小型化，而缩小图12中的总长AL1的大小时，如果缩短振动臂的长度l，则频率提高。并且，如果振动臂的宽度W变小，则频率降低。因此，为了保持以往的频率并实现小型化，必须将振动臂的长度缩短一定程度，而且缩小臂宽W。

专利文献1日本特开2002-261575

但是，在使压电振动片1小型化的基础上，为了保持此前的频率例如32kHz(32.768kHz)，要求缩短振动臂3、4的长度l，缩小臂宽W，但是，在加工小型压电振动片1时，既要保持其特性又要将臂宽W加工得较小，具有以下困难。

具体地讲，需要在振动臂3、4上加工图13所示的长槽3a、4a。图13的尺寸t由于受例如石英晶片等加工材料的条件约束，所以不易变化，因此，当此前的振动片例如为100μm时，即使小型化也是100μm。

对此，考虑通过小型化，将臂宽W由此前的100μm变为50μm左右的情况。臂宽为100μm时，振动片的槽宽C1约为70μm，侧壁厚度S1、S2分别约为15μm，但如果使臂宽W为50μm左右，则必须使槽宽C1约为40μm，使侧壁厚度S1、S2分别约为5μm。

在制作这种压电振动片时，振动臂3、4的刚性大大降低，在施加驱动电压进行上述的弯曲振动时，图13中的Z方向的振幅加大，沿着振动臂3、4的X方向的弯曲振动成为由箭头SF、SF夸大表示的弯曲振动。

图14是表示使现有结构的压电振动片小型化时的驱动特性的曲线图，在沿着图中横轴使驱动电压的电平逐渐增大时，在负方向产生纵轴的频率变化。这表示图13的Z方向振动成分增多，成为能量损耗大的振动，也成为CI(晶体阻抗)值增大的原因。

并且，作为抑制CI值的有效对策，有延长在图12中说明的长槽3a、4a，增大形成驱动用电极的面积的方法。但是，压电振动片有多种振动模式，通常使用的基本波例如为32.768kHz，对此，压电振动片1的二次谐波在250kHz附近。可以延长长槽3a、4a，降低基本波的CI值。但是，二次谐波的CI值也降低，在现有结构中如图15所示，许多产品存在高次谐波的CI值/基本波的CI值即CI值比小于1，不以基本波而容易以二次谐波振荡的问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于，提供一种压电振动片及使用这种压电振动片的压电器件，该压电振动片在使音叉型振动片小型化的基础上，抑制振动臂向不必要的方向的振动，由此抑制CI值，并且不会使振动特性恶化。

通过第一发明的压电振动片实现了上述目的，该压电振动片具有：由压电材料形成的基部；与所述基部形成为一体的相互平行地延伸的多个振动臂；沿着所述各个振动臂的长度方向形成的长槽；和形成于所述长槽中的驱动用电极，所述各个振动臂的宽度尺寸从所述基部侧开始向着前端侧逐渐缩小，并且在所述前端侧具有所述宽度尺寸变为增加的宽度变化变更点P，所述变更点P比所述长槽的前端部更靠近臂前端侧。

根据第一发明的结构，当在形成于振动臂上的所述长槽中形成驱动用电极(激励电极)时，其臂宽从所述基部侧开始向着前端侧逐渐缩小，并且在所述前端侧设置有使所述宽度尺寸变为增加的宽度变化变更点P，由此抑制CI值，同时可以防止二次谐波的振荡。这种情况下，当以振动臂的长度、臂宽等不同为前提时，使压电振动片的所述变更点P位于比所述长槽的前端部更靠近振动臂前端侧的位置，由此可以提供抑制CI值、而且不会使振动特性恶化的压电振动片。

第二发明的特征在于，在第一发明的结构中，所述各个振动臂的宽度尺寸具有：第1缩小部，其在所述振动臂相对于所述基部的根部位置向着前端侧急剧缩小；第2缩小部，其作为所述缩小部，从该第1缩小部的末端进一步向着前端侧缓慢缩小。

根据第二发明的结构，设置使所述振动臂的臂宽从第1缩小部的末端进一步向着前端侧逐渐缩小的所述第2缩小部，并且在所述前端侧设置使所述宽度尺寸变为增加的宽度变化变更点P，由此可以抑制CI值，同时防止二次谐波的振荡。

而且，在所述振动臂相对于所述基部的根部位置，具有向着前端侧急剧缩小的第1缩小部，所以在振动臂弯曲振动时，可以提高作用有最大的应力、并且变形变大的根部的刚性。由此，振动臂的弯曲振动稳定，抑制了向不必要方向的振动成分，所以能够进一步降低CI值。即，能够在使压电振动片小型化的基础上，实现稳定的弯曲振动，将CI值抑制得比较低。

第三发明的特征在于，在第一或第二发明的结构中，所述基部具有使其压电材料在宽度方向上缩小而形成的切口部，该切口部与所述各个振动臂的根部相距所述臂宽尺寸的1.2倍以上而形成在所述基部上。

根据第三发明的结构，鉴于在音叉型振动片的振动臂进行弯曲振动时，能够传递其振动泄漏的范围和振动臂的臂宽尺寸具有相关性，本发明人等认为以往的压电振动片的切口部并未设在合适的位置上。因此，关于所述切口部的设置位置，设为从所述振动臂的根部开始超过所述振动臂的臂宽尺寸的位置。由此，切口部可以形成能够更加可靠地抑制来自振动臂的振动泄漏传递到基部侧的结构。这样，可以提供恰当防止从振动臂侧向基部侧的振动泄漏，并且使驱动电平特性良好的压电振动片。

尤其可以确认通过使所述切口部的位置形成于从所述根部离开所述臂宽尺寸×1.2以上的位置，可以使驱动电平特性适合于正常的压电振动片的电平。

第四发明的特征在于，根据第一～第三发明的任一结构，在所述各个振动臂的侧面，在正X轴(机械轴)方向上突出的异形部形成为最小。

根据第四发明的结构，在通过湿式蚀刻形成压电振动片的外形时，由于蚀刻各向异性而产生的所述异形部形成为最小，所以能够稳定振动臂的弯曲振动。

第五发明的特征在于，根据第一～第四发明的任一结构，作为所述振动臂的宽度缩小率的最大宽度/最小宽度＝M的值，由所述长槽的长度相对于所述振动臂的臂长的比率＝N的关系确定。

根据第五发明的结构，作为所述振动臂的宽度缩小率的最大宽度/最小宽度＝M的值，由所述长槽的长度相对于所述振动臂的臂长的比率＝N的关系确定，通过形成这种结构，可以提供在使整体小型化的基础上，抑制CI值，并且不会使振动特性恶化的压电振动片。

第六发明的特征在于，根据第一～第五发明的任一结构，在所述N约为61％时，所述M大于等于1.06。

根据第六发明的结构，在所述N为例如61％时，通过使所述M大于等于1.06，可以获得充分抑制基本波的CI值，同时不易以二次谐波振荡的压电振动片。

第七发明的特征在于，根据第二～第六发明的任一结构，所述第1缩小部的宽度大于等于11μm。

根据第七发明的结构，通过使第1缩小部的宽度大于等于11μm，可以明显减小CI值。

并且，通过第八发明的压电器件实现了上述目的，该压电器件在封装或壳体内收容了压电振动片，所述压电振动片具有：由压电材料形成的基部；与所述基部形成为一体的相互平行地延伸的多个振动臂；沿着所述各个振动臂的长度方向形成的长槽；和形成于所述长槽中的驱动用电极，所述各个振动臂的宽度尺寸从所述基部侧向着前端侧逐渐缩小，并且在所述前端侧具有所述宽度尺寸变为增加的宽度变化变更点P，所述变更点P位于比所述长槽的前端部更靠近臂前端侧的位置。

根据第八发明的结构，基于和第一发明相同的原理，可以提供能够在小型化的基础上实现稳定的弯曲振动，并且将CI值抑制得较低的压电器件。

附图说明

图1是表示本发明的压电器件的实施方式的概略平面图。

图2是沿图1的B-B线的概略剖面图。

图3是在图1的压电器件中使用的压电振动片的概略平面图。

图4是沿图3的C-C线的概略剖面图。

图5是表示图3的压电振动片的振动臂的缩颈位置和CI值的关系的曲线图。

图6是表示图3的压电振动片的振动臂的缩颈位置和CI值比的关系的曲线图。

图7是表示图3的压电振动片的振动臂的臂宽的宽度缩小率和CI值比的关系的曲线图。

图8是表示图3的压电振动片的第1缩小部的宽度尺寸和CI值的关系的曲线图。

图9是表示使用图1的压电振动片的振荡电路示例的电路图。

图10是表示图1的压电器件的制造方法的一例的流程图。

图11是表示石英Z板的坐标轴的图。

图12是以往的压电振动片的概略平面图。

图13是沿图12的A-A线的剖面图。

图14是表示图12的压电振动片的驱动电平特性的曲线图。

图15是表示图12的压电振动片的CI值比的偏差的曲线图。

具体实施方式

图1～图4表示本发明的压电器件的实施方式，图1是其概略平面图，图2是沿图1的B-B线的概略剖面图，图3是在图1的压电器件中使用的压电振动片的实施方式的概略平面图，图4是沿图3的C-C线的概略剖面图。

封装57如图1和图2所示，例如形成为矩形箱状。具体地讲，封装57通过层叠第1基板54、第2基板55和第3基板56而形成，例如，将作为绝缘材料的氧化铝质陶瓷生片(green sheet)成形以形成图示形状，然后进行烧结而形成。

在封装57的底部具有在制造工序中脱气用的贯通孔27。贯通孔27由形成于第1基板54上的第1孔25和形成于第2基板55上的第2孔26形成，第2孔26具有比上述第1孔25小的外径，并与第1孔25连通。

并且，通过在贯通孔27中填充密封材料28，进行孔密封，使封装57内成为气密状态。

封装57如图2所示，通过去除第2基板56内侧的材料，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，在形成于第2基板55上的电极部31、31上，使用导电性粘接剂43、43载置并接合设于压电振动片32基部的引出电极37a、38a。另外，电极部31、31通过导电通孔等与封装背面的安装端子41、42连接。在使用真空室等在真空状态下收容压电振动片32后，使用密封材料38接合透明玻璃制盖体40，由此封装57在真空状态下被气密地密封。由此，在密封盖体40后，从外部照射激光LB，以修整压电振动片32的电极等，从而可以进行频率调节。

另外，盖体40可以使用科瓦铁镍钴合金(Kovar)等金属板，该情况下，不能从外部照射激光LB来进行压电振动片32的频率调节。

压电振动片32例如由石英形成，除石英以外，也可以使用钽酸锂、铌酸锂等压电材料。该压电振动片32如图3所示，具有与封装57侧固定的基部51；和以该基部51为基端，向着图中上方分成两股平行延伸的一对振动臂35、36。

在各个振动臂35、36的主面的正反面，优选形成在各自的长度方向上延伸的长槽33、34，如图3和图4所示，在该长槽内设有作为驱动用电极的激励电极37、38。例如利用氟酸溶液等对石英晶片等的材料进行湿式蚀刻，或进行干式蚀刻，从而分别精密地形成这种压电振动片32的音叉状外形和各个振动臂中设置的长槽。

激励电极37、38形成于长槽33、34内和各个振动臂的侧面，对于各个振动臂，长槽内的电极和设于侧面的电极是成对的。并且，各个激励电极37、38分别被环绕到在图1中说明的引出电极37a、38a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各个安装端子41、42通过电极部31、31传递到压电振动片32的各个引出电极37a、38a，从而传递到各个激励电极37、38。

并且，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个振动臂的形成有长槽的区域内部的电场效率。

即，如图4所示，各个激励电极37、38通过交叉配线连接到交流电源上，从电源向各个振动臂35、36施加作为驱动电压的交变电压。

由此，振动臂35、36被激励而相互反相振动，在基本模式即基本波下进行弯曲振动，使各个振动臂35、36的前端侧相互接近/离开。

此处，例如，压电振动片32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)。

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

并且，优选在基部51上与图12的振动片同样地设置凹部或切口部71、71，其在基部51的两侧缘通过对基板51的宽度方向的尺寸部分地缩小而形成。关于该切口部的位置将在后面叙述。通过在基部51上形成切口部71、71，可以大大降低因各个振动臂35、36的弯曲振动而形成的振动向基部51的泄漏，可以获得抑制CI值的效果。

另外，在压电振动片32中，各个振动臂35、36形成为图3所示形状。由于各个振动臂为相同形状，所以如果对振动臂36进行说明，则在从基部51延伸的基端部T中，振动臂宽度最大。并且，在从振动臂36的根部即该T位置起到与振动臂36的前端侧仅离开微小距离的U部位之间，形成急剧缩小的第1缩小部TL。并且，从第1缩小部TL的末端即U位置向着振动臂36前端侧到P位置，即在振动臂上形成跨越距离CL的逐渐连续缩小的第2缩小部。另外，从图3的P位置到振动臂的前端侧，可以如图所示逐渐扩大宽度，也可以几乎不改变宽度。并且，在从P位置起不改变前端侧的臂宽的情况下，在后述的电极形成工序中，可以使该区域的电极膜(金属被覆)较厚等，以增加重量。

因此，振动臂36接近基部的根部附近通过设置第1缩小部TL，具有较高的刚性。并且，通过随着从第1缩小部的末端U向着前端形成第2缩小部，使刚性连续降低。P部位是臂宽的变更点P，由于是振动臂36的形式上的缩颈位置，所以也可以表述为缩颈位置P。在振动臂36中，比该缩颈位置P更靠前的前端侧，臂宽以相同尺寸延长或者如图所示逐渐扩大。

此处，可知图3的长槽33、34越长，形成振动臂35、36的材料的电场效率越高，长槽33、34的从基部51开始的长度PL相对振动臂的总长L，至少在PL/L＝0.7左右之前，长度PL越长，音叉型振动片的CI值越低。在该实施方式中，在图3中，振动臂36的总长L例如约为1250μm。

以上述结构为前提，在该实施方式中，在图3中，设振动臂36的总长L例如约为1250μm时，下述关系成立。

图5示出了当横轴取臂宽的变更点P即缩颈位置P时，纵轴所示的压电振动片32的CI值根据该缩颈位置P在振动臂的长度方向的哪个部位而发生的变化。图5的曲线图的横轴的百分比表示当设振动臂的总长L为“1”时，从基部到缩颈位置P的长度CL的比率。并且，横轴的0位置是由图3的长度PL所表示的长槽34的前端位置，0位置表示缩颈位置(变更点)P位于长槽34的前端位置。

参照图5可知，按上面所述把长槽的长度PL设为合适的长度，在实现充分抑制CI值的同时，根据相对于该长槽的前端位置把缩颈位置P设在哪个部位，使CI值产生很大变化。而且，通过把缩颈位置(臂宽的变更点)P设在比长槽前端更靠近振动臂前端侧的位置，可以急剧降低CI值。

图6中的横轴表示该缩颈位置P位于振动臂的长度方向的哪个部位，对应该部位，纵轴表示压电振动片32的CI值比(高次谐波的CI值/基本波的CI值)的变化。图6的曲线图的横轴与图5相同。在CI值比小于1时，基本波的CI值大于高次谐波的CI值，容易以高次谐波进行振荡。

参照图6，按上面所述把长槽的长度PL设为合适的长度，如果能够充分抑制CI值，则即使缩颈位置P有一定程度的变化，也能够保持压电振动片32的CI值比(高次谐波的CI值/基本波的CI值)为大于1的值，缩颈位置P越接近前端，CI值比越大，越不容易以高次谐波进行振荡。

这样，对于图3的振动臂36，长槽34越长，CI值越低，通过将缩颈位置(变更点)P设为靠近振动臂的前端，可以降低CI值，进而增大CI值比。因此，优选将缩颈位置P设置为比长槽前端部更靠近振动臂前端侧，由此可以可靠地增大CI值比，防止基于高次谐波的振荡。

另外，图7是把图3的长槽34的长度PL/振动臂36的长度即槽长度的比率N设为61.5％时，把振动臂36的臂宽缩小率M即振动臂的最大宽度(W2)/最小宽度(W1)的值作为横轴，把CI值比作为纵轴的曲线图。

如图所示，臂宽缩小率M越大，CI值比越小，所以比较理想。在该实施方式中，通过使振动臂36的臂宽缩小率M大于1.06，可以使CI值比大于1，可以防止基于高次谐波的振荡。

而且，在压电振动片32中，作为振动臂的臂宽的宽度缩小率的最大宽度/最小宽度＝M的值，由长槽的长度相对于振动臂的臂长的比率＝N的关系确定，从而使压电振动片32和安装它的压电器件30小型化，同时降低CI值，而且实现不易在高次谐波下振荡的良好的振动特性。

另外，图8表示在图3的右侧放大表示的第1缩小部孔的宽度尺寸和CI值的关系。

该情况时，第1缩小部的高度尺寸TH约为50μm，以宽度TW为横轴，记录纵轴表示的CI值的变化。

如图所示，TW越小，CI值越大，TW越大，变形越小，在图13中说明的Z方向的振动成分减少，振动变稳定，从而CI值变小。如图所示，该情况时，从TW为0，即完全没有形成第1缩小部的状态下开始，到设置该第1缩小部，使TW为约10μm、特别在11μm附近时，可以观察到CI值明显减小。进一步增大TW的尺寸，直到增大至基部51的整体宽度的期间，CI值缓慢减小。

如上所述，根据本实施方式，压电振动片32的各个振动臂35、36的根部、即根部附近，通过第1缩小部来增强刚性。由此，可以进一步稳定振动臂的弯曲振动，能够实现抑制CI值。而且，通过设置第2缩小部，振动臂36从其根部附近向着前端侧直到缩颈位置P，其刚性逐渐降低，从缩颈位置P再到前端侧，没有长槽34，臂宽逐渐扩大，所以刚性随着接近前端侧而提高。

因此，认为可以使二次谐波中的振动时的振动的“节”位于振动臂36的更前端侧，由此，即使延长长槽34来提高压电材料的电场效率、使CI值上升，也能够抑制基本波的CI值，且不会导致二次谐波的CI值的降低。这样，可以提供一种即使小型化，也能够将基本波的CI值抑制得较低，且驱动特性不会恶化的压电振动片。

下面，参照图3和图4说明本实施方式的压电振动片32的优选具体结构。

图3所示的压电振动片32的各个振动臂35、36为相同形状，所以对振动臂35和振动臂36任一方说明的事项，都是两个振动臂共同的事项。

图4中用尺寸x表示的晶片厚度，即形成压电振动片的石英晶片的厚度优选为70μm～130μm。

图3中用尺寸a表示的压电振动片32的总长约为1300μm～1600μm。

振动臂的总长即尺寸b为1100μm～1400μm，基于上述理由，最优选约1250μm。

压电器件30的基部宽度即总宽度d约为400μm～600μm，但在压电器件小型化的基础上，在该实施方式中优选约为500μm。因此，为了实现音叉部分的小型化，基部51的前端侧宽度尺寸e约为200～400μm。

并且，图3的振动臂35和36之间的尺寸k优选为50～100μm。如果尺寸k小于50μm，则在如后面所述那样通过湿式蚀刻贯通石英晶片而形成压电振动片32的外形时，很难充分缩小基于蚀刻各向异性的异形部、即图4中用符号81表示的振动臂侧面的向着正X轴方向的鳍状凸部。如果尺寸k大于等于100μm，则振动臂的弯曲振动有可能不稳定。

另外，图4中的振动臂35(振动臂36也相同)的长槽33的外缘和振动臂的外缘的尺寸m1、m2可以均设为3～15μm。通过使尺寸m1、m2小于等于15μm，电场效率提高，通过使其大于等于3μm，能够可靠地进行电极的极化，所以是有利的。

在图3的振动臂36中，前端侧相对于臂宽变更点P宽度扩展程度优选是，相对于振动臂36的臂宽最小的部位即该臂宽变更点P部位的宽度约增加0～20μm。如果扩宽程度超过该范围，则振动臂36的前端部过重，有可能破坏弯曲振动的稳定性。

并且，在图4中的振动臂35(振动臂36也相同)外侧的一侧面，形成在正X轴方向上呈鳍状突出的异形部81。这是在通过湿式蚀刻形成压电振动片的外形时，由于石英的蚀刻各向异性作为蚀刻残余形成的，但是，优选在氟酸和氟化铵形成的蚀刻液中蚀刻9小时～11小时，由此将该异形部81的突出量v降低在5μm以内，这对获得振动臂35的稳定的弯曲振动是有利的。

关于图3中用尺寸g表示的长槽的宽度尺寸，优选在振动臂的形成有该长槽的区域中，相对于振动臂的臂宽c约为60～90％。在振动臂35、36上形成有第1和第2缩小部，所以虽然臂宽c随振动臂的长度方向的位置而不同，但相对于振动臂的最大宽度，长槽的宽度g为约60～90％。如果长槽的宽度小于该范围，则电场效率降低，导致CI值的上升。

另外，关于图3的基部51的总长h相对于压电振动片32的总长a，以往约为30％，但该实施方式通过采用切口部等，可以为15～25％左右，实现小型化。

并且，在压电振动片32的振动臂35、36进行弯曲振动时，鉴于能够传递其振动泄漏的范围和振动臂的臂宽尺寸c具有相关性，本发明人等认为以往的压电振动片的切口部并没有设在合适的位置。因此，关于图3的切口部71的设置位置，设为从所述振动臂的根部开始超过所述振动臂的臂宽尺寸c的尺寸i位置。由此，切口部71、71可以形成能够更加可靠地抑制来自振动臂35、36的振动泄漏传递到基部侧的结构。这样，可以提供恰当防止从振动臂侧向基部侧的振动泄漏，并且使驱动电平特性良好的压电振动片。

尤其可以确认通过使切口部71、71形成为距振动臂35、36的根部T为臂宽尺寸c×1.2以上的尺寸i，可以使驱动电平特性适合于正常的压电振动片32的电平。

并且，长槽33、34的基部51侧端部的位置优选在图3中与振动臂35、36的根部即T位置相同，或者略微靠前的振动臂前端侧的第1缩小部TL所处的范围内，特别优选不比T位置更接近基部51的基端侧。

图9是表示使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构成为包括放大器95和反馈电阻94。反馈电路93构成为包括漏电阻96、电容器97、98和压电振动片32。

其中，图9的反馈电阻94可以使用例如约10MΩ(兆欧)的电阻，放大器95可以使用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)分别为10～22pF(皮法)。

(压电器件的制造方法)

下面，参照图10的流程图，说明上述压电器件的制造方法的一例。

分别制造压电器件30的压电振动片32、封装57和盖体40。

(盖体和封装的制造方法)

对于盖体40，例如切断预定大小的玻璃板(例如硼硅酸玻璃)，作成大小适合密封封装57的盖体。

封装57如上面所述，层叠对氧化铝质陶瓷生片进行成形而形成的多个基板，然后进行烧结而形成。在成形时，各个基板在其内侧形成预定的孔，从而在层叠时在内侧形成预定的内部空间S。

(压电振动片的制造方法)

首先，准备压电基板，通过蚀刻，由一个压电基板同时形成预定数量的压电振动片的外形(外形蚀刻)。

此处，压电基板使用压电材料中例如可以分离出多个压电振动片32的大小的石英晶片。由于该压电基板随着工序的进行形成图3的压电振动片32，所以从压电材料例如石英单晶体中切取得到，如图3所示使X轴为电轴、Y轴为机械轴、Z轴为光轴。并且，在从石英单晶体中切取时，在由上述的X轴、Y轴和Z轴构成的正交坐标系中，把以Z轴为中心在顺时针方向旋转0度～5度(图11的θ)范围而切取的石英Z板切断研磨成预定厚度而制得。

在外形蚀刻中，使用未图示的耐蚀膜等掩模，对于从压电振动片的外形作为外侧部分而露出的压电基板，例如把氟酸溶液作为蚀刻液进行压电振动片的外形蚀刻。作为耐蚀膜，例如可以使用以铬为基底、并蒸镀了金的金属膜等。该蚀刻工序在湿式蚀刻中因氟酸溶液的浓度、种类、温度等而变化。

此处，在外形蚀刻工序的湿式蚀刻中，关于图3所示的机械轴X、电轴Y、光学轴Z，在蚀刻进行中表现出下述的蚀刻各向异性。

即，关于压电振动片32，在其X-Y平面内的蚀刻速度，在正X方向上，在相对于该X轴为120度方向及负120度方向的面内蚀刻进行得较快，在负X方向上，在相对于X轴为正30度方向及负30度方向的面内蚀刻进行得较慢。

同样，Y方向的蚀刻进行情况为在正30度方向及负30度方向进行得较快，在正Y方向上，在相对Y方向为120度方向及负120度方向进行得较慢。

由于这种蚀刻进行中的各向异性，在压电振动片32中，在各个振动臂的外侧面形成图4中符号81所示的鳍状突出的异形部。

但是，在该实施方式中，作为蚀刻液使用氟酸和氟化铵，通过进行充足时间即9小时～11小时的蚀刻，可以使图4中说明的异形部81变得极小(ST11)。

在该工序中，形成了包括压电振动片32的切口部71、71的外形，在结束时，得到分别由细的连接部将基部51附近连接在石英晶片上的多个压电振动片32的外形完成状态。

(用于形成槽的半蚀工序)

然后，利用未图示的形成槽用的抗蚀剂，为了形成图4所示状态，保留夹着各个长槽的两侧壁部，在不形成槽的部分残留耐蚀膜，在与外形蚀刻相同的蚀刻条件下，分别对各个振动臂35、36的正面和反面进行湿式蚀刻，从而形成与长槽相应的底部(ST12)。

此处，参照图4，用符号t表示的槽深相对于总体厚度x约为30～45％。如果t小于等于总体厚度x的30％，有时将不能充分提高电场效率。如果大于等于45％，则刚性不足，有时给弯曲振动带来不良影响，并且强度不足。

另外，可以通过干式蚀刻进行上述外形蚀刻和槽蚀刻中的一方或同时进行双方。该情况时，在压电基板(石英晶片)上形成压电振动片32的外形，在外形形成后，随时对相当于长槽的区域配置金属掩模进行覆盖。在该状态下，例如收容在未图示的室内，在预定的真空度下供给蚀刻气体，生成蚀刻等离子来进行干式蚀刻。即，向真空室(未图示)连接例如氟利昂气瓶和氧气瓶，再在真空室上设置排气管，进行抽真空使达到预定的真空度。

真空室内被进行抽真空成预定的真空度，并输送氟利昂气体和氧气，在该混合气体被填充到预定气压的状态下，施加直流电压，即产生等离子。并且，含有离子化颗粒的混合气体接触从金属掩模露出的压电材料。通过该冲击进行物理切削并且飞散，从而进行蚀刻。

(电极形成工序)

然后，通过蒸镀或溅射等，全面地覆盖作为电极的金属，例如金，然后使用露出不形成电极的部位的抗蚀剂，利用光刻方法，形成图1和图4中说明的驱动用电极(ST13)。

然后，在各个振动臂35、36的前端部，通过溅射或蒸镀形成加重电极(金属被膜)21、21(参照图3)(ST14)。对加重电极21、21进行通电，但不是用于压电振动片32的驱动，而是用于后述的频率调节。

然后，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能量束，使其部分蒸发，以质量削减方式进行的频率调节。

然后，弯折与上述晶片的细连接部，获得形成各个压电振动片32的单体(ST16)。

然后，如图1中说明的那样，对封装57的各个电极部31、31涂布导电性粘接剂43、43，在其上载置压电振动片32的基部51的引出电极37a、38a的一部分，加热固化粘接剂，从而将压电振动片32接合在封装57上(ST17)。

另外，作为该导电性粘接剂43，为例如在使用合成树脂等的粘接剂成分中混入了银粒子等的导电粒子的粘接剂，能够同时进行机械接合与电连接。

然后，在盖体40由金属制等不透明材料形成的情况下，不设置图2中说明的贯通孔27。因此，在接合盖体40之前，向压电振动片32施加驱动电压，一面观察频率一面向压电振动片32的振动臂35和/或振动臂36的加重电极21的前端侧照射例如激光，利用质量削减方法进行作为微调的频率调节(ST18-1)。

然后，通过缝焊等把盖体40接合在封装57上(ST19-1)，经过必要的检查，完成压电器件30。

或者，在利用透明盖体40密封封装57时，在压电振动片32经过ST17的接合后，把该盖体40接合在封装57上(ST18-2)。

该情况下，例如将低熔点玻璃等加热，进行将盖体40接合在封装57上的加热工序，但此时，从低熔点玻璃和导电性粘接剂等中生成气体。因此，通过加热将这种气体从在图2中说明的贯通孔27排出(脱气)，然后，在阶梯部29上配置由金锡、更优选金锗等构成的金属球体或圆片，通过照射激光等使其熔融。由此，图2的金属填充材料28将贯通孔27气密地密封(ST19-2)。

然后，如图2所示，从外部向压电振动片32的振动臂35和/或振动臂36的加重电极21的前端侧照射激光，透过由硼硅酸玻璃等构成的透明盖体40，利用质量削减方式进行作为微调的频率调节(ST20-2)。然后，经过必要的检查，完成压电器件30。

本发明不限于上述实施方式。实施方式的各种结构可以适当进行组合、省略，并与未图示的其他结构进行组合。

并且，本发明不限于把压电振动片收容在箱状封装中，也可以把压电振动片收容在圆柱状容器中，还可使压电振动片发挥陀螺传感器的作用，另外，与压电振子、压电振荡器等名称无关，可以适用于使用压电振动片的所有压电器件。

Claims (8)

1.一种压电振动片，其特征在于，具有：

由压电材料形成的基部；

与所述基部形成为一体的相互平行地延伸的多个振动臂；

沿着所述各个振动臂的长度方向形成的长槽；和

形成于所述长槽中的驱动用电极，

所述各个振动臂的宽度尺寸从所述基部侧向着前端侧逐渐缩小，并且在所述前端侧具有所述宽度尺寸变为增加的宽度变化变更点P，

所述变更点P位于比所述长槽的前端部更靠近臂前端侧的位置。

2.根据权利要求1所述的压电振动片，其特征在于，所述各个振动臂的宽度尺寸具有：在所述振动臂相对于所述基部的根部位置向着前端侧急剧地缩小的第1缩小部；作为所述缩小部，从该第1缩小部的末端进一步向着前端侧缓慢地缩小的第2缩小部。

3.根据权利要求1或2所述的压电振动片，其特征在于，在所述基部中具有其压电材料在宽度方向上缩小而形成的切口部，该切口部与所述各个振动臂的根部相距所述臂宽尺寸的1.2倍以上而形成在所述基部上。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的压电振动片，其特征在于，在所述各个振动臂的侧面，在正X轴(机械轴)方向上突出的异形部形成为最小。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的压电振动片，其特征在于，作为所述振动臂的宽度缩小率的最大宽度/最小宽度＝M的值，由所述长槽的长度相对于所述振动臂的臂长的比率＝N的关系确定。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的压电振动片，其特征在于，当所述N约为61％时，所述M大于等于1.06。

7.根据权利要求2～6中任意一项所述的压电振动片，其特征在于，所述第1缩小部的宽度大于等于11μm。

8.一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：

由压电材料形成的基部；

与所述基部形成为一体的相互平行地延伸的多个振动臂；

沿着所述各个振动臂的长度方向形成的长槽；和

形成于所述长槽中的驱动用电极，

所述各个振动臂的宽度尺寸从所述基部侧向着前端侧逐渐缩小，并且在所述前端侧具有所述宽度尺寸变为增加的宽度变化变更点P，

所述变更点P位于比所述长槽的前端部更靠近臂前端侧的位置。

Images