JP2008199283A - 圧電振動片及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、音叉型振動片に比べてCI値を上昇させずに小型化が可能であり、捩りモード振動片に比べて製造プロセスが容易であって良好なCI値が得られる圧電振動片を提供することにある。
【解決手段】振動腕12は、U字の1つの先端が基部10に接続して延びるとともに他方の振動腕12から離れる方向に屈曲してさらに延びる。励振電極42は、第1及び第2の腕部22,26の左右両側面18,20に形成された側面電極44と、第1及び第2の腕部22,26の左右両側面18,20を除く領域に形成された中央電極56と、を含む。電圧の印加によって左右の側面電極44と中央電極56との間にそれぞれ発生する電界によって、一対の振動腕12の第1の腕部22が相互に離れる方向に屈曲するときに第2の腕部26も相互に離れる方向に屈曲し、一対の振動腕12の第1の腕部22が相互に近づく方向に屈曲するときに第2の腕部26も相互に近づく方向に屈曲する。
【選択図】図5
【解決手段】振動腕12は、U字の1つの先端が基部10に接続して延びるとともに他方の振動腕12から離れる方向に屈曲してさらに延びる。励振電極42は、第1及び第2の腕部22,26の左右両側面18,20に形成された側面電極44と、第1及び第2の腕部22,26の左右両側面18,20を除く領域に形成された中央電極56と、を含む。電圧の印加によって左右の側面電極44と中央電極56との間にそれぞれ発生する電界によって、一対の振動腕12の第1の腕部22が相互に離れる方向に屈曲するときに第2の腕部26も相互に離れる方向に屈曲し、一対の振動腕12の第1の腕部22が相互に近づく方向に屈曲するときに第2の腕部26も相互に近づく方向に屈曲する。
【選択図】図5
Description
本発明は、圧電振動片及びその製造方法に関する。
一対の振動腕を有する音叉型圧電振動片が知られている(特許文献1)。音叉型圧電振動片は、小型化のために振動腕を短くすると、同じ周波数の振動を得るには振動腕を細くしなければならず、腕が細いとCI値が上昇してしまうという問題があった。また、振動腕を折り曲げる形状の圧電振動片も知られている(特許文献2)が、この振動片は、捩りモードで振動するものである。捩りモードの振動は、一般的に不安定であって良好な特性が得られていない。したがって、良好なCI値を得るには改良が必要である。しかも、捩りモードの振動周波数は高いので、低周波数の振動片には適していない。なお、特許文献2には電極が省略されているが、捩りモードの振動を発生させるための電極は特許文献3に記載されている。特許文献3には、振動片の厚みを定義する側面に、厚み方向に分離した2つの電極が示されており、この形状は、エッチングレジストをパターニングするためのフォトリソグラフィ工程では困難であった。
特開2006−121544号公報
特開平6−112761号公報
特開平5−22072号公報
本発明の目的は、音叉型振動片に比べてCI値を上昇させずに小型化が可能であり、捩りモード振動片に比べて製造プロセスが容易であって良好なCI値が得られる圧電振動片を提供することにある。
(1)本発明に係る圧電振動片は、
基部と、
それぞれU字状をなして左右に並んで配置されている一対の振動腕と、
前記一対の振動腕のそれぞれに形成されている励振電極と、
を含み、
それぞれの前記振動腕は、U字の1つの先端が前記基部に接続して延びるとともに他方の前記振動腕から離れる方向に屈曲してさらに延び、前記基部から延びる第1の腕部と、前記第1の腕部から折り返す折り返し部と、前記折り返し部から延びる第2の腕部と、を含み、
前記励振電極は、少なくとも前記第1及び第2の腕部の左右両側面に形成された側面電極と、少なくとも前記第1及び第2の腕部の前記左右両側面を除く領域に形成された中央電極と、を含むように形成され、かつ、電圧の印加によって左右の前記側面電極と前記中央電極との間にそれぞれ発生する電界によって、前記一対の振動腕の前記第1の腕部が相互に離れる方向に屈曲するときに前記第2の腕部も相互に離れる方向に屈曲し、前記一対の振動腕の前記第1の腕部が相互に近づく方向に屈曲するときに前記第2の腕部も相互に近づく方向に屈曲するように形成されてなる。本発明によれば、一対の振動腕の一対の第1の腕部が開く動きを、一対の第2の腕部が開く動きによって促進するので、振動効率が向上する。同様に、一対の振動腕の一対の第1の腕部が閉じる動きを、一対の第2の腕部が閉じる動きによって促進するので、振動効率が向上する。したがって、音叉型振動片に比べてCI値を上昇させずに小型化が可能である。また、側面電極は、左右両側面に形成されるので、捩りモード振動片に比べて製造プロセスが容易である。
(2)この圧電振動片において、
前記第1及び第2の腕部は、前記左右両側面間の結晶方位が同じであってもよい。
(3)この圧電振動片において、
右側の前記振動腕の前記側面電極と左側の前記振動腕の前記中央電極が電気的に接続され、
左側の前記振動腕の前記側面電極と右側の前記振動腕の前記中央電極が電気的に接続されていてもよい。
(4)この圧電振動片において、
少なくとも前記第1及び第2の腕部の表裏面に溝が形成され、
前記中央電極の少なくとも一部は、前記溝内に形成されていてもよい。
(5)この圧電振動片において、
前記溝は、前記第1の腕部に形成された第1の溝と、前記第2の腕部に形成された第2の溝と、を含み、
前記第1の溝は、前記第1の腕部よりも短く形成され、前記第1の腕部の長さ方向で中間よりも前記基部の方向にずれて位置し、
前記第2の溝は、前記第2の腕部よりも短く形成され、前記第2の腕部の長さ方向で中間よりも前記折り返し部の方向にずれて位置してもよい。
(6)この圧電振動片において、
前記溝は、前記折り返し部を避けて形成されていてもよい。
(7)この圧電振動片において、
前記第1の腕部の長さをL1とし、前記第2の腕部の長さをL2としたとき、L2は、L1の0.7〜1.3倍の長さを有してもよい。
(8)この圧電振動片において、
前記第1の腕部の前記左右両側面間の幅をW1とし、前記第2の腕部の前記左右両側面間の幅をW2としたときに、
0.8≦(W1/L1 2)/(W2/L2 2)≦1.2
の関係があってもよい。
(9)この圧電振動片において、
前記折り返し部及び前記第2の腕部の先端部の少なくとも一方に錘となる金属膜が形成されてもよい。
(10)本発明に係る圧電振動片の製造方法は、
基部と、それぞれU字状をなして左右に並んで配置されている一対の振動腕と、をエッチングによって形成する工程と、
前記一対の振動腕のそれぞれに励振電極を形成する工程と、
を含み、
それぞれの前記振動腕を、U字の1つの先端が前記基部に接続して延びるとともに他方の前記振動腕から離れる方向に屈曲してさらに延び、前記基部から延びる第1の腕部と、前記第1の腕部から折り返す折り返し部と、前記折り返し部から延びる第2の腕部と、を含むように形成し、
前記励振電極を、少なくとも前記第1及び第2の腕部の左右両側面に形成された側面電極と、少なくとも前記第1及び第2の腕部の前記左右両側面を除く領域に形成された中央電極と、を含むように形成し、かつ、電圧の印加によって左右の前記側面電極と前記中央電極との間にそれぞれ発生する電界によって、前記一対の振動腕の前記第1の腕部が相互に離れる方向に屈曲するときに前記第2の腕部も相互に離れる方向に屈曲し、前記一対の振動腕の前記第1の腕部が相互に近づく方向に屈曲するときに前記第2の腕部も相互に近づく方向に屈曲するように形成する。本発明によれば、一対の振動腕の一対の第1の腕部が開く動きを、一対の第2の腕部が開く動きによって促進するので、振動効率が向上する。同様に、一対の振動腕の一対の第1の腕部が閉じる動きを、一対の第2の腕部が閉じる動きによって促進するので、振動効率が向上する。したがって、音叉型振動片に比べてCI値を上昇させずに小型化が可能である。また、側面電極は、左右両側面に形成されるので、捩りモード振動片に比べて製造プロセスが容易である。
(11)この圧電振動片の製造方法において、
前記折り返し部及び前記第2の腕部の先端部の少なくとも一方に錘となる金属膜を形成する工程をさらに含んでもよい。
(12)この圧電振動片の製造方法において、
前記金属膜の一部を除去する工程をさらに含んでもよい。
基部と、
それぞれU字状をなして左右に並んで配置されている一対の振動腕と、
前記一対の振動腕のそれぞれに形成されている励振電極と、
を含み、
それぞれの前記振動腕は、U字の1つの先端が前記基部に接続して延びるとともに他方の前記振動腕から離れる方向に屈曲してさらに延び、前記基部から延びる第1の腕部と、前記第1の腕部から折り返す折り返し部と、前記折り返し部から延びる第2の腕部と、を含み、
前記励振電極は、少なくとも前記第1及び第2の腕部の左右両側面に形成された側面電極と、少なくとも前記第1及び第2の腕部の前記左右両側面を除く領域に形成された中央電極と、を含むように形成され、かつ、電圧の印加によって左右の前記側面電極と前記中央電極との間にそれぞれ発生する電界によって、前記一対の振動腕の前記第1の腕部が相互に離れる方向に屈曲するときに前記第2の腕部も相互に離れる方向に屈曲し、前記一対の振動腕の前記第1の腕部が相互に近づく方向に屈曲するときに前記第2の腕部も相互に近づく方向に屈曲するように形成されてなる。本発明によれば、一対の振動腕の一対の第1の腕部が開く動きを、一対の第2の腕部が開く動きによって促進するので、振動効率が向上する。同様に、一対の振動腕の一対の第1の腕部が閉じる動きを、一対の第2の腕部が閉じる動きによって促進するので、振動効率が向上する。したがって、音叉型振動片に比べてCI値を上昇させずに小型化が可能である。また、側面電極は、左右両側面に形成されるので、捩りモード振動片に比べて製造プロセスが容易である。
(2)この圧電振動片において、
前記第1及び第2の腕部は、前記左右両側面間の結晶方位が同じであってもよい。
(3)この圧電振動片において、
右側の前記振動腕の前記側面電極と左側の前記振動腕の前記中央電極が電気的に接続され、
左側の前記振動腕の前記側面電極と右側の前記振動腕の前記中央電極が電気的に接続されていてもよい。
(4)この圧電振動片において、
少なくとも前記第1及び第2の腕部の表裏面に溝が形成され、
前記中央電極の少なくとも一部は、前記溝内に形成されていてもよい。
(5)この圧電振動片において、
前記溝は、前記第1の腕部に形成された第1の溝と、前記第2の腕部に形成された第2の溝と、を含み、
前記第1の溝は、前記第1の腕部よりも短く形成され、前記第1の腕部の長さ方向で中間よりも前記基部の方向にずれて位置し、
前記第2の溝は、前記第2の腕部よりも短く形成され、前記第2の腕部の長さ方向で中間よりも前記折り返し部の方向にずれて位置してもよい。
(6)この圧電振動片において、
前記溝は、前記折り返し部を避けて形成されていてもよい。
(7)この圧電振動片において、
前記第1の腕部の長さをL1とし、前記第2の腕部の長さをL2としたとき、L2は、L1の0.7〜1.3倍の長さを有してもよい。
(8)この圧電振動片において、
前記第1の腕部の前記左右両側面間の幅をW1とし、前記第2の腕部の前記左右両側面間の幅をW2としたときに、
0.8≦(W1/L1 2)/(W2/L2 2)≦1.2
の関係があってもよい。
(9)この圧電振動片において、
前記折り返し部及び前記第2の腕部の先端部の少なくとも一方に錘となる金属膜が形成されてもよい。
(10)本発明に係る圧電振動片の製造方法は、
基部と、それぞれU字状をなして左右に並んで配置されている一対の振動腕と、をエッチングによって形成する工程と、
前記一対の振動腕のそれぞれに励振電極を形成する工程と、
を含み、
それぞれの前記振動腕を、U字の1つの先端が前記基部に接続して延びるとともに他方の前記振動腕から離れる方向に屈曲してさらに延び、前記基部から延びる第1の腕部と、前記第1の腕部から折り返す折り返し部と、前記折り返し部から延びる第2の腕部と、を含むように形成し、
前記励振電極を、少なくとも前記第1及び第2の腕部の左右両側面に形成された側面電極と、少なくとも前記第1及び第2の腕部の前記左右両側面を除く領域に形成された中央電極と、を含むように形成し、かつ、電圧の印加によって左右の前記側面電極と前記中央電極との間にそれぞれ発生する電界によって、前記一対の振動腕の前記第1の腕部が相互に離れる方向に屈曲するときに前記第2の腕部も相互に離れる方向に屈曲し、前記一対の振動腕の前記第1の腕部が相互に近づく方向に屈曲するときに前記第2の腕部も相互に近づく方向に屈曲するように形成する。本発明によれば、一対の振動腕の一対の第1の腕部が開く動きを、一対の第2の腕部が開く動きによって促進するので、振動効率が向上する。同様に、一対の振動腕の一対の第1の腕部が閉じる動きを、一対の第2の腕部が閉じる動きによって促進するので、振動効率が向上する。したがって、音叉型振動片に比べてCI値を上昇させずに小型化が可能である。また、側面電極は、左右両側面に形成されるので、捩りモード振動片に比べて製造プロセスが容易である。
(11)この圧電振動片の製造方法において、
前記折り返し部及び前記第2の腕部の先端部の少なくとも一方に錘となる金属膜を形成する工程をさらに含んでもよい。
(12)この圧電振動片の製造方法において、
前記金属膜の一部を除去する工程をさらに含んでもよい。
(圧電振動片の構成)
図1は、本発明の実施の形態に係る圧電振動片を示す平面図である。図2は、図1に示す圧電振動片のII-II線断面拡大図である。図3は、図1に示す圧電振動片のIII-III線断面拡大図である。圧電振動片は、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料からなる。
図1は、本発明の実施の形態に係る圧電振動片を示す平面図である。図2は、図1に示す圧電振動片のII-II線断面拡大図である。図3は、図1に示す圧電振動片のIII-III線断面拡大図である。圧電振動片は、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料からなる。
圧電振動片は、基部10を有する。圧電振動片は、一対の振動腕12を有する。振動腕12は、相互に反対を向く表裏面14,16と、表裏面14,16を両側で接続する左右両側面18,20と、を有する。振動腕12はU字状をなしており、一対の振動腕12が左右に並んで配置されている。振動腕12は、U字の1つの先端が基部10に接続して延びる。一方の振動腕12は、他方の振動腕12から離れる方向に屈曲してさらに延びている。振動腕12は、基部10から延びる第1の腕部22と、第1の腕部22から折り返す折り返し部24と、折り返し部24から延びる第2の腕部26と、を含む。第1及び第2の腕部22,26は平行に延びている。第1の腕部22の長さをL1とし、第2の腕部26の長さをL2としたとき、L2は、L1の0.7〜1.3倍の長さを有する。第1の腕部22の左右両側面18,20間の幅をW1とし、第2の腕部26の左右両側面18,20間の幅をW2としたときに、
0.8≦(W1/L1 2)/(W2/L2 2)≦1.2
の関係がある。折り返し部24及び第2の腕部26の先端部の少なくとも一方(図1の例では両方)に錘となる金属膜28が形成されている。
0.8≦(W1/L1 2)/(W2/L2 2)≦1.2
の関係がある。折り返し部24及び第2の腕部26の先端部の少なくとも一方(図1の例では両方)に錘となる金属膜28が形成されている。
第1の腕部22は、基部10側に向けて幅を拡げて広い幅で基部10に接続してもよく、そうすることで剛性を高めることができる。逆に言うと、第1の腕部22を、左右両側面18,20の間隔によって定義される幅が、基部10から離れる方向に細くなるようにテーパを付けて形成してもよく、そうすることにより、振動腕12を振動しやすくすることができる。一方、第2の腕部26を、先端に向けて太くなるように逆テーパを付けて形成してもよく、そうすることによって錘の機能を果たして振動周波数を低くすることができる。
第1及び第2の腕部22,26は、左右両側面18,20間の結晶方位が同じである。圧電振動片を水晶から構成する場合、結晶方位について、表裏面14,16がZ軸方向を向き、第1及び第2の腕部22,26の右側面20がX軸の+方向を向き、第1及び第2の腕部22,26の左側面18がX軸の−方向を向くように構成する。本願明細書において、「右」を「+X」、「左」を「−X」と置き換えてもよい。第1及び第2の腕部22,26の右側面20は、表裏面14,16の間隔によって定義される振動腕12の厚みの中央方向に高くなる山型となるように形成されている。右側面20が描く山型の高さは、左右両側面18,20の間隔によって定義される振動腕12の幅の、0%超12.5%以下である。
少なくとも第1及び第2の腕部22,26の表裏面14,16に溝30が形成されている。溝30によって振動腕12が動きやすくなって効率的に振動するのでCI値を下げることができる。溝30は、本実施の形態では折り返し部24を避けて形成されているが、折り返し部24に形成してもよい。溝30は、第1の腕部22に形成された第1の溝32を含む。第1の溝32は、第1の腕部22よりも短く形成され、第1の腕部22の長さ方向で中間よりも基部10の方向にずれて位置している。溝30は、第2の腕部26に形成された第2の溝34を含む。第2の溝34は、第2の腕部26よりも短く形成され、第2の腕部26の長さ方向で中間よりも折り返し部24の方向にずれて位置している。第1及び第2の溝30は、それぞれ、第1及び第2の腕部22,26の長さの50〜70%の長さを有していてもよい。また、第1及び第2の溝30は、それぞれ、第1及び第2の腕部22,26の幅の60〜90%の幅を有してもよい。
溝30は、右側面20と背中合わせに延びる右内面36と、左側面18と背中合わせに延びる左内面38と、を含む。右内面36は左内面38よりも、表裏面14,16に対する角度が垂直に近くなっている。右内面36は平坦面であってもよい。左内面38も平坦面であってもよいが、図2及び図3に示す例では異なる角度の面が接続されてなる。左右両側面18,20は、左内面38よりも表裏面14,16に対する角度(表裏面14,16と接続する部分の角度)が垂直に近くなっている。
基部10には、振動腕12の表裏面14,16と同じ側の面に括れた形状が表れるように、基部10から振動腕12が延びる方向に交差(直交)する方向であって、相互に対向方向に一対の切り込み40が形成されている。切り込み40によって、振動腕12の振動の伝達が遮断されるので、振動が基部10を介して外部に伝わること(振動漏れ)を抑制し、CI値の上昇を防止することができる。切り込み40の長さ(深さ)は、基部10の強度を確保できる範囲で長い(深い)ほど、振動漏れ抑制効果は大きい。一対の切り込み40の間の幅(一対の切り込み40に挟まれた部分の幅)は、一対の振動腕12の第1の腕部22の対向する左右両側面18,20の間隔よりも小さくしてもよいし大きくしてもよいし、一対の振動腕12の第1の腕部22の相互に反対を向く左右両側面18,20の距離よりも小さくしてもよいし大きくしてもよい。
圧電振動片は、一対の振動腕12のそれぞれに形成されている励振電極42を有する。励振電極42は、100Å以上300Å以下の厚みを有する下地のCr膜と、Cr膜上に形成された200Å以上500Å以下の厚みを有するAu膜と、を含む多層構造であってもよい。Cr膜は水晶との密着性が高く、Au膜は電気抵抗が低く酸化し難いことで知られている。
励振電極42は、少なくとも第1及び第2の腕部22,26の左右両側面18,20に形成された側面電極44を含む。詳しくは、側面電極44は、第1の腕部22の左右両側面18,20にそれぞれ形成された左右側面電極46,48と、第2の腕部26の左右両側面18,20にそれぞれ形成された左右側面電極46,48とを含む。右側の振動腕12では、第1の腕部22の左側面電極46と第2の腕部26の右側面電極48は、折り返し部24の外周側面に形成された外周面電極50によって電気的に接続されており、第1の腕部22の右側面電極48と第2の腕部26の左側面電極46は、折り返し部24の内周側面に形成された内周面電極52によって電気的に接続されている。左側の振動腕12では、左右逆の説明になる。1つの振動腕12の左右側面電極46,48は電気的に接続されている。その電気的接続は、第2の腕部26の先端部の表裏面14,16に形成した先端電極54によって図ってもよい。
励振電極42は、少なくとも第1及び第2の腕部22,26の左右両側面18,20を除く領域に形成された中央電極56を含む。中央電極56の少なくとも一部(例えば全部)は、溝30(第1及び第2の溝32,34)内に形成されている。1つの振動腕12において、第1の溝32に形成された中央電極56と第2の溝34に形成された中央電極56は電気的に接続されている。その電気的接続は、第1及び第2の腕部22,26並びに折り返し部24の表裏面14,16に形成した接続電極58によって図ってもよい。さらに、右側の振動腕12の左右側面電極46,48と左側の振動腕12の中央電極56が電気的に接続されている。左側の振動腕12の左右側面電極46,48と右側の振動腕12の中央電極56が電気的に接続されている。これらの電気的接続は、基部10の表裏面14,16に形成した引き出し電極60によって図ってもよい。
(圧電振動片の動作)
図4は、本実施の形態に係る圧電振動片の駆動回路を説明する図である。図5及び図6は、本実施の形態に係る圧電振動片の動作を説明する図である。
図4は、本実施の形態に係る圧電振動片の駆動回路を説明する図である。図5及び図6は、本実施の形態に係る圧電振動片の動作を説明する図である。
図4に示すように、一方(左側)の振動腕12の中央電極56と他方(右側)の振動腕12の左右側面電極46,48が同じ電位(図4の例では−電位)となり、一方(左側)の振動腕12の左右側面電極46,48と他方(右側)の振動腕12の中央電極56が同じ電位(図4の例では+電位)となるように、中央電極56及び左右側面電極46,48は、クロス配線によって交流電源に接続され、駆動電圧としての交番電圧が印加されるようになっている。中央電極56と左右側面電極46,48との間に電圧を印加すると、両者間(中央電極56と左側面電極46との間及び中央電極56と右側面電極48との間)に電界が発生する。これらの電界によって、振動腕12の一方の側端を伸ばし、他方の側端を縮ませて、振動腕12を屈曲させて振動させる。
図5には、図4に示す方向の電界を発生させた場合の動作が示されている。左側の振動腕12について、第1の腕部22では、右側面20は結晶方位の−X方向に電界が加えられて伸び、左側面18は結晶方位の+X方向に電界が加えられて縮む。そのため、第1の腕部22(詳しくは電界が生じる部分)は、左方向に屈曲する。さらに左側の振動腕12について、第2の腕部26でも、右側面20は同様に伸び、左側面18は同様に縮む。そのため、第2の腕部26(詳しくは電界が生じる部分)も、左方向に屈曲する。なお、第2の腕部26の左方向への屈曲の反動で、折り返し部24がその反対方向(右回りの方向)に回転しようとするので、その力が、第1の腕部22の折り返し部24との接続部分を屈曲させる。その屈曲方向は、第1の腕部22の屈曲方向とは反対になっている。その結果、第1の腕部22が、S字を描くようになる。図5に示す例では、第1及び第2の腕部22,26が同じ方向に屈曲するので、第2の腕部26の屈曲による反動で第1の腕部22の屈曲が促進され、振動効率が向上する。右側の振動腕12について、第1の腕部22では、右側面20は結晶方位の+X方向に電界が加えられて縮み、左側面18は結晶方位の−X方向に電界が加えられて伸びる。そのため、第1の腕部22は、右方向に屈曲する。さらに右側の振動腕12について、第2の腕部26でも、右側面20は同様に縮み、左側面18は同様に伸びる。そのため、第2の腕部26も、右方向に屈曲する。
図6には、図4に示す方向とは反対方向の電界を発生させた場合の動作が示されている。そのために、図4に示す例とは位相が逆転するように電圧が印加されている。左側の振動腕12について、第1の腕部22では、右側面20は結晶方位の+方向に電界が加えられて縮み、左側面18は結晶方位の−方向に電界が加えられて伸びる。そのため、第1の腕部22は、右方向に屈曲する。さらに左側の振動腕12について、第2の腕部26でも、右側面20は同様に縮み、左側面18は同様に伸びる。そのため、第2の腕部26も、右方向に屈曲する。図6に示す例では、第1及び第2の腕部22,26が同じ方向に屈曲するので、第2の腕部26の屈曲による反動で第1の腕部22の屈曲が促進され、振動効率が向上する。右側の振動腕12について、第1の腕部22では、右側面20は結晶方位の−方向に電界が加えられて伸び、左側面18は結晶方位の+方向に電界が加えられるために縮む。そのため、第1の腕部22は、左方向に屈曲する。さらに右側の振動腕12について、第2の腕部26でも、右側面20は同様に伸び、左側面18は同様に縮む。そのため、第2の腕部26も、左方向に屈曲する。
こうして、一対の振動腕12は、互いに逆相振動となるように(振動腕12の先端側が互いに接近・離間するように)励振されて屈曲振動する。また、基本モードで振動するように交番電圧が調整されている。
本実施の形態によれば、一対の振動腕12の第1の腕部22が相互に離れる方向に屈曲するときに第2の腕部26も相互に離れる方向に屈曲する(図5参照)。また、一対の振動腕12の第1の腕部22が相互に近づく方向に屈曲するときに第2の腕部26も相互に近づく方向に屈曲する(図6参照)。一対の振動腕12の一対の第1の腕部22が開く動きを、一対の第2の腕部26が開く動きによって促進するので、振動効率が向上する。同様に、一対の振動腕12の一対の第1の腕部22が閉じる動きを、一対の第2の腕部26が閉じる動きによって促進するので、振動効率が向上する。したがって、音叉型振動片に比べてCI値を上昇させずに小型化が可能である。実験によれば、従来の音叉型圧電振動片と比べて、振動腕12の全長を86%程度短くすることができた。例えば、振動腕12の幅が42μmであって振動腕12の長さが1035μmの従来の音叉型圧電振動片と同等の特性を得るには、本実施の形態では、振動腕12の全長を900μmにすれば足りる。
(圧電振動片の製造方法)
本実施の形態に係る圧電振動片の製造方法では、ウエハから、基部10と、それぞれU字状をなして左右に並んで配置されている一対の振動腕12と、をエッチングによって形成する。一対の振動腕12のそれぞれに励振電極42を形成する。詳細は上述した通りである。本実施の形態では、左右側面電極46,48は、左右両側面18,20に形成されるので、捩りモード振動片に比べて製造プロセスが容易である。また、第2の腕部26の先端部及び折り返し部24の少なくとも一方に、錘となる金属膜28を形成する。さらに、金属膜28の一部を除去してもよい。例えば、圧電振動片をパッケージに封止した後に、その蓋に形成された透明窓を通して、金属膜28を光学的に認識してレーザで金属膜28の一部を除去してもよい。これにより、振動腕12の重さを減らして、振動腕12の振動周波数の調整を行うことができる。
本実施の形態に係る圧電振動片の製造方法では、ウエハから、基部10と、それぞれU字状をなして左右に並んで配置されている一対の振動腕12と、をエッチングによって形成する。一対の振動腕12のそれぞれに励振電極42を形成する。詳細は上述した通りである。本実施の形態では、左右側面電極46,48は、左右両側面18,20に形成されるので、捩りモード振動片に比べて製造プロセスが容易である。また、第2の腕部26の先端部及び折り返し部24の少なくとも一方に、錘となる金属膜28を形成する。さらに、金属膜28の一部を除去してもよい。例えば、圧電振動片をパッケージに封止した後に、その蓋に形成された透明窓を通して、金属膜28を光学的に認識してレーザで金属膜28の一部を除去してもよい。これにより、振動腕12の重さを減らして、振動腕12の振動周波数の調整を行うことができる。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
10…基部、 12…振動腕、 14,16…表裏面 18…左側面、 20…右側面、 22…第1の腕部、 24…折り返し部、 26…第2の腕部、 28…金属膜、 30…溝、 32…第1の溝、 34…第2の溝、 36…右内面、 38…左内面、 40…切り込み、 42…励振電極、 44…側面電極、 46…左側面電極、 48…右側面電極、 50…外周面電極、 52…内周面電極、 54…先端電極、 56…中央電極、 58…接続電極、 60…電極
Claims (12)
- 基部と、
それぞれU字状をなして左右に並んで配置されている一対の振動腕と、
前記一対の振動腕のそれぞれに形成されている励振電極と、
を含み、
それぞれの前記振動腕は、U字の1つの先端が前記基部に接続して延びるとともに他方の前記振動腕から離れる方向に屈曲してさらに延び、前記基部から延びる第1の腕部と、前記第1の腕部から折り返す折り返し部と、前記折り返し部から延びる第2の腕部と、を含み、
前記励振電極は、少なくとも前記第1及び第2の腕部の左右両側面に形成された側面電極と、少なくとも前記第1及び第2の腕部の前記左右両側面を除く領域に形成された中央電極と、を含むように形成され、かつ、電圧の印加によって左右の前記側面電極と前記中央電極との間にそれぞれ発生する電界によって、前記一対の振動腕の前記第1の腕部が相互に離れる方向に屈曲するときに前記第2の腕部も相互に離れる方向に屈曲し、前記一対の振動腕の前記第1の腕部が相互に近づく方向に屈曲するときに前記第2の腕部も相互に近づく方向に屈曲するように形成されてなる圧電振動片。 - 請求項1に記載された圧電振動片において、
前記第1及び第2の腕部は、前記左右両側面間の結晶方位が同じである圧電振動片。 - 請求項2に記載された圧電振動片において、
右側の前記振動腕の前記側面電極と左側の前記振動腕の前記中央電極が電気的に接続され、
左側の前記振動腕の前記側面電極と右側の前記振動腕の前記中央電極が電気的に接続されてなる圧電振動片。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載された圧電振動片において、
少なくとも前記第1及び第2の腕部の表裏面に溝が形成され、
前記中央電極の少なくとも一部は、前記溝内に形成されてなる圧電振動片。 - 請求項4に記載された圧電振動片において、
前記溝は、前記第1の腕部に形成された第1の溝と、前記第2の腕部に形成された第2の溝と、を含み、
前記第1の溝は、前記第1の腕部よりも短く形成され、前記第1の腕部の長さ方向で中間よりも前記基部の方向にずれて位置し、
前記第2の溝は、前記第2の腕部よりも短く形成され、前記第2の腕部の長さ方向で中間よりも前記折り返し部の方向にずれて位置してなる圧電振動片。 - 請求項4又は5に記載された圧電振動片において、
前記溝は、前記折り返し部を避けて形成されてなる圧電振動片。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載された圧電振動片において、
前記第1の腕部の長さをL1とし、前記第2の腕部の長さをL2としたとき、L2は、L1の0.7〜1.3倍の長さを有する圧電振動片。 - 請求項7に記載された圧電振動片において、
前記第1の腕部の前記左右両側面間の幅をW1とし、前記第2の腕部の前記左右両側面間の幅をW2としたときに、
0.8≦(W1/L1 2)/(W2/L2 2)≦1.2
の関係がある圧電振動片。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載された圧電振動片において、
前記折り返し部及び前記第2の腕部の先端部の少なくとも一方に錘となる金属膜が形成されてなる圧電振動片。 - 基部と、それぞれU字状をなして左右に並んで配置されている一対の振動腕と、をエッチングによって形成する工程と、
前記一対の振動腕のそれぞれに励振電極を形成する工程と、
を含み、
それぞれの前記振動腕を、U字の1つの先端が前記基部に接続して延びるとともに他方の前記振動腕から離れる方向に屈曲してさらに延び、前記基部から延びる第1の腕部と、前記第1の腕部から折り返す折り返し部と、前記折り返し部から延びる第2の腕部と、を含むように形成し、
前記励振電極を、少なくとも前記第1及び第2の腕部の左右両側面に形成された側面電極と、少なくとも前記第1及び第2の腕部の前記左右両側面を除く領域に形成された中央電極と、を含むように形成し、かつ、電圧の印加によって左右の前記側面電極と前記中央電極との間にそれぞれ発生する電界によって、前記一対の振動腕の前記第1の腕部が相互に離れる方向に屈曲するときに前記第2の腕部も相互に離れる方向に屈曲し、前記一対の振動腕の前記第1の腕部が相互に近づく方向に屈曲するときに前記第2の腕部も相互に近づく方向に屈曲するように形成する圧電振動片の製造方法。 - 請求項10に記載された圧電振動片の製造方法において、
前記折り返し部及び前記第2の腕部の先端部の少なくとも一方に錘となる金属膜を形成する工程をさらに含む圧電振動片の製造方法。 - 請求項11に記載された圧電振動片の製造方法において、
前記金属膜の一部を除去する工程をさらに含む圧電振動片の製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007032126A JP2008199283A (ja) | 2007-02-13 | 2007-02-13 | 圧電振動片及びその製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009206759A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Seiko Instruments Inc | 圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計並びに圧電振動片の製造方法 |
WO2012127685A1 (ja) * | 2011-03-24 | 2012-09-27 | 富士通株式会社 | 音叉型振動子 |
CN103199816A (zh) * | 2012-01-09 | 2013-07-10 | 微晶公司 | 小型压电音叉谐振器 |
JP2014045255A (ja) * | 2012-08-24 | 2014-03-13 | Kyocera Crystal Device Corp | 水晶振動素子 |
US8933614B2 (en) | 2012-01-09 | 2015-01-13 | Micro Crystal Ag | Small-sized piezoelectric tuning-fork resonator |
JP2016054364A (ja) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | 水晶振動素子 |
-
2007
- 2007-02-13 JP JP2007032126A patent/JP2008199283A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009206759A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Seiko Instruments Inc | 圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計並びに圧電振動片の製造方法 |
WO2012127685A1 (ja) * | 2011-03-24 | 2012-09-27 | 富士通株式会社 | 音叉型振動子 |
US8723391B2 (en) | 2011-03-24 | 2014-05-13 | Fujitsu Limited | Tuning fork vibrator with support arms extending obliquely from the base |
JP5605501B2 (ja) * | 2011-03-24 | 2014-10-15 | 富士通株式会社 | 音叉型振動子 |
CN103199816A (zh) * | 2012-01-09 | 2013-07-10 | 微晶公司 | 小型压电音叉谐振器 |
EP2613440A1 (en) * | 2012-01-09 | 2013-07-10 | Micro Crystal AG | Small-sized piezoelectric tuning-fork resonator |
JP2013143779A (ja) * | 2012-01-09 | 2013-07-22 | Micro Crystal Ag | 小型圧電音叉共振器 |
US8933614B2 (en) | 2012-01-09 | 2015-01-13 | Micro Crystal Ag | Small-sized piezoelectric tuning-fork resonator |
CN103199816B (zh) * | 2012-01-09 | 2016-09-28 | 微晶公司 | 小型压电音叉谐振器 |
JP2014045255A (ja) * | 2012-08-24 | 2014-03-13 | Kyocera Crystal Device Corp | 水晶振動素子 |
JP2016054364A (ja) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | 水晶振動素子 |
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