JP5509647B2

JP5509647B2 - 振動片

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Publication number: JP5509647B2
Application number: JP2009077828A
Authority: JP
Inventors: 明法山田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: JP2010232932A

Description

本発明は、例えば振動子や共振子、発振器、ジャイロ、各種センサ等の様々な圧電デバイス、その他の電子デバイスに使用され、屈曲振動モードで振動する振動片に関する。

従来から、携帯電話等の通信機器や、コンピュータ、ＩＣカード等の情報機器、その他様々な電子機器に圧電デバイスが広く使用されている。最近は、これら電子機器の小型化及び高性能化に伴い、小型化と共に、高品質かつ高安定性の圧電デバイスが要求されている。

屈曲振動モードの圧電振動片は、小型化を図るために振動腕の長さを短くすると、周波数が高くなることがよく知られている。そこで、振動腕の先端部に質量を付加することによって、その質量効果により周波数が高くならないように振動腕の長さを短くし、圧電振動片を小型化することが行われている（例えば、特許文献１，２を参照）。振動腕先端部への質量付加は、多くの場合、該先端部の幅を基端側よりも大きく形成することによってなされる。

また、音叉型圧電振動片においてＣＩ値を低減するために、振動腕の表面及び／又は裏面に長手方向の溝部を形成し、かつ該溝部の内面に励振電極を成膜した構造が広く採用されている（例えば、特許文献２，３を参照）。このような振動腕は、その側面の励振電極と溝部内の励振電極との間で電界が、振動腕の断面において広く分布するように発生し、電界効率が大幅に向上するので、振動片を小型化しても振動損失が少なく、ＣＩ値を低く抑制することができる。

更に、振動腕の溝部を振動腕先端の錘部及び基部に入り込む位置まで延長させた構造の音叉型圧電振動片が提案されている（例えば、特許文献４を参照）。このような溝構造の振動腕は、振動腕の基本振動モードを得るために必要な腕長さを確保でき、かつ振動腕の錘部及び基部との各結合部において、振動腕の振動による溝部への応力集中を解消して安定した振動を得ることができる。また、特許文献４には、錘部の基部側に突出部を設けた振動腕が開示されている。この突出部によって、振動腕は、錘部の質量を変えることなく振動二次モーメントの腕長を短くでき、振動の安定性を高めかつＣＩ値を低く抑制することができる。

また、従来から、上述した溝部及び錘部を有する振動腕は、音叉型圧電振動片だけでなく、同様に屈曲振動モードで振動する振動腕を有する様々な圧電デバイスに採用されている。例えば回転角度を検出するために、このような振動腕を駆動振動片及び検出振動片に適用した圧電ジャイロスコープが知られている（例えば、特許文献５を参照）。

実公昭５１−１０７５５号公報特開２００４−２８２２３０号公報国際公開ＷＯ００／４４０９２号公報特開２００５−５８９６号公報特開２００４−３３３４１６号公報

周知のように、音叉型圧電振動片は、その周波数が振動腕の長さの２乗に反比例し、かつ振動腕の幅に比例する。そのため、特許文献４にも記載されるように、振動腕の長さを短くするほど周波数の変動量が大きくなるので、圧電振動片の小型化には限界がある。従来の音叉型圧電振動片は、振動腕を短くするほど溝部の長さも短くなり、励振電極の面積が減少するので、電界効率の向上及びＣＩ値の抑制を図ることが困難である。

また、水晶等の圧電材料が、それに作用する応力によって電気分極を生じることも周知である。本願発明者は、振動腕の屈曲振動によって発生する表面電荷に着目し、様々な溝構造を有する音叉型振動片の振動腕について表面電荷分布を解析した。

図１１（Ａ）（Ｂ）は、従来の典型的な構成の音叉型圧電振動片１を示しており、概ね矩形の基部２と、該基部から平行に延出する１対の振動腕３を備える。各振動腕３は、前記基部に結合された細長い一定幅の腕部４，４と、自由端である先端部に前記腕部よりも広幅に形成された錘部５，５とを有する。振動腕３の表面及び裏面には、それぞれ前記腕部の全長に亘って溝部６、６が形成され、その内面に第１励振電極７，７が、前記腕部の両側面に第２励振電極８，８がそれぞれ成膜されている。一方の振動腕の第１励振電極７と他方の振動腕の第２励振電極８とが互いに接続され、基部２に引き出した接続電極９，９から交流電圧を印加することによって、両振動腕３，３が互いに接近又は離反する向きに振動する。

図１２は、このように振動腕３を励振させたときに、その表面に生じる表面電荷分布を示している。同図に示すように、振動腕３が図中左向きに屈曲すると、溝部６の側面６ａには正（＋）の表面電荷が、腕部４の側面４ａには負（−）の表面電荷が発生することを確認できた。振動腕３が逆向きに屈曲すると、側面６ａ及び側面４ａに発生する表面電荷は、極性が反転する。各側面６ａ，４ａの表面電荷密度は、いずれも基端側が高く、先端側が低い。しかしながら、錘部５は、振動腕３の幅方向両側に腕部４よりも突出させて広幅に形成されているので、剛固であり、表面電荷が発生しなかった。

図１３（Ａ）（Ｂ）は、従来の別の音叉型圧電振動片１１を示しており、同様に矩形の基部１２から平行に延出する１対の振動腕１３とを備え、前記各振動腕は、細長い一定幅の腕部１４，１４と、その先端部に前記腕部よりも広幅の錘部１５，１５とを有する。振動腕１３の表面及び裏面には、それぞれ溝部１６、１６が、前記腕部の全長に亘ってかつ前記錘部の領域にまで延長させて形成され、その内面に前記腕部の範囲で第１励振電極１７，１７が、前記腕部の両側面に第２励振電極１８，１８がそれぞれ成膜されている。一方の振動腕の第１励振電極１７と他方の振動腕の第２励振電極１８とが互いに接続され、基部１２の接続電極１９，１９に引き出されている。

図１４は、接続電極１９，１９に交流電圧を印加して両振動腕１３，１３を互いに接近又は離反する向きに振動させたときに、その表面に生じる表面電荷分布を示している。同図に示すように、振動腕１３が図中左向きに屈曲すると、腕部１４の側面１４ａは、同様に負（−）の表面電荷が発生するのに対し、溝部１６は、腕部１４の範囲内の側面１６ａには正（＋）の表面電荷が発生するが、前記錘部への延長部分の側面１６ｂには表面電荷が発生しないことを確認した。錘部１５の他の部分にも、表面電荷は発生しなかった。この場合も、振動腕１３が逆向きに屈曲すると、側面１６ａ及び側面１４ａの表面電荷は極性が反転し、各側面１６ａ，１４ａの表面電荷密度は基端側が高く、先端側が低い。

このように上述した従来構造の音叉型圧電振動片は、振動腕を短くするほど、その励振に貢献する電極面積が減少するので、電界効率を向上させてＣＩ値を抑制することが困難になる。圧電材料の圧電効果を考慮すると、電界効率の向上及びＣＩ値の改善を図るためには、振動腕を屈曲振動させたときにその表面に電荷が発生する領域に対応して励振電極を形成すること、及びそのように形成される電極面積を増大させることが好ましい。

そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、屈曲振動モードで振動する振動腕を有し、その先端に質量を付加して錘部を形成し、かつ振動腕の表裏面に溝部を設けてその内部に励振電極を形成した振動片において、振動腕を長大化させることなく、その励振に貢献する電極の面積を増大させて、小型化の実現と共に、励振効率の向上及びＣＩ値の低減を図ることにある。

本発明の振動片は、上記目的を達成するために、基部と、前記基部から延出しかつ屈曲振動モードで振動する振動腕とを備え、
前記振動腕が、前記基部に結合した所定の幅の腕部と、前記腕部よりもその幅方向に突出している部分を有するように前記腕部の先端部に設けられた広幅の錘部とからなり、
前記振動腕の表面及び裏面の少なくとも一方には、その長手方向に沿い、前記腕部から前記錘部の領域まで延長している第１溝部が設けられ、
前記錘部の前記突出している部分には、前記第１溝部と平行に設けられた有底の第２溝部を備え、前記第２溝部の側面が前記第１溝部の側面と平行に延長しかつ前記腕部の側面から連続してそれと同一面をなし、
前記第１溝部の側面に第１励振電極が設けられ、前記腕部の側面と該側面に連続している前記第２溝部の側面とに連続して第２励振電極が設けられていることを特徴とする。

このように第１励振電極を、振動腕の腕部から錘部の領域まで設けた第１溝部の側面に形成し、かつ第２励振電極を、腕部の側面及び該側面から連続する錘部の側面に連続して形成することによって、振動腕の振動に貢献する電界を腕部だけでなく、錘部の領域にも発生させることができる。従って、小型化の要求に対応して振動腕を短くしても、錘部の質量効果を損なうことなく、電極面積を増やして励振効率を高め、ＣＩ値を低減させて振動片の高性能化、高品質化を実現することができる。また、錘部の突出部分をより大きくし、より多くの質量を付加して、その質量効果を高めることができる。

別の実施例では、前記錘部の前記腕部の側面から連続して同一面をなしている側面が、前記錘部の幅方向の前記突出している部分を有しない側の側面からなる。
これにより、振動腕の形状をより簡単にし、その加工を容易にすることができる。特に振動片が音叉型の場合には、平行に延出する２本の振動腕の錘部が突出している部分を有しない側を内側に配置することによって、それらの間隔をより狭くすることができ、振動片の幅寸法を小さくして、その小型化を図ることができる。

本発明の振動片は、上記目的を達成するために、基部と、前記基部から延出しかつ屈曲振動モードで振動する振動腕とを備え、
前記振動腕が、前記基部に結合した所定の幅の腕部と、前記腕部の先端部に設けられた広幅の錘部とからなり、
前記錘部は、その幅方向の一方の側に前記腕部の側面よりも突出している部分を有し、かつ幅方向の他方の側に、前記基部側に前記腕部の側面から連続してそれと同一面をなしている側面と、該側面よりも幅方向に突出している追加の部分とを有し、
前記振動腕の表面及び裏面の少なくとも一方には、その長手方向に沿い、前記腕部から前記錘部の領域まで延長している第１溝部が設けられ、
前記第１溝部の側面に第１励振電極が設けられ、前記腕部の側面と該側面に連続している前記錘部の側面とに連続して第２励振電極が設けられていることを特徴とする。
このように第１励振電極を、振動腕の腕部から錘部の領域まで設けた第１溝部の側面に形成し、かつ第２励振電極を、腕部の側面及び該側面から連続する錘部の側面に連続して形成することによって、振動腕の振動に貢献する電界を腕部だけでなく、錘部の領域にも発生させることができる。従って、小型化の要求に対応して振動腕を短くしても、錘部の質量効果を損なうことなく、電極面積を増やして励振効率を高め、ＣＩ値を低減させて振動片の高性能化、高品質化を実現することができる。また、追加の部分を設けた分だけ、より高い質量効果が得られると共に、振動腕の長手方向の中心線に関して左右のバランスを改善することができる。

別の実施例では、前記錘部が、前記腕部の側面から連続してそれと同一面をなしている前記側面に、前記追加の部分から前記基部側に向けて延長している突条を有している。
これにより、錘部の質量効果をより高くし、かつ振動腕の長手方向の中心線に関して左右のバランスをより改善することができる。

本発明の振動片は、上記目的を達成するために、基部と、前記基部から延出しかつ屈曲振動モードで振動する振動腕とを備え、
前記振動腕が、前記基部に結合した所定の幅の腕部と、前記腕部の先端部に設けられた広幅の錘部とからなり、
前記錘部は、その幅方向の一方の側に前記腕部の側面よりも突出している部分を有し、かつ幅方向の他方の側の側面が前記腕部の側面から連続してそれと同一面をなし、
前記振動腕の表面及び裏面の少なくとも一方には、その長手方向に沿い、前記腕部から前記錘部の領域まで延長している第１溝部が設けられ、
前記第１溝部の側面に第１励振電極が設けられ、
前記腕部の側面と該側面に連続している前記錘部の側面とに連続し、前記第１溝部の前記錘部への延長部分に対応する範囲にまで延在している第２励振電極が設けられていることを特徴とする。
このように第１励振電極を、振動腕の腕部から錘部の領域まで設けた第１溝部の側面に形成し、かつ第２励振電極を、腕部の側面及び該側面から連続する錘部の側面に連続して形成することによって、振動腕の振動に貢献する電界を腕部だけでなく、錘部の領域にも発生させることができる。従って、小型化の要求に対応して振動腕を短くしても、錘部の質量効果を損なうことなく、電極面積を増やして励振効率を高め、ＣＩ値を低減させて振動片の高性能化、高品質化を実現することができる。

別の実施例では、振動片が前記基部から平行に延長している１対の前記振動腕を有している音叉型である。別の実施例において、圧電振動片は、３本以上の振動腕を有することができる。

（Ａ）図は本発明による圧電振動片の第１実施例の概略平面図、（Ｂ）図及び（Ｃ）図はそれぞれ（Ａ）図のＩａ−Ｉａ線、Ｉｂ−Ｉｂ線における断面図。第１実施例の振動腕の表面電荷分布を示す斜視図。（Ａ）図は本発明による圧電振動片の第２実施例の概略平面図、（Ｂ）図及び（Ｃ）図はそれぞれ（Ａ）図のIIIａ−IIIａ線、IIIｂ−IIIｂ線における断面図。第２実施例の振動腕の表面電荷分布を示す斜視図。（Ａ）図は本発明による圧電振動片の第３実施例の概略平面図、（Ｂ）図及び（Ｃ）図はそれぞれ（Ａ）図のＶａ−Ｖａ線、Ｖｂ−Ｖｂ線における断面図。第３実施例の振動腕の表面電荷分布を示す斜視図。（Ａ）図は本発明による圧電振動片の第４実施例の概略平面図、（Ｂ）図及び（Ｃ）図はそれぞれ（Ａ）図のVIIａ−VIIａ線、VIIｂ−VIIｂ線における断面図。第４実施例の振動腕の表面電荷分布を示す斜視図。（Ａ）図は本発明による圧電振動片の第５実施例の概略平面図、（Ｂ）図及び（Ｃ）図はそれぞれ（Ａ）図のIXａ−IXａ線、IXｂ−IXｂ線における断面図。第５実施例の振動腕の表面電荷分布を示す斜視図。（Ａ）図は従来の圧電振動片の概略平面図、（Ｂ）図は（Ａ）図のXI−XI線における断面図。図１１の振動腕の表面電荷分布を示す斜視図。（Ａ）図は従来の別の圧電振動片の概略平面図、（Ｂ）図は（Ａ）図のXIII−XIII線における断面図。図１３の振動腕の表面電荷分布を示す斜視図。

以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。尚、添付図面において、同一又は類似の構成要素には、同一又は類似の参照符号を付して示す。
図１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明による音叉型圧電振動片の第１実施例を概略的に示している。本実施例の音叉型圧電振動片２１は、水晶等の圧電材料で一体に形成され、概ね矩形の基部２２と、該基部から平行に延出する１対の振動腕２３とを備える。各振動腕２３は、前記基部に結合された所定の幅の細長い腕部２４と、その自由端である先端部に前記腕部よりも広幅に形成された錘部２５とを有する。各錘部２５は、振動腕２３の幅方向両側に腕部２４の側面から突出する部分２６，２６を有する。

振動腕２３の表面及び裏面には、その長手方向に沿って断面矩形かつ一定の第１溝部２７，２７がそれぞれ形成されている。第１溝部２７は、前記腕部の全長に亘って、かつ該腕部から連続的に前記錘部の中央付近まで延長するように設けられる。更に、錘部２５の表面及び裏面には、前記両突出部分に有底の第２溝部２８，２８がそれぞれ形成されている。第２溝部２８は、突出部分２６の基部側端部から第１溝部２７の錘部２５への延長部分の範囲でかつそれと平行に延長させて設けられる。第２溝部２８の前記第１溝部に隣接する側面は、腕部２４の側面から連続して段差のない同一面に形成されている。

第１溝部２７の内面には、第１励振電極２９が前記錘部への延長部分を含む全長に亘って形成されている。連続する腕部２４の側面及び第２溝部２８の前記第１溝部に隣接する側面には、それらの全長に亘って第２励振電極３０が連続して形成されている。一方の前記振動腕の第１励振電極２９と他方の振動腕の第２励振電極３０とが互いに接続され、かつ基部２２の接続電極３１，３１に引き出されている。前記接続電極に交流電圧を印加すると、両振動腕２３，２３が互いに接近又は離反する向きに振動する。

図２は、このように振動腕２３，２３を振動させたときに、その表面に生じる表面電荷分布を示している。同図に示すように、振動腕２３が図中左向きに屈曲すると、第１溝部２７の側面２７ａには、前記錘部への延長部分の側面２７ｂを含む全長に亘って正（＋）の表面電荷が発生した。腕部２４の各側面２４ａ及びそれに連続する第２溝部２８の前記第１溝部に隣接する各側面２８ａには、負（−）の表面電荷が発生することを確認した。これら以外の錘部２５の部分は、表面電荷が発生しなかった。側面２７ａ，２７ｂ及び側面２４ａ，２８ａの表面電荷密度は、いずれも基端側が高く、先端側が低かった。振動腕２３が逆向きに屈曲すると、その表面に発生する表面電荷は、極性が反転する。

別の実施例では、錘部２５の表裏面を貫通するように第２溝部２８を形成することができ、その場合にも、該第２溝部の第１溝部２７に隣接する側面には、振動腕２３の屈曲振動により表面電荷が発生する。しかしながら、突出部分２６が部分的に貫通溝により分離されて、腕部側と平行に基部２２側に延出することになるので、振動腕２３の振動時に不要な振動モードを発生したり、腕部側と接触する虞がある。従って、第２溝部２８は、少なくとも部分的に貫通しないように形成するのが好ましい。

このように振動腕２３は、その屈曲振動により表面電荷が発生する領域が、第１溝部２７を錘部２５の領域まで延長させかつ前記錘部の突出部分２６に第２溝部２８を設けることによって、錘部２５まで拡大されている。その結果、振動腕２３の励振に貢献する第１及び第２励振電極２９，３０を、腕部２４だけでなく、錘部２５の領域にも形成することができる。従って、本実施例の圧電振動片２１は、小型化の要求に対応して振動腕を短くしても、錘部の質量効果を損なうことなく、励振電極の面積を大きくして励振効率を高めることができるので、ＣＩ値を低減させることができる。

図３（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明による音叉型圧電振動片の第２実施例を概略的に示している。本実施例の音叉型圧電振動片４１は、第１実施例と同様に水晶等の圧電材料で一体に形成され、概ね矩形の基部４２から平行に延出する１対の振動腕４３を備える。各振動腕４３は、前記基部に結合された所定の幅の細長い腕部４４と、その先端部に前記腕部よりも広幅に形成された錘部４５とを有するが、錘部４５が、他方の振動腕４３とは反対側の幅方向にのみ腕部４４の側面から突出する部分４６を有する、という点において、第１実施例と異なる。これにより、両振動腕４３を第１実施例の場合よりも接近させて配置することができるので、圧電振動片４１の幅寸法を小さくすることができる。

振動腕４３の表面及び裏面には、その長手方向に沿って断面矩形かつ一定の第１溝部４７，４７が、それぞれ前記腕部の全長に亘って、かつ該腕部から連続的に前記錘部の中央付近まで延長するように形成されている。錘部４５の突出部分４６には、その表面及び裏面に有底の第２溝部４８，４８が、それぞれ該突出部分の基部側端部から第１溝部４７の錘部４５への延長部分の範囲でかつそれと平行に延長させて形成されている。第２溝部４８の前記第１溝部に隣接する側面及び錘部４５の他方の振動腕に隣接する側面は、それぞれ対応する腕部４４の側面から連続する段差のない同一面に形成されている。

第１溝部４７の内面には、第１励振電極４９が前記錘部への延長部分を含む全長に亘って形成されている。腕部４４の外側の側面即ち他方の振動腕とは反対側の側面及びそれに連続する第２溝部４８の前記第１溝部に隣接する側面には、それらの全長に亘って第２励振電極５０ａが連続して形成されている。腕部４４の内側即ち他方の振動腕に隣接する側の側面には、第２励振電極５０ｂが全長に亘って形成され、かつそれから錘部４５の他方の振動腕に隣接する側の側面に連続して、第１溝部４７の錘部４５への延長部分に対応する範囲にまで延長して設けられている。一方の前記振動腕の第１励振電極４９と他方の振動腕の第２励振電極５０ａ，５０ｂとが互いに接続されており、これらに交流電圧を印加することによって、両振動腕４３，４３が互いに接近又は離反する向きに振動する。

図４は、図３の右側の振動腕４３が図中左向きに屈曲したときに、その表面に発生する表面電荷分布を示している。第１溝部４７の側面４７ａには、前記錘部への延長部分の側面４７ｂを含む全長に亘って正（＋）の表面電荷が発生した。腕部４４の両側面４４ａ、錘部４５の第２溝部４８の前記第１溝部に隣接する側面、及び第１溝部４７の該錘部への延長部分に対応する範囲にある内側の側面４５ａには、負（−）の表面電荷が発生した。これら以外の錘部４５の部分は、表面電荷が発生しなかった。前記各側面の表面電荷密度は、いずれも基端側が高く、先端側が低かった。振動腕４３が逆向きに屈曲すると、その表面に発生する表面電荷は、極性が反転する。

このように振動腕４３は、その屈曲振動により表面電荷が発生する領域が、第１溝部４７を錘部４５の領域まで延長させ、前記錘部の突出部分４６に第２溝部４８を設け、かつ前記錘部の他方の振動腕に隣接する側面４５ａを腕部の側面と同一面に形成することによって、錘部４５まで拡大されている。その結果、振動腕４３の励振に貢献する第１及び第２励振電極４９，５０ａ，５０ｂを、腕部４４だけでなく、錘部４５の領域にも形成することができる。本実施例の圧電振動片４１は、第１実施例に比して錘部の質量効果は幾分低減するが、第１実施例と同様に、小型化の要求に対応して振動腕を短くしても、励振電極の面積を大きくして励振効率を高めることができるので、ＣＩ値を低減させることができる。

図５（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明による音叉型圧電振動片の第３実施例を概略的に示している。本実施例の音叉型圧電振動片５１は第２実施例の変形例であり、振動腕４３の錘部４５が、内側即ち他方の振動腕に隣接する側にも、第２励振電極５０ｂを形成した側面４５ａよりも先端側でかつ該側面から幅方向に突出する部分５２を更に有する点において、第２実施例と異なる。このように追加の突出部分５２を設けることによって、圧電振動片５１は、第２実施例に比して、突出部分５２を追加した分だけ、両振動腕の間隔を拡げなければならないが、より高い質量効果が得られると共に、振動腕４３の長手方向の中心線に関して左右のバランスを改善することができる。

図６は、図５の右側の振動腕４３が図中左向きに屈曲したときに、その表面に発生する表面電荷分布を示している。第２実施例と同様に、第１溝部４７の側面４７ａには、前記錘部への延長部分の側面４７ｂを含む全長に亘って正（＋）の表面電荷が発生した。腕部４４の両側面、錘部４５の第２溝部４８の前記第１溝部に隣接する側面、及び第１溝部４７の延長部分に対応する範囲にある内側の側面４５ａには、負（−）の表面電荷が発生した。これら以外の錘部４５の部分は、表面電荷が発生しなかった。前記各側面の表面電荷密度は、いずれも基端側が高く、先端側が低かった。振動腕４３が逆向きに屈曲すると、その表面に発生する表面電荷は、極性が反転する。

本実施例も、振動腕４３は、その屈曲振動により表面電荷が発生する領域が錘部４５まで拡大され、その励振に貢献する第１及び第２励振電極４９，５０ａ，５０ｂを、腕部４４及び錘部４５の領域にも形成することができる。従って、圧電振動片５１は、第２実施例と同様に、小型化の要求に対応して振動腕を短くしても、励振電極の面積を大きくして励振効率を高めることができるので、ＣＩ値を低減させることができる。

図７（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明による音叉型圧電振動片の第４実施例を概略的に示している。本実施例の音叉型圧電振動片６１は、第３実施例の変形例であり、振動腕４３の錘部４５には、突出部分５２から基部側の側面即ち第２励振電極５０ｂが形成された内側の側面４５ａに突条６２が設けられている点において、第３実施例と異なる。突条６２は、第２溝部４８の底部に対応する位置に該底部と略同じ厚さに、かつ突出部分５２と同じ幅に形成される。このように突条６２を設けることによって、圧電振動片６１は、錘部４５の内側の側面４５ａに第２励振電極５０ｂの面積を十分に確保しつつ、両振動腕の間隔を更に拡げることなく、錘部に更に質量を付加し、かつ第３実施例に比して、振動腕４３の長手方向の中心線に関して左右のバランスをより改善することができる。

図８は、図７の右側の振動腕４３が図中左向きに屈曲したときに、その表面に発生する表面電荷分布を示している。第３実施例と同様に、第１溝部４７の側面４７ａには、前記錘部への延長部分の側面４７ｂを含む全長に亘って正（＋）の表面電荷が発生した。腕部４４の両側面４４ａ、錘部４５の第２溝部４８の前記第１溝部に隣接する側面、及び第１溝部４７の延長部分に対応する範囲の突条６２を除く内側の側面４５ａには、負（−）の表面電荷が発生した。これら以外の錘部４５の部分は、表面電荷が発生しなかった。前記各側面の表面電荷密度は、いずれも基端側が高く、先端側が低かった。振動腕４３が逆向きに屈曲すると、その表面に発生する表面電荷は、極性が反転する。

本実施例も、振動腕４３は、その屈曲振動により表面電荷が発生する領域が錘部４５まで拡大され、その励振に貢献する第１及び第２励振電極４９，５０ａ，５０ｂを、腕部４４及び錘部４５の領域にも形成することができる。従って、圧電振動片６１は、第２実施例と同様に、小型化の要求に対応して振動腕を短くしても、励振電極の面積を大きくして励振効率を高めることができるので、ＣＩ値を低減させることができる。

図９（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明による音叉型圧電振動片の第５実施例を概略的に示している。本実施例の音叉型圧電振動片７１は、第２実施例の別の変形例であり、振動腕４３の錘部４５は、突出部分４６の第２溝部が省略されている点において、第２実施例と異なる。本実施例は、第２実施例に比して、錘部４５に第２溝部及びその内面の第１電極を形成する工程を省略できるので、工数を少なくし、製造コストを低減することができる。

第１溝部４７の内面には、前記錘部への延長部分を含む全長に亘って第１励振電極４９が形成されている。第１励振電極５０ａは、腕部４４の外側即ち他方の振動腕とは反対側の側面にのみ形成されている。第２励振電極５０ｂは、第２実施例と同様に、腕部４４の内側即ち他方の振動腕に隣接する側面及び、錘部４５の第１溝部４７の延長部分に対応する範囲にある内側の側面４５ａに連続して形成されている。また、第２溝部を省略したことによって、第１溝部４７の前記錘部への延長部分は、外側の側面即ち他方の振動腕とは反対側の側面に第１励振電極４９を設けなくても良い。

図１０は、図９の右側の振動腕４３が図中左向きに屈曲したときに、その表面に発生する表面電荷分布を示している。第２実施例と同様に、腕部４４の両側面４４ａ、及び錘部４５の第１溝部４７の延長部分に対応する範囲にある内側の側面４５ａには、負（−）の表面電荷が発生した。これ以外の錘部４５の部分は、表面電荷が発生しなかった。第１溝部４７の内部は、腕部４４の範囲にある内側及び外側の側面に全長に亘って正（＋）の表面電荷が発生したが、前記錘部４５への延長部分では、内側の側面にのみ正（＋）の表面電荷が発生し、外側の側面４７ｂに表面電荷が発生しなかった。前記各側面の表面電荷密度は、いずれも基端側が高く、先端側が低かった。振動腕４３が逆向きに屈曲すると、その表面に発生する表面電荷は、極性が反転する。

本実施例も、振動腕４３は、その屈曲振動により表面電荷が発生する領域が、上記各実施例よりも少ないが、従来技術に比して錘部４５の領域まで拡大され、その励振に貢献する第１及び第２励振電極４９，５０ｂを、腕部４４及び錘部４５の領域にも形成することができる。従って、圧電振動片７１は、第２実施例と同様に、小型化の要求に対応して振動腕を短くしても、励振電極の面積を大きくして励振効率を高めることができるので、ＣＩ値を低減させることができる。

本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、その技術的範囲内で様々な変形又は変更を加えて実施することができる。例えば、振動腕の第１溝部及び第２溝部は、その先端又は先端付近まで延長させることができ、振動腕の表面又は裏面の一方にのみ形成しても良い。また、第１溝部は、腕部の全長に亘って設けなくてもよく、腕部の長手方向に沿って短くしたり途中で分断させることもできる。更に第１励振電極も、第１溝部の全長に亘って設けなくてもよく、その長手方向に短くしたり途中で分断させることもできる。上記実施例は、いずれも音叉型振動片について説明したが、屈曲振動モードで振動する１本以上の振動腕を有する限り、それ以外の様々な圧電デバイス、その他の電子デバイスについて適用することができる。

１，１１，２１，４１，５１，６１，７１…圧電振動片、２，１２，２２，４２…基部、３，１３，２３，４３…振動腕、４，１４，２４，４４…腕部、４ａ，６ａ，１４ａ，１６ａ，２４ａ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，４４ａ，４５ａ，４７ａ，４７ｂ…側面、５，１５，２５，４５…錘部、６，１６…溝部、７，１７，２９，４９…第１励振電極、８，１８，３０，５０ａ，５０ｂ…第２励振電極、９，１９…接続電極、２６，４６，５２…突出部分、２７，４７…第１溝部、２８，４８…第２溝部、６２…突条。

Claims

基部と、前記基部から延出しかつ屈曲振動モードで振動する振動腕とを備え、
前記振動腕が、前記基部に結合した所定の幅の腕部と、前記腕部よりもその幅方向に突出している部分を有するように前記腕部の先端部に設けられた広幅の錘部とからなり、
前記振動腕の表面及び裏面の少なくとも一方には、その長手方向に沿い、前記腕部から前記錘部の領域まで延長している第１溝部が設けられ、
前記錘部の前記突出している部分には、前記第１溝部と平行に設けられた有底の第２溝部を備え、前記第２溝部の側面が前記第１溝部の側面と平行に延長しかつ前記腕部の側面から連続してそれと同一面をなし、
前記第１溝部の側面に第１励振電極が設けられ、前記腕部の側面と該側面に連続している前記第２溝部の側面とに連続して第２励振電極が設けられていることを特徴とする振動片。
前記錘部の前記腕部の側面から連続して同一面をなしている側面が、前記錘部の幅方向の前記突出している部分を有しない側の側面からなることを特徴とする請求項１記載の振動片。
基部と、前記基部から延出しかつ屈曲振動モードで振動する振動腕とを備え、
前記振動腕が、前記基部に結合した所定の幅の腕部と、前記腕部の先端部に設けられた広幅の錘部とからなり、
前記錘部は、その幅方向の一方の側に前記腕部の側面よりも突出している部分を有し、かつ幅方向の他方の側に、前記基部側に前記腕部の側面から連続してそれと同一面をなしている側面と、該側面よりも幅方向に突出している追加の部分とを有し、
前記振動腕の表面及び裏面の少なくとも一方には、その長手方向に沿い、前記腕部から前記錘部の領域まで延長している第１溝部が設けられ、
前記第１溝部の側面に第１励振電極が設けられ、前記腕部の側面と該側面に連続している前記錘部の側面とに連続して第２励振電極が設けられていることを特徴とする振動片。
前記錘部が、前記腕部の側面から連続してそれと同一面をなしている前記側面に、前記追加の部分から前記基部側に向けて延長している突条を有していることを特徴とする請求項３記載の振動片。
基部と、前記基部から延出しかつ屈曲振動モードで振動する振動腕とを備え、
前記振動腕が、前記基部に結合した所定の幅の腕部と、前記腕部の先端部に設けられた広幅の錘部とからなり、
前記錘部は、その幅方向の一方の側に前記腕部の側面よりも突出している部分を有し、かつ幅方向の他方の側の側面が前記腕部の側面から連続してそれと同一面をなし、
前記振動腕の表面及び裏面の少なくとも一方には、その長手方向に沿い、前記腕部から前記錘部の領域まで延長している第１溝部が設けられ、
前記第１溝部の側面に第１励振電極が設けられ、
前記腕部の側面と該側面に連続している前記錘部の側面とに連続し、前記第１溝部の前記錘部への延長部分に対応する範囲にまで延在している第２励振電極が設けられていることを特徴とする振動片。
前記基部から平行に延長している１対の前記振動腕を有している音叉型であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の振動片。