TWI439047B - Vibration slices, vibrators, oscillators, electronic machines, and frequency adjustment methods - Google Patents

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Description

振動片、振動器、振盪器、電子機器、及頻率調整方法
本發明係關於一種振動片、振動器、振盪器、電子機器、及頻率調整方法。
作為具有振動臂之振動器,已知有振動臂並非於面內振動,而是於振動臂之厚度方向上振動(面外振動)之振動片。該振動片通常具有奇數根振動臂,於包含3根以上的振動臂之情形時,進行相鄰之振動臂交替地重複相反方向之振動的振動(行走式振動)。
關於進行面內振動之音叉型振動器中的頻率(共振頻率)之調整,係在振動臂之前端部於振動方向之平面設置錘,並將雷射光等照射至該錘而除去錘之一部,以此進行調整。此係除去錘之一部分且使振動臂之重量減少,藉此逐漸提高頻率而進行頻率調整(例如參照專利文獻1)。
對此,進行面外振動之振動器之頻率(共振頻率)與振動臂之振動方向的厚度成正比例,且與振動臂之長度的平方成反比例。因此,頻率調整係藉由不於振動臂之厚度之面附加錘而於振動臂之側面附加錘,且照射雷射光而除去該側面之錘之一部分而進行。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2003-318685號公報
為了實現進行面外振動之振動器的小型化,因振動臂之長度變短,故為獲得相同之頻率而需要使振動臂之厚度變薄。
然而,難以與先前同樣地對較薄之振動臂之側面附加錘。而且,即便可於振動臂之側面附加錘,亦非常難以照射雷射光而除去該錘之一部分,故期望容易且高精度地對進行面外振動之振動器之頻率調整。
本發明係為解決上述課題之至少一部分而研製,可作為以下之形態或者應用例而實現。
[應用例1]本應用例之振動片之特徵在於包括:基部,其係設於包含第1軸和與該第1軸正交之第2軸之平面上;振動臂,其自上述基部延伸於第1軸方向;及第1質量部,其調整上述振動臂之共振頻率;且,上述振動臂在垂直於上述平面的方向上彎曲振動,且包括:第1面,其藉由彎曲振動而壓縮或伸長;及第2面,其於上述第1面壓縮時伸長且於上述第1面伸長時壓縮,且,上述第1質量部係設於上述第1面及上述第2面中之至少一面上之自上述振動臂之基部側之端部至前端部為止的長度的大致中心。
根據該構成,振動片之第1質量部形成於振動臂之長度的大致中心。於該振動臂之中心,存在根據質量之增減而使頻率增減之錘效應、與根據振動臂之厚度而使頻率增減之厚度效應的邊界。例如,當已除去膜等之情形時,錘效應為支配性之部分的頻率向+側升高調整,而厚度效應為支配性之部分的頻率向-側降低調整。當附加有膜之情形時,則相反,錘效應為支配性之部分的頻率向-側降低調整,而厚度效應為支配性之部分的頻率向+側升高調整。
如此,於該振動臂之中心可將振動片之頻率向+側、-側調整,進而,因該頻率調整產生之頻率之變化量較小,可容易且高精度地進行頻率調整。
[應用例2]上述應用例之振動片中,理想的是,於上述第1質量部使用金膜。
根據該構成,因第1質量部為金膜,故可容易削除金膜之一部分,從而可進行良好之頻率調整。
[應用例3]上述應用例之振動片中,理想的是,於上述第1質量部設有狹縫。
根據該構成,於第1質量部形成有狹縫。亦即,因面上稀疏地形成有金屬膜,故而,當除去金屬膜而進行振動片之頻率調整時,可削除微小之量,頻率之變化量較少,從而可以良好之精度使頻率一致。
[應用例4]上述應用例之振動片中,理想的是,上述第1質量部係設於相對於振動臂之全長L而自基部側之端部起0.30 L以上0.65 L以下之範圍內的至少一部分中。
根據該構成,在設於自基部側之端部起0.30 L~0.65 L之間的位置上之第1質量部,藉由除去金膜,可進行頻率偏差為±1000 ppm之頻率調整。如此,振動片之頻率之調整中,可將頻率向+側升高之方向調整,亦可將頻率向-側降低之方向調整。因此,該第1質量部中可進行調整範圍較廣之頻率調整,且可進行高精度之振動片之頻率調整。
[應用例5]上述應用例之振動片中,理想的是,上述第1質量部係設於相對於振動臂之全長L而自基部側之端部起0.42 L以上0.57 L以下之範圍內的至少一部分中。
根據該構成,在設於自基部側之端部起0.42 L~0.57 L之間的位置上之第1質量部,藉由除去金膜可進行頻率偏差為±200 ppm之頻率調整。如此,振動片之頻率之調整中,可將頻率向+側升高之方向調整,亦可將頻率向-側降低之方向調整。因此,該第1質量部中,可進行調整範圍較窄之頻率調整,且可進行高精度之振動片之頻率調整。
[應用例6]上述應用例之振動片中,理想的是,上述振動臂之前端部之上述第1面及上述第2面中的至少一個面上,進而設有調整共振頻率之第2質量部。
根據該構成,可由振動臂之前端部之粗調用的第2質量部進行粗調,而由大致中心之第1質量部進行微調。因此,可縮短調整量較多之振動片之頻率調整的加工時間。
[應用例7]本應用例之頻率調整方法之特徵在於包括如下步驟:準備振動片之步驟,該振動片包含:基部,其形成於包含第1軸和與該第1軸正交之第2軸之平面上;振動臂,其自上述基部延伸於第1軸方向;及第1質量部,其調整上述振動臂之共振頻率;且,上述振動臂在垂直於上述平面的方向上彎曲振動,且包括藉由彎曲振動而壓縮或伸長之第1面、及於上述第1面壓縮時伸長且於上述第1面伸長時壓縮之第2面,上述第1質量部形成於上述第1面及上述第2面中的至少一面上之自上述振動臂之基部側之端部至前端部為止的長度的大致中心;以及,微調步驟,其藉由變化上述第1質量部之質量來調整上述振動臂之共振頻率。
根據該頻率調整方法,藉由變化形成於振動臂之長度之大致中心的第1質量部之質量,而對振動片之共振頻率進行微調。
於該振動臂之中心,存在根據質量之增減而使頻率增減之錘效應、與根據振動臂之厚度而使頻率增減之厚度效應的邊界。例如,當已除去膜等之情形時,錘效應為支配性之部分的頻率向+側升高調整,而厚度效應為支配性之部分的頻率向-側降低調整。當附加有膜之情形時,相仿地,錘效應為支配性之部分的頻率向-側降低調整,而厚度效應為支配性之部分的頻率向+側升高調整。
如此,於該振動臂之中心,可將振動片之頻率向+側、-側調整,進而,因該頻率調整而產生之頻率之變化量較小,從而可容易且高精度地進行頻率調整。
[應用例8]上述應用例之頻率調整方法中,理想的是,上述振動片之頻率設定為在上述微調步驟前相對地低於目標之頻率,且自上述第1質量部減少質量,上述第1質量部係相對於上述振動臂之上述第1軸方向之長度之大致中心而形成於前端部側。
根據該頻率調整方法,自相對於振動臂之第1軸方向之長度的中心而形成於前端部側之第1質量部減少質量。藉此,可使頻率開始較大地變化,從而可高效地進行頻率調整。
[應用例9]上述應用例之頻率調整方法中,理想的是,於上述第1質量部使用金膜,藉由以雷射除去上述金膜而減少上述第1質量部之質量。
根據該頻率調整方法,將雷射光照射至金膜而除去金膜之一部分,從而減少第1質量部之質量。金膜可藉由雷射而容易地除去,從而可進行效率良好之頻率調整。
[應用例10]本應用例之振動器之特徵在於包括:如上述應用例之任一例中所述之振動片、及收納上述振動片之封裝。
根據該構成,振動器中具有容易進行頻率調整、而且能以良好之精度進行頻率調整之振動片,從而可提供一種頻率精度優良的振動器。
[應用例11]本應用例之振盪器之特徵在於包括:如上述應用例之任一例中所述之振動片、及連接至上述振動片之電路元件。
根據該構成,振盪器中具有容易進行頻率調整、而且能以良好之精度進行頻率調整之振動片,從而可提供一種頻率精度優良的振盪器。
[應用例12]本應用例之電子機器之特徵在於,使用有上述應用例之任一例中所述之振動片。
根據該構成,可提供一種能發揮上述應用例1~6中之任一例中所述的效果之電子機器。
於說明實施形態之前,為了便於理解本發明,先對進行面外振動之振動片上的質量部與頻率之關係進行說明。
圖1係說明進行面外振動之振動片之一例的概略立體圖。圖2係表示振動臂上所形成之金屬膜的形成位置與頻率之關係的圖表。
如圖1所示,進行面外振動之振動片1具有基部15、及自基部15平行地延伸之3根振動臂11、12、13。
此處,將振動臂11、12、13延伸之方向設為Y方向(第1軸),將與Y方向正交且排列有振動臂11、12、13之方向設為X方向(第2軸),此時,將與Y方向及X方向正交之方向設為Z方向。
面外振動係如下之振動:振動臂之前端以於Z方向即垂直於XY平面的方向振動、且成為與鄰接之振動臂相反之方向的方式重複振動。如此之振動係偏離振動臂所形成之XY平面而振動,故通常稱為面外振動。
因此,當振動臂11、13於+Z方向振動而振動臂12於-Z方向振動之情形時,形成於XY平面上之振動臂11、12、13的對向之第1面11a、12a、13a及第2面11b、12b、13b係,第1面11a、13a壓縮,第2面11b、13b伸長;另一方面,第1面12a伸長,第2面12b壓縮。而且,當振動臂11、13於-Z方向振動,而振動臂12於+Z方向振動之情形時,壓縮及伸長之關係與上述相反。再者,振動臂不限於3根,可為1根,亦可為5根。
於進行如此之面外振動之振動片中,將振動片之共振頻率設為f,將振動臂之全長設為L,將振動臂之振動方向之厚度設為t時,則有f(t/L2 )之關係。
亦即,進行面外振動之振動片的共振頻率f係與振動臂之振動方向之厚度t成正比例,而與振動臂之全長L之平方成反比例。
於如此之振動片之基本特性中,與進行音叉型面內振動之振動片同樣地,當在位於XY平面內之振動臂的第1面或者第2面進行膜的附加或者膜的除去而調整頻率之情形時,不僅必需考慮單純的錘之效應,亦必需考慮厚度之變化。
因此認為,難以於振動臂之第1面或第2面進行膜的附加或者膜的除去而調整頻率。
因此,發明者將基部形成有1根振動臂之進行面外振動的振動片作為模型,在位於XY平面內之振動臂的一面上形成金屬膜,且模擬自振動臂之前端側將其逐漸削除時頻率之變化而進行考察。
圖2係其圖表,縱軸表示經標準化之頻率變化量Δf,且橫軸表示作為頻率調整膜之金屬膜的相對於振動臂之全長L而自基部起的長度。縱軸之Δf係如下之值:將振動臂上未形成金屬膜(頻率調整膜)時之頻率設為f0,將形成有金屬膜(頻率調整膜)時之頻率設為f時,設Δf=(f-f0)/f,進而,以Δf之最大值成為1之方式設Δf(標準化)=Δf/(Δf之最大值)而經標準化的數值。再者,該圖表係於形成有金(Au)膜而作為金屬膜之情形時的資料。
根據圖2之圖表,自前端側逐漸削除形成於振動臂之金屬膜時,頻率以逐漸升高之方式變化,且於振動臂之大致中心部頻率之變化為零。然後,進而朝向基部除去金屬膜時,此時頻率以逐漸降低之方式變化。而且,越接近中心,頻率之變化量越小。
以振動臂之長度之大致中心為界,振動臂之前端側的錘效應具有支配性,藉由金屬膜之除去,頻率向升高之方向變化。而且,自振動臂之長度之大致中心起,振動臂之基部側的厚度效應具有支配性,藉由金屬膜之除去,頻率向降低之方向變化。
如此,發明者發現,於振動臂之長度之大致中心存在頻率變化之方向不同的邊界。然後,依據該等觀點,發明者創作出本發明。
以下,根據圖式,對將本發明具體化之實施形態進行說明。再者,以下之說明中使用之各圖式中,為了將各部材設為可辨認之大小,而適當地變更各部材之尺寸之比例。
(第1實施形態)
圖3係表示本實施形態之振動片之構成,其中圖3(a)為概略俯視圖,圖3(b)為沿該圖(a)之A-A虛線之概略剖面圖,圖3(c)為沿該圖(a)之B-B虛線之概略剖面圖。
振動片1係正交座標系中於XY平面展開時,以Z方向作為厚度之形態。
振動片1具有3根振動臂11、12、13,振動臂11、12、13排列於X方向(第2軸方向),且相互平行地延伸於Y方向(第1軸方向)。然後,振動臂11、12、13連結於基部15,且構成各振動臂11、12、13為懸臂構造之振動片1。此時,可以說,基部15形成於包含Y方向(第1軸)及與Y方向(第1軸)正交之X方向(第2軸)的平面(XY平面)上。
振動臂11、12、13之接近於基部15之位置上,分別形成有壓電元件61、62、63。
如圖3(b)所示,形成於振動臂11上之壓電元件61係設置於規定振動臂11之厚度的對向之面(垂直於Z方向之面)中的一面側。並且,壓電元件61係由下部電極21、壓電膜31、上部電極41積層而形成。再者,雖然未圖示,亦可於壓電膜31與上部電極41之間形成絕緣膜。
如此,可使下部電極21與上部電極41隔著壓電膜31而對向,藉此形成壓電元件61,且藉由於各電極間施加正負之電壓而使壓電膜壓縮或者伸長。然後,藉由壓電膜壓縮或者伸長,可使振動臂11於Z方向移位。
同樣地,形成於振動臂12、13上之壓電元件62、63中,於規定振動臂11之厚度的相對向之面中的一面側積層而形成有下部電極22、23、壓電膜32、33、上部電極42、43。
而且,下部電極21、22、23及上部電極41、42、43係形成為自振動片1之基部15引出,而連接至固定於收容器等基台上以實現電性導通的安裝電極45、46。而且,設有將下部電極21、23與上部電極42連接之連接部47,進而,設有將下部電極22與上部電極41、43之連接部48,壓電元件61、63與壓電元件62之極性成為相反。藉由如此之構成,當振動臂11、13於+Z方向振動時,振動臂12於-Z方向振動。
如圖3(c)所示,於與形成有振動臂11之壓電元件61的面相同之面上,設置有第1質量部51。該第1質量部51係由金(Au)膜形成。
再者,金膜為了加強與基材之密著力,亦可於基底形成鉻(Cr)膜等基底層。而且,亦可採用鋁(Al)膜等金屬膜來代替金膜。
該第1質量部51係為調整振動臂11之頻率而設,藉由除去金膜之一部分可調整振動臂11之頻率。然後,第1質量部51係形成於振動臂11之大致中心。
繼而,對配置於振動臂上之第1質量部51的位置進行詳細說明。
圖4係關於頻率之調整範圍(調整量)與自第1質量部之基部起相對於振動臂之全長L的位置之圖表。該圖表係與圖2所說明之圖表相同者,且係形成有金膜作為第1質量部時之資料。
根據該圖表,若自前端側削除形成於振動臂上之金膜,則頻率會以逐漸升高之方式變化,且振動臂之大致中央(0.5 L)之頻率的變化為零。
然後,進而朝向基部除去金膜,則此時頻率以變低之方式變化。而且,頻率之變化量係越接近中央(0.5 L)越小。如此,以振動臂之長度之中心為界,振動臂之前端側係錘效應具有支配性,而藉由金屬膜之除去使得頻率向升高之方向變化。而且,自振動臂之長度之大致中心起振動臂之基部側的厚度效應具有支配性,藉由金屬膜之除去使得頻率向降低之方向變化。利用該現象,例如,相對於振動臂11之全長L,將第1質量部51設於自基部15起0.30 L以上0.65 L以下之範圍內的至少一部分中,藉由除去0.30 L以上0.65 L以下之範圍內的金膜,可進行頻率變化量為±1000 ppm之頻率調整。而且,係設於自基部15起0.42 L以上0.57 L以下之範圍內的至少一部分中,藉由除去0.42 L以上0.57 L以下之範圍內的金膜,可進行頻率變化量為±200 ppm之頻率調整。
本實施形態中,於自基部15起0.42 L以上0.57 L以下之範圍設有第1質量部51。
然後,振動臂12、13上均與振動臂11同樣地設有第1質量部52、53。
進而,如圖3(a)所示,於振動臂11、12、13之形成有第1質量部51、52、53之面相同的面上,且於其前端部設有粗調用之第2質量部55、56、57。粗調用之第2質量部55、56、57係與第1質量部51、52、53同樣由金膜形成。再者,形態亦可為,於粗調用之第2質量部55、56、57與第1質量部51、52、53之間均配置金屬膜而使兩者連結。
在形成於該振動臂之前端部的粗調用之第2質量部55、56、57,如圖4所示,因除去該金膜而產生之頻率的變化量變大,可用作調整量較多之振動片的粗調用之頻率調整。如此,藉由將振動臂11、12、13之前端部作為粗調用之質量部,將大致中心作為微調用之質量部,可於短時間內高效地進行振動片1之頻率調整。
於振動片1之調整量較少之情形時,未必需要該粗調用之第2質量部55、56、57,僅利用第1質量部51、52、53便可進行頻率之調整。例如,於自基部15起0.30 L以上0.65 L以下之範圍設置第1質量部51、52、53,可進行頻率之調整量為±1000 ppm之加工。
如以上之說明所述,本實施形態中發現,於進行面外振動之振動片上,在振動臂之長度的大致中心存在頻率變化之正負之方向不同的邊界,藉由將用於對振動臂之頻率進行微調整之第1質量部相對於振動臂之全長L而設於大致中心,可以高精度對頻率進行微調整。
再者,下部電極及上部電極可利用金(Au)、鋁(Al)、鈦(Ti)等金屬材料。而且,作為下部電極及上部電極,為提高與基底之密著強度,可於與基底之間設置鉻(Cr)膜。作為壓電膜,可使用ZnO、AlN、PZT、LiNbO3 、KNbO3 等材料,但特別是ZnO、AlN可獲得更加良好之特性,故而較佳。絕緣膜係使用SiO2 、SiN等。
振動片1係使用水晶或者矽等基材而形成。然後,當使用水晶作為振動片1之基材時,可使用X切割板、AT切割板、Z切割板等。
而且,上述實施例中,第1質量部51、52、53及粗調用之第2質量部55、56、57形成於振動臂之第1面側,然而並不限於此,第1質量部及第2質量部既可形成於振動臂之第2面側,亦可形成於振動臂之第1面側及第2面側雙方。
以下,針對如以上之振動片中的頻率調整之方法之一例進行說明。
圖5係說明振動片中之頻率調整之順序的模式圖。再者,圖中省略壓電元件、配線等而進行表示。
如圖5(a)所示,於振動片1之各振動臂11、12、13上設有粗調用之第2質量部及微調用之第1質量部。振動臂11、12、13之前端側係粗調用之第2質量部55、56、57,振動臂11、12、13之大致中心係微調用之第1質量部51、52、53。
再者,振動片1之頻率設定為,於調整前低於作為目標之頻率。
首先,如圖5(b)所示,使雷射光照射至各振動臂11、12、13之粗調用之第2質量部55、56、57的金屬膜而除去其之一部分。
雷射光之照射係以橫截各振動臂11、12、13之方式,沿X方向連續地照射,線狀地除去金屬膜,從而於粗調用之第2質量部55、56、57形成雷射加工線59。重複照射該雷射光,直至振動片1之頻率成為所需之頻率範圍為止,且藉由除去金屬膜而將振動片1之頻率調整為升高。而且,粗調後之頻率設定為低於作為目標之頻率。
然後,振動片1之粗調結束時,如圖5(C)所示,使雷射光照射至各振動臂11、12、13之微調整用之第1質量部51、52、53的金屬膜,而除去其之一部分。
雷射光之照射自第1質量部51、52、53之與基部15為相反側之部分開始進行。其原因在於,第1質量部51、52、53之與基部15為相反側之部分係錘效應具有支配性之部分,且藉由除去金屬膜可將振動片1之頻率向升高之方向。
雷射光之照射係以橫截各振動臂11、12、13之方式,沿X方向連續地照射,以線狀除去金屬膜,從而於微調用之第1質量部51、52、53形成雷射加工線59。重複照射該雷射光,直至振動片1之頻率達到目標頻率為止。
此處,例如,使雷射光照射至第1質量部51、52、53,而以頻率升高之方式進行調整,然而,有時會過多除去金屬膜而使頻率成為高於目標之頻率。此時,使雷射光照射至第1質量部51、52、53之基部15側的部分而進行頻率調整。其原因在於,第1質量部51、52、53之基部15側之部分係厚度效應具有支配性之部分,且可藉由除去金屬膜而使振動片1之頻率向降低之方向調整。
如此,不僅可使振動片1之頻率升高,亦可使頻率降低,故而,可高精度地調整頻率。
而且,作為其他頻率調整方法,利用粗調用之第2質量部55、56、57,瞄準作為目標之頻率而進行頻率調整,此後,利用微調用之第1質量部51、52、53進行頻率調整。微調時,判斷振動片1之頻率高於還是低於目標頻率,當頻率較低之情形時除去與基部15相反側之第1質量部51、52、53的金屬膜,而當頻率較高之情形時除去基部15側之第1質量部51、52、53之金屬膜。以如此之方法亦可進行振動片1之頻率調整。
再者,雖然線狀地除去第1質量部之金屬膜,但亦可隔開間隔而點狀地進行除去。
而且,當振動片1已安裝於收容器時,因電路容量等而使頻率變化,故而,更佳為,於振動片1安裝於收容器之後進行頻率調整。
以上,本實施形態之進行面外振動之振動片1中,第1質量部51、52、53形成於振動臂11、12、13之全長L之大致中心。於該振動臂11、12、13之中心,存在根據質量之增減而使頻率增減之錘效應、與根據振動臂11、12、13之厚度而使頻率增減之厚度效應的邊界。例如,當已除去金屬膜等之情形時,於錘效應具有支配性之部分的頻率調整為升高,而於厚度效應具有支配性之部分的頻率調整為降低。
如此,於該振動臂11、12、13之中間部,可將振動片1之頻率向+側(升高)調整,亦可向-側(降低)調整,且因該金屬膜除去而產生之頻率之變化量減小,可進行高精度之頻率調整。
進而,如此,可利用形成於振動臂11、12、13之XY平面上的第1質量部51、52、53調整頻率,故而,無需如先前所述對振動臂11、12、13之側面進行加工,便可容易進行頻率調整,而且,可使振動片1小型化。
再者,第1質量部係形成於與振動臂之形成有壓電元件之面相同的面上,但亦可形成於對向之相反面。
進而,本實施形態中對於除去金屬膜之方法進行說明,但亦可利用附加金屬膜之方法來對振動片之頻率進行調整。
(變形例)
繼而,對於第1實施形態之第1質量部的金屬膜之構成之變形例進行說明。
圖6表示第1質量部之變形例中之金屬膜的構成,圖6(a)係表示變形例之俯視圖,圖6(b)係該圖(a)之C-C剖面圖,圖6(c)係表示第2變形例之俯視圖,圖6(d)係該圖(c)之D-D剖面圖,圖6(e)係表示第3變形例之俯視圖,圖6(f)係該圖(e)之E-E剖面圖。再者,圖6中,係針對一個振動臂進行表示,另外之2根振動臂亦具有相同之構成。
作為變形例,如圖6(a)、(b)所示,於振動臂11之中間部形成有第1質量部51a,第1質量部51a之金屬膜上,於振動臂11之延伸方向(Y方向)形成有多個槽部54,從而形成狹縫。
而且,作為第2變形例,如圖6(c)、(d)所示,於振動臂11之中間部形成有第1質量部51b,第1質量部51b之金屬膜上,於振動臂11之寬度方向(X方向)上形成有多個槽部54,從而形成狹縫。
如此,第1質量部51a、51b上形成有狹縫,故而,對應於相同面積之金屬膜之除去,頻率之變化量較少,可進行高精度之微調。
而且,狹縫之形成方向並不限於上述方向,亦可為傾斜方向之狹縫。
進而,作為第3變形例,如圖6(e)、(f)所示,於振動臂11之中心形成有第1質量部51c、51d,第1質量部51c、51d之金屬膜上,於振動臂之寬度方向(X方向)與長度方向(Y方向)可形成多個區塊。再者,如圖所示,藉由使第1質量部51d形成為小於第1質量部51c,可根據頻率調整量而任意選擇質量部。
(第2實施形態)
繼而,作為第2實施形態,對於設有上述所說明之振動片之振動器進行說明。
圖7表示振動器之構成,圖7(a)為概略俯視圖,圖7(b)為該圖(a)之沿G-G虛線之概略剖面圖。
振動器5中包括:第1實施形態之振動片1、作為收容器之陶瓷封裝81以及蓋體85。
陶瓷封裝81中,形成有凹部,以便能夠收納振動片1,該凹部內設有與振動片1之安裝電極連接之連接墊88。連接墊88構成為,與陶瓷封裝81內之配線連接,且可與設於陶瓷封裝81之外周部的外部連接端子83導通。
而且,於陶瓷封裝81之凹部周圍設有接合環82。進而,於陶瓷封裝81之底部設有貫通孔86。
振動片1藉由導電性接著劑84而接著固定於陶瓷封裝81之連接墊88,覆蓋陶瓷封裝81之凹部的蓋體85與接合環82接合溶接。於陶瓷封裝81之貫通孔86中填充有金屬材料之密封材87。該密封材87係於減壓環境內熔融,且氣密性地將陶瓷封裝81內密封為減壓狀態。
如此,振動器5中設有容易進行頻率調整、而且能以良好之精度進行頻率調整之振動片1,從而可提供一種頻率精度之振動器5。
(第3實施形態)
繼而,作為第3實施形態,對於設有上述所說明之振動片之振盪器進行說明。
圖8表示振盪器之構成,圖8(a)為概略俯視圖,圖8(b)為該圖(a)之沿H-H虛線之概略剖面圖。
振盪器6之不同之處在於,除了具有上述振動器5之構成以外,進而設有作為電路元件之IC晶片。因此,關於與振動器5相同之構成,標註相同之符號並省略說明。
振盪器6中包括第1實施形態之振動片1、作為收容器之陶瓷封裝81、蓋體85、以及作為電路元件之IC晶片91。
IC晶片91係包括激振振動片1之振盪電路,且固著於陶瓷封裝81之底部,藉由金線等金屬線92而與其他配線連接。
如此,振盪器6中設有容易進行頻率調整、而且能進行高精度之頻率調整的振動片1,從而可提供一種頻率精度優良之振盪器6。
(第4實施形態)
繼而,作為第4實施形態,對於使用有上述所說明之振動片的電子機器進行說明。再者,省略圖式。
上述振動片1適宜作為包含行動電話、電子書、個人電腦、電視機、數位相機、攝影機、錄像機、汽車導航裝置、尋呼機、電子記事本、電子計算器、文字處理機、工作站、視頻電話、POS(Point of Sale,銷售點)終端、及觸控板之機器等的基準時脈振盪源等而使用,於任一情形時均可提供發揮上述之各實施形態及變形例所說明之效果的電子機器。
1...振動片
5...振動器
6...振盪器
11、12、13...振動臂
11a、12a、13a...第1面
11b、12b、13b...第2面、
15...基部
21、22、23...下部電極
31、32、33...壓電膜
41、42、43...上部電極
45、46...安裝電極
47、48...連接部
51、51a~51d、52、53...第1質量部
54...槽部
55、56、57...粗調用之第2質量部
59...雷射加工線
61、62、63...壓電元件
81...作為收容器之陶瓷封裝
82...接合環
83...外部連接端子
84...導電性接著劑
85...蓋體
86...貫通孔
87...密封材
88...連接墊
91...作為電路元件之IC晶片
92...金屬線
L...振動臂之全長
T...振動臂之厚度
X、Y、Z...軸
圖1係說明進行面外振動之振動片的一例之概略立體圖。
圖2係表示形成於振動臂上之金屬膜的形成位置與頻率之關係之圖表。
圖3中表示第1實施形態之振動片之構成,圖3(a)為概略俯視圖,圖3(b)為該圖(a)之沿A-A虛線之概略剖面圖,圖3(c)為該圖(a)之沿B-B虛線之概略剖面圖。
圖4係關於第1實施形態中的頻率之調整範圍(調整量)與質量部相對於振動臂之長度之位置的圖表。
圖5(a)~(c)係說明第1實施形態中之振動片的頻率調整順序之模式圖。
圖6(a)~(f)係表示變形例中之第1質量部之金屬膜的構成之構成圖。
圖7中表示第2實施形態之振動器之構成,圖7(a)為概略俯視圖,圖7(b)為該圖(a)之沿G-G虛線之概略剖面圖。
圖8中表示第3實施形態之振盪器之構成,圖8(a)為概略俯視圖,圖8(b)為該圖(a)之沿H-H虛線之概略剖面圖。
1...振動片
11、12、13...振動臂
15...基部
21、22、23...下部電極
31、32、33...壓電膜
41、42、43...上部電極
51、52、53...第1質量部
55、56、57...第2質量部
61、62、63...壓電元件
45、46...安裝電極
47、48...連接部
L...振動臂之全長
X、Y、Z...軸

Claims (14)

  1. 一種振動片,其特徵在於包括:基部,其係設於包含第1軸和與該第1軸正交之第2軸之平面上;複數之振動臂,其自上述基部延伸於第1軸方向,該複數等於3和5中之一者;第1質量部,其調整上述振動臂之共振頻率;及第1及第2電極,其造成上述振動臂之彎曲振動;且上述振動臂在垂直於上述平面的方向上彎曲振動,且包括:第1面,其藉由彎曲振動而壓縮或伸長;及第2面,其於上述第1面壓縮時伸長且於上述第1面伸長時壓縮,且上述第1質量部、上述第1及第2電極、及振動膜僅形成於上述振動臂之上述第1面,上述第1及第2電極形成於上述基部及上述第1質量部之間,且上述第1質量部係設於自上述振動臂之基部側之端部至前端部為止的長度的大致中心。
  2. 如請求項1之振動片,其中於上述第1質量部使用金膜。
  3. 如請求項2之振動片,其中於上述第1質量部設有縫隙。
  4. 如請求項1至3中之任一項之振動片,其中上述第1質量部係設於相對於振動臂之全長L而自基部側之端部起0.30L以上0.65L以下之範圍內的至少一部分 中。
  5. 如請求項1至3中之任一項之振動片,其中上述第1質量部係設於相對於振動臂之全長L而自基部側之端部起0.42L以上0.57L以下之範圍內的至少一部分中。
  6. 如請求項1至3中之任一項之振動片,其進一步包括:第2質量部,其係用於調整共振頻率,且僅形成在上述振動臂之前端部之上述第1面上。
  7. 如請求項4之振動片,其進一步包括:第2質量部,其係用於調整共振頻率,且僅形成在上述振動臂之前端部之上述第1面上。
  8. 如請求項5之振動片,其進一步包括:第2質量部,其係用於調整共振頻率,且僅形成在上述振動臂之前端部之上述第1面上。
  9. 一種頻率調整方法,其包括如下步驟:準備振動片之步驟,該振動片包含:基部,其形成於包含第1軸和與該第1軸正交之第2軸之平面上;複數之振動臂,其自上述基部延伸於第1軸方向,該複數等於3和5中之一者;第1質量部,其調整上述振動臂之共振頻率;及第1及第2電極,其造成上述振動臂之彎曲振動;且上述振動臂在垂直於上述平面的方向上彎曲振動,且包括藉由彎曲振動而壓縮或伸長之第1面、及於上述第1 面壓縮時伸長且於上述第1面伸長時壓縮之第2面,上述第1質量部、上述第1及第2電極、及振動膜僅形成於上述振動臂之上述第1面,上述第1及第2電極形成於上述基部及上述第1質量部之間,且上述第1質量部係設於自上述振動臂之基部側之端部至前端部為止的長度的大致中心;以及微調步驟,其藉由變化上述第1質量部之質量來調整上述振動臂之共振頻率。
  10. 一種頻率調整方法,其特徵在於:在如請求項9之上述頻率調整方法中,上述振動片之頻率設定為在上述微調步驟前相對地低於目標頻率,且自上述第1質量部減少質量,上述第1質量部係相對於上述振動臂之上述第1軸方向之長度之大致中心而形成於前端部側。
  11. 一種頻率調整方法,其特徵在於:在如請求項9或10之上述頻率調整方法中,於上述第1質量部使用金膜,藉由以雷射除去上述金膜而減少上述第1質量部之質量。
  12. 一種振動器,其特徵在於包括:如請求項1至8中之任一項之振動片;及收納上述振動片之封裝。
  13. 一種振盪器,其特徵在於包括:如請求項1至8中之任一項之振動片;及連接至上述振動片之電路元件。
  14. 一種電子機器,其特徵在於:使用有如請求項1至8中之任一項之振動片。
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