TWI573392B - Piezoelectric vibrator, piezoelectric vibrator, oscillator, electronic machine and radio clock - Google Patents

Piezoelectric vibrator, piezoelectric vibrator, oscillator, electronic machine and radio clock Download PDF

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TWI573392B
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Description

壓電振動片、壓電振動子、振盪器、電子機器及電波時鐘
本發明是有關壓電振動片、壓電振動子、振盪器、電子機器及電波時鐘。
在行動電話或攜帶型資訊終端機器中是使用利用水晶等的壓電振動子作為時刻源或控制訊號的時序源、參考訊號源等。此種的壓電振動子是有各式各樣者被提供，其一有具有所謂音叉型的壓電振動片的壓電振動子為人所知。
可是，近年來，隨著搭載的機器的小型化，被期望壓電振動片的更小型化。一面壓低壓電振動子的CI值(Crystal Impedance)，一面謀求壓電振動片的小型化的方法，有在壓電振動片的振動腕部的兩主面形成溝部的方法為人所知(例如參照專利文獻1)。
圖14是以往技術的說明圖，在專利文獻1的振動腕部203的長度方向沿著垂直的面的剖面圖。如圖14所示般，主要在溝部205的內部形成有第1激發電極210，在振動腕部203的側面形成有第2激發電極211，振動腕部203是剖面形成大致H字形狀。
一般，形成有溝部205的壓電振動片的CI值是依存於振動腕部203的側面203a與溝部側面205a的寬度D為人所知。具體而言，可藉由縮小寬度D來壓低CI值。
並且，為了壓電振動片的高性能化，其振動洩漏的抑制、及良好的驅動準位(drive level)特性的確保為重要。
在此，所謂振動洩漏是意指在使壓電振動片作動時，壓電振動片的振動洩漏至外部之振動能量的洩漏。此振動洩漏牽連壓電振動片的效率惡化，所以必須儘可能抑制振動洩漏。
又，所謂驅動準位特性是意指壓電振動片對於驅動電壓的變動之振動頻率的變動特性。振動頻率的變動Δf越小，驅動準位特性越良好，壓電振動片可謂高性能。
一般，壓電振動片的振動洩漏、及驅動準位特性是依存於振動腕部203的剛性為人所知。並且，振動腕部203的剛性是在振動腕部203的長度方向依存於垂直的截面的面積S(以下稱為「振動腕部的截面積S」)。因此，振動洩漏及驅動準位特性是依存於振動腕部203的截面積S。具體而言，藉由擴大振動腕部203的截面積S來提高振動腕部203的剛性，可達成振動洩漏的抑制、及良好的驅動準位特性的確保。
可是，專利文獻1的壓電振動片是具備：在基部電極部(相當於本案的「安裝電極」)的基部、及由此基部突出形成的振動細棒(相當於本案的「振動腕部」)、及具有形成於此振動細棒的表面及/或背面的溝電極部(相當於本案的「激發電極」)的溝部、及連接基部電極部與溝電極部的連接電極部(相當於本案的「拉出電極」)。溝部的基端側的寬度是形成比其他的部分更窄，擴大確保形成連接電極部的區域。就此專利文獻1而言，因為振動腕部203的基端側的截面積S變廣，所以結果振動腕部的基端側的剛性變高。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]特開2002-76827號公報
但，在專利文獻1中，因為僅振動腕部的基端側剛性變高，所以振動腕部203全體的剛性的確保不夠充分，無法抑制振動洩漏，恐有無法確保良好的驅動準位特性之虞。並且，在基端側，因為振動腕部的側面與溝部側面的寬度D(參照圖14)變寬，所以恐有CI值變高之虞。
於是，本發明的課題是在於提供一面抑制振動洩漏，確保良好的驅動準位特性，一面壓低CI值的壓電振動片、及使用此壓電振動片的壓電振動子、振盪器、電子機器及電波時鐘。
為了解決上述的課題，本發明的壓電振動片的特徵係具備：排列配置的一對的振動腕部；形成於前述振動腕部的兩主面上，沿著前述振動腕部的長度方向延伸的溝部；及連接前述一對的振動腕部的基部，前述溝部係排列於前述振動腕部的寬度方向，在前述各振動腕部分別形成複數個。
若根據本發明，則藉由在振動腕部的寬度方向排列形成複數個的溝部，可在各溝部之間形成壁，因此可在形成溝部的區域全體擴大振動腕部的截面積。藉此，比起專利文獻1那樣縮小1個溝部的基端側的寬度的情況，更可在形成溝部的區域全體提高振動腕部的剛性，因此可抑制振動洩漏，確保良好的驅動準位特性。又，由於即使不像專利文獻1那樣縮小溝部的基端側的寬度，照樣振動腕部的剛性會變高，因此可在形成溝部的區域全體縮小振動腕部的側面與溝部側面的寬度，進而能夠壓低CI值。
又，前述溝部係每1個的前述振動腕部形成3個，前述3個的溝部之中，被配置於前述寬度方向的中央的中央溝部之前述振動腕部的基端側的中央溝基端部係被配置於前述基部與前述振動腕部的連接部附近，前述3個的溝部之中，被配置於前述中央溝部的前述寬度方向的兩側的側溝部的前述基端側的側溝基端部係被配置於比前述中央溝基端部更靠前述振動腕部的前端側。
若根據本發明，則由於側溝部的側溝基端部是被配置於比中央溝部的中央溝基端部更前端側，因此比起振動腕部的前端側的截面積，更可擴大振動腕部的基端側的截面積，即側溝部的面積部分。藉此，因為可提高振動腕部的基端側的剛性，所以更可抑制振動洩漏，確保良好的驅動準位特性。其結果，可將振動洩漏及驅動準位特性與CI值的平衡調整成所望的狀態。
又，前述振動腕部的基端側之前述溝部的寬度可形成比前述振動腕部的前端側之前述溝部的寬度更窄。
若根據本發明，則在振動腕部的基端側，振動腕部的側面與溝部側面的寬度會被形成寬，在振動腕部的基端側相鄰的溝部的間隔會被形成寬，因此比起振動腕部的前端側的截面積，更可擴大振動腕部的基端側的截面積。藉此，因為可提高振動腕部的基端側的剛性，所以更可抑制振動洩漏，確保良好的驅動準位特性。其結果，可將振動洩漏及驅動準位特性與CI值的平衡調整成所望的狀態。
並且，在前述基端側相鄰的前述溝部的間隔係形成比在前述前端側相鄰的前述溝部的間隔更寬。
若根據本發明，則藉由擴大形成在振動腕部的基端側相鄰的溝部的間隔，不用擴大、振動腕部的側面與溝部側面的寬度，可比振動腕部的前端側的截面積更擴大振動腕部的基端側的截面積。藉此，可將CI值設為所望的值，抑制振動洩漏，確保良好的驅動準位特性。
又，本發明的壓電振動子的特徵係具有上述的壓電振動片。
若根據本發明，則由於具備特性佳的壓電振動片，因此可提供性能良好的壓電振動子。
本發明的振盪器的特徵為：上述壓電振動子係作為振盪子被電性連接至積體電路。
本發明的電子機器的特徵為：上述壓電振動子係被電性連接至計時部。
本發明的電波時鐘的特徵為：上述壓電振動子係被電性連接至濾波器部。
若根據本發明的振盪器、電子機器及電波時鐘，則由於具備性能良好的壓電振動子，因此可提供一種高性能的振盪器、電子機器及電波時鐘。
若根據本發明，則藉由在振動腕部的寬度方向排列形成複數個的溝部，可在各溝部之間形成壁，因此可在形成溝部的區域全體擴大振動腕部的截面積。藉此，比起專利文獻1那樣縮小1個溝部的基端側的寬度的情況，更可在形成溝部的區域全體提高振動腕部的剛性，因此可抑制振動洩漏，確保良好的驅動準位特性。又，由於即使不像專利文獻1那樣縮小溝部的基端側的寬度，照樣振動腕部的剛性會變高，因此可在形成溝部的區域全體縮小振動腕部的側面與溝部側面的寬度，進而能夠壓低CI值。
以下，參照圖面說明有關本發明的實施形態。
(壓電振動片)
首先，參照圖面說明有關實施形態的壓電振動片。
圖1是壓電振動片1的平面圖。
圖2是圖1的A-A線的剖面圖。
如圖1所示，本實施形態的壓電振動片1是具備：排列配置的一對的振動腕部3a，3b、及連接一對的振動腕部3a，3b的基部4。另外，在以下的說明中，將振動腕部3a，3b所排列的寬度方向設為X方向，將X方向的中心軸設為O，將壓電振動片1的內側設為-X側，將外側設為+X側。並且，將壓電振動片1的長度方向設為Y方向，將基端側設為-Y側，將前端側設為+Y側。
本實施形態的壓電振動片1是由水晶、鉭酸鋰或鈮酸鋰等的壓電材料所形成的音叉型的振動片，在被施加預定的電壓時振動者。
一對的振動腕部3a，3b是沿著中心軸O來延伸於Y方向，在X方向大致平行排列形成。在振動腕部3a，3b的兩主面(表面及背面)上是形成有沿著振動腕部3a，3b的Y方向而延伸的外側溝部51、及內側溝部52。在此，一方的振動腕部3a與另一方的振動腕部3b是對於中心軸O呈線對稱形狀。因此，在以下的說明中是針對被形成於一方的振動腕部3a的外側溝部51、及內側溝部52來進行說明，被形成於另一方的振動腕部3b的外側溝部51、及內側溝部52則是省略說明。
(溝部)
如圖1所示，在本實施形態的振動腕部3a形成有被配置於振動腕部3a的+X側的外側溝部51、及被配置於振動腕部3a的-X側的內側溝部52之2個的溝部。外側溝部51及內側溝部52是沿著中心軸O來延伸於Y方向，在X方向大致平行排列形成。
外側溝部51的-Y側的外側溝基端部51c是被配置於振動腕部3a與基部4的連接部附近。又，外側溝部51的+Y側的外側溝前端部51d是被配置於振動腕部3a的Y方向的大致中央。亦即，外側溝部51是沿著Y方向，從振動腕部3a與基部4的連接部附近，至振動腕部3a的Y方向的大致中央的範圍，以預定的深度形成。
並且，外側溝部51是形成外側溝基端部51c的寬度比外側溝前端部51d的寬度更窄。具體而言，外側溝部51的外側面51a、及內側面51b會從外側溝前端部51d往-Y側大致平行形成後，從預定位置到外側溝基端部51c，外側面51a會往內側傾斜，內側面51b會往外側傾斜，藉此，外側溝部51的寬度會被形成逐漸縮成錐狀。
在外側溝部51的-X側是形成有內側溝部52。內側溝部52是在比振動腕部3a的X方向的中心更-X側的範圍，沿著Y方向，以和外側溝部51大致相同的長度形成。內側溝部52的外形是與外側溝部51相同，因此省略詳細的說明。
外側溝部51及內側構部52是外側溝部51的外側面51a與振動腕部3a的外側面3d的寬度D、及內側溝部52的內側面52b與振動腕部3a的內側面3c的寬度D皆被形成相等。本實施形態是可比專利文獻1更縮小寬度D。如前述般，壓電振動片1的CI值是依存於寬度D，藉由縮小寬度D，可壓低CI值。
在外側溝部51與內側溝部52之間是形成有具有寬度G的壁部60a。在外側溝部51與內側溝部52被大致平行形成的區域，壁部60a的寬度G是被形成大致一定的寬度。並且，在外側溝部51及內側溝部52被逐漸縮成錐狀的區域，寬度G是從+Y側往-Y側，形成逐漸變寬。越擴大確保壁部60a的寬度G，越可擴大振動腕部3a的截面積S。如前述般，藉由擴大振動腕部3a的截面積S，可提高振動腕部3a的剛性，因此可達成振動洩漏的抑制、及良好的驅動準位特性的確保。由於本實施形態是在形成外側溝部51及內側溝部52的區域α(參照圖1，以下稱為「溝部形成區域α」)全域形成有壁部60a，因此在溝部形成區域α可擴大截面積S，進而能夠提高振動腕部3a的剛性。而且，在振動腕部3a的-Y側，從+Y側往-Y側，壁部60a的寬度G會逐漸變寬。在如此提高振動腕部3a的-Y側的剛性下，將振動洩漏及驅動準位特性與CI值的平衡調整成所望的狀態。
如圖1所示，在振動腕部3a，3b、壁部60a，60b、外側溝部51、及內側溝部52的外表面形成有激發電極10，11(第1激發電極10及第2激發電極11)。激發電極10，11是例如藉由鉻(Cr)等的單層的導電性膜所形成。激發電極10，11是在被施加電壓時使振動腕部3a，3b以預定的共振頻率來振動於彼此接近或離開的方向之電極。
一對的激發電極10，11是在一對的振動腕部3a，3b的表面分別被電性切離的狀態下被圖案化形成。
具體而言，如圖2所示，第1激發電極10主要是被形成於一方的振動腕部3a的外側溝部51內部、壁部60a表面、內側溝部52內部、另一方的振動腕部3b的內側面3c、及另一方的振動腕部3b的外側面3d上。
又，第2激發電極11主要是被形成於另一方的振動腕部3b的外側溝部51內部、壁部60b表面、內側溝部52內部、一方的振動腕部3a的內側面3c、及一方的振動腕部3a的外側面3d上。
如圖1所示，在振動腕部3a，3b的前端部是形成有由粗調膜15a及微調膜15b所構成的配重金屬膜15，用以進行調整(頻率調整)，而使能夠振動於預定的頻率的範圍內。藉由利用此配重金屬膜15來進行頻率調整，可使一對的振動腕部3a，3b的頻率收於裝置的標稱頻率的範圍內。
(基部)
如圖1所示，本實施形態的壓電振動片1是具備連接一對的振動腕部3a，3b的基部4。基部4是與振動腕部3a，3b鄰接，具有被配置於基部4的+Y側的中間部4b、及配置於基部4的-Y側的安裝部4a。
藉由在基部4的中間部4b連接振動腕部3a，3b的-Y側，振動腕部3a，3b會被基部4一體地支撐。在中間部4b的外表面上形成有連接安裝電極12，13與激發電極10，11的拉出電極14a，14b。拉出電極14a，14b是藉由與安裝電極12，13的底層同材料的鉻來以單層膜形成。藉此，可將安裝電極12，13的底層成膜的同時將拉出電極14a，14b成膜。但，並非限於此情況，例如藉由鎳或鋁、鈦等來將拉出電極14a，14b成膜也無妨。
在安裝部4a的外表面上形成有一對的安裝電極12，13。安裝電極12，13是鉻與金的層疊膜，以和水晶密著性佳的鉻作為底層成膜後，藉由在表面以金的薄膜作為完成層來成膜而形成。但，安裝電極12，13的層疊膜並非限於此，例如在以鉻及鎳鉻合金(NiCr)作為底層來成膜後，在表面再以金的薄膜作為完成層成膜也無妨。
安裝部4a的寬度是形成比中間部4b的寬度更寬，安裝部4a的+X側面與中間部4b的+X側面是藉由傾斜面4c來連接成錐狀。在此，亦可藉由階差來連接安裝部4a與中間部4b，但在蝕刻加工水晶的晶圓來形成壓電振動片1的外形時，恐有在階差的角落部發生蝕刻殘留之虞。一旦發生此蝕刻殘留，則無法將壓電振動片1形成所望的形狀，恐有壓電振動片1的特性惡化之虞。但，像本實施形態那樣，藉由傾斜面4c來錐狀地連接安裝部4a與中間部4b，可抑制蝕刻殘留的發生，防止壓電振動片1的特性的惡化。
(實施形態的效果)
若根據本實施形態，則藉由在振動腕部3a，3b的X方向排列形成外側溝部51及內側溝部52，可在外側溝部51與內側溝部52之間形成壁部60a，60b，因此可在形成外側溝部51及內側溝部52的溝部形成區域α全體擴大振動腕部3a，3b的截面積S。藉此，比起專利文獻1那樣縮小1個溝部的基端側的寬度的情況，更可在溝部形成區域α全體提高振動腕部3a，3b的剛性，因此可抑制振動洩漏，確保良好的驅動準位特性。並且，即使不像專利文獻1那樣縮小溝部的基端側的寬度，照樣振動腕部3a，3b的剛性會變高，因此可在溝部形成區域α全體縮小振動腕部3a，3b的內側面3c與內側溝部52的內側面52b的寬度D、及振動腕部3a，3b的外側面3d與外側溝部51的外側面51a的寬度D，進而能夠壓低CI值。
又，若根據本實施形態，則在振動腕部3a，3b的-Y側，振動腕部3a，3b的內側面3c與內側溝部52的內側面52b的寬度D、及振動腕部3a，3b的外側面3d與外側溝部51的外側面51a的寬度D會被形成寬。又，由於在振動腕部的-Y側相鄰的外側溝部51與內側溝部52的間隔會被形成寬，因此比起振動腕部3a，3b的+Y側的截面積S，更可擴大振動腕部3a，3b的-Y側的截面積S。藉此，因為可提高振動腕部3a，3b的-Y側的剛性，所以可更抑制振動洩漏，確保良好的驅動準位特性。其結果，可將振動洩漏及驅動準位特性與CI值的平衡調整成所望的狀態。
(實施形態的第1變形例)
其次，說明有關實施形態的第1變形例。
圖3是實施形態的第1變形例的壓電振動片1的說明圖。
圖4是振動腕部3a，3b的說明圖，圖4(a)是圖3的B-B線的剖面圖，圖4(b)是圖3的C-C線的剖面圖。
上述的實施形態是在振動腕部3形成有被配置於振動腕部3的+X側的外側溝部51、及被配置於振動腕部3的-X側的內側溝部52之2個的溝部。相對的，本實施形態的第1變形例是如圖3所示，在振動腕部3形成有3個的溝部，此點是與實施形態不同。另外，有關與實施形態同樣的構成部分是省略說明。
在本變形例的振動腕部3a是形成有被配置於振動腕部3a的+X側的外側溝部51、被配置於振動腕部3a的-X側的內側溝部52、及被配置於外側溝部51與內側溝部52之間的中央溝部53之3個的溝部。外側溝部51、內側溝部52及中央溝部53是沿著中心軸O來延伸於Y方向，在X方向大致並行排列形成。
如圖4(a)所示，在外側溝部51與中央溝部53之間是形成有具有寬度G1的第1壁部61a。並且，在中央溝部53與內側溝部52之間是形成有具有寬度G2的第2壁部62a。在本實施形態中，第1壁部61a的寬度G1及第2壁部62a的寬度G2是形成大致相同的寬度。
在形成有外側溝部51、內側溝部52、及中央溝部53的區域β(參照圖3，以下稱為「複數溝部形成區域β」)是形成有第1壁部61a及第2壁部62a。因此，在複數溝部形成區域β是比專利文獻1的壓電振動片更可擴大振動腕部3a的截面積S，進而能夠提高振動腕部3a的剛性，所以可抑制振動洩漏，確保良好的驅動準位特性。
中央溝部53的-Y側的中央溝基端部53c是被配置於振動腕部3a與基部4的連接部附近。相對於此，外側溝部51的-Y側的外側溝基端部51c、及內側溝部52的-Y側的內側溝基端部52c是被配置於比中央溝基端部53c更+Y側(前端側)。因此，振動腕部3a與基部4的連接部附近是成為只形成有中央溝部53的區域γ(以下稱為「內外溝部非形成區域」γ))。
如圖4(b)所示，在內外溝部非形成區域γ因為未形成有外側溝部51及內側溝部52，所以剖面成為大致H字形狀。
並且，在內外溝部非形成區域γ是比複數溝部形成區域β更擴大振動腕部3a的截面積S，即外側溝部51及內側溝部52的截面積部分。
(實施形態的第1變形例的效果)
若根據本實施形態的第1變形例，則由於外側溝部51的-Y側的外側溝基端部51c、及內側溝部52的-Y側的內側溝基端部52c是被配置於比中央溝部53的中央溝基端部53c更+Y側(前端側)，因此要比振動腕部3a，3b的+Y側的截面積更可擴大振動腕部3a，3b的-Y側(基端側)的截面積S。藉此，因為可提高振動腕部3a，3b的-Y側的剛性，所以更可抑制振動洩漏，確保良好的驅動準位特性。其結果，可將振動洩漏及驅動準位特性與CI值的平衡調整成所望的狀態。
(實施形態的第2變形例)
其次，說明有關實施形態的第2變形例。
圖5是實施形態的第1變形例的壓電振動片1的說明圖。
在上述的實施形態是外側溝部51的外側面51a會往內側傾斜，外側溝部51的內側面51b會往外側傾斜形成。並且，內側溝部52的外側面52a會往內側傾斜，內側溝部52的內側面52b會往外側傾斜形成。
相對的，實施形態的第2變形例是外側溝部51的外側面51a會沿著中心軸O形成，外側溝部51的內側面51b會往外側傾斜形成。並且，內側溝部52的外側面52a會往內側傾斜，內側溝部52的內側面52b會沿著中心軸O形成。
以上的點，本實施形態的第2變形例是與實施形態不同。另外，與實施形態同樣的構成部分則是省略說明。
如圖5所示，本變形例的外側溝部51是形成外側溝基端部51c的寬度會比外側溝前端部51d的寬度更窄。具體而言，外側溝部51的外側面51a、及內側面51b會從外側溝前端部51d往-Y側大致平行形成後，從預定位置僅內側面51b往+X側傾斜，藉此外側溝部51會被形成逐漸縮成錐狀。另外，外側溝部51的外側面51a是從外側溝前端部51d到外側溝基端部51c，與壓電振動片1的外側面3d大致平行形成。因此，在形成有外側溝部51的區域是外側溝部51的外側面51a與振動腕部3a的外側面3d的寬度D會形成一定。
並且，本變形例的內側溝部52也與外側溝部51同樣，內側溝基端部52c的寬度會被形成比內側溝前端部52d的寬度更窄。具體而言，內側溝部52的外側面52a、及內側面52b會從內側溝前端部52d往-Y側大致平行形成後，從預定位置僅外側面52a往-X側傾斜，藉此內側溝部52會被形成逐漸縮成錐狀。另外，在形成有內側溝部52的區域是與前述同樣，內側溝部52的內側面52b與振動腕部3a的內側面3c的寬度D會被形成一定。
如上述般形成外側溝部51及內側溝部52，-Y側(基端側)的外側溝部51與內側溝部52的間隔是形成比+Y側(前端側)的外側溝部51與內側溝部52之間隔更廣。換言之，在振動腕部3a的-Y側是從+Y側往-Y側，壁部60a的寬度G會被形成逐漸變廣，擴大振動腕部3a的-Y側的截面積S而提高剛性。
(實施形態的第2變形例的效果)
若根據本實施形態的第2變形例，則藉由擴大形成在振動腕部3a，3b的-Y側(基端側)相鄰的外側溝部51及內側溝部52的間隔，不用擴大外側溝部51的外側面51a與振動腕部3a的外側面3d的寬度D、及內側溝部52的內側面52b與振動腕部3a的內側面3c的寬度D，要比振動腕部3a，3b的+Y側(前端側)的截面積S更可擴大振動腕部3a，3b的-Y側的截面積S。藉此，可將CI值設為所望的值，抑制振動洩漏，確保良好的驅動準位特性。
(壓電振動子)
其次，說明有關利用實施形態的壓電振動片1的壓電振動子30。
圖6是壓電振動子30的外觀立體圖。
圖7是壓電振動子30的內部構成圖，卸下蓋體基板32的狀態的平面圖。
圖8是圖7的E-E線的剖面圖。
圖9是圖6所示的壓電振動子30的分解立體圖。
另外，以基底基板31之與蓋體基板32的接合面作設第1面U，以基底基板31的外側的面作為第2面L來進行說明。並且，在圖9中，為了容易看圖，而省略激發電極10，11、拉出電極14a，14b、安裝電極12，13及配重金屬膜15的圖示。
如圖6所示，壓電振動子30是表面安裝型的壓電振動子30，其係具備：基底基板31及蓋體基板32會經由接合膜37來陽極接合的封裝、及被收納於封裝的空腔C的壓電振動片1(參照圖7)。
基底基板31及蓋體基板32是由玻璃材料例如鈉鈣玻璃所構成之可陽極接合的基板，形成大致板狀。在蓋體基板32之與基底基板31的接合面側是形成有收容壓電振動片1的空腔用凹部32a。
在蓋體基板32之與基底基板31的接合面側的全體形成有陽極接合用的接合膜37。亦即接合膜37是除了空腔用凹部32a的內面全體，還形成於空腔用凹部32a的周圍的框緣區域。本實施形態的接合膜37是以矽膜所形成，但亦可以鋁(Al)或Cr等來形成接合膜37。如後述般，此接合膜37與基底基板31會被陽極接合，空腔C會被真空密封。
如圖8所示，壓電振動子30是具備：在厚度方向貫通基底基板31，導通空腔C的內側與壓電振動子30的外側之貫通電極35，36。貫通電極35，36是被配置於貫通基底基板31的貫通孔33，34內。
與貫通孔33，34的中心軸垂直的方向的剖面形狀是形成圓形狀。並且，貫通孔33，34是在形成壓電振動子30時形成收於空腔C內。更詳細說明，貫通孔33，34是在對應於壓電振動片1的-Y側的位置形成一方的貫通孔33，在對應於振動腕部3a，3b的+Y側的位置形成另一方的貫通孔34。
貫通電極35，36是例如在貫通孔33，34插入金屬銷(未圖示)之後，在貫通孔33，34與金屬銷之間充填玻璃料而燒結形成。如此，可用金屬銷及玻璃料來完全阻塞貫通孔33，34，因此擔負一面維持空腔C內的氣密，一面使後述的繞拉電極38，39與外部電極40，41導通的任務。
如圖9所示，在基底基板31的第1面U側，一對的繞拉電極38，39會被圖案化。一對的繞拉電極38，39之中，一方的繞拉電極38是形成位於一方的貫通電極35的正上方。並且，另一方的繞拉電極39是形成從與一方的繞拉電極38鄰接的位置沿著振動腕部3a，3b來繞拉至+Y側之後，位於另一方的貫通電極36的正上方。
而且，在該等一對的繞拉電極38，39上分別形成有由金等所構成之尖端細的凸塊B，利用凸塊B來安裝壓電振動片1的一對的安裝電極12，13。藉此，壓電振動片1的一方的安裝電極13會經由一方的繞拉電極38來導通至一方的貫通電極35，另一方的安裝電極12會經由另一方的繞拉電極39來導通至另一方的貫通電極36。
並且，在基底基板31的第2面L形成有一對的外部電極40，41。一對的外部電極40，41是被形成於基底基板31的Y方向的兩端部，分別對於一對的貫通電極35，36電性連接。
在使如此構成的壓電振動子30作動時，是對於被形成於基底基板31的外部電極40，41施加預定的驅動電壓。藉此，可對壓電振動片1的第1激發電極10及第2激發電極11施加電壓，因此可使一對的振動腕部3a，3b以預定的頻率來振動於接近及離開的方向。而且，可利用壓電振動子30，利用此一對的振動腕部3a，3b的振動，作為時刻源或控制訊號的時序源、參考訊號源等。
(振盪器)
其次，一邊參照圖10一邊說明有關本發明的振盪器之一實施形態。
本實施形態的振盪器110，如圖10所示，將壓電振動子30構成為電性連接至積體電路111的振盪子。
此振盪器110是具備安裝有電容器等電子元件零件112的基板113。在基板113是安裝有振盪器用的上述積體電路111，在該積體電路111的附近安裝有壓電振動子30的壓電振動片。該等電子元件零件112、積體電路111及壓電振動子30是藉由未圖示的配線圖案來分別電性連接。另外，各構成零件是藉由未圖示的樹脂來予以模塑。
在如此構成的振盪器110中，若對壓電振動子30施加電壓，則此壓電振動子30內的壓電振動片會振動。此振動是根據壓電振動片所具有的壓電特性來變換成電氣訊號，作為電氣訊號而被輸入至積體電路111。所被輸入的電氣訊號是藉由積體電路111來作各種處理，作為頻率訊號輸出。藉此，壓電振動子30具有作為振盪子的功能。
並且，將積體電路111的構成按照要求來選擇性地設定例如RTC(real time clock，即時時脈)模組等，藉此除了時鐘用單功能振盪器等以外，可附加控制該機器或外部機器的動作日或時刻，或提供時刻或日曆等的功能。
若根據本實施形態的振盪器110，則由於具備一面抑制振動洩漏，確保良好的驅動準位特性，一面壓低CI值之高性能的壓電振動子30，因此可製造性能良好的振盪器110。
(電子機器)
其次，參照圖11來說明有關本發明的電子機器之一實施形態。另外，電子機器是以具有上述壓電振動子30的攜帶型資訊機器120為例進行說明。
首先，本實施形態的攜帶式資訊機器120是例如以行動電話為代表，將以往技術的手錶加以發展、改良者。外觀類似手錶，在相當於文字盤的部分配置液晶顯示器，可使該畫面上顯示目前時刻等。此外，當作通訊機器加以利用時，是由手腕卸下，藉由內建在錶帶(band)的內側部分的揚聲器及麥克風，可進行與以往技術的行動電話相同的通訊。但是，與以往的行動電話相比較，極為小型化及輕量化。
其次，說明有關本實施形態的攜帶型資訊機器120的構成。如圖11所示，該攜帶型資訊機器120是具備：壓電振動子30、及用以供給電力的電源部121。電源部121是例如由鋰二次電池所構成。在該電源部121是並聯有：進行各種控制的控制部122、進行時刻等之計數的計時部123、與外部進行通訊的通訊部124、顯示各種資訊的顯示部125、及檢測各個功能部的電壓的電壓檢測部126。然後，可藉由電源部121來對各功能部供給電力。
控制部122是在於控制各功能部，而進行聲音資料之送訊及收訊、目前時刻的計測或顯示等、系統整體的動作控制。又，控制部122是具備：預先被寫入程式的ROM、讀出被寫入ROM的程式而執行的CPU、及作為CPU的工作區(work area)使用的RAM等。
計時部123是具備：內建振盪電路、暫存器電路、計數器電路及介面電路等之積體電路、及壓電振動子30。若對壓電振動子30施加電壓，則壓電振動片會振動，該振動會藉由水晶所具有的壓電特性來轉換成電氣訊號，作為電氣訊號而被輸入至振盪電路。振盪電路的輸出是被二值化，藉由暫存器電路與計數器電路加以計數。然後，經由介面電路，與控制部122進行訊號的送訊收訊，在顯示部125顯示目前時刻或目前日期或日曆資訊等。
通訊部124是具有與以往的行動電話同樣的功能，具備：無線部127、聲音處理部128、切換部129、放大部130、聲音輸出入部131、電話號碼輸入部132、來訊聲音發生部133及呼叫控制記憶體部134。
無線部127是將聲音資料等各種資料經由天線135來與基地台進行送訊收訊的處理。聲音處理部128是將由無線部127或放大部130所輸入的聲音訊號進行編碼及解碼。放大部130是將由聲音處理部128或聲音輸出入部131所輸入的訊號放大至預定的位準。聲音輸出入部131是由揚聲器或麥克風等所構成，將來訊聲音或接電話聲音擴音或將聲音集音。
又，來訊聲音發生部133是按照來自基地台的叫出而生成來訊聲音。切換部129是限於來訊時，將連接至聲音處理部128的放大部130予以切換成來訊聲音發生部133，藉此在來訊聲音發生部133所生成的來訊聲音會經由放大部130來輸出至聲音輸出入部131。
另外，呼叫控制記憶體部134是儲存通訊的出發和到達呼叫控制的程式。又，電話號碼輸入部132是具備例如由0至9之號碼按鍵及其他按鍵，藉由按下該等號碼按鍵等來輸入通話對方的電話號碼等。
電壓檢測部126是在藉由電源部121來對控制部122等各功能部施加的電壓低於預定值時，檢測其電壓降下且通知控制部122。此時之預定電壓值是作為用以使通訊部124安定動作所必要之最低限度的電壓而預先被設定的值，例如為3V左右。從電壓檢測部126接到電壓降下的通知之控制部122會禁止無線部127、聲音處理部128、切換部129及來訊聲音發生部133的動作。特別是消耗電力較大之無線部127的動作停止為必須。更在顯示部125顯示通訊部124因電池餘量不足而無法使用的內容。
亦即，藉由電壓檢測部126與控制部122，可禁止通訊部124的動作，且將其內容顯示於顯示部125。該顯示可為文字訊息，但以更為直覺式的顯示而言，亦可在顯示部125的顯示面的上部所顯示的電話圖像(icon)標註×(叉叉)符號。
另外，具備可選擇性遮斷通訊部124的功能之部分的電源的電源遮斷部136，藉此可更確實地停止通訊部124的功能。
若根據本實施形態的攜帶型資訊機器120，則由於具備一面抑制振動洩漏，確保良好的驅動準位特性，一面壓低CI值之高性能的壓電振動子30，因此可製造性能良好的攜帶型資訊機器120。
(電波時鐘)
其次，參照圖12來說明有關本發明的電波時鐘之一實施形態。
如圖12所示，本實施形態的電波時鐘140是具備被電性連接至濾波器部141的壓電振動子30者，為具備接收包含時鐘資訊的標準電波來自動修正成正確的時刻而顯示之功能的時鐘。
在日本國內是在福島縣(40kHz)及佐賀縣(60kHz)具有用以傳送標準電波的送訊所(送訊局)，分別傳送標準電波。40kHz或60kHz之類的長波是一併具有在地表傳播的性質、及一面反射一面在電離層與地表傳播的性質，因此傳播範圍廣，以上述2個送訊所將日本國內全部網羅。
以下，詳細說明有關電波時鐘140之功能的構成。
天線142是接收40kHz或60kHz之長波的標準電波。長波的標準電波是將被稱為時間碼的時刻資訊，在40kHz或60kHz的載波施加AM調變者。所接收到之長波的標準電波是藉由放大器143予以放大，藉由具有複數壓電振動子30的濾波器部141予以濾波、調諧。
本實施形態的壓電振動子30是分別具備具有與上述載波頻率相同之40kHz及60kHz的共振頻率的水晶振動子部148、149。
此外，經濾波的預定頻率的訊號是藉由檢波、整流電路144來予以檢波解調。
接著，經由波形整形電路145來取出時間碼，以CPU146予以計數。在CPU146中是讀取目前的年分、估算日、星期、時刻等資訊。所被讀取的資訊是反映在RTC148而顯示正確的時刻資訊。
載波為40kHz或60kHz，因此水晶振動子部148、149是以具有上述音叉型構造的振動子較為適合。
另外，上述說明是以日本國內為例加以顯示，但是長波之標準電波的頻率在海外並不相同。例如，在德國是使用77.5KHz的標準電波。因此，將即使在海外也可對應的電波時鐘140組裝於攜帶式機器時，是另外需要與日本的情況相異的頻率的壓電振動子30。
若根據本實施形態的電波時鐘140，則由於具備一面抑制振動洩漏，確保良好的驅動準位特性，一面壓低CI值之高性能的壓電振動子30，因此可製造性能良好的電波時鐘140。
另外，本發明並非限於上述實施形態。
本實施形態是在表面安裝型的壓電振動子30採用本發明的壓電振動片1，但並非限於此，例如在圓筒封裝型的壓電振動子採用本發明的壓電振動片1也無妨。
本實施形態是在振動腕部3a，3b形成2個溝部，本實施形態的第1變形例是在振動腕部3a，3b形成3個溝部。但被形成於振動腕部3a，3b的溝部的數量並非限於本實施形態及各變形例的數量。
本實施形態及本實施形態的第2變形例是溝部會從+Y側往-Y側形成縮小成錐狀。但，例如溝部亦可形成縮小成階梯狀。
本實施形態是以一般的音叉型的壓電振動片1為例說明本發明，但並非限於此，本發明亦可適用於具有振動腕部的各種壓電振動片。
圖13是本發明的其他適用例的說明圖。
圖13所示的壓電振動片1是具備：一對的振動腕部3a，3b、及連結振動腕部3a，3b的-Y側的基部4、及在振動腕部3a，3b的X方向的兩端取間隔配置，且-Y側會被連結至基部4的一對的側面基部7a，7b。此壓電振動片1是在振動腕部3a，3b的+Y側設置形成比-Y側更寬度寬的寬廣部8a，8b之所謂的垂頭型(hammer head type)的壓電振動片1。另外，垂頭型的壓電振動片1是藉由使振動腕部3a，3b的+Y側的質量增加，即使令振動腕部3a，3b縮短化還是可容易振動，因此有助於壓電振動片1的小型化。並且，可藉由側面基部7a，7b來牢固地安裝壓電振動片1，因此有助於振動洩漏的抑制。
對於如此的垂頭型的壓電振動片1亦可與實施形態及實施形態的各變形例同樣藉由形成溝部來適用本發明，取得同樣的效果。
1．．．壓電振動片
3(3a，3b)．．．振動腕部
4．．．基部
30．．．壓電振動子
51．．．外側溝部(溝部、側溝部)
51c．．．外側溝基端部(側溝基端部)
52．．．內側溝部(溝部、側溝部)
52c．．．內側溝基端部(側溝基端部)
53．．．中央溝部(溝部)
53c．．．中央溝基端部
110．．．振盪器
120．．．攜帶型資訊機器(電子機器)
140．．．電波時鐘
圖1是壓電振動片的平面圖。
圖2是圖1的A-A線的剖面圖。
圖3是實施形態的第1變形例的壓電振動片的平面圖。
圖4(a)是圖3的B-B線的剖面圖，圖4(b)是圖3的C-C線的剖面圖。
圖5是實施形態的第2變形例的壓電振動片的平面圖。
圖6是壓電振動子的外觀立體圖。
圖7是壓電振動子的內部構成圖，卸下蓋體基板的狀態的平面圖。
圖8是圖7的E-E線的剖面圖。
圖9是壓電振動子的分解立體圖。
圖10是振盪器的一實施形態的構成圖。
圖11是電子機器的一實施形態的構成圖。
圖12是電波時鐘的一實施形態的構成圖。
圖13是本發明的其他適用例的說明圖。
圖14是以往技術的說明圖。
1．．．壓電振動片
3(3a，3b)．．．振動腕部
3c．．．內側面
3d．．．外側面
4．．．基部
4a．．．安裝部
4b．．．中間部
4c．．．傾斜面
10、11．．．激發電極
12、13．．．安裝電極
14a、14b．．．拉出電極
15．．．配重金屬膜
15a．．．粗調膜
15b．．．微調膜
51．．．外側溝部(溝部、側溝部)
51a．．．外側面
51b．．．內側面
51c．．．外側溝基端部(側溝基端部)
51d．．．外側溝前端部
52．．．內側溝部(溝部、側溝部)
52a．．．外側面
52b．．．內側面
52c．．．內側溝基端部(側溝基端部)
52d．．．內側溝前端部
60a、60b．．．壁部
O．．．中心軸
+X、-X、+Y、-Y．．．側

Claims (8)

  1. 一種壓電振動片，其特徵係具備：排列配置的一對的振動腕部；形成於前述振動腕部的兩主面上，沿著前述振動腕部的長度方向延伸的溝部；及連接前述一對的振動腕部的基部，前述溝部係排列於前述振動腕部的寬度方向，在前述各振動腕部分別形成複數個，且在前述溝部之間所形成的壁部的寬度係形成：前述振動腕部的基端側的前述壁部的寬度要比前述振動腕部的前端側的前述壁部的寬度更大。
  2. 如申請專利範圍第1項之壓電振動片，其中，前述溝部係每1個的前述振動腕部形成3個，前述3個的溝部之中，被配置於前述寬度方向的中央的中央溝部之前述振動腕部的基端側的中央溝基端部係被配置於前述基部與前述振動腕部的連接部附近，前述3個的溝部之中，被配置於前述中央溝部的前述寬度方向的兩側的側溝部的前述基端側的側溝基端部係被配置於比前述中央溝基端部更靠前述振動腕部的前端側。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之壓電振動片，其中，前述振動腕部的基端側之前述溝部的寬度係形成比前述振動腕部的前端側之前述溝部的寬度更窄。
  4. 如申請專利範圍第3項之壓電振動片，其中，在前述基端側相鄰的前述溝部的間隔係形成比在前述前端側相鄰的前述溝部的間隔更寬。
  5. 一種壓電振動子，其特徵為：具有如申請專利範圍第1~4項中任一項所記載之壓電振動片。
  6. 一種振盪器，其特徵為：如申請專利範圍第5項所記載之壓電振動子係作為振盪子被電性連接至積體電路。
  7. 一種電子機器，其特徵為：如申請專利範圍第5項所記載之壓電振動子係被電性連接至計時部。
  8. 一種電波時鐘，其特徵為：如申請專利範圍第5項所記載之壓電振動子係被電性連接至濾波器部。
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