音叉型壓電振動片及音叉型壓電振子制造技術

在音叉型壓電振動片(2)中，壓電振動板原板由具有與外部接合的區域的基部(25)和從該基部的一端面突出的一對腿部(21、22)構成，上述一對腿部具有：具有激勵電極的振動部(212、222)；形成在該振動部的前端的寬幅的錘部(211、221)；上述振動部與錘部之間的連接部(213、223)，上述連接部具有從上述振動部朝向上述錘部，以指數函數增大其寬度方向上的尺寸的增幅部，上述增幅部被形成為長度方向上的尺寸比寬度方向上的尺寸長，上述錘部具有從與上述連接部的連結位置起寬度方向上的尺寸為固定的等寬部分，并且上述錘部不形成激勵電極。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種在電子設備等中使用的音叉型壓電振動片及使用了該音叉型壓電振動片的音叉型水晶振子。
技術介紹
以壓電振子為代表的壓電振動器件被廣泛應用于移動電話等移動通信設備等。作為在上述壓電振子中使用的壓電振動片的一種，存在音叉型壓電振動片。音叉型壓電振動片是一種由基部和從該基部向一個方向延伸出的一對振動腿(以下，稱為腿部)構成的、呈音叉形狀的壓電振動片，使用了該音叉型壓電振動片的音叉型壓電振子被廣泛用作鐘表的時鐘源。此外，近年來，隨著通信設備的高性能化和小型化，音叉型壓電振動片也被要求進一步小型化以及在特性方面的高品質化。特別是，若對音叉型壓電振動片進行小型化的話，則根據該小型化，音叉型壓電振動片的腿部寬度會變小，厚度也會變薄。其結果是，在以往的振動片中能夠抑制其影響的高階諧波即使是在低驅動電平下也能產生振動，容易受到其不良影響。例如，在腿部的主面上形成有槽部的音叉型壓電振動片中，為了抑制伴隨振動片小型化的Cl的增加，與以往相比，增大了槽部相對于腿部的寬度比例，并增大了槽部的深度。其結果是，由于與以往相比腿部的端部與槽部之間所形成的堤臺寬度形成得較窄，并且兩個主面上的槽部之間的厚度減小，因此降低了腿部的剛性，容易產生高階諧波振蕩。換言之，在使用這樣的音叉型壓電振子時，現狀是容易產生由于振蕩電路的常數或設計，在高階諧波的頻率下會產生振蕩等的缺陷。例如，在專利文獻I所記載的音叉型壓電振動片中，公開了一種用于改善電氣特性，以減輕不需要的高階諧波的影響的結構。在專利文獻I中，在具有基部和從該基部突出的并排設置的一對腿部的音叉型壓電振動片中，具有以下結構。在專利文獻I中的音叉型壓電振動片中，各腿部由具有激勵電極的振動部和形成在該振動部的前端且比振動部幅度寬的錘部構成。進一步，在各腿部上，形成有越過振動部與錘部的連結位置，并延長形成至錘部內部的槽部。這樣，在專利文獻I所公開的音叉型壓電振動片中，通過在振動部的前端形成寬幅的錘部，即使縮短振動部也能夠抑制高階諧波的產生，能夠獲得穩定的振動頻率。但是，在具有上述錘部的音叉型壓電振動片中，由于在振動部與錘部的連結部處的剛性急劇變化，因此存在錘部的振動不穩定的問題。對于此問題，在專利文獻I中所公開的音叉型壓電振動片中，通過在振動部與錘部的連結位置上形成上述槽部，能夠緩和在振動部與錘部的連結部處的急劇的剛性變化，實現穩定的振動。現有技術文獻專利文獻專利文獻I日本特開2011-166324號公報
技術實現思路
本專利技術要解決的問題在專利文獻I中，通過在振動部的前端形成寬幅的錘部能夠抑制高階諧波的產生，可認為是由于成為高階諧波振蕩的彎曲點的振動節點部分(以下，稱為振動節點)向錘部一側進行了位移。但是，因為錘部的腿部一側的端部形狀為錐形，其寬度急劇地增大，所以在振動部與錘部的連結部附近機械強度急劇地增加，使振動節點只不過移動到該連結部附近。因此，通過振動節點部分的位移來抑制高階諧波的效果并不充分。另外，一旦機械強度在連結部處急劇地增加，因為從連結部起的腿部前側的重量急劇變化，所以振動時的慣性力會集中在該連結部上。在專利文獻I中，通過在該連結部上設置槽部，與沒有槽部的情況相比產生了降低機械強度的結果，而且使作為音叉型壓電振動片的機械強度也容易不足，耐沖擊性能較差。另外，在一個槽部中形成電極時，難以形成完整的無電極區域。這是因為，在使用光刻技術形成音叉型壓電振動片的電極的情況下，由于音叉型壓電振動片的腿部上的槽部內部與槽部外部的厚度差，導致曝光的焦點不同，因此難以對槽部內部和外部的抗蝕劑進行均等地曝光。假設對槽部的內部和外部同時曝光來去除抗蝕劑時，外部的曝光會過度，有可能會引起側面電極被挖掉或電極的斷線。另外，由于抗蝕劑材料較厚地堆積在槽部的底部，因此難以通過曝光去除該抗蝕劑。其結果是會在槽部中殘留電極。進一步，由于振動片的小型化導致錘部內的電極布線也細線化、狹窄化，因稍微的位置偏移會導致形成在錘部上的非用作激勵電極的電極(走線電極、調整頻率用的金屬膜等)和殘留在槽部內用作激勵電極的電極在槽延長部分發生短路的危險性很高。本專利技術鑒于上述問題點，目的在于提供一種適應小型化，能夠抑制高階諧波的不良影響，同時耐沖擊性能優異的音叉型壓電振動片及音叉型壓電振子。解決問題的方法為了達成上述目的，權利要求1的專利技術是一種音叉型壓電振動片，其壓電振動板原板具有基部和從該基部的一端面突出的并排的一對腿部，其中，將上述腿部的突出方向作為長度方向，并將上述腿部的并排方向作為寬度方向，其特征在于，上述一對腿部具有:具有沿著長度方向形成的槽部和激勵電極的振動部；一體形成在該振動部的前端一側，且具有比上述振動部在寬度方向上的尺寸更寬的部分的錘部；上述振動部與上述錘部之間的連接部，上述振動部的激勵電極的構成為:含有形成在上述槽部的內面的內面電極和與該內面電極在寬度方向上相對的形成在上述腿部的側面的側面電極，上述連接部具有從上述振動部朝向上述錘部以指數函數增大其寬度方向上的尺寸的增幅部，上述增幅部被形成為長度方向上的尺寸比寬度方向上的尺寸長，上述錘部具有從與上述連接部的連結位置起寬度方向上的尺寸為固定的等寬部分，并且上述錘部不形成激勵電極。通常，為了避免高階諧波振蕩，在音叉型壓電振動片上會減少腿部主面上的槽部的長度，改變腿部的剛性等，采用使高階諧波的振動節點向主面上沒有槽部的腿部的前側推移來增加高階諧波的Cl的設計。但是，由于振動片的小型化，減少主面上的槽部的長度的方法會導致基波的Cl值的極端惡化，在適應了小型化、低頻化的在腿部的前端具備寬幅的錘部的振動片中，由于在腿部中的寬度較窄的振動部與寬度較寬的錘部的邊界部附近的連接部上機械強度會急劇增加，因此，即使試圖使高階諧波的節點部分向錘部一側移動以增大高階諧波的Cl值，高階諧波的節點部分也會停留在該連接部上。而且，如果上述高階諧波的節點部分位于通過相鄰地配置不同極性的電極從而在壓電振動板原板內部產生電場進而產生彎曲振動的區域(形成有激勵電極的區域)內，則會促進高階諧波的振蕩。根據本專利技術，上述連接部具有從上述振動部朝向上述錘部以指數函數增大其寬度方向上的尺寸的增幅部，上述增幅部被形成為長度方向上的尺寸比寬度方向上的尺寸長，上述錘部具有從與上述連接部的連結位置起寬度方向上的尺寸為固定的等寬部分，并且上述錘部不形成激勵電極。因此，通過在上述連接部上設置了許多與上述振動部在寬度方向上的尺寸相近的區域，且隨著與錘部的接近重量急劇增大，從而能夠使上述高階諧波的節點部分的位置從形成有激勵電極的振動部向未形成激勵電極的上述連接部中的錘部一側的位置進行位移。通過進行這樣的位移，與激勵音叉型壓電振子所需的基波的Cl值(串聯共振電阻)相比，能夠增大不需要的高階諧波的Cl值，從而能夠確保其Cl值的比率(以下，稱為Cl比)并抑制尚階諧波的振蕩。另外，由于上述槽部沒有形成在成為應力產生起點的上述連接部上，因此降低了在此區域產生裂紋或破損的危險性，而不會降低耐沖擊性能。另外，為了達成上述目的，權利要求2的專利技術是一種音叉型壓電振動片，其壓電振動板原板具有基部和從該基部的一端面突出的并排的一對腿部，其中，將上述腿部的突出方向作為長度方向，并將上述腿部的并排方向作為寬度方向，其特征在于本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種音叉型壓電振動片，其壓電振動板原板具有基部和從該基部的一端面突出的并排的一對腿部，其中，將所述腿部的突出方向作為長度方向，并將所述腿部的并排方向作為寬度方向，其特征在于，所述一對腿部具有：具有沿著長度方向形成的槽部和激勵電極的振動部；一體形成在該振動部的前端一側，且具有比所述振動部在寬度方向上的尺寸更寬的部分的錘部；所述振動部與所述錘部之間的連接部，所述振動部的激勵電極的構成為：含有形成在所述槽部的內面的內面電極和與該內面電極在寬度方向上相對的形成在所述腿部的側面的側面電極，所述連接部具有從所述振動部朝向所述錘部，以指數函數增大其寬度方向上的尺寸的增幅部，所述增幅部被形成為長度方向上的尺寸比寬度方向上的尺寸長，所述錘部具有從與所述連接部的連結位置起寬度方向上的尺寸為固定的等寬部分，并且所述錘部不形成激勵電極。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：阪本和靖，石野悟，藤井智，
申請(專利權)人：株式會社大真空，
類型：發明
國別省市：日本;JP