压电振动片、压电振子及压电振荡器的制作方法

专利名称：压电振动片、压电振子及压电振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及以厚度方向的滑动振动为主振动的压电振动片，尤其涉及可抑制主振动的衰减振动到达压电振动片的四周端部，减小压电振动片的四周端部的振动变位的压电振动片、压电振子及压电振荡器。
背景技术：
近年来，压电振子在各种电子设备或通信设备中作为基准频率信号源被广泛采用。作为压电振子，特别是AT切割石英振子在宽温度范围内具有频率稳定性，并且具有良好的抗老化特性，所以在从电子设备等设备到移动体通信设备等广范围内被采用。
AT切割石英振子一般把厚度方向的滑动振动模式用作主振动。在该厚度方向的滑动振动中，在配置于振动片中央的激励电极正下方形成驻波，虽然把该振动作为谐振频率而取出，但是在振动片中央产生的振动逐渐衰减着被传递到振动片的四周端部。
这里，为了确保振子的电气特性，需要使在振动片的四周端部被衰减的振动得到充分的衰减。振动片在振动片四周端部通过导电性粘接剂被固定保持在陶瓷等收容容器上。因此，在振动片四周端部的振动未充分衰减的情况下，振动从振动片四周端部的固定部分向收容容器泄漏，从而阻碍振动片中心部的振动，使得晶体阻抗(以下称为“CI值”)恶化。并且，也会诱发其他振动模式，使振荡频率的稳定性降低。
为了使厚度方向的滑动振动在振动片四周端部充分衰减，公开了专利文献1或专利文献2所述的结构。根据该结构，通过沿着激励电极的外周缘设置一个槽，来抑制在振动片四周端部的振动，或者改善振子的电气特性。
特开平9-93076号公报 特开2001-257558号公报但是，在上述专利文献的公开内容中，存在着振动片的槽深的界限值和实用值不明确的问题。

发明内容
本发明的目的在于，提供一种在实际应用中使在振动片四周端部的振动充分衰减，并且CI值不会恶化，而且不诱发其他振动模式的谐振频率稳定的压电振动片、压电振子和压电振荡器。
为了达到上述目的，本发明的压电振动片，至少在一侧的主面上具有槽部，并且以厚度方向的滑动振动为主振动，其特征在于，所述槽部形成为隔着所述压电振动片的中央部相对峙，或者包围所述压电振动片的中央部，所述槽部的厚度是所述中央部的厚度的96％以下、70％以上。
根据本发明的压电振动片，通过形成隔着压电振动片的主面中央部对峙或者包围主面中央部的槽部，可以使在主面中央部产生的厚度方向的滑动振动有效衰减，减小压电振动片的四周端部的振动变位。而且，通过使槽部的压电振动片的厚度为未形成槽部的中央部压电振动片的厚度的96％以下、70％以上，可以实现厚度方向的滑动振动的有效衰减。由此，在利用其端部保持压电振动片的情况下，可以降低来自保持部的振动泄漏。并且，通过降低该振动泄漏，可以降低对压电振动片的中央部的主振动的阻碍，提高CI值，可以获得不诱发其他振动模式的谐振频率稳定的压电振动片。
并且，本发明的压电振动片，至少在一侧主面上具有槽部，并且以厚度方向的滑动振动为主振动，其特征在于，所述槽部形成为隔着所述主面的中央部相对峙，或者包围所述压电振动片的中央部，所述槽部的厚度是所述中央部的厚度的92％以下80％以上。
这样，通过形成隔着压电振动片的主面中央部对峙或者包围主面中央部的槽部，可以使在主面中央部产生的厚度方向的滑动振动有效衰减，减小压电振动片的四周端部的振动变位。而且，通过使槽部的压电振动片的厚度为未形成槽部的主面中央部的压电振动片的厚度的92％以下80％以上，可以实现厚度方向的滑动振动的有效衰减。由此，在利用其端部保持压电振动片的情况下，可以降低来自保持部的振动泄漏。并且，通过降低该振动泄漏，可以降低对压电振动片的中央部的主振动的阻碍，提高CI值，可以获得不诱发其他振动模式的谐振频率稳定的压电振动片。
并且，本发明的压电振动片，优选从所述压电振动片的中央部朝向四周端部隔开间隔设有多列所述槽部。
这样，可以使在压电振动片的中央部产生的厚度方向的滑动振动分阶段地衰减，可以减小压电振动片的四周端部的振动变位。并且，通过使在主面中央部产生的厚度方向的滑动振动分阶段地衰减，可以将在形成有单个槽部的情况下的急剧的振动衰减控制成之间衰减，可以减轻急剧的振动衰减对主振动的影响。
并且，在本发明的压电振动片中，在设有多列槽部的情况下，优选使位于主面最外侧的所述槽部的宽度大于等于所述中央部的厚度。
这样，利用形成于最外侧的槽，可以使在压电振动片的中央部产生的厚度方向的滑动振动可靠地衰减。
并且，在本发明的压电振动片中，在设有多列槽部的情况下，优选槽部形成为该各个槽部的厚度朝向压电振动片的四周端部逐渐变薄。
由于槽部的厚度越薄、衰减的效果越明显，所以，由此在接近压电振动片的中央部的部分减少振动的衰减，而随着接近压电振动片的四周端部可以有效地增大振动衰减。即，可以逐渐地分段控制振动的衰减，以使接近主振动的部分不产生急剧衰减。这样，可以降低阻碍主振动的急剧衰减，结果作为压电振动片可以获得良好的电气特性。
并且，在本发明的压电振动片中，多个槽部优选形成为3列或3列以上，相邻槽部与槽部的间隔形成为朝向压电振动片的四周端部逐渐变窄。
由于槽部与槽部的间隔越窄，振动的衰减效果越明显，这样，在接近压电振动片的中央部的部分可以减少振动的衰减，随着接近压电振动片的四周端部可以有效地增大振动衰减。即，可以缓慢地分段控制振动的衰减，以使接近主振动的部分不产生急剧衰减。这样，可以降低阻碍主振动的急剧衰减，结果作为压电振动片可以获得良好的电气特性。
并且，本发明的压电振动片，优选多个槽部形成为使该槽部的宽度朝向压电振动片的四周端部逐渐变宽。
由于槽部的宽度越宽，振动的衰减效果越明显，这样，在接近压电振动片的中央部的部分可以减少振动的衰减，随着接近压电振动片的四周端部可以有效地增大振动衰减。即，可以缓慢地分段控制振动的衰减，以使接近主振动的部分不产生急剧衰减。这样，可以降低阻碍主振动的急剧衰减，结果作为压电振动片可以获得良好的电气特性。
并且，本发明的压电振动片，优选多个槽部形成为使该槽部的厚度朝向压电振动片的四周端部逐渐变薄，并且各槽部的宽度朝向压电振动片的四周端部逐渐变宽。
这样，在改变槽部厚度的效果的基础上，加上改变槽部宽度的效果，可以使接近主振动的部分不产生急剧衰减。因此，可以减轻急剧衰减阻碍主振动，结果作为压电振动片可以获得良好的电气特性。
并且，本发明的压电振动片，优选多个槽部形成为3列或3列以上，相邻槽部与槽部的间隔形成为朝向压电振动片的四周端部逐渐变窄，而且各槽部的厚度朝向压电振动片的四周端部逐渐变薄。
这样，在改变槽部与槽部的间隔效果的基础上，加上改变槽部厚度的效果，可以使接近主振动的部分不产生急剧衰减。因此，可以减轻急剧衰减阻碍主振动，结果作为压电振动片可以获得良好的电气特性。
并且，本发明的压电振动片，优选多个槽部形成为3列或3列以上，相邻槽部与槽部的间隔形成为朝向压电振动片的四周端部逐渐变窄，而且各槽部的宽度朝向压电振动片的四周端部逐渐变宽。
这样，在改变槽部与槽部的间隔效果的基础上，加上改变槽部宽度的效果，可以使接近主振动的部分不产生急剧衰减。因此，可以减轻急剧衰减阻碍主振动，结果作为压电振动片可以获得良好的电气特性。
并且，本发明的压电振动片，优选多个槽部形成为3列或3列以上，相邻槽部与槽部的间隔形成为朝向压电振动片的四周端部逐渐变窄，而且各槽部的厚度朝向压电振动片的四周端部逐渐变薄，各槽部的宽度朝向压电振动片的四周端部逐渐变宽。
这样，在改变槽部与槽部的间隔效果的基础上，加上改变槽部厚度和宽度的效果，可以使接近主振动的部分不产生急剧衰减。因此，可以减轻急剧衰减阻碍主振动，结果作为压电振动片可以获得良好的电气特性。
并且，本发明的压电振动片，形成有在上述压电振动片的两个主面中央部形成为任意形状、而且在厚度方向相对的一对激励电极；和与所述激励电极连接并在所述压电振动片的四周端部延伸的连接电极。
这样，在压电振动片的中央部产生厚度方向的滑动振动，在通过导电性粘接剂等固定保持在压电振动片的四周端部的情况下，压电振动片的四周端部的振动充分衰减，可以抑制振动从该固定保持部分泄漏。由此，可以获得电气特性良好的压电振动片。
另外，可以提供一种压电振子，具有上述本发明的压电振动片，和将所述压电振动片固定保持成使在振动片端部电连接的状态的保持部。
这样，压电振子通过导电性粘接剂等固定保持在压电振动片的四周端部，所以能够提供抑制从振动片向保持部的振动泄漏，发挥主面形成有槽部的压电振动片的效果，可以提供电气特性良好的压电振子。
另外，可以提供一种压电振荡器，具有上述的压电振动片；使所述压电振动片振荡的电路部；和固定保持所述压电振动片的端部，固定压电振动片和所述电路部，并使其构成电连接的保持部。
这样，压电振荡器通过导电性粘接剂等固定保持在压电振动片的四周端部，所以能够提供抑制从振动片向保持部的振动泄漏，发挥主面形成有槽部的压电振动片的效果，可以提供电气特性良好的压电振荡器。
另外，在本发明中定义了槽部的振动片的厚度，但在本发明的技术构思中，对槽部深度的定义也是基于相同的技术原理。即，本发明的压电振动片，至少在一侧主面上具有槽部，并且以厚度方向的滑动振动为主振动，在所述槽部形成为在所述主面隔着中央部对峙或者包围所述中央部，仅在压电振动片主面的一方表面形成槽部的情况下，所述槽部的深度是所述中央部厚度的4％以上30％以下。并且，在压电振动片的主面两面使相同深度的槽部形成为在厚度方向相对的情况下，形成于一方主面上的槽部的深度可以是中央部厚度的2％以上15％以下。
另外，为了提高形成所述槽部的效果，本发明的压电振动片，至少在一侧主面上具有槽部，并且以厚度方向的滑动振动为主振动，在所述槽部形成为在所述主面隔着中央部对峙或者包围所述中央部，仅在压电振动片主面的一方表面形成槽部的情况下，所述槽部的深度可以是所述中央部厚度的8％以上20％以下。并且，在主面两面使相同深度的槽部形成为在厚度方向相对的情况下，形成于一方主面的槽部的深度可以是中央部厚度的4％以上10％以下。


图1是说明本发明的实施例1的石英振动片的概略图。
图2是局部放大剖面图。
图3是使用表示厚度方向的滑动振动的衰减状态的有限要素法进行分析的变位分布图。
图4是使用表示厚度方向的滑动振动的衰减状态的有限要素法进行分析的变位分布图。
图5是表示在保持部分上的变位比的相关图。
图6是表示振动片的槽宽和Z’轴方向端部的变位的相关图。
图7是说明本发明的实施例1的变形例的石英振动片的概略图。
图8是表示槽部的其他实施方式的概略图。
图9是表示槽部的其他实施方式的概略图。
图10是说明本发明的实施例2的石英振动片的概略图。
图11是局部放大剖面图。
图12是表示振动的衰减状态的概略示意图。
图13是使用表示厚度方向的滑动振动的衰减状态的有限要素法进行分析的变位分布图。
图14是说明本发明的实施例3的石英振动片的概略图。
图15是局部放大剖面图。
图16是表示本发明压电振动片的应用例的概略图。
图17是本发明的压电振子的概略图。
图18是本发明的压电振荡器的概略图。
图中10作为压电振动片的振动片；11主面；12作为槽部的第1槽部；13作为槽部的第2槽部；14作为槽部的第3槽部；20激励电极；21连接电极；30作为压电振动片的振动片；50压电振子；53保持部；70压电振荡器；73保持部；74电路部；T、T1、T2、T3、T6槽部的厚度具体实施方式
以下，根据实施例详细说明本发明，但在此之前，以AT切割石英振子(以下称为振动片)为例说明本发明的原理。
厚度方向的滑动振动的传播利用公式(1)～公式(4)表示。根据公式(1)～公式(4)，如果在振动片上存在具有频率差异的区域，则振动从频率高的一方向频率低的一方传播，从频率低的一方向频率高的一方，由于α、β成为虚数，所以厚度方向的滑动振动不进行传播而进行衰减。即，在一般的形成有激励电极的振动片中，在从具有频率低的激励电极的部分到不存在频率高的激励电极的四周端部的方向上，厚度方向的滑动振动不进行传播，而是衰减。
式(1)U＝B·exp[-j(ωt-(αx+βz’))] …(1)式(2)αx=(πx2b)(γ11C66+π212)-12[(ωωs)2-1]12···(2)]]>式(3)γ11=S33S11S33-S132···(3)]]>
式(4)βz′=(πz′2b)(C66C55)12[(ωωs)2-1]12···(4)]]>U厚度方向滑动振动的X方向、Z’方向的变位，B振幅强度ω、ωs台面部分的角频率和振动片的角频率α、βX、Z’方向的传播常数C55、C66弹性刚性(在表示规定的结晶方向的弹性率的矩阵中的常数)S11、S13、S33弹性柔性(在表示规定的结晶方向的弹性率的矩阵中的常数)j虚数单位，t时间；xX方向上的距离，z’Z’方向上的距离本发明者利用上述公式，通过在振动片上形成槽部来形成频率高的部分，希望在振动片的四周端部有效地进行振动的衰减。并且，不仅考虑到振动片的四周端部的振动衰减，也考虑了作为振动片的电气特性。
即，本发明者对振动片的槽部的厚度，考虑了使振动片四周端部的振动充分衰减和频率低的区域完全机械式分离时产生寄生的问题，利用上述公式(1)～公式(4)，使用有限要素法(FEM)分析了最佳的振动片的厚度(槽深)。
以下，关于基于上述原理的本发明的具体实施例，以AT石英振动片为例进行说明。另外，以下附图中的尺寸为了说明而进行了适当放大和缩小，不是实际尺寸。
实施例1图1和图2是说明本发明的实施例1的振动片的概略图。图1(a)是振动片的立体图，图1(b)是振动片的俯视图，图1(c)是该图(b)的A-A剖面图，图2是图1(c)的槽部的局部放大图。
作为压电振动片的振动片10，例如被设计成谐振频率为27MHz、X边比(振动片的X轴方向尺寸相对振动片厚度的比)为33、Z’边比(振动片的Z’轴方向尺寸相对振动片厚度的比)为21。此处，振动片10的中央部的厚度约为62μm。
该振动片10的Y’轴和Z’轴是朝向基于IEC(International Electro-technical Commission)标准的结晶轴定义中的X轴的+X方向顺时针旋转35.25度而形成的新坐标轴。振动片10是在Y’轴方向具有厚度2b的矩形状平板，在其正反面具有主面11，该主面11具有与Z’轴垂直的X轴方向的尺寸2a、和与X轴垂直的Z’轴方向的尺寸2c。
在振动片10的主面11形成以四方形包围主面11的中央部的圆周状槽12。槽部12形成为与石英振动片10的主面的正反面相对，槽部12的宽度形成为65μm，大于振动片10的厚度尺寸。另外，槽部12的深度在正反面分别为3μm，该槽部12的振动片的厚度T大约形成为56μm。
下面，说明发明上述振动片的使用有限要素法(FEM)进行的分析结果。
在本实施例中，以谐振频率为27MHz、X边比为33、Z边比为21的振动片为模型，以上述公式(1)～(4)为基础，进行了使用有限要素法的振动分析。以下说明该分析结果。
图3是在振动片10的正反面形成有以四方形包围主面的中央部的槽部12时，使用有限要素法(FEM)计算相对槽部12的振动片10的厚度变化的X轴方向的振动变位的结果。在该图3中，表示相对振动片中央部的厚度(未形成槽部的部分的厚度)，把槽部12的振动片10的厚度(图2的T尺寸)设为中央部厚度的80％、70％、50％时的振动变位结果。该图3中的纵轴为了比较振动的变位量，表示为任意的单位(ArbitrarilyUnit)。并且，横轴表示振动片10的X方向的尺寸。
这样，在把槽部12的振动片10的厚度T设为振动片中央部厚度的80％、70％的情况下，厚度方向的滑动振动在振动片10的中央附近具有最大变位，随着朝向四周而衰减。此处，通过形成槽部12，可以减小振动片10的四周端部、特别是振动片保持部侧G的振动变位。并且，通过对把槽部12的厚度T设为80％和70％时进行比较，判明振动片10的中央附近的最大变位是槽部12的振动片厚度设为80％时较大。该变位与CI值具有关系，该变位越大，CI值越小，作为振动片显示良好的电气特性。
但是，在把槽部12的振动片10的厚度设为振动片中央部厚度的50％时，中央部的厚度方向滑动振动的变位减小。即，这表示由于CI值变大，使得作为振动片的电气特性恶化。这样，可以理解为槽部的振动片的厚度具有界限值，存在槽部的振动片的最佳厚度。由此，相对振动片中央部厚度的槽部12的厚度T设为70％以上时，可以使振动片10的四周端部的振动充分衰减，不会使CI值恶化，而且不诱发其他的振动模式，可以稳定谐振频率。
图4和图3相同，表示相对振动片中央部的厚度(未形成槽部的部分的厚度)，把槽部12的振动片的厚度(图2的T尺寸)设为中央部厚度的100％(未形成槽部)、96.6％、90％、80％时的振动变位计算结果。
根据该结果，在未形成槽部的情况下，振动片中央附近的厚度方向滑动振动的变位变窄，振动片保持部侧G的变位变大，不能确保振动片的特性。另外，相对振动片中央部的厚度，在把槽部12的振动片厚度设为96.6％、90％、80％时，呈现出形成有槽部12的效果，振动片保持部侧G的振动变位衰减较小。可以理解为振动片10的中央附近的厚度方向滑动振动的最大变位，相对振动片中央部的厚度，槽12的振动片厚度随着从96.6％到90％附近而变大，随着从90％附近到80％而略微变窄。根据该结果，如果在实际应用上相对振动片的厚度，能够获得槽12的振动片厚度设为96.6％时的振动变位，作为振动片的电气特性则没有问题。
图5表示振动片保持部分的变位比(振动片保持部分的变位/振动片中央的最大变位)和槽部的振动片厚度的关系。
在振动片保持部分的变位比优选比较小。另外，根据试作结果，可以获得能够在振动片的保持部的衰减为1/e(e为自然对数的底)的试料中使用的较低的CI值。此处，槽部的振动片厚度设为97.6％。这样，相对振动片中央部的厚度的槽部12的厚度T设为96％以下时，可以使振动片10的四周端部的振动充分衰减，不会使CI值恶化，并且不诱发其他的振动模式，可以稳定谐振频率。
如上所述，根据图3～图5的有限要素法的分析结果，在槽部12的厚度T设为振动片中央部的厚度的70％以上96％以下时，可以获得不会使CI值恶化，并且不诱发其他的振动模式的谐振频率稳定的压电振动片。
另外，假定在槽部加工中进行液相蚀刻或气相蚀刻。在这种工序中存在加工偏差，特别是在蚀刻加工量较小的情况下，如图5所示，保持部分的变位比大幅变动。所以，为了做到即使变位比有偏差时也能到达所期望的范围内，优选槽部12的振动片的厚度设为92％以下。
并且，根据图5的衰减曲线，槽部的厚度在设为80％以上时衰减已饱和，所以只要是80％以上的厚度即可。
这样，在槽部12的厚度T设为振动片中央部的厚度的80％以上92％以下时，可以获得进一步降低CI值，并且不诱发其他的振动模式的谐振频率更加稳定的良好的压电振动片。
下面，图6表示振动片的Z’轴方向端部(宽度方向端部)的变位和槽宽的关系。
根据该结果，振动片的Z’方向端部的变位量可以衰减到不影响主振动的水平的槽宽度约为60μm以上。该槽的宽度为60μm，和该振动片的厚度大致一致。并且，虽然未图示，但也确认了其他频率时的相关，振动片的Z’方向端部的变位量可以衰减到不影响主振动的水平的槽宽度与振动片的厚度基本一致。
这样，通过使槽宽度形成为大于等于振动片的厚度，可以使振动衰减到振动片的四周端部的变位不影响主振动的程度。
另外，在本实施例中，在振动片的正反面分别设置相对的槽部，但也可以仅在振动片的一侧的主面上设置槽部。
(变形例)图7是表示具有槽部的振动片的变形例的振动片的概略图。图7(a)是振动片的俯视图，图7(b)是振动片的俯视图，图7(c)是该图(b)的A-A剖面图。
振动片30中的Y’轴和Z’是朝向基于IEC(国际电子技术委员会)标准的结晶轴定义中的X轴的+X方向顺时针旋转35.25度而形成的新坐标轴。
振动片30形成为具有与Z’轴垂直的X轴方向的尺寸2a、与X轴垂直的Z’轴方向的尺寸2c、外周部33的厚度T7的矩形形状。在振动片30的中央形成厚度T5的矩形状中央部31，形成厚度T6的槽部32以包围中央部31。另外，在槽部31的外周形成厚度T7的外周部33。中央部31的厚度T5、槽部32的厚度T6、外周部33的厚度T7的关系形成为T6＜T5＜T7的关系。具体而言，T5被设计为62μm，T6被设计为56μm，T7被设计为100μm。并且，槽部32的宽度形成为65μm，大于振动片30的中央部31的厚度尺寸。
在这种结构中，在振动片的中央部31被激励并向振动片外周传播的厚度方向的滑动振动，在槽部32被衰减。该槽部32的厚度相对中央部31的厚度，形成为96％以上70％以下的厚度即可，具有使振动衰减的效果。另外，通过使槽部32的宽度形成为大于中央部31的厚度，可以使该厚度方向的滑动振动可靠地衰减，所以即使形成于槽部32外周的外周部33比中央部31厚，也可以忽视振动的传播。
在以上结构中，可以使振动片30的四周端部的振动充分衰减，不会使CI值恶化，并且可以不诱发其他的振动模式，稳定谐振频率。
并且，在本实施例1中，形成将中央部连续地包围成圆周状的四方形状的槽部，但如图8(a)、(b)、(c)所示，也可以形成包围振动片10的中央部的槽部12。
另外，如图9(a)所示，也可以形成连续包围振动片10的中央部的长圆状槽部。并且，还可以形成如图9(b)、(c)所示包围振动片10的中央部的长圆状槽部。
实施例2下面，在实施例2中说明振动片具有两个槽部的实施例。
图10和图11是说明本发明的实施例2的振动片的概略图。图10(a)是振动片的俯视图，图10(b)是振动片的俯视图，图10(c)是该图(b)的A-A剖面图，图11是图10(c)的槽部的局部放大图。
在图10、图11中，对和实施例1相同的结构赋予相同符号并省略说明。
在振动片10的主面11形成以四方形包围主面11的中央部的圆周状槽部、第1槽部12和第2槽部13。第1槽部12和第2槽部13形成为与振动片10的主面的正反面相对的相同形状。第1槽部12的宽度W1形成为大约30μm，位于振动片10的主面11的最外侧的第2槽部13的宽度W2形成为65μm，大于振动片10的厚度尺寸(形成W1＜W2的关系)。
另外，第1槽部12的深度在正反面分别为3μm，该第1槽部12的振动片的厚度T1大约形成为56μm。第2槽部13的深度在正反面分别为5μm，该第2槽部13的振动片的厚度T2大约形成为52μm(形成T1＞T2的关系)。
这样，槽部的宽度形成为随着朝向振动片的四周端部变宽，槽部的厚度形成为随着朝向振动片的四周端部变薄。
图12(a)、(b)是表示使第1槽部12和第2槽部13形成为相同深度相同宽度时的、振动片10的振动衰减状态的概略示意图。
图12(a)表示例如把槽部的振动片厚度设为振动片中央部厚度的98％(槽部深度较浅)时的情况，图12(b)表示例如把槽部的振动片厚度设为振动片的90％(槽部深度较深)时的情况。
根据该图12，槽部深度较深时具有振动衰减效果，并且与一个槽相比，设置两个槽可以控制振动的衰减，并且不会使振动急剧衰减。
并且，使槽部宽度变宽意味着由于在该槽范围内产生衰减，与槽部宽度狭小时相比，衰减可以缓慢地进行。
因此，为了进行有效的不形成急剧衰减的衰减，以便不影响振动片的主振动，优选使槽部的振动片厚度随着朝向振动片四周端部而变薄，同样槽的宽度变宽。
图13是使用有限要素法分析设有图11所示的第1槽部12和第2槽部13的振动片10的振动变位的结果。
这样，振动片10的振动片保持部侧G的振动变位变窄，振动片中央部的振动变位变大。即，这表示能够获得槽部的衰减不会阻碍主振动的良好的振动片。
实施例3下面，说明在实施例3中振动片具有3个槽部的实施例。
图14和图15是说明本发明的实施例3的振动片的概略图。图14(a)是振动片的俯视图，图14(b)是振动片的俯视图，图14(c)是该图(b)的A-A剖面图，图15是图14(c)的槽部的局部放大图。
在图14、图15中，对和实施例1和实施例2相同的结构赋予相同符号并省略说明。
如图14(a)、(b)所示，在振动片10的主面11形成以四方形包围主面11的中央部的圆周状槽部、第1槽部12和第2槽部13、第3槽部14。第1槽部12和第2槽部13、第3槽部14形成为与振动片10的主面的正反面相对的相同形状。
第1槽部12的宽度W1形成为大约20μm，第2槽部13的宽度W2形成为40μm，位于振动片10的主面11的最外侧的第3槽部14的宽度W3形成为65μm，大于振动片10的厚度尺寸(形成W1＜W2＜W3的关系)。
另外，第1槽部12的深度在正反面分别为3μm，该第1槽部12的振动片的厚度T1大约形成为56μm。第2槽部13的深度在正反面分别为5μm，该第2槽部13的振动片的厚度T2大约形成为52μm。第3槽部14的深度在正反面分别为6μm，该第3槽部14的振动片的厚度T3大约形成为50μm(形成T1＞T2＞T3的关系)。
并且，第1槽部12和第2槽部13的间隔L1形成为40μm，第2槽部13和第3槽部14的间隔L2形成为20μm(形成L1＞L2的关系)。
这样，槽部的宽度形成为随着朝向振动片的四周端部变宽，槽部的厚度形成为随着朝向振动片的四周端部变薄，相邻的槽部与槽部的间隔形成为随着朝向振动片的四周端部变窄。
使槽部的宽度形成为随着朝向振动片10的四周端部而变宽、以及使槽部的厚度形成为随着朝向振动片的四周端部而变薄的理由和在实施例2中的说明相同。并且，使相邻的槽部与槽部的间隔形成为随着朝向振动片的四周端部而变窄的理由是基于下述观点，为了使在接近振动片10的中央部的槽部不急剧地进行振动衰减，把槽部与槽部的间隔设定得较大，为了在振动片端部获得充分的衰减，而缩小槽部与槽部的间隔。
根据这种结构，可以获得降低给主振动带来影响的急剧衰减，并且减小振动片四周端部的变位的良好的振动片。
实施例4图16是在本发明涉及的振动片10形成激励电极和与其连接的连接电极的振动片的一例。图16(a)是振动片的俯视图，图16(b)是该图(a)的A-A剖面图。
在振动片10的正反面形成包围其中央部、并在厚度方向相对的第1槽部12和第2槽部13。在被第1槽部12包围的主面11的中央部，激励电极20被设置成与振动片10的厚度方向相对。并且，形成从激励电极20在振动片10的四周端部延伸的连接电极21。该连接电极21形成于振动片10的正反面，利用导电性粘接剂把振动片10的端部固定在其他部件上，由此可以实现其他部件和振动片10的固定以及与激励电极20的电连接。
激励电极20和连接电极21利用适合于Cr/Au、Cr/Ag等电极的材料形成，利用真空蒸镀或溅射等方法形成。另外，在本实施例中，使激励电极20形成为矩形状，但也可以形成任意形状。
这样，通过形成包围压电振动片10的中央部的槽部12、13，可以使振动片10的四周端部的振动充分衰减，在利用连接电极21的部分固定保持振动片10的情况下，不存在从振动片10向保持部的振动泄漏，可以提供不影响主振动的具有良好的电气特性的压电振动片。
实施例5图17是表示使用了本发明及的压电振动片的压电振子的一例的概略图。图17(a)是压电振子的俯视图，图17(b)是该图(a)的B-B剖面图。
压电振子50利用导电性粘接剂52把压电振动片10固定保持在例如陶瓷制收纳容器51上，虽然未图示，但形成为具有接合在收容容器51的上面、把收容容器51内密闭成真空或惰性气氛的盖体的结构。在压电振动片10形成有形成于其中央部的与厚度方向相对的激励电极20；从激励电极20在压电振动片10的四周端部延伸的连接电极21。第1槽部12和第2槽部13形成为在厚度方向相对，以包围压电振动片10的激励电极20。压电振动片10利用导电性粘接剂52被固定保持在收容容器51的保持部53上，将激励电极20和收容容器51的布线(未图示)电连接。
这样，通过形成包围压电振动片10的中央部的槽部12、13，可以使振动片10的四周端部的振动充分衰减，即使利用连接电极21的部分固定保持振动片10，也不会产生振动的泄漏，可以提供不影响主振动的具有良好的电气特性的压电振子50。
实施例6图18是表示使用了本发明的压电振动片的压电振荡器的一例的概略图。图18(a)是压电振荡器的俯视图，图18(b)是该图(a)的C-C剖面图。
压电振荡器70利用导电性粘接剂72把压电振动片10固定保持在例如陶瓷制收纳容器71上，并且固定用于使压电振动片10谐振的电路部74，虽然未图示，但形成为具有接合在收容容器71的上面、把收容容器71内密闭成真空或惰性气氛的盖体的结构。
在压电振动片10形成有形成于其中央部的与厚度方向相对的激励电极20；从激励电极20在压电振动片10的四周端部延伸的连接电极21。第1槽部12和第2槽部13形成为在厚度方向相对，以包围压电振动片10的激励电极20。压电振动片10利用导电性粘接剂72被固定保持在收容容器71的保持部73上，将激励电极20和收容容器71的布线(未图示)以及电路部74电连接。
这样，通过形成包围压电振动片10的中央部的槽部12、13，可以使振动片10的四周端部的振动充分衰减，即使利用连接电极21的部分固定保持振动片10，也不会产生振动的泄漏，可以提供不影响主振动的具有良好的电气特性的压电振荡器70。
另外，本发明不限于形成包围振动片的主面中央部的槽部，也可以形成在振动片的长度方向两侧隔着其中央部而对峙的槽部。即，也可以是没有在振动片的短尺寸方向两侧对峙的槽部的结构。
另外，在以上实施例中，作为压电振动片的材料，以石英为例进行了说明，但是也可以使用钽酸锂、铌酸锂或者PZT等其他压电材料实施，能够获得相同的效果。
权利要求
1.一种压电振动片，至少在一侧主面上具有槽部，并且以厚度方向的滑动振动为主振动，其特征在于，所述槽部形成为隔着所述压电振动片的中央部相互对峙，或者包围所述压电振动片的中央部，所述槽部的厚度是所述中央部的厚度的96％以下70％以上。
2.根据权利要求1所述的压电振动片，其特征在于，所述槽部的厚度是所述中央部的厚度的92％以下80％以上。
3.根据权利要求1所述的压电振动片，其特征在于，从所述压电振动片的中央部至四周端部隔开间隔设有多列所述槽部。
4.根据权利要求3所述的压电振动片，其特征在于，位于所述主面最外侧的所述槽部的宽度大于等于所述中央部的厚度。
5.根据权利要求3所述的压电振动片，其特征在于，多个所述槽部形成为该各个槽部的厚度朝向压电振动片的四周端部逐渐变薄。
6.根据权利要求3所述的压电振动片，其特征在于，多个所述槽部形成为3列或3列以上，相邻槽部与槽部的间隔形成为朝向压电振动片的四周端部逐渐变窄。
7.根据权利要求3所述的压电振动片，其特征在于，多个所述槽部形成为各槽部的宽度朝向压电振动片的四周端部逐渐变宽。
8.根据权利要求3所述的压电振动片，其特征在于，多个所述槽部形成为各槽部的厚度朝向压电振动片的四周端部逐渐变薄，而且形成为各槽部的宽度朝向压电振动片的四周端部逐渐变宽。
9.根据权利要求3所述的压电振动片，其特征在于，多个所述槽部形成为3列或3列以上，相邻槽部与槽部的间隔形成为朝向压电振动片的四周端部逐渐变窄，而且各槽部的厚度形成为朝向压电振动片的四周端部逐渐变薄。
10.根据权利要求3所述的压电振动片，其特征在于，多个所述槽部形成为3列或3列以上，相邻槽部与槽部的间隔形成为朝向压电振动片的四周端部逐渐变窄，而且各槽部的宽度形成为朝向压电振动片的四周端部逐渐变宽。
11.根据权利要求3所述的压电振动片，其特征在于，多个所述槽部形成为3列或3列以上，相邻槽部与槽部的间隔形成为朝向压电振动片的四周端部逐渐变窄，各槽部的厚度形成为朝向压电振动片的四周端部逐渐变薄，并且各槽部的宽度形成为朝向压电振动片的四周端部逐渐变宽。
12.根据权利要求1所述的压电振动片，其特征在于，设有在所述压电振动片的两个主面中央部形成为任意形状、而且在厚度方向相对的一对激励电极；和与所述激励电极连接并且向所述压电振动片的四周端部延伸的连接电极。
13.一种压电振子，其特征在于，具有权利要求12所述的压电振动片；和将所述压电振动片固定保持成在振动片端部形成电连接状态的保持部。
14.一种压电振荡器，其特征在于，具有权利要求12所述的压电振动片；使所述压电振动片振荡的电路部；和固定保持所述压电振动片的端部，并使所述压电振动片与所述电路部构成电连接的保持部。
全文摘要
本发明提供一种压电振动片、压电振子及压电振荡器。在以厚度方向的滑动振动为主振动的压电振动片(10)中，形成包围主面(11)的中央部的第1槽部(12)、第2槽部(13)，使第1槽部(12)、第2槽部(13)的厚度形成为是振动片(10)的中央部厚度的96％以上70％以下。由此，在压电振动片中，可以抑制主振动的衰减振动到达压电振动片的四周端部，不会使CI值恶化，并且不会诱发其他振动模式，可以使谐振频率稳定。
文档编号H03H9/02GK1665129SQ20051005140
公开日2005年9月7日 申请日期2005年3月2日 优先权日2004年3月2日
发明者田中雅子 申请人:精工爱普生株式会社