压电振动片、压电振子以及加速度传感器的制作方法

专利名称：压电振动片、压电振子以及加速度传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使他轴灵敏度降低了的压电振动片、压电振子以及 加速度传感器。
背景技术：
一般来说，音叉型石英振动片的振动臂的正反面(XY平面)的形状是 对称的，例如，专利文献1中记载了特别是振动臂的正反面形成有凹形
槽的音叉型石英振动片。音叉型石英振子当以其振动臂的纵长方向为Y 轴时可以用作检测Y轴方向加速度用的加速度传感器材料。此外，音叉 型石英振子朝向作为音叉型石英振子厚度方向的+Z轴方向进行加速运动 时，音叉型石英振子的振动臂受到惯性力的影响，向一Z轴方向弯曲，此 外相反地，向一Z轴方向进行加速运动时，音叉型石英振子的振动臂向 +2轴方向弯曲。
专利文献1:日本特开2004—200917号公报
因此，发明者对由Z切割石英基板所形成的音叉型压电振子在其振 动臂弯曲状态下应力的分布进行了调查，发现应力集中在+Z面侧的平面。 亦即，发现了不因弯曲而被压縮或者拉伸的中立面产生于靠近+Z面侧。 由此可以说音叉型石英振动片的+Z面侧的刚性比一Z面侧高。
如上所述的音叉型石英振子主要以Z切割石英基板为基础材料形 成，该情况下，结晶在厚度方向上的结合状态不具对称性，在厚度方向 上具有各向异性。亦即，将音叉型石英振动片掉转后，其结晶的排列与
原来的音叉型石英振动片的结晶排列不同。根据这样的各向异性，与弯 曲应力相关的弹性常数、压电常数等在+Z面、一Z面并不相同，由此刚 性产生差别，在为石英的情况下+Z面侧刚性更高。
将这样的+z面侧和一z面侧具有刚性差的音叉型压电振子用作如上.所述的用于检测Y轴方向加速度的加速度传感器的情况下，由于加速度 传感器会对Z轴方向的加速度产生反应，亦即产生他轴灵敏度，因此不 能正确地得到Y轴方向的加速度检测结果。
可以认为这样的他轴灵敏度问题是如下那样产生的。在刚性相对+Z 面侧和一Z面侧的Z方向弯曲不平衡时，使音叉型石英振子振荡并进行 弯曲振动的话，从上述中立面起，在+Z面侧，相对所述弯曲振动的刚性 增强，在一Z面侧，相对所述弯曲振动的刚性减弱。其结果是，由于作用 在一z面侧的振幅比+z面侧的更大，因此由于来自振幅较大的部分且刚
性较强的+z面的拉伸应力，振动臂的振动方向被引到+z面侧，结果是振
动臂没有形成相对于整体为板状的音叉型石英振子所形成的平面水平的
振动。亦即，音叉型石英振子的振动臂不仅沿x轴方向，也沿z轴方向 振动。在这样的振动方式的基础上，使音叉型石英振子进行z轴方向的 加速运动时，由于振动臂的沿z轴方向振动的成分受到由z轴方向的加 速度产生的惯性力，因此z轴方向的振动频率发生变化，与此相伴地沿
X轴方向产生振幅的振动臂的共振频率也发生变化。并且，该影响除了
作为音叉型石英振子的预期共振频率，还表现为噪音。

发明内容
因此，本发明着眼于上述问题点，目的在于提供一种使压电振动片 的两面相对于上述弯曲振动取得刚性平衡，从而降低了他轴灵敏度的压 电振动片，以及安装有该压电振动片的压电振子和加速度传感器。
本发明解决上述课题的至少一部分，可以作为以下的应用例来实现。
应用例1一种压电振动片，该压电振动片具有振动臂，其沿 第一方向延伸，并被悬臂支撑；基部，其悬臂支撑所述振动臂；以及激 励电极，其使所述振动臂沿与所述第一方向垂直的第二方向弯曲振动， 该压电振动片的特征在于，所述振动臂具有调整部，该调整部相对于与 所述第一方向和第二方向垂直的第三方向的弯曲来调整刚性。
由压电基板所形成的压电振动片，由于其各向异性而有时会有各面 相对于弯曲应力等的刚性不同的情况。使这样的压电振动片通过激励电
5极进行弯曲振动的话，不仅在预定的振幅方向，在与该方向垂直的方向 上也会有进行振幅的成分。因此根据应用例1，通过取得相对于所述弯曲 振动的刚性平衡，能够减少在与振动臂的弯曲振动相垂直的振动方向上 进行振动的成分。因此，能够形成使来自第三方向的加速度所引起的弯 曲振动的共振频率产生的偏差减小的压电振动片。
应用例2
一种压电振动片，该压电振动片由Z切割压电基板形 成，并且由如下部分构成振动臂，其在纵长方向上被悬臂支撑；基部， 其悬臂支撑所述振动臂；以及激励电极，其使所述振动臂沿与厚度方向 垂直的方向弯曲振动，该压电振动片的特征在于，所述振动臂具有调整 部，该调整部相对于所述振动臂的厚度方向的弯曲来调整刚性。
由Z切割压电基板所形成的压电振动片，由于其各向异性而使+Z面 和一Z面相对于弯曲应力等的刚性不同。使这样的压电振动片通过激励电 极进^^弯曲振动的话，不仅有相对于板状的压电振动片所形成的平面水平 地进行振动的成分，在与该面垂直的方向(厚度方向)上也有进行振动的成 分。因此根据应用例2，通过取得相对于所述弯曲振动的刚性平衡，能够 减少在振动臂的厚度方向上进行振动的成分。因此，能够形成使来自厚度 方向上的加速度所引起的弯曲振动的共振频率的偏差减小的压电振动片。
应用例3如应用例2所述的压电振动片，其特征在于，所述调 整部是从所述振动臂的朝向所述第三方向的面的基部侧起沿所述振动臂 的自由端方向形成的槽。
根据应用例3，槽形成在通过压电振动片的弯曲振动作用最强弯曲 应力的部分即振动臂的基部侧且在其+Z面上，由此有效地减弱振动臂的 +Z面侧的相对于弯曲振动引起的弯曲应力的刚性，取得振动臂的+Z面侧 和一Z面侧的刚性平衡，能够减少振动臂的弯曲振动在厚度方向上的成 分。因此，能够形成厚度方向上的加速度检测灵敏度、亦即他轴灵敏度 降低了的压电振动片。
应用例4如应用例2所述的压电振动片，其特征在于，所述调 整部为在所述振动臂的+Z面的基部侧形成的切槽。
根据应用例4，切槽形成在通过压电振动片的弯曲振动作用最强弯曲应力的部分即振动臂的基部侧且在其+Z面，由此与应用例3的情况相 比仅通过在更小的区域进行蚀刻加工，就可以有效地减弱+Z面侧的相对 于弯曲振动引起的弯曲应力的刚性。进而不像应用例3的情况那样需要 光蚀刻加工中对槽进行定位的高精度图案，因此能够提高压电振动片的 制造成品率。
应用例5如应用例2所述的压电振动片，其特征在于，所述调 整部具有从所述振动臂的+Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方向 形成的第一槽；以及从所述振动臂的一Z面的基部侧起沿所述振动臂的自 由端方向形成的第二槽，并且，所述第一槽形成得比所述第二槽深。
根据应用例5，槽设置在通过压电振动片的弯曲振动作用最强弯曲 应力的部分即振动臂的基部侧的两面上，由此能够使压电振动片的CI值 降低，进而通过使+Z面侧的槽比一Z面侧设置得更深，从而能够减小+Z 面侧和一Z面侧的相对于弯曲振动引起的弯曲应力的刚性的相对强度差， 取得振动臂的+Z面侧和一Z面侧相对于弯曲振动的刚性平衡，能够减少 振动臂的弯曲振动在厚度方向上的成分。因此，能够形成厚度方向上的 加速度检测灵敏度、亦即他轴灵敏度被抑制、且CI值较低的压电振动片。应用例6如应用例2所述的压电振动片，其特征在于，所述调 整部具有从所述振动臂的+Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方向 形成的第一槽；以及从所述振动臂的一Z面的基部侧起沿所述振动臂的自 由端方向形成的第二槽，并且，所述第一槽的基部侧的末端比所述第二 槽的基部侧的末端靠近基部侧。
根据应用例6，槽形成在通过压电振动片的弯曲振动作用最强弯曲 应力的部分即振动臂的基部侧且在其+Z面侧，由此能够有效地减弱+Z 面侧的相对于弯曲振动引起的弯曲应力的刚性，取得振动臂的+Z面侧和 一Z面侧的相对于弯曲振动引起的弯曲应力的刚性平衡。此外，十Z面侧 的槽和一Z面侧的槽不会在深度方向上相互干扰。因此，与应用例5相比， 能够提高槽在深度方向上的设计自由度，并且能够将槽设计得比应用例5 的情况更深，因而能够形成与应用例5的情况相比CI值更低的压电振动 片。此外，由于与应用例5的情况相比厚度方向上的非对称性提高，因此提高了抑制由厚度尺寸引起的产生多余振动的效果。
应用例7如应用例6所述的压电振动片，其特征在于，在所述
第二槽的基部侧的末端形成有重叠区域，该重叠区域比所述第一槽的自 由端侧的末端靠近基部侧，并从厚度方向看所述第一和第二槽是重合的。
根据应用例7，与应用例6相同地，+2面侧的槽和一2面侧的槽不 会产生深度方向上的相互干扰，提高了槽在深度方向上的设计自由度， 并且在重叠区域，振动臂在厚度方向上变薄，形成于两面上的槽中的激 励电极之间的距离縮短，能够对重叠区域施加较大的电场，因此能够形 成CI值进一步降低的压电振动片。此外，槽区域与蚀刻液的接触比外形 区域的情况少，因此槽区域的蚀刻速度比外形的蚀刻速度慢。因此，不 需要用于将槽挖深的特别工序，就可以在形成槽的同时进行压电振动片 的外形落料，能够形成比应用例6情况下的成品率更高的压电振动片。
应用例8如应用例2所述的压电振动片，其特征在于，所述调 整部由以下部分构成从所述振动臂的+Z面的基部侧起沿所述振动臂的 自由端方向形成的第一槽;从所述振动臂的一Z面的基部侧起沿所述振动 臂的自由端方向形成的第二槽；以及在所述第二槽的基部侧形成的梁。
根据应用例8，使槽的长度构成得较短，使得由压电振动片的弯曲 振动产生的最强弯曲应力所施加的部分即振动臂的基部侧为厚壁，因此 即使梁的长度构成得较短，相对于+Z面侧也能够使一Z面侧的相对于弯 曲振动引起的弯曲应力的刚性提高，能够取得振动臂的+Z面侧和一Z面 侧相对于弯曲振动引起的弯曲应力的刚性平衡。此外，由于能够充分确 保用于形成激励电极膜的槽长度，因此能够在槽内较广地形成压电振动 片的电极。此外，由于维持了在两个面上设有槽的方式，因此能够形成 具有CI值不比应用例5的压电振动片逊色的压电振动片。进而，通过形 成有梁，因此与应用例5或6的情况相比，厚度方向上的非对称性提高， 所以提高了抑制由厚度尺寸引起的产生多余振动的效果。
应用例9如应用例8所述的压电振动片，其特征在于，所述梁 离开所述第二槽的基部侧并靠近自由端侧。
根据应用例9，随着在一Z面侧的槽中梁从基部侧向自由端侧越远离，一Z面的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性越弱。因此，通过适当地
确定梁的位置，可以对振动臂的一z面的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚
性进行微调。此外，通过适当地确定梁的位置，可以确定厚度方向上非 对称性的程度，因此能够进行用于抑制多余振动的最优化。
应用例10如应用例1至9中的任一项所述的压电振动片，其特 征在于，所述调整部具有设于振动臂的+Z面的第一电极膜和设于振动臂 的一Z面且比所述第一电极膜薄的第二电极膜。
根据应用例10，无需对压电振动片进行形成上述槽等的特别的蚀刻 处理，通过使一Z面侧的电极膜比+Z面侧更厚，就可相对提高一Z面侧 相对于弯曲振动产生的弯曲应力的刚性，能够取得两个面相对于弯曲振 动的刚性平衡，能够减少振动臂的弯曲振动在厚度方向上的成分。因此， 能够形成厚度方向上的加速度的检测灵敏度、亦即他轴灵敏度降低了的 压电振动片。此外，由于无需在压电振动片上形成槽等，因此可以避免 制造过程的复杂化，能够提高压电振动片的制造成品率。进而，通过将 本应用例附加到应用例1至9中记载的压电振动片，不仅通过由蚀刻加 工得到的槽等，也可以通过电极膜，来对相对于弯曲振动的刚性平衡进行 调整，因此能够扩大振动臂的刚性调整范围，更为有效地降低他轴灵敏度。
应用例11如应用例1至10中的任一项所述的压电振动片，其特 征在于，所述振动臂以两根平行地被悬臂支撑的方式设置于所述基部上， 形成于一方振动臂的所述激励电极和形成于另一方振动臂的所述激励电 极通过交叉配线连接。
根据应用例11，通过使所述振动臂以两根平行地被悬臂支撑的方式 设置于所述基部上，从而使振动臂形成为音叉型，进而通过将激励电极 交叉配线到所述振动臂，能够形成可进行以振动臂的相互接近、离开的 弯曲振动为基本波模式的反相振动的音叉型压电振动片，进而通过将应 用例1至10的任一项应用于所述压电振动片，能够形成厚度方向上的加 速度亦即他轴灵敏度降低了的音叉型压电振动片。
应用例12
一种压电振子或者加速度传感器，其特征在于，将应 用例1至11中的任一项所述的压电振动片以所述基部为固定端安装成悬臂支撑状态。
根据应用例12，能够构筑安装有如下压电振动片的压电振子该压 电振动片以第一方向或纵长方向为检测轴，通过使弯曲振动在Z轴方向 上进行振动的成分减少，从而使他轴灵敏度降低。此外，能够构筑安装 有如下压电振动片的加速度传感器该压电振动片以第一方向或纵长方 向为加速度检测轴，通过使弯曲振动在厚度方向上进行振动的成分减少， 使他轴灵敏度降低。进而，安装后的频率调整在振动臂的自由端侧进行， 而刚性调整可以在振动臂的基部侧进行，因此频率调整和刚性调整可以 不相互干扰而单独进行。


图1是第一实施方式的音叉型压电振动片的示意图。
图2是表示在厚度方向上产生弯曲的情况下的中立面的沿A—A线
剖视图。
图3是第二实施方式的音叉型压电振动片的示意图。 图4是第三实施方式的音叉型压电振动片的沿A—A线剖视图。 图5是第四实施方式的音叉型压电振动片的示意图。 图6是第五实施方式的音叉型压电振动片的沿B—B线剖视图。 图7是第六实施方式的音叉型压电振动片的沿B—B线剖视图。 图8是第七实施方式的加速度传感器的示意图。 图9是表示音叉型压电振动片在厚度方向上产生弯曲时的应力分布 的示意图。
图IO是表示音叉型压电振动片的频率变动的模拟结果的表。 标号说明
10:音叉型压电振动片；12:基部；14:振动臂；16: +Z面；18: 一Z面；20:第一侧面；22:第二侧面；24:根部；26:槽；28:第一内 面；30:第二内面；32:縮颈部；34:支脚部；36:第一侧面电极膜； 38:第二侧面电极膜；40:第一内面电极膜；42:第二内面电极膜
44:底面电极膜；46:第一激励电极膜；48:第二激励电极膜；50:
10第三激励电极膜；52:引出电极膜；54:连接电极膜；56:中立面；57: 重叠区域；58:切槽；60: +Z面槽；62: —Z面槽；64: +Z面槽；66: —Z面槽；68:十Z面槽；70: —Z面槽；72:梁；74:电极膜；76:区 域；78:位置；80:位置；82:加速度传感器；84:支脚用电极；86: 封装；88:盖；90:激光。
具体实施例方式
以下，对本发明所述的压电振动片、压电振子以及加速度传感器的 最佳实施方式，以音叉型压电振动片为基础参照附图进行说明，当然对 后述的具有一根或者两根以上的振动臂的压电振动片都适用。
第一实施方式所述的音叉型压电振动片的示意图以图l(a)(整体图)、 (b)、 (c)(沿A—A线剖视图)表示。另外，由于后述的实施方式在整体的 外型上都是相同的，因此图l(a)中所记载的A—A线、B—B线也同样适 用于其他实施方式。此外，如图1所示的相互垂直的X轴、Y轴、Z轴 方向和音叉型压电振动片的关系也同样适用于其他实施方式。进而，对 于任一项实施方式，音叉型压电振动片的弯曲振动都是基本波模式。
第一实施方式所述的压电振动片由Z切割压电基板形成，并且该压 电振动片具有振动臂，其沿纵长方向延伸，并被悬臂支撑；基部，其 悬臂支撑所述振动臂；以及激励电极，其使所述振动臂沿与所述厚度方 向垂直的方向弯曲振动，所述振动臂以两根平行地被悬臂支撑的方式设 置于所述基部上，形成于一方的振动臂的所述激励电极和形成于另一方 振动臂的所述激励电极通过交叉配线连接，所述振动臂具有调整部，该 调整部相对于厚度方向的弯曲具有刚性，并且该调整部是从所述振动臂 的+Z面的基部侧开始，沿所述振动臂的自由端方向设置的槽。
图l(a)是表示本发明的实施方式所述的压电振子的制造方法中使用 的音叉型压电振动片10的俯视图。另外，音叉型压电振动片10的仰视 图与俯视图对称地表示，且仅没有表示出槽26这一点不同。音叉型压电 振动片10由石英、钜酸锂、铌酸锂等压电材料构成。在材料为石英的情 况下，具有以作为石英结晶轴之一的Z轴为法线方向的Z面，但是实际上Z面的法线是与所述Z轴保持最大10°左右的偏角地从石英结晶中切出 来的。音叉型压电振动片IO包括基部12和从基部12延伸出来的一对振 动臂M。
图l(b)是图l(a)所示的音叉型压电振动片10的沿A—A线的剖视放 大图(为了说明，其中省略了激励电极膜)。图l(c)是图l(a)所示的音叉型 压电振动片10的沿A—A线的剖视放大图(包括激励电极膜)。振动臂14 具有相互朝向相反方向的+Z面16(广义来说是表面)、一Z面(广义来说是 背面)、在两侧与+Z面16和一Z面18连接的第一侧面20和第二侧面22。
另一方面，(图l(b)中左侧的)振动臂14的第一侧面20与另一方(图 l(b)中右侧)的振动臂14的第二侧面22以相互对置的方式并排设置，并 以悬臂支撑状态分别支撑在基部12上。因此，音叉型压电振动片10的 振动臂14的基部12侧为固定端，另一端为自由端。并且，使振动臂14 在基本波模式下弯曲振动时，振动臂14的基部12侧是弯曲振动产生的 弯曲应力最强的部分，自由端侧是以最大振幅振动的部分。
振动臂14在与基部12连接的根部24(固定端)，朝向基部12侧扩展 宽度，以较广的宽度与基部12连接，因此刚性提高。
振动臂14在+Z面16分别形成有沿纵长方向延伸的槽26。槽26具 有振动臂14的纵长方向的50% 70%的长度。此外，槽26具有振动臂 14的宽度的60% 90%的宽度。槽26包括与第一侧面20背对背地延伸 的第一内面28和与第二侧面22背对背地延伸的第二内面30。
通过槽26使振动臂14的相对于弯曲振动的刚性降低，与此同时， 能够在第一侧面20和第一内面28之间以及第二侧面22和第二内面30 之间形成强电场，因此能够得到较高的逆压电效果。其结果是，使振动 臂14有效地进行振动，可以降低CI值。此外，后面也会进行叙述，在 +2面16侧设置槽26，另一方面，在一Z面18侧不设置槽，或者即使设 置槽也是设置比+Z面16侧的槽更浅或者更小的槽，从而能够消除相对 于弯曲振动的刚性差。
以宽度方向(X轴方向)的宽度变窄的方式在基部12上形成相互对置 的一对縮颈部32。该对縮颈部32形成于音叉型压电振动片10的支脚部34和振动臂14之间。因此，通过縮颈部32，能够隔断振动臂14的振动 传递，因此可抑制振动经由基部12或振动臂14传递到外部(振动泄漏)， 并防止CI值上升。在能够确保基部12的强度的范围内，縮颈部32的长
度(深度)越长(越深)，抑制振动泄漏的效果越大。
如图l(c)所示，在振动臂14形成有激励电极膜。激励电极膜可以是 包括具有100A以上300A以下厚度的底层Cr膜和形成于Cr膜上的具有 200A以上500A以下厚度的Au膜的多层结构。Cr膜与石英的紧贴性更 高，Au膜电阻较低且不易氧化。激励电极膜由如下部分构成分别形成 于第一和第二侧面20、 22的第一和第二侧面电极膜36、 38;分别形成于 第一和第二内面28、 30的第一和第二内面电极膜40、 42;以及形成于一 Z面18的底面电极膜44。
构成第一激励电极膜46的第一和第二内面电极膜40、 42连续地形 成于一个槽26，并且相互电连接，从而构成第一激励电极膜46。
此外，形成于一个振动臂14的第一侧面电极膜36和第二侧面电极 膜38电连接，从而构成第二激励电极膜48。
此外，底面电极膜44构成第三激励电极膜50。
形成于一方振动臂14的槽26上的第一激励电极膜46，与形成于基 部12的+Z面16上的引出电极膜52连接，并与形成于另一方振动臂14 侧面的第二激励电极膜48连接。此外，形成于一方振动臂14的一Z面 18的第三激励电极膜50，与形成于基部12的一Z面18的引出电极膜(未 图示)连接，并与形成于另一方振动臂14侧面的第二激励电极膜48连接。 形成于另一方振动臂14的两侧面的第一侧面电极膜36和第二侧面电极 膜38，通过在振动臂14前端侧的+Z面16和一Z面18的至少一方上形 成的连接电极膜54连接起来。另外，连接电极膜54也可以作为调整频率 用的锤使用。例如，可以通过减少连接电极膜54的质量来提高共振频率。
在本实施方式中，第一侧面电极膜36和第一内面电极膜40之间、 第一侧面电极膜36和底面电极膜44之间施加有电压，在第二侧面电极 膜38和第二内面电极膜42之间、第二侧面电极膜38和底面电极膜44 之间也施加有电压，由此使振动臂14的一方的侧端伸出而另一方的侧端縮进，从而使振动臂14弯曲并振动。换言之，在一个振动臂14上，通 过在第一激励电极膜46和第二激励电极膜48之间、第三激励电极膜50 和第二激励电极膜48之间施加电压，使振动臂14的第一侧面20和第二 侧面22伸縮，从而使振动臂14弯曲振动。另外已知，第一和第二激励 电极膜46、 48的纵长方向的长度，在达到振动臂14的长度的70%之前， 越长的话CI值越低。
对图l(c)中本实施方式所述的音叉型压电振动片10的动作进行说 明。如图l(c)所示，在一方振动臂14的第一激励电极膜46和第二激励电 极膜48之间、第三激励电极膜50和第二激励电极膜48之间施加电压， 在另一方振动臂14的第一激励电极膜46和第二激励电极膜48之间、第 三激励电极膜50和第二激励电极膜48之间施加电压。
其中，以一方(左侧)振动臂14的第一激励电极膜46和第三激励电极 膜50与另一方(右侧)振动臂14的第二激励电极膜48电位相同(在图l(c) 的例子中为+电位)， 一方(左侧)振动臂14的第二激励电极膜48与另一方 (右侧)振动臂14的第一激励电极膜46和第三激励电极膜50电位相同(在 图l(c)的例子中为-电位)的方式，使第一激励电极膜46、第二激励电极 膜48和第三激励电极膜50通过交叉配线而与交流电源连接起来，并施 加作为驱动电压的交变电压。通过施加电压，如图l(c)的箭头所示，产生 电场，由此，振动臂14以相互反相振动的方式(振动臂14的自由端侧在 以Z轴为法线的面内相互接近、离开的方式)被激励并进行弯曲振动。此 外，调整交变电压从而使振动臂14以基本模式进行振动。
在图2(a)(没有槽26的情况)和(b)(形成有槽26的情况)中通过沿A— A线剖视图来表示音叉型压电振动片10沿Z轴方向弯曲的情况下产生的 中立面的状态。如以上所述，当加速度在Z轴方向上作用时，音叉型压 电振动片10弯曲，+Z面16侧作用有拉伸应力，一Z面18侧作用有压縮 应力。并且，振动臂14内既不产生压縮也不产生拉伸的中立面56，如图 2(a)所示产生于靠近+Z面16侧。这样地使音叉型压电振动片10进行弯 曲振动后，不仅X方向产生振动，Z方向也有进行振动的成分。其结果
是，弯曲振动的沿z轴方向进行振动的成分因z轴方向的加速度而受到惯性力，由此弯曲振动的沿Z轴方向的振动频率产生变动，与此相伴地， 在振动臂的X轴方向产生振动的弯曲振动的共振频率发生变动。
另一方面，通过如图2(b)所示地形成槽26，从而形成剖面形状为单 面凹形的振动臂14。在该状态下使音叉型压电振动片IO弯曲振动时，所 述槽26从与该弯曲振动引起的弯曲应力最为相关的部分即振动臂14的 基部12侧的根部24向自由端侧延伸形成，由此消除了最有助于振动臂 14的分担相对于弯曲振动的刚性的部分，因此有效地削弱了相对于+Z面 16侧的弯曲振动的刚性。此时，中立面56如图2(b)所示向厚度方向的中 间部移位，縮小了振动臂14中比中立面56靠近+Z面16侧的成分的弯 曲模量与比中立面56靠近一Z面18侧的成分的弯曲模量之差，由此能够 减少弯曲振动的在Z轴方向上进行振动的成分。因此，即使音叉型压电 振动片IO从Z轴方向作用加速度，也能够将弯曲振动因来自Z轴方向的 加速度而受到的惯性力抑制到较低程度，降低来自Z轴方向的加速度的 检测灵敏度。
如上所述，由Z切割压电基板形成的压电振动片，因其各向异性而 导致相对于+Z面16和一Z面18的弯曲应力等的刚性不同。使这样的压 电振动片通过激励电极而进行弯曲振动的话，不仅具有与板状的压电振 动片所形成的平面水平地进行振动的成分，还具有在与其垂直的方向(厚 度方向)上进行振动的成分。因此，根据第一实施方式，通过取得相对于 所述弯曲振动的刚性平衡，从而能够降低沿振动臂的厚度方向进行振动 的成分。因而，能够形成使来自厚度方向上的加速度所引起的弯曲振动 的共振频率产生的偏差减少的压电振动片。进而，根据第一实施方式， 槽26形成在因压电振动片的弯曲振动而施加有最强的弯曲应力的部分即 振动臂14的基部12侧且在其+Z面16上，由此有效地减弱振动臂14的 +Z面16侧的相对于弯曲振动引起的弯曲应力的刚性，取得振动臂14的 +Z面16顶lj和一Z面18侧的刚性平衡，能够减少振动臂14的弯曲振动在 厚度方向上的成分。因此，能够形成厚度方向上的加速度的检测灵敏度、 亦即他轴灵敏度降低了的压电振动片。此外，通过使振动臂14以两根平 行地被悬臂支撑的方式设置于基部12上，从而使振动臂14形成为音叉型，
15进而通过将激励电极交叉配线在所述振动臂14上，能够形成可进行振动
臂14相互接近、分离的弯曲振动为基本波模式的反相振动的音叉型压电
振动片，进而通过将后述的实施方式的任一项应用于所述压电振动片，能 够形成厚度方向上的加速度亦即他轴灵敏度降低了的音叉型压电振动片。
图9(a)是将图9(d)中示意性地表示的音叉型压电振动片10以基部12 悬臂支撑，并在Z轴方向施加有加速度a时的沿C一C线的剖视图。其 中，音叉型压电振动片IO的石英结晶轴与本发明的图l(a)相同，为了说 明简单，表示为省略了縮颈部、槽以及激励电极的形状。此外，由石英 构成的振动臂的长度为3200p，宽度为204p。
在Z轴方向即+Z面16的法线方向施加加速度a时，沿与加速度a 相反的一Z面18方向对振动臂14作用有惯性力。其结果是，振动臂14 弯曲，振动臂14的+Z面16附近沿Y轴方向(纵长方向)作用有拉伸应力， 振动臂14的一Z面18附近沿Y轴方向作用有压縮应力。
发明者模拟了图9(a)的加速度a为500G(G为重力加速度的绝对值) 时Y轴方向的应力分布。将根部24附近的区域76的应力分布的模拟结 果表示在图9(b)(Y—Z平面)中，将沿D—D线剖面中的应力分布(中立面) 的模拟结果表示在图9(c)(X—Z平面)中。
由图9(a)、 (b)可以知道，随着离开+Z面16接近一Z面18， Y轴方 向的应力从拉伸到压縮连续地变化，并形成Y轴方向应力为0的面，亦 即中立面56。发明者根据模拟结果发现，中立面56与+Z面16的距离比 中立面56与一Z面18的距离短，亦即中立面56有偏移。发明者认为， 该中立面56的偏移是因如下原因而产生的石英的+Z面16侧的相对于 Z轴方向弯曲引起的弯曲应力的刚性，比一Z面18侧的相对于Z轴方向 弯曲引起的弯曲应力的刚性高。
此外，发明者发现，从中立面56向+Z面16侧离开距离为L的位置 78处的拉伸应力的绝对值，比从中立面56向一Z面18侧离幵距离为L 的位置80处的压縮应力的绝对值高。亦即，发现应力集中于+Z面16侧 的趋势。根据这些情况，认为音叉型压电振动片IO的相对于由基本波模 式产生的弯曲振动引起的弯曲应力的刚性，从中立面56起在+Z面16侧与在一Z面18侧也不同。
通过模拟求得音叉型压电振动片IO在施加有Z轴方向亦即Z面的法 线方向的加速度时的基本波模式的固有共振频率的变化，并作为频率偏 差表示在图10(b)中。频率偏差是指每个Z面法线方向的加速度的单位变 化量所对应的频率变化，其中单位为ppm/lG。另外，每个Z轴方向加速 度的单位变化量所对应的频率变化，有时也称作厚度方向灵敏度。
模拟中使用的音叉型压电振动片为采用了没有形成槽的形状的各 向同性材料的音叉型压电振动片(l)，采用了没有形成槽的形状的各向异 性材料的音叉型压电振动片(2)，釆用了在+Z面侧形成有槽的各向异性材 料的音叉型压电振动片(3)，采用了在一Z面侧形成有槽的各向异性材料 的音叉型压电振动片(4)。
音叉型压电振动片(1)一(4)除了槽的有无和槽的位置外都为图l(a) (c)所示的形状，且各种尺寸如图10(a)所示那样规定。其中，釆用了在+Z 面侧形成有槽的形状的各向异性材料的音叉型压电振动片(3)的振动臂的 长度为1644p,其他例子的音叉型压电振动片(l)、 (2)、 (4)则被微调。亦 即，其他尺寸不改变的话，基本波模式的固有共振频率Fd随槽的有无和 槽的位置、材料而发生变化，但是通过对振动臂的长度的微调，调整为 其他尺寸和Fd不变。另外，悬臂梁的基本波模式的固有共振频率一般与 振动臂长度的二次方成反比例。
由图10(b)可以知道，即使是没有槽的形状，使用了各向异性材料的 音叉型压电振动片(2)，与使用了各向同性材料的音叉型压电振动片(l)相 比，有约两个数位的频率偏差。
此外，使用了各向异性材料的情况下，在+Z面侧设置槽的音叉型压 电振动片(3)，与没有槽的形状的音叉型压电振动片(2)相比，频率偏差要 低大约一半，另一方面，在一Z面侧设置槽的音叉型压电振动片(4)，其 与没有槽的形状的音叉型压电振动片(2)相比，频率偏差增加了。
由此，可以认为在振动臂的+Z面侧设置槽的话，+Z面侧的相对于 弯曲振动引起的弯曲应力的刚性降低，能够与一Z面侧的相对于弯曲振动 引起的弯曲应力的刚性取得平衡，其结果是频率偏差降低。另一方面，可以认为在一z面侧设置槽的话，一z面侧的相对于弯曲 振动引起的弯曲应力的刚性降低，与+z面侧的相对于弯曲振动引起的弯
曲应力的刚性差增大，平衡恶化，其结果是频率偏差增加。
图3是第二实施方式的音叉型压电振动片10的示意图(图3(a))以及 沿A—A线的剖视图(图3(b))。第二实施方式所述的音叉型压电振动片10 基本与第一实施方式相同，但其特征在于，调整振动臂的相对于弯曲振 动的刚性的调整部，为从所述振动臂的+Z面侧的基部侧沿所述振动臂的 自由端方向设置的切槽。另外，第二实施方式以及其后的实施方式中音 叉型压电振动片都形成有激励电极膜，但是其方式与第一实施方式相同 因而省略其说明。
第二实施方式的切槽58能够以剩余下要形成切槽的部分的方式对 音叉型压电振动片原始板(未图示)覆盖金属膜，并通过蚀刻处理而形成。 切槽58可以认为是使第一实施方式的槽26的宽度加宽而振动臂14的X 轴方向的宽度相同而形成的部件。如上所述振动臂14的基部12侧是受 到最强的弯曲振动引起的弯曲应力的部分。若在此处形成切槽58，则可 使相对于弯曲振动的刚性分担最多的部分比槽26切取得更多。因此，将 从振动臂14的基部12侧沿其自由端方向形成的同样长度的槽和切槽进 行比较时，可以明确切槽对刚性的调整效果更明显。反过来说，切槽没 有必要在自由端方向形成得那么长，只要形成在包括振动臂14的基部 12的较小区域中即可。
因此，根据第二实施方式，在通过压电振动片的弯曲振动作用最强 弯曲应力的部分即振动臂14的基部侧，在其+Z面16形成切槽58，从而 仅通过蚀刻加工比第一实施方式的情况中更小的区域，就可以有效地减 弱+Z面16侧的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性。进而无需应用例3 的情况那样，即不需要在光蚀刻加工中进行槽的定位的高精度图案，因 此能够提高压电振动片制造的成品率。
图4是表示第三实施方式所述的音叉型压电振动片10的沿A—A线 的剖视图。第三实施方式所述的音叉型压电振动片10的基本结构与第一
实施方式相同，但是其特征在于，振动臂的刚性调整部具有从所述振动臂的+Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方向形成的第一槽；以及 从所述振动臂的一Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方向形成的第 二槽，并且所述第一槽形成得比所述第二槽深。另外，通过这样在两个 面形成槽，使音叉型压电振动片10的CI值比第一实施方式的情况更低， 其中，为了形成作为第一槽的+Z面槽60和作为第二槽的一Z面槽62，
为了使深度不同而不能同时进行图案形成并进行蚀刻处理，需要以不同 的程序进行。此外，由于+Z面侧60和一Z面槽62的位置在振动臂14的 纵长方向上是对齐的，因此不能使各槽的深度之和超过振动臂14的厚度。
这样在振动臂14上形成+Z面槽60和一Z面槽62后，通过形成槽 而消除了振动臂14的分担相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性的部分，因 此+Z面16侧和一Z面18侧的刚性变弱。然而由于+Z面槽60形成得比 一Z面槽62更深，因此+Z面16侧的刚性成比例地变小，因此+Z面16 侧的刚性与一Z面18侧的刚性成为相对接近的值，结果是能够取得+Z面 16侧和一Z面18侧的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性平衡。
因此，根据第三实施方式，将槽形成在通过压电振动片的弯曲振动 作用最强弯曲应力的部分即振动臂14的根部24、亦即基部12侧的两面 上，由此能够使音叉型压电振动片的CI值降低，进而通过使+Z面槽60 设置得比一Z面槽62更深，从而能够减小+Z面16侧和—Z面18侧的相 对于弯曲振动的弯曲应力的刚性的相对强度差，并取得振动臂14的+Z 面16侧和一Z面18侧的相对于弯曲振动的刚性平衡，能够降低振动臂 14的弯曲振动在Z轴方向上亦即在厚度方向上的成分。因此，能够形成 厚度方向上的加速度的检测灵敏度亦即他轴灵敏度被抑制、且CI值较低 的压电振动片。
图5是表示第四实施方式所述的音叉型压电振动片的示意图(图5(a)) 以及沿B—B线剖视图(图5(b))。第四实施方式所述的音叉型压电振动 片的基本结构与第一实施方式相同，但是其特征在于，振动臂的刚性的 调整部具有从所述振动臂的+Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方 向形成的第一槽；以及从所述振动臂的一Z面的基部侧起沿所述振动臂的 自由端方向形成的第二槽，并且，所述第一槽的基部侧的末端位于比所述第二槽的基部侧的末端靠近基部侧。
作为第一槽的+Z面槽64和作为第二槽的一Z面槽66的深度不同的 情况下，不能同时对两者用光蚀刻加工进行图案形成并进行蚀刻处理而 形成，而深度相同的情况下则可以同时形成。由于一Z面槽66以比+Z 面槽64的自由端侧的终端更靠自由端侧的位置为基点沿自由端方向形 成，因此不会有+Z面槽64、 一Z面槽66相互干扰并在振动臂14的厚 度方向形成贯通孔的情况。因此，各个槽能够形成为接近振动臂14厚度 的深度。因此，与第三实施方式的情况相比可以使CI值进一步降低。
+Z面槽64形成于与该弯曲振动引起的弯曲应力最为相关的部分即 振动臂14的基部12侧，但是一Z面槽66形成于与该弯曲振动引起的弯 曲应力基本无关的振动臂14的非常远离基部12侧的位置。因此，通过 形成这些槽而使相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性减弱效果在+Z面槽 64这方面更明显。
因此，根据第四实施方式，槽形成在通过音叉型压电振动片的弯曲 振动作用最强弯曲应力的部分即振动臂14的根部24、亦即基部12侧且 在+Z面16侧上，由此能够有效地减弱+Z面16侧的相对于弯曲振动的弯 曲应力的刚性，取得振动臂的+Z面16侧和一Z面18侧的相对于弯曲振 动的弯曲应力的刚性平衡。此外，+2面槽64和一2面槽66不会在深度 方向产生干扰。因此，能够相对于第三实施方式提高槽的深度方向的设 计自由度，并且能够将槽设计得比第三实施方式的情况更深，从而能够 形成比第三实施方式的情况CI值更低的压电振动片。此外，由于比第三 实施方式的情况在厚度方向的非对称性提高了，因此抑制由厚度尺寸引 起的多余振动的效果更明显。
进而，如图5(c)所示，也可以使作为所述第二槽的—Z面槽66的基 部12侧的末端位于比作为所述第一槽的+Z面槽64的自由端侧的末端更 靠基部12侧的位置，并形成有所述第一和第二槽从厚度方向看重合的重 叠区域67。重叠区域67可以通过由结晶的各向异性引起的各结晶面的不 同蚀刻速度而形成。因此，利用各向异性蚀刻的话，可以设置重叠区域 67的同时使+Z面槽64和一Z面槽66不贯通地形成。
20因此，通过构成为图5(c)的结构，与上述同样地，作为+Z面16侧 的槽的+Z面槽16与作为一Z面18侧的槽的一Z面槽66不会在深度方向 产生干扰，提高了槽的深度方向的设计自由度，并且在重叠区域67，振 动臂14的厚度方向上变薄，在两个面的槽中形成的激励电极之间的距离 缩短，能够在重叠区域67施加较大的电场，因此能够形成CI值进一步 降低了的压电振动片。此外，由于槽区域与蚀刻液的接触比外形区域的 情况更少，因此槽区域的蚀刻速度比外形的蚀刻速度更慢。因此，不需 要用于将槽挖深的特别工序，就可以在形成槽的同时进行压电振动片的 外形落料，能够形成比上述情况下的成品率更高的压电振动片。
图6是表示第五实施方式所述的音叉型压电振动片的沿B—B线剖 视图(图6(a))。第五实施方式所述的音叉型压电振动片10如图6(a)所示， 基本与第一实施方式相同，但是其特征在于，调整振动臂的刚性的调整 部由如下部分构成从所述振动臂的+Z面的基部侧起沿所述振动臂的自 由端方向形成的第一槽;从所述振动臂的一Z面的基部侧起沿所述振动臂 的自由端方向形成的第二槽；以及在所述第二槽的基部侧形成的梁，所 述梁从所述第二槽的基部侧向自由端侧离开。
作为第一槽的+Z面槽68和作为第二槽的一Z面槽70的槽深度相同， 因此能够与梁72同时通过进行图案形成并进行蚀刻处理而形成。两槽的 深度及位置在+Z面16侧和一Z面18侧是相同的，因此仅考虑槽的话相 对于弯曲振动的刚性以相同比例减小，但是由于一Z面槽70的根部24 亦即基部12侧具有梁72，因此本实施方式具有提高相对于弯曲振动的弯 曲应力的刚性的效果，因此能够使一Z面18侧的相对于弯曲振动的弯曲 应力的刚性比+Z面16侧相对提髙，从而能够得到+Z面16和一Z面18 侧的刚性平衡。
此外，如图6(b)所示，梁72的位置能够通过图案在一Z面槽70上 自由地确定。如上所述振动臂14的根部24亦即基部12侧为最承受由弯 曲振动引起的弯曲应力的部分，因此梁72形成于基部12侧时，使一Z 面18侧的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性最大地增强，形成于自由端 侧时使一Z面18侧的刚性最大地减弱，并与一Z面槽70没有梁72的情况相比将一Z面18侧的刚性调整为更强。亦即，通过改变梁72的位置， 能够控制一Z面18侧的刚性，取得+Z面16侧和一Z面18侧的相对于弯 曲振动的弯曲应力的刚性平衡。
因此，根据第五实施方式，以使通过压电振动片的弯曲振动作用最 强弯曲应力的部分即振动臂14的基部12侧的壁变厚的方式使一Z面槽 70的长度构成为比+Z面槽68更短，因此即使梁72的长度构成得较短， 也能够相对于+Z面16侧，相对地提高一Z面18侧的相对于弯曲振动的 弯曲应力的刚性，取得振动臂14的+Z面16侧和一Z面18侧的相对于弯 曲振动的弯曲应力的刚性平衡。此外，由于能够充分确保用于形成激励 电极膜的槽长度，因此能够在槽内较广地形成压电振子的电极。此外， 由于维持了在两个面上设有槽的方式，因此能够形成具有CI值不比第三 实施方式的压电振动片逊色的压电振动片。进而，通过形成有梁72，因 此与第三实施方式的情况相比，厚度方向上的非对称性提高，因此提高 了抑制由厚度尺寸引起的产生多余振动的效果。进而，随着在一Z面槽 70中梁72从基部12侧向自由端侧越远离，一Z面18的相对于弯曲振动 的弯曲应力的刚性越弱。因此，通过适当地确定梁72的位置，能够对振 动臂14的一Z面18的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性进行微调。此外， 通过适当地确定梁72的位置，能够确定厚度方向上非对称性的程度，因 此能够进行用于抑制多余振动的最优化。
图7(a)是表示第六实施方式所述的音叉型压电振动片10的沿B—B 线的剖视图。第六实施方式所述的音叉型压电振动片基本与第一实施方 式相同，但其特征在于，调整刚性的调整部具有设于振动臂的+Z面的第 一电极膜和设于振动臂的一Z面且比所述第一电极膜更薄的第二电极膜。
在第六实施方式中，通过电极膜74来调整+Z面16侧和一Z面18 侧的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性平衡。电极膜74由用于使音叉型 压电振动片10的振动臂14振荡的第一激励电极膜46、第二激励电极膜 48、第三激励电极膜50、引出电极膜52以及连接电极膜54构成，在本 实施方式中，使形成于振动臂14的电极膜74在+Z面16侧比一Z面18 侧形成得更薄，相对地提高一Z面18侧的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性，与上述同样地使中立面56向厚度方向的中央部移动，发挥取得振 动臂14的相对于弯曲振动的刚性平衡的效果。电极膜74的材料可以釆 用如上所述的Cr、 Au、其他如A1等。另外，第一激励电极膜46、第二 激励电极膜48、第三激励电极膜50、引出电极膜52以及连接电极膜54 构成的电极膜74的电极图案与第一实施方式的情况相同。
使用电极膜74来调整振动臂14的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚 性时，石英以及这些金属的杨氏模量是重要的因素。杨氏模量越高，则 相对于拉伸或者压縮的变形越小，相应地刚性也越高。
在本实施方式中，Cr的杨氏模量(285GPa)比Au的杨氏模量(82GPa)、 Al的杨氏模量(69GPa)高。另一方面，石英的杨氏模量在Z面为大约 100GPa。因此，Cr的杨氏模量也比石英的杨氏模量高，因此在电极膜74 中使一Z面18侧的电极膜74b形成得比+Z面16侧的电极膜74a厚，由 此得到的刚性调整效果在釆用O作为电极膜74材料的情况下变得明显。
电极膜74通过喷敷等形成，该情况下通过采用使一Z面18侧的喷 敷时间比+Z面16侧的喷敷时间更长等处理，从而可以使一Z面18侧比 +2面16侧形成得更厚。因此，通过调整电极膜74的材料以及其厚度， 就能够调整+Z面16以及一Z面18的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性 平衡。此外，如图7(b)的沿B-B线的剖视图所示，在如第一实施方式至 第五实施方式的音叉型压电振动片IO那样形成槽等之后(在图5(b)采用第 五实施方式)，可以使电极膜74不受任何限制地形成。
因此，根据第六实施方式，无需在压电振动片上进行形成上述槽等 特别的蚀刻处理，通过使一Z面18侧的电极膜比+Z面16侧更厚，来相 对地提高一Z面18侧的相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性，从而取得两 个面相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性平衡，能够减少振动臂14的弯曲 振动在Z轴方向上的成分。因此，能够形成Z轴方向亦即厚度方向上的 加速度的检测灵敏度、亦即他轴灵敏度降低了的压电振动片。此外，由 于无需在压电振动片上形成槽等，因此能够避免制造过程复杂化，可以 提高压电振动片制造的成品率。进而，通过将本应用例附加到第一实施 方式至第五实施方式中记载的压电振动片，不仅通过蚀刻加工得到的槽等，也可以通过电极膜74，来对+Z面16和—Z面18的相对于弯曲振动 的刚性的平衡进行调整，因此能够扩大+Z面16和一Z面18的刚性调整 范围，更为有效地降低他轴灵敏度。
图8是表示第七实施方式所述的压电振子以及加速度传感器的示意 图。第七实施方式所述的压电振子以及加速度传感器的特征在于，将第 一实施方式至第六实施方式的任一个音叉型压电振动片10以所述音叉型 压电振动片10的基部12被悬臂支撑的方式安装。第七实施方式所述的 加速度传感器82为将未图示的外部电路进行配线到由压电振动片10、支 脚用电极84、封装86和以薄板玻璃等为材料的盖88构成的压电振子上 而得到的。音叉型压电振动片IO通过使其基部12与封装86底面经由支 脚用电极84接合，音叉型压电振动片10以基部12为固定端以悬臂支撑 的状态固定于封装86中。在将音叉型压电振动片10安装于封装86中之 后，盖88通过缝焊而接合于封装86的上表面。通过上述结构能够构成 以Y方向为加速度检测轴且降低了 Z轴方向亦即厚度方向上的他轴灵敏 度的加速度传感器82。
另外，加速度传感器82在安装后还有必要进行振动频率的微调。该 振动频率的微调可以通过激光卯除去位于作为振动臂的自由端侧的连接 电极膜54处的电极膜74来改变其质量而进行，即使改变基部12侧的质 量，振动频率也基本不会有变化。另一方面，对+Z面16和一Z面18的 刚性的调整可以通过激光90除去用于覆盖振动臂14的基部12侧的电极 膜68来进行。并且，+2面16和一2面18的相对于弯曲振动的弯曲应力 的刚性变化，如上所述受到振动臂14的基部12侧的质量变化影响最大， 因此即使通过激光90改变连接电极膜54侧的质量，也不会对压电振动 片10的刚性平衡产生影响。因此，使第六实施方式所述的音叉型压电振 动片10，如图8所示盖88用激光90可透过的材料(例如薄板玻璃)构成 的话，不仅可以对振动臂14的连接电极膜54照射激光90以进行共振频 率的微调，而且可以对振动臂14的基部12侧照射激光90以在安装后也 能够调整相对于弯曲振动的弯曲应力的刚性的平衡。此时，十Z面16、 一 Z面18的任意一面都可以用作与支脚用电极84接合的接合面。当然，被
24照射激光90并除去了电极膜74的面的刚性更弱。
因此根据第七实施方式，能够构成安装有如下压电振动片的加速度
传感器该压电振动片以纵长方向为加速度检测轴，并通过使弯曲振动
在z轴方向上进行振动的成分减少，从而降低了他轴灵敏度。进而，安
装后的频率调整可以在振动臂的自由端侧进行，而刚性的调整可以在振 动臂的基部侧进行，因此可以使频率调整和刚性调整相互没有干扰地独
立进行。
任意一种实施方式均以具有两根被悬臂支撑的振动臂的音叉型压电 振动片为前提进行的叙述，当然振动臂为一根或者两根以上都可以适用 本实施方式。此外，音叉型压电振动片不仅适用于加速度检测传感器， 也可以用作其他压电设备材料，例如用于时钟源的压电振动片。
本发明所述的压电振动片的任意一种的实施方式中，均具有振动 臂，其沿第一方向延伸，并被悬臂支撑；基部，其悬臂支撑所述振动臂；
以及激励电极，其使所述振动臂沿与所述第一方向垂直的第二方向弯曲 振动，其共同的特征在于所述振动臂具有调整部，该调整部相对于与所 述第一方向和第二方向垂直的第三方向的弯曲来调整刚性。
由压电基板形成的压电振动片，有时会因其各向异性而使各个面相 对于弯曲应力等的刚性不同。通过激励电极使这样的压电振动片进行弯 曲振动时，不仅在预定振幅方向上，在与其垂直的方向上也具有振幅成 分。因此根据本发明，通过取得相对于所述弯曲振动的刚性平衡，能够 减少与振动臂的弯曲振动垂直地振动的方向上的振动成分。因而，能够 形成由第三方向的加速度引起的弯曲振动的共振频率偏差的产生减少的 压电振动片。
因而，能够形成如下的压电振动片该压电振动片沿与纵长方向(第 —方向，Y方向)垂直的方向(第二方向，X方向)进行弯曲振动，并通过 减少沿弯曲振动的Z方向(第三方向)的进行振动的成分，从而降低了他轴 灵敏度，并且能够构成以压电振动片的基部为固定端在悬臂支撑状态进 行安装的压电振子、压电设备。
权利要求
1. 一种压电振动片，该压电振动片具有振动臂，其沿第一方向延伸，并被悬臂支撑；基部，其悬臂支撑所述振动臂；以及激励电极，其使所述振动臂沿与所述第一方向垂直的第二方向弯曲振动，该压电振动片的特征在于，所述振动臂具有调整部，该调整部相对于与所述第一方向和第二方向垂直的第三方向的弯曲来调整刚性。
2. —种压电振动片，该压电振动片由Z切割压电基板形成，并且由 如下部分构成振动臂，其在纵长方向上被悬臂支撑；基部，其悬臂支 撑所述振动臂；以及激励电极，其使所述振动臂沿与厚度方向垂直的方 向弯曲振动，该压电振动片的特征在于，所述振动臂具有调整部，该调整部相对于所述振动臂的厚度方向的 弯曲来调整刚性。
3. 如权利要求2所述的压电振动片，其特征在于， 所述调整部是从所述振动臂的+Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方向形成的槽。
4. 如权利要求2所述的压电振动片，其特征在于， 所述调整部为在所述振动臂的+Z面的基部侧形成的切槽。
5. 如权利要求2所述的压电振动片，其特征在于， 所述调整部具有从所述振动臂的+Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方向形成的第一槽；以及从所述振动臂的一Z面的基部侧起沿所述 振动臂的自由端方向形成的第二槽，并且， 所述第一槽形成得比所述第二槽深。
6. 如权利要求2所述的压电振动片，其特征在于， 所述调整部具有从所述振动臂的+Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方向形成的第一槽；以及从所述振动臂的一Z面的基部侧起沿所述 振动臂的自由端方向形成的第二槽，并且，所述第一槽的基部侧的末端比所述第二槽的基部侧的末端靠近基部
7. 如权利要求6所述的压电振动片，其特征在于， 在所述第二槽的基部侧的末端形成有重叠区域，该重叠区域比所述第一槽的自由端侧的末端靠近基部侧，并从厚度方向看所述第一和第二 槽是重合的。
8. 如权利要求2所述的压电振动片，其特征在于， 所述调整部由以下部分构成从所述振动臂的+Z面的基部侧起沿所述振动臂的自由端方向形成的第一槽;从所述振动臂的一Z面的基部侧起 沿所述振动臂的自由端方向形成的第二槽；以及在所述第二槽的基部侧 形成的梁。
9. 如权利要求8所述的压电振动片，其特征在于， 所述梁离开所述第二槽的基部侧并靠近自由端侧。
10. 如权利要求l所述的压电振动片，其特征在于， 所述调整部具有设于振动臂的+Z面的第一电极膜和设于振动臂的一Z面且比所述第一电极膜薄的第二电极膜。
11. 如权利要求l所述的压电振动片，其特征在于， 所述振动臂以两根平行地被悬臂支撑的方式设置于所述基部上，形成于一方振动臂的所述激励电极和形成于另一方振动臂的所述激励电极 通过交叉配线连接。
12. —种压电振子，其特征在于，将权利要求1至11中的任一项所述的压电振动片以所述基部为固定 端安装成悬臂支撑状态。
13. —种加速度传感器，其特征在于，将权利要求1至11中的任一项所述的压电振动片以所述基部为固定 端安装成悬臂支撑状态。
全文摘要
本发明提供他轴灵敏度降低了的压电振动片、安装有该压电振动片的压电振子以及加速度传感器。该压电振动片具有振动臂(14)，其沿第一方向延伸，并被悬臂支撑；基部(12)，其悬臂支撑振动臂；以及使振动臂沿与第一方向垂直的第二方向弯曲振动的第一侧面电极膜(36)、第二侧面电极膜(38)、第一内面电极膜(40)、第二内面电极膜(42)、底面电极膜(44)、第一激励电极膜(46)、第二激励电极膜(48)、第三激励电极膜(50)、引出电极膜(52)和连接电极膜(54)，其特征在于，振动臂具有调整部，该调整部相对于与第一方向和第二方向垂直的第三方向的弯曲来调整刚性。调整部是从振动臂的朝向第三方向的面的基部侧起沿振动臂的自由端方向设置的槽(26)。
文档编号H03H9/05GK101425789SQ200810170678
公开日2009年5月6日 申请日期2008年10月30日 优先权日2007年11月2日
发明者菊岛正幸 申请人:爱普生拓优科梦株式会社