压电振动片以及压电振子的制作方法

专利名称：压电振动片以及压电振子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压电振动片以及压电振子。
背景技术：
AT切割压电振动片以温度特性优异的厚度剪切振动模式作为主要谐振而被使用。 这种AT切割压电振动片是通过机械加工或光刻法而加工的。在专利文献1中公开了一种压电振子，该压电振子发挥了与斜面结构以及凸面结构相同的能量封入效果，并实施所谓的台面型的厚度剪切振动。近几年，振动片的尺寸的小型化趋势增强，边长比比较小的振子的必要性越来越高。通常情况下，边长比比较小的振子容易受到因振子的轮廓而引起的模式(轮廓振动) 的影响，从而由于与该振动的结合而导致抑制了厚度剪切模式。在专利文献2中公开了如下内容，S卩，在台面型的AT切割水晶振子中，鉴于在台面部和周边的薄壁部之间的边界处，当边界部的侧壁相对于主面成90°时，从激励电极延伸出的引出电极(引线电极)将会断线的问题，通过使边界部的侧壁倾斜或者成为曲面，从而能够防止引线电极的断线。在专利文献3中公开了如下内容，S卩，在台面型的AT切割水晶振子中，当使台面部与周边的薄壁部之间的边界的侧壁部不为垂直(90° )，而是倾斜63°、35°时，能够抑制作为主振动的厚度剪切振动与弯曲振动的结合。在专利文献4中公开了如下内容，S卩，针对作为轮廓振动的弯曲模式的振动，能够通过适当设定凸台尺寸和凸台电极间隔，从而抑制厚度剪切模式和弯曲模式的结合。在专利文献5中公开了如下内容，S卩，在台面型的AT切割水晶振子中，通过将阶梯部的下沉量设定为适当的值，从而能够抑制不必要模式。在专利文献6中公开了如下内容，S卩，在台面型的AT切割水晶振子中，通过将压电基板的短边的尺寸以及振动部的短边的尺寸设定为适当的值，从而能够抑制不必要模式。在专利文献7中公开了如下内容，S卩，通过将台面部设置为多级，从而能够更有效地封入主振动的能量。在专利文献8中公开了一种截面形状为阶梯形状的振子，并公开了如下内容，即， 这种阶梯形状能够通过阶梯性地改变对振子部分进行保护的保护膜尺寸，且使用蚀刻法等化学性加工以及喷砂等机械性加工而进行制造。在专利文献9中公开了如下内容，S卩，通过使厚壁中央部和薄壁周边部之间的高低差形成多级的台阶状，从而容易以抗蚀图形的形状以及电极材料的充足的厚度而成膜， 并且，由于厚膜中央部接近于凸面形状，因此能够提高能量封入的效果。在专利文献10中公开了如下内容，S卩，在多级型台面结构的振动片中，将阶梯部用作导电性粘合剂的阻流部，以抑制粘合剂向台面部的流入。在专利文献11中公开了如下内容，即，通过利用光刻法对水晶基材进行蚀刻，从而精密地形成具有多级型台面结构的外形。
在专利文献12中公开了一种使用激光而形成台面的、多级台面型AT切割水晶振子的制造方法。如以上所述，在专利文献7至12中，作为通过较好的能量封入效果来抑制与弯曲模式的结合的结构，提出有增加了台面的级数的多级型台面结构。但是显然，在长边的延伸方向与X轴平行的多级型台面结构的厚度剪切压电振动片中，尤其是在X边长比比较小的压电振动片中，会有厚度剪切振动与轮廓振动等的不必要模式的结合，从而增加CI (Crystal Impedance 晶体阻抗)值的情况。在先技术文献专利文献专利文献1 日本特开昭58-47316号公报专利文献2 日本实开平06-52230号公报专利文献3 日本特开2001-230655号公报专利文献4 日本专利第4341583号公报专利文献5 日本特开2008-263387号公报专利文献6 日本特开2010-62723号公报专利文献7 日本特开平02-57009号公报专利文献8 日本专利第3731348号公报专利文献9 日本特开2008-236439号公报专利文献10 日本特开2009-130543号公报专利文献11 日本特开2010-109527号公报专利文献12 日本专利第4075893号公报

发明内容
本发明的几种形式所涉及的目的之一为，提供一种具有多级型台面结构的、能够实现CI值的降低的压电振动片。此外，本发明的几种形式所涉及的目的之一为，提供具有上述压电振动片的压电振子。本发明所涉及的压电振动片包括压电基板，其由如下的AT切割水晶基板形成， 艮口，将由水晶的结晶轴、即作为电轴的X轴、作为机械轴的Y轴、作为光学轴的Z轴形成的直角坐标系中的所述X轴为中心，使所述Z轴向所述Y轴的-Y方向倾斜了的轴设为Z’轴，将使所述Y轴向所述ζ轴的+Z方向倾斜了的轴设为Y’轴，所述AT切割水晶基板被构成在与所述X轴和所述Z’轴平行的面内，且以与所述Y’轴平行的方向作为厚度方向，并且，所述压电基板以与所述Y’轴平行的方向作为厚度方向；激励电极，其在所述压电基板的两主面的振动区域内以在表面和背面对置的方式而配置，所述压电基板具有激励部，其为以与所述X轴平行的边为长边，以与所述Z’轴平行的边为短边的矩形；周边部，其具有小于所述激励部的厚度，且被形成在所述激励部的周边，所述激励部的、在与所述X轴平行的方向上延伸的侧面各自在一个平面内，且所述激励部的、在与所述Z’轴平行的方向上延伸的侧面各自具有高低差。根据这种压电振动片，能够抑制平行于Z’轴的方向上的厚度剪切振动与轮廓振动等的不必要模式的结合，从而能够实现CI值的降低(具体将在后文叙述)。
在本发明所涉及的压电振动片中，可以采用如下结构，即，当将所述压电基板的与所述V轴平行的方向上的尺寸设为Z，将所述激励部的短边的尺寸设为Mz，将所述激励部的厚度设为t时，满足以下关系，即，8 彡 Z/t 彡 11，并且，0. 6 彡 Mz/Z 彡 0. 8。根据这种压电振动片，能够进一步实现CI值的降低。在本发明所涉及的压电振动片中，可以采用如下结构，S卩，当将所述压电基板的与所述X轴平行的方向上的尺寸设为X时，满足以下关系，即，X/t ^ 17。根据这种压电振动片，能够在实现小型化的同时，实现CI值的降低。在本发明所涉及的压电振动片中，可以采用如下结构，S卩，所述激励部具有第一部分和第二部分，所述第二部分具有小于所述第一部分的厚度，在所述Z’轴方向上延伸的侧面的所述高低差通过所述第一部分以及所述第二部分的厚度的差而形成。根据这种压电振动片，能够实现CI值的降低。在本发明所涉及的压电振动片中，可以采用如下结构，即，所述激励部还具有第三部分，所述第三部分具有小于所述第二部分的厚度，在所述Z’轴方向上延伸的侧面的所述高低差通过所述第一部分、所述第二部分以及所述第三部分的厚度差而形成。根据这种压电振动片，能够具有更强的能量封入效果。本发明所涉及的压电振子包括本发明所涉及的压电振动片和收纳所述压电振动片的封装件。根据这种压电振子，由于具有本发明所涉及的压电振动片，因此能够实现CI值的降低。


图1为模式化地表示本实施方式所涉及的压电振动片的俯视图。图2为模式化地表示本实施方式所涉及的压电振动片的剖视图。图3为模式化地表示本实施方式所涉及的压电振动片的剖视图。图4为模式化地表示AT切割水晶基板的立体图。图5为模式化地表示本实施方式所涉及的压电振动片的制造方法的俯视图以及剖视图。图6为模式化地表示本实施方式所涉及的压电振动片的制造方法的俯视图以及剖视图。图7为模式化地表示本实施方式所涉及的压电振动片的制造方法的俯视图以及剖视图。图8为模式化地表示本实施方式所涉及的压电振动片的制造方法的俯视图以及剖视图。图9为模式化地表示本实施方式所涉及的压电振动片的制造方法的俯视图以及剖视图。图10为模式化地表示本实施方式所涉及的压电振动片的制造方法的俯视图以及剖视图。
图11为模式化地表示本实施方式所涉及的压电振动片的制造方法的俯视图以及剖视图。图12为模式化地表示本实施方式的改变例所涉及的压电振动片的俯视图。图13为模式化地表示本实施方式的改变例所涉及的压电振动片的剖视图。图14为模式化地表示本实施方式的改变例所涉及的压电振动片的剖视图。图15为模式化地表示本实施方式所涉及的压电振子的剖视图。图16为模式化地表示比较例的压电振动片的俯视图以及剖视17为表示CI值的分布的图表。图18为表示Mz (激励部的短边的尺寸)/Z (压电基板的短边的尺寸)和CI值之间关系的图表。
具体实施例方式以下对本发明的几个实施方式进行说明。以下说明的实施方式为对本发明的示例进行说明的实施方式。本发明并不被以下的实施方式进行任何限定，其也包括在不改变本发明的宗旨的范围内所实施的各种改变例。另外，以下的实施方式中所说明的全部结构并不都是本发明的必要结构要件。1.压电振动片首先，参照附图对本实施方式所涉及的压电振动片进行说明。图1为模式化地表示本实施方式所涉及的压电振动片100的俯视图。图2以及图3为模式化地表示本实施方式所涉及的压电振动片100的剖视图。另外，图2为沿图1的II-II线的剖视图，图3为沿图1的III-III线的剖视图。压电振动片100如图1至图3所示，包括压电基板10、激励电极20。压电基板10由AT切割水晶基板形成。图4为模式化地表示AT切割水晶基板101 的立体图。水晶等压电材料通常为三方晶系，且具有如图4所示的结晶轴(X，Y，Z)。X轴为电轴，Y轴为机械轴，Z轴为光学轴。AT切割水晶基板101为，沿着使TL平面绕X轴旋转了角度θ的平面，而由压电材料(例如，人造水晶)切割出的平板。在此，θ = 35° 15'。另夕卜，使Y轴以及Z轴也绕X轴旋转角度θ，以分别作为Y’轴以及ZH因此，AT切割水晶基板101具有结晶轴(X，Y’，Ζ’)。AT切割水晶基板101使与Y’轴正交的ΧΖ’面(包含X 轴以及Ζ’轴的面)成为主面(激励面)，并能够以厚度剪切振动为主振动而进行振动。对该AT切割水晶基板101进行加工，从而能够获得压电基板10。S卩，压电基板10由如下的AT切割水晶基板形成，S卩，以图4所示的水晶的结晶轴、 即作为电轴的X轴、作为机械轴的Y轴、作为光学轴的Z轴形成的直角坐标系中的X轴为中心，将使Z轴向Y轴的-Y方向倾斜了的轴设为Z’轴，将使Y轴向Z轴的+Z方向倾斜了的轴设为Y’轴，所述AT切割水晶基板被构成在与X轴和V轴平行的面内，且以与Y’轴平行的方向作为厚度方向。如图1所示，压电基板10可以具有，以与Y’轴平行的方向(以下又称为“Y’轴方向”)作为厚度方向、以与X轴平行的方向(以下又称为“X轴方向”)为长边、以与Z轴平行的方向(以下又称为“ζ’轴方向”)为短边的矩形的形状。压电基板10具有周边部12和激励部14。如图1所示，周边部12被形成在激励部14的周边。周边部12具有小于激励部14 的厚度。如图1所示，激励部14被周边部12包围，且具有与周边部12在Y’轴方向上的厚度相比更大的厚度。即，如图2以及图3所示，激励部14相对于周边部12向Y’轴方向突出。在图示的示例中，激励部14相对于周边部12向+Y’侧和-Y’侧突出。激励部14 (压电基板10)可以具有例如下述形状，S卩，具有成为对称中心的点(未图示)，且关于该点而呈点对称的形状。如图1所示，激励部14具有以X轴方向为长边，以Z’轴方向为短边的矩形的形状。 艮口，激励部14以与X轴平行的边为长边，以与Z，轴平行的边为短边。因此，激励部14具有在X轴方向上延伸的侧面14a、14b和在Z’轴方向上延伸的侧面14c、14d。即，在X轴方向上延伸的侧面14a、14b的长度方向为X轴方向，在Ζ’轴方向上延伸的侧面14c、14d的长度方向为Z’轴方向。在图示的示例中，侧面14a、14b中，侧面14a为+Z，侧的侧面，侧面14b 为-V侧的侧面。此外，侧面14c、14d中，侧面14c为-X侧的侧面，侧面14d为+X侧的侧面。在X轴方向上延伸的侧面14a例如如图2所示，相对于周边部12而被形成在+Y’ 侧和-Y’侧。该情况对于侧面14b、14c、14d来说也是相同的。在X轴方向上延伸的侧面 14a、14b如图2所示，各自在一个平面内。即，+Y，侧的侧面14a在一个平面内，-Y，侧的侧面14a在一个平面内。同样地，+Y，侧的侧面14b在一个平面内，-Y，侧的侧面14b在一个平面内。另外，在本发明所涉及的记载中，“一个平面内”包括激励部14的侧面为平坦的面的情况、和仅具有与水晶的结晶异向性的量相对应的凹凸的情况。即，将含有氢氟酸的溶液作为蚀刻液而对AT切割水晶基板进行加工时，激励部14的侧面存在如下情况，即，水晶结晶的R面露出，从而成为与XY’面平行的面的情况；以及水晶结晶的m面露出，从而仅具有与水晶的结晶异向性的量相对应的凹凸的情况。在本发明所涉及的记载中，对于这种具有由于水晶结晶的m面而产生的凹凸的侧面，也认为在“一个平面内”。为了方便，在图1以及图2中，省略了由于m面而产生的凹凸的图示。另外，也可以通过使用激光对AT切割水晶基板进行加工，从而仅露出水晶结晶的R面。如图3所示，在Z’轴方向上延伸的侧面14c、14d各自具有高低差。激励部14具有第一部分15和第二部分16，第二部分16具有小于第一部分15的厚度，侧面14c、14d的高低差通过第一部分15与第二部分16的厚度的差而形成。在图示的示例中，侧面14c、14d 由第一部分15的平行于Y’ V平面的面、第二部分16的平行于XZ’平面的面、第二部分16 的平行于Y’ V平面的面构成。如图1以及图3所示，例如，第二部分16以从X轴方向夹着第一部分15的方式而形成。因此，如图2所示，在X轴方向上延伸的侧面14a、14b由第一部分15的侧面形成。如此，可以说激励部14具有厚度不同的两种部分15、16，而压电振动片100具有两级型的台面结构。激励部14能够以厚度剪切振动为主振动而进行振动。由于激励部14为两级型的台面结构，从而压电振动片100能够具有能量封入效果。
此处，优选为，当将压电基板10在Ζ’轴方向上的尺寸(短边的尺寸)设为Ζ，将激励部14的短边的尺寸设为Μζ，将激励部14的厚度(激励部14的第一部分15的厚度)设为t时，满足下述式(1)的关系，即，8 彡 Z/t 彡 11，并且，0. 6 彡 Mz/Z 彡 0. 8... (1)由此，能够抑制厚度剪切振动与轮廓振动等不必要模式的结合，并能够进一步实现CI值的降低(详细内容将在后文叙述)。这种厚度剪切振动与不必要模式的结合通常情况下压电振动片越小越容易发生。因此，例如在将压电基板10的X轴方向上的尺寸(长边的尺寸)设为X的情况下，当在满足下述式⑵的关系的小型的压电振动片中，以满足上述式(1)的关系的方式而进行设计时，能够更加明显地抑制厚度剪切振动和不必要模式的结
I=I OX/t ^ 17— (2)激励电极20被形成在激励部14上。在图2以及图3所示的示例中，激励电极20 夹着激励部14而形成。更加具体而言，激励电极20在压电基板10的两主面(例如与W 平面平行的面)的振动区域(振动部14)内以在表面和背面上对置的方式而配置。激励电极20能够对激励部14施加电压。激励电极20例如经由引出电极22而与衬垫M相连接。 衬垫M例如与用于对压电振动片100进行驱动的IC芯片(未图示)电连接。作为激励电极20、引出电极22、以及衬垫M的材质，可以采用例如从压电基板10侧起依次层叠了铬、 金的材质。本实施方式所涉及的压电振动片100例如具有以下特征。根据压电振动片100，激励部14的、在X轴方向上延伸的侧面14a、14b各自在一个平面内，且激励部14的、在Z’轴方向上延伸的侧面14c、14d各自具有高低差。由此，与激励部14的、在X轴方向上延伸的侧面各自不在一个平面内的压电振动片(参照后文叙述的图16)相比，能够实现CI值的降低(具体将在后文叙述)。根据压电振动片100，如上文所述，通过使压电基板10的短边的尺寸Z、激励部14 的短边的尺寸Μζ、以及激励部14的厚度t满足式(1)的关系，从而能够进一步实现CI值的降低。根据压电振动片100，如上文所述，通过将X边长比(X/t)设为式⑵的关系，从而能够在实现小型化的同时，实现CI值的降低。2.压电振动片的制造方法下面，参照附图对本实施方式所涉及的压电振动片的制造方法进行说明。图5至图11为模式化地表示本实施方式所涉及的压电振动片100的制造工序的图。另外，在图5 至图11中，(a)为俯视图，(b)为沿(a)的B-B线的剖视图，(c)为沿(a)的C_C线的剖视图。如图5所示，AT切割水晶基板101的表面以及背面的主面(与)(Z’平面平行的面) 上形成有耐蚀膜30。耐蚀膜30通过利用例如喷镀法或者真空蒸镀法等而依次层叠了铬以及金之后，再对该铬以及金进行图案形成从而形成。图案形成是通过例如光刻技术以及蚀刻技术而实施的。耐蚀膜30对于在加工AT切割水晶基板101时成为蚀刻液的含有氢氟酸的溶液具有耐蚀性。如图6所示，在涂布阳性的光刻胶膜后，对该光刻胶膜进行曝光以及显影，从而形成具有预定形状的保护膜40。保护膜40以覆盖耐蚀膜30的一部分的方式而形成。如图7所示，使用掩膜M再次对保护膜40的一部分进行曝光，从而形成感光部42。 掩膜M如图7(a)所示，以从Y’轴方向观察时相对于保护膜40交叉的方式而配置。S卩，掩膜M的X轴方向上的尺寸小于保护膜40的X轴方向上的尺寸，掩膜M的V轴方向上的尺寸大于保护膜40的Z’轴方向上的尺寸。通过使用这种掩膜M进行曝光，从而如图7(c)所示，能够在从Z’轴方向观察时于保护膜40的两侧上形成感光部42。如图8所示，将耐蚀膜30作为掩膜而对AT切割水晶基板101进行蚀刻。蚀刻是以例如氟化氢酸(氢氟酸)和氟化铵的混合溶液作为蚀刻液而实施的。由此，形成了压电基板10的外形(从Y’轴方向观察时的形状)。如图9所示，以保护膜40作为掩膜而用预定的蚀刻液进行耐蚀膜蚀刻后，再以上述混合溶液作为蚀刻液而对AT切割水晶基板101进行半蚀刻，直到达到预定深度。由此， 形成了激励部14的外形。如图10所示，对保护膜40的感光部42进行显影去除。由此，使耐蚀膜30的一部分露出。另外，在对感光部42进行显影前，利用例如在真空或者减压环境下通过放电而生成的氧气等离子，而对在保护膜40的表面上形成的变质层(未图示)进行灰化。由此，能够切实地对感光部42进行显影去除。如图11所示，以保护膜40作为掩膜，而用预定的蚀刻液对耐蚀膜30进行蚀刻后， 再以上述的混合溶液作为蚀刻液，对AT切割水晶基板101进行半蚀刻，直到达到预定深度为止。由此，能够使在X轴方向上延伸的侧面14a、14b各自形成在一个平面内。此外，能够使在Z’轴方向上延伸的侧面14c、14d各自形成高低差。通过以上的工序，能够形成具有周边部12以及激励部14的压电基板10。如图1至图3所示，在去除保护膜40以及耐蚀膜30之后，在压电基板10上形成激励电极20、引出电极22、以及衬垫24。激励电极20、引出电极22、以及衬垫24通过利用例如喷镀法或者真空蒸镀法等而依次层叠了铬以及金之后，再对该铬以及金进行图案形成从而形成。通过以上的工序，能够制造出本实施方式所涉及的压电振动片100。根据压电振动片100的制造方法，能够在对为了形成激励部14的外形而使用的保护膜40进行显影而去除感光部42后，再次使用保护膜40而对在X轴方向上延伸的侧面 14a、14b进行曝光。此处，用于形成感光部42的掩膜M的X轴方向上的尺寸小于保护膜40 的尺寸，而Z’轴方向上的尺寸大于保护膜40的尺寸。因此，能够高精度地将侧面14a、14b 各自形成在一个平面内。例如，在为了形成激励部14而涂布两次保护膜的情况(例如，在使用第一保护膜形成激励部的外形后，剥离第一保护膜并重新涂抹第二保护膜而对激励部的侧面进行曝光的情况)下，有时在第一保护膜和第二保护膜之间会产生结合错位，从而无法将激励部的侧面形成在一个平面内。通过压电振动片100的制造方法能够解决这种问题。3.压电振动片的改变例下面，参照附图对本实施方式的改变例所涉及的压电振动片进行说明。图12为模式化地表示本实施方式的改变例所涉及的压电振动片200的俯视图。图13以及图14为模式化地表示本实施方式的改变例所涉及的压电振动片200的剖视图。另外，图13为沿图12的XIII-XIII线的剖视图，图14为沿图12的XIV-XIV线的剖视图。以下，在本实施方式的改变例所涉及的压电振动片200中，对具有和本实施方式所涉及的压电振动片100的构成部件相同的功能的部件，标注相同的符号并省略其详细说明。在压电振动片100的示例中，如图1至图3所示，对具有厚度不同的第一部分15 以及第二部分16的、两级型的台面结构进行了说明。相对于此，在压电振动片200中，则如图12至图14所示，具有三级型的台面结构。 艮口，压电振动片200的激励部14，在第一部分15以及第二部分16的基础上，还具有厚度小于第二部分16的第三部分17。在图12以及图14所示的示例中，第三部分17以从X轴方向上夹着第一部分15以及第二部分16的方式而形成。如图14所示，在Z’轴方向上延伸的侧面14c、14d的高低差，通过第一部分15、第二部分16、以及第三部分17的厚度的差而形成。在图示的示例中，侧面14c、14d由第一部分15的平行于Y’ V平面的面、第二部分16的平行于XZ’平面的面、第二部分16的平行于Y’ V平面的面、第三部分17的平行于XZ’平面的面、第三部分17的平行于Y’ V平面的面构成。压电振动片200能够应用压电振动片100的制造方法而制造。即，在以图10所示的方式对感光部42进行显影去除之后，再次对保护膜40进行曝光而形成预定形状的第二感光部(未图示)。接下来，以具有第二感光部的保护膜40作为掩膜，而对耐蚀膜30以及 AT切割水晶基板101进行蚀刻。接下来，例如在实施灰化而去除了保护膜40的变质层之后，再对第二感光部进行显影去除。接下来，以去除了第二感光部后的保护膜40作为掩膜， 而对耐蚀膜30以及AT切割水晶基板101进行蚀刻。通过以上的工序，从而能够制造出具有三级型的台面结构的压电振动片200。根据压电振动片200，与具有两级型的台面结构的压电振动片100相比，能够具有更强的能量封入效果。另外，虽然在上述示例中，对具有三级型的台面结构的压电振动片200进行了说明，但是在本申请所涉及的发明中，只需在多级型的台面结构中使激励部的、在X轴方向上延伸的各个侧面在一个平面内即可，并不特别限定台面结构的级数(高低差的数量)。4.压电振子下面，参照附图对本实施方式所涉及的压电振子进行说明。图15为模式化地表示本实施方式所涉及的压电振子300的剖视图。如图15所示，压电振子300包括本发明所涉及的压电振动片(在图示的示例中为压电振动片100)和封装件50。封装件50能够将压电振动片100收纳在腔52内。作为封装件50的材质，可以列举出例如陶瓷、玻璃。腔52为用于压电振动片100进行动作的空间。腔52能够被密封、并被设置在减压空间或者惰性气体的环境下。压电振动片100被收纳在封装件50的腔52内。在图示的示例中，压电振动片100 通过导电性粘合剂60而以悬臂梁状被固定在腔52内。作为导电性粘合剂60，可以使用例如焊锡、银膏。另外，虽然未图示，但是也可以在封装件50内收纳用于控制压电振动片100的IC 芯片。IC芯片通过导电性粘合剂60而与衬垫M电连接。
根据压电振子300，由于具有本发明所涉及的压电振动片，因此能够实现CI值的降低。5.实验例以下示出了实验例，并对本发明进行更详细的说明。另外，本发明并不被以下的实验例进行任何限定。5. 1.压电振动片的结构作为实施例1，使用图1至图3所示的具有两级型的台面结构的压电振动片100。 在实施例1中，通过利用含有氢氟酸的溶液而实施的湿式蚀刻而对AT切割水晶基板101进行加工，从而形成了具有周边部12以及激励部14的压电基板10。压电基板10以关于成为对称中心的点(未图示)呈点对称的方式而形成。将激励部14(第一部分15)的厚度t 设定为0. 065mm，将振动频率设定为24MHz。此外，将压电基板10的长边的尺寸X设定为 1. Imm(即，将X边长比X/t设定为17)，将压电基板10的短边的尺寸Z设定为0. 629mm(即， 将Z边长比Z/t设定为9. 7)，将激励部14 (原文为12)的短边的尺寸Mz设定为0. 43mm,使在X轴方向上延伸的侧面14a、14b各自形成在一个平面内。作为比较例，使用了图16所示的压电振动片1000。另外，在图16中，(b)为沿(a) 的B-B线的剖视图。在比较例1中，使激励部1014以图16所示的方式而形成为如下形状，S卩，除在X 轴方向上延伸的侧面各自具有高低差以外均与实施例1的激励部14相同的形状。另外，图 16中所图示的周边部1012、激励电极1020、引出电极1022、以及衬垫1024分别对应于图1 至图3中所图示的周边部12、激励电极20、引出电极22、以及衬垫24。5. 2. CI值的分布测量结果分别形成200个上述的实施例1以及比较例1，并将其收纳在封装件内且对CI值 (室温)进行测量。图17为表示相对于测量个数的CI值的图表，图17(a)为实施例1的测量结果，图17(b)为比较例1的测量结果。即，图17表示实施例1以及比较例1中CI值的分布。从图17中可以看出，在实施例1中所有的样本中的CI值均在80 Ω以下，从而与比较例1相比CI值较低。并且可以看出，实施例1与比较例1相比，CI值的起伏较小。即， 通过使激励部的、在X轴方向上延伸的侧面各自形成在一个平面内，从而实现了 CI值的降低。其原因被推测为是由于，通过使在X轴方向上延伸的侧面各自形成在一个平面内，从而能够抑制在Ζ’轴方向上的厚度剪切振动与轮廓振动等的不必要模式的结合的缘故。5. 3.相对于Μζ/Ζ的CI值的评价在实施例1的压电振动片中，将激励部14的厚度t固定为0. 065mm,并将激励部 14的短边的尺寸Mz固定为0. 43mm，将压电基板10的短边的尺寸Z改变为0. 46mm、0. 5mm、 0. 54mm、0. 59mm、0. 65mm、0. 72mm、0. 81mm、0. 92mm,而对 CI 值(室温)进行测量。测量是将压电振动片收纳在封装件内实施的。图18为表示Μζ/Ζ和CI值之间的关系的图表。从图18中可以看出，当Μζ/Ζ在0.6以上0. 8以下的范围内时，CI值低至60 Ω左右。此时的Z为0.54mm以上0.72mm以下，Z边长比(Z/t)为8以上11以下。根据以上内容可以看出，通过将Z边长比(Z/t)的范围设定为8 < Z/t < 11，并且将Μζ/Ζ的范围设定为0. 6彡Mz (原文Mlz) /Z彡0. 8 ( S卩，通过满足上述式(1))，从而能够实现CI值的降低。其原因被推测为是由于，通过以满足式(1)的方式设计z/t以及Mz/Z，从而能够进一步抑制在Z’轴方向上的厚度剪切振动与轮廓振动等的不必要模式的结合的缘故。另夕卜，对Mz为0. 4mm、Z为0. 65mm( BP, Mz/Z = 0. 6)的压电振动片以及Mz为 0.48mm、Z为0.6mm ( S卩，Mz/z = 0.8)的压电振动片测量CI值，结果均为60 Ω左右。因此可以说，并不仅限于Mz = O. 43mm的情况，而只需满足上述式(1)就能够实现CI值的降低。虽然以上的实施例是对图1至图3所示的具有两级型的台面结构的压电振动片实施的，但是本实验结果也可以适用于例如图12至图14所示的这种具有多级型的台面结构的压电振动片。本发明并不限定于前文所述的实施方式，而可以进行各种改变。例如，本发明包括与实施方式所说明的结构实质上相同的结构(例如，功能、方法以及结果相同的结构、或者目的以及效果相同的结构)。并且，本发明包括对实施方式所说明的结构中的非本质部分进行了替换的结构。并且，本发明包括与实施方式所说明的结构具有同样的作用效果的结构或者能够达成相同目的的结构。并且，本发明包括在实施方式所说明的结构上附加了公知技术的结构。符号说明10…压电基板；12…周边部；14…激励部；14a、14b…在X轴方向上延伸的侧面； Hc、14d…在V方向上延伸的侧面；15…第一部分；16…第二部分；17…第三部分；20··· 激励电极；22…引出电极；对…衬垫；30…耐蚀膜；40…保护膜；42…感光部；50…封装件； 52…腔；60···导电性粘合剂；100…压电振动片；10Ρ··ΑΤ切割水晶基板；200…压电振动片； 300…压电振子。
权利要求
1.一种压电振动片，其具有压电基板，其由如下的AT切割水晶基板形成，S卩，以水晶的结晶轴、即作为电轴的X轴、 作为机械轴的Y轴、作为光学轴的Z轴形成的直角坐标系中的所述X轴为中心，将使所述Z 轴向所述Y轴的-Y方向倾斜了的轴设为Z’轴，将使所述Y轴向所述Z轴的+Z方向倾斜了的轴设为Y’轴，所述AT切割水晶基板被构成在与所述X轴和所述Z’轴平行的面内，且以与所述Y’轴平行的方向作为厚度方向，并且，所述压电基板以与所述Y’轴平行的方向作为厚度方向；激励电极，其在所述压电基板的两个主面的振动区域内以在表面和背面对置的方式而配置，所述压电基板具有激励部，其为以与所述X轴平行的边为长边、以与所述Z’轴平行的边为短边的矩形； 周边部，其具有小于所述激励部的厚度，且被形成在所述激励部的周边， 所述激励部的、在与所述X轴平行的方向上延伸的侧面各自在一个平面内， 所述激励部的、在与所述Z’轴平行的方向上延伸的侧面各自具有高低差。
2.如权利要求1所述的压电振动片，其中，当将所述压电基板的与所述V轴平行的方向上的尺寸设为Z，将所述激励部的短边的尺寸设为Mz，将所述激励部的厚度设为t时，满足如下关系，即， 8 彡 Z/t 彡 11，并且，0. 6 ( Mz/Z ( 0. 8。
3.如权利要求2所述的压电振动片，其中，当将所述压电基板的与所述X轴平行的方向上的尺寸设为X时，满足如下关系，即， X/t 彡 17。
4.如权利要求1至3中任一项所述的压电振动片，其中，所述激励部具有第一部分和第二部分，所述第二部分具有小于所述第一部分的厚度， 在所述Z’轴方向上延伸的侧面的所述高低差通过所述第一部分以及所述第二部分的厚度的差而形成。
5.如权利要求4所述的压电振动片，其中，所述激励部还具有第三部分，所述第三部分具有小于所述第二部分的厚度， 在所述Z’轴方向上延伸的侧面的所述高低差通过所述第一部分、所述第二部分、以及所述第三部分的厚度的差而形成。
6.一种压电振子，含有权利要求1至3中任一项所述的压电振动片； 封装件，其收纳所述压电振动片。
7.一种压电振子，含有权利要求4所述的压电振动片； 封装件，其收纳所述压电振动片。
8.一种压电振子，含有权利要求5所述的压电振动片； 封装件，其收纳所述压电振动片。
全文摘要
本发明提供一种压电振动片以及压电振子，该压电振动片具有多级型台面结构，并能够实现CI值的降低。本发明所涉及的压电振动片包括压电基板(10)，其由AT切割水晶基板形成，且以与Y’轴平行的方向作为厚度方向；激励电极(20)，其在压电基板(10)的两主面的振动区域内以在表面和背面对置的方式而配置，压电基板(10)具有激励部(14)，其为以与X轴平行的边为长边、以与Z’轴平行的边为短边的矩形；周边部(12)，其具有小于激励部(14)的厚度，且被形成在激励部(14)的周边，激励部(14)的、在与X轴平行的方向上延伸的侧面(14a、14b)各自在一个平面内，激励部(14)的、在与Z’轴平行的方向上延伸的侧面(14c、14d)各自具有高低差。
文档编号H03H9/19GK102480278SQ20111036338
公开日2012年5月30日 申请日期2011年11月16日 优先权日2010年11月19日
发明者伊井稔博, 内藤松太郎, 小峰贤二 申请人:精工爱普生株式会社