專利名稱：彎曲振動(dòng)片、彎曲振子以及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及彎曲振動(dòng)片、彎曲振子以及電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
以往，已知如果使彎曲振動(dòng)片小型化則Q值(品質(zhì)因數(shù))變小、振動(dòng)受到阻礙。詳細(xì)來說，隨著由彎曲振動(dòng)引起的彈性變形，彎曲振動(dòng)片的進(jìn)行收縮的面的溫 度上升而進(jìn)行伸長的面的溫度下降，從而在彎曲振動(dòng)片的內(nèi)部產(chǎn)生溫度差。由此，彎曲 振動(dòng)片產(chǎn)生被稱作熱松弛振動(dòng)的振動(dòng)，所述熱松弛振動(dòng)與利用熱傳導(dǎo)(熱移動(dòng))消除所述 溫度差(形成溫度平衡狀態(tài))所需的時(shí)間(松弛時(shí)間)成反比例。如果彎曲振動(dòng)片小型化的話，則該熱松弛振動(dòng)的頻率接近原始的彎曲振動(dòng)的頻 率，因此會(huì)產(chǎn)生Q值變小、阻礙原始的彎曲振動(dòng)的現(xiàn)象。該現(xiàn)象被稱作熱彈性損失或熱 彈性效應(yīng)等，作為該現(xiàn)象的改善方案，在日本實(shí)開平2-32229號公報(bào)中，在彎曲振動(dòng)片 的矩形形狀截面形成槽或者貫通孔，延長從進(jìn)行收縮的面到進(jìn)行伸長的面的熱移動(dòng)的傳 導(dǎo)路徑的距離，使彎曲振動(dòng)的頻率遠(yuǎn)離熱松弛振動(dòng)的頻率，由此實(shí)現(xiàn)對由熱彈性損失引 起的Q值降低的抑制。然而，如果彎曲振動(dòng)片如日本實(shí)開平2-32229號公報(bào)所述在振動(dòng)部(以下稱作振 動(dòng)臂部)形成貫通孔的話，則存在振動(dòng)臂部的剛性顯著降低的問題。此外，即使是彎曲 振動(dòng)片如日本實(shí)開平2-32229號公報(bào)所述在振動(dòng)臂部設(shè)有截面形狀為H型的槽(以下稱作 槽部)，由于對從進(jìn)行收縮的面到進(jìn)行伸長的面的熱移動(dòng)的抑制不充分，因此在抑制由熱 彈性損失引起的Q值降低的方面仍有改善的余地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述課題中的至少一個(gè)而作出的，能夠通過以下的方式或者 應(yīng)用例實(shí)現(xiàn)。[應(yīng)用例1]本應(yīng)用例涉及的彎曲振動(dòng)片的特征在于，該彎曲振動(dòng)片具有基部和多 個(gè)振動(dòng)臂部，所述多個(gè)振動(dòng)臂部從所述基部延伸并做彎曲振動(dòng)，所述基部與所述振動(dòng)臂 部構(gòu)成音叉，至少一對所述振動(dòng)臂部分別具有第一槽部和第二槽部，所述第一槽部沿著 所述振動(dòng)臂部的延伸方向形成于一方的主面，所述第二槽部以在俯視圖中與所述第一槽 部并列的方式形成于所述另一方的主面，所述第一槽部的深度與所述第二槽部的深度之 和比所述一方的主面與所述另一方的主面之間的間隔大，在一對所述振動(dòng)臂部分別設(shè)有 附加重量的質(zhì)量部，并且該質(zhì)量部設(shè)在靠近與所述振動(dòng)臂部的彼此面對的內(nèi)側(cè)相反的外 側(cè)形成的所述槽部的開口側(cè)的所述一方的主面或者所述另一方的主面上。并且，在某個(gè)實(shí)施方式中，彎曲振動(dòng)片的特征在于，該彎曲振動(dòng)片具有基部和振動(dòng)臂部，所述振動(dòng)臂 部從所述基部起沿著第一方向伸長并做彎曲振動(dòng)，所述振動(dòng)臂部具有彼此對置的第一 主面和第二主面；在所述第一主面的所述第一方向形成的第一槽部；以及在所述第二主 面的所述第一方向形成的第二槽部，在從所述第一主面的法線方向觀察的俯視圖中，所 述第一槽部和所述第二槽部沿著與所述第一方向正交的第二方向排列，所述第一槽部的 第一深度以及所述第二槽部的第二深度分別比所述第一主面與所述第二主面之間的沿著 所述法線方向的距離小，而且所述第一深度與所述第二深度之和比所述距離大，在所述 第一主面和所述第二主面的至少一方設(shè)有質(zhì)量部。并且，所述振動(dòng)臂部的特征在于，所 述振動(dòng)臂部具有連結(jié)所述第一主面和所述第二主面且彼此對置的第三主面和第四主面， 所述第三主面和所述第四主面存在如下關(guān)系在所述振動(dòng)臂部的彎曲振動(dòng)的作用下，當(dāng) 所述第三主面伸長時(shí)所述第四主面收縮，當(dāng)所述第三主面收縮時(shí)所述第四主面伸長。并 且，所述振動(dòng)臂部的特征在于，所述振動(dòng)臂部具有從所述基部起彼此并列地延伸的第一 振動(dòng)臂部和第二振動(dòng)臂部。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，彎曲振動(dòng)片在一對振動(dòng)臂部分別具有形成于一方的主面的第一槽 部、以及以在俯視圖中與第一槽部并列的方式形成于另一方的主面的第二槽部，第一槽 部的深度與第二槽部的深度之和比一方的主面與另一方的主面之間的間隔大。由此，對于彎曲振動(dòng)片，例如與在振動(dòng)臂部設(shè)有以往的截面形狀為H型的槽部 的情況相比，從彎曲振動(dòng)中的進(jìn)行收縮的面(連接一方的主面和另一方的主面的一方的 面)朝向進(jìn)行伸長的面(連接一方的主面和另一方的主面的另一方的面)的熱移動(dòng)的距離 變長，因此到溫度平衡狀態(tài)為止的松弛時(shí)間變長。其結(jié)果是，對于彎曲振動(dòng)片，由于松弛振動(dòng)的頻率遠(yuǎn)離原始的彎曲振動(dòng)的頻 率，因此能夠抑制由熱彈性損失引起的Q值降低。因此，彎曲振動(dòng)片能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的 小型化。然而，對于上述彎曲振動(dòng)片，沿著與上述振動(dòng)臂部的一方的主面正交且與上述 振動(dòng)臂部的延伸方向正交的面切斷后的、包括第一槽部和第二槽部的截面形狀相對于一 方的主面與另一方的主面之間的中心線并不形成線對稱形狀，所述中心線為穿過連結(jié)一 方的主面和另一方的主面的直線的中間點(diǎn)且沿著一方的主面(另一方的主面)的直線。由此，彎曲振動(dòng)片在這種狀態(tài)下產(chǎn)生振動(dòng)臂部的質(zhì)量不均衡，彎曲振動(dòng)成為由 沿著一方的主面的原始的彎曲振動(dòng)成分和沿著連結(jié)一方的主面和另一方的主面的方向即 厚度方向振動(dòng)的面外振動(dòng)成分合成的振動(dòng)。其結(jié)果是，彎曲振動(dòng)片的彎曲振動(dòng)效率降 低。對此，彎曲振動(dòng)片在一對振動(dòng)臂部的各自的一方的主面或另一方的主面設(shè)有附 加質(zhì)量的質(zhì)量部，所述一方的主面或另一方的主面位于設(shè)在靠近與彼此面對的內(nèi)側(cè)相反 側(cè)的外側(cè)的槽部的開口側(cè)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，彎曲振動(dòng)片通過質(zhì)量部改善了振動(dòng)臂部的質(zhì)量不均衡，因此能夠 降低由質(zhì)量不均衡引起的彎曲振動(dòng)的面外振動(dòng)成分。其結(jié)果是，彎曲振動(dòng)片的彎曲振動(dòng)效率提高。[應(yīng)用例2]在上述應(yīng)用例所述的彎曲振動(dòng)片的基礎(chǔ)上，該彎曲振動(dòng)片的特征在 于，當(dāng)設(shè)所述振動(dòng)臂部的彎曲振動(dòng)頻率為f，設(shè)圓周率為η，設(shè)所述振動(dòng)臂部所采用的材料的沿著振動(dòng)方向的熱傳導(dǎo)率為k，設(shè)所述振動(dòng)臂部所采用的材料的質(zhì)量密度為P， 設(shè)所述振動(dòng)臂部所采用的材料的比熱容為Cp，設(shè)所述振動(dòng)臂部的沿著振動(dòng)方向的寬度為 a,且 fin = π k/ (2 P Cp a2)時(shí)，0.09 < f/fm。更加優(yōu)選為 0.25 < f/fm，進(jìn)一步優(yōu)選為 1 < f/fm。由此，能夠使松弛振動(dòng)頻率充分地遠(yuǎn)離彎曲振動(dòng)頻率，因此能夠抑制由熱彈性 效應(yīng)產(chǎn)生的Q值降低，從而能夠?qū)崿F(xiàn)彎曲振動(dòng)片的小型化。[應(yīng)用例3]在上述應(yīng)用例所述的彎曲振動(dòng)片的基礎(chǔ)上，優(yōu)選各槽部以所述各質(zhì)量 部在一方的所述振動(dòng)臂部和另一方的所述振動(dòng)臂部設(shè)于相同側(cè)的所述主面的方式排列。 并且，所述彎曲振動(dòng)片的特征在于，所述第一振動(dòng)臂部的所述第一槽部和所述第二槽部 的排列方向與所述第二振動(dòng)臂部的所述第一槽部和所述第二槽部的排列方向彼此相反， 在該情況下，所述彎曲振動(dòng)片的特征在于，所述第一振動(dòng)臂部的所述質(zhì)量部與所述第二 振動(dòng)臂部的所述質(zhì)量部這兩者均形成于所述第一主面?zhèn)然蛘哌@兩者均形成于所述第二主 面?zhèn)?。根?jù)該結(jié)構(gòu)，對于彎曲振動(dòng)片，由于各質(zhì)量部在一方的振動(dòng)臂部和另一方的振 動(dòng)臂部設(shè)于相同側(cè)的主面，因此能夠一次性地形成各質(zhì)量部而無需使彎曲振動(dòng)片反轉(zhuǎn)。由此，對于彎曲振動(dòng)片，與各質(zhì)量部在一方的振動(dòng)臂部和另一方的振動(dòng)臂部設(shè) 于不同側(cè)的主面的情況相比，生產(chǎn)率提高。[應(yīng)用例4]在上述應(yīng)用例所述的彎曲振動(dòng)片的基礎(chǔ)上，優(yōu)選所述各槽部以所述各 質(zhì)量部在一方的所述振動(dòng)臂部和另一方的所述振動(dòng)臂部設(shè)于不同側(cè)的所述主面的方式排 列。并且，所述彎曲振動(dòng)片的特征在于，所述第一振動(dòng)臂部的所述第一槽部和所述第二 槽部的排列方向與所述第二振動(dòng)臂部的所述第一槽部和所述第二槽部的排列方向彼此相 同，在該情況下，所述彎曲振動(dòng)片的特征在于，所述第一振動(dòng)臂部的所述質(zhì)量部與所述 第二振動(dòng)臂部的所述質(zhì)量部的一方設(shè)于所述第一主面，而另一方設(shè)于所述第二主面。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，對于彎曲振動(dòng)片，各質(zhì)量部在一方的振動(dòng)臂部和另一方的振動(dòng)臂 部設(shè)于不同側(cè)的主面。由此，在振動(dòng)臂部的厚度方向上，當(dāng)彎曲振動(dòng)片彎曲振動(dòng)時(shí)，各振動(dòng)臂部彼此 向相反方向變位，因此通過相互作用抵消了厚度方向的變位成分。其結(jié)果是，對于該彎曲振動(dòng)片，與各質(zhì)量部在一方的振動(dòng)臂部和另一方的振動(dòng) 臂部設(shè)于相同側(cè)的主面的情況相比，能夠降低彎曲振動(dòng)的厚度方向的變位成分即面外振 動(dòng)成分。[應(yīng)用例5]在上述應(yīng)用例所述的彎曲振動(dòng)片的基礎(chǔ)上，優(yōu)選所述質(zhì)量部設(shè)于所述 振動(dòng)臂部的至少末端部附近。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，對于彎曲振動(dòng)片，由于質(zhì)量部設(shè)于振動(dòng)臂部的末端部，因此與質(zhì) 量部設(shè)于基端側(cè)的情況相比，從振動(dòng)臂部的根部到質(zhì)量部為止的距離變長，從力的力矩 方面來看，能夠以很小的質(zhì)量改善振動(dòng)臂部的質(zhì)量不均衡。[應(yīng)用例6]在上述應(yīng)用例所述的彎曲振動(dòng)片的基礎(chǔ)上，優(yōu)選所述質(zhì)量部采用金屬 層形成。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于彎曲振動(dòng)片的質(zhì)量部由金屬膜形成，因此例如能夠利用通用 的蒸鍍、濺射、光刻、蝕刻等技術(shù)容易地形成質(zhì)量部。
[應(yīng)用例7]在上述應(yīng)用例所述的彎曲振動(dòng)片的基礎(chǔ)上，優(yōu)選所述質(zhì)量部具有與所 述振動(dòng)臂部的線膨脹系數(shù)相同或者相近似的線膨脹系數(shù)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于彎曲振動(dòng)片的質(zhì)量部具有與振動(dòng)臂部的線膨脹系數(shù)相同或者 相近似的線膨脹系數(shù)，因此能夠抑制由兩者的線膨脹系數(shù)的差異引起的熱應(yīng)力的產(chǎn)生。因而，彎曲振動(dòng)片能夠抑制由熱應(yīng)力引起的振動(dòng)臂部的翹曲等的變形。[應(yīng)用例8]在上述應(yīng)用例所述的彎曲振動(dòng)片中，優(yōu)選所述彎曲振動(dòng)片含有石英。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于彎曲振動(dòng)片含有石英，因此能夠提供具有優(yōu)良的頻率-溫度 特性、加工精度等特性的石英振動(dòng)片。[應(yīng)用例9]本應(yīng)用例所述的彎曲振子的特征在于，該彎曲振子采用了上述任意一 個(gè)應(yīng)用例所記載的彎曲振動(dòng)片的彎曲振子，該彎曲振子具有所述彎曲振動(dòng)片和收納所述 彎曲振動(dòng)片的封裝，所述彎曲振動(dòng)片被收納于所述封裝的內(nèi)部空間，并且所述封裝的所 述內(nèi)部空間被氣密地封閉。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，對于彎曲振子，由于在封裝的內(nèi)部空間中收納有上述任意一個(gè)應(yīng) 用例記載的彎曲振動(dòng)片，且封裝的內(nèi)部空間被氣密地封閉，因此能夠提供具有起到上述 應(yīng)用例所記載的效果的彎曲振動(dòng)片的彎曲振子。[應(yīng)用例10]本應(yīng)用例所述的電子設(shè)備的特征在于，該電子設(shè)備采用了上述任意 一個(gè)應(yīng)用例所記載的彎曲振動(dòng)片的電子設(shè)備，該電子設(shè)備具有所述彎曲振動(dòng)片、用于驅(qū) 動(dòng)所述彎曲振動(dòng)片的電路元件、以及至少收納所述彎曲振動(dòng)片的封裝，所述彎曲振動(dòng)片 被收納于所述封裝的內(nèi)部空間，并且所述封裝的所述內(nèi)部空間被氣密地封閉。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，對于電子設(shè)備，由于在封裝的內(nèi)部空間中收納有電路元件和上述 任意一個(gè)應(yīng)用例記載的彎曲振動(dòng)片，且封裝的內(nèi)部空間被氣密地封閉，因此能夠提供具 有起到上述應(yīng)用例所記載的效果的彎曲振動(dòng)片的電子設(shè)備。


圖1是示出第一實(shí)施方式的石英振動(dòng)片的概要結(jié)構(gòu)的示意立體圖。圖2是圖1的示意剖視圖。圖3是表示各種彎曲振動(dòng)片的Q值與f/fm的關(guān)聯(lián)性的圖表，是示出對在振動(dòng)臂 部的剖面形狀不同的情況下進(jìn)行比較的圖表。圖4是示出第二實(shí)施方式的石英振動(dòng)片的概要結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
圖5是圖4的示意剖視圖。
圖6是示出第三實(shí)施方式的石英振動(dòng)片的概要結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
圖7是圖6的示意剖視圖。
圖8是圖6的示意剖視圖。
圖9是示出其他變形例的石英振動(dòng)片的概要結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
圖10是示出第四實(shí)施方式的石英振子的概要結(jié)構(gòu)的示意俯視圖。
圖11是圖10的示意剖視圖。
圖12是示出第五實(shí)施方式的石英振蕩器的概要結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對將本發(fā)明具體化了的實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，在第一 第三實(shí)施方式中，作為彎曲振動(dòng)片，例如舉出石英振動(dòng)片作為 一個(gè)例子進(jìn)行說明，該石英振動(dòng)片由作為一種壓電體的石英形成。進(jìn)而，在第四實(shí)施方 式、第五實(shí)施方式中，作為使用該石英振動(dòng)片的彎曲振子和電子設(shè)備，舉出石英振子和 石英振蕩器為例進(jìn)行說明。并且，在以下的各實(shí)施方式中，對X軸、Y軸、Z軸進(jìn)行記載并說明，各軸分 別表示的是石英的晶軸、即作為電氣軸的結(jié)晶X軸、作為機(jī)械軸的結(jié)晶Y軸、以及作為 光學(xué)軸的結(jié)晶Z軸。并且，在以下的實(shí)施方式中，也可以形成為圖示的Z軸相對于結(jié)晶 Z軸傾斜大約1度至5度，伴隨著該傾斜，由Z軸和X軸規(guī)定的平面也傾斜。(第一實(shí)施方式)圖1是示出第一實(shí)施方式的石英振動(dòng)片的概要結(jié)構(gòu)的示意立體圖。圖2是圖1 的示意剖視圖，圖2(a)是沿著圖1的A-A線的剖視圖兼布線圖，圖2(b)是沿著圖1的 B-B線的剖視圖。另外，在圖1中，為了方便而省略了電極類的圖示。如圖1、圖2所示，石英振動(dòng)片1例如具有基部10和一對振動(dòng)臂部20、21，所 述振動(dòng)臂部20、21從基部10延伸并彎曲振動(dòng)。石英振動(dòng)片1利用基部10和一對振動(dòng)臂部20、21構(gòu)成音叉。一對振動(dòng)臂部20、21例如形成為棱柱狀，并從基部10的一端側(cè)沿Y軸方向彼此 并列地延伸。另外，基部10和振動(dòng)臂部20、21在被從石英的原石切下后，被研磨成預(yù)定厚度 的平板狀，并通過蝕刻等形成一個(gè)一個(gè)的音叉形狀。一對振動(dòng)臂部20、21分別具有第一槽部24、25和第二槽部28、29，所述第一 槽部24、25沿著一對振動(dòng)臂部20、21的延伸方向(Y軸方向)形成于一對振動(dòng)臂部20、 21的一方的主面22、23，所述第二槽部28、29與第一槽部24、25并列地形成于一對振 動(dòng)臂部20、21的另一方的主面26、27。另外，振動(dòng)臂部20、21的一方的主面22、23與基部10的一方的主面11相連， 另一方的主面26、27與基部10的另一方的主面12相連。如圖2(a)所示，第一槽部24、25和第二槽部28、29的截面形狀為使S字旋轉(zhuǎn) 90°后的形狀，并且，如圖1所示，第一槽部24、25和第二槽部28、29從振動(dòng)臂部20、 21的根部一直形成到前端部20b、21b附近。進(jìn)而，如圖2(a)所示，振動(dòng)臂部20、21的第一槽部24、25和第二槽部28、29 形成為第一槽部24、25的深度24a、25a和第二槽部28、29的深度28a、29a分別比一 方的主面22、23與另一方的主面26、27之間的間隔20a、21a小，并且，第一槽部24、 25的深度24a、25a與第二槽部28、29的深度28a、29a的和比一方的主面22、23與另一 方的主面 26、27 之間的間隔 20a、21a 大((24a+28a) > 20a、(25a+29a) > 21a)。另夕卜， 第一槽部24、25和第二槽部28、29利用蝕刻、噴砂等形成。如圖2(a)所示，在第一槽部24、25和第二槽部28、29的各自的對置的側(cè)壁設(shè) 有激勵(lì)電極30、31。詳細(xì)來說，在振動(dòng)臂部20，激勵(lì)電極30設(shè)于連接一方的主面22和另一方的主面26的一方的面20c、以及連接一方的主面22和另一方的主面26的另一方的面20d。并 且，激勵(lì)電極31設(shè)于形成在第一槽部24的內(nèi)部的面24b、以及形成在第二槽部28的內(nèi)部 的面28b。在振動(dòng)臂部21，激勵(lì)電極31設(shè)于連接一方的主面23和另一方的主面27的一 方的面21c、以及連接一方的主面23和另一方的主面27的另一方的面21d。并且，激勵(lì)電 極30設(shè)于形成在第一槽部25的內(nèi)部的面25b、以及形成在第二槽部29的內(nèi)部的面29b。激勵(lì)電極30彼此相互連接、激勵(lì)電極31彼此相互連接，并分別通過未圖示的引 出電極被引出到基部10，與未圖示的電極焊盤連接。激勵(lì)電極30與激勵(lì)電極31之間形成為施加有交流電的結(jié)構(gòu)。另外，激勵(lì)電極30、31具有鉻(Cr)、鎳(Ni)等基底層和金(Au)、銀(Ag)等 電極層。各層通過蒸鍍、濺射等形成。在一對振動(dòng)臂部20、21的各自的一方的主面22、23和另一方的主面26、27中 的至少一方設(shè)置有質(zhì)量部。在本實(shí)施例中，在第一槽部24、25的開口側(cè)的一方的主面 22、23設(shè)有附加質(zhì)量的質(zhì)量部40、41，所述第一槽部24、25形成在與振動(dòng)臂部20、21 彼此相對的內(nèi)側(cè)相反的外側(cè)附近。由此，石英振動(dòng)片1的各槽部排列成使質(zhì)量部40、41設(shè)于處在一方的振動(dòng)臂部 20和另一方的振動(dòng)臂部21的相同側(cè)的一方的主面22、23上。質(zhì)量部40、41優(yōu)選設(shè)于不會(huì)對激勵(lì)電極的形成位置造成影響的振動(dòng)臂部20、 21的末端部20b、21b附近。作為質(zhì)量部40、41的材料并無特別限定，可以列舉出金 (Au)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鋁(Al)、鉻(Cr)、鎳(Ni)等單體、采用了上述元素的合金、 氧化鋅(ZnO)等壓電體、或者二氧化硅(SiO2)等絕緣體。并且，也可以使振動(dòng)臂部20、 21的末端部比其他部分厚從而形成質(zhì)量部40、41。質(zhì)量部40、41采用蒸鍍、濺射、光 刻、蝕刻等技術(shù)形成于振動(dòng)臂部20、21。從形成的容易度方面來說，質(zhì)量部40、41優(yōu)選 采用由上述的金屬等形成的金屬膜。另外，質(zhì)量部40、41優(yōu)選由比重大的材料形成，并且，為了抑制熱應(yīng)力，優(yōu)選 采用線膨脹系數(shù)與石英相同或者相近似的材料。在此，對石英振動(dòng)片1的動(dòng)作進(jìn)行說明。當(dāng)在激勵(lì)電極30、31之間作為驅(qū)動(dòng)信號施加有交流電時(shí)，如圖1所示，石英振 動(dòng)片1的振動(dòng)臂部20、21進(jìn)行交替地向X軸方向的箭頭C方向和箭頭D方向變位的彎曲 振動(dòng)。具體來說，當(dāng)對激勵(lì)電極30施加正電荷，對激勵(lì)電極31施加負(fù)電荷時(shí)，一方的 面20c、21c收縮，另一方的面20d、21d伸長。由此，振動(dòng)臂部20、21向箭頭C方向變位。另一方面，當(dāng)對激勵(lì)電極30施加負(fù)電荷，對激勵(lì)電極31施加正電荷時(shí)，一方的 面20c、21c伸長，另一方的面20d、21d收縮。由此，振動(dòng)臂部20、21向箭頭D方向變位。此時(shí)，如圖2(a)所示，由于振動(dòng)臂部20、21的第一槽部24、25和第二槽部 28、29所形成的截面形狀((24a+28a) > 20a、(25a+29a) > 21a),從一方的面20c到另 一方的面20d的熱移動(dòng)的距離和從一方的面21c到另一方的面21d的熱移動(dòng)的距離比以往 的設(shè)有截面形狀為H型的槽部的情況下的熱移動(dòng)的距離長。
對熱移動(dòng)的距離詳細(xì)敘述，在振動(dòng)臂部20中，熱移動(dòng)的距離為從一方的面20c 的第一槽部24的開口側(cè)的一端沿著截面形狀到另一方的面20d的第二槽部28的開口側(cè)的 一端為止的距離，在振動(dòng)臂部21中，熱移動(dòng)的距離為從一方的面21c的第一槽部25的開 口側(cè)的一端沿著截面形狀到另一方的面21d的第二槽部29的開口側(cè)的一端為止的距離。當(dāng)面20c、21c產(chǎn)生收縮時(shí)，面20d、21d和第二槽部28、29產(chǎn)生伸長。并且， 第一槽部24、25產(chǎn)生收縮。相反，當(dāng)面20c、21c產(chǎn)生伸長時(shí)，面20d、21d和第二槽部 28、29產(chǎn)生收縮。并且，第一槽部24、25產(chǎn)生伸長。這樣，分別對置地配置的面20c、 20d和面21c、21d利用彎曲振動(dòng)而交錯(cuò)地伸長和收縮。并且，收縮的面的溫度上升，伸 長的面的溫度下降，因此，在面20c和面20d之間、面21c和面21d之間，會(huì)在彎曲振動(dòng) 片的內(nèi)部產(chǎn)生溫度差。并且產(chǎn)生松弛振動(dòng)，所述松弛振動(dòng)的松弛振動(dòng)頻率^與利用熱傳 導(dǎo)(熱移動(dòng))使該溫度差達(dá)到溫度平衡為止的松弛時(shí)間τ成反比例。在此，松弛振動(dòng)頻 率fo和松弛時(shí)間τ以f(1= 1/(2π τ)表示。另外，在本申請中，符號“/”表示除法運(yùn) 笪弁。一般地，已知未設(shè)置第一槽部和第二槽部時(shí)的振動(dòng)臂的松弛振動(dòng)頻率fm由下式 求得。fin = Jik/(2p Cpa2)...(l)在此，π為圓周率，k為振動(dòng)臂部的沿著振動(dòng)方向的熱傳導(dǎo)率，P為振動(dòng)臂部 的質(zhì)量密度，Cp為振動(dòng)臂部的比熱容，a為振動(dòng)臂部的沿著振動(dòng)方向的寬度。在向算式⑴的熱傳導(dǎo)率k、質(zhì)量密度P、比熱容Cp代入振動(dòng)臂部的材料自身 的常數(shù)后，求得的松弛振動(dòng)頻率fm為未在振動(dòng)臂部設(shè)置第一槽部24、25和第二槽部28、 29的情況下的振動(dòng)臂部的松弛振動(dòng)頻率。S卩，由于存在第一槽部24、25和第二槽部28、29，本申請發(fā)明的石英振動(dòng)片1 因振動(dòng)臂的收縮和伸長而產(chǎn)生的熱移動(dòng)的距離比以往長，因此到溫度平衡狀態(tài)為止的松 弛時(shí)間τ比以往更長。其結(jié)果是，石英振動(dòng)片1的熱松弛頻率^遠(yuǎn)離原始的彎曲振動(dòng)的
頻率f。圖3是表示彎曲振動(dòng)片(石英振動(dòng)片)的Q值與f/fm的關(guān)聯(lián)性的圖表。此處， fm為未在振動(dòng)臂部設(shè)置第一槽部和第二槽部的情況(振動(dòng)臂部的截面形狀為矩形的情況) 下的松弛振動(dòng)頻率，在其他實(shí)施方式中也為同樣的定義。在圖3的圖表的右側(cè)記載的圖 形示意性地表示了振動(dòng)臂部的截面形狀。在圖3中，三角形的標(biāo)記表示的是圖2(a)的截面形狀的情況下的曲線，實(shí)心 的四邊形標(biāo)記表示的是通過在振動(dòng)臂部的對置的主面設(shè)置槽部而使振動(dòng)臂的截面形狀為 “H”的、所謂H型情況下的曲線，空心的菱形標(biāo)記表示的是在振動(dòng)臂部的任何主面均未
設(shè)置槽部的、所謂平板的情況下的曲線。并且，粗實(shí)線為三角標(biāo)志的值的近似直線，虛 線為四角標(biāo)志之間的插補(bǔ)直線，點(diǎn)劃線為棱形標(biāo)志之間的插補(bǔ)直線。如該圖所示，可以明確通過使振動(dòng)臂的截面形狀如圖2(a)所示，使f/fm為大于 0.09的值，實(shí)現(xiàn)了 Q值比以往的H型情況下的Q值高的彎曲振動(dòng)片。進(jìn)一步，通過使f/ fm為大于0.25的值，能夠?qū)崿F(xiàn)Q值比H型和平板的任一種情況下的Q值均高的彎曲振動(dòng) 片。如果使f/fm為大于1的值的話，會(huì)得到比H型和平板的任一種均高出很多的Q值。然而，對于石英振動(dòng)片1，圖2 (a)所示的含有第一槽部24、25和第二槽部28、
1029的振動(dòng)臂部20、21的截面形狀相對于一方的主面22、23與另一方的主面26、27之間 的中心線L、Ll并不形成為線對稱形狀。由此，石英振動(dòng)片1在這種狀態(tài)下發(fā)生振動(dòng)臂部20、21的質(zhì)量不均衡。如圖 2(a)所示，當(dāng)振動(dòng)臂部20向Ex方向振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)臂部20的彎曲振動(dòng)的變位E為由變位 成分Ex和變位成分Ez合成的變位，所述變位成分Ex為沿著X軸方向振動(dòng)的、原始的彎 曲振動(dòng)的變位成分，所述變位成分Ez為在Z軸方向的力矩的作用下，沿著連接一方的主 面22、23與另一方的主面26、27的方向即Z軸方向振動(dòng)的、面外振動(dòng)的變位成分。另一方面，當(dāng)振動(dòng)臂部21向Elx方向振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)臂部21的彎曲振動(dòng)的變位 El為由變位成分Elx和變位成分Elz合成的變位，所述變位成分Elx為沿著X軸方向振 動(dòng)的、原始的彎曲振動(dòng)的變位成分，所述變位成分Elz為在Z軸方向的力矩的作用下，沿 著連接一方的主面22、23與另一方的主面26、27的方向即Z軸方向振動(dòng)的、在彎曲振動(dòng) 中不需要的變位成分。另外，變位成分Ez和變位成分Elz為同一方向的變位成分。其結(jié)果是，對于石英振動(dòng)片1，彎曲振動(dòng)的變位E、El的方向從原始的彎曲振動(dòng) 的變位成分Ex、Elx偏離。由此，產(chǎn)生振動(dòng)能量的損失，存在彎曲振動(dòng)的效率低下的可 能性。另外，在圖2中，為了方便僅示出彎曲振動(dòng)的一方的方向(與圖1的箭頭C方向 相當(dāng))的變位Ε、El,然而相反方向(與圖1的箭頭D方向相當(dāng))的變位也同樣，在X 方向的彎曲振動(dòng)的變位成分中增加了 Z方向的不需要的振動(dòng)。但是，振動(dòng)臂部20、21的 朝向箭頭D方向的彎曲振動(dòng)的X軸方向的變位成分比振動(dòng)臂部20、21的朝向箭頭C方向 的彎曲振動(dòng)的X軸方向的變位成分小。因此，向箭頭D方向振動(dòng)時(shí)的Z方向的不需要的 振動(dòng)成分比向箭頭C方向振動(dòng)時(shí)的Z方向的不需要的振動(dòng)成分小，對X軸方向的彎曲振 動(dòng)的變位成分施加的影響小。在本申請發(fā)明中，為了解決上述問題，如圖2(b)所示，在振動(dòng)臂部20、21的末 端部附近形成有質(zhì)量部40、41，利用該質(zhì)量部40、41降低Z方向的不需要的振動(dòng)。具 體來說，在形成于與振動(dòng)臂彼此相互面對的內(nèi)側(cè)相反的外側(cè)附近的第一槽部24、25的開 口側(cè)的主面22、23設(shè)置附加重量的質(zhì)量部40、41。對于石英振動(dòng)片1，通過在振動(dòng)臂部20、21的主面22、23設(shè)置所述質(zhì)量部40、 41，改善了振動(dòng)臂部20、21的質(zhì)量不均衡。由此，對于石英振動(dòng)片1，通過降低Z軸方向的力矩，彎曲振動(dòng)的變位E’、 ΕΓ的面外振動(dòng)的變位成分Ez’、Elz'減少，并且原始的彎曲振動(dòng)的變位成分Ex’、 Elx'增加相應(yīng)的量，因此，彎曲振動(dòng)的變位Ε’、ΕΓ的方向變得接近原始的彎曲振動(dòng) 的方向即X軸方向。其結(jié)果是，石英振動(dòng)片1抑制了振動(dòng)能量的損失。另外，質(zhì)量部40、41的質(zhì)量根據(jù)石英振動(dòng)片1的振動(dòng)臂部的尺寸、各槽部的尺 寸等適當(dāng)設(shè)定。如上所述，對于第一實(shí)施方式的石英振動(dòng)片1，一對振動(dòng)臂部20、21分別具有 形成于主面22、23的第一槽部24、25和與第一槽部24、25并列地形成于主面26、27的 第二槽部28、29。進(jìn)而，對于石英振動(dòng)片1，第一槽部24、25的深度24a、25a與第二 槽部28、29的深度28a、29a的和比一方的主面22、23與另一方的主面26、27之間的間隔 20a、21a 大((24a+28a) > 20a、(25a+29a) > 21a)。由此，對于石英振動(dòng)片1，與在振動(dòng)臂部20、21設(shè)有以往的截面形狀為H型的 槽部的情況相比，彎曲振動(dòng)中的從收縮的面到伸長的面(具體來說，從面20c、21c到面 20d、21d、或者從面20d、21d到面20c、21c)的熱移動(dòng)的距離變長，因此到溫度平衡狀 態(tài)為止的松弛時(shí)間τ增加。其結(jié)果是，石英振動(dòng)片1的熱松弛振動(dòng)頻率^遠(yuǎn)離原始的彎曲振動(dòng)的頻率f，因 此能夠抑制由熱彈性損失引起的Q值的降低。因此，石英振動(dòng)片1能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的小型化。并且，對于石英振動(dòng)片1，由于伴隨著圖2(a)所示的截面形狀相對于振動(dòng)臂的Z 方向的中心線L、Ll并不線對稱而產(chǎn)生質(zhì)量不均衡，彎曲振動(dòng)的變位E、El成為由沿著 X軸方向振動(dòng)的原始的彎曲振動(dòng)的變位成分Ex、Elx與沿著Z軸方向振動(dòng)的不需要的振 動(dòng)的變位成分Ez、Elz合成的變位，彎曲振動(dòng)的變位E、El的方向從彎曲振動(dòng)的方向即 X軸方向偏離，因此會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)能量的損失、存在彎曲振動(dòng)的效率降低的可能性。與此相對，對于石英振動(dòng)片1，如圖2(b)所示，通過附加質(zhì)量部40、41，改善 了振動(dòng)臂部20、21的質(zhì)量不均衡，由此附加質(zhì)量部40、41后的彎曲振動(dòng)的變位E’、 ΕΓ的面外振動(dòng)的變位成分Ez’、Elz'減少，并且，原始的彎曲振動(dòng)的變位成分 Ex'、Elx'增加相應(yīng)的量，因此彎曲振動(dòng)的變位Ε’、ΕΓ的方向變成接近沿著原始 的一方的主面22、23的方向。其結(jié)果是，石英振動(dòng)片1抑制了振動(dòng)能量的損失，提高了彎曲振動(dòng)的效率。并且，對于石英振動(dòng)片1，質(zhì)量部40、41在一方的振動(dòng)臂部20和另一方的振動(dòng) 臂部21上設(shè)于相同側(cè)的一方的主面22、23，因此，不必每次形成質(zhì)量部40、41時(shí)都使 石英振動(dòng)片1反轉(zhuǎn)，能夠采用蒸鍍、濺射、光刻、蝕刻等技術(shù)一次性地形成質(zhì)量部40、 41。由此，與將質(zhì)量部40、41設(shè)于一方的振動(dòng)臂部20和另一方的振動(dòng)臂部21的不 同側(cè)的一方的主面22和另一方的主面27的情況相比，石英振動(dòng)片1的生產(chǎn)率提高。并且，對于石英振動(dòng)片1，由于質(zhì)量部40、41設(shè)于振動(dòng)臂部20、21的末端部 20b、21b，因此與質(zhì)量部設(shè)于基部10側(cè)的情況相比，從振動(dòng)臂部20、21的根部到質(zhì)量 部40、41的距離變長，由此，從力的力矩方面來看，以很小的質(zhì)量就能夠改善振動(dòng)臂部 20、21的質(zhì)量不均衡。并且，對于石英振動(dòng)片1，在質(zhì)量部40、41由金屬膜形成的情況下，能夠利用 通用的蒸鍍、濺射、光刻、蝕刻等技術(shù)容易地形成質(zhì)量部40、41。并且，對于石英振動(dòng)片1，在質(zhì)量部40、41具有與振動(dòng)臂部20、21的線膨脹系 數(shù)相同或者相近似的線膨脹系數(shù)的情況下，能夠抑制由于二者的線膨脹系數(shù)的差異而產(chǎn) 生的熱應(yīng)力。因此，石英振動(dòng)片1能夠抑制由熱應(yīng)力引起的振動(dòng)臂部20、21的翹曲等變形、 以及CI (Crystal impedance,晶體阻抗)值上升等不良情況。此外，由于石英振動(dòng)片1含有石英，因此能夠提供具有優(yōu)良的頻率-溫度特性、 加工精度等各種特性的石英振動(dòng)片1。另外，在上述實(shí)施例中，以具有兩根振動(dòng)臂部的音叉振子為例進(jìn)行說明，但是，也可以應(yīng)用于具有一根以上的振動(dòng)臂部的音叉振子。并且，僅在振動(dòng)臂部20、21的 一方的主面形成有質(zhì)量部40、41，然而也可以在雙方的主面均形成有質(zhì)量部40、41。在 該情況下，優(yōu)選使形成于一方的主面的質(zhì)量部與形成于另一方的主面的質(zhì)量部的重量不 同。(第二實(shí)施方式)圖4是示出第二實(shí)施方式的石英振動(dòng)片的概要結(jié)構(gòu)的示意立體圖。圖5是圖4的 示意剖視圖，圖5(a)是沿著圖4的G-G線的剖視圖兼布線圖，圖5(b)是沿著圖4的H-H 線的剖視圖。另外，在圖4中，為了方便而省略了電極類。并且，對與第一實(shí)施方式共 通的部分標(biāo)以相同符號并省略說明，以與第一實(shí)施方式不同的部分為中心進(jìn)行說明。如圖4所示，第二實(shí)施方式的石英振動(dòng)片101的振動(dòng)臂部121的第一槽部25和 第二槽部29的排列與第一實(shí)施方式的振動(dòng)臂部21的第一槽部25和第二槽部29的排列相 反。由此，對于石英振動(dòng)片101，一對振動(dòng)臂部20、121的、形成于靠外側(cè)的位置的 槽部24、29的開口側(cè)的面在一方的振動(dòng)臂部20和另一方的振動(dòng)臂部121不同。S卩，在振動(dòng)臂部20中，形成于靠外側(cè)的位置的第一槽部24的開口側(cè)的面為一方 的主面22，而在振動(dòng)臂部121中，形成于靠外側(cè)的位置的第二槽部29的開口側(cè)的面為與 一方的主面22相反側(cè)的另一方的主面27。由此，對于石英振動(dòng)片101，質(zhì)量部40設(shè)于振動(dòng)臂部20的一方的主面22，而質(zhì) 量部41設(shè)于振動(dòng)臂部121的另一方的主面27。換言之，對于石英振動(dòng)片101，各槽部以使各質(zhì)量部40、41在一方的振動(dòng)臂部 20和另一方的振動(dòng)臂部121設(shè)于不同側(cè)的一方的主面22和另一方的主面27的方式排列。另外，如圖5(a)所示，在振動(dòng)臂部121中，激勵(lì)電極30設(shè)于第一槽部25的靠 近另一方的面21d的面25c和第二槽部29的靠近一方的面21c的面29c，激勵(lì)電極31設(shè) 于一方的面21c和另一方的面21d。在此，對石英振動(dòng)片101的動(dòng)作進(jìn)行說明。當(dāng)在激勵(lì)電極30、31之間施加有作為驅(qū)動(dòng)信號的交流電時(shí)，如圖4所示，石英 振動(dòng)片101的振動(dòng)臂部20、121進(jìn)行交替地向X軸方向的箭頭C方向和箭頭D方向變位 的彎曲振動(dòng)。但是，如圖5(a)所示，對于石英振動(dòng)片101，振動(dòng)臂部20、121的含有第一槽部 24、25和第二槽部28、29的截面形狀相對于一方的主面22、23和另一方的主面26、27 之間的中心線L、Ll并不形成為線對稱形狀。由此，石英振動(dòng)片101在這種狀態(tài)下發(fā)生振動(dòng)臂部20、121的質(zhì)量不均衡。如圖 5(a)所示，一方的振動(dòng)臂部20的彎曲振動(dòng)的變位E為由變位成分Ex和變位成分Ez合成 的變位，所述變位成分Ex為沿著X軸方向振動(dòng)的、原始的彎曲振動(dòng)的變位成分，所述變 位成分Ez為在Z軸方向的力矩的作用下，沿著Z軸方向振動(dòng)的、面外振動(dòng)的變位成分。另一方面，另一方的振動(dòng)臂部121的彎曲振動(dòng)的變位E2為由變位成分E&和變 位成分E2z合成的變位，所述變位成分E&為沿著X軸方向振動(dòng)的、原始的彎曲振動(dòng)的 變位成分，所述變位成分E2z為在Z軸方向的力矩的作用下，沿著Z軸方向振動(dòng)的、面外 振動(dòng)的變位成分。
其結(jié)果是，對于石英振動(dòng)片101，彎曲振動(dòng)的變位Ε、E2的方向并非沿著在X軸 方向振動(dòng)的、原始的彎曲振動(dòng)的方向，因此會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)能量的損失，存在彎曲振動(dòng)的效 率低下的可能性。另外，在圖5中，為了方便僅示出彎曲振動(dòng)的一方的方向(與圖4的箭頭C方向 相當(dāng))的變位Ε、E2，然而相反方向(與圖4的箭頭D方向相當(dāng))的變位也同樣，在X方 向的彎曲振動(dòng)的變位成分中增加了 Z方向的不需要的振動(dòng)。但是，振動(dòng)臂部20、121的 朝向箭頭D方向的彎曲振動(dòng)的X軸方向的變位成分比振動(dòng)臂部20、121的朝向箭頭C方 向的彎曲振動(dòng)的X軸方向的變位成分小。因此，向箭頭D方向振動(dòng)時(shí)的Z方向的不需要 的振動(dòng)成分比向箭頭C方向振動(dòng)時(shí)的Z方向的不需要的振動(dòng)成分小，對X軸方向的彎曲 振動(dòng)的變位成分施加的影響小。與此相對，如圖5(b)所示，對于石英振動(dòng)片101，在形成于振動(dòng)臂部20、121 的與彼此面對的內(nèi)側(cè)相反的外側(cè)附近的第一槽部24、第二槽部29的開口側(cè)的一方的主面 22、另一方的主面27設(shè)置質(zhì)量部40、41。對于石英振動(dòng)片101，通過在振動(dòng)臂部20、121的一方的主面22、另一方的主面 27形成所述質(zhì)量部40、41，改善了振動(dòng)臂部20、121的質(zhì)量不均衡。由此，對于石英振動(dòng)片101，通過降低Z軸方向的力矩，附加了質(zhì)量部40、41后 的彎曲振動(dòng)的變位Ε’、E2’的面外振動(dòng)的變位成分Ez’、E2z’減少，并且原始的彎 曲振動(dòng)的變位成分Ex’、E2x'增加相應(yīng)的量，因此，彎曲振動(dòng)的變位Ε’、E2’的方 向變得接近原始的沿著一方的主面22、23的方向即X軸方向。其結(jié)果是，石英振動(dòng)片101抑制了振動(dòng)能量的損失。此時(shí)，對于石英振動(dòng)片101，如圖5(a)所示，振動(dòng)臂部20、121的彎曲振動(dòng)時(shí)的 面外振動(dòng)的變位成分Ez、E2z的變位方向彼此為相反方向，因此通過相互作用使變位成 分Ez、E2z相互抵消。其結(jié)果是，對于石英振動(dòng)片101，與第一實(shí)施方式相比，如圖5(b)所示，在形 成質(zhì)量部40、41后的彎曲振動(dòng)的變位Ε’、E2’的面外振動(dòng)的變位成分Ez，、E2z，進(jìn) 一步減少，原始的彎曲振動(dòng)的變位成分Ex’、E2x'進(jìn)一步增加。另外，作為上述情況的具體的數(shù)值例，第一實(shí)施方式的石英振動(dòng)片1的Ez/Ex為 大約0.63，與此相對，第二實(shí)施方式的石英振動(dòng)片101的Ez/Ex為大約0.41。另外，質(zhì)量部40、41的質(zhì)量根據(jù)石英振動(dòng)片101的振動(dòng)臂部20、121的尺寸、 各槽部的尺寸等適當(dāng)設(shè)定。如上所述，對于第二實(shí)施方式的石英振動(dòng)片101，各槽部以使各質(zhì)量部40、41 在一方的振動(dòng)臂部20和另一方的振動(dòng)臂部121設(shè)于不同側(cè)的一方的主面22和另一方的主 面27的方式排列。由此，對于石英振動(dòng)片101，振動(dòng)臂部20、121的彎曲振動(dòng)時(shí)的面外振動(dòng)(Z方 向)的變位成分Ez、E2z的變位方向彼此為相反方向，因此通過相互作用使變位成分 Ez、E2z相互抵消。其結(jié)果是，對于石英振動(dòng)片101，與第一實(shí)施方式相比，附加質(zhì)量部40、41后 的彎曲振動(dòng)的變位Ε’、E2’的面外振動(dòng)的變位成分Ez’、E2z’進(jìn)一步減少，原始的 彎曲振動(dòng)的變位成分Ex’、E2x'進(jìn)一步增加。
由此，石英振動(dòng)片101的彎曲振動(dòng)的變位Ε’、E2’的方向變得更加靠近沿著 原始的一方的主面22、23的方向。因此，對于石英振動(dòng)片101，與第一實(shí)施方式相比，進(jìn)一步抑制了振動(dòng)能量的損 失，彎曲振動(dòng)的效率進(jìn)一步提高。(第三實(shí)施方式)以下，參照圖6、圖7和圖8對第三實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖6是示出第三實(shí)施方式的石英振動(dòng)片201的概要立體圖。圖7是從Y方向觀 察沿著圖6的K-K線的截面的概要剖視圖。圖8是從Y方向觀察沿著圖6的L-L線的 截面的概要剖視圖。另外，在本實(shí)施例中省略了激勵(lì)電極的圖示。圖6所示的石英振動(dòng)片201為與圖1所示的第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，具有兩根 振動(dòng)臂部202和基部203，并利用電極焊盤205、206向外部輸出信號。與第一實(shí)施方式 不同之處在于，如實(shí)線的箭頭和雙點(diǎn)劃線的箭頭所示，振動(dòng)臂部202的振動(dòng)方向不同。 即，在第一實(shí)施方式中，振動(dòng)臂部202沿著X軸方向彎曲振動(dòng)，但是，在本實(shí)施方式中振 動(dòng)臂20、21沿著Z軸方向彎曲振動(dòng)。因此，省略對結(jié)構(gòu)和布線的說明，對振動(dòng)方向不同 這點(diǎn)進(jìn)行說明。圖7是從Y方向觀察沿著圖6的K-K線的截面的概要剖視圖，是將圖2(a)的振 動(dòng)臂部20、21的剖視圖分別繞順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°而得到的配置。并且，圖8是從Y方向 觀察沿著圖6的L-L線的截面的概要剖視圖，示出了質(zhì)量部240、241的形成部位，在本 實(shí)施例中，質(zhì)量部240、241形成于兩根振動(dòng)臂部202的對置的側(cè)面。這樣，本實(shí)施方式 的特征在于，第一槽部和第二槽部形成于振動(dòng)臂部的側(cè)面，且質(zhì)量部形成于振動(dòng)臂部的 側(cè)面。因而，根據(jù)第三實(shí)施方式，能夠起到與第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式相同的效^ ο在第三實(shí)施方式中，并不限于圖6所示的音叉振子，也可以將圖5(a)的振動(dòng)臂 部20、121的剖視圖分別繞順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°進(jìn)行配置。在該情況下，質(zhì)量部240、241形 成于與圖8相反側(cè)的側(cè)面(非彼此對置的側(cè)面)。并且，在本實(shí)施方式中振動(dòng)臂部為兩 根，但是，一根以上的振動(dòng)臂部就可以。另外，如圖9所示的石英振動(dòng)片301那樣如果 具有三根振動(dòng)臂部的話，與具有兩根振動(dòng)臂部時(shí)的情況相比，彎曲振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)平衡變 好。(第四實(shí)施方式)以下，舉出一例對作為第四實(shí)施方式的彎曲振子的石英振子進(jìn)行說明。圖10是示出第四實(shí)施方式的石英振子的概要結(jié)構(gòu)的示意俯視圖。圖11是沿著 圖10的J-J線的示意剖視圖。另外，在圖10中為了方便省略了蓋體。并且，對與第一實(shí)施方式的共通部分標(biāo)以相同符號并省略說明。第四實(shí)施方式的石英振子80為采用了第一實(shí)施方式或第二實(shí)施方式的石英振動(dòng) 片的石英振子。在此，使用第一實(shí)施方式的石英振動(dòng)片1進(jìn)行說明。如圖10、圖11所示，石英振子80在封裝51內(nèi)收納有石英振動(dòng)片1。具體來 說，如圖11所示，石英振子80將石英振動(dòng)片1收納于封裝51的內(nèi)部空間S，封裝51包 括第一基板54、以及積層于該第一基板54上的第二基板55和第三基板56。
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封裝51具有第一基板54、第二基板55和第三基板56，還具有蓋板57。封裝 51具有第二基板55在封裝51內(nèi)被延長而形成的延長部55a，并且在延長部55a形成有兩 個(gè)電極部52。石英振子80利用導(dǎo)電性粘結(jié)劑53等將石英振動(dòng)片1的未圖示的固定電極固定于 電極部52，激勵(lì)電極30、31 (參照圖2)與電極部52經(jīng)由固定電極電連接。另外，作為 導(dǎo)電性粘結(jié)劑53可以采用在由預(yù)定的合成樹脂構(gòu)成的粘合劑成分中添加銀粒子等導(dǎo)電粒 子而成的物質(zhì)。第一基板54、第二基板55和第三基板56由陶瓷等絕緣材料形成。特別地，作 為優(yōu)選的材料，選擇具有與石英振動(dòng)片1和蓋體57的線膨脹系數(shù)相同或者相近似的線膨 脹系數(shù)的材料。在本實(shí)施方式中，例如采用陶瓷的生片(green sheet)。生片例如為，使陶瓷粉末 散布于預(yù)定的溶液中，并將添加了粘合劑而生成的混合物成形為長條的片狀，然后將其 切割成預(yù)定的長度而成。第一基板54、第二基板55和第三基板56可以通過將成形為圖示形狀的生片積層 并燒結(jié)而形成。第一基板54構(gòu)成封裝51的底部，重疊于第一基板54的第二基板55和 第三基板56形成為框狀，并與第一基板54、蓋板57等共同形成內(nèi)部空間S。由陶瓷、玻璃或者科瓦鐵鎳鈷合金(Kovar)等金屬形成的蓋體57經(jīng)由科瓦環(huán) (kovarring)、低熔點(diǎn)玻璃等接合材料58接合于第三基板58。由此，封裝51的內(nèi)部空間 S被氣密地封閉。在第一基板54上例如使用銀(Ag)、鈀(Pd)等導(dǎo)電糊或者鎢金屬化層(tungsten metallize)等導(dǎo)電糊等形成未圖示的導(dǎo)電圖案后，對第一基板54、第二基板55和第三基板 56進(jìn)行燒結(jié)，然后，依次鍍敷鎳(Ni)、金(Au)或者銀(Ag)等，形成上述的電極部52。電極部52利用未圖示的導(dǎo)電圖案與形成于封裝51的外底面的安裝端子59電連接。對于石英振子80，通過對安裝端子59施加驅(qū)動(dòng)信號，經(jīng)由未圖示的固定電極對 石英振動(dòng)片1的激勵(lì)電極30、31之間施加交流電(參照圖2)。由此，石英振動(dòng)片1進(jìn)行如圖1所示的彎曲振動(dòng)。如上所述，對于石英振子80，石英振動(dòng)片1被收納于封裝51的內(nèi)部空間S，并 且封裝51的內(nèi)部空間S被氣密地封閉，因此能夠提供具有起到與第一實(shí)施方式相同的效 果的石英振動(dòng)片1的石英振子80。另外，對于石英振子80，如果采用第二實(shí)施方式的石英振動(dòng)片101取代石英振 動(dòng)片1的話，則能夠提供具有起到與第二實(shí)施方式相同的效果的石英振動(dòng)片101的石英振 子80。另外，對于石英振子80，通過將蓋體57形成為帶凸緣的帽狀等，也可以省略第 二基板55和第三基板56。由此，石英振子80的構(gòu)成要素減少，因此封裝的制造變得容
易ο(第五實(shí)施方式)以下，舉出一例對第五實(shí)施方式的作為電子設(shè)備的石英振蕩器進(jìn)行說明。圖12是示出第五實(shí)施方式的石英振蕩器的概要結(jié)構(gòu)的示意剖視圖。
第五實(shí)施方式的石英振蕩器90為采用第一 第三實(shí)施方式的石英振動(dòng)片的石英 振蕩器。在此，采用第一實(shí)施方式的石英振動(dòng)片1進(jìn)行說明。并且，第五實(shí)施方式的石 英振蕩器90為在第四實(shí)施方式的石英振子80中具有驅(qū)動(dòng)石英振動(dòng)片1的作為電路元件的 IC芯片87的裝置。另外，對與第一實(shí)施方式和第四實(shí)施方式的共通部分標(biāo)以相同符號并省略說 明。如圖12所示，石英振蕩器90在封裝51的第一基板54的上表面形成有由金(Au) 等形成的內(nèi)部連接端子89。內(nèi)置有振蕩電路的IC芯片87被收納于封裝51的內(nèi)部空間S，并利用粘著劑等 固定于第一基板54上表面。并且，在IC芯片87的上表面形成有由金(Au)等形成的IC 連接焊盤82。IC連接焊盤82利用金屬線88與內(nèi)部連接端子89連接。內(nèi)部連接端子89經(jīng)由未圖示的導(dǎo)電圖案與形成于封裝51的外底面的安裝端子59 或電極部52連接。另外，在IC芯片87與內(nèi)部連接端子89的連接中，除了利用金屬線 88的連接方法以外，也可以采用利用倒裝片式(flip chip)安裝的連接方法等。另外，封裝51的內(nèi)部空間S被氣密地封閉。對于石英振蕩器90，通過來自外部的輸入，從IC芯片87經(jīng)由電極部52、未圖 示的固定電極對石英振動(dòng)片1的激勵(lì)電極30、31之間施加交流電(參照圖2)。由此，石英振動(dòng)片1進(jìn)行如圖1所示的彎曲振動(dòng)。石英振蕩器90經(jīng)由IC芯片 87、安裝端子59將由該彎曲振動(dòng)得到的振蕩信號輸出到外部。如上所述，第五實(shí)施方式的石英振蕩器90將石英振動(dòng)片1、IC芯片87收納于封 裝51的內(nèi)部空間S，并且封裝51的內(nèi)部空間S被氣密地封閉，因此能夠提供具有起到與 第一實(shí)施方式相同的效果的石英振動(dòng)片1的石英振蕩器90。另外，對于石英振蕩器90，如果采用第二實(shí)施方式的石英振動(dòng)片101取代石英 振動(dòng)片1的話，能夠提供具有起到與第二實(shí)施方式相同的效果的石英振動(dòng)片101的石英振 蕩器90。另外，在第五實(shí)施方式中，作為電子設(shè)備，舉出一例對石英振蕩器進(jìn)行了說 明，然而并不限定于此，例如也可以是IC芯片87具有檢測電路等的壓力傳感器、陀螺傳 感器等。另外，作為彎曲振動(dòng)片的材料也不限定于石英，也可以是鉭酸鋰(LiTaO3)、四 硼酸鋰(Li2B4O7)、鈮酸鋰(LINBO3)、鋯鈦酸鉛(PZT)、氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)等 壓電體、或者硅等半導(dǎo)體。
權(quán)利要求
1.一種彎曲振動(dòng)片，其特征在于，該彎曲振動(dòng)片具有基部和振動(dòng)臂部，所述振動(dòng)臂部從所述基部起沿第一方向伸長并 做彎曲振動(dòng)，所述振動(dòng)臂部具有彼此對置的第一主面和第二主面；在所述第一主面的所述第一 方向形成的第一槽部；以及在所述第二主面的所述第一方向形成的第二槽部，在從所述第一主面的法線方向觀察的俯視圖中，所述第一槽部和所述第二槽部沿著 與所述第一方向正交的第二方向排列，所述第一槽部的第一深度以及所述第二槽部的第二深度分別比所述第一主面與所述 第二主面之間的沿著所述法線方向的距離小，而且所述第一深度與所述第二深度之和比 所述距離大，在所述第一主面和所述第二主面的至少一方設(shè)有質(zhì)量部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲振動(dòng)片，其特征在于，所述振動(dòng)臂部具有連結(jié)所述第一主面和所述第二主面且彼此對置的第三主面和第四 主面，所述第三主面和所述第四主面存在下述關(guān)系在所述振動(dòng)臂部的彎曲振動(dòng)的作用 下，當(dāng)所述第三主面伸長時(shí)所述第四主面收縮，當(dāng)所述第三主面收縮時(shí)所述第四主面伸長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲振動(dòng)片，其特征在于，當(dāng)設(shè)所述振動(dòng)臂部的彎曲振動(dòng)頻率為f，設(shè)圓周率為η，設(shè)所述振動(dòng)臂部所采用的 材料的沿著振動(dòng)方向的熱傳導(dǎo)率為k，設(shè)所述振動(dòng)臂部所采用的材料的質(zhì)量密度為P， 設(shè)所述振動(dòng)臂部所采用的材料的比熱容為Cp，設(shè)所述振動(dòng)臂部的沿著振動(dòng)方向的寬度為 a，且 fin = π k/ (2 P Cp a2)時(shí)，0.09 < f/ftn。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲振動(dòng)片，其特征在于，所述振動(dòng)臂部具有從所述基部起彼此并列地延伸的第一振動(dòng)臂部和第二振動(dòng)臂部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的彎曲振動(dòng)片，其特征在于，所述第一振動(dòng)臂部的所述第一槽部和所述第二槽部的排列方向與所述第二振動(dòng)臂部 的所述第一槽部和所述第二槽部的排列方向彼此相反。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彎曲振動(dòng)片，其特征在于，所述第一振動(dòng)臂部的所述質(zhì)量部與所述第二振動(dòng)臂部的所述質(zhì)量部這兩者均形成于 所述第一主面?zhèn)?，或者這兩者均形成于所述第二主面?zhèn)取?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的彎曲振動(dòng)片，其特征在于，所述第一振動(dòng)臂部的所述第一槽部和所述第二槽部的排列方向與所述第二振動(dòng)臂部 的所述第一槽部和所述第二槽部的排列方向彼此相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彎曲振動(dòng)片，其特征在于，所述第一振動(dòng)臂部的所述質(zhì)量部與所述第二振動(dòng)臂部的所述質(zhì)量部中的一方設(shè)于所 述第一主面，而另一方設(shè)于所述第二主面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲振動(dòng)片，其特征在于，所述質(zhì)量部設(shè)于所述振動(dòng)臂部的至少末端部附近。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲振動(dòng)片，其特征在于所述質(zhì)量部采用金屬層形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲振動(dòng)片，其特征在于， 所述基部和所述振動(dòng)臂部采用石英形成。
12.—種彎曲振子，其特征在于，該彎曲振子采用權(quán)利要求1所述的彎曲振動(dòng)片， 該彎曲振子具有所述彎曲振動(dòng)片和收納所述彎曲振動(dòng)片的封裝， 所述彎曲振動(dòng)片被收納于所述封裝的內(nèi)部空間，并且所述封裝的所述內(nèi)部空間被氣 密地封閉。
13.—種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備采用權(quán)利要求1所述的彎曲振動(dòng)片，該電子設(shè)備具有所述彎曲振動(dòng)片、用于驅(qū)動(dòng)所述彎曲振動(dòng)片的電路元件、以及至少 收納所述彎曲振動(dòng)片的封裝，所述彎曲振動(dòng)片被收納于所述封裝的內(nèi)部空間，并且所述封裝的所述內(nèi)部空間被氣 密地封閉。
全文摘要
本發(fā)明提供彎曲振動(dòng)片、彎曲振子以及電子設(shè)備。彎曲振動(dòng)片具有基部和從基部延伸的多個(gè)振動(dòng)臂部，一對振動(dòng)臂部分別具有第一槽部和第二槽部，所述第一槽部沿著振動(dòng)臂部的延伸方向形成于沿著一對振動(dòng)臂部的排列方向的一方的主面，所述第二槽部與第一槽部并列地形成于另一方的主面，第一槽部的深度與第二槽部的深度之和比一方的主面與另一方的主面之間的間隔大，一對振動(dòng)臂部分別在位于靠近與振動(dòng)臂部彼此面對的內(nèi)側(cè)相反的外側(cè)形成的第一槽部的開口側(cè)的一方的主面設(shè)有附加重量的質(zhì)量部。
文檔編號H03H9/21GK102013881SQ20101016735
公開日2011年4月13日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者古畑誠, 山田明法, 河合宏紀(jì), 浜山裕史 申請人:愛普生拓優(yōu)科夢株式會(huì)社, 精工愛普生株式會(huì)社