專利名稱：壓電振動片和壓電振動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在同一壓電基板上一體地具有主振動部和包圍主振動部的外框部的壓電振動片和壓電振動器。
背景技術：
近年來，電子設備的小型化不斷進展，供這些電子設備使用的壓電振動器和供壓電振動器使用的壓電振動片也要求小型化和薄型化。為了使壓電振動器和供其使用的壓電振動片小型化和薄型化，提出了例如圖11所示的壓電振動片500。圖11示出作為以往的壓電振動片一例的使用石英基板的AT切振動片，(a)是平面圖，(b)是正剖面圖。如圖11(a)、(b)所示，壓電振動片500由形成在石英基板(石英晶片)501的中央部分的主振動部502、外框部503以及連接部504構成。主振動部502使用設置在其外周部的貫通孔505來形成其外形形狀，通過未設置有貫通孔505的部分即2個連接部504與外框部503連接為一體。連接部504按如下狀態(tài)形成其寬度尺寸形成為200μm左右，并且在比主振動部502的表背面506a、506b和外框部503的表背面507a、507b更靠近厚度方向的中央側形成表背面508、509。因此，連接部504的表背面508、509與主振動部502的表背面506a、506b和外框部503的表背面507a、507b分別通過級差來連接。外框部503形成為大致包圍主振動部502的外側的形狀(例如，專利文獻1)。在主振動部502的表背面506a、506b上形成有激勵電極510a、510b。激勵電極510a、510b與通過連接部504到達外框部503的表背面507a、507b的連接電極511a、511b連接。連接電極511a、511b使用例如金、銀等金屬薄膜，采用把光致抗蝕劑等作為掩模的化學蝕刻法來形成。
專利文獻1日本特開平7-212171號公報然而，如前所述，連接部504的表背面508、509形成為與主振動部502的表背面506a、506b和外框部503的表背面507a、507b分別具有級差。因此，形成由該級差的側面與主振動部502的表背面506a、506b和外框部503的表背面507a、507b所成的角部(棱線部)512a、512b。有時該角部512a、512b的角度D在壓電振動片500的外形形成中成為小于等于90°的角度。這樣，當角部512a、512b的角度D成為小于等于90°的角度時，有時在前述角部512a、512b上沒有附著用于形成連接電極511a、511b等的光致抗蝕劑。
該現(xiàn)象可以認為是如下原因所致。(1)由于因光致抗蝕劑的表面張力，夾住角部512a、512b將光致抗蝕劑拉到兩側而產生。(2)光致抗蝕劑一般使用被稱為旋涂機的裝置來涂布。該裝置依靠使石英基板501旋轉所產生的離心力，使滴落在石英基板501的中央部的光致抗蝕劑擴展到石英基板501的整個面來涂布。此時，當石英基板501的表面具有前述角度D小于等于90°的部分時，由于間隙小，因而光致抗蝕劑難以進入該部分，產生沒有涂布的部位。
當在這種狀態(tài)下，進行用于形成連接電極511a、511b等的化學蝕刻時，沒被光致抗蝕劑掩蓋的角部512a、512b的連接電極511a、511b部分接觸到蝕刻液。這樣，具有發(fā)生連接電極511a、511b被熔斷的所謂角部電極切斷的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，本發(fā)明的目的是提供可防止連接電極的角部電極切斷、并可使連接電極從主振動部通過連接部可靠連接到外框部的壓電振動片和壓電振動器。
為了解決上述問題，本發(fā)明的壓電振動片的特征在于，具有主振動部，其在表背面上形成有激勵電極，進行恒定方向的振動；開放端部，其形成在設于前述主振動部的振動方向的端中的至少一端處；外框部，其形成為包圍前述主振動部；連接部，其形成為位于除前述開放端部以外的前述主振動部和外框部之間，具有相對于前述主振動部的表面呈凹狀的槽部和與前述主振動部的表面大致平行的平坦部，并且使前述主振動部和前述外框部連接；以及連接電極，其從前述激勵電極至少通過前述平坦部的表面延伸到前述外框部的表面而形成；連接前述平坦部和前述外框部的連接面與前述平坦部的表面所成的角度θ1、以及與前述外框部的表面所成的角度θ2在90°＜θ1＜270°且90°＜θ2≤180°的范圍內。
根據(jù)本發(fā)明的壓電振動片，形成連接電極的、平坦部和外框部的連接面與平坦部的表面所成的角度θ1、以及與前述外框部的表面所成的角度θ2各自為超過90°的鈍角。這樣，可防止因光致抗蝕劑的表面張力而將該光致抗蝕劑拉到以角部為界的兩側，或者可防止形成石英基板的陰面而涂布不到光致抗蝕劑。因此，由于角部由光致抗蝕劑覆蓋，因而即使進行用于形成連接電極等的化學蝕刻，也不發(fā)生角部的電極熔斷。可防止因該熔斷而發(fā)生的連接電極的導通被切斷的不利情況的所謂電極切斷。
并且，凹狀槽部通過所形成的凹部能防止主振動部的振動泄漏到外框部。因此，即使設置凹狀槽部，并增大連接部的長度尺寸，也能減少對振動特性的影響。因此，連接部可使用凹狀槽部和與主振動部的表背面大致平行的平坦部來形成，可增強連接部的強度。這樣，可防止由來自外部的沖擊等引起的連接部的破損。
而且，由于在主振動部的振動方向的至少一端形成有開放端，因而可在該開放端吸收由溫度變化引起的主振動部的膨脹和收縮。因此，即使發(fā)生溫度變化，主振動部也能進行穩(wěn)定的振動，可提高所謂的頻率-溫度特性。
這樣，本發(fā)明的壓電振動片可提供能防止角部電極切斷，并提高耐沖擊性，而且對于溫度變化也能進行穩(wěn)定的振動的可靠性提高的壓電振動片。
并且，期望的是，前述平坦部形成在與前述主振動部的表面大致同一平面上。
這樣，通過在連接部上設置與主振動部的表背面大致同一面的平坦部，不產生主振動部的表背面和平坦部的級差。這樣，可防止在級差的角部發(fā)生的應力集中，可防止由應力集中引起的破壞。因此，可提高設置有該平坦部的連接部的耐沖擊性。
并且，期望的是，前述外框部的表面形成在與前述主振動部的表面和前述平坦部的表面大致同一平面上。
這樣，在大致同一面的主振動部、連接部以及外框部的表面上形成有連接電極。因此，由于在形成有連接電極的區(qū)域內不存在角部，因而可防止電極切斷。
并且，期望的是，前述開放端部形成在設于前述主振動部的振動方向的兩端處。
這樣，由于可在振動方向的兩端吸收主振動部和外框部的由溫度變化引起的膨脹和收縮，因而可減緩施加給主振動部的應力，進一步減少對振動特性的影響。
本發(fā)明的壓電振動器的特征在于，具有前述壓電振動片；以及蓋體，其收納前述壓電振動片的至少前述主振動部，與前述外框部連接。
供本發(fā)明的壓電振動器使用的壓電振動片的平坦部和外框部的連接面與平坦部的表面所成的角度θ1、以及與前述外框部的表面所成的角度θ2各自為超過90°的鈍角。這樣，可防止因光致抗蝕劑的表面張力而將該光致抗蝕劑拉到以角部為界的兩側，或者可防止形成基板的陰面而涂布不到光致抗蝕劑。因此，由于角部由光致抗蝕劑覆蓋，因而即使進行用于形成連接電極等的化學蝕刻，也不發(fā)生角部的電極熔斷?？煞乐挂蛟撊蹟喽l(fā)生的連接電極的導通被切斷的不利情況的所謂電極切斷。
并且，凹狀槽部通過所形成的凹部能防止主振動部的振動泄漏到外框部。因此，即使設置凹狀槽部并增大連接部的長度尺寸，也能減少對振動特性的影響。因此，連接部可使用凹狀槽部和與主振動部的表背面大致平行的平坦部來形成，可增強連接部的強度。這樣，可防止由來自外部的沖擊等引起的連接部的破損。
而且，由于在主振動部的振動方向的至少一端形成有開放端，因而可在該開放端吸收由溫度變化引起的主振動部的膨脹和收縮。因此，即使發(fā)生溫度變化，主振動部也能進行穩(wěn)定振動，可提高所謂的頻率-溫度特性。
而且，本發(fā)明的壓電振動器使用與前述壓電振動片的外框部連接的蓋體來收納該壓電振動片的至少主振動部。因此，可使用蓋體保護主振動部。
這樣，本發(fā)明的壓電振動器可提供能防止角部電極切斷、耐沖擊性良好、而且對于溫度變化也能進行穩(wěn)定振動的壓電振動器。
并且，期望的是，前述蓋體通過以一定厚度大致沿著前述外框部形成的框體固定在前述外框部上。
這樣，可防止在前述壓電振動片的主振動部的表面處于比外框部的表面更靠近厚度方向的外側的情況下、或者處于同一平面上的情況下的、由固定蓋體引起的主振動部等與蓋體的接觸。這樣，可提供防止由主振動部與蓋體接觸引起的振動特性劣化、且振動特性穩(wěn)定的壓電振動片。


圖1是示出壓電振動片的電極形成方法的一例的工序流程圖。
圖2是示出角部電極切斷的壓電振動片的剖面圖。
圖3示出第一實施方式的壓電振動片的概略結構，(a)是立體圖，(b)是正剖面圖。
圖4是示出壓電振動片的變形例的概略結構的正剖面圖。
圖5示出第二實施方式的壓電振動片的概略結構，(a)是立體圖，(b)是正剖面圖。
圖6示出第三實施方式的壓電振動片的概略結構，(a)是平面圖，(b)是正剖面圖。
圖7示出第四實施方式的壓電振動片的概略結構，(a)是平面圖，(b)是正剖面圖。
圖8是示出作為應用例的壓電振動片的概略結構的正剖面圖。
圖9是示出第五實施方式的石英振動器的概略結構的正剖面圖。
圖10是示出第六實施方式的石英振動器的概略結構的正剖面圖。
圖11示出作為以往的壓電振動片的一例的使用石英基板的AT切振動片，(a)是平面圖，(b)是正剖面圖。
具體實施例方式
在實施方式的說明之前，對本發(fā)明的壓電振動片及其電極形成方法以及在電極形成時發(fā)生的角部電極切斷進行詳細說明。
壓電振動片可利用以石英為首的各種壓電材料。作為壓電材料的一例，有具有作為結晶軸的X軸(電軸)、Y軸(機械軸)、Z軸(光軸)的石英。使用從該石英切出的作為壓電基板的石英基板來形成石英振動片。作為該石英基板的一例，有1邊與X軸平行、另一邊與Z’軸平行地被切斷的所謂AT切石英基板，其中，該Z’軸是圍繞著X軸從Z軸傾斜約35度而得到的。對以下實施方式所示的壓電振動片使用該AT切石英基板的例子進行說明。另外，壓電振動片不限于AT切石英基板，可以是以其他切斷角度切出的石英基板、或者使用其他壓電材料的壓電振動片。在該情況下，只要是與以下實施方式相同的結構，就具有相同效果。
使用圖1的工序流程圖對壓電振動片的電極形成方法的一例進行說明。首先，在壓電基板1000的表面上形成例如金、銀、鉻、鎳等導電性的金屬薄膜1001。該金屬薄膜1001的形成可使用例如蒸鍍、濺鍍等進行。之后，在金屬薄膜1001的表面上覆蓋例如光致抗蝕劑1002(S102)。
然后，在光致抗蝕劑1002的表面上放置由例如金屬薄板構成的掩模1003。在掩模1003上形成與光致抗蝕劑1002的感光圖形相當?shù)呢炌?004。然后，從掩模1003上照射光致抗蝕劑1002的感光光V(S104)。這樣形成與貫通孔1004對應的光致抗蝕劑1002被感光的部分即曝光部1005。
然后，去除掩模1003，進行光致抗蝕劑1002的顯影處理。之后，去除曝光部1005，形成貫通部1006(S106)。然后，對在S106中形成的壓電基板1000進行化學蝕刻處理。通過該蝕刻處理，去除與光致抗蝕劑1002的貫通部1006對應的部分的電極薄膜1001。電極薄膜1001被去除的部分成為電極分割部1007，形成各個電極1008(S108)。
使用圖2對角部電極切斷進行說明。圖2是壓電振動片的剖面圖。如圖2所示，壓電基板1000在中央部的表面和外緣部的表面有級差。角部電極切斷是在由該級差產生的角度B和角度C的角部形成電極時發(fā)生的。以下，按照工序進行說明。在壓電基板1000的表面上形成金屬薄膜1001，使用光刻法等來形成電極。首先，使用光致抗蝕劑1002覆蓋金屬薄膜1001的表面(圖1所示的S102)。此時，在鈍角角度B角處，沿著角覆蓋光致抗蝕劑1002。而在銳角角度C角處，光致抗蝕劑被其表面張力拉到以該角的棱線為中心的兩側，產生抗蝕劑堆1110。由于該抗蝕劑堆1110而使在棱線部分產生沒有覆蓋光致抗蝕劑的部位。并且，盡管未作圖示，然而在銳角角處，在該角的陰面部分難以涂布光致抗蝕劑，有時產生沒有涂布的部分。在該狀態(tài)下，進行曝光、顯影等(圖1所示的S104、S106)。之后，在貫通部1009中進行化學蝕刻(圖1所示的S108)。由于該化學蝕刻而發(fā)生角部電極切斷。即，與電極圖形形成的同時，蝕刻液侵入箭頭A所示的沒有覆蓋光致抗蝕劑的棱線部分，使電極熔斷。角部電極切斷因該電極熔斷而發(fā)生。
以下，使用附圖對本發(fā)明的壓電振動片和壓電振動器的最佳方式進行說明。
(第一實施方式)使用附圖對本發(fā)明的壓電振動片的第一實施方式進行說明。圖3示出第一實施方式的壓電振動片的概略結構，(a)是立體圖，(b)是Q-Q’剖面圖。
如圖3(a)、(b)所示，作為壓電振動片的一例的石英振動片10由石英基板11形成。石英振動片10具有主振動部12，形成在主振動部12的表背面23、24上的激勵電極13a、13b，以及大致沿著主振動部12的外側設置的外框部20。主振動部12和外框部20通過由平坦部17a、17b和槽部16a、16b、16c構成的連接部18a、18b連接。激勵電極13a、13b與連接電極28a、28b連接，該連接電極28a、28b形成為通過平坦部17a、17b的表背面到達外框部20的表背面29a、29b。
主振動部12為由設置在其周圍的連接部18a、18b和貫通孔15形成4端(4邊)的矩形形狀。該主振動部12通過向形成在其表背面23、24上的激勵電極13a、13b施加電壓，進行把X軸方向作為振動方向(以下把振動方向稱為X軸方向)的厚度切變振動。作為主振動部12的振動方向的X軸方向的一端由于貫通孔15而成為作為開放端部的開放端14。主振動部12的另一端與連接部18a、18b連接，其中與槽部16a、16b、16c連接的部分形成有與槽部16a、16b、16c的凹形狀深度相當?shù)亩嗣?9a。另外，在石英基板11的背面?zhèn)纫残纬捎信c表面?zhèn)纫粯拥牟鄄?6a’、16c’，然而在以下說明中，使用表面?zhèn)鹊牟鄄?6a、16b、16c進行說明。
外框部20進行石英振動片10與未作圖示的其他電路基板等的保持器的連接、或者與保護主振動部12的未作圖示的蓋體的連接等。外框部20的表背面29a、29b通過級差而形成為處于比主振動部12的表背面23、24和連接部18a、18b的表背面更靠近厚度方向的外側(與中心相反的方向)。
下面，對前述級差進行說明。石英振動片10的外形形狀通過例如將磨粒與被加壓的氣體一起噴射的噴砂加工、或者使用光刻技術的化學蝕刻加工等來形成。在本第一實施方式中，示出了通過化學蝕刻加工進行在主振動部12和外框部20之間形成級差的加工的例子?；瘜W蝕刻加工是將通過掩膜處理把要加工的部分(在本例中，主振動部12和平坦部17a、17b)露出的石英基板11浸漬在蝕刻液內來進行的。在該化學蝕刻加工中，表示在一定時間內進行蝕刻的速度的所謂蝕刻速率根據(jù)前述石英的結晶軸方向而不同。由于該蝕刻速率特別是在Y軸方向大而在Z方向較小，因而沿Y軸的方向的蝕刻進行較快。因此，形成在外框部20的表背面29a、29b和平坦部17a、17b的表背面之間的蝕刻面(以下稱為連接面)27a、27b、27a’、27b’大致沿Y軸形成。如前所述，由于Y軸相對于在X軸方向的外框部20的表背面29a、29b傾斜約35°，因而連接面27a、27b、27a’、27b’也以同樣的傾斜來形成。因此，一個連接面27a、27b與平坦部17a、17b的表背面所成的角度θ1根據(jù)θ1＝180°+(90°-35°)，約為235°。并且，連接面27a、27b與外框部20的表背面29a、29b所成的角度θ2根據(jù)θ2＝180°-(90°-35°)，約為125°。同樣，另一連接面27a’、27b’與平坦部17a、17b的表背面所成的角度θ1’約為305°，連接面27a’、27b’與外框部20的表背面29a、29b所成的角度θ2’約為55°。
表面的連接電極28a形成在角度θ1是90°＜θ1＜270°的約235°側、以及角度θ2是90°＜θ2≤180°的約125°側。即，連接電極28a形成為從激勵電極13a通過角度θ1和角度θ2滿足前述條件側即平坦部17a的表面，再通過連接面27a到達外框部20的表面29a。背面的連接電極28b與表面的連接電極28a一樣形成在角度θ1是90°＜θ1＜270°的約235°側、以及角度θ2是90°＜θ2≤180°的約125°側。即，背面?zhèn)鹊倪B接電極28b形成為從激勵電極13b通過角度θ1和角度θ2滿足前述條件側即平坦部17b的背面，再通過連接面27b到達外框部20的背面29b。另外，只要角度θ1在90°＜θ1＜270°的范圍內，以及角度θ2在90°＜θ2≤180°的范圍內，基板表面?zhèn)鹊倪B接面27a、27b與平坦部17a、17b的表背面所成的角度、以及連接面27a、27b與外框部20的表背面29a、29b所成的角度就為鈍角。
連接部18a、18b由具有底面25、26的形成凹形狀的槽部16a、16b、16c以及與主振動部12的表背面23、24和外框部20的表背面29a、29b同一面的平坦部17a、17b構成。平坦部17a、17b設置在主振動部12的沿X軸方向設置的2邊的大致中央。槽部16a、16b、16c具有幾μm左右(例如，2μm)的深度，與平坦部17a、17b連接，并在主振動部12的X軸方向上延伸。槽部16a、16b、16c中的設置在形成有貫通孔15的方向的槽部16a、16c設置在從平坦部17a、17b到貫通孔15之間。并且，槽部16a、16b、16c中的設置在與貫通孔15相反方向的槽部16b從平坦部17a延伸，沿著主振動部12的外周從X軸方向彎曲到Z’軸方向，再返回到X軸方向與平坦部17b連接。
槽部16a、16b、16c用于在防止由主振動部12的振動傳播到外框部20所引起的振動特性劣化的同時，擴大連接部18a、18b的形狀，提高其強度。這里，對AT切石英振動片10的振動傳播進行說明。
作為AT切石英振動片10的主振動的厚度切變振動，如主振動部12的中央部振動那樣決定激勵電極的配置等，然而在中央部振動的厚度切變振動傳播到振動片的外周部(在本例中，外框部20)。
石英振動片10大多將外框部20固定保持在保持器上，通過該固定可抑制傳播到外框部20的振動。該傳播振動的抑制影響作為主振動的厚度切變振動，晶體阻抗(以下稱為“CI值”)下降，或者引發(fā)其他振動模式而使振蕩頻率的穩(wěn)定性下降。
振動傳播由式(1)～式(4)表示。根據(jù)式(1)～式(4)，當在同一振動片上存在具有頻率不同的區(qū)域時，振動傳播按頻率由高到低進行，對于頻率由低到高，由于α、β是虛數(shù)，因而振動根據(jù)傳播距離而衰減。
如前所述，由于形成槽部16a、16b、16c，因而可在抑制厚度切變振動傳播到外框部20的同時，增大連接部18a、18b的連接面積，提高連接部18a、18b的強度。
式1U＝B·exp[-j(ωt-(αx+βz))]…(1)式2αx=(πx2b)(γ11C66+π212)-12[(ωωs)2-1]12---(2)]]>式3γ11=s33s11s33-s132---(3)]]>式4βz=(πz2b)(C66C55)12[(ωωs)2-1]12---(4)]]>U厚度切變振動向X方向、Z方向的位移；B振幅強度；ω、ωs振動器和振動片各自的角頻率；α、β向X、Z的各個方向的傳播系數(shù)；C55、C66彈性剛度S11、S13、S33彈性柔量；2a主振動部的X軸方向的長度尺寸；2b主振動部的Y’軸方向的厚度尺寸；2c主振動部的Z’軸方向的寬度尺寸。
根據(jù)前述第一實施方式，連接電極28a形成在連接面27a與主振動部12的表面23所成的角度θ1是125°側、以及連接面27a與外框部20的表面29a所成的角度θ2是145°側。這樣，在各個角為鈍角側形成連接電極28a。這樣，可防止因光致抗蝕劑的表面張力而將該光致抗蝕劑拉到以角部為界的兩側，或者可防止形成角部的陰面而涂布不到光致抗蝕劑。因此，由于角部由光致抗蝕劑覆蓋，因而即使進行用于形成連接電極28a等的化學蝕刻，也不發(fā)生角部電極熔斷?？煞乐挂蛟撊蹟喽l(fā)生的連接電極28a的導通被切斷的所謂電極切斷。
而且，在石英振動片10中，連接部18a、18b由相對于主振動部12的表背面23、24和前述外框部20的表背面29a、29b呈凹狀的槽部16a、16b、16c以及與主振動部12的表背面23、24和前述外框部20的表背面29a、29b同一面的平坦部17a、17b構成。這樣，通過在連接部18a、18b上設置與主振動部12的表背面23、24和前述外框部20的表背面29a、29b同一面的平坦部17a、17b，可防止在設置有該平坦部17a、17b的部分由沖擊等引起的應力集中。并且，通過與平坦部17a、17b連續(xù)地形成凹狀的槽部16a、16b、16c，可增大連接部18a、18b的長度尺寸。這樣，可進一步提高連接部18a、18b的強度。因此，可防止由來自外部的沖擊等引起的連接部18a、18b的破損。
而且，通過把前述主振動部12的X軸方向的一端作為開放端14，可減少由主振動部12和固定在外框部20上的蓋體等的熱膨脹系數(shù)的不同引起的應力影響。在沒有主振動部12的X軸方向的開放端14的情況下，由于該應力的影響，出現(xiàn)頻率-溫度特性成為大致直線狀等劣化，然而通過形成開放端14，可獲得AT切石英振動片本來的頻率-溫度特性即3次曲線的頻率-溫度特性。下面對此進行詳述。
厚度切變振動片的主振動由式(5)表示。另外，在式(5)中，一般滿足式(6)。當壓電振動片的溫度變化時，由于形成主振動部的石英的熱膨脹系數(shù)和固定在與主振動部連接的外框部上的不同材質的蓋體等的熱膨脹系數(shù)的不同，發(fā)生變形量各自不同的變形。列舉熱膨脹系數(shù)的一例是，AT切石英的X軸19.7×10-6/℃，AT切石英的Z’軸12.8×10-6/℃，供蓋體使用的硅酸硼玻璃3.25×10-6/℃等。由于該變形量的不同而向主振動部施加應力，由于因該應力影響引起的式(5)和式(6)的常數(shù)的略微變化而使頻率變化，成為由溫度變化引起的頻率特性(所謂頻率-溫度特性)劣化的石英振動片。
根據(jù)式(5)和式(6)，表示振動片厚度的2b、表示振動片的X軸方向的長度的2a、彈性常數(shù)C66、C11、以及石英密度ρ全部是依賴于溫度的物性常數(shù)。這里，彈性常數(shù)C66、C11和石英密度ρ由于是材料固有的常數(shù)，因而不受由振動片形狀引起的熱變形的影響。并且，由于振動片的厚度方向開放，因而表示振動片厚度的2b不受熱變形的影響。表示振動片的X軸方向的長度的2a由于因溫度變化引起的尺寸變化而干擾所連接的外框部，從而對主振動產生影響。特別是在主振動部的X軸方向的兩端與外框部連接的情況下，不能脫離該尺寸變化，影響增大。因此，通過使主振動部的X軸方向的至少一端開放，可脫離由溫度變化引起的尺寸變化。這樣，可防止頻率-溫度特性劣化。
式5f(1,1,0)=12·2bC66ρ[1+12C11C66(ba)2]---(5)]]>式612C11C66(ba)2<<1---(6)]]>f(1，1，0)有限平板的主振動頻率；C66、C11彈性常數(shù)；ρ石英密度；2a振動片的X軸方向的長度尺寸；2b振動片的厚度尺寸。
根據(jù)第一實施方式的石英振動片10，可防止振動片的角部的連接電極等的電極切斷，并可提高落下等的耐沖擊性。并且，對于溫度變化也能進行穩(wěn)定的振動。即，可提供防止電極切斷、耐沖擊性優(yōu)良而且頻率-溫度特性良好的石英振動片。
<變形例>
這里，使用圖4對第一實施方式的變形例進行說明。圖4是示出第一實施方式的變形例的壓電振動片的概略結構的正剖面圖。另外，省略與第一實施方式相同結構的說明。
如圖4所示，作為壓電振動片的一例的石英振動片10具有主振動部12，形成在主振動部12的表背面上的激勵電極13a、13b，以及大致沿著主振動部12的外側設置的外框部20。主振動部12和外框部20通過由平坦部17a、17b和槽部(未作圖示)構成的連接部(未作圖示)連接。激勵電極13a、13b與連接電極28a、28b連接，該連接電極28a、28b形成為通過平坦部17a、17b的表背面到達外框部20的表背面29a、29b。
外框部20進行石英振動片10與未作圖示的其他電路基板等的保持器的連接、或者與保護主振動部12的未作圖示的蓋體的連接等。外框部20的表背面29a、29b通過級差而形成為處于比主振動部12的表背面和連接部的表背面更靠近厚度方向的中心側。在主振動部12和外框部20之間形成級差的加工，與第一實施方式相同，可通過化學蝕刻加工來進行?；瘜W蝕刻加工是將通過掩模處理把要加工的部分(在本變形例中，外框部20)露出的石英基板11浸漬在蝕刻液內來進行的。通過該化學蝕刻加工，形成與第一實施方式相同的具有傾斜的連接面27a、27b。
表面的連接電極28a與第一實施方式相同，通過角度θ1在90°＜θ1＜270°的范圍內、以及角度θ2在90°＜θ2≤180°的范圍內側的連接面27a來形成。即，表面的連接電極28a形成為從激勵電極13a通過角度θ1和角度θ2滿足前述條件側即平坦部17a的表面，再通過連接面27a到達外框部20的表面29a。同樣，背面的連接電極28b通過角度θ1在90°＜θ1＜270°的范圍內、以及角度θ2在90°＜θ2≤180°的范圍內側的連接面27b來形成。即，背面?zhèn)鹊倪B接電極28b形成為從激勵電極13b通過角度θ1和角度θ2滿足前述條件的側即平坦部17b的背面，再通過連接面27b到達外框部20的背面29b。
根據(jù)本變形例的石英振動片10，與前述第一實施方式相同，可防止振動片的角部的連接電極等的電極切斷，并可提高落下等的耐沖擊性。并且，對于溫度變化也能進行穩(wěn)定的振動。即，可提供防止電極切斷、耐沖擊性優(yōu)良而且頻率-溫度特性良好的石英振動片。
(第二實施方式)使用圖5對本發(fā)明的壓電振動片的第二實施方式進行說明。圖5示出第二實施方式的壓電振動片的概略結構，(a)是立體圖，(b)是正剖面圖。以下對第二實施方式進行詳細說明，然而省略與前述第一實施方式相同的說明。
如圖5所示，作為壓電振動片的一例的石英振動片210由石英基板211形成。石英振動片210具有主振動部212，形成在主振動部212的表背面223、224上的激勵電極213a、213b，以及大致沿著主振動部212的外側設置的外框部220。主振動部212和外框部220通過由平坦部217a、217b和槽部216a、216b、216c構成的連接部218a、218b連接。表面?zhèn)鹊募铍姌O213a與表面?zhèn)鹊倪B接電極227a連接，該連接電極227a形成為通過平坦部217a的表面到達外框部220的表面221。背面?zhèn)鹊募铍姌O213b也同樣與形成為到達外框部220的表面221的未作圖示的連接電極連接。
主振動部212為由設置在其周圍的連接部218a、218b和貫通孔215形成4端(4邊)的矩形形狀。該主振動部212通過向形成在其表背面223、224上的激勵電極213a、213b施加電壓，進行把X軸方向作為振動方向(以下把振動方向稱為X軸方向)的厚度切變振動。作為主振動部212的振動方向的X軸方向的一端由于貫通孔215而成為作為開放端部的開放端214。主振動部212的另一端與連接部218a、218b連接，其中與槽部216a、216b、216c連接的部分形成有與槽部216a、216b、216c的凹形狀深度相當?shù)亩嗣?19a、219b。另外，在石英基板211的背面?zhèn)纫残纬捎信c表面?zhèn)韧瑯拥牟鄄?16a’、216b’、216c’(216c’未作圖示)，然而在以下說明中，使用表面?zhèn)鹊牟鄄?16a、216b、216c進行說明。
外框部220進行石英振動片210與未作圖示的其他電路基板等的保持器的連接、或者與保護主振動部212的未作圖示的蓋體的連接等。外框部220的表背面221、222形成為與平坦部217a、217b的表背面和主振動部212的表背面223、224大致同一面。
連接部218a、218b由具有底面225、226的形成凹形狀的槽部216a、216b、216c以及與主振動部212的表背面223、224和外框部220的表背面221、222同一面的平坦部217a、217b構成。平坦部217a、217b設置在主振動部212的沿X軸方向設置的2邊的大致中央。槽部216a、216b、216c具有幾μm左右(例如，2μm)的深度，與平坦部217a、217b連接，并在主振動部212的X軸方向上延伸。槽部216a、216b、216c中的設置在形成有貫通孔215的方向的槽部216a、216c設置在從平坦部217a、217b到貫通孔215之間。并且，槽部216a、216b、216c中的設置在與貫通孔215相反方向的槽部216b從平坦部217a延伸，沿著主振動部212的外周從X軸方向彎曲到Z’軸方向，再返回到X軸方向與平坦部217b連接。
表面?zhèn)鹊倪B接電極227a形成為從激勵電極213a延伸，通過平坦部217a的表面到達外框部220的表面221。同樣，盡管未作圖示，然而也形成有背面?zhèn)鹊倪B接電極。這樣，連接電極227a形成在無級差的同一面上。
另外，第二實施方式中的平坦部217a的表面和外框部220的表面的關系示出了前述第一實施方式的使用圖3(b)所說明的角度θ1和角度θ2是180°的情況。
根據(jù)第二實施方式，連接電極227a形成在無級差的平面上。因此，在連接電極227a的形成區(qū)域內不存在成為電極切斷原因的角部，可防止電極切斷。這樣，根據(jù)第二實施方式的石英振動片210，可防止振動片的連接電極等的電極切斷，并可提高落下等的耐沖擊性。并且，對于溫度變化也能進行穩(wěn)定的振動。即，可提供防止電極切斷、耐沖擊性優(yōu)良而且頻率-溫度特性良好的石英振動片。
(第三實施方式)使用圖6對本發(fā)明的壓電振動片的第三實施方式進行說明。圖6示出第三實施方式的壓電振動片的概略結構，(a)是平面圖，(b)是正剖面圖。
作為壓電振動片的一例的石英振動片210由石英基板211形成。石英振動片210具有主振動部232，形成在主振動部232的表背面上的激勵電極233a、233b，以及大致沿著主振動部232的外側設置的外框部240。主振動部232和外框部240通過由平坦部237a、237b和槽部236a、236b、236c、236d構成的連接部238a、238b連接。激勵電極233a、233b與連接電極247a連接，該連接電極247a形成為通過平坦部237a、237b的表背面到達外框部240的表背面。另外，背面?zhèn)鹊倪B接電極未作圖示。
主振動部232為由設置在其周圍的連接部238a、238b和2個貫通孔235a、235b形成4端(4邊)的矩形形狀。該主振動部232通過向形成在其表背面上的激勵電極233a、233b施加電壓，進行把X軸方向作為振動方向(以下把振動方向稱為X軸方向)的厚度切變振動。作為主振動部232的振動方向的X軸方向的一端由于貫通孔235a而成為作為開放端部的開放端234a。并且，主振動部232的設置在與開放端234a的X軸方向的相反側的一端也與開放端234a一樣，由于貫通孔235b而成為開放端234b。主振動部232的開放端234a、234b以外的其他端與連接部238a、238b連接，其中與槽部236a、236b、236c、236d連接的部分形成有與槽部236a、236b、236c、236d的凹形狀深度相當?shù)亩嗣?39a、239b、239c、239d。
連接部238a、238b由凹形狀的槽部236a、236b、236c、236d以及具有與主振動部232的表背面和外框部240的表背面同一面的平坦部237a、237b構成。平坦部237a、237b設置在主振動部232的沿X軸方向的2邊的大致中央。槽部236a、236b、236c、236d具有幾μm左右(例如，2μm)的深度，與平坦部237a、237b連接，并在主振動部232的X軸方向上延伸。槽部236a、236b、236c、236d設置在從平坦部237a、237b到貫通孔235a、235b之間。
根據(jù)前述第三實施方式，由于除了前述第一實施方式和第二實施方式以外，還在兩端設置有主振動部232的開放端234a、234b，因而可在振動方向的兩端吸收主振動部232和外框部240的由溫度變化引起的膨脹和收縮。因此，可減緩施加給主振動部232的應力，進一步減少對振動特性的影響。
(第四實施方式)
使用圖7對本發(fā)明的壓電振動片的第四實施方式進行說明。圖7示出第三實施方式的壓電振動片的概略結構，(a)是平面圖，(b)是正剖面圖。
如圖7(a)、(b)所示，作為壓電振動片的一例的石英振動片210具有主振動部252，形成在主振動部252的表背面上的激勵電極253a、253b，以及大致沿著主振動部252的外側設置的外框部260。主振動部252和外框部260通過由平坦部257a、257b和槽部256a、256b、256c、256d構成的連接部258a、258b連接。激勵電極253a、253b與連接電極267a連接，該連接電極267a形成為通過平坦部257a、257b的表背面到達外框部260的表背面。另外，背面?zhèn)鹊倪B接電極未作圖示。
主振動部252為由設置在其周圍的連接部258a、258b和2個貫通孔255a、255b形成4端(4邊)的矩形形狀。該主振動部252通過向形成在其表背面上的激勵電極253a、253b施加電壓，進行把X軸方向作為振動方向(以下把振動方向稱為X軸方向)的厚度切變振動。作為主振動部252的振動方向的X軸方向的兩端由于貫通孔255a、255b而成為作為開放端部的開放端254a、254b。貫通孔255a、255b形成主振動部252的開放端254a、254b，并延伸到主振動部252的寬度方向(Z’方向)的外周，形成所謂的“コ字形狀”。主振動部252的開放端254a、254b以外的其他端由與連接部258a、258b連接的部分259a、259b、259c、259d以及通過貫通孔255a、255b所開放的部分266a、266b、266c、266d形成。
連接部258a、258b由凹形狀的槽部256a、256b、256c、256d以及具有與主振動部252的表背面和外框部260的表背面同一面的平坦部257a、257b構成。平坦部257a、257b設置在主振動部252的沿X軸方向的2邊的大致中央。槽部256a、256b、256c、256d具有幾μm左右(例如，2μm)的深度，與平坦部257a、257b連接，并在主振動部252的X軸方向上延伸。
根據(jù)第四實施方式，可防止振動片的連接電極等的電極切斷，并可提高落下等的耐沖擊性。并且，對于溫度變化也能進行穩(wěn)定振動。即，可提供防止電極切斷、耐沖擊性優(yōu)良而且頻率-溫度特性良好的石英振動片。
另外，前述第一實施方式至第四實施方式所示的貫通孔和連接部的形狀使用以主振動部的中央為中心的對稱形狀作為一例進行了說明，然而可以不是對稱形狀，可以針對各個端形成不同的端形狀。
并且，在前述第一實施方式至第四實施方式中，使用主振動部的表面和構成連接部的平坦部的表面在同一面上的例子作了說明，然而不限于此。例如，如圖8所示，可以是以下結構在主振動部12的表面和平坦部17a、17b的表面形成級差來形成連接面27c，再在平坦部17a、17b的表面和外框部20的表面形成級差來形成連接面27a。此時，表面的連接電極28a，與前述實施方式相同，形成在連接面與主振動部12的平面、平坦部的表面以及外框部的表面所成的角度在前述范圍內側。另外，背面的連接電極28b也采用與表面相同的結構來形成。
(第五實施方式)作為第五實施方式，使用圖9對作為本發(fā)明的壓電振動器的一例的石英振動器進行說明。圖9是示出第五實施方式的石英振動器的概略結構的正剖面圖。
如圖9所示，作為本發(fā)明的壓電振動器的一例的石英振動器100由以下部分構成在前述第一實施方式中說明的石英振動片10，以及固定在石英振動片10的外框部110的表背面111、112上的蓋體108a、108b。盡管未作圖示，然而連接電極與前述第一實施方式一樣形成。
石英振動片10由以下部分構成主振動部102，形成在主振動部102的表背面上的激勵電極103a、103b，大致沿著主振動部102的外側設置的外框部110，以及連接主振動部102和外框部110的連接部118。
主振動部102為由設置在其周圍的連接部118和貫通孔105形成4端(4邊)的矩形形狀。作為主振動部102的振動方向的X軸方向的至少一端由于貫通孔105而成為作為開放端部的開放端104。主振動部102的另一端與由槽部106b、106b’和未作圖示的平坦部形成的連接部118連接。
外框部110的表背面111、112形成為處于比構成石英振動片10的外框部110以外的部分更靠近厚度方向的外側(與中心相反方向)。另外，外框部110和主振動部102通過連接部118連接為一體。
蓋體108a、108b使用硅酸硼玻璃板。蓋體108a、108b與石英振動片10的外框部110的表背面111、112使用例如陽極接合等來氣密性地固定。這里，由于外框部110的表背面111、112在比其他面更靠近厚度方向的外側，因而可防止蓋體108a、108b與主振動部102和連接部118接觸。
根據(jù)第五實施方式，氣密性地收納防止電極切斷、耐沖擊性高而且針對溫度變化的振動特性劣化小的石英振動片。因此，可提供防止由電極切斷引起的振動特性劣化、耐沖擊性高而且頻率-溫度特性優(yōu)良的石英振動器。而且，把蓋體108a、108b固定在與形成石英振動片10的主振動部102形成為一體的外框部110上。這樣，由于可使石英振動片的固定區(qū)域和蓋體的接合區(qū)域成為相同的區(qū)域，因而可減少固定空間。因此，可提供防止由電極切斷引起的振動特性劣化、耐沖擊性高而且針對溫度變化的頻率-溫度特性良好的小型石英振動器。
(第六實施方式)作為第六實施方式，使用圖10對作為本發(fā)明的壓電振動器的一例的石英振動器進行說明。圖10是示出第六實施方式的石英振動器的概略結構的正剖面圖。
如圖10所示，作為本發(fā)明的壓電振動器的一例的石英振動器200由以下部分構成在前述第一實施方式至第四實施方式中說明的石英振動片10，以及通過框體139a、139b固定在石英振動片10的外框部130的表背面上的蓋體138a、138b。
石英振動片10由以下部分構成主振動部132，形成在主振動部132的表背面上的激勵電極133a、133b，大致沿著主振動部132的外側設置的外框部130，以及連接主振動部132和外框部130的連接部148。
主振動部132為由設置在其周圍的連接部148和貫通孔135形成4端(4邊)的矩形形狀。作為主振動部132的振動方向的X軸方向的至少一端由于貫通孔135而成為作為開放端部的開放端134。主振動部132的另一端與由槽部136a、136b和未作圖示的平坦部形成的連接部148連接。
蓋體138a、138b使用硅酸硼玻璃板。蓋體138a、138b和外框部130的表背面通過框體139a、139b氣密性地接合。該框體139a、139b具有使蓋體138a、138b不與主振動部132、連接部148等接觸的隔板的作用，以大致一定厚度呈大致沿著外框部130的框狀形成。框體139a、139b可使用例如金屬環(huán)、玻璃環(huán)、或者將熱硬化型粘接劑以一定厚度涂布成框狀的部件等。
根據(jù)第六實施方式，氣密性地收納防止電極切斷、耐沖擊性高而且針對溫度變化的振動特性劣化小的石英振動片。因此，可提供防止由電極切斷引起的振動特性劣化、耐沖擊性高而且頻率-溫度特性優(yōu)良的石英振動器。而且，把蓋體138a、138b通過框體139a、139b固定在與形成石英振動片10的主振動部132形成為一體的外框部130上。通過使用該框體139a、139b，無需使外框部130的厚度比其他部分厚，可減少石英振動片10的制造工序。并且，由于可使石英振動片10的固定區(qū)域和蓋體138a、138b的接合區(qū)域成為相同區(qū)域，因而可減少固定空間。因此，根據(jù)第六實施方式，可廉價提供防止由電極切斷引起的振動特性劣化、耐沖擊性高而且針對溫度變化的頻率-溫度特性良好的小型石英振動器。
另外，在第五實施方式和第六實施方式中說明的外框部的表背面和蓋體的固定方法也能使用低熔點玻璃、熱硬化型粘接劑等的其他固定材料。
權利要求
1.一種壓電振動片，其特征在于，具有主振動部，其在表背面上形成有激勵電極，進行恒定方向的振動；開放端部，其形成在設于前述主振動部的振動方向的端中的至少一端處；外框部，其形成為包圍前述主振動部；連接部，其形成為位于除前述開放端部以外的前述主振動部和外框部之間，具有相對于前述主振動部的表面呈凹狀的槽部和與前述主振動部的表面大致平行的平坦部，并且使前述主振動部和前述外框部連接；以及連接電極，其從前述激勵電極至少通過前述平坦部的表面延伸到前述外框部的表面而形成；連接前述平坦部和前述外框部的連接面與前述平坦部的表面所成的角度θ1、以及與前述外框部的表面所成的角度θ2在90°＜θ1＜270°且90°＜θ2≤180°的范圍內。
2.根據(jù)權利要求1所述的壓電振動片，其特征在于，前述平坦部形成在與前述主振動部的表面大致同一平面上。
3.根據(jù)權利要求1所述的壓電振動片，其特征在于，前述外框部的表面形成在與前述主振動部的表面和前述平坦部的表面大致同一平面上。
4.根據(jù)權利要求1至權利要求3中的任意一項所述的壓電振動片，其特征在于，前述開放端部形成在設于前述主振動部的振動方向的兩端處。
5.一種壓電振動器，其特征在于，具有權利要求1至權利要求4中的任意一項所述的壓電振動片；以及蓋體，其收納前述壓電振動片的至少前述主振動部，與前述外框部連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的壓電振動器，其特征在于，前述蓋體通過以一定厚度大致沿著前述外框部而形成的框體固定在前述外框部上。
全文摘要
本發(fā)明提供可防止連接電極的角部電極切斷、并可使連接電極從主振動部通過連接部可靠地連接到外框部的壓電振動片和壓電振動器。本發(fā)明的石英振動片(10)具有主振動部(12)、形成在其表背面的激勵電極(13a、13b)、以及大致沿著主振動部(12)的外側設置的外框部(20)。主振動部(12)和外框部(20)通過由平坦部(17a、17b)和槽部(16a、16b、16c)構成的連接部(18a、18b)連接。外框部的表背面和平坦部的表背面存在具有連接面(27a、27b)的級差。激勵電極(13a、13b)與連接電極(28a、28b)連接，該連接電極(28a、28b)通過外框部的表背面和平坦部的表背面與連接面所成的角度在90°＜θ1＜270°且90°＜θ2≤180°的范圍內側的平坦部的表背面到達外框部的表背面。
文檔編號H03H9/125GK1828961SQ20061005809
公開日2006年9月6日 申請日期2006年2月28日 優(yōu)先權日2005年2月28日
發(fā)明者田中雅子 申請人:精工愛普生株式會社