振動片以及振子的制作方法
【專利摘要】振動片以及振子。該振動片具有基部和振動臂，振動臂具有從基部延伸出的寬度擴(kuò)大部和從寬度擴(kuò)大部延伸出的臂部，隨著從寬度擴(kuò)大部與臂部的結(jié)合部朝向?qū)挾葦U(kuò)大部與基部的結(jié)合部，寬度擴(kuò)大部沿著與延伸的方向交叉的方向的寬度變寬，設(shè)振動臂沿著延伸的方向的長度為L，臂部沿著交叉的方向的寬度為W，寬度擴(kuò)大部沿著延伸的方向的長度為Lt，寬度擴(kuò)大部的外緣與臂部的外緣相接合的第1結(jié)合部、和寬度擴(kuò)大部的外緣與基部相接合的第2結(jié)合部之間的沿著交叉的方向的寬度即錐形部的寬度為Wt，寬度擴(kuò)大部的長度Lt相對于振動臂的長度L的長度占有率為η=Lt/L，錐形部的寬度Wt相對于臂部的寬度W的寬度占有率為ξ=2Wt/W時(shí)，滿足：0.0168≦η≦0.1680，并且2.409η2+4.728×10-2η+2.959×10-2≤ξ≤-4.723×101η2+1.434×101η+1.711×10-2。
【專利說明】振動片以及振子
[0001]本申請是申請日為2011年4月7日，申請?zhí)枮?01110086238.7，發(fā)明名稱為“振動片以及振子”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及振動片以及具有該振動片的振子。
【背景技術(shù)】
[0003]以往，公知有如下的振動片:該振動片具有振動臂以及結(jié)合振動臂的基部，在振動臂與基部的結(jié)合部設(shè)有關(guān)于振動臂的振動中心對稱的錐形部(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0004]【專利文獻(xiàn)I】日本特開2005-5896號公報(bào)
[0005]在這樣的專利文獻(xiàn)I中，通過在振動臂與基部的結(jié)合部設(shè)置錐形部，由此抑制了基本振動的泄漏，從而提高了 Q值，不會對振動模式造成影響。并且，專利文獻(xiàn)I的目的在于，防止振動片受到?jīng)_擊力時(shí)發(fā)生損壞，并防止振動模式的劣化。
[0006]但是，在實(shí)際地設(shè)置錐形部的情況下，有時(shí)會由于錐形部的形狀而使Q值劣化。這是由以下原因?qū)е碌?，?與通過設(shè)置錐形部帶來的振動泄漏的抑制效果即Q值的上升相t匕，由錐形部的形狀引起的熱彈性損失更高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是為了解決上述課題中的至少一部分而完成的，可作為以下方式或應(yīng)用例來實(shí)現(xiàn)。
[0008][應(yīng)用例I]本應(yīng)用例的振動片的特征在于，該振動片具有:至少一個振動臂，其進(jìn)行彎曲振動；基部，其結(jié)合所述振動臂的端部；以及錐形部，其關(guān)于所述振動臂的振動中心對稱，隨著從所述錐形部與所述振動臂的結(jié)合部靠近所述錐形部與所述基部的結(jié)合部，該錐形部的寬度變寬，當(dāng)用L表示所述振動臂的長度、用W表示所述振動臂的寬度、用Lt表示所述錐形部的長度、用Wt表示所述錐形部的寬度時(shí)，利用錐形長度占有率η =Lt/L和錐形寬度占有率l=2Wt/W來規(guī)定所述錐形部的形狀。
[0009]根據(jù)本應(yīng)用例，利用錐形長度占有率η和錐形寬度占有率ξ來規(guī)定錐形部的形狀，由此，可找出能夠抑制熱彈性損失的錐形形狀，其結(jié)果，與未設(shè)置錐形部的情況相比，或者與簡單地設(shè)置錐形部的情況相比，提高了 Q值，從而能夠?qū)崿F(xiàn)具有穩(wěn)定的振動模式的振動片。
[0010][應(yīng)用例2]上述應(yīng)用例的振動片優(yōu)選為，對于處于0.0168 ^ n ^ 0.1680的范圍的所述錐形長度占有率n，所述錐形寬度占有率ξ處于以下范圍:
[0011]2.409 n 2+4.728 X IO-2 n +2.959 X IO-2 ^ ξ ≤-4.723 X IO1 η 2+1.434 X IO1n+1.7iixio_2,
[0012]所述錐形部的形狀由連接所述錐形部與所述振動臂的結(jié)合位置和所述錐形部與所述基部的結(jié)合位置的直線或曲線形成。[0013]通過相對于錐形長度占有率η將錐形寬度占有率ξ設(shè)定在這樣的范圍內(nèi)，由此，與未設(shè)置錐形部時(shí)的Q值相比，能夠得到大約1.1倍的Q值。
[0014][應(yīng)用例3]上述應(yīng)用例的振動片優(yōu)選為，對于處于0.0168 ^ n ^ 0.1680的范圍的所述錐形長度占有率n，所述錐形寬度占有率ξ處于以下范圍:
[0015]9.417 η 2-6.358 X KT1 η+9.984 X 10-2 ≤ ξ ≤ _5.255 X IO1 η 2+1.394 X IO1n-1.219Χ10—1,
[0016]所述錐形部的形狀由連接所述錐形部與所述振動臂的結(jié)合位置和所述錐形部與所述基部的結(jié)合位置的直線或曲線形成。
[0017]這樣，通過相對于錐形長度占有率η將錐形寬度占有率ξ設(shè)定在這樣的范圍內(nèi)，由此，與未設(shè)置錐形部時(shí)的Q值相比，能夠得到大約1.2倍的Q值。
[0018][應(yīng)用例4]上述應(yīng)用例的振動片優(yōu)選為，對于處于0.0504 ^ n ^ 0.1260的范圍的所述錐形長度占有率n，所述錐形寬度占有率ξ處于以下范圍:
[0019]5.191Χ IO1 n2-6.959 n+4.339Χ IO-1 ^ ξ ≤ _9.160 X IO1 η 2+1.899 X IO1n-4.679X ΙΟ—1,
[0020]所述錐形部的形狀由連接所述錐形部與所述振動臂的結(jié)合位置和所述錐形部與所述基部的結(jié)合位置的直線或曲線形成。
[0021]這樣，通過相對于錐形長度占有率η將錐形寬度占有率ξ設(shè)定在這樣的范圍內(nèi)，由此，與未設(shè)置錐形部 時(shí)的Q值相比，能夠得到大約1.3倍的Q值。
[0022][應(yīng)用例5]上述應(yīng)用例的振動片優(yōu)選為，所述錐形部的形狀是通過連接多個直線而形成的，所述多個直線之間的交叉角度比所述振動臂的延長線與以下直線之間的交叉角度小，所述直線是利用直線連接所述錐形部與所述振動臂的結(jié)合位置和所述錐形部與所述基部的結(jié)合位置的直線。
[0023]這樣，在使錐形部成為利用多個直線連接而成的形狀的情況下，錐形部內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力得到分散。由此，變形也得到分散，溫度梯度減小，熱流得到抑制。由此，能夠降低熱彈性損失而提高Q值。
[0024][應(yīng)用例6]上述應(yīng)用例的振動片優(yōu)選為，所述錐形部的形狀由連接所述錐形部與所述振動臂的結(jié)合位置和所述錐形部與所述基部的結(jié)合位置的連續(xù)的一個曲線形成，所述曲線與所述振動臂之間的交叉角度比所述振動臂的延長線與以下直線之間的交叉角度小，所述直線是連接所述錐形部與所述振動臂的結(jié)合位置和所述錐形部與所述基部的結(jié)合位
置的直線。
[0025]如上所述，利用多個直線來形成錐形形狀，由此，應(yīng)力和變形得到分散，能夠降低熱彈性損失，所以，直線數(shù)量越多，越能降低熱彈性損失。因此，如果利用曲線形成錐形部的形狀，則能夠進(jìn)一步降低熱彈性損失。
[0026][應(yīng)用例7]本應(yīng)用例的振子的特征在于，該振子在封裝內(nèi)收納有所述各應(yīng)用例所記載的振動片。
[0027]所述振動片被收納在例如由陶瓷等形成的封裝內(nèi)。優(yōu)選封裝內(nèi)處于真空狀態(tài)，通過使振動片在真空環(huán)境下振動，由此，能夠長期維持更加穩(wěn)定的振動。
[0028]并且，通過收納在封裝內(nèi)，由此，容易進(jìn)行處理，而且還能夠保護(hù)振動片不受濕度等外部環(huán)境的影響?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0029]圖1是示出實(shí)施方式I的振動片的概略結(jié)構(gòu)的平面圖。
[0030]圖2 (a)是示出圖1的A-A切斷面的截面圖，(b)是放大地示出圖1的B部的局部平面圖。
[0031]圖3是示出錐形長度占有率η、錐形寬度占有率ξ以及Q值之間的關(guān)系的曲線圖。
[0032]圖4是示出使得Q/U為1.1以上的錐形長度占有率η (橫軸)與錐形寬度占有率I (縱軸)之間的關(guān)系的曲線圖。
[0033]圖5是示出使得Q/U為1.2以上的錐形長度占有率η (橫軸)與錐形寬度占有率I (縱軸)之間的關(guān)系的曲線圖。
[0034]圖6是示出使得Q/U為1.3以上的錐形長度占有率η (橫軸)與錐形寬度占有率I (縱軸)之間的關(guān)系的曲線圖。
[0035]圖7是示出第4實(shí)施例的錐形部的局部平面圖。
[0036]圖8是示出第5實(shí)施例的錐形部的局部平面圖。
[0037]圖9是示出第6實(shí)施例的錐形部的局部平面圖。
[0038]圖10是示出振子的概略結(jié)構(gòu)的示意圖，(a)是平面圖，(b)是示出(a)的E-E切斷面的截面圖。
[0039]標(biāo)號說明
[0040]10:振動片；20:基部；25:錐形部；30:振動臂。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0042]另外，為了便于圖示，以下說明中參照的附圖是部件或部分的縱橫比例尺與實(shí)際情況不同的示意圖。
[0043](實(shí)施方式I)
[0044]圖1是示出實(shí)施方式I的振動片的概略結(jié)構(gòu)的平面圖，圖2 (a)是示出圖1的A-A切斷面的截面圖，圖2 (b)是放大地示出圖1的B部的局部平面圖。首先，參照圖1對振動片的概略結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。振動片10在由X軸和與X軸垂直的Y軸構(gòu)成的平面中展開，Z軸表不厚度。
[0045]本實(shí)施方式的振動片10的材質(zhì)沒有特別限定，可以是石英、石英以外的壓電材料、或除此之外的材料，在為石英的情況下，以X軸為電軸、Y軸為機(jī)械軸、Z軸為光軸的方式，從石英的單晶中切出振動片。
[0046]另外，本實(shí)施方式的振動片10例示了諧振片，但是，也可以應(yīng)用于加速度傳感器和陀螺儀傳感器。
[0047]振動片10具有:2個平行的振動臂30，它們沿著Y軸方向延伸，在X軸方向上進(jìn)行彎曲振動；基部20，其結(jié)合振動臂30的一方的端部；施重部40，其設(shè)置于振動臂30的另一方的端部上；以及2個支撐臂50，它們從基部20的面向該基部20與振動臂30的結(jié)合部的端面突出，在振動臂30的兩側(cè)平行地延伸。[0048]在振動臂30上形成有槽部35。如圖2 (a)所示，在2個振動臂30各自的正面背面這兩個表面上，槽部35以相同寬度、長度、深度形成在相同位置，具有大致“H”形的截面形狀。
[0049]并且，在振動臂30上，在振動臂30的±X方向上形成有錐形部25。錐形部25關(guān)于振動臂30的振動中心對稱(關(guān)于將振動臂30的寬度二等分的中心線呈線對稱)，并且，錐形部25具有如下形狀:隨著從錐形部25與振動臂30的結(jié)合部靠近錐形部25與基部20的結(jié)合部，該錐形部25的寬度變寬。參照圖2 (b)說明錐形部25的形狀。
[0050]這里，用Wt表示錐形部的寬度，用Lt表示錐形部的長度，用W表示振動臂30的寬度，用L表示振動臂30的長度。其中，振動臂30的長度L是包括施重部40和錐形部25在內(nèi)的長度。并且，將錐形部25的寬度Wt與振動臂30的寬度W之比表示為錐形寬度占有率ξ，將錐形部25的長度Lt與振動臂30的長度L之比表示為錐形長度占有率η。由此，錐形寬度占有率可表示為l=2Wt/W、錐形長度占有率可表示為n=Lt/L。
[0051]在本實(shí)施方式中，利用錐形長度占有率η和錐形寬度占有率ξ來規(guī)定錐形部25的形狀，由此發(fā)現(xiàn)了能夠抑制熱彈性損失。參照附圖對此進(jìn)行說明。
[0052]圖3是示出錐形長度占有率η、錐形寬度占有率ξ以及Q值之間的關(guān)系的曲線圖。在圖3中，示出了在將錐形長度占有率η作為參數(shù)而使其在η=0.0168~η=0.1680之間變化的情況下，對Q值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后的Q/Qo (縱軸)相對于錐形寬度占有率ξ (橫軸)的變化。另外，關(guān)于Q/U，設(shè)不存在錐形部時(shí)的Q值為Qo、設(shè)置了錐形部時(shí)的Q值為Q，對它們之比進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化而示出。
[0053]如圖3所示，存在如下組合:在錐形長度占有率η為0.0168~0.1680的范圍內(nèi)，在錐形寬度占有率ξ的某個范圍內(nèi)Q/U為I以上，即，與不存在錐形部的情況相比，即使設(shè)置了錐形部，也不會導(dǎo)致Q值劣化，且示出了如下情況:存在使得Q/^為 1.1以上、1.2以上、1.3以上的組合區(qū)域。
[0054]另外，隨著錐形寬度占有率ξ增大而導(dǎo)致Q值劣化的原因是，振動臂30的彎曲振動引起基部20整體的移動，在切入部55 (參照圖1)中產(chǎn)生嚴(yán)重的變形(溫度梯度)。
[0055]因此，利用錐形長度占有率η和錐形寬度占有率ξ來規(guī)定錐形部25的形狀，由此，可找出能夠抑制熱彈性損失的錐形部25的形狀，其結(jié)果，與未設(shè)置錐形部25的情況相t匕，或者與未考慮錐形長度占有率η和錐形寬度占有率ξ而簡單地設(shè)置錐形部的情況相t匕，提高了 Q值，從而能夠?qū)崿F(xiàn)具有穩(wěn)定的振動模式的振動片10。
[0056]另外，根據(jù)圖3可知，為了得到更理想的Q/U，存在恰當(dāng)?shù)腻F形長度占有率η與錐形寬度占有率ξ的組合，所以，列舉具體的實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0057](第I實(shí)施例)
[0058]首先，參照圖4對使得Q/U為1.1以上的范圍進(jìn)行說明。
[0059]圖4是示出使得Q/U為1.1以上的錐形長度占有率η (橫軸)與錐形寬度占有率I (縱軸)之間的關(guān)系的曲線圖。這里，針對所使用的錐形長度占有率H和錐形寬度占有率ξ，從上述圖3中提取了使得Q/U為1.1以上的范圍。
[0060]在圖4中，上部的曲線表示使得QAitl為1.1以上的、錐形寬度占有率ξ相對于錐形長度占有率n的變化的上限范圍，下部的曲線表示下限范圍，中部的曲線表示僅描繪了最大值(Imax)的曲線。需要說明的是，最大值Imax是使得Q/Q。的值最大的ξ的值。而且，對于上部的曲線，在錐形長度占有率η為0.0168 ^ n ^ 0.1680的范圍內(nèi)，I表示為ξ =-4.723X101 n2+l.434X101 n+1.711X10_2。
[0061]而對于下部的曲線，在錐形長度占有率η為0.0168= η = 0.1680的范圍內(nèi)，ξ表示為 ξ =2.409 n2+4.728Χ10_2 η+2.959Χ10_2。
[0062]SP，在錐形長度占有率η為0.0168蘭η蘭0.1680的范圍內(nèi)，能夠得到Q/Q。蘭1.1的錐形寬度占有率ξ由下式表示。
[0063]【式I】
[0064]2.409 n 2+4.728 X IO-2 n +2.959 X IO-2 ≤ξ ≤-4.723 η IO1 η 2+1.434 X IO1n+ι.7?ιχιο_2
[0065]...(I)
[0066]通過相對于錐形長度占有率Π，將錐形寬度占有率ξ設(shè)定在式(I)的范圍內(nèi)，由此，與未設(shè)置錐形部時(shí)的Q值相比，能夠得到1.1倍以上的Q值，能夠?qū)崿F(xiàn)具有穩(wěn)定的振動模式的振動片10。
[0067](第2實(shí)施例)
[0068]接著，參照圖5對使得QziQtl為1.2以上的范圍進(jìn)行說明。
[0069]圖5是示出使得Q/U為1.2以上的錐形長度占有率η (橫軸)與錐形寬度占有率I (縱軸)之間的關(guān)系的曲線圖。這里，針對所使用的錐形長度占有率H和錐形寬度占有率ξ，從上述圖3中提取了使得Q/^為1.2以上的范圍。
[0070]在圖5中，上部的曲線表示使得QAitlSl.2以上的、錐形寬度占有率ξ相對于錐形長度占有率n的變化的上限范圍，下部的曲線表示下限范圍，中部的曲線表示僅描繪了最大值(Imax)的曲線圖。需要說明的是，最大值Imax是使得Q/Q。的值最大的ξ的值。而且，對于上部的曲線，在錐形長度占有率Π為0.0168 ^ n ^ 0.1680的范圍內(nèi)，ξ表示為 ξ =-5.255X 101 n2+l.394X101 n-1.219X10'
[0071]而對于下部的曲線，在錐形長度占有率η為0.0168蘭η蘭0.1680的范圍內(nèi)，ξ表示為 ξ =9.417 n2-6.358 X KT1 η+9.984Χ10_2。
[0072]SP，在錐形長度占有率η為0.0168蘭η蘭0.1680的范圍內(nèi)，能夠得到Q/Q。蘭1.2的錐形寬度占有率ξ由下式表示。
[0073]【式2】
[0074]9.417 η 2-6.358 X KT1 η+9.984 X 10-2 ≤ ξ ≤ _5.255 X IO1 η 2+1.394 X IO1n-1.219Χ10—1
[0075]...(2)
[0076]通過相對于錐形長度占有率Π，將錐形寬度占有率ξ設(shè)定在式(2)的范圍內(nèi)，由此，與未設(shè)置錐形部時(shí)的Q值相比，能夠得到1.2倍以上的Q值，能夠?qū)崿F(xiàn)具有更加穩(wěn)定的振動模式的振動片10。
[0077](第3實(shí)施例)
[0078]接著，參照圖6對使得QziQtl為1.3以上的范圍進(jìn)行說明。
[0079]圖6是示出使得Q/U為1.3以上的錐形長度占有率η (橫軸)與錐形寬度占有率I (縱軸)之間的關(guān)系的曲線圖。這里，針對所使用的錐形長度占有率H和錐形寬度占有率ξ，從上述圖3中提取了使得Q/^為1.3以上的范圍。[0080]在圖6中，上部的曲線表示錐形寬度占有率ξ相對于錐形長度占有率Π的變化的上限范圍，下部的曲線表示下限范圍，中部的曲線表示僅描繪了最大值(Imax)的曲線圖。需要說明的是，最大值Imax是使得Q/U的值最大的ξ的值。而且，對于上部的曲線，在錐形長度占有率n為0.0504 ≦n ≦ 0.1260的范圍內(nèi)，I表示為I =-9.160 X IO1 n2+
1.899X IO1 n-4.679X10'
[0081]而對于下部的曲線，在錐形長度占有率η為0.0504≦η≦0.1260的范圍內(nèi)，ξ表示為 ξ =5.191 X IO1 n2-6.959 n+4.339X10'
[0082]SP，在錐形長度占有率η為0.0504≦η≦0.1260的范圍內(nèi)，能夠得到Q/Q。≦1.3的錐形寬度占有率ξ由下式表示。
[0083]【式3】
[0084]5.191Χ IO1 n2-6.959 n+4.339Χ IO-1 ≤ ξ≤ _9.160 X IO1 η 2+1.899 X IO1n-4.679X 10—1
[0085]...(3)
[0086]通過相對于錐形長度占有率Π，將錐形寬度占有率ξ設(shè)定在式(3)的范圍內(nèi)，由此，與未設(shè)置錐形部時(shí)的Q值相比，能夠得到1.3倍以上的Q值，能夠?qū)崿F(xiàn)具有更加穩(wěn)定的振動模式的振動片10。
[0087]另外，在上述第I實(shí)施例~第3實(shí)施例中，錐形部25的形狀為利用一條直線連接錐形部25與振動臂30的結(jié)合位置和錐形部25與基部20的結(jié)合位置的形狀，但是，利用連接多個直線的形狀、通過曲線進(jìn)行連接的形狀，能夠進(jìn)一步降低熱彈性損失而提高Q值。參照附圖對這些具體例進(jìn)行說明。
[0088](第4實(shí)施例)
[0089]接著，參照附圖對第4實(shí)施例進(jìn)行說明。上述第I實(shí)施例~第3實(shí)施例是利用一條直線形成錐形部25，與此相對，第4實(shí)施例的特征在于，通過連接多個直線來形成錐形部25。因此，放大地圖示錐形部25來進(jìn)行說明。
[0090]圖7是示出第4實(shí)施例的錐形部的局部平面圖。需要說明的是，在2個振動臂30各自的2個部位、合計(jì)4個部位處形成了錐形部25，而圖7僅圖示了其中的一個部位。如圖7所示，錐形部25是由3條直線連接而形成的。這里，設(shè)錐形部25與振動臂30的結(jié)合位置為Pl位置，設(shè)錐形部25與基部20的結(jié)合位置為Ρ4位置，設(shè)Pl位置與Ρ4位置之間的直線不連續(xù)的位置為Ρ2位置、Ρ3位置。
[0091]并且，用Θ I表示連接錐形部25與振動臂30的結(jié)合位置(Pl位置)和錐形部25與基部20的結(jié)合位置(Ρ4位置)的一條直線與振動臂30的延長線之間的交叉角度，用Θ 2表示連接Pl位置和Ρ2位置的直線的延長線與連接Ρ2位置和Ρ3位置的直線之間的交叉角度，用Θ 3表示連接Ρ2位置和Ρ3位置的直線的延長線與連接Ρ3位置和Ρ4位置的直線之間的交叉角度。
[0092]利用一條直線連接Pl位置和Ρ4位置的形狀相當(dāng)于上述第I實(shí)施例~第3實(shí)施例所記載的錐形部25的形狀。
[0093]在本實(shí)施例的錐形部25中，不連續(xù)部(Ρ2位置、Ρ3位置)處的交叉角度Θ 2、Θ 3比直線Ρ1-Ρ4的交叉角度Θ1小。并且，錐形部25位于由以下直線形成的三角形中:該直線連接滿足上述第I實(shí)施例~第3實(shí)施例中的錐形長度占有率η和錐形寬度占有率ξ的條件的范圍中的Lt、以及使該Lt固定時(shí)的Wtmax、Wtmin。
[0094]這樣，在錐形部25為利用多個直線連接而成的形狀的情況下，與利用一條直線形成的情況相比，錐形部內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力得到分散。由此，變形也得到分散，溫度梯度減小，熱流得到抑制。由此，能夠降低熱彈性損失而提高Q值。
[0095]因此，關(guān)于錐形部25，不連續(xù)地結(jié)合的直線的數(shù)量越多(S卩，不連續(xù)部的數(shù)量越多)，錐形部內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力越分散，越能降低熱彈性損失。
[0096](第5實(shí)施例)
[0097]接著，參照附圖對第5實(shí)施例進(jìn)行說明。上述第4實(shí)施例是結(jié)合多個直線來形成錐形部25，與此相對，第5實(shí)施例的特征在于，利用曲線形成錐形部25。因此，放大地圖示錐形部25進(jìn)行說明。
[0098]圖8是示出第5實(shí)施例的錐形部的局部平面圖。需要說明的是，在2個振動臂30各自的2個部位、合計(jì)4個部位處形成了錐形部25，而圖8僅圖示了其中的一個部位。如圖8所示，錐形部25由連接錐形部25與振動臂30的結(jié)合位置(Pl位置)和錐形部25與基部20的結(jié)合位置(P4位置)的一條曲線形成。
[0099]這里，設(shè)該曲線與振動臂30的延長線之間的交叉角度為Θ4。即，交叉角度Θ4是Pl位置處的、錐形部25的曲線的切線與振動臂30的延長線所成的角度。并且，設(shè)振動臂30的延長線與以下直線之間的交叉角度為Θ 5，該直線是連接錐形部25與振動臂30的結(jié)合位置(Pl位置)和錐形部25與基部20的結(jié)合位置(P4位置)的直線。而且，交叉角度Θ 4被設(shè)定為比交叉角度Θ 5小。
[0100]另外，錐形部25位于由以下直線形成的三角形中:該直線連接滿足上述第I實(shí)施例?第3實(shí)施例中的錐形長度占有率η和錐形寬度占有率ξ的條件的范圍中的Lt、以及使該Lt固定時(shí)的Wtmax、Wtmin。
[0101]如上述第4實(shí)施例所說明的那樣，關(guān)于錐形部25，不連續(xù)地結(jié)合的直線的數(shù)量越多，錐形部內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力越分散，越能降低熱彈性損失。因此，當(dāng)不連續(xù)地結(jié)合的直線的數(shù)量為無限大時(shí)，錐形部25成為曲線。因此，通過使錐形部25成為曲線，與利用直線形成錐形部25的情況相比，錐形部內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)一步得到分散。由此，變形也得到分散，溫度梯度減小，熱流得到抑制。由此，能夠進(jìn)一步降低熱彈性損失而提高Q值。
[0102]另外，關(guān)于錐形部25的形成位置，在滿足上述第I實(shí)施例?第4實(shí)施例中的各個條件的情況下，即使進(jìn)行變形也能夠得到相同的效果。將其作為第6實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0103](第6實(shí)施例)
[0104]上述第I實(shí)施例?第5實(shí)施例中的錐形部25的結(jié)合位置位于基部20的+X方向上的端部，與此相對，第6實(shí)施例的特征在于，錐形部25的結(jié)合位置位于基部20的從+X方向上的端部向內(nèi)側(cè)凹入的位置處。因此，放大地圖示錐形部25進(jìn)行說明。
[0105]圖9是示出第6實(shí)施例的錐形部的局部平面圖。需要說明的是，在2個振動臂30各自的2個部位、合計(jì)4個部位處形成了錐形部25，而圖9僅圖示了其中的一個部位。如圖9所示，錐形部25由連接錐形部25與振動臂30的結(jié)合位置(Pl位置)和錐形部25與基部20的結(jié)合位置(P4位置)的一條直線形成。
[0106]這里，P4位置位于基部20的從+X方向上的端部向內(nèi)側(cè)凹入的位置處，在P4位置與+X方向的端部之間形成了直線部21。[0107]另外，錐形部25可以是第4實(shí)施例那樣結(jié)合多個直線的形狀、或者是第5實(shí)施例那樣由連續(xù)的一個曲線形成的形狀，即使為這樣的形狀，也能夠得到與上述各實(shí)施方式相同的效果。
[0108]另外，關(guān)于上述振動片10，例示說明了音叉型諧振片，不過，也可以應(yīng)用于加速度傳感器和陀螺儀傳感器。
[0109]另外，以上在振動臂30的末端部設(shè)有施重部40，不過，也可以是不存在施重部40的形狀，在設(shè)置了施重部的情況下，優(yōu)選在施重部與振動臂的結(jié)合部處設(shè)置基于上述各個實(shí)施例的技術(shù)思想的錐形部。
[0110]而且，也可以省略支撐臂50，從而將振動片10的固定部設(shè)為基部20。
[0111](振子)
[0112]接著，參照附圖對使用了上述振動片10的振子的一例進(jìn)行說明。
[0113]圖10是示出振子的概略結(jié)構(gòu)的示意圖，(a)是平面圖，(b)是示出(a)的E-E切斷面的截面圖。在圖10 (a)、(b)中，振子70構(gòu)成為具有上述振動片10以及收納振動片10的封裝80。
[0114]封裝80由封裝基體81、接縫環(huán)82、蓋體85等構(gòu)成。封裝基體81以能夠收納振動片10的方式形成有凹部，在該凹部中設(shè)置了連接焊盤88，該連接焊盤88與振動片10的未圖示的安裝電極連接。連接焊盤88與封裝基體81內(nèi)的配線連接，構(gòu)成為能夠與設(shè)于封裝基體81的外周部的外部連接端子83導(dǎo)通。
[0115]在封裝基體81的凹部的周圍設(shè)有接縫環(huán)82。而且，在封裝基體81的底部設(shè)有貫通孔86。
[0116]振動片10通過支撐臂50、借助導(dǎo)電性粘接劑84粘接固定于封裝基體81的連接焊盤88上。而且，關(guān)于封裝80，對覆蓋封裝基體81的凹部的蓋體85與接縫環(huán)82進(jìn)行了縫焊。
[0117]在封裝基體81的貫通孔86中填充有由金屬材料等構(gòu)成的密封件87。該密封件87在減壓氛圍內(nèi)熔融后固化，將貫通孔86氣密地密封，使得封裝基體81內(nèi)能夠保持減壓狀態(tài)或真空狀態(tài)。
[0118]關(guān)于振子70，根據(jù)經(jīng)由外部連接端子83而來自外部的驅(qū)動信號對振動片10進(jìn)行激勵，以規(guī)定的頻率(例如32kHz)振蕩(諧振)。
[0119]如上所述，振子70具有形成有上述第I實(shí)施例?第6實(shí)施例中說明的錐形部的振動片10，所以，能夠抑制振動泄漏而提高Q值，具有穩(wěn)定的振動特性，并且，能夠防止振動片10受到?jīng)_擊力時(shí)發(fā)生損壞，并防止振動模式的劣化。
[0120]另外，振動片10被收納在封裝80內(nèi)，在封裝80內(nèi)，使得振動片10在真空環(huán)境下振動，由此，能夠長期維持更加穩(wěn)定的振動。并且，通過收納在封裝內(nèi)，由此，容易進(jìn)行處理，而且還能夠保護(hù)振動片不受濕度等外部環(huán)境的影響。
【權(quán)利要求】
1.一種振動片，其特征在于，該振動片具有: 基部;以及 振動臂，其具有在平面視圖中從所述基部延伸出的寬度擴(kuò)大部和從所述寬度擴(kuò)大部延伸出的臂部， 隨著從所述寬度擴(kuò)大部與所述臂部的結(jié)合部朝向所述寬度擴(kuò)大部與所述基部的結(jié)合部，所述寬度擴(kuò)大部沿著與所述延伸的方向交叉的方向的寬度變寬， 當(dāng)設(shè)所述振動臂沿著所述延伸的方向的長度為L， 所述臂部沿著所述交叉的方向的寬度為W， 所述寬度擴(kuò)大部沿著所述延伸的方向的長度為Lt， 所述寬度擴(kuò)大部的外緣與所述臂部的外緣相接合的第I結(jié)合部、和所述寬度擴(kuò)大部的所述外緣與所述基部相接合的第2結(jié)合部之間的沿著所述交叉的方向的寬度即錐形部的寬度為Wt， 所述寬度擴(kuò)大部的長度Lt相對于所述振動臂的所述長度L的長度占有率為n=Lt/L， 所述錐形部的寬度Wt相對于所述臂部的所述寬度W的寬度占有率為ξ =2fft/ff時(shí)， 滿足以下關(guān)系: 0.0168 ^ n ^ 0.1680，并且
2.409 η2+4.728 Χ 10-2 η+2.959Χ 10-2 ≤ ξ ≤ _4.723 X IO1 η 2+1.434 X IO1n+1.711Χ10—2。
2.一種振動片，其特征在于，該振動片具有: 基部;以及 振動臂，其具有在平面視圖中從所述基部延伸出的寬度擴(kuò)大部和從所述寬度擴(kuò)大部延伸出的臂部， 隨著從所述寬度擴(kuò)大部與所述臂部的結(jié)合部朝向所述寬度擴(kuò)大部與所述基部的結(jié)合部，所述寬度擴(kuò)大部沿著與所述延伸的方向交叉的方向的寬度變寬， 當(dāng)設(shè)所述振動臂沿著所述延伸的方向的長度為L， 所述臂部沿著所述交叉的方向的寬度為W， 所述寬度擴(kuò)大部沿著所述延伸的方向的長度為Lt， 所述寬度擴(kuò)大部的外緣與所述臂部的外緣相接合的第I結(jié)合部、和所述寬度擴(kuò)大部的所述外緣與所述基部相接合的第2結(jié)合部之間的沿著所述交叉的方向的寬度即錐形部的寬度為Wt， 所述寬度擴(kuò)大部的長度Lt相對于所述振動臂的所述長度L的長度占有率為n=Lt/L， 所述錐形部的寬度Wt相對于所述臂部的所述寬度W的寬度占有率為ξ =2fft/ff時(shí)， 滿足以下關(guān)系: 0.0168 ^ n ^ 0.1680，并且
9.417 η2-6.358 X KT1 η+9.984X 10-2 ≤ ξ ≤ _5.255 X IO1 η 2+1.394 X IO1n-1.219Χ10—1。
3.一種振動片，其特征在于，該振動片具有: 基部;以及 振動臂，其具有在平面視圖中從所述基部延伸出的寬度擴(kuò)大部和從所述寬度擴(kuò)大部延伸出的臂部， 隨著從所述寬度擴(kuò)大部與所述臂部的結(jié)合部朝向所述寬度擴(kuò)大部與所述基部的結(jié)合部，所述寬度擴(kuò)大部沿著與所述延伸的方向交叉的方向的寬度變寬， 當(dāng)設(shè)所述振動臂沿著所述延伸的方向的長度為L， 所述臂部沿著所述交叉的方向的寬度為W， 所述寬度擴(kuò)大部沿著所述延伸的方向的長度為Lt， 所述寬度擴(kuò)大部的外緣與所述臂部的外緣相接合的第I結(jié)合部、和所述寬度擴(kuò)大部的所述外緣與所述基部相接合的第2結(jié)合部之間的沿著所述交叉的方向的寬度即錐形部的寬度為Wt， 所述寬度擴(kuò)大部的長度Lt相對于所述振動臂的所述長度L的長度占有率為n=Lt/L， 所述錐形部的寬度Wt相對于所述臂部的所述寬度W的寬度占有率為ξ =2fft/ff時(shí)， 滿足以下關(guān)系:
，0.0504 ^ n ^ 0.1260，并且
，5.191 X IO1 η 2-6.959 η+4.339 X 10—1 ≤ ξ ≤-9.160 X IO1 η 2+1.899 X IO1n-4.679 X ΙΟ—1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中的任一項(xiàng)所述的振動片，其特征在于， 在平面視圖中，所述寬度擴(kuò)大部的所述外緣是連結(jié)所述第I結(jié)合部和所述第2結(jié)合部的直線或曲線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述 的振動片，其特征在于， 在平面視圖中，所述寬度擴(kuò)大部的所述外緣由多個直線構(gòu)成， 所述多個直線中的相互連結(jié)的直線彼此的交叉角度比所述振動臂的所述延伸的方向與連結(jié)所述第I結(jié)合部和所述第2結(jié)合部的直線之間的交叉角度小。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的振動片，其特征在于， 在平面視圖中，所述寬度擴(kuò)大部的所述外緣由連結(jié)所述第I結(jié)合部和所述第2結(jié)合部的曲線構(gòu)成， 所述第I結(jié)合部處的所述曲線的切線與所述振動臂的所述延伸的方向的交叉角度比所述振動臂的所述延伸的方向與連結(jié)所述第I結(jié)合部和所述第2結(jié)合部的直線之間的交叉角度小。
7.—種振子,其特征在于,該振子具有: 權(quán)利要求1~3中的任一項(xiàng)所述的振動片；以及 收納有所述振動片的封裝。
【文檔編號】G01C19/56GK103812471SQ201410027347
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日:2010年4月8日
【發(fā)明者】山田明法 申請人:精工愛普生株式會社