TWI551043B - 振動片、振動器、振盪器及電子機器 - Google Patents

振動片、振動器、振盪器及電子機器 Download PDF

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Description

振動片、振動器、振盪器及電子機器
本發明係關於一種撓曲振動片、包含該撓曲振動片之振動器、振盪器及電子機器。
先前，已知若使撓曲振動片小型化，則Q值(為表示振動之狀態之無因次數，且該值越大，表示振動越穩定)變小，阻礙撓曲振動。其係由熱彈性效應所引起，熱彈性效應係和直至藉由熱之移動而使溫度平衡為止之弛豫時間成反比的弛豫振動、與撓曲振動片之振動頻率相接近而引起。即，由於撓曲振動片進行撓曲振動而發生彈性變形，被壓縮之面之溫度上升，被擴展之面之溫度下降，因此於撓曲振動片之內部產生溫度差。由於與直至藉由導熱而使該溫度差溫度平衡為止之弛豫時間成反比之弛豫振動，阻礙撓曲振動，而使Q值降低。
因此，專利文獻1中於撓曲振動片之撓曲振動部形成溝槽或貫通孔，而阻止自振動器之被壓縮之面向被擴展之面發生熱之移動，從而謀求抑制由熱彈性效應所引起之Q值變動。
又，專利文獻2中，揭示有一種壓電電子調諧叉型共振器(以下，稱為撓曲振動片)，其包含：延伸有第1及第2之平行之振動支臂(以下，稱為振動臂)之根部(以下，稱為基部)；形成各振動臂之自由端且成為鰭形狀之擴大部分(以下，稱為錘部)；使各振動臂振動之激發電 極(以下，稱為激振電極)；及於各振動臂之正面與背面之至少一者上所形成之溝槽(以下，稱為溝槽部)。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利實全平2-32229號公報(第4頁第7行~第5頁第3行)
[專利文獻2]日本專利特開2009-27711號公報(圖1、圖1a)
如專利文獻1中所記載之包含溝槽部之撓曲振動片係構成為由撓曲振動所產生之熱藉由溝槽部而難以擴散(導熱)，因此認為可抑制熱彈性損失(藉由進行撓曲振動之撓曲振動片之壓縮部與擴展部之間所發生的導熱而產生之振動能量之損失)。
然而，此種包含溝槽部之撓曲振動片包含振動臂之與基部之連接部中藉由撓曲振動而產生之應力較振動臂之其他部分更大的部分，因此溫度之上升及下降之溫度差亦較大。
並且，本發明之發明者發現：位於振動臂之與基部之連接部之溝槽部係自其表面中之振動臂之寬度方向之一側連續至另一側而形成有激振電極。藉此，振動臂之與基部之連接部的導熱藉由在位於連接部之溝槽部所形成之包含熱導率較高之金屬的激振電極被促進，因此有熱彈性損失增加，Q值下降之虞。
又，根據專利文獻2之圖1，上述撓曲振動片係於振動臂與基部之間，以俯視時隨著自振動臂接近基部而自溝槽部至外形為止之間隔變寬的方式設置有傾斜部(楔形部分)。
並且，根據專利文獻2之圖1及圖1a，上述撓曲振動片中，形成於溝槽部之激振電極係延伸存在至設於上述連接部之範圍為止，且於溝 槽部之內壁，自振動臂之寬度方向之一端側連續至另一端側而形成。
藉此，本發明之發明者發現：上述撓曲振動片中，幾乎無利於振動臂之撓曲振動之激振之傾斜部的導熱藉由在設於傾斜部之溝槽部之底部所形成之包含熱導率較高之金屬的激振電極被促進，因此有熱彈性損失增加，Q值下降之虞。
本發明係為解決上述課題之至少一部分而完成者，其可作為以下之形態或適用例而實現。
[適用例1]本適用例之撓曲振動片之特徵在於包含：基部；及振動臂，其自上述基部延伸，於上述基部之側包含與該基部連接之連接部且進行撓曲振動；上述振動臂係於主面包含沿著上述振動臂之長度方向而形成且延伸設置於上述連接部之溝槽部，於上述溝槽部配置有激振電極，上述振動臂中，上述溝槽部之一部分係配置於上述連接部，且包含未形成上述激振電極之無電極區域。
根據此，於撓曲振動片中，溝槽部之一部分配置於連接部，且於其至少一部分包含未形成激振電極之無電極區域。
其結果，於撓曲振動片中，在配置於振動臂之連接部之溝槽部的無電極區域，與形成有激振電極之情形相比熱導率變低，因此例如撓曲振動中之自壓縮部向擴展部之熱之移動變慢，可抑制連接部之熱彈性損失。
因此，撓曲振動片係與在配置於振動臂之連接部之溝槽部形成有電極之情形相比，可提高Q值。
[適用例2]上述適用例之撓曲振動片中，較佳為上述振動臂係於上述連接部具有如下形狀：隨著自上述振動臂之前端側接近上述基部之側，而自上述主面上之上述溝槽部至上述振動臂之外緣為止之寬度變寬。
根據此，撓曲振動片係於連接部，隨著自振動臂之前端側接近 基部之側，而自主面上之溝槽部至振動臂之外形為止之間隔變寬，且在配置於連接部之溝槽部之至少一部分，包含未形成激振電極之無電極區域。
其結果，撓曲振動片由於上述原因，可抑制連接部之熱彈性損失，從而可提高Q值。
[適用例3]上述適用例之撓曲振動片中，較佳為上述激振電極包含第1激振電極部及第2激振電極部，上述溝槽部之上述一部分係於其內壁中之上述振動臂之寬度方向之一側配置有上述第1激振電極部，於另一側配置有上述第2激振電極部，上述無電極區域係配置於上述第1激振電極部與上述第2激振電極部之間。
根據此，撓曲振動片係於溝槽部之一部分之內壁中的振動臂之寬度方向之一側配置有第1激振電極部，於另一側配置有第2激振電極部，因此與在配置於連接部之溝槽部未形成激振電極之情形相比，可降低CI(Crystal Impedance，晶體阻抗)值(為成為振盪之容易度之標準的值，且該值越低，越容易振盪)。
[適用例4]上述適用例之撓曲振動片中，較佳為上述溝槽部包含：第1側面，其沿著上述振動臂之上述長度方向；第2側面，其沿著上述振動臂之上述長度方向；及底部，其將上述第1側面與上述第2側面連接且形成上述溝槽部之底；上述底部之一部分係配置於上述連接部，且於其至少一部分包含上述無電極區域，上述溝槽部係於俯視時在上述第1側面及上述第2側面之整個區域包含上述激振電極。
根據此，撓曲振動片係於溝槽部中之第1側面及第2側面之整個區域包含激振電極，因此與後述之在溝槽部中之第1側面及第2側面之一部分包含激振電極的情形相比，可降低CI值。
因此，撓曲振動片係與於溝槽部中之第1側面及第2側面之一部分包含激振電極之情形相比，可提高Q值。
[適用例5]上述適用例1或適用例2之撓曲振動片中，較佳為上述溝槽部包含：第1側面，其沿著上述振動臂之上述長度方向；第2側面，其沿著上述振動臂之上述長度方向；及底部，其將上述第1側面與上述第2側面連接且形成上述溝槽部之底；上述底部之一部分係配置於上述連接部，且於其至少一部分包含上述無電極區域，上述溝槽部係於俯視時在上述第1側面之一部分及上述第2側面之一部分包含上述激振電極。
根據此，撓曲振動片係於溝槽部中之第1側面及第2側面之一部分包含激振電極，因此與上述之於第1側面及第2側面之整個區域包含激振電極之情形相比，可降低負載電容靈敏度(表示相對於負載電容變化之頻率變化之程度，該負載電容靈敏度越低，頻率之變動越少)。
因此，撓曲振動片係與於溝槽部中之第1側面及第2側面之整個區域包含激振電極之情形相比，可抑制由例如雜散電容等所引起之頻率之變動。
[適用例6]上述適用例之撓曲振動片中，較佳為配置於上述連接部之上述底部包含隨著自上述基部之側接近上述振動臂之上述前端側而上述溝槽部變深之斜面，且於上述斜面包含上述無電極區域。
根據此，撓曲振動片中，溝槽部之底部包含以隨著自基部之側朝向振動臂之前端側而溝槽部變深之方式傾斜的斜面，且於該斜面包含無電極區域，因此可避免於例如無電極區域形成時之電極保護膜(抗蝕劑)之光微影時對非曝光部分(第1側面及第2側面等)照射由光之反射所形成之曝光用光。
[適用例7]上述適用例之撓曲振動片中，較佳為上述振動臂包含位於上述基部之側之臂部、及位於較上述臂部更上述前端側之錘部。
根據此，撓曲振動片中，振動臂包含位於基部之側之臂部、及 位於較臂部更前端側之錘部，因此利用由錘部之慣性質量之增加所引起的Q值之提昇效果，例如可一面維持Q值一面縮短振動臂。
因此，撓曲振動片可一面維持Q值，一面謀求進一步之小型化。
另一方面，若撓曲振動片包含錘部，則與無錘部之情形相比，例如撓曲振動時之於連接部之應變變大(產生之熱量變多)。
然而，於撓曲振動片中，在設於傾斜部之溝槽部之底部之無電極區域，與形成有電極之情形相比熱導率變低，因此自壓縮部向擴展部之熱之移動變慢，於包含錘部之情形時，可更有效地抑制連接部之熱彈性損失。
[適用例8]上述適用例之撓曲振動片中，較佳為包含複數根上述振動臂，且包含上述複數根振動臂及上述基部而構成音叉。
根據此，撓曲振動片係包含複數根振動臂及基部而構成音叉，因此可提供發揮上述適用例1至適用例7中任一例之效果之音叉型撓曲振動片。
[適用例9]本適用例之振動器之特徵在於包含如適用例1至適用例8中任一例之撓曲振動片、及收容上述撓曲振動片之封裝體。
根據此，振動器包含如適用例1至適用例8中任一例之振動片，因此可提供發揮上述適用例1至適用例8中任一例之效果之振動器。
[適用例10]本適用例之振盪器包含如適用例1至適用例8中任一例之撓曲振動片、及包含使上述撓曲振動片振盪之電路的電路元件。
根據此，振盪器包含如適用例1至適用例8中任一例之撓曲振動片，因此可提供發揮上述適用例1至適用例8中任一例之效果之振盪器。
[適用例11]本適用例之電子機器之特徵在於包含如適用例1至適用例8中任一例之撓曲振動片。
根據此，電子機器包含如適用例1至適用例8中任一例之撓曲振 動片，因此可提供發揮上述適用例1至適用例8中任一例之效果之電子機器。
1、2、3、4‧‧‧作為撓曲振動片之晶體振動片
5‧‧‧作為振動器之晶體振動器
6‧‧‧作為振盪器之晶體振盪器
10a‧‧‧一主面
10b‧‧‧另一主面
11‧‧‧基部
12‧‧‧振動臂
12a、12b‧‧‧側面
13‧‧‧振動臂
13a、13b‧‧‧側面
14‧‧‧切口部
15‧‧‧支持部
16‧‧‧臂部
17‧‧‧錘部
18‧‧‧溝槽部
18a‧‧‧第1側面
18b‧‧‧第2側面
18c‧‧‧底部
18d、18e‧‧‧連結部
18f‧‧‧斜面
19‧‧‧傾斜部
20、21‧‧‧作為電極之激振電極
20a、21a‧‧‧第1激振電極部
20b、21b‧‧‧第2激振電極部
20c、21c‧‧‧安裝電極
22、23‧‧‧連接電極
80‧‧‧封裝體
81‧‧‧封裝體基底
82‧‧‧接合環
83‧‧‧外部連接端子
84‧‧‧導電性接著劑
85‧‧‧蓋體
86‧‧‧貫通孔
87‧‧‧密封材
88‧‧‧連接墊
91‧‧‧作為電路元件之IC晶片
92‧‧‧金屬線
700‧‧‧作為電子機器之行動電話
701‧‧‧液晶顯示裝置
702‧‧‧操作按鈕
703‧‧‧受話口
704‧‧‧送話口
C、D‧‧‧箭頭
L1‧‧‧範圍
L2‧‧‧範圍
圖1係表示第1實施形態之撓曲振動片之概略構成之模式圖，圖1(a)為平面圖，圖1(b)、(c)為圖1(a)之剖面圖。
圖2係表示撓曲振動片之弛豫頻率與Q值之極小值之關係的圖。
圖3係表示變形例1之撓曲振動片之概略構成之模式圖，圖3(a)為平面圖，圖3(b)為圖3(a)之剖面圖。
圖4係表示變形例2之撓曲振動片之概略構成之模式圖，圖4(a)為平面圖，圖4(b)為圖4(a)之剖面圖。
圖5係變形例3之撓曲振動片之主要部分模式剖面圖。
圖6係表示第2實施形態之振動器之概略構成之模式圖，圖6(a)為平面圖，圖6(b)為圖6(a)之剖面圖。
圖7係表示第3實施形態之振盪器之概略構成之模式圖，圖7(a)為平面圖，圖7(b)為圖7(a)之剖面圖。
圖8係表示第4實施形態之電子機器之模式立體圖。
以下，參照圖式對將本發明具體化之實施形態進行說明。
(第1實施形態)
圖1係表示第1實施形態之撓曲振動片之概略構成之模式圖，圖1(a)為平面圖，圖1(b)為圖1(a)之A-A線之剖面圖，圖1(c)為圖1(a)之B-B線之剖面圖。
再者，圖1(a)中，於方便上對電極部分賦予影線、網點，並且為了不會變得繁雜，而將電極部分簡化及省略一部分。又，圖1(c)中，省略構成要素之一部分(支持部)之剖面。
如圖1所示，作為撓曲振動片之晶體振動片1係將自水晶之原石 等以特定角度切出之晶圓狀之水晶基板作為基材，並藉由使用光微影技術之濕式蝕刻等而形成外形形狀。
晶體振動片1包含：基部11；一對振動臂12、13，其等自基部11延伸且相互大致平行；一對切口部14，其等係於與振動臂12、13之延伸方向交叉之方向(紙面左右方向)即振動臂12、13之寬度方向上，將基部11自兩側切缺而成；及一對支持部15，其等自基部11向紙面左右方向突出，於振動臂12、13側彎折成大致直角，且沿著振動臂12、13而延伸。
一對振動臂12、13包含位於基部11側之臂部16、及位於較臂部16更前端側且寬度較臂部16寬之錘部17。
並且，一對振動臂12、13係於相互對向之兩主面10a、10b包含溝槽部18，該溝槽部18係沿著振動臂12、13之長度方向而形成，並且使沿著一對振動臂12、13之排列方向(紙面左右方向)而切斷之振動臂12、13之剖面形狀成為大致H字狀。
晶體振動片1係於振動臂12、13之與基部11鄰接之連接部，設置有於俯視時隨著自振動臂12、13接近基部11而自溝槽部18至外形為止之間隔變寬的傾斜部19。
晶體振動片1係於一對振動臂12、13之溝槽部18、一主面10a、另一主面10b及一對振動臂12、13之相互對向之側面12a、12b、13a、13b等，形成(配置)有激振電極20、21。
此處，對形成於溝槽部18之激振電極20、21進行說明。
如圖1(b)所示，溝槽部18包含底部18c、相對於底部18c而位於振動臂12、13之寬度方向之一側且沿著振動臂12、13之長度方向的第1側面18a、及相對於底部18c而位於振動臂12、13之寬度方向之另一側且沿著振動臂12、13之長度方向的第2側面18b。
並且，臂部16中之溝槽部18之激振電極20、21係於沿著溝槽部 18之長度方向之第1側面18a、底部18c、及夾著底部18c而與第1側面18a相對向之第2側面18b連續地形成。
另一方面，如圖1(c)所示，於底部18c中之位於傾斜部19之底部18c之至少一部分(此處為位於傾斜部19之底部18c之全部，且相當於上述適用例中所記載之「溝槽部之一部分」)，在自與第1側面18a之連結部18d至與第2側面18b之連結部18e為止之範圍，設置有未形成激振電極20、21之無電極區域(圖1(a)中，引出符號18c之反白之部分)。
並且，在位於傾斜部19之第1側面18a，形成(配置)有激振電極20、21之一部分即第1激振電極部20a、21a，且在位於傾斜部19之第2側面18b，形成(配置)有激振電極20、21之一部分即第2激振電極部20b、21b。
再者，晶體振動片1係於溝槽部18之第1側面18a及第2側面18b之整個區域包含激振電極20、21。
如圖1所示，晶體振動片1係包含基部11及一對振動臂12、13而構成音叉，藉此成為作為音叉型撓曲振動片之音叉型晶體振動片，且於支持部15之特定位置固定於封裝體等外部構件。
並且，晶體振動片1係藉由自外部對形成於一對振動臂12、13上之激振電極20、21施加驅動信號，而使一對振動臂12、13以特定頻率(例如，32.768kHz)向箭頭C方向及箭頭D方向交替地進行撓曲振動(共振)。
此處，對形成於一對振動臂12、13上之激振電極20、21進行詳述。
於一對振動臂12、13，形成有自外部施加之驅動信號之施加電位之極性互不相同的激振電極20與激振電極21。
因此，激振電極20與激振電極21係以不短路之方式彼此空出間隔而形成。
如圖1(b)、圖1(c)所示，於振動臂12之溝槽部18形成有激振電極20，於振動臂12之兩側面12a、12b形成有激振電極21。
再者，振動臂12之兩側面12a、12b之激振電極21係經由形成於錘部17之連接電極22(參照圖1(a))而相互連接。
另一方面，於振動臂13之溝槽部18形成有激振電極21，於振動臂13之兩側面13a、13b形成有激振電極20。
再者，振動臂13之兩側面13a、13b之激振電極20係經由形成於錘部17之連接電極23(參照圖1(a))而相互連接。
又，振動臂12之溝槽部18之一主面10a側之激振電極20與另一主面10b側之激振電極20係經由形成於振動臂13之兩側面13a、13b之激振電極20而連接。
另一方面，振動臂13之溝槽部18之一主面10a側之激振電極21與另一主面10b側之激振電極21係經由形成於振動臂12之兩側面12a、12b之激振電極21而連接。
如圖1(a)所示，激振電極20、21係經由基部11而引出至支持部15，所引出之部分成為固定於封裝體等外部構件上時所使用之安裝電極20c、21c。再者，安裝電極20c、21c係形成於一主面10a及另一主面10b兩者上。
此處，對激振電極20、21之形成方法之概略進行說明。
激振電極20、21係以蒸鍍、濺鍍等方法使Ni、Cr、Au、Ag、Al、Cu等電極材料成膜於晶體振動片1之大致整個面，以覆蓋所成膜之電極材料之方式塗佈感光性之抗蝕劑，採用光微影技術等，對應於所需之電極圖案形狀使抗蝕劑曝光、圖案化後，利用蝕刻除去電極材料之露出之不要部分，藉此形成為所需之電極圖案形狀。
再者，水晶之熱導率為約6.2~約1).4W/(m‧K)，作為激振電極20、21之電極材料之例如Au之熱導率為約315W/(m‧K)，Au之熱導率 遠遠高於水晶之熱導率。關於其他電極材料(Ni、Cr等)也可以如此說。
其次，對熱彈性損失與弛豫頻率進行說明。
為了簡化，使用1根振動臂12進行說明。於晶體振動片1處於振動狀態，振動臂12向其寬度方向之某一側振動之期間，拉伸應力作用於振動臂12之寬度方向之一側，壓縮應力作用於另一側。通常，作用於振動臂12之與基部11鄰接之連接部的拉伸應力及壓縮應力大於作用於振動臂12之前端側之各應力。
此時，於壓縮應力作用之區域中，溫度上升，於拉伸應力作用之區域中，溫度下降。
晶體振動片1係於進行撓曲振動之振動臂12的受到壓縮應力之壓縮部與受到拉伸應力之擴展部之間，由於為了使溫度平衡化而發生之熱之移動(導熱)，而產生振動能量之損失。
將藉由此種導熱所產生之Q值之下降稱為熱彈性損失。
根據通常由於溫度差而產生之固體之內部摩擦之情形時眾所周知的應變與應力之關係式，將熱彈性損失說明為於撓曲振動模式之振動片中，在頻率變化時，弛豫頻率fm=1/2πτ(此處，π為圓周率，τ為弛豫時間)且Q值極小。
若通常地表示該Q值與頻率之關係，則成為表示撓曲振動片之弛豫頻率與Q值之極小值之關係的圖2之曲線F。該圖中，Q值成為極小Q0之頻率為熱弛豫頻率f0(=1/2πτ)。
又，以f/f0=1為界而頻率較高之區域(1<f/f0)成為絕熱區域，頻率較低之區域(f/f0<1)成為等溫區域。
若於晶體振動片1之振動臂12、13形成溝槽部18，則壓縮部與擴展部之間之導熱路徑藉由溝槽部而於中途變窄，因此晶體振動片1之直至溫度於壓縮部與擴展部成為平衡狀態為止之弛豫時間τ變長。
藉此，晶體振動片1係於圖2所示之絕熱區域，藉由形成溝槽部18，而曲線F本身之形狀未變化，且隨著熱弛豫頻率f0之下降，曲線F向頻率之下降方向移位至曲線F1之位置為止。再者，曲線F1表示於溝槽部18完全未形成電極(激振電極20、21)之狀態。
其結果，晶體振動片1係如箭頭a所示般Q值變高。
另外，晶體振動片1中，藉由於溝槽部18形成激振電極20、21，而曲線F移位至曲線F2之位置為止，如箭頭b所示般Q值下降。
作為其原因，認為激振電極20、21形成導熱路徑。
即，如電極材料般具有導電性之材料係如上所述般與作為晶體振動片1之基材之壓電體即水晶相比，熱導率較大。於此種具有導電性之材料中，除金屬之聲子以外電子亦搬運熱能。
即，認為晶體振動片1中導熱不僅經由水晶而進行，亦經由形成於溝槽部18之激振電極20、21而進行，因此弛豫時間τ變短，隨著熱弛豫頻率f0之上升，曲線F向頻率之上升方向移位至曲線F2之位置為止。
第1實施形態之晶體振動片1中，熱彈性損失係將絕熱區域、即振動體之機械共振頻率fr除以振動體單體之熱弛豫頻率f0所得之值fr/f0滿足1<fr/f0之關係的高頻區域作為對象。此處，所謂振動體單體，係完全未配置激振電極20、21等金屬膜等之振動體。例如於使用水晶作為振動體之材料之情形時，係指完全未配置水晶以外之材料之狀態之振動體。
再者，眾所周知熱弛豫振動頻率fm係藉由下式求出。
fm=πk/(2ρCpa2) (1)
此處，π為圓周率，k為振動臂之振動方向之熱導率，ρ為振動臂之質量密度，Cp為振動臂之熱容量，a為振動臂之振動方向之幅度。
於對式(1)之熱導率k、質量密度ρ、熱容量Cp輸入振動臂之材料 本身之常數的情形時，求出之熱弛豫振動頻率fm成為於振動臂未設置溝槽部之情形時之弛豫振動頻率。
如上所述，第1實施形態之晶體振動片1係於溝槽部18之設於傾斜部19之底部18c之至少一部分，在自與第1側面18a之連結部18d至與第2側面18b之連結部18e為止之範圍，包含未形成激振電極20、21之無電極區域。
其結果，於絕熱區域進行動作之晶體振動片1中，在設於傾斜部19之溝槽部18之底部18c之無電極區域，與形成有激振電極20、21之情形相比熱導率變低，因此撓曲振動時之自壓縮部(例如，第1側面18a側)向擴展部(例如，第2側面18b側)之熱之移動變慢，可抑制傾斜部19之熱彈性損失。
因此，晶體振動片1係與在設於傾斜部19之溝槽部18之底部18c形成有激振電極20、21之情形相比，可提高Q值。
再者，為更確實地發揮該效果，晶體振動片1較佳為如圖1(a)所示般，將溝槽部18之設於傾斜部19之底部18c之所有範圍設為無電極區域。
又，晶體振動片1係於溝槽部18中之第1側面18a及第2側面18b之整個區域包含激振電極20、21，因此與後述之於溝槽部18中之第1側面18a及第2側面18b之一部分包含激振電極20、21之情形相比，可降低CI值。
因此，晶體振動片1係與於溝槽部18中之第1側面18a及第2側面18b之一部分包含激振電極20、21之情形相比，可提高Q值。
又，晶體振動片1中，振動臂12、13包含位於基部11側之臂部16、及位於較臂部16更前端側且寬度較臂部16寬之錘部17，因此利用由錘部17之慣性質量之增加所引起的Q值之提昇效果，例如可一面維持Q值，一面縮短振動臂12、13。
因此，晶體振動片1可一面維持Q值，一面謀求進一步之小型化。
另一方面，若晶體振動片1包含錘部17，則與無錘部17之情形相比，撓曲振動時之傾斜部19之應變變大(產生之熱量變大)。
然而，晶體振動片1中，在設於傾斜部19之溝槽部18之底部18c之無電極區域，與形成有激振電極20、21之情形相比熱導率變低，因此自壓縮部向擴展部之熱之移動變慢，從而於包含錘部17之構成中，可更有效地抑制傾斜部19之熱彈性損失。
又，晶體振動片1係包含一對(2根)振動臂12、13及基部11而構成音叉，因此可提供發揮上述效果之音叉型晶體振動片。
此處，對第1實施形態之變形例進行說明。
(變形例1)
圖3係表示變形例1之撓曲振動片之概略構成之模式圖，圖3(a)為平面圖，圖3(b)為圖3(a)之E-E線之剖面圖。再者，對於與第1實施形態之共同部分，附上相同符號而省略詳細之說明，並以與第1實施形態不同之部分為中心進行說明。
如圖3所示，作為變形例1之撓曲振動片之晶體振動片2係於溝槽部18之第1側面18a及第2側面18b之設於傾斜部19之範圍L1，未形成激振電極20、21。
換言之，晶體振動片2係於溝槽部18之第1側面18a及第2側面18b之一部分包含激振電極20、21。
根據此，晶體振動片2係於溝槽部18中之第1側面18a及第2側面18b之一部分包含激振電極20、21，因此與上述之於第1側面18a及第2側面18b之整個區域包含激振電極20、21之情形相比，溝槽部18之第1側面18a及第2側面18b中之激振電極20、21之面積變小。
因此，主要是晶體振動片2之動態電容減少，故而可降低負載電 容靈敏度。
因此，晶體振動片2係與於溝槽部18中之第1側面18a及第2側面18b之整個區域包含激振電極20、21之情形相比，可抑制由例如雜散電容等所引起之頻率之變動。
(變形例2)
圖4係表示變形例2之撓曲振動片之概略構成之模式圖，圖4(a)為平面圖，圖4(b)為圖4(a)之F-F線之剖面圖。再者，對於與第1實施形態之共同部分，附上相同符號而省略詳細之說明，並以與第1實施形態不同之部分為中心進行說明。
如圖4所示，作為變形例2之撓曲振動片之晶體振動片3係不僅於變形例1中所述之溝槽部18之第1側面18a及第2側面18b之設於傾斜部19的範圍L1，亦於溝槽部18之錘部17側之一部分之範圍L2中的第1側面18a、第2側面18b及底部18c未形成激振電極20、21。
根據此，晶體振動片3係與第1實施形態及變形例1相比，溝槽部18之第1側面18a及第2側面18b中之激振電極20、21之面積變得更小。
因此，晶體振動片3之動態電容進一步減少，故而可進一步降低負載電容靈敏度。
因此，晶體振動片3係與第1實施形態及變形例1相比，可進一步抑制由例如雜散電容等所引起之頻率之變動。
此外，晶體振動片3係於溝槽部18之錘部17側之一部分之範圍L2中的底部18c未形成激振電極20、21，因此範圍L2內之撓曲振動時之自壓縮部(例如，第1側面18a側)向擴展部(例如，第2側面18b側)之熱之移動變慢，可抑制熱彈性損失。
因此，晶體振動片3係與第1實施形態及變形例1相比，可進一步提高Q值。
(變形例3)
圖5係變形例3之撓曲振動片之主要部分模式剖面圖。
圖5係將作為變形例3之撓曲振動片之晶體振動片4的溝槽部18之基部11側之主要部分，沿著振動臂12、13之延伸方向切斷之剖面圖。
再者，圖5所示之溝槽部18以外之晶體振動片4之構成係與第1實施形態及各變形例之任一者相同。
如圖5所示，晶體振動片4之溝槽部18之設於傾斜部19之底部18c包含斜面18f，該斜面18f係於藉由例如濕式蝕刻而形成溝槽部18之情形時，以隨著自基部11側朝向振動臂12、13之前端側而溝槽部18變深的方式傾斜。
並且，晶體振動片4之溝槽部18之設於傾斜部19之底部18c係於斜面18f包含無電極區域。
再者，該斜面18f係於與振動臂12、13之延伸方向交叉之方向上切斷時，向第1側面18a側及第2側面18b側之任一側均不傾斜。
根據此，晶體振動片4中，溝槽部18之設於傾斜部19之底部18c包含斜面18f，該斜面18f係以隨著自基部11側朝向振動臂12、13之前端側而溝槽部18變深的方式傾斜，且於斜面18f包含無電極區域，因此可避免激振電極20、21之電極圖案形成時採用光微影將抗蝕劑圖案化時，對非曝光部分(第1側面18a及第2側面18b等)照射由光之反射所形成之曝光用光。
若詳述，則自溝槽部18之上方朝向斜面18f照射之曝光用光O係於由底部18c之斜面18f反射時，藉由隨著自基部11側朝向振動臂12、13之前端側而溝槽部18變深的斜面18f之傾斜，而沿著振動臂12、13之延伸方向，以對應於入射角之角度向振動臂12、13之前端側反射。
其結果，晶體振動片4可避免激振電極20、21之電極圖案形成時採用光微影將抗蝕劑圖案化時，對非曝光部分(第1側面18a及第2側面18b等)照射由光之反射所形成之曝光用光O。
再者，底部18c之斜面18f的圖5中之紙面左右方向之兩端部之位置無需與傾斜部19之兩端部之位置一致。例如，底部18c之斜面18f的振動臂12、13之前端側(紙面左側)之端部可超出傾斜部19，亦可收納於傾斜部19內。
(第2實施形態)
其次，作為第2實施形態，對包含上述中所說明之晶體振動片之振動器進行說明。
圖6係表示第2實施形態之振動器之概略構成之模式圖，圖6(a)為平面圖，圖6(b)為圖6(a)之G-G線之剖面圖。再者，為了避免繁雜，而省略晶體振動片之電極類。
如圖6所示，作為振動器之晶體振動器5包含第1實施形態之晶體振動片1、及收容晶體振動片1之封裝體80。
封裝體80係由封裝體基底81、接合環(seam ring)82及蓋體85等所構成。
封裝體基底81係以可收容晶體振動片1之方式形成有凹部，於該凹部設置有與晶體振動片1之未圖示之安裝電極20c、21c(參照圖1)連接的連接墊88。
連接墊88構成為連接於封裝體基底81內之配線，且可與設置於封裝體基底81之外周部之外部連接端子83導通。
於封裝體基底81之凹部之周圍，設置有接合環82。進而，於封裝體基底81之底部，設置有貫通孔86。
晶體振動片1係經由導電性接著劑84而接著固定於封裝體基底81之連接墊88上。並且，封裝體80係縫焊有覆蓋封裝體基底81之凹部之蓋體85及接合環82。
於封裝體基底81之貫通孔86內，填充有包含金屬材料等之密封材87。該密封材87係於減壓環境內熔融後固化，且氣密地密封貫通孔 86，以使封裝體基底81內可保持減壓狀態。
晶體振動器5係藉由經由外部連接端子83之來自外部之驅動信號而將晶體振動片1激振，從而以特定之頻率(例如，32.768kHz)振盪(共振)。
如上所述，晶體振動器5包含晶體振動片1，因此可提供發揮與第1實施形態相同之效果(Q值之提昇等)之晶體振動器。
再者，晶體振動器5使用晶體振動片2、3、4之任一者來代替晶體振動片1，亦可發揮與晶體振動片2、3、4相應之效果。
(第3實施形態)
其次，作為第3實施形態，對包含上述中所說明之晶體振動片之振盪器進行說明。
圖7係表示第3實施形態之振盪器之概略構成之模式圖，圖7(a)為平面圖，圖7(b)為圖7(a)之H-H線之剖面圖。再者，為了避免繁雜，而省略晶體振動片之電極類。
作為振盪器之晶體振盪器6成為於上述晶體振動器5之構成中更包含電路元件之構成。再者，對於與晶體振動器5之共同部分，附上相同符號而省略詳細之說明。
如圖7所示，晶體振盪器6包含第1實施形態之晶體振動片1、作為包含使晶體振動片1振盪之振盪電路之電路元件的IC晶片91、及收容晶體振動片1及IC晶片91之封裝體80。
IC晶片91係固著於封裝體基底81之底部，且藉由Au、Al等金屬線92而與其他配線連接。
晶體振盪器6係藉由來自IC晶片91之振盪電路之驅動信號而將晶體振動片1激振，從而以特定之頻率(例如，32.768kHz)振盪(共振)。
如上所述，晶體振盪器6包含晶體振動片1，因此可提供發揮與第1實施形態相同之效果(Q值之提昇等)之晶體振盪器。
再者，晶體振盪器6使用晶體振動片2、3、4之任一者來代替晶體振動片1，亦可發揮與晶體振動片2、3、4相應之效果。
(第4實施形態)
其次，作為第4實施形態，對包含上述中所說明之晶體振動片之電子機器進行說明。
圖8係表示第4實施形態之電子機器之模式立體圖。
如圖8所示，作為電子機器之行動電話700係包括包含上述晶體振動片(1等)之晶體振動器5或晶體振盪器6作為例如計時裝置，且更包含液晶顯示裝置701、複數個操作按鈕702、受話口703、及送話口704而構成。
上述晶體振動器5或晶體振盪器6並不限於上述行動電話，亦可較佳地用作電子書、個人電腦、電視、數位靜態相機、攝像機、錄像機、汽車導航裝置、尋呼機、電子記事簿、計算器、文字處理機、工作站、電視電話、POS(point-of-sale，銷售點)終端、包含觸控面板之機器等之計時裝置，於任一情形時均發揮上述各實施形態及各變形例中所說明之效果，藉此可有助於該等電子機器之動作特性之提昇等。
再者，上述各實施形態及各變形例中，亦可不要晶體振動片1、2、3、4之支持部15、錘部17。
又，上述各實施形態及各變形例中，晶體振動片1、2、3、4之錘部17係於一對振動臂12、13之較臂部16更前端側，成為使寬度較臂部16寬之構造，但並不限定於此，亦可使用具有其他構造之錘部17。
例如，亦可於一對振動臂12、13之較臂部16更前端側，使用厚度較臂部16厚之構造之錘部，或者於較臂部16更前端側，使用固定或埋設有包含質量密度較構成晶體振動片1、2、3、4之基材更高之材料的構件(例如包含Au或Cu等金屬之構件)之構造之錘部。
又，支持部15並不限定於一對，亦可僅有一者。
又，上述各實施形態及各變形例中，溝槽部18包含底部18c、第1側面18a及第2側面18b，且具有所謂H字型之剖面形狀，但並不限定於此，例如亦可為具有無底部而將第1側面與第2側面以形成銳角之方式連接之所謂V字型之剖面形狀的溝槽部。
再者，上述各實施形態及各變形例中，將溝槽部18設置於振動臂12、13之兩主面10a、10b，但並不限定於此，亦可僅設置於任一主面(10a或10b)。
又，上述各實施形態及各變形例中，將振動臂12、13之數設為一對(2根)，但並不限定於此，亦可為1根或3根以上。
再者，上述各實施形態及各變形例中，將振動片設為水晶，但並不限定於此，例如亦可為包含鉭酸鋰(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，或氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)等壓電體作為被膜之矽等。
1‧‧‧作為撓曲振動片之晶體振動片
10a‧‧‧一主面
10b‧‧‧另一主面
11‧‧‧基部
12‧‧‧振動臂
12a、12b‧‧‧側面
13‧‧‧振動臂
13a、13b‧‧‧側面
14‧‧‧切口部
15‧‧‧支持部
16‧‧‧臂部
17‧‧‧錘部
18‧‧‧溝槽部
18a‧‧‧第1側面
18b‧‧‧第2側面
18c‧‧‧底部
18d、18e‧‧‧連結部
19‧‧‧傾斜部
20、21‧‧‧作為電極之激振電極
20a、21a‧‧‧第1激振電極部
20b、21b‧‧‧第2激振電極部
20c、21c‧‧‧安裝電極
22、23‧‧‧連接電極
C、D‧‧‧箭頭

Claims (12)

  1. 一種振動片，其特徵在於包含：基部；及振動臂，其自上述基部沿第1方向而延伸出，於互為表裏關係之2個主面之至少一方，沿上述第1方向設有溝槽部，且於上述溝槽部之內面設有激振電極；其中上述振動臂包含連接於上述基部之連接部；上述溝槽部包含：沿著與上述第1方向交叉之第2方向排列之第1側面及第2側面，及俯視時，被夾於上述第1側面與上述第2側面之間的底部；於上述溝槽部中較上述連接部更靠上述振動臂之前端側的區域，自上述第1側面而包含上述底部地連續至上述第2側面地設有上述激振電極；上述溝槽部之一部分係配置於上述連接部；在上述一部分，配置於上述第1側面之第1激振電極部及配置於上述第2側面之第2激振電極部之極性為相同，且互相導通；且俯視時，在被夾於上述第1激振電極部與上述第2激振電極部之間的區域，有無電極區域。
  2. 如請求項1之振動片，其中於上述一部分之內面，上述第1激振電極部係設置於上述第1側面之全部表面，且上述第2激振電極部係設置於上述第2側面之全部表面。
  3. 如請求項1之振動片，其中 於上述一部分之內面，上述第1激振電極部係設置於上述第1側面之一部分，且上述第2激振電極部係設置於上述第2側面之一部分。
  4. 如請求項1至3中任一項之振動片，其中上述一部分包含隨著自上述基部側朝向上述前端側而深度變深之斜面；於上述斜面，有上述無電極區域。
  5. 如請求項1至3中任一項之振動片，其中上述振動臂包含：臂部，其自上述連接部之前端延伸出；及錘部，其自上述臂部之前端延伸出。
  6. 如請求項1至3中任一項之振動片，其中上述連接部係：自上述溝槽部之外緣至上述振動臂之外緣之沿著上述第2方向之寬度隨著自上述振動臂之前端側朝向上述基部側而變寬。
  7. 如請求項1至3中任一項之振動片，其包含支持部，上述支持部係連接於上述基部，而沿著上述第2方向排列配置於上述振動臂。
  8. 如請求項1至3中任一項之振動片，其中在上述基部，設有沿上述第2方向排列之一對的切口部。
  9. 如請求項1至3中任一項之振動片，其包含複數根上述振動臂。
  10. 一種振動器，其特徵在於包含：如請求項1至3中任一項之振動片；及封裝體，其收容有上述振動片。
  11. 一種振盪器，其特徵在於包含：如請求項1至3中任一項之振動片；及 電路。
  12. 一種電子機器，其特徵在於包含如請求項1至3中任一項之振動片。
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