專利名稱：振動片、振子、振蕩器、電子設備以及頻率調整方法
技術領域：
本發明涉及振動片、振子、振蕩器、電子設備以及頻率調整方法。
背景技術：
在具有振動臂的振子中，公知有這樣的振動片該振動片的振動臂不是在面內進 行振動，而是在振動臂的厚度方向上進行振動(面外振動)。該振動片一般具有奇數個振動 臂，在具有3個以上的振動臂的情況下，進行這樣的振動(工作模式振動)相鄰的振動臂 交替地重復相反方向的振動。進行面內振動的音叉型振子中的頻率調整是通過如下方式進行的在振動臂的 末端部上，在振動方向的平面內設置有施重部，向該施重部照射激光等，去除施重部的一部 分。這是通過去除施重部的一部分、減小振動臂的重量來依次提高頻率而進行頻率調整 (例如參照專利文獻1)。與此相對，進行面外振動的振子的頻率與振動臂的振動方向的厚度成正比，與振 動臂的長度的平方成反比。因此，頻率調整是通過以下方式來進行的不在構成振動臂厚度 的表面上附加施重部，而是在振動臂的側面上附加施重部，對其照射激光來去除該側面上 的施重部的一部分。專利文獻1日本特開2003-318685號公報在實現進行面外振動的振子的小型化的情況下，由于振動臂的長度縮短，因而為 了獲得相同頻率，需要減小振動臂的厚度。然而，很難在薄的振動臂的側面上附加施重部來進行振動片的頻率調整。并且， 即使成功地在振動臂的側面上附加了施重部，也很難通過照射激光來去除該施重部的一部 分，期望的方式是能夠容易且高精度地對進行面外振動的振子的頻率進行調整。對于進行面外振動的振動片而言，在與音叉型的進行面內振動的振動片同樣地、 在振動臂上在厚度方向上進行膜的附加或膜的去除來進行頻率調整的情況下，不僅要考慮 單純的施重部的效應，還需要考慮厚度變化。因此，對于進行面外振動的振子而言，公認為 很難通過在振動臂的厚度方向上進行膜的附加或膜的去除來進行頻率調整。因此，發明人將在基部上形成有1個振動臂的進行面外振動的振動片作為模型， 在振動臂的一個表面上形成金(Au)膜，對從振動臂的末端側起消除該金膜時的頻率變化 進行了仿真和考察。根據該考察，當從末端側起消除形成在振動臂上的金屬膜或絕緣膜等質量部時， 頻率以依次變高的方式變化，在振動臂的大致中央部處，頻率的變化為零。然后，當進一步 朝向基部而去除金屬膜或絕緣膜等質量部時，這次頻率是以降低的方式變化。這樣，發明人發現，在振動臂的長度的大致中央附近存在頻率變化方向變為不同 的邊界，認為可利用該現象來進行振子的頻率調整。特別是在振動臂的中央附近，因去除金 屬膜或絕緣膜等質量部而引起的頻率變化小，可期待高精度的頻率調整。 然而，為了對振動臂進行激勵，需要在振動臂上，以從基部起、振動臂的1/2左右的長度來形 成激勵電極。這是因為，如果不以至少振動臂的1/2左右的長度形成激勵電極， 則激勵效率不佳，CI值增加，無法得到振動片的良好的振動特性。因此，在相比于振動片的長度的一半，將質量部設置在末端側的情況下，因去除金 屬膜或絕緣膜等引起的頻率變化量大，很難進行微調，存在無法高精度地調整頻率的問題。此外，雖然通過將質量部形成在與激勵電極相反的面上，能夠將質量部設置在振 動臂的長度的中央附近，能夠實現微調，然而，對于該質量部而言，是通過照射激光等來去 除金屬膜或絕緣膜等，因而可能對背面的激勵電極造成損傷。而且，振動片的振動特性會因 激勵電極發生損傷而劣化。因此，期望實現能夠在不影響振動片的振動特性的情況下、進行高精度的頻率調 整的振動片。
發明內容
本發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用例 來實現。[應用例1]本應用例的振動片的特征在于，該振動片具有基部，其設置在包含第 1軸和與該第1軸垂直的第2軸的平面上；振動臂，其從所述基部起在第1軸方向上延伸；激 勵電極，其設置在所述振動臂上，對所述振動臂進行激勵；以及第1質量部，其設置在所述 振動臂上，調整所述振動臂的頻率，所述振動臂在與所述平面垂直的方向上進行彎曲振動， 且具有第1面和第2面，所述第1面隨著彎曲振動而發生壓縮或拉伸，所述第2面在所述第 1面壓縮時發生拉伸、在所述第1面拉伸時發生壓縮，所述第1質量部設置在距所述振動臂 的所述基部側的端部超過第1軸方向的全長的1/2的區域內，而且使用了密度D(X103kg/ m3)在2. 20彡D彡8. 92的范圍內的材料。根據該結構，振動片的第1質量部位于距基部超過振動臂的長度(振動臂的全長) 的1/2的振動臂的末端側，而且由密度D(X 103kg/m3)在2. 20彡D彡8. 92的范圍內的材料 形成。由此，作為對振動片的振動臂進行激勵的激勵電極的長度，能夠確保振動臂的全 長的1/2，在實際應用上的振蕩中，CI值低，能夠獲得充分的振動特性。并且，形成在第1質量部上的材料的密度D(X 103kg/m3)處于2. 20彡D彡8. 92的 范圍內，因此，當在振動臂的平面上形成了膜時，能夠將施重效應與厚度效應之間的切換邊 界形成在超過振動臂的長度的1/2的位置附近的部分處。在該部分中，相對于膜的去除或 附加，頻率變化量小，能夠用于頻率調整中的微調，能進行高精度的頻率調整。這樣，根據本應用例，可提供一種既能確保振動片的振動特性又能進行高精度的 頻率調整的振動片。[應用例2]在上述應用例的振動片中，優選的是，所述第1質量部使用了從Si02、 Al、Al203、Ti02、Cr、Fe、Ni 以及 Cu 中選擇的材料。這些用于第1質量部的材料的密度D(X 103kg/m3)處于2. 20彡D彡8. 92的范圍
內，能夠容易地形成在振動臂上。[應用例3]在上述應用例的振動片中，優選的是，在所述振動臂的末端部設有密 度D (X 103kg/m3)為D > 8. 92的第2質量部。
根據該結構，通過將密度D(X 103kg/m3)為D > 8. 92的材料設置在振動臂的末端 部，能夠在頻率調整中將其用作進行粗調的部分。振動臂的末端部相對于膜的去除或附加， 頻率變化量大，能縮短調整量大的振動片的頻率調整中的加工時間。[應用例4]在上述應用例的振動片中，優選的是，所述第2質量部使用了從Ag、Au 以及Pt中選擇的材料。根據該結構，第2質量部由從Ag、Au以及Pt中選擇的材料形成，能夠在振動臂上 容易形成這些第2質量部。[應用例5]本應用例的振子的特征在于，該振子具有上述應用例中任一例所述 的振動片、以及收納所述振動片的封裝。根據該結構，振子具有振動特性良好且能高精度地進行頻率調整的振動片，可提 供頻率精度優良的振子。[應用例6]本應用例的振蕩器的特征在于，該振蕩器具有上述應用例中任一例 所述的振動片、以及與所述振動片連接的電路元件。根據該結構，振蕩器具有振動特性良好且能高精度地進行頻率調整的振動片，可 提供頻率精度優良的振蕩器。[應用例7]本應用例的電子設備的特征在于，該電子設備使用了上述應用例中任 一例所述的振動片。根據該結構，可提供能起到上述應用例1 4中任一例所述的效果的電子設備。[應用例8]本應用例的頻率調整方法的特征在于，該頻率調整方法具有以下工 序制備振動片的工序，該振動片具有基部，其設置在包含第1軸和與該第1軸垂直的第2 軸的平面上；振動臂，其從所述基部起在第1軸方向上延伸；激勵電極，其形成在所述振動 臂上，對所述振動臂進行激勵；以及第1質量部，其形成在所述振動臂上，調整所述振動臂 的頻率，所述振動臂在與所述平面垂直的方向上進行彎曲振動，且具有第1面和第2面，所 述第1面隨著彎曲振動而發生壓縮或拉伸，所述第2面在所述第1面壓縮時發生拉伸、在所 述第1面拉伸時發生壓縮；以及頻率調整工序，通過改變所述第1質量部的質量來調整所述 振動臂的頻率，在距所述振動臂的所述基部側的端部超過第1軸方向的全長的1/2的區域 內形成所述第1質量部，而且，利用密度D(X 103kg/m3)在2. 20彡D彡8. 92的范圍內的材 料來形成該第1質量部。根據該結構，形成在第1質量部上的材料的密度D(X 103kg/m3)處于 2. 92的范圍內，因此，當在振動臂的平面上形成了膜時，能夠將施重效應與厚度 效應之間的切換邊界形成在超過振動臂的長度的1/2的位置附近的部分處。在該部分中， 相對于膜的去除或附加，頻率變化量小，能夠用于頻率調整中的微調，能進行高精度的頻率 調整。[應用例9]在上述應用例的頻率調整方法中，優選的是，在所述振動臂的末端部 設置密度D2 (X 103kg/m3)為D2 > 8. 92的第2質量部，該頻率調整方法具有粗調工序，該粗 調工序通過改變所述第2質量部的質量來對所述振動臂的頻率進行粗調，在所述粗調工序 后進行所述頻率調整工序。 這樣，通過在振動臂的末端部形成粗調用的第2質量部并使用密度D(X103kg/ m3)為D>8.92的材料、在中央部形成微調用的第1質量部并使用密度D(X103kg/m3)為2.92的材料，能夠將激勵電極從基部側的端部起長長地形成到振動臂的中央附
近(1/2L)的位置處，因此能夠防止CI值的劣化。并且，通過進行粗調工序并之后進行微調工序，能夠短時間且高效地進行振動片 的頻率調整。
圖1是說明進 行面外振動的振動片的一例的概略立體圖。圖2是示出形成在振動臂上的第1質量部的形成位置與頻率之間的關系的圖。圖3是示出形成在振動臂上的第1質量部的密度與頻率增減的邊界位置之間的關 系的圖。圖4示出了第1實施方式的振動片的結構，(a)是概略平面圖，(b)是沿著該圖(a) 的A-A截線的概略截面圖，(c)是沿著該圖(a)的B-B截線的概略截面圖。圖5是說明第1實施方式中的振動片的頻率調整步驟的示意圖。圖6是示出變型例中的第1質量部的結構的結構圖。圖7示出了第2實施方式的振子的結構，(a)是概略平面圖，(b)是沿著該圖(a) 的G-G截線的概略截面圖。圖8示出了第3實施方式的振蕩器的結構，(a)是概略平面圖，(b)是沿著該圖(a) 的H-H截線的概略截面圖。標號說明1 振動片；5 振子；6 振蕩器；11，12，13 振動臂；11a，12a，13a 第 1 面；lib, 12b，13b 第2面；15 基部；21,22,23 作為激勵電極的下部電極；31,32,33 壓電膜；41， 42,43 作為激勵電極的上部電極；45，46 安裝電極；47，48 連接部；51，52，53 第1質量 部；54 槽部；55，56，57 粗調用的第2質量部；59 激光加工線；61，62，63 壓電元件；81 作為收容器的陶瓷封裝；82 接縫環(seam ring) ；83 外部連接端子；84 導電性粘接劑； 85 蓋體；86 貫通孔；87 密封材料；88 連接焊盤；91 作為電路元件的IC芯片；92 金屬 線。
具體實施例方式在說明實施方式之前，為了理解本發明，詳細說明進行面外振動的振動片中的質 量部與頻率之間的關系。圖1是說明進行面外振動的振動片的一例的概略立體圖。圖2是示出形成在振動 臂上的金屬膜或絕緣膜等質量部的形成位置與頻率之間的關系的圖。圖3是示出形成在振 動臂上的金屬膜或絕緣膜等質量部的密度與頻率增減的邊界位置之間的關系的圖。如圖1所示，進行面外振動的振動片1具有基部15，以及從基部15起平行地延 伸的3個振動臂11、12、13。這里，在設振動臂11、12、13延伸的方向為Y方向、與Y方向垂直的、振動臂11、12、 13排列的方向為X方向時，將垂直于Y方向和X方向的方向設為Z方向。這里，在將Y方 向定義為第1軸、將X方向定義為第2軸時，也可以說基部15是形成在包含第1軸和與第 1軸垂直的第2軸的平面上，且振動臂11、12、13在第1軸方向上延伸。
面外振動是這樣的振動振動臂的末端在Z方向、即與XY平面垂直的方向上振動， 而且，以與相鄰的振動臂成為相反方向的方式反復進行振動。這樣的振動是偏離于形成振 動臂的XY平面的振動，因而一般被稱為面外振動。因此，在振動臂11、13朝+Z方向振動且振動臂12朝-Z方向振動的情況下，對于 形成在XY平面上的振動臂11、12、13的、相面對的第1面11a、12a、13a與第2面lib、12b、 13b而言，第1面lla、13a發生壓縮，第2面lib、13b發生拉伸，另一方面，第1面12a發生 拉伸，第2面12b發生壓縮。并且，在振動臂11、13朝-Z方向振動且振動臂12朝+Z方向 振動的情況下，壓縮和拉伸的關系與上述情況相反。另外，振動臂不限于3個，也可以是1個或5個。在這樣的進行面外振動的振動片中，如果將振動片的頻率設為f、將振動臂的全長 設為L、將振動臂的振動方向的厚度設為t，則具有foe (t/L2)的關系。也就是說，進行面外振動的振動片的頻率f與振動臂在振動方向上的厚度t成正 比，與振動臂的全長L的平方成反比。在這樣的振動片1的基本特性中，在與音叉型的進行面內振動的振動片同樣地、 在位于XY平面內的振動臂的第1面或第2面上進行膜的附加或膜的去除來進行頻率調整 的情況下，不僅要考慮單純的施重部的效應，還需要考慮厚度變化。因此，很難通過在振動 臂的第1面或第2面上進行膜的附加或膜的去除來進行頻率調整。因此，發明人將在基部上形成有1個振動臂的振動片作為模型，在位于XY平面內 的振動臂的一個表面上形成了金屬膜或絕緣膜等質量部，對從振動臂的末端側起消除該質 量部時的頻率變化進行了仿真和考察。圖2是該考察的曲線圖，縱軸為經標準化的頻率變化Af，橫軸為相對于振動臂的 全長L、作為頻率調整膜的金屬膜從基部側的端部起的長度。縱軸的Af是這樣的值當設 在振動臂上未形成用于頻率調整的金屬膜時的頻率為《K形成了用于頻率調整的金屬膜時 的頻率為f時，Af= (f-f0)/f0，進而，以Af的最大值為1的方式將頻率變化量標準化為 Af(標準化)= Af/(Af的最大值)。另外，該曲線圖是在形成金(Au)膜作為金屬膜時的 數據。根據圖2的曲線圖，當從末端側起逐漸消除形成在振動臂上的金屬膜時，頻率以 依次增高的方式變化，在振動臂的大致中央部處，頻率的變化為零。然后，當進一步朝向基 部去除金屬膜時，這次頻率是以逐漸降低的方式變化。并且，越接近該中央部，頻率的變化
量越小。以振動臂的長度的中央附近為邊界，在振動臂的末端側施重效應處于支配地位， 隨著去除金屬膜，頻率朝增高的方向變化。而從振動臂的長度的中央附近到振動臂的基部 側，厚度效應處于支配地位，隨著去除金屬膜，頻率朝降低的方向變化。這樣，在金屬膜是金 膜的情況下，在振動臂的長度的大致中央附近存在頻率變化的方向變為不同的邊界。 在圖3中，縱軸為頻率調整時頻率變化的增減發生切換的邊界位置，橫軸為質量 部使用的金屬膜或絕緣膜的密度(X103kg/m3)，記錄了各種材料的情況。另外，設振動臂的 全長為L，邊界位置由從振動臂的基部側的端部起的長度相對于全長的比例來表示。例如， 縱軸示出了這樣的情況當大于0. 5L時，邊界位置位于振動臂的末端側，當小于0. 5L時，邊 界位置位于振動臂的基部側。
如圖 3所示可知，根據形成在振動臂上的金屬膜或絕緣膜的材料密度的不同，頻 率變化方向變為不同的邊界位置存在差異，當金屬膜或絕緣膜的密度小時，該邊界位置存 在于振動臂的末端側。例如，在使用Au作為質量部的情況下，密度是19. 3(X 103kg/m3)，當設振動臂的全 長為L時，邊界位置位于距振動臂的基部側的端部大致0. 43L的位置處，這是相比于振動臂 的中央，更靠近基部側的部位。而在使用SiO2或TiO2作為質量部的情況下，SiO2的密度是 2. 20 (X 103kg/m3)，TiO2的密度是4. 264 (X 103kg/m3)，比上述的Au的密度小，在該情況下， 邊界位置位于距振動臂的基部側的端部0. 6L的位置處，這是相比于振動臂的中央，更靠末 端側的部位。這樣，發明人發現，在振動臂的長度的大致中央附近存在頻率變化方向變為不同 的邊界。而且發現，該邊界位置隨金屬膜或絕緣膜等質量部的材料密度而變化，當密度減小 時，邊界位置具有從振動臂的中央部向末端側移動的趨勢。進而，根據這些發現，發明人創 造了本發明。下面，根據附圖來說明本發明的具體化的實施方式。另外，在以下說明中使用的各 圖中，為了使各部件成為可識別的大小而對各部件的尺寸比例進行了適當變更。(第1實施方式)圖4示出了本實施方式的振動片的結構，圖4(a)是概略平面圖，圖4(b)是沿著該 圖4(a)的A-A截線的概略截面圖，圖4(c)是沿著該圖4(a)的B-B截線的概略截面圖。振動片1為這樣的形式當在正交坐標系中展開成XY平面時，將Z方向設為厚度 方向。振動片1具有3個振動臂11、12、13，振動臂11、12、13排列在X方向上，并且在Y方 向上彼此平行地延伸。而且，振動臂11、12、13連接在基部15上，各振動臂11、12、13構成 了懸臂結構的振動片1。在振動臂11、12、13的靠近基部15的位置處分別形成有壓電元件61、62、63。如圖4(b)所示，形成在振動臂11上的壓電元件61設置在規定振動臂11的厚度 的相面對的面(與Z方向垂直的面)的一個面側。而且，壓電元件61是由下部電極21、壓 電膜31以及上部電極41層疊形成的。另外，盡管未圖示，然而可以在壓電膜31與上部電 極41之間形成絕緣膜。這樣，通過使作為激勵電極的下部電極21與上部電極41隔著壓電膜31而相對， 來形成壓電元件61，通過向各電極間施加正負電壓，能夠使壓電膜產生壓縮或拉伸。并且， 通過使壓電膜產生壓縮或拉伸，能夠使振動臂11在Z方向上發生位移。同樣，形成在振動臂12、13上的壓電元件62、63在規定振動臂11的厚度的相面對 的一個面側，層疊地形成有下部電極22、23、壓電膜32、33以及上部電極42、43。并且，作為激勵電極的下部電極21、22、23以及上部電極41、42、43從基部15起形 成為振動臂11的全長L的1/2L的長度。這是因為，在使用比振動臂的全長的1/2短的長度的激勵電極的情況下，振動片 的CI值增大，不能獲得充分的振動特性，而通過確保至少為振動臂的1/2長度的下部電極、 壓電膜以及上部電極，能夠將振動片振蕩時的CI值維持在很低的水平，在實際應用中，能 夠獲得充分的振動特性。下部電極21、22、23以及上部電極41、42、43被引出到振動片1的基部15，并被固定在收容器等的基臺上，與實現電導通的安裝電極45、46連接。并且構成為設有連接下部 電極21、23與上部電極42的連接部47，而且設有連接下部電極22與上部電極41、43的連 接部48，壓電元件61、63與壓電元件62的極性相反。如圖4(c)所示，在振動臂11的與形成有壓電元件61的面相同的面上設有第1質 量部51。該質量部51由SiO2膜形成，通過去除SiO2膜的一部分來調整振動臂11的頻率。另外，這里采用的第1質量部51的金屬膜或絕緣膜只要處于圖3所示的、密度 D(X103kg/m3)為2. 20彡D彡8. 92的范圍內即可。該范圍的金屬膜或絕緣膜是這樣的金 屬膜或絕緣膜其頻率變化方向成為不同的邊界形成為與振動臂11的中央相比，更靠末端 側。因此，在該第1質量部51上存在頻率變化方向變為不同的邊界。另外，作為第1質量部51的材料，例如是從5102、八1、八1203、1102、0、？6、·以及 Cu等中選擇的。并且，在振動臂12、13上也設有與振動臂11相同結構的第1質量部52、53。而且，如圖4(a)所示，在振動臂11、12、13的形成有第1質量部51、52、53的相同 的面上，在其末端部設有粗調用的第2質量部55、56、57。粗調用的第2質量部55、56、57由 金(Au)膜形成。該粗調用的金屬膜優選使用密度D(X103kg/m3)為D>8. 92的材料，例如 Au、Ag、Pt。如圖2所示，對于Au膜，因在振動臂的末端部去除該Au膜而引起的頻率變化量 大，最適合用于調整量大的振動片的粗調用的頻率調整。這樣，通過在振動臂11、12、13的末端部形成粗調用的第2質量部且使用密度 D(X103kg/m3)為D > 8.92的材料、并在中央部形成微調用的第1質量部且使用密度 D(X103kg/m3)為2. 20 < D < 8. 92的材料，能夠將激勵電極從基部側的端部長長地形成到 振動臂的中央附近(1/2L)的位置，因此，能夠防止CI值的劣化，而且能夠短時間地高效地 進行振動片1的頻率調整。在振動片1的調整量小的情況下，該粗調用的第2質量部55、56、57不是必需的， 僅使用第1質量部51、52、53就能進行頻率調整。另外，粗調用的第2質量部55、56、57也 可以使用 Si02、Al、Al203、Ti02、Cr、Fe、Ni、Cu 等密度為 2. 20 彡 D 彡 8. 92 的材料。另外，下部電極和上部電極可利用金(Au)、鋁(Al)、鈦(Ti)等金屬材料。并且，下 部電極和上部電極可以在與底層之間具有鉻(Cr)膜，以便提高與底層之間的密合強度。作 為壓電膜，可使用Zn0、AIN、PZT、LiNb03、KnbO3等材料，特別是ZnO、AIN，由于能獲得更良好 的特性，所以是優選的。絕緣膜可使用Si02、SiN等。振動片1是使用石英或硅等基材而形成的。并且，在使用石英作為振動片1的基 材的情況下，可采用X切板、AT切板、Z切板等。另外，在上述實施例中，將第1質量部51、52、53、以及粗調用的第2質量部55、56、 57形成在振動臂的第1面側，然而不限于此，第1質量部和第2質量部也可以形成在振動臂 的第2面側，或者也可以形成在振動臂的第1面側和第2面側雙方上。下面，對以上的振動片中的頻率調整方法的一例進行說明。圖5是說明振動片中的頻率調整步驟的示意圖。另外，在圖中省略了壓電元件、配 線等的圖示。 如圖5(a)所示，在振動片1的各振動臂11、12、13上設有粗調用的第2質量部和 微調用的第1質量部。振動臂11、12、13的末端側為粗調用的第2質量部55、56、57，位于振動臂11、12、13的中央部 與末端部之間的是微調用的第1質量部51、52、53。另外，振動片1的頻率在調整前被設定成比目標頻率低。首先，如圖5(b)所示，向各振動臂11、12、13的粗調用的第2質量部55、56、57的
金屬膜照射激光，去除其一部分。關于激光的照射，是以橫截各振動臂11、12、13的方式，在X方向上連續進行照射， 呈線狀去除第2質量部，在粗調用的第2質量部55、56、57上形成激光加工線59。反復進行 該激光的照射，直到振動片1的頻率到達期望的頻率范圍內，通過去除金屬膜或絕緣膜等 質量部，第2質量部的質量減小，振動片1的頻率被調整為變高。并且，粗調后的頻率被設 定成比目標頻率低。然后，當振動片1的粗調結束時，如圖5(c)所示，向各振動臂11、12、13的微調用 的第1質量部51、52、53的質量部照射激光，去除其一部分。激光的照射是從第1質量部51、52、53的與基部15相反側的末端側進行的。這是 因為，第1質量部51、52、53的與基部15相反側的末端側的部分是施重效應處于支配地位 的部分，通過在該部分中去除金屬膜或絕緣膜等質量部，第1質量部的質量減小，是在使振 動片1的頻率變高的方向上進行調整。并且，由于在第1質量部51、52、53上存在頻率變化 方向變為不同的邊界，因而在該邊界附近，能進行頻率變化量小的微量的頻率調整。激光的照射是以橫截各振動臂11、12、13的方式在X方向上連續進行的，呈線狀去 除金屬膜，在微調用的第1質量部51、52、53上形成激光加工線59。該激光的照射以依次向 基部15側移位的方式進行，且重復進行到振動片1的頻率達到目標頻率而結束。這里，例如向第1質量部51、52、53照射激光，以使頻率變高的方式進行調整，但有 時因過度去除了質量部而導致頻率高于目標頻率。此時，向第1質量部51、52、53的基部15 側的部分照射激光來進行頻率調整。這是因為，第1質量部51、52、53的基部15側的部分 是厚度效應處于支配地位的部分，通過在該部分中去除金屬膜或絕緣膜等質量部，能夠減 小第1質量部的質量，從而是在振動片1的頻率變低的方向上進行調整。這樣，不僅能夠在使振動片1的頻率變高的方向上進行調整，還能夠使頻率降低， 因此即使頻率調整量有誤，也能高精度地調整頻率。另外，作為其他頻率調整方法，可在粗調用的第2質量部55、56、57上，以目標頻 率為目標進行頻率調整，之后，在微調用的第1質量部51、52、53上進行頻率調整。在微調 中，判斷振動片1的頻率是比目標頻率高還是低，在頻率比目標頻率低的情況下，去除與基 部15相反側的末端部側的第1質量部51、52、53的金屬膜或絕緣膜，在頻率比目標頻率高 的情況下，去除基部15側的第1質量部51、52、53的金屬膜或絕緣膜。使用這樣的方法，也 能進行振動片1的頻率調整。另外，雖然以上是呈線狀地去除第1質量部的金屬膜或絕緣膜，不過也可以隔開 間隔地呈點狀將其去除。并且，在將振動片1安裝在收容器內的情況下，頻率會因電路電容等而變化，因 此，優選在將振動片1安裝在收容器內之后進行頻率調整。如上所述，在本實施方式的進行面外振動的振動片1中，第1質量部51、52、53位 于從基部15起超過振動臂11、12、13的全長L的1/2的、振動臂11、12、13的末端側，而且 由密度D(X 103kg/m3)處于2. 20彡D彡8. 92的范圍內的金屬膜或絕緣膜形成。
由此，作為對振動片1的振動臂11、12、13進行激勵的激勵電極的長度，能夠確保 振動臂11、12、13的全長的1/2，在實際應用上的振蕩中，CI值低，能夠獲得充分的振動特性。并且，形成在第1質量部51、52、53上的金屬膜或絕緣膜的密度D (X 103kg/m3)處 于2. 20 < D < 8. 92的范圍內，因此，當在振動臂11、12、13的平面上形成了膜時，能夠將施 重效應與厚度效應之間切換邊界形成在超過振動臂11、12、13的長度的1/2的位置附近的 部分處。在該部分中，相對于膜的去除或附加，頻率變化量小，能夠用于頻率調整中的微調， 能進行高精度的頻率調整。這樣，根據本應用例，可提供一種既能確保振動片1的振動特性又能進行高精度 的頻率調整的振動片1。另外，在本實施方式中，已對去除金屬膜或絕緣膜的方法進行了說明，而對于附加 金屬膜或絕緣膜的方法，也能夠進行振動片的頻率調整。(變型例)下面，對第1實施方式的第1質量部中的金屬膜或絕緣膜的結構的變型例進行說 明。圖6示出了第1質量部的變型例中的金屬膜或絕緣膜的結構，圖6(a)是示出變型 例的平面圖，圖6(b)是該圖6(a)的C-C截面圖，圖6(c)是示出第2變型例的平面圖，圖 6(d)是該圖6(c)的D-D截面圖，圖6(e)是示出第3變型例的平面圖，圖6 (f)是該圖6(e) 的E-E截面圖。另外，在圖6中示出了一個振動臂，其他2個振動臂也采用相同的結構。作為變型例，如圖6(a)、(b)所示，在振動臂11的中間部處形成有第1質量部51a， 第1質量部51a的金屬膜或絕緣膜在振動臂11的延伸方向(Y方向)上形成有多個槽部54 從而形成了狹縫。作為第2變型例，如圖6(c)、(d)所示，在振動臂11的中間部處形成有第1質量部 51b，第1質量部51b的金屬膜或絕緣膜在振動臂11的寬度方向(X方向)上形成有多個槽 部54從而形成了狹縫。這樣，由于第1質量部51a、51b利用狹縫而形成，因此，相對于去除相同面積的金 屬膜或絕緣膜，頻率變化量更小，能進行高精度的微調。并且，形成狹縫的方向不限于上述方式，可以是傾斜方向的狹縫。接著，作為第3變型例，如圖6(e)、(f)所示，在振動臂11的中央附近形成有第1 質量部51c、51d，第1質量部51c、51d的金屬膜或絕緣膜可以在振動臂的寬度方向(X方向) 和長度方向(Y方向)上形成為多個塊。另外，如圖所示，通過將第1質量部51d形成為比 第1質量部51c小，由此，可根據頻率調整量來任意選擇質量部。(第2實施方式)下面，對第2實施方式的、具有上述說明的振動片的振子進行說明。圖7示出了振子的結構，圖7(a)是概略平面圖，圖7(b)是沿著該圖7(a)的G-G 截線的概略截面圖。振子5具有第1實施方式的振動片1、作為收容器的陶瓷封裝81、以及蓋體85。 陶瓷封裝81形成有凹部以便能收納振動片1，在該凹部內設有與振動片1的安裝 電極連接的連接焊盤88。連接焊盤88構成為與陶瓷封裝81內的配線連接，并能與設置在陶瓷封裝81的外周 部的外部連接端子83導通。并且，在陶瓷封裝81的凹部周圍設有接縫環82。而且，在陶瓷封裝81的底部設有 貫通孔86。振動片1經由導電性粘接劑84粘接固定在陶瓷封裝81的連接焊盤88上，覆蓋陶 瓷封裝81的凹部的蓋體85與接縫環82被縫焊在一起。在陶瓷封裝81的貫通孔86內填 充有金屬材料的密封材料87。該密封材料87在低壓氣氛內溶化，以氣密方式進行密封，使 得陶瓷封裝81內處于低壓狀態。這樣，振子5具有振動特性良好、且能高精度地進行頻率調整的振動片1，可提供 頻率精度優良的振子5。(第3實施方式)下面，對第3實施方式的、具有上述說明的振動片的振蕩器進行說明。圖8示出了振蕩器的結構，圖8 (a)是概略平面圖，圖8(b)是沿著該圖8 (a)的H_H 截線的概略截面圖。振蕩器6與上述振子5的結構的不同點是，還具有作為電路元件的IC芯片。因此， 針對與振子5相同的結構，附上相同標號并省略說明。振蕩器6具有第1實施方式的振動片1、作為收容器的陶瓷封裝81、蓋體85、以 及作為電路元件的IC芯片91。IC芯片91包含對振動片1進行激勵的振蕩電路，固定在陶瓷封裝81的底部，通過 金線等金屬線92與其他配線連接。這樣，振蕩器6具有振動特性良好、且能高精度地進行頻率調整的振動片1，可提 供頻率精度優良的振蕩器6。(第4實施方式)下面，對第4實施方式的、使用了上述說明的振動片的電子設備進行說明。另外， 省略它的圖示。上述的振動片1非常適合用作便攜電話、電子書、個人計算機、電視、數字照相機、 攝像機、錄像機、汽車導航裝置、尋呼機、電子記事本、計算器、文字處理機、工作站、視頻電 話、POS終端、具有觸摸面板的設備等的基準時鐘振蕩源等，無論在哪種情況下，都能提供可 起到在上述的各實施方式和變型例中說明的效果的電子設備。
權利要求
1.一種振動片，其特征在于，該振動片具有基部，其設置在包含第1軸和與該第1軸垂直的第2軸的平面上； 振動臂，其從所述基部起在第1軸方向上延伸； 激勵電極，其設置在所述振動臂上，對所述振動臂進行激勵；以及 第1質量部，其設置在所述振動臂上，調整所述振動臂的頻率， 所述振動臂在與所述平面垂直的方向上進行彎曲振動，且具有第1面和第2面，所述第 1面隨著彎曲振動而發生壓縮或拉伸，所述第2面在所述第1面壓縮時發生拉伸、在所述第 1面拉伸時發生壓縮，所述第1質量部設置在距所述振動臂的所述基部側的端部、超過第1軸方向的全長的 1/2的區域內，而且使用了密度D在2. 20 ^ D ^ 8. 92的范圍內的材料，其中，所述密度D的 單位是103kg/m3。
2.根據權利要求1所述的振動片，其特征在于，所述第1質量部使用了從3102、六1、々1203、1102、0、？6、附以及Cu中選擇的材料。
3.根據權利要求1或2所述的振動片，其特征在于，在所述振動臂的末端部設有密度D為D > 8. 92的第2質量部，其中，所述密度D的單 位是 103kg/m3。
4.根據權利要求3所述的振動片，其特征在于， 所述第2質量部使用了從Ag、Au以及Pt中選擇的材料。
5.一種振子，其特征在于，該振子具有權利要求1至4中任一項所述的振動片；以及 收納所述振動片的封裝。
6.一種振蕩器，其特征在于，該振蕩器具有 權利要求1至4中任一項所述的振動片；以及 與所述振動片連接的電路元件。
7.一種電子設備，其特征在于，該電子設備使用了權利要求1至4中任一項所述的振動片。
8.—種頻率調整方法，其特征在于，該頻率調整方法具有以下工序制備振動片的工序，該振動片具有基部，其設置在包含第1軸和與該第1軸垂直的第 2軸的平面上；振動臂，其從所述基部起在第1軸方向上延伸；激勵電極，其形成在所述振動 臂上，對所述振動臂進行激勵；以及第1質量部，其形成在所述振動臂上，調整所述振動臂 的頻率，所述振動臂在與所述平面垂直的方向上進行彎曲振動，且具有第1面和第2面，所 述第1面隨著彎曲振動而發生壓縮或拉伸，所述第2面在所述第1面壓縮時發生拉伸、在所 述第1面拉伸時發生壓縮；以及頻率調整工序，通過改變所述第1質量部的質量來調整所述振動臂的頻率， 在距所述振動臂的所述基部側的端部、超過第1軸方向的全長的1/2的區域內形成所 述第1質量部，而且，利用密度D在2. 20 < D < 8. 92的范圍內的材料來形成該第1質量部， 其中，所述密度D的單位是103kg/m3。
9.根據權利要求8所述的頻率調整方法，其特征在于，在所述振動臂的末端部設置密度D2為D2 > 8. 92的第2質量部，其中，所述密度D的單位是103kg/m3， 該頻率調整方法具有粗調工序，該粗調工序通過改變所述第2質量部的質量來對所述 振動臂的頻率進行粗調，在所述粗調工序后進行所述頻率調整工序。
全文摘要
本發明提供振動片，能在不影響振動特性的情況下進行高精度的頻率調整。該振動片具有基部(15)；從基部(15)起延伸的進行面外振動的振動臂(11，12，13)；激勵電極，其形成在振動臂(11，12，13)上，對振動臂(11，12，13)進行激勵；第1質量部(51，52，53)，其形成在振動臂(11，12，13)上，調整振動臂(11，12，13)的頻率，第1質量部(51，52，53)和激勵電極配置在隨振動臂(11，12，13)的面外振動而交替被施加壓縮力和拉伸力的相對的面中的一個面上，第1質量部(51，52，53)位于距基部(15)超過振動臂(11，12，13)的長度的1/2的振動臂(11，12，13)的末端側，由密度D(×103kg/m3)在2.20≤D≤8.92的范圍內的金屬膜或絕緣膜形成。
文檔編號H03H9/21GK102111118SQ20101060311
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月23日 優先權日2009年12月29日
發明者河合宏紀 申請人:精工愛普生株式會社