[发明专利]振动片、振子、振荡器及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及例如以弯曲振动模式振动的振动片、使用该振动片的振子、振荡器及电子设备等。

背景技术

以往，以弯曲振动模式振动的振动片广泛采用音叉型弯曲振动片，例如，使一对振动臂从由石英之类的压电材料构成的基材的基部平行地延伸，而且使之在沿水平方向相互接近或者离开的朝向振动。

在激励该音叉型弯曲振动片的振动臂时，如果其振动能量产生损失，则成为晶体阻抗(CI：crystal impedance)值增大或Q值降低等致使振动片的性能下降的原因。因此，为了防止或者降低这种振动能量的损失进行了各种研究。

例如，公知有一种音叉型石英振动片(例如参照专利文献1、专利文献2)，在振动臂延伸的基部的两侧部形成切口部或者预定深度的切口(切口槽)。该音叉型石英振动片在振动臂的振动包括垂直方向的成分的情况下，利用切口来缓和振动从基部流失，由此，提高振动能量的封闭效果来控制Q值，而且防止振动片之间的Q值的偏差。

并且，在振动片中，不仅仅是上述的机械式振动能量的损失，而且由于因在弯曲运动的振动臂的压缩应力作用的压缩部和拉伸应力作用的拉伸部之间产生的温度差而形成的热传递，产生振动能量的损失。这种由于热传递而产生的Q值的降低，被称为热弹性损失效应。

为了防止或者抑制因热弹性损失效应(以下也简称为热弹性损失)而造成的Q值的降低，例如专利文献3介绍了一种音叉型振动片，该振动片在具有矩形断面的振动臂(振动梁)的中心线上形成槽或者孔。

根据专利文献3说明如下，根据一般在由于温度差而产生的固体的内部摩擦的情况下众所周知的变形与应力的关系式，热弹性损失在弯曲振动模式的振动片中，在振动数变化时，Q值根据缓和振动数fm＝1/(2πτ)(其中，τ表示缓和时间)而达到极小。

这种Q值与频率的关系一般可以表示为图11的曲线F。在该图中，Q值达到极小Q₀的频率是热缓和频率f₀(＝1/(2πτ))，即，热缓和频率f₀与上述缓和振动数fm相同(例如参照非专利文献1)。

参照附图具体说明专利文献3记述的音叉型石英振动片。

图10是示意地表示作为现行振动片的典型示例的音叉型石英振动片的俯视图。

在图10中，专利文献3的音叉型石英振动片1具有从基部2延伸的两个平行的振动臂3、4，在各个振动臂3、4的中心线上设有直线状的有底的长槽6、7。在向该音叉型石英振动片1的未图示的激励电极施加预定的驱动电压时，振动臂3、4按照图中的假想线(双点划线)及箭头所示，在相互接近或者离开的朝向上进行弯曲振动。

通过该弯曲振动，音叉型石英振动片1在各个振动臂3、4的与基部2的连接根部的区域产生机械变形。即，在振动臂3的与基部2的连接根部存在通过弯曲振动使得压缩应力或者拉伸应力作用的第1区域10，以及具有如下关系的第2区域11，所述关系是指在压缩应力作用于该第1区域10的情况下在第2区域11中拉伸应力作用，在拉伸应力作用于该第1区域10的情况下在第2区域11中压缩应力作用。在第1区域10及第2区域11中，在压缩应力作用时温度上升，在拉伸应力作用时温度下降。

同样，在振动臂4的与基部2的连接根部存在通过弯曲振动使得压缩应力或者拉伸应力作用的第1区域12，以及具有如下关系的第2区域13，所述关系是指在压缩应力作用于该第1区域12的情况下在第2区域13中拉伸应力作用，在拉伸应力作用于该第1区域12的情况下在第2区域13中压缩应力作用。在第1区域12及第2区域13中，在压缩应力作用时温度上升，在拉伸应力作用时温度下降。

根据这样产生的温度梯度，在基部2与各个振动臂3、4的连接根部的内部，在第1区域10与第2区域11之间以及第1区域12与第2区域13之间分别产生热传递。该温度梯度与各个振动臂3、4的弯曲振动对应地产生于相反方向，与此对应，热传递也是相反方向。

由于这种热传递，振动臂3、4的振动能量的一部分在振动过程中始终作为热弹性损失而流失，结果，音叉型石英振动片1的Q值下降，很难确保预期的振动特性。

在专利文献3的音叉型石英振动片1中，利用在各个振动臂3、4的中心线上设置的长槽6、7来阻止从压缩侧向拉伸侧的热量移动，由此能够防止或者减轻由于热弹性损失而造成的Q值的下降。