弯曲振动片及利用该弯曲振动片的振荡器制造技术

本发明专利技术提供一种抑制了Ｑ值降低的小型弯曲振动片及利用该弯曲振动片的振荡器。该音叉型石英振动片（５０）由基部（５２）和从该基部（５２）的一端侧分叉出两支并彼此平行地延伸的一对振动臂（５３、５４）构成。在各振动臂（５３、５４）形成有激励电极（３６Ａ、３７Ａ），在基部（５２）设置了分别与激励电极（３６Ａ、３７Ａ）相对应的外部连接电极（６６、６７）。另外，在振动臂（５３）的与基部（５２）相连的根部附近的基部（５２）上设置有由热传导率高的材料形成的热传导路径（５７），该热传导路径（５７）被连接于侧面电极（２６Ａ、２６Ｂ），该侧面电极（２６Ａ、２６Ｂ）分别设置在与振动臂（５３）的形成有激励电极（３６Ａ）的主面正交的两侧面。从而，图中箭头所示的振动臂（５３）的弯曲振动方向的成为与基部（５２）相连的根部的第１区域（１１０）和第２区域（１１１）通过热传导路径（５７）被热连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在弯曲振动模式下振动的弯曲振动片及利用该弯曲振动片的振 荡器。
技术介绍
以往，作为在弯曲振动模式下振动的弯曲振动片，广泛使用音叉型弯曲振动片，该 音叉型弯曲振动片从由压电材料等构成的基材的基部平行延伸出1对振动臂且使它们在 水平方向上彼此接近或远离地振动。对该音叉型弯曲振动片的振动臂实施激励(励振)时， 若该振动能量发生损失，则导致振动片的性能降低，例如，CI (Crystal Impedance)值的增 大、Q值降低等。为此，为了防止或减少这样的振动能量损失，以往采取了各种措施。例如，已知在延伸出振动臂的基部的两侧部形成切入部(notch)或预定深度的切 入槽(notch groove)的音叉型石英振动片(例如，参见专利文献1、专利文献2)。该音叉 型石英振动片在振动臂的振动还包含垂直方向成分的情况下，利用切入部或切入槽减小振 动从基部泄漏，由此提高振动能量的封闭效果、控制CI值且防止了振动片之间的CI值离散 (irregularities)0除这样的机械振动能量损失以外，还因热传导发生振动能量损失。该热传导是由 于弯曲运动的振动臂的压缩应力产生作用的压缩部和拉伸应力产生作用的拉伸部之间出 现温度差而产生的。因该热传导产生的Q值降低被称为热弹性损失效应(thermoelastic loss effect (熱弹性損失効果))。例如，专利文献3中介绍了如下音叉型振动片为了防止或抑制因热弹性损失效 应引起的Q值降低，在具有矩形剖面的振动臂(振动梁)的中心线上形成槽或孔。根据专利文献3所述，基于一般由温度差产生的固体的内部摩擦的情况中的变形 和应力的公知关系式，对于热弹性损失而言，在弯曲振动模式下的振动片中，当振动频率发 生变化时，在弛豫振动频率fm= 1/(2 π τ)(此处，τ为弛豫时间)的情况下，Q值为极小 值。该Q值和频率的关系一般表示为图11的曲线F(例如，参见非专利文献1)。该图中，Q 值达到极小值Qtl时的频率为热弛豫频率= 1/(2 η τ))，Β卩，热弛豫频率&与上述弛豫 振动频率fm相同。参照附图具体进行说明。图10中，专利文献3的音叉型石英振动片1具备从基部 2延伸出的2根平行的振动臂3、4，在各振动臂3、4各自的中心线上设置了直线状的槽或孔 6、7。若对该音叉型石英振动片1的激励电极(未图示)施加预定的驱动电压，则如图中假 想线(双点划线)和箭头所示，振动臂3、4彼此接近或远离地弯曲振动。由于该弯曲振动，在各振动臂3、4的与基部2相连的根部(基部2 i O付W根部) 的区域中发生机械变形。即，在振动臂3的与基部2相连的根部，存在第1区域10和第2区 域11，第1区域10是因弯曲振动而压缩应力或拉伸应力作用于其上的区域，第2区域11是 具有如下关系的区域当压缩应力作用于该第1区域10时拉伸应力作用于该第2区域11， 而当拉伸应力作用于该第1区域10时压缩应力作用于第2区域11。在第1区域10和第2区域11中，当压缩应力产生作用时温度上升，而拉伸产生应力产生作用时温度下降。同样，在振动臂4的与基部2相连的根部，存在第1区域12和第2区域13，第1区域12是因弯曲振动而压缩应力或拉伸应力作用于其上的区域，所述第2区域13是具有如 下关系的区域当压缩应力作用于该第1区域12时拉伸应力作用于该第2区域13，而当拉 伸应力作用于该第1区域12时压缩应力作用于该第2区域13。在第1区域12和第2区域 13中，压缩应力产生作用时温度上升，而当拉伸应力产生作用时温度下降。C由于这样产生的温度梯度，在基部2和各振动臂3、4的根部分的内部，热传导分 别在第1区域10和第2区域11之间以及第1区域12和第2区域13之间发生。温度梯度 与各振动臂3、4的弯曲振动相对应地反方向产生，与此相应热传导也是反方向发生。由于 该热传导，在振动中振动臂3、4的振动能量的一部分持续地以热弹性损失形式损失掉，其 结果音叉型石英振动片1的Q值降低而难以实现所希望的高性能。专利文献3的音叉型石 英振动片1中，通过在各振动臂3、4各自的中心线上设置的槽或孔6、7阻止从压缩侧至拉 伸侧的热移动，由此能够防止或减轻因热弹性损失引起的Q值降低。
技术介绍
文献专利文献专利文献1 日本特开2002-261575号公报专利文献2 日本特开2004-260718号公报专利文献3 日本实愿昭63-110151说明书非专利文献非专利文献1 :C. Zener 及另外 2 人，“Internal Friction in Solids III. Experimental Demonstration of Thermoelastic Internal Friction，，，PHYSICALREVIEW, 1938 年 1 月 1 日，Volume 53，ρ 100 10
技术实现思路
但是，专利文献3所述的音叉型石英振动片1中，有如下问题随着小型化的发展 难以形成能够防止或减轻因热弹性损失引起的Q值降低的形状的槽或孔，另外，有可能不 能充分得到抑制Q值降低的效果。本专利技术是为了解决上述课题的至少一部分而提出的，并能够用以下方式或应用例 实现。本应用例涉及一种弯曲振动片，该弯曲振动片包含弯曲振动体 (bending vibrator)并设置有热传导路径(heat conduction path)，所述弯曲振动体具有 第1区域和第2区域，所述第1区域为因振动而压缩应力或拉伸应力作用于其上的区域，所 述第2区域为具有如下关系的区域当压缩应力作用于所述第1区域时拉伸应力作用于所 述第2区域，而当拉伸应力作用于所述第1区域时压缩应力作用于所述第2区域；所述热传 导路径设置在所述第1区域和所述第2区域的附近，其由热传导率高于所述弯曲振动体的 材料形成，并将所述第1区域和所述第2区域热连接(thermally connects)，所述该弯曲 振动片的特征在于，当将所述热传导路径的条数设为m、将所述热传导路径的热传导率设为 α th、将所述弯曲振动体的热传导率设为α v、将与所述弯曲振动体的振动方向正交的方向 的厚度设为tv、将所述热传导路径的与所述弯曲振动体的振动方向正交的方向的厚度设为tth 时，满足 tth 彡(tv/m) X ( α ν/ α th)的关系。本专利技术人发现，根据该结构，由于具有热传导率高于弯曲振动体的热传导路径，因 而能够缩短第1区域和第2区域中产生的温度差达到平衡状态所需的热弛豫时间，由此能 够抑制Q值降低。 另外，还可以设置上述热传导路径，而不需要如上述现有技术那样在弯曲振动体 上形成孔或槽，因此有利于应对弯曲振动片的小型化的需要。因此，可以提供抑制Q值降低、振动特性稳定的小型弯曲振动片。如上述应用例所述的弯曲振动片，该弯曲振动片具备弯曲振动体和热 传导路径，所述弯曲振动体具有第1区域和第2区域，并且所述弯曲振动体在第1面(first plane)内弯曲振动，所述第1区域为因振动而压缩应力或拉伸应力作用于其上的区域，所 述第2区域为具有如下关系的区域当压缩应力作用于所述第1区域时拉伸应力作用于所 述第2区域，而当拉伸应力作用于所述第1区域时压缩应力作用于所述第2区域，所述热传 导路径在所述第1区域和所述第2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弯曲振动片，该弯曲振动片具备弯曲振动体和热传导路径：所述弯曲振动体具有第１区域和第２区域，并且所述弯曲振动体在第１面内弯曲振动，所述第１区域为因振动而压缩应力或拉伸应力作用于其上的区域，所述第２区域为具有如下关系的区域：当压缩应力作用于所述第１区域时拉伸应力作用于第２区域，而当拉伸应力作用于所述第１区域时压缩应力作用于第２区域；所述热传导路径在所述第１区域和所述第２区域的附近，其由热传导率高于所述弯曲振动体的材料构成，并将所述第１区域和所述第２区域热连接，所述弯曲振动片的特征在于，当将所述热传导路径的条数设为ｍ、将所述热传导路径的热传导率设为α↓［ｔｈ］、将所述弯曲振动体的热传导率设为α↓［ｖ］、将与所述弯曲振动体的所述第１面正交的方向的厚度设为ｔ↓［ｖ］、将所述热传导路径的厚度设为ｔ↓［ｔｈ］时，满足ｔ↓［ｔｈ］≥（ｔ↓［ｖ］／ｍ）×（α↓［ｖ］／α↓［ｔｈ］）的关系。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：古畑诚，山崎隆，浜山裕史，
申请(专利权)人：爱普生拓优科梦株式会社，精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]