本发明专利技术提供振动片、传感器元件、传感器以及电子设备，使传感器元件的灵敏度提高，推进振动片的小型化。振动片(90)的特征在于包括第一基部(100a)和从第一基部沿第一方向延伸的振动臂(200)，振动臂包括沿第一方向从第一基部侧依次排列的第一区域(ZA)、第二区域(ZB)和第三区域(ZC)，第一～第三区域包括沿俯视与第一方向垂直的第二方向产生电场且彼此电独立的第一电极(Na1～Na3)和第二电极(Nb1～Nb3)，第一、第三区域的电场方向(E5、E7)与第二区域的电场方向(E6)互为相反方向，借助第二方向的电场使振动臂产生第一方向的伸缩，使振动臂向与第一方向和第二方向分别垂直的方向即第三方向振动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及振动片、传感器元件、传感器以及电子设备。
技术介绍
作为振动片的一个例子的音叉型振动片(音叉型压电振动片)是可成为振子、传感器元件等的构成要素的振动部件，其具有至少一个基部(基部)和与该基部连接(连结) 的至少一根由压电材料构成的振动臂(振动梁)。例如，当对作为压电体(压电材料)的石英施加电压(电场)时，石英发生变形。 石英仅在接近其固有频率的特定频带表现出像线圈那样的感抗特性。应用了该原理的电子部件即石英振子。音叉型石英振子是通过将音叉型石英振动片收纳于封装体并例如通过将封装体内真空密封从而制造出来的。石英振子例如作为振荡电路的构成部件使用。此外，音叉型石英振动片也能够用作检测物理量(加速度、压力、角速度、角加速度等)的传感器元件(例如力检测元件)。石英具有良好的温度稳定性和高Q值(品质因数)，所以通过采用石英振子，可以实现具备高精度和高稳定性且可靠性高的传感器。例如， 在专利文献1中记载了将音叉型振动片作为力检测元件使用的一例。图30(A)、图30⑶是用于说明非专利文献1记载的力检测元件的结构和原理的图。如图30(A)所示，音叉型振动片具有基部MT、与基部MT连结的两根振动臂(BE1、BE2) 以及锤部部AR。两根振动臂(BE1、BE2)是在与各振动臂的延伸(延长)方向垂直的方向以共振频率振动的部件。在该状态下，例如对锤部AR施加加速度的话，锤部AR借助惯性力FC⑴ (或者相反方向的惯性力即FC㈠)而向面外方向弯曲，由此，在振动臂(BEU BE2)产生伸缩力，如图30(B)所示，振动臂(BE1、BE2)的振动频率变化。振动臂(BEl、BE2)的振动频率f与施加于锤部AR的惯性力FC⑴(或者FC(-)) 的大小大致成比例且大致线性地变化。由此，通过检测振动臂(BE1、BE》的振动频率的变化，就能够检测出加速度。近些年，电子设备的高性能化、小型轻量化在发展，与此相伴地产生了对传感器元件的检测灵敏度进一步提高的需求、以及对振子、传感器元件的进一步小型化的需求。满足这些需求的小型的振动片的开发是今后重要的课题之一。另外，石英板采用例如Z板(有时也称作大致Z板)、X板(有时也称作大致X板)。 Z板(大致Z板)是结晶板的面(表面或者背面)为与石英结晶的光轴(Z轴)垂直(大致垂直)的Z面(大致Z面)的石英结晶板。Z面也可以说是由电气轴(X轴)和机械轴(Y 轴)确定的面。此外，X板(大致X板)是面(表面或背面)为与石英结晶的电气轴(X轴)垂直 (大致垂直)的X面的石英结晶板。X面也可以说是由机械轴(Y轴)和光轴(Z轴)确定的面。对于音叉型振动片的小型化，例如在专利文献1中有所记载。专利文献1记载的音叉型振动片(压电振动片)是通过作为半导体制造技术的光刻法对石英的Z板进行加工而形成的。振动臂的弯曲振动的方向是X轴方向(沿着振动臂的宽度的方向)。在专利文献1公开的技术中，在缩短振动臂的长度的同时缩小了振动臂的宽度， 从而在维持音叉型振动片(压电振动片)的共振频率的同时实现了小型化。并且，采用沿振动臂的长度方向形成有长槽且使振动臂的宽度尺寸从基部向末端逐渐减小后再增大的振动臂形状，实现了对CI (Crystal Impedance，晶体阻抗)值的抑制以及对由二次谐波弓I起的振荡的抑制。在专利文献2中公开了使振动臂沿Z轴方向(石英结晶板的厚度方向)振动的技术。然而，在该专利文献2记载的技术中，石英结晶板仅作为弹性体被应用。即，在由作为弹性体的石英构成的臂部的表面上形成有压电体膜。臂部的横截面的结构采用的是以上下的电极夹持压电体膜的结构，当对上下的电极施加电压时，压电体膜沿Z轴方向弯曲。此外，在专利文献3中公开了以下技术除了 X轴方向的振动A (基波X弯曲振动) 之外，还产生Z轴方向的振动B (—次Z逆相弯曲振动一次行走模式(walkmode))，通过非线性参量振动现象将振动A与振动B结合起来，对振动A的二次温度系数进行补偿，以实现平坦的温度系数特性。此外，在专利文献4中记载了在音叉型石英振子中在振动臂(振动细杆)的表面、 背面、左侧面、右侧面分别配置有电极的结构(专利文献4的图2、图4示出了在振动臂的长度方向形成槽且在该槽内也形成电极的例子，并且，图13记载了作为现有例的电极配置例)。此外，在专利文献5中记载了使用光刻法制造音叉型石英振子的制造方法的一例。专利文献1 日本特开2006-352771号公报 专利文献2 日本特开2009-5022号公报 专利文献3 日本特开2005-197946号公报 专利文献4 日本特开2009-165164号公报 专利文献5 日本特开2008-42794号公报 非专禾丨J 文献 1 :ff. C. Albert, “ Force sensing using quartz crystal flexureresonators，，, 38th Annual Frequency Control Symposium 1984, pp233_239 为了提高传感器元件的元件灵敏度(检测灵敏度)，使振动片的振动臂的宽度缩小(小型化)是有效的。然而，随着振动臂的宽度变窄，用于对振动臂施加电压(电场)的电极的间隔也变窄，不可否认变得容易发生电极之间的短路。此外，配线的宽度也不得不变细，因而，也不可否认变得容易发生配线的断线。此外，在具有多根振动臂的音叉型振动片中，各振动臂从基部向第一方向并排地延伸(延长)。各振动臂向各振动臂的宽度方向(俯视观察时与第一方向垂直的第二方向， 换言之即各振动臂的排列方向)振动，因此为了避免各振动臂相互妨碍振动，需要将各振动臂在第二方向上离开(分离)预定间隔地配置。由此，音叉型振动片的振动臂的宽度方向(第二方向)的尺寸缩小(即，各振动臂之间的距离缩小)存在极限。此外，在借助湿蚀刻法加工石英板的时候，在各振动臂的侧面因石英的蚀刻异向性而形成有多余的飞边部(异形部)，振动臂的侧面从微观上来说不是平坦面。在该情况下，在设定各振动臂之间的距离时，需要估计到考虑了在振动臂的侧面形成的飞边部的边距(位置余量)。这样，为了实现传感器元件的元件灵敏度提高而推进振动臂的宽度的缩小的话， 在电极和配线的形成上的问题变得显著。此外，如果推进振动片的小型化的话，则在具有多根振动臂的音叉型石英振动片中存在着难以减小各振动臂的离开距离的问题。专利文献1、专利文献4和专利文献5公开的石英振动片(压电振动片)在使沿第一方向延伸的振动臂向振动臂的宽度方向弯曲振动这一点上是相同的。如果进一步推进振动臂的宽度的缩小和多根振动臂之间的距离的缩小的话，不可否认上述的不妥的方面会显 -frh- 者O 另外，在专利文献2中，虽然公开了使振动臂向振动臂的厚度方向振动，然而专利文献2的振动臂不是直接地利用弹性体(石英板)的压电效果，而是在弹性体上层叠地形成有上下电极和压电膜，并借助包括该压电膜的层叠结构产生弯曲振动的特殊结构。因而，对于在将作为弹性体的石英板用作压电体而使其产生振动的情况下(艮口， 采用普通的石英振动片的结构的情况下)如何使弯曲振动沿振动臂的厚度方向发生，并未公开有任何技术。此外，在专利文献3中，公开了辅助性地产生振动臂的厚度方向的弯曲振动并使传感器元件的温度特本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种振动片，其特征在于，该振动片包括：基部；以及振动臂，该振动臂从所述基部沿第一方向延伸，所述振动臂包括沿所述第一方向从所述基部侧依次排列的第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域～第三区域包括第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极彼此电独立且沿俯视与所述第一方向垂直的第二方向产生电场，所述第一区域及所述第三区域的电场方向与所述第二区域的电场方向相互为相反方向，借助于所述第二方向的所述电场，使所述振动臂产生所述第一方向的伸缩，使所述振动臂向与所述第一方向和所述第二方向分别垂直的方向即第三方向振动。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：西泽竜太，市川想，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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