[发明专利]压电振动片、压电振子以及加速度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种使他轴灵敏度降低了的压电振动片、压电振子以及 加速度传感器。

背景技术

一般来说，音叉型石英振动片的振动臂的正反面(XY平面)的形状是 对称的，例如，专利文献1中记载了特别是振动臂的正反面形成有凹形 槽的音叉型石英振动片。音叉型石英振子当以其振动臂的纵长方向为Y 轴时可以用作检测Y轴方向加速度用的加速度传感器材料。此外，音叉 型石英振子朝向作为音叉型石英振子厚度方向的+Z轴方向进行加速运动 时，音叉型石英振子的振动臂受到惯性力的影响，向—Z轴方向弯曲，此 外相反地，向—Z轴方向进行加速运动时，音叉型石英振子的振动臂向 +Z轴方向弯曲。

专利文献1：日本特开2004—200917号公报

因此，发明者对由Z切割石英基板所形成的音叉型压电振子在其振 动臂弯曲状态下应力的分布进行了调查，发现应力集中在+Z面侧的平面。 亦即，发现了不因弯曲而被压缩或者拉伸的中立面产生于靠近+Z面侧。 由此可以说音叉型石英振动片的+Z面侧的刚性比—Z面侧高。

如上所述的音叉型石英振子主要以Z切割石英基板为基础材料形 成，该情况下，结晶在厚度方向上的结合状态不具对称性，在厚度方向 上具有各向异性。亦即，将音叉型石英振动片掉转后，其结晶的排列与 原来的音叉型石英振动片的结晶排列不同。根据这样的各向异性，与弯 曲应力相关的弹性常数、压电常数等在+Z面、—Z面并不相同，由此刚 性产生差别，在为石英的情况下+Z面侧刚性更高。

将这样的+Z面侧和—Z面侧具有刚性差的音叉型压电振子用作如上 所述的用于检测Y轴方向加速度的加速度传感器的情况下，由于加速度 传感器会对Z轴方向的加速度产生反应，亦即产生他轴灵敏度，因此不 能正确地得到Y轴方向的加速度检测结果。

可以认为这样的他轴灵敏度问题是如下那样产生的。在刚性相对+Z 面侧和—Z面侧的Z方向弯曲不平衡时，使音叉型石英振子振荡并进行 弯曲振动的话，从上述中立面起，在+Z面侧，相对所述弯曲振动的刚性 增强，在—Z面侧，相对所述弯曲振动的刚性减弱。其结果是，由于作用 在—Z面侧的振幅比+Z面侧的更大，因此由于来自振幅较大的部分且刚 性较强的+Z面的拉伸应力，振动臂的振动方向被引到+Z面侧，结果是振 动臂没有形成相对于整体为板状的音叉型石英振子所形成的平面水平的 振动。亦即，音叉型石英振子的振动臂不仅沿X轴方向，也沿Z轴方向 振动。在这样的振动方式的基础上，使音叉型石英振子进行Z轴方向的 加速运动时，由于振动臂的沿Z轴方向振动的成分受到由Z轴方向的加 速度产生的惯性力，因此Z轴方向的振动频率发生变化，与此相伴地沿 X轴方向产生振幅的振动臂的共振频率也发生变化。并且，该影响除了 作为音叉型石英振子的预期共振频率，还表现为噪音。

发明内容

因此，本发明着眼于上述问题点，目的在于提供一种使压电振动片 的两面相对于上述弯曲振动取得刚性平衡，从而降低了他轴灵敏度的压 电振动片，以及安装有该压电振动片的压电振子和加速度传感器。

本发明解决上述课题的至少一部分，可以作为以下的应用例来实现。

【应用例1】一种压电振动片，该压电振动片具有：振动臂，其沿 第一方向延伸，并被悬臂支撑；基部，其悬臂支撑所述振动臂；以及激 励电极，其使所述振动臂沿与所述第一方向垂直的第二方向弯曲振动， 该压电振动片的特征在于，所述振动臂具有调整部，该调整部相对于与 所述第一方向和第二方向垂直的第三方向的弯曲来调整刚性。

由压电基板所形成的压电振动片，由于其各向异性而有时会有各面 相对于弯曲应力等的刚性不同的情况。使这样的压电振动片通过激励电 极进行弯曲振动的话，不仅在预定的振幅方向，在与该方向垂直的方向 上也会有进行振幅的成分。因此根据应用例1，通过取得相对于所述弯曲 振动的刚性平衡，能够减少在与振动臂的弯曲振动相垂直的振动方向上 进行振动的成分。因此，能够形成使来自第三方向的加速度所引起的弯 曲振动的共振频率产生的偏差减小的压电振动片。

【应用例2】一种压电振动片，该压电振动片由Z切割压电基板形 成，并且由如下部分构成：振动臂，其在纵长方向上被悬臂支撑；基部， 其悬臂支撑所述振动臂；以及激励电极，其使所述振动臂沿与厚度方向 垂直的方向弯曲振动，该压电振动片的特征在于，所述振动臂具有调整 部，该调整部相对于所述振动臂的厚度方向的弯曲来调整刚性。