CN101111994B - 压电振荡元件及使用该压电振荡元件的压电振荡部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种压电振荡元件，该压电振荡元件(1)具有压电衬底(10)、形成于压电衬底(10)的一主面的第一导体膜(21)、形成于另一主面的第二导体膜(22)、形成于压电衬底(10)的侧面的接地端子(31a、31b)。在形成于压电衬底(10)的主面的第一、第二导体膜(21、22)和形成于其侧面的接地端子(31a、31b)之间分别形成有规定电容。与在同一主面上接近配置电极彼此而形成电容的情况相比，可形成更大的电容，从而不会给产生于第一、第二导体膜(21、22)之间的厚度振动带来不良影响。
Description
技术领域
本发明涉及内置负荷电容的、小型且高性能的压电振荡元件及使用其的压电振荡部件。
背景技术
目前，在通信设备及电子设备中微型计算机正在被广泛应用，作为这种微型计算机的时钟脉冲源，内置负荷电容的压电振荡元件被注目。该压电振荡元件具有在压电振荡元件的输入端及输出端和接地电位之间连接有负荷电容的结构。
作为这种压电振荡元件，有在压电衬底的同一主面上形成振动电极和电容电极，且在振动电极和电容电极之间形成电容的振荡元件(例如，参照专利文献1)。所述电容电极与设置于压电衬底的侧面的接地电极连接。
通过设计成这种结构，不需要积层设置用于形成电容的电容器衬底，从而，可使压电振荡元件薄型化。
专利文献1：日本特开平3-52312号公报
但是，在上述的现有压电振荡元件中，由于在形成于压电衬底的同一主面上的振动电极和电容电极之间形成电容，因此，产生厚度振动的区域和产生电容的区域接近。
因此，产生电容的区域的电场可能给产生压电衬底的厚度振动的区域的电场带来影响，使厚度振动被抑制而使共振特性劣化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压电振荡元件及使用其的压电振荡部件，其在内置负荷电容的压电振荡元件中，厚度振动的共振特性优良，并且抑制了不需要的振动的产生，小型且薄型。
本发明的压电振荡元件具有：压电衬底、形成于所述压电衬底的一主面的第一导体膜、形成于所述压电衬底的另一主面的第二导体膜、形成于所述压电衬底的侧面的接地端子，在所述第一、第二导体膜和所述接地端子之间分别形成有规定的电容。
根据该结构，在形成于压电衬底的一主面的第一导体膜和形成于侧面的接地端子之间形成电容(キャパシタンス)，在形成于压电衬底的另一主面的第二导体膜和形成于侧面的接地端子之间形成电容。由此，假定电极的最接近的端部彼此的间隙相等的情况，与同一主面上的电极彼此接近配置而形成电容的情况相比，能够形成更大的电容。另外，因为第一、第二导体膜和接地端子不夹着压电衬底而面对置，因此，在它们之间几乎不会激发厚度振动。因而，不会给产生于第一、第二导体膜之间的所希望的振动带来不良影响，从而，不会损害振动的稳定性。
另外，本发明的压电振荡元件在压电衬底的侧面以夹着所述接地端子的方式形成第一、第二输入输出端子，且将第一导体膜和第一输入输出端子、及第二导体膜和第二输入输出端子连接。
因而，可在第一、第二输入输出端子和接地端子之间产生电容，有效地形成振荡所需要的负荷电容。
再者，本发明的压电振荡元件具有如下结构，即，所述第一导体膜具有第一振动电极和第一电容电极，所述第二导体膜具有第二振动电极和第二电容电极，所述第一、第二振动电极经由所述压电衬底相互对置。
由此，能够在所述第一、第二振动电极相互对置的区域产生厚度振动，并且，能够在离开振动区域的地方在电容电极和接地端子之间形成电容，能够有效地防止如下问题：在电容电极和接地端子之间形成的电场抑制振动区域中的所希望的厚度振动，从而使共振特性劣化。
也可以在位于所述第一、第二电容电极和所述接地端子之间的所述压电衬底上粘附绝缘体。能够有效地防止在所述第一、第二电容电极和所述接地端子之间产生电短路。由此，可使所述第一、第二电容电极和所述接地端子的间隔变窄，可形成大的电容。
在本发明的压电振荡元件中，理想的是在经由所述压电衬底与所述第一电容电极对置的区域不形成电极，并且，在经由所述压电衬底与所述第二电容电极对置的区域不形成电极。即，电容电极不具有经由压电衬底而对置的电极。
因此，对置区域的中心部最大地振动，越离开对置区域靠近外侧，振动越小。在离开对置区域的区域由电容电极和接地电极形成电容，因此即使在该离开的区域产生电场，其也不会抑制对置区域中的厚度振动。
也可以采用如下结构，即，在经由所述压电衬底与所述第一电容电极对置的区域形成第一辅助电容电极，在经由所述压电衬底与所述第二电容电极对置的区域形成第二辅助电极。由此，在第一、第二电容电极和接地电极之间可形成更大的电容。
另外，在这种情况下，第一辅助电容电极和第一电容电极的电位基本上无异，第二辅助电容电极和第二电容电极的电位基本上无异。若形成为这种无异的电位，则在第一辅助电容电极和第一电容电极之间不产生电场，在第二辅助电容电极和第二电容电极之间不产生电场。因而，不会抑制产生于所述第一、第二振动电极相互对置的区域的厚度振动。
也可以采用如下结构，即，在位于所述第一、第二电容电极和所述接地端子之间的所述压电衬底上粘附有绝缘体，在位于所述第一、第二辅助电容电极和所述接地端子之间的所述压电衬底上粘附有绝缘体。由此，能够有效地防止在所述第一、第二电容电极及所述第一、第二辅助电容电极和所述接地端子之间发生电短路。由此，可使第一、第二电容电极和接地端子之间的间隔、所述第一、第二辅助电容电极和接地端子之间的间隔变窄，形成大的电容。
所述接地端子也可以由具有导电性的弹性体构成。可以利用具有弹性的接地端子使由生成于电容电极或辅助电容电极和接地端子之间的电场产生的不需要的振动有效地衰减(制振)，从而能够有效地防止振荡的稳定性被不需要的振动所产生的寄生振荡损伤的问题。
另外，也可以还具有被覆所述第一导体膜的一部分的第一电介质层、和被覆所述第二导体膜的一部分的第二电介质层，所述接地端子与经由所述第一电介质层与所述第一导体膜对置的第一接地电极、和经由所述第二电介质层与所述第二导体膜对置的第二接地电极连接的接地端子。
根据该结构，第一导体膜和第一接地电极经由第一电介质层对置，第二导体膜和第二接地电极经由第二电介质层对置。因此，通过使用高电容率的电介质材料使第一、第二电介质层厚度变薄，能够在第一导体膜和第一接地电极之间、及第二导体膜和第二接地电极之间容易地形成大的电容。另外，产生于第一导体膜和第一接地电极之间的电场大部分存在于第一电介质层中，产生于第二导体膜和第二接地电极之间的电场大部分存在于第二电介质层中，因此，电场向压电衬底中的泄漏几乎没有。所以能够有效地抑制电场向第一、第二振动电极夹着压电衬底而对置的振动区域泄漏。
优选具有如下结构：所述第一导体膜具有第一振动电极和第一电容电极，所述第二导体膜具有第二振动电极和第二电容电极，所述第一、第二振动电极经由所述压电衬底相互对置。
在这种情况下，优选如下结构：所述第一电介质层被覆所述第一电容电极的一部分，所述第二电介质层被覆所述第二电容电极的一部分。
另外，也可以是：在所述压电衬底的一主面的、所述第一电容电极和所述压电衬底的侧端部之间，形成有与接地端子连接的第一辅助接地电极，在所述压电衬底的另一主面的、所述第二电容电极和压电衬底的侧端部之间，形成有与接地端子连接的第二辅助接地电极。根据该结构，由于在产生于第一电容电极和所述第一接地电极之间的电容的基础上，在所述第一电容电极和所述第一辅助接地电极之间也产生电容，在产生于第二电容电极和所述第二接地电极之间的电容的基础上，在所述第二电容电极和所述第二辅助接地电极之间也产生电容，因此，作为整体能够使电容增大。
本发明的压电振荡元件也可以以被覆所述第一接地电极的至少一部分、及所述第二接地电极的至少一部分的方式粘附有绝缘板。通过安装该绝缘体，能够抑制第一、第二电容电极和第一、第二接地电极之间的电短路的发生。
若所述绝缘板具有围着所述第一、第二振动电极的开口部，则能够由该绝缘体确保振动空间，从而能够得到具有优良共振特性的压电振荡元件。
本发明的压电振荡元件具有如下结构：将具有所述结构的压电振荡元件用设置于其上下的保护衬底夹持。这样，通过用保护衬底气密密封压电振荡元件，能够制作可靠性优良的压电振荡元件。
更具体地说，本发明的压电振荡元件为：所述第一导体膜具有第一振动电极和第一电容电极，所述第二导体膜具有第二振动电极和第二电容电极，用以围着所述第一、第二振动电极的方式形成有开口部的绝缘板夹着所述压电振荡元件的上下面，经由该绝缘板在所述压电振荡元件的上下面粘附保护衬底。通过采用该结构，能够获得小型且电气特性优良、并且可靠性优良的压电振荡元件。
本发明中的上述的或其他的优点、特征及效果，可以通过以下参照附图叙述的实施方式的说明而明确。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的压电振荡元件的外观立体图；
图2是其俯视图；
图3是其A-A剖面图；
图4是本发明的压电振荡元件的等效电路图；
图5是表示粘附有绝缘体的、本发明实施方式的压电振荡元件的外观立体图；
图6是其俯视图；
图7是其B-B剖面图；
图8是表示本发明另一实施方式的压电振荡元件的俯视图；
图9是表示本发明另一实施方式的压电振荡元件的外观立体图；
图10是其C-C剖面图；
图11是表示粘附有绝缘体的、本发明另一实施方式的压电振荡元件的外观立体图；
图12是其D-D剖面图；
图13是表示本发明另一实施方式的压电振荡部件的外观立体图；
图14是从下观察的俯视图；
图15是压电振荡部件的分解立体图；
图16是压电振荡部件的分解立体图；
图17是表示本发明另一实施方式的压电振荡元件的外观立体图；
图18是其俯视图；
图19是其E-E剖面图；
图20是表示本发明第二实施方式的压电振荡元件的外观立体图；
图21是其俯视图；
图22是表示本发明另一实施方式的压电振荡元件的外观立体图；
图23是其俯视图；
图24是其F-F剖面图；
图25是表示本发明另一实施方式的压电振荡元件的外观立体图；
图26使其俯视图；
图27是表示本发明另一实施方式的压电振荡部件的外观立体图；
图28是从下观察的俯视图；
图29是压电振荡部件的分解立体图；
图30是压电振荡部件的分解立体图；
图31是变形例的压电振荡元件的俯视图。
符号说明
1压电振荡元件
5压电振荡部件
10压电衬底
21a第一振动电极
22a第二振动电极
21b第一电容电极
22b第二电容电极
21c、22c连接电极
21d、22d电容电极
23a，23b辅助电容电极
24a、24b绝缘体
31a接地端子
31b接地端子
31c第一接地电极
31d第二接地电极
31e第一辅助接地电极
31f 第二辅助接地电极
32a、32b 第一输入输出端子
33a、33b 第二输入输出端子
35a 第一电介质层
35b 第二电介质层
40a、40b 绝缘板
41a、41b 开口部
50a、50b、50c 保护衬底
60a、60b、60c 外部电极
具体实施方式
下面基于附图对本发明的压电振荡元件进行详细说明。
图1是表示本发明实施方式的压电振荡元件的外观立体图，图2是从上观察的俯视图，图3是A-A剖面图。
压电振荡元件1具有：压电衬底10、粘附于压电衬底10的一主面的第一导体膜21(将图中用21a、21b、21c表示的部分的总合体称为第一导体膜)、粘附于压电衬底10的另一主面的第二导体膜22(将图中用22a、22b、22c表示的部分的总合体称为第二导体膜)、粘附于压电衬底10的侧面的接地端子31a，31b、粘附于同一压电衬底10的侧面的第一输入输出端子32a，32b及第二输入输出端子33a，33b。
压电衬底10由将锆钛酸铅(PZT)、钛酸铅(PT)、铌酸钠钾(Na1-xKxNbO3)、铋层状化合物(例如：Mbi4Ti4O15、M：2价碱土类金属元素)等作为基体材料的压电陶瓷或水晶、钽酸锂等压电单晶组成。从小型且向电路衬底的安装性优良这一点出发，理想的是做成长度为0.6mm～5mm、宽度为0.3mm～5mm、厚度为40μm～1mm的长方体形状。
压电衬底10不一定需要在压电衬底10的整个面上具有同样的厚度，为了提高用于锁闭能量的厚度振动的共振特性，例如可以较薄或较厚地形成振动区域的厚度。
另外，出于高频区域的共振特性优良这一点，理想的是压电衬底10的比电容率的值为1000以下。
用陶瓷材料形成压电衬底10时，通过在原料粉末中加入粘合剂并挤压的方法、或者、用球磨机将原料粉末和水、分散剂一起混合及干燥，然后加入粘合剂、溶剂、增塑剂等并利用刮刀法进行成型的方法等，做成片状。其次在1100℃～1400℃的峰值温度下烧成0.5～8小时形成衬底后，在厚度方向以80～200℃的温度施加3～6kV/mm的电压而实施极化处理，从而得到具有所希望的压电特性的压电衬底10。
用压电单晶材料形成压电衬底10时，通过将成为压电衬底10的压电单晶材料的坯料(母材)切断成规定的结晶方向，从而得到具有所希望的压电特性的压电衬底10。
第一导体膜21粘附于压电衬底的一主面上，由第一振动电极21a、从第一振动电极21a向接地端子31a延伸的第一电容电极21b、用于电连接第一振动电极21a和第一输入输出端子32a、32b的连接电极21c构成。
同样地，第二导体膜22粘附于压电衬底10的另一主面上，由第二振动电极22a、从第二振动电极22a向接地端子31b延伸的第二电容电极22b、用于电连接第二振动电极22a和第二输入输出端子33a、33b的连接电极22c构成。
另外，第一振动电极21a和第二振动电极22a经由压电衬底10相互对置配置。将这些第一、第二振动电极21a、22a对置的区域称为“对置区域”。
在经由压电衬底10与第一电容电极21b、连接电极21c对置的区域，为了防止多余的厚度振动的激励而不形成电极。
在对置区域，在第一振动电极21a和第二振动电极22a之间施加电场，从而激励能量闭锁型的厚度振动。在厚度振动中，能够利用厚度纵振动的基波或高次谐波。将激励该厚度振动的区域称为“振动区域”。振动区域包括第一振动电极21a和第二振动电极22a对置的区域，并且包括对置区域附近的区域(参照图3)。
从导电性方面考虑，优选第一导体膜21及第二导体膜22由金、银、铜、铝等金属膜构成，理想的是厚度设定为0.1μm～3μm的范围。这是因为在金属膜比0.1μm薄时，在大气中，压电衬底10暴露于高温而在氧化作用下导电性降低，另外，金属膜比3μm厚时，膜容易剥离。
金属膜的形成可利用基于真空蒸镀法、PVD法、溅射法或者厚膜印刷法的涂敷及烧结等。另外，为了提高与压电衬底10的密接性，例如，也可以预先形成Cr之类的和陶瓷衬底的密接性高的基底电极层，并在其上形成所希望的金属膜。
在压电衬底10的两主面的整个面上粘附金属膜后，用旋涂法等在压电衬底10上形成厚度为1～10μm的光致抗蚀剂膜，利用光刻技术形成图形从而形成电极。
接地端子31a，31b粘附于压电衬底10侧面的中央附近，由与第一电容电极21b接近配置的接地端子31a、和与第二电容电极22b接近配置的接地端子31b构成，两者都与接地电位连接。
第一输入输出端子32a，32b及第二输入输出端子33a，33b粘附于压电衬底10的两侧面。
将接地端子31a以用第一输入输出端子32a和第二输入输出端子33a夹着的方式配置，将接地端子31b以用第一输入输出端子32b及第二输入输出端子33b夹着的方式配置。而且，第一输入输出端子32a，32b经由连接电极21c连接，第二输入输出端子33a，33b经由连接电极22c连接。
这种接地端子31a，31b、第一输入输出端子32a，32b、第二输入输出端子33a，33b用于压电振荡元件1与外部的电连接及机械性固定。
理想的是，接地端子31a，31b及输入输出端子32a，32b、33a，33b用导电性树脂之类的具有导电性的弹性体形成。
通过使用导电性树脂，能够使在设于压电衬底10的主面的外周缘部的第一、第二电容电极21b、22b、和设于压电衬底10的侧面的接地端子31a、31b之间激励的不需要的振动衰减，从而能够做成具有更优良的共振特性的压电振荡元件1。
从高效地衰减不需要的振动这一点考虑，理想的是，导电性树脂的厚度为5μm以上。但是，厚度过厚时，实际安装时由于所作用的应力而容易从压电衬底上剥离，因此，特别理想的是设定为10μm～60μm的范围。另外，导电性树脂的弹性率只要在2～60GPa的范围就能够得到足够的衰减效果。
形成这种导电性树脂时，使用丝网印刷、辊转印等涂敷热固化性或光固化性的导电性树脂，并通过加热或紫外线放射使其固化即可。另外，作为导电性树脂的基底层，也可以形成金、银、铜、铝等金属膜。进而，在导电性树脂的表面，形成使用了Cu、Ni、Sn、Au等的至少一种镀敷膜，由此可做成焊接性优良的压电振荡元件。
另外，从导电性优良的观点和镀敷膜的形成容易度的观点考虑，理想的是，导电性树脂含有使用了Ag、Cu、Ni等的至少一种金属填料，包含于导电性树脂的金属填料的量理想的是为75～95wt％。从提高镀敷膜的焊料的润湿性的观点考虑，为了使导电性树脂表面平滑，金属填料的粒径小为好，理想的是使用平均粒径为0.5～2μm的金属填料。
向这种压电振荡元件1的输入输出端子32a，32b，33a，33b施加交流电压时，在由压电衬底10的第一振动电极21a和第二振动电极22a夹着的振动区域，能量闭锁型的厚度振动被激励，由此引起的共振峰值表现在频率特性上。本发明的压电振荡元件1是利用由这种厚度振动引起的共振现象的振荡元件。
图4是所述压电振荡元件的等效电路图。
由第一电容电极21b和接地端子31a之间的电容、第一输入输出端子32a和接地端子31a之间的电容、第一输入输出端子32b和接地端子31b之间的电容形成图4所示的负荷电容c1。
由第二电容电极22b和接地端子31b之间的电容、第一输入输出端子33a和接地端子31a之间的电容、第二输入输出端子33b和接地端子31b之间的电容形成图4所示的负荷电容c2。
这样，在输入输出端子32a，32b，33a，33b和接地端子31a，31b之间形成负荷电容c1，c2，作为整体成为内置有负荷电容的压电振荡元件。
本实施方式的压电振荡元件1与将电极彼此接近配置于压电衬底的同一主面上而形成电容的情况相比，在最接近的电极端部彼此的间隙相等时，能够形成更大的电容。因此，成为具有大的负荷电容的压电振荡元件1。
如图3所示，在离开形成有第一、第二振动电极21a、22a的振动区域的部位，在第一、第二电容电极21b、22b和接地端子31a、31b之间形成有电容，因此，能够有效地防止在这些电极间形成的电场抑制振动区域中的所希望的振动从而使共振特性劣化的不良情况。
再有，本实施方式的压电振荡元件1在压电衬底10的侧面以夹着接地端子31a的方式形成输入输出端子32a，33a，以夹着接地端子31b的方式形成输入输出端子32b，33b，因此，在接地端子31a，31b和输入输出端子32a，32b，33a，33b之间也产生电容，从而能够增大振荡所需要的负荷电容。
在该压电振荡元件1中，如上所述，能够结构性地形成大的负荷电容，因此，可使用Qm高而比电容率小的PT(PbTiO3)类的材料，可做成内置有负荷电容的高性能的压电振荡元件。
图5是表示另一结构的压电振荡元件的外观立体图，图6是从上观察的俯视图，图7是B-B剖面图。另外，只对和上述的实施方式不同的点进行说明，对相同的结构要素使用相同参照符号，省略重复的说明(以下同样)。
该压电振荡元件和图1～图3所示的压电振荡元件在结构上的不同点在于，在位于第一电容电极21b和接地端子31a之间的压电衬底10上粘附有绝缘体24a，在位于第二电容电极22b和接地端子31b之间的压电衬底10上粘附有绝缘体24b。
绝缘体24a，24b例如可使用酚系树脂、聚酰亚胺系树脂、环氧系树脂等树脂材料。从绝缘性优良并且和陶瓷的粘接性高、耐湿性优良这一点考虑，理想的是使用环氧系树脂。优选，环氧系树脂是不引起水解的固化型环氧树脂，另外，为了降低水的透湿性，可使用添加了金红石氧化钛等粒子的环氧树脂，为了提高绝缘性，可使用添加了2-4二氨基-6乙烯基-S三胺和异氰脲酸的环氧系树脂，进而，为了防止由于树脂主链的裂解而透过水分，可使用适量添加了碳黑的环氧树脂。
使用树脂材料作为绝缘体24a，24b时，例如可通过丝网印刷等将热固化型或光固化型树脂以1μm～80μm的厚度涂敷于压电衬底10上，通过加热或紫外线照射使其固化而形成。
这样，通过在压电衬底10上粘附绝缘体24a，24b，能够有效地防止在第一、第二电容电极21b、22b和接地端子31a、31b之间产生由绝缘破坏或迁移、制造上的不良情况等造成的电短路。另外，由此，可不必担心短路的发生，能够使第一、第二电容电极21b、22b和接地端子31a、31b的间隔进一步缩短，从而可形成大的电容。
图8是从上方观察本发明另一实施方式的压电振荡元件的俯视图。
图8所示的压电振荡元件1，在压电衬底10的一主面上，从第一导体膜21的连接电极21c延设有第一电容电极21d，在压电衬底10的另一主面上，从第二电导体膜22的连接电极22c延设有第二电容电极22d。第一电容电极21d与接地端子31a接近，第二电容电极22d与接地端子31b接近。在经由压电衬底10与第一电容电极21d对置的区域不形成电极。在与第二电容电极22d对置的区域也不形成电极。
在该结构方面，电容电极21d，22d在与接地端子31a、31b之间形成电容这种功能与所述电容电极21b，22b相同。
根据该结构，可增大接地端子31a和第一输入输出端子32a之间的电容，且可增大接地端子31b和第二输入输出端子33b之间的电容。
另外，利用该结构，不需要在振动区域附近形成多余的电极图形，可降低由电极的质量效果等带来的对所希望厚度振动的不良影响。
图9是图8的变形例的压电振荡元件的立体图，图10是C-C剖面图。
在经由压电衬底10与第一电容电极21d对置的区域形成第一辅助电容电极23a，在与第二电容电极22d对置的区域形成第二辅助电容电极23b。第一辅助电容电极23a与第一输入输出端子32a连接，第二辅助电容电极23b与第二输入输出端子33b电连接。因此，第一辅助电容电极23a和第一电容电极21d基本上为相同电位，第二辅助电容电极23b和第二电容电极22d基本上为相同电位。
根据该结构，和图8的结构相比，通过追加辅助电容电极23a，23b，在辅助电容电极23a、23b和接地端子31a、31b之间也形成电容，能够进一步增大图4所示的等效电路图中的负荷电容c1及c2。
在第一辅助电容电极23a和第一电容电极21d之间不产生电场，在第二辅助电容电极23b和第二电容电极22d之间不产生电场。因此，电场不会向第一、第二振动电极21a，22a夹着压电衬底10而对置的振动区域中泄漏。
图11是在图9的压电振荡元件上追加了绝缘体的压电振荡元件的立体图，图12是D-D剖面图。
该压电振荡元件在压电衬底10的一主面上，在位于第一电容电极21d和接地端子31a之间的压电衬底10上粘附有绝缘体24a，在位于第二辅助电容电极23b和接地端子31b之间的压电衬底10上粘附有绝缘体24b。在压电衬底10的另一主面上，在位于第一辅助电容电极23a和接地端子31a之间的压电衬底10上也粘附有绝缘体24c，在位于第二电容电极22d和接地端子31b之间的压电衬底10上粘附有绝缘体24d。
在该结构中，可有效地防止在第一、第二电容电极21d、22d及第一、第二辅助电容电极23a，23b和接地端子31a，31b之间发生电短路。
另外，可有效地缩短第一、第二电容电极21d、22d及第一、第二辅助电容电极23a，23b和接地端子31a，31b的间隔，从而能够形成更大的电容。
图13是表示使用了本发明的压电振荡元件的压电振荡部件的外观立体图，图14是从下观察的俯视图，图15及图16是分解立体图。
该结构的压电振荡部件5在压电振荡元件1的上下面经由绝缘板40a，40b粘附有保护衬底50a，50b。
该绝缘板40a，40b和所述绝缘体24a、24b同样，具有有效地防止第一、第二电容电极21b、22b和接地端子31a、31b之间发生由绝缘破坏或迁移、制造上的不良情况等造成的电短路。
作为绝缘板40a，40b，例如可使用以酚系树脂、聚酰亚胺系树脂、环氧系树脂等作为基体材料的树脂材料。从绝缘性优良并且和陶瓷的粘接性高、耐湿性及耐热性优良这一点考虑，理想的是使用环氧系树脂的基体材料。优选，环氧系树脂是不引起水解的固化型环氧系树脂，另外，根据需要，为了降低水的透湿性，可使用添加了金红石氧化钛等粒子的环氧系树脂，为了提高绝缘性，可使用添加了2-4二氨基-6乙烯基-S三胺和异氰脲酸的环氧系树脂，进而，为了防止由于树脂主链的裂解而透过水分，可使用适量添加了碳黑的环氧树脂。
这种树脂材料，例如可通过丝网印刷或转印等将热固化型或光固化型树脂以1μm～80μm的厚度涂敷于压电衬底10上，通过加热或紫外线照射只使所希望的部分固化而形成所希望的形状的绝缘板40a，40b。
保护衬底50a，50b可使用氧化铝、氧化钛、氧化镁、钛酸钡等电介质陶瓷材料，因此，在使用保护衬底50a，50b形成电容的情况下，能够形成大的电容。这种情况下，理想的是使用比电容率为200～2500左右的电介质陶瓷材料。
另外，在压电振荡部件5的下面，粘附有具有多个电极60a～60c的外部电极(总称为外部电极60)。外部电极60a的端子和第一输入输出端子32a、32b连接；外部电极60b和接地端子31a、31b连接；外部电极60c和第二输入输出端子33a、33b连接。
因此，由于形成于外部电极60a和60b之间的电容附加在图4的负荷电容c1上，形成于外部电极60c和60b之间的电容附加在图4的负荷电容c2上，因此，作为整体可形成更大的负荷电容。
作为外部电极60，当保护衬底50a，50b由陶瓷材料构成时，例如可以将Ag等优良导体膜通过蒸镀、溅射等形成，也可以将导电性糊剂烧结而形成，另外，也可以使用导电性树脂。
另外，不仅外部电极60，输入输出端子32a，32b、输入输出端子33a，33b、接地端子31a、31b也可粘附导电性树脂而形成。
粘附该导电性树脂时，也可以利用丝网印刷、辊转印等将热固化性或光固化性的导电性树脂进行涂敷，通过加热或者紫外线照射而使其固化。另外，通过在导电性树脂的表面形成使用了Cu、Ni、Sn、Au等的至少一种镀敷膜，能够制作成焊接性优良的压电振荡部件。
另外，从导电性优良这一观点和镀敷膜的形成容易度这一观点考虑，理想的是导电性树脂含有使用了Ag、Cu、Ni等的至少一种金属填料，包含于导电性树脂的金属填料的量，理想的是75～95wt％。从提高镀敷膜的焊料润湿性的观点考虑，为将导电性树脂表面平滑地做成，金属填料的粒径小为好，例如理想的是使用平均粒径为0.5～2μm的金属填料。
本实施方式的压电振荡部件5，如图13及图15所示，在压电振荡元件1的两主面上，经由以围绕第一、第二振动电极21a、22a的方式形成的环状绝缘板40a，40b，粘附有保护衬底50a，50b。
因此，在绝缘板40a，40b的中央附近形成开口部41a，41b。可利用该开口部41a，41b确保振动空间，且利用保护衬底50a，50b进行气密密封，因此，即使不准备其他气密性的封装件也可制作成可单独使用的压电振荡部件。
在此基础上，绝缘板40a，40b兼备防止电容电极及辅助电容电极和接地端子的电短路的发生的作用，能够制作成小型且电气特性和可靠性优良的压电振荡部件。
另外，在该压电振荡部件5中，在使用比电容率高的陶瓷保护衬底50a，50b的情况下，可将保护衬底50a，50b变薄，从而能够制作薄型的压电振荡部件5。
在上述实施方式中，使用陶瓷材料作为保护衬底50a，50b，但为了实现薄型化而使陶瓷材料的厚度变薄时，在研磨工序中需要工时。另外，衬底薄到100μm以下时，衬底容易产生裂纹且操作困难。
因此，在实现压电振荡部件5的薄型化时，作为保护衬底50a，50b，也可以使用即使薄也不产生裂纹且便宜的树脂片材。
树脂片材通常可利用100μm以下厚度的片材，同时能够实现低成本化。
作为树脂片材，可使用耐热性优良的环氧系树脂、聚酰亚胺系树脂、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)等。从确保压电振荡部件5的薄型化和气密性这一观点考虑，树脂片材的厚度优选是20μm～100μm。
使用薄型的树脂片材时，为了提高作为保护衬底的机械强度，可根据需要而使用含有由无机或有机材料构成的针状填料或纤维状物质的树脂片材。
为了防止由来自上下方向的外力产生树脂片材的变形及破坏，特别优选使用在由玻璃纤维或芳族聚酰胺纤维等构成的布中浸透了环氧系树脂或聚酰亚胺系树脂等的树脂片材(预浸料坯)，利用所述的纤维能够显著提高树脂片材的机械强度。
另外，由树脂片材形成保护衬底50a，50b，由导电性树脂形成接地端子31a，31b、输入输出端子32a，32b、33a、33b、外部电极60，由此，双方都由树脂材料形成，因此两者的密接性良好，其结果是，可形成粘接性优良的端子、电极。
上述的实施方式的压电振荡部件5，将保护衬底50a，50b设计为电介质陶瓷或者树脂片材，不过例如也可以将上侧的保护衬底50a设计为薄型树脂片材，将下侧的保护衬底50b例如设计为氧化铝之类的比电容率为10以下且强度大的电介质陶瓷。由此，能够制作确保部件的负荷电容，实现薄型化并且机械强度提高的部件。
另外，只要将上侧的保护衬底50a设计为薄型树脂片材，将下侧的保护衬底50b例如设计为钛酸钡之类的比电容率高达200以上但低强度的电介质陶瓷，即可得到较大地确保部件的负荷电容并且实现薄型化的部件。
再有，如图16所示，也可以在下侧的保护衬底50b和绝缘板40b之间进而配置保护衬底50c，由树脂片材形成保护衬底50a、50c，将保护衬底50b设计为电介质陶瓷。根据该结构，即使万一在由所述电介质陶瓷构成的保护衬底50b上由于外力的作用而发生了裂纹时，也能够由树脂片材50c确保振动空间的气密性，能够防止在焊接安装时等焊剂侵入的情况。
图17是表示本发明的另一实施方式的压电振荡元件的外观立体图，图18是从上观察的俯视图，图19是E-E剖面图。
该压电振荡元件和使用图1～图3说明的压电振荡元件基本上是相同结构，但在以下的点上不同。
该压电振荡元件1在压电衬底的两主面上粘附有被覆第一电容电极21b的一部分的第一电介质层35a、和被覆第二电容电极22b的一部分的第二电介质层35b。
为了防止作为所希望的厚度振动的衰减，理想的是，这些电介质层35a，35b设于离开存在于第一振动电极21a和第二振动电极22a对置的区域及其附近的振动区域的部分。
作为形成电介质层35a，35b的电介质材料，从可用丝网印刷等简单的方法形成这一点考虑，优选使用聚合物系的电介质材料。例如，使用将钛酸钡等具有高比电容率(1500以上)的电介质材料的无机粒子(平均粒径为0.5μm～5μm)和环氧系树脂、三聚氰胺系树脂等树脂混合并分散而成的聚合物分散型电介质材料、或者、使用对将钛酸钡等具有高比电容率(1500以上)的电介质材料的粒径小粒径化而成的无机粒子(平均粒径为30nm～200nm)的粒子表面进行化学性修饰，并以高浓度均匀地充填在环氧系树脂等树脂中而成的聚合物组合型电介质材料等，由此可实现高比电容率。另外，从具有高比电容率这一观点考虑，也可以使用将钛酸钡等具有高比电容率(1500以上)的电介质材料的无机粒子(平均粒径为0.2μm～5μm)分散在玻璃基体材料中而成的玻璃烧结型电介质材料。再者，也可以通过溅射法或气浮沉积法、分子冲撞法等形成钛酸钡等电介质膜。
第一电介质层35a、第二电介质层35b的厚度，在使用聚合物系电介质材料的情况下，过薄形成时耐电压性劣化，过厚时电容值降低。使用聚合物分散型电介质作为电介质材料时的膜厚优选设定为8μm～20μm的范围，使用聚合物组合型电介质时的膜厚优选设定为4μm～50μm的范围。另外，在使用玻璃烧结型电介质材料作为电介质材料的情况下，出于和上述同样的理由，膜厚优选设定为8μm～20μm的范围。再有，使用陶瓷膜作为电介质材料时，膜厚薄时，耐电压性劣化，膜厚厚时，膜形成需要时间，因此成本高，从这一观点考虑，膜厚优选设定为1μm～5μm的范围。
粘附于压电衬底10的一侧面的中央附近的接地端子31a在压电衬底10的一主面上延伸而形成第一接地电极31c。该第一接地电极31c经由第一电介质层35a和第一电容电极21b对置。由此，在与第一电容电极21b之间形成规定的电容。
粘附于压电衬底10的另一侧面的中央附近的接地端子31b在压电衬底10的另一主面上延伸而形成第二接地电极31d。该第二接地电极31d经由第二电介质层35b和第二电容电极22b对置。由此，在与第二电容电极22b之间形成规定的电容。
接地端子31a和第一接地电极31c电连接，另外，接地端子31b和第二接地电极31d电连接。
考虑到导电性，接地端子31a、接地端子31b、第一接地电极31c、第二接地电极31d优选由金、银、铜、铝等金属膜构成，厚度优选设定为0.1μm～3μm的范围。这是因为当金属膜比0.1μm薄时，例如在大气中暴露在高温下时，导电性由于氧化而降低，当金属膜比3μm厚时，膜容易剥离。金属膜的粘附可利用真空蒸镀法或溅射法等。
另外，从可用丝网印刷法等简单的装置容易地形成这一理由考虑，也可以使用环氧系等的导电性树脂形成接地端子31a、接地端子31b、第一接地电极31c、第二接地电极31d。尤其第一电介质层35a、第二电介质层35b使用聚合物系材料时，从和电介质层的粘接强度优良这一观点考虑，优选使用环氧系等的导电性树脂。
作为导电性树脂，可使用热固化性或光固化性的导电性树脂，优选含有使用了Ag、Cu、Ni等的至少一种金属填料，包含于导电性树脂中的金属填料的量，优选是75～95wt％。尤其在较薄地形成导电性树脂的情况下，金属填料的粒径小为好，使用平均粒径为0.5～2μm的金属填料，可以利用丝网印刷、辊转印等形成5～15μm的导电性树脂的膜。
在第一电介质层35a及第二电介质层35b使用陶瓷膜的情况下，也可以使用金属膜、导电性树脂中的任一种电极材料。
该实施方式的压电振荡元件1通过将高电容率的电介质材料用于第一、第二电介质层35a、35b并形成薄的厚度，能够容易地在第一电容电极21b和第一接地电极31c之间、及第二电容电极22b和第二接地电极31d之间形成大的电容。
另外，产生于第一电容电极21b和第一接地电极31c之间的电场的大部分存在于第一电介质层35a中，产生于第二电容电极22b和第二接地电极31d之间的电场的大部分存在于第二电介质层35b中，因此，电场向压电衬底10中的泄漏几乎没有。
因此，能够有效地抑制如下不良情况：由于电场向第一、第二振动电极21a、22a夹着压电衬底10而对置的振动区域泄漏，所希望的振动被抑制，从而振荡特性劣化。另外，能够有效地抑制如下不良情况：由于电场向压电衬底10的其他区域泄漏，产生不需要的振动，从而使振荡的稳定性受损。
其次，图20～图26表示本发明的其他实施方式的压电振荡元件。
图20是表示另一实施方式的压电振荡元件的外观立体图，图21是从上观察的俯视图。
本实施方式的压电振荡元件1的特征部分为，在压电衬底10的一主面上形成有从连接电极21c向接地端子31a延伸的第一电容电极21d，在压电衬底10的另一主面上形成有从连接电极22c向接地端子31b延伸的第二电容电极22d。
这些电容电极21d，22d经由第一电介质层35a及第二电介质层35b和接地电极31c、接地电极31d对置。
根据该结构，和图17～图19的实施方式同样，不需要在振动区域附近形成多余的电极图形，能够有效地防止由于电极的质量效果等对所希望的厚度振动带来不良影响这种不良情况的产生。
图22是表示另一实施方式的压电振荡元件的外观立体图，图23是从上观察的俯视图，图24是F-F剖面图。
本实施方式的压电振荡元件1的特征部分为，在压电衬底10的一主面的第一电容电极21b和压电衬底10的侧端部之间，形成有与接地端子31a连接的第一辅助接地电极31e，另外，在压电衬底10的另一主面的第二电容电极22b和压电衬底10的侧端部之间，形成有与第二接地端子31b连接的第二辅助接地电极31f。
由此，如图24所示，在第一电容电极21b和第一辅助接地电极31e之间、及第二电容电极22b和第二辅助接地电极31f之间也形成电容，从而可更有效地形成构成振荡电路的负荷电容。
图25是表示再一实施方式的压电振荡元件的外观立体图，图26是从上观察的俯视图。
本实施方式的压电振荡元件1的特征部分为，以被覆图17～图19所示的压电振荡元件1的上部的方式粘附有绝缘板40a，以被覆该压电振荡元件1的下部的方式粘附有绝缘板40b。
这样，以覆盖第一、第二接地电极31c、31d的方式粘附绝缘板40a、40b，因此能够保护接地电极31c、31d不受导电性异物及水分的影响。从而，能够有效地防止在第一、第二电容电极21b、22b和接地电极31c、31d之间产生由于导电性异物的附着或离子迁移等造成的电短路。
绝缘衬底40a、40b的材质和用图13～图16说明的材质是同样的。
另外，本实施方式的压电振荡元件1形成有环状绝缘板40a，40b，以包围振动区域。即，绝缘板40a具有开口部41a，绝缘板40b具有开口部41b。因此，利用开口部41a、41b确保振动空间，从而可将压电振荡元件1容易地安装于具有气密性的封装件等的内部。
另外，因为绝缘板40a、40b兼备防止短路和确保振动空间这两个作用，所以能够做成更小型且构成部件少的压电振荡元件1。
图27～图30是表示使用了本发明的压电振荡元件的压电振荡部件的图，图27是外观立体图，图28是从下观察的俯视图，图29及图30是分解立体图。
本实施方式的压电振荡部件5在图25～图26所示的压电振荡元件1的上下面经由绝缘板40a，40b粘附有保护衬底50a、50b。
另外，如图28所示，在压电振荡部件5的下面，粘附有外部电极60a～60c。外部电极60a和第一输入输出端子32a、32b连接；外部电极60b和接地端子31a、31b连接；外部电极60c和第二输入输出端子33a、33b连接。
因此，由于形成于外部电极60a和60b之间的电容附加在图4所示的电容c1上，形成于外部电极60c和60b之间的电容附加在图4所示的电容c2上，作为整体可形成更大的负荷电容。
作为外部电极60a～60c，可适当地使用导电性树脂，当保护衬底50a，50b由陶瓷材料构成时，例如也可以将Ag等优良导体膜通过蒸镀、溅射等形成，也可以将导电性糊剂烧结而形成。
本实施方式的压电振荡部件5，在压电振荡元件1的两主面上，经由以围着第一、第二振动电极21a、22a的方式形成的环状绝缘板40，粘附有保护衬底50a，50b。因此，由于可利用形成于绝缘板40的中央附近的开口部41a，41b确保振动空间，且利用保护衬底50a，50b进行气密密封，因此，即使不准备其他气密性封装件也可制作成可单独使用的压电振荡部件。
在此基础上，绝缘板40a，40b兼备防止第一、第二电容电极21b、22b和第一、第二接地电极31c、31d的电短路的发生的作用，能够制作成小型且可靠性优良的压电振荡部件。
另外，上述实施方式的压电振荡部件5，将保护衬底50a，50b设计为电介质陶瓷或者树脂片材，但是例如将上侧的保护衬底50a设计为薄型树脂片材，将下侧的保护衬底50b例如设计为氧化铝之类的比电容率低为10以下且高强度的电介质陶瓷，由此，能够制作确保部件的负荷电容、实现薄型化且机械强度提高的部件。
再有，将上侧的保护衬底50a设计为薄型树脂片材，将下侧的保护衬底50b例如设计为钛酸钡之类的比电容率高达200以上但低强度的电介质陶瓷，由此，可得到较大地确保部件的负荷电容并且实现薄型化的部件。
再有，如图30所示，也可以在下侧的保护衬底50b和绝缘板40b之间进而配置保护衬底50c，由树脂片材形成保护衬底50a、50c，将保护衬底50b设计为电介质陶瓷。根据该结构，即使万一在由电介质陶瓷构成的保护衬底50b上由于外力的作用而发生裂纹时，也能够利用由树脂片材构成的保护衬底50c来保持振动空间的气密性，能够防止在焊料安装时等焊剂侵入的情况发生。
本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不超出本发明的主旨的范围内进行各种各样的变更和改良。
例如，图1～图3、图5～图7所示的压电振荡元件1中，从第一、第二振动电极21a、22a向接地端子31a、31b形成宽度一定的第一、第二电容电极21b、22b，但并不限定于该形状。
如图31所示，也可以形成为在接地端子31a、31b的附近宽度加宽之类的形状的第一、第二电容电极21b、22b。由此，可形成更大的电容。
另外，图17～图26所示的压电振荡元件1中，将第一电介质层35a、第一接地电极31c各一层分别积层在第一电容电极21b上，将第二电介质层35b、第二接地电极31d各一层分别积层在第二电容电极22b上。
但是，不局限于此，也可以在第一、第二电容电极上交替积层多层电介质层、接地电极、电容电极、电介质层、接地电极……。由此，能够容易地形成更大的电容。
另外，图17～图26所示的压电振荡元件1中，表示了在经由压电衬底10与连接电极21c、22c对置的部分不形成电极的例子，但也可以在此形成和连接电极21c或22c相同电位的电极。
另外，压电振荡部件5的绝缘板40a，40b并不限定于树脂材料，也可以将玻璃系材料以5μm～80μm的厚度形成，也可以将Al2O3、SiO2之类的氧化膜以0.1μm～10μm的厚度形成。另外，也可以在这些绝缘体上以围着第一、第二振动电极21a、22a的方式形成由树脂材料构成的绝缘体。
Claims (12)
1.一种压电振荡元件，其具有：
压电衬底、
形成于所述压电衬底的一主面的第一导体膜、
形成于所述压电衬底的另一主面的第二导体膜、
形成于所述压电衬底的两侧面的接地端子、
在所述压电衬底的侧面形成于夹着所述接地端子的位置的第一、第二输入输出端子，
所述第一导体膜具有与所述第一输入输出端子连接的第一连接电极、与所述第一连接电极连接的第一振动电极、从所述第一连接电极或所述第一振动电极向一所述接地端子延伸的第一电容电极，
所述第二导体膜具有与所述第二输入输出端子连接的第二连接电极、与所述第二连接电极连接的第二振动电极、从所述第二连接电极或所述第二振动电极向另一所述接地端子延伸的第二电容电极，
在所述第一、第二电容电极和所述接地端子之间分别形成有规定的电容，
所述第一、第二振动电极经由所述压电衬底相互对置。
2.如权利要求1所述的压电振荡元件，其中，在经由所述压电衬底与所述第一电容电极对置的区域不形成电极，并且，在经由所述压电衬底与所述第二电容电极对置的区域不形成电极。
3.如权利要求1所述的压电振荡元件，其中，在位于所述第一电容电极和最接近该第一电容电极的所述接地端子之间的所述压电衬底上粘附有第一绝缘体，
在位于所述第二电容电极和最接近该第二电容电极的所述接地端子之间的所述压电衬底上粘附有第二绝缘体。
4.如权利要求1所述的压电振荡元件，其中，在经由所述压电衬底与所述第一电容电极对置的区域形成有电位与所述第一电容电极无异的第一辅助电容电极，
在经由所述压电衬底与所述第二电容电极对置的区域形成有电位与所述第二电容电极无异的第二辅助电容电极。
5.如权利要求4所述的压电振荡元件，其中，在位于所述第一电容电极和最接近该第一电容电极的所述接地端子之间的所述压电衬底上粘附有第一绝缘体，
在位于所述第二电容电极和最接近该第二电容电极的所述接地端子之间的所述压电衬底上粘附有第二绝缘体，
在位于所述第一辅助电容电极和最接近该第一辅助电容电极的所述接地端子之间的所述压电衬底上粘附有第三绝缘体，
在位于所述第二辅助电容电极和最接近该第二辅助电容电极的所述接地端子之间的所述压电衬底上粘附有第四绝缘体。
6.如权利要求1所述的压电振荡元件，其中，所述接地端子由具有导电性的弹性体构成。
7.如权利要求1所述的压电振荡元件，其中，还具有被覆所述第一电容电极的一部分的第一电介质层、和被覆所述第二电容电极的一部分的第二电介质层，
所述接地端子中最接近所述第一电容电极的接地端子与经由所述第一电介质层与所述第一电容电极对置的第一接地电极连接，所述接地端子中最接近所述第二电容电极的接地端子与经由所述第二电介质层与所述第二电容电极对置的第二接地电极连接。
8.如权利要求7所述的压电振荡元件，其中，在所述压电衬底的一主面的、所述第一电容电极和所述压电衬底的最接近所述第一电容电极的侧端部之间，形成有与所述接地端子连接的第一辅助接地电极，
在所述压电衬底的另一主面的、所述第二电容电极和所述压电衬底的最接近所述第二电容电极的侧端部之间，形成有与所述接地端子连接的第二辅助接地电极。
9.如权利要求7所述的压电振荡元件，其中，以被覆所述第一接地电极及所述第二接地电极的方式粘附有绝缘板。
10.如权利要求9所述的压电振荡元件，其中，所述绝缘板以围着所述第一、第二振动电极的方式形成为环状。
11.一种压电振荡部件，其在权利要求1所述的压电振荡元件的上下设置保护衬底。
12.如权利要求11所述的压电振荡部件，其中，用以围着所述第一、第二振动电极的方式形成有开口部的绝缘板夹着所述压电振荡元件的上下面，经由该绝缘板在所述压电振荡元件的上下面粘附所述保护衬底。
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