CN102158195A - 压电振动器及使用该压电振动器的振荡器 - Google Patents

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Abstract

将在基底基板(2)的安装部(9)与第一贯通电极(10a)之间形成的第一迂回电极(5a)，形成在不与在压电振动片(4)的外表面形成的驱动用的第一及第二激振电极(6a、6b)重叠的周围的区域，从而减小第一迂回电极(5a)的电阻。从而，将压电振动片(4)以悬臂状态安装到基底基板(2)的表面设置的安装部(9)上，并且在用盖基板(3)以覆盖地收纳压电振动片(4)的压电振动器(1)中，减小对压电振动片(4)提供驱动电力的迂回电极(5)的电阻，防止振动性能降低。

Description

压电振动器及使用该压电振动器的振荡器
技术领域
本发明涉及在基板间形成的空腔密封了压电振动片的压电振动器及使用该压电振动器的振荡器，特别涉及小型的压电振动器。
背景技术
近年来，在便携电话或便携信息终端的时刻源或定时源上使用利用了水晶等的压电振动器。已知各种各样的压电振动器，但作为其中之一，众所周知表面安装型的压电振动器。作为表面安装型的压电振动器，已知由基底基板和盖基板上下夹持形成有压电振动片的压电基板的3层构造型的压电振动器。压电振动片被收纳于在基底基板与盖基板之间形成的空腔内。最近，开发着2层构造型的压电振动器。这种类型的压电振动器，在基底基板或盖基板的内表面形成由凹部构成的空腔，并且在基底基板的表面安装压电振动片，在基底基板的周围直接接合盖基板而在该空腔中收纳压电振动片。该2层构造型的压电振动器与3层构造型相比，在能实现薄型化等的方面优越(例如，参照专利文献1)。
图7是2层构造型的压电振动器100的说明图。图7(a)是压电振动器100的剖面示意图；(b)是下侧基板即基底基板101的俯视示意图；(c)是上侧基板即盖基板102的俯视示意图。此外，图7(a)表示图7(b)、(c)的俯视图所示的部分CC的剖面。
如图7(a)所示，压电振动器100包括：基底基板101；通过接合材料106接合在基底基板101的外周上表面的盖基板102；以及在基底基板101的上表面以悬臂状态安装的压电振动片103。在盖基板102的基底基板101一侧的表面，形成由凹部构成的空腔110，收纳压电振动片103。
作为压电振动片103使用水晶板。贯通电极104a、104b被埋入基底基板101，并且在外表面中与外部电极105a、105b分别连接，而在内表面中与迂回电极107a、107b分别连接。在迂回电极107a、107b之上安装有压电振动片103。
如图7(b)所示，2个贯通电极104a、104b形成在大致对角部，迂回电极107b从上边的角部形成到下边角部，迂回电极107a形成在贯通电极104a的上表面和其附近的基底基板101上。然后，在迂回电极107a、107b的各自的上表面上形成有安装部件108，其上以悬臂状保持有压电振动片103。
在压电振动片103的两面相对置地形成激振电极109a、109b，与形成在压电振动片103的下边端部的端子电极111a、111b电连接，并且经由安装部件108而与各迂回电极107a、107b连接。因而，外部电极105a经由贯通电极104a、迂回电极107a、安装部件108、端子电极111a而与激振电极109a电连接。此外，外部电极105b经由贯通电极104b、迂回电极107b、安装部件108、端子电极111b而与激振电极109b电连接。即，从外部电极105a、105b向激振电极109a、109b提供驱动电力，使压电振动片103激振，能抽取一定周期的信号。
专利文献1：日本特开2009-232449号公报
近年来，便携设备或便携终端越来越向小型化发展。与之相伴地，压电振动器100也被要求小型化。若将压电振动器100小型化，则也需要减小压电振动片103或迂回电极107的尺寸或接合材料106的面积。但是，例如作为压电振动片103使用了水晶板时，如果减小压电振动片103，CI值(晶体阻抗(Crystal Impedance)值)就会变大而使振动特性劣化。此外，为使压电振动片103的振动稳定，需要使空腔110内与大气隔断。例如，将空腔110内维持真空。为此，接合材料106需要有一定程度的宽度。
此外，如果在迂回电极107b与激振电极109之间形成有寄生电容，就会劣化振动特性。为此，迂回电极107b和激振电极109需要形成为从平面上看不会重叠。此外，在通过接合材料106接合基底基板101与盖基板102之际进行加热。这样会有增加迂回电极107a、107b的布线电阻的情况。由于这些现状，在将压电振动器100小型化时，无法将压电振动片103的尺寸或接合材料106的宽度减小到必要值以上，其结果，存在迂回电极107b的电极宽度变窄、其电阻增加、振动特性依然劣化的问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题构思而成，其目的在于提供不劣化振动特性而能小型化的压电振动器。
本发明的压电振动器，其中包括：基底基板；形成在所述基底基板的表面的在安装部中以悬臂状态被保持的压电振动片；以及设置在所述基底基板并且以覆盖地收纳所述压电振动片的盖基板，其中，所述压电振动片在其外表面具有驱动用的第一及第二激振电极，所述基底基板包括从其表面贯通到相反侧的背面的第一及第二贯通电极、以及形成在所述表面并且一端与所述第一贯通电极连接而另一端与所述安装部连接的第一迂回电极，在将所述基底基板从其表面的法线方向观看时，所述第一迂回电极形成在不与所述第一及第二激振电极重叠的周围的区域，所述第一激振电极经由所述安装部和所述第一迂回电极而与所述第一贯通电极电连接，所述第二激振电极经由所述安装部而与所述第二贯通电极电连接。
此外，所述盖基板具有用于收纳所述压电振动片的凹部，构成所述凹部的侧壁的上表面接合至所述基底基板，在所述盖基板和所述基底基板接合的接合面形成有导体膜，所述第一迂回电极在所述安装部附近和所述第一贯通电极附近与所述导体膜电连接。
此外，所述基底基板在所述第一迂回电极之上包括位于所述安装部附近的第一连接部和位于所述第一贯通电极附近的第二连接部，所述盖基板具有第二迂回电极，该第二迂回电极形成在安装有所述压电振动片的一侧的表面，所述第一迂回电极和所述第二迂回电极在所述第一及第二连接部中电连接。
本发明的振荡器具备上述任一项中记载的压电振动器和向所述压电振动器提供驱动信号的驱动电路。
(发明效果)
依据本发明，将在安装部与第一贯通电极之间的布线形成为在从基底基板的法线方向观看形成在基底基板上的第一迂回电极时，沿着第一及第二激振电极的外周而不与第一及第二激振电极重叠，因此能够提供减小布线电阻并防止振动特性的降低的小型的压电振动器。
附图说明
图1是本发明的实施方式的压电振动器的说明图。
图2是本发明的实施方式的压电振动器的说明图。
图3是本发明的实施方式的压电振动器的说明图。
图4是本发明的实施方式的压电振动器的基底基板和盖基板的俯视示意图。
图5是本发明的实施方式的压电振动器的剖面示意图。
图6是本发明的实施方式的振荡器的俯视示意图。
图7是传统周知的压电振动器的说明图。
具体实施方式
本发明的压电振动器包括基底基板、在基底基板的表面以悬臂状态保持在安装部中的压电振动片、以及以覆盖地收纳压电振动片并在基底基板周边部的接合部中接合的盖基板。压电振动片在其表面和背面具有用于使压电振动片激振的第一激振电极及第二激振电极。基底基板包括：从其表面贯通到相反侧的背面的第一及第二贯通电极；形成在其表面并且一端与第一贯通电极连接而另一端与安装部连接的第一迂回电极。第一迂回电极在从基底基板的表面的法线方向观看时，形成在不与第一及第二激振电极重叠的周围的区域。因而，第一激振电极经由安装部和第一迂回电极及导体膜而与第一贯通电极电连接，第二激振电极经由安装部而与第二贯通电极电连接。
若缩小压电振动器的外形，则难以在基底基板的一边靠近形成第一及第二贯通电极。因此，在基底基板面的尽量分离的位置形成第一及第二贯通电极。另一方面，压电振动片需要以悬臂状设置在安装部上。因此，需要在基底基板上形成迂回电极，从彼此分离的第一及第二贯通电极的任一个或者两个引出迂回电极并连接至安装部。在本发明中，将第一迂回电极形成在从基底基板的表面的法线方向观看时不与第一及第二激振电极重叠的周围的区域。从而，能够下拉安装部与第一贯通电极之间的电阻。
此外，基底基板及盖基板可以为玻璃基板。如果是玻璃基板，则与使用陶瓷基板的情况相比，容易成形加工。此外。玻璃材料的热传导率低，因此外部温度变化难以传达到压电振动片，不会轻易受急剧的温度变化的影响。此外，由于玻璃基板透明，还能在组装成封装件后用激光对第一或第二激振电极进行修整。此外，基底基板和盖基板能隔着导体膜进行阳极接合，因此能够长时间保持封装件内的气密性。此外，能够取代阳极接合而使用导电性粘接剂。
作为压电振动片，能使用AT模式的水晶基板。安装部能使用导电性粘接材料或金属凸点(bump)。如果使用金属凸点，能在短时间内安装压电振动片，因此容易以悬臂状粘接。此外，作为第一及第二安装部，能够取代金属凸点而利用导电粘接剂。此外，将第一激振电极和第二激振电极形成为隔着压电振动片而面对，并且第一迂回电极形成为在将基底基板从其表面的法线方向观看时，不与第一及第二激振电极重叠，因此，能减小形成在第一迂回电极与第一及第二激振电极之间的寄生电容，并能使压电振动片稳定振动。
此外，可以在盖基板形成用于收纳压电振动片的凹部。使该凹部的侧壁上表面与基底基板的周边部接合。这时，能够在接合面形成导体膜。能够使该导体膜和第一迂回电极在安装部附近和第一贯通电极附近电连接。从而，在安装部和第一贯通电极之间使第一迂回电极和导体膜并联连接，能够进一步下拉安装部与第一贯通电极之间的电阻。
此外，在盖基板的安装有压电振动器一侧的表面形成第二迂回电极，在基底基板的表面形成第一连接部和第二连接部，该第一连接部形成在安装部附近，该第二连接部形成在第一贯通电极附近，能使第一及第二连接部与第二迂回电极接触并电连接。由此，安装部和第一贯通电极之间第一迂回电极和第二迂回电极并联连接，能够进一步下拉安装部与第一贯通电极之间的电阻。此外，能够将第二迂回电极形成在从基底基板的表面的法线方向观看时不与第一及第二激振电极重叠的周围的区域。从而，能够进一步下拉安装部与第一贯通电极之间的电阻。以下，借助附图做详细说明。
(第一实施方式)
借助图1和图2，对本发明的第一实施方式的压电振动器1进行说明。图1是压电振动器1的说明图，其中图1(a)是压电振动器1的外观图、图1(b)是分解斜视图。图2是压电振动器1的说明图，其中图2(a)是基底基板2的俯视示意图、图2(b)是与部分BB对应的压电振动器1的剖面示意图。对于同一部分或具有相同的功能的部分标注同一附图标记。
如图1所示，压电振动器1包括：基底基板2；安装在基底基板2的表面的压电振动片4；以及形成凹部16并且通过接合部件13接合凹部16的侧壁上表面和基底基板2的周边部的盖基板3。在此，压电振动片4采用以AT模式振动的水晶板。基底基板2和盖基板3使用玻璃材料。基底基板2和盖基板3利用阳极接合来接合。矩形状的压电振动器1的长边为数mm以下，厚度为0.1mm以下。
基底基板2具有矩形形状。基底基板2在其对角区域具备从表面H贯通到背面R的2个贯通电极10a、10b，在其表面H的周边部具有接合部件13。基底基板2在其表面H的一个短边附近并且在接合部件13的内周侧，具备第一及第三迂回电极5a、5c和形成在第一及第三迂回电极5a、5c之上的第一及第二安装部9a、9b。基底基板2在其表面H的另一短边附近并且在接合部件13的内周侧，具备从上述一个短边附近延伸设置的第一迂回电极5a。接合部件13例如由铝或硅等的导体膜形成。
压电振动片4由矩形形状的薄板构成，在其两表面分别具有用于驱动压电振动片4的第一或第二激振电极6a、6b(参照图2(b))。压电振动片4还具备从一个短边附近的一个表面经由该短边的侧面而遍及另一表面的第一及第二端子电极12a、12b，第一端子电极12a与第一激振电极6a连接，第二端子电极12b与第二激振电极6b连接。压电振动片4以悬臂状态安装在第一及第二安装部9a、9b。基底基板2具备在其背面R的一个短边的另一角部形成的第二外部电极11b；形成在另一短边的一个角部的第一外部电极11a；以及形成在另一角部的临时(dummy)电极11c。盖基板3在其基底基板2一侧的表面具备凹部16，并收纳压电振动片4。凹部16的底面15为平坦面。
在此，在基底基板2的接合部件13的内周侧形成的第一迂回电极5a，在从基底基板2的表面H的法线方向观看时，设置在不与第一及第二激振电极6a、6b重叠的周围的区域。其结果，从第一安装部9a到第一贯通电极10a之间的电流如在第一及第二激振电极6a、6b中迂回的那样在2个路径中流动，因此能够下拉第一安装部9a和第一贯通电极10a之间的电阻。此外，由于第一迂回电极5a和第一及第二激振电极6a、6b不重叠，所以能减小第一迂回电极5a与第一及第二激振电极6a、6b之间的寄生电容，并使压电振动片4稳定振动。
借助图2，做更具体地说明。在基底基板2的外周部设置例如由铝或硅等的导体膜构成的接合部件13。在基底基板2的外周部形成的接合部件13的内周侧，并且在一个短边(以下，称为下边)和右边的角部设置第二贯通电极10b，并且在另一短边(以下，称为上边)和左边的角部区域设置第一贯通电极10a。第一及第二贯通电极10a、10b能够使用导电粘接材料或金属。如果使用金属来熔接其表面与玻璃材料，就能长时间保持气密性。
在基底基板2的表面H且接合部件13的内周侧，彼此电性隔离地形成第一及第三迂回电极5a、5c。第一迂回电极5a从接合部件13的内周侧的下边和左边的角部区域延伸到上边和左边的角部区域，覆盖第一贯通电极10a的上表面，并与第一贯通电极10a电连接。第三迂回电极5c在接合部件13的内周侧的下边和右边的角部区域覆盖第二贯通电极10b的上表面，并与第二贯通电极10b电连接。
在下边附近的第一及第三迂回电极5a、5c之上，设置彼此分离的第一及第二安装部9a、9b(参照图1)，在其上以悬臂状安装压电振动片4。作为第一及第二安装部9a、9b，能使用导电性粘接材料或金属凸点。如果使用金属凸点，就会在压接压电振动片4时短时间内固化，此外在横向的扩展也少，因此能够容易将第一安装部9a和第二安装部9b电性隔离，适合压电振动片4的悬臂状安装。在盖基板3的压电振动片4侧的表面形成凹部16，并且通过接合部件13将凹部16的侧壁上表面和基底基板2的周边阳极接合。作为第一及第三迂回电极5a、5c，能够使用金属膜，例如Au/Cr等。
第一安装部9a与形成在压电振动片4的下边的第一端子电极12a电连接，第二安装部9b与形成在压电振动片4的下边的第二端子电极12b电连接。此外，从基底基板2的表面H的法线方向来看，形成压电振动片4的第一及第二激振电极6a、6b和第一及第三迂回电极5a、5c设置成不重叠。
其结果，第一激振电极6a经由第一端子电极12a、第一安装部9a、第一迂回电极5a及第一贯通电极10a而与第一外部电极11a电连接，而第二激振电极6b经由第二端子电极12b、第二安装部9b、第三迂回电极5c及第二贯通电极10b而与第二外部电极11b电连接。由此，能够对第一及第二外部电极11a、11b提供驱动用的电力而使压电振动片4振动，并且从第一及第二外部电极11a、11b抽出频率信号。
这样，将第一迂回电极5a形成在从基底基板2的表面H的法线方向观看时，不与第一及第二激振电极6a、6b重叠的周围的区域，因此减小第一安装部9a和第一贯通电极10a之间的电阻，此外，也减小第一迂回电极5a和第一及第二激振电极6a、6b之间的寄生电容，从而能使压电振动片4稳定振动。此外，在上述第一实施方式中，在盖基板3形成了凹部，但取代该情况而在基底基板2形成凹部也可。这时，将第一迂回电极5a或第一及第二安装部9a、9b形成在凹部底面即可。
(第二实施方式)
图3是本发明的第二实施方式的压电振动器1的说明图。图3(a)是基底基板2的俯视示意图，图3(b)是与部分BB对应的压电振动器1的剖面示意图。与第一实施方式不同的部分是将在基底基板2与盖基板3的接合面形成的导体膜和第一迂回电极5a，在第一安装部9a附近和第一贯通电极10a附近电连接，除此以外的部分与第一实施方式相同。因而，以下，主要针对与第一实施方式不同的部分进行说明。对于同一部分或具有相同功能的部分标注同一附图标记。
如图3所示，在盖基板3的基底基板2一侧设置凹部16，将该凹部16的侧壁上表面和基底基板2的外周部接合。在盖基板3和基底基板2的接合面形成由导体膜构成的接合部件13。在利用阳极接合来接合基底基板2和盖基板3时，作为接合部件13，例如形成0.2μm～0.5μm的铝或硅。此外，能够取代阳极接合而使用导电性粘接材料作为接合部件13。
这时，使接合部件13和第一迂回电极5a，在第一安装部9a附近区域的第一连接部7a和第一贯通电极10a附近区域的第二连接部7b中电连接。第一及第二连接部7a、7b使接合部件13延伸设置成与内周侧的第一迂回电极5a重叠。此外，取代将接合部件13延伸设置在内周侧的情形，而将第一迂回电极5a延伸设置在外周侧并与接合部件13电连接也可。此外，在本第二实施方式中在第一及第二连接部7a、7b这两处电连接，但并不限于此，例如，除了第二连接部7b的附近区域以外，在接合部件13和第一迂回电极5a接近的整个区域中电连接也可。
其结果，第一激振电极6a经由第一端子电极12a、第一安装部9a、第一迂回电极5a及接合部件13、第一贯通电极10a而与第一外部电极11a电连接，第二激振电极6b经由第二端子电极12b、第三迂回电极5c及第二安装部9b而与第二外部电极11b电连接。从而，在第一安装部9a与第一贯通电极10a之间第一迂回电极5a和接合部件13并联连接，能够减小第一安装部9a与第一贯通电极10a之间的电阻。
(第三实施方式)
图4及图5是本发明的第三实施方式的压电振动器1的说明图。图4(a)是基底基板2的俯视示意图，图4(b)是盖基板3的俯视示意图，图5(a)是与部分BB对应的压电振动器1的剖面示意图，图5(b)是部分AA的剖面示意图。与第一实施方式的不同点在于：在盖基板3的基底基板2一侧的表面形成第二迂回电极5b，第一迂回电极5a和第二迂回电极5b通过形成在第二安装部9b的附近区域的第一连接部7a和形成在第一贯通电极10a的附近区域的第二连接部7b电连接。除此以外与第一实施方式相同，因此省略其说明。对于同一部分或具有相同的功能的部分标注同一附图标记。
如图4所示，基底基板2的表面H包括：第一及第三迂回电极5a、5c；形成在第一迂回电极5a之上的第一安装部9a；形成在第三迂回电极5c之上的第二安装部9b；以及以悬臂状安装到这些第一及第二安装部9a、9b之上的压电振动片4。而且，基底基板2在第一迂回电极5a之上，具备形成在第一安装部9a的附近区域的第一连接部7a和形成在第一贯通电极10a的附近区域的第二连接部7b。
盖基板3在其基底基板2一侧的表面具备凹部16，在该凹部16的底面形成第二迂回电极5b。在从基底基板2的表面的法线方向观看时，第二迂回电极5b具有与第一迂回电极5a大致相同的形状。即，第二迂回电极5b形成在不与第一及第二激振电极6a、6b重叠的外周的区域，第一迂回电极5a和第二迂回电极5b经由第一及第二连接部7a、7b电连接。其结果，第一安装部9a和第一贯通电极10a之间并联连接第一及第二迂回电极5a、5b，而且第一及第二迂回电极5a、5b形成在不与第一及第二激振电极6a、6b重叠的周围的区域，因此能进一步减小迂回电极的电阻。
此外，取代将第二迂回电极5b形成在第一及第二激振电极6a、6b的周围的区域的情形，而仅在左边的外周侧形成第二迂回电极也可。此外，当接合部件13为导电体时，与第二实施方式同样，构成为至少与第一及第二连接部7a、7b中第一迂回电极5a或第二迂回电极5b电连接也可。由此，在第一安装部9a和第一贯通电极10a之间第一迂回电极5a、第二迂回电极5b及接合部件13并联连接，因此能够进一步减小引出电极的电阻。
(第四实施方式)
图6是本发明的第四实施方式的振荡器40的俯视示意图。如图6所示，振荡器40具备基板43、设置在该基板上的上述第一至第三实施方式中的任一种压电振动器1、集成电路41及电子部品42。压电振动器1根据提供给外部电极11a、11b的驱动信号，生成一定频率的信号，集成电路41及电子部件42对压电振动器1提供的一定频率的信号进行处理，生成时钟信号等的基准信号。本发明的压电振动器1为高可靠性且能形成为小型，因此能更加紧凑地构成整个振荡器40。
附图标记说明
1压电振动器；2基底基板；3盖基板；4压电振动片；5a第一迂回电极；5b  第二迂回电极；5c  第三迂回电极；6a  第一激振电极；6b第二激振电极；7a第一连接部；7b第二连接部；9a  第一安装部；9b  第二安装部；10a  第一贯通电极；10b  第二贯通电极；11a  第一外部电极；11b  第二外部电极；12a  第一端子电极；12b  第二端子电极；13接合部件；40振荡器。

Claims (4)

1.一种压电振动器，其中包括：
基底基板；
形成在所述基底基板的表面的在安装部中以悬臂状态被保持的压电振动片；以及
设置在所述基底基板并且以覆盖地收纳所述压电振动片的盖基板，其中，
所述压电振动片在其外表面具有驱动用的第一及第二激振电极，
所述基底基板包括从其表面贯通到相反侧的背面的第一及第二贯通电极、以及形成在所述表面并且一端与所述第一贯通电极连接而另一端与所述安装部连接的第一迂回电极，
在将所述基底基板从其表面的法线方向观看时，所述第一迂回电极形成在不与所述第一及第二激振电极重叠的周围的区域，
所述第一激振电极经由所述安装部和所述第一迂回电极而与所述第一贯通电极电连接，所述第二激振电极经由所述安装部而与所述第二贯通电极电连接。
2.根据权利要求1所述的压电振动器，其中，
所述盖基板具有用于收纳所述压电振动片的凹部，
构成所述凹部的侧壁的上表面接合至所述基底基板，
在所述盖基板和所述基底基板接合的接合面形成有导体膜，
所述第一迂回电极在所述安装部附近和所述第一贯通电极附近与所述导体膜电连接。
3.根据权利要求1或2所述的压电振动器，其中，
所述基底基板在所述第一迂回电极之上包括位于所述安装部附近的第一连接部和位于所述第一贯通电极附近的第二连接部，
所述盖基板具有第二迂回电极，该第二迂回电极形成在安装有所述压电振动片的一侧的表面，所述第一迂回电极和所述第二迂回电极在所述第一及第二连接部中电连接。
4.一种振荡器，其中包括：
根据权利要求1至3中任一项所述的压电振动器，以及
向所述压电振动器提供驱动信号的驱动电路。
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