CN102160285A - 压电振动元件 - Google Patents

Abstract

提供一种能够抑制从压电振子传递到基板的振动的压电振动元件。该压电振动元件(1)中，压电振子(11)通过第一导电性支撑构件(9)及第二导电性支撑构件(10)支撑于外壳基板(2)上，导电性支撑构件(10)配置在靠近外壳基板(2)的一端处，与导电性支撑构件(10)连接的端子电极(4)配置在靠近外壳基板(2)的另一端，导电性支撑构件(10)与端子电极(4)通过迂回电极(8)电连接。

Description

压电振动元件

技术领域

本发明涉及应用于压电谐振元件或压电执行器等的压电振动元件，特别是涉及具备在基板上装载压电振子从而可利用压电效应振动的压电振动元件。

背景技术

迄今，人们已提出了用作振荡器或滤波器的各种压电振动元件。另外，在压电振动元件中，由于压电振子会振动，因此必须要有不妨碍压电振子的振动的封装结构。在下述的专利文献1记载的压电振动元件中，采用了由外壳基板和盖子构成的封装结构。

图8为具有这种封装结构的现有的压电振动元件的分解透视图。在压电振动元件101中，在外壳基板102上装载压电振子103。这里，实现与外部电连接的第一端子电极104、第二端子电极105形成在外壳基板102的第一角落部102a、第二角落部102b上。另外，在外壳基板102的上表面配置导电性粘接剂106、107。导电性粘接剂106、107与迂回电极108、109电连接。通过导电性粘接剂106、107，压电振子103被固定在外壳基板102上，并且压电振子103通过迂回电极108、109与第一、第二端子电极104、105电连接。上述压电振子103的一端以悬臂结构并通过上述导电性粘接剂106、107支撑。

为形成不妨碍上述压电振子103的振动的空间，底部具有开口的盖子110通过框状的粘接剂层111与外壳基板102接合。

因此，压电振子103密封在由外壳基板102和盖子110形成的封装结构内。

【专利文献1】特开2001-110925号公报

发明内容

压电振动元件101与其它电子元件一样，非常要求小型化。在压电振动元件101中不得不形成具有不妨碍上述压电振子103的振动的密封空间的封装结构。因此，压电振动元件101的小型化是有限的。

因此，迄今，为了尽量缩小压电振动元件101，在外壳基板102中，尽量缩小导电性粘接剂106、107与端子电极104、105之间的距离。

另一方面，在压电振动元件101中，压电振子103的振动容易经由使用了导电性粘接剂106、107的接合部泄漏到外壳基板102侧。因此，由于振动的泄漏，有可能发生谐振特性等特性的劣化。

本发明的目的在于克服上述现有技术缺点，提供一种不仅能够实现小型化，而且能够抑制振动从压电振子泄漏到外壳基板侧的压电振动元件。

本发明提供一种压电振动元件，其具备：具有上表面和下表面的基板、支撑于所述基板的上表面的压电振子、连接所述基板与所述压电振子使所述压电振子支撑于所述基板的一端侧上表面且与所述压电振子电连接的导电性支撑构件、设置在靠近所述基板的另一端的端子电极、设置于所述基板的上表面并连接所述导电性支撑构件和所述端子电极的迂回电极。

在本发明的压电振动元件中，上述压电振子虽支撑于基板的上表面，但不限定于该支撑方式。根据本发明的一实施方式，压电振子通过上述导电性支撑构件成悬臂结构地支撑于基板的上表面。这时，能够增大压电振子的位移量。并且能够实现支撑结构的简单化。

根据本发明的压电振动元件的其它实施方式，所述基板具备具有相互对着的第一边、第二边及相互对着的第三边、第四边的矩形的平面形状，所述导电性支撑构件配置在靠近所述第一边处，所述端子电极形成在靠近所述第二边处。在具有矩形的平面形状的基板上，由于导电性支撑构件形成在靠近第一边处，端子电极形成在靠近第二边处即位于基板的另一端，因此能够在基板的上表面形成较长的迂回电极。

根据本发明的压电振动元件的又一实施方式，所述基板具备具有相互对着的第一边、第二边及相互对着的第三边、第四边的矩形的平面形状；所述导电性支撑构件包括配置在靠近所述第一边处的第一导电性支撑构件、和配置在靠近所述第二边处的第二导电性支撑构件；所述压电振子通过所述第一、第二导电性支撑构件支撑于所述基板的上表面；所述端子电极包括配置在靠近所述第二边处的第一端子电极、和配置在靠近所述第一边处的第二端子电极；所述迂回电极包括第一迂回电极和第二迂回电极，所述第一导电性支撑构件和所述第一端子电极通过所述第一迂回电极电连接，并且所述第二导电性支撑构件和所述第二端子电极通过第二迂回电极电连接。这时，在通过配置在靠近基板的第一边处的第一导电性支撑构件、和配置在靠近第二边处的第二导电性支撑构件支撑着压电振子的构造中，能够充分延长第一、第二迂回电极的长度。

在本发明的压电振动元件的又一实施方式中，还具备形成在所述基板的上表面的树脂层，该树脂层覆盖所述迂回电极的至少一部分。因此，通过树脂层能够减弱泄漏的振动。

在本发明的压电振动元件的又一实施方式中，还具备盖子，以盖住装载在所述基板上的所述压电振子，该盖子通过粘接剂固定在所述基板上，并且在朝向所述基板的一侧具有开口。从而，根据本发明的压电振动元件，具有形成了不妨碍压电振子的位移的密封空间的封装结构，并且能够提供抑制振动的泄漏。

在该构造中，最好是还具备形成在基板的上表面的树脂层，该树脂曾覆盖迂回电极的至少一部分。从而，通过树脂层能够减弱泄漏到基板侧的振动。这时，用于将上述盖子固定在基板上的粘接剂也可兼作上述树脂层。当制造带有盖子的压电振动元件时，就不必准备构成上述树脂层的其它材料。并且，能够在接合上述盖子的同时形成上述树脂层。

发明的有益效果

在本发明的压电振动元件中，由于导电性支撑构件形成在靠近基板的一端处，端子电极形成在靠近基板的另一端处，因此能够形成足够长的迂回电极。从而，从压电振子泄漏到基板侧的振动沿着长的迂回电极传播时可得到充分衰减。即，能够通过迂回电极延长振动衰减路径长度。而且，由于上述迂回电极的长度是通过调整端子电极和导电性支撑构件的位置关系而延长的，因此不必增大基板的尺寸，也能够延长振动衰减路径长度。因此，也没有妨碍压电振动元件的小型化。

附图说明

图1为本发明的第一实施方式的压电振动元件的分解透视图。

图2为说明在制造第一实施方式的压电振动元件时，将盖子接合在基板上的工序的透视图。

图3(a)及(b)为设置了树脂层的实施例的、根据第一实施方式的压电振动元件的有限元法的分析模型的正视剖面概略图，及表示根据有限元法所分析的位移分布的图。

图4(a)及(b)为除了没有设置树脂层这一点外与实施例具有一样的构成的变形例的、根据第一实施方式的压电振动元件的有限元法的分析模型的正视剖面概略图，及表示根据有限元法所分析的位移分布的图。

图5为表示迂回电极的电极长度与位于迂回电极的端部的相对位移量之间的关系的图。

图6(a)及(b)为本发明的第二实施方式的压电振动元件的分解透视图，及表示在制造第二实施方式的压电振动元件时接合盖子的工序的透视图。

图7为说明第一实施方式的变形例的压电振动元件的分解透视图。

图8为表示现有的压电振动元件的一例的分解透视图。

附图标记说明

1...压电振动元件

2...外壳基板

2a...第一短边

2b...第二短边

2c...第一长边

2d...第二长边

2e...上表面

3...第一端子电极

4...第二端子电极

5、6...假电极

7、8...迂回电极

9、10...导电性支撑构件

11...压电振子

12...压电板

13...第一振动电极

15、16...端子电极

17...盖子

18...粘接剂层

20...树脂层

31...压电振动元件

32...外壳基板

32a...第一短边

32b...第二短边

32c...第一长边

32d...第二长边

33...第一端子电极

34...第二端子电极

35、36...假电极

37、38...迂回电极

39...第一导电性支撑构件

40...第二导电性支撑构件

41...压电振子

42...压电板

43...第一振动电极

45...第一端子电极

46...第二端子电极

51...压电振动元件

最佳实施方式

以下，参照附图说明本发明的具体实施方式，使本发明更清楚。

图1为本发明的第一实施方式的压电振动元件的分解透视图，图2为表示接合该压电振动元件的盖子的工序的透视图。

在压电振动元件1中，具有平面形状大概为矩形的外壳基板2。上述矩形的平面形状具有相互对着的第一短边2a、第二短边2b及相互对着的第一长边2c、、第二长边2d。现在，将外壳基板2的4个角落部表示为第一～第四的角落部A～D。角落部A、B是位于第一短边2a的两侧的角落部，角落部C、D是位于第二短边2b的两侧的角落部，第一长边2c位于角落部B、D之间，第二长边2d位于角落部A、C之间。

然后，在角落部A～D中，切除外壳基板2的一部分，分别形成圆筒曲面状的凹部。通过赋予这些凹部导电性材料，分别形成电极。即，在角落部B中形成第一端子电极3，在角落部C中形成第二端子电极4，在角落部A及角落部D中形成假电极5、6。

不形成假电极5、6也可。但是，如本实施方式那样，在所有的角落部A～D中都形成了电极的情况下，在形成端子电极3、4时更容易进行赋予电极材料的工序。

在外壳基板2的上表面2e上分别形成第一迂回电极7、第二迂回电极8，从而使迂回电极7、8的一端分别与第一、第二端子电极3、4连接。在迂回电极7、8的另一端上配置第一导电性支撑构件9、第二导电性支撑构件10。

虽然没有特别限定形成上述第一、第二迂回电极7、8及端子电极3、4及假电极5、6的电极材料，但可使用Ag、Ag-Pd合金等合适的金属。

通过上述第一、第二导电性支撑构件9、10，并成悬臂结构地将压电振子11固定于外壳基板2上。

在压电振子11中具有矩形板状的压电板12、形成在压电板的第一主表面的第一振动电极13、隔着压电板12与第一振动电极13相互对着的形成在压电板12的第二主表面的第二振动电极。压电板12由压电陶瓷或水晶构成，例如以厚度纵向振动模式振动。因此，通过在第一振动电极13与第二振动电极之间外加交流电压，使压电振子11以厚度延伸振动模式振动。

在压电振子11中，与在压电板12的一个角落处设置的端子电极15与第一振动电极13电连接。该端子电极15位于第一导电性支撑构件9的上方位置。

另一方面，与形成在压电板12的下表面的第二振动电极电连接的第二端子电极16设置在压电板12的另一角落附近。第二导电性支撑构件10位于该第二端子电极16的下方。因此，通过第一、第二导电性支撑构件9、10将压电振子11接合在外壳基板2上，端子电极15、16与第一、第二端子电极3、4电连接。

导电性支撑构件9、10如上述那样机械地支撑着压电振子11，同时，压电振子11的第一振动电极13及第二振动电极与设置在外壳基板2上内第一、第二端子电极3、4电连接。

底部具有开口的盖子17通过矩形框状的粘接剂层18接合到外壳基板2的上表面2e上，从而覆盖上述压电振子11。从而，压电振子11密封在由外壳基板2与盖子17构成的封装结构内。上述盖子17由金属或在绝缘材料的表面形成了金属膜的复合材料构成。

在压电振动元件1中，由于第二迂回电极8足够长，因此能够有效地抑制从压电振子11泄漏到外壳基板2侧的振动。即，第二导电性支撑构件10配置在外壳基板2的一端，具体地说配置在靠近第一短边2a处，第一端子电极3设置在另一端，即设置在位于第二短边2b的角落部4上。因此，第二迂回电极8沿着长边2d延伸。因此，与图8所示的现有的压电振动元件的第二迂回电极109相比，第二迂回电极8得到充分的延长。因此，通过导电性支撑构件10泄漏过来的振动沿着第二迂回电极8传输时，能够充分减弱。因此，能够改善从端子电极3、4获得的振动特性。

而且，在本实施方式的压电振动元件1中，上述第二迂回电极8的一部分被上述粘接剂层18覆盖着。在本实施方式中，由于由环氧类粘接剂构成的该粘接剂层18覆盖着第二迂回电极8的一部分，因此通过粘接剂层的存在可进一步减弱泄漏出来的振动。

另外，也可在图1的点划线E示意性地表示的位置上形成用于减弱上述泄漏的振动的树脂层20。这时，粘接剂层18可不覆盖第二迂回电极8。作为形成这种树脂层的材料，也可使用与形成上述粘接剂层18的材料相同的材料。这时，由于粘接剂层18及树脂层20由相同的材料构成，因此能够减少需要准备的材料的种类。再者，也能够在相同的工序中形成树脂层20和粘接剂层18。

当然，树脂层20也可由与粘接剂层18的材料不同的树脂形成。作为这种树脂材料，例如有硅、聚氨酯树脂、聚酰亚胺等。

以下示出并说明用有限元法分析通过上述树脂层的形成抑制泄漏的振动的结果。

图3(a)及(b)为表示除了没有设置上述树脂层、即上述矩形框状的粘接剂层18不覆盖第二迂回电极8这一点之外，与上述实施方式具有相同的构成的比较例的分析结果的图。(a)为该分析模型的正视剖面概略图，(b)为表示根据有限元法的位移分布的分析结果的图。另一方面，图4(a)及(b)为表示上述实施方式的压电振动元件的分析模型的正面示意图及表示位移分布的图。

在图3(a)的分析模型中，示意性地表示外壳基板的迂回电极122位于压电振子121的下表面侧的构造。在图4(a)中示意性地表示在压电振子11的下面侧、在外壳基板的第二迂回电极8上形成了树脂层20的构造。

与图3(b)相比可知，在图4(b)中由于通过树脂层20的形成抑制泄漏的振动，因此树脂层20不怎么产生位移。即，可知通过树脂层20的形成，能够有效地抑制泄漏的振动。

另外，在图3及图4所示的根据有限元法的分析中，假定压电振子为水晶振子，电极材料为Ag，压电体的密度为1.04×10⁴kg/m³，杨氏模量为7.32×10³Pa，机械衰减(1/Qm)为100×10^-3另外，对于形成树脂层20的树脂，其密度为1.2×10³kg/m³，杨氏模量为4×10⁹Pa，机械衰减(1/Qm)为1。

另外，根据上述有限元法的分析结果，求出外壳基板上的第二迂回电极的长度d/D与第二迂回电极的端子电极侧的端部处的相对位移量之间的关系。图5表示其结果。另外第二迂回电极的长度d为根据压电振子的厚度D而得出的标准值。另外，相对位移量为根据压电振子11的最大位移量而得出的标准值。

从图5可知，第二迂回电极的长度变长时，位于第二迂回电极的第二端子电极侧的端部的相对位移量变小。可知，在用○表示的没有设置树脂层20的变形例或在用□表示的设置了树脂层的上述实施方式中，都随着第二迂回电极的长度延长，能够使上述相对位移量变小。

另外，与没有设置树脂层20的变形例相比可知，第二迂回电极的长度相同时，根据具有树脂层20的上述实施方式，通过树脂层的形成能够使相对位移量变小。

另外，虽在本实施方式的第一、第二迂回电极中，第二迂回电极的长度较长，以此实现抑制泄漏的振动，但也可将第一迂回电极做长。

再者，上述树脂层20的长度不一定要覆盖较长的迂回电极的全部，覆盖第一迂回电极的一部分也可。最好是树脂层分别覆盖第一、第二迂回电极两者的一部分，从而有效地抑制泄漏的振动。

图6(a)及(b)为表示本发明的第二实施方式的压电振动元件的分解透视图及表示接合盖子的工序的透视图。

在第二实施方式的压电振动元件31中，与上述实施方式的外壳基板2一样，同样地在外壳基板32的角落部A～D上形成电极。这里，在角落部B上形成第一端子电极33，在角落部C上形成第二端子电极34，在角落部A、D上分别形成假电极35、36。然后，在本实施方式中，一端分别与第一、第二端子电极33、34电连接的第一、第二迂回电极37、38都具有足够的长度。这是通过在压电振子41的一端及另一端处将其支撑住而实现。

更具体地说，外壳基板32具有矩形的平面形状，该矩形的平面形状具有相互对着的第一短边32a、第二短边32b及相互对着的第一长边32c、第二长边32d。然后，第一端子电极33配置在靠近第一短边32a侧，第一导电性支撑构件39配置在靠近第二短边32b侧。因此，与第一端子电极33及第一导电性支撑构件39电连接的第一迂回电极37具有足够的长度。同样地，由于第二端子电极34形成在第二短边32b的角落部上，第二导电性支撑构件40配置在靠近第一短边32a侧，因此第二迂回电极38与第一实施方式的情况一样，具有足够的长度。

然后，压电振子41在第一导电性支撑构件39、第二导电性支撑构件40的上方具有第一端子电极45、第二端子电极46。并且，第一端子电极45从压电板42的上表面经过侧面延伸到下表面。该第一端子电极45的延伸到压电板42的下表面的部分与第一导电性支撑构件39的上表面接合，两者电连接。

再者，在压电振子41中，压电板42在厚度方向上极化，在上表面形成第一振动电极43，在下表面形成第二振动电极(未图示)。然后，第、第二端子电极45、46分别与第一、第二振动电极电连接。在第二实施方式的压电振动元件31中，除了上述的压电振子41的支撑构造的不同，并且第一迂回电极37的长度与第一导电性支撑构件39的位置也不同外，其他与第一实施方式相同。即，粘接剂层18及盖子17应用第一实施方式的结构并省略其说明。

在本实施方式中，由于第二迂回电极38也具有足够的长度，因此能够在经由第二导电性支撑构件40泄漏过来的振动沿第二迂回电极38传输时得到减弱。再者，在第一迂回电极37中也能够充分减弱泄漏的振动。因此，在第二实施方式中，由于通过第一、第二迂回电极37、38两者减弱振动，因此能够得到更好的谐振特性。

另外，在本实施方式中，粘接剂层18也兼作使振动减弱的树脂层，粘接剂层18覆盖第一、第二迂回电极37、38的一部分。

当然，与第一实施方式的情况一样，也可以在粘接剂层18之外，另形成用于使振动减弱的树脂层，并使其覆盖第一、第二迂回电极的至少一方的至少一部分。

虽然在图1所示的实施方式中，迂回电极8的长度较长，但如图7所示的变形例的压电振动元件51那样，也可以第一迂回电极7也朝向第二短边2b侧伸长。这里，端子电极3配置在第二短边2b和第一长边2c构成的角落部，迂回电极7与该端子电极3电连接。因此，在第一短边2a和第一长边2c构成的角落部B上形成了假电极6。

关于压电振动元件51的其它部分，与压电振动元件1一样。这样，所有的端子电极都形成在靠压电基板的一条边的位置上也可。

在第一、第二实施方式中，虽使用了在压电板的第一、第二主表面的一部分上形成了第一、第二振动电极的压电振子，但使用其它的形态的压电振子也可。即，在本发明中，可以使用能量约束型的各种压电振子。

Claims (8)

1.一种压电振动元件，具备：

具有上表面和下表面的基板；

支撑于所述基板的上表面的压电振子；

连接所述基板与所述压电振子使所述压电振子支撑于所述基板的一端的上表面上且与所述压电振子电连接的导电性支撑构件；

设置在靠近所述基板的另一端的端子电极；以及

设置于所述基板的上表面并连接所述导电性支撑构件和所述端子电极的迂回电极。

2.根据权利要求1所述的压电振动元件，其特征在于，所述压电振子通过所述导电性支撑构件成悬臂结构地支撑于所述基板的上表面上。

3.根据权利要求2所述的压电振动元件，其特征在于，所述基板具备具有相互对着的第一边、第二边及相互对着的第三边、第四边的矩形的平面形状，所述导电性支撑构件配置在靠近所述第一边处，所述端子电极形成在靠近所述第二边处。

4.根据权利要求1所述的压电振动元件，其特征在于，

所述基板具备具有相互对着的第一边、第二边及相互对着的第三边、第四边的矩形的平面形状，所述导电性支撑构件具有配置在靠近所述第一边处的第一导电性支撑构件、和配置在靠近所述第二边处的第二导电性支撑构件；

所述压电振子通过所述第一导电性支撑构件及第二导电性支撑构件支撑于所述基板的上表面；

所述端子电极包括配置在靠近所述第二边处的第一端子电极、和配置在靠近所述第一边处的第二端子电极；

所述迂回电极包括第一迂回电极和第二迂回电极，所述第一导电性支撑构件和所述第一端子电极通过所述第一迂回电极电连接，并且所述第二导电性支撑构件和所述第二端子电极通过第二迂回电极电连接。

5.根据权利要求1～4任一项所述的压电振动元件，其特征在于，还具备形成在所述基板的上表面的树脂层，所述树脂层覆盖所述迂回电极的至少一部分。

6.根据权利要求1～4任一项所述的压电振动元件，其特征在于，还具备盖子，以盖住装载在所述基板上的所述压电振子，该盖子通过粘接剂固定在所述基板上，并且在朝向所述基板的一侧具有开口。

7.根据权利要求6所述的压电振动元件，其特征在于，还具备形成在所述基板的上表面的树脂层，该树脂层覆盖所述迂回电极的至少一部分。

8.根据权利要求7所述的压电振动元件，其特征在于，所述粘接剂的一部分兼作所述树脂层。

Images