CN102334288A - 压电振动器、压电振动器的安装体及压电振动器的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的压电振动器具备：封装件，由第一基板和第二基板以在两者间形成空腔的方式接合而构成；内部电极部，容纳于所述空腔内且在所述第一基板形成；压电振动片，密封于所述空腔内，并且在所述空腔内与所述内部电极部电连接；外部电极部，在所述第一基板的外表面形成；贯通电极部，在所述第一基板的厚度方向上以不与所述外部电极部重叠的方式配置，其一端与所述内部电极部电连接，贯通所述第一基板地另一端在所述第一基板的外表面形成；以及引出布线部，将所述贯通电极部和所述外部电极部电连接。

Description

压电振动器、压电振动器的安装体及压电振动器的制造方法

技术领域

本发明涉及压电振动器、压电振动器的安装体及压电振动器的制造方法。

背景技术

近年来，在便携电话或便携信息终端设备中，利用了水晶等的压电振动器被用作时刻源或控制信号等的定时源、参照信号源等。已知各式各样的这种压电振动器，表面安装型的压电振动器作为其中之一而为人所知。作为这种压电振动器，一般为人所知的是将形成有压电振动片压电基板，以用基底基板与盖基板从上下夹入的方式接合的3层构造型压电振动器。在这种情况下，压电振动片容纳于基底基板与盖基板之间形成的空腔(密闭室)内。

另外，近年来，并非上述的3层构造型压电振动器，2层构造型压电振动器也被开发。这种类型的压电振动器，通过基底基板与盖基板直接接合而成为2层构造，在两基板之间形成的空腔内容纳有压电振动片。该2层构造型的压电振动器与3层构造的压电振动器相比，在能够谋求薄型化等点上较优秀，能适宜使用。

作为这种压电振动器，如下述专利文献1所示，这样的结构为人所知：在由玻璃或陶瓷构成的基板(基底基板)设有贯通孔，在贯通孔的内表面及贯通孔的周围上下表面或其任一部分形成布线用金属，在该贯通孔焊着合金而形成气密端子，在基板面上设置的水晶片(压电振动片)与气密端子部的合金直接电连接或经由基板面上的布线用金属电连接。依据该结构，能从压电振动器的外部经由气密端子、也就是以贯通基板的方式形成的电极即贯通电极，对压电振动片施加既定的驱动电压。

另外，一般压电振动器，贯通电极部被上述布线用金属夹着而构成在基底基板的厚度方向重叠的位置关系。这是为了以最短路径连接在压电振动器的外部露出的布线用金属(外部电极部)和在空腔内露出的布线用金属(内部电极部)并简化布线用电极的迂回。

专利文献1：日本特开平6-283951号公报

然而，在专利文献1记载的压电振动器及其制造方法中，贯通电极部与外部电极部在基底基板的厚度方向处于重叠的位置关系，所以在将该压电振动器安装到布线基板上的情况下，在布线基板产生弯曲应力时，施加于压电振动器的弯曲应力集中于贯通电极部。此时，由于集中于贯通电极部的应力有时贯通孔与贯通电极部的连接部分破裂。因此，存在外部空气流通到空腔内，对压电振动器的质量造成影响这一问题。

发明内容

本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于谋求提供安装到布线基板时的机械强度高的压电振动器。

为解决上述课题，本发明提出以下方案。

本发明的压电振动器特征在于具备：封装件，由第一基板和第二基板以在两者间形成空腔的方式接合而构成；内部电极部，容纳于所述空腔内，且在所述第一基板形成；压电振动片，密封于所述空腔内，并且在所述空腔内与所述内部电极部电连接；外部电极部，在所述第一基板的外表面形成；贯通电极部，在所述第一基板的厚度方向上以不与所述外部电极部重叠的方式配置，其一端与所述内部电极部电连接，贯通所述第一基板地另一端在所述第一基板的外表面形成；以及引出布线部，将所述贯通电极部和所述外部电极部电连接。

依据本发明，外部电极部与贯通电极部的相对位置关系设置为贯通电极部在第一基板的厚度方向上不与外部电极部重叠的位置关系。而且，外部电极部与贯通电极部通过引出布线部电连接。从而，当在外部电极部产生弯曲应力时，传导到贯通电极部的弯曲应力被衰减，能适宜抑制贯通电极部中的破裂。

另外，本发明的压电振动器具备多个所述外部电极部，优选所述贯通电极部配置于多个所述外部电极部之间。

在这种情况下，在弯曲应力产生于外部电极时，在第一基板中多个外部电极部之间的区域相比外部电极部的区域第一基板的扭曲少，因此弯曲应力比外部电极部的区域少。从而能够抑制在第一基板与贯通电极部的连接部分中产生破裂。

另外，本发明的压电振动器优选在所述外部电极部与所述引出布线部之间设有阶梯部，所述外部电极部中的所述第一基板的厚度方向的最大尺寸比所述引出布线部中的所述第一基板的厚度方向的最大尺寸大。

在这种情况下，外部电极部比引出布线部突出。从而，使用焊料将外部电极部与面状的其它电接点连接时，焊料以阶梯部为边界停留在外部电极部侧，能抑制焊料越过阶梯部泄露到引出布线部。因此，能抑制向外部电极部的弯曲应力经由焊料传导到贯通电极部。

另外，本发明的压电振动器优选在所述外部电极部的表面设有与焊料具有亲和性的高亲和部，在所述引出布线部的表面设有与焊料的亲和性比所述高亲和部低的低亲和部。

在这种情况下，在高亲和部与上述的其它电接点电连接性得到提高，另一方面，变得焊料不容易附着于低亲和部。从而，能抑制向外部电极部的弯曲应力经由焊料传导到贯通电极部侧。因此，能够无需用于使焊料不附着上引出布线部的严密的控制而安装压电振动器。

另外，本发明的压电振动器优选具有：铬层，设在所述第一基板上，并包含所述外部电极部与所述引出布线部的区域而配置，且含有铬，作为所述低亲和部起作用；以及金层，在所述铬层中所述外部电极部的区域进一步叠层，且含有金，作为所述高亲和部起作用。

在这种情况下，铬层配置于外部电极部的下层侧，金层配置于外部电极部的上层。从而，铬层与金层的接触面积较大，因此即使使用不同种的金属也能使电连接可靠。进而，通过向铬层层积金层而形成外部电极部和引出布线部，因此能够容易地形成低亲和部和高亲和部。

本发明的压电振动器的安装体特征在于：具备本发明的压电振动器以及具有与所述外部电极部电连接的凸台(land)的布线基板，所述外部电极部的表面积比所述凸台的表面积小。

依据本发明，外部电极部的表面积比凸台的表面积比小，因此在凸台与外部电极部之间配置焊料的熔融物而在布线基板上安装压电振动器时，外部电极部向靠近凸台中央的位置移动。从而，压电振动器在布线基板上安装时的定位变得容易。

本发明的压电振动器的制造方法特征在于具备：第一工序，通过在基板上层叠含有第一金属的第一层而形成外部电极部的下层及引出布线部；以及第二工序，在所述外部电极部的下层的表面，通过层叠含有第二金属的第二层而形成外部电极部的上层，所述第二金属的与焊料的亲和性比所述第一金属的高。

依据本发明，外部电极部的下层与引出布线部利用第一金属成整体形成，因此电阻降低。而且，在外部电极部的下层的表面层叠的第二层与焊料的亲和性较高，因此能够通过焊料可靠地进行连接。

依据本发明涉及的压电振动器、压电振动器的安装体及压电振动器的制造方法，外部电极部与贯通电极部在第一基板的厚度方向以不重叠的方式错位配置，因此能适宜抑制经由外部电极部在贯通电极部产生的应力集中，能够提高压电振动器向布线基板安装时的压电振动器的机械强度。而且，由于能够提高向布线基板等安装时的压电振动器的机械强度，所以压电振动器内部的压电振动片被气密密封，能够维持压电振动器的安装体中的压电振动器的质量。

附图说明

图1A是示出本发明第一实施方式的压电振动器的立体图。

图1B是示出同一压电振动器的立体图。

图2A是同一压电振动器的侧视剖面图。

图2B是扩大示出同一压电振动器的一部分的侧视剖面图。

图3是分解示出同一压电振动器的立体图。

图4是侧视图，以一部分剖面示出本发明的压电振动器的安装体。

图5是侧视图，以一部分剖面示出本发明第二实施方式的压电振动器的安装体。

图6是流程图，示出本发明第三实施方式的压电振动器的制造方法。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照图1至图4对本发明第一实施方式的压电振动器及压电振动器的安装体进行说明。

图1是示出压电振动器1的立体图。压电振动器1如图1(A)所示，由基底基板(第一基板)2和盖基板(第二基板)3构成2层层叠的盒状的封装件5。基底基板2及盖基板3是由玻璃材料例如钠钙玻璃(soda lime glass)构成的透明的绝缘基板，以可互相重合的大小呈板状形成。另外，在基底基板2和盖基板3之间隔着接合膜35，基底基板2与盖基板3被气密接合。

如图1(A)及图1(B)所示，在基底基板2的外表面，在长度方向的两端部设有分开配置的两个外部电极部38a、38b。而且，在基底基板2形成有沿着其外表面朝向外部电极部38a、38b之间延伸的引出布线部40a、41a。

图2是压电振动器1的侧视剖面图。如图2(A)所示，在盖基板3形成有凹部3a，在基底基板2与盖基板3之间形成有空腔C。在空腔C的内部收纳有在基底基板2上形成的内部电极部36、37以及与内部电极部36、37电连接的压电振动片4。此外，金属凸点(bump)B被用于内部电极部36、37与压电振动片4的连接。焊料或金等具有导电性的原材料能够用于金属凸点B。

另外，在基底基板2设有沿基底基板2的厚度方向贯通而配置的贯通电极部32、33。贯通电极部32、33一端与内部电极部36、37分别电连接，另一端在基底基板2的外表面形成并与引出布线部40a、41a电连接。

图2(B)是扩大示出压电振动器1的一部分的侧视剖面图。如图2(B)所示，设在基底基板2的外部电极部38a成为2层构造，在基底基板2上形成，具有与引出布线部40a构成整体的第一层40(下层)以及在第一层40层叠形成的第二层38(上层)。从而，在引出布线部40a与外部电极部38a之间形成阶梯部38c。阶梯部38c能够采用具有大体沿着基底基板2的厚度方向这样的端面的结构，但端面倾斜也无妨。

贯通电极部32在沿基底基板2的厚度方向贯通的贯通孔30、31的内部具有导通性的芯材部7以及填充芯材部7的周围的筒体6。在本实施方式中，贯通孔30、31作为在基底基板2的空腔C侧的内径变细的圆锥台形状的孔部而形成。筒体6用于支撑芯材部7，并且用于密封贯通孔30、31，能够例如烧结膏状的玻璃料而形成。

另外，贯通电极部32以在基底基板2的厚度方向上不与外部电极部38a重叠的方式配置，比在基底基板2的端部配置的外部电极部38a靠近基底基板2的长度方向的中间部而配置。

此外，关于贯通电极部33的位置关系也与上述的贯通电极部32的位置关系同样，以在基底基板2的厚度方向上不与外部电极部39a重叠的方式配置。

另外，外部电极部38a、38b在压电振动器1安装到布线基板等时与布线基板等的凸台连接，具有对焊料具有亲和性的高亲和部38b、39b。另一方面，引出布线部40a、41a具有低亲和部40b、41b，所述低亲和部40b、41b相对高亲和部38b、39b对焊料的亲和性相对较低。

在本实施方式中，外部电极部38a、38b中至少高亲和部38b、39b是含有金的金层，具有高导电性及耐腐蚀性，另外焊料容易附着。另一方面，引出布线部40a、41a中至少低亲和部40b、41b是含有铬的铬层，具有高导电性并且由于在焊料与铬层之间起作用的界面张力而容易排斥焊料。

图3是分解示出压电振动器1的立体图。如图3所示，在基底基板2上，内部电极部36、37分别通过迂回布线部36a、37a沿着基底基板2与贯通电极部32、33连接。压电振动片4是由水晶、钽酸锂或铌酸锂等压电材料形成的音叉型的振动片，在被施加既定的电压时振动。

该压电振动片4具有平行配置的一对振动臂部10、11以及将一对振动臂部10、11的基端侧整体固定的基部12。

另外，本实施方式的压电振动片4在一对振动臂部10、11的两主表面上具备沿着振动臂部10、11的长度方向从振动臂部10、11的基端侧到大体中间附近分别形成的槽部18。该槽部18用于进一步抑制压电振动片4的振动损失，进一步提高振动特性。

图4是侧视图，以一部分剖面示出安装了压电振动器1的压电振动器的安装体101的一部分结构。如图4所示，通过外部电极部38a、38b与设在布线基板100的表面的凸台(例如凸台103)连接而安装上述压电振动器1。凸台103是由一般的薄铜等形成的凸台等，能够适宜采用具有导电性的合适的结构。

另外，在外部电极部38a与凸台103之间隔着焊料102，外部电极部38a的高亲和部38b与凸台103的表面分别密合。另外，外部电极部38a的表面积比凸台103的表面积小。

参照图4对以上说明的结构的本实施方式的压电振动器及压电振动器的安装体和作用进行说明。

如图4所示，在布线基板100上安装了压电振动器1的状态下，通过焊料102压电振动器1的外部电极部38a与凸台103整体连接。

另外，焊料102扩展到高亲和部38b的整个表面，扩展到阶梯部38c，但是在对焊料102亲和性较低的低亲和部40b中，焊料102被排斥。从而，具有低亲和部40b的引出布线部40a未附着焊料102。

这里，例如在对布线基板100施加外力的情况下，由于布线基板100被弯曲，外部电极部38a(39a)也被弯曲。而且，在基底基板2中，外部电极部38a(39a)的区域中由于上述外力而产生弯曲应力。此时，基底基板2中弯曲应力最高的是配置了外部电极部38a(39a)的区域，在外部电极部38a(39a)的区域外，基底基板2的厚度方向上未与外部电极部38a(39a)重叠的区域中，弯曲应力相对较低。从而，在弯曲应力相对较低的区域配置的贯通电极部32(33)附近，传导有比在外部电极部38a(39a)产生的弯曲应力低的应力。

另外，布线基板100与引出布线部40a(41a)至少分开阶梯部38c相应的量，所以能抑制引出布线部40a(41a)与布线基板100的接触。

贯通电极部32(33)含有与基底基板2不同的原材料，所以在其连接部分存在界面。因此，与基底基板2的其它区域相比，贯通电极部32(33)的区域对于弯曲应力的机械强度低。一般地，如果以贯通电极部被弯曲的方式将基底基板弯曲，则应力集中于机械强度低的贯通电极部时，有时产生破裂。由此，产生封装件5的外部与空腔C连通这样的空隙，变得不再保持空腔C的内部的气密。这样在空腔C不为气密的情况下，有时由于外部空气的影响，压电振动器的质量会发生变动。

依据本实施方式的压电振动器1及压电振动器的安装体101，贯通电极部32(33)配置于外部电极部38a、38b的外部的区域。如上所述该区域是弯曲应力相对较低的区域。这样，外部电极部与贯通电极部在基底基板2的厚度方向以不重叠的方式错位，所以经由外部电极部38a、38b能适宜抑制在贯通电极部32、33产生的应力集中，能够提高压电振动器安装到布线基板等时的压电振动器的机械强度。

而且，由于能够提高安装到布线基板100时的压电振动器1的机械强度，所以压电振动器1内部的压电振动片4被气密密封，能够维持压电振动器的安装体中的压电振动器的质量。

另外，由于贯通电极部32、33配置于基底基板2被弯曲时弯曲应力相对较低的长度方向的中间部，所以能适宜降低传导到贯通电极部32、33的弯曲应力，能够抑制基底基板与贯通电极部的连接部分中产生破裂。

另外，外部电极部38a比引出布线部40a突出阶梯部38c相应的量。从而，当使用焊料102将外部电极部38a与面状的其它的电接点连接时，焊料102以阶梯部38c为边界停留在外部电极部38a侧，能抑制焊料102越过阶梯部38c泄露到引出布线部40a，因此，能抑制向外部电极部的弯曲应力经由焊料向贯通电极部传导。

而且，由于设有阶梯部38c，所以压电振动器1安装到布线基板100时，布线基板100与引出布线部40a之间产生空隙。从而在布线基板100被弯曲时，也能抑制布线基板100与引出布线部40a直接接触。其结果，能够抑制布线基板被弯曲时弯曲应力直接传导到贯通电极部。

另外，由于外部电极部38a形成得比凸台103小，所以在凸台103与外部电极部38a之间配置焊料102的熔融物而在布线基板100上安装压电振动器1时，在熔融的焊料102上，外部电极部38a、39a向靠近凸台中央的位置移动。从而，将压电振动器安装在布线基板上时的定位变容易。

此外，为降低向贯通电极部32、33的弯曲应力，优选贯通电极部32、33与外部电极部38a、38b的双方进一步分开配置。贯通电极部32、33在基底基板中配置在外部电极部38a、38b的长度方向的中央时，能够进一步降低在贯通电极部32、33产生的弯曲应力。

(第二实施方式)

接下来，参照图5对本发明第二实施方式的压电振动器的安装体进行说明。另外，以下说明的各实施方式中，与上述的第一实施方式的压电振动器1及压电振动器的安装体101结构相同的部位赋以同一标记，省略说明。

图5是侧视剖面图，示出第二实施方式的压电振动器的安装体201的一部分结构。如图5所示，压电振动器的安装体201并不是如第一实施方式的具有第一层40和第二层38的2层构造，而是具有外部电极部和引出布线部由同一材料构成整体形成的电极层238，在这点上与第一实施方式的结构不同。

在电极层238设有外部电极部238a和引出布线部240a。外部电极部238a和引出布线部240a由对焊料具有亲和性的原材料形成，例如能够采用金。另外，与第一实施方式的阶梯部38c对应的阶梯部238c，是由此产生阶梯，即在基底基板2的厚度方向上改变各自的厚度而形成外部电极部238a与引出布线部240a，。

在本实施方式中，外部电极部238a与引出布线部240a都对焊料202具有亲和性，所以在凸台103与外部电极部238a通过焊料202连接时，焊料202的一部分越过阶梯部238c而扩展到引出布线部240a。然而，由于焊料202的表面张力，焊料202并未在引出布线部240a的整个表面扩展，而是停留在阶梯部238c附近。

从而，即使是这种结构，也能抑制弯曲应力经由焊料202向贯通电极部32传导，能够抑制向贯通电极部32和基底基板2的连接部分的应力集中引起的破裂。而且，引出布线部240a从布线基板100至少离开阶梯部238a相应的量，因此与第一实施方式同样，当布线基板被弯曲时，也能抑制布线基板与引出布线部直接接触。

而且，由于能够用相同的原材料构成外部电极部238a和引出布线部240a，所以能够简化结构。

(第三实施方式、压电振动器的制造方法)

接下来，参照图6对本发明的压电振动器的制造方法进行说明。此外，以下对具有与上述相同的结构的部件赋以同一标记，省略说明。

图6是流程图，示出第一实施方式的压电振动器1的制造方法。如图6所示，本实施方式的压电振动器的制造方法具备：第一工序S1，在例如基底基板2等的玻璃基板上，通过层叠含有第一金属的第一层而形成外部电极部的下层及引出布线部；以及第二工序S2，在所述外部电极部的下层的表面，通过层叠含有第二金属的第二层而形成外部电极部的上层，所述第二金属的与焊料的亲和性比所述第一金属的高。

第一工序S1及第二工序S2，能够适宜选择例如溅射法、真空蒸镀法、或光蚀刻法等方法进行。在本实施方式中，在第一层形成含有铬的铬层，在第二层形成含有金的金层。此外，第一层也可由铬单体构成，第二层也可由金单体构成。

依据本实施方式的压电振动器的制造方法，外部电极部的下层与引出布线部由第一金属整体形成，所以使物理连接可靠，电阻降低。而且，在外部电极部的下层的表面层叠的第二层与焊料的亲和性高，所以能够可靠地进行通过焊料的连接。另外，第一层与第二层为遍及第二层的整个表面而层叠的构造，所以第一层与第二层的连接牢固并且物理上的剥离得到抑制，能够提高压电振动器的机械强度。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详述，但具体结构并不限于该实施方式，而是也包含不脱离本发明的要旨的范围的设计变更等。

例如，在本发明的各实施方式中，采用了引出布线部含有铬、外部电极部含有金的结构，但并不限于此，也能够采用外部电极部含有镍或铜的结构。另外，外部电极部不限于金属，也能够使用导电性树脂材料等。即便是这样的结构，也能够取得与本发明同样的效果。

另外，在本实施方式中，采用了贯通电极部配置于基底基板的中间部的结构，但作为其它的位置关系，也能有例如外部电极部配置于基底电极的中央附近、贯通电极部配置于基底基板的两端侧的位置关系。在这种情况下，压电振动器安装到布线基板时，布线基板固定到封装件中央附近，成为封装件的两端位于与布线基板隔开间隙的位置的位置关系。因此，即使在布线基板产生弯曲应力，封装件中也仅是外部电极间被弯曲，所以在贯通电极部配置的区域弯曲应力未传导到封装件，取得能够抑制贯通电极部分的破裂的效果。

产业上的利用可能性

能够防止在布线基板产生的弯曲等由外力引起的贯通电极部的破裂，因此即使在布线基板产生弯曲应力的环境下，也能够适宜应用于对空腔的气密性有要求的情况。

附图标记说明

1压电振动器；2基底基板(第一基板)；3盖基板(第二基板)；4压电振动片；5封装件；32、33贯通电极部；36、37内部电极部；38、39、238第二层(上层)；38a、39a、238a外部电极部；38b、39b高亲和部(金层)；38c、238c阶梯部；40、41第一层(下层)；40a、41a、240a引出布线部；40b、41b...低亲和部(铬层)；100布线基板；C空腔；S1第一工序；S2第二工序。

Claims (7)

1.一种压电振动器，具备：

封装件，由第一基板与第二基板以在两者间形成空腔的方式接合而构成；

内部电极部，容纳于所述空腔内，且在所述第一基板形成；

压电振动片，密封于所述空腔内，并且在所述空腔内与所述内部电极部电连接；

外部电极部，在所述第一基板的外表面形成；

贯通电极部，在所述第一基板的厚度方向上以不与所述外部电极部重叠的方式配置，其一端与所述内部电极部电连接，贯通所述第一基板地另一端在所述第一基板的外表面形成；以及

引出布线部，将所述贯通电极部和所述外部电极部电连接。

2.如权利要求1所述的压电振动器，其中，

具备多个所述外部电极部，

所述贯通电极部配置于多个所述外部电极部之间。

3.如权利要求1或2所述的压电振动器，其中，

在所述外部电极部与所述引出布线部之间设有阶梯部；

所述外部电极部中的所述第一基板的厚度方向的最大尺寸比所述引出布线部中的所述第一基板的厚度方向的最大尺寸大。

4.如权利要求1～3中的任一项所述的压电振动器，其中，

在所述外部电极部的表面设有与焊料具有亲和性的高亲和部；

在所述引出布线部的表面设有与焊料的亲和性比所述高亲和部低的低亲和部。

5.如权利要求4所述的压电振动器，其中具有：

铬层，设置在所述第一基板上，并包含所述外部电极部与所述引出布线部的区域而配置，且含有铬，作为所述低亲和部起作用；以及

金层，在所述铬层中所述外部电极部的区域进一步叠层，且含有金，作为所述高亲和部起作用。

6.一种压电振动器的安装体，具备：

权利要求1～5中的任一项所述的压电振动器；以及

布线基板，具有与所述外部电极部电连接的凸台，

所述外部电极部的表面积比所述凸台的表面积小。

7.一种压电振动器的制造方法，具备：

第一工序，通过在基板上层叠含有第一金属的第一层而形成外部电极部的下层及引出布线部；以及

第二工序，通过在所述外部电极部的下层的表面层叠含有第二金属的第二层而形成外部电极部的上层，所述第二金属的与焊料的亲和性比所述第一金属的与焊料的亲和性高。

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