CN107437929A - 压电元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种压电元件。在具有利用引线(33)将基底(21)的第二配线电极(25)与晶片(11)的引出电极(15b)连接的构造的压电元件中，能够比以前降低由引线引起的应力。在引出电极(15b)的包含连接着引线(33)的部分(15x)且比所述部分(15x)稍宽的区域与晶片(11)之间，具备减小引线的应力的缓冲层(35)。缓冲层(35)包含被称作永久抗蚀剂的树脂。在引出电极(15a)的位置，利用硅酮系导电性粘接剂(31)将晶片(11)的与引线(33)连接的面的相反面与基底(21)的第一配线电极(23)连接。因此能够降低引线对压电振动片的应力，因而能够期待降低由应力引起的压电元件的特性劣化。

Description

压电元件
技术领域
本发明涉及一种作为压电元件的晶体振子、晶体振荡器，尤其涉及一种使用了引线接合(wire bonding)技术的压电元件。
背景技术
手机或个人计算机等的各种电子设备中，为了频率的选择或控制等，多使用晶体振子或晶体振荡器。
典型的晶体振子包括：俯视为矩形状的晶片，在两主面具备激振电极及引出电极；以及基底，安装着所述晶片且具有连接于所述引出电极的第一配线电极及第二配线电极。而且，作为此种晶体振子的一种，有将晶片利用导电性粘接剂及引线接合这两种安装手段安装在基底的晶体振子。
例如专利文献1中，晶片通过将其一面的引出电极利用导电性粘接剂而粘接固定于基底的第一配线电极，从而固定于基底。而且，设置于所述晶片的另一面的引出电极与基底的第二配线电极利用引线接合而连接。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2010-147625号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
考虑到在如所述那样，晶片与基底的连接固定的一方利用引线接合进行的情况，比起晶片与基底的连接固定全部利用导电性粘接剂进行的情况，能够减小从晶体的固定部向晶片的应力。然而，如果考虑到晶体振子的小型化的要求日益增高，则在使用引线接合的晶体振子中，引线接合引起的应力的进一步的降低成为重要的课题。
本申请案鉴于所述方面而完成，因此，本发明的目的在于提供一种压电元件，具有将基底与晶片利用引线接合而连接的构造，且能够比以前降低由引线接合引起的应力。
[解决问题的技术手段]
为了达成所述目的，根据本发明，为一种压电元件，包括：压电振动片，在两主面具备激振电极及引出电极；基底，安装着所述压电振动片，且具有连接于所述引出电极的第一配线电极及第二配线电极；引线，将所述引出电极中的与基底侧为相反面的引出电极及第一配线电极、第二配线电极中的一个配线电极连接，以及导电性粘接剂，将所述引出电极中的所述基底的一侧的引出电极及第一配线电极、第二配线电极中的另一个配线电极连接；
在连接着所述引线的所述引出电极与所述压电振动片之间，具备减小所述引线的应力的缓冲层。
在实施本发明时，优选将所述缓冲层设为包含树脂的层。作为此种树脂，优选使用被称作永久抗蚀剂的树脂。
另外，本发明中提及的压电元件为如下压电元件，即，为进行厚度剪切(thicknessshear)振动的晶体振子，典型来说为AT切割晶体振子、2次旋转晶体振子(例如SC切割晶体振子)，及包含这些晶体振子与振荡电路用构件的振荡器，此外为使用了晶体以外的压电材料的振子或振荡器，且压电元件利用引线接合。
[发明的效果]
根据本发明的压电元件，正因为设置着缓冲层，从而比起不设置的情况，能够降低引线对压电振动片的应力，因而能够期待降低由应力引起的压电元件的特性劣化。
附图说明
图1A是第一实施方式的压电元件10的俯视图，图1B是其剖视图。
图2A是将压电元件10的一部分放大表示的俯视图，图2B是其剖视图。
图3A是第二实施方式的压电元件40的俯视图，图3B是其剖视图。
图4A是第三实施方式的压电元件50(振荡器)的俯视图，图4B是其一部分的剖视图，图4C是说明振荡器的其他形态的剖视图。
[符号的说明]
10：第一实施方式的压电元件
11：晶片
11a：晶片的一个边(一个短边)
13：激振电极
15a、15b：引出电极
15x：引出电极的包含连接着引线的部分
21：基底
21a：凹部
21z：基底(H型构造的基底)
23：第一配线电极
25：第二配线电极
31：导电性粘接剂
33：引线
35：缓冲层
40：第二实施方式的压电元件
41：平板状的基底
43：盖构件
43a：凹部
50：第三实施方式的压电元件/晶体振荡器/振荡器
51：振荡电路用构件
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，说明中使用的各图，只不过是以能够理解这些发明的程度而概略地表示。而且，说明中使用的各图中，对相同构成成分附上相同的编号而表示，有时也省略其说明。而且，以下的实施例中叙述的形状、尺寸、材质等，只不过是本发明的范围内的优选例。因此，本发明不仅限定于以下的实施方式。
1.第一实施方式
图1A是说明第一实施方式的压电元件10的俯视图，图1B是压电元件10的沿着图1A的IB-IB线的剖视图。而且，图2A是将图1A的一部分放大的俯视图，图2B是沿着图2A的IIB-IIB线的剖视图。另外，这些图中，省略了压电元件所具有的盖的图示。
所述压电元件10使用晶片(crystal element)作为压电振动片。具体来说，所述压电元件10包括：平面形状为矩形的晶片11；设置于所述晶片11的两主面的激振电极13；从各激振电极13引出到晶片11的一个边11a的附近的引出电极15a、引出电极15b；安装晶片11且平面形状为矩形的基底21；以及设置于基底21且连接于引出电极15a、引出电极15b的第一配线电极23及第二配线电极25。所述压电元件10还包括：作为本发明的特征的导电性粘接剂31及引线33的安装构造；及缓冲层35。这些构成成分31、构成成分33、构成成分35的详细情况，将如后叙述。
另外，本实施方式中，基底21具有凹部21a，所述凹部21a内安装晶片11。所述基底21进而在外侧的底面具备安装端子(未图示)。而且，第一配线电极23、第二配线电极25利用设置于基底21的底板部分的通孔配线(未图示)而与安装端子(未图示)连接。所述基底21在所述情况下包含陶瓷封装体。
晶片11在其一面的一个边11a的一侧的端部，且相当于沿着所述一个边11a的方向的大致中央的部分的引出电极15a的位置，利用导电性粘接剂31而连接并固定于第一配线电极23。作为导电性粘接剂31，可使用聚酰亚胺系、环氧系、硅酮系等各种导电性粘接剂。其中，优选使用硅酮系导电性粘接剂。硅酮系导电粘接剂比起其他导电粘接剂，应力对晶片的影响小，因而与本发明中主张的缓冲层相互结合，而实现从固定部对晶片的应力降低。而且，激振电极13、引出电极15a、引出电极15b分别能够包含：例如从晶片侧起的铬膜与金膜的积层膜。
而且，所述晶片11的另一面的引出电极15b与第二配线电极25由利用了引线接合法的引线33而连接。另外，以导电性粘接剂31的固定位置与引线接合的引线33的晶片侧的接合位置，是以在晶片11的厚度方向(沿着图1B的线段R的方向)上重叠的方式(也包括大致重叠的情况)，进行利用导电性粘接剂的固定与引线接合。引线接合方法不作特别限定，能够使用球形接合(ball bonding)法、楔形接合(wedge bonding)法等。
进而，本发明中，如图2A与图2B的放大图所示，在引出电极15b的包含连接着引线33的区域15x且比所述区域15x宽的区域与晶片11之间，具备用以缓和引线33的应力的缓冲层35。所述缓冲层35只要能够缓和应力且能够确保与引出电极15b的密接，则能够包含各种材料。作为构成所述缓冲层35的材料的优选例，能够列举聚合物系的材料。例如，优选为被称作永久抗蚀剂或永久光阻剂的树脂。其原因在于，如果使用永久抗蚀剂，则可获得如下等优点：利用光刻(photolithography)技术而图案形成为任意的平面形状，与晶片11的密接性也良好，并且，由引出电极15b被覆且引出电极15b的密接性也能够确保。
作为永久抗蚀剂，具体来说，可列举使用了聚酰亚胺(polyimide)树脂的永久抗蚀剂或使用了环氧树脂的永久抗蚀剂。另外，在利用永久抗蚀剂形成缓冲层35后且形成引出电极15b前，宜对所述缓冲层35的表面进行例如利用氩离子等处理而使表面粗糙化等的表面改质处理。其原因在于，如此一来，引出电极15b对缓冲层35的密接性进一步提高。
而且，缓冲层35的平面形状可根据引线33对晶片11的连接部的平面形状而为任意。例如，如果引线33对晶片11的连接部的平面形状为圆形状，则缓冲层35的平面形状也宜设为稍大于所述圆形状的圆形状。当然，也可为俯视呈四边形状或椭圆形状。
而且，为了防止从缓冲层35释放气体，优选由引出电极15b完全覆盖缓冲层35。
关于缓冲层35的厚度，宜考虑引线对晶片的应力的影响情况、缓冲层35对晶片11的应力的影响情况、引出电极对缓冲层35的被覆容易度等而决定。不限于此，但例如能够设为1μm～10μm，优选设为1μm～5μm，更优选设为1μm～3μm。
根据第一实施方式的压电元件10，由于具备缓冲层35作为引出电极15b的固定着引线33的部分15x的下层，所以比起不具备缓冲层35的情况，能够缓和引线33对晶片11的应力，因而能够期待降低由所述应力引起的晶体振子的特性劣化。
第二实施方式
所述第一实施方式中，作为基底21，使用的是内部包括晶片11的凹部21a及其周围的堤部的基底，压电元件在所述堤部由盖构件密封。然而，本发明也能够应用于使用了其他构造的基底的压电元件。图3A、图3B是用于其说明的图，具体来说，图3A是使用了其他构造的基底的实施方式的压电元件40的俯视图，图3B是沿着图3A的IIIB-IIIB线的剖视图。
所述第二实施方式的压电元件40具备：平板状的基底41，载置晶片11，且基底41具备第一配线电极23、第二配线电极25；以及盖构件43(参照图3B)，具有内部包括晶片11的凹部43a。所述压电元件40中，也与第一实施方式同样地，在引出电极15b与晶片11之间具备缓冲层35。基底41在其缘部由盖构件43密封(图3B)。
平板状的基底41例如能够包含陶瓷，盖构件43例如能够包含经拉拔(drawing)加工的金属制的构件。利用盖构件43将基底41密封的方法宜为任意优选的方法。例如，能够列举在基底41的缘部分设置共晶合金(未图示)，利用所述共晶合金将盖构件43接合的方法。或者，能够列举利用粘接剂等材料将基底41的缘部与盖构件43连接的方法。
第三实施方式
本发明也能够应用于晶体振荡器。图4A～图4C是其说明图。详细来说，图4A是应用了本发明的振荡器50的概略性俯视图，图4B是图4A的IVB-IVB线处的剖视图。而且，图4C是表示使用所谓H型构造的容器21z的振荡器50的概略的剖视图，所述H型构造的容器21z是将晶片与振荡电路用的零件例如振荡电路用集成电路(integrated circuit，IC)芯片收容在各个房室(chambers)的类型。另外，图4B及图4C中，为了明示振荡电路用IC芯片等构件51，而省略了晶片11、电极13、电极15a、电极15b、导电性粘接剂31等。另外，基底21与容器21z中当然设置振荡电路用构件51用的配线，但省略其说明。
此种晶体振荡器50中，在利用引线连接晶片11与引出电极15b的构造中，也将本发明的缓冲层35设置于引出电极15b与晶片11之间。
以上对本发明的压电元件的实施方式进行了说明，但本发明不限于所述实施方式。例如，所述例中，将导电性粘接剂的固定位置与引线的固定位置设为在晶片的厚度方向上重叠的位置。这是因为，因晶片固定于平面上的大致一处，所以能够减小来自固定部的应力的影响。然而，也可存在视情况而两位置不重叠的情况。

Claims (5)

1.一种压电元件，其特征在于包括：
压电振动片，在两主面具备激振电极及引出电极；
基底，安装着所述压电振动片，且所述基底具有连接于所述引出电极的第一配线电极及第二配线电极；
引线，将所述引出电极中的与所述基底的一侧为相反面的引出电极及第一配线电极、第二配线电极中的一个配线电极连接；以及
导电性粘接剂，将所述引出电极中的所述基底的一侧的引出电极及第一配线电极、第二配线电极中的另一个配线电极连接；
其中，在连接着所述引线的所述引出电极与所述压电振动片之间，具备减小所述引线的应力的缓冲层。
2.根据权利要求1所述的压电元件，其特征在于：
所述缓冲层包含永久抗蚀剂。
3.根据权利要求1或2所述的压电元件，其特征在于：
所述导电性粘接剂为硅酮系导电性粘接剂。
4.根据权利要求1或2所述的压电元件，其特征在于：
所述压电振动片为长方形状，
所述导电性粘接剂的固定位置与引线的固定位置为所述长方形状的压电振动片的一个短边的一侧的端部且沿着所述短边的中央附近，
所述压电振动片中的所述导电性粘接剂的固定位置与引线的固定位置在所述压电振动片的厚度方向上重叠。
5.根据权利要求3所述的压电元件，其特征在于：
所述压电振动片为长方形状，
所述导电性粘接剂的固定位置与引线的固定位置为所述长方形状的压电振动片的一个短边的一侧的端部且沿着所述短边的中央附近，
所述压电振动片中的所述导电性粘接剂的固定位置与引线的固定位置在所述压电振动片的厚度方向上重叠。
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