CN107534427B - 压电振动器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种既能确保对压电振动板的振动部进行密封的内部空间的气密性,又能使可靠性提高的三明治结构的压电振动器件。晶体谐振器(101)中设置有晶体振动片(2)、将晶体振动片(2)的第一激发电极(221)覆盖的第一密封件(3)、将晶体振动片(2)的第二激发电极(222)覆盖的第二密封件(4)。晶体振动片(2)上形成有将一个主面(211)与另一个主面(212)之间贯通的第三通孔(269),第三通孔(269)的贯通电极(71)与第一激发电极(221)电导通。第一密封件(3)上形成有将一个主面(311)与另一个主面(312)之间贯通的第七通孔(350)。第三通孔(269)的贯通电极(71)与第七通孔(350)的贯通电极(71)电导通,第三通孔(269)和第七通孔(350)被配置为俯视时不相重叠。
Description
技术领域
本发明涉及一种压电振动器件。
背景技术
近年,各种电子设备朝着工作频率高频化、封装体小型化(特别是低矮化)的方向发展。因此,随着高频化及封装体小型化,要求压电振动器件(例如晶体谐振器)也对应于高频化及封装体小型化。
这种压电振动器件中,其壳体由长方体的封装体构成。该封装体包括,由玻璃或石英晶体构成的第一密封件和第二密封件;及由石英晶体构成且在两个主面上形成有激发电极的晶振片。第一密封件与第二密封件隔着晶振片叠层而接合,在封装体的内部(内部空间)配置的晶振片的激发电极被气密密封(例如,参照专利文献1)。以下,将这样的压电振动器件的叠层形态称为三明治结构。
一般而言,现有技术的压电振动器件中,需要确保将压电振动板的振动部密封的封装体的内部空间的气密性。但是,有可能随之出现以下问题。
例如会存在下述情况,即,在俯视时的内部空间的内侧,压电振动板及第一密封件上分别设置有通孔,并在各个通孔的内周面上形成有电极(贯通电极)。在此情况下,若俯视时压电振动板的通孔与第一密封件的通孔相重叠,则泄漏部位(压电振动板与第一密封件间、及压电振动板与第二密封件间)有可能增加。这样,若不将通孔用金属等填埋,则有可能造成内部空间的气密性不良的原因。
另外,例如存在将压电振动板的振动部气密密封的密封部(密封图案)与压电振动板的激发电极间电连接的情况。在此情况下,由于会产生因激发电极与密封部间的连接而引起的寄生电容(杂散电容),因而有可能出现压电振动器件的频率可变量变小的情况。
【专利文献1】:日本特开2013-254855号公报
发明内容
鉴于上述情况,本发明的目的在于,提供一种既能确保将压电振动板的振动部密封的内部空间的气密性又能使可靠性提高的三明治结构的压电振动器件。
作为解决上述技术问题的技术方案,本发明采用以下结构。即,本发明是一种压电振动器件,设置有:在基板的一个主面上形成有第一激发电极并在所述基板的另一个主面上形成有与所述第一激发电极成对的第二激发电极的压电振动板、将所述压电振动板的所述第一激发电极覆盖的第一密封件、及将所述压电振动板的所述第二激发电极覆盖的第二密封件,所述第一密封件与所述压电振动板相接合,所述第二密封件与所述压电振动板相接合,形成将包含所述第一激发电极和所述第二激发电极在内的所述压电振动板的振动部气密密封的内部空间,其特征在于:在所述压电振动板上形成有将一个主面与另一个主面之间贯通的压电振动板用通孔,在所述压电振动板用通孔中形成有用于使所述一个主面和所述另一个主面上形成的电极电导通的贯通电极,并形成有贯通部分,所述贯通电极与所述第一激发电极和所述第二激发电极中的一方电导通,在所述第一密封件上形成有将一个主面与另一个主面之间贯通的第一密封件用通孔,在所述第一密封件用通孔中形成有用于使所述一个主面和所述另一个主面上形成的电极电导通的贯通电极,并形成有贯通部分,所述压电振动板用通孔的贯通电极与所述第一密封件用通孔的贯通电极电导通,所述压电振动板用通孔与所述第一密封件用通孔被配置为俯视时不相重叠。
基于上述结构,即使不将压电振动板用通孔及第一密封件用通孔的贯通部分用金属等填埋,也能确保将压电振动板的振动部气密密封的内部空间的气密性。换言之,在俯视时两者(压电振动板用通孔及第一密封件用通孔)的贯通部分相重叠的情况下,为了确保内部空间的气密性而需要进行密封的部位有可能增加,若不将两者的贯通部分用金属等填埋,则有可能造成内部空间气密性不良的原因。对此,本结构中,由于配置为俯视时两者的贯通部分不相重叠,所以即使不将两者的贯通部分用金属等填埋,也能确保将压电振动板的振动部气密密封的内部空间的气密性。因而,在三明治结构的压电振动器件中,既能确保将压电振动板的振动部密封的内部空间的气密性,又能使可靠性提高。
在上述结构中,较佳为,在所述压电振动板的一个主面上的所述压电振动板用通孔的周围形成的接合图案与在所述第一密封件的另一个主面上的所述第一密封件用通孔的周围形成的接合图案相接合,从而使所述压电振动板用通孔的贯通电极与所述第一密封件用通孔的贯通电极电导通。
基于上述结构,因接合图案彼此的接合,压电振动板与第一密封件之间被填堵,所以能使内部空间的气密性提高。另外,因接合图案彼此的接合,两者(压电振动板用通孔及第一密封件用通孔)的贯通电极电导通,所以能够切实实现两者的贯通电极的电连接。
在上述结构中,较佳为,所述压电振动板的所述接合图案由在所述压电振动板的一个主面上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在所述基底PVD膜上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜构成,所述第一密封件的所述接合图案由在所述第一密封件的另一个主面上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在所述基底PVD膜上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜构成,所述两个接合图案彼此扩散接合。
基于上述结构,因接合图案彼此的接合而两者(压电振动板用通孔及第一密封件用通孔)的贯通电极电导通,两者的贯通部分被接合图案彼此的接合而形成的粘合材料填堵,所以既能使内部空间的气密性得到提高,又能切实实现两者的贯通电极的电连接。另外,能使压电振动器件的封装体的高度不易出现参差不齐。例如,与本结构不同,在采用诸如Sn粘合材料那样的金属膏密封材料的情况下,将金属膏密封材料形成在接合图案上时高度会出现参差不齐。另外,在接合之后,因所形成的接合图案(粘合材料)的热容量分布而无法形成均一的间隙。因此,现有技术中,在采用第一密封件、第二密封件、压电振动板这三枚构件叠层的结构的情况下,在这三枚构件中会产生间隙差。其结果,被叠层的三枚构件在不能保持平行的状态下相接合。特别是,此问题随着封装体的低矮化而变得显著。对此,本结构中,能使所述第一密封件、所述第二密封件、所述压电振动板这三枚构件在保持平行的状态下叠层并接合,因此,本结构能顺应封装体的低矮化。换言之,本结构中,即使将封装体低矮化,也能提供厚度薄、尺寸精度优异的压电振动器件。进一步,能够抑制压电振动器件的叠层间容量的参差不齐,并抑制因此而产生的频率参差不齐。
另外,本发明是一种压电振动器件,设置有:在基板的一个主面上形成有第一激发电极并在所述基板的另一个主面上形成有与所述第一激发电极成对的第二激发电极的压电振动板、将所述压电振动板的所述第一激发电极覆盖的第一密封件、及将所述压电振动板的所述第二激发电极覆盖的第二密封件,所述第一密封件与所述压电振动板相接合,所述第二密封件与所述压电振动板相接合,形成将包含所述第一激发电极和所述第二激发电极在内的所述压电振动板的振动部气密密封的内部空间,其特征在于:所述第一激发电极及所述第二激发电极不与将所述压电振动板的振动部气密密封的密封部电连接。
基于上述结构,由于激发电极(第一激发电极、第二激发电极)与密封部没有电连接,所以能够抑制密封部引起的寄生电容(杂散电容)的发生,从而能够确保压电振动器件具有较大的频率可变量。因而,在三明治结构的压电振动器件中,既能利用密封部确保将压电振动板的振动部密封的内部空间的气密性,又能使可靠性提高。
在上述结构中,较佳为,在所述压电振动板上形成有将一个主面与另一个主面之间贯通的压电振动板用通孔,在所述压电振动板用通孔中形成有用于使所述一个主面和所述另一个主面上形成的电极电导通的贯通电极,并形成有贯通部分,所述贯通电极与所述第二激发电极电导通,在所述第一密封件上形成有将一个主面与另一个主面之间贯通的第一密封件用通孔,在所述第一密封件用通孔中形成有用于使所述一个主面和所述另一个主面上形成的电极电导通的贯通电极,并形成有贯通部分,所述贯通电极与所述压电振动板的所述第一激发电极电导通,所述压电振动板用通孔及所述第一密封件用通孔被设置为,俯视时比所述密封部靠内侧。在此情况下,较佳为,在所述第一密封件上形成有将一个主面与另一个主面之间贯通的其它的第一密封件用通孔,在所述其它的第一密封件用通孔中形成有用于使所述一个主面和所述另一个主面上形成的电极电导通的贯通电极,并形成有贯通部分,所述贯通电极与所述压电振动板用通孔的所述贯通电极电导通,所述压电振动板用通孔与所述其它的第一密封件用通孔被设置为俯视时不相重叠。
基于上述结构,由于压电振动板用通孔的接合图案与其它的第一密封件用通孔的接合图案间的接合部位被设置得比密封部靠内侧,所以,即便是压电振动器件受到扭曲应力等的作用,也能利用接合面积较大的密封部来保护压电振动板用通孔的接合图案与其它的第一密封件用通孔的接合图案间的接合部位。由此,能使内部空间的气密性提高。另外,即便是不将压电振动板用通孔及其它的第一密封件用通孔的贯通部分用金属等填埋,也能确保将压电振动板的振动部气密密封的内部空间的气密性。换言之,在两者(压电振动板用通孔及其它的第一密封件用通孔)的贯通部分俯视时相重叠的情况下,为了确保内部空间的气密性而有可能要增加需要进行密封的部位,若不将两者的贯通部分用金属等填埋,则有可能造成内部空间气密性不良的原因。对此,本结构中,两者的贯通部分被配置为俯视时不相重叠,因此即使不将两者的贯通部分用金属等填埋,也能确保将压电振动板的振动部气密密封的内部空间的气密性。因而,在三明治结构的压电振动器件中,既能确保将压电振动板的振动部密封的内部空间的气密性又能使可靠性提高。
在上述结构中,较佳为,在所述第二密封件的另一个主面上,至少设置有利用流动性导电接合材料与外部的电路基板电连接的一个外部电极端子及另一个外部电极端子,所述压电振动板的所述第一激发电极经由在所述第一密封件的所述一个主面上形成的第一端子而与所述第二密封件的所述一个外部电极端子连接,所述压电振动板的所述第二激发电极经由在所述第一密封件的所述一个主面上形成的第二端子而与所述第二密封件的所述另一个外部电极端子连接。在此情况下,较佳为,将所述第一端子与所述一个外部电极端子电导通的第一电气路径、及将所述第二端子与所述另一个外部电极端子电导通的第二电气路径被设置为,俯视时比将所述压电振动板的振动部气密密封的密封部靠外侧。另外,在此情况下,较佳为,所述第一电气路径及所述第二电气路径不与所述密封部电连接。
基于上述结构,使用流动性导电接合材料将外部电极端子(一个外部电极端子、另一个外部电极端子)电连接在外部的电路基板上时,流动性导电接合材料会从所述外部电极端子爬上电气路径(第一电气路径、第二电气路径)。此时,由于爬上电气路径的流动性导电接合材料的侵蚀作用,将压电振动板的振动部气密密封的内部空间的气密性可能会降低。然而,基于本结构,由于能够确保从所述压电振动板的所述第一激发电极至所述外部电极端子(一个外部电极端子)为止的路径具有较长的距离、并能确保从所述压电振动板的所述第二激发电极至所述外部电极端子(另一个外部电极端子)为止的路径具有较长的距离,所以能够抑制流动性导电接合材料的侵蚀作用引起的内部空间的气密性降低。
另外,由于电气路径(第一电气路径、第二电气路径)被设置在离开设置为比密封部靠内侧的压电振动板的振动部的位置,所以,将压电振动器件接合到外部的电路基板上时,即便是电气路径的通孔部分被热膨胀系数不同于压电振动板等的流动性导电接合材料填埋,也能抑制所发生的接合应力对压电振动板的振动部产生的影响。
另外,通过将第一密封件的一个主面上设置的第一端子及第二端子用作压电振动板的检查用端子,在第二密封件接合前能够容易地进行压电振动板的检查。而且,能够容易地改变第一端子及第二端子的大小,由此,能够根据要求来微调从外部电极端子(一个外部电极端子、另一个外部电极端子)看到的压电振动板的容量。另外,在压电振动器件是压电振荡器的情况下,也可用将第一端子及第二端子用作IC安装垫。
在上述结构中,较佳为,所述第一端子及第二端子上设有外侧部分,俯视时该外侧部分比所述内部空间位于外侧,该外侧部分被当作所述压电振动板的所述振动部的检查用端子。
基于上述结构,通过将检查用端子设置在第一端子及第二端子的外侧部分,能使检查用的探测部接触时的压力从第一密封件分散到压电振动板,从而能够抑制第一密封件的变形。由此,能够抑制由第一密封件的变形引起的压电振动板的振动部的压电振动的障碍及杂散电容的变化。
在上述结构中,较佳为,在所述第一密封件的一个主面上设置有第一端子及第二端子,所述第一端子及第二端子被设置为,俯视时从所述密封部的内侧跨至外侧,在所述第二密封件的另一个主面上,至少设置有利用流动性导电接合材料与外部的电路基板电连接的一个外部电极端子及另一个外部电极端子,所述压电振动板的所述第一激发电极经由设置为俯视时比所述密封部靠内侧的第三电气路径而与所述第一密封件的所述第一端子连接,所述第一端子经由被设置为俯视时比所述密封部靠外侧的第一电气路径而与所述第二密封件的所述一个外部电极端子连接,所述压电振动板的所述第二激发电极经由被设置为俯视时比所述密封部靠内侧的第四电气路径而与所述第二密封件的所述第二端子连接,所述第二端子经由被设置为俯视时比所述密封部靠外侧的第二电气路径而与所述第二密封件的所述另一个外部电极端子连接。
基于上述结构,使用流动性导电接合材料将外部电极端子(一个外部电极端子、另一个外部电极端子)电连接在外部的电路基板上时,流动性导电接合材料会从所述外部电极端子爬上电气路径(第一电气路径、第二电气路径)。此时,由于爬上电气路径的流动性导电接合材料的侵蚀作用,将压电振动板的振动部气密密封的内部空间的气密性可能会降低。然而,基于本结构,从所述压电振动板的所述第一激发电极至所述外部电极端子(一个外部电极端子)为止的路径为第三电气路径、第一端子、及第一电气路径,因而能够确保该路径具有较长的距离。另外,从所述压电振动板的所述第二激发电极至所述外部电极端子(另一个外部电极端子)为止的路径为第四电气路径、第二端子、及第二电气路径,因而能够确保该路径具有较长的距离。由此,能够抑制流动性导电接合材料的侵蚀作用所引起的内部空间的气密性降低。
另外,由于电气路径(第一电气路径、第二电气路径)被设置在离开设置为比密封部靠内侧的压电振动板的振动部的位置,所以,将压电振动器件接合到外部的电路基板上时,即便是电气路径的通孔部分被热膨胀系数不同于压电振动板等的流动性导电接合材料填埋,也能够抑制所发生的接合应力对压电振动板的振动部产生的影响。
另外,通过将第一密封件的一个主面上设置的第一端子及第二端子用作压电振动板的检查用端子,在第二密封件接合前能够容易地进行压电振动板的检查。而且,能够容易地改变第一端子和第二端子的大小,由此,能够根据要求来微调从外部电极端子(一个外部电极端子、另一个外部电极端子)看到的压电振动板的容量。另外,在压电振动器件是压电振荡器的情况下,也能将第一端子和第二端子用作IC安装垫。
在上述结构中,较佳为,所述第一端子及第二端子的、俯视时比所述内部空间位于外侧的部分被当作所述压电振动板的所述振动部的检查用端子。
基于上述结构,通过在第一端子及第二端子的、比内部空间位于外侧的部分设置检查用端子,能使检查用的探测部接触时的压力从第一密封件分散到压电振动板,从而能抑制第一密封件的变形。由此,能抑制由第一密封件的变形引起的压电振动板的振动部的压电振动的障碍及杂散电容的变化。
发明的效果:
基于本发明,在三明治结构的压电振动器件中,既能确保将压电振动板的振动部密封的内部空间的气密性,又能使可靠性提高。
附图说明
图1是表示本实施方式所涉及的晶体谐振器的各构成部分的概要结构图。
图2是本实施方式所涉及的晶体谐振器的第一密封件的概要俯视图。
图3是本实施方式所涉及的晶体谐振器的第一密封件的概要仰视图。
图4是本实施方式所涉及的晶体谐振器的晶体振动片的概要俯视图。
图5是本实施方式所涉及的晶体谐振器的晶体振动片的概要仰视图。
图6是本实施方式所涉及的晶体谐振器的第二密封件的概要俯视图。
图7是本实施方式所涉及的晶体谐振器的第二密封件的概要仰视图。
图8是表示图1所示的晶体谐振器与电路基板间的接合结构的图。
图9是表示图1所示的晶体谐振器与电路基板间的接合结构的图。
图10是表示本实施方式所涉及的晶体振荡器的各构成部分的概要结构图。
图11是本实施方式所涉及的晶体振荡器的第一密封件的概要俯视图。
图12是本实施方式所涉及的晶体振荡器的第一密封件的概要仰视图。
图13是本实施方式所涉及的晶体振荡器的晶体振动片的概要俯视图。
图14是本实施方式所涉及的晶体振荡器的晶体振动片的概要仰视图。
图15是本实施方式所涉及的晶体振荡器的第二密封件的概要俯视图。
图16是本实施方式所涉及的晶体振荡器的第二密封件的概要仰视图。
图17是表示图10所示的晶体振荡器与电路基板间的接合结构的图。
图18是表示图10所示的晶体振荡器与电路基板间的接合结构的图。
图19是表示晶体谐振器的第一密封件的变形例的概要仰视图。
图20是表示晶体谐振器的晶体振动片的变形例的概要俯视图。
图21是表示晶体谐振器的晶体振动片的变形例的概要仰视图。
图22是表示晶体谐振器的第二密封件的变形例的概要俯视图。
图23是表示俯视时晶体谐振器中的密封部与内侧密封部间的位置关系的图。
图24是表示晶体谐振器的第一密封件的其它变形例的概要仰视图。
<附图标记说明>
101 晶体谐振器
102 晶体振荡器
13 内部空间
2 晶体振动片
211 一个主面
212 另一个主面
221 第一激发电极
222 第二激发电极
23 振动部
269 第三通孔
3 第一密封件
311 一个主面
312 另一个主面
350 第七通孔
4 第二密封件
71 贯通电极
72 贯通部分。
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,以下的实施方式中,对将本发明应用于作为进行压电振动的压电振动器件的晶体谐振器的情况进行说明。
<晶体谐振器>
如图1所示,本实施方式所涉及的晶体谐振器101中设置有晶体振动片2(本发明所说的压电振动板)、第一密封件3、及第二密封件4,其中,第一密封件3覆盖晶体振动片2的第一激发电极221(参照图4),并将形成在晶体振动片2的一个主面211上的该第一激发电极221气密密封;第二密封件4在该晶体振动片2的另一个主面212将晶体振动片2的第二激发电极222(参照图5)覆盖,并将与第一激发电极221成对地形成的该第二激发电极222气密密封。该晶体谐振器101中,晶体振动片2与第一密封件3相接合,晶体振动片2与第二密封件4相接合而构成三明治结构的封装体12。
并且,由于第一密封件3与第二密封件4通过晶体振动片2而接合,所以形成了封装体12的内部空间13,在该封装体12的内部空间13中,包括形成在晶体振动片2的两个主面(211、212)上的第一激发电极221及第二激发电极222在内的振动部23被气密密封。本实施方式所涉及的晶体谐振器101例如采用1.0×0.8mm的封装体尺寸,以实现小型化和低矮化。另外,伴随小型化,本封装体12中未形成雉堞墙,而采用通孔(第一~第九通孔)来实现电极的电导通。
下面,参照图1~图7,对上述晶体谐振器101的各构成部分进行说明。另外,在此对晶体振动片2、第一密封件3、及第二密封件4尚未接合而分别为单体结构时的各构件进行说明。
如图4、图5所示,晶体振动片2由作为压电材料的石英晶体构成,其两个主面(一个主面211、另一个主面212)被加工成平坦平滑面(镜面加工)。
另外,在晶体振动片2的两个主面(211、212)(一个主面211、另一个主面212)上形成有一对(成对的)激发电极(第一激发电极221、第二激发电极222)。并且,在两个主面(211、212)上,两个缺口部24(贯通形状)被形成为包围着一对第一激发电极221和第二激发电极222,从而构成振动部23。缺口部24由俯视凹状体241(从一个俯视长方形的两端,另两个长方形分别相对该长方形的长边方向朝直角方向延伸而成形的、由三个俯视长方形构成的俯视体)、和俯视长方形体242构成。并且,在俯视凹状体241与俯视长方形体242之间的部位213上,设置有用于将第一激发电极221及第二激发电极222引出到外部电极端子(一个外部电极端子431、另一个外部电极端子432)的引出电极(第一引出电极223、第二引出电极224)。第一激发电极221及第一引出电极223由在一个主面211上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在该基底PVD膜上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜构成。第二激发电极222及第二引出电极224由在另一个主面212上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在该基底PVD膜上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜构成。
晶体振动片2中,在两个主面(211、212)的振动部23的外围分别设置有包围着振动部23并用于与第一密封件3和第二密封件4接合的振动侧密封部25。在晶体振动片2的一个主面211的振动侧密封部25上,形成有用于与第一密封件3接合的振动侧第一接合图案251。另外,在晶体振动片2的另一个主面212的振动侧密封部25上,形成有用于与第二密封件4接合的振动侧第二接合图案252。振动侧第一接合图案251及振动侧第二接合图案252被形成为俯视呈环状。内部空间13被形成为俯视时位于振动侧第一接合图案251及振动侧第二接合图案252的内方(内侧)。此处所说的内部空间13的内方是指,不包含后述的粘合材料11的上表面,严格说是粘合材料11的内周面的内侧。晶体振动片2的一对第一激发电极221和第二激发电极222不与振动侧第一接合图案251及振动侧第二接合图案252电连接。
振动侧第一接合图案251由在一个主面211上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜2511、和在基底PVD膜2511上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜2512构成。振动侧第二接合图案252由在另一个主面212上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜2521、和在基底PVD膜2521上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜2522构成。换言之,振动侧第一接合图案251与振动侧第二接合图案252具有相同结构,由多个层在两个主面(211、212)的振动侧密封部25上叠层而构成,从其最下层侧开始蒸镀形成Ti层(或Cr层)和Au层。如此,在振动侧第一接合图案251和振动侧第二接合图案252中,基底PVD膜2511、2521由单一的材料(Ti(或Cr))构成;电极PVD膜2512、2522由单一的材料(Au)构成,与基底PVD膜2511、2521相比,电极PVD膜2512、2522更厚。另外,在晶体振动片2的一个主面211上形成的第一激发电极221和振动侧第一接合图案251具有相同厚度,第一激发电极221和振动侧第一接合图案251的表面(主面)由相同金属构成,在晶体振动片2的另一个主面212上形成的第二激发电极222与振动侧第二接合图案252具有相同厚度,第二激发电极222和振动侧第二接合图案252的表面(主面)由相同金属构成。另外,振动侧第一接合图案251和振动侧第二接合图案252是非Sn图案。
在此,可以对第一激发电极221、第一引出电极223及振动侧第一接合图案251采用相同结构,在此情况下,可以用相同的工序一并形成第一激发电极221、第一引出电极223及振动侧第一接合图案251。同样,可以对第二激发电极222、第二引出电极224及振动侧第二接合图案252采用相同结构,在此情况下,可以用相同的工序一并形成第二激发电极222、第二引出电极224及振动侧第二接合图案252。详细而言,通过用真空蒸镀、溅射、离子电镀、MBE、激光消融等的PVD法(例如,光刻(Photolithography)等加工中的图案化用的膜形成法)形成基底PVD膜、电极PVD膜,而一并进行膜形成,能够减少制造工时,使造价降低。
另外,如图4、图5所示,晶体振动片2上形成有将一个主面211与另一个主面212之间贯通的三个通孔(第一通孔267、第二通孔268、第三通孔269)。第一通孔267与第一密封件3的第四通孔347及第二密封件4的第八通孔447相连。第二通孔268与第一密封件3的第六通孔349及第二密封件4的第九通孔448相连。第三通孔269与从第二激发电极222引出的第二引出电极224相连,并通过后述的粘合材料14而与第一密封件3的第七通孔350相连。第一通孔267及第二通孔268分别位于晶体振动片2的俯视长边方向的两个端部。
如图1、图4、图5所示,在第一~第三通孔267~269中,沿着第一~第三通孔267~269各自的内壁面形成有用于将形成在一个主面211和另一个主面212上的电极电导通的贯通电极71。并且,第一~第三通孔267~269各自的中间部分成为将一个主面211与另一个主面212之间贯通的中空状态的贯通部分72。在第一~第三通孔267~269各自的外围,形成有连接用接合图案73。连接用接合图案73设置在晶体振动片2的两个主面(一个主面211、另一个主面212)上。连接用接合图案73采用与振动侧第一接合图案251、振动侧第二接合图案252相同的结构,可以通过与振动侧第一接合图案251、振动侧第二接合图案252相同的工序来形成该连接用接合图案73。具体而言,连接用接合图案73由在晶体振动片2的两个主面(一个主面211、另一个主面212)上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在该基底PVD膜上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜构成。在晶体振动片2的一个主面211上形成的第三通孔269的连接用接合图案73沿图4的箭头A1的方向延伸,并被设置在振动侧第一接合图案251与缺口部24之间。在晶体振动片2的另一个主面212上形成的第三通孔269的连接用接合图案73与从第二激发电极222引出的第二引出电极224形成为一体。
晶体谐振器101中,第一通孔267、第二通孔268被形成为俯视时在内部空间13的外侧(粘合材料11的外周面的外侧)。另一方面,第三通孔269被形成为俯视时在内部空间13的内侧(粘合材料11的内周面的内侧)。第一~第三通孔267~269不与振动侧第一接合图案251及振动侧第二接合图案252电连接。
对第一密封件3采用弯曲刚度(截面二阶矩×杨氏模数)在1000[N·mm2]以下的材料。具体而言,如图2、图3所示,第一密封件3是由一块玻璃晶片形成的长方体基板,该第一密封件3的另一个主面312(与晶体振动片2接合的面)被加工成平坦平滑面(镜面加工)。
该第一密封件3的另一个主面312上设置有用于与晶体振动片2接合的密封侧第一密封部32。在第一密封件3的密封侧第一密封部32上形成有用于与晶体振动片2接合的密封侧第一接合图案321。密封侧第一接合图案321被形成为俯视呈环状。密封侧第一接合图案321在第一密封件3的密封侧第一密封部32的所有部位上宽度相同。
该密封侧第一接合图案321由在第一密封件3上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜3211、和在基底PVD膜3211上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜3212构成。另外,本实施方式中,对基底PVD膜3211使用Ti(或Cr),对电极PVD膜3212使用Au。另外,密封侧第一接合图案321是非Sn图案。具体而言,密封侧第一接合图案321是通过使多个层在另一个主面312的密封侧第一密封部32上叠层而构成的,从其最下层侧蒸镀形成了Ti层(或Cr层)和Au层。
在第一密封件3的一个主面311(不与晶体振动片2面对面的外侧的主面)上设置有第一端子37及第二端子38。第一端子37被设置为连接第四通孔347和第五通孔348;第二端子38被设置为连接第六通孔349和第七通孔350。第一端子37及第二端子38由在一个主面311上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜3711、3811及在基底PVD膜3711、3811上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜3712、3812构成。本实施方式中,第一端子37及第二端子38分别位于第一密封件3的一个主面311的俯视长边方向的两个端部。
如图1~图3所示,第一密封件3上形成有将一个主面311与另一个主面312之间贯通的四个通孔(第四~第七通孔347~350)。第四通孔347与第一端子37及晶体振动片2的第一通孔267相连。第五通孔348与第一端子37、及从晶体振动片2的第一激发电极221引出的第一引出电极223相连。第六通孔349与第二端子38及晶体振动片2的第二通孔268相连。第七通孔350与第二端子38及晶体振动片2的第三通孔269相连。第四通孔347及第六通孔349分别位于第一密封件3的俯视长边方向的两个端部。
如图1~图3所示,第四~第七通孔347~350中,沿着第四~第七通孔347~350各自的内壁面,分别形成有用于将一个主面311和另一个主面312上形成的电极电导通的贯通电极71。并且,第四~第七通孔347~350各自的中间部分成为将一个主面311与另一个主面312之间贯通的中空状态的贯通部分72。在第四~第七通孔347~350各自的外围形成有连接用接合图案73。连接用接合图案73被设置在第一密封件3的另一个主面312上。连接用接合图案73采用与密封侧第一接合图案321相同的结构,可以通过与密封侧第一接合图案321相同的工序来形成该连接用接合图案73。具体而言,连接用接合图案73由在第一密封件3的另一个主面312上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在该基底PVD膜上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜构成。第七通孔350的连接用接合图案73沿图3的箭头A1的方向延伸。
晶体谐振器101中,第四通孔347、第六通孔349被形成为俯视时在内部空间13的外侧。另一方面,第五通孔348、第七通孔350被形成为俯视时在内部空间13的内侧。并且,第四~第七通孔347~350不与密封侧第一接合图案321电连接。另外,第一端子37及第二端子38也不与密封侧第一接合图案321电连接。第一端子37及第二端子38被设置为俯视时从粘合材料11的内侧跨至外侧。换言之,第一端子37及第二端子38被设置为,俯视时跨过粘合材料11(与粘合材料11交叉)。
对第二密封件4使用弯曲刚度(截面二阶矩×杨氏模数)在1000[N·mm2]以下的材料。具体而言,第二密封件4如图6所示,是由一块玻璃晶片形成的长方体基板,该第二密封件4的一个主面411(与晶体振动片2接合的面)被加工成平坦平滑面(镜面加工)。
该第二密封件4的一个主面411上设置有用于与晶体振动片2接合的密封侧第二密封部42。在密封侧第二密封部42上,形成有用于与晶体振动片2接合的密封侧第二接合图案421。密封侧第二接合图案421被形成为俯视呈环状。密封侧第二接合图案421在第二密封件4的密封侧第二密封部42的所有部位上宽度相同。
该密封侧第二接合图案421由在第二密封件4上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜4211、和在基底PVD膜4211上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜4212构成。另外,本实施方式中,对基底PVD膜4211使用Ti(或Cr),对电极PVD膜4212使用Au。另外,密封侧第二接合图案421是非Sn图案。具体而言,密封侧第二接合图案421是多个层在另一个主面412的密封侧第二密封部42上叠层而构成的,从其最下层侧蒸镀形成Ti层(或Cr层)和Au层。
另外,在第二密封件4的另一个主面412(不与晶体振动片2面对面的外侧的主面)上,设置有与外部电连接的一对外部电极端子(一个外部电极端子431、另一个外部电极端子432)。一个外部电极端子431、另一个外部电极端子432如图1、图7所示那样,分别位于第二密封件4的另一个主面412的俯视长边方向的两端。这一对外部电极端子(一个外部电极端子431、另一个外部电极端子432)由在另一个主面412上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜4311、4321及在基底PVD膜4311、4321上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜4312、4322构成。一个外部电极端子431及另一个外部电极端子432分别占据第二密封件4的另一个主面412的1/3以上的区域。
在第二密封件4上,如图1、图6、图7所示那样,形成有将一个主面411与另一个主面412之间贯通的两个通孔(第八通孔447、第九通孔448)。第八通孔447与一个外部电极端子431及晶体振动片2的第一通孔267相连。第九通孔448与另一个外部电极端子432及晶体振动片2的第二通孔268相连。第八通孔447及第九通孔448分别位于第二密封件4的俯视长边方向的两个端部。
第八通孔447、第九通孔448中,如图1、图6、图7所示那样,沿着第八通孔447、第九通孔448的内壁面分别形成有用于将一个主面411和另一个主面412上形成的电极电导通的贯通电极71。并且,第八通孔447、第九通孔448的中间部分成为将一个主面411与另一个主面412之间贯通的中空状态的贯通部分72。在第八通孔447、第九通孔448各自的外围形成有连接用接合图案73。另外,在一个主面411上,用于与晶体振动片2的第三通孔269的外围设置的连接用接合图案73接合的连接用接合图案73被形成为俯视时在密封侧第二接合图案421的内侧。连接用接合图案73被设置在第二密封件4的一个主面411上。连接用接合图案73采用与密封侧第二接合图案421相同的结构,从而可以通过与密封侧第二接合图案421相同的工序来形成该连接用接合图案73。具体而言,连接用接合图案73由在第二密封件4的一个主面411上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在该基底PVD膜上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜构成。
晶体谐振器101中,第八通孔447、第九通孔448被形成为俯视时在内部空间13的外侧。并且,第八通孔447、第九通孔448不与密封侧第二接合图案421电连接。另外,一个外部电极端子431、另一个外部电极端子432也不与密封侧第二接合图案421电连接。
具有上述结构的晶体谐振器101中,不使用现有技术中另外使用的粘合剂等接合专用材料,晶体振动片2与第一密封件3在振动侧第一接合图案251和密封侧第一接合图案321相重叠的状态下扩散接合;晶体振动片2与第二密封件4在振动侧第二接合图案252和密封侧第二接合图案421相重叠的状态下扩散接合,从而制成图1所示的三明治结构的封装体12。由此,封装体12的内部空间13,即,振动部23的容纳空间被气密密封。另外,振动侧第一接合图案251和密封侧第一接合图案321自身成为扩散接合之后生成的粘合材料11;振动侧第二接合图案252和密封侧第二接合图案421自身成为扩散接合之后生成的粘合材料11。粘合材料11被形成为俯视呈环状。
此时,第一~第九通孔267~269、347~350、447、448各自的外围的连接用接合图案73彼此也在相重叠的状态下扩散接合。具体而言,第一通孔267和第四通孔347的连接用接合图案73彼此扩散接合。第一通孔267和第八通孔447的连接用接合图案73彼此扩散接合。另外,第二通孔268和第六通孔349的连接用接合图案73彼此扩散接合。第二通孔268和第九通孔448的连接用接合图案73彼此扩散接合。另外,第三通孔269和第七通孔350的连接用接合图案73彼此扩散接合。第三通孔269的连接用接合图案73与设置在第二密封件4的一个主面411上的连接用接合图案73在相重叠的状态下扩散接合。并且,各个连接用接合图案73成为彼此扩散接合之后生成的粘合材料14。第五通孔348的连接用接合图案73与从晶体振动片2的第一激发电极221引出的第一引出电极223在相重叠的状态下扩散接合。并且,连接用接合图案73和第一引出电极223自身成为扩散接合之后生成的粘合材料14。通过扩散接合而形成的这些粘合材料14发挥将通孔的贯通电极71彼此电导通的作用、及将接合部位气密密封的作用。另外,图1中,用实线表示被设置为俯视时比密封用的粘合材料11靠外侧的粘合材料14;用虚线表示被设置为比粘合材料11靠内侧的粘合材料14。
本实施方式中,扩散接合在常温下进行。此处所说的常温是指5℃~35℃。通过该常温下的扩散接合能够获得下述效果(抑制气体发生且接合良好),但这是比作为共晶焊料的融点的183℃更低值的优选的例子。然而,不仅仅是常温扩散接合具有下述效果,只要在常温以上且低于230℃的温度下进行扩散接合即可。特别是,通过在200℃以上且低于230℃的温度下进行扩散接合,由于低于作为无铅焊料的融点的230℃,并在Au的再结晶温度(200℃)以上,所以能使接合部分的不稳定区域变得稳定。另外,本实施方式中,由于未使用Au-Sn这样的接合专用材料,所以不会发生电镀气体、粘合剂气体、金属气体等的气体。从而,能够达到Au的再结晶温度以上。
并且,因扩散接合而制成的封装体12中,第一密封件3与晶体振动片2之间有1.00μm以下的间隙;第二密封件4与晶体振动片2之间有1.00μm以下的间隙。换言之,第一密封件3与晶体振动片2之间的粘合材料11的厚度在1.00μm以下;第二密封件4与晶体振动片2之间的粘合材料11的厚度在1.00μm以下(具体而言,本实施方式的Au-Au接合中为0.15μm~1.00μm)。另外,作为比较,使用Sn的现有技术的金属膏密封材料则为5μm~20μm。
另外,密封侧第一接合图案321和振动侧第一接合图案251扩散接合后的接合图案的厚度与密封侧第二接合图案421和振动侧第二接合图案252扩散接合后的接合图案的厚度相同,但不同于与外部电连接的外部电极端子(一个外部电极端子431、另一个外部电极端子432)的厚度。
本实施方式中,第三通孔269和第七通孔350被设置为俯视时在内部空间13的内侧(粘合材料11的内周面的内侧)。在此情况下,第三通孔269和第七通孔350被配置为俯视时不相重叠。具体而言,如图2所示,前视时(从图2的箭头A1的方向看时),第三通孔269和第七通孔350被配置为在一条直线上上下排列。图2中,为方便起见,用双点划线示出第一密封件3的下方设置的晶体振动片2上形成的第三通孔269。另一方面,侧视时(从图2的箭头A2的方向看时),第三通孔269和第七通孔350被配置为不在一条直线上上下排列,而是相互偏离。更详细而言,第三通孔269与粘合材料14(连接用接合图案73)的长边方向(图3、图4的箭头A1的方向)的一个端部连接;第七通孔350与粘合材料14的长边方向的另一个端部连接。并且,第三通孔269的贯通电极71与第七通孔350的贯通电极71通过粘合材料14而实现电连接。
如此,由于第三通孔269和第七通孔350被配置为俯视时不相重叠,所以不将第三通孔269的贯通部分72和第七通孔350的贯通部分72用金属等填埋,也能确保将晶体振动片2的振动部23气密密封的内部空间13的气密性。换言之,在两者(第三通孔269及第七通孔350)的贯通部分72俯视时相重叠的情况下,为了确保内部空间13的气密性而需要密封的部位有可能增加。在此情况下,有必要将晶体振动片2与第一密封件3之间、及晶体振动片2与第二密封件4之间密封。并且,若不将两者的贯通部分72用金属等填埋,则有可能造成内部空间13的气密性不良的原因。
对此,本实施方式中,由于配置为两者的贯通部分72在俯视时不相重叠,所以不将两者的贯通部分72用金属等填埋,也能确保将晶体振动片2的振动部23气密密封的内部空间13的气密性。因而,在三明治结构的晶体谐振器101中,既能确保将晶体振动片2的振动部23密封的内部空间13的气密性,又能使可靠性提高。而且,对于两者的贯通部分72,可以不使用金属等进行填埋处理,从而可以不要金属等,是有利于造价缩减的结构。另外,由于连接用接合图案73彼此的接合,晶体振动片2与第一密封件3之间被堵塞,所以能够提高内部空间13的气密性。由于连接用接合图案73彼此的接合,两者的贯通电极71被电导通,所以能够切实实现两者的贯通电极71的电连接。
另外,粘合材料11被设置成环状,而且面积被形成得较大,因而,粘合材料11的接合力比粘合材料14的接合力更强。第三通孔269及第七通孔350的连接用接合图案73彼此的接合部位(粘合材料14)被设置为俯视时比粘合材料11靠内侧,因而,即便是扭曲应力等作用于晶体谐振器101,粘合材料14也能被接合面积较大的粘合材料11保护。由此,能够使内部空间13的气密性提高。
另外,基于本实施方式,晶体谐振器101的封装体12不容易发生高度参差不齐的情况。例如,与本实施方式不同,如果采用密封件(本实施方式所说的第一密封件3、第二密封件4)与晶体振动片2之间的间隙大于1μm的Sn粘合材料那样的金属膏密封材料,则在图案(振动侧第一接合图案251、振动侧第二接合图案252、密封侧第一接合图案321、密封侧第二接合图案421)上形成金属膏密封材料时会发生高度参差不齐的情况。另外,在接合后,因所形成的图案(振动侧第一接合图案251、振动侧第二接合图案252、密封侧第一接合图案321、密封侧第二接合图案421)的热容量分布,而无法形成均等的间隙(本实施方式所说的第一密封件3与晶体振动片2之间的间隙、本实施方式所说的第二密封件4与晶体振动片2之间的间隙)。因此,现有技术中,在将第一密封件、第二密封件、晶体振动片的三枚构件叠层后的结构中,这三枚构件间的各个间隙有差距。其结果,叠层后的三枚构件在未保持平行的状态下被接合。特别是,随着封装体12的低矮化,该问题变得显著。对此,本实施方式中,由于间隙的上限被设定为1.00μm,所以第一密封件3、第二密封件4、晶体振动片2的三枚构件能够在保持平行的状态下叠层并接合,从而本实施方式能够顺应封装体12的低矮化。换言之,本实施方式中,即便是将封装体12低矮化,也能提供厚度薄、尺寸精度优异的晶体谐振器101。并且,能够抑制晶体谐振器101的叠层间容量的参差不齐,并防止因此而产生的频率参差不齐。
另外,本实施方式中,第一激发电极221及第二激发电极222不与作为将晶体振动片2的振动部23气密密封的密封部的粘合材料11电连接。详细而言,第一激发电极221依次经由第五通孔348、第一端子37、第四通孔347、第一通孔267、及第八通孔447而与一个外部电极端子431电连接。另外,第二激发电极222依次经由第三通孔269、第七通孔350、第二端子38、第六通孔349、第二通孔268、及第九通孔448而与另一个外部电极端子432电连接。此时,第一激发电极221、第二激发电极222、一个外部电极端子431、及另一个外部电极端子432不与用于将振动部23气密密封的粘合材料11(振动侧第一接合图案251及密封侧第一接合图案321、振动侧第二接合图案252及密封侧第二接合图案421)电连接。换言之,通过使从第一激发电极221至一个外部电极端子431为止的电气路径(电导通路)从第一密封件3的一个主面311上的第一端子37经过,而将该电气路径设置为不与粘合材料11电连接。同样,通过使从第二激发电极222至另一个外部电极端子432为止的电气路径从第一密封件3的一个主面311上的第二端子38经过,而将该电气路径设置为不与粘合材料11电连接。
换言之,将第一端子37与一个外部电极端子431电导通的第一电气路径(第四通孔347、第一通孔267、及第八通孔447)、及将第二端子38与另一个外部电极端子432电导通的第二电气路径(第六通孔349、第二通孔268、及第九通孔448)被设置为俯视时比粘合材料11更靠外侧。另外,将第一激发电极221与第一端子37电导通的第三电气路径(第五通孔348)、及将第二激发电极222与第二端子38电导通的第四电气路径(第三通孔269及第七通孔350)被设置为俯视时比粘合材料11靠内侧。并且,第一激发电极221经由被设置为俯视时比粘合材料11靠内侧的第三电气路径,与第一端子37连接;第一端子37经由被设置为俯视时比粘合材料11靠外侧的第一电气路径,与一个外部电极端子431连接。另外,第二激发电极222经由被设置为俯视时比粘合材料11靠内侧的第四电气路径,与第二端子38连接;第二端子38经由被设置为俯视时比粘合材料11靠外侧的第二电气路径,与另一个外部电极端子432连接。
如此,第一激发电极221及第二激发电极222不与粘合材料11电连接,由于第一激发电极221和第二激发电极222被设置为与粘合材料11电独立,所以能够抑制粘合材料11所产生的寄生电容(杂散电容)的发生,能够大大确保晶体谐振器101的频率可变量。因而,在三明治结构的晶体谐振器101中,既能确保将晶体振动片2的振动部23密封的内部空间13的气密性,又能使可靠性提高。
具有上述结构的晶体谐振器101使用流动性导电接合材料(本实施方式中是焊料62)与电路基板61电连接。在此,在外部电极端子(一个外部电极端子431、另一个外部电极端子432)与电路基板61电连接的接合结构中,如图8、图9所示那样,第八通孔447及第九通孔448的贯通部分72被焊料62填埋,从而晶体谐振器101与电路基板61接合。在图8所示的接合结构中,被设置为俯视时比粘合材料11靠外侧的第一通孔267、第二通孔268、第四通孔347、第六通孔349、第八通孔447、第九通孔448的贯通部分72全部被焊料62填埋。另外,图9所示的接合结构中,第一通孔267、第二通孔268、第八通孔447、第九通孔448的贯通部分72全部被焊料62填埋;第四通孔347、第六通孔349的贯通部分72的一部分被焊料62填埋。另外,也可以采用只有设置在最下层的第八通孔447、第九通孔448的贯通部分72被焊料62填埋的结构。或者,也可以采用设置在最下层及其上层的第一通孔267、第二通孔268、第八通孔447、第九通孔448的贯通部分72被焊料62填埋的结构。
在此,晶体振动片2的振动侧第二接合图案252与第二密封件4的密封侧第二接合图案421相重叠的状态下,第一通孔267的贯通部分72、第四通孔347的贯通部分72、和第八通孔447的贯通部分72之中,至少一部分(本实施方式中是贯通部分72的全部)分别叠合。另外,第二通孔268的贯通部分72、第六通孔349的贯通部分72、和第九通孔448的贯通部分72之中,至少一部分(本实施方式中是贯通部分72的全部)分别叠合。由此,用于与电路基板61电连接的焊料62中即使存在气泡,也能通过叠合部分,从第一密封件3的一个主面311将焊料62的气泡抽出到外部。
此外,用焊料62将外部电极端子(一个外部电极端子431、另一个外部电极端子432)电连接到电路基板61上时,焊料62从外部电极端子经由第八通孔447及第九通孔448爬上第八通孔447及第九通孔448的贯通部分72。另外,若焊料62的使用量较多,则第八通孔447及第九通孔448的贯通部分72会被焊料62填埋(参照图8、图9)。此时,因爬上贯通部分72的焊料62的侵蚀作用,将晶体振动片2的振动部23气密密封的内部空间13的气密性有可能会降低。然而,基于本实施方式,从晶体振动片2的第一激发电极221至一个外部电极端子431为止的路径为第三电气路径(第五通孔348)、第一端子、及第一电气路径(第四通孔347、第一通孔267、第八通孔447),能够确保该路径具有较长的距离。另外,从晶体振动片2的第二激发电极222至另一个外部电极端子432为止的路径为第四电气路径(第三通孔269、第七通孔350)、第二端子、及第二电气路径(第六通孔349、第二通孔268、第九通孔448),能够确保该路径具有较长的距离。由此,能够抑制焊料62的侵蚀作用所引起的内部空间13的气密性降低。
另外,由于电气路径(第一电气路径、第二电气路径)被设置在,离开被设置为比粘合材料11靠内侧的晶体振动片2的振动部23的位置,所以将晶体谐振器101与外部的电路基板61接合时,即使电气路径的贯通部分72被热膨胀系数不同于晶体振动片2等的焊料62填埋,也能够抑制所发生的接合应力对晶体振动片2的振动部23产生的影响。
详细而言,晶体谐振器101与电路基板61接合时,在电气路径的贯通部分72被焊料62填埋的情况下,因焊料62与晶体振动片2等间的热膨胀系数之差而引发的应力,有可能对晶体振动片2的振动部23产生不良影响。然而,基于本实施方式,即使电气路径的贯通部分72被焊料62填埋,由于晶体振动片2的振动部23被配置在离开通孔的位置上,所以能够抑制因热膨胀系数之差而引起的上述应力对晶体振动片2的振动部23产生的影响。另外,由于在晶体振动片2的振动部23与电气路径的贯通部分72之间隔着密封区域的密封部(粘合材料11),所以,由热膨胀系数差引起的上述应力不会从填埋在贯通部分72中的焊料62直接传递到晶体振动片2的振动部23。如此,由热膨胀系数差引起的上述应力的传递被粘合材料11遮挡,因而能够降低向晶体振动片2的振动部23传递的应力。
另外,用焊料62将晶体谐振器101接合在电路基板61上时,焊料62从外部电极端子(一个外部电极端子431、另一个外部电极端子432)经由第八通孔447及第九通孔448爬上第八通孔447及第九通孔448的贯通部分72,而将第八通孔447及第九通孔448的贯通部分72填埋。因此,晶体谐振器101与电路基板61接合时发生的接合应力被分散,而分散的量与爬上第八通孔447及第九通孔448的贯通部分72的焊料62的量相对应,因而,能够减少接合时作用于外部电极端子上的接合应力。
另外,由于第八通孔447及第九通孔448被设置在,离开设置在内部空间13的密封区域内的振动部23的位置,所以将晶体谐振器101与电路基板61接合时,即使第八通孔447及第九通孔448的贯通部分72被热膨胀系数不同于晶体振动片2等的焊料62填埋,也能够抑制所发生的接合应力对晶体振动片2的振动部23产生的影响。
详细而言,晶体谐振器101与电路基板61接合时,在第八通孔447及第九通孔448的贯通部分72被焊料62填埋的情况下,因焊料62与晶体振动片2等间的热膨胀系数之差而引发的应力有可能会对晶体振动片2的振动部23产生不良影响。然而,基于本实施方式,即使第八通孔447及第九通孔448的贯通部分72被焊料62填埋,晶体振动片2的振动部23被配置在俯视时离开第八通孔447及第九通孔448的位置,所以能够抑制因热膨胀系数之差而引起的上述应力对晶体振动片2的振动部23产生的影响。另外,晶体振动片2的振动部23与第八通孔447及第九通孔448之间隔着密封区域的密封部(由粘合材料11接合的区域),因而,由热膨胀系数差引起的上述应力不会从填埋在第八通孔447及第九通孔448中的焊料62直接传递到晶体振动片2的振动部23。如此,由热膨胀系数差引起的上述应力的传递被密封区域的密封部(由粘合材料11接合的区域)遮挡,因而,能够减少向晶体振动片2的振动部23传递的应力。
另外,由于在第一密封件3的一个主面311(不与晶体振动片2面对面的外侧的主面)上设置有第一端子37及第二端子38,通过将第一端子37及第二端子38用作晶体振动片2的检查用端子,能在第二密封件4接合前容易地进行晶体振动片2的检查。具体而言,不仅仅在晶体谐振器101被装设于电路基板61之前,即使在晶体谐振器101被装设于电路基板61之后,也能容易地进行晶体振动片2的检查。另外,不局限于此,在晶体振动片2与第一密封件3接合后的状态(第二密封件4未接合的状态)下,也能容易地进行晶体振动片2的检查。而且,能够容易地改变第一端子37及第二端子38的大小、形状,由此,能够根据要求来微调从外部电极端子(一个外部电极端子431、另一个外部电极端子432)看到的晶体振动片2的容量。
在此情况下,较佳为,将上述检查用端子设置在第一端子37及第二端子38的俯视时比内部空间13位于外侧的外侧部分37a、38a。由于检查用端子与检查用的探测部接触,所以,探测部接触时的压力作用于第一密封件3上。在此,检查用端子被设置在俯视时为内部空间13的内侧的情况下,由于探测部接触时的压力,第一密封件3有可能会变形(弯曲)。由于这样的第一密封件3的变形,第一密封件3与晶体振动片2的振动部23(第一激发电极221)间的距离变小,从而两者有可能会接触。因此,有可能发生晶体振动片2的振动部23的压电振动障碍、杂散电容发生变化这样的问题。然而,通过将检查用端子设置在第一端子37及第二端子38的外侧部分37a、38a上,能够将探测部接触时的压力从第一密封件3分散到压电振动板2上,从而能够抑制第一密封件3的变形。由此,能够防止由第一密封件3的变形引起的晶体振动片2的振动部23的压电振动障碍、杂散电容变化。
另外,本实施方式中,对第一密封件3及第二密封件4使用玻璃,但不局限于此,也可以使用石英晶体。
另外,本实施方式中,对压电振动板使用石英晶体,但不局限于此,也可以使用其它材料,如铌酸锂、钽酸锂等,只要是压电材料即可。
另外,本实施方式中,作为粘合材料11使用了Ti(或Cr)和Au,但不局限于此,粘合材料11例如也可以由Ni和Au构成。
另外,本实施方式中,第一通孔267的贯通部分72、第四通孔347的贯通部分72、和第八通孔447的贯通部分72之中,至少一部分分别叠合,但也可以构成为,俯视时,第一通孔267的贯通部分72不与第四通孔347的贯通部分72、第八通孔447的贯通部分72叠合。同样,也可以构成为,俯视时第二通孔268的贯通部分72不与第六通孔349的贯通部分72、第九通孔448的贯通部分72叠合。在这些情况下,能够确保从晶体振动片2的第一激发电极221至一个外部电极端子431为止的路径具有较长的距离,或者,从晶体振动片2的第二激发电极222至另一个外部电极端子432为止的路径具有较长的距离,因而,能够有效地抑制焊料62的侵蚀作用所引起的内部空间13的气密性降低。
<晶体振荡器>
另外,本实施方式中,将晶体谐振器用作压电振动器件,但不局限于此,也可以将晶体振荡器用作压电振动器件。以下,对将本发明应用于作为进行压电振动的压电振动器件的晶体振荡器的情况进行说明。另外,为方便起见,对于与上述晶体谐振器101(参照图1~图9)共同的结构,使用相同的符号并省略说明。另外,因共同的结构而产生的作用和效果与上述晶体谐振器101相同,因而省略说明。以下,有关本实施方式所涉及的晶体振荡器,主要对不同于上述晶体谐振器101的结构进行说明。
本实施方式所涉及的晶体振荡器102中,如图10所示,设置有晶体振动片2(本发明所说的压电振动板)、第一密封件3、第二密封件4、以及装设于第一密封件的压电振动素子以外的电子部件元件(本实施方式中是IC5),其中,第一密封件3覆盖晶体振动片2的第一激发电极221(参照图13),并将晶体振动片2的一个主面211上形成的第一激发电极221气密密封;第二密封件4在晶体振动片2的另一个主面212将晶体振动片2的第二激发电极222(参照图14)覆盖,并将与第一激发电极221成对地形成的第二激发电极222气密密封。该晶体振荡器102中,晶体振动片2与第一密封件3接合,晶体振动片2与第二密封件4接合,从而构成三明治结构的封装体12。
并且,第一密封件3与第二密封件4通过晶体振动片2而接合,从而形成封装体12的内部空间13,在该封装体12的内部空间13中,包含晶体振动片2的两个主面(211、212)上形成的第一激发电极221及第二激发电极222在内的振动部23被气密密封。本实施方式所涉及的晶体振荡器102例如有1.2×1.0mm的封装体尺寸,从而实现了小型化和低矮化。另外,因为小型化,本封装体12中未形成雉堞墙,而用通孔(第一~第九通孔)实现电极的电导通。
如图13、图14所示,晶体振动片2上形成有将一个主面211与另一个主面212之间贯通的五个通孔(第十一~第十五通孔271~275)。第十一通孔271与第一密封件3的第十六通孔351及第二密封件4的第二十二通孔451相连。第十二通孔272与第一密封件3的第十七通孔352及第二密封件4的第二十三通孔452相连。第十三通孔273与第一密封件3的第十八通孔353及第二密封件4的第二十四通孔453相连。第十四通孔274与第一密封件3的第十九通孔354及第二密封件4的第二十五通孔454相连。第十五通孔275与从第二激发电极222引出的第二引出电极224相连,并通过粘合材料14而与第一密封件3的第二十一通孔356相连。
第十一~第十五通孔271~275中,如图10、图13、图14所示那样,沿着第十一~第十五通孔271~275各自的内壁面形成有用于将形成在一个主面211和另一个主面212上的电极电导通的贯通电极71。并且,第十一~第十五通孔271~275各自的中间部分成为将一个主面211与另一个主面212之间贯通的中空状态的贯通部分72。在第十一~第十五通孔271~275各自的外围,形成有连接用接合图案73。连接用接合图案73被设置在晶体振动片2的两个主面(一个主面211、另一个主面212)上。连接用接合图案73采用与振动侧第一接合图案251、振动侧第二接合图案252相同的结构,由在晶体振动片2的两个主面(一个主面211、另一个主面212)上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在该基底PVD膜上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜构成。晶体振动片2的一个主面211上形成的第十五通孔275的连接用接合图案73沿着图13的箭头A1的方向延伸,并被设置在振动侧第一接合图案251与缺口部24之间。晶体振动片2的另一个主面2上形成的第十五通孔275的连接用接合图案73与从第二激发电极222引出的第二引出电极224形成为一体。另外,在从第一激发电极221引出的第一引出电极223上,一体地形成有沿图13的箭头A1的方向延伸的连接用接合图案73,该连接用接合图案73被设置在振动侧第一接合图案251与缺口部24之间。
晶体振荡器102中,第十一~第十四通孔271~274被形成为俯视时在内部空间13的外侧(粘合材料11的外周面的外侧)。另一方面,第十五通孔275被形成为俯视时在内部空间13的内侧(粘合材料11的内周面的内侧)。第十一~第十五通孔271~275不与振动侧第一接合图案251及振动侧第二接合图案252电连接。
如图10、图11所示,在第一密封件3的一个主面311(装设IC5的面)上,形成有包括装设作为振荡电路元件的IC5用的装设垫在内的六个电极图案33。六个电极图案33分别单独与第十六~第二十一通孔351~356连接。IC5是利用金属凸块(例如Au凸块等)34通过FCB(Flip Chip Bonding,倒装芯片贴合)法而被接合在电极图案33上的。
如图10~12所示,在第一密封件3上形成有将一个主面311与另一个主面312之间贯通的六个通孔(第十六~第二十一通孔351~356)。第十六通孔351与晶体振动片2的第十一通孔271相连。第十七通孔352与晶体振动片2的第十二通孔272相连。第十八通孔353与晶体振动片2的第十三通孔273相连。第十九通孔354与晶体振动片2的第十四通孔274相连。第二十通孔355通过粘合材料14与从晶体振动片2的第一激发电极221引出的第一引出电极223相连。第二十一通孔356通过粘合材料14与晶体振动片2的第十五通孔275相连。
第十六~第二十一通孔351~356中,如图10~12所示那样,沿着第十六~第二十一通孔351~356各自的内壁面形成有用于将一个主面311和另一个主面312上形成的电极电导通的贯通电极71。并且,第十六~第二十一通孔351~356各自的中间部分成为将一个主面311与另一个主面312之间贯通的中空状态的贯通部分72。在第十六~第二十一通孔351~356各自的外围形成有连接用接合图案73。连接用接合图案73被设置在第一密封件3的另一个主面312上。连接用接合图案73采用与密封侧第一接合图案321相同的结构,由在第一密封件3的另一个主面312上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在该基底PVD膜上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜构成。第二十通孔355及第二十一通孔356的连接用接合图案73沿着图12的箭头A1的方向延伸。
晶体振荡器102中,第十六~第十九通孔351~354被形成为俯视时在内部空间13的外侧(粘合材料11的外周面的外侧)。另一方面,第二十通孔355、第二十一通孔356被形成为俯视时在内部空间13的内侧(粘合材料11的内周面的内侧)。第十六~第二十一通孔351~356不与密封侧第一接合图案321电连接。另外,六个电极图案33也不与密封侧第一接合图案321电连接。
在第二密封件4的另一个主面412(不与晶体振动片2面对面的外侧的主面)上,设置有与外部电连接的四个外部电极端子(第一~第四外部电极端子433~436)。第一~第四外部电极端子433~436分别位于四个角落。这些外部电极端子(第一~第四外部电极端子433~436)由在另一个主面412上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜4331~4361、和在基底PVD膜4331~4361上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜4332~4362构成。
如图10、图15、图16所示,在第二密封件4上形成有将一个主面411与另一个主面412之间贯通的四个通孔(第二十二~第二十五通孔451~454)。第二十二通孔451与第一外部电极端子433及晶体振动片2的第十一通孔271相连。第二十三通孔452与第二外部电极端子434及晶体振动片2的第十二通孔272相连。第二十四通孔453与第三外部电极端子435及晶体振动片2的第十三通孔273相连。第二十五通孔454与第四外部电极端子436及晶体振动片2的第十四通孔274相连。
在第二十二~第二十五通孔451~454中,如图10、图15、图16所示那样,沿着第二十二~第二十五通孔451~454各自的内壁面形成有用于将形成在一个主面411和另一个主面412上的电极电导通的贯通电极71。并且,第二十二~第二十五通孔451~454各自的中间部分成为将一个主面411与另一个主面412之间贯通的中空状态的贯通部分72。在第二十二~第二十五通孔451~454各自的外围,形成有连接用接合图案73。连接用接合图案73被设置在第二密封件4的一个主面411上。连接用接合图案73采用与密封侧第二接合图案421相同的结构,由在第二密封件4的一个主面411上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在该基底PVD膜上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜构成。
晶体振荡器102中,第二十二~第二十五通孔451~454被形成为俯视时在内部空间13的外侧(粘合材料11的外周面的外侧)。并且,第二十二~第二十五通孔451~454不与密封侧第二接合图案421电连接。另外,第一~第四外部电极端子433~436也不与密封侧第二接合图案421电连接。
具有上述结构的晶体振荡器102中,不使用现有技术中另外使用的粘合剂等接合专用材料,晶体振动片2与第一密封件3在振动侧第一接合图案251和密封侧第一接合图案321相重叠的状态下扩散接合;晶体振动片2与第二密封件4在振动侧第二接合图案252和密封侧第二接合图案421相重合的状态下扩散接合,从而制成图10所示的三明治结构的封装体12。由此,封装体12的内部空间13,即,振动部23的容纳空间被气密密封。另外,振动侧第一接合图案251及密封侧第一接合图案321自身成为扩散接合之后生成的粘合材料11;振动侧第二接合图案252及密封侧第二接合图案421自身成为扩散接合之后生成的粘合材料11。粘合材料11被形成为俯视呈环状。
此时,第十一~第二十五通孔各自的外围的连接用接合图案73彼此也在相重叠的状态下扩散接合。具体而言,第十一通孔271和第十六通孔351的连接用接合图案73彼此扩散接合。第十一通孔271和第二十二通孔451的连接用接合图案73彼此扩散接合。另外,第十二通孔272和第十七通孔352的连接用接合图案73彼此扩散接合。第十二通孔272和第二十三通孔452的连接用接合图案73彼此扩散接合。另外,第十三通孔273和第十八通孔353的连接用接合图案73彼此扩散接合。第十三通孔273和第二十四通孔453的连接用接合图案73彼此扩散接合。另外,第十四通孔274和第十九通孔354的连接用接合图案73彼此扩散接合。第十四通孔274和第二十五通孔454的连接用接合图案73彼此扩散接合。
另外,第十五通孔275和第二十一通孔356的连接用接合图案73彼此扩散接合。第十五通孔275的连接用接合图案73在与第二密封件4的一个主面411上设置的连接用接合图案73相重叠的状态下被扩散接合。第二十通孔355的连接用接合图案73在与从第一引出电极223延伸出的连接用接合图案73相重叠的状态下被扩散接合,在此,第一引出电极223是从晶体振动片2的第一激发电极221引出的。并且,各个连接用接合图案73彼此成为扩散接合之后生成的粘合材料14。因扩散接合而形成的这些粘合材料14发挥使通孔的贯通电极71彼此电导通的作用、及将接合部位气密密封的作用。另外,图10中,用实线表示被设置为俯视时比密封用的粘合材料11靠外侧的粘合材料14;用虚线表示被设置为比粘合材料11靠内侧的粘合材料14。
并且,第二十通孔355成为用于将IC5与第一激发电极221电导通的电气路径(电导通路)。第十五通孔275、第二十一通孔356成为用于将IC5与第二激发电极222电导通的电气路径。另外,第十一通孔271、第十六通孔351、第二十二通孔451成为用于将IC5与第一外部电极端子433电导通的电气路径。第十二通孔272、第十七通孔352、第二十三通孔452成为用于将IC5与第二外部电极端子434电导通的电气路径。第十三通孔273、第十八通孔353、第二十四通孔453成为用于将IC5与第三外部电极端子435电导通的电气路径。第十四通孔274、第十九通孔354、第二十五通孔454成为用于将IC5与第四外部电极端子436电导通的电气路径。
本实施方式中,第十五通孔275及第二十一通孔356被设置为俯视时在内部空间13的内侧(粘合材料11的内周面的内侧)。在此情况下,第十五通孔275和第二十一通孔356被配置为俯视时不相重叠。具体而言,如图10、图11所示那样,前视时(从图11的箭头A1的方向看时),第十五通孔275和第二十一通孔356被配置为在一条直线上上下排列。图11中,为方便起见,用双点划线表示在第一密封件3的下方设置的晶体振动片2上形成的第十五通孔275。另一方面,侧视时(从图11的箭头A2的方向看时),第十五通孔275和第二十一通孔356被配置为不在一条直线上上下排列,而是相互偏离。更详细而言,粘合材料14(连接用接合图案73)的长边方向(图12、图13的箭头A1的方向)的一端部连接着第十五通孔275,粘合材料14的长边方向的另一端部连接着第二十一通孔356。并且,第十五通孔275的贯通电极71与第二十一通孔356的贯通电极71通过粘合材料14而实现电连接。
另外,本实施方式中,第一激发电极221及第二激发电极222不与作为将晶体振动片2的振动部23气密密封的密封部的粘合材料11电连接。详细而言,第一激发电极221依次经由第二十通孔355及电极图案33与IC5电连接。另外,IC5依次经由电极图案33、第十六通孔351、第十一通孔271、及第二十二通孔451与第一外部电极端子433电连接。同样,第二激发电极222依次经由第十五通孔275、第二十一通孔356、及电极图案33与IC5电连接。另外,IC5依次经由电极图案33、第十七通孔352、第十二通孔272、及第二十三通孔452,与第二外部电极端子434电连接。此时,第一激发电极221、第二激发电极222、第一外部电极端子433、及第二外部电极端子434不与用于将振动部23气密密封的粘合材料11(振动侧第一接合图案251及密封侧第一接合图案321、振动侧第二接合图案252及密封侧第二接合图案421)电连接。
换言之,将第一外部电极端子433和与IC5连接的电极图案33电导通的第一电气路径(第十六通孔351、第十一通孔271、及第二十二通孔451)、以及将第二外部电极端子434和与IC5连接的电极图案33电导通的第二电气路径(第十七通孔352、第十二通孔272、及第二十三通孔452)被设置为俯视时比粘合材料11靠外侧。另外,将第一激发电极221和与IC5连接的电极图案33电导通的第三电气路径(第二十通孔355)、及将第二激发电极222和与IC5连接的电极图案33电导通的第四电气路径(第十五通孔275及第二十一通孔356)被设置为俯视时比粘合材料11靠内侧。并且,第一激发电极221经由被设置为俯视时比粘合材料11靠内侧的第三电气路径,与连接着IC5的电极图案33连接。另外,与IC5连接的电极图案33经由被设置为俯视时比粘合材料11靠外侧的第一电气路径,与第一外部电极端子433连接。同样,与IC5连接的第二激发电极222经由被设置为俯视时比粘合材料11靠内侧的第四电气路径,与连接着IC5的电极图案33连接。另外,连接着IC5的电极图案33经由被设置为俯视时比粘合材料11靠外侧的第二电气路径,与第二外部电极端子434连接。
具有上述结构的晶体振荡器102利用流动性导电接合材料(本实施方式中是焊料62)与电路基板61电连接。此处,在外部电极端子(第一~第四外部电极端子433~436)与电路基板61电连接的接合结构中,如图17、图18所示那样,第二十二~第二十五通孔451~454的贯通部分72被焊料62填埋,晶体振荡器102与电路基板61接合。在图17所示的接合结构中,被设置为俯视时比粘合材料11靠外侧的第十一~第十四通孔271~274、第十六~第十九通孔351~354、第二十二~第二十五通孔451~454的贯通部分72全部被焊料62填埋。另外,图18所示的接合结构中,第十一~第十四通孔271~274、第二十二~第二十五通孔451~454的贯通部分72全部被焊料62填埋,第十六~第十九通孔351~354的贯通部分72的一部分被焊料62填埋。另外,也可以构成为,只是第二十二~第二十五通孔451~454的贯通部分72被焊料62填埋。
此处,晶体振动片2的振动侧第二接合图案252与第二密封件4的密封侧第二接合图案421相重叠的状态下,第十一通孔271的贯通部分72、第十六通孔351的贯通部分72、和第二十二通孔451之中,至少一部分(本实施方式中是贯通部分72的全部)分别叠合。另外,第十二通孔272的贯通部分72、第十七通孔352的贯通部分72、和第二十三通孔452之中,至少一部分(本实施方式中是贯通部分72的全部)分别叠合。第十三通孔273的贯通部分72、第十八通孔353的贯通部分72、和第二十四通孔453之中,至少一部分(本实施方式中是贯通部分72的全部)分别叠合。第十四通孔274的贯通部分72、第十九通孔354的贯通部分72、和第二十五通孔454之中,至少一部分(本实施方式中是贯通部分72的全部)分别叠合。
另外,也可以构成为,俯视时第十一通孔271的贯通部分72不与第十六通孔351的贯通部分72、第二十二通孔451的贯通部分72叠合。另外,也可以构成为,俯视时第十二通孔272的贯通部分72不与第十七通孔352的贯通部分72、第二十三通孔452的贯通部分72叠合。也可以构成为,俯视时第十三通孔273的贯通部分72不与第十八通孔353的贯通部分72、第二十四通孔453的贯通部分72叠合。也可以构成为,俯视时第十四通孔274的贯通部分72不与第十九通孔354的贯通部分72、第二十五通孔454的贯通部分72叠合。
另外,第一密封件3的一个主面311上设置的电极图案33中,可将与第一激发电极221连接的电极图案33、与第二激发电极222连接的电极图案33用作晶体振动片2的振动部23的检查用端子。在此情况下,与上述晶体谐振器101的情况相同,较佳为,将检查用端子设置在与第一激发电极221连接的电极图案33、与第二激发电极222连接的电极图案33的、俯视时比内部空间13位于外侧的外侧部分。例如,可将与第一激发电极221连接的电极图案33、与第二激发电极222连接的电极图案33形成为俯视时从粘合材料11跨过(与粘合材料11交叉),将比内部空间13位于外侧的外侧部分用作检查用端子。
基于本实施方式的晶体振荡器102,除了具有与上述晶体谐振器101相同的作用和效果之外,还能获得以下作用和效果。
本发明可以不超越其发明构思、主旨或主要特征地用其它各种方式来实施。因此,上述实施方式只不过是对各方面的示例而已,不能对其作限定性的解释。本发明的范围是权利要求书所示的范围,其不受说明书的任何限定。进一步,与权利要求的范围均等的范围内的变形和变更均包括在本发明的范围内。
例如,上述本实施方式所涉及的晶体振荡器102中,将第一外部电极端子433、第二外部电极端子434、第三外部电极端子435、第四外部电极端子436的四端子作为外部电极端子,但不局限于此,外部电极端子为六端子、八端子等任意端子的结构也适用本发明。
另外,在上述晶体谐振器101、晶体振荡器102中,也可以沿着粘合材料11形成设置在粘合材料11的内侧的粘合材料14。例如,晶体谐振器101的场合,如图19~图22所示那样,只要在晶体振动片2及第一密封件3、第二密封件4上形成连接用接合图案即可。图19是表示晶体谐振器101的第一密封件3的变形例的概要仰视图,与图3相对应。图20是表示晶体谐振器101的晶体振动片2的变形例的概要俯视图,与图4相对应。图21是表示晶体谐振器101的晶体振动片2的变形例的概要仰视图,与图5相对应。图22是表示晶体谐振器101的第二密封件4的变形例的概要俯视图,与图6相对应。
如图20所示,晶体振动片2的一个主面211上形成的第三通孔269的连接用接合图案73被形成为沿着图20的A1方向延伸,并被设置在振动侧第一接合图案251与缺口部24之间。另外,晶体振动片2的一个主面211上,与从第一激发电极221引出的第一引出电极223相连的连接用接合图案74被形成为沿着图20的A1方向延伸,并被设置在振动侧第一接合图案251与缺口部24之间。连接用接合图案73、连接用接合图案74夹着振动部23,被配置在图20的A2方向(与A1方向垂直的方向)的两侧。连接用接合图案73、74沿着晶体振动片2的短边方向延伸。另外,连接用接合图案73、74被设置为与被形成为外缘形状及内缘形状大致为长方形的振动侧第一接合图案251相隔规定间隔,并沿着振动侧第一接合图案251的短边设置。
如图21所示,晶体振动片2的另一个主面212上形成的第三通孔269的连接用接合图案73被形成为沿着图21的A1方向延伸,并被设置在振动侧第一接合图案251与缺口部24之间。第三通孔269的连接用接合图案73与从第二激发电极222引出的第二引出电极224形成为一体。另外,晶体振动片2的另一个主面212上,连接用接合图案75被形成为沿着图21的A1方向延伸,并被设置在振动侧第一接合图案251与缺口部24之间。连接用接合图案73和连接用接合图案75夹着振动部23,被配置在图21的A2方向的两侧。连接用接合图案73、75沿着晶体振动片2的短边方向延伸。另外,连接用接合图案73、75被设置为与被形成为外缘形状及内缘形状大致为长方形的振动侧第二接合图案252相隔规定间隔,并沿着振动侧第二接合图案252的短边设置。
如图19所示,第一密封件3的另一个主面312上形成的第五通孔348、第七通孔350各自的连接用接合图案73被形成为沿着图19的A1方向延伸。两连接用接合图案73沿着第一密封件3的短边方向延伸。另外,两连接用接合图案73被设置为与被形成为外缘形状及内缘形状大致为长方形的密封侧第一接合图案321相隔规定间隔,并沿着密封侧第一接合图案321的短边设置。两连接用接合图案73被设置为俯视时与晶体振动片2的一个主面211的连接用接合图案73、74位置大致一致。两连接用接合图案73在图19的A2方向的间隔与晶体振动片2的一个主面211的连接用接合图案73和连接用接合图案74在A2方向的间隔(参照图20)大致相同。
如图22所示,在第二密封件4的一个主面411上,连接用接合图案76、77被形成为沿着图22的A1方向延伸。连接用接合图案76、77沿着第二密封件4的短边方向延伸。另外,连接用接合图案76、77被设置为与被形成为外缘形状及内缘形状大致为长方形的密封侧第二接合图案421相隔规定间隔,并沿着密封侧第二接合图案421的短边设置。连接用接合图案76、77被设置为俯视时与晶体振动片2的另一个主面212的连接用接合图案73、75位置大致一致。连接用接合图案76和连接用接合图案77在图22的A2方向的间隔与晶体振动片2的另一个主面212的连接用接合图案73和连接用接合图案75在A2方向的间隔(参照图21)大致相同。
如上所述那样,晶体振动片2及第一密封件3、第二密封件4叠层时,是在连接用接合图案彼此重叠的状态下接合。晶体振动片2的一个主面211的连接用接合图案73、74和第一密封件3的连接用接合图案73、73相接合。另外,晶体振动片2的另一个主面212的连接用接合图案73、75和第二密封件4的连接用接合图案76、77相接合。
并且,如图23所示,晶体振动片2的一个主面211的连接用接合图案73及第一密封件3的连接用接合图案73自身成为接合之后生成的粘合材料14a。晶体振动片2的一个主面211的连接用接合图案74及第一密封件3的连接用接合图案73自身成为接合之后生成的粘合材料14b。晶体振动片2的另一个主面212的连接用接合图案73及第二密封件4的连接用接合图案76自身成为接合之后生成的粘合材料14c。晶体振动片2的另一个主面212的连接用接合图案75及第二密封件4的连接用接合图案77自身成为接合之后生成的粘合材料14d。
粘合材料14a~14d成为被设置为俯视时比作为密封部的粘合材料11靠内侧的内侧密封部。具体而言,粘合材料14a、14b被设置在粘合材料11的内周侧的、晶体振动片2与第一密封件3之间。粘合材料14a和粘合材料14b夹着晶体振动片2的振动部23,被设置在图23的A2方向的两侧的位置上。粘合材料14a、14b被设置为,俯视时与粘合材料11的短边邻接,并与粘合材料11的短边平行地延伸。粘合材料14a、14b的长度(图23的A1方向的长度)被设定为粘合材料11的短边长度的50%以上。
粘合材料14c、14d被设置在粘合材料11的内周侧的、晶体振动片2与第二密封件4之间。粘合材料14c和粘合材料14d夹着晶体振动片2的振动部23,被设置在A2方向的两侧的位置上。粘合材料14c、14d被设置为,俯视时与粘合材料11的短边邻接,并与粘合材料11的短边平行地延伸。粘合材料14b、14d的长度(A1方向的长度)被设定为粘合材料11的短边长度的50%以上。
晶体振动片2的一个主面211侧的粘合材料14a与晶体振动片2的另一个主面212侧的粘合材料14c被设置为,俯视时位置大致一致。另外,晶体振动片2的一个主面211侧的粘合材料14b与晶体振动片2的另一个主面212侧的粘合材料14d被设置为,俯视时位置大致一致。
并且,通过使形成为外缘形状及内缘形状为大致长方形的粘合材料11的短边与粘合材料14a~14d之间的间隔减小,能够防止接合时施加压力的过程中第一密封件3、第二密封件4产生变形(弯曲)。换言之,相对于晶体振动片2,第一密封件3得到粘合材料11的短边和粘合材料14a、14b的支撑,因而能够防止第一密封件3的变形。另外,相对于晶体振动片2,第二密封件4得到粘合材料11和粘合材料14c、14d的支撑,因而能够防止第二密封件4的变形。因此,能够防止由第一密封件3、第二密封件4的变形引起的、将晶体振动片2的振动部23密封的粘合材料11的接合强度降低,从而能够防止粘合材料11所造成的内部空间13的气密性降低。
另外,在上述晶体谐振器101、晶体振荡器102中,也可以如图24所示那样,采用在第一密封件3的另一个主面312上设置沟槽39的结构。图24的例中,在第一密封件3的另一个主面312上形成有四个直线状地延伸的沟槽39。四个沟槽39被设置为相互平行并相隔规定的间隔。四个沟槽39沿着第一密封件3的短边方向平行地延伸。四个沟槽39被设置在面朝第一密封件3的内部空间13的部位。较佳为,通过湿式蚀刻或干蚀刻,在第一密封件3的另一个主面312上形成沟槽39。另外,也可以通过激光加工等方式,在第一密封件3的另一个主面312上形成沟槽39。
这样的沟槽39成为调整封装体12的固有频率的调整部。换言之,通过调整沟槽39的数目、形状、尺寸等,能够容易地调整封装体12的固有频率。因而,通过用沟槽39来调整封装体12的固有频率,能够容易地使封装体12的固有频率不同于从晶体振动片2的振动部23向封装体12泄漏的振动的振动频率。由此,能够抑制从晶体振动片2的振动部23向封装体12泄漏的振动所引起的封装体12的共振。
此处,由于不使用导电性粘合剂地使第一密封件3、晶体振动片2、及第二密封件4叠层而接合,因而,与使用导电性粘合剂的情况相比,晶体振动片2的振动部23的振动容易泄漏到封装体12。因此,有可能因从晶体振动片2的振动部23向封装体12泄漏的振动而引起封装体12共振。然而,通过用沟槽39来调整封装体12的固有频率,使得封装体12的固有频率不同于从晶体振动片2的振动部23向封装体12泄漏的振动的振动频率,能够抑制从晶体振动片2的振动部23向外侧泄漏的振动所引起的封装体12的共振。
另外,由于在面朝第一密封件3的另一个主面312的内部空间13的部分设置沟槽39,所以沟槽39被封装体12保护。由此,能够防止因封装体12与外部接触而造成沟槽39的形状、尺寸等产生变化的情况发生,从而不需要随着沟槽39的形状、尺寸等的变化而对封装体12的固有频率进行调整。另外,在第一密封件3的一个主面311中,用于与外部构件连接的布线的自由度能够得到提高,容易确保布线所需的面积。
另外,可以对沟槽39的数目、形状、尺寸等进行适宜的变更。并且,也可以不在第一密封件3的另一个主面312,而在面朝第二密封件4的一个主面411的内部空间13的部分设置沟槽。或者,也可以在面朝第一密封件3的另一个主面312及第二密封件4的一个主面411的两方的内部空间13的部分设置沟槽。另外,作为调整封装体12的固有频率的调整部,例如也可以采用有底孔等的沟槽以外的结构。并且,作为这样的调整部,例如,也可以采用在第一密封件3和第二密封件4的至少另一方形成的突起或台阶(台阶部)、固定在第一密封件3和第二密封件4的至少一方上的加重体等。或者,也可以通过在第一密封件3和第二密封件4的至少一方上形成的蒸镀膜等质量负荷,来调整封装体12的固有频率,另外,还可用通过改变第一密封件3和第二密封件4的至少一方的厚度,来调整封装体12的固有频率。
本申请要求基于2015年2月26日向日本提出申请的特愿2015-36708号的优先权。因而,其全部内容被导入本申请。
工业实用性
本发明适用于对压电振动板的基板材料采用石英晶体的晶体振动器件(晶体谐振器、晶体振荡器等)。
Claims (12)
1.一种压电振动器件,设置有:在基板的一个主面上形成有第一激发电极并在所述基板的另一个主面上形成有与所述第一激发电极成对的第二激发电极的压电振动板、将所述压电振动板的所述第一激发电极覆盖的第一密封件、及将所述压电振动板的所述第二激发电极覆盖的第二密封件,所述第一密封件与所述压电振动板相接合,所述第二密封件与所述压电振动板相接合,形成将包含所述第一激发电极和所述第二激发电极在内的所述压电振动板的振动部气密密封的内部空间,其特征在于:
在所述压电振动板上形成有将一个主面与另一个主面之间贯通的压电振动板用通孔,所述压电振动板用通孔中形成有用于使所述一个主面和所述另一个主面上形成的电极电导通的贯通电极,并形成有贯通部分,所述贯通电极与所述第一激发电极和所述第二激发电极中的一方电导通,
在所述第一密封件上形成有将一个主面与另一个主面之间贯通的第一密封件用通孔,在所述第一密封件用通孔中形成有用于使所述一个主面和所述另一个主面上形成的电极电导通的贯通电极,并形成有贯通部分,
所述压电振动板用通孔的贯通电极与所述第一密封件用通孔的贯通电极电导通,所述压电振动板用通孔与所述第一密封件用通孔被配置为俯视时不相重叠,
在所述第二密封件的另一个主面上,至少设置有利用流动性导电接合材料与外部的电路基板电连接的一个外部电极端子及另一个外部电极端子,
所述压电振动板的所述第一激发电极经由在所述第一密封件的所述一个主面上形成的第一端子而与所述第二密封件的所述一个外部电极端子连接,
所述压电振动板的所述第二激发电极经由在所述第一密封件的所述一个主面上形成的第二端子而与所述第二密封件的所述另一个外部电极端子连接,
所述第一端子及所述第二端子上设有外侧部分,俯视时该外侧部分比所述内部空间位于外侧,该外侧部分被当作所述压电振动板的所述振动部的检查用端子。
2.如权利要求1所述的压电振动器件,其特征在于:
在所述压电振动板的一个主面上的所述压电振动板用通孔的周围形成的接合图案与在所述第一密封件的另一个主面上的所述第一密封件用通孔的周围形成的接合图案相接合,从而使所述压电振动板用通孔的贯通电极与所述第一密封件用通孔的贯通电极电导通。
3.如权利要求2所述的压电振动器件,其特征在于:
所述压电振动板的所述接合图案由在所述压电振动板的一个主面上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在所述基底PVD膜上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜构成,
所述第一密封件的所述接合图案由在所述第一密封件的另一个主面上进行物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在所述基底PVD膜上进行物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜构成,
所述两个接合图案彼此扩散接合。
4.一种压电振动器件,设置有:在基板的一个主面上形成有第一激发电极并在所述基板的另一个主面上形成有与所述第一激发电极成对的第二激发电极的压电振动板、将所述压电振动板的所述第一激发电极覆盖的第一密封件、及将所述压电振动板的所述第二激发电极覆盖的第二密封件,所述第一密封件与所述压电振动板相接合,所述第二密封件与所述压电振动板相接合,形成将包含所述第一激发电极和所述第二激发电极在内的所述压电振动板的振动部气密密封的内部空间,其特征在于:
所述第一激发电极及所述第二激发电极不与将所述压电振动板的振动部气密密封的密封部电连接,
在所述第二密封件的另一个主面上,至少设置有利用流动性导电接合材料与外部的电路基板电连接的一个外部电极端子及另一个外部电极端子,
所述压电振动板的所述第一激发电极经由在所述第一密封件的所述一个主面上形成的第一端子而与所述第二密封件的所述一个外部电极端子连接,
所述压电振动板的所述第二激发电极经由在所述第一密封件的所述一个主面上形成的第二端子而与所述第二密封件的所述另一个外部电极端子连接,
所述第一端子及所述第二端子上设有外侧部分,俯视时该外侧部分比所述内部空间位于外侧,该外侧部分被当作所述压电振动板的所述振动部的检查用端子。
5.如权利要求4所述的压电振动器件,其特征在于:
在所述压电振动板上形成有将一个主面与另一个主面之间贯通的压电振动板用通孔,在所述压电振动板用通孔中形成有用于使所述一个主面和所述另一个主面上形成的电极电导通的贯通电极,并形成有贯通部分,所述贯通电极与所述第二激发电极电导通,
在所述第一密封件上形成有将一个主面与另一个主面之间贯通的第一密封件用通孔,在所述第一密封件用通孔中形成有用于使所述一个主面和所述另一个主面上形成的电极电导通的贯通电极,并形成有贯通部分,所述贯通电极与所述压电振动板的所述第一激发电极电导通,
所述压电振动板用通孔及所述第一密封件用通孔被设置为,俯视时比所述密封部靠内侧。
6.如权利要求5所述的压电振动器件,其特征在于:
在所述第一密封件上形成有将一个主面与另一个主面之间贯通的其它的第一密封件用通孔,所述其它的第一密封件用通孔中形成有用于使所述一个主面和所述另一个主面上形成的电极电导通的贯通电极,并形成有贯通部分,所述贯通电极与所述压电振动板用通孔的所述贯通电极电导通,
所述压电振动板用通孔与所述其它的第一密封件用通孔被设置为俯视时不相重叠。
7.如权利要求1~6中任一项所述的压电振动器件,其特征在于:
将所述第一端子与所述一个外部电极端子电导通的第一电气路径、及将所述第二端子与所述另一个外部电极端子电导通的第二电气路径被设置为,俯视时比将所述压电振动板的振动部气密密封的密封部靠外侧。
8.如权利要求7所述的压电振动器件,其特征在于:
所述第一电气路径及所述第二电气路径不与所述密封部电连接。
9.一种压电振动器件,设置有:在基板的一个主面上形成有第一激发电极并在所述基板的另一个主面上形成有与所述第一激发电极成对的第二激发电极的压电振动板、将所述压电振动板的所述第一激发电极覆盖的第一密封件、及将所述压电振动板的所述第二激发电极覆盖的第二密封件,所述第一密封件与所述压电振动板相接合,所述第二密封件与所述压电振动板相接合,形成将包含所述第一激发电极和所述第二激发电极在内的所述压电振动板的振动部气密密封的内部空间,其特征在于:
所述第一激发电极及所述第二激发电极不与将所述压电振动板的振动部气密密封的密封部电连接,
在所述第一密封件的一个主面上设置有第一端子及第二端子,所述第一端子及第二端子被设置为,俯视时从所述密封部的内侧跨至外侧,
在所述第二密封件的另一个主面上,至少设置有利用流动性导电接合材料与外部的电路基板电连接的一个外部电极端子及另一个外部电极端子,
所述压电振动板的所述第一激发电极经由设置为俯视时比所述密封部靠内侧的第三电气路径而与所述第一密封件的所述第一端子连接,所述第一端子经由被设置为俯视时比所述密封部靠外侧的第一电气路径而与所述第二密封件的所述一个外部电极端子连接,
所述压电振动板的所述第二激发电极经由被设置为俯视时比所述密封部靠内侧的第四电气路径而与所述第二密封件的所述第二端子连接,所述第二端子经由被设置为俯视时比所述密封部靠外侧的第二电气路径而与所述第二密封件的所述另一个外部电极端子连接。
10.如权利要求9所述的压电振动器件,其特征在于:
在所述压电振动板上形成有将一个主面与另一个主面之间贯通的压电振动板用通孔,在所述压电振动板用通孔中形成有用于使所述一个主面和所述另一个主面上形成的电极电导通的贯通电极,并形成有贯通部分,所述贯通电极与所述第二激发电极电导通,
在所述第一密封件上形成有将一个主面与另一个主面之间贯通的第一密封件用通孔,在所述第一密封件用通孔中形成有用于使所述一个主面和所述另一个主面上形成的电极电导通的贯通电极,并形成有贯通部分,所述贯通电极与所述压电振动板的所述第一激发电极电导通,
所述压电振动板用通孔及所述第一密封件用通孔被设置为,俯视时比所述密封部靠内侧。
11.如权利要求10所述的压电振动器件,其特征在于:
在所述第一密封件上形成有将一个主面与另一个主面之间贯通的其它的第一密封件用通孔,所述其它的第一密封件用通孔中形成有用于使所述一个主面和所述另一个主面上形成的电极电导通的贯通电极,并形成有贯通部分,所述贯通电极与所述压电振动板用通孔的所述贯通电极电导通,
所述压电振动板用通孔与所述其它的第一密封件用通孔被设置为俯视时不相重叠。
12.如权利要求9~11中任一项所述的压电振动器件,其特征在于:
所述第一端子及所述第二端子的、俯视时比所述内部空间位于外侧的部分被当作所述压电振动板的所述振动部的检查用端子。
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