CN108352820A - 压电振动器件 - Google Patents

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Abstract

在晶体振子(101)中，设置有晶振片(2)、第一密封部件(3)和第二密封部件(4)，形成将晶振片(2)的振动部(22)气密地密封的内部空间(13)。晶振片(2)具有振动部(22)；包围振动部(22)的外周的外框部(23)；和将振动部(22)与外框部(23)连结的连结部(24)，在连结部(24)的一个主面上形成从第一激发电极(221)引出的第一引出电极(223)，在另一个主面上形成从第二激发电极(222)引出的第二引出电极(224)。在第一密封部件(3)的另一个主面(312)上，设置有连接于第一引出电极(223)的布线图案(33)，布线图案(33)的至少一部分设置于在俯视下与振动部(22)和外框部(23)之间的空间重叠的位置。

Description

压电振动器件
技术领域
本发明涉及压电振动器件。
背景技术
近年来，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(例如晶体振荡器等)也应对高频化及封装体小型化。
这种压电振动器件中，其壳体由大致长方体的封装体构成。该封装体包括：由玻璃和/或石英晶体(水晶)形成的第一密封部件及第二密封部件；以及由石英晶体形成且在两个主面上形成有激发电极的晶振片，第一密封部件与第二密封部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地密封(例如，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。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-252051号公报
发明内容
发明要解决的课题
如上所述，近年来，压电振动器件的小型化已经得以推进。然而，当将与压电振动板的振动部(激发电极)连接的布线图案(金属图案)形成在压电振动板的两个主面上时，需要将布线图案设置于压电振动板的振动部的外周围。这种情况下，为了在压电振动板上确保布线图案的配置区域，需要减小振动部的尺寸、或者增大压电振动器件的封装体尺寸。因而，难以在不减小振动部的尺寸的情况下实现压电振动器件的小型化。
本发明是考虑上述实际情况而做出的，其目的在于，提供一种能够在确保振动部的尺寸的同时、实现压电振动器件的小型化的三明治结构的压电振动器件。
用于解决课题的手段
本发明的用于解决上述课题的手段按以下方式构成。即，本发明是一种压电振动器件，设置有：压电振动板，其中，在基板的一个主面上形成有第一激发电极、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；第一密封部件，其覆盖所述压电振动板的所述第一激发电极；和第二密封部件，其覆盖所述压电振动板的所述第二激发电极，所述第一密封部件与所述压电振动板相接合，所述第二密封部件与所述压电振动板相接合，从而形成有内部空间，所述内部空间将包含所述第一激发电极和所述第二激发电极的所述压电振动板的振动部气密地密封，其特征在于，所述压电振动板具有：形成为大致矩形的所述振动部、包围所述振动部的外周的外框部、和将所述振动部与所述外框部连结的连结部，所述振动部、所述连结部和所述外框部一体地设置，在所述连结部的一个主面上形成从所述第一激发电极引出的第一引出电极，在所述连结部的另一个主面上形成从所述第二激发电极引出的第二引出电极，在所述第一密封部件的与所述压电振动板相对的相对面上，设置连接于所述第一引出电极的布线，所述布线的至少一部分设置于在俯视下与所述振动部和所述外框部之间的空间重叠的位置。
根据上述构成，能够有效地将第一密封部件的与压电振动板相对的相对面用作连接于第一引出电极(第一激发电极)的布线的配置区域，能够在确保振动部的尺寸的同时，实现压电振动器件的小型化。也就是说，无需在压电振动板上另行确保上述布线的配置区域，能够与此相应地将振动部的尺寸增大。因而，将无需为了满足压电振动器件的小型化的要求，而将振动部的尺寸减小至比所需尺寸更小。
另外，与在压电振动板的振动部的外周围(外框部)设置连接于第一引出电极(第一激发电极)的布线的构成相比，在俯视下，能够将振动部与布线的合计的配置区域减小，即使不减小振动部的尺寸，也能够实现压电振动器件的小型化。此外，将压电振动板的外框部与各密封部件接合的区域可不变小，能够确保用于实现更稳定的气密密封的接合区域。另外，能够抑制布线与振动部的接触，能够抑制由布线与振动部的接触引起的布线的断线、电阻值的增加。
在上述构成的压电振动器件中，也可以是，所述布线完全覆盖沿所述振动部的一边的所述空间。
根据上述构成，将容易进行使布线的线宽变宽而降低布线电阻的设计，通过降低布线电阻能够确保压电振动器件的可靠性。
在上述构成的压电振动器件中，优选的是，所述布线的膜厚为0.05μm以上。
根据上述构成，通过使布线的膜厚为0.05μm以上，能够形成可确保压电振动器件的可靠性的布线电阻。
在上述构成的压电振动器件中，也可以是，在俯视下，所述布线设置在比针对所述第一激发电极及第二激发电极的、频率调节用的离子束的照射区域更靠外侧。
根据上述构成，通过在比离子束的照射区域更靠外侧来设置布线，能够抑制由离子束引起的布线的断线等。
在上述构成的压电振动器件中，也可以是，在俯视下，所述布线设置在不与所述第一激发电极及第二激发电极重叠的位置。
根据上述构成，通过在不与第一激发电极、第二激发电极重叠的位置设置布线，能够抑制由布线与第一激发电极、第二激发电极的重叠引起的寄生电容(杂散电容)的产生。
在上述构成的压电振动器件中，也可以是，所述第一密封部件的与压电振动板相对的所述相对面形成为平坦面。
根据上述构成，通过将第一密封部件的与压电振动板相对的相对面形成为平坦面，较之在所述相对面中设置凹部的情况而言，能够抑制第一密封部件的厚度增加，能够有助于压电振动器件的低矮化。另外，能够削减用于加工凹部的工序，能够应对进一步的低成本化。
在上述构成的压电振动器件中，也可以是，所述连结部仅从所述振动部中的一个角部朝向所述外框部突出。
根据上述构成，由于是在振动部的外周端部之中的、压电振动的位移较小的角部设置有连结部，因此，与将连结部设置于角部以外的部分(边的中央部)的情况相比，能够抑制压电振动经由连结部而向外框部泄露，能够更高效地使振动部进行压电振动。另外，与将连结部设置两个以上的情况相比，能够减轻作用于振动部的应力，能够减小由这种应力引起的压电振动的频移，从而提高压电振动的稳定性。
发明效果
根据本发明的压电振动器件，能够有效地将第一密封部件的与压电振动板相对的相对面用作连接于第一引出电极(第一激发电极)的布线的配置区域，能够在确保振动部的尺寸的同时，实现压电振动器件的小型化。也就是说，无需在压电振动板上另行确保布线的配置区域，能够与此相应地将振动部的尺寸增大。因而，将无需为了满足压电振动器件的小型化的要求，而将振动部的尺寸减小至比所需尺寸更小。
附图说明
[图1]图1为示出本实施方式涉及的晶体振子的各构成的概略构成图。
[图2]图2为晶体振子的第一密封部件的概略俯视图。
[图3]图3为晶体振子的第一密封部件的概略仰视图。
[图4]图4为晶体振子的晶振片的概略俯视图。
[图5]图5为晶体振子的晶振片的概略仰视图。
[图6]图6为晶体振子的第二密封部件的概略俯视图。
[图7]图7为晶体振子的第二密封部件的概略仰视图。
[图8]图8为示出晶体振子中的、第一密封部件的布线与晶振片的振动部在俯视下的位置关系的图。
[图9]图9为晶体振子的第一密封部件的概略仰视图。
[图10]图10为示出晶体振子中的、第一密封部件的布线与晶振片的振动部在俯视下的位置关系的图。
[图11]图11为示出布线的膜厚与电阻值的关系的图表。
具体实施方式
〔实施方式1〕
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，以下的实施方式中，对将本发明应用于作为压电振动器件的晶体振子的情况进行说明。
如图1所示，本实施方式所涉及的晶体振子101中设置有晶振片2(本发明所说的压电振动板)、第一密封部件3及第二密封部件4，其中，第一密封部件3覆盖晶振片2的第一激发电极221(参见图4)，并将形成在晶振片2的一个主面211上的该第一激发电极221气密地密封；第二密封部件4在该晶振片2的另一个主面212上将晶振片2的第二激发电极222(参见图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气密地密封。该晶体振子101中，晶振片2与第一密封部件3相接合且晶振片2与第二密封部件4相接合而构成三明治结构的封装体12。
另外，第一密封部件3与第二密封部件4隔着晶振片2而接合，由此，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，包括形成在晶振片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22被气密地密封。本实施方式涉及的晶体振子101例如采用1.0×0.8mm的封装体尺寸，并且实现了小型化和低矮化。另外，伴随小型化，本封装体12中未形成雉堞墙(castellation)，而采用贯通孔(第一～第三贯通孔)来实现电极的导通。
接下来，使用图1～7，针对上述晶体振子101的各构成进行说明。需要说明的是，在此，对晶振片2、第一密封部件3和第二密封部件4没有接合而分别以单体的形式构成的各部件进行说明。
如图4、5所示，晶振片2由作为压电材料的石英晶体(水晶)构成，其两个主面(一个主面211、另一个主面212)形成为平坦平滑面(镜面加工)。在本实施方式中，作为晶振片2，使用进行厚度切变振动的AT切割石英晶体板。在图4、5所示的晶振片2中，晶振片2的两个主面211、212为XZ’平面。在该XZ’平面中，与晶振片2的短边方向(日文：短手方向)平行的方向为X轴方向，与晶振片2的长边方向(日文：長手方向)平行的方向为Z’轴方向。需要说明的是，AT切割是这样的加工方法：在人工石英晶体的三个晶轴、即电轴(X轴)、机械轴(Y轴)及光轴(Z轴)之中，以相对于Z轴而绕X轴倾斜35°15′的角度进行切出的方法。在AT切割石英晶体板中，X轴与石英晶体的晶轴一致。Y’轴及Z’轴与相对于石英晶体的晶轴的Y轴及Z轴分别倾斜35°15′的轴一致。Y’轴方向及Z’轴方向相当于将AT切割石英晶体板切出时的切出方向。
在晶振片2的两个主面211、212上形成有一对激发电极(第一激发电极221、第二激发电极222)。晶振片2具有：形成为大致矩形的振动部22、包围该振动部22的外周的外框部23、和将振动部22与外框部23连结的连结部(保持部)24，振动部22、连结部24和外框部23设置为一体。在本实施方式中，连结部24仅设置在振动部22与外框部23之间的一处，而没有设置连结部24的位置形成空间(间隙)。另外，虽未图示，振动部22及连结部24形成得比外框部23薄。借助这样的、外框部23与连结部24之间厚度的差异，外框部23与连结部24的压电振动的固有频率变得不同，外框部23不易与连结部24的压电振动共鸣。
连结部24仅从位于振动部22的+X方向且－Z’方向的一个角部22a、朝向－Z’方向延伸(突出)至外框部23。像这样，由于是在振动部22的外周端部之中、压电振动的位移比较小的角部22a设置连结部24，因此，与将连结部24设置于角部22a以外的部分(边的中央部)的情况相比，能够抑制压电振动经由连结部24而向外框部23泄露，能够更高效地使振动部22进行压电振动。另外，与设置两个以上的连结部24的情况相比，能够降低作用于振动部22的应力，能够降低由这种应力引起的压电振动的频移从而提高压电振动的稳定性。
在振动部22的一个主面侧设置有第一激发电极221，在振动部22的另一个主面侧设置有第二激发电极222。在第一激发电极221、第二激发电极222上，连接有用于与外部电极端子(一外部电极端子431、另一外部电极端子432)连接的引出电极(第一引出电极223、第二引出电极224)。第一引出电极223被从第一激发电极221引出，经由连结部24而与形成在外框部23的连接用接合图案27连接。第二引出电极224被从第二激发电极222引出，经由连结部24而与形成在外框部23的连接用接合图案28连接。像这样，在连结部24的一个主面侧形成有第一引出电极223，在连结部24的另一个主面侧形成有第二引出电极224。第一激发电极221及第一引出电极223由在一个主面211上物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在该基底PVD膜上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上物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在该基底PVD膜上物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜构成。
在晶振片2的两个主面211、212上，分别设置有用于将晶振片2接合于第一密封部件3及第二密封部件4的振动侧密封部25。在晶振片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部件3接合的振动侧第一接合图案251。另外，在晶振片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部件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设置于上述外框部23，并且形成为在俯视下为环状。振动侧第一接合图案251及振动侧第二接合图案252以接近晶振片2的两个主面211、212的外周缘的方式设置。晶振片2的一对第一激发电极221、第二激发电极222没有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上物理气相沉积而形成的基底PVD膜2511、和在基底PVD膜2511上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上物理气相沉积而形成的基底PVD膜2521、和在基底PVD膜2521上物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜2522构成。也就是说，振动侧第一接合图案251与振动侧第二接合图案252由同一构成形成，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，在晶振片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的表面由相同金属构成，在晶振片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采用相同构成，在此情况下，可以在同一工序中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采用相同构成，在此情况下，可以在同一工序中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，从而能够减少制造工时，有助于成本降低。
另外，如图4、5所示，对于晶振片2而言，形成有将一个主面211与另一个主面212之间贯通的一个贯通孔(第一贯通孔26)。第一贯通孔26设置于晶振片2的外框部23。第一贯通孔26与第二密封部件4的连接用接合图案453连接。
如图1、4、5所示，在第一贯通孔26中，沿着第一贯通孔26的内壁面形成有用于实现在一个主面211和另一个主面212形成的电极的导通的贯通电极261。另外，第一贯通孔26的中央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262。在第一贯通孔26的外周围，形成有连接用接合图案264、265。连接用接合图案264、265设置于晶振片2的两个主面211、212。
在晶振片2的一个主面211形成的第一贯通孔26的连接用接合图案264在外框部23沿X轴方向延伸。另外，在晶振片2的一个主面211上，形成有与第一引出电极223连接的连接用接合图案27，该连接用接合图案27也在外框部23沿X轴方向延伸。连接用接合图案27隔着振动部22(第一激发电极221)而设置在Z’轴方向上与连接用接合图案264相反的一侧。也就是说，在振动部22的Z’轴方向的两侧设置有连接用接合图案27、264。
同样地，在晶振片2的另一个主面212形成的第一贯通孔26的连接用接合图案265在外框部23沿X轴方向延伸。另外，在晶振片2的另一个主面212形成有与第二引出电极224连接的连接用接合图案28，该连接用接合图案28也在外框部23沿X轴方向延伸。连接用接合图案28隔着振动部22(第二激发电极222)而设置在Z’方向上与连接用接合图案265相反的一侧。也就是说，在振动部22的Z’方向的两侧设置有连接用接合图案28、265。
连接用接合图案27、28、264、265为与振动侧第一接合图案251、振动侧第二接合图案252同样的构成，并且能够与振动侧第一接合图案251、振动侧第二接合图案252在同一工序中形成。具体而言，连接用接合图案27、28、264、265由在晶振片2的两个主面211、212上物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在该基底PVD膜上物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜构成。
在晶体振子101中，第一贯通孔26及连接用接合图案27、28、264、265在俯视下形成在内部空间13的内方(接合部11的内周面的内侧)。内部空间13在俯视下形成在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)。内部空间13的内方是指不含后述的接合部11上、而严格地为接合部11的内周面的内侧。第一贯通孔26及连接用接合图案27、28、264、265没有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。
对于第一密封部件3，使用弯曲刚性(截面二次惯性矩×杨氏模量)为1000[N·mm2]以下的材料。具体而言，如图2、3所示，第一密封部件3为由1张玻璃晶片形成的长方体的基板，该第一密封部件3的另一个主面312(与晶振片2接合的面)形成为平坦平滑面(镜面加工)。
在该第一密封部件3的另一个主面312上，设置有用于与晶振片2接合的密封侧第一密封部32。在密封侧第一密封部32上，形成有用于与晶振片2接合的密封侧第一接合图案321。密封侧第一接合图案321形成为在俯视下为环状。密封侧第一接合图案321以与第一密封部件3的另一个主面312的外周缘接近的方式设置。密封侧第一接合图案321在第一密封部件3的密封侧第一密封部32上的所有位置处均为同一宽度。
上述密封侧第一接合图案321由在第一密封部件3上物理气相沉积而形成的基底PVD膜3211、和在基底PVD膜3211上物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜3212构成。需要说明的是，在本实施方式中，对于基底PVD膜3211，使用Ti(或Cr)，对于电极PVD膜3212使用Au。另外，密封侧第一接合图案321为非Sn图案。具体而言，密封侧第一接合图案321通过在另一个主面312的密封侧第一密封部32上叠层多层而构成，从其最下层侧开始蒸镀形成Ti层(或Cr层)和Au层。
在第一密封部件3的另一个主面312、也就是说与晶振片2相对的面，形成有与晶振片2的连接用接合图案264、27接合的连接用接合图案35、36。连接用接合图案35、36沿第一密封部件3的短边方向(图3的A1方向)而延伸。连接用接合图案35、36在第一密封部件3的长边方向(图3的A2方向)上隔开规定间隔而设置，连接用接合图案35、36的A2方向的间隔与晶振片2的连接用接合图案264、27的Z’轴方向的间隔(参见图4)大致相同。连接用接合图案35、36经由布线图案33而相互连接。布线图案33设置在连接用接合图案35、36之间。布线图案33沿A2方向延伸。布线图案33不与晶振片2的连接用接合图案264、27接合。
连接用接合图案35、36及布线图案33为与密封侧第一接合图案321同样的构成，可与密封侧第一接合图案321在同一工序中形成。具体而言，连接用接合图案35、36及布线图案33由在第一密封部件3的另一个主面312上物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在该基底PVD膜上物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜构成。
在晶体振子101中，连接用接合图案35、36及布线图案33在俯视下形成在内部空间13的内方(接合部11的内周面的内侧)。连接用接合图案35、36及布线图案33没有与密封侧第一接合图案321电连接。需要说明的是，在晶体振子101中，图3的A1方向与图4的X轴方向一致，图3的A2方向与图4的Z’轴方向一致。
对于第二密封部件4，使用弯曲刚性(截面二次惯性矩×杨氏模量)为1000[N·mm2]以下的材料。具体而言，如图6、7所示，第二密封部件4为由一张玻璃晶片形成的长方体的基板，该第二密封部件4的一个主面411(与晶振片2接合的面)形成为平坦平滑面(镜面加工)。
在上述第二密封部件4的一个主面411上，设置有用于与晶振片2接合的密封侧第二密封部42。在密封侧第二密封部42，形成有用于与晶振片2接合的密封侧第二接合图案421。密封侧第二接合图案421形成为在俯视下为环状。密封侧第二接合图案421以与第二密封部件4的一个主面411的外周缘接近的方式设置。密封侧第二接合图案421在第二密封部件4的密封侧第二密封部42上的所有位置均为相同宽度。
上述密封侧第二接合图案421由在第二密封部件4上物理气相沉积而形成的基底PVD膜4211、和在基底PVD膜4211上物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜4212构成。需要说明的是，在本实施方式中，对于基底PVD膜4211，使用Ti(或Cr)，对于电极PVD膜4212使用Au。另外，密封侧第二接合图案421为非Sn图案。具体而言，密封侧第二接合图案421通过在另一个主面412的密封侧第二密封部42上叠层多层而构成，从其最下层侧开始蒸镀形成Ti层(或Cr层)和Au层。
另外，在第二密封部件4的另一个主面412(不面对晶振片2的、外方的主面)上，设置有与外部电连接的一对外部电极端子(一外部电极端子431、另一外部电极端子432)。如图1、7所示，一外部电极端子431、另一外部电极端子432分别位于第二密封部件4的另一个主面412的俯视长边方向两端。上述一对外部电极端子(一外部电极端子431、另一外部电极端子432)由在另一个主面412上物理气相沉积而形成的基底PVD膜4311、4321、和在基底PVD膜4311、4321上物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜4312、4322构成。一外部电极端子431及另一外部电极端子432分别占据第二密封部件4的另一个主面412之中的1/3以上的区域。
如图1、6、7所示，在第二密封部件4上形成有将一个主面411与另一个主面412之间贯通的两个贯通孔(第二贯通孔45、第三贯通孔46)。第二贯通孔45与一外部电极端子431及晶振片2的连接用接合图案265连接。第三贯通孔46与另一外部电极端子432及晶振片2的连接用接合图案28连接。
如图1、6、7所示，在第二贯通孔45、第三贯通孔46中，用于实现在一个主面411和另一个主面412形成的电极的导通的贯通电极451、461分别沿第二贯通孔45、第三贯通孔46的内壁面形成。另外，第二贯通孔45、第三贯通孔46的中央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452、462。在第二贯通孔45、第三贯通孔46各自的外周围，形成有连接用接合图案453、463。
连接用接合图案453、463设置于第二密封部件4的一个主面411，并与晶振片2的连接用接合图案265、28接合。连接用接合图案453、463沿第二密封部件4的短边方向(图6的B1方向)而延伸。连接用接合图案453、463在第二密封部件4的长边方向(图6的B2方向)上隔开规定间隔而设置，连接用接合图案453、463的B2方向的间隔与晶振片2的连接用接合图案265、28的Z’轴方向的间隔(参见图5)大致相同。
连接用接合图案453、463为与密封侧第二接合图案421相同的构成，可与密封侧第二接合图案421在同一工序中形成。具体而言，连接用接合图案453、463由在第二密封部件4的一个主面411上物理气相沉积而形成的基底PVD膜、和在该基底PVD膜上物理气相沉积而叠层形成的电极PVD膜构成。
在晶体振子101中，在俯视下第二贯通孔45、第三贯通孔46及连接用接合图案453、463形成于内部空间13的内方。第二贯通孔45、第三贯通孔46及连接用接合图案453、463不与密封侧第二接合图案421电连接。另外，一外部电极端子431、另一外部电极端子432也不与密封侧第二接合图案421电连接。需要说明的是，在晶体振子101中，图6的B1方向与图5的X轴方向一致，图6的B2方向与图5的Z’轴方向一致。
对于由上述构成而形成的晶体振子101而言，不像以往技术那样另外使用粘接剂等专用接合材料，以将振动侧第一接合图案251与密封侧第一接合图案321重合的状态将晶振片2与第一密封部件3扩散接合、以将振动侧第二接合图案252与密封侧第二接合图案421重合的状态将晶振片2与第二密封部件4扩散接合，从而制造图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、也就是说振动部22的收容空间被气密地密封。需要说明的是，振动侧第一接合图案251及密封侧第一接合图案321自身成为扩散接合后生成的接合部11，振动侧第二接合图案252及密封侧第二接合图案421自身成为扩散接合后生成的接合部11。接合部11形成为在俯视下为环状。在本实施方式中，从晶振片2的第一、第二激发电极221、222至一外部电极端子431、另一外部电极端子432的布线在俯视下均设置于接合部11的内方。接合部11以在俯视下与封装体12的外周缘接近的方式形成。由此，能够使晶振片2的振动部22的尺寸增大。
此时，上述连接用接合图案彼此也在重合的状态下扩散接合。具体而言，晶振片2的连接用接合图案264及第一密封部件3的连接用接合图案35被扩散接合。晶振片2的连接用接合图案27及第一密封部件3的连接用接合图案36被扩散接合。另外，晶振片2的连接用接合图案265及第二密封部件4的连接用接合图案453被扩散接合。晶振片2的连接用接合图案28及第二密封部件4的连接用接合图案463被扩散接合。另外，各个连接用接合图案彼此成为扩散接合后生成的接合部14。通过扩散接合所形成的上述接合部14起到将贯通孔的贯通电极与接合部14导通的作用、及将接合位置气密地密封的作用。需要说明的是，接合部14由于在俯视下设置于比密封用的接合部11靠内方，因此，在图1中以虚线表示。
这里，第一贯通孔26与第二贯通孔45以在俯视下不重叠的方式配置。具体而言，如图6所示，在前视图中(从图6的B1方向观察)，第一贯通孔26与第二贯通孔45在上下方向在一条直线上排列配置。在图6中，方便起见，将在设置在第二密封部件4上方的晶振片2上形成的第一贯通孔26以双点划线表示。另一方面，在侧视图中(从图6的B2方向观察)，第一贯通孔26与第二贯通孔45以在上下方向上不在一条直线上排列的方式偏置而配置。更详细而言，在接合部14(连接用接合图案265、453)的长边方向(B1方向)的一端部连接第一贯通孔26，在接合部14的长边方向的另一端部连接第二贯通孔45。另外，第一贯通孔26的贯通电极261与第二贯通孔45的贯通电极451经由接合部14而电连接。如上所述，第一贯通孔26与第二贯通孔45以在俯视下不重叠的方式配置，由此，即便用金属等将第一贯通孔26的贯通部分262及第二贯通孔45的贯通部分452包埋，也能够确保将晶振片2的振动部22气密密封的内部空间13的气密性。
另外，进行上述操作所制造的封装体12中，第一密封部件3与晶振片2具有1.00μm以下的间隙，第二密封部件4与晶振片2具有1.00μm以下的间隙。也就是说，第一密封部件3与晶振片2之间的接合部11的厚度为1.00μm以下，第二密封部件4与晶振片2之间的接合部11的厚度为1.00μm以下(具体而言，在本实施方式的Au－Au接合中，为0.15μm～1.00μm)。需要说明的是，作为比较，对于使用Sn的、以往的金属糊剂密封材料而言，为5μm～20μm。
在本实施方式中，在三明治结构的晶体振子101中，在第一密封部件3的另一个主面312、也就是说与晶振片2相对的面上，设置有与晶振片2的第一激发电极221连接的布线图案33，上述布线图案33的至少一部分设置于在俯视下位于与振动部22和外框部23之间的空间重叠的位置。关于布线图案33的具体构成，参照图4、8进行说明。图8为示出晶体振子101中的第一密封部件3的布线图案33、与晶振片2的振动部22在俯视下的位置关系的图，以实线表示图4的晶振片2，以双点划线表示第一密封部件3的布线图案33。
首先，在晶振片2与第一密封部件3的接合前的状态下，布线图案33设置于第一密封部件3的另一个主面312的连接用接合图案35、36之间(参见图3)。布线图案33的一端部(图8的+Z’方向的端部)33a连接于连接用接合图案35，布线图案33的另一端部(图8的－Z’方向的端部)33b连接于连接用接合图案36。
另外，通过晶振片2与第一密封部件3的接合，连接用接合图案264、35成为接合部14，另外，连接用接合图案27、36成为接合部14。布线图案33不与晶振片2的连接用接合图案264、27接合，因此，不会成为接合部14，而是在第一密封部件3的另一个主面312上作为布线而残留。布线图案33的一端部33a经由接合部14(连接用接合图案264、35)、第一贯通孔26的贯通电极261、接合部14(连接用接合图案265、453)、第二贯通孔45的贯通电极451而连接于一外部电极端子431。布线图案33的另一端部33b经由接合部14(连接用接合图案27、36)、第一引出电极223而连接于第一激发电极221。如上所述，第一激发电极221经由布线图案33而电连接于一外部电极端子431。
布线图案33设置于在俯视下不与第一激发电极221、第二激发电极222重叠的位置。更详细而言，如图8所示，布线图案33设置于在俯视下不与振动部22重叠的位置。在本实施方式中，与布线图案33的振动部22接近的那侧的侧端缘(图8的+X方向的端缘)33c设置于在俯视下与振动部22和外框部23之间的空间重叠的位置。也就是说，在俯视下，在与布线图案33的振动部22接近的那侧的侧端缘33c与振动部22的外周缘之间设置有规定的间隔。另外，距布线图案33的振动部22远的那侧的侧端缘(图8的－X方向的端缘)33d设置于在俯视下不与外框部23重叠的位置、且与振动部22和外框部23之间的空间重叠的位置。也就是说，在俯视下，在距布线图案33的振动部22远的那侧的侧端缘33d、与外框部23的内周缘之间，设置有规定的间隔。像这样，在本实施方式中，布线图案33的X轴方向的两侧端缘33c、33d在俯视下包含于振动部22与外框部23之间的空间。需要说明的是，布线图案33的一端部33a及另一端部33b(与上述空间相比向Z轴方向的外侧突出的部分)在俯视下与外框部23重叠。
根据本实施方式，在第一密封部件3的另一个主面312设置的布线图案33、与晶振片2的振动部22存在上述那样的位置关系，因此，能够有效地将第一密封部件3的另一个主面312用作布线图案33的配置区域，能够在确保振动部22的尺寸的同时、实现晶体振子101的小型化。也就是说，无需在晶振片2上另行确保布线图案33的配置区域，能够与此相应地将振动部22的尺寸扩大。因而，将无需为了满足晶体振子101的小型化的要求而将振动部22的尺寸减小至比所需尺寸更小。
这里，在本实施方式中，晶振片2成为振动部22与外框部23通过单一的连结部24连结而成的构成。这种情况下，从振动部22的两个主面的第一激发电极221、第二激发电极222引出的第一引出电极223、第二引出电极224经由相同的连结部24而形成至外框部23。也就是说，在连结部24的一个主面形成从第一激发电极221引出的第一引出电极223，在该连结部24的另一个主面形成从第二激发电极222引出的第二引出电极224。
像这样，连结部24在晶振片2上仅有一个，第一引出电极223及第二引出电极224成为从第一激发电极221、第二激发电极222被向相同方向引出的构成。另一方面，外部电极端子(一外部电极端子431、另一外部电极端子432)位于第二密封部件4的另一个主面412的长边方向两端，因此，需要设置引绕电极，所述引绕电极用于将第一引出电极223及第二引出电极224的任一者引绕至隔着振动部22而相反一侧的位置。但是，当在晶振片2上形成引绕电极的情况下，由于需要将引绕电极设置于晶振片2的振动部22的外周围(也就是说，外框部23)，因此，为了确保引绕电极的配置区域，需要减小振动部22的尺寸，或者增大晶体振子101的封装体尺寸。因而，难以在不使振动部22的尺寸减小的情况下实现晶体振子101的小型化。
与此相对，在本实施方式中，作为如上所述的引绕电极的布线图案33不是形成于晶振片2、而是形成于第一密封部件3的另一个主面312。由此，能够有效地将第一密封部件3的另一个主面312用作布线图案33的配置区域，能够在确保振动部22的尺寸的同时，实现晶体振子101的小型化。作为布线图案33的配置区域，在俯视下为不与第一激发电极221、第二激发电极222重叠的位置，布线图案33的至少一部分设置于与振动部22和外框部23之间的空间重叠的位置。由此，与在晶振片2的振动部22的外周围(外框部23)设置引绕电极的构成相比，能够减小在俯视下、振动部22及布线图案33的合计的配置区域。因而，即便不减小振动部22的尺寸，也能够实现晶体振子101的小型化。此外，将晶振片2的外框部23与各密封部件3、4接合的区域可不变小，能够确保用于实现更稳定的气密密封的接合区域。
另外，由于布线图案33在俯视下配置于接合部11的内方，因此，能够保护布线图案33不发生断线等。这种情况下，由于布线图案33配置于在俯视下不与振动部22重叠的位置，因此，能够避免布线图案33与振动部22的接触，能够抑制由布线图案33与振动部22的接触引起的布线图案33的断线、电阻值的增加。而且，由于布线图案33设置于在俯视下不与第一激发电极221、第二激发电极222重叠的位置，因此，能够抑制由布线图案33与第一激发电极221、第二激发电极222的重叠引起的寄生电容(杂散电容)的产生。
另外，由于第一密封部件3的另一个主面312形成为平坦面，因此，能够抑制第一密封部件3的厚度，与此相应地可有助于晶体振子101的低矮化。也就是说，在第一密封部件3的另一个主面312设置有凹部的情况下，第一密封部件3的厚度可能会增加相当于凹部深度的量。但是，通过使第一密封部件3的另一个主面312形成为平坦面，能够抑制第一密封部件3的厚度的增加，可有助于晶体振子101的低矮化。这种情况下，由于晶振片2的振动部22及连结部24比外框部23更薄地形成，因此，在实现晶体振子101的低矮化的同时、抑制振动部22与第一密封部件3及第二密封部件4的接触这一方面是有效的。
这里，优选的是，将布线图案33设置于比针对激发电极(第一激发电极221、第二激发电极222)的、频率调节用的离子束的照射区域更靠外侧。在本实施方式中，在将晶振片2与第一密封部件3接合的状态(晶振片2与第二密封部件4没有接合的状态)下，从晶振片2的另一个主面212侧照射离子束，从而对第二激发电极222的大小(质量)进行微调，从而进行频率调节。离子束以第二激发电极222的外周缘附近为目标进行照射。此时，若在离子束的照射区域内设置布线图案33，布线图案33通过离子束而被切削，可能发生布线图案33的断线等。但是，通过将布线图案33设置于比激发电极的频率调节用的离子束的照射区域更靠外侧，能够抑制由离子束引起的布线图案33的断线等。需要说明的是，在进行如上所述的频率调节的情况下，在第一密封部件3的一个主面311设置频率调节用的检查端子，检查端子连接于第一激发电极221、第二激发电极222。
在本实施方式中，布线图案33的距振动部22远的那侧的侧端缘33d设置于在俯视下不与外框部23重叠的位置，布线图案33的至少一部分设置于在俯视下与振动部22和外框部23之间的空间重叠的位置即可，也可以将布线图案33的一部分配置为在俯视下与外框部23重叠。需要说明的是，基于上述那样的理由，优选的是，布线图案33的距振动部22近的那侧的侧端缘33c设置于在俯视下不与振动部22重复的位置。
〔实施方式2〕
对于本实施方式2涉及的晶体振子101而言，关于实施方式1中的布线图案33，从与实施方式1不同的观点考虑，本实施方式2涉及的晶体振子101是将线宽、膜厚优化的晶体振子，除此以外的构成基本上与实施方式1相同。因此，针对与实施方式1相同的构成，省略详细的说明。
如在实施方式1中说明的那样，适用本发明的晶体振子101中，在晶振片2中，将振动部22与外框部23连结的连结部24仅设置于一处。即，连结部24相对于振动部22仅设置于晶振片2的长边方向(Z’轴)的一方侧(－Z’方向侧)。因此，从振动部22的两个主面的第一激发电极221、第二激发电极222引出的第一引出电极223、第二引出电极224经由同一连结部24而形成至外框部23。
像这样，连结部24在晶振片2中仅有一个，第一引出电极223及第二引出电极224成为从第一激发电极221、第二激发电极222被向同一方向引出的构成。另一方面，外部电极端子(一外部电极端子431、另一外部电极端子432)位于第二密封部件4的另一个主面412的长边方向两端，因此，需要设置引绕电极，所述引绕电极将第一引出电极223及第二引出电极224中的任一者引绕至隔着振动部22而相反一侧的位置。作为上述引绕电极而形成的是布线图案33，布线图案33作为将第一激发电极221连接于一外部电极端子431的布线的一部分而形成。
通过如上所述的电极的引绕，将第一激发电极221连接于一外部电极端子431的布线路径变长，其布线电阻也增加。另外，对于通过布线图案33而增加的第一激发电极221侧的布线电阻而言，与不具有用于引绕的布线图案33的第二激发电极222侧的串联电阻相比较，变得不能再被忽略。
若将激发电极连接于外部电极端子的信号布线的布线电阻变大，则存在使用上述晶体振子的振荡电路的可靠性降低的问题。因此，优选的是，在晶体振子101中，使布线图案33的布线电阻减小至能够确保使用晶体振子101的振荡电路的可靠性的程度。
为了减小布线图案33的布线电阻，可考虑使布线宽度变宽、或者增大布线的膜厚等。图9、10为示出与图3、8相比使布线图案33变宽的情况下的构成的图。图9为晶体振子的第一密封部件的概略仰视图。图10为示出晶体振子101中的第一密封部件3的布线图案33与晶振片2的振动部22在俯视下的位置关系的图，且以实线表示晶振片2，以双点划线表示第一密封部件3的布线图案33。
在图9、10所示的构成中，通过使布线图案33的线宽变宽，布线图案33设置为完全覆盖振动部22与外框部23之间的空间之中的、在俯视下沿振动部22的一边(图10的例子中，为上边)的所述空间。另外，在使布线图案33的线宽变宽的情况下，与实施方式1同样地，优选的是，将布线图案33设置于在俯视下不与第一激发电极221、第二激发电极222重叠的位置。这是为了抑制由布线图案33与第一激发电极221、第二激发电极222的重叠引起的寄生电容(杂散电容)的产生。
如上所述，若以使布线图案33不与第一激发电极221、第二激发电极222重叠为前提的话，则对于使布线图案33的线宽变宽而言存在界限。即，使布线图案33的线宽变宽将会使晶体振子101的小型化变得困难。需要说明的是，对于例如1.0×0.8mm的封装体尺寸而言，布线图案33的线宽为收敛于第一激发电极221与密封侧第一密封部32、振动侧密封部25之间(200μm左右)、以及第二激发电极222与密封侧第二密封部42、振动侧密封部25之间(200μm左右)内的线宽，并且优选设为100μm以上。
另一方面，使布线图案33的膜厚增大能够容易地减小布线图案33的布线电阻，而不会导致晶体振子101的大型化。在以下说明中，对布线图案33的合适的膜厚范围进行考察。
图11为示出布线的膜厚与电阻值的关系的图表。这里，使布线的线宽为0.040mm、使线长为1mm左右。需要说明的是，布线图案33的布线结构为实施方式1中说明那样的Ti层及Au层的叠层结构，但在这种Ti－Au叠层结构的布线中，仅Ti层的电阻与Au层的电阻相比足够大，因此可不予考虑。因而，图11示出了在使Au布线的膜厚变化的情况下的结果。
由图11可知，在膜厚小于0.1μm的范围内，随着膜厚增加，布线的电阻值急剧降低。另外，在膜厚为0.1μm以上的范围内，随着膜厚增加，布线的电阻值虽然降低，但其变化变得平缓。
另外，为了确保晶体振子101的可靠性，优选的是，尽可能减小将激发电极连接于外部电极端子的信号布线的布线电阻。如上所述，在将第一激发电极221连接于一外部电极端子431的布线路径中，若由于布线图案33的布线电阻，而使得将激发电极连接于外部电极端子的信号布线的布线电阻增大，则使用上述晶体振子的振荡电路的可靠性降低。因此，为了抑制由布线图案33引起的布线电阻的增加，这里，目标是将布线图案33的布线电阻设为10Ω以下。
在图11所示的结果中，在膜厚0.05μm的条件下，布线电阻大致为10Ω。因而，布线图案33的膜厚优选设为0.05μm以上。另外，如上所述，在膜厚小于0.1μm的范围内，随着膜厚增加，布线的电阻值急剧降低。由此，布线图案33的膜厚进一步优选设为0.1μm以上。需要说明的是，图11的图表为布线的线宽为0.040mm、线长为1mm左右的情况下的图表，但在使晶体振子101的封装体尺寸变化的情况下，线长的增加引起的电阻值的增加率与线宽的增加引起的电阻值的减少率一定程度上抵消。因此，对于图11的图表，即便晶体振子101的封装体尺寸发生变化，其结果也显示出类似的趋势。例如，布线电阻的变化在膜厚小于0.1μm的范围内是急剧的，在膜厚为0.1μm以上的范围内变得平缓，这一趋势可发现具有同样的趋势，而与晶体振子101的封装体尺寸无关。
从使布线图案33的布线电阻降低的观点考虑，布线图案33的膜厚越大越好。然而，若使布线图案33(Au层的膜厚)的膜厚变大，则所使用的Au的量增加，成本增加。另外，如上所述，在与密封侧第一密封部32同时形成布线图案33、并且通过Au－Au的扩散接合来进行第一密封部件3与晶振片2的接合的情况下，若Au层的膜厚变大，则存在Au层的表面粗糙度变大、不易进行上述扩散接合这样的问题。从上述观点考虑，布线图案33的膜厚优选设为0.7μm以下，更优选设为0.3μm以下。
另外，在实施方式1、2中，对于第一密封部件3及第二密封部件4而言，使用了玻璃，但不限于此，也可以使用石英晶体。
另外，在实施方式1、2中，对于压电振动板而言，使用了石英晶体，但不限于此，只要是压电材料即可，也可以是其他材料，例如可以是铌酸锂、钽酸锂等。
另外，在实施方式1、2中，通过Au－Au的扩散接合来进行第一密封部件3与晶振片2的接合、以及晶振片2与第二密封部件4的接合，但不限于此，也可以是使用钎料的接合。
在上述实施方式中，压电振动器件为晶体振子，但本发明也可以应用于晶体振子以外的压电振动器件(例如晶体振荡器)。
产业上的可利用性
本发明适用于压电振动板的基板的材料中使用了石英晶体的石英晶体振动器件(晶体振子、晶体振荡器等)。
附图标记说明
101 晶体振子
12 封装体
13 内部空间
2 晶振片
22 振动部
221 第一激发电极
222 第二激发电极
223 第一引出电极
224 第二引出电极
23 外框部
24 连结部
3 第一密封部件
312 另一个主面
33 布线图案(布线)
4 第二密封部件

Claims (7)

1.压电振动器件，其设置有：
压电振动板，其中，在基板的一个主面上形成有第一激发电极、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；
第一密封部件，其覆盖所述压电振动板的所述第一激发电极；和
第二密封部件，其覆盖所述压电振动板的所述第二激发电极，
所述第一密封部件与所述压电振动板相接合、所述第二密封部件与所述压电振动板相接合，从而形成有内部空间，所述内部空间将包含所述第一激发电极和所述第二激发电极的所述压电振动板的振动部气密地密封，其特征在于，
所述压电振动板具有：
形成为大致矩形的所述振动部；
包围所述振动部的外周的外框部；和
将所述振动部与所述外框部连结的连结部，
所述振动部、所述连结部和所述外框部一体地设置，
在所述连结部的一个主面上形成从所述第一激发电极引出的第一引出电极、在所述连结部的另一个主面上形成从所述第二激发电极引出的第二引出电极，
在所述第一密封部件的与所述压电振动板相对的相对面上，设置连接于所述第一引出电极的布线，
所述布线的至少一部分设置于在俯视下与所述振动部和所述外框部之间的空间重叠的位置。
2.根据权利要求1所述的压电振动器件，其特征在于，所述布线完全地覆盖沿所述振动部的一边的所述空间。
3.根据权利要求1或2所述的压电振动器件，其特征在于，所述布线的膜厚为0.05μm以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的压电振动器件，其特征在于，所述布线设置于在俯视下比针对所述第一激发电极及第二激发电极的频率调节用的离子束的照射区域更靠外侧。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的压电振动器件，其特征在于，所述布线设置于在俯视下不与所述第一激发电极及第二激发电极重叠的位置。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的压电振动器件，其特征在于，所述第一密封部件的与所述压电振动板相对的所述相对面形成为平坦面。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的压电振动器件，其特征在于，所述连结部仅从所述振动部中的一个角部朝向所述外框部突出。
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