TW201145629A - Piezoelectric device - Google Patents
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201145629 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於各種電子機器所使用之壓電振動件、壓電 振盪器等之壓電裝置,尤其是關於將收容壓電振動片之封 裝體氣密地封裝之表面安褒型壓電裝置。 【先前技術】 先前,壓電裝置多數是使用適於對電路基板等安裝之表 面安裝型者。一般而言,表面安裝型壓電裝置所採用之封 裝體構造為包括含有陶瓷等之絕緣材料之薄箱型基台、與 接合於其之平板狀之蓋,且於其内部安裝壓電振動片將其 氣密地封裝而成。又,伴隨著最近之電子機器之小型化了 薄型化,業界要求壓電裝置能進一步小型化、薄型化。 為使壓電裝置小型化’已知有音又型壓電振動片,其具 有從基端部平行地延伸而出之1#振動腕、與從該基端部 與振動腕平行地延伸而出且設置有來自激振電極的引出電 極之支持腕(例如,參照專利文獻1}。亦已知有具有矩形薄 板之振動部的厚薄切變振動模式之壓電振動片,其構造同 樣地具備從振動部之基端與其平行地延伸而ώ,且設置有 來自激振電極之引出電極之支持腕(例如,參照專利文獻 2)。 :等之C電振動片在支持腕處,係藉由以導電性接著劑 固=於封裝體之安裝電極而作電性連接,而且係經機械式 疋支持因此,相較於藉由導電性接著劑在其基端部將 壓電振動片懸臂式固定·古姓 'Ll疋支持之先則之構造,由於在長度方 152024.doc 201145629 向基端部之尺寸變小,故以此份額可使該壓電振動片及壓 電裝置小型化。 通常,壓電振動片之支持腕,針對將壓電振動片安穩地 固疋之層面,係於振動腕或振動部之兩側各設置1個。 又,支持腕亦可僅於振動腕或振動部之單側設置丨個,在 該支持腕或基端部處固定於封裝體(例如,參照專利文獻 3)。 再者,音又型壓電振動片係於振動腕之前端,形成寬度 擴大之錘部,藉此可縮短振動腕,使振動片整體於長度方 向小型化(例如,參照專利文獻4)。藉由該寬幅之鐘部,可 抑制高次振動模式之產生,而獲得振動頻率之安定性。 又’表面安裝型壓電裝置使用之封裝構造為:為在接合 蓋與基台時,排出由封裝材產生之氣體或水分,及/或將 内部封裝成期望之真空狀態或氛圍,預先設置與外部連通 之封裝孔’且在蓋與基台接合後將其閉塞。封裝體之封裝 孔在多數之情形下’係設置於積層有陶瓷材料之薄板之構 造的基台(例如’參照專利文獻2、3、5),但亦可設置於平 板狀之蓋(例如’參照專利文獻6)之處。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特開2004-297198號公報 [專利文獻2]曰本特開2009-21794號公報 [專利文獻3]曰本特開2〇〇4-343541號公報 [專利文獻4]曰本特開2005-5896號公報 152024.doc 201145629 [專利文獻5]曰本特開2006-332727號公報 [專利文獻6]日本特開2002-1 71152號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 封裝體之封裝孔係對於置於其中之包含低熔點金屬之球 狀、丸粒狀封裝材,照射以雷射光束或齒素燈等,使其瞬 間加熱熔融而閉塞。此時,較佳為使封裝孔内側之開口徑 小於外側之開口徑,以使封裝材不會落下至封裂體内。如 此之封裝孔在基台包含陶瓷薄板之積層構造時係藉由將 設置於構成其底板之陶瓷薄板之大徑孔,與設置在積層於 其上之陶瓷薄板之小徑孔同心狀地配置,而形成為具階差 之2層構造。又,對包含金屬平板之蓋’係使用衝壓機等 之治具形成向下之凸部,且於其中心開設貫通孔,藉此而 可形成封裝孔。 上述先前技術之封裝孔不管是設置於封裝體之基台或蓋 任一者之情形下,均係以俯視該等時,與壓電振動片重疊 的方式配置,以便使封裝體之平面尺寸小型化。尤其是將 封裝孔設置於與壓電振動片之激振電極重疊之位置時,藉 由將蓋接合於基台後,從外部經由封裝孔照射雷射光等, 將激振電極部分地除去,而可微調壓電振動片之振動頻 率。 然而,如上所述,將封裝孔設置於基台且以與壓電振動 片重疊的方式配置之封裝體,必須採用至少積層有2層基 台之底板部分之構造。再者,必須於封裝孔之内側開口與 152024.doc 201145629 壓電振動片之間設置間隙。因此,難以使封裝體進一步薄 型化·低高度化。同樣地,將封裝孔設置於蓋時,亦必須 於蓋内面之凸部與壓電振動片之間設置間隙,使得封裝體 之薄型化·低高度化受到限制。 因此,本發明係鑑於上述先前之問題而完成者,其目的 在於在具備基台或蓋處具封裝孔之表面安裝型封裝體之壓 電裝置中,同時實現其小型化及低高度化。 [解決問題之技術手段] 為達成上述目的,本發明之壓電裝置之特徵在於具備壓 電振動片、與將該壓電振動片氣密地封裝之封裝體,且 壓電振動片具有振動部、與從該振動部之基端部延伸而 出且沿著振動部之兩側配置之第1及第2支持腕, 且封裝體具有含有絕緣材料之箱型基台;接合於該基台 之上部之平板狀之蓋;由基台與蓋劃定,用於將壓電振動 片收容於其内部之腔室;從基台或蓋朝腔室之内部突出之 凸部;及貫通該凸部,開口於腔室之内部及封裝體之外面 之封裝孔; 壓電振動片係在第1及第2支持腕處固定支持於腔室之底 面; 封裝孔係由封裝材被氣密地閉塞; 第1支持腕之長度較第2支持腕之長度短; 凸部係以俯視觀察時與壓電振動片不重疊的方式,設置 於在第1支持腕之延伸方向位於該第1支持腕之前端之前, 且在壓電振動片之長度方向上與第2支持腕至少部分重疊 152024.doc •6· 201145629 之範圍内。 如此,使設置於振動部之兩侧之支持腕之一者較另一者 短,藉此於腔室内部確保與壓電振動片不重疊之平面空 間,並於該平面空間設置凸部並開設封裝孔,藉此可使: 裝體低高度化且平面小型化。 在某實施例中’在壓電振動片之寬度方向上,振動部係 以靠近比短的第【支持腕為長之第2支持腕的方式配置。藉 此’由於壓電振動片之重心位置較第以持腕更靠近第2支 持腕,故可更安穩地支持壓電振動片,且可防止壓電振動 片之振動脫漏,從而進一步謀求振動之安定性。 又在某實施例中,基台係藉由複數個絕緣材料板之積 :構造形成為箱型,腔室之底面係由第1絕緣材料板劃 2 ’且凸部係由積層於第i絕緣材料板之第2絕緣材料板劃 ^ ’且封裝孔係由形成於第旧緣材料板之大孔部與以 連續於該大孔部的方式形成於第2絕緣材料板之小孔部, 以其内側具有階差的方式形成^如此,由於可將具有為將 球狀、顆粒狀封裝材置於其巾而被❹階差之封裝孔之基 台’設為至少包含兩片絕緣材料板之積層構造故有利於 封裝體之低高度化。 在其他之實施例中,蓋具有凸部,該凸部之封裝孔I有 從蓋之外面朝向腔室具錐度之傾斜面,藉此可同樣地將藉 由雷射光束或函素燈等之照射而加熱炫融之球狀、顆粒狀 封裝材’以不落下至腔室㈣方式,置於封裝孔之傾斜 面。 152024.doc 201145629 而 片 在某實施例中’㈣部具備具有從其基端部平行地延伸 出可作撓曲振動之至 對振動腕的音又型廢電振動 。該情形下,由於㈣料其前端具有寬幅之鐘部,因 此即使縮短振錢,亦可抑制高次振㈣式之產生,獲得 振動頻率之安;t性’故可使壓電振動片整體於長度方向小 型化》 根據其他之實施例’本發明可適用於振動部具有包含矩 形平板之厚薄切變振動的壓電振動片之壓電裝置。 又’在某實施例中,壓電振動片除第i及第2支持腕以 外,進而在纟基端部固定於腔室之底s,藉此可更安定地 確實支持。 【實施方式】 以下,一面參照添加圖式,一面詳細地說明本發明之較 佳之實施例。 圖1 (A)〜(C)顯示根據本發明之壓電裝置之第i實施例。 第1實施例之壓電振動件丨具備將音又型壓電振動片2氣密 地封裝於内部之封裝體3。封裝體3具有包含陶瓷材料之箱 型基台4、與平坦之矩形薄板狀蓋5。基台4係藉由積層成 矩形平板狀之下側之陶瓷薄板6、與成矩形框狀之上側之 陶究薄板7,而劃定用於將壓電振動月2收容於其内部之腔 室。蓋5係藉由封裝材8氣密接合於基台4之上端面。 蓋5係以科伐合金、42合金、SUS等之金屬材料、玻 璃、石夕、水晶 '陶瓷等之絕緣材料形成。蓋5為金屬材料 之情形下’作為封裝材8,可使用包含科伐合金等之密封 152024.doc 201145629 . 環、銀焊料、焊錫等之焊材。蓋5為玻璃、矽、水晶、陶 瓷等之情形下,可將低熔點玻璃或接著劑用於封裝材8。 壓電振動片2包含基端部9、與從該基端部於長度方向彼 此平仃延伸而出之1對振動腕1〇、11。各振動腕其前端分 別具有寬幅之錘部10a、lla。藉由上述鍾部,上述振動腕 即使縮短其長度,亦可抑制高次振動模式之產生,而獲得 振動頻率之安定性,可使壓電振動片2整體於長度方向小 型化。本實施例自振動腕10、u其寬度在全長上為一定。 在其他之實施例令,上述振動腕之寬度可以從基端側向前 端越來越窄的方式形成。 再者,壓電振動片2包含配置於其寬度方向之兩側,且 結合於基端部9兩側之連結部分12、13之第丨支持腕14、與 第2支持腕15。第1及第2支持腕14、15分別從上述連結部 分沿著上述振動腕之兩侧,與該振動腕大致平行地延伸而 出相對於第2支持腕15具有延伸至振動腕u之錘部Ua附 近之長度,第1支持腕14形成為第2支持腕15之一半左右之 長度而較短。 基〇 4之上述腔室底面上,在大致對應於安裝之壓電振 動片2之第1支持腕14的前端部分的位置,及大致分別對應 於第2支持腕15之前端部分與中間部分的位置,設置有安 裝電極16〜18 °壓電振動片2係、以導電性接著劑19〜21,固 著在分別對躲^支持腕14之前端部分、第2支持腕以 前端部分及中間部分之安裝電極16〜18。藉此,上述壓電 振動片從振動m〇、u之激振電極(未圖示)經由基端㈣, 152024.doc 201145629 與配線於第i、第2支持腕14、15之引出電極(未圖示)電性 連接,並且經機械地固定支持。 再者,於基台4設置有從上述腔室底面向上突出之凸部 7a。於凸部7a設置有將上述腔室之内部與封裝體3之外部 連通之封裝孔22。封裝孔22係由Au_Sn、焊錫等適當之封 裝材23氣密地閉塞。 如圖1(B)、(C)所示,凸部7a係藉由從構成基台4之矩形 框狀之上側陶瓷薄板7向上述腔室之内側延伸而出的部分 所形成。封裝孔22係藉由將貫通劃定上述腔室之底面的下 側陶瓷薄板6之大孔部22a、與貫通上述陶瓷薄板7之上述 延伸而出的部分之小孔部221)同心狀連續配置,而使其内 部具有階差的方式形成。藉由該階差,在封裝封裝孔”之 際’可將球狀、顆粒狀封裝材以不落下至腔室内的方式置 於該封裝孔中,且可在真空㈣中,#由雷射光束或㈣ 燈等之照射使其加熱熔融。 凸部7a係酉己置於短的第!支持腕14之前端與鄰接之振動 腕10之錘部10a之間所劃定之平面空間内。如此凸部h 以俯視觀察時與壓電振動片2不重疊的方式,進一步設置 於在上述第1支持腕之延伸方向上位於該^振動腕之前端 之前’且在壓電振動片2之長度方向上與第2支持腕至少部 分重疊之範圍内。藉此,可使封裝體3低高度化且平面小 ^•化。尤其疋由於可將基台4設為至少包含2片陶瓷薄板之 積層構造,故有利於使封裝體3低高度化。 又,在本實施例中,壓電振動片2係以在其寬度方向, 152024.doc -10· 201145629 使基端部9之與第2支持腕15之連結部分13短於與第1支持 腕14之連結部分12,且使包含振動腕10、11之振動部在位 置上較上述第1支持腕更靠近上述第2支持腕的方式配置。 藉此’由於壓電振動片2之重心位置較第1支持腕14更靠近 於第2支持腕15’故可更安穩地支持壓電振動片。因此, 可有效地防止壓電振動片2之振動脫漏,從而進一步謀求 振動之安定性。 圖2(A)〜(C)顯示根據本發明之壓電裝置之第2實施例。 第2實施例之壓電振動件31具備將音叉型壓電振動片32氣 密地封裝於内部之封裝體33。封裝體33具備含有陶瓷材料 之箱型基台34、與平坦之矩形薄板蓋35。基台34與第1實 施例之基台4相同,藉由將矩形薄板狀之下側陶瓷薄板 36、與矩形框狀之上側陶瓷薄板π積層,而劃定用於將壓 電振動片32收容於其内部之腔室。 壓電振動片32具有與第i實施例之壓電振動片2完全相同 之構成,且由於同樣係固定支持於基台34,故省略1再次 說明。 -人 蓋35係藉由封裝材38,氣密接合於基台“之上端面。本 實施例之蓋35係以科伐合金、42合金、咖等之金屬材料 所形成。封裝材38可使用包含科伐合金等之密 料、焊錫等之焊材。 銀烊 於蓋35設置有從其内面朝上述腔室内向下
39。於凸部39之中心形成有 凸。P 體33之外部之封裝錢 2^通於封裝 钌裝孔40係以Au-Sn、烊錫等適 I52024.doc 201145629 當之封裝體材41氣密地閉塞》 如圖2(B)、(C)所示,凸部39形成為向下之圓錘形狀, 封裝孔40具有從蓋35之外面朝上述腔室被賦予錐度之傾斜 面。藉由該傾斜面,在封裝封裝孔40之際,可將球狀、顆 粒狀之封裝材以不落下至腔室内的方式置於該封裝孔中, 且在真空氛圍中,藉由雷射光束或鹵素燈等之照射,可使 其加熱熔融。如此之凸部39及封裝孔4〇可使用例如衝壓機 等之治具形成。 凸部39係配置於較短之第丨支持腕14之前端與鄰接之振 動腕10之錘部l〇a之間所劃定之平面空間内。如此,凸部 39係以俯視觀察時與壓電振動片32不重疊的方式,進而設 置於在上述第1支持腕之延伸方向上位於該第丨振動腕之前 端之前,且在壓電振動片32之長度方向上與上述第2支持 腕至少部分重疊之範圍内。藉此,可使封裝體33低高度 化’且平面小型化。 圖3(A)、(B)顯示本發明之壓電裝置之第3實施例。第3 實施例之壓電振動件5丨具備將厚薄切變振動模式之壓電振 動片52氣密地封裝於内部之封裝體3。由於封裝體3具有與 第1實施例之封裝體完全相同之構成,故省略其再次說 明。 。 壓電振動片52具備基端部53、與從該基端部於長度方向 延伸而出之矩形平板狀之振動部54。再者,壓電振動片52 具有配置於其寬度方向之兩側且結合於基端部53之兩側的 連結部分55、56之第1支持腕57、與第2支持腕58。第 152024.doc •12- 201145629 第2支持腕57、58分別從上述連結部分,沿著上訴振動部 之兩側,與其大致平行地延伸而出。第i支持腕57形成為 第2支持腕58之一半左右之長度而較短。 封裝體3具有與第1實施例之封裝體相同之構成。在本實 施例中,設置於基台4之凸部7a係以俯視觀察時與壓電振 動片52不重疊的方式,設置於在較短之第1支持腕57之延 伸方向上位於該第1振動腕之前端之前,且在上述壓電振 動片之長度方向上與第2支持腕58至少部分重疊之範圍 内。藉此’與第1實施例同樣地可使封裝體3低高度化,且 平面小型化。又,可將基台4設為至少包含2片陶瓷薄板之 積層構造,從而可使封裝體3有效地低高度化。 在本實施例中也是’壓電振動片52係以在其寬度方向, 使基端部53之與第2支持腕58之連結部分56短於與第1支持 腕57之連結部分55,且振動部52較上述第丨支持腕位於更 罪近上述第2支持腕的方式配置β藉此,由於壓電振動片 52之重心位置較第!支持腕57更靠近第2支持腕58,故可更 文穩地支持壓電振動片。因此,可有效地防止壓電振動片 52之振動脫漏’從而進一步謀求振動之安定性。 圖4(A)、(B)顯示根據本發明之壓電裝置之第4實施例。 第4實施例之壓電振動件61具備將厚薄切變振動模式之壓 電振動片62氣密地封裝於内部之封裝體33。由於封裝體33 具有與第2實施例之封裝體完全相同之構成,故省略其再 次說明。 壓電振動片62與第3實施例之壓電振動片52相同,具有 152024.doc •13· 201145629 基端部63 ;從該基端部於長度方向延伸而出之矩形平板狀 之振動部64 ;及配置於其寬度方向之兩側,且結合於基端 部63兩側之連結部分65、66之第1支持腕67與第2支持腕 6 8。第1及第2支持腕6 7、6 8分別從上述連結部分,沿著上 訴振動部之兩側,與其大致平行地延伸,第1支持腕67形 成為第2支持腕68之一半左右之長度而較短。 封裝體33具有與第2實施例之封裝體相同之構成。在本 實施例中,設置於蓋35之凸部39係以俯視觀察時與壓電振 動片62不重疊的方式’設置於在較短之第1支持腕67之延 伸方向上位於該第1振動腕之前端之前,且在上述壓電振 動片之長度方向上與第2支持腕68至少部分重疊之範圍 内。藉此,與第2實施例同樣地可使封裝體3 3低高度化, 且平面小型化。 本發明並非限定於上述實施例,可在其技術範圍内,施 加各種之變形或變更。例如’壓電振動片可在第1及第2支 持腕、與基端部處’固定於基台之腔室底面,藉此可更安 定地確實支持。又’本發明除上述各實施例自壓電振動件 以外,還可適用於例如從基端部延伸2對振動腕之壓電陀 螺元件般之各種壓電裝置。 【圖式簡單說明】 圖1(A)係顯示本發明壓電裝置之第1實施例之省略蓋之 平面圖,(B)圖係其IB-IB線之縱剖面圖,(〇圖係其IC_IC 線之縱剖面圖。 圖2(A)本發明壓電裝置之第2實施例之平面圖,(B)圖係 152024.doc 14· 201145629 其IIB-IIB線之總剖面圖,(c)圖係其nc_IIC線之縱剖面 圖。 圖3(A)係顯示本發明壓電裝置之第3實施例之省略蓋之 平面圖’(B)圖係其m-πι線之總剖面圖。 圖4(A)係顯示本發明壓電裝置之第4實施例之省略蓋之 平面圖,(B)圖係其IV-IV線之縱剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 、 31 、 51 、 61 壓電振動件 2 、 32 、 52 、 62 壓電振動片 3 ' 33 封裝體 4 ' 34 基台 5 ' 35 蓋 6、7、36、37 陶瓷薄板 7a、39 凸部 8 ' 38 封裝材 9 、 53 、 63 基端部 10、11 振動腕 10a、11a 錘部 12 、 13 、 53 、 63 連結部分 14 、 57 、 67 第1支持腕 15 、 58 、 68 第2支持腕 16 〜18 安裝電極 19 〜21 導電性接著劑 22、40 封裝孔 152024.doc -15- 201145629 22a 大孔部 22b 小孔部 23、 41 封裝材 54、 64 振動部 152024.doc - 16-
Claims (1)
- 201145629 七、申請專利範圍: 1. 一種壓電裝置,其特徵為包含: 壓電振動片、與收容上述壓電振動片之封裝體;且 上述壓電振動片具有振動部、與從上述振動部之基端 硭延伸而出且沿著該振動部之兩側配置之第丨及第2支持 腕;且 上述封裝體具有含有絕緣材料之箱型基台;接合於上 述基台上部之平板狀之蓋;由上述基台與上述蓋劃定, 用於將上述壓電振動片收容於其内部之腔室;從上述基 台或上述蓋朝上述腔室之内部突出之凸部;及貫通上述 凸琿,開口於上述腔室之内部及上述封裝體之外面之封 裝孔; 上述壓電振動片在上述第丨及第2支持腕處固定支持於 上述腔室之底面; 上述封裝孔係由封裝材被氣密地閉塞; 上述第1支持腕之長度較上述第2支持腕之長度短; 上述凸部係以俯視觀察時與壓電振動片不重疊的方 式,設置於在上述第1支持腕之延伸方向上位於該第1支 持腕之前端之前’且在上述壓電振動片之長度方向上與 上述第2支持腕至少部分重疊之範圍内。 2. 如請求項1之壓電裝置,其在上述壓電振動片之寬度方 向上’上述振動部係以較上述第1支持腕更靠近上述第2 支持腕的方式配置。 3. 如請求項1或2之壓電裝置’其中上述基台包含複數個絕 I52024.doc 201145629 緣材料板之積層構造,上述腔室之底面係由第1上述絕 緣材料板劃定’且上述凸部係由積層於上述第1絕緣材 料板之第2上述絕緣材料板劃定;上述封裝孔包含形成 於上述第1絕緣材料板之大孔部、與以連續於上述大孔 部的方式形成於上述第2絕緣材料板之小孔部。 4. 如請求項1或2之壓電裝置,其中上述蓋含有上述凸部, 上述封裝孔具有從上述蓋之外面向上述腔室具錐度之傾 斜面。 5. 如請求項1或2之壓電裝置,其中上述振動部具有從上述 基端部平行地延伸而出之進行撓曲振動之至少1對振動 腕。 6. 如請求項5之壓電裝置’其中上述振動腕其前端具有寬 幅之錘部。 7. 如請求項1或2之壓電裝置,其中上述振動部包含進行厚 薄切變振動之矩形平板。 8. 如請求項1或2之壓電裝置,其中上述壓電振動片進—步 在上述基端部,固定支持於上述腔室之底面。 152024.doc
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