TW202332197A - 壓電振動元件 - Google Patents
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Abstract
本發明，具備：壓電振動子，其具有壓電振動板及氣密地密封該壓電振動板之振動部之第1、第2密封板；基底，其搭載有壓電振動子；及蓋體，其與基底接合，構成收容搭載於基底之壓電振動子之收容空間；壓電振動子係一密封板藉由接合材料接合於基底者，且僅一密封板之中央區域藉由接合材料接合於基底。
Description
本發明係關於壓電振動子等壓電振動元件。
作為壓電振動元件例如壓電振盪器，有晶體振盪器，其為了實現低高度化（薄型化），將晶體振動片及用於構成振盪電路之IC並排配置於剖面為凹形狀之由積層陶瓷構成之容器本體內，於容器本體蓋上金屬蓋而密閉密封（例如參照專利文獻1）。
於該專利文獻1之晶體振盪器中，晶體振動片被容器本體及金屬蓋氣密密封，但為了長時間抑制因外部之溫度變化等引起之晶體振盪器之特性變動，需要提高氣密性且長期維持氣密性。
於專利文獻2中，揭示一種壓電振盪器，其將壓電振動片收容於陶瓷製容器內而氣密密封之壓電振動子與電子零件一起並排配置於封裝之凹部內，藉由蓋體將封裝氣密密封。於該專利文獻2中，由於將於容器內氣密密封壓電振動片之壓電振動子與電子零件一起收容於封裝內進行氣密密封，因此，壓電振動片被雙重地氣密密封，可長時間有效地抑制壓電振動子之特性變動。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2010-135874號公報
[專利文獻2]日本特許第6083214號公報
[發明所欲解決之問題]
於上述專利文獻2之壓電振盪器中，壓電振動子藉由接著劑將收容壓電振動片而氣密密封之容器之整個下表面接合於封裝之凹部之內底面。
若以此方式將壓電振動子之整個下表面藉由接著劑接合於封裝之內底面，則由於壓電振動子、接著劑及封裝之熱膨脹率之差等，因迴焊處理等熱處理而產生之熱應力施加於壓電振動子，對頻率之穩定性帶來不良影響。
於專利文獻2中，於藉由接著劑接合壓電振動子及封裝之構成中，未特別考慮熱應力對壓電振動子之頻率之影響。
本發明係鑒於如上所述之情況而成者，其目的在於在接合壓電振動子之情形時，抑制因熱應力引起之壓電振動子之頻率之變動。
[解決問題之手段]
於本發明中，為了達成上述目的，如以下方式構成。
（1）本發明之壓電振動元件，具備：壓電振動子，其具有於兩主面分別形成有第1、第2激發電極之壓電振動板，並且具有分別與上述壓電振動板之上述兩主面接合之第1、第2密封板；基底，其搭載有上述壓電振動子；及蓋體，其與上述基底接合，與上述基底一起構成收容搭載於該基底之上述壓電振動子之收容空間；
上述第1、第2密封板係與上述壓電振動板接合，將包含上述第1、第2激發電極之上述壓電振動板之振動部氣密地密封者；上述蓋體係與上述基底接合而將上述收容空間氣密地密封者；上述壓電振動子係上述第1、第2密封板中之一密封板藉由接合材料接合於上述基底而搭載於上述基底者，且僅上述一密封板之中央區域藉由上述接合材料接合於上述基底。
上述一密封板只要僅其中央區域藉由接合材料接合於基底即可，上述中央區域之整個區域可藉由接合材料接合於基底，或者，上述中央區域之一個部位或複數個部位亦可藉由接合材料接合於基底。
於在壓電振動板之兩主面接合第1、第2密封板而將壓電振動板之振動部氣密密封之壓電振動子中，於支承上述振動部之壓電振動板之外周部分別接合有第1、第2密封板之外周部，於壓電振動板之振動部與第1、第2密封板之間形成空間。
於藉由接合材料將該壓電振動子接合於基底之情形時，壓電振動子被接合材料約束支承，起因於迴焊處理等熱處理之熱應力施加於由壓電振動子之接合材料約束之區域。
根據本發明之壓電振動元件，由於僅將壓電振動板之振動部氣密地密封之第1、第2密封板中之一密封板之中央區域藉由接合材料接合於基底，因此，起因於迴焊處理等熱處理之熱應力施加於一密封板之中央區域。
由於該一密封板之中央區域與密封板之外周部不同且不與壓電振動板之外周部接合，因此，施加於一密封板之中央區域之熱應力不直接傳遞至壓電振動板之外周部，而是首先傳遞至一密封板之外周部，進而傳遞至與一密封板之外周部接合之壓電振動板之外周部，並傳遞至支承於壓電振動板之外周部之振動部。
相對於此，若已將一密封板之中央區域以外之外周部藉由接合材料接合於基底，則起因於迴焊處理等熱處理之熱應力施加於一密封板之外周部。施加於一密封板之外周部之熱應力直接傳遞至與密封板之外周部接合之壓電振動板之外周部，並傳遞至支承於壓電振動板之外周部之振動部。
如此，根據本發明之壓電振動元件，由於僅將一密封板之中央區域藉由接合材料接合於基底，因此，與藉由接合材料將一密封板之外周部接合於基底相比，可減少起因於迴焊處理等熱處理之熱應力自一密封板傳遞至支承於壓電振動板之外周部之振動部，抑制頻率發生變動。
（2）於本發明之較佳之實施態樣中，上述壓電振動板具有形成於該壓電振動板之中央部之上述振動部、及以圍繞該振動部周圍之方式形成於上述壓電振動板之外周部並且壁厚較上述振動部厚之外框部；上述第1、第2密封板之外周部分別與上述壓電振動板之上述外框部之兩主面接合。
於此實施態樣中，壓電振動板之中央部之薄壁之振動部支承於圍繞其周圍之厚壁之外框部，於該外框部之兩主面接合有第1、第2密封板之外周部。
壓電振動子由於僅第1、第2密封板中之一密封板之中央區域藉由接合材料接合於基底，因此，該一密封板之中央區域由接合材料約束支承。因此，起因於迴焊處理等熱處理之熱應力施加於由接合材料約束之一密封板之中央區域。
若熱應力施加於一密封板之中央區域，則於該一密封板之中央區域與壓電振動板之中央部之振動部之間，存在相當於壓電振動板之厚壁之外框部與薄壁之振動部之壁厚差的空間，因此，施加於一密封板之中央區域之熱應力不直接傳遞至振動部，而傳遞至一密封板之外周部，進而傳遞至與一密封板之外周部接合之壓電振動板之外框部，並傳遞至支承於該外框部之振動部。
相對於此，若在一密封板之外周部將壓電振動子藉由接合材料接合於基底，則起因於迴焊處理等熱處理之熱應力施加於由接合材料約束之一密封板之外周部。若熱應力施加於一密封板之外周部，則熱應力傳遞至與一密封板之外周部接合之壓電振動板之外框部，並傳遞至支承於該外框部之振動部。
以此方式施加於一密封板之外周部之熱應力與施加於一密封板之中央區域之熱應力相比，容易傳遞至壓電振動板之中央部之振動部。
根據本實施態樣，由於僅第1、第2密封板中之一密封板之中央區域藉由接合材料接合於基底，因此，與將一密封板之外周部、或者包含一密封板之外周部之整面藉由接合材料接合於基底之構成相比，可降低起因於迴焊處理等熱處理之熱應力對壓電振動板之振動部之影響，可抑制頻率之變動。
（3）於本發明之一實施態樣中，上述壓電振動板之上述外框部隔著間隔圍繞上述振動部周圍，並且經由連結部與上述振動部連結。
根據此實施態樣，由於壓電振動板之中央部之振動部周圍除連結部以外與外框部隔著間隔，因此，可減少來自接合於壓電振動板之外框部之一密封板之熱應力經由壓電振動板之外框部傳遞至振動部。
（4）於本發明之另一實施態樣中，上述一密封板於上述中央區域之一個部位，藉由上述接合材料接合於上述基底。
根據此實施態樣，由於一密封板僅於中央區域之一個部位藉由接合材料接合於基底，因此，與密封板於複數個部位藉由接合材料接合於基底相比，起因於迴焊處理等熱處理之熱應力所施加之部位變少，可降低施加於密封板之熱應力。
（5）於本發明之一實施態樣中，上述壓電振動子配置於上述基底之中央部，上述壓電振動子之上述一密封板之上述中央區域接合於上述基底之中央部。
根據此實施態樣，由於壓電振動子配置於基底之中央部，其一密封板之中央區域接合於基底之中央部，即，使壓電振動子位於基底之中央部而於中央部接合，因此，可減少自基底傳遞至壓電振動子之外部應力之影響。
（6）於本發明之進而另一實施態樣中，於上述一密封板之上述中央區域之周圍之外周區域與上述基底之間形成間隙；上述壓電振動板之上述外框部於俯視時與上述一密封板之形成有上述間隙之區域重疊，而上述壓電振動板之上述振動部於俯視時與上述一密封板之藉由上述接合材料接合於上述基底之區域重疊。
根據此實施態樣，由於壓電振動板之外框部於俯視時和在一密封板之外周區域與基底之間形成有間隙之區域重疊，即於一密封板之外周區域與基底之間未介置接合材料，因此，可減少經由一密封板之外周區域傳遞至壓電振動板之外框部之熱應力，可減少施加於支承於外框部之振動部之熱應力。
又，一密封板藉由接合材料接合於基底之區域於俯視時與壓電振動板之振動部重疊，但由於一密封板與壓電振動板之振動部之間存在相當於厚壁之外框部與薄壁之振動部之壁厚差之空間，因此，施加於與基底接合之一密封板之熱應力不直接傳遞至振動部，而可減少施加於振動部之熱應力。
（7）於本發明之一實施態樣中，於上述基底，於上述壓電振動子旁邊搭載有電子零件，該電子零件與上述壓電振動子一起收容於上述收容空間。
根據此實施態樣，由於電子零件與壓電振動子未積層配置而是橫向配置，因此，可實現該壓電振動元件之低高度化。
（8）於本發明之另一實施態樣中，於上述壓電振動子之上述第1、第2密封板中之另一密封板之外表面，形成有分別與上述壓電振動板之上述第1、第2激發電極電性連接之引線接合用之第1、第2焊墊。
根據此實施態樣，可將另一密封板之外表面之第1、第2焊墊與基底或電子零件引線接合而電性連接壓電振動子。
（9）於本發明之進而另一實施態樣中，上述另一密封板之上述第1、第2焊墊於俯視時與上述壓電振動板之上述外框部重疊。
根據此實施態樣，由於另一密封板之第1、第2焊墊於俯視時與壓電振動板之外框部重疊，因此，於引線接合時，施加於另一密封板之按壓力可由其下之壓電振動板穩定承受。
（10）於本發明之一實施態樣中，於上述基底，於上述壓電振動子旁邊搭載有電子零件，該電子零件與上述壓電振動子一起收容於上述收容空間；上述壓電振動子藉由上述一密封板利用上述接合材料接合於上述基底而機械性保持於上述基底，而上述另一密封板之上述第1、第2焊墊被引線接合，與上述基底及上述電子零件之至少任一者電性連接。
根據此實施態樣，可將壓電振動子之一密封板藉由接合材料接合於基底而機械性保持於基底，將另一密封板之第1、第2焊墊藉由引線接合而電性連接於基底及電子零件之至少任一者。
[發明效果]
根據本發明，由於壓電振動子僅將氣密地密封壓電振動板之振動部之第1、第2密封板之一密封板之中央區域藉由接合材料接合於基底，因此，與藉由接合材料接合一密封板之外周部、或者包含一密封板之外周部之整面相比，可抑制由起因於迴焊處理等熱處理之熱應力引起之頻率變動。
以下，根據圖式對本發明之一實施形態詳細地進行說明。於此實施形態中，作為壓電振動元件應用於晶體振盪器進行說明。
圖1係本發明之一實施形態之晶體振盪器之概略剖面圖，圖2係省略作為圖1之晶體振盪器之蓋體之蓋5的概略俯視圖。
此實施形態之晶體振盪器1具備：基底2，其具有凹部；晶體振動子3，其搭載於該基底2之凹部之內底面；IC 4，其搭載於該晶體振動子3旁邊作為電子零件；及作為蓋體之蓋5，其接合於基底2，與基底2一起構成收容晶體振動子3及IC 4之收容空間7。
基底2具備平板狀之底板部2
1、及呈環狀形成於其外周上之側壁部2
2。該基底2由氧化鋁等陶瓷材料構成，例如積層2片陶瓷坯片呈上部開口之凹狀一體燒結而構成。
如圖2所示，於基底2之內底面形成有IC 4之連接用之複數個配線圖案8。
IC 4俯視時為矩形，與晶體振動子3一起構成振盪電路。
於該IC 4之上表面之周緣部，形成有藉由接合線9分別連接於基底2之上述配線圖案8之複數個電極墊。
蓋5藉由縫焊接等經由密封環6接合於基底2之上部開口之周緣部，藉此，收容有晶體振動子3及IC 4之收容空間7被氣密地密封。此氣密密封於真空環境氣氛中或氮氣等惰性氣體環境氣氛中進行，收容空間7為真空或惰性氣體環境氣氛。
圖3係放大圖1之晶體振動子3之概略剖面圖。該晶體振動子3具備：作為壓電振動板之晶體振動板10、覆蓋晶體振動板10之一主面側之第1密封板11、及覆蓋晶體振動板10之另一主面側之第2密封板12。
於該晶體振動子3中，於晶體振動板10之兩主面側分別接合有第1、第2密封板11、12，構成所謂的夾層構造之封裝。該晶體振動子3之封裝為大致長方體，俯視時為矩形。此實施形態之晶體振動子3之封裝尺寸於俯視時例如為1.0 mm×0.8 mm，實現小型化及低高度化。
再者，封裝尺寸並不限定於上述，即使為不同尺寸亦可應用。
其次，對構成該晶體振動子3之晶體振動板10及第1、第2密封板11、12之各構成進行說明。
圖4A係表示晶體振動板10之一主面側之概略俯視圖，圖4B係表示自晶體振動板10之一主面側透視之另一主面側之概略俯視圖。
此實施形態之晶體振動板10為AT切割晶體板，其兩主面為XZ'平面。
晶體振動板10於俯視時為矩形，具備其中央部之大致矩形之振動部15、隔著由貫通部構成之間隔16圍繞該振動部15之周圍之環狀外框部17、及連結振動部15和外框部17之連結部18。振動部15、外框部17及連結部18一體地形成。振動部15及連結部18與外框部17相比形成得較薄。即，晶體振動板10之外周部之外框部17與中央部之振動部15相比為厚壁。
於此實施形態中，由於藉由一個部位之連結部18連結振動部15，因此，與於2個部位以上連結之構成相比，可減少作用於振動部15之應力。
於晶體振動板10之振動部15之兩主面分別形成有一對第1、第2激發電極19、20。自第1、第2激發電極19、20分別引出第1、第2引出電極21、22。
圖4A所示之晶體振動板10之一主面側之第1引出電極21經由連結部18被引出至形成於外框部17之部分圓形之連接用接合圖案23。於該晶體振動板10之一主面，用於將晶體振動板10接合於第1密封板11之振動側第1密封用接合圖案25遍及圍繞振動部15之整個環狀外框部17形成為環狀。
沿著俯視時為矩形之晶體振動板10之一側（圖4A之右側）之短邊延伸之振動側第1密封用接合圖案25與沿著另一側（圖4A之左側）之短邊延伸之振動側第1密封用接合圖案25相比，局部寬度形成得較細，於較該寬度之較細部分更靠內側之外框部17形成有沿著短邊延伸之長圓形之連接用接合圖案27。振動側第1密封用接合圖案25之上述一側之短邊之兩端之各角部附近以外周側呈圓弧狀向內周側凹陷之方式形成，上述各角部10a、10a露出晶體板之表面。又，上述沿著另一側之短邊延伸之振動側第1密封用接合圖案25之內周側之一角部附近呈部分圓形向外周側凹陷而形成，於該凹陷部分形成有圓形之連接用接合圖案29。
圖4B所示之晶體振動板10之另一主面側之第2引出電極22經由連結部18被引出至形成於外框部17之連接用接合圖案24之一端。該連接用接合圖案24以於俯視時與晶體振動板10之一主面之上述連接用接合圖案27重疊的方式，形成為沿著晶體振動板10之短邊延伸之大致長圓形。
於晶體振動板10之另一主面，用於將晶體振動板10接合於第2密封板12之振動側第2密封用接合圖案26遍及圍繞振動部15之整個環狀外框部17形成為環狀。
該振動側第2密封用接合圖案26與一主面之振動側第1密封用接合圖案25同樣地，沿著晶體振動板10之一側（圖4B之右側）之短邊延伸之部分之寬度一部分形成得較窄。於較振動側第2密封用接合圖案26更靠內側且連結部18附近之外框部17，圓形之連接用接合圖案28以於俯視時與晶體振動板10之一主面之上述連接用接合圖案23重疊之方式形成。振動側第2密封用接合圖案26之一側之短邊之兩端之各角部附近以外周側呈圓弧狀向內周側凹陷之方式形成，上述各角部10b、10b露出晶體板之表面。又，於振動側第2密封用接合圖案26之內周側之角部附近之向外周側凹陷之部分，以於俯視時與晶體振動板10之一主面之上述連接用接合圖案29重疊之方式形成有圓形之連接用接合圖案30。
於晶體振動板10，貫通兩主面間之第1貫通電極31形成於一主面之長圓形之連接用接合圖案27、與另一主面之大致長圓形之連接用接合圖案24於俯視時重疊之區域之連結部18側之端部。該第1貫通電極31由金屬膜覆蓋於貫通孔之內壁面而構成。該第1貫通電極31將晶體振動板10之一主面之連接用接合圖案27、與晶體振動板10之另一主面之連接用接合圖案24電性連接。如圖4B所示，由於該另一主面之連接用接合圖案24與第2激發電極20電性連接，因此，一主面之連接用接合圖案27經由第1貫通電極31與第2激發電極20電性連接。
晶體振動板10之第1、第2激發電極19、20、第1、第2引出電極21、22、振動側第1、第2密封用接合圖案25、26及連接用接合圖案23、24、27、28、29、30例如於由Ti或Cr構成之底層上例如積層形成Au而構成。
圖5A係表示第1密封板11之一主面側之概略俯視圖，圖5B係自第1密封板11之一主面側透視之另一主面側之概略俯視圖。
第1密封板11係由與晶體振動板10相同之AT切割晶體板構成之長方體基板。
如圖5B所示，於該第1密封板11之另一主面，用於與晶體振動板10之一主面之振動側第1密封用接合圖案25接合而密封之密封側第1密封用接合圖案33遍及整個俯視時為矩形之第1密封板11而形成為環狀。
於沿著該密封側第1密封用接合圖案33之一側（圖5B之右側）之短邊延伸之部分，具有寬度形成得較細之部分，於較該寬度較細之部分更靠內側，形成有沿著短邊延伸之長圓形之連接用接合圖案34。該連接用接合圖案34接合於圖4A所示之晶體振動板10之一主面之長圓形之連接用接合圖案27。密封側第1密封用接合圖案33之一側之短邊之兩端之各角部附近以外周側呈圓弧狀向內周側凹陷之方式形成，上述各角部11a、11a露出晶體板之表面。又，於第1密封板11之另一主面，形成有圖4A所示之晶體振動板10之一主面之與自第1激發電極19引出之連接用接合圖案23接合之連接用接合圖案35。該連接用接合圖案35經由沿著第1密封板11之長邊延伸之連接用配線圖案36連接於部分圓形之連接用接合圖案37。該連接用接合圖案37接合於圖4A所示之晶體振動板10之圓形之連接用接合圖案29。
圖5A所示之第1密封板11之一主面成為晶體振動子3之上表面。於該一主面，於對向之一組角部形成有矩形之第1、第2外部電極端子40、41，並且第1外部電極端子40之矩形之一部分沿著第1密封板11之長邊延伸至一側（圖5A之右側）之短邊。即，第1外部電極端子40與第2外部電極端子41位於相同一側之短邊之兩端。
該第1、第2外部電極端子40、41之一側之短邊之兩端之角部成為引線接合用之第1、第2焊墊40a、41a。該第1、第2焊墊40a、41a於俯視時與第1密封板11之另一主面之一側之短邊之兩端之各角部11a、11a之未形成密封側第1密封用接合圖案33之露出晶體板表面之部分重疊。
於第1密封板11形成有貫通兩主面間之第2、第3貫通電極38、39。各貫通電極38、39由金屬膜覆蓋於貫通孔之內壁面而構成。
第2貫通電極38形成於一主面之第2外部電極端子41、與另一主面之長圓形之連接用接合圖案34於俯視時重疊之區域。該第2貫通電極38將第1密封板11之一主面之第2外部電極端子41、與第1密封板11之另一主面之連接用接合圖案34電性連接。
該連接用接合圖案34係與圖4A所示之晶體振動板10之一主面之長圓形之連接用接合圖案27接合而電性連接者，如上所述，該連接用接合圖案27經由晶體振動板10之第1貫通電極31與第2激發電極20電性連接。
因此，第1密封板11之第2外部電極端子41經由第2貫通電極38、連接用接合圖案34、晶體振動板10之連接用接合圖案27、第1貫通孔31及連接用接合圖案24與晶體振動板10之第2激發電極20電性連接。
第3貫通電極39形成於一主面之第1外部電極端子40、與另一主面之連接用接合圖案37於俯視時重疊之區域。該第3貫通電極39將第1密封板11之一主面之第1外部電極端子40、與第1密封板11之另一主面之連接用接合圖案37電性連接。
如圖5B所示，該連接用接合圖案37經由連接用配線圖案36與連接用接合圖案35電性連接。如上所述，連接用接合圖案35係與圖4A所示之晶體振動板10之一主面之連接用接合圖案23接合而電性連接者，該連接用接合圖案23與晶體振動板10之第1激發電極19電性連接。
因此，第1密封板11之第1外部電極端子40經由第3貫通電極39、連接用接合圖案37、連接用配線圖案36、連接用接合圖案35及晶體振動板10之連接用接合圖案23與晶體振動板10之第1激發電極19電性連接。
第1密封板11之密封側第1密封用接合圖案33、連接用接合圖案34、35、37及連接用配線圖案36例如於由Ti或Cr構成之底層上例如積層形成Au而構成。
圖6A係表示第2密封板12之一主面側之概略俯視圖，圖6B係表示自第2密封板12之一主面側透視之另一主面側之概略俯視圖。
第2密封板12係由與晶體振動板10或第1密封板11相同之AT切割晶體板構成之長方體基板。
如圖6A所示，於該第2密封板12之一主面，用於與晶體振動板10之另一主面之振動側第2密封用接合圖案26接合而密封之密封側第2密封用接合圖案45遍及俯視時為矩形之整個第2密封板12形成為環狀。
於沿著該密封側第2密封用接合圖案45之一側（圖6A之右側）之短邊延伸之部分，具有寬度形成得較細之部分，於較該寬度較細之部分更靠內側，形成有沿著短邊延伸之長圓形之連接用接合圖案46。該連接用接合圖案46與圖4B所示之晶體振動板10之另一主面之長圓形之連接用接合圖案24接合。密封側第2密封用接合圖案45之上述一側之短邊之兩端之各角部附近以外周側呈圓弧狀向內周側凹陷之方式形成，上述各角部12b、12b露出晶體板之表面。
又，於第2密封板12之一主面，分別形成有分別與圖4B所示之晶體振動板10之另一主面之長圓形之連接用接合圖案24、小圓形之連接用接合圖案28及大圓形之連接用接合圖案30接合的長圓形之連接用接合圖案46、小圓形之連接用接合圖案47及大圓形之連接用接合圖案48。
第2密封板12之密封側第2密封用接合圖案45、連接用接合圖案46、47、48例如於由Ti或Cr構成之底層上例如積層形成Au而構成。
於由晶體振動板10、第1、第2密封板11、12構成之晶體振動子3中，晶體振動板10及第1密封板11於振動側第1密封用接合圖案25及密封側第1密封用接合圖案33重疊之狀態下擴散接合，晶體振動板10及第2密封板12於振動側第2密封用接合圖案26及密封側第2密封用接合圖案45重疊之狀態下擴散接合，構成夾層構造之封裝。藉此，振動部15之收容空間被氣密密封而不另外使用接著劑等接合專用材料。
並且，如圖3所示，振動側第1密封用接合圖案25及密封側第1密封用接合圖案33自身成為擴散接合後生成之接合材料43a，振動側第2密封用接合圖案26及密封側第2密封用接合圖案45自身成為擴散接合後生成之接合材料43b。
此時，上述各連接用接合圖案彼此亦於重疊之狀態下擴散接合。具體而言，晶體振動板10之連接用接合圖案23、27、29及第1密封板11之連接用接合圖案35、34、37擴散接合。並且，連接用接合圖案23、27、29及連接用接合圖案35、34、37自身成為擴散接合後生成之接合材料44a。
同樣地，晶體振動板10之連接用接合圖案24、28、30及第2密封板12之連接用接合圖案46、47、48擴散接合。並且，連接用接合圖案24、28、30及連接用接合圖案46、47、48自身成為擴散接合後生成之接合材料44b。
以此方式積層晶體振動板10及第1、第2密封板11、12之3片晶體板，可獲得收容振動部15之封裝構造之晶體振動子3。藉此，與於具有成為收容空間之凹部之箱狀陶瓷容器內收容晶體振動片將蓋接合而氣密地密封之封裝構造之晶體振動子相比，可實現薄型化（低高度化）。
於此實施形態中，晶體振動子3係第1、第2密封板11、12中之成為下表面側之一密封板即第2密封板12於基底2之內底面藉由作為接合材料之接著劑接合，而搭載於基底2。成為該晶體振動子3之上表面側之第1密封板11之第1、第2外部電極端子40、41之第1、第2焊墊40a、41a如圖1、圖2所示，藉由接合線13連接於IC 4之兩個電極墊。
如上所述，IC 4之其他電極墊藉由接合線9分別連接於基底2之配線圖案8。
藉此，IC 4經由基底2之內部配線等電性連接於基底2之外底面之未圖示之電源端子、輸出端子、控制端子、GND端子等複數個外部連接端子，即該晶體振盪器1之安裝用之複數個外部連接端子。
作為接合線9、13之原材料，就可靠性之觀點而言，較佳為Au，但亦可為Cu等。
由於藉由引線接合將晶體振動子3與IC 4電性連接，因此，與經由形成於基底2之配線圖案等將晶體振動子3與IC 4電性連接之構成相比，可降低雜散電容，可抑制由雜散電容引起之特性之惡化。
如此，晶體振動子3之晶體振動板10之振動部15由第1、第2密封板11、12氣密地密封，進而晶體振動子3搭載於基底2，由蓋5氣密地密封，因此，晶體振動板10之振動部15被雙重地氣密密封。藉此，可長時間抑制由經年變化引起之頻率變動。
於此實施形態中，於將晶體振動子3藉由接著劑接合於基底2之內底面之情形時，為了抑制頻率由於起因於迴焊處理等熱處理之熱應力而發生變動，而進行如下構成。
即，如圖7之基底2之概略俯視圖所示，將接合晶體振動子3之第2密封板12與基底2之內底面之接著劑塗布於俯視時為大致矩形之假想線所示之第2密封板12之圓形中央區域S。
此實施形態之第2密封板12之中央區域S成為自接合於該第2密封板12之俯視時為矩形之晶體振動板10（或振動部15）之中心O大致覆蓋俯視時為矩形之振動部15之俯視時為圓形之區域。即，圓形之中央區域S為俯視時與晶體振動板10之中央部之振動部15重疊之區域。
該中央區域S較佳為於俯視時覆蓋晶體振動板10之振動部15之第1、第2激發電極19、20之區域，更佳為覆蓋晶體振動板10之振動部15之區域。
於基底2之內底面之圓形之中央區域S塗布漿料狀接著劑，於此實施形態中，塗布導電性接著劑，例如聚醯亞胺系、環氧系、或者矽酮系導電性接著劑，於其上載置晶體振動子3而使導電性接著劑硬化。藉此，晶體振動子3機械性保持於基底2。接著劑並不限於導電性接著劑，亦可為非導電性接著劑，但藉由使用導電性接著劑，可於俯視時與振動部15重疊之區域形成利用導電性接著劑之遮蔽層，可遮蔽雜訊等。
如此，由於晶體振動板3藉由接著劑將第2密封板12之圓形之中央區域S接合於基底2，因此，如圖8之概略側視圖所示，於晶體振動子3之第2密封板12於基底2之內底面接合於接著劑50之中央區域S周圍之外周區域，於第2密封板12之下表面與基底2之內底面之間形成間隙G。
第2密封板12之形成有間隙G之外周區域與晶體振動板10之外周部之外框部17於俯視時重疊。晶體振動板10之外周部之外框部17係第1、第2密封板11、12之外周部如上所述藉由振動側第1、第2密封用接合圖案25、26及密封側第1、第2密封用接合圖案33、45等分別接合之區域。
如此，由於晶體振動板3藉由接著劑50將第2密封板12之圓形之中央區域S接合於基底2，因此，該中央區域S由接著劑50約束支承。因此，起因於迴焊處理等熱處理之熱應力會施加於由接著劑50約束之第2密封板12之中央區域S。
如上所述，第2密封板12之中央區域S係與晶體振動板10之中央部之振動部15於俯視時重疊之區域。如上述圖3所示，由於在第2密封板12之中央區域S與晶體振動板10之振動部15之間，存在和晶體振動板10之中央部之振動部15與其周圍之外框部17之壁厚差相應之空間，因此，施加於第2密封板12之中央區域S之熱應力不會直接傳遞至晶體振動板10之振動部15。
施加於第2密封板12之中央區域S之熱應力首先傳遞至第2密封板12之外周部，進而傳遞至與第2密封板12之外周部接合之晶體振動板10之外框部17，並傳遞至經由連結部18支承於該外框部17之振動部15。
相對於此，例如，如上述專利文獻1所示，考慮藉由接著劑將晶體振動子3之整個第2密封板12接合於基底2之內底面之情形，或者藉由接著劑將第2密封板12之外周部之複數個部位接合於基底2之內底面之情形。
於任一情形時晶體振動子3均於第2密封板12之外周部接合於基底2，因此，起因於迴焊處理等熱處理之熱應力施加於由接著劑約束之第2密封板12之外周部。於第2密封板12之外周部接合有晶體振動板10之外框部17，因此，施加於第2密封板12之外周部之熱應力傳遞至晶體振動板10之外框部17，而施加於經由連結部18連結於該外框部17之振動部15。
如此，施加於第2密封板12之外周部之熱應力與施加於第2密封板12之中央區域S之熱應力相比，易於傳遞至晶體振動板10之中央部之振動部15，對振動部15帶來不良影響。
根據此實施態樣，由於僅將第2密封板12之中央區域S藉由接著劑50接合於基底2，因此，與將第2密封板12之外周部或整個第2密封板12藉由接著劑50接合於基底2之構成相比，可降低進行迴焊處理等熱處理而產生之熱應力對晶體振動板10之振動部15之影響，可抑制頻率之變動。
圖9係表示本發明之另一實施形態之晶體振動子於基底之搭載位置之概略俯視圖，為與圖7對應之圖。
於此實施形態中，基底2a與圖7之基底2相比，長邊方向較長，晶體振動子3配置於該基底2a之中央部。於該例中，晶體振動子3之中心O與基底2a之中心一致。
晶體振動子3與上述圖7同樣地，其第2密封板12之中央區域S藉由接著劑接合於基底2a之中央部。
即，於此實施形態中，晶體振動子3配置於基底2a之正中間，於其中央部接合而搭載。
由於以此方式將晶體振動子3接合於基底2a之正中間，因此，可降低自基底2a傳遞至晶體振動子3之外部應力之影響。
晶體振動子3之中心O較佳為與基底2a之中心一致，但晶體振動子3之中心O只要位於基底2a之中心附近即可。
於此實施形態中，使晶體振動子3之中心O與基底2a之長邊方向之中心、即於連結對向之長邊中點之直線上一致，並且使晶體振動子3之中心O與基底2a之短邊方向之中心、即於連結對向之短邊中點之直線上一致，但亦可以使晶體振動子3之中心O與基底2a之長邊方向之中心或短邊方向之中心之任一者一致之方式搭載。為了降低外部應力之影響，較佳為使晶體振動子3之中心O至少與基底2a之長邊方向之中心一致。
本案發明人為了驗證晶體振動子3利用接著劑50接合於基底2對晶體振動子3之頻率變動之影響而進行試驗。
於試驗中製作圖7所示之本實施形態之晶體振盪器1，其將上述第2密封板12之圓形之中央區域S藉由接著劑50接合於基底2；及比較例之晶體振盪器，其將俯視時為矩形之第2密封板12之4個角部而非第2密封板12之圓形之中央區域S藉由接著劑50分別接合於基底2，除此以外與本實施形態之構成相同。使用硬質之聚醯亞胺系導電性接著劑作為接著劑50。硬質之聚醯亞胺系接著劑與軟質之矽酮系接著劑相比，可牢固地接著，因此，適於引線接合，可穩定地進行引線接合。IC 4亦使用與晶體振動子3相同之硬質之聚醯亞胺系導電性接著劑而接合於基底2，藉此，可於相同之硬化條件進行處理。
對於本實施形態之晶體振盪器1之80個樣品、及比較例之晶體振盪器之80個樣品，進行對應於迴焊處理之峰溫度達到260℃左右之熱處理，測定熱處理後之頻率偏差。
將其測定結果示於圖10A、圖10B。於該圖10A、圖10B中，橫軸為直至熱處理後6小時為止之經過時間，縱軸為將熱處理前之頻率作為基準之頻率偏差（ppm），將處理前之頻率偏差（dF/F）設為0。示出上述80個樣品之平均值。
分別圖10A表示比較例之晶體振盪器之頻率偏差，圖10B表示圖7所示之本實施形態之晶體振盪器之頻率偏差。
可知圖10A之比較例之晶體振盪器之經時性頻率偏差大，相對於此，圖10B之本實施形態之晶體振盪器之經時性頻率偏差小，抑制頻率之變動。
再者，作為接著劑50，硬質之聚醯亞胺系接著劑與軟質之矽酮系接著劑相比，接著力較強，能夠將晶體振動子3穩定地保持於基底2，但相應地，約束晶體振動子3之第2密封板12之約束力變強，因此，由起因於迴焊處理等熱處理之熱應力引起之頻率變動變大。
根據本實施形態，使用硬質之聚醯亞胺系接著劑作為接著劑50之情形與使用軟質之矽酮系接著劑之情形相比，抑制因熱應力引起之頻率變動之效果較大。
於此實施形態中，如上所述，晶體振動子3之第1密封板11之第1、第2外部電極端子40、41之第1、第2焊墊40a、41a藉由接合線13連接於IC 4之兩個電極墊，利用該接合線13之第1密封板11之連接位置係於俯視時與晶體振動板10及第1、第2密封板11、12之一側之短邊兩端之各角部10a、10b、11a、12b重疊之位置。該各角部10a、10b、11a、12b係未形成接合圖案，露出晶體振動板10及第1、第2密封板11、12之晶體板之表面之部分。
即，第1、第2焊墊40a、41a位於第1密封板11及晶體振動板10未接合之區域且晶體振動板10及第2密封板12未接合之區域。
如此，由於第1、第2焊墊40a、41a位於在第1密封板11與晶體振動板10之間存在間隙之區域且在晶體振動板10與第2密封板12之間存在間隙之區域，因此可釋放對第1、第2焊墊40a、41a進行引線接合時過剩之按壓力，可防止晶體振動板10及第1、第2密封板11、12破損。
圖11係表示將本發明之其他實施形態之晶體振動子接合於基底之狀態之概略側視圖，為與上述圖8對應之圖，圖12係表示圖11之晶體振動子之第2密封板之另一主面側之概略俯視圖，為與上述圖6B對應之圖。
於第2密封板12
1之另一主面、即藉由接著劑50接合於基底2之內底面之側之主面，於塗布有接著劑50之圓形之中央區域S之外側，以圍繞整個中央區域S之方式形成有圓形之環狀槽55。
如此，由於在晶體振動子3
1之第2密封板12
1接合於基底2之中央區域S之外側形成圓形之環狀槽55，因此，當起因於迴焊處理等熱處理之熱應力施加於由接著劑50約束之第2密封板12
1之中央區域S時，被環狀槽55緩和、吸收，可減少傳遞至第2密封板12
1之外周部之熱應力。藉此，可減少自第2密封板12
1之外周部經由晶體振動板10之外框部17傳遞至振動部15之熱應力，可有效地抑制頻率之變動。
再者，形成於塗布有接著劑之區域外側之槽並不限於環狀槽，可為複數個經分割之槽或凹部等，其平面形狀亦可為直線狀或圓形等其他形狀。
於上述實施形態中，使塗布用於將第2密封板12接合於基底2之接著劑之第2密封板12之中央區域為俯視圓形，但並不限於圓形，亦可為長圓形、橢圓形、矩形或其他形狀。例如，可使第2密封板12之中央區域為覆蓋接合於第2密封板12之晶體振動板10之振動部15且未覆蓋外框部17之矩形區域，或者亦可使第2密封板12之中央區域為覆蓋晶體振動板10之振動部15之矩形區域。
又，於上述實施形態中，於第2密封板12之中央區域S之整個區域塗布接著劑50而接合於基底2之內底面，但亦可於圓形之中央區域S內之複數個部位分別塗布接著劑50而接合於基底2之內底面。
於上述實施形態中，晶體振動子3藉由接著劑50將作為一密封板之第2密封板12接合於基底2之內底面，但本發明並不限於接著劑，亦可藉由焊料等其他接合材料接合。
於上述實施形態中，晶體振動子3藉由引線接合而電性連接於IC 4，但作為本發明之其他實施形態，例如亦可將連接於晶體振動板10之第1、第2激發電極19、20之第1、第2外部電極端子設於第2密封板12之下表面之中央區域之兩個部位，將該第1、第2外部電極端子藉由導電性接著劑與形成於基底2之內底面之第1、第2連接墊分別接合，經由該第1、第2連接墊及形成於基底2之配線圖案等而電性連接於IC 4。於該情形時，不需要晶體振動子3與IC 4之引線接合，可省略第1密封板11之第1、第2焊墊40a、41a。
進而，作為其他實施形態，可將與晶體振動板10之第1、第2激發電極19、20之一激發電極19（20）連接之外部電極端子設於第2密封板12之下表面之中央區域，將該外部電極端子藉由導電性接著劑接合於形成於基底內底面之連接墊，經由該連接墊及形成於基底之配線圖案等而電性連接於IC 4，另一方面，將與第1、第2激發電極19、20之另一激發電極20（19）連接之外部電極端子和上述實施形態同樣地，設於第1密封板11之上表面，將該外部電極端子之焊墊引線接合於IC 4之電極墊。
於上述實施形態中，晶體振動板10之振動部15藉由一個部位之連結部18連接於外周部之外框部17，但亦可於複數個部位形成連結部，於複數個部位連接於外框部17，亦可省略振動部15與外框部17之間之貫通部之間隔16，將薄壁之整個振動部15連結於外框部17。
又，於上述實施形態中，將晶體振動板10之中央部之振動部15形成得薄於外框部17，但可使晶體振動板之振動部與外框部為相同壁厚，於該情形時，例如可增厚接合晶體振動板及第1、第2密封板之接合材料，於晶體振動板之振動部與第1、第2密封板之間形成空間。
於上述實施形態中，第1、第2密封板11、12使用晶體，但並不限定於此，亦可使用玻璃等其他絕緣性材料。
於上述實施形態中，晶體振動板10使用AT切割晶體，但並不限定於此，亦可使用AT切割晶體以外之晶體。又，並不限於晶體振動板，亦可使用由鉭酸鋰、鈮酸鋰等壓電材料構成之壓電振動板。
於上述實施形態中，各貫通電極31、38、39由金屬膜覆蓋於貫通孔之內壁面而構成，但並不限於此，可由導電材料填充貫通孔。
於上述實施形態中，基底2具有搭載晶體振動子3等之凹部，蓋5為平板狀，但作為本發明之其他實施形態，亦可於平板狀基底上搭載晶體振動子等，將具有凹部之蓋以覆蓋基底上之晶體振動子等之方式蓋上。又，基底不限於陶瓷製，亦可為玻璃環氧基板或矽基板或者玻璃基板或晶體基板等。
於上述實施形態中，將作為電子零件之IC 4與晶體振動子3一起搭載於基底2而將蓋5接合並進行氣密密封，但作為本發明之其他實施形態，亦可省略電子零件，僅將晶體振動子搭載於基底而將蓋接合並進行氣密密封。
於上述實施形態中，將作為電子零件之IC 4及晶體振動子3橫向配置於基底2，例如亦可於晶體振動子上積層電子零件。
又，亦可使用剖面H型基底作為基底，於上下凹部之一者搭載晶體振動子，於另一者搭載電子零件。
晶體振盪器並不限於上述實施形態，亦可為溫度補償型晶體振盪器（TCXO）或具恆溫槽之晶體振盪器（OCXO）等。
1:晶體振盪器
2、2a:基底
2
1:底板部
2
2:側壁部
3、3
1:晶體振動子
4:IC
5:蓋（蓋體）
6:密封環
7:收容空間
8:配線圖案
9:接合線
10:晶體振動板
10a、10b:角部
11:第1密封板
12、12
1:第2密封板
13:接合線
15:振動部
16:間隔
17:外框部
18:連結部
19:第1激發電極
20:第2激發電極
21:第1引出電極
22:第2引出電極
23、24、27、28、29、30:連接用接合圖案
25:振動側第1密封用接合圖案
26:振動側第2密封用接合圖案
31:第1貫通電極
33:密封側第1密封用接合圖案
34、35、37:連接用接合圖案
36:連接用配線圖案
38:第2貫通電極
39:第3貫通電極
40:第1外部電極端子
40a:第1焊墊
41:第2外部電極端子
41a:第2焊墊
43a、43b、44a、44b:接合材料
45:密封側第2密封用接合圖案
46、47、48:連接用接合圖案
50:接著劑
55:環狀槽
G:間隙
O:中心
S:中央區域
[圖1]係本發明之一實施形態之晶體振盪器之概略剖面圖。
[圖2]係省略圖1之晶體振盪器之蓋體之概略俯視圖。
[圖3]係放大圖1之晶體振動子之概略剖面圖。
[圖4A]係表示晶體振動板之一主面側之概略俯視圖。
[圖4B]係表示自晶體振動板之一主面側透視之另一主面側之概略俯視圖。
[圖5A]係表示第1密封板之一主面側之概略俯視圖。
[圖5B]係表示自第1密封板之一主面側透視之另一主面側之概略俯視圖。
[圖6A]係表示第2密封板之一主面側之概略俯視圖。
[圖6B]係表示自第2密封板之一主面側透視之另一主面側之概略俯視圖。
[圖7]係表示用於接合晶體振動子之接著劑之塗布區域之基底之概略俯視圖。
[圖8]係接合於基底之晶體振動子之概略側視圖。
[圖9]係表示本發明之另一實施形態之晶體振動子於基底之搭載位置之概略俯視圖。
[圖10A]係表示熱處理後之比較例之晶體振盪器之頻率偏差之圖。
[圖10B]係表示熱處理後之本實施形態之晶體振盪器之頻率偏差之圖。
[圖11]係表示將本發明之另一實施形態之晶體振動子接合於基底之狀態之概略側視圖。
[圖12]係表示圖11之晶體振動子之第2密封板之另一主面側之概略俯視圖。
2:基底
3:晶體振動子
4:IC
12:第2密封板
15:振動部
O:中心
S:中央區域
Claims (10)
- 一種壓電振動元件，具備： 壓電振動子，其具有於兩主面分別形成有第1、第2激發電極之壓電振動板，並且具有分別與上述壓電振動板之上述兩主面接合之第1、第2密封板； 基底，其搭載有上述壓電振動子；及 蓋體，其與上述基底接合，與上述基底一起構成收容搭載於該基底之上述壓電振動子之收容空間； 上述第1、第2密封板係與上述壓電振動板接合，將包含上述第1、第2激發電極之上述壓電振動板之振動部氣密地密封者； 上述蓋體係與上述基底接合而將上述收容空間氣密地密封者； 上述壓電振動子，係上述第1、第2密封板中之一密封板藉由接合材料接合於上述基底而搭載於上述基底者，且僅上述一密封板之中央區域藉由上述接合材料接合於上述基底。
- 如請求項1之壓電振動元件，其中， 上述壓電振動板具有形成於該壓電振動板之中央部之上述振動部、及以圍繞該振動部周圍之方式形成於上述壓電振動板之外周部並且壁厚較上述振動部厚之外框部； 上述第1、第2密封板之外周部分別與上述壓電振動板之上述外框部之兩主面接合。
- 如請求項2之壓電振動元件，其中， 上述壓電振動板之上述外框部隔著間隔圍繞上述振動部之周圍，並且經由連結部與上述振動部連結。
- 如請求項2或3之壓電振動元件，其中， 上述一密封板於上述中央區域之一個部位，藉由上述接合材料接合於上述基底。
- 如請求項2或3之壓電振動元件，其中， 上述壓電振動子配置於上述基底之中央部，上述壓電振動子之上述一密封板之上述中央區域接合於上述基底之中央部。
- 如請求項2或3之壓電振動元件，其中， 於上述一密封板之上述中央區域之周圍之外周區域與上述基底之間形成間隙； 上述壓電振動板之上述外框部於俯視時與上述一密封板之形成有上述間隙之區域重疊，而上述壓電振動板之上述振動部於俯視時與上述一密封板之藉由上述接合材料接合於上述基底之區域重疊。
- 如請求項2或3之壓電振動元件，其中， 於上述基底，於上述壓電振動子旁邊搭載有電子零件，該電子零件與上述壓電振動子一起收容於上述收容空間。
- 如請求項2或3之壓電振動元件，其中， 於上述壓電振動子之上述第1、第2密封板中之另一密封板之外表面，形成有分別與上述壓電振動板之上述第1、第2激發電極電性連接之引線接合用之第1、第2焊墊。
- 如請求項8之壓電振動元件，其中， 上述另一密封板之上述第1、第2焊墊於俯視時與上述壓電振動板之上述外框部重疊。
- 如請求項9之壓電振動元件，其中， 於上述基底，於上述壓電振動子旁邊搭載有電子零件，該電子零件與上述壓電振動子一起收容於上述收容空間； 上述壓電振動子，藉由上述一密封板利用上述接合材料接合於上述基底而機械性保持於上述基底，而上述另一密封板之上述第1、第2焊墊被引線接合，與上述基底及上述電子零件之至少任一者電性連接。
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