CN102148612A - 压电振动器及使用该压电振动器的振荡器 - Google Patents

Abstract

压电振动器及使用该压电振动器的振荡器。在基底基板(2)形成的第一贯通电极(10a)与安装部(9)之间形成第一迂回电极(5a)，在基底基板(2)与盖基板(3)接合的接合面形成由接合部件(13)构成的导体膜，将第一迂回电极(5a)和导体膜，在安装部(9)附近通过第一连接部(7a)、而在第一贯通电极(10a)附近通过第二连接部(7b)分别电连接，从而降低第一迂回电极(5a)的电阻。由此，在基底基板(2)表面设置的安装部(9)以悬臂状态安装压电振动片(4)，用盖基板(3)以覆盖地收纳压电振动片(4)，在这种压电振动器(1)中，减小对压电振动片(4)提供驱动电力的迂回电极(5)的电阻而防止振动性能降低。

Description

压电振动器及使用该压电振动器的振荡器

技术领域

本发明涉及在基板间形成的空腔密封了压电振动片的压电振动器及使用该压电振动器的振荡器，特别涉及小型的压电振动器。

背景技术

近年来，在便携电话或便携信息终端的时刻源或定时源上使用利用了水晶等的压电振动器。已知各种各样的压电振动器，但作为其中之一，众所周知表面安装型的压电振动器。作为表面安装型的压电振动器，已知由基底基板和盖基板上下夹持形成有压电振动片的压电基板的3层构造型的压电振动器。压电振动片被收纳于在基底基板与盖基板之间形成的空腔内。最近，开发着2层构造型的压电振动器。这种类型的压电振动器，在基底基板或盖基板的内表面形成由凹部构成的空腔，并且在基底基板的表面安装压电振动片，在基底基板的周围直接接合盖基板而在该空腔中收纳压电振动片。该2层构造型的压电振动器与3层构造型相比，在能实现薄型化等方面优越(例如，参照专利文献1)。

图5是2层构造型的压电振动器100的说明图。图5(a)是压电振动器100的剖面示意图；(b)是下侧基板即基底基板101的俯视示意图；(c)是上侧基板即盖基板102的俯视示意图。此外，图5(a)表示图5(b)、(c)的俯视图所示的部分CC的剖面。

如图5(a)所示，压电振动器100包括：基底基板101；通过接合材料106接合在基底基板101的外周上表面的盖基板102；以及在基底基板101的上表面以悬臂状态安装的压电振动片103。在盖基板102的基底基板101一侧的表面，形成由凹部构成的空腔110，收纳压电振动片103。

作为压电振动片103使用水晶板。贯通电极104a、104b被埋入基底基板101，并且在外表面与外部电极105a、105b分别连接，而在内表面与迂回电极107a、107b分别连接。在迂回电极107a、107b之上安装有压电振动片103。

如图5(b)所示，2个贯通电极104a、104b形成在大致对角部，迂回电极107b从上边的角部形成到下边角部，迂回电极107a形成在贯通电极104a的上表面和其附近的基底基板101上。然后，在迂回电极107a、107b的各自的上表面上形成有安装部件108，其上以悬臂状保持有压电振动片103。

在压电振动片103的两面对置地形成激振电极109a、109b，与形成在压电振动片103的下边端部的端子电极111a、111b电连接，并且经由安装部件108而与各迂回电极107a、107b连接。因而，外部电极105a经由贯通电极104a、迂回电极107a、安装部件108、端子电极111a而与激振电极109a电连接。此外，外部电极105b经由贯通电极104b、迂回电极107b、安装部件108、端子电极111b而与激振电极109b电连接。即，从外部电极105a、105b向激振电极109a、109b提供驱动电力，使压电振动片103激振，能抽取一定周期的信号。

专利文献1：日本特开2009-232449号公报

近年来，便携设备或便携终端越来越向小型化发展。与之相伴地，压电振动器100也被要求小型化。若将压电振动器100小型化，则也需要减小压电振动片103或迂回电极107的尺寸或接合材料106的面积。但是，例如作为压电振动片103使用了水晶板时，如果减小压电振动片103，CI值(晶体阻抗(Crystal Impedance)值)就会变大而使振动特性劣化。此外，为使压电振动片103稳定振动，需要使空腔110内与大气隔断。例如，将空腔110内维持真空。为此，接合材料106需要有一定程度的宽度。

此外，如果在迂回电极107b与激振电极109之间形成寄生电容，就会劣化振动特性。为此，迂回电极107b和激振电极109需要形成为从平面上看不会重叠。此外，在通过接合材料106接合基底基板101与盖基板102之际进行加热。这样会有增加迂回电极107a、107b的布线电阻的情况。由于这些现状，在将压电振动器100小型化时，无法将压电振动片103的尺寸或接合材料106的宽度减小到必要值以上，其结果，存在迂回电极107b的电极宽度变窄、其电阻增加、振动特性依然劣化的问题。

发明内容

本发明鉴于上述问题构思而成，其目的在于提供不劣化振动特性而能小型化的压电振动器。

本发明的压电振动器，其中包括：基底基板；形成在所述基底基板的表面的在安装部中以悬臂状态被保持的压电振动片；以及接合至所述基底基板并且以覆盖地收纳所述压电振动片的盖基板，其中，所述压电振动片在其外表面具有驱动用的第一及第二激振电极，所述基底基板包括从其表面贯通到相反侧的背面的第一及第二贯通电极、形成在所述表面并且一端与所述第一贯通电极连接而另一端与所述安装部连接的第一迂回电极、以及与所述第一迂回电极电连接并且位于所述安装部附近的第一连接部和位于所述第一贯通电极附近的第二连接部，在所述基底基板和所述盖基板接合的接合面形成有导体膜，所述第一迂回电极和所述导体膜在所述第一及第二连接部中电连接，所述第一激振电极经由所述安装部和所述第一迂回电极及所述导体膜而与所述第一贯通电极电连接，所述第二激振电极经由所述安装部而与所述第二贯通电极电连接。

此外，所述压电振动片具有平板形状，所述第一激振电极和所述第二激振电极分别与所述平板形状的表面及背面面对地形成，在将所述基底基板从其表面的法线方向观看时，所述第一迂回电极设置在不与所述第一及第二激振电极重叠的位置。

此外，所述盖基板具有用于收纳所述压电振动片的凹部，构成所述凹部的侧壁的上表面接合至所述基底基板，在所述侧壁的上表面和所述凹部的底面之间形成有第一及第二台阶差部，从所述侧壁的内侧面直到所述第一及第二台阶差部的上表面地分别形成第一及第二台阶差电极，所述第一台阶差电极电连接所述导体膜与所述第一连接部，所述第二台阶差电极电连接所述导体膜和所述第二连接部。

本发明的振荡器具备上述任一项中记载的压电振动器和向所述压电振动器提供驱动信号的驱动电路。

(发明效果)

依据本发明，将在安装部与第一贯通电极之间的布线设计成使形成在基底基板上的第一迂回电极和形成在接合盖基板与基底基板的接合面的导体膜并联连接，因此能够提供减小布线电阻并防止振动特性降低的小型的压电振动器。

附图说明

图1是本发明的实施方式的压电振动器的说明图。

图2是本发明的实施方式的压电振动器的说明图。

图3是本发明的实施方式的压电振动器的说明图。

图4是本发明的实施方式的振荡器的俯视示意图。

图5是传统周知的压电振动器的说明图。

具体实施方式

本发明的压电振动器包括基底基板、在基底基板的表面以悬臂状态保持在安装部中的压电振动片、以及以覆盖地收纳压电振动片并在基底基板周边部的接合部中接合的盖基板。压电振动片在其表面和背面具有用于使压电振动片激振的第一激振电极及第二激振电极。基底基板包括：从其表面贯通到相反侧的背面的第一及第二贯通电极；形成在其表面并且一端与第一贯通电极连接而另一端与安装部连接的第一迂回电极；以及与第一迂回电极电连接并且位于安装部附近的第一连接部和位于第一贯通电极附近的第二连接部。而且，在基底基板和盖基板接合的接合面形成有导体膜，第一迂回电极和导体膜在上述第一及第二连接部中电连接。其结果，第一激振电极经由安装部和第一迂回电极及导体膜而与第一贯通电极电连接，第二激振电极经由安装部而与第二贯通电极电连接。

若缩小压电振动器的外形，则难以在基底基板的一边靠近形成第一及第二贯通电极。因此，在基底基板面的尽量分离的位置形成第一及第二贯通电极。另一方面，压电振动片需要以悬臂状设置在安装部上。因此，需要在基底基板上形成迂回电极，从彼此分离的第一及第二贯通电极的任一个或者两个引出迂回电极并连接至安装部。在本发明中，将第一迂回电极形成在基底基板，并且通过第一及第二连接部电连接在接合基底基板和盖基板的接合部形成的导体膜与第一迂回电极，将形成在接合部的导体膜作为迂回电极加以利用。即，在安装部与第一贯通电极之间，使形成在基底基板上的第一迂回电极和形成在接合部的导体膜并联连接，并且下拉安装部与第一贯通电极之间的电阻。

此外，基底基板及盖基板可以为玻璃基板。如果是玻璃基板，则与使用陶瓷基板的情况相比，容易成形加工。此外。玻璃材料的热传导率低，因此外部温度变化难以传达到压电振动片，不会轻易受急剧的温度变化的影响。此外，由于玻璃基板透明，能够在组装成封装件后用激光进行修整。此外，基底基板和盖基板能够隔着导体膜进行阳极接合，因此能够长时间保持封装件内的气密性。此外，能够取代阳极接合而使用导电性粘接剂。

作为压电振动片，能使用AT模式的水晶基板。安装部能使用导电性粘接材料或金属凸点(bump)。如果使用金属凸点，能在短时间内安装压电振动片，因此容易以悬臂状粘接。第一及第二连接部能够将阳极接合之际形成的导体膜或第一迂回电极延伸设置到接合面后加以利用。此外，在用导电性粘接剂接合基底基板和盖基板的情况下，能够利用该导电性粘接剂。第一及第二安装部能够利用金属凸点或导电粘接剂。

此外，使第一激振电极和第二激振电极隔着压电振动片面对地形成，第一迂回电极设置在将基底基板从其表面的法线方向观看时，不与第一及第二激振电极重叠的位置。由此，能够减小形成在第一及第二迂回电极与第一及第二激振电极之间的寄生电容，并能使压电振动片稳定振动。

此外，可以在盖基板形成用于收纳压电振动片的凹部。使该凹部的侧壁上表面与基底基板的周边部接合。这时，在凹部的底面和侧壁上表面之间形成第一及第二台阶差部，并从侧壁的内侧面直到第一及第二台阶差部的上表面而形成第一及第二台阶差电极。该第一台阶差电极电连接导体膜和第一连接部，第二台阶差电极电连接导体膜和第二连接部。

如此，在设置第一及第二连接部的位置上分别形成第一及第二台阶差部，并经由该第一及第二台阶差电极而使之与导体膜连接，这样就能降低第一及第二连接部的高度。例如，将压电振动片的安装部侧的表面和第一及第二台阶差部的上表面形成为从基底基板的表面算起的距离为相同程度，这样就能用同一工序同时形成安装部和第一及第二连接部。例如，在用金属凸点来形成安装部和第一及第二连接部时，能够用同一工序将同一金属的凸点承载，并且用同一工序进行连接(倒装片式连接)。以下，借助附图做详细说明。

(第一实施方式)

借助图1和图2，对本发明的第一实施方式的压电振动器1进行说明。图1是压电振动器1的说明图，其中图1(a)是压电振动器1的外观图、图1(b)是分解斜视图。图2是压电振动器1的说明图，其中图2(a)是基底基板2的俯视示意图、图2(b)是部分BB的剖面示意图、图2(c)是部分AA的剖面示意图。对于同一部分或具有相同的功能的部分标注同一附图标记。

如图1所示，压电振动器1包括：基底基板2；安装在基底基板2的表面的压电振动片4；以及形成凹部16并且通过接合部件13接合凹部16的侧壁上表面和基底基板2的周边部的盖基板3。在此，压电振动片4采用以AT模式振动的水晶板。基底基板2和盖基板3使用玻璃材料。基底基板2和盖基板3利用阳极接合来接合。矩形状的压电振动器1的长边为数mm以下，厚度为0.1mm以下。

基底基板2具有矩形形状。基底基板2在其对角区域具备从表面H贯通到背面R的2个贯通电极10a、10b，在其表面H的周边部具备接合部件13。基底基板2在其表面H的一个短边附近并且在接合部件13的内周侧，具备第一及第二迂回电极5a、5b和形成在第一及第二迂回电极5a、5b之上的第一及第二安装部9a、9b。基底基板2在其表面H的另一短边附近并且在接合部件13的内周侧，具备从上述一个短边附近延伸设置的第一迂回电极5a。接合部件13例如由铝或硅等的导体膜形成。

基底基板2还具备在第一安装部9a附近和第一贯通电极10a附近延伸设置接合部件13的第一连接部7a和第二连接部7b。第一连接部7a在第一安装部9a的附近电连接第一迂回电极5a和接合部件13，第二连接部7b在第一贯通电极10a的附近电连接第一迂回电极5a和接合部件13。因而，在第一安装部9a和第一贯通电极10a之间的电阻仅降低因接合部件13形成的电流路径增加的量。基底基板2具备形成在其背面R的一个短边的另一角部的第二外部电极11b、形成在另一短边的一个角部的第一外部电极11a、以及形成在其它角部的临时(dummy)电极11c。第二外部电极11b和第二贯通电极10b电连接，并且第一外部电极11a和第一贯通电极10a电连接。

压电振动片4由矩形形状的薄板构成，在其两表面具备用于驱动压电振动片4的第一及第二激振电极6a、6b(参照图2(b))。压电振动片4还具备从一个短边附近的一个表面经由其短边的侧面直到另一表面的第一及第二端子电极12a、12b，第一端子电极12a与第一激振电极6a连接，第二端子电极12b与第二激振电极6b连接。压电振动片4以悬臂状安装在第一及第二安装部9a、9b上。盖基板3在其基底基板2一侧的表面具备凹部16，能收纳压电振动片4。凹部16的底面15为平坦面。

借助图2，做更具体地说明。在基底基板2的外周部设置例如由铝或硅等构成的接合部件13。在基底基板2的外周部形成的接合部件13的内周侧，并且在一个短边(以下，称为下边)和右边的角部设置第二贯通电极10b，并且在另一短边(以下，称为上边)和左边的角部区域设置第一贯通电极10a。第一及第二贯通电极10a、10b能够使用导电粘接材料或金属。如果使用金属来熔接其表面与玻璃材料，就能长时间保持气密性。

在基底基板2的表面H且接合部件13的内周侧，彼此分离地形成第一及第二迂回电极5a、5b。第一迂回电极5a从接合部件13的内周侧的下边和左边的角部区域沿着左边延伸到另一短边(以下，称为上边)，覆盖第一贯通电极10a的上表面，并与第一贯通电极10a电连接。第二迂回电极5b在接合部件13的内周侧的下边和右边的角部区域覆盖第二贯通电极10b的上表面，并与第二贯通电极10b电连接。在盖基板3的压电振动片4一侧的表面形成凹部16，通过接合部件13使凹部16的侧壁上表面和基底基板2的周边阳极接合。作为第一及第二迂回电极5a、5b，能够使用金属膜，例如Au/Cr等。

在下边附近的第一及第二迂回电极5a、5b之上，设置彼此分离的第一及第二安装部9a、9b(参照图1)，在其上以悬臂状安装压电振动片4。此外，在下边和左边的角部区域和上边和左边的角部区域的第一迂回电极5a之上形成使接合部件13延伸的第一及第二连接部7a、7b。作为第一及第二安装部9a、9b，能使用导电性粘接材料或金属凸点。如果使用金属凸点，就会在压接压电振动片4时短时间内固化，此外在横向的扩展也少，因此能够容易将第一安装部9a和第二安装部9b电性隔离，适合压电振动片4的悬臂状安装。此外，取代使接合部件13向第一迂回电极5a的一侧延伸作为第一及第二连接部7a、7b，而将第一迂回电极5a在接合面延伸设置并与接合部件13连接也可。此外，使作为在接合面形成的导体膜的接合部件13和第一迂回电极5a，从第一连接部7a直到第二连接部7b连续地连接也可。

第一安装部9a与形成在压电振动片4的下边的第一端子电极12a电连接，第二安装部9b与形成在压电振动片4的下边的第二端子电极12b电连接。此外，第一迂回电极5a和接合部件13在第一连接部7a和第二连接部7b中导通。而且，从基底基板2的表面H的法线方向来看，形成压电振动片4的第一及第二激振电极6a、6b和第一及第二迂回电极5a、5b设置成不重叠。

其结果，第一激振电极6a经由第一端子电极12a、第一安装部9a、第一迂回电极5a、接合部件13、及第一贯通电极10a而与第一外部电极11a电连接，而第二激振电极6b经由第二端子电极12b、第二安装部9b、第三迂回电极5c及第二贯通电极10b而与第二外部电极11b电连接。由此，能够对第一及第二外部电极11a、11b提供驱动用的电力而使压电振动片4振动，并且从第一及第二外部电极11a、11b抽出频率信号。

第一迂回电极5a和接合部件13在第一及第二连接部7a、7b中电连接，因此成为并联连接，能够减小迂回电阻。此外，第一及第二迂回电极5a、5b和第一及第二激振电极6a、6b在平面上看形成为不重叠，因此能够减小迂回电极的寄生电容，并能谋求振动的稳定化。再者，在上述第一实施方式中，在盖基板3形成了凹部，但取代该情形而在基底基板2形成凹部也可。这时，在凹部底面形成第一迂回电极5a或第一及第二安装部9a、9b，并且第一及第二连接部7a、7b从凹部上表面经由其内侧面形成至凹部底面也可。

(第二实施方式)

图3是本发明的第二实施方式的压电振动器1的说明图。图3(a)是盖基板3的俯视示意图，图3(b)是图3(a)的部分BB的压电振动器1的剖面示意图，图3(c)是图3(a)的部分AA的压电振动器1的剖面示意图。与第一实施方式不同的部分是在盖基板3的凹部16的内侧壁和底面15之间设置台阶差部17，从其台阶差部17的表面直到内侧面的上表面设置台阶差电极18，并且在台阶差电极18与迂回电极5之间设置连接部7，除此以外的部分与第一实施方式相同。因而，以下，主要针对与第一实施方式不同的部分进行说明。对于同一部分或具有相同功能的部分标注同一附图标记。

如图3所示，在盖基板3的基底基板2一侧设置凹部16，在该凹部16的侧壁与底面15之间，并且下边和左边的角部与上边和左边的角部分别形成第一台阶差部17a和第二台阶差部17b。从第一及第二台阶差部17a、17b的各台阶差上表面经由凹部16的内侧面，直到凹部16的上表面，形成与接合部件13电连接的第一及第二台阶差电极18a、18b。而且，在靠近第一安装部9a的下边和左边的角部的第一迂回电极5a之上设置第一连接部7a，并在靠近第一贯通电极10a的上边和左边的角部的第一迂回电极5a之上设置第二连接部7b。第一连接部7a的上表面与第一台阶差电极18a接触并电连接，第二连接部7b的上表面与第二台阶差电极18b接触并电连接。从而，从基底基板2的下边直到上边，第一迂回电极5a和接合部件13并联连接。再者，接合部件13的电流通路在左边侧和下边、右边及上边侧存在两个，因此能进一步减小从第一安装部9a到第一贯通电极10a之间的电阻。

将第一及第二台阶差部17a、17b形成为从各台阶差上表面到基底基板2的表面H为止的距离，与大概从压电振动片4的基底基板2侧的表面到表面H为止的距离大致相同。因此，能够在第一及第二连接部7a、7b形成与第一及第二安装部9a、9b相同的安装部件，例如金属凸点，能够用倒装片式接合同时形成压电振动片4。第一及第二迂回电极5a、5b形成为从平面上看不与在压电振动片4的两面形成的第一及第二激振电极6a、6b重叠。

此外，第一及第二台阶差部17a、17b仅形成在下边和左边的角部及上边和左边的角部，但取代该情形而形成在左边的整个内侧壁也可，并且也可以遍及凹部16的整个内侧壁地形成。此外，在上述第一或第二实施方式中，将第一及第二贯通电极10a、10b设置在矩形状基底基板2的对角区域，但本发明并不限于此，将第一或第二贯通电极10a、10b设置在分别对置的边也可，并且也可以设置在一边。

(第三实施方式)

图4是本发明的第三实施方式的振荡器40的俯视示意图。如图4所示，振荡器40具备基板43、设置在该基板上的上述第一或第二实施方式的压电振动器1、集成电路41及电子部件42。压电振动器1根据提供给外部电极11a、11b的驱动信号，生成一定频率的信号，集成电路41及电子部件42对压电振动器1提供的一定频率的信号进行处理，生成时钟信号等的基准信号。本发明的压电振动器1为高可靠性且能形成为小型，因此能更加紧凑地构成整个振荡器40。

附图标记说明

1压电振动器；2基底基板；3盖基板；4压电振动片；5a第一迂回电极；5b第二迂回电极；6a第一激振电极；6b第二激振电极；9a  第一安装部；9b  第二安装部；10a  第一贯通电极；10b  第二贯通电极；11a  第一外部电极；11b  第二外部电极；12a第一端子电极；12b  第二端子电极；13接合部件；17a  第一台阶差部；17b  第二台阶差部；18a  第一台阶差电极；18a  第一台阶差电极；40振荡器。

Claims (4)

1.一种压电振动器，其中包括：

基底基板；

形成在所述基底基板的表面的在安装部中以悬臂状态被保持的压电振动片；以及

接合至所述基底基板并且以覆盖地收纳所述压电振动片的盖基板，其中，

所述压电振动片在其外表面具有驱动用的第一及第二激振电极，

所述基底基板包括从其表面贯通到相反侧的背面的第一及第二贯通电极、形成在所述表面并且一端与所述第一贯通电极连接而另一端与所述安装部连接的第一迂回电极、以及与所述第一迂回电极电连接并且位于所述安装部附近的第一连接部和位于所述第一贯通电极附近的第二连接部，

在所述基底基板和所述盖基板接合的接合面形成有导体膜，所述第一迂回电极和所述导体膜在所述第一及第二连接部中电连接，

所述第一激振电极经由所述安装部和所述第一迂回电极及所述导体膜而与所述第一贯通电极电连接，所述第二激振电极经由所述安装部而与所述第二贯通电极电连接。

2.根据权利要求1所述的压电振动器，其中，

所述压电振动片具有平板形状，所述第一激振电极和所述第二激振电极分别与所述平板形状的表面及背面面对地形成，

在将所述基底基板从其表面的法线方向观看时，所述第一迂回电极设置在不与所述第一及第二激振电极重叠的位置。

3.根据权利要求1或2所述的压电振动器，其中，

所述盖基板具有用于收纳所述压电振动片的凹部，

构成所述凹部的侧壁的上表面接合至所述基底基板，

在所述侧壁的上表面和所述凹部的底面之间形成有第一及第二台阶差部，

从所述侧壁的内侧面直到所述第一及第二台阶差部的上表面而分别形成第一及第二台阶差电极，

所述第一台阶差电极电连接所述导体膜与所述第一连接部，所述第二台阶差电极电连接所述导体膜和所述第二连接部。

4.一种振荡器，其中包括：

根据权利要求1至3中任一项所述的压电振动器，以及

向所述压电振动器提供驱动信号的驱动电路。

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