TW201832389A

TW201832389A - 壓電元件

Info

Publication number: TW201832389A
Application number: TW107104962A
Authority: TW
Inventors: 水沢周一
Original assignee: 日商日本電波工業股份有限公司
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2018-09-01
Also published as: JP2018133765A; CN108461621A; TWI717584B; US10797216B2; US20180240958A1; JP6831260B2

Abstract

一種壓電元件。壓電元件包括：壓電振動片、容器及蓋部件。壓電振動片具有斜面。容器包括連接焊盤與枕部。連接焊盤埋設於容器的保持壓電振動片的區域，而且，以表面與容器底面處於同一面，且表面露出的狀態埋設。壓電振動片是以使斜面處於連接焊盤的位置，且另一端處於枕部的位置的方式，在架設於連接焊盤與枕部的狀態下，通過導電性接著劑連接固定於連接焊盤。

Description

壓電元件

本發明是有關於一種耐衝擊性優異，容易實現低矮化且浮動電容的影響少的壓電元件。

在手機或個人電腦（personal computer）等的各種電子設備中，大多使用晶體振子或晶體振盪器等的壓電元件，以對頻率進行選擇或控制等。

作為此種壓電元件的一種，已有如下構造的晶體振子，所述構造是指：利用一端支撐晶體片，即通過懸臂支撐固定於容器，且利用枕部來承受晶體片的另一端。圖3A～圖3C是此種晶體振子10的說明圖。特別是，圖3A是所述晶體振子10的平面圖，圖3B及圖3C圖是沿著圖3A的IIIB-IIIB線的晶體振子10的剖視圖。但是，圖3A中表示了將蓋部件17拆除後的狀態。

在所述晶體振子10中，晶體片11在其表背面，具有激振用電極11a及引出電極11b。所述晶體片11在其一端即引出電極11b側，通過導電性接著劑15而電性、機械性地連接固定於容器13內的連接焊盤13a。而且，在容器13的底面且與晶體片11的另一端接觸的位置設置有枕部13b，晶體片11架設安裝在連接焊盤13a與枕部13b之間。而且，通過蓋部件17對容器13進行氣密密封。另外，在容器13的外側底面設置有外部連接端子13c。外部連接端子13c與連接焊盤13a經由通孔線13d而連接。此種晶體振子已公開在例如以專利文獻1為代表的多個較早的申請中。另外，在專利文獻1中，為了能夠將平面尺寸不同的晶體片安裝於同種容器，在容器內的底面，位置彼此錯開地配置有高度不同的多個枕部。

[現有技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1] 日本專利特開2012-90083號公報

[發明所要解決的問題] 使用了懸臂支撐及枕部13b的所述支撐構造，能夠使晶體片11不與容器13的底面接觸，而將所述晶體片11安裝於容器13，因此，可謂是優選構造。但是，根據本申請的發明人的研究，存在如下所述的問題。在懸臂支撐的晶體振子10的情況下，衝擊施加至所述晶體振子10之後，如圖3B、圖3C所示，晶體片11的前端側會以受到導電性接著劑15固定的位置為支點而振動。晶體片11的前端振動後，晶體片11的前端會與蓋部件17及枕部13b接觸而受到衝擊。在蓋部件17與晶體片11之間的間隙gx大的情況下，所述衝擊會逐漸增大。所述衝擊成為導致晶體片11的破損，或即使不導致破損，也引起頻率變動的原因。在為了避免所述衝擊而以使蓋部件17與晶體片11之間的間隙成為比所述gx更小的gy（參照圖3C）的方式設計了晶體振子10的情況下，有時晶體振子10仍容易受到在激振用電極11a與蓋部件17之間產生、或因外部原因產生的浮動電容的影響，而使頻率穩定性變差。

另外，隨著電子設備的小型化，對於壓電元件的低矮化的要求日益提高。期望在使用枕部的構造中，採用各種用以滿足低矮化、耐衝擊性、浮動電容的全部要求的設計方法。本申請是鑒於如上所述的方面而成，提供一種使用懸臂支撐及枕部的構造的壓電元件，所述壓電元件的耐衝擊性優異，容易實現低矮化且浮動電容的影響少。

[解決問題的技術手段] 為了實現所述目的，根據本發明，壓電元件包括：經過斜面加工（bevel processed）的壓電振動片，所述壓電振動片的一端具有斜面；容器，利用所述壓電振動片的所述一端的所述斜面保持著所述壓電振動片，且在所述容器的保持區域具有連接焊盤，在與所述壓電振動片的另一端對應的區域具有枕部；以及蓋部件，對所述容器進行密封，在所述壓電元件中：所述連接焊盤在所述保持區域中，以與所述容器的表面處於同一面的狀態，且以所述連接焊盤的表面露出的狀態埋設於所述容器，所述壓電振動片架設在所述連接焊盤的表面與所述枕部的頂面之間。

此處，本發明中所謂的經過斜面加工，是指通過機械研磨加工為斜面狀的情況、通過濕式蝕刻（wet etching）等化學方法加工為斜面狀的情況等任意情況。另外，連接焊盤表面與容器的表面處於同一面，是指真正處於同一面的情況與實質上處於同一面的情況這兩種意思。例如因在連接焊盤的表面形成電鍍膜而產生了厚度為數μm的極小的凸起的狀態下的面也包含於本發明中所謂的同一面。

[發明的效果] 根據本發明的壓電元件，壓電振動片在架設於容器中所埋設的連接焊盤表面與枕部頂面的狀態下，在所述連接焊盤的位置使壓電振動片固定於容器。此處，因為埋設有連接焊盤，所以與像以往那樣，在容器的底面上單獨形成連接焊盤的情況相比，連接焊盤的高度的影響減少，因此，容易實現壓電元件的低矮化。另外，因為連接焊盤的表面與容器表面處於同一面，且壓電振動片的斜面固定於所述同一面的連續面，所以與其他情況相比，能夠期待提高連接焊盤的表面與壓電振動片的斜面的密合強度，因此，耐衝擊性提高。另外，壓電振動片是在以枕部側高的狀態傾斜的狀態下，安裝在容器內，因此，與不使壓電振動片傾斜的情況相比，壓電振動片的激振電極與蓋部件的內表面之間的間隙擴大。因此，壓電元件能夠不易受到浮動電容的影響。

以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。再者，說明中所使用的各圖僅以能夠理解這些發明的程度概略地進行表示。另外，在說明中所使用的各圖中，有時也會對同樣的結構成分附上同一序號並省略其說明。另外，以下的實施方式中所述的形狀、尺寸、材質等僅是本發明範圍內的較佳例。因此，本發明並非僅限定於以下的實施方式。

1.第一實施方式圖1A、圖1B、圖1C是對第一實施方式的壓電元件30進行說明的圖。特別是圖1A是表示壓電元件30的平面圖，圖1B是沿著圖1A的IB-IB線的剖視圖，圖1C是圖1B中的M部分的放大圖。

第一實施方式的壓電元件30具有：壓電振動片31、內部包含所述壓電振動片31的容器33、及對所述容器33進行密封的蓋部件35。壓電振動片31例如是平面形狀為長方形狀的AT切割晶體振子。所述壓電振動片31在其表背面分別包括激振用電極31a、與從這些激振用電極31a引出到壓電振動片31的一端的引出電極31b。另外，所述壓電振動片31經過了斜面加工。即，壓電振動片31的邊緣區域被加工為從壓電振動片31的中央側向端部傾斜的形狀。在圖1C中，標記有31c的部分相當於一個斜面。利用如下方法進行此種斜面加工，例如將斜面加工之前的狀態下的大致長方體狀的壓電振動片與研磨劑一起放入至圓筒狀的研磨筒中，使所述研磨筒旋轉而對壓電振動片的邊緣進行加工；或通過光刻（photolithography）技術及濕式蝕刻技術對壓電振動片進行處理，在邊緣形成傾斜面。

在所述例子的情況下，容器33包括凹部33a，所述凹部33a在內部包含壓電振動片31。所述容器33例如能夠由陶瓷制容器構成。所述容器33在其底板的一部分的區域即保持著壓電振動片31的斜面的區域具有連接焊盤33b，並在與壓電振動片31的另一端對應的區域具有枕部33c。但是，所述連接焊盤33b的構造與現有的連接焊盤不同。即，所述連接焊盤33b是：以連接焊盤33b與容器33的凹部33a的底面處於同一面的狀態，且以連接焊盤33b的表面露出的狀態，埋設於容器33的底板。更詳細來說，所述連接焊盤33b為埋設於容器33的底板的金屬膜33ba、與鍍覆於所述金屬膜33ba的表面的鍍覆膜33bb的雙層構造。金屬膜33ba例如能夠由對包含高熔點金屬粉末即例如鉬粉末或鎢粉末的導電膏進行燒結而成的金屬膜構成，鍍覆膜33bb例如能夠由鎳與金的鍍覆膜構成。作為將連接焊盤33b埋設於容器33的具體方法，能夠列舉如下方法，例如在將用以形成金屬膜33ba的膏體印刷在製成陶瓷制容器的生片（green sheet）上，並對所述生片進行臨時燒制後，進行加壓，將相當於金屬膜33ba的部分埋設在生片中，然後，與生片一起進行正式燒制。

在以所述方式形成的金屬膜33ba的表面，通過電鍍形成鍍覆膜33bb。當然，有時也可以利用無電鍍（electroless plating）來形成鍍覆膜33bb。所埋設的金屬膜33ba的厚度（在圖1B中，由d 表示）例如達到數10 μm，但即使鍍覆膜33bb厚，也僅為數μm，因此，連接焊盤33b成為實質上埋設在容器33的底板中的狀態，且成為連接焊盤33b的表面與容器33的底板表面處於同一面的狀態。

另外，枕部33c以使壓電振動片31的前端側升高的方式而使壓電振動片31傾斜。枕部33c的高度優選為如下高度為宜，所述高度能夠使壓電振動片31傾斜，並且以使壓電振動片31的斜面31c實質上與連接焊盤33b的表面平行的方式，使所述壓電振動片31傾斜。由此，壓電振動片31的斜面31c正對著容器33的連接焊盤33b而密合於所述連接焊盤33b，因此，容易確保固定面積，能夠有助於提高耐衝擊性。再者，圖1B所示的枕部33c是以與容器33的側壁接觸的狀態設置，但也存在像圖3A~圖3C的例子那樣，以離開容器33的側壁的方式而設置枕部33c的情況。

另外，在容器33外側的底面設置有外部端子33d，所述外部端子33d用以將所述壓電元件30連接於外部的任意的電子設備。所述外部端子33d與連接焊盤33b通過設置於容器33的底板的通孔線33e而電連接。相對於此種容器33，以使壓電振動片31的斜面31c的位置處於連接焊盤33b上的方式，且以使壓電振動片31的前端處於枕部33c上的方式來放置所述壓電振動片31，並通過導電性接著劑37將所述壓電振動片31連接固定於連接焊盤33b的位置。接著，通過蓋部件35對容器33進行密封。

在所述壓電元件30中，利用壓電振動片31的一端的斜面31c，將所述壓電振動片31固定於容器33的連接焊盤33b，並且所述壓電振動片31的前端架設於枕部33c。由此，壓電振動片31牢固地固定於容器33，並且處於傾斜狀態，因此，當將枕部33c的頂面與蓋部件35的內表面之間的間隙表示為g1，將壓電振動片31的從一端朝向另一端的方向上的壓電振動片31的中央的表面與蓋部件35的內表面之間的間隙表示為g2時，g2＞g1。因此，即使壓電元件30受到衝擊，因為壓電振動片31的支撐牢固且能夠減小壓電振動片31的前端的振動，所以耐衝擊性提高。另外，蓋部件35與壓電振動片31的激振電極31a之間的間隙g2以使壓電振動片31傾斜的程度擴大，因此，也能夠減輕浮動電容的影響。另外，以規定關係將連接焊盤33b埋設於容器33，壓電元件30相應地實現低矮化。

2.另一實施方式在第一實施方式的壓電元件30中，容器33是包括收納壓電振動片31的凹部33a的構造的容器。但是，容器不限於包括凹部的容器。圖2是對其例子進行說明的圖，且是由對應於圖1B的剖視圖表示的另一實施方式的壓電元件40的說明圖。所述壓電元件40使用了作為容器的平板狀的容器41、與作為蓋部件的蓋狀的蓋部件43。平板狀的容器41包括：結構與第一實施方式的壓電元件30相同的連接焊盤33b、枕部33c、外部端子33d及通孔線33e。另外，蓋狀的蓋部件43包括凹部，所述凹部內部包含壓電振動片31。能夠將本發明也應用於此種構造的壓電元件，且能夠獲得同樣的效果。另外，在所述例子中，例示了晶體振子作為壓電元件，但本發明也能夠應用於晶體振盪器。另外，例舉AT切割晶體片作為壓電振動片進行了說明，但也可以是其他切割方式的晶體片例如SC切割振子等二次旋轉晶體片。而且，本揭露也能夠應用於使用了晶體以外的壓電材料的壓電振子或壓電振盪器。

10‧‧‧晶體振子

11‧‧‧晶體片

11a、31a‧‧‧激振用電極

11b、31b‧‧‧引出電極

13、33‧‧‧容器

13a、33b‧‧‧連接焊盤

13b、33c‧‧‧枕部

13c‧‧‧外部連接端子

13d、33e‧‧‧通孔線

15、37‧‧‧導電性接著劑

17、35‧‧‧蓋部件

30‧‧‧第一實施方式的壓電元件

31‧‧‧壓電振動片（晶體振動片）

31c‧‧‧斜面

33a‧‧‧凹部

33ba‧‧‧金屬膜

33bb‧‧‧鍍覆膜

33d‧‧‧外部端子

40‧‧‧其他實施方式的壓電元件

41‧‧‧平板狀的容器

43‧‧‧蓋狀的蓋部件

d‧‧‧厚度

g1、g2、gx、gy‧‧‧間隙

M‧‧‧部分

IB-IB、IIIB-IIIB‧‧‧線

圖1A、圖1B、圖1C是用以對第一實施方式的壓電元件30進行說明的圖。圖2是另一實施方式的壓電元件的說明圖。圖3A、圖3B、圖3C是對現有技術及問題進行說明的圖。

Claims

一種壓電元件，包括：經過斜面加工的壓電振動片，所述壓電振動片的一端具有斜面；容器，利用所述壓電振動片的所述一端的所述斜面保持著所述壓電振動片，且在所述容器的保持區域具有連接焊盤，在與所述壓電振動片的另一端對應的區域具有枕部；以及蓋部件，對所述容器進行密封，所述壓電元件的特徵在於：所述連接焊盤在所述保持區域中，以與所述容器的表面處於同一面的狀態，且以所述連接焊盤的表面露出的狀態埋設於所述容器，所述壓電振動片架設在所述連接焊盤的表面與所述枕部的頂面之間。
如申請專利範圍第1項所述的壓電元件，其中：所述連接焊盤是包含金屬膏燒結體與鍍覆在所述金屬膏燒結體上的鍍覆膜的層疊膜。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的壓電元件，其中：以使所述斜面與所述連接焊盤的表面平行的方式，決定所述枕部的高度。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的壓電元件，其中：當將所述枕部的頂面與所述蓋部件的內表面之間的間隙表示為g1，將所述壓電振動片的從所述一端朝向所述另一端的方向上的所述壓電振動片的中央的表面與所述蓋部件的內表面之間的間隙表示為g2時， g2＞g1。
如申請專利範圍第3項所述的壓電元件，其中：當將所述枕部的頂面與所述蓋部件的內表面之間的間隙表示為g1，將所述壓電振動片的從所述一端朝向所述另一端的方向上的所述壓電振動片的中央的表面與所述蓋部件的內表面之間的間隙表示為g2時， g2＞g1。