TWI828371B - 壓電振動元件 - Google Patents
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Abstract
一種壓電振動元件，包括石英基板、第一振盪電極、第二振盪電極、第一外接電極以及第二外接電極。第一振盪電極設置於石英基板的第一表面上。第二振盪電極設置於石英基板的第二表面上。第一外接電極設置於石英基板的第一表面、側表面與第二表面上且電性連接至第一振盪電極，其中第一外接電極與第二表面直接接觸。第二外接電極設置於第二表面上且電性連接至第二振盪電極。
Description
本發明是有關於一種壓電元件，且特別是有關於一種壓電振動元件。
壓電振動元件(例如是石英振盪器)，會同時在石英基板的兩個表面(正面及背面)使用堆疊金屬層組的方式進行側電極的製作，以使電流在兩個表面之間流動，然而，如此一來，在電荷流動時會經過至少二個金屬堆疊的介面(兩個表面各自具有至少一個金屬堆疊的介面)，進而導致串聯電阻值增加，影響壓電振動元件的壓電效能。因此，如何有效地提升壓電振動元件的壓電效能實為一種挑戰。
本發明提供一種壓電振動元件，其可以減少串聯電阻值，進而具有較佳的壓電效能。
本發明的一種壓電振動元件，包括石英基板、第一振盪電極、第二振盪電極、第一外接電極以及第二外接電極。第一振盪電極設置於石英基板的第一表面上。第二振盪電極設置於石英基板的第二表面上。第一外接電極設置於石英基板的第一表面、側表面與第二表面上且電性連接至第一振盪電極，其中第一外接電極與第二表面直接接觸。第二外接電極設置於第二表面上且電性連接至第二振盪電極。
在本發明的一實施例中，上述的第一外接電極包括第一部分與第二部分。第一部分設置於第一表面上並與第一振盪電極藉由金屬佈線連接，且第二部分與第一部分連接並沿著側表面延伸至第二表面上。
在本發明的一實施例中，上述的第一部分包括至少二組金屬層組，每組金屬層組包括至少二層金屬層。第一部分為至少二組金屬層組的下方金屬層組並與金屬佈線接觸，且第二部分由至少二組金屬層組的上方金屬層組延伸出來。
在本發明的一實施例中，上述的至少二組金屬層組於石英基板上的正投影面積局部重疊。
在本發明的一實施例中，上述的至少二組金屬層組以階梯狀方式堆疊。
在本發明的一實施例中，上述的第一外接電極在第一表面上具有第一厚度，第一外接電極在第二表面上具有第二厚度，第一厚度不同於第二厚度。
在本發明的一實施例中，上述的第一厚度大於第二厚度。
在本發明的一實施例中，上述的第一外接電極與第一表面直接接觸。
在本發明的一實施例中，上述的第一外接電極在第一表面上具有第三厚度，第一外接電極在第二表面上具有第四厚度，第三厚度與第四厚度相同。
在本發明的一實施例中，上述的第一外接電極中不具有金屬堆疊的介面。
基於上述，本發明改良了壓電振動元件的電極設計，將壓電振動元件的第一外接電極與石英基板的第二表面直接接觸，如此一來，在電荷流動時至少在第二表面上就不會有金屬堆疊的介面，亦即可以至少減少經過一次金屬堆疊的介面所產生的電阻值，因此可以減少串聯電阻值，進而具有較佳的壓電效能。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本文所使用之方向用語（例如，上、下、右、左、前、後、頂部、底部）僅作為參看所繪圖式使用且不意欲暗示絕對定向。
除非另有明確說明，否則本文所述任何方法絕不意欲被解釋為要求按特定順序執行其步驟。
參照本實施例之圖式以更全面地闡述本發明。然而，本發明亦可以各種不同的形式體現，而不應限於本文中所述之實施例。圖式中的層或區域的厚度、尺寸或大小會為了清楚起見而放大。相同或相似之參考號碼表示相同或相似之元件，以下段落將不再一一贅述。
除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。
圖1A是依照本發明的一實施例的一種壓電振動元件的部分長邊側視示意圖。圖1B是依照本發明的一實施例的一種壓電振動元件的部分短邊側視示意圖。圖1C是依照本發明的一實施例的一種壓電振動元件的部分第一表面俯視示意圖。圖1D是依照本發明的一實施例的一種壓電振動元件的部分第二表面俯視示意圖。
請參照圖1A至圖1D，在本實施例中，壓電振動元件100包括石英基板110、第一振盪電極120、第二振盪電極130、第一外接電極140以及第二外接電極150，其中石英基板例如是石英晶圓(wafer)切割而來。進一步而言，石英基板110具有第一表面111、第二表面112與連接第一表面111與第二表面112的側表面113，第一振盪電極120設置於第一表面111上，第二振盪電極130設置於第二表面112上。在此，第一振盪電極120與第二振盪電極130的材料例如是金(Au)、鉻(Cr)、鈦(Ti)或其他適宜的電極材料，且藉由對第一振盪電極120與第二振盪電極130加上交流電壓可以使壓電振動元件100產生循環不已之晶片振盪。
此外，第一外接電極140設置於第一表面111、側表面113與第二表面112上且電性連接至第一振盪電極120，而第二外接電極150設置於第二表面112上且電性連接至第二振盪電極130，其中第一外接電極140與第二表面112直接接觸，據此，本實施例改良了壓電振動元件100的電極設計，將壓電振動元件100的第一外接電極140與石英基板110的第二表面112直接接觸，如此一來，在電荷流動時至少在第二表面112上就不會有金屬堆疊的介面，亦即可以至少減少經過一次金屬堆疊的介面所產生的電阻值，因此可以減少串聯電阻值，進而具有較佳的壓電效能。
在一些實施例中，第一外接電極140包括第一部分與第二部分，其中第一部分設置於第一表面111上並與第一振盪電極120藉由第一金屬佈線160連接，且第二部分與第一部分連接並沿著側表面113延伸至第二表面112上，換句話說，第一外接電極140的一端可以藉由第一金屬佈線160連接至第一振盪電極120，而第一外接電極140的另一端可以延伸至第二表面112上，但本發明不限於此。
進一步而言，在本實施例中，第一部分包括至少二組金屬層組(如引出部141與連接部142)，其中第一部分為至少二組金屬層組的下方金屬層組(如引出部141，為清楚說明僅繪示出單層金屬層)。並與第一金屬佈線160接觸，且第二部分由至少二組金屬層的上方金屬層組(如連接部142，為清楚說明僅繪示出單層金屬層)延伸出來，因此在此配置下會於石英基板110的第一表面111上形成至少一個金屬堆疊的介面IF，但本發明不限於此，在其他實施例中第一外接電極140可以具有不同態樣。在此，引出部141的材料例如是Au、Cr、Ti，而連接部142的材料例如是Au、Cr、Ti，且引出部141的材料與連接部142的材料可以相同或不同。
在一些實施例中，至少二組金屬層組於石英基板110上的正投影面積局部重疊且可以是以階梯狀方式堆疊，舉例而言，如圖1C所示，引出部141與連接部142於石英基板110上的正投影面積局部重疊，而裸露出部分引出部141，因此引出部141與連接部142可以是以階梯狀方式堆疊，但本發明不限於此。
在本實施例中，第一外接電極140在第一表面111上具有第一厚度T1，第一外接電極140在第二表面112上具有第二厚度T2，且第一厚度T1不同於第二厚度T2。舉例而言，第一厚度T1大於第二厚度T2，換句話說，由於第一外接電極140在第一表面111上具有堆疊的引出部141與連接部142因此可以具有較厚的厚度，但本發明不限於此。
在一些實施例中，第二外接電極150與第二振盪電極130藉由第二金屬佈線170連接，但本發明不限於此。在此，第一金屬佈線160與第二金屬佈線170可以是任何適宜的金屬材料，本發明不加以限制。
在一些實施例中，本實施例的壓電振動元件100可以是先製作出第一振盪電極120、第二振盪電極130、金屬佈線160、金屬佈線170、引出部141與第二外接電極150(可稱為電極腳)，其中前述構件可以藉由微影(photolithography)製程或其他適宜的製程所形成。接著，可以是使用金屬遮罩沉積製程或其他適宜的製程形成連接部142。應說明的是，儘管圖1C與圖1D示意地繪示的連接部142具有規則邊緣，然而，當使用金屬遮罩沉積製程製作時可以是具有些許不規則的邊緣，但本發明不限於此。
在此必須說明的是，以下實施例沿用上述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明，關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖2A是依照本發明的另一實施例的一種壓電振動元件的部分長邊側視示意圖。圖2B是依照本發明的另一實施例的一種壓電振動元件的部分短邊側視示意圖。圖2C是依照本發明的另一實施例的一種壓電振動元件的部分第一表面俯視示意圖。圖2D是依照本發明的另一實施例的一種壓電振動元件的部分第二表面俯視示意圖。請參照圖2A至圖2D，相較於壓電振動元件100而言，本實施例的壓電振動元件200的第一外接電極240與第一表面111直接接觸，亦即第一表面111上也不具有金屬堆疊的介面，因此可以進一步減少串聯電阻值，進而具有更優異的壓電效能，但本發明不限於此。
進一步而言，第一外接電極240具有一體成型的第一部分與第二部分，第二部分由第一部分連續延伸出來，換句話說，第一外接電極240為單一金屬層組從第一表面111經由側表面113延伸至第二表面112。此外，第一外接電極240在第一表面111上具有第三厚度T3，第一外接電極240在第二表面112上具有第四厚度T4，第三厚度T3與第四厚度T4相同，且第一外接電極240中不具有金屬堆疊的介面，但本發明不限於此。
在一些實施例中，本實施例的壓電振動元件200可以是先製作出第一振盪電極120、第二振盪電極130、第一金屬佈線160、金屬佈線170與第二外接電極150(可稱為電極腳)，其中前述構件可以藉由微影(photolithography)製程或其他適宜的製程所形成。接著，可以是使用金屬遮罩沉積製程或其他適宜的製程形成第一外接電極240，因此在本實施例中，不具有如前述實施例的引出部141，直接以第一外接電極240在第一表面111上的部分作為與第一金屬佈線160接觸連接的電極腳，但本發明不限於此。
圖3A是依照本發明的另一實施例的一種壓電振動元件的封裝結構的部分長邊側視示意圖。圖3B是依照本發明的另一實施例的一種壓電振動元件的封裝結構的部分短邊側視示意圖。請參照圖3A與圖3B，本實施例的壓電振動元件200的封裝結構PKG可以是將壓電振動元件200設置於陶瓷引線晶片載具(Ceramic Leadless Chip Carrier, CLCC)10上，其中陶瓷引線晶片載具10可以包括驅動晶片與引腳或其他適宜的元件(未繪示)。進一步而言，第一外接電極240可以藉由第一連接端子20與陶瓷引線晶片載具10上的第一焊接墊12連接，而第二外接電極150可以藉由第二連接端子30與陶瓷引線晶片載具10上的第二焊接墊14連接，其中第一連接端子20第二連接端子30例如是錫球，但本發明不限於此。應說明的是，壓電振動元件100亦可以形成類似於封裝結構PKG的封裝結構。
綜上所述，本發明改良了壓電振動元件的電極設計，將壓電振動元件的第一外接電極與石英基板的第二表面直接接觸，如此一來，在電荷流動時至少在第二表面上就不會有金屬堆疊的介面，亦即可以至少減少一個金屬堆疊的介面所產生的電阻值，因此可以減少串聯電阻值，進而具有較佳的壓電效能。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10:陶瓷引線晶片載具
12:第一焊接墊
14:第二焊接墊
20:第一連接端子
30:第二連接端子
100、200:壓電振動元件
110:石英基板
111:第一表面
112:第二表面
113:側表面
120:第一振盪電極
130:第二振盪電極
140、240:第一外接電極
141:引出部
142:連接部
150:第二外接電極
160:第一金屬佈線
170:第二金屬佈線
IF:介面
PKG:封裝結構
T1:第一厚度
T2:第二厚度
T3:第三厚度
T4:第四厚度
圖1A是依照本發明的一實施例的一種壓電振動元件的部分長邊側視示意圖。
圖1B是依照本發明的一實施例的一種壓電振動元件的部分短邊側視示意圖。
圖1C是依照本發明的一實施例的一種壓電振動元件的部分第一表面俯視示意圖。
圖1D是依照本發明的一實施例的一種壓電振動元件的部分第二表面俯視示意圖。
圖2A是依照本發明的另一實施例的一種壓電振動元件的部分長邊側視示意圖。
圖2B是依照本發明的另一實施例的一種壓電振動元件的部分短邊側視示意圖。
圖2C是依照本發明的另一實施例的一種壓電振動元件的部分第一表面俯視示意圖。
圖2D是依照本發明的另一實施例的一種壓電振動元件的部分第二表面俯視示意圖。
圖3A是依照本發明的另一實施例的一種壓電振動元件的封裝結構的部分長邊側視示意圖。
圖3B是依照本發明的另一實施例的一種壓電振動元件的封裝結構的部分短邊側視示意圖。
100:壓電振動元件
110:石英基板
111:第一表面
112:第二表面
113:側表面
120:第一振盪電極
130:第二振盪電極
140:第一外接電極
141:引出部
142:連接部
IF:介面
T1:第一厚度
T2:第二厚度
Claims (6)
- 一種壓電振動元件，包括：石英基板，具有第一表面、第二表面與側表面，其中所述側表面連接所述第一表面與所述第二表面；第一振盪電極，設置於所述第一表面上；第二振盪電極，設置於所述第二表面上；第一外接電極，設置於所述第一表面、所述側表面與所述第二表面上且電性連接至所述第一振盪電極，其中所述第一外接電極與所述第二表面直接接觸；以及第二外接電極，設置於所述第二表面上且電性連接至所述第二振盪電極，其中所述第一外接電極在所述第一表面上具有第一厚度，所述第一外接電極在所述第二表面上具有第二厚度，所述第一厚度大於所述第二厚度。
- 如請求項1所述的壓電振動元件，其中所述第一外接電極包括第一部分與第二部分，所述第一部分設置於所述第一表面上並與所述第一振盪電極藉由金屬佈線連接，且所述第二部分與所述第一部分連接並沿著所述側表面延伸至所述第二表面上。
- 如請求項2所述的壓電振動元件，其中所述第一部分包括至少二組金屬層組，所述每組金屬層包括至少二層金屬層，所述第一部分為所述至少二組金屬層的下方金屬層組並與所述金屬佈線接觸，且所述第二部分由所述至少二組金屬層組的上方金屬層組延伸出來。
- 如請求項3所述的壓電振動元件，其中所述至少二組金屬層組於所述石英基板上的正投影面積局部重疊。
- 如請求項3所述的壓電振動元件，其中所述至少二組金屬層組以階梯狀方式堆疊。
- 如請求項1所述的壓電振動元件，其中所述第一外接電極與所述第一表面直接接觸。
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