专利名称：压电振动器件及振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及安装了电子元件的压电振动器件。
背景技术：
在近年来逐渐普及的便携电话等便携信息终端中，使用表面安装型的小型封装件的电子器件被大量使用。例如振动器、MEMS、陀螺仪传感器、加速度传感器等具有在中空的空腔构造的封装件中收纳电子元件的构造。中空的空腔构造的封装件已知有例如接合基底基板和盖基板而气密密封的结构。随着近年来的小型化，作为将电子器件接合于基底基板的方法，常使用倒装接合法(例如专利文献I)。这里，对在基底基板上用金属凸点固定了压电振动片的压电振动器进行简单说明。S卩，如图7所示，压电振动器200由压电振动片203、形成为凹型的基底基板201以及用 接合部207接合于基底基板201的盖基板202构成。压电振动片203由石英等的压电材料形成，并夹着压电振动片203构图有用于使该压电振动片203振动的激振电极205a、205b。压电振动片203经由激振电极205a、205b、金属凸点204接合至形成于基底基板201上的迂回电极207a、207b上。在基底基板201形成凹部，通过用盖基板202密封构成空腔209。该压电振动片203收纳于所述空腔209内。基底基板201用陶瓷基板构成，在基底基板201的底面延及侧面而形成有迂回电极207a、207b。其中的一个外部电极207a经由迂回电极206a与压电振动片203的一个激振电极205a电连接，另一个外部电极207b经由迂回电极206b与压电振动片203的另一个电极205b电连接。盖基板202由陶瓷基板或者金属基板构成，通过在基底基板201上的接合面207进行缝焊或者Au-Sn焊接，将空腔209密封。[专利文献]
专利文献I :日本特开2010 - 103868号公报。
发明内容
然而，如图7所不，由于压电振动片203通过金属凸点204牢牢固定于基底基板201，因此基底基板201的应变、应力直接施加于压电振动片203。另外，在一般的AT剪切石英振动器的压电振动片中，为了稳定压电振动片而保持，具有保持压电振动片的一个表面的短边两端部2个部位的构造。在该情况下，金属凸点间的距离与压电振动片的短边长大致相同，金属凸点间的距离变长。基底基板与压电振动片的热膨胀系数之差所引起的应力，起因于金属凸点间的距离。因此，存在该应力施加于压电振动片上而使压电振动片的振动特性大大变化的课题。本发明是鉴于上述课题而做出的，其目的在于，提供即使用金属凸点保持压电振动片，从基底基板传递的应力、应变也有所减小的压电振动器件。
本发明的压电振动器件具备基底基板；盖基板，在与所述基底基板相向的状态下与该基底基板接合；以及压电振动片，收纳于所述基底基板与所述盖基板之间形成的空腔内并与所述基底基板的上表面凸点接合，其特征在于，所述压电振动片是具有在表面、背面分别形成的激振电极以及与各个所述激振电极电连接的装配电极的、以AT模式进行振荡的压电振动片，所述装配电极的一个，在所述压电振动片的短边的中心线上、且在接近所述压电振动片的一个短边的位置，经由第一金属凸点与所述基底基板电连接，所述装配电极的另一个，在接近所述压电振动片的一个所述短边与所述压电振动片的一个长边相交部分的位置，经由第二金属凸点与所述基底基板电连接。根据本发明，能够将基底基板的应力、应变的影响向压电振动片的传递抑制到最小限度。特别是与现有的压电振动片的保持方法相比，由于金属凸点间的距离缩短，所以从盖基板或基底基板向压电振动器施加的应力、应变变动减少并能够使压电振动片的特性稳 定。进一步，能够稳定压电振动片而保持。另外，本发明的特征在于，所述装配电极的另一个进一步经由第三金属凸点与所述基底基板连接，所述第三金属凸点接近一个所述短边并位于所述压电振动片的另一个长边侧，所述第一金属凸点、所述第二金属凸点及所述第三金属凸点在相同直线上并排。由此，能够稳定压电振动片而保持。并且，利用位于在同一直线上并排的第二金属凸点与第三金属凸点之间的第一金属凸点，几乎没有由第二金属凸点与第三金属凸点间的距离引起的应力的影响。因此，由于金属凸点间的距离缩短，所以不会产生由基底基板与压电振动片的热膨胀系数之差引起的应力。因此，能够进一步稳定压电振动片而保持，同时防止压电振动片的振动特性的变化。另外，本发明的特征在于，所述第二金属凸点与所述第三金属凸点夹着所述第一金属凸点并位于离所述第一金属凸点等距离的位置。根据本发明，能够将基底基板的应力、应变的影响向压电振动片传递抑制到最小限度。特别是与现有的压电振动片的保持方法相比，由于金属凸点间的距离缩短，所以从盖基板或基底基板向压电振动器施加的应力、应变变动减少，能够使压电振动片的特性稳定。进一步，能够稳定压电振动片而保持。
图I是本发明的第一种实施方式涉及的压电振动器件的纵截面示意图。图2是本发明的第一种实施方式涉及的压电振动器件的俯视示意图。图3是本发明的第一种实施方式涉及的压电振动器件的分解立体图。图4是本发明的第二实施方式涉及的压电振动器件的纵截面示意图。图5是本发明的第三实施方式涉及的压电振动器件的俯视示意图。图6是本发明的第四实施方式涉及的振荡器的俯视示意图。图7是现有公知的压电振动器件的纵截面示意图。标号说明
I压电振动器件，2 基底基板，3 盖基板，4 压电振动片，5、6 激振电极，7a、7b贯通电极，8 侧面电极，9 接合膜，10a、10b、10c、IOd 外部电极，13a、13b 装配电极，14a、14b 迂回电极，15a、15b 凸点，16 空腔，18a、18b 通孔，20a、20b、20c 凸点，31、32侧面外部电极，40振荡器，41集成电路，42电子部件，43基板。
具体实施例方式〈压电振动器件〉
(第一种实施方式)
图I是在第一种实施方式涉及的压电振动器件I中的通过贯通电极7a的长边方向的截面图中、从侧面观察压电振动片4侧的图。另外，图2是压电振动器件I的俯视示意图，图3是分解立体图。此外，在图2中省略了盖基板3。本实施方式的压电振动器件I形成为用基底基板2以及在与基底基板2相向状态下接合于基底基板2的盖基板3层叠为2层的箱状。另外，压电振动器件I是在基底基板2与盖基板3之间形成的空腔16内收纳了压电振动片4的表面安装型压电振动器件。另外，将压电振动片4保持在基底基板2的方法，是保持压电振动片4的一个短边侧的悬臂状态。 如图3所示，压电振动片4是由石英压电材料形成的AT剪切型的振动片，在被施加既定的电压时进行振动。该压电振动片4在平板石英的表面、背面两面具有配置于相向位置的一对第二激振电极5、第一激振电极6,以及分别与第二激振电极5、第一激振电极6电连接的装配电极13a、13b。装配电极13a、13b经由平板石英的侧面电极8a、8b分别与第二激振电极5、第一激振电极6电连接。第二激振电极5、第一激振电极6、装配电极13a、13b、侧面电极8a、8b例如通过铬(Cr)、镍(Ni)、金(Au)、铝(Al)或者钛(Ti)等的导电性膜的覆膜，或者由组合了这些导电性膜的若干的层叠膜来形成。这样构成的压电振动片4经由用金等形成的第二金属凸点15a、第一金属凸点15b凸点接合于基底基板2的上表面。更具体而言，在构图于基底基板2的上表面的后述迂回电极14a、14b上,分别形成第二金属凸点15a、第一金属凸点15b。另外,一对装配电极13a、13b分别接触到第二金属凸点15a、第一金属凸点15b上。在该状态下,压电振动片4凸点接合在基底基板2上。由此，压电振动片4在从基底基板2的上表面浮起第二金属凸点15a、第一金属凸点15b的厚度的量的状态下被支撑，并且装配电极13a、13b与迂回电极14a、14b成为分别电连接的状态。盖基板3由绝缘物、半导体或者金属构成。另外，盖基板3在与基底基板2接合的接合面侧，形成容纳有压电振动片4的矩形状凹部。该凹部是在两基板2、3叠合时成为收容压电振动片4的空腔16的、空腔16用凹部。而且盖基板3在使该凹部16与基底基板2侧相向的状态下经由接合膜9与该基底基板2接合。接合方法能够使用例如阳极接合等。基底基板2由绝缘物、半导体或者金属构成。另外，以能相对于盖基板3叠合的大小形成为板状。另外，在基底基板2形成贯通基底基板2的一对通孔(贯通孔)18a、18b。此时，一对通孔18a、18b以容纳于空腔16内的方式形成。更详细地说，以一个通孔18a位于装配的压电振动片4的装配电极13a、13b侧，另一个通孔18b位于与压电振动片4的装配电极13a、13b侧相反的一侧的方式形成。另外，在本实施方式中，虽然举出笔直地贯通基底基板2的通孔18a、18b为例来进行说明，但不限于该情况，例如形成为直径朝着基底基板2的下表面逐渐缩小的锥状也无妨。总之，只要贯通基底基板2即可。而且，在这一对通孔18a、18b形成有以填充该通孔18a、18b的方式分别形成的一对贯通电极7a、7b。该贯通电极7a、7b完全堵塞通孔18a、18b而维持空腔16内的气密性，并且起到使后述的外部电极10a、IOd及迂回电极14a、14b导通的作用。对于通孔18a、18b与贯通电极7a、7b之间的空隙，通过使基底基板2熔融而完全将孔堵塞。构图一对迂回电极14a、14b,使得一对贯通电极7a、7b中的一个贯通电极7a与压电振动片4的一个装配电极13a电连接，并且另一个贯通电极7b与压电振动片4的另一个装配电极13b电连接。更详细地说，一个迂回电极14a以位于压电振动片4的装配电极13a、13b侧的方式形成于一个贯通电极7a上。另外，另一个迂回电极14b以如下的方式形成从与一个迂回电极14a邻接的位置沿着压电振动片4迂回到基底基板2中与贯通电极7a相向的一侧，并位于另一个贯通电极7b之上。
而且，在这一对迂回电极14a、14b上分别形成第二金属凸点15a、第一金属凸点15b,利用第二金属凸点15a、第一金属凸点15b装配压电振动片4。由此,压电振动片4的一个装配电极13a经由一个迂回电极14a与一个贯通电极7a导通,另一个装配电极13b经由另一个迂回电极14b与另一个贯通电极7b导通。另外，如图I所不，在基底基板2的下表面,分别形成与一对贯通电极7a、7b电连接的外部电极10a、10d。就是说,一个外部电极IOa经由一个贯通电极7a及一个迂回电极14a与压电振动片4的第二激振电极5电连接。另外，另一个外部电极IOd经由另一个贯通电极7b及另一个迂回电极14b，与压电振动片4的第一激振电极6电连接。在使如此构成的压电振动器I动作的情况下，对形成于基底基板2的外部电极10a、10d施加既定的驱动电压。由此，能够使电流在由压电振动片4的第二激振电极5及第一激振电极6构成的激振电极中流过，使其能够以既定的频率振动。而且，利用振动，能够作为控制信号的定时源、参考信号源等来利用。这里，使用牢固的凸点接合来接合基底基板2与压电振动片4时，由于基底基板2与压电振动片4的热膨胀差，对压电振动片4的装配电极13a、13b附近施加很大的应力。压电振动片4受到应力时，频率、温度特性等将发生大的变化。特别是在本实施例中使用的AT剪切振动片的情况下，由于频率的稳定性、温度特性的稳定性非常重要，这成为大的问题。在现有压电振动器中，将陶瓷基板用于基底基板2。陶瓷基板的热膨胀系数在7X10 —6/°C左右，比AT剪切振动片的热膨胀系数小。因此，假设在凸点接合压电振动片4与基底基板2的情况下，对压电振动片4施加很大的应力，给频率、温度特性带来坏的影响。另外，存在采用将导电性粘结剂用于陶瓷基底基板与压电振动片的接合并使基底基板与压电振动片柔性地接合的方法。然而，压电振动器件的小型化进一步推进时，压电振动片4的装配电极13a、13b变小，导电性粘结剂的粘结区域也变小。然而，由于导电性粘结剂具有流动性，粘结面积扩大，所以伴随着难以减少粘结区域(=装配电极13a、13b的大小)的困难。另一方面，为了确保粘结区域，虽然也可以考虑增大装配电极13a、13b的尺寸的方法，但是存在激振电极5、6变小、压电振动片4的振动部分的区域变小而特性变差的问题。在本实施方式中，设将压电振动片4接合于基底基板2的第二金属凸点15a、第一金属凸点15b的接合位置为与现有例不同的位置。具体而言，第一金属凸点15b的位置是在压电振动片4的短边的中心线上、且接近压电振动片4的一个短边的位置。第二金属凸点15a的位置是在第一金属凸点15b相同的一个短边侧、且接近压电振动片4的一个短边与一个长边相交的部分的位置。即，压电振动片4的装配电极13b在压电振动片4的短边的中心线上、且接近压电振动片4的一个短边的位置，经由第一金属凸点15b与基底基板2电连接，装配电极13a在接近压电振动片4的一个短边与压电振动片4的一个长边相交部分的位置，经由第二金属凸点15a与所述基底基板电连接。通过在这样的位置将压电振动片4与基底基板2接合，第二金属凸点15a、第一金属凸点15b间的距离缩短，基底基板2与压电振动片4的热膨胀差的影响将变小。由此，与以往相比，频率、温度特性等的特性不会变化。另外，由于第二金属凸点15b位于压电振动片4的短边的中心线上，所以能够使压电振动片4的保持充分稳定。此外，在金属凸点两方配置在一个长边侧的情况下，与本实施方式相比，不能够稳定压电振动片4而保持。进一步，由于能够使用凸点接合，所以能够解决使用导电性粘结剂的情况下的课题。即，根据本实施方式，不需要确保粘结区域较大，就能够防止特性的变化。
另外，由于导电性粘结剂到凝固为止需要一段时间，所以在组装制造中保持压电振动片4。或者，在导电性粘结剂凝固时，必须采用预先使压电振动片4倾斜而粘结的方法，使得依靠压电振动片4的自重来变得与基底基板2平行。在本实施方式中，通过使用凸点接合能够省去这样的工序。另外，由于压电振动片4利用凸点接合、在从基底基板2浮起的状态下被支撑，所以能够自然地确保振动所需的最低限度的振动间隙。因此，与盖基板3不同，不需要在基底基板2侧形成空腔用的凹部16，使用平板状的基板也无妨。因此，在不考虑凹部(空腔)16的情况下，基底基板2的厚度能够尽可能地薄。在这一点上，本实施例能够谋求压电振动器件I的薄型化。(第二实施方式)
图4是在本发明的第二实施方式涉及的压电振动器件I中的、通过迂回电极14a的长边方向的截面图中，从侧面观察压电振动片4的图。与第一种实施方式的不同点在于，基底基板2是凹型形状的基板，盖基板3是板状的基板，其他的结构与第一种实施方式大致相同。以下，主要就不同部分进行说明。对于相同的部分或具有相同的功能的部分将标记相同的符号。盖基板3由绝缘物、半导体或者金属构成，形成为平板状。另外，容纳压电振动片4的矩形状凹部在基底基板2中形成。该凹部是在两基板2、3叠合时成为收容压电振动片4的空腔16的、空腔16用凹部。而且基底基板2在使该凹部与盖基板3侧相向的状态下经由接合膜9与该盖基板3接合。基底基板2由绝缘物、半导体或者金属构成，形成为可与盖基板3叠合的大小的凹型板状。另外，不使用通孔、贯通电极，而使用侧面外部电极31、32分别连接迂回电极14a、14b和外部端子10a、10d。具体而言,在基底基板2上形成的迂回电极14a、14b延伸至压电振动器件I的外周部，与侧面外部电极31、32连接。在与基底基板2的形成迂回电极14a、14b的面相向的面形成的外部电极10a、10d，分别延伸至压电振动器件I的外周部，与侧面外部电极31、32连接。由此，能够取得与第一实施方式同样的效果。(第三实施方式)
图5是本发明的第三实施方式涉及的压电振动器件I的俯视示意图。此外，在图5中省略了盖基板3。与第一种实施方式的不同点在于压电振动片4用3个凸点保持这一点,其他的结构与第一种实施方式大致相同。以下，主要对不同部分进行说明。对于相同的部分或具有相同功能的部分将标记相同的符号。在本实施例中，如图5所示，将压电振动片4接合到基底基板2上的凸点有3个。具体而言，第一金属凸点20b及第二金属凸点20a的位置与第一种实施方式为相同结构。另外，在本实施方式中，第一金属凸点20b电连接的一个装配电极13b,进一步经由第三金属凸点20c与基底基板2连接。另外，第三金属凸点20c位于接近于压电振动片4的一个短边、且在压电振动片4的配置有第二金属凸点20a的一个长边的相反侧的另一个长边侧。并且，第一金属凸点20b、第二金属凸点20a及第三金属凸点20c在同一直线上并排。由此，与第一种实施方式相比，也能够稳定压电振动片4而保持。并且，通过位于在同一直线上并排的第二金属凸点20a与第三金属凸点20c之间的第一金属凸点20b,几乎没有由第二金属凸点20a与第三金属凸点20c之间的距离引起的应力的影响。因此，与现 有例相比，由于金属凸点间的距离缩短，所以与第一种实施方式相同，不会产生由基底基板2与压电振动片4的热膨胀系数差引起的应力。因此，能够进一步稳定压电振动片4而保持，并且防止压电振动片4的振动特性的变化。此时，虽然优选是使第一金属凸点20b与第二金属凸点20a、第三金属凸点20c的距离更短，但考虑到凸点的大小、安装位置精度，优选为8(T300Mffl。虽然也可在3个金属凸点各自的位置形成三角形的位置进行接合，但由于各点间产生的热膨胀差的应力全部施加于压电振动片4，所以产生更大的特性的变化。因此，优选3点的位置关系在一条直线上。另外，也可使第二金属凸点20a离第三金属凸点20c、第一金属凸点20b的距离为等距离。由此，压电振动片4可能可以保持得更水平，能够提高保持的稳定性。此外，也可以使第三金属凸点20c与第一金属凸点20b间的距离相比于第二金属凸点20a与第一金属凸点间的距离较短。第三金属凸点20c与第一金属凸点20b的距离可以根据基底基板2、压电振动片4的大小等适当地变更。通过这样设3个金属凸点且使相对于压电振动片4位置关系更靠近短边的中心线上，能够实现保持的稳定性和对振动特性的影响极小化。<振荡器>
(第四实施方式)
图6是本发明的第四实施方式涉及的振荡器40的俯视示意图。本振荡器40组装了使用第一种实施方式所示的压电振动片4的压电振动器件I。如图6所示，振荡器40具有基板43，该基板上设置的压电振动器件I，集成电路41及电子部件42。压电振动器件I基于供给至电极端子10a、10d的驱动信号生成固定频率的信号，集成电路41及电子部件42处理从压电振动器件I供给的固定频率的信号，生成时钟信号等基准信号。由于本发明的压电振动器件I能够形成为可靠性高且小型化，所以能够紧凑地构成振荡器40的整体。
权利要求
1.一种压电振动器件，具备基底基板；盖基板，在与所述基底基板相向的状态下与所述基底基板接合；以及压电振动片，收纳于在所述基底基板与所述盖基板之间形成的空腔内并与所述基底基板的上表面凸点接合，其特征在于， 所述压电振动片为具有在表面、背面分别形成的激振电极和与各个所述激振电极电连接的装配电极的、以AT模式进行振荡的压电振动片， 所述装配电极的一个，在所述压电振动片的短边的中心线上、且在接近所述压电振动片的一个短边的位置，经由第一金属凸点与所述基底基板电连接， 所述装配电极的另一个，在接近所述压电振动片的一个所述短边与所述压电振动片的一个长边相交的部分的位置，经由第二金属凸点与所述基底基板电连接。
2.如权利要求I所述的压电振动器件，其特征在于， 所述装配电极另一个进一步经由第三金属凸点与所述基底基板连接， 所述第三金属凸点接近所述压电振动片的一个所述短边，位于所述压电振动片的另一个长边侧， 所述第一金属凸点、所述第二金属凸点以及所述第三金属凸点，在同一直线上并排。
3.如权利要求2中所述的压电振动器件，其特征在于， 所述第二金属凸点与所述第三金属凸点夹着所述第一金属凸点，位于离所述第一金属凸点等距离的位置。
4.一种振荡器，具备从权利要求I到权利要求3的任一项所述的压电振动器件，以及向所述压电振动器件提供驱动信号的驱动电路。
全文摘要
在本发明的压电振动器件中，压电振动片是具有形成于表面、背面的激振电极的、以AT模式进行振荡的压电振动片，并且，激振电极的一个是在压电振动片的短边的中心线上、且在接近压电振动片的一个短边的位置经由金属凸点与基底基板连接的结构，激振电极另一个是在所述短边相同侧、且在接近压电振动片的一个所述短边与压电振动片的一个长边相交部分的位置经由金属凸点与基底基板连的结构。由此，提供即使用金属凸点保持压电振动片也能够使从基底基板传递的应力、应变减小的压电振动器件。
文档编号H03H9/10GK102970000SQ201210317579
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月31日 优先权日2011年9月1日
发明者吉田宜史 申请人:精工电子有限公司