專利名稱：壓電元件及其封裝的制作方法
專利說(shuō)明壓電元件及其封裝 [發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域]本發(fā)明涉及在電子裝置中使用的壓電振子、壓電振蕩器和SAW元件等壓電元件，特別涉及在安裝了用石英等壓電材料制成的振動(dòng)片的底座上使用低熔點(diǎn)玻璃粘結(jié)由玻璃薄板制成的蓋板并進(jìn)行氣密密封的壓電元件的封裝的結(jié)構(gòu)。迄今，在各種信息、通信裝置或OA裝置、民用裝置等的電子裝置中，將作為電子電路的時(shí)鐘源的壓電振子、壓電振動(dòng)片和IC芯片密封在同一個(gè)封裝內(nèi)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘組件等的壓電元件獲得了廣泛的應(yīng)用。特別是最近在便攜式計(jì)算機(jī)、IC卡等小型信息裝置和移動(dòng)電話等的通信裝置的領(lǐng)域中，隨著裝置的小型化和薄型化，在使壓電元件更進(jìn)一步小型化和薄型化的同時(shí)，還要求適合于安裝到裝置的電路基板的表面安裝型的壓電元件。
一般，表面安裝型壓電元件具有在安裝了壓電振動(dòng)片以及根據(jù)需要安裝了IC元件的底座上粘結(jié)住蓋板并加以密封的封裝結(jié)構(gòu)，據(jù)知是使用了透明玻璃材料的蓋板的封裝結(jié)構(gòu)，使得特別是在密封之后能從外側(cè)以激光照射到壓電振動(dòng)片上并調(diào)節(jié)頻率。圖9(A)和(B)示出了具有這樣的封裝結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有壓電振子的一個(gè)例子。該壓電振子具有由絕緣材料制造的底座1和蓋板2構(gòu)成的封裝3，在其中氣密密封音叉型石英振動(dòng)片4。底座1層疊陶瓷等絕緣薄板，形成為矩形箱狀，在其底面用導(dǎo)電性粘結(jié)劑將石英振動(dòng)片4的基端部4a以懸臂方式固定。矩形薄板狀的蓋板2用低熔點(diǎn)玻璃將其下表面氣密粘結(jié)在底座1的上表面上。壓電元件的封裝由于例如跌落時(shí)的沖擊或在安裝時(shí)用夾具夾持時(shí)受到外力的作用，所以要求密封強(qiáng)度要能夠確保底座和蓋板的粘結(jié)密封部有足夠的氣密性。可是，上述現(xiàn)有的封裝結(jié)構(gòu)，由于只是用低熔點(diǎn)玻璃使底座的上端面和蓋板的下表面貼合在一起，特別是在水平方向的粘結(jié)面上完全承受了來(lái)自封裝側(cè)面的作用力。因此，要使壓電元件不致因?yàn)樵跉饷苷辰Y(jié)部封裝的氣密性受損而導(dǎo)致其性能降低或變壞，就要以規(guī)定的密封寬度(圖9(A)中的w1)使蓋板粘結(jié)在底座的上端面上，還要使低熔點(diǎn)玻璃沿著其外周以足夠的寬度(圖9(A)中的w2)環(huán)流，借以提高抗側(cè)向外力的強(qiáng)度。
另外，底座1與現(xiàn)有的多層基板的制造方法相同，通常是將具有所希望形狀和尺寸的、規(guī)定片數(shù)的大張?zhí)沾杀“?重疊在一起并粘合后，如

圖10所示，沿著切割線7切斷分割，一次制成具有規(guī)定的縱橫方向尺寸的多個(gè)底座。此時(shí)，在縱橫切斷線7的交點(diǎn)處，由于形成了為使該種切斷變得容易的孔(圓形貫通孔)8，所以在分割以后各個(gè)底座1的角部殘留有1/4圓形的缺口。如使矩形蓋板重疊在其上，則如圖9(C)明顯示出的那樣，在底座1的角部，不能確保在蓋板2的外側(cè)留出使低熔點(diǎn)玻璃5環(huán)流的足夠空邊，或者蓋板2的角部有超出底座的外形的危險(xiǎn)。再者，如圖所示，如低熔點(diǎn)玻璃5流淌到底座1的外側(cè)，來(lái)自側(cè)向的外力會(huì)使低熔點(diǎn)玻璃產(chǎn)生龜裂，反而有損壞封裝的氣密性的危險(xiǎn)。對(duì)此，如果在底座的各個(gè)角部加寬密封寬度w1，設(shè)置可供低熔點(diǎn)玻璃環(huán)流的空邊，則可確保足夠的粘合和密封強(qiáng)度，但是，由于會(huì)相應(yīng)加大封裝的縱向和橫向尺寸，所以存在限制壓電元件小型化的問(wèn)題。
另外，如果為了使低熔點(diǎn)玻璃不致像這樣流淌在底座1的外側(cè)壁而減少其用量，就會(huì)如圖9(D)所示，低熔點(diǎn)玻璃不能充分環(huán)流到蓋板2的周邊，會(huì)有在蓋板2和底座1之間產(chǎn)生空隙10的危險(xiǎn)。在這樣的狀態(tài)下，如果粘合了蓋板2和底座1的封裝受到來(lái)自上方的外力的作用，則玻璃材料的蓋板2就容易從空隙10的部分發(fā)生龜裂而破損，同樣會(huì)有使封裝的氣密性受損的危險(xiǎn)。
因此，本發(fā)明就是鑒于上述現(xiàn)有的問(wèn)題而完成的，其目的是，提供在具有在安裝了壓電振動(dòng)片的底座的上表面上用低熔點(diǎn)玻璃粘結(jié)了由玻璃材料制成的蓋板的封裝的壓電元件中，能保證在底座與蓋板之間有足夠的粘合和密封強(qiáng)度，同時(shí)達(dá)到小型化和薄形化的封裝結(jié)構(gòu)。[解決課題的方法]為了達(dá)到上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種壓電元件的封裝，備有矩形箱狀底座，用低熔點(diǎn)玻璃被粘合在底座的上表面上由矩形薄板狀玻璃材料制成的蓋板，在其內(nèi)部氣密密封有壓電振動(dòng)片，其特征在于蓋板的矩形的各個(gè)角部被削除，使得在底座的外周邊和蓋板周邊之間的全長(zhǎng)上留出規(guī)定寬度的空邊。
通過(guò)將如此形成的蓋板與底座粘合起來(lái)，在底座的上表面沿蓋板周邊的全長(zhǎng)上確保足夠的密封寬度，以及確保使低熔點(diǎn)玻璃環(huán)流的足夠?qū)挾鹊目者叄纱?，特別是針對(duì)來(lái)自封裝側(cè)向而作用的外力，也能夠發(fā)揮出足夠的粘合和密封強(qiáng)度。
上述蓋板的各個(gè)角部可以采取各種形狀，可以在一個(gè)實(shí)施例中作直線狀傾斜切斷，還可以在另一實(shí)施例中作成圓弧狀。這樣的蓋板在采用機(jī)械加工、刻蝕等化學(xué)加工、或采用擠壓成型加工等整體成型時(shí)，能夠易于形成所希望的形狀。
在一個(gè)實(shí)施例中，在上述蓋板的矩形中被削除的各個(gè)角部，要在其上表面處做成錐面。由此，在壓電元件的處理方面，特別是在直接承受外力的可能性高的封裝的各個(gè)角部，不僅要使上述那樣的蓋板的各個(gè)角部獲得足夠大小的密封寬度w1和空邊w2，還要通過(guò)該錐面，將來(lái)自封裝側(cè)面作用的外力分解成垂直方向和水平方向的分力，以減輕在各個(gè)角部的底座上端面及蓋板的各個(gè)粘合面在水平方向的作用力。于是，只要對(duì)蓋板再稍作加工，就確實(shí)能夠獲得在實(shí)用上足夠的粘合和密封強(qiáng)度。另外，在該實(shí)施例中，在上述蓋板的上表面的周邊做成錐面，就更能增高封裝的粘合和密封強(qiáng)度。
在另一實(shí)施例中，上述蓋板的上表面的周邊形成了臺(tái)階，由此，為了組裝在操作壓電元件時(shí)，由于減少了夾具等觸及的部位，不利于封裝的外力意外作用的機(jī)會(huì)也減少了，這是很好的。這種臺(tái)階可采用機(jī)械加工、刻蝕等化學(xué)加工、或擠壓成型加工等整體成型來(lái)形成。
在另一實(shí)施例中，將上述蓋板的下表面上形成與底座的內(nèi)周邊相適配的臺(tái)階。通過(guò)使該臺(tái)階與底座內(nèi)周邊對(duì)準(zhǔn)并粘合，不但能使兩者的對(duì)位更加容易并且準(zhǔn)確，同時(shí)由于能使封裝高度減少一個(gè)臺(tái)階的高度，所以能夠?qū)崿F(xiàn)壓電元件的薄型化。這種臺(tái)階，除了采用上述的機(jī)械加工、化學(xué)加工及擠壓成型加工等整體成型以外，通過(guò)使低融點(diǎn)玻璃粘結(jié)到蓋板的下表面，就能夠形成所希望的形狀。
還有，在另一實(shí)施例中，上述底座具有使封裝的內(nèi)部和外部連通的貫通孔，該貫通孔用密封材料氣密堵塞。在將上述蓋板粘合到底座上之后，該封裝被置于真空環(huán)境內(nèi)，通過(guò)在上述貫通孔內(nèi)充填密封材料，能夠進(jìn)行真空密封。另外，當(dāng)使用低熔點(diǎn)玻璃使蓋板粘合劑底座時(shí)，借助于粘合時(shí)的熱量有使封裝內(nèi)部的氣體膨脹或產(chǎn)生氣體的危險(xiǎn)，此時(shí)，特別是如要使封裝的小型化取得進(jìn)展，則也考慮到封裝內(nèi)部的壓力上升會(huì)使低熔點(diǎn)玻璃的密封寬度產(chǎn)生變動(dòng)，影響到確保氣密性，但在本實(shí)施例中，由于通過(guò)底座的貫通孔使封裝內(nèi)部的氣體外逸，從而能夠避免內(nèi)部壓力的上升，所以維持并確保了封裝的氣密性。再者，當(dāng)上述蓋板是透明的場(chǎng)合，在將封裝密封后，從蓋板的外側(cè)照射激光，通過(guò)蒸發(fā)和去除掉壓電振動(dòng)片的表面上預(yù)先附著的金屬重材料，能夠進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種壓電元件，其特征在于，備有能夠如此進(jìn)行真空密封的封裝；以及具有在基端部及其表面上形成了驅(qū)動(dòng)電極的一對(duì)振動(dòng)臂、并被密封在上述封裝內(nèi)部的音叉型壓電振動(dòng)片，該音叉型壓電振動(dòng)片具有由在振動(dòng)臂的各個(gè)主面上形成了的第1電極以及在振動(dòng)臂的各個(gè)側(cè)面上形成了的第2電極構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電極；第1電極是由在各振動(dòng)臂的至少一個(gè)振動(dòng)臂的主面上沿著其長(zhǎng)邊方向設(shè)置的溝槽的側(cè)面成膜后的電極膜構(gòu)成。
具有這樣的結(jié)構(gòu)的音叉型壓電振動(dòng)片，例如，按照特開(kāi)昭56-65517號(hào)公報(bào)中所述而公開(kāi)，通過(guò)產(chǎn)生與振動(dòng)臂的主面平行的電場(chǎng)，能夠大幅度提高電場(chǎng)效率。由此可知，能夠壓低CI(晶體阻抗)值。可是，當(dāng)該振動(dòng)臂進(jìn)行撓曲運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果在封裝內(nèi)有空氣存在，不能獲得充分的真空度的場(chǎng)合，由于在振動(dòng)臂的主面上設(shè)置的溝槽所受到的額外的空氣阻力，特別是在伴隨壓電元件小型化而造成音叉型壓電振動(dòng)片小型化的時(shí)候，振動(dòng)片的撓曲運(yùn)動(dòng)受到限制，因而有不能獲得如預(yù)期那樣低的CI值的危險(xiǎn)。由于本發(fā)明的壓電元件使低熔點(diǎn)玻璃或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑等所產(chǎn)生的氣體抑制到最小，封裝內(nèi)部能夠在高真空度下密封，所以能確保振動(dòng)臂的充分的撓曲運(yùn)動(dòng)，能夠使CI值充分地降低。
再者，按照本發(fā)明，提供了一種壓電元件，其特征在于，備有同樣能夠如此進(jìn)行真空密封的封裝，以及具有在固定于該封裝的底座上的基端部及其表面上形成了驅(qū)動(dòng)電極的一對(duì)振動(dòng)臂、并被密封在上述封裝內(nèi)部的音叉型壓電振動(dòng)片，該音叉型壓電振動(dòng)片的基端部具有被設(shè)置在向底座的固定部分和振動(dòng)臂之間的細(xì)腰部分。
該音叉型壓電振動(dòng)片由于振動(dòng)片的振動(dòng)被細(xì)腰部分阻斷，達(dá)不到基端部的固定部分，所以振動(dòng)臂能夠更加自由地作撓曲運(yùn)動(dòng)，將IC值抑制得更低?？墒牵駝?dòng)臂的撓曲運(yùn)動(dòng)在封裝內(nèi)有空氣等氣體存在而達(dá)不到足夠的真空度的場(chǎng)合，由于細(xì)腰部分額外受到空氣阻力，特別是在伴隨壓電元件的小型化而使音叉型壓電振動(dòng)片小型化的時(shí)候，振動(dòng)臂的撓曲運(yùn)動(dòng)受到限制，有不可能獲得如預(yù)期那樣低的CI值的危險(xiǎn)。本發(fā)明的壓電元件由于同樣能夠?qū)⒌腿埸c(diǎn)玻璃和導(dǎo)電性粘結(jié)劑等產(chǎn)生的氣體抑制到最小，在高真空度下密封封裝內(nèi)部，所以能夠確保振動(dòng)臂作更加自由的撓曲運(yùn)動(dòng)，能夠使CI值充分地降低。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述封裝還能提供一種安裝了IC元件的壓電元件。圖1A圖表示本發(fā)明的壓電振子的第1實(shí)施例的縱剖面圖；B圖表示其平面圖；C圖表示在底座角部處與蓋板的粘合部，是沿B圖的I-I線的放大局部剖面圖。
圖2A圖表示本發(fā)明的壓電振子的第2實(shí)施例的縱剖面圖；B圖表示其平面圖；C圖表示在底座角部處與蓋板的粘合部，是沿B圖的II-II線的放大局部剖面圖。
圖3A圖表示本發(fā)明的壓電振子的第3實(shí)施例的縱剖面圖；B圖表示其平面圖；C圖表示底座與蓋板的粘合部，是沿B圖的III-III線的放大局部剖面圖。
圖4A圖表示本發(fā)明的壓電振子的第4實(shí)施例的縱剖面圖；B圖表示其平面圖；C圖表示底座和蓋板的粘合部，是沿B圖的IV-IV線的放大局部剖面圖。
圖5是表示第3實(shí)施例的變例的剖面圖。
圖6是表示第4實(shí)施例的變例的剖面圖。
圖7A圖是表示第1實(shí)施例的變例的剖面圖；B圖是其平面圖；C圖是表示振動(dòng)臂的B圖的局部放大圖；D圖是沿C圖的D-D線振動(dòng)臂的放大剖面圖。
圖8A圖是表示第1實(shí)施例的另一變例的剖面圖；B圖是其平面圖；C圖是基端部的局部放大圖。
圖9A圖是表示現(xiàn)有的壓電振子的縱剖面圖；B圖是其平面圖；C圖表示在底座角部處與蓋板的粘合部，是沿B圖的VII-VII線的放大局部剖面圖；D圖是示出底座角部處與蓋板的粘合狀態(tài)與C圖不同、同樣的放大局部剖面10是部分地表示制造底座用的陶瓷薄板疊層體的平面圖。以下參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。另外，有關(guān)各圖中的結(jié)構(gòu)要素，都標(biāo)注同一參照符號(hào)。
圖1概略地示出了應(yīng)用了本發(fā)明的壓電振子的第1實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。該壓電振子配備具有由絕緣材料制成的底座11和蓋板12的封裝13，在其內(nèi)部氣密封裝有音叉型石英振動(dòng)片14。底座11構(gòu)成為層疊了三片陶瓷薄板的大致呈矩形的箱狀，在其內(nèi)部劃定的空間底部，音叉型石英振動(dòng)片14在其基端部14a用導(dǎo)電性粘結(jié)劑以懸臂方式并且略呈水平地粘結(jié)固定。蓋板12用玻璃或陶瓷等絕緣材料制成的矩形薄板形成，用低熔點(diǎn)玻璃16氣密粘結(jié)在底座11的上端面上。在安裝本實(shí)施例那樣的音叉型石英振動(dòng)片時(shí)，以透明玻璃制的蓋板為宜，以便能用激光從封裝的外側(cè)照射，進(jìn)行該種頻率調(diào)節(jié)。
底座11的各個(gè)角部，如圖10中聯(lián)系現(xiàn)有技術(shù)所作的說(shuō)明那樣，為了容易地分割底座保留了所形成的孔的一部分，即1/4圓形的缺口。決定在蓋板12的長(zhǎng)、寬尺寸與底座11的長(zhǎng)、寬的內(nèi)周邊之間，留出規(guī)定的密封寬度w1，而且為了要使低熔點(diǎn)玻璃16沿著該周邊環(huán)流到底座的上端面，要能夠確保在與底座11的長(zhǎng)、寬方向的側(cè)邊之間留出足夠?qū)挾葁2的空邊。此外，將蓋板12的各個(gè)角部12a以大約45 °的斜度作直線狀切除，以便確保在底座的上端面對(duì)應(yīng)于底座的缺口17，與底座邊緣之間留出足夠?qū)挾葁2的空邊。
因此，在底座11的各個(gè)角部，如圖(C)明確示出的那樣，在底座上表面沿蓋板12的全周長(zhǎng)要確保足夠的密封寬度w1，以及使低熔點(diǎn)玻璃16環(huán)流的足夠?qū)挾葁2的空邊。因此，特別是對(duì)從封裝13的側(cè)向作用的外力，能夠獲得足夠的粘合和密封強(qiáng)度。另外，由于保持了密封寬度w1和空邊寬度w2，因而能夠縮小底座11的長(zhǎng)、寬尺寸，從而使封裝實(shí)現(xiàn)小型化。
此外，在底座11的底面大致中央的部位，設(shè)有小直徑的圓形貫通孔19，并充填例如Au-Sn合金等適當(dāng)?shù)拿芊獠牧?0，使之氣密封堵。密封材料20的充填是在將石英振動(dòng)片14按上述方式安裝在底座11上，并且在該底座的上表面粘合蓋板12之后，將封裝13置于真空環(huán)境內(nèi)，例如，從貫通孔19的臺(tái)階外側(cè)放置Au-Sn等金屬球，用激光光束使之熔融來(lái)進(jìn)行的。這樣一來(lái)，真空密封的封裝13，從其外部通過(guò)透明的蓋板12照射激光光束，部分地蒸發(fā)并去除掉預(yù)先附著在石英振動(dòng)片14的各個(gè)振動(dòng)臂的表面上的、用于調(diào)節(jié)頻率的金屬重材料，從而能夠微調(diào)石英振動(dòng)片14的振蕩頻率。
另外，本實(shí)施例的封裝13用低熔點(diǎn)玻璃將蓋板12粘合在底座11上的時(shí)候，由于粘合時(shí)的熱量使封裝內(nèi)部的氣體膨脹，同時(shí)產(chǎn)生氣體，該氣體從貫通孔逃逸，能夠避免封裝內(nèi)部的壓力上升。當(dāng)沒(méi)有這樣的貫通孔時(shí)，特別是隨著封裝的小型化，在蓋板12粘合時(shí)封裝內(nèi)部的壓力上升給予封裝的密封性的影響增大，特別是在底座11的角部附近低熔點(diǎn)玻璃16的密封寬度w1發(fā)生變動(dòng)，在最不利的場(chǎng)合會(huì)有不能保持氣密性的危險(xiǎn)。如采用本實(shí)施例的封裝結(jié)構(gòu)，由于能夠確保與該小型化相對(duì)應(yīng)的氣密性，能夠以高性能、高品質(zhì)獲得高穩(wěn)定性的石英振子。
圖2(A)～(C)所示是第2實(shí)施例的壓電振子。該壓電振子的蓋板12的各個(gè)角部12a被作成1/4圓弧狀，這一點(diǎn)與第1實(shí)施例不同。由此，與第1實(shí)施例一樣，如圖(C)明確所示的那樣，在底座11的各個(gè)角部，在底座上表面沿蓋板12的全周長(zhǎng)確保有足夠的密封寬度w1，以及使低熔點(diǎn)玻璃16環(huán)流的足夠?qū)挾葁2的空邊，在獲得足夠的粘合和密封強(qiáng)度的同時(shí)，還能夠使底座11的長(zhǎng)、寬尺寸縮小。
圖3(A)～(C)所示是第3實(shí)施例的壓電振子。該壓電振子在包括作成1/4圓弧狀的角部在內(nèi)的蓋板12的上表面的全周邊上作成錐面，這一點(diǎn)與第2實(shí)施例不同。由此，與第1和第2實(shí)施例一樣，在底座上表面沿蓋板12的全周長(zhǎng)確保有足夠的密封寬度w1，以及足夠?qū)挾葁2的空邊，除此以外，如圖(C)明確所示的那樣，來(lái)自封裝13的側(cè)向作用的外力，通過(guò)錐面12b分解成為垂直方向的分力和水平方向的分力，在底座上端面和蓋板的各個(gè)粘合面上，作用于其平面方向的力被減輕。因此，封裝的粘合和密封強(qiáng)度進(jìn)一步得到提高。上述錐面可僅設(shè)置在蓋板12的各個(gè)角部。通過(guò)對(duì)特別是直接承受外力的可能性高的角部做成錐面，要比在蓋板12全周長(zhǎng)做成錐面的情況可用簡(jiǎn)單的加工，獲得在實(shí)用上足夠的粘合和密封強(qiáng)度。因而減少了作業(yè)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了加工成本的降低。
圖4(A)～(C)所示是第4實(shí)施例的壓電振子。該壓電振子在包括作成1/4圓弧狀的角部在內(nèi)的蓋板12的上表面的全周邊上形成臺(tái)階12C以代替錐面，這一點(diǎn)與第3實(shí)施例不同。通過(guò)設(shè)置這樣的臺(tái)階12c，減少了為組裝等而用夾具夾持壓電元件時(shí)發(fā)生觸碰的危險(xiǎn)，由于不利的外力對(duì)封裝13的作用危險(xiǎn)減少，這是很好的。臺(tái)階部也可以作成兩級(jí)或兩級(jí)以上。
上述各個(gè)實(shí)施例的蓋板12是在將玻璃薄板按照規(guī)定尺寸的矩形切斷之后，對(duì)其角部通過(guò)采用眾所周知的機(jī)械加工、刻蝕及其他的物理或化學(xué)加工，從而能夠形成預(yù)期的形狀。另外，玻璃材料通過(guò)采用擠壓成型加工等整體成型法，也能夠?qū)⑸w板成形為預(yù)期的形狀。
圖5及圖6分別表示圖3及圖4所示的第3及第4實(shí)施例的變例。這些變例的壓電振子被設(shè)置成在蓋板12下表面沿全周長(zhǎng)的臺(tái)階18與底座11的上述空間的內(nèi)周邊適配。由此，蓋板12能使臺(tái)階18能夠與底座的內(nèi)周邊對(duì)準(zhǔn)并與底座11粘合，兩者的對(duì)位變得更加簡(jiǎn)單并且恰當(dāng)。再者，由于蓋板12的下表面向底座內(nèi)凸入一個(gè)臺(tái)階18的高度，所以能夠減少封裝13的高度，實(shí)現(xiàn)壓電振子的薄形化。
通過(guò)刻蝕玻璃薄板的下表面周邊部分，或者通過(guò)在玻璃薄板的下表面上粘附低熔點(diǎn)玻璃，該臺(tái)階18能夠形成為預(yù)期的形狀。在玻璃薄板下表面上粘附的低熔點(diǎn)玻璃，最好使用其軟化點(diǎn)即開(kāi)始軟化并變形的溫度高于密封封裝13密封所用的低熔點(diǎn)玻璃16的軟化點(diǎn)。例如，當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)玻璃16的熔點(diǎn)為320℃時(shí)，要用熔點(diǎn)為400 ℃左右的低熔點(diǎn)玻璃形成臺(tái)階部18。
圖7及圖8的音叉型石英振子，除了如圖1所示結(jié)構(gòu)的封裝以外，對(duì)于各種音叉型石英振動(dòng)片的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)也具有特征。圖7所示的音叉型石英振動(dòng)片14具有例如特開(kāi)昭56-65517號(hào)公報(bào)記載的那樣的結(jié)構(gòu)，在從基端部14a起平行地延長(zhǎng)的一對(duì)振動(dòng)臂14b的上下主面21a、21b上，沿著其長(zhǎng)邊方向分別形成直線狀的溝槽22a、22b。在振動(dòng)臂14b的各條溝槽22a、22b中，如圖7(C)及(D)所示，在其側(cè)面及底面上設(shè)置有由成膜后的電極膜構(gòu)成的第1電極23a、23b，并且設(shè)置在振動(dòng)臂14b的各側(cè)面上形成的第2電極24a、24b，在一個(gè)振動(dòng)臂的第1電極23a(23b)與另一振動(dòng)臂的第2電極24b(24a)之間交互進(jìn)行電連接，構(gòu)成使音叉型石英振動(dòng)片14振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電極。另外，從上述驅(qū)動(dòng)電極的引出電極25a、25b設(shè)置于基端部14a，用導(dǎo)電性粘結(jié)劑15對(duì)設(shè)置在底座11的空間底部的相應(yīng)連接端子26a、26B作懸臂式固定。
在具有這樣結(jié)構(gòu)的音叉型石英振動(dòng)片上，如果從接線端子26a、26b對(duì)上述驅(qū)動(dòng)電極施加交流電壓，則在鄰接的第1電極23a、23b和第2電極24a、24b之間，如圖7(D)所示，產(chǎn)生與上述各主面平行的電場(chǎng)，其結(jié)果是能夠大幅度地提高電場(chǎng)效率，壓低CI值。然而，如果封裝13內(nèi)存在空氣或其他氣體，造成真空度降低，則由于在包含其主面的平面內(nèi)作撓曲運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)臂14b上的溝槽承受空氣阻力，特別是當(dāng)伴隨石英振子的小型化而使封裝13和石英振動(dòng)片14越來(lái)越小型化時(shí)，其撓曲運(yùn)動(dòng)受到限制，CI值有無(wú)法壓低到預(yù)期值的危險(xiǎn)。在本實(shí)施例中，由于封裝有上述的結(jié)構(gòu)，使低熔點(diǎn)玻璃或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑等產(chǎn)生的氣體受到抑制，能夠?qū)⒎庋b內(nèi)部在高真空度下密封。因此，本實(shí)施例的音叉型石英振子能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)其小型化和CI值的充分降低。
圖8的音叉型石英振動(dòng)片14，與圖1的實(shí)施例一樣，其基端部14a在從振動(dòng)臂14b上設(shè)置的驅(qū)動(dòng)電極的引出電極25a、25b處用導(dǎo)電性粘結(jié)劑15與底座11的接線端子26a、26b作懸臂式固定的同時(shí)，在基端部14a處，在向該底座11的固定部分與振動(dòng)臂14b之間設(shè)置有由已形成的“コ”字形缺口27a、27b構(gòu)成的細(xì)腰部分。因此，振動(dòng)臂14b由于其振動(dòng)被缺口27a、27b阻斷，不能達(dá)到基端部14a的上述固定部分，所以能夠更自由地作撓曲運(yùn)動(dòng)，從而能夠?qū)I值抑制得更低。另外，細(xì)腰部分27除了可以作成“コ”字形缺口外，還可以作成各種形狀的缺口，或者可以由在基端部14a的側(cè)邊設(shè)置的各種凹陷而形成。
由于在本實(shí)施例中在封裝13內(nèi)存在空氣或其他氣體而使真空度降低的場(chǎng)合下，缺口27a、27b額外承受空氣的阻力，與圖7的實(shí)施例相同，特別是當(dāng)伴隨石英振子的小型化而使封裝13和石英振動(dòng)片越來(lái)越小型化的時(shí)候，振動(dòng)臂14b的撓曲運(yùn)動(dòng)受到限制，有不可能將CI值抑制得如預(yù)期值那樣低的危險(xiǎn)。由于本實(shí)施例的音叉型石英振子的封裝13有上述的結(jié)構(gòu)，能夠抑制低熔點(diǎn)玻璃或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑等發(fā)生的氣體，并且將封裝內(nèi)部在高真空度下密封，所以能夠確保振動(dòng)臂更加自由地作撓曲運(yùn)動(dòng)，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)小型化和CI值的充分降低。
以上雖然對(duì)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)說(shuō)明，但正如業(yè)內(nèi)人士所知，本發(fā)明能夠在該技術(shù)范圍內(nèi)對(duì)于上述各實(shí)施例作各種的變更和變形并加以實(shí)施。例如，在蓋板的周邊，在上表面和下表面雙方設(shè)置錐面，可使低熔點(diǎn)玻璃易于環(huán)流。另外，能夠?qū)D7及圖8的音叉型石英振動(dòng)片組合起來(lái)使用，此外還能個(gè)別地或加以組合應(yīng)用于圖2至圖6的實(shí)施例。本發(fā)明對(duì)于在封裝內(nèi)部安裝作為驅(qū)動(dòng)石英振動(dòng)片之用的IC芯片的石英振蕩器式的壓電元件，也同樣能夠適用。本發(fā)明的壓電元件的封裝，通過(guò)將上述方式形成的蓋板與底座粘合，能夠確保底座和蓋板的全周長(zhǎng)有足夠的密封寬度，以及使低熔點(diǎn)玻璃環(huán)流的足夠?qū)挾鹊目者?，在保證底座與蓋板之間的足夠的粘合和密封強(qiáng)度的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)壓電元件的小型化、薄形化。還有，由于該封裝在底座上設(shè)置貫通孔，并且采用以密封劑進(jìn)行氣密密封的結(jié)構(gòu)，壓電振動(dòng)片等在安裝時(shí)，或者封裝在密封時(shí)，能夠抑制低熔點(diǎn)玻璃和導(dǎo)電性粘結(jié)劑等發(fā)生的氣體，在更高的真空度下進(jìn)行密封。再者，在該封裝中裝載音叉型石英壓電振動(dòng)片的場(chǎng)合下，在真空密封的同時(shí)有可能進(jìn)行更高精度的頻率調(diào)節(jié)，另外，將在振動(dòng)臂的主面上設(shè)置的溝槽側(cè)面設(shè)置一個(gè)驅(qū)動(dòng)電極并將基端部設(shè)置細(xì)腰部分的結(jié)構(gòu)加以組合，從而能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓電元件的小型化和對(duì)CI值的抑制。
權(quán)利要求
1.一種壓電元件的封裝，備有矩形箱狀底座，以及采用低熔點(diǎn)玻璃在上述底座的上表面粘結(jié)的、由矩形薄板狀玻璃材料制成的蓋板，在其內(nèi)部氣密密封壓電振動(dòng)片，其特征在于切除上述蓋板矩形的各個(gè)角部，使得在上述底座的外周邊沿和上述蓋板的周邊之間的全長(zhǎng)上按規(guī)定寬度留出空邊。
2.如權(quán)利要求1所述的壓電元件的封裝，其特征在于上述蓋板的各個(gè)角部被做成圓弧狀。
3.如權(quán)利要求1或2所述的壓電元件的封裝，其特征在于在上述蓋板的矩形被切除的上述各個(gè)角部的上表面上被做成錐面。
4.如權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的壓電元件的封裝，其特征在于沿著上述蓋板上表面的周邊做成錐面。
5.如權(quán)利要求1或2中所述的壓電元件的封裝，其特征在于沿著上述蓋板上表面的周邊形成臺(tái)階。
6.如權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)所述的壓電元件的封裝，其特征在于在上述蓋板下表面形成與上述底座的內(nèi)周邊相適配的臺(tái)階。
7.如權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的壓電元件的封裝，其特征在于上述底座具有連通上述封裝內(nèi)部和外部的貫通孔，上述貫通孔用密封材料氣密堵塞。
8.一種壓電元件，備有權(quán)利要求7所述的封裝，以及具有基端部及在其表面上形成驅(qū)動(dòng)電極的一對(duì)振動(dòng)臂的、密封在上述封裝內(nèi)部的音叉型壓電振動(dòng)片，其特征在于上述音叉型壓電振動(dòng)片具有由在上述振動(dòng)臂的各主面上形成的第1電極，以及在上述振動(dòng)臂的各側(cè)面上形成的第2電極構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電極，上述第1電極由在上述各振動(dòng)臂中的至少一個(gè)振動(dòng)臂的上述主面上沿著其長(zhǎng)邊方向設(shè)置的溝槽的側(cè)面上成膜的電極膜構(gòu)成。
9.一種壓電元件，備有權(quán)利要求7或8所述的封裝，具有粘結(jié)在上述封裝的上述底座上的基端部和一對(duì)振動(dòng)臂的、密封在上述封裝內(nèi)部的音叉型壓電振動(dòng)片，其特征在于上述音叉型壓電振動(dòng)片的上述基端部具有被設(shè)置在向上述底座的固定部分和上述振動(dòng)臂之間的細(xì)腰部分。
10.如權(quán)利要求8或9所述的壓電元件，其特征在于在上述封裝上還安裝有IC元件。
全文摘要
本發(fā)明的課題是一種壓電振子的封裝13,系在層疊了陶瓷薄板的矩形箱狀的絕緣底座11的上端面,用低熔點(diǎn)玻璃16粘合由透明玻璃材料制成的矩形薄板的蓋板12,并在其內(nèi)部氣密密封音叉型石英振動(dòng)片14,在該壓電振子的封裝13內(nèi)、部分殘留有供底座內(nèi)部布線用的通路孔,對(duì)應(yīng)于底座角部殘留的1/4圓形缺口17,以大約45°的斜度對(duì)蓋板的角度12a作直線狀或圓弧狀切除。在底座的上端面,在角部處要確保與底座的內(nèi)周邊之間為規(guī)定的密封寬度w1,確保蓋板周邊與底座外周邊沿之間有足夠?qū)挾葁2的空邊。在底座上設(shè)置有使封裝內(nèi)部與外部連通的貫通孔19,在蓋板粘合后在真空環(huán)境內(nèi)用密封材料20氣密封堵該貫通孔19。由此,保證了底座與蓋板之間有足夠的粘合和密封強(qiáng)度,并實(shí)現(xiàn)了壓電振子的小型化和薄型化。同時(shí)能夠使封裝內(nèi)部的氣體減至最少,在高真空度下進(jìn)行密封。
文檔編號(hào)H01L41/09GK1371763SQ0210466
公開(kāi)日2002年10月2日 申請(qǐng)日期2002年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月19日
發(fā)明者遠(yuǎn)藤秀男 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社