阅读说明：本技术 压电装置 (Piezoelectric device ) 是由 大久保宏美 水沢周一 于 2019-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种压电装置,不导致压电装置的尺寸的大型化,且使底板与金属制的盖子的接合强度提升。本实施方式的压电装置包括：盖子,在俯视下为矩形的框形状且具有以从第一外周端至第一内周端为止的第一宽度来形成的平坦的平面区域,覆盖压电元件；平板状的底板,具有接触盖子的一侧的第一平面、及所述第一平面的相反面的第二平面,在俯视下包含与矩形形状的外周相同的形状的外周；以及平坦的接合金属膜,形成在第一平面,形状为以与平面区域相互重叠的大小来形成的矩形的框形状,且以从第二外周端至第二内周端为止的第二宽度来形成。而且,第二外周端比第一外周端更靠外侧。(The invention provides a piezoelectric device, which does not cause the size of the piezoelectric device to be large and improves the joint strength of a base plate and a metal cover. The piezoelectric device of the present embodiment includes: a cover having a rectangular frame shape in plan view, a flat planar region formed with a first width from a first outer peripheral end to a first inner peripheral end, and covering the piezoelectric element; a flat plate-shaped bottom plate having a first plane surface contacting one side of the cover and a second plane surface opposite to the first plane surface, and including an outer periphery having the same shape as the outer periphery of the rectangular shape in a plan view; and a flat bonding metal film formed on the first plane, having a rectangular frame shape having a size overlapping the plane area, and having a second width from the second outer peripheral end to the second inner peripheral end. Further, the second outer peripheral end is further outside than the first outer peripheral end.)

压电装置

技术领域

本发明涉及一种压电滤波器、压电振动器、压电振荡器等的压电装置。

背景技术

使用晶体等压电材料的压电滤波器、压电振动器、压电振动片、压电振荡器、加速度传感器等压电装置，在范围极广的领域中得到利用。例如，在专利文献1中公开有此种压电装置的一种。所述压电装置包含：板状的底板与金属盖。而且，在底板的四周，具有由金属膜形成的接合金属膜。另外，金属盖是四周朝下方弯折的穹顶型的形状，在四周形成有凸缘面。而且，接合金属膜与凸缘面经密封。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2000-134055号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

但是，在压电装置的密封的强度不足且已承受外压等的情况下，有时在压电装置内与外部空气之间发生泄漏。若使接合金属膜及凸缘面变大，则底板与金属制的盖子的接合强度提升，但会导致压电装置的尺寸的大型化。

[解决问题的技术手段]

因此，提供一种压电装置，不导致压电装置的尺寸的大型化，使底板与金属制的盖子的接合强度提升。

本实施方式的压电装置包括：盖子，在俯视下为矩形的框形状，所述盖子具有以从第一外周端至第一内周端为止的第一宽度来形成的平坦的平面区域，所述盖子覆盖压电元件；平板状的底板，具有：接触盖子的一侧的第一平面、及所述第一平面的相反面的第二平面，在俯视下，所述底板包含与矩形的框形状相同的形状的外周；以及平坦的接合金属膜，形成在第一平面，所述接合金属膜的形状为以与平面区域相互重叠的大小来形成的矩形的框形状，且所述接合金属膜以从第二外周端至第二内周端为止的第二宽度来形成。而且，第二外周端比第一外周端更靠外侧。

另外，优选的是，第二内周端位于与第一内周端相同的位置、或比第一内周端更外侧。进而，优选的是，第二宽度比第一宽度大。另外，优选的是，从盖子的内侧壁面至第一外周端为止的第三宽度，比第二宽度大。

优选的是，从第二外周端至第一外周端为止的宽度W31为10μm～40μm(25±15μm)。进而，将从第二内周端至盖子的内侧壁面为止的宽度设为W33，则优选的是，比率W31：W33为0.25～2.60。

[发明的效果]

本发明的实施方式的压电装置不导致大型化，可提升底板与盖子的接合强度。

附图说明

图1是压电装置100的分解立体图。

图2是金属制的盖子的剖面图及其部分放大图。

图3是压电装置的剖面图。

图4A与图4B是接合金属膜及凸缘面的放大剖面图。

[符号的说明]

100：压电装置

110：金属制的盖子

111：凹部

112：壁面

112i：内侧壁面

112o：外侧壁面

113：顶面

114：凸缘面

114e：第一外周端

115：平面区域

115i：第一内周端

117：内侧曲面

118：外侧曲面

120：陶瓷制的底板

121：连接垫

122：配线电极

123：贯穿电极

124：安装端子

125：接合金属膜

125e：第二外周端

125i：第二内周端

126：陶瓷制的平板

126e：外周端

130：压电振动片

131：激振电极

132：引出电极

CA：导电性粘接剂

D11、D12：共晶合金的厚度

EA：共晶合金

W11：平面区域的宽度

W13：内侧曲面的宽度

W15：从凸缘面的第一外周端至壁面的内侧壁面为止的宽度

W22：接合金属膜的宽度

W24：宽度

W31：从第二外周端至第一外周端为止的宽度

W33：从第二内周端至内侧壁面为止的宽度

X、Y、Z：方向

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对本发明的实施方式进行说明。再者，用于说明的各图，是以可理解这些发明的程度而概略性地表示，并以夸张的方式而描绘大小、角度或厚度等。另外，在用于说明的各图中，对同样的构成成分赋予相同的符号来表示，也存在省略其说明的情况。另外，以下的实施方式中所述的形状、尺寸、材质等，只不过是本发明的范围内的适宜例。

＜压电装置100的结构＞

图1是压电装置100的分解立体图。压电装置100包含：金属制的盖子110、陶瓷制的底板120、及压电振动片130。压电振动片130例如可使用AT切割或SC切割等的晶体振动片。在以下的说明中，以晶体振动片为代表进行说明，但可将本实施方式应用于晶体滤波器或晶体振荡器等使用压电片的压电装置。将压电装置100的长边方向设为X轴方向，将压电装置100的高度方向设为Y轴方向，将与X轴方向及Y轴方向垂直的方向设为Z轴方向来进行说明。

在压电装置100中，在陶瓷制的底板120的+Y轴侧的面，载置压电振动片130。进而，以将压电振动片130密封的方式，将金属制的盖子110载置在陶瓷制的底板120的+Y轴侧的面。陶瓷制的底板120与金属制的盖子110，经由作为接合剂的共晶合金EA而接合。压电装置100是安装在印刷基板等的表面安装型的压电装置。在图1中，作为接合剂的共晶合金EA以平板的框形状来描绘，但共晶合金EA设置在后述的凸缘面或接合金属膜的至少一个。

金属制的盖子110由未图示的模具按压，而形成为箱型形状，具有：朝+Y轴方向凹陷的凹部111。另外，金属制的盖子110包含：四块壁面112，包围凹部111；顶面113，与各壁面112的+Y轴侧的边接合；以及凸缘面114，以从壁面112朝外侧弯折的方式，呈环状地形成在各壁面112的-Y轴侧的边。

陶瓷制的底板120在俯视下为矩形形状，包括：具有上下的主面的平板126。在陶瓷制的平板126的+Y轴侧的面，形成有一对连接垫121。各连接垫121经由导电性粘接剂CA(参照图3)，而与压电振动片130电性连接。另外，四个安装端子124形成在陶瓷制的底板120的-Y轴侧的面。在Y轴方向上贯穿的一对贯穿电极123(参照图3)，形成在陶瓷制的平板126。连接垫121与安装端子124分别经由贯穿电极123、或经由配线电极122及贯穿电极123而电性连接。在本实施方式中，形成有四个安装端子124。四个中的一个安装端子124也可以是接地端子。压电装置100在安装端子124处，通过焊料等而安装在印刷基板等。

另外，外周侧为框状的接合金属膜125，以包围形成在陶瓷制的底板120的+Y轴侧的面的电极的整体的方式，而形成在平板126的+Y轴侧的面。所述框状的接合金属膜125是与凸缘面114相向的面，接合金属膜125与凸缘面114通过共晶合金EA来接合。框状的接合金属膜125从平板126的外周端126e的位置起以宽度W22来形成。框状的接合金属膜125的第二外周端125e与平板126的外周端126e的位置一致。但是，接合金属膜125的第二外周端125e也可以比平板126的外周端126e略靠内侧。连接垫121、配线电极122及框状的接合金属膜125通过丝网印刷等来形成。其厚度(Y轴方向)为10μm左右。另外，在第一实施方式中，以陶瓷制的底板进行了说明，但也可以是玻璃制或晶体制的底板。

压电振动片130在+Y轴侧及-Y轴侧的面形成有激振电极131，引出电极132被从各激振电极131分别引出。从形成在压电振动片130的+Y轴侧的面的激振电极131将引出电极132朝-X轴侧引出，进而经由压电振动片130的-Z轴侧的侧面而将引出电极132朝-Y轴侧的面引出。另外，被从形成在压电振动片130的-Y轴侧的面的激振电极131引出的引出电极132，是从激振电极131朝-X轴侧延伸，进而经由压电振动片130的+Z轴侧的侧面而被引出至+Y轴侧的面为止。

图2是图1的III-III剖面的金属制的盖子的剖面图。金属制的盖子110是通过共晶合金EA而与底板120的上表面接合，用于对装载在底板120的上表面的压电振动片130进行气密密封。

金属制的盖子110例如包含合金，且一体地形成，所述合金含有铁、镍、或钴的至少任一个。金属制的盖子110对真空状态或填充有氮气等的凹部111进行气密密封。顶面113在俯视下成为矩形形状的平板状，顶面113的主面的大小大于矩形形状的压电振动片130的主面的大小、且小于底板120的上表面的大小。在顶面113的下表面，形成有由四个壁面112覆盖的凹部111。

壁面112是用于在金属制的盖子110的下表面形成凹部111，而沿着顶面113的外缘来设置。在凹部111内，收容了装载在底板120上的压电振动片130。凸缘面114是用于确保将金属制的盖子110与底板120接合的面积并提升接合强度。凸缘面114沿着壁面112的外周面，以环状且朝壁面112的外周侧延长。

此处，对金属制的盖子110的制作方法进行说明。金属制的盖子110的制作例如通过使用模具的按压加工来制作。利用一对模具夹住平板进行加压，而形成顶面113、壁面112及凸缘面114，所述一对模具具有：成为与金属制的盖子110的凹部111相同的形状的凸部与凹部。其后，尤其是，通过喷砂等，增大凸缘面114的周边的弯折的曲率，并且去除按压加工中所产生的毛刺(Burr)。金属制的盖子110通过利用按压加工对平板进行塑性加工的所谓的挤压加工，来制作凹部111。

使用图2的放大图，对已完成的金属制的盖子110的尺寸，特别是凸缘面114周边的尺寸进行说明。从壁面112朝凸缘面114的部分弯曲成直角，但在其弯曲角，在内侧形成内侧曲面117且在外侧形成外侧曲面118。内侧曲面117是从内侧壁面112i起延续的曲面，优选的是曲率大，以如后述那样容易形成共晶合金EA的圆角(fillet)。另外，外侧曲面118是从外侧壁面112o至凸缘面114的第一外周端114e为止的曲面，以金属制的盖子110的朝Z轴方向及Y轴方向的长度不变长的方式形成。即，凸缘面114的上侧(+Y轴侧)优选的是几乎不存在平面区域(XZ平面)。另一方面，凸缘面114的下侧(-Y轴侧)形成有平面区域(XZ平面)115。平面区域115的宽度W11是从凸缘面114的第一外周端114e至平面区域115的第一内周端115i为止，从所述第一内周端115i起形成有内侧曲面117。另外，从凸缘面114的第一外周端114e至壁面112的内侧壁面112i为止的宽度由W15表示。内侧曲面117的宽度W13(＝W15－W11)是从平面区域115的第一内周端115i至壁面112的内侧壁面112i为止。假设在底板120的X轴方向的长度为0.80mm且将Z轴方向的长度设为0.60mm的情况下，平面区域115的宽度W11为0.03mm(30μm)～0.07mm(70μm)，优选的是0.05mm左右。内侧曲面117的宽度W13大概为平面区域115的宽度W11的1/2，其为0.015mm(15μm)～0.035mm(35μm)，优选的是0.025mm(25μm)左右为宜。因此，从凸缘面114的第一外周端114e至壁面112的内侧壁面112i为止的宽度W15，优选的是0.045mm(45μm)～0.105mm(105μm)。

图3是图1的压电装置的III-III剖面图。压电振动片130载置在陶瓷制的底板120的+Y轴侧的面。压电振动片130的引出电极132与陶瓷制的底板120的连接垫121，经由导电性粘接剂CA而电性连接。压电振动片130的激振电极131经由配线电极122及贯穿电极123，而与安装端子124电性连接。而且，框状的接合金属膜125从平板126的外周端126e附近至接合金属膜125的内侧的第二内周端125i为止，以宽度W22来形成。假设在底板120的X轴方向的长度为0.80mm且将Z轴方向的长度设为0.60mm的情况下，框状的接合金属膜125的宽度W22为0.06mm～0.08mm。安装端子124从平板126的外周端126e起仅隔开宽度W24，例如0.02mm来形成。

金属制的盖子110的长度，即从凸缘面114的一侧的第一外周端114e至另一侧的第一外周端114e为止的长度，比从平板126的一侧的外周端126e至另一侧的外周端126e的长度还短。在图3中所描绘的X轴方向上，陶瓷制的底板120的X轴方向的长度，比金属制的盖子110的X轴方向的长度还长了宽度W31的约2倍。若换一种说法，则宽度W31是从接合金属膜125的第二外周端125e至凸缘面114的第一外周端114e为止的长度，接合金属膜125的第二外周端125e比金属制的盖子110的第一外周端114e更靠外侧。

如上所述，盖子110的平面区域115的宽度W11为0.03mm(30μm)～0.07mm(70μm)，优选的是0.05mm(50μm)左右。另一方面，框状的接合金属膜125的宽度W22为0.06mm(60μm)～0.08mm(80μm)。即，优选的是，框状的接合金属膜125的宽度W22比平面区域115的宽度W11还大。这是为了容易在盖子110的凸缘面114形成共晶合金EA的圆角(接合剂熔化所形成的下端变宽的形状)。此处，对盖子110的平面区域115的内侧端与框状的接合金属膜125的内侧端的位置关系进行说明。平面区域115的第一内周端115i与框状的接合金属膜125的第二内周端125i配置在大致相同的位置。或者，优选的是，框状的接合金属膜125的第二内周端125i比平面区域115的第一内周端115i更靠外侧。这也是为了容易在盖子110的凸缘面114形成共晶合金EA的圆角，且为了容易在框状的接合金属膜125的内侧端形成共晶合金EA的圆角。为了成为此种位置关系，优选的是，从盖子110的内侧壁面112i至第一外周端114e为止的宽度W15，比接合金属膜125的宽度W22还大。

图4A与图4B是图3的金属制的盖子的凸缘面及底板的部分放大图。图4A是表示在金属制的盖子110的平面区域115配置有共晶合金EA，将所述金属制的盖子110载置在底板120之前的状态的图。图4B是表示将所述金属制的盖子110载置在底板120之后的状态的图。虽然未图示，但也可以在框状的接合金属膜125配置共晶合金EA，而不在金属制的盖子110的平面区域115配置共晶合金EA，也可以在两方均配置共晶合金EA。

共晶合金EA具有：比将安装端子124与外部电子机器等的外部基板连接时所使用的合金(例如无铅焊料等)的250℃～280℃的熔点还高的熔点。作为共晶合金EA，例如，优选的是：锌铝(ZnAl)合金、金锡(AuSn)合金或铜锡(CuSn)合金，熔点为300℃(合金化后，熔点超过400℃的合金)。经配置的共晶合金EA的厚度D11例如为12μm～15μm。

当对盖子110与底板120进行密封时，将凸缘面114载置在框状的接合金属膜125，将盖子110与底板120放入规定的密封装置。而且，若共晶合金EA熔化，则已熔化的共晶合金EA朝接合金属膜125的第二外周端125e流动，如图4B所示，共晶合金EA的厚度D12变成10μm左右。但是，如图4B所示，在本实施方式的压电装置中，接合金属膜125的第二外周端125e位于比盖子110的第一外周端114e更靠外侧，为宽度W31左右的长度。因此，圆角也形成在凸缘面114的第一外周端114e，另外，沿着内侧曲面117形成。另外，圆角也形成在接合金属膜125的第二内周端125i。因此，金属制的盖子110与框状的接合金属膜125被牢固地密封，压电振动片130被密封在凹部111内。

如上所述，从凸缘面114的一侧的第一外周端114e至另一侧的第一外周端114e为止的长度，比从平板126的一侧的外周端126e至另一侧的外周端126e的长度仅短了宽度W31的2倍。若以X轴方向或Z轴方向的一侧考虑，则宽度W31为框状的接合金属膜125的宽度W22的约1/2～1/4。因此，可以说，金属制的盖子110的长度，比陶瓷制的底板120的长度仅短了框状的接合金属膜125的宽度W22的约1倍～1/2。假设在底板120的X轴方向的长度为0.80mm且将Z轴方向的长度设为0.60mm的情况下，宽度W31优选的是0.04mm(40μm)～0.01mm(10μm)，进而，宽度W31更优选的是0.03mm(30μm)～0.02mm(20μm)。更优选的是，宽度W31为0.025mm(25μm)左右。

继而，对从框状的接合金属膜125的第二内周端125i至金属制的盖子110的内侧壁面112i为止的宽度W33进行说明。如上所述，优选的是，框状的接合金属膜125的第二内周端125i为与平面区域115的第一内周端115i大致相同的位置或更外侧。因此，从框状的接合金属膜125的第二内周端125i至金属制的盖子110的内侧壁面112i为止的宽度W33，比从平板126的外周端126e至凸缘面114的第一外周端114e为止的宽度W31还长。宽度W33大致与内侧曲面117的宽度W13相同或比宽度W13还长，因此，假设在底板120的X轴方向的长度为0.80mm且将Z轴方向的长度设为0.60mm的情况下，宽度W33为0.015mm(15μm)～0.040mm(40μm)，优选的是0.03mm(30μm)左右。比率W31：W33为0.25(10/40)～2.6(40/15)，优选的是0.83(25/30)左右。

本实施方式中所示的底板在四角未形成城堡形电极(castellation electrode)，但即便是形成有城堡形电极的底板，也可以应用本实施方式。另外，本实施方式也可以应用于：将上部陶瓷板与下部陶瓷板组合并具有贯穿电极与城堡形电极的底板。