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CN103490742A - 压电振动片及压电装置 - Google Patents

压电振动片及压电装置 Download PDF

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CN103490742A
CN103490742A CN201310223723.3A CN201310223723A CN103490742A CN 103490742 A CN103490742 A CN 103490742A CN 201310223723 A CN201310223723 A CN 201310223723A CN 103490742 A CN103490742 A CN 103490742A
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CN
China
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vibrating
piezoelectric
axis side
piezoelectric vibrating
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
CN201310223723.3A
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Inventor
高桥岳宽
水泽周一
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Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nihon Dempa Kogyo Co Ltd filed Critical Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种抑制了晶体阻抗（CI）的上升的压电振动片及压电装置。压电振动片（130）包括：振动部（131），以预定的振动频率而振动，且在两主面具有激振电极（134a、134b），且以预定的厚度而形成；框部（132），包围振动部的周围；及连结部（133），连结振动部及框部；且振动部的侧面的至少一部分是：以振动部的厚度随着朝向振动部的外周而变薄的方式，而形成为楔状；且形成从各激振电极分别经由连结部而被引出至框部的引出电极（135a、135b）；一个引出电极是：经由振动部的形成为楔状的侧面，而从一个主面被引出至另一个主面。

Description

压电振动片及压电装置
技术领域
本发明涉及一种形成着框部的压电振动片及压电装置。
背景技术
已知一种压电振动片，包括：振动部，以预定的振动频率而振动；框部，以包围振动部的方式而形成；及连结部，连结振动部及框部。这种压电振动片在框部的一个主面及另一个主面上，分别经由接合材料而接合基底板及盖板，从而形成压电装置。在压电振动片的振动部的两主面上形成一对激振电极，从各激振电极分别将引出电极引出至框部。
在压电振动片上形成的一对引出电极是电性地连接到安装端子，所述安装端子形成在与压电振动片的一个主面接合的基底板。因此，从在压电振动片的面向盖板的主面形成的激振电极而引出的引出电极是：被引出至框部的面向基底板的主面。此时，引出电极经由振动部、连结部、或框部的至少一个侧面而形成。例如，专利文献1中揭示了在连结部的侧面形成着引出电极的压电振动片。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2012-90081号公报
然而，专利文献1中存在如下问题：由于引出电极主要经由形成在连结部等的主面与侧面之间的直角的角部、而从主面被引出至侧面，因此引出电极断线或电阻变高，或压电振动片的晶体阻抗（crystal impedance，CI）上升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抑制了晶体阻抗（CI）的上升的压电振动片及压电装置。
第1观点的压电振动片包括：振动部，以预定的振动频率而振动，且在两主面具有激振电极，且以预定的厚度而形成；框部，包围振动部的周围；及连结部，连结振动部及框部；且振动部的侧面的至少一部分是：以振动部的厚度随着朝向振动部的外周而变薄的方式，而形成为楔状；且形成从各激振电极分别经由连结部而引出至框部的引出电极，一个引出电极是：经由振动部的形成为楔状的侧面，而从一个主面被引出至另一个主面。
第2观点的压电振动片如第1观点，其中，形成引出电极的振动部的形成为楔状的侧面是：与连结部邻接形成。
第3观点的压电振动片如第1观点或第2观点，其中，一个引出电极是：经由连结部的侧面，而从一个主面被引出至另一个主面。
第4观点的压电振动片如第1观点至第3观点中的任一观点，其中，一个引出电极是：经由框部的面向振动部的侧面，而从一个主面被引出至另一个主面。
第5观点的压电振动片如第1观点至第4观点中的任一观点，其中，形成着1根或多根连结部。
第6观点的压电装置包括：第1观点至第5观点中记载的压电振动片、与框部的另一个主面接合的基底板、以及与框部的一个主面接合且密封振动部的盖板。
[发明的效果]
根据本发明的压电振动片及压电装置，可以抑制晶体阻抗（CI）的上升。
附图说明
图1是压电装置100的分解立体图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3（a）是压电振动片130的俯视图。
图3（b）是从+Y'轴侧观察的压电振动片130的-Y'轴侧的面的俯视图。
图3（c）是图3（a）及图3（b）的B-B剖视图。
图4是压电晶片W130的俯视图。
图5（a）～图5（d）是表示在压电晶片W130上形成压电振动片130的过程的流程图。
图6（a）～图6（d）是表示在压电晶片W130上形成压电振动片130的过程的流程图。
图7（a）是压电振动片230的俯视图。
图7（b）是图7（a）的D-D剖视图。
图8（a）是压电振动片330的俯视图。
图8（b）是从+Y'轴侧观察的压电振动片330的-Y'轴侧的面的俯视图。
符号的说明：
100                    压电装置
110                    盖板
111                    凹部
112                    接合面
120                    基底板
121                    凹部
122                    接合面
123                    连接电极
124                    安装端子
125                    城堡型结构电极
126                    城堡型结构
130、230、330          压电振动片
131、231               振动部
132                    框部
133、233、333          连结部
134a、134b             激振电极
135a、135b、335a、335b 引出电极
136、336               贯通槽
137a                   振动部的侧面
137b、237b、337b       连结部的侧面
137c                   框部的侧面
138a                   台面区域
138b、238b             周边区域
140                    接合材料
141                    金属膜
142                    光刻胶
150                    空腔
161、162               掩模
171                    划线
238c                   连结区域
A-A、B-B、C-C、D-D     剖面
S101～S108             步骤
T1、T2                 厚度
X、Y’、Z’            轴
W130                   压电晶片
具体实施方式
以下，基于图式详细地说明本发明的较好的实施方式。另外，本发明的范围只要在以下的说明中，不存在特别限定本发明的主旨的记载，并且不限于这些形态。
（第1实施方式）
＜压电装置100的构成＞
图1是压电装置100的分解立体图。压电装置100包括：盖板110、基底板120、及压电振动片130。压电振动片130例如使用AT切割（cut）的水晶振动片。AT切割的水晶振动片的主面（YZ面）相对于结晶轴（XYZ）的Y轴，以X轴为中心而从Z轴向Y轴方向倾斜35度15分。在以下的说明中，以AT切割的水晶振动片的轴方向为基准，使用已倾斜的新的轴作为Y'轴及Z'轴。即，在压电装置100中，将压电装置100的长边方向作为X轴方向，将压电装置100的高度方向作为Y'轴方向，将与X及Y'轴方向垂直的方向作为Z'轴方向而进行说明。
压电振动片130包括：振动部131，以预定的振动频率而振动且形成为矩形形状；框部132，包围振动部131；及连结部133，连结振动部131及框部132；且在振动部131与框部132之间形成着在Y'轴方向贯通压电振动片130的贯通槽136。连结部133连结着振动部131的-X轴侧的边的中央、及-X轴侧的框部132的侧面。在振动部131的+Y'轴侧的面及-Y'轴侧的面，分别形成着激振电极134a及激振电极134b。从激振电极134a及激振电极134b经由连结部133，分别将引出电极135a及引出电极135b引出至框部132的-Y'轴侧的面的-X轴侧的+Z'轴侧及+X轴侧的-Z'轴侧。而且，在振动部131形成着：台面区域138a及周边区域138b，所述台面区域138a形成有激振电极134a及激振电极134b，所述周边区域138b形成在台面区域138a的周围，且所述周边区域138b的Y'轴方向的厚度比台面区域138a更薄。
基底板120在+Y'轴侧的面，形成着：向-Y'轴侧凹陷的凹部121、包围凹部121的接合面122、及配置在接合面122的+X轴侧的-Z'轴侧及-X轴侧的+Z'轴侧的角部的连接电极123。接合面122经由接合材料140（参照图2）而与压电振动片130的框部132的-Y'轴侧的面接合。而且，在基底板120的-Y'轴侧的面形成着一对安装端子124。进而，在基底板120的四角的侧面形成着城堡型结构（castellation）126，在+X轴侧的-Z'轴侧及-X轴侧的+Z'轴侧的城堡型结构126的侧面形成着城堡型结构电极125。城堡型结构电极125将连接电极123及安装端子124电性地连接。而且，在-X轴侧的+Z'轴侧的角部形成的连接电极123，是电性地连接于在引出至压电振动片130的-Y'轴侧的面的-X轴侧的+Z'轴侧的角部的引出电极135a；在+X轴侧的-Z'轴侧的角部形成的连接电极123，是电性地连接于在引出至压电振动片130的-Y'轴侧的面的+X轴侧的-Z'轴侧的角部的引出电极135b。
盖板110在-Y'轴侧的面，形成着：凹部111、及包围凹部111的接合面112。接合面112经由接合材料140（参照图2）而与压电振动片130的框部132的+Y'轴侧的面接合。
图2是图1的A-A剖视图。压电装置100是：在压电振动片130的+Y'轴侧配置着盖板110，在-Y'轴侧配置着基底板120。而且，在压电装置100的内部，由盖板110的凹部111及基底板120的凹部121形成着空腔（cavity）150，在空腔150内配置着压电振动片130的振动部131。空腔150是通过在盖板110的接合面112与框部132的+Y'轴侧的面之间、及基底板120的接合面122与框部132的-Y'轴侧的面之间形成接合材料140而被密封。而且，在框部132中形成的引出电极135a及引出电极135b通过电性地连接于形成在基底板120的连接电极123，而使激振电极134a及激振电极134b与安装端子124电性地连接。
图3（a）是压电振动片130的俯视图。在压电振动片130的+Y'轴侧的面形成着激振电极134a及引出电极135a，激振电极134a形成在振动部131的台面区域138a。引出电极135a从激振电极134a向-X轴方向延伸，且经由连结部133形成至框部132的-X轴侧的+Z'轴侧。而且，引出电极135a主要经由振动部131的-X轴侧的+Z'轴侧的侧面137a、连结部133的+Z'轴侧的侧面137b、及框部132的面向振动部131的内侧侧面的-X轴侧的+Z'轴侧的侧面137c，而被引出至-Y'轴侧的面。
图3（b）是从+Y'轴侧观察的压电振动片130的-Y'轴侧的面的俯视图。引出电极135b从形成在振动部131的-Y'轴侧的面的台面区域138a中的激振电极134b向-X轴方向延伸，进而，经由连结部133而形成至框部132的-Y'轴侧的面的+X轴侧的-Z'轴侧为止。而且，从+Y'轴侧的面经由侧面137a、137b、137c而被引出的引出电极135a，是被引出至框部132的-Y'轴侧的面的-X轴侧的+Z'轴侧的角部为止。
图3（c）是图3（a）及图3（b）的B-B剖视图。在振动部131的+Y'轴侧的面形成的引出电极135a，是经由侧面137a而被引出至振动部131的-Y'轴侧的面。而且，在框部132的+Y'轴侧形成的引出电极135a，是经由侧面137c而被引出至框部132的-Y'轴侧的面。在压电振动片130中，如果将振动部131的周边区域138b的Y'轴方向的厚度设为厚度T1，将框部132的Y'轴方向的厚度设为厚度T2，那么厚度T1形成得比厚度T2更薄。而且，振动部131的侧面137a的+Y'轴侧及-Y'轴侧，是以振动部131的厚度随着朝向振动部131的外周而变薄的方式形成为楔（taper）状。
＜压电振动片130的制作方法＞
图4是压电晶片W130的俯视图。压电振动片130是：在由压电材料形成的压电晶片W130形成多个压电振动片130的外形，进而通过形成激振电极134a、激振电极134b、引出电极135a、及引出电极135b，而进行制作。在图4所示的压电晶片W130中，在X轴方向及Z'轴方向并列形成多个压电振动片130。在相互邻接的压电振动片130之间表示着划线（scribeline）171。压电振动片130是：通过在压电晶片W130上形成之后、沿着划线171切断压电晶片W130，而分割成一个个的压电振动片130。
图5（a）～图5（d）及图6（a）～图6（d）是表示在压电晶片W130上形成压电振动片130的过程的流程图。而且，在图5（a）～图5（d）及图6（a）～图6（d）中，在流程图的各步骤的相邻右侧，表示着用以说明各步骤的压电晶片W130的部分剖视图。该部分剖视图是相当于图4的C-C剖面的剖视图。以下，根据图5（a）～图5（d）及图6（a）～图6（d）的流程图，对在压电晶片W130上形成压电振动片130的过程进行说明。
在图5（a）的步骤S101中，准备压电晶片W130。图5（a）是步骤S101中准备的压电晶片W130的部分剖视图。步骤S101中准备的压电晶片W130的+Y'轴侧的面及-Y'轴侧的面是平坦地形成。
在步骤S102中，在压电晶片W130的+Y'轴侧及-Y'轴侧的两面形成金属膜141及光刻胶（photoresist）142。图5（b）是形成了金属膜141及光刻胶142的压电晶片W130的部分剖视图。在步骤S102中，首先，在步骤S101中准备的压电晶片W130上形成金属膜141。进而，在金属膜141的表面形成光刻胶142。金属膜141是：通过在压电晶片W130上将预定的金属进行溅镀（sputtering）或真空蒸镀等而形成。金属膜141例如是：通过在压电晶片W130上形成镍（Ni）、铬（Cr）、钛（Ti）或镍·钨（NiW）等膜作为基底，且在基底的上表面成膜了金（Au）或银（Ag）等而形成。光刻胶142是利用旋转涂布（spin coating）等方法，而均匀地涂布在金属膜141的表面。
在步骤S103中，进行光刻胶142的曝光及显影，且进行金属膜141的除去。图5（c）是进行了光刻胶142的曝光及显影，且进行了金属膜141的除去的压电晶片W130的部分剖视图。在步骤S103中，首先，在压电晶片W130的+Y'轴侧及-Y'轴侧配置掩模（mask）161，对光刻胶142进行曝光，且对光刻胶142进行显影。进而，通过蚀刻除去金属膜141。使用掩模161进行曝光的光刻胶142是形成贯通槽136的区域的+Y'轴侧及-Y'轴侧的面，且除去该区域的光刻胶142及金属膜141。
在步骤S104中，对压电晶片W130进行蚀刻而形成贯通槽136。图5（d）是形成了贯通槽136的压电晶片W130的部分剖视图。在步骤S104中，通过对压电晶片W130进行蚀刻，而在压电晶片W130上形成了在Y'轴方向进行贯通的贯通槽136。
在图6（a）的步骤S105中，在压电晶片W130形成金属膜141及光刻胶142。图6（a）是形成了金属膜141及光刻胶142的压电晶片W130的部分剖视图。在步骤S105中，除去了步骤S104中残留的金属膜141及光刻胶142的全部，且再次在压电晶片W130的整体上形成金属膜141及光刻胶142。
在步骤S106中，进行光刻胶142的曝光及显影，且进行金属膜141的除去。图6（b）是进行了光刻胶142的曝光及显影、且除去金属膜141的压电晶片W130的部分剖视图。在步骤S106中，隔着掩模162对形成在振动部131的周边区域138b及连结部133上的光刻胶142进行曝光，且对光刻胶142进行显影。进而，通过蚀刻除去金属膜141。在步骤S106中，露出振动部131的周边区域138b及连结部133。
在步骤S107中，对压电晶片W130进行蚀刻。图6（c）是已被蚀刻的压电晶片W130的部分剖视图。在步骤S107中，通过利用蚀刻使压电晶片W130的周边区域138b的厚度变薄而形成台面区域138a。而且，从Y'轴方向及面向贯通槽136的侧面的两个方向，对周边区域138b的外周的主面与侧面之间的角部进行蚀刻，因此，周边区域138b的侧面的+Y'轴侧及-Y'轴侧如图3（c）及图6（c）所示，形成为楔状。
在步骤108中，在压电晶片W130上形成激振电极及引出电极。图6（d）是形成着激振电极及引出电极的压电晶片W130的部分剖视图。在步骤S108中，从图6（c）的压电晶片W130除去全部的光刻胶142及金属膜141之后，在压电晶片W130形成激振电极134a、激振电极134b、引出电极135a、及引出电极135b。引出电极135a是：经由侧面137a跨越+Y'轴侧的面及-Y'轴侧的面而形成。而且，引出电极135a也形成在连结部133的侧面137b及框部132的侧面137c。在步骤S108之后，利用划线171切断各压电振动片130，而进行单片化。
在将压电振动片的引出电极从+Y'轴侧的主面引出至-Y'轴侧的主面的情况下，有在主面与侧面之间的角部等中，引出电极导通不良或电阻增大，且压电振动片的晶体阻抗（CI）变高的情况。引出电极的导通不良或电阻的增大起因于如下情况：在主面与侧面之间的角部的角度接近直角的情况下，难以向该角部形成引出电极，必须更严格地控制光刻胶的涂布及曝光条件等；以及，在利用溅镀等所进行的向侧面的电极形成中，电极的材料不易流回至侧面，使侧面中的膜厚变薄。对此，以压电振动片130的振动部131的主面与侧面之间的角部的角度变为大于90度的方式，将振动部131的侧面形成为楔状。因此，光刻胶的涂布及曝光条件等的控制变得容易，向角部的引出电极的形成变得容易。而且，电极的材料变得容易流回至形成为楔状的侧面，改善了侧面的膜厚变薄。因此，变得难以在引出电极135a中引起导通不良或电阻的增大等，可抑制晶体阻抗（CI）的上升、并且可保持较低的晶体阻抗（CI）。
而且，在压电振动片130中，从+Y'轴侧的面被引出至-Y'轴侧的面的引出电极135a是：经由贯通槽136的侧面被引出。在引出电极135a形成在贯通槽136的侧面时，在引出了引出电极135a的区域的周边也附着构成电极的金属膜。亦即，即使想仅在框部132的面向振动部131的内侧侧面形成引出电极，经由贯通槽136在引出电极的周边的振动部131也形成金属膜。这样一来，形成在振动部131的金属膜对振动部131的振动产生不良影响。在压电振动片130中，优选的是，通过在本来对振动产生不良影响的连结部133及其周边形成引出电极135a，而使在振动部131的一部分中形成引出电极135a的不良影响不易明显化。
进而，在压电振动片130中，通过在连结部133的侧面137b及框部132的侧面137c中也形成引出电极135a、而从+Y'轴侧被引出至-Y'轴侧的面的引出电极135a的宽度变宽，从而将引出电极135a的电阻抑制地较低，因此而优选。而且，优选的是，在压电振动片130中，连结部133的侧面137b也形成为楔状，变得难以在引出电极135a中引起导通不良或电阻的增大。
（第2实施方式）
压电振动片也可以形成为与压电振动片130不同的外形形状。以下，作为压电振动片的变化例，对压电振动片230及压电振动片330进行说明。而且，在以下的说明中，关于与第1实施方式相同的部分，附加与第1实施方式相同的编号而省略其说明。
＜压电振动片230的构成＞
图7（a）是压电振动片230的俯视图。压电振动片230是由振动部231、框部132、及连结部233而形成。振动部231的平面形状形成为：在X轴方向长边延伸，在Z'轴方向短边延伸的矩形形状。连结部233连结振动部231的-X轴侧的边的中央、及框部132的-X轴侧的内侧侧面。而且，在振动部231中形成着台面区域138a，在与连结部233连结的部分中形成着连结区域238c，在除此以外的区域中形成着周边区域238b。连结区域238c形成在振动部231的-X轴侧的边的中央，连结区域238c与台面区域138a未连结。而且，在压电振动片230上形成着激振电极134a、激振电极134b、引出电极135a、及引出电极135b。引出电极135a主要经由振动部231的-X轴侧的+Z'轴侧的侧面137a、连结部233的-Z'轴侧的侧面237b、及框部132的面向振动部131的内侧侧面的-X轴侧的+Z'轴侧的侧面137c，而被引出至-Y'轴侧的面。压电振动片230的-Y'轴侧的面的平面形状与图3（b）相同。而且，图7（a）的B-B剖面与图3（c）相同。
图7（b）是图7（a）的D-D剖视图。在压电振动片230中，将框部132、连结部233、连结区域238c、及台面区域138a的厚度形成为厚度T2。而且，周边区域238b的厚度形成为比厚度T2更薄的厚度T1。在压电振动片230中，通过将连结部233形成为与框部132相同的厚度，及将连结区域238c与连结部233形成为相同的厚度，而将连结部233的机械强度形成得较强，使压电振动片230相对于跌落等的冲击变强。
＜压电振动片330的构成＞
图8（a）是压电振动片330的俯视图。压电振动片330包括：振动部131、框部132、及连结部333。连结部333分别与振动部131的-X轴侧的边的+Z'轴侧及-Z'轴侧连结，且在-X轴方向延伸而与框部132连结。连结部333的厚度形成为与周边区域138b相同的厚度。而且，在+Y'轴侧的面的台面区域138a中形成着激振电极134a，将引出电极335a从激振电极134a引出至-X轴方向。引出电极335a通过+Z'轴侧的连结部333，而形成至框部132的-X轴侧的+Z'轴侧为止。而且，引出电极335a经由侧面137a、+Z'轴侧的连结部333的+Z'轴侧的侧面337b、及侧面137c，而从+Y'轴侧的面被引出至-Y'轴侧的面为止。而且，图8（a）的B-B剖面与图3（c）相同。
图8（b）是从+Y'轴侧观察的压电振动片330的-Y'轴侧的面的俯视图。在振动部131的-Y'轴侧的面形成着激振电极134b，引出电极335b从激振电极134b向-X轴方向延伸，该引出电极335b经由-Z'轴侧的连结部333而形成至框部132的-Y'轴侧的面的+X轴侧的-Z'轴侧为止。而且，从+Y'轴侧的面经由侧面137a、337b、137c而将引出电极335a引出至-Y'轴侧的面，将引出电极335a引出至框部132的-Y'轴侧的面的-X轴侧的+Z'轴侧的角部为止。
压电振动片330通过形成着两根连结部333，而相对于跌落等的冲击变强。而且，与压电振动片130相同，通过将引出电极335a经由形成为楔状的振动部131的侧面137a而引出至-Y'轴侧，可保持较低的晶体阻抗（CI）。
以上，对本发明的最佳的实施方式详细地进行了说明，但本领域技术人员可知，本发明在其技术性的范围内，可对实施方式施加各种变更·变形而实施。
例如，在所述实施方式中，表示了在压电振动片中为AT切割的水晶振动片的情况，同样地，即使为以厚度切变模式振动的BT切割的水晶振动片等也可同样地应用。进而，压电振动片不仅可应用水晶材料，基本上也可应用包含钽酸锂或铌酸锂或压电陶瓷的压电材料。

Claims (6)

1.一种压电振动片，其特征在于，包括：
振动部，以预定的振动频率而振动，且在两主面具有激振电极，且以预定的厚度而形成；
框部，包围所述振动部的周围；以及
连结部，连结所述振动部及所述框部；且
所述振动部的侧面的至少一部分是：以所述振动部的厚度随着朝向所述振动部的外周变薄的方式，而形成为楔状；
形成从所述各激振电极分别经由所述连结部而引出至所述框部的引出电极；
一个所述引出电极是：经由所述振动部的形成为楔状的侧面，而从一个主面被引出至另一个主面。
2.根据权利要求1所述的压电振动片，其特征在于，形成所述引出电极的所述振动部的形成为楔状的侧面是与所述连结部邻接形成。
3.根据权利要求1或2所述的压电振动片，其特征在于，所述一个引出电极是经由所述连结部的侧面，而从所述一个主面被引出至所述另一个主面。
4.根据权利要求1或2所述的压电振动片，其特征在于，所述一个引出电极是经由所述框部的面向所述振动部的侧面，而从所述一个主面被引出至所述另一个主面。
5.根据权利要求1或2所述的压电振动片，其特征在于，形成着1根或多根所述连结部。
6.一种压电装置，其特征在于，包括：
权利要求1至5中任一项所述的压电振动片；
基底板，与所述框部的另一个主面接合；以及
盖板，与所述框部的一个主面接合，且密封所述振动部。
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