JP2002026680A - Piezoelectric vibrator - Google Patents

Piezoelectric vibrator

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JP2002026680A
JP2002026680A JP2000210491A JP2000210491A JP2002026680A JP 2002026680 A JP2002026680 A JP 2002026680A JP 2000210491 A JP2000210491 A JP 2000210491A JP 2000210491 A JP2000210491 A JP 2000210491A JP 2002026680 A JP2002026680 A JP 2002026680A
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JP
Japan
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bottom plate
fixed
ceramic
seal ring
vibrating element
Prior art date
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Withdrawn
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JP2000210491A
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Japanese (ja)
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Yoshiaki Tanaka
良明 田中
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161Cap
    • H01L2924/1615Shape
    • H01L2924/16195Flat cap [not enclosing an internal cavity]

Landscapes

  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an area of the piezoelectric vibrating element from being narrower as the volume in a cave is small due to a thick wall thickness of a ceramic outer wall with respect to the conventional piezoelectric vibrator consisting of a package main body where the ceramic outer wall is stood upright and fixed along an upper face circumferential edge of a ceramic-made bottom plate, of the piezoelectric vibrating element contained in the cave of the package main body, and of a metallic cover fixed via a seal ring fixed on the outer wall upper face. SOLUTION: The package main body 22 of this invention is provided with a bottom plate 24 made of a ceramic material, a ceramic thin film 25 and a metallized film 26 that are sequentially layered along the circumferential edge of the bottom plate upper face, and a torus metallic seal ring 27 fixed on the metallized film, the piezoelectric vibrating element is fixed on an electrode pad 28a exposed on the inward end of the ceramic thin film, the electrode pad is communicatively connected to an external electrode 28b at the bottom plate outer bottom face via a connection conductor 28 imbedded in the thickness of the bottom plate and the metallic cover 35 is communicatively fixed to an upper face of the metallic seal ring.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は圧電振動子のパッケ
ージ構造の改良に関し、特にパッケージの外周壁をセラ
ミックによって構成することによって発生していた種々
の不具合を一挙に解決することができる圧電振動子に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a package structure of a piezoelectric vibrator, and more particularly to a piezoelectric vibrator capable of solving various problems caused by forming an outer peripheral wall of a package with ceramic at a glance. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】水晶振動素子等の圧電振動素子は、圧電
振動子、圧電発振器等に組み込まれて使用される。圧電
振動子は目標とする共振周波数を得る為に好適な肉厚の
振動部を有した圧電素板の振動部に励振電極やリード端
子等を蒸着等により形成した構成を有する。図4(a)は
従来の圧電振動子の一例としての水晶振動子のパッケー
ジ構造を説明する為の縦断面図((b)のX−X断面
図)、(b)はパッケージ本体の斜視図、(c)はパッケージ
本体の平面図である。この水晶振動子1は、セラミック
等の絶縁材料から成るパッケージ本体2と、パッケージ
本体2の上面に形成された凹陥部3内に配置される水晶
振動素子11と、パッケージ本体2の外壁上面に固定さ
れて凹陥部3内を気密封止する金属蓋15と、を有す
る。このパッケージ本体2は、セラミック製の底板4
と、底板4の上面の周縁に沿って所要幅にて積層された
セラミック薄膜5と、セラミック薄膜5の上面に固定さ
れたセラミック製の環状の外壁(外周壁)6と、外壁6
の上面に沿って固定された環状のシールリング(コバー
ル)7と、セラミック薄膜5の上面から底板4の側壁及
び底面に沿って延在する導体8と、を有する。セラミッ
ク薄膜5は、樹脂バインダーにアルミナを主原料とする
粉末を混ぜたペースト、即ちアルミナを主原料とするセ
ラミックペーストを、底板上面にスクリーン印刷等によ
り塗り、焼き固めたものであり、焼成時に樹脂バインダ
ー成分が揮発し、アルミナのみが硬化した状態で底板上
に残り、セラミック薄膜となる。実際には、底板4上に
スクリーン印刷によってセラミックペーストを塗布し、
その上にセラミック製の環状の外壁6を載置するととも
に電極8を組み付けた状態で、焼き固めることにより、
底板4と外壁6とがセラミック薄膜5によって固定され
る。シールリング7は、外壁6の幅(壁厚)よりも薄い
肉厚を有した金属製の矩形環状体であり、メタライズ膜
9を介して外壁6の上面に固定される。メタライズ膜9
は、タングステン粉を有機溶剤中に混ぜペースト状にし
たものを外壁6の上面にスクリーン印刷した上で、焼き
固めることにより形成される。この際、溶剤は揮発し、
タングステン膜のみが固着して残る。このメタライズ膜
9上にシールリング7を固定する場合には、メタライズ
膜9上にニッケル膜をメッキしてから銀ろうによってシ
ールリング底面を固定する。導体8の内側端部は、セラ
ミック薄膜5の内側張り出し部5a上に露出することに
より水晶振動素子10を支持する電極パッド8aとして
機能し、外型端部が底板4の外底部に露出することによ
り外部電極8bとして機能する。水晶振動素子11は、
水晶素板12の両主面上に励振電極13を夫々形成した
構成を備え、励振電極13に所要の交番電流を通電した
時に表裏の励振電極12により挟まれた水晶素板部分
(主振動部)が厚み滑りを起こすとともにエネルギー閉
込め現象を起こして、該励振電極付着部分に主振動が励
起される。この水晶振動素子11は、電極パッド8a上
に導電性接着剤によって導通固定される。
2. Description of the Related Art A piezoelectric vibrating element such as a quartz vibrating element is used by being incorporated in a piezoelectric vibrator, a piezoelectric oscillator or the like. The piezoelectric vibrator has a configuration in which excitation electrodes, lead terminals, and the like are formed on a vibrating portion of a piezoelectric plate having a vibrating portion having a suitable thickness to obtain a target resonance frequency by vapor deposition or the like. FIG. 4A is a longitudinal sectional view (XX sectional view of FIG. 4B) for explaining a package structure of a crystal unit as an example of a conventional piezoelectric unit, and FIG. 4B is a perspective view of a package body. (C) is a plan view of the package body. This crystal resonator 1 is fixed to a package body 2 made of an insulating material such as ceramic, a crystal resonator element 11 arranged in a recess 3 formed on the upper surface of the package body 2, and to an upper surface of an outer wall of the package body 2. And a metal lid 15 for hermetically sealing the inside of the recess 3. The package body 2 includes a ceramic bottom plate 4.
A ceramic thin film 5 laminated at a required width along the periphery of the upper surface of the bottom plate 4, an annular outer wall (outer peripheral wall) 6 made of ceramic fixed to the upper surface of the ceramic thin film 5, and an outer wall 6.
And a conductor 8 extending along the side wall and bottom surface of the bottom plate 4 from the top surface of the ceramic thin film 5. The ceramic thin film 5 is obtained by coating a paste obtained by mixing powder containing alumina as a main material with a resin binder, that is, a ceramic paste containing alumina as a main material, on the upper surface of a bottom plate by screen printing or the like, and hardening the resin. The binder component volatilizes, and only the alumina remains on the bottom plate in a hardened state, forming a ceramic thin film. In practice, a ceramic paste is applied on the bottom plate 4 by screen printing,
The ceramic annular outer wall 6 is placed thereon and the electrode 8 is assembled and baked in a state where the electrode 8 is assembled.
The bottom plate 4 and the outer wall 6 are fixed by the ceramic thin film 5. The seal ring 7 is a rectangular metal body having a thickness smaller than the width (wall thickness) of the outer wall 6, and is fixed to the upper surface of the outer wall 6 via the metallized film 9. Metallized film 9
Is formed by screen-printing a paste obtained by mixing tungsten powder in an organic solvent on the upper surface of the outer wall 6 and then baking it. At this time, the solvent evaporates,
Only the tungsten film remains fixed. When fixing the seal ring 7 on the metallized film 9, a nickel film is plated on the metallized film 9, and then the seal ring bottom surface is fixed with silver solder. The inner end of the conductor 8 functions as an electrode pad 8 a that supports the crystal resonator element 10 by being exposed on the inner protrusion 5 a of the ceramic thin film 5, and the outer mold end is exposed at the outer bottom of the bottom plate 4. Thereby, it functions as the external electrode 8b. The crystal vibrating element 11
Excitation electrodes 13 are formed on both main surfaces of the quartz crystal plate 12, respectively. When a required alternating current is applied to the excitation electrode 13, a quartz crystal plate portion (main vibrating portion) sandwiched between the front and back excitation electrodes 12 is provided. ) Causes a thickness slip and an energy trapping phenomenon, so that the main vibration is excited at the portion where the excitation electrode is attached. The crystal vibrating element 11 is conductively fixed on the electrode pad 8a by a conductive adhesive.

【0003】ところで、この水晶振動子の各部は、図中
に示した寸法を示す数字のように寸法設定されている。
外壁6の壁厚を0.4〜0.45mmと厚肉に構成して
いる理由は、外壁6とセラミック薄膜5との間の接合強
度を十分に確保して気密性を高める必要からである。即
ち、セラミック薄膜5と底板4との間の接合強度、気密
性は、セラミック薄膜5の幅を図示のように広くしてそ
の内側端縁が側凹陥部3内にまで延在するようにしてい
る為、十分に確保することができる。そして、外壁6の
底面との間の接合強度、気密性を十分に高める為には、
外壁6の壁厚を少しく大きめにしてセラミック薄膜5と
の間の接合面積を広く確保する必要がある。しかし、外
壁6の壁厚を大きくした場合、次のごとき不具合が発生
する。即ち、図4(c)に示した如く、パッケージ本体2
の縦横寸法がA×Bmmの場合、外壁厚0.45mm×
2が必要となるので、凹陥部3の縦横寸法は(A−0.
9)×(B−0.9)mmとなる。この凹陥部3内に搭
載可能な水晶振動素子11の縦横寸法は、更に小さなも
のとなる。このように外壁6の壁厚の増大によって凹陥
部3の平面積(容積)が狭くなって、水晶振動素子11
が小型化すると、当然のことながら水晶素板12上の励
振電極13(主電極)が小さくなり、クリスタルインピ
ーダンスが上昇して発振器を構成した時に励振しにくく
なる。また、同様に凹陥部3の平面積が狭くなると、凹
陥部内に収容する水晶振動子11の主電極と水晶素板1
2の周縁との距離が短くなる為、主電極の振動が素板周
縁にもれ易くなり、素板周縁で副振動が励起されたり、
素板周縁にて反射した振動が主振動に悪影響を及ぼすと
いう不具合が発生し易くなる。今後、水晶振動子に対し
て更なる小型化が求められた場合、上記不具合は更に増
幅され、水晶振動子の特性に与える悪影響は甚大なもの
となる。
[0003] Incidentally, the dimensions of each part of the crystal unit are set as shown by the numerals indicating the dimensions shown in the figure.
The reason why the outer wall 6 has a large wall thickness of 0.4 to 0.45 mm is that it is necessary to secure a sufficient bonding strength between the outer wall 6 and the ceramic thin film 5 to improve the airtightness. . That is, the bonding strength and airtightness between the ceramic thin film 5 and the bottom plate 4 are set such that the width of the ceramic thin film 5 is widened as shown in the drawing and the inner edge thereof extends into the side recess 3. Can be secured. And, in order to sufficiently increase the bonding strength and airtightness with the bottom surface of the outer wall 6,
It is necessary to make the wall thickness of the outer wall 6 slightly larger to secure a large bonding area with the ceramic thin film 5. However, when the wall thickness of the outer wall 6 is increased, the following trouble occurs. That is, as shown in FIG.
If the vertical and horizontal dimensions are A x B mm, the outer wall thickness is 0.45 mm x
2, the vertical and horizontal dimensions of the recess 3 are (A-0.
9) × (B−0.9) mm. The vertical and horizontal dimensions of the quartz vibrating element 11 that can be mounted in the recess 3 are further reduced. As described above, the plane area (volume) of the recess 3 is reduced by the increase in the wall thickness of the outer wall 6, and the quartz vibrating element 11 is reduced.
When the size of the oscillator is reduced, the excitation electrode 13 (main electrode) on the quartz crystal plate 12 becomes smaller, and the crystal impedance rises, which makes it difficult to excite the oscillator. Similarly, when the plane area of the concave portion 3 is reduced, the main electrode of the crystal unit 11 and the quartz crystal plate 1 accommodated in the concave portion are reduced.
Since the distance from the periphery of the base plate 2 becomes short, the vibration of the main electrode is easily leaked to the periphery of the base plate, and the sub-vibration is excited at the periphery of the base plate,
The disadvantage that vibration reflected at the periphery of the base plate adversely affects the main vibration is likely to occur. In the future, when further miniaturization of the crystal unit is demanded, the above-mentioned problem is further amplified, and the adverse effect on the characteristics of the crystal unit becomes enormous.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、セラミック製底板の上面周縁に沿ってセラ
ミック外壁を立設固定したパッケージ本体と、該パッケ
ージ本体の凹陥部内に収容される圧電振動素子と、外壁
上面に固定されたシールリングを介して固定される金属
蓋と、から成る従来の圧電振動子が有していた欠点であ
る、外壁の壁厚が厚いことに起因して発生した凹陥部内
の狭容積化に伴う圧電振動素子の小面積化を防止するこ
とにある。即ち、圧電振動素子が小面積化すると、圧電
素板上の励振電極が小さくなって素板のインピーダンス
が上昇して発振器を構成した時に励振しにくくなった
り、励振電極の振動が素板周縁にもれ易くなって素板周
縁で副振動が励起されたり、素板周縁にて反射した振動
が主振動に悪影響を及ぼすという不具合が発生し易くな
るが、本発明ではこの不具合を解消することを課題とす
る。
An object of the present invention is to provide a package body in which a ceramic outer wall is erected and fixed along a peripheral edge of an upper surface of a ceramic bottom plate, and a piezoelectric body accommodated in a concave portion of the package body. A disadvantage of the conventional piezoelectric vibrator comprising a vibration element and a metal lid fixed via a seal ring fixed to the upper surface of the outer wall, which is caused by a thick wall of the outer wall. An object of the present invention is to prevent a reduction in the area of the piezoelectric vibrating element due to a reduction in volume in the recessed portion. In other words, when the area of the piezoelectric vibrating element is reduced, the excitation electrode on the piezoelectric element plate becomes smaller and the impedance of the element plate increases, making it difficult to excite the oscillator when the oscillator is configured. It is easy for leakage to occur, and a sub-vibration is excited at the periphery of the base plate, or a problem that the vibration reflected at the periphery of the base plate adversely affects the main vibration is likely to occur, but the present invention solves this problem. Make it an issue.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、請求項1の発明は、上面に凹陥部を有したパッケー
ジ本体と、該パッケージ本体の凹陥部内に配置される圧
電振動素子と、該凹陥部を気密封止する金属蓋と、を備
えた圧電振動子において、前記パッケージ本体は、セラ
ミック材料から成る底板と、該底板上面の周縁に沿って
順次積層されたセラミック薄膜及びメタライズ膜と、該
メタライズ膜上に底面を固定したシールリングと、を備
え、前記金属蓋は、前記金属シールリングの上面に導通
固定されることを特徴とする。請求項2の発明は、上面
に凹陥部を有したパッケージ本体と、該パッケージ本体
の凹陥部内に配置される圧電振動素子と、該凹陥部を気
密封止する金属蓋と、を備えた圧電振動子において、前
記パッケージ本体は、セラミック材料から成る底板と、
該底板上面の周縁に沿って順次積層されたセラミック薄
膜及びメタライズ膜と、該メタライズ膜上に底面を固定
したシールリングと、を備え、前記セラミック薄膜の内
側端部上に露出した電極パッド上に前記圧電振動素子を
固定し、該電極パッドは底板の内部に埋設された接続導
体を介して底板外底面の外部電極と導通接続され、前記
金属蓋は、前記金属シールリングの上面に導通固定され
ることを特徴とする。請求項3の発明は、上面に凹陥部
を有したパッケージ本体と、該パッケージ本体の凹陥部
内に配置される圧電振動素子と、該凹陥部を気密封止す
る金属蓋と、を備えた圧電振動子において、前記パッケ
ージ本体は、セラミック材料から成る底板と、該底板上
面の周縁に沿って積層されたメタライズ膜と、該メタラ
イズ膜上に底面を固定したシールリングと、を備え、前
記底板の上面に突設した厚肉の電極パッド上に前記圧電
振動素子を固定し、該電極パッドは底板の内部に埋設さ
れた接続導体を介して底板外底面の外部電極と導通接続
され、前記金属蓋は、前記金属シールリングの上面に導
通固定されることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a package body having a concave portion on an upper surface, a piezoelectric vibrating element disposed in the concave portion of the package body, and In a piezoelectric vibrator having a metal lid for hermetically sealing the recess, the package body includes a bottom plate made of a ceramic material, and a ceramic thin film and a metallized film sequentially stacked along the periphery of the upper surface of the bottom plate. A seal ring having a bottom surface fixed on the metallized film, wherein the metal lid is conductively fixed to an upper surface of the metal seal ring. According to a second aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric vibration device comprising: a package body having a concave portion on an upper surface; a piezoelectric vibrating element disposed in the concave portion of the package body; and a metal lid for hermetically sealing the concave portion. A package body comprising: a bottom plate made of a ceramic material;
A ceramic thin film and a metallized film sequentially laminated along the periphery of the upper surface of the bottom plate; and a seal ring having a bottom surface fixed on the metallized film, and on an electrode pad exposed on an inner end of the ceramic thin film. The piezoelectric vibrating element is fixed, the electrode pad is conductively connected to an external electrode on an outer bottom surface of the bottom plate via a connection conductor embedded inside the bottom plate, and the metal lid is conductively fixed to an upper surface of the metal seal ring. It is characterized by that. According to a third aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric vibration device comprising: a package main body having a concave portion on an upper surface; a piezoelectric vibrating element disposed in the concave portion of the package main body; and a metal lid for hermetically sealing the concave portion. The package body includes a bottom plate made of a ceramic material, a metallized film laminated along a peripheral edge of an upper surface of the bottom plate, and a seal ring having a bottom surface fixed on the metallized film, and an upper surface of the bottom plate. The piezoelectric vibrating element is fixed on a thick electrode pad protruding from the base plate, and the electrode pad is conductively connected to an external electrode on an outer bottom surface of the bottom plate via a connection conductor embedded inside the bottom plate. It is characterized by being conductively fixed to the upper surface of the metal seal ring.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
の形態例により詳細に説明する。図1(a)及び(b)は本発
明の一実施形態に係る圧電振動子としての水晶振動子の
縦断面図、及び要部拡大図である。この水晶振動子21
は、セラミック等の絶縁材料、その他の材料から成るパ
ッケージ本体22と、パッケージ本体22の上面に形成
された凹陥部23内に配置される水晶振動素子31と、
パッケージ本体22の外壁上面に導通固定されて凹陥部
23内を気密封止する金属蓋35と、を有する。このパ
ッケージ本体22は、セラミック製の底板24と、底板
24の上面の周縁に沿って所要幅にて積層されたセラミ
ック薄膜25と、セラミック薄膜25の上面に形成した
メタライズ膜26を介してセラミック薄膜25に固定さ
れた環状のシールリング(コバール)27と、セラミッ
ク薄膜25の内側端部上面から底板24内部を貫通して
外部に露出する導体28と、を有する。セラミック薄膜
25は、樹脂バインダーにアルミナを主原料とする粉末
を混ぜたペースト、即ちアルミナを主原料とするセラミ
ックペーストを、底板上面にスクリーン印刷等により塗
り、焼き固めたものであり、焼成時に樹脂バインダー成
分が揮発し、アルミナのみが硬化した状態で底板24上
に残り、セラミック薄膜となる。実際には、底板24上
にスクリーン印刷によってセラミックペーストを塗布
し、導体28を組み付けた状態で、所定温度にて焼き固
めることにより、底板24に対して導体28とセラミッ
ク薄膜25が固定される。この例では、底板24は、シ
ート状のセラミック板24a,24bを積層して構成さ
れており、導体28は一方のセラミック板24bに形成
したビアホール24b’内と、両セラミック板24a,
24b間の境界面を経て外部に露出する。導体28の内
側の端部はセラミック薄膜25の内側張り出し部25a
を貫通して上面に突出し電極パッド28aとなる一方、
外側端部は外部電極28bとなる。このように構成され
た底板24上にシールリング27を固定する場合、図1
(b)の拡大図に示すように、セラミック薄膜25上にタ
ングステンのメタライズ膜26を形成し、その後銀ろう
29を用いてメタライズ膜26上にシールリング27の
底面を固定する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. FIGS. 1A and 1B are a longitudinal sectional view and a main part enlarged view of a quartz oscillator as a piezoelectric oscillator according to an embodiment of the present invention. This crystal oscillator 21
A package main body 22 made of an insulating material such as ceramics or other materials; a quartz vibrating element 31 disposed in a recess 23 formed on the upper surface of the package main body 22;
A metal lid 35 which is conductively fixed to the upper surface of the outer wall of the package body 22 and hermetically seals the inside of the recess 23. The package body 22 includes a ceramic bottom plate 24, a ceramic thin film 25 laminated with a required width along the periphery of the upper surface of the bottom plate 24, and a metal thin film 26 formed on the upper surface of the ceramic thin film 25 via a ceramic thin film. An annular seal ring (Kovar) 27 fixed to 25 and a conductor 28 that penetrates through the inside of the bottom plate 24 from the upper surface of the inner end of the ceramic thin film 25 and is exposed to the outside. The ceramic thin film 25 is obtained by coating a paste obtained by mixing a powder containing alumina as a main material with a resin binder, that is, a ceramic paste containing alumina as a main material, on a bottom plate upper surface by screen printing or the like, and sintering the resin. The binder component volatilizes, and only the alumina remains on the bottom plate 24 in a hardened state, forming a ceramic thin film. In practice, the conductor 28 and the ceramic thin film 25 are fixed to the bottom plate 24 by applying a ceramic paste on the bottom plate 24 by screen printing and baking at a predetermined temperature with the conductor 28 assembled. In this example, the bottom plate 24 is formed by laminating sheet-shaped ceramic plates 24a and 24b, and the conductor 28 has a via hole 24b 'formed in one ceramic plate 24b and the two ceramic plates 24a and 24b.
It is exposed to the outside through the interface between 24b. The inner end of the conductor 28 is connected to the inner protrusion 25a of the ceramic thin film 25.
And projecting to the upper surface to form an electrode pad 28a,
The outer end becomes the external electrode 28b. When fixing the seal ring 27 on the bottom plate 24 configured as described above, FIG.
As shown in the enlarged view of (b), a metallized film 26 of tungsten is formed on the ceramic thin film 25, and then the bottom surface of the seal ring 27 is fixed on the metallized film 26 using a silver solder 29.

【0007】メタライズ膜26は、タングステン粉を有
機溶剤中に混ぜペースト状にしたものをセラミック薄膜
25の上面にスクリーン印刷した上で、焼き固めること
により形成される。この際、溶剤は揮発し、タングステ
ン膜のみが固着して残る。このメタライズ膜26上にシ
ールリング27を固定する場合には、前記のようにメタ
ライズ膜26上にニッケル膜をメッキしてから銀ろう2
9によってシールリング27を固定する。ここで、シー
ルリング27は、0.25〜0.3mm程度の幅を有し
たコバールから成る矩形環状体である。水晶振動素子3
1は、水晶素板32の両主面上に励振電極33を形成し
た構成を備え、励振電極33に所要の交番電流を通電し
た時に表裏の励振電極32により挟まれた水晶素板部分
(主振動部)が厚み滑りを起こすとともにエネルギー閉
込め現象を起こして、該励振電極付着部分に主振動が励
起される。この水晶振動素子31は、電極パッド28a
上に導電性接着剤によって導通固定される。
The metallized film 26 is formed by mixing a tungsten powder into an organic solvent to form a paste, screen-printing the paste on the upper surface of the ceramic thin film 25, and baking it. At this time, the solvent volatilizes, and only the tungsten film remains fixed. When the seal ring 27 is fixed on the metallized film 26, a nickel film is plated on the metallized film 26, and
9, the seal ring 27 is fixed. Here, the seal ring 27 is a rectangular annular body made of Kovar having a width of about 0.25 to 0.3 mm. Crystal vibrating element 3
Reference numeral 1 denotes a configuration in which excitation electrodes 33 are formed on both main surfaces of a quartz crystal plate 32. When a required alternating current is applied to the excitation electrodes 33, a quartz crystal plate portion (main The vibrating portion) causes a thickness slip and an energy trapping phenomenon, so that the main vibration is excited at the portion where the excitation electrode is attached. This crystal vibrating element 31 has an electrode pad 28a
It is conductively fixed thereon by a conductive adhesive.

【0008】この実施形態に係る水晶振動子21の特徴
は、従来のセラミック外壁(図4の符号6)に代えて必
要最小限の高さを備えたシールリング27を底板24上
に立設固定したことにより、従来のセラミック外壁の壁
厚よりもシールリング27の壁厚を薄くした点にある。
即ち、従来のセラミック外壁は底板上に形成したセラミ
ック薄膜上に焼成一体化する構成であるため、セラミッ
ク薄膜とセラミック外壁底面との間の接合力、気密性を
十分に確保する為には、セラミック外壁の壁厚を大きめ
(0.4〜0.45mm)に設定する必要があった。こ
れに対して、シールリング27のみを用いる場合には、
セラミック薄膜25上にメタライズ膜26を形成した上
で、銀ろう29によってシールリング27を固定するこ
ととなるので、メタライズ膜26とセラミック薄膜25
との間の接合強度及び気密性が十分に高くなり、シール
リング27の壁厚をさほど厚くしなくても、接合強度と
気密性を十分に確保することが可能となる。この例で
は、シールリング27の壁厚は、0.25〜0.3mm
程度まで薄くなっており、従来のセラミック外壁の壁厚
に比して大幅に薄い。このため、図2に示すようにシー
ルリング27の内周の縦横寸法(A−0.6)×(B−
0.6)mmを、図4(c)に示したセラミック外壁の内
周の縦横寸法(A−0.9)×(B−0.9)mmと比
べると、両者は外形の縦横寸法がA×Bで共に一定であ
るにも関わらず内部の平面積(容積)がシールリング2
7の方が大きくなる。このため、水晶振動素子31の縦
横寸法を0.2〜0.3mmずつ大きくすることができ
る。近年、水晶振動素子31の短辺の寸法は小型化に伴
い、2〜3mm程度の長さのものが主流となっている
が、本発明により10%も大きくすることができる。水
晶振動素子31の面積が増大することにより、水晶素板
32上の励振電極33(主電極)が大きくなり、クリス
タルインピーダンスが低下し、発振器を構成した時に励
振し易くなる。同様に凹陥部3の容積が広くなると、凹
陥部内に収容する水晶振動子31の主電極と水晶素板3
2の周縁との距離が拡大する為、主電極の振動が素板周
縁にもれにくくなり、素板周縁で副振動が励起された
り、素板周縁にて反射した振動が主振動に悪影響を及ぼ
すという不具合が発生しなくなる。このように、本構成
によれば、水晶振動子に対して更なる小型化が求められ
た場合にも十分に対応することが可能となる。なお、図
1(b)に示した実施形態では、セラミック薄膜25の内
側端部25aを十分に張り出した構成を採用する為、電
極パッド28aの高さを十分に確保して底板上面との間
に十分な高さの段差を形成し、水晶振動素子31を支持
し易くすることができる。
A feature of the crystal unit 21 according to this embodiment is that a seal ring 27 having a minimum necessary height is erected and fixed on the bottom plate 24 instead of the conventional ceramic outer wall (reference numeral 6 in FIG. 4). Thus, the wall thickness of the seal ring 27 is made thinner than the wall thickness of the conventional ceramic outer wall.
That is, since the conventional ceramic outer wall is configured to be fired and integrated on the ceramic thin film formed on the bottom plate, the bonding strength between the ceramic thin film and the bottom surface of the ceramic outer wall and the ceramic are required to be sufficiently secured. It was necessary to set the wall thickness of the outer wall to be relatively large (0.4 to 0.45 mm). On the other hand, when only the seal ring 27 is used,
After the metallized film 26 is formed on the ceramic thin film 25, the seal ring 27 is fixed by the silver solder 29, so that the metallized film 26 and the ceramic thin film 25 are fixed.
And the sealing strength between the sealing ring 27 and the sealing ring 27 can be sufficiently increased, and the joining strength and the airtightness can be sufficiently secured without making the wall thickness of the seal ring 27 so large. In this example, the wall thickness of the seal ring 27 is 0.25 to 0.3 mm
It is thin to the extent, which is much thinner than the wall thickness of the conventional ceramic outer wall. For this reason, as shown in FIG. 2, the vertical and horizontal dimensions (A−0.6) × (B−
0.6) mm is compared with the vertical and horizontal dimensions (A-0.9) × (B-0.9) mm of the inner circumference of the ceramic outer wall shown in FIG. Despite both A × B being constant, the inner flat area (volume) of the seal ring 2
7 is larger. For this reason, the vertical and horizontal dimensions of the crystal resonator element 31 can be increased by 0.2 to 0.3 mm. In recent years, the size of the short side of the quartz vibrating element 31 is about 2 to 3 mm in length along with miniaturization, but the present invention can increase the dimension by as much as 10%. As the area of the crystal resonator element 31 increases, the excitation electrode 33 (main electrode) on the crystal plate 32 increases, the crystal impedance decreases, and the excitation becomes easier when an oscillator is configured. Similarly, when the volume of the concave portion 3 is increased, the main electrode of the crystal unit 31 accommodated in the concave portion and the quartz crystal plate 3
Since the distance from the periphery of the base plate 2 is increased, the vibration of the main electrode hardly leaks to the periphery of the base plate, and the sub-vibration is excited at the periphery of the base plate. The problem of the occurrence of the problem no longer occurs. As described above, according to the present configuration, it is possible to sufficiently cope with a case where further reduction in the size of the crystal resonator is required. In the embodiment shown in FIG. 1 (b), since the inner end 25a of the ceramic thin film 25 is sufficiently extended, the height of the electrode pad 28a is sufficiently ensured and the height between the electrode pad 28a and the upper surface of the bottom plate is increased. In this case, a step having a sufficient height can be formed, and the crystal vibrating element 31 can be easily supported.

【0009】次に、図3(a)は本発明の変形実施形態の
要部構成を示す拡大図であり、セラミック薄膜25を設
けずに、底板24の上面に直接メタライズ膜26を形成
し、メタライズ膜26上に銀ろう29を用いてシールリ
ング27の底部を固定した構成が特徴的である。この実
施形態においては、セラミック薄膜25を設けていない
分だけ電極パッド28aを厚肉化して底板24の上面と
の間に十分な段差を確保し、水晶振動素子31を支持し
易くしている。この実施形態のように構成すれば、図1
の実施形態の効果に加えて、更にセラミック薄膜25を
形成する工程を省略して生産性を高めることができると
ともに、セラミック薄膜25の肉厚分だけパッケージを
低背化することができるという効果を発揮できる。ま
た、図3(b)のように、電極パッド28aを厚肉化する
代わりにセラミック薄膜を電極パッド28aと底板との
間に設けることによって段差を形成してもよい。
Next, FIG. 3A is an enlarged view showing a configuration of a main part of a modified embodiment of the present invention, in which a metallized film 26 is formed directly on the upper surface of a bottom plate 24 without providing a ceramic thin film 25. A characteristic feature is that the bottom of the seal ring 27 is fixed on the metallized film 26 using a silver solder 29. In this embodiment, the electrode pad 28a is made thicker by the amount that the ceramic thin film 25 is not provided to secure a sufficient step between the electrode pad 28a and the upper surface of the bottom plate 24, thereby making it easier to support the crystal resonator element 31. By configuring as in this embodiment, FIG.
In addition to the effects of the above-described embodiment, it is possible to improve the productivity by further omitting the step of forming the ceramic thin film 25, and to reduce the package height by the thickness of the ceramic thin film 25. Can demonstrate. Further, as shown in FIG. 3B, a step may be formed by providing a ceramic thin film between the electrode pad 28a and the bottom plate instead of increasing the thickness of the electrode pad 28a.

【0010】[0010]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、セラミッ
ク製底板の上面周縁に沿ってセラミック外壁を立設固定
したパッケージ本体と、該パッケージ本体の凹陥部内に
収容される圧電振動素子と、外壁上面に固定されたシー
ルリングを介して固定される金属蓋と、から成る従来の
圧電振動子において、セラミック外壁の壁厚が厚いこと
に起因して凹陥部内の容積が狭くなることに伴う圧電振
動素子の小面積化を防止することにある。即ち、圧電振
動素子が小面積化すると、圧電素板上の励振電極が小さ
くなって素板のインピーダンスが上昇して発振器を構成
した時に励振しにくくなったり、励振電極の振動が素板
周縁にもれ易くなって素板周縁で副振動が励起された
り、素板周縁にて反射した振動が主振動に悪影響を及ぼ
すという不具合が発生し易くなるが、本発明ではこのよ
うな不具合を解消する。即ち、従来、セラミック製底板
上にセラミックペーストを介してセラミック外壁を立設
してから焼成して固化させていたので、底板上面と外壁
底面との間の接合力、及び気密性を十分に高く維持する
為には両者の接合面積を広くする為に外壁の壁厚を大き
く設定する必要があった。このため、凹陥部の容積が狭
くなり、収容する圧電振動素子が小型化して上記のごと
き不具合が発生していた。これに対して、本発明では、
セラミック外壁に代えて、コバール等から成るシールリ
ングをメタライズ膜を介して底板上に固定し、シールリ
ングをパッケージ本体の外壁として使用したので、シー
ルリングの壁厚を大幅に低減して、凹陥部の容積、特に
平面積を広くすることが可能となった。このため、凹陥
部内に収容する圧電振動素子の面積を大きくして、上記
不具合を一挙に解決することができる。
As described above, according to the present invention, a package body in which a ceramic outer wall is erected and fixed along a peripheral edge of an upper surface of a ceramic bottom plate, a piezoelectric vibrating element housed in a concave portion of the package body, In a conventional piezoelectric vibrator consisting of a metal lid fixed via a seal ring fixed to the upper surface of the outer wall, the piezoelectric vibrator associated with the reduced volume in the recess due to the thick wall thickness of the ceramic outer wall. An object of the present invention is to prevent a reduction in the area of a vibration element. In other words, when the area of the piezoelectric vibrating element is reduced, the excitation electrode on the piezoelectric element plate becomes smaller and the impedance of the element plate increases, making it difficult to excite the oscillator when the oscillator is configured. It is easy for leakage to occur, so that a sub-vibration is excited at the periphery of the base plate, or a problem that the vibration reflected at the periphery of the base plate adversely affects the main vibration easily occurs. The present invention solves such a problem. . That is, conventionally, since the ceramic outer wall was erected via ceramic paste on the ceramic bottom plate and then fired and solidified, the bonding force between the bottom plate upper surface and the outer wall bottom surface, and the airtightness were sufficiently high. To maintain this, it was necessary to increase the wall thickness of the outer wall in order to increase the joint area between the two. For this reason, the volume of the recessed portion is reduced, and the size of the piezoelectric vibrating element to be accommodated is reduced, thus causing the above-described problem. In contrast, in the present invention,
Instead of the ceramic outer wall, a seal ring made of Kovar or the like was fixed on the bottom plate via a metallized film, and the seal ring was used as the outer wall of the package body. , Especially the plane area can be increased. For this reason, the area of the piezoelectric vibrating element accommodated in the recessed portion can be increased, and the above-mentioned problem can be solved at once.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)及び(b)は本発明の一実施形態に係る圧電振
動子としての水晶振動子の縦断面図、及び要部拡大図。
FIGS. 1A and 1B are a longitudinal sectional view and a main part enlarged view of a quartz oscillator as a piezoelectric oscillator according to an embodiment of the present invention.

【図2】シールリングの平面図。FIG. 2 is a plan view of a seal ring.

【図3】(a)及び(b)は他の実施形態の要部構成図。FIGS. 3A and 3B are main part configuration diagrams of another embodiment.

【図4】(a)は従来の圧電振動子の一例としての水晶振
動子のパッケージ構造を説明する為の縦断面図((b)の
X−X断面図)、(b)はパッケージ本体の斜視図、(c)は
パッケージ本体の平面図。
FIG. 4A is a longitudinal sectional view (XX sectional view of FIG. 4B) for explaining a package structure of a crystal resonator as an example of a conventional piezoelectric resonator, and FIG. FIG. 3C is a perspective view, and FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 水晶振動子、22 パッケージ本体、23 凹陥
部、24 底板、25セラミック薄膜、26 メタライ
ズ膜、27 シールリング(コバール)、28導体、2
8a 電極パッド、28b 外部電極、29 銀ろう、
31 水晶振動素子、32 水晶素板、33 励振電
極、35 金属蓋。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Quartz crystal oscillator, 22 Package main body, 23 Depressed part, 24 Bottom plate, 25 Ceramic thin film, 26 Metallized film, 27 Seal ring (Kovar), 28 conductor, 2
8a electrode pad, 28b external electrode, 29 silver solder,
31 crystal vibrating element, 32 crystal blank, 33 excitation electrode, 35 metal lid.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上面に凹陥部を有したパッケージ本体
と、該パッケージ本体の凹陥部内に配置される圧電振動
素子と、該凹陥部を気密封止する金属蓋と、を備えた圧
電振動子において、 前記パッケージ本体は、セラミック材料から成る底板
と、該底板上面の周縁に沿って順次積層されたセラミッ
ク薄膜及びメタライズ膜と、該メタライズ膜上に底面を
固定したシールリングと、を備え、 前記金属蓋は、前記金属シールリングの上面に導通固定
されることを特徴とする圧電振動子。
1. A piezoelectric vibrator comprising: a package main body having a concave portion on an upper surface; a piezoelectric vibrating element disposed in the concave portion of the package main body; and a metal lid for hermetically sealing the concave portion. The package body includes a bottom plate made of a ceramic material, a ceramic thin film and a metallized film sequentially laminated along a peripheral edge of the upper surface of the bottom plate, and a seal ring having a bottom surface fixed on the metallized film; The lid is conductively fixed to an upper surface of the metal seal ring.
【請求項2】 上面に凹陥部を有したパッケージ本体
と、該パッケージ本体の凹陥部内に配置される圧電振動
素子と、該凹陥部を気密封止する金属蓋と、を備えた圧
電振動子において、 前記パッケージ本体は、セラミック材料から成る底板
と、該底板上面の周縁に沿って順次積層されたセラミッ
ク薄膜及びメタライズ膜と、該メタライズ膜上に底面を
固定したシールリングと、を備え、 前記セラミック薄膜の内側端部上に露出した電極パッド
上に前記圧電振動素子を固定し、該電極パッドは底板の
内部に埋設された接続導体を介して底板外底面の外部電
極と導通接続され、 前記金属蓋は、前記金属シールリングの上面に導通固定
されることを特徴とする圧電振動子。
2. A piezoelectric vibrator comprising: a package main body having a concave portion on an upper surface; a piezoelectric vibrating element disposed in the concave portion of the package main body; and a metal lid for hermetically sealing the concave portion. The package body includes: a bottom plate made of a ceramic material; a ceramic thin film and a metallized film sequentially stacked along a periphery of an upper surface of the bottom plate; and a seal ring having a bottom surface fixed on the metalized film. The piezoelectric vibrating element is fixed on an electrode pad exposed on the inner end of the thin film, and the electrode pad is conductively connected to an external electrode on an outer bottom surface of the bottom plate via a connection conductor embedded inside the bottom plate; The lid is conductively fixed to an upper surface of the metal seal ring.
【請求項3】 上面に凹陥部を有したパッケージ本体
と、該パッケージ本体の凹陥部内に配置される圧電振動
素子と、該凹陥部を気密封止する金属蓋と、を備えた圧
電振動子において、 前記パッケージ本体は、セラミック材料から成る底板
と、該底板上面の周縁に沿って積層されたメタライズ膜
と、該メタライズ膜上に底面を固定したシールリング
と、を備え、 前記底板の上面に突設した厚肉の電極パッド上に前記圧
電振動素子を固定し、該電極パッドは底板の内部に埋設
された接続導体を介して底板外底面の外部電極と導通接
続され、 前記金属蓋は、前記金属シールリングの上面に導通固定
されることを特徴とする圧電振動子。
3. A piezoelectric vibrator comprising: a package main body having a concave portion on an upper surface; a piezoelectric vibrating element disposed in the concave portion of the package main body; and a metal lid for hermetically sealing the concave portion. The package body includes a bottom plate made of a ceramic material, a metallized film laminated along a peripheral edge of an upper surface of the bottom plate, and a seal ring having a bottom surface fixed on the metallized film. The piezoelectric vibrating element is fixed on the thick electrode pad provided, and the electrode pad is conductively connected to an external electrode on an outer bottom surface of the bottom plate via a connection conductor embedded in the bottom plate. A piezoelectric vibrator, which is conductively fixed to an upper surface of a metal seal ring.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007134848A (en) * 2005-11-09 2007-05-31 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Surface mounting quartz resonator
JP2012209691A (en) * 2011-03-29 2012-10-25 Seiko Instruments Inc Electronic component package

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