JP2002094354A - Information vibrator - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話及び携帯
情報端末等に用いられる圧電振動子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric vibrator used for a portable telephone, a portable information terminal and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】現在の圧電振動子の組立工程では、金属
薄膜の電極パターンが形成されたチップ、例えば、水晶
（ＳｉＯ2）からなる音叉型水晶振動片と、その保持器
であるプラグのインナーリードの接合に、ハンダや接着
剤が用いられている。この工程はマウント工程と呼ばれ
ている。マウント工程の後に、金属製のケースにより気
密封止してシリンダタイプの圧電振動子の組立が終了す
る。図６（ａ）は、音叉型水晶振動子の水晶振動片３３
上の金属電極薄膜のパターンを示す模式図である。同図
に示すように、通常はプラグとの接合部であるマウント
パッド３４、励振のための主電極３８及び側面電極３９
からなる電極部３５、マウントパッド３４とこれら主電
極３８及び側面電極３９からなる電極部３５を接続する
ためのリード３６、周波数を調整するための錘部３７の
４つの部分がある。これらは、同材質の金属薄膜でチッ
プの表裏に形成される。図６（ｂ）は、水晶振動片３３
の片側の振動棒の断面を示しており、水晶振動片３３の
Ｚ面である上下面に主電極３８が、またＸ面である側面
には側面電極３９が形成されている。金属薄膜材料とし
ては、図６（ｃ）（図６（ａ）のＣＣ1部の断面図）に
示すように、例えば下地の金属薄膜４０としてはクロム
（Ｃｒ）、表面の金属薄膜４１としては金（Ａｕ）等が
用いられる。膜厚は両者ともに５００オングストローム
から１０００オングストローム前後である。2. Description of the Related Art In the current process of assembling a piezoelectric vibrator, a chip on which an electrode pattern of a metal thin film is formed, for example, a tuning-fork type quartz vibrating piece made of quartz (SiO 2 ) and an inner plug of a plug as its holder. Solders and adhesives are used for joining the leads. This step is called a mounting step. After the mounting step, the cylinder is hermetically sealed with a metal case, and the assembly of the cylinder type piezoelectric vibrator is completed. FIG. 6A shows a crystal vibrating piece 33 of a tuning fork type crystal resonator.
It is a schematic diagram which shows the pattern of an upper metal electrode thin film. As shown in the figure, a mount pad 34 which is usually a junction with a plug, a main electrode 38 for excitation, and a side electrode 39
And a lead 36 for connecting the electrode portion 35 comprising the main electrode 38 and the side electrode 39 to the mount pad 34 and a weight portion 37 for adjusting the frequency. These are made of metal thin films of the same material and are formed on the front and back of the chip. FIG. 6B shows the crystal vibrating piece 33.
The main electrode 38 is formed on the upper and lower surfaces which are the Z plane of the crystal vibrating piece 33, and the side electrodes 39 are formed on the side surface which is the X plane. The metal thin film material, as shown in FIG. 6 (c) (CC 1 part of a cross-sectional view of FIG. 6 (a)), for example, the underlying chromium metal thin film 40 (Cr), the metal thin film 41 of the surface Gold (Au) or the like is used. The film thicknesses are both about 500 Å to 1000 Å.
【０００３】一方、図６（ｄ）に示す様に、プラグ１０
のインナーリード１１、ステム２６、アウターリード２
５には、プラグの製造工程で、その表面に予め１０〜１
５ミクロンの膜厚のハンダ４３が電解メッキでコーティ
ングされている。プラグとチップをハンダで接合する場
合は、インナーリードと１１マウントパッド３４を位置
合わせした後に、インナーリード表面のハンダの膜を加
熱した窒素（Ｎ2）等の熱風で溶かし、この溶融したハ
ンダでマウントパッド３４を濡らすことでハンダによる
接合が可能となる。尚、ステム２６のハンダメッキはケ
ースとの冷間接合（勘合）用であり、アウターリード２
５のハンダメッキは、基板に装着する際の予備ハンダと
して役割を持つ。On the other hand, as shown in FIG.
Inner lead 11, stem 26, outer lead 2
5 is a process for manufacturing a plug, in which 10 to 1
A solder 43 having a thickness of 5 microns is coated by electrolytic plating. When the plug and the chip are joined by soldering, after the inner lead and the 11 mount pad 34 are aligned, the solder film on the surface of the inner lead is melted by hot air such as nitrogen (N 2 ) heated, and the molten solder is used. Wetting the mount pad 34 enables soldering to be performed. The solder plating of the stem 26 is for cold joining (fitting) with the case, and the outer lead 2
The solder plating of No. 5 has a role as a preliminary solder when mounting on a substrate.
【０００４】従来のハンダメッキ材料では、錫（Ｓｎ）
と鉛（Ｐｂ）を、その重量割合が９：１ないし１：９に
調合したものが用いられてきた。圧電振動子をリフロー
プロセスで基板に装着する場合は、後者の鉛の比率が高
いいわゆる高温ハンダをメッキ材料として採用してい
た。しかしながら、ハンダ中の鉛の有害性が広く認識さ
れた今日、鉛を取り除き、代わりに銀（Ａｇ）、ビスマ
ス（Ｂｉ）、銅（Ｃｕ）等をＳｎに添加したいわゆる鉛
フリーハンダが開発されつつあり、圧電振動子も鉛フリ
ーメッキのプラグの採用が検討されている。リフロープ
ロセスに対応できる鉛フリーメッキ材料としては、例え
ばＣｕを添加したＳｎ/Ｃｕメッキ（Ｃｕの重量割合が
６％〜１０％前後）が有力な候補である。しかしなが
ら、このような鉛フリーハンダをメッキ材料として用い
たプラグにチップをマウントして完成させた圧電振動子
と、従来の鉛を含んだハンダメッキ製のプラグにマウン
トして完成させた圧電振動子のリフロー前後の周波数変
化を実験により比較した結果、前者のサンプルの方が周
波数変化が明らかに大きいことが判明した。サンプル内
部を調査した結果、マウントパッド部内に留まるべきハ
ンダが、リフローの際の熱で、リード、主電極表面ある
いは側面電極表面に拡散しており、周波数の変化は、こ
の拡散により振動子片内の重量バランスがリフローの前
後で変化して引き起こされたものと推定された。Conventional solder plating materials include tin (Sn).
And lead (Pb) in a weight ratio of 9: 1 to 1: 9 have been used. When a piezoelectric vibrator is mounted on a substrate by a reflow process, the latter, a so-called high-temperature solder having a high lead ratio, has been used as a plating material. However, today, when the harmfulness of lead in solder has been widely recognized, so-called lead-free solder is being developed in which lead is removed and silver (Ag), bismuth (Bi), copper (Cu) or the like is added to Sn instead. Therefore, adoption of a lead-free plated plug for the piezoelectric vibrator is also being studied. As a lead-free plating material that can cope with the reflow process, for example, Sn / Cu plating to which Cu is added (the weight ratio of Cu is around 6% to 10%) is a promising candidate. However, a piezoelectric vibrator completed by mounting a chip on a plug using such a lead-free solder as a plating material, and a piezoelectric vibrator completed by mounting on a conventional lead-containing solder-plated plug As a result of experimentally comparing the frequency changes before and after the reflow, it was found that the frequency change was clearly larger in the former sample. As a result of investigating the inside of the sample, the solder that should remain in the mount pad was diffused to the lead, the main electrode surface or the side electrode surface due to the heat during reflow. It was presumed that the weight balance was changed before and after reflow.
【０００５】このような問題に対応するために、既に２
つの方策が提示されている。これを図７に示した。第１
の方策は、同図（ａ）に示す様に、圧電振動片に電極用
に形成したリード１６の表面金属薄膜２１あるいは前記
リード１６と電極部１５の一部の表面金属薄膜２１と、
前記圧電振動片の基端部に形成されたマウントパッド１
４の表面金属薄膜２１との間に溝２４を形成する方法で
ある。第２の方策は、同図（ｂ）に示す様に、前記マウ
ントパッド１４を構成する表面金属薄膜２１の下に位置
する下地金属薄膜２０の面積を、最表面の前記金属薄膜
２１よりも大きく形成する方法である。これら２つの方
策は、両者ともに、ハンダメッキ材料に対する表面金属
薄膜２１と下地金属薄膜２０の拡散係数の差に着目し、
下地金属薄膜の拡散係数が表面金属薄膜のそれより十分
小さい事実に基いている。To cope with such a problem, two
Two strategies have been proposed. This is shown in FIG. First
As shown in FIG. 2A, the surface metal thin film 21 of the lead 16 formed on the piezoelectric vibrating reed for an electrode or the surface metal thin film 21 of the lead 16 and a part of the electrode portion 15 is provided as shown in FIG.
Mount pad 1 formed at the base end of the piezoelectric vibrating reed
This is a method for forming a groove 24 between the surface metal thin film 21 of FIG. The second measure is to make the area of the base metal thin film 20 located under the surface metal thin film 21 constituting the mount pad 14 larger than that of the outermost metal thin film 21 as shown in FIG. It is a method of forming. These two measures focus on the difference between the diffusion coefficient of the surface metal thin film 21 and the diffusion coefficient of the base metal thin film 20 with respect to the solder plating material.
This is based on the fact that the diffusion coefficient of the base metal thin film is sufficiently smaller than that of the surface metal thin film.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
２つの方策は、次のような欠点を持つ。However, these two approaches have the following disadvantages.
【０００７】まず第１の方策では、側面の表面金属薄膜
もエッチングすることが望ましいが、側面の表面金属薄
膜のエッチングを実行するためには、特別な露光装置
（側面露光機）があることが前提となる。また、側面を
エッチングする一つの工程の追加は、レジスト塗布、乾
燥、露光、現像、洗浄、表面金属薄膜エッチング、エッ
チング後洗浄、レジスト剥離、剥離後洗浄、乾燥等の一
連の作業を実施することが必要であり、製造コストの増
加を伴うことを意味している。First, in the first measure, it is desirable to etch the side surface metal thin film, but in order to perform the etching of the side surface metal thin film, there is a case where a special exposure apparatus (side exposure machine) is provided. It is a premise. One additional step of etching the side surface is to perform a series of operations such as resist coating, drying, exposure, development, cleaning, surface metal thin film etching, cleaning after etching, resist peeling, cleaning after peeling, and drying. Is required, which means that the manufacturing cost is increased.
【０００８】また、第２の方策は、この方策だけを単独
で実行した場合は、リフロー温度がより高い場合は、周
波数のシフトが発生する可能性を持っている。図８は、
この事情を説明するための図である。マウントパッドの
表面金属薄膜はＡｕで、これは下地のＣｒ膜よりその面
積が小さく構成されている。それゆえ、マウント時にマ
ウントパッドに広がったメッキ構成材料そのものは、リ
フロー工程でリードや側面金属に拡散することはない。
しかしながら、リフロー温度がより高温になるとインナ
ーリード１１に予めコートされたメッキ材料が、リフロ
ー工程で溶融して、振動片の底面３０から側面３１を経
由して側面電極１９に拡散する。同図（ａ）の矢印は拡
散の経路を示す。この結果、大幅な周波数シフトが発生
する。同図（ｂ）に示すように、通常、底面３０は側面
３１と同一の金属薄膜構造（例えば、下地がＣｒで、表
面金属はＡｕ）をしているので、この拡散は容易に起こ
る。リフローの温度領域（およそ２３０℃~２７０℃の
温度範囲）では、計算によれば、金に対するＳｎやＣｕ
の拡散係数は、約３０℃の上昇に対しても、約１桁上昇
する。リフロー温度の３０℃程度のバラツキは、ユーザ
ー間で十分あり得ることである。In the second measure, when only this measure is executed alone, there is a possibility that a frequency shift occurs when the reflow temperature is higher. FIG.
It is a figure for explaining this situation. The surface metal thin film of the mount pad is Au, which has a smaller area than the underlying Cr film. Therefore, the plating constituent material itself spread on the mount pad at the time of mounting does not diffuse into the lead or the side metal in the reflow process.
However, when the reflow temperature becomes higher, the plating material previously coated on the inner leads 11 is melted in the reflow step and diffuses from the bottom surface 30 of the resonator element to the side electrode 19 via the side surface 31. The arrows in FIG. 3A indicate the diffusion paths. As a result, a significant frequency shift occurs. As shown in FIG. 2B, since the bottom surface 30 usually has the same metal thin film structure as the side surface 31 (for example, the base is Cr and the surface metal is Au), this diffusion easily occurs. In the reflow temperature range (approximately 230 ° C. to 270 ° C.), calculations have shown that Sn and Cu
Has an order of magnitude increase even for an increase of about 30 ° C. The variation of the reflow temperature of about 30 ° C. is sufficiently possible between users.
【０００９】本発明は、このような事情に鑑み、鉛フリ
ーハンダをメッキ材料としたプラグを用いてマウントし
た圧電振動子のリフロー前後の周波数変化を減少させ
て、Ｓｎ/Ｐｂハンダメッキを用いて組み立てた従来の
圧電振動子のそれと同等の高い周波数安定性を持つ圧電
振動子を提供することを課題とする。In view of such circumstances, the present invention reduces the frequency change before and after reflow of a piezoelectric vibrator mounted using a plug made of lead-free solder as a plating material, and uses Sn / Pb solder plating. An object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrator having high frequency stability equivalent to that of an assembled conventional piezoelectric vibrator.
【００１０】[0010]
【問題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、側面電極へハンダメッキ材料が拡散する
ことを防ぐ目的で、側面電極を構成する表面金属膜及び
下地の金属薄膜の両方の一部分を取り除いた側面電極構
造を持つことを特徴とする圧電振動子にある。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention aims to prevent the diffusion of a solder plating material into a side electrode, and to prevent both the surface metal film constituting the side electrode and the underlying metal thin film from being formed. The piezoelectric vibrator has a side electrode structure in which a part of the piezoelectric vibrator is removed.
【００１１】かかる本発明では、リフロー工程におい
て、ハンダメッキ構成材料が側面電極のパターンを取り
除いた部分で拡散が停止するため、大幅な周波数のシフ
トが発生することがなく、周波数変化を規定値内に抑制
することが可能となる。According to the present invention, in the reflow process, the diffusion of the solder plating constituent material is stopped at a portion where the pattern of the side electrode is removed, so that a significant frequency shift does not occur and the frequency change is kept within a specified value. Can be suppressed.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明を詳
細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１３】図１は、圧電振動子の概観図であり、金属
薄膜の電極パターンが形成されたチップ、その保持器で
あるプラグ１０と、圧電振動子内部を気密封止する金属
製のケース１３からなるシリンダタイプの圧電振動子で
ある。圧電振動子のチップは例えば水晶（ＳｉＯ2）か
らなる音叉型の水晶振動片１２である。FIG. 1 is a schematic view of a piezoelectric vibrator, in which a chip on which an electrode pattern of a metal thin film is formed, a plug 10 as a retainer thereof, and a metal case 13 for hermetically sealing the inside of the piezoelectric vibrator. And a cylinder type piezoelectric vibrator. The chip of the piezoelectric vibrator is a tuning-fork type quartz vibrating piece 12 made of, for example, quartz (SiO 2 ).
【００１４】プラグ１０はアウターリード２５とインナ
ーリード１１とステム２６からなる。プラグ１０のイン
ナーリード１１、ステム２６、アウターリード２５に
は、プラグの製造工程で、その表面に予め１０〜１５ミ
クロンの膜厚のハンダが電解メッキでコーティングされ
ている。本実施形態ではハンダはＳｎとＣｕの亜共晶合
金（Ｃｕの重量割合が６〜７％）の鉛フリーハンダを用
いた。マウント工程において、プラグ１０と水晶振動片
１２はインナーリード１１と水晶振動片１２上のマウン
トパッド１４を位置合わせした後に、インナーリード１
１の表面のハンダ膜を加熱した窒素（Ｎ2）等の熱風で
溶かし、この溶融したハンダでマウントパッド１４を濡
らすことにより接合される。マウント工程の後に、金属
製のケース１３をプラグ１０のステム２６に圧入し固定
することにより圧電振動子の内部が気密封止される。The plug 10 includes an outer lead 25, an inner lead 11, and a stem 26. The inner lead 11, the stem 26, and the outer lead 25 of the plug 10 are previously coated with a solder having a thickness of 10 to 15 microns by electrolytic plating in the plug manufacturing process. In this embodiment, a lead-free solder of a hypoeutectic alloy of Sn and Cu (the weight ratio of Cu is 6 to 7%) is used as the solder. In the mounting step, the plug 10 and the crystal vibrating piece 12 are aligned with the inner lead 11 and the mount pad 14 on the crystal vibrating piece 12, and then the inner lead 1 is moved.
The solder film on the first surface is melted with hot air such as heated nitrogen (N 2 ) and the mount pad 14 is wetted with the melted solder to join. After the mounting step, the inside of the piezoelectric vibrator is hermetically sealed by press-fitting and fixing the metal case 13 to the stem 26 of the plug 10.
【００１５】図２は、本発明の一実施形態に係る圧電振
動子のチップ上の金属電極薄膜のパターンを示す図であ
り、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は斜視図、図２
（ｃ）は、断面図である。先にも述べたとおり、圧電振
動子のチップは例えば水晶（ＳｉＯ2）からなる音叉型
の水晶振動片１２である。FIG. 2 is a view showing a pattern of a metal electrode thin film on a chip of a piezoelectric vibrator according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) is a top view, and FIG. 2 (b) is a perspective view. , FIG. 2
(C) is a sectional view. As described above, the chip of the piezoelectric vibrator is the tuning-fork type crystal vibrating piece 12 made of, for example, crystal (SiO 2 ).
【００１６】水晶振動片１２の表面に形成される電極パ
ターンは、励振のための主電極及び側面電極からなる電
極部１５、マウントパッド１４と電極部１５を接続する
ためのリード１６、周波数を調整するための錘部１７の
４つの部分がある。これらは、同材質の金属薄膜で水晶
振動片１２の表面に形成される。また、図には省略され
ているが、水晶振動片１２のＺ面である上下面に主電極
１８が、またＸ面である側面には側面電極１９が形成さ
れている。金属薄膜材料としては、例えば下地金属薄膜
２０としてはクロム（Ｃｒ）、表面金属薄膜２１として
は金（Ａｕ）等が用いられる。膜厚は両者ともに５００
オングストロームから１０００オングストローム前後で
ある。The electrode pattern formed on the surface of the quartz-crystal vibrating piece 12 has an electrode portion 15 composed of a main electrode and a side electrode for excitation, a lead 16 for connecting the mount pad 14 and the electrode portion 15, and a frequency adjustment. There are four parts of the weight portion 17 for performing the operation. These are formed on the surface of the quartz-crystal vibrating piece 12 with a metal thin film of the same material. Although not shown in the drawing, the main electrodes 18 are formed on the upper and lower surfaces, which are the Z plane, of the crystal vibrating piece 12, and side electrodes 19 are formed on the side surfaces, which are the X plane. As the metal thin film material, for example, chromium (Cr) is used as the base metal thin film 20, and gold (Au) is used as the surface metal thin film 21. The film thickness is 500 for both
It is about Å to 1000 Å.
【００１７】同図でハッチングした領域が表面金属薄膜
２１及び下地金属薄膜２０をレーザーにより同時に除去
した部分である。すなわち、マウントパッド１４の側面
に水晶振動子１２の厚み方向に帯状に水晶露出部５０を
設けた。また、この水晶露出部５０は、側面から上面の
一部につながっている。除去した部分は、水晶自体が表
面に露出した構造になっている。除去する幅（ｈ）は数
十ミクロンで十分であり、左右のインナーリードに対応
して、２ヶ所除去する。除去する領域はこのようにマウ
ント近傍の一部分であり、非除去領域がマウントと側面
電極を十分直流的に接続こしているので振動子の特性は
全く問題がない。この除去工程は、マウント前あるいは
マウント後どちらでも可能である。In FIG. 1, the hatched area is a portion where the surface metal thin film 21 and the underlying metal thin film 20 are simultaneously removed by laser. That is, the crystal exposed portion 50 is provided on the side surface of the mount pad 14 in a band shape in the thickness direction of the crystal unit 12. Further, the crystal exposing portion 50 is connected from the side surface to a part of the upper surface. The removed portion has a structure in which the crystal itself is exposed on the surface. A width (h) of removal of several tens of microns is sufficient, and two places are removed corresponding to the left and right inner leads. The area to be removed is a part in the vicinity of the mount as described above, and since the non-removed area sufficiently connects the mount and the side electrode in a DC manner, there is no problem in the characteristics of the vibrator. This removal step can be performed either before or after mounting.
【００１８】図３は、マウント前に除去する場合を示し
ている。振動子の製造工程においては、水晶のチップ
は、同図（ａ）に示すように、通常は数インチの水晶ウ
エハ３２からホトリソグラフィ技術を用いて製造されて
いる。水晶のチップは、３インチウエハでは約８００個
〜１０００個程度形成できる。水晶チップがウエハ３２
に付いている段階で、同図（ｂ）の矢印で示す位置にレ
ーザービームを照射して側面電極の一部除去工程を実施
すれば、レーザービームの位置決めが極めて容易である
こと及びこの除去工程の後に洗浄を行うことも可能であ
り、表面の清浄を保つことも容易である等の利点を持
つ。FIG. 3 shows a case in which it is removed before mounting. In the process of manufacturing the vibrator, as shown in FIG. 1A, a quartz chip is usually manufactured from a quartz wafer 32 of several inches by using a photolithography technique. About 800 to 1000 quartz chips can be formed on a 3-inch wafer. Crystal chip is wafer 32
When the step shown in FIG. 2B is performed by irradiating a laser beam to the position shown by the arrow in FIG. 3B and performing a step of partially removing the side electrode, the positioning of the laser beam is extremely easy and this removing step is performed. It is also possible to carry out washing after the step, and it is advantageous in that it is easy to keep the surface clean.
【００１９】図４は、マウントの後に行う場合を示して
いる。具体的には、周波数を微調整する前に実施するこ
とが望ましい。この場合も、ワークである振動子はパレ
ット４２等に整列しているから、水晶チップに対するレ
ーザービームの位置決めは容易である。FIG. 4 shows a case where mounting is performed after mounting. Specifically, it is desirable to perform the adjustment before finely adjusting the frequency. Also in this case, since the vibrator as the work is aligned on the pallet 42 or the like, the positioning of the laser beam with respect to the crystal chip is easy.
【００２０】図３及び図４に示した両方の場合ともに、
除去工程は真空中でも大気中でもどちらでも可能であ
る。ただし、レーザービームは、側面にやや斜めに入射
する必要がある。垂直に入射した場合は側面の薄膜は除
去できない。In both cases shown in FIGS. 3 and 4,
The removal step can be performed either in vacuum or in air. However, the laser beam needs to be incident on the side surface slightly obliquely. When the light is incident perpendicularly, the thin film on the side cannot be removed.
【００２１】図５に、本発明の効果を定量的に示す。プ
ラグのインナーリード部のハンダメッキ材料は、前節で
述べたＳｎとＣｕの亜共晶合金（Ｃｕの重量割合は６〜
７％）を用いた。リフローに用いた温度パターンは、電
子部品の基板実装にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ等の鉛フリーハン
ダを用いる場合のもので、最高温度は２７０℃でかつ２
６０℃以上の時間は１６秒である。このリフロー工程を
連続2回実施した。この温度設定は、リフロー試験でも
かなり高いものである。サンプル数は、２５ケである。
ここで、サンプルに用いた振動子は、本発明の図４に示
した手法、即ちマウント後に、マウント位置近傍の左右
の側面電極の一部をレーザーで除去したものである。レ
ーザーはＹＡＧレーザーであり、ビームのスポット径は
約２０ミクロンである。カット幅は約１００ミクロンで
ある。除去作業は大気中で行った。リフロー前後での周
波数変化量は１０ｐｐｍ以下であり、これは、従来のＳ
ｎ／Ｐｂメッキ品でのリフローの結果に匹敵している。
リフローを実施したサンプルのケースを取り外して、光
学顕微鏡で側面の拡散を確認した結果、ハンダメッキ材
料の拡散は薄膜をレーザーで除去した位置で停止してお
り、本発明の有効性が確認できた。FIG. 5 quantitatively shows the effect of the present invention. The solder plating material for the inner lead portion of the plug is a hypoeutectic alloy of Sn and Cu (the weight ratio of Cu is
7%). The temperature pattern used for the reflow is a case where a lead-free solder such as Sn-Ag-Cu is used for mounting the electronic component on the substrate.
The time above 60 ° C. is 16 seconds. This reflow step was performed twice consecutively. This temperature setting is quite high in the reflow test. The number of samples is 25.
Here, the vibrator used for the sample is obtained by removing a part of the left and right side electrodes near the mounting position by a laser after the method shown in FIG. 4 of the present invention, that is, after mounting. The laser is a YAG laser and the beam spot diameter is about 20 microns. The cut width is about 100 microns. The removal operation was performed in the atmosphere. The frequency change before and after the reflow is 10 ppm or less, which is
This is comparable to the result of reflow for n / Pb plated products.
As a result of removing the case of the sample subjected to reflow and confirming the diffusion of the side surface with an optical microscope, the diffusion of the solder plating material stopped at the position where the thin film was removed by the laser, and the effectiveness of the present invention was confirmed .
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上説明したように本発明では、圧電振
動子の振動片上に形成される電極薄膜と保持器であるプ
ラグのハンダメッキ材料との間の拡散に着目し、ハンダ
構成材料が側面電極に拡散して周波数の変化を引き起こ
す現象を防止する側面電極の構造を提供している。これ
により、従来のＳｎ／Ｐｂハンダメッキ用いた圧電振動
子と同等のリフロー安定性をもつ鉛フリーの圧電振動子
を実現できるという効果を奏する。As described above, in the present invention, attention is paid to the diffusion between the electrode thin film formed on the vibrating piece of the piezoelectric vibrator and the solder plating material of the plug which is the retainer, and the solder constituent material is changed to the side surface. The present invention provides a structure of a side electrode that prevents a phenomenon that causes a change in frequency by being diffused into the electrode. Thus, there is an effect that a lead-free piezoelectric vibrator having reflow stability equivalent to that of a conventional piezoelectric vibrator using Sn / Pb solder plating can be realized.
【図１】本願の水晶振動子の外観を示す図である。FIG. 1 is a view showing an external appearance of a crystal resonator according to the present application.
【図２】本発明の一実施形態に係る水晶振動子の金属電
極薄膜のパターンを示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing a pattern of a metal electrode thin film of the crystal unit according to one embodiment of the present invention.
【図３】本発明の一実施形態に係る水晶振動子の側面金
属薄膜の除去工程を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic view showing a step of removing a side metal thin film of the crystal unit according to one embodiment of the present invention.
【図４】本発明の他の実施形態に係る水晶振動子の側面
金属薄膜の除去工程を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing a step of removing a side metal thin film of a crystal unit according to another embodiment of the present invention.
【図５】本発明の水晶振動子のリフロー実験での振動子
の周波数のシフトを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a shift in the frequency of the resonator in a reflow experiment of the crystal resonator of the present invention.
【図６】従来の水晶振動子の水晶チップ上の金属電極薄
膜のパターンを示す模式図である。FIG. 6 is a schematic view showing a pattern of a metal electrode thin film on a crystal chip of a conventional crystal unit.
【図７】従来の方策を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a conventional measure.
【図８】従来の方策の問題点を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a problem of a conventional measure.
１０ プラグ １１ インナーリード １２ 水晶振動片 １３ ケース １４ マウントパッド １５ 電極部 １６ リード １７ 錘部 １８ 主電極 １９ 側面電極 ２０ 下地金属薄膜 ２１ 表面金属薄膜 ２２ 金属薄膜 ２３ 金属薄膜 ２４ 溝 ２５ アウターリード ２６ ステム ３０ 底面 ３１ 側面 ３２ 水晶ウエハ ３３ 水晶振動片 ３４ マウントパッド ３５ 電極部 ３６ リード部 ３７ 錘部 ３８ 主電極 ３９ 側面電極 ４０ 下地金属薄膜 ４１ 表面金属薄膜 ４２ パレット DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Plug 11 Inner lead 12 Quartz vibrating piece 13 Case 14 Mount pad 15 Electrode part 16 Lead 17 Weight part 18 Main electrode 19 Side electrode 20 Base metal thin film 21 Surface metal thin film 22 Metal thin film 23 Metal thin film 24 Groove 25 Outer lead 26 Stem 30 Bottom surface 31 Side surface 32 Quartz wafer 33 Quartz vibrating piece 34 Mount pad 35 Electrode part 36 Lead part 37 Weight part 38 Main electrode 39 Side electrode 40 Base metal thin film 41 Surface metal thin film 42 Pallet
Claims (3)
により接合するインナーリード部を有するプラグと、圧
電振動子内部を気密封止するケースからなる圧電振動子
において、 前記圧電振動片の側面に形成した金属電極薄膜の表面金
属薄膜２１とその下地にあたる電極薄膜２０の一部を、
側面のある幅にわたって薄膜２０及び２１の両者ともに
除去した構造を有する側面電極を持つことを特徴とする
圧電振動子。1. A piezoelectric vibrator comprising: a piezoelectric vibrating reed; a plug having an inner lead portion for joining the piezoelectric vibrating reed by solder; and a case for hermetically sealing the inside of the piezoelectric vibrator; The surface metal thin film 21 of the metal electrode thin film formed on the substrate and a part of the electrode thin film 20 corresponding to
A piezoelectric vibrator having a side electrode having a structure in which both of the thin films 20 and 21 are removed over a certain width of a side surface.
記の側面金属薄膜は、レーザーを用いて除去されたこと
を特徴とする圧電振動子。2. The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein said side metal thin film is removed by using a laser.
圧電振動片の側面の前記圧電振動片の厚み方向に圧電振
動片の露出部を有する圧電振動子。3. A piezoelectric vibrator having an exposed portion of a piezoelectric vibrating reed in a thickness direction of the piezoelectric vibrating reed on a side surface of the piezoelectric vibrating reed on a mount pad portion of the piezoelectric vibrating reed.
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