JP2002353358A - Crystal device - Google Patents

Crystal device

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JP2002353358A
JP2002353358A JP2001152592A JP2001152592A JP2002353358A JP 2002353358 A JP2002353358 A JP 2002353358A JP 2001152592 A JP2001152592 A JP 2001152592A JP 2001152592 A JP2001152592 A JP 2001152592A JP 2002353358 A JP2002353358 A JP 2002353358A
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JP
Japan
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lid
base
metal frame
substrate
wiring layer
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Application number
JP2001152592A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuya Ouchi
卓也 大内
Yoshihiro Hosoi
義博 細井
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To overcome such a problem that when a lid is welded to a substrate, a crack is generated in the substrate, so it is impossible to accommodate hermeti cally a crystal resonator within a container comprising the substrate and lid. SOLUTION: In a crystal device 6 which comprises a substrate 1 having a mounting portion 1a on a top face thereof, and a wiring layer 2 derived from the mounting portion 1a to an external surface; a metal frame 8 which is mounted on the top face of the substrate 1 to surround the mounting portion 1a; a crystal resonator 5 which is firmly fixed to the mounting portion 1a of the substrate with electrodes thereof being electrically connected to the wiring layer 2; and a lid 3 which is welded on the metal frame 8 to hermetically accommodate internally the crystal resonator 5, a coefficient of linear thermal expansion of the substrate 1 is 14×10<-6> / deg.C to 20×10<-6> / deg.C (40 to 400 deg.C), a rigidity modulus of the lid 3 is 50 GPa or below, and at least an area of the metal frame 8 to which the lid 3 is welded is coated with a plated layer of nickel containing 9 to 10 weight percent of phosphorus.

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、コンピュータ等の
情報処理装置や携帯電話等の電子装置において、時間お
よび周波数の基準源として使用される水晶デバイスに関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a crystal device used as a time and frequency reference source in an information processing device such as a computer or an electronic device such as a mobile phone.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンピュータ等の情報処理装置や携帯電
話等の電子装置において時間および周波数の基準源とし
て使用される水晶デバイスは、一般に、四角形状の水晶
基板に電圧印加用の電極を形成して成る水晶振動子を、
水晶振動子収納用パッケージ内に気密に収容することに
よって形成されている。
2. Description of the Related Art In general, a crystal device used as a time and frequency reference source in an information processing apparatus such as a computer or an electronic apparatus such as a mobile phone is formed by forming electrodes for applying a voltage on a rectangular crystal substrate. The crystal oscillator
It is formed by being hermetically housed in a crystal oscillator housing package.

【0003】前記水晶振動子収納用パッケージは、一般
に、酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成
り、上面中央部に水晶振動子を収容する空所を形成する
ための凹部、および凹部表面から外表面にかけて導出さ
れたタングステン、モリブデン等の高融点金属等の金属
材料から成る配線層を有する基体と、鉄−ニッケル−コ
バルト合金、鉄−ニッケル合金等の金属材料から成る蓋
体とから構成されている。
The package for accommodating the crystal unit is generally made of an electrically insulating material such as an aluminum oxide sintered body, and has a concave portion for forming a space for accommodating the crystal unit at the center of the upper surface, and a concave surface. A base having a wiring layer made of a metal material such as a refractory metal such as tungsten and molybdenum, which is led out to the outer surface, and a lid made of a metal material such as an iron-nickel-cobalt alloy and an iron-nickel alloy. Have been.

【0004】そして、水晶振動子の電極を基体の凹部内
表面に露出する配線層及びその周辺の基体表面に導電性
接着材を介して取着することにより、水晶振動子が凹部
内に接着固定されるとともに配線層に電気的に接続さ
れ、しかる後、基体の上面に蓋体を取着し、基体と蓋体
とから成る容器内部に水晶振動子を気密に収容すること
によって製品としての水晶デバイスが完成する。
[0004] Then, the electrodes of the crystal unit are attached to the wiring layer exposed on the inner surface of the concave portion of the substrate and the peripheral surface of the substrate via a conductive adhesive, whereby the crystal unit is bonded and fixed in the concave portion. And then electrically connected to the wiring layer. Thereafter, a lid is attached to the upper surface of the base, and the crystal resonator is hermetically housed in a container formed of the base and the lid, thereby obtaining a crystal as a product. The device is completed.

【0005】なお、蓋体の基体に対する取着は、一般
に、基体上面に凹部を取り囲むようにしてロウ付け用メ
タライズ層を形成しておくとともにこのロウ付け用メタ
ライズ層に鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル
合金等から成る金属枠体を銀ロウ等のロウ材を介して取
着し、この金属枠体に金属材料から成る蓋体をシーム溶
接、エレクトロンビーム溶接等の溶接法で接合するとい
う手段で行なわれている。この場合、金属枠体の表面に
は、通常、予めニッケルめっき層が従来周知のワット
浴、スルファミン酸浴等を用いた電解めっき法により被
着形成されており、上記シーム溶接等による溶接は、実
質的には、ニッケルめっき層を溶接装置で加熱溶融し、
ニッケルを介して金属枠体に蓋体を接合することにより
行なわれている。
In general, the lid is attached to the substrate by forming a metallizing layer for brazing so as to surround the concave portion on the upper surface of the substrate and forming an iron-nickel-cobalt alloy or the like on the metallizing layer for brazing. A metal frame made of an iron-nickel alloy or the like is attached via a brazing material such as silver brazing, and a lid made of a metal material is joined to the metal frame by a welding method such as seam welding or electron beam welding. It is done by means. In this case, on the surface of the metal frame, a nickel plating layer is usually formed in advance by electroplating using a conventionally well-known watt bath, sulfamic acid bath, or the like. Practically, the nickel plating layer is heated and melted by a welding device,
It is performed by joining a lid to a metal frame via nickel.

【0006】更に前記水晶デバイスの外部電気回路基板
への実装は、基体の外表面に導出された配線層を外部電
気回路基板の配線導体に半田等の導電性接続材を介して
接続することによって行なわれ、水晶振動子は配線層を
介し外部電気回路に電気的に接続されるとともに外部電
気回路から印加される電圧に応じて所定の周波数で振動
する。
Further, mounting of the crystal device on an external electric circuit board is performed by connecting a wiring layer led to the outer surface of the base to a wiring conductor of the external electric circuit board via a conductive connecting material such as solder. The crystal oscillator is electrically connected to an external electric circuit via a wiring layer, and vibrates at a predetermined frequency according to a voltage applied from the external electric circuit.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
水晶デバイスは、水晶振動子の線熱膨張係数が約18×
10-6/℃(40〜400℃)であるのに対し、水晶振
動子が搭載固定される酸化アルミニウム質焼結体から成
る基体の線熱膨張係数が約7×10-6/℃(40〜40
0℃)であり、大きく相違すること、基体に水晶振動子
を固定する導電性接着材が硬質のエポキシ樹脂と導電性
粉末とから成り変形しにくいこと等から、外部環境の変
化に伴って基体と水晶振動子の両者に繰り返し熱が作用
すると基体と水晶振動子との線熱膨張係数差に起因する
熱応力が導電性接着材に繰り返し作用し、導電性接着材
に機械的な破壊を招来して水晶振動子の導電性接着材を
介しての固定が破れ、その結果、水晶デバイスとしての
機能が喪失するという欠点を有していた。
However, the conventional crystal device has a linear thermal expansion coefficient of about 18 ×
10-6 / ° C (40-400 ° C), whereas the linear thermal expansion coefficient of the base made of an aluminum oxide sintered body on which the quartz oscillator is mounted and fixed is about 7 × 10-6 / ° C (40-400 ° C). ~ 40
0 ° C.), and the conductive adhesive material for fixing the crystal unit to the base is made of a hard epoxy resin and conductive powder and is hardly deformed. When heat is repeatedly applied to both the crystal and the crystal unit, the thermal stress caused by the difference in linear thermal expansion coefficient between the base and the crystal unit repeatedly acts on the conductive adhesive, causing mechanical destruction of the conductive adhesive. As a result, the fixing of the crystal unit via the conductive adhesive is broken, and as a result, the function as a crystal device is lost.

【0008】そこで、上記欠点を解消するため、基体の
線熱膨張係数を水晶振動子の線熱膨張係数に近似するよ
うに高くし、基体と水晶振動子との間に大きな熱応力が
生じることを防止するという手段が考えられる。
In order to solve the above-mentioned drawbacks, the linear thermal expansion coefficient of the base is increased so as to approximate the linear thermal expansion coefficient of the quartz oscillator, and a large thermal stress is generated between the base and the quartz oscillator. Means for preventing such a situation can be considered.

【0009】しかしながら、基体の線熱膨張係数を水晶
振動子に近似するように高くした場合、鉄−ニッケル−
コバルト合金、鉄−ニッケル合金等から成る蓋体の線熱
膨張係数が約4×10-6/℃〜6×10-6/℃(40〜
400℃)であり、基体との線熱膨張係数に対して大き
な差(約10×10-6/℃以上)を有すること、鉄−ニ
ッケル−コバルト合金、鉄−ニッケル合金等から成る蓋
体の剛性率が約80〜100GPaと高く変形しにくい
こと等から、外部環境の変化に伴って基体と蓋体に繰り
返し熱が作用すると、基体と蓋体との間に両者の線熱膨
張係数差に起因して大きな熱応力が生じるとともに該熱
応力によって基体にクラックや割れを発生したり、基体
と蓋体とからなる容器の気密封止が破れたりし、その結
果、基体と蓋体とから成る容器内部に収容する水晶振動
子を長期間にわたり正確、かつ安定に作動させることが
できないという欠点が誘発される。
However, when the coefficient of linear thermal expansion of the substrate is increased so as to approximate the crystal oscillator, iron-nickel
The cover made of a cobalt alloy, an iron-nickel alloy, or the like has a linear thermal expansion coefficient of about 4 × 10 −6 / ° C. to 6 × 10 −6 / ° C. (40 to
400 ° C.), and has a large difference (about 10 × 10 −6 / ° C. or more) with respect to the coefficient of linear thermal expansion with respect to the base. The lid made of iron-nickel-cobalt alloy, iron-nickel alloy, etc. Since the rigidity is as high as about 80 to 100 GPa and it is difficult to deform, if the heat is repeatedly applied to the base and the lid with the change of the external environment, the difference in the linear thermal expansion coefficient between the base and the lid may be caused. As a result, a large thermal stress is generated, and the thermal stress causes cracks and cracks in the base, and the hermetic sealing of the container formed of the base and the lid is broken. As a result, the base is composed of the lid and the lid. The disadvantage is that the quartz oscillator housed inside the container cannot be operated accurately and stably for a long period of time.

【0010】さらに従来の水晶デバイスは、金属枠体に
電解めっき法によって被着されているニッケルめっき層
の融点が約1000℃以上と高いことから、このニッケ
ルめっき層を溶融させて金属枠体に蓋体を溶接する際、
1000℃を超える高温の大きな熱衝撃が基体に伝わっ
て基体にクラックを発生させてしまい、その結果、基体
と蓋体とから成る容器の気密封止が破れ、水晶振動子を
長期間にわたり正確、かつ安定に作動させることができ
ないという欠点を有していた。
Further, in the conventional crystal device, since the melting point of the nickel plating layer applied to the metal frame by the electrolytic plating method is as high as about 1000 ° C. or more, the nickel plating layer is melted to form the metal frame. When welding the lid,
A large thermal shock at a high temperature exceeding 1000 ° C. is transmitted to the base and causes cracks in the base. As a result, the hermetic seal of the container consisting of the base and the lid is broken, and the quartz oscillator can be accurately and reliably used for a long time. Further, it has a disadvantage that it cannot be operated stably.

【0011】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので
あり、その目的は水晶振動子を長期間にわたり正常、か
つ安定に作動させることができる高信頼性の水晶デバイ
スを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide a highly reliable crystal device capable of operating a crystal oscillator normally and stably for a long period of time. .

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の水晶デバイス
は、上面に搭載部を有し、該搭載部から外表面にかけて
導出された配線層を有する基体と、前記基体の上面に取
着され、前記搭載部を囲繞する金属枠体と、前記基体の
搭載部に固定され、電極が前記配線層に電気的に接続さ
れている水晶振動子と、前記金属枠体上に溶接され、前
記水晶振動子を内部に気密に収容する蓋体とから成る水
晶デバイスであって、前記基体の線熱膨張係数が14×
10-6/℃乃至20×10-6/℃(40〜400℃)で
あり、蓋体の剛性率が50GPa以下であり、かつ前記
金属枠体の少なくとも蓋体が溶接される領域にリンを9
〜12重量%含有するニッケルめっき層を被着させたこ
とを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided a quartz crystal device having a mounting portion on an upper surface, a base having a wiring layer extending from the mounting portion to an outer surface, and a base attached to the upper surface of the base. A metal frame surrounding the mounting portion, a crystal oscillator fixed to the mounting portion of the base, and having an electrode electrically connected to the wiring layer; and A lid that hermetically accommodates the element therein, wherein the base has a coefficient of linear thermal expansion of 14 ×
10 −6 / ° C. to 20 × 10 −6 / ° C. (40 to 400 ° C.), the rigidity of the lid is 50 GPa or less, and phosphorus is applied to at least a region of the metal frame to which the lid is welded. 9
A nickel plating layer containing about 12% by weight is applied.

【0013】本発明の水晶デバイスによれば、基体の線
熱膨張係数を14×10-6/℃乃至20×10-6/℃
(40〜400℃)とし、水晶振動子の線熱膨張係数に
近似させたことから基体に水晶振動子を固定した後、外
部環境の変化に伴って基体と水晶振動子の両者に繰り返
し熱が作用したとしても基体と水晶振動子との間には両
者の線熱膨張係数差に起因する大きな熱応力が発生する
ことはなく、これによって水晶振動子を基体に確実、強
固に固定することができ、水晶振動子を正確に作動させ
ることが可能となる。
According to the crystal device of the present invention, the coefficient of linear thermal expansion of the substrate is from 14 × 10 −6 / ° C. to 20 × 10 −6 / ° C.
(40-400 ° C.), and approximated to the linear thermal expansion coefficient of the crystal unit. After fixing the crystal unit to the base, heat was repeatedly applied to both the base and the crystal unit with changes in the external environment. Even if it acts, no large thermal stress is generated between the base and the quartz oscillator due to the difference in linear thermal expansion coefficient between them, and this allows the quartz oscillator to be securely and firmly fixed to the base. As a result, the crystal oscillator can be operated accurately.

【0014】また同時に本発明の水晶デバイスによれ
ば、蓋体の剛性率を50GPa以下としたことから、基
体と蓋体との間に線熱膨張係数の差があり、両者に熱が
作用し、両者間に大きな熱応力が発生したとしても、そ
の熱応力は蓋体を適度に変形させることによって効果的
に吸収され、その結果、基体に蓋体を確実、強固に取着
させて容器の気密封止を完全となし、これによって容器
内部に収容する水晶振動子を長期間にわたり安定、かつ
正確に作動させることができる。
At the same time, according to the quartz crystal device of the present invention, since the rigidity of the lid is set to 50 GPa or less, there is a difference in linear thermal expansion coefficient between the base and the lid, and heat acts on both. Even if a large thermal stress is generated between the two, the thermal stress is effectively absorbed by appropriately deforming the lid, and as a result, the lid is securely and firmly attached to the base, and the The hermetic sealing is completed, whereby the quartz oscillator accommodated in the container can be operated stably and accurately for a long period of time.

【0015】さらに本発明の水晶デバイスによれば、金
属枠体の少なくとも蓋体が溶接される領域にリンを9〜
12重量%含有する融点が約850℃と低いニッケルめ
っき層を被着させたことからこのニッケルめっき層を溶
融させて金属枠体に蓋体を溶接させる際、基体に大きな
熱衝撃が伝わりクラックを発生することはほとんどな
く、その結果、基体と蓋体とから成る容器の気密封止を
完全とし、容器内部に収容する水晶振動子を長期間にわ
たり正確、かつ安定に作動させることが可能となる。
Further, according to the quartz crystal device of the present invention, phosphorus is applied to at least a region of the metal frame to which the lid is welded.
Since a nickel plating layer containing 12% by weight and having a melting point of as low as about 850 ° C. was applied, when this nickel plating layer was melted and the lid was welded to the metal frame, a large thermal shock was transmitted to the base and cracks were generated. Occurs little, and as a result, the hermetic sealing of the container consisting of the base and the lid is completed, and the quartz oscillator housed inside the container can be operated accurately and stably for a long period of time. .

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】次に本発明の水晶デバイスについ
て添付の図面を基にして詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a crystal device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0017】図1は本発明の水晶デバイスの一実施例を
示す断面図であり、図1において、1は基体、2は配線
層、3は蓋体である。この基体1と蓋体3とにより形成
される容器4内に水晶振動子5を気密に収容することに
より水晶デバイス6が形成される。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the crystal device of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a base, 2 denotes a wiring layer, and 3 denotes a lid. A quartz crystal device 6 is formed by hermetically housing a quartz oscillator 5 in a container 4 formed by the base 1 and the lid 3.

【0018】前記基体1は、線熱膨張係数が14×10
-6/℃乃至20×10-6/℃(40〜400℃)のガラ
スセラミック焼結体や結晶性ガラス等から成り、その上
面に水晶振動子5を収容するための空所となる凹部1a
が設けてあり、該凹部1a内に水晶振動子5が収容され
る。
The substrate 1 has a linear thermal expansion coefficient of 14 × 10
A concave portion 1a made of a glass-ceramic sintered body or crystalline glass of -6 / ° C. to 20 × 10 -6 / ° C. (40 to 400 ° C.), and serving as a cavity for accommodating the quartz oscillator 5 on its upper surface
Is provided, and the quartz oscillator 5 is accommodated in the concave portion 1a.

【0019】前記基体1はその線熱膨張係数が14×1
-6/℃乃至20×10-6/℃(40〜400℃)であ
り、水晶振動子5の線熱膨張係数(約18×10-6
℃:40〜400℃)に近似することから、基体1の凹
部1a内に水晶振動子5を搭載収容した後、両者に熱が
作用しても両者間に大きな熱応力が発生することはな
く、その結果、水晶振動子5を基体1の凹部1a内に確
実、強固に固定することができる。
The substrate 1 has a coefficient of linear thermal expansion of 14 × 1.
0 −6 / ° C. to 20 × 10 −6 / ° C. (40 to 400 ° C.), and the coefficient of linear thermal expansion of the crystal unit 5 (about 18 × 10 −6 /
(° C .: 40 to 400 ° C.), so that even after the quartz resonator 5 is mounted and accommodated in the concave portion 1a of the base 1, even if heat acts on both, no large thermal stress is generated between them. As a result, the quartz oscillator 5 can be securely and firmly fixed in the concave portion 1a of the base 1.

【0020】前記線熱膨張係数が14×10-6/℃〜2
0×10-6/℃(40〜400℃)の基体1は、具体的
には、酸化バリウムを5〜60重量%含有するガラス
と、40〜400℃における線熱膨張係数が8×10-6
/℃以上の金属酸化物粒子を含むフィラーとからなり、
前記ガラスおよび/またはフィラー中にジルコニウム
(Zr)化合物をZrO2換算で0.1乃至25重量%
の割合で含有させたガラスセラミック焼結体が好適に使
用される。
The coefficient of linear thermal expansion is 14 × 10 −6 / ° C. to 2
The substrate 1 at 0 × 10 −6 / ° C. (40 to 400 ° C.) is, specifically, a glass containing 5 to 60% by weight of barium oxide and a linear thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C. of 8 × 10 − 6
/ Filler containing metal oxide particles of at least / ° C,
0.1 to 25% by weight of a zirconium (Zr) compound in the glass and / or filler in terms of ZrO 2
Is preferably used.

【0021】前記ガラスセラミック焼結体は、ガラス成
分として酸化バリウムを5〜60重量%含有するガラス
を用いることが大事である。この酸化バリウム含有ガラ
スは低軟化点であり、比較的高い線熱膨張係数を有して
いるために、ガラス量を少なく、かつ高熱膨張のフィラ
ーを多く添加することが可能であり、高い線熱膨張係数
を有する焼結体が容易に得られる。酸化バリウムの量を
5〜60重量%の範囲とするのは5重量%より少ないと
ガラスの低軟化点化が困難となるとともに線熱膨張係数
が低くなり、高熱膨張のガラスセラミック焼結体を作製
するのが難しく、60重量%より多いとガラス化が困難
であり、特性が不安定となりやすく、また耐薬品性が著
しく低下してしまうためである。特に酸化バリウムの量
は20〜40重量%が望ましい。
It is important for the glass ceramic sintered body to use glass containing 5 to 60% by weight of barium oxide as a glass component. Since the barium oxide-containing glass has a low softening point and a relatively high coefficient of linear thermal expansion, it is possible to reduce the amount of glass and to add a large amount of filler having a high thermal expansion, so that a high linear heat A sintered body having an expansion coefficient can be easily obtained. When the amount of barium oxide is in the range of 5 to 60% by weight, if the amount is less than 5% by weight, it becomes difficult to lower the softening point of the glass and the linear thermal expansion coefficient becomes low. If it is more than 60% by weight, vitrification is difficult, characteristics are likely to be unstable, and chemical resistance is significantly reduced. In particular, the amount of barium oxide is desirably 20 to 40% by weight.

【0022】またこのガラス中には鉛(Pb)を実質的
に含まないことが望ましい。鉛は毒性を有するため製造
工程中での被毒を防止するための格別な装置および管理
を必要とするために焼結体を安価に製造することができ
なくなるためである。鉛が不純物として不可避的に混入
する場合を考慮すると、鉛の含有量は0.05重量%以
下であることが望ましい。
It is desirable that lead (Pb) is not substantially contained in the glass. This is because lead has toxicity and requires special equipment and control for preventing poisoning during the manufacturing process, so that a sintered body cannot be manufactured at low cost. Considering the case where lead is inevitably mixed as an impurity, the content of lead is desirably 0.05% by weight or less.

【0023】更にこのガラスの40〜400℃における
線熱膨張係数が7×10-6/℃〜18×10-6/℃、特
に8×10-6/℃〜13×10-6/℃であることが望ま
しい。これは線熱膨張係数が上記範囲を逸脱するとフィ
ラーとの線熱膨張差が生じ、ガラスセラミック焼結体の
強度の低下の原因になるためである。
Further, the linear thermal expansion coefficient of the glass at 40 to 400 ° C. is 7 × 10 −6 / ° C. to 18 × 10 −6 / ° C., particularly 8 × 10 −6 / ° C. to 13 × 10 −6 / ° C. Desirably. This is because if the coefficient of linear thermal expansion deviates from the above range, a difference in linear thermal expansion with the filler occurs, which causes a reduction in the strength of the glass ceramic sintered body.

【0024】また更に、前記酸化バリウム含有ガラスの
屈伏点は、400〜800℃、特に400〜700℃で
あることが望ましい。これは酸化バリウム含有ガラスお
よびフィラーからなる混合物を成形する場合、有機樹脂
等の成形用バインダーを添加するが、このバインダーを
効率的に除去するとともに基体1と同時に焼成される後
述する配線層2との焼成条件のマッチングを図るため必
要であり、屈伏点が400℃より低いとガラスが低い温
度で焼結が開始されるために、例えば、銀(Ag)、銅
(Cu)等の焼結開始温度が600〜800℃の配線層
2との同時焼成ができず、また成形体の緻密化が低温で
開始するためにバインダーは分解揮散できなくなりバイ
ンダー成分が残留し特性に影響を及ぼす結果になるため
である。また屈伏点が800℃より高いとガラス量を多
くしないと焼結しにくくなるため、高価なガラスを大量
に必要とするために焼結体のコストを高めることにな
る。
Further, the barium oxide-containing glass preferably has a sag point of 400 to 800 ° C., particularly preferably 400 to 700 ° C. This is because when forming a mixture comprising barium oxide-containing glass and a filler, a molding binder such as an organic resin is added. It is necessary to match the firing conditions of the above. If the yield point is lower than 400 ° C., the sintering of the glass starts at a low temperature. For example, the sintering of silver (Ag), copper (Cu), or the like starts. Simultaneous firing with the wiring layer 2 at a temperature of 600 to 800 ° C. cannot be performed, and densification of the molded body starts at a low temperature, so that the binder cannot be decomposed and volatilized, resulting in a binder component remaining and affecting properties. That's why. If the yield point is higher than 800 ° C., sintering becomes difficult unless the amount of glass is increased, so that a large amount of expensive glass is required, which increases the cost of the sintered body.

【0025】前記の特性を満足するガラスとしては、前
記酸化バリウム以外に、少なくとも酸化珪素(Si
2)を25〜60重量%の割合で含み、残部が酸化ホ
ウ素(B23)、酸化アルミニウム(Al23)、酸化
カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)、
酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)の群から
選ばれる少なくとも1種によって構成される。
As the glass satisfying the above-mentioned characteristics, at least silicon oxide (Si)
O 2 ) in a proportion of 25 to 60% by weight, with the balance being boron oxide (B 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO),
It is composed of at least one selected from the group consisting of titanium oxide (TiO 2 ) and zinc oxide (ZnO).

【0026】一方、前記ガラスと組み合わせるフィラー
成分としては、40〜400℃における線熱膨張係数が
8×10-6/℃以上の金属酸化物を少なくとも含有する
ことが焼結体の高熱膨張化を図る上で大事である。線熱
膨張係数が8×10-6/℃以上の金属酸化物を含有しな
いと、ガラスセラミック焼結体の線熱膨張係数を14×
10-6/℃以上に高めることができないためである。
On the other hand, as a filler component to be combined with the glass, at least a metal oxide having a linear thermal expansion coefficient of at least 8 × 10 −6 / ° C. at 40 to 400 ° C. is required to increase the thermal expansion of the sintered body. This is important for planning. If a metal oxide having a linear thermal expansion coefficient of not less than 8 × 10 −6 / ° C. is contained, the linear thermal expansion coefficient of the glass ceramic sintered body is 14 ×
This is because the temperature cannot be increased to 10 −6 / ° C. or more.

【0027】このような線熱膨張係数が8×10-6/℃
以上の金属酸化物としては、クリストバライト(SiO
2)、クォーツ(SiO2)、トリジマイト(Si
2)、フォルステライト(2MgO・SiO2)、ウオ
ラストナイト(CaO・SiO2)、モンティセラナイ
ト(CaO・MgO・SiO2)、ネフェリン(Na2
・Al23・SiO2)、メルビナイト(3CaO・M
gO・2SiO2)、アケルマイト(2CaO・MgO
・2SiO2)マグネシア(MgO)、カーネギアイト
(Na2O・Al23・2SiO2)、エンスタタイト
(MgO・SiO2)、ペタライト(LiAlSi
410)、ヒスイ(Na2O・Al23・4SiO2)の
群から選ばれる少なくとも一種以上が挙げられる。これ
らの中でも、クリストバライト、クォーツ、トリジマイ
ト等のSiO2系材料やフォルステライト、エンスタタ
イトの群から選ばれる一種が高熱膨張化を図る上で望ま
しい。
Such a linear thermal expansion coefficient is 8 × 10 −6 / ° C.
The above metal oxides include cristobalite (SiO
2 ), quartz (SiO 2 ), tridymite (Si
O 2), forsterite (2MgO · SiO 2), wollastonite (CaO · SiO 2), Monty Sera Knight (CaO · MgO · SiO 2) , nepheline (Na 2 O
・ Al 2 O 3・ SiO 2 ), melvinite (3CaO ・ M)
gO.2SiO 2 ), Akermite (2CaO.MgO)
· 2SiO 2) magnesia (MgO), Kanegiaito (Na 2 O · Al 2 O 3 · 2SiO 2), enstatite (MgO · SiO 2), petalite (LiAlSi
4 O 10), at least one or more can be mentioned from the group of jade (Na 2 O · Al 2 O 3 · 4SiO 2). Among them, one selected from the group consisting of SiO 2 -based materials such as cristobalite, quartz, and tridymite, and forsterite and enstatite is desirable for achieving high thermal expansion.

【0028】前記ガラスとフィラーは、焼成温度や最終
的に得られるガラスセラミック焼結体の熱膨張特性など
の目的に応じて適当な比率で混合される。前記酸化バリ
ウム含有ガラスは、フィラー無添加では収縮開始温度は
700℃以下で、850℃以上では溶融してしまい、配
線層2等を配設することができない。しかし、フィラー
を混合することにより焼成過程において結晶の析出が起
こり、フィラー成分を液相焼結させるための液相を適切
な温度で形成させることができる。また、成形体全体の
収縮開始温度を上昇させることができるため、このフィ
ラーの含有量の調整により配線層2との同時焼成条件の
マッチングを図ることができる。
The glass and filler are mixed in an appropriate ratio according to the purpose such as the firing temperature and the thermal expansion characteristics of the finally obtained glass ceramic sintered body. The barium oxide-containing glass has a shrinkage initiation temperature of 700 ° C. or lower when no filler is added, and melts at 850 ° C. or higher, so that the wiring layer 2 and the like cannot be provided. However, by mixing the filler, precipitation of crystals occurs during the firing process, and a liquid phase for liquid phase sintering of the filler component can be formed at an appropriate temperature. In addition, since the shrinkage start temperature of the entire molded body can be increased, by adjusting the content of the filler, it is possible to match the simultaneous firing conditions with the wiring layer 2.

【0029】前記ガラスとフィラーの比率は前記ガラス
粉末を20〜80体積%と、フィラー粉末を80〜20
体積%との割合とすることが好適である。このガラスと
フィラー成分の量を上記の範囲とするのはガラス成分量
が20体積%より少ない、言い換えればフィラーが80
体積%より多いと液相焼結することが難しく、焼成温度
が高くなり配線層2との同時焼成時に配線層2が溶融し
てしまう恐れがある。またガラスが80体積%より多
い、言い換えるとフィラーが20体積%より少ないと焼
結体の特性がガラスの特性に大きく依存してしまい、材
料特性の制御が困難となるとともに、焼結開始温度が低
くなるために配線層2との同時焼成が難しくなるという
問題が生じる。またガラス量が多いために原料のコスト
も高くなる傾向にある。
The ratio of the glass to the filler is 20 to 80% by volume of the glass powder and 80 to 20% by volume of the filler powder.
It is preferable to set the ratio to volume%. The reason that the amounts of the glass and the filler component are in the above range is that the amount of the glass component is less than 20% by volume, in other words, the amount of the filler is 80%
When the content is more than the volume percentage, it is difficult to perform liquid phase sintering, and the firing temperature becomes high, and the wiring layer 2 may be melted at the same time as the simultaneous firing with the wiring layer 2. If the content of the glass is more than 80% by volume, in other words, if the content of the filler is less than 20% by volume, the characteristics of the sintered body greatly depend on the characteristics of the glass, and it becomes difficult to control the material characteristics. This causes a problem that simultaneous firing with the wiring layer 2 becomes difficult due to the lowering. In addition, the cost of raw materials tends to increase due to the large amount of glass.

【0030】また、フィラー成分量は、酸化バリウムの
屈伏点に応じ、その量を適宜調整することが望ましい。
すなわち、ガラスの屈伏点が400〜700℃と低い場
合、低温での焼結性が高まるためフィラーの含有量は4
0〜80体積%と比較的多く配合できる。これに対し
て、ガラスの屈伏点が700〜800℃と高い場合、焼
結性が低下するためフィラーの含有量は20〜50体積
%と比較的少なく配合することが望ましい。
It is desirable that the amount of the filler component is appropriately adjusted according to the yield point of barium oxide.
That is, when the yield point of the glass is as low as 400 to 700 ° C., the sinterability at a low temperature is enhanced, so that the content of the filler is 4%.
A relatively large amount of 0 to 80% by volume can be blended. On the other hand, when the yield point of the glass is as high as 700 to 800 ° C., the sinterability is reduced. Therefore, the content of the filler is desirably relatively low, that is, 20 to 50% by volume.

【0031】更に前記ガラスセラミック焼結体は、前記
フィラー成分中および/またはガラス成分中にジルコニ
ウム化合物(Zr化合物)を酸化ジルコニウム(ZrO
2)換算で0.1〜25重量%の割合で含有させておく
ことが大事である。前記Zr化合物は酸化バリウム含有
ガラスに溶融し、ガラスの耐酸化性を高める作用をな
し、これによってガラスセラミック焼結体の耐薬品性を
向上させることができるとともに酸性溶液あるいはアル
カリ性溶液での処理後のガラスセラミック焼結体の外観
の変化や配線層2の被着強度の劣化を抑制することが可
能となる。
The glass ceramic sintered body further comprises a zirconium compound (Zr compound) in the filler component and / or the glass component.
2 ) It is important that the content is 0.1 to 25% by weight in conversion. The Zr compound melts into the barium oxide-containing glass and acts to increase the oxidation resistance of the glass, whereby the chemical resistance of the glass ceramic sintered body can be improved, and after the treatment with an acidic solution or an alkaline solution. It is possible to suppress a change in the appearance of the glass ceramic sintered body and a deterioration in the adhesion strength of the wiring layer 2.

【0032】前記Zr化合物としては、例えば、ZrO
2、ZrSiO4、CaO・ZrO2、ZrB2、ZrP2
7、ZrBの群から選ばれる少なくとも一種が挙げら
れる。このZr化合物は化合物粉末としてフィラー成分
中の一成分として混合する。この場合、添加時のZr化
合物、特にZrO2のBET比表面積によって、ガラス
セラミック焼結体の耐薬品性が変化する傾向にあり、B
ET比表面積が25m 2/g以上であることが望まし
く、BET比表面積が25m2/gよりも小さいと耐薬
品性の改善効果が小さくなる傾向にある。また他の配合
形態としては、ガラス粉末として酸化バリウム(Ba
O)、酸化珪素(SiO2)以外の成分として酸化ジル
コニウム(ZrO2)を含有するガラスを用いてもよ
い。
As the Zr compound, for example, ZrO
Two, ZrSiOFour, CaO / ZrOTwo, ZrBTwo, ZrPTwo
O7And at least one selected from the group of ZrB.
It is. This Zr compound is a filler component as a compound powder.
Mix as one of the ingredients. In this case, Zr conversion at the time of addition
Compound, especially ZrOTwoDepending on the BET specific surface area of the glass
The chemical resistance of the ceramic sintered body tends to change.
ET specific surface area is 25m Two/ G or more
And BET specific surface area is 25mTwoLess than / g
The effect of improving the quality tends to be small. Also other formulations
As a form, barium oxide (Ba) is used as glass powder.
O), silicon oxide (SiOTwoGill oxide as an ingredient other than
Conium (ZrOTwo) May be used.
No.

【0033】なお、前記Zr化合物を上記範囲としたの
は、0.1重量よりも少ないと耐薬品性の改善効果が低
く、25重量%よりも多いと線熱膨張係数が14×10
-6/℃よりも低くなるためである。特にZr化合物はZ
rO2換算で0.2〜10重量%が望ましい。
When the Zr compound is in the above range, the effect of improving the chemical resistance is low when the amount is less than 0.1%, and the linear thermal expansion coefficient is 14 × 10 when the amount is more than 25% by weight.
This is because it is lower than -6 / ° C. In particular, the Zr compound is Z
0.2 to 10% by weight in terms of rO 2 is desirable.

【0034】その他に、着色成分として、酸化クロム、
酸化コバルト、酸化マンガン、酸化ニッケルの群から選
ばれる少なくとも1種を配合してもよい。前記ガラスセ
ラミック焼結体は上記のように調合されたガラス粉末と
フィラー粉末との混合物に、適当な成形の有機樹脂バイ
ンダーを添加した後、ドクターブレード法や圧延法、金
型プレス法等の成形手段により任意の形状、例えば、シ
ート状に成形し、しかる後、焼成することによって製作
される。
In addition, chromium oxide,
At least one selected from the group consisting of cobalt oxide, manganese oxide, and nickel oxide may be blended. The glass ceramic sintered body is prepared by adding a suitable molding organic resin binder to a mixture of the glass powder and the filler powder prepared as described above, and then forming the mixture by a doctor blade method, a rolling method, a mold pressing method, or the like. It is manufactured by molding into an arbitrary shape, for example, a sheet by means, and then firing.

【0035】また前記基体1は、凹部1aの表面から外
表面にかけて配線層2が導出されており、配線層2の凹
部1a表面に露出する部位に水晶振動子5の電極が導電
性接着材7を介して接着固定され、外表面に導出された
部位は外部電気回路基板の配線導体に半田等のロウ材を
介して接続される。
In the substrate 1, the wiring layer 2 is extended from the surface of the concave portion 1a to the outer surface, and the electrode of the crystal unit 5 is electrically connected to the conductive adhesive 7 at the portion of the wiring layer 2 exposed on the surface of the concave portion 1a. The portion led out to the outer surface is connected to the wiring conductor of the external electric circuit board via a brazing material such as solder.

【0036】前記配線層2は、凹部1a内に収容される
水晶振動子5と外部電気回路基板の配線導体とを電気的
に接続する作用をなし、銅、銀、ニッケル、パラジウ
ム、金のうちの一種以上から成る金属材料により形成さ
れており、銅から成る場合であれば、銅粉末に適当な有
機溶剤、有機バインダー等を添加混合して得た金属ペー
ストを、基体1となるグリーンシートの表面にスクリー
ン印刷法等で所定パターンに印刷塗布しておくことによ
って形成される。
The wiring layer 2 functions to electrically connect the crystal resonator 5 housed in the recess 1a to the wiring conductor of the external electric circuit board, and is made of copper, silver, nickel, palladium or gold. In the case of copper, a metal paste obtained by adding and mixing an appropriate organic solvent, an organic binder, and the like to copper powder is used to form a green sheet for the base 1. It is formed by printing and applying a predetermined pattern on the surface by a screen printing method or the like.

【0037】なお、前記配線層2は、その露出する表面
をニッケル、銅、金等の耐食性およびロウ材の濡れ性の
良好な金属から成るめっき層(不図示)で被覆しておく
と、配線層2の酸化腐食を良好に防止することができる
とともに、配線層2に対する半田等のロウ材の濡れ性を
良好とすることができ、外部電気回路基板の配線導体に
対する配線層2の接続をより一層容易、かつ確実なもの
とすることができる。従って、前記配線層2は、その露
出する表面をニッケル、銅、金等のめっき層、例えば、
順次被着された厚み1μm〜10μmのニッケルまたは
ニッケル合金めっき層、厚み0.1〜3μmの金めっき
層で被覆しておくことが好ましい。
If the exposed surface of the wiring layer 2 is covered with a plating layer (not shown) made of a metal having good corrosion resistance such as nickel, copper, gold and the like and good wettability of the brazing material, the wiring Oxidation and corrosion of the layer 2 can be favorably prevented, and the wettability of a brazing material such as solder to the wiring layer 2 can be improved. It can be made easier and more reliable. Accordingly, the wiring layer 2 has a surface exposed to a plating layer of nickel, copper, gold, or the like, for example,
It is preferable to coat with a nickel or nickel alloy plating layer having a thickness of 1 μm to 10 μm and a gold plating layer having a thickness of 0.1 to 3 μm which are sequentially applied.

【0038】また前記配線層2の表面をニッケル、銅、
金等のめっき層で被覆する場合、その最表面の算術平均
粗さ(Ra)を1.5μm以下、自乗平均平方根粗さ(R
ms)を1.8μm以下としておくと最表面の光の反射
率が40%以上となって水晶振動子5を配線層2に導電
性接着材7を介して接着する際、その位置決め等の作業
が容易となる。従って、前記配線層2の表面をニッケ
ル、銅、金等のめっき層で被覆する場合、その最表面の
算術平均粗さ(Ra)を1.5μm以下、自乗平均平方
根粗さ(Rms)を1.8μm以下としておくことが好
ましい。
The surface of the wiring layer 2 is made of nickel, copper,
When coating with a plating layer such as gold, the arithmetic average roughness (Ra) of the outermost surface is 1.5 μm or less, and the root mean square roughness (R)
If ms) is set to 1.8 μm or less, the reflectance of light on the outermost surface becomes 40% or more, and when bonding the crystal unit 5 to the wiring layer 2 via the conductive adhesive 7, work such as positioning thereof is performed. Becomes easier. Therefore, when the surface of the wiring layer 2 is coated with a plating layer of nickel, copper, gold, or the like, the arithmetic mean roughness (Ra) of the outermost surface is 1.5 μm or less, and the root mean square roughness (Rms) is 1 μm. 0.8 μm or less.

【0039】更に前記配線層2の表面を被覆するニッケ
ル、銅、金等からなるめっき層の最表面の算術平均粗さ
(Ra)を1.5μm以下、自乗平均平方根粗さ(Rm
s)を1.8μm以下とするには、例えば、配線層2を
従来周知のワット浴にイオウ化合物等の光沢剤を添加し
た電解ニッケルめっき液に浸漬して配線層2の表面にニ
ッケルめっき層を被着させ、しかる後、シアン系の電解
金めっき液中に浸漬し、ニッケルメッキ層表面に金めっ
き層を被着させることによって行なわれる。
Furthermore, the arithmetic average roughness (Ra) of the outermost surface of the plating layer made of nickel, copper, gold or the like which covers the surface of the wiring layer 2 is 1.5 μm or less, and the root mean square roughness (Rm)
In order to make s) 1.8 μm or less, for example, the wiring layer 2 is immersed in an electrolytic nickel plating solution in which a brightener such as a sulfur compound is added to a conventionally well-known watt bath, and a nickel plating layer is formed on the surface of the wiring layer 2. And then immersed in a cyan-based electrolytic gold plating solution to apply a gold plating layer on the nickel plating layer surface.

【0040】更にまた配線層2には水晶振動子5が導電
性接着材7を介して接着固定され、同時に水晶振動子5
の電極が配線層2に電気的に接続される。
Further, a quartz oscillator 5 is adhered and fixed to the wiring layer 2 via a conductive adhesive 7, and at the same time, the quartz oscillator 5
Are electrically connected to the wiring layer 2.

【0041】前記導電性接着材7は、一般に、銀粉末等
の導電性粉末をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に添加す
ることによって形成されており、配線層2上に水晶振動
子5を、未硬化の熱硬化性樹脂に導電性粉末を添加して
成る未硬化の接着材を介して、位置決めセットし、未硬
化の熱硬化性樹脂を加熱硬化することによって水晶振動
子5を凹部1a内の所定位置に固定するとともに水晶振
動子5の電極を配線層2に電気的に接続する。
The conductive adhesive 7 is generally formed by adding a conductive powder such as a silver powder to a thermosetting resin such as an epoxy resin. Positioning and setting is performed via an uncured adhesive made by adding a conductive powder to an uncured thermosetting resin, and the uncured thermosetting resin is heated and cured to place the crystal unit 5 in the concave portion 1a. And the electrodes of the crystal unit 5 are electrically connected to the wiring layer 2.

【0042】前記水晶振動子5が導電性接着材7を介し
て接着固定されている基体1はまたその上面に蓋体3が
金属枠体8を介して取着され、これによって基体1と蓋
体3とから成る容器4内部に水晶振動子5が気密に収容
され、水晶デバイス6となる。
The base 1 on which the crystal unit 5 is adhered and fixed via a conductive adhesive 7 has a cover 3 attached to the upper surface thereof via a metal frame 8, whereby the base 1 and the cover A quartz oscillator 5 is hermetically accommodated inside a container 4 composed of the body 3 to form a quartz device 6.

【0043】前記金属枠体8は蓋体3を基体1に接合さ
せる際の下地金属材として作用し、基体1上面への取着
は、まず基体1の上面で、凹部1aを取り囲むように予
め枠状のロウ付け用メタライズ層9を被着させておき、
該ロウ付け用メタライズ層9に金属枠体8を銀ロウ等の
ロウ材を介しロウ付けすることによって行なわれる。
The metal frame 8 acts as a base metal material when the lid 3 is joined to the base 1, and is first attached to the upper surface of the base 1 so as to surround the recess 1 a on the upper surface of the base 1. A frame-shaped metallizing layer 9 for brazing is applied,
This is performed by brazing the metal frame 8 to the brazing metallization layer 9 via a brazing material such as silver brazing.

【0044】なお、前記ロウ付け用メタライズ層9は、
例えば、配線層2と同一材料、同一方法によって基体1
上面の凹部1aを取り囲む位置に形成される。
The brazing metallization layer 9 is
For example, the base 1 is made of the same material and the same method as the wiring layer 2.
It is formed at a position surrounding the recess 1a on the upper surface.

【0045】前記金属枠体8に対する蓋体3の接合は、
例えば、シーム溶接を採用することによって行われ、具
体的には、図2に示すように、金属枠体8の少なくとも
蓋体3が接合される領域に予めニッケルめっき層10を
被着させておき、金属枠体8上にニッケルめっき層10
を挟んで蓋体3を載置、当接させ、しかる後、例えば、
蓋体3の外縁に沿ってローラー電極を接触させながら転
動させるとともにこのローラー電極を介して大電流を流
し、金属枠体8と蓋体3の間に位置するニッケルめっき
層10を溶融させることによって行なわれる。
The joining of the lid 3 to the metal frame 8 is as follows.
For example, this is performed by employing seam welding. Specifically, as shown in FIG. 2, a nickel plating layer 10 is previously applied to at least a region of the metal frame 8 where the lid 3 is joined. , Nickel plating layer 10 on metal frame 8
The lid 3 is placed and brought into contact with the
Rolling while contacting a roller electrode along the outer edge of the lid 3 and applying a large current through the roller electrode to melt the nickel plating layer 10 located between the metal frame 8 and the lid 3. Done by

【0046】前記金属枠体8に蓋体3をシーム溶接によ
って接合する場合、前記金属枠体8の上面と側面との間
の角部に曲率半径が5〜30μmの丸みを形成しておく
と金属枠体8の上面側にバリが形成されることがなくな
り、金属枠体8と蓋体3とを確実、強固に接合させて容
器4の気密封止の信頼性を極めて高いものとなすことが
できる。従って、前記金属枠体8はその上面と側面との
間の角部を曲率半径が5〜30μmの丸みをもたせるよ
うにしておくことが好ましい。
When the lid 3 is joined to the metal frame 8 by seam welding, the corner between the upper surface and the side surface of the metal frame 8 is formed to have a radius of curvature of 5 to 30 μm. Burrs are not formed on the upper surface side of the metal frame 8, and the metal frame 8 and the lid 3 are securely and firmly joined to make the reliability of hermetic sealing of the container 4 extremely high. Can be. Therefore, it is preferable that the metal frame 8 be rounded at the corner between the upper surface and the side surface with a radius of curvature of 5 to 30 μm.

【0047】更に前記金属枠体8に接合される蓋体3
は、剛性率が50GPa以下の材料、具体的には銅、
金、銀の一種以上から成る金属、またはこの金属にニッ
ケル、アルミニウム、錫、亜鉛等の金属や、リン、シリ
コン等を添加した合金から成り、例えば、銅のインゴッ
ト(塊)に圧延加工、打抜き加工等の周知の金属加工を
施すことによって形成される。
Further, the lid 3 joined to the metal frame 8
Is a material having a rigidity of 50 GPa or less, specifically, copper,
It is made of a metal composed of one or more of gold and silver, or an alloy obtained by adding a metal such as nickel, aluminum, tin, zinc, or the like, or phosphorus, silicon, or the like. It is formed by performing well-known metal working such as working.

【0048】前記蓋体3は、その剛性率が50GPa以
下であることから、基体1の線熱膨張係数と蓋体3の線
熱膨張係数とが大きく相違し、両者間に両者の線熱膨張
係数差に起因する大きな熱応力が発生したとしても、そ
の熱応力は蓋体3を適度に変形させることによって効果
的に吸収され、これによって基体1に割れやクラックを
発生することなく、基体1に蓋体3を強固に取着させて
容器の気密封止を完全となし、容器4内部に収容する水
晶振動子5を長期間にわたり安定、かつ正確に作動させ
ることができる。
Since the lid 3 has a rigidity of 50 GPa or less, the coefficient of linear thermal expansion of the base 1 and the coefficient of linear thermal expansion of the lid 3 are greatly different. Even if a large thermal stress is generated due to the coefficient difference, the thermal stress is effectively absorbed by appropriately deforming the lid 3, thereby preventing the substrate 1 from cracking or cracking. The lid 3 is firmly attached to the container 4 to completely seal the container tightly, and the quartz oscillator 5 housed inside the container 4 can be operated stably and accurately for a long period of time.

【0049】なお、前記蓋体3はその剛性率が50GP
aを超えると蓋体3が変形し難くなり、基体1と蓋体3
との間に発生する熱応力を蓋体3が充分に吸収すること
ができなくなって基体1にクラックや割れを発生した
り、基体1と蓋体3とからなる容器4の気密封止が破れ
たりしてしまう。従って、前記蓋体3はその剛性率が5
0GPa以下に特定される。また前記蓋体3はその剛性
率が15GPa以下になると変形し易くなりすぎ、基体
1に蓋体3をシーム溶接等によって強固に接合させるこ
とができなくなったり、蓋体3が容器4内部に収容する
水晶振動子5等に接触して水晶振動子5を正常に作動さ
せることが困難となる危険性がある。従って、前記蓋体
3はその剛性率を15GPa〜50GPaとしておくこ
とが好ましい。
The cover 3 has a rigidity of 50 GP.
a, the cover 3 is hardly deformed, and the base 1 and the cover 3
And the lid 3 cannot sufficiently absorb the thermal stress generated between the substrate 1 and the base 1, causing cracks or cracks, or the hermetic sealing of the container 4 including the base 1 and the lid 3 is broken. Or Therefore, the lid 3 has a rigidity of 5
It is specified below 0 GPa. When the rigidity of the cover 3 is 15 GPa or less, the cover 3 is easily deformed, so that the cover 3 cannot be firmly joined to the base 1 by seam welding or the like. There is a risk that it may be difficult to normally operate the crystal oscillator 5 by contacting the crystal oscillator 5 or the like. Therefore, it is preferable that the rigidity of the cover 3 is set to 15 GPa to 50 GPa.

【0050】また本発明の水晶デバイス6においては、
前記金属枠体8に被着するニッケルめっき層10を、リ
ンを9〜12重量%含有するものとしておくことが重要
である。
In the crystal device 6 of the present invention,
It is important that the nickel plating layer 10 attached to the metal frame 8 contains 9 to 12% by weight of phosphorus.

【0051】前記リンを9〜12重量%含有するニッケ
ルめっき層10は、リンの作用によつて融点が約850
℃程度と低くなっている。そのため、金属枠体8に蓋体
3を載置、当接するとともに蓋体3の外縁に沿ってロー
ラー電極を転動させて大電流を流し溶接する際、基体1
に大きな熱衝撃が伝わって基体1にクラックが発生する
ことはほとんどなく、その結果、基体1と蓋体3とから
成る容器4の気密封止を完全とし、容器4内部に収容す
る水晶振動子5を長期間にわたり正確、かつ安定に作動
させることが可能となる。
The nickel plating layer 10 containing 9 to 12% by weight of phosphorus has a melting point of about 850 due to the action of phosphorus.
It is as low as about ° C. For this reason, when the lid 3 is placed on the metal frame 8 and abutted and the roller electrode is rolled along the outer edge of the lid 3 to apply a large current to perform welding,
Cracks are hardly generated in the base 1 due to the transmission of a large thermal shock to the quartz resonator. As a result, the container 4 including the base 1 and the lid 3 is completely airtightly sealed, and 5 can be operated accurately and stably over a long period of time.

【0052】前記リンを9〜12重量%含有するニッケ
ルめっき層10は、例えば、ニッケル供給源である硫酸
ニッケルと、還元剤である次亜リン酸ナトリウムとを主
成分とし、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)、酢
酸、酒石酸等の有機酸またはそのナトリウム塩等の錯化
剤、イオウ化合物等の安定剤を添加してなる無電解ニッ
ケルめっき液を所定の温度、pHに調整するとともに、
このめっき液中に、少なくとも金属枠体8の蓋体3が接
合される領域を所定時間浸漬することにより形成され
る。この場合、ニッケルめっき層10中のリン含有量
は、前記めっき液の還元剤濃度や錯化剤、安定剤等の添
加量、またはpH、温度等の条件を調整することにより
所定の範囲とすることができる。
The nickel plating layer 10 containing 9 to 12% by weight of phosphorus contains, for example, nickel sulfate as a nickel supply source and sodium hypophosphite as a reducing agent as main components, and EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid). ), An organic acid such as acetic acid and tartaric acid or a complexing agent such as a sodium salt thereof, and an electroless nickel plating solution obtained by adding a stabilizer such as a sulfur compound to a predetermined temperature and pH.
It is formed by immersing at least a region of the metal frame 8 to which the lid 3 is bonded in the plating solution for a predetermined time. In this case, the phosphorus content in the nickel plating layer 10 is set to a predetermined range by adjusting conditions such as the concentration of a reducing agent in the plating solution, the amount of a complexing agent, a stabilizer, or the like, or the pH and temperature. be able to.

【0053】前記ニッケルめっき層10は、リンの含有
率が9重量%未満になると融点を十分に低くすることが
できず金属枠体8に蓋体3を溶接により接合する際、基
体1にクラック等が発生してしまい、また12重量%を
超えると硬く脆くなるため金属枠体8へのニッケルめっ
き層10を介しての蓋体3の接合の信頼性が低いものと
なってしまう。従って、前記ニッケルめっき層10のリ
ンの含有率は9〜12重量%とする必要があり、9〜1
1重量%としておくことがより一層好ましい。
When the content of phosphorus is less than 9% by weight, the melting point of the nickel plating layer 10 cannot be sufficiently lowered, and when the lid 3 is joined to the metal frame 8 by welding, cracks are formed on the base 1. If the content exceeds 12% by weight, it becomes hard and brittle, so that the reliability of joining the lid 3 to the metal frame 8 via the nickel plating layer 10 becomes low. Therefore, the content of phosphorus in the nickel plating layer 10 needs to be 9 to 12% by weight.
It is even more preferred that the content be 1% by weight.

【0054】なお、前記ニッケルめっき層10は、蓋体
3を金属枠体8に溶接する場合、その厚みが0.5μm
未満ではニッケル量が少ないため蓋体3を金属枠体8に
強固に溶接することが困難となり、また5μmを超える
とニッケルめっき層10の内部応力によって金属枠体8
に対するニッケルめっき層10の被着強度が低下してし
まう危険性がある。従って、前記ニッケルめっき層10
の厚みは0.5μm〜5μmの範囲としておくことが好
ましい。
When the lid 3 is welded to the metal frame 8, the nickel plating layer 10 has a thickness of 0.5 μm.
If it is less than 5 mm, the amount of nickel is small, so that it is difficult to firmly weld the lid 3 to the metal frame 8. If it exceeds 5 μm, the internal stress of the nickel plating layer 10 causes the metal frame 8 to be hardly welded.
There is a risk that the adhesion strength of the nickel plating layer 10 to the coating may decrease. Therefore, the nickel plating layer 10
Is preferably in the range of 0.5 μm to 5 μm.

【0055】かくして上述の水晶デバイス6によれば、
配線層2を外部電気回路に接続し、水晶振動子5の電極
に所定の電圧を印加させることによって水晶振動子5が
所定の周波数で振動し、コンピュータ等の情報処理装置
や携帯電話等の電子装置において時間および周波数の基
準源として使用される。
Thus, according to the crystal device 6 described above,
When the wiring layer 2 is connected to an external electric circuit and a predetermined voltage is applied to the electrodes of the crystal oscillator 5, the crystal oscillator 5 vibrates at a predetermined frequency, and an information processing device such as a computer or an electronic device such as a mobile phone. Used as a time and frequency reference source in the device.

【0056】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能であり、例えば、図3に示すように、
配線層2の一部に高さが30μm〜100μm程度の突
起11を形成しておくと、この突起11がスペーサーと
なって配線層2と水晶振動子5との間に一定のスペース
が確保され、このスペースに充分な導電性接着材7が入
り込んで水晶振動子5を配線層2に極めて強固に接着固
定することができる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. For example, as shown in FIG.
If a projection 11 having a height of about 30 μm to 100 μm is formed on a part of the wiring layer 2, the projection 11 serves as a spacer to secure a certain space between the wiring layer 2 and the crystal unit 5. In this case, a sufficient amount of the conductive adhesive 7 enters the space, and the crystal unit 5 can be extremely firmly bonded and fixed to the wiring layer 2.

【0057】また上述の水晶デバイス6では、基体1上
面に凹部1aを設け、該凹部1a内に水晶振動子5を収
容するようになしたが、これを図4に示す如く、平坦な
基体1上に水晶振動子5を搭載固定し、該固定された水
晶振動子5を椀状の蓋体3で気密に封止するようになし
た水晶デバイス6にも適用し得る。
In the above-described quartz crystal device 6, the concave portion 1a is provided on the upper surface of the base 1, and the quartz resonator 5 is accommodated in the concave portion 1a. As shown in FIG. The present invention can also be applied to a crystal device 6 in which a quartz oscillator 5 is mounted and fixed thereon, and the fixed quartz oscillator 5 is hermetically sealed with a bowl-shaped lid 3.

【0058】また上述の実施例では、蓋体3の金属枠体
8に対する溶接をシーム溶接で行なうようにしたが、こ
れを、蓋体3の外縁に沿ってエレクトロンビームを照射
し、その熱エネルギーで溶接を行なうエレクトロンビー
ム溶接により行なってもよい。
In the above-described embodiment, the lid 3 is welded to the metal frame 8 by seam welding. However, this is irradiated with an electron beam along the outer edge of the lid 3, and the thermal energy May be performed by electron beam welding.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明の水晶デバイスによれば、基体の
線熱膨張係数を14×10-6/℃乃至20×10-6/℃
(40〜400℃)とし、水晶振動子の線熱膨張係数に
近似させたことから基体に水晶振動子を固定した後、外
部環境の変化に伴って基体と水晶振動子の両者に繰り返
し熱が作用したとしても基体と水晶振動子との間には両
者の線熱膨張係数差に起因する大きな熱応力が発生する
ことはなく、これによって水晶振動子を基体に確実、強
固に固定することができ、水晶振動子を正確に作動させ
ることが可能となる。
According to the quartz crystal device of the present invention, the coefficient of linear thermal expansion of the substrate is 14 × 10 −6 / ° C. to 20 × 10 −6 / ° C.
(40-400 ° C.), and approximated to the linear thermal expansion coefficient of the crystal unit. After fixing the crystal unit to the base, heat was repeatedly applied to both the base and the crystal unit with changes in the external environment. Even if it acts, no large thermal stress is generated between the base and the quartz oscillator due to the difference in linear thermal expansion coefficient between them, and this allows the quartz oscillator to be securely and firmly fixed to the base. As a result, the crystal oscillator can be operated accurately.

【0060】また同時に本発明の水晶デバイスによれ
ば、蓋体の剛性率を50GPa以下としたことから、基
体と蓋体との間に線熱膨張係数の差があり、両者に熱が
作用し、両者間に大きな熱応力が発生したとしても、そ
の熱応力は蓋体を適度に変形させることによって効果的
に吸収され、その結果、基体に蓋体を確実、強固に取着
させて容器の気密封止を完全となし、これによって容器
内部に収容する水晶振動子を長期間にわたり安定、かつ
正確に作動させることができる。
At the same time, according to the quartz crystal device of the present invention, since the rigidity of the lid is set to 50 GPa or less, there is a difference in linear thermal expansion coefficient between the base and the lid, and heat acts on both. Even if a large thermal stress is generated between the two, the thermal stress is effectively absorbed by appropriately deforming the lid, and as a result, the lid is securely and firmly attached to the base, and the The hermetic sealing is completed, whereby the quartz oscillator accommodated in the container can be operated stably and accurately for a long period of time.

【0061】さらに本発明の水晶デバイスによれば、金
属枠体の少なくとも蓋体が溶接される領域にリンを9〜
12重量%含有する融点が約850℃と低いニッケルめ
っき層を被着させたことからこのニッケルめっき層を溶
融させて金属枠体に蓋体を溶接させる際、基体に大きな
熱衝撃が伝わりクラックを発生することはほとんどな
く、その結果、基体と蓋体とから成る容器の気密封止を
完全とし、容器内部に収容する水晶振動子を長期間にわ
たり正確、かつ安定に作動させることが可能となる。
Further, according to the quartz crystal device of the present invention, phosphorus is applied to at least a region of the metal frame to which the lid is welded.
Since a nickel plating layer containing 12% by weight and having a melting point of as low as about 850 ° C. was applied, when this nickel plating layer was melted and the lid was welded to the metal frame, a large thermal shock was transmitted to the base and cracks were generated. Occurs little, and as a result, the hermetic sealing of the container consisting of the base and the lid is completed, and the quartz oscillator housed inside the container can be operated accurately and stably for a long period of time. .

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

【図1】本発明の水晶デバイスの一実施例を示す断面図
である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a crystal device of the present invention.

【図2】本発明の水晶デバイスの要部断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a main part of the crystal device of the present invention.

【図3】本発明の他の実施例を示す要部断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a main part showing another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施例を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・・基体 1a・・・・凹部 2・・・・・配線層 3・・・・・蓋体 4・・・・・容器 5・・・・・水晶振動子 6・・・・・水晶デバイス 7・・・・・導電性接着材 8・・・・・金属枠体 9・・・・・ロウ付け用メタライズ層 10・・・・ニッケルめっき層 11・・・・突起 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base 1a ... Depression 2 ... Wiring layer 3 ... Lid 4 ... Container 5 ... Crystal oscillator 6 ... · Quartz device 7 ····· Conductive adhesive 8 ···· Metal frame 9 ···· Metallizing layer for brazing 10 ··· Nickel plating layer 11 ···

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】上面に搭載部を有し、該搭載部から外表面
にかけて導出された配線層を有する基体と、前記基体の
上面に取着され、前記搭載部を囲繞する金属枠体と、前
記基体の搭載部に固定され、電極が前記配線層に電気的
に接続されている水晶振動子と、前記金属枠体上に溶接
され、前記水晶振動子を内部に気密に収容する蓋体とか
ら成る水晶デバイスであって、 前記基体の線熱膨張係数が14×10-6/℃乃至20×
10-6/℃(40〜400℃)であり、蓋体の剛性率が
50GPa以下であり、かつ前記金属枠体の少なくとも
蓋体が溶接される領域にリンを9〜12重量%含有する
ニッケルめっき層を被着させたことを特徴とする水晶デ
バイス。
A base having a mounting portion on an upper surface and a wiring layer extending from the mounting portion to an outer surface; a metal frame attached to the upper surface of the base and surrounding the mounting portion; A quartz oscillator fixed to the mounting portion of the base body and having an electrode electrically connected to the wiring layer, and a lid that is welded onto the metal frame and hermetically accommodates the quartz oscillator therein. A linear device having a coefficient of linear thermal expansion of 14 × 10 −6 / ° C. to 20 ×
10-6 / ° C. (40 to 400 ° C.), nickel having a rigidity of 50 GPa or less and containing 9 to 12% by weight of phosphorus in at least a region of the metal frame to which the lid is welded. A quartz device having a plating layer applied thereto.
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