JP2003069363A - Crystal device - Google Patents

Crystal device

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JP2003069363A
JP2003069363A JP2001256876A JP2001256876A JP2003069363A JP 2003069363 A JP2003069363 A JP 2003069363A JP 2001256876 A JP2001256876 A JP 2001256876A JP 2001256876 A JP2001256876 A JP 2001256876A JP 2003069363 A JP2003069363 A JP 2003069363A
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JP
Japan
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lid
gold
substrate
weight
wiring layer
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Application number
JP2001256876A
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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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    • 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
    • H01L2924/16152Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2924/161Cap
    • H01L2924/1615Shape
    • H01L2924/16195Flat cap [not enclosing an internal cavity]

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To overcome problems of a conventional crystal device wherein a cover cannot be strongly joined with a substrate due to the difference of a linear thermal expansion coefficient between the substrate and the cover and cracks are produced on the substrate by a thermal shock when the cover is fitted onto the substrate. SOLUTION: The crystal device 7 of this invention comprises a substrate 1 having a wiring layer 2, a metallic frame 12, a crystal vibrator 5, a cover 3 and a semiconductor element 6. The linear thermal expansion coefficient of the substrate 1 is selected to be 14×10<-6> to 20×10<-6> / deg.C (40 to 400 deg.C), the rigidity of the cover 3 is selected to be 50 GPa or less. A first nickel plating layer 11a containing 3 to 12 wt.% phosphorus and 5 to 20 wt.% gold is coated on a region of the metallic frame 12 to which at least the cover 3 is welded, and a 2nd nickel plating layer 11b containing 5 to 20 wt.% gold is coated on a region of the wiring layer 2 which is connected at least with an external electric circuit.

Description

【発明の詳細な説明】 【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
よび周波数の高精度の基準源として使用される温度補償
型の水晶デバイスに関するものである。 【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高精度の基
準源として使用される温度補償型の水晶デバイスは、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
て成る水晶振動子と、この水晶振動子の温度補償を行な
う半導体素子とを、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。 【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
ための凹部を、下面中央部に半導体素子を収容する空所
となる凹部を、それぞれ有するとともに、各凹部表面か
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。 【0004】そして、水晶振動子の電極を基体上面の凹
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、水晶振動子を
凹部内に接着固定するとともに配線層に電気的に接続
し、また、基体下面の凹部内に半導体素子を収容しロウ
材や樹脂等の接着材を介して接着固定するとともに半導
体素子の電極を配線層に電気的に接続し、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とともに基体下面の凹
部内に収容した半導体素子を蓋体や封止用樹脂で封止す
ることによって製品としての水晶デバイスが完成する。 【0005】なお、蓋体の基体上面に対する取着は、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。 【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錫−鉛半田等の低融点ロウ材を
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。なお、配線層の露出表面には金属枠体の場
合と同様の手段によりニッケルめっき層が被着され、配
線導体に対する低融点ロウ材の濡れ性を良好としてい
る。 【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、温度補償用の半導体
素子が作動時に熱を発生すること等から、水晶デバイス
を作動させた際、温度補償用の半導体素子の発する熱が
基体と水晶振動子の両者に繰り返し作用し、その結果、
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
喪失するという問題を有していた。 【0008】そこで、上記問題を解消するため、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。 【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、半導体素子の作動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
ができないという問題が誘発される。 【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
ないという問題を有していた。 【0011】また、水晶デバイスの小型化に伴い、配線
層の面積も非常に小さくなってきているため、配線層を
外部電気回路基板の配線導体に低融点ロウ材を介して強
固に接続することが難しくなりつつあるという問題があ
った。 【0012】本発明は上記問題に鑑み案出されたもので
あり、その目的は、半導体素子で水晶振動子の温度補償
を行ない、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、さらに所定の外部電気回路に
確実、強固に接続することが可能な、高精度、かつ高信
頼性の水晶デバイスを提供することにある。 【0013】 【課題を解決するための手段】本発明の水晶デバイス
は、上下両面に搭載部を有し、該各搭載部から外表面に
かけて導出された外部電気回路と接続される配線層を有
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、前記基体上面の搭載部に固定さ
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、前記基体下面の搭載部に
固定され前記水晶振動子の温度補償を行なう半導体素子
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3乃至12重量%、金を5乃至20重量%含
有する第1ニッケルめっき層を、前記配線層の少なくと
も外部電気回路と接続される領域に金を5乃至20重量
%含有する第2ニッケルめっき層を被着させたことを特
徴とする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、温度補償
用の半導体素子の作動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。 【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。 【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3〜
12重量%、金を5乃至20重量%含有する融点が約8
50℃と低い第1ニッケルめっき層を被着させたことか
らこの第1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。 【0016】またさらに本発明の水晶デバイスによれ
ば、配線層の外部電気回路と接続される領域に金を5乃
至20重量%含有する低融点ろう材との反応性に優れた
第2ニッケルめっき層を被着させたことから、配線層の
面積が小さくなり、配線層と外部電気回路基板の配線導
体との接続面積が非常に小さなものとなったとしても、
第2ニッケルめっき層と低融点ロウ材との間で十分に錫
−ニッケル−金等の合金層を形成して両者を強固に接続
することができ、外部電気回路基板に対する接続の信頼
性を良好とすることができる。 【0017】 【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。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を気密に収容するとともに、基体1下面に半導体素
子6を搭載することにより水晶デバイス7が形成され
る。 【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
下両面に凹部1a、1bが設けてあり、上面の凹部1a
内には水晶振動子5が収容され、下面の凹部1bには前
記水晶振動子5の温度補償を行なうための半導体素子6
が接着材8を介して接着固定され、搭載収容される。 【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。 【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0.1〜25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。 【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。 【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。 【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。 【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。 【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。 【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。 【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。 【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。 【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。 【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。 【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。 【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。 【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。 【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。 【0035】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。 【0036】また前記基体1は、上下の凹部1a、1b
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の基体1上面側の凹部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9を介して接着固
定され、基体1下面側の凹部1bに露出する部位には半
導体素子6の電極がボンディングワイヤ等の導電接続部
材10を介して接続される。 【0037】前記配線層2は、凹部1a、1b内に収容
される水晶振動子5および半導体素子6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。 【0038】前記配線層2のうち基体1上面側の凹部1
a表面に露出する部位には水晶振動子5が導電性接着材
9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。 【0039】前記導電性接着材9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
成る未硬化の導電性接着材を介して、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。 【0040】更に前記配線層2は、少なくとも外部電気
回路基板の配線導体と接続される領域に金を5乃至20
重量%含有する第2ニッケルめっき層11bが被着され
ている。 【0041】前記金を5乃至20重量%含有する第2ニ
ッケルめっき層11bは、従来のニッケルめっき層に比
べて低融点ろう材との反応性が高いことから、配線層2
を外部電気回路基板の配線導体に錫−鉛半田等の低融点
ロウ材を介して接続するとき、低融点ロウ材と配線層2
(第2ニッケルめっき層11b)との接続を強固なもの
とすることができる。 【0042】そのため、水晶デバイス7が小型化され、
配線層2の外部電気回路基板と接続される配線層2の面
積が、例えば、0.5mm×0.5mmの四角形状等
0.25mm2以下と非常に小さくなったとしても、配
線層2を外部電気回路基板に低融点ろう材を介して強固
に接続することができる。 【0043】前記金を5乃至20重量%含有する第2ニ
ッケルめっき層11bは、例えば、ニッケル供給源であ
る硫酸ニッケルと、金供給源である亜硫酸金ナトリウム
と、還元剤であるジメチルアミンボラン等のホウ素系還
元剤とを主成分とし、クエン酸、EDTA(エチレンジ
アミン四酢酸)、リンゴ酸、酒石酸、酢酸等の有機酸ま
たはそのナトリウム塩等の錯化剤、イオウ化合物、鉛化
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、配線層2の少なくとも外部電気回路と接続される
領域を所定時間浸漬することにより形成される。 【0044】この場合、第2ニッケルめっき層11b中
の金の含有量は、前記めっき液の亜硫酸金ナトリウム濃
度や錯化剤、安定剤等の種類、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。 【0045】なお、前記第2ニッケルめっき層11bの
金含有量は、5重量%未満では低融点ロウ材の濡れ性を
効果的に向上させることが難しく、20重量%を超える
と低融点ろう材との間で金−錫の脆化層が形成されて低
融点ろう材の接続信頼性が低下してしまう。従って、前
記第2ニッケルめっき層11bの金含有量は5乃至20
重量%の範囲に特定される。 【0046】前記水晶振動子5が導電性接着材9を介し
て接着固定されている基体1は更にその上面に蓋体3が
鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金から成
る金属枠体12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
収容される。 【0047】前記金属枠体12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13を被着させてお
き、該ロウ付け用メタライズ層13に金属枠体12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。 【0048】なお、前記ロウ付け用メタライズ層13
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。 【0049】また前記金属枠体12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12上に
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すことに
よって行なわれる。 【0050】前記金属枠体12はまた少なくとも蓋体3
が溶接される領域にリンを3乃至12重量%、金を5〜
20重量%含有する第1ニッケルめっき層11aが被着
されている。この第1ニッケルめっき層11aは金属枠
体12に蓋体3を溶接により取着する際、溶融して接合
材として作用する。 【0051】前記リンを3乃至12重量%、金を5乃至
20重量%含有する第1ニッケルめっき層11aは、リ
ンと金の作用により融点が約850℃程度と低くなって
おり、そのため、金属枠体12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
印加され、基体1にクラック等を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。 【0052】前記リンを3乃至12重量%、金を5乃至
20重量%含有する第1ニッケルめっき層11aは、例
えば、ニッケル供給源である硫酸ニッケルと、金供給源
である亜硫酸金ナトリウムと、還元剤である次亜リン酸
ナトリウムを主成分とし、クエン酸、EDTA(エチレ
ンジアミン四酢酸)、リンゴ酸、酒石酸、酢酸等の有機
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、このめっき液中に金
属枠体12を所定時間浸漬することにより金属枠体12
の少なくとも蓋体3が溶接される領域に被着形成され
る。この場合、第1ニッケルめっき層11a中のリン含
有量及び金の含有量は前記めっき液の亜硫酸金ナトリウ
ム濃度や還元剤濃度、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。 【0053】なお前記第1ニッケルめっき層11aは、
リン含有量が3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12に蓋体3を溶接により接合
する際、基体1にクラックが発生してしまい、また12
重量%を超えると硬く脆くなるため、溶接時にクラック
が発生して蓋体3を金属枠体12に確実、強固に溶接す
ることができなくなってしまう。従って、前記第1ニッ
ケルめっき層11aのリン含有量は3〜12重量%とす
る必要があり、3〜11重量%とすることがより一層好
ましい。 【0054】また前記第1ニッケルめっき層11aは、
金含有量が5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12に蓋体3を溶接により溶接す
る際、基体1にクラック等が発生してしまい、また20
重量%を超えると剛性が低下し、蓋体3の金属枠体12
に対する接合の信頼性が低下してしまう。従って前記第
1ニッケルめっき層11aの金含有量は5乃至20重量
%とする必要がある。 【0055】更に、前記第1ニッケルめっき層11a
は、蓋体3を金属枠体9にシーム溶接する場合、その厚
みが0.5μm未満では第1ニッケルめっき層11aの
量が少ないため蓋体3を金属枠体12に強固に溶接する
ことが困難となり、5μmを超えると、第1ニッケルめ
っき層11aの内部応力により金属枠体12に対する被
着強度が低下するおそれがある。従って、前記第1ニッ
ケルめっき層11aの厚みは0.5μm〜5μmの範囲
としておくことが好ましい。 【0056】また更に前記金属枠体12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12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12の上面側にバリが形成され
ることがなくなり、金属枠体12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12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。 【0057】更にまた前記金属枠体12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。 【0058】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4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。 【0059】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。 【0060】また一方、前記基体1の下面に設けた凹部
1bには水晶振動子5の温度補償を行なうための半導体
素子6が収容固定されており、該半導体素子6によって
水晶振動子5の振動周波数が温度変化に伴って変動する
のを制御し、常に一定とする作用をなす。 【0061】前記半導体素子6は接着材8を介して基体
1の下面に設けた凹部1bの底面に接着固定されてお
り、また半導体素子6の各電極は、ボンディングワイヤ
等の導電性接続部材10を介して基体1の凹部1bに露
出する配線層2に電気的に接続されている。 【0062】なお、前記半導体素子6を凹部1bの底面
に接着固定する接着材8は、その弾性率を1GPa以下
としておくと、基体1と半導体素子6とに熱が作用し両
者間に両者の線熱膨張係数差に起因して大きな熱応力が
発生したとしてもその熱応力は接着材8を適度に変形さ
せることによって吸収され、その結果、半導体素子6等
に機械的破壊が発生することはなく、半導体素子6を基
体1に長期にわたって確実に接着固定しておくことが可
能となるとともに水晶振動子5の温度補償を確実に行な
うことが可能となって、水晶デバイス7の長期信頼性を
より一層高いものとなすことができる。 【0063】前記基体1に半導体素子6を接着固定する
接着材8は、その弾性率が1GPaを超えると接着材8
が基体1と半導体素子6との間に発生する大きな熱応力
を良好に吸収することが困難となり、半導体素子6等に
機械的な破壊が招来するおそれがある。 【0064】また前記接着材8は、その弾性率が0.5
GPa未満になると、変形し易くさりすぎて保形性が非
常に低下するため半導体素子6を基体1の凹部1b内に
確実に接着固定しておくことが困難となる傾向がある。
従って、前記接着材8はその弾性率を0.5GPa〜1
GPaとしておくことが好ましい。 【0065】前記弾性率が1GPa以下の接着材8は、
例えば、エポキシ樹脂にアクリルゴム、イソプレンゴム
等のゴム粒子を添加して成る組成物が好適に用いられ、
またエポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型、ビス
フェノールF型、ゴム変性型、ウレタン変性型等のエポ
キシ樹脂が好適に使用される。この場合、エポキシ樹脂
へのゴム粒子の添加量を増加させることにより接着材8
の弾性率を低下させることができ、エポキシ樹脂の状態
(構造、架橋度、重合度、硬化剤の種類等)に応じて適
宜ゴム粒子の添加量を制御することにより接着材8の弾
性率を1GPa以下とすることができる。 【0066】また、エポキシ樹脂へのゴム粒子の添加量
が50重量%を超えると、未硬化の樹脂組成物の流動性
が大きく低下し、半導体素子6と基体1との間に接着材
8を均一に介在させることが困難となり、半導体素子6
を基体1に強固に固定することが困難となる傾向にあ
る。従って、エポキシ樹脂中にゴム粒子を添加して接着
材とする場合、その添加量は、接着材8の弾性率を1G
Pa以下とする範囲で、50重量%以下としておくこと
が好ましい。 【0067】前記弾性率が1GPa以下の接着材8は、
更に前記エポキシ樹脂組成物に限らず、ユリア樹脂、ポ
リイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の
熱硬化性樹脂、またはこの熱硬化性樹脂にシリカ等のフ
ィラー成分を添加した樹脂組成物を用いて形成してもよ
い。 【0068】更に前記基体1の凹部1b内に収容されて
いる半導体素子6は凹部1b内に充填させた封止樹脂1
4によって気密に封止されている。 【0069】なお、前記半導体素子6の封止は封止樹脂
14で行なうものに限定されるものではなく、基体1の
下面に蓋体を、凹部1bを塞ぐように取着させることに
よって行なってもよい。 【0070】かくして上述の水晶デバイス7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
所定の振動数で振動するとともに、半導体素子6により
水晶振動子5の温度補償が行なわれ、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及び
周波数の高精度の基準源として使用される。 【0071】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15を形成しておくと、この突起15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9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。 【0072】また上述の水晶デバイス7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7にも適用し得る。 【0073】更に上述の実施例では、蓋体3の金属枠体
12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。 【0074】また更に上述の実施例では配線層2の外部
電気回路と接続される領域に被着されている第2ニッケ
ルめっき層11bと金属枠体12の少なくとも蓋体3が
溶接される領域に被着されている第1ニッケルめっき層
11aとを異なるめっき液を使用して形成したが、これ
を例えば、ニッケル供給源である硫酸ニッケルと、金供
給源である亜硫酸金ナトリウムと、還元剤である次亜リ
ン酸ナトリウムとを主成分とし、クエン酸、EDTA
(エチレンジアミン四酢酸)、リンゴ酸、酒石酸、酢酸
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−金め
っき液を共通に使用して形成してもよい。この場合、め
っき液は1種類であり低コストであるため製品としての
水晶デバイスを安価となすことができる。ただし、第1
ニッケルめっき層11aには少なくともリンが3乃至1
2重量%、金が5乃至20重量%含有するように、また
第2ニッケルめっき層11bにはリンも含有されるが少
なくとも金が5乃至20重量%含有するように前記めっ
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必要はある。 【0075】更にまた、前記第2ニッケルめっき層11
bの表面にさらに金めっき層(図示せず)を、例えば約
0.03μm〜1.0μmの厚みで、被着させておけば
第2ニッケルめっき層11bの酸化腐食を有効に防止す
るとともに、低融点ロウ材の濡れ性をより一層良好とな
すこともできる。 【0076】 【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、温
度補償用の半導体素子の作動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。 【0077】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。 【0078】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3〜
12重量%、金を5乃至20重量%含有する融点が約8
50℃と低い第1ニッケルめっき層を被着させたことか
らこの第1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。 【0079】またさらに本発明の水晶デバイスによれ
ば、配線層の外部電気回路と接続される領域に金を5乃
至20重量%含有する低融点ろう材との反応性に優れた
第2ニッケルめっき層を被着させたことから、配線層の
面積が小さくなり、配線層と外部電気回路基板の配線導
体との接続面積が非常に小さなものとなったとしても、
第2ニッケルめっき層と低融点ロウ材との間で十分に錫
−ニッケル−金等の合金層を形成して両者を強固に接続
することができ、外部電気回路基板に対する接続の信頼
性を良好とすることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] [0001] The present invention relates to a computer and the like.
In electronic devices such as information processing devices and mobile phones,
Compensation used as a precision reference source for frequency and frequency
Type crystal device. [0002] 2. Description of the Related Art Information processing apparatuses such as computers and portable telephones.
High-precision time and frequency
Temperature-compensated crystal devices used as reference sources
Generally, electrodes for voltage application are formed on a square quartz substrate.
And a temperature compensation for this crystal unit.
The semiconductor element in the package for storing the crystal unit.
It is formed by tightly housing. [0003] The package for storing the crystal unit is generally
Made of an electrically insulating material such as an aluminum oxide sintered body
To form a space in the center of the upper surface to accommodate the crystal unit
A cavity for accommodating semiconductor elements in the center of the lower surface
And each concave surface
Tungsten and molybdenum derived from
Wiring layer made of metal material such as high melting point metal
Substrate, iron-nickel-cobalt alloy, iron-nickel alloy
And a lid made of a metal material such as gold. Then, the electrode of the quartz oscillator is placed in a concave
To the wiring layer exposed on the inner surface of the part and the surrounding substrate surface
By attaching via an electrically conductive adhesive, the crystal unit
Adhesively fixed in the recess and electrically connected to the wiring layer
Further, the semiconductor element is housed in
Bonded and fixed via adhesive such as material and resin
The electrodes of the device element are electrically connected to the wiring layer, and then
A lid is attached to the upper surface of the body, inside a container consisting of a base and a lid.
The quartz oscillator is hermetically accommodated in the
The semiconductor element housed in the part is sealed with a lid or sealing resin.
As a result, a crystal device as a product is completed. [0005] The attachment of the lid to the upper surface of the base is performed as follows.
Generally, brazing is performed by surrounding the recess on the top surface of the substrate.
Form a metallized layer and
Iron-nickel-cobalt alloy or iron-nickel
Metal frame made of metal alloy etc. through a brazing material such as silver brazing
Attach and seam a lid made of metal material to this metal frame
When joining by welding methods such as welding and electron beam welding
It is done by the means called. In this case, the surface of the metal frame
In general, a nickel plating layer is usually
Bath, electrolytic plating using a sulfamic acid bath, etc.
Welding by seam welding etc.
Qualitatively, the nickel plating layer is heated and melted with a welding device,
By joining the lid to the metal frame via nickel
Is being done. Further, an external electric circuit board of the crystal device
Mounting on the external wiring of the wiring layer
Low melting point brazing material such as tin-lead solder is used for the wiring conductor of the circuit board.
This is done by connecting
While being electrically connected to an external electric circuit through the wire layer,
Predetermined frequency according to voltage applied from external electric circuit
Vibrates with. The exposed surface of the wiring layer has a metal frame
The nickel plating layer is applied by the same means as
Good wettability of low melting point brazing material to wire conductor
You. [0007] SUMMARY OF THE INVENTION However, the conventional
The crystal device has a linear thermal expansion coefficient of about 18 ×
10-6/ ° C (40 to 400 ° C)
It consists of an aluminum oxide sintered body on which the rotor is mounted and fixed.
The substrate has a linear thermal expansion coefficient of about 7 × 10-6/ ° C (40-40
0 ° C), which is very different.
The conductive adhesive for fixing the hard epoxy resin and the conductive
Made of powder and resistant to deformation, semiconductor for temperature compensation
Since the element generates heat during operation,
Is activated, the heat generated by the semiconductor element for temperature compensation
Repeatedly acts on both the base and the quartz oscillator,
Thermal stress due to difference in linear thermal expansion coefficient between substrate and quartz resonator
Repeatedly acts on the conductive adhesive, and the mechanical
Through the conductive adhesive of the crystal unit
Is broken, and as a result, the function as a crystal device
Had the problem of being lost. [0008] In order to solve the above-mentioned problem,
Let's approximate the linear thermal expansion coefficient to the linear thermal expansion coefficient of a quartz oscillator.
High thermal stress between the substrate and the crystal unit
Means of preventing the occurrence can be considered. However, the coefficient of linear thermal expansion of the
When raised to approximate the vibrator, iron-nickel-
Linear heat of lid made of cobalt alloy, iron-nickel alloy, etc.
Expansion coefficient is about 4 × 10-6/ ℃ ~ 6 × 10-6/ ° C (40 ~
400 ° C.), which is large relative to the coefficient of linear thermal expansion with the substrate.
The difference (about 10 × 10-6/ ° C or higher), iron-d
Lid made of nickel-cobalt alloy, iron-nickel alloy, etc.
The rigidity of the body is as high as about 80-100 GPa and it is difficult to deform
For this reason, the base and lid are repeatedly moved with the operation of the semiconductor element.
When the returning heat acts, the linear heat between the base and the lid
A large thermal stress occurs due to the difference in expansion coefficient and
Cracks and cracks may occur in the substrate due to thermal stress,
The hermetic seal of the container consisting of the body and the lid may break,
As a result, the crystal oscillator housed inside the container consisting of the base and the lid
Accurate and stable operation of the moving element for a long time
The problem of not being able to do is induced. [0010] Further, the conventional crystal device is provided with a metal frame.
Nickel plating layer applied by electrolytic plating method
Has a melting point of about 1000 ° C. or higher.
When welding the lid to the metal frame by melting the plating layer,
Large thermal shock of high temperature exceeding 1000 ° C is transmitted to the substrate
Cracks on the substrate
The hermetic seal of the container consisting of
Accurate and stable operation for a long time
Had no problem. In addition, with the miniaturization of crystal devices, wiring
Since the area of the layer is becoming very small,
Strongly applied to the wiring conductor of the external electric circuit board via low melting point brazing material
There is a problem that it is becoming difficult to firmly connect
Was. The present invention has been made in view of the above problems.
The purpose is to compensate for the temperature
The crystal oscillator for normal and stable over a long period of time
Can be operated to a predetermined external electric circuit.
High accuracy and high reliability that can be securely and firmly connected
It is to provide a reliable crystal device. [0013] SUMMARY OF THE INVENTION A quartz device of the present invention
Has mounting parts on both upper and lower sides, and from each mounting part to the outer surface
A wiring layer connected to the external electrical circuit
And a mounting part attached to the upper surface of the base,
A metal frame to be surrounded, and a mounting portion on the upper surface of the base.
And a crystal oscillator whose electrodes are electrically connected to the wiring layer.
The rotor and the quartz oscillator, which are welded on the metal frame,
The lid is hermetically housed inside and the mounting part on the bottom surface of the base
A semiconductor device which is fixed and performs temperature compensation of the crystal unit
And a linear thermal expansion of the substrate.
Coefficient is 14 × 10-6/ ℃ ~ 20 × 10-6/ ° C (40 ~
400 ° C), and the rigidity of the lid is 50 GPa or less.
And a region where at least the lid of the metal frame is welded.
3-12% by weight phosphorus and 5-20% by weight gold
A first nickel plating layer having at least the wiring layer
5 to 20 weight of gold in the area connected to the external electric circuit
% Second nickel plating layer was deposited.
According to the quartz device of the present invention, the linear thermal expansion of the substrate
14 × 10-6/ ℃ ~ 20 × 10-6/ ° C (40
~ 400 ° C) and approximates the linear thermal expansion coefficient of the crystal unit.
After fixing the crystal unit to the substrate, temperature compensation
Both the substrate and the quartz oscillator with the operation of the semiconductor device for
Even if heat is repeatedly applied to the
Large thermal stress between the two due to the difference in linear thermal expansion coefficient
It does not occur, and this allows the crystal unit to
Can be fixed firmly and firmly, and crystal oscillator
It can be activated. At the same time, according to the quartz crystal device of the present invention,
If the rigidity of the lid is 50 GPa or less,
There is a difference in linear thermal expansion coefficient between the body and the lid, and heat is applied to both.
Even if a large thermal stress occurs between them.
Thermal stress is effective by deforming the lid moderately
As a result, the lid is securely and firmly attached to the base
To complete the hermetic sealing of the container,
The crystal oscillator housed inside is stable for a long time, and
It can be operated accurately. Further, according to the crystal device of the present invention, gold
Phosphorus should be applied to at least the region of the genus frame where the lid is welded.
Melting point of about 8% containing 12% by weight and 5 to 20% by weight of gold
Whether the first nickel plating layer as low as 50 ° C was applied
The first nickel plating layer is melted to cover the metal frame.
When welding the body, a large thermal shock is transmitted to the
Hardly cause any cracks, and as a result
Completely hermetically seal the container consisting of
To accurately and stably produce crystal oscillators
Can be moved. Further, according to the quartz crystal device of the present invention,
For example, gold may be applied to the area of the wiring layer connected to the external electric circuit.
Excellent reactivity with low melting point brazing filler metals containing up to 20% by weight
Since the second nickel plating layer was applied,
The area is reduced, and wiring between the wiring layer and the external electric circuit board is reduced.
Even if the connection area with the body becomes very small,
Sufficiently tin between the second nickel plating layer and the low melting point brazing material
-Forming an alloy layer of nickel-gold etc. and firmly connecting them
The reliability of the connection to the external electric circuit board can be
Properties can be improved. [0017] DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a quartz device of the present invention will be described.
This will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows the present invention.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of the crystal device of FIG.
Here, 1 is a base, 2 is a wiring layer, and 3 is a lid. this
Quartz vibration in a container 4 formed by the base 1 and the lid 3
The element 5 is housed in an airtight manner and a semiconductor element is
The crystal device 7 is formed by mounting the
You. The substrate 1 has a linear thermal expansion coefficient of 14 × 10
-6/ ℃ ~ 20 × 10-6/ ° C (40-400 ° C)
Made of sintered ceramics, crystalline glass, etc.
Concave portions 1a and 1b are provided on both lower surfaces, and concave portions 1a on the upper surface are provided.
The crystal oscillator 5 is housed in the inside, and the concave portion 1b on the lower surface is
Semiconductor element 6 for performing temperature compensation of crystal oscillator 5
Are bonded and fixed via an adhesive 8 and are mounted and accommodated. The substrate 1 has a coefficient of linear thermal expansion of 14 × 1.
0-6/ ℃ ~ 20 × 10-6/ ° C (40-400 ° C)
The linear thermal expansion coefficient of the crystal unit 5 (about 18 × 10-6/
° C: 40 to 400 ° C).
After the crystal oscillator 5 is mounted and accommodated in the part 1a, heat is applied to both parts.
Even if it acts, large thermal stress does not occur between them.
As a result, the quartz oscillator 5 is securely placed in the concave portion 1a of the base 1.
In fact, it can be firmly fixed. The coefficient of linear thermal expansion is 14 × 10-6/ ℃ ~ 2
0x10-6/ ° C (40 to 400 ° C)
Contains glass containing 5 to 60% by weight of barium oxide
And the coefficient of linear thermal expansion at 40 to 400 ° C. is 8 × 10-6
/ Filler containing metal oxide particles of at least / ° C,
Zirconium in the glass and / or filler
(Zr) Compound is converted to ZrOTwo0.1 to 25% by weight
Glass-ceramic sintered body containing in a suitable ratio is preferably used
Is done. The glass ceramic sintered body is made of glass
Containing 5-60% by weight of barium oxide by weight
It is important to use This barium oxide-containing glass
Has a low softening point and a relatively high coefficient of linear thermal expansion.
To reduce the amount of glass and increase the thermal expansion of the filler.
High linear thermal expansion coefficient
Is easily obtained. The amount of barium oxide
The range of 5 to 60% by weight is less than 5% by weight.
It is difficult to lower the softening point of glass and glass, and
To produce a glass ceramic sintered body with high thermal expansion.
It is difficult to manufacture, and if it is more than 60% by weight, vitrification is difficult.
Difficult, unstable characteristics and chemical resistance
This is because it is significantly reduced. Especially of barium oxide
The amount is desirably 20 to 40% by weight. Further, lead (Pb) is substantially contained in the glass.
Should not be included. Manufactured because lead is toxic
Special equipment and controls to prevent poisoning during the process
Required to produce a sintered body at low cost
It is because it disappears. Lead is inevitably mixed as an impurity
The lead content should be less than 0.05% by weight.
It is desirable to be below. Further, the glass at 40 to 400 ° C.
Linear thermal expansion coefficient is 7 × 10-6/ ℃ ~ 18 × 10-6/ ℃, special
8 × 10-6/ ℃ ~ 13 × 10-6/ ° C is desirable
New This is because if the coefficient of linear thermal expansion deviates from the above range,
Linear thermal expansion difference with the glass ceramic sintered body.
This is because it causes a decrease in strength. Further, the barium oxide-containing glass
The yield point is 400-800 ° C, especially 400-700 ° C
Desirably. This is a barium oxide containing glass and
When molding a mixture consisting of
Add a molding binder such as
After being efficiently removed and fired simultaneously with the substrate 1
It is necessary to match the firing conditions with the wiring layer 2 described below.
If the yield point is lower than 400 ° C, the glass
In order to start sintering at a temperature, for example, silver (Ag), copper
Wiring layer whose sintering start temperature such as (Cu) is 600 to 800 ° C
2 cannot be fired at the same time, and the compact
The binder can no longer be decomposed and volatilized to start
As the residual components may affect the properties
It is. If the yield point is higher than 800 ° C, the amount of glass increases.
Otherwise, sintering becomes difficult, so large amounts of expensive glass
Need to increase the cost of the sintered body.
You. Glass that satisfies the above characteristics is
In addition to barium oxide, at least silicon oxide (Si
OTwo) In a proportion of 25 to 60% by weight, with the balance being oxide oxide.
Udine (BTwoOThree), Aluminum oxide (AlTwoOThree), Oxidation
Calcium (CaO), magnesium oxide (MgO),
Titanium oxide (TiOTwo), From the group of zinc oxide (ZnO)
It is constituted by at least one selected. On the other hand, a filler combined with the above glass
The component has a linear thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C.
8 × 10-6Contains at least a metal oxide of / ° C or higher
This is important for increasing the thermal expansion of the sintered body. Linear heat
Expansion coefficient is 8 × 10-6Do not contain metal oxides of
When the linear thermal expansion coefficient of the glass ceramic sintered body is 14 ×
10-6/ ° C or higher. Such a coefficient of linear thermal expansion is 8 × 10-6/ ℃
As the above metal oxide, cristobalite (SiO
Two), Quartz (SiOTwo), Tridymite (Si
OTwo), Forsterite (2MgO.SiO)Two), Wow
Last Night (CaO ・ SiOTwo), Monty Seranay
(CaO ・ MgO ・ SiOTwo), Nepheline (NaTwoO
・ AlTwoOThree・ SiOTwo), Melvinite (3CaO · M)
gO ・ 2SiOTwo), Akermite (2CaO.MgO)
・ 2SiOTwo), Magnesia (MgO), Carnegie
G (NaTwoO ・ AlTwoOThree・ 2SiOTwo), Enstatite
(MgO ・ SiOTwo), Petalite (LiAlSi)
FourOTen), Jade (NaTwoO ・ AlTwoOThree・ 4SiOTwo)of
At least one or more selected from the group are included. this
Among them, cristobalite, quartz, trijimai
SiO such asTwoMaterial, forsterite, enstater
Type selected from the group of
New The glass and the filler are used at different firing temperatures and final temperatures.
Expansion characteristics of glass ceramic sintered body
Are mixed in an appropriate ratio according to the purpose of the above. The oxidation burr
The glass containing glass has a shrinkage onset temperature without filler.
If the temperature is 700 ° C or lower, it will melt at 850 ° C or higher.
The wire layer 2 and the like cannot be provided. But the filler
Causes crystal precipitation during the firing process.
Appropriate liquid phase for liquid phase sintering of filler components
Can be formed at an appropriate temperature. In addition, the entire molded body
Since the shrinkage initiation temperature can be increased,
Of the co-firing condition with the wiring layer 2 by adjusting the
Matching can be achieved. [0029] The ratio of the glass to the filler is
20-80% by volume of powder and 80-20% of filler powder
It is preferable to set the ratio to volume%. With this glass
The amount of the filler component within the above range is the amount of the glass component
Is less than 20% by volume, in other words,
If it is more than the volume%, it is difficult to perform liquid phase sintering, and the sintering temperature
And the wiring layer 2 is melted at the same time as the wiring layer 2 is fired.
There is a risk of doing it. In addition, glass is more than 80%
In other words, if the filler content is less than 20% by volume,
The properties of the binder greatly depend on the properties of the glass,
It is difficult to control the material characteristics and the sintering start temperature is low.
It is difficult to fire simultaneously with the wiring layer 2
Problems arise. Also, the cost of raw materials is high due to the large amount of glass.
Also tend to be higher. The amount of the filler component is determined by the amount of barium oxide.
It is desirable to appropriately adjust the amount according to the yield point.
That is, when the yield point of glass is as low as 400 to 700 ° C.
In this case, the content of filler is 4
It can be blended in a relatively large amount of 0 to 80% by volume. In contrast
When the yield point of glass is as high as 700 to 800 ° C,
Filler content is 20 to 50 volumes due to reduced binding
% Is relatively small. Further, the glass ceramic sintered body is
Zirconi in the filler component and / or the glass component
Compound (Zr compound) is converted to zirconium oxide (ZrO
Two) Incorporation in a ratio of 0.1 to 25% by weight
That is important. The Zr compound contains barium oxide
Melts into glass and acts to increase the oxidation resistance of the glass.
As a result, the chemical resistance of the glass ceramic
Acidic solution or alkaline solution
Appearance of glass ceramic sintered body after treatment with potash solution
Change and deterioration of the adhesion strength of the wiring layer 2 can be suppressed.
It works. 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 used as a compound powder as a filler component.
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 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. Incidentally, the above-mentioned Zr compound was set in the above range.
Is less than 0.1%, the effect of improving chemical resistance is low.
If it exceeds 25% by weight, the coefficient of linear thermal expansion is 14 × 10
-6/ ° C. In particular, the Zr compound is Z
rOTwo0.2 to 10% by weight in conversion is desirable. In addition, chromium oxide,
Select from the group of cobalt oxide, manganese oxide, nickel oxide
At least one of them may be blended. The glass ceramic sintered body is as described above.
In a mixture of glass powder and filler powder prepared in
After adding the appropriate molded organic resin binder,
-By molding means such as blade method, rolling method, mold pressing method, etc.
Reformed into any shape, for example, into a sheet, and then
It is manufactured by firing. The base 1 has upper and lower recesses 1a, 1b.
The wiring layer 2 is led out from the surface to the outer surface,
A portion of the wiring layer 2 exposed on the surface of the concave portion 1a on the upper surface side of the base 1
The electrodes of the crystal unit 5 are bonded together via the conductive adhesive 9.
And a portion exposed to the concave portion 1b on the lower surface side of the base 1
The electrode of the conductive element 6 is a conductive connecting portion such as a bonding wire.
It is connected via the material 10. The wiring layer 2 is housed in the recesses 1a and 1b.
Crystal oscillator 5 and semiconductor element 6 and external electric circuit
It acts to electrically connect with the wiring conductor of the board, copper,
Consists of one or more of silver, nickel, palladium, and gold
Even if it is made of metal material and made of copper
Add an appropriate organic solvent, organic binder, etc. to the copper powder
The metal paste obtained by mixing is mixed with the green paste serving as the base 1.
Print in a predetermined pattern on the surface of the board by screen printing
It is formed by coating. The recess 1 on the upper surface side of the substrate 1 in the wiring layer 2
a Quartz crystal unit 5 is a conductive adhesive
9, and the electrodes of the crystal unit 5 are simultaneously
It is electrically connected to the wiring layer 2. The conductive adhesive 9 is generally made of silver powder or the like.
Add conductive powder to thermosetting resin such as epoxy resin
Is formed on the wiring layer 2 by crystal vibration.
The conductor 5 is obtained by adding a conductive powder to an uncured thermosetting resin.
Positioning set via uncured conductive adhesive consisting of
And heat-curing the uncured thermosetting resin
The crystal oscillator 5 is fixed at a predetermined position in the concave portion 1a.
The electrodes of the crystal unit 5 are electrically connected to the wiring layer 2. Further, the wiring layer 2 has at least an external electrical
Apply 5 to 20 gold to the area of the circuit board to be connected to the wiring conductor
Weight% second nickel plating layer 11b is applied
ing. The second d containing 5 to 20% by weight of gold.
The nickel plating layer 11b is different from the conventional nickel plating layer.
All have high reactivity with the low melting point brazing material, so the wiring layer 2
The low melting point of tin-lead solder etc. to the wiring conductor of the external electric circuit board
When connecting via the brazing material, the low melting point brazing material and the wiring layer 2
Strong connection with (second nickel plating layer 11b)
It can be. Therefore, the crystal device 7 is downsized,
Surface of wiring layer 2 connected to external electric circuit board of wiring layer 2
For example, a square shape of 0.5 mm x 0.5 mm
Even if it is very small, 0.25 mm2 or less,
The wire layer 2 is firmly attached to the external electric circuit board via a low melting point brazing material.
Can be connected to Second gold containing 5 to 20% by weight of the gold.
The nickel plating layer 11b is, for example, a nickel supply source.
Nickel sulphate and gold source sodium gold sulphite
And boron-based reducing agents such as dimethylamine borane
And citric acid, EDTA (ethylenediamine)
Organic acids such as amine tetraacetic acid), malic acid, tartaric acid, and acetic acid.
Or its complexing agents such as sodium salts, sulfur compounds, leadation
Electroless nickel plating solution containing a stabilizer such as a compound
To a predetermined temperature and pH, and the plating solution
Connected to at least an external electric circuit of the wiring layer 2
It is formed by immersing the region for a predetermined time. In this case, in the second nickel plating layer 11b
The gold content of the plating solution is determined by the concentration of gold sodium sulfite in the plating solution.
Degree, complexing agent, type of stabilizer, etc., amount added, or pH, temperature
By adjusting the conditions such as degree, it will be within the specified range
Can be. The second nickel plating layer 11b
If the gold content is less than 5% by weight, the wettability of the low melting point brazing material
Difficult to improve effectively, more than 20% by weight
And a low-melting brazing material form a gold-tin embrittlement layer
The connection reliability of the melting point brazing material is reduced. Therefore, before
The gold content of the second nickel plating layer 11b is 5 to 20.
It is specified in the range of weight%. The quartz oscillator 5 is connected via a conductive adhesive 9.
The base 1 which is adhered and fixed further has a lid 3 on its upper surface.
Made of iron-nickel-cobalt alloy or iron-nickel alloy
Is attached via a metal frame 12 which is
A quartz oscillator 5 is hermetically sealed inside a container 4 comprising
Will be accommodated. The metal frame 12 joins the lid 3 to the base 1.
It acts as a base metal material for the
First, on the upper surface of the base body 1 so as to surround the concave portion 1a.
A frame-shaped brazing metallization layer 13 is applied in advance.
The metal frame 12 on the metallizing layer 13 for brazing.
Performed by brazing through brazing material such as brazing
It is. The brazing metallization layer 13
Are formed, for example, by the same material and the same method as the wiring layer 2.
It is formed at a position surrounding the concave portion 1a on the upper surface of the body 1. Further, the contact of the lid 3 with the metal frame 12
If done, for example, by employing seam welding
Specifically, as shown in FIG.
The lid 3 is placed and abutted, and then, for example, the lid 3
Roll while contacting the roller electrode along the outer edge
To flow a large current through this roller electrode
This is done. The metal frame 12 is also provided with at least the lid 3.
3-12% by weight phosphorus and 5-5% gold in the area where
The first nickel plating layer 11a containing 20% by weight is adhered.
Have been. This first nickel plating layer 11a is a metal frame.
When the lid 3 is attached to the body 12 by welding, it is melted and joined.
Acts as a material. The phosphorus is 3 to 12% by weight and the gold is 5 to 12% by weight.
The first nickel plating layer 11a containing 20% by weight is
The melting point is reduced to about 850 ° C by the action of
Therefore, the lid 3 is placed on and abuts on the metal frame 12.
And roll the roller electrode along the outer edge of the lid 3.
When a large current is applied and welded, a large thermal shock
It is almost impossible to generate cracks and the like in the substrate 1 when applied.
As a result, the container 4 composed of the base 1 and the lid 3
Quartz vibrator with complete hermetic sealing and housed inside container 4
5 can be operated accurately and stably for a long time
It becomes possible. 3 to 12% by weight of phosphorus and 5 to 12% of gold
The first nickel plating layer 11a containing 20% by weight is an example.
For example, a nickel source nickel sulfate and a gold source
Gold sulfite as a reducing agent and hypophosphorous acid as a reducing agent
Main component is sodium, citric acid, EDTA
Organic acids such as diaminetetraacetic acid), malic acid, tartaric acid and acetic acid
Complexing agents such as acids or their sodium salts, sulfur compounds, etc.
Specified electroless nickel plating solution
Temperature and pH, and the plating solution contains gold.
The metal frame 12 is immersed in the metal frame 12 for a predetermined time.
At least in a region where the lid 3 is welded.
You. In this case, the first nickel plating layer 11a contains phosphorus.
The gold content and the gold content are determined by the gold sodium sulfite in the plating solution.
System concentration, reducing agent concentration, addition amount of complexing agent, stabilizer, etc.
Is within a specified range by adjusting conditions such as pH and temperature.
It can be. The first nickel plating layer 11a is
When the phosphorus content is less than 3% by weight, the melting point is lowered sufficiently.
The lid 3 is joined to the metal frame 12 by welding
Cracks occur in the substrate 1,
If it exceeds 10% by weight, it becomes hard and brittle, and cracks during welding.
Occurs and the lid 3 is securely and firmly welded to the metal frame 12.
You will not be able to Therefore, the first nip
The phosphorus content of the Kel plating layer 11a is 3 to 12% by weight.
And more preferably 3 to 11% by weight.
Good. The first nickel plating layer 11a is
When the gold content is less than 5% by weight, the melting point is lowered sufficiently
The lid 3 is welded to the metal frame 12 by welding.
Cracks occur in the substrate 1 when
If it exceeds 10% by weight, the rigidity is reduced, and the metal frame 12
The reliability of the bonding to the substrate decreases. Therefore the
The gold content of one nickel plating layer 11a is 5 to 20 weight
%. Further, the first nickel plating layer 11a
When the lid 3 is seam-welded to the metal frame 9,
If the size is less than 0.5 μm, the first nickel plating layer 11a
Since the amount is small, the lid 3 is firmly welded to the metal frame 12.
When the thickness exceeds 5 μm, the first nickel
Due to the internal stress of the stripping layer 11a, the metal frame 12
There is a possibility that the wearing strength is reduced. Therefore, the first nip
The thickness of the Kell plating layer 11a is in the range of 0.5 μm to 5 μm
It is preferable to keep Further, the cover 3 is sealed to the metal frame 12.
When joining by metal welding, the upper surface of the metal frame 12
A radius of curvature of 5 to 30 μm is formed at the corner between
If formed, burrs are formed on the upper surface side of the metal frame 12.
The metal frame 12 and the lid 3 are securely and strongly
Solidly joined to achieve extremely high reliability of hermetic sealing of the container 4
Can be done. Therefore, the metal frame 12 is
The radius of curvature between the top and side surfaces is 5 to 30 μm.
It is preferable to make it round. Further, a lid joined to the metal frame 12
The body 3 is made of a material having a rigidity of 50 GPa or less, specifically,
Metals consisting of one or more of copper, gold, silver, or
Metals such as nickel, aluminum, tin, zinc, phosphorus,
It is made of an alloy to which silicon or the like is added.
Well-known metal processing such as rolling and punching
It is formed by applying a process. The rigidity of the lid 3 is 50 GPa or less.
Because it is below, the linear thermal expansion coefficient of the base 1 and the line of the lid 3
Coefficient of thermal expansion is greatly different, and linear thermal expansion of both
Even if a large thermal stress occurs due to the coefficient difference,
Thermal stress is effective by deforming the lid 3 moderately
Cracks and cracks in the substrate 1
The lid 3 is firmly attached to the base 1 without generating
Completely hermetically seal the container 4 and house it inside the container 4
Operate the crystal unit 5 stably and accurately for a long time.
Can be made. The cover 3 has a rigidity of 50 GP.
a, the cover 3 becomes difficult to deform, and the base 1 and the cover 3
The lid 3 sufficiently absorbs the thermal stress generated between
Cracks and cracks in the substrate 1
The hermetic sealing of the container 4 comprising the base 1 and the lid 3 is broken.
Or Therefore, the lid 3 has a rigidity of 5
It is specified to be 0 GPa or less. The lid 3 has a rigidity.
When the rate is 15 GPa or less, the substrate is easily deformed, and
1 and the lid 3 should be firmly joined by seam welding or the like.
Or the lid 3 is housed inside the container 4
The crystal oscillator 5 is normally operated by contacting the crystal oscillator 5 etc.
There is a risk that it will be difficult to make them. Therefore, the lid
3 is to keep its rigidity between 15 GPa and 50 GPa.
Is preferred. On the other hand, a concave portion provided on the lower surface of the base 1
1b is a semiconductor for performing temperature compensation of the crystal unit 5
The element 6 is accommodated and fixed, and the semiconductor element 6
The oscillation frequency of the crystal unit 5 fluctuates with a change in temperature
And always keeps it constant. The semiconductor element 6 is attached to a base via an adhesive 8.
1 and adhesively fixed to the bottom surface of the concave portion 1b provided on the lower surface.
And each electrode of the semiconductor element 6 is a bonding wire.
Through the conductive connecting member 10 such as
It is electrically connected to the outgoing wiring layer 2. The semiconductor element 6 is placed on the bottom of the recess 1b.
The adhesive 8 to be adhered and fixed to the substrate has an elastic modulus of 1 GPa or less.
In this case, heat acts on the base 1 and the semiconductor element 6,
Large thermal stress due to the difference in linear thermal expansion coefficient between the two
Even if it occurs, the thermal stress may cause the adhesive 8 to be deformed moderately.
The semiconductor element 6 and the like.
No mechanical destruction occurs in the semiconductor element 6
Can be securely fixed to body 1 for a long time
Temperature compensation of the crystal unit 5
The long-term reliability of the crystal device 7
It can be even higher. A semiconductor element 6 is bonded and fixed to the base 1.
When the elastic modulus exceeds 1 GPa, the adhesive 8
Is large thermal stress generated between the base 1 and the semiconductor element 6
Becomes difficult to absorb satisfactorily, and the semiconductor element 6
Mechanical destruction may result. The adhesive 8 has an elastic modulus of 0.5.
If it is less than GPa, it is easy to deform and it is too easy to retain shape.
Since the semiconductor element 6 always drops, the semiconductor element 6 is placed in the concave portion 1b of the base 1.
There is a tendency that it is difficult to securely adhere and fix.
Therefore, the adhesive 8 has an elastic modulus of 0.5 GPa to 1 GPa.
It is preferable to set GPa. The adhesive 8 having an elastic modulus of 1 GPa or less is
For example, acrylic rubber, isoprene rubber, epoxy resin
A composition formed by adding rubber particles such as is preferably used,
As the epoxy resin, bisphenol A type, bis
Epoxy such as phenol F type, rubber modified type, urethane modified type
A xy resin is preferably used. In this case, epoxy resin
The amount of rubber particles added to the adhesive 8
Can reduce the elastic modulus of the epoxy resin
(Structure, degree of crosslinking, degree of polymerization, type of curing agent, etc.)
By controlling the amount of rubber particles added, the elasticity of the adhesive 8 can be improved.
The modulus can be 1 GPa or less. The amount of rubber particles added to the epoxy resin
Exceeds 50% by weight, the fluidity of the uncured resin composition
Greatly decreases, and an adhesive material is provided between the semiconductor element 6 and the base 1.
8 is difficult to intervene uniformly, and the semiconductor element 6
Tends to be difficult to firmly fix
You. Therefore, rubber particles are added to epoxy resin for adhesion.
When the material is used, the amount of addition is determined by setting the elastic modulus of the adhesive 8 to 1G.
50% by weight or less within the range of Pa or less
Is preferred. The adhesive 8 having an elastic modulus of 1 GPa or less is
Further, not only the epoxy resin composition but also urea resin,
Resin, polyurethane resin, silicone resin, etc.
Thermosetting resin, or a thermosetting resin such as silica
May be formed using a resin composition to which a filler component is added.
No. Further, it is accommodated in the concave portion 1b of the substrate 1.
Semiconductor element 6 is sealing resin 1 filled in recess 1b.
4 is hermetically sealed. The semiconductor element 6 is sealed with a sealing resin.
It is not limited to the one performed in step 14,
To attach the lid to the lower surface so as to close the recess 1b
Therefore, it may be performed. Thus, according to the crystal device 7 described above,
The wiring layer 2 is connected to an external electric circuit, and the electrodes of the crystal unit 5 are connected.
By applying a predetermined voltage to the crystal oscillator 5
Vibrates at a predetermined frequency, and the semiconductor element 6
The temperature of the crystal unit 5 is compensated, and the
Time and time in electronic devices such as information processing devices and mobile phones
Used as an accurate reference source of frequency. The present invention is limited to the above embodiment.
Not within the scope of the present invention.
Various modifications are possible, for example, as shown in FIG.
A protrusion having a height of about 30 μm to 100 μm is formed on a part of the wiring layer 2.
When the protrusion 15 is formed, the protrusion 15 serves as a spacer.
A certain space between the wiring layer 2 and the crystal unit 5
And a sufficient amount of conductive adhesive 9 is inserted into this space.
And attach the crystal unit 5 to the wiring layer 2 very firmly.
Can be specified. In the above-described quartz crystal device 7,
A concave portion 1a is provided on the surface, and a quartz oscillator 5 is accommodated in the concave portion 1a.
However, as shown in FIG.
The quartz oscillator 5 is mounted and fixed on the base 1, and the fixed water
The crystal oscillator 5 is hermetically sealed with the bowl-shaped lid 3
It can also be applied to the crystal device 7 which has been used. Further, in the above embodiment, the metal frame of the lid 3
Welding for 12 was done by seam welding,
This is irradiated with an electron beam along the outer edge of the lid 3.
Electron beam that radiates and welds with the heat energy
It may be carried out by means of a beam welding. Further, in the above embodiment, the outside of the wiring layer 2 is
The second nickel applied to the area connected to the electric circuit
At least the lid 3 of the metal plating layer 11b and the metal frame 12
First nickel plating layer applied to the area to be welded
11a was formed using a different plating solution.
For example, nickel sulfate, a nickel source, and gold
The source is sodium gold sulfite and the reducing agent
Sodium acid and citric acid, EDTA
(Ethylenediaminetetraacetic acid), malic acid, tartaric acid, acetic acid
Complexing agents such as organic acids such as
Electroless nickel-metallized with stabilizers such as compounds
It may be formed by using a common solution. In this case,
As one type of plating solution and low cost,
Quartz devices can be inexpensive. However, the first
At least phosphorus is 3 to 1 in the nickel plating layer 11a.
2% by weight, 5 to 20% by weight of gold,
Although the second nickel plating layer 11b contains phosphorus,
At least 5 to 20% by weight of gold.
The concentration of the reducing agent, the amount of the complexing agent, the stabilizer, etc.
It is necessary to adjust conditions such as pH and temperature. Further, the second nickel plating layer 11
b, further apply a gold plating layer (not shown)
With a thickness of 0.03 μm to 1.0 μm,
Effectively prevents oxidative corrosion of the second nickel plating layer 11b
And the wettability of the low melting point brazing material is further improved.
You can also. [0076] According to the quartz crystal device of the present invention, the substrate
The coefficient of linear thermal expansion is 14 × 10-6/ ℃ ~ 20 × 10-6/ ℃
(40-400 ° C) and the linear thermal expansion coefficient of the crystal unit.
After fixing the crystal unit to the substrate,
Substrate and quartz oscillator with operation of semiconductor device for degree compensation
Substrate and crystal vibration even if heat is repeatedly applied to both
Large heat caused by the difference in linear thermal expansion coefficient between the two
No stress is generated, which causes the crystal
It can be fixed firmly and firmly to the base,
It can be operated accurately. At the same time, according to the quartz crystal device of the present invention,
If the rigidity of the lid is 50 GPa or less,
There is a difference in linear thermal expansion coefficient between the body and the lid, and heat is applied to both.
Even if a large thermal stress occurs between them.
Thermal stress is effective by deforming the lid moderately
As a result, the lid is securely and firmly attached to the base
To complete the hermetic sealing of the container,
The crystal oscillator housed inside is stable for a long time, and
It can be operated accurately. Further, according to the crystal device of the present invention, gold
Phosphorus should be applied to at least the region of the genus frame where the lid is welded.
Melting point of about 8% containing 12% by weight and 5 to 20% by weight of gold
Whether the first nickel plating layer as low as 50 ° C was applied
The first nickel plating layer is melted to cover the metal frame.
When welding the body, a large thermal shock is transmitted to the
Hardly cause any cracks, and as a result
Completely hermetically seal the container consisting of
To accurately and stably produce crystal oscillators
Can be moved. Further, according to the quartz crystal device of the present invention,
For example, gold may be applied to the area of the wiring layer connected to the external electric circuit.
Excellent reactivity with low melting point brazing filler metals containing up to 20% by weight
Since the second nickel plating layer was applied,
The area is reduced, and wiring between the wiring layer and the external electric circuit board is reduced.
Even if the connection area with the body becomes very small,
Sufficiently tin between the second nickel plating layer and the low melting point brazing material
-Forming an alloy layer of nickel-gold etc. and firmly connecting them
The reliability of the connection to the external electric circuit board can be
Properties can be improved.

【図面の簡単な説明】 【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。 【図2】本発明の水晶デバイスの要部断面図である。 【図3】本発明の他の実施例を示す要部断面図である。 【図4】本発明の他の実施例を示す断面図である。 【符号の説明】 1a・・・・凹部 2・・・・・配線層 3・・・・・蓋体 4・・・・・容器 5・・・・・水晶振動子 6・・・・・半導体素子 7・・・・・水晶デバイス 8・・・・・接着材 9・・・・・導電性接着材 10・・・・導電性接続部材 11a・・・第1ニッケルめっき層 11b・・・第2ニッケルめっき層 12・・・・金属枠体 13・・・・ろう付け用メタライズ層 14・・・・封止樹脂 15・・・・突起
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a crystal device of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a main part of the crystal device of the present invention. FIG. 3 is a sectional view of a main part showing another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. [Description of Signs] 1a ... recess 2 ... wiring layer 3 ... lid 4 ... container 5 ... crystal oscillator 6 ... semiconductor Element 7 Crystal device 8 Adhesive 9 Conductive adhesive 10 Conductive connecting member 11a First nickel plating layer 11b 2 Nickel plating layer 12 Metal frame 13 Brazing metallization layer 14 Sealing resin 15 Projection

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H03B 5/32 H03B 5/32 H H03H 9/10 H03H 9/10 Fターム(参考) 5J079 AA04 BA02 BA43 FA01 HA03 HA07 HA09 HA16 HA25 HA29 KA05 5J108 BB02 CC04 EE03 EE04 EE07 EE18 FF11 FF14 GG03 GG11 GG15 GG16 JJ04 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H03B 5/32 H03B 5/32 H H03H 9/10 H03H 9/10 F term (Reference) 5J079 AA04 BA02 BA43 FA01 HA03 HA07 HA09 HA16 HA25 HA29 KA05 5J108 BB02 CC04 EE03 EE04 EE07 EE18 FF11 FF14 GG03 GG11 GG15 GG16 JJ04

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】上下両面に搭載部を有し、該各搭載部から
外表面にかけて導出された外部電気回路と接続される配
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、前記基体上面の搭載部に
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、前記基体下面の搭
載部に固定され前記水晶振動子の温度補償を行なう半導
体素子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3乃至12重量%、金を
5乃至20重量%含有する第1ニッケルめっき層を、前
記配線層の少なくとも外部電気回路と接続される領域に
金を5乃至20重量%含有する第2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。
Claims: 1. A base having mounting portions on both upper and lower surfaces, and having a wiring layer connected to an external electric circuit led out from each mounting portion to an outer surface; A metal frame attached to and surrounding the mounting portion, a quartz oscillator fixed to the mounting portion on the upper surface of the base, and an electrode electrically connected to the wiring layer, and welded on the metal frame. And a semiconductor device fixed to a mounting portion on the lower surface of the base and a semiconductor element for performing temperature compensation of the quartz resonator, wherein the base line is Thermal expansion coefficient is 14 × 10 -6 / ° C to 20 ×
10 −6 / ° C. (40 to 400 ° C.), the rigidity of the lid is 50 GPa or less, and 3 to 12% by weight of phosphorus and gold in at least a region of the metal frame where the lid is welded. A first nickel plating layer containing 5 to 20% by weight, and a second nickel plating layer containing 5 to 20% by weight of gold is applied to at least a region of the wiring layer connected to an external electric circuit. And the crystal device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008252065A (en) * 2007-03-02 2008-10-16 Murata Mfg Co Ltd Electronic component and manufacturing method therefor
JP2010135874A (en) * 2008-12-02 2010-06-17 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Surface mount crystal oscillator
JP2018088555A (en) * 2012-04-27 2018-06-07 キヤノン株式会社 Electronic component and electronic module, and method of manufacturing the same

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