JP2003152453A - Quartz device - Google Patents

Quartz device

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JP2003152453A
JP2003152453A JP2001347449A JP2001347449A JP2003152453A JP 2003152453 A JP2003152453 A JP 2003152453A JP 2001347449 A JP2001347449 A JP 2001347449A JP 2001347449 A JP2001347449 A JP 2001347449A JP 2003152453 A JP2003152453 A JP 2003152453A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a reference signal or the like that is generated by a quartz oscillator from being attenuated in a wiring layer. SOLUTION: The quartz device comprises a first substrate 1a having a first wiring layer 2a, a quartz oscillator 5 that is fixed to the first substrate 1a while its electrode is connected to the first wiring layer 2a, a second substrate having a second wiring layer 2b, a semiconductor device 6 that is fixed to the second substrate 1b and performs the temperature compensation of the quartz oscillator 5 where the electrode is connected to the second wiring layer 2b, and a jointing material 8 for joining the lower surface of the first substrate 1a to the upper surface of the second substrate 1b. In the quartz device, a coefficient of linear expansion of the first substrate 1a ranges from 14×10<-6> / deg.C to 20×10<-6> / deg.C (40 to 400 deg.C), a coefficient of linear expansion of the second substrate 1b ranges from 2×10<-6> / deg.C to 8×10<-6> / deg.C (40 to 400 deg.C), a specific electric resistance of the first and second wiring layers 2a and 2b is 2.5 μΩ.cm or less, and a modulus of elasticity in the joining material 8 is equal to or less than 4 GPa.

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、四角板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、または酸化アルミニウム質焼結体等の
セラミックス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
電性接着材等の固定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、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
面に蓋体を接着材による接着やシーム溶接等の接合手段
により取着して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、水晶振動子を取着するための導電性
接着材としては、一般に、エポキシ樹脂等の有機樹脂
と、銀粉末等の導電性粉末とを主材として混合して成る
導電性接着材が使用されている。 【0006】また、蓋体を基体にシーム溶接で取着する
場合、通常、予め基体の凹部周囲に枠状のロウ付け用メ
タライズ層を形成しておくとともにこのメタライズ層に
金属枠体をロウ付けし、金属枠体に蓋体をシーム溶接す
る方法が用いられる。 【0007】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
し、基準信号を外部電気回路に供給する。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の水晶デバイスは、水晶振動子の線熱膨張係数が約1
8×10-6/℃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/℃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固定材が硬質のエポキ
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
起因する熱応力が固定材に繰り返し作用し、固定材に機
械的な破壊を招来して水晶振動子の固定材を介しての固
定が破れ、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。 【0009】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。 【0010】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、線熱膨張係数が
約2.5×10-6/℃(40〜400℃)と低いシリコ
ンから成る半導体素子と、基体との間で線熱膨張係数の
差が非常に大きくなり、基体と半導体素子との間に両者
の線熱膨張係数差に起因して大きな熱応力が生じ、この
熱応力により、硬くて脆い半導体素子や、半導体素子を
基体に接着する接着材に機械的な破壊が発生し、半導体
素子が正常に作動しなくなって半導体素子による水晶振
動子の温度補償ができなくなり、水晶デバイスとしての
信頼性が大きく低下してしまう、という問題が誘発され
る。 【0011】また従来の水晶デバイスは、基体に形成さ
れている配線層がタングステンやモリブデン、マンガン
等の高融点金属材料により形成されており、該タングス
テン等はその比電気抵抗が5.4μΩ・cm(20℃)
以上と高いことから配線層に水晶振動子の基準信号や半
導体素子の駆動信号を伝搬させた場合、基準信号や駆動
信号に大きな減衰が生じ、基準信号や駆動信号を外部電
気回路や水晶振動子と半導体素子との間に正確、かつ確
実に伝搬させることができないという欠点を有してい
た。 【0012】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、水晶振動子および半導体素子の固定を強固とし、半
導体素子による水晶振動子の温度補償を有効に行なうと
ともに水晶振動子の基準信号を外部電気回路に正確、か
つ確実に供給す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。 【0013】 【課題を解決するための手段】本発明は、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ている第
1配線層を有する第1基体と、前記第1基体の搭載部に
固定され、電極が前記第1配線層に接続されている水晶
振動子と、下面に搭載部を有し、該搭載部から外表面に
かけて導出されている第2配線層を有する第2基体と、
前記第2基体の搭載部に固定され、電極が第2配線層に
接続されている前記水晶振動子の温度補償を行なう半導
体素子と、前記第1基体の下面と第2基体の上面とを接
合する接合材とから成る水晶デバイスであって、前記第
1基体の線熱膨張係数が14×10-6/℃乃至20×1
-6/℃(40〜400℃)、第2基体の線熱膨張係数
が2×10-6/℃乃至8×10-6/℃(40〜400
℃)、第1配線層及び第2配線層の比電気抵抗が2.5
μΩ・cm以下であり、かつ前記接合材の弾性率が4G
Pa以下であることを特徴とするものである。 【0014】本発明によれば水晶振動子が固定される第
1基体の線熱膨張係数を14×10 -6/℃乃至20×1
-6/℃(40〜400℃)とし、水晶振動子の線熱膨
張係数(18×10-6/℃:40〜400℃)に近似さ
せたことから水晶振動子と第1基体に熱が作用したとし
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、水晶振動子を第1基体に強固に接着固定すること
を可能とするとともに水晶振動子を安定に作動させるこ
とができる。 【0015】また本発明によれば水晶振動子の温度補償
を行なう半導体素子が固定される第2基体の線熱膨張係
数を2×10-6/℃乃至8×10-6/℃(40〜400
℃)とし、半導体素子の線熱膨張係数(2.5×10-6
/℃:40〜400℃)に近似させたことから半導体素
子と第2基体に熱が作用したと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、半導体素子を第
2基体に強固に接着固定することを可能とするとともに
半導体素子によって水晶振動子の温度補償を長期間にわ
たり正確に行なうことができる。 【0016】更に本発明によれば、第1基体と第2基体
とを接合する接合材の弾性率を4GPa以下としたこと
から、第1基体と第2基体との間の線熱膨張係数の差に
起因して、両者間に大きな熱応力が発生したとしても、
その熱応力は接合材を適度に変形させることによって効
果的に吸収され、第1基体、第2基体または第1基体と
第2基体とを接合する接合材に機械的な破壊が生じるこ
とを有効に防止することができるとともに水晶振動子と
半導体素子との接続を完全とし、これによって水晶デバ
イスの長期信頼性を高いものとなすことができる。 【0017】また更に本発明によれば水晶振動子及び半
導体素子が接続される第1配線層及び第2配線層の比電
気抵抗を2.5μΩ・cm(20℃)以下と低い値とし
たことから、第1配線層及び第2配線層に水晶振動子の
基準信号や半導体素子の駆動信号を伝搬させた場合、基
準信号や駆動信号に大きな減衰を生じることはなく、基
準信号や駆動信号を外部電気回路や水晶振動子と半導体
素子との間に正確、かつ確実に伝搬させることが可能と
なる。 【0018】 【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、1aは第1基体、1bは第2基体、2aは第1
配線層、2bは第2配線層、3は蓋体、5は水晶振動
子、6は半導体素子、8は接合材である。 【0019】この第1基体1aに水晶振動子5を、第2
基体1bに半導体素子6をそれぞれ気密に固定収容する
とともに第1基体1aと第2基体1bとを接合材を介し
接着することによって水晶デバイス7が形成される。 【0020】前記第1基体1a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
の上面に凹部Aが設けてあり、該凹部A内には水晶振動
子5が収容される。 【0021】また前記第1基体1aはその上面の凹部A
表面から外表面にかけて第1配線層2aが被着形成され
ており、第1配線層2aの凹部A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等の固定材9を介し
て接着固定され、第1基体1aの外表面に導出する部位
は外部電気回路の配線導体や後述する第2基体1bの第
2配線層2bと接続される。 【0022】前記第1基体1aはその線熱膨張係数が1
4×10-6/℃乃至20×10-6/℃(40〜400
℃)であり、水晶振動子5の線熱膨張係数(約18×1
-6/℃:40〜400℃)に近似することから、第1
基体1aの凹部A内に水晶振動子5を固定収容した後、
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を第1基体1aの
凹部A内に確実、強固に固定することができる。 【0023】前記線熱膨張係数が14×10-6/℃乃至
20×10-6/℃(40〜400℃)の第1基体1a
は、具体的には、例えば、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。 【0024】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。 【0025】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。 【0026】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。 【0027】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第1基体1aと同時に焼成さ
れる後述する第1配線層2a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600〜80
0℃の第1配線層2a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。 【0028】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。 【0029】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。 【0030】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。 【0031】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、第
1配線層2a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第1配線層2aとの同
時焼成条件のマッチングを図ることができる。 【0032】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、第1配線層2aとの同時焼成時に第1配線
層2a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第1配線層2a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。 【0033】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。 【0034】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
の変化や第1配線層2aの被着強度の劣化を抑制するこ
とが可能となる。 【0035】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。 【0036】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14×1
-6/℃よりも低くなるためである。特にZr化合物は
ZrO2換算で0.2〜10重量%が望ましい。 【0037】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。 【0038】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、
約800℃の温度で焼成することによって製作される。 【0039】また前記第1基体1aは、凹部Aの表面か
ら外表面にかけて第1配線層2aが導出されており、第
1配線層2aの凹部A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等の固定材9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
線導体や後述する第2基体1bの第2配線層2bと接続
される。 【0040】前記第1配線層2aは第1基体1aと同時
焼成によって形成され、第1基体1aの焼成温度が約8
00℃と低いことから比電気抵抗が2.5μΩ・cm
(20℃)以下と低い銅や金、銀を使用することがで
き、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、第1基体1a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
よって第1基体1aの所定位置に所定パターンに形成さ
れる。 【0041】前記第1配線層2aはその比電気抵抗を
2.5μΩ・cm(20℃)以下の低い値に抑えること
ができるため、第1配線層2aに水晶振動子5の基準信
号や後述する半導体素子6の駆動信号を伝搬させた場
合、基準信号や駆動信号に大きな減衰が生じることはな
く、基準信号や駆動信号を外部電気回路や水晶振動子5
と半導体素子6との間に正確、かつ確実に伝搬させるこ
とが可能となる。 【0042】なお、前記第1配線層2a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、第1配線層2aの酸化腐食を良好に防止する
ことができるとともに、第1配線層2a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
路基板の配線導体等に対する第1配線層2a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、前記第1配線層2a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。 【0043】また前記第1配線層2a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を第1
配線層2aに固定材9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、前記第1配線層2a
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。 【0044】更に前記第1配線層2a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
(Rms)を1.8μm以下とするには第1配線層2a
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第1配線層2a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、ニッケルめっき層表面
に金めっき層を被着させることによって行われる。 【0045】更にまた第1配線層2aには水晶振動子5
が固定材9を介して接着固定され、同時に水晶振動子5
の電極が第1配線層2aに電気的に接続される。 【0046】前記固定材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、第1配線層2a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
成る未硬化の固定材を介して、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A内の所定位置に固定するとともに水晶振動
子5の電極を第1配線層2aに電気的に接続する。 【0047】前記水晶振動子5が固定材9を介して接着
固定されている第1基体1aはまたその上面に蓋体3が
取着され、これによって第1基体1a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。 【0048】前記蓋体3は、鉄−ニッケル−コバルト合
金、鉄−ニッケル合金等の金属材料や、酸化アルミニウ
ム質焼結体等のセラミック材料により形成され、例え
ば、鉄−ニッケル−コバルト合金のインゴット(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。 【0049】更に前記蓋体3の第1基体1aへの取着
は、ロウ材、ガラス、有機樹脂接着剤等の接合材を介し
て行なう方法や、シーム溶接等の溶接法により行なうこ
とができ、例えば、蓋体3をシーム溶接にて取着する場
合は通常、第1基体1a上面の凹部A周囲に枠状のロウ
付け用メタライズ層12を第1配線層2aと同様の方法
で被着させておくとともに、該ロウ付け用メタライズ層
12に金属枠体13を銀ロウ等のロウ材を介してロウ付
けし、しかる後、前記金属枠体13に金属製の蓋体3を
載置させるとともに蓋体3の外縁部をシーム溶接するこ
とによって行なわれる。この場合、金属枠体13は、そ
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13の上面側にバリが形
成されることがなく、この金属枠体13の上面に蓋体3
をシーム溶接する際に両者を信頼性高く気密に、かつ強
固に接合させることができる。従って、前記金属枠体1
3はその上面と側面との間の角部を曲率半径が5〜30
μmの丸みをもたせるようにしておくことが好ましい。 【0050】また更に、前記金属枠体13は、その下面
と側面との間の角部に曲率半径が40〜80μmの丸み
を形成しておくと、該金属枠体13をロウ付け用メタラ
イズ層12にロウ材を介して接合する際、ロウ付け用メ
タライズ層12と金属枠体13の下面側角部との間に空
間が形成されるとともに該空間にロウ材の大きな溜まり
が形成されて金属枠体13のロウ付け用メタライズ層1
2への接合が強固となる。従って、前記金属枠体13を
ロウ付け用メタライズ層12にロウ材を介して強固に接
合させるには金属枠体13の下面と側面との間の角部に
曲率半径が40〜80μmの丸みを形成しておくことが
好ましい。 【0051】前記水晶振動子5が固定収容されている第
1基体1aの下方には半導体素子6を固定収容する第2
基体1bが配されている。 【0052】前記第2基体1bは線熱膨張係数が2×1
-6/℃乃至8×10-6/℃(40〜400℃)の、例
えば、10〜68mol%のBaO、9〜50mol%
のSnO2、13〜72mol%のB23から成る酸化
物焼結体や、Si成分がSiO2に換算して25〜80
重量%、Ba成分がBaOに換算して15〜70重量
%、B成分がB23に換算して1.5〜5重量%,Al
成分がAl23に換算して1〜30重量%、Ca成分が
CaOに換算して0重量%を超え30重量%以下含まれ
る焼結体等から成り、その下面に凹部Bが設けてあり、
該凹部B内には水晶振動子5の温度補償を行なう半導体
素子6が収容される。 【0053】また前記第2基体1bは、凹部Bの表面か
ら外表面にかけて第2配線層2bが被着形成されてお
り、第2配線層2bの凹部B表面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性接続
部材11を介して接続され、外表面に導出された部位は
第1基体1aの第1配線層2aや外部電気回路基板の配
線導体に接続される。 【0054】前記第2基体1bは、その線熱膨張係数が
2×10-6/℃乃至8×10-6/℃(40〜400℃)
であり、半導体素子6の線熱膨張係数(シリコン:約
2.5×10-6/℃:40〜400℃)に近似すること
から、第2基体1bの凹部B内に半導体素子6を収容す
るとともに接着材10を介して接着固定した後、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、半導体素子6を第2基体1bの凹部B
内に確実、強固に固定することができる。 【0055】前記線熱膨張係数が2×10-6/℃乃至8
×10-6/℃(40〜400℃)の第2基体1bは、具
体的には、10〜68mol%のBaO、9〜50mo
l%のSnO2、13〜72mol%のB23から成る
酸化物焼結体や、Si成分がSiO2に換算して25〜
80重量%、Ba成分がBaOに換算して15〜70重
量%、B成分がB23に換算して1.5〜5重量%、A
l成分がAl23に換算して1〜30重量%、Ca成分
がCaOに換算して0重量%を超え30重量%以下含ま
れる焼結体等から成り、例えば、10〜68mol%の
BaO、9〜50mol%のSnO2、13〜72mo
l%のB23から成る酸化物焼結体から成る場合であれ
ば、BaO、SnO2、B23等の原料粉末にアクリル
樹脂を主成分とするバインダー及び分散剤、可塑剤、有
機溶媒を加えて泥漿物を作るとともに該泥漿物をドクタ
ーブレード法やカレンダーロール法を採用することによ
ってグリーンシート(生シート)となし、しかる後、前
記グリーンシートに適当な打抜き加工を施すとともにこ
れを複数枚積層し、約800℃〜1200℃の温度で焼
成することによって製作される。 【0056】なお、前記第2基体1bを10〜68mo
l%のBaO、9〜50mol%のSnO2、13〜7
2mol%のB23とから成る酸化物焼結体で形成する
場合、BaOが10mol%未満であると誘電損失が大
きくなって第2配線層2bを伝搬する電気信号に減衰や
遅延を招来してしまい、また68mol%を超えると第
2基体1bの機械的強度が大きく低下してしまう。従っ
て、前記酸化物焼結体はそれを構成するBaOの量が1
0乃至68mol%に特定される。 【0057】また前記酸化物焼結体はSnO2が9mo
l%未満であると焼結性が低下して機械的強度が不十分
となり、また50mol%を超えると誘電損失が大きく
なって第2配線層2bを伝搬する電気信号に減衰や遅延
を招来してしまう。従って、前記酸化物焼結体はそれを
構成するSnO2の量が9乃至50mol%に特定され
る。 【0058】更に前記酸化物焼結体はB23が13mo
l%未満であると焼成温度が高いものとなって銅等の金
属材料からなる第2配線層2bと同時に焼成するのが困
難となり、また72mol%を超えると耐薬品性が低下
して水晶デバイスとしての信頼性が低いものとなってし
まう。従って前記酸化物焼結体はそれを構成するB23
の量が13乃至72mol%に特定される。 【0059】前記第2基体1bは、また凹部Bの表面か
ら外表面にかけて第2配線層2bが形成されており、該
第2配線層2bの凹部B表面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性接続部材
11を介して接続され、外表面に導出された部位は第1
基体1aの第1配線層2aや外部電気回路基板の配線導
体に接続される。 【0060】前記第2配線層2bは第2基体1bと同時
焼成によって形成され、第2基体1bの焼成温度が約8
00〜1200℃と低いことから比電気抵抗が2.5μ
Ω・cm(20℃)以下と低い銅や金、銀を使用するこ
とができ、例えば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、第2基体1bの所定位置に所定パターンに
形成される。 【0061】なお、前記第2配線層2b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、第2配線層2bの酸化腐食を良好に防止する
ことができるとともに、第2配線層2b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
路基板の配線導体等に対する第2配線層2b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、前記第2配線層2b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0.1μm〜3μmの金めっき層で被覆してお
くことが好ましい。 【0062】前記第2基体1bはまたその下面に設けた
凹部Bに前記水晶振動子5の温度補償を行なうための半
導体素子6が収容固定されており、該半導体素子6は水
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、水晶振動子5の振動周波数を常に一定とする
作用をなす。 【0063】前記半導体素子6は、ロウ材、ガラス、有
機樹脂等の接着材10を介して第2基体1bの下面に設
けた凹部B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11を介して第2基体1bの凹部Bに露出する第2配
線層2bに電気的に接続されている。 【0064】なお前記第2基体1bの凹部B内に収容さ
れている半導体素子6は凹部B内に充填させた封止樹脂
14によって気密に封止されている。 【0065】また、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、第2基体
1bの下面に蓋体を、凹部Bを塞ぐように取着させるこ
とによって行なってもよい。 【0066】更に前記水晶振動子5を固定収容する第1
基体1aと半導体素子6を固定収容する第2基体1bと
は弾性率が4GPa以下の接合材8を介して接合されて
いる。 【0067】前記接合材8はその弾性率が4GPa以下
で、軟質、変形し易いことから第1基体1aと第2基体
1bに半導体素子6が作動時に発する熱等が繰り返し作
用し、第1基体1aと第2基体1bに半導体素子6が作
動時に発する熱等が繰り返し作用し、第1基体1aと第
2基体1bとの間に両者の線熱膨張係数差に起因して大
きな熱応力が繰り返し発生したとしてもその熱応力は接
合材8を適度に変形させることによって吸収され、その
結果、第1基体1aと第2基体1bとの間に外れや第1
基体1a、第2基体1b等に機械的な破壊が生じること
はなく、第1基体1aに収容する水晶振動子5と第2基
体1bに収容する半導体素子6とを確実に電気的接続し
ておくことができる。 【0068】なお、前記接合材8は、その弾性率が4G
Paを超えると変形し難くなり、第1基体1aと第2基
体1bとの間に発生する熱応力を効果的に吸収すること
ができず、第1基体1aや第2基体1b、または接合材
8に機械的破壊を招来し、水晶振動子5を収容する容器
4の気密が破れる等の不具合を生じて水晶デバイスとし
ての機能を喪失してしまう。従って、前記接合材8は、
その弾性率が4GPa以下に特定される。 【0069】前記弾性率が4GPa以下の接合材8とし
ては、アクリルゴム、イソプレンゴム等のゴム粒子を添
加したエポキシ樹脂が好適に使用され、また前記エポキ
シ樹脂としては、(オルソ)クレゾールノボラック型、
フェノールノボラック型、ナフタレン系アラルキル型、
ポリサルファイド変性型等のエポキシ樹脂が好適に使用
される。 【0070】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合材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合材8の弾性率を4GPa以
下とすることができる。またエポキシ樹脂への3ゴム粒
子の添加量が50重量%を超えると、接合材8の保形性
が大きく低下し、第1基体1aと第2基体1bとを強固
に接合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する場合、その添加量は、
接合材8の弾性率を4GPa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。 【0071】また前記接合材8は、その弾性率が1GP
a未満になると、変形し易くなりすぎるため第1基体1
aと第2基体1bとを確実、強固に接合することが困難
となる傾向がある。従って、前記接合材8はその弾性率
を、4GPa以下の範囲で、かつ1GPa以上としてお
くことが好ましい。 【0072】上記接合材8による第1基体1aと第2基
体1bとの接合は、未硬化のエポキシ樹脂にゴム粒子を
添加した未硬化の接合材を介して第1基体1aと第2基
体1bとを位置決めセットし、未硬化のエポキシ樹脂を
加熱硬化させることにより行なうことができる。 【0073】なお、前記弾性率が4GPa以下の接合材
8は、上述のエポキシ樹脂組成物に限らず、シリコーン
樹脂等の低弾性率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により形成してもよい。 【0074】かくして上述の水晶デバイス7によれば、
第1配線層2a、第2配線層2b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および周波数の高精度の基準源とし
て使用される。 【0075】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2に示すように、
第1配線層2aの一部に突起15を形成しておくと、こ
の突起15がスペーサーとなって第1配線層2a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
ースに十分な固定材9が入り込んで水晶振動子5を第1
配線層2aに極めて強固に接着固定することができる。 【0076】また上述の水晶デバイス7では第1基体1
a上面に凹部Aを設け、該凹部A内に水晶振動子5を収
容するようになしたが、これを図3に示す如く、平坦な
第1基体1a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。 【0077】 【発明の効果】本発明によれば水晶振動子が固定される
第1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(18×10-6/℃:40〜400℃)に近似
させたことから水晶振動子と第1基体に熱が作用したと
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、水晶振動子を第1基体に強固に接着固定するこ
とを可能とするとともに水晶振動子を安定に作動させる
ことができる。 【0078】また本発明によれば水晶振動子の温度補償
を行なう半導体素子が固定される第2基体の線熱膨張係
数を2×10-6/℃乃至8×10-6/℃(40〜400
℃)とし、半導体素子の線熱膨張係数(2.5×10-6
/℃:40〜400℃)に近似させたことから半導体素
子と第2基体に熱が作用したと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、半導体素子を第
2基体に強固に接着固定することを可能とするとともに
半導体素子によって水晶振動子の温度補償を長期間にわ
たり正確に行なうことができる。 【0079】更に本発明によれば、第1基体と第2基体
とを接合する接合材の弾性率を4GPa以下としたこと
から、第1基体と第2基体との間の線熱膨張係数の差に
起因して、両者間に大きな熱応力が発生したとしても、
その熱応力は接合材を適度に変形させることによって効
果的に吸収され、第1基体、第2基体または第1基体と
第2基体とを接合する接合材に機械的な破壊が生じるこ
とを有効に防止することができるとともに水晶振動子と
半導体素子との接続を完全とし、これによって水晶デバ
イスの長期信頼性を高いものとなすことができる。 【0080】また更に本発明によれば水晶振動子及び半
導体素子が接続される第1配線層及び第2配線層の比電
気抵抗を2.5μΩ・cm(20℃)以下と低い値とし
たことから、第1配線層及び第2配線層に水晶振動子の
基準信号や半導体素子の駆動信号等を伝搬させた場合、
基準信号や駆動信号に大きな減衰を生じることはなく、
基準信号や駆動信号を外部電気回路や水晶振動子と半導
体素子との間に正確、かつ確実に伝搬させることが可能
となる。
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 plate-shaped 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
Metal materials such as gold, or aluminum oxide sintered bodies
And a lid made of a ceramic material. 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 a fixing material such as an electrically conductive adhesive, water
The crystal oscillator is bonded and fixed in the recess and the wiring layer is electrically connected.
And the semiconductor element is housed in the recess on the bottom surface of the base.
The semiconductor element is bonded and fixed via an adhesive.
Electrically connected to the wiring layer, and then
Bonding means such as bonding the lid to the surface with an adhesive or seam welding
The quartz crystal is attached inside the container consisting of the base and lid.
Accommodates the moving element in an airtight manner and in the recess on the bottom of the base
The sealed semiconductor element is sealed with a lid or sealing resin.
Thus, a crystal device as a product is completed. [0005] It should be noted that a conductive material for attaching a quartz oscillator is required.
Generally, organic resin such as epoxy resin is used as the adhesive.
And conductive powder such as silver powder as the main material
A conductive adhesive is used. The lid is attached to the base by seam welding.
In this case, usually, a frame-like brazing method is
And a metallized layer.
Braze the metal frame and seam weld the lid to the metal frame.
Method is used. Further, an external electric circuit board of the crystal device
Mounting on the external wiring of the wiring layer
Via a conductive connecting material such as solder to the wiring conductor of the circuit board
This is done by connecting the crystal unit via the wiring layer.
Externally connected to an external electrical circuit
Vibrates at a predetermined frequency according to the voltage applied from the circuit
Then, the reference signal is supplied to an external electric circuit. [0008] [0005] However, this
Conventional quartz devices have a linear thermal expansion coefficient of about 1
8 × 10-6/ ° C, crystal oscillator mounted and fixed
Thermal expansion of a substrate made of a sintered aluminum oxide material
The tension coefficient is about 7 × 10-6/ ° C, which differs greatly
And the fixing material that fixes the crystal unit to the base is a hard epoxy
It is made of resin and conductive powder and is hard to deform, temperature
Whether the semiconductor device for compensation generates heat during operation
When the crystal device is activated, the temperature compensation semiconductor
The heat generated by the element repeatedly acts on both the substrate and the quartz oscillator
As a result, the difference in linear thermal expansion coefficient between the base
The resulting thermal stress repeatedly acts on the fixing material,
Mechanical breakage and the solidification of the quartz
Is broken, and the function as a crystal device is lost.
Had disadvantages. Therefore, in order to solve the above-mentioned drawbacks, the
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 the linear thermal expansion coefficient is increased to approximate the vibrator,
About 2.5 × 10-6/ Low (40-400 ° C)
The linear thermal expansion coefficient between the semiconductor element
The difference becomes very large, and both
Large thermal stress occurs due to the difference in linear thermal expansion coefficient of
Due to thermal stress, hard and brittle semiconductor elements and semiconductor elements
Mechanical destruction of the adhesive that adheres to the substrate
The device does not operate normally and the crystal vibration
Temperature compensation of the rotor is no longer possible,
The problem that reliability is greatly reduced.
You. A conventional quartz device is formed on a substrate.
The wiring layer is made of tungsten, molybdenum, manganese
Made of a high melting point metal material such as
Tens have a specific electric resistance of 5.4μΩcm (20 ℃)
Because of the above, the reference signal and half
When the drive signal of the conductive element is propagated,
The signal is greatly attenuated, and the reference signal and drive signal are
Between the semiconductor circuit and the circuit or crystal oscillator.
Has the disadvantage of not being able to actually propagate
Was. The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks.
The crystal oscillator and semiconductor element are firmly fixed
Effective temperature compensation of the crystal unit using conductive elements
In both cases, the reference signal of the crystal
Highly reliable crystal device that can be supplied reliably
Is to provide. [0013] According to the present invention, a mounting portion is provided on an upper surface.
And a second portion extending from the mounting portion to the outer surface.
A first base having one wiring layer and a mounting portion of the first base;
Crystal fixed and having an electrode connected to the first wiring layer
A vibrator and a mounting portion on the lower surface, from the mounting portion to the outer surface
A second base having a second wiring layer led out,
The electrode is fixed to the mounting portion of the second base, and the electrode is connected to the second wiring layer.
Semiconductor for temperature compensation of the connected crystal unit
Body element and the lower surface of the first base and the upper surface of the second base are in contact with each other.
A quartz device comprising:
The linear thermal expansion coefficient of one substrate is 14 × 10-6/ ℃ ~ 20 × 1
0-6/ ° C (40 to 400 ° C), coefficient of linear thermal expansion of the second substrate
Is 2 × 10-6/ ℃ ~ 8 × 10-6/ ° C (40-400
° C), the specific electrical resistance of the first wiring layer and the second wiring layer is 2.5
μΩ · cm or less, and the elastic modulus of the bonding material is 4G
Pa or less. According to the present invention, the crystal oscillator is fixed.
The linear thermal expansion coefficient of one substrate is 14 × 10 -6/ ℃ ~ 20 × 1
0-6/ ° C (40 to 400 ° C) and the linear thermal expansion of the crystal unit.
Tension coefficient (18 × 10-6/ ° C: 40-400 ° C)
It is assumed that heat acts on the crystal unit and the first substrate
However, no large thermal stress occurs between them,
As a result, the crystal unit is firmly bonded and fixed to the first base.
And ensure stable operation of the crystal unit.
Can be. Further, according to the present invention, temperature compensation of a quartz oscillator is provided.
Thermal expansion of the second substrate to which the semiconductor element performing the
Number 2 × 10-6/ ℃ ~ 8 × 10-6/ ° C (40-400
° C) and the coefficient of linear thermal expansion of the semiconductor element (2.5 × 10-6
/ ° C: 40 to 400 ° C).
Even if heat acts on the element and the second substrate, a large heat
No stress is generated and as a result
2. It is possible to firmly adhere and fix to the substrate.
Semiconductor devices provide long-term temperature compensation for crystal units.
Or accurately. Further, according to the present invention, the first substrate and the second substrate
The modulus of elasticity of the joining material for joining is set to 4 GPa or less.
From the difference in linear thermal expansion coefficient between the first base and the second base
Due to this, even if a large thermal stress occurs between them,
The thermal stress is effective by deforming the joining material moderately.
And the first substrate, the second substrate or the first substrate
Mechanical destruction may occur in the joining material joining the second base.
Can be effectively prevented and the crystal oscillator and
The connection with the semiconductor element is made perfect, which
The long-term reliability of the chair can be improved. Further, according to the present invention, a quartz oscillator and a half
Specific power of the first wiring layer and the second wiring layer to which the conductor element is connected
Low air resistance of 2.5μΩ · cm (20 ℃) or less
As a result, the first and second wiring layers
When a reference signal or a drive signal for a semiconductor element is
There is no significant attenuation of the reference signal or drive signal.
Quasi-signals and drive signals to external electric circuits, crystal oscillators and semiconductors
It is possible to accurately and reliably propagate between the device and
Become. [0018] 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.
1a is a first base, 1b is a second base, 2a is a first base.
Wiring layer, 2b is second wiring layer, 3 is lid, 5 is crystal vibration
Reference numeral 6, reference numeral 6 denotes a semiconductor element, and reference numeral 8 denotes a bonding material. A quartz oscillator 5 is provided on the first base 1a,
The semiconductor elements 6 are fixedly housed in the base 1b in an airtight manner.
At the same time, the first base 1a and the second base 1b are connected via a bonding material.
By bonding, the crystal device 7 is formed. The first substrate 1a has a coefficient of linear thermal expansion of 14 ×.
10-6/ ℃ ~ 20 × 10-6/ ° C (40-400 ° C)
It is made of glass ceramic sintered body, crystalline glass, etc.
A concave portion A is provided on the upper surface of the
The child 5 is accommodated. The first base 1a has a concave portion A on its upper surface.
A first wiring layer 2a is formed from the surface to the outer surface.
At the portion exposed on the surface of the recess A of the first wiring layer 2a.
The electrodes of the crystal unit 5 are fixed via a fixing material 9 such as a conductive adhesive.
That is adhered and fixed to the outer surface of the first base 1a
Is the wiring conductor of the external electric circuit or the second base 1b to be described later.
It is connected to two wiring layers 2b. The first substrate 1a has a coefficient of linear thermal expansion of 1
4 × 10-6/ ℃ ~ 20 × 10-6/ ° C (40-400
° C) and the coefficient of linear thermal expansion of the crystal unit 5 (about 18 × 1
0-6/ ° C: 40 to 400 ° C).
After the quartz oscillator 5 is fixedly accommodated in the recess A of the base 1a,
Even if heat acts on both, large thermal stress occurs between them
As a result, as a result, the quartz oscillator 5 is
It can be securely and firmly fixed in the recess A. The coefficient of linear thermal expansion is 14 × 10-6/ ℃ ~
20 × 10-6/ Substrate 1a at 40 / 400C (40-400C)
Specifically, for example, barium oxide is 5 to 60 weight
% Glass and linear thermal expansion at 40 to 400 ° C
The coefficient is 8 × 10-6Containing metal oxide particles of
In the glass and / or filler
Zirconium (Zr) compound to ZrOTwo0.1 in conversion
Glass ceramic sintering with a content of 2525% by weight
The body is preferably used. 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 this 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,
Difference in thermal expansion with the glass ceramic sintered body.
This is because it causes a decrease in the degree. Further, the barium oxide-containing glass is
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
It is efficiently removed and fired simultaneously with the first substrate 1a.
Of firing conditions with the first wiring layer 2a to be described later
If the yield point is lower than 400 ° C,
Because the lath starts sintering at low temperatures, for example, silver
(Ag), sintering temperature of copper (Cu), etc. is 600 to 80
Simultaneous firing with the first wiring layer 2a at 0 ° C. is not possible, and
Since the densification of the body starts at low temperature, the binder
And the binder components remain and affect the properties.
This is because the result will be blurred. In addition, the yield point is from 800 ° C
If it is high, sintering becomes difficult unless the amount of glass is large,
Cost of sintered body due to large amount of expensive glass required
Will be increased. As a glass satisfying the above-mentioned characteristics,
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. The 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.
Below 700 ° C, above 850 ° C, it melts,
One wiring layer 2a and the like cannot be provided. However,
Of crystals during the sintering process by mixing
Liquid phase for liquid phase sintering of filler components
Can be formed at an appropriate temperature. Also, moldings
Since the overall shrinkage starting temperature can be increased,
Of the first wiring layer 2a by adjusting the filler content of
Time firing conditions can be matched. The ratio of the glass to the filler is as follows:
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
Is increased, and the first wiring layer is simultaneously baked with the first wiring layer 2a.
The layer 2a may be melted. If the glass is 80
More than 20% by volume, in other words 20% by volume of filler
If the amount is too small, the properties of the sintered
This makes it difficult to control material properties and
Simultaneous firing with the first wiring layer 2a because the starting temperature is low
Is difficult. More glass
As a result, the cost of raw materials tends to increase. The amount of the filler component is the same as that 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
Of the first wiring layer 2a.
It becomes possible. 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. The above-mentioned Zr compound was adjusted to the above range.
Is less than 0.1% by weight, the effect of improving chemical resistance
Low, if more than 25% by weight, the coefficient of linear thermal expansion is 14 × 1
0-6/ ° C. In particular, Zr compounds
ZrOTwo0.2 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 at a temperature of about 800 ° C. The first base 1a is located on the surface of the recess A.
The first wiring layer 2a extends from the first wiring layer 2a to the outer surface.
A crystal oscillator is provided at a portion of the one wiring layer 2a exposed on the surface of the concave portion A
5 electrodes are bonded and fixed via a fixing material 9 such as a conductive adhesive.
The part led out to the outer surface is the layout of the external electric circuit board.
Connected to a line conductor or a second wiring layer 2b of a second base 1b to be described later
Is done. The first wiring layer 2a is formed simultaneously with the first base 1a.
It is formed by firing, and the firing temperature of the first substrate 1a is about 8
Specific electric resistance is 2.5μΩ ・ cm because it is as low as 00 ℃
(20 ° C) or lower copper, gold and silver can be used.
If it is made of copper, an appropriate organic solvent
Paste obtained by adding and mixing agents, organic binders, etc.
On the surface of the green sheet serving as the first base 1a.
Printing and applying in a predetermined pattern
Therefore, a predetermined pattern is formed at a predetermined position on the first base 1a.
It is. The first wiring layer 2a has a specific electric resistance.
Limit to a low value of 2.5μΩ · cm (20 ℃) or less
Therefore, the reference signal of the crystal unit 5 is applied to the first wiring layer 2a.
Signal or a drive signal of the semiconductor element 6 described later.
In this case, there is no significant attenuation of the reference signal or drive signal.
In addition, the reference signal and the drive signal are transferred to an external electric circuit or a crystal oscillator 5.
Between the semiconductor device 6 and the semiconductor device 6 accurately and reliably.
It becomes possible. The first wiring layer 2a is exposed.
Corrosion of nickel, copper, gold, etc.
Covered with a plating layer (not shown)
In this case, oxidative corrosion of the first wiring layer 2a is favorably prevented.
And solder to the first wiring layer 2a.
Good wettability of the brazing material
Connection of the first wiring layer 2a to the wiring conductors of the circuit board.
It can be made easier and more reliable. Follow
The exposed surface of the first wiring layer 2a is nickel-plated.
Metal, copper, gold, etc. plating layer, for example, sequentially deposited thickness
1 µm to 10 µm nickel or nickel alloy plating
Layer, covered with a 0.1 to 3 µm thick gold plating layer
Is preferred. The surface of the first wiring layer 2a is nickel
When coating with a plating layer of metal, copper, gold, etc.
Arithmetic mean roughness (Ra) is 1.5 μm or less, root mean square
When the root roughness (Rms) is 1.8 μm or less, the outermost surface
When the light reflectance of the crystal oscillator becomes 40% or more, the quartz oscillator 5 is moved to the first position.
When bonding to the wiring layer 2a via the fixing material 9, its positioning is determined.
Work becomes easier. Therefore, the first wiring layer 2a
For coating the surface of the product with a plating layer of nickel, copper, gold, etc.
In this case, the arithmetic average roughness (Ra) of the outermost surface is 1.5 μm or less.
Below, the root mean square roughness (Rms) is set to 1.8 μm or less.
It is preferable to keep it. Further, the surface of the first wiring layer 2a is covered.
Arithmetic flat on outermost surface of plating layer made of nickel, copper, gold, etc.
Average roughness (Ra) of 1.5 μm or less, root mean square roughness
To make (Rms) 1.8 μm or less, the first wiring layer 2a
Adding a brightener such as a sulfur compound to a conventionally known watt bath
Of the first wiring layer 2a
A nickel plating layer is applied to the surface, and then cyan
Immersion in an electrolytic gold plating solution
By depositing a gold plating layer on the substrate. Further, a quartz oscillator 5 is provided on the first wiring layer 2a.
Are bonded and fixed via a fixing member 9, and at the same time, the crystal unit 5
Are electrically connected to the first wiring layer 2a. The fixing member 9 is generally made of a conductive material such as silver powder.
Adding conductive powder to thermosetting resin such as epoxy resin
Formed on the first wiring layer 2a.
The conductor 5 is obtained by adding a conductive powder to an uncured thermosetting resin.
Positioning set through the uncured fixing material consisting of
Vibration by heating and curing the thermosetting resin
The vibrator 5 is fixed at a predetermined position in the recess
The electrode of the terminal 5 is electrically connected to the first wiring layer 2a. The crystal unit 5 is bonded via a fixing member 9.
The fixed first base 1a also has a lid 3 on its upper surface.
The first base 1a and the lid 3 are attached to each other.
A quartz oscillator 5 is hermetically housed inside the container 4. The cover 3 is made of an iron-nickel-cobalt composite.
Metal materials such as gold and iron-nickel alloy, aluminum oxide
Made of ceramic material such as
For example, iron-nickel-cobalt alloy ingots
To perform well-known metal processing such as rolling and punching
It is formed. Further, the cover 3 is attached to the first base 1a.
Through a bonding material such as brazing material, glass, organic resin adhesive, etc.
Or by a welding method such as seam welding.
For example, when the lid 3 is attached by seam welding,
Usually, a frame-shaped solder is formed around the recess A on the upper surface of the first base 1a.
The metallization layer 12 for attachment is formed in the same manner as the first wiring layer 2a.
And the brazing metallization layer
12 is brazed with a metal frame 13 via a brazing material such as silver brazing.
After that, a metal lid 3 is attached to the metal frame 13.
Place and seam weld the outer edge of the lid 3.
And done by In this case, the metal frame 13 is
The radius of curvature is 5 to 30 μm at the corner between the top and side surfaces of
When the round shape is formed, a burr is formed on the upper surface side of the metal frame 13.
The lid 3 is not formed on the upper surface of the metal frame 13.
When welding seams, they are both reliable, airtight and strong.
Can be firmly joined. Therefore, the metal frame 1
Reference numeral 3 denotes a corner portion between the upper surface and the side surface having a radius of curvature of 5 to 30.
It is preferable to have a roundness of μm. Further, the metal frame 13 has a lower surface.
Roundness with a radius of curvature of 40-80 μm at the corner between the side and the side
When the metal frame 13 is formed, the metal
When joining to the size layer 12 with a brazing material,
Empty space between the tally layer 12 and the lower corner of the metal frame 13
A gap is formed and a large pool of brazing material in the space
Is formed, and the metallized layer 1 for brazing the metal frame 13 is formed.
2 becomes strong. Therefore, the metal frame 13
Strong contact with the brazing metallization layer 12 via a brazing material
In order to match, the corner between the lower surface and the side surface of the metal frame 13
A radius of curvature of 40 to 80 μm should be formed beforehand.
preferable. The fourth unit in which the crystal unit 5 is fixedly accommodated
A second semiconductor device 6 is fixedly accommodated below the first base 1a.
The base 1b is provided. The second substrate 1b has a linear thermal expansion coefficient of 2 × 1.
0-6/ ℃ ~ 8 × 10-6/ C (40-400C), example
For example, 10 to 68 mol% BaO, 9 to 50 mol%
SnOTwo, 13-72 mol% BTwoOThreeConsisting of oxidation
Product sintered body or Si component is SiOTwoConverted to 25-80
Weight%, Ba component is 15 to 70 weight in terms of BaO
%, B component is BTwoOThree1.5-5% by weight in terms of Al
The component is AlTwoOThree1 to 30% by weight in terms of Ca component
Contains more than 0% by weight and 30% by weight or less in terms of CaO
And a concave portion B is provided on the lower surface thereof,
A semiconductor for performing temperature compensation of the crystal unit 5 is provided in the concave portion B.
The element 6 is housed. The second substrate 1b is located on the surface of the concave portion B.
The second wiring layer 2b is formed so as to cover
In the portion exposed on the surface of the concave portion B of the second wiring layer 2b,
The electrode of the conductor element 6 is a conductive connection such as a bonding wire.
The part connected via the member 11 and led out to the outer surface is
Arrangement of the first wiring layer 2a of the first base 1a and the external electric circuit board
Connected to wire conductor. The second substrate 1b has a linear thermal expansion coefficient.
2 × 10-6/ ℃ ~ 8 × 10-6/ ° C (40-400 ° C)
And the coefficient of linear thermal expansion of the semiconductor element 6 (silicon: about
2.5 × 10-6/ ° C: 40 to 400 ° C)
Then, the semiconductor element 6 is housed in the recess B of the second base 1b.
And fixed by bonding via the adhesive 10
Even if heat acts, large thermal stress is generated between them
However, as a result, the semiconductor element 6 is placed in the recess B of the second base 1b.
It can be securely and firmly fixed inside. The linear thermal expansion coefficient is 2 × 10-6/ ℃ ~ 8
× 10-6/ B (40-400 ° C.)
Physically, 10 to 68 mol% BaO, 9 to 50 mo
1% SnOTwo, 13-72 mol% BTwoOThreeConsisting of
Oxide sintered body or Si component is SiOTwo25 to
80% by weight, the Ba component is 15 to 70 weights in terms of BaO
Amount%, B component is BTwoOThree1.5 to 5% by weight in terms of A
l component is AlTwoOThree1 to 30% by weight in terms of Ca component
Contains more than 0% by weight and 30% by weight or less in terms of CaO
Of, for example, 10 to 68 mol%
BaO, 9-50 mol% SnOTwo, 13-72mo
1% BTwoOThreeThe oxide sintered body consisting of
BaO, SnOTwo, BTwoOThreeAcrylic on raw material powder such as
Binder and dispersant, plasticizer,
The solvent is added to the slurry to produce a slurry, and the slurry is
-By adopting the blade method and calendar roll method
Green sheet (raw sheet)
Perform the appropriate punching on the green sheet
A plurality of these are laminated and fired at a temperature of about 800 ° C to 1200 ° C.
It is manufactured by forming. It should be noted that the second substrate 1b is
1% BaO, 9-50 mol% SnOTwo, 13-7
2 mol% BTwoOThreeFormed of an oxide sintered body consisting of
In this case, if BaO is less than 10 mol%, the dielectric loss is large.
The electrical signal propagating through the second wiring layer 2b
It causes a delay, and when it exceeds 68 mol%,
The mechanical strength of the two bases 1b is greatly reduced. Follow
The oxide sintered body has an amount of BaO of 1
It is specified in the range of 0 to 68 mol%. The oxide sintered body is made of SnOTwoIs 9mo
If it is less than 1%, the sinterability is reduced and the mechanical strength is insufficient.
And when it exceeds 50 mol%, the dielectric loss becomes large.
Attenuation or delay in the electric signal propagating through the second wiring layer 2b
Will be invited. Therefore, the oxide sintered body
Constituting SnOTwoIs specified as 9-50 mol%
You. Further, the oxide sintered body is BTwoOThreeIs 13mo
If it is less than 1%, the sintering temperature becomes high and gold such as copper
It is difficult to fire simultaneously with the second wiring layer 2b made of a metal material.
It becomes difficult, and when it exceeds 72 mol%, chemical resistance decreases.
As a result, the reliability as a crystal device is low
I will. Therefore, the oxide sintered body is composed of BTwoOThree
Is specified to be 13 to 72 mol%. The second substrate 1b is formed on the surface of the concave portion B.
A second wiring layer 2b is formed from the second wiring layer 2b to the outer surface.
The portion of the second wiring layer 2b exposed on the surface of the concave portion B is a semiconductor
The electrode of the element 6 is a conductive connecting member such as a bonding wire.
11 and connected to the outer surface,
Wiring of the first wiring layer 2a of the base 1a and the external electric circuit board
Connected to the body. The second wiring layer 2b is formed simultaneously with the second base 1b.
It is formed by firing, and the firing temperature of the second substrate 1b is about 8
Specific electric resistance is 2.5μ because it is as low as 00-1200 ° C
Use copper, gold, or silver as low as Ωcm (20 ° C) or less.
For example, if it is made of copper, it is suitable for copper powder.
Gold obtained by adding and mixing appropriate organic solvents, organic binders, etc.
Metal paste on the surface of the green sheet as the substrate 1
Make sure to print and apply in a predetermined pattern using a clean printing method, etc.
With this, a predetermined pattern is formed at a predetermined position of the second base 1b.
It is formed. The second wiring layer 2b is exposed
Corrosion of nickel, copper, gold, etc.
Covered with a plating layer (not shown)
In this case, oxidative corrosion of the second wiring layer 2b is favorably prevented.
And solder to the second wiring layer 2b.
Good wettability of the brazing material
The connection of the second wiring layer 2b to the wiring conductors of the circuit board, etc.
It can be made easier and more reliable. Follow
The exposed surface of the second wiring layer 2b is nickel-plated.
Metal, copper, gold, etc. plating layer, for example, sequentially deposited thickness
1 µm to 10 µm nickel or nickel alloy plating
Layer and a gold plating layer having a thickness of 0.1 μm to 3 μm
Is preferred. The second base 1b is also provided on the lower surface.
A half for temperature compensation of the quartz oscillator 5 is formed in the concave portion B.
The conductor element 6 is accommodated and fixed, and the semiconductor element 6 is made of water.
The vibration frequency of the crystal oscillator 5 fluctuates with the temperature change
To keep the vibration frequency of the crystal unit 5 constant.
Works. The semiconductor element 6 is made of brazing material, glass,
Provided on the lower surface of the second base 1b via an adhesive 10 such as a resin.
Adhesively fixed to the bottom surface of the
Each electrode of the child 6 is a conductive connecting portion such as a bonding wire.
The second arrangement exposed to the recess B of the second base 1b via the material 11
It is electrically connected to the line layer 2b. The second base 1b is accommodated in the recess B.
The semiconductor element 6 is a sealing resin filled in the recess B.
14 is hermetically sealed. The semiconductor element 6 is sealed with a sealing resin.
The second substrate is not limited to the one performed in step 14,
1b, a cover is attached to the lower surface so as to close the recess B.
And may be performed by: Further, a first housing for fixedly housing the quartz oscillator 5 is described.
A second base 1b for fixedly housing the base 1a and the semiconductor element 6;
Is bonded via a bonding material 8 having an elastic modulus of 4 GPa or less.
I have. The bonding material 8 has an elastic modulus of 4 GPa or less.
The first base 1a and the second base are soft and easily deformed.
1b repeatedly generates heat or the like generated when the semiconductor element 6 operates.
And a semiconductor element 6 is formed on the first base 1a and the second base 1b.
The heat and the like generated at the time of movement repeatedly act, and the first base 1a and the
Large due to the difference in linear thermal expansion coefficient between the two substrates 1b.
Even if repeated thermal stresses occur repeatedly,
It is absorbed by deforming the mixture 8 moderately,
As a result, the first base 1a and the second base 1b
Mechanical destruction of the base 1a, the second base 1b, etc.
And the quartz oscillator 5 housed in the first base 1a and the second base
Electric connection with the semiconductor element 6 housed in the body 1b
Can be kept. The bonding material 8 has an elastic modulus of 4 G
When the pressure exceeds Pa, the first base 1a and the second base are hardly deformed.
Effective absorption of thermal stress generated between the body 1b
Can not be formed, the first base 1a or the second base 1b, or the bonding material
8 causes mechanical destruction and accommodates the crystal unit 5
4 caused a defect such as breaking the airtightness,
All functions are lost. Therefore, the bonding material 8
Its elastic modulus is specified to be 4 GPa or less. The bonding material 8 having the elastic modulus of 4 GPa or less
Rubber particles such as acrylic rubber and isoprene rubber.
The epoxy resin added is preferably used, and the epoxy resin
As the resin, (ortho) cresol novolak type,
Phenol novolak type, naphthalene aralkyl type,
Epoxy resin such as polysulfide modified type is preferably used
Is done. In this case, the rubber particles are added to the epoxy resin.
The elastic modulus of the bonding material 8 is reduced by increasing the addition amount.
The state of the epoxy resin (structure, degree of crosslinking,
Rubber particles depending on the degree of polymerization, type of curing agent, etc.)
By controlling the amount, the elastic modulus of the bonding material 8 is set to 4 GPa or less.
Can be below. Also 3 rubber particles to epoxy resin
If the added amount of the wire exceeds 50% by weight, the shape retention property of the bonding material 8
Greatly decreases, and the first base 1a and the second base 1b
Tends to be difficult to join. Therefore, the epo
When rubber particles are added to the xy resin, the amount added is
50 weights within the range where the elastic modulus of the bonding material 8 is 4 GPa or less.
It is preferable to set the amount to not more than%. The bonding material 8 has an elastic modulus of 1 GP.
If it is less than a, the first base 1
a and the second base 1b are difficult to securely and firmly join
It tends to be. Accordingly, the bonding material 8 has an elastic modulus
In the range of 4 GPa or less and 1 GPa or more
Is preferred. The first base 1 a and the second base 1
For bonding with the body 1b, rubber particles are added to the uncured epoxy resin.
The first base 1a and the second base 1a are connected via the added uncured joining material.
Position and set the body 1b and remove the uncured epoxy resin
It can be performed by heat curing. The bonding material having an elastic modulus of 4 GPa or less
8 is not limited to the epoxy resin composition described above,
Filler such as silica to thermosetting resin with low elastic modulus such as resin
It may be formed by a resin composition to which components are added. Thus, according to the crystal device 7 described above,
Connecting the first wiring layer 2a and the second wiring layer 2b to an external electric circuit
And applying a predetermined voltage to the electrodes of the crystal unit 5.
As a result, the crystal unit 5 vibrates at a predetermined frequency.
Then, the temperature compensation of the crystal unit 5 is performed by the semiconductor element 6.
Information processing devices such as computers and mobile phones
A high-precision time and frequency reference
Used. 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.
If the projections 15 are formed in a part of the first wiring layer 2a,
Of the first wiring layer 2a and the quartz
A certain space is secured between the vibrator 5 and this space.
When the sufficient fixing material 9 enters the base, the quartz oscillator 5
It can be very firmly bonded and fixed to the wiring layer 2a. In the above-described quartz crystal device 7, the first base 1
a, a concave portion A is provided on the upper surface, and the crystal unit 5 is accommodated in the concave portion A.
However, as shown in FIG.
The quartz oscillator 5 is mounted and fixed on the first base 1a.
The sealed crystal unit 5 is hermetically sealed with a bowl-shaped lid 3.
The present invention can also be applied to the crystal device 7 which has been modified. [0077] According to the present invention, the crystal oscillator is fixed.
The linear thermal expansion coefficient of the first substrate is 14 × 10 -6/ ℃ ~ 20 ×
10-6/ ° C (40 to 400 ° C) and the linear heat of the crystal unit
Expansion coefficient (18 × 10-6/ ° C: 40-400 ° C)
The heat applied to the crystal unit and the first substrate
However, no large thermal stress is generated between the two.
As a result, the crystal unit is firmly adhered and fixed to the first base.
And stable operation of the crystal unit
be able to. Further, according to the present invention, the temperature compensation of the crystal unit
Thermal expansion of the second substrate to which the semiconductor element performing the
Number 2 × 10-6/ ℃ ~ 8 × 10-6/ ° C (40-400
° C) and the coefficient of linear thermal expansion of the semiconductor element (2.5 × 10-6
/ ° C: 40 to 400 ° C).
Even if heat acts on the element and the second substrate, a large heat
No stress is generated and as a result
2. It is possible to firmly adhere and fix to the substrate.
Semiconductor devices provide long-term temperature compensation for crystal units.
Or accurately. Further, according to the present invention, the first substrate and the second substrate
The modulus of elasticity of the joining material for joining is set to 4 GPa or less.
From the difference in linear thermal expansion coefficient between the first base and the second base
Due to this, even if a large thermal stress occurs between them,
The thermal stress is effective by deforming the joining material moderately.
And the first substrate, the second substrate or the first substrate
Mechanical destruction may occur in the joining material joining the second base.
Can be effectively prevented and the crystal oscillator and
The connection with the semiconductor element is made perfect, which
The long-term reliability of the chair can be improved. Further, according to the present invention, a quartz oscillator and a half
Specific power of the first wiring layer and the second wiring layer to which the conductor element is connected
Low air resistance of 2.5μΩ · cm (20 ℃) or less
As a result, the first and second wiring layers
When a reference signal or a drive signal for a semiconductor element is propagated,
There is no significant attenuation of the reference signal or drive signal,
Reference signal and drive signal are semiconductive with external electric circuit and crystal oscillator
Accurate and reliable propagation between body elements
It becomes.

【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他の実施例を示す要部
断面図である。 【図3】本発明の水晶デバイスの他の実施例を示す断面
図である。 【符号の説明】 1a・・・・・第1基体 1b・・・・・第2基体 A・・・・・・凹部 B・・・・・・凹部 2a・・・・・第1配線層 2b・・・・・第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・・・・・・接合材 9・・・・・・固定材 10・・・・・接着材 11・・・・・導電性接続部材 12・・・・・ロウ付け用メタライズ層 13・・・・・金属枠体 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 showing another embodiment of the crystal device of the present invention. FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the crystal device of the present invention. [Description of Signs] 1a... First base 1b... Second base A... Depression B... Depression 2a... First wiring layer 2b ... Second wiring layer 3 Lid 4 Container 5 Crystal resonator 6 Semiconductor element 7 ··· Crystal device 8 ····· Joining material 9 ····························································· Layer 13 Metal frame 14 Sealing resin 15 Projection

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】上面に搭載部を有し、該搭載部から外表面
にかけて導出されている第1配線層を有する第1基体
と、前記第1基体の搭載部に固定され、電極が前記第1
配線層に接続されている水晶振動子と、下面に搭載部を
有し、該搭載部から外表面にかけて導出されている第2
配線層を有する第2基体と、前記第2基体の搭載部に固
定され、電極が第2配線層に接続されている前記水晶振
動子の温度補償を行なう半導体素子と、前記第1基体の
下面と第2基体の上面とを接合する接合材とから成る水
晶デバイスであって、 前記第1基体の線熱膨張係数が14×10-6/℃乃至2
0×10-6/℃(40〜400℃)、第2基体の線熱膨
張係数が2×10-6/℃乃至8×10-6/℃(40〜4
00℃)、第1配線層及び第2配線層の比電気抵抗が
2.5μΩ・cm以下であり、かつ前記接合材の弾性率
が4GPa以下であることを特徴とする水晶デバイス。
Claims: 1. A first base having a mounting portion on an upper surface and having a first wiring layer extending from the mounting portion to an outer surface, and fixed to a mounting portion of the first base. And the electrode is the first
A crystal resonator connected to the wiring layer, and a second portion having a mounting portion on the lower surface and extending from the mounting portion to the outer surface.
A second substrate having a wiring layer, a semiconductor element fixed to a mounting portion of the second substrate, and performing temperature compensation of the crystal resonator having electrodes connected to the second wiring layer; and a lower surface of the first substrate And a bonding material for bonding the upper surface of the second substrate to the first substrate, wherein the first substrate has a linear thermal expansion coefficient of 14 × 10 −6 / ° C. to 2 ° C.
0 × 10 −6 / ° C. (40 to 400 ° C.), and the linear thermal expansion coefficient of the second substrate is 2 × 10 −6 / ° C. to 8 × 10 −6 / ° C. (40 to 4 ° C.).
(00 ° C.), a specific electrical resistance of the first wiring layer and the second wiring layer is 2.5 μΩ · cm or less, and a modulus of elasticity of the bonding material is 4 GPa or less.
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