JP2007202095A - Piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器に用いられる水晶振動子等の圧電デバイスに関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric device such as a crystal resonator used in an electronic device such as a portable communication device or an electronic computer.
従来より、圧電振動素子の励振電極を外気から保護するために、気密封止されている。
かかる従来の圧電デバイスとしては、蓋体は従来周知の金属加工法を採用し、42アロイ等の金属を所定形状に成形することによって製作され、蓋体の下面には封止材が形成されている。また、圧電振動素子は、導電性接着剤を用いて容器体の凹部に実装・固定した後、上述の蓋体を容器体主面に接合することによって容器体が組み立てられる。
上記以外の容器体と蓋体との接合方法としては、多種多様の接合方法が検討されており、シーム溶接、半田接合、低融点ガラス接合、電子ビーム溶接、熱溶融接合等各種の接合方法がある。
Conventionally, in order to protect the excitation electrode of the piezoelectric vibration element from outside air, it is hermetically sealed.
As such a conventional piezoelectric device, the lid is manufactured by forming a metal such as 42 alloy into a predetermined shape using a conventionally known metal processing method, and a sealing material is formed on the lower surface of the lid. Yes. In addition, the piezoelectric vibration element is mounted and fixed in the concave portion of the container body using a conductive adhesive, and then the container body is assembled by joining the lid body to the main surface of the container body.
A wide variety of joining methods have been studied as methods for joining containers and lids other than those described above, and various joining methods such as seam welding, solder joining, low melting point glass joining, electron beam welding, and hot melt joining are available. is there.
なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに至らなかった。 In addition, the applicant did not find any prior art documents related to the present invention by the time of filing of the present application other than the prior art documents specified by the above prior art document information.
しかしながら、上述した従来の圧電デバイスを小型化する際は、容器体の封止面積も縮小されるので、封止材が該容器体の凹部に収容されている前記圧電振動素子に被着することにより、前記圧電デバイスの発振特性が変動してしまうと言う欠点があった。 However, when the conventional piezoelectric device described above is downsized, the sealing area of the container body is also reduced, so that the sealing material is attached to the piezoelectric vibration element accommodated in the recess of the container body. As a result, the oscillation characteristics of the piezoelectric device fluctuate.
これにより圧電デバイスの信頼性を維持することができないという欠点があった。本発明は上記欠点に鑑み発明されたもので、その目的は、小型化しても気密封止の信頼性を維持できるとともに生産性に優れた圧電デバイスを提供することにある。 As a result, there is a drawback that the reliability of the piezoelectric device cannot be maintained. The present invention was invented in view of the above drawbacks, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric device that can maintain the reliability of hermetic sealing even if it is downsized and has excellent productivity.
本発明の圧電デバイスは、容器体と該容器体の開口部主面に周状に形成された導体層と、前記導体層の少なくとも一部に対応して封止材が形成された蓋体とからなり、前記導体層と前記封止材とを気密接合を行う圧電デバイスであって、前記導体層を設けない部分が、前記蓋体を仮付けする箇所の内周側のみに形成されていることを特徴とするものである。 The piezoelectric device of the present invention includes a container body, a conductor layer formed circumferentially on the main surface of the opening of the container body, and a lid body on which a sealing material is formed corresponding to at least a part of the conductor layer. A piezoelectric device that hermetically joins the conductor layer and the sealing material, and a portion where the conductor layer is not provided is formed only on the inner peripheral side of the portion to which the lid is temporarily attached It is characterized by this.
また本発明の圧電デバイスは、前記導体層を設けない部分が、容器体の開口部主面の隅部に形成されていることを特徴とするものである。 The piezoelectric device according to the present invention is characterized in that a portion where the conductor layer is not provided is formed at a corner of the main surface of the opening of the container body.
更に本発明の圧電デバイスは、前記封止材は、金錫等のロウ材から成り、前記封止材の厚さが10〜40μmであることを特徴とするものである。 Furthermore, in the piezoelectric device of the present invention, the sealing material is made of a brazing material such as gold tin, and the thickness of the sealing material is 10 to 40 μm.
また更に、本発明の圧電デバイスは、前記導体層の未形成部分が、開口部主面の内周縁の隅部に設けられおり、前記未形成部分間に設けられている前記導体層が複数個設けられていることを特徴とするものである。 Still further, in the piezoelectric device of the present invention, the unformed portion of the conductor layer is provided at a corner of the inner peripheral edge of the opening main surface, and a plurality of the conductor layers provided between the unformed portions are provided. It is provided.
更にまた、本発明の圧電デバイスは、前記導体層の幅が75μm以上であることを特徴とするものである。 Furthermore, the piezoelectric device of the present invention is characterized in that the conductor layer has a width of 75 μm or more.
本発明の圧電デバイスによれば、前記導体層を設けない部分が、前記蓋体を仮付けする箇所の内周側のみに形成されていることによって、仮付けする際に溶融した封止材が前記容器体の凹部に配置されている該圧電振動素子に付着しないので安定した発振特性を得ることが可能となる。 According to the piezoelectric device of the present invention, since the portion where the conductor layer is not provided is formed only on the inner peripheral side of the portion to which the lid is temporarily attached, the sealing material melted when temporarily attaching is provided. Since it does not adhere to the piezoelectric vibration element disposed in the concave portion of the container body, stable oscillation characteristics can be obtained.
また本発明の圧電デバイスによれば、前記導体層を設けない部分が、容器体の開口部主面の隅部に形成されていることによって、前記封止材を溶融した際に、封止材が隅部から流入することを防ぐので、前記容器体の凹部に搭載されている前記圧電振動素子に付着することを防止することが可能となる。 Further, according to the piezoelectric device of the present invention, when the portion where the conductor layer is not provided is formed at the corner of the opening main surface of the container body, the sealing material is melted when the sealing material is melted. Is prevented from flowing in from the corner, so that it can be prevented from adhering to the piezoelectric vibration element mounted in the concave portion of the container body.
更に本発明の圧電デバイスによれば、前記封止材は、金錫等のロウ材から成り、前記封止材の厚さが10〜40μmであることにより、封止材は、導体層の凹凸を緩和し、気密性の低下を防ぐことが可能となる。 Furthermore, according to the piezoelectric device of the present invention, the sealing material is made of a brazing material such as gold tin, and the thickness of the sealing material is 10 to 40 μm. It is possible to relieve the airtightness and prevent the airtightness from being lowered.
また更に本発明の圧電デバイスによれば、前記導体層の未形成部分が、開口部主面の内周縁の隅部に設けられおり、前記未形成部分間に設けられている前記導体層が複数個設けられていることによって、前記導体層と前記容器体との接続強度を維持すると共に、前記導体層に沿って封止材が前記容器体の凹部に飛散や流れ込んで、圧電振動素子に被着することを防止することが可能となる。 Furthermore, according to the piezoelectric device of the present invention, the non-formed portion of the conductor layer is provided at a corner of the inner peripheral edge of the opening main surface, and a plurality of the conductor layers provided between the non-formed portions are provided. As a result, the connection strength between the conductor layer and the container body is maintained, and the sealing material scatters or flows into the concave portion of the container body along the conductor layer, so that the piezoelectric vibration element is covered. It becomes possible to prevent wearing.
更にまた本発明の圧電デバイスによれば、前記導体層の幅が75μm以上であることによって、前記導体層と前記容器体との接続強度を維持することが可能となる。 Furthermore, according to the piezoelectric device of the present invention, when the width of the conductor layer is 75 μm or more, the connection strength between the conductor layer and the container body can be maintained.
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。 図1は本発明の一実施形態に係る水晶振動子の分解斜視図、図2は図1の水晶振動子の断面図であり、これらの図に示す水晶振動子は、内部に水晶振動素子5が収容された矩形状の容器体1を、蓋体2によって気密封止された構造である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is an exploded perspective view of a crystal resonator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the crystal resonator of FIG. 1, and the crystal resonator shown in these figures includes a
前記容器体1は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る容器体1と、42アロイやコバール,リン青銅等の金属から成る蓋体2とから成り、前記容器体1の開口面に形成されている導体層3は、タングステン(W)または、モリブデン(Mo)等から成るメタライズ層を形成し、前記メタライズ層の上面には、ニッケル(Ni)層が形成されていおり、前記ニッケル(Ni)層の上面には、金(Au)層を形成することによって構成されている。
The
前記導体層3の上面に蓋体2を載置・固定させることによって容器体1が構成され、容器体1の内側に位置する箇所に水晶振動素子5が実装される。
The
前記容器体1は、その内部、具体的には、基板の上面と側壁の内面とで囲まれる凹部8に水晶振動素子5を収容して気密封止するためのものであり、前記容器体1の上面には水晶振動素子5の励振電極に接続される一対の搭載パッド9が、容器体1の下面には、入力端子及び出力端子、グランド端子等の外部端子7が形成されている。
これらの端子等は基板表面の配線導体や基板内部に埋設されているビアホール導体等を介して、対応するもの同士、相互に電気的に接続されている。
The
These terminals and the like are electrically connected to each other through wiring conductors on the surface of the substrate and via hole conductors embedded in the substrate.
なお、前記容器体1は、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る場合、例えば、セラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に配線導体となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。
In addition, when the said
前記容器体1の開口面には、導体層3が形成されており、その構成は、タングステン(W)または、モリブデン(Mo)等から成るメタライズ層を形成し、その厚みは、10μm〜20μmであり、前記メタライズ層の上面にニッケル(Ni)層を形成し、その厚みは、8μm〜20μmである。
また、前記ニッケル(Ni)層の上面には、金(Au)層が形成されており、その厚みは、0.3μm〜1.0μmである。
A
Further, a gold (Au) layer is formed on the upper surface of the nickel (Ni) layer, and the thickness thereof is 0.3 μm to 1.0 μm.
また蓋体2は従来周知の金属加工法を採用し、42アロイ等の金属を所定形状に成形することによって製作され、前記蓋体2の上面には、ニッケル(Ni)層が形成され、更にニッケル(Ni)層の上面の導体層3に対応する箇所に封止材4である金錫(Au−Sn)層が形成される。金錫(Au−Sn)層の厚みは、10μm〜40μmである。例えば、成分比率が、金が80%、錫が20%のものが使用されている。
また、このような封止材4は、導体層3の凹凸を緩和し、気密性の低下を防ぐことが可能となる。また、封止材4が薄すぎると当該機能を充分に発揮しない。
The
Moreover, such a sealing
水晶振動素子5は、導電性接着剤6を用いて容器体1の内部に実装・固定した後、上述の蓋体2を半導体レーザによる仮付け工程後、ハロゲンランプによる熱圧着法によって、容器体1の導体層3の上面に接合することによって容器体1が組み立てられる。
このように、金錫(Au−Sn)等のロウ材である封止材4を導体層3の凹凸を緩和し、気密性の低下を防ぐことができる共に、気密性の精度を向上させることが可能となる。
The
Thus, the sealing
半導体レーザ装置は、半導体レーザ装置のレーザ駆動用電源,半導体レーザ,光ファイバ,集光レンズで構成されており、前記集光レンズは、光ファイバの出射光を再集光し、レーザ光を集光させるものである。入力された出力電流値、またはレーザ出力パワー値に応じて制御装置によっての出力電流を制御し、半導体レーザ素子の入力電流を変化させることにより、所望のレーザ出力値を得る。
前記半導体レーザ装置を用いたレーザ光にて、前記封止材4を溶融させることによって、前記蓋体2を前記容器体1に仮付けを行う。
The semiconductor laser device includes a power source for driving the semiconductor laser device, a semiconductor laser, an optical fiber, and a condensing lens. The condensing lens re-condenses the light emitted from the optical fiber to collect the laser light. It is what makes it light. A desired laser output value is obtained by controlling the output current by the control device in accordance with the input output current value or the laser output power value and changing the input current of the semiconductor laser element.
The
同様にハロゲンランプは、バルブ内にタングステンフィラメントを備え、ハロゲンガスを封入したものである。このタングステンフィラメントが通電加熱されると、ハロゲンガスと反応し、タングステン−ハロゲン化合物が生成される。タングステン−ハロゲン化合物は、バルブ内の対流により、タングステン−ハロゲン化合物がフィラメント付近に運ばれ、高温によりタングステンとハロゲンガスに分解されて、タングステンは、フィラメントに沈殿するというハロゲンサイクルを繰り返し、光ビームを発生するものである。
前記ハロゲンランプを前記蓋体2に照射することによって、封止材4を溶融させ、前記蓋体2と前記容器体1を接合する。
Similarly, the halogen lamp has a tungsten filament in a bulb and encloses a halogen gas. When this tungsten filament is energized and heated, it reacts with the halogen gas to produce a tungsten-halogen compound. The tungsten-halogen compound is transported to the vicinity of the filament by convection in the bulb, decomposed into tungsten and halogen gas at a high temperature, and tungsten is precipitated in the filament, and the halogen cycle is repeated. It is what happens.
By irradiating the
このように、前記容器体1に形成されている前記導体層3を設けない部分が、前記蓋体2を仮付けする箇所の内周側のみに形成されていることによって、前記蓋体2の仮付けの際に、前記封止材4が飛散や流れ込んで、前記容器体1の凹部8に搭載されている前記水晶振動素子5に付着することを防止することが可能となる。
Thus, the part which does not provide the said
また、前記導体層3を設けない部分が、容器体1の開口部主面の隅部に形成されていることによって、前記封止材4を溶融した際に、封止材4が溜まりやすい隅部から流入すること防ぐので、前記容器体1の凹部8に搭載されている前記水晶振動素子5に付着することを防止することが可能となる。
このように水晶振動素子5に封止材4が付着することを防止するので、安定した発振周波数を出力することができる。
In addition, since the portion where the
Thus, since the sealing
更に、図4に示すように、前記導体層3の未形成部分が、開口部主面の内周縁の隅部に設けられおり、前記未形成部分間に設けられている前記導体層が複数個設けられていることによって、前記導体層3と前記容器体1との接続強度を維持すると共に、前記導体層3に沿って封止材4が前記容器体1の凹部8に飛散や流れ込んで、水晶振動素子5に被着することを防止することが可能となる。
Furthermore, as shown in FIG. 4, the non-formed portion of the
また更に、前記導体層(A)の幅が75μm以上であることによって、前記導体層3と前記容器体1との接続強度を維持することが可能となる。
Furthermore, when the width of the conductor layer (A) is 75 μm or more, the connection strength between the
一方、前記容器体1の内部に収容される水晶振動素子5は、所定の結晶軸でカットした水晶片の両主面に一対の励振電極を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の励振電極を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。
前記水晶振動素子5は、一対の励振電極を導電性接着剤6を介して基板上面の対応する搭載パッド9に電気的に接続させることによって基板の上面に搭載され、これによって水晶振動素子5と容器体1との電気的接続及び機械的接続が同時になされる。
On the other hand, the quartz
The
ここで容器体1の蓋体2を、容器体1の配線導体を介して容器体下面に配されるグランド端子用の外部端子7に接続させておけば、その使用時、蓋体2がアースされることによりシールド機能が付与されることとなるため、水晶振動素子5を外部からの不要な電気的作用より良好に保護することができる。従って、容器体1の蓋体2は容器体1の配線導体を介してグランド端子用の外部端子7に接続させておくことが好ましい。
Here, if the
また、上記容器体1内に、IC素子を搭載することによって発振器にすることができる。前記IC素子としては、例えば、容器体1の電極パッドと1対1に対応する複数個の接続パッドを有した矩形状のフリップチップ型IC等が用いられ、そのIC素子内では、水晶振動素子5に基いて、発振出力を生成する発振回路等が設けられ、該発振回路で生成された発振出力は、外部に出力された後、例えば、クロック信号等の基準信号として利用されることとなる。
Further, an oscillator can be formed by mounting an IC element in the
なお、本発明は上述の実施形態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において種々の変更、改良等が可能である。
例えば、上述した実施形態においては、個片の容器体を使用していたが、多数個取り基板を使用しても問題はなく、さらに生産性を向上する利点がある。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, individual container bodies are used. However, there is no problem even if a multi-piece substrate is used, and there is an advantage that productivity is further improved.
例えば、上述の実施形態においては圧電振動素子として水晶振動素子5を用いるようにしたが、これに代えて、圧電振動素子としてSAWフィルタ等の他の圧電振動素子を用いる場合であっても本発明は適用可能である。
For example, in the above-described embodiment, the
1・・・容器体
2・・・蓋体
3・・・導体層
4・・・封止材
5・・・水晶振動素子
6・・・導電性接着剤
7・・・外部端子
8・・・凹部
9・・・搭載パッド
1 ... Container body
2 ... Lid
3. Conductor layer
4 ... Sealing material
5 ... Crystal oscillator
6 ... Conductive adhesive
7 ... External terminal
8 ... recess
9 ... mounted pad
Claims (5)
The piezoelectric device according to claim 4, wherein the conductor layer has a width of 75 μm or more.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006054109A JP2007202095A (en) | 2005-12-28 | 2006-02-28 | Piezoelectric device |
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JP2006054109A JP2007202095A (en) | 2005-12-28 | 2006-02-28 | Piezoelectric device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2006-02-28 JP JP2006054109A patent/JP2007202095A/en active Pending
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