JP2007228295A - Piezoelectric vibration device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a malfunction that occurs due to shortness of a main body housing. <P>SOLUTION: This piezoelectric vibration device includes a crystal oscillator 1, a crystal oscillation piece 4, an IC chip 5, a base 2 and a lid 3, wherein the base 2 and the lid 3 are joined to form the main body housing 6, a cavity 61 for arranging the crystal oscillation piece 4 and the IC chip 5 inside the main body housing 6 is formed, and the cavity 61 is hermetically sealed by the lid 3 and the base 2. Castellations 77 and 78 are formed oppositely to each other across the cavity 61 at the central parts of long sides 22 on the outer circumference of the base 2 in plane view, and castellations 73 to 76 are formed at four corners of the base 2. The crystal oscillation piece 4 and the IC chip 5 are located on one and the same plane of the base 2 within the cavity 61 and arranged at a position other than the position on a virtual facing line 23 obtained by connecting the castellations 77 and 78 formed oppositely to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電振動デバイスに関し、特に、複数の電子部品を1つのキャビティ内に配する圧電振動デバイスに関する。   The present invention relates to a piezoelectric vibration device, and more particularly to a piezoelectric vibration device in which a plurality of electronic components are arranged in one cavity.
現在、OA機器、通信機器などの各種電子機器に使用される水晶発振器などの圧電振動デバイスの低背化が進められている。ここでいう圧電振動デバイスには、圧電振動片を含む複数の電子部品素子を配置するベースと、ベースと接合してベースに配置した複数の電子部品素子を気密封止する蓋とが設けられている。そして、ベースと蓋との接合により圧電振動デバイスの本体筐体が成形される。また、圧電振動デバイスの本体筐体の内部には、複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成される。   Currently, the height of piezoelectric vibration devices such as crystal oscillators used in various electronic devices such as OA devices and communication devices is being reduced. The piezoelectric vibrating device herein includes a base on which a plurality of electronic component elements including piezoelectric vibrating pieces are arranged, and a lid that is bonded to the base and hermetically seals the plurality of electronic component elements arranged on the base. Yes. And the main body housing | casing of a piezoelectric vibration device is shape | molded by joining of a base and a lid | cover. In addition, a cavity, which is an arrangement region for arranging a plurality of electronic component elements, is formed in the main body housing of the piezoelectric vibration device.
具体的に、キャビティ内において、その上方に水晶等の圧電振動片が配され、その下方にICチップなどの電子部品素子が配された圧電振動デバイスが従来の技術として開示されている(例えば、下記する特許文献1ご参照。)。   Specifically, a piezoelectric vibrating device in which a piezoelectric vibrating piece such as a crystal is disposed above the cavity and an electronic component element such as an IC chip is disposed below the cavity is disclosed as a conventional technique (for example, (See Patent Document 1 below.)
下記する特許文献1に開示の圧電振動デバイスでは、その本体筐体の外周側面にキャスタレーションが形成されている。圧電振動片や他の電子部品素子と外部部材とを電気的に接続するために、ベースには電極パターンがキャビティ内から外周側面のキャスタレーションを介して本体筐体(ベース)の裏面に形成した複数の端子電極に引き出されている。なお、複数の端子電極として、VDD入力用端子電極、出力用端子電極、Gnd用端子電極および制御信号入力用端子電極が挙げられ、これらの端子電極が対向して配置されている。
実開平6−48216号公報
In the piezoelectric vibrating device disclosed in Patent Document 1 described below, a castellation is formed on the outer peripheral side surface of the main body housing. In order to electrically connect the piezoelectric vibrating piece or other electronic component element to an external member, an electrode pattern is formed on the back surface of the main body casing (base) from the inside of the cavity via the outer peripheral side castellation. It is drawn out to a plurality of terminal electrodes. The plurality of terminal electrodes include a V DD input terminal electrode, an output terminal electrode, a Gnd terminal electrode, and a control signal input terminal electrode, and these terminal electrodes are arranged to face each other.
Japanese Utility Model Publication No. 6-48216
しかしながら、上記した特許文献1に開示の圧電振動デバイスでは、キャビティ内において水晶振動片とICチップなどの電子部品素子とが積層状態に配されているので、この圧電振動デバイスを低背化することは難しい。   However, in the piezoelectric vibration device disclosed in Patent Document 1 described above, the crystal vibration piece and the electronic component element such as an IC chip are arranged in a stacked state in the cavity. Is difficult.
そこで、キャビティ内において水晶振動片とICチップなどの電子部品素子とを積層状態とせずに同一平面に配して当該本体筐体の高さ(厚み)を抑えることが考えられているが、この場合、本体筐体の低背化によって新たに不具合が発生する。   Therefore, it is considered that the quartz resonator element and the electronic component element such as an IC chip are arranged in the same plane in the cavity to suppress the height (thickness) of the main body housing. In this case, a new problem occurs due to the low profile of the main body casing.
この新たな不具合は、上記した特許文献1に開示の圧電振動デバイスを参照すると、ベースの外周側面にキャスタレーションが形成されていることに起因する。   This new defect is caused by the fact that a castellation is formed on the outer peripheral side surface of the base when the piezoelectric vibration device disclosed in Patent Document 1 is referred to.
圧電振動デバイスのキャスタレーションは、1枚のグリーンシートから複数のベースを製造する際に形成する。1枚のグリーンシートの段階でキャスタレーションを形成した後にグリーンシートを焼成し、複数のベースを分割して複数のベースを成形する。   The castellation of the piezoelectric vibration device is formed when a plurality of bases are manufactured from one green sheet. After forming a castellation at the stage of one green sheet, the green sheet is fired, and a plurality of bases are formed by dividing the plurality of bases.
ところで、上記した特許文献1に開示の圧電振動デバイスのベースの高さ(厚み)であれば、このグリーンシートの焼成工程において不具合が生じることは少ない。しかしながら、圧電振動デバイスの低背化を図るためにベースの高さ(厚み)を低く(薄く)すると、グリーンシートを焼成した際に、対向するキャスタレーションを境にして平坦なグリーンシートのシート面が傾斜する。そして、対向するキャスタレーションを境にして平坦なグリーンシートのシート面が傾斜した状態で、例えば、2つの異なる角度のシート面(ベースの電子部品の配置面)にまたがって水晶振動子などの電子部品素子を配置した場合、発振不良を起こしたり発振周波数が変動したりするなど、電子部品素子の不良やパラメータ変更が起こる場合がある。例えば、ベース本体の底面(キャビティの底面(電子部品素子を配置する面)も含む)が2つの異なる角度の面を有する形態の場合、FCB(Flip Chip Bonding)により圧電振動片をベースに接合する際にベースを固定した状態で載置することが難しい。すなわち、ベース本体の底面が2つの異なる角度の面を有するので、ベースを載置する際の接する領域が線となり安定したベースの載置を行うことができない。その結果、FCBによる超音波接合の接合不良の原因となる。また、FCBにより圧電振動片をベースに接合する際に圧電振動片とベースとの間隔が短くなり圧電振動デバイスの励振電極がベースに接する場合が生じる。その結果、当該圧電振動デバイスの不発振や周波数ズレ等の不良原因となる。   By the way, if the height (thickness) of the base of the piezoelectric vibration device disclosed in Patent Document 1 described above, there is little problem in the green sheet firing process. However, if the height (thickness) of the base is reduced (thin) in order to reduce the height of the piezoelectric vibration device, when the green sheet is fired, a flat green sheet surface with the opposite castellation as a boundary Tilts. Then, with the sheet surface of the flat green sheet inclined with respect to the opposite castellation, for example, an electronic device such as a crystal resonator straddles two sheet surfaces (placement surfaces of base electronic components) at different angles. When the component element is arranged, the electronic component element may be defective or the parameter may be changed, such as an oscillation failure or a fluctuation in the oscillation frequency. For example, when the bottom surface of the base body (including the bottom surface of the cavity (the surface on which the electronic component element is disposed) has two different angle surfaces, the piezoelectric vibrating piece is joined to the base by FCB (Flip Chip Bonding). It is difficult to place the base in a fixed state. That is, since the bottom surface of the base main body has two surfaces with different angles, a region in contact with the base when it is placed becomes a line, and stable base placement cannot be performed. As a result, it becomes a cause of bonding failure of ultrasonic bonding by FCB. In addition, when the piezoelectric vibrating piece is joined to the base by FCB, the interval between the piezoelectric vibrating piece and the base is shortened, and the excitation electrode of the piezoelectric vibrating device may come into contact with the base. As a result, this causes a failure such as non-oscillation or frequency shift of the piezoelectric vibration device.
上記した不具合の現象は、上記した特許文献1に開示の圧電振動デバイスでは起こらない不具合である。また、他の従来の圧電振動デバイスのうち、キャビティ内において水晶振動片とICチップなどの電子部品素子とを同一平面に配した圧電振動デバイスでは、複数のキャスタレーションがベースの四隅やその近傍に形成され、複数のキャスタレーションがキャビティを挟んで対向して形成されていない。そのため、ベースの高さ(厚み)が高く(厚く)、対向するキャスタレーションを境にして平坦なグリーンシートのシート面が傾斜することはない。もしくはグリーンシートのシート面が傾斜した場合であっても電子部品素子の不良やパラメータ変更が起こる程度ではないので、上記したような不具合を想定した圧電振動デバイスの設計はされていない。   The above-described malfunction phenomenon is a malfunction that does not occur in the piezoelectric vibration device disclosed in Patent Document 1 described above. Also, among other conventional piezoelectric vibration devices, in a piezoelectric vibration device in which a quartz crystal resonator element and an electronic component element such as an IC chip are arranged in the same plane in a cavity, a plurality of castellations are located at or near the four corners of the base. A plurality of castellations are not formed facing each other across the cavity. Therefore, the height (thickness) of the base is high (thick), and the sheet surface of the flat green sheet is not inclined with respect to the opposite castellation. Alternatively, even when the sheet surface of the green sheet is inclined, the electronic component element is not defective or the parameter is not changed. Therefore, a piezoelectric vibration device that assumes the above-described problems has not been designed.
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、本体筐体の低背化により発生する不具合を抑える圧電振動デバイスを提供することを目的とする。   Accordingly, in order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a piezoelectric vibration device that suppresses problems caused by a reduction in the height of a main body housing.
上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスは、複数の電子部品素子と、前記複数の電子部品素子を配置するベースと、前記ベースと接合して前記ベースに配置した前記複数の電子部品素子を気密封止する蓋とが設けられ、前記ベースと蓋との接合により本体筐体が成形されるとともに、前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成され、前記複数の電子部品素子には圧電振動片が含まれた圧電振動デバイスにおいて、前記本体筐体の側面に、複数のキャスタレーションが前記キャビティを挟んで対向して形成され、前記複数の電子部品素子は、前記キャビティ内の前記ベースの同一平面上の位置であって、対向して形成された前記キャスタレーション間を結んだ仮想対向線上以外の位置に配されたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a piezoelectric vibration device according to the present invention includes a plurality of electronic component elements, a base on which the plurality of electronic component elements are disposed, and the plurality of the plurality of electronic component elements that are joined to the base and disposed on the base. A lid for hermetically sealing the electronic component element is provided, a main body casing is formed by joining the base and the lid, and an arrangement for arranging the plurality of electronic component elements inside the main body casing In the piezoelectric vibration device in which a cavity that is a region is formed and the plurality of electronic component elements includes a piezoelectric vibrating piece, a plurality of castellations are formed on the side surface of the main body casing to face each other with the cavity interposed therebetween. The plurality of electronic component elements are located on the same plane of the base in the cavity, and are virtually opposed to each other formed by the castellations formed facing each other. Characterized in that arranged at a position other than the above.
本発明によれば、当該本体筐体の低背化により発生する不具合を抑えることが可能となる。例えば、ベースに複数のキャスタレーションを形成する際に前記キャスタレーションを基にして前記ベースが傾斜し、前記ベースの傾斜角が大きい場合、前記ベース上に複数の電子部品素子を配することが難しくなる。なお、この傾斜は、前記ベースの高さ(厚み)に関係し、前記ベースの高さ(厚み)を低く(薄く)すると、傾斜角が大きくなる。   According to the present invention, it is possible to suppress problems that occur due to a reduction in the height of the main body casing. For example, when forming a plurality of castellations on the base, if the base is tilted based on the castellations and the base has a large tilt angle, it is difficult to arrange a plurality of electronic component elements on the base. Become. This inclination is related to the height (thickness) of the base. When the height (thickness) of the base is reduced (thinned), the inclination angle increases.
本発明によれば、前記本体筐体の側面に、複数のキャスタレーションが前記キャビティを挟んで対向して形成され、前記複数の電子部品素子は、前記キャビティ内の前記ベースの同一平面上の位置であって、対向して形成された前記キャスタレーション間を結んだ仮想対向線上以外の位置に配されたので、上記したような問題点を解決することが可能となる。また、本発明によれば、当該本体筐体の高さ(厚み)を抑えて当該本体筐体の低背化を図ることが可能であり、その結果、当該圧電振動デバイスの材料コストを抑制することが可能となる。   According to the present invention, a plurality of castellations are formed on the side surface of the main body casing so as to face each other with the cavity interposed therebetween, and the plurality of electronic component elements are positioned on the same plane of the base in the cavity. And since it was arranged at a position other than on the virtual opposing line connecting the castellations formed to face each other, the above-mentioned problems can be solved. Further, according to the present invention, the height (thickness) of the main body casing can be suppressed to reduce the height of the main body casing, and as a result, the material cost of the piezoelectric vibration device can be suppressed. It becomes possible.
前記構成において、前記複数の電子部品素子の各端子と外部の電極とを電気的に接続するための電極パターンが、前記キャビティ内に露出形成されてもよい。   In the above configuration, an electrode pattern for electrically connecting each terminal of the plurality of electronic component elements and an external electrode may be exposed in the cavity.
この場合、前記複数の電子部品素子の各端子と外部の電極とを電気的に接続するための電極パターンが、前記キャビティ内に露出形成されたので、前記ベース上の前記電極パターンを目視することが可能となる。結果として、前記ベースの積層部の目視できない部分に比べて、電気的ショートに関して信頼性の面から製造上の制限を受けにくくなり、前記電極パターンの幅を小さくしたり、複数の前記電極パターンを互いに近接配置するなど、前記電極パターンの設計の自由度をあげることが可能となり、前記電極パターンの設計が容易となる。   In this case, since the electrode pattern for electrically connecting each terminal of the plurality of electronic component elements and the external electrode is exposed in the cavity, the electrode pattern on the base is visually observed. Is possible. As a result, compared to the invisible portion of the laminated portion of the base, it is less susceptible to manufacturing limitations in terms of reliability with respect to electrical shorts, and the width of the electrode pattern can be reduced, or a plurality of the electrode patterns can be It becomes possible to increase the degree of freedom in designing the electrode pattern, such as arranging them close to each other, and the design of the electrode pattern becomes easy.
前記構成において、前記電子部品素子には、集積回路素子が含まれ、前記集積回路素子が、前記電極パターンのうち当該圧電振動デバイスの出力用の電極パターンの近傍に配されてもよい。   In the above configuration, the electronic component element may include an integrated circuit element, and the integrated circuit element may be disposed in the vicinity of the electrode pattern for output of the piezoelectric vibration device among the electrode patterns.
この場合、前記電子部品素子には、集積回路素子が含まれ、前記集積回路素子が、前記電極パターンのうち当該圧電振動デバイスの出力端子電極となる電極パターンの近傍に配されたので、当該圧電振動デバイスを圧電発振器として用いることが可能となる。特に、本発明は、高周波数に対応した圧電発振器に好適であり、圧電発振器のEMI(ElectroMagnetic Interference)レベルを抑えることが可能となる。   In this case, the electronic component element includes an integrated circuit element, and the integrated circuit element is arranged in the vicinity of the electrode pattern that becomes the output terminal electrode of the piezoelectric vibration device in the electrode pattern. The vibration device can be used as a piezoelectric oscillator. In particular, the present invention is suitable for a piezoelectric oscillator corresponding to a high frequency, and it is possible to suppress the EMI (Electro Magnetic Interference) level of the piezoelectric oscillator.
具体的に、前記電極パターンのうち当該圧電振動デバイスの出力用の電極パターンの近傍に配されたので、出力負荷を最小限に抑えることが可能となる。すなわち、高周波数に対応した圧電発振器そのものが有する出力負荷を小さくすることができる場合、この集積回路素子に接続される回路として、より大型のものを用いることが可能となる。その結果、前記ベース上において、前記複数の電子部品素子の各端子を外部の電極へ導通させるための前記電極パターンを短くすることが可能となり、また、Gndまでの距離も短くすることが可能となる。また、EMIの発生源になりうる出力用の電極パターンが最短になる設計は、当該圧電発振器のEMIレベルを抑える効果がある。さらに、前記集積回路素子と前記圧電振動片が同一平面状に最短で接続する設計は、前記集積回路素子と前記圧電振動片が積層されて異なった平面状に(多層にまたがって)配置され接続される設計に比べて、EMI発生源から受ける影響を抑える効果がある。すなわち、より当該圧電発振器のEMI対策として好適な設計が行なえる。   Specifically, since the electrode pattern is arranged in the vicinity of the output electrode pattern of the piezoelectric vibration device, the output load can be minimized. That is, when the output load of the piezoelectric oscillator itself corresponding to a high frequency can be reduced, a larger circuit can be used as a circuit connected to the integrated circuit element. As a result, on the base, it is possible to shorten the electrode pattern for conducting each terminal of the plurality of electronic component elements to an external electrode, and it is also possible to shorten the distance to Gnd. Become. In addition, the design in which the output electrode pattern that can be an EMI generation source is the shortest has an effect of suppressing the EMI level of the piezoelectric oscillator. In addition, the design in which the integrated circuit element and the piezoelectric vibrating piece are connected in the shortest distance on the same plane is such that the integrated circuit element and the piezoelectric vibrating piece are laminated and arranged in different planes (over multiple layers). Compared to the designed design, there is an effect of suppressing the influence from the EMI generation source. That is, it is possible to design more suitable as an EMI countermeasure for the piezoelectric oscillator.
前記構成において、前記キャスタレーションは、前記本体筐体の表面から裏面にかけて形成されてもよい。   The said structure WHEREIN: The said castellation may be formed from the surface of the said main body housing | casing to a back surface.
この場合、前記キャスタレーションは、前記本体筐体の表面から裏面にかけて形成されたので、例えば、前記キャスタレーションを外部の電極との接続ポイントとして有効に用いながら、当該圧電振動デバイスを外見視して本発明の構成の有無も判断することが可能となる。   In this case, since the castellation is formed from the front surface to the back surface of the main body casing, for example, while using the castellation effectively as a connection point with an external electrode, The presence or absence of the configuration of the present invention can also be determined.
前記構成において、前記複数の電子部品素子は、バンプを介して前記ベースに電気機械的に接合されてもよい。   In the above configuration, the plurality of electronic component elements may be electromechanically joined to the base via bumps.
この場合、前記複数の電子部品素子は、バンプを介して前記ベースに電気機械的に接合されたので、当該圧電振動デバイスの小型化に好適である。すなわち、前記複数の電子部品素子を、導電性接着材を介して前記ベースに電気機械的に接合した場合、前記複数の電子部品素子と前記ベースとの接合領域を確保しなければならず、さらに、ガスが発生し、このガスが当該圧電振動デバイスに悪影響を与える。また、前記複数の電子部品素子を、ワイヤにより前記ベースに電気的に接合した場合、ワイヤボンディングするための領域を前記キャビティに確保する必要があり、当該圧電振動デバイスの低背化(小型化)に好ましくない。これらのことから、本発明は、導電性接着剤やワイヤボンディングによる複数の電子部品素子とベースとの接合と比べて当該圧電振動デバイスの低背化(小型化)を図るのに好ましいことがわかる。   In this case, the plurality of electronic component elements are electromechanically joined to the base via bumps, which is suitable for downsizing the piezoelectric vibration device. That is, when the plurality of electronic component elements are electromechanically bonded to the base via a conductive adhesive, a bonding region between the plurality of electronic component elements and the base must be secured, and Gas is generated, and this gas adversely affects the piezoelectric vibration device. In addition, when the plurality of electronic component elements are electrically bonded to the base by wires, it is necessary to secure a region for wire bonding in the cavity, and the piezoelectric vibration device is reduced in height (miniaturized). It is not preferable. From these facts, it can be seen that the present invention is preferable for reducing the height (miniaturization) of the piezoelectric vibration device as compared with bonding of a plurality of electronic component elements and a base by conductive adhesive or wire bonding. .
前記構成において、前記蓋と接合するための前記ベース上の接合領域の幅が150μm以上に設定されてもよい。   The said structure WHEREIN: The width | variety of the joining area | region on the said base for joining with the said lid | cover may be set to 150 micrometers or more.
この場合、前記ベースへの前記蓋の接合の際に前記ベースの割れを抑制することが可能となる。具体的に、前記蓋に金属材料(例えば銀ろう)を用い、金属リングを介在させるのではなく、前記ベースのメタライズ層(金属メタライズ)に直接シーム溶接する場合、前記蓋を前記ベースに接合する際に前記ベースの割れが生じやすいが、本発明によれば、前記接合領域の幅を150μm以上確保しているので、このような不具合が生じるのを抑制することが可能となる。   In this case, it is possible to suppress cracking of the base when the lid is joined to the base. Specifically, a metal material (for example, silver solder) is used for the lid, and when the seam welding is performed directly on the metallization layer (metal metallization) of the base instead of interposing a metal ring, the lid is joined to the base. However, according to the present invention, since the width of the joining region is 150 μm or more, it is possible to suppress the occurrence of such a problem.
前記構成において、前記蓋の平面視外周縁端部の一部に切り欠き部が設けられ、前記切り欠き部が、前記ベースに前記蓋が接合される際に、前記キャスタレーションの内側に近接するように構成され、前記蓋はその外周縁端部に沿って前記ベースに接合されてもよい。   The said structure WHEREIN: A notch part is provided in a part of planar view outer periphery edge part of the said lid | cover, The said notch part adjoins the inner side of the said castellation when the said cover is joined to the said base. The lid may be joined to the base along an outer peripheral edge portion thereof.
この場合、前記蓋の平面視外周縁端部の一部に切り欠き部が設けられ、前記切り欠き部が、前記ベースに前記蓋が接合される際に、前記キャスタレーションの内側に近接するように構成され、前記蓋はその外周縁端部に沿って前記ベースに接合されたので、前記ベースに前記蓋を搭載して接合する場合に、前記ベースの前記外周縁端部にずれ込むことなく前記ベースへの前記蓋の位置決めを行うことが容易となる。また、前記キャスタレーションによって前記接合領域がバラツクことなく、一定の前記接合領域を確保しながらも、前記キャスタレーションの部分で前記接合領域の幅が極端に狭くなることがない。従って、前記蓋を前記ベースに搭載する際の安定性を高めながら、リークをなくし、気密不良を防止することができる。また、通常に比べて、ろう材などの溶融材を用いた接合のための溶融温度を上げる必要性もなくなるので、溶融したろう材が前記キャビティの中に飛散するなどのスプラッシュの問題や溶融熱歪みによる前記ベースの割れの問題等が新たに起こることもない。つまり、より信頼性の高い気密封止構造を有した圧電振動デバイスが得られる。   In this case, a notch is provided in a part of the outer peripheral edge of the lid in plan view so that the notch comes close to the inside of the castellation when the lid is joined to the base. The lid is joined to the base along the outer peripheral edge thereof, so that when the lid is mounted on the base and joined, the lid does not shift to the outer peripheral edge of the base. It becomes easy to position the lid to the base. In addition, the joint region does not vary due to the castellation, and a certain joint region is secured, and the width of the joint region is not extremely narrow at the castellation portion. Therefore, it is possible to eliminate leaks and prevent airtight defects while improving the stability when the lid is mounted on the base. In addition, since there is no need to increase the melting temperature for joining using a melting material such as a brazing material, the problem of splash such as the molten brazing material splashing into the cavity and the heat of fusion are eliminated. The problem of cracking of the base due to distortion does not occur anew. That is, a piezoelectric vibration device having a more reliable hermetic sealing structure can be obtained.
具体的に、前記ベースへの前記蓋の接合領域を前記キャスタレーションより内側に隔離し、当該接合領域が前記キャスタレーションの部分で前記接合領域の幅が極端に狭くなることがなくなる。このため、リークをなくし、気密不良を防止することができる。また、前記蓋の端部に沿って接合することで、前記接合領域を前記キャスタレーションより内側に隔離しながらも、当該接合領域を容易に特定しながら封止が行えるので作業効率が高まる。前記蓋の切り欠きが形成されていない外周縁端部は、平面視形状が前記ベースの平面視形状とほぼ等しく成形されているので、前記外周縁端部へのずれ込みをなくして、前記蓋の前記ベースに対する搭載安定性を高めることができる。   Specifically, the joining region of the lid to the base is isolated inside the castellation, and the joining region is a portion of the castellation so that the width of the joining region is not extremely narrowed. For this reason, a leak can be eliminated and an airtight defect can be prevented. Further, by joining along the end portion of the lid, it is possible to perform sealing while easily identifying the joining area while isolating the joining area inside the castellation, so that work efficiency is increased. The outer peripheral edge portion where the notch of the lid is not formed has a shape in plan view that is substantially the same as the shape of the base in plan view. Mounting stability with respect to the base can be enhanced.
本発明にかかる圧電振動デバイスによれば、本体筐体の低背化により発生する不具合を抑えることが可能となる。   According to the piezoelectric vibrating device according to the present invention, it is possible to suppress problems caused by the low profile of the main body casing.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施例では、圧電振動デバイスとして表面実装型水晶発振器に本発明を適用した場合を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the case where the present invention is applied to a surface-mounted crystal oscillator as a piezoelectric vibration device is shown.
本実施例にかかる表面実装型水晶発振器1(以下、水晶発振器という)は、図1〜7に示すように、2つの電子部品素子と、これら電子部品素子を配置して保持するベース2と、ベース2と接合してベース2に配置保持した電子部品素子を気密封止するための蓋3と、からなる。なお、本実施例では、電子部品素子として、水晶振動片4(本発明でいう圧電振動片)と、ICチップ5(本発明でいう集積回路素子)とを用いる。   As shown in FIGS. 1 to 7, a surface-mount crystal oscillator 1 (hereinafter referred to as a crystal oscillator) according to the present embodiment includes two electronic component elements, a base 2 that arranges and holds these electronic component elements, And a lid 3 for hermetically sealing the electronic component element disposed and held on the base 2 by being joined to the base 2. In this embodiment, a quartz crystal vibrating piece 4 (piezoelectric vibrating piece referred to in the present invention) and an IC chip 5 (integrated circuit element referred to in the present invention) are used as electronic component elements.
この水晶発振器1では、図1〜4に示すように、ベース2と蓋3とが接合されて本体筐体6が成形され、本体筐体6の内部のベース2上に水晶振動片4とICチップ5とが配される。またこの時、本体筐体6の内部に水晶振動片4とICチップ5とを配するための配置領域であるキャビティ61(内部空間)が形成される。このキャビティ61は、蓋3とベース2により気密封止されている。なお、本実施例では、水晶振動片4とICチップ5とはキャビティ61の底面62に配されている。すなわち、水晶振動片4とICチップ5とは同一キャビティ61の同一平面(底面62)に配されている。   In the crystal oscillator 1, as shown in FIGS. 1 to 4, the base 2 and the lid 3 are joined to form a main body housing 6, and the crystal vibrating piece 4 and the IC are formed on the base 2 inside the main body housing 6. Chip 5 is arranged. At this time, a cavity 61 (internal space), which is an arrangement region for arranging the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5, is formed inside the main body housing 6. The cavity 61 is hermetically sealed by the lid 3 and the base 2. In this embodiment, the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are arranged on the bottom surface 62 of the cavity 61. That is, the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are arranged on the same plane (bottom surface 62) of the same cavity 61.
次に、この水晶発振器1の各構成について説明する。   Next, each configuration of the crystal oscillator 1 will be described.
水晶振動片4は、図4,5に示すように、例えば、ATカットの水晶片(図示省略)からなり、平面視矩形状の一枚板の直方体に成形されている。この水晶振動片4の両主面41,42には、それぞれ励振電極43と、これらの励振電極43を外部電極(図示省略)と電気的に接続するための接続電極44と、励振電極43を接続電極に引き出すための引出電極45とが形成されている。そして、水晶振動片4は、水晶振動片4用の金属バンプ(図示省略)を用いてFCBによりベース2(キャビティ61の底面62)に形成された複数の電極パッド81に電気機械的に接合されている。なお、金属バンプに限らず、他の導電性接合材(導電性接着剤、はんだ等)を用いて、電極パッド81に水晶振動片4を電気機械的に接合してもよい。また、励振電極43,接続電極44,および引出電極45は、真空蒸着法やスパッタリング法により形成され、例えば、水晶振動板側からクロム、金の順に、あるいはクロム、金、クロムの順に、あるいはクロム、銀、クロムの順に積層して形成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the crystal vibrating piece 4 is made of, for example, an AT-cut crystal piece (not shown), and is formed into a rectangular parallelepiped having a rectangular shape in plan view. The main surfaces 41 and 42 of the quartz crystal vibrating piece 4 are respectively provided with an excitation electrode 43, a connection electrode 44 for electrically connecting the excitation electrode 43 to an external electrode (not shown), and an excitation electrode 43. An extraction electrode 45 is formed for extraction to the connection electrode. Then, the crystal vibrating piece 4 is electromechanically bonded to a plurality of electrode pads 81 formed on the base 2 (the bottom surface 62 of the cavity 61) by FCB using metal bumps (not shown) for the crystal vibrating piece 4. ing. Note that the crystal vibrating piece 4 may be electromechanically bonded to the electrode pad 81 using other conductive bonding materials (conductive adhesive, solder, etc.) without being limited to the metal bumps. In addition, the excitation electrode 43, the connection electrode 44, and the extraction electrode 45 are formed by a vacuum deposition method or a sputtering method. For example, from the quartz diaphragm side in the order of chromium and gold, or in the order of chromium, gold, and chromium, or chromium , Silver and chrome are laminated in this order.
ICチップ5は、図4,7に示すように、水晶振動片4とともに発振回路を構成する1チップ集積回路素子であり、その下面には接続端子が複数形成されている。本実施例では、ICチップ5にベアチップを採用しており、ICチップ5の複数の接続端子51は、ベース2(キャビティ61の底面62)に形成された複数の電極パッド81に、それぞれICチップ5用の金属バンプ(図示省略)を用いてフェイスダウンボンディング(FDB)により電気機械的に接合されている。なお、キャビティ61の底面62とICチップ5の隙間に樹脂材料を充填してもよい。   As shown in FIGS. 4 and 7, the IC chip 5 is a one-chip integrated circuit element that constitutes an oscillation circuit together with the crystal vibrating piece 4, and a plurality of connection terminals are formed on the lower surface thereof. In this embodiment, a bare chip is adopted as the IC chip 5, and the plurality of connection terminals 51 of the IC chip 5 are respectively connected to the plurality of electrode pads 81 formed on the base 2 (the bottom surface 62 of the cavity 61). Electromechanical bonding is performed by face down bonding (FDB) using metal bumps 5 (not shown). The gap between the bottom surface 62 of the cavity 61 and the IC chip 5 may be filled with a resin material.
ベース2は、アルミナ等のセラミックとタングステン等の導電材料を適宜積層した構成からなる。このベース2は、図1〜3に示すように、箱状体に形成され、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、所定形状からなる導電材料および中空を有するセラミック材料を積層して断面視凹状に一体的に焼成されている。また、中空を有するセラミック材料は、平面視矩形状の一枚板のセラミック材料の表面外周に沿って成形されている。この中空を有するセラミック材料の上面は、蓋3との接合領域21であり、この接合領域21には、蓋3と接合するためのメタライズ層(図示省略)が設けられている。なお、図4に示すように、蓋3と接合するためのベース2上の接合領域21であるメタライズ層の幅dが150μm以上に設定され、本実施例では、ベース2上の接合領域21であるメタライズ層のうち、下記するキャスタレーション7(特に、キャスタレーション77,78)が形成された位置のメタライズ層の幅dが150μm以上に設定されている。また、ベース2の厚さh1は、100μm以上130μm以下に設定され、ベース2のうち平面視矩形状の一枚板のセラミック材料の厚さh2は、380μm以下に設定されている(図2参照)。   The base 2 has a configuration in which a ceramic such as alumina and a conductive material such as tungsten are appropriately laminated. As shown in FIGS. 1 to 3, this base 2 is formed in a box-like body, and a conductive material having a predetermined shape and a ceramic material having a hollow shape are laminated on a single plate having a rectangular shape in plan view made of a ceramic material. Thus, they are integrally fired in a concave shape in cross section. Moreover, the ceramic material which has a hollow is shape | molded along the outer periphery of the surface of the ceramic material of the single plate rectangular shape planar view. The upper surface of the hollow ceramic material is a joining region 21 with the lid 3, and a metallized layer (not shown) for joining with the lid 3 is provided in the joining region 21. As shown in FIG. 4, the width d of the metallized layer, which is the bonding region 21 on the base 2 for bonding to the lid 3, is set to 150 μm or more, and in this embodiment, the bonding region 21 on the base 2 Among the metallized layers, the width d of the metallized layer at the position where the following castellations 7 (in particular, castellations 77 and 78) are formed is set to 150 μm or more. Further, the thickness h1 of the base 2 is set to 100 μm or more and 130 μm or less, and the thickness h2 of the ceramic material of the single plate rectangular plate in the base 2 is set to 380 μm or less (see FIG. 2). ).
また、図1〜5に示すように、ベース2の平面視外周には、その長辺22の中央部分にキャスタレーション77,78が形成され、およびその四隅にキャスタレーション73〜76が形成されている。すなわち、本実施例では、ベースの長辺22の中央部分(本発明でいう本体筐体の側面)に、それぞれキャスタレーション77,78がキャビティ61を挟んで対向して形成されている。また、水晶振動片4およびICチップ5は、キャビティ61内のベース2の同一平面(キャビティ61の底面62)上の位置であって、対向して形成されたキャスタレーション77,78間を結んだ仮想対向線23上以外の位置に配されている。また、キャスタレーション7は、ベース2の半円弧状の切り欠き(半円弧状の凹部)が本体筐体6の表面から裏面にかけて形成されている。なお、このキャスタレーションには電極(下記する引回電極82および端子電極97,98参照)が形成されている。   As shown in FIGS. 1 to 5, on the outer periphery in plan view of the base 2, castellations 77 and 78 are formed at the central portion of the long side 22, and castellations 73 to 76 are formed at the four corners. Yes. That is, in this embodiment, castellations 77 and 78 are formed opposite to each other with the cavity 61 in between at the central portion of the long side 22 of the base (the side surface of the main body casing in the present invention). Further, the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are located on the same plane (the bottom surface 62 of the cavity 61) of the base 2 in the cavity 61 and connect between the castellations 77 and 78 formed to face each other. It is arranged at a position other than on the virtual facing line 23. Further, the castellation 7 has a semicircular arc-shaped notch (a semicircular arc-shaped recess) of the base 2 formed from the front surface to the back surface of the main body housing 6. In this castellation, electrodes (see the routing electrode 82 and the terminal electrodes 97 and 98 described below) are formed.
また、図1〜5に示すように。ベース2の表面24(キャビティ61の底面62)には、水晶振動片4の接続電極44およびICチップ5の接続端子51と、外部(外部部品や外部機器)の電極とを電気的に接続するための複数の電極パターン8(83〜88)が形成されている。電極パターン7は、電子部品素子と接続するための電極パッド81と、これら電極パッド81をそれぞれに対応したベース2に形成される端子電極9(93〜98)に引き出すための引回電極82とから構成されている。複数の電極パターン83〜86は、キャビティ61内からキャスタレーション73〜76を介してベース2の裏面25に引き出され、電子部品素子(ICチップ5)は端子電極93〜96から外部(外部部品や外部機器)と接続される。また、複数の電極パターン87,88は、キャビティ61内からキャスタレーション77,78に引き出され、キャスタレーション77,78に形成された端子電極97,98から電子部品素子(水晶振動片4)が外部(検査機器)と一時的に接続される。なお、本実施例では、図4に示すように、電極パターン8(少なくとも引回電極82の一部)が、キャビティ61内において露出形成されている。なお、本実施例でいう電極パターン8には、Gnd用電極パターン83と、出力用電極パターン84と、OE(Output Enable)用電極パターン85と、VDD用電極パターン86と、水晶検査端子用電極パターン87,88があり、それぞれ対応した端子電極9(93〜98)に接続されている。また、ICチップ5が、電極パターン83〜88のうち水晶発振器1の出力用電極パターン84とGnd用電極パターン83との近傍に配されている。 As shown in FIGS. The connection electrode 44 of the crystal vibrating piece 4 and the connection terminal 51 of the IC chip 5 are electrically connected to the surface 24 of the base 2 (the bottom surface 62 of the cavity 61) and an external (external component or external device) electrode. For this purpose, a plurality of electrode patterns 8 (83 to 88) are formed. The electrode pattern 7 includes an electrode pad 81 for connecting to the electronic component element, and a routing electrode 82 for drawing the electrode pad 81 to the terminal electrode 9 (93 to 98) formed on the corresponding base 2. It is composed of The plurality of electrode patterns 83 to 86 are drawn from the cavity 61 to the back surface 25 of the base 2 via the castellations 73 to 76, and the electronic component element (IC chip 5) is externally connected to the terminal electrodes 93 to 96 (external components and Connected to an external device). Further, the plurality of electrode patterns 87 and 88 are drawn from the cavity 61 to the castellations 77 and 78, and the electronic component element (crystal vibrating piece 4) is externally connected to the terminal electrodes 97 and 98 formed on the castellations 77 and 78. (Inspection equipment) temporarily connected. In this embodiment, as shown in FIG. 4, the electrode pattern 8 (at least a part of the routing electrode 82) is exposed in the cavity 61. The electrode pattern 8 in this embodiment includes a Gnd electrode pattern 83, an output electrode pattern 84, an OE (Output Enable) electrode pattern 85, a V DD electrode pattern 86, and a crystal inspection terminal. There are electrode patterns 87 and 88, which are connected to the corresponding terminal electrodes 9 (93 to 98). The IC chip 5 is disposed in the vicinity of the output electrode pattern 84 and the Gnd electrode pattern 83 of the crystal oscillator 1 among the electrode patterns 83 to 88.
蓋3は、金属材料からなり、図1に示すように、平面視矩形状の一枚板に成形されている。この蓋3は、下面にろう材(図示省略)が形成されており、直接シーム溶接やビーム溶接等の手法によりベース2に接合されて、蓋3とベース2とによる水晶発振器1の本体筐体が成形される。具体的に、蓋3は、コバールからなるコア材に金属層としての金属ろう材が形成された構成であり、より詳しくは、例えば上面からニッケル層、コバールコア材、銅層、銀ろう層の順の多層構成である。ここでいう銀ろう層がベース2のメタライズ層と直接接合される。また、銀ろう層の一部がベース2のメタライズ層(金属メタライズ)と接合するための溶接領域とされ、この溶接領域は蓋3の平面視外周端部に沿って設定されている。蓋3の平面視外形はベース2の外形とほぼ同じであるか、若干小さい構成となっている。   The lid 3 is made of a metal material, and is formed into a single plate having a rectangular shape in plan view as shown in FIG. The lid 3 is formed with a brazing material (not shown) on the lower surface, and is joined to the base 2 by a technique such as direct seam welding or beam welding, and the main body housing of the crystal oscillator 1 by the lid 3 and the base 2. Is formed. Specifically, the lid 3 has a structure in which a metal brazing material as a metal layer is formed on a core material made of Kovar. More specifically, for example, a nickel layer, a Kovar core material, a copper layer, and a silver brazing layer are arranged in this order from the upper surface. It is a multilayer structure. The silver brazing layer here is directly bonded to the metallized layer of the base 2. A part of the silver brazing layer is a welding region for joining the metallized layer (metal metallized) of the base 2, and this welding region is set along the outer peripheral end of the lid 3 in plan view. The plan view outline of the lid 3 is substantially the same as or slightly smaller than the outline of the base 2.
上記した構成要件を含んだ水晶発振器1では、ベース2のキャビティ61にICチップ5および水晶振動片4を配し、これらICチップ5および水晶振動片4を蓋3にて被覆し、ベース2のメタライズ層と蓋3の銀ろう層の一部とを溶融硬化させて接合させ、キャビティ61内のICチップ5および水晶振動片4の気密封止を行う。なお、本実施例では、封止用の金属リングを用いずにベース2のメタライズ層に直接シーム溶接する気密封止を行っており、蓋3の長辺31と短辺32に沿ってシームローラ(図示省略)を走査させることで、蓋3に形成された銀ろう層の一部とベース2のメタライズ層を接合して水晶発振器1を製造する。   In the crystal oscillator 1 including the above-described constituent elements, the IC chip 5 and the crystal vibrating piece 4 are arranged in the cavity 61 of the base 2, and the IC chip 5 and the crystal vibrating piece 4 are covered with the lid 3. The metallized layer and a part of the silver brazing layer of the lid 3 are melt-cured and bonded, and the IC chip 5 and the quartz crystal vibrating piece 4 in the cavity 61 are hermetically sealed. In this embodiment, hermetic sealing is performed by seam welding directly to the metallized layer of the base 2 without using a metal ring for sealing, and a seam roller ( The crystal oscillator 1 is manufactured by bonding a part of the silver brazing layer formed on the lid 3 and the metallized layer of the base 2 by scanning (not shown).
上記したように、本実施例に係る水晶発振器1によれば、本体筐体6の低背化により発生する不具合を抑えることができる。例えば、ベース2にキャスタレーション7(特に、キャスタレーション77,78)を形成する際にキャスタレーション7(特に、キャスタレーション77,78)を基にしてベース2が傾斜し、ベース2の傾斜角が大きい場合、ベース2上に水晶振動片4とICチップ5を配することが難しくなる。なお、この傾斜は、ベース2の高さ(厚み)に関係し、ベース2の高さ(厚み)を低く(薄く)すると、傾斜角が大きくなる。   As described above, according to the crystal oscillator 1 according to the present embodiment, it is possible to suppress problems that occur due to the low profile of the main body housing 6. For example, when the castellations 7 (particularly, castellations 77 and 78) are formed on the base 2, the base 2 is tilted based on the castellations 7 (particularly the castellations 77 and 78), and the tilt angle of the base 2 is If it is large, it is difficult to dispose the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 on the base 2. This inclination is related to the height (thickness) of the base 2, and when the height (thickness) of the base 2 is reduced (thinned), the inclination angle increases.
上記したように、本実施例に係る水晶発振器1によれば、本体筐体6の側面63に、キャスタレーション77,78がキャビティ61を挟んで対向して形成され、水晶振動片4とICチップ5は、キャビティ61内のベース2の同一平面上の位置であって、対向して形成されたキャスタレーション77,78間を結んだ仮想対向線23上以外の位置に配されたので、上記したような問題点を解決することができる。また、本実施例に係る水晶発振器1によれば、本体筐体6の高さ(厚み)を抑えて本体筐体6の低背化を図ることができ、その結果、水晶発振器1の材料コストを抑制することができる。   As described above, according to the crystal oscillator 1 according to the present embodiment, the castellations 77 and 78 are formed on the side surface 63 of the main body housing 6 so as to face each other with the cavity 61 interposed therebetween. 5 is a position on the same plane of the base 2 in the cavity 61 and is disposed at a position other than on the virtual facing line 23 connecting the castellations 77 and 78 formed facing each other. Such problems can be solved. Further, according to the crystal oscillator 1 according to the present embodiment, the height (thickness) of the main body housing 6 can be suppressed, and the main body housing 6 can be reduced in height. As a result, the material cost of the crystal oscillator 1 can be reduced. Can be suppressed.
また、ベース2への蓋3の接合の際にベース2の割れを抑制することができる。具体的に、蓋3に金属材料(例えば銀ろう層)を用い、金属リングを介在させるのではなく、ベース2のメタライズ層に直接シーム溶接する場合、蓋3をベース2に接合する際にベース2の割れが生じやすいが、本実施例に係る水晶発振器1によれば、接合領域21の幅を150μm以上確保しているので、このような不具合が生じるのを抑制することができる。   Further, cracking of the base 2 can be suppressed when the lid 3 is joined to the base 2. Specifically, when a metal material (for example, a silver brazing layer) is used for the lid 3 and a metal ring is not interposed, but the seam welding is directly performed on the metallized layer of the base 2, the base 3 is joined when the lid 3 is joined to the base 2. Although the crack 2 is likely to occur, according to the crystal oscillator 1 according to the present embodiment, since the width of the bonding region 21 is secured to 150 μm or more, it is possible to suppress the occurrence of such a problem.
また、水晶振動片4とICチップ5の各端子(接続電極44と接続端子51)と外部(外部部品や外部機器)の電極とを電気的に接続するための電極パターン8が、キャビティ61内に露出形成されたので、ベース2上の電極パターン8を目視することができる。結果として、ベース2の積層部の目視できない部分に比べて、電気的ショートに関して信頼性の面から製造上の制限を受けにくくなり、電極パターン8の幅を小さくしたり、複数の電極パターン8を互いに近接配置するなど、電極パターン8の設計の自由度をあげることができ、電極パターン8の設計が容易となる。   In addition, an electrode pattern 8 for electrically connecting the crystal resonator element 4 and each terminal (connection electrode 44 and connection terminal 51) of the IC chip 5 and an external (external component or external device) electrode is provided in the cavity 61. The electrode pattern 8 on the base 2 can be visually observed. As a result, compared to the invisible portion of the laminated portion of the base 2, it is less likely to be limited in terms of reliability in terms of electrical short, and the width of the electrode pattern 8 can be reduced, or a plurality of electrode patterns 8 can be formed. The degree of freedom in designing the electrode pattern 8 can be increased by arranging the electrodes in proximity to each other, and the design of the electrode pattern 8 is facilitated.
また、電子部品素子には、ICチップ5が含まれ、ICチップ5が、電極パターン8のうち水晶発振器1の出力用電極パターン84(出力用の電極パターン)の近傍に配されたので、水晶発振器1として用いることができる。特に、実施例にかかる水晶発振器1は、高周波数に対応した水晶発振器1に好適であり、水晶発振器1のEMI(ElectroMagnetic Interference)レベルを抑えることができる。   Further, the electronic component element includes the IC chip 5, and the IC chip 5 is disposed in the vicinity of the output electrode pattern 84 (output electrode pattern) of the crystal oscillator 1 in the electrode pattern 8. It can be used as the oscillator 1. In particular, the crystal oscillator 1 according to the embodiment is suitable for the crystal oscillator 1 corresponding to a high frequency, and can suppress the EMI (Electro Magnetic Interference) level of the crystal oscillator 1.
具体的に、電極パターン8のうち水晶発振器1の出力用電極パターン84の近傍に配されたので、出力負荷を最小限に抑えることができる。すなわち、高周波数に対応した水晶発振器1そのものが有する出力負荷を小さくすることができる場合、このICチップ5に接続される回路として、より大型のものを用いることができる。その結果、ベース2上において、水晶振動片4とICチップ5の各端子(接続電極44と接続端子51)を外部(外部部品や外部機器)の電極へ導通させるための電極パターン8を短くすることができ、また、Gndまでの距離(水晶発振器1のGnd用電極パターン83の長さ)も短くすることができる。また、EMIの発生源になりうる出力用の電極パターン84が最短になる設計は、水晶発振器1のEMIレベルを抑える効果がある。さらに、ICチップ5と水晶振動片4が同一平面状に最短で接続する設計は、ICチップ5と水晶振動片4が積層されて異なった平面状に(多層にまたがって)配置され接続される設計に比べて、EMI発生源から受ける影響を抑える効果がある。すなわち、より水晶発振器1のEMI対策として好適な設計が行なえる。   Specifically, since the electrode pattern 8 is arranged in the vicinity of the output electrode pattern 84 of the crystal oscillator 1, the output load can be minimized. That is, when the output load of the crystal oscillator 1 itself corresponding to a high frequency can be reduced, a larger circuit can be used as the circuit connected to the IC chip 5. As a result, on the base 2, the electrode pattern 8 for electrically connecting each terminal (the connection electrode 44 and the connection terminal 51) of the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 to an external (external part or external device) electrode is shortened. In addition, the distance to Gnd (the length of the Gnd electrode pattern 83 of the crystal oscillator 1) can be shortened. The design in which the output electrode pattern 84 that can be an EMI generation source is the shortest has an effect of suppressing the EMI level of the crystal oscillator 1. Further, in the design in which the IC chip 5 and the quartz crystal vibrating piece 4 are connected in the shortest distance on the same plane, the IC chip 5 and the quartz crystal vibrating piece 4 are laminated and arranged and connected in different planes (over multiple layers). Compared to the design, there is an effect of suppressing the influence received from the EMI generation source. In other words, the crystal oscillator 1 can be more suitably designed as an EMI countermeasure.
また、キャスタレーション7は、本体筐体6の表面から裏面にかけて形成されたので、例えば、キャスタレーション7を外部(外部部品や外部機器)の電極との接続ポイントとして有効に用いながら、水晶発振器1を外見視して本実施例の構成の有無も判断することができる。   Since the castellation 7 is formed from the front surface to the back surface of the main body housing 6, for example, the crystal oscillator 1 can be used while effectively using the castellation 7 as a connection point with an external (external component or external device) electrode. The presence or absence of the configuration of the present embodiment can also be determined by looking at the above.
また、水晶振動片4およびICチップ5は、バンプ(金属バンプ)を介してベース2に電気機械的に接合されたので、水晶発振器1の小型化に好適である。すなわち、水晶振動片4およびICチップ5を、導電性接着材を介してベース2に電気機械的に接合した場合、水晶振動片4およびICチップ5とベース2との接合領域を確保しなければならず、さらに、ガスが発生し、このガスが水晶発振器1に悪影響を与える。また、水晶振動片4およびICチップ5を、ワイヤによりベースに電気的に接合した場合、ワイヤボンディングするための領域をキャビティ61に確保する必要があり、水晶発振器1の低背化(小型化)に好ましくない。これらのことから、本実施例は、導電性接着剤やワイヤボンディングによる水晶振動片4およびICチップ5とベース2との接合と比べて水晶発振器1の低背化(小型化)を図るのに好ましいことがわかる。   Further, since the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are electromechanically joined to the base 2 via bumps (metal bumps), it is suitable for miniaturization of the crystal oscillator 1. That is, when the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are electromechanically bonded to the base 2 via a conductive adhesive, a bonding area between the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 and the base 2 must be secured. In addition, gas is generated and this gas adversely affects the crystal oscillator 1. In addition, when the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are electrically bonded to the base by wires, it is necessary to secure a region for wire bonding in the cavity 61, and the crystal oscillator 1 is reduced in height (downsized). It is not preferable. For these reasons, the present embodiment is intended to reduce the height (miniaturization) of the crystal oscillator 1 as compared with the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 and the base 2 joined by the conductive adhesive or wire bonding. It turns out that it is preferable.
なお、上記した本実施例では、圧電振動デバイスとして表面実装型水晶発振器を用いたが、これに限定されるものではなく、水晶振動子や水晶フィルタなどの他の圧電振動する他の圧電振動デバイスであってもよい。また、圧電材料の好適な例として水晶を用いているが、これに限定されるものではない。   In the above-described embodiment, the surface-mounted crystal oscillator is used as the piezoelectric vibration device. However, the present invention is not limited to this, and other piezoelectric vibration devices that vibrate other piezoelectric elements such as a crystal resonator and a crystal filter. It may be. Further, although quartz is used as a suitable example of the piezoelectric material, it is not limited to this.
また、上記した本実施例では、電子部品素子として水晶振動片4とICチップ5とを用いているが、これに限定されるものではなく、任意の電子部品素子を用いてよく、例えば2つの水晶振動片を用いてもよい。   In the above-described embodiment, the crystal resonator element 4 and the IC chip 5 are used as electronic component elements. However, the present invention is not limited to this, and any electronic component element may be used. A crystal vibrating piece may be used.
また、上記した本実施例では、2つの電子部品素子を用いているが、電子部品素子の数は限定されるものではなく任意に設定可能である。   In the above-described embodiment, two electronic component elements are used. However, the number of electronic component elements is not limited and can be arbitrarily set.
また、上記した本実施例では、図1に示すベース2の平面視長辺22(本体筐体6の側面63)にキャスタレーション77,78を形成しているが、これに限定されるものではなく、対向するキャスタレーション77,78の形成位置を、例えば、ベース2の平面視短辺としてもよい。   In the above-described embodiment, the castellations 77 and 78 are formed on the long side 22 (the side surface 63 of the main body housing 6) of the base 2 shown in FIG. 1, but the present invention is not limited to this. Instead, the formation positions of the opposite castellations 77 and 78 may be, for example, the short side of the base 2 in plan view.
また、本実施例では、対向するキャスタレーション77,78の形成位置が、ベース2の一対の長辺22の同一位置としているが、これに限定されるものではなく、対応するキャスタレーション77,78の形成位置は正確に対向位置でなくてもよい。   Further, in the present embodiment, the formation positions of the opposing castellations 77 and 78 are the same positions of the pair of long sides 22 of the base 2, but the present invention is not limited to this, and the corresponding castellations 77 and 78 are not limited thereto. The formation position may not be exactly the opposite position.
また、上記したベース2と蓋3との接合に関して、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えばビーム封止する構成を採用することができる。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment with respect to the joining between the base 2 and the lid 3 described above. For example, a beam sealing configuration can be adopted.
また、本実施例では、ベース2の形状を箱型形状(断面視凹状)とし、蓋3の形状を平面視矩形状の一枚板としているが、これに限定されるものではなく、例えば、ベース2の形状を平面視矩形状の一枚板とし、蓋3の形状を箱型形状(断面視凹状)としてもよい。この場合、蓋3の側面にキャスタレーション7が形成されることとなる。すなわち、本実施例では、キャスタレーション7は、本体筐体6の側面に形成されていればよい。   In the present embodiment, the shape of the base 2 is a box shape (concave shape in cross section), and the shape of the lid 3 is a single plate having a rectangular shape in plan view, but is not limited thereto. The shape of the base 2 may be a single plate having a rectangular shape in plan view, and the shape of the lid 3 may be a box shape (concave shape in sectional view). In this case, the castellation 7 is formed on the side surface of the lid 3. That is, in the present embodiment, the castellation 7 only needs to be formed on the side surface of the main body housing 6.
また、蓋3の形状に関して、上記した図1に示す実施例に限定されるものではなく、例えば、図8に示すような蓋3であってもよい。図8に示す蓋3の基本構成は、上記した実施例と同じであるので、同じ構成部分については同番号を用いるとともに、一部説明を割愛する。   Further, the shape of the lid 3 is not limited to the embodiment shown in FIG. 1 described above, and may be a lid 3 as shown in FIG. 8, for example. Since the basic configuration of the lid 3 shown in FIG. 8 is the same as that of the above-described embodiment, the same numbers are used for the same components, and a part of the description is omitted.
この図8に示す蓋3は、平面視矩形状の平板構成であり、コバールからなるコア材(図示せず)に金属ろう材が形成された構成であり、より詳しくは、例えば上面からニッケル層、コバールコア材、銅層、銀ろう層の順の多層構成である。ここでいう銀ろう層がベース2のメタライズ層と接合される。また、銀ろう層の一部がベース2のメタライズ層と接合するための溶接領域とされ、この溶接領域は蓋3の平面視外周端部に沿って設定されている。   The lid 3 shown in FIG. 8 has a flat plate configuration having a rectangular shape in plan view, and is a configuration in which a metal brazing material is formed on a core material (not shown) made of Kovar. More specifically, for example, a nickel layer is formed from the upper surface. , Kovar core material, copper layer, silver brazing layer in order. The silver brazing layer here is joined to the metallized layer of the base 2. A part of the silver brazing layer is a welding region for joining the metallized layer of the base 2, and this welding region is set along the outer peripheral end of the lid 3 in plan view.
蓋3の平面視外形は、ベース2の外形とほぼ同じか若干小さい構成からなる平面視矩形に成形されている。   The plan view outline of the lid 3 is formed into a rectangular shape in plan view having a configuration substantially the same as or slightly smaller than the outline of the base 2.
また、蓋3の長辺22には、ベース2と接合する際に、ベース2のキャスタレーション77,78の端部に重ならない(キャスタレーション77,78の内側に近接する)ように角を有しない円弧状の切り欠き部33が設けられる。これら円弧状の切り欠き部33は、蓋3の平面視上の対向する長辺22に対向して設けられている。なお、ここでいう角を有しない円弧状の切り欠き部33は、平面視矩形の金属蓋と比較して、その一対の長辺22が互いに近接する方向に曲面加工された長辺22の形状のことをいう。また、ここでいう角とは、折曲部分のことをいい、本実施例でいう切り欠き部33には折曲された部分がなく、切り欠き部33は連続した曲面(平面視上の曲線)からなる。   Further, the long side 22 of the lid 3 has a corner so as not to overlap the end portions of the castellations 77 and 78 of the base 2 (close to the inside of the castellations 77 and 78) when joining the base 2. An arc-shaped notch 33 is provided. These arc-shaped cutout portions 33 are provided to face the long sides 22 facing each other in plan view of the lid 3. The arc-shaped cutout portion 33 having no corners is a shape of the long side 22 in which the pair of long sides 22 are curved in a direction in which the pair of long sides 22 are close to each other, as compared with a metal lid having a rectangular shape in plan view. I mean. The term “corner” as used herein refers to a bent portion, and the cutout portion 33 referred to in the present embodiment has no bent portion, and the cutout portion 33 is a continuous curved surface (curve in plan view). ).
さらに、蓋3の角部34(具体的に平面視四隅)が円弧状形成され、ベース2の角部(具体的に平面視四隅)に近接するように構成されている。ここでいう蓋3の角部34の円弧状形成により、図8に示す蓋3によれば、ベース2と接合する際に、特にベース2のキャスタレーション73〜76と重ならない。   Further, the corners 34 (specifically, four corners in plan view) of the lid 3 are formed in an arc shape, and are configured to be close to the corners (specifically, four corners in plan view) of the base 2. Due to the arc-shaped formation of the corner 34 of the lid 3 here, the lid 3 shown in FIG. 8 does not particularly overlap with the castellations 73 to 76 of the base 2 when joined to the base 2.
上記したような図8に示す蓋3を採用することで、ベース2と接合する際に、ベース2のメタライズ層に対する蓋3の銀ろう層の一部の位置をキャスタレーション7より内側となる(キャスタレーション7に対してその内側に隔離する)。そのため、直接シーム溶接によるベース2と蓋3による気密封止を行った場合であっても、蓋3の端部に沿って銀ろう層の一部が設けられるので、切り欠き部33および角部34がキャスタレーション7と重ならない。具体的に、ベース2に蓋3を接合する際に蓋3の銀ろう層の一部がキャスタレーション7の内側に位置するように構成されているので、極端に溶接領域(蓋3と接するためのベース2のメタライズ層の接合領域)が極端に狭くなることがなくなり、リークをなくし、気密不良を防止することができる。また、切り欠き部33を円弧状とすることで、気密封止する際の溶接熱応力を均一に分散させることができ、封止時のベース2のベース割れなどを抑制することができる。さらに、直接シーム溶接によるベース2と蓋3による気密封止を行った場合、切り欠き部33が角を有しない円弧状としているので、蓋3の長辺22に沿ってシームローラの走査方向を変えなくても、蓋3の長辺22の稜線部分とシームローラの接点が一定となり、むらなく溶接することができる。また、蓋3の対向する辺(本実施例では長辺22)に同一円弧状の切り欠き部33を形成しているので、線対称形状となり、ベース2に蓋3を搭載する際に平面方向の向き判定が不要となり、生産性が高いものとなる。従って、従来の封止設備を活用しながらも極めて安定した封止が行え、リークをなくし、気密不良を防止することができる。さらに、蓋3の角部がベース2の角部に近接する位置に配置されているので、ベース2に蓋3を搭載して溶接する場合にお互いの角部で位置あわせすることで、ずれ込みをなくして、蓋3のベース2に対する搭載安定性を高めることができる。   By adopting the lid 3 shown in FIG. 8 as described above, a part of the silver brazing layer of the lid 3 with respect to the metallized layer of the base 2 is located inside the castellation 7 when joining the base 2 ( Isolate inside castellation 7). Therefore, even when the hermetic sealing is performed by the base 2 and the lid 3 by direct seam welding, a part of the silver brazing layer is provided along the end of the lid 3, so that the notch 33 and the corners are provided. 34 does not overlap with castellation 7. Specifically, when the lid 3 is joined to the base 2, a part of the silver brazing layer of the lid 3 is located inside the castellation 7, so that it is extremely welded (to contact the lid 3. (The joining region of the metallized layer of the base 2) is not extremely narrowed, leaks can be eliminated, and airtight defects can be prevented. Further, by forming the notch 33 in an arc shape, the welding thermal stress at the time of hermetic sealing can be uniformly dispersed, and the base crack of the base 2 at the time of sealing can be suppressed. Furthermore, when the base 2 and the lid 3 are hermetically sealed by direct seam welding, the notch 33 has an arc shape with no corners, so the scanning direction of the seam roller is changed along the long side 22 of the lid 3. Even if not, the ridge line portion of the long side 22 of the lid 3 and the contact point of the seam roller are constant, and welding can be performed without unevenness. In addition, since the same arcuate cutout portion 33 is formed on the opposite side of the lid 3 (long side 22 in this embodiment), the shape is axisymmetric, and the plane direction when the lid 3 is mounted on the base 2 This eliminates the need to determine the orientation of the product and increases productivity. Therefore, extremely stable sealing can be performed while utilizing conventional sealing equipment, leakage can be eliminated, and airtight defects can be prevented. Furthermore, since the corners of the lid 3 are arranged at positions close to the corners of the base 2, when the lid 3 is mounted on the base 2 and welded, it is possible to shift by aligning at the corners of each other. Without it, the mounting stability of the lid 3 on the base 2 can be enhanced.
また、蓋3の切り欠き部33は、平面視上の対向する長辺22に対向して設けられているので、安定したベース2への蓋3の接合を行うことができる。特に、直接シーム溶接によるベース2への蓋3の接合において好適である。これは、直接シーム溶接では、ベース2の対向する辺(本実施例では長辺22)に対して同時に蓋3を溶接することに起因する。   Moreover, since the notch 33 of the lid 3 is provided so as to face the opposed long sides 22 in plan view, the lid 3 can be stably joined to the base 2. In particular, it is suitable for joining the lid 3 to the base 2 by direct seam welding. This is because, in direct seam welding, the lid 3 is welded simultaneously to the opposite sides of the base 2 (long side 22 in this embodiment).
また、上記した本実施例に示すようにベース2と蓋3との接合を直接シーム接合により行う場合、本実施例に示すように切り欠き部33が円弧状に形成されていることが好ましい。   Further, when the base 2 and the lid 3 are joined directly by seam joining as shown in the present embodiment, it is preferable that the notch 33 is formed in an arc shape as shown in the present embodiment.
また、上記した本実施例では、蓋3の切り欠き部33は、ベース2の辺(長辺もしくは短辺)に形成されたキャスタレーション77,78に応じて形成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、3つの辺あるいは4つの辺にキャスタレーションが存在するときは、3つの辺あるいは4つの辺に切り欠き部を形成すればよい。   Further, in the above-described embodiment, the notch 33 of the lid 3 is formed according to castellations 77 and 78 formed on the side (long side or short side) of the base 2, but is not limited thereto. For example, when castellations exist on three sides or four sides, notches may be formed on three sides or four sides.
また、上記した本実施例では、図1に示すようなベース2を用いているが、ベース2の形状はこれに限定されるものではない。例えば、図9に示すようなベース2の形状であってもよい。この図9に示すベース2は、図1に示すベース2と比べて、キャスタレーション77,78が形成された位置のメタライズ層が、ベース2の内方(キャビティ61内)に突出形成されている。また、このメタライズ層は、図9に示すように、ベース2の内方にキャスタレーション77,78と同様の径を有して突出形成されている。この図9に示す形態によれば、図1に示すベース2と比べて、ベース2のメタライズ層を確保することが可能となる。   In the above-described embodiment, the base 2 as shown in FIG. 1 is used. However, the shape of the base 2 is not limited to this. For example, the shape of the base 2 as shown in FIG. 9 may be used. In the base 2 shown in FIG. 9, the metallized layer at the position where the castellations 77 and 78 are formed protrudes inwardly of the base 2 (inside the cavity 61) as compared with the base 2 shown in FIG. . Further, as shown in FIG. 9, the metallized layer is formed to protrude inward of the base 2 with the same diameter as the castellations 77 and 78. According to the form shown in FIG. 9, the metallized layer of the base 2 can be secured as compared with the base 2 shown in FIG.
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。   It should be noted that the present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit, gist, or main features. For this reason, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
本発明は、圧電振動デバイスのうち特に圧電発振器に好適であるが、他に圧電振動子であっても適用できる。   The present invention is particularly suitable for a piezoelectric oscillator among piezoelectric vibrating devices, but can also be applied to other piezoelectric vibrators.
図1は、本実施例にかかる水晶発振器の概略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view of a crystal oscillator according to the present embodiment. 図2は、本実施例にかかる水晶発振器の概略側面図である。FIG. 2 is a schematic side view of the crystal oscillator according to the present embodiment. 図3は、本実施例にかかる水晶発振器の概略底面図である。FIG. 3 is a schematic bottom view of the crystal oscillator according to the present embodiment. 図4は、本実施例にかかる水晶発振器のベースの概略平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view of the base of the crystal oscillator according to the present embodiment. 図5は、本実施例にかかる水晶発振器の電極パターンを示した概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an electrode pattern of the crystal oscillator according to the present embodiment. 図6は、本実施例にかかる水晶振動片の概略平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view of the quartz crystal resonator element according to this example. 図7は、本実施例にかかるICチップの概略平面図である。FIG. 7 is a schematic plan view of the IC chip according to the present embodiment. 図8は、本実施の他の例にかかる水晶発振器のキャップの概略斜視図である。FIG. 8 is a schematic perspective view of a cap of a crystal oscillator according to another example of the present embodiment. 図9は、本実施の他の例にかかる水晶発振器のベースの外形の概略平面図である。FIG. 9 is a schematic plan view of the outer shape of the base of a crystal oscillator according to another example of the present embodiment.
符号の説明Explanation of symbols
1 表面実装型水晶発振器
2 ベース
23 仮想対向線
3 蓋
33 切り欠き部
4 水晶振動片
5 ICチップ
6 本体筐体
61 キャビティ
63 本体筐体の側面
7(73〜78) キャスタレーション
8 電極パターン
d 接合領域の幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Surface mount type crystal oscillator 2 Base 23 Virtual opposing line 3 Cover 33 Notch part 4 Crystal vibrating piece 5 IC chip 6 Main body housing 61 Cavity 63 Side surface 7 (73-78) of main body housing Castellation 8 Electrode pattern d Bonding Area width

Claims (7)

  1. 複数の電子部品素子と、前記複数の電子部品素子を配置するベースと、前記ベースと接合して前記ベースに配置した前記複数の電子部品素子を気密封止する蓋とが設けられ、前記ベースと蓋との接合により本体筐体が成形されるとともに、前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成され、前記複数の電子部品素子には圧電振動片が含まれた圧電振動デバイスにおいて、
    前記本体筐体の側面に、複数のキャスタレーションが前記キャビティを挟んで対向して形成され、
    前記複数の電子部品素子は、前記キャビティ内の前記ベースの同一平面上の位置であって、対向して形成された前記キャスタレーション間を結んだ仮想対向線上以外の位置に配されたことを特徴とする圧電振動デバイス。
    A plurality of electronic component elements; a base on which the plurality of electronic component elements are disposed; and a lid that is joined to the base and hermetically seals the plurality of electronic component elements disposed on the base; A main body casing is formed by joining with a lid, and a cavity that is an arrangement area for arranging the plurality of electronic component elements is formed inside the main body casing. In a piezoelectric vibration device including a resonator element,
    A plurality of castellations are formed opposite to each other across the cavity on the side surface of the main body casing,
    The plurality of electronic component elements are arranged at a position on the same plane of the base in the cavity other than on a virtual opposing line connecting the castellations formed to face each other. Piezoelectric vibration device.
  2. 前記複数の電子部品素子の各端子と外部の電極とを電気的に接続するための電極パターンが、前記キャビティ内に露出形成されたことを特徴とする請求項1に記載の圧電振動デバイス。   2. The piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein an electrode pattern for electrically connecting each terminal of the plurality of electronic component elements and an external electrode is exposed in the cavity.
  3. 前記電子部品素子には、集積回路素子が含まれ、
    前記集積回路素子が、前記電極パターンのうち当該圧電振動デバイスの出力用の電極パターンの近傍に配されたことを特徴とする請求項1または2に記載の圧電振動デバイス。
    The electronic component element includes an integrated circuit element,
    The piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein the integrated circuit element is arranged in the vicinity of an electrode pattern for output of the piezoelectric vibration device among the electrode patterns.
  4. 前記キャスタレーションは、前記本体筐体の表面から裏面にかけて形成されたことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1つに記載の圧電振動デバイス。   The piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein the castellation is formed from the front surface to the back surface of the main body casing.
  5. 前記複数の電子部品素子は、バンプを介して前記ベースに電気機械的に接合されたことを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか1つに記載の圧電振動デバイス。   5. The piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein the plurality of electronic component elements are electromechanically joined to the base via bumps. 6.
  6. 前記蓋と接合するための前記ベース上の接合領域の幅が150μm以上に設定されたことを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1つに記載の圧電振動デバイス。   6. The piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein a width of a bonding region on the base for bonding to the lid is set to 150 μm or more.
  7. 前記蓋の平面視外周縁端部の一部に切り欠き部が設けられ、
    前記切り欠き部が、前記ベースに前記蓋が接合される際に、前記キャスタレーションの内側に近接するように構成され、前記蓋はその外周縁端部に沿って前記ベースに接合されたことを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか1つに記載の圧電振動デバイス。
    A notch is provided in a part of the outer peripheral edge of the lid in plan view,
    The notch is configured to be close to the inside of the castellation when the lid is joined to the base, and the lid is joined to the base along an outer peripheral edge thereof. The piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein the piezoelectric vibration device is a piezoelectric vibration device.
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