JP2008066921A - Piezoelectric vibrator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric vibrator with stable vibration characteristics capable of adjusting a frequency in a sealed state and reducing a parasitic capacitance generated with peripheral circuit wiring. <P>SOLUTION: The upper surface opening of a package container 10 for which a piezoelectric vibration piece 21 is joined inside is closed by a transparent lid 18 for which a transparent electrode film 19 is formed on the almost entire main surface and the piezoelectric vibration piece 21 is airtightly sealed. The transparent electrode film 19 is connected to an external connection terminal 9 for grounding through the metal film 13 and through-hole 5 of the package container 10. By the constitution, the piezoelectric vibration piece 21 is shielded by the transparent electrode film 19 formed on the almost entire main surface of the lid 18, and the parasitic capacitance generated between an excitation electrode formed on vibration arms 22 and 23 and external circuit wiring is reduced. Also, since the transparent electrode film 19 is formed on the main surface of the transparent lid 18, the frequency of the piezoelectric vibration piece 21 is adjusted by the trimming of the excitation electrode by a laser beam in the state of sealing the piezoelectric vibration piece 21. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電振動片を気密に封止した圧電振動子に関する。   The present invention relates to a piezoelectric vibrator in which a piezoelectric vibrating piece is hermetically sealed.

従来より、各種情報・通信機器、ＯＡ機器、民生機器等の電子機器には、圧電振動片とＩＣ素子とを同一パッケージ内に封止した圧電発振器、リアルタイムクロックモジュール等の圧電振動子が使用されている。特に最近は、モバイルコンピュータ等の携帯型情報機器や、携帯電話に代表される携帯型通信機器の分野で、装置の高機能化と共に小型化の進展が著しく、これに伴って圧電振動子の小型化が図られ、また、装置の回路基板への実装に適した表面実装型のものが要求されている。   Conventionally, piezoelectric vibrators such as a piezoelectric oscillator and a real-time clock module in which a piezoelectric vibrating piece and an IC element are sealed in the same package have been used in various information / communication equipment, OA equipment, consumer equipment, and other electronic equipment. ing. Particularly in recent years, in the field of portable information devices such as mobile computers and portable communication devices represented by mobile phones, the progress of miniaturization has been remarkable along with the enhancement of the functionality of the device. In addition, there is a demand for a surface mount type suitable for mounting the device on a circuit board.

このような小型化のニーズに応える圧電振動子として、セラミックケース（パッケージ容器）の内部に圧電振動片（水晶振動片）を片持ち状態に保持されるように接合し、不活性ガス雰囲気中でセラミックケースの上部開口を透明なリッド（ガラスリッド）により封鎖し、内部を気密に封止した構造が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
また、より小型なパッケージタイプの圧電振動子が特許文献２に紹介されている。ガラスまたは水晶からなるベース基板とリッド基板の間に、ギャップ形成および共晶接合用の金属層を介して圧電振動片を有する圧電振動片基板を挟むように重ねて接合することにより、金属層によって形成されるキャビティ内に水晶振動片を気密に封止した構造の圧電振動子が示されている。 As a piezoelectric vibrator that meets these needs for miniaturization, a piezoelectric vibrating piece (quartz crystal vibrating piece) is joined inside a ceramic case (package container) so as to be held in a cantilevered state, and in an inert gas atmosphere. There has been proposed a structure in which an upper opening of a ceramic case is sealed with a transparent lid (glass lid) and the inside is hermetically sealed (see, for example, Patent Document 1).
Further, Patent Document 2 introduces a smaller package type piezoelectric vibrator. Between the base substrate made of glass or quartz and the lid substrate, the piezoelectric vibrating reed substrate having the piezoelectric vibrating reed is sandwiched and bonded via the metal layer for gap formation and eutectic bonding. A piezoelectric vibrator having a structure in which a quartz crystal vibrating piece is hermetically sealed in a cavity to be formed is shown.

さらに、特許文献１および２に記載の圧電振動子は、ガラスや水晶などからなる透明なリッドにより圧電振動片がキャビティ内に気密に封止されている。これにより、圧電振動子を封止したときの熱や応力などによって生じる圧電振動片の振動周波数の変動を、例えばレーザ光によって透明なリッドを介して圧電振動片の一部をトリミングして質量を変化させる方法などにより、封止された状態で圧電振動片の周波数調整を行なうことができる。   Further, in the piezoelectric vibrators described in Patent Documents 1 and 2, the piezoelectric vibrating piece is hermetically sealed in the cavity by a transparent lid made of glass, crystal, or the like. As a result, fluctuations in the vibration frequency of the piezoelectric vibrating piece caused by heat or stress when the piezoelectric vibrator is sealed can be obtained by trimming a part of the piezoelectric vibrating piece through a transparent lid with, for example, laser light. The frequency of the piezoelectric vibrating piece can be adjusted in a sealed state by a changing method or the like.

特開平９−３６６９０号公報JP-A-9-36690 特開２００１−２６７８７５号公報JP 2001-267875 A

しかしながら、特許文献１および２に記載の圧電振動子では、圧電振動片の主面の少なくとも一方が、ガラスや水晶などの不導体によってカバーされた構造となっている。このため、圧電振動子が配線基板に実装された状態において、または電子部品が実装された他の実装配線基板が圧電振動子近傍に配置された電子機器内において、圧電振動片が不導体であるリッドのみを介して前記配線基板または他の実装配線基板に近接して配置される。このような状態では、圧電振動片の励振電極と、圧電振動子が実装された配線基板や周囲の実装配線基板の回路配線との間に浮遊容量（以下、寄生容量と記す）が生じ、圧電振動片の共振周波数が変化する虞がある。このような状態の圧電振動子、特に、低電圧駆動の圧電振動子においては、発振周波数や位相がシフトし易くなり、振動特性が不安定になるという問題があった。   However, the piezoelectric vibrators described in Patent Documents 1 and 2 have a structure in which at least one of the main surfaces of the piezoelectric vibrating piece is covered with a nonconductor such as glass or quartz. For this reason, the piezoelectric vibrating piece is a nonconductor in a state where the piezoelectric vibrator is mounted on the wiring board or in an electronic device in which another mounting wiring board on which electronic components are mounted is disposed in the vicinity of the piezoelectric vibrator. The wiring board is disposed close to the wiring board or another mounting wiring board through only the lid. In such a state, stray capacitance (hereinafter referred to as parasitic capacitance) is generated between the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece and the circuit wiring of the wiring board on which the piezoelectric vibrator is mounted or the surrounding mounting wiring board. There is a possibility that the resonance frequency of the resonator element changes. In the piezoelectric vibrator in such a state, in particular, the piezoelectric vibrator driven at a low voltage, there is a problem that the oscillation frequency and the phase are easily shifted and the vibration characteristics become unstable.

本発明は、上記問題を解消するためになされたものであって、その目的は、封止された状態での周波数調整が可能で、周辺の回路配線との間に生じる寄生容量を低減でき、安定した振動特性を有する圧電振動子を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to be able to adjust the frequency in a sealed state and to reduce the parasitic capacitance generated between the peripheral circuit wiring, An object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrator having stable vibration characteristics.

上記課題を解決するために、本発明では、圧電振動片と、該圧電振動片を気密に封止する透明なリッドと、複数の外部接続端子とを有する圧電振動子であって、リッドの主面に透明電極膜が形成され、透明電極膜が、接地用の外部接続端子に接続されていることを主旨とする。   In order to solve the above problems, the present invention provides a piezoelectric vibrator having a piezoelectric vibrating piece, a transparent lid for hermetically sealing the piezoelectric vibrating piece, and a plurality of external connection terminals. The main purpose is that a transparent electrode film is formed on the surface, and the transparent electrode film is connected to an external connection terminal for grounding.

この構成によれば、主面に透明電極膜が形成された透明なリッドにより圧電振動片が封止されているので、外側から圧電振動片に対して光が透過する。これにより、封止された状態で、レーザトリミングなどの光学的な方法で圧電振動片の周波数調整ができることに加えて、透明電極膜により圧電振動片がシールドされる。従って、封止された状態で圧電振動片の周波数調整をすることができ、圧電振動片の励振電極と周囲の回路配線との間に生じる寄生容量を低減することが可能な、安定した振動特性を有する圧電振動子が提供できる。   According to this configuration, since the piezoelectric vibrating piece is sealed by the transparent lid having the transparent electrode film formed on the main surface, light is transmitted from the outside to the piezoelectric vibrating piece. Thereby, in addition to being able to adjust the frequency of the piezoelectric vibrating piece by an optical method such as laser trimming in the sealed state, the piezoelectric vibrating piece is shielded by the transparent electrode film. Accordingly, the frequency of the piezoelectric vibrating piece can be adjusted in a sealed state, and the stable vibration characteristics that can reduce the parasitic capacitance generated between the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece and the surrounding circuit wiring Can be provided.

本発明では、透明電極膜がリッドの両主面に形成されていることが好ましい。   In the present invention, the transparent electrode film is preferably formed on both main surfaces of the lid.

この構成によれば、透明電極膜によるシールド効果がより大きくなり、圧電振動片の振動特性の安定化をより高められるという効果を奏する。   According to this configuration, the shielding effect by the transparent electrode film is further increased, and the stabilization of the vibration characteristics of the piezoelectric vibrating piece can be further improved.

本発明では、圧電振動片に対してリッドが配置されている側に外部接続端子が配設されていることを特徴とする。   The present invention is characterized in that the external connection terminal is disposed on the side where the lid is disposed with respect to the piezoelectric vibrating piece.

この構成によれば、圧電振動子を配線基板に実装した際に、配線基板の回路配線と近接される側に圧電振動片が配置されるが、リッドに透明電極膜が形成されているので、配線基板に対して圧電振動片がシールドされる。これにより、圧電振動子の構造設計において、配線基板の回路配線と圧電振動片の励振電極との間に生じる寄生容量を軽減されるので、実装される配線基板に対しての圧電振動片のレイアウトの自由度が広くなるという効果を奏する。   According to this configuration, when the piezoelectric vibrator is mounted on the wiring board, the piezoelectric vibrating piece is disposed on the side of the wiring board that is close to the circuit wiring, but since the transparent electrode film is formed on the lid, The piezoelectric vibrating piece is shielded from the wiring board. As a result, in the structural design of the piezoelectric vibrator, the parasitic capacitance generated between the circuit wiring of the wiring board and the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece is reduced, so the layout of the piezoelectric vibrating piece on the mounted wiring board There is an effect that the degree of freedom becomes wider.

本発明では、リッドが、圧電振動片の両主面側に配設されていることを特徴とする。   The present invention is characterized in that the lid is disposed on both main surface sides of the piezoelectric vibrating piece.

この構成によれば、圧電振動片を、透明電極膜が形成された二つのリッドで挟むように積層させることにより、圧電振動子の薄型化が図れるとともに、二つのリッドの各透明電極膜により、圧電振動片の両主面側がともにシールドされる。したがって、透明電極膜のシールド効果によって寄生容量の発生が低減され、且つ、二つのリッドの間に圧電振動片を挟んで積層させた薄型で、平面サイズが圧電振動片に近い小型の圧電振動子を提供することができる。   According to this configuration, the piezoelectric vibrator can be laminated so as to be sandwiched between two lids on which transparent electrode films are formed, so that the piezoelectric vibrator can be thinned, and the transparent electrode films on the two lids can Both main surface sides of the piezoelectric vibrating piece are shielded together. Therefore, the generation of parasitic capacitance is reduced by the shielding effect of the transparent electrode film, and the piezoelectric resonator piece is thin and laminated with two piezoelectric lids sandwiched between two lids. Can be provided.

（第１の実施形態）
以下、圧電振動子の第１の実施形態について図面に従って説明する。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a piezoelectric vibrator will be described with reference to the drawings.

図１は、圧電振動子２０を説明する図であり、図１（ａ）は平面図、同図（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線縦断面である。なお、図１（ａ）では、説明の便宜上、圧電振動子２０の上部を封鎖するリッド１８は図示を省略している。   1A and 1B are diagrams for explaining the piezoelectric vibrator 20, FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a vertical cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1A. In FIG. 1A, for convenience of explanation, the lid 18 that seals the upper portion of the piezoelectric vibrator 20 is not shown.

図１に示すように、圧電振動子２０は、パッケージ容器１０内部に圧電振動片２１が接合され、主面に透明電極膜１９が形成された透明なリッド１８がパッケージ容器１０の上面開口を封鎖するように接合され、パッケージ容器１０内部の圧電振動片２１が気密に封止されている。   As shown in FIG. 1, in the piezoelectric vibrator 20, a piezoelectric resonator element 21 is bonded inside the package container 10, and a transparent lid 18 having a transparent electrode film 19 formed on the main surface blocks the upper surface opening of the package container 10. The piezoelectric vibrating reed 21 inside the package container 10 is hermetically sealed.

アルミナ等のセラミック材料で形成されたパッケージ容器１０は、矩形平板状の第一層１と、開口部の大きさが異なる矩形環状の第二層２、第三層３が順次積層されて構成されることにより、段差を有する凹部が形成されている。
パッケージ容器１０の底面となる第一層１下面には、複数の外部接続端子９が形成されている。なお、本実施形態においては、外部接続端子９は接地用の外部接続端子として説明する（図１（ｂ）を参照）。第二層２が形成する段差上の棚部には、マウント電極１２ａ，１２ｂが設けられ、図示しないスルーホールなどにより、複数の外部接続端子のうち接地用の外部接続端子９とは別の外部接続端子に導通されている。また、パッケージ容器１０の最上面となる第三層３の矩形環状を有した上面には、シームリングなどの金属膜１３が形成されている。金属膜１３は、第一層１、第二層２、第三層３を連通させて設けられたスルーホール５により外部接続端子９と導通されている。 A package container 10 formed of a ceramic material such as alumina is formed by sequentially laminating a rectangular flat plate-like first layer 1, a rectangular annular second layer 2 having a different opening size, and a third layer 3. Thus, a recess having a step is formed.
A plurality of external connection terminals 9 are formed on the lower surface of the first layer 1 serving as the bottom surface of the package container 10. In the present embodiment, the external connection terminal 9 will be described as an external connection terminal for grounding (see FIG. 1B). Mount electrodes 12a and 12b are provided on the shelves on the step formed by the second layer 2, and a plurality of external connection terminals are separated from the external connection terminals 9 for grounding by a through hole (not shown). Conductive to the connection terminal. Further, a metal film 13 such as a seam ring is formed on the upper surface of the third layer 3 that is the uppermost surface of the package container 10 and has a rectangular ring shape. The metal film 13 is electrically connected to the external connection terminal 9 through a through hole 5 provided by communicating the first layer 1, the second layer 2, and the third layer 3.

圧電振動片２１は、矩形平板状の水晶板からなる基部２５を一端部として、基部２５から他端部に向けて延在され一対の振動腕２２，２３とを有している、所謂音叉片の振動片である。振動腕２２，２３の主面には、基部２５に設けられた接続電極（図示せず）に接続された図示しない励振電極が形成されている。   The piezoelectric vibrating piece 21 is a so-called tuning fork piece having a pair of vibrating arms 22 and 23 extending from the base 25 toward the other end with a base 25 made of a rectangular flat crystal plate as one end. This is a vibrating piece. Excitation electrodes (not shown) connected to connection electrodes (not shown) provided on the base 25 are formed on the main surfaces of the vibrating arms 22 and 23.

圧電振動片２１は、パッケージ容器１０の第二層２の段差上のマウント電極１２ａ，１２ｂに、対応する接続電極が位置合せされ、Ａｇ（銀）ペーストなどの導電性接着剤９０ａ，９０ｂにより片持ち支持された状態で接合されている。
なお、圧電振動片２１の各接続電極と、それぞれに対応するパッケージ容器１０のマウント電極１２ａ，１２ｂとの接続方法は、導電性接着剤を用いる方法に限らず、半田付けやその他の方法を用いてもよい。 The piezoelectric vibrating piece 21 is aligned with the mounting electrodes 12a and 12b on the step of the second layer 2 of the package container 10, and the pieces are separated by conductive adhesives 90a and 90b such as Ag (silver) paste. It is joined in a supported state.
In addition, the connection method of each connection electrode of the piezoelectric vibrating piece 21 and the mount electrodes 12a and 12b of the corresponding package container 10 is not limited to a method using a conductive adhesive, and soldering or other methods are used. May be.

ガラスなどの透明な平板からなるリッド１８の一方の主面の略全面には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などからなる透明電極膜１９が、スパッタなどにより堆積されて形成されている。なお、透明電極膜１９は、ＩＴＯに限らず、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）やＧａ2Ｏ3（酸化ガリウム）などが添加されたＺｎＯ（酸化亜鉛）や、Ｓｂ2Ｏ3（酸化アンチモン）やＦ（フッ素）などを添加したＳｎＯX（酸化錫）などを用いることができるが、透過率が高く抵抗率が比較的低いＩＴＯが好適である。 A transparent electrode film 19 made of ITO (Indium Tin Oxide) or the like is deposited on the substantially entire surface of one main surface of the lid 18 made of a transparent flat plate such as glass by sputtering or the like. The transparent electrode film 19 is not limited to ITO, but ZnO (zinc oxide) to which Al 2 O 3 (aluminum oxide) or Ga 2 O 3 (gallium oxide) is added, or Sb 2 O 3 (antimony oxide). SnO x (tin oxide) to which F or F (fluorine) or the like is added can be used, but ITO having a high transmittance and a relatively low resistivity is preferable.

リッド１８は、パッケージ容器１０上面に形成された金属膜１３に、透明電極膜１９形成面を向けてシーム溶接などにより接合されている。このとき、真空あるいは窒素等の不活性ガス雰囲気中、または該不活性ガスをパッケージ容器１０内に充填させた状態でリッド１８を接合することにより、圧電振動片２１がパッケージ容器１０内に気密を保って封止される。
また、リッド１８に形成された透明電極膜１９がパッケージ容器１０の金属膜１３により接合されているので、透明電極膜１９と接地用の外部接続端子９とがスルーホール５により接続されている。 The lid 18 is joined to the metal film 13 formed on the upper surface of the package container 10 by seam welding or the like with the surface on which the transparent electrode film 19 is formed facing. At this time, the piezoelectric vibrating reed 21 is hermetically sealed in the package container 10 by bonding the lid 18 in an inert gas atmosphere such as vacuum or nitrogen or with the inert gas filled in the package container 10. Keep sealed.
Further, since the transparent electrode film 19 formed on the lid 18 is joined by the metal film 13 of the package container 10, the transparent electrode film 19 and the ground external connection terminal 9 are connected by the through hole 5.

上述したように、リッド１８により圧電振動片２１をパッケージ容器１０内に気密に封止したとき、シーム溶接の熱や封止応力などにより、圧電振動片２１が若干の周波数変動を生じる。このため、圧電振動片２１封止後に、圧電振動片２１の一部を除去して質量を変化させ圧電振動片２１の共振周波数を変化させることにより、圧電振動片２１の周波数調整を行なう。周波数調整は、透明電極膜１９が形成された透明なリッド１８を介してレーザ光で圧電振動片２１の励振電極の一部を加熱・溶解させてトリミングすることにより行なうことができる。   As described above, when the piezoelectric vibrating piece 21 is hermetically sealed in the package container 10 by the lid 18, the piezoelectric vibrating piece 21 slightly fluctuates due to the heat of seam welding, sealing stress, and the like. For this reason, after the piezoelectric vibrating piece 21 is sealed, the piezoelectric vibrating piece 21 is frequency-adjusted by removing a part of the piezoelectric vibrating piece 21 and changing the mass to change the resonance frequency of the piezoelectric vibrating piece 21. Frequency adjustment can be performed by heating and dissolving a part of the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece 21 with laser light through the transparent lid 18 on which the transparent electrode film 19 is formed, and trimming.

次に、上記第１の実施形態の効果を以下に記載する。   Next, effects of the first embodiment will be described below.

上記第１の実施形態の圧電振動子２０の構成によれば、圧電振動片２１が内部に接合されたパッケージ容器１０の上面開口が、主面の略全面に透明電極膜１９が形成された透明なリッド１８により封鎖し、圧電振動片２１を気密に封止した。透明電極膜１９は、パッケージ容器１０の金属膜１３およびスルーホール５を介して接地用の外部接続端子９に接続した。
この構成によれば、圧電振動子２０を配線基板に実装したとき、接地用の外部接続端子９を配線基板の接地用電極に接続すれば、ガラスなどの不導体からなる透明なリッド１８の主面の略全面に形成された透明電極膜１９により、圧電振動片２１がシールドされる。これにより、圧電振動片２１と配線基板、または、電子機器内に圧電振動片２１が配置されたときなどに、周囲の回路配線との間に生じる寄生容量を低減できる。これにより、寄生容量による圧電振動片２１の発振周波数や位相がシフトするなどの不具合を抑制することができる。
また、透明電極膜１９が形成された透明なリッド１８により圧電振動片２１が封止されているので、外側から圧電振動片２１に対して光が透過する。これにより、封止された状態で、レーザトリミングなどの光学的な方法で圧電振動片２１の周波数調整ができる。
従って、封止された状態で圧電振動片２１の周波数調整をすることができ、圧電振動片２１の励振電極と周囲の回路配線との間に生じる寄生容量を低減することが可能な、安定した振動特性を有する圧電振動子２０を提供することができる。 According to the configuration of the piezoelectric vibrator 20 of the first embodiment, the upper surface opening of the package container 10 to which the piezoelectric vibrating piece 21 is bonded is transparent, with the transparent electrode film 19 formed on substantially the entire main surface. The lid was sealed with a lid 18, and the piezoelectric vibrating piece 21 was sealed airtight. The transparent electrode film 19 was connected to the external connection terminal 9 for grounding through the metal film 13 and the through hole 5 of the package container 10.
According to this configuration, when the piezoelectric vibrator 20 is mounted on the wiring board, if the grounding external connection terminal 9 is connected to the grounding electrode of the wiring board, the main lid of the transparent lid 18 made of a non-conductor such as glass is used. The piezoelectric vibrating reed 21 is shielded by the transparent electrode film 19 formed on substantially the entire surface. Thereby, when the piezoelectric vibrating reed 21 is arranged in the piezoelectric vibrating reed 21 and the wiring board or in the electronic device, the parasitic capacitance generated between the surrounding circuit wiring can be reduced. Thereby, it is possible to suppress problems such as a shift in the oscillation frequency and phase of the piezoelectric vibrating piece 21 due to parasitic capacitance.
Further, since the piezoelectric vibrating piece 21 is sealed by the transparent lid 18 on which the transparent electrode film 19 is formed, light is transmitted to the piezoelectric vibrating piece 21 from the outside. Thereby, in the sealed state, the frequency of the piezoelectric vibrating piece 21 can be adjusted by an optical method such as laser trimming.
Accordingly, the frequency of the piezoelectric vibrating piece 21 can be adjusted in a sealed state, and the parasitic capacitance generated between the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece 21 and the surrounding circuit wiring can be reduced. A piezoelectric vibrator 20 having vibration characteristics can be provided.

（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、パッケージ容器１０内に圧電振動片２１を封止する構成とした。第２の実施形態では、二つのリッドで圧電振動片を挟むように重ねて構成された圧電振動子を、図面に沿って説明する。
図２は、圧電振動子の第２の実施形態を説明するものであり、（ａ）は、圧電振動子の全体構成を説明する斜視図、（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 (Second Embodiment)
In the first embodiment, the piezoelectric vibrating piece 21 is sealed in the package container 10. In the second embodiment, a piezoelectric vibrator configured so as to overlap a piezoelectric vibrating piece between two lids will be described with reference to the drawings.
2A and 2B are diagrams for explaining a second embodiment of the piezoelectric vibrator. FIG. 2A is a perspective view for explaining the overall structure of the piezoelectric vibrator, and FIG. It is B line sectional drawing.

図２に示すように、圧電振動子６０は、水晶やガラスなどの平板からなる透明な下側リッド３０および上側リッド５０に、水晶などの圧電材料からなる圧電振動片基板４０が挟んで積層させて接合された構造を有している。   As shown in FIG. 2, the piezoelectric vibrator 60 is laminated by sandwiching a piezoelectric vibrating reed substrate 40 made of a piezoelectric material such as quartz on a transparent lower lid 30 and upper lid 50 made of a flat plate such as quartz or glass. And have a joined structure.

圧電振動子６０の底面となる下側リッド３０の下側の主面の両端部近傍には、外部接続端子３７，３８およびその他の図示しない複数の外部接続端子が形成されている。また、反対側（上側）の主面の略全面には、ＩＴＯなどの透明電極膜３９が形成されている。さらに、透明電極膜３９上には、ギャップ形成および共晶接合用の枠状の金属層３３が形成されている。金属層３３は、例えばギャップ形成用のニッケル膜と、このニッケル膜上に共晶接合用の金属膜の積層膜からなるが、これに限らず、ギャップ形成用の金属膜にはニッケル以外の比較的硬い金属を用いることができ、また、共晶接合用の金属膜には金以外の錫や、金と錫の合金などを用いることができる。
外部接続端子３７，３８と金属層３３とは、下側リッド３０の厚み方向を貫通するように形成されたスルーホール３５により導通されている。 External connection terminals 37 and 38 and a plurality of other external connection terminals (not shown) are formed in the vicinity of both end portions of the lower main surface of the lower lid 30 serving as the bottom surface of the piezoelectric vibrator 60. A transparent electrode film 39 such as ITO is formed on substantially the entire main surface on the opposite side (upper side). Further, a frame-shaped metal layer 33 for gap formation and eutectic bonding is formed on the transparent electrode film 39. The metal layer 33 is composed of, for example, a nickel film for forming a gap and a laminated film of a metal film for eutectic bonding on the nickel film. However, the metal film for forming the gap is not limited to this. A hard metal can be used, and tin other than gold or an alloy of gold and tin can be used for the metal film for eutectic bonding.
The external connection terminals 37 and 38 and the metal layer 33 are electrically connected by a through hole 35 formed so as to penetrate the thickness direction of the lower lid 30.

上側リッド５０の下側の主面には、略全面にＩＴＯなどの透明電極膜５９が形成されている。また、透明電極膜５９上には、上述した下側リッド３０の金属層３３と同様な構成のギャップ形成および共晶接合用の枠状の金属層５３が形成されている。   On the lower main surface of the upper lid 50, a transparent electrode film 59 such as ITO is formed on substantially the entire surface. On the transparent electrode film 59, a frame-shaped metal layer 53 for gap formation and eutectic bonding having the same configuration as the metal layer 33 of the lower lid 30 described above is formed.

圧電振動片基板４０は、図示はしないが枠部と、この枠部と一体で形成された圧電振動片とから構成されている。圧電振動片は、両主面にＣｒ（クロム）膜およびＡｕ膜の積層膜などにより形成された一対の励振電極（図示せず）を有し、各励振電極は、枠部に形成されたＣｒおよびＡｕの積層膜などからなる接続電極（図示せず）にそれぞれ接続されている。   Although not shown, the piezoelectric vibrating piece substrate 40 includes a frame portion and a piezoelectric vibrating piece formed integrally with the frame portion. The piezoelectric vibrating piece has a pair of excitation electrodes (not shown) formed by a laminated film of a Cr (chromium) film and an Au film on both main surfaces, and each excitation electrode is Cr formed on a frame portion. And a connection electrode (not shown) made of a laminated film of Au or the like.

上述した矩形平板状の上側リッド５０の各コーナー部には、切欠部Ｃ５１〜Ｃ５４が形成されている。同様に、下側リッド３０および圧電振動片基板４０の各コーナー部にも切欠部が形成されているが、図２（ａ）の紙面右側奥に隠れる切欠部の図示は省略し、下側リッド３０の紙面左側手前の切欠部Ｃ３１，Ｃ３２および圧電振動片基板４０の紙面左側手前の切欠部Ｃ４１，Ｃ４２のみを図示している。また、圧電振動片基板４０の切欠部Ｃ４１，Ｃ４２およびこの対角のコーナー部に形成された切欠部と、下側リッド３０の切欠部Ｃ３１，Ｃ３２およびこの対角のコーナー部に形成された切欠部のそれぞれの表面にはＣｒ膜とＡｕ膜の積層膜などからなる金属膜が形成されている。   Cutout portions C51 to C54 are formed at each corner portion of the above-described rectangular flat upper lid 50. Similarly, a notch is formed in each corner portion of the lower lid 30 and the piezoelectric vibrating piece substrate 40, but the illustration of the notch hidden behind the right side of the paper surface of FIG. Only the notches C31 and C32 on the left front side of the paper 30 and the notches C41 and C42 on the left front side of the piezoelectric vibrating piece substrate 40 are shown. Further, the notches C41 and C42 of the piezoelectric vibrating piece substrate 40 and the notches formed in the diagonal corners, and the notches C31 and C32 of the lower lid 30 and the notches formed in the diagonal corners of the lower lid 30 are provided. A metal film made of a laminated film of a Cr film and an Au film or the like is formed on each surface of the part.

以上のように構成された下側リッド３０、圧電振動片基板４０および上側リッド５０は、図２（ａ），（ｂ）に示されるように積層された状態で真空雰囲気中で共晶接合されている。この状態において、圧電振動片基板４０の圧電振動片は、下側リッド３０および上側リッド５０それぞれの金属層３３および金属層５３により形成されるキャビティ内に気密に封止されている。また、上側リッド５０の透明電極膜５９と、下側リッド３０の透明電極膜３９とが、金属層５３とスルーホール４５、または金属層３３とスルーホール３５とをそれぞれ介して、下側リッド３０の接地用の外部接続端子３７，３８に接続されている。   The lower lid 30, the piezoelectric vibrating piece substrate 40, and the upper lid 50 configured as described above are eutectic bonded in a vacuum atmosphere in a stacked state as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). ing. In this state, the piezoelectric vibrating piece of the piezoelectric vibrating piece substrate 40 is hermetically sealed in a cavity formed by the metal layer 33 and the metal layer 53 of the lower lid 30 and the upper lid 50, respectively. Further, the transparent electrode film 59 of the upper lid 50 and the transparent electrode film 39 of the lower lid 30 are connected to the lower lid 30 via the metal layer 53 and the through hole 45 or the metal layer 33 and the through hole 35, respectively. Are connected to the external connection terminals 37 and 38 for grounding.

また、下側リッド３０の切欠部Ｃ３１，Ｃ３２と圧電振動片基板４０の切欠部Ｃ４１，Ｃ４２のそれぞれに接触するように塗布されたＡｇペーストなどの導電性接着剤またはろう材３６により、圧電振動片基板４０の接続電極と下側リッド３０の外部接続端子３７以外の外部接続端子とが電気的に接続されている。同様に、圧電振動片基板４０の切欠部Ｃ４１，Ｃ４２の対角の切欠部と下側リッド３０の切欠部Ｃ３１，Ｃ３２の対角の切欠部も、ろう材３６を用いてそれぞれ接続され、圧電振動片基板４０と下側リッド３０の外部接続端子３８との接続が図られている。
なお、本実施形態では、金属膜を表面に有する切欠部により圧電振動片基板４０と下側リッド３０とを電気的に接続する例を説明したが、これに限らず、スルーホールを形成する方法など、他の接続方法を用いてもよい。 Further, the piezoelectric vibration is generated by the conductive adhesive such as Ag paste or the brazing material 36 applied so as to come into contact with the notches C31 and C32 of the lower lid 30 and the notches C41 and C42 of the piezoelectric vibrating piece substrate 40, respectively. The connection electrodes of the single substrate 40 and the external connection terminals other than the external connection terminals 37 of the lower lid 30 are electrically connected. Similarly, the diagonal notches of the notches C41 and C42 of the piezoelectric vibrating reed substrate 40 and the diagonal notches of the notches C31 and C32 of the lower lid 30 are connected using the brazing material 36, respectively, Connection between the resonator element 40 and the external connection terminal 38 of the lower lid 30 is achieved.
In this embodiment, the example in which the piezoelectric vibrating reed substrate 40 and the lower lid 30 are electrically connected by the notch having the metal film on the surface has been described. However, the present invention is not limited to this, and a method of forming a through hole Other connection methods may be used.

以上述べた第２の実施形態の圧電振動子６０の構成によれば、上側リッド５０の透明電極膜５９と、下側リッド３０の透明電極膜３９により、圧電振動片基板４０の圧電振動片がシールドされることにより、周辺の電極との間に発生する寄生容量を低減できる。また、透明な上側リッド５０および下側リッド３０のシールド膜となる透明電極膜５９および３９もそれぞれ透明であるため、圧電振動片を封止した状態で、レーザ光により圧電振動片の励振電極をトリミングして振動周波数を調整することができる。さらに、上側リッド５０と下側リッド３０の間に圧電振動片を有する圧電振動片基板４０を挟んで積層させた構造により、薄型で、且つ平面サイズが圧電振動片に近いサイズに小型化された圧電振動子６０を提供することができる。   According to the configuration of the piezoelectric vibrator 60 of the second embodiment described above, the piezoelectric vibrating piece of the piezoelectric vibrating piece substrate 40 is formed by the transparent electrode film 59 of the upper lid 50 and the transparent electrode film 39 of the lower lid 30. By shielding, the parasitic capacitance generated between the surrounding electrodes can be reduced. In addition, since the transparent electrode films 59 and 39 serving as the shield films of the transparent upper lid 50 and the lower lid 30 are also transparent, the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece is applied by laser light with the piezoelectric vibrating piece sealed. Trimming can be used to adjust the vibration frequency. Furthermore, the structure in which the piezoelectric vibrating reed substrate 40 having the piezoelectric vibrating reed is sandwiched between the upper lid 50 and the lower lid 30 so as to be thin and the planar size is reduced to a size close to that of the piezoelectric vibrating reed. A piezoelectric vibrator 60 can be provided.

（第３の実施形態）
上記第１の実施形態では、パッケージ容器１０の上面側を、透明電極膜１９が形成されたリッド１８で封鎖して内部に圧電振動片２１を封止し、パッケージ容器１０の下面（底面）側に外部接続端子９を配設する構成とした。第３の実施形態では、外部接続端子をリッド側に設けるように構成された圧電振動子の一実施形態としての圧電デバイスについて図面に沿って説明する。
図３は、圧電振動子を備えた圧電デバイスの構成を説明する縦断面図である。 (Third embodiment)
In the first embodiment, the upper surface side of the package container 10 is sealed with the lid 18 on which the transparent electrode film 19 is formed, and the piezoelectric vibrating reed 21 is sealed inside, and the lower surface (bottom surface) side of the package container 10 The external connection terminal 9 is arranged in the configuration. In the third embodiment, a piezoelectric device as an embodiment of a piezoelectric vibrator configured to provide an external connection terminal on the lid side will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view illustrating the configuration of a piezoelectric device including a piezoelectric vibrator.

図３に示すように、圧電デバイス８０は、パッケージ容器７０内部に接合された圧電振動片２１が透明なリッド７８により気密に封止された圧電振動子と、パッケージ容器７０のリッド７８が設置された側の反対側に接合されたＩＣ１００とを有している。また、パッケージ容器７０のＩＣ１００が接合された側には外部接続端子としての複数の外部接続リード１０１が形成されている。そして、パッケージ容器７０とＩＣ１００とが、リッド７８の略全面と外部接続リード１０１の一部を露出するように、封止樹脂９５により封止されている。   As shown in FIG. 3, the piezoelectric device 80 includes a piezoelectric vibrator in which the piezoelectric vibrating piece 21 bonded inside the package container 70 is hermetically sealed with a transparent lid 78, and the lid 78 of the package container 70. IC 100 joined to the opposite side of the other side. A plurality of external connection leads 101 as external connection terminals are formed on the side of the package container 70 where the IC 100 is bonded. The package container 70 and the IC 100 are sealed with a sealing resin 95 so that substantially the entire surface of the lid 78 and a part of the external connection lead 101 are exposed.

パッケージ容器７０は、矩形平板状の第一層６１と、開口部の大きさが異なる矩形環状の第二層６２、第三層６３が順次積層して構成され、段差を有する凹部が形成されている。パッケージ容器７０の凹部内の第二層６２が形成する段差上の棚部には、マウント電極７２ａが設けられている。また第三層６３の矩形環状を有した上面には、シームリングなどの金属膜７３が形成されている。金属膜７３は、第一層６１、第二層６２、第三層６３を連通させて設けられたスルーホール６５により導通されている。
パッケージ容器７０の第一層６１の凹部の反対側の面となる面には、ダイパッド１０３と、複数の外部接続リード１０１が形成されている。なお、図３に図示する本実施形態においては、外部接続リード１０１は接地用の外部接続リードとして説明する。また、マウント電極７２ａは、図示しないスルーホールなどにより、複数の外部接続リードのうち接地用の外部接続リード１０１とは別の外部接続リードに導通されている。 The package container 70 is configured by sequentially laminating a rectangular flat first layer 61, a rectangular annular second layer 62 and a third layer 63 having different opening sizes, and a recess having a step is formed. Yes. A mount electrode 72 a is provided on the shelf on the step formed by the second layer 62 in the recess of the package container 70. A metal film 73 such as a seam ring is formed on the upper surface of the third layer 63 having a rectangular ring shape. The metal film 73 is electrically connected by a through hole 65 provided by connecting the first layer 61, the second layer 62, and the third layer 63.
A die pad 103 and a plurality of external connection leads 101 are formed on the surface of the package container 70 which is the surface opposite to the concave portion of the first layer 61. In the present embodiment illustrated in FIG. 3, the external connection lead 101 is described as an external connection lead for grounding. The mount electrode 72a is electrically connected to an external connection lead other than the grounding external connection lead 101 among the plurality of external connection leads by a through hole (not shown).

圧電振動片２１は、パッケージ容器７０の第二層６２の段差上のマウント電極７２ａに、対応する接続電極を位置合せされ、Ａｇペーストなどの導電性接着剤９１ａにより片持ち支持された状態で接合されている。そして、パッケージ容器７０の第三層６３の開口面に有する金属膜７３に、主面の略全面にＩＴＯなどからなる透明電極膜７９が形成された透明なリッド７８が接合され、圧電振動片２１がパッケージ容器７０内に気密を保って封止されている。   The piezoelectric vibrating reed 21 is bonded in a state where the corresponding connection electrode is aligned with the mount electrode 72a on the step of the second layer 62 of the package container 70 and is cantilevered by the conductive adhesive 91a such as Ag paste. Has been. Then, a transparent lid 78 in which a transparent electrode film 79 made of ITO or the like is formed on substantially the entire main surface is joined to the metal film 73 provided on the opening surface of the third layer 63 of the package container 70, and the piezoelectric vibrating piece 21. Is hermetically sealed in the package container 70.

パッケージ容器７０のダイパッド１０３上には、Ａｇペーストなどの導電性接着剤９１ａによりＩＣ１００が接着固定され、ＩＣ１００の上面に設置された図示しない複数の電極パッドと、対応する外部接続リード（１０１、その他）とが、ボンディングワイヤ１１０により接続されている。   On the die pad 103 of the package container 70, the IC 100 is bonded and fixed by a conductive adhesive 91a such as Ag paste, and a plurality of electrode pads (not shown) installed on the upper surface of the IC 100 and corresponding external connection leads (101, others) Are connected by a bonding wire 110.

以上述べたように、パッケージ容器７０内部に接合された圧電振動片２１が透明なリッド７８により気密に封止された圧電振動子と、外部接続リード１０１に接続されたＩＣ１００とは、封止樹脂９５により成型されて樹脂封止されている。この樹脂封止された状態において、リッド７８の略全面と、外部接続リード１０１の一部が、封止樹脂９５から露出されている。封止樹脂９５から外側に水平に露出された外部接続リード１０１は、所定の長さの水平部分を有してリッド７８側に折り曲げられ、さらに、リッド７８の外側の主面近傍で内側に折り曲げられている。   As described above, the piezoelectric vibrator 21 in which the piezoelectric vibrating piece 21 bonded inside the package container 70 is hermetically sealed by the transparent lid 78 and the IC 100 connected to the external connection lead 101 include the sealing resin. 95 and is resin-sealed. In this resin-sealed state, substantially the entire surface of the lid 78 and a part of the external connection lead 101 are exposed from the sealing resin 95. The external connection lead 101 that is horizontally exposed to the outside from the sealing resin 95 has a horizontal portion of a predetermined length, is bent to the lid 78 side, and is further bent to the inside in the vicinity of the main surface outside the lid 78. It has been.

この構成の圧電デバイス８０は、外部接続リード１０１を配線基板の接続電極と位置合せして接合した際に、圧電振動片２１がリッド７８を介して配線基板側に配置される。このとき、リッド７８の主面に形成された透明電極膜７９のシールド効果により、配線基板の回路配線と圧電振動片２１の励振電極との間に生じる寄生容量を軽減することができる。また、配線基板に接合する前に、圧電振動片２１が封止された状態で、透明電極膜７９が形成された透明なリッド７８を介して、レーザ光により励振電極をトリミングすることによって、圧電振動片２１の振動周波数調整を実施することができる。このように、本実施形態の構成によれば、圧電振動子の構造設計において、実装される配線基板に対しての圧電振動片のレイアウトの自由度が広くなるという効果を奏する。   In the piezoelectric device 80 having this configuration, when the external connection lead 101 is aligned and joined to the connection electrode of the wiring board, the piezoelectric vibrating piece 21 is arranged on the wiring board side via the lid 78. At this time, due to the shielding effect of the transparent electrode film 79 formed on the main surface of the lid 78, the parasitic capacitance generated between the circuit wiring of the wiring board and the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece 21 can be reduced. Further, before bonding to the wiring board, the excitation electrode is trimmed with laser light through the transparent lid 78 on which the transparent electrode film 79 is formed in a state where the piezoelectric vibrating piece 21 is sealed, so that the piezoelectric electrode is trimmed. The vibration frequency of the vibration piece 21 can be adjusted. Thus, according to the configuration of the present embodiment, in the structural design of the piezoelectric vibrator, there is an effect that the degree of freedom of layout of the piezoelectric vibrating reed with respect to the wiring board to be mounted is widened.

本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、以下の変形例を実施することもできる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modifications can also be implemented.

（変形例）
上記第１〜第３の実施形態では、リッドのいずれか一方の主面に透明電極膜が形成された構成を説明したが、リッドの両主面に透明電極膜を形成する構成としてもよい。
図４は、リッドの両主面に透明電極膜を形成した圧電振動子１５０を説明する縦断面図である。なお、この変形例に示す圧電振動子１５０のリッド１１８部分以外の構成は、上記第１の実施形態（図１）と同様であるため、同一構成については同じ符号を付して説明を省略する。 (Modification)
In the first to third embodiments, the configuration in which the transparent electrode film is formed on any one main surface of the lid has been described. However, the transparent electrode film may be formed on both main surfaces of the lid.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view for explaining the piezoelectric vibrator 150 in which transparent electrode films are formed on both main surfaces of the lid. Note that the configuration of the piezoelectric vibrator 150 other than the lid 118 shown in this modification is the same as that of the first embodiment (FIG. 1), and therefore the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. .

図４に示す圧電振動子１５０は、パッケージ容器１０内部に圧電振動片２１が接合され、上面開口を封鎖するように透明なリッド１１８が接合されることにより、パッケージ容器１０内部の圧電振動片２１が気密に封止されている。   The piezoelectric vibrator 150 shown in FIG. 4 has a piezoelectric vibrating piece 21 bonded inside the package container 10 and a transparent lid 118 bonded so as to seal the opening on the upper surface, whereby the piezoelectric vibrating piece 21 inside the package container 10 is bonded. Is hermetically sealed.

透明な平板からなるリッド１１８の両主面の略全面と側面の一部には、ＩＴＯなどからなる透明電極膜１１９がスパッタなどにより堆積されて形成され、リッド１１８の両主面の透明電極膜１１９は電気的に導通されている。   A transparent electrode film 119 made of ITO or the like is deposited by sputtering or the like on substantially the entire main surface and part of the side surfaces of the lid 118 made of a transparent flat plate, and the transparent electrode films on both the main surfaces of the lid 118 are formed. 119 is electrically conductive.

この構成によれば、透明電極膜１１９によるシールド効果がより大きくなり、圧電振動片２１と外部の回路配線の間に生ずる寄生容量の抑制効果が大きくなることによって、圧電振動子１５０の振動特性の安定化をより高められるという顕著な効果を奏する。   According to this configuration, the shielding effect by the transparent electrode film 119 is further increased, and the effect of suppressing the parasitic capacitance generated between the piezoelectric vibrating piece 21 and the external circuit wiring is increased, whereby the vibration characteristics of the piezoelectric vibrator 150 are improved. There is a remarkable effect that stabilization can be further enhanced.

（ａ）は、圧電振動子の第１の実施形態を説明する平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線縦断面図。(A) is a top view explaining 1st Embodiment of a piezoelectric vibrator, (b) is the AA longitudinal cross-sectional view of (a). （ａ）は、圧電振動子の第２の実施形態の全体構成を説明する斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。(A) is a perspective view explaining the whole structure of 2nd Embodiment of a piezoelectric vibrator, (b) is the BB sectional drawing of (a). 圧電振動子の第３の実施形態の構成を説明する縦断面図。FIG. 6 is a longitudinal sectional view illustrating the configuration of a third embodiment of a piezoelectric vibrator. 圧電振動子の変形例を説明する縦断面図。The longitudinal cross-sectional view explaining the modification of a piezoelectric vibrator.

符号の説明Explanation of symbols

９，３７，３８…外部接続端子、１０…パッケージ容器、１３…金属膜、１２ａ，１２ｂ…マウント電極、１８，７８，１１８…リッド、１９，７９，１１９…透明電極膜、２１…圧電振動片、３０…下側リッド、３３，５３…金属層、４０…圧電振動片を有する圧電振動片基板、５０…上側リッド、２０，６０，１５０…圧電振動子、８０…圧電振動子を備えた圧電デバイス、９５…封止樹脂、１００…ＩＣ、１０１…外部接続端子としての外部接続リード。   9, 37, 38 ... external connection terminals, 10 ... package container, 13 ... metal film, 12a, 12b ... mount electrode, 18, 78, 118 ... lid, 19, 79, 119 ... transparent electrode film, 21 ... piezoelectric vibrating piece , 30 ... lower lid, 33, 53 ... metal layer, 40 ... piezoelectric vibrating piece substrate having piezoelectric vibrating piece, 50 ... upper lid, 20, 60, 150 ... piezoelectric vibrator, 80 ... piezoelectric provided with piezoelectric vibrator Device 95: Sealing resin, 100 ... IC, 101 ... External connection lead as external connection terminal.

Claims (4)

圧電振動片と、前記圧電振動片を気密に封止する透明なリッドと、複数の外部接続端子とを有する圧電振動子であって、
前記リッドの主面に透明電極膜が形成され、前記透明電極膜が、接地用の前記外部接続端子に接続されていることを特徴とする圧電振動子。 A piezoelectric vibrator having a piezoelectric vibrating piece, a transparent lid for hermetically sealing the piezoelectric vibrating piece, and a plurality of external connection terminals,
A piezoelectric vibrator, wherein a transparent electrode film is formed on a main surface of the lid, and the transparent electrode film is connected to the external connection terminal for grounding. 請求項１に記載の圧電振動子において、
前記透明電極膜が前記リッドの両主面に形成されていることを特徴とする圧電振動子。 The piezoelectric vibrator according to claim 1,
The piezoelectric vibrator, wherein the transparent electrode film is formed on both principal surfaces of the lid. 請求項１または２に記載の圧電振動子において、
前記圧電振動片に対して前記リッドが配置されている側に前記外部接続端子が配設されていることを特徴とする圧電振動子。 The piezoelectric vibrator according to claim 1 or 2,
The piezoelectric vibrator, wherein the external connection terminal is disposed on a side where the lid is disposed with respect to the piezoelectric vibrating piece. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電振動子において、
前記リッドが、前記圧電振動片の両主面側に配設されていることを特徴とする圧電振動子。 The piezoelectric vibrator according to any one of claims 1 to 3,
The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the lid is disposed on both main surface sides of the piezoelectric vibrating piece.
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