JP2009016951A - Piezoelectric device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric device for preventing generation of stray capacitance between a piezoelectric vibration element and a wiring pattern, preventing conductive adhesive from flowing onto the wiring pattern, and preventing oscillation frequency from changing. <P>SOLUTION: The piezoelectric device is provided with a vessel body provided with a first recess space having a frame part on one main surface of a substrate, a piezoelectric vibration element to be mounted on a piezoelectric vibration element mounting pad provided on the substrate part in the first recess space, a cover body for hermetically sealing the first recess space, and an insulating layer formed in the first recess space except the piezoelectric vibration element mounting pad. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子機器等に用いられる圧電デバイスに関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric device used in electronic equipment and the like.

図6は、従来の圧電デバイスを示す断面図である。図7は、従来の圧電デバイスを構成する容器体の主面図である。
図6に示すように、圧電デバイスの1つである圧電発振器200は、セラミック材料等から成る容器体201の一方の主面に設けられた第1の凹部空間205内に圧電振動素子202が搭載されている。第1の凹部空間205内の基板部には、圧電振動素子搭載パッド206が設けられており、導電性接着剤209により、圧電振動素子搭載パッド206と圧電振動素子202とを接合している。
更に、容器体201の凹部空間205を覆うように金属製の蓋体204を載置し、容器体201の側壁頂部と固着することにより、第1の凹部空間205内が気密封止されている。
また、前記容器体201の他方の主面に形成されている第2の凹部空間207内に集積回路素子203が搭載されている。この第2の凹部空間207内の基板部に設けられた集積回路素子搭載パッド208が設けられており、導電性接合材によって集積回路素子203と集積回路素子搭載パッド208を接合している構造が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
また、図7に示すように、容器体201の第1の凹部空間内205底面に圧電振動素子搭載パッド206と接続している配線パターン210が形成されており、前記圧電振動素子搭載パッド206と集積回路素子搭載パッド208が前記配線パターン210を介して接続されている構造が知られている(例えば、特許文献2を参照)。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional piezoelectric device. FIG. 7 is a main view of a container body constituting a conventional piezoelectric device.
As shown in FIG. 6, a piezoelectric oscillator 200, which is one of piezoelectric devices, has a piezoelectric vibration element 202 mounted in a first concave space 205 provided on one main surface of a container body 201 made of a ceramic material or the like. Has been. A piezoelectric vibration element mounting pad 206 is provided on the substrate portion in the first recess space 205, and the piezoelectric vibration element mounting pad 206 and the piezoelectric vibration element 202 are joined by a conductive adhesive 209.
Further, a metal lid 204 is placed so as to cover the recessed space 205 of the container body 201 and is fixed to the top of the side wall of the container body 201, whereby the inside of the first recessed space 205 is hermetically sealed. .
An integrated circuit element 203 is mounted in a second recessed space 207 formed on the other main surface of the container body 201. An integrated circuit element mounting pad 208 provided on the substrate portion in the second recess space 207 is provided, and a structure in which the integrated circuit element 203 and the integrated circuit element mounting pad 208 are bonded by a conductive bonding material is provided. It is known (see, for example, Patent Document 1).
Further, as shown in FIG. 7, a wiring pattern 210 connected to the piezoelectric vibration element mounting pad 206 is formed on the bottom surface 205 in the first concave space of the container body 201. A structure in which an integrated circuit element mounting pad 208 is connected via the wiring pattern 210 is known (see, for example, Patent Document 2).

特開2007−104032号公報JP 2007-104032 A 特開2006−42096号公報JP 2006-42096 A

しかしながら、従来の圧電発振器200においては、第1の凹部空間内の基板部に配線パターン210を形成し、圧電振動素子搭載パッド206と集積回路素子搭載パッド208が、配線パターン210を介して接続されているが、圧電振動素子202の励振用電極204と配線パターン210とが直接対向することにより、励振用電極204と配線パターン210の間に浮遊容量が発生する。この浮遊容量により、圧電デバイスの発振周波数が変動してしまうといった課題があった。   However, in the conventional piezoelectric oscillator 200, the wiring pattern 210 is formed on the substrate portion in the first recess space, and the piezoelectric vibration element mounting pad 206 and the integrated circuit element mounting pad 208 are connected via the wiring pattern 210. However, when the excitation electrode 204 of the piezoelectric vibration element 202 and the wiring pattern 210 are directly opposed to each other, a stray capacitance is generated between the excitation electrode 204 and the wiring pattern 210. There is a problem that the oscillation frequency of the piezoelectric device fluctuates due to the stray capacitance.

また、圧電振動素子搭載パッド206に塗布された導電性接着剤209が圧電振動素子202の搭載の際に、配線パターン210上に流れ出てしまうため、圧電振動素子202の励振用電極204の表面に配線パターン上に流れ出た導電性接着剤209が近接し、更に浮遊容量が増加して圧電デバイスの発振周波数が大きく変動してしまうといった課題があった。   In addition, since the conductive adhesive 209 applied to the piezoelectric vibration element mounting pad 206 flows out onto the wiring pattern 210 when the piezoelectric vibration element 202 is mounted, the conductive adhesive 209 is applied to the surface of the excitation electrode 204 of the piezoelectric vibration element 202. There has been a problem that the conductive adhesive 209 that has flowed out onto the wiring pattern is close, the stray capacitance is further increased, and the oscillation frequency of the piezoelectric device greatly fluctuates.

そこで、本発明は前記課題に鑑みてなされたもので、圧電振動素子と配線パターンとの間の浮遊容量の発生を防止すると共に配線パターン上に導電性接着剤が流れ出てしまうことを防止し、発振周波数の変動を防止することが可能な圧電デバイスを提供することを課題とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and prevents the occurrence of stray capacitance between the piezoelectric vibration element and the wiring pattern and prevents the conductive adhesive from flowing out on the wiring pattern, It is an object of the present invention to provide a piezoelectric device capable of preventing fluctuations in oscillation frequency.

本発明の圧電デバイスは、基板部の一方の主面に枠部を設けて第1の凹部空間が設けられた容器体と、第1の凹部空間内の基板部に設けられた圧電振動素子搭載パッドに搭載される圧電振動素子と、第1の凹部空間を気密封止する蓋体とを備え、第1の凹部空間内に圧電振動素子搭載パッドを残して形成される絶縁層を備えて構成されていることを特徴とするものである。   A piezoelectric device according to the present invention includes a container body provided with a frame portion on one main surface of a substrate portion and provided with a first recessed space, and a piezoelectric vibration element mounted on the substrate portion in the first recessed space. A piezoelectric vibration element mounted on the pad and a lid that hermetically seals the first recess space, and an insulating layer that is formed leaving the piezoelectric vibration element mounting pad in the first recess space. It is characterized by being.

また、基板部の他方の主面に枠部を設けて第2の凹部空間が設けられており、前記第2の凹部空間内の基板部に設けられた集積回路素子搭載パッドに搭載される集積回路素子を備えていることを特徴とするものである。   Further, a frame portion is provided on the other main surface of the substrate portion to provide a second recessed space, and the integrated circuit element is mounted on an integrated circuit element mounting pad provided on the substrate portion in the second recessed space. A circuit element is provided.

また、絶縁層が酸化アルミニウムまたは、石英ガラスによって構成されていることを特徴とするものである。   The insulating layer is made of aluminum oxide or quartz glass.

本発明の圧電デバイスによれば、基板部の一方の主面に枠部を設けて第1の凹部空間が設けられた容器体と、第1の凹部空間内の基板部に設けられた圧電振動素子搭載パッドに搭載される圧電振動素子と、第1の凹部空間を気密封止する蓋体とを備え、第1の凹部空間内に圧電振動素子搭載パッドを残して形成される絶縁層を備えて構成されていることによって、第1の凹部空間内の基板部に形成された配線パターンが絶縁層で被覆されているので、圧電振動素子の励振用電極と配線パターンとの間に発生する浮遊容量の発生を防止し、圧電デバイスの発振周波数が変動することを防止することができる。
また、電振動素子搭載パッドに塗布された導電性接着剤が圧電振動素子の搭載の際に、絶縁層により、配線パターン上に流れ出てしまうことがないため、圧電振動素子の励振用電極の表面に配線パターン上に流れ出た導電性接着剤が近接することがなくなり、更に浮遊容量が増加して圧電デバイスの発振周波数が大きく変動することを防止することができる。
According to the piezoelectric device of the present invention, a container body in which a frame portion is provided on one main surface of the substrate portion and the first recessed space is provided, and piezoelectric vibration provided in the substrate portion in the first recessed space. A piezoelectric vibration element mounted on the element mounting pad; and a lid that hermetically seals the first recess space, and an insulating layer that is formed leaving the piezoelectric vibration element mounting pad in the first recess space. Since the wiring pattern formed on the substrate portion in the first recess space is covered with the insulating layer, the floating generated between the excitation electrode of the piezoelectric vibration element and the wiring pattern is formed. Capacitance generation can be prevented, and fluctuations in the oscillation frequency of the piezoelectric device can be prevented.
In addition, since the conductive adhesive applied to the electro-vibration element mounting pad does not flow out onto the wiring pattern by the insulating layer when the piezoelectric vibration element is mounted, the surface of the excitation electrode of the piezoelectric vibration element In addition, it is possible to prevent the conductive adhesive that has flowed out on the wiring pattern from coming close to each other, further increasing the stray capacitance and preventing the oscillation frequency of the piezoelectric device from fluctuating greatly.

また、絶縁層が酸化アルミニウム又は石英ガラスによって構成されているので、スクリーン印刷手段により形成することが可能となる。   Further, since the insulating layer is made of aluminum oxide or quartz glass, it can be formed by screen printing means.

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、圧電振動素子に水晶を用いた場合について説明する。
尚、説明を明りょうにするため説明に不必要な構造体の一部を図示していない。さらに図示した寸法も一部誇張して示している。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. A case where quartz is used for the piezoelectric vibration element will be described.
For the sake of clarity, a part of the structure unnecessary for the description is not shown. Further, the illustrated dimensions are partially exaggerated.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスとして圧電振動子を示す分解斜視図である。図2は、図1のA−A断面図である。図3は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスを構成する容器体主面図である。
以下、圧電デバイスとして圧電振動子を例にして説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a piezoelectric vibrator as a piezoelectric device according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 3 is a main view of a container body constituting the piezoelectric device according to the embodiment of the present invention.
Hereinafter, a piezoelectric vibrator will be described as an example of the piezoelectric device.

図1〜図3に示す圧電振動子100は、容器体10と圧電振動素子20と蓋体30とで主に構成されている。この圧電振動子100は、この圧電振動子100は、前記容器体10の一方の主面に形成されている第1の凹部空間11内に、圧電振動素子20が搭載された構造となっている。   The piezoelectric vibrator 100 shown in FIGS. 1 to 3 mainly includes a container body 10, a piezoelectric vibration element 20, and a lid body 30. This piezoelectric vibrator 100 has a structure in which a piezoelectric vibration element 20 is mounted in a first recessed space 11 formed on one main surface of the container body 10. .

圧電振動素子20は、図1及び図2に示すように、水晶素板に励振用電極21を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極21を介して水晶素板に印加されると、所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
水晶素板は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極21は、前記水晶素板の表裏両主面に被着・形成したものである。
このような圧電振動素子20は、その両主面に被着されている励振用電極21と第1の凹部空間11内底面に形成されている圧電振動素子搭載パッド13とを、導電性接着剤70を介して電気的且つ機械的に接続することによって第1の凹部空間11に搭載される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric vibration element 20 is formed by depositing an excitation electrode 21 on a crystal base plate, and an alternating voltage from the outside is applied to the crystal base plate via the excitation electrode 21. When applied, excitation occurs in a predetermined vibration mode and frequency.
The quartz base plate is a substantially flat plate shape that is cut from an artificial crystalline lens at a predetermined cut angle and is subjected to external processing, and has a planar shape of, for example, a quadrangle.
The excitation electrode 21 is deposited and formed on both the front and back main surfaces of the quartz base plate.
Such a piezoelectric vibration element 20 includes a conductive adhesive and an excitation electrode 21 attached to both main surfaces of the piezoelectric vibration element 20 and a piezoelectric vibration element mounting pad 13 formed on the inner bottom surface of the first recess space 11. It is mounted in the first recessed space 11 by being electrically and mechanically connected via 70.

容器体10は、基板部10aと前記基板部10aの両主面に設けられた枠部10bによって構成されている。
例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成されている。
図1及び図2に示すように、基板部10aの一方の主面と枠部10bによって第1の凹部空間11が形成されている。
この容器体10の第1の凹部空間11を囲繞する枠部10bの開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターン16が形成されている。第1の凹部空間11内の基板部10aには、圧電振動素子搭載パッド13と配線パターン18が設けられている。
容器体10の基板部10aの他方の主面の四隅には、外部接続用電極端子14が設けられている。
圧電振動素子搭載パッド13と外部接続用電極端子14は、前記容器体10の第1の凹部空間11内の基板部10aに形成された部分を有する配線パターン18と基板部10aの内部に形成されたビア導体(図示せず)により接続されている。
The container body 10 includes a substrate portion 10a and a frame portion 10b provided on both main surfaces of the substrate portion 10a.
For example, it is formed by laminating a plurality of ceramic materials such as alumina ceramics and glass-ceramics.
As shown in FIGS. 1 and 2, a first recessed space 11 is formed by one main surface of the substrate portion 10a and the frame portion 10b.
An annular sealing conductor pattern 16 is formed on the entire circumference of the opening-side top surface of the frame portion 10b that surrounds the first recessed space 11 of the container body 10. A piezoelectric vibration element mounting pad 13 and a wiring pattern 18 are provided on the substrate portion 10 a in the first recess space 11.
External connection electrode terminals 14 are provided at the four corners of the other main surface of the substrate portion 10 a of the container body 10.
The piezoelectric vibration element mounting pad 13 and the external connection electrode terminal 14 are formed inside the wiring pattern 18 having a portion formed in the substrate portion 10a in the first recessed space 11 of the container body 10 and the substrate portion 10a. Are connected by via conductors (not shown).

尚、封止用導体パターン16は、第1の凹部空間11を形成する枠部10bの内側の側面及び外側の側面にかかるように、枠部10bの頂面側の端部で止められて設けられていても良い。
この封止用導体パターン16は、後述する蓋体30を、容器体10に接合する際に用いられ、蓋体30に形成された封止部材31の濡れ性を良好にして接合しやすくしている。第1の凹部空間の気密信頼性及び生産性を向上させることができる。
The sealing conductor pattern 16 is provided by being stopped at the end on the top surface side of the frame portion 10b so as to cover the inner side surface and the outer side surface of the frame portion 10b forming the first recessed space 11. It may be done.
This sealing conductor pattern 16 is used when a lid 30 to be described later is joined to the container body 10 to improve the wettability of the sealing member 31 formed on the lid 30 and facilitate joining. Yes. The airtight reliability and productivity of the first recess space can be improved.

励振用電極21と接続される圧電振動素子搭載パッド13は、前記容器体10の第1の凹部空間11内の基板部10aに設けられた配線パターン18(図3参照)と、前記容器体10の内部の配線導体(図示せず)やビアホール導体(図示せず)等を介して、外部接続用電極端子14に電気的に接続される。   The piezoelectric vibration element mounting pad 13 connected to the excitation electrode 21 includes a wiring pattern 18 (see FIG. 3) provided on the substrate portion 10a in the first recessed space 11 of the container body 10, and the container body 10. Are electrically connected to the external connection electrode terminal 14 via a wiring conductor (not shown), a via-hole conductor (not shown), and the like.

絶縁層19は、酸化アルミニウム又は石英ガラスから構成されている。この絶縁層18は、酸化アルミニウム等により構成されるアルミナコートや石英ガラス等により構成されるガラスコートにより形成されている。この絶縁層19は、圧電振動素子搭載パッド13の主面中央領域が露出するような構造で、圧電振動素子搭載パッド13及び配線パターン18を含む第1の凹部空間11内の基板部10aの主面上に設けられている。又、絶縁層19は、前記圧電振動素子搭載パッド13の主面中央領域をマスキングするマスク治具を用いてスクリーン印刷手段により設けた後、焼成されることにより形成される。
前記絶縁層19の厚み寸法は、10〜50μmで形成されている。これは、圧電振動素子搭載パッド13の厚み寸法よりも厚いので、導電性接着剤70が圧電振動素子搭載パッド13に留まる。よって、圧電振動素子20の励振用電極21の表面に配線パターン18上に流れ出た導電性接着剤70が近接することがなくなり、更に浮遊容量が増加して圧電デバイスの発振周波数が大きく変動することを防止することができる。
例えば、複数個の容器体10が平面状に配列集合した容器体上の個々の容器体の第2の凹部空間内に、絶縁層19をスクリーン印刷手段により一括に形成ことができる。
The insulating layer 19 is made of aluminum oxide or quartz glass. The insulating layer 18 is formed of an alumina coat made of aluminum oxide or the like, or a glass coat made of quartz glass or the like. The insulating layer 19 has a structure in which the central area of the main surface of the piezoelectric vibration element mounting pad 13 is exposed, and the main layer of the substrate portion 10 a in the first recess space 11 including the piezoelectric vibration element mounting pad 13 and the wiring pattern 18. It is provided on the surface. The insulating layer 19 is formed by being fired after being provided by screen printing means using a mask jig for masking the central area of the main surface of the piezoelectric vibration element mounting pad 13.
The insulating layer 19 has a thickness of 10 to 50 μm. Since this is thicker than the thickness dimension of the piezoelectric vibration element mounting pad 13, the conductive adhesive 70 remains on the piezoelectric vibration element mounting pad 13. Therefore, the conductive adhesive 70 flowing out on the wiring pattern 18 does not come close to the surface of the excitation electrode 21 of the piezoelectric vibration element 20, and the stray capacitance is further increased and the oscillation frequency of the piezoelectric device greatly fluctuates. Can be prevented.
For example, the insulating layer 19 can be collectively formed by screen printing means in the second recessed space of each container body on the container body in which a plurality of container bodies 10 are arranged and assembled in a planar shape.

蓋体30は、容器体10の第1の凹部空間11上に配置接合される。この蓋体30は、前記第1の凹部空間11に相対する箇所に封止部材31が設けられている。
また、このような封止部材31は、前記封止用導体パターン16表面の凹凸を緩和し、気密性の低下を防ぐことが可能となる。
The lid body 30 is disposed and joined on the first recessed space 11 of the container body 10. The lid 30 is provided with a sealing member 31 at a location facing the first recessed space 11.
Further, such a sealing member 31 can relieve unevenness on the surface of the sealing conductor pattern 16 and prevent a decrease in hermeticity.

また、前記容器体10上に配置される蓋体30は、従来周知の金属加工法を採用し、42アロイ等の金属を所定形状に整形することによって製作される。蓋体30の上面には、ニッケル(Ni)層が形成され、更にニッケル(Ni)層の上面に少なくとも封止用導体パターン11に相対する箇所に封止部材31である金錫(Au−Sn)層が形成される。金錫(Au−Sn)層の厚みは、10μm〜40μmである。例えば、成分比率が、金が80%、錫が20%のものが使用されている。   Further, the lid 30 disposed on the container body 10 is manufactured by adopting a conventionally known metal processing method and shaping a metal such as 42 alloy into a predetermined shape. A nickel (Ni) layer is formed on the upper surface of the lid body 30, and further, gold tin (Au—Sn) which is a sealing member 31 at least at a location facing the sealing conductor pattern 11 on the upper surface of the nickel (Ni) layer. ) Layer is formed. The thickness of the gold tin (Au—Sn) layer is 10 μm to 40 μm. For example, the component ratio is 80% gold and 20% tin.

前記導電性接着剤70は、シリコーン樹脂の中に導電性フィラーが含有されているものであり、導電性粉末としては、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ニッケル鉄(NiFe)、のうちのいずれかまたはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。   The conductive adhesive 70 contains a conductive filler in a silicone resin, and examples of the conductive powder include aluminum (Al), molybdenum (Mo), tungsten (W), and platinum (Pt). , Palladium (Pd), silver (Ag), titanium (Ti), nickel (Ni), nickel iron (NiFe), or a combination thereof is used.

尚、前記容器体10は、アルミナセラミックスから成る場合、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面に、圧電振動素子搭載パッド13、外部接続用電極端子14、集積回路素子搭載パッド15、封止用導体パターン16等となる導体ペーストを、また、セラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内にビア導体となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することにより製作される。   In the case where the container body 10 is made of alumina ceramics, the piezoelectric vibration element mounting pad 13 and external connection are provided on the surface of a ceramic green sheet obtained by adding and mixing an appropriate organic solvent to a predetermined ceramic material powder. Conductor paste that becomes electrode terminals 14, integrated circuit element mounting pads 15, sealing conductor patterns 16 and the like, and also becomes via conductors in through holes that have been perforated in advance by punching ceramic green sheets. A conductive paste is applied by well-known screen printing, and a plurality of the pastes are laminated and press-molded, and then fired at a high temperature.

また、前記封止用導体パターン16は、例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、等から成る基層の表面にニッケル(Ni)層及び金(Au)層を順次、第1の凹部空間11を環状に囲繞する形態で被着させることによって、10μm〜25μmの厚みに形成されている。   The sealing conductor pattern 16 includes a first recess space 11 in which a nickel (Ni) layer and a gold (Au) layer are sequentially formed on the surface of a base layer made of tungsten (W), molybdenum (Mo), or the like. Is formed to have a thickness of 10 μm to 25 μm.

(第2の実施形態)
図3は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスを構成する容器体主面図である。図4は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスとして圧電発振器を示す分解斜視図である。図5は、図4のB−B断面図である。
以下、圧電デバイスとして圧電発振器を例にして説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a main view of a container body constituting the piezoelectric device according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is an exploded perspective view showing a piezoelectric oscillator as a piezoelectric device according to an embodiment of the present invention. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
Hereinafter, a piezoelectric oscillator will be described as an example of the piezoelectric device.

図3〜図5に示す圧電発振器100は、容器体10と圧電振動素子20と蓋体30と、集積回路素子50とで主に構成されている。この圧電発振器100は、前記容器体10の一方の主面に形成されている第1の凹部空間11内に、圧電振動素子20が搭載され、前記容器体10の他方の主面に形成される第2の凹部空間12内に集積回路素子50が搭載された構造となっている。   The piezoelectric oscillator 100 shown in FIGS. 3 to 5 mainly includes a container body 10, a piezoelectric vibration element 20, a lid body 30, and an integrated circuit element 50. In the piezoelectric oscillator 100, a piezoelectric vibration element 20 is mounted in a first recessed space 11 formed on one main surface of the container body 10, and is formed on the other main surface of the container body 10. The integrated circuit element 50 is mounted in the second recessed space 12.

前記集積回路素子50は、図4に示すように、回路形成面に圧電振動素子20からの発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された出力信号は外部接続用電極端子14の内の所定の端子を介して圧電発振器100外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。尚、集積回路素子50は、容器体10の第2の凹部空間に設けられた集積回路素子搭載パッド15に搭載されている。   As shown in FIG. 4, the integrated circuit element 50 is provided with an oscillation circuit or the like for generating an oscillation output from the piezoelectric vibration element 20 on the circuit forming surface, and an output signal generated by the oscillation circuit is externally connected. The signal is output to the outside of the piezoelectric oscillator 100 through a predetermined terminal of the electrode terminals 14 and is used as a reference signal such as a clock signal. The integrated circuit element 50 is mounted on the integrated circuit element mounting pad 15 provided in the second recessed space of the container body 10.

容器体10は、基板部10aと前記基板部10aの両主面に設けられた枠部10b、10cによって構成されている。
例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成されている。
図4及び図5に示すように、基板部10aの一方の主面と枠部10bによって第1の凹部空間11が形成されており、基板部10aの他方の主面と枠部10cによって第2の凹部空間12が形成されている。
この容器体10の第1の凹部空間11を囲繞する枠部10bの開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターン16が形成されている。第1の凹部空間11内の基板部10aには、圧電振動素子搭載パッド13が設けられている。
この容器体10の第2の凹部空間12内の基板部10aには、モニタ用電極端子17が中央部に設けられている。
前記モニタ用電極端子17の周辺には、前記集積回路素子50を機械的に接合するための集積回路素子搭載パッド15が設けられている。
また、前記外部接続用電極端子14が、第2の凹部空間12を囲繞する枠部10cの開口側頂面の四隅に設けられている。
圧電振動素子搭載パッド13と集積回路素子搭載パッド15は、前記容器体10の第1の凹部空間12内の基板部10aに形成された部分を有する配線パターン18と容器体10の基板部10aの内部に形成されたビア導体(図示せず)により接続されている。
尚、モニタ用電極端子17は、集積回路素子50と機械的接続は行われてはいない。
The container body 10 includes a substrate portion 10a and frame portions 10b and 10c provided on both main surfaces of the substrate portion 10a.
For example, it is formed by laminating a plurality of ceramic materials such as alumina ceramics and glass-ceramics.
As shown in FIGS. 4 and 5, the first concave space 11 is formed by one main surface of the substrate portion 10a and the frame portion 10b, and the second main surface and the frame portion 10c of the substrate portion 10a are second. The recessed space 12 is formed.
An annular sealing conductor pattern 16 is formed on the entire circumference of the opening-side top surface of the frame portion 10b surrounding the first recessed space 11 of the container body 10. A piezoelectric vibration element mounting pad 13 is provided on the substrate portion 10 a in the first recess space 11.
A monitor electrode terminal 17 is provided at the center of the substrate portion 10 a in the second recessed space 12 of the container body 10.
An integrated circuit element mounting pad 15 for mechanically bonding the integrated circuit element 50 is provided around the monitor electrode terminal 17.
The external connection electrode terminals 14 are provided at the four corners of the opening-side top surface of the frame portion 10 c that surrounds the second recessed space 12.
The piezoelectric vibration element mounting pad 13 and the integrated circuit element mounting pad 15 include a wiring pattern 18 having a portion formed in the substrate portion 10 a in the first recessed space 12 of the container body 10 and the substrate portion 10 a of the container body 10. They are connected by via conductors (not shown) formed inside.
The monitor electrode terminal 17 is not mechanically connected to the integrated circuit element 50.

集積回路素子搭載パッド15は、前記容器体10の第2の凹部空間12内の基板部10aの中央部に設けられたモニタ用電極端子17の周辺に設けられている。
また、集積回路素子搭載パッド15は、集積回路素子50に形成されている接続パッドが半田や導電性接着剤等の導電性接合材60(図5参照)を介して電気的且つ機械的に接続される。また、集積回路素子搭載パッド15は、容器体10の第2の凹部空間12内の基板部10aに形成されている配線パターンや容器体10の第1の凹部空間11内の基板部10aに形成されている配線パターン18や容器体10の内部に形成されている配線導体(図示せず)やビアホール導体(図示せず)等を介して集積回路素子50内の電子回路が水晶振動素子20や外部接続用電極端子14に電気的に接続される。
The integrated circuit element mounting pad 15 is provided around the monitor electrode terminal 17 provided at the center of the substrate portion 10 a in the second recessed space 12 of the container body 10.
The integrated circuit element mounting pad 15 is electrically and mechanically connected to the connection pad formed on the integrated circuit element 50 via a conductive bonding material 60 (see FIG. 5) such as solder or conductive adhesive. Is done. Further, the integrated circuit element mounting pad 15 is formed on the wiring pattern formed on the substrate portion 10 a in the second recessed space 12 of the container body 10 or on the substrate portion 10 a in the first recessed space 11 of the container body 10. The electronic circuit in the integrated circuit element 50 is connected to the crystal resonator element 20 or the like via the wiring pattern 18 and the wiring conductor (not shown) or via-hole conductor (not shown) formed inside the container body 10. It is electrically connected to the external connection electrode terminal 14.

モニタ用電極端子17は、前記容器体10の他方の主面の第2の凹部空間12内の基板部10aの中央部に設けられており、集積回路素子搭載パッド15よりも大きい形状で形成されている。
また、前記モニタ用電極端子17は、前記容器体10の第1の凹部空間11内の基板部10aに設けられている圧電振動素子搭載パッド13を介して、前記圧電振動素子20と接続されており、前記圧電振動素子20のCI(クリスタルインピーダンス)値や共振周波数値等の電気的特性を測定するために用いる。
The monitor electrode terminal 17 is provided in the central portion of the substrate portion 10 a in the second recessed space 12 on the other main surface of the container body 10 and is formed in a shape larger than the integrated circuit element mounting pad 15. ing.
The monitor electrode terminal 17 is connected to the piezoelectric vibration element 20 via a piezoelectric vibration element mounting pad 13 provided on the substrate portion 10 a in the first recessed space 11 of the container body 10. And used to measure electrical characteristics such as a CI (crystal impedance) value and a resonance frequency value of the piezoelectric vibration element 20.

また、前記絶縁層19を前記容器体10の第1の凹部空間11の基板部10aに形成することによって、前記絶縁層19の膨張により前記容器体10の反りが緩和されることになり、前記容器体10の第2凹部空間12内底面に集積回路素子50を搭載する際に、集積回路素子50を確実に搭載し、接合強度を確保することが可能となる。   Further, by forming the insulating layer 19 on the substrate portion 10a of the first recessed space 11 of the container body 10, the warping of the container body 10 is mitigated by the expansion of the insulating layer 19, When the integrated circuit element 50 is mounted on the inner bottom surface of the second recessed space 12 of the container body 10, it is possible to reliably mount the integrated circuit element 50 and ensure the bonding strength.

また、4つの外部接続用電極端子14のうち、グランド端子と発振出力端子を近接に配置するようにすれば、発振出力端子より出力される発振信号にノイズが干渉するのを有効に防止することができる。従って、グランド端子と発振出力端子は近接させて配置することが好ましい。   Further, if the ground terminal and the oscillation output terminal are arranged close to each other among the four external connection electrode terminals 14, it is possible to effectively prevent noise from interfering with the oscillation signal output from the oscillation output terminal. Can do. Therefore, it is preferable to arrange the ground terminal and the oscillation output terminal close to each other.

(第3の実施形態)
圧電発振器は、第1の容器体と第2の容器体と圧電振動素子と蓋体と、集積回路素子とで主に構成されている。この圧電発振器は、第1の容器体の一方の主面に形成されている凹部空間内に、圧電振動素子が搭載され、第2の容器体の一方の主面に形成される凹部空間12内に集積回路素子50が搭載されており、前記第1の容器体の他方の主面に形成されている第2の容器体接続用端子と前記第2の容器体の主面に形成された第1の容器体接続用電極端子が接合された構造となっていても構わない。
(Third embodiment)
The piezoelectric oscillator is mainly composed of a first container body, a second container body, a piezoelectric vibration element, a lid body, and an integrated circuit element. In this piezoelectric oscillator, a piezoelectric vibration element is mounted in a recessed space formed on one main surface of the first container body, and the inside of the recessed space 12 formed on one main surface of the second container body. The integrated circuit element 50 is mounted on the second container body connecting terminal formed on the other main surface of the first container body and a second surface formed on the main surface of the second container body. One container body electrode terminal may be joined.

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
例えば、前記した本実施形態では、圧電振動素子20を構成する圧電素材として水晶を用いた場合を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電振動素子でも構わない。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where crystal is used as the piezoelectric material constituting the piezoelectric vibration element 20 has been described. However, as other piezoelectric materials, lithium niobate, lithium tantalate, or piezoelectric ceramics is used as the piezoelectric material. The piezoelectric vibration element used may be used.

本発明の実施形態に係る圧電デバイスとして圧電振動子を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows a piezoelectric vibrator as a piezoelectric device which concerns on embodiment of this invention. 図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 本発明の実施形態に係る圧電デバイスを構成する容器体主面図である。It is a container main body figure which comprises the piezoelectric device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る圧電デバイスとして圧電発振器を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows a piezoelectric oscillator as a piezoelectric device which concerns on embodiment of this invention. 図4のB−B断面図である。It is BB sectional drawing of FIG. 従来における圧電デバイスを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional piezoelectric device. 従来における圧電デバイスを構成する容器体主面図である。It is a container main surface figure which comprises the conventional piezoelectric device.

符号の説明Explanation of symbols

10・・・容器体
10a・・・基板部
10b、10c・・・枠部
11・・・第1の凹部空間
12・・・第2の凹部空間
13・・・圧電振動素子搭載パッド
14・・・外部接続用電極端子
15・・・集積回路素子搭載パッド
16・・・封止用導体パターン
17・・・モニタ用電極端子
18・・・配線パターン
19・・・絶縁層
20・・・圧電振動素子
21・・・励振用電極
30・・・蓋体
31・・・封止部材
50・・・集積回路素子
60・・・導電性接合材
70・・・導電性接着剤
100・・・圧電デバイス(圧電振動子 圧電発振器)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Container body 10a ... Board | substrate part 10b, 10c ... Frame part 11 ... 1st recessed part space 12 ... 2nd recessed part space 13 ... Piezoelectric vibration element mounting pad 14 ... -External connection electrode terminal 15 ... Integrated circuit element mounting pad 16 ... Sealing conductor pattern 17 ... Monitor electrode terminal 18 ... Wiring pattern 19 ... Insulating layer 20 ... Piezoelectric vibration Element 21 ... Excitation electrode 30 ... Cover 31 ... Sealing member 50 ... Integrated circuit element 60 ... Conductive bonding material 70 ... Conductive adhesive 100 ... Piezoelectric device (Piezoelectric vibrator Piezoelectric oscillator)

Claims (3)

基板部の一方の主面に枠部を設けて第1の凹部空間が設けられた容器体と、
第1の凹部空間内の基板部に設けられた圧電振動素子搭載パッドに搭載される圧電振動素子と、
第1の凹部空間を気密封止する蓋体とを備え、
第1の凹部空間内に圧電振動素子搭載パッドを残して形成される絶縁層を備えて構成されていることを特徴とする圧電デバイス。
A container body provided with a frame portion on one main surface of the substrate portion and provided with a first recessed space;
A piezoelectric vibration element mounted on a piezoelectric vibration element mounting pad provided on the substrate portion in the first recess space;
A lid for hermetically sealing the first recessed space,
A piezoelectric device comprising an insulating layer formed by leaving a piezoelectric vibration element mounting pad in a first recess space.
基板部の他方の主面に枠部を設けて第2の凹部空間が設けられており、前記第2の凹部空間内の基板部に設けられた集積回路素子搭載パッドに搭載される集積回路素子を備えていることを特徴とする請求項1記載の圧電デバイス。   An integrated circuit element mounted on an integrated circuit element mounting pad provided in the second recess space by providing a frame portion on the other main surface of the substrate portion to provide a second recess space. The piezoelectric device according to claim 1, comprising: 前記絶縁層が酸化アルミニウム又は石英ガラスによって構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の圧電デバイス。   The piezoelectric device according to claim 1, wherein the insulating layer is made of aluminum oxide or quartz glass.
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