JP2011018951A - Piezoelectric oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電発振器に関する。 The present invention relates to a piezoelectric oscillator.
現在、圧電発振器では、その筐体が直方体のパッケージでベースと蓋とから構成される。そして、ベースと蓋とが接合されることで、パッケージの内部の圧電振動片やICチップなどの電子部品が気密封止されている。圧電振動片は導電性樹脂接着材や導電バンプなどの導電性接合材を介してベースに電気的機械的に接合されており、ICチップはワイヤボンディングやFCBなどの手法により、前記圧電振動片やベースと電気的に接続されている。このような圧電発振器のうち、特許文献1に開示の圧電発振器では、ベースのキャビティ内において圧電振動片とICチップなどの電子部品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。 Currently, a piezoelectric oscillator has a rectangular parallelepiped package that includes a base and a lid. Then, by joining the base and the lid, the electronic components such as the piezoelectric vibrating piece and the IC chip inside the package are hermetically sealed. The piezoelectric vibrating piece is electrically and mechanically bonded to the base via a conductive bonding material such as a conductive resin adhesive or a conductive bump, and the IC chip is bonded to the piezoelectric vibrating piece or the like by a method such as wire bonding or FCB. It is electrically connected to the base. Among such piezoelectric oscillators, in the piezoelectric oscillator disclosed in Patent Document 1, the piezoelectric resonator element and the electronic component such as an IC chip are arranged in the same plane in the cavity of the base without being laminated, and the main body casing. It is considered to suppress the height (thickness) of the film.
しかしながら、特許文献1のように圧電振動片とICチップとを重畳させずに搭載した圧電発振器では、さらなる小型化のために圧電振動片の搭載領域やICチップの搭載領域、圧電振動片とICチップとを接続する電極パターンの形成領域を拡大させることなく構成することが求められているのが現状である。 However, in the piezoelectric oscillator in which the piezoelectric vibrating piece and the IC chip are mounted without overlapping as in Patent Document 1, the piezoelectric vibrating piece mounting area, the IC chip mounting area, the piezoelectric vibrating piece and the IC are mounted for further miniaturization. At present, it is demanded that the electrode pattern forming region for connecting to the chip be configured without being enlarged.
そこで、上記課題を解決するために、小型化を妨げることがない圧電振動片とICチップとを重畳させずに搭載した圧電発振器を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above-described problems, an object is to provide a piezoelectric oscillator in which a piezoelectric vibrating piece and an IC chip that do not hinder downsizing are mounted without being superimposed.
上記の目的を達成するため、矩形状の圧電振動片と電子部品と、開口部と内部収納部が形成されたベースと、前記ベースの開口部を覆う蓋とを有し、ベースの開口部に蓋を被せて気密封止してなる圧電発振器であって、前記ベースの内部収納部の底面部に前記圧電振動片と電子部品とがお互いに重畳しないように搭載し、前記圧電振動片の一端部は導電性接合材を介してベースの一対の電極パッドに電気的に接合され、前記電極パッドは内部接続用の電極パターンによって電子部品に引き出され前記圧電振動片と電子部品とがお互いに電気的に接続され、外部端子は外部接続用の電極パターンによって引き出されてなり、前記内部接続用の電極パターンと前記外部接続用の電極パターンのうちの1つ以上が圧電振動片の他端部の辺の下を通過する第1領域と、前記内部接続用の電極パターンと前記外部接続用の電極パターンのうちの1つ以上が圧電振動片の他端部の辺と直交する辺の下を通過する第2領域とを有してなることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a rectangular piezoelectric vibrating piece, an electronic component, a base on which an opening and an internal storage portion are formed, and a lid that covers the opening of the base are provided. A piezoelectric oscillator comprising a lid and hermetically sealed, wherein the piezoelectric vibrating reed and the electronic component are mounted on the bottom surface of the internal storage portion of the base so as not to overlap each other, and one end of the piezoelectric vibrating reed The portion is electrically bonded to a pair of electrode pads on the base via a conductive bonding material, and the electrode pads are drawn out to the electronic component by an electrode pattern for internal connection, and the piezoelectric vibrating piece and the electronic component are electrically connected to each other. The external terminal is drawn out by an electrode pattern for external connection, and one or more of the electrode pattern for internal connection and the electrode pattern for external connection are at the other end of the piezoelectric vibrating piece. Pass under the side A second region in which one or more of the electrode pattern for internal connection and the electrode pattern for external connection pass under a side perpendicular to the side of the other end of the piezoelectric vibrating piece; It is characterized by having.
本発明の構成によれば、前記ベースの内部収納部の底面部に前記圧電振動片と電子部品とがお互いに重畳しないように搭載することで、圧電振動片と電子部品の搭載位置を近接することができ、お互いを接続ライン(配線パターン等)も短くすることができるので不要ノイズの影響がないより性能の高い圧電発振器が得られる。厚み方向にビアなどの導電部材を介在させなくてよいので、低背化に有利な構成となる。 According to the configuration of the present invention, the mounting position of the piezoelectric vibrating piece and the electronic component is brought close to each other by mounting the piezoelectric vibrating piece and the electronic component on the bottom surface portion of the internal storage portion of the base so as not to overlap each other. In addition, since the connection lines (wiring patterns, etc.) can be shortened from each other, a piezoelectric oscillator with higher performance without the influence of unnecessary noise can be obtained. Since it is not necessary to interpose a conductive member such as a via in the thickness direction, the configuration is advantageous for reducing the height.
前記圧電振動片の一端部は導電性接合材を介してベースの一対の電極パッドに片持ち支持され電気的機械的に接合されることで、圧電振動片の励振領域をより広く設定し、直列共振抵抗を改善したり、周波数可変量を広くすることができる。また、片持ち保持することで、圧電振動片の保持領域を縮小化することができる。 One end portion of the piezoelectric vibrating piece is cantilevered and electrically and mechanically bonded to a pair of electrode pads on the base via a conductive bonding material, so that the excitation area of the piezoelectric vibrating piece is set wider and in series. The resonance resistance can be improved and the frequency variable amount can be widened. Further, by holding the cantilever, the holding area of the piezoelectric vibrating piece can be reduced.
前記内部接続用の電極パターンと前記外部接続用の電極パターンのうちの1つ以上が圧電振動片の他端部の辺の下を通過する第1領域と、前記内部接続用の電極パターンと前記外部接続用の電極パターンのうちの1つ以上が圧電振動片の他端部の辺と直交する辺の下を通過する第2領域とを有しているので、前記第1領域を片持ち保持された圧電振動片の他端部の傾きを位置規制する枕領域として機能させることができ、前記第2領域を前記枕領域に接触した後に生じる圧電振動片の撓みを抑制する補助枕領域として同時機能させることができる。 A first region in which one or more of the electrode pattern for internal connection and the electrode pattern for external connection pass under a side of the other end of the piezoelectric vibrating piece; the electrode pattern for internal connection; Since one or more of the electrode patterns for external connection have a second region that passes under a side orthogonal to the other end of the piezoelectric vibrating piece, the first region is cantilevered. It is possible to function as a pillow region that regulates the inclination of the other end of the piezoelectric vibrating piece, and simultaneously serves as an auxiliary pillow region that suppresses bending of the piezoelectric vibrating piece that occurs after contacting the second region with the pillow region. Can function.
例えば、圧電振動片の一端部が、例えば導電性接合材のペーストを介して片持ち支持接合される場合、前記導電性接合材の硬化時の収縮によって圧電振動片の自由端側(他端部の辺)が持ち上がり、定常状態で当該自由端側(他端部の辺)と電極パターンの第1領域(枕領域)とが僅かに離間した状態(近接状態)となることがある。このような状態であっても、外的要因による衝撃を受けた際にも圧電振動片の自由端側と電極パターンの第1領域(枕領域)とが当接するだけであり、圧電振動片とベースの内部収納部の底面とは接触することはない。加えて圧電振動片の自由端側(他端部の辺)と電極パターンの第1領域(枕領域)とが当接した時に、圧電振動片の一端部と他端部の中央付近で撓みが発生する事があっても、圧電振動片の他端部の辺と直交する辺と電極パターンの第2領域(補助枕領域)とが当接するだけであり、撓みを最小限に抑え圧電振動片の破損をなくすことができる。 For example, when one end portion of the piezoelectric vibrating piece is cantilever-supported, for example, via a paste of conductive bonding material, the free end side (the other end portion) of the piezoelectric vibrating piece is contracted by the shrinkage when the conductive bonding material is cured. And the free end side (side of the other end) and the first region (pillow region) of the electrode pattern may be slightly separated (close state) in a steady state. Even in such a state, the free end side of the piezoelectric vibrating reed and the first region (pillow region) of the electrode pattern only abut upon receiving an impact due to an external factor. There is no contact with the bottom surface of the internal storage portion of the base. In addition, when the free end side (side of the other end portion) of the piezoelectric vibrating piece comes into contact with the first region (pillow region) of the electrode pattern, bending occurs near the center of the one end portion and the other end portion of the piezoelectric vibrating piece. Even if this occurs, the side perpendicular to the side of the other end of the piezoelectric vibrating piece only comes into contact with the second area (auxiliary pillow area) of the electrode pattern, and the piezoelectric vibrating piece minimizes bending. Can be eliminated.
また、これら電極パターンの第1領域(枕領域)と第2領域(補助枕領域)は、圧電振動片と電子部品を接続する内部接続用の電極パターンか、外部端子を接続する外部接続用の電極パターンの少なくとも一方で構成されているので、専用の別部材を設けることなく電極パターンのみで構成することができる。結果として、電極パターンの形成領域以外に拡大して形成する必要もなく、ベースの内部収納部の搭載領域を拡大させることもない。圧電発振器の構成の簡略化と小型化が容易に行える。 In addition, the first region (pillow region) and the second region (auxiliary pillow region) of these electrode patterns are an electrode pattern for internal connection for connecting the piezoelectric vibrating piece and the electronic component or an external connection for connecting an external terminal. Since it is comprised at least one of the electrode patterns, it can comprise only an electrode pattern, without providing a separate separate member. As a result, it is not necessary to enlarge the area other than the electrode pattern formation area, and the mounting area of the internal storage portion of the base is not enlarged. Simplification and miniaturization of the configuration of the piezoelectric oscillator can be easily performed.
また、本発明では上記構成に加えて、前記第1領域の電極パターンには他の領域の電極パターンより肉厚に形成された肉厚部を有する構成としてもよい。このような構成では上述の作用効果に加えて、肉厚部により圧電振動片の他端部の傾きがより一層緩和された状態で搭載することができるので、圧電振動片の搭載安定性が高まる。圧電振動片の傾きがなくなることで、圧電振動片の励振電極がベースの内部収納部に接触することがなくなり、前記励振電極を傷つけることがない。べべル形状あるいはコンベックス形状など圧電振動片の中央が肉厚に加工された圧電振動片でも、ベースの内部収納部に圧電振動片の中央部が接触することなく安定して搭載することができる。またこのような肉厚部は前記電極パターン上部に形成されたり電極パターン自身で構成されているので、電極パターンの形成領域以外に拡大して形成する必要もなく、ベースの内部収納部の搭載領域を拡大させることもない。 In the present invention, in addition to the above-described configuration, the electrode pattern of the first region may have a thick portion formed thicker than the electrode patterns of other regions. In such a configuration, in addition to the above-described effects, the piezoelectric vibrating piece can be mounted in a state in which the inclination of the other end of the piezoelectric vibrating piece is further relaxed by the thick portion, so that the mounting stability of the piezoelectric vibrating piece is improved. . By eliminating the inclination of the piezoelectric vibrating piece, the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece does not come into contact with the internal storage portion of the base, and the excitation electrode is not damaged. Even a piezoelectric vibrating piece in which the center of the piezoelectric vibrating piece is processed to be thick, such as a bevel shape or a convex shape, can be stably mounted without the central portion of the piezoelectric vibrating piece coming into contact with the internal storage portion of the base. In addition, since such a thick portion is formed on the electrode pattern or is composed of the electrode pattern itself, it is not necessary to enlarge the region other than the electrode pattern formation region, and the mounting region of the internal storage portion of the base Does not expand.
また、本発明では上記構成に加えて、前記電極パターンは圧電振動片の励振電極が形成された領域の下を通過しない状態で引き出してもよい。このような構成では上述の作用効果に加えて、前記電極パターンは圧電振動片の励振電極に接触しない位置で引き出され、前記励振電極を傷つけることがなく電極パターンと接触して特性異常を招くことがない。 In the present invention, in addition to the above configuration, the electrode pattern may be drawn out without passing under the area where the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece is formed. In such a configuration, in addition to the above-described effects, the electrode pattern is drawn out at a position where it does not come into contact with the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece, and causes contact with the electrode pattern without damaging the excitation electrode, resulting in characteristic abnormality. There is no.
また、本発明では上記構成に加えて、前記内部接続用の電極パターンのみで、前記第1領域と第2領域を設けてもよい。このような構成では上述の作用効果に加えて、圧電振動片に近接配置された内部接続用の電極パターンのみで第1領域(枕領域)と第2領域(補助枕領域)構成し、圧電振動片の周囲に内部接続用の電極パターンを配置することができるので、電極パターンの形成領域拡大をなくしたより最適なパターン設計が行え、ベースの内部収納部をより小型化するのに望ましい構成となる。 In the present invention, in addition to the above configuration, the first region and the second region may be provided only by the electrode pattern for internal connection. In such a configuration, in addition to the above-described effects, the first region (pillow region) and the second region (auxiliary pillow region) are configured only by the electrode pattern for internal connection arranged close to the piezoelectric vibrating piece, and the piezoelectric vibration Since an electrode pattern for internal connection can be arranged around the piece, a more optimal pattern design can be performed without expanding the formation area of the electrode pattern, and a configuration desirable for further downsizing the internal storage portion of the base Become.
本発明によれば、小型化を妨げることがない圧電振動片とICチップとを重畳させずに搭載した圧電発振器を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric oscillator in which a piezoelectric vibrating piece and an IC chip that do not hinder downsizing are mounted without overlapping.
以下、本発明の実施形態について圧電発振器として表面実装型水晶発振器を例にしながら図面を参照して説明する。図1は本発明の実施例1にかかる水晶発振器の概略構成を示した平面図であり、図2は図1の水晶振動片とICチップを搭載する前の平面図である。図3は本発明の実施例1の変形例にかかる水晶発振器の概略構成を示した平面図である。図4は本発明の実施例2にかかる水晶発振器の平面図であり、図5は図4の水晶振動片とICチップを搭載する前の平面図である。図6は本発明の実施例3にかかる水晶発振器の概略構成を示した平面図であり、図7は図6の水晶振動片とICチップを搭載する前の平面図であり、図8は図6のA−A線に沿った断面図である。なお同様の部分については一部同番号を付すとともに説明の一部を省略している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a surface-mounted crystal oscillator as an example of a piezoelectric oscillator. FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a crystal oscillator according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view before mounting the crystal resonator element and the IC chip of FIG. FIG. 3 is a plan view showing a schematic configuration of a crystal oscillator according to a modification of the first embodiment of the present invention. 4 is a plan view of a crystal oscillator according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a plan view before the crystal resonator element and the IC chip of FIG. 4 are mounted. 6 is a plan view showing a schematic configuration of a crystal oscillator according to a third embodiment of the present invention, FIG. 7 is a plan view before the crystal resonator element and the IC chip of FIG. 6 are mounted, and FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In addition, about the same part, the same number is attached | subjected partially and description is abbreviate | omitted.
本発明の実施形態にかかる水晶発振器(圧電発振器)1は、水晶振動片(圧電振動片)2と集積回路素子としてのICチップ(電子部品)3と、これらを配置して保持するベース4と、ベース4と接合してベース4に配置保持した水晶振動片2とICチップ3を気密封止するための図示しない蓋とを含む構成とである。
A crystal oscillator (piezoelectric oscillator) 1 according to an embodiment of the present invention includes a crystal vibrating piece (piezoelectric vibrating piece) 2, an IC chip (electronic component) 3 as an integrated circuit element, and a base 4 that arranges and holds them. The structure includes the
実施例1の水晶発振器1では、ベースと蓋とが接合されて本体筐体(図示省略)が成形され、図1、図2に示すように、本体筐体の内部のベース4上に水晶振動片2とICチップ3とが配される。またこの時、本体筐体の内部に水晶振動片2とICチップ3とを配するための配置領域であるキャビティ6(内部収納部)が形成される。このキャビティ6は、図示しない蓋とベース4により気密封止されたベース4の内部空間である。また、キャビティ6には、底面部61が設けられ、水晶振動片2とICチップ3とは底面部61上にお互いに重畳しないように配されている。
In the crystal oscillator 1 of the first embodiment, a base and a lid are joined to form a main body casing (not shown), and as shown in FIGS. 1 and 2, the crystal vibration is placed on the base 4 inside the main body casing. The
次に、この水晶発振器の各構成について説明する。 Next, each configuration of the crystal oscillator will be described.
水晶振動片2は、図1に示すように、ATカットの水晶片からなり、平面視矩形上の一枚板の直方体に成形されている。この水晶振動片2の両主面には、それぞれ励振電極23と、これらの励振電極23を外部電極と電気的に接続するための接続電極24と、励振電極23を接続電極に引き出すための引出電極25とが形成されている。そして、水晶振動片2の一端部21は、導電性接着剤D1(本発明でいう導電性接合材)を用いてベース4(キャビティ6の底面部61)に形成された一対の電極パッド51,52に対して電気機械的に接合されている。なお、励振電極23,接続電極24,および引出電極25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。なお、本実施例で用いる導電性接着剤D1は、硬化温度が180度程度の導電性シリコーン系樹脂が用いられている。また、導電性接合材として導電性シリコーン系樹脂に限定されるものではなく、導電性ウレタン系樹脂などの他の樹脂であってもよく、また、金などの金属バンプであってもよい。
As shown in FIG. 1, the
ICチップ3は、図1に示すように、水晶振動片2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、底面に接続端子31が複数形成されている。本実施例では、ICチップ3にベアチップを採用している。ICチップ3は、金などからなる金属バンプBを介してベース4(キャビティ6の底面部61)に形成された複数の電極パッド53,54,55,56,57,58にFCB手法などにより電気機械的に接合されている。
As shown in FIG. 1, the
ベース4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4は、図1,2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略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、蓋との接合領域43(開口部)であり、この接合領域43には、蓋と接合するためのメタライズ層が設けられている。ベース4の平面視四隅を含む外周には、複数のキャスタレーションCが形成されている。キャスタレーションは、ベース4の半円弧状の切り欠き(半円弧状の凹部)が本体筐体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図示しない電極パターンが形成されている。
The base 4 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 and 2, the base 4 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. Then, it is integrally fired in a substantially 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 bonding region 43 (opening) with the lid, and a metallized layer for bonding with the lid is provided in the
また、図1,2に示すように、ベース4の表面であるキャビティ6の底面部61には、水晶振動片2とICチップ3とを電気的に接続するための内部接続用の電極パターン71,72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外部接続用の電極パターン73,74,75,76とが形成されている。具体的に内部接続用の電極パターンとして、水晶振動片2と接合される電極パッド51とICチップ3の接続端子2と接合される電極パッド55とを引き出すための電極パターン71と、水晶振動片2と接合される電極パッド52とICチップ3の接続端子と接合される電極パッド54とを引き出すための電極パターン72とが形成されている。また外部接続用の電極パターンとして、ICチップ3の接続端子を外部端子の1つへ引き出すための電極パターン73と、ICチップ3の接続端子を外部端子の1つへ引き出すための電極パターン74と、ICチップ3の接続端子を外部端子の1つへ引き出すための電極パターン75と、ICチップ3の接続端子を外部端子の1つへ引き出すための電極パターン76とが形成されている。これらの電極パターン71,72,73,74,75,76は、ベースに搭載された水電振動片2の励振電極23が形成された領域の下を通過しない状態で引き出されている。なお、図示していないが、ベース4の裏面には、外部(外部部品や外部機器)の電極との接続(接合)される複数の外部端子電極が形成されている。この外部端子電極には、少なくとも、Gnd用電極と、出力用電極と、OE(Output Enable)用電極と、VDD用電極等がある。
As shown in FIGS. 1 and 2, an
このように形成された前記内部接続用の電極パターンと前記外部接続用の電極パターンのうち内部接続用の電極パターン71には、水晶振動片2の他端部22の辺221の下を通過する第1領域711と、水晶振動片2の他端部22の辺と直交する辺222の下を通過する第2領域712とを有している。具体的に電極パターン71のみにより電極パッド51から水晶振動片2の周囲に沿って一長辺222と他端部22の一短辺221端部の下を通過し、略L字形状に第1領域711と第2領域712を構成している。第1領域711の一部には同じ電極パターン材料からなる膜が矩形状に積層され肉厚部713が形成されている。実施例1の肉厚部713は、電極パターン71をメタライズで形成する際に、第1領域711のみを2層以上にメタライズ層を積層して構成することで、キャビティ6の底面部61に対して30μm以上の厚み差を確保して肉厚に形成することができる。この電極パターン71は最終的にICチップ3の接続端子2と接合される電極パッド55へと引き出されている。本実施例では電極パターン71のうち電極パッド51と電極パッド55を接続する端子間の領域のみに第1領域711と第2領域712、肉厚部713を形成しているので、電極パターン71として必要な形成領域以外に拡大して形成する必要もなく、電極パターンの簡略化と小型化に望ましい構成となる。
Of the thus formed internal connection electrode pattern and the external connection electrode pattern, the internal
以上により水晶振動片2およびICチップ3は端子電極から外部(外部部品や外部機器)と接続(接合)される。このような電極パッド51,52,53,54,55,56,57,58、および電極パターン71,72,73,74,75,76、および外部端子電極は、例えばタングステンやモリブデンのメタライズ層(図示省略)の上部にニッケルメッキと金メッキが形成されている。
As described above, the
蓋は、金属材料からなり下面にろう材(図示省略)が形成されており、シーム溶接やビーム溶接、雰囲気加熱等の手法によりベース4に接合されて、蓋とベース4とによる水晶発振器の本体筐体が成形される。具体的にシーム溶接による蓋は、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平面視矩形状の一枚板構成であり、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4のメタライズ層と接合するための溶接領域とされ、この溶接領域は蓋の平面視外周端部に沿って設定されている。蓋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 is made of a metal material, and a brazing material (not shown) is formed on the lower surface. The lid is joined to the base 4 by means of seam welding, beam welding, atmosphere heating, etc., and the body of the crystal oscillator comprising the lid and the base 4 A housing is molded. Specifically, the lid by seam welding has a single plate configuration in a rectangular shape in plan view 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, Kovar core material from the upper surface , Copper layer and silver brazing layer. The silver brazing layer here is joined to the metallized layer of the
上記した構成要件を含んだ水晶発振器1では、ベース4のキャビティ6にICチップ3および水晶振動片2を配してそれぞれ上記したように電気機械的に接合し、これらICチップ3および水晶振動片2を蓋にて被覆し、ベース4のメタライズ層と蓋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6内のICチップ3および水晶振動片2の気密封止を行う。
In the crystal oscillator 1 including the above-described constituent elements, the
なお、上記実施例1に示すものに限らず、図3(a)の変形例に示すように、電極パターンの一部のみが水晶振動片2の周囲に沿って形成されており、他端部22の一短辺221の下を一部のみが存在する第1領域711と、水晶振動片2の他端部22の辺と直交する一長辺222の下を一部のみが存在する第2領域712とを構成してもよい。具体的に電極パターン71の一部が幅広となる領域を形成するとともに、この幅広の領域のみが水晶振動片2の一長辺222と他端部22の一短辺221端部の下を通過する第1領域711と第2領域712を構成している。上記実施形態と同様に幅広の第1領域711の一部には同じ電極パターン材料からなる膜が矩形状に積層され肉厚部713が形成されている。
In addition to the one shown in the first embodiment, as shown in the modified example of FIG. 3A, only a part of the electrode pattern is formed along the periphery of the
また、図3(b)に示す変形例に示すように、前記第1領域は水晶振動片2の他端部22の辺221に沿って形成したものに限らず、水晶振動片2の角部分2211,2212に近接して形成したものとしてもよく、前記第1領域と第2領域とは別々の電極パターンに構成したものとしてもよい。具体的に電極パターン71には、水晶振動片2の他端部22の辺221の両端部の角部分2211,2212に近接する領域下を通過する第1領域7111,7112を構成し、電極パターン72には、水晶振動片2の他端部22の辺と直交する辺223の下に存在する第2領域722を構成している。第1領域7111,7112の一部には同じ電極パターン材料からなる膜が矩形状に積層され肉厚部7131,7132が形成されている。
3B, the first region is not limited to the one formed along the
また、図3(c)に示す変形例に示すように、水晶振動片2の一端部21を接合する一対の電極パッド51,52をICチップ3に近接した位置に配置するとともに、水晶振動片2を上記実施例1に対して90度反転させて搭載してもよい。具体的に水晶振動片2の一端部21を接合する一対の電極パッド51,52をICチップ3の接続端子2と接合される一対の電極パッド55,54に近接した位置に配置している。電極パッド51と55を接続する内部接続用の電極パターン71は、電極パッド51から水晶振動片2の周囲に沿って一長辺223の下に存在する第2領域712と、水晶振動片2の他端部22の一短辺221の一端部の角部分2212に近接する領域下を通過する第1領域711を構成し、第1領域711の一部には同じ電極パターン材料からなる膜が矩形状に積層され肉厚部713が形成されている。電極パッド52と54を接続する内部接続用の電極パターン72は、電極パッド52から水晶振動片2の周囲に沿って一長辺222の下に存在する第2領域722と、水晶振動片2の他端部22の一短辺221の他端部の角部分2211に近接する領域下を通過する第1領域721を構成し、第1領域721の一部には同じ電極パターン材料からなる膜が矩形状に積層され肉厚部723が形成されている。この変形例では電極パターン71,72は電極パターン間の仮想中心線に対して線対称形状に構成されている。このため水晶振動片2とICチップ3を接続する電極パターンによる容量が同一となり、回路設計が行いやすくより望ましい形態である。またこの変形例では水晶振動片2とICチップ3を接続する電極パターン71,72による引き回し距離が短く形成されているので、寄生容量が減り水晶振動子側から見た発振マージンが改善されます。特に100MHz以上の高周波向けの水晶発振器では有利な構成となります。
Further, as shown in the modification shown in FIG. 3C, the pair of
また、図3(d)に示す変形例に示すように、水晶振動片2の一端部21を接合する一対の電極パッド51,52をICチップ3から離隔した位置に配置するとともに、水晶振動片2を上記実施例1に対して−90度反転させて搭載してもよい。また肉厚部として絶縁膜により構成してもよい。具体的に水晶振動片2の一端部21を接合する一対の電極パッド51,52をICチップ3の接続端子2と接合される一対の電極パッド55,54から離隔した位置に配置している。電極パッド51と55を接続する内部接続用の電極パターン71は、電極パッド51から水晶振動片2の周囲に沿って一長辺222の下に存在する第2領域712と、水晶振動片2の他端部22の一短辺221の一端部の角部分2211に近接する領域下に沿って屈曲するように通過する第1領域711を構成し、最終的に電極パッド55に接続されている。第1領域711の一部にはアルミナなどの絶縁膜が矩形状に積層され肉厚部713が形成されている。電極パッド52と54を接続する内部接続用の電極パターン72は、電極パッド52から水晶振動片2の周囲に沿って一長辺223の下に存在する第2領域722と、水晶振動片2の他端部22の一短辺221の他端部の角部分2212に近接する領域下に沿って屈曲するように通過する第1領域721を構成し、最終的に電極パッド54に接続されている。第1領域721の一部にはアルミナなどの絶縁膜が矩形状に積層され肉厚部723が形成されている。この変形例では電極パターン71,72は電極パターン間の仮想中心線に対して線対称形状に構成されている。このため水晶振動片2とICチップ3を接続する電極パターンによる容量が同一となり、回路設計が行いやすくより望ましい形態である。またこの変形例では肉厚部713,723電極パターン71,72の上部に絶縁膜が積層されているので、水晶振動片2に形成された励振電極23と電気的に接続されることがなくなり、短絡の危険性もなく、電気的不発振に至らない構成とできる。
Further, as shown in the modification shown in FIG. 3D, the pair of
上記実施例1により、ベース4の底面部61に水晶振動片2とICチップ3とがお互いに重畳しないように搭載することで、水晶振動片2とICチップ3の搭載位置を近接することができ、お互いを接続ラインである内部接続用の電極パターン71,72も短くすることができるので不要ノイズの影響がないより性能の高い水晶発振器が得られる。
According to the first embodiment, by mounting the
水晶振動片2の一端部は導電性接着D1を介してベース4の一対の電極パッド51,52に片持ち支持され電気的機械的に接合されることで、水晶振動片2の励振電極23の領域をより広く設定し、直列共振抵抗を改善したり、周波数可変量を広くすることができる。また、片持ち保持することで、水晶振動片2の保持領域を縮小化することができる。
One end portion of the quartz
内部接続用の電極パターン71により電極パッド51から水晶振動片2の周囲に沿って一長辺222と他端部22の一短辺221端部の下を通過し、略L字形状に第1領域711と第2領域712を構成しており、第1領域711一部には同じ電極パターン材料からなる膜が矩形状に積層され肉厚部713が形成されているので、第1領域711の肉厚部713を片持ち保持された水晶振動片2の他端部22の傾きを位置規制する枕領域として機能させることができ、第2領域712を前記枕領域に接触した後に生じる水晶振動片2の撓みを抑制する補助枕領域として同時機能させることができる。結果として、水晶振動片2の破損をなくし耐衝撃性能を格段に高めることができる。これら電極パターンの第1領域711の肉厚部713(枕領域)と第2領域712(補助枕領域)は、内部接続用の電極パターン71,72か、外部接続用の電極パターン73,74,75,76の少なくとも一方の電極パターン上部に形成されたり、電極パターン自身で構成されたりしているので、電極パターンの形成領域以外に拡大して形成する必要もなく、ベース4のキャビティ6(内部収納部)の搭載領域を拡大させることもない。
The
また、実施例1では電極パターン71〜76は水晶振動片2の励振電極23が形成された領域の下を通過しない状態で引き出されているので、電極パターン71〜76は水晶振動片2の励振電極23に接触しない位置で引き出され、励振電極23を傷つけることがない。励振電極23とパターン71〜76とが接触して特性異常を招くこともない。
In the first embodiment, since the
また、実施例1では水晶振動片2に近接配置された内部接続用の電極パターン71のみで第1領域711の肉厚部713(枕領域)と第2領域712(補助枕領域)構成し、水晶振動片2の周囲に内部接続用の電極パターン71を配置することができるので、電極パターン71の形成領域拡大をなくしたより最適なパターン設計が行え、ベース4のキャビティ6(内部収納部)をより小型化するのに望ましい構成となる。
Further, in Example 1, the thick portion 713 (pillow region) and the second region 712 (auxiliary pillow region) of the
また、実施例1では肉厚部713は電極パターン711の上部に同じ電極パターン膜が積層されているので、電極パターン71と同材質のもので肉厚に形成された枕領域を一体形成することができるので、枕領域をベース4のキャビティ6(内部収納部)の他の領域に拡大することなく、電極パターン71上部の任意の位置、任意の領域で容易かつ安定した状態で枕領域を形成することができる。
In the first embodiment, the
また、上記した実施例1や変形例では、前記内部接続用の電極パターン71,72のみで、前記第1領域と第2領域を設けた実施例を開示している。そこで、図4、図5に示す実施例2では、前記第1領域を外部接続用の電極パターン74により構成するとともに、前記第2領域を内部接続用の電極パターン71により構成している。具体的には、電極パターン74には、水晶振動片2の他端部22の一短辺221端部の下を通過する第1領域741を構成し、電極パターン71には、水晶振動片2の他端部22の辺と直交する辺222の下を通過する第2領域712を構成している。なお電極パターン71は電極パッド51から水晶振動片2の周囲に沿って一長辺222の下を通過し、励振電極23の形成領域の下と電極パターン74の間を通って電極パッド55へと延出されている。第1領域741の一部にはアルミナなどの絶縁膜が矩形状に積層され肉厚部743が形成されている。なお、上記実施例と同様の構成は同番号を付すとともに詳細な説明については省略している。
In the first embodiment and the modification described above, the first region and the second region are provided only by the
上記実施例2により、第1領域を外部接続用の電極パターン74により構成するとともに、前記第2領域を内部接続用の電極パターン71により構成している。具体的には、外部接続用の電極パターン74により水晶振動片2の他端部22の一短辺221端部の下を通過する第1領域741を構成し、内部接続用の電極パターン71により水晶振動片2の他端部22の辺と直交する辺222の下を通過する第2領域712を構成し、第1領域741の一部にはアルミナなどの絶縁膜が矩形状に積層され肉厚部743が形成されているので、第1領域741の肉厚部743を片持ち保持された水晶振動片2の他端部22の傾きを位置規制する枕領域として機能させることができ、第2領域712を前記枕領域に接触した後に生じる水晶振動片2の撓みを抑制する補助枕領域として同時機能させることができる。結果として、水晶振動片2の破損をなくし耐衝撃性能を格段に高めることができる。これら電極パターンの第1領域741の肉厚部743(枕領域)と第2領域712(補助枕領域)は、内部接続用の電極パターン71,72か、外部接続用の電極パターン73,74,75,76の少なくとも一方の電極パターン上部に形成されたり、電極パターン自身で構成されたりしているので、電極パターンの形成領域以外に拡大して形成する必要もなく、ベース4のキャビティ6(内部収納部)の搭載領域を拡大させることもない。なお、実施例2のように複数の電極パターン71,74が並列に水晶振動片2の下を通過する構成では、第1領域に位置する電極パターン74を他方の電極パターン71より肉厚に形成して、この電極パターン71と水晶振動片2とが接触しないように構成することが望ましい。
According to the second embodiment, the first region is configured by the
また、実施例2では電極パターン71〜76は水晶振動片2の励振電極23が形成された領域の下を通過しない状態で引き出されているので、電極パターン71〜76は水晶振動片2の励振電極23に接触しない位置で引き出され、励振電極23を傷つけることがない。励振電極23とパターン71〜76とが接触して特性異常を招くこともない。
In the second embodiment, since the
また、実施例2では肉厚部743は電極パターン74の上部に絶縁膜が積層されているので、水晶振動片2に形成された励振電極23と電気的に接続されることがなくなり、短絡の危険性もない。このような枕領域はベース4のキャビティ6(内部収納部)の他の領域に拡大することなく、電極パターン74上部の任意の位置、任意の領域で容易かつ安定した状態で枕領域を形成することができる。
In the second embodiment, the
実施例3の水晶発振器1では、ICチップの電気的な接続をワイヤボンディングにより実施している点が上記実施例と異なっており、これに伴ってベースのキャビティ(内部収納部)6の構成も異なっている。すなわち、図6、図7、図8に示すように、キャビティ6には、底面部61とこの底面部61より上層となる第2底面部62が設けられ、水晶振動片2は第2底面部62の上に、ICチップ3は底面部61の上にお互いに重畳しないように配され、ICチップ3と接続されるワイヤWは第2底面部62上で接続されている。以下、実施例3に特有の各構成についてのみ説明するとともに、上記実施例と同様の構成については同番号を付すとともに説明の一部については省略している。
The crystal oscillator 1 of the third embodiment is different from the above-described embodiment in that the electrical connection of the IC chip is performed by wire bonding. Accordingly, the configuration of the base cavity (internal storage portion) 6 is also different. Is different. That is, as shown in FIGS. 6, 7, and 8, the
水晶振動片2の一端部21は、図6に示すように、導電性接着剤D1(本発明でいう導電性接合材)を用いてベース4(キャビティ6の第2底面部62)に形成された一対の電極パッド51,52に対して電気機械的に接合されている。
As shown in FIG. 6, one
ICチップ3は、図6に示すように、水晶振動片2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、上面に接続端子31が複数形成されている。本実施例では、ICチップ3にベアチップを採用している。ICチップ3は、高硬化性接合材D2によりベース4(キャビティ6の底面部61)に機械的に接合される。なお、本実施例では、高硬化性接合材D2として硬化温度が290度程度のポリイミド系樹脂を用いている。また、高硬化性接合材D2としてポリイミド系樹脂が好ましいがポリイミド系樹脂に限定されるものではなく、エポキシ系樹脂(銀ペースト)であってもよい。そして、ICチップ3の複数の接続端子31は、金などのワイヤWを用いてベース4(キャビティ6の第2底面部62)に形成された複数の電極パッド53,54,55,56,57,58に電気的に接続されている。なお、本実施例3のように水晶振動片2とICチップ3とを重畳させず、かつ水晶振動片2とICチップ3の間に段差部(底面部61と第2底面部62によって生じる段差)を有する水晶発振器では、ベース4のキャビティ6の第2底面部62の上面位置がICチップ3の上面位置より低くなるように構成するとよい。すなわち図8に示すように、底面部61の深さと第2底面部62の深さをICチップの厚みを考慮して、第2底面部62の上面位置がICチップ3の上面位置より低くなるように構成することで、水晶発振器全体としての製品高さを低く設定でき実施する上で好ましい形態となる。また実施例3のような形態ではワイヤWの頂点の高さも考慮することがさらに望ましい。つまりワイヤWの頂点位置が水晶振動片2の下面位置より高くなるように構成する。
As shown in FIG. 6, the
また、図6,7に示すように、ベース4の表面であるキャビティ6の第2底面部62には、水晶振動片2とICチップ3とを電気的に接続するための内部接続用の電極パターン71,72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外部接続用の電極パターン73,74,75,76とが形成されている。これらの電極パターン71,72,73,74,75,76は、ベースに搭載された水電振動片2の励振電極23が形成された領域の下を通過しない状態で引き出されている。なお、図示していないが、ベース4の裏面には、外部(外部部品や外部機器)の電極との接続(接合)される複数の外部端子電極が形成されている。この外部端子電極には、少なくとも、Gnd用電極と、出力用電極と、OE(Output Enable)用電極と、VDD用電極等がある。
As shown in FIGS. 6 and 7, an internal connection electrode for electrically connecting the
このように形成された前記内部接続用の電極パターンと前記外部接続用の電極パターンのうち内部接続用の電極パターン71には、水晶振動片2の他端部22の辺221の下を通過する第1領域711と、水晶振動片2の他端部22の辺と直交する辺222の下を通過する第2領域712とを有している。具体的に電極パターン71のみにより電極パッド51から水晶振動片2の周囲に沿って一長辺222と他端部22の一短辺221端部の下を通過し、略L字形状に第1領域711と第2領域712を構成している。この電極パターン71は最終的にICチップ3の接続端子2と接合される電極パッド55へと引き出されている。
Of the thus formed internal connection electrode pattern and the external connection electrode pattern, the internal
以上により水晶振動片2およびICチップ3は端子電極から外部(外部部品や外部機器)と接続(接合)される。このような電極パッド51,52,53,54,55,56,57,58、および電極パターン71,72,73,74,75,76、および外部端子電極は、例えばタングステンやモリブデンのメタライズ層(図示省略)の上部にニッケルメッキと金メッキが形成されている。
As described above, the
上記した構成要件を含んだ水晶発振器1では、ベース4のキャビティ6にICチップ3および水晶振動片2を配してそれぞれ上記したように電気機械的に接合し、これらICチップ3および水晶振動片2を蓋にて被覆し、ベース4のメタライズ層と蓋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6内のICチップ3および水晶振動片2の気密封止を行う。
In the crystal oscillator 1 including the above-described constituent elements, the
上記実施例3により、ベース4の第2の底面部62に水晶振動片2、底面部61にICチップ3がお互いに重畳しないように搭載することで、水晶振動片2とICチップ3の搭載位置を近接することができ、お互いを接続ラインである内部接続用の電極パターン71,72も短くすることができるので不要ノイズの影響がないより性能の高い水晶発振器が得られる。
By mounting the
水晶振動片2の一端部は導電性接着D1を介してベース4の一対の電極パッド51,52に片持ち支持され電気的機械的に接合されることで、水晶振動片2の励振電極23の領域をより広く設定し、直列共振抵抗を改善したり、周波数可変量を広くすることができる。また、片持ち保持することで、水晶振動片2の保持領域を縮小化することができる。
One end portion of the quartz
内部接続用の電極パターン71により電極パッド51から水晶振動片2の周囲に沿って一長辺222と他端部22の一短辺221端部の下を通過し、略L字形状に第1領域711と第2領域712を構成されているので、第1領域711を片持ち保持された水晶振動片2の他端部22の傾きを位置規制する枕領域として機能させることができ、第2領域712を前記枕領域に接触した後に生じる水晶振動片2の撓みを抑制する補助枕領域として同時機能させることができる。結果として、水晶振動片2の破損をなくし耐衝撃性能を格段に高めることができる。これら電極パターンの第1領域711(枕領域)と第2領域712(補助枕領域)は、内部接続用の電極パターン71,72か、外部接続用の電極パターン73,74,75,76の少なくとも一方の電極パターン自身で構成されているので、電極パターンの形成領域以外に拡大して形成する必要もなく、ベース4のキャビティ6(内部収納部)の搭載領域を拡大させることもない。
The
また、実施例3では電極パターン71〜76は水晶振動片2の励振電極23が形成された領域の下を通過しない状態で引き出されているので、電極パターン71〜76は水晶振動片2の励振電極23に接触しない位置で引き出され、励振電極23を傷つけることがない。励振電極23とパターン71〜76とが接触して特性異常を招くこともない。
In the third embodiment, since the
また、実施例3では水晶振動片2に近接配置された内部接続用の電極パターン71のみで第1領域711(枕領域)と第2領域712(補助枕領域)構成し、水晶振動片2の周囲に内部接続用の電極パターン71を配置することができるので、電極パターン71の形成領域拡大をなくしたより最適なパターン設計が行え、ベース4のキャビティ6(内部収納部)をより小型化するのに望ましい構成となる。
In the third embodiment, the first region 711 (pillow region) and the second region 712 (auxiliary pillow region) are configured only by the internal
なお、上記各実施例における第1領域と第2領域は複数箇所に形成してもよく、上記第2領域は二つの長辺222,223の両方に形成してもよい。また上記各実施例では電極パターン71,72,73,74,75,76は、ベースに搭載された水電振動片2の励振電極23が形成された領域の下を通過しない状態で引き出されているが、前記励振電極23と対向して配置される電極パターンがお互いに同電位であれば、当該電極パターンは水晶振動片2の励振電極23が形成された領域の下を通過して引き出してもよい。このような構成では外的要因による衝撃を受け、水晶振動片2に形成された励振電極23と前記電極パターンとが電気的に接続されることがなくなり、短絡の危険性もなく、接触しても電気的に発振停止を招くことがない。
Note that the first region and the second region in each of the above embodiments may be formed at a plurality of locations, and the second region may be formed on both of the two
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など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。 The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit, the gist, or the main features of the present invention. 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 scope of the claims are within the scope of the present invention.
本発明は、水晶発振器などの圧電発振器に適用できる。 The present invention can be applied to a piezoelectric oscillator such as a crystal oscillator.
1 表面実装型水晶発振器
2 水晶振動片
3 ICチップ
4 ベース
D1 導電性接着剤
D2 高硬化性接合材
W ワイヤ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Surface mount
Claims (4)
前記ベースの内部収納部の底面部に前記圧電振動片と電子部品とがお互いに重畳しないように搭載し、前記圧電振動片の一端部は導電性接合材を介してベースの一対の電極パッドに電気的に接合され、
前記電極パッドは内部接続用の電極パターンによって電子部品に引き出され前記圧電振動片と電子部品とがお互いに電気的に接続され、
外部端子は外部接続用の電極パターンによって引き出されてなり、
前記内部接続用の電極パターンと前記外部接続用の電極パターンのうちの1つ以上が圧電振動片の他端部の辺の下を通過する第1領域と、前記内部接続用の電極パターンと前記外部接続用の電極パターンのうちの1つ以上が圧電振動片の他端部の辺と直交する辺の下を通過する第2領域とを有してなることを特徴とする圧電発振器。 It has a rectangular piezoelectric vibrating piece, an electronic component, a base on which an opening and an internal storage portion are formed, and a lid that covers the opening of the base, and the base opening is covered with a lid and hermetically sealed. A piezoelectric oscillator comprising:
The piezoelectric vibrating piece and the electronic component are mounted on the bottom surface of the internal storage portion of the base so as not to overlap each other, and one end of the piezoelectric vibrating piece is attached to a pair of electrode pads of the base via a conductive bonding material. Electrically joined and
The electrode pad is drawn out to an electronic component by an electrode pattern for internal connection, and the piezoelectric vibrating piece and the electronic component are electrically connected to each other,
The external terminal is drawn out by the electrode pattern for external connection,
A first region in which one or more of the electrode pattern for internal connection and the electrode pattern for external connection pass under a side of the other end of the piezoelectric vibrating piece; the electrode pattern for internal connection; One or more of the electrode patterns for external connection have a 2nd area | region which passes under the edge | side orthogonal to the edge | side of the other end part of a piezoelectric vibrating piece, The piezoelectric oscillator characterized by the above-mentioned.
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A02 | Decision of refusal |
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