JP2011217406A - Piezoelectric vibration piece - Google Patents
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
Description
本発明は、圧電振動片に関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibrating piece.
現在、圧電振動デバイスとして、例えば、水晶発振器や水晶振動子などが挙げられる。この種の圧電振動デバイスでは、その筐体が直方体のパッケージで構成されている。このパッケージはベースと蓋とから構成され、このパッケージ内部には圧電振動片が流動性材料の導電性接着剤によりベースに保持接合されている。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が気密封止されている(例えば、下記する特許文献1ご参照。)。
Currently, examples of the piezoelectric vibration device include a crystal oscillator and a crystal resonator. In this type of piezoelectric vibration device, the casing is formed of a rectangular parallelepiped package. This package is composed of a base and a lid, and a piezoelectric vibrating piece is held and joined to the base by a conductive adhesive of a fluid material inside the package. And the piezoelectric vibration piece inside a package is airtightly sealed by joining a base and a lid | cover (for example, refer
下記する特許文献1では、ベース上に圧電振動片を搭載する際、圧電振動片は導電性接着剤によりベースに接合される。この接合の際、導電性接着剤からの外的な応力(ベースへの圧電振動片の接合の際に発生する接合応力)が圧電振動片に直接かかってしまい、圧電振動片の特性(周波数等)に悪影響を及ぼす。
In
そこで、接合の際の外的な応力を抑制するために、接合部位を縮小することが考えられるが、この場合、圧電振動片とベースとの電気的接続が不安定になってしまう。 Therefore, it is conceivable to reduce the joining portion in order to suppress external stress during joining, but in this case, the electrical connection between the piezoelectric vibrating piece and the base becomes unstable.
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、接合の際の外的な応力を抑制し、かつ、圧電振動片とベースとの電気的接続を安定させることができる圧電振動片を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above-described problems, the present invention provides a piezoelectric vibrating piece that can suppress external stress during bonding and can stabilize the electrical connection between the piezoelectric vibrating piece and the base. For the purpose.
上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動片は、基板に、一対の励振電極が形成されて振動領域が構成された振動部と、外部と接合する一対の端子電極が形成された接合部とが一体的に設けられ、前記一対の端子電極は、前記一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続され、かつ、前記振動部への距離が遠近となるように並設され、前記一対の端子電極では、前記基板上における前記振動部までの距離が長い端子電極が、前記距離が短い端子電極よりも大きいことを特徴とする。本発明にかかる圧電振動片として、ATカット水晶からなる水晶振動片を用いることが好ましい。 In order to achieve the above object, in the piezoelectric vibrating piece according to the present invention, a vibration part in which a pair of excitation electrodes are formed to form a vibration region and a pair of terminal electrodes joined to the outside are formed on a substrate. And a pair of terminal electrodes that are electrically connected to the pair of excitation electrodes, respectively, and are arranged side by side so that the distance to the vibration unit is close to each other. In the terminal electrode, a terminal electrode having a long distance to the vibrating portion on the substrate is larger than a terminal electrode having a short distance. As the piezoelectric vibrating piece according to the present invention, it is preferable to use a quartz vibrating piece made of AT-cut quartz.
本発明によれば、接合の際の外的な応力を抑制し、かつ、圧電振動片とベースとの電気的接続を安定させることが可能となる。すなわち、本発明によれば、前記一対の端子電極における(入出力の)接合の際の外的な応力を、前記振動領域からみて近い前記端子電極側で止めることができ、その結果、接合の際の外的な応力を前記振動領域に対して影響しない構成とすることができる。また、前記基板上における前記振動部までの距離が長い端子電極が、前記距離が短い端子電極よりも大きいので、前記振動部までの距離が長い端子電極における外部との接合強度を高めながら、前記一対の端子電極の外部への電気的接続を安定して行うことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress external stress during bonding and to stabilize the electrical connection between the piezoelectric vibrating piece and the base. That is, according to the present invention, external stress at the time of (input / output) bonding of the pair of terminal electrodes can be stopped on the terminal electrode side close to the vibration region. It is possible to adopt a configuration in which the external stress is not affected by the vibration region. In addition, since the terminal electrode having a long distance to the vibration part on the substrate is larger than the terminal electrode having a short distance, while increasing the bonding strength with the outside in the terminal electrode having a long distance to the vibration part, It is possible to stably connect the pair of terminal electrodes to the outside.
前記構成において、前記振動領域は、前記一対の端子電極を結ぶ仮想線と直交する仮想直交線上以外の位置に配されてもよい。 The said structure WHEREIN: The said vibration area | region may be distribute | arranged to positions other than on the virtual orthogonal line orthogonal to the virtual line which ties the said pair of terminal electrode.
この場合、接合応力が強い前記導電性バンプを介して当該圧電振動片を外部(本実施例ではベース)に接合した場合であっても、接合した際に前記基板に生じる接合応力は、前記振動領域とは異なる方向に生じるので、接合応力が前記振動領域に伝わるのを抑制することが可能となる。その結果、当該圧電振動片の振動(発振周波数)に影響を与えず接合強度を高めることが可能となる。 In this case, even when the piezoelectric vibrating piece is bonded to the outside (base in the present embodiment) via the conductive bump having a strong bonding stress, the bonding stress generated in the substrate when bonded is the vibration. Since it occurs in a direction different from the region, it is possible to suppress the transmission of the joint stress to the vibration region. As a result, it is possible to increase the bonding strength without affecting the vibration (oscillation frequency) of the piezoelectric vibrating piece.
前記構成において、前記一対の端子電極が形成された位置の前記基板が、凸状のポスト部に成形され、前記一対の端子電極によって、前記導電性バンプが内包されてもよい。 The said structure WHEREIN: The said board | substrate of the position in which the said pair of terminal electrode was formed is shape | molded by the convex-shaped post part, and the said conductive bump may be included by the said pair of terminal electrode.
この場合、外部と接合するための前記導電性バンプの高さを低くすることが可能となり、バンプの高さが高くなることによるバンプ高さ寸法やバンプ形状のバラツキを抑えることが可能となる。特に、前記一対の端子電極の表面を平坦にすることが可能となる。その結果、当該圧電振動片の外部への接合(搭載)を安定させることが可能となる。また、前記ポスト部を成形することで前記バンプの高さを抑えることが可能となり、前記バンプの量を少なくして製造コストを抑えることが可能となる。また、前記一対の端子電極によって、前記導電性バンプが内包されるので、前記導電性バンプが前記一対の端子電極の外にはみ出すことを抑えることが可能となる。 In this case, it is possible to reduce the height of the conductive bump for bonding to the outside, and to suppress variations in bump height dimensions and bump shapes due to the bump height being increased. In particular, the surfaces of the pair of terminal electrodes can be made flat. As a result, it is possible to stabilize the bonding (mounting) of the piezoelectric vibrating piece to the outside. In addition, by forming the post portion, the height of the bump can be suppressed, and the manufacturing cost can be suppressed by reducing the amount of the bump. In addition, since the conductive bump is included by the pair of terminal electrodes, it is possible to suppress the conductive bump from protruding outside the pair of terminal electrodes.
前記構成において、前記一対の端子電極は、前記接合部の両端部のうちの一端部に形成されてもよい。 The said structure WHEREIN: A pair of said terminal electrode may be formed in the one end part of the both ends of the said junction part.
この場合、接合した際に前記基板に生じる接合応力を前記接合部の一端部に閉じ込め、接合応力を前記振動領域に伝えるのを抑制することが可能となる。 In this case, it is possible to confine the bonding stress generated in the substrate when bonded to one end of the bonding portion, and to suppress the transmission of the bonding stress to the vibration region.
本発明によれば、接合の際の外的な応力を抑制し、かつ、圧電振動片とベースとの電気的接続を安定させることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress external stress during bonding and to stabilize the electrical connection between the piezoelectric vibrating piece and the base.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施例では、圧電振動デバイスとして水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each example shown below, a case where the present invention is applied to a crystal resonator as a piezoelectric vibration device is shown.
本実施例1にかかる水晶振動子1には、図1,2に示すように、ATカット水晶からなる水晶振動片2(本発明でいう圧電振動片)と、この水晶振動片2を保持するベース3と、ベース3に保持した水晶振動片2を気密封止するための蓋4が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
この水晶振動子1では、ベース3と蓋4とからパッケージ11が構成され、ベース3と蓋4とが接合されてパッケージ11の内部空間12が形成される。このパッケージ11の内部空間12のベース3上に水晶振動片2が保持され、パッケージ11の内部空間12が気密封止される。この際、図1,2に示すように、水晶振動片2は、ベース3に、金属メッキからなる導電性バンプ73を用いてFCB法(Flip Chip Bonding)により電気機械的に超音波接合されている。
In this
次に、この水晶振動子1の各構成について図1,2を用いて説明する。
Next, each configuration of the
ベース3は、図1,2に示すように、底部31と、この底部31から上方に延出した壁部32とから構成される箱状体に成形されている。このベース3は、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、セラミック材料の直方体が積層して凹状に一体的に焼成されている。ベース3の平面視の寸法は、3.2mm×2.5mm以下に設定されている。なお、本実施例1では、平面視の寸法が1.6mm×1.2mm以下に設定されたベース3を用いる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
このベース3の壁部32は、底部31の表面外周に沿って成形されている。この壁部32の上面は、蓋4との接合領域であり、この接合領域には、蓋4と接合するためのメタライズ層33(例えば、タングステンメタライズ層上にニッケル,金の順でメッキした構成)が設けられている。
The
また、内部空間12におけるベース3(キャビティ)の底部31の対向する隅部(一隅部34と他隅部35)には、水晶振動片2の励振電極61,62それぞれと電気機械的に接合する2つの電極パッド36,37が形成されている。他隅部35に形成された電極パッド37の面積は、一隅部34に形成された電極パッド36の面積より大きい。具体的に、電極パッド36は一隅部34のみに形成され、電極パッド37は他隅部35から中央部38にかけて形成されている。これら電極パッド36,37は、ベース3の外周裏面に形成される外部端子電極(図示省略)にそれぞれ電気機械的に接合され、これら外部端子電極から外部部品や外部機器と接続される。なお、これら外部端子電極と電極パッド36,37とは、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベース3と一体的に焼成して形成される。そして、外部端子電極と電極パッド36,37とのうち一部のものについては、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。なお、ここでいうメッキ形成の工法として、電解メッキ法や無電解メッキ法が挙げられ、以下に述べるメッキ形成の工法も、同様である。
Further, the opposing corners (one
蓋4は、図2に示すように、矩形状の一枚板に成形されている。この蓋4は、下面にろう材(図示省略)が形成されている。この蓋4は、シーム溶接やビーム溶接等の手法によりベース3に接合されて、蓋4とベース3とによる水晶振動子1のパッケージ11が構成される。蓋4の平面視の寸法は、3.2mm×2.5mm以下に設定されている。なお、本実施例1では、平面視の寸法が1.6mm×1.2mmに設定された基板を用いる。
As shown in FIG. 2, the
この蓋4は、4層の熱膨張係数の異なる金属材料から形成されている。具体的に、ベース3との接続面となる蓋4の下面から、ろう材である金錫ろう層、ニッケル層、およびコバール層が順に積層されている。蓋4の下面側が金錫ろう層及びニッケル層であるため、他の層に比べてセラミックからなるベース3との熱接合がし易い。また、これら金錫ろう層及びニッケル層上にコバール層が積層されているので、セラミックからなるベース3との熱膨張率を略同じにしてベース3と蓋4との熱変形を同等にすることが可能となる。なお、熱変形を同等レベルにすることからコバール層の厚みはできるだけ厚く設計されている。この蓋4では、金錫ろう層、ニッケル層、およびコバール層が順に積層されているので、ベース3との接合の際に、金錫ろう層を不活性ガスまたは真空雰囲気の加熱炉で溶融させて内部空間12を気密封止させる。
The
水晶振動片2は、ATカット水晶片の基板21からなり、その外形は、図1,2に示すように、平面視略矩形状の(両主面22,23が略矩形状に形成された)一枚板の直方体となっている。なお、本実施例1では、水晶振動片2の対向する平面視長辺のことを、一側辺24と他側辺25とする。なお、本実施例1では、主面寸法が1.1mm×0.7mmに設定され、厚さ寸法が30μmに設定された基板21を用いる。
The quartz
この水晶振動片2には、振動領域52が構成された振動部51と、外部電極であるベース3の電極パッド36,37(本発明でいう外部)と接合する接合部53とが設けられ、振動部51と接合部53とは一体成形されて基板21が構成される。
The quartz
水晶振動片2の振動部51に、励振を行う一対の励振電極61,62が形成されている。接合部53にベース3の電極パッド36,37と電気機械的に接合する一対の端子電極63,64が形成されている。これら振動部51および接合部53に一対の励振電極61,62を一対の端子電極63,64に引出す引出電極65,66が形成されている。この水晶振動片2では、一対の励振電極61,62が引出電極65,66により引回されて一対の端子電極63,64にそれぞれ電気的に接続されている。
A pair of
一対の励振電極61,62は、基板21の両主面22,23であって振動部51の平面視中央に基板21を介して対向して形成されている。これら一対の励振電極61,62は、例えば、基板21側からクロム、金の順に積層して形成されたCr−Au膜により構成される。これら一対の励振電極61,62の厚さ寸法は、0.1μm〜0.5μmの範囲に設定され、本実施例1では、一対の励振電極61,62の厚さ寸法は0.3μmである。
The pair of
引出電極65,66は、振動部51から接合部53にわたって対向せずに基板21の主面22,23や側面26に形成されている。これら引出電極65,66は、励振電極61,62と同様にして形成され、基板21側からクロム、金の順に積層して形成されたCr−Au膜により構成される。これら引出電極65,66の厚さ寸法は、0.05μm〜0.5μmの範囲に設定され、本実施例1では、引出電極65,66の厚さ寸法は0.3μmである。
The
一対の端子電極63,64は、接合部53の他主面23に形成されている。具体的に、一対の端子電極63,64のうち一端子電極63は、基板21の対向する両側辺24,25のうちの一側辺24であって、接合部53の対向する両端部54,55のうちの一端部54に形成されている。また、他端子電極64は、接合部53の中央部56から他端部55にかけて形成されている。
The pair of
これら一対の端子電極63,64は、ポスト部71と導電性バンプ73と金属部76からなり、ポスト部71上に導電性バンプ73が形成され、導電性バンプ73上に金属部76が形成されて構成される。これら一対の端子電極63,64では、図1,2に示すように、基板21を側面視や平面視して、一対の端子電極63,64の内側(内包)にポスト部71と導電性バンプ73とが配される。つまり、一対の端子電極63,64に対して、ポスト部71や導電性バンプ73は、一回り小さい寸法となっている。
The pair of
ポスト部71は、基板21の材料である水晶をエッチングすることにより、一対の端子電極63,64が形成される位置の基板21が凸状に成形されてなる。このポスト部71の壁面72は、基板21の他主面23に対して垂直方向に延出している。
The
導電性バンプ73は、非流動性部材のメッキバンプであり、クロム、金の順に積層して形成されたCr−Au膜74と、このCr−Au膜74上に積層された金メッキ95とにより構成される。この導電性バンプ73は、図2に示すように、金属部76(励振電極61,62や引出電極65,66)よりも厚みを有し、ポスト部71よりも薄い。
The
金属部76は、一対の端子電極63,64の表面であり、励振電極61,62や引出電極65,66と同一材料のCr−Au膜からなり、引出電極65,66に連続して形成され、図1,2に示すようにポスト部71と導電性バンプ73とを覆う。なお、本実施例1では、クロムの層が40nmであり、金の層が150nmである。
The
また、一対の端子電極63,64では、基板21上における振動部51までの距離が長い端子電極が、基板21上における振動部51までの距離が短い端子電極よりも大きい。具体的に、本実施例1では、他端子電極64が、一端子電極63よりも大きい。
In the pair of
また、一対の端子電極63,64では、ポスト部71の厚みが、それ以外(本実施例1では、導電性バンプ73と金属部76)の厚みに対して3倍以上である。
Further, in the pair of
上記した一対の端子電極63,64の厚さ寸法は、0.05μm〜0.5μmの範囲に設定され、そのうち、ポスト部71の厚さ寸法は、2μm〜20μmの範囲に設定され、導電性バンプ73と金属部76の合計の厚さ寸法は、0.5μm〜5μmの範囲に設定されている。なお、本実施例1では、ポスト部71の厚みが8μmであり、導電性バンプ73と金属部76との合計の厚みが2μmである。また、一端子部54のポスト部71のアスペクト比は、径(幅)が100μmに対して、高さが10μmとなるので、0.1である。なお、導電性バンプ73と金属部76の合計厚さ寸法が、1μm以上であると、FCB法による接合の信頼性を向上させることができ、本実施例1に示す導電性バンプ73と金属部76の合計厚さ寸法は好適な例である。
The thickness dimension of the pair of
また、水晶振動片2には、一対の端子電極63,64をベース3の電極パッド36,37に電気機械的に接合する際に基板21に生じる接合応力が、振動領域52に伝わるのを遮断する遮断手段が設けられている。この遮断手段は、一対の端子電極63,64を結ぶ仮想線と直交する仮想直交線上に、振動領域52が配され、振動部51と接合部53との間であって、仮想直交線上に設けられている。
Further, the
具体的に、遮断手段は、振動部51と接合部53との間に設けられ、基板21の他側辺25から一側辺24に向けて切り欠き形成された切り欠き部81である。この切り欠き部81により、一端子電極63が形成された接合部53の一端部54近傍のみにおいて、振動部51と接合部53とが一体成形される。
Specifically, the blocking means is a
上記した構成からなる水晶振動子1では、図1に示すように、ベース3と水晶振動片2とは一対の端子電極63,64の一構成である導電性バンプ73を介してFCB法により電気機械的に超音波接合される。この接合により、水晶振動片2の励振電極61,62が、引出電極65,66、端子電極63,64、導電性バンプ73を介してベース3の電極パッド36,37に電気機械的に接合される。そして、水晶振動片2が接合されたベース3に、蓋4が接合されて水晶振動片2が気密封止され、水晶振動子1が構成される。
In the
次に、上記した水晶振動片2の製造方法について図3〜8を用いて説明する。
Next, a method for manufacturing the above-described quartz
まず、基板21となるATカット水晶片を水晶インゴット(図示省略)から成形する。具体的に、水晶インゴットから成形し、複数の基板21を分割成形可能なウエハ9の両主面91,92上に、スパッタリングによりクロム、金を順に積層してCr−Au膜93を形成する。ウエハ9の両主面91,92上にCr−Au膜93を形成した後に、Cr−Au膜93上にレジスト層94を形成する(図3参照)。
First, an AT cut crystal piece to be the
Cr−Au膜93上にレジスト層94を形成した後に、一対の端子電極61,62の導電性バンプ73を形成する位置のレジスト層94を除去して、その位置のCr−Au膜93を露出し、この露出したCr−Au膜93上に金メッキ95をメッキ形成する(図4参照)。この際、レジスト層94の除去を除去して形成され、金メッキ95を形成する孔の深さに対する径のアスペクト比が大きくなると、メッキ液の新液が回り込み難くなるため、メッキの析出レート(メッキ厚みに関連)や形状にばらつきが生じる。
After the resist
Cr−Au膜93上に金メッキ95を形成した後、レジスト層94を全除去し、金メッキ95を積層していない部分のCr−Au膜93を露出する(図5参照)。
After the
レジスト層94を全除去した後に、露出したCr−Au膜93をエッチング除去する(図6参照)。なお、このエッチング除去により、Cr−Au膜74と金メッキ75とからなる導電性バンプ73を形成する(以上の工程を、本発明でいう導電性バンプ形成工程)。
After completely removing the resist
露出したCr−Au膜93をエッチング除去した後、露出したCr−Au膜93のエッチング除去を行なった部分のウエハ9の基板を所望の深さ(本実施例1では8μm)だけ水晶エッチングし(図7参照)、水晶振動片2のポスト部71を成形する(以上の工程を、本発明でいうポスト部成形工程)。このポスト部成形工程と同時に水晶振動片2の基板21の外周縁や、切り欠き部81もエッチング形成する。なお、水晶振動片2の基板21の外周縁や切り欠き部81は、ポスト部成形工程とは別工程によりエッチング形成してもよい。
After the exposed Cr—
ポスト部71を成形した後に、ウエハ9の両主面91,92にクロム、金の順にCr−Au膜(図示省略)を形成する。Cr−Au膜を形成した後に、Cr−Au膜の上にレジスト層(図示省略)を形成する。
After the
Cr−Au膜上にレジスト層を形成した後に、フォトリソグラフィ法により、水晶振動片2の一対の励振電極61,62と一対の端子電極63,64と引出電極65,66とを電極パターン以外の部分のレジスト層を除去し、このレジスト層の除去により露出したCr−Au膜をエッチング除去する。
After the resist layer is formed on the Cr—Au film, the pair of
Cr−Au膜をエッチング除去した後にレジスト層を除去して、一対の励振電極61,62と、一対の端子電極63,64の金属部76と、引出電極65,66とを形成し(図8参照)、電気的に接続された一対の励振電極61,62と、一対の端子電極63,64と、引出電極65,66とを形成する(以上の工程を、本発明でいう端子電極形成工程)。一対の励振電極61,62と、一対の端子電極63,64と、引出電極65,66とを形成した後、ウエハ9から複数の基板2を分割成形し、後の所望の製造工程を終えて複数の水晶振動片2を製造する。
After removing the Cr—Au film by etching, the resist layer is removed to form a pair of
上記した本実施例1にかかる水晶振動片2によれば、基板21に振動部51と接合部53とが一体的に設けられ、一対の端子電極63,64にはそれぞれ導電性バンプ73が形成され、一対の端子電極63,64は一対の励振電極61,62にそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、水晶振動片2では振動部51と接合部53とが一体成形されている。
According to the
この本実施例1にかかる水晶振動片2によれば、一対の端子電極63,64を導電性バンプ73を介して外部であるベース3の電極パッド36,37に接合する際に基板21に生じる接合応力が振動領域52に伝わるのを遮断する遮断手段が、振動部51と接合部53との間に設けられているので、接合応力が強い導電性バンプ73を介して当該水晶振動片2をベース3の電極パッド36,37に接合した場合であっても、接合した際に基板21に生じる接合応力が振動領域52に伝わるのを抑制することができる。その結果、水晶振動片2の振動(発振周波数)に影響を与えず接合強度を高めることができる。
According to the quartz
また、上記した本実施例1にかかる水晶振動片2によれば、一端子電極63は、基板21の一側辺24であって接合部53の一端部54に形成され、遮断手段は、基板21の他側辺25から一側辺24に向かって形成された切り欠き部81であり、一端子電極63が形成された接合部53の一端部54近傍のみにおいて振動部51と接合部53とが一体成形されるので、切り欠き部81により接合した際に基板21に生じる接合応力を接合部53に閉じ込め、接合応力を振動領域52に伝えるのを抑制することができる。
Further, according to the
また、上記した本実施例1にかかる水晶振動片2によれば、基板21上における振動部51までの距離が長い他端子電極64が、距離が短い一端子電極63よりも大きいので、振動部51までの距離が長い他端子電極64におけるベース3の電極パッド36,37との接合強度を高めながら、一対の端子電極63,64のベース3の電極パッド36,37への電気的接続を安定して行うことができる。
In addition, according to the quartz
また、上記した本実施例1にかかる水晶振動片2によれば、導電性バンプ73はメッキバンプであるので、ベース3の電極パッド36,37との接合の際に導電性バンプ73が拡がる(流れる)ことはなく、電極間のショートを抑えることができる。さらに、導電性バンプ73はメッキバンプであるので、接合強度を高めることができる。
Further, according to the
また、上記した本実施例1にかかる水晶振動片2によれば、一対の端子電極63,64が形成された位置の基板21が凸状のポスト部71に成形されるので、ベース3の電極パッド36,37と接合するための導電性バンプ73の高さを低くすることができ、導電性バンプ73の高さが高くなることによるバンプ高さ寸法やバンプ形状のバラツキを抑えることができる。特に、一対の端子電極63,64の表面を平坦することができる。その結果、水晶振動片2のベース3の電極パッド36,37への接合(搭載)を安定させることができる。また、ポスト部71を成形することで導電性バンプ73の高さを抑えることができ、導電性バンプ73の量を少なくして製造コストを抑えることができる。
Further, according to the
また、上記した本実施例1にかかる水晶振動片2によれば、一対の端子電極63,64の内側に導電性バンプ73が形成されるので、導電性バンプ73が一対の端子電極63,64の外にはみ出すことを抑えることができる。
Further, according to the
また、上記した本実施例1にかかる水晶振動片2によれば、一対の端子電極63,64では、ポスト部71の厚みがそれ以外の厚みに対して3倍以上であるので、一対の端子電極63,64の表面を平坦にするのに好適である。
Further, according to the
また、上記した本実施例1にかかる水晶振動片2によれば、一対の端子電極63,64の表面は、Cr−Au膜74により形成されているので、ベース3の電極パッド36,37が本実施例に示すようにAuの場合、Au−Au接合が容易に行える。また、一対の端子電極63,64の側面も含めてスパッタリングによる成膜ができるため、一対の端子電極63,64の表面および側面を全てCr−Au膜で覆うことができ、成膜部分においてアンカー効果が期待できる。
Further, according to the
また、上記した本実施例1にかかる水晶振動片2の製造方法によれば、端子電極形成工程とポスト部成形工程と導電性バンプ形成工程を有し、端子電極形成工程の工程中にポスト部成形工程および導電性バンプ形成工程を行うので、導電性バンプ73およびポスト部71を内包した端子電極63,64を形成することが可能となる。そのため、本発明によれば、ベース3の電極パッド36,37と接合するための導電性バンプ73の高さを低くすることができ、導電性バンプ73の高さが高くなることによるバンプ高さ寸法やバンプ形状のバラツキを抑えることができる。特に、一対の端子電極63,64の表面を平坦にすることができる。その結果、水晶振動片2のベース3の電極パッド36,37への接合(搭載)を安定させることができる。また、ポスト部71を成形することで導電性バンプ73の高さを押さえることができ、導電性バンプ73の量を少なくして製造コストを抑えることができる。
Moreover, according to the manufacturing method of the
なお、本実施例1では、水晶の基板21に用いているが、これは好適な例でありこれに限定されるものではなく、圧電材料であれば他の材料であってもよい。
In the first embodiment, the
また、本実施例1では、ベース3に水晶振動片2を搭載した水晶振動子1を用いているが、さらにICチップなど他の電子部品を搭載した圧電発振器であってもよい。
In the first embodiment, the
また、本実施例1では、平板状の水晶振動片2を対象としているが、これは好適な例であり、これに限定されるものでなく、高周波の圧電振動片を対象としてもよい。具体的に、高周波の圧電振動片として、圧電振動片の基板の主面に凹部が形成され、この凹部の内部に励振電極が形成された形態(逆メサ構造)を挙げることができる。
Further, in the first embodiment, the flat plate-like
また、本実施例1では、励振電極61,62と、端子電極63,64の金属部76と、引き出し電極65,66とは、クロム、金の順に積層して形成されたCr−Au膜からなるが、これに限定されるものではなく、例えば、クロム、金、クロム(Cr−Au−Cr)の順に、あるいはクロム、金、ニッケル(Cr−Au−Ni)の順に、あるいはクロム、銀、クロム(Cr−Ag−Cr)の順に、あるいはクロム、ニッケル(Cr−Ni)の順に、あるいはニッケル、クロム(Ni−Cr)の順に積層して形成されてもよい。
In the first embodiment, the
また、本実施例1では、図1に示すように、平面視矩形上の一枚板の直方体に成形された蓋4と、凹状に成形されたベース3とを用いているが、これに限定されるものではない。ベースと蓋とにより水晶振動片2を気密封止できれば、ベースとキャップの形状は任意に設定してもよい。例えば、平面視矩形上の一枚板の直方体に成形されたベースと、凹状に成形された蓋とを用いてもよい。
Further, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, the
また、本実施例1では、図1に示すように、電極パッド36,37が非対称であるベース3を用いたが、これは電気的接続が良好となる好適な例であり、これに限定されるものではなく、図9に示すように電極パッド36,37が対称であるベース3を用いてもよい。
Further, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, the
また、本実施例1では、平板状の厚みすべり振動系の水晶振動片2を用いているが、これに限定されるものでなく、高周波の厚みすべり振動系の水晶振動片であってもよい。高周波の厚みすべり振動系の水晶振動片の場合、基板の主面に凹部を形成し、この凹部内に励振電極を配した逆メサ構造が好適である。
In the first embodiment, the plate-shaped thickness shear vibration type
また、本実施例1では、ポスト部71の壁面72が基板21の他主面23に対して垂直方向に延出しているが、これに限定されるものではなく、図10に示すように、ポスト部71の壁面72が基板21の他主面23に対してテーパー状に傾斜して延出形成してもよい。すなわち、ポスト部71の壁面72は、テーパー面を有してもよい。この場合、ポスト部71の強度を高めることができる。また、ポスト部71のエッジが無くなりポスト部71における一対の端子電極63,64の断線を抑制することができる。
Further, in the first embodiment, the
また、本実施例では、金錫ろう層からなるろう材を用いているが、これは好適な例であり、これに限定されるものではなく、ろう材としてガラス層を用いてもよい。この場合、セラミック材料のベース3の蓋4との封止面(壁部32の上面)にメタライズ層33を設けず、ろう材をベース3との接続面となる蓋4の下面の外周に形成する。そして、ベース3との接合の際に、金錫ろう層を不活性ガスまたは真空雰囲気の加熱炉で溶融させて内部空間12を気密封止させる。この場合、製造コストを抑えながら、実用的な接合強度を得ることができる。
In this embodiment, a brazing material made of a gold-tin brazing layer is used. However, this is a preferred example, and the present invention is not limited to this, and a glass layer may be used as the brazing material. In this case, the metallized
また、本実施例では、ベース3にセラミック材料を用いているが、ガラス材料を用いたベース3であってもよい。この場合、ベース3のメタライズ層33は、スパッタリング法あるいは真空蒸着法により形成したクロム、金(Cr−Au)からなる金属層上に、金メッキを積層した構成が好適である。なお、ベース3のメタライズ層33は、クロム、金(Cr−Au)からなる金属層上に、金メッキを積層した構成以外に、チタン、銅(Ti−Cu)からなる金属層上に、ニッケル−金からなるメッキ層を積層した構成や、モリブデン(もしくはタングステン)、金(Mo(W)−Au)からなる金属層上に、金メッキ層を積層した構成などであってもよい。
In this embodiment, a ceramic material is used for the
次に、本実施例2にかかる水晶振動子を図面を用いて説明する。なお、本実施例2にかかる水晶振動子は、上記した実施例1に対して、水晶振動片とベースの形状が異なる。そこで、本実施例2では、上記した実施例1と異なる構成について説明し、同一の構成についての説明を省略する。そのため、実施例1と同一構成による作用効果及び変形例は、上記した実施例1と同様の作用効果及び変形例を有する。 Next, a crystal resonator according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. The crystal resonator according to the second embodiment differs from the first embodiment in the shape of the crystal resonator element and the base. Therefore, in the second embodiment , a configuration different from that of the first embodiment will be described, and a description of the same configuration will be omitted. Therefore, the operation effect and modification by the same composition as Example 1 have the same operation effect and modification as Example 1 mentioned above.
本実施例2にかかる水晶振動子1には、図11に示すように、水晶振動片2とベース3と蓋4(図示省略)が設けられている。
As shown in FIG. 11 , the
次に、この水晶振動子1の各構成について説明する。
Next, each configuration of the
水晶振動片2は、一対の端子電極63,64および引出電極65,66と、遮断手段が、上記した実施例1と異なる構成であり、他の構成は同様の構成となっている。そのため、実施例1と同様の構成の説明は省略する。
The quartz
一対の端子電極63,64は、接合部53の他主面23に形成されている。具体的に、一対の端子電極63,64は、ともに、基板21の対向する両側辺24,25のうちの一側片24であって、接合部53の対向する両端部54,55のうちの一端部54に形成されている。
The pair of
これら一対の端子電極63,64は、振動部51への距離が遠近となるように並設されている。また、一対の端子電極63,64では、一対の端子電極63,64を結ぶ仮想線と直交する仮想直交線上以外の位置に、記振動領域が配されている。
The pair of
また、一対の端子電極63,64では、基板21上における振動部51までの距離が長い端子電極63が、基板21上における振動部51までの距離が短い端子電極64よりも大きい。具体的に、本実施例2では、一端子電極63が、他端子電極64よりも大きい。
In the pair of
上記した一対の端子電極63,64の厚さ寸法は、2μm〜30μmの範囲に設定され、そのうち、ポスト部71の厚さ寸法は、1μm〜19μmの範囲に設定され、導電性バンプ73と金属部76の合計の厚さ寸法は、0.5μm〜10μmの範囲に設定されている。なお、本実施例2では、ポスト部71の厚みが8μmであり、導電性バンプ73と金属部76との合計の厚みが2μmである。また、一対の端子電極63,64のポスト部71のアスペクト比は、それぞれ0.1である。
The thickness dimension of the pair of
ベース3は、電極パッド36,37が、上記した実施例1と異なる構成であり、他の構成は同様の構成となっている。そのため、実施例1と同様の構成の説明は省略する。
In the
内部空間12におけるベース3(キャビティ)の底部31の中央部38辺りには、水晶振動片2の励振電極61,62それぞれと電気機械的に接合する2つの電極パッド36,37が形成されている。なお、図11では、2つの電極パッド36,37のうち水晶振動片2によって隠れる部分を二点鎖線により示している。
In the
これら電極パッド36,37では、引回しパターンの関係により、電極パッド36の面積は、電極パッド37の面積より大きい。具体的に、電極パッド37は中央部38の平面視右側のみに形成され、電極パッド36は中央部38の平面視左側に形成されるとともに、水晶振動片2の端子電極63の位置に対応して平面視右下側に引回されている。これら電極パッド36,37は、ベース3に水晶振動片2を搭載した際に、水晶振動片2の端子電極63,64および引出電極65,66とそれぞれ重畳しないようにパターン形成されている。
In these
蓋4は、上記した実施例1にかかる図2に示す形態と同様の形態である。そのため、ここでの説明は省略する。
The lid |
上記した本実施例2にかかる水晶振動片2によれば、上記した本実施例1と同様の構成を有しているので、本実施例1と同一構成による作用効果は、上記した本実施例1にかかる水晶振動子1と同様に有する。
According to the
また、上記した本実施例2にかかる水晶振動片2によれば、一対の端子電極63,64は基板21の一側辺24であって接合部53の一端部54に形成され、一対の端子電極63,64を結ぶ仮想線と直交する仮想直交線上以外の位置に振動領域が配されるので、接合応力が強い導電性バンプ73を介して水晶振動片2をベース3の電極パッド36,37に接合した場合であっても、接合した際に基板21に生じる接合応力は、振動領域52とは異なる方向に生じるので、接合応力が振動領域52に伝わるのを抑制することができる。その結果、水晶振動片2の振動(発振周波数)に影響を与えず接合強度を高めることができる。
Further, according to the
また、一対の端子電極63,64は、振動部への距離が遠近となるように並設されるので、一対の端子電極63,64における(入出力の)導電性バンプ73間で発生する導電性バンプ73間の応力を、振動領域52からみて近い導電性バンプ73側で止めることができ、その結果、導電性バンプ73間による応力を振動領域52に対して影響しない構成とすることができる。
In addition, since the pair of
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 It should be noted that the present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit, gist, or main features. For this reason, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
本発明は、基板の材料に水晶を用いた圧電振動片に好適である。 The present invention is suitable for a piezoelectric vibrating piece using quartz as a substrate material.
1 水晶振動子
2 水晶振動片
21 基板
22,23 両主面
24 一側辺
25 他側辺
36,37 電極パッド
51 振動部
52 振動領域
53 接合部
54 一端部
55 他端部
56 中央部
61,62 励振電極
63,64 端子電極
65,66 引出電極
71 ポスト部
72 壁面
73 導電性バンプ
74 Cr−Au膜
75 金メッキ
76 金属部
81 切り欠き部
82,83 切り欠き部
84 貫通孔
9 ウエハ
91,92 両主面
93 Cr−Au膜
94 レジスト層
95 金メッキ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
基板に、一対の励振電極が形成されて振動領域が構成された振動部と、外部と接合する一対の端子電極が形成された接合部とが一体的に設けられ、 The substrate is integrally provided with a vibration part in which a pair of excitation electrodes are formed to form a vibration region, and a joint part in which a pair of terminal electrodes to be joined to the outside are formed,
前記一対の端子電極は、前記一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続され、かつ、前記振動部への距離が遠近となるように並設され、The pair of terminal electrodes are electrically connected to the pair of excitation electrodes, respectively, and are arranged side by side so that the distance to the vibrating portion is near and near,
前記一対の端子電極では、前記基板上における前記振動部までの距離が長い端子電極が、前記距離が短い端子電極よりも大きいことを特徴とする圧電振動片。 In the pair of terminal electrodes, the terminal electrode having a long distance to the vibrating portion on the substrate is larger than the terminal electrode having a short distance.
前記振動領域は、前記一対の端子電極を結ぶ仮想線と直交する仮想直交線上以外の位置に配されたことを特徴とする圧電振動片。The piezoelectric vibration piece, wherein the vibration region is disposed at a position other than a virtual orthogonal line orthogonal to a virtual line connecting the pair of terminal electrodes.
前記一対の端子電極が形成された位置の前記基板が、凸状のポスト部に成形され、 The substrate at the position where the pair of terminal electrodes are formed is formed into a convex post portion,
前記一対の端子電極によって、前記導電性バンプが内包されたことを特徴とする圧電振動片。 The piezoelectric vibrating piece characterized in that the conductive bump is enclosed by the pair of terminal electrodes.
前記一対の端子電極は、前記接合部の両端部のうちの一端部に形成されたことを特徴とする圧電振動片。The pair of terminal electrodes are formed at one end of both end portions of the joint portion.
ATカット水晶からなる水晶振動片であることを特徴とする圧電振動片。 A piezoelectric vibrating piece characterized by being a quartz vibrating piece made of AT-cut quartz.
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