JP2013207549A

JP2013207549A - Piezoelectric device

Info

Publication number: JP2013207549A
Application number: JP2012074426A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Nozaki; 善幸野崎
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-10-07
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: JP5931536B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric device which reduces a temperature difference between a temperature of a crystal element and a temperature set on the basis of temperature information obtained by a temperature-sensitive electrode and properly conducts temperature correction at an oscillatory frequency.SOLUTION: The piezoelectric device includes: a package 110 having a recessed part K formed by a substrate part 110a and a frame part 110b provided on the substrate part 110a; a pair of electrode pads 111 provided on the substrate part 110a in the recessed part K; a piezoelectric element 120 mounted on the pair of electrode pads 111; a pair of via conductors provided in the substrate part 110a and connected with the pair of electrode pads 111; and a temperature-sensitive electrode 140 that is provided in the substrate part 110a and is provided between the pair of via conductors in a plane view so as to be spaced away from the pair of via conductors.

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.

従来の圧電デバイスは、圧電素子の圧電効果を利用して、特定の周波数を発生させるものである。圧電素子は、温度条件によって発生させる周波数が変動するという性質があり、圧電素子の温度を感知して、圧電素子の周波数を調整する技術の開発が進められている。現在では、パッケージ内に圧電素子と、圧電素子の温度を感知する感温素子を備えた圧電デバイスが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。パッケージ内は真空状態に設定されている。 A conventional piezoelectric device uses a piezoelectric effect of a piezoelectric element to generate a specific frequency. Piezoelectric elements have the property that the frequency to be generated varies depending on temperature conditions, and development of a technique for sensing the temperature of the piezoelectric element and adjusting the frequency of the piezoelectric element is underway. Currently, a piezoelectric device including a piezoelectric element and a temperature-sensitive element that senses the temperature of the piezoelectric element in a package has been proposed (see, for example, Patent Document 1 below). The package is set in a vacuum state.

特開平９−９８０２３号公報JP-A-9-98023

上述した圧電デバイスは、凹部内が真空状態に維持されているため、感温素子が圧電素子の温度を正確に検知しづらく、圧電素子の実際の温度と、感温素子によって得られる温度情報に基づく温度との温度差が大きい場合がある。そのため、上述した圧電デバイスは、圧電素子の発振周波数における温度補正を行ったとしても適切な補正が行えない可能性があるといった課題があった。 In the above-described piezoelectric device, since the inside of the recess is maintained in a vacuum state, it is difficult for the temperature-sensitive element to accurately detect the temperature of the piezoelectric element, and the actual temperature of the piezoelectric element and the temperature information obtained by the temperature-sensitive element are used. There may be a large temperature difference from the base temperature. Therefore, the above-described piezoelectric device has a problem that even if temperature correction is performed at the oscillation frequency of the piezoelectric element, there is a possibility that appropriate correction cannot be performed.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、圧電素子の実際の温度と感温素子によって得られる温度情報に基づく温度との温度差を小さくすることで、圧電素子の発振周波数における温度補正を適切に行うことが可能な圧電デバイスを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and by correcting the temperature difference at the oscillation frequency of the piezoelectric element by reducing the temperature difference between the actual temperature of the piezoelectric element and the temperature based on the temperature information obtained by the temperature sensitive element. An object of the present invention is to provide a piezoelectric device capable of appropriately performing the above.

本発明の一つの態様による圧電デバイスは、基板部と基板部上に設けられた枠部とで形成されている凹部を有するパッケージと、凹部内の基板部上に設けられた一対の電極パッドと、一対の電極パッドに実装された圧電素子と、基板部内に設けられ、一対の電極パッドに接続されている一対のビア導体と、基板部内に設けられ、平面視して一対のビア導体間に一対のビア導体と間を空けて設けられた感温用電極とを備えている。 A piezoelectric device according to one aspect of the present invention includes a package having a recess formed by a substrate portion and a frame portion provided on the substrate portion, and a pair of electrode pads provided on the substrate portion in the recess. A piezoelectric element mounted on the pair of electrode pads, a pair of via conductors provided in the substrate portion and connected to the pair of electrode pads, and provided in the substrate portion between the pair of via conductors in plan view. A pair of via conductors and a temperature-sensitive electrode provided with a space therebetween.

本発明の一つの態様による圧電デバイスは、圧電素子の実際の温度と感温用電極によって得られる温度情報に基づく温度との差を低減させることができ、圧電素子の発振周波数に関する温度補償の精度を向上させることができる。 The piezoelectric device according to one aspect of the present invention can reduce the difference between the actual temperature of the piezoelectric element and the temperature based on the temperature information obtained by the temperature sensing electrode, and the accuracy of temperature compensation regarding the oscillation frequency of the piezoelectric element. Can be improved.

本発明の実施形態における圧電デバイスを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the piezoelectric device in embodiment of this invention. （ａ）は、図１に示された圧電デバイスのＡ−Ａにおける縦断面図であり、（ｂ）は、図１に示された圧電デバイスのＢ−Ｂにおける縦断面図である。(A) is the longitudinal cross-sectional view in AA of the piezoelectric device shown by FIG. 1, (b) is the longitudinal cross-sectional view in BB of the piezoelectric device shown by FIG. 本発明の実施形態における圧電デバイスを構成するパッケージの各層を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows each layer of the package which comprises the piezoelectric device in embodiment of this invention. （ａ）は、本発明の実施形態における圧電デバイスを構成するパッケージを上面からみた平面透視図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態における圧電デバイスを構成する基板部を上面からみた平面透視図であり、（ｃ）は、本発明の実施形態における圧電デバイスを構成する基板部の内層を上面からみた平面透視図である。(A) is the plane perspective view which looked at the package which comprises the piezoelectric device in embodiment of this invention from the upper surface, (b) is the plane which looked at the board | substrate part which comprises the piezoelectric device in embodiment of this invention from the upper surface. It is perspective drawing, (c) is the plane perspective view which looked at the inner layer of the board | substrate part which comprises the piezoelectric device in embodiment of this invention from the upper surface. （ａ）は、本発明の実施形態における圧電デバイスを構成する基板部を上面からみた平面透視図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態における圧電デバイスを構成するパッケージを下面からみた平面透視図である。(A) is the plane perspective view which looked at the board | substrate part which comprises the piezoelectric device in embodiment of this invention from the upper surface, (b) is the plane which looked at the package which comprises the piezoelectric device in embodiment of this invention from the lower surface. FIG.

以下、本実施形態について図面を参照して説明する。なお、圧電素子として水晶素子を用いた場合について説明する。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings. A case where a crystal element is used as the piezoelectric element will be described.

圧電デバイスは、図１及び図２に示されているように、パッケージ１１０と水晶素子１２０と蓋体１３０とを備えている。この圧電デバイスは、パッケージ１１０に形成されている凹部Ｋ内に水晶素子１２０が実装され、その凹部Ｋが蓋体１３０により気密封止された構造となっている。また、パッケージ１１０の基板部１１０ａの内部には、感温用電極１４０が設けられている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric device includes a package 110, a crystal element 120, and a lid 130. This piezoelectric device has a structure in which a crystal element 120 is mounted in a recess K formed in a package 110 and the recess K is hermetically sealed by a lid 130. In addition, a temperature-sensitive electrode 140 is provided inside the substrate portion 110 a of the package 110.

パッケージ１１０は、図１及び図２に示されているように、基板部１１０ａと、基板部１１０ａの上面に設けられた枠部１１０ｂとを含んでいる。基板部１１０ａの上面と枠部１１０ｂの内面とで凹部Ｋが形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the package 110 includes a substrate portion 110a and a frame portion 110b provided on the upper surface of the substrate portion 110a. A recess K is formed by the upper surface of the substrate portion 110a and the inner surface of the frame portion 110b.

基板部１１０ａは、水晶素子１２０を支持するための支持部材として機能するものであり、上面には、水晶素子１２０を接合するための一対の電極パッド１１１が設けられている。また、基板部１１０ａの下面の四隅には、外部接続用電極端子Ｇが設けられている。外部接続用電極端子Ｇは、一対の水晶素子用電極端子Ｇ１と一対の温度情報用電極端子Ｇ２とによって構成されている。 The substrate portion 110a functions as a support member for supporting the crystal element 120, and a pair of electrode pads 111 for bonding the crystal element 120 are provided on the upper surface. In addition, external connection electrode terminals G are provided at the four corners of the lower surface of the substrate portion 110a. The external connection electrode terminal G includes a pair of crystal element electrode terminals G1 and a pair of temperature information electrode terminals G2.

基板部１１０ａは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミックス等のセラミック材料からなる絶縁層を、複数層積層することによって形成されている。基板部１１０ａの表面および内部には、基板部１１０ａの上面の一対の電極パッド１１１と下面の外部接続用電極端子Ｇ（水晶素子用電極端子Ｇ１）とを電気的に接続するための一対のビア導体１１３が設けられている。さらに、基板部１１０ａの表面及び内部には、水晶素子用配線パターン１１４及び水晶素子用ビア導体１１５が設けられている。基板部１１０ａを構成する複数の絶縁層の一つには、平面視して一対のビア導体１１３間に、一対のビア導体１１３と間を空けて感温用電極１４０が設けられている。 The substrate part 110a is formed by laminating a plurality of insulating layers made of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics. A pair of vias for electrically connecting the pair of electrode pads 111 on the top surface of the substrate portion 110a and the external connection electrode terminal G (crystal element electrode terminal G1) on the bottom surface are provided on and inside the substrate portion 110a. A conductor 113 is provided. Further, a crystal element wiring pattern 114 and a crystal element via conductor 115 are provided on the surface and inside of the substrate portion 110a. One of the plurality of insulating layers constituting the substrate portion 110a is provided with a temperature-sensitive electrode 140 between the pair of via conductors 113 and the pair of via conductors 113 in a plan view.

一対のビア導体１１３と感温用電極１４０との間隔は、約１５〜２０μｍである。この間隔をあけておくことにより、一対のビア導体１１３は、感温用電極１４０と短絡しないようにすることができる。また、水晶素子１２０に加わっている熱は、水晶素子１２０の接続電極１２３と接している一対の導電性接着剤ＤＳ、一対の電極パッド１１１、一対のビア導体１１３の順に伝わり、基板部１１０ａの同一平面上の絶縁層を通じて最短距離にて感温用電極１４０に伝わることになる。水晶素子１２０の温度は、一対の電極パッド１１１の温度と殆ど差がない。その一対の電極パッド１１１の直下に接続された一対のビア導体１１３の間では、熱伝導性に優れた絶縁層の一部を介して感温用電極１４０に水晶素子１２０の温度が間接的に伝わる。よって、水晶素子１２０の実際の温度と感温用電極１４０によって得られる温度情報を近似することができる。 The distance between the pair of via conductors 113 and the temperature sensitive electrode 140 is about 15 to 20 μm. By keeping this interval, the pair of via conductors 113 can be prevented from being short-circuited with the temperature-sensitive electrode 140. The heat applied to the crystal element 120 is transmitted in the order of the pair of conductive adhesives DS in contact with the connection electrode 123 of the crystal element 120, the pair of electrode pads 111, and the pair of via conductors 113. The temperature is transmitted to the temperature-sensitive electrode 140 at the shortest distance through the insulating layer on the same plane. The temperature of the crystal element 120 is hardly different from the temperature of the pair of electrode pads 111. Between the pair of via conductors 113 connected immediately below the pair of electrode pads 111, the temperature of the crystal element 120 is indirectly applied to the temperature-sensitive electrode 140 through a part of the insulating layer having excellent thermal conductivity. It is transmitted. Therefore, the actual temperature of the crystal element 120 and the temperature information obtained by the temperature-sensitive electrode 140 can be approximated.

感温用電極１４０は、温度変化によって顕著な変化を示す電気抵抗を有するものであり、この抵抗値の変化から電圧が変化される。感温用電極１４０は、抵抗値と電圧との関係及び電圧と温度との関係により、出力された抵抗値を電圧に換算することで、換算して得られた電圧から温度情報を得ることができる。感温用電極１４０は、温度情報用電極端子Ｇ２を介して圧電デバイスの外へ抵抗値が出力されることにより、例えば、電子機器等のメインＩＣ（図示せず）で出力された抵抗値を電圧に換算することで温度情報を得ることができる。これによって得られた水晶素子１２０の温度情報に応じて、メインＩＣにより水晶素子１２０の発振周波数を補正する電圧を制御し、いわゆる温度補償をすることができる。 The temperature-sensitive electrode 140 has an electrical resistance that shows a significant change due to a temperature change, and the voltage is changed by the change in the resistance value. The temperature sensing electrode 140 can obtain temperature information from the converted voltage by converting the output resistance value into a voltage based on the relationship between the resistance value and the voltage and the relationship between the voltage and the temperature. it can. The temperature sensing electrode 140 outputs a resistance value output from a main IC (not shown) such as an electronic device by outputting a resistance value to the outside of the piezoelectric device via the temperature information electrode terminal G2. Temperature information can be obtained by converting the voltage. According to the temperature information of the crystal element 120 obtained in this way, a voltage for correcting the oscillation frequency of the crystal element 120 can be controlled by the main IC, and so-called temperature compensation can be performed.

また、感温用電極１４０は、図２及び図３に示されているように、複数の絶縁層の内の１つに設けられ、平面視して一対のビア導体１１３間に、一対のビア導体１１３と間隔を空けて設けられている。また、感温用電極１４０は、帯状または線状であり、両端に第１感温用ビア導体１１６と第２感温用導体ビア導体１１８とが設けられている。感温用電極１４０は、例えば、白金、銀、パラジウム、クロム、チタンのうちのいずれかを含む金属材料か、或いはモリブデン、マンガンの金属酸化物からなり、同時焼成体ペーストによって、基板部１１０ａを構成する絶縁層の一つに形成されている。 2 and 3, the temperature-sensitive electrode 140 is provided on one of the plurality of insulating layers, and between the pair of via conductors 113 in a plan view, The conductor 113 is spaced from the conductor 113. The temperature sensing electrode 140 has a strip shape or a line shape, and a first temperature sensing via conductor 116 and a second temperature sensing conductor via conductor 118 are provided at both ends. The temperature-sensitive electrode 140 is made of, for example, a metal material containing any of platinum, silver, palladium, chromium, and titanium, or a metal oxide of molybdenum or manganese. It is formed on one of the constituent insulating layers.

感温用電極１４０は、例えば基板部１１０ａがガラス−セラミックスから成る場合、焼成によって基板部１１０ａと一体的に形成されている。感温用電極１４０がパッケージ１１０と一体的に形成されていることによって、例えば予め製造された感温素子を導電性接着剤によってパッケージに実装する場合に比べて、導電性接着剤から発生する不要なガスの量が低減されている。そのため、感温用電極１４０を用いることで、水晶素子１２０の電極部分が、不要なガスによって酸化する虞を低減することができ、水晶素子１２０の発振周波数を長期に渡って所望する値に維持しやすくすることができる。 For example, when the substrate portion 110a is made of glass-ceramics, the temperature-sensitive electrode 140 is integrally formed with the substrate portion 110a by firing. Since the temperature-sensitive electrode 140 is formed integrally with the package 110, for example, compared to a case where a pre-manufactured temperature-sensitive element is mounted on the package with a conductive adhesive, there is no need to generate from the conductive adhesive. The amount of gas is reduced. Therefore, by using the temperature-sensitive electrode 140, the possibility that the electrode portion of the crystal element 120 is oxidized by unnecessary gas can be reduced, and the oscillation frequency of the crystal element 120 is maintained at a desired value over a long period of time. Can be easier.

また、基板部１１０ａの内部に形成された感温用電極１４０と基板部１１０ａの下面に形成された温度情報用電極端子Ｇ２は、図３〜図５に示されているように、パッケージ１１０の基板部１１０ａの内部に形成された感温用配線パターン１１７と第１感温用ビア導体１１６と第２感温用ビア導体１１９とにより接続されている。つまり、感温用電極１４０は、図３〜図５に示されているように、第１感温用ビア導体１１６を介して感温用配線パターン１１７の一端と接続されている。また、感温用配線パターン１１７の他端は、図３〜図５に示されているように、第２感温用ビア導体１１９を介して温度情報用電極端子Ｇ２と接続されている。よって、感温用電極１４０は、温度情報用電極端子Ｇ２と電気的に接続されることになる。 Further, the temperature sensing electrode 140 formed inside the substrate portion 110a and the temperature information electrode terminal G2 formed on the lower surface of the substrate portion 110a are formed on the package 110 as shown in FIGS. The temperature sensing wiring pattern 117, the first temperature sensing via conductor 116, and the second temperature sensing via conductor 119 formed inside the substrate portion 110 a are connected. That is, the temperature sensing electrode 140 is connected to one end of the temperature sensing wiring pattern 117 through the first temperature sensing via conductor 116 as shown in FIGS. The other end of the temperature sensing wiring pattern 117 is connected to the temperature information electrode terminal G2 via the second temperature sensing via conductor 119, as shown in FIGS. Therefore, the temperature-sensitive electrode 140 is electrically connected to the temperature information electrode terminal G2.

枠部１１０ｂは、基板部１１０ａ上に凹部Ｋを形成するためのものである。枠部１１０ｂは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミックス等のセラミック材料からなり、基板部１１０ａと一体的に形成されている。枠部１１０ｂの上面には、封止用導体パターン１１２が設けられている。 The frame portion 110b is for forming the recess K on the substrate portion 110a. The frame part 110b is made of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, and is formed integrally with the substrate part 110a. A sealing conductor pattern 112 is provided on the upper surface of the frame portion 110b.

封止用導体パターン１１２は、蓋体１３０と封止部材１３１を介して接合する際に、封止部材１３１の濡れ性をよくする役割を果たしている。また、封止用導体パターン１１２は、図２（ｂ）に示されているように、蓋体用ビア導体１１８及び第２感温用ビア導体１１９を介して温度情報用電極端子Ｇ２に接続されている。少なくとも一つの温度情報用電極端子Ｇ２は、外部の実装基板上のグランドと接続されている実装パッドと接続されることにより、グランド端子の役割を果たす。そのため、封止用導体パターン１１２に接合される蓋体１３０がグランドに接続されることとなり、蓋体１３０による凹部Ｋ内のシールド性が向上する。 The sealing conductor pattern 112 plays a role of improving the wettability of the sealing member 131 when it is bonded to the lid 130 via the sealing member 131. Further, as shown in FIG. 2B, the sealing conductor pattern 112 is connected to the temperature information electrode terminal G2 through the lid via conductor 118 and the second temperature-sensitive via conductor 119. ing. At least one temperature information electrode terminal G2 serves as a ground terminal by being connected to a mounting pad connected to a ground on an external mounting substrate. Therefore, the lid 130 joined to the sealing conductor pattern 112 is connected to the ground, and the shielding performance in the recess K by the lid 130 is improved.

ここで、パッケージ１１０の作製方法について説明する。基板部１１０ａと枠部１１０ｂがアルミナセラミックスから成る場合、まず所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得た複数のセラミックグリーンシートを準備する。次に、セラミックグリーンシートの表面或いは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、従来周知のスクリーン印刷等によって所定の導体ペーストを塗布する。さらに、これらのグリーンシートを積層してプレス成形したものを、高温で焼成する。最後に、導体パターンの所定部位、具体的には、一対の電極パッド１１１及び外部接続用電極端子Ｇとなる部位にニッケルメッキ又は金メッキ等を施すことにより製作される。また、導体ペーストは、例えばタングステン、モリブデン、銅、銀又は銀パラジウム等の金属粉末の焼結体等から構成されている。 Here, a method for manufacturing the package 110 will be described. When the substrate part 110a and the frame part 110b are made of alumina ceramics, first, a plurality of ceramic green sheets obtained by adding and mixing an appropriate organic solvent or the like to a predetermined ceramic material powder is prepared. Next, a predetermined conductive paste is applied to the surface of the ceramic green sheet or the through-hole previously punched by punching the ceramic green sheet by screen printing or the like. Further, these green sheets are laminated and press-molded and fired at a high temperature. Finally, it is manufactured by applying nickel plating or gold plating to a predetermined portion of the conductor pattern, specifically, a portion to be the pair of electrode pads 111 and the external connection electrode terminal G. Moreover, the conductor paste is comprised from the sintered compact etc. of metal powders, such as tungsten, molybdenum, copper, silver, or silver palladium, for example.

水晶素子１２０は、安定した機械振動と圧電効果により、電子装置等の基準信号を発振する役割を果たしている。水晶素子１２０は、図２に示されているように、長方形状をなす水晶素板１２１の上面及び下面のそれぞれに励振用電極１２２、接続用電極１２３及び引き出し電極１２４を被着させた構造を有している。水晶素子１２０は、パッケージ１１０の基板部１１０ａの一対の電極パッド１１１に導電性接着剤ＤＳを介して接合されている。本実施形態においては、水晶素子１２０の長辺方向の一端側を固定端部とし、長辺方向の他端側を先端部とした片保持構造にて水晶素子１２０がパッケージ１１０の基板部１１０ａ上に固定されている。 The crystal element 120 plays a role of oscillating a reference signal of an electronic device or the like by stable mechanical vibration and a piezoelectric effect. As shown in FIG. 2, the crystal element 120 has a structure in which an excitation electrode 122, a connection electrode 123, and a lead electrode 124 are attached to the upper and lower surfaces of a rectangular crystal base plate 121. Have. The crystal element 120 is bonded to the pair of electrode pads 111 of the substrate part 110a of the package 110 via the conductive adhesive DS. In the present embodiment, the crystal element 120 is mounted on the substrate 110a of the package 110 in a one-piece holding structure in which one end side in the long side direction of the crystal element 120 is a fixed end portion and the other end side in the long side direction is a tip end portion. It is fixed to.

一対の電極パッド１１１は、パッケージ１１０の基板部１１０ａの内部に形成された一対のビア導体１１３、水晶素子用配線パターン１１４及び水晶素子用ビア導体１１５を介して一対の水晶素子用電極端子Ｇ１と電気的に接続されている。つまり、一対の電極パッド１１１は、一対のビア導体１１３を介して水晶素子用配線パターン１１４の一端と接続されている。また、水晶素子用配線パターン１１４の他端は、水晶素子用ビア導体１１５を介して水晶素子用電極端子Ｇ１と接続されている。よって、一対の電極パッド１１１は、一対の水晶素子用電極端子Ｇ１と電気的に接続されることになる。 The pair of electrode pads 111 is connected to a pair of crystal element electrode terminals G1 via a pair of via conductors 113, a crystal element wiring pattern 114, and a crystal element via conductor 115 formed inside the substrate portion 110a of the package 110. Electrically connected. That is, the pair of electrode pads 111 is connected to one end of the crystal element wiring pattern 114 via the pair of via conductors 113. The other end of the crystal element wiring pattern 114 is connected to the crystal element electrode terminal G <b> 1 via the crystal element via conductor 115. Therefore, the pair of electrode pads 111 is electrically connected to the pair of crystal element electrode terminals G1.

ここで、水晶素子１２０の動作について説明する。水晶素子１２０は、外部からの交番電圧が接続用電極１２３から引き出し電極１２４及び励振用電極１２２を介して水晶素板１２１に印加されると、水晶素板１２１が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。 Here, the operation of the crystal element 120 will be described. When an alternating voltage from the outside is applied to the crystal element plate 121 from the connection electrode 123 via the extraction electrode 124 and the excitation electrode 122, the crystal element 120 is excited in a predetermined vibration mode and frequency. Is supposed to wake up.

ここで、水晶素子１２０の作製方法について説明する。まず、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すことによって水晶素板１２１を得る。そして、水晶素子１２０は、水晶素板１２１の両主面に従来周知のスパッタリング技術等によって金属膜を被着させることにより、励振用電極１２２、接続用電極１２３及び引き出し電極１２４を形成することにより製作される。 Here, a manufacturing method of the crystal element 120 will be described. First, a quartz base plate 121 is obtained by cutting an artificial crystalline lens at a predetermined cut angle and performing external processing. Then, the crystal element 120 is formed by forming the excitation electrode 122, the connection electrode 123, and the extraction electrode 124 by depositing a metal film on both main surfaces of the crystal base plate 121 by a conventionally known sputtering technique or the like. Produced.

水晶素子１２０のパッケージ１１０への接合方法について説明する。まず、導電性接着剤ＤＳが、一対の電極パッド１１１上に例えばディスペンサによって塗布される。そして、水晶素子１２０が、治具で固定されたパッケージ１１０の凹部Ｋ内における導電性接着剤ＤＳ上に搬送される。さらに、水晶素子１２０が、導電性接着剤ＤＳ上に載置される。そして、水晶素子１２０は、導電性接着剤ＤＳを加熱硬化させることによってパッケージ１１０に接合される。 A method for bonding the crystal element 120 to the package 110 will be described. First, the conductive adhesive DS is applied onto the pair of electrode pads 111 by, for example, a dispenser. Then, the crystal element 120 is conveyed onto the conductive adhesive DS in the recess K of the package 110 fixed with a jig. Further, the crystal element 120 is placed on the conductive adhesive DS. The crystal element 120 is bonded to the package 110 by heating and curing the conductive adhesive DS.

導電性接着剤ＤＳは、バインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されているものである。導電性粉末としては、アルミニウム、モリブデン、タングステン、白金、パラジウム、銀、チタン、ニッケル又はニッケル鉄のうちのいずれか、或いはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。また、バインダーとしては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はビスマレイミド樹脂等が用いられる。 The conductive adhesive DS contains a conductive powder as a conductive filler in a binder. As the conductive powder, one containing aluminum, molybdenum, tungsten, platinum, palladium, silver, titanium, nickel, nickel iron, or a combination thereof is used. As the binder, for example, a silicone resin, an epoxy resin, a polyimide resin, a bismaleimide resin, or the like is used.

蓋体１３０は、例えば、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。このような蓋体１３０は、真空状態にある凹部Ｋ又は窒素ガスなどが充填された凹部Ｋを気密的に封止するためのものである。具体的には、蓋体１３０は、所定雰囲気で、パッケージ１１０の枠部１１０ｂ上に載置され、枠部１１０ｂの封止用導体パターン１１２と蓋体１３０の封止部材１３１とが溶接されるように、蓋体１３０に所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、封止部材１３１が枠部１１０ｂに接合される。 The lid 130 is made of an alloy containing at least one of iron, nickel, and cobalt, for example. Such a lid 130 is for hermetically sealing the recess K in a vacuum state or the recess K filled with nitrogen gas or the like. Specifically, the lid 130 is placed on the frame 110b of the package 110 in a predetermined atmosphere, and the sealing conductor pattern 112 of the frame 110b and the sealing member 131 of the lid 130 are welded. Thus, the sealing member 131 is joined to the frame part 110b by applying a predetermined current to the lid 130 and performing seam welding.

封止部材１３１は、パッケージ１１０の枠部１１０ｂ上面に設けられた封止用導体パターン１１２に相対する蓋体１３０の箇所に設けられている。封止部材１３１は、例えば、銀ロウ又は金錫によって設けられている。 The sealing member 131 is provided at a position of the lid 130 facing the sealing conductor pattern 112 provided on the upper surface of the frame 110 b of the package 110. The sealing member 131 is provided by, for example, silver solder or gold tin.

本実施形態における圧電デバイスは、基板部１１０ａ内に設けられ、一対の電極パッド１１１に接続されている一対のビア導体１１３と、基板部１１０ａ内に設けられ、平面視して一対のビア導体１１３間に一対のビア導体１１３と間を空けて設けられた感温用電極１４０とを備えている。水晶素子１２０の熱が一対の電極パッド１１１から一対のビア導体１１３を介し、基板部１１０ａを構成する同一平面上の絶縁層から感温用電極１４０に伝わる。従って、水晶素子１２０の実際の温度と感温用電極１４０によって得られる温度情報に基づく温度との差を低減させることができ、水晶素子１２０の発振周波数に関する温度補償の精度を向上させることができる。 The piezoelectric device according to the present embodiment is provided in the substrate portion 110a and a pair of via conductors 113 connected to the pair of electrode pads 111 and the pair of via conductors 113 provided in the substrate portion 110a and viewed in plan. A pair of via conductors 113 and a temperature-sensitive electrode 140 provided with a space therebetween are provided. The heat of the crystal element 120 is transmitted from the pair of electrode pads 111 to the temperature sensing electrode 140 from the insulating layer on the same plane constituting the substrate portion 110a through the pair of via conductors 113. Therefore, the difference between the actual temperature of the crystal element 120 and the temperature based on the temperature information obtained by the temperature sensing electrode 140 can be reduced, and the accuracy of temperature compensation regarding the oscillation frequency of the crystal element 120 can be improved. .

本実施形態における圧電デバイスは、凹部Ｋを気密封止するための蓋体１３０とを備え、感温用電極１４０の一端が蓋体１３０と電気的に接続されていることによって、少なくとも一つの温度情報用電極端子Ｇ２と実装基板上のグランドが接続されている実装パッドとが接続されることにより、グランド端子の役割を果たしている。そのため、感温用電極１４０の一端もグランドに接続されることになり、抵抗値を安定して出力することができるため、水晶素子１２０の実際の温度と感温用電極１４０によって得られる温度情報に基づく温度との差を低減させることができる。 The piezoelectric device according to the present embodiment includes a lid 130 for hermetically sealing the recess K, and one end of the temperature-sensitive electrode 140 is electrically connected to the lid 130, thereby at least one temperature. By connecting the information electrode terminal G2 and the mounting pad to which the ground on the mounting substrate is connected, it plays the role of a ground terminal. Therefore, one end of the temperature sensing electrode 140 is also connected to the ground, and the resistance value can be stably output. Therefore, the actual temperature of the crystal element 120 and the temperature information obtained by the temperature sensing electrode 140 are obtained. The difference from the temperature based on can be reduced.

仮に、蓋体１３０及び一つの温度情報用電極端子Ｇ２がグランドと電気的に接続されていないとすると、蓋体１３０に外部から筐体（図示せず）などのグランドが近づくことにより、水晶素子１２０の励振用電極１２２と筐体（図示せず）との間で浮遊容量が生じる。よって、水晶素子１２０の発振周波数は、安定して出力することができない。そこで、蓋体１３０及び一つの温度情報用電極端子Ｇ２がグランドと電気的に接続されていることにより、蓋体１３０に外部から筐体（図示せず）などのグランドが近づいても、水晶素子１２０の励振用電極１２２と筐体（図示せず）との間で浮遊容量が生じないため、水晶素子の発振周波数を安定して出力することができる。 Assuming that the lid 130 and one temperature information electrode terminal G2 are not electrically connected to the ground, the ground such as a housing (not shown) approaches the lid 130 from the outside. A stray capacitance is generated between 120 excitation electrodes 122 and a housing (not shown). Therefore, the oscillation frequency of the crystal element 120 cannot be output stably. Therefore, since the lid 130 and one temperature information electrode terminal G2 are electrically connected to the ground, even if the ground such as a housing (not shown) approaches the lid 130 from the outside, the crystal element Since no stray capacitance is generated between the excitation electrode 122 of 120 and the housing (not shown), the oscillation frequency of the crystal element can be stably output.

尚、本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。上記の実施形態では、枠部１１０ｂが基板部１１０ａと同様にセラミック材で一体的に形成した場合を説明したが、枠部１１０ｂが金属製であっても構わない。この場合、枠部は、銀ロウ等のロウ材を介して基板部の導体膜に接合されている。 In addition, it is not limited to this embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. In the above embodiment, the case where the frame portion 110b is integrally formed of a ceramic material as in the case of the substrate portion 110a has been described. However, the frame portion 110b may be made of metal. In this case, the frame portion is bonded to the conductor film of the substrate portion via a brazing material such as silver brazing.

上記の実施形態では、水晶素子は、ＡＴ用水晶素子を用いた場合を説明したが、基部と、基部の側面より同一の方向に延びる２本の平板形状の振動腕部とを有する音叉型屈曲水晶素子を用いても構わない。 In the above embodiment, the case where the crystal element for AT is used as the crystal element has been described, but a tuning fork type bending having a base and two flat plate-shaped vibrating arms extending in the same direction from the side surface of the base. A crystal element may be used.

１１０・・・パッケージ
１１０ａ・・・基板部
１１０ｂ・・・枠部
１１１・・・圧電振動素子搭載パッド
１１３・・・一対のビア導体
１２０・・・圧電素子
１２１・・・水晶素板
１２２・・・励振用電極
１２３・・・接続用電極
１２４・・・引き出し電極
１３０・・・蓋体
１４０・・・感温用電極
Ｋ・・・凹部
ＤＳ・・・導電性接着剤
Ｇ・・・外部接続用電極端子
Ｇ１・・・水晶素子用電極端子
Ｇ２・・・温度情報用電極端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Package 110a ... Substrate part 110b ... Frame part 111 ... Piezoelectric vibration element mounting pad 113 ... Pair of via conductors 120 ... Piezoelectric element 121 ... Crystal element plate 122 ...・ Excitation electrode 123... Connection electrode 124... Extraction electrode 130 .. Lid 140 .. Temperature sensing electrode K .. Recessed DS DS. Conductive adhesive G. Electrode terminal G1... Crystal element electrode terminal G2... Temperature information electrode terminal

Claims

A package having a recess formed by a substrate portion and a frame portion provided on the substrate portion;
A pair of electrode pads provided on the substrate portion in the recess;
A piezoelectric element mounted on the pair of electrode pads;
A pair of via conductors provided in the substrate portion and connected to the pair of electrode pads;
A temperature sensitive electrode provided in the substrate portion and provided between the pair of via conductors in a plan view and spaced from the pair of via conductors.

The piezoelectric device according to claim 1,
A lid provided on the frame so as to hermetically seal the recess,
One end of the temperature sensing electrode is electrically connected to the lid body.