JP2013207550A - Crystal device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば電子機器等に用いられる水晶デバイスに関するものである。 The present invention relates to a crystal device used in, for example, an electronic apparatus.
従来の水晶デバイスは、水晶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。現在では、基板上に設けられた電極パッドに実装された水晶素子を備えた水晶デバイスが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。水晶素子は、長方形状をなす水晶素板の両主面に励振用電極を有しており、水晶素子の長辺方向の一端を固定端とし、他端を自由端とした片保持構造となる。 A conventional crystal device generates a specific frequency by using the piezoelectric effect of a crystal element. At present, a quartz crystal device including a quartz crystal element mounted on an electrode pad provided on a substrate has been proposed (for example, see Patent Document 1 below). The quartz element has excitation electrodes on both main surfaces of a rectangular quartz base plate, and has a one-piece holding structure in which one end in the long side direction of the quartz element is a fixed end and the other end is a free end. .
上述した水晶デバイスは、水晶素子を電極パッドに実装する際に、水晶素子が傾くことによって、水晶素子の自由端又は励振用電極が基板に接触してしまうといった虞があった。そして、水晶素子の自由端又は励振用電極が基板に接触することで、厚みすべり振動が阻害されて、水晶素子の発振周波数が変動してしまう虞があった。 In the above-described crystal device, when the crystal element is mounted on the electrode pad, there is a possibility that the free end of the crystal element or the excitation electrode may come into contact with the substrate due to the inclination of the crystal element. Then, when the free end of the crystal element or the excitation electrode is in contact with the substrate, the thickness-shear vibration is hindered and the oscillation frequency of the crystal element may fluctuate.
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、水晶素子の振動を阻害せずに、水晶素子の発振周波数を安定して出力することが可能な水晶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 an object of the present invention is to provide a quartz crystal device that can stably output the oscillation frequency of the quartz crystal element without inhibiting the vibration of the quartz crystal element.
本発明の一つの態様による水晶デバイスは、基板と、基板上に基板の外周に沿って設けられた枠体と、基板上の枠体で囲まれる領域に設けられた、矩形状の水晶振動部と、水晶振動部の一辺と接続され且つ水晶振動部の三辺と間を空けて水晶振動部を取り囲む水晶枠部と、を有する水晶素子と、基板上の枠体で囲まれる領域であって基板と水晶素子との間に設けられ、平面視して水晶枠部と重なる位置に水晶枠部と当接して配置された枕部と、を備えたことを特徴とするものである。 A quartz crystal device according to an aspect of the present invention includes a substrate, a frame provided on the substrate along the outer periphery of the substrate, and a rectangular crystal vibrating unit provided in a region surrounded by the frame on the substrate. A crystal element having a crystal frame part connected to one side of the crystal vibration part and surrounding the crystal vibration part with a gap between three sides of the crystal vibration part, and a region surrounded by a frame on the substrate, A pillow portion provided between the substrate and the crystal element and disposed in contact with the crystal frame portion at a position overlapping the crystal frame portion in plan view is provided.
本発明の一つの態様による水晶デバイスは、水晶枠部が枕部により支持されることになるので、水晶振動部が基板に接触することを低減することができる。よって、水晶デバイスは、水晶素子の厚みすべり振動を長期に渡って発生させ続けることができ、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。 In the quartz crystal device according to one aspect of the present invention, the quartz frame portion is supported by the pillow portion, so that the quartz vibrating portion can be prevented from contacting the substrate. Therefore, the crystal device can continue to generate the thickness shear vibration of the crystal element for a long period of time, and can stably output the oscillation frequency of the crystal element.
（第一の実施形態）
第一の実施形態における水晶デバイスは、図１及び図２に示されているように、パッケージ１１０と、パッケージ１１０に接合された水晶素子１２０とを含んでいる。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the crystal device in the first embodiment includes a package 110 and a crystal element 120 bonded to 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１１０ａと、基板１１０ａ上に設けられた枠体１１０ｂとを含んでいる。パッケージ１１０は、基板１１０ａの上面と枠体１１０ｂの内側面によって囲まれた凹部Ｋ１が形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the package 110 includes a substrate 110a and a frame 110b provided on the substrate 110a. The package 110 has a recess K1 surrounded by the upper surface of the substrate 110a and the inner surface of the frame 110b.
基板１１０ａは、長方形状であり、上面で実装された水晶素子１２０を支持するための支持部材として機能するものである。基板１１０ａの上面には、水晶素子１２０を接合するための一対の電極パッド１１１と水晶素子１２０の水晶枠部１２６と当接するための枕部１１３が設けられている。また、基板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。 The substrate 110a has a rectangular shape and functions as a support member for supporting the crystal element 120 mounted on the upper surface. On the upper surface of the substrate 110a, a pair of electrode pads 111 for joining the crystal element 120 and a pillow part 113 for contacting the crystal frame part 126 of the crystal element 120 are provided. In addition, external connection electrode terminals G are provided at the four corners of the lower surface of the substrate 110a.
基板１１０ａは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなる。基板１１０ａは、絶縁層を１層用いたものであっても、絶縁層を複数層積層したものであってもよい。基板１１０ａの表面及び内部には、基板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とを電気的に接続するための配線パターン（図示せず）及びビア導体（図示せず）が設けられている。 The substrate 110a is made of an insulating layer made of a ceramic material such as alumina ceramic or glass-ceramic. The substrate 110a may be one using one insulating layer or may be a laminate of a plurality of insulating layers. A wiring pattern (not shown) and a via conductor (not shown) for electrically connecting the pair of electrode pads 111 on the upper surface of the substrate 110a and the external connection electrode terminals G on the lower surface are provided on and inside the substrate 110a. Z).
枠体１１０ｂは、基板１１０ａ上に凹部Ｋを形成するためのものである。枠体１１０ｂは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料からなり、基板１１０ａと一体的に形成されている。枠体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 110b is for forming the recess K on the substrate 110a. The frame 110b is made of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, and is formed integrally with the substrate 110a. A sealing conductor pattern 112 is provided on the upper surface of the frame 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、基板１１０ａの内部に形成されたビア導体（図示せず）及び配線パターン（図示せず）により少なくとも１つの外部接続用電極端子Ｇに接続されている。少なくとも１つの外部接続用電極端子Ｇは、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Ｋ１内のシールド性が向上する。封止用導体パターン１１２は、例えばタングステン又はモリブデン等から成る導体パターンの表面にニッケルメッキ及び金メッキを順次、枠体１１０ｂの上面を環状に囲む形態で施すことによって、例えば１０μｍ〜２５μｍの厚みに形成されている。 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. The sealing conductor pattern 112 is connected to at least one external connection electrode terminal G by a via conductor (not shown) and a wiring pattern (not shown) formed in the substrate 110a. The at least one external connection electrode terminal G serves as a ground terminal by being connected to a mounting pad connected to the ground on the 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 K1 by the lid 130 is improved. The sealing conductor pattern 112 is formed to have a thickness of, for example, 10 μm to 25 μm by sequentially applying nickel plating and gold plating to the surface of the conductor pattern made of tungsten, molybdenum, or the like in a manner surrounding the upper surface of the frame 110b in an annular shape. Has been.
ここで、パッケージ１１０の作製方法について説明する。基板１１０ａと枠体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、封止用導体パターン１１２又は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 110a and the frame 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, a predetermined portion of the conductor pattern, specifically, a pair of electrode pads 111, a sealing conductor pattern 112, or a portion to be the external connection electrode terminal G is manufactured by nickel plating or gold plating. 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、図２に示されているように、導電性接着剤ＤＳを介して基板１１０ａ上の電極パッド１１１上に接合されている。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。 As shown in FIG. 2, the crystal element 120 is bonded onto the electrode pad 111 on the substrate 110a via the conductive adhesive DS. 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.
水晶素子１２０は、基板１１０ａ上の枠体１１０ｂで囲まれる領域に設けられた、矩形状の水晶振動部１２５と、水晶振動部１２５の一辺と接続され且つ水晶振動部１２５の三辺と間を空けて水晶振動部１２５を取り囲む水晶枠部１２６と、を有している。本実施形態においては、水晶枠部１２６と接続されている水晶振動部１２５の一端を固定端とし、他端を自由端とした片保持構造にて水晶素子１２０が基板１１０ａ上に固定されている。 The quartz crystal element 120 is provided in a region surrounded by the frame 110b on the substrate 110a, and is connected to one side of the quartz crystal vibrating unit 125 and the three sides of the quartz crystal vibrating unit 125. And a crystal frame part 126 surrounding the crystal vibrating part 125. In the present embodiment, the crystal element 120 is fixed on the substrate 110a with a one-side holding structure in which one end of the crystal vibrating part 125 connected to the crystal frame part 126 is a fixed end and the other end is a free end. .
水晶振動部１２５は、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。 The crystal vibrating part 125 has a structure in which an excitation electrode 122, a connection electrode 123, and an extraction electrode 124 are attached to the upper and lower surfaces of a rectangular crystal base plate 121, respectively.
水晶枠部１２６は、水晶振動部１２５の一辺と接続され且つ水晶振動部１２５の三辺と間を空けて水晶振動部１２５を取り囲むようにして設けられている。尚、平面視して、水晶枠部１２６と水晶振動部１２５との間隔は、約２５〜１００μｍである。 The crystal frame part 126 is provided so as to be connected to one side of the crystal vibration part 125 and to surround the crystal vibration part 125 with a space between three sides of the crystal vibration part 125. In plan view, the distance between the crystal frame portion 126 and the crystal vibrating portion 125 is about 25 to 100 μm.
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、水晶素子１２０は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し、水晶振動部１２５と水晶枠部１２６とが一体となるように、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術により形成されている。そして、水晶素子１２０は、水晶素板１２１の両主面にフォトリソグラフィー技術、蒸着技術又はスパッタリング技術によって、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, the crystal element 120 is formed by a photolithography technique and an etching technique so that the quartz crystal vibrating part 125 and the crystal frame part 126 are integrated by cutting from an artificial crystalline lens at a predetermined cut angle. Then, the quartz crystal element 120 has the excitation electrode 122, the connection electrode 123, and the extraction electrode 124 formed by depositing a metal film on both main surfaces of the quartz base plate 121 by a photolithography technique, a vapor deposition technique, or a sputtering technique. Produced by forming.
水晶素子１２０の基板１１０ａへの接合方法について説明する。まず、導電性接着剤ＤＳは、例えばディスペンサによって、一対の電極パッド１１１に塗布される。そして、水晶素子１２０が、基板１１０ａ上の一対の電極パッド１１１に設けられた導電性接着剤ＤＳ上に搬送される。さらに、水晶素子１２０は、水晶素子１２０の水晶枠部１２６が基板１１０ａ上の枕部１１３に当接するようにして、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一対の電極パッド１１１に接合される。 A method for bonding the crystal element 120 to the substrate 110a will be described. First, the conductive adhesive DS is applied to the pair of electrode pads 111 by, for example, a dispenser. Then, the crystal element 120 is conveyed onto the conductive adhesive DS provided on the pair of electrode pads 111 on the substrate 110a. Further, the crystal element 120 is placed on the conductive adhesive DS such that the crystal frame part 126 of the crystal element 120 is in contact with the pillow part 113 on the substrate 110a. The crystal element 120 is bonded to the pair of electrode pads 111 by heating and curing the conductive adhesive DS.
枕部１１３は、水晶素子１２０の水晶枠部１２６と当接することで、水晶素子１２０を基板１１０ａ上面と略平行になるように支持する役割を果たしている。枕部１１３は、基板１１０ａ上の枠体１１０ｂで囲まれる領域であって基板１１０ａと水晶素子１２０との間に設けられている。尚、ここで略平行とは、多少のずれを含みつつ、平行な場合を指すものとする。つまり、略平行とは、真に平行な状態からプラスマイナス５度以内の範囲とする。 The pillow part 113 plays a role of supporting the crystal element 120 so as to be substantially parallel to the upper surface of the substrate 110a by contacting the crystal frame part 126 of the crystal element 120. The pillow 113 is an area surrounded by the frame 110b on the substrate 110a and is provided between the substrate 110a and the crystal element 120. Here, the term “substantially parallel” refers to a parallel case with some deviation. In other words, “substantially parallel” means a range within ± 5 degrees from a truly parallel state.
枕部１１３は、図１及び図２に示されているように、長方形状であって、水晶振動部１２５と水晶枠部１２６とが接続された辺の対辺にある水晶枠部１２６の対向する位置に設けられており、水晶素子１２０の自由端の水晶枠部１２６と当接されるようにして設けられている。また、枕部１１３は、枕部１１３の長辺と基板１１０ａの短辺とが平行になるように設けられており、平面視して水晶枠部１２６と重なる位置に水晶枠部１２６と当接して配置されている。仮に、枕部１１３と水晶枠部１２６が当接していないとすると、水晶素子１２０の水晶振動部１２５が基板１１０ａ上面と接触し、水晶素子１２０の発振周波数が変動してしまう可能性がある。このようにすることで、水晶枠部１２６が枕部１１３で支持されることになり、水晶素子１２０の水晶振動部１２５が基板１１０ａに接触することを低減することができる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the pillow portion 113 has a rectangular shape and is opposed to the crystal frame portion 126 on the opposite side of the side where the crystal vibration portion 125 and the crystal frame portion 126 are connected. It is provided at a position so as to be in contact with the crystal frame portion 126 at the free end of the crystal element 120. Moreover, the pillow part 113 is provided so that the long side of the pillow part 113 and the short side of the board | substrate 110a may become parallel, and contact | abuts the crystal frame part 126 in the position which overlaps with the crystal frame part 126 in planar view. Are arranged. If the pillow part 113 and the crystal frame part 126 are not in contact with each other, the crystal vibrating part 125 of the crystal element 120 may come into contact with the upper surface of the substrate 110a, and the oscillation frequency of the crystal element 120 may fluctuate. By doing in this way, the crystal frame part 126 will be supported by the pillow part 113, and it can reduce that the crystal vibration part 125 of the crystal element 120 contacts the board | substrate 110a.
ここでパッケージ１１０の基板１１０ａの平面視したときの縦寸法が、２．５ｍｍであり、平面視したときの横寸法が２．０ｍｍである場合を例にして、枕部１１３の大きさを説明する。図１及び図２に示した、基板１１０ａの長辺方向と平行となる枕部１１３の長さは、約１５０〜３００μｍであり、基板１１０ａの短辺方向と平行となる枕部１１３の長さは、約５００〜８００μｍである。また、枕部１１３の上下方向の長さは、約３０〜１００μｍである。 Here, the size of the pillow portion 113 will be described by taking as an example a case where the vertical dimension of the substrate 110a of the package 110 when viewed in plan is 2.5 mm and the horizontal dimension when viewed in plan is 2.0 mm. To do. The length of the pillow portion 113 shown in FIGS. 1 and 2 that is parallel to the long side direction of the substrate 110a is about 150 to 300 μm, and the length of the pillow portion 113 that is parallel to the short side direction of the substrate 110a. Is about 500-800 μm. Moreover, the length of the up-down direction of the pillow part 113 is about 30-100 micrometers.
枕部１１３と水晶枠部１２６とを当接させている状態では、基板１１０ａの上面と水晶振動部１２５の下面との間の距離は、約３０〜１００μｍである。水晶素子１２０を電極パッド１１１に接合する際に、仮に水晶素子１２０が傾いたとしても、水晶枠部１２６と枕部１１３が当接していることによって、水晶振動部１２５は、基板１１０ａの上面と接触しない。 In a state where the pillow portion 113 and the crystal frame portion 126 are in contact with each other, the distance between the upper surface of the substrate 110a and the lower surface of the crystal vibration portion 125 is about 30 to 100 μm. Even when the crystal element 120 is tilted when the crystal element 120 is bonded to the electrode pad 111, the crystal frame part 126 and the pillow part 113 are in contact with each other, so that the crystal vibrating part 125 is connected to the upper surface of the substrate 110a. Do not touch.
枕部１１３は、図３に示されているように、長方形状であり、水晶振動部１２５と水晶枠部１２６とが接続された辺に対して隣接する両辺にある水晶枠部１２６の対向する位置に設けられており、水晶素子１２０の長辺側の水晶枠部１２６と当接されるようにして設けられていても構わない。一対の枕部１１３は、凹部Ｋ１内の基板１１０ａ上で、枕部１１３の長辺と基板１１０ａの長辺が平行になるように１つずつ設けられている。また、一対の枕部１１３は、平面視して長辺側の水晶枠部１２６と重なる位置に水晶枠部１２６と当接して配置されている。水晶素子１２０の水晶枠部の１２６の両端は、一対の枕部１１３で支持されているため、水晶振動部１２５が基板１１０ａに接触することなく、水晶素子１２０を基板１１０ａの上面と略平行になるように支持することができる。また、一対の枕部１１３は、両端の水晶枠部１２６と当接しているため、枕部１１３と水晶枠部１２６との当接面積が増えることになるので、枕部１１３から受ける単位面積当たりの応力を軽減することができる。 As shown in FIG. 3, the pillow portion 113 has a rectangular shape, and the crystal frame portions 126 on both sides adjacent to the side to which the crystal vibrating portion 125 and the crystal frame portion 126 are connected are opposed to each other. It may be provided at a position so as to be in contact with the crystal frame portion 126 on the long side of the crystal element 120. The pair of pillow portions 113 is provided one by one so that the long side of the pillow portion 113 and the long side of the substrate 110a are parallel to each other on the substrate 110a in the recess K1. In addition, the pair of pillow parts 113 is disposed in contact with the crystal frame part 126 at a position overlapping the crystal frame part 126 on the long side in plan view. Since both ends of the crystal frame part 126 of the crystal element 120 are supported by a pair of pillow parts 113, the crystal element 120 is made substantially parallel to the upper surface of the substrate 110a without the crystal vibrating part 125 contacting the substrate 110a. Can be supported. In addition, since the pair of pillow parts 113 are in contact with the crystal frame parts 126 at both ends, the contact area between the pillow part 113 and the crystal frame part 126 is increased. The stress of can be reduced.
図３に示した、基板１１０ａの長辺方向と平行となる枕部１１３の長さは、約５００〜８００μｍであり、基板１１０ａの短辺方向と平行となる枕部１１３の長さは、約１５０〜３００μｍである。また、枕部１１３の上下方向の長さは、約３０〜１００μｍである。 The length of the pillow part 113 shown in FIG. 3 parallel to the long side direction of the substrate 110a is about 500 to 800 μm, and the length of the pillow part 113 parallel to the short side direction of the board 110a is about 150-300 μm. Moreover, the length of the up-down direction of the pillow part 113 is about 30-100 micrometers.
導電性接着剤ＤＳは、シリコーン樹脂等の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り、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が用いられる。 The conductive adhesive DS contains a conductive powder as a conductive filler in a binder such as a silicone resin. Examples of the conductive powder include aluminum, molybdenum, tungsten, platinum, palladium, silver, titanium, One containing either nickel or nickel iron, or a combination thereof is used. Moreover, as a binder, a silicone resin, an epoxy resin, a polyimide resin, or a bismaleimide resin is used, for example.
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Ｋ１又は窒素ガスなどが充填された凹部Ｋ１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の枠体１１０ｂ上に載置され、枠体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所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、枠体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 K1 in a vacuum state or the recess K1 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. As described above, by applying a predetermined current and performing seam welding, the frame body 110b is joined.
封止部材１３１は、パッケージ１１０の枠体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.
第一実施形態における水晶デバイスは、水晶枠部１２６が枕部１１３により支持されることになるので、水晶振動部１２５が基板１１０ａに接触することを低減することができる。よって、水晶デバイスは、水晶素子１２０の厚みすべり振動を長期に渡って発生させ続けることができ、水晶素子１２０の発振周波数を安定して出力することができる。 In the crystal device according to the first embodiment, since the crystal frame portion 126 is supported by the pillow portion 113, it is possible to reduce contact of the crystal vibrating portion 125 with the substrate 110a. Therefore, the quartz crystal device can continue to generate the thickness shear vibration of the quartz crystal element 120 over a long period of time, and can stably output the oscillation frequency of the quartz crystal element 120.
（第二実施形態）
以下、第二実施形態における水晶デバイスについて説明する。なお、第二実施形態における水晶デバイスのうち、上述した水晶デバイスと同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
(Second embodiment)
Hereinafter, the crystal device according to the second embodiment will be described. In addition, about the quartz crystal device in 2nd embodiment, about the part similar to the crystal device mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted suitably.
第二実施形態における圧電デバイスは、図４及び図５に示されているように、枕部２１３が第一枠体２１０ｂの内側と一体的に形成されている点で第一実施形態と異なる。 As shown in FIGS. 4 and 5, the piezoelectric device according to the second embodiment is different from the first embodiment in that the pillow portion 213 is formed integrally with the inside of the first frame 210 b.
第二実施形態における水晶デバイスは、図４及び図５に示されているように、パッケージ２１０と、パッケージ２１０に接合された水晶素子１２０とを含んでいる。 As shown in FIGS. 4 and 5, the quartz crystal device in the second embodiment includes a package 210 and a quartz crystal element 120 bonded to the package 210.
パッケージ２１０は、図４及び図５に示されているように、基板２１０ａと、基板２１０ａ上に設けられた第一枠体２１０ｂと、第一枠体２１０ｂ上に設けられた第二枠体２１０ｃと、を含んでいる。パッケージ２１０は、基板２１０ａ、第一枠体２１０ｂ及び第二枠体２１０ｃによって囲まれた凹部Ｋ２が形成されている。 4 and 5, the package 210 includes a substrate 210a, a first frame 210b provided on the substrate 210a, and a second frame 210c provided on the first frame 210b. And. The package 210 has a recess K2 surrounded by the substrate 210a, the first frame 210b, and the second frame 210c.
基板２１０ａは、上面で実装された水晶素子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２１１と水晶素子１２０の水晶枠部１２６と当接するための枕部２１３が設けられている。また、基板２１０ａ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。 The substrate 210a functions as a support member for supporting the crystal element 120 mounted on the upper surface. On the upper surface, a pair of electrode pads 211 for bonding the crystal element 120 and a crystal frame of the crystal element 120 are provided. A pillow part 213 for contacting the part 126 is provided. In addition, external connection electrode terminals G are provided at the four corners of the lower surface of the substrate 210a.
枕部２１３は、水晶素子１２０の水晶枠部１２６と当接することで水晶素子１２０を基板部２１０ａの上面に対して平行に保持する役割を果たしている。枕部２１３は、基板２１０ａ上の第一枠体２１０ｂで囲まれる領域であって基板２１０ａと水晶素子１２０との間に設けられている。 The pillow part 213 plays a role of holding the crystal element 120 parallel to the upper surface of the substrate part 210a by contacting the crystal frame part 126 of the crystal element 120. The pillow portion 213 is a region surrounded by the first frame 210b on the substrate 210a and is provided between the substrate 210a and the crystal element 120.
枕部２１３は、図４及び図５に示されているように、第一枠体２１０ｂの内側と一体になるように枠状に設けられており、水晶素子１２０の水晶枠部１２６と当接されている。また、枕部２１３は、平面視して水晶枠部１２６と重なる位置に水晶枠部１２６と当接して配置されている。仮に、枕部２１３と水晶枠部１２６が当接していないとすると、水晶素子１２０の水晶振動部１２５が基板２１０ａ上面と接触し、水晶素子１２０の発振周波数が変動してしまう可能性がある。このようにすることで、水晶枠部１２６が枕部２１３で支持されることになり、水晶素子１２０の水晶振動部１２５が基板２１０ａに接触することを低減することができる。 As shown in FIGS. 4 and 5, the pillow portion 213 is provided in a frame shape so as to be integrated with the inside of the first frame body 210 b, and comes into contact with the crystal frame portion 126 of the crystal element 120. Has been. Moreover, the pillow part 213 is disposed in contact with the crystal frame part 126 at a position overlapping the crystal frame part 126 in plan view. If the pillow part 213 and the crystal frame part 126 are not in contact with each other, the crystal vibrating part 125 of the crystal element 120 may come into contact with the upper surface of the substrate 210a, and the oscillation frequency of the crystal element 120 may fluctuate. By doing in this way, the crystal frame part 126 will be supported by the pillow part 213, and it can reduce that the crystal vibration part 125 of the crystal element 120 contacts the board | substrate 210a.
枕部２１３と水晶枠部１２６とを当接させている状態では、基板２１０ａの上面と水晶振動部１２５の下面との間の距離は、約３０〜１００μｍである。水晶素子１２０を電極パッド２１１に接合する際に、仮に水晶素子１２０が傾いたとしても、水晶枠部１２６と枕部２１３が当接していることによって、水晶振動部１２５は、基板２１０ａの上面と接触しない。 In a state where the pillow part 213 and the crystal frame part 126 are in contact with each other, the distance between the upper surface of the substrate 210a and the lower surface of the crystal vibrating part 125 is about 30 to 100 μm. Even when the crystal element 120 is tilted when the crystal element 120 is bonded to the electrode pad 211, the crystal vibrating part 125 is attached to the upper surface of the substrate 210 a by contacting the crystal frame part 126 and the pillow part 213. Do not touch.
第二実施形態における水晶デバイスは、水晶素子１２０のすべての水晶枠部１２６と枕部２１３が当接していることにより、水晶素子１２０の固定端が枕部２１３の厚みよりも低い位置まで下がることがない。その結果、水晶振動部１２５の励振用電極１２２が所望の高さ位置よりも低い位置に配置されることがなく、例えば水晶素子１２０の水晶振動部１２５の励振用電極１２２が基板１１０ａの上面に接することをさらに低減できる。よって、水晶デバイスは、水晶素子１２０の厚みすべり振動を長期に渡って発生させ続けることができ、水晶素子１２０の発振周波数を安定して出力することが可能となる。 In the crystal device according to the second embodiment, since all the crystal frame portions 126 of the crystal element 120 and the pillow portion 213 are in contact, the fixed end of the crystal element 120 is lowered to a position lower than the thickness of the pillow portion 213. There is no. As a result, the excitation electrode 122 of the crystal vibrating part 125 is not disposed at a position lower than a desired height position. For example, the excitation electrode 122 of the crystal vibrating part 125 of the crystal element 120 is formed on the upper surface of the substrate 110a. The contact can be further reduced. Therefore, the quartz crystal device can continue to generate the thickness shear vibration of the quartz crystal element 120 over a long period of time, and can stably output the oscillation frequency of the quartz crystal element 120.
また、第二実施形態における水晶デバイスは、水晶振動部１２５の固定端の水晶枠部１２６と枕部２１３が接触していることにより、水晶素子１２０の自重で導電性接着剤ＤＳが潰れて拡がることを抑えられる。その結果、導電性接着剤ＤＳ同士が接触することで生じる隣り合う一対の電極パッド２１１の短絡を低減することができる。 Further, in the quartz crystal device according to the second embodiment, the conductive adhesive DS is crushed and spread by the dead weight of the quartz crystal element 120 because the quartz frame portion 126 and the pillow portion 213 at the fixed end of the quartz crystal vibrating portion 125 are in contact with each other. It can be suppressed. As a result, a short circuit between a pair of adjacent electrode pads 211 caused by contact between the conductive adhesives DS can be reduced.
また、第二実施形態における水晶デバイスは、すべての水晶枠部１２６と枕部２１３とが当接していることにより、枕部１１３と水晶枠部１２６との接触面積がさらに増えることになるので、枕部１１３から受ける単位面積当たりの応力をさらに軽減することが可能となる。 Moreover, since the crystal device in the second embodiment is in contact with all the crystal frame portions 126 and the pillow portions 213, the contact area between the pillow portions 113 and the crystal frame portions 126 is further increased. The stress per unit area received from the pillow part 113 can be further reduced.
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。上記の第一実施形態では、枠体１１０ｂが基板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、枠体１１０ｂが金属製であっても構わない。この場合、枠体は、銀−銅等のロウ材を介して基板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 first embodiment, the case where the frame body 110b is integrally formed of a ceramic material in the same manner as the substrate 110a has been described. However, the frame body 110b may be made of metal. In this case, the frame is joined to the conductor film of the substrate via a brazing material such as silver-copper.
また、上記の第二実施形態では、第二枠体２１０ｃが基板２１０ａ及び第一枠体２１０ｂ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、第二枠体２１０ｃが金属製であっても構わない。この場合、第二枠体は、銀−銅等のロウ材を介して第一枠体の導体膜に接合されている。 Moreover, in said 2nd embodiment, although the case where the 2nd frame 210c was integrally formed with the ceramic material similarly to the board | substrate 210a and the 1st frame 210b was demonstrated, the 2nd frame 210c is metal. It does not matter. In this case, the second frame is joined to the conductor film of the first frame via a brazing material such as silver-copper.
上記の実施形態では、水晶素子の水晶振動部は、ＡＴ用水晶振動部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二本の平板形状の振動腕部とを有する音叉型屈曲水晶振動部を用いても構わない。 In the above embodiment, the case where the quartz crystal vibrating portion of the crystal element uses the quartz crystal vibrating portion for AT has been described. However, the base portion and two flat plate-shaped vibrating arm portions extending in the same direction from the side surface of the base portion, You may use the tuning fork type bending crystal vibration part which has.
１１０、２１０・・・パッケージ
１１０ａ、２１０ａ・・・基板
１１０ｂ・・・枠体
２１０ｂ・・・第一枠体
２１０ｃ・・・第二枠体
１１１、２１１・・・電極パッド
１１２、２１２・・・封止用導体パターン
１１３、２１３・・・枕部
１２０・・・水晶素子
１２１・・・水晶素板
１２２・・・励振用電極
１２３・・・接続用電極
１２４・・・引き出し電極
１２５・・・水晶振動部
１２６・・・水晶枠部
１３０・・・蓋体
１３１・・・封止部材
Ｋ１、Ｋ２・・・凹部
ＤＳ・・・導電性接着剤
Ｇ・・・外部接続用端子
110, 210 ... Package 110a, 210a ... Substrate 110b ... Frame 210b ... First frame 210c ... Second frame 111, 211 ... Electrode pads 112, 212 ... Conductive pattern for sealing 113, 213 ... Pillow part 120 ... Crystal element 121 ... Crystal base plate 122 ... Excitation electrode 123 ... Connection electrode 124 ... Lead electrode 125 ... Quartz vibrating part 126 ... Quartz frame part 130 ... Cover body 131 ... Sealing member K1, K2 ... Recessed portion DS ... Conductive adhesive G ... External connection terminal
Claims (4)
前記基板上に前記基板の外周に沿って設けられた枠体と、
前記基板上の前記枠体で囲まれる領域に設けられた、矩形状の水晶振動部と、前記水晶振動部の一辺と接続され且つ前記水晶振動部の三辺と間を空けて前記水晶振動部を取り囲む水晶枠部と、を有する水晶素子と、
前記基板上の前記枠体で囲まれる領域であって前記基板と前記水晶素子との間に設けられ、平面視して前記水晶枠部と重なる位置に前記水晶枠部と当接して配置された枕部と、を備えた水晶デバイス。 A substrate,
A frame provided on the substrate along the outer periphery of the substrate;
The quartz crystal vibrating portion provided in a region surrounded by the frame on the substrate and connected to one side of the quartz crystal vibrating portion and spaced from three sides of the quartz crystal vibrating portion. A crystal frame part surrounding the crystal element,
An area surrounded by the frame body on the substrate, provided between the substrate and the crystal element, and disposed in contact with the crystal frame portion at a position overlapping the crystal frame portion in plan view. A crystal device comprising a pillow part.
前記枕部は、前記水晶振動部と前記水晶枠部とが接続された辺の対辺にある前記水晶枠部の対向する位置に設けられていることを特徴とする水晶デバイス。 The crystal device according to claim 1,
The said pillow part is provided in the position which the said crystal frame part in the other side of the edge | side where the said crystal vibration part and the said crystal frame part were connected opposes.
前記枕部は、前記水晶振動部と前記水晶枠部とが接続された辺に対して隣接する両辺にある前記水晶枠部の対向する位置に設けられていることを特徴とする水晶デバイス。 The crystal device according to claim 1,
The said pillow part is provided in the position which the said crystal frame part in the both sides adjacent to the edge | side where the said crystal vibration part and the said crystal frame part were connected opposes.
前記枕部が前記枠体の内側の一部と一体になっていることを特徴とする水晶デバイス。 The crystal device according to claim 1,
The quartz crystal device, wherein the pillow part is integrated with a part of the inside of the frame.
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