JP2014042084A - Crystal element and crystal device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crystal element capable of adjusting a crystal characteristic.SOLUTION: A crystal element comprises: a crystal raw plate 121; a pair of exciting electrodes 122 provided on an upper face and a lower face of the crystal raw plate 121; and connecting electrodes 123 connected to the pair of exciting electrodes 122 via extraction electrodes respectively extending from the pair of exciting electrodes 122. The pair of exciting electrodes 122 have the same shape and the same size, and arranged so that the exciting electrode 122 provided on the lower face of the crystal raw plate 121 is displaced in a direction away from the connecting electrode 123 relative to the exciting electrode 122 provided on the upper face of the crystal raw plate 121 from a position at which the pair of exciting electrodes 122 are overlaid on each other in a plane perspective view.

Description

本発明は、電子機器などに用いられる水晶デバイス及びその水晶デバイスに実装されている水晶素子に関する。   The present invention relates to a crystal device used in electronic equipment and the like and a crystal element mounted on the crystal device.

水晶デバイスは、水晶素子の圧電効果を利用して、水晶素板の両面が互いにずれるように厚み滑り振動を起こし、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。水晶素子は、水晶素板の両面に励振用電極を有しており、水晶素子の一端を基板の上面と接続した固定端とし、他端を基板の上面と間をあけた自由端とした片保持構造となる（特許文献１参照）。また、水晶素子は、質量の大きい中央部に振動エネルギーが集中することを利用し、中央部の質量を増大させて中央部にエネルギーを閉じ込めやすくすることができる。また、水晶素子は、水晶素板の表裏の中央部に励振用電極を設け、信号電流を流して振動を取り出す（特許文献２参照）。   A quartz crystal device uses a piezoelectric effect of a quartz crystal element to cause a thickness-shear vibration so that both surfaces of a quartz base plate are displaced from each other, thereby generating a specific frequency. At present, a crystal device including a crystal element mounted on an electrode pad provided on a substrate has been proposed. The quartz element has excitation electrodes on both sides of the quartz base plate, and one end of the quartz element is a fixed end connected to the upper surface of the substrate, and the other end is a free end spaced from the upper surface of the substrate. It becomes a holding structure (refer patent document 1). Further, the quartz crystal element can utilize the fact that vibration energy is concentrated in the central portion having a large mass, and can increase the mass of the central portion to make it easy to confine the energy in the central portion. In addition, the quartz crystal element is provided with excitation electrodes at the center of the front and back sides of the quartz base plate, and a signal current is passed to extract vibrations (see Patent Document 2).

近年の水晶デバイスの小型化に伴い、内部に搭載する水晶素子のサイズも小さくなる。それにより、振動変位の大きい水晶素板中央部と外縁の保持部との距離が近くなってしまう。   Along with the recent miniaturization of quartz devices, the size of quartz elements mounted inside also becomes smaller. As a result, the distance between the center portion of the quartz base plate having a large vibration displacement and the holding portion of the outer edge is reduced.

特開２００２−１１１４３５号公報JP 2002-111435 A 特開２０１０−１９３４９６号公報JP 2010-193396 A

上述した水晶デバイスの小型化に伴い、導電性接着剤の塗布径のバラつきの影響が大きくなり、水晶素子の水晶特性の調整が非常に困難となっている。   With the above-described miniaturization of the quartz device, the influence of the variation in the application diameter of the conductive adhesive becomes large, and it is very difficult to adjust the quartz characteristics of the quartz element.

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、水晶特性を調整することが可能な水晶デバイス及びそれに搭載される水晶素子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 thereof is to provide a crystal device capable of adjusting crystal characteristics and a crystal element mounted thereon.

上記目的を達成するための本発明の水晶素子の態様は、水晶素板と、水晶素板の上面及び下面に設けられた一対の励振用電極と、一対の励振用電極それぞれから延びる引出電極を介して一対の励振用電極と接続する接続用電極とを備え、一対の励振用電極は同一形状及び同一サイズを有し、一対の励振用電極が平面透視して重なる位置から、水晶素板の下面に設けられた励振用電極が、水晶素板の上面に設けられた励振用電極に対して、接続用電極から離れる方向にずれて配置されることを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, an embodiment of the crystal element of the present invention includes a crystal element plate, a pair of excitation electrodes provided on the upper and lower surfaces of the crystal element plate, and an extraction electrode extending from each of the pair of excitation electrodes. A pair of excitation electrodes, and the pair of excitation electrodes have the same shape and the same size, and from the position where the pair of excitation electrodes overlap each other in plan view, The excitation electrode provided on the lower surface is arranged so as to be displaced in a direction away from the connection electrode with respect to the excitation electrode provided on the upper surface of the crystal base plate.

本発明の一つの態様による水晶素子は、同一形状及び同一サイズの一対の励振用電極のうち水晶素板の下面に設けられた励振用電極を、水晶素板の上面に設けられた励振用電極に対して、接続用電極から離れる方向に水晶素板に、平面透視してずらして配置することにより、水晶素子の水晶特性を調整することができる。   The quartz crystal element according to one aspect of the present invention includes an excitation electrode provided on the lower surface of the crystal element plate, and an excitation electrode provided on the upper surface of the crystal element plate, of a pair of excitation electrodes having the same shape and the same size. On the other hand, the crystal characteristics of the crystal element can be adjusted by disposing the crystal element plate so as to be separated from the connection electrode in a plan view.

本発明の実施の形態における水晶デバイスの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the quartz crystal device in embodiment of this invention. 図１の水晶デバイスのＡ−Ａ線における横断面図である。It is a cross-sectional view in the AA line of the quartz crystal device of FIG. 図１の水晶デバイスの蓋体を省略した状態の上面図である。It is a top view of the state which omitted the lid of the crystal device of FIG. 振動の変位の等高線を表す図である。It is a figure showing the contour line of the displacement of a vibration. 励振用電極をずらして配置することによるクリスタルインピーダンスのばらつきを示す正規分布図である。FIG. 6 is a normal distribution diagram showing variation in crystal impedance caused by disposing and arranging excitation electrodes.

以下，図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら，かかる実施の形態例が，本発明の技術的範囲を限定するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, this embodiment does not limit the technical scope of the present invention.

水晶デバイスは、パッケージ１１０、該パッケージ１１０内に実装される水晶素子１２０、パッケージ１１０を封止する蓋体１３０とを備えて構成される。パッケージ１１０は、基板１１１、基板１１１上に設けられた枠体１１２とを含んでいる。パッケージ１１０には、基板１１１の上面と枠体１１２の内側面によって囲まれた凹部Ｋが形成されている。   The quartz crystal device includes a package 110, a quartz crystal element 120 mounted in the package 110, and a lid 130 that seals the package 110. The package 110 includes a substrate 111 and a frame body 112 provided on the substrate 111. In the package 110, a recess K surrounded by the upper surface of the substrate 111 and the inner surface of the frame body 112 is formed.

基板１１１は長方形状であり、凹部Ｋ内に実装される水晶素子１２０を支持するための支持部材として機能する。基板１１１の上面には、水晶素子１２０と接合するための一対の電極バッド１１３が設けられている。また、基板１１１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 111 has a rectangular shape and functions as a support member for supporting the crystal element 120 mounted in the recess K. A pair of electrode pads 113 for bonding to the crystal element 120 is provided on the upper surface of the substrate 111. In addition, external connection electrode terminals G are provided at the four corners of the lower surface of the substrate 111.

基板１１１は、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックなどのセラミック材料である絶縁層からなる。基板１１１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１１１の表面及び内部には、基板１１１の上面の一対の電極パッド１１３と下面の外部接続用電極端子Ｇとを電気的に接続する配線パターン（図示せず）及びビアホール導体（図示せず）が設けられている。   The substrate 111 is made of an insulating layer made of a ceramic material such as alumina ceramic or glass-ceramic. The substrate 111 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-hole conductor (not shown) for electrically connecting the pair of electrode pads 113 on the upper surface of the substrate 111 and the external connection electrode terminal G on the lower surface are provided on and inside the substrate 111. Is provided.

枠体１１２は、基板１１１上に凹部Ｋを形成するためのものである。枠体１１２は、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックスなどのセラミック材料からなり、基板１１１と一体的に形成されている。枠体１１２の上面には、封止用導体パターン１１４が設けられている。   The frame body 112 is for forming the recess K on the substrate 111. The frame body 112 is made of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, and is formed integrally with the substrate 111. A sealing conductor pattern 114 is provided on the upper surface of the frame body 112.

封止用導体パターン１１４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機能を果たしている。また、封止用導体パターン１１４は、基板１１１の内部に形成された配線パターン（図示せず）とビアホール導体（図示せず）により少なくとも一つの外部接続用電極端子Ｇに接続されている。少なくとも一つの外部接続用電極端子Ｇ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、グランド端子の機能を果たす。そのため、封止用導体パターン１１４に接合される蓋体１３０がグランドに接続されることにより、蓋体１３０による凹部Ｋ内のシールド性が向上する。封止用導体パターン１１４は、例えばタングステン又はモリブデンなどからな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１１２の上面を環状に囲む形態で施すことによって形成される。水晶素子１２０は、導電性接着剤を介して、基板１１１上の電極パッド１１３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、電子装置などの基準信号を発振する機能を果たしている。   The sealing conductor pattern 114 has a function of improving the wettability of the sealing member 131 when it is joined to the lid 130 via the sealing member 131. The sealing conductor pattern 114 is connected to at least one external connection electrode terminal G by a wiring pattern (not shown) formed in the substrate 111 and a via-hole conductor (not shown). At least one external connection electrode terminal G functions as a ground terminal by being connected to a mounting pad connected to the ground on an external mounting substrate. Therefore, the lid 130 joined to the sealing conductor pattern 114 is connected to the ground, so that the shielding property in the recess K by the lid 130 is improved. The sealing conductor pattern 114 is formed by sequentially applying nickel plating and gold plating on the surface of a conductor pattern made of, for example, tungsten or molybdenum in a form surrounding the upper surface of the frame body 112 in an annular shape. The crystal element 120 is bonded on the electrode pad 113 on the substrate 111 via a conductive adhesive. The crystal element 120 has a function 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、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及び引出電極１２４を、例えば蒸着技術又はスパッタリング技術などによって所定パターンの金属膜として被着させた構造を有している。励振用電極１２２は、上面側の励振用電極１２２ａと下面側の励振用電極１２２ｂで構成されている。尚、励振用電極１２２、接続用電極１２３及び引出電極１２４は、水晶素板１２１の両主面に第１の金属膜が形成され、第１の金属膜の上面に第２の金属膜が積層するように形成されている。第１の金属膜は、例えば、クロム又はチタンから構成され、第２の金属膜は、例えば、金により構成されている。また、第１の金属膜と第２の金属膜の接合力を上げるために例えばニッケルを第１の金属膜と第２の金属膜の間に形成する場合もある。   The crystal element 120 has a structure in which an excitation electrode 122, a connection electrode 123, and an extraction electrode 124 are deposited as a metal film having a predetermined pattern on the upper and lower surfaces of a crystal base plate 121 by, for example, vapor deposition technique or sputtering technique. have. The excitation electrode 122 includes an upper surface side excitation electrode 122a and a lower surface side excitation electrode 122b. The excitation electrode 122, the connection electrode 123, and the extraction electrode 124 have a first metal film formed on both main surfaces of the crystal base plate 121, and a second metal film laminated on the upper surface of the first metal film. It is formed to do. The first metal film is made of, for example, chromium or titanium, and the second metal film is made of, for example, gold. Further, in order to increase the bonding force between the first metal film and the second metal film, for example, nickel may be formed between the first metal film and the second metal film.

引出電極１２４は、励振用電極１２２から水晶素板１２１の長辺に沿って短辺に向けて延出されている。接続用電極１２３は、引出電極１２４と接続されており、水晶素板１２１の長辺又は短辺に沿った位置、好ましくは長辺と短辺の角部で、上面側と下面側を導通させるように両面に設けられている。図１では、上面側の励振用電極１２２ａから延出する引出電極１２４が一方の接続用電極１２３と接続する構成が示されているが、図１に示されない下面側の励振用電極１２２ｂから延びる引出電極１２４は、下面側で他方の接続用電極１２３と接続する。   The extraction electrode 124 extends from the excitation electrode 122 along the long side of the crystal base plate 121 toward the short side. The connection electrode 123 is connected to the extraction electrode 124 and conducts the upper surface side and the lower surface side at positions along the long side or the short side of the crystal base plate 121, preferably at the corners of the long side and the short side. Is provided on both sides. FIG. 1 shows a configuration in which the extraction electrode 124 extending from the excitation electrode 122a on the upper surface side is connected to one connection electrode 123, but extends from the excitation electrode 122b on the lower surface side not shown in FIG. The extraction electrode 124 is connected to the other connection electrode 123 on the lower surface side.

水晶素子１２０において、電極パッド１１３と接続されている水晶素子１２０の一端を基板１１１の上面と接続した固定端とし、他端を基板１１１の上面と間をあけた自由端として片保持構造にて、水晶素子１２０が基板１１１上に固定されている。水晶素子１２０は、外部からの交番電圧が接続用電極１２３から引出電極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。   In the crystal element 120, one end of the crystal element 120 connected to the electrode pad 113 is a fixed end connected to the upper surface of the substrate 111 and the other end is a free end spaced from the upper surface of the substrate 111. The crystal element 120 is fixed on the substrate 111. 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. Wake up.

水晶素板１２１は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば長辺と短辺を有する長方形状となっており、全面にわたって平坦であり、上下方向の厚みは均一である。また、水晶素板１２１の中央領域よりも、その周囲の外周領域を薄くするいわゆるベベル加工が施されてもよい。水晶素板１２１の中央部は、例えば水晶素板１２１が長方形の場合は、その対角線の交点であり、円又は楕円である場合は中心点である。水晶素板１２１の両面に被着される一対の励振用電極１２２の形状及びサイズは、上面及び下面において同一であり、その形状は四角形、円、楕円などに形成される。また、同一サイズとは、長方形の場合、一方の励振用電極１２２を構成する一辺の長さと比し、他方の励振用電極１２２を構成する一辺の長さが０〜２０μｍ異なるものを含むものとする。円の場合、一方の励振用電極１２２を構成する半径に対して、他方の励振用電極１２２を構成する半径の長さが０〜２０μｍ異なるものを含むものとする。水晶素子１２０の振動（厚みすべり振動）は、励振用電極１２２の外周側から中央に向けて徐々に変位が大きくなるようにして発生する。   The crystal base plate 121 is a substantially flat plate shape that is cut from an artificial crystalline lens at a predetermined cut angle and is subjected to external processing, and the planar shape is, for example, a rectangular shape having a long side and a short side, and is flat over the entire surface, The thickness in the vertical direction is uniform. Further, so-called bevel processing may be performed to make the peripheral region around the center region of the quartz base plate 121 thinner. The center part of the crystal base plate 121 is, for example, an intersection of diagonal lines when the crystal base plate 121 is rectangular, and a center point when the crystal base plate 121 is a circle or an ellipse. The shape and size of the pair of excitation electrodes 122 attached to both surfaces of the quartz base plate 121 are the same on the upper surface and the lower surface, and the shape is formed in a square, a circle, an ellipse, or the like. In addition, in the case of a rectangular shape, the same size includes one in which the length of one side constituting the other excitation electrode 122 is different from the length of one side constituting the excitation electrode 122 by 0 to 20 μm. In the case of a circle, it is assumed that the radius constituting the other excitation electrode 122 differs from the radius constituting one excitation electrode 122 by 0 to 20 μm. The vibration (thickness shear vibration) of the crystal element 120 is generated such that the displacement gradually increases from the outer peripheral side of the excitation electrode 122 toward the center.

図４に示すように、変位が同じ値を示す箇所を結ぶように等高線を引くと、等高線は楕円形状に分布し、水晶素板１２１の上面及び下面それぞれの中央が最も変位が大きい箇所となる。この場合において、励振用電極１２２は、その中心部位が水晶素板１２１の中央部と重なり且つ上面及び下面において互いに対向するように、すなわち、水晶素板１２１を平面透視して、一対の励振用電極１２２が重なる位置に被着され、交番電圧を印加することで、最も効率よく振動を発生させることができ、クリスタルインピーダンスを小さくすることができる。   As shown in FIG. 4, when contour lines are drawn so as to connect places where the displacements have the same value, the contour lines are distributed in an elliptical shape, and the center of each of the upper and lower surfaces of the quartz base plate 121 is the place where the displacement is the largest. . In this case, the excitation electrode 122 has a pair of excitation electrodes 122 such that the central portion thereof overlaps with the central portion of the crystal element plate 121 and faces the upper surface and the lower surface, that is, the crystal element plate 121 is seen through the plane. By applying the alternating voltage with the electrode 122 being deposited at the overlapping position, vibration can be generated most efficiently and the crystal impedance can be reduced.

励振用電極１２２の中心部位は、例えば励振用電極１２２が長方形の場合は、その対角線の交点であり、円又は楕円である場合は中心点である。   The central portion of the excitation electrode 122 is, for example, an intersection of diagonal lines when the excitation electrode 122 is rectangular, and a central point when the excitation electrode 122 is a circle or an ellipse.

本発明の実施の形態においては、水晶素板１２１の上面及び下面に被着される一対の励振用電極１２２の配置位置によってクリスタルインピーダンスが変化することに着目し、一対の励振用電極１２２を平面透視して互いにずらして配置することで、クリスタルインピーダンスを調整する。具体的には、図２及び図３に示すように、クリスタルインピーダンスを高くするために、両面の励振用電極１２２が重なる位置から励振用電極１２２の一方を他方に対してずらして配置する。好ましくは、図２及び図３に示されるように、下面側の励振用電極１２２ｂが、上面側の励振用電極１２２ａに対して接続用電極１２３から離れる方向（水晶素板１２１の自由端の方向）にずらして配置される。上面側の励振用電極１２２ａは、その中心部位が水晶素板１２１の中央部と重なる位置に配置される。下面側の励振用電極１２２ｂと接続用電極１２３との間隔を離すことによって、水晶素子１２０をパッケージに実装する際に、接続用電極１２３に付着された導電性接着剤ＤＳの塗布径がばらついて拡がったとしても、下面側の励振用電極１２２ｂと接続用電極１２３とが短絡してしまう可能性を低減することができる。接続用電極１２３との間隔について、長方形状の水晶素板１２１の一辺の寸法を０．８〜２．０ｍｍ、励振用電極１２２の一辺の寸法（長方形の場合）を０．６〜１．５ｍｍとすると、水晶素板１２１の上面側の励振用電極１２２ａと水晶素板１２１の上面側の接続用電極１２３との間隔は、例えば１００〜１５０μｍであり、水晶素板１２１の下面側の励振用電極１２２ｂと水晶素板１２１の下面側の接続用電極１２３との間隔は、例えば１２０〜２００μｍである。つまり、水晶素板１２１の上面側の励振用電極１２２ａと水晶素板１２１の下側の励振用電極１２２ｂとのずれている間隔は、２０〜１００μｍである。よって、水晶素板１２１の下面側の励振用電極１２２ｂと水晶素板１２１の下面側の接続用電極１２３との間隔が、１２０μｍより小さいときのように、下面側の励振用電極１２２ｂと接続用電極１２３とが短絡する可能性がでることもなく、また、２００μｍより大きいときのように水晶素板１２１の上面の励振用電極１２２ａと水晶素板１２１の下面の励振用電極１２２ｂの重なりあう面積が小さくなることから生じる水晶素子１２０のエネルギーの閉じ込め精度の劣化も低減することができる。   In the embodiment of the present invention, focusing on the fact that the crystal impedance varies depending on the arrangement position of the pair of excitation electrodes 122 attached to the upper and lower surfaces of the crystal base plate 121, the pair of excitation electrodes 122 are planar. The crystal impedance is adjusted by seeing through and shifting from each other. Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, in order to increase the crystal impedance, one of the excitation electrodes 122 is shifted from the position where the excitation electrodes 122 on both sides overlap with each other. Preferably, as shown in FIGS. 2 and 3, the excitation electrode 122b on the lower surface side is away from the connection electrode 123 with respect to the excitation electrode 122a on the upper surface side (the direction of the free end of the crystal element plate 121). ). The excitation electrode 122 a on the upper surface side is arranged at a position where the central portion thereof overlaps with the central portion of the crystal base plate 121. When the crystal element 120 is mounted on the package by separating the excitation electrode 122b on the lower surface side from the connection electrode 123, the application diameter of the conductive adhesive DS attached to the connection electrode 123 varies. Even if it expands, the possibility that the excitation electrode 122b on the lower surface side and the connection electrode 123 are short-circuited can be reduced. Regarding the distance from the connection electrode 123, the dimension of one side of the rectangular quartz base plate 121 is 0.8 to 2.0 mm, and the dimension of one side of the excitation electrode 122 (in the case of a rectangle) is 0.6 to 1.5 mm. Then, the distance between the excitation electrode 122 a on the upper surface side of the crystal element plate 121 and the connection electrode 123 on the upper surface side of the crystal element plate 121 is, for example, 100 to 150 μm, and excitation for the lower surface side of the crystal element plate 121 is performed. The distance between the electrode 122b and the connection electrode 123 on the lower surface side of the crystal base plate 121 is, for example, 120 to 200 μm. That is, the gap between the excitation electrode 122a on the upper surface side of the crystal base plate 121 and the excitation electrode 122b on the lower side of the crystal base plate 121 is 20 to 100 μm. Therefore, when the space between the excitation electrode 122b on the lower surface side of the crystal base plate 121 and the connection electrode 123 on the lower surface side of the crystal base plate 121 is smaller than 120 μm, the connection is made with the excitation electrode 122b on the lower surface side. There is no possibility that the electrode 123 is short-circuited, and the area where the excitation electrode 122a on the upper surface of the crystal element plate 121 and the excitation electrode 122b on the lower surface of the crystal element plate 121 overlap as in the case where it is larger than 200 μm. It is also possible to reduce the deterioration of the energy confinement accuracy of the quartz crystal element 120 that is caused by the decrease of the.

図５は、励振用電極１２２をずらして配置することによるクリスタルインピーダンスのばらつきを示す正規分布図である。両面の励振用電極１２２を一致させて水晶素板１２１に配置した場合のクリスタルインピーダンスのばらつきを示す正規分布曲線が点線Ａで示され、励振用電極１２２を互いにずらして水晶素板１２１に配置した場合のクリスタルインピーダンスのばらつきを示す正規分布曲線が実線Ｂで表される。励振用電極１２２を互いにずらすことで、全体的にクリスタルインピーダンスが高くなる方向に正規分布曲線がシフトする。従って、意図して比較的高いクリスタルインピーダンスを有する水晶デバイスを製造する場合、励振用電極１２２を水晶素板１２１に被着・形成する工程において、一対の励振用電極１２２の少なくとも一方を他方に対してずらして被着させることで、クリスタルインピーダンスを調整することが可能となり、設計範囲内のクリスタルインピーダンスを有する水晶デバイスの歩留まりが最も高くなるように（製造工程におけるクリスタルインピーダンスのばらつきにより、クリスタルインピーダンスの設計上限値超及び設計下限値未満の製品が最小になるように）、励振用電極１２２のずらす方向及び長さを調整する。クリスタルインピーダンスの異なる水晶デバイスの設計を一からやり直す必要はなく、平面透視して励振用電極１２２がずれずにぴったり重なって配置されている既存の水晶デバイスの製造工程にわずかな変更を加えるだけで、異なるクリスタルインピーダンスを有する水晶デバイスの製造が可能となる。   FIG. 5 is a normal distribution diagram showing variations in crystal impedance caused by disposing the excitation electrodes 122 in a shifted manner. A normal distribution curve indicating the variation in crystal impedance when the excitation electrodes 122 on both sides are aligned and arranged on the crystal base plate 121 is indicated by a dotted line A, and the excitation electrodes 122 are arranged on the crystal base plate 121 while being shifted from each other. A normal distribution curve indicating the variation in crystal impedance in this case is represented by a solid line B. By shifting the excitation electrodes 122 from each other, the normal distribution curve is shifted in a direction in which the crystal impedance is increased as a whole. Therefore, when a crystal device having a relatively high crystal impedance is intentionally manufactured, at least one of the pair of excitation electrodes 122 with respect to the other in the step of depositing and forming the excitation electrode 122 on the crystal base plate 121. It is possible to adjust the crystal impedance by depositing it so that the yield of crystal devices with crystal impedance within the design range is the highest (due to variations in crystal impedance in the manufacturing process, The direction and length of displacement of the excitation electrode 122 are adjusted so that products exceeding the design upper limit and less than the design lower limit are minimized. It is not necessary to redesign crystal devices with different crystal impedances from scratch, and only slight changes are made to the manufacturing process of existing crystal devices in which the excitation electrodes 122 are arranged so as not to be displaced when viewed through a plane. This makes it possible to manufacture crystal devices having different crystal impedances.

また、水晶素板１２１の上面に設けられた励振用電極１２２ａは、その中心部位が水晶素板１２１の中央部と重なる位置に配置される。水晶素板１２１の下面に設けられた励振用電極１２２ｂが水晶素板１２１の上面に設けられた励振用電極１２２ａに対して、接続用電極１２３から離れる方向に配置される。このようにすることによって、上面の励振用電極１２２ａが最も効率よく振動を発生させることができると共に、クリスタルインピーダンスを細かく調整することが可能となる。   Further, the excitation electrode 122 a provided on the upper surface of the crystal element plate 121 is disposed at a position where the central portion thereof overlaps with the central part of the crystal element plate 121. The excitation electrode 122 b provided on the lower surface of the crystal element plate 121 is arranged in a direction away from the connection electrode 123 with respect to the excitation electrode 122 a provided on the upper surface of the crystal element plate 121. By doing so, the excitation electrode 122a on the upper surface can generate vibration most efficiently, and the crystal impedance can be finely adjusted.

励振用電極１２２が互いにずれて被着された水晶素子１２０は、パッケージ１１０に実装される。導電性接着剤ＤＳが、例えばディスペンサによって、一対の電極パッド１１３上に所定高さに盛り上がるように塗布される。水晶素子１２０が塗布された導電性接着剤ＤＳの頂部に搬送され、導電性接着剤ＤＳと水晶素子１２０の固定端側に設けられた接続用電極１２３とが接触するように、導電性接着剤ＤＳの頂部に載置される。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で、水晶素子１２０は、電極パッド１１３と電気的に接続して、パッケージ１１０内に実装される。   The crystal element 120 on which the excitation electrodes 122 are attached while being displaced from each other is mounted on the package 110. The conductive adhesive DS is applied so as to rise to a predetermined height on the pair of electrode pads 113 by, for example, a dispenser. The conductive adhesive is conveyed to the top of the conductive adhesive DS to which the crystal element 120 is applied, and the conductive adhesive DS and the connection electrode 123 provided on the fixed end side of the crystal element 120 are in contact with each other. Mounted on top of DS. Then, the crystal element 120 is mounted in the package 110 by electrically connecting the electrode pad 113 by heating and curing the conductive adhesive DS.

導電性接着剤ＤＳは、シリコン樹脂など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 conductive powder as a conductive filler in a binder such as silicon resin, and the conductive powder includes 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 silicon 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。蓋体１３０は、真空状態又は窒素ガスなどが充填された状態の凹部Ｋを気密的に封止するためのものである。具体的には、所定雰囲気で、パッケージ１１０の枠体１１２上に載置され、枠体１１２の封止用導体パターン１１４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１１２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. The lid 130 is for hermetically sealing the concave portion K in a vacuum state or a state filled with nitrogen gas. Specifically, in a predetermined atmosphere, a predetermined current is applied so that the sealing conductor pattern 114 of the frame body 112 and the sealing member 131 of the lid body 130 are welded to the frame body 112 of the package 110. It is joined to the frame body 112 by applying and performing seam welding.

封止部材１３１は、パッケージ１１０の枠体１１２上面に設けられた封止用導体パターン１１４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。金錫の場合は、その厚みは、１０μｍ〜４０μｍである。例えば、成分比率が、金が７８〜８２％、錫が１８〜２２％のものが使用されている。銀ロウの場合は、その厚みは、１０〜２０μｍである。例えば、成分比率は、銀が７２〜８５％、銅が１５〜２８％のものが使用されている。   The sealing member 131 is provided at a location of the lid body 130 facing the sealing conductor pattern 114 provided on the upper surface of the frame body 112 of the package 110. The sealing member 131 is provided by, for example, silver solder or gold tin. In the case of gold tin, the thickness is 10 μm to 40 μm. For example, the component ratio is 78 to 82% for gold and 18 to 22% for tin. In the case of silver wax, the thickness is 10 to 20 μm. For example, the component ratio is 72 to 85% for silver and 15 to 28% for copper.

本実施の形態における水晶素子１２０は、一対の励振用電極１２２が平面透視して重なる位置から、水晶素板１２１の下面に設けられた励振用電極１２２ｂが、水晶素板１２１の上面に設けられた励振用電極１２２ａに対して、接続用電極１２３から離れる方向に配置する。これにより、水晶素子１２０の特性の１つであるクリスタルインピーダンスを調整できる。   In the crystal element 120 according to the present embodiment, the excitation electrode 122b provided on the lower surface of the crystal element plate 121 is provided on the upper surface of the crystal element plate 121 from the position where the pair of excitation electrodes 122 overlap each other in plan view. The excitation electrode 122 a is arranged in a direction away from the connection electrode 123. Thereby, the crystal impedance which is one of the characteristics of the crystal element 120 can be adjusted.

本実施の形態における水晶素子１２０は、水晶素板１２１の上面に設けられた励振用電極１２２ａは、その中心部位が水晶素板１２１の中央部と重なる位置に配置される。水晶素板１２１の下面に設けられた励振用電極１２２ｂが水晶素板１２１の上面に設けられた励振用電極１２２ａに対して、接続用電極１２３から離れる方向に配置される。このようにすることによって、上面の励振用電極１２２ａが最も効率よく振動を発生させることができると共に、クリスタルインピーダンスを細かく調整することが可能となる。   In the crystal element 120 according to the present embodiment, the excitation electrode 122 a provided on the upper surface of the crystal base plate 121 is disposed at a position where the central portion thereof overlaps the central portion of the crystal base plate 121. The excitation electrode 122 b provided on the lower surface of the crystal element plate 121 is arranged in a direction away from the connection electrode 123 with respect to the excitation electrode 122 a provided on the upper surface of the crystal element plate 121. By doing so, the excitation electrode 122a on the upper surface can generate vibration most efficiently, and the crystal impedance can be finely adjusted.

本実施の形態における水晶デバイスは、一対の励振用電極１２２が平面透視して重なる位置から、水晶素板の下面に設けられた励振用電極１２２ｂが、水晶素板１２１の上面に設けられた励振用電極１２２ａに対して、接続用電極１２３から離れる方向に配置した水晶素子１２０と、その水晶素子１２０が実装される凹部Ｋを有するパッケージ１１０とを備えていることによって、マザーボード上に配置された発振回路に適したクリスタルインピーダンスに調整することができ、安定した発振周波数を出力することが可能となる。   In the quartz crystal device according to the present embodiment, the excitation electrode 122b provided on the lower surface of the crystal element plate is provided on the upper surface of the crystal element plate 121 from the position where the pair of excitation electrodes 122 overlap each other in a plan view. Since the crystal element 120 disposed in a direction away from the connection electrode 123 and the package 110 having the concave portion K in which the crystal element 120 is mounted is provided with respect to the electrode for 122a, the crystal element 120 is disposed on the mother board. It is possible to adjust the crystal impedance suitable for the oscillation circuit, and to output a stable oscillation frequency.

本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の分野における通常の知識を有する者であれば想到し得る各種変形、修正を含む要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれることは勿論である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and there are design changes within a range that does not depart from the gist including various modifications and corrections that can be conceived by those having ordinary knowledge in the field of the present invention. Of course, it is included in the present invention.

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。   Although the case where the frame 110b is integrally formed of a ceramic material in the same manner as the substrate 110a has been described, the frame 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.

尚、水晶素子のベベル加工方法について説明する。所定の粒度のメディアと砥粒とを備えた研磨材と、所定の大きさに形成された水晶素板とを用意する。円筒体に用意した研磨材と水晶素板とを入れ、円筒体の開口した端部をカバーで塞ぐ。研磨材と水晶素板とを入れた円筒体を、円筒体の中心軸線を回転軸として回転させる水晶素板が研磨材で研磨されてベベル加工が行われる。   A method for beveling a quartz element will be described. A polishing material provided with media and abrasive grains of a predetermined particle size, and a quartz base plate formed to a predetermined size are prepared. The prepared abrasive and quartz base plate are placed in the cylindrical body, and the open end of the cylindrical body is closed with a cover. A beveling process is performed by polishing a quartz base plate that rotates a cylindrical body in which an abrasive and a quartz base plate are placed with the central axis of the cylindrical body as a rotation axis.

１１０：パッケージ、１１１：基板、１１２：枠体、１１３：電極パッド、１１４：封止用導体パターン、１２０：水晶素子、１２１：水晶素板、１２２：励振用電極、１２３：接続用電極、１２４：引出電極、１３０：蓋体、１３１：封止部材   110: Package, 111: Substrate, 112: Frame, 113: Electrode pad, 114: Conductive pattern for sealing, 120: Crystal element, 121: Crystal element plate, 122: Electrode for excitation, 123: Electrode for connection, 124 : Extraction electrode, 130: lid, 131: sealing member

Claims (4)

水晶素板と、
前記水晶素板の上面及び下面に設けられた一対の励振用電極と、
前記一対の励振用電極それぞれから延びる引出電極を介して前記一対の励振用電極と接続する接続用電極とを備え、
前記一対の励振用電極は同一形状及び同一サイズを有し、前記一対の励振用電極が平面透視して重なる位置から、前記水晶素板の下面に設けられた励振用電極が、前記水晶素板の上面に設けられた励振用電極に対して、前記接続用電極から離れる方向にずれて配置されることを特徴とする水晶素子。 Crystal base plate,
A pair of excitation electrodes provided on the upper and lower surfaces of the quartz base plate,
A connection electrode connected to the pair of excitation electrodes via an extraction electrode extending from each of the pair of excitation electrodes;
The pair of excitation electrodes have the same shape and the same size, and the excitation electrode provided on the lower surface of the crystal element plate from the position where the pair of excitation electrodes overlap in plan view is the crystal element plate A quartz crystal element, wherein the quartz crystal element is arranged so as to be shifted in a direction away from the connection electrode with respect to the excitation electrode provided on the upper surface of the crystal element. 請求項１において、
前記水晶素板の上面に設けられた励振用電極は、その中心部位が前記水晶素板の中央部と重なる位置に配置されることを特徴とする水晶素子。 In claim 1,
The excitation electrode provided on the upper surface of the quartz base plate is arranged at a position where a central portion thereof overlaps a central portion of the quartz base plate. 請求項１又は２において、
前記水晶素板の上面に設けられた励振用電極と前記水晶素板の上面側の接続用電極との間隔は、１００〜１５０μｍであり、前記水晶素板の下面に設けられた励振用電極と前記水晶素板の下面側の接続用電極との間隔は、１２０〜２００μｍであることを特徴とする水晶素子。 In claim 1 or 2,
The distance between the excitation electrode provided on the upper surface of the crystal element plate and the connection electrode on the upper surface side of the crystal element plate is 100 to 150 μm, and the excitation electrode provided on the lower surface of the crystal element plate The crystal element according to claim 1, wherein a distance from the connection electrode on the lower surface side of the crystal base plate is 120 to 200 μm. 請求項１乃至３いずれかに記載の水晶素子と、前記水晶素子が実装される凹部を有するパッケージとを備え、
前記パッケージ内に設けられる電極パッドに、導電性接着剤により前記接続用電極が接続することを特徴とする水晶デバイス。 A crystal element according to any one of claims 1 to 3, and a package having a recess in which the crystal element is mounted,
The crystal device, wherein the connection electrode is connected to an electrode pad provided in the package by a conductive adhesive.
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