JP2015154371A - 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.
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すべり振動を起こし、特定の周波数を発生させるものである。基板上に設けられた電極パッドに導電性接着剤を介して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、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空けた自由端とした片持ち支持構造となる。
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 shifted from each other, thereby generating a specific frequency. A crystal device including a crystal element mounted on an electrode pad provided on a substrate via a conductive adhesive has been proposed (for example, see
上述した水晶デバイスは、小型化が顕著であるが、基板に実装する水晶素子も小型化になっている。従来の電極パッド上に導電性接着剤を塗布し、水晶素子を導電性接着剤の上面に載置すると、水晶素子の自由端又は励振用電極が基板に接触する虞がある。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、水晶素子の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。 The above-described quartz device is remarkably miniaturized, but the quartz element mounted on the substrate is also downsized. When a conductive adhesive is applied on a conventional electrode pad and the crystal element is placed on the upper surface of the conductive adhesive, the free end of the crystal element or the excitation electrode may come into contact with the substrate. When the free end of the crystal element or the excitation electrode is in contact with the substrate, the thickness-shear vibration of the crystal element 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、水晶素子の発振周波数が変動することを低減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 crystal device capable of reducing fluctuations in the oscillation frequency of a crystal element.
本発明の一つの態様による水晶デバイスは、基板と、基板の上面に設けられた電極パッドと、電極パッド上に少なくとも一つ設けられたバンプと、水晶素板と、水晶素板の上下面に設けられた励振用電極と、水晶素板の下面に励振用電極と間を空けて設けられた一対の引き出し用電極と、を有し、導電性接着剤を介して電極パッド上に実装された水晶素子と、引き出し電極に設けられた貫通孔と、電極パッドの上面及び貫通孔内に設けられ、バンプにかかるようにして設けられた導電性接着剤と、水晶素子を気密封止するために設けられた封止蓋体と、を備えているものである。 A crystal device according to one aspect of the present invention includes a substrate, an electrode pad provided on the upper surface of the substrate, a bump provided on the electrode pad, a crystal element plate, and upper and lower surfaces of the crystal element plate. And a pair of extraction electrodes provided on the lower surface of the quartz base plate with a space between the excitation electrodes and mounted on the electrode pad via a conductive adhesive. In order to hermetically seal the crystal element, the through-hole provided in the lead electrode, the conductive adhesive provided in the upper surface of the electrode pad and in the through-hole and provided so as to cover the bump, and the crystal element A provided sealing lid.
本発明の一つの態様による水晶デバイスは、電極パッド上に少なくとも一つ設けられたバンプと、水晶素板と、水晶素板の上下面に設けられた励振用電極と、水晶素板の下面に励振用電極と間を空けて設けられた一対の引き出し用電極と、を有し、導電性接着剤を介して電極パッド上に実装された水晶素子と、引き出し電極に設けられた貫通孔と、電極パッド上面及び貫通孔内に設けられ、バンプにかかるようにして設けられた導電性接着剤と、を備えている。このようにすることによって、水晶デバイスは、導電性接着剤が貫通穴を通して引き出し電極の上面に這い上がるようにして設けられているので、電極パッド上に設けられた導電性接着剤及び引き出し電極の上面に設けられた導電性接着剤の硬化収縮時に水晶素子の固定端側が下方向に引っ張られ、バンプを支点とした梃子の原理により、水晶素子の自由端が上方向に浮き上がる。よって、水晶素子の厚みすべり振動が阻害されることを低減することができるので、水晶素子の発振周波数を安定して出力することが可能となる。 A quartz crystal device according to an aspect of the present invention includes at least one bump provided on an electrode pad, a quartz base plate, excitation electrodes provided on the top and bottom surfaces of the quartz base plate, and a bottom surface of the quartz base plate. A pair of lead electrodes provided spaced apart from the excitation electrode, a crystal element mounted on the electrode pad via a conductive adhesive, a through hole provided in the lead electrode, A conductive adhesive provided on the upper surface of the electrode pad and in the through-hole and provided so as to cover the bump. By doing so, the quartz crystal device is provided so that the conductive adhesive crawls up to the upper surface of the extraction electrode through the through hole, so that the conductive adhesive and the extraction electrode provided on the electrode pad are provided. When the conductive adhesive provided on the upper surface is cured and contracted, the fixed end side of the crystal element is pulled downward, and the free end of the crystal element is lifted upward by the principle of the insulator with the bump as a fulcrum. Therefore, it is possible to reduce the inhibition of the thickness-shear vibration of the crystal element, so that the oscillation frequency of the crystal element can be stably output.
本実施形態における水晶デバイスは、図1〜図3に示されているように、パッケージ110と、パッケージ110の上面に接合された水晶素子120と、パッケージ110の上面に接合された蓋体130とを含んでいる。パッケージ110には、基板110aの上面と枠体110bの内側面によって囲まれた凹部Kが形成されている。このような水晶デバイスは、電子機器等で使用する基準信号を出力するのに用いられる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the crystal device according to the present embodiment includes a
基板110aは、矩形状であり、上面で実装された水晶素子120を実装するための実装部材として機能するものである。基板110aは、上面に、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。
The substrate 110a has a rectangular shape and functions as a mounting member for mounting the
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、絶縁層を一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、上面に設けられた電極パッド111と、基板110aの下面に設けられた外部端子112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 an insulating layer or may be a laminate of a plurality of insulating layers. A wiring pattern (not shown) and via conductors (not shown) for electrically connecting the
枠体110bは、基板110aの上面に配置され、基板110aの上面に凹部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。 The frame 110b is disposed on the upper surface of the substrate 110a, and is for forming the recess K on the upper surface of 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.
ここでパッケージ110を平面視したときの一辺の寸法が、1.0〜3.0mmであり、パッケージ110の上下方向の寸法が、0.7〜1.5mmである場合を例にして、凹部Kの大きさを説明する。凹部Kの長辺の長さは、0.7〜2.0.mmであり、短辺の長さは、0.5〜1.5mmとなっている。また、凹部Kの上下方向の長さは、0.2〜0.5mmとなっている。
Here, when the
また、基板110aの下面の四隅には、外部端子112が設けられている。外部端子112の内の二つの端子は、基板110aの上面に設けられた電極パッド111と電気的に接続されている。また、電極パッド111と電気的に接続されている外部端子112は、基板110aの下面の対角に位置するように設けられている。
In addition, external terminals 112 are provided at the four corners of the lower surface of the substrate 110a. Two of the external terminals 112 are electrically connected to an
電極パッド111は、水晶素子120を実装するためのものである。電極パッド111は、基板110aの上面に一対で設けられており、基板110aの一辺に沿うように隣接して設けられている。電極パッド111は、第一電極パッド111aと第二電極パッド111bとによって構成されている。電極パッド111は、基板110aに設けられた配線パターン(図示せず)及びビア導体(図示せず)を介して、基板110aの下面に設けられた外部端子112と電気的に接続されている。
The
バンプ114は、水晶素子120の自由端が基板110aに接触することを抑制するためのものである。バンプ114は、水晶素子120の引き出し電極123と対向する位置に設けられている。バンプ114は、第一バンプ114a及び第二バンプ114bによって構成されている。第一バンプ114aは、図1に示すように、第一電極パッド111a上に設けられ、第二バンプ114bは、第二電極パッド111b上に設けられている。バンプ114は、平面視して矩形状を有し、その角に円弧状の面取りを有するようにして電極パッド111上に設けられている。バンプ114の角に円弧状の面取りを設けることによって、導電性接着剤140の硬化収縮時に応力がかかった際に分散させることで、バンプ114が電極パッド111から剥がれることを抑えることができる。
The
また、第一バンプ114a及び第二バンプ114bは、図3(b)に示されているように、基板110aの一辺と平行となる直線に対して同一直線上に並ぶようにして設けられている。このようにすることによって、水晶素子120の第一引き出し電極123aを第一バンプ114aと接触させ、第二引き出し電極123bを第二バンプ114bに接触させながら電極パッド111に実装することで、水晶素子120が傾くことなく安定した状態で実装することができる。
Further, as shown in FIG. 3B, the
ここでパッケージ110を平面視したときの一辺の寸法が、1.0〜3.0mmであり、パッケージ110の上下方向の寸法が、0.7〜1.5mmである場合を例にして、電極パッド111、バンプ114の大きさを説明する。基板110aの一辺と平行となる電極パッド111の辺の長さは、250〜400μmとなる。また、基板110aの一辺と交わる辺と平行となる電極パッド111の辺の長さは、250〜400μmとなる。バンプ114の長辺方向の長さは、150〜300μmとなり、バンプ114の短辺方向の辺の長さは、50〜75μmである。バンプ114の上下方向の厚みの長さは、20〜75μmとなる。
Here, when the
封止用導体パターン113は、蓋体130と接合部材131を介して接合する際に、接合部材131の濡れ性をよくする役割を果たしている。封止用導体パターン113は、枠体110bの上面を囲むようにして設けられている。封止用導体パターン113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10〜25μmの厚みに形成されている。
The sealing conductor pattern 113 plays a role of improving the wettability of the bonding member 131 when bonded to the
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及び枠体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。また、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、外部端子112、封止用導体パターン113又はバンプ114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作製される。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
水晶素子120は、図2及び図3(a)に示されているように、導電性接着剤140を介して電極パッド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 FIGS. 2 and 3A, the
水晶素子120は、図2及び図3(a)に示されているように、水晶素板121の上面及び下面のそれぞれに励振用電極122及び引き出し電極123を被着させた構造を有している。励振用電極122は、水晶素板121の上面及び下面のそれぞれに金属を所定のパターンで被着・形成したものである。励振用電極122は、上面に第一励振用電極122aと、下面に第二励振用電極122bを備えている。引き出し電極123は、励振用電極122から水晶素板121の一辺に向かってそれぞれ延出されている。引き出し電極123は、上面に第一引き出し電極123aと、下面に第二引き出し電極123bとを備えている。第一引き出し電極123aは、第一励振用電極122aから引き出されており、水晶素板121の一辺に向かって延出するように設けられている。第二引き出し電極123bは、第二励振用電極122bから引き出されており、水晶素板121の一辺に向かって延出するように設けられている。つまり、引き出し電極123は、水晶素板121の長辺又は短辺に沿った形状で設けられている。また、引き出し電極123には、水晶素板121の上下方向に貫通している貫通孔124が設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3A, the
貫通孔124は、水晶素板121の上下方向を貫通するようにて引き出し電極123に設けられている。貫通孔124は、第一貫通孔124a及び第二貫通孔124bによって構成されている。第一貫通孔124aは、第一引き出し電極123aに設けられており、第二貫通孔124bは、第二引き出し電極123bに設けられている。また、貫通孔124内には、導電性接着剤140が充填するように設けられている。このようにすることのより、バンプのみに導電性接着剤がかかるように設けられている場合と比べて、導電性接着剤140と水晶素子120の貫通孔124との接触面積分が増えることになり、水晶素子120と導電性接着剤140との接合強度を向上させることが可能となる。
The through
また、貫通孔124は、導電性接着剤140がバンプを超えて後述する励振用電極122側に溢れ出ることを抑える役割を果たしている。つまり、貫通孔124内に導電性接着剤140が入り込むことによって、導電性接着剤140が、バンプ114を超えて電極パッド111上へ流れ出ることなく、電極パッド111上に留まり、導電性接着剤140の上下方向の厚みが維持される。また、導電性接着剤140が第二励振用電極122b側に向かって溢れ出ることを抑えることで、第二励振用電極122bと第一引き出し電極123aとの短絡を低減することができる。
Further, the through
また、貫通孔124は、平面視して、電極パッド111上のバンプ114と重ならない位置に設けられている。このようにすることによって、貫通孔124を通って引き出し電極123の上面に設けられた導電性接着剤140を硬化収縮させた際に、バンプ114を梃子の支点として確実に利用することができるので、水晶素子120の自由端側をさらに浮かすことができる。また、貫通孔124を通って引き出し電極123の上面に設けられた導電性接着剤140を硬化収縮させた際に、貫通孔124の直下方向に下向きの力が加わっても、貫通孔124は、平面視して、電極パッド111上のバンプ114と重ならない位置に設けられているため、
バンプ114と水晶素子120が接触している箇所に、集中して下向きの応力が発生することを抑え、水晶素子120がバンプ114に押し付けられてしまうことにより生じる水晶素子120の欠けを低減することができる。
Further, the through
Suppressing the occurrence of concentrated downward stress at the location where the
ここで水晶素子120を平面視したときの一辺の寸法が、0.7〜1.2mmであり、水晶素子120の上下方向の寸法が、0.016〜0.25mmである場合を例にして、貫通孔124の大きさを説明する。貫通孔124の径の長さは、0.05〜0.10mmである。
Here, as an example, the dimension of one side when the
本実施形態においては、第一電極パッド111a及び第二電極パッド111bと接続されている水晶素子120の一端を基板110aの上面と接続した固定端とし、他端を基板110aの上面と間を空けた自由端とした片持ち支持構造にて水晶素子120が基板110a上に固定されている。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引き出し電極123から励振用電極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。
In the present embodiment, one end of the
水晶素子120の第一引き出し電極123aは、第一バンプ114aと接触し、水晶素子120の第二引き出し電極123bは、第二バンプ114bと接触している。このように水晶素子120の引き出し電極123をバンプ114に接触させることにより、水晶素子120が傾くことを低減することできるため、水晶素子120の自由端及び励振用電極122が基板110aに接触することを低減することができる。
The
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引き出し電極123から励振用電極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
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、水晶素板121の外周の厚みを薄くし、水晶素板121の外周部と比べて水晶素板121の中央部が厚くなるように設けるベベル加工を行う。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及び引き出し電極123を形成することにより作製される。
Here, a manufacturing method of the
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140は、例えばディスペンサによって、電極パッド111上に拡がるようにして塗布される。水晶素子120は、導電性接着剤140上に搬送され、引き出し電極123に設けられた貫通孔124を通って引き出し電極123の上面に至るように導電性接着剤140上に載置される。そして導電性接着剤140は、加熱硬化させることによって、硬化収縮される。水晶素子120は、導電性接着剤140が硬化収縮する際に、電極パッド111の上面に設けられた導電性接着剤140及び貫通孔124を通って引き出し電極123の上面に設けられた導電性接着剤140が水晶素子120の固定端側を下方向に引っ張られ、バンプ114を支点とした梃子の原理が働くことになり、水晶素子120の自由端側が上方向に浮くようにして、一対の電極パッド111に接合される。
A method for bonding the
導電性接着剤140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
導電性接着剤140は、平面視してバンプ114の上面に重なるようにして電極パッド111上に広がって形成され、水晶素子120の励振用電極122と間をあけて配置されている。水晶デバイスは、導電性接着剤140と励振用電極122とが間を空けて配置されていることにより、導電性接着剤140が励振用電極122に付着することで生じる短絡を低減することができる。
The
また、導電性接着剤140の粘度が、35〜45Pa・sのものを使用することによって、電極パッド111上に塗布した際に、導電性接着剤140は、バンプ114を超えて電極パッド111上へ流れ出ることなく、電極パッド111上に留まり、導電性接着剤140の上下方向の厚みが維持される。
Further, by using a
蓋体130は、矩形状であり、真空状態にある凹部K、あるい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、枠体110b上に設けられた接合部材131の上面に載置される。枠体110bの封止用導体パターン113の上面に設けられた接合部材131に熱が印加されることで、溶融接合される。また、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。
The
接合部材131は、枠体110b上面から蓋体130の下面にかけて設けられている。接合部材131は、例えば、ガラスの場合には、300℃〜400℃で溶融するガラスであり、例えばバナジウムを含有した低融点ガラス又は酸化鉛系ガラスから構成されている。ガラスは、バインダーと溶剤とが加えられたペースト状であり、溶融された後固化されることで他の部材と接合する。接合部材131は、例えば、ガラスフリットペーストがスクリーン印刷法で塗布され乾燥することで設けられる。また、接合部材131は、枠体110bの封止用導体パターン113の上面に印刷する際に、枠体110bの封止用導体パターン113の四隅に接合部材131が重なるようにして印刷される。よって、四隅の接合部材131の厚みは、接合部材131が設けられている他の箇所の厚みよりも厚くなるように設けられている。また、この酸化鉛系ガラスの組成は、酸化鉛、フッ化鉛、二酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ビスマス、酸化ホウ素、酸化亜鉛、酸化第二鉄、酸化銅及び酸化カルシウムとから構成されている。
The joining member 131 is provided from the upper surface of the frame 110b to the lower surface of the
接合部材131は、例えば、絶縁性樹脂の場合には、エポキシ樹脂又はポリイミド樹脂から構成されている。枠体110bと蓋体130との間に設けられた接合部材150の厚みは、30〜100μmとなっている。
For example, in the case of an insulating resin, the bonding member 131 is made of an epoxy resin or a polyimide resin. The thickness of the joining member 150 provided between the frame 110b and the
接合部材131は、例えば、金錫の場合には、接合部材131の層の厚みは、10〜40μmであり、例えば、成分比率が、金が70〜80%、錫が20〜30%のものを使用しても良い。また、接合部材131は、例えば、銀ロウの場合には、接合部材131の層の厚みは、10〜40μmであり、例えば、成分比率が、銀が70〜80%、銅が20〜30%のものを使用しても良い。 For example, when the joining member 131 is gold tin, the thickness of the layer of the joining member 131 is 10 to 40 μm. For example, the component ratio is 70 to 80% for gold and 20 to 30% for tin. May be used. For example, when the joining member 131 is silver brazing, the thickness of the layer of the joining member 131 is 10 to 40 μm. For example, the component ratio is 70 to 80% for silver and 20 to 30% for copper. May be used.
本実施形態における水晶デバイスは、基板110aと、基板110aの上面に設けられた電極パッド111と、電極パッド上に少なくとも一つ設けられたバンプと、水晶素板121と、水晶素板121の上下面に設けられた励振用電極122と、水晶素板121の下面に励振用電極122と間を空けて設けられた一対の引き出し電極123と、を有し、導電性接着剤140を介して電極パッド111上に実装された水晶素子120と、水晶素板121を貫通するようにして引き出し電極123に設けられた貫通孔124と、電極パッド111の上面及び貫通孔124内に設けられ、バンプ114にかかるようにして設けられた導電性接着剤140と、を備えている。このように、水晶デバイスは、導電性接着剤140が貫通孔124を通して引き出し電極123の上面に這い上がるようにして設けられているので、電極パッド111上に設けられた導電性接着剤140及び引き出し電極123の上面に設けられた導電性接着剤140の硬化収縮時に水晶素子120の固定端側が下方向に引っ張られ、バンプ114を支点とした梃子の原理により、水晶素子120の自由端が上方向に浮き上がる。よって、水晶デバイスは、水晶素子120の自由端及び励振用電極122が基板110aに接触することを低減することができる。このようにすることで、水晶デバイスは、水晶素子120の厚みすべり振動が阻害されることがないため、安定して発振周波数を出力することができる。
The crystal device in this embodiment includes a substrate 110a, an
また、本実施形態における水晶デバイスは、貫通孔124が、平面視して、電極パッド111上のバンプ114と重ならない位置に設けられている。このようにすることによって、貫通孔124を通って引き出し電極123の上面に設けられた導電性接着剤140を硬化収縮させた際に、バンプ114を梃子の支点として確実に利用することができるので、水晶素子120の自由端側をさらに浮かすことができる。また、貫通孔124を通って引き出し電極123の上面に設けられた導電性接着剤140を硬化収縮させた際に、貫通孔124の直下方向に下向きの力が加わっても、貫通孔124は、平面視して、電極パッド111上のバンプ114と重ならない位置に設けられているため、バンプ114と水晶素子120が接触している箇所に、集中して下向きの応力が発生することを抑え、水晶素子120がバンプ114に押し付けられてしまうことにより生じる水晶素子120の欠けを低減することができる。
Further, in the quartz crystal device according to the present embodiment, the through
(第一変形例)
以下、本実施形態の第一変形例における水晶デバイスについて説明する。なお、本実施形態の第一変形例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。本実施形態の第一変形例における水晶デバイスは、図4〜図6に示されているように、電極パッド211が矩形状であり、電極パッド211の一辺と、その一辺と向かい合う一辺に沿って、バンプ214が設けられている点で本実施形態と異なる。
(First modification)
Hereinafter, the crystal device according to the first modification of the present embodiment will be described. Note that, in the quartz crystal device according to the first modification of the present embodiment, the same portions as those of the quartz crystal device described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. As shown in FIGS. 4 to 6, in the quartz crystal device according to the first modification of the present embodiment, the
バンプ214は、図4及び図6(b)に示すように、第一バンプ214a、第二バンプ214b、第三バンプ214c及び第四バンプ214dによって構成されている。第一バンプ214aは、図6(b)に示すように、第一電極パッド211aの一辺に沿って設けられており、第三バンプ214cは、第一電極パッド211aの一辺と向かい合う一辺に沿って設けられている。また、第二バンプ214bは、図6(b)に示すように、第二電極パッド211bの一辺に沿って設けられており、第四バンプ214dは、第二電極パッド211bの一辺と向かい合う一辺に沿って設けられている。
As shown in FIGS. 4 and 6B, the
貫通孔124は、図5に示すように、平面視して、電極パッド211上のバンプ214と重ならない位置に設けられている。つまり、第一貫通孔124aは、第一電極パッド211a上に設けられた第一バンプ214aと第三バンプ214cとの間に位置するようにして設けられている。また、第二貫通孔124bは、第二電極パッド211b上に設けられた第二バンプ214bと第四バンプ214dとの間に位置するようにして設けられている。このようにすることによって、貫通孔124を通って引き出し電極123の上面に設けられた導電性接着剤140を硬化収縮させた際に、バンプ214を梃子の支点として確実に利用することができるので、水晶素子120の自由端側をさらに浮かすことができる。また、貫通孔124を通って引き出し電極123の上面に設けられた導電性接着剤140を硬化収縮させた際に、貫通孔124の直下方向に下向きの力が加わっても、貫通孔124は、平面視して、電極パッド111上のバンプ214と重ならない位置に設けられているため、水晶素子120とバンプ214とが接触することを抑えることができる。
As shown in FIG. 5, the through
本実施形態の第一変形例における水晶デバイスは、水晶素板121の固定端側の外周縁が、平面視して、基板210aの一辺と平行であり、第三バンプ214c及び第四バンプ214dと重なるようにして設けられている。このようにすることにより、水晶素子120の実装位置を視覚的によりわかりやすくすることができるので、水晶デバイスの生産性を向上させることが可能となる。また、このようにすることによって、パッケージ210の枠体210bと、水晶素子120の外周縁とが接触することを低減することができ、水晶素子120の欠けを防ぐことが可能となる。
In the crystal device according to the first modification of the present embodiment, the outer peripheral edge on the fixed end side of the
また、本実施形態の第一変形例における水晶デバイスは、水晶素板121の固定端側の外周縁が、第三バンプ214c及び第四バンプ214dと接触することになるので、水晶素子120の固定端が基板210aの上面に接触することを抑えることができる。このようにすることで、水晶素子120の固定端側の外周縁が、基板210aに接触することで生じる水晶素子120の欠けを防ぐことができる。また、水晶素板121の固定端側の外周縁は、第三バンプ214c及び第四バンプ214dと接触することで、固定端側が第三バンプ214c及び第四バンプ214dの上下方向の厚み分の距離を確保できるので、水晶素子120の自由端が浮きすぎることがなく、水晶素子120の自由端が蓋体130に接触することを抑制することができる。
Further, in the crystal device according to the first modification of the present embodiment, the outer peripheral edge on the fixed end side of the
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 above embodiment, the case where the frame 110b is integrally formed of a ceramic material in the same manner as the substrate 110a has been described. However, 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.
上記実施形態では、枠体110bの上面に封止用導体パターン113が設けられた場合について説明したが、接合部材131がガラスの場合には、封止用導体パターン113を設けず、蓋体130の下面と枠体110bの上面とを接合部材131にて接合しても構わない。
In the above embodiment, the case where the sealing conductor pattern 113 is provided on the upper surface of the frame 110b has been described. However, when the bonding member 131 is glass, the sealing conductor pattern 113 is not provided, and the
上記実施形態では、基板110aの上面に枠体110bが設けられている場合について説明したが、基板に水晶素子を実装した後に、封止基部の下面に封止枠部が設けられた封止蓋体を用いて、水晶素子を気密封止する構造であっても構わない。蓋体は、矩形状の封止基部と、封止基部の下面の外周縁に沿って設けられている封止枠部とで構成されており、封止基部の下面と封止枠部の内側側面とで収容空間が形成されている。封止枠部は、封止基部の下面に収容空間を形成するためのものである。封止枠部は、封止基部の下面の外縁に沿って設けられている。 In the above embodiment, the case where the frame 110b is provided on the upper surface of the substrate 110a has been described. However, after the crystal element is mounted on the substrate, the sealing lid in which the sealing frame portion is provided on the lower surface of the sealing base. A structure may be used in which the quartz crystal element is hermetically sealed using a body. The lid is composed of a rectangular sealing base and a sealing frame portion provided along the outer peripheral edge of the lower surface of the sealing base. The lower surface of the sealing base and the inner side of the sealing frame portion An accommodation space is formed with the side surface. The sealing frame portion is for forming an accommodation space on the lower surface of the sealing base. The sealing frame part is provided along the outer edge of the lower surface of the sealing base.
また、水晶素子120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121とを用意する。円筒体に用意した研磨材と水晶素板121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121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121が研磨材で研磨されてベベル加工が行われる。
A bevel processing method for the
上記実施形態では、水晶素子は、AT用水晶素子を用いた場合を説明したが、水晶基部と、水晶基部の側面より同一の方向に延びる二本の平板形状の水晶振動部とを有する音叉型屈曲水晶素子を用いても構わない。水晶素子は、水晶片と、その水晶片の表面に設けられた励振電極と、引き出し用電極と、周波数調整用金属膜とにより構成されている。水晶片は、水晶基部と水晶振動部とからなり、水晶振動部が第一水晶振動部及び第二水晶振動部とから成る。水晶基部は、結晶の軸方向として電気軸がX軸、機械軸がY軸、及び光軸がZ軸となる直交座標系としたとき、X軸回りに−5°〜+5°の範囲内で回転させたZ′軸の方向が厚み方向となる平面視略四角形の平板である。第一水晶振動部及び第二水晶振動部は、水晶基部の一辺からY′軸の方向に平行に延設されている。このような水晶片は、水晶基部と各水晶振動部とが一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により製造される。 In the above embodiment, the case where an AT crystal element is used as the crystal element has been described. However, a tuning fork type having a crystal base part and two flat plate-shaped crystal vibration parts extending in the same direction from the side surface of the crystal base part. A bent crystal element may be used. The crystal element includes a crystal piece, an excitation electrode provided on the surface of the crystal piece, an extraction electrode, and a metal film for frequency adjustment. The crystal piece includes a crystal base portion and a crystal vibration portion, and the crystal vibration portion includes a first crystal vibration portion and a second crystal vibration portion. The crystal base has an orthogonal coordinate system in which the electrical axis is the X axis, the mechanical axis is the Y axis, and the optical axis is the Z axis as the crystal axis direction, within a range of −5 ° to + 5 ° around the X axis. This is a flat plate having a substantially rectangular shape in a plan view in which the direction of the rotated Z ′ axis is the thickness direction. The first crystal vibrating part and the second crystal vibrating part are extended in parallel with the Y′-axis direction from one side of the crystal base part. Such a crystal piece has a tuning fork shape in which a crystal base and each crystal vibration part are integrated, and is manufactured by a photolithography technique and a chemical etching technique.
110、210・・・パッケージ
110a、210a・・・基板
110b、210b・・・枠体
111、211・・・電極パッド
112、212・・・外部端子
113、213・・・封止用導体パターン
114、214・・・バンプ
120・・・水晶素子
121・・・水晶素板
122・・・励振用電極
123・・・引き出し電極
124・・・貫通孔
130・・・封止蓋体
140・・・導電性接着剤
150・・・接合部材
K・・・凹部
110, 210 ... Package 110a, 210a ... Substrate 110b, 210b ...
Claims (3)
前記基板の上面に設けられた電極パッドと、
前記電極パッド上に少なくとも一つ設けられたバンプと、
水晶素板と、前記水晶素板の上下面に設けられた励振用電極と、前記水晶素板の下面に前記励振用電極と間を空けて設けられた一対の引き出し電極と、を有し、前記導電性接着剤を介して前記電極パッド上に実装された水晶素子と、
前記水晶素板を貫通するようにして前記引き出し電極に設けられた貫通孔と、
前記電極パッド上面及び前記貫通孔内に設けられ、前記バンプにかかるようにして設けられた導電性接着剤と
前記水晶素子を気密封止するために設けられた封止蓋体と、を備えていることを特徴とする水晶デバイス。 A substrate,
An electrode pad provided on the upper surface of the substrate;
At least one bump provided on the electrode pad;
A quartz base plate, excitation electrodes provided on the top and bottom surfaces of the quartz base plate, and a pair of lead electrodes provided on the bottom surface of the quartz base plate with a space between the excitation electrodes, A crystal element mounted on the electrode pad via the conductive adhesive;
A through-hole provided in the lead-out electrode so as to penetrate the quartz base plate,
A conductive adhesive provided in the upper surface of the electrode pad and in the through hole and provided so as to cover the bump; and a sealing lid provided for hermetically sealing the crystal element. A crystal device characterized by comprising:
前記電極パッドが矩形状であり、
前記電極パッドの一辺と、その一辺と向かい合う一辺に沿って、前記バンプが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 electrode pad is rectangular;
A crystal device, wherein the bump is provided along one side of the electrode pad and one side facing the one side.
前記貫通孔は、平面視して前記バンプと重ならない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 quartz crystal device according to claim 1 or 2,
The crystal device according to claim 1, wherein the through hole is provided at a position not overlapping with the bump in plan view.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014028076A JP2015154371A (en) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | crystal device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017050578A (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | Crystal device |
CN107834990A (en) * | 2017-12-26 | 2018-03-23 | 东晶锐康晶体(成都)有限公司 | A kind of Novel quartz chip |
-
2014
- 2014-02-18 JP JP2014028076A patent/JP2015154371A/en active Pending
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