JP2015177335A - Piezoelectric device package, and piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電デバイス用パッケージ及び圧電デバイスに関する。 The present invention relates to a package for a piezoelectric device and a piezoelectric device.
携帯端末や携帯電話などの電子機器では、圧電振動子や発振器などの圧電デバイスが搭載されている。圧電デバイスとしては、ベースとカバーとを有するパッケージ内のキャビティー(収容空間)に、水晶振動片などの圧電振動片が収容されたものが知られている。この圧電デバイスにおいては、キャビティー内に形成された搭載部(台座)に圧電振動片が保持されるとともに、ICなどの電子デバイスがキャビティーに収容されるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Electronic devices such as mobile terminals and mobile phones are equipped with piezoelectric devices such as piezoelectric vibrators and oscillators. As a piezoelectric device, a device in which a piezoelectric vibrating piece such as a quartz vibrating piece is accommodated in a cavity (accommodating space) in a package having a base and a cover is known. In this piezoelectric device, a piezoelectric vibrating piece is held in a mounting portion (pedestal) formed in the cavity and an electronic device such as an IC is accommodated in the cavity (for example, a patent) Reference 1).
圧電振動片は、搭載後の温度特性あるいはエージング特性の変化などを考慮した上で、パッケージ内の最適な位置に設定された搭載部に保持される。従って、圧電振動片が異なるごとに最適な搭載部を持つパッケージが必要となり、圧電振動片の種類が多いと多くの種類のパッケージを用意しなければならない。また、キャビティー内に電子デバイスを収容する場合には、電子デバイスから発生する熱などの影響を避けるために、圧電振動片を電子デバイスから離して搭載するか、または圧電振動片と電子デバイスとの間を遮熱する必要がある。従って、電子デバイスの搭載の有無によって異なるパッケージを用意しなければならず、パッケージの製造コストひいては圧電デバイスの製造コストを増加させるといった問題を有している。 The piezoelectric vibrating piece is held by a mounting portion set at an optimal position in the package in consideration of changes in temperature characteristics or aging characteristics after mounting. Therefore, a package having an optimal mounting portion is required for each different piezoelectric vibrating piece, and many types of packages must be prepared if there are many types of piezoelectric vibrating pieces. When an electronic device is accommodated in the cavity, in order to avoid the influence of heat generated from the electronic device, the piezoelectric vibrating piece is mounted away from the electronic device, or the piezoelectric vibrating piece and the electronic device are It is necessary to shield the space between the two. Therefore, a different package must be prepared depending on whether or not an electronic device is mounted, and there is a problem in that the manufacturing cost of the package and thus the manufacturing cost of the piezoelectric device is increased.
以上のような事情に鑑み、本発明では、圧電振動片をキャビティー内の複数個所で保持可能として、異なる圧電振動片を搭載する場合や、電子デバイスを搭載する場合であっても対応可能な汎用性を有する圧電デバイス用パッケージ及びこのようなパッケージを有する圧電デバイスを提供する。 In view of the above circumstances, in the present invention, the piezoelectric vibrating piece can be held at a plurality of locations in the cavity, and can be applied even when different piezoelectric vibrating pieces are mounted or when an electronic device is mounted. A piezoelectric device package having versatility and a piezoelectric device having such a package are provided.
本発明は、圧電振動片を保持するベースを備える圧電デバイス用パッケージであって、ベースは、圧電振動片を搭載可能な複数の搭載部を備える。また、複数の搭載部は、ベースの厚さ方向に対して直交する方向にずれた位置に配置されてもよい。また、複数の搭載部は、ベースの厚さ方向にずれた位置に配置されてもよい。また、搭載部は、ベースの厚さ方向に突出して形成されてもよい。また、複数の搭載部のそれぞれは、圧電振動片に形成された励振電極と電気的に接続可能な接続電極が形成されてもよい。 The present invention is a package for a piezoelectric device including a base for holding a piezoelectric vibrating piece, and the base includes a plurality of mounting portions on which the piezoelectric vibrating piece can be mounted. Further, the plurality of mounting portions may be arranged at positions shifted in a direction orthogonal to the thickness direction of the base. Further, the plurality of mounting portions may be arranged at positions shifted in the thickness direction of the base. The mounting portion may be formed to protrude in the thickness direction of the base. In addition, each of the plurality of mounting portions may be formed with a connection electrode that can be electrically connected to the excitation electrode formed on the piezoelectric vibrating piece.
また、本発明は、圧電デバイスであって、上記した圧電デバイス用パッケージと、圧電デバイス用パッケージの搭載部に搭載された圧電振動片と、を有する。また、圧電デバイスは、ベースに搭載される電子デバイスと、搭載部に保持される台座と、を備え、圧電振動片は、台座を介して搭載部に搭載されてもよい。 In addition, the present invention is a piezoelectric device, and includes the above-described piezoelectric device package and a piezoelectric vibrating piece mounted on a mounting portion of the piezoelectric device package. The piezoelectric device may include an electronic device mounted on the base and a pedestal held by the mounting unit, and the piezoelectric vibrating piece may be mounted on the mounting unit via the pedestal.
本発明によれば、ベースに形成された複数の搭載部のうちいずれかに圧電振動片を搭載するので、異なる圧電振動片であってもベースに搭載することができる。また、電子デバイスを搭載する場合は、圧電振動片を電子デバイスから離れた位置に搭載するなど、圧電振動片の最適な搭載位置を選択することができる。 According to the present invention, since the piezoelectric vibrating piece is mounted on any of the plurality of mounting portions formed on the base, even different piezoelectric vibrating pieces can be mounted on the base. Further, when an electronic device is mounted, an optimal mounting position of the piezoelectric vibrating piece can be selected, such as mounting the piezoelectric vibrating piece at a position away from the electronic device.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下の実施形態を説明するため、図面においては一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。また、図面においてハッチングした部分は、電極(パッド)及び導電性接着剤を表している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this. In order to describe the following embodiments, the drawings are expressed by appropriately changing the scale, for example, by partially enlarging or emphasizing them. In addition, hatched portions in the drawings represent electrodes (pads) and conductive adhesives.
以下の各図において、XYZ座標系を用いて図中の方向を説明する。このXYZ座標系においては、圧電デバイス用パッケージの上面や裏面に平行な平面をXZ平面とする。このXZ平面において長手方向をX方向と表記し、X方向に直交する方向をZ方向と表記する。XZ平面に垂直な方向(圧電デバイス用パッケージの厚さ方向)はY方向と表記する。X方向、Y方向、及びZ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が+方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。 In the following drawings, directions in the drawings will be described using an XYZ coordinate system. In this XYZ coordinate system, a plane parallel to the top surface and the back surface of the piezoelectric device package is defined as an XZ plane. In this XZ plane, the longitudinal direction is expressed as the X direction, and the direction orthogonal to the X direction is expressed as the Z direction. The direction perpendicular to the XZ plane (the thickness direction of the piezoelectric device package) is expressed as the Y direction. In each of the X direction, the Y direction, and the Z direction, the direction of the arrow in the figure is the + direction, and the direction opposite to the arrow direction is the − direction.
<圧電デバイス用パッケージ>
実施形態に係る圧電デバイス用パッケージの一例について、図1を参照して説明する。図1は、実施形態に係る圧電デバイス用パッケージ10を示しており、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A線に沿った断面図である。なお、図1(a)では、カバー(リッド)30及びシールリング40を透過して表わしている。圧電デバイス用パッケージ10は、図1に示すように、ベース20と、カバー30とを有している。圧電デバイス用パッケージ10は、後述する圧電振動片50(図2参照)を保持しかつ収容する。
<Piezoelectric device package>
An example of the piezoelectric device package according to the embodiment will be described with reference to FIG. 1A and 1B show a
ベース20は、Y方向から見て略矩形状に形成される。ベース20の表面(+Y側の面)には、凹部21と、凹部21を囲む接合面20aとが形成される。凹部21は、キャビティー(収容空間)60として用いられる。凹部21には、台部21aと底部21bとが形成される。台部21aは、凹部21の−X側において略矩形状に形成され、底部21bに対してベース20の厚さ方向(+Y方向)に突出するように形成される。これにより、台部21aの+Y側の表面と底部21bの表面とには、所定の段差が形成される。この段差(Y方向の長さ)は、搭載される電子デバイス80(図2(b)参照)の高さに応じて設定されてもよい。
The
なお、台部21aは、上記の構成に限定されない。例えば、台部21aは、Y方向から見て正方形や円形等の領域に形成されるものでもよい。また、台部21aのX方向及びZ方向の長さは任意に設定可能である。また、このような台部21aは形成されなくてもよい。また、台部21aは、ベース20において複数が形成されてもよい。
In addition, the
台部21aの+Y側の表面には、第1搭載部22(搭載部)が形成される。第1搭載部22の表面はXZ平面に対して平行な平面となっている。第1搭載部22は、圧電振動片50が搭載可能に形成され、例えば、接着剤などを介して圧電振動片50を保持する。第1搭載部22は、Y方向から見て略矩形状に形成される。また、第1搭載部22は、凹部21の内側面から離間し、かつ台部21aの表面から+Y方向に突出するように形成される。従って、第1搭載部22と、凹部21の内側面との間には、ベース20の厚さ方向の溝部23aが形成される。この溝部23aの深さ(Y方向の距離)は、第1搭載部22の高さ(Y方向の距離)と同一である。
A first mounting portion 22 (mounting portion) is formed on the surface on the + Y side of the
底部21bの表面には、−X側の領域に第2搭載部24(搭載部)が形成される。第2搭載部24の表面はXZ平面に対して平行な平面となっている。第2搭載部24は、圧電振動片50が搭載可能に形成され、例えば、接着剤などを介して圧電振動片50を保持する。第2搭載部24は、Y方向から見て略矩形状の領域に形成され、第1搭載部22と同一形状となっている。また、第2搭載部24は、第1搭載部22に対して+X方向にずれた位置に配置される。
A second mounting portion 24 (mounting portion) is formed in the −X side region on the surface of the
第2搭載部24は、台部21aの側面、並びに凹部21の内側面から離間し、かつ底部21bから+Y方向に突出するように形成される。従って、第2搭載部24と、台部21aとの間、並びに凹部21の内側面との間には、ベース20の厚さ方向(−Y方向)の溝部23bが形成される。また、第2搭載部24と底部21bとの間にはZ方向に沿って段差部23cが形成される。
The second mounting
第1搭載部22及び第2搭載部24は、上記した構成に限定されず、以下に説明するように、種々の変更が可能である。なお、以下の変更事項は、後述する変形例に係る搭載部においても適用可能である。例えば、第1搭載部22と第2搭載部24の形状については任意に設定可能であり、第1搭載部22と第2搭載部24とは、Y方向から見て互いに同一の形状であるが、異なる形状であってもよい。また、第1搭載部22と第2搭載部24のX及びZ方向の長さは任意に設定可能である。また、第1搭載部22と第2搭載部24は、Y方向から見て矩形状に形成されるが、これに代えて、例えば四角形以外の多角形状、楕円形状、長円形状などであってよい。
The
また、第1搭載部22及び第2搭載部24の表面は、XZ平面に対して平行であることに限定されず、XZ平面に対して傾斜してもよい。また、第1搭載部22及び第2搭載部24の表面は、平面であることに限定されず、例えば曲面などであってもよい。また、第1搭載部22及び第2搭載部24が配置される位置についても任意に設定可能であり、第1搭載部22は、Y方向から見て、台部21aの+X側の端部から離間して形成されてもよい。また、第2搭載部24は、底部21bの表面の中央の領域や+X側の領域に形成されてもよい。
Moreover, the surface of the
また、第1搭載部22及び第2搭載部24の互いの位置関係については、互いにX方向かつY方向にずれた位置に配置されることに限定されず、例えば、第1搭載部22及び第2搭載部24は、Y方向の位置が同一に配置されてもよい。この場合、第1搭載部22と第2搭載部24とは同一面に形成されてもよい。また、第2搭載部24は、第1搭載部22に対して+Y方向にずれた位置に配置されてもよい。また、第1搭載部22及び第2搭載部24は、凹部21の+X側と−X側とにそれぞれ配置されてもよい。また、第1搭載部22及び第2搭載部24の一方または双方は、Y方向に対して傾斜する方向に突出して形成されてもよく、台部21aまたは底部21bから突出させずに形成されてもよい。この場合、第1搭載部22は台部21aの+Y側の表面に形成され、第2搭載部24は、底部21bの表面に形成される。
In addition, the positional relationship between the first mounting
ベース20は、安価で形成が容易なセラミック材料から形成され、例えば、ガラス−セラミックやアルミナセラミック等が用いられる。なお、ベース20は、このようなセラミック材料に代えて、ガラス、シリコン、樹脂、金属等が用いられてもよい。
The
ベース20は、図1(b)に示すように、第1、第2、第3、第4セラミック部20a、20b、20c、20dが積層された状態で形成される。第1セラミック部20aは板状部材であり、ベース20の底部21bを形成する。第2〜第4セラミック部20b〜20dは、キャビティー60を形成する部分が抜かれた枠状の部材である。また、第2セラミック部20bは、台部21a及び第2搭載部24を形成する部材であり、第2セラミック部20bの厚さが台部21a及び第2搭載部24の高さ(Y方向の長さ)となる。また、第3セラミック部20cは、第1搭載部22を形成する部材である。なお、ベース20は、このような積層構造に限定されず、例えば一体として形成されてもよい。
As shown in FIG. 1B, the
第1〜4セラミック部20a〜20dは、同一の厚さ、かつ同種類のセラミック材料から形成されるが、これらの一部又は全部は、異なる厚さあるいは異なる種類のセラミック材料から形成されてもよい。なお、ベース20は、上記した構成に限定されず、例えば、Y方向から見たときの形状として、正方形、円形、楕円形、長円形等の形状であってもよい。
The first to fourth
第1搭載部22の表面には、1対の第1接続電極(接続電極)25a、25bが形成される。第2搭載部24の表面には、1対の第2接続電極(接続電極)26a、26bが形成される。第1接続電極25a、26bは、それぞれ同一の矩形状に形成され、Z方向に並んで配置される。第2接続電極26a、26bについても同様に、それぞれ同一の矩形状に形成され、Z方向に並んで配置される。
A pair of first connection electrodes (connection electrodes) 25 a and 25 b are formed on the surface of the first mounting
第1接続電極25a等及び第2接続電極26a等は、それぞれ、不図示の引回し電極に接続される。また、第1接続電極25a等は、第1搭載部22に搭載される圧電振動片50に形成された励振電極53、54と電気的に接続可能に形成される(図2参照)。同様に、第2接続電極26a等は、第2搭載部24に搭載される圧電振動片50に形成された励振電極53、54と電気的に接続可能に形成される(図3参照)。第1接続電極25a等または第2接続電極26a等と、励振電極53、54との電気的な接続は、後述する引出電極55、56、接続端子91、92、及び導電性接着剤71〜76を介して行われるが、ワイヤボンディングなどにより接続されてもよい。
The
第1接続電極25a等及び第2接続電極26a等は、導電性の金属膜が用いられる。このような金属膜としては、例えば、ベース20との密着性を高める下地層として、ニッケル(Ni)や、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、あるいはニッケルクロム(NiCr)や、ニッケルチタン(NiTi)、ニッケルタングステン(NiW)合金などが成膜され、この下地層の上に主電極層として、金(Au)や、銀(Ag)、銅(Cu)などの金属、あるいはこれらの金属を含む合金などが成膜された2層構造が採用される。なお、この金属膜は、2層構造に限定されず、1層構造あるいは3層以上の構造であってもよい。
For the
第1接続電極25a等及び第2接続電極26a等は、例えばメタルマスク等を用いた真空蒸着やスパッタ蒸着などにより金属膜が成膜されて形成される。なお、第1接続電極25a等及び第2接続電極26a等は、フォトリソグラフィー法及びエッチングにより形成されてもよく、金属ペーストや導電性フィラーを用いてスクリーン印刷などの印刷手法により形成された下地層の表面にめっきを施して形成されてもよい。また、第1接続電極25a等及び第2接続電極26a等は、金属膜に限定されず、導電性材料がモールド形成された構成などであってもよい。
The
なお、第1接続電極25a等及び第2接続電極26a等は、上記した構成に限定されず、例えば、Y方向から見て四角以外の多角形状、円形状、長円形状、又は楕円形状などでてもよい。また、第1接続電極25a、25bは、Z方向に対して傾斜する方向やX方向に並んで配置されてもよく、互いに異なる大きさに形成されてもよい。また、第1接続電極25a等は、第1搭載部22の端部を含む領域に形成されてもよい。第2接続電極26a、26bにおいても、Z方向に対して傾斜する方向やX方向に並んで配置されてもよく、互いに異なる大きさに形成されてもよい。
The
凹部21の底部21bの表面には、例えば6つの接続パッド27が形成される。接続パッド27は、それぞれ、後述する電子デバイス80の6つの端子81の各位置に対応する領域に形成される。なお、接続パッド27の形状や数は任意である。接続パッド27は、例えば、上記した第1及び第2接続電極25a等と同一の金属膜から構成され、同様の手法で形成される。
For example, six
接続パッド27は、不図示の引回し電極に接続される。引回し電極は、第1接続電極25aや第2接続電極26a等、後述する外部電極28a〜28dに接続される。このような引回し電極は、例えば、第1〜第4セラミック部20a〜20dの一部または全部を貫通する電極、角部又は側面部に形成されるキャスタレーション電極などが用いられる。6つの接続用パッド27のうち2つは、引回し電極を介して、第1接続電極25a等及び第2接続電極26a等に電気的に接続される。また、残りの4つの接続用電極27は、引回し電極を介して外部電極28a〜28dと電気的に接続される。
The
ベース20の裏面(−Y側の面)には、外部電極28a〜28dが形成される。外部電極28a〜28dは、Y方向から見てそれぞれ同一の略矩形状に形成されており、それぞれベース20の裏面(−Y側の面)の4つの角部の領域に形成される。なお、外部電極28a等の形状は任意である。外部電極28a等は、例えば、上記した第1及び第2接続電極26a等と同一の金属膜から構成され、同様の手法で形成される。
ベース20は、図1(b)に示すように、シールリング40を介してカバー30の接合面30aと接合される。シールリング40は、環状に形成され、ベース20の接合面20aに、例えば銀ろうなどのろう材(不図示)を介して接合される。これにより、圧電デバイス用パッケージ10の内部にはキャビティー60が形成される。キャビティー60は、真空雰囲気あるいは窒素などの圧電振動片50に対して不活性なガス雰囲気となっている。シールリング40は、カバー30と同一の材料から形成されるが、異なる材料が用いられてもよい。カバー30は、Y方向から見て略矩形状の板状部材である。カバー30としては、例えばニッケル(Ni)、42アロイ(Fe−Ni)、コバール(Fe−Ni−Co)、鉄(Fe)、銅(Cu)などの金属材料が用いられる。
The
なお、カバー30は上記した構成に限定されず、例えばY方向から見た形状は、略矩形以外の種々の形状であってよい。また、カバー30は、金属材料に代えて、例えば、セラミックスや、シリコン、ガラス、樹脂などが用いられてもよい。また、カバー30は、ベース20と同一の材料により形成されてもよい。また、カバー30の裏面(−Y側の面)の接合面30aに囲まれた領域に、キャビティー60を形成するための凹部が設けられてもよい。ベース20とカバー30との接合は、シールリング40を用いて行うことに限定されず、例えば、ろう材、はんだ、各種接合材を介して接合されてもよく、接合材などを用いずに直接接合されてもよい。
Note that the
次に、圧電デバイス用パッケージ10の製造方法の一例について説明する。ベース20は、先ず、第1セラミック部20aを多面取りする第1シート、第2セラミック部20bを多面取りする第2シート、第3セラミック部20cを多面取りする第3シート、第4セラミック部20dを多面取りする第4シートが用意される。これらの第1〜第4シートは、例えば、所定の厚さのグリーンシートが用いられる。グリーンシートは、例えばガラスやアルミナなどを主原料とするセラミック粉末やバインダーなどの混合物から形成される。
Next, an example of a manufacturing method of the
続いて、第2〜第4シートは、キャビティー60を形成するために所定形状が抜かれる。第1〜第4シートは、位置合わせされ、積層される。第1〜第3シートには、引回し電極が形成され、第2及び第3シートには、プレス等により第1及び第2搭載部22、24が形成される。続いて、積層シートは切断されて個別化され、さらに加熱されて焼成される。
Subsequently, the second to fourth sheets are extracted in a predetermined shape in order to form the
続いて、第1及び第2搭載部22、24の表面の所定の領域には、例えばメタルマスクを介して、スパッタ蒸着または真空蒸着等により、下地層、主電極層の順で金属膜が成膜され、第1及び第2接続電極25a等、26a等が形成される。同様に、底部21bの所定の領域には接続パッド27が形成され、ベース20の裏面(−Y側の面)の所定の領域には、外部電極28a等が形成される。
Subsequently, a metal film is formed in a predetermined region on the surfaces of the first and second mounting
カバー30は、先ず、所定の厚さに形成された板状の金属部材が用意される。続いて、この金属部材を所定の略矩形状に切断することによりカバー30が形成される。カバー30は、ベース20に圧電振動片50及び電子デバイス80を搭載した後に、シールリング40を介してベース20に接合される。
For the
<圧電デバイス>
次に、実施形態に係る圧電デバイスの一例について、図2を参照して説明する。図2は、実施形態に係る圧電デバイス100を示しており、(a)は平面図、(b)は(a)のB−B線に沿った断面図である。なお、図2(a)では、カバー30及びシールリング40を透過して表わしている。
<Piezoelectric device>
Next, an example of the piezoelectric device according to the embodiment will be described with reference to FIG. 2A and 2B show a
圧電デバイス100は、図2に示すように、上記した圧電デバイス用パッケージ10と、圧電振動片50と、電子デバイス80と、を含んで構成される。この圧電デバイス100は、発振器である。圧電振動片50は、ベース20の2つの搭載部のうち、第1搭載部22に搭載される。
As shown in FIG. 2, the
圧電振動片50は、例えばATカットの水晶振動片が用いられる。ATカットは、圧電振動子が常温付近で使用されるにあたって良好な周波数特性が得られる等の利点があり、人工水晶の3つの結晶軸である電気軸、機械軸及び光学軸のうち、光学軸に対して結晶軸周りに35°15′だけ傾いた角度で切り出す加工手法である。圧電振動片50は、Y方向から見てX方向を長辺かつZ方向を短辺とする略矩形に形成される。圧電振動片50は、圧電デバイス用パッケージ10のキャビティー60内に収容可能な寸法に形成される。圧電振動片50の振動部51の表面(+Y側の面)及び裏面(−Y側の面)には、それぞれ励振電極53、54が形成される。圧電振動片50の表面(+Y側の面)には、励振電極53から−X方向に引き出された引出電極55が形成される。引出電極55は、励振電極53から引き出された後、圧電振動片50の側面を通って裏面に引き出される。また、圧電振動片50の裏面には、励振電極54から同じく−X方向に引き出された引出電極56が形成される。
As the piezoelectric vibrating
励振電極53、54及び引出電極55、56は、例えば導電性の金属膜により形成される。この金属膜としては、例えば水晶材との密着性を高める下地層としてクロム(Cr)や、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、あるいはニッケルクロム(NiCr)や、ニッケルチタン(NiTi)、ニッケルタングステン(NiW)合金などが成膜され、この下地層の上に金(Au)や銀(Ag)などの主電極層が成膜された2層構造が採用される。
The
圧電振動片50は、励振電極53、54に所定の電圧が印加されることにより所定の振動数で振動する。引出電極55は、導電性接着剤71を介して第1接続電極25aと電気的に接続され、引出電極56は、導電性接着剤72(導電性接着剤71に対して−Z方向に位置している。)を介して第1接続電極25bと電気的に接続される。従って、励振電極53、54のそれぞれは、引出電極55、56、第1接続電極25a、25b及び引回し電極を介して、外部電極28a等に電気的に接続される。なお、第2搭載部24は、高さが第1搭載部22に対して低いため、圧電振動片50が第2搭載部24に当接することを回避でき、第2接続電極26a等が励振電極53等あるいは引出電極55等と接触するのを防止する。
The piezoelectric vibrating
なお、圧電振動片50は、上記した構成に限定されず、例えば、BTカットやGTカットや、XTカットなどの水晶振動片が用いられてもよい。また、圧電振動片50は、水晶材に限定されず、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどが用いられてもよい。また、圧電振動片50は、Y方向から見たときに四角形状以外の多角形状など、種々の形状であってもよく、音叉型などであってもよい。また、圧電振動片50の一方または双方の主面は、振動部51の厚さが周辺部52に対し厚く形成されたメサ部が設けられてもよく、曲面状であってもよい。
The piezoelectric vibrating
圧電振動片50は、導電性接着剤71、72を介してベース20の第1搭載部22に接合され、片持ち支持された状態で保持される。なお、第2搭載部24には、圧電振動片は搭載されない。また、第2搭載部24は、表面を介して他の電極等との電気的な接続はされない。導電性接着剤71、72としては、例えばシリコン系導電性接着剤が用いられるが、ポリイミド系、ウレタン系、あるいはエポキシ系の導電性接着剤などが用いられてもよい。後述する導電性接着剤73〜76についても同様である。また、導電性接着剤71、72に代えてはんだ等が用いられてもよい。
The piezoelectric vibrating
電子デバイス80は、例えば6つの端子81を有する。これらの6つの端子81は、例えば、それぞれバンプ82を介して接続パッド27と電気的に接続される。また、これら6つの端子81のうち2つの端子81は、励振電極53、54と電気的に接続される。残る4つの端子81は、それぞれ、発振回路からの出力用端子、駆動用電圧用端子、グラウンド用端子、スタンバイ機能用端子である。なお、電子デバイス80としては、例えば、ICやLSIなどの集積回路であってもよい。また、電子デバイス80の端子数は6つ以外であってもよい。なお、この場合、接続パッド27は、端子数に対応して形成される。
The
この圧電デバイス100では、圧電振動片50は、第1搭載部22に保持され、電子デバイス80に対してX方向及びY方向に離間して搭載される。これにより、圧電振動片50が第2搭載部24に搭載される場合と比較して、電子デバイス80に生じる熱などに起因する圧電振動片50の振動特性などの変化を抑制することができる。
In the
次に、圧電デバイス100の製造方法の一例について説明する。圧電デバイス用パッケージ10と、圧電振動片50と、電子デバイス80と、が用意される。なお、圧電デバイス用パッケージ10は、上記した製造方法により用意される。圧電振動片50は、先ず、水晶結晶体からATカットにより所定の厚さで切り出された圧電ウェハ(水晶ウェハ)が用いられる。この圧電ウェハは、所定寸法に切断されて水晶片が形成される。水晶片は、洗浄された後、表面の所定の領域に励振電極53、54及び引出電極55、56が形成されて、圧電振動片50が完成する。
Next, an example of a method for manufacturing the
励振電極53、54及び引出電極55、56は、水晶片の表面に、メタルマスクを介して、スパッタ蒸着や真空蒸着により、下地層、主電極層の順で金属膜が成膜されて形成される。励振電極53等及び引出電極55等は、例えば同一材料により、かつ一体的に形成される。なお、励振電極53等は、フォトリソグラフィー法及びエッチングによる手法や、印刷手法等により形成されてもよい。また、水晶片に切断する前に、フォトリソグラフィー法及びエッチングによって圧電ウェハの表面や裏面にメサ部が形成されてもよい。メサ部は、圧電振動片50の振動部51に対応する位置に形成される。
The
電子デバイス80は、各端子81と接続パッド27とが位置合わせされて、それぞれバンプ82を介して接続され、ベース20に搭載される。
In the
ベース20の第1接続電極25a、25bの表面には、例えばディスペンサーによりそれぞれ導電性接着剤71、72が配置される。続いて、圧電振動片50の引出電極55、56と、接続電極23、24とを位置合わせした状態で圧電振動片50が載置され、−Y方向に若干押圧される。導電性接着剤71、72は、Y方向に潰されて、第1接続電極25a、25b及び圧電振動片50の裏面に沿って拡がるが、導電性接着剤71、72は、溝部23a、23bに入り込んで圧電振動片50に沿って拡がるのを抑制される。これにより、導電性接着剤71、72が振動部51に付着して圧電振動片50の振動特性が変化するのを抑制する。
導電性接着剤71、72は、この状態で、加熱処理されあるいは常温で硬化し、圧電振動片50のベース20に対する接着は完了する。導電性接着剤71、72を介して第1接続電極25a、25bと引出電極55、56とが電気的に接続される。
In this state, the
続いて、真空雰囲気あるいは窒素など圧電振動片50に対して不活性なガス雰囲気に形成されたチャンバー内で、カバー30がシールリング40とシーム溶接により接合される。これにより、圧電振動片50は、圧電デバイス用パッケージ10のキャビティー60内に気密封止された状態で収容され、圧電デバイス100が完成する。
Subsequently, the
このように、圧電デバイス用パッケージ10及びこのパッケージ10を備える圧電デバイス100によれば、圧電振動片50を搭載可能な複数の第1搭載部22及び第2搭載部24を備えるので、圧電振動片50の形状に応じて、適した位置の搭載部に搭載させることができ、多くの種類のパッケージを用意する必要がなく、パッケージの製造コスト及び圧電デバイスの製造コストを低減できる。
As described above, the
<圧電デバイスの変形例>
次に、圧電デバイスの変形例について、図3を参照して説明する。図3は、変形例に係る圧電デバイス200を示しており、(a)は平面図、(b)は(a)のC−C線に沿った断面図である。なお、図3(a)では、カバー30及びシールリング40を透過して表わしている。以下の説明において、上記実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。
<Variation of piezoelectric device>
Next, a modification of the piezoelectric device will be described with reference to FIG. 3A and 3B show a
圧電デバイス200は、図3に示すように、圧電デバイス用パッケージ10と、圧電振動片50と、電子デバイス80と、台座90と、を含んで構成される。この圧電デバイス200は、発振器である。圧電振動片50は、ベース20の2つの搭載部のうち、第2搭載部24に搭載される。
As illustrated in FIG. 3, the
台座90は、Y方向から見てZ方向を短辺、X方向を長辺とする略矩形状の板状部材である。台座90は、圧電振動片50と電子デバイス80との間に配置され、かつY方向から見て、電子デバイス80を覆うように形成される。そのため、電子デバイス80に熱などが発生しても、台座90により遮蔽されるので、熱などに起因する圧電振動片50の振動特性の変化が低減される。特に、圧電振動片50に設定される周波数が100MHzを超える場合、より振動特性の悪化が低減される。台座90としては、圧電振動片50と同一の材料から形成され、例えばATカットの水晶片が用いられる。なお、台座90は、上記した構成に限定されず、形状は任意であり、圧電振動片50と異なる材料から形成されてもよい。
The
台座90には、接続端子91、92が形成される。接続端子91、92は、それぞれ台座90の側面を介して表面(+Y側の面)から裏面(−Y側の面)にわたって一体的に形成される。接続端子91、92は、例えば、上記した励振電極53等と同一の金属膜から構成され、同様の手法で形成される。なお、接続端子91、92の形状は任意である。また、台座90の表面と裏面とを接続するために、台座90の側面を介することに代えて、台座90の厚さ方向(Y方向)に貫通する貫通電極を用いてもよい。
台座90の接続端子91、92と圧電振動片50の引出電極55、56との間には、それぞれ導電性接着剤73、74が配置される。この導電性接着剤73、74により、台座90と圧電振動片50とが接合され、接続端子91、92と引出電極55、56とは電気的に接続される。また、台座90の接続端子91、92と第2搭載部24の第2接続電極26a、26bとの間には、それぞれ導電性接着剤75、76が配置される。この導電性接着剤75、76により、台座90とベース20とが接合され、接続端子91、92と第2接続電極26a、26bとは電気的に接続される。導電性接着剤73〜76には、それぞれ同一の種類の接着剤が用いられるが、異なる種類が用いられてもよい。なお、導電性接着剤73等に代えてはんだ等が用いられてもよい。
この圧電デバイス200では、圧電振動片50は第2搭載部24に搭載されるので、圧電振動片50が台座90を介して搭載された場合であっても、第1搭載部22に搭載される場合と比較して、圧電振動片50とカバー30との間に十分なスペースが形成され、互いに干渉するおそれが少ない。また、圧電振動片50が台座90を介してベース20に搭載されるので、ベース20と圧電振動片50とが接合される際に、台座90が緩衝材として作用し、互いの熱膨張係数の差異に起因して圧電振動片50に生じる応力を低減し、圧電振動片50の振動特性の悪化を抑制することができる。
In this
なお、圧電デバイス200の製造方法は、圧電振動片50が第2搭載部24に台座90を介して搭載される点を除き、上記した圧電デバイス100の製造方法とほぼ同様である。先ず、ベース20の第2接続電極26a、26bの表面に、それぞれ導電性接着剤75、76が配置される。
The method for manufacturing the
続いて、第2接続電極26a、26bと接続端子91、92とを位置合わせした状態で台座90が載置され、−Y方向に若干押圧される。導電性接着剤75、76は、Y方向に潰されて、台座90の裏面に沿って拡がるが、溝部23b及び段差部23cからはみ出て拡がることが抑制される。よって、導電性接着剤75、76が台座90の表面に固着して容量比の上昇が抑制されるので、例えば圧電デバイス200が圧電制御発振器などの場合には、周波数の可変量を確保できる。
Subsequently, the
続いて、接続端子91、92の表面に導電性接着剤73、74が配置される。次いで、接続端子91、92と引出電極55、56とを位置合わせした状態で圧電振動片50が載置された後、−Y方向に若干押圧されながら接合されて、搭載が完了する。
Subsequently,
このように、圧電デバイス200によれば、台座90を用いる場合であっても上記した圧電デバイス100と同一の圧電デバイス用パッケージ10を用いることができ、別のパッケージを用意する必要がなく、製造コストを低減できる。
As described above, according to the
<搭載部の変形例>
続いて、変形例について説明する。以下の説明において、実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。図4は、搭載部の第1変形例を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のD−D線に沿った断面図である。また、図5は、搭載部の第2変形例を示す平面図である。
<Modified example of mounting part>
Subsequently, a modification will be described. In the following description, components that are the same as or equivalent to those in the embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified. 4A and 4B show a first modification of the mounting portion, in which FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. FIG. 5 is a plan view showing a second modification of the mounting portion.
第1変形例に係る第1搭載部122は、図4に示すように、溝部123dを有する。溝部123dは、Y方向から見て第1搭載部122のZ方向のほぼ中点を通るX方向に形成される。また、第1搭載部122は、第1搭載部122aと第1搭載部122bとを有し、それぞれ溝部123dの+Z側と−Z側とに配置される。第1搭載部122a及び第1搭載部122bは、それぞれ凹部21の内側面から離間し、かつ台部21aから+Y方向に突出するように形成される。第1搭載部122a及び第1搭載部122bの表面には、上記した第1接続電極25a、25bとほぼ同一構成の第1接続電極125a、125bが形成される。なお、溝部123dの幅(Z方向の長さ)は、任意に設定可能である。
As shown in FIG. 4, the first mounting
また、第2搭載部124は、溝部123eを有する。溝部123eは、Y方向から見て第2搭載部124のZ方向のほぼ中点を通るX方向に形成される。また、第2搭載部124は、第2搭載部124aと第2搭載部124bとを有し、それぞれ溝部123eの+Z側と−Z側とに配置される。第2搭載部124a及び第2搭載部124bは、台部21aの側面、並びに凹部21の内側面から離間し、かつ底部21bから+Y方向に突出するように形成される。第2搭載部124a及び第2搭載部124bの表面には、上記した第2接続電極26a、26bとほぼ同一構成の第2接続電極126a、126bが形成される。なお、溝部123eの幅(Z方向の長さ)は、任意に設定可能である。
The
この第1変形例によれば、上記した実施形態と同様に、圧電振動片50を搭載可能な複数の第1搭載部122及び第2搭載部124を備えるので、多くの種類のパッケージを用意する必要がなく、パッケージの製造コスト及び圧電デバイスの製造コストを低減できる。また、第1搭載部122aと第1搭載部122bとの間に溝部123dが形成され、第2搭載部124aと第2搭載部124bとの間に溝部123eが形成されるので、圧電振動片50が搭載される際に配置された導電性接着剤71等は、互いに溝部123d、123eを超えて拡がることが抑制され、第1接続電極125a、125b間や第2接続電極126a、126b間に生じる短絡を回避することができる。
According to the first modification, as in the above-described embodiment, since the plurality of first mounting
第2変形例に係る第1搭載部222及び第2搭載部224は、図5に示すように、上記した第1搭載部22及び第2搭載部24とそれぞれ同様の構成を有し、さらにZ方向においても互いにずれた位置に配置されている。なお、第1搭載部222と第2搭載部224とのZ方向のずれ量は、任意に設定可能である。例えば、電子デバイス80がキャビティー60内の+Z側又は−Z側に偏って配置される場合、この電子デバイス80からZ方向に離れるように第1搭載部222または第2搭載部224のいずれかを選択することが可能である。
As shown in FIG. 5, the first mounting
以上、本発明の圧電デバイス用パッケージ及び圧電デバイスについて説明したが、本発明は、上記した説明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が可能である。例えば、搭載部は、上記した圧電デバイス用パッケージ10等においては、第1搭載部22等及び第2搭載部24等の2つであるが、3つ以上であってもよい。この場合、搭載部の数に比例して、搭載可能な圧電振動片50が拡がり、汎用性を向上できる。また、圧電振動片50をより好適な位置で搭載することが可能となり、圧電デバイス100等の品質を確保することができる。
While the piezoelectric device package and the piezoelectric device of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above description, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described
また、上記した実施形態及び変形例の構成の一部を組み合わせてもよい。また、圧電デバイス100、200は、発振器に限定されず、電子デバイス80を搭載しない圧電振動子や、フィルタ、SAWデバイスなどであってもよい。
Moreover, you may combine a part of structure of above-described embodiment and modification. In addition, the
10…圧電デバイス用パッケージ
20…ベース
22、122、122a、122b、222…第1搭載部(搭載部)
24、124、124a、124b、224…第2搭載部(搭載部)
25a、25b、125a、125b…第1接続電極(接続電極)
26a、26b、126a、126b…第2接続電極(接続電極)
50…圧電振動片
53、54…励振電極
80…電子デバイス
90…台座
100、200…圧電デバイス
DESCRIPTION OF
24, 124, 124a, 124b, 224 ... second mounting portion (mounting portion)
25a, 25b, 125a, 125b ... first connection electrode (connection electrode)
26a, 26b, 126a, 126b ... second connection electrode (connection electrode)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ベースは、前記圧電振動片を搭載可能な複数の搭載部を備える圧電デバイス用パッケージ。 A package for a piezoelectric device including a base for holding a piezoelectric vibrating piece,
The base is a package for a piezoelectric device including a plurality of mounting portions on which the piezoelectric vibrating piece can be mounted.
前記圧電デバイス用パッケージの前記搭載部に搭載された圧電振動片と、を有する圧電デバイス。 A package for a piezoelectric device according to any one of claims 1 to 5,
And a piezoelectric vibrating piece mounted on the mounting portion of the piezoelectric device package.
前記圧電振動片は、前記台座を介して前記搭載部に搭載される請求項6記載の圧電デバイス。
An electronic device mounted on the base; and a pedestal held by the mounting portion;
The piezoelectric device according to claim 6, wherein the piezoelectric vibrating piece is mounted on the mounting portion via the pedestal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014052116A JP2015177335A (en) | 2014-03-14 | 2014-03-14 | Piezoelectric device package, and piezoelectric device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014052116A JP2015177335A (en) | 2014-03-14 | 2014-03-14 | Piezoelectric device package, and piezoelectric device |
Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017192047A (en) * | 2016-04-14 | 2017-10-19 | 日本電波工業株式会社 | Quartz device |
JP2019068287A (en) * | 2017-10-02 | 2019-04-25 | 京セラ株式会社 | Piezoelectric vibrator |
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2014
- 2014-03-14 JP JP2014052116A patent/JP2015177335A/en active Pending
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