JP2017028592A - 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)。
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、実装位置が異なる水晶素子を使用する場合、その実装位置に合わせた基板を設計使用している。実装位置が異なる水晶素子を使用する毎に、その実装位置に合わせた電極パッドを形成した基板の設計をやり直す必要がある。よって、水晶デバイスの生産性が低下してしまう虞があった。 In the above-described crystal device, when crystal elements having different mounting positions are used, a substrate corresponding to the mounting position is designed and used. Each time a crystal element having a different mounting position is used, it is necessary to redesign the substrate on which the electrode pad is formed in accordance with the mounting position. Therefore, there is a concern that the productivity of the crystal device may be reduced.
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、取り扱いが簡便で、生産性に優れた水晶デバイスを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a crystal device that is easy to handle and excellent in productivity.
本発明の一つの態様による水晶デバイスは、矩形状の基板と、基板の外周縁に沿って設けられた枠体と、基板の上面に露出した四隅に設けられた電極パッドと、電極パッドの上面に設けられた凸部と、平面視して矩形状であり、電極パッド上に導電性接着剤を介して実装された水晶素子と、水晶素子を気密封止するための蓋体と、を備え、水晶素子の角部が、平面視して、凸部と重なる位置に設けられている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 rectangular substrate, a frame provided along the outer peripheral edge of the substrate, electrode pads provided at four corners exposed on the upper surface of the substrate, and an upper surface of the electrode pad. A crystal element that is rectangular in plan view and is mounted on the electrode pad via a conductive adhesive, and a lid for hermetically sealing the crystal element. The corner portion of the crystal element is provided at a position overlapping the convex portion in plan view.
本発明の一つの態様による水晶デバイスは、矩形状の基板と、基板の外周縁に沿って設けられた枠体と、基板の上面に露出した四隅に設けられた電極パッドと、電極パッドの上面に設けられた凸部と、平面視して矩形状であり、電極パッド上に導電性接着剤を介して実装された水晶素子と、水晶素子を気密封止するための蓋体と、を備え、水晶素子の角部が、平面視して、凸部と重なる位置に設けられている。このようにすることによって、四隅に設けられた電極パッドの内の二つに水晶素子を実装することができるので、実装位置が異なる水晶素子を使用しても、その実装に合わせた電極パッドを形成した基板の設計をやり直す必要がない。よって、水晶デバイスの生産性を向上させることができる。 A quartz crystal device according to an aspect of the present invention includes a rectangular substrate, a frame provided along the outer peripheral edge of the substrate, electrode pads provided at four corners exposed on the upper surface of the substrate, and an upper surface of the electrode pad. A crystal element that is rectangular in plan view and is mounted on the electrode pad via a conductive adhesive, and a lid for hermetically sealing the crystal element. The corner of the quartz element is provided at a position that overlaps the convex portion in plan view. By doing so, crystal elements can be mounted on two of the electrode pads provided at the four corners. Therefore, even if crystal elements with different mounting positions are used, the electrode pads suitable for the mounting are used. There is no need to redesign the formed substrate. Therefore, the productivity of the crystal device can be improved.
本実施形態における水晶デバイスは、図1〜図5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 5, 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が設けられている。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113及び導体部115が設けられている。
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
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、0.2〜1.5mm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、0.1〜0.5mmとなっている。
Here, when the
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の上面に四つ設けられている。四つの電極パッド111の内の二つの電極パッド111は、基板110aの一辺に沿うように隣接して二つ設けられており、残りの二つの電極パッド111は、基板110aの一辺と対向する一辺に沿うように隣接して二つ設けられている。電極パッド111は、第一電極パッド111a、第二電極パッド111b、第三電極パッド111c及び第四電極パッド111d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113及び導体部115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
外部端子112は、電子機器等の実装基板上に接合するために用いられている。また、外部端子112は、図5に示すように、基板110aの下面に設けられている。外部端子112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の下面の短辺側に沿ってそれぞれ一つずつ設けられている。外部端子112は、第一外部端子112a及び第二外部端子112bによって構成されている。
The
配線パターン113は、電極パッド111同士を接続すると共に、導体部115と電気的に接続するためのものである。配線パターン113の一端は、電極パッド111と電気的に接続されており、配線パターン113の他端は、その電極パッド111と対向する位置にある電極パッド111と電気的に接続されている。また、配線パターン113の他端は、導体部115と電気的に接続されている。配線パターン113は、第一配線パターン113a及び第二配線パターン113bによって構成されている。
The
また、配線パターン113は、平面視して、枠体110b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って、水晶デバイスは、配線パターン113と水晶素子120との間で浮遊容量が発生することを抑えるので、水晶素子120にこの浮遊容量が付与されることがないため、発振周波数が変動してしまうことを抑えることができる。また、水晶デバイスに外力が加わり、枠体110bの長辺方向に曲げモーメントが発生しても、基板110aに加えて枠体110bが設けられていることにより、枠体110bが設けられている箇所は、変形しにくくなる。よって、枠体110bと平面視して重なる位置に設けられた配線パターン113は、断線しにくくなり、発振周波数が出力されなくなることを抑制することができる。
Further, the
第一電極パッド111aは、第一配線パターン113aを介して、第四電極パッド111dと電気的に接続され、第四電極パッド111dは、第一配線パターン111a及び第二導体部115bを介して第二外部端子112bと接続されている。つまり、第一電極パッド111aは、第二外部端子112bと電気的に接続されている。また、第二電極パッド111bは、第二配線パターン113bを介して、第三電極パッド111cと電気的に接続され、第二電極パッド111bは、第二配線パターン113b及び第一導体部115aを介して第一外部端子112aと接続されている。つまり、第三電極パッド111cは、第一外部端子112aと電気的に接続されている。
The first electrode pad 111a is electrically connected to the fourth electrode pad 111d through the
凸部114は、後述した水晶素子120の角部が基板110aの上面に接触することを低減するためのものである。電極パッド111上には、平面視して矩形状である一対の凸部114が設けられている。このようにすることにより、水晶デバイスに落下等の衝撃が加わった際に、水晶素子120の自由端側の角部が基板110aに接触することによる欠けなどを抑えることができる。
The
四つの凸部114は、第一凸部114a、第二凸部114b、第三凸部114c及び第四凸部114dによって構成されている。第一凸部114aは、第一電極パッド111aの上面に設けられており、第二凸部114bは、第二電極パッド111bの上面に設けられている。また、第三凸部114cは、第三電極パッド111cの上面に設けられており、第四凸部114dは、第四電極パッド111dの上面に設けられている。また、凸部114は、電極パッド111と同様に、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上面に金メッキ、ニッケルメッキを施すことにより設けられている。
The four
また、隣り合う電極パッド111に設けられている凸部114の基板110aの中心側を向く一辺が、図4(a)に示されているように、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の引き出し電極123を凸部114に接触させながら実装する際に、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. 4A, one side of the
また、凸部114は、水晶素子120の外周縁にある引き出し電極123と対向する位置に設けられている。このようにすることによって、水晶素子120が導電性接着剤140を介して電極パッド111に実装する際に、仮に水晶素子120が傾いたとしても、引き出し電極123が凸部114に接触することになり、凸部114よりも下方向に水晶素子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。また、凸部114は、平面視して、水晶素板121の外周縁にある引き出し電極123と重なる位置に設けられている。このようにすることにより、水晶素子120の固定されていない角部が基板110aの上面に接触することを低減することができる。
Further, the
導体部115は、配線パターン113及び外部端子112と電気的に接続するためのものである。導体部115は、基板110aの短辺の中心付近に設けられた切れ込みの内部に設けられている。導体部115の両端は、配線パターン113及び外部端子112と接続されている。このようにすることで、電極パッド111は、配線パターン113及び導体部115を介して外部端子112と電気的に接続されている。
The
補助電極パッド116は、水晶素子120を電極パッド111上に実装する際に、水晶素子120の実装位置を決めるためのものある。補助電極パッド116は、対角に配置された二つの電極パッド111から短辺方向に隣接する電極パッド111に向かって延出するようにして設けられている。補助電極パッド116の一部が、水晶素子120の引き出し電極123と重なるように配置されることで、水晶素子120の外周縁部がパッケージ110に接触するような水晶素子120の位置ずれをより低減することができる。
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、凸部114の大きさを説明する。電極パッド111の辺の長さは、250〜400μmとなる。電極パッド111の上下方向の厚みの長さは、10〜50μmとなる。電極パッド111の外周縁に沿って形成されている凸部114の辺の長さは、200〜350μmとなる。凸部114の上下方向の厚みの長さは、10〜30μmとなる。
Here, when the
導電性接着剤140は、水晶素子120の引き出し電極123と電極パッド111とを電気的に接続させるためのものである。導電性接着剤140は、図3(b)に示すように、平面視して、その外周縁が凸部114の四つの辺に接するようにして設けられている。このようにすることで、導電性接着剤140が凸部114の外周縁で留まるため、電極パッド111又は基板110aの上面に導電性接着剤140が漏れ拡がりにくく、安定して水晶素子120を電極パッド111に実装することが可能となる。また、仮に、導電性接着剤140が電極パッド111上に溢れ出たとしても電極パッド111の外周縁で留まるため、基板110aの上面に導電性接着剤140が漏れ拡がりにくく、安定して水晶素子120を電極パッド111に実装することが可能となる。水晶デバイスは、安定して水晶素子120を電極パッド111に実装することができるので、安定して水晶素子120の発振周波数を出力することが可能となる。
The
導電性接着剤140は、平面視した際に、円形又は楕円形状であり、導電性接着剤140の中心点が、電極パッド111の中心点と重なる位置に設けられている。このようにすることで、水晶素子120を実装する際に、導電性接着剤140が、電極パッド111の四つのそれぞれの辺に向かって均等に濡れ広がるため、さらに安定して水晶素子120を電極パッド111に実装することが可能となる。
The
導電性接着剤140は、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、塗布した際に、導電性接着剤140は、電極パッド111上から基板110a上面に流れ出ることなく、電極パッド111上に留まるので、導電性接着剤140の上下方向の厚みも確保することができる。導電性接着剤140の上下方向の厚みの長さは、10〜25μmである。このように導電性接着剤140の厚みを確保できることによって、水晶素子120の基板110aへの接触を抑制し、落下等により加わった衝撃が水晶素子120に対して導電性接着剤140を中心にして上下方向へ加わったとしても、その衝撃を導電性接着剤140で十分に吸収緩和することができる。
Further, by using a
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
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又は外部端子112、配線パターン113、凹部114及び導体部115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 3, the
水晶素子120は、図2に示されているように、図1及び図2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の長辺または短辺に沿った形状で設けられている。また、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。
As shown in FIG. 2, the
水晶素子120の第一引き出し電極123aは、図3に示されているように、第一凸部114aと接触し、水晶素子120の第二引き出し電極123bは、第二凸部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を凸部114に接触させることにより、電極パッド111上に水晶素子120を実装する工程において、水晶素子120の搭載位置がずれて搭載角度が傾いた場合でも、水晶素子120の長辺側端部が凸部114に当接して支持され、水晶素子120の短辺の傾きが抑制され、水晶素子120の長辺側端部が基板110aや蓋体130に接触するのを防ぐことができる。よって、水晶素子120の発振周波数の変動が防止され、生産性を向上させることができる。
As shown in FIG. 3, the first lead electrode 123a of the
また、水晶デバイスは、水晶素子120の励振用電極122の表面を例えばイオンガンにより削ることにより、水晶素子120の発振周波数の調整を行っている。従来の水晶デバイスでは、基板の上面に設けられた配線パターンが水晶素子の励振用電極の近傍でも露出しているため、イオンガンにより励振用電極を削る際に、配線パターンを削ってしまうことがある。また、従来の水晶デバイスは、この配線パターンの削り屑が、水晶素子の励振用電極に付着し、発振周波数が変動してしまうこと虞がある。しかし、本実施形態の水晶デバイスでは、図4に示すように、配線パターン113が水晶素子120の励振用電極122の近傍では凹部K内に露出しておらず、平面視して、枠体110bと重なる位置に設けられているため、イオンガンにより励振用電極122を削る際に、配線パターン113を削ってしまうことを防ぐことができる。また、このような水晶デバイスは、配線パターン113の削り屑が発生しないため、水晶素子120の励振用電極122に削り屑が付着することがなく、安定して発振周波数を出力することが可能となる。
Further, the quartz crystal device adjusts the oscillation frequency of the
また、水晶素子120の引き出し電極123は、凸部114と接触することになるので、水晶素子120の固定端側の外周縁が基板110aの上面に接触することを低減することができる。従って、水晶素子120の固定端側の外周縁が、基板110a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、水晶素子120の引き出し電極123は、仮に水晶素子120が実装時に傾いたとしても凸部114と接触することで、水晶素子120の固定端側が凸部114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, since 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上に搬送される。さらに、水晶素子120は、水晶素子120の固定端側の外周縁にある引き出し電極123が、平面視して、凸部114と重なるようにして導電性接着剤140上に載置される。この際に、溢れ出た導電性接着剤140は、露出した第一配線パターン113a及び第二配線パターン113b上に沿って流れ出る。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、水晶素子120の固定端側が下方向に引っ張られ、水晶素子120の自由端側が上方向に浮くようにして、第一電極パッド111a及び第二電極パッド111bに接合される。
A method for bonding the
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、パッケージ110の枠体110b上面に相対する蓋体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。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。金錫の場合は、その厚みは、10〜40μm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。
The joining member 131 is provided at a location of 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、矩形状の基板110aと、基板110aの外周縁に沿って設けられた枠体110bと、基板110aの上面に露出した四隅に設けられた電極パッド111と、電極パッド111の上面に設けられた凸部114と、平面視して矩形状であり、電極パッド111の内の二つに導電性接着剤140を介して実装された水晶素子120と、水晶素子120を気密封止するための蓋体130と、を備え、水晶素子120の角部が、平面視して、凸部114と重なる位置に設けられている。このようにすることによって、四隅に設けられた電極パッド111の内の二つに水晶素子120を実装することができるので、実装位置が異なる水晶素子120を使用しても、その実装に合わせた電極パッド111を形成した基板の設計をやり直す必要がない。よって、水晶デバイスの生産性を向上させることができる。
The quartz crystal device according to the present embodiment includes a
また、本実施形態における水晶デバイスは、水晶素子120が、矩形状の水晶素板121と、水晶素板121の上下面に設けられた励振用電極122と、励振用電極122とから水晶素板121の一辺にそれぞれ延出するようにして設けられている一対の引き出し電極123と、を備え、一対の引き出し電極123の一方と、第一電極パッド111aとが電気的に接続されており、一対の引き出し電極123の他方と、第二電極パッド111bとが電気的に接続されている。このようにすることにより、水晶素子120の自由端と対向する位置に第三電極パッド112が配置されているように実装されることになる。よって、水晶素子220の引き出し電極123と、電極パッド111とが接合している箇所を軸として傾いても、水晶素子120の自由端が第三電極パッド111c及び/または第四電極パッド111dに接触するので、基板110aの上面に水晶素子120の自由端が接触することを抑制することできる。仮に、水晶素子120の自由端が基板110aに接触した状態で、落下試験等を行うと、水晶素子120の自由端が欠けてしまう虞がある。このようにすることで、水晶素子120の自由端側が欠けてしまうことを抑え、水晶素子120の発振周波数が変動することを低減することができる。
In the crystal device according to the present embodiment, the
また、本実施形態における水晶デバイスは、対角に配置された二つの電極パッド111には、短辺方向に隣接する電極パッド111に向かって延出するようにして設けられた補助電極パッド116が設けられている。このようにすることで、水晶素子120を実装する際に、水晶素子120の引き出し電極123と補助電極パッド116の一部が、平面視して、重なるように配置されることで、水晶素子120の外周縁部がパッケージ110に接触するような水晶素子120の位置ずれを低減することができる。
In the quartz crystal device according to the present embodiment, the
本実施形態における水晶デバイスは、導電性接着剤140が、平面視して、凸部114内に位置するように設けられている。つまり、導電性接着剤140の外周縁が、図3に示すように、平面視して、凸部114の四つの辺に接するようにして設けられている。このようにすることで、導電性接着剤140が凸部114の外周縁で留まるため、電極パッド111又は基板110aの上面に導電性接着剤140が漏れ拡がりにくく、安定して水晶素子120を電極パッド111に実装することが可能となる。また、仮に、導電性接着剤140が電極パッド111上に溢れ出たとしても電極パッド111の外周縁で留まるため、基板110aの上面に導電性接着剤140が漏れ拡がりにくく、安定して水晶素子120を電極パッド111に実装することが可能となる。水晶デバイスは、安定して水晶素子120を電極パッド111に実装することができるので、安定して水晶素子120の発振周波数を出力することが可能となる。
The quartz crystal device in the present embodiment is provided such that the
また、本実施形態における水晶デバイスは、配線パターン113が、電極パッド111と電気的に接続されており、平面視した際に、枠体110bと重なる位置に設けられている。このようにすることによって、水晶デバイスは、配線パターン113と水晶素子120との間で浮遊容量が発生することを抑えることができる。また、このような水晶デバイスは、水晶素子120にこの浮遊容量が付与されることがないため、発振周波数が変動してしまうことを低減することができる。また、本実施形態における水晶デバイスは、水晶デバイスに外力が加わり、枠体110bの長辺方向に曲げモーメントが発生しても、基板110aに加えて枠体110bが設けられていることにより、枠体110bが設けられている箇所は、変形しにくくなる。よって、枠体110bと平面視して重なる位置に設けられた配線パターン113は、断線しにくくなり、水晶デバイスの発振周波数が出力されなくなることを抑制することができる。
In the quartz crystal device according to the present embodiment, the
(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6〜図8に示されているように、水晶素子220が両持ち支持構造である点において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. 6 to 8, the crystal device according to the first modification of the present embodiment is different from the present embodiment in that the
水晶素子220は、図6〜図8に示されているように、水晶素板221の上面及び下面のそれぞれに励振用電極222及び引き出し電極223を被着させた構造を有している。励振用電極222は、水晶素板221の上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222は、上面に第一励振用電極222aと、下面に第二励振用電極222bを備えている。引き出し電極223は、励振用電極222から水晶素板221の向かい合う辺に向かってそれぞれ延出されている。引き出し電極223は、上面に第一引き出し電極223aと、下面に第二引き出し電極223bとを備えている。第一引き出し電極223aは、第一励振用電極222aから引き出されており、水晶素板121の一方の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223bは、第二励振用電極222bから引き出されており、水晶素板221の他方の辺に向かって延出するように設けられている。また、このような水晶素子220は、水晶素板221の対角に位置する箇所で両持ち支持構造にて基板110a上に固定されている。
As shown in FIGS. 6 to 8, the
水晶素子220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第一電極パッド111a及び第三電極パッド111c上に塗布される。水晶素子220は、導電性接着剤140上に搬送され、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220は、電極パッド111に接合される。つまり、水晶素子220の第一引き出し電極223aは、第一電極パッド111aと接合され、第二引き出し電極223bは、第三電極パッド111cと接合される。これによって、第一外部端子112aと第二外部端子112bが水晶素子220と電気的に接続されることになる。
A method for bonding the
本実施形態の第一変形例における水晶デバイスは、電極パッド111が、第一電極パッド111a、第二電極パッド111b、第三電極パッド111c及び第四電極パッド111dとからなり、水晶素子220が、矩形状の水晶素板221と、水晶素板221の上下面に設けられた励振用電極222と、励振用電極222とから水晶素板221の向かい合う両辺に向かってそれぞれ延出するようにして設けられている一対の引き出し電極223と、を備え、一対の引き出し電極223の一方と、第一電極パッド111aとが電気的に接続されており、一対の引き出し電極223の他方と、第三電極パッド111cとが電気的に接続されている。このようにすることによって、互いに対角方向にある第一電極パッド111a及び第三電極パッド111cに水晶素子220を実装することができるので、実装位置が異なる水晶素子を使用しても、その実装に合わせた電極パッド111を形成したパッケージ110の設計をやり直す必要がない。よって、水晶デバイスの生産性を向上させることができる。
In the quartz crystal device according to the first modification of the present embodiment, 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、水晶素子220が、矩形状の水晶素板221と、水晶素板221の上下面に設けられた励振用電極222と、励振用電極222とから水晶素板221の向かい合う両辺に向かってそれぞれ延出するようにして設けられている一対の引き出し電極223と、を備え、一対の引き出し電極223の一方と、第一電極パッド111aとが電気的に接続されており、一対の引き出し電極223の他方と、第三電極パッド111cとが電気的に接続されている。このようにすることによって、水晶素子220の第一引き出し電極223a及び第二引き出し電極223bと、第一電極パッド111a及び第三電極パッド111cとが接合している箇所を軸として傾いても、水晶素子220の接合していない一方の角が第二電極パッド111bの第二凸部114bに接触し、他方の角が基板110aから離間した状態になるので、基板110aの上面に水晶素子220の接合していない角が接触することを抑制することできる。仮に、水晶素子220の接合していない角が基板110aに接触した状態で、落下試験等を行うと、水晶素子220の接合していない角が欠けてしまう虞がある。このようにすることで、前述した軸に対して、どちらに傾いたとしても水晶素子220の角が欠けてしまうことを抑えつつ、水晶素子220の発振周波数が変動することを低減することができる。
Further, in the quartz crystal device according to the first modification of the present embodiment, 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、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 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
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、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 bent crystal having a base and two flat plate-shaped vibrating arms extending in the same direction from the side surface of the base. An 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・・・パッケージ
110a・・・基板
110b・・・枠体
111・・・電極パッド
112・・・外部端子
113・・・配線パターン
114・・・凸部
115・・・導体部
116・・・補助電極パッド
120、220・・・水晶素子
121、221・・・水晶素板
122、222・・・励振用電極
123、223・・・引き出し電極
130・・・蓋体
131・・・接合部材
140・・・導電性接着剤
K・・・凹部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記基板の外周縁に沿って設けられた枠体と、
前記基板の上面に露出した四隅に設けられた電極パッドと、
前記電極パッドの上面に設けられた凸部と、
平面視して矩形状であり、前記電極パッドの内の二つに導電性接着剤を介して実装された水晶素子と、
前記水晶素子を気密封止するための蓋体と、を備え、
前記水晶素子の角部が、平面視して、前記凸部と重な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。 A rectangular substrate;
A frame provided along the outer peripheral edge of the substrate;
Electrode pads provided at the four corners exposed on the upper surface of the substrate;
A convex portion provided on the upper surface of the electrode pad;
A quartz crystal element that is rectangular in plan view and is mounted on two of the electrode pads via a conductive adhesive;
A lid for hermetically sealing the crystal element,
A crystal device, wherein a corner portion of the crystal element is provided at a position overlapping the convex portion in plan view.
前記電極パッドは、第一電極パッド、第二電極パッド、第三電極パッド及び第四電極パッドとからなり、
前記水晶素子は、矩形状の水晶素板と、前記水晶素板の上下面に設けられた励振用電極と、前記励振用電極とから前記水晶素板の一辺にそれぞれ延出するようにして設けられた一対の引き出し電極と、を備え、
前記一対の引き出し電極の一方と、前記第一電極パッドとが電気的に接続されており、前記一対の引き出し電極の他方と、前記第二電極パッドとが電気的に接続さ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 comprises a first electrode pad, a second electrode pad, a third electrode pad, and a fourth electrode pad,
The crystal element is provided so as to extend from a rectangular crystal base plate, excitation electrodes provided on the upper and lower surfaces of the crystal base plate, and one side of the crystal base plate from the excitation electrode. A pair of lead electrodes provided,
One of the pair of extraction electrodes and the first electrode pad are electrically connected, and the other of the pair of extraction electrodes and the second electrode pad are electrically connected. Crystal device.
前記電極パッドは、第一電極パッド、第二電極パッド、第三電極パッド及び第四電極パッドとからなり、
前記水晶素子は、矩形状の水晶素板と、前記水晶素板の上下面に設けられた励振用電極と、前記励振用電極とから前記水晶素板の向かい合う両辺に向かってそれぞれ延出するようにして設けられた一対の引き出し電極と、を備え、
前記一対の引き出し電極の一方と、前記第一電極パッドとが電気的に接続されており、前記一対の引き出し電極の他方と、前記第三電極パッドとが電気的に接続さ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 comprises a first electrode pad, a second electrode pad, a third electrode pad, and a fourth electrode pad,
The crystal element extends from the rectangular crystal base plate, excitation electrodes provided on the top and bottom surfaces of the crystal base plate, and both sides of the crystal base plate facing each other from the excitation electrode. A pair of lead electrodes provided as
One of the pair of lead electrodes and the first electrode pad are electrically connected, and the other of the pair of lead electrodes and the third electrode pad are electrically connected. Crystal device.
対角に配置された二つの前記電極パッドには、短辺方向に隣接する電極パッドに向かって延出するようにして設けられた補助電極パッドが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, wherein
A quartz crystal device, wherein two electrode pads arranged diagonally are provided with auxiliary electrode pads provided so as to extend toward electrode pads adjacent to each other in the short side direction.
前記導電性接着剤が、平面視して、前記凸部内に位置するよう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, wherein:
The crystal device, wherein the conductive adhesive is provided so as to be located in the convex portion in plan view.
配線パターンは、前記電極パッドと電気的に接続されており、平面視した際に、前記枠体と重な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 quartz crystal device according to claim 1, wherein
The quartz crystal device, wherein the wiring pattern is electrically connected to the electrode pad, and is provided at a position overlapping the frame when viewed in plan.
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