JP2017076913A - Package and piezoelectric vibrator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パッケージ及び圧電振動子に関する。 The present invention relates to a package and a piezoelectric vibrator.
例えば圧電振動片等の電子部品が封入されるパッケージとして、例えば下記特許文献1のような構成が知られている。この種のパッケージは、電子部品を収容する凹部を有する実装基板と、実装基板上に配置されたシールリングと、シールリング上に接合されて実装基板の凹部を閉塞する蓋体と、を備えている。
For example, as a package in which an electronic component such as a piezoelectric vibrating piece is enclosed, for example, a configuration as shown in
シールリングは、実装基板の側壁部上に例えば接着等により固定されている。シールリングは、実装基板の厚さ方向から見た平面視で凹部を取り囲んでいる。
蓋体は、シールリングに対して溶接等(例えばシーム溶接)によって固定されている。
そして、パッケージは、実装基板、シールリング及び蓋体によって画成されたキャビティ内に電子部品を封入する。
The seal ring is fixed on the side wall portion of the mounting substrate by, for example, adhesion. The seal ring surrounds the recess in a plan view viewed from the thickness direction of the mounting substrate.
The lid is fixed to the seal ring by welding or the like (for example, seam welding).
The package encloses electronic components in a cavity defined by the mounting substrate, the seal ring, and the lid.
しかしながら、上述した特許文献1の構成にあっては、例えば蓋体とシールリングとの溶接時等に作用する荷重や熱の影響によって、シールリングが実装基板の側壁部上の所望の位置からずれる場合がある。特に、近年の圧電振動子の小型化に伴い、シールリングと実装基板との相対的なずれ度合が大きくなる。その結果、平面視において、例えば実装基板における側壁部の内側面又は外側面に対してシールリングがはみ出るおそれがある。この場合には、蓋体とシールリングとの溶接時において、シールリングを介して実装基板に局所的に荷重が作用することで、実装基板等の損傷に繋がるおそれがある。
However, in the configuration of
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、実装基板における側壁部の内側面又は外側面に対してシールリングがはみ出るのを抑制できるパッケージ及び圧電振動子を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a package and a piezoelectric vibrator capable of suppressing the seal ring from protruding with respect to the inner surface or the outer surface of the side wall portion of the mounting substrate. It is to be.
上記課題を解決するために本発明の一態様に係るパッケージは、電子部品を収容する凹部を有する実装基板と、前記実装基板の側壁部上に配置され、前記実装基板の厚さ方向から見た平面視で前記凹部を取り囲むリング部材と、前記リング部材上に接合されて前記凹部を閉塞する蓋体と、を備え、前記平面視において、前記リング部材は、リング内側面の輪郭が前記側壁部の側壁部内側面の輪郭よりも大きく、リング外側面の輪郭が前記側壁部の側壁部外側面の輪郭よりも小さくなっていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a package according to one embodiment of the present invention is disposed on a mounting substrate having a recess for accommodating an electronic component and a side wall portion of the mounting substrate, and is viewed from the thickness direction of the mounting substrate. A ring member that surrounds the recess in a plan view; and a lid that is joined on the ring member to close the recess, and in the plan view, the ring member has a ring inner surface whose contour is the side wall portion. The contour of the outer surface of the ring is larger than the contour of the inner surface of the side wall, and the contour of the outer surface of the ring is smaller than the contour of the outer surface of the side wall of the side wall.
この構成によれば、平面視において、リング部材が側壁部の幅内に収まり易くなる。この場合、例えば蓋体とリング部材との接合時等に作用する荷重や熱の影響によって、リング部材が側壁部上の所望の位置からずれたとしても、側壁部内側面又は側壁部外側面に対してリング部材がはみ出るのを抑制できる。したがって、蓋体とリング部材との接合時において、リング部材を介して実装基板に局所的に荷重が作用するのを抑制し、実装基板等の損傷を抑制できる。 According to this configuration, the ring member can easily be accommodated within the width of the side wall portion in plan view. In this case, for example, even if the ring member deviates from a desired position on the side wall due to the influence of a load or heat acting at the time of joining the lid and the ring member, the inner side of the side wall or the outer side of the side wall The ring member can be prevented from protruding. Therefore, at the time of joining the lid and the ring member, it is possible to suppress a load from acting locally on the mounting substrate via the ring member, and it is possible to suppress damage to the mounting substrate and the like.
上記態様において、前記リング部材のうち、前記リング内側面は前記側壁部内側面に対して前記側壁部外側面寄りに配置され、前記リング外側面は前記側壁部外側面に対して前記側壁部内側面寄りに配置され、前記リング内側面と前記側壁部内側面との距離、及び前記リング外側面と前記側壁部外側面との距離が互いに等しくなっていてもよい。
この構成によれば、リング内側面と側壁部内側面との距離、及びリング外側面と側壁部外側面との距離が互いに等しくなっているため、側壁部内側面又は側壁部外側面に対してシールリングがはみ出るのを確実に抑制できる。
In the above aspect, of the ring member, the inner surface of the ring is disposed closer to the outer surface of the side wall than the inner surface of the side wall, and the outer surface of the ring is closer to the inner surface of the side wall than the outer surface of the side wall. The distance between the inner surface of the ring and the inner surface of the side wall and the distance between the outer surface of the ring and the outer surface of the side wall may be equal to each other.
According to this configuration, the distance between the inner surface of the ring and the inner surface of the side wall and the distance between the outer surface of the ring and the outer surface of the side wall are equal to each other. It is possible to reliably suppress the protrusion.
本発明の一態様に係る圧電振動子は、上記本発明の一態様に係るパッケージと、前記凹部内に収容された圧電振動片と、を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、上述したように実装基板等の損傷を抑制できるので、実装基板、リング部材及び蓋体で画成されたキャビティ内の真空度の低下を抑制できる。その結果、振動特性に優れた圧電振動子を提供できる。
A piezoelectric vibrator according to one aspect of the present invention includes the package according to one aspect of the present invention, and a piezoelectric vibrating piece accommodated in the recess.
According to this configuration, since damage to the mounting substrate or the like can be suppressed as described above, it is possible to suppress a decrease in the degree of vacuum in the cavity defined by the mounting substrate, the ring member, and the lid. As a result, a piezoelectric vibrator having excellent vibration characteristics can be provided.
本発明の一態様によれば、実装基板における側壁部内側面又は側壁部外側面に対してシールリングがはみ出るのを抑制できる。 According to one embodiment of the present invention, the seal ring can be prevented from protruding from the inner side surface or the outer side surface of the side wall of the mounting substrate.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
[圧電振動子]
図1は本発明の実施形態に係る圧電振動子1の外観斜視図である。図2は封口板23を取り外した状態を示す圧電振動子1の平面図である。図3は図2のIII−III線に相当する断面図である。図4は実施形態に係る圧電振動子1の分解斜視図である。
図1〜図4に示すように、圧電振動子1は、いわゆるセラミックパッケージタイプの表面実装型振動子である。圧電振動子1は、内部に気密封止されたキャビティCを有するパッケージ2と、キャビティC内に収容された圧電振動片3と、を備えている。なお、圧電振動子1は、直方体状を呈している。したがって、本実施形態では平面視において圧電振動子1の長手方向を長手方向Lといい、短手方向を幅方向Wといい、これら長手方向L及び幅方向Wに対して直交する方向を厚さ方向Tという。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Piezoelectric vibrator]
FIG. 1 is an external perspective view of a
As shown in FIGS. 1 to 4, the
<圧電振動片>
図5は、圧電振動片3の平面図である。
図5に示すように、圧電振動片3は、水晶やタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料により形成されている。圧電振動片3は、所定の電圧が印加されたときに振動する。なお、圧電振動片3の長手方向、幅方向及び厚さ方向は、上述した圧電振動子1の長手方向L、幅方向W及び厚さ方向Tにそれぞれ一致している。
<Piezoelectric vibrating piece>
FIG. 5 is a plan view of the piezoelectric vibrating
As shown in FIG. 5, the piezoelectric
圧電振動片3は、いわゆるサイドアーム型の圧電振動片である。具体的に、圧電振動片3は、基部11と、一対の振動腕部(第1振動腕部12及び第2振動腕部13)と、一対の支持腕部(第1支持腕部14及び第2支持腕部15)と、を有している。
各振動腕部12,13は、基部11から長手方向Lに沿って片持ち状に延設されている。各振動腕部12,13は、幅方向Wに並んで配置されている。各振動腕部12,13は、基端部を固定端とし、先端部を自由端として互いに接近離間する方向(幅方向W)に振動する。各振動腕部12,13は、基端部に位置する本体部12A,13Aと、先端部に位置する錘部12B,13Bと、を有している。
The piezoelectric vibrating
Each of the vibrating
本体部12A,13Aにおける厚さ方向Tの両面には、厚さ方向Tに窪むとともに、長手方向Lに延びる溝部20がそれぞれ形成されている。なお、本体部12A,13Aの外面上には、各振動腕部12,13を幅方向Wに振動させる2系統の励振電極(不図示)が形成されている。各励振電極は、互いに電気的に絶縁された状態でパターニングされている。各励振電極は、例えばCr−Auの積層膜によって形成されている。
錘部12B,13Bは、本体部12A,13Aの先端部から長手方向Lにそれぞれ延設されている。錘部12B,13Bにおける幅方向Wの幅は、本体部12A,13Aの幅よりも広くなっている。これにより、各振動腕部12,13の先端部の質量及び振動時の慣性モーメントを増大させることができ、錘部12B,13Bを有しない圧電振動片と比較して各振動腕部12,13の長さを短縮できる。
The
基部11は、各振動腕部12,13の基端部を一体に連結している。なお、基部11における幅方向Wの両端面は、振動腕部12,13(本体部12A,13A)よりも外側に位置している。
The
各支持腕部14,15は、平面視でL字状に形成されている。各支持腕部14,15は、基部11及び振動腕部12,13(本体部12,13A)を幅方向Wの外側から取り囲んでいる。具体的に、各支持腕部14,15は、基部11における幅方向Wの両端面から幅方向Wの外側に向けて突設された後、長手方向Lに沿って各振動腕部12,13と平行に延在している。各支持腕部14,15のうち、少なくとも裏面には、圧電振動片3をパッケージ2に実装するための図示しないマウント電極がそれぞれ設けられている。
Each
各マウント電極は、上述した各励振電極のうち対応する励振電極に図示しない引き回し電極を介してそれぞれ接続されている。引き回し電極は、各支持腕部14,15それぞれから基部11を経由して各振動腕部12,13に至る経路に形成されている。
Each mount electrode is connected to a corresponding excitation electrode among the above-described excitation electrodes via a routing electrode (not shown). The lead-out electrodes are formed in paths from the
<パッケージ>
図1〜図4に示すように、パッケージ2は、圧電振動片3を収容する凹部21を有する実装基板22と、実装基板22の凹部21を閉塞する封口板(蓋体)23と、実装基板22と封口板23とを接合するシールリング(リング部材)24と、を有している。
<Package>
As shown in FIGS. 1 to 4, the
実装基板22は、上方(厚さ方向Tの一方)に向けて開口する箱型に形成されている。実装基板22は、セラミックス材料からなる第1基板31及び第2基板32が厚さ方向Tに積層されて構成されている。なお、各基板31,32に用いられるセラミックス材料としては、例えばアルミナ製のHTCC(High Temperature Co−Fired Ceramic)や、ガラスセラミックス製のLTCC(Low Temperature Co−Fired Ceramic)等を用いることが可能である。また、実装基板22は、1枚の基板により構成されていても、3枚以上の基板が積層されて構成されていても構わない。
The mounting
第1基板31は、厚さ方向Tから見た平面視で長方形状に形成されている。第1基板31の上面は、凹部21の底面を構成している。第1基板31の下面(厚さ方向Tの他方を向く面)には、一対の外部電極35,36が長手方向Lに間隔をあけて形成されている。外部電極35,36は、例えば蒸着やスパッタリング等で形成された単一金属による単層膜、又は異なる金属が積層された積層膜により構成されている。
The
図2〜図4に示すように、第2基板32は、焼結等によって第1基板31の上面に一体的に接合されている。第2基板32は、枠部(側壁部)41と、実装部42と、を備えている。
枠部41は、厚さ方向Tから見た平面視において、枠部外側面の輪郭が第1基板31における外側面の輪郭と同等の大きさを有する矩形の枠状に形成されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
The
実装部42は、枠部41のうち一対の長辺部分(長手方向Lに延びる部分)から、それぞれ幅方向Wの内側に向けて突設されている。実装部42上には、電極パッド43が形成されている。電極パッド43は、上述した外部電極35,36と同様に、例えば蒸着やスパッタリング等で形成された単一金属による単層膜、又は異なる金属が積層された積層膜等により構成されている。電極パッド43は、実装基板22を厚さ方向Tで貫通する図示しない貫通配線を介して対応する外部電極35,36にそれぞれ導通している。
The mounting
第2基板32(枠部41及び実装部42)の内側面は、凹部21の内側面を構成している。なお、本実施形態において、第2基板32の厚さは、第1基板31の厚さと同等、若しくは第1基板31の厚さ以上になっている。
The inner surface of the second substrate 32 (the
図6は、図3のVI部拡大図である。
図2、図6に示すように、シールリング24は、実装基板22の外形よりも一回り小さい導電性の枠状部材である。平面視において、シールリング24の幅は、枠部41の幅よりも狭くなっている。具体的に、平面視において、シールリング24のリング内側面の輪郭は、上述した枠部41の枠部内側面の輪郭よりも大きくなっている。また、平面視において、シールリング24のリング外側面の輪郭は、枠部41の枠部外側面の輪郭よりも小さくなっている。なお、シールリング24の幅は、枠部41の幅に対して60%〜80%程度に設定されていることが好ましい。
FIG. 6 is an enlarged view of a portion VI in FIG.
As shown in FIGS. 2 and 6, the
シールリング24は、第2基板32における枠部41上に接着されている。なお、シールリング24は、例えば銀ロウ等のロウ材やはんだ材等による焼付け、接着剤等によって第2基板32上に接着されている。また、シールリング24の材料としては、例えばKov/Ni/Au等の積層体が好適に用いられている。
The
図6に示すように、シールリング24のリング内側面は、枠部内側面に対して枠部外側面寄りに配置されている。また、シールリング24のリング外側面は、枠部外側面に対して枠部内側面寄りに配置されている。すなわち、平面視において、シールリング24は、枠部41の幅内に収まっている。本実施形態において、リング内側面と側壁部内側面との距離(内形差D1)、及びリング外側面と側壁部外側面との距離(外形差D2)は互いに等しくなっている。なお、内形差D1及び外形差D2は、適宜変更が可能である。但し、内形差は、外形差以下であることが、シールリング24の小型化等を図る観点で好ましい。
As shown in FIG. 6, the inner surface of the ring of the
封口板23は、厚さ方向Tから見た平面視で板状に形成されている。封口板23は、シールリング24上に接合(例えば、シーム溶接等)されて凹部21を気密に封止している。そして、実装基板22、封口板23及びシールリング24により画成された空間は、気密封止されたキャビティCを構成する。なお、封口板23は、例えばKov/Ni等の積層体により構成されている。
The sealing
図2〜図4に示すように、上述した圧電振動片3は、気密封止されたパッケージ2のキャビティC内に収容されている。具体的に、圧電振動片3は、キャビティC内において、支持腕部14,15の各マウント電極が第2基板32の実装部42に形成された各電極パッド43上にそれぞれ導電性接合材(不図示)を介して実装されている。これにより、キャビティC内において、圧電振動片3は、第2基板32及びシールリング24に取り囲まれるとともに、凹部21の底面に対して浮いた状態で支持されている。なお、上述した導電性接合材としては、導電性接着剤や金属バンプ等を使用することも可能である。導電性接着剤と金属バンプの共通点は、接合初期の段階において流動性を持ち、接合後期の段階において固化して接合強度を発現する性質を有することである。
As shown in FIGS. 2 to 4, the piezoelectric vibrating
このように構成された圧電振動子1を作動させるには、外部電極35,36(図3参照)に所定の電圧を印加する。すると、各励振電極に電流が流れ、各励振電極間に電界が発生する。各振動腕部12,13は、各励振電極間に発生する電界による逆圧電効果によって例えば互いに接近・離間する方向(幅方向W)に所定の共振周波数で振動する。そして、各振動腕部12,13の振動は、時刻源や制御信号のタイミング源、リファレンス信号源等に用いられる。
In order to operate the
このように、本実施形態では、平面視において、リング内側面の輪郭が枠部内側面の輪郭よりも大きく、リング外側面の輪郭が枠部外側面の輪郭よりも小さくなっている構成とした。
この構成によれば、平面視において、シールリング24が枠部41の幅内に収まり易くなる。この場合、例えば封口板23とシールリング24との溶接時等に作用する荷重や熱の影響によって、シールリング24が枠部41上の所望の位置からずれたとしても、枠部内側面又は枠部外側面に対してシールリング24がはみ出るのを抑制できる。したがって、封口板23とシールリング24との溶接時において、シールリング24を介して実装基板22に局所的に荷重が作用するのを抑制し、実装基板22等の損傷を抑制できる。
As described above, in this embodiment, in plan view, the contour of the inner surface of the ring is larger than the contour of the inner surface of the frame portion, and the contour of the outer surface of the ring is smaller than the contour of the outer surface of the frame portion.
According to this configuration, the
また、本実施形態では、リング内側面と側壁部内側面との内形差、及びリング外側面と側壁部外側面との外形差は互いに等しくなっているため、枠部内側面又は枠部外側面に対してシールリング24がはみ出るのを確実に抑制できる。
さらに、シールリング24の幅が、枠部41の幅に対して60%〜80%程度に設定されているため、シールリング24と枠部41との接着面積を確保した上で、枠部内側面又は枠部外側面に対してシールリング24がはみ出るのを確実に抑制できる。
Further, in this embodiment, the inner shape difference between the inner surface of the ring and the inner surface of the side wall and the outer shape difference between the outer surface of the ring and the outer surface of the side wall are equal to each other. On the other hand, the
Further, the width of the
そして、本実施形態の圧電振動子1では、上述したパッケージ2を備えているので、実装基板等の損傷に伴うキャビティC内の真空度の低下を抑制できる。その結果、振動特性に優れた圧電振動子1を提供できる。
And since the
なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、各支持腕部14,15が各振動腕部12,13に対して幅方向Wの外側に配置された、いわゆるサイドアーム型の圧電振動片3に本発明を採用した場合について説明したが、これに限られない。すなわち、圧電振動片3は、一対の振動腕部12,13を有していればよく、例えば1つの支持腕部が一対の振動腕部の間に配置された、いわゆるセンターアーム型の圧電振動片や、支持腕部を備えていない、いわゆる音叉型の振動片であってもよい。
さらに、圧電振動片として、厚みすべり振動するAT振動片を用いても構わない。
また、パッケージ2内に封入する電子部品としては、圧電振動片に限られない。例えば、MEMSや水晶デバイス、光デバイス、各種センサ、電池等に本発明のパッケージを適用しても構わない。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the so-called side arm type piezoelectric vibrating
Furthermore, as the piezoelectric vibrating piece, an AT vibrating piece that vibrates through thickness may be used.
Further, the electronic component sealed in the
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各変形例を適宜組み合わせても構わない。 In addition, in the range which does not deviate from the meaning of this invention, it is possible to replace suitably the component in the embodiment mentioned above by a known component, and you may combine each modification mentioned above suitably.
1…圧電振動子
2…パッケージ
3…圧電振動片(電子部品)
21…凹部
22…実装基板
23…封口板(蓋体)
24…シールリング(リング部材)
41…枠部(側壁部)
DESCRIPTION OF
21 ...
24 ... Seal ring (ring member)
41 ... Frame part (side wall part)
Claims (3)
前記実装基板の側壁部上に配置され、前記実装基板の厚さ方向から見た平面視で前記凹部を取り囲むリング部材と、
前記リング部材上に接合されて前記凹部を閉塞する蓋体と、を備え、
前記平面視において、前記リング部材は、リング内側面の輪郭が前記側壁部の側壁部内側面の輪郭よりも大きく、リング外側面の輪郭が前記側壁部の側壁部外側面の輪郭よりも小さくなっていることを特徴とするパッケージ。 A mounting substrate having a recess for accommodating an electronic component;
A ring member disposed on the side wall portion of the mounting substrate and surrounding the recess in a plan view as viewed from the thickness direction of the mounting substrate;
A lid joined on the ring member to close the recess,
In the plan view, the ring member has a contour of the inner surface of the ring larger than a contour of the inner surface of the side wall of the side wall, and a contour of the outer surface of the ring is smaller than a contour of the outer surface of the side wall of the side wall. Package characterized by being.
前記リング内側面と前記側壁部内側面との距離、及び前記リング外側面と前記側壁部外側面との距離が互いに等しくなっていることを特徴とする請求項1に記載のパッケージ。 Among the ring members, the inner surface of the ring is disposed closer to the outer surface of the sidewall portion than the inner surface of the sidewall portion, the outer surface of the ring is disposed closer to the inner surface of the sidewall portion than the outer surface of the sidewall portion,
The package according to claim 1, wherein a distance between the inner surface of the ring and the inner surface of the side wall and a distance between the outer surface of the ring and the outer surface of the side wall are equal to each other.
前記凹部内に収容された圧電振動片と、を備えていることを特徴とする圧電振動子。 A package according to claim 1 or claim 2;
A piezoelectric vibrator comprising: a piezoelectric vibrating piece housed in the recess.
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