JP2018033062A - Piezoelectric device - Google Patents

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修一 内川
Shuichi Uchikawa
修一 内川
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京セラ株式会社
Kyocera Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric device which limits influence of electromagnetic waves on a piezoelectric oscillation element and an electronic component element to reduce fluctuation in oscillation frequency.SOLUTION: A piezoelectric device comprises: an element mounting member 111 having a first electrode pad 114 provided on an undersurface of a first substrate 112; an oscillator part 110 having a piezoelectric oscillation element 120 and a lid member 130; a second substrate 140 which has a through hole 142 and a second electrode pad 141 provided on an upper surface and an external connection electrode pad 143 provided on an undersurface and on which the oscillator part 110 is mounted; and an integrated circuit element 150 which is arranged in the through hole 142 and mounted on the undersurface of the first substrate 112. The piezoelectric device further comprises: a first cover part 160 which is arranged on the upper surface of the second substrate 140 and houses the oscillator part 110 inside; and a second cover part 170 arranged on the undersurface of the second substrate 140 so as to block an opening of the through hole 142 on the side of the undersurface of the second substrate 140.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、電子機器等に用いられる電子部品の一つである圧電デバイスに関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric device that is one of electronic components used in electronic equipment and the like.
圧電振動素子を内部に搭載した圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスは、電子部品の一つとして、コンピュータ,携帯電話又は小型情報機器などの電子機器内部に、基準信号源やクロック信号源として搭載され使用されている。以下に従来の圧電デバイスの一例として、圧電材料として水晶を用い、平面視形状が矩形の圧電素子と集積回路素子を内部に搭載した圧電発振器について説明する。   Piezoelectric devices such as piezoelectric vibrators and piezoelectric oscillators that have a piezoelectric resonator inside are used as one of electronic components, as a reference signal source or clock signal source, inside an electronic device such as a computer, mobile phone, or small information device. Installed and used. As an example of a conventional piezoelectric device, a piezoelectric oscillator in which quartz is used as a piezoelectric material and a piezoelectric element having a rectangular shape in plan view and an integrated circuit element are mounted therein will be described below.
圧電発振器は、水晶等の圧電振動素子の圧電効果を利用して、特定の周波数の信号を安定的に発振出力させる電子部品である。圧電発振器は、例えば、厚み方向に貫通孔を有する第一基板と、第一基板の上面に貫通孔を覆うように実装された振動子部と、貫通孔内に配置され、振動子部に実装された集積回路素子と、を有している。第一基板は、平面視矩形の平板状で貫通孔を有する絶縁基板と、上面に設けられ振動子部が実装される振動子部用パッドと、下面に設けられた外部端子と、振動子部用パッドと外部端子とを接続する接続導体と、を有している(例えば、下記特許文献1又は2を参照。)。   A piezoelectric oscillator is an electronic component that stably oscillates and outputs a signal having a specific frequency by using a piezoelectric effect of a piezoelectric vibration element such as a crystal. The piezoelectric oscillator is, for example, a first substrate having a through-hole in the thickness direction, a vibrator unit mounted on the upper surface of the first substrate so as to cover the through-hole, and disposed in the through-hole and mounted in the vibrator unit. Integrated circuit elements. The first substrate is a flat plate having a rectangular shape in plan view and having a through-hole, a vibrator portion pad provided on the upper surface on which the vibrator portion is mounted, an external terminal provided on the lower surface, and the vibrator portion And a connection conductor for connecting the external pad and the external terminal (see, for example, Patent Document 1 or 2 below).
特開2016−082538号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-082538 特開2015−091128号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-091128
前述した圧電発振器を含む従来の圧電デバイスは、上面には第一電極パッドが設けられ、下面には外部接続電極パッドが設けられ、中央には貫通孔が設けられている第一基板と、第二基板を有し第二基板の下面に第二電極パッドが設けられた素子搭載部材と、素子搭載部材内に実装されている圧電振動素子と、金属製の蓋部材とが設けられた振動子部と、第二基板の下面に実装されている電子部品素子と、を備え、貫通孔内に電子部品素子を収容しつつ第一電極パッドと第二電極パッドとが電気的に接続し且つ固着されている。   A conventional piezoelectric device including the piezoelectric oscillator described above includes a first substrate having a first electrode pad on the upper surface, an external connection electrode pad on the lower surface, and a through hole in the center. A vibrator having an element mounting member having two substrates and a second electrode pad provided on the lower surface of the second substrate, a piezoelectric vibration element mounted in the element mounting member, and a metal lid member And an electronic component element mounted on the lower surface of the second substrate, and the first electrode pad and the second electrode pad are electrically connected and fixed while accommodating the electronic component element in the through hole. Has been.
しかし、このような構成の場合、圧電デバイスが外部から受けるノイズ等の電磁波に対してシールド効果を備えている部分は、圧電デバイス上部の金属製の蓋部材のみであるため、電子機器の実装基板に圧電デバイスを実装し使用したとき、他の電子デバイスから生じたノイズ等の電磁波が、圧電デバイスの上部以外から内部に侵入し、搭載された圧電振動素子や電子部品素子の電子的動作に悪影響を生じさせ、圧電デバイスの発振周波数が変動してしまうおそれがあった。   However, in such a configuration, the part that has a shielding effect against electromagnetic waves such as noise that the piezoelectric device receives from the outside is only the metal lid member on the upper part of the piezoelectric device, so the mounting board of the electronic device When a piezoelectric device is mounted and used, electromagnetic waves such as noise generated from other electronic devices enter the inside from other than the top of the piezoelectric device, adversely affecting the electronic operation of the mounted piezoelectric vibration element and electronic component element This may cause the oscillation frequency of the piezoelectric device to fluctuate.
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、圧電振動素子や電子部品素子が受ける電磁波の影響を抑止し、発振周波数が変動することを低減した圧電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 piezoelectric device that suppresses the influence of electromagnetic waves received by a piezoelectric vibration element and an electronic component element and reduces fluctuations in oscillation frequency.
本発明の圧電デバイスは、少なくとも第一基板を備え第一基板の下面に設けられた第一電極パッドが設けられた素子搭載部材と、第一基板の上面に実装された圧電振動素子と、素子搭載部材に接合することで圧電振動素子を気密封止する蓋部材とを有する振動子部と、貫通孔を有し、上面に第二電極パッドが設けられており、下面に少なくとも四つの外部接続電極パッドが設けられており、第二電極パッドと第一電極パッドとを接合することにより振動子部が実装された平板状の第二基板と、貫通孔内に配置され第一基板の下面に実装された電子部品素子と、を備え、第二基板の上面に配置され内部に振動子部を収容した箱状の第一カバー部と、貫通孔の第二基板の下面側開口を塞ぐように第二基板の下面に配置された平板状の第二カバー部と、が設けられていることを特徴とする。   The piezoelectric device of the present invention includes an element mounting member provided with at least a first substrate and provided with a first electrode pad provided on the lower surface of the first substrate, a piezoelectric vibration element mounted on the upper surface of the first substrate, and an element A vibrator unit having a lid member that hermetically seals the piezoelectric vibration element by bonding to the mounting member, a through hole, a second electrode pad on the upper surface, and at least four external connections on the lower surface An electrode pad is provided, a flat plate-like second substrate on which the vibrator portion is mounted by bonding the second electrode pad and the first electrode pad, and a lower surface of the first substrate disposed in the through hole. An electronic component element mounted on the second substrate, the box-shaped first cover portion which is disposed on the upper surface of the second substrate and accommodates the vibrator portion therein, and the lower surface side opening of the second substrate of the through hole is closed. A flat plate-like second cover portion disposed on the lower surface of the second substrate , Characterized in that is provided.
本発明の圧電デバイスは、少なくとも第一基板を備え第一基板の下面に設けられた第一電極パッドが設けられた素子搭載部材と、第一基板の上面に実装された圧電振動素子と、素子搭載部材に接合することで圧電振動素子を気密封止する蓋部材とを有する振動子部と、貫通孔を有し、上面に第二電極パッドが設けられており、下面に少なくとも四つの外部接続電極パッドが設けられており、第二電極パッドと第一電極パッドとを接合することにより振動子部が実装された平板状の第二基板と、貫通孔内に配置され第一基板の下面に実装された電子部品素子と、を備え、第二基板の上面に配置され内部に振動子部を収容した箱状の第一カバー部と、貫通孔の第二基板の下面側開口を塞ぐように第二基板の下面に配置された平板状の第二カバー部と、が設けられている。   The piezoelectric device of the present invention includes an element mounting member provided with at least a first substrate and provided with a first electrode pad provided on the lower surface of the first substrate, a piezoelectric vibration element mounted on the upper surface of the first substrate, and an element A vibrator unit having a lid member that hermetically seals the piezoelectric vibration element by bonding to the mounting member, a through hole, a second electrode pad on the upper surface, and at least four external connections on the lower surface An electrode pad is provided, a flat plate-like second substrate on which the vibrator portion is mounted by bonding the second electrode pad and the first electrode pad, and a lower surface of the first substrate disposed in the through hole. An electronic component element mounted on the second substrate, the box-shaped first cover portion which is disposed on the upper surface of the second substrate and accommodates the vibrator portion therein, and the lower surface side opening of the second substrate of the through hole is closed. A flat plate-like second cover portion disposed on the lower surface of the second substrate , It is provided.
このような構成により、圧電デバイスを主要に構成する振動子部及び電子部品素子の全体を第一カバー部及び第二カバー部で覆い囲っているため、電子機器の実装基板に圧電デバイスを実装し使用したとき、他の電子デバイスから生じたノイズ等の電磁波は、第一カバー部及び第二カバー部によって吸収及び減衰されるため、電磁波が第一カバー部及び第二カバー部内に進入することを抑止することができる。これにより、第一カバー部及び第二カバー部内に搭載された圧電振動素子や電子部品素子の電子的動作に対する電磁波の影響を抑えることができ、圧電デバイスの発振周波数が変動してしまうことを低減させることが可能となる。   With such a configuration, the entire vibrator unit and electronic component elements that mainly constitute the piezoelectric device are covered with the first cover unit and the second cover unit, so the piezoelectric device is mounted on the mounting board of the electronic device. When used, electromagnetic waves such as noise generated from other electronic devices are absorbed and attenuated by the first cover portion and the second cover portion, so that the electromagnetic waves enter the first cover portion and the second cover portion. Can be deterred. As a result, it is possible to suppress the influence of electromagnetic waves on the electronic operation of the piezoelectric vibration element and the electronic component element mounted in the first cover part and the second cover part, and reduce the fluctuation of the oscillation frequency of the piezoelectric device. It becomes possible to make it.
よって、本発明は、圧電振動素子や電子部品素子が受ける電磁波の影響を抑止し、発振周波数が変動することを低減した圧電デバイスを提供できる効果を奏する。   Therefore, the present invention has an effect that it is possible to provide a piezoelectric device that suppresses the influence of electromagnetic waves received by the piezoelectric vibration element and the electronic component element and reduces the fluctuation of the oscillation frequency.
本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスを示した分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing a piezoelectric device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスを示した平面図であり、(a)は上方から示した平面図であり、(b)は下方から示した平面図である。It is the top view which showed the piezoelectric device which concerns on 1st embodiment of this invention, (a) is the top view shown from upper direction, (b) is the top view shown from the downward direction. 図2(a)に示した仮想切断線A−Aで切断したときの断面図である。It is sectional drawing when cut | disconnecting by the virtual cutting line AA shown to Fig.2 (a). 本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスにおける変形例を、図3と同じ位置で切断したときの断面図である。It is sectional drawing when the modification in the piezoelectric device which concerns on 1st embodiment of this invention is cut | disconnected in the same position as FIG. 本発明の第二実施形態に係る圧電デバイスを、図3と同じ位置で切断したときの断面図である。It is sectional drawing when the piezoelectric device which concerns on 2nd embodiment of this invention is cut | disconnected in the same position as FIG.
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスを示した分解斜視図である。図2は、本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスを示した平面図であり、(a)は上方から示した平面図であり、(b)は下方から示した平面図である。図3は、図2(a)に示した仮想切断線A−Aで切断したときの断面図である。図4は、本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスにおける変形例を、図3と同じ位置で切断したときの断面図である。図5は、本発明の第二実施形態に係る圧電デバイスを、図3と同じ位置で切断したときの断面図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view showing a piezoelectric device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the piezoelectric device according to the first embodiment of the present invention, (a) is a plan view shown from above, and (b) is a plan view shown from below. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the virtual cutting line AA shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a modification of the piezoelectric device according to the first embodiment of the present invention cut at the same position as in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view when the piezoelectric device according to the second embodiment of the present invention is cut at the same position as FIG.
尚、各図では、説明を明りょうとするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。また、図1及び2(a)では説明を平易とするため、図示してある方を各々の圧電デバイス及びそれを構成する各構成要素の上方、反対側を下方として記述する。図2(b)については、図示してある方を各々の圧電デバイス及びそれを構成する各構成要素の下方、反対側を上方として記述する。図3、4及び5については、図面が記載されている用紙上方を各々の圧電デバイス及びそれを構成する各構成要素の上方として記述する。   In each drawing, for clarity of explanation, a part of the structure is not shown, and some dimensions are exaggerated. 1 and 2 (a), for the sake of simplicity of explanation, the illustrated one is described as each piezoelectric device and the components constituting the piezoelectric device, and the opposite side as the bottom. With respect to FIG. 2B, the illustrated one is described as each piezoelectric device and the lower part of each component constituting the piezoelectric device, and the opposite side as an upper part. 3, 4, and 5, the upper side of the sheet on which the drawings are described is described as the upper side of each piezoelectric device and each component constituting the piezoelectric device.
(第一実施形態)
本発明の第一実施形態として、圧電デバイスの一つである圧電発振器について説明する。圧電発振器100は、図1、2及び3に示すように、振動子部110と、第二基板140と、電子部品素子の一例である集積回路素子150と、第一カバー部160と、第二カバー部170とから主に構成されている。このような圧電発振器100は、電子機器等で使用する基準信号を生成出力するために用いられる。
(First embodiment)
As a first embodiment of the present invention, a piezoelectric oscillator that is one of piezoelectric devices will be described. As shown in FIGS. 1, 2 and 3, the piezoelectric oscillator 100 includes a vibrator portion 110, a second substrate 140, an integrated circuit element 150 which is an example of an electronic component element, a first cover portion 160, The cover part 170 is mainly comprised. Such a piezoelectric oscillator 100 is used to generate and output a reference signal used in an electronic device or the like.
振動子部110は、内部に圧電振動素子120を、且つ外部に集積回路素子150を安定的に搭載しつつ、圧電振動素子120及び集積回路素子150に電気信号を入力させ圧電振動素子120及び集積回路素子150からの電気信号を出力させることに用いる。振動子部110は、素子搭載部材111と、圧電振動素子120と、蓋部材130と、を備えている。   The vibrator unit 110 stably mounts the piezoelectric vibration element 120 inside and the integrated circuit element 150 outside, and inputs an electric signal to the piezoelectric vibration element 120 and the integrated circuit element 150 to integrate the piezoelectric vibration element 120 and the integrated vibration element 120. It is used to output an electrical signal from the circuit element 150. The vibrator unit 110 includes an element mounting member 111, a piezoelectric vibration element 120, and a lid member 130.
素子搭載部材111は、後述する圧電振動素子120を安定的に搭載するためのものである。素子搭載部材111は、主に第一基板112と、枠体113とからなり、第一電極パッド114と、第三電極パッド115と、第四電極パッド116と、接合材117を備えた構成となっている。   The element mounting member 111 is for stably mounting a piezoelectric vibration element 120 described later. The element mounting member 111 mainly includes a first substrate 112 and a frame 113, and includes a first electrode pad 114, a third electrode pad 115, a fourth electrode pad 116, and a bonding material 117. It has become.
第一基板112は、平面視矩形状の平板であり、その上面に圧電振動素子120を実装し且つ下面に集積回路素子150を実装するための実装部材として機能するものである。第一基板112の上面には、圧電振動素子120へ信号を入出力するための第三電極パッド115が設けられており、下面の四隅には、後述する第二基板140への信号を入出力させつつ振動子部110を第二基板140に固着させるための第一電極パッド114が設けられている。また、下面の中央には、後述する集積回路素子150へ信号を入出力させつつ集積回路素子150を固着搭載させるための第四電極パッド116が設けられている。第一基板112の表面及び内部には、第一電極パッド114と第四電極パッド116とを電気的に接続するための配線パターン(図示せず)と、第三電極パッド115と第四電極パッド116とを電気的に接続するための配線パターン(図示せず)が設けられている。また、第一電極パッド114と第三電極パッド115とは、集積回路素子150を介して電気的に接続しているが、直接的には電気的に接続していない。尚、第一基板112は、例えば、アルミナセラミックスまたはガラス−セラミックス等のセラミック材料、またはガラス−エポキシである絶縁材料から構成されている。   The first substrate 112 is a flat plate having a rectangular shape in plan view, and functions as a mounting member for mounting the piezoelectric vibration element 120 on the upper surface and mounting the integrated circuit element 150 on the lower surface. A third electrode pad 115 for inputting / outputting a signal to / from the piezoelectric vibration element 120 is provided on the upper surface of the first substrate 112, and a signal to the second substrate 140 described later is input / output at four corners of the lower surface. A first electrode pad 114 for fixing the vibrator part 110 to the second substrate 140 is provided. In addition, a fourth electrode pad 116 is provided at the center of the lower surface for fixing and mounting the integrated circuit element 150 while inputting and outputting signals to the integrated circuit element 150 described later. A wiring pattern (not shown) for electrically connecting the first electrode pad 114 and the fourth electrode pad 116, the third electrode pad 115 and the fourth electrode pad are provided on the surface and inside of the first substrate 112. A wiring pattern (not shown) for electrically connecting to 116 is provided. The first electrode pad 114 and the third electrode pad 115 are electrically connected via the integrated circuit element 150, but are not directly electrically connected. The first substrate 112 is made of, for example, a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, or an insulating material that is glass-epoxy.
枠体113は、第一基板112の上面の外周縁に沿って設けられており、第一基板112の上面側に圧電振動素子120を内部に収容できる容量を有する凹部118を形成するためのものである。枠体113は、例えば、アルミナセラミックスまたはガラス−セラミックス等のセラミック材料、またはガラス−エポキシである絶縁材料から構成されている。尚、この枠体113の内周の大きさ、つまり凹部118の開口部の大きさは、後述する圧電振動素子120が横方向で凹部118内に搭載できる大きさとなっている。   The frame body 113 is provided along the outer peripheral edge of the upper surface of the first substrate 112, and is used to form a recess 118 having a capacity capable of accommodating the piezoelectric vibration element 120 in the upper surface side of the first substrate 112. It is. The frame 113 is made of, for example, a ceramic material such as alumina ceramic or glass-ceramic, or an insulating material that is glass-epoxy. The size of the inner periphery of the frame body 113, that is, the size of the opening of the recess 118 is such that a piezoelectric vibration element 120 described later can be mounted in the recess 118 in the lateral direction.
第一電極パッド114は、振動子部110を第二基板140に実装する際に、半田等の導電性接合材を介して電気的に接続するための電極パッドとして機能する。第一電極パッド114は、第一基板112の下面の四隅にそれぞれ一つずつ計四個設けられており、それぞれの第一電極パッド114は、所定の第四電極パッド116と第一基板112内に設けられた配線パターン(図示せず)により電気的に接続されている。尚、この第一電極パッド114のうちGND(接地)電位となる第一電極パッド114は、後述する蓋部材130、第一カバー部160及び第二カバー部170と電気的に接続していても構わない。また、第一電極パッド114は金等の導電性の金属のメタライズ処理によって形成される。   The first electrode pad 114 functions as an electrode pad for electrical connection via a conductive bonding material such as solder when the vibrator unit 110 is mounted on the second substrate 140. A total of four first electrode pads 114 are provided at each of the four corners of the lower surface of the first substrate 112, and each first electrode pad 114 has a predetermined fourth electrode pad 116 and a first substrate 112 inside. Are electrically connected by a wiring pattern (not shown). The first electrode pad 114 having a GND (ground) potential among the first electrode pads 114 may be electrically connected to the lid member 130, the first cover portion 160, and the second cover portion 170 described later. I do not care. The first electrode pad 114 is formed by metallizing a conductive metal such as gold.
第三電極パッド115は、後述する圧電振動素子120と導電性接着剤119を用いて導通し、圧電振動素子120への信号の入出力をするものである。第三電極パッド115は一対であり、凹部118内に露出した第一基板112の上面の一方の短辺に沿って並びつつ、圧電振動素子120が凹部118内の所定の位置に配置されたときに圧電振動素子120に設けられた接続用電極123に対向する位置に設けられている。この第三電極パッド115は、第一基板112内に設けられた配線パターン(図示せず)により所定の第四電極パッド116と電気的に接続されている。尚、第三電極パッド115は金等の導電性の金属のメタライズ処理によって形成される。   The third electrode pad 115 is electrically connected using a piezoelectric vibration element 120 (described later) and a conductive adhesive 119, and inputs / outputs signals to / from the piezoelectric vibration element 120. A pair of third electrode pads 115 are arranged along one short side of the upper surface of the first substrate 112 exposed in the recess 118, and the piezoelectric vibration element 120 is disposed at a predetermined position in the recess 118. Are provided at positions facing the connection electrodes 123 provided in the piezoelectric vibration element 120. The third electrode pad 115 is electrically connected to a predetermined fourth electrode pad 116 by a wiring pattern (not shown) provided in the first substrate 112. The third electrode pad 115 is formed by metallizing a conductive metal such as gold.
第四電極パッド116は、後述する集積回路素子150を接合導通するものであり、第一基板112の下面の中央部分に、集積回路素子150に設けられた複数個の接続パッド151に対応する個数及び位置に設けられている。例えば、集積回路素子150に接続パッド151が二列状に計八個設けられていた場合、第四電極パッド116は、第一基板112の下面の中央部に二列状に計八個設けられることとなる。第四電極パッド116のうち所定のパッドは、第三電極パッド115と電気的に接続されている。また、残りの第四電極パッド116のうちの所定のパッドは、それぞれ第一電極パッド114と電気的に接続されている。尚、第四電極パッド116は金等の導電性の金属のメタライズ処理によって形成される。   The fourth electrode pad 116 is used to join and connect an integrated circuit element 150 to be described later, and the number corresponding to a plurality of connection pads 151 provided on the integrated circuit element 150 is provided at the center of the lower surface of the first substrate 112. And the position. For example, when a total of eight connection pads 151 are provided in two rows on the integrated circuit element 150, a total of eight fourth electrode pads 116 are provided in two rows in the center of the lower surface of the first substrate 112. It will be. A predetermined pad of the fourth electrode pad 116 is electrically connected to the third electrode pad 115. In addition, predetermined pads among the remaining fourth electrode pads 116 are electrically connected to the first electrode pads 114, respectively. The fourth electrode pad 116 is formed by metallizing a conductive metal such as gold.
圧電振動素子120は、例えば、厚みすべり振動を用いて所望する周波数の電気信号を生成するものである。圧電振動素子120は、図1に示すように、圧電素子121と、圧電素子121の上面に設けられた厚みすべり振動を励振する励振用電極122と、接続用電極123から主に構成されている。   The piezoelectric vibration element 120 generates an electric signal having a desired frequency using, for example, thickness shear vibration. As shown in FIG. 1, the piezoelectric vibration element 120 mainly includes a piezoelectric element 121, an excitation electrode 122 that excites thickness shear vibration provided on the upper surface of the piezoelectric element 121, and a connection electrode 123. .
圧電素子121は、平面視矩形の平板であり、人工水晶体から所定のアングルでカットされ外形加工された水晶薄板が用いられている。尚、本実施形態においては、圧電素子121に水晶薄板を用いたが、他にタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電性を有する単結晶材料を材料とした薄板を使用しても良い。   The piezoelectric element 121 is a flat plate having a rectangular shape in plan view, and a thin crystal plate that is cut from the artificial crystalline lens at a predetermined angle and is processed in outline is used. In this embodiment, a quartz thin plate is used for the piezoelectric element 121. However, a thin plate made of a single crystal material having piezoelectricity such as lithium tantalate or lithium niobate may be used.
励振用電極122は、厚みすべり振動を圧電素子121に生成するためのものである。励振用電極122は、圧電素子121の上面及び下面のほぼ中央に一つずつ、圧電素子121を挟んで対向して設けられている。励振用電極122は、例えば、互いに同一の形状及び大きさであり、平面透視において重なっている。励振用電極122の形状は、例えば、圧電素子121の主面の四辺と平行な四辺を有する概略矩形である。また、励振用電極122は、圧電素子121の上下面に、金、アルミニウム、ニッケル、クロムやチタン、或いはこれらの金属を含む合金等の導電性の金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に積層形成した上で、フォトリソグラフィ法等の製造方法により形成されている。例えば、励振用電極122は圧電素子121の表面側から順にクロム、ニッケル、金の金属の三層構造となっていても良い。   The excitation electrode 122 is for generating a thickness shear vibration in the piezoelectric element 121. One excitation electrode 122 is provided at the center of the upper surface and the lower surface of the piezoelectric element 121, and is opposed to the piezoelectric element 121. The excitation electrodes 122 have, for example, the same shape and size as each other, and overlap in plan perspective. The shape of the excitation electrode 122 is, for example, a substantially rectangular shape having four sides parallel to the four sides of the main surface of the piezoelectric element 121. The excitation electrode 122 is formed by laminating a conductive metal such as gold, aluminum, nickel, chromium, titanium, or an alloy containing these metals on the upper and lower surfaces of the piezoelectric element 121 by vapor deposition or sputtering. In addition, it is formed by a manufacturing method such as a photolithography method. For example, the excitation electrode 122 may have a three-layer structure of chromium, nickel, and gold metal in order from the surface side of the piezoelectric element 121.
接続用電極123は、素子搭載部材110に設けられた第三電極パッド115と圧電振動素子120の励振用電極122との間の信号の入出力を行うためのものである。接続用電極123は、それぞれの励振用電極122から引き出された配線パターンの各終端部分に設けられおり、圧電素子121の一方の短辺の両角部の上面から側面を介して下面にかけて、それぞれ一個計二個形成されている。この接続用電極123は、導電性接着剤119により、素子搭載部材111に設けられた第三電極パッド115と電気的に接続されている。また、接続用電極123は、圧電素子121の一方の短辺の両角部の上下側面に、金、アルミニウム、ニッケル、クロムやチタン、或いはこれらの金属を含む合金等の導電性の金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に積層形成した上で、フォトリソグラフィ法等の製造方法により形成されている。例えば、接続用電極123は圧電素子121の表面側から順にクロム、ニッケル、金の金属の三層構造となっていても良い。   The connection electrode 123 is for inputting and outputting signals between the third electrode pad 115 provided on the element mounting member 110 and the excitation electrode 122 of the piezoelectric vibration element 120. Each of the connection electrodes 123 is provided at each terminal portion of the wiring pattern drawn out from each excitation electrode 122, and one electrode is provided from the upper surface of both corners of one short side of the piezoelectric element 121 to the lower surface through the side surface. A total of two are formed. The connection electrode 123 is electrically connected to a third electrode pad 115 provided on the element mounting member 111 by a conductive adhesive 119. The connection electrode 123 is formed by depositing or depositing conductive metal such as gold, aluminum, nickel, chromium, titanium, or an alloy containing these metals on the upper and lower side surfaces of both corners of one short side of the piezoelectric element 121. After being formed into a thin film by sputtering or the like, it is formed by a manufacturing method such as a photolithography method. For example, the connection electrode 123 may have a three-layer structure of chromium, nickel, and gold metal in order from the surface side of the piezoelectric element 121.
導電性接着剤119は、図3に示すように、接続用電極123と第三電極パッド115とを電気的に接続させつつ、圧電振動素子120を第三電極パッド115に固着するためのものである。導電性接着剤119は、銀等を導電性フィラーとして含有したエポキシ系又はシリコーン系の合成樹脂からなり、粘度は20〜40Pa・sとなっている。この導電性接着剤119は、例えば、流動性を有した状態で第三電極パッド115の上面に適量塗布され、圧電振動素子120を導電性接着剤119と接続用電極123とが接触するように配置した後、120〜200℃で加熱して導電性接着剤119を固化させることにより、接続用電極123と第三電極パッド115とを電気的に接続させつつ、圧電振動素子120を第三電極パッド115に固着させている。   As shown in FIG. 3, the conductive adhesive 119 is for fixing the piezoelectric vibrating element 120 to the third electrode pad 115 while electrically connecting the connection electrode 123 and the third electrode pad 115. is there. The conductive adhesive 119 is made of an epoxy-based or silicone-based synthetic resin containing silver or the like as a conductive filler, and has a viscosity of 20 to 40 Pa · s. For example, an appropriate amount of the conductive adhesive 119 is applied to the upper surface of the third electrode pad 115 in a fluid state so that the conductive adhesive 119 and the connection electrode 123 come into contact with the piezoelectric vibration element 120. After the placement, the piezoelectric adhesive element 119 is heated at 120 to 200 ° C. to solidify the conductive adhesive 119, thereby electrically connecting the connection electrode 123 and the third electrode pad 115, while the piezoelectric vibrating element 120 is connected to the third electrode. It is fixed to the pad 115.
蓋部材130は、圧電振動素子120を収容しつつ真空状態にある凹部118、あるいは窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスが充填された凹部118を気密的に封止するためのものである。蓋部材130は、平面視矩形状の平板形状であり、凹部118の開口部を覆い塞ぐ大きさを有する。蓋部材130は、枠体113の開口部側主面上に凹部118の開口部を覆い塞ぐように配置され、枠体113の開口部側上面と接合材117を介して接合されている。蓋部材130は、例えば、鉄、ニッケルまたはコバルトの少なくともいずれかを含む合金あるいはセラミックからなり、その厚み寸法は、例えば0.2〜1.0mmである。尚、蓋部材130は、第一電極パッド114のうちGND(接地)電位となる第一電極パッド114と電気的に接続していても構わない。   The lid member 130 is for hermetically sealing the recess 118 in a vacuum state while accommodating the piezoelectric vibration element 120 or the recess 118 filled with an inert gas such as nitrogen, argon, helium. The lid member 130 has a flat plate shape that is rectangular in plan view, and has a size that covers and closes the opening of the recess 118. The lid member 130 is disposed on the opening side main surface of the frame 113 so as to cover and close the opening of the recess 118, and is bonded to the opening side upper surface of the frame 113 via the bonding material 117. The lid member 130 is made of, for example, an alloy or ceramic containing at least one of iron, nickel, and cobalt, and the thickness dimension thereof is, for example, 0.2 to 1.0 mm. The lid member 130 may be electrically connected to the first electrode pad 114 having a GND (ground) potential in the first electrode pad 114.
尚、振動子部110の構成は前記したものに限定されず、例えば、枠体113を備えずに、第一基板112の上面に圧電振動素子120を搭載し、その圧電振動素子120を覆うように箱状でフランジを有する蓋部材を被せ、その蓋部材のフランジ部分と第一基板112とを接合することで蓋部材内の圧電振動素子120を気密封止した形態の振動子部でも良い。   Note that the configuration of the vibrator unit 110 is not limited to that described above. For example, the piezoelectric vibration element 120 is mounted on the upper surface of the first substrate 112 without the frame body 113 and covers the piezoelectric vibration element 120. It is also possible to use a vibrator unit in a form in which the piezoelectric vibration element 120 in the lid member is hermetically sealed by covering the lid member having a box shape with a flange and joining the flange portion of the lid member and the first substrate 112.
第二基板140は、前述した振動子部110を接合保持するためのものであると共に、集積回路素子150を収容するためのものである。第二基板140は、第二電極パッド141と、貫通孔142と、外部接続電極パッド143とを備えている。   The second substrate 140 is used for bonding and holding the vibrator unit 110 described above and for accommodating the integrated circuit element 150. The second substrate 140 includes a second electrode pad 141, a through hole 142, and an external connection electrode pad 143.
第二基板140は、平面視外形が矩形である平板状であり、その平面視の大きさは振動子部110の第一基板112の平面視の大きさに比べ大きくなっている。また、第二基板140の厚みは、集積回路素子150を搭載した振動子部110を、集積回路素子150を貫通孔142に挿入しつつ第二基板140の上面に実装したときに、集積回路素子150の振動子部110との接合面とは反対側の面が第二基板140の下面から突出しない程度の厚みを有している。第二基板140の上面には、振動子部110に設けられた第一電極パッド114に対応する位置に第二電極パッド141が設けられており、下面及び側面には、外部接続電極パッド143が設けられている。第二基板140の上面には、上面に設けられた個々の第二電極パッド141と、第二基板140の下面及び側面に設けられた外部接続電極パッド143とを個別に電気的に接続するための配線パターン144が設けられている。又、第二基板140の平面視中央には、後述する集積回路素子150を収めることが可能な大きさの貫通孔142が形成されている。第二基板140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、又はガラス−エポキシである絶縁体から主に構成されている。   The second substrate 140 has a flat plate shape with a rectangular shape in plan view, and the size in plan view is larger than the size in plan view of the first substrate 112 of the vibrator unit 110. The thickness of the second substrate 140 is such that when the vibrator unit 110 on which the integrated circuit element 150 is mounted is mounted on the upper surface of the second substrate 140 while the integrated circuit element 150 is inserted into the through hole 142, the integrated circuit element 150 is mounted. The surface opposite to the joint surface with 150 vibrator portions 110 has a thickness that does not protrude from the lower surface of the second substrate 140. A second electrode pad 141 is provided on the upper surface of the second substrate 140 at a position corresponding to the first electrode pad 114 provided on the vibrator unit 110, and external connection electrode pads 143 are provided on the lower surface and side surfaces. Is provided. In order to individually electrically connect individual second electrode pads 141 provided on the upper surface to the upper surface of the second substrate 140 and external connection electrode pads 143 provided on the lower surface and side surfaces of the second substrate 140. Wiring pattern 144 is provided. A through hole 142 having a size capable of accommodating an integrated circuit element 150 described later is formed at the center of the second substrate 140 in plan view. The second substrate 140 is mainly composed of an insulator made of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, or glass-epoxy, for example.
第二電極パッド141は、振動子部110を接合導通し且つ保持するためのものである。第二電極パッド141は、第二基板140の上面に設けられており、振動子部110の第一基板112の下面に設けられた第一電極パッド114に対応する個数及び位置に設けられている。個々の第二電極パッド141は、第二基板140の上面に設けられた配線パターン144を介して、第二基板140の下面及び側面に設けられた外部接続電極パッド143と電気的に接続されている。   The second electrode pad 141 is used for bonding and holding the vibrator unit 110. The second electrode pads 141 are provided on the upper surface of the second substrate 140, and are provided in the number and positions corresponding to the first electrode pads 114 provided on the lower surface of the first substrate 112 of the vibrator unit 110. . The individual second electrode pads 141 are electrically connected to the external connection electrode pads 143 provided on the lower surface and the side surface of the second substrate 140 via the wiring pattern 144 provided on the upper surface of the second substrate 140. Yes.
貫通孔142は、集積回路素子150を収容するためのものである。貫通孔142は、第二基板140において、振動子部110を第二基板140の上面に搭載したとき、振動子部110の下面に搭載される集積回路素子150が挿入できる位置に、第二基板140の上面から下面に貫通する孔として形成されている。また、貫通孔142の開口の大きさは、振動子部110に搭載した形態の集積回路素子150が挿入できる大きさとなっている。   The through hole 142 is for accommodating the integrated circuit element 150. In the second substrate 140, the through-hole 142 is located at a position where the integrated circuit element 150 mounted on the lower surface of the vibrator unit 110 can be inserted when the vibrator unit 110 is mounted on the upper surface of the second substrate 140. 140 is formed as a hole penetrating from the upper surface to the lower surface. Further, the size of the opening of the through hole 142 is such that the integrated circuit element 150 mounted on the vibrator unit 110 can be inserted.
外部接続電極パッド143は、圧電発振器100を電子機器等の外部の実装基板に実装するためのものである。外部接続電極パッド143は、第二基板140の下面に複数個設けられており、且つ外部接続電極パッド143の一部が、それぞれの外部接続電極パッド143の近傍の第二基板140の長辺側側面に設けられた窪み部145内の表面を経て第二基板140の上面まで延設している。それぞれの外部接続電極パッド143は、第二基板140の上面まで延設してある部分と、第二基板140の上面に設けられた配線パターン144とにより、第二電極パッド141と個々に電気的に接続されている。外部接続電極パッド143には、例えば、GND電位と接続されている実装基板のパッドと接続される端子(外部接続電極パッド143a)の他に、出力端子として用いられる端子、電源電圧端子として用いられる端子、後述する集積回路素子150へのデータ書込読込端子及び周波数制御端子として用いられる端子を備えている。尚、外部接続電極パッド143の厚みは、圧電発振器100を外部の実装基板に実装したときに、第二基板140の下面に備えた後述する第二カバー部170が実装基板に接触しないほどの厚みを有している。   The external connection electrode pad 143 is for mounting the piezoelectric oscillator 100 on an external mounting substrate such as an electronic device. A plurality of external connection electrode pads 143 are provided on the lower surface of the second substrate 140, and a part of the external connection electrode pads 143 is on the long side of the second substrate 140 in the vicinity of each external connection electrode pad 143. It extends to the upper surface of the second substrate 140 through the surface in the recess 145 provided on the side surface. Each external connection electrode pad 143 is electrically connected to the second electrode pad 141 individually by a portion extending to the upper surface of the second substrate 140 and a wiring pattern 144 provided on the upper surface of the second substrate 140. It is connected to the. The external connection electrode pad 143 is used as, for example, a terminal used as an output terminal and a power supply voltage terminal in addition to a terminal (external connection electrode pad 143a) connected to the pad of the mounting substrate connected to the GND potential. And a terminal used as a frequency control terminal and a data write / read terminal for the integrated circuit element 150 to be described later. Note that the thickness of the external connection electrode pad 143 is such that when the piezoelectric oscillator 100 is mounted on an external mounting substrate, a second cover portion 170 (described later) provided on the lower surface of the second substrate 140 does not contact the mounting substrate. have.
集積回路素子150は、例えば、複数個の接続パッド151を有した平面視矩形のフリップチップ型集積回路素子が用いられ、その回路形成面(上面)には、所定の電子回路及び電子素子を組み合わせて、例えば、圧電振動素子120を励振する発振回路、波形成形回路、温度補償回路などが設けられている。この集積回路素子150は、接続パッド151と振動子部110の下面に設けられた第三電極パッド119とを、半田等の導電性接合材によって接合固着することにより、振動子部110と基体150とを接合したときに貫通孔142内に露出する振動子部110の下面に搭載される。   As the integrated circuit element 150, for example, a flip chip type integrated circuit element having a rectangular shape in plan view having a plurality of connection pads 151 is used, and a predetermined electronic circuit and electronic elements are combined on the circuit formation surface (upper surface). For example, an oscillation circuit for exciting the piezoelectric vibration element 120, a waveform shaping circuit, a temperature compensation circuit, and the like are provided. In this integrated circuit element 150, the vibrator unit 110 and the substrate 150 are bonded and fixed to the connection pad 151 and the third electrode pad 119 provided on the lower surface of the vibrator unit 110 by a conductive bonding material such as solder. Are mounted on the lower surface of the vibrator portion 110 exposed in the through hole 142.
第一カバー部160は、圧電発振器100の振動子部110及び集積回路素子150を、主に圧電発振器100の外部上方及び側方から受けるノイズ等の電磁波から保護するために用いられるものである。第一カバー部160は、例えば、鉄、ニッケルまたはコバルト等の金属或いは少なくともこれらの金属のいずれかを含む合金等の導電性材質からなり、内部に振動子部110及び第二電極パッド141を接触せずに収容できる空間Kを有する、一面が開口した直方体で箱状の外形を有している。第一カバー部160は、第二基板140の上面に搭載された振動子部110に被せるように、開口面を第二基板140に向けて振動子部110及び第二電極パッド141を空間K内に収容しつつ、第二基板140の上面に配置固定する。第二基板140への固定は、例えば、接着剤等による接合、ねじによる締結、又は第一カバー部160に鉤爪部を設け第二基板140に設けたスリットへの挿入し嵌合、或いはこれらの組み合わせによって成される。尚、第一カバー部160と、外部接続電極パッド143のうちGND(接地)電位となる外部接続電極パッド143aに接続している配線パターン144とは、例えば導電性接着剤や半田等により電気的に接続していても構わないが、他の外部接続電極パッド143に接続している配線パターン144とは、例えば、第一カバー部160と相対する配線パターン144表面に絶縁樹脂を塗布して絶縁している。   The first cover portion 160 is used to protect the vibrator portion 110 and the integrated circuit element 150 of the piezoelectric oscillator 100 from electromagnetic waves such as noise received mainly from the outside and the side of the piezoelectric oscillator 100. The first cover portion 160 is made of a conductive material such as a metal such as iron, nickel, or cobalt, or an alloy containing at least one of these metals, and contacts the vibrator portion 110 and the second electrode pad 141 inside. A rectangular parallelepiped having a space K that can be accommodated without opening, and having a box-like outer shape. The first cover portion 160 has the opening portion facing the second substrate 140 so that the vibrator portion 110 and the second electrode pad 141 are placed in the space K so as to cover the vibrator portion 110 mounted on the upper surface of the second substrate 140. And being fixed to the upper surface of the second substrate 140. The fixing to the second substrate 140 is, for example, bonding with an adhesive or the like, fastening with a screw, or insertion and fitting into a slit provided in the second substrate 140 by providing a claw portion on the first cover portion 160, or these Made by a combination. The first cover portion 160 and the wiring pattern 144 connected to the external connection electrode pad 143a having the GND (ground) potential among the external connection electrode pads 143 are electrically connected by, for example, a conductive adhesive or solder. The wiring pattern 144 connected to the other external connection electrode pad 143 may be insulated by applying an insulating resin on the surface of the wiring pattern 144 facing the first cover portion 160, for example. doing.
第二カバー部170は、圧電発振器100の振動子部110及び集積回路素子150を、主に圧電発振器100の外部下方から受けるノイズ等の電磁波から保護するために用いられるものである。第二カバー部170は、例えば、鉄、ニッケルまたはコバルト等の金属或いは少なくともこれらの金属のいずれかを含む合金等の導電性材質からなり、平面視矩形で、平面視の大きさが、貫通孔142の第二基板140の下面側開口を塞ぎつつ第一カバー部160の平面視の大きさと同じ大きさの平板の外形を有している。第二カバー部170は、集積回路素子150が収容された貫通孔142の第二基板140下面側開口を覆うように、第二基板140の下面に配置固定する。第二基板140への固定は、例えば、接着剤等による接合、ねじによる締結、又は第二カバー部170に鉤爪部を設け第二基板140に設けたスリットへの挿入し嵌合、或いはこれらの組み合わせによって成される。尚、第二カバー部170と、外部接続電極パッド143のうちGND(接地)電位となる外部接続電極パッド143aとは、第二基板140に設けられた別の配線パターン146を設け、その配線パターン146と第二カバー部170とを、例えば導電性接着剤や半田等により電気的に接続していても構わない。   The second cover part 170 is used to protect the vibrator part 110 and the integrated circuit element 150 of the piezoelectric oscillator 100 from electromagnetic waves such as noise received mainly from outside the piezoelectric oscillator 100. The second cover portion 170 is made of, for example, a conductive material such as a metal such as iron, nickel, or cobalt, or an alloy containing at least one of these metals. The second cover portion 170 is rectangular in plan view and has a through-hole size in plan view. The outer shape of the flat plate of the same magnitude | size as planar view of the 1st cover part 160 is covered, closing the lower surface side opening of the 2nd board | substrate 140 of 142. The second cover portion 170 is disposed and fixed on the lower surface of the second substrate 140 so as to cover the opening on the lower surface side of the second substrate 140 of the through hole 142 in which the integrated circuit element 150 is accommodated. The fixing to the second substrate 140 is, for example, bonding with an adhesive or the like, fastening with a screw, or insertion and fitting into a slit provided in the second substrate 140 by providing a claw portion on the second cover portion 170, or these Made by a combination. The second cover portion 170 and the external connection electrode pad 143a having the GND (ground) potential among the external connection electrode pads 143 are provided with another wiring pattern 146 provided on the second substrate 140, and the wiring pattern thereof. 146 and the second cover portion 170 may be electrically connected by, for example, a conductive adhesive or solder.
第一実施形態における圧電発振器100は、少なくとも第一基板112を備え第一基板112の下面に設けられた第一電極パッド114が設けられた素子搭載部材111と、第一基板112の上面に実装された圧電振動素子120と、素子搭載部材111に接合することで圧電振動素子120を気密封止する蓋部材130とを有する振動子部110と、貫通孔142を有し、上面に第二電極パッド141が設けられており、下面に少なくとも四つの外部接続電極パッド143が設けられており、第二電極パッド141と第一電極パッド114とを接合することにより振動子部110が実装された平板状の第二基板140と、貫通孔142内に配置され第一基板112の下面に実装された集積回路素子150と、を備え、第二基板140の上面に配置され内部に振動子部110を収容した箱状の第一カバー部160と、貫通孔142の第二基板140の下面側開口を塞ぐように第二基板140の下面に配置された平板状の第二カバー部170と、が設けられている。   The piezoelectric oscillator 100 according to the first embodiment includes at least a first substrate 112 and an element mounting member 111 provided with a first electrode pad 114 provided on the lower surface of the first substrate 112, and mounted on the upper surface of the first substrate 112. The vibrator unit 110 having the piezoelectric vibration element 120 formed and the lid member 130 that hermetically seals the piezoelectric vibration element 120 by bonding to the element mounting member 111, the through-hole 142, and the second electrode on the upper surface A pad 141 is provided, and at least four external connection electrode pads 143 are provided on the lower surface. A flat plate on which the vibrator unit 110 is mounted by bonding the second electrode pad 141 and the first electrode pad 114. An integrated circuit element 150 disposed in the through hole 142 and mounted on the lower surface of the first substrate 112, and the upper surface of the second substrate 140. A box-shaped first cover portion 160 disposed inside and housing the vibrator portion 110 and a flat plate-like shape disposed on the lower surface of the second substrate 140 so as to close the lower surface side opening of the second substrate 140 of the through hole 142. A second cover part 170 is provided.
このような構成により、圧電発振器100を主要に構成する振動子部110及び集積回路素子150の全体を第一カバー部160及び第二カバー部170で覆い囲っているため、電子機器の実装基板に圧電発振器100を実装し使用したとき、他の電子デバイスから生じたノイズ等の電磁波は、第一カバー部160及び第二カバー部170に吸収及び減衰されるため、電磁波が第一カバー部160及び第二カバー部170内に進入することを抑止することができる。これにより、第一カバー部160及び第二カバー部170内に搭載された圧電振動素子120や集積回路素子150の電子的動作に対する電磁波の影響を抑えることができ、圧電発振器100の発振周波数が変動してしまうことを低減させることが可能となる。   With such a configuration, the vibrator unit 110 and the integrated circuit element 150 that mainly constitute the piezoelectric oscillator 100 are entirely covered by the first cover unit 160 and the second cover unit 170, so that the mounting substrate of the electronic device can be used. When the piezoelectric oscillator 100 is mounted and used, electromagnetic waves such as noise generated from other electronic devices are absorbed and attenuated by the first cover portion 160 and the second cover portion 170, so that the electromagnetic waves are The entry into the second cover portion 170 can be suppressed. Thereby, the influence of electromagnetic waves on the electronic operation of the piezoelectric vibration element 120 and the integrated circuit element 150 mounted in the first cover part 160 and the second cover part 170 can be suppressed, and the oscillation frequency of the piezoelectric oscillator 100 varies. It is possible to reduce this.
また、第一カバー部160及び第二カバー部170は、外部接続電極パッド143のうちのGND(接地)電位となる外部接続電極パッド143aと電気的に接続していても構わない。このような構成により、GND電位とされていない第一カバー部160及び第二カバー部170によるノイズ等の電磁波のシールド効果に比べ、第一カバー部160及び第二カバー部170の電位が接地により常に0とすることができるため、接地されていない第一カバー部160及び第二カバー部170よりも電磁波に対するさらに高いシールド効果を奏し、また、エネルギー量の大きい電磁波に対しても十分なシールド効果を奏することが可能となる。   Further, the first cover portion 160 and the second cover portion 170 may be electrically connected to the external connection electrode pad 143a having a GND (ground) potential among the external connection electrode pads 143. With such a configuration, compared to the shielding effect of electromagnetic waves such as noise by the first cover portion 160 and the second cover portion 170 that are not set to the GND potential, the potentials of the first cover portion 160 and the second cover portion 170 are grounded. Since it can always be 0, it has a higher shielding effect against electromagnetic waves than the first cover part 160 and the second cover part 170 that are not grounded, and also has a sufficient shielding effect against electromagnetic waves with a large amount of energy. It becomes possible to play.
また、第二基板140に搭載される電子部品素子が発振回路を内蔵した集積回路素子150であり、外部接続電極パッド143のうちGND電位となる外部接続電極パッド143aを除く他の前記外部接続電極パッド143が、集積回路素子150とのみ電気的に接続している。このような構成により、第一カバー部160及び第二カバー部170によって外部からの電磁波からシールドされている集積回路素子150とのみ接続している外部接続電極パッド143からは、電磁波の影響が低減した電気信号を、外部の実装基板側に出力することが可能となる。   In addition, the electronic component element mounted on the second substrate 140 is an integrated circuit element 150 having a built-in oscillation circuit, and the other external connection electrodes excluding the external connection electrode pad 143a having the GND potential among the external connection electrode pads 143. The pad 143 is electrically connected only to the integrated circuit element 150. With such a configuration, the influence of the electromagnetic wave is reduced from the external connection electrode pad 143 connected only to the integrated circuit element 150 shielded from the external electromagnetic wave by the first cover part 160 and the second cover part 170. It is possible to output the electrical signal to the external mounting board side.
(変形例)
以下に第一実施形態に係る圧電デバイスの変形例について説明する。尚、変形例において、第一実施形態の圧電デバイスである圧電発振器100と同じ構成要素の部分には、圧電発振器100の各構成要素に付与した符号と同じ符号を付してその説明を省略する。図4に示すように、変形例である圧電発振器200は、第二基板の形態が圧電発振器100と異なっている。
(Modification)
Hereinafter, modified examples of the piezoelectric device according to the first embodiment will be described. In the modification, the same components as those of the piezoelectric oscillator 100 that is the piezoelectric device of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those assigned to the respective components of the piezoelectric oscillator 100, and description thereof is omitted. . As shown in FIG. 4, a piezoelectric oscillator 200 which is a modified example is different from the piezoelectric oscillator 100 in the form of the second substrate.
圧電デバイスである圧電発振器200は、図4に示すように、振動子部110と、第二基板240と、集積回路素子150と、第一カバー部160と、第二カバー部170から主に構成されている。このような圧電発振器200は、電子機器等で使用する基準信号を生成出力するために用いられる。   As shown in FIG. 4, the piezoelectric oscillator 200 that is a piezoelectric device mainly includes a vibrator unit 110, a second substrate 240, an integrated circuit element 150, a first cover unit 160, and a second cover unit 170. Has been. Such a piezoelectric oscillator 200 is used to generate and output a reference signal used in an electronic device or the like.
第二基板240は、振動子部110を接合保持するためのものであると共に、集積回路素子150を収容するためのものである。第二基板240は、第二電極パッド141と、貫通孔142と、外部接続電極パッド143とを備えている。   The second substrate 240 is for bonding and holding the vibrator part 110 and for accommodating the integrated circuit element 150. The second substrate 240 includes a second electrode pad 141, a through hole 142, and an external connection electrode pad 143.
第二基板240は、平面視外形が矩形である平板状であり、その平面視の大きさは振動子部110の第一基板112の平面視の大きさに比べ大きくなっている。また、第二基板240の厚みは、集積回路素子150を搭載した振動子部110を、集積回路素子150を貫通孔142に挿入しつつ第二基板240の上面に実装したときに、集積回路素子150の振動子部110との接合面とは反対側の面が、第二基板240の下面に設けられた第二カバー部170に接触しない程度の厚みを有している。第二基板240の上面には、振動子部110に設けられた第一電極パッド114に対応する位置に第二電極パッド141が設けられており、下面及び側面には、外部接続電極パッド143が設けられている。第二基板240の上面には、上面に設けられた個々の第二電極パッド141と、第二基板240の下面及び側面に設けられた外部接続電極パッド143とを個別に電気的に接続するための配線パターン144が設けられている。又、第二基板240の平面視中央には、後述する集積回路素子150を収めることが可能な大きさの貫通孔142が形成されている。第二基板240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、又はガラス−エポキシである絶縁体から主に構成されている。   The second substrate 240 has a flat plate shape having a rectangular shape in plan view, and the size in plan view is larger than the size in plan view of the first substrate 112 of the vibrator unit 110. The thickness of the second substrate 240 is such that when the vibrator unit 110 on which the integrated circuit element 150 is mounted is mounted on the upper surface of the second substrate 240 while the integrated circuit element 150 is inserted into the through hole 142, the integrated circuit element 150 is mounted. The surface opposite to the bonding surface of 150 of the vibrator portion 110 has a thickness that does not contact the second cover portion 170 provided on the lower surface of the second substrate 240. A second electrode pad 141 is provided on the upper surface of the second substrate 240 at a position corresponding to the first electrode pad 114 provided on the vibrator unit 110, and external connection electrode pads 143 are provided on the lower surface and side surfaces. Is provided. Individual upper electrode pads 141 provided on the upper surface of the second substrate 240 are electrically connected to external connection electrode pads 143 provided on the lower surface and side surfaces of the second substrate 240 individually. Wiring pattern 144 is provided. In addition, a through hole 142 having a size capable of accommodating an integrated circuit element 150 to be described later is formed in the center of the second substrate 240 in plan view. The second substrate 240 is mainly composed of an insulator made of ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, or glass-epoxy, for example.
第二基板240の下面には段差部245が設けられている。段差部245は、第二カバー部170を嵌合させることにより、第二カバー部170を第二基板240の下面よりも内側に収めるようにするものである。段差部245は、第二基板240の下面の貫通孔142の開口を囲うようにその周縁部分に、第二基板240の下面から上面方向に向かって厚み方向に凹んで形成されている。段差部245の平面視の大きさは、第二カバー部170が貫通孔142の下面側開口を覆うように配置しつつ第二カバー部170を横方向で嵌合できる大きさである。また、段差部245の段差の高さ寸法は、第二カバー部170の厚み寸法よりも大きくなっている。   A step portion 245 is provided on the lower surface of the second substrate 240. The step portion 245 fits the second cover portion 170 so that the second cover portion 170 is accommodated inside the lower surface of the second substrate 240. The stepped portion 245 is formed in the peripheral portion so as to surround the opening of the through hole 142 on the lower surface of the second substrate 240 and is recessed in the thickness direction from the lower surface of the second substrate 240 toward the upper surface. The size of the stepped portion 245 in plan view is a size that allows the second cover portion 170 to be fitted in the lateral direction while the second cover portion 170 is disposed so as to cover the lower surface side opening of the through hole 142. In addition, the height of the step of the step 245 is larger than the thickness of the second cover 170.
第二カバー部170は、圧電発振器100の振動子部110及び集積回路素子150を、主に圧電発振器100の外部下方から受けるノイズ等の電磁波から保護するために用いられるものである。第二カバー部170は、例えば、鉄、ニッケルまたはコバルト等の金属或いは少なくともこれらの金属のいずれかを含む合金等の導電性材質からなり、平面視矩形で、平面視の大きさが、貫通孔142の第二基板240の下面側開口を塞ぎつつ第一カバー部160の平面視の大きさと同じ大きさの平板の外形を有している。第二カバー部170は、集積回路素子150が収容された貫通孔142の第二基板240下面側開口を覆うように、段差部245に嵌合されつつ第二基板240に配置固定する。第二基板240への固定は、例えば、接着剤等による接合、ねじによる締結、又は第二カバー部170に鉤爪部を設け第二基板240に設けたスリットへの挿入し嵌合、或いはこれらの組み合わせによって成される。尚、第二カバー部170と、外部接続電極パッド143のうちGND(接地)電位となる外部接続電極パッド143aとは、第二基板240に設けられた別の配線パターン(図示しない)を設け、その配線パターン146と第二カバー部170とを、例えば導電性接着剤や半田等により電気的に接続していても構わない。   The second cover part 170 is used to protect the vibrator part 110 and the integrated circuit element 150 of the piezoelectric oscillator 100 from electromagnetic waves such as noise received mainly from outside the piezoelectric oscillator 100. The second cover portion 170 is made of, for example, a conductive material such as a metal such as iron, nickel, or cobalt, or an alloy containing at least one of these metals. The second cover portion 170 is rectangular in plan view and has a through-hole size in plan view. The outer shape of the flat plate of the magnitude | size of planar view of the 1st cover part 160 is covered, closing the lower surface side opening of the 2nd board | substrate 240 of 142. The second cover portion 170 is arranged and fixed to the second substrate 240 while being fitted to the step portion 245 so as to cover the opening on the lower surface side of the second substrate 240 of the through hole 142 in which the integrated circuit element 150 is accommodated. The fixing to the second substrate 240 is, for example, bonding with an adhesive or the like, fastening with a screw, or insertion and fitting into a slit provided in the second substrate 240 by providing a claw portion on the second cover portion 170, or these Made by a combination. The second cover portion 170 and the external connection electrode pad 143a having the GND (ground) potential among the external connection electrode pads 143 are provided with another wiring pattern (not shown) provided on the second substrate 240. The wiring pattern 146 and the second cover part 170 may be electrically connected by, for example, a conductive adhesive or solder.
このように、第一実施形態の変形例である圧電発振器200は、貫通孔142の第二基板240の下面側開口の周縁部に、第二基板240の厚み方向に凹んだ段差部245が設けられており、この段差部245に第二カバー部170が嵌合されている。このような構成により、第二カバー部170が第二基板240下面から外側に突出することがないため、第二基板240の下面と外部の実装基板の間隔を狭くすることができる。よって、圧電発振器200全体としての低背化を図ることが可能となる。   As described above, the piezoelectric oscillator 200 which is a modification of the first embodiment is provided with the stepped portion 245 that is recessed in the thickness direction of the second substrate 240 at the peripheral portion of the opening on the lower surface side of the second substrate 240 of the through hole 142. The second cover portion 170 is fitted to the step portion 245. With such a configuration, since the second cover portion 170 does not protrude outward from the lower surface of the second substrate 240, the distance between the lower surface of the second substrate 240 and the external mounting substrate can be reduced. Therefore, the overall height of the piezoelectric oscillator 200 can be reduced.
(第二実施形態)
以下に本願発明の第二実施形態に係る圧電デバイスについて説明する。尚、第二実施形態において、第一実施形態の圧電デバイスである圧電発振器100と同じ構成要素の部分には、圧電発振器100の各構成要素に付与した符号と同じ符号を付してその説明を省略する。図5に示すように、第二実施形態である圧電振動子300は、各電極パッド間の接続形態及び電子部品素子の形態が圧電発振器100と異なっている。
(Second embodiment)
The piezoelectric device according to the second embodiment of the present invention will be described below. In the second embodiment, the same components as those of the piezoelectric oscillator 100 which is the piezoelectric device of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those assigned to the respective components of the piezoelectric oscillator 100, and the description thereof will be given. Omitted. As shown in FIG. 5, the piezoelectric vibrator 300 according to the second embodiment is different from the piezoelectric oscillator 100 in the connection form between the electrode pads and the form of the electronic component element.
本発明の第二実施形態として、圧電デバイスの一つである圧電振動子について説明する。圧電振動子300は、図5に示すように、振動子部310と、第二基板140と、電子部品素子の他の例であるサーミスタ素子350と、第一カバー部160と、第二カバー部170とから主に構成されている。このような圧電振動子300は、電子機器等で使用する各種電子部品の動作タイミング基準信号やクロック基準信号を生成出力するために用いられる。   As a second embodiment of the present invention, a piezoelectric vibrator that is one of piezoelectric devices will be described. As shown in FIG. 5, the piezoelectric vibrator 300 includes a vibrator portion 310, a second substrate 140, a thermistor element 350 which is another example of an electronic component element, a first cover portion 160, and a second cover portion. 170 mainly. Such a piezoelectric vibrator 300 is used to generate and output operation timing reference signals and clock reference signals of various electronic components used in electronic devices and the like.
振動子部310は、内部に圧電振動素子120を、且つ外部にサーミスタ素子350を安定的に搭載しつつ、圧電振動素子120及びサーミスタ素子350に電気信号を入力させ圧電振動素子120及びサーミスタ素子350からの電気信号を出力させることに用いる。振動子部310は、素子搭載部材311と、圧電振動素子120と、蓋部材130とを備えている。   The vibrator unit 310 stably mounts the piezoelectric vibration element 120 inside and the thermistor element 350 outside, and inputs an electric signal to the piezoelectric vibration element 120 and the thermistor element 350 to cause the piezoelectric vibration element 120 and the thermistor element 350 to be input. It is used to output an electrical signal from The vibrator unit 310 includes an element mounting member 311, a piezoelectric vibration element 120, and a lid member 130.
素子搭載部材311は、圧電振動素子120を安定的に搭載するためのものである。素子搭載部材311は、第一基板312と、枠体113とからなり、第一電極パッド114と、第三電極パッド115と、第四電極パッド316とを備えた構成となっている。   The element mounting member 311 is for stably mounting the piezoelectric vibration element 120. The element mounting member 311 includes a first substrate 312 and a frame body 113, and includes a first electrode pad 114, a third electrode pad 115, and a fourth electrode pad 316.
第一基板312は、平面視矩形状の平板であり、その上面に圧電振動素子120を実装し且つ下面にサーミスタ素子350するための実装部材として機能するものである。第一基板312の上面には、圧電振動素子120へ信号を入出力するための第三電極パッド115が設けられており、下面の四隅には、第二基板140への信号を入出力させつつ振動子部310を第二基板140に固着させるための第一電極パッド114が設けられている。また、下面の中央には、後述するサーミスタ素子350へ信号を入出力させつつサーミスタ素子350を固着搭載させるための第四電極パッド316が設けられている。第一基板312の表面及び内部には、第三電極パッド115と所定の第一電極パッド114とのみを電気的に接続するための配線パターン(図示せず)と、第四電極パッド316と第三電極パッド115と電気的に接続していない第一電極パッド114とのみを電気的に接続するための配線パターン(図示せず)が設けられている。つまり、第三電極パッド115と第四電極パッド316は圧電振動子300の内部では電気的に接続しておらず、圧電振動素子120と外部接続電極パッド143のうち所定の外部接続電極パッド143のみとが接続しており、サーミスタ素子350と外部接続電極パッド143のうち圧電振動素子120と接続していない所定の外部接続電極パッド143のみとが接続している。尚、第一基板312は、例えば、アルミナセラミックスまたはガラス−セラミックス等のセラミック材料、またはガラス−エポキシである絶縁材料から構成されている。   The first substrate 312 is a flat plate having a rectangular shape in plan view, and functions as a mounting member for mounting the piezoelectric vibration element 120 on the upper surface and mounting the thermistor element 350 on the lower surface. A third electrode pad 115 for inputting / outputting signals to / from the piezoelectric vibration element 120 is provided on the upper surface of the first substrate 312, and signals to / from the second substrate 140 are input / output at the four corners of the lower surface. A first electrode pad 114 for fixing the vibrator unit 310 to the second substrate 140 is provided. In addition, a fourth electrode pad 316 is provided at the center of the lower surface for fixing and mounting the thermistor element 350 while inputting and outputting signals to the thermistor element 350 described later. A wiring pattern (not shown) for electrically connecting only the third electrode pad 115 and a predetermined first electrode pad 114, a fourth electrode pad 316, and a first electrode are formed on the surface and inside of the first substrate 312. A wiring pattern (not shown) for electrically connecting only the first electrode pad 114 that is not electrically connected to the three-electrode pad 115 is provided. That is, the third electrode pad 115 and the fourth electrode pad 316 are not electrically connected inside the piezoelectric vibrator 300, and only a predetermined external connection electrode pad 143 out of the piezoelectric vibration element 120 and the external connection electrode pad 143. And the thermistor element 350 and only the predetermined external connection electrode pad 143 that is not connected to the piezoelectric vibration element 120 among the external connection electrode pads 143 are connected. The first substrate 312 is made of, for example, a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, or an insulating material that is glass-epoxy.
第三電極パッド115は、圧電振動素子120と導電性接着剤119を用いて導通し、圧電振動素子120への信号の入出力をするものである。第三電極パッド115は一対であり、凹部118内に露出した第一基板312の上面の一方の短辺に沿って並びつつ、圧電振動素子120が凹部118内の所定の位置に配置されたときに圧電振動素子120に設けられた接続用電極123に対向する位置に設けられている。この第三電極パッド115は、第一基板312内に設けられた配線パターン(図示せず)により二つの所定の第一電極パッド114とのみ電気的に接続されている。尚、第三電極パッド115は金等の導電性の金属のメタライズ処理によって形成される。   The third electrode pad 115 is electrically connected using the piezoelectric vibration element 120 and the conductive adhesive 119, and inputs and outputs signals to the piezoelectric vibration element 120. A pair of third electrode pads 115 are arranged along one short side of the upper surface of the first substrate 312 exposed in the recess 118, and the piezoelectric vibration element 120 is disposed at a predetermined position in the recess 118. Are provided at positions facing the connection electrodes 123 provided in the piezoelectric vibration element 120. The third electrode pad 115 is electrically connected only to two predetermined first electrode pads 114 by a wiring pattern (not shown) provided in the first substrate 312. The third electrode pad 115 is formed by metallizing a conductive metal such as gold.
第四電極パッド316は、後述するサーミスタ素子350を接合導通し且つ保持するものであり、第一基板312の下面の中央部分に、サーミスタ素子350に設けられた二個の接続端子に対応する個数及び位置に設けられている。第四電極パッド316は、第一電極パッド114のうち第三電極パッド115と電気的に接続していない第一電極パッド114とのみ電気的に接続されている。尚、第四電極パッド316は金等の導電性の金属のメタライズ処理によって形成される。   The fourth electrode pad 316 joins and holds a thermistor element 350 to be described later, and the number corresponding to two connection terminals provided on the thermistor element 350 at the central portion of the lower surface of the first substrate 312. And the position. The fourth electrode pad 316 is electrically connected only to the first electrode pad 114 that is not electrically connected to the third electrode pad 115 among the first electrode pads 114. The fourth electrode pad 316 is formed by metallizing a conductive metal such as gold.
第二基板140は、前述した振動子部110を接合保持するためのものであると共に、サーミスタ素子350を収容するためのものである。第二基板140は、第二電極パッド141と、貫通孔142と、外部接続電極パッド143とを備えている。   The second substrate 140 is used for bonding and holding the vibrator unit 110 described above, and for accommodating the thermistor element 350. The second substrate 140 includes a second electrode pad 141, a through hole 142, and an external connection electrode pad 143.
第二基板140は、平面視外形が矩形である平板状であり、その平面視の大きさは振動子部110の第一基板112の平面視の大きさに比べ大きくなっている。また、第二基板140の厚みは、サーミスタ素子350を搭載した振動子部110を、サーミスタ素子350を貫通孔142に挿入しつつ第二基板140の上面に実装したときに、サーミスタ素子350の振動子部110との接合面とは反対側の面が第二基板140の下面から突出しない程度の厚みを有している。第二基板140の上面には、振動子部110に設けられた第一電極パッド114に対応する位置に第二電極パッド141が設けられており、下面及び側面には、外部接続電極パッド143が設けられている。第二基板140の上面には、上面に設けられた個々の第二電極パッド141と、第二基板140の下面及び側面に設けられた外部接続電極パッド143とを個別に電気的に接続するための配線パターン144が設けられている。又、第二基板140の平面視中央には、後述するサーミスタ素子350を収めることが可能な大きさの貫通孔142が形成されている。第二基板140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、又はガラス−エポキシである絶縁体から主に構成されている。   The second substrate 140 has a flat plate shape with a rectangular shape in plan view, and the size in plan view is larger than the size in plan view of the first substrate 112 of the vibrator unit 110. Further, the thickness of the second substrate 140 is such that the vibration of the thermistor element 350 when the vibrator unit 110 on which the thermistor element 350 is mounted is mounted on the upper surface of the second substrate 140 while the thermistor element 350 is inserted into the through hole 142. The surface opposite to the joint surface with the child portion 110 has a thickness that does not protrude from the lower surface of the second substrate 140. A second electrode pad 141 is provided on the upper surface of the second substrate 140 at a position corresponding to the first electrode pad 114 provided on the vibrator unit 110, and external connection electrode pads 143 are provided on the lower surface and side surfaces. Is provided. In order to individually electrically connect individual second electrode pads 141 provided on the upper surface to the upper surface of the second substrate 140 and external connection electrode pads 143 provided on the lower surface and side surfaces of the second substrate 140. Wiring pattern 144 is provided. Further, a through hole 142 having a size capable of accommodating a thermistor element 350 described later is formed in the center of the second substrate 140 in plan view. The second substrate 140 is mainly composed of an insulator made of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, or glass-epoxy, for example.
サーミスタ素子350は、素子周囲の温度変化によって電気抵抗が顕著な変化を示すものであり、この抵抗値の変化から電圧が変化するため、抵抗値と電圧との関係及び電圧と温度との関係により、出力された電圧から圧電振動子300の温度情報を得るために用いられる。サーミスタ素子350は、直方体形状であり、両端に接続端子が設けられている。このサーミスタ素子350は、サーミスタ素子350に設けられた接続端子と振動子部310の下面に設けられた第四電極パッド316とを、半田等の導電性接合材によって接合固着することにより、振動子部310と第二基板140とを接合したときに貫通孔142内に露出する振動子部310の下面に搭載される。尚、サーミスタ素子350に代えて、例えば、白金側温抵抗体又はダイオード等の温度情報を発生させる電子部品素子を用いても良い。   The thermistor element 350 shows a remarkable change in electrical resistance due to a change in temperature around the element. Since the voltage changes due to the change in resistance value, the relationship between the resistance value and the voltage, and the relationship between the voltage and the temperature. The temperature information of the piezoelectric vibrator 300 is obtained from the output voltage. The thermistor element 350 has a rectangular parallelepiped shape and is provided with connection terminals at both ends. The thermistor element 350 is formed by bonding and fixing a connection terminal provided on the thermistor element 350 and a fourth electrode pad 316 provided on the lower surface of the vibrator unit 310 with a conductive bonding material such as solder. When the portion 310 and the second substrate 140 are joined, they are mounted on the lower surface of the vibrator portion 310 exposed in the through hole 142. Instead of the thermistor element 350, for example, an electronic component element that generates temperature information such as a platinum-side temperature resistor or a diode may be used.
第二実施形態における圧電振動子300は、少なくとも第一基板312を備え第一基板312の下面に設けられた第一電極パッド114が設けられた素子搭載部材311と、第一基板312の上面に実装された圧電振動素子120と、素子搭載部材311に接合することで圧電振動素子120を気密封止する蓋部材130とを有する振動子部310と、貫通孔142を有し、上面に第二電極パッド141が設けられており、下面に少なくとも四つの外部接続電極パッド143が設けられており、第二電極パッド141と第一電極パッド114とを接合することにより振動子部310が実装された平板状の第二基板140と、貫通孔142内に配置され第一基板312の下面に実装されたサーミスタ素子350と、を備え、圧電振動素子120と外部接続電極パッド143のうち所定の外部接続電極パッド143のみとが接続しており、サーミスタ素子350と外部接続電極パッド143のうち圧電振動素子120と接続していない所定の外部接続電極パッド143のみとが接続しており、第二基板140の上面に配置され内部に振動子部310を収容した箱状の第一カバー部160と、貫通孔142の第二基板140の下面側開口を塞ぐように第二基板140の下面に配置された平板状の第二カバー部170と、が設けられている。   The piezoelectric vibrator 300 according to the second embodiment includes at least a first substrate 312 and an element mounting member 311 provided with a first electrode pad 114 provided on the lower surface of the first substrate 312 and an upper surface of the first substrate 312. The vibrator unit 310 including the mounted piezoelectric vibration element 120 and the lid member 130 that hermetically seals the piezoelectric vibration element 120 by bonding to the element mounting member 311, the through-hole 142, and the second surface on the upper surface. The electrode pad 141 is provided, and at least four external connection electrode pads 143 are provided on the lower surface, and the vibrator unit 310 is mounted by joining the second electrode pad 141 and the first electrode pad 114. A flat plate-like second substrate 140, and a thermistor element 350 disposed in the through hole 142 and mounted on the lower surface of the first substrate 312; Of the external connection electrode pads 143, only predetermined external connection electrode pads 143 are connected, and of the thermistor element 350 and external connection electrode pads 143, only predetermined external connection electrode pads 143 not connected to the piezoelectric vibration element 120 are connected. Are connected to each other so as to close the box-shaped first cover portion 160 which is disposed on the upper surface of the second substrate 140 and accommodates the vibrator portion 310 therein, and the lower surface side opening of the second substrate 140 in the through hole 142. And a flat plate-like second cover portion 170 disposed on the lower surface of the second substrate 140.
このような構成により、圧電振動子300を主要に構成する振動子部310及びサーミスタ素子350の全体を第一カバー部160及び第二カバー部170で覆い囲っているため、電子機器の実装基板に圧電振動子300を実装し使用したとき、他の電子デバイスから生じたノイズ等の電磁波は、第一カバー部160及び第二カバー部170に吸収及び減衰されるため、電磁波が第一カバー部160及び第二カバー部内170に進入することを抑止することができる。これにより、第一カバー部160及び第二カバー部170内に搭載された圧電振動素子120やサーミスタ素子350の電子的動作に対する電磁波の影響を抑えることができ、圧電振動子300の発振周波数が変動してしまうことを低減させることが可能となる。   With such a configuration, the entire vibrator unit 310 and the thermistor element 350 that mainly constitute the piezoelectric vibrator 300 are covered with the first cover unit 160 and the second cover unit 170, so that the mounting substrate of the electronic device can be used. When the piezoelectric vibrator 300 is mounted and used, electromagnetic waves such as noise generated from other electronic devices are absorbed and attenuated by the first cover portion 160 and the second cover portion 170, so that the electromagnetic waves are absorbed by the first cover portion 160. And it can suppress entering the inside 170 of a 2nd cover part. Thereby, the influence of electromagnetic waves on the electronic operation of the piezoelectric vibration element 120 and the thermistor element 350 mounted in the first cover portion 160 and the second cover portion 170 can be suppressed, and the oscillation frequency of the piezoelectric vibrator 300 varies. It is possible to reduce this.
尚、本発明は上述の各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。例えば、前述した実施形態においては、圧電デバイス内に搭載する周波数決定素子として平面視矩形の圧電振動素子を例示したが、他に、平面視音叉型の圧電振動素子や、弾性表面波素子を用いても構わない。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the piezoelectric vibration element having a rectangular shape in plan view is exemplified as the frequency determining element mounted in the piezoelectric device. However, a tuning fork type piezoelectric vibration element or a surface acoustic wave element in plan view is also used. It doesn't matter.
100、200・・・圧電発振器(圧電デバイス)
110、310・・・振動子部
111、311・・・素子搭載部材
112、312・・・第一基板
113・・・枠体
114・・・第一電極パッド
115・・・第三電極パッド
116、316・・・第四電極パッド
117・・・接合材
118・・・凹部
119・・・導電性接着剤
120・・・圧電振動素子
130・・・蓋部材
140、240・・・第二基板
141・・・第二電極パッド
142・・・貫通孔
143・・・外部接続電極パッド
143a・・・外部接続電極パッド(GND)
144・・・配線パターン
150・・・集積回路素子(電子部品素子)
160・・・第一カバー部
170・・・第二カバー部
300・・・圧電振動子(圧電デバイス)
350・・・サーミスタ素子(電子部品素子)
100, 200: Piezoelectric oscillator (piezoelectric device)
110, 310 ... vibrator unit 111, 311 ... element mounting member 112, 312 ... first substrate 113 ... frame body 114 ... first electrode pad 115 ... third electrode pad 116 316 ... Fourth electrode pad 117 ... Bonding material 118 ... Recess 119 ... Conductive adhesive 120 ... Piezoelectric vibration element 130 ... Lid member 140, 240 ... Second substrate 141 ... Second electrode pad 142 ... Through hole 143 ... External connection electrode pad 143a ... External connection electrode pad (GND)
144: Wiring pattern 150: Integrated circuit element (electronic component element)
160: first cover portion 170: second cover portion 300: piezoelectric vibrator (piezoelectric device)
350: Thermistor element (electronic component element)

Claims (5)

  1. 少なくとも第一基板を備え、前記第一基板の下面に設けられた第一電極パッドが設けられた素子搭載部材と、前記第一基板の上面に実装された圧電振動素子と、前記素子搭載部材に接合することで圧電振動素子を気密封止する蓋部材とを有する振動子部と、
    貫通孔を有し、上面に第二電極パッドが設けられており、下面に少なくとも四つの外部接続電極パッドが設けられており、前記第二電極パッドと前記第一電極パッドとを接合することにより前記振動子部が実装された平板状の第二基板と、
    前記貫通孔内に配置され、前記第一基板の下面に実装された電子部品素子と、
    を備え、
    前記第二基板の上面に配置され、内部に前記振動子部を収容した箱状の第一カバー部と、
    前記貫通孔の前記第二基板の下面側開口を塞ぐように前記第二基板の下面に配置された平板状の第二カバー部と、
    が設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
    At least a first substrate, an element mounting member provided with a first electrode pad provided on the lower surface of the first substrate, a piezoelectric vibration element mounted on the upper surface of the first substrate, and the element mounting member A vibrator unit having a lid member that hermetically seals the piezoelectric vibration element by bonding;
    A through-hole is provided, a second electrode pad is provided on the upper surface, and at least four external connection electrode pads are provided on the lower surface. By joining the second electrode pad and the first electrode pad, A flat plate-like second substrate on which the vibrator unit is mounted;
    An electronic component element disposed in the through hole and mounted on the lower surface of the first substrate;
    With
    A box-shaped first cover part disposed on the upper surface of the second substrate and containing the vibrator part therein;
    A flat plate-like second cover portion disposed on the lower surface of the second substrate so as to block the lower surface side opening of the second substrate of the through hole;
    A piezoelectric device is provided.
  2. 前記貫通孔の前記第二基板の下面側開口の周縁部分に、前記第二基板の厚み方向に凹んだ段差部が設けられており、前記段差部に前記第二カバー部が嵌合されていることを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイス。   A stepped portion that is recessed in the thickness direction of the second substrate is provided at a peripheral edge portion of the lower surface side opening of the second substrate of the through hole, and the second cover portion is fitted to the stepped portion. The piezoelectric device according to claim 1.
  3. 前記第一カバー部と前記第二カバー部とが、前記外部接続電極パッドのうちGND電位となる前記外部接続電極パッドと電気的に接続していることを特徴とする請求項1又は2に記載の圧電デバイス。   The said 1st cover part and said 2nd cover part are electrically connected with the said external connection electrode pad used as the GND electric potential among the said external connection electrode pads. Piezoelectric device.
  4. 前記電子部品素子が発振回路を内蔵した集積回路素子であり、前記外部接続電極パッドのうちGND電位となる前記外部接続電極パッドを除く他の前記外部接続電極パッドが、前記集積回路素子とのみ電気的に接続していることを特徴とする請求項1乃至3のうちのいずれか一つに記載の圧電デバイス。   The electronic component element is an integrated circuit element having a built-in oscillation circuit, and the external connection electrode pads other than the external connection electrode pad having the GND potential among the external connection electrode pads are only electrically connected to the integrated circuit element. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric device is connected in a mechanical manner.
  5. 前記電子部品素子がサーミスタ素子であり、前記圧電振動素子と前記外部接続電極パッドのうち所定の前記外部接続電極パッドのみとが接続しており、前記サーミスタ素子と前記外部接続電極パッドのうち前記圧電振動素子と接続していない所定の前記外部接続電極パッドのみとが接続していることを特徴とする請求項1乃至3のうちのいずれか一つに記載の圧電デバイス。   The electronic component element is a thermistor element, the piezoelectric vibration element and only the predetermined external connection electrode pad among the external connection electrode pads are connected, and the piezoelectric element among the thermistor element and the external connection electrode pad. 4. The piezoelectric device according to claim 1, wherein only the predetermined external connection electrode pad that is not connected to a vibration element is connected. 5.
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