JP2019193207A - Piezoelectric vibration device - Google Patents

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将志 井川
Masashi Igawa
将志 井川
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Abstract

To provide a highly reliable piezoelectric vibration device capable of configuring a piezoelectric connection terminal with high connectivity while adapting to smaller containers.SOLUTION: The piezoelectric vibration device includes: a base 2 laminated in three or more layers of an upper layer, a middle layer, and a lower layer; a piezoelectric vibration element and an electronic component element housed in the base housing unit; a lid 5 for hermetically sealing the base housing unit; an external connection terminal formed on a lower surface of the base; a notch formed on the outer peripheral edge of the base and recessed toward the housing unit side; and piezoelectric connection terminals AT1, AT2 formed in the notch in the middle layer of the base. A size of the recess on the housing unit side of the notch in the middle layer of the base is larger than that of the other layers. A notch of the middle layer constitutes a recess 211d that is further recessed toward the housing unit side. The piezoelectric connection terminals AT1, AT2 are formed on the entire inner surface of the recess 211d.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は表面実装型の圧電振動デバイスに関する。   The present invention relates to a surface mount type piezoelectric vibration device.

圧電振動デバイスとして、例えば表面実装型の水晶振動子や水晶発振器が広く用いられている。例えば表面実装型の水晶発振器は、セラミックなどの絶縁性材料からなるベース(容器)に設けられた収納部の中に、水晶などからなる圧電振動素子と集積回路素子などの電子部品素子が実装され、蓋で収納部を気密封止した構造となっている。前記ベースの外底面には複数の外部接続端子が形成されている。圧電振動デバイスは、外部接続端子で外部回路基板上の搭載パッドとはんだなどの導電性接合材により電気的機械的に接合されることで外部回路基板に搭載される。   As a piezoelectric vibration device, for example, a surface-mount type crystal resonator or a crystal oscillator is widely used. For example, in a surface-mount type crystal oscillator, a piezoelectric vibration element made of crystal or the like and an electronic component element such as an integrated circuit element are mounted in a storage portion provided in a base (container) made of an insulating material such as ceramic. The housing is hermetically sealed with a lid. A plurality of external connection terminals are formed on the outer bottom surface of the base. The piezoelectric vibration device is mounted on the external circuit board by being electrically and mechanically bonded to the mounting pad on the external circuit board by a conductive bonding material such as solder at the external connection terminal.

このような圧電振動デバイスの中には、特許文献1に開示されているように、圧電振動素子とのみ接続された圧電接続端子を設けることで、ICなどの他の電子部品素子による電気的な特性に影響されることなく、圧電振動素子の単体としての電気的特性の評価や周波数調整を実施するものが従来から提案されている。   In such a piezoelectric vibration device, as disclosed in Patent Document 1, by providing a piezoelectric connection terminal that is connected only to the piezoelectric vibration element, an electric component by other electronic component elements such as an IC is provided. In the past, there has been proposed a method for evaluating electrical characteristics and adjusting the frequency of a piezoelectric vibration element as a single unit without being affected by the characteristics.

実開平5−65110号Utility Kaihei 5-65110

しかしながら、上述のような圧電振動デバイスは、近年の容器の小型化や低背化の進展とともに、圧電接続端子の面積を確保することが難しくなってきており、しかも圧電接続端子へ特性測定用のコンタクトピンを接触させて位置決めすることも難しくなってきているのが現状である。特に、セラミックなどの積層体で構成されたベースでは、積層体のずれの問題もあるため、このような圧電接続端子へ特性測定用のコンタクトピンを安定して接触させることが、圧電振動デバイスの小型化や低背化とともにますます困難になっているのが現状である。   However, the piezoelectric vibration device as described above has become difficult to secure the area of the piezoelectric connection terminal with the recent progress of miniaturization and low profile of the container, and the piezoelectric connection terminal is used for characteristic measurement. At present, it is becoming difficult to position the contact pins in contact with each other. In particular, a base composed of a laminated body such as a ceramic also has a problem of deviation of the laminated body. Therefore, stable contact of a contact pin for characteristic measurement with such a piezoelectric connection terminal is a feature of a piezoelectric vibration device. The current situation is that it is becoming increasingly difficult with downsizing and low profile.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、容器の小型化に対応させながら接続性の高い圧電接続端子を構成することができるより信頼性の高い圧電振動デバイスを提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a more reliable piezoelectric vibration device capable of configuring a piezoelectric connection terminal with high connectivity while accommodating the downsizing of a container. It is what.

上記目的を達成するために本発明は、絶縁材料からなる基板部と枠部の積層体が上層と中層と下層の少なくとも3層以上に積層されて外装部と収納部を形成する直方体形状のベース、上記ベースの収納部に収納される圧電振動素子と電子部品素子、上記ベース上層の枠部上面に接合され、上記ベース上層の枠部による収納部を気密封止する蓋、上記ベースの下層の下面に形成され、外部と接続するための外部接続端子、上記ベースの上層と中層と下層の外周縁に形成され、上記ベースの収納部側へ窪んだ切欠き部、上記ベースの中層の切欠き部に形成され、上記圧電振動素子と電気的に接続する圧電接続端子、を備えており、上記ベースの中層の切欠き部の収納部側への窪み寸法が、上記ベースの上層と下層の切欠き部の収納部側への窪み寸法より大きく形成され、上記ベースの上層と中層と下層とを積層することで、上記各層の切欠き部がベースの高さ方向に沿って一条に伸長するとともに、上記ベースの中層の切欠き部が収納部側へさらに窪んだ凹所を構成しており、上記凹所の内部表面全体に上記圧電接続端子が形成されている。   To achieve the above object, the present invention provides a rectangular parallelepiped base in which a laminate of a substrate portion and a frame portion made of an insulating material is laminated in at least three layers of an upper layer, a middle layer, and a lower layer to form an exterior portion and a storage portion. A piezoelectric vibration element and an electronic component element housed in the housing part of the base, a lid bonded to the upper surface of the frame part of the upper layer of the base and hermetically sealing the housing part by the frame part of the upper layer of the base; External connection terminals formed on the lower surface for connection to the outside, notches formed on the outer peripheral edges of the upper, middle and lower layers of the base and recessed toward the storage portion of the base, notches in the middle layer of the base And a piezoelectric connection terminal that is electrically connected to the piezoelectric vibration element, and the size of the recess toward the storage portion of the notch in the middle layer of the base is determined so that the upper layer and the lower layer of the base are cut. Depression size of the notch to the storage side By laminating the upper layer, middle layer, and lower layer of the base, the notch portion of each layer extends in a single line along the height direction of the base, and the notch portion of the base layer of the base A recess further recessed toward the storage portion is formed, and the piezoelectric connection terminal is formed on the entire inner surface of the recess.

上記発明によれば、圧電接続端子の表面積の増大が行えることで、コンタクトピンとの接触する確率を高めるとともに、凹所によりコンタクトピンの一部を確実に係止させて、圧電接続端子への位置決めを容易にすることができる。つまり、容器の小型化に対応させながら接続性の高い圧電接続端子を構成することができる。   According to the above invention, the surface area of the piezoelectric connection terminal can be increased, so that the probability of contact with the contact pin is increased, and the contact pin is reliably locked by the recess to be positioned on the piezoelectric connection terminal. Can be made easier. That is, it is possible to configure a piezoelectric connection terminal with high connectivity while accommodating the downsizing of the container.

また、上記構成において、さらに上記凹所に隣接する上記ベースの上層の切欠き部の一部、または上記凹所に隣接する上記ベースの下層の切欠き部の一部のうち少なくともいずれか一方には、上記圧電接続端子が延出された圧電接続補助端子を形成してもよい。   Further, in the above configuration, at least one of a part of the notch in the upper layer of the base adjacent to the recess or a part of the notch in the lower layer of the base adjacent to the recess. The piezoelectric connection terminal may be formed by extending the piezoelectric connection terminal.

この場合、上述の作用効果に加えて、圧電接続補助端子は凹所に隣接する上記ベースの上層の切欠き部の一部、または上記凹所に隣接する上記ベースの下層の切欠き部の一部にのみ形成しているため、当該圧電接続補助端子が蓋あるいは外部接続端子と短絡することがなく、圧電接続端子の表面積の増大が行えることで、コンタクトピンとの接触する確率をより一層高めることができる。   In this case, in addition to the above-described effects, the piezoelectric connection auxiliary terminal is a part of the notch in the upper layer of the base adjacent to the recess or the notch in the lower layer of the base adjacent to the recess. Since the piezoelectric connection auxiliary terminal is not short-circuited with the lid or the external connection terminal, and the surface area of the piezoelectric connection terminal can be increased, the probability of contact with the contact pin is further increased. Can do.

以上のように、容器の小型化に対応させながら接続性の高い圧電接続端子を構成することができるより信頼性の高い圧電振動デバイスを提供することができる。   As described above, it is possible to provide a more reliable piezoelectric vibration device that can constitute a piezoelectric connection terminal with high connectivity while accommodating the downsizing of the container.

本発明の実施形態に係る水晶発振器の概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of a crystal oscillator according to an embodiment of the present invention. 図1のA−A線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the AA line of FIG. 図1のB方向からみた側面図である。It is the side view seen from the B direction of FIG. 本発明の他の実施形態に係る側面図である。It is a side view which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る断面図である。It is sectional drawing which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る断面図である。It is sectional drawing which concerns on other embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に述べる本発明の実施形態において、圧電振動デバイスとして、例えば発振回路を有するIC(電子部品素子)を内蔵した表面実装型水晶発振器を例に挙げて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiments of the present invention to be described below, as a piezoelectric vibration device, for example, a surface-mount crystal oscillator incorporating an IC (electronic component element) having an oscillation circuit will be described as an example.

本発明の実施形態を図1乃至3を用いて説明する。水晶発振器1は略直方体状のパッケージであり、平面視では略矩形、断面では凹形状となっている。水晶発振器1は、ベース2と、水晶振動素子(圧電振動素子)3と、IC4と、蓋5とが主な構成部材となっている。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The crystal oscillator 1 is a substantially rectangular parallelepiped package, and has a substantially rectangular shape in plan view and a concave shape in cross section. The crystal oscillator 1 includes a base 2, a crystal resonator element (piezoelectric resonator element) 3, an IC 4, and a lid 5 as main constituent members.

本実施形態では、例えば水晶発振器1の平面視の外形サイズ(ベース2の平面視外形寸法)は縦横が約1.6mm(長辺)×1.2mm(短辺)のものとなっており、水晶発振器1は電子部品素子として発振回路を有するIC4を内蔵している。なお、前述の水晶発振器の平面視外形サイズは一例であり、前記外形サイズ以外のパッケージサイズであっても本発明は適用可能である。以下、水晶発振器1を構成する各部材の概略について詳述する。   In this embodiment, for example, the external size of the crystal oscillator 1 in plan view (outside size of the base 2 in plan view) is about 1.6 mm (long side) × 1.2 mm (short side) in length and width. The crystal oscillator 1 incorporates an IC 4 having an oscillation circuit as an electronic component element. Note that the external size of the above-described crystal oscillator in plan view is an example, and the present invention can be applied to package sizes other than the external size. Hereinafter, the outline of each member constituting the crystal oscillator 1 will be described in detail.

ベース2はセラミック材料からなる長辺と短辺を有する平面視略矩形の基板部と枠部の積層体で構成され、上層と中層と下層の少なくとも3層以上の積層体により外装部2bと収納部2aを形成する直方体形状の容器である。   The base 2 is composed of a laminate of a substantially rectangular substrate portion and a frame portion having a long side and a short side made of a ceramic material, and is housed in the exterior portion 2b by a laminate of at least three layers of an upper layer, a middle layer, and a lower layer. It is a rectangular parallelepiped container which forms the part 2a.

本実施形態では、ベース2は、ベース下層となる平板状(平面視略矩形)の基板部20と、当該基板部20の一主面201の外周部200に沿って上方に伸び外周縁210と内周縁211とが平面視略矩形で形成されベース中層となる第1枠部21と、当該第1枠部21の外周部200に沿って上方に伸び外周縁220と内周縁221とが平面視略矩形で形成されベース上層となる第2枠部22(枠部)との3層構成となっている。   In the present embodiment, the base 2 has a flat plate-like (substantially rectangular in plan view) substrate portion 20 as a lower layer of the base, and an outer peripheral edge 210 extending upward along the outer peripheral portion 200 of the one main surface 201 of the substrate portion 20. The inner peripheral edge 211 is formed in a substantially rectangular shape in plan view and forms a base middle layer. The first frame part 21 extends upward along the outer peripheral part 200 of the first frame part 21, and the outer peripheral edge 220 and the inner peripheral edge 221 are viewed in plan view. It has a three-layer configuration including a second frame portion 22 (frame portion) that is formed in a substantially rectangular shape and serves as an upper layer of the base.

そして、これらの基板部20の一主面201による内底面と、第1枠部21の内周縁より内側の内部空間と、第2枠部の内周縁より内側の内部空間とを組み合わせることで、ベースの収納部2aが構成されている。   And by combining the inner bottom surface by the one main surface 201 of these substrate portions 20, the inner space inside the inner periphery of the first frame portion 21, and the inner space inside the inner periphery of the second frame portion, A base storage portion 2a is configured.

ベース2の内部では、下方面には第1枠部21により構成され、後述するIC4を収納する第1の収納部21aが形成され、当該第1の収納部の底面から上部に突き出し、後述する水晶振動素子3の端部を保持する図示しない保持台が形成されている。また、第1の収納部21aの上方には第2枠部22により構成された第2の収納部22aが形成されている。   Inside the base 2, a lower surface is formed with a first frame portion 21, and a first storage portion 21a for storing an IC 4 described later is formed. The first storage portion 21a protrudes upward from the bottom surface of the first storage portion, and will be described later. A holding base (not shown) that holds the end of the crystal resonator element 3 is formed. In addition, a second storage portion 22a constituted by the second frame portion 22 is formed above the first storage portion 21a.

ベース2の外部では、基板部20と第1枠部21と第2枠部22とは、各外周縁が平面視略同一の矩形で形成され、かつ各外周縁の4隅のベースの高さ方向に沿って伸長した円弧状の切欠き部20c,21c,22cと、各外周縁の長辺の中央にベースの高さ方向に沿って伸長した一対の長円状の切欠き部20d,21d,22dとが形成されている。これらの切欠き部20c,21c,22c,20d,21d,22dは、ベース2の収納部21a,22aの方へ窪んでいる。   Outside the base 2, the substrate portion 20, the first frame portion 21, and the second frame portion 22 are each formed with a rectangular shape whose outer peripheral edges are substantially the same in plan view, and the heights of the bases at the four corners of each outer peripheral edge. Arc-shaped cutouts 20c, 21c, 22c extending along the direction, and a pair of oval cutouts 20d, 21d extending along the height direction of the base at the center of the long side of each outer peripheral edge , 22d. These notches 20c, 21c, 22c, 20d, 21d, and 22d are recessed toward the storage portions 21a and 22a of the base 2.

このうち、図1,図2に示すように、ベース2の中層となる第1枠部21に形成されている切欠き部21dは、ベース2の上層となる第2枠部22に形成されている切欠き部22d、およびベース2の下層となる基板部21に形成されている切欠き部20dと比較して、ベース2の収納部21a,22aの方への窪み寸法が大きく形成されている。   Among these, as shown in FIGS. 1 and 2, the notch portion 21 d formed in the first frame portion 21 that is the middle layer of the base 2 is formed in the second frame portion 22 that is the upper layer of the base 2. Compared with the notch portion 22d and the notch portion 20d formed in the substrate portion 21 which is the lower layer of the base 2, the size of the recess toward the storage portions 21a and 22a of the base 2 is formed larger. .

また、本形態では、ベース2の上層となる第2枠部22に形成されている切欠き部22dと、ベース2の下層となる基板部21に形成されている切欠き部20dとは、ベース2の収納部21a,22aの方への窪み寸法が同じ寸法で形成されている。   Further, in this embodiment, the notch 22d formed in the second frame portion 22 which is the upper layer of the base 2 and the notch 20d formed in the substrate portion 21 which is the lower layer of the base 2 are the base The recess dimensions toward the two storage portions 21a and 22a are formed with the same dimension.

本形態の一例としては、図1におけるA−A線に沿った方向において、第1枠部21と第2枠部22の枠部分の幅寸法Wを0.15mmとした場合に、切欠き部21dの窪み寸法W1を0.075mmとして形成し、切欠き部22dと切欠き部20dとの窪み寸法W2を0.05mmとして形成している。   As an example of this embodiment, when the width dimension W of the frame portions of the first frame portion 21 and the second frame portion 22 is 0.15 mm in the direction along the line AA in FIG. The recess dimension W1 of 21d is formed as 0.075 mm, and the recess dimension W2 between the notch 22d and the notch 20d is formed as 0.05 mm.

このように形成された切欠き部20dと切欠き部21dと切欠き部22dとを積層することで、各切欠き部がベース2の高さ方向に沿って一条に伸長するとともに、切欠き部21dのみが収納部側へさらに窪んだ凹所211dを構成している。   By stacking the notch portion 20d, the notch portion 21d, and the notch portion 22d formed in this way, each notch portion extends in a single line along the height direction of the base 2, and the notch portion. Only 21d constitutes a recess 211d that is further recessed toward the storage portion side.

凹所211dの内部表面全体には、後述する水晶振動素子3の一対の励振電極31,32とのみ接続される圧電接続端子AT1,AT2が形成されている。すなわち、圧電接続端子AT1,AT2は、切欠き部21dの側面の表面部分だけでなく、当該切欠き部21dと接するとともに隣接する第2枠部22の下側の表面部分と基板部21の上側の表面部分に少なくとも後述する導電材料が形成されている。   Piezoelectric connection terminals AT1 and AT2 that are connected only to a pair of excitation electrodes 31 and 32 of the crystal resonator element 3 to be described later are formed on the entire inner surface of the recess 211d. That is, the piezoelectric connection terminals AT1 and AT2 are not only the surface portion of the side surface of the notch portion 21d but also the lower surface portion of the second frame portion 22 that is in contact with and adjacent to the notch portion 21d and the upper side of the substrate portion 21. At least a conductive material to be described later is formed on the surface portion.

以上のように、本発明では、圧電接続端子AT1,AT2が形成されている切欠き部がベースの上層および下層に形成されている切欠き部と比較してベースの収納部の方への窪み寸法が大きく形成されて凹所211dを構成し、かつ凹所211dの内部表面全体に圧電接続端子AT1,AT2を構成する導電材料が形成されていることが特徴点となる。   As described above, according to the present invention, the notch where the piezoelectric connection terminals AT1 and AT2 are formed has a recess toward the storage portion of the base as compared with the notch formed in the upper layer and the lower layer of the base. A feature is that the recess 211d is formed to have a large size, and a conductive material that forms the piezoelectric connection terminals AT1 and AT2 is formed on the entire inner surface of the recess 211d.

これらの構成により、圧電接続端子AT1,AT2の表面積の増大が行えることで、特性測定用のコンタクトピンとの接触する確率を高めるとともに、凹所211dによりコンタクトピンの一部を確実に係止させて、圧電接続端子AT1,AT2への位置決めを容易にすることができる。つまり、容器となるベース2の小型化に対応させながら接続性の高い圧電接続端子AT1,AT2を構成することができる。   With these configurations, the surface area of the piezoelectric connection terminals AT1 and AT2 can be increased, so that the probability of contact with the contact pins for characteristic measurement is increased, and a part of the contact pins is securely locked by the recess 211d. The positioning to the piezoelectric connection terminals AT1 and AT2 can be facilitated. That is, it is possible to configure the piezoelectric connection terminals AT1 and AT2 having high connectivity while corresponding to downsizing of the base 2 serving as a container.

なお、本形態に限らず、凹所211dに隣接するベース2の上層となる第2枠部22に形成されている切欠き部22dの一部とベース2の下層となる基板部21に形成されている切欠き部20dの一部のうち少なくともいずれか一方には、圧電接続端子AT1,AT2が延出された圧電接続補助端子AT11,AT21(AT21については図示せず)が形成してもよい。図4はその一例を示しており、切欠き部22dの一部と切欠き部20dの一部の両方に対して、圧電接続補助端子AT11,AT21を形成している。この場合、圧電接続補助端子AT11,AT21が後述する蓋あるいは外部接続端子と短絡することがなく、圧電接続端子AT1,AT2の表面積の増大が行えることで、コンタクトピンとの接触する確率をより一層高めることができる。 Note that the present invention is not limited to this embodiment, and a part of the notch 22d formed in the second frame portion 22 which is the upper layer of the base 2 adjacent to the recess 211d and the substrate portion 21 which is the lower layer of the base 2 are formed. Piezoelectric connection auxiliary terminals AT11 and AT21 (not shown for AT21) from which the piezoelectric connection terminals AT1 and AT2 are extended may be formed in at least one of the cutout portions 20d. . FIG. 4 shows an example thereof. Piezoelectric connection auxiliary terminals AT11 and AT21 are formed on both a part of the notch 22d and a part of the notch 20d. In this case, the piezoelectric connection auxiliary terminals AT11 and AT21 are not short-circuited with a lid or an external connection terminal described later, and the surface area of the piezoelectric connection terminals AT1 and AT2 can be increased, thereby further increasing the probability of contact with the contact pins. be able to.

ベース2の下層である基板部20の下面の4隅には外部回路基板と接続するための外部接続端子GTが形成されている。これらの外部接続端子GTは、図3に示すように、4隅の切欠き部20cの側面の表面部分に後述する導電材料が形成され延出されている。   External connection terminals GT for connection to an external circuit board are formed at the four corners of the lower surface of the substrate portion 20 which is the lower layer of the base 2. As shown in FIG. 3, these external connection terminals GT are formed by extending a conductive material, which will be described later, on the surface portions of the side surfaces of the notches 20 c at the four corners.

ベース2の下層である基板部20の上面(第1の収納部21aの内底面)には、図2に示すように、後述する集積回路素子2と接続される複数の配線パターンHが並んで形成されている。この配線パターンHは、4隅の切欠き部20cの導電材料を介して、外部接続端子GTに電気的に導出されている。   As shown in FIG. 2, a plurality of wiring patterns H connected to an integrated circuit element 2 to be described later are arranged on the upper surface (the inner bottom surface of the first storage portion 21 a) of the substrate portion 20, which is the lower layer of the base 2. Is formed. The wiring pattern H is electrically led to the external connection terminal GT through the conductive material of the notches 20c at the four corners.

ベース2の中層である第1枠部21の上面(第2の収納部22aの底面)には、後述する水晶振動素子3を搭載し電気的に接続する図示しない保持台と配線パターンとが形成されている。この水晶振動素子と接続される配線パターンは、下部に貫通接続する図示しない導電ビアを介して、基板部20の上面の配線パターンHに電気的に導出されている。また、水晶振動素子と接続される配線パターンの一部は、圧電接続端子AT1,AT2にそれぞれ電気的に導出されている。このため、圧電接続端子AT1,AT2に対して、圧電振動素子特性装置のコンタクトプローブを接触することで後述する水晶振動素子3のみの電気的な特性を測定することができる。   On the upper surface of the first frame portion 21 (the bottom surface of the second storage portion 22a), which is the middle layer of the base 2, there is formed a holding base (not shown) and a wiring pattern on which a crystal resonator element 3 described later is mounted and electrically connected. Has been. The wiring pattern connected to the crystal resonator element is electrically led out to the wiring pattern H on the upper surface of the substrate unit 20 through a conductive via (not shown) penetratingly connected to the lower part. A part of the wiring pattern connected to the crystal resonator element is electrically led to the piezoelectric connection terminals AT1 and AT2. For this reason, it is possible to measure the electrical characteristics of only the crystal resonator element 3 described later by bringing the contact probe of the piezoelectric resonator element characteristic device into contact with the piezoelectric connection terminals AT1 and AT2.

ベース2の上層である第2枠部22の上面には、後述する蓋5を接合するための図示しない封止部が形成されている。本形態では封止部をメタライズにより構成しており、この封止部と後述する蓋5とは金属ろう材51など接合材によって接合される。   On the upper surface of the second frame portion 22, which is the upper layer of the base 2, a sealing portion (not shown) for joining a lid 5 described later is formed. In this embodiment, the sealing portion is configured by metallization, and the sealing portion and the lid 5 described later are joined by a joining material such as a metal brazing material 51.

以上のように構成された基板部20と第1枠部21と第2枠部22の各々は、セラミックグリーンシート(アルミナ)となっている。外部接続端子GT、配線パターンH、水晶振動素子と接続される配線パターン、圧電接続端子AT1,AT2、圧電接続補助端子AT11,AT21、封止部の各々は、タングステンあるいはモリブデン等によるメタライズ層の上面にニッケルメッキ層、金メッキ層の各層が形成された導電材料からなる構成である。これら3つのシートが積層された状態で焼成によって一体成形されることで、ベース2を構成している。   Each of the substrate part 20, the first frame part 21, and the second frame part 22 configured as described above is a ceramic green sheet (alumina). Each of the external connection terminal GT, the wiring pattern H, the wiring pattern connected to the crystal resonator element, the piezoelectric connection terminals AT1 and AT2, the piezoelectric connection auxiliary terminals AT11 and AT21, and the sealing portion is the upper surface of the metallized layer made of tungsten or molybdenum. Further, the structure is made of a conductive material in which a nickel plating layer and a gold plating layer are formed. The base 2 is configured by integrally forming these three sheets by firing in a stacked state.

なお、これらの各シート(基板部のシート・第1枠部のシート・第2枠部のシート)については、積層間の内部配線の延出形態に応じて単層だけでなく複数層に分けて形成してもよい。より具体的には、図5に示すように、第1枠部21と第2枠部22の間に他の枠体に相当するシート(第2基板部23)を1層追加し、4層の積層体からなるベースとして構成してもよい。   Each of these sheets (substrate section sheet, first frame section sheet, second frame section sheet) is divided not only into a single layer but also into a plurality of layers according to the extension form of the internal wiring between the layers. May be formed. More specifically, as shown in FIG. 5, one layer of a sheet (second substrate portion 23) corresponding to another frame is added between the first frame portion 21 and the second frame portion 22, and four layers are added. You may comprise as a base which consists of these laminated bodies.

第1の収納部21aの内底面に搭載されるIC4は、C−MOSなどのインバータ増幅器(発振用増幅器)を内蔵したワンチップの集積回路素子であり、後述する水晶振動素子3とともに発振回路を構成する。IC4の底面側には複数のパッドが形成されている。IC4は、例えば金などの金属バンプCを介して、IC2の複数のパッドとベース2に形成された配線パターンHとを例えばFCBにより接続される。本形態では、金属バンプにより接合した構成を例にしているが、金属ワイヤバンプを用いてもよい。   The IC 4 mounted on the inner bottom surface of the first storage portion 21a is a one-chip integrated circuit element incorporating an inverter amplifier (oscillation amplifier) such as a C-MOS. Constitute. A plurality of pads are formed on the bottom side of the IC 4. The IC 4 connects the plurality of pads of the IC 2 and the wiring pattern H formed on the base 2 through, for example, FCB through metal bumps C such as gold. In this embodiment, a configuration in which metal bumps are joined is used as an example, but metal wire bumps may be used.

なお、本形態で用いられるIC4は、水晶振動素子3の周波数信号を増幅する発振回路部のみを具備したいわゆるSPXO用のICに限らず、周波数調整回路を付加機能として具備されたいわゆるVCXO用のICであってもよく、温度補償機能などが付加機能として具備されたいわゆるTCXO用のICでもよい。また、これらを組みあわされたICであってもよい。IC4としては、CMOS以外のバイポーラ、バイCMOSなどであってもよい。   The IC 4 used in this embodiment is not limited to a so-called SPXO IC that includes only an oscillation circuit unit that amplifies the frequency signal of the crystal resonator element 3, but also a so-called VCXO IC that includes a frequency adjustment circuit as an additional function. It may be an IC, or a so-called TCXO IC having a temperature compensation function or the like as an additional function. Further, an IC in which these are combined may be used. The IC 4 may be bipolar other than CMOS, bi-CMOS, or the like.

IC4の上方で、収納部2aの同一空間である第2の収納部22aには所定の間隔を持って水晶振動素子3が搭載される。水晶振動素子3は例えば矩形状のATカット水晶振動板であり、その表裏面には励振電極31,32と図示しない引出電極が各々形成されている。これらの電極は、例えば、クロムまたはニッケルの下地電極層と、銀または金の中間電極層と、クロムまたはニッケルの上部電極層とから構成された3層の積層薄膜、またはクロムやニッケルの下地電極層と、銀または金の上部電極層とから構成された2層の積層薄膜である。これら各電極は真空蒸着法やスパッタリング法等の薄膜形成手段により形成することができる。   Above the IC 4, the crystal resonator element 3 is mounted at a predetermined interval in the second storage portion 22 a that is the same space of the storage portion 2 a. The quartz resonator element 3 is, for example, a rectangular AT-cut quartz diaphragm, and excitation electrodes 31 and 32 and extraction electrodes (not shown) are formed on the front and back surfaces thereof. These electrodes are, for example, a three-layer laminated thin film composed of a chromium or nickel base electrode layer, a silver or gold intermediate electrode layer, and a chromium or nickel upper electrode layer, or a chromium or nickel base electrode It is a two-layer laminated thin film composed of a layer and a silver or gold upper electrode layer. Each of these electrodes can be formed by a thin film forming means such as a vacuum deposition method or a sputtering method.

水晶振動素子3とベース2との接合は、例えばペースト状であり銀フィラー等の金属微小片を含有するシリコーン系の導電樹脂接着剤(導電性接合材)を用いている。導電性樹脂接着剤は、保持台上部の配線パターンの一部の上面に塗布されるとともに、導電性樹脂接着剤を水晶振動素子3と保持台の間に介在させ硬化させることで、お互いを電気的機械的に接合している。以上により、水晶振動素子3の一端部をベース2の第1の収納部21aの底面から隙間を設けながら、水晶振動素子3の対向する他端部をベースの保持台21bに接合して、片持ち保持される。なお、本形態では、シリコーン系の導電樹脂接着剤により接合した構成を例にしているが、この導電性接合材として他の導電性樹脂接着剤や金属バンプ、金属メッキバンプなどのバンプ材料、ろう材を用いてもよい。   The crystal resonator element 3 and the base 2 are bonded using, for example, a silicone-based conductive resin adhesive (conductive bonding material) that is in a paste form and contains fine metal pieces such as a silver filler. The conductive resin adhesive is applied to the upper surface of a part of the wiring pattern on the upper part of the holding base, and the conductive resin adhesive is interposed between the crystal vibrating element 3 and the holding base and is cured to electrically connect each other. Mechanically joined. As described above, one end of the crystal resonator element 3 is joined to the holding base 21b of the base while the opposite end of the crystal resonator element 3 is joined to the base holding base 21b while providing a gap from the bottom surface of the first storage portion 21a of the base 2. Held. In this embodiment, the structure bonded by a silicone-based conductive resin adhesive is used as an example. However, as this conductive bonding material, other conductive resin adhesives, bump materials such as metal bumps and metal plating bumps, brazing A material may be used.

ベース2を気密封止する蓋5は、例えば、コバール等からなるコア材に金属ろう材(封止材)が形成された構成である。この金属ろう材からなる接合材51がベース2の封止部と接合される構成となる。金属製の蓋5の平面視外形はセラミックベースの当該外形とほぼ同じであるか、若干小さい構成となっている。   The lid 5 for hermetically sealing the base 2 has a configuration in which a metal brazing material (sealing material) is formed on a core material made of, for example, Kovar. The joining material 51 made of this metal brazing material is joined to the sealing portion of the base 2. The external shape of the metal lid 5 in plan view is substantially the same as or slightly smaller than that of the ceramic base.

収納部2aにIC4と水晶振動素子3が格納されたベース2の封止部に対して金属製の蓋5にて被覆し、金属製の蓋5の接合材51とベースの封止部を溶融硬化させ、気密封止を行うことで表面実装型の水晶発振器1の完成となる。   The sealing part of the base 2 in which the IC 4 and the crystal resonator element 3 are stored in the storage part 2a is covered with a metal lid 5, and the bonding material 51 of the metal lid 5 and the sealing part of the base are melted. The surface mount type crystal oscillator 1 is completed by curing and hermetically sealing.

このように構成された表面実装型の水晶発振器1は、図示しない回路基板の配線パターンに対してはんだなどの接合材を用いて接合される。   The surface-mount type crystal oscillator 1 configured as described above is bonded to a wiring pattern of a circuit board (not shown) using a bonding material such as solder.

なお、本発明の実施形態では基板部20の一主面側(上方)のみに枠部を形成した断面凹形状のベース2を例にして説明しているが、図6に示すように、2層の基板部24(ベース中層1)と基板部25(ベース中層2)の一主面側(上方)と他主面側(下方)の両面に上枠部26と下枠部27を形成した断面略H型のベース2Aのものに適用してもよい。なお、基板部(ベース中層)については、積層間の内部配線の延出形態に応じて複数層だけでなく単層で形成してもよい。   In the embodiment of the present invention, the base 2 having a concave cross section in which a frame portion is formed only on one main surface side (upper side) of the substrate portion 20 is described as an example. However, as shown in FIG. The upper frame portion 26 and the lower frame portion 27 are formed on both the main surface side (upper side) and the other main surface side (lower side) of the substrate portion 24 (base middle layer 1) and the substrate portion 25 (base middle layer 2). The present invention may be applied to the base 2A having a substantially H-shaped cross section. In addition, about a board | substrate part (base middle layer), you may form not only in multiple layers but in a single layer according to the extension form of the internal wiring between lamination | stacking.

図6では、基板部24(ベース中層1)の切欠き部24dと基板部25(ベース中層2)の切欠き部25dに圧電接続端子AT3,AT4が形成されており、上枠部26の切欠き部26dと下枠部27の切欠き部27dと比較してベースの収納部の方への窪み寸法が大きく形成されて凹所241d,251dを構成している。加えて、切欠き部24d,25dの側面の表面部分だけでなく、切欠き部24dと接するとともに隣接する上枠部26の下側の表面部分と下枠部27の上側の表面部分に導電材料が形成され、凹所241d,251dの内部表面全体に圧電接続端子AT3,AT4を構成している。   In FIG. 6, piezoelectric connection terminals AT3 and AT4 are formed in the notch 24d of the substrate portion 24 (base middle layer 1) and the notch 25d of the substrate portion 25 (base middle layer 2). Compared with the notch portion 26d and the notch portion 27d of the lower frame portion 27, a recess size toward the storage portion of the base is formed to constitute the recesses 241d and 251d. In addition, not only the surface portions of the side surfaces of the notches 24d and 25d, but also the conductive material on the lower surface portion of the upper frame portion 26 and the upper surface portion of the lower frame portion 27 that are in contact with and adjacent to the notch portion 24d. Are formed, and the piezoelectric connection terminals AT3 and AT4 are configured on the entire inner surface of the recesses 241d and 251d.

これらの構成により、圧電接続端子AT3,AT4の表面積の増大が行えることで、特性測定用のコンタクトピンとの接触する確率を高めるとともに、凹所241d,251dによりコンタクトピンの一部を確実に係止させて、圧電接続端子AT3,AT4への位置決めを容易にすることができる。つまり、容器となるベース2Aの小型化に対応させながら接続性の高い圧電接続端子AT3,AT4を構成することができる。   With these configurations, the surface area of the piezoelectric connection terminals AT3 and AT4 can be increased, so that the probability of contact with the contact pins for characteristic measurement is increased and a part of the contact pins is securely locked by the recesses 241d and 251d. Thus, positioning to the piezoelectric connection terminals AT3 and AT4 can be facilitated. That is, it is possible to configure the piezoelectric connection terminals AT3 and AT4 having high connectivity while corresponding to downsizing of the base 2A serving as a container.

なお、上記した本実施例では、圧電振動素子としてATカット水晶振動板を用いているが、これに限定されるものでなく、音叉型水晶振動片であってもよい。また、圧電振動素子として水晶を材料としているが、これに限定されるものではなく、圧電セラミックスやLiNbO3等の圧電単結晶材料を用いてもよい。すなわち、任意の圧電振動素子が適用可能である。また、圧電振動素子を片持ち保持するものを例にしているが、圧電振動素子の両端を保持する構成であってもよい。 In the above-described embodiment, the AT cut quartz crystal vibrating plate is used as the piezoelectric vibrating element. However, the present invention is not limited to this, and a tuning fork type quartz vibrating piece may be used. Further, although quartz is used as the piezoelectric vibration element, the present invention is not limited to this, and a piezoelectric single crystal material such as piezoelectric ceramics or LiNbO 3 may be used. That is, any piezoelectric vibration element can be applied. Further, although an example is shown in which the piezoelectric vibration element is held in a cantilever manner, a configuration in which both ends of the piezoelectric vibration element are held may be employed.

また、上述した本発明の実施形態では電子部品素子としてICを使用した水晶発振器(圧電発振器)を例にしているが、サーミスタやダイオードなどの感温素子やその他の機能電子部品素子を使用した機能部品付きの水晶振動子(圧電振動子)にも本発明は適用可能である。   In the above-described embodiment of the present invention, a crystal oscillator (piezoelectric oscillator) using an IC as an electronic component element is taken as an example, but a function using a temperature sensitive element such as a thermistor or a diode or other functional electronic component element is used. The present invention is also applicable to a crystal resonator (piezoelectric resonator) with parts.

また、本実施例では、金属ろう材による封止を例にしたが、これに限定されるものではなく、シーム封止、ビーム封止(例えば、レーザビーム、電子ビーム)やガラス封止等でも適用することができる。   In this embodiment, sealing with a metal brazing material is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and seam sealing, beam sealing (for example, laser beam, electron beam), glass sealing, etc. Can be applied.

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。   The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof. Therefore, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

圧電振動デバイスの量産に適用できる。   It can be applied to mass production of piezoelectric vibration devices.

1 水晶発振器(圧電振動デバイス)
2,2A ベース
3 水晶振動素子(圧電振動素子)
4 IC
5 蓋
1 Crystal oscillator (piezoelectric vibration device)
2,2A Base 3 Crystal oscillator (piezoelectric oscillator)
4 IC
5 lid

Claims (2)

絶縁材料からなる基板部と枠部の積層体が上層と中層と下層の少なくとも3層以上に積層されて外装部と収納部を形成する直方体形状のベース、
上記ベースの収納部に収納される圧電振動素子と電子部品素子、
上記ベース上層の枠部上面に接合され、上記ベース上層の枠部による収納部を気密封止する蓋、
上記ベースの下層の下面に形成され、外部と接続するための外部接続端子、
上記ベースの上層と中層と下層の外周縁に形成され、上記ベースの収納部側へ窪んだ切欠き部、
上記ベースの中層の切欠き部に形成され、上記圧電振動素子と電気的に接続する圧電接続端子、
を備えており、
上記ベースの中層の切欠き部の収納部側への窪み寸法が、上記ベースの上層と下層の切欠き部の収納部側への窪み寸法より大きく形成され、
上記ベースの上層と中層と下層とを積層することで、上記各層の切欠き部がベースの高さ方向に沿って一条に伸長するとともに、上記ベースの中層の切欠き部が収納部側へさらに窪んだ凹所を構成しており、
上記凹所の内部表面全体に上記圧電接続端子が形成されている
ことを特徴とする圧電振動デバイス。
A rectangular parallelepiped base in which a laminate of a substrate portion and a frame portion made of an insulating material is laminated in at least three layers of an upper layer, a middle layer, and a lower layer to form an exterior portion and a storage portion;
Piezoelectric vibration element and electronic component element housed in the base housing part,
A lid bonded to the upper surface of the frame portion of the base upper layer and hermetically sealing the storage portion by the frame portion of the base upper layer;
Formed on the lower surface of the lower layer of the base, and external connection terminals for connecting to the outside,
A notch formed on the outer peripheral edge of the upper layer, middle layer and lower layer of the base and recessed toward the storage portion side of the base,
A piezoelectric connection terminal formed in a notch in the middle layer of the base and electrically connected to the piezoelectric vibration element;
With
The size of the recess to the storage portion side of the notch portion of the middle layer of the base is formed larger than the size of the recess to the storage portion side of the upper layer and the bottom notch portion of the base,
By laminating the upper layer, middle layer, and lower layer of the base, the notch of each layer extends in a single line along the height direction of the base, and the notch of the middle layer of the base further moves toward the storage unit. Consists of a recessed recess,
The piezoelectric vibration device, wherein the piezoelectric connection terminal is formed on the entire inner surface of the recess.
請求項1に記載の圧電振動デバイスであって、
上記凹所に隣接する上記ベースの上層の切欠き部の一部、または上記凹所に隣接する上記ベースの下層の切欠き部の一部のうち少なくともいずれか一方には、上記圧電接続端子が延出された圧電接続補助端子が形成されている
ことを特徴とする圧電振動デバイス。
The piezoelectric vibration device according to claim 1,
At least one of the notch in the upper layer of the base adjacent to the recess and the notch in the lower layer of the base adjacent to the recess has the piezoelectric connection terminal. A piezoelectric vibration device characterized in that an extended piezoelectric connection auxiliary terminal is formed.
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