JP2020088422A - Piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスに関する。 The present invention relates to piezoelectric devices such as piezoelectric vibrators and piezoelectric oscillators.
近年、電子機器の小型化、集積化が進み電磁波ノイズ(EMI)対策の必要性が高まっている。圧電デバイスにおいても外部からの電磁波ノイズによる周波数への悪影響が生じたり、あるいは圧電振動デバイスからのノイズが、他の電子部品に悪影響を及ぼすことがあった。 In recent years, electronic devices have become smaller and more integrated, and the need for countermeasures against electromagnetic noise (EMI) is increasing. In the piezoelectric device as well, an adverse effect on the frequency due to electromagnetic wave noise from the outside may occur, or noise from the piezoelectric vibrating device may adversely affect other electronic components.
このため、例えば、特許文献1には、実装後の周波数変化を防止するために、シールド電極を設けた表面実装用の水晶振動子が開示されている。この水晶振動子は、ベースに水晶片を収容してカバーを被せ、前記水晶片を密閉封入してなる表面実装用の水晶振動子であって、前記ベースにアース電位に接地されるシールド電極を設けている。
For this reason, for example,
近年、電磁波ノイズ対策の強化が要求されており、特許文献1のように、シールド電極を形成するだけでは、要求される電磁シールド効果を得るのが困難となりつつある。
In recent years, it has been required to strengthen measures against electromagnetic noise, and it is becoming difficult to obtain the required electromagnetic shield effect only by forming a shield electrode as in
本発明は、上記のような点に鑑みて為されたものであって、電磁波ノイズの影響を可及的に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 points, and an object thereof is to provide a piezoelectric device in which the influence of electromagnetic wave noise is reduced as much as possible.
本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
すなわち、本発明の圧電デバイスは、上部が開口した凹部を有する絶縁性のベースと、前記凹部に収納される圧電振動片と、該圧電振動片が収納された前記凹部を気密に封止するリッドとを備える圧電デバイスであって、
前記凹部には、収納される前記圧電振動片の一対の接続電極に接続される一対の搭載用電極が形成されており、前記ベースは、前記一対の搭載用電極の一方の前記搭載用電極から引出された配線パターンを有すると共に、前記配線パターンの下方には、該配線パターンに、平面視で重なるように、シールド用パターンが形成されている。
That is, the piezoelectric device of the present invention includes an insulative base having a recess having an upper opening, a piezoelectric vibrating piece housed in the recess, and a lid for hermetically sealing the recess containing the piezoelectric vibrating piece. A piezoelectric device comprising:
A pair of mounting electrodes connected to the pair of connection electrodes of the piezoelectric vibrating piece to be housed is formed in the recess, and the base is formed from one of the mounting electrodes of the pair of mounting electrodes. The wiring pattern is drawn out, and a shield pattern is formed below the wiring pattern so as to overlap the wiring pattern in a plan view.
本発明によると、圧電振動片が搭載されるベースには、搭載用電極から引出された配線パターンに、平面視で重なるようにシールド用パターンが形成されているので、このシールド用パターンによって、圧電振動片が搭載される搭載用電極から引出された配線パターンを、電磁波ノイズからシールドすることができ、電磁波ノイズの影響を低減することができる。 According to the present invention, since the shield pattern is formed on the base on which the piezoelectric vibrating reed is mounted so as to overlap with the wiring pattern drawn out from the mounting electrode in a plan view, the piezoelectric pattern is formed by the shield pattern. The wiring pattern drawn out from the mounting electrode on which the vibrating piece is mounted can be shielded from electromagnetic noise, and the influence of electromagnetic noise can be reduced.
このシールド用パターンは、前記一対の搭載用電極に、平面視で重なるように形成されているのが好ましい。 The shield pattern is preferably formed so as to overlap the pair of mounting electrodes in a plan view.
前記ベースの外底面には、表面実装用の複数の外部接続端子が設けられ、前記シールド用パターンが、接地用の前記外部接続端子に電気的に接続されているのが好ましい。 It is preferable that a plurality of external connection terminals for surface mounting are provided on the outer bottom surface of the base, and the shield pattern is electrically connected to the external connection terminals for grounding.
この構成によると、圧電振動片が搭載される搭載用電極から引出された配線パターンに、平面視で重なるように形成されたシールド用パターンを、表面実装用の外部接続端子を介して接地するので、搭載用電極から引出された前記配線パターンを、電磁波ノイズからシールドすることができる。 According to this configuration, the wiring pattern drawn out from the mounting electrode on which the piezoelectric vibrating reed is mounted is grounded through the external connection terminal for surface mounting the shield pattern formed so as to overlap in a plan view. The wiring pattern extracted from the mounting electrode can be shielded from electromagnetic noise.
前記リッドを金属製とし、前記リッドを接地用の前記外部接続端子に電気的に接続する構成としてもよい。 The lid may be made of metal, and the lid may be electrically connected to the external connection terminal for grounding.
この構成によると、ベースの凹部を封止する金属製のリッドと、圧電振動片が搭載される搭載用電極から引出された配線パターンの下方のシールド用パターンとが接地されることによって、搭載用電極から引出された前記配線パターンは、その上方のリッド、及び、その下方のシールド用パターンの両者によって、上下でシールドされることになり、電磁波ノイズの影響を一層効果的に低減することができる。 According to this configuration, the metal lid that seals the concave portion of the base and the shield pattern below the wiring pattern that is pulled out from the mounting electrode on which the piezoelectric vibrating reed is mounted are grounded. The wiring pattern drawn out from the electrode is shielded vertically by both the upper lid and the lower shielding pattern, which can further effectively reduce the influence of electromagnetic noise. ..
前記ベースは、平面視で矩形であり、前記一対の搭載用電極は、前記矩形の一辺寄りに形成されており、前記配線パターンは、前記一方の前記搭載用電極から前記一辺に対向する対向辺側へ延びている構成としてもよい。 The base is rectangular in a plan view, the pair of mounting electrodes are formed near one side of the rectangle, and the wiring pattern is an opposite side facing the one side from the one mounting electrode. It may be configured to extend to the side.
この構成によると、平面視矩形のベースの一辺寄りに形成されている搭載用電極から、前記一辺に対向する対向辺側へ延びている配線パターンを、電磁波ノイズからシールドして、電磁波ノイズの影響を低減することができる。 According to this configuration, the wiring pattern extending from the mounting electrode formed near one side of the rectangular base in the plan view to the opposite side facing the one side is shielded from the electromagnetic noise, and the influence of the electromagnetic noise is generated. Can be reduced.
前記圧電振動片は、ビームの照射によって周波数調整が行われる周波数調整用領域を有し、前記シールド用パターンは、平面視で前記周波数調整用領域及びその周辺領域に重ならないように形成されている構成としてもよい。 The piezoelectric vibrating piece has a frequency adjustment region in which frequency adjustment is performed by irradiation of a beam, and the shield pattern is formed so as not to overlap the frequency adjustment region and its peripheral region in a plan view. It may be configured.
この構成によると、シールド用パターンが、平面視で圧電振動片の周波数調整用領域及びその周辺領域に重ならないように形成されている、すなわち、圧電振動片の周波数調整用領域及びその周辺領域には、平面視でシールド用パターンが存在しないので、圧電振動片の周波数調整用領域に、イオンビームなどのビームを照射して周波数を調整する際に、ビームが圧電振動片の周波数調整領域外の周辺領域に照射されても、シールド用パターンにビームが照射されることはない。 According to this configuration, the shield pattern is formed so as not to overlap the frequency adjustment region of the piezoelectric vibrating piece and its peripheral region in plan view, that is, in the frequency adjusting region of the piezoelectric vibrating piece and its peripheral region. Does not have a shield pattern in a plan view, so when the frequency is adjusted by irradiating the frequency adjustment area of the piezoelectric vibrating piece with a beam such as an ion beam, the beam is outside the frequency adjustment area of the piezoelectric vibrating piece. Even if the peripheral area is irradiated, the shield pattern is not irradiated with the beam.
したがって、ビームがシールド用パターンに照射されて、該シールド用パターンを構成する金属等の屑が飛散して、圧電振動片に付着して短絡を生じさせるといったことがない。 Therefore, the beam does not irradiate the shield pattern, and scraps of metal or the like that form the shield pattern do not scatter and adhere to the piezoelectric vibrating piece to cause a short circuit.
前記圧電振動片は、基部と、該基部の一端側から同一方向に伸長する一対の振動腕とを備えた音叉型圧電振動片であり、前記圧電振動片の前記一対の接続電極が、前記一対の振動腕の励振電極に接続されている構成としてもよい。 The piezoelectric vibrating piece is a tuning fork type piezoelectric vibrating piece including a base portion and a pair of vibrating arms extending in the same direction from one end side of the base portion, and the pair of connection electrodes of the piezoelectric vibrating piece is the pair of vibrating arms. It may be configured to be connected to the excitation electrode of the vibrating arm.
この構成によると、圧電振動片が、一対の振動腕を備えた音叉型圧電振動片であるので、一対の振動腕の周波数調整用領域にビームを照射する場合には、一対の振動腕の間の間隙をビームが通過して下方へ照射されることになるが、上記のように、シールド用パターンを、平面視で圧電振動片の周波数調整用領域及びその周辺領域に重ならないように形成することによって、シールド用パターンを構成する金属等の屑が飛散して、圧電振動片に付着して短絡を生じさせるといったことがない。 According to this configuration, since the piezoelectric vibrating piece is a tuning-fork type piezoelectric vibrating piece having a pair of vibrating arms, when irradiating a beam on the frequency adjustment region of the pair of vibrating arms, the space between the pair of vibrating arms is Although the beam will pass through the gap of and be irradiated downward, as described above, the shield pattern is formed so as not to overlap the frequency adjustment region of the piezoelectric vibrating reed and its peripheral region in plan view. As a result, it is possible to prevent metal scraps or the like forming the shield pattern from scattering and adhering to the piezoelectric vibrating piece to cause a short circuit.
前記圧電振動片が、両主面に一対の励振電極が形成されたATカット水晶振動片であり、前記圧電振動片の前記一対の接続電極が、前記一対の励振電極に接続されている構成としてもよい。 The piezoelectric vibrating piece is an AT-cut quartz crystal vibrating piece having a pair of excitation electrodes formed on both main surfaces, and the pair of connecting electrodes of the piezoelectric vibrating piece is connected to the pair of exciting electrodes. Good.
この構成によると、ATカット水晶振動片が搭載されるベースの搭載用電極から引出された配線パターンを、電磁波ノイズからシールドすることができ、電磁波ノイズの影響を低減することができる。 With this configuration, the wiring pattern drawn from the mounting electrode of the base on which the AT-cut quartz crystal resonator element is mounted can be shielded from electromagnetic noise, and the influence of electromagnetic noise can be reduced.
前記ベースは、底板部と、該底板部上に、該底板部の周縁に沿うように積層される第1枠部と、該第1枠部上に、該第1枠部の周縁に沿うように積層されると共に、前記第1枠部より開口が外方へ広がった第2枠部との少なくとも3層の積層体で構成され、前記凹部が、前記底板部、前記第1枠部及び前記第2枠部によって画成され、前記第1枠部の上面に、前記一対の搭載用電極が形成されると共に、一方の前記搭載用電極から引出された前記配線パターンが形成されており、前記底板部に、前記シールド用パターンが形成されている構成としてもよい。 The base includes a bottom plate portion, a first frame portion stacked on the bottom plate portion along the peripheral edge of the bottom plate portion, and on the first frame portion along the peripheral edge of the first frame portion. And a second frame portion in which the opening is expanded outward from the first frame portion, and the recessed portion includes the bottom plate portion, the first frame portion and the second frame portion. The pair of mounting electrodes are formed on the upper surface of the first frame portion, and the wiring pattern drawn from one of the mounting electrodes is formed on the upper surface of the first frame portion. The shield pattern may be formed on the bottom plate portion.
この構成によると、底板部と、第1枠部と、第1枠部より開口が大きい第2枠部とによって、段部を有する凹部が画成され、段部を構成する第1枠部の上面に、圧電振動片を搭載する搭載用電極及び配線パターンが形成され、その下方の底板部に、シールド用パターンを形成して、前記配線パターンをシールドすることができる。 According to this configuration, the bottom plate portion, the first frame portion, and the second frame portion having an opening larger than the first frame portion define a recess having a step portion, and the first frame portion constituting the step portion is formed. A mounting electrode for mounting the piezoelectric vibrating piece and a wiring pattern are formed on the upper surface, and a shielding pattern is formed on the bottom plate portion below the mounting electrode to shield the wiring pattern.
前記シールド用パターンは、前記一方の前記搭載用電極から前記一辺に対向する対向辺側へ延びている前記配線パターンに、平面視で重なるように前記対向辺側へ延びる第1パターン部と、該第1パターンに連なって前記一対の搭載用電極に、平面視で重なるように、前記一辺に沿って延びる第2パターン部と、該第2パターン部に連なって前記対向辺側へ延びる第3パターン部とを有する構成としてもよい。 The shield pattern includes a first pattern portion extending toward the opposite side so as to overlap the wiring pattern extending from the one mounting electrode toward the opposite side opposite to the one side in plan view, A second pattern portion extending along the one side so as to overlap with the pair of mounting electrodes in a plan view in a continuous manner with the first pattern, and a third pattern extending in the opposite side with the second pattern portion. It may be configured to have a section.
この構成によると、シールド用パターンは、搭載用電極から延びている配線パターンに、平面視で重なる第1パターン部に加えて、一対の搭載用電極に平面視で重なる第2パターン部、及び、第2パターン部に連なって延びる第3パターン部とを有するので、圧電振動片に接続される一対の搭載用電極及び前記配線パターンをシールドして、電磁波ノイズの影響を効果的に低減することができる。 According to this configuration, the shield pattern includes the first pattern portion that overlaps the wiring pattern extending from the mounting electrode in plan view, and the second pattern portion that overlaps the pair of mounting electrodes in plan view, and Since it has the third pattern portion extending continuously to the second pattern portion, the pair of mounting electrodes connected to the piezoelectric vibrating piece and the wiring pattern can be shielded to effectively reduce the influence of electromagnetic noise. it can.
本発明によれば、圧電振動片が収納搭載されるベースには、圧電振動片に接続される搭載用電極から引出された配線パターンに、平面視で重なるようにシールド用パターンが形成されているので、このシールド用パターンによって、圧電振動片が搭載される搭載用電極から引出された配線パターンを、電磁波ノイズからシールドすることができ、電磁波ノイズの影響を低減することができる。 According to the present invention, the base for accommodating and mounting the piezoelectric vibrating piece is provided with the shield pattern so as to overlap with the wiring pattern drawn from the mounting electrode connected to the piezoelectric vibrating piece in a plan view. Therefore, the shield pattern can shield the wiring pattern drawn from the mounting electrode on which the piezoelectric vibrating piece is mounted from electromagnetic wave noise, and reduce the influence of electromagnetic wave noise.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態では、圧電デバイスとして、音叉型水晶振動子に適用して説明する。 In this embodiment, a piezoelectric device is applied to a tuning fork type crystal unit for description.
図1は、本発明の一実施形態に係る音叉型水晶振動子の概略断面図であり、図2は、図1のリッド5を取外した状態の平面図である。なお、図2では、音叉型水晶振動片3の外形のみを示している。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a tuning fork type crystal resonator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a state in which a
この実施形態の音叉型水晶振動子1は、絶縁性のベース4及び蓋体としてのリッド5を備える略直方体状のパッケージ2内に、音叉型水晶振動片3が収納されて構成されている。平面視で矩形のパッケージ2は、上部が開口したベース4に、開口を封止する板状のリッド5が、封止材6を介して接合されて構成されている。
The tuning fork
ベース4は、セラミック材料やガラス材料からなる絶縁性の容器である。この実施形態では、ベース4は、セラミック材料からなり、3層のセラミックグリーンシートを積層した状態で焼成して一体に成形したものである。
The
このベース4は、図1に示すように、ベース下層となる平板状の底板部30と、この底板部30上に、その外周縁に沿うように積層されたベース中層となる第1枠部31と、この第1枠部31上に、その外周縁に沿うように積層されたベース上層となる第2枠部32との3層構造となっている。
As shown in FIG. 1, the
第2枠部32の開口は、第1枠部31の開口に比べて、外方へ広がって大きくなっている。これによって、ベース4には、底板部30の上面と、第1枠部31の内周面及び上面と、第2枠部32の内周面とによって、音叉型水晶振動片3を収納するための、段部33を有する凹部34が画成される。
The opening of the
段部33を構成する第1枠部31の上面には、一対の搭載用電極7a,7bが形成されており、この搭載用電極7a,7b上に、音叉型水晶振動片3の一対の接続電極が接合材としての一対の金属バンプ8,8を介して接合されている。接合材としては、金属バンプ8に限らず、導電性樹脂接着剤、金属ろう材などを用いてもよい。
A pair of mounting
この実施形態の音叉型水晶振動子1の公称周波数は32.768kHzである。なお、公称周波数は一例であり、他の周波数にも適用可能である。
The nominal frequency of the tuning
また、この実施形態の音叉型水晶振動子1は、超小型、薄型の音叉型水晶振動子であり、そのパッケージ2の平面視矩形の外形寸法は、例えば1.2mm×1.0mmであり、リッド5を含む厚さ(高さ)は、例えば、0.35mmである。本発明は、当該外形寸法に限定されるものではなく、例えば、音叉型水晶振動子のパッケージの平面視矩形の外形寸法が、例えば2.0mm×1.6mmや、1.6mm×1.0mmであってもよく、リッド5を含む厚さが、例えば、0.45mmであってもよい。
Further, the tuning
図3は音叉型水晶振動片3の一方の主面側を示す図であり、図4は音叉型水晶振動片3の他方の主面側を示す図である。
FIG. 3 is a view showing one main surface side of the tuning fork type
音叉型水晶振動片3は、基部10と、基部10の一方の端面側から平行に延出された一対の振動腕である第1,第2腕部11,12とを備える。基部10は、第1,第2腕部11,12の延出方向とは逆方向に延びて、ベース4に接合される接合部13を備えている。この実施形態の接合部13は、第1,第2腕部11,12の延出方向とは逆方向に延びて、更に、前記延出方向に直交する方向の一方(図3では右方)へ延びている。
The tuning-fork type
一対の第1,第2腕部11,12は、その先端部11a,12aが、他の部分に比べて、各腕部11,12の延出方向に直交する方向、すなわち、幅方向(図3,図4の左右方向)に広く形成されている。
In the pair of first and
また、第1,第2腕部11,12の両主面には、各腕部11,12の延出方向に沿って延びる各溝部14,15が、それぞれ形成されている。
Further, on both main surfaces of the first and
音叉型水晶振動片3には、異電位となる2つの第1励振電極16及び第2励振電極17と、これら各励振電極16,17を、ベース4の搭載用電極7a,7bにそれぞれ電気的に接続するための、各励振電極16,17からそれぞれ引き出された接続電極としての引出電極18,19とが設けられている。2つの第1,第2励振電極16,17の一部は、両主面の溝部14,15の内部に形成されている。
The tuning fork-type
第1励振電極16は、第1腕部11の溝部14を含む両主面と第2腕部12の両側面に形成されており、上記引出電極18に共通接続されている。同様に、第2励振電極17は、第2腕部12の溝部15を含む両主面と第1腕部11の両側面に形成されており、上記引出電極19に共通接続されている。
The
また、図3に示される一方の主面側の第1腕部11及び第2腕部12の先端部11a,12aの幅広領域には、腕先電極25,24がそれぞれ形成されている。先端部11aに形成された腕先電極25は、第1腕部11の両側面に形成された第2励振電極17に接続されており、先端部12aに形成された腕先電極24は、第2腕部12の両側面に形成された第1励振電極16に接続されている。
Further,
第1,第2腕部11,12の幅広の先端部11a,12aの一方の主面には、図3に示すように、周波数調整用金属膜26,27が形成されている。この周波数調整用金属膜26,27の質量を、イオンビーム等のビームの照射によって削減することによって音叉型水晶振動片3の周波数が微調整される。各腕部11,12の先端部11a,12aにおける周波数調整用金属膜26,27が形成されている領域が、周波数を調整するための周波数調整用領域である。
As shown in FIG. 3, frequency adjusting
図4に示される他方の主面側の接合部13には、ベース4の各搭載用電極7a,7bとの接合部位となる、上記の2つの金属バンプ8,8が形成されている。具体的には、一方の金属バンプ8は、第1接合部13bの、第1励振電極16から引き出された引出電極18上に形成され、他方の金属バンプ8は、第2接合部13aの、第2励振電極17から引き出された引出電極19上に形成されている。
The above-mentioned two
図2に示すように、ベース4の上面の全周、すなわち、矩形枠状の第2枠部32の上面の全周には、金属層41が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
リッド5は、例えば金属材料やセラミック材料、ガラス材料などからなり、平面視矩形の平板状に成形されている。この実施形態では、リッド5は、金属材料からなる。このリッド5は、金属ろう材からなる上記封止材6によって、ベース4の上面の金属層41に接合される。
The
図5は、ベース4の第1枠部31の平面図であり、図6は、底板部30の平面図であり、図7は、底板部30の裏面図、すなわち、ベース4の外底面を示す図である。
5 is a plan view of the
図5に示すように、長辺及び短辺を有する平面視で矩形の第1枠部31の上面には、音叉型水晶振動片3の一対の接続電極に接続される上記一対の搭載用電極7a,7bが、前記矩形の一方(図5の左方)の短辺寄りに、該短辺に沿って形成されている。すなわち、一対の搭載用電極7a,7bが、長辺方向(図5の左右方向)の一端寄りに、短辺方向(図5の上下方向)に沿って形成されている。
As shown in FIG. 5, the pair of mounting electrodes connected to the pair of connection electrodes of the tuning-fork type
この一対の搭載用電極7a,7bの内の一方の搭載用電極7aからは、前記一方の短辺に対向する他方の短辺側へ向かって長辺に沿って延びる配線パターン9が引出されている。すなわち、一方の搭載用電極7aから長辺方向に沿って延びる配線パターン9が形成されている。
From one of the pair of mounting
この実施形態では、一対の搭載用電極7a,7b、配線パターン9、及び、後述のシールド用パターン44等は、タングステンまたはモリブデン等のメタライズ層の上面に、ニッケルメッキ層及び金メッキ層が形成された3層構成となっている。
In this embodiment, the pair of mounting
長辺方向に沿って延びる配線パターン9は、その延出端部が、下部に貫通接続する貫通電極である導電ビア35を介して、図6及び図7に示される底板部30の裏面である、ベース4の外底面の水晶用の外部接続端子37に電気的に接続されている。導電ビア35は、図6に示されるように、底板部30の外周の一つの角部に形成されたキャスタレーションに被着された側面電極36に引出されており、導電ビア35は、この側面電極36を介して前記外部接続端子37に電気的に接続されている。
The
一対の搭載用電極7a,7bの他方の搭載用電極7bは、下部に貫通接続する貫通電極である導電ビア38を介して、図6及び図7に示される底板部30の裏面である、ベース4の外底面の水晶用の外部接続端子39に電気的に接続されている。この導電ビア38は、図6に示されるように、底板部30の外周の一つの角部に形成されたキャスタレーションに被着された側面電極40に引出されており、導電ビア38は、この側面電極40を介して、図7に示される前記外部接続端子39に電気的に接続されている。
The other mounting
このように、ベース4の第1枠部31の上面の一対の搭載用電極7a,7bは、ベース4の外底面の対角位置にある水晶用の一対の外部接続端子37,39にそれぞれ電気的に接続されている。
In this way, the pair of mounting
この実施形態では、電磁波ノイズの影響を低減するために、一対の搭載用電極7a,7b及び配線パターン9が形成されている第1枠部31の下方の底板部30の上面には、図6に示すように、導電パターンであるシールド用パターン44が形成されている。
In this embodiment, in order to reduce the influence of electromagnetic wave noise, the upper surface of the
このシールド用パターン44は、平面視で矩形の底板部30の一方の長辺寄りの位置で、長辺方向(図6の左右方向)に沿って延びる第1パターン部44aと、この第1パターン部44aに連なって一方の短辺寄りの位置で、短辺方向(図6の上下方向)に沿って延びる第2パターン部44bと、この第2パターン部44bに連なって他方の長辺寄りの位置で、長辺方向に沿って延びる第3パターン部44cと、この第3パターン部44cに連なって他方の短辺寄りの位置で、短辺方向に沿って延びる第4パターン部44dとを備えている。
The
連続する各パターン部44a〜44dの内周側の端縁は、図5に示される略矩形の開口を有する第1枠部31の開口縁31aに、平面視で近接した位置となるように形成されている。
The inner peripheral edge of each of the
第1パターン部44aは、図5に示される第1枠部31の配線パターン9に、導電ビア35付近を除いて平面視で重なるように形成されている。第2パターン部44bは、図5に示される第1枠部31の一対の搭載用電極7a,7bに、導電ビア38付近を除いて平面視で重なるように幅広に形成されている。
The
このように第1パターン部44a及び第2パターン部44bは、音叉型水晶振動片3に接続される一対の搭載用電極7a,7b及び配線パターン9に、導電ビア35,38付近を除いて、平面視で重なるように形成されている。
As described above, the
第3パターン部44cに連なって、短辺方向に沿って延びる第4パターン部44dの延出端は、導電ビア35に達しないように形成されおり、この第4パターン部44dと、長辺方向に沿って延びる第1パターン部44aとは、導電ビア35付近で分断されている。
The extended end of the
すなわち、連続する第1〜第4パターン部44a〜44dは、この導電ビア35付近を除いて、図5に示される第1枠部31の開口に対応する矩形領域を略囲むように形成されている。この矩形領域は、底板部30の中央付近を含み、長辺方向の一端寄りの領域である。
That is, the continuous first to
このようにシールド用パターン44は、底板部30の中央付近を含む矩形領域には形成されていない。この底板部30の中央付近を含む矩形領域は、図2に示されるように、音叉型水晶振動片3の腕部11,12が、平面視で重なる領域である。つまり、シールド用パターン44は、平面視で、音叉型水晶振動片3の腕部11,12に重ならないように、したがって、腕部11,12の先端部11a,12bにおける周波数調整用金属膜26,27が形成されている周波数調整用領域及びその周辺領域に重ならないように形成されている。
Thus, the
図6に示されるように、第2パターン部44bの、底板部30の外周の一つの角部付近には、上下に貫通接続する貫通電極である導電ビア45が設けられており、第2パターン部44bは、この導電ビア45に近接する前記角部に形成されたキャスタレーションに被着された側面電極49に引出されている。
As shown in FIG. 6, in the vicinity of one corner of the outer periphery of the
第3パターン部44cと第4パターン部44dとの連結部付近には、上下に貫通接続する貫通電極である導電ビア46が設けられており、前記連結部は、底板部30の外周の一つの角部に形成されたキャスタレーションに被着された側面電極50に引出されている。
A conductive via 46, which is a through electrode that vertically connects through, is provided in the vicinity of a connecting portion between the
導電ビア45は、第2パターン部44bに設けられ、導電ビア46は、第3パターン部44cと第4パターン部44dとの連結部付近に設けられているので、両導電ビア45,46は、シールド用パターン44を介して電気的に接続されている。
Since the conductive via 45 is provided in the
シールド用パターン44の第2パターン部44bの形成領域に設けられている上記導電ビア45は、底板部30を貫通して図7に示される、底板部30の裏面である、ベース4の外底面の接地用の外部接続端子47に電気的に接続されている。この導電ビア45は、第2パターン部44b及び底板部30の角部に形成されたキャスタレーションに被着された側面電極49を介して、図7に示される前記外部接続端子47に電気的に接続されている。
The conductive via 45 provided in the formation region of the
シールド用パターン44の第3パターン部44cと第4パターン部44dの連結部付近に設けられている上記導電ビア46は、底板部30を貫通して図7に示される、底板部30の裏面である、ベース4の外底面の接地用の外部接続端子48に電気的に接続されている。この導電ビア46は、前記両パターン部44c,44dの連結部、及び、底板部30の角部に形成されたキャスタレーションに被着された側面電極50を介して、図7に示される前記外部接続端子48に電気的に接続されている。
The conductive via 46 provided in the vicinity of the connecting portion of the
このようにシールド用パターン44は、導電ビア45及びキャスタレーションに被着された側面電極49の導通経路でベース4の外底面の接地用の外部接続端子47に電気的に接続されると共に、導電ビア46及びキャスタレーションに被着された側面電極50の導通経路でベース4の外底面の接地用の外部接続端子48に電気的に接続される。また、両導電ビア45,46は、上記のように、シールド用パターン44を介して電気的に接続されている。
As described above, the
本実施形態によれば、上記のように、第1枠部31の下方の底板部30の上面には、音叉型水晶振動片3に接続される第1枠部31の一対の搭載用電極7a,7b及び一方の搭載用電極7aから引出された配線パターン9に、平面視で重なるようにシールド用パターン44が形成され、このシールド用パターン44が、ベース4の外底面の対角位置にある一対の接地用の外部接続端子47,48を介して接地されるので、音叉型水晶振動片3に接続される一対の搭載用電極7a,7b及び配線パターン9へ外部の電磁波ノイズが侵入するのを抑制して、電磁波ノイズの影響を低減することができる。
According to the present embodiment, as described above, on the upper surface of the
更に、この実施形態では、底板部30を貫通する上記導電ビア45は、図5に示される第1枠部31を貫通して、図2に示すように、第2枠部32の上面に延出され、封止材6を介して金属製のリッド5に電気的に接続されている。この導電ビア45は、上記のように、ベース4の外底面の接地用の外部接続端子47に電気的に接続されているので、金属製のリッド5は、接地用の前記外部接続端子47に電気的に接続されることになる。
Further, in this embodiment, the conductive via 45 penetrating the
また、底板部30を貫通する上記導電ビア46は、図5に示される第1枠部31の上面に延出され、第1枠部31の上面に形成された配線パターン42の一端に電気的に接続されている。この配線パターン42の他端は、導電ビア43によって、図2に示すように、上方の第2枠部32の上面に延出され、封止材6を介して金属製のリッド5に電気的に接続されている。この導電ビア46は、上記のように、ベース4の外底面の接地用の外部接続端子48に電気的に接続されているので、金属製のリッド5は、接地用の前記外部接続端子48に電気的に接続されることになる。
The conductive via 46 penetrating the
このようにベース4の上部開口を封止する金属製のリッド5は、ベース4の外底面の対角位置にある一対の接地用の外部接続端子47,48を介して接地されるので、音叉型水晶振動片3が収納される凹部34を、電磁波ノイズからシールドすることができる。
Since the
以上のように、本実施形態では、音叉型水晶振動片が接続される第1枠部31の一対の搭載用電極7a,7b及び一方の搭載用電極7aから引出された配線パターン9に、平面視で重なるように形成された底板部30のシールド用パターン44が、ベース4の一対の接地用の外部接続端子47,48を介して接地されると共に、一対の搭載用電極7a,7b及び前記配線パターン9の上方の金属製のリッド5が、ベース4の一対の接地用の外部接続端子47,48を介して接地されるので、音叉型水晶振動片3に接続される第1枠部31の一対の搭載用電極7a,7b及び配線パターン9へ外部の電磁波ノイズが侵入するのを、上下のリッド5及びシールド用パターン44によって抑制することができ、電磁波ノイズの影響を一層効果的に低減することができる。
As described above, in the present embodiment, the pair of mounting
なお、本実施形態では、底板部30における、ベース4の外底面の接地用の外部接続端子47,48への導通経路として、導電ビア45,46と、キャスタレーションに被着された側面電極49,50とを組合せた例を示したが、導電ビア45,46、又は、キャスタレーションに被着された側面電極49,50の一方のみを導通経路としてもよい。
In the present embodiment, the
音叉型水晶振動子1の製造工程では、上記のように、音叉型水晶振動片3の第1,第2腕部11,12の先端部11a,12aの周波数調整用金属膜26,27に、イオンビーム等のビームを照射して、その質量を削減して周波数が微調整される。
In the manufacturing process of the tuning fork
図8は、このビームの照射よる周波数の微調整を示す概略図である。ベース4に搭載された音叉型水晶振動片3の各腕部11,12の周波数調整用金属膜26,27に対して、イオンビームなどのビーム29を、マスク部材28を介して照射し、周波数調整用金属膜26,27を除去してその質量を削減する。
FIG. 8 is a schematic diagram showing the fine adjustment of the frequency by the irradiation of the beam. A
この場合、ビーム29が、周波数調整用金属膜26,27に正確に照射されるように、マスク部材28の開口縁28aは、図9に示すように、周波数調整用金属膜26,27の形成領域である周波数調整用領域を含む微小な矩形の領域だけが露出するように形成されている。
In this case, the opening
この矩形の領域内には、各腕部11,12の幅広の先端部11a,12aの間の間隙Gが存在する。このため、ビーム29は、先端部11a,12aの間の間隙Gを通過して、図8に示されるベース4の内底面4aに照射される。
Within this rectangular area, there is a gap G between the
この場合、ビーム29が照射されるベース4の内底面4aに、金属膜が形成されていると、照射されたビーム29によって除去された金属膜の屑が飛散して、腕部11,12に付着して、異電位の電極間で短絡を生じる場合がある。
In this case, when a metal film is formed on the
本実施形態によれば、上記のようにベース4の内底面4aを構成する底板部30の上面に形成されているシールド用パターン44は、図2及び図3に示されるように、平面視で、音叉型水晶振動片3の腕部11,12の先端部11a,12aにおける周波数調整用領域及びその周辺領域に、重ならないように形成されているので、シールド用パターン44にビーム29が照射されることはない。したがって、シールド用パターン44を構成する金属膜の屑が飛散して腕部11,12に付着するといったことがない。
According to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、シールド用パターン44は、図2に示すように、底板部30の中央付近を含む広い矩形領域には形成されていないので、同一のパッケージ2を、サイズの小さな音叉型水晶振動片3に兼用するような場合であっても、サイズの小さな音叉型水晶振動片3の腕部11,12の先端部11a,12aにおける周波数調整用領域及びその周辺領域が、平面視で、シールド用パターン44に重なることがない。
Further, according to the present embodiment, the
なお、本発明の他の実施形態として、例えば、図10に示すように、底板部30のシールド用パターン441を形成する面積を大きくしてもよい。このシールド用パターン441では、各パターン部44a〜44dの幅を、図6のシールド用パターン44に比べて、内周側へ広げて形成している。
As another embodiment of the present invention, for example, as shown in FIG. 10, the area for forming the
このシールド用パターン441も、平面視で、音叉型水晶振動片3の腕部11,12の先端部11a,12aにおける周波数調整用領域及びその周辺領域に、重ならないように形成されている。
The
本発明に係る音叉型水晶振動子1の電磁波ノイズの低減効果を次のようにして評価した。
The effect of reducing the electromagnetic noise of the tuning fork
すなわち、ネットワークアナライザーを使用して、音叉型水晶振動子の入力端子から入力した異なる周波数の信号を、リッドから検出し、信号の減衰効果を評価した。この評価は、従来例1,2及び実施例1,2の計4種類の音叉型水晶振動子について行った。 That is, using a network analyzer, signals of different frequencies input from the input terminals of the tuning fork crystal unit were detected from the lid, and the signal attenuation effect was evaluated. This evaluation was performed on a total of four types of tuning fork type crystal resonators of Conventional Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2.
従来例1では、一般的な裏面2端子の音叉型水晶振動子を使用し、リッドはオープン状態とした。 In Conventional Example 1, a general tuning fork type crystal resonator with two terminals on the back surface was used, and the lid was opened.
従来例2では、一般的な裏面4端子の音叉型水晶振動子を使用し、リッドを接地した。 In Conventional Example 2, a general tuning-fork type crystal resonator having four terminals on the back surface was used, and the lid was grounded.
実施例1では、本実施形態の音叉型水晶振動子、すなわち、リッド5、及び、図6に示されるシールド用パターン44が接地された音叉型水晶振動子を使用した。
In Example 1, the tuning fork type crystal resonator of this embodiment, that is, the tuning fork type crystal resonator in which the
実施例2では、図11に示すように、シールド用パターン442を、上記図6に示される第1〜第4パターン部44a〜44dで囲まれた矩形領域を略含むように広い領域に形成し、このシールド用パターン442、及び、リッド5が接地された音叉型水晶振動子を使用した。
In Example 2, as shown in FIG. 11, forming a
その評価結果を、下記表1に示す。 The evaluation results are shown in Table 1 below.
また、シールド用パターン44を、図6に示すように、矩形の領域を略囲むように形成した実施例1と、シールド用パターン442を、図11に示すように、矩形の領域を含むように広く形成した実施例2とでは、減衰効果に殆ど差は認められなかった。
Furthermore, the
したがって、シールド用パターンの金を含む材料コストの低減を図る上では、図11に示されるようにシールド用パターン442を広く形成するのに比べて、図6に示されるように、シールド用パターン44を狭く形成するのが好ましい。
Therefore, in terms of reduced material costs, including gold shield pattern is compared to
更に、ビームの照射よる周波数の微調整の際に、シールド用パターンにビームが照射されて飛散するのを防止する上でも、シールド用パターンを形成する領域は狭いのが好ましい。 Further, in order to prevent the beam from being irradiated onto the shield pattern and scattered when the frequency is finely adjusted by the beam irradiation, it is preferable that the region for forming the shield pattern is narrow.
したがって、図6のシールド用パターン44において、一対の搭載用電極7a,7b及び配線パターン9に、平面視で重なる第1パターン部44a及び第2パターン部44b以外のパターン部、例えば、第4パターン部44d、あるいは、第3,第4パターン部44c,44dを省略し、シールド用パターン44の形成領域を、更に狭くしてもよい。
Therefore, in the
なお、図11に示されるシールド用パターン442の場合には、平面視で、音叉型水晶振動片3の腕部11,12の先端部11a,12aにおける周波数調整用領域及びその周辺領域に重なる領域には、例えば、アルミナ等をコートして、ビームが照射されても金属の屑が飛散しないようにするのが好ましい。
In the case of the
上記実施形態では、ベース4は、3層の積層構造であったが、4層以上の積層構造としてもよい。
In the above embodiment, the
上記リッド5は、金属材料に限らず、金属めっきを形成したものであってもよい。
The
シールド用パターンの形状は、上記各実施形態に限らず、一対の搭載用電極7a,7b及び配線パターン9に、平面視で重なるような形状であれば任意であり、例えば、平面視矩形の上記底板部の長辺方向に対して斜めに交差するように直線状に延びるものであってもよく、あるいは、曲線状などであってもよい。
The shape of the shield pattern is not limited to the above embodiments, and may be any shape as long as it overlaps the pair of mounting
このシールド用パターンは、一対の搭載用電極7a,7b及び配線パターン9に、平面視で重なる領域の面積を大きくする一方、重ならない領域の面積は小さくするのが好ましい。
It is preferable that the shield pattern has a large area of a region overlapping with the pair of mounting
シールド用パターンは、底板部の上面に形成されたが、底板部を、複数層で構成し、シールド用パターンを、底板部の複数層の層間に形成してもよい。 Although the shield pattern is formed on the upper surface of the bottom plate portion, the bottom plate portion may be formed of a plurality of layers and the shield pattern may be formed between a plurality of layers of the bottom plate portion.
音叉型水晶振動片は、上記に限らず、基部から一対の振動腕が延出されると共に、一対の支持アームが延出される支持アームを有する音叉型水晶振動片であってもよい。 The tuning-fork type crystal vibrating piece is not limited to the above, and may be a tuning-fork type crystal vibrating piece having a pair of vibrating arms extending from the base and a pair of supporting arms extending from the base.
上記実施形態では、音叉型水晶振動子に適用して説明したが、本発明の他の実施形態として、ATカット水晶振動片をベースに収納搭載したATカット水晶振動子に適用してもよい。 Although the above embodiment has been described by applying to a tuning fork type crystal resonator, as another embodiment of the present invention, it may be applied to an AT cut crystal resonator in which an AT cut crystal vibrating piece is housed and mounted in a base.
また、本発明の他の実施形態として、ベースに水晶振動片を搭載すると共に、感温素子を搭載した温度センサ内蔵型の水晶振動子に適用してもよい。 Further, as another embodiment of the present invention, the crystal resonator element may be mounted on the base and the temperature sensor built-in type crystal resonator may be applied.
また、水晶振動子に限らず、ベースに、水晶振動片を搭載すると共に、発振回路等を有するICなどを搭載した水晶発振器等の他の圧電デバイスに適用してもよい。 Further, the present invention is not limited to the crystal oscillator, and may be applied to other piezoelectric devices such as a crystal oscillator in which a crystal vibrating piece is mounted on a base and an IC having an oscillation circuit or the like is mounted.
1 音叉型水晶振動子
2 パッケージ
3 音叉型水晶振動片(圧電振動片)
4 ベース
5 リッド
7a,7b 搭載用電極
9 配線パターン
11 第1腕部(振動腕)
12 第2腕部(振動腕)
16 第1励振電極
17 第2励振電極
26,27 周波数調整用金属膜
30 底板部
31 第1枠部
32 第2枠部
34 凹部
37,39 外部接続端子(水晶用)
47,48 外部接続端子(接地用)
44,441,442 シールド用パターン
1 Tuning fork
4
12 Second arm (vibrating arm)
16
47,48 External connection terminal (for grounding)
44, 44 1, 44 for the second shield pattern
Claims (9)
前記凹部には、収納される前記圧電振動片の一対の接続電極に接続される一対の搭載用電極が形成されており、
前記ベースは、前記一対の搭載用電極の一方の前記搭載用電極から引出された配線パターンを有すると共に、前記配線パターンの下方には、該配線パターンに、平面視で重なるように、シールド用パターンが形成されている、
ことを特徴とする圧電デバイス。 A piezoelectric device comprising: an insulating base having a concave portion with an upper opening, a piezoelectric vibrating piece housed in the concave portion, and a lid that hermetically seals the concave portion containing the piezoelectric vibrating piece,
The recess is formed with a pair of mounting electrodes connected to the pair of connection electrodes of the piezoelectric vibrating piece to be housed,
The base has a wiring pattern drawn out from the mounting electrode of one of the pair of mounting electrodes, and a shield pattern is provided below the wiring pattern so as to overlap the wiring pattern in a plan view. Is formed,
A piezoelectric device characterized by the above.
前記シールド用パターンが、接地用の前記外部接続端子に電気的に接続されている、
請求項1に記載の圧電デバイス。 A plurality of external connection terminals for surface mounting are provided on the outer bottom surface of the base,
The shield pattern is electrically connected to the external connection terminal for grounding,
The piezoelectric device according to claim 1.
請求項1または2に記載の圧電デバイス。 The lid is made of metal, the lid is electrically connected to the external connection terminal for grounding,
The piezoelectric device according to claim 1 or 2.
前記一対の搭載用電極は、前記矩形の一辺寄りに形成されており、
前記配線パターンは、前記一方の前記搭載用電極から前記一辺に対向する対向辺側へ延びている、
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の圧電デバイス。 The base is rectangular in plan view,
The pair of mounting electrodes are formed near one side of the rectangle,
The wiring pattern extends from the one of the mounting electrodes toward the opposite side facing the one side.
The piezoelectric device according to claim 1.
前記シールド用パターンは、平面視で前記周波数調整用領域及びその周辺領域に重ならないように形成されている、
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の圧電デバイス。 The piezoelectric vibrating piece has a frequency adjustment region in which frequency adjustment is performed by beam irradiation,
The shield pattern is formed so as not to overlap the frequency adjustment region and its peripheral region in a plan view,
The piezoelectric device according to claim 1.
前記圧電振動片の前記一対の接続電極が、前記一対の振動腕の励振電極に接続されている、
請求項1ないし5のいずれか一項に記載の圧電デバイス。 The piezoelectric vibrating reed is a tuning fork type piezoelectric vibrating reed including a base portion and a pair of vibrating arms extending in the same direction from one end side of the base portion,
The pair of connection electrodes of the piezoelectric vibrating piece is connected to the excitation electrodes of the pair of vibrating arms,
The piezoelectric device according to claim 1.
前記圧電振動片の前記一対の接続電極が、前記一対の励振電極に接続されている、
請求項1ないし5のいずれか一項に記載の圧電デバイス。 The piezoelectric vibrating piece is an AT-cut crystal vibrating piece having a pair of excitation electrodes formed on both main surfaces,
The pair of connection electrodes of the piezoelectric vibrating piece is connected to the pair of excitation electrodes,
The piezoelectric device according to claim 1.
前記凹部が、前記底板部、前記第1枠部及び前記第2枠部によって画成され、
前記第1枠部の上面に、前記一対の搭載用電極が形成されると共に、一方の前記搭載用電極から引出された前記配線パターンが形成されており、
前記底板部に、前記シールド用パターンが形成されている、
請求項1ないし7のいずれか一項に記載の圧電デバイス。 The base includes a bottom plate portion, a first frame portion stacked on the bottom plate portion along the peripheral edge of the bottom plate portion, and on the first frame portion along the peripheral edge of the first frame portion. And a second frame portion having an opening outwardly extending from the first frame portion and a laminate of at least three layers,
The concave portion is defined by the bottom plate portion, the first frame portion and the second frame portion,
On the upper surface of the first frame portion, the pair of mounting electrodes are formed, and the wiring pattern drawn out from one of the mounting electrodes is formed,
The bottom plate portion, the shield pattern is formed,
The piezoelectric device according to claim 1.
請求項4に記載の圧電デバイス。 The shield pattern includes a first pattern portion extending toward the opposite side so as to overlap the wiring pattern extending from the one mounting electrode toward the opposite side opposite to the one side in plan view, A second pattern portion extending along the one side so as to overlap with the pair of mounting electrodes in a plan view in a continuous manner with the first pattern, and a third pattern extending in the opposite side with the second pattern portion. With a section,
The piezoelectric device according to claim 4.
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