JP4815976B2 - Method for manufacturing crystal vibrating device - Google Patents

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Description

本発明は、電子機器に用いられる高周波数の水晶振動デバイスの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a high-frequency crystal oscillating device used in electronic equipment.

ATカット水晶振動素子を用いた厚み振動系水晶振動子は、一般に水晶振動素子の表裏面に一対の励振電極を正対向して形成し、当該励振電極に交流電圧を印加する構成である。このような水晶振動子の諸特性は水晶振動素子(水晶振動板)自体の品質、形状に依存するとともに、励振電極や引出電極の構成、パッケージへの接続構成等にも依存する。特に、水晶振動素子をパッケージに搭載するにあたっては導電性接合材を用いるが、当該導電性接合材の影響により水晶振動子の特性が不安定になることがあった。   A thickness vibration type crystal resonator using an AT-cut crystal resonator element generally has a configuration in which a pair of excitation electrodes are formed on the front and back surfaces of a crystal resonator element so as to face each other and an AC voltage is applied to the excitation electrodes. Various characteristics of such a crystal resonator depend on the quality and shape of the crystal resonator element (crystal resonator plate) itself, and also depend on the configuration of the excitation electrode and the extraction electrode, the connection configuration to the package, and the like. In particular, when a crystal resonator element is mounted on a package, a conductive bonding material is used, but the characteristics of the crystal resonator may become unstable due to the influence of the conductive bonding material.

例えばセラミックパッケージを用いた表面実装型の水晶振動子においては、パッケージの電極パッドにペースト状の導電性接合材を塗布し、その導電性接合材上に表裏一対の励振電極形成された水晶振動素子を搭載する。励振電極からはそれぞれ引出電極が水晶振動素子の端面に引き出され、当該引出電極部分が当該導電性接合材により電気的機械的接合される。   For example, in a surface-mount type crystal resonator using a ceramic package, a crystal resonator element in which a paste-like conductive bonding material is applied to an electrode pad of a package and a pair of front and back excitation electrodes are formed on the conductive bonding material Is installed. An extraction electrode is extracted from the excitation electrode to the end face of the quartz crystal vibration element, and the extraction electrode portion is electromechanically bonded by the conductive bonding material.

ところで水晶振動素子に形成された引出電極は電極膜形成方法によっては、水晶振動素子の側面には形成されにくく、反対主面への回り込み電極形成ができないことがあった。例えば真空蒸着法で成膜を行う場合、水晶振動素子の蒸着源に対する蒸着角度によっては意図した側面に対し電極が形成されないことがあった。 By the way, the extraction electrode formed on the crystal resonator element is difficult to be formed on the side surface of the crystal resonator element depending on the electrode film forming method, and the wraparound electrode cannot be formed on the opposite main surface. For example, when film formation is performed by a vacuum evaporation method, an electrode may not be formed on an intended side surface depending on an evaporation angle with respect to an evaporation source of the crystal resonator element.

特開2000−36716号(特許文献1)の従来技術の項においてはこのような問題点について開示されており、このような問題点を解決する圧電振動素子の接合方法として、パッケージの凹陥部内に表裏両面に励振電極を備えた圧電振動素子を収納した状態で、該凹陥部を気密封止した構造の圧電デバイスの製造工程において、上記凹陥部内の段差上に形成した2つの電極パッド上に導電性接着剤を介して圧電振動素子を接合する際に、予め圧電振動素子の一端縁に表裏の各励振電極から導出されたリード電極に対して圧電素板端縁側から素板の表裏両面及び端面にかけて導電性接着剤を塗布する工程と、上記工程において導電性接着剤の塗布を受けた圧電振動素子を上記各パッド上に各導電性接着剤が対応するように載置して接合する工程、とからなる接合方法が開示されている。また同様の接合方法は、特許第2583866号(特許文献2)にも開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-36716 (Patent Document 1) discloses such a problem, and a piezoelectric vibration element joining method for solving such a problem is provided in a recess of a package. In the manufacturing process of a piezoelectric device having a structure in which the concave portion is hermetically sealed in a state where the piezoelectric vibration elements having excitation electrodes are housed on both the front and back surfaces, the conductive material is conductive on two electrode pads formed on the step in the concave portion. When bonding the piezoelectric vibration element via the adhesive, the front and back surfaces and the end surface of the element plate from the edge side of the piezoelectric element plate to the lead electrode previously derived from the respective excitation electrodes on the front and back surfaces at one end edge of the piezoelectric vibration element And applying the conductive adhesive and mounting the piezoelectric vibration element that has been applied with the conductive adhesive in the above-described step on each of the pads so that the respective conductive adhesives correspond to each other. Degree bonding method consisting of capital is disclosed. A similar joining method is also disclosed in Japanese Patent No. 2583866 (Patent Document 2).

また上述の問題を解決するために導電性接合材を上下複数に塗布する構成が考えられている。例えば特許第3375445号(特許文献3)には、水晶振動片を保持部にて支持する水晶振動片の支持方法において、前記保持部に第1の接着剤を塗布する工程と、前記保持部に塗布された前記第1の接着剤の溶剤を蒸発させて前記第1の接着剤を半硬化以上の状態にする仮キュア工程と、前記第1の接着剤上に第2の接着剤を塗布する工程と、前記水晶振動片の端部が前記第1の接着剤及び前記第2の接着剤と接触するように前記水晶振動片を前記保持部上に載置する工程と、前記水晶振動片の端部を固着するために追加の第2の接着剤を前記水晶振動片の端部表面に塗布する工程と、前記第1及び第2の接着剤をキュア温度で固化する工程とを備え、前記第1及び第2の接着剤の硬化収縮時に前記水晶片が立ち上がるのを前記第1の接着剤によって阻止したことを特徴とする水晶振動片の支持方法。が開示されている。 Moreover, in order to solve the above-mentioned problem, the structure which apply | coats an electrically conductive joining material to upper and lower sides is considered. For example, in Japanese Patent No. 3375445 (Patent Document 3), in a method for supporting a quartz crystal vibrating piece that supports a quartz crystal vibrating piece with a holding part, a step of applying a first adhesive to the holding part; A temporary curing step of evaporating the solvent of the applied first adhesive to make the first adhesive in a semi-cured state or more, and applying a second adhesive on the first adhesive A step of placing the crystal vibrating piece on the holding portion such that an end of the crystal vibrating piece comes into contact with the first adhesive and the second adhesive; and Applying an additional second adhesive to the end surface of the quartz crystal vibrating piece to fix the end, and solidifying the first and second adhesives at a curing temperature, When the first and second adhesives are cured and contracted, the crystal piece rises and the first contact Method of supporting the quartz crystal resonator element, characterized in that blocked by agents. Is disclosed.

ところで近年水晶振動子に対して、DLD(Drive Level Dependance)特性の安定が求められるようになってきた。これは電子機器の低電圧駆動に伴い極めて低電圧で水晶振動子を駆動する機会が増加したことに伴うものであり、当該DLD特性は水晶振動子に印加する駆動電力を例えば0.001μWから300μWまで変化させ、これを繰り返した際の周波数特性を示すものである。DLD特性悪い水晶振動子は周波数変動幅が大きくなり、また周波数特性に揺らぎが生じたり、場合によっては水晶振動子の発振停止に陥る等、駆動電力変動に対する周波数特性が安定しない、という問題点を有している。 By the way, in recent years, stability of DLD (Drive Level Dependance) characteristics has been demanded for crystal resonators. This is due to an increase in the opportunity to drive the crystal resonator at an extremely low voltage accompanying the low-voltage driving of the electronic equipment. The DLD characteristic is that the driving power applied to the crystal resonator is, for example, 0.001 μW to 300 μW. This shows the frequency characteristics when this is repeated and repeated. A crystal resonator with poor DLD characteristics has a problem that the frequency characteristics with respect to driving power fluctuations are not stable, such as the frequency fluctuation width becomes large, the frequency characteristics fluctuate, or the crystal oscillator stops oscillation in some cases. Have.

このようなDLD特性悪化の要因は様々なものが考えられているが、その一つに水晶振動素子とパッケージを接合する導電性接合材に内在する応力の影響をあげることができ、またパッケージ自体の歪みの影響も考えられる。上記特許文献3に示すように、水晶振動素子を接続する接合材を複数段構成とすることにより、パッケージの歪みの影響を緩和する効果があり好ましいが、次のような欠点があった。1つはペースト状の導電性接合材を用いて水晶振動素子とパッケージとを接合するが、当該導電性接合材の硬化接合後も応力が導電性接合材に内在しており、この応力の影響により水晶振動デバイスの特性を変動させることがあった。また特許文献3にあるような複数段の接合においても導電性接合材毎に応力が内在し、これらが複雑に絡み合って水晶振動デバイスの特性を変動させることがあった。 There are various factors that cause the deterioration of the DLD characteristics. One of them is the influence of the stress in the conductive bonding material for bonding the crystal resonator element and the package, and the package itself. The effect of distortion is also considered. As shown in Patent Document 3, it is preferable that the bonding material for connecting the crystal resonator elements has a multi-stage structure, which has an effect of reducing the influence of package distortion, but has the following drawbacks. One is to paste a crystal resonator element and a package using a paste-like conductive bonding material, and the stress remains in the conductive bonding material even after the conductive bonding material is cured and bonded. As a result, the characteristics of the crystal vibrating device may be changed. Further, even in the multi-stage bonding as disclosed in Patent Document 3, stress is inherent in each conductive bonding material, and these may be intertwined in a complicated manner to change the characteristics of the quartz crystal vibration device.

特開2000−36716号JP 2000-36716 A 特許第2583866号Japanese Patent No. 2583866 特許第3375445号Japanese Patent No. 3375445

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、DLD特性等の電気的特性を向上させ、かつ動作信頼性の高い水晶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 the above points, and an object of the present invention is to provide a quartz resonator device having improved electrical characteristics such as DLD characteristics and high operational reliability. Is.

上記の目的を達成するために、本発明者は、パッケージに対する水晶振動素子の搭載構成について鋭意検討を行った結果、DLD特性等の電気的特性の安定した水晶振動デバイスを、次のような製造方法により実現したものである。 In order to achieve the above object, the present inventor has intensively studied the mounting configuration of the crystal resonator element on the package, and as a result, manufactured a crystal resonator device having stable electrical characteristics such as DLD characteristics as follows. It is realized by the method .

すなわち、請求項1に示すように、複数の水晶振動素子がパターニングマスクを用いた薄膜形成手段により励振電極と引出電極が形成される電極膜形成工程と、
当該電極膜形成工程後、前記パターニングマスクに収納した状態で前記各引出電極に導電性接合材を塗布しこれを硬化させることにより導電固体を形成する工程と、
パッケージの電極パッドにペースト状の導電性接合材を塗布する工程と、
前記水晶振動素子の導電固体を前記ペースト状の導電性接合材上に搭載する工程と、
前記ペースト状の導電性接合材を硬化させることにより、水晶振動素子とパッケージとを電気的機械的に接合した工程と、を有する水晶振動デバイスの製造方法である。
That is, as shown in claim 1, an electrode film forming step in which the excitation electrode and the extraction electrode are formed by thin film forming means using a patterning mask in a plurality of crystal resonator elements,
After the electrode film forming step, a step of forming a conductive solid by applying a conductive bonding material to each extraction electrode in a state accommodated in the patterning mask and curing the conductive bonding material;
Applying a paste-like conductive bonding material to the electrode pads of the package;
Mounting a conductive solid of the crystal resonator element on the paste-like conductive bonding material;
And a step of electrically and mechanically bonding the crystal vibrating element and the package by curing the paste-like conductive bonding material.

上記構成によれば、樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材からなる導電固体の形成された水晶振動素子を導電性接合材にて接合するので、緩衝機能に優れた複数構成の導電体による水晶振動素子の接合が極めて容易に形成することができる。また水晶振動素子に形成された導電固体は物理的に安定した状態とすることができ、このような導電固体を導電性接合材にて接合するために、従来のように導電性接合材の硬化における応力が水晶振動素子に直接伝わらないので、DLD特性等の電気的特性を良好にすることができる。さらには、導電固体の質量効果により、導電性接合材への接合時に水晶振動素子の自由端部が傾くことなく安定した支持を行うことができる。よって、信頼性が高く、特性の安定した水晶振動デバイスを得ることができる。 According to the above configuration, since the crystal vibrating element in which the conductive solid made of the conductive resin bonding material in which the conductive filler is dispersed in the resin bonding material is bonded by the conductive bonding material, a plurality of configurations excellent in the buffer function It is possible to form the crystal resonator element using the conductive material very easily. In addition, the conductive solid formed on the quartz vibrating element can be in a physically stable state, and in order to bond such a conductive solid with the conductive bonding material, the conductive bonding material is cured as in the past. Since the stress at is not directly transmitted to the crystal resonator element, electrical characteristics such as DLD characteristics can be improved. Furthermore, due to the mass effect of the conductive solid, stable support can be performed without tilting the free end of the crystal resonator element when bonded to the conductive bonding material. Therefore, a crystal vibration device with high reliability and stable characteristics can be obtained.

電極膜形成工程においてはパターニングマスクに水晶振動素子が整列されているが、このような製造方法においては、この電極膜形成後にパターニングマスクに収納された整列状態を利用して、引出電極部分に導電性接合材を塗布し硬化させることにより導電固体を形成する。またこの導電固体形成状態における整列状態を基本として、パッケージへの搭載を行うことができる。従って、導電固体形成のための新たな水晶振動素子の整列作業が不要になり、効率のよい生産性に優れた水晶振動デバイスの製造方法を提供することができる。  In the electrode film forming process, the crystal resonator elements are aligned with the patterning mask. In such a manufacturing method, the alignment state stored in the patterning mask is used after the electrode film is formed, and the lead electrode portion is electrically conductive. A conductive solid is formed by applying and curing a conductive bonding material. Moreover, mounting on a package can be performed based on the alignment state in the conductive solid formation state. Therefore, it is not necessary to align a new crystal resonator element for forming a conductive solid, and it is possible to provide a method for manufacturing a crystal resonator device that is efficient and has excellent productivity.

また前記導電固体は請求項2に示すように、水晶振動素子の片面のみまたは両面または両面と側面に形成された構成であってもよい。片面のみの形成においては、水晶振動素子の電極パッドへの搭載は表裏いずれかの方向性をもった搭載になるが、導電固体や導電性接合材が接合面との反対面に形成されないため、水晶振動デバイスの低背化に有効である。この場合、水晶振動デバイスの側面等を介して反対主面に引出電極を回し込む引き回し電極構成が必要となることがある。   Further, as shown in claim 2, the conductive solid may be formed on only one surface or both surfaces or both surfaces and side surfaces of the crystal resonator element. In the formation of only one side, the mounting of the crystal resonator element on the electrode pad is mounted with either the front or back direction, but the conductive solid or conductive bonding material is not formed on the opposite side of the bonding surface, This is effective for reducing the height of quartz vibration devices. In this case, there may be a need for a lead-out electrode configuration in which the lead-out electrode is turned to the opposite main surface via the side surface of the crystal vibrating device.

導電固体を水晶振動素子の両面に形成する場合は、パッケージの電極パッドへの搭載に関し、表裏の区別を付けることないので表裏の方向性を考慮しない水晶振動素子の搭載を行うことができる。また両面と側面に導電固体を形成する場合は、前述の引き回し電極を形成することなく表裏の電極を導通させることができ、生産性を向上させることができる。   When the conductive solid is formed on both sides of the crystal resonator element, it is possible to mount the crystal resonator element without considering the direction of the front and back, because no distinction is made between the front and the back regarding the mounting on the electrode pad of the package. Moreover, when forming a conductive solid on both surfaces and side surfaces, the front and back electrodes can be made conductive without forming the above-described lead-out electrodes, and productivity can be improved.

また請求項3に示すように、前記導電固体と前記ペースト状の導電性接合材に用いる樹脂は同材料であってもよい。例えば導電固体はペースト状の導電性接合材を水晶振動素子の引出電極に塗布し、これを硬化させた構成を採用し、これを同じ導電性接合材を用いて前記導電固体と接合されることにより、水晶振動素子とパッケージとを電気的機械的に接合してもよい。このような構成においては、両者が同材料であるため、接合界面における“なじみ”が良好となり接合性を向上させることができる。 In addition, the resin used for the conductive solid and the paste conductive bonding material may be the same material. For example, the conductive solid has a paste-like conductive bonding material applied to the extraction electrode of the crystal resonator element and is cured, and this is bonded to the conductive solid using the same conductive bonding material. Thus, the crystal resonator element and the package may be electromechanically joined. In such a configuration, since both are made of the same material, the “familiarity” at the bonding interface becomes good and the bonding property can be improved.

また逆に請求項4に示すように、前記導電固体と前記ペースト状の導電性接合材に用いる樹脂は異材料である構成を採用してもよい。例えば導電固体は水晶振動素子あるいはその表面に形成された電極パッドと一体化することが必要であるが、これら水晶振動素子あるいは電極パッドと“なじみ”のよい材料を採用した導電固体とすることにより、両者の接合性を向上させることができる。また導電性接合材は電極パッドと導電固体との接合性の良好なものを選ぶことにより、全体として水晶振動デバイスの特性向上並びに安定に寄与する。 Conversely, as shown in claim 4, the resin used for the conductive solid and the paste-like conductive bonding material may be a different material. For example, a conductive solid needs to be integrated with a crystal resonator element or an electrode pad formed on the surface thereof. By using a conductive solid that adopts a material that is “friendly” to these crystal resonator elements or electrode pads, The bondability between the two can be improved. Further, by selecting a conductive bonding material having a good bonding property between the electrode pad and the conductive solid, it contributes to the improvement and stability of the characteristics of the quartz crystal vibration device as a whole.

さらに請求項5に示すように、前記導電固体は硬化後の前記ペースト状の導電性接合材より硬度が高い構成としてもよい。このような構成によれば、導電性接合材に応力が内在しても、その応力が水晶振動素子まで伝わりにくく、特性を安定させることができる。 Furthermore, as shown in claim 5, the conductive solid may have a higher hardness than the paste-like conductive bonding material after curing. According to such a configuration, even if stress is inherent in the conductive bonding material, the stress is not easily transmitted to the crystal resonator element, and the characteristics can be stabilized.

本発明は、前記水晶振動素子の引出電極に導電固体が形成されるとともに、これをパッケージの電極パッドに導電性接合材により接合するに構成について、この構成に好適なパッケージ構成についても提案している。すなわち請求項6に示すように、前記電極パッドの外周近傍には小堤部が形成されている構成であったり、請求項7に示すように、前記パッケージの電極パッドはパッケージ内部底面に形成された掘込部内に形成され、前記電極パッドの上面はパッケージ内部底面よりも低い構成を提案している。 The present invention also proposes a package configuration suitable for this configuration in which a conductive solid is formed on the extraction electrode of the crystal resonator element and this is bonded to the electrode pad of the package with a conductive bonding material. Yes. That is, as shown in claim 6, a small bank portion is formed in the vicinity of the outer periphery of the electrode pad, or as shown in claim 7, the electrode pad of the package is formed on the bottom surface inside the package. It is proposed that the upper surface of the electrode pad formed in the digging portion is lower than the inner bottom surface of the package.

上記各構成によれば、電極パッドから導電性接合材の流出を防止することができるので、導電性接合材の粘度の低い材料あるいはチクソ性の低い材料を選択したとしても、電極パッド相互の短絡事故が生じにくくなる。 According to each of the above configurations, it is possible to prevent the conductive bonding material from flowing out from the electrode pads. Therefore, even if a low-viscosity material or a low thixotropic material is selected for the conductive bonding material, the electrode pads are short-circuited. Accidents are less likely to occur.

また請求項7の構成によれば、またこのような構成によれば、掘込部に導電性接合材が供給されることにより、導電性接合材の粘度の低い材料あるいはチクソ性の低い材料を選択したとしても、導電性接合材が掘込部内に留まり、相互の短絡事故が生じにくくなる。さらに、導電固体はその厚さに水晶振動デバイスの低背化を阻害する要因になるが、掘込部に導電固体の一部を収納するような支持構成を採用することができるので、水晶振動デバイスの低背化に寄与する。 According to the configuration of claim 7, and according to such a configuration, the conductive bonding material is supplied to the digging portion, so that the low-viscosity material or the low thixotropic material of the conductive bonding material is obtained. Even if selected, the conductive bonding material stays in the dug portion, and mutual short circuit accidents are less likely to occur. In addition, the thickness of the conductive solid is a factor that hinders the reduction in the height of the quartz vibration device, but a support structure in which a part of the conductive solid is accommodated in the digging portion can be adopted. Contributes to lower device height.

さらに本発明は、導電固体に導電性樹脂接合材を用いた場合、その導電固体の形成強度を向上させる構成についても提案している。請求項8は、導電固体が導電性樹脂接合材からなり、当該導電固体の形成された引出電極には水晶振動素子の素地露出部が形成され、導電固体は当該素地露出部とも接合されている構成である。導電性樹脂接合材は例えば樹脂系の接合材内に金や銀等の導電フィラーを分散させた構成の接合材であり、一般に水晶振動素子の素地部分との接合性が良好である。このような接合材を用いる場合は積極的に引出電極に例えばスリット状やホール状の素地露出部を形成することにより、水晶振動素子と導電固体との接合強度を向上させることができる。 Furthermore, the present invention also proposes a configuration that improves the formation strength of a conductive solid when a conductive resin bonding material is used for the conductive solid. According to the eighth aspect of the present invention, the conductive solid is made of a conductive resin bonding material, and the base electrode exposed portion of the crystal vibrating element is formed on the extraction electrode on which the conductive solid is formed, and the conductive solid is also bonded to the base exposed portion. It is a configuration. The conductive resin bonding material is a bonding material having a structure in which a conductive filler such as gold or silver is dispersed in, for example, a resin-based bonding material, and generally has good bonding properties with the base portion of the crystal resonator element. When such a bonding material is used, the bonding strength between the crystal resonator element and the conductive solid can be improved by positively forming, for example, a slit-shaped or hole-shaped substrate exposed portion on the extraction electrode.

次に本発明品と従来品の検証データについて説明する。比較した水晶振動デバイスはセラミックパッケージに水晶振動素子を気密収納した表面実装型水晶振動子(86.450MHz 基本波)で、基本構成は後述の第1の実施形態に開示した構成であり、水晶振動素子の導電接合構成を異ならせた。従来品の導電接合部分は特許文献3に類する構成であり、ペースト状のシリコーン樹脂系導電性接合材上に水晶振動素子を搭載し、さらに水晶振動素子上にペースト状のシリコーン樹脂系導電性接合材を塗布し、これらを硬化させた構成である。また本発明品の導電接合部分は後述の第1の実施形態に開示した構成に類するもので、ペースト状のシリコーン樹脂系導電性接合材上に導電固体としてシリコーン樹脂系導電性接合材の硬化物を形成した水晶振動素子を搭載し、ペースト状のシリコーン樹脂系導電性接合材を硬化させた構成である。なお、サンプル数は従来品、本発明品それぞれ20個であり、それぞれのDLD特性を測定した。ドライブレベルは0.001μW〜300μW間(横軸)を変化させ、周波数偏差(dF/F ppm)について測定した。図8は従来品のDLD特性、図9は本発明品のDLD特性を示している。従来品については周波数偏差の大きいものが多数存在しているのに対して、本発明品は全体として明らかに周波数偏差が小さく特性が安定していることが理解できる。   Next, verification data of the product of the present invention and the conventional product will be described. The compared crystal resonator device is a surface-mount crystal resonator (86.450 MHz fundamental wave) in which a crystal resonator element is hermetically housed in a ceramic package, and the basic configuration is the configuration disclosed in the first embodiment described later. The conductive junction configuration of the element was varied. The conductive joint portion of the conventional product has a configuration similar to that of Patent Document 3, in which a crystal vibration element is mounted on a paste-like silicone resin-based conductive bonding material, and further, a paste-form silicone resin-based conductive joint is mounted on the crystal vibration element. It is the structure which apply | coated material and hardened these. The conductive joint portion of the product of the present invention is similar to the configuration disclosed in the first embodiment to be described later, and is a cured product of a silicone resin conductive joint material as a conductive solid on a paste-like silicone resin conductive joint material. This is a configuration in which a quartz vibration element formed with is mounted and a paste-like silicone resin conductive bonding material is cured. The number of samples was 20 for each of the conventional product and the product of the present invention, and each DLD characteristic was measured. The drive level was varied between 0.001 μW and 300 μW (horizontal axis), and the frequency deviation (dF / F ppm) was measured. FIG. 8 shows the DLD characteristics of the conventional product, and FIG. 9 shows the DLD characteristics of the product of the present invention. It can be understood that many conventional products have a large frequency deviation, whereas the present invention as a whole clearly has a small frequency deviation and stable characteristics.

また上記各サンプルについて、エージング(経時変化)特性についても調べた。具体的には各サンプルを85℃の高温温度環境下で1000時間(横軸)のエージング試験を行い、その周波数偏差(dF/F ppm)について測定した。図10は従来品のエージング特性、図11は本発明品のエージング特性を示している。各図から明らかなとおり、従来品については経時的な周波数偏差が大きく、かつそのばらつきが大きくなっているのに対し、本発明品は全体として周波数偏差が小さく、かつそのばらつきが小さくなっており特性の安定していることが理解できる。 The samples were also examined for aging (aging) characteristics. Specifically, each sample was subjected to an aging test for 1000 hours (horizontal axis) in a high temperature environment of 85 ° C., and the frequency deviation (dF / F ppm) was measured. FIG. 10 shows the aging characteristics of the conventional product, and FIG. 11 shows the aging characteristics of the product of the present invention. As is clear from each figure, the conventional product has a large frequency deviation over time and its variation is large, while the present invention product as a whole has a small frequency deviation and small variation. It can be understood that the characteristics are stable.

以上のように、本発明によれば、樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材からなる導電固体の形成された水晶振動素子をペースト状の導電性樹脂接合材にて接合するので、緩衝機能に優れた複数構成の導電体による水晶振動素子の接合が極めて容易に得ることができる。また水晶振動素子は導電性接合材に内在する応力も受けにくい。よって、DLD特性やエージング特性等の電気的特性が安定し、信頼性の高い水晶振動デバイスを得ることができる。   As described above, according to the present invention, a crystal resonator element having a conductive solid formed of a conductive resin bonding material in which a conductive filler is dispersed in a resin bonding material is bonded with a paste-like conductive resin bonding material. Therefore, it is possible to very easily obtain the bonding of the crystal resonator element by the conductors having a plurality of structures excellent in the buffer function. In addition, the crystal resonator element is not easily subjected to stress inherent in the conductive bonding material. Therefore, electrical characteristics such as DLD characteristics and aging characteristics are stable, and a highly reliable crystal resonator device can be obtained.

以下、本発明による好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。
本発明による第1の実施の形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図1乃至図3とともに説明する。図1は第1の実施の形態を示す断面図、図2はリッドによる気密封止前の平面図、図3は水晶振動素子の搭載状況を示す図である。表面実装型水晶振動子は、上部が開口した凹部を有するセラミックパッケージ1と、当該パッケージの中に収納される水晶振動素子である水晶振動板2と、パッケージの開口部に接合されるリッド3とからなる。なお、図1、図2においては水晶振動板2に形成された励振電極および引出電極の記載を省略している。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 by taking a surface-mounted crystal resonator as an example. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the first embodiment, FIG. 2 is a plan view before airtight sealing with a lid, and FIG. 3 is a view showing a mounting state of a crystal resonator element. The surface-mount type crystal resonator includes a ceramic package 1 having a concave portion with an open top, a crystal vibration plate 2 that is a crystal vibration element housed in the package, and a lid 3 bonded to the opening of the package. Consists of. In FIG. 1 and FIG. 2, the description of the excitation electrode and the extraction electrode formed on the quartz crystal plate 2 is omitted.

セラミックパッケージ1はアルミナ等のセラミックと導電材料を適宜積層した構成であり、断面でみて凹形で、電子素子収納部10とその周囲に形成された堤部11を有する構成である。電子素子収納部周囲の堤部11の上面は平坦であり、当該堤部上に周状の第1の金属膜層11aが形成されている。当該第1の金属膜層11aの上面も平坦になるよう形成されており、タングステン、ニッケル、金の順で金属膜層を構成している。タングステンはメタライズ技術によりセラミック焼成時に一体的に形成され、またニッケル、金の各層はメッキ技術により形成される。   The ceramic package 1 has a structure in which a ceramic such as alumina and a conductive material are appropriately laminated, and is a structure having a concave shape in cross section and having an electronic element housing portion 10 and a bank portion 11 formed around the electronic device housing portion 10. The upper surface of the bank portion 11 around the electronic element housing portion is flat, and a circumferential first metal film layer 11a is formed on the bank portion. The upper surface of the first metal film layer 11a is also formed to be flat, and the metal film layers are configured in the order of tungsten, nickel, and gold. Tungsten is integrally formed during ceramic firing by metallization technology, and nickel and gold layers are formed by plating technology.

セラミックパッケージ外周の4角には上下方向に伸長するキャスタレーションC1,C2,C3,C4が形成されている。当該キャスタレーションは円弧状の切り欠きが上下方向に形成された構成であり、前述のとおりウェハからの小割切断時に必要となる。   Castellations C1, C2, C3, C4 extending in the vertical direction are formed at the four corners of the outer periphery of the ceramic package. The castellation has a configuration in which arc-shaped cutouts are formed in the vertical direction, and is necessary when the wafer is cut into pieces as described above.

なお、第1の金属膜層11aはセラミックパッケージ形成されたビアホール(図示せず)あるいは前記キャスタレーション部分に形成された導電膜(図示せず)により、セラミックパッケージ下面(裏面)に形成された外部接続電極(図示せず)に電気的に接続され、最終的にアース接続される。   The first metal film layer 11a is externally formed on the lower surface (back surface) of the ceramic package by a via hole (not shown) formed in the ceramic package or a conductive film (not shown) formed in the castellation portion. It is electrically connected to a connection electrode (not shown) and finally connected to ground.

セラミックパッケージ1の内部底面には電極パッド12、13が形成されており、これら電極パッドは連結電極(図示せず)を介して、パッケージ外部の底面に形成された外部接続電極14,15にそれぞれ入出力端子として引き出されている。   Electrode pads 12 and 13 are formed on the inner bottom surface of the ceramic package 1, and these electrode pads are respectively connected to external connection electrodes 14 and 15 formed on the bottom surface outside the package via connection electrodes (not shown). It is pulled out as an input / output terminal.

前記電極パッド12,13間には水晶振動素子である平面視矩形形状の水晶振動板2が搭載されている。水晶振動板2は例えば厚みすべり振動で駆動するATカット水晶振動板であり、その表裏面には対向して平面視矩形形状の励振電極21,22(22は図示せず)が形成されており、各々の励振電極21,22から一短辺に表裏それぞれ引出電極211,221(221は図示せず)が引き出されている。   Between the electrode pads 12 and 13, a crystal vibrating plate 2 having a rectangular shape in plan view, which is a crystal vibrating element, is mounted. The crystal diaphragm 2 is, for example, an AT-cut crystal diaphragm driven by thickness-shear vibration. Excitation electrodes 21 and 22 (22 are not shown) having a rectangular shape in plan view are formed on the front and back surfaces thereof. The lead electrodes 211 and 221 (221 not shown) are led out from the respective excitation electrodes 21 and 22 to one short side.

引出電極211,221の短辺側端縁部分には表裏主面および側面に渡って導電固体S1,S1が形成されている。このような構成においては引出電極に反対主面への引き回し電極を形成することなく表裏の電極を導通させることができ、生産性を向上させることができる。本実施に形態においては、導電固体S1,S1にシリコーン系樹脂導電性接合材を硬化させた構成を用いている。当該シリコーン系樹脂導電性接合材はペースト状のシリコーン系の樹脂接合材に金または銀等の導電フィラーを分散させた構成であり、硬化後も弾性による緩衝機能と良好な導電性を備えた導電固体を得ることができる。   Conductive solids S1 and S1 are formed on the short-side edge portions of the extraction electrodes 211 and 221 over the front and back main surfaces and side surfaces. In such a configuration, the front and back electrodes can be conducted without forming a lead electrode to the opposite main surface to the lead electrode, and productivity can be improved. In the present embodiment, a configuration in which a silicone resin conductive bonding material is cured on the conductive solids S1 and S1 is used. The silicone resin conductive bonding material has a structure in which a conductive filler such as gold or silver is dispersed in a paste-like silicone resin bonding material, and has a cushioning function by elasticity and good conductivity even after curing. A solid can be obtained.

このような導電固体S1,S1が一体的に形成された水晶振動板をセラミックパッケージ1の電極パッド12、13に導電接合する。導電接合は導電性接合材S2,S2により行い、本実施の形態においては、導電固体に用いたのと同様のシリコーン系樹脂導電性接合材を用いている。なお、導電固体S1,S1の質量効果により、導電性接合材S2,S2への接合時に水晶振動板2の自由端部が傾くことなく安定した支持を行うことができる。   The crystal diaphragm in which the conductive solids S1 and S1 are integrally formed is conductively bonded to the electrode pads 12 and 13 of the ceramic package 1. Conductive bonding is performed using the conductive bonding materials S2 and S2, and in this embodiment, the same silicone resin conductive bonding material as that used for the conductive solid is used. Note that, due to the mass effect of the conductive solids S1 and S1, stable support can be performed without tilting the free end portion of the crystal diaphragm 2 when bonded to the conductive bonding materials S2 and S2.

セラミックパッケージを気密封止するリッド3は平面視矩形状の平板構成である。当該リッド3は、図示していないが、コバールからなるコア材に第2の金属膜層32として金属ろう材が形成された構成であり、より詳しくは、例えば上面からニッケル層、コバールコア材、銅層、銀ろう層の順の多層構成であり、第2の金属膜層である銀ろう層がセラミックーパッケージの第1の金属膜層と接合される構成となる。なお、リッドの平面視外形はセラミックパッケージの当該外形とほぼ同じである。   The lid 3 for hermetically sealing the ceramic package has a flat plate configuration having a rectangular shape in plan view. Although not shown, the lid 3 has a configuration in which a metal brazing material is formed as a second metal film layer 32 on a core material made of kovar. More specifically, for example, a nickel layer, kovar core material, copper In this order, the silver brazing layer, which is the second metal film layer, is joined to the first metal film layer of the ceramic package. Note that the outer shape of the lid in plan view is substantially the same as the outer shape of the ceramic package.

セラミックパッケージ1の電子素子収納部10に導電固体が一体化された水晶振動板2を格納し、電極パッド12,13と導電固体S1,S1とを導電樹脂接合材S2,S2により導電接合する。その後、必要な接合材硬化処理を行い真空雰囲気中にて気密封止を行う。本実施の形態においては、シーム溶接法を用いて前述の銀ろう層を溶融硬化させ、気密封止されている。   The crystal diaphragm 2 in which the conductive solid is integrated is stored in the electronic element housing portion 10 of the ceramic package 1, and the electrode pads 12, 13 and the conductive solids S1, S1 are conductively bonded by the conductive resin bonding materials S2, S2. Thereafter, a necessary bonding material curing process is performed, and hermetic sealing is performed in a vacuum atmosphere. In the present embodiment, the above-mentioned silver brazing layer is melt-cured using a seam welding method and hermetically sealed.

なお、水晶振動板2に形成された導電固体S1は上記構成に限定されるものではなく、例えば、図4(a)に示すように水晶振動板の下面側に導電性接合材を形成し、硬化させた構成でもよいし、図4(b)に示すように水晶振動板の上下面に導電性接合材を形成し硬化させた構成でもよい。また図4(c)に示すように水晶振動板の下面側に金属厚膜層を形成してもよい。なお、当該金属厚膜層はスクリーン印刷により複数の膜を積層する等の構成を採用すればよい。   In addition, the conductive solid S1 formed on the quartz diaphragm 2 is not limited to the above-described configuration. For example, a conductive bonding material is formed on the lower surface side of the quartz diaphragm as shown in FIG. A cured configuration may be used, or a configuration in which a conductive bonding material is formed on the upper and lower surfaces of the crystal diaphragm and cured as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 4C, a thick metal film layer may be formed on the lower surface side of the quartz crystal vibration plate. Note that the metal thick film layer may adopt a configuration in which a plurality of films are stacked by screen printing.

図4(a)に示す片面のみの形成においては、水晶振動板の電極パッドへの搭載は表裏いずれかの方向性をもった搭載になるが、導電固体や導電性接合材が接合面との反対面に形成されないため、水晶振動子の低背化に有効である。この場合、電極構成によっては水晶振動子の側面等を介して反対主面に引出電極を回し込む引き回し電極構成が必要となる場合がある。 In the formation of only one side shown in FIG. 4 (a), the mounting of the crystal diaphragm on the electrode pad is mounted with either the front or back direction, but the conductive solid or the conductive bonding material is in contact with the bonding surface. Since it is not formed on the opposite surface, it is effective in reducing the height of the crystal unit. In this case, depending on the electrode configuration, there may be a need for a lead-out electrode configuration in which the lead-out electrode is turned to the opposite main surface via the side surface of the crystal resonator.

図4(b)に示す導電固体を水晶振動板の両面に形成する場合は、パッケージの電極パッドへの搭載に関し、表裏の区別を付けることないので表裏方向性を考慮しない水晶振動板の搭載を行うことができる。 When the conductive solid shown in FIG. 4B is formed on both sides of the crystal diaphragm, the crystal diaphragm is not mounted in consideration of the direction of the front and back because there is no distinction between the front and back of the package on the electrode pad. It can be carried out.

次に本実施の形態による水晶振動子の製造方法について説明する。水晶振動子の製造工程としては、パターニングマスクに水晶振動板2を複数個整列して収納する工程と、当該パターニングマスクに収納された水晶振動板2に対し、真空蒸着法やスパッタリング法等による物理的成膜法により水晶振動板表面にパターニングされた励振電極21,22と引出電極211,221を形成する工程と、パターニングマスクに収納された水晶振動板2の引出電極形成位置にペースト状の導電性接合材を塗布する工程と、当該塗布した導電性接合材を硬化させ導電固体S1,S1を形成する工程と、セラミックパッケージ1の電極パッド12,13に導電性接合材S2,S2を形成する工程と、当該導電性接合材上に前記導電固体が搭載されるよう水晶振動板2をセラミックパッケージ1に搭載する工程と、当該導電性接合材S2,S2を硬化させる工程と、リッド3にてセラミックパッケージ1の開口部を気密封止する工程とからなる。なお、パターニングマスクに収納された状態で導電固体を形成しなくてもよく、他の治工具や塗布装置を用いて導電固体を形成してもよい。 Next, a method for manufacturing a crystal resonator according to this embodiment will be described. As a manufacturing process of the crystal resonator, a plurality of crystal diaphragms 2 are arranged and stored in a patterning mask, and the crystal diaphragm 2 stored in the patterning mask is physically processed by a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like. Of forming the excitation electrodes 21 and 22 and the extraction electrodes 211 and 221 patterned on the surface of the crystal diaphragm by a typical film forming method, and the paste-like conductivity at the extraction electrode forming position of the crystal diaphragm 2 housed in the patterning mask Applying the conductive bonding material, curing the applied conductive bonding material to form the conductive solids S1 and S1, and forming the conductive bonding materials S2 and S2 on the electrode pads 12 and 13 of the ceramic package 1. A step of mounting the crystal diaphragm 2 on the ceramic package 1 so that the conductive solid is mounted on the conductive bonding material; And curing the bonding material S2, S2, and a step of hermetically sealing the opening of the ceramic package 1 at the lid 3. Note that the conductive solid does not have to be formed in the state of being accommodated in the patterning mask, and the conductive solid may be formed using another jig or coating device.

上記製造方法を実施するにあたり、例えば、図5に示すようなパターニングマスク上での導電性接合材を塗布してもよい。図5は励振電極と引出電極が形成された水晶振動板2(水晶振動素子)がマトリクス状に配置されたパターニングマスクMを示している。通常パターニングマスクは複数枚の構成体からなり、詳細には図示していないが、水晶振動板を収納するスペーサや、スペーサの上下それぞれにあって、励振電極や引出電極に対応した開口窓が形成された上マスクと下マスクや、上マスクと下マスクを固定する押え板等からなる。このようなパターニングマスクMに収納した状態で各水晶振動板2の引出電極部分にディスペンサ等で導電性接合材を塗布し、そして当該導電性接合材を乾燥炉等で加熱硬化することにより、多数の導電固体S1,S1の形成された水晶振動板2を得ることができる。このような水晶振動板をチャキング機能や吸引機能を有する移載装置にてパターニングマスクから取り出し、パッケージへの搭載を行う。パッケージへの水晶振動板の搭載直前には、電極パッドに導電性接合材がディスペンサ等で塗布されており、図3に示すように、移載装置の吸引ツールTに吸引された水晶振動板2は、導電固体S1が電極パッド12,13に形成されたペースト状の導電性接合材上に搭載される。このように整列されたパターニングマスク搭載状態で水晶振動板2に対し導電性接合材を塗布し、導電固体を形成する製造方法により、極めて効率的に引出電極部分に導電固体を形成することができる。またこの導電固体形成状態における整列状態を基本として、パッケージへの搭載を行うことができる。以上、導電固体形成のための新たな水晶振動素子の整列作業が不要になり、効率のよい生産性に優れた水晶振動子の製造方法を提供することができる。なお、本例においては導電固体、導電性接合材と共にシリコーン系樹脂導電性接合材を用いている。 In carrying out the above manufacturing method, for example, a conductive bonding material on a patterning mask as shown in FIG. 5 may be applied. FIG. 5 shows a patterning mask M in which quartz crystal plates 2 (quartz crystal elements) on which excitation electrodes and extraction electrodes are formed are arranged in a matrix. Usually, the patterning mask is composed of a plurality of components. Although not shown in detail, a spacer for accommodating the crystal diaphragm and an opening window corresponding to the excitation electrode and the extraction electrode are formed above and below the spacer, respectively. The upper mask and the lower mask, or a pressing plate for fixing the upper mask and the lower mask. A conductive bonding material is applied with a dispenser or the like to the extraction electrode portion of each crystal vibrating plate 2 in a state of being accommodated in such a patterning mask M, and the conductive bonding material is heat-cured in a drying furnace or the like, so that many The quartz crystal plate 2 on which the conductive solids S1 and S1 are formed can be obtained. Such a crystal diaphragm is taken out of the patterning mask by a transfer device having a chucking function and a suction function and mounted on a package. Immediately before mounting the crystal diaphragm on the package, a conductive bonding material is applied to the electrode pad with a dispenser or the like, and the crystal diaphragm 2 sucked by the suction tool T of the transfer device as shown in FIG. The conductive solid S1 is mounted on a paste-like conductive bonding material formed on the electrode pads 12 and 13. With the manufacturing method in which the conductive bonding material is applied to the quartz crystal plate 2 in the state where the patterned mask is arranged in this manner and the conductive solid is formed, the conductive solid can be extremely efficiently formed on the extraction electrode portion. . Moreover, mounting on a package can be performed based on the alignment state in the conductive solid formation state. As described above, it is not necessary to arrange a new crystal resonator element for forming a conductive solid, and it is possible to provide a method for manufacturing a crystal resonator that is efficient and has excellent productivity. In this example, a silicone resin conductive bonding material is used together with a conductive solid and a conductive bonding material.

ところで従来は電極パッド上に導電性接合材(第1の接着剤)を塗布し、これを硬化させ、その後硬化した導電性接合材上にさらに導電性接合材(第2の接着剤)を塗布して、さらに水晶振動素子を搭載する構成も考えられる。この場合DLD特性を安定させることは可能であるが、製造面で問題がある。すなわち、水晶振動子の実際の製造においては、水晶振動素子を搭載するパッケージの電極パッドへの接着剤の供給は、位置決めされた状態でディスペンサを電極パッドに近接させ供給する。ここで第2の接着剤の供給は硬化した第1の接着剤上に供給することになるが、接着剤の供給量バラツキにより硬化した第1の接着剤の形状に大小が生じる。このような場合、ディスペンサが硬化した第1の接着剤と接触し、接着剤に損傷を与えることがあった。また硬化した接着剤上に位置決め精度よく供給すること困難であり、製造バラツキの要因になっていた。本発明によれば、このような問題点が生じることもなくなる。 Conventionally, a conductive bonding material (first adhesive) is applied on the electrode pad, cured, and then a conductive bonding material (second adhesive) is further applied on the cured conductive bonding material. Further, a configuration in which a crystal resonator element is mounted is also conceivable. In this case, it is possible to stabilize the DLD characteristics, but there is a problem in terms of manufacturing. That is, in the actual manufacture of the crystal resonator, the supply of the adhesive to the electrode pad of the package on which the crystal resonator element is mounted is performed by bringing the dispenser close to the electrode pad in a positioned state. Here, the supply of the second adhesive is supplied onto the cured first adhesive, but the shape of the cured first adhesive varies depending on the supply amount variation of the adhesive. In such a case, the dispenser may come into contact with the cured first adhesive and damage the adhesive. In addition, it is difficult to supply the cured adhesive with high positioning accuracy, which causes manufacturing variations. According to the present invention, such a problem does not occur.

本発明による第2の実施の形態について、図6の断面図とともに説明する。本実施の形態はパッケージの工夫により本発明による水晶振動板の搭載性能を向上させるものである。基本的な構成は第1の実施の形態と類似しているが、電極パッドの構成が異なっている。表面実装型水晶振動子は、上部が開口した凹部を有するセラミックパッケージ4と、当該パッケージの中に収納される圧電振動板である矩形水晶振動板5と、パッケージの開口部に接合されるリッド6とからなる。   A second embodiment of the present invention will be described with reference to the sectional view of FIG. In the present embodiment, the mounting performance of the crystal diaphragm according to the present invention is improved by devising the package. The basic configuration is similar to that of the first embodiment, but the configuration of the electrode pads is different. The surface-mount type crystal resonator includes a ceramic package 4 having a recess with an upper opening, a rectangular crystal vibration plate 5 that is a piezoelectric vibration plate housed in the package, and a lid 6 that is bonded to the opening of the package. It consists of.

セラミックパッケージ4はアルミナ等のセラミックと導電材料を積層した構成であり、断面でみて凹形で、電子素子収納部40を有する構成である。電子素子収納部周囲の堤部41の上面は平坦であり、当該堤部上の全面に周状の第1の金属膜層41aが形成されている。当該第1の金属膜層41aの上面も平坦になるよう形成されており、タングステン、ニッケル、金の層構成を有している。タングステンはメタライズ技術によりセラミック焼成時に一体的に形成され、またニッケル、金の各層はメッキ技術により形成される。   The ceramic package 4 has a configuration in which a ceramic such as alumina and a conductive material are laminated, and has a concave shape when viewed in cross section, and has an electronic element housing portion 40. The upper surface of the bank portion 41 around the electronic element housing portion is flat, and a circumferential first metal film layer 41a is formed on the entire surface of the bank portion. The upper surface of the first metal film layer 41a is also formed to be flat and has a layer structure of tungsten, nickel, and gold. Tungsten is integrally formed during ceramic firing by metallization technology, and nickel and gold layers are formed by plating technology.

なお、第1の金属膜層41aはセラミックパッケージに形成されたビアホール(図示せず)あるいはキャスタレーション部分に形成された導電膜(図示せず)により、セラミックパッケージ下面(裏面)に形成された外部接続電極46(図示せず)に電気的に接続され、最終的にアース接続される。   The first metal film layer 41a is externally formed on the lower surface (back surface) of the ceramic package by a via hole (not shown) formed in the ceramic package or a conductive film (not shown) formed in the castellation portion. It is electrically connected to a connection electrode 46 (not shown) and finally connected to ground.

セラミックパッケージ4の電子素子収納部40の内部底面40aには電極パッド42、43(43は図示せず)が形成されており、これら電極パッドは連結電極(図示せず)を介して、パッケージ外部の底面に形成された外部接続電極44,45にそれぞれ入出力端子として引き出されている。底面40aの電極パッド形成位置には掘込部40bが形成され、これら電極パッド42,43はこの掘込部40b内に形成されると共に、電極パッドの上面は底面40aより低い位置になるような構成となっている。これら掘込部は電極パッド42,43毎に形成されているので、底面40aに2つの独立した掘込部が形成された構成となっている。   Electrode pads 42 and 43 (43 are not shown) are formed on the inner bottom surface 40a of the electronic element housing portion 40 of the ceramic package 4, and these electrode pads are connected to the outside of the package via connecting electrodes (not shown). Are respectively connected to the external connection electrodes 44 and 45 formed on the bottom surface as input / output terminals. A digging portion 40b is formed at the electrode pad forming position of the bottom surface 40a, and the electrode pads 42 and 43 are formed in the digging portion 40b, and the upper surface of the electrode pad is positioned lower than the bottom surface 40a. It has a configuration. Since these digging portions are formed for each of the electrode pads 42 and 43, two independent digging portions are formed on the bottom surface 40a.

前記電極パッド42,43間には水晶振動素子である平面視矩形形状の水晶振動板5が搭載されている。水晶振動板5は例えば厚みすべり振動で駆動するATカット水晶振動板であり、その表裏面には対向して平面視矩形形状の励振電極(図示せず)が形成されており、各々の励振電極から一短辺に表裏それぞれ引出電極(図示せず)を引き出している。   Between the electrode pads 42 and 43, a crystal vibrating plate 5 having a rectangular shape in plan view, which is a crystal vibrating element, is mounted. The quartz diaphragm 5 is, for example, an AT-cut quartz diaphragm that is driven by thickness shear vibration. Excitation electrodes (not shown) having a rectangular shape in plan view are formed on the front and back surfaces of the quartz diaphragm 5 so as to face each other. Lead electrodes (not shown) are led out from one side to the other on one short side.

引出電極の短辺側端縁部分には表裏主面および側面に渡って導電固体S1,S1が形成されている。このような構成においては引出電極に反対主面への引き回し電極を形成することなく表裏の電極を導通させることができ、生産性を向上させることができる。なお、ここで用いる導電樹脂接合材はペースト状のエポキシ系の樹脂接合材に金または銀等の導電フィラーを分散させた構成であり、硬化時は比較的硬度が高く、堅い導電固体を得ることができる。   Conductive solids S1 and S1 are formed over the front and back main surfaces and side surfaces at the edge portion on the short side of the extraction electrode. In such a configuration, the front and back electrodes can be conducted without forming a lead electrode to the opposite main surface to the lead electrode, and productivity can be improved. The conductive resin bonding material used here has a structure in which a conductive filler such as gold or silver is dispersed in a paste-like epoxy resin bonding material, and has a relatively high hardness when cured to obtain a hard conductive solid. Can do.

このような導電固体S1,S1が一体的に形成された水晶振動板をセラミックパッケージ4の電極パッド42、43に導電接合する。導電接合は導電性接合材S2,S2により行い、本実施に形態においては、導電固体に用いたエポキシ系樹脂導電性接合材よりも高度の低いシリコーン系樹脂導電性接合材を用いている。前述のとおり電極パッドは底面40aの掘込部に設けられ、その上面は底面40aより低い位置にあるので導電性接合材S2,S2は流出することなく掘込部内に溜まる。このような構成によれば、掘込部に導電性接合材が供給されることにより、導電性接合材の粘度の低い材料あるいはチクソ性の低い材料を選択したとしても、導電性接合材が掘込部内に留まり、相互の短絡事故が生じにくくなる。さらに、導電固体はその厚さが水晶振動子の低背化を阻害する要因になるが、掘込部に導電固体の一部を収納するような支持構成を採用することができるので、水晶振動子の低背化に寄与する。 The crystal diaphragm in which the conductive solids S1 and S1 are integrally formed is conductively bonded to the electrode pads 42 and 43 of the ceramic package 4. Conductive bonding is performed using the conductive bonding materials S2 and S2, and in this embodiment, a silicone resin conductive bonding material having a lower level than the epoxy resin conductive bonding material used for the conductive solid is used. As described above, the electrode pad is provided in the digging portion of the bottom surface 40a, and the upper surface thereof is at a position lower than the bottom surface 40a, so that the conductive bonding materials S2 and S2 accumulate in the digging portion without flowing out. According to such a configuration, since the conductive bonding material is supplied to the dug portion, the conductive bonding material can be dug even when a low-viscosity material or a low thixotropic material is selected. It stays in the bayonet, making it difficult for mutual short circuit accidents to occur. Furthermore, although the thickness of the conductive solid is a factor that hinders the reduction in the height of the crystal unit, it is possible to adopt a support configuration in which a part of the conductive solid is accommodated in the digging portion. Contributes to lowering the child's height.

セラミックパッケージ4を気密封止するリッド6は平面視矩形状の平板構成である。当該リッド6は、詳細に図示はしていないがコバールからなるコア材に第2の金属膜層として金属ろう材が形成された構成であり、例えば、ニッケル層、コバールコア材、銀ろう層の多層構成であり第2の金属膜層である銀ろう層がセラミックパッケージの第1の金属膜層と接合される構成となる。   The lid 6 for hermetically sealing the ceramic package 4 has a flat plate configuration that is rectangular in plan view. The lid 6 has a structure in which a metal brazing material is formed as a second metal film layer on a core material made of kovar (not shown in detail), for example, a multilayer of nickel layer, kovar core material, and silver brazing layer. The silver brazing layer, which is the second metal film layer, is configured to be joined to the first metal film layer of the ceramic package.

セラミックパッケージ4の電子素子収納部40に導電固体が一体化された水晶振動板5を格納し、電極パッド42,43と導電固体S1,S1とを水晶振動板4の引出電極が導電樹脂接合材S2,S2により導電接合する。その後、必要な接合材硬化処理を行い真空雰囲気中あるいは不活性ガス雰囲気中にて気密封止を行う。本実施の形態においては、シーム溶接法を用いて前述の銀ろう層を溶融硬化させ、気密封止されている。本実施の形態においては、導電固体S1の硬度が導電性接合材より高いため、導電性接合材に応力が内在しても、その応力が水晶振動素子まで伝わりにくく、特性を安定させることができる。   The crystal vibrating plate 5 in which the conductive solid is integrated is stored in the electronic element housing portion 40 of the ceramic package 4, and the electrode pads 42 and 43 and the conductive solids S1 and S1 are connected to the lead electrode of the crystal vibrating plate 4 by the conductive resin bonding material. Conductive bonding is performed by S2 and S2. Thereafter, necessary bonding material curing treatment is performed, and hermetic sealing is performed in a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere. In the present embodiment, the above-mentioned silver brazing layer is melt-cured using a seam welding method and hermetically sealed. In the present embodiment, since the hardness of the conductive solid S1 is higher than that of the conductive bonding material, even if stress is inherent in the conductive bonding material, the stress is not easily transmitted to the crystal resonator element, and the characteristics can be stabilized. .

なお、上記実施の形態において、気密封止方法としてリッドに形成された金属ろう材をシーム溶接により接合した構成であるが、金属リング体をパッケージの開口部に形成し、当該金属リング体とリッドとをシーム溶接あるいは電子ビーム等のエネルギービーム溶接により接合してもよいし、パッケージとリッドとを金属ろう材により加熱雰囲気下で接合する方法を採用することも可能である。 In the above embodiment, as a hermetic sealing method, the metal brazing material formed on the lid is joined by seam welding, but the metal ring body is formed at the opening of the package, and the metal ring body and the lid are formed. May be joined by seam welding or energy beam welding such as an electron beam, or a method of joining the package and lid with a metal brazing material in a heated atmosphere may be employed.

本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、図7に示すように引出電極511,521の導電固体S1(点線丸枠)の形成領域の一部に水晶の素地露出部511a,521aを形成した構成としてもよい。このような構成は導電固体が導電性樹脂接合材からなる場合に特に有効である。導電性樹脂接合材は例えば樹脂系の接合材内に金や銀等の導電フィラーを分散させた構成の接合材であり、一般に水晶振動素子の素地部分との接合性が良好である。このような接合材を用いる場合は積極的に引出電極に例えばスリット状やホール状の素地露出部を形成することにより、水晶振動素子と導電固体との接合強度を向上させることができる。 The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, as shown in FIG. 7, it is good also as a structure which formed the base material exposed parts 511a and 521a of the quartz in a part of formation area of the conductive solid S1 (dotted line round frame) of the extraction electrodes 511 and 521. Such a configuration is particularly effective when the conductive solid is made of a conductive resin bonding material. The conductive resin bonding material is a bonding material having a structure in which a conductive filler such as gold or silver is dispersed in, for example, a resin-based bonding material, and generally has good bonding properties with the base portion of the crystal resonator element. When such a bonding material is used, the bonding strength between the crystal resonator element and the conductive solid can be improved by positively forming, for example, a slit-shaped or hole-shaped substrate exposed portion on the extraction electrode.

また上述した実施の形態においては、セラミックパッケージを用いた表面実装型の水晶振動子について例示したが、本発明はガラスを主材料としたパッケージや金属を主体としたパッケージに適用することもできる。また水晶フィルタや他の電子素子を一体的に収納した水晶発振器についても適用することができる。 In the above-described embodiment, the surface-mount type crystal resonator using a ceramic package has been exemplified. However, the present invention can also be applied to a package mainly made of glass or a package mainly made of metal. The present invention can also be applied to a crystal oscillator in which a quartz filter and other electronic elements are integrally stored.

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.

水晶振動デバイスの量産に適用できる。   Applicable for mass production of crystal vibrating devices.

本発明による第1の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 1st Embodiment by this invention. 本発明による第1の実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows 1st Embodiment by this invention. 本発明による第1の実施形態の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of 1st Embodiment by this invention. 本発明による他の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows other embodiment by this invention. 本発明によるパターニングマスク構成を示す図である。It is a figure which shows the patterning mask structure by this invention. 本発明による第2の実施形態を示す断面図図である。It is sectional drawing which shows 2nd Embodiment by this invention. 本発明による他の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows other embodiment by this invention. DLD特性の比較データを示す図である。It is a figure which shows the comparison data of a DLD characteristic. DLD特性の比較データを示す図である。It is a figure which shows the comparison data of a DLD characteristic. エージング特性の比較データを示す図である。It is a figure which shows the comparison data of an aging characteristic. エージング特性の比較データを示す図である。It is a figure which shows the comparison data of an aging characteristic.

1,4 セラミックパッケージ(パッケージ)
水晶振動板(水晶振動素子)
リッド
S1 導電固体
S2 導電性接合材
1,4 Ceramic package (package)
Quartz diaphragm (quartz vibrator)
Lid S1 Conductive Solid S2 Conductive Bonding Material

Claims (8)

複数の水晶振動素子がパターニングマスクを用いた薄膜形成手段により励振電極と引出電極が形成される電極膜形成工程と、An electrode film forming step in which an excitation electrode and an extraction electrode are formed by a thin film forming means using a patterning mask in a plurality of crystal resonator elements;
当該電極膜形成工程後、前記パターニングマスクに収納した状態で前記各引出電極に導電性接合材を塗布しこれを硬化させることにより導電固体を形成する工程と、  After the electrode film forming step, a step of forming a conductive solid by applying a conductive bonding material to each extraction electrode in a state accommodated in the patterning mask and curing the conductive bonding material;
パッケージの電極パッドにペースト状の導電性接合材を塗布する工程と、  Applying a paste-like conductive bonding material to the electrode pads of the package;
前記水晶振動素子の導電固体を前記ペースト状の導電性接合材上に搭載する工程と、  Mounting a conductive solid of the crystal resonator element on the paste-like conductive bonding material;
前記ペースト状の導電性接合材を硬化させることにより、水晶振動素子とパッケージとを電気的機械的に接合した工程と、  A step of electrically and mechanically bonding the crystal resonator element and the package by curing the paste-like conductive bonding material;
を有する水晶振動デバイスの製造方法。  A method for manufacturing a quartz crystal vibration device.
前記導電固体は水晶振動素子の片面のみまたは両面または両面と側面に形成されたことを特徴とする請求項1記載の水晶振動デバイスの製造方法。 2. The method for manufacturing a crystal resonator device according to claim 1, wherein the conductive solid is formed on only one surface or both surfaces or both surfaces and side surfaces of the crystal resonator element . 前記導電固体と前記ペースト状の導電性接合材に用いる樹脂は同材料であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の水晶振動デバイスの製造方法。 3. The method for manufacturing a quartz-crystal vibrating device according to claim 1, wherein the resin used for the conductive solid and the paste-like conductive bonding material is the same material . 前記導電固体と前記ペースト状の導電性接合材に用いる樹脂は異材料であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の水晶振動デバイスの製造方法。 4. The method for manufacturing a crystal vibrating device according to claim 1, wherein the resin used for the conductive solid and the paste-like conductive bonding material is a different material . 前記導電固体は硬化後の前記ペースト状の導電性接合材より硬度が高いことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の水晶振動デバイスの製造方法。 5. The method for manufacturing a crystal oscillating device according to claim 1, wherein the conductive solid has a hardness higher than that of the paste-like conductive bonding material after curing . 前記電極パッドの外周近傍には小堤部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の水晶振動デバイスの製造方法。 6. The method of manufacturing a crystal oscillating device according to claim 1, wherein a small bank portion is formed in the vicinity of the outer periphery of the electrode pad . 前記パッケージの電極パッドはパッケージ内部底面に形成された掘込部内に形成され、前記電極パッドの上面はパッケージ内部底面よりも低いことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の水晶振動デバイスの製造方法。 The crystal vibration according to claim 1, wherein the electrode pad of the package is formed in a digging portion formed on a bottom surface inside the package, and the top surface of the electrode pad is lower than the bottom surface inside the package. Device manufacturing method. 導電固体が導電性樹脂接合材からなり、当該導電固体の形成された引出電極には水晶振動素子の素地露出部が形成され、導電固体は当該素地露出部とも接合されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の水晶振動デバイスの製造方法。 The conductive solid is made of a conductive resin bonding material, and the base electrode exposed portion of the crystal vibrating element is formed on the extraction electrode on which the conductive solid is formed, and the conductive solid is also bonded to the base exposed portion. A method for manufacturing a quartz-crystal vibrating device according to any one of claims 1 to 7 .
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