JP5123081B2 - Lid, piezoelectric vibrator and piezoelectric oscillator for electronic parts - Google Patents
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Description
本発明は、気密封止や保護が必要な電子部品に用いられる電子部品用の蓋体及びそれを用いた圧電振動子並びに圧電発振器に関する。 The present invention relates to a lid for electronic components used for electronic components that require hermetic sealing and protection, and a piezoelectric vibrator and a piezoelectric oscillator using the lid.
近年より電子機器は小型化が進み、それに伴い、内部に搭載される電子部品の小型化が進んでいる。
このような電子機器に搭載される電子部品には、カバーとなる蓋体を設けて保護する必要がある部品がある。この蓋体により、保護が必要な部品を異物や外部環境からの影響を防ぐことができる。
この保護が必要な電子部品の一つの例として圧電振動素子がある。
この圧電振動素子は、例えば、基板体に搭載された後に凹部を有する蓋体で気密封止して保護される(例えば、特許文献1参照)。又は、圧電振動素子は、凹部を有する基板体内に搭載され、平板状の蓋体で気密封止されて保護される(例えば、特許文献2参照)。
In recent years, electronic devices have been reduced in size, and accordingly, electronic components mounted therein have been reduced in size.
Among electronic components mounted on such electronic devices, there is a component that needs to be protected by providing a cover as a cover. With this lid, it is possible to prevent the parts that need to be protected from being affected by foreign matter or the external environment.
One example of an electronic component that requires this protection is a piezoelectric vibration element.
The piezoelectric vibration element is protected by being hermetically sealed with a lid having a recess after being mounted on the substrate body (see, for example, Patent Document 1). Alternatively, the piezoelectric vibration element is mounted in a substrate body having a recess, and is hermetically sealed with a flat lid member to be protected (see, for example, Patent Document 2).
ここで、蓋体は、主に金属で形成され、主材となる金属板に封止材を設けて打抜き加工により平板状に形成されている。
また、凹部を有する蓋体の場合、金属片をプレス加工することにより形成される。
Here, the lid is mainly made of metal, and is formed in a flat plate shape by punching with a sealing material provided on a metal plate as a main material.
Moreover, in the case of the cover body which has a recessed part, it forms by pressing a metal piece.
また、容器体は、主にセラミックスで形成されている。この容器体に凹部を形成する場合は、所定の配線パターンが形成されたシート状のセラミックスを積層させて、焼成することにより形成される。したがって、積層させるシート状のセラミックスは、凹部の縁である枠となるために、複数の貫通穴部が形成された状態で積層されることとなる。 The container body is mainly formed of ceramics. In the case where the recess is formed in the container body, it is formed by laminating and firing sheet-like ceramics on which a predetermined wiring pattern is formed. Therefore, the sheet-like ceramics to be laminated are laminated in a state where a plurality of through-hole portions are formed in order to form a frame that is an edge of the recess.
しかしながら、電子部品を小型化する場合、保護が必要な部品を保護する蓋体も小型化されることとなるが、従来のような構成の蓋体の場合、特に凹部を有する蓋体の場合は、従来よりも薄く形成された金属を用いなくてはならなくなる。そのため、プレス加工で凹部を形成すると、曲げられる部分で裂け目が入ったり、壁部となる部分において、強度が弱くなる恐れがある。 However, when electronic components are downsized, the lid that protects the components that need protection is also downsized. However, in the case of a lid having a conventional configuration, particularly in the case of a lid having a recess. Therefore, it is necessary to use a metal formed thinner than the conventional one. For this reason, when the concave portion is formed by press working, there is a risk that the portion to be bent may have a tear or the strength may be weakened in the portion that becomes the wall portion.
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、製造が容易で強度を確保した電子部品用の蓋体を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a lid for an electronic component that solves the above-described problems and is easy to manufacture and secures strength.
前記課題を解決するため、本発明は、電子部品用の蓋体であって、コバール、SUS、鉄ニッケル合金のいずれかから選択されてなる基板部材と、コバール、SUS、鉄ニッケル合金のいずれかから選択されてなる複数の枠部材と、銀ロウからなる第二の枠部材とを備え、前記基板部材と前記複数の枠部材と前記第二の枠部材とが重ねられた状態で拡散接合されて凹部を形成していることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is a lid for an electronic component, and is a substrate member selected from any one of Kovar, SUS, and iron-nickel alloy, and any one of Kovar, SUS, and iron-nickel alloy. A plurality of frame members selected from the above, and a second frame member made of silver wax, and the substrate member, the plurality of frame members, and the second frame member are diffusion bonded together. The concave portion is formed.
また、本発明は、それぞれの前記枠部材の厚みと幅の値が前記基板部材の厚みの値とが同じとなっていても良い。 In the present invention, the thickness and width values of the respective frame members may be the same as the thickness values of the substrate members.
また、本発明は、請求項1又は請求項2に記載の電子部品用の蓋体が、圧電振動素子が搭載された基板体に接合されて構成しても良い。
Further, the present invention may be configured such that the electronic component lid according to
また、本発明は、請求項1又は請求項2に記載の電子部品用の蓋体が、圧電振動素子と発振回路を有する集積回路素子とを搭載した容器体に前記圧電振動素子を覆うように接合されて構成しても良い。
According to the present invention, the lid for an electronic component according to
このような電子部品用の蓋体によれば、蓋体を構成する基板部材と複数の枠部材とが拡散接合により接合されているため、プレス加工などで引き伸ばされる部分がなくなり、強度を確保することができる。
また、蓋体を構成する基板部材と複数の枠部材のそれぞれの厚みとは同一の厚みで構成されるため、従来よりも薄く、また、幅が狭く形成されていても容易に接合することができるので、生産性が向上し、製品のコストダウンに貢献することができる。
また、複数の枠部材は、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術により容易に製作でき、また、基板部材と複数の枠部材と第二の枠部材とは、拡散接合により容易に接合できる。そのため、生産性が向上し、製品のコストダウンに貢献することができる。
また、複数の枠部材のうち、基板部材より最も離れた枠部材に銀ロウからなる第二の枠部材を接合したことにより、圧電振動素子を気密封止する際の接合される側の部品との接合を容易にすることができる。
According to such a lid for electronic components, since the substrate member and the plurality of frame members constituting the lid are joined by diffusion bonding, there is no portion that is stretched by pressing or the like, and the strength is ensured. be able to.
In addition, since the substrate member and the plurality of frame members constituting the lid are configured to have the same thickness, they can be easily joined even if they are formed thinner and narrower than before. As a result, productivity can be improved and product costs can be reduced.
The plurality of frame members can be easily manufactured by photolithography technology and etching technology, and the substrate member, the plurality of frame members, and the second frame member can be easily joined by diffusion bonding. Therefore, productivity can be improved and the cost of the product can be reduced.
Further, among the plurality of frame members, by joining the second frame member made of silver solder to the frame member farthest from the substrate member, the parts to be joined when the piezoelectric vibration element is hermetically sealed Can be easily joined.
また、このような電子部品用の蓋体を用いた圧電振動子によれば、圧電振動素子を覆う空間の大きさを確保しつつ、凹部を形成する枠部材の幅を従来よりも狭くして平面積を小さくすることができる。 In addition, according to the piezoelectric vibrator using the lid for the electronic component, the width of the frame member that forms the recess is made narrower than before while ensuring the size of the space that covers the piezoelectric vibration element. The plane area can be reduced.
また、このような電子部品用の蓋体を用いた圧電発振器によれば、圧電振動素子を覆う空間の大きさを確保しつつ、凹部を形成する枠部材の幅を従来よりも狭くして平面積を小さくすることができる。 Further, according to the piezoelectric oscillator using such a lid for electronic components, the width of the frame member forming the recess is made narrower than that of the conventional one while ensuring the size of the space covering the piezoelectric vibration element. The area can be reduced.
次に、本発明を実施するための最良の形態(以下、「実施形態」という。)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。
また、電子部品を圧電振動子として説明する。
Next, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. Note that each component is exaggerated for easy understanding of the state.
The electronic component is described as a piezoelectric vibrator.
(第一の実施形態)
図1は本発明の実施形態に係る電子部品用の蓋体の一例を概念的に示す斜視図である。図2は図1の分解斜視図である。
圧電振動子は、例えば、励振電極を両主面に設けた圧電振動素子と、圧電振動素子を搭載するための搭載パッドとこれと電気的に接続する外部端子とが設けられている平板状のベース部と、このベース部に接合されて圧電振動素子を覆いつつ気密封止する蓋体とから構成されている。
この圧電振動子に用いられる本発明の実施形態に係る電子部品用の蓋体101は、図1及び図2に示すように、基板部材10と、3つの枠部材(複数の枠部材)20と第二の枠部30とから構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view conceptually showing an example of a lid for an electronic component according to an embodiment of the present invention. 2 is an exploded perspective view of FIG.
The piezoelectric vibrator has, for example, a plate-like shape in which a piezoelectric vibration element having excitation electrodes provided on both main surfaces, a mounting pad for mounting the piezoelectric vibration element, and an external terminal electrically connected thereto are provided. A base portion and a lid that is joined to the base portion and hermetically seals while covering the piezoelectric vibration element.
As shown in FIGS. 1 and 2, a
基板部材10は、コバール、SUS、鉄ニッケル合金のいずれかから選択されて用いられる。なお、本実施形態においては、材質をコバールとして説明する。
この基板部材10は、図2に示すように、平面視矩形形状となるように平板状に形成されており、その厚みt1は、例えば、0.05mmとなっている。
このような基板部材10は、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて製造される。
The
As shown in FIG. 2, the
Such a
3つの枠部材20は、コバール、SUS、鉄ニッケル合金のいずれかから選択されて用いられる。なお、本実施形態においては、材質をコバールとして説明する。
この枠部材20は、図2に示すように、基板部材10の縁を沿うように、かつ、基板部材10の主面内に収まるように形成される環状の部材である。
この枠部材20の幅の値は、基板部材10の厚みの値と同じとなっている。例えば、基板部材10の厚みt1が0.05mmの場合、枠部材20の幅の値w1は、0.05mmとなる。なお、枠部材20の厚みt2を基板部材10の厚みt1と同じ厚みとしてもよい。
なお、枠部材20の材質を基板部材10と同じ材質とすれば、より良好な接合状態とすることができる。
枠部材20は、基板部材10と同様に、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて製造される。
The three
As shown in FIG. 2, the
The width value of the
In addition, if the material of the
The
第二の枠部材30は、銀ロウが用いられる。この第二の枠部材30は、図2に示すように、枠部材20と同一の形状となるように形成されている。
例えば、枠部材20の幅の値w1が0.05mmの場合、第二の枠部材30の幅の値w2は、0.05mmとなる。なお、第二の枠部材30の厚みt3を枠部材20の厚みt2と同じ厚みとしてもよい。
第二の枠部材30は、基板部材10、枠部材20と同様に、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて製造される。
Silver solder is used for the
For example, when the width value w1 of the
Similar to the
この本発明の第一の実施形態に係る電子部品用の蓋体101は、基板部材10の一方の主面に3つの枠部材20を重ね、さらに、第二の枠部材30を重ねて、所定の圧力下で加圧して拡散接合の状態にして接合がなされる。
ここで、拡散接合とは、母材を密着させた状態で母材の融点以下の温度条件で、塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧して、接合面間に生じる原子の拡散を接合する方法をいう(「JIS工業用語大辞典第5版」、財団法人日本規格協会発行、P331)。
これにより、基板部材10の一方の主面に3つの枠部材20が接合され、さらに第二の枠部材30が接合されて凹部Kが形成される。
In the
Here, diffusion bonding is a method in which the diffusion of atoms occurring between the bonding surfaces is bonded by applying pressure to the extent that plastic deformation does not occur as much as possible under a temperature condition equal to or lower than the melting point of the matrix with the matrix in close contact. ("JIS Industrial Glossary Dictionary 5th Edition", published by the Japanese Standards Association, P331).
Thereby, the three
このような電子部品用の蓋体101によれば、基板部材10と複数の枠部材20のそれぞれとは同一の厚みで構成されることとなるため、プレス加工などで引き伸ばされる部分がなくなり、強度を確保することができる。
また、複数の枠部材20と第二の枠部材30とは、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術により、厚みが従来よりも薄い部材から従来より幅を狭くして製造することできる。また、枠部材20と第二の枠部材30とは、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術により幅が従来よりも狭く形成できるため、圧電振動素子(図示せず)を気密封止する空間を確保しつつ、蓋体101の全体を従来よりも小さくすることができる。
また、基板部材10と複数の枠部材20と第二の枠部材30とは、拡散接合により容易に接合できる。そのため、従来よりも薄く、また、幅が狭く形成されていても容易に接合することができるので、生産性が向上し、製品のコストダウンに貢献することができる。
また、第二の枠部材30を銀ロウで構成したので、電子部品用の蓋体101と、これと接合される部品との接合を容易に行わせることができる。
According to such a
In addition, the plurality of
Moreover, the board |
Further, since the
(第二の実施形態)
図3は、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す概念図である。
本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子110は、本発明の第一の実施形態に係る電子部品用の蓋体101を用いて、ベース部102に搭載された圧電振動素子103を覆うように、当該ベース部102に接合されて構成されている。
(Second embodiment)
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of a piezoelectric vibrator according to the second embodiment of the present invention.
The
圧電振動素子103は、振動部に電極を設けており、音叉構造、平板構造、振動部を凹ませた構造、振動部を凸状に形成した構造等、種々選択して用いることができる。
各種構造において、圧電振動素子の一方の端部まで電極から引回された引回パターンが設けられている。
なお、圧電振動素子103を平板構造で設けられているものとして説明する。
The
In various structures, a drawing pattern drawn from the electrode to one end of the piezoelectric vibration element is provided.
In the following description, it is assumed that the
ベース部102は、平板状に形成されており、このベース部102の一方の主面に圧電振動素子を搭載するための搭載パッドPと蓋体101を接合するための金属膜Mとが設けられ、他方の主面に外部端子Gが設けられている。
金属膜Mは、ベース部102を縁取るように環状に形成され、かつ、蓋体101の枠部材20と対向する位置に形成されている。
搭載パッドPは、金属膜Mで囲まれた内部に設けられており、他方の主面に設けられた外部端子Gとビアホール(図示せず)を介して電気的に接続した状態となっている。
The
The metal film M is formed in an annular shape so as to border the
The mounting pad P is provided inside the metal film M, and is electrically connected to an external terminal G provided on the other main surface through a via hole (not shown). .
このベース部210に圧電振動素子102を導電性接着剤Dを用いて搭載する。
このとき、ベース部102の搭載パッドPと圧電振動素子102の引回しパターンとを導電性接着剤Dで接合する。
The
At this time, the mounting pad P of the
圧電振動素子103が搭載されたベース部102に蓋体101を接合する。蓋体101をベース部102に接合する際は、例えば、真空雰囲気中、又は、不活性ガス中で接合が行われる。
ここで、蓋体101の第二の枠部材30をベース部102の金属膜Mに当接させ、この状態で、従来周知のシーム溶接を行う。これにより、蓋体101がベース部102に接合されて圧電振動子110が完成する。
The
Here, the
このように、圧電振動子110を構成したので、蓋体101が圧電振動素子103を覆う空間の大きさを確保しつつ、凹部Kを形成する枠部材20の幅を従来よりも狭くすることができるので、従来よりも平面積を小さくすることができる。
Since the
(第三の実施形態)
図4は、本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す概念図である。
本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器120は、一方の主面に凹部K2を有する容器体104と、この容器体104の凹部K2内に搭載される発振回路を備えた集積回路素子105と、他方の主面に搭載される圧電振動素子103と、この圧電振動素子103を気密封止する本発明の第一の実施形態に係る電子部品用の蓋体101とから主に構成されている。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a piezoelectric oscillator according to the third embodiment of the present invention.
The
圧電振動素子103は、第二の実施形態と同様に、振動部に電極を設けており、音叉構造、平板構造、振動部を凹ませた構造、振動部を凸状に形成した構造等、種々選択して用いることができる。各種構造において、圧電振動素子の一方の端部まで電極から引回された引回パターンが設けられている。なお、圧電振動素子103を平板構造で設けられているものとして説明する。
As in the second embodiment, the
容器体104は、一方の主面に凹部K2を有し、この凹部K2内に集積回路素子105を搭載するための集積回路素子搭載パッドP2が設けられ、一方の主面の四隅に電子基板へ接合するための外部端子Gが設けられている。また、容器体104の他方の主面には、圧電振動素子103を搭載するための搭載パッドPと蓋体101と接合するための金属膜Mが設けられている。外部端子Gと搭載パッドPは、所定の集積回路素子搭載パッドP2と電気的に接続されている。
The
集積回路素子105は、少なくとも発振回路を備え、容器体104の凹部K2内に搭載される。また、圧電振動素子103は、容器体104の他方の主面に搭載され、本発明の第一実施形態に係る蓋体101で気密封止される。このとき、容器体104の金属膜Mと第一実施形態に係る蓋体101の第二の枠部材30とを当接させ、この状態で、従来周知のシーム溶接を行う。これにより、圧電発振器103が完成される。
The
このように、圧電発振器103を構成したので、蓋体101が圧電振動素子103を覆う空間の大きさを確保しつつ、凹部Kを形成する枠部材20の幅を従来よりも狭くすることができるので、従来よりも平面積を小さくすることができる。
As described above, since the
(第三の実施形態の変形例)
なお、本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器において、種々の変更が可能である。
例えば、容器体の構造は、一方の主面に2つの凹部が形成され、そのうち、一方の凹部に集積回路素子を搭載し、他方の凹部に圧電振動素子を搭載して、この他方の凹部を覆うように蓋体101を接合して構成しても良い。
また、例えば、容器体の一方の主面に凹部が形成され、その凹部の中にさらに凹部が形成され、圧電振動素子が搭載されるいずれかの凹部を蓋体101で覆うように接合しても良い。
また、例えば、容器体の一方の主面と他方の主面の両方に凹部が形成され、圧電振動素子が搭載される凹部を蓋体101で覆うように接合しても良い。
また、集積回路素子が搭載された容器体に、第一の実施形態に係る圧電振動子を接続して圧電発振器を構成しても良い。
このように構成しても第三の実施形態と同様の効果を奏する。
(Modification of the third embodiment)
Various modifications can be made in the piezoelectric oscillator according to the third embodiment of the present invention.
For example, in the structure of the container body, two concave portions are formed on one main surface, of which an integrated circuit element is mounted on one concave portion, a piezoelectric vibration element is mounted on the other concave portion, and the other concave portion is formed. You may comprise the
Further, for example, a concave portion is formed on one main surface of the container body, and a concave portion is further formed in the concave portion, and any one of the concave portions on which the piezoelectric vibration element is mounted is joined so as to be covered with the
Further, for example, a recess may be formed on both one main surface and the other main surface of the container body, and the recess in which the piezoelectric vibration element is mounted may be joined so as to be covered with the
The piezoelectric oscillator may be configured by connecting the piezoelectric vibrator according to the first embodiment to a container body on which an integrated circuit element is mounted.
Even if comprised in this way, there exists an effect similar to 3rd embodiment.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、枠部材を3つとして説明したがこれに限定されず、2つや4つなどの自然数となる数を重ねて用いても良い。
また、圧電振動素子は、例えば、STカットやATカットされた水晶振動素子、音叉型の水晶振動素子又はセンサ、ベベル加工やコンペックス加工やプラノコンベックス加工された水晶振動素子、SAWデバイスに用いられる水晶板などであっても良い。
また、圧電発振器の蓋体としても良い。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, although three frame members have been described, the present invention is not limited to this, and a natural number such as two or four may be used in an overlapping manner.
The piezoelectric vibration element is used for, for example, ST-cut or AT-cut crystal vibration elements, tuning-fork type crystal vibration elements or sensors, bevel processing, complex processing, plano convex processing crystal vibration elements, and SAW devices. It may be a crystal plate.
Moreover, it is good also as a cover body of a piezoelectric oscillator.
10 基板部材
20 枠部材
30 第二の枠部材
101 蓋体
102 ベース部
103 圧電振動素子
104 容器体
105 集積回路素子
110 圧電振動子
120 圧電発振器
K、K2 凹部
M 金属膜
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記基板部材と前記複数の枠部材と前記第二の枠部材とが重ねられた状態で拡散接合されて凹部を形成していることを特徴とする電子部品用の蓋体。 A substrate member selected from any one of Kovar, SUS, and iron-nickel alloy, a plurality of frame members selected from any one of Kovar, SUS, and iron-nickel alloy, and a second frame member made from silver solder With
A lid for electronic parts, wherein the substrate member, the plurality of frame members, and the second frame member are diffusion bonded together to form a recess.
圧電振動素子が搭載された基板体に接合されて構成されていることを特徴とする圧電振動子。 The lid for an electronic component according to claim 1 or 2,
A piezoelectric vibrator characterized by being bonded to a substrate body on which a piezoelectric vibration element is mounted.
圧電振動素子と発振回路を有する集積回路素子とを搭載した容器体に前記圧電振動素子を覆うように接合されて構成されていることを特徴とする圧電発振器。 The lid for an electronic component according to claim 1 or 2,
A piezoelectric oscillator comprising: a piezoelectric body and a container body on which an integrated circuit element having an oscillation circuit is mounted so as to cover the piezoelectric vibration element.
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