JP5220584B2 - Piezoelectric oscillator and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる電子部品の1つである圧電発振器及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric oscillator that is one of electronic components used in an electronic device such as a portable communication device, and a manufacturing method thereof.

従来より、電子機器には、電子部品として圧電発振器が用いられている。
図5は、従来における圧電発振器を示す断面図である。
図5に示すように、従来の圧電発振器200は、その例として容器体210、圧電振動素子220、蓋体230、集積回路素子240とから主に構成されている。
容器体210は、基板部210aと枠部210bで構成されている。
この容器体210は、基板部210aの一方の主面に枠部210bが設けられて凹部空間211が形成される。
また、枠部210bは、基板部210aの一方の主面の外周を囲繞するように設けられた封止用導体膜212上にロウ付けなどにより接続される。
その凹部空間211内に露出する基板部210aの一方の主面には、一対の圧電振動素子搭載パッド213が設けられ、導電性接着剤250を介して、圧電振動素子220が搭載されている。
また、基板部210aの他方の主面には、集積回路素子搭載パッド215が設けられ、半田等の導電性接合材を介して集積回路素子240が電気的、機械的に接合されている。この状態を搭載という。
また、基板部210aの他方の主面の4隅には、端子部接続用電極端子214が設けられ、半田等の導電性接合材を介して、端子部260が電気的、機械的に接合されている(例えば、特許文献1を参照)。
また、圧電発振器200は、容器体210の外部接続用電極端子となる端子部260と電子機器等のマザーボードに設けられた圧電発振器搭載パッド(図示せず)とを半田等の導電性接合材(図示せず)で接合することで表面実装される。
Conventionally, piezoelectric oscillators are used as electronic components in electronic devices.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional piezoelectric oscillator.
As shown in FIG. 5, a conventional piezoelectric oscillator 200 mainly includes a container body 210, a piezoelectric vibration element 220, a lid body 230, and an integrated circuit element 240 as an example.
The container body 210 includes a substrate part 210a and a frame part 210b.
The container body 210 is provided with a frame portion 210b on one main surface of the substrate portion 210a to form a recessed space 211.
The frame portion 210b is connected to the sealing conductor film 212 provided so as to surround the outer periphery of one main surface of the substrate portion 210a by brazing or the like.
A pair of piezoelectric vibration element mounting pads 213 are provided on one main surface of the substrate portion 210 a exposed in the concave space 211, and the piezoelectric vibration element 220 is mounted via the conductive adhesive 250.
Further, an integrated circuit element mounting pad 215 is provided on the other main surface of the substrate part 210a, and the integrated circuit element 240 is electrically and mechanically bonded through a conductive bonding material such as solder. This state is called loading.
Also, terminal portion connection electrode terminals 214 are provided at the four corners of the other main surface of the substrate portion 210a, and the terminal portion 260 is electrically and mechanically joined via a conductive joining material such as solder. (For example, refer to Patent Document 1).
In addition, the piezoelectric oscillator 200 includes a conductive bonding material (such as solder) that connects a terminal portion 260 serving as an external connection electrode terminal of the container body 210 and a piezoelectric oscillator mounting pad (not shown) provided on a mother board such as an electronic device. It is surface-mounted by bonding with (not shown).

特開2004−135091号公報JP 2004-135091 A

従来の圧電発振器としては、マザーボードに搭載する際に、半田等の導電性接合材を用いるが、その導電性接合材に含有されているフラックスが、隣り合う端子部の間から集積回路素子と基板体の間に入り込み、周波数が変動するといった課題があった。   As a conventional piezoelectric oscillator, a conductive bonding material such as solder is used when it is mounted on a mother board, and the flux contained in the conductive bonding material passes between adjacent terminal portions from the integrated circuit element and the substrate. There was a problem that it entered between the bodies and the frequency fluctuated.

また、従来の圧電発振器の製造方法としては、容器体に集積回路素子を個別に搭載することによって圧電発振器を組み立てて製造している。その場合、個々の容器体を搭載用治具に搭載して保持させた上、集積回路素子の搭載作業を行なう必要があることから、その分、製造設備が増え、製造工程も複雑化、製造時間の長時間化する課題があった。   Further, as a conventional method for manufacturing a piezoelectric oscillator, the piezoelectric oscillator is assembled and manufactured by individually mounting integrated circuit elements on a container body. In that case, it is necessary to mount and hold the integrated circuit elements after mounting the individual container bodies on the mounting jig, and accordingly, the number of manufacturing facilities is increased and the manufacturing process is complicated and manufactured. There was a problem that the time was prolonged.

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、周波数変動を防止することができる圧電発振器及び生産性を向上させることができる圧電発振器の製造方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a piezoelectric oscillator capable of preventing frequency fluctuations and a method of manufacturing a piezoelectric oscillator capable of improving productivity. .

本発明の圧電発振器は、基板部と枠部によって基板部の一方の主面に凹部空間が設けられた容器体と、凹部空間内に露出した基板部の一方の主面に設けられた2個一対の圧電振動素子搭載パッドに搭載され、励振用電極が設けられている圧電振動素子と、基板部の他方の主面に設けられた集積回路素子搭載パッドに搭載されている集積回路素子と、凹部空間を気密封止する蓋体と、基板部の他方の主面の4隅に設けられ、搭載された前記集積回路素子よりも大きい厚さを有する直方体形状の端子部と、隣り合う端子部間に設けられ、前記端子部の厚さよりも薄い絶縁性壁部と、を備えていることを特徴とするものである。   The piezoelectric oscillator of the present invention includes a container body in which a concave space is provided on one main surface of the substrate portion by the substrate portion and the frame portion, and two pieces provided on one main surface of the substrate portion exposed in the concave space. A piezoelectric vibration element mounted on a pair of piezoelectric vibration element mounting pads and provided with an excitation electrode; an integrated circuit element mounted on an integrated circuit element mounting pad provided on the other main surface of the substrate portion; A lid that hermetically seals the recessed space, a rectangular parallelepiped terminal portion that is provided at the four corners of the other main surface of the substrate portion and has a thickness greater than that of the mounted integrated circuit element, and an adjacent terminal portion And an insulative wall portion thinner than the thickness of the terminal portion.

絶縁性壁部が、シリコン、ガラスエポキシ樹脂、ガラスのいずれかからなることを特徴とするものである。   The insulating wall portion is made of any one of silicon, glass epoxy resin, and glass.

本発明の圧電発振器の製造方法は、基板部と枠部とで凹部空間が形成された容器体の前記凹部空間内に露出する前記基板部の一方の主面に圧電振動素子が搭載され他方の主面の4隅に端子部接続用電極端子が設けられ、凹部空間を蓋体で気密封止し、絶縁性壁部が設けられた端子部を端子部接続用電極端子に接合した圧電発振器の製造方法であって、容器体より大きい複数の貫通穴を有し、それらの貫通穴の平行する2つの側面に直方体形状の端子部が2つずつ向かい合うように設けられた金属からなる端子部ウェハに、隣り合う端子部を跨るように絶縁性壁部を設ける絶縁性壁部搭載工程と、容器体の基板部の他方の主面の4隅に設けられた端子部接続用電極端子と端子部ウェハの端子部の一方の主面とを導電性接合材により接合する端子部接合工程と、容器体の基板部の他方の主面に設けられた集積回路素子搭載パッドに集積回路素子を搭載する集積回路素子搭載工程と、端子部ウェハから端子部を切断することにより、各端子部を前記端子部ウェハより切り離し、複数個の圧電発振器を同時に得る切断分離工程と、を具備することを特徴とするものである。   In the piezoelectric oscillator manufacturing method of the present invention, a piezoelectric vibration element is mounted on one main surface of the substrate portion exposed in the recess space of the container body in which the recess space is formed by the substrate portion and the frame portion. An electrode terminal for connecting a terminal portion is provided at four corners of the main surface, the recessed space is hermetically sealed with a lid, and the terminal portion provided with an insulating wall portion is joined to the terminal portion connecting electrode terminal. A manufacturing method comprising a metal terminal portion wafer having a plurality of through holes larger than a container body, and two rectangular parallelepiped terminal portions facing each other on two parallel sides of the through holes. Insulating wall portion mounting step for providing an insulating wall portion so as to straddle adjacent terminal portions, and terminal portion connecting electrode terminals and terminal portions provided at the four corners of the other main surface of the substrate portion of the container body Terminal that joins one main surface of terminal part of wafer with conductive bonding material Each of the bonding step, the integrated circuit element mounting step of mounting the integrated circuit element on the integrated circuit element mounting pad provided on the other main surface of the substrate portion of the container body, and cutting the terminal portion from the terminal portion wafer, And a cutting and separating step of separating the terminal portion from the terminal portion wafer and simultaneously obtaining a plurality of piezoelectric oscillators.

本発明の圧電発振器によれば、絶縁性壁部が隣り合う端子部間に設けられていることによって、マザーボードに搭載する際に用いる半田等の導電性接合材に含有されているフラックスが集積回路素子と基板部の間に入り込むことを防ぐことができる。よって、フラックスが入り込むことによって生じる圧電発振器の周波数が変動することを防ぐことができる。   According to the piezoelectric oscillator of the present invention, since the insulating wall portion is provided between the adjacent terminal portions, the flux contained in the conductive bonding material such as solder used for mounting on the motherboard is integrated circuit. Intrusion between the element and the substrate portion can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the frequency of the piezoelectric oscillator caused by the flux from entering from fluctuating.

また、絶縁性壁部が、シリコン、ガラスエポキシ樹脂、ガラスのいずれかからなることによって、一体的に容器体を形成するよりも、強度を維持しつつ、壁部の幅を狭くすることができるので、集積回路素子を壁部の幅が狭くなった部分にまで配置することができる。よって、圧電発振器を小型化することができる。   In addition, since the insulating wall portion is made of any one of silicon, glass epoxy resin, and glass, the width of the wall portion can be narrowed while maintaining the strength, rather than integrally forming the container body. Therefore, the integrated circuit element can be arranged up to a portion where the width of the wall portion is narrowed. Therefore, the piezoelectric oscillator can be reduced in size.

また、本発明の圧電発振器の製造方法によれば、端子部ウェハは、集積回路素子を搭載した後の切断分離工程を行うまで、絶縁性壁部や集積回路素子を搭載するための搭載用治具として機能するようになっている。そのため、絶縁性壁部を搭載するための専用の搭載用治具や集積回路素子を搭載する為の専用の搭載用治具は不要であり、容器体を搭載用治具に搭載するといった煩雑な作業も一切不要となる。これによっても、圧電発振器の生産性が向上されるようになる。   Further, according to the method for manufacturing a piezoelectric oscillator of the present invention, the terminal wafer is mounted on the terminal wall wafer for mounting the insulating wall portion and the integrated circuit element until the cutting and separating step after the integrated circuit element is mounted. It is designed to function as a tool. Therefore, there is no need for a dedicated mounting jig for mounting the insulating wall and a dedicated mounting jig for mounting the integrated circuit element, and it is complicated to mount the container body on the mounting jig. No work is required. This also improves the productivity of the piezoelectric oscillator.

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る圧電発振器の分解斜視図である。図2は、図1のA−A断面図である。また、図示した寸法も一部誇張して示している。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view of a piezoelectric oscillator according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. In addition, the illustrated dimensions are partially exaggerated.

図1及び図2に示すように、本発明の実施形態に係る圧電発振器100は、容器体110と圧電振動素子120と蓋体130と集積回路素子140と端子部Tと絶縁性壁部ZHで主に構成されている。この圧電発振器100は、前記容器体110に形成されている凹部空間111内に圧電振動素子120が搭載され、容器体110の他方の主面には、集積回路素子140と端子部Tとが搭載され、前記端子部T間には、絶縁性壁部ZHが設けられている。また、その凹部空間111は、蓋体130により気密封止された構造となっている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric oscillator 100 according to the embodiment of the present invention includes a container body 110, a piezoelectric vibration element 120, a lid body 130, an integrated circuit element 140, a terminal portion T, and an insulating wall portion ZH. It is mainly composed. In the piezoelectric oscillator 100, a piezoelectric vibration element 120 is mounted in a recessed space 111 formed in the container body 110, and an integrated circuit element 140 and a terminal portion T are mounted on the other main surface of the container body 110. An insulating wall portion ZH is provided between the terminal portions T. Further, the recessed space 111 has a structure hermetically sealed by the lid 130.

圧電振動素子120は、図1及び図2に示すように、水晶素板121に励振用電極122を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極122を介して水晶素板121に印加されると、所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
水晶素板121は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極122は、前記水晶素板121の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
このような圧電振動素子120は、その両主面に被着されている励振用電極122から延出する引き出し電極と凹部空間111内底面に形成されている圧電振動素子搭載パッド113とを、導電性接着剤150(図2参照)を介して電気的且つ機械的に接続することによって第1の凹部空間111に搭載される。このときの引き出し電極が設けられた一辺とは反対側の自由端となる端辺を圧電振動素子120の先端部123とする。
As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric vibration element 120 is formed by adhering an excitation electrode 122 to a crystal element plate 121, and an alternating voltage from the outside passes through the excitation electrode 122. When applied to 121, excitation occurs in a predetermined vibration mode and frequency.
The quartz base plate 121 is a substantially flat plate shape that is cut from an artificial crystalline lens at a predetermined cut angle and is subjected to outer shape processing, and has a planar shape of, for example, a quadrangle.
The excitation electrode 122 is formed by depositing and forming a metal in a predetermined pattern on both the front and back main surfaces of the crystal base plate 121.
Such a piezoelectric vibration element 120 conducts between the lead electrode extending from the excitation electrode 122 attached to both main surfaces thereof and the piezoelectric vibration element mounting pad 113 formed on the bottom surface in the recessed space 111. It mounts in the 1st recessed space 111 by electrically and mechanically connecting through the adhesive 150 (refer FIG. 2). At this time, an end side that is a free end opposite to the side on which the extraction electrode is provided is defined as a tip end portion 123 of the piezoelectric vibration element 120.

集積回路素子140は、図1及び図2に示すように、回路形成面に前記圧電振動素子120からの発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された出力信号は端子部Tを介して圧電発振器100の外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。
集積回路素子140には、前記集積回路素子搭載パッド115と対応する端子(図示せず)を有している。
また、集積回路素子140には、可変容量素子に周囲温度に応じた制御電圧を印加して温度変化による発振回路の発振周波数の変動を補償するため、3次関数発生回路及び記憶素子部により温度補償回路部が設けられており、3次関数発生回路には、温度センサが接続されている。
この温度センサは、検出した温度と、温度センサに印加させる電圧値とに基づいて生成される温度データ信号(電圧値)が3次関数発生回路に出力される構成となっている。
集積回路素子140は、基板部110aの他方の主面に形成された集積回路素子搭載パッド115に半田等の導電性接合材(図示せず)を介して搭載されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the integrated circuit element 140 is provided with an oscillation circuit or the like for generating an oscillation output from the piezoelectric vibration element 120 on the circuit formation surface, and an output signal generated by the oscillation circuit. Is output to the outside of the piezoelectric oscillator 100 via the terminal portion T, and is used as a reference signal such as a clock signal, for example.
The integrated circuit element 140 has a terminal (not shown) corresponding to the integrated circuit element mounting pad 115.
In addition, in the integrated circuit element 140, in order to compensate the fluctuation of the oscillation frequency of the oscillation circuit due to the temperature change by applying a control voltage according to the ambient temperature to the variable capacitance element, the temperature is controlled by the cubic function generation circuit and the storage element unit. A compensation circuit unit is provided, and a temperature sensor is connected to the cubic function generation circuit.
This temperature sensor is configured to output a temperature data signal (voltage value) generated based on the detected temperature and a voltage value applied to the temperature sensor to a cubic function generation circuit.
The integrated circuit element 140 is mounted on an integrated circuit element mounting pad 115 formed on the other main surface of the substrate portion 110a via a conductive bonding material (not shown) such as solder.

図1及び図2に示すように、容器体110は、基板部110aと、枠部110bとで主に構成されている。
この容器体110は、基板部110aの一方の主面に枠部110bが設けられて、凹部空間111が形成されている。
尚、この容器体110を構成する基板部110aは、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成されている。また、基板部110aは、セラミック材が積層した構造となっている。
枠部110bは、例えば、シールリングが用いられる。この場合、枠部110bは、42アロイやコバール等の金属から成り、中心が打ち抜かれた枠状になっている。
また、枠部110bは、基板部110aの一方の主面の外周を囲繞するように設けられた封止用導体膜112上にロウ付けなどにより接続される。
凹部空間111内で露出した基板部110aの一方の主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッド113(113a、113b)が設けられている。基板部110aの内層には、配線パターン等が設けられている。
基板部110aの他方の主面には、端子部接続用電極端子114と複数の集積回路素子搭載パッド115とが設けられている。
As shown in FIG.1 and FIG.2, the container body 110 is mainly comprised by the board | substrate part 110a and the frame part 110b.
The container body 110 is provided with a frame portion 110b on one main surface of the substrate portion 110a to form a recessed space 111.
In addition, the board | substrate part 110a which comprises this container body 110 is formed by laminating | stacking multiple ceramic materials, such as an alumina ceramic and a glass-ceramic, for example. The substrate unit 110a has a structure in which ceramic materials are stacked.
For the frame part 110b, for example, a seal ring is used. In this case, the frame portion 110b is made of a metal such as 42 alloy or Kovar, and has a frame shape with the center punched out.
The frame portion 110b is connected to the sealing conductor film 112 provided so as to surround the outer periphery of one main surface of the substrate portion 110a by brazing or the like.
A pair of piezoelectric vibration element mounting pads 113 (113a and 113b) are provided on one main surface of the substrate portion 110a exposed in the recessed space 111. A wiring pattern or the like is provided on the inner layer of the substrate unit 110a.
On the other main surface of the substrate portion 110a, a terminal portion connection electrode terminal 114 and a plurality of integrated circuit element mounting pads 115 are provided.

図1に示す端子部Tは、例えば銅やSUS等の金属材料により形成され、端子部Tの一方の主面側と前記基板部110aの端子部接続用電極端子114が導電性接合材DSによって接合されている。
また、端子部Tは、搭載された集積回路素子150の厚さt2よりも大きい厚さt1を有し、直方体形状をしている。
また、端子部Tには、端子部Tの外側を向く面に沿うようにして、溝部D(図2参照)が設けられている。つまり、隣り合う端子部Tの向かい合う面から、その面の反対側に向かうように、溝部Dが設けられている。この溝部Dに後述する絶縁性壁部ZHが設けられる。
また、容器体110の端子部接続用電極端子114と接続する端子部Tの一方の主面及びマザーボード等の外部の電子回路と接続する端子部Tの他方の主面には、Niメッキ、Auメッキの順に施しておくことにより導電性接合材(図示せず)の接合性を良くすることができる。
The terminal portion T shown in FIG. 1 is formed of, for example, a metal material such as copper or SUS, and one main surface side of the terminal portion T and the terminal portion connection electrode terminal 114 of the substrate portion 110a are made of a conductive bonding material DS. It is joined.
The terminal portion T has a thickness t1 larger than the thickness t2 of the mounted integrated circuit element 150 and has a rectangular parallelepiped shape.
Further, the terminal portion T is provided with a groove portion D (see FIG. 2) along the surface facing the outside of the terminal portion T. That is, the groove part D is provided so that it may go to the opposite side of the surface from the surface where the adjacent terminal part T faces. The groove portion D is provided with an insulating wall portion ZH described later.
Further, Ni plating, Au is applied to one main surface of the terminal portion T connected to the terminal portion connecting electrode terminal 114 of the container body 110 and the other main surface of the terminal portion T connected to an external electronic circuit such as a mother board. By applying in the order of plating, the bondability of the conductive bonding material (not shown) can be improved.

図1に示す絶縁性壁部ZHは、例えばシリコン、ガラスエポキシ樹脂、ガラス等により形成され、隣り合う端子部T間に設けられている。つまり、絶縁性壁部ZHは、容器体110の基板部110aの他方の主面の外周縁に沿い、集積回路素子140を囲むようにして設けられている。
また、絶縁性壁部ZHは、端子部Tの厚さt1よりも薄い厚さt3を有し、直方体形状をしている。つまり、絶縁性壁部ZHは、集積回路素子140と基板体110aの間を保護する程度の厚みであれば良い。
The insulating wall portion ZH shown in FIG. 1 is formed of, for example, silicon, glass epoxy resin, glass or the like, and is provided between adjacent terminal portions T. That is, the insulating wall portion ZH is provided so as to surround the integrated circuit element 140 along the outer peripheral edge of the other main surface of the substrate portion 110 a of the container body 110.
Further, the insulating wall portion ZH has a thickness t3 that is thinner than the thickness t1 of the terminal portion T, and has a rectangular parallelepiped shape. That is, the insulating wall portion ZH may be of a thickness that protects between the integrated circuit element 140 and the substrate body 110a.

蓋体130は、例えば、Fe−Ni合金(42アロイ)やFe−Ni−Co合金(コバール)などからなる。このような蓋体130は、の凹部空間111を、窒素ガスや真空などで気密封止される。具体的には、蓋体130は、所定雰囲気で、容器体110の枠部110b上に載置され、枠部110bの表面の金属と蓋体130の金属の一部とが溶接されるように所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、枠部110bに接合される。   The lid 130 is made of, for example, an Fe—Ni alloy (42 alloy), an Fe—Ni—Co alloy (Kovar), or the like. Such a lid 130 is hermetically sealed in the recessed space 111 with nitrogen gas or vacuum. Specifically, the lid body 130 is placed on the frame part 110b of the container body 110 in a predetermined atmosphere so that the metal on the surface of the frame part 110b and a part of the metal of the lid body 130 are welded. The seam welding is performed by applying a predetermined current to join the frame portion 110b.

前記導電性接着剤150は、シリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されているものであり、導電性粉末としては、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ニッケル鉄(NiFe)、のうちのいずれかまたはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。   The conductive adhesive 150 contains conductive powder as a conductive filler in a binder such as silicone resin. As the conductive powder, aluminum (Al), molybdenum (Mo), tungsten (W ), Platinum (Pt), palladium (Pd), silver (Ag), titanium (Ti), nickel (Ni), nickel iron (NiFe), or a combination thereof is used. .

尚、前記容器体110は、アルミナセラミックスから成る場合、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面に、封止用導体膜112、圧電振動素子搭載パッド113、端子部接続用電極端子114、集積回路素子搭載パッド115等となる導体ペーストを、また、セラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔(図示せず)内にビア導体となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することにより製作される。   When the container body 110 is made of alumina ceramics, a sealing conductor film 112, a piezoelectric vibration element, and the like are formed on the surface of a ceramic green sheet obtained by adding and mixing a suitable organic solvent to a predetermined ceramic material powder. A through-hole (not shown) previously formed by punching a ceramic green sheet with a conductive paste that becomes the mounting pad 113, the terminal portion connection electrode terminal 114, the integrated circuit element mounting pad 115, etc. It is manufactured by applying a conductor paste to be a via conductor therein by well-known screen printing, laminating a plurality of them and press-molding them, followed by firing at a high temperature.

本発明の圧電発振器によれば、絶縁性壁部ZHが隣り合う端子部T間に設けられていることによって、マザーボードに搭載する際に用いる半田等の導電性接合材に含有されているフラックスが集積回路素子150と容器体110の基板部110aの間に入り込むことを防ぐことができる。よって、フラックスが入り込むことによって生じる圧電発振器100の周波数変動を防ぐことができる。
また、絶縁性壁部ZHが隣り合う端子部T間に設けられていることによって、一体的に容器体110を形成するより、強度を維持しつつ、壁部の幅wを狭くすることができるので、集積回路素子140を壁部の幅wが狭くなった部分にまで配置することができる。よって、圧電発振器100を小型化することができる。
According to the piezoelectric oscillator of the present invention, the insulating wall portion ZH is provided between the adjacent terminal portions T, so that the flux contained in the conductive bonding material such as solder used for mounting on the motherboard can be obtained. Intrusion between the integrated circuit element 150 and the substrate portion 110a of the container body 110 can be prevented. Therefore, frequency fluctuation of the piezoelectric oscillator 100 caused by flux entering can be prevented.
Further, since the insulating wall portion ZH is provided between the adjacent terminal portions T, the width w of the wall portion can be reduced while maintaining the strength, rather than forming the container body 110 integrally. Therefore, the integrated circuit element 140 can be arranged up to the portion where the wall width w is narrowed. Therefore, the piezoelectric oscillator 100 can be reduced in size.

次に本発明の圧電発振器の製造方法について図3及び図4を用いて説明する。
ここで、図3(a)は、本発明の圧電発振器の製造方法の絶縁性壁部搭載工程を示す断面図であり、図3(b)は、発明の圧電発振器の製造方法の端子部接合工程を示す断面図であり、図3(c)は、本発明の圧電発振器の製造方法の集積回路素子搭載工程を示す断面図であり、本図3(d)は、本発明の圧電発振器の製造方法の切断分離工程を示す断面図である。図4(a)は、本発明の圧電発振器の製造方法の絶縁性壁部搭載工程での端子部ウェハを示す斜視図であり、図4(b)は、本発明の圧電発振器の製造方法の絶縁性壁部搭載工程での絶縁性壁部が搭載された端子部ウェハを示す斜視図である。
Next, a method for manufacturing the piezoelectric oscillator of the present invention will be described with reference to FIGS.
Here, FIG. 3A is a cross-sectional view showing the insulating wall mounting step of the piezoelectric oscillator manufacturing method of the present invention, and FIG. 3B is a terminal portion joint of the piezoelectric oscillator manufacturing method of the present invention. FIG. 3C is a cross-sectional view showing an integrated circuit element mounting step of the method for manufacturing a piezoelectric oscillator according to the present invention, and FIG. 3D is a cross-sectional view illustrating the process of the piezoelectric oscillator according to the present invention. It is sectional drawing which shows the cutting-separation process of a manufacturing method. FIG. 4A is a perspective view showing a terminal portion wafer in the insulating wall mounting step of the method for manufacturing a piezoelectric oscillator of the present invention, and FIG. 4B shows the method for manufacturing the piezoelectric oscillator of the present invention. It is a perspective view which shows the terminal part wafer in which the insulating wall part in the insulating wall part mounting process was mounted.

(絶縁性壁部搭載工程)
図3(a)、及び図4に示すように、絶縁性壁部搭載工程は、前記容器体より大きい複数の貫通穴を有し、それらの貫通穴の平行する2つの側面に直方体形状の端子部が2つずつ向かい合うように設けられた金属からなる端子部ウェハに、隣り合う端子部を跨るように絶縁性壁部を設ける工程である。
(Insulating wall mounting process)
As shown in FIGS. 3A and 4, the insulating wall portion mounting step has a plurality of through holes larger than the container body, and a rectangular parallelepiped terminal on two side surfaces parallel to the through holes. In this step, an insulating wall portion is provided so as to straddle adjacent terminal portions on a terminal portion wafer made of metal provided so that two portions face each other.

図4(a)に示すように、端子部ウェハMSは、前記容器体110より大きい複数の貫通穴Kを有し、それらの貫通穴Kの平行する2つの側面に直方体形状の端子部Tが2つずつ向かい合うように設けられた金属からなっている。
つまり、集積回路素子150の厚みt3よりも大きい厚みt1を有する直方体形状をした端子部Tが、前記端子部Tの一つの面を端子部ウェハMSに接続した形態で複数個直列に配列し、前記直列に配列した端子部Tの端子部ウェハMSと接続されている面とは反対側の面とを所定の間隔を空けた貫通穴Kを間に設けた形態で向かい合わせに配置した構成である。
このような端子部ウェハMSは、例えば銅、SUS等の金属材料により形成されており、この金属材料によりなる一枚板を従来周知のフォトエッチング加工を採用し、所定パターンに加工することによって形成される。
As shown in FIG. 4A, the terminal portion wafer MS has a plurality of through holes K larger than the container body 110, and the rectangular parallelepiped terminal portions T are formed on the two parallel side surfaces of the through holes K. It is made of metal that is provided to face each other.
That is, a plurality of terminal portions T having a rectangular parallelepiped shape having a thickness t1 larger than the thickness t3 of the integrated circuit element 150 are arranged in series in a form in which one surface of the terminal portion T is connected to the terminal portion wafer MS, A configuration in which the surface of the terminal portion T arranged in series and the surface opposite to the surface connected to the terminal portion wafer MS are arranged to face each other with a through hole K provided at a predetermined interval therebetween. is there.
Such a terminal portion wafer MS is formed of, for example, a metal material such as copper or SUS, and is formed by processing a single plate made of this metal material into a predetermined pattern using a well-known photo-etching process. Is done.

図4(a)及び図4(b)に示すように、この端子部Tの外側を向く面に沿うようにして、溝部Dが設けられている。つまり、隣り合う端子部Tの向かい合う面から、その面の反対側に向かうように、溝部Dが設けられている。
隣り合う端子部Tを跨るようにして、溝部Dに絶縁性壁部ZHが設けられる。
絶縁性壁部ZHは、端子部Tの高さt1よりも低い辺t3を有し、直方体形状をしている。つまり、絶縁性壁部ZHは、集積回路素子140と基板体110aの間を保護する程度の厚みであれば良い。
絶縁性壁部ZHは、前記溝部Dに、例えば半田等の導電性接合材(図示せず)により接合することで設けられている。また、絶縁性壁部ZHに金属片(図示せず)をあてがって、金属片と端子部Tとを、従来周知のスポット溶接で接合しても良い。また、溝部Dに絶縁性壁部ZHを嵌め込むようにして設けても良い。
As shown in FIG. 4A and FIG. 4B, a groove portion D is provided along the surface facing the outside of the terminal portion T. That is, the groove part D is provided so that it may go to the opposite side of the surface from the surface where the adjacent terminal part T faces.
An insulating wall ZH is provided in the groove D so as to straddle the adjacent terminal portions T.
The insulating wall portion ZH has a side t3 lower than the height t1 of the terminal portion T and has a rectangular parallelepiped shape. That is, the insulating wall portion ZH may be of a thickness that protects between the integrated circuit element 140 and the substrate body 110a.
The insulating wall portion ZH is provided by bonding to the groove portion D with a conductive bonding material (not shown) such as solder. Further, a metal piece (not shown) may be applied to the insulating wall portion ZH, and the metal piece and the terminal portion T may be joined by well-known spot welding. Alternatively, the insulating wall portion ZH may be provided in the groove portion D.

(端子部接合工程)
図3(b)に示すように、端子部接合工程は、前記容器体の基板部の他方の主面の4隅に設けられた端子部接続用電極端子と前記端子部ウェハの前記端子部の一方の主面とを導電性接合材により接合する工程である。
基板部110aと枠部110bとで凹部空間111が形成された容器体110の前記凹部空間111内に露出する前記基板部110aの一方の主面に設けられた圧電振動素子搭載パッド113に圧電振動素子120が搭載され、その凹部空間111は、蓋体130で気密封止されている。
この容器体110の基板部110aの他方の主面の4隅に設けられている端子部接続用電極端子114と端子部ウェハMSの端子部Tの一方の主面とを導電性接合材DSにより接合する。つまり、各端子部Tの一方の主面に印刷手段により一括で形成した半田や導電性接着剤などの導電性接合材DSにより接合することにより、容器体110を端子部Tに搭載する。
また、端子部Tは、容器体110からはみ出ても良い。このとき、絶縁性壁部ZHは、容器体110の平面内に位置させている。
(Terminal part joining process)
As shown in FIG.3 (b), a terminal part joining process is the terminal part connection electrode terminal provided in four corners of the other main surface of the board | substrate part of the said container body, and the said terminal part of the said terminal part wafer. This is a step of joining one main surface with a conductive joining material.
Piezoelectric vibration is applied to the piezoelectric vibration element mounting pad 113 provided on one main surface of the substrate portion 110a exposed in the recess space 111 of the container body 110 in which the recess space 111 is formed by the substrate portion 110a and the frame portion 110b. The element 120 is mounted, and the recessed space 111 is hermetically sealed with a lid 130.
The terminal portion connection electrode terminals 114 provided at the four corners of the other main surface of the substrate portion 110a of the container body 110 and one main surface of the terminal portion T of the terminal portion wafer MS are connected by the conductive bonding material DS. Join. That is, the container body 110 is mounted on the terminal portion T by bonding to one main surface of each terminal portion T by the conductive bonding material DS such as solder or conductive adhesive formed in a lump by a printing unit.
Further, the terminal portion T may protrude from the container body 110. At this time, the insulating wall portion ZH is positioned within the plane of the container body 110.

(集積回路素子搭載工程)
図3(c)に示すように、集積回路素子搭載工程は、容器体の基板部の他方の主面に設けられた集積回路素子搭載パッドに集積回路素子を搭載する工程である。
この容器体110の他方主面に設けられた集積回路素子搭載パッド115に向かい合わせた形態で集積回路素子140を電気的且つ機械的に接続する。つまり、集積回路素子140は端子部ウェハMSの貫通穴Kに収容するようにして、集積回路素子搭載パッド115に搭載される。
(Integrated circuit element mounting process)
As shown in FIG. 3C, the integrated circuit element mounting step is a step of mounting the integrated circuit element on the integrated circuit element mounting pad provided on the other main surface of the substrate portion of the container body.
The integrated circuit element 140 is electrically and mechanically connected in a form facing the integrated circuit element mounting pad 115 provided on the other main surface of the container body 110. That is, the integrated circuit element 140 is mounted on the integrated circuit element mounting pad 115 so as to be accommodated in the through hole K of the terminal portion wafer MS.

(切断分離工程)
図3(d)に示すように、切断分離工程は、前記端子部ウェハから前記端子部を切断することにより、前記各端子部を前記端子部ウェハより切り離し、複数個の圧電発振器を同時に得る工程である。
端子部ウェハMSと端子部Tとの接続部分を切断することにより、各端子部Tを端子部ウェハMSより切り離し、複数個の圧電発振器100を同時に得る。端子部ウェハMSの切断は、ダイサーを用いたダイシング等によって行われる。
(Cutting and separation process)
As shown in FIG. 3D, the cutting and separating step is a step of cutting the terminal portions from the terminal portion wafer to separate the terminal portions from the terminal portion wafer to simultaneously obtain a plurality of piezoelectric oscillators. It is.
By cutting the connecting portion between the terminal portion wafer MS and the terminal portion T, each terminal portion T is separated from the terminal portion wafer MS, and a plurality of piezoelectric oscillators 100 are obtained simultaneously. The cutting of the terminal part wafer MS is performed by dicing using a dicer or the like.

本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、端子部接続用電極端子114と端子部Tとの接合に用いる導電性接合材DSは、端子部ウェハMSの上面に端子部ウェハMSに形成した端子部Tに対応する箇所に孔が形成されているマスク治具を置き、印刷手段により複数の端子部Tに一括で形成することが可能なので、従来のように個別の端子部を1つずつ容器体の端子部接続用電極端子に形成する作業が一切不要となるので、圧電発振器100の生産性が向上されるようになる。
このように、端子部ウェハMSは、集積回路素子140を搭載した後の切断分離工程を行うまで、絶縁性壁部ZHや集積回路素子140を搭載するための搭載用治具として機能するようになっている。そのため、絶縁性壁部ZHを搭載するための専用の搭載用治具や集積回路素子140を搭載する為の専用の搭載用治具は不要であり、容器体110を搭載用治具に搭載するといった煩雑な作業も一切不要となる。これによっても、圧電発振器100の生産性が向上されるようになる。
According to the method for manufacturing a piezoelectric device of the present invention, the conductive bonding material DS used for bonding the terminal portion connection electrode terminal 114 and the terminal portion T is a terminal formed on the upper surface of the terminal portion wafer MS on the terminal portion wafer MS. Since a mask jig in which holes are formed is placed at a location corresponding to the portion T and can be collectively formed on the plurality of terminal portions T by printing means, individual terminal portions are placed one by one as in the prior art. Since the operation for forming the electrode terminal for connecting the terminal part of the body is not required at all, the productivity of the piezoelectric oscillator 100 is improved.
As described above, the terminal portion wafer MS functions as a mounting jig for mounting the insulating wall portion ZH and the integrated circuit element 140 until the cutting and separating step after the integrated circuit element 140 is mounted. It has become. Therefore, a dedicated mounting jig for mounting the insulating wall portion ZH and a dedicated mounting jig for mounting the integrated circuit element 140 are not necessary, and the container body 110 is mounted on the mounting jig. Such complicated work is not required at all. This also improves the productivity of the piezoelectric oscillator 100.

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
例えば、前記した本実施形態では、圧電振動素子20を構成する圧電素材として水晶を用いた場合を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電振動素子でも構わない。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where quartz is used as the piezoelectric material constituting the piezoelectric vibration element 20 has been described. However, as other piezoelectric materials, lithium niobate, lithium tantalate, or piezoelectric ceramics is used as the piezoelectric material. The piezoelectric vibration element used may be used.

また、前記した本実施形態では、枠部にシールリングを用いた場合を説明したが、基板部100aと同様にセラミック材で形成しても構わない。
この場合、枠部の開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターンが形成され、蓋体は、この封止用導体パターン上に配置接合される。
この際の蓋体は、前記容器体の凹部空間を囲繞するように設けられた封止用導体パターンに相対する箇所に封止部材が設けられている。
In the above-described embodiment, the case where the seal ring is used for the frame portion has been described. However, it may be formed of a ceramic material in the same manner as the substrate portion 100a.
In this case, an annular sealing conductor pattern is formed on the entire circumference of the opening side top surface of the frame portion, and the lid is disposed and joined on the sealing conductor pattern.
In this case, the lid body is provided with a sealing member at a location facing the sealing conductor pattern provided so as to surround the recessed space of the container body.

本発明に実施形態に係る圧電発振器の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a piezoelectric oscillator according to an embodiment of the present invention. 図1のA−Aの断面図である。It is sectional drawing of AA of FIG. (a)は、本発明の圧電発振器の製造方法の絶縁性壁部搭載工程を示す断面図であり、(b)は、本発明の圧電発振器の製造方法の端子部接合工程を示す断面図であり、(c)は、本発明の圧電発振器の製造方法の集積回路素子搭載工程を示す断面図であり、(d)は、本発明の圧電発振器の製造方法の切断分離工程を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the insulating wall part mounting process of the manufacturing method of the piezoelectric oscillator of this invention, (b) is sectional drawing which shows the terminal part joining process of the manufacturing method of the piezoelectric oscillator of this invention. (C) is a cross-sectional view showing the integrated circuit element mounting step of the method for manufacturing a piezoelectric oscillator of the present invention, and (d) is a cross-sectional view showing the cutting and separating step of the method for manufacturing a piezoelectric oscillator of the present invention. is there. (a)は、本発明の圧電発振器の製造方法の絶縁性壁部搭載工程での端子部ウェハを示す斜視図であり、(b)は、本発明の圧電発振器の製造方法の絶縁性壁部搭載工程での絶縁性壁部が搭載された端子部ウェハを示す斜視図である。(A) is a perspective view which shows the terminal part wafer in the insulating wall part mounting process of the manufacturing method of the piezoelectric oscillator of this invention, (b) is the insulating wall part of the manufacturing method of the piezoelectric oscillator of this invention. It is a perspective view which shows the terminal part wafer in which the insulating wall part in the mounting process was mounted. 従来における圧電発振器を示す段面図である。It is a step view showing a conventional piezoelectric oscillator.

符号の説明Explanation of symbols

110・・・容器体
110a・・・基板部
110b・・・枠部
111・・・凹部空間
112・・・封止用導体膜
113・・・圧電振動素子搭載パッド
114・・・端子部接続用電極端子
115・・・集積回路素子搭載用パッド
120・・・圧電振動素子
121・・・水晶素板
122・・・励振用電極
123・・・先端部
130・・・蓋体
140・・・集積回路素子
150・・・導電性接着剤
100・・・圧電発振器
T・・・端子部
D・・・溝部
DS・・・導電性接合材
ZH・・・絶縁性壁部
MS・・・端子部ウェハ
K・・・貫通穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Container body 110a ... Board | substrate part 110b ... Frame part 111 ... Recessed space 112 ... Conductive film for sealing 113 ... Piezoelectric vibration element mounting pad 114 ... For terminal part connection Electrode terminal 115... Integrated circuit element mounting pad 120... Piezoelectric vibration element 121... Quartz element plate 122... Excitation electrode 123 ... Tip portion 130 ... Lid 140. Circuit element 150 ... Conductive adhesive 100 ... Piezoelectric oscillator T ... Terminal part D ... Groove part DS ... Conductive bonding material ZH ... Insulating wall part MS ... Terminal part wafer K ... through hole

Claims (3)

基板部と枠部によって前記基板部の一方の主面に凹部空間が設けられた容器体と、
前記凹部空間内に露出した基板部の一方の主面に設けられた2個一対の圧電振動素子搭載パッドに搭載され、励振用電極が設けられている圧電振動素子と、
前記基板部の他方の主面に設けられた集積回路素子搭載パッドに搭載されている集積回路素子と、
前記凹部空間を気密封止する蓋体と、
前記基板部の他方の主面の4隅に設けられ、搭載された前記集積回路素子よりも大きい厚さを有する直方体形状の端子部と、
隣り合う端子部間に設けられ、前記端子部の厚さよりも薄い絶縁性壁部と、を備えていることを特徴とする圧電発振器。
A container body provided with a recessed space on one main surface of the substrate portion by the substrate portion and the frame portion;
A piezoelectric vibration element mounted on two pairs of piezoelectric vibration element mounting pads provided on one main surface of the substrate portion exposed in the recess space, and provided with excitation electrodes;
An integrated circuit element mounted on an integrated circuit element mounting pad provided on the other main surface of the substrate portion;
A lid for hermetically sealing the recessed space;
A rectangular parallelepiped terminal portion provided at four corners of the other main surface of the substrate portion and having a thickness larger than the mounted integrated circuit element;
A piezoelectric oscillator comprising: an insulating wall provided between adjacent terminal portions and thinner than the thickness of the terminal portion.
前記絶縁性壁部が、シリコン、ガラスエポキシ樹脂、ガラスのいずれかからなることを特徴とする請求項1記載の圧電発振器。   2. The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the insulating wall portion is made of any one of silicon, glass epoxy resin, and glass. 基板部と枠部とで凹部空間が形成された容器体の前記凹部空間内に露出する前記基板部の一方の主面に圧電振動素子が搭載され他方の主面の4隅に端子部接続用電極端子が設けられ、前記凹部空間を蓋体で気密封止し、絶縁性壁部が設けられた端子部を端子部接続用電極端子に接合した圧電発振器の製造方法であって、
前記容器体より大きい複数の貫通穴を有し、それらの貫通穴の平行する2つの側面に直方体形状の端子部が2つずつ向かい合うように設けられた金属からなる端子部ウェハに、隣り合う端子部を跨るように絶縁性壁部を設ける絶縁性壁部搭載工程と、
前記容器体の基板部の他方の主面の4隅に設けられた端子部接続用電極端子と前記端子部ウェハの前記端子部の一方の主面とを導電性接合材により接合する端子部接合工程と、
前記容器体の基板部の他方の主面に設けられた集積回路素子搭載パッドに集積回路素子を搭載する集積回路素子搭載工程と、
前記端子部ウェハから前記端子部を切断することにより、前記各端子部を前記端子部ウェハより切り離し、複数個の圧電発振器を同時に得る切断分離工程と、を具備することを特徴とする圧電発振器の製造方法。
A piezoelectric vibration element is mounted on one main surface of the substrate portion exposed in the concave space of the container body in which the concave portion space is formed by the substrate portion and the frame portion, and terminal portions are connected to the four corners of the other main surface. An electrode terminal is provided, wherein the recess space is hermetically sealed with a lid, and a terminal portion provided with an insulating wall portion is joined to a terminal portion connection electrode terminal.
A terminal adjacent to a terminal wafer made of metal having a plurality of through-holes larger than the container body and two rectangular parallelepiped terminal portions facing each other on two parallel sides of the through-holes An insulating wall portion mounting step of providing an insulating wall portion so as to straddle the portion;
Terminal portion bonding for bonding terminal portion connection electrode terminals provided at the four corners of the other main surface of the substrate portion of the container body and one main surface of the terminal portion of the terminal portion wafer with a conductive bonding material. Process,
An integrated circuit element mounting step of mounting an integrated circuit element on an integrated circuit element mounting pad provided on the other main surface of the substrate portion of the container body;
A cutting / separating step of cutting each of the terminal portions from the terminal portion wafer to separate each of the terminal portions from the terminal portion wafer to obtain a plurality of piezoelectric oscillators at the same time. Production method.
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