JP5468327B2 - Piezoelectric device - Google Patents

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本発明は、電子機器に用いられる圧電デバイスに関する。   The present invention relates to a piezoelectric device used in electronic equipment.

従来から、電子機器には電子部品を搭載したマザーボードなどの配線基板が用いられている。この配線基板には、金属膜からなる導通パターンが形成されており、この導通パターンに半田等でコンデンサ等のチップ部品を接合することで配線基板に電子部品を搭載している。
また、電子部品は、チップ部品の他に、振動部と保持部とで構成された圧電振動素子を蓋部材と基板部材とで挟んで接合した構造の圧電振動子や、このような圧電振動子に少なくとも発振回路を備えた集積回路が接続された圧電発振器といった電子部品が含まれる。
Conventionally, a wiring board such as a mother board on which electronic components are mounted is used for electronic devices. A conductive pattern made of a metal film is formed on the wiring substrate, and electronic components are mounted on the wiring substrate by bonding chip components such as capacitors to the conductive pattern with solder or the like.
In addition to the chip component, the electronic component includes a piezoelectric vibrator having a structure in which a piezoelectric vibration element including a vibrating portion and a holding portion is sandwiched between a lid member and a substrate member, and such a piezoelectric vibrator. And an electronic component such as a piezoelectric oscillator to which an integrated circuit including at least an oscillation circuit is connected.

ここで、前記圧電振動子について説明する。
例えば、この圧電振動子に用いられる圧電振動素子は、枠状の保持部とこの保持部に囲まれつつ保持部と一体となっている振動部とから構成されている。この振動部は、両主面に励振電極が設けられている。また、保持部には、外周縁側に接合用の金属膜が両主面に設けられており、かつ、この金属膜と接続しないように搭載端子が振動部の励振電極と電気的に接続している。
また、基板部材は、一方の主面に凹部を有し、この凹部を囲むように接合用の金属膜が設けられ、また、この金属膜と接続しないように、搭載端子と接合される接続端子が設けられている。また、この基板部材の他方の主面には振動子側外部端子が設けられており、所定の振動子側外部端子が前記接続端子と電気的に接続している。
このように構成される基板部材は、凹部を圧電振動素子の振動部の方に向けつつ、金属膜を圧電振動素子の金属膜とを重ね合わせた状態で接合している。
また、蓋部材は、一方の主面に凹部を有し、この凹部を囲むように接合用の金属膜が設けられている。
このように構成される蓋部材は、凹部を圧電振動素子の振動部の方に向けつつ、金属膜を圧電振動素子の金属膜とを重ね合わせた状態で接合している。
このようにして、圧電振動子は構成されている(特許文献1参照)。
Here, the piezoelectric vibrator will be described.
For example, a piezoelectric vibration element used in this piezoelectric vibrator is composed of a frame-shaped holding portion and a vibrating portion that is surrounded by the holding portion and is integrated with the holding portion. This vibrating part is provided with excitation electrodes on both main surfaces. In addition, the holding part is provided with a metal film for bonding on both main surfaces on the outer peripheral edge side, and the mounting terminal is electrically connected to the excitation electrode of the vibration part so as not to be connected to the metal film. Yes.
The substrate member has a recess on one main surface, a metal film for bonding is provided so as to surround the recess, and a connection terminal that is bonded to the mounting terminal so as not to be connected to the metal film Is provided. In addition, a vibrator-side external terminal is provided on the other main surface of the substrate member, and a predetermined vibrator-side external terminal is electrically connected to the connection terminal.
The substrate member configured in this manner is bonded in a state where the metal film is overlapped with the metal film of the piezoelectric vibration element while the concave portion is directed toward the vibration part of the piezoelectric vibration element.
The lid member has a concave portion on one main surface, and a metal film for bonding is provided so as to surround the concave portion.
The lid member configured as described above is bonded in a state where the metal film is overlapped with the metal film of the piezoelectric vibration element while the concave portion is directed toward the vibration part of the piezoelectric vibration element.
Thus, the piezoelectric vibrator is configured (see Patent Document 1).

また、圧電振動子が、凹部を有する素子搭載部材と蓋体とで構成される場合について説明する。
素子搭載部材は、一方の主面に凹部が形成されており、後述する蓋部材と接合する面に金属膜が設けられている。また、この金属膜よりも内側に圧電振動素子を搭載するための圧電振動素子搭載パッドが設けられている。また、この金属膜が設けられる主面とは反対側の主面にマザーボードなどの配線基板に実装するための外部端子が設けられている。この外部端子は、内部配線パターンを介して圧電振動素子搭載パッドと接続している。このような素子搭載部材は、複数連なった状態でウェハとなっている。このようなウェハは、それぞれの素子搭載部材となる部分に、金属膜、搭載パッド、外部端子が設けられている。
また、蓋部材は、内部に圧電振動素子を封止することができる程度の大きさを有する凹部が設けられており、素子搭載部材と接合する面に封止材からなる金属膜が設けられている。このような蓋部材は、複数連なった状態でウェハとなっている。このようなウェハは、それぞれ蓋部材となる部分に、金属膜が設けられている。
A case will be described in which the piezoelectric vibrator includes an element mounting member having a recess and a lid.
The element mounting member has a concave portion formed on one main surface, and a metal film is provided on a surface to be joined to a lid member described later. In addition, a piezoelectric vibration element mounting pad for mounting the piezoelectric vibration element is provided inside the metal film. In addition, an external terminal for mounting on a wiring board such as a mother board is provided on the main surface opposite to the main surface on which the metal film is provided. The external terminal is connected to the piezoelectric vibration element mounting pad via an internal wiring pattern. Such an element mounting member becomes a wafer in a state where a plurality of element mounting members are connected. Such a wafer is provided with a metal film, a mounting pad, and an external terminal at a portion to be an element mounting member.
In addition, the lid member is provided with a recess having a size capable of sealing the piezoelectric vibration element inside, and a metal film made of a sealing material is provided on a surface to be bonded to the element mounting member. Yes. Such a lid member is a wafer in a state where a plurality of lid members are connected. Such a wafer is provided with a metal film at a portion to be a lid member.

ここで、圧電振動子は、以下の工程を経て製造される。
まず、素子搭載部材に設けられた圧電振動素子搭載パッドに圧電振動素子を導電性接着剤を介して搭載し、この状態で蓋部材の凹部内に圧電振動素子が入るように蓋部材を素子搭載部材に重ねる。
素子搭載部材と蓋部材とが重なった状態で、例えば、300℃〜350℃で加熱して、素子搭載部材と蓋部材とを接合して1つのウェハに複数の圧電振動子が設けられた状態にする。
その後、各圧電振動子の境目で切断して個片化された圧電振動子とする(例えば、特許文献2参照)。
Here, the piezoelectric vibrator is manufactured through the following steps.
First, the piezoelectric vibration element is mounted on the piezoelectric vibration element mounting pad provided on the element mounting member via a conductive adhesive, and the lid member is mounted so that the piezoelectric vibration element enters the recess of the lid member in this state. Overlay the member.
In a state where the element mounting member and the lid member are overlapped, for example, heating at 300 ° C. to 350 ° C., joining the element mounting member and the lid member, and providing a plurality of piezoelectric vibrators on one wafer To.
Thereafter, the piezoelectric vibrator is cut into individual pieces by cutting at the boundaries between the piezoelectric vibrators (see, for example, Patent Document 2).

また、同様な構造の圧電振動子において、接合用の金属膜を用いずに、ウェハの状態の素子搭載部材と蓋部材とを接合した圧電振動子が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
素子搭載部材と蓋部材との接合は、直接接合により行われている。この接合を行うときの温度は、200℃〜500℃とされている。
このように、ウェハの状態で接合を行い、各圧電振動子となっている部分で切断して、個片化された圧電振動子としている。
In addition, a piezoelectric vibrator having a similar structure in which an element mounting member in a wafer state and a lid member are joined without using a metal film for joining has been proposed (for example, see Patent Document 3). ).
The element mounting member and the lid member are joined by direct joining. The temperature at which this bonding is performed is set to 200 ° C to 500 ° C.
In this way, bonding is performed in the state of a wafer, and the piezoelectric vibrators are cut into pieces and cut into individual piezoelectric vibrators.

ところで、電子機器の小型化が進む中、その電子機器に用いられる電子部品も小型化に対応できるよう、種々の提案がなされている。
例えば、圧電振動子の場合、特許文献4に示すような圧電振動子が提案されている。
この圧電振動子は、圧電振動素子を搭載する素子搭載部材が蓋部材よりも平面積が大きく形成されている。この素子搭載部材は、一方の主面に蓋部材が接合され、その一方の主面の残された部分に外部端子が設けられている。この外部端子は、例えば、マザーボードなどに導電性接着剤や半田などを用いて接合されて電気的に接続した状態となる。
このような構造の圧電振動子は、マザーボードに搭載される場合、蓋部材を囲える大きさの開口部がマザーボードに形成されており、圧電振動子に設けられた外部端子に対応させた接続端子がその開口部の周りに設けられている。
これにより、圧電振動子は、マザーボードの開口部内に圧電振動子の蓋部材を挿入した状態で外部端子をマザーボードの接続端子に接合されて用いられる。
これにより、蓋部材が突起した状態の圧電振動子の構造となってもマザーボードに搭載することができる。
By the way, while electronic devices are being miniaturized, various proposals have been made so that electronic components used in the electronic devices can cope with the miniaturization.
For example, in the case of a piezoelectric vibrator, a piezoelectric vibrator as shown in Patent Document 4 has been proposed.
In this piezoelectric vibrator, the element mounting member on which the piezoelectric vibration element is mounted is formed to have a larger plane area than the lid member. In this element mounting member, a lid member is joined to one main surface, and an external terminal is provided on the remaining portion of the one main surface. For example, the external terminals are joined and electrically connected to a mother board or the like using a conductive adhesive or solder.
When the piezoelectric vibrator having such a structure is mounted on a mother board, an opening having a size surrounding the lid member is formed in the mother board, and a connection terminal corresponding to an external terminal provided on the piezoelectric vibrator. Is provided around the opening.
Accordingly, the piezoelectric vibrator is used by joining the external terminal to the connection terminal of the motherboard in a state where the lid member of the piezoelectric vibrator is inserted into the opening of the motherboard.
Thereby, even if it becomes the structure of the piezoelectric vibrator of the state which the cover member protruded, it can mount in a motherboard.

特開2007−096777号公報JP 2007-096777 A 特開2006−279872号公報JP 2006-279872 A 特開2006−339896号公報JP 2006-339896 A 特開2008−252467号公報JP 2008-252467 A

従来のような圧電振動子は、基板部材や素子搭載部材に水晶やガラスを用いる場合がある。
例えば、特許文献1で提案されているような圧電振動子の場合、製造を容易にするために、圧電振動素子と同じ材質として水晶で蓋部材と基板部材とを形成することされている。これは、圧電振動素子に用いられる材質の熱膨張率と同じ又は近い材質を基板部材や素子搭載部材に用いることで、接合の際の熱によるひずみの影響を小さくするためになされることである。しかし、基板部材や素子搭載部材に圧電振動素子と同一の材質を用いた場合、衝撃に対して弱く、破損する恐れがある。
また、衝撃に対応するために、圧電振動素子と異なる材料としてセラミックを基板部材に用いた場合、圧電振動素子に用いられる材質の熱膨張率との違いにより、基板部材が熱で変形し、圧電振動素子の周波数に影響する恐れもある。
Conventional piezoelectric vibrators may use quartz or glass for a substrate member or an element mounting member.
For example, in the case of a piezoelectric vibrator as proposed in Patent Document 1, a lid member and a substrate member are formed of quartz as the same material as the piezoelectric vibration element in order to facilitate manufacture. This is to reduce the influence of distortion caused by heat at the time of joining by using a material that is the same as or close to the thermal expansion coefficient of the material used for the piezoelectric vibration element for the substrate member or the element mounting member. . However, when the same material as the piezoelectric vibration element is used for the substrate member and the element mounting member, the substrate member and the element mounting member are weak against impact and may be damaged.
Further, when ceramic is used for the substrate member as a material different from the piezoelectric vibration element in order to cope with the impact, the substrate member is deformed by heat due to the difference in thermal expansion coefficient of the material used for the piezoelectric vibration element, and the piezoelectric member There is also a possibility of affecting the frequency of the vibration element.

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、衝撃を受けた場合の破損を防ぐ圧電デバイスを提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a piezoelectric device that solves the above-described problems and prevents damage when subjected to an impact.

前記課題を解決するため、本発明は、一対の励振電極を有する振動部と前記励振電極に電気的に接続する一対の搭載用端子を有する保持部とからなる圧電振動素子を、凹部を有する基板部材と凹部を有する蓋部材とで挟んで接合され、前記基板部材に設けられた圧電振動子側外部端子と圧電振動素子に設けられた前記搭載用端子とが電気的に接続している圧電振動子と、平板状に形成され、前記圧電振動子が搭載される一対の圧電振動子搭載パッドとこの圧電振動搭載パッドに電気的に接続している圧電振動子接続外部端子と少なくとも2つ一対の搭載用外部端子とが一方の主面に設けられたモジュール基板と、を備えており、前記モジュール基板の一方の主面は、外部の配線基板に搭載する際に前記配線基板に対向し、且つ圧電振動子接続外部端子と前記搭載用外部端子とに前記圧電振動子よりも厚みのあるバンプを設け、前記バンプが前記配線基板に設けられている接続端子と接合されることを特徴とする圧電デバイスである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a piezoelectric vibration element comprising a vibration part having a pair of excitation electrodes and a holding part having a pair of mounting terminals that are electrically connected to the excitation electrodes. Piezoelectric vibration in which the piezoelectric vibrator side external terminal provided on the substrate member and the mounting terminal provided on the piezoelectric vibration element are electrically connected by being sandwiched between the member and a lid member having a recess and children, is formed in a flat plate shape, the pair of the piezoelectric vibrator mounting pad piezoelectric vibrator is mounted a piezoelectric vibrator connected to an external terminal which is electrically connected to the piezoelectric vibrator mounting pads least two pairs And an external terminal for mounting of the module board provided on one main surface, and one main surface of the module board faces the wiring board when mounted on an external wiring board, And piezoelectric vibrator contact The bumps on the external terminal said and mounting an external terminal is thicker than the piezoelectric vibrator is provided, a piezoelectric device, wherein the bumps are bonded to the connection terminals provided on said wiring board.

このような圧電デバイスによれば、モジュール基板が圧電振動子よりも外側に位置するため、外部からの衝撃をモジュール基板が受けることとなり、圧電振動子が破損するのを防ぐことができる。   According to such a piezoelectric device, since the module substrate is positioned outside the piezoelectric vibrator, the module substrate receives an impact from the outside, and the piezoelectric vibrator can be prevented from being damaged.

本発明の実施形態に係る圧電デバイスの一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the piezoelectric device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る圧電デバイスの一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows an example of the piezoelectric device which concerns on embodiment of this invention. 基板部材の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a board | substrate member. 本発明の実施形態に係る圧電デバイスを配線基板に実装した状態の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the state which mounted the piezoelectric device which concerns on embodiment of this invention in the wiring board. 本発明の実施形態に係る圧電デバイスの変形例に用いられる素子搭載部材の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the element mounting member used for the modification of the piezoelectric device which concerns on embodiment of this invention.

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。   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.

図1は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの一例を示す概念図である。図2は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの一例を示す分解斜視図である。図3は、基板部材の一例を示す斜視図である。図4は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスを配線基板に実装した状態の一例を示す概念図である。
図1〜図3に示すように、本発明の実施形態に係る圧電デバイス100は、モジュール基板10と圧電振動子20Aとから主に構成されている。
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an example of a piezoelectric device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of the piezoelectric device according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing an example of the substrate member. FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a state in which the piezoelectric device according to the embodiment of the present invention is mounted on a wiring board.
As shown in FIGS. 1 to 3, the piezoelectric device 100 according to the embodiment of the present invention is mainly composed of a module substrate 10 and a piezoelectric vibrator 20 </ b> A.

図1〜図3に示すように、モジュール基板10は、一方の主面に圧電振動子搭載パッド11Aと圧電振動子接続外部端子11Bと圧電振動子保持パッド12と搭載用外部端子13とが設けられている。
このモジュール基板10は、平面視で四角形状に形成された板状部材であって、例えば、セラミックやガラスセラミックなどの材料を用いて形成されている。図2に示すように、この圧電振動子20を接合するために、モジュール基板10の一方の主面には、圧電振動子20と対抗する表面に2つ一対の圧電振動子搭載パッド11Aが並んで設けられつつ、この圧電振動子搭載パッド11Aとは離れた位置に2つの圧電振動子保持パッド12が並んで設けられている。また、モジュール基板10の一方の主面において、圧電振動子20と対向しない他の表面であってモジュール基板10の縁側に圧電振動子接続外部端子11Bと搭載用外部端子13とが設けられている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the module substrate 10 is provided with a piezoelectric vibrator mounting pad 11 </ b> A, a piezoelectric vibrator connection external terminal 11 </ b> B, a piezoelectric vibrator holding pad 12, and a mounting external terminal 13 on one main surface. It has been.
The module substrate 10 is a plate-like member formed in a square shape in plan view, and is formed using a material such as ceramic or glass ceramic, for example. As shown in FIG. 2, in order to join the piezoelectric vibrator 20, two main pairs of piezoelectric vibrator mounting pads 11 </ b> A are arranged on one main surface of the module substrate 10 so as to face the piezoelectric vibrator 20. The two piezoelectric vibrator holding pads 12 are provided side by side at a position away from the piezoelectric vibrator mounting pad 11A. In addition, on one main surface of the module substrate 10, the piezoelectric vibrator connection external terminal 11 </ b> B and the mounting external terminal 13 are provided on the other surface not facing the piezoelectric vibrator 20 and on the edge side of the module board 10. .

なお、圧電振動子接続外部端子11Bは、例えば、圧電振動子搭載パッド11Aに最も近いモジュール基板10の隅部側に設けられる。つまり、それぞれの圧電振動子接続外部端子11Bは、2つ一対の圧電振動子搭載パッド11Aがモジュール基板10の四隅のうち、隣り合う2つの隅部側に並んで設けられる場合、これら圧電振動子搭載パッド11Aに近い位置で、かつ、モジュール基板10の隅部側に位置するように設けられる。
図4に示すように、圧電振動子接続外部端子11Bは、圧電振動子搭載パッド11Aと接続した状態で、電子機器に用いられる配線基板MBへの搭載に用いられる。
The piezoelectric vibrator connection external terminal 11B is provided, for example, on the corner side of the module substrate 10 closest to the piezoelectric vibrator mounting pad 11A. That is, when each of the piezoelectric vibrator connection external terminals 11B is provided with two pairs of piezoelectric vibrator mounting pads 11A arranged side by side at two adjacent corners of the four corners of the module substrate 10, these piezoelectric vibrators are connected. It is provided so as to be positioned near the mounting pad 11 </ b> A and on the corner side of the module substrate 10.
As shown in FIG. 4, the piezoelectric vibrator connection external terminal 11B is used for mounting on the wiring board MB used in the electronic device in a state of being connected to the piezoelectric vibrator mounting pad 11A.

また、搭載用外部端子13は、モジュール基板10の残りの隅部側にそれぞれ設けられている。搭載用外部端子13は、例えば2つ一対となっており、電子機器に用いられる配線基板MBへの搭載に用いられる。   The mounting external terminals 13 are respectively provided on the remaining corners of the module substrate 10. The mounting external terminals 13 are, for example, a pair of two, and are used for mounting on the wiring board MB used in the electronic device.

圧電振動子20は、圧電振動素子21と蓋部材22と基板部材23とから主に構成されている。   The piezoelectric vibrator 20 mainly includes a piezoelectric vibration element 21, a lid member 22, and a substrate member 23.

圧電振動素子21は、振動部21Aと保持部21Bとは一体で形成されており、例えば、平面視矩形形状の圧電片の両主面に励振電極21Cが設けられつつ、この圧電片を囲むように形成された環状の保持部21Bに搭載用端子21Dが設けられ、かつ、保持部21Bの縁部分に環状の金属膜21Eが設けられて構成されている。なお、圧電片には、水晶などの圧電材料が用いられる。
なお、それぞれの励振電極21Cは、それぞれの搭載用端子21Dと電気的に接続し、金属膜21Eとは電気的に接続しないように構成されている。
また、金属膜21Eは、枠部21Bの両主面に設けられており、後述する基板部材23と蓋部材22との接合に用いられる。
In the piezoelectric vibration element 21, the vibration part 21 </ b> A and the holding part 21 </ b> B are integrally formed. For example, the excitation electrode 21 </ b> C is provided on both main surfaces of the piezoelectric piece having a rectangular shape in plan view so as to surround the piezoelectric piece. A mounting terminal 21D is provided on the annular holding portion 21B formed in the above, and an annular metal film 21E is provided on the edge portion of the holding portion 21B. For the piezoelectric piece, a piezoelectric material such as quartz is used.
Each excitation electrode 21C is configured to be electrically connected to each mounting terminal 21D and not electrically connected to the metal film 21E.
The metal film 21E is provided on both main surfaces of the frame portion 21B, and is used for joining a substrate member 23 and a lid member 22 described later.

蓋部材22は一方の主面に凹部22Aを有し圧電振動素子21と同一の平面積となるように形成されている。この蓋部材22は、凹部22Aを囲うように蓋部材22の縁部分に金属膜(図示せず)が設けられている。   The lid member 22 has a recess 22A on one main surface, and is formed to have the same plane area as that of the piezoelectric vibration element 21. The lid member 22 is provided with a metal film (not shown) on the edge portion of the lid member 22 so as to surround the recess 22A.

基板部材23は、一方の主面に凹部23Aを有し圧電振動素子21と同一の平面積となるように形成されている。この基板部材23は、凹部23Aを囲うように基板部材23の縁部分に金属膜23Cが設けられ、この金属膜23Cよりも凹部22A側に搭載用端子21Dと電気的に接続する圧電振動素子接続端子23Bが設けられている。
また、基板部材23は、他方の主面に圧電振動子側外部端子23Dが設けられている。
この圧電振動子側外部端子23Dは、基板部材23の四隅にそれぞれ設けられている。
また、所定の圧電振動子側外部端子23Dは、圧電振動素子接続端子23Bと電気的に接続している。
これら圧電振動子側外部端子23Dは、モジュール基板10に設けられている圧電振動子搭載パッド11Aと圧電振動子保持パッド12との接合に用いられる。
The substrate member 23 has a recess 23 </ b> A on one main surface and is formed to have the same plane area as that of the piezoelectric vibration element 21. This substrate member 23 is provided with a metal film 23C on the edge portion of the substrate member 23 so as to surround the recess 23A, and is connected to the mounting terminal 21D closer to the recess 22A than the metal film 23C. A terminal 23B is provided.
The substrate member 23 is provided with a piezoelectric vibrator side external terminal 23D on the other main surface.
The piezoelectric vibrator side external terminals 23D are provided at the four corners of the substrate member 23, respectively.
The predetermined piezoelectric vibrator side external terminal 23D is electrically connected to the piezoelectric vibration element connection terminal 23B.
These piezoelectric vibrator side external terminals 23 </ b> D are used for joining the piezoelectric vibrator mounting pad 11 </ b> A provided on the module substrate 10 and the piezoelectric vibrator holding pad 12.

このように構成される圧電振動子20Aは、圧電振動素子21を蓋部材22と基板部材23とで挟んだ状態にして、圧電振動素子21の金属膜21Eと蓋部材22の金属膜とを重ね合わせた状態で接合されている。つまり、圧電振動子20Aを製造する場合は、まず、圧電振動素子21の金属膜21Eと基板部材23の金属膜23Cとを重ね合わせた状態にする。その後、従来周知の直接接合や陽極接合を用いて、重ね合わせた金属膜同士を、例えば、真空雰囲気中で接合する。これにより、圧電振動子20Aが製造される。   The piezoelectric vibrator 20A configured as described above has the piezoelectric vibration element 21 sandwiched between the lid member 22 and the substrate member 23, and the metal film 21E of the piezoelectric vibration element 21 and the metal film of the lid member 22 are overlapped. They are joined together. That is, when the piezoelectric vibrator 20A is manufactured, first, the metal film 21E of the piezoelectric vibration element 21 and the metal film 23C of the substrate member 23 are overlapped. Thereafter, the overlapped metal films are bonded to each other in, for example, a vacuum atmosphere by using conventionally known direct bonding or anodic bonding. Thereby, the piezoelectric vibrator 20A is manufactured.

以下に詳細に説明する。
圧電振動素子21は、複数個が連なった状態でウェハ(図示せず)を形成しており、このウェハの圧電振動素子21となる部分に金属膜21Eが設けられている。
また、蓋部材22は、複数個が連なった状態でウェハ(図示せず)を形成しており、このウェハの蓋部材22となる部分に金属膜(図示せず)が設けられている。
さらに、基板部材23は、複数個が連なった状態でウェハ(図示せず)を形成しており、このウェハの基板部材23となる部分に金属膜23Cが設けられている。
This will be described in detail below.
The piezoelectric vibration element 21 forms a wafer (not shown) in a state where a plurality of the piezoelectric vibration elements 21 are connected, and a metal film 21E is provided on a portion of the wafer that becomes the piezoelectric vibration element 21.
The lid member 22 forms a wafer (not shown) in a state where a plurality of lid members 22 are connected to each other, and a metal film (not shown) is provided on the portion of the wafer that becomes the lid member 22.
Furthermore, the substrate member 23 forms a wafer (not shown) in a state where a plurality of substrate members are connected, and a metal film 23 </ b> C is provided on a portion to be the substrate member 23 of the wafer.

このように形成されている各ウェハのうち、圧電振動素子21となる部分を有するウェハの金属膜21Eと蓋部材22となる部分を有するウェハの金属膜とを重ねるように、互いのウェハを重ね、また、圧電振動素子21となる部分を有するウェハの金属膜21Eと基板部材23となる部分を有するウェハの金属膜23Cとを重ねるように、互いのウェハを重ねる。この状態で、従来周知の直接接合又は陽極接合で各ウェハを接合し、一体とする。この状態において、一体となったウェハは、複数の圧電振動子20Aとなる部分が連なった状態となっている。その後、各圧電振動子20Aとなる部分の境目で切断を行い、個々の圧電振動子20Aを形成する。   Among the wafers formed in this way, the wafers are stacked so that the metal film 21E of the wafer having the portion to be the piezoelectric vibration element 21 and the metal film of the wafer having the portion to be the cover member 22 are stacked. In addition, the wafers are overlapped so that the metal film 21E of the wafer having the portion to be the piezoelectric vibration element 21 and the metal film 23C of the wafer having the portion to be the substrate member 23 are overlapped. In this state, the wafers are bonded together by a well-known direct bonding or anodic bonding. In this state, the integrated wafer is in a state in which portions to be a plurality of piezoelectric vibrators 20A are connected. Thereafter, cutting is performed at the boundary between the portions to be the piezoelectric vibrators 20A to form individual piezoelectric vibrators 20A.

従って、本発明の実施形態に係る圧電デバイス100は、このように構成される圧電振動子20Aをモジュール基板10に搭載されて構成される。
具体的には、圧電振動子20Aの基板部材23に設けられた各圧電振動子側外部端子23Dを、モジュール基板10に設けられた圧電振動子搭載パッド11Aと圧電振動子保持パッド12とにハンダや導電性接着剤を用いて接合することで、圧電振動子20Aがモジュール基板10に搭載されて本発明の実施形態に係る圧電デバイス100となる。
Therefore, the piezoelectric device 100 according to the embodiment of the present invention is configured by mounting the piezoelectric vibrator 20 </ b> A configured as described above on the module substrate 10.
Specifically, each piezoelectric vibrator side external terminal 23D provided on the substrate member 23 of the piezoelectric vibrator 20A is soldered to the piezoelectric vibrator mounting pad 11A and the piezoelectric vibrator holding pad 12 provided on the module substrate 10. The piezoelectric vibrator 20A is mounted on the module substrate 10 by bonding using a conductive adhesive or the piezoelectric device 100 according to the embodiment of the present invention.

また、この圧電デバイス100は、モジュール基板10に設けられた圧電振動子接続外部端子11Bと搭載用外部端子13とに、圧電振動子20Aよりも厚みのあるバンプを設けて、配線基板MBに設けられている接続端子(図示せず)に接合することで、配線基板MBに搭載される。なお、配線基板MBは、圧電振動子20Aが挿入できる程度の大きさの凹部が形成され、その凹部の周りに圧電振動子接続外部端子11Bと搭載用外部端子13と接合される接続端子を設けて構成しても良い。   In addition, the piezoelectric device 100 is provided on the wiring board MB by providing bumps thicker than the piezoelectric vibrator 20A on the piezoelectric vibrator connection external terminals 11B and the mounting external terminals 13 provided on the module substrate 10. It is mounted on the wiring board MB by bonding to a connecting terminal (not shown). The wiring board MB is formed with a recess that can be inserted into the piezoelectric vibrator 20A, and a connection terminal that is joined to the piezoelectric vibrator connection external terminal 11B and the mounting external terminal 13 is provided around the recess. May be configured.

これにより、本発明の実施形態に係る圧電デバイス100は、配線基板MBに搭載された後は、外側にモジュール基板10が位置するので、衝撃はモジュール基板が受けることとなり、圧電振動子20Aを衝撃から守ることができる。
つまり、本発明の実施形態に係る圧電デバイス100は、衝撃が加わっても圧電振動子が破損するのを防ぐことができる。
Thus, after mounting the piezoelectric device 100 according to the embodiment of the present invention on the wiring board MB, the module substrate 10 is located on the outside, so that the module substrate receives an impact, and the piezoelectric vibrator 20A is impacted. Can be protected from.
That is, the piezoelectric device 100 according to the embodiment of the present invention can prevent the piezoelectric vibrator from being damaged even when an impact is applied.

(変形例)
本発明の実施形態に係る圧電デバイスの変形例は、図5に示すように、圧電振動子20Bの圧電振動素子24が板状の圧電片の内側に凹部を有する構造となっている。
(Modification)
As shown in FIG. 5, the modification of the piezoelectric device according to the embodiment of the present invention has a structure in which the piezoelectric vibration element 24 of the piezoelectric vibrator 20 </ b> B has a recess inside the plate-like piezoelectric piece.

ここで、圧電振動子20Bは、圧電振動素子24と蓋部材25と基板部材26とから主に構成されている。
圧電振動素子24は、圧電片の中央部分に凹部24Aが設けられて、外周部分より薄く形成されている。
また、圧電片の凹部24A内であって圧電片の両主面に励振電極24Bが設けられている。
この圧電片の縁部分には凹部24Aを囲うように金属膜24Dが設けられ、金属膜24Dと接続しないように搭載用端子24Cが設けられている。
この搭載用端子24Cと励振電極24Bとは、電気的に接続した状態となっている。
Here, the piezoelectric vibrator 20 </ b> B mainly includes a piezoelectric vibration element 24, a lid member 25, and a substrate member 26.
The piezoelectric vibration element 24 is formed thinner than the outer peripheral portion with a recess 24A provided in the central portion of the piezoelectric piece.
In addition, excitation electrodes 24B are provided on both main surfaces of the piezoelectric piece in the recess 24A of the piezoelectric piece.
A metal film 24D is provided on the edge portion of the piezoelectric piece so as to surround the recess 24A, and a mounting terminal 24C is provided so as not to be connected to the metal film 24D.
The mounting terminal 24C and the excitation electrode 24B are in an electrically connected state.

蓋部材25は一方の主面に凹部25Aを有し圧電振動素子24と同一の平面積となるように形成されている。この蓋部材25は、凹部25Aを囲うように蓋部材25の縁部分に金属膜(図示せず)が設けられている。   The lid member 25 has a recess 25 </ b> A on one main surface and is formed to have the same plane area as that of the piezoelectric vibration element 24. The lid member 25 is provided with a metal film (not shown) on the edge portion of the lid member 25 so as to surround the recess 25A.

基板部材26は、一方の主面に凹部26Aを有し圧電振動素子24と同一の平面積となるように形成されている。この基板部材26は、凹部26Aを囲うように基板部材26の縁部分に金属膜26Cが設けられ、この金属膜26Cよりも凹部26A側に搭載用端子24Cと電気的に接続する圧電振動素子接続端子26Bが設けられている。
また、基板部材26は、他方の主面に圧電振動子側外部端子26Dが設けられている。
この圧電振動子側外部端子26Dは、基板部材26の四隅にそれぞれ設けられている。
また、所定の圧電振動子側外部端子26Dは、圧電振動素子接続端子26Bと電気的に接続している。
これら圧電振動子側外部端子26Dは、モジュール基板10に設けられている圧電振動子搭載パッド11Aと圧電振動子保持パッド12との接合に用いられる。
このように圧電振動素子20Bを構成しても前記実施形態と同様の効果を奏する。
The substrate member 26 has a concave portion 26 </ b> A on one main surface and is formed to have the same plane area as the piezoelectric vibration element 24. The substrate member 26 is provided with a metal film 26C at an edge portion of the substrate member 26 so as to surround the recess 26A, and is connected to the mounting terminal 24C closer to the recess 26A than the metal film 26C. A terminal 26B is provided.
The substrate member 26 is provided with a piezoelectric vibrator side external terminal 26D on the other main surface.
The piezoelectric vibrator side external terminals 26D are provided at the four corners of the substrate member 26, respectively.
The predetermined piezoelectric vibrator side external terminal 26D is electrically connected to the piezoelectric vibration element connection terminal 26B.
These piezoelectric vibrator side external terminals 26 </ b> D are used for joining the piezoelectric vibrator mounting pad 11 </ b> A provided on the module substrate 10 and the piezoelectric vibrator holding pad 12.
Even if the piezoelectric vibration element 20B is configured in this manner, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.

なお、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、導通パターンは、どのように引回しても本発明と同様の効果を奏する。
また、圧電振動素子は、水晶のほか、圧電セラミックやタンタル酸リチウムなどの圧電材料を用いることができる。
また、圧電振動素子の形状は、平板形状のほか、圧電片に凹部が形成されて振動部となる構造や、圧電片に凸部が形成されて振動部となる構造や、円板型や、音叉型などに形成されて振動部となる構造を用いることができる。
また、圧電振動素子に水晶が用いられる場合、ATカットや、STカットなどの種々のカットアングルの水晶片を圧電片として用いることもできる。
In addition, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, the conductive pattern has the same effect as the present invention no matter how it is routed.
In addition to quartz, the piezoelectric vibration element can use a piezoelectric material such as piezoelectric ceramic or lithium tantalate.
In addition to the flat plate shape, the piezoelectric vibration element has a structure in which a concave portion is formed on a piezoelectric piece to become a vibrating portion, a structure in which a convex portion is formed on a piezoelectric piece to become a vibrating portion, a disk shape, A structure that is formed in a tuning fork type or the like to be a vibrating portion can be used.
When quartz is used for the piezoelectric vibration element, quartz pieces having various cut angles such as AT cut and ST cut can be used as the piezoelectric pieces.

また、本発明の実施形態の他に、例えば、圧電振動子20Aの蓋部材22とモジュール基板10とを接着材で接合し、基板部材23の圧電振動素子接続端子23Bに電気的に接続している圧電振動子側外部端子23Dと、モジュール基板10の圧電振動子接続外部端子11Bとをワイヤーボンディングで接続した構造としても、前記実施形態と同様の効果を奏する。   In addition to the embodiment of the present invention, for example, the lid member 22 of the piezoelectric vibrator 20A and the module substrate 10 are joined with an adhesive, and electrically connected to the piezoelectric vibration element connection terminal 23B of the substrate member 23. Even if the piezoelectric vibrator-side external terminal 23D and the piezoelectric vibrator connection external terminal 11B of the module substrate 10 are connected by wire bonding, the same effects as those of the above embodiment can be obtained.

さらに、本発明の実施形態の他に、例えば、モジュール基板に圧電振動子20Aが入る程度の大きさの凹部を形成し、この内部に圧電振動子20Aを搭載した構造としても、前記実施形態と同様の効果を奏する。
この場合、例えば、凹部内に圧電振動子搭載パッド11Aを設け、内部配線又は表面の引き回しにより圧電振動子接続外部端子11Bと電気的に接続させた構造としても良い。
なお、この配線の引き回しは適宜、変更が可能であることは言うまでもない。
Further, in addition to the embodiment of the present invention, for example, a recess having a size enough to accommodate the piezoelectric vibrator 20A is formed in the module substrate, and the piezoelectric vibrator 20A is mounted in the recess. The same effect is produced.
In this case, for example, the piezoelectric vibrator mounting pad 11A may be provided in the recess and electrically connected to the piezoelectric vibrator connecting external terminal 11B by internal wiring or surface routing.
It goes without saying that the wiring routing can be changed as appropriate.

100 圧電デバイス
10 モジュール基板
11A 圧電振動子搭載パッド
11B 圧電振動子接続外部端子
12 圧電振動子保持パッド
13 搭載用外部端子
20A,20B 圧電振動子
21,24 圧電振動素子
21C,24B 励振電極
21A 振動部
21B 保持部
12D,24C 搭載用端子
21E,23C,24D,26C 金属膜
22,25 蓋部材
22A,23A,24A,25A,26A 凹部
23,26 基板部材
23B,26B 圧電振動素子接続端子
23D,26D 圧電振動子側外部端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Piezoelectric device 10 Module board | substrate 11A Piezoelectric vibrator mounting pad 11B Piezoelectric vibrator connection external terminal 12 Piezoelectric vibrator holding pad 13 Mounting external terminal 20A, 20B Piezoelectric vibrator 21, 24 Piezoelectric vibration element 21C, 24B Excitation electrode 21A Vibration part 21B Holding part 12D, 24C Mounting terminal 21E, 23C, 24D, 26C Metal film 22, 25 Lid member 22A, 23A, 24A, 25A, 26A Recess 23, 26 Substrate member 23B, 26B Piezoelectric vibration element connection terminal 23D, 26D Piezoelectric External terminal on transducer side

Claims (1)

一対の励振電極を有する振動部と前記励振電極に電気的に接続する一対の搭載用端子を有する保持部とからなる圧電振動素子を、凹部を有する基板部材と凹部を有する蓋部材とで挟んで接合され、前記基板部材に設けられた圧電振動子側外部端子と圧電振動素子に設けられた前記搭載用端子とが電気的に接続している圧電振動子と、
平板状に形成され、前記圧電振動子が搭載される一対の圧電振動子搭載パッドとこの圧電振動搭載パッドに電気的に接続している圧電振動子接続外部端子と少なくとも2つ一対の搭載用外部端子とが、一方の主面に設けられたモジュール基板と、
を備えており、
前記モジュール基板の一方の主面は、外部の配線基板に搭載する際に前記配線基板に対向し、且つ圧電振動子接続外部端子と前記搭載用外部端子とに前記圧電振動子よりも厚みのあるバンプを設け、前記バンプが前記配線基板に設けられている接続端子と接合される
ことを特徴とする圧電デバイス。
A piezoelectric vibration element including a vibrating portion having a pair of excitation electrodes and a holding portion having a pair of mounting terminals electrically connected to the excitation electrodes is sandwiched between a substrate member having a recess and a lid member having a recess. A piezoelectric vibrator bonded and electrically connected to the piezoelectric vibrator side external terminal provided on the substrate member and the mounting terminal provided on the piezoelectric vibration element;
Formed in a plate shape, the pair of the piezoelectric vibrator mounting pad piezoelectric vibrator is mounted a piezoelectric vibrator connected to an external terminal which is electrically connected to the piezoelectric vibrator mounting pads least two a pair of mounting An external terminal, a module substrate provided on one main surface;
Equipped with a,
One main surface of the module board faces the wiring board when mounted on an external wiring board, and the piezoelectric vibrator connection external terminal and the mounting external terminal are thicker than the piezoelectric vibrator. A piezoelectric device comprising: a bump, wherein the bump is bonded to a connection terminal provided on the wiring board .
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