JP5984487B2 - Crystal device - Google Patents

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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

本発明は、例えば電子機器等に用いられる水晶デバイスに関するものである。   The present invention relates to a crystal device used in, for example, an electronic apparatus.

従来の水晶デバイスは、水晶素子の圧電効果を利用して、水晶素板の両面が互いにずれるように厚みすべり振動を起こし、特定の周波数を発生させるものである。現在では、基板上に設けられた電極パッドに実装された水晶素子を備えた水晶デバイスが提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。水晶素子は、水晶素板の両主面に励振用電極を有しており、水晶素子の一端を基板の上面と接続した固定端とし、他端を基板の上面と間を空けた自由端とした片保持構造となる。   A conventional quartz device uses a piezoelectric effect of a quartz element to cause a thickness-shear vibration so that both surfaces of a quartz base plate are displaced from each other, thereby generating a specific frequency. At present, a quartz crystal device including a quartz crystal element mounted on an electrode pad provided on a substrate has been proposed (for example, see Patent Document 1 below). The crystal element has excitation electrodes on both main surfaces of the crystal base plate, one end of the crystal element is a fixed end connected to the upper surface of the substrate, and the other end is a free end spaced from the upper surface of the substrate. This is a piece holding structure.

特開2002−111435号公報JP 2002-111435 A

上述した水晶デバイスは、電気機器等のマザーボード上に実装後に、温度変化によって、実装している基板が変形し、水晶素子が基板に接触してしまうといった虞があった。そして、水晶素子が基板に接触することで、厚みすべり振動が阻害されて、水晶素子の発振周波数が変動してしまう虞があった。   The above-described quartz crystal device may be mounted on a motherboard such as an electric device, and the mounted substrate may be deformed due to a temperature change, and the quartz crystal element may come into contact with the substrate. Then, when the quartz element comes into contact with the substrate, the thickness shear vibration is hindered, and the oscillation frequency of the quartz element may be changed.

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、水晶素子の振動を阻害せずに、水晶素子の発振周波数を安定して出力することが可能な水晶デバイスを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a quartz crystal device that can stably output the oscillation frequency of the quartz crystal element without inhibiting the vibration of the quartz crystal element.

本発明の一つの態様による水晶デバイスは、基板と、基板上に設けられた電極パッドと、矩形状の外形であって、一辺が電極パッドに接続され、一辺の対辺に位置する他辺が基板と間を空けて設けられた水晶素子と、基板上に、水晶素子及び電極パッドを覆う蓋体と、を備え、水晶素子は、上下方向の厚みが外周部に比べて中央部が厚くなるように形成されており、基板の上面には、平面視して中央部と重なる位置から対辺に対応した外周部と重なる位置にかけて凹部が設けられており、蓋体の下面には、平面視して中央部と重なる位置から対辺に対応した外周部と重なる位置にかけて凹み部が設けられており、凹み部の開口面は、平面視して、凹部の開口面と重なる位置に設けられており、凹み部の底面は、平面透視して、凹部の底面と重なる位置に設けられており、凹み部の上下方向の長さは、凹部の上下方向の長さと比較して短くなっているものである。 A quartz crystal device according to one aspect of the present invention includes a substrate, an electrode pad provided on the substrate, a rectangular outer shape, one side connected to the electrode pad, and the other side positioned on the opposite side of the side And a lid that covers the crystal element and the electrode pad on the substrate, and the crystal element has a thickness in the vertical direction that is thicker in the center than in the outer periphery. The upper surface of the substrate is provided with a recess from a position overlapping the central portion in plan view to a position overlapping the outer peripheral portion corresponding to the opposite side, and the lower surface of the lid body is viewed in plan view. A recessed portion is provided from a position overlapping the central portion to a position overlapping the outer peripheral portion corresponding to the opposite side, and the opening surface of the recessed portion is provided at a position overlapping the opening surface of the recessed portion in plan view. The bottom surface of the part is transparent with the bottom surface of the recess. That is provided at a position, length in the vertical direction of the recess portion are those that are shorter compared to the length of the vertical direction of the recess.

本発明の一つの態様による水晶デバイスは、基板の上面には、平面視して水晶素子の中央部と重なる位置から水晶素子の対辺に対応した外周部と重なる位置にかけて凹部が設けられていることによって、水晶素子が基板に接触することを低減することができる。よって、水晶デバイスは、水晶素子の厚みすべり振動を長期に渡って発生させ続けることができ、水晶素子の発振周波数を安定して出力することができる。   In the quartz crystal device according to one aspect of the present invention, a concave portion is provided on the upper surface of the substrate from a position overlapping the central portion of the quartz crystal element in a plan view to a position overlapping the outer peripheral portion corresponding to the opposite side of the quartz crystal element. Therefore, it is possible to reduce the contact of the crystal element with the substrate. Therefore, the crystal device can continue to generate the thickness shear vibration of the crystal element for a long period of time, and can stably output the oscillation frequency of the crystal element.

第一実施形態における水晶デバイスを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the crystal device in 1st embodiment. 図1に示された水晶デバイスのA−Aにおける断面図である。It is sectional drawing in AA of the quartz crystal device shown by FIG. 第一実施形態における水晶デバイスの蓋体及び水晶素子を外した状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which removed the cover body and crystal element of the crystal device in 1st embodiment. 第一実施形態の変形例における水晶デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the crystal device in the modification of 1st embodiment. 第二実施形態における水晶デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the crystal device in 2nd embodiment.

(第一実施形態)
第一実施形態における水晶デバイスは、図1及び図2に示されているように、基板110と、基板110に接合された水晶素子120とを含んでいる。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the quartz crystal device according to the first embodiment includes a substrate 110 and a quartz crystal element 120 bonded to the substrate 110.

基板110は、長方形状であり、上面で実装された水晶素子120を支持するための支持部材として機能するものである。基板110の上面には、水晶素子120を接合するための一対の電極パッド111と凹部112が設けられている。また、基板110の下面の四隅には、外部接続用電極端子Gが設けられている。   The substrate 110 has a rectangular shape and functions as a support member for supporting the crystal element 120 mounted on the upper surface. On the upper surface of the substrate 110, a pair of electrode pads 111 and a recess 112 for bonding the crystal element 120 are provided. In addition, external connection electrode terminals G are provided at the four corners of the lower surface of the substrate 110.

基板110は、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなる。基板110は、絶縁層を1層用いたものであっても、絶縁層を複数層積層したものであってもよい。基板110の表面及び内部には、基板110の上面の一対の電極パッド111と下面の外部接続用電極端子Gとを電気的に接続するための配線パターン(図示せず)及びビア導体(図示せず)が設けられている。   The substrate 110 is made of an insulating layer made of a ceramic material such as alumina ceramic or glass-ceramic. The substrate 110 may be one using one insulating layer or may be a laminate of a plurality of insulating layers. A wiring pattern (not shown) and via conductors (not shown) for electrically connecting the pair of electrode pads 111 on the upper surface of the substrate 110 and the external connection electrode terminals G on the lower surface are provided on and inside the substrate 110. Z).

ここで、基板110の作製方法について説明する。基板110がアルミナセラミックスから成る場合、まず所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得た複数のセラミックグリーンシートを準備する。次に、セラミックグリーンシートの表面に凸部のついた金型を押し当てることによって、凹部が設けられる。また、セラミックグリーンシートの表面或いは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内に、従来周知のスクリーン印刷等によって所定の導体ペーストを塗布する。さらに、これらのグリーンシートを積層してプレス成形したものを、高温で焼成する。最後に、導体パターンの所定部位、具体的には、一対の電極パッド111又は外部接続用電極端子Gとなる部位にニッケルメッキ又は金メッキ等を施すことにより作製される。また、導体ペーストは、例えばタングステン、モリブデン、銅、銀又は銀パラジウム等の金属粉末の焼結体等から構成されている。   Here, a method for manufacturing the substrate 110 is described. When the substrate 110 is made of alumina ceramic, first, a plurality of ceramic green sheets obtained by adding and mixing an appropriate organic solvent or the like to a predetermined ceramic material powder is prepared. Next, a concave portion is provided by pressing a mold having a convex portion on the surface of the ceramic green sheet. In addition, a predetermined conductor paste is applied to the surface of the ceramic green sheet or a through-hole previously punched by punching the ceramic green sheet by screen printing or the like. Further, these green sheets are laminated and press-molded and fired at a high temperature. Finally, it is produced by applying nickel plating or gold plating to a predetermined portion of the conductor pattern, specifically, a portion to be the pair of electrode pads 111 or the external connection electrode terminal G. Moreover, the conductor paste is comprised from the sintered compact etc. of metal powders, such as tungsten, molybdenum, copper, silver, or silver palladium, for example.

水晶素子120は、図2に示されているように、導電性接着剤DSを介して基板110上の電極パッド111上に接合されている。水晶素子120は、安定した機械振動と圧電効果により、電子装置等の基準信号を発振する役割を果たしている。   As shown in FIG. 2, the crystal element 120 is bonded onto the electrode pad 111 on the substrate 110 via the conductive adhesive DS. The crystal element 120 plays a role of oscillating a reference signal of an electronic device or the like by stable mechanical vibration and a piezoelectric effect.

水晶素子120は、図2に示されているように、水晶素板121の上面及び下面のそれぞれに励振用電極122、接続用電極123及び引き出し電極124を被着させた構造を有している。励振用電極122は、水晶素板121の上面及び下面のそれぞれに金属を所定のパターンで被着・形成したものである。引き出し電極124は、励振用電極122から水晶素板121の短辺に向かって延出されている。接続用電極123は、引き出し電極124と接続されており、水晶素板121の長辺又は短辺に沿った形状で設けられている。   As shown in FIG. 2, the crystal element 120 has a structure in which the excitation electrode 122, the connection electrode 123, and the extraction electrode 124 are attached to the upper surface and the lower surface of the crystal base plate 121, respectively. . The excitation electrode 122 is formed by depositing and forming a metal in a predetermined pattern on each of the upper surface and the lower surface of the quartz base plate 121. The extraction electrode 124 extends from the excitation electrode 122 toward the short side of the crystal base plate 121. The connection electrode 123 is connected to the lead electrode 124 and is provided in a shape along the long side or the short side of the crystal base plate 121.

水晶素板121は、外周の厚みを薄くし、水晶素板121の外周部125と比べて水晶素板121の中央部126が厚くなるように設けられている。水晶素子120は、基板110の上面に設けられた一対の電極パッド111に導電性接着剤DSを介して接合されている。本実施形態においては、電極パッド111と接続されている水晶素子120の一端を基板110の上面と接続した固定端とし、他端を基板110の上面と間を空けた自由端とした片保持構造にて水晶素子120が基板110上に固定されている。   The quartz base plate 121 is provided such that the outer peripheral thickness is reduced and the central portion 126 of the quartz base plate 121 is thicker than the outer peripheral portion 125 of the quartz base plate 121. The crystal element 120 is bonded to a pair of electrode pads 111 provided on the upper surface of the substrate 110 via a conductive adhesive DS. In the present embodiment, the one-side holding structure in which one end of the crystal element 120 connected to the electrode pad 111 is a fixed end connected to the upper surface of the substrate 110 and the other end is a free end spaced from the upper surface of the substrate 110. The quartz crystal element 120 is fixed on the substrate 110.

ここで、水晶素子120の動作について説明する。水晶素子120は、外部からの交番電圧が接続用電極123から引き出し電極124及び励振用電極122を介して水晶素板121に印加されると、水晶素板121が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。   Here, the operation of the crystal element 120 will be described. When an alternating voltage from the outside is applied to the crystal element plate 121 from the connection electrode 123 via the extraction electrode 124 and the excitation electrode 122, the crystal element 120 is excited in a predetermined vibration mode and frequency. Is supposed to wake up.

ここで、水晶素子120の作製方法について説明する。まず、水晶素子120は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し、水晶素板121の外周の厚みを薄くし、水晶素板121の外周部125と比べて水晶素板121の中央部126が厚くなるように設けるベベル加工を行う。そして、水晶素子120は、水晶素板121の両主面にフォトリソグラフィー技術、蒸着技術又はスパッタリング技術によって、金属膜を被着させることにより、励振用電極122、接続用電極123及び引き出し電極124を形成することにより作製される。   Here, a manufacturing method of the crystal element 120 will be described. First, the crystal element 120 is cut from the artificial crystalline lens at a predetermined cut angle to reduce the thickness of the outer periphery of the crystal base plate 121, and the central portion 126 of the crystal base plate 121 is smaller than the outer peripheral portion 125 of the crystal base plate 121. Bevel processing is provided to make it thicker. Then, the quartz crystal element 120 has the excitation electrode 122, the connection electrode 123, and the extraction electrode 124 formed by depositing a metal film on both main surfaces of the quartz base plate 121 by a photolithography technique, a vapor deposition technique, or a sputtering technique. It is produced by forming.

また、水晶素子120のベベル加工方法について説明する。所定の粒度のメディアと砥粒とを備えた研磨材と、所定の大きさに形成された水晶素板121とを用意する。円筒体に用意した研磨材と水晶素板121とを入れ、円筒体の開口した端部をカバーで塞ぐ。研磨材と水晶素板121とを入れた円筒体を、円筒体の中心軸線を回転軸として回転させる水晶素板121が研磨材で研磨されてベベル加工が行われる。   A bevel processing method for the crystal element 120 will be described. A polishing material provided with media and abrasive grains having a predetermined particle size and a quartz base plate 121 having a predetermined size are prepared. The abrasive prepared in the cylindrical body and the quartz base plate 121 are placed, and the open end of the cylindrical body is closed with a cover. The quartz base plate 121 that rotates the cylindrical body containing the abrasive and the quartz base plate 121 with the central axis of the cylindrical body as the rotation axis is polished with the abrasive and beveled.

水晶素子120の基板110への接合方法について説明する。まず、導電性接着剤DSは、例えばディスペンサによって、一対の電極パッド111に塗布される。そして、水晶素子120が、基板110上の一対の電極パッド111に設けられた導電性接着剤DS上に搬送される。さらに、水晶素子120は、導電性接着剤DS上に載置される。そして水晶素子120は、導電性接着剤DSを加熱硬化させることによって一対の電極パッド111に接合される。   A method for bonding the crystal element 120 to the substrate 110 will be described. First, the conductive adhesive DS is applied to the pair of electrode pads 111 by, for example, a dispenser. Then, the crystal element 120 is conveyed onto the conductive adhesive DS provided on the pair of electrode pads 111 on the substrate 110. Further, the crystal element 120 is placed on the conductive adhesive DS. The crystal element 120 is bonded to the pair of electrode pads 111 by heating and curing the conductive adhesive DS.

凹部112は、図1及び図2に示されているように、基板110上に、開口面の面積が底面の面積に比べて大きい四角錐台状で設けられている。凹部112は、平面視して水晶素子120の中央部126と重なる位置から水晶素子120の対辺に対応した外周部125と重なる位置にかけて設けられている。仮に、凹部112が水晶素子120の中央部126と重なる位置から水晶素子120の対辺に対応した外周部125と重なる位置にかけて設けられていないとすると、水晶素子120の励振用電極122が基板110上面と接触し、水晶素子120の発振周波数が変動してしまう可能性がある。このようにすることで、水晶素子120を電極パッド111に実装する際に、例え水晶素子120の先端部が下がるように基板110の方向に傾いても、水晶素子120の励振用電極112が基板110に接触することを低減することができる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the recess 112 is provided on the substrate 110 in a quadrangular pyramid shape in which the area of the opening surface is larger than the area of the bottom surface. The concave portion 112 is provided from a position overlapping the central portion 126 of the crystal element 120 in a plan view to a position overlapping the outer peripheral portion 125 corresponding to the opposite side of the crystal element 120. If the concave portion 112 is not provided from a position overlapping the central portion 126 of the crystal element 120 to a position overlapping the outer peripheral portion 125 corresponding to the opposite side of the crystal element 120, the excitation electrode 122 of the crystal element 120 is provided on the upper surface of the substrate 110. The oscillation frequency of the quartz crystal element 120 may fluctuate. In this way, when the crystal element 120 is mounted on the electrode pad 111, the excitation electrode 112 of the crystal element 120 is disposed on the substrate even if the crystal element 120 is inclined toward the substrate 110 so that the tip of the crystal element 120 is lowered. Contact with 110 can be reduced.

ここで基板110の平面視したときの縦寸法が、2.5mmであり、平面視したときの横寸法が2.0mmである場合を例にして、凹部112の大きさを説明する。図3に示した、基板110の長辺方向と平行となる凹部112の開口面の長さは、約1000〜1200μmであり、基板110の短辺方向と平行となる凹部112の開口面の長さは、約500〜800μmである。図1及び図2に示した、基板110の長辺方向と平行となる凹部112の底面の長さは、約800〜1000μmであり、基板110の短辺方向と平行となる凹部112の開口面の長さは、約400〜600μmである。また、凹部112の上下方向の長さは、約200〜300μmである。   Here, the size of the recess 112 will be described by taking as an example a case where the vertical dimension of the substrate 110 when viewed in plan is 2.5 mm and the horizontal dimension when viewed in plan is 2.0 mm. The length of the opening surface of the recess 112 parallel to the long side direction of the substrate 110 shown in FIG. 3 is about 1000 to 1200 μm, and the length of the opening surface of the recess 112 parallel to the short side direction of the substrate 110 is shown. The thickness is about 500 to 800 μm. The length of the bottom surface of the recess 112 parallel to the long side direction of the substrate 110 shown in FIGS. 1 and 2 is about 800 to 1000 μm, and the opening surface of the recess 112 parallel to the short side direction of the substrate 110. The length of is about 400 to 600 μm. Further, the length of the concave portion 112 in the vertical direction is about 200 to 300 μm.

凹部112の開口面及び底面の角部には、R形状が設けられている。このように角部にR形状を設けることにより、角部にかかる応力を分散し、基板110の欠けを低減することができる。基板110の欠けを低減することで、収容空間K内は、気密封止を維持することが可能となる。   An R shape is provided at the corners of the opening surface and bottom surface of the recess 112. By providing the R shape at the corner portion in this manner, stress applied to the corner portion can be dispersed and chipping of the substrate 110 can be reduced. By reducing the chipping of the substrate 110, the inside of the accommodation space K can be kept hermetically sealed.

導電性接着剤DS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、モリブデン、タングステン、白金、パラジウム、銀、チタン、ニッケル又はニッケル鉄のうちのいずれか、或いはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。また、バインダーとしては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はビスマレイミド樹脂が用いられる。   The conductive adhesive DS contains a conductive powder as a conductive filler in a binder such as a silicone resin. Examples of the conductive powder include aluminum, molybdenum, tungsten, platinum, palladium, silver, titanium, One containing either nickel or nickel iron, or a combination thereof is used. Moreover, as a binder, a silicone resin, an epoxy resin, a polyimide resin, or a bismaleimide resin is used, for example.

蓋体130は、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなる。蓋体130は、図2に示されているように、蓋本体部130aと蓋枠部130bとによって一体的に形成されている。蓋本体部130aと蓋枠部130bとによって、水晶素子を覆うための収容空間Kが設けられている。このような蓋体130は、真空状態にある収容空間K又は窒素ガスなどが充填された収容空間Kを気密的に封止するためのものである。具体的には、蓋体130は、所定雰囲気で、基板110上に載置され、基板110と蓋枠部130bとが接合されるように熱を印加して、基板110と蓋枠部130bとの間に介在する封止部材131を溶融することにより、基板110に接合される。   The lid 130 is made of an insulating layer made of a ceramic material such as alumina ceramic or glass-ceramic. As shown in FIG. 2, the lid body 130 is integrally formed by a lid body portion 130a and a lid frame portion 130b. An accommodation space K for covering the crystal element is provided by the lid main body portion 130a and the lid frame portion 130b. Such a lid 130 is for hermetically sealing the accommodation space K in a vacuum state or the accommodation space K filled with nitrogen gas or the like. Specifically, the lid body 130 is placed on the substrate 110 in a predetermined atmosphere, and heat is applied so that the substrate 110 and the lid frame portion 130b are bonded to each other. The sealing member 131 interposed therebetween is melted to be bonded to the substrate 110.

また、蓋本体部130aの下面には、平面視して水晶素子120の中央部と重なる位置から水晶素子120の対辺に対応した外周部125と重なる位置にかけて凹み部132が設けられている。   In addition, a recess 132 is provided on the lower surface of the lid main body 130a from a position overlapping the central portion of the crystal element 120 in a plan view to a position overlapping the outer peripheral portion 125 corresponding to the opposite side of the crystal element 120.

凹み部132は、図2に示されているように、蓋体130の蓋本体部130aの下面に設けられ、開口面の面積が底面の面積に比べて大きい四角錐台状である。凹み部132は、平面視して水晶素子120の中央部126と重なる位置から水晶素子120の対辺に対応した外周部125と重なる位置にかけて設けられている。仮に凹み部132が水晶素子120の中央部126と重なる位置から水晶素子120の対辺に対応した外周部125と重なる位置にかけて設けられていないとすると、水晶素子120の励振用電極122が蓋本体部130aの下面と接触し、水晶素子120の発振周波数が変動してしまう可能性がある。このようにすることで、水晶素子120を電極パッド111に実装する際に、仮に水晶素子120の先端部が持ち上がるように蓋体130の方向に傾いても、水晶素子120の励振用電極122が蓋本体部130aに接触することを低減することができる。   As shown in FIG. 2, the recessed portion 132 is provided on the lower surface of the lid main body portion 130 a of the lid body 130 and has a quadrangular frustum shape in which the area of the opening surface is larger than the area of the bottom surface. The concave portion 132 is provided from a position overlapping the central portion 126 of the crystal element 120 in a plan view to a position overlapping the outer peripheral portion 125 corresponding to the opposite side of the crystal element 120. If the recess 132 is not provided from a position overlapping the central portion 126 of the crystal element 120 to a position overlapping the outer peripheral portion 125 corresponding to the opposite side of the crystal element 120, the excitation electrode 122 of the crystal element 120 is provided with the lid main body portion. There is a possibility that the oscillation frequency of the quartz crystal element 120 may fluctuate due to contact with the lower surface of 130a. In this way, when the crystal element 120 is mounted on the electrode pad 111, even if the tip of the crystal element 120 is tilted toward the lid 130 so that the tip of the crystal element 120 is lifted, the excitation electrode 122 of the crystal element 120 is Contact with the lid main body 130a can be reduced.

凹み部132の開口面及び底面の角部には、R形状が設けられている。このように角部にR形状を設けることにより、角部にかかる応力を分散し、蓋体130の欠けを低減することができる。蓋体130の欠けを低減することで、収容空間Kは、気密封止を維持することが可能となる。   An R shape is provided at the corners of the opening surface and bottom surface of the recess 132. By providing the corners with the R shape in this way, the stress applied to the corners can be dispersed and chipping of the lid 130 can be reduced. By reducing the chipping of the lid 130, the accommodation space K can be kept hermetically sealed.

ここで蓋体130の平面視したときの縦寸法が、2.5mmであり、平面視したときの横寸法が2.0mmである場合を例にして、凹み部132の大きさを説明する。図1及び図2に示した、蓋体130の長辺方向と平行となる凹み部132の開口面の長さは、約800〜1000μmであり、蓋体130の短辺方向と平行となる凹み部132開口面の長さは、約500〜800μmである。図1及び図2に示した、蓋体130の長辺方向と平行となる凹部112底面の長さは、約600〜800μmであり、基板110の短辺方向と平行となる凹部112開口面の長さは、約400〜600μmである。また、凹部112の上下方向の長さは、約100〜200μmである。   Here, the size of the recessed portion 132 will be described by taking as an example a case where the longitudinal dimension of the lid 130 is 2.5 mm when viewed in plan and the lateral dimension when viewed in plan is 2.0 mm. The length of the opening surface of the recess 132 parallel to the long side direction of the lid 130 shown in FIGS. 1 and 2 is about 800 to 1000 μm, and the recess parallel to the short side direction of the lid 130. The length of the opening surface of the part 132 is about 500 to 800 μm. The length of the bottom surface of the concave portion 112 parallel to the long side direction of the lid 130 shown in FIGS. 1 and 2 is about 600 to 800 μm, and the opening of the concave portion 112 parallel to the short side direction of the substrate 110 is shown. The length is about 400 to 600 μm. Moreover, the length of the up-down direction of the recessed part 112 is about 100-200 micrometers.

凹み部132の開口面は、平面視して、凹部112の開口面と重なる位置に設けられている。また、凹み部132の底面は、平面透視して、凹部112の底面と重なる位置に設けられている。また、凹み部132の上下方向の長さは、凹部112の上下方向の長さと比較して短くなっている。これにより、蓋本体部130の上下方向の長さを薄くすることができるため、水晶デバイスを薄型化することが可能となる。   The opening surface of the recess 132 is provided at a position overlapping the opening surface of the recess 112 in plan view. Further, the bottom surface of the recessed portion 132 is provided at a position overlapping the bottom surface of the recessed portion 112 in a plan view. Further, the length of the recess 132 in the vertical direction is shorter than the length of the recess 112 in the vertical direction. Thereby, since the length of the lid body portion 130 in the vertical direction can be reduced, the crystal device can be reduced in thickness.

封止部材131は、基板110の上面の外周縁部に相対する蓋体130の蓋枠部130bの下面に設けられている。封止部材131は、例えば、ガラス又は絶縁性樹脂によって設けられている。ガラスは、350〜400℃で溶融する鉛フリーガラスである例えばパナジウム系ガラスから構成されている。パナジウム系ガラスは、バインダーと溶剤とが加えられペースト状であり、溶融された後固化されることで他の部材と接着する。また、絶縁性樹脂は、例えばエポキシ樹脂又はポリイミド樹脂から構成されている。封止部材131の厚みは、例えば10μm〜25μmとなっている。   The sealing member 131 is provided on the lower surface of the lid frame portion 130 b of the lid body 130 facing the outer peripheral edge portion of the upper surface of the substrate 110. The sealing member 131 is provided by glass or insulating resin, for example. The glass is made of, for example, panadium-based glass that is a lead-free glass that melts at 350 to 400 ° C. Panadium-based glass is in the form of a paste with a binder and a solvent added, and is bonded to other members by being solidified after being melted. The insulating resin is made of, for example, an epoxy resin or a polyimide resin. The thickness of the sealing member 131 is, for example, 10 μm to 25 μm.

第一実施形態における水晶デバイスは、基板110の上面には、平面視して水晶素子120の中央部126と重なる位置から水晶素子120の対辺に対応した外周部125と重なる位置にかけて凹部113が設けられている。仮に、水晶デバイスを電気機器等のマザーボード上に実装後に、温度変化によって、実装している基板110が変形し、水晶素子120に下向きの力が加わったとしても、凹部113が設けられているので、水晶素子120が基板110に接触してしまう可能性を低減することができる。よって、水晶デバイスは、水晶素子120の厚みすべり振動を長期に渡って発生させ続けることができ、水晶素子120の発振周波数を安定して出力することができる。   In the crystal device according to the first embodiment, a concave portion 113 is provided on the upper surface of the substrate 110 from a position overlapping the central portion 126 of the crystal element 120 in a plan view to a position overlapping the outer peripheral portion 125 corresponding to the opposite side of the crystal element 120. It has been. Even if the mounted substrate 110 is deformed due to a temperature change after the crystal device is mounted on a motherboard such as an electric device, and the downward force is applied to the crystal element 120, the recess 113 is provided. The possibility that the crystal element 120 comes into contact with the substrate 110 can be reduced. Therefore, the quartz crystal device can continue to generate the thickness shear vibration of the quartz crystal element 120 over a long period of time, and can stably output the oscillation frequency of the quartz crystal element 120.

また、第一実施形態における水晶デバイスは、蓋体130の下面には、平面視して水晶素子120の中央部126と重なる位置から水晶素子120の対辺に対応した外周部125と重なる位置にかけて凹み部132が設けられている。例え、水晶デバイスを電気機器等のマザーボード上に実装後に、温度変化によって、実装している基板110が変形し、水晶素子120に上向きの力が加わったとしても、凹み部132が設けられているので、水晶素子120が蓋体130に接触してしまう可能性を低減することができる。よって、水晶デバイスは、水晶素子120の厚みすべり振動を長期に渡って発生させ続けることができ、水晶素子120の発振周波数を安定して出力することができる。   In addition, the crystal device according to the first embodiment is recessed on the lower surface of the lid 130 from a position overlapping the central portion 126 of the crystal element 120 in a plan view to a position overlapping the outer peripheral portion 125 corresponding to the opposite side of the crystal element 120. A portion 132 is provided. For example, even if the mounted substrate 110 is deformed due to a temperature change after the crystal device is mounted on a motherboard such as an electric device, and the upward force is applied to the crystal element 120, the recess 132 is provided. Therefore, the possibility that the quartz crystal element 120 contacts the lid 130 can be reduced. Therefore, the quartz crystal device can continue to generate the thickness shear vibration of the quartz crystal element 120 over a long period of time, and can stably output the oscillation frequency of the quartz crystal element 120.

(変形例)
以下、第一実施形態の変形例における水晶デバイスについて説明する。なお、第一実施形態の変形例における水晶デバイスのうち、上述した水晶デバイスと同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
(Modification)
Hereinafter, a crystal device according to a modification of the first embodiment will be described. In addition, about the quartz device in the modification of 1st embodiment, about the part similar to the quartz device mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted suitably.

第一実施形態の変形例における水晶デバイスは、図4に示されているように、パッケージ210と、パッケージ210の基板210aに接合された水晶素子120とを含んでいる。   As shown in FIG. 4, the quartz crystal device according to the modification of the first embodiment includes a package 210 and a quartz crystal element 120 bonded to a substrate 210 a of the package 210.

パッケージ210は、図4に示されているように、基板210aと、基板210a上に設けられた枠体210bとを含んでいる。パッケージ210は、基板210aの上面と枠体210bの内側面によって囲まれた収容空間Kが形成されている。   As shown in FIG. 4, the package 210 includes a substrate 210a and a frame 210b provided on the substrate 210a. The package 210 has an accommodation space K surrounded by the upper surface of the substrate 210a and the inner surface of the frame body 210b.

基板210aは、長方形状であり、上面で実装された水晶素子120を支持するための支持部材として機能するものである。基板210aの上面には、水晶素子120を接合するための一対の電極パッド211と凹部212が設けられている。また、基板210aの下面の四隅には、外部接続用電極端子Gが設けられている。   The substrate 210a has a rectangular shape and functions as a support member for supporting the crystal element 120 mounted on the upper surface. A pair of electrode pads 211 and a recess 212 for bonding the crystal element 120 are provided on the upper surface of the substrate 210a. In addition, external connection electrode terminals G are provided at the four corners of the lower surface of the substrate 210a.

基板210aは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなる。基板210aは、絶縁層を1層用いたものであっても、絶縁層を複数層積層したものであってもよい。基板210aの表面及び内部には、基板210aの上面の一対の電極パッド211と下面の外部接続用電極端子Gとを電気的に接続するための配線パターン(図示せず)及びビア導体(図示せず)が設けられている。   The substrate 210a is made of an insulating layer made of a ceramic material such as alumina ceramic or glass-ceramic. The substrate 210a may be one using one insulating layer, or may be a laminate of a plurality of insulating layers. A wiring pattern (not shown) and via conductors (not shown) for electrically connecting the pair of electrode pads 211 on the upper surface of the substrate 210a and the external connection electrode terminals G on the lower surface of the substrate 210a. Z).

枠体210bは、基板210a上に収容空間Kを形成するためのものである。枠体210bは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料からなり、基板210aと一体的に形成されている。   The frame body 210b is for forming the accommodation space K on the substrate 210a. The frame 210b is made of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, and is formed integrally with the substrate 210a.

凹部212は、図4に示されているように、基板210a上に、開口面の面積が底面の面積に比べて大きい四角錐台状で設けられている。凹部212は、平面視して水晶素子120の中央部と重なる位置から水晶素子120の対辺に対応した外周部125と重なる位置にかけて設けられている。   As shown in FIG. 4, the recess 212 is provided on the substrate 210 a in the shape of a quadrangular pyramid having an opening area larger than the bottom area. The concave portion 212 is provided from a position overlapping the central portion of the crystal element 120 in a plan view to a position overlapping the outer peripheral portion 125 corresponding to the opposite side of the crystal element 120.

蓋体230は、このような蓋体230は、真空状態にある収容空間K又は窒素ガスなどが充填された収容空間Kを気密的に封止するためのものである。具体的には、蓋体230は、所定雰囲気で、枠体210b上に載置され、枠体210bと蓋体130とが接合されるように熱を印加して、枠体210bと蓋体230との間に介在する封止部材231を溶融することにより、枠体210bに接合される。   The lid 230 is for hermetically sealing the accommodation space K in a vacuum state or the accommodation space K filled with nitrogen gas or the like. Specifically, the lid body 230 is placed on the frame body 210b in a predetermined atmosphere, and heat is applied so that the frame body 210b and the lid body 130 are joined together, so that the frame body 210b and the lid body 230 are applied. The sealing member 231 interposed therebetween is melted to be joined to the frame body 210b.

また、蓋体230の下面には、平面視して水晶素子120の中央部126と重なる位置から水晶素子120の対辺に対応した外周部125と重なる位置にかけて凹み部232が設けられている。   In addition, a concave portion 232 is provided on the lower surface of the lid 230 from a position overlapping the central portion 126 of the crystal element 120 in a plan view to a position overlapping the outer peripheral portion 125 corresponding to the opposite side of the crystal element 120.

凹み部232は、開口面の面積が底面の面積に比べて大きい四角錐台状で、蓋体230の下面に設けられている。凹み部232は、平面視して水晶素子120の中央部126と重なる位置から水晶素子120の対辺に対応した外周部125と重なる位置にかけて設けられている。   The recessed portion 232 has a truncated pyramid shape in which the area of the opening surface is larger than the area of the bottom surface, and is provided on the lower surface of the lid 230. The concave portion 232 is provided from a position overlapping the central portion 126 of the crystal element 120 in a plan view to a position overlapping the outer peripheral portion 125 corresponding to the opposite side of the crystal element 120.

また、第一実施形態の変形例における水晶デバイスは、蓋体230を枠体210bの上面に接合するので、例え蓋体230に基板210a上面と平行な力が加わったとしても、蓋体230が枠体210bの上面でのみ位置ずれを起こすことになる。よって、蓋体230が、水晶素子120に接触することがなく、水晶素子120が導電性接着剤DSから剥がれてしまうようなことを防ぐことが可能となる。これにより、水晶デバイスは、水晶素子120の発振周波数を安定して出力することが可能となる。   Further, since the crystal device in the modification of the first embodiment joins the lid 230 to the upper surface of the frame 210b, even if a force parallel to the upper surface of the substrate 210a is applied to the lid 230, the lid 230 A positional shift occurs only on the upper surface of the frame 210b. Therefore, it is possible to prevent the lid 230 from coming into contact with the crystal element 120 and the crystal element 120 from being peeled off from the conductive adhesive DS. As a result, the crystal device can stably output the oscillation frequency of the crystal element 120.

(第二実施形態)
以下、第二実施形態における水晶デバイスについて説明する。なお、第二実施形態における水晶デバイスのうち、上述した水晶デバイスと同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
(Second embodiment)
Hereinafter, the crystal device according to the second embodiment will be described. In addition, about the quartz crystal device in 2nd embodiment, about the part similar to the crystal device mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted suitably.

第二実施形態における水晶デバイスは、図5に示されているように、一辺の対辺に位置する他辺が基板310と間を空けて設けられた水晶素子120とを備え、基板310の上面は、水晶素子120の一辺側から水晶素子120の他辺側にかけて、水晶素子120の他辺側が低くなるように傾斜している点で第一実施形態と異なる。   As shown in FIG. 5, the crystal device according to the second embodiment includes a crystal element 120 provided on the opposite side of one side with the substrate 310 spaced apart from the substrate 310, and the upper surface of the substrate 310 is The second embodiment is different from the first embodiment in that the other side of the crystal element 120 is inclined from one side of the crystal element 120 to the other side of the crystal element 120.

基板310は、長方形状であり、上面で実装された水晶素子120を支持するための支持部材として機能するものである。基板310の上面には、水晶素子120を接合するための一対の電極パッド311が設けられている。また、基板310の下面の四隅には、外部接続用電極端子Gが設けられている。   The substrate 310 has a rectangular shape and functions as a support member for supporting the crystal element 120 mounted on the upper surface. A pair of electrode pads 311 for joining the crystal element 120 is provided on the upper surface of the substrate 310. In addition, external connection electrode terminals G are provided at the four corners of the lower surface of the substrate 310.

基板310は、電極パッド311が設けられている位置が高くなるように傾斜がなされている。この際の傾斜角度θは、5〜30度となっている。このように、電極パッド311が設けられている位置が高くなるように傾斜が設けられていることよって、例え水晶素子120が傾いても、水晶素子120が基板310に接触することを低減することができる。   The substrate 310 is inclined so that the position where the electrode pad 311 is provided is higher. The inclination angle θ at this time is 5 to 30 degrees. As described above, since the inclination is provided so that the position where the electrode pad 311 is provided is higher, even if the crystal element 120 is inclined, the contact of the crystal element 120 with the substrate 310 is reduced. Can do.

水晶素子120の一辺の対辺に位置する他辺と基板310とが間を空けて設けられている。水晶素子120の一辺の対辺に位置する他辺と基板310との間隔は、例えば50〜150μmである。このように水晶素子120の一辺の対辺に位置する他辺と基板310との間隔を設けておくことにより、水晶素子120の先端部は、基板310と接触することを低減することができる。   The other side located on the opposite side of one side of the crystal element 120 and the substrate 310 are provided with a gap therebetween. The distance between the other side located on the opposite side of the quartz element 120 and the substrate 310 is, for example, 50 to 150 μm. Thus, by providing a distance between the substrate 310 and the other side located on the opposite side of the crystal element 120, the tip of the crystal element 120 can be reduced from contacting the substrate 310.

第二実施形態の変形例における水晶デバイスは、電極パッド311が設けられた箇所の基板310の厚みが一番厚くなるように設けられていることによって、電子機器等のマザーボードに実装する際に、水晶素子120と電極パッド111が接続している箇所に熱が加わったとしても、基板310の厚みを十分に確保しているため、基板310のひび割れを防ぐことが可能となる。   When the quartz crystal device in the modified example of the second embodiment is provided so that the thickness of the substrate 310 at the location where the electrode pad 311 is provided is the largest, when mounted on a motherboard such as an electronic device, Even if heat is applied to the location where the crystal element 120 and the electrode pad 111 are connected, the substrate 310 is sufficiently thick, and thus the substrate 310 can be prevented from cracking.

尚、本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。上記の第一実施形態の変形例では、枠体210bが基板210aと同様にセラミック材で一体的に形成した場合を説明したが、枠体210bが金属製であっても構わない。この場合、枠体は、銀−銅等のロウ材を介して基板の導体膜に接合されている。   In addition, it is not limited to this embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. In the modification of the first embodiment, the case where the frame body 210b is integrally formed of a ceramic material in the same manner as the substrate 210a has been described. However, the frame body 210b may be made of metal. In this case, the frame is joined to the conductor film of the substrate via a brazing material such as silver-copper.

上記実施形態では、水晶素子は、AT用水晶素子を用いた場合を説明したが、基部と、基部の側面より同一の方向に延びる二本の平板形状の振動腕部とを有する音叉型屈曲水晶素子を用いても構わない。   In the above embodiment, the case where an AT crystal element is used as the crystal element has been described. However, a tuning fork-type bent crystal having a base and two flat plate-shaped vibrating arms extending in the same direction from the side surface of the base. An element may be used.

上記実施形態では、凹部及び凹み部の開口面の形状が四角形状を用いた場合を説明したが、凹部及び凹み部の開口面の形状が、略楕円状、略円形状であっても構わない。このようにすることにより、凹部及び凹み部の角部にかかる応力を分散し、基板及び蓋体の欠けを低減することができる。基板及び蓋体の欠けを低減することで、収容空間Kは、気密封止を維持することが可能となる。   In the above embodiment, the case where the shape of the opening surface of the recess and the recess is a square shape has been described. However, the shape of the opening surface of the recess and the recess may be approximately elliptical or approximately circular. . By doing in this way, the stress concerning the corner | angular part of a recessed part and a recessed part can be disperse | distributed, and the chip | tip of a board | substrate and a cover body can be reduced. By reducing the chipping of the substrate and the lid, the accommodation space K can maintain hermetic sealing.

210・・・パッケージ
110、210a、310・・・基板
210b・・・枠体
111、211、311・・・電極パッド
112、212、312・・・凹部
120・・・水晶素子
121・・・水晶素板
122・・・励振用電極
123・・・接続用電極
124・・・引き出し電極
130、230・・・蓋体
130a・・・蓋本体部
130b・・・蓋枠部
131、231・・・封止部材
132、232・・・凹み部
K・・・収容空間
DS・・・導電性接着剤
G・・・外部接続用端子
210: Package 110, 210a, 310 ... Substrate 210b ... Frame body 111, 211, 311 ... Electrode pad 112, 212, 312 ... Recessed portion 120 ... Crystal element 121 ... Crystal Base plate 122 ... Excitation electrode 123 ... Connecting electrode 124 ... Lead electrode 130, 230 ... Cover body 130a ... Cover body part 130b ... Cover frame part 131,231 ... Sealing member 132, 232 ... Recessed portion K ... Housing space DS ... Conductive adhesive G ... Terminal for external connection

Claims (1)

基板と、
前記基板上に設けられた電極パッドと、
矩形状の外形であって、一辺が前記電極パッドに接続され、前記一辺の対辺に位置する他辺が前記基板と間を空けて設けられた水晶素子と
前記基板上に、前記水晶素子及び前記電極パッドを覆う蓋体と、
を備え、
前記水晶素子は、上下方向の厚みが外周部に比べて中央部が厚くなるように形成されており、前記基板の上面には、平面視して前記中央部と重なる位置から前記対辺に対応した外周部と重なる位置にかけて凹部が設けられており、
前記蓋体の下面には、平面視して前記中央部と重なる位置から前記対辺に対応した外周部と重なる位置にかけて凹み部が設けられており、
前記凹み部の開口面は、平面視して、前記凹部の開口面と重なる位置に設けられており、前記凹み部の底面は、平面透視して、前記凹部の底面と重なる位置に設けられており、前記凹み部の上下方向の長さは、前記凹部の上下方向の長さと比較して短くなっている
ことを特徴とする水晶デバイス。
A substrate,
An electrode pad provided on the substrate;
A quartz element having a rectangular outer shape, one side connected to the electrode pad, and the other side located on the opposite side of the one side is provided to be spaced from the substrate ;
A lid that covers the crystal element and the electrode pad on the substrate;
With
The quartz element is formed so that the central part is thicker in the vertical direction than the outer peripheral part, and the upper surface of the substrate corresponds to the opposite side from a position overlapping the central part in plan view. A recess is provided over the position overlapping the outer periphery ,
On the lower surface of the lid body, a concave portion is provided from a position overlapping the central portion in a plan view to a position overlapping the outer peripheral portion corresponding to the opposite side,
The opening surface of the recess is provided at a position that overlaps the opening surface of the recess when viewed in plan, and the bottom surface of the recess is provided at a position that overlaps the bottom surface of the recess when viewed through the plane. The length of the concave portion in the vertical direction is shorter than the length of the concave portion in the vertical direction .
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