JP6350248B2 - Piezoelectric oscillator - Google Patents

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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Description

本発明は、電子部品が搭載された平板状の回路基板の上部に圧電振動子が導電接合された圧電発振器に関する。   The present invention relates to a piezoelectric oscillator in which a piezoelectric vibrator is conductively bonded to an upper part of a flat circuit board on which electronic components are mounted.

各種電子機器に用いられている圧電発振器として表面実装構造のものが普及している。例えば圧電素子がパッケージ内に気密封止された圧電振動子の下部に、発振回路や温度補償回路等を内蔵した集積回路素子(IC)が搭載された平板状の回路基板を接合することによって、圧電素子や集積回路素子を封入するための専用パッケージを準備することなく表面実装型の圧電発振器を得ることができる。このような構成の圧電発振器は例えば特許文献1に開示されている。   A surface-mounted structure is widely used as a piezoelectric oscillator used in various electronic devices. For example, by joining a flat circuit board on which an integrated circuit element (IC) including an oscillation circuit, a temperature compensation circuit, and the like is mounted on the lower part of a piezoelectric vibrator in which a piezoelectric element is hermetically sealed in a package, A surface-mount type piezoelectric oscillator can be obtained without preparing a dedicated package for enclosing a piezoelectric element or an integrated circuit element. A piezoelectric oscillator having such a configuration is disclosed in Patent Document 1, for example.

特許文献1における圧電発振器では、パッケージ(1)と回路基板(6)との接合に半田や導電接着剤からなる接合材(13)が用いられている。この圧電発振器は、回路基板(6)の下面の外部端子(10)が、マザーボード等の外部基板(外部配線基板)上の配線に半田接合される。外部基板上に実装された様々な電子部品等から発生した熱は、当該基板上に実装された圧電発振器へも伝導する。具体的には外部基板から発生した熱は、外部端子(10)から配線導体(9)等を経由して回路基板の上面の半導体集積部品(7)に伝導する。また外部基板から発生した熱は、外部端子(10)から接合材(13)等を経由して圧電振動子(5)にも伝導する。   In the piezoelectric oscillator disclosed in Patent Document 1, a bonding material (13) made of solder or conductive adhesive is used for bonding the package (1) and the circuit board (6). In this piezoelectric oscillator, the external terminal (10) on the lower surface of the circuit board (6) is soldered to a wiring on an external board (external wiring board) such as a mother board. Heat generated from various electronic components mounted on the external substrate is also conducted to the piezoelectric oscillator mounted on the substrate. Specifically, heat generated from the external board is conducted from the external terminal (10) to the semiconductor integrated component (7) on the upper surface of the circuit board via the wiring conductor (9) and the like. The heat generated from the external substrate is also conducted from the external terminal (10) to the piezoelectric vibrator (5) via the bonding material (13) and the like.

特許文献1における圧電発振器の構成の場合、外部基板や集積回路素子から発生した熱の圧電振動子への熱伝導経路は主に半田から成る接合材13である。このため回路基板から圧電振動子に熱が伝導して圧電発振器全体が熱的に平衡な状態になるまでに時間を要することになる。これにより、例えば温度センサや温度補償回路を内蔵した集積回路素子を有する温度補償型の圧電発振器(TCXO)の場合、温度変化に対する追従性(温度追従性)が良好でないことにより、周囲温度の変化に対する周波数の変動を表す,いわゆる周波数ドリフト特性を良化させることが困難となる。つまり、高精度な温度補償が困難になるという問題がある。また、温度センサや温度補償回路を内蔵しない集積回路素子を用いた圧電発振器(SPXO)の場合では、電源を投入してから発振周波数が安定するまでの時間、いわゆる起動特性を向上させ難くなってしまう。   In the configuration of the piezoelectric oscillator in Patent Document 1, the heat conduction path of heat generated from the external substrate or the integrated circuit element to the piezoelectric vibrator is the bonding material 13 mainly made of solder. For this reason, it takes time until heat is conducted from the circuit board to the piezoelectric vibrator and the entire piezoelectric oscillator is in a thermal equilibrium state. Thus, for example, in the case of a temperature compensated piezoelectric oscillator (TCXO) having an integrated circuit element incorporating a temperature sensor and a temperature compensation circuit, the follow-up property (temperature follow-up property) with respect to the temperature change is not good, so that the change in the ambient temperature It is difficult to improve the so-called frequency drift characteristic, which represents the fluctuation of the frequency with respect to. That is, there is a problem that high-precision temperature compensation becomes difficult. Also, in the case of a piezoelectric oscillator (SPXO) using an integrated circuit element that does not incorporate a temperature sensor or a temperature compensation circuit, it is difficult to improve the so-called start-up characteristic, the time from when the power is turned on until the oscillation frequency is stabilized. End up.

特開2007−067779号JP 2007-067779

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、専用設計が不要で高精度な温度補償または良好な起動特性を実現した圧電発振器を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric oscillator that does not require a dedicated design and realizes highly accurate temperature compensation or good starting characteristics.

上記目的を達成するために本発明は、圧電素子が収容された絶縁性容器の外底面に、前記圧電素子と電気的に接続された電極を含む複数の外部電極を有する圧電振動子と、平板状であって、その一主面の中央部に集積回路素子を搭載するための複数のパッドを有するとともに、前記一主面の外周部に前記圧電振動子の外部電極に対応した複数の接合電極を有する絶縁基板とが、導電性接合材を介して一体接合された圧電発振器であって、前記複数の接合電極には前記複数のパッドの一部と電気的に接続された圧電振動子用の接合電極が含まれ、前記圧電振動子が前記複数のパッドに接合された集積回路素子を覆うように、圧電振動子の外部電極と絶縁基板の接合電極とが導電性接合材を介して接合された状態において、前記外部電極の下面と前記集積回路素子の上面とが接触している。   In order to achieve the above object, the present invention provides a piezoelectric vibrator having a plurality of external electrodes including an electrode electrically connected to the piezoelectric element on the outer bottom surface of an insulating container in which the piezoelectric element is accommodated, and a flat plate And having a plurality of pads for mounting an integrated circuit element in the central portion of the one main surface, and a plurality of bonding electrodes corresponding to the external electrodes of the piezoelectric vibrator on the outer peripheral portion of the one main surface A piezoelectric oscillator integrally bonded via a conductive bonding material, wherein the plurality of bonding electrodes are for piezoelectric vibrators electrically connected to a part of the plurality of pads. A bonding electrode is included, and the external electrode of the piezoelectric vibrator and the bonding electrode of the insulating substrate are bonded via a conductive bonding material so as to cover the integrated circuit element bonded to the plurality of pads. In a state where the lower surface of the external electrode And the upper surface of the serial integrated circuit devices are in contact.

上記発明によれば、圧電発振器の高精度な温度補償または起動特性の向上を実現することができる。これは圧電振動子の外部電極と絶縁基板の接合電極とが導電性接合材を介して接合されているとともに、圧電振動子の外部電極の下面と集積回路素子の上面とが接触していることによる。外部基板から圧電発振器の前記絶縁基板に伝導した熱は、前記導電性接合材を介して圧電振動子に伝導する。さらに前記絶縁基板に伝導した熱は、集積回路素子を経由してその上面に接触した前記外部電極を介して圧電振動子へも伝導する。つまり、圧電振動子への熱伝導経路が従来よりも増加するため、より早く圧電発振器を熱的に平衡な状態な状態に移行させることができる。これにより、温度追従性が向上し、高精度な温度補償または起動特性の向上を実現することができる。   According to the above invention, it is possible to realize high-precision temperature compensation or an improvement in the start-up characteristic of the piezoelectric oscillator. This is because the external electrode of the piezoelectric vibrator and the bonding electrode of the insulating substrate are bonded via a conductive bonding material, and the lower surface of the external electrode of the piezoelectric vibrator is in contact with the upper surface of the integrated circuit element. by. The heat conducted from the external substrate to the insulating substrate of the piezoelectric oscillator is conducted to the piezoelectric vibrator through the conductive bonding material. Furthermore, the heat conducted to the insulating substrate is also conducted to the piezoelectric vibrator via the external electrode that is in contact with the upper surface of the insulating substrate via the integrated circuit element. That is, since the heat conduction path to the piezoelectric vibrator is increased as compared with the conventional case, the piezoelectric oscillator can be shifted to a state of thermal equilibrium more quickly. Thereby, temperature followability improves and it is possible to realize highly accurate temperature compensation or improved start-up characteristics.

また上記目的を達成するために、前記絶縁基板の他主面の外周部には、外部と接続するための複数の外部接続端子が形成されてなり、前記圧電振動子用の接合電極と電気的に接続されていないパッドを含む複数のパッドと、前記複数の外部接続端子とが、絶縁基板に設けられたビアまたはスルーホールまたは側面電極のうちのいずれか1つの接続手段を介して電気的に接続され、前記複数の接合電極の一部が、前記接続手段と電気的に接続されず、かつ当該複数の接合電極の各々に対向する外部接続端子と平面視で部分的に重畳していてもよい。   In order to achieve the above object, a plurality of external connection terminals for connection to the outside are formed on the outer peripheral portion of the other main surface of the insulating substrate, and the electrical connection with the bonding electrode for the piezoelectric vibrator A plurality of pads including pads that are not connected to each other, and the plurality of external connection terminals are electrically connected via any one of connecting means of vias, through holes, or side electrodes provided on the insulating substrate. Even if a part of the plurality of junction electrodes is not electrically connected to the connection means and partially overlaps with an external connection terminal facing each of the plurality of junction electrodes in plan view. Good.

上記発明によれば、前記複数の接合電極の一部は、圧電振動子用の接合電極と電気的に接続されていないパッド(機能端子用パッド)と外部接続端子とをつなぐ接続手段と電気的に接続されていないため、機能端子である複数の外部接続端子と圧電振動子とを異なる電位に保つことができる。また前記複数の接合電極の一部が、当該接合電極の各々に対向する外部接続端子と平面視で部分的に重畳しているため、絶縁基板を挟んで互いに対向する接合電極と外部接続端子との間で発生する浮遊容量を低減することができる。   According to the above invention, some of the plurality of bonding electrodes are electrically connected to the connecting means for connecting the pads (functional terminal pads) that are not electrically connected to the bonding electrodes for the piezoelectric vibrator and the external connection terminals. Therefore, the plurality of external connection terminals, which are function terminals, and the piezoelectric vibrator can be kept at different potentials. In addition, since some of the plurality of bonding electrodes partially overlap with the external connection terminals facing each of the bonding electrodes in plan view, the bonding electrodes and the external connection terminals facing each other across the insulating substrate The stray capacitance generated between the two can be reduced.

また上記目的を達成するために、前記導電性接合材が、揺変性を有する導電性接着剤であってもよい。   In order to achieve the above object, the conductive bonding material may be a conductive adhesive having thixotropy.

上記発明によれば、導電性接合材が揺変性(いわゆるチクソトロピー:Thixotropy)を有するため、圧電振動子と絶縁基板との隙間に導電性接合材を留めることができる。また圧電振動子と絶縁基板との接合前の段階において、導電性接合材の厚み(高さ)を集積回路素子の厚み(高さ)以上に維持し易くなる。このようにすることによって、絶縁基板の上方に位置する圧電振動子に対して上方から加重した後の状態において、柱状になった導電性接合材の所望の径を確保することができる。つまり導電性接合材の局所的な小径化を抑制することができる。その結果、圧電振動子と絶縁基板との接合強度を向上させることができる。また、接合電極に対して内側に位置する集積回路素子を搭載するための複数のパッド等への接合材の流出による短絡を防止することができる。   According to the above invention, since the conductive bonding material has thixotropy (so-called thixotropy), the conductive bonding material can be retained in the gap between the piezoelectric vibrator and the insulating substrate. In addition, it becomes easy to maintain the thickness (height) of the conductive bonding material to be equal to or greater than the thickness (height) of the integrated circuit element before the bonding between the piezoelectric vibrator and the insulating substrate. By doing in this way, the desired diameter of the columnar conductive bonding material can be ensured in a state after being weighted from above with respect to the piezoelectric vibrator located above the insulating substrate. That is, local diameter reduction of the conductive bonding material can be suppressed. As a result, the bonding strength between the piezoelectric vibrator and the insulating substrate can be improved. In addition, it is possible to prevent a short circuit due to the outflow of the bonding material to a plurality of pads or the like for mounting the integrated circuit element positioned inside the bonding electrode.

以上のように本発明によれば、専用設計が不要で高精度な温度補償または良好な起動特性を実現した圧電発振器を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric oscillator that does not require a dedicated design and realizes highly accurate temperature compensation or good start-up characteristics.

本発明の実施形態に係る水晶発振器の断面模式図1 is a schematic cross-sectional view of a crystal oscillator according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る水晶発振器の絶縁基板の上面模式図Schematic top view of an insulating substrate of a crystal oscillator according to an embodiment of the present invention 本発明の実施形態に係る水晶発振器の絶縁基板の上面模式図Schematic top view of an insulating substrate of a crystal oscillator according to an embodiment of the present invention 本発明の実施形態の変形例に係る水晶発振器の絶縁基板の上面模式図The upper surface schematic diagram of the insulated substrate of the crystal oscillator which concerns on the modification of embodiment of this invention

以下、本発明の実施形態について図1乃至3を用いて説明する。本発明の実施形態では圧電発振器として温度補償型の水晶発振器(Temperature Compensated Crystal Oscillator。いわゆるTCXO)を例に挙げて説明する。図1は本発明の実施形態に係る水晶発振器の断面模式図である。図1に示すように水晶発振器1は、集積回路素子(IC)4が搭載された平板状の絶縁基板3の上部に、導電性接合材9を介して水晶振動子2が一体接合された構造となっている。水晶振動子2は、集積回路素子4の上面を完全に覆うように絶縁基板3の上に配されている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the embodiment of the present invention, a temperature compensated crystal oscillator (so-called TCXO) will be described as an example of a piezoelectric oscillator. FIG. 1 is a schematic sectional view of a crystal oscillator according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a crystal oscillator 1 has a structure in which a crystal resonator 2 is integrally bonded to a top of a flat insulating substrate 3 on which an integrated circuit element (IC) 4 is mounted via a conductive bonding material 9. It has become. The crystal resonator 2 is disposed on the insulating substrate 3 so as to completely cover the upper surface of the integrated circuit element 4.

以下、水晶発振器を構成する主要部材について説明する。まず水晶振動子について説明した後、水晶振動子と接合される絶縁基板等について説明する。図1において水晶振動子2は表面実装型の圧電振動子である。水晶振動子2は略直方体状であり、平面視における外形寸法は長辺側が2.05mmで、短辺側が1.65mmとなっている。水晶振動子2は、水晶素子5と、これを収容するための凹部8が設けられた絶縁性の容器20と、凹部8を包囲する堤部の上面に取り付けられた金属リングRと、凹部8を塞ぐように金属リングRの上面に接合される蓋体21とが主な部材となっている。   Hereinafter, main members constituting the crystal oscillator will be described. First, the crystal resonator will be described, and then the insulating substrate and the like bonded to the crystal resonator will be described. In FIG. 1, a crystal resonator 2 is a surface-mount type piezoelectric resonator. The crystal resonator 2 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and the outer dimensions in plan view are 2.05 mm on the long side and 1.65 mm on the short side. The crystal resonator 2 includes a crystal element 5, an insulating container 20 provided with a recess 8 for accommodating the crystal element 5, a metal ring R attached to the upper surface of a bank portion surrounding the recess 8, and a recess 8. The lid 21 which is joined to the upper surface of the metal ring R so as to cover the main part is a main member.

容器20は、2枚のセラミックグリーンシート20a,20bが積層された状態で焼成により一体成型された箱状体である。具体的には容器20は、下層シート20aの上面に、中央部分が開口した枠状の上層シート20bが積層された積層体である。下層20aと上層20bとによって凹部8が形成され、凹部8は平面視では略矩形となっている。なお上層シート20bは前述した堤部に相当する。   The container 20 is a box-shaped body integrally formed by firing in a state where two ceramic green sheets 20a and 20b are laminated. Specifically, the container 20 is a laminate in which a frame-like upper layer sheet 20b having an open central portion is laminated on the upper surface of the lower layer sheet 20a. A recess 8 is formed by the lower layer 20a and the upper layer 20b, and the recess 8 is substantially rectangular in plan view. The upper layer sheet 20b corresponds to the bank portion described above.

容器20の外底面は平面視矩形状の平坦面であり、当該外底面の4隅付近には水晶振動子を外部と接続するための外部電極7が形成されている。つまり7a,7b,7c,7dの計4つの外部電極が容器20の外底面の4隅付近に形成されており、このうち図1では7b,7dのみを図示している。外部電極7b,7dは後述する水晶素子5の表裏の励振電極の各々と電気的に接続されている。そして残る2つの外部電極7a,7cは、水晶素子5と電気的に接続されていない無接続電極となっている。4つの外部電極7a,7b,7c,7dは平面視で略矩形となっている。水晶振動子の搭載時の方向の識別のための目印として、4つの外部電極のうち、例えば1つの外部電極の1の角部に切り欠き等を設けてもよい。なお本発明の実施形態では外部電極の平面視形状を略矩形としたが、矩形以外の形状であってもよい。   The outer bottom surface of the container 20 is a flat surface having a rectangular shape in plan view, and external electrodes 7 for connecting the crystal resonator to the outside are formed near the four corners of the outer bottom surface. That is, a total of four external electrodes 7a, 7b, 7c, and 7d are formed near the four corners of the outer bottom surface of the container 20, and only 7b and 7d are shown in FIG. The external electrodes 7b and 7d are electrically connected to excitation electrodes on the front and back sides of the crystal element 5 described later. The remaining two external electrodes 7 a and 7 c are non-connected electrodes that are not electrically connected to the crystal element 5. The four external electrodes 7a, 7b, 7c, and 7d are substantially rectangular in plan view. Of the four external electrodes, for example, a notch or the like may be provided in one corner of one external electrode as a mark for identifying the direction when the crystal resonator is mounted. In the embodiment of the present invention, the shape of the external electrode in plan view is substantially rectangular, but it may be other than rectangular.

容器20の凹部8の内底面801は平面視矩形状であり、内底面801の一方の短辺側には一対の水晶素子搭載用パッド6a,6b(図1では水晶素子搭載用パッド6bの記載は省略)が前記一方の短辺と平行に並列して形成されている。水晶素子搭載用パッド6aからは、下層シート20aと上層シート20bとの積層間から、下層シート20aの外側面を経由して下層シート20aの外底面に回り込む配線6a1が引き出されている。配線6a1の終端は容器20の外底面に形成された外部電極7aと接続されている。これにより、水晶素子5の一主面に形成された励振電極(図示省略)が水晶素子搭載用パッド6aと配線6a1を介して外部電極7aと電気的に接続されている。   The inner bottom surface 801 of the concave portion 8 of the container 20 has a rectangular shape in plan view, and a pair of crystal element mounting pads 6a, 6b (in FIG. 1, the crystal element mounting pad 6b is shown) on one short side of the inner bottom surface 801. Is omitted) in parallel with the one short side. From the quartz element mounting pad 6a, wiring 6a1 is drawn out from between the lamination of the lower layer sheet 20a and the upper layer sheet 20b via the outer surface of the lower layer sheet 20a to the outer bottom surface of the lower layer sheet 20a. The end of the wiring 6a1 is connected to an external electrode 7a formed on the outer bottom surface of the container 20. Thereby, the excitation electrode (not shown) formed on one main surface of the crystal element 5 is electrically connected to the external electrode 7a via the crystal element mounting pad 6a and the wiring 6a1.

同様に水晶素子搭載用パッド6bからは、凹部8の内底面801から下層シート20aと上層シート20bとの積層間と下層シート20aの外側面を経由して下層シート20aの外底面に回り込む配線6b1が引き出されている。配線6b1の終端は容器20の外底面に形成された外部電極7bと接続されている。これにより、水晶素子5の他主面に形成された励振電極(図示省略)が水晶素子搭載用パッド6bと配線6b1を介して外部電極7bと電気的に接続されている。   Similarly, from the quartz element mounting pad 6b, the wiring 6b1 wraps around from the inner bottom surface 801 of the recess 8 to the outer bottom surface of the lower layer sheet 20a through the lamination between the lower layer sheet 20a and the upper layer sheet 20b and the outer surface of the lower layer sheet 20a. Has been pulled out. The end of the wiring 6b1 is connected to an external electrode 7b formed on the outer bottom surface of the container 20. Thereby, the excitation electrode (not shown) formed on the other main surface of the crystal element 5 is electrically connected to the external electrode 7b through the crystal element mounting pad 6b and the wiring 6b1.

水晶素子5と電気的に接続されていない外部電極7a,7cは、容器20の堤部の内部に鉛直方向に設けられたビア(図示省略)および金属リングRを介して最終的に蓋体21と電気的に接続される。外部電極7a,7cのいずれか若しくは両方を接地用の電極とし、導電性接合材9や絶縁基板3等を介して外部基板の基準電位(グランド)のランドに水晶発振器1を導電接合することによって電磁的シールド効果を得ることができる。   The external electrodes 7a and 7c that are not electrically connected to the crystal element 5 are finally connected to the lid 21 via vias (not shown) and metal rings R provided in the vertical direction inside the bank portion of the container 20. And electrically connected. Either or both of the external electrodes 7a and 7c are used as grounding electrodes, and the crystal oscillator 1 is conductively bonded to the land of the reference potential (ground) of the external substrate through the conductive bonding material 9, the insulating substrate 3, etc. An electromagnetic shielding effect can be obtained.

内底面801の他方の短辺側には、導電性材料からなる平面視略長方形の枕部材が形成されている(図示省略)。前記枕部材はその長辺が容器の内底面801の短辺と略平行となるように配置されており、水晶素子5を容器20に片持ち接合した状態で水晶素子の自由端の下方に位置するようになっている。前記枕部材はタングステンの印刷処理によって形成されており、その表面にニッケルめっき層、金めっき層が順次積層されている。   On the other short side of the inner bottom surface 801, a substantially rectangular pillow member made of a conductive material in a plan view is formed (not shown). The pillow member is arranged so that its long side is substantially parallel to the short side of the inner bottom surface 801 of the container, and is positioned below the free end of the crystal element in a state where the crystal element 5 is cantilevered to the container 20. It is supposed to be. The pillow member is formed by a printing process of tungsten, and a nickel plating layer and a gold plating layer are sequentially laminated on the surface thereof.

容器20の堤部の上面にはコバールからなる金属リングRが取り付けられている。この金属リング6は後述する金属製の蓋21とシーム溶接法によって接合される。   A metal ring R made of Kovar is attached to the upper surface of the bank portion of the container 20. The metal ring 6 is joined to a metal lid 21 described later by a seam welding method.

図1において水晶素子5は、板状の圧電体であるATカット水晶振動片の表裏主面の各々に各種電極(図示省略)が形成された圧電素子である。前記各種電極とは具体的に、水晶振動片を駆動させるための励振電極と、励振電極から水晶振動片の一端側に引き出された引出電極と、引出電極の終端部であり外部との接合に用いられる接着電極のことである。これらの電極は水晶素子の表裏主面の各々に形成され、表裏で一対となっている。   In FIG. 1, a quartz crystal element 5 is a piezoelectric element in which various electrodes (not shown) are formed on each of the front and back main surfaces of an AT-cut quartz crystal vibrating piece that is a plate-like piezoelectric body. Specifically, the various electrodes are an excitation electrode for driving the crystal vibrating piece, an extraction electrode drawn from the excitation electrode to one end side of the quartz crystal vibrating piece, and a terminal portion of the extraction electrode, which is joined to the outside. It is the adhesive electrode used. These electrodes are formed on each of the front and back main surfaces of the crystal element and are paired on the front and back.

前記一対の接着電極は、導電性接着剤Sを介して容器20の一対の水晶素子搭載用パッド6a,6bのそれぞれと一対一で導電接合される。つまり板状の水晶素子5の一端側が、導電性接着剤Sを介して水晶素子搭載用パッド6(6a,6b)と片持ち接合される。なお水晶素子5は、定常状態ではその自由端側と前述した枕部材との間に僅かな隙間が生じるように水晶素子搭載用パッド6上に片持ち接合されている。   The pair of adhesive electrodes are conductively bonded to the pair of crystal element mounting pads 6a and 6b of the container 20 on a one-to-one basis through the conductive adhesive S. That is, one end side of the plate-like crystal element 5 is cantilevered with the crystal element mounting pads 6 (6a, 6b) via the conductive adhesive S. The crystal element 5 is cantilevered on the crystal element mounting pad 6 so that a slight gap is generated between the free end side and the above-described pillow member in a steady state.

本実施形態では導電性接着剤Sとして、銀フィラーや樹脂バインダ、有機溶剤等を含有したシリコーン系の導電性樹脂接合材が使用されている。なお前記導電性接着剤はシリコーン系の導電性樹脂接合材に限定されるものではなく、シリコーン系以外にもエポキシ系などの導電性樹脂接合材を使用してもよい。また導電性接着剤以外に金属製のバンプを用いてもよい。   In the present embodiment, as the conductive adhesive S, a silicone-based conductive resin bonding material containing a silver filler, a resin binder, an organic solvent, or the like is used. The conductive adhesive is not limited to a silicone-based conductive resin bonding material, and an epoxy-based conductive resin bonding material may be used in addition to the silicone-based adhesive. Moreover, you may use metal bumps other than a conductive adhesive.

図1において蓋体21は平面視略矩形の平板である。蓋体21はコバールが基材となっており、基材の表面にはニッケルメッキが施されている。
以上が水晶振動子1に係る説明である。次に絶縁基板3について説明する。
In FIG. 1, the lid 21 is a flat plate having a substantially rectangular shape in plan view. The lid 21 is made of Kovar as a base material, and the surface of the base material is plated with nickel.
This completes the description of the crystal unit 1. Next, the insulating substrate 3 will be described.

図1において絶縁基板3はアルミナ等のセラミック材料から成る単層の回路基板である。図1において絶縁基板3は平面視略矩形であり、その外形寸法は2.10mm×1.71mmであり、その厚みは0.1〜0.15mmとなっている。なお絶縁基板の基材としてセラミック材料以外にガラスエポキシ樹脂を用いてもよい。絶縁基板3の表裏主面のうち一主面(図1における上面)には、接合電極や集積回路素子を搭載するための複数のパッド等が形成されている。一方、絶縁基板3の他主面(図1における下面)には、外部基板のランド(端子)と半田等を介して導電接合される外部接続端子が複数形成されている。なお容器20と絶縁基板3の基材を同一材料にすることによって、容器と絶縁基板との熱膨張率の差に起因する応力の影響を抑制することができる。   In FIG. 1, an insulating substrate 3 is a single-layer circuit board made of a ceramic material such as alumina. In FIG. 1, the insulating substrate 3 has a substantially rectangular shape in plan view, its outer dimensions are 2.10 mm × 1.71 mm, and its thickness is 0.1 to 0.15 mm. In addition to the ceramic material, a glass epoxy resin may be used as the base material of the insulating substrate. On one main surface (the upper surface in FIG. 1) of the front and back main surfaces of the insulating substrate 3, a plurality of pads for mounting bonding electrodes and integrated circuit elements are formed. On the other hand, on the other main surface (the lower surface in FIG. 1) of the insulating substrate 3, a plurality of external connection terminals that are conductively bonded to the lands (terminals) of the external substrate through solder or the like are formed. In addition, by making the base material of the container 20 and the insulated substrate 3 into the same material, the influence of the stress resulting from the difference in a thermal expansion coefficient of a container and an insulated substrate can be suppressed.

図2は絶縁基板3の上面(一主面301)から見た模式図となっている。絶縁基板3の一主面301の中央部分には、平面視矩形の集積回路素子が搭載される複数のパッド11(11a,11b,11c,11d,11e,11f)が平面視矩形状に配置されている。これら6つのパッドは発振回路や温度補償回路、温度センサ等を1チップ化した集積回路素子(IC)が有する6つの機能端子と対応したものとなっている。なお、図2における一点鎖線は集積回路素子(4)が6つのパッド上に搭載される概略位置を表している。これら6つのパッドは絶縁基板3の上面301の引出パターンや接合電極等と一括同時に形成されており、基板側からタングステンメタライズ、ニッケルメッキ、金メッキの順に積層されている。   FIG. 2 is a schematic view seen from the upper surface (one main surface 301) of the insulating substrate 3. FIG. A plurality of pads 11 (11a, 11b, 11c, 11d, 11e, and 11f) on which an integrated circuit element having a rectangular shape in a plan view is mounted are arranged in a rectangular shape in a plan view in the central portion of the one principal surface 301 of the insulating substrate 3. ing. These six pads correspond to the six functional terminals of an integrated circuit element (IC) in which an oscillation circuit, a temperature compensation circuit, a temperature sensor, etc. are integrated on a single chip. 2 represents the approximate position where the integrated circuit element (4) is mounted on six pads. These six pads are formed simultaneously with the lead pattern, bonding electrode, and the like on the upper surface 301 of the insulating substrate 3, and are laminated in the order of tungsten metallization, nickel plating, and gold plating from the substrate side.

前記6つのパッドのうち、パッド11bと11eは水晶振動子と接続される水晶振動子用のパッドとなっている。そしてパッド11dは、水晶発振器1の複数の外部接続端子のうち、グランド接続用の端子と電気的に接続されたパッドとなっている。   Of the six pads, pads 11b and 11e are pads for crystal resonators connected to the crystal resonators. The pad 11 d is a pad that is electrically connected to a ground connection terminal among the plurality of external connection terminals of the crystal oscillator 1.

絶縁基板3の一主面301の外周部には、水晶振動子の外部電極に対応した4つの接合電極10a,10b,10c,10dが互いに離間した状態で配されている。接合電極10aと10bとは平面視矩形状の絶縁基板3の一主面301の短辺と略平行に整列して配置されている。同様に接合電極10cと10dも絶縁基板3の一主面301の短辺と略平行に整列して配置されている。これら4つの接合電極同士を直線で結ぶと、平面視で長方形となるように4つの接合電極が一主面301上に形成されている。   Four bonding electrodes 10a, 10b, 10c, and 10d corresponding to the external electrodes of the crystal resonator are disposed on the outer peripheral portion of the one main surface 301 of the insulating substrate 3 in a state of being separated from each other. The joining electrodes 10a and 10b are arranged in alignment with the short side of the main surface 301 of the insulating substrate 3 having a rectangular shape in plan view. Similarly, the bonding electrodes 10c and 10d are also arranged in alignment with the short side of the one main surface 301 of the insulating substrate 3 in substantially parallel. When these four bonding electrodes are connected with a straight line, the four bonding electrodes are formed on one main surface 301 so as to be rectangular in plan view.

図2に示すように、4つの接合電極の配列方向と6つのパッドの配列方向とは略平行になっている。具体的には、4つの接合電極10a〜10dの絶縁基板3の一主面301の短辺方向における配列方向と、6つのパッド11a〜11eの絶縁基板3の一主面301の短辺方向における配列方向とが略平行になっている。つまり、平面視矩形状の6つのパッドの長手方向と、絶縁基板3の短辺方向とが略平行になっている。   As shown in FIG. 2, the arrangement direction of the four bonding electrodes and the arrangement direction of the six pads are substantially parallel. Specifically, the arrangement direction in the short side direction of the one main surface 301 of the insulating substrate 3 of the four bonding electrodes 10a to 10d and the short side direction of the one main surface 301 of the insulating substrate 3 in the six pads 11a to 11e. The arrangement direction is substantially parallel. That is, the longitudinal direction of the six pads having a rectangular shape in plan view and the short side direction of the insulating substrate 3 are substantially parallel to each other.

このような配置にすることによって、図2の6つのパッドだけが90度回転した配置の構成の絶縁基板に比べて、水晶振動子用の接合電極10b,10dと水晶振動子用のパッド11b,11eとの間の距離を相対的に短縮することができる。換言すれば後述する引出パターン12,13の長さを短くすることができる。これにより、外部基板からの絶縁基板3を通じて集積回路素子4へ伝導した熱の、接合電極への伝導を早めることができる。その結果、より早く水晶発振器を熱的に平衡な状態に移行させることができる。   By adopting such an arrangement, the crystal resonator bonding electrodes 10b and 10d and the crystal resonator pad 11b, as compared with the insulating substrate having a configuration in which only the six pads in FIG. 11e can be relatively shortened. In other words, the length of the drawing patterns 12 and 13 described later can be shortened. Thereby, the conduction of heat conducted from the external substrate to the integrated circuit element 4 through the insulating substrate 3 to the bonding electrode can be accelerated. As a result, the crystal oscillator can be shifted to a thermal equilibrium state more quickly.

なお前記接合電極の上面のうち中央部だけが露出するように、接合電極上を周状にアルミナ等の絶縁性の膜で被覆してもよい。このような絶縁性の膜を接合電極上に形成することによって、導電性接合材のパッド等への流出防止効果を向上させることができる。   The bonding electrode may be circumferentially covered with an insulating film such as alumina so that only the central portion of the upper surface of the bonding electrode is exposed. By forming such an insulating film on the bonding electrode, it is possible to improve the effect of preventing the conductive bonding material from flowing out to the pad or the like.

接合電極10bはパッド11bから引出パターン12によって引き出された水晶振動子用の接合電極であり、接合電極10dはパッド11eから引出パターン13によって引き出された水晶振動子用の接合電極である。つまり、4つの接合電極には6つのパッドの一部から引き出された水晶振動子用の接合電極が含まれている。   The bonding electrode 10b is a bonding electrode for a crystal resonator drawn out from the pad 11b by the drawing pattern 12, and the bonding electrode 10d is a bonding electrode for a crystal resonator drawn out from the pad 11e by the drawing pattern 13. That is, the four bonding electrodes include bonding electrodes for crystal resonators drawn from some of the six pads.

図2に示すように、パッド11aは絶縁基板3の一方の長辺側の周縁付近であって接合電極10aに近接する位置まで引出パターン11a1を介して引き出されており、その終端部には絶縁基板3を厚み方向に貫通するビアV1が形成されている。パッド11cは絶縁基板3の前記長辺側の周縁付近であって接合電極10dに近接する位置まで引出パターン11c1を介して引き出されており、その終端部には絶縁基板3を厚み方向に貫通するビアV4が形成されている。   As shown in FIG. 2, the pad 11a is led out through the lead-out pattern 11a1 to a position near the periphery on one long side of the insulating substrate 3 and close to the bonding electrode 10a. A via V1 penetrating the substrate 3 in the thickness direction is formed. The pad 11c is led out through the lead pattern 11c1 to a position near the periphery of the long side of the insulating substrate 3 and close to the bonding electrode 10d, and the terminal portion penetrates the insulating substrate 3 in the thickness direction. A via V4 is formed.

パッド11fは、絶縁基板3の他方の長辺側の周縁付近であってパッド11cよりも外側(10bが配置された側)の位置まで引出パターン11f1を介して引き出されている。   The pad 11f is led out through the lead pattern 11f1 to the position near the periphery on the other long side of the insulating substrate 3 and outside the pad 11c (side where the 10b is arranged).

一方、パッド11dは、絶縁基板3の前記他方の長辺側の周縁付近を通る引出パターン11d1を経由して接合電極10cと接続されている。パッド11dと接合電極10cとを結ぶ引出パターン11d1の途中には、絶縁基板3を厚み方向に貫通するビアV3が形成されている。なお図1ではビアV1とビアV4のみを図示している。前述したビアは、絶縁基板の表裏を貫通する貫通孔の内部に熱伝導率が良好な金属(例えば銅等)が充填された部材のことである。   On the other hand, the pad 11d is connected to the bonding electrode 10c via a lead pattern 11d1 passing through the vicinity of the peripheral edge on the other long side of the insulating substrate 3. A via V3 penetrating the insulating substrate 3 in the thickness direction is formed in the middle of the lead pattern 11d1 connecting the pad 11d and the bonding electrode 10c. In FIG. 1, only the via V1 and the via V4 are illustrated. The above-described via is a member in which a metal (for example, copper) having a good thermal conductivity is filled in a through hole penetrating the front and back of the insulating substrate.

絶縁基板3の他主面302は平面視略矩形であり、その4隅付近の各々には水晶発振器1を外部基板のランドと半田等を介して導電接合するための4つの外部接続端子14a,14b,14c,14d(図1で14bと14dのみ図示)が形成されている。前述した4つのビアV1,V2,V3,V4はそれぞれ外部接続端子14a,14b,14c,14dと一対一で電気的に接続されている。なお前記ビア以外に、絶縁基板に穿孔した貫通孔の内壁面に導体が被着したスルーホールを用いてもよい。   The other main surface 302 of the insulating substrate 3 has a substantially rectangular shape in plan view, and four external connection terminals 14a for electrically bonding the crystal oscillator 1 to the lands of the external substrate via solder or the like in the vicinity of the four corners. 14b, 14c and 14d (only 14b and 14d are shown in FIG. 1) are formed. The four vias V1, V2, V3, and V4 described above are electrically connected to the external connection terminals 14a, 14b, 14c, and 14d on a one-to-one basis. In addition to the via, a through hole in which a conductor is attached to an inner wall surface of a through hole drilled in an insulating substrate may be used.

このように4つの外部接続端子と、集積回路素子の搭載用のパッドの一部とを熱伝導率が良好な金属が充填されたビアを介して電気的に接続することによって、外部基板から絶縁基板の下面側に伝導した熱を、短距離で効率的に絶縁基板の上面の集積回路素子へ伝導させることができる。そして集積回路素子に伝導した熱は、集積回路素子の内部の温度センサで検知されるとともに、導電性接合材9を介した熱伝導経路以外に集積回路素子の上面と接触した水晶振動子の外部電極へも伝導される。このとき集積回路素子から発生した熱も、集積回路素子の上面と接触した水晶振動子の外部電極へ伝導される。なお4つの外部接続端子のうちの1つ(14c)はグランド接続用の端子となっており、当該端子に水晶振動子のグランド用の外部電極を導電接合することによって電磁的シールド効果を得ることができる。   In this way, the four external connection terminals and a part of the pad for mounting the integrated circuit element are electrically connected through the via filled with the metal having a good thermal conductivity, thereby insulating from the external substrate. The heat conducted to the lower surface side of the substrate can be efficiently conducted to the integrated circuit element on the upper surface of the insulating substrate in a short distance. The heat conducted to the integrated circuit element is detected by a temperature sensor inside the integrated circuit element, and the outside of the crystal resonator that is in contact with the upper surface of the integrated circuit element other than the heat conduction path through the conductive bonding material 9. Conducted to the electrode. At this time, heat generated from the integrated circuit element is also conducted to the external electrode of the crystal unit in contact with the upper surface of the integrated circuit element. One of the four external connection terminals (14c) is a terminal for ground connection, and an electromagnetic shielding effect is obtained by conductively bonding the ground external electrode of the crystal resonator to the terminal. Can do.

また4つの外部接続端子と、集積回路素子の搭載用のパッドの一部との電気的接続をビアを介することによって、多数の絶縁基板がマトリクス状に整列して一体成型された集合基板から個体の絶縁基板に分割する際の金属屑の発生を防止することができる。なおビアの端部の上面に前述したアルミナ等の絶縁性の膜を、その中央部分が開口するように周状に被覆することによって、さらに前記金属屑の発生の防止効果を高めることができる。これを、平面視略矩形の絶縁基板の一主面と他主面との間の電気的接続を、絶縁基板の4つの角部に4分の1円状のキャスタレーション(詳細は後述)を設けることによって行う場合に関して説明する。   In addition, by electrically connecting the four external connection terminals and a part of the pads for mounting the integrated circuit elements via the vias, a plurality of insulating substrates are individually formed from a collective substrate integrally formed in a matrix form. It is possible to prevent the generation of metal scrap when dividing into the insulating substrates. Note that the above-described insulating film such as alumina is coated on the upper surface of the end portion of the via in a circumferential shape so that the central portion is opened, thereby further enhancing the effect of preventing the generation of the metal scraps. In this case, the electrical connection between one main surface and the other main surface of the insulating substrate having a substantially rectangular shape in a plan view is made by a quarter-round castellation (details will be described later) at the four corners of the insulating substrate. The case where it performs by providing is demonstrated.

前記形状のキャスタレーションを形成するには、集合基板状態において隣接する4つの絶縁基板の縦横の境界線同士の交点を基準として平面視で全円状の貫通孔を隣接する4つの絶縁基板に跨るように穿孔する。そして穿孔された貫通孔の内壁面に導体(金属)を被着させた後に、前記縦横の境界線を基準として集合基板をダイシングやブレイク等によって分割する。これにより個体の絶縁基板の4つの角部には平面視で4分の1円状のキャスタレーションが形成される。そして前記分割時には導体が被着された部分(分割後にキャスタレーションとなる部分)の導体の一部が剥離する可能性がある。これに対して、前記キャスタレーション自体を絶縁基板に形成せずにビアを用いることによって、前述した導体の一部の剥離の可能性を無くすことができる。   In order to form the castellation having the above-described shape, a through-hole having a full circle shape extends across the four adjacent insulating substrates in plan view with respect to the intersection of the vertical and horizontal boundary lines of the four adjacent insulating substrates in the collective substrate state. So as to drill. Then, after a conductor (metal) is deposited on the inner wall surface of the drilled through-hole, the collective substrate is divided by dicing, breaking, or the like using the vertical and horizontal boundary lines as a reference. As a result, a quarter-round castellation is formed at the four corners of the individual insulating substrate in plan view. And at the time of the division, there is a possibility that a part of the conductor in the portion where the conductor is deposited (the portion that becomes castellation after the division) is peeled off. On the other hand, by using a via without forming the castellation itself on an insulating substrate, the possibility of partly peeling the conductor can be eliminated.

4つの外部接続端子14a〜14dのうち、外部接続端子14bには、平面視略矩形の絶縁基板の他主面302の長辺方向に突出した突出部7b1が設けられている。すなわち、突出部7b1と外部接続端子14bとによって平面視ではアルファベットの「L」字状になっている。突出部7b1は4つの機能端子である外部接続端子14a〜14dの方向性を識別するためのインデックスとして用いられている。この突出部7b1は、電源用のパッドである11fと接続されている。そしてビアV2は他の3つの端子14a,14c,14dと異なり、平面視で突出部7b1の領域内に配置されている。このような配置にすることにより、一主面301において接合電極10bとビアV2との間の距離をより多く確保することができる。これにより、接合電極10b上に塗布される導電性接合材9とビアV2との間の短絡をより防止することができる。   Of the four external connection terminals 14a to 14d, the external connection terminal 14b is provided with a protruding portion 7b1 that protrudes in the long side direction of the other main surface 302 of the substantially rectangular insulating substrate in plan view. That is, the projection 7b1 and the external connection terminal 14b form an alphabetic “L” shape in plan view. The protrusion 7b1 is used as an index for identifying the directionality of the external connection terminals 14a to 14d, which are four function terminals. This protrusion 7b1 is connected to 11f which is a pad for power supply. Unlike the other three terminals 14a, 14c, and 14d, the via V2 is arranged in the region of the protruding portion 7b1 in plan view. With such an arrangement, it is possible to secure a larger distance between the bonding electrode 10b and the via V2 on the one main surface 301. Thereby, the short circuit between the conductive bonding material 9 applied to the bonding electrode 10b and the via V2 can be further prevented.

集積回路素子4はその回路面側が、一主面301に正対するように絶縁基板3の上面側に載置される。このとき、予め集積回路素子4の回路面側に設けられた6つの機能端子の各々には金からなるバンプGがフリップチップ実装されている。集積回路素子4の6つの機能端子の各々に実装されたバンプGと絶縁基板の一主面301上の6つのパッドとが一対一で対応するように、集積回路素子4が6つのパッド上に位置決め載置された状態で集積回路素子4の上面側から超音波を印加するとともに加熱しながら加圧する。これによって集積回路素子4に予め接合された6つのバンプGと、前記6つのパッドとを超音波接合(Flip Chip Bonding)する。なお集積回路素子4の上面(非能動面)であるシリコン素地はバックグラインドによって薄肉化されて平坦面となっている。   The integrated circuit element 4 is placed on the upper surface side of the insulating substrate 3 so that the circuit surface side faces the one main surface 301. At this time, bumps G made of gold are flip-chip mounted on each of the six functional terminals provided on the circuit surface side of the integrated circuit element 4 in advance. The integrated circuit element 4 is placed on the six pads so that the bump G mounted on each of the six functional terminals of the integrated circuit element 4 and the six pads on the one principal surface 301 of the insulating substrate have a one-to-one correspondence. While being positioned and placed, an ultrasonic wave is applied from the upper surface side of the integrated circuit element 4 and pressure is applied while heating. Thus, the six bumps G previously bonded to the integrated circuit element 4 and the six pads are ultrasonically bonded (Flip Chip Bonding). Note that the silicon substrate which is the upper surface (inactive surface) of the integrated circuit element 4 is thinned by back grinding to become a flat surface.

絶縁基板3の4つの接合電極10a,10b,10c,10dの上面には、導電性接合材9が配される。この導電性接合材9は揺変性を有する接着剤となっている。導電性接合材9は、導電性接着剤Sに比べて銀フィラーをより多く含有しており、硬化後の状態において導電性接着剤Sよりも高い熱伝導率を有している。   A conductive bonding material 9 is disposed on the upper surfaces of the four bonding electrodes 10a, 10b, 10c, and 10d of the insulating substrate 3. The conductive bonding material 9 is an adhesive having thixotropic properties. The conductive bonding material 9 contains more silver filler than the conductive adhesive S, and has a higher thermal conductivity than the conductive adhesive S in a state after curing.

導電性接合材9は揺変性を有するため、水晶振動子2と絶縁基板3との隙間に導電性接合材を留めることができる。また水晶振動子2と絶縁基板3との接合前の段階において、導電性接合材の厚み(高さ)を集積回路素子4の厚み(高さ)以上に維持し易くなる。このようにすることによって、水晶振動子2に対して上方から加重した後の状態において、柱状になった導電性接合材の所望の径を確保することができる。つまり導電性接合材の局所的な小径化を抑制することができる。その結果、水晶振動子2と絶縁基板3との接合強度を向上させることができる。また、接合電極に対して内側に位置する集積回路素子を搭載するための6つのパッドや引出パターン等への接合材の流出による短絡を防止することができる。   Since the conductive bonding material 9 has thixotropic properties, the conductive bonding material can be retained in the gap between the crystal resonator 2 and the insulating substrate 3. In addition, the thickness (height) of the conductive bonding material can be easily maintained to be equal to or greater than the thickness (height) of the integrated circuit element 4 before the crystal resonator 2 and the insulating substrate 3 are bonded. By doing in this way, the desired diameter of the columnar conductive bonding material can be ensured in a state after the crystal resonator 2 is weighted from above. That is, local diameter reduction of the conductive bonding material can be suppressed. As a result, the bonding strength between the crystal unit 2 and the insulating substrate 3 can be improved. In addition, it is possible to prevent a short circuit due to the outflow of the bonding material to the six pads for mounting the integrated circuit element positioned on the inner side of the bonding electrode, the drawing pattern, or the like.

導電性接合材9は、硬化後の状態においては図1に示すように高さ方向の中央部分が曲面状に窪んだ側面形状となっている。つまり、導電性接合材と外部電極との接合界面および導電性接合材と接合電極との接合界面の各々から、当該接合材の高さ方向の中央部分に向かって曲面状に徐々に縮幅する側面形状となっている。このような形状により、前記接合界面において応力が集中するのを抑制することができるため、接合信頼性を向上させることができる。   In the state after curing, the conductive bonding material 9 has a side surface shape in which a central portion in the height direction is recessed in a curved shape as shown in FIG. That is, the width gradually decreases in a curved shape from each of the bonding interface between the conductive bonding material and the external electrode and the bonding interface between the conductive bonding material and the bonding electrode toward the central portion in the height direction of the bonding material. It has a side shape. With such a shape, it is possible to suppress stress concentration at the bonding interface, so that the bonding reliability can be improved.

集積回路素子4が一主面301に導電接合された絶縁基板3の上に、集積回路素子を覆うとともに、柱状に塗布された4つの導電性接合材9の上面と水晶振動子の4つの外部電極とが平面視で部分的に重なるように水晶振動子2を位置決め載置する。この状態においては図3に示すように水晶振動子2の4つの外部電極7a,7b,7c,7dの各々の一部と、集積回路素子4の上面400とが平面視で部分的に重畳した状態になっている。   The integrated circuit element 4 covers the integrated circuit element on the insulating substrate 3 conductively bonded to one main surface 301, and the upper surface of the four conductive bonding materials 9 applied in a columnar shape and the four external parts of the crystal resonator. The crystal resonator 2 is positioned and placed so that the electrode partially overlaps the planar view. In this state, as shown in FIG. 3, a part of each of the four external electrodes 7a, 7b, 7c, 7d of the crystal resonator 2 and the upper surface 400 of the integrated circuit element 4 are partially overlapped in plan view. It is in a state.

そして前述した位置決め載置が行われた状態のまま、水晶振動子2の上方から下方へ水晶振動子が加圧される(このとき同時に所定温度の環境下で導電性接合材の硬化も行われる)。これにより、図3に示すように水晶振動子2の4つの外部電極の下面70の外側寄りの各領域において導電性接合材9が接合される。同時に水晶振動子2の4つの外部電極の下面70の内側寄りの各領域と、集積回路素子4の上面400の角部付近とが接触した状態となる。このとき水晶振動子2の外底面(容器20の底面)のうち、4つの外部電極に対して内側の絶縁基材部分は、外部電極の厚みによって集積回路素子4の上面400とは非接触の状態となっている。なお、水晶振動子の4つの外部電極7a〜7dと集積回路素子4の上面(角部付近)とが接触している領域(15)の平面視の面積の総和は、4つの導電性接合材9と外部電極7a〜7dとの接触領域の平面視の面積の総和に比べて小さくなっている。これにより水晶振動子の外部電極と、集積回路素子の回路面との平面視の重畳による容量結合を抑制しつつ、より早く水晶発振器を熱的に平衡な状態に状態に移行させることができる。   Then, the crystal resonator is pressurized from the upper side to the lower side of the crystal resonator 2 in the state where the above-described positioning is performed (at the same time, the conductive bonding material is also cured in an environment of a predetermined temperature). ). Thereby, as shown in FIG. 3, the conductive bonding material 9 is bonded in each region near the outside of the lower surface 70 of the four external electrodes of the crystal resonator 2. At the same time, the regions near the inside of the lower surface 70 of the four external electrodes of the crystal unit 2 are in contact with the vicinity of the corners of the upper surface 400 of the integrated circuit element 4. At this time, in the outer bottom surface of the crystal unit 2 (the bottom surface of the container 20), the insulating base portion inside the four external electrodes is not in contact with the top surface 400 of the integrated circuit element 4 due to the thickness of the external electrodes. It is in a state. The total area in plan view of the region (15) where the four external electrodes 7a to 7d of the crystal resonator are in contact with the upper surface (near the corner) of the integrated circuit element 4 is four conductive bonding materials. 9 is smaller than the sum of areas in plan view of contact areas between the external electrodes 7a to 7d. As a result, it is possible to shift the crystal oscillator to a state of thermal equilibrium more quickly while suppressing capacitive coupling due to superimposition of the external electrode of the crystal resonator and the circuit surface of the integrated circuit element in plan view.

集積回路素子4の基材はシリコンであり、その熱伝導率は銀(導電性接合材に含まれるフィラー成分)よりは低いが、アルミナに比べて高い。したがって集積回路素子4の方が、水晶振動子の容器20の基材や絶縁基板3の基材よりも熱伝導率が高い。   The base material of the integrated circuit element 4 is silicon, and its thermal conductivity is lower than silver (a filler component contained in the conductive bonding material), but higher than alumina. Therefore, the integrated circuit element 4 has a higher thermal conductivity than the base material of the crystal resonator container 20 and the base material of the insulating substrate 3.

上記構成によれば、水晶発振器の高精度な温度補償または起動特性の向上を実現することができる。これは水晶振動子の外部電極7a〜7dと絶縁基板の接合電極10a〜10dとが導電性接合材9を介して接合されているとともに、水晶振動子の外部電極の下面70と集積回路素子の上面400とが接触していることによる。外部基板から絶縁基板3に伝導した熱は、導電性接合材9を介して水晶振動子2に伝導する。さらに絶縁基板3に伝導した熱は、集積回路素子4を経由してその上面400に接触した外部電極7a〜7dを介して水晶振動子2へも伝導する。つまり、水晶振動子への熱伝導経路が従来よりも増加するため、より早く水晶発振器を熱的に平衡な状態な状態に移行させることができる。これにより、温度追従性が向上し、高精度な温度補償または起動特性の向上を実現することができる。   According to the above configuration, it is possible to realize high-accuracy temperature compensation or an improvement in starting characteristics of the crystal oscillator. This is because the external electrodes 7a to 7d of the crystal resonator and the bonding electrodes 10a to 10d of the insulating substrate are bonded via the conductive bonding material 9, and the lower surface 70 of the external electrode of the crystal resonator and the integrated circuit element. This is because the upper surface 400 is in contact. The heat conducted from the external substrate to the insulating substrate 3 is conducted to the crystal unit 2 through the conductive bonding material 9. Further, the heat conducted to the insulating substrate 3 is also conducted to the quartz crystal resonator 2 via the integrated circuit element 4 and the external electrodes 7a to 7d contacting the upper surface 400 thereof. That is, since the heat conduction path to the crystal resonator is increased as compared with the conventional case, the crystal oscillator can be shifted to a thermally balanced state more quickly. Thereby, temperature followability improves and it is possible to realize highly accurate temperature compensation or improved start-up characteristics.

本発明の実施形態の変形例として、例えば図4に示すように絶縁基板30の一主面303上の複数のパッド11a〜11fの一部と、絶縁基板30の他主面(下面)の外接続端子との電気的接続を、絶縁基板30の4つの角の稜部を該基板の厚み方向に4分の1円柱状に切り欠いた部位(キャスタレーション)の内壁面を経由して行ってもよい。   As a modification of the embodiment of the present invention, for example, as shown in FIG. 4, a part of the plurality of pads 11 a to 11 f on one main surface 303 of the insulating substrate 30 and the outside of the other main surface (lower surface) of the insulating substrate 30. Electrical connection with the connection terminal is performed via the inner wall surface of a portion (castellation) in which the ridges of the four corners of the insulating substrate 30 are cut out into a quarter columnar shape in the thickness direction of the substrate. Also good.

図4では絶縁基板30の他主面には、前述した本発明の実施形態と同様に4つの外部接続端子が形成されている(図示省略)。パッド11aからは引出パターン11a2が引き出され、キャスタレーションC1を経由して絶縁基板30の他主面の1つの外部接続端子と接続されている。同様にパッド11cからは引出パターン11c2が引き出され、キャスタレーションC4を経由して絶縁基板30の他主面の他の1つの外部接続端子と接続されている。パッド11fからは引出パターン11f2が引き出され、キャスタレーションC2を経由して絶縁基板30の他主面の残る2つのうちの1つの外部接続端子と接続されている。そしてパッド11dからは引出パターン11d2が引き出され、キャスタレーションC3を経由して絶縁基板30の他主面の残る1つの外部接続端子と接続されている。パッド11dは同時にグランド接続用の端子である接合電極10cとも接続されている。   In FIG. 4, four external connection terminals are formed on the other main surface of the insulating substrate 30 as in the above-described embodiment of the present invention (not shown). A lead pattern 11a2 is drawn from the pad 11a and is connected to one external connection terminal on the other main surface of the insulating substrate 30 via a castellation C1. Similarly, a lead pattern 11c2 is drawn from the pad 11c and connected to another external connection terminal on the other main surface of the insulating substrate 30 via a castellation C4. A lead pattern 11f2 is drawn from the pad 11f and connected to one of the remaining two external connection terminals on the other main surface of the insulating substrate 30 via the castellation C2. A lead pattern 11d2 is drawn from the pad 11d and connected to one external connection terminal remaining on the other main surface of the insulating substrate 30 via a castellation C3. The pad 11d is also connected to the bonding electrode 10c which is a terminal for ground connection at the same time.

図4のように絶縁基板30の角部の外側面にキャスタレーションが形成されることによって、水晶発振器を外部基板に半田を介してリフロー実装した際に当該キャスタレーションの金属部分に半田が這い上がるように形成されるため、外部基板への接合強度を向上させることができる。また水晶発振器が超小型になった場合であっても、前記半田の這い上がりが形成されることによって半田の接合状態を視認し易くなる。このような構成は特に車載用等の、より高い接合信頼性が求められる用途において好適である。   As shown in FIG. 4, the castellation is formed on the outer surface of the corner portion of the insulating substrate 30, so that when the crystal oscillator is reflow-mounted on the external substrate via the solder, the solder crawls up on the metal portion of the castellation. Therefore, the bonding strength to the external substrate can be improved. Even when the crystal oscillator is miniaturized, it is easy to visually recognize the solder joint state by forming the solder creeping. Such a configuration is particularly suitable for applications that require higher bonding reliability such as in-vehicle use.

前述した本発明の実施形態では、圧電発振器として温度補償型の水晶発振器を例として挙げたが、温度センサや温度補償回路を内蔵しない集積回路素子を用いた圧電発振器であっても本発明は適用可能である。   In the embodiment of the present invention described above, a temperature-compensated crystal oscillator is given as an example of a piezoelectric oscillator, but the present invention is also applicable to a piezoelectric oscillator using an integrated circuit element that does not incorporate a temperature sensor or a temperature compensation circuit. Is possible.

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。   The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof. Therefore, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

圧電発振器の量産に適用できる。   It can be applied to mass production of piezoelectric oscillators.

1 水晶発振器
2 水晶振動子
3 絶縁基板
4 集積回路素子
5 水晶素子
7a,7b,7c,7d 外部電極
9 導電性接合材
10a,10b,10c,10d 接合電極
11a,11b,11c,11d,11e,11f 集積回路素子搭載用パッド
V1,V2,V3,V4 ビア
14a,14b,14c,14d 外部接続端子
20 容器
21 蓋体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal oscillator 2 Crystal oscillator 3 Insulating substrate 4 Integrated circuit element 5 Crystal element 7a, 7b, 7c, 7d External electrode 9 Conductive joining material 10a, 10b, 10c, 10d Junction electrode 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f Integrated circuit element mounting pads V1, V2, V3, V4 Vias 14a, 14b, 14c, 14d External connection terminals 20 Container 21 Lid

Claims (3)

圧電素子が収容された絶縁性容器の外底面に、前記圧電素子と電気的に接続された電極を含む複数の外部電極を有する圧電振動子と、
平板状であって、その一主面の中央部に集積回路素子を搭載するための複数のパッドを有するとともに、前記一主面の外周部に前記圧電振動子の外部電極に対応した複数の接合電極を有する絶縁基板とが、
導電性接合材を介して一体接合された圧電発振器であって、
前記複数の接合電極には前記複数のパッドの一部と電気的に接続された圧電振動子用の接合電極が含まれ、
前記圧電振動子が前記複数のパッドに接合された集積回路素子を覆うように、圧電振動子の外部電極と絶縁基板の接合電極とが導電性接合材を介して接合された状態において、
前記外部電極の下面と前記集積回路素子の上面とが接触していることを特徴とする圧電デバイス。
A piezoelectric vibrator having a plurality of external electrodes including an electrode electrically connected to the piezoelectric element on an outer bottom surface of an insulating container containing the piezoelectric element;
A flat plate having a plurality of pads for mounting an integrated circuit element at a central portion of one main surface, and a plurality of joints corresponding to external electrodes of the piezoelectric vibrator on an outer peripheral portion of the one main surface. An insulating substrate having electrodes,
A piezoelectric oscillator integrally bonded through a conductive bonding material,
The plurality of bonding electrodes include a bonding electrode for a piezoelectric vibrator electrically connected to a part of the plurality of pads,
In a state where the external electrode of the piezoelectric vibrator and the bonding electrode of the insulating substrate are bonded via a conductive bonding material so as to cover the integrated circuit element bonded to the plurality of pads.
A piezoelectric device, wherein a lower surface of the external electrode and an upper surface of the integrated circuit element are in contact with each other.
前記絶縁基板の他主面の外周部には、外部と接続するための複数の外部接続端子が形成されてなり、
前記圧電振動子用の接合電極と電気的に接続されていないパッドを含む複数のパッドと、前記複数の外部接続端子とが、絶縁基板に設けられたビアまたはスルーホールまたは側面電極のうちのいずれか1つの接続手段を介して電気的に接続され、
前記複数の接合電極の一部が、前記接続手段と電気的に接続されず、かつ当該複数の接合電極の各々に対向する外部接続端子と平面視で部分的に重畳していることを特徴とする請求項1に記載の圧電発振器。
A plurality of external connection terminals for connecting to the outside are formed on the outer peripheral portion of the other main surface of the insulating substrate,
A plurality of pads including pads that are not electrically connected to the bonding electrodes for the piezoelectric vibrator, and the plurality of external connection terminals are either vias, through holes, or side electrodes provided on an insulating substrate. Electrically connected via one connection means,
A part of the plurality of bonding electrodes is not electrically connected to the connection means, and partially overlaps with an external connection terminal facing each of the plurality of bonding electrodes in a plan view. The piezoelectric oscillator according to claim 1.
前記導電性接合材が、揺変性を有する導電性接着剤であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の圧電発振器。   The piezoelectric oscillator according to claim 1 or 2, wherein the conductive bonding material is a conductive adhesive having thixotropic properties.
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