KR102057908B1 - 수정 진동자 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제조가 용이한 수정 진동자 패키지에 대한 것으로, 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 수정 진동자 패키지는, 상면에 제1 및 제2 전극패드가 형성된 베이스 기판, 상기 제1 및 제2 전극패드 상에 일측이 고정 설치되며, 상기 제1 및 제2 전극패드과 전기적으로 연결된 여진 전극이 상하 표면에 각각 형성되어 전기적 신호에 의해 진동하는 수정편, 및 상기 베이스 기판 또는 상기 수정편에 형성되는 적어도 하나의 정렬 표식을 포함할 수 있다.

Description

수정 진동자 패키지{CRYSTAL OSCILLATOR PACKAGE}

본 발명은 제조가 용이한 수정 진동자 패키지에 관한 것이다.

수정 진동자는 주파수 발진기, 주파수 조정기, 주파수 변환기 등 다양한 용도로 사용된다. 수정 진동자는 압전소재로서 뛰어난 압전특성을 갖는 수정(crystal)을 사용하게 되는데, 이때 수정은 안정적인 기계적 진동 발생기의 역할을 하게 된다.

상기한 수정은 고압의 오토클레이브(autoclave)에서 인공적으로 성장시키고, 결정축을 중심으로 절단하여 원하는 특성을 갖도록 크기와 모양을 가공하여 웨이퍼(wafer) 형태로 제작하게 된다.

수정 웨이퍼가 수정진동자로 사용되기 위해서는 수정 웨이퍼가 절단 가공된 수정편이 패키지 내부에 고정

되어야 하고, 또한 전기적인 연결을 위해 수정편의 표면에 전극을 형성하여야 한다. 또한 상기 패키지 내부에 고정된 상기 수정편은 외부의 전기적 소자들과 연결하기 위해 상기 패키지와 도전성의 접착제로 접착시키게 된다.

그런데 수정편을 패키지 내에 배치하는 과정에서 수정편이 정확한 위치에 배치되지 않고 일측으로 치우치는 등의 문제가 발생하고 있다. 따라서 수정편을 패키지 내에 정확하게 배치할 수 있는 구조가 요구되고 있다.

한국공개특허공보 제2009-0094981호

본 발명의 목적은 수정편을 패키지 내부에 정확하게 배치할 수 있는 수정 진동자를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 수정 진동자 패키지는, 상면에 제1 및 제2 전극패드가 형성된 베이스 기판, 상기 제1 및 제2 전극패드 상에 일측이 고정 설치되며, 상기 제1 및 제2 전극패드와 전기적으로 연결된 여진 전극이 상하 표면에 각각 형성되어 전기적 신호에 의해 진동하는 수정편, 및 상기 베이스 기판 또는 상기 수정편에 형성되는 적어도 하나의 정렬 표식을 포함하며, 상기 정렬 표식은 상기 여진전극 또는 상기 제1 및 제2 전극패드와 동일한 재질인 도전성 패턴으로 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 수정 진동자 패키지는 적어도 하나의 정렬 표식을 구비하므로, 수정 진동자 패키지를 제조하는 과정 중 수정편을 패키지 내에 배치하는 공정에서 작업자가 정렬 표식을 참조하여 수정편을 정확한 위치에 배치할 수 있다.

따라서 제조가 용이하며, 수정편이 패키지 내에서 치우치거나 회전된 상태로 부착되어 인해 불량이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수정진동자의 측단면도.
도 2는 도 1의 평면도.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 수정 진동자 패키지를 개략적으로 도시한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수정 진동자 패키지를 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수정 진동자 패키지를 개략적으로 도시한 도면.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 더하여 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수정 진동자 패키지의 측단면도로, 직사각형의 메사형 수정 진동자를 길이방향으로 절단한 단면으로, 도 2의 B-B′에 따른 단면을 도시하고 있다. 또한 도 2는 도 1의 A-A′에 따른 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수정 진동자 패키지(100)는, 베이스 기판(26a)과, 베이스 기판(26a)의 상면에 형성된 제1 및 제2 전극패드(24a, 24b)와, 제1 및 제2 전극패드(24a, 24b) 상에 일측이 고정 설치되며, 제1 및 제2 전극패드(24a, 24b)과 전기적으로 연결되는 여진 전극(22a, 22b)이 상하 표면에 각각 형성되어 전기적 신호에 의해 진동하는 수정편(21)과, 베이스 기판(26a)의 주연을 따라 형성되며 수정편(21)을 수납하는 내부 공간을 형성하는 지지부(26b), 그리고 지지부(26b) 상에 배치되어 내부 공간을 밀봉하는 리드(27)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 베이스 기판(26a)과, 지지부(26b), 리드(27)는 패키지로 통칭될 수 있다.

베이스 기판(26a)은 수정 진동자 패키지(100)의 바닥을 형성하며, 절연 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어 베이스 기판(26a)은 세라믹 그린 시트를 성형해 적층해 소성한 산화 알루미늄 소결체 등이 이용될 수 있다.

베이스 기판(26a)의 상면 일측에는 제1 및 제2 전극패드(24a, 24b)가 형성될 수 있다. 또한, 베이스 기판(26a)의 가장자리를 따라 지지부(26b)가 형성될 수 있다.

베이스 기판(26a)의 하면에는 외부로부터 전기신호를 입력받기 위한 복수의 외부 전극패드(24c, 24d)가 구비될 수 있으며, 복수의 외부 전극패드(24c, 24d) 중 하나는 제1 전극패드(24a)와 전기적으로 연결될 수 있고, 복수의 외부전극패드(24c, 24d) 중 또 다른 하나는 제2 전극패드(24b)와 전기적으로 연결될 수 있다.

제1, 2 전극패드(24a, 24b)와 외부 전극패드(24c, 24d)의 전기적 연결은 베이스 기판(26a)에 형성된 도전성 비아(미도시) 등에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 복수의 외부 전극패드(24c, 24d) 중 일부는 접지되는 접지전극으로 이용될 수 있다.

제1 및 제2 전극패드(24a, 24b)는 수정편(21)의 상하 표면에 형성된 여진 전극(22a, 22b)과 전기적으로 연결되어, 수정편(21)에 전기신호를 제공하는 경로로 이용된다. 상기한 전기 신호에 의해 수정편(21)에는 압전효과가 발생될 수 있다.

제1 및 제2 전극패드(24a, 24b)는 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 몰리브덴(Mo)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속물질을 사용하여 형성될 수 있다.

지지부(26b)은 베이스 기판(26a)의 주연(周緣)을 따라 형성될 수 있으며, 베이스 기판(26a)과 함께 본 실시예에 따른 수정 진동자를 수납하기 위한 내부 공간을 형성할 수 있다.

지지부(26b)은 베이스 기판(26a)과 동일한 재질인 절연 세라믹 재질로 이루어지거나, 리드(27)와 동일한 재질인 도전성 금속합금 재질로 형성될 수 있다.

수정편(21)은 발진 주파수 등에 따라 소정의 두께에 연마된 압전 기판으로, 수정 웨이퍼를 포토리소그래피 기술 등을 이용하여 절단 가공하여 제조할 수 있다.

수정편(21)은 대략 직사각 형상으로 형성될 수 있으며, 중심에 배치되는 진동부(21a)와, 진동부(21a)의 가장자리 부분에 배치되어 진동부(21a)보다 얇은 두께로 형성되는 주변부(21b)를 포함하는 메사(mesa) 형으로 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 수정편(21)은 AT 컷으로 잘라져 두께 미끄럼 진동이 주 진동으로 여기되는 수정편(21)에 의해 구성될 수 있다.

두께 미끄럼 진동 모드를 주 진동으로 하는 수정 진동자로는 AT 컷 수정판이 상온 부근에서의 온도 변화에 대한 주파수 변화가 적기 때문에 가장 널리 사용되고 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한 본 실시예에 따른 수정편(21)이 메사형으로 형성됨에 따라, 수정편(21)은 두꺼운 부분(21a, 진동부)와 주변부(21b), 및 여진 전극(22a, 22b)를 포함하여 구성될 수 있다.

진동부(21a)는 수정편(21)의 중앙에 배치되어 주변부(21b)보다 두껍게 형성된다. 이에 대응하여 주변부(21b)는 진동부(21a)의 주변에 형성되며 진동부(21a)보다 상대적으로 얇은 두께로 형성된다.

수정편(21)의 상하 표면에는 여진 전극(22a, 22b)이 형성될 수 있다. 또한 수정편의 일측에는 여진 전극(22a, 22b)과 연결되는 접속 전극(22c, 22d)이 형성될 수 있다.

여진 전극(22a, 22b)은 수정편(21)의 전기 신호를 가하여 수정편(21)을 진동시키며, 이를 위해 수정편(21)의 양면에 동일한 형상으로 형성될 수 있다.

본 실시예에서는 수정편(21)의 진동부(21a) 전체에 여진 전극(22a, 22b)이 형성된다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 진동부(21a)보다 작은 크기로 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다.

접속 전극(22c, 22d)은 일측이 여진 전극(22a, 22b)과 연결되고 타측이 도전성 접착제(23)를 매개로 제1, 제2 전극패드(24a, 24b)와 전기적으로 연결된다.

각각의 접속 전극(22c, 22d)은 수정편(21)의 일측 양면에 형성될 수 있다. 이 경우, 수정편(21)은 양면이 모두 동일한 형상으로 형성될 수 있으므로, 상하면의 구분 없이 베이스 기판(26a)에 접합될 수 있다.

이러한 여진 전극(22a, 22b)과 접속 전극(22c, 22d)은 크롬, 니켈, 금, 은 등의 재질을 스퍼터, 증착 등의 방법으로 형성한 금속 피막으로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한 수정편(21)은 일측이 베이스 기판(26a)과 지지부(26b)가 형성하는 내부 공간 내에 고정될 수 있다. 구체적으로, 수정편(21)은 베이스 기판(26a)에 형성된 제1, 2 전극패드(24a, 24b)와 수정편(21)의 상하 표면에 형성된 여진 전극(22a, 22b)이 각각 전기적으로 연결될 수 있도록 도전성 접착제(23)에 의해 접합될 수 있다.

여기서 여진 전극(22a, 22b)은 전술한 접속 전극(22c, 22d)을 매개로 하여 제1, 2 전극패드(24a, 24b)에 전기적으로 연결될 수 있다.

더하여, 본 실시예에 따른 수정편(31)은 적어도 하나의 정렬 표식(50)을 가질 수 있다.

정렬 표식(50)은 선형으로 형성되어 작업자가 식별 가능하도록 형성된다.

본 실시예에 있어서 정렬 표식(50)은 전극(22a ~ 22d)이 형성되지 않은 부분에 형성된다. 구체적으로, 본 실시예에 따른 정렬 표식(50)은 접속 전극(22c, 22d)의 외측에 각각 형성될 수 있다.

또한 정렬 표식(50)은 수정편(31)의 측면에서 수직 방향으로 수정편(31)의 내측을 향해 선형으로 길게 형성될 수 있다.

이러한 정렬 표식(50)은 전극(22a ~ 22d)과 동일한 재질인 도전성 패턴으로 형성될 수 있다. 따라서 여진 전극(22a, 22b)이나 접속 전극(22c, 22d)을 형성하는 과정에서 함께 형성할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 별도의 부재를 부착하거나, 수정편(31)에 홈을 형성한 후 구별되는 물질을 홈에 채워 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다.

리드(lid, 27)는 수정편(21)이 실장되는 내부 공간을 밀봉하기 위해 지지부(26b) 상단에 안착되어 내부 공간을 마감하는 형태로 배치될 수 있으며, 도전성 접착제(미도시) 등을 통해 지지부(26b)에 고정 접합될 수 있다.

수정 진동자는 외부의 환경적 변화와 오염 등에 의해 동작 효율과 품질에 큰 영향을 받게 되므로, 패키지(100) 외부의 환경과 오염물질로부터 수정편(21)을 보호하기 위하여 패키지(100) 누설률(leak rate)이 매우 낮게 되도록 밀봉되어야 한다.

이를 위해, 패키지(100) 내부는 리드(27)에 의해 기밀 밀봉 된다. 더하여 패키지(100)의 내부 공간은, 진공 상태 또는 질소, 헬륨, 아르곤 등의 불활성 가스가 봉입될 수 있다.

이상에서 설명한 본 실시예에 따른 수정 진동자 패키지(100)는 적어도 하나의 정렬 표식(50)을 구비한다. 따라서 수정 진동자 패키지(100)를 제조하는 과정 중 수정편(31)을 패키지 내에 배치하는 공정에서 작업자가 정렬 표식(50)을 참조하여 수정편(31)을 정확한 위치에 배치할 수 있다.

따라서 제조가 용이하며, 수정편(31)이 패키지 내에서 치우치거나 회전하여 배치됨으로 인해 불량이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.

또한 수정편(31)이 패키지 내부의 정확한 위치에 배치되므로, 수정편(31) 측면과 패키지 내부면과의 간격을 동일하게 이격시킬 수 있다. 따라서 수정 진동자 패키지(100)의 진동특성을 향상시킬 수 있다.

한편 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 변형이 가능하다.

도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 수정 진동자 패키지를 개략적으로 도시한 도면으로, 도 2와 대응하는 단면을 도시하고 있다.

먼저 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 수정 진동자 패키지(200)는 전술한 실시예의 정렬 표식(50)에 더하여, 접속 전극들 사이에 정렬 표식(50a)이 더 배치된다. 보다 구체적으로, 추가된 정렬 표식(50a)은 접속 전극들 사이에서 일정 거리 이격되어 형성되며, 전술한 실시예의 정렬 표식(50)과 수직을 이루도록 형성된다.

또한 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 수정 진동자 패키지(300)는 정렬 표식(50)이 접속 전극들 사이에 배치되되, ′ㄱ′ 형상으로 굴곡을 갖도록 형성된다.

도 3과 도 4에 도시된 실시예의 경우, 수정편(31) 정렬 시 가로와 가로와 세로 방향(또는 수평과 수직 방향)을 모두 참조할 수 있다는 이점이 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수정 진동자 패키지를 개략적으로 도시한 도면으로, 도 5는 도 1에 대응하는 도면을 도시하고 있으며, 도 6은 도 2와 대응하는 단면을 도시하고 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 수정 진동자 패키지(400)는 정렬 표식(50)이 수정편(31)이 아닌, 패키지 측에 형성된다.

보다 구체적으로, 정렬 표식(50)은 베이스 기판(26a)의 상면에 형성된다.

정렬 표식(50)은 제1, 제2 전극 패드(24a, 24b)와 일정 거리 이격된 위치에서 형성될 수 있다. 또한 정렬 표식(50)은 베이스 기판(26a)의 측면에서 수직 방향으로 베이스 기판(26a)의 내측을 향해 선형으로 길게 형성될 수 있다.

또한 정렬 표식(50)은 일부 또는 전체가 수정편(21)의 하부에 형성될 수 있다. 따라서 정렬 표식(50) 상부에는 수정편(21)이 배치될 수 있다. 이 경우 수정편(21)이 투명한 재질로 형성되므로, 정렬 표식(50)은 수정편(21) 투과하여 용이하게 식별될 수 있다. 반면에 정렬 표식(50)이 전극(22a ~ 22d) 하부에 배치되는 경우, 전극(22a ~ 22d)에 의해 정렬 표식(50)을 식별하기 어렵다.

따라서 정렬 표식(50)은 식별이 용이하도록 수정편(21)에서 전극(22a ~ 22d)이 형성되지 않은 부분의 하부에 형성된다.

본 실시예에 따른 정렬 표식(50)은 전술한 실시예와 마찬가지로 도전성 패턴으로 형성될 수 있다. 따라서 베이스 기판(26a) 상에 전극 패드(24a, 24b)를 형성하는 과정에서 함께 형성할 수 있다.

그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 별도의 부재를 부착하거나, 베이스 기판(26a)의 상면에 홈을 형성한 후 육안으로 베이스 기판(26a)과 구별되는 물질을 홈에 채워 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수정 진동자 패키지를 개략적으로 도시한 도면으로, 도 2와 대응하는 단면을 도시하고 있다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 수정 진동자 패키지(500)는 정렬 표식(50)이 베이스 기판(26a) 상에 형성되되, 전술한 실시예의 정렬 표식(50)을 포함하여 정렬 표식(50a)이 더 배치된다.

보다 구체적으로, 추가된 정렬 표식(50a)은 전극 패드(24a, 24b)와 반대 측면에 형성되며 전술한 정렬 표식(50)과 수직을 이루도록 형성된다. 또한 평면 상에서 볼 때, 여진 전극(22a, 22b)의 외측에 배치되도록 형성될 수 있다.

이 경우, 수정편(31) 정렬 시 가로와 세로 방향(또는 수평과 수직 방향)을 모두 참조할 수 있다는 이점이 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

예를 들어, 전술한 실시예에서는 압전 디바이스로서 수정편과 이를 갖는 패키지를 예로 들어 설명하였지만. 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니며, 수정 진동자를 발진시키는 발진 회로 소자를 패키지 내부에 설치한 수정발진기 등에도 적용할 수 있다.

100 ~ 500: 수정 진동자 패키지
21: 수정편
22a, 22b: 여진 전극
22c, 22d: 접속 전극
23: 도전성 접착제
24a, 24b: 제1, 2 전극패드
26a: 베이스 기판
26b: 지지부
27: 리드
50, 50a: 정렬 표식

Claims (10)

1. 상면에 제1 및 제2 전극패드가 형성된 베이스 기판;
   상기 제1 및 제2 전극패드 상에 일측이 고정 설치되며, 상기 제1 및 제2 전극패드와 전기적으로 연결된 여진 전극이 상하 표면에 각각 형성되어 전기적 신호에 의해 진동하는 수정편; 및
   상기 베이스 기판 또는 상기 수정편에 형성되는 적어도 하나의 정렬 표식;
   을 포함하며,
   상기 정렬 표식은,
   상기 여진 전극 또는 상기 제1 및 제2 전극패드와 동일한 재질인 도전성 패턴으로 형성되는 수정 진동자 패키지.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 수정편의 일측에는 상기 여진 전극과 상기 제1, 제2 전극패드를 연결하는 접속 전극들이 배치되고,
   상기 정렬 표식은,
   상기 수정편에 형성되되, 상기 접속 전극의 외측에 형성되는 수정 진동자 패키지.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 정렬 표식은,
   상기 수정편의 측면에서 상기 수정편의 내측을 향해 선형으로 길게 형성되는 수정 진동자 패키지.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 수정편의 일측에는 상기 여진 전극과 상기 제1, 제2 전극패드를 연결하는 접속 전극들이 배치되고,
   상기 정렬 표식은,
   상기 수정편에 형성되되, 상기 접속 전극들 사이에 형성되는 수정 진동자 패키지.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 정렬 표식은,
   ′ㄱ′ 형상으로 형성되는 수정 진동자 패키지.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 정렬 표식은,
   상기 베이스 기판에 형성되되, 적어도 일부가 상기 수정편의 하부에 형성되는 수정 진동자 패키지.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 정렬 표식은,
   상기 베이스 기판의 측면에서 상기 베이스 기판의 내측을 향해 선형으로 길게 형성되는 수정 진동자 패키지.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 수정편의 일측에는 상기 여진 전극과 상기 제1 , 제2 전극패드를 연결하는 접속 전극들이 배치되고,
   상기 수정편은 투명한 재질로 형성되며,
   상기 정렬 표식 중 상기 수정편의 하부에 배치되는 부분은, 식별이 용이하도록 상기 수정편에서 상기 여진 전극과 상기 접속 전극이 형성되지 않은 부분의 하부에 배치되는 수정 진동자 패키지.
   
10. 제1항에 있어서, 상기 정렬 표식은,
    적어도 2개가 서로 수직을 이루도록 형성되는 수정 진동자 패키지.

Images