TWI721301B

TWI721301B - 水晶裝置

Info

Publication number: TWI721301B
Application number: TW107127532A
Authority: TW
Inventors: 坂梨明大; 関口浩基
Original assignee: 日商日本電波工業股份有限公司
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2018-08-08
Publication date: 2021-03-11
Also published as: TW201911743A; JP2019033379A; US11296674B2; CN109391244A; US20190052245A1

Abstract

本發明提供一種水晶裝置(水晶振子)，不易產生水晶片從容器的剝落。水晶振子包括：俯視時為四邊形狀的水晶片。所述水晶片是在其一條短邊即第一邊側並且在第一邊的兩端兩處，利用矽酮系的導電性接著劑，連接固定於容器的配線圖案。所述水晶振子包括：使水晶片在所述兩處附近從容器的內底面懸浮的第一枕部、以及在水晶片的第二邊附近與所述水晶片相對向的第二枕部。第一枕部的高度h為20 μm～50 μm，其長度X1為150 μm以下。導電性接著劑覆蓋著第一枕部的至少頂面及水晶片的中心側的側面。

Description

水晶裝置

本發明是有關於一種具有利用接著劑將水晶片固定在容器上的構造的水晶裝置，例如水晶振子、包含水晶振子的水晶振盪器、帶有熱敏電阻（thermistor）或PN二極體等溫度傳感器的水晶振子等的水晶裝置。

作為水晶振子的一種，存在具有以下的構造的水晶振子：利用導電性的接著劑，將包含激勵用電極的水晶片固定在規定容器上。在這種水晶振子中，水晶片從容器剝落是致命性的問題，因此，從之前以來，業界就在探討其應對措施。例如，在專利文獻1中，公開了以下的技術：利用矽酮系的導電性接著劑，將水晶片固定在具有陶瓷製的保持台的陶瓷製容器的所述保持台上。即，公開了如下的構造：在所述保持台的頂面上，設置與水晶片的激勵用電極連接的配線圖案、以及使陶瓷露出的無電極部，並以跨越所述配線圖案及無電極部的狀態設置矽酮系的導電性接著劑（申請專利範圍、圖4等）。在所述構造的情況下，使矽酮系的導電性接著劑也與陶瓷自身接著。矽酮系的導電性接著劑從配線圖案表面向陶瓷表面的咬合好，所以不易產生水晶片從保持台的剝落。

[現有技術文獻] [專利文獻] 專利文獻1：日本專利特開2007-274339號公報

[發明所要解決的問題] 但是，在專利文獻1所公開的水晶振子的情況下，必須跨越配線圖案及陶瓷表面塗佈矽酮系的導電性接著劑。因此，必須確保某種程度寬廣的無電極部的面積以防止剝落，而且，還必須確保某種程度寬廣的配線圖案的面積以確保電性導通，因此塗佈導電性接著劑的平面面積自然而然地擴大。另一方面，為了改善水晶振子的特性，水晶片在保持台上的固定部位優選為盡可能遠離水晶片的振動中心的區域並且越窄越好，而在所述現有構造的情況下，由於需要擴大塗佈導電性接著劑的平面面積，因此難以實現這些要求。所述問題隨著水晶振子的小型化越發展，而越嚴重。本申請是有鑑於如上所述的方面而完成的，因此，本申請的目的在於，提供一種無需擴大導電性接著劑的塗佈面積，而不易產生水晶片的剝落的新型構造的水晶振子。

[解決問題的技術手段] 為了達成所述目的，根據本發明的水晶振子，是如下的水晶裝置，包括：平面形狀為四邊形狀的水晶片、收納所述水晶片的容器、以及在所述水晶片的第一邊的附近即第一邊的兩端附近的兩處，將所述水晶片固定在所述容器上的具有柔軟性的導電性接著劑。所述水晶裝置包括：第一枕部，在所述兩處的附近，使所述水晶片從所述容器的內底面懸浮；以及第二枕部，在所述水晶片的與所述第一邊相對向的第二邊附近，與所述水晶片相對向；其中，將所述第一枕部的高度表示為h，將所述第一枕部的與所述第一邊正交的方向上的長度表示為X1，所述h為20 μm～50 μm，並且，所述X1為150 μm以下，所述導電性接著劑覆蓋著所述第一枕部的頂面及所述水晶片的中心側的側面。

[發明的效果] 在本發明的水晶裝置中，具有如下的構造，即，第一枕部的高度為20 μm～50 μm，並且，具有柔軟性的導電性接著劑對所述第一枕部在規定方向上覆蓋規定區域，所以形成為：具有柔軟性並且厚度大於20 μm的導電性接著劑存在於第一枕部的側部即水晶片的中心側的側部的構造。因此，針對使水晶片以第一枕部附近為支點向上方隆起的外力，所述厚度大的導電性接著劑的柔軟性作為抵抗力而發揮作用。並且，由於設置有第二枕部，所以即使水晶片以第一枕部附近為支點向下方擺動，第二枕部也會限制其振幅。由此，可以與現有情況相比不易產生水晶片的剝落。並且，為了改善水晶振子的特性，導電性接著劑優選的是：在盡可能遠離水晶片的中心的位置上並且以狹窄的面積而設置。在這種情況下，如果使第一枕部的與所述第一邊正交的方向上的尺寸X1過大，那麼第一枕部的側部的導電性接著劑的塗佈區域就容易靠近水晶片的中心部，並且，為了不使距離拉近而不得不減少塗佈量。但是，通過將尺寸X1設為150 μm以下，可以使第一枕部的側部的導電性接著劑的塗佈部位及面積適當。

以下，參照附圖對本發明的水晶振子的實施方式進行說明。再者，用於說明的各圖只是概略性地表示至能夠理解這些發明的程度。並且，在用於說明的各圖中，對同樣的構成成分標注相同的編號來表示，還存在省略其說明的情況。並且，在以下的實施方式中所述的形狀、尺寸、材質等只是本發明的範圍內的優選例。因此，本發明並不只限定於以下的實施方式。

[1.第一實施方式] [1-1.第一實施方式的水晶振子] 圖1A、圖1B是說明第一實施方式的水晶振子20的圖。特別是，圖1A是水晶振子20的俯視圖，圖1B是沿圖1A的IB-IB線切割的水晶振子20的截面圖。

水晶振子20包括：水晶片21、容器23、具有柔軟性的導電性接著劑25、第一枕部27、第二枕部29及蓋構件31（只圖示於圖1B）。水晶片21包括：激勵用電極21a及引出電極21b。水晶片21的水晶構件自身是平面形狀為四邊形狀的構件，本例的情況是平面形狀為長方形狀的構件，例如，是以AT切割水晶板、SC切割水晶板為代表的所謂二次旋轉的水晶板。並且，本例的情況的水晶片21是設為厚度相同的水晶片。

並且，激勵用電極21a是設置在水晶片21的表面與背面的主面上。引出電極21b是從各個激勵用電極21a，分別引出至水晶片21的短邊之中的一邊即第一邊21c的附近，並且引出至沿所述第一邊21c的兩端。

並且，容器23包括：容器本體23a、凹部23b、配線圖案23c、外部連接端子23d及連通配線23e（via-wiring）。凹部23b是可以收納水晶片21的俯視時為四邊形狀的構件。配線圖案23c經由具有柔軟性的導電性接著劑25，與水晶片21的引出電極21b連接。所述配線圖案23c由金屬的薄膜圖案所構成，設置在凹部23b的底面的一端側的兩處。即，設置在凹部23b的底面的容器23的一條短邊附近，即位於所述短邊的兩端的各個區域內。並且，外部連接端子23d設置在容器本體23a的外部底面上，將水晶振子20與任意的電子設備連接。這些配線圖案23c與外部連接端子23d通過設置在容器本體23a上的連通配線23e而連接。再者，所述容器23例如可以由陶瓷封裝體構成。

並且，具有柔軟性的導電性接著劑25典型的是矽酮系的導電性接著劑。但是，並不限定於此，而可以設為具有與其相同的物性的任意物質。關於所述導電性接著劑25的設置位置等，將在後文描述。

並且，第一枕部27及第二枕部29分別設置在容器23的凹部23b的底面的規定位置上。具體來說，第一枕部27設置在凹部23b的底面上，即設置在配線圖案23c的一部分區域上。而且，當將第一枕部27的高度設為h，將與所述第一邊21c正交的方向上的長度設為X1時（參照圖1B），將h設為選自20 μm～50 μm的值，將X1設為150 μm以下，理由將在後文描述。而且，具有柔軟性的導電性接著劑25設置成覆蓋所述第一枕部27的至少頂面及水晶片的中心側的側面。這樣一來，就在第一枕部27的側部，即在水晶片21的中心側的側部（圖1B中以X2表示的部分），形成具有柔軟性的導電性接著劑25即其厚度超過20 μm的導電性接著劑的部分。但是，在本實施方式的情況下，導電性接著劑25是設為還覆蓋第一枕部27的頂面及水晶片21的中心側的側面以外的部分。另一方面，第二枕部29設置在凹部23b的底面，即水晶片21的與第一邊21c相對向的第二邊21d附近所對向的區域內。所述第二枕部29的高度優選的是設為相對於第一枕部27的高度，例如選自0.5～1.5的比率的範圍的值。

再者，第一枕部27及第二枕部29分別可以在製造容器23時形成。具體來說，可以在形成陶瓷封裝體時通過絲網印刷來印刷氧化鋁漿料或導電性漿料，並對其進行焙燒來形成。並且，最近進行了利用成形法來形成陶瓷封裝體的嘗試，所以也可以通過成形來形成。優選的是，第一枕部27優選為具有導電性。因為這有利於矽酮系的導電性接著劑25與配線圖案23c的電性連接。並且，蓋構件31是在包圍容器23的凹部23b的堤部分的頂面上與容器23相接，對容器23進行密封的構件。所述蓋構件31由與密封方式相應的任意物質構成。

在本發明中，如上所述配置水晶片21、第一枕部27、第二枕部29，而且，將第一枕部27的高度h或長度X1設為規定值，並且，利用具有柔軟性的導電性接著劑25以規定狀態覆蓋著第一枕部27。因此，根據所述水晶振子20，具有柔軟性的導電性接著劑25獲得如下的構造：在第一枕部27的側部即水晶片21的中心側的側部，以厚度超過20 μm的厚的狀態而存在。因此，即使水晶片21受到以第一枕部27附近為支點使第二枕部29側向上方隆起的外力，所述導電性接著劑25的柔軟性也可以更強地發揮作用，因此與現有情況相比不易產生水晶片21的剝落。另一方面，即使水晶片21受到以第一枕部27附近為支點使第二枕部29側向下方擺動的外力，水晶片21的振幅也會被第二枕部29限制，因此與現有情況相比也不易產生由所述下方的外力引起的水晶片的剝落。並且，將第一枕部27的長度X1設為150 μm以下，所以能夠防止第一枕部27自身在沿長度X1的方向的方向上沒必要地延長。因此，也可以防止導電性接著劑的塗佈面積增加。再者，已將所述第一枕部27的長度X1描述為150 μm以下，但是關於所述長度X1，只要能夠作為枕部發揮作用，便越短越好。因為使長度X1越短，越容易在第一枕部的側部確保厚度大的導電性接著劑殘留的區域。根據發明者的探討，長度X1例如優選為50 μm～150 μm，優選的是50 μm～120 μm，更優選的是50 μm～100 μm。

[1-2.第一實施方式的實施例、比較例] 按照所述第一實施方式的構造分別製作如下所述的實施例1的試樣、實施例2的試樣及比較例的試樣，並比較水晶片的剝落的產生率。各試樣的不同點為下述表1所示。再者，剝落試驗條件及評估法為下述。即，將水晶振子20安裝在規定夾具上並使其從高度3 m的位置落下至地板50次，每次落下，都確認水晶振子的特性，對未顯示特性的水晶振子進行分析並調查水晶片的剝落數。再者，實施例、比較例的試樣都使用長邊尺寸約為900 μm、短邊尺寸約為700 μm的AT切割水晶片，作為水晶片21。 [表1]

尺寸的單位：μm 樣品數：各水平均20個

如由表1所示的結果所知，在比較例的試樣中，水晶片的剝落產生了三個，相對於此，在實施例1及實施例2的試樣中，則沒有產生水晶片的剝落。因此，可認為通過在將第一枕部的長度X1設為150 μm以下的條件下，將第一枕部27的高度h設為20 μm以上，可以防止水晶片的剝落。再者，所述高度h的上限優選為50 μm。因為如果所述高度h過高，就會產生使在容器23內封裝水晶片21時的高度方向上的餘裕度降低等欠佳的現象。並且，根據所述結果及發明者的探討，應用本發明而優選的水晶片21的大小是長邊尺寸為1,000 μm以下，並且短邊尺寸為900 μm以下，優選的是長邊尺寸為900 μm以下，並且短邊尺寸為800 μm以下，更優選的是長邊尺寸為900 μm以下，並且短邊尺寸為700 μm以下。

[2.其它實施方式] [2-1.第二實施方式] 圖2A是說明第二實施方式的水晶振子40的圖，是利用與圖1B同樣的截面圖來表示所述水晶振子40的圖。在第一實施方式的水晶振子20中，是使用沿其長度X1的方向的截面為四邊形狀的枕部作為第一枕部27，但是在所述第二實施方式的水晶振子40中，是使用沿其長度X1的方向的截面為三角形狀的枕部作為第一枕部27x。當使用截面形狀為三角形狀的第一枕部27x時，第一枕部27x的側部的導電性接著劑的形成區域沿三角形狀的斜邊的部分而擴大，因此可認為與截面形狀為四邊形狀的第一枕部27相比，具有柔軟性的導電性接著劑25的柔軟性的貢獻效果進一步提高。

[2-2.第三實施方式] 圖2B是說明第三實施方式的水晶振子50的圖，是利用與圖1B同樣的截面圖來表示所述水晶振子50的圖。在第一實施方式的水晶振子20中，是使用沿其長度X1的方向的截面為四邊形狀的枕部作為第一枕部27，但是在所述第三實施方式的水晶振子50中，是使用沿其長度X1的方向的截面為向上凸出的半球狀的枕部作為第一枕部27y。當使用截面形狀為向上凸出的半球狀的第一枕部27y時，第一枕部27y的側部的導電性接著劑的形成區域沿球面部分而擴大，因此可認為與截面形狀為四邊形狀的第一枕部27相比，具有柔軟性的導電性接著劑25的柔軟性的貢獻效果進一步提高。再者，這裡所謂的半球狀，當然包含形狀為標準半球的情況，也包含橢圓狀的半球狀等不同於標準半球的情況。

以上，說明瞭若干實施方式，但是本發明也可以進行如下變更。作為水晶片21，是使用厚度相同的水晶片，但是本發明也可以應用於水晶片的端部的厚度薄於中央的具有所謂斜角（bevel）形狀的水晶片。並且，說明瞭使用具有凹部23b的容器作為容器23的示例，但是本發明也可以應用於包含平板狀的容器本體及蓋帽（cap）狀的蓋構件的密封構造的水晶振子。並且，在所述各實施方式中，公開了第一枕部27、第一枕部27x、第一枕部27y相對於配線圖案23c處於沿長度X1的方向的中央的示例，但是也可以設為第一枕部相對於配線圖案偏靠容器的壁側的配置，即，設為圖1B中的長度X2經放大的配置。因為這樣一來，可以擴大第一枕部27的側部即水晶片的中心側的側部的面積，因而容易提高導電性接著劑的防剝落效果。

20‧‧‧第一實施方式的水晶振子21‧‧‧水晶片21a‧‧‧激勵用電極21b‧‧‧引出電極21c‧‧‧第一邊21d‧‧‧第二邊23‧‧‧容器23a‧‧‧容器本體23b‧‧‧凹部23c‧‧‧配線圖案23d‧‧‧外部封裝端子23e‧‧‧連通配線25‧‧‧具有柔軟性的導電性接著劑（導電性接著劑）27、27x、27y‧‧‧第一枕部29‧‧‧第二枕部31‧‧‧蓋構件40‧‧‧第二實施方式的水晶振子41‧‧‧第三枕部50‧‧‧第三實施方式的水晶振子h‧‧‧第一枕部的高度X1‧‧‧第一枕部的長度X2‧‧‧第一枕部的側部的長度X3‧‧‧配線圖案的長度

圖1A及圖1B是第一實施方式的水晶振子20的說明圖。圖2A是第二實施方式的水晶振子40的說明圖。圖2B是第三實施方式的水晶振子50的說明圖。

21‧‧‧水晶片

21a‧‧‧激勵用電極

21b‧‧‧引出電極

23a‧‧‧容器本體

23b‧‧‧凹部

23c‧‧‧配線圖案

23d‧‧‧外部封裝端子

23e‧‧‧連通配線

25‧‧‧具有柔軟性的導電性接著劑(導電性接著劑)

27‧‧‧第一枕部

29‧‧‧第二枕部

31‧‧‧蓋構件

h‧‧‧第一枕部的高度

X1‧‧‧第一枕部的長度

X2‧‧‧第一枕部的側部的長度

X3‧‧‧配線圖案的長度

Claims

一種水晶裝置，包括：平面形狀為四邊形狀的水晶片、收納所述水晶片的容器、以及在所述水晶片的第一邊的附近即第一邊的兩端附近的兩處，將所述水晶片固定在所述容器的具有柔軟性的導電性接著劑，所述水晶裝置的特徵在於包括：第一枕部，使所述水晶片在所述兩處的附近，從所述容器的內底面懸浮；以及第二枕部，在所述水晶片的與所述第一邊相對向的第二邊附近，與所述水晶片相對向；其中，將所述第一枕部的高度表示為h，將所述第一枕部的與所述第一邊正交的方向上的長度表示為X1，所述h為20μm~50μm，並且，所述X1為50μm~120μm，所述導電性接著劑覆蓋所述第一枕部的至少頂面及所述水晶片的中心側的側面。
如申請專利範圍第1項所述的水晶裝置，其中，在所述第一枕部的所述水晶片的中心側的側部，具備：由所述第一枕部的高度h引起的厚度超過所述h的厚度的所述導電性接著劑的部分。
如申請專利範圍第1項所述的水晶裝置，其中，所述第一枕部的沿與所述第一邊正交的方向上的截面形狀為四邊形狀。
如申請專利範圍第1項所述的水晶裝置，其中，所述第一枕部的沿與所述第一邊正交的方向上的截面形狀為三角形狀。
如申請專利範圍第1項所述的水晶裝置，其中，所述第一枕部的沿與所述第一邊正交的方向上的截面形狀為向上凸出的半球狀。
如申請專利範圍第1項所述的水晶裝置，其中，所述水晶片的長邊為0.9mm以下，所述水晶片的短邊為0.7mm以下。