WO2001067600A1 - Dispositif de vibration a cristal - Google Patents

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WO2001067600A1
WO2001067600A1 PCT/JP2001/001627 JP0101627W WO0167600A1 WO 2001067600 A1 WO2001067600 A1 WO 2001067600A1 JP 0101627 W JP0101627 W JP 0101627W WO 0167600 A1 WO0167600 A1 WO 0167600A1
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film layer
electrode
electrodes
extraction
crystal
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PCT/JP2001/001627
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Minoru Iizuka
Hiroyuki Ishihara
Yoshikiyo Ogasawara
Akihiro Mori
Susumu Hirao
Tatsuya Murakami
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Daishinku Corporation
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    • H03H9/13—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials
    • H03H9/131—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials consisting of a multilayered structure

Definitions

  • the present invention relates to a crystal resonator device having a structure in which a crystal diaphragm is bonded and supported using a silicon-based conductive adhesive.
  • a silicon-based conductive adhesive was often used to fix the quartz vibrating plate to the ceramic package.
  • This silicon-based conductive adhesive is obtained, for example, by adding a conductive filler to a silicone resin-based adhesive.
  • This silicon-based conductive adhesive has flexibility even after curing, and is excellent in that it can relieve external stress acting on the quartz vibrating plate.
  • the surface-mounted crystal resonator has a substantially rectangular parallelepiped outer shape, a ceramic package 7 having a concave portion with an open upper part, and a rectangular crystal vibrating plate 8 as a piezoelectric vibration element accommodated in the ceramic package 7. And a metal lid 9 joined to the opening of the ceramic package 7.
  • the ceramic package 7 includes a concave ceramic base 70 and a metal layer 71 formed along the upper surface of the peripheral wall 71 of the ceramic base 70.
  • the metal layer 71 is formed by sequentially laminating a metallized layer made of tungsten or the like, and a Ni plating layer and an extremely thin Au plating layer on the metallized layer.
  • two electrode pad layers 7 2 ( One of them is not shown), and these electrode pads 72 are electrically led out to the outside by lead electrodes 74 and 75 on the bottom surface outside the package via the connecting electrodes 73 respectively. I have.
  • one end of the rectangular crystal vibrating plate 8 in the long side direction is cantilevered.
  • a pair of excitation electrodes 8 1 and 8 2 are formed on the front and back surfaces of the quartz vibrating plate.
  • the excitation electrodes 8 1 and 8 2 are electrically connected to each other by a silicon-based conductive adhesive 300.
  • Pad 7 is pulled out to 2 parts.
  • These excitation electrodes 81 and 82 are laminated in the order of a Cr film layer and an Au film layer, and these films are formed by sputtering or vacuum evaporation.
  • a metal lid 9 is soldered to the upper surface of the metal layer 71 via a silver solder 400 to form a hermetically sealed structure.
  • the silicon-based conductive adhesive had a weak adhesive strength to the Au surface, increased conduction resistance, and sometimes caused a breakage of the bonded surface. In some cases, the conduction resistance was increased by B, and an accidental breakage of the bonding surface sometimes occurred.
  • Au is a stable substance that does not cause an oxidation reaction on the surface, and it is considered that the fact that it is difficult for chemical bonding with the silicon-based conductive adhesive to occur is a cause of the decrease in adhesive strength.
  • a support load or an impact load is applied intensively to the bonded portion, which has promoted the occurrence of breakage accidents.
  • a configuration is adopted in which the adhesive is applied only to the bonding surface side and not applied to the upper surface side of the crystal diaphragm. This led to a decrease in strength.
  • an adhesive is used.
  • the base portion of the quartz plate or the base portion of the ceramic package serving as the base is exposed, and an adhesive is applied to these base portions to increase the bonding strength.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and can maintain a good bonding state and bonding strength even when a quartz plate is bonded to a base electrode pad using a silicon-based conductive adhesive. It is an object of the present invention to provide a crystal vibrating device having excellent shock resistance and easy to adjust the frequency later. Disclosure of the invention
  • the present invention provides an appropriate metal which is easily oxidized on the surface of at least one of the surface of the extraction electrode formed on the quartz plate or the surface of the electrode pad formed on the base.
  • an appropriate metal which is easily oxidized on the surface of at least one of the surface of the extraction electrode formed on the quartz plate or the surface of the electrode pad formed on the base.
  • a quartz vibrating plate in which excitation electrodes and extraction electrodes drawn out from the respective excitation electrodes are formed on both principal surfaces, and an electrode pad formed on a base are made of a silicon-based conductive material.
  • a crystal vibration device electrically connected via an adhesive, wherein at least the extraction electrode of the excitation electrode and the extraction electrode is a Cr film layer and an Au film layer on the crystal vibration plate. , A Cr thin film layer or an Ag thin film layer.
  • the Cr thin film layer or the Ag thin film layer is formed on the uppermost layer of the extraction electrode, when a silicon-based conductive adhesive is used, Cr or Ag is relatively easily oxidized. Both effects of improving the bonding strength and good conductivity by the Au film can be obtained. .
  • a quartz vibrating device in which a quartz vibrating plate having both main surfaces on which excitation electrodes and extraction electrodes extracted from the respective excitation electrodes are formed, and an electrode pad formed on a pace are formed of a silicon conductive material.
  • a crystal resonator device electrically connected via an adhesive, wherein the electrode pads are laminated on the base in the order of a metallized layer made of tungsten or molybdenum, a Ni film layer, and an Au film layer At least a predetermined area of the Au film layer of the electrode pad to which the silicon-based conductive adhesive is applied is diffused with Ni of the Ni film layer. Is characterized by being.
  • the adhesion strength by the silicon-based conductive adhesive is improved without increasing the thickness of the entire electrode pad. Can be done. Moreover, this diffusion can be performed by a relatively simple heat treatment. .
  • a quartz crystal vibrating device comprising: a quartz vibrating plate having excitation electrodes on both main surfaces and extraction electrodes extracted from the respective excitation electrodes; and an electrode pad formed on a pace.
  • a quartz vibrating device electrically connected via an adhesive, wherein the electrode pad includes a metallized layer made of tungsten or molybdenum, a Ni film layer, an Au film layer, and an Ag thin film on the base. Layers or A1 thin film layers.
  • the thickness of the electrode pad increases, but the Au film layer is formed on the uppermost layer.
  • the adhesive strength with the silicon-based conductive adhesive can be improved as compared with the case where the conductive adhesive is used.
  • At least the extraction electrode among the excitation electrode and the extraction electrode is a Cr film layer, an Au film layer, and a Cr thin film on the crystal vibration plate.
  • a configuration in which layers or Ag thin film layers are stacked in this order may be employed.
  • a crystal vibration device is a crystal vibration plate in which excitation electrodes and extraction electrodes extracted from the respective excitation electrodes are formed on the main rain surface, and an electrode pad formed on the base. Are electrically connected to each other via a silicon-based conductive adhesive, and the excitation electrode and the extraction electrode are formed on the above-mentioned quartz vibrating plate by a Cr film layer and an Au film layer.
  • At least the extraction electrode of the extraction electrode and the excitation electrode facing the base is characterized in that a Cr thin film layer or an Ag thin film layer is laminated on the Au film layer of the extraction electrode.
  • the base and facing extracting electrode and at least one of the excitation electrodes are C r thin layer or A g thin layer on the top layer to the extraction electrode are laminated Runode, relatively easily oxidized C Both the effect of improving the bonding strength by r or Ag and the effect of good conductivity by the Au film can be obtained.
  • the Cr film is formed only on the back surface of the quartz plate, that is, on the electrode pad side of the base, and the Cr film is not formed on the surface of the quartz plate.
  • the frequency can be efficiently adjusted for the film, and the electrical characteristics are improved.
  • the electrode pads are laminated on the base in the order of a metallized layer made of tungsten or molybdenum, a Ni film layer, and an Au film layer, At least a predetermined region of the Au film layer of the electrode pad to which the silicon-based conductive adhesive is applied may have a structure in which Ni of the Ni film layer is diffused.
  • the electrode pad is formed on the base in the order of a metallized layer made of tungsten or molybdenum, a Ni film layer, an Au film layer, an Ag thin film layer or an A) thin film layer. It can be a laminated structure.
  • the thickness of the Cr thin film layer or the Ag thin film layer is preferably 5 to 50 ⁇ .
  • the thickness of the Cr thin film layer or the Ag thin film layer which is the uppermost layer of the extraction electrode or the excitation electrode, is less than 5 ⁇ , the effect of forming these thin film layers cannot be obtained; A decrease in strength was observed. On the other hand, when it exceeds 50 ⁇ , the CI value of the crystal vibrating device became too high, and it was recognized that the vibration characteristics were adversely affected. Therefore, by setting the thickness of the uppermost Cr thin film layer or Ag thin film layer within the above range, the impact resistance can be improved, and the electrical characteristics such as CI value can be improved. Can be kept. Further, a quartz vibrating device according to claim 9 is provided on both main surfaces of the quartz vibrating plate.
  • the extraction electrodes formed respectively may be configured such that the pattern shapes or sizes of the electrodes are different from each other.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view showing a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the thickness of the uppermost Cr film layer and the CI value in the crystal resonator device.
  • FIG. 6 is a plan view showing a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG. 6,
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the fourth embodiment.
  • FIG. FIG. 9 (a) is a plan view showing a fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 9 (b) is a view of the quartz vibrating plate of the fifth embodiment of the present invention as viewed from the base side.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 9 (a), showing a main part.
  • FIG. 11 (a) is a plan view showing a first modification of the fifth embodiment
  • FIG. 11 (b) is a plan view showing a second modification.
  • FIG. 12 is a diagram showing the results of a drop test in the present example and the conventional example in terms of a non-defective rate.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a conventional example.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a surface-mount type crystal unit as an example.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part in FIG.
  • the surface-mount type crystal unit has a rectangular parallelepiped outer shape, a ceramic package 1 having a concave portion serving as a base, and a rectangular crystal plate 2 mounted as a piezoelectric vibration element housed inside the ceramic package 1. And a metal lid 3 joined to the opening of the ceramic package 1.
  • the ceramic package 1 includes a CB type ceramic base 10 and a metal layer 11 formed along the upper surface of the peripheral wall 101 of the ceramic base 10.
  • the metal layer 11 includes a metallized layer made of w (tungsten), a Ni plating layer laminated on the metallizing layer, and an ultra-thin Au plating layer laminated on the Ni plating layer.
  • the thickness of each layer is, for example, about 10 to 20 ⁇ m for the metallized layer, about 2 to 6 m for the Ni plating layer, and about 0.5 to 1. ⁇ for the Au plating layer.
  • electrode pads 12 and 16 are formed side by side on the inner bottom surface of the base of the ceramic package 1 in the short side direction. These electrode pads are electrically drawn to lead electrodes 14 and 15 facing the longitudinal direction of the outer bottom surface of the ceramic package 1 via the connecting electrodes 13 and 17. Although not shown, a ground electrode that is electrically connected to the metal layer 11 is formed on the outer bottom surface of the ceramic package 1.
  • Each of the electrode pads 12 (16) is formed by plating in the order of metallized layer 121, Ni film layer 122, and Au film layer 123 made of W (tungsten) or Mo (molybdenum). This is the configuration formed by Further, at least in the region of the electrode pad where the silicon-based conductive adhesive is applied, Ni of the Ni film layer 122 located below the Au film layer 123 is formed on the surface by heat treatment. The structure is diffused into the Au film layer 123. In this embodiment, after the following electrodes are formed, the entire package is heated to about 300 ° C. in a vacuum atmosphere. By performing the heating for a long time, a configuration in which Ni was diffused into the Au film layer 123 could be obtained.
  • This heat treatment can be locally performed only on a necessary portion by a laser beam or the like.
  • the crystal vibrating plate 2 is mounted on the electrode pads 12 (16), and is configured to cantileverly support one end in the long side direction.
  • a pair of excitation electrodes 21 and '22 are formed on the front and back surfaces of the quartz vibrating plate 2, and these excitation electrodes 21 and 22 are connected to the respective electrode pads 1 2 by extraction electrodes 2 10 (230) and 220 (240). (16) It is drawn out to the part.
  • the excitation electrodes 21 and 22 and the extraction electrodes 2 10 (230) and 2 20 (240) are provided on each main surface of the quartz plate 2 on the first Cr film layer 2 1 1 and 22 having a thickness of about 16 persons. 1.
  • Au film layers 212, 222 with a thickness of about 5,000 and a second Cr film layer 2, 13, 223 with a thickness of about 10 A are laminated in this order, and each film layer is formed by sputtering or It is formed by a vacuum deposition method or the like.
  • the electrode pads 12 (16) and the extraction electrodes 210 (230) and 220 (240) are conductively bonded by a silicon-based conductive adhesive 3 °.
  • the configuration is such that the silicon-based conductive adhesive 30 is applied to only one surface of the quartz vibrating plate 2.
  • the second Cr film layer may be formed only on the extraction electrode.
  • the uppermost layer of the excitation electrode portion is an Au film, which is a softer material than a relatively hard Cr film, so that when performing characteristic adjustment by adjusting the metal film thickness such as ion milling, The adjustment rate can be improved.
  • the metal cover 3 is made of Kovar as a base material, and has a Ni plating on its surface. Further, the silver brazing material 40 is formed along the metal layer 11. Then, in a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere, the metal cover 3 is mounted on the metal layer 11 via the silver brazing material 40, and in this state, a local heating method such as beam welding, seam welding, or high-frequency induction heating is performed. Heat and braze. Thereby, the ceramic package 1 is hermetically sealed.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of a second embodiment of the present invention.
  • the configuration of the electrode pad is different from that of the first embodiment. That is, the electrode pad 120 has a metallized layer 121, a Ni film layer 122, an Au film layer 123, and an Ag film layer 124 made of W (tungsten) or Mo (molybdenum) in this order. This is a four-layer structure formed by the method described in (1).
  • the crystal pad 2 is mounted on the electrode pad 120, and has a configuration in which one end in the long side direction is cantilevered.
  • a pair of excitation electrodes 21 and 22 are formed on the front and back surfaces of the quartz vibrating plate 2, and these excitation electrodes 21 and 22 are extracted to the respective electrode pads 12 by extraction electrodes 210 and 220. .
  • the excitation electrodes 21 and 22 and the extraction electrodes 210 and 220 are placed on each main surface of the quartz plate 2 on the first Cr film layer 2 1 1 and 221 with a thickness of about 16 persons and a thickness of about 5000.
  • the Au film layers 2 1 2 and 2 2 2 of the human being and the second Cr film layers 2 1 3 2 3 of the thickness of about 10 are laminated in this order.
  • the electrode pad 120 and the extraction electrodes 210 and 220 are conductively joined by the silicon conductive adhesive 30.
  • the Ag film located on the uppermost layer of the electrode pad 120 and the second Cr film located on the uppermost layer of the excitation electrodes 21 and 22 have a bonding strength with the silicon-based conductive adhesive. This structure contributes to improving the shock resistance of the crystal resonator device.
  • FIG. 4 is a plan view showing a third embodiment of the present invention.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the configuration of the extraction electrode is different from that of the first embodiment.
  • the electrode pad 12 (16) has a configuration in which a metallized layer 121 made of W (tungsten) or Mo (molybdenum), a Ni film layer 122, and an Au film layer 123 are formed in this order. Further, at least a predetermined area of the Au film layer 123 of the electrode pad 12 (16) to which the silicon-based conductive adhesive is applied has a structure in which Ni of the Ni film layer 122 is diffused. I have.
  • the excitation electrode 21 and the extraction electrode 210 formed on the crystal vibration plate 2 mounted on the electrode pad 1 2 (16) have a first Cr film layer having a thickness of about 16 persons,
  • the structure is such that Au film layers with a thickness of about 500 OA are laminated in this order, and the Au film layer is exposed on the surface.
  • Exposed portions 23 and 24 are formed at the corners of the extraction electrodes 210 and 230 so that the base of the crystal vibration plate 2 is partially exposed.
  • the silicon-based conductive adhesive 30 is applied so as to cover the exposed portions 23 and 24, thereby securing the adhesive strength.
  • FIG. 6 is a plan view showing a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG. 6,
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the fourth embodiment.
  • FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the configurations of the excitation electrode and the extraction electrode are different from those of the first embodiment.
  • Excitation electrodes 21 and 22 are formed on the main surface of the quartz vibrating plate 2, respectively. Extraction electrodes 218 and 219 are extracted from the excitation electrode 21 to the electrode pads 16 and 12 respectively. I have. Extraction electrodes 209 and 210 are formed on the surfaces of the extraction electrodes 218 and 219 opposite to the joints with the electrode pads 16 and 12, respectively. The extraction electrodes 218 and 219 may be electrically connected to the extraction electrodes 209 and 210 by a direct conductive film.
  • the excitation electrodes 21 and 22 and the extraction electrodes 2 18, 2 19, 209, and 2 10 are formed on each main surface of the crystal diaphragm 2, with a first Cr film layer 2 1 having a thickness of about 16 persons. 6, 225, Au film layers 215, 226 having a thickness of about 5,000 are laminated in this order, and each film layer is formed by a sputtering method or a vacuum evaporation method. Further, a second Cr film layer 227 having a thickness of about 10 is formed on the upper surfaces of the excitation electrode 22 and the extraction electrode 210 on the electrode pad 12 (16) side. Then, the electrode pads 12 (16) and the extraction electrodes 210 (209) are conductively joined by the silicon-based conductive adhesive 30.
  • This embodiment also has a configuration in which the silicon-based conductive adhesive 30 is applied only to the back surface of the quartz vibrating plate 2. This is effective as a configuration to keep the storage space low when a low-profile piezoelectric vibrator is required. .
  • FIG. 9 (a) is a plan view showing a fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 9 (b) is a view of the quartz vibrating plate of the fifth embodiment of the present invention as viewed from the base side
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 9 (a), showing a main part.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the configurations of the excitation electrode and the extraction electrode are different from those of the first embodiment.
  • Excitation electrodes 2 1 and 2 2 are formed on both main surfaces of the quartz vibrating plate 2, and the extraction electrodes 1 50 and 1 5 are pulled from the excitation electrode 2 1 to the respective electrode pads 1 2 and 1 6.
  • Extraction electrodes 250 and 251, respectively are formed on the surfaces opposite to the joints of the extraction electrodes 150 and 151 with the electrode pads 12 and 16, respectively.
  • the size and shape of the extraction electrodes 150 and 151 formed on one main surface are different from each other.
  • the extraction electrodes 250 and 251, formed on the other main surface have the same electrode pattern. In this configuration, the extraction electrodes formed on each main surface have mutually different electrode patterns as a whole.
  • the difference in size or shape by, for example, an image processing technique using a digital camera, it is possible to determine the front and back of the quartz diaphragm on which each electrode is mounted.
  • the extraction electrodes 15 0, 15 1, 25 0, 25 1 from the excitation electrode 21 have a thickness of about 16 A on each main surface of the crystal diaphragm 2.
  • the first Cr film layers 2 16, 2 25, and Au film layers 2 15, 2 26 having a thickness of about 500 A are laminated in this order.
  • the second Cr film layer 2 having a thickness of about 10 is formed only at the connection portions between the extraction electrodes 250 and 251 and the electrode pads 12 and 16 via the silicon-based conductive adhesive 30. 2 8 are formed.
  • FIG. 11 (a) shows a first modified example
  • FIG. 11 (b) shows a first modified example of an example in which the electrode patterns of the extraction electrodes formed on each main surface are different from each other.
  • Each of the two modifications is shown in a plan view.
  • the lead electrodes on one electrode pad side are configured to be different on each of the main surfaces on the front and back sides. That is, the size and shape of the extraction electrode 160 formed on the main surface on the front side are different from those of the extraction electrode 161 formed on the main surface on the back side. This example Then, the extraction electrode 160 formed on the main surface on the front side of the other electrode pad and the extraction electrode 260 formed on the main surface on the back side have the same pattern.
  • the extraction electrodes 171, 270 are not turned around to the opposite main surface side, and the shapes of the extraction electrodes 171, 270 are different.
  • the front and back of the extraction electrode are determined based on the shape and size of the electrode pattern.
  • the quartz diaphragm is transparent, it can be viewed from one main surface side. It is easy to determine the shape and size of the electrode pattern of the extraction electrode formed on the other main surface.
  • a crystal resonator is shown as an example of a crystal resonator device.
  • the present invention is not limited to this, and can be applied to a crystal resonator device such as a crystal filter or an ice crystal oscillator.
  • Fig. 12 is a diagram showing a drop test of an example according to the present invention and a conventional example, and the results are shown as non-defective products.
  • the test method and each embodiment and the form of the sample used as the conventional example will be described.
  • the quartz resonator used in this test had the configuration shown in Fig. 1 and adopted a common configuration. That is, the electrode pad 12 (16) formed at the bottom of the ceramic package 1, the excitation electrodes 21, 22, and the extraction electrodes 21, 22, (23, 24) ) Is formed by bonding the extraction electrodes 210, 220 (230, 240) of the crystal vibrating plate 2 with the silicon-based conductive adhesive 30. After air-tightly connecting and baking, an airtight atmosphere is formed by sealing nitrogen gas, and the metal lid 3 is airtightly sealed via a silver solder in this atmosphere. XA-670 W (model name) manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd. was used as the silicon conductive adhesive 30. With respect to the crystal resonator having the above-described basic configuration, 100 samples having the following configurations limited were prepared, and a drop test was performed on these samples to determine a non-defective rate.
  • a quartz oscillator is attached to a 100-g drop evaluation reference jig in the shape of a rectangular parallelepiped, and the test in which each direction of the six surfaces is the drop direction is defined as one cycle, and this cycle is performed for 20 cycles.
  • the frequency variation rate (A f Z f ) Is within ⁇ 2 ppm and the CI value fluctuation is within 2 ⁇ .
  • the electrode pads of the ceramic package are laminated in the following order: a metallized layer made of tungsten (W), a Ni plating film layer with a thickness of about 5 ⁇ , and an Au plating film layer with a thickness of about 1 ⁇ m. It becomes.
  • the extraction electrode and the excitation electrode are laminated on both principal surfaces of the crystal vibrating plate in the order of a Cr sputtered film layer with a thickness of 6 I and an Au sputtered film layer with a thickness of 5000 A.
  • the electrode pads of the ceramic package were formed by laminating a metallized layer made of W (tungsten), an Ni plating film layer having a thickness of 5 m, and an Au plating film layer having a thickness of 1 im. Become.
  • the extraction electrode and the excitation electrode are placed on both principal surfaces of the quartz plate, with a 16 Cr thick first Cr sputtered film layer, a 500 OA thick Au sputtered film layer, and a 5 Cr thick second Cr sputtered film layer. They are laminated in the order of the sputtered film layers. Then, the entire ceramic package was heat-treated at about 300 ° C for 2 hours in a vacuum atmosphere.
  • the samples of Examples B to G have the same configuration as that of Example A except that the thickness of the second Cr sputtered film layer is different from that of Example A.
  • the thickness of the second Cr sputtered film layer was 10 persons, 20 persons, 30 persons, 40 persons, 50 persons and 60 persons, respectively. is there.
  • the electrode pads of the package consist of a metallized layer made of tungsten (W), a Ni plating film layer with a thickness of 5 ⁇ m, an Au plating film layer with a thickness of ⁇ , and an Ag film layer with a thickness of 30 persons. It is laminated.
  • the extraction electrode and the excitation electrode are provided on both main surfaces of the quartz plate with a 16-thick first Cr sputtered film layer, a 5000-thick Au sputtered film layer, and a 10-thick second-C sputtered film layer. rLaminated in the order of the sputtered film layers. .
  • the electrode pads of the ceramic package are formed by stacking a metallized layer made of W (tungsten), a Ni plating film layer having a thickness of 5 m, and an Au plating film layer having a thickness of 1 ⁇ .
  • the extraction electrode and the excitation electrode are laminated on both principal surfaces of the crystal diaphragm in the order of the first Cr sputtered film layer with a thickness of 16 A and the AXI sputtered film layer with a thickness of 5000 A.
  • a second Cr sputtered film layer having a thickness of 10 is formed. Then, the entire ceramic package is subjected to a heat treatment at about 300 ° C. for 2 hours in a vacuum atmosphere. ⁇
  • the samples of Examples J and K differ from Example I only in the thickness of the second Cr sputtered film layer formed only on the extraction electrode portion on the electrode pad side. The same is true.
  • the thickness of the second Cr sputtered film layer was 20 persons and 30 persons, respectively.
  • the present embodiment has improved impact resistance as compared with the conventional product, and the impact resistance is improved as the Cr film layer on the top layer of the extraction electrode increases. I can understand. As described above, when the thickness of the Cr film layer is 5 A or more, the impact resistance is improved. However, if the film thickness is excessively thicker than necessary, the conductivity may be reduced or the vibration may be hindered. Therefore, it is necessary to set the film thickness.
  • the thickness of the uppermost Cr film is an average film thickness.
  • FIG. 5 shows the change of the CI value according to the Cr film thickness located on the uppermost layer in the electrode pad and the lead electrode of the conventional sample and the examples A to G described above.
  • the CI value is a plot of the average value of each sample. As is clear from FIG. 5, the CI value increases exponentially from a predetermined value where the Cr film thickness exceeds 50, and the CI value deteriorates. Although not shown, the variation tends to increase. From FIG. 5, it can be determined that a relatively good CI value can be secured when the Cr film thickness is 5 O A or less, and a more favorable CI value can be secured when the film thickness is 30 or less.
  • the thickness of the Cr layer located at the uppermost layer between the electrode pad and the lead electrode is about 5 to 50 A, more preferably 5 to 30 persons.
  • the film thickness is an average film thickness.
  • Example C when the Cr film was formed on the uppermost layer of the excitation electrode and the extraction electrode on both main surfaces of the quartz plate (Example C), the Cr film was formed only on the extraction electrode part on the electrode pad side.
  • the electrode thicknesses of the quartz oscillators of Example C and Example J were reduced by ion milling using Ar gas, a predetermined frequency adjustment was performed, and the time was measured.
  • the samples used for verification were 144 lots as one lot, and five lots were verified.
  • the target frequency is set to 24.576 MHz, and each sample is on average 20 to 30 KHz lower than the target frequency, that is, the electrode film thickness is large.
  • Example J As a result of the verification test, each lot in Example J was completed on average 210 seconds earlier than each lot in Example C. Comparing this with the processing time per sample, it was processed approximately 1.46 seconds earlier, confirming that the frequency adjustment speed, ie, the milling rate, was improved.
  • This is already oxidized, including C r film that changes to C r 0 2, a hard material, the harder be specific to A u film, presumably because milling rate is lowered. Therefore, in Example C in which such a Cr film is formed on both main surfaces of the quartz vibrating plate, the milling process takes longer time than in Example J in which only one main surface is formed. Is supported. Industrial applicability
  • the quartz vibrating device of the present invention is excellent in that it has excellent support strength, impact resistance, and durability in a cantilever supporting structure using a silicon-based conductive adhesive. I have.
  • the frequency adjustment performed in the post-process can be performed efficiently, which contributes to the improvement of the production rate in industrial production.

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Description

明 細 書 水晶振動デバイス 技術分野
本発明は、 水晶振動板をシリコン系導電接着剤を用いて接着支持する構造 の水晶振動子デバイスに関する。 背景技術
水晶振動子、 水晶発振器などの水晶振動子は、 セラミックパッケージを用 いた表面実装タイプが多くを占めるようになりつつあり、 また、 このタイプ においても超小型化に対応させるために、 水晶振動板の支持に金属支持体か らなる弾性支持体を用いない構成が増加している。 しかし、 弾性支持体を用 いない場合でも耐衝撃性を確保するために、 水晶振動板をセラミックパッケ ージに固定する際はシリコン系導電接着剤を用いることが多かった。 このシ リコン系導電接着剤は、 例えばシリコン榭脂系の接着剤に導通フィラーを添 '加することによって得られる。 このシリコン系導電接着剤は、 硬化後も柔軟 性を有しており、 水晶振動板に働く外部応力を緩和することができる点で優 れている。
従来の構成例として、 表面実装型の水晶振動子を挙げ、 第 1 3図を参照し ながら説明する。 この表面実装型水晶振動子は、 外形は略直方体をなし、 上 部が開口した凹部を有するセラミックパッケージ 7と、 このセラミックパッ ケージ 7の中に収容される圧電振動素子である矩形水晶振動板 8と、 セラミ ックパッケージ 7の開口部に接合される金属蓋 9とからなる。
セラミックパッケージ 7は凹型のセラミック基体 7 0とこのセラミック基 体 7 0の周壁 7 0 1の上面に沿って形成される金属層 7 1とからなる。 この 金属層 7 1はタングステンなどからなるメタライズ層と、 このメタライズ層 上に N iメツキ層及び極薄い A uメツキ層が順に積層されてなる。 また、 セ ラミックパッケージ 7内の底面には、 短辺方向に二つの電極パッド層 7 2 ( 一方は図示せず） が形成されており、 これら電極パッド 7 2は、 それぞれ連 結電極 7 3を介して、 パッケージ外部の底面に引出電極 7 4、 7 5によって 電気的に外部へ引き出されている。
2つの電極パッド 7 2において、 矩形の水晶振動板 8の長辺方向の一端が 片持ち支持された構成となっている。 また、 この水晶振動板の表裏面には一 対の励振電極 8 1、 8 2が形成され、 励振電極 8 1、 8 2は各々シリコン系 導電接着剤 3 0 0によって導電接続された状態で電極パッド 7 2部分に引き 出されている。 これら励振電極 8 1、 8 2は、 C r膜層、 A u膜層の順で積 層されてなり、 これらの膜はスパッタリングあるいは真空蒸着によって形成 される。 さらに、 金属層 7 1上面に金属盖 9を銀ろう 4 0 0を介してろう接 することにより、 気密封止された構造となっている。
ところが、 シリコン系導電接着剤は A u面との接着強度が弱く、 導通抵抗 が増加し、 さらに接着面の破断事故が発生することがあった。 導通抵抗が增 力 Bし、 さらに接着面の破断事故が発生することがあった。 A uは表面におけ る酸化反応も起こらず、 安定な物質であることから、 シリコン系導電接着剤 との化学的結合が生じにくいことが、 接着強度の低下の要因と考えられる。 特に、 水晶振動板を片持ち保持する構造では、 接着部分に集中的に支持加 重あるいは衝搫加重がかかり、 破断事故の発生を助長させていた。 また、 最 近では、 デバイスの低背化に対応するため、 接着剤を接着面側のみに塗布し 、 水晶振動板の上面側には塗布しない構成が採用されているが、 この点も接 着強度の低下につながつていた。
こうした接着強度の低下を補うために、 従来では、 例えば特開平 3— 1 9 0 4 1 0号公報、 特開平 7— 2 8 3 6 8 3号公報に開示されているように、 接着剤を水晶振動板の素地部分、 あるいはベースとなるセラミックパッケー ジのセラミック素地部分を露出させ、 これらの素地部分にも接着剤を塗布し 、 接着強度を上げる工夫がなされている。
しかしながら、 水晶振動デバイスの小型化に伴い、 水晶振動板の小型化、 さらに引出電極面積の狭小化が進む昨今の状況において、 上記した従来技術 では、 引出電極をさらに小さくすると、 ドライブレベルの変動に対して、 C I値 （クリスタルインピーダンス値） が大きく変動するという問題がある。 本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、 シリコン系導電 接着剤を用いてベースの電極パッドに水晶振動板を接合しても、 良好な接着 状態ならびに接着強度を維持できるとともに、 耐衝撃性に優れ、 しかも後ェ 程の周波数調整の容易な水晶振動デバィスを提供することを目的とする。 発明の開示
上記課題を解決するため、 本発明は、 水晶振動板上に形成された引出電極 表面あるいはベース上に形成された電極パッド表面の金属膜の少なくとも一 方において、 表面に酸化しやすい適当な金属を極薄に形成し、 水晶振動板と 電極パッドとをシリコン系導電接着剤で接合する構成が開示されており、 以 下の各構成によって実現される。
請求項 1に対応する水晶振動デバイスは、 両主面に励振電極とそれぞれの 励振電極から引き出された引出電極が形成された水晶振動板と、 ベース上に 形成された電極パッドとがシリコン系導電接着剤を介して電気的に接続され てなる水晶振動デバイスであって、 上記励振電極及び引出電極のうち、 少な くとも引出電極は、 上記水晶振動板上に C r膜層、 A u膜層、 C r薄膜層ま たは A g薄膜層の順に積層されてなることによつて特徴付けられる。
請求項 1の構成により、 引出電極の最上層に C r薄膜層または A g薄膜層 が形成されているので、 シリコン系導電接着剤を用いた場合、 比較的酸化し やすい C rまたは A gによる接合強度の向上と、 A u膜による良好な導通性 の両作用を得ることができる。 .
請求項 2に対応する水晶振動デバイスは、 両主面に励振電極とそれぞれの 励振電極から引き出された引出電極が形成された水晶振動板と、 ペース上に 形成された電極パッドとがシリコン系導電接着剤を介して電気的に接続され てなる水晶振動デバイスであって、 上記電極パッドは、 上記ベース上にタン グステンまたはモリブデンからなるメタライズ層、 N i膜層、 A u膜層の順 に積層されてなるとともに、 上記シリコン系導電接着剤が塗布される少なく とも当該電極パッドの A u膜層の所定領域は、 上記 N i膜層の N iが拡散さ れていることによって特徴付けられる。
請求項 2の構成により、 電極パッドの最上層である A u膜層に N iが拡散 されているので、 電極パッド全体の膜厚を增加させることなく、 シリコン系 導電接着剤による接着強度を向上させることができる。 しかも、 この拡散は 比較的簡単な熱処理によって行なうことができる。 .
請求項 3に対応する水晶振動デバイスは、 両主面に励振電極とそれぞれの 励振電極から引き出された引出電極が形成された水晶振動板と、 ペース上に 形成された電極パッドとがシリコン系導電接着剤を介して電気的に接続され てなる水晶振動デバイスであって、 上記電極パッドは、 上記ベース上にタン ダステンまたはモリプデンからなるメタライズ層、 N i膜層、 A u膜層、 A g薄膜層または A 1薄膜層の順に積層されてなることによつて特徴付けられ る。
請求項 3の構成により、 電極パッドの最上層に A g薄膜層または A 1薄膜 層が形成されているので、 電極パッドの膜厚は增加するものの、 最上層に A u膜層が形成されている場合に比較してシリコン系導電接着剤との接着強度 を向上させることができる。
また、 上記請求項 2または 3の水晶振動デバイスの構成において、 上記励 振電極及び引出電極のうち、 少なくとも引出電極は、 上記水晶振動板上に C r膜層、 A u膜層、 C r薄膜層または A g薄膜層の順に積層されてなる構成 であってもよい。
この構成によれ 、 引出電極側、 電極パッド側の両方の最上層に、 A uの みではなく、 C rまたは A gまたは A £または N iなどの比較的酸化しやす い金属が存在するので、 引出電極、 電極パッドとシリコン系導電接着剤との 接合は良好とされ、 接着強度が向上する。
また、 請求項 5に対応する水晶振動デバイスは、 雨主面に励振電極とそれ ぞれの励振電極から引き出された引出電極が形成された水晶振動板と、 ベー ス上に形成された電極パッドとがシリコン系導電接着剤を介して電気的に接 続されてなる水晶振動デバイスであって、 上記励振電極及び引出電極は、 上 記水晶振動板上に C r膜層、 A u膜層の順に積層されてなるとともに、 上記 ベースと対向する引出電極及び励振電極のうち少なくとも引出電極には当該 引出電極の A u膜層上に C r薄膜層または A g薄膜層が積層されていること によって特徴付けられる。
請求項 5によれば、 ベースと対向する引出電極及び励振電極のうち少なく とも引出電極にはその最上層に C r薄膜層または A g薄膜層が積層されてい るので、 比較的酸化しやすい C rあるいは A gによる接合強度の向上と、 A u膜による良好な導通性の両作用を得ることができる。
また、 水晶振動板の裏面、 すなわちベースの電極パッド側にのみ C r膜を 形成しており、 水晶振動板の表面には C r膜を形成していない構成であるの で、 表面の A u膜に対して、 効率よく周波数調整を行なうことができるとと もに、 電気的特性も向上する。 ，
請求項 5の構成においても、 請求項 6にあるように、 上記電極パッドは、 上記ベース上にタングステンまたはモリブデンからなるメタライズ層、 N i 膜層、 A u膜層の順に積層されているとともに、 上記シリ コン系導電接着剤 が塗布される少なくとも当該電極パッドの A u膜層の所定領域は、 上記 N i 膜層の N iが拡散されている構成としてもよい。
あるいは、 請求項 7にあるように、 上記電極パッ ドは、 上記ベース上にタ ングステンまたはモリブデンからなるメタライズ層、 N i膜層、 A u膜層、 A g薄膜層または A】薄膜層の順に積層されてなる構成としてもよレ、。
また、 上記 C r薄膜層または A g薄膜層の膜厚は 5〜 5 0オングストロー ムであることが好ましい。
引出電極あるいは励振電極の最上層の C r薄膜層または A g薄膜層の膜厚 は、 5オングス トローム以下になると、 これらの薄膜層を形成した効; ¾ 'を得 ることができず、 接着強度の低下が認められた。 一方、 5 0オングス トロー ムを超えると水晶振動デバイスの C I値が高くなりすぎ、 振動特性に悪影響 を及ぼすことが認められた。 従って、 最上層の C r薄膜層または A g薄膜層 の膜厚を、 上記の範囲とすることにより、 耐衝撃性を向上させることができ るとともに、 C I値などの電気的特性を良好な状態に保つことができる。 更に、 請求項 9に対応する水晶振動デバイスは、 上記水晶振動板の両主面 にそれぞれ形成されている引出電極を、 電極のパターン形状または大きさが 互いに異なるように構成してもよい。
この構成により、 電極が形成された水晶振動板の表裏の判別を容易に行な うことができる。 この結果、 例えば、 水晶振動子の電気的特性を良好にする には、 裏面の最上層の C r膜を薄く形成することが好ましい。 このような場 合、 この C r膜の有無について、 目視あるいはデジタルカメラなどによる画 像処理技術を用いてもその判断が困難となることが多い。 しかし、 請求項 9 の構成とすれば、 明確に判断することが可能になり、 自動機などを用いた製 造においても効率的であり、 製造歩留りを向上させることができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の第 1の実施の形態を示す断面図、 第 2図は第 1図にお ける要部拡大断面図である。
第 3図は、 本発明の第 2の実施の形態の要部拡大断面図である。
第 4図は、 本発明の第 3の実施の形態を示す平面図である。
第 5図は、 水晶振動デバイスにおける最上層の C r膜層の膜厚と C I値と の関係を示す図である。
第 6図は、 本発明の第 4の実施の形態を示す平面図、 第 7図は第 6図にお ける A— A断面図、 第 8図は第 4の実施の形態の要部拡大断面図である。 第 9図 （a ) は、 本発明の第 5の実施の形態を示す平面図、 第 9図 （b ) は、 本発明の第 5の実施の形態の水晶振動板をベース側から見た図、 第 1 0 図は第 9図 （a ) における B— B断面図で要部を示す図である。
第 1 1図 （a ) は、 第 5の実施の形態の第 1変形例、 第 1 1図 （b ) は、 第 2変形例を示す平面図である。
第 1 2図は、 本実施例と従来例における落下試験の結果を、 良品率で示し た図である。
第 1 3図は、 従来例を示す断面図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の実施の形態について、 表面実装型の水晶振動子を例に挙げ て、 図面を参照しながら説明する。
ぐ第 1の実施の形態〉
第 1図は、 本発明の第 1の実施の形態を示す断面図、 第 2図は第 1図にお ける要部拡大断面図である。
本表面実装型水晶振動子は、 外形形状は直方体をなし、 ベースとなる凹部 を有するセラミックパッケージ 1と、 このセラミックパッケージ 1の内部に 収容される圧電振動素子として搭載される矩形水晶振動板 2と、 セラミック パッケージ 1の開口部に接合される金属蓋 3とからなる。
セラミックパッケージ 1は、 CB形のセラミック基体 1 0と、 セラミック基 体 1 0の周壁 1 0 1の上面に沿って形成される金属層 1 1とからなる。 金属 層 1 1は w (タングステン） からなるメタライズ層と、 このメタライズ層上 に積層される N iメツキ層と、 この N iメツキ層上に積層される極薄い Au メツキ層とからなる。 各層の厚さは、 例えば、 メタライズ層が約 1 0〜20 μ , N iメツキ層が約 2〜 6 m, Auメツキ層が約 0. 5〜1. Ο μ πι である。
また、 セラミックパッケージ 1のベースを構成する内部底面には、 短辺方 向に電極パッド 1 2、 1 6が並んで形成されている。 これらの電極パッドは 、 連結電極 1 3、 1 7を介して、 セラミックパッケージ 1の外部底面の長手 方向に対向した引出電極 1 4、 1 5に電気的に引き出されている。 また、 図 示していないが、 セラミックパッケージ 1の外部底面には、 金属層 1 1と電 気的に接続されたアース電極が形成されている。
各電極パッド 1 2 (1 6) は、 W (タングステン） あるいは Mo (モリブ デン） からなるメタライズ層 1 2 1 , N i膜層1 2 2、 Au膜層 1 2 3の順 にメツキなどの方法により形成された構成である。 さらに、 少なくとも電極 パッ ドのシリコン系導電接着剤が塗布される領域には、 加熱処理により、 A u膜層 1 2 3の下層に位置する N i膜層 1 2 2の N iが表面にある A u膜層 1 2 3に拡散された構成となっている。 この実施の形態においては、 以下に 示す各電極を形成した後、 パッケージ全体を真空雰囲気中で約 3 0 0°C、 2 時間の加熱を行なうことにより、 N iが Au膜層 1 23に拡散された構成を 得ることができた。
なお、 この加熱処理は、 レーザービーム等により、 必要な部分のみに局部 的に行なうことも可能である。 '
この電極パッド 1 2 (1 6) には水晶振動板 2が搭載され、 長辺方向の一 端を片持ち支持する構成となっている。 水晶振動板 2の表裏面には一対の励 振電極 21、 '22が形成され、 これらの励振電極 21、 22は、 引出電極 2 10 (230) 、 220 (240) により、 各電極パッド 1 2 (1 6) 部分 に引き出されている。 励振電極 21、 22と引出電極 2 10 (230) 、 2 20 (240) は、 水晶振動板 2の各主面上、 厚さ約 1 6人の第 1の C r膜 層 2 1 1、 22 1、 厚さ約 5000人の Au膜層 21 2, 222， 厚さ約 1 0 Aの第 2の C r膜層 2 1 3， 223がこの順に積層されてなり、 各膜層は スパッタリング法または真空蒸着法などにより形成されている。 電極パッド 1 2 (1 6) と引出電極 2 10 (230) 、 220 (240) とがシリコン 系導電接着剤 3◦により導電接合される。 この実施の形態では、 シリ コン系 導電接着剤 30が水晶振動板 2の片面にのみ塗布された構成となっている。 なお、 この第 2の C r膜層を、 引出電極にのみ形成する構成であってもよ い。 この場合、 励振電極部分の最上層は A u膜であり、 比較的硬質な C r膜 に比べ、 軟質な材料であるのでイオンミーリングなどの金属膜厚調整によつ て特性調整を行なう際、 その調整レートを向上させることができる。
金属蓋 3は、 コバールを母材とし、 その表面に N iメツキが施されている 。 また、 金属層 1 1上に沿って銀ろう材 40が形成される。 そして、 真空雰 囲気あるいは不活性ガス雰囲気で、 金属蓋 3を金属層 1 1上に銀ろう材 40 を介して搭載し、 この状態でビーム溶接、 シーム溶接あるいは高周波誘導加 熱などの局部加熱法によって加熱し、 ろう接する。 これにより、 セラミック パッケージ 1は気密封止される。
<第 2の実施の形態 > '
第 3図は本発明の第 2の実施の形態の要部拡大断面図である。 第 1の実施 の形態と同様の構成には同符号を付し、 そ 説明は省略する。 ' 本実施の形態では、 電極パッドの構成が第 1の実施の形態と異なる。 すな わち、 電極パッド 1 20は、 W (タングステン） あるいは Mo (モリブデン ) からなるメタライズ層 1 2 1， N i膜層 1 22、 Au膜層 1 23、 Ag膜 層 1 24の順にメツキなどの方法により形成された 4層構成である。
この電極パッド 1 20には水晶振動板 2が搭載され、 長辺方向の一端を片 持ち支持する構成となっている。 水晶振動板 2の表裏面には一対の励振電極 2 1、 22が形成され、 これらの励振電極 2 1、 22が引出電極 21 0、 2 20により、 各電極パッド 1 2部分に引き出されている。 励振電極 2 1、 2 2と引出電極 21 0、 220は、 水晶振動板 2の各主面上、 厚さ約 1 6人の 第 1の C r膜層 2 1 1、 221、 厚さ約 5000人の Au膜層 2 1 2， 22 2, 厚さ約 1 0人の第 2の C r膜層 2 1 3, 223がこの順に積層されてな 'る。 これらの電極パッド 1 20と引出電極 21 0、 220とがシリコン系導 電接着剤 30により導電接合される。
本実施の形態では、 電極パッド 1 20の最上層に位置する A g膜と、 励振 電極 21、 22の最上層に位置する第 2の C r膜は、 シリコン系導電接着剤 との接合強度を向上させ、 水晶振動デバイスの耐衝撃性向上に寄与する構成 となっている。
く第 3の実施の形態 >
第 4図は、 本発明の第 3の実施の形態を示す平面図である。 第 1の実施の 形態と同様の構成には同符号を付し、 その説明は省略する。
本実施の形態では、 引出電極の構成が第 1の実施の形態と異なる。
電極パッド 1 2 (1 6) は、 W (タングステン） あるいは Mo (モリプデ ン） からなるメタライズ層 1 2 1 , N i膜層 1 22、 A u膜層 1 23の順に 形成された構成である。 さらに、 シリコン系導電接着剤が塗布される少なく とも電極パッド 1 2 (1 6) の Au膜層 1 23の所定領域は、 N i膜層 1 2 2の N iが拡散された構成となっている。
一方、 電極パッド 1 2 (1 6) 上に搭載される水晶振動板 2に形成されて いる励振電極 2 1及び引出電極 2 1 0は、 厚さ約 16人の第 1の C r膜層、 厚さ約 500 O Aの Au膜層がこの順に積層されてなり、 表面に Au膜層が 露出した構造である。 また、 引出電極 21 0、 230の角部分において、 水 晶振動板 2の素地が一部分露出した露出部 23、 24が形成されている。 こ の構造により、 シリコン系導電接着剤 30がこの露出部 23、 24に及ぶよ うに塗布することにより、 接着強度を確保するものである。
く第 4の実施の形態〉
第 6図は、 本発明の第 4の実施の形態を示す平面図、 第 7図は第 6図にお ける A— A断面図、 第 8図は第 4の実施の形態の要部拡大断面図である。 第 1の実施の形態と同様の構成には同符号を付し、 その説明は省略する。 本実施の形態では、 励振電極及ぴ引出電極の構成が第 1の実施の形態と異 なる。
水晶振動板 2の两主面にはそれぞれ励振電極 21、 22が形成され、 励振 電極 2 1から、 引出電極 2 18、 2 1 9が各電極パッド 1 6、 1 2部分に引 き出されている。 引出電極 21 8、 21 9の電極パッド 1 6、 1 2との接合 部分の反対面には、 それぞれ引出電極 209、 210が形成されている。 こ れら引出電極 21 8、 2 1 9はそれぞれ引出電極 209、 21 0と、 直接導 電膜により導通接続してもよい。
励振電極 2 1、 22と引出電極 2 1 8、 2 1 9、 209、 2 10は、 水晶 振動板 2の各主面上に、 厚さ約 1 6人の第 1の C r膜層 2 1 6、 22 5、 厚 さ約 5000人の Au膜層 2 1 5、 226がこの順に積層されてなり、 各膜 層はスパッタリング法または真空蒸着法などにより形成されている。 さらに 、 電極パッド 1 2 (1 6) 側の励振電極 22及び引出電極 21 0の上面には 厚さ約 1 0人の第 2の C r膜層 227が形成されている。 そして、 電極パッ ド 1 2 (1 6) と引出電極 21 0 (209) とがシリコン系導電接着剤 30 により導電接合される。 この実施の形態でも、 シリコン系導電接着剤 30が 水晶振動板 2の裏面にのみ塗布された構成となっている。 これは低背化され た圧電振動子が求められる場合、 収納空間を低く抑える構成として有効であ る。 .
く第 5の実施の形態 > 第 9図 （a ) は、 本発明の第 5の実施の形態を示す平面図、 第 9図 （b ) は、 本発明の第 5の実施の形態の水晶振動板をベース側から見た図、 第 1 0 図は第 9図 （a ) における B— B断面図で要部を示す図である。
第 1の実施の形態と同様の構成には同符号を付し、 その説明は省略する。 本実施の形態では、 励振電極及び引出電極の構成が第 1の実施の形態と異 なる。
水晶振動板 2の両主面にはそれぞれ励振電極 2 1、 2 2が形成され、 励振 電極 2 1から、 引出電極 1 5 0、 1 5 1が各電極パッド 1 2、 1 6部分に引 き出されている。 引出電極 1 5 0、 1 5 1の電極パッド 1 2、 1 6との接合 部分の反対面には、 それぞれ引出電極 2 5 0、 2 5 1が形成されている。 第 9図 （a ) に示すように、 一方の主面に形成された引出電極 1 5 0、 1 5 1は大きさ及び形状が互いに異なる。 また、 第 9図 （b ) に示すように、 他方の主面に形成された引出電極 2 5 0、 2 5 1は電極パターンが同一とな つている。 この構成では、 各主面に形成された引出電極は全体として互いに 異なる電極パターンとなる。 このように、 大きさあるいは形状の違いを、 例 えばデジタルカメラを用いた画像処理技術により検出することにより、 各電 極が搭載された水晶振動板の表裏を判別することができる。
なお、 本実施の形態では、 励振電極 2 1から、 引出電極 1 5 0、 1 5 1、 2 5 0、 2 5 1は、 水晶振動板 2の各主面上に、 厚さ約 1 6 Aの第 1の C r 膜層 2 1 6、 2 2 5、 厚さ約 5 0 0 0 Aの A u膜層 2 1 5、 2 2 6がこの順 に積層されている。 さらに、 引出電極 2 5 0、 2 5 1のシリコン系導電接着 剤 3 0を介して電極パッド 1 2、 1 6との接続部分にのみ厚さ約 1 0人の第 2の C r膜層 2 2 8が形成されている。
以上のように、 各主面に形成される引出電極の電極パターンを互いに異な るように構成する例として、 第 1 1図 （a ) に第 1変形例、 第 1 1図 （b ) に第 2変形例をそれぞれ平面図で示す。
第 1変形例では、 一方の電極パッド側の引出電極を表裏の各主面で異なる ように構成されている。 つまり、 表側の主面に形成された引出電極 1 6 0と 裏側の主面に形成された引出電極 1 6 1の大きさ及ぴ形状が異なる。 この例 では他方の電極パッド惻の表側の主面に形成された引出電極 1 6 0と裏側の 主面に形成された引出電極 2 6 1は同一パターンである。
第 2変形例では、 引出電極 1 7 1、 2 7 0を反対の主面側に回し込まず、 引出電極 1 7 1、 2 7 0の形状が異なるように構成されている。
以上説明した第 5の実施の形態では、 引出電極の表裏の判別をその電極パ ターンの形状、 大きさに基づいて行うが、 水晶振動板は透明であるため、 一 方の主面側からでも他方の主面に形成された引出電極の電極パターンの形状 、 大きさの判別が容易である。
以上、 本実施の形態では水晶振動デバイスの例として水晶振動子を示した 力 これに限ることなく、 水晶フィルタ、 氷晶発振器などの水晶振動デバィ スにも適用できる。 ' [実施例] ' 第 1 2図は、 本発明に係る実施例と従来例について、 落下試験を行い、 そ の結果を良品率で示した図である。 以下に、 その試験方法と各実施例及び従 来例として用いたサンプルの形態を説明する。
この試験で用いた水晶振動子は、 第 1図に示す構成と.し、 共通の構成を採 用した。 すなわち、 セ'ラミックパッケージ 1内の底部に形成された電極パッ ド 1 2 ( 1 6 ) と、 励振電極 2 1、 2 2ならびに引出電極 2 1 0、 2 2 0 ( 2 3 0、 2 4 0 ) が形成された水晶振動板 2の引出電極 2 1 0、 2 2 0 ( 2 3 0、 2 4 0 ) とを、 シリコン系導電接着剤 3 0で接合することにより、 電 気的及ぴ機械的に接続し、 ベーキング処理した後、 気密雰囲気を窒素ガスを 封入することにより形成し、 この雰囲気中で、 金属蓋 3を銀ろうを介して気 密封止して得られた構成である。 なお、 シリコン系導電接着剤 3 0として、 藤倉化成社製の X A— 6 7 0 W (型名） を用いた。 以上の基本構成の水晶振 動子について、 下記に示すような構成を限定したサンプルを 1 0 0個用意し 、 これらについて落下試験を行い、 その良品率を求めた。
落下試験は直方体形状で重さ 1 0 0 gの落下評価用基準治具に水晶振動子 を取り付け、 6面の各方向を落下方向とする試験を 1サイクルとし、 これを 2 0サイクル実施する。 良品率 （％) については、 周波数変動率 （A f Z f ) が ± 2 p pm以内で、 かつ C I値の変動が 2 Ω以内のものを良品とみなし た。 以下に各サンプルの形態を説明する。
従来品のサンプルにおいて、 セラミックパッケージの電極パッドは W (タン グステン） からなるメタライズ層、 厚さ約 5 μπιの N iメツキ膜層、 厚さ約 1 μ mの Auメツキ膜層の順で積層されてなる。 引出電極及び励振電極は水 晶振動板の両主面に、 厚さ： I 6人の C rスパッタ膜層、 厚さ 5000 Aの A uスパッタ膜層の順で積層されてなる。
また、 実施例 Aのサンプルにおいて、 セラミックパッケージの電極パッド は W (タングステン） からなるメタライズ層、 厚さ 5 mの N iメツキ膜層 、 厚さ 1 imの Auメツキ膜層の順で積層されてなる。 引出電極及び励振電 極は水晶振動板の両主面に、 厚さ 1 6人の第 1 C rスパッタ膜層、 厚さ 50 0 OAの Auスパッタ膜層、 厚さ 5人の第 2 C rスパッタ膜層の順で積層さ れてなる。 そして、 セラミックパッケージ全体を、 真空雰囲気中で約 300 °C、 2時間の加熱処理を行なったものである。
以下、 実施例 B〜Gのサンプルは、 実施例 Aとは第 2 C rスパッタ膜層の 厚さが異なるだけで、 構成は実施例 Aと同様である。 実施例 B, C, D, E ， F, Gの各サンプルでは、 その第 2 C rスパッタ膜層の厚さはそれぞれ 1 0人、 20入、 30人、 40人、 50人、 60人である。
実施例 Hのサンプルにおいて、 ノ、。ッケージの電極パッドは W (タンダステ ン） からなるメタライズ層、 厚さ 5 μ mの N iメツキ膜層、 厚さ Ι μπιの A uメツキ膜層， 厚さ 30人の A g膜層の順で積層されてなる。 引出電極及ぴ 励振電極は水晶振動板の両主面に、 厚さ 1 6人の第 1 C rスパッタ膜層、 厚 さ 5000人の A uスパッタ膜層、 厚さ 1 0人の第 2 C rスパッタ膜層の順 で積層されてなる。 .
実施例 Iのサンプルにおいて、 セラミックパッケージの電極パッドは W ( タングステン） からなるメタライズ層、 厚さ 5 mの N iメツキ膜層、 厚さ 1 μπιの Auメツキ膜層の順で積層されてなる。 引出電極及ぴ励振電極は水 晶振動板の両主面に、 厚さ 1 6 Aの第 1 C rスパッタ膜層、 厚さ 5000 A の A XIスパッタ膜層の順で積層されており、 電極パッド側の引出電極部分に のみ、 厚さ 1 0人の第 2 C rスパッタ膜層が形成されてなる。 そして、 セラ ミックパッケージ全体を、 真空雰囲気中で約 3 0 0 °C、 2時間の加熱処理を 行なったものである。 ·
以下、 実施例 J , Kのサンプルは、 実施例 I とは電極パッド側の引出電極 部分にのみ、 形成される第 2 C rスパッタ膜層の厚さが異なるだけで、 構成 は実施例 I と同様である。 実施例 J及び実施例 Kの各サンプルでは、 その第 2 C rスパッタ膜層の厚さはそれぞれ 2 0人、 3 0人である。
第 1 2図から明らかなように、 本実施例は従来品に比べ耐衝撃性が向上し ており、 引出電極の最上層の C r膜層が増加するに従って、 耐衝撃性が向上 していることが理解できる。 このように C r膜層の膜厚は 5 A以上であると 耐衝擊性は向上する。 ただし、 この膜厚が必要以上に厚くなり過ぎると導通 性が低下したり、 振動を阻害する要因となるおそれがあり、 これらの関連か ら、 膜厚を設定する必要がある。 なお、 最上層の C r膜の厚さは平均膜厚で ある。
以上述べた従来品のサンプル及び実施例 A〜Gの電極パッドゃ引き出し電 極におけ.る最上層に位置する C r膜厚による C I値の変化を第 5図に示す。
•C I値は各サンプルの平均値をプロットしたものである。 第 5図から明ら かなように、 C r膜厚が 5 0人を超えた所定値から C I値が指数関数的に增 加し、 C I値は悪化する。 また、 図示していないが、 そのバラツキも大きく なる傾向にある。 第 5図から C r膜厚が 5 O A以下であると比較的良好な C I値を確保することができ、 3 0人以下である'とより好ましい C I値を確保 できると判断できる。
以上の検証データから、 電極パッドゃ引き出し電極における最上層に位置 する C r膜厚は、 5〜5 0 A程度とすることが適当であり、 5〜3 0人とす ることがより好ましい。 なお、 膜厚は平均膜厚である。
次に、 水晶振動板の両主面に励振電極と引出電極との最上層に C r膜を形 成した場合 （実施例 C ) と電極パッド側の引出電極部分にのみ C r膜を形成 した場合 （実施例 J ) についての周波数調整時のミーリングレートの検証試 験及びその結果を説明する。 実施例 Cと実施例 Jの水晶振動子を、 A rガスを用いたイオンミーリング により電極膜厚を減少させ、 所定の周波数調整を行い、 その時間を測定した 。 検証に用いたサンプルは 1 4 4個を 1ロットとし、 5ロット分について検 証した。 また、 目標周波数は 2 4 . 5 7 6 MH zとし、 各サンプルは平均的 に目標周波数より 2 0〜3 0 K H z低い状態、 すなわち電極膜厚が厚い状態 となっている。
検証試験の結果、 実施例 Jの各ロッ トは、 実施例 Cの各ロットに比較して 、 平均 2 1 0秒早く処理が終了していた。 これをサンプル 1個当たりの処理 時間で比較すると約 1 . 4 6秒早く処理されており、 周波数調整速度、 すな わち、 ミーリングレートが向上していることを確認した。 これは、 既に酸化 され C r 0 2に変化したものも含め C r膜は、 硬い材料であり、 A u膜に比 ても硬いことから、 ミーリングレートが低くなるためと考えられる。 従って 、 このような C r膜が水晶振動板の両主面に形成されている実施例 Cは、 片 方の主面にしか形成されていない実施例 Jに比べ、 ミーリング処理に時間が かかることが裏付けられる。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明の水晶振動デバイスは、 シリコン系導電接着剤を用 いた片持ち支持構造の水晶振動デバイスにおいて、 その支持強度及び耐衝撃 性に優れ、 耐久性を備えた点で優れている。 また、 後工程で行なわれる周波 数調整を効率的に行なうことができる点で、 工業生産における生産率向上に 寄与するものでもある。

Claims

請 求 の 範 囲 1 . 両主面に励振電極とそれぞれの励振電極から引き出された引出電極が形 成された水晶振動板と、 ベース上に形成された電極パッ Kとがシリコン系導 電接着剤を介して電気的に接続されてなる水晶振動デバイスであって、 上記 励振電極及び引出電極のうち、 少なくとも引出電極は、 上記水晶振動板上に C r膜層、 A u膜層、 C r薄膜層または A g薄膜層の順に積層されてなるこ とを特徴とする水晶振動デバイス。 '
2 . 両主面に励振電極とそれぞれの励振電極から引き出された引出電極が形 成された水晶振動板と、 ベース上に形成された電極パッドとがシリ コン系導 電接着剤を介して電気的に接続されてなる水晶振動デパイスであって、 上記 電極パッドは、 上記ベース上にタングステンまたはモリブデンからなるメタ ライズ層、 N i膜層、 A u膜層の順に積層されてなるとともに、 上記シリコ ン系導電接着剤が塗布される少なくとも当該電極パッドの A u膜層の所定領 域は、 上記 N i膜層の N iが拡散されていることを特徴とする水晶振動デバ イス。 .
3 . 両主面に励振電極とそれぞれの励振電極から引き出された引出電極が形 成された水晶振動板と、 ベース上に形成された電極パッドとがシリコン系導 電接着剤を介して電気的に接続されてなる水晶振動デバイスであって、 上記 電極パッドは、 上記ペース上にタングステンまたはモリブデンからなるメタ ライズ層、 N i膜層、 A u膜層、 A g薄膜層または A 1薄膜層の順に積層さ れてなることを特徴とする水晶振動デバイス。
4 . 上記励振電極及び引出電極のうち、 少なくとも引出電極は、 上記水晶振 動板上に C r膜層、 A u膜層、 C r.薄膜層または A g薄膜層の順に積層され てなることを特徴とする請求の範囲第 2項または第 3項に記載の水晶振動デ バイス。
5 . 両主面に励振電極とそれぞれの励振電極から引き出された引出電極が形 成された水晶振動板と、 ベース上に形成された電極パッドとがシリコン系導 電接着剤を介して電気的に接続されてなる水晶振動デバィスであって、 上記 励振電極及び引出電極は、 上記水晶振動板上に C r膜層、 A u膜層の順に積 層されてなるとともに、 上記ベースと対向する引出電極及ぴ励振電極のうち 少なくとも引出電極には当該引出電極の A u膜層上に C r薄膜層または A g 薄膜層が積層されていることを特徴とする水晶振動デバイス。
6 . 上記電極パッドは、 上記ベース上にタングステンまたはモリブデンから なるメタライズ層、 N i膜層、 A u膜層の順に積層されているとともに、 上 記シリコン系導電接着剤が塗布される少なくとも当該電極パッドの A u膜層 の所定領域ば、 上記 N i膜層の N iが拡散されているこ,とを特徴とする請求 の範囲第 5項に記載の水晶振動デバイス。
7 . 上記電極パッドは、 上記ベース上にタングステンまたはモリブデンから なるメタライズ層、 N i膜層、 A u膜層、 A g薄膜層または A 1薄膜層の順 に積層されてなることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の水晶振動デバ イス。
8 . 上記 C r薄膜層または A g薄膜層の膜厚は 5〜 5 0オングストロームで あることを特徴とする請求の範囲第 1項、 第 4項、 第 5項、 第 6項または第
7項に記載の水晶振動デバィス。
9 . 上記水晶振動板の両主面にそれぞれ形成されている引出電極は、 電極の パターン形状あるいは大きさが互いに異なることを特徵とする請求の範囲第 5項、 第 6項または第 7項に記載の水晶振動デバィス。
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