WO2015060120A1 - 水晶振動装置 - Google Patents

水晶振動装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2015060120A1
WO2015060120A1 PCT/JP2014/076779 JP2014076779W WO2015060120A1 WO 2015060120 A1 WO2015060120 A1 WO 2015060120A1 JP 2014076779 W JP2014076779 W JP 2014076779W WO 2015060120 A1 WO2015060120 A1 WO 2015060120A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
case substrate
crystal
vibration device
substrate
cap
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/076779
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健太郎 又江
陽平 館
開田　弘明
上　慶一
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Publication of WO2015060120A1 publication Critical patent/WO2015060120A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/05—Holders; Supports
    • H03H9/10—Mounting in enclosures
    • H03H9/1007—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices
    • H03H9/1014—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device
    • H03H9/1021—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device the BAW device being of the cantilever type

Definitions

  • the present invention relates to a crystal vibration device using a crystal resonator, and more particularly to a crystal vibration device in which a crystal resonator is housed in a package having a case substrate and a cap.
  • Patent Document 1 discloses a crystal vibration device in which a crystal resonator is supported by a cantilever on a case substrate. A metal cap is fixed on the case substrate with an adhesive layer. As a result, the crystal resonator is sealed in a package including the case substrate and the metal cap.
  • Oscillation characteristics can be stabilized by sealing the crystal unit in a package made up of a case substrate and a metal cap.
  • crystal vibration devices have come to be used in environments with large temperature changes such as mobile communication devices, portable electronic devices, and automobiles. Accordingly, high sealing performance has been demanded.
  • the adhesive strength in the vicinity of the corner portion of the metal cap was relatively low. For this reason, there is a possibility that a leakage defect may occur in the corner portion when a temperature change is applied.
  • An object of the present invention is to provide a crystal vibration device with excellent reliability that can effectively suppress a leakage defect.
  • the crystal vibration device has a rectangular planar shape, and in the rectangular planar shape, a case substrate having a long side of 2.0 mm or less and a short side of 1.6 mm or less, and the case substrate A rectangular plate-shaped crystal resonator mounted on the cap, a cap fixed to the case substrate so as to seal the crystal resonator mounted on the case substrate, and the cap And an adhesive layer bonded to the case substrate, and the thickness of the case substrate is 0.2 mm or less.
  • the thickness of the case substrate is 0.1 mm or more.
  • the height of the cap is 0.24 mm or less.
  • the adhesive layer is made of a thermosetting resin.
  • the cap is made of metal.
  • first and second attachment electrodes are provided on an upper surface of the case substrate, and the crystal resonator is connected to the first and second attachment electrodes.
  • the first and second conductive adhesive layers are further provided that are electrically connected to each other and that support the crystal resonator with a cantilever.
  • the case substrate has a long side of 2.0 mm and a short side of 1.6 mm.
  • the case substrate has a long side of 1.6 mm and a short side of 1.2 mm.
  • the case substrate has a long side of 1.2 mm and a short side of 1.0 mm.
  • the crystal vibration device according to the present invention it is possible to effectively suppress a leakage defect and to reduce the height. Therefore, it is possible to provide a crystal vibration device that is excellent in reliability and that can reduce the thickness of an electronic device.
  • FIG. 1 is a front cross-sectional view of a quartz crystal vibration device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the quartz crystal vibrating device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A and FIG. 3B are plan views schematically showing a plan view of a crystal resonator used in the crystal vibration device according to the first embodiment of the present invention and a bottom electrode structure. is there.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the thickness of the case substrate and the leakage defect rate in the crystal resonator device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a front cross-sectional view of a quartz crystal vibration device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the quartz crystal vibrating device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A and FIG. 3B are plan views schematically showing a plan view of a crystal resonator used in the crystal vibration device according to the first
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the position in the length direction of the case substrate and the maximum shear stress applied to the upper surface of the case substrate in the quartz crystal vibration device of the comparative example.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the position in the length direction of the case substrate and the maximum shear stress applied to the upper surface of the case substrate in the quartz crystal vibration device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic partial plan sectional view for explaining the distribution of the shear stress applied to the adhesive layer of the quartz crystal vibration device and the position of the point at which the shear stress is obtained.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the position in the length direction of the case substrate and the maximum shear stress related to the interface between the case substrate and the adhesive layer in the 2016 size quartz crystal vibration device.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the position in the length direction of the case substrate and the maximum shear stress related to the interface between the case substrate and the adhesive layer in the 1612 size crystal vibration device.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the position in the length direction of the case substrate and the maximum shear stress related to the interface between the case substrate and the adhesive layer in the 1210 size crystal vibration device.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the crystal vibration device according to the first embodiment of the present invention.
  • the crystal vibration device 1 has a case substrate 2.
  • the case substrate 2 is made of an appropriate insulating material. Examples of such an insulating material include insulating ceramics such as alumina and synthetic resins. In the present embodiment, the case substrate 2 is made of alumina.
  • the case substrate 2 is made of a substrate having a rectangular planar shape, the long side dimension of the rectangle is 2.0 mm, and the short side dimension is 1.6 mm. Has been.
  • the feature of this embodiment is that the thickness of the case substrate 2 is 0.2 mm or less. Thereby, a leak failure can be effectively suppressed.
  • First and second mounting electrodes 3 and 4 are formed on the upper surface of the case substrate 2.
  • the first attachment electrode 3 is drawn out to one corner portion of the case substrate 2 by the wiring electrode 5.
  • a first external electrode 6 is formed at the corner portion.
  • the first external electrode 6 is provided on the inner peripheral surface of a recess provided by cutting out a corner portion.
  • the second attachment electrode 4 is electrically connected to the second external electrode 8 by the wiring electrode 7.
  • the second external electrode 8 is provided at a corner portion that is diagonal to the corner portion where the first external electrode 6 is formed.
  • Dummy electrodes 9 and 10 connected to the ground potential are formed at the remaining two corners.
  • the first and second mounting electrodes 3, 4, the wiring electrodes 5, 7, the first and second external electrodes 6, 8 and the dummy electrodes 9, 10 are made of an appropriate metal such as Ag, Au, Ni or the like It is made of an alloy.
  • a crystal resonator 11 is joined by first and second conductive adhesive layers 12 and 13.
  • the crystal unit 11 has a crystal substrate 14.
  • the quartz substrate 14 has a rectangular plate shape having a length direction. That is, the quartz substrate 14 has a pair of long side surfaces 14a and 14b and short side surfaces 14c and 14d.
  • the length direction is the X-axis direction of the crystal.
  • a first excitation electrode 15 is formed on the upper surface of the quartz substrate 14.
  • a second excitation electrode 16 is formed on the lower surface of the quartz substrate 14.
  • the first excitation electrode 15 is connected to the first extraction electrode 17 provided on the upper surface.
  • the first extraction electrode 17 reaches the side surface 14c of the quartz substrate 14 and is electrically connected to a terminal electrode 18 provided on the lower surface.
  • the second excitation electrode 16 is connected to the extraction electrode 19.
  • the extraction electrode 19 is electrically connected to the terminal electrode 20.
  • a cap 21 is fixed to the upper surface of the case substrate 2 so as to seal the quartz substrate 14.
  • the cap 21 is made of an iron-nickel alloy, such as 42Ni, or an appropriate metal such as stainless steel or aluminum. But the cap 21 may be comprised with materials other than a metal.
  • the cap 21 has an opening that opens downward.
  • the opening edge is joined to the upper surface of the case substrate 2 via an adhesive layer (not shown in FIG. 2).
  • a cap 21 is bonded to the upper surface of the case substrate 2 by an adhesive layer 22.
  • the adhesive layer 22 is made of an appropriate adhesive such as an adhesive using a thermosetting resin.
  • an epoxy resin adhesive is preferably used. Thereby, the bonding strength can be effectively increased.
  • the quartz crystal vibrating device 1 of the present embodiment since the thickness of the case substrate 2 is 0.2 mm or less as described above, the leakage defect is effectively suppressed. be able to. This will be described more specifically below.
  • the crystal vibration device 1 of the above embodiment was manufactured using the case substrate 2, the cap 21, and the adhesive layer 22 described below.
  • Cap 21 Made of 42Ni. Young's modulus is 15.5 ⁇ 10 10 Pa, Poisson's ratio is 0.29, and the thermal expansion coefficient is 4.0 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • the width of the end face at the opening edge, that is, the wall thickness 0.1 mm.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the thickness of the case substrate 2 of the quartz crystal vibrating device 1 obtained as described above and the leakage defect rate. The leak defect rate was tested as follows.
  • Measure leak defect rate Heat the liquid of the fluorinated heat medium to a temperature below the boiling point, immerse the quartz vibrator, and increase the pressure of the internal air. If there is a leak, the expanded internal air leaks and bubbles are generated. The crystal vibration device in which the bubbles are generated is regarded as a leak failure. This is a so-called general gross leak test.
  • the crystal vibration device 1 in which the case substrate 2 and the cap 21 made of a metal are used and the package is formed by the adhesive layer 22, surprisingly, by reducing the thickness of the case substrate 2, a leak failure is caused. The rate can be effectively reduced. Therefore, it is possible to suppress leakage defects and reduce the height. Further, the height of the cap may be 0.24 mm or less. Thereby, it is possible to further reduce the height.
  • the thickness of the case substrate is preferably 0.1 mm or more in consideration of workability and strength.
  • the thickness of the case substrate 2 is reduced, if the thickness is 0.2 mm or less, the leakage failure can be effectively suppressed for the following reason.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the position in the length direction of the case substrate and the maximum shear stress related to the case substrate in the quartz crystal vibrating device prepared for comparison.
  • FIG. 6 shows the position in the length direction of the substrate and the maximum shear stress applied to the upper surface of the case substrate in the crystal vibration device of the embodiment prepared in the same manner as in the above experimental example except that the height of the cap is 0.33 mm. It is a figure which shows the relationship.
  • the thickness of the case substrate 2 is 0.28 mm, and in the embodiment is 0.17 mm.
  • FIGS. 5 and 6 The position of 0 mm on the horizontal axis in FIGS. 5 and 6 indicates the center position in the length direction of the case substrate, and the position from the center position in the length direction to one end in the length direction of the case substrate 2 is in FIGS. It is shown by 6 horizontal axes.
  • the part indicated by the symbol A corresponds to the mounting corresponding part of the crystal unit 1.
  • the mounting corresponding part A corresponds to the mounting corresponding part A in FIG.
  • FIG. 5 there is a portion where the stress greatly increases outside the mounting corresponding portion A.
  • peaks B and C appear.
  • a peak B2 and a shoulder C2 appear outside the mounting corresponding part A.
  • the peaks B and B2 correspond to the portion where the inner fillet 22a1 of the adhesive layer 22 in FIG. 1 exists
  • the peak C and the shoulder C2 correspond to the portion where the outer fillet 22a2 exists.
  • the values at the peak B ⁇ b> 2 and the shoulder C ⁇ b> 2 are both smaller than in the comparative example, and the peak B ⁇ b> 2 is particularly It can be seen that it is getting smaller. Therefore, since the stress in the portions where the fillets 22a1 and 22a2 are provided is reduced, it is considered that the bonding reliability is improved and no leakage occurs.
  • FIG. 7 is a schematic partial plan sectional view showing the distribution of the magnitude of shear stress applied near the corner of the adhesive layer.
  • Regions D to G in FIG. 7 are schematic diagrams showing that the shear stress becomes smaller from the region D toward the region G. As shown in this schematic diagram, the shear stress increases from the side to the corner. Further, the shear stress at points H to I in FIG. 7 was obtained by simulation.
  • the X and Y coordinates of the points H to I are shown in Table 1 below.
  • the center in the short side direction of the case substrate was set to 0, and the coordinate in the direction from the center toward the outside in the short side direction was used.
  • the case substrate thickness is changed to 0.16, 0.18, 0.20, 0.22, 0.24, 0.26, or 0.28 mm, and the others.
  • the maximum shear stress decreases as the thickness of the case substrate decreases as the X coordinate is between 0.80 and 0.84 mm, that is, near the center of the adhesive layer. . Therefore, it can be considered that by reducing the thickness of the case substrate, the maximum shear stress applied to the corner portion is reduced, and the above-described leakage failure does not occur.
  • the long side of the case substrate is 2.0 mm and the short side is 1.6 mm.
  • the dimensions of the case substrate are as follows. Even if the length of the long side is smaller than 2.0 mm and the length of the short side is shorter than 1.6 mm, the leakage failure can be effectively suppressed as described above. This will be clarified by showing the relationship between the maximum shear stress at the corner and the case substrate thickness.
  • FIG. 9 shows the maximum shear stress applied to the adhesive layer and the case in a crystal vibration device called a so-called 1612 size having a long side length of 1.6 mm and a short side length of 1.2 mm. It is a figure which shows the relationship with a board
  • FIG. 10 shows the case where the long side length of the case substrate 2 is 1.2 mm and the short side length is 1.0 mm, that is, the maximum shear stress and the thickness of the case substrate in the so-called quartz crystal device 1 of 1210 size. It is a figure which shows the relationship.
  • the maximum shear stress shown in FIG. 10 is a value at the positions of the 1210-sized points H2 to I2 shown in Table 2 below.
  • the thickness of the case substrate can be reduced, so that the reduction in the height of the crystal resonator device 1 can be effectively promoted.
  • the crystal resonator 11 shown in FIG. 3 is mounted on the case substrate 2, but the crystal resonator 11 used in the crystal vibration device of the present invention has the structure shown in FIG. It is not limited. In other words, the present invention can be widely applied to various crystal vibrating devices in which the crystal resonator is housed in the package structure constituted by the case substrate 2, the cap 21, and the adhesive layer 22.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

　リーク不良を抑制することができる、水晶振動装置を提供する。　矩形の平面形状を有し、該矩形の平面形状において、長辺が２．０ｍｍ以下であり、短辺が１．６ｍｍ以下であるケース基板２上に、水晶振動子１１が搭載されており、ケース基板２の上面に、水晶振動子１１を封止するようにキャップ２１が接着剤層２２を介して接着されており、ケース基板２の厚みが０．２ｍｍ以下とされている、水晶振動装置１。

Description

水晶振動装置
　本発明は、水晶振動子を用いた水晶振動装置に関し、特に、ケース基板とキャップとを有するパッケージ内に水晶振動子が収納されている水晶振動装置に関する。
　従来、発振子等として、水晶振動子を用いた水晶振動装置が広く用いられている。下記の特許文献１には、ケース基板に水晶振動子が片持ち梁で支持されている水晶振動装置が開示されている。ケース基板上に、金属キャップが接着剤層により固定されている。それによって、ケース基板と金属キャップとからなるパッケージ内に水晶振動子が封止されている。
特許第４９７２１３号
　水晶振動子を、ケース基板と金属キャップとからなるパッケージ内に封止することにより、発振特性等の安定化を図ることができる。
　他方、水晶振動装置は、移動体通信機器、携帯電子機器、自動車などの温度変化等が大きな環境で用いられるようになってきている。それに伴って、高い封止性が求められてきている。
　従来の水晶振動装置において、接着剤層により基板と金属キャップとを固定したパッケージ構造では、金属キャップのコーナー部付近における接着強度が比較的低かった。そのため、コーナー部において、温度変化が加わった場合などにおいてリーク不良が生じるおそれがあった。
　本発明の目的は、リーク不良を効果的に抑制し得る、信頼性に優れた水晶振動装置を提供することにある。
　本発明に係る水晶振動装置は、矩形の平面形状を有し、該矩形の平面形状において、長辺が２．０ｍｍ以下であり、短辺が１．６ｍｍ以下であるケース基板と、前記ケース基板上に搭載されており、かつ矩形板状の水晶振動子と、前記ケース基板上に搭載された前記水晶振動子を封止するように、前記ケース基板に固定されたキャップと、前記キャップを前記ケース基板に接着している接着剤層とを備え、前記ケース基板の厚みが０．２ｍｍ以下とされている。
　本発明に係る水晶振動装置のある特定の局面では、前記ケース基板の厚みが、０．１ｍｍ以上である。
　本発明に係る水晶振動装置の他の特定の局面では、前記キャップの高さが０．２４ｍｍ以下である。
　本発明に係る水晶振動装置のさらに他の特定の局面では、前記接着剤層が、熱硬化性樹脂からなる。
　本発明に係る水晶振動装置の別の特定の局面では、前記キャップが金属からなる。
　本発明に係る水晶振動装置のさらに他の特定の局面では、前記ケース基板の上面に第１及び第２の取付電極が設けられており、前記水晶振動子を前記第１及び第２の取付電極に電気的に接続すると共に、該水晶振動子を片持ち梁で支持している第１及び第２の導電性接着剤層がさらに備えられている。
　本発明に係る水晶振動装置のさらに別の特定の局面では、前記ケース基板の長辺が２．０ｍｍ、短辺が１．６ｍｍである。
　本発明に係る水晶振動装置のさらに他の特定の局面では、前記ケース基板の長辺が１．６ｍｍであり、短辺が１．２ｍｍである。
　本発明に係る水晶振動装置のさらに他の特定の局面では、前記ケース基板の長辺が１．２ｍｍであり、短辺が１．０ｍｍである。
　本発明に係る水晶振動装置では、リーク不良を効果的に抑制することができ、かつ低背化を進めることが可能となる。従って、信頼性に優れ、電子機器の薄型化を図ることができる水晶振動装置を提供することが可能となる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る水晶振動装置の正面断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態の水晶振動装置の分解斜視図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る水晶振動装置に用いられている水晶振動子の平面図及び下面の電極構造を模式的に示す平面図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る水晶振動装置におけるケース基板の厚みと、リーク不良率との関係を示す図である。 図５は、比較例の水晶振動装置における、ケース基板の長さ方向位置と、ケース基板の上面に加わる最大せん断応力との関係を示す図である。 図６は、本発明の一実施形態の水晶振動装置におけるケース基板の長さ方向位置と、ケース基板上面に加わる最大せん断応力との関係を示す図である。 図７は、水晶振動装置の接着剤層に加わるせん断応力の分布及びせん断応力を求めた点の位置を説明するための略図的部分平面断面図である。 図８は、２０１６サイズの水晶振動装置におけるケース基板の長さ方向位置と、ケース基板と接着剤層との界面とに係る最大せん断応力との関係を示す図である。 図９は、１６１２サイズの水晶振動装置におけるケース基板の長さ方向位置と、ケース基板と接着剤層との界面とに係る最大せん断応力との関係を示す図である。 図１０は、１２１０サイズの水晶振動装置におけるケース基板の長さ方向位置と、ケース基板と接着剤層との界面とに係る最大せん断応力との関係を示す図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
　図２は、本発明の第１の実施形態に係る水晶振動装置の分解斜視図である。水晶振動装置１は、ケース基板２を有する。ケース基板２は、適宜の絶縁性材料からなる。このような絶縁性材料としては、アルミナなどの絶縁性セラミックスや合成樹脂などを挙げることができる。本実施形態では、ケース基板２は、アルミナからなる。
　本実施形態では、ケース基板２が平面形状が矩形の基板からなり、該矩形の長辺の寸法が２．０ｍｍ、短辺の寸法が１．６ｍｍであり、いわゆる２０１６サイズの水晶振動装置が構成されている。本実施形態の特徴は、ケース基板２の厚みが０．２ｍｍ以下とされていることにある。それによって、リーク不良を効果的に抑制することができる。
　ケース基板２の上面には、第１，第２の取付電極３，４が形成されている。第１の取付電極３は、配線電極５によりケース基板２の一つのコーナー部に引き出されている。このコーナー部分には、第１の外部電極６が形成されている。第１の外部電極６は、コーナー部分を切欠いて設けられた凹部の内周面に付与されている。
　他方、第２の取付電極４は、配線電極７により、第２の外部電極８に電気的に接続されている。第２の外部電極８は、第１の外部電極６が形成されているコーナー部とは対角の位置にあるコーナー部に設けられている。
　残りの２つのコーナー部には、グラウンド電位に接続されるダミー電極９，１０が形成されている。
　上記第１，第２の取付電極３，４、配線電極５，７、第１，第２の外部電極６，８、及びダミー電極９，１０は、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ等の適宜の金属もしくは合金により形成されている。
　上記ケース基板２上に、水晶振動子１１が第１及び第２の導電性接着剤層１２，１３により接合されている。
　図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、水晶振動子１１は、水晶基板１４を有する。水晶基板１４は、長さ方向を有する矩形板状の形状を有する。すなわち、水晶基板１４は、一対の長辺側の側面１４ａ，１４ｂと短辺側の側面１４ｃ，１４ｄとを有する。本実施形態では、長さ方向が水晶のＸ軸方向とされている。
　水晶基板１４の上面には、第１の励振電極１５が形成されている。水晶基板１４の下面には、第２の励振電極１６が形成されている。
　第１の励振電極１５は、上面に設けられた第１の引き出し電極１７に連ねられている。第１の引き出し電極１７は、水晶基板１４の側面１４ｃに至っており、かつ下面に設けられた端子電極１８に電気的に接続されている。他方、第２の励振電極１６は、引き出し電極１９に連ねられている。引き出し電極１９は、端子電極２０に電気的に接続されている。
　図２に戻り、水晶基板１４を封止するように、ケース基板２の上面にキャップ２１が固定されている。キャップ２１は、鉄ニッケル合金、例えば４２Ｎｉ、あるいはステンレスもしくはアルミニウムなどの適宜の金属からなる。もっとも、キャップ２１は金属以外の材料で構成されていてもよい。
　キャップ２１は、下方に開いた開口を有する。この開口端縁が、ケース基板２の上面に接着剤層（図２では図示されず）を介して接合されている。
　図１に示すように、キャップ２１が、接着剤層２２によりケース基板２の上面に接合されている。接着剤層２２は、熱硬化性樹脂を用いた接着剤などの適宜の接着剤からなる。熱硬化性樹脂系接着剤としては、好ましくは、エポキシ樹脂系接着剤が用いられる。それによって接合強度を効果的に高めることができる。
　前述したように、従来の水晶振動装置では、ケース基板とキャップとの間の接着剤層による接合部分におけるリーク不良が生じることがあった。これに対して、本実施形態の水晶振動装置１では、驚くべきことに、ケース基板２の厚みが上記のように、０．２ｍｍ以下とされていることにより、リーク不良を効果的に抑制することができる。これを、以下においてより具体的に説明する。
　上記実施形態の水晶振動装置１を、下記のケース基板２、キャップ２１及び接着剤層２２を用いて作製した。
　ケース基板２：アルミナからなり、矩形板状の基板。ヤング率は２２．０×１０１０Ｐａ、ポアソン比は０．３０、熱膨張係数は５．４×１０－６／℃。長辺の長さ＝２．０ｍｍ、短辺の長さ＝１．６ｍｍ。このケース基板２の厚みを０．１６、０．１８、０．２０、０．２２、０．２４、０．２６または０．２８ｍｍと種々変化させた。
　キャップ２１：４２Ｎｉからなる。ヤング率は１５．５×１０１０Ｐａ、ポアソン比は０．２９、熱膨張係数は４．０×１０－６／℃。外寸は、長辺の長さ＝１．８２ｍｍ、短辺の長さ＝１．４２ｍｍ、高さ＝０．２４ｍｍ。開口端縁における端面の幅すなわち肉厚＝０．１ｍｍ。
　接着剤層２２：エポキシ系接着剤を用いた。ヤング率は０．２４×１０１０Ｐａ、ポアソン比は０．３０、熱膨張係数は５５．０×１０－６／℃。厚み＝０．０３ｍｍ。２００℃の温度で硬化させた。
　図１から明らかなように、上記接着剤層２２は、キャップ２１の開口端縁から内壁及び外壁を伝わって上方に延びているフィレット２２ａ１，２２ａ２を有していた。図４は、上記のようにして得た水晶振動装置１のケース基板２の厚みと、リーク不良率との関係を示す図である。なお、リーク不良率は以下の要領で試験した。
　リーク不良率の測定：フッ素系熱媒体の液体を沸点以下の温度に加熱し、水晶振動装置を浸漬し、その内部空気の圧力を高める。リーク箇所がある場合、それから膨張した内部空気が漏洩し気泡が発生する。この気泡が発生した水晶振動装置をリーク不良とする。いわゆる一般的なグロスリーク試験である。
　図４から明らかなように、ケース基板２の厚みが０．２ｍｍ以下になると、リーク不良が生じないことがわかる。また、ケース基板の厚みの変動によるリーク不良率のばらつきも生じ難いことがわかる。
　上記のように、ケース基板２と金属からなるキャップ２１を用い、接着剤層２２でパッケージを構成した水晶振動装置１では、驚くべきことに、ケース基板２の厚みを薄くすることにより、リーク不良率を効果的に低減することができる。従って、リーク不良の抑制と、低背化を進めることができる。また、キャップの高さを０．２４ｍｍ以下としてもよい。それによって、さらに低背化を進めることができる。
　なお、上記ケース基板が薄すぎた場合には、ケース基板を加工することが困難となったりすることがある。そのため、好ましくは、ケース基板の厚みは加工性や強度を考慮すると、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
　上記のように、ケース基板２の厚みを薄くしていった場合に、厚みが０．２ｍｍ以下になると、リーク不良を効果的に抑制し得るのは、以下の理由によると考えられる。
　図５は、比較のために用意した水晶振動装置におけるケース基板の長さ方向位置と、ケース基板に係る最大せん断応力との関係を示す図である。図６は、キャップの高さを０．３３ｍｍとしたこと以外は上記実験例と同様にして用意した実施形態の水晶振動装置における基板の長さ方向位置と、ケース基板上面に加わる最大せん断応力との関係を示す図である。
　なお、比較例では、ケース基板２の厚みは０．２８ｍｍ、実施形態では０．１７ｍｍとした。
　なお、図５及び図６の横軸の０ｍｍの位置は、ケース基板の長さ方向中央位置を示し、長さ方向中央位置から、ケース基板２の長さ方向一端までの位置が図５及び図６の横軸で示されている。
　図５及び図６において、記号Ａで示す部分は、水晶振動子１の実装対応部分に相当する。実装対応部分Ａとは、図１の実装対応部分Ａに相当する。
　図５と図６とを対比すれば明らかなように、実装対応部分Ａよりも外側において応力が大きく上昇する部分が存在する。図５では、ピークＢ，Ｃが現れている。また、図６では、実装対応部分Ａよりも外側にピークＢ２及び肩部Ｃ２が現れている。このピークＢ，Ｂ２は、図１の接着剤層２２の内側のフィレット２２ａ１が存在している部分に相当し、ピークＣ及び肩部Ｃ２は外側のフィレット２２ａ２が存在している部分に相当する。
　ところで、図５と図６とを対比すれば明らかなように、上記実施形態によれば、比較例に比べ、ピークＢ２及び肩部Ｃ２における値がいずれも小さくなっており、特にピークＢ２が非常に小さくなっていることがわかる。従って、フィレット２２ａ１，２２ａ２が設けられている部分における応力が小さくなるため、接合の信頼性が高められ、リークが生じていないものと考えられる。
　前述したように、従来の水晶振動装置では、特に、接着剤層による接合部分のうちでも、コーナー部におけるリーク不良が生じやすいことがわかった。本願の発明者は、上記実施形態によれば、このコーナー部におけるリーク不良が生じないことについて検討したところ、コーナー部において接着剤層に加わるせん断応力が基板の厚みが薄くなると小さくなることを見出した。これを、図７～図１０を参照して説明する。
　図７は、接着剤層のコーナー部付近において加わるせん断応力の大きさの分布を示す模式的部分平面断面図である。図７の領域Ｄ～Ｇは、領域Ｄから領域Ｇに向かうにつれて、せん断応力が小さくなる領域であることを示す模式図である。この模式図に示すように、辺部からコーナー部に向かうにつれて、せん断応力が大きくなる。また、図７の点Ｈ～Ｉにおけるせん断応力をシュミレーションにより求めた。点Ｈ～ＩのＸ座標Ｙ座標を下記の表１に示す。なお、Ｘ座標については、２．０ｍｍの長さのケース基板の長さ方向中心位置をｘ＝０とし、該中心位置から長さ方向外側に向かう方向をＸ座標とした。Ｙ座標については、ケース基板の短辺方向中心を０とし、該中心から短辺方向外側に向かう方向の座標とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記点Ｈ～Ｉで加わる最大せん断応力を求めた。
　図４に示した実施形態の場合と同様にして、ケース基板厚みを０．１６、０．１８、０．２０、０．２２、０．２４、０．２６または０．２８ｍｍと変化させ、その他は図４に示したリーク不良率を求めた場合と同様にして、種々の水晶振動装置を作製し評価した。結果を図８に示す。
　図８から明らかなように、Ｘ座標が０．８０～０．８４ｍｍの間、すなわち接着剤層の中央付近において、ケース基板の厚みが薄くなるにつれて、最大せん断応力が小さくなっていることがわかる。従って、ケース基板の厚みを薄くしたことにより、コーナー部に加わる最大せん断応力が小さくなり、上述したリーク不良が生じていないと考えられる。
　上述したように、上記実施形態の水晶振動装置１では、ケース基板の長辺が２．０ｍｍ、短辺の長さが１．６ｍｍとされていたが、本発明においては、ケース基板の寸法が、長辺の長さが２．０ｍｍより小さく、短辺の長さが１．６ｍｍよりも短くても、上記と同様に、リーク不良を効果的に抑制することができる。これを、コーナー部における上記最大せん断応力とケース基板厚みとの関係を示すことにより明らかにする。
　図９は、ケース基板の長辺の長さが１．６ｍｍ、短辺の長さが１．２ｍｍ、いわゆる１６１２サイズと称されている水晶振動装置における、接着剤層に加わる最大せん断応力とケース基板との関係を示す図であり、図８に相当する図である。
　なお、この最大せん断応力を求めるにあたっては、下記の表２に示す点Ｈ２～Ｉ２の位置における値とした。
　また、図１０は、ケース基板２の長辺の長さが１．２ｍｍ、短辺の長さが１．０ｍｍ、すなわち、いわゆる１２１０サイズの水晶振動装置１における最大せん断応力とケース基板の厚みとの関係を示す図である。図１０に示した最大せん断応力は、下記の表２に示す１２１０サイズの点Ｈ２～Ｉ２の位置における値とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　図９及び図１０から明らかなように、１６１２サイズあるいは１２１０サイズの場合にも、上記実施形態すなわち２０１６サイズの場合と同様に、コーナー部近傍の接着剤層において、ケース基板の厚みが薄くなるにつれて、最大せん断応力が小さくなっていることがわかる。
　従って、上記実施形態と同様に、コーナー部におけるリーク不良を効果的に抑制し得ることがわかる。
　また、本発明によれば、上記のように、ケース基板の厚みを薄くし得るので、水晶振動装置１の低背化も効果的に進めることができる。
　なお、上記実施形態では、ケース基板２上に、図３に示した水晶振動子１１が搭載されていたが、本発明の水晶振動装置で用いられる水晶振動子１１は図３に示した構造に限定されるものではない。すなわち、ケース基板２と、キャップ２１と接着剤層２２とにより構成されたパッケージ構造内に水晶振動子が収納されている様々な水晶振動装置に本発明を広く適用することができる。
１…水晶振動装置
２…ケース基板
３，４…第１，第２の取付電極
５，７…配線電極
６，８…第１，第２の外部電極
９，１０…ダミー電極
１１…水晶振動子
１２，１３…第１，第２の導電性接着剤層
１４…水晶基板
１４ａ～１４ｄ…側面
１５，１６…第１，第２の励振電極
１７，１９…引き出し電極
１８，２０…端子電極
２１…キャップ
２２…接着剤層
２２ａ１，２２ａ２…フィレット

Claims (9)

  1. 　矩形の平面形状を有し、該矩形の平面形状において、長辺が２．０ｍｍ以下であり、短辺が１．６ｍｍ以下であるケース基板と、
    　前記ケース基板上に搭載されており、かつ矩形板状の水晶振動子と、
    　前記ケース基板上に搭載された前記水晶振動子を封止するように、前記ケース基板に固定されたキャップと、
    　前記キャップを前記ケース基板に接着している接着剤層とを備え、
    　前記ケース基板の厚みが０．２ｍｍ以下とされている、水晶振動装置。
  2. 　前記ケース基板の厚みが、０．１ｍｍ以上である、請求項１に記載の水晶振動装置。
  3. 　前記キャップの高さが０．２４ｍｍ以下である、請求項２に記載の水晶振動装置。
  4. 　前記接着剤層が、熱硬化性樹脂からなる、請求項１～３のいずれか１項に記載の水晶振動装置。
  5. 　前記キャップが金属からなる、請求項１～４のいずれか１項に記載の水晶振動装置。
  6. 　前記ケース基板の上面に第１及び第２の取付電極が設けられており、
    　前記水晶振動子を前記第１及び第２の取付電極に電気的に接続すると共に、該水晶振動子を片持ち梁で支持している第１及び第２の導電性接着剤層をさらに備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の水晶振動装置。
  7. 　前記ケース基板の前記長辺が２．０ｍｍであり、前記短辺が１．６ｍｍである、請求項１～６のいずれか１項に記載の水晶振動装置。
  8. 　前記ケース基板の前記長辺が１．６ｍｍであり、前記短辺が１．２ｍｍである、請求項１～６のいずれか１項に記載の水晶振動装置。
  9. 　前記ケース基板の前記長辺が１．２ｍｍであり、前記短辺が１．０ｍｍである、請求項１～６のいずれか１項に記載の水晶振動装置。
PCT/JP2014/076779 2013-10-23 2014-10-07 水晶振動装置 WO2015060120A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-219801 2013-10-23
JP2013219801 2013-10-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015060120A1 true WO2015060120A1 (ja) 2015-04-30

Family

ID=52992722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/076779 WO2015060120A1 (ja) 2013-10-23 2014-10-07 水晶振動装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2015060120A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018081036A (ja) * 2016-11-18 2018-05-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 複合センサ装置
JPWO2021095294A1 (ja) * 2019-11-14 2021-05-20

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005057520A (ja) * 2003-08-05 2005-03-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超小型水晶振動子パッケージ
JP2006295418A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 Tdk Corp レゾネータ
JP2007227751A (ja) * 2006-02-24 2007-09-06 Kyocera Corp 電子部品およびその製造方法
JP2013197634A (ja) * 2012-03-16 2013-09-30 Seiko Instruments Inc 電子部品及び発振器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005057520A (ja) * 2003-08-05 2005-03-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超小型水晶振動子パッケージ
JP2006295418A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 Tdk Corp レゾネータ
JP2007227751A (ja) * 2006-02-24 2007-09-06 Kyocera Corp 電子部品およびその製造方法
JP2013197634A (ja) * 2012-03-16 2013-09-30 Seiko Instruments Inc 電子部品及び発振器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018081036A (ja) * 2016-11-18 2018-05-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 複合センサ装置
JPWO2021095294A1 (ja) * 2019-11-14 2021-05-20
WO2021095294A1 (ja) * 2019-11-14 2021-05-20 株式会社村田製作所 圧電振動子及びその製造方法
JP7389410B2 (ja) 2019-11-14 2023-11-30 株式会社村田製作所 圧電振動子及びその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4830069B2 (ja) 圧電ウエハ
TWI400880B (zh) Piezoelectric shock absorbers, piezoelectric frames and piezoelectric devices
JP2013065875A (ja) 電子部品用パッケージ及び電子デバイス
JP2013165404A (ja) 振動デバイス及び発振器
JP6233392B2 (ja) 水晶振動装置及びその製造方法
JP5862770B2 (ja) 水晶振動子
WO2015060120A1 (ja) 水晶振動装置
JP5668392B2 (ja) 圧電振動素子、圧電振動子及び圧電発振器
JPWO2016199921A1 (ja) 水晶片及び水晶振動子
JP6226218B2 (ja) 水晶片及び水晶振動子
JP2013042410A (ja) 圧電振動素子、圧電振動子、電子デバイス、及び電子機器
JP5277843B2 (ja) パッケージ本体及び電子デバイス
JP6075441B2 (ja) 水晶振動装置
JP2017200093A (ja) 水晶デバイス
JP6439899B2 (ja) 水晶振動片及び水晶振動子
JP5159820B2 (ja) 水晶振動子
JP6137274B2 (ja) 振動素子、振動子、電子デバイス、及び電子機器
JP5839146B2 (ja) 水晶振動装置
JP5152542B2 (ja) 水晶ウエハの製造方法
JP2018125643A (ja) 水晶素子および水晶デバイス
JP2018121265A (ja) 水晶素子および水晶デバイス
JP2018125640A (ja) 水晶素子および水晶デバイス
WO2014162896A1 (ja) 水晶振動装置
JP5780287B2 (ja) 電子部品用パッケージ及び圧電デバイス
JP5637868B2 (ja) 圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14855963

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14855963

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1