JP2008160332A - Piezoelectric vibration device - Google Patents
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
【課題】 超小型化し、高周波数化した場合でも、圧電振動素子の保持並びに気密封止を確実に行うことのできる新規なチップ型の圧電振動デバイスを提供する。
【解決手段】
当該水晶振動板1には中央部分に薄肉部1aが形成され、その周囲に厚肉部1bが形成されており、全体として逆メサ(両凹形)構成を有している。薄肉部1aの表裏には励振電極11,12が対向して形成され、これら励振電極は各々引出電極11a,12aにより厚肉部1bに引き出されている。水晶振動板1の薄肉部は蓋体21,22により気密封止されている。水晶振動板1の短辺の側面(端面)1cには引出電極11a,12aが延出され、この両側面1cに端子部31,32がそれぞれ接合されている。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel chip-type piezoelectric vibration device capable of reliably holding and hermetically sealing a piezoelectric vibration element even when it is miniaturized and has a high frequency.
[Solution]
The quartz diaphragm 1 is formed with a thin portion 1a at the center and a thick portion 1b around it, and has an inverted mesa (biconcave) configuration as a whole. Excitation electrodes 11 and 12 are formed opposite to each other on the front and back of the thin portion 1a, and these excitation electrodes are led out to the thick portion 1b by extraction electrodes 11a and 12a, respectively. The thin part of the quartz diaphragm 1 is hermetically sealed by the lids 21 and 22. Lead electrodes 11a and 12a extend on the side surface (end surface) 1c of the short side of the crystal diaphragm 1, and terminal portions 31 and 32 are joined to both side surfaces 1c, respectively.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、電子機器に用いられる水晶振動子等の圧電振動デバイスに関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric vibration device such as a crystal resonator used in an electronic apparatus.
現在汎用されている表面実装型水晶振動子等の圧電振動デバイスは、水晶振動素子を収納する領域を有するセラミックパッケージを用い、当該セラミックパッケージに水晶振動素子を搭載後、リッドにて気密封止する構成が多く採用されている。例えば、特開2000−236035号(特許文献1)はその一例を示す先行技術である。 Piezoelectric vibration devices such as surface-mount type crystal resonators that are currently widely used use a ceramic package having a region for accommodating the crystal vibration element. After mounting the crystal vibration element on the ceramic package, the lid is hermetically sealed with a lid. Many configurations are adopted. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-236035 (Patent Document 1) is a prior art showing an example.
このようなセラミックパッケージを用いた構成は、圧電振動デバイスのさらなる小型化が進んだ場合、セラミックパッケージが小型化に対応できない可能性が出てきた。例えば、焼成によるセラミック積層技術を用いて構成するセラミック体はどうしてもその寸法精度にバラツキが生じ、超小型化した場合はこのバラツキにより所望の寸法精度を確保することが困難になる。また低背化が要求される場合はセラミック積層による十分なパッケージ強度が確保できない場合があり、このような場合、電子部品として要求される気密性等の耐環境性能を満たさないことがあった。 In the configuration using such a ceramic package, when the piezoelectric vibration device is further reduced in size, there is a possibility that the ceramic package cannot cope with the reduction in size. For example, a ceramic body constituted by using a ceramic lamination technique by firing always varies in dimensional accuracy. When the ceramic body is miniaturized, it becomes difficult to ensure desired dimensional accuracy due to the variation. In addition, when a reduction in height is required, sufficient package strength may not be ensured by ceramic lamination. In such a case, environmental resistance performance such as airtightness required as an electronic component may not be satisfied.
さらには水晶振動素子をパッケージに搭載するにあたり、搭載用の装置および治工具が必要になるが、当該治工具がパッケージに干渉する等により、水晶振動子の搭載自体が困難になるという問題もあった。 Furthermore, in order to mount the crystal resonator element on the package, a mounting device and a jig are required. However, there is a problem that it becomes difficult to mount the crystal unit due to the jig interfering with the package. It was.
このように圧電振動デバイスの超小型化がより進んだ場合、現在普及しているセラミックパッケージを用いた構成では対応できない可能性があり、超小型化に適した圧電振動デバイス構成が求められていた。 If the piezoelectric vibration device is further miniaturized in this way, it may not be possible to cope with the configuration using a ceramic package that is currently popular, and a piezoelectric vibration device configuration suitable for ultra miniaturization has been demanded. .
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、超小型化し、高周波数化した場合でも、圧電振動素子の保持並びに気密封止を確実に行うことのできる新規なチップ型の圧電振動デバイスを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and is a novel chip-type piezoelectric vibration device that can reliably hold and hermetically seal the piezoelectric vibration element even when the size is reduced to a high frequency. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、本発明者は、圧電振動デバイスの超小型化、高周波数化が進んだ場合でも、圧電振動板の保持やパッケージのチップ化が容易な構成を目指して、中央部分に薄肉部を有する逆メサ構成の圧電振動板を用い、薄肉部を封止する構成を発案したもので、また圧電振動板の側面に端子部を設けることにより、従来必要としていたパッケージを用いることなくチップ型の圧電振動デバイス得るものであり、次のような構成により実現したものである。 In order to achieve the above object, the present inventor aims at a configuration in which the piezoelectric vibrating plate can be easily held and the package can be easily chipped even when the piezoelectric vibrating device is miniaturized and the frequency is increased. Invented a configuration that uses a piezoelectric diaphragm with a reverse mesa structure and has a thin-walled part, and sealed the thin-walled part. Also, by providing a terminal part on the side of the piezoelectric diaphragm, a package that was conventionally required should be used. In this way, a chip-type piezoelectric vibration device is obtained, which is realized by the following configuration.
すなわち、請求項1に示すように、中央部分に薄肉部を有し、当該薄肉部の周囲に厚肉部を有するとともに、前記薄肉部の表裏に対向して励振電極が形成され、かつ当該励振電極は引出電極により厚肉部に引き出された圧電振動板と、前記厚肉部に接合され薄肉部を気密封止する蓋体と、前記圧電振動板の側面に接合され、前記引出電極と導電接合される端子部とからなる圧電振動デバイスである。
That is, as shown in
請求項1の構成によれば、逆メサタイプの圧電振動板を用いることにより、圧電振動板の高周波数化に対応することができ、薄肉部によって形成される凹部を被覆するように蓋体により厚肉部の表裏面各面を気密接合することによって、励振領域となる薄肉部を気密封止することができる。前記端子部は例えば金属製のブロック体からなり、少なくともその表面を導体で構成することにより、圧電振動板周囲の厚肉部に形成された引出電極を端子部を介して外部に導出することができる。なお、端子部は蓋体にて気密接合された圧電振動板の一体構成品の厚さよりも厚くする必要があり、このような端子部を圧電振動板の厚肉部の側面に導電接合することにより、実装基板に搭載した際、蓋体や圧電振動板が実装基板に接することなく、端子部が実装基板と接合する構成とすることができる。よって、従来必要としていたセラミックパッケージ等を用いることなく、超小型化されたチップ型の圧電振動デバイスを得ることができる。 According to the configuration of the first aspect, by using the inverted mesa type piezoelectric diaphragm, it is possible to cope with the higher frequency of the piezoelectric diaphragm, and the lid is thicker so as to cover the concave portion formed by the thin portion. By thinly bonding the front and back surfaces of the meat part, the thin part serving as the excitation region can be hermetically sealed. The terminal portion is made of, for example, a metal block body, and at least the surface thereof is made of a conductor, whereby the lead electrode formed on the thick portion around the piezoelectric diaphragm can be led out to the outside through the terminal portion. it can. The terminal portion must be thicker than the thickness of the integral component of the piezoelectric diaphragm that is hermetically joined by the lid, and such a terminal portion is conductively joined to the side surface of the thick portion of the piezoelectric diaphragm. Thus, when mounted on the mounting substrate, the terminal portion can be joined to the mounting substrate without the lid or the piezoelectric diaphragm contacting the mounting substrate. Therefore, an ultra-miniaturized chip-type piezoelectric vibration device can be obtained without using a conventionally required ceramic package or the like.
なお、圧電振動板は中央部分に薄肉部を有し、当該薄肉部の周囲に厚肉部を有するいわゆる逆メサタイプの圧電振動板であるが、薄肉部と厚肉部間に中間の厚さを有する中肉部を1つまたは複数を階段状に設けてもよい。この場合、中肉部に蓋体を嵌め合う構成を採用してもよく、このような構成により蓋体が中肉部の形成領域に規制された状態で配置されるため、蓋体の位置決め精度が向上し、蓋体への圧電振動板への接合性も向上する。 The piezoelectric diaphragm is a so-called reverse mesa type piezoelectric diaphragm having a thin portion at the center and a thick portion around the thin portion, but an intermediate thickness is provided between the thin portion and the thick portion. One or a plurality of middle thickness portions may be provided stepwise. In this case, a configuration in which the lid body is fitted to the inner wall portion may be adopted, and the lid body is arranged in such a manner that the lid body is regulated in the formation region of the inner meat portion. And the bondability of the lid to the piezoelectric diaphragm is improved.
また薄肉部と厚肉部間にテーパー状の傾斜面を有する構成であってもよい。この場合、薄肉部と厚肉部間の強度が向上し、圧電振動板の強度が向上するとともに、厚肉部に生じた歪み応力が薄肉部へ緩衝されて伝わり、薄肉部の歪みを抑制でき特性の安定化を図ることができる。 Moreover, the structure which has a taper-shaped inclined surface between a thin part and a thick part may be sufficient. In this case, the strength between the thin wall portion and the thick wall portion is improved, the strength of the piezoelectric diaphragm is improved, and the distortion stress generated in the thick wall portion is buffered and transmitted to the thin wall portion, thereby suppressing the distortion of the thin wall portion. The characteristics can be stabilized.
なお、励振電極や引出電極は単層または多層の金属膜から構成されるが、本発明によれば、引出電極は直接外部に露出する構成となるので、少なくとも引出電極の外気に触れる最上層は金等の耐腐食性に優れた材料を用いることが好ましい。 Although the excitation electrode and the extraction electrode are composed of a single layer or a multilayer metal film, according to the present invention, since the extraction electrode is directly exposed to the outside, at least the uppermost layer that touches the outside air of the extraction electrode is It is preferable to use a material having excellent corrosion resistance such as gold.
前記厚肉部と蓋体との接合は、例えば封止用ガラス材を用いてもよい。封止用ガラス材を用いる場合は厚肉部の上面に予め当該封止用ガラス材を形成したり、あるいは蓋体側に予め封止用ガラス材を形成したり、あるいは両者に予め封止用ガラス材を形成しておけばよい。なお、封止用ガラス材として、例えばホウケイ酸ガラスやスズリン酸系ガラス、ビスマス系ガラス、酸化バナジウム系ガラス等をあげることができる。 For example, a sealing glass material may be used for joining the thick portion and the lid. In the case of using a sealing glass material, the sealing glass material is formed in advance on the upper surface of the thick part, or the sealing glass material is formed in advance on the lid side, or the sealing glass is preliminarily formed on both. A material may be formed. Examples of the sealing glass material include borosilicate glass, tin phosphate glass, bismuth glass, and vanadium oxide glass.
また、前記厚肉部と蓋体との接合は、金属ろう材を用いてもよい。例えば請求項2に示すように、前記厚肉部に前記薄肉部を囲む周状の金属膜が形成され、当該金属膜と蓋体とが金属ろう材により接合されている構成をあげることができる。この場合、前記周状の金属膜は薄肉部や厚肉部に形成される励振電極や引出電極の形成と同時に行ってもよい。また、周状の金属膜には金属ろう材の接合に適した金属層を形成してもよい。なお、金属膜の形成は金属膜形成部分のみ開口したマスキング手段を用いた真空蒸着法やスパッタリング法等により形成したり、あるいはフォトリソグラフィー技術を用いた電極膜形成により行ってもよい。 Moreover, you may use a metal brazing material for the joining of the said thick part and a cover body. For example, as shown in claim 2, there can be mentioned a configuration in which a circumferential metal film surrounding the thin part is formed in the thick part, and the metal film and the lid are joined by a metal brazing material. . In this case, the circumferential metal film may be formed simultaneously with the formation of the excitation electrode and the extraction electrode formed in the thin part or the thick part. In addition, a metal layer suitable for joining a metal brazing material may be formed on the circumferential metal film. The metal film may be formed by a vacuum deposition method or a sputtering method using a masking means in which only the metal film formation portion is opened, or by an electrode film formation using a photolithography technique.
また金属ろう材を予め蓋体に形成しておき、金属ろう材付きの蓋体を、薄肉部により形成される凹部を被覆するように圧電振動板に接合してもよい。当該予め蓋体に形成された金属ろう材は蓋体の一面全体に形成してもよいし、前記周状の金属膜に対応して形成してもよい。 Alternatively, a metal brazing material may be formed on the lid in advance, and the lid with the metal brazing material may be joined to the piezoelectric diaphragm so as to cover the recess formed by the thin portion. The metal brazing material previously formed on the lid may be formed on the entire surface of the lid, or may be formed corresponding to the circumferential metal film.
請求項2によれば、金属ろう材による接合により、励振領域となる薄肉部が蓋体により気密封止されるので、気密性に優れ、特性の安定した圧電振動デバイスを得ることができる。 According to the second aspect of the present invention, since the thin portion serving as the excitation region is hermetically sealed by the lid by joining with the metal brazing material, a piezoelectric vibration device having excellent air tightness and stable characteristics can be obtained.
また、請求項3に示すように、前記圧電振動板の側面に前記引出電極が延出され、当該側面と前記端子部とが金属ろう材により接合されている構成としてもよい。圧電振動板の側面は厚肉部であるので、厚肉部の側面に引出電極を延出して形成することにより、比較的広い接合領域を得ることができる。当該接合領域を用いて端子部と金属ろう材で接合することにより、強固な導電接合を行うことができる。なお、金属ろう材は例えば、金錫合金や金ゲルマニウム合金や鉛フリーの半田等をあげることができるが、実装基板への接合温度環境や、前記蓋体による気密封止時の接合温度環境を考慮して金属ろう材を決定する必要があり、例えば、後工程の接合温度に耐熱性のある金属ろう材を適用する必要がある。 According to a third aspect of the present invention, the lead electrode may be extended to a side surface of the piezoelectric diaphragm, and the side surface and the terminal portion may be joined by a metal brazing material. Since the side surface of the piezoelectric diaphragm is a thick portion, a relatively wide bonding region can be obtained by forming the extraction electrode on the side surface of the thick portion. By using the joining region to join the terminal portion and the metal brazing material, strong conductive joining can be performed. The metal brazing material can be, for example, gold-tin alloy, gold-germanium alloy, lead-free solder, etc., but the bonding temperature environment to the mounting substrate and the bonding temperature environment at the time of hermetic sealing by the lid body can be set. It is necessary to determine the metal brazing material in consideration, for example, it is necessary to apply a metal brazing material having heat resistance to the bonding temperature in the subsequent process.
さらに、請求項4に示すように、前記蓋体は複数枚構成であってもよく、また複数枚構成のうち一部または全部を緩衝性に優れた材料や構成を採用してもよい。圧電振動板の厚肉部に応力がかかった場合、その一部が薄肉部にも伝わり、圧電振動板の特性に悪影響を与えることがある。この場合、蓋体と厚肉部と接合することにより薄肉部への応力の伝搬を抑制することができ、さらにこれを複数枚構成とすることにより、圧電振動板全体の変形を抑制することができ、この応力伝搬抑制作用をさらに得ることができる。また蓋体に緩衝性に優れた材料や例えば複数の屈曲部を有する緩衝構成を用いることにより、振動領域である薄肉部への応力伝搬を抑制することができ、特性向上に寄与する。 Furthermore, as shown in claim 4, the lid may have a plurality of configurations, and a part or all of the plurality of configurations may employ a material or a configuration excellent in buffering properties. When a stress is applied to the thick part of the piezoelectric diaphragm, a part of the stress is transmitted to the thin part, which may adversely affect the characteristics of the piezoelectric diaphragm. In this case, it is possible to suppress the propagation of stress to the thin wall portion by joining the lid and the thick wall portion, and further to suppress the deformation of the entire piezoelectric diaphragm by forming a plurality of this. This stress propagation suppressing action can be further obtained. Further, by using a material having excellent buffering property or a buffering structure having a plurality of bent portions for the lid, it is possible to suppress stress propagation to the thin wall portion which is the vibration region, which contributes to improvement of characteristics.
また請求項5に示すように、前記蓋体と前記端子部は一体構成であってもよく、例えば断面がL字形状の一体構成物を圧電振動板に接合する構成を採用してもよい。このような構成により、蓋体による薄肉部の気密封止と外部導出端子の圧電振動板への接合を同時に行うことができる。当該接合は一体構成物は圧電振動板との接合箇所が多くかつ複数の面で行うことができるので、接合強度が強くなる。また少なくとも端子部の外形サイズを圧電振動板の外形サイズより大きくすることにより、圧電振動板がプリント配線基板等の実装基板に直接触することなく、導電接合することできる。 According to a fifth aspect of the present invention, the lid body and the terminal portion may be integrated. For example, a configuration in which an integrated component having an L-shaped cross section is joined to the piezoelectric diaphragm may be employed. With such a configuration, the thin-walled portion can be hermetically sealed by the lid and the external lead-out terminal can be joined to the piezoelectric diaphragm at the same time. The bonding can be performed on a plurality of surfaces because the integral component has many bonding points with the piezoelectric diaphragm, and the bonding strength is increased. Further, by making at least the outer size of the terminal portion larger than the outer size of the piezoelectric diaphragm, the piezoelectric diaphragm can be conductively bonded without directly contacting a mounting board such as a printed wiring board.
以上のように、本発明によれば、特別なパッケージを用いることなく超小型化あるいは高周波数化に対応した表面実装型の圧電振動デバイスを得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a surface-mount type piezoelectric vibration device that can cope with miniaturization or high frequency without using a special package.
以下、本発明による第1の実施形態について図面に基づいて説明する。本実施の形態では、圧電振動板として厚みすべり振動にて動作するATカットの水晶振動板を例にとり説明する。 Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an AT-cut quartz crystal diaphragm that operates by thickness shear vibration will be described as an example of a piezoelectric diaphragm.
図1は第1の実施形態による圧電振動デバイスの分解斜視図であり、図2は図1を組み立てた状態のA−A断面図である。 FIG. 1 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibration device according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in a state where FIG. 1 is assembled.
水晶振動板1はATカット水晶振動素子からなり、全体として長辺(X軸)と短辺(Z軸)と厚み(Y軸)を有する長方形の板体である。当該水晶振動板1には中央部分に薄肉部1aが形成され、その周囲に厚肉部1bが形成されており、全体として逆メサ(両凹形)構成を有している。当該薄肉部1aは各表裏面から厚さ方向に堀込まれ、水晶振動板1が表裏から薄肉化された構成である。薄肉部1aの表裏には励振電極11,12が対向して形成され、これら励振電極は各々引出電極11a,12aにより厚肉部1bに引き出されている。当該引出電極11a,12aは厚肉部側面1cにまで引き出されている。
The
厚肉部1bは薄肉部1aの周囲に枠状に形成された構成であり、その枠状の厚肉部1bの表裏面には薄肉部1aを取り囲むように周状の金属膜13,14が形成されている。本実施の形態においては、当該金属膜13,14と励振電極、引出電極は同じ材料、同じプロセスで形成されている。具体的には水晶振動板に接して、クロム層が形成され、当該クロム層上に金層が形成された多層膜構成となっている。なお、上記多層膜構成において金属膜13,14にのみ別途金属膜を形成してもよい。例えば、前記クロム−金の多層膜の上部にさらに銀やあるいはニッケル−錫の層を形成してもよいし、金属膜13,14は励振電極や引出電極と材料を異ならせてもよい。
The
前記金属膜(電極膜)の形成は金属膜形成部分のみ開口したマスキング手段を用いた真空蒸着法やスパッタリング法等により形成したり、あるいはフォトリソグラフィー技術を用いた電極膜形成により行ってもよい。 The metal film (electrode film) may be formed by a vacuum deposition method or a sputtering method using a masking means in which only the metal film formation portion is opened, or by an electrode film formation using a photolithography technique.
なお、電極構成は上記例に限定されるものではなく、例えば水晶振動板に接して、クロム層またはニッケル層の下地層が形成され、当該下地層上に銀層を形成してもよいし、銀層の上部にさらに金層を形成してもよい。なお、気密封止されない凹部外の電極部分は耐腐食性に優れた金層等が最上層にあることが好ましい。 The electrode configuration is not limited to the above example. For example, a base layer of a chromium layer or a nickel layer may be formed in contact with the quartz diaphragm, and a silver layer may be formed on the base layer. A gold layer may be further formed on the silver layer. In addition, it is preferable that the electrode part outside the recess that is not hermetically sealed has a gold layer or the like excellent in corrosion resistance in the uppermost layer.
水晶振動板1の薄肉部は蓋体21,22により気密封止されている。蓋体21,22はコア材としてコバール材を用い、その表面にニッケル層が形成されている(詳細図示せず)。さらに水晶振動板1と接合する面には金属ろう材21a,22aとして金ゲルマニウム(AuGe)層が前記周状の金属膜13,14に対応して各々周状に形成されている。本実施の形態では、蓋体裏面(水晶振動板との接合面)の外周近傍に周状に金属ろう材22aが形成されている。
The thin part of the
前記ニッケル層はメッキや真空蒸着あるいは圧延等の手法により形成され、また金ゲルマニウム層(金属ろう材)は枠状にプリフォームされたシート状の金属膜を圧着することにより形成する等の手法を用いればよいが、他の方法で層形成を行ってもよい。なお、後述する端子体31,32を接合する関係で、蓋体21,22の外形寸法は当該端子体に接触しないような寸法設計が必要となる。
The nickel layer is formed by a technique such as plating, vacuum deposition or rolling, and the gold germanium layer (metal brazing material) is formed by pressing a sheet-like metal film preformed in a frame shape. The layer may be formed by other methods. It should be noted that the outer dimensions of the
前記蓋体21,22は各々金属ろう材21a,22aにより水晶振動板の前記周状の金属膜13,14に接合される。前述のとおり本実施の形態においては金属ろう材として金ゲルマニウム層を用いている。当該金属ろう材を加熱炉により圧電振動デバイス全体を加熱することにより溶融させたり、あるいは金属ろう材直接や金属ろう材形成領域に相当する蓋体の外周部分をレーザービームや電子ビーム等のエネルギービームにより局所的に加熱し溶融させることにより、水晶振動板と蓋体をろう接することができる。
The
なお、蓋体21,22はセラミックやガラスあるいは水晶等の材料を用いてもよい。
The
なお、本実施の形態では水晶振動板に形成された凹部を蓋体で気密封止する構成であるが、凹部内の気密雰囲気は真空や不活性ガス雰囲気を用いている。それぞれの気密雰囲気は気密封止時の雰囲気により決定することができる。なお、凹部の気密封止は上下同時に行う必要はなく、例えば、一方の凹部を窒素ガス雰囲気で接合し、その後他方の凹部の励振電極に対して周波数調整等の特性調整を施した後、窒素ガス雰囲気で気密封止を行ってもよい。 In this embodiment, the concave portion formed in the quartz diaphragm is hermetically sealed with a lid, but the airtight atmosphere in the concave portion uses a vacuum or an inert gas atmosphere. Each airtight atmosphere can be determined by the atmosphere at the time of airtight sealing. Note that the hermetic sealing of the recesses does not need to be performed simultaneously at the top and bottom. For example, after one recess is bonded in a nitrogen gas atmosphere, and after adjusting characteristics such as frequency adjustment to the excitation electrode of the other recess, Hermetic sealing may be performed in a gas atmosphere.
水晶振動板1の短辺の側面(端面)1cには前述のとおり引出電極11a,12aが延出され、この両側面1cに端子部31,32がそれぞれ接合されている。端子部31,32は例えば金属からなるブロック状あるいは厚板片状で、全体として直方体形状であり、端子部31,32の各一側面が水晶振動板の側面と接合されている。端子部が金属からなる場合、例えばコア材にコバールや42アロイ等の合金を用い、その表面にニッケルメッキ等が形成されている。水晶振動板と端子部の接合には金属ろう材31a,32aが用いられており、当該金属ろう材は例えば予め端子部の接合領域に金属ろう層として形成されている。当該金属ろう材部分と前記水晶振動板の側面にある引出電極11a,12aとを接触させ、前述のような加熱炉による全体加熱やエネルギービームによる局所加熱により溶融接合を行う。ここで用いる金属ろう材は金錫ろう材であり、前述の蓋体の接合に用いた金ゲルマニウムよりも低い融点の金属ろう材を用いている。
As described above, the
本実施の形態による圧電振動デバイスは上述のような構成であるが、図2に示すように、前記端子部31,32の高さは、水晶振動板1と蓋体21,22の一体形成物の厚さより大となるように設定され、上下の蓋体が端子部31,32の高さ方向の上下端より内側に位置するように配置されている。このような配置により、実装基板に配置された際、圧電振動デバイスの表裏いずれの面で配置しても、端子部が実装基板と接触し、蓋体や水晶振動板が直接接触することはなく、端子間の短絡の問題等が生じず、特性を安定させることができる。
The piezoelectric vibration device according to the present embodiment has the above-described configuration. As shown in FIG. 2, the height of the
なお、本実施の形態ではアッセンブリ時の加熱環境を考慮して2種類の融点の金属ろう材を用いたが、水晶振動板に対して蓋体の接合と端子部の接合を同時に行うことにより、一種類の金属ろう材のみでもよい。この場合、例えば上下の蓋体と左右の端子部を水晶振動板の所定位置に密着させるような治工具を用いることにより、一括接合処理が可能になる。 In the present embodiment, two types of melting point metal brazing materials are used in consideration of the heating environment during assembly, but by simultaneously joining the lid and the terminal part to the crystal diaphragm, Only one type of metal brazing material may be used. In this case, for example, by using a jig that brings the upper and lower lids and the left and right terminal portions into close contact with a predetermined position of the crystal diaphragm, collective joining processing can be performed.
また、水晶振動板の薄肉部と厚肉部の構成は、複数の水晶板を接合して構成してもよい。例えば上下方向において中央部を形成する水晶振動板に対し、厚肉部を形成する枠状の水晶振動板を密着接合し、薄肉部と厚肉部を構成するとともに、その表面に励振電極や引出電極を形成してもよい。 Moreover, you may comprise the structure of the thin part and thick part of a quartz-crystal diaphragm by joining a some quartz plate. For example, a frame-shaped quartz diaphragm that forms a thick part is tightly bonded to a quartz diaphragm that forms the central part in the vertical direction, forming a thin part and a thick part, and an excitation electrode or lead on the surface. An electrode may be formed.
また水晶振動板としてATカット水晶振動板を用いたが、例えば、X軸が短辺、Z軸が長辺となる水晶振動板を用いてもよいし、また枠体付きの音叉型水晶振動板でもよい。音叉型水晶振動板は周知のとおり振動腕部に屈曲振動を行わしめるように電極形成する必要があるが、最終的に表裏面にそれぞれの極の電極を引き出すとよい。そして枠体により端子部と接合を行う。また、水晶振動板に代えて他の圧電振動板を用いてもよいし、あるいはSAW(弾性表面波)等の圧電振動デバイスに適用してもよい。 Further, although an AT-cut quartz plate is used as the quartz plate, for example, a quartz plate having a short side on the X axis and a long side on the Z axis may be used, or a tuning fork type quartz plate with a frame. But you can. As is well known, the tuning-fork type quartz diaphragm needs to be formed with electrodes so that the vibrating arms can bend and vibrate, but it is preferable to finally draw out electrodes of the respective electrodes on the front and back surfaces. And it joins with a terminal part with a frame. In addition, another piezoelectric diaphragm may be used instead of the quartz diaphragm, or may be applied to a piezoelectric vibration device such as SAW (surface acoustic wave).
また端子部は金属からなるブロック状あるいは厚板片状の直方体構成を例示したが、中空構成の直方体形状の金属でもよいし、断面がコ字形状の金属でもよい。またセラミック等の絶縁体の表面に導体が形成された構成でもよい。 Moreover, although the terminal part illustrated the block-shaped or thick plate-shaped rectangular parallelepiped structure which consists of metals, the metal of the rectangular parallelepiped shape of a hollow structure may be sufficient, and the metal of a cross-section may be sufficient as a cross section. Moreover, the structure by which the conductor was formed in the surface of insulators, such as a ceramic, may be sufficient.
ところで、蓋体と水晶振動板を金属ろう材やあるいは封止用ガラス材等の接合材により接合する際、溶融した封止材が薄肉部に流出し、圧電振動デバイスの励振動作を阻害する可能性がある。このような不具合を抑制するために、例えば図1において厚肉部1bに形成された引出電極11aの薄肉部側(周状の金属膜13と交差する内側領域)に酸化ケイ素等の絶縁膜を形成したりあるいは金属膜を形成することにより堤部を形成してもよい。当該堤部により溶融した封止材が薄肉部に流出することを防止することができる。
By the way, when the lid and the crystal diaphragm are joined with a joining material such as a metal brazing material or a sealing glass material, the molten sealing material can flow out into the thin-walled portion and hinder the excitation operation of the piezoelectric vibration device. There is sex. In order to suppress such a problem, for example, an insulating film such as silicon oxide is provided on the thin portion side (inner region intersecting the circumferential metal film 13) of the
上記構成により、従来のようにセラミックパッケージを用いることなく、シンプルな構成とすることができ、実装基板に端子部が接触するチップ型の圧電振動デバイスを得ることができる。 With the above configuration, a simple configuration can be obtained without using a ceramic package as in the prior art, and a chip-type piezoelectric vibration device in which the terminal portion contacts the mounting substrate can be obtained.
本発明による第2の実施形態について図3に基づいて説明する。図3は圧電振動デバイスの内部構造を示す断面図である。本実施の形態では、第1の実施形態に較べて、厚肉部の構成と、接合に用いる金属ろう材と、水晶振動板と端子体との機械的接合構成が異なっている。なお、第1の実施形態と同じ構成部分については同番号を付して説明するとともに、一部説明を割愛している。 A second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the internal structure of the piezoelectric vibration device. In the present embodiment, compared to the first embodiment, the configuration of the thick portion, the metal brazing material used for bonding, the mechanical bonding configuration of the crystal diaphragm and the terminal body are different. Note that the same components as those in the first embodiment are described with the same reference numerals, and a part of the description is omitted.
水晶振動板1はATカット水晶振動素子からなり、全体として長辺と短辺と厚みを有する長方形の板体である。当該水晶振動板1には中央部分に薄肉部1aが形成され、その周囲に厚肉部1bが形成されており、全体として逆メサ(両凹形)構成を有している。当該薄肉部1aは各表裏面から厚さ方向に堀込まれ、水晶振動板1が表裏から薄肉化された構成である。薄肉部1aの表裏には励振電極11,12が対向して形成され、これら励振電極は各々引出電極11a,12aにより厚肉部1bに引き出されている。当該引出電極11a,12aは厚肉部1bの側面にまで引き出されている。
The
厚肉部1bは薄肉部1aの周囲に枠状に形成された構成であり、その枠状の厚肉部1bの表裏面には薄肉部1aを取り囲むように周状の金属膜13,14が形成されている。本実施の形態においては、当該金属膜13,14と励振電極、引出電極は同じ材料、同じプロセスで形成されている。具体的には水晶振動板に接して、クロム層が形成され、当該クロム層上に金層が形成された多層膜構成となっており、当該金属膜(電極膜)の形成は金属膜形成部分のみ開口したマスキング手段を用いた真空蒸着法やスパッタリング法等により形成したり、あるいはフォトリソグラフィー技術を用いた電極膜形成により行ってもよい。
The
なお、前記厚肉部1bにおいて、上面側は後述する端子体が接合される短辺の一方において上面に段部1dが形成されている。また下面側は後述する端子体が接合される短辺の他方において下面に段部1eが形成されている。当該各段部1d、1eは短辺の一部に一箇所形成してもよいし、複数箇所であってもよい。また全体に渡って形成してもよい。
In the
水晶振動板1の薄肉部は蓋体21,22により気密封止されている。蓋体21,22はコア材としてコバール材を用い、その表面にニッケル層が形成されている(詳細図示せず)。さらに水晶振動板1と接合する面には金属ろう材21a、22aとして金錫(AuSn)層が金属膜13,14に対応して各々周状に形成されている。本実施の形態では、蓋体裏面(水晶振動板との接合面)の外周近傍に周状に金属ろう材22aが形成されている。
The thin part of the
前記ニッケル層はメッキや真空蒸着あるいは圧延等の手法により形成され、また金ゲルマニウム層(金属ろう材)は枠状にプリフォームされたシート状の金属膜を圧着することにより形成する等の手法を用いればよいが、他の方法で層形成を行ってもよい。なお、後述する端子体31,32を接合する関係で、蓋体21,22の外形寸法は当該端子体に接触しないような寸法設計が必要となる。
The nickel layer is formed by a technique such as plating, vacuum deposition or rolling, and the gold germanium layer (metal brazing material) is formed by pressing a sheet-like metal film preformed in a frame shape. The layer may be formed by other methods. It should be noted that the outer dimensions of the
前記蓋体21,22は各々金属ろう材21a,22aにより水晶振動板の前記周状の金属膜13,14に接合される。当該金属ろう材を加熱炉により圧電振動デバイス全体を加熱することにより溶融させたり、あるいは金属ろう材形成領域に相当する蓋体の外周部分をレーザービームや電子ビーム等のエネルギービームにより局所的に加熱し溶融させることにより、水晶振動板と蓋体をろう接することができる。
The
なお、本実施の形態では水晶振動板に形成された凹部を蓋体で気密封止する構成であり、凹部内の気密雰囲気は不活性ガス雰囲気を用いているが、真空雰囲気であってもよい。なお、それぞれの気密雰囲気は気密封止時の雰囲気により決定することができる。また、凹部の気密封止は上下同時に行う必要はなく、例えば、一方の凹部を真空雰囲気で接合し、その後他方の凹部の励振電極に対して周波数調整等の特性調整を施した後、真空雰囲気で気密封止を行ってもよい。 In the present embodiment, the concave portion formed in the quartz diaphragm is hermetically sealed with a lid, and the inert gas atmosphere is used as the airtight atmosphere in the concave portion, but a vacuum atmosphere may be used. . In addition, each airtight atmosphere can be determined by the atmosphere at the time of airtight sealing. Further, the hermetic sealing of the recesses does not need to be performed simultaneously at the top and bottom. For example, one recess is bonded in a vacuum atmosphere, and after adjusting characteristics such as frequency adjustment to the excitation electrode of the other recess, the vacuum atmosphere May be hermetically sealed.
水晶振動板1の短辺の側面(端面)1cには前述のとおり引出電極11a,12aが延出され、この両側面1cに端子部31,32がそれぞれ接合されている。端子部31,32は少なくともその表面は導電性を有する構成であり、ブロック状あるいは厚板片状で、全体として直方体形状である。このような端子部31,32の各一側面が水晶振動板の側面と接合されている。接合には金属ろう材31a,32aが用いられており、当該金属ろう材は例えば予め端子部の接合領域に金属ろう層として形成されている。当該金属ろう材部分と前記水晶振動板の側面にある引出電極11a,12aとを接触させ、前述のような加熱炉による全体加熱やエネルギービームによる局所加熱により溶融接合を行う。ここで用いる金属ろう材は金錫ろう材であり、気密封止時の金属ろう材と同じものを用いている。
As described above, the
なお、端子部には水晶振動板との接合面に厚肉部に形成された前記段差部に対応した凹部31a,32aが形成されている。当該凹部により前記厚肉部の一部が嵌め合う構成となり、両者の接合強度が格段に向上する。
The terminal portion is formed with
さらに本実施の形態においては、水晶振動板1と蓋体との一体物と端子部31,32とが絶縁性の接合材Sにより付加的に接合されている。当該絶縁性の接合材Sは図3に示すように水晶振動板1と端子体と蓋体に及ぶように形成してもよいし、水晶振動板1と端子部31,32のみに及ぶように形成してもよい。水晶振動板1と端子体と蓋体に及ぶように形成することにより、これら各構成体の一体化状態での機械的強度が向上し、チップ型の部品としての取り扱いが簡便になる。なお、絶縁性接合材の例として、エポキシ系樹脂接合材やシリコーン系樹脂接合材を例示することができるが、例えばシリコーン系樹脂接合材は柔軟であるので、薄肉部への応力伝搬を緩和することができ好ましい。
Furthermore, in the present embodiment, the integrated body of the
本実施の形態によれば、厚肉部の段差部と端子部の凹部との嵌め合い構成、並びに樹脂接合材による付加的接合により、機械的強度が大幅に向上し、取り扱い性向上並びに特性の安定したチップ型圧電振動デバイスを得ることができる。なお、上記嵌め合い構成あるいは樹脂接合材による付加的接合のいずれかのみを適用した構成でも、機械的強度向上が実現できる。 According to the present embodiment, the mechanical strength is greatly improved by the fitting configuration of the stepped portion of the thick wall portion and the concave portion of the terminal portion, and the additional bonding by the resin bonding material, the handling property is improved and the characteristics are improved. A stable chip-type piezoelectric vibration device can be obtained. The mechanical strength can be improved even with only the above-described fitting configuration or a configuration in which any of the additional bonding using the resin bonding material is applied.
本発明による第3の実施形態について図4に基づいて説明する。図4は圧電振動デバイスの内部構造を示す断面図である。本実施の形態では、第1の実施形態に較べて、水晶振動板の凹部の構成と、蓋体の構成と、水晶振動板と蓋体との接合構成が異なっている。なお、第1の実施形態と同じ構成部分については同番号を付して説明するとともに、一部説明を割愛している。 A third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the internal structure of the piezoelectric vibration device. In the present embodiment, as compared with the first embodiment, the configuration of the concave portion of the crystal diaphragm, the configuration of the lid, and the junction configuration of the crystal diaphragm and the lid are different. Note that the same components as those in the first embodiment are described with the same reference numerals, and a part of the description is omitted.
水晶振動板1はATカット水晶振動素子からなり、全体として長辺と短辺と厚みを有する長方形の板体である。当該水晶振動板1には中央部分に薄肉部1aが形成され、その周囲に厚肉部1bが形成されており、全体として逆メサ(両凹形)構成を有している。当該薄肉部1aは各表裏面から厚さ方向に堀込まれ、水晶振動板1が表裏から薄肉化された構成である。薄肉部1aの表裏には励振電極11,12が対向して形成され、これら励振電極は各々引出電極11a,12aにより厚肉部1bに引き出されている。当該引出電極11a,12aは厚肉部1bの側面にまで引き出されている。
The
なお、薄肉部1aと厚肉部1bとの境界部分はテーパー状の傾斜面1fが形成されている。当該傾斜面1fは例えば短辺の厚肉部と薄肉部間に形成してもよいし、短辺と長辺の全体に渡って形成してもよい。これら傾斜面により水晶振動板の機械的強度が向上するとともに、厚肉部に生じ歪み応力が薄肉部へ緩衝されて伝わり、薄肉部の歪みを抑制でき特性の安定化を図ることができる。また傾斜面を引出電極の形成される辺に形成することにより、引出電極の電極切れ問題を解消することができる。引出電極は、単層または多層金属膜により形成されるが、薄肉部と厚肉部間に傾斜面を設けることにより、これら金属膜を確実に形成することができ、境界部分による電極切れの問題を解消する。
A tapered inclined surface 1f is formed at the boundary between the thin portion 1a and the
厚肉部1bは薄肉部1aの周囲に枠状に形成された構成であるが、上記2つの実施形態と異なり、周状の金属膜は有しておらず、引出電極が前記傾斜部および厚肉部の主面をとおり側面(端面)に引き出されているのみである。
The
本実施の形態においては、励振電極と引出電極は同じ材料、同じプロセスで形成されている。具体的には水晶振動板に接して、クロム層が形成され、当該クロム層上に金層が形成された多層膜構成となっており、当該金属膜(電極膜)の形成は金属膜形成部分のみ開口したマスキング手段を用いた真空蒸着法やスパッタリング法等により形成したり、あるいはフォトリソグラフィー技術を用いた電極膜形成により行ってもよい。 In the present embodiment, the excitation electrode and the extraction electrode are formed by the same material and the same process. Specifically, a chromium layer is formed in contact with the quartz diaphragm, and a gold layer is formed on the chromium layer, and the metal film (electrode film) is formed by a metal film forming portion. Alternatively, it may be formed by a vacuum vapor deposition method or a sputtering method using a masking means having only an opening, or by an electrode film formation using a photolithography technique.
水晶振動板1の薄肉部は蓋体21,22により気密封止されている。蓋体21は水晶振動板に接する下蓋体211と当該下蓋体の上部に接合される上蓋体212とから形成されており、蓋体22も同様に下蓋体221と上蓋体222とから形成されている。各下蓋板211,221は緩衝性に優れた材料を用いた緩衝板の機能を有しており、例えば銅を主とした材料を用いて水晶振動板との接合時に生じる歪み応力を緩和する機能を有している。
The thin part of the
また下蓋板の上面にある上蓋板212,222は、下蓋板と類似するような温度係数を有する材料が好ましく、金属材あるいはセラミック材を用いることができる。これら上下蓋板は例えば両者が金属の場合、圧延によるクラッド材構成であってもよいし、両者を接合材で接合した構成でもよい。接合材は例えば樹脂接合材をあげることができるが、接合材が上下蓋板間に介在することにより、緩衝機能が向上する。
The
第3の実施の形態においては、前記蓋体21,22は封止用ガラス材により水晶振動板の厚肉部に接合され、凹部を気密封止している。封止用ガラス材は例えば予め水晶振動板側あるいは蓋板側あるいは両者に形成しておき、加熱により溶融接合を行う。封止用ガラスとして例えば気密性に優れたホウケイ酸ガラス等をあげることができるが、この材料に限定されるものではない。
In the third embodiment, the
なお、本実施の形態では水晶振動板に形成された凹部を蓋体で気密封止する構成であるが、凹部内の気密雰囲気は真空や不活性ガス雰囲気を用いている。それぞれの気密雰囲気は気密封止時の雰囲気により決定することができる。なお、凹部の気密封止は上下同時に行う必要はなく、例えば、一方の凹部を窒素ガス雰囲気で接合し、その後他方の凹部の励振電極に対して周波数調整等の特性調整を施した後、窒素ガス雰囲気で気密封止を行ってもよい。 In this embodiment, the concave portion formed in the quartz diaphragm is hermetically sealed with a lid, but the airtight atmosphere in the concave portion uses a vacuum or an inert gas atmosphere. Each airtight atmosphere can be determined by the atmosphere at the time of airtight sealing. Note that the hermetic sealing of the recesses does not need to be performed simultaneously at the top and bottom. For example, after one recess is bonded in a nitrogen gas atmosphere, and after adjusting characteristics such as frequency adjustment to the excitation electrode of the other recess, Hermetic sealing may be performed in a gas atmosphere.
水晶振動板1の短辺の側面(端面)1cには前述のとおり引出電極11a,12aが延出され、この両側面に端子部31,32がそれぞれ接合されている。端子部31,32はブロック状あるいは厚板片状であり、全体として直方体形状であり、端子部31,32の各一側面が水晶振動板の側面と接合されている。接合には金属ろう材31a,32aが用いられており、当該金属ろう材は例えば予め端子部の接合領域に金属ろう層として形成されている。当該金属ろう材部分と前記水晶振動板の側面にある引出電極11a,12aとを接触させ、前述のような加熱炉による全体加熱やエネルギービームによる局所加熱により溶融接合を行う。
As described above, the
なお、本実施の形態においては端子部に比較的深い凹部33a,34aが形成されている。当該凹部は厚肉部1bの一部が嵌合するためのものであり、引出電極が形成された厚肉部の厚さ寸法に対応したサイズの凹部が形成されている。このような嵌め合い構成により接合強度を向上させることができる。
In the present embodiment, relatively deep recesses 33a and 34a are formed in the terminal portion. The concave portion is for fitting a part of the
本実施の形態によれば、蓋体が複数層の構成であるため、水晶振動子に作用する応力を緩和して、薄肉部に形成される振動領域の変形を抑制することができる。また、水晶振動板の薄肉部と厚肉部間に傾斜部を設けることにより、電極切れの問題を解消する。さらには封止用ガラス材により蓋体を水晶振動板に接合する構成であるので、比較的安価で実用的な気密封止を行うことができ、実用的な圧電振動デバイスを得ることができる。 According to the present embodiment, since the lid has a multi-layer structure, the stress acting on the crystal resonator can be relaxed and deformation of the vibration region formed in the thin portion can be suppressed. Moreover, the problem of electrode breakage is solved by providing an inclined portion between the thin portion and the thick portion of the quartz diaphragm. Further, since the lid body is joined to the quartz crystal vibrating plate by a sealing glass material, practical and hermetic sealing can be performed at a relatively low cost, and a practical piezoelectric vibration device can be obtained.
なお、端子部は図1に示した直方体形状のみならず、一部が長辺にまで延びる平面視L字状構成や、コ字状構成であってもよい。図5は第4の実施形態として開示した端子部の変形例を示している。第4の実施形態における基本構成は第1の実施形態と同じであるが、端子部の構成が異なっている。蓋体21,22により気密封止された水晶振動板1の短辺にはコ字状の端子部51、52が導電接合されている。当該端子部51,52はそれぞれ屈曲部51a,52aが形成されており、全体として平面視コ字状の構成である。前記屈曲部においても水晶振動板の長辺の端面と接合することにより、水晶振動板と端子部の接合強度が向上する。
The terminal portion may have not only the rectangular parallelepiped shape shown in FIG. 1 but also an L-shaped configuration in a plan view partially extending to the long side or a U-shaped configuration. FIG. 5 shows a modification of the terminal portion disclosed as the fourth embodiment. The basic configuration of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the terminal portion is different. U-shaped
本発明による第5の実施形態について図面とともに説明する。図6は圧電振動デバイスを実装基板P上に搭載した状態を示す斜視図であり、図7は図6のB−B断面図である。本実施の形態では、第1の実施形態に較べて、蓋体の構成と、水晶振動板と蓋体との接合構成、そして実装基板への実装構成が異なっている。なお、第1の実施形態と同じ構成部分については同番号を付して説明するとともに、一部説明を割愛している。 A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 6 is a perspective view showing a state in which the piezoelectric vibration device is mounted on the mounting substrate P, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. In this embodiment, compared to the first embodiment, the configuration of the lid, the bonding configuration of the crystal diaphragm and the lid, and the mounting configuration on the mounting substrate are different. Note that the same components as those in the first embodiment are described with the same reference numerals, and a part of the description is omitted.
水晶振動板1はATカット水晶振動素子からなり、全体として長辺と短辺と厚みを有する長方形の板体である。当該水晶振動板1には中央部分に薄肉部1aが形成され、その周囲に厚肉部1bが形成されており、全体として逆メサ(凹部)構成を有している。当該薄肉部1aは各表裏面から厚さ方向に堀込まれ、水晶振動板1が表裏から薄肉化された構成である。薄肉部1aの表裏には励振電極11,12が対向して形成され、これら励振電極は各々引出電極11a,12aにより厚肉部1bに引き出されている。当該引出電極11a,12aは厚肉部1bの側面にまで引き出されている。
The
厚肉部1bは薄肉部1aの周囲に枠状に形成された構成であるが、周状の金属膜は有しておらず、厚肉部には引出電極が主面をとおり側面(端面)に引き出されているのみである。
Although the
本実施の形態においては、励振電極と引出電極は同じ材料、同じプロセスで形成されている。具体的には水晶振動板に接して、クロム層が形成され、当該クロム層上に金層が形成された多層膜構成となっており、当該金属膜(電極膜)の形成は金属膜形成部分のみ開口したマスキング手段を用いた真空蒸着法やスパッタリング法等により形成したり、あるいはフォトリソグラフィー技術を用いた電極膜形成により行ってもよい。 In the present embodiment, the excitation electrode and the extraction electrode are formed by the same material and the same process. Specifically, a chromium layer is formed in contact with the quartz diaphragm, and a gold layer is formed on the chromium layer, and the metal film (electrode film) is formed by a metal film forming portion. Alternatively, it may be formed by a vacuum vapor deposition method or a sputtering method using a masking means having only an opening, or by an electrode film formation using a photolithography technique.
水晶振動板1の薄肉部は蓋体61,62により気密封止されている。蓋体61、62は水晶振動板の短辺に接合される端子部を一体化した構成であり、図6に示すように平面視L字状を有している。当該L字状の蓋体は、前記薄肉部と厚肉部により形成される凹部を気密封止する封止部61b,62bと、封止部の一端が屈曲した端子部61c、62cとを有している。端子部61c、62cは水晶振動板の短辺の端面に接合される。当該L字状の構成は1枚の金属板をプレス成形により封止部と端子部を有するL字状に形成してもよいし、あるいは金属板に金属ブロックを取着し封止部と端子部を有するL字状に形成してもよい。さらにはエッチング技術により薄肉部と厚肉部を形成し、それぞれ封止部と端子部として用いてもよい。
The thin part of the
また蓋体の母材にセラミックを用いてもよい。この場合、端子部は電極を引き出す機能が必要であるので、セラミックの表面に電極パターンを形成し、当該電極パターンにより実装基板との導電接合を行う。第5の実施の形態においては、図6に示すように水晶振動板を実装基板に対して立設した構成となっている。従って、蓋体の母材にセラミック等の絶縁体を用いた場合、水晶振動板側面に引き出された引出電極を実装基板にまで引き出すような電極パターンを蓋体に形成することが必要となる。なお、図6に示すような構成においては、蓋体の縦方向寸法を大きくすることにより、水晶振動板が実装基板に接触しない構成とすることが好ましい。 Moreover, you may use a ceramic for the base material of a cover body. In this case, since the terminal portion needs to have a function of drawing out the electrode, an electrode pattern is formed on the surface of the ceramic, and conductive bonding with the mounting substrate is performed by the electrode pattern. In the fifth embodiment, as shown in FIG. 6, a quartz diaphragm is erected with respect to the mounting substrate. Therefore, when an insulator such as ceramic is used for the base material of the lid, it is necessary to form an electrode pattern on the lid so that the extraction electrode drawn out on the side surface of the crystal diaphragm is drawn to the mounting substrate. In the configuration as shown in FIG. 6, it is preferable that the longitudinal dimension of the lid is increased so that the crystal diaphragm does not contact the mounting substrate.
第5の実施の形態においては、前記蓋体61,62は樹脂接合材により接合されている。封止部と水晶振動板との接合は電極間の短絡を回避するために絶縁性の樹脂接合材を用いる必要がある。また端子部と水晶振動板との接合は、前述のとおり引出電極を外部に導出するため、導電フィラーを含有したような導電性樹脂接合材を用いる必要がある。また封止部と水晶振動板との接合は封止用ガラス材により接合して気密性を向上させ、端子部と水晶振動板との接合には導電性樹脂接合材を用いる構成でもよく、あるいは封止用ガラス材により、封止部と水晶振動板および端子部と水晶振動板との接合を行ってもよい。
In the fifth embodiment, the
なお、本実施の形態では水晶振動板に形成された凹部を蓋体で気密封止する構成であるが、凹部内の気密雰囲気は真空や不活性ガス雰囲気を用いている。それぞれの気密雰囲気は気密封止時の雰囲気により決定することができる。なお、凹部の気密封止は上下同時に行う必要はなく、例えば、一方の凹部を窒素ガス雰囲気で接合し、その後他方の凹部の励振電極に対して周波数調整等の特性調整を施した後、窒素ガス雰囲気で気密封止を行ってもよい。 In this embodiment, the concave portion formed in the quartz diaphragm is hermetically sealed with a lid, but the airtight atmosphere in the concave portion uses a vacuum or an inert gas atmosphere. Each airtight atmosphere can be determined by the atmosphere at the time of airtight sealing. Note that the hermetic sealing of the recesses does not need to be performed simultaneously at the top and bottom. For example, after one recess is bonded in a nitrogen gas atmosphere, and after adjusting characteristics such as frequency adjustment to the excitation electrode of the other recess, Hermetic sealing may be performed in a gas atmosphere.
本実施の形態によれば、蓋体が封止部と接合部とを一体化した構成であるので、蓋体を水晶振動板に接合するだけで、逆メサ領域(凹部)の気密封止と電極導出が可能になる。また、例えば封止部と接合部により長辺からみてL字状の構成とすることにより、図6に示すように実装基板に対してほぼ垂直に搭載された立設構成とすることもでき、ぞれぞれの蓋体を端子として用いることができるので、投影面積の小さな圧電振動デバイスを得ることができる。 According to the present embodiment, since the lid has a structure in which the sealing portion and the joining portion are integrated, the airtight sealing of the reverse mesa region (recessed portion) can be achieved by simply joining the lid to the crystal diaphragm. The electrode can be derived. Further, for example, by adopting an L-shaped configuration when viewed from the long side by the sealing portion and the joining portion, it is possible to have a standing configuration that is mounted substantially perpendicular to the mounting substrate as shown in FIG. Since each lid can be used as a terminal, a piezoelectric vibration device having a small projected area can be obtained.
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば水晶振動素子や励振電極が円形や長円形等であってもよく、様々な変形例を適用することができる。本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the crystal resonator element and the excitation electrode may be circular or oval, and various modifications can be applied. The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof. Therefore, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
水晶振動子の量産に適用できる。 Applicable for mass production of crystal units.
1 水晶振動板
1a 薄肉部
1b 厚肉部
11,12 励振電極
11a,12a 引出電極
21,22,61,62 蓋体
31,32,33,34 端子部
1 Quartz diaphragm 1a
11, 12
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