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JP2014165767A - Piezoelectric vibration device - Google Patents

Piezoelectric vibration device Download PDF

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JP2014165767A
JP2014165767A JP2013036339A JP2013036339A JP2014165767A JP 2014165767 A JP2014165767 A JP 2014165767A JP 2013036339 A JP2013036339 A JP 2013036339A JP 2013036339 A JP2013036339 A JP 2013036339A JP 2014165767 A JP2014165767 A JP 2014165767A
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JP
Japan
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pair
outer bottom
package
corners
external terminal
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Application number
JP2013036339A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuka Kojo
有果 古城
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Daishinku Corp
Original Assignee
Daishinku Corp
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Publication date
Application filed by Daishinku Corp filed Critical Daishinku Corp
Priority to JP2013036339A priority Critical patent/JP2014165767A/en
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

【課題】外部基板等への半田実装において、クラックの発生を抑制し、接合信頼性の高い圧電振動デバイスを提供する。
【解決手段】水晶振動子のベース2の外底面200は平面視略矩形であり、一対の外部端子5,5が前記外底面の中心点Oに対して近接かつ対称に配置されている。平面視矩形の外部端子5の角部のうち、中心点Oに対して点対称の位置にある一組の角部C1,C6から、当該角部C1,C6の各々に最近となるベース外底面の一組の短辺W1,W2に向かって、一対の引出電極6A,6Bが中心点Oに対して点対称に形成されている。
【選択図】図2
The present invention provides a piezoelectric vibration device that suppresses generation of cracks in solder mounting on an external substrate or the like and has high bonding reliability.
An outer bottom surface 200 of a crystal resonator base 2 has a substantially rectangular shape in a plan view, and a pair of external terminals 5 and 5 are disposed close to and symmetrically with respect to a center point O of the outer bottom surface. Out of the corners of the external terminal 5 that is rectangular in plan view, from the set of corners C1 and C6 that are point-symmetric with respect to the center point O, the base outer bottom surface that is closest to each of the corners C1 and C6. A pair of extraction electrodes 6A and 6B are formed point-symmetrically with respect to the center point O toward the pair of short sides W1 and W2.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は外部基板上に半田を介して導電接合される圧電振動デバイスに関する。   The present invention relates to a piezoelectric vibration device that is conductively bonded to an external substrate via solder.

水晶振動子や水晶発振器等の圧電振動デバイスは各種通信機器等のタイミングデバイスとして広く用いられている。圧電振動デバイスとして表面実装型の水晶振動子を例に挙げると、水晶振動子は、直方体状のパッケージ(ベース)の内部に水晶振動片が搭載され、当該ベースに蓋を接合することによって水晶振動片を気密封止した構造となっている。そして前記ベースの外底面には外部と接続するための一対の外部端子が設けられており、当該外部端子は水晶振動片の表裏面に形成された励振電極とベースの内部配線等を介して電気的に接続されている。なお通常、前記外部端子は平面視矩形状で形成され、圧電振動デバイスの種類によって配置される端子数も異なっている。このような表面実装型の水晶振動子は、外部基板に設けられたランドパターン(搭載パッド)上に前記外部端子が半田を介して導電接合される。   Piezoelectric vibration devices such as crystal resonators and crystal oscillators are widely used as timing devices for various communication devices. Taking a surface-mount type crystal resonator as an example of a piezoelectric vibration device, a crystal resonator has a crystal resonator element mounted inside a rectangular parallelepiped package (base), and a lid is bonded to the base. It has a structure in which the pieces are hermetically sealed. A pair of external terminals for connection to the outside is provided on the outer bottom surface of the base, and the external terminals are electrically connected via excitation electrodes formed on the front and back surfaces of the quartz crystal vibrating piece and the internal wiring of the base. Connected. In general, the external terminals are formed in a rectangular shape in plan view, and the number of terminals arranged varies depending on the type of piezoelectric vibration device. In such a surface-mount type crystal resonator, the external terminals are conductively bonded via solder to a land pattern (mounting pad) provided on an external substrate.

ところで水晶振動子の用途の一つとして、例えば車載用途がある。車載用途では使用される温度域が一般用途よりも広く、かつ振動や衝撃等が加わるため、通常の用途よりも過酷な環境下で使用されることになる。そのため、水晶振動子の外部基板上への高い接合信頼性が要求される。しかしながら、例えば冷熱衝撃試験(ヒートサイクル試験)等において、水晶振動子を外部基板に固着している半田にクラックが発生することがある。前記クラックは応力が集中する半田の外周部で発生している。これは歪が、ベース、半田、外部基板の異種材料が接合している部分の長さ(ベース外底面の中心点からの距離)と、これら異種材料の線膨張係数差との積に比例するためである。特に矩形状の外部端子の場合、不連続な部位である角部は応力が集中しやすくなる。   By the way, one of the uses of the crystal resonator is, for example, an in-vehicle use. In a vehicle-mounted application, the temperature range used is wider than that of a general application, and vibrations, impacts, and the like are applied. Therefore, the vehicle is used in a severer environment than a normal application. Therefore, high bonding reliability of the crystal unit on the external substrate is required. However, for example, in a thermal shock test (heat cycle test), cracks may occur in the solder that fixes the crystal unit to the external substrate. The cracks are generated at the outer periphery of the solder where stress is concentrated. This is because the strain is proportional to the product of the length of the portion where the dissimilar materials of the base, solder, and external substrate are joined (distance from the center point of the outer bottom surface of the base) and the difference in linear expansion coefficient of these dissimilar materials. Because. In particular, in the case of a rectangular external terminal, stress tends to concentrate at the corners which are discontinuous portions.

前述のように半田にクラックが発生すると、当該クラックの進行によって接続不良や水晶振動子の脱落等の不具合に至ることがある。このような問題を解決するために外部端子の形状等に工夫を加えた圧電振動デバイスが、例えば特許文献1乃至3に開示されている。   As described above, when cracks occur in the solder, the progress of the cracks may lead to problems such as poor connection and dropout of the crystal unit. For example, Patent Literatures 1 to 3 disclose a piezoelectric vibration device in which the shape of the external terminal is devised in order to solve such a problem.

特開2006−5027号JP 2006-5027 A 特開2007−294649号JP 2007-294649 A 特開2011−151762号JP 2011-151762 A

特許文献1および2においては、パッケージ外底面の中心点から遠方にある半田接続部に亀裂が形成されやすいことから、外部端子の角隅部に面取り部を形成することにより、応力集中による半田接続部の亀裂の発生を防止することが開示されている。しかしながら、特許文献1および2における外部端子はパッケージ外底面の4隅部または対向する一組の短辺付近に配置されており、パッケージ外底面の中心点に対して近接した位置には形成されていない。したがって、外部端子の角隅部における応力集中を緩和することができても、パッケージ外底面の中心点からは遠方であるため、歪は大きくなってしまう。   In Patent Documents 1 and 2, since cracks are likely to be formed in the solder connection portion far from the center point of the outer bottom surface of the package, solder connection due to stress concentration is formed by forming chamfered portions at the corners of the external terminals. It is disclosed to prevent the occurrence of cracks in the part. However, the external terminals in Patent Documents 1 and 2 are arranged near the four corners of the package outer bottom surface or a pair of opposing short sides, and are formed at positions close to the center point of the package outer bottom surface. Absent. Therefore, even if the stress concentration at the corners of the external terminals can be alleviated, the strain is increased because the distance from the center point of the outer bottom surface of the package is large.

また特許文献3では、矩形状のパッケージ外底面において一対の外部端子の長さ方向の合計寸法を70%以上とし、外底面の中央領域において対向する各辺を徐々に曲率が徐々に小さくなる凸状に湾曲させて実装端子が開示されている。特許文献3では外部端子の辺は曲率を有しており、一対の外部端子の一部はパッケージ外底面の中心点に対して近接した位置にまで及んでいる。しかしながら外部端子はパッケージ外底面の長さ方向に対して70%以上を占めており、パッケージ外底面の辺部付近にも及んでいる。すなわち、特許文献3における外部端子は、パッケージ外底面の中心点に対して近接した位置にのみ形成されていない。したがって、パッケージ外底面の中心点から遠方の領域が存在するため、歪を抑制することは困難である。   Further, in Patent Document 3, the total dimension in the length direction of the pair of external terminals on the outer bottom surface of the rectangular package is set to 70% or more, and the opposing sides in the central region of the outer bottom surface are gradually reduced in curvature. The mounting terminal is disclosed by being bent into a shape. In Patent Literature 3, the sides of the external terminals have a curvature, and a part of the pair of external terminals extends to a position close to the center point of the outer bottom surface of the package. However, the external terminals occupy 70% or more with respect to the length direction of the outer bottom surface of the package, and extend to the vicinity of the side portion of the outer bottom surface of the package. That is, the external terminals in Patent Document 3 are not formed only at positions close to the center point of the package outer bottom surface. Therefore, since there is a region far from the center point of the outer bottom surface of the package, it is difficult to suppress distortion.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、外部基板等への半田実装において、クラックの発生を抑制し、接合信頼性の高い圧電振動デバイスを提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric vibration device that suppresses the generation of cracks in solder mounting on an external substrate or the like and has high bonding reliability.

上記目的を達成するために本発明は、パッケージ外底面に設けられた外部端子が、半田を介して外部基板と導電接合される圧電振動デバイスであって、前記パッケージ外底面は平面視略矩形であり、一対の外部端子が前記外底面の中心点に対して近接かつ対称に配置され、前記外部端子は平面視略矩形からなり、当該矩形の各外部端子の角部のうち、パッケージ外底面の中心点に対して点対称の位置にある一組の角部から、当該一組の角部の各々に最近となるパッケージ外底面の一組の長辺または一組の短辺のいずれか一組の辺に向かって、一対の引出電極がパッケージ外底面の中心点に対して点対称に形成されている。   In order to achieve the above object, the present invention provides a piezoelectric vibration device in which an external terminal provided on an outer bottom surface of a package is conductively bonded to an external substrate via solder, and the outer surface of the package is substantially rectangular in a plan view. A pair of external terminals are disposed close to and symmetrically with respect to the center point of the outer bottom surface, the external terminals are substantially rectangular in plan view, and the corners of the respective external terminals of the rectangle, From one set of corners that are point-symmetric with respect to the center point, either one set of long sides or one set of short sides that are closest to each of the set of corners. A pair of extraction electrodes are formed point-symmetrically with respect to the center point of the outer bottom surface of the package.

上記発明によれば、一対の外部端子はパッケージ外底面の中心点に対して近接かつ対称に配置されている。つまり、パッケージ外底面の中心寄りに一対の外部端子が配置されている。このような位置関係で一対の外部端子が配置されることによって、パッケージ外底面の中心点からの距離が減少し、圧電振動デバイス実装時の半田の歪を抑制することができる。   According to the said invention, a pair of external terminal is arrange | positioned near and symmetrical with respect to the center point of a package outer bottom face. That is, a pair of external terminals are arranged near the center of the outer bottom surface of the package. By arranging the pair of external terminals in such a positional relationship, the distance from the center point of the outer bottom surface of the package is reduced, and distortion of the solder when mounting the piezoelectric vibration device can be suppressed.

さらに上記発明によれば、前記作用効果に加えて、クラックの起点となりやすい外部端子の角部に働く応力を緩和することができる。これは、外部端子の角部から一対の引出電極が延出されているため、前記角部と引出電極の接続部分の不連続性が緩和されることによる。すなわち、外部端子の角部が鈍化されるためである。   Further, according to the above-described invention, in addition to the above-described effects, the stress acting on the corner portion of the external terminal that is likely to be a starting point of a crack can be relaxed. This is because the pair of extraction electrodes are extended from the corners of the external terminals, so that the discontinuity at the connection between the corners and the extraction electrodes is alleviated. That is, the corners of the external terminals are blunted.

また本発明における一対の引出電極は、パッケージ外底面の中心点に対して点対称に形成されているため、パッケージ外底面におけるバランスが保たれ、各引出電極に作用する応力を相殺することができる。このような構成により、仮に半田にクラックが発生した場合であっても、その進行を遅らせることができるので圧電振動デバイスの寿命を延ばすことができる。   Further, since the pair of extraction electrodes in the present invention is formed point-symmetrically with respect to the center point of the package outer bottom surface, the balance at the package outer bottom surface is maintained, and the stress acting on each extraction electrode can be offset. . With such a configuration, even if a crack occurs in the solder, the progress can be delayed, so that the life of the piezoelectric vibration device can be extended.

以上のことにより、本発明における圧電振動デバイスであれば、圧電振動デバイス実装時の半田の歪が抑制され、クラックの起点となりやすい外部端子の角部に働く応力を緩和することができるのでクラックの発生を抑制することができる。   As described above, with the piezoelectric vibration device according to the present invention, the distortion of the solder when the piezoelectric vibration device is mounted can be suppressed, and the stress acting on the corner of the external terminal that is likely to start a crack can be relieved. Occurrence can be suppressed.

また上記目的を達成するために、前記一対の外部端子の一組の角部が、各外部端子の前記矩形を構成する4つの辺のうち、パッケージ外底面の中心点から最遠となる辺の一端側の角部であってもよい。   In order to achieve the above object, a pair of corners of the pair of external terminals is the farthest side from the center point of the package outer bottom surface among the four sides constituting the rectangle of each external terminal. It may be a corner on one end side.

上記発明によれば、パッケージ外底面の辺部付近に配置される従来の外部端子構成に比べて、パッケージ外底面の中心点からの距離を小さくしつつ、外部端子内で前記中心点から最も離れた辺の一端側の角部から引出電極を延出することで、歪を抑制しつつ、外部端子の角部に働く応力を緩和することができる。これにより、クラックの発生を抑制することができる。   According to the above invention, the distance from the center point of the package outer bottom surface is made farthest from the center point in the external terminal as compared with the conventional external terminal configuration arranged near the side portion of the package outer bottom surface. By extending the extraction electrode from the corner on one end side of the side, the stress acting on the corner of the external terminal can be relaxed while suppressing distortion. Thereby, generation | occurrence | production of a crack can be suppressed.

また上記目的を達成するために、前記一対の引出電極が、前記外部端子の一組の角部の各々から、当該一組の角部の各々に最近となるパッケージ外底面の一組の長辺または一組の短辺のいずれか一組の辺に向かって、斜め方向に形成されていてもよい。   In order to achieve the above-mentioned object, the pair of extraction electrodes has a pair of long sides of the outer surface of the package that is closest to each of the pair of corners from each of the pair of corners of the external terminal. Or you may form in the diagonal direction toward any one set side of a set of short sides.

上記発明によれば、引出電極が前記斜め方向に形成されることによって、角部を構成する2辺のうち引出電極が延出されるパッケージ外底面の辺と対向する外部端子の辺と、引出電極との成す角度が90度以外の角度となる。つまり一対の引出電極が斜め方向に、かつパッケージ外底面の中心点に対して点対称に形成されることによって、平面視略矩形のパッケージ外底面の対角線の伸長方向に近づくことになる。これにより、斜め方向に伸長する一対の引出電極がパッケージ外底面において“筋交い”のように機能し、パッケージの補強効果を奏する。また、半田を溶融させて圧電振動デバイスを外部基板上に接合する際に、斜め方向に伸長する一対の引出電極部分も溶融した半田が濡れることになり、半田接合強度を補完することができる。   According to the above invention, when the extraction electrode is formed in the oblique direction, the side of the external terminal facing the side of the outer bottom surface of the package from which the extraction electrode extends out of the two sides constituting the corner portion, and the extraction electrode Is an angle other than 90 degrees. That is, the pair of extraction electrodes are formed obliquely and point-symmetrically with respect to the center point of the package outer bottom surface, thereby approaching the extending direction of the diagonal line of the package outer bottom surface that is substantially rectangular in plan view. As a result, the pair of lead electrodes extending in the oblique direction functions like “stitching” on the outer bottom surface of the package, thereby providing a package reinforcing effect. Further, when the solder is melted and the piezoelectric vibration device is bonded onto the external substrate, the melted solder also gets wet with the pair of lead electrode portions extending in the oblique direction, and the solder bonding strength can be supplemented.

また上記目的を達成するために、前記外部端子の一組の角部の各々を構成する2辺のうち、一対の引出電極が形成されないパッケージ外底面の辺と対向する1辺と、前記引出電極の伸長方向との成す角度が180度以上の角度であってもよい。   In order to achieve the above object, of the two sides constituting each of the pair of corners of the external terminal, one side facing the side of the package outer bottom surface where a pair of extraction electrodes is not formed, and the extraction electrode The angle formed by the extending direction may be 180 degrees or more.

上記構成によれば、前述の“筋交い”の効果に加え、クラックの発生をより効果的に抑制することができる。これを平面視矩形の外部端子を構成する辺のうち、パッケージ外底面の中心点に対して外側にある辺の両端の角部の何れかから、当該辺と対向するパッケージ外底面の辺の同一箇所に向かって引出電極を延出した場合について説明する。なお以下においては便宜上、一対の外部端子のうち、1つの外部端子に着目して説明している。   According to the above configuration, the occurrence of cracks can be more effectively suppressed in addition to the above-described “bracing” effect. This is the same as the side of the package outer bottom facing the side from either of the corners on both sides of the outer side of the package outer bottom among the sides constituting the rectangular external terminal in plan view The case where the extraction electrode is extended toward the location will be described. In the following, for the sake of convenience, description is given focusing on one of the pair of external terminals.

まず、1つの外部端子のパッケージ外底面の中心点に対して外側にある辺の一端の角部から、当該辺と対向するパッケージ外底面の辺に向かって引出電極を斜め方向に延出する場合について説明する。この場合において、前記辺の一端の角部を構成する2辺のうち、引出電極が形成されないパッケージ外底面の辺と対向する1辺と、引出電極の伸長方向との成す角度が180度以下である場合、引出電極は前記一端の角部に最近のパッケージ外底面の角部に近づく方向に延出されることになる。そして前記辺の他端の角部の近傍には引出電極が近接する領域は存在しないことになる。   First, when an extraction electrode is extended in an oblique direction from one corner of one side of an outer terminal with respect to the center point of the package outer bottom surface of one external terminal toward the side of the package outer bottom surface facing the side Will be described. In this case, of the two sides constituting the corner of one end of the side, the angle formed by one side facing the side of the package outer bottom surface where the extraction electrode is not formed and the extension direction of the extraction electrode is 180 degrees or less. In some cases, the extraction electrode extends to the corner of the one end so as to approach the corner of the latest outer bottom surface of the package. There is no region where the extraction electrode is close to the corner of the other end of the side.

次に、1つの外部端子のパッケージ外底面の中心点に対して外側にある辺の他端の角部から、当該辺と対向するパッケージ外底面の辺の、前記辺の一端の角部から延出された場合と同一の位置に向かって引出電極を斜め方向に延出する場合について説明する。この場合、斜め方向に延出する引出電極の伸長方向と、他端の角部を構成する2辺のうち引出電極が形成されないパッケージ外底面の辺と対向する1辺との成す角度は180度以上となる。   Next, from the corner of the other end of the side that is outside the center point of the outer bottom surface of the package of one external terminal, the side of the outer surface of the package that faces the side extends from the corner of one end of the side. The case where the extraction electrode is extended in an oblique direction toward the same position as the case where it is extended will be described. In this case, the angle formed between the extending direction of the extraction electrode extending in the oblique direction and one side facing the side of the outer bottom surface of the package where the extraction electrode is not formed, of the two sides constituting the corner of the other end is 180 degrees. That's it.

このような場合、前記辺の一端の角部の近傍には引出電極が近接する領域が存在することになる。つまり、前記角度が180度以上であることにより、外部端子のパッケージ外底面の中心点に対して外側にある辺の両端のうち、いずれか一端に角部が存在しても、引出電極が当該角部を含む辺に対して漸次近づく方向に延出されることになる。その結果、角部が存在していても、その外側にある引出電極によって、前記角部への応力集中を緩和することができる。   In such a case, there is a region where the extraction electrode is close to the corner of one end of the side. That is, when the angle is 180 degrees or more, even if there is a corner portion at either one of both ends of the side outside the center point of the package outer bottom surface of the external terminal, the extraction electrode It will be extended in the direction gradually approaching the side including the corner. As a result, even if the corner portion exists, the stress concentration on the corner portion can be relaxed by the extraction electrode on the outer side.

前記外部端子の一組の角部の各々を構成する2辺のうち、一対の引出電極が形成されないパッケージ外底面の辺と対向する1辺と、引出電極の伸長方向との成す角度が180度以上の角度となる引出電極を形成することにより、パッケージ外底面の対向辺の中央寄りの位置に引出電極の一端側を配置させることも可能となるため、引出電極がパッケージ外底面に対してよりバランス良く配置され、応力緩和に効果的である。   Of the two sides constituting each of the pair of corners of the external terminal, the angle formed by one side facing the side of the outer bottom surface of the package where the pair of extraction electrodes are not formed and the extending direction of the extraction electrode is 180 degrees. By forming the extraction electrode having the above angle, it is possible to dispose one end side of the extraction electrode at a position closer to the center of the opposite side of the package outer bottom surface. It is well-balanced and effective for stress relaxation.

また上記発明によると、前記角度が180度以下の場合よりも引出電極をより長く形成することができる。これにより、パッケージ外周部でクラックが発生することがあったとしても外部端子側へのクラックの伝播を遅らせることができるため、圧電振動デバイスの寿命を延ばすことができる。   According to the invention, the extraction electrode can be formed longer than when the angle is 180 degrees or less. Thereby, even if a crack occurs in the outer periphery of the package, the propagation of the crack to the external terminal side can be delayed, so that the life of the piezoelectric vibration device can be extended.

また上記目的を達成するために、前記一対の外部端子上に、当該外部端子よりも小さい導電性のバンプが、外部端子の外周端縁から外部端子の中心方向に後退して突出形成されていてもよい。   In order to achieve the above object, conductive bumps smaller than the external terminals are formed on the pair of external terminals so as to protrude backward from the outer peripheral edge of the external terminals toward the center of the external terminals. Also good.

上記構成によれば、前記一対の外部端子上に、当該外部端子よりも小さい導電性のバンプが、外部端子の外周端縁から外部端子の中心方向に後退して突出形成されているため、外部端子の外周の応力および外部端子の厚さ方向の歪を緩和することができる。これにより、クラックの発生を抑制することができる。   According to the above configuration, the conductive bumps smaller than the external terminals are formed on the pair of external terminals so as to protrude from the outer peripheral edge of the external terminal toward the center of the external terminal. The stress on the outer periphery of the terminal and the strain in the thickness direction of the external terminal can be alleviated. Thereby, generation | occurrence | production of a crack can be suppressed.

以上のように本発明によれば、外部基板等への半田実装において、クラックの発生を抑制し、接合信頼性の高い圧電振動デバイスを提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric vibration device having high bonding reliability by suppressing the generation of cracks in solder mounting on an external substrate or the like.

本発明の第1の実施形態に係る水晶振動子を表す断面模式図1 is a schematic cross-sectional view showing a crystal resonator according to a first embodiment of the invention. 本発明の第1の実施形態に係る水晶振動子の底面図FIG. 3 is a bottom view of the crystal resonator according to the first embodiment of the invention. 本発明の第1の実施形態に係る半田の剪断歪のシミュレーション図Simulation diagram of shear strain of solder according to the first embodiment of the present invention 本発明の第1の実施形態の変形例Modification of the first embodiment of the present invention 本発明の第2の実施形態に係る水晶振動子の底面図A bottom view of a crystal resonator according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係る水晶振動子の底面図A bottom view of a crystal resonator according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係る半田の剪断歪のシミュレーション図Simulation diagram of solder shear strain according to the third embodiment of the present invention 本発明の第3の実施形態の変形例1Modification 1 of the third embodiment of the present invention 本発明の第3の実施形態の変形例2Modification 2 of the third embodiment of the present invention 本発明の第4の実施形態Fourth embodiment of the present invention 本発明の第5の実施形態Fifth embodiment of the present invention 本発明の第6の実施形態Sixth embodiment of the present invention 従来の外部端子における半田の剪断歪のシミュレーション図Simulation diagram of solder shear strain in conventional external terminals

以下、本発明の実施形態について、圧電振動デバイスとして水晶振動子を例に挙げて図面を用いながら説明する。本発明の実施形態における水晶振動子は略直方体形状の表面実装型の水晶振動子であり、本実施形態では水晶振動子の平面視の外形寸法は3.2mm×2.5mmとなっている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a crystal resonator as an example of a piezoelectric vibration device. The crystal resonator in the embodiment of the present invention is a surface-mount type crystal resonator having a substantially rectangular parallelepiped shape. In this embodiment, the external dimensions of the crystal resonator in plan view are 3.2 mm × 2.5 mm.

<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態について図1乃至3を参照しながら説明する。図1において水晶振動子1は、凹部12を備えたベース(パッケージ)2の内部に水晶振動片4を搭載し、接合材11を介して蓋3をベース2と接合した構造となっている。蓋3とベース2が接合されることによってベース内の水晶振動片4が気密封止されるようになっている。具体的にはベース2の凹部12を包囲するように起立する堤部7の上面と、蓋3の外周縁部分とが、堤部7の上面に設けられた接合材11を介して接合(封止)される。前記接合手段としてはガラス樹脂等を加熱溶融させて封止する方法やシーム溶接法等の方法が用いられる。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, a crystal resonator 1 has a structure in which a crystal vibrating piece 4 is mounted inside a base (package) 2 having a recess 12 and a lid 3 is bonded to the base 2 via a bonding material 11. By joining the lid 3 and the base 2, the crystal vibrating piece 4 in the base is hermetically sealed. Specifically, the upper surface of the bank portion 7 standing so as to surround the concave portion 12 of the base 2 and the outer peripheral edge portion of the lid 3 are joined (sealed) via a bonding material 11 provided on the upper surface of the bank portion 7. Is stopped). As the joining means, a method such as a method of sealing by heating and melting glass resin or the like, or a seam welding method is used.

図1において水晶振動片4は平板状のATカット水晶振動板であり、水晶振動板の表裏主面には水晶振動板を駆動させるための一対の励振電極(図示省略)が対向形成されており、この一対の励振電極の各々からは、ベースとの電気機械的接続に用いられる接続電極が水晶振動板の一端側まで導出形成されている(図示省略)。この接続電極が後述するベース2の内部に設けられた一対のパッド電極と導電性接着剤を介して導電接合される。   In FIG. 1, the quartz crystal vibrating piece 4 is a flat AT-cut quartz crystal diaphragm, and a pair of excitation electrodes (not shown) for driving the quartz diaphragm are formed oppositely on the front and back main surfaces of the quartz crystal diaphragm. From each of the pair of excitation electrodes, connection electrodes used for electromechanical connection with the base are led out to one end side of the crystal diaphragm (not shown). This connection electrode is conductively bonded to a pair of pad electrodes provided inside the base 2 described later via a conductive adhesive.

図1において蓋3は板状であり、アルミナ等の絶縁性材料で構成されている。ここで蓋3の材料は絶縁性材料に限定されるものではなく、金属性材料であってもよい。   In FIG. 1, the lid 3 has a plate shape and is made of an insulating material such as alumina. Here, the material of the lid 3 is not limited to an insulating material, and may be a metallic material.

図1においてベース2は複数のセラミックグリーンシートの積層体であり、焼成によって一体成形されている。本実施形態においてベース2は直方体状であり、ベース2の内部には平面視矩形状の凹部12が設けられている。そして凹部12の内底面の一端側には段部8が形成されており、この段部8の上面には一対のパッド電極9,9が形成されている。一対のパッド電極9,9は水晶振動片4の一端側に設けられた接続電極(図示省略)と導電性接着剤10を介して導電接合される。   In FIG. 1, a base 2 is a laminated body of a plurality of ceramic green sheets, and is integrally formed by firing. In the present embodiment, the base 2 has a rectangular parallelepiped shape, and a concave portion 12 having a rectangular shape in plan view is provided inside the base 2. A step 8 is formed on one end of the inner bottom surface of the recess 12, and a pair of pad electrodes 9 and 9 are formed on the upper surface of the step 8. The pair of pad electrodes 9, 9 are conductively joined to a connection electrode (not shown) provided on one end side of the crystal vibrating piece 4 via a conductive adhesive 10.

ベース2の外底面200は平面視矩形となっており、一対の外部端子5,5と一対の引出電極6(6A,6B)が形成されている。本実施形態では外部端子および引出電極と前述したパッド電極等は、タングステンを印刷焼成した後、タングステン表面にニッケルメッキ層が、さらにその上層に金メッキ層が積層された構成となっている。また一対の外部端子5,5はベース2の基材の内部に形成された内部配線導体(図示省略)を介して一対のパッド電極9,9と電気的に接続されている。なお、本発明の実施形態において記載は割愛しているが、ベース2の外側面の一部に、ベースの上下方向に切り欠かれるとともに、その内壁面に導体が露出した切り欠き部(キャスタレーション)を設けてもよい。   The outer bottom surface 200 of the base 2 has a rectangular shape in plan view, and a pair of external terminals 5 and 5 and a pair of extraction electrodes 6 (6A and 6B) are formed. In the present embodiment, the external terminal, the extraction electrode, the pad electrode described above, and the like have a structure in which a nickel plating layer is stacked on the tungsten surface and a gold plating layer is further stacked thereon after printing and baking tungsten. The pair of external terminals 5 and 5 are electrically connected to the pair of pad electrodes 9 and 9 via an internal wiring conductor (not shown) formed inside the base material of the base 2. Although description is omitted in the embodiment of the present invention, a notch portion (a castellation) in which a part of the outer surface of the base 2 is notched in the vertical direction of the base and a conductor is exposed on the inner wall surface thereof. ) May be provided.

本実施形態では、図2に示すように一対の外部端子5,5が、ベース外底面200の中心点O(以下、単に「中心点O」と略記。)に対して近接かつ対称に配置されている。なお中心点Oは仮想点であり、説明の便宜上、図面中に表示している。具体的に一対の外部端子5,5は、中心点Oを通るベース短辺に略平行な仮想線を基準として線対称に形成されている。本実施形態では一対の外部端子5,5間の隙間は0.6mmとなっている。なお前記一対の外部端子間の隙間は一例であり、本発明の適用は当該寸法に限定されるものはない(好ましくは0.5mm〜1.0mm)。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the pair of external terminals 5 and 5 are disposed close to and symmetrically with respect to a center point O (hereinafter simply referred to as “center point O”) of the base outer bottom surface 200. ing. The center point O is a virtual point and is displayed in the drawing for convenience of explanation. Specifically, the pair of external terminals 5 and 5 are formed symmetrically with respect to an imaginary line substantially parallel to the short side of the base passing through the center point O. In the present embodiment, the gap between the pair of external terminals 5 and 5 is 0.6 mm. The gap between the pair of external terminals is an example, and application of the present invention is not limited to the dimensions (preferably 0.5 mm to 1.0 mm).

そして図2に示すように、一対の引出電極6A,6Bが、一対の外部端子5,5の中心点O対して点対称の位置にある一組の角部C1,C6から、当該一組の角部(C1,C6)の各々に最近となるベース外底面の一組の短辺W1,W2に向かって、ベース外底面の長辺と略平行に形成されている。つまり、本実施形態では各外部端子の矩形を構成する4つの辺のうち、中心点Oから最遠となる辺である5a、5bの一端側の角部の各々から引出電極6A,6Bが延出されている。なお図2において、中心点Oに対して左側に位置する外部端子の4つの角部は、中心点Oに対して外側から時計回りにC1〜C4(C3,C4は表示省略)となっており、中心点Oに対して右側に位置する外部端子の4つの角部は、中心点Oに対して外側から反時計回りにC5〜C8(C7,C8は表示省略)となっている。   Then, as shown in FIG. 2, the pair of extraction electrodes 6A and 6B is connected to the pair of corners C1 and C6 that are point-symmetric with respect to the center point O of the pair of external terminals 5 and 5. Each of the corners (C1, C6) is formed substantially parallel to the long side of the base outer bottom surface toward the pair of short sides W1, W2 which are the latest base outer bottom surface. That is, in the present embodiment, the extraction electrodes 6A and 6B extend from each of the corners on one end side of 5a and 5b, which are the farthest sides from the center point O among the four sides constituting the rectangle of each external terminal. Has been issued. In FIG. 2, the four corners of the external terminal located on the left side with respect to the center point O are C1 to C4 (C3 and C4 are not shown) clockwise from the outside with respect to the center point O. The four corners of the external terminal located on the right side with respect to the center point O are C5 to C8 (C7 and C8 are not shown) counterclockwise from the outside with respect to the center point O.

本発明の第1の実施形態によれば、パッケージ外底面の辺部付近に配置される従来の外部端子構成に比べて、パッケージ外底面の中心点からの距離を小さくしつつ、外部端子内で前記中心点から最も離れた辺の一端側の角部から引出電極を延出することで、歪を抑制しつつ、外部端子の角部(C1、C6)に働く応力を緩和することができる。これにより、クラックの発生を抑制することができる。   According to the first embodiment of the present invention, the distance from the center point of the package outer bottom surface is reduced while the distance from the center point of the package outer bottom surface is reduced as compared with the conventional external terminal configuration arranged near the side portion of the package outer bottom surface. By extending the extraction electrode from the corner on one end side farthest from the center point, the stress acting on the corners (C1, C6) of the external terminal can be relaxed while suppressing distortion. Thereby, generation | occurrence | production of a crack can be suppressed.

具体的に、引出電極6Aについては角部C1から短辺W1に向かって、長辺L1(L2)と略平行に形成されている。ここで平面視矩形の外底面200において、対向する一組の短辺はW1とW2であるが、このうち角部C1に最近となる短辺はW1である。引出電極6Bについては、角部C6から短辺W2に向かって、長辺L1(L2)と略平行に形成されている。ここで角部C6に最近となる短辺はW2である。   Specifically, the extraction electrode 6A is formed substantially parallel to the long side L1 (L2) from the corner C1 toward the short side W1. Here, in the outer bottom surface 200 having a rectangular shape in plan view, a pair of opposing short sides is W1 and W2, and among these, the shortest side closest to the corner C1 is W1. The extraction electrode 6B is formed substantially parallel to the long side L1 (L2) from the corner C6 toward the short side W2. Here, the shortest side closest to the corner C6 is W2.

図2において、一対の引出電極6A,6Bは中心点Oに対して点対称に形成されている。なお図2では一対の外部端子5,5の中心点Oに対して点対称の位置にある一組の角部としてC1,C6が選定されているが、一組の角部としてC2,C5を選定し、この角部C2,C5の各々に対して最近となる一組の短辺W1,W2に向かって引出電極を延出するようにしてもよいことは言うまでも無い。   In FIG. 2, the pair of extraction electrodes 6 </ b> A and 6 </ b> B is formed point-symmetrically with respect to the center point O. In FIG. 2, C1 and C6 are selected as a set of corners that are symmetrical with respect to the center point O of the pair of external terminals 5 and 5, but C2 and C5 are selected as a set of corners. It goes without saying that the extraction electrode may be selected and extended toward the latest pair of short sides W1, W2 for each of the corners C2, C5.

図2に示した外部端子構成について、有限要素法を用いたXZ方向の半田の剪断歪のシミュレーション結果を図3に示す。なお図3では一対の外部端子のうち片方のみを表示したものとなっており、ベース外底面の輪郭線の表示は省略している。また図2では記載を省略していたが、本シミュレーションではキャスタレーションが短辺側面に形成されており、外部端子の領域内には導電性の金属バンプが突出形成された条件で解析が行なわれている。なお本シミュレーションの条件として、基準温度の+25℃に対して+125℃の熱が加わった際の各部材の熱膨張を考慮した線形解析となっている。   FIG. 3 shows a simulation result of the shear strain of the solder in the XZ direction using the finite element method for the external terminal configuration shown in FIG. In FIG. 3, only one of the pair of external terminals is displayed, and the outline of the outer bottom surface of the base is not shown. Although omitted in FIG. 2, in this simulation, the castellation is formed on the side surface of the short side, and the analysis is performed under the condition that the conductive metal bump protrudes in the region of the external terminal. ing. As a condition for this simulation, a linear analysis is performed in consideration of the thermal expansion of each member when heat of + 125 ° C. is applied to + 25 ° C. of the reference temperature.

図3によると、外部端子と引出電極との接続部分の半田の剪断歪が緩和されていることが分かる(緑色で表示されている部分)。このことを認識できるように、比較用として図13(外部端子をベースの短辺方向に半分に分割した状態で表示)にベース外底面の短辺寄りに形成された外部端子における半田実装時の半田の剪断歪のシミュレーション結果を示す。図13では外部端子と引出電極との接続部分が赤色を呈しているのに対し、本発明の第1の実施形態では緑色を呈しており、本発明では剪断歪が緩和されていることがわかる。   According to FIG. 3, it can be seen that the shear strain of the solder at the connection portion between the external terminal and the extraction electrode is alleviated (the portion displayed in green). In order to recognize this, for comparison, FIG. 13 (displayed in a state where the external terminal is divided in half in the short side direction of the base) in the solder mounting on the external terminal formed near the short side of the outer bottom surface of the base. The simulation result of the shear strain of solder is shown. In FIG. 13, the connection portion between the external terminal and the extraction electrode is red, whereas in the first embodiment of the present invention, it is green, and it can be seen that the shear strain is relaxed in the present invention. .

本実施形態に係る構成によれば、一対の外部端子5,5はパッケージ外底面の中心点Oに対して近接かつ対称に配置されているため、中心点Oからの距離が減少し、水晶振動子1の実装時の半田の歪を抑制することができる。   According to the configuration of the present embodiment, the pair of external terminals 5 and 5 are disposed close to and symmetrically with respect to the center point O on the outer bottom surface of the package. Solder distortion during mounting of the child 1 can be suppressed.

さらに上記構成によれば、前記作用効果に加えて、クラックの起点となりやすい外部端子の角部に働く応力を緩和することができる。これは、一対の外部端子5,5の角部C1,C6から一対の引出電極6A,6Bが延出されているため、前記角部と引出電極の接続部分の不連続性が緩和されることによる。すなわち、外部端子の角部が鈍化されるためである。   Furthermore, according to the said structure, in addition to the said effect, the stress which acts on the corner | angular part of the external terminal which becomes a starting point of a crack can be relieve | moderated. This is because the pair of extraction electrodes 6A and 6B extends from the corners C1 and C6 of the pair of external terminals 5 and 5, so that the discontinuity of the connection portion between the corner and the extraction electrode is alleviated. by. That is, the corners of the external terminals are blunted.

また上記構成によれば、一対の引出電極6A,6Bは、パッケージ外底面の中心点に対して点対称に形成されているため、パッケージ外底面におけるバランスが保たれ、各引出電極に作用する応力を相殺することができる。このような構成により、仮に半田にクラックが発生した場合であっても、その進行を遅らせることができるので水晶振動子の寿命を延ばすことができる。   Further, according to the above configuration, the pair of extraction electrodes 6A and 6B is formed point-symmetrically with respect to the center point of the package outer bottom surface, so that the balance on the package outer bottom surface is maintained and the stress acting on each extraction electrode Can be offset. With such a configuration, even if a crack is generated in the solder, the progress can be delayed, so that the life of the crystal unit can be extended.

<本発明の第1の実施形態の変形例>
本発明の第1の実施形態の変形例を図4に示す。図4において、矩形状の一対の外部端子5’,5’は、長辺がベース外底面の長辺と略平行となるように配置され、一対の外部端子5’,5’の中心点O対して点対称の位置にある一組の角部C2,C5から、当該一組の角部C2,C5の各々に最近となるベース外底面の一組の長辺L1,L2に向かって、一対の引出電極6C,6Dが中心点O対して点対称に形成されている。このような構成においても上述した図2に係る構成と同様の作用効果を得ることができる。
<Modification of First Embodiment of the Present Invention>
A modification of the first embodiment of the present invention is shown in FIG. In FIG. 4, the pair of rectangular external terminals 5 ′ and 5 ′ are arranged so that the long side is substantially parallel to the long side of the base outer bottom surface, and the center point O of the pair of external terminals 5 ′ and 5 ′. A pair of corners C2 and C5 that are point-symmetric with respect to the pair of corners C2 and C5 toward the pair of long sides L1 and L2 that are closest to each of the pair of corners C2 and C5. The extraction electrodes 6C and 6D are formed symmetrically with respect to the center point O. Even in such a configuration, the same effect as the configuration according to FIG. 2 described above can be obtained.

<本発明の第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態を図5に示す。本実施形態では前述した本発明の第1の実施形態と同一の構成については記載を割愛し、主として第1の実施形態との相違点について説明する。図2では、一対の外部端子50,50は本発明の第1の実施形態と同一の形状・位置・大きさで形成されているが、一対の引出電極6E,6Fがベース外底面の長辺L1(L2)に対して斜め方向に形成されている点で第1の実施形態と異なる。
<Second Embodiment of the Present Invention>
A second embodiment of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, the description of the same configuration as that of the above-described first embodiment of the present invention is omitted, and differences from the first embodiment will be mainly described. In FIG. 2, the pair of external terminals 50, 50 are formed in the same shape, position, and size as in the first embodiment of the present invention, but the pair of extraction electrodes 6E, 6F is the long side of the base outer bottom surface. It differs from the first embodiment in that it is formed in an oblique direction with respect to L1 (L2).

具体的には、一対の引出電極6E,6Fは、一対の外部端子50,50の一組の角部C2,C5の各々から、当該角部C2,C5の各々に最近となるパッケージ外底面の一組の短辺W1,W2に向かって、左斜め上方向または右斜め下方向に延出されている。   Specifically, the pair of extraction electrodes 6E and 6F is formed on the outer bottom surface of the package that is closest to each of the corner portions C2 and C5 from each of the pair of corner portions C2 and C5 of the pair of external terminals 50 and 50. Extending toward the pair of short sides W1 and W2 in the diagonally upward left direction or diagonally downward right.

このような構成によれば、引出電極6E,6Fがベース外底面の長辺L1(L2)に対して斜め方向に形成されることによって、角部C2(C5)を構成する2辺のうち引出電極が延出されるパッケージ外底面の辺W1(W2)と対向する外部端子の辺5a(5b)と、引出電極との成す角度αが90度以外の角度となる。つまり一対の引出電極が斜め方向に、かつ中心点Oに対して点対称に形成されることによって、平面視略矩形のパッケージ外底面の対角線DLの伸長方向に近づくことになる。これにより、斜め方向に伸長する一対の引出電極50,50がパッケージ外底面200において“筋交い”のように機能し、ベース2の補強効果を奏する。また、半田を溶融させて水晶振動子を外部基板上に接合する際に、一対の引出電極6E,6Fの形成領域も溶融した半田が濡れることになり、半田接合強度を補うことができる。   According to such a configuration, the extraction electrodes 6E and 6F are formed in an oblique direction with respect to the long side L1 (L2) of the base outer bottom surface, thereby leading out the two sides constituting the corner portion C2 (C5). The angle α formed by the lead electrode and the side 5a (5b) of the external terminal facing the side W1 (W2) of the package outer bottom surface from which the electrode extends is an angle other than 90 degrees. That is, the pair of extraction electrodes are formed in an oblique direction and point-symmetric with respect to the center point O, thereby approaching the extending direction of the diagonal line DL on the outer bottom surface of the package that is substantially rectangular in plan view. As a result, the pair of extraction electrodes 50, 50 extending in an oblique direction functions like “stitching” on the outer bottom surface 200 of the package, and provides the reinforcing effect of the base 2. Also, when the solder is melted and the crystal unit is bonded to the external substrate, the melted solder gets wet also in the formation region of the pair of extraction electrodes 6E and 6F, and the solder bonding strength can be supplemented.

<本発明の第3の実施形態>
本発明の第3の実施形態を図6に示す。本実施形態は、一対の外部端子51,51は本発明の第2の実施形態と同一の形状・位置・大きさで形成されているが、一対の引出電極6G,6Hが延出される一対の外部端子51,51の角部が第2の実施形態と異なる。具体的に、図6では図5に示す一対の引出電極6E,6Fの短辺W1,W2における位置と略同一の位置となっているが、外部端子から延出される角部がC1,C6となっている。すなわち、中心点Oに対して外側にある辺5a(5b)の一端側の角部であるC1(C6)を構成する2辺のうち、一対の引出電極6G(6H)が形成されないベース外底面の辺L1,L2と対向する1辺5c(5d)と、引出電極6G(6H)の伸長方向との成す角度θが180度以上の角度となっている。
<Third Embodiment of the Present Invention>
A third embodiment of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, the pair of external terminals 51, 51 are formed in the same shape, position, and size as in the second embodiment of the present invention, but the pair of extraction electrodes 6G, 6H are extended. The corners of the external terminals 51 and 51 are different from those of the second embodiment. Specifically, in FIG. 6, the positions of the pair of extraction electrodes 6 </ b> E and 6 </ b> F shown in FIG. 5 are substantially the same positions as the short sides W <b> 1 and W <b> 2. It has become. That is, the base outer bottom surface in which the pair of extraction electrodes 6G (6H) is not formed among the two sides constituting C1 (C6) which is a corner on one end of the side 5a (5b) outside the center point O. An angle θ formed by one side 5c (5d) facing the sides L1 and L2 and the extending direction of the extraction electrode 6G (6H) is 180 degrees or more.

上記構成によれば、前述の“筋交い”の効果に加え、クラックの発生をより効果的に抑制することができる。これを本発明の第2の実施形態を参照しながら説明する。なお以下においては便宜上、一対の外部端子のうち、1つの外部端子に着目して説明する。   According to the above configuration, the occurrence of cracks can be more effectively suppressed in addition to the above-described “bracing” effect. This will be described with reference to the second embodiment of the present invention. In the following, for convenience, the description will be given focusing on one of the pair of external terminals.

まず図5(第2の実施形態)において、外部端子50の辺5aの一端の角部C2を構成する2辺のうち、引出電極6Eが形成されないベース外底面の辺であるL1と対向する1辺(符号省略)と、引出電極6Eの伸長方向との成す角度θは180度以下となっている。その結果、引出電極6Eは角部C2に最近となるベース外底面の角部に近づく方向に延出されている。そして辺5aの他端の角部であるC1の近傍には引出電極が近接する領域は存在していない。   First, in FIG. 5 (second embodiment), one of the two sides constituting the corner C2 at one end of the side 5a of the external terminal 50 is opposed to L1, which is the side of the base outer bottom surface where the extraction electrode 6E is not formed. An angle θ formed by the side (reference numeral omitted) and the extending direction of the extraction electrode 6E is 180 degrees or less. As a result, the extraction electrode 6E extends to the corner C2 in a direction approaching the corner of the outer bottom surface of the base that is closest to the corner C2. And there is no region where the extraction electrode is close to C1 which is the corner of the other end of the side 5a.

これに対し図6(第3の実施形態)では、前述したように中心点Oに対して外側にある辺5aの一端側の角部であるC1を構成する2辺のうち、一対の引出電極6Gが形成されないベース外底面の辺L2と対向する1辺(5c)と、引出電極6Gの伸長方向との成す角度θが180度以上の角度となっている。そして図6に示すように、角部C2の近傍には引出電極6Gが近接する領域が存在している。つまり、引出電極6Gが角部C2を含む辺5aに対して漸次近づく方向に延出されている。このような構成により、角部C2が存在していてもその外側にある引出電極6Gによって、角部C2への応力集中を緩和することができる。なお角部C2の部位は必ずしも直角とする必要は無く、角部C2の部位を面取りまたは曲面としてもよい。このような形状とすることにより、応力集中をさらに緩和することができる。   On the other hand, in FIG. 6 (third embodiment), as described above, a pair of lead electrodes out of two sides constituting C1 which is a corner portion on one end side of the side 5a outside the center point O as described above. An angle θ formed by one side (5c) facing the side L2 of the base outer bottom surface where 6G is not formed and the extending direction of the extraction electrode 6G is an angle of 180 degrees or more. And as shown in FIG. 6, the area | region where the extraction electrode 6G adjoins exists in the vicinity of the corner | angular part C2. That is, the extraction electrode 6G extends in a direction gradually approaching the side 5a including the corner portion C2. With such a configuration, even if the corner portion C2 exists, the concentration of stress on the corner portion C2 can be alleviated by the extraction electrode 6G outside the corner portion C2. The part of the corner C2 is not necessarily a right angle, and the part of the corner C2 may be chamfered or curved. By adopting such a shape, stress concentration can be further relaxed.

また、角度θが180度以上の角度となる引出電極を形成することにより、ベース外底面の対向辺(対向する2長辺または対向する2短辺)の中央寄りの位置に引出電極の一端側を配置させることも可能となるため、引出電極がベース外底面に対してよりバランス良く配置され、応力緩和に効果的である。   Further, by forming an extraction electrode having an angle θ of 180 degrees or more, one end side of the extraction electrode is located at a position near the center of the opposing side (two opposing long sides or two opposing short sides) of the base outer bottom surface. Therefore, the extraction electrode is arranged in a more balanced manner with respect to the outer bottom surface of the base, which is effective for stress relaxation.

また本発明の第3の実施形態によると、角度θが180度以下の場合よりも引出電極をより長く形成することができる。これにより、ベース外周部でクラックが発生することがあったとしても外部端子側へのクラックの伝播を遅延させることができるため、水晶振動子の寿命を延ばすことができる。   Further, according to the third embodiment of the present invention, the extraction electrode can be formed longer than when the angle θ is 180 degrees or less. Thereby, even if a crack occurs in the outer periphery of the base, the propagation of the crack to the external terminal side can be delayed, so that the life of the crystal unit can be extended.

次に、図6に示した外部端子構成について、有限要素法を用いたXZ方向の半田の剪断歪のシミュレーション結果を図7に示す。図7では一対の外部端子のうち片方のみを表示したものとなっており、ベース外底面の輪郭線の表示は省略している。なお、図7に示すシミュレーション結果ではキャスタレーションが短辺側面に形成されている。そして図7(a)では外部端子の領域内に導電性の金属バンプが突出形成された条件となっており、図7(b)では外部端子の領域内に前記金属バンプが形成されていない条件となっている。その他の条件は図3で説明したシミュレーションの条件と同様である。   Next, FIG. 7 shows a simulation result of the shear strain of the solder in the XZ direction using the finite element method for the external terminal configuration shown in FIG. In FIG. 7, only one of the pair of external terminals is displayed, and the outline of the bottom surface of the base is not shown. In the simulation results shown in FIG. 7, the castellation is formed on the short side surface. In FIG. 7A, the conductive metal bumps are formed in a protruding manner in the external terminal region, and in FIG. 7B, the metal bumps are not formed in the external terminal region. It has become. Other conditions are the same as the simulation conditions described in FIG.

図7によると、外部端子と引出電極との接続部分の剪断歪が緩和されていることが分かる(緑色で表示されている部分)。図7(a)はベース短辺の縁部に形成されたキャスタレーションの一端側に向かって斜め方向に引出電極が延出されている場合であり、図7(b)はベース短辺の縁部に形成されたキャスタレーションの中央部に向かって斜め方向に引出電極が延出されている場合となっている。図7(a),(b)ともに外部端子と引出電極との接続部分の剪断歪が緩和されていることが分かる。   According to FIG. 7, it can be seen that the shear strain at the connection portion between the external terminal and the extraction electrode is alleviated (the portion displayed in green). FIG. 7A shows the case where the extraction electrode extends in an oblique direction toward one end of the castellation formed at the edge of the short side of the base, and FIG. 7B shows the edge of the short side of the base. In this case, the extraction electrode extends in an oblique direction toward the center of the castellation formed in the portion. 7 (a) and 7 (b) that the shear strain at the connection portion between the external terminal and the extraction electrode is alleviated.

<本発明の第3の実施形態の変形例1>
なお、本発明の第3の実施形態の変形例1として図8に示すように、引出電極6J,6Kの外部端子52,52との接続部側に曲面R1,R2(R1とR2は同一曲率)が含まれるようにしてもよい。このような曲面R1,R2を外部端子52,52との接続部側に有することにより、引出電極と外部端子の角部の接続部分の不連続性が緩和されることになる。これによりクラックの起点となりやすい外部端子の角部に働く応力を緩和することができる。
<Variation 1 of the third embodiment of the present invention>
As shown in FIG. 8 as a first modification of the third embodiment of the present invention, curved surfaces R1, R2 (R1 and R2 have the same curvature) on the connection portion side with the external terminals 52, 52 of the extraction electrodes 6J, 6K. ) May be included. By having such curved surfaces R1 and R2 on the connection portion side with the external terminals 52 and 52, the discontinuity of the connection portion between the lead electrode and the corner portion of the external terminal is alleviated. As a result, it is possible to relieve stress acting on the corners of the external terminals that are likely to start cracks.

<本発明の第3の実施形態の変形例2>
本発明の第3の実施形態の変形例2として図9に示す。本発明の第3の実施形態では、一対の外部端子がベースの長辺方向に並列して形成されていたが、第3の実施形態の変形例として図9に示すように一対の外部端子53,53がベースの短辺方向に並列して形成されていてもよい。この場合においても中心点Oに対して点対称の位置にある一組の角部C1’,C6’から、角部C1’,C6’の各々に最近となる一組の長辺L1,L2に向かって、引出電極6L,6Mが右斜め上方向または左斜め下方向に延出されている。この場合、ベース短辺よりも余裕のあるベース長辺の方向に、ベース中心点Oに近接する範囲で外部端子をより長く形成することができるので半田接合面積が拡大し、接合強度の向上を図ることができる。
<Modification 2 of the third embodiment of the present invention>
FIG. 9 shows a second modification of the third embodiment of the present invention. In the third embodiment of the present invention, the pair of external terminals are formed in parallel in the long side direction of the base. However, as a modification of the third embodiment, as shown in FIG. , 53 may be formed in parallel in the short side direction of the base. Even in this case, from the pair of corners C1 ′ and C6 ′ that are symmetrical with respect to the center point O, the pair of long sides L1 and L2 that are closest to each of the corners C1 ′ and C6 ′ are changed. On the other hand, the extraction electrodes 6L and 6M extend in a diagonally upward right direction or a diagonally downward left direction. In this case, since the external terminals can be formed longer in the direction of the base long side having a margin than the base short side in the range close to the base center point O, the solder joint area is expanded, and the joint strength is improved. Can be planned.

<本発明の第4の実施形態>
本発明の第4の実施形態を図10を参照して説明する。本実施形態における一対の外部端子54,54および一対の引出電極6N,6Oは本発明の第3の実施形態(図6参照)と同一構成となっている。第3の実施形態との相違点としては、一対の外部端子54,54の上に外部端子54,54の面積よりも小さな面積の導電性のバンプMB1,LB1が突出形成されているとともに、ベース外底面200の4隅付近にも支持バンプSB1〜SB4が均等配置されている点である。
<Fourth Embodiment of the Present Invention>
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The pair of external terminals 54 and 54 and the pair of extraction electrodes 6N and 6O in the present embodiment have the same configuration as that of the third embodiment (see FIG. 6) of the present invention. The difference from the third embodiment is that conductive bumps MB1 and LB1 having an area smaller than the area of the external terminals 54 and 54 are formed on the pair of external terminals 54 and 54 so as to protrude. The support bumps SB1 to SB4 are evenly arranged near the four corners of the outer bottom surface 200.

図10において、導電性のバンプ(以下、主バンプと略記)MB1は、外部端子54の上面に、外部端子54の外周端縁から当該外部端子の中心方向に所定の距離だけ後退して(内側に入り込んで)形成されている。前記所定の距離は略一定となっており、本実施形態では0.06mmとなっている。なお前記所定の寸法は一例であり、0.00mm超0.45mm以下の範囲で設定する(好ましくは0.06mm超0.12mm以下)。このような範囲内に設定することによって外部端子の外周の応力および外部端子の厚さ方向の歪を緩和することができる。これにより、クラックの発生を抑制することができる。   In FIG. 10, a conductive bump (hereinafter abbreviated as a main bump) MB1 recedes from the outer peripheral edge of the external terminal 54 by a predetermined distance toward the center of the external terminal (inside). Formed). The predetermined distance is substantially constant, and is 0.06 mm in this embodiment. The predetermined dimension is an example, and is set in the range of more than 0.00 mm and less than 0.45 mm (preferably more than 0.06 mm and less than 0.12 mm). By setting within such a range, the stress on the outer periphery of the external terminal and the strain in the thickness direction of the external terminal can be alleviated. Thereby, generation | occurrence | production of a crack can be suppressed.

図10に示すようにベース外底面200の4隅付近には、支持バンプSB1〜SB4が形成されている。支持バンプSB1〜SB4は、一対の主バンプMB1,MB1を取り囲むように主バンプMB1の外側に均等に配置されているため、外部基板への半田接合時の水晶振動子の傾きを防止することができる。なお支持バンプの形成位置は必ずしもベース外底面の4隅付近でなくてもよい。   As shown in FIG. 10, support bumps SB <b> 1 to SB <b> 4 are formed near the four corners of the base outer bottom surface 200. Since the support bumps SB1 to SB4 are evenly arranged outside the main bump MB1 so as to surround the pair of main bumps MB1 and MB1, it is possible to prevent the crystal resonator from being tilted during solder bonding to the external substrate. it can. Note that the formation positions of the support bumps are not necessarily in the vicinity of the four corners of the outer bottom surface of the base.

支持バンプSB1〜SB4はベース内部の一対のパッド電極(図1参照)と電気的に接続されておらず、電気的に独立した状態となっている。そして外部基板と半田接合されないようになっている。なお水晶振動子が搭載される外部基板のランドパターン間等の絶縁不良防止のために絶縁性材料からなる支持バンプや、導電性材料からなる支持バンプの表面を絶縁性材料で被覆した構成の支持バンプを使用してもよい。   The support bumps SB1 to SB4 are not electrically connected to the pair of pad electrodes (see FIG. 1) inside the base, and are in an electrically independent state. And it is not soldered to the external substrate. In addition, in order to prevent insulation failure between land patterns of the external substrate on which the crystal unit is mounted, support bumps made of an insulating material, or a structure in which the surface of a support bump made of a conductive material is covered with an insulating material Bumps may be used.

支持バンプSB1〜SB4の厚み(高さ)は、外部端子54の厚みと主バンプMB1の厚みを加えた全体の厚み(高さ)と、同等かそれ以上の厚み(高さ)に設定されている。例えば支持バンプの厚みを、外部端子と主バンプの総厚よりも厚く(高く)することによって、主バンプと外部基板上のランドとの間に隙間が生じるため、当該隙間部分だけ半田の厚みを厚くすることができる。つまり、支持バンプの厚みと主バンプの厚みを調整することによって、主バンプ下の半田厚みをコントロールすることができる。   The thickness (height) of the support bumps SB1 to SB4 is set to a thickness (height) equal to or greater than the total thickness (height) including the thickness of the external terminal 54 and the thickness of the main bump MB1. Yes. For example, by making the thickness of the support bump thicker (higher) than the total thickness of the external terminals and the main bump, a gap is created between the main bump and the land on the external substrate. Can be thicker. That is, the thickness of the solder under the main bump can be controlled by adjusting the thickness of the support bump and the thickness of the main bump.

<本発明の第5の実施形態>
本発明の第5の実施形態を図11を参照して説明する。本実施形態における一対の外部端子55,55および一対の引出電極6P,6Qは本発明の第3の実施形態(図6参照)と一対の主バンプMB2,MB2が形成されている点を除いて同一構成となっている。第3の実施形態との相違点としては、一対の外部端子54,54と引出電極6P,6Qとの境界部分に微小な導電性のバンプAB1,AB1が突出形成されている点である。
<Fifth Embodiment of the Present Invention>
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The pair of external terminals 55 and 55 and the pair of extraction electrodes 6P and 6Q in the present embodiment are the same as in the third embodiment (see FIG. 6) of the present invention except that a pair of main bumps MB2 and MB2 are formed. It has the same configuration. The difference from the third embodiment is that minute conductive bumps AB1 and AB1 are formed to protrude at the boundary between the pair of external terminals 54 and 54 and the extraction electrodes 6P and 6Q.

図11に示す構成によれば、外部端子の領域内で歪が大きくなる外側の角部分に、主バンプMB2と一体形成されない補助的なバンプAB1(以下、補助バンプと略記)が形成されているため、主バンプMB2と補助バンプAB1との間の領域(隙間)に歪が小さくなる領域を形成することができる。これによりクラックの発生を抑制するとともに、クラックの進行を抑制することができる。その結果、水晶振動子の寿命を延ばすことができる。   According to the configuration shown in FIG. 11, auxiliary bumps AB1 (hereinafter abbreviated as auxiliary bumps) that are not integrally formed with the main bumps MB2 are formed at the outer corners where the distortion increases in the region of the external terminals. Therefore, it is possible to form a region where the strain is reduced in the region (gap) between the main bump MB2 and the auxiliary bump AB1. Thereby, while suppressing generation | occurrence | production of a crack, progress of a crack can be suppressed. As a result, the life of the crystal unit can be extended.

<本発明の第6の実施形態>
本発明の第6の実施形態を図12を参照して説明する。本実施形態では、補助バンプAB2を外部端子56の領域内において突出形成するとともに、主バンプの一部を補助バンプAB2の形状に対応するように部分的に切り欠いた形状の主バンプMB3を外部端子56上に形成している。その他の点は本発明の第3の実施形態と同一構成となっている。
<Sixth Embodiment of the Present Invention>
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the auxiliary bump AB2 is formed so as to protrude in the region of the external terminal 56, and the main bump MB3 having a shape in which a part of the main bump is partially cut out so as to correspond to the shape of the auxiliary bump AB2. It is formed on the terminal 56. Other points are the same as those of the third embodiment of the present invention.

図12において、平面視円形の補助バンプAB2は、外部端子の領域内で歪が大きくなる外側の角部付近に突出形成されており、この補助バンプAB2の外周に沿って一定距離だけ空けて切り欠かれた主バンプMB3が外部端子56上に突出形成されている。   In FIG. 12, the auxiliary bump AB2 having a circular shape in plan view is formed to protrude in the vicinity of the outer corner where distortion increases in the area of the external terminal, and is cut at a certain distance along the outer periphery of the auxiliary bump AB2. The missing main bump MB3 is formed on the external terminal 56 so as to protrude.

図12に示す構成によれば、第5の実施形態と同様に、外部端子の領域内で歪が大きくなる外側の角部付近に、主バンプMB3と一体形成されない補助的なバンプAB2が形成されているため、主バンプMB3と補助バンプAB2との間の領域(隙間)に歪が小さくなる領域を形成することができる。これによりクラックの発生を抑制するとともに、クラックの進行を抑制することができる。その結果、水晶振動子の寿命を延ばすことができる。   According to the configuration shown in FIG. 12, as in the fifth embodiment, auxiliary bumps AB2 that are not integrally formed with the main bumps MB3 are formed in the vicinity of the outer corners where the distortion increases in the external terminal area. Therefore, it is possible to form an area where the strain is reduced in the area (gap) between the main bump MB3 and the auxiliary bump AB2. Thereby, while suppressing generation | occurrence | production of a crack, progress of a crack can be suppressed. As a result, the life of the crystal unit can be extended.

本実施形態では圧電振動デバイスとして水晶振動子を例に挙げて説明したが、本発明は水晶振動子のような圧電振動子だけでなく、圧電発振器においても適用可能である。   In the present embodiment, a crystal resonator has been described as an example of the piezoelectric vibration device. However, the present invention can be applied not only to a piezoelectric resonator such as a crystal resonator but also to a piezoelectric oscillator.

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 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.

圧電振動デバイスの量産に適用できる。   It can be applied to mass production of piezoelectric vibration devices.

1 水晶振動子
2 ベース
3 蓋
4 水晶振動片
5、50〜56 外部端子
6、6A〜6S 引出電極
L1、L2 ベース外底面の長辺
W1、W2 ベース外底面の短辺
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal resonator 2 Base 3 Lid 4 Crystal vibrating piece 5, 50-56 External terminal 6, 6A-6S Lead electrode L1, L2 Long side of base outer bottom surface W1, W2 Short side of base outer bottom surface

Claims (5)

パッケージ外底面に設けられた外部端子が、半田を介して外部基板と導電接合される圧電振動デバイスであって、
前記パッケージ外底面は平面視略矩形であり、一対の外部端子が前記外底面の中心点に対して近接かつ対称に配置され、
前記外部端子は平面視略矩形からなり、当該矩形の各外部端子の角部のうち、パッケージ外底面の中心点に対して点対称の位置にある一組の角部から、当該一組の角部の各々に最近となるパッケージ外底面の一組の長辺または一組の短辺のいずれか一組の辺に向かって、一対の引出電極がパッケージ外底面の中心に対して点対称に形成されていることを特徴とする圧電振動デバイス。
A piezoelectric vibration device in which an external terminal provided on the outer bottom surface of the package is conductively bonded to an external substrate via solder,
The outer bottom surface of the package is substantially rectangular in plan view, and a pair of external terminals are disposed close to and symmetrically with respect to the center point of the outer bottom surface,
The external terminals have a substantially rectangular shape in plan view, and the corners of the external terminals of the rectangle have a set of corners from a set of corners that are point-symmetric with respect to the center point of the outer bottom surface of the package. A pair of lead-out electrodes are formed point-symmetrically with respect to the center of the package bottom surface toward one of the pair of long sides or the pair of short sides of the package exterior bottom surface that is recent in each of the parts A piezoelectric vibration device characterized by being made.
前記一対の外部端子の一組の角部が、各外部端子の前記矩形を構成する4つの辺のうち、パッケージ外底面の中心点から最遠となる辺の一端側の角部であることを特徴とする請求項1に記載の圧電振動デバイス。   A pair of corner portions of the pair of external terminals is a corner portion on one end side of a side farthest from the center point of the package outer bottom surface among the four sides constituting the rectangle of each external terminal. The piezoelectric vibration device according to claim 1. 前記一対の引出電極が、前記外部端子の一組の角部の各々から、当該一組の角部の各々に最近となるパッケージ外底面の一組の長辺または一組の短辺のいずれか一組の辺に向かって、斜め方向に形成されていることを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載の圧電振動デバイス。   The pair of lead electrodes are either a set of long sides or a set of short sides of the outer terminal that is closest to each of the set of corners from each of the set of corners of the external terminal. The piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein the piezoelectric vibration device is formed in an oblique direction toward a set of sides. 前記外部端子の一組の角部の各々を構成する2辺のうち、一対の引出電極が形成されないパッケージ外底面の辺と対向する1辺と、前記引出電極の伸長方向との成す角度が180度以上の角度であることを特徴とする請求項3に記載の圧電振動デバイス。   Of the two sides constituting each of the pair of corners of the external terminal, an angle formed by one side facing the side of the outer bottom surface of the package where a pair of extraction electrodes is not formed and the extending direction of the extraction electrode is 180. The piezoelectric vibration device according to claim 3, wherein the piezoelectric vibration device has an angle greater than or equal to degrees. 前記一対の外部端子上に、当該外部端子よりも小さい導電性のバンプが、外部端子の外周端縁から外部端子の中心方向に後退して突出形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に圧電振動デバイス。   2. A conductive bump smaller than the external terminal is formed on the pair of external terminals so as to protrude from the outer peripheral edge of the external terminal toward the center of the external terminal. 4. The piezoelectric vibration device according to any one of 4 above.
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WO2023136156A1 (en) * 2022-01-12 2023-07-20 株式会社大真空 Piezoelectric vibration device

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