JP2016139899A

JP2016139899A - Quartz device and manufacturing method thereof.

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Publication number: JP2016139899A
Application number: JP2015013201A
Authority: JP
Inventors: 指宿　克英; Katsuhide Ibusuki; 克英指宿; 亮介中村; Ryosuke Nakamura
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2016-08-04

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crystal device which reduces fluctuation of the oscillatory frequency of a tuning-fork type crystal element, and to provide a manufacturing method of the crystal device.SOLUTION: A crystal device includes: a package 110 having a rectangular substrate 110a; electrode pads 111 which are provided along one side of the substrate 110a on the substrate 110a so as to be located adjacent to each other; a tuning-fork type crystal element 120 having a crystal base part 122, a pair of crystal vibration parts 123 which extends from a side surface of the crystal base part 122 in the same direction, excitation electrodes 124 provided at the pair of crystal vibration parts 123, extraction electrodes 126 which are provided on the crystal base part 122 so as to be spaced away from the excitation electrodes 124, and wiring electrodes 125 for connecting the excitation electrodes 124 to the extraction electrodes 126, the tuning-fork type crystal element 120 mounted on the electrode pads 111; a protection film 150 which is provided so as to cover the excitation electrodes 124; and a lid body 130 for hermetically sealing the tuning-fork type crystal element 120.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えば電子機器等に用いられる水晶デバイス及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a crystal device used in, for example, an electronic apparatus and a manufacturing method thereof.

水晶デバイスは、基板と、基板の上面に設けられた電極パッド上に実装され、水晶基部と、水晶基部の側面より同一の方向に延出された一対の水晶振動部と、一対の水晶振動部に設けられた励振用電極と、水晶基部に励振用電極と間をあけて設けられた引き出し電極と、励振用電極と引き出し電極とを接続するための配線電極と、水晶振動部の先端に設けられた周波数調整用電極と、を有した音叉型水晶素子と、音叉型水晶素子を気密封止するための蓋体と、で構成されている構造が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。 The crystal device is mounted on a substrate, an electrode pad provided on the upper surface of the substrate, and includes a crystal base, a pair of crystal vibration units extending in the same direction from the side surface of the crystal base, and a pair of crystal vibration units An excitation electrode provided on the quartz base, a lead electrode provided on the quartz base with a gap between the excitation electrode, a wiring electrode for connecting the excitation electrode and the lead electrode, and provided at the tip of the quartz vibration part There has been proposed a structure including a tuning fork crystal element having a frequency adjusting electrode and a lid for hermetically sealing the tuning fork crystal element (for example, Patent Document 1 below) reference).

水晶デバイスの製造方法は、水晶基部と、水晶基部の側面より同一の方向に延出された一対の水晶振動部と、一対の水晶振動部に設けられた励振用電極と、水晶基部に励振用電極と間をあけて設けられた引き出し電極と、励振用電極と引き出し電極とを接続するための配線電極と、水晶振動部の先端に設けられた周波数調整用電極と、を有した音叉型水晶素子を形成する音叉型水晶素子形成工程と、周波数調整用電極を削ることにより周波数を調整する周波数調整工程と、パッケージに設けられた電極パッドに音叉型水晶素子を実装するための音叉型水晶素子実装工程と、音叉型水晶素子を気密封止するように、パッケージに蓋体を接合するための蓋体接合工程と、を含むものが提案されている（例えば、下記特許文献２参照）。 A method for manufacturing a crystal device includes a crystal base, a pair of crystal vibrating parts extending in the same direction from a side surface of the crystal base, excitation electrodes provided on the pair of crystal vibrating parts, and excitation for the crystal base A tuning-fork type crystal having a lead electrode provided at a distance from the electrode, a wiring electrode for connecting the excitation electrode and the lead electrode, and a frequency adjusting electrode provided at the tip of the crystal vibrating portion Tuning fork type crystal element for mounting tuning fork type crystal element on electrode pad provided in package, tuning fork type crystal element forming process for forming element, frequency adjusting process for adjusting frequency by cutting frequency adjusting electrode A device including a mounting step and a lid joining step for joining the lid to the package so as to hermetically seal the tuning fork type crystal element has been proposed (for example, see Patent Document 2 below).

特開２０１０−１７８１１４号公報JP 2010-178114 A 特開２０１２−１５６９４１号公報JP 2012-156941 A

上述した水晶デバイスは、音叉型水晶素子の水晶振動部に設けられた励振用電極に異物が付着すると、屈曲振動が阻害され、発振周波数が変動してしまう虞があった。 In the above-described quartz device, when foreign matter adheres to the excitation electrode provided in the quartz vibrating portion of the tuning fork type quartz element, there is a possibility that the bending vibration is inhibited and the oscillation frequency fluctuates.

上述した水晶デバイスの製造方法は、周波数調整工程において、水晶振動部の先端に設けられた周波数調整用電極を削って調整しているが、周波数調整電極を削った際に発生する電極屑が、水晶振動部に設けられた隣接する励振用電極間に付着することで励振用電極間が短絡してしまい、安定して発振周波数が出力することができない虞があった。また、音叉型水晶素子が安定して発振周波数を出力することができないため、水晶デバイスの生産性が低下してしまう虞があった。 The method for manufacturing a crystal device described above is adjusted by scraping the frequency adjusting electrode provided at the tip of the crystal vibrating part in the frequency adjusting step, but the electrode scrap generated when the frequency adjusting electrode is shaved is Adhesion between adjacent excitation electrodes provided in the crystal vibration part may cause a short circuit between the excitation electrodes, which may prevent stable oscillation frequency output. Further, since the tuning fork type crystal element cannot stably output the oscillation frequency, there is a possibility that the productivity of the crystal device is lowered.

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、音叉型水晶素子の発振周波数を安定して出力することが可能な水晶デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a quartz crystal device capable of stably outputting the oscillation frequency of a tuning fork type quartz crystal element and a manufacturing method thereof.

本発明の一つの態様による水晶デバイスは、矩形状の基板を有するパッケージと、基板上に基板の一辺に沿って隣接するように設けられた電極パッドと、水晶基部と、水晶基部の側面より同一の方向に延出された一対の水晶振動部と、一対の水晶振動部に設けられた励振用電極と、水晶基部に励振用電極と間をあけて設けられた引き出し電極と、励振用電極と引き出し電極とを接続するための配線電極とを有し、電極パッド上に実装された音叉型水晶素子と、励振用電極を被覆するようにして設けられた保護膜と、音叉型水晶素子を気密封止するための蓋体と、を備えていることを特徴とするものである。 A quartz crystal device according to an aspect of the present invention is the same as a package having a rectangular substrate, an electrode pad provided on the substrate so as to be adjacent to one side of the substrate, a quartz base, and a side surface of the quartz base. A pair of crystal vibrating parts extending in the direction of, an excitation electrode provided on the pair of crystal vibrating parts, a lead electrode provided on the crystal base with a gap between the excitation electrodes, and an excitation electrode, The tuning fork type quartz crystal element mounted on the electrode pad, the protective film provided so as to cover the excitation electrode, and the tuning fork type quartz crystal element are provided. And a lid for hermetically sealing.

本発明の一つの態様による水晶デバイスの製造方法は、水晶基部と、水晶基部の側面より同一の方向に延出された一対の水晶振動部と、一対の水晶振動部に設けられた励振用電極と、水晶基部に励振用電極と間をあけて設けられた引き出し電極と、励振用電極と引き出し電極とを接続するための配線電極と、水晶振動部の先端に設けられた周波数調整用電極と、を有した音叉型水晶素子を形成する音叉型水晶素子形成工程と、励振用電極に保護膜を形成する保護膜形成工程と、パッケージに設けられた電極パッドに音叉型水晶素子を実装するための音叉型水晶素子実装工程と、周波数調整用電極を削ることにより周波数を調整する周波数調整工程と、音叉型水晶素子を気密封止するように、パッケージに蓋体を接合するための蓋体接合工程と、を含むことを特徴とするものである。 A method of manufacturing a quartz crystal device according to an aspect of the present invention includes a quartz crystal base, a pair of crystal vibrating portions extending in the same direction from the side surface of the crystal base, and an excitation electrode provided on the pair of crystal vibrating portions A lead electrode provided on the quartz base with a space between the excitation electrode, a wiring electrode for connecting the excitation electrode and the lead electrode, and a frequency adjusting electrode provided at the tip of the quartz crystal vibrating part, A tuning fork type crystal element forming step for forming a tuning fork type crystal element having the above, a protective film forming step for forming a protective film on the excitation electrode, and a tuning fork type crystal element mounted on an electrode pad provided on the package Tuning fork type crystal element mounting process, frequency adjusting process for adjusting frequency by scraping the frequency adjusting electrode, and lid bonding for bonding the lid to the package so as to hermetically seal the tuning fork type crystal element Process and Is characterized in that comprises a.

本発明の一つの態様による水晶デバイスは、矩形状の基板を有するパッケージと、基板上に基板の一辺に沿って隣接するように設けられた電極パッドと、水晶基部と、水晶基部の側面より同一の方向に延出された一対の水晶振動部と、一対の水晶振動部に設けられた励振用電極と、水晶基部に励振用電極と間をあけて設けられた引き出し電極と、励振用電極と引き出し電極とを接続するための配線電極とを有し、電極パッド上に実装された音叉型水晶素子と、励振用電極を被覆するようにして設けられた保護膜と、音叉型水晶素子を気密封止するための蓋体と、を備えている。このような水晶デバイスは、励振用電極を被覆するように保護膜が形成されていることにより、金属屑などの異物が保護膜によって遮られるので、励振用電極に異物が付着することを低減することができる。また、水晶デバイスは、励振用電極に金属屑などの異物が付着することを抑えるので、屈曲振動を阻害することなく、安定した発振周波数を出力することができる。 A quartz crystal device according to an aspect of the present invention is the same as a package having a rectangular substrate, an electrode pad provided on the substrate so as to be adjacent to one side of the substrate, a quartz base, and a side surface of the quartz base. A pair of crystal vibrating parts extending in the direction of, an excitation electrode provided on the pair of crystal vibrating parts, a lead electrode provided on the crystal base with a gap between the excitation electrodes, and an excitation electrode, The tuning fork type quartz crystal element mounted on the electrode pad, the protective film provided so as to cover the excitation electrode, and the tuning fork type quartz crystal element are provided. And a lid for hermetically sealing. In such a crystal device, since the protective film is formed so as to cover the excitation electrode, foreign matters such as metal scraps are blocked by the protective film, so that the foreign matter is prevented from adhering to the excitation electrode. be able to. In addition, since the quartz device suppresses foreign matter such as metal scraps from adhering to the excitation electrode, it can output a stable oscillation frequency without hindering bending vibration.

本発明の一つの態様による水晶デバイスの製造方法は、水晶基部と、水晶基部の側面より同一の方向に延出された一対の水晶振動部と、一対の水晶振動部に設けられた励振用電極と、水晶基部に励振用電極と間をあけて設けられた引き出し電極と、励振用電極と引き出し電極とを接続するための配線電極と、水晶振動部の先端に設けられた周波数調整用電極と、を有した音叉型水晶素子を形成する音叉型水晶素子形成工程と、励振用電極に保護膜を形成する保護膜形成工程と、音叉型水晶素子を水晶ウエハから折り取ることで分離する音叉型水晶素子分離工程と、パッケージに設けられた電極パッドに音叉型水晶素子を実装するための音叉型水晶素子実装工程と、音叉型水晶素子を気密封止するように、パッケージに蓋体を接合するための蓋体接合工程と、を含んでいる。このような水晶デバイスの製造方法では、周波数調整電極を削った際に発生する電極屑などの異物が、励振用電極を被覆するように設けられた保護膜によって、隣接する励振用電極間に付着することを低減することができる。また、水晶デバイス製造方法では、励振用電極間に電極屑などの異物が付着することを低減するため、隣接する励振用電極間が短絡することを抑えつつ、安定して発振周波数を出力することができる。また、音叉型水晶素子が安定して発振周波数を出力することができるため、水晶デバイスの生産性を向上させることが可能となる。 A method of manufacturing a quartz crystal device according to an aspect of the present invention includes a quartz crystal base, a pair of crystal vibrating portions extending in the same direction from the side surface of the crystal base, and an excitation electrode provided on the pair of crystal vibrating portions A lead electrode provided on the quartz base with a space between the excitation electrode, a wiring electrode for connecting the excitation electrode and the lead electrode, and a frequency adjusting electrode provided at the tip of the quartz crystal vibrating part, A tuning fork type crystal element forming step for forming a tuning fork type crystal element having the above, a protective film forming step for forming a protective film on the excitation electrode, and a tuning fork type for separating the tuning fork type crystal element by breaking it from the crystal wafer A crystal element separation process, a tuning fork type crystal element mounting process for mounting a tuning fork type crystal element on an electrode pad provided on the package, and a lid is bonded to the package so as to hermetically seal the tuning fork type crystal element. Lid for And it includes a bonding step. In such a crystal device manufacturing method, foreign matter such as electrode scraps generated when the frequency adjustment electrode is shaved adheres between adjacent excitation electrodes by a protective film provided so as to cover the excitation electrode. Can be reduced. Also, in the quartz device manufacturing method, in order to reduce the adhesion of foreign objects such as electrode scraps between the excitation electrodes, the oscillation frequency can be output stably while suppressing short circuit between adjacent excitation electrodes. Can do. Further, since the tuning fork type crystal element can stably output the oscillation frequency, the productivity of the crystal device can be improved.

本実施形態における水晶デバイスを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the crystal device in this embodiment. （ａ）本実施形態における水晶デバイスを構成する水晶素子を上面から見た斜視図であり、（ｂ）本実施形態における水晶デバイスを構成する水晶素子を下面から見た斜視図である(A) It is the perspective view which looked at the crystal element which comprises the crystal device in this embodiment from the upper surface, (b) The perspective view which looked at the crystal element which comprises the crystal device in this embodiment from the lower surface 図１に示された水晶デバイスのＡ−Ａにおける断面図である。It is sectional drawing in AA of the quartz crystal device shown by FIG. 本実施形態における水晶デバイスの蓋体を外した状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which removed the cover body of the crystal device in this embodiment. （ａ）本実施形態における水晶デバイスの製造方法の音叉型水晶素子形成工程で用いられる水晶ウエハを示す斜視図であり、（ｂ）本実施形態における水晶デバイスの製造方法の音叉型水晶素子形成工程を示す斜視図である。(A) It is a perspective view which shows the quartz wafer used at the tuning fork type crystal element formation process of the manufacturing method of the crystal device in this embodiment, (b) The tuning fork type crystal element formation process of the manufacturing method of the crystal device in this embodiment FIG. （ａ）本実施形態における水晶デバイスの製造方法の保護膜形成工程を示す斜視図であり、（ｂ）本実施形態における水晶デバイスの製造方法の音叉型水晶素子分離工程を示す斜視図である。(A) It is a perspective view which shows the protective film formation process of the manufacturing method of the crystal device in this embodiment, (b) It is a perspective view which shows the tuning fork type crystal element isolation | separation process of the manufacturing method of the crystal device in this embodiment. （ａ）本実施形態における水晶デバイスの製造方法の音叉型水晶素子実装工程における音叉型水晶素子を載置している状態を示す断面図であり、（ｂ）本実施形態における水晶デバイスの製造方法の音叉型水晶素子実装工程における音叉型水晶素子を固着している状態を示す断面図であり、（ｃ）本実施形態における水晶デバイスの製造方法の蓋体接合工程を示す断面図である。(A) It is sectional drawing which shows the state which has mounted the tuning fork type crystal element in the tuning fork type crystal element mounting process of the manufacturing method of the crystal device in this embodiment, (b) The manufacturing method of the crystal device in this embodiment It is sectional drawing which shows the state which has adhered the tuning fork type | mold crystal element in the tuning fork type crystal element mounting process of (1), (c) It is sectional drawing which shows the cover body joining process of the manufacturing method of the crystal device in this embodiment.

本実施形態における水晶デバイスは、図１、図３及び図４に示されているように、パッケージ１１０と、パッケージ１１０の上面に接合された音叉型水晶素子１２０と、パッケージ１１０の上面に接合された蓋体１３０とを含んでいる。パッケージ１１０には、基板１１０ａの上面と枠体１１０ｂの内側面によって囲まれた凹部Ｋが形成されている。このような水晶デバイスは、電子機器等で使用する基準信号を出力するのに用いられる。 As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the crystal device according to the present embodiment is bonded to the package 110, the tuning fork type crystal element 120 bonded to the upper surface of the package 110, and the upper surface of the package 110. And a lid 130. The package 110 has a recess K surrounded by the upper surface of the substrate 110a and the inner surface of the frame 110b. Such a crystal device is used to output a reference signal used in an electronic device or the like.

基板１１０ａは、矩形状であり、上面で実装された音叉型水晶素子１２０を実装するための実装部材として機能するものである。基板１１０ａの上面には、音叉型水晶素子１２０を実装するための一対の電極パッド１１１が設けられている。 The substrate 110a has a rectangular shape and functions as a mounting member for mounting the tuning fork type crystal element 120 mounted on the upper surface. A pair of electrode pads 111 for mounting the tuning fork type crystal element 120 is provided on the upper surface of the substrate 110a.

基板１１０ａは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなる。基板１１０ａは、絶縁層を一層用いたものであっても、絶縁層を複数層積層したものであってもよい。基板１１０ａの表面及び内部には、上面に設けられた電極パッド１１１と、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２とを電気的に接続するための配線パターン（図示せず）及びビア導体（図示せず）が設けられている。 The substrate 110a is made of an insulating layer made of a ceramic material such as alumina ceramic or glass-ceramic. The substrate 110a may be one using an insulating layer or may be a laminate of a plurality of insulating layers. A wiring pattern (not shown) and via conductors (not shown) for electrically connecting the electrode pads 111 provided on the upper surface and the external terminals 112 provided on the lower surface of the substrate 110a are provided on and inside the substrate 110a. (Not shown) is provided.

枠体１１０ｂは、基板１１０ａの上面に配置され、基板１１０ａの上面に凹部Ｋを形成するためのものである。枠体１１０ｂは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料からなり、基板１１０ａと一体的に形成されている。 The frame 110b is disposed on the upper surface of the substrate 110a, and is for forming the recess K on the upper surface of the substrate 110a. The frame 110b is made of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, and is formed integrally with the substrate 110a.

ここでパッケージ１１０を平面視したときの一辺の寸法が、１．０〜３．０ｍｍであり、パッケージ１１０の上下方向の寸法が、０．７〜１．５ｍｍである場合を例にして、凹部Ｋの大きさを説明する。凹部Ｋの長辺の長さは、０．７〜２．０．ｍｍであり、短辺の長さは、０．５〜１．５ｍｍとなっている。また、凹部Ｋの上下方向の長さは、０．２〜０．５ｍｍとなっている。 Here, when the package 110 is viewed in plan, the dimension of one side is 1.0 to 3.0 mm, and the vertical dimension of the package 110 is 0.7 to 1.5 mm as an example. The size of K will be described. The length of the long side of the recess K is 0.7 to 2.0. mm, and the length of the short side is 0.5 to 1.5 mm. Moreover, the length of the up-down direction of the recessed part K is 0.2-0.5 mm.

また、基板１１０ａの下面には、外部端子１１２が設けられている。外部端子１１２は、基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１と電気的に接続されている。 An external terminal 112 is provided on the lower surface of the substrate 110a. The external terminal 112 is electrically connected to the electrode pad 111 provided on the upper surface of the substrate 110a.

電極パッド１１１は、音叉型水晶素子１２０を実装するためのものである。電極パッド１１１は、図１に示すように、基板１１０ａの上面に一対で設けられており、基板１１０ａの一辺に沿うように隣接して設けられている。電極パッド１１１は、第一電極パッド１１１ａと第二電極パッド１１１ｂとによって構成されている。電極パッド１１１は、基板１１０ａに設けられた配線パターン（図示せず）及びビア導体（図示せず）を介して、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２と電気的に接続されている。 The electrode pad 111 is for mounting the tuning fork type crystal element 120. As shown in FIG. 1, a pair of electrode pads 111 are provided on the upper surface of the substrate 110a, and are provided adjacent to each other along one side of the substrate 110a. The electrode pad 111 includes a first electrode pad 111a and a second electrode pad 111b. The electrode pad 111 is electrically connected to an external terminal 112 provided on the lower surface of the substrate 110a through a wiring pattern (not shown) and a via conductor (not shown) provided on the substrate 110a.

外部端子１１２は、電気機器等の外部の実装基板上の実装パッド（図示せず）と接合するために用いられている。外部端子１１２は、第一外部端子１１２ａ及び第二外部端子１１２ｂによって構成されている。また、外部端子１１２は、基板１１０ａの一辺に沿って第一外部端子１１２ａが設けられており、基板１１０ａの一辺と対向する一辺に沿って第二外部端子１１２ｂが設けられている。 The external terminal 112 is used for bonding to a mounting pad (not shown) on an external mounting substrate such as an electric device. The external terminal 112 includes a first external terminal 112a and a second external terminal 112b. In addition, the external terminal 112 is provided with a first external terminal 112a along one side of the substrate 110a, and a second external terminal 112b is provided along one side facing the one side of the substrate 110a.

封止用導体パターン１１３は、蓋体１３０と接合部材１３１を介して接合する際に、接合部材１３１の濡れ性をよくする役割を果たしている。封止用導体パターン１１３は、枠体１１０ｂの上面を囲むようにして設けられている。封止用導体パターン１１３は、例えばタングステン又はモリブデン等から成る導体パターンの表面にニッケルメッキ及び金メッキを順次、枠体１１０ｂの上面を環状に囲む形態で施すことによって、例えば１０〜２５μｍの厚みに形成されている。 The sealing conductor pattern 113 plays a role of improving the wettability of the bonding member 131 when bonded to the lid 130 via the bonding member 131. The sealing conductor pattern 113 is provided so as to surround the upper surface of the frame 110b. The sealing conductor pattern 113 is formed to have a thickness of, for example, 10 to 25 μm by sequentially applying nickel plating and gold plating on the surface of the conductor pattern made of, for example, tungsten or molybdenum so as to surround the upper surface of the frame 110b in an annular shape. Has been.

ここでパッケージ１１０を平面視したときの一辺の寸法が、１．０〜３．０ｍｍであり、パッケージ１１０の上下方向の寸法が、０．７〜１．５ｍｍである場合を例にして、電極パッド１１１の大きさを説明する。基板１１０ａの一辺と平行となる電極パッド１１１の辺の長さは、２５０〜４００μｍとなる。また、基板１１０ａの一辺と交わる辺と平行となる電極パッド１１１の辺の長さは、２５０〜４００μｍとなる。電極パッド１１１の上下方向の厚みの長さは、１０〜６０μｍとなる。 Here, when the package 110 is viewed in plan, the dimension of one side is 1.0 to 3.0 mm, and the vertical dimension of the package 110 is 0.7 to 1.5 mm as an example. The size of the pad 111 will be described. The length of the side of the electrode pad 111 parallel to one side of the substrate 110a is 250 to 400 μm. The length of the side of the electrode pad 111 that is parallel to the side that intersects with one side of the substrate 110a is 250 to 400 μm. The length of the thickness of the electrode pad 111 in the vertical direction is 10 to 60 μm.

ここで、パッケージ１１０の作製方法について説明する。基板１１０ａ及び枠体１１０ｂがアルミナセラミックスから成る場合、まず所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得た複数のセラミックグリーンシートを準備する。また、セラミックグリーンシートの表面或いはセラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内に、従来周知のスクリーン印刷等によって所定の導体ペーストを塗布する。さらに、これらのグリーンシートを積層してプレス成形したものを、高温で焼成する。最後に、導体パターンの所定部位、具体的には、一対の電極パッド１１１、外部端子１１２又は封止用導体パターン１１３となる部位にニッケルメッキ又は金メッキ等を施すことにより作製される。また、導体ペーストは、例えばタングステン、モリブデン、銅、銀又は銀パラジウム等の金属粉末の焼結体等から構成されている。 Here, a method for manufacturing the package 110 will be described. When the substrate 110a and the frame 110b are made of alumina ceramics, first, a plurality of ceramic green sheets obtained by adding and mixing an appropriate organic solvent or the like to a predetermined ceramic material powder is prepared. In addition, a predetermined conductor paste is applied to the surface of the ceramic green sheet or a through-hole previously punched by punching the ceramic green sheet by screen printing or the like. Further, these green sheets are laminated and press-molded and fired at a high temperature. Finally, a predetermined portion of the conductor pattern, specifically, a portion to be the pair of electrode pads 111, the external terminal 112, or the sealing conductor pattern 113 is manufactured by nickel plating or gold plating. Moreover, the conductor paste is comprised from the sintered compact etc. of metal powders, such as tungsten, molybdenum, copper, silver, or silver palladium, for example.

音叉型水晶素子１２０の基板１１０ａへの接合方法について説明する。まず、導電性接着剤１４０は、例えばディスペンサによって、電極パッド１１１上に拡がるようにして塗布される。音叉型水晶素子１２０は、導電性接着剤１４０上に搬送され、載置される。そして導電性接着剤１４０は、加熱硬化させることによって、硬化収縮される。よって、音叉型水晶素子１２０は、電極パッド１１１上に実装される。 A method of bonding the tuning fork type crystal element 120 to the substrate 110a will be described. First, the conductive adhesive 140 is applied so as to spread on the electrode pad 111 by, for example, a dispenser. The tuning fork crystal element 120 is transported and placed on the conductive adhesive 140. The conductive adhesive 140 is cured and contracted by being heated and cured. Therefore, the tuning fork type crystal element 120 is mounted on the electrode pad 111.

導電性接着剤１４０は、シリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されているものであり、導電性粉末としては、アルミニウム、モリブデン、タングステン、白金、パラジウム、銀、チタン、ニッケル又はニッケル鉄のうちのいずれか、或いはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。また、バインダーとしては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はビスマレイミド樹脂が用いられる。 The conductive adhesive 140 contains conductive powder as a conductive filler in a binder such as silicone resin, and the conductive powder includes aluminum, molybdenum, tungsten, platinum, palladium, silver, titanium, One containing either nickel or nickel iron, or a combination thereof is used. Moreover, as a binder, a silicone resin, an epoxy resin, a polyimide resin, or a bismaleimide resin is used, for example.

蓋体１３０は、矩形状であり、真空状態にある凹部Ｋ、あるいは窒素ガスなどが充填された凹部Ｋを気密的に封止するためのものである。具体的には、蓋体１３０は、所定雰囲気で、枠体１１０ｂ上の封止用導体パターン１１３に接合部材１３１を介して載置される。枠体１１０ｂの上面に設けられた接合部材１３１に熱が印加されることで、溶融接合される。また、蓋体１３０は、例えば、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。 The lid body 130 has a rectangular shape, and is for hermetically sealing the concave portion K in a vacuum state or the concave portion K filled with nitrogen gas or the like. Specifically, the lid body 130 is placed on the sealing conductor pattern 113 on the frame body 110b via the bonding member 131 in a predetermined atmosphere. When heat is applied to the joining member 131 provided on the upper surface of the frame 110b, it is melt-joined. The lid 130 is made of an alloy containing at least one of iron, nickel, and cobalt, for example.

接合部材１３１は、パッケージ１１０と蓋体１３０とを接合するためのものである。接合部材１３１は、枠体１１０ｂ上面又は枠体１１０ｂの上面に設けられた封止用導体パターン１１３から蓋体１３０の下面にかけて設けられている。接合部材１３１は、例えば、ガラスの場合には、３００℃〜４００℃で溶融するガラスであり、例えばバナジウムを含有した低融点ガラス又は酸化鉛系ガラスから構成されている。ガラスは、バインダーと溶剤とが加えられたペースト状であり、溶融された後固化されることで他の部材と接合する。接合部材１３１は、例えば、ガラスフリットペーストがスクリーン印刷法で塗布され乾燥することで設けられる。また、接合部材１３１は、枠体１１０ｂの上面に印刷する際に、枠体１１０ｂの四隅に接合部材１３１が重なるようにして、枠体１１０ｂの全周に印刷される。よって、四隅の接合部材１３１の厚みは、接合部材１３１が設けられている他の箇所の厚みよりも厚くなるように設けられている。また、この酸化鉛系ガラスの組成は、酸化鉛、フッ化鉛、二酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ビスマス、酸化ホウ素、酸化亜鉛、酸化第二鉄、酸化銅及び酸化カルシウムとから構成されている。 The joining member 131 is for joining the package 110 and the lid 130. The joining member 131 is provided from the sealing conductor pattern 113 provided on the upper surface of the frame 110 b or the upper surface of the frame 110 b to the lower surface of the lid 130. For example, in the case of glass, the joining member 131 is a glass that melts at 300 ° C. to 400 ° C., and is made of, for example, low-melting glass or lead oxide-based glass containing vanadium. Glass is in the form of a paste to which a binder and a solvent are added. After being melted, the glass is solidified and joined to another member. The joining member 131 is provided by, for example, applying glass frit paste by a screen printing method and drying. In addition, when the joining member 131 is printed on the upper surface of the frame 110b, the joining member 131 is printed on the entire circumference of the frame 110b so that the joining members 131 overlap the four corners of the frame 110b. Therefore, the thickness of the bonding member 131 at the four corners is provided to be thicker than the thickness of other portions where the bonding member 131 is provided. The composition of the lead oxide glass is composed of lead oxide, lead fluoride, titanium dioxide, niobium oxide, bismuth oxide, boron oxide, zinc oxide, ferric oxide, copper oxide and calcium oxide.

接合部材１３１は、例えば、絶縁性樹脂の場合には、エポキシ樹脂又はポリイミド樹脂から構成されている。枠体１１０ｂと蓋体１３０との間に設けられた接合部材１３１の厚みは、３０〜１００μｍとなっている。 For example, in the case of an insulating resin, the bonding member 131 is made of an epoxy resin or a polyimide resin. The thickness of the joining member 131 provided between the frame body 110b and the lid body 130 is 30 to 100 μm.

接合部材１３１は、例えば、金錫の場合には、接合部材１５０の層の厚みは、１０〜４０μｍであり、例えば、成分比率が、金が７０〜８０％、錫が２０〜３０％のものを使用しても良い。また、接合部材１３１は、例えば、銀ロウの場合には、接合部材１５０の層の厚みは、１０〜４０μｍであり、例えば、成分比率が、銀が７０〜８０％、銅が２０〜３０％のものを使用しても良い。 For example, when the bonding member 131 is gold tin, the thickness of the layer of the bonding member 150 is 10 to 40 μm. For example, the component ratio is 70 to 80% for gold and 20 to 30% for tin. May be used. Further, when the joining member 131 is, for example, silver solder, the thickness of the layer of the joining member 150 is 10 to 40 μm. For example, the component ratio is 70 to 80% for silver and 20 to 30% for copper. May be used.

音叉型水晶素子１２０は、図２に示すように、水晶片１２１と、その水晶片１２１の表面に設けられた励振用電極１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ及び１２４ｄと、配線電極１２５ａ及び１２５ｂと、引き出し用電極１２６ａ及び１２６ｂと、周波数調整用金属膜１２７ａ及び１２７ｂとにより構成されている。水晶片１２１は、図２に示すように、水晶基部１２２と水晶振動部１２３とからなり、水晶振動部１２３が第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂとから成る。水晶基部１２２は、結晶の軸方向として電気軸がＸ軸、機械軸がＹ軸、及び光軸がＺ軸となる直交座標系としたとき、Ｘ軸回りに−５°〜＋５°の範囲内で回転させたＺ′軸の方向が厚み方向となる平面視略四角形の平板である。第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂは、水晶基部１２２の一辺からＹ′軸の方向に平行に延設されている。このような水晶片１２１は、水晶基部１２２と各水晶振動部１２３とが一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により製造される。 As shown in FIG. 2, the tuning fork type crystal element 120 includes a crystal piece 121, excitation electrodes 124a, 124b, 124c and 124d provided on the surface of the crystal piece 121, wiring electrodes 125a and 125b, and a lead-out type. The electrodes 126a and 126b and the frequency adjusting metal films 127a and 127b are configured. As shown in FIG. 2, the crystal piece 121 includes a crystal base portion 122 and a crystal vibration portion 123, and the crystal vibration portion 123 includes a first crystal vibration portion 123a and a second crystal vibration portion 123b. When the crystal base 122 is an orthogonal coordinate system in which the electrical axis is the X axis, the mechanical axis is the Y axis, and the optical axis is the Z axis, the crystal axis 122 is within a range of −5 ° to + 5 ° around the X axis. The plate is a substantially rectangular flat plate in a plan view in which the direction of the Z ′ axis rotated in the above direction is the thickness direction. The first crystal vibrating part 123a and the second crystal vibrating part 123b are extended from one side of the crystal base part 122 in parallel to the Y′-axis direction. In such a crystal piece 121, the crystal base portion 122 and each crystal vibration portion 123 are integrally formed into a tuning fork shape, and is manufactured by a photolithography technique and a chemical etching technique.

励振用電極１２４は、第一励振用電極１２４ａ、第二励振用電極１２４ｂ、第三励振用電極１２４ｃ及び第四励振用電極１２４ｄによって構成されている。配線電極１２５は、第一配線電極１２５ａ及び第二配線電極１２５ｂによって構成されている。引き出し電極１２６は、第一引き出し電極１２６ａ及び第二引き出し電極１２６ｂによって構成されている。また、周波数調整用電極１２７は、第一周波数調整用電極１２７ａ及び第二周波数調整用電極１２７ｂによって構成されている。 The excitation electrode 124 includes a first excitation electrode 124a, a second excitation electrode 124b, a third excitation electrode 124c, and a fourth excitation electrode 124d. The wiring electrode 125 includes a first wiring electrode 125a and a second wiring electrode 125b. The extraction electrode 126 includes a first extraction electrode 126a and a second extraction electrode 126b. Further, the frequency adjusting electrode 127 includes a first frequency adjusting electrode 127a and a second frequency adjusting electrode 127b.

第一励振用電極１２４ａは、図２に示ように、第一水晶振動部１２３ａの表裏主面に設けられている。また、第二励振用電極１２４ｂは、第一水晶振動部１２３ａの対向する両側面に設けられている。第一周波数調整用電極１２７ａは、第一水晶振動部１２３ａの表主面及び側面の先端部に設けられている。また、第一引き出し電極１２６ａは、水晶基部１２２の第一水晶振動部１２３ａ側であって、水晶基部１２２の表裏主面に設けられている。 As shown in FIG. 2, the first excitation electrode 124 a is provided on the front and back main surfaces of the first crystal vibrating portion 123 a. The second excitation electrode 124b is provided on both opposing side surfaces of the first crystal vibrating portion 123a. The first frequency adjusting electrode 127a is provided on the front main surface and the front end portion of the side surface of the first quartz crystal vibrating portion 123a. The first extraction electrode 126 a is provided on the front and back main surfaces of the crystal base portion 122 on the first crystal vibrating portion 123 a side of the crystal base portion 122.

また、第三励振用電極１２４ｃは、図２に示すように、第二水晶振動部１２３ｂの表裏主面に設けられている。また、第四励振用電極１２４ｄは、第二水晶振動部１２３ｂの対向する両側面に設けられている。第二周波数調整用電極１２７ｂは、第二水晶振動部１２３ｂの表主面及び両側面の先端部に設けられている。第二引き出し電極１２６ｂは、水晶基部１２２の第二水晶振動部１２３ｂ側であって、水晶基部１２２の表裏主面に設けられている。 Further, as shown in FIG. 2, the third excitation electrode 124c is provided on the front and back main surfaces of the second crystal vibrating portion 123b. The fourth excitation electrode 124d is provided on both opposing side surfaces of the second crystal vibrating part 123b. The second frequency adjusting electrode 127b is provided on the front main surface and the front end portions of both side surfaces of the second crystal vibrating portion 123b. The second extraction electrode 126 b is provided on the front and back main surfaces of the crystal base 122 on the second crystal vibrating part 123 b side of the crystal base 122.

第一励振用電極１２４ａは、図２（ａ）に示すように、第一配線電極１２５ａを介して第二引き出し電極１２６ｂと接続されている。第三励振用電極１２４ｃは、図２（ｂ）に示すように、第二配線電極１２５ｂを介して第一引き出し電極１２６ａと接続されている。 As shown in FIG. 2A, the first excitation electrode 124a is connected to the second extraction electrode 126b via the first wiring electrode 125a. As shown in FIG. 2B, the third excitation electrode 124c is connected to the first extraction electrode 126a via the second wiring electrode 125b.

配線電極１２５は、異なる水晶振動部１２３にそれぞれ設けられた励振用電極１２４を電気的に接続すると共に、励振用電極１２４と引き出し電極１２６とを電気的に接続するためのものである。配線電極１２５は、第一配線電極１２５ａ及び第二配線電極１２５ｂによって構成されている。第一配線電極１２５ａは、第一励振用電極１２４ａ及び第二引き出し電極１２６ｂと電気的に接続されている。 The wiring electrode 125 is for electrically connecting the excitation electrode 124 provided in each of the different crystal vibrating portions 123 and for electrically connecting the excitation electrode 124 and the extraction electrode 126. The wiring electrode 125 includes a first wiring electrode 125a and a second wiring electrode 125b. The first wiring electrode 125a is electrically connected to the first excitation electrode 124a and the second extraction electrode 126b.

なお、音叉型水晶素子１２０は、第一周波数調整用電極１２７ａ及び第二周波数調整用電極１２７ｂを構成する金属の量を増減させることにより、その周波数値を所望する値に調整することができる。第一周波数調整用電極１２７ａは、第一配線電極１２５ａを介して、第三励振用電極１２４ｃと電気的に接続されている。また、第二周波数調整用電極１２７ｂは、第二配線電極１２５ｂを介して、第一励振用電極１２４ａと電気的に接続されている。 The tuning fork type crystal element 120 can adjust the frequency value to a desired value by increasing or decreasing the amount of metal constituting the first frequency adjusting electrode 127a and the second frequency adjusting electrode 127b. The first frequency adjusting electrode 127a is electrically connected to the third excitation electrode 124c through the first wiring electrode 125a. The second frequency adjustment electrode 127b is electrically connected to the first excitation electrode 124a via the second wiring electrode 125b.

この音叉型水晶素子１２０を振動させる場合、第一引き出し電極１２６ａ及び第二引き出し電極１２６ｂに交番電圧を印加する。印加後のある電気的状態を瞬間的にとらえると、第二水晶振動部１２３ｂの第四励振用電極１２４ｄは＋（プラス）電位となり、第三励振用電極１２４ｃは−（マイナス）電位となり、＋から−に電界が生じる。一方、このときの第一水晶振動部１２３ａの第一励振用電極１２４ａは、第二水晶振動部１２３ｂの第三励振用電極１２４ｃに生じた極性とは反対の極性となり、第一水晶振動部１２３ａの第二励振用電極１２４ｂは、第二水晶振動部１２３ｂの第四励振用電極１２４ｄに生じた極性とは反対の極性となる。これらの印加された電界により、第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂに伸縮現象が生じ、各水晶振動部１２３に設定した共振周波数の屈曲振動を得る。 When the tuning fork type crystal element 120 is vibrated, an alternating voltage is applied to the first extraction electrode 126a and the second extraction electrode 126b. When an electrical state after application is instantaneously captured, the fourth excitation electrode 124d of the second crystal vibrating portion 123b has a + (plus) potential, the third excitation electrode 124c has a-(minus) potential, and + An electric field is generated from to-. On the other hand, the first excitation electrode 124a of the first crystal vibrating portion 123a at this time has a polarity opposite to the polarity generated in the third excitation electrode 124c of the second crystal vibrating portion 123b, and the first crystal vibrating portion 123a. The second excitation electrode 124b has a polarity opposite to the polarity generated in the fourth excitation electrode 124d of the second crystal vibrating portion 123b. These applied electric fields cause an expansion / contraction phenomenon in the first crystal oscillating portion 123a and the second crystal oscillating portion 123b, and a bending vibration having a resonance frequency set in each crystal oscillating portion 123 is obtained.

保護膜１５０は、水晶振動部１２３の励振用電極１２４を被覆するようにして設けられている。このように保護膜１５０が励振用電極１２５を被覆するように設けられていることにより、金属屑などの異物が保護膜１５０によって遮られるため、励振用電極１２４に付着することを抑えることができる。よって、水晶デバイスは、音叉型水晶素子１２０が異物により屈曲振動が阻害されることがないため、安定した発振周波数を出力することができる。 The protective film 150 is provided so as to cover the excitation electrode 124 of the crystal vibrating part 123. Since the protective film 150 is provided so as to cover the excitation electrode 125 in this manner, foreign matters such as metal scraps are blocked by the protective film 150, so that the adhesion to the excitation electrode 124 can be suppressed. . Therefore, the crystal device can output a stable oscillation frequency because the bending fork crystal element 120 is not hindered from bending vibration by foreign matter.

また、保護膜１５０は、図２に示すように、水晶振動部１２３の上面及び下面に設けられた第一励振用電極１２４ａ及び第三励振用電極１２４ｃを被覆するようにして設けられている。このように保護膜１５０が、第一励振用電極１２４ａ及び第三励振用電極１２４ｃのみを被覆するように設けられていることにより、金属屑などの異物が、第一励振用電極１２４ａと第二励振用電極１２４ｂとの間又は第三励振用電極１２４ｃと第四励振用電極１２４ｄとの間に付着することで生じる短絡を抑えることができる。 Further, as shown in FIG. 2, the protective film 150 is provided so as to cover the first excitation electrode 124 a and the third excitation electrode 124 c provided on the upper and lower surfaces of the crystal vibrating portion 123. As described above, the protective film 150 is provided so as to cover only the first excitation electrode 124a and the third excitation electrode 124c, so that foreign matters such as metal debris are separated from the first excitation electrode 124a and the second excitation electrode 124a. A short circuit caused by adhering between the excitation electrode 124b or between the third excitation electrode 124c and the fourth excitation electrode 124d can be suppressed.

また、保護膜１５０は、配線電極１２５を被覆するように設けられている。このようにすることにより、金属屑などの異物が、第一配線電極１２５ａと第二配線電極１２５ｂとの間に付着することにより生じる短絡を抑えることができる。よって、音叉型水晶素子１２０が発振周波数をさらに安定して出力することができる。 The protective film 150 is provided so as to cover the wiring electrode 125. By doing in this way, the short circuit which arises when foreign materials, such as a metal scrap, adheres between the 1st wiring electrode 125a and the 2nd wiring electrode 125b can be suppressed. Therefore, the tuning fork type crystal element 120 can output the oscillation frequency more stably.

また、保護膜１５０は、二酸化チタン又は二酸化ケイ素によって形成されている。このようにすることにより、高温で焼成できると共に、硬度と摩耗性に優れているため、励振用電極１２４から保護膜１５０が剥がれることがなく、実装する際に励振用電極１２４に傷がつくことを抑えることができる。また、保護膜１５０の上下方向の厚みは、５００〜２０００Åとなっている。 The protective film 150 is made of titanium dioxide or silicon dioxide. By doing in this way, it can be baked at a high temperature, and since it is excellent in hardness and wear, the protective film 150 is not peeled off from the excitation electrode 124, and the excitation electrode 124 is damaged when mounted. Can be suppressed. The thickness of the protective film 150 in the vertical direction is 500 to 2000 mm.

本施形態における水晶デバイスは、矩形状の基板１１０ａを有するパッケージ１１０と、基板１１０ａ上に基板１１０ａの一辺に沿って隣接するように設けられた電極パッド１１１と、水晶基部１２２と、水晶基部１２０の側面より同一の方向に延出された一対の水晶振動部１２３と、一対の水晶振動部１２３に設けられた励振用電極１２２と、水晶基部１２１に励振用電極１２４と間をあけて設けられた引き出し電極１２６と、励振用電極１２４と引き出し電極１２６とを接続するための配線電極１２５とを有し、電極パッド１１１上に実装された音叉型水晶素子１２０と、励振用電極１２２を被覆するようにして設けられた保護膜１５０と、音叉型水晶素子１２０を気密封止するための蓋体１３０と、を備えている。このような水晶デバイスは、励振用電極１２４に保護膜１５０が形成されているため、異物が保護膜１５０によって遮られるため、励振用電極１２４に異物が付着することを抑えることができる。よって、水晶デバイスは、音叉型水晶素子１２０の屈曲振動を阻害することなく、安定した発振周波数を出力することができる。 The crystal device in this embodiment includes a package 110 having a rectangular substrate 110a, an electrode pad 111 provided on the substrate 110a so as to be adjacent to one side of the substrate 110a, a crystal base 122, and a crystal base 120. A pair of crystal vibrating parts 123 extending in the same direction from the side surfaces of the crystal, an excitation electrode 122 provided on the pair of crystal vibrating parts 123, and an excitation electrode 124 provided on the crystal base 121 are provided. And the wiring electrode 125 for connecting the excitation electrode 124 and the extraction electrode 126, and the tuning fork crystal element 120 mounted on the electrode pad 111 and the excitation electrode 122 are covered. A protective film 150 provided in this manner and a lid 130 for hermetically sealing the tuning fork type crystal element 120 are provided. In such a crystal device, since the protective film 150 is formed on the excitation electrode 124, the foreign matter is blocked by the protective film 150, so that the foreign matter can be prevented from adhering to the excitation electrode 124. Therefore, the quartz crystal device can output a stable oscillation frequency without inhibiting the bending vibration of the tuning fork type quartz element 120.

また、本実施形態における水晶デバイスは、保護膜１５０が、水晶振動部１２３の上面及び下面に設けられた第一励振用電極１２４ａ及び第三励振用電極１２４ｃを被覆するようにして設けられている。このように保護膜１５０が、第一励振用電極１２４ａ及び第三励振用電極１２４ｃのみを被覆するように設けられていることにより、金属屑などの異物が、第一励振用電極１２４ａと第二励振用電極１２４ｂとの間又は第三励振用電極１２４ｃと第四励振用電極１２４ｄとの間に付着することで生じる短絡を抑えることができる。 Further, in the crystal device according to the present embodiment, the protective film 150 is provided so as to cover the first excitation electrode 124 a and the third excitation electrode 124 c provided on the upper surface and the lower surface of the crystal vibration unit 123. . As described above, the protective film 150 is provided so as to cover only the first excitation electrode 124a and the third excitation electrode 124c, so that foreign matters such as metal debris are separated from the first excitation electrode 124a and the second excitation electrode 124a. A short circuit caused by adhering between the excitation electrode 124b or between the third excitation electrode 124c and the fourth excitation electrode 124d can be suppressed.

また、本実施形態における水晶デバイスは、保護膜１５０が、配線電極１２５を被覆するように設けられている。このようにすることにより、金属屑などの異物が、第一配線電極１２５ａと第二配線電極１２５ｂとの間に付着することにより生じる短絡を抑えることができる。よって、音叉型水晶素子１２０が発振周波数をさらに安定して出力することができる。 In the crystal device according to the present embodiment, the protective film 150 is provided so as to cover the wiring electrode 125. By doing in this way, the short circuit which arises when foreign materials, such as a metal scrap, adheres between the 1st wiring electrode 125a and the 2nd wiring electrode 125b can be suppressed. Therefore, the tuning fork type crystal element 120 can output the oscillation frequency more stably.

次に本発明の実施形態に係る水晶デバイスの製造方法について説明する。本実施形態の水晶デバイスの製造方法は、水晶基部１２２と、水晶基部１２２の側面より同一の方向に延出された一対の水晶振動部１２３と、一対の水晶振動部１２３に設けられた励振用電極１２４と、水晶基部１２２に励振用電極１２４と間をあけて設けられた引き出し電極と、励振用電極１２４と引き出し電極１２６とを接続するための配線電極１２５と、水晶振動部１２３の先端に設けられた周波数調整用電極１２７と、を有した音叉型水晶素子１２０を形成する音叉型水晶素子形成工程と、パッケージ１１０に設けられた電極パッド１１１に音叉型水晶素子を実装するための音叉型水晶素子実装工程と、励振用電極１２４に保護膜１５０を形成する保護膜形成工程と、音叉型水晶素子１２０を気密封止するように、パッケージ１１０に蓋体１３０を接合するための蓋体接合工程と、を含んでいる。 Next, a method for manufacturing a crystal device according to an embodiment of the present invention will be described. The crystal device manufacturing method of this embodiment includes a crystal base 122, a pair of crystal vibration parts 123 extending in the same direction from the side surface of the crystal base 122, and an excitation provided in the pair of crystal vibration parts 123. An electrode 124, a lead electrode provided on the crystal base 122 with a space between the excitation electrode 124, a wiring electrode 125 for connecting the excitation electrode 124 and the lead electrode 126, and a tip of the crystal vibration portion 123. A tuning fork type crystal element forming step for forming the tuning fork type crystal element 120 having the frequency adjusting electrode 127 provided, and a tuning fork type for mounting the tuning fork type crystal element on the electrode pad 111 provided on the package 110. The package 110 is formed so that the quartz element mounting process, the protective film forming process for forming the protective film 150 on the excitation electrode 124, and the tuning fork type crystal element 120 are hermetically sealed. It includes a lid bonding process for joining the lid 130.

（音叉水晶素子形成工程）
音叉型水晶素子形成工程は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、水晶基部１２２の側面より同一の方向に延出された一対の水晶振動部１２３と、一対の水晶振動部１２３に設けられた励振用電極１２４と、水晶基部１２２に励振用電極１２４と間をあけて設けられた引き出し電極１２６と、励振用電極１２４と引き出し電極１２６とを接続するための配線電極１２５と、水晶振動部１２３の先端に設けられた周波数調整用電極１２７と、を有した音叉型水晶素子を形成する工程である。水晶基部１２２と、その水晶基部１２２の側面より同一の方向に延出された一対の水晶振動部１２３と、を備えた水晶片１２１と、水晶片１１０ａを囲むようにして設けられているフレーム部２０と、水晶片１２１の水晶基部１２２とフレーム部２０が連結されている連結部３０と、を備えるように水晶ウエハ１０を加工して音叉水晶素子１２０を形成する工程である。 (Tuning fork crystal element forming process)
As shown in FIGS. 5A and 5B, the tuning fork type crystal element forming step includes a pair of crystal vibrating portions 123 extending in the same direction from the side surface of the crystal base portion 122, and a pair of crystal vibrations. Excitation electrode 124 provided in portion 123, extraction electrode 126 provided in crystal base 122 with a space between excitation electrode 124, and wiring electrode 125 for connecting excitation electrode 124 and extraction electrode 126. And a tuning fork type crystal element having a frequency adjusting electrode 127 provided at the tip of the crystal vibrating part 123. A crystal piece 121 including a crystal base portion 122 and a pair of crystal vibrating portions 123 extending in the same direction from the side surface of the crystal base portion 122; and a frame portion 20 provided so as to surround the crystal piece 110a. The tuning fork crystal element 120 is formed by processing the crystal wafer 10 so as to include the crystal base portion 122 of the crystal piece 121 and the connecting portion 30 to which the frame portion 20 is connected.

まず、平板の水晶ウエハ１０をフォトリソグラフィー技術とエッチング技術により加工することで、水晶基部１２２と、水晶基部１２２から同一方向に延設した一対の水晶振動部１２３と、を備えた水晶片１２１と、音叉型水晶素子ウエハ１０ａのフレーム部２０と、水晶片１２１の水晶基部１２１とフレーム部２０が連結されている連結部３０とを備えた音叉型水晶素子ウエハ１０ａを形成するように加工する。 First, by processing the flat crystal wafer 10 by photolithography technology and etching technology, a crystal piece 121 including a crystal base portion 122 and a pair of crystal vibrating portions 123 extending in the same direction from the crystal base portion 122; The tuning fork type crystal element wafer 10a including the frame part 20 of the tuning fork type crystal element wafer 10a and the connection part 30 to which the crystal base part 121 of the crystal piece 121 and the frame part 20 are connected is processed.

次に、音叉型水晶素子ウエハ１０ａの複数の水晶片１２１に励振用電極１２４、接続電極１２５、引き出し電極１２６及び周波数調整用電極１２７を形成する。また、励振用電極１２４、接続電極１２５、引き出し電極１２６及び周波数調整用電極１２７は、フォトリソグラフィー技術、蒸着技術やスパッタリング技術によって、所定のパターン形状にパターン形成される。 Next, the excitation electrode 124, the connection electrode 125, the extraction electrode 126, and the frequency adjustment electrode 127 are formed on the plurality of crystal pieces 121 of the tuning fork type crystal element wafer 10a. In addition, the excitation electrode 124, the connection electrode 125, the extraction electrode 126, and the frequency adjustment electrode 127 are patterned into a predetermined pattern shape by a photolithography technique, a vapor deposition technique, or a sputtering technique.

（保護膜形成工程）
保護膜形成工程は、図６（ａ）に示すように、音叉型水晶素子１２０の励振用電極１２４に保護膜１５０を形成する工程である。複数設けられた音叉型水晶素子１２０の励振用電極１２４を露出するようにして、水晶ウエハ１０にマスク（図示せず）を配置する。次に、励振用電極１２４に二酸化ケイ素又は二酸化チタンをＣＶＤ装置（図示せず）に成膜することよって保護膜１５０を形成する。二酸化ケイ素又は二酸化チタンは熱膨張係数が小さいため水晶片１２１の伸縮がおさえられ、音叉型水晶素子１２０の温度特性を改善することができる。保護膜１５０の上下方向の厚みは、５００〜２０００Åとなるように形成されている。その理由は、５００Åより薄いと保護膜１５０の絶縁効果がなくなり、２０００Åより厚いと水晶振動部１２３の屈曲振動が阻害され、発振周波数が変動してしまうからである。 (Protective film formation process)
The protective film forming step is a step of forming the protective film 150 on the excitation electrode 124 of the tuning fork type crystal element 120 as shown in FIG. A mask (not shown) is placed on the quartz wafer 10 so that the excitation electrodes 124 of the plurality of tuning fork type quartz elements 120 are exposed. Next, the protective film 150 is formed by depositing silicon dioxide or titanium dioxide on the excitation electrode 124 in a CVD apparatus (not shown). Since silicon dioxide or titanium dioxide has a small coefficient of thermal expansion, expansion and contraction of the crystal piece 121 can be suppressed, and the temperature characteristics of the tuning fork type crystal element 120 can be improved. The thickness of the protective film 150 in the vertical direction is formed to be 500 to 2000 mm. The reason is that when the thickness is less than 500 mm, the insulating effect of the protective film 150 is lost, and when the thickness is more than 2000 mm, the bending vibration of the crystal vibrating portion 123 is inhibited and the oscillation frequency fluctuates.

（音叉型水晶素子分離工程）
音叉型水晶素子分離工程は、図６（ｂ）に示すように、音叉型水晶素子１２０を水晶ウエハ１０から折り取ることで分離する工程である。連結部３０に沿って、音叉型水晶素子１２０を連結部３０から分離する水晶素子ウエハ１０の各水晶片１２１に分離ピン（図示せず）を押し当てることによって、音叉型水晶素子１２０を連結部３０から分離する。つまり、分離ピンを各水晶片１２１に押し当てることによってせん断応力が発生し、水晶基部１２２と連結部３０の断面積の一番小さい部分に沿って分離される。 (Tuning fork crystal element separation process)
The tuning fork type crystal element separation step is a step of separating the tuning fork type crystal element 120 by breaking it from the crystal wafer 10 as shown in FIG. A tuning pin (not shown) is pressed against each crystal piece 121 of the crystal element wafer 10 separating the tuning fork type crystal element 120 from the connection unit 30 along the connection unit 30, thereby connecting the tuning fork type crystal element 120 to the connection unit. Separate from 30. That is, the shearing stress is generated by pressing the separation pin against each crystal piece 121, and the crystal is separated along the smallest cross-sectional area of the crystal base portion 122 and the connecting portion 30.

（音叉型水晶素子実装工程）
音叉型水晶素子実装工程は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、電極パッド１１１上の導電性接着剤１４０の位置に合わせて、音叉型水晶素子１２０を載置し、導電性接着剤１４０を硬化することで実装する音叉型水晶素子実装工程である。音叉型水晶素子実装工程は、音叉型水晶素子１２０の引き出し電極１２６とパッケージ１１０の電極パッド１１１上に塗布された導電性接着剤１４０とを相対するようにして、音叉型水晶素子１２０を導電性接着剤１４０上に載置する。次に、大気雰囲気中または窒素雰囲気中の硬化アニール炉の内部空間にパッケージ１１０を収容した状態で、導電性接着剤１４０を加熱硬化させ、電極パッド１１１と音叉型水晶素子１２０とを導通固着する。 (Tuning fork type crystal element mounting process)
In the tuning fork type crystal element mounting step, as shown in FIGS. 7A and 7B, the tuning fork type crystal element 120 is placed in accordance with the position of the conductive adhesive 140 on the electrode pad 111. This is a tuning fork type crystal element mounting process for mounting by curing the conductive adhesive 140. In the tuning fork type crystal element mounting process, the tuning fork type crystal element 120 is made conductive by making the lead electrode 126 of the tuning fork type crystal element 120 and the conductive adhesive 140 applied on the electrode pad 111 of the package 110 face each other. Place on the adhesive 140. Next, in a state where the package 110 is housed in the internal space of the curing annealing furnace in the air atmosphere or nitrogen atmosphere, the conductive adhesive 140 is heated and cured, and the electrode pad 111 and the tuning fork type crystal element 120 are conductively fixed. .

硬化アニール炉（図示せず）は、炉本体と、加熱部と、供給部、制御部によって構成されている。炉本体は、内部空間を有し、パッケージ１１０を格納する役割を果たす。加熱部は、内部空間を所定の温度に加熱する役割を果たす。加熱部は、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ等が用いられている。供給部は、内部空間にガスを供給する役割を果たす。ガスは、例えば窒素等が用いられている。制御部は、炉本体の内部空間の温度や酸素濃度、加熱部の昇温速度、供給部のガスの供給量の制御を行うものである。 A curing annealing furnace (not shown) includes a furnace body, a heating unit, a supply unit, and a control unit. The furnace body has an internal space and serves to store the package 110. The heating unit plays a role of heating the internal space to a predetermined temperature. For example, a halogen lamp or a xenon lamp is used as the heating unit. The supply unit serves to supply gas to the internal space. For example, nitrogen is used as the gas. The control unit controls the temperature and oxygen concentration of the internal space of the furnace body, the temperature increase rate of the heating unit, and the gas supply amount of the supply unit.

（周波数調整工程）
周波数調整工程は、音叉型水晶素子１２０の周波数調整電極１２７の電極を削ることによって音叉型水晶素子の周波数を調整する工程である。周波数調整用電極１２７にイオンガン等で表面を削ることによって、音叉型水晶素子１２０の発振周波数を調整することができる。 (Frequency adjustment process)
The frequency adjustment step is a step of adjusting the frequency of the tuning fork type crystal element by cutting the electrode of the frequency adjustment electrode 127 of the tuning fork type crystal element 120. The oscillation frequency of the tuning fork crystal element 120 can be adjusted by scraping the surface of the frequency adjustment electrode 127 with an ion gun or the like.

イオンガンの動作としては、ガス導入口からアルゴン等の放電ガスが本体の内部に導入される。カソードに負電圧、アノードに正電圧がそれぞれ印加され、その電位差によって放電が行なわれてプラズマが生成される。グリッド３０に電圧が印加されると、複数のイオンビーム引出し孔によってプラズマからイオンが引き出され加速され、イオンビームが形成される。このイオンビームを周波数調整用電極１２７に照射し削ることによって、音叉型水晶素子１２０の発振周波数を調整する。 As an operation of the ion gun, a discharge gas such as argon is introduced into the main body from the gas inlet. A negative voltage is applied to the cathode and a positive voltage is applied to the anode, and discharge is performed by the potential difference to generate plasma. When a voltage is applied to the grid 30, ions are extracted from the plasma by a plurality of ion beam extraction holes and accelerated to form an ion beam. The oscillation frequency of the tuning fork crystal element 120 is adjusted by irradiating the ion beam 127 to the frequency adjusting electrode 127 and cutting it.

（蓋体接合工程）
蓋体接合工程は、図７（ｃ）に示すように、音叉型水晶素子１２０を気密封止するようにパッケージ１１０に蓋体１３０を接合する工程である。蓋体１３０は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）が用いられ、音叉型水晶素子１２０を窒素ガス雰囲気中や真空雰囲気中などで気密封止する際に用いられる。 (Cover body joining process)
The lid bonding step is a step of bonding the lid 130 to the package 110 so as to hermetically seal the tuning fork type crystal element 120 as shown in FIG. The lid 130 is made of, for example, an Fe—Ni alloy (42 alloy) or an Fe—Ni—Co alloy (Kovar). When the tuning fork type crystal element 120 is hermetically sealed in a nitrogen gas atmosphere or a vacuum atmosphere. Used for.

具体的には、接合部材１３１がガラス、絶縁性樹脂又は金錫の場合、蓋体１３０は、窒素ガス雰囲気中や真空雰囲気中で、パッケージ１１０の枠体１１０ｂの表面に設けられた封止用導体パターン１１３上に載置され、蓋体１３０の上面からハロゲンランプ等の熱源を照射し、接合部材１３１を溶融させることで、封止用導体パターン１１３を介して枠部１１０ｂに接合される。 Specifically, when the bonding member 131 is made of glass, insulating resin, or gold tin, the lid 130 is for sealing provided on the surface of the frame 110b of the package 110 in a nitrogen gas atmosphere or a vacuum atmosphere. It is placed on the conductor pattern 113 and irradiated with a heat source such as a halogen lamp from the upper surface of the lid 130 to melt the bonding member 131, thereby being bonded to the frame portion 110 b via the sealing conductor pattern 113.

また、接合部材１３１が銀ロウの場合には、蓋体１３０は、窒素ガス雰囲気中や真空雰囲気中で、パッケージ１１０の枠体１１０ｂ上に載置され、枠体１１０ｂの表面に設けられた封止用導体パターン１１３の金属と蓋体１３０の接合部材１３１とが溶融されるように、シーム溶接機（図示せず）のローラ電極（図示せず）を蓋体１３０に接触させ、ローラ電極に電源を供給しながら、蓋体１３０の外側縁部に沿って動かすことで、枠部１１０ｂに接合される。 When the joining member 131 is silver solder, the lid 130 is placed on the frame 110b of the package 110 in a nitrogen gas atmosphere or a vacuum atmosphere, and is sealed on the surface of the frame 110b. A roller electrode (not shown) of a seam welder (not shown) is brought into contact with the lid 130 so that the metal of the stopping conductor pattern 113 and the joining member 131 of the lid 130 are melted. It is joined to the frame 110b by moving along the outer edge of the lid 130 while supplying power.

本実施形態における水晶デバイスの製造方法は、水晶ウエハ１０に水晶基部１２２と、水晶基部１２２の側面より同一の方向に延出された一対の水晶振動部１２３と、一対の水晶振動部１２３に設けられた励振用電極１２４と、水晶基部１２１に励振用電極１２４と間をあけて設けられた引き出し電極１２６と、励振用電極１２４と引き出し電極１２６とを接続するための配線電極１２５と、水晶振動部１２３の先端に設けられた周波数調整用電極１２７と、を有した音叉型水晶素子１２０を形成する音叉型水晶素子形成工程と、励振用電極１２４に保護膜１５０を形成する保護膜形成工程と、音叉型水晶素子１２０を水晶ウエハから折り取る音叉型水晶素子折り取り工程と、パッケージ１１０に設けられた電極パッド１１１に音叉型水晶素子１２０を実装するための音叉型水晶素子実装工程と、音叉型水晶素子１２０を気密封止するように、パッケージ１１０に蓋体１３０を接合するための蓋体接合工程と、を含んでいる。このような水晶デバイスの製造方法では、周波数調整電極１２７を削った際に発生する電極屑などの異物が、励振用電極１２２を被覆するように設けられた保護膜１５０によって、隣接する励振用電極１２２間に付着することを低減することができる。また、水晶デバイス製造方法では、励振用電極１２２間に電極屑などの異物が付着することを低減するため、隣接する励振用電極１２２間が短絡することを抑えつつ、安定して発振周波数を出力することができる。また、音叉型水晶素子１２０が安定して発振周波数を出力することができるため、水晶デバイスの生産性を向上させることが可能となる。 The crystal device manufacturing method according to the present embodiment is provided in the crystal wafer 10 on the crystal base 122, the pair of crystal vibration parts 123 extending in the same direction from the side surface of the crystal base 122, and the pair of crystal vibration parts 123. The excitation electrode 124, the extraction electrode 126 provided on the crystal base 121 with the excitation electrode 124 therebetween, the wiring electrode 125 for connecting the excitation electrode 124 and the extraction electrode 126, and the crystal oscillation A tuning fork type crystal element forming step of forming a tuning fork type crystal element 120 having a frequency adjusting electrode 127 provided at the tip of the portion 123, and a protective film forming step of forming a protective film 150 on the excitation electrode 124 A tuning fork type crystal element folding step for folding the tuning fork type crystal element 120 from the crystal wafer, and a tuning fork type crystal element on the electrode pad 111 provided on the package 110. A tuning fork type quartz crystal device mounting step for mounting the 120, so as to hermetically seal the tuning fork type quartz crystal device 120 includes a lid bonding process for bonding the lid 130 to the package 110. In such a crystal device manufacturing method, foreign electrodes such as electrode scraps generated when the frequency adjustment electrode 127 is shaved are adjacent to the excitation electrode by the protective film 150 provided so as to cover the excitation electrode 122. Adhesion between 122 can be reduced. Further, in the quartz device manufacturing method, in order to reduce the adhesion of foreign matter such as electrode scraps between the excitation electrodes 122, the oscillation frequency can be output stably while suppressing a short circuit between adjacent excitation electrodes 122. can do. In addition, since the tuning fork type crystal element 120 can stably output the oscillation frequency, the productivity of the crystal device can be improved.

尚、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。上記実施形態では、枠体１１０ｂが基板１１０ａと同様にセラミック材で一体的に形成した場合を説明したが、枠体１１０ｂが金属製であっても構わない。この場合、枠体は、銀−銅等のロウ材を介して基板の導体膜に接合されている。 In addition, it is not limited to this embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. In the above embodiment, the case where the frame 110b is integrally formed of a ceramic material in the same manner as the substrate 110a has been described. However, the frame 110b may be made of metal. In this case, the frame is joined to the conductor film of the substrate via a brazing material such as silver-copper.

上記実施形態では、基板１１０ａの上面に枠体１１０ｂが設けられている場合について説明したが、基板に音叉型水晶素子を実装した後に、封止基部の下面に封止枠部が設けられた封止蓋体を用いて、音叉型水晶素子を気密封止する構造であっても構わない。封止蓋体は、矩形状の封止基部と、封止基部の下面の外周縁に沿って設けられている封止枠部とで構成されており、封止基部の下面と封止枠部の内側側面とで収容空間が形成されている。封止枠部は、封止基部の下面に収容空間を形成するためのものである。封止枠部は、封止基部の下面の外縁に沿って設けられている。 In the above embodiment, the case where the frame 110b is provided on the upper surface of the substrate 110a has been described. However, after the tuning fork crystal element is mounted on the substrate, the sealing frame portion is provided on the lower surface of the sealing base. A structure for hermetically sealing the tuning fork type quartz crystal element using a stopper may be used. The sealing lid includes a rectangular sealing base and a sealing frame provided along the outer peripheral edge of the lower surface of the sealing base. The lower surface of the sealing base and the sealing frame A housing space is formed with the inner side surface of the housing. The sealing frame portion is for forming an accommodation space on the lower surface of the sealing base. The sealing frame part is provided along the outer edge of the lower surface of the sealing base.

１１０・・・パッケージ
１１０ａ・・・基板
１１０ｂ・・・枠体
１１１・・・電極パッド
１１２・・・外部端子
１１３・・・封止用導体パターン
１２０・・・音叉型水晶素子
１２１・・・水晶片
１２２・・・水晶基部
１２３・・・水晶振動部
１２４・・・励振用電極
１２５・・・配線電極
１２６・・・引き出し電極
１２７・・・周波数調整用金属膜
１３０・・・蓋体
１３１・・・接合部材
１４０・・・導電性接着剤
１５０・・・保護膜
Ｋ・・・凹部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Package 110a ... Board | substrate 110b ... Frame 111 ... Electrode pad 112 ... External terminal 113 ... Conductive pattern for sealing 120 ... Tuning fork type crystal element 121 ... Crystal Piece 122 ... Crystal base 123 ... Crystal vibrating part 124 ... Excitation electrode 125 ... Wiring electrode 126 ... Lead electrode 127 ... Metal film for frequency adjustment 130 ... Lid 131 ..Jointing member 140 ... conductive adhesive 150 ... protective film K ... concave

Claims

A package having a rectangular substrate;
An electrode pad provided on the substrate so as to be adjacent along one side of the substrate;
A quartz base, a pair of quartz vibrating parts extending in the same direction from the side surface of the quartz base, an excitation electrode provided on the pair of quartz vibrating parts, and the excitation electrode between the quartz base A tuning-fork crystal element mounted on the electrode pad, and a lead electrode provided with an opening, a wiring electrode for connecting the excitation electrode and the lead electrode,
A protective film provided so as to cover the excitation electrode;
A quartz device comprising: a lid for hermetically sealing the tuning fork type quartz element.

The crystal device according to claim 1,
The excitation electrode includes a first excitation electrode and a third excitation electrode provided on an upper surface and a lower surface of the crystal vibrating portion, and a second excitation electrode and a fourth excitation provided on a side surface of the crystal vibrating portion. For the electrode,
The quartz crystal device, wherein the protective film is provided so as to cover the first excitation electrode and the third excitation electrode.

The quartz crystal device according to claim 1 or 2,
The quartz crystal device, wherein the protective film is provided so as to cover the wiring electrode.

The quartz crystal device according to claim 1, wherein
The quartz crystal device, wherein the protective film is made of titanium dioxide or silicon dioxide.

A quartz crystal wafer, a pair of quartz crystal vibrating parts extending in the same direction from a side surface of the quartz crystal base, an excitation electrode provided in the pair of quartz crystal vibrating parts, and the excitation on the quartz crystal base A lead electrode provided at a distance from the electrode for wiring, a wiring electrode for connecting the excitation electrode and the lead electrode, and a frequency adjusting electrode provided at the tip of the quartz crystal vibrating portion. A tuning fork crystal element forming process for forming a tuning fork crystal element;
A protective film forming step of forming a protective film on the excitation electrode;
A tuning fork type crystal element separating step for separating the tuning fork type crystal element from a quartz wafer;
A tuning fork crystal element mounting step for mounting the tuning fork crystal element on an electrode pad provided in a package;
And a lid joining step for joining a lid to the package so as to hermetically seal the tuning fork type quartz crystal element.