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JP4122512B2 - Piezoelectric vibration device - Google Patents

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JP4122512B2
JP4122512B2 JP2003110029A JP2003110029A JP4122512B2 JP 4122512 B2 JP4122512 B2 JP 4122512B2 JP 2003110029 A JP2003110029 A JP 2003110029A JP 2003110029 A JP2003110029 A JP 2003110029A JP 4122512 B2 JP4122512 B2 JP 4122512B2
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JP
Japan
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crystal
diaphragm
electrode
conductive
region
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俊介 佐藤
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Daishinku Corp
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Daishinku Corp
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はセラミックパッケージを用い、導電性樹脂接着材によって圧電振動板を保持した圧電振動デバイスに関するものであり、特に圧電振動板の導出電極の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
気密封止を必要とする圧電振動デバイスの例として、水晶振動子、水晶フィルタ、水晶発振器等があげられる。これらはいずれも水晶振動板(圧電振動板)の表面に金属薄膜電極を形成し、この金属薄膜電極を外気から保護するため、気密封止されている。これら水晶応用製品は部品の表面実装化の要求から、セラミックパッケージに気密的に収納する構成が増加しており、適切な気密封止方法を選択することにより、良好な気密性を確保することができる。
【0003】
例えば特許文献1に開示されているように、セラミックパッケージは全体として、中央部分に収納部の形成された直方体形状であり、収納部内の底部には、導電パッドが形成されている。この導電パッドは、ビアもしくはキャスタレーションにより外部端子へと導かれている。水晶振動板は、励振電極と当該励振電極を外部へ接続する導出電極が形成されており、当該圧電振動板の導出電極において前記パッケージの導電パッド上面に搭載し、導電性樹脂接着材により電気的機械的に接続されている。そして、フタを被せて、気密封止される。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−199972号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
最近においては電子機器のさらなる小型化、軽量化により、圧電振動デバイスも超小型化が求められており、これに伴いパッケージ内部に収納される圧電振動板のサイズも小型化されている。しかしながらパッケージが小さくなると保持領域も小さくなり、パッケージと圧電振動板との十分な接合強度が確保できず、耐衝撃性が著しく低下する。これに対する従来の手法として、導電性樹脂接着材の塗布量を増やして接合強度を向上させることが考えられるが、近年の小型化パッケージではその保持領域も小さく、端子(電極)間の短絡の危険性が極めて高くなるといった問題があった。
【0006】
そこで、上述の特許文献1では、導出電極の一部に無電極領域を形成することで接合強度を向上させることが提案されている。しかしながら、パッケージが小さくなると導電性樹脂接着材を圧電振動板の上部から上塗りする領域が確保できず、圧電振動板とパッケージの導電パッドの間に介在する下塗の導電性樹脂接着材のみによって保持する場合に十分な接合強度が得られないと言った問題点があった。
【0007】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、パッケージの小型化に伴って導電性樹脂接着材の塗布領域が制限されても、水晶振動板の保持強度を向上させることができ、より耐落下衝撃特性のすぐれたより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している。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は請求項1に示すように、導電パッドが形成されたパッケージと、励振電極と当該励振電極を外部へ接続する導出電極が形成された水晶振動板とを有し、前記導出電極の形成された水晶振動板の端部分にて、前記水晶振動板が、前記導電パッド上面に搭載され、水晶振動板と導電パッドの間に介在する導電性樹脂接着材により保持されてなる圧電振動デバイスであって、前記導出電極には、前記導電パッドとの導通を得る導電領域と、水晶振動板の表面の素地が露出された無電極領域、および結晶面が現れた状態で水晶振動板の内部の素地を露出させた未貫通のピンホールが形成されており、前記無電極領域の中に1つまたは複数のピンホールが形成されてなり、前記水晶振動板のピンホールの内部に導電性樹脂接着材の一部が入り込んだ状態で、当該導電性樹脂接着材により、前記水晶振動板の導出電極の導通領域と無電極領域、前記パッケージの導電パッドがお互いに接合されてなることを特徴とする。
【0009】
また、特許請求項2に示すように、前記ピンホールは、水晶振動板の表裏両面に対称に形成されていることを特徴とする。
【0010】
また、特許請求項3に示すように、前記水晶振動板として、音叉型水晶振動片からなることを特徴とする。
【0011】
【発明の効果】
本発明によれば、導電性樹脂接着材により、前記水晶振動板の導出電極の導通領域と無電極領域、前記パッケージの導電パッドがお互いに接合されているので、導電領域によって電気的な接続を確保するとともに、水晶振動板の素地露出部分によって導電性接合材との界面張力(界面の結合力)が高められ、接合強度を向上させる。しかも、水晶振動板のピンホールの内部に導電性樹脂接着材の一部が入り込んでいるので、アンカー効果が生じ、水晶振動板の機械的な保持強度がより一層に向上する。
【0012】
特に、上記効果に加えて、水晶振動板の平面の素地を露出した無電極領域と、水晶振動板の内部の素地を露出したピンホールとを同じ領域内に形成することで、導通領域より機械的接合強度の強い無電極領域とその中に機械的接合強度の最も強いピンホールが段階的に形成され、水晶振動板の素地露出部分の界面張力(界面の結合力)とアンカー効果による相乗効果が生じて、水晶振動板の機械的な保持強度が飛躍的に向上する。特に、1つの無電極領域の中に複数のピンホールが形成することでその効果も向上する。また、面積の限られた導出電極での導通領域の設計や形成が容易にできるとともに、当該導通領域の確保も行えるので、接触抵抗の増大による圧電振動デバイスの電気的特性の劣化を抑制できる。また、水晶の結晶面が現れた状態で水晶振動板の内部の素地を露出させた未貫通のピンホールを形成しているので、継続して水晶エッチング液に浸漬しておいてもエッチングが進むことはないエッチングストップ作用を利用することができる。このため、エッチング処理時間に依存することなくピンホールの形成ができるため、製造の簡素化が行える。
【0013】
従って、パッケージの小型化に伴って導電性樹脂接着材の塗布領域が制限されても、水晶振動板の保持強度を向上させることができ、より耐落下衝撃特性のすぐれたより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。
【0014】
また請求項2によれば、上記効果に加えて、前記凹部は、水晶振動板の表裏両面に対称に形成されているので、水晶振動板をパッケージへ搭載際の表裏方向性をなくし、生産性を高めることができる。
【0015】
また請求項3によれば、音叉型水晶振動片を用いた圧電振動デバイスにも適用できる。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明による第1の実施形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図1、図2とともに説明する。図1は本実施の形態を示す斜視図であり、収納部に水晶振動板(圧電振動板)を搭載する状態を示している。図2は図1の水晶振動板を搭載した状態でA−A線に沿った断面図である。図3は第1の実施形態を示す水晶振動板の底面図である。図4は第1の実施形態の変形例を示す水晶振動板の一部を示す底面図である。
【0017】
表面実装型水晶振動子は、全体として直方体形状で、上部が開口した凹形の収納部1aを有するセラミックパッケージ1と、当該パッケージの中に収納される圧電振動素子である水晶振動板2と、図示していないが、パッケージの開口部に接合される金属フタとからなる。
【0018】
断面でみてセラミックパッケージ1は凹形であり、有底の収納部1aと、収納部周囲の堤部(側壁)10を有している。当該堤部10上面には周状の金属シール部11が形成されている。金属シール部11は、タングステン等からなるメタライズ層と、メタライズ層上に形成される金属膜層とからなる。金属膜層は例えばメタライズ層に接してニッケルメッキ層と、当該ニッケルメッキ層の上部に形成される極薄の金メッキ層とからなる。
【0019】
収納部1aの底部には段部1b,1cを有しており、当該段部上面に導電パッド12,13が形成されている。当該導電パッドはセラミック積層技術を用いたメタライズ層にニッケル等のメッキが施された構成となっており、図示しないビアもしくはキャスタレーションにより外部端子へと導かれている。
【0020】
セラミックパッケージ1に収納される水晶振動板2は、音叉形状をなしており、脚部に形成される励振電極(図示せず)と、基部の一端に形成される各励振電極からの導出電極21,22が形成されている。これらの電極は例えばクロムの下地電極の上部に金電極が形成されている。前記導出電極21,22は、電極が形成された導電領域211,221と、その中に矩形状からなる水晶振動板の表面の素地が露出された複数の無電極領域212,222とからなり、さらに、当該無電極領域の中には水晶振動板の内部の素地を露出させた複数の未貫通のピンホール213,223が形成されている。これらは、水晶振動板の表裏両面に対称に形成されている。
【0021】
前記ピンホールの形成については、音叉型の水晶振動板の振動節部(脚部の又近傍)に向かってピンホールの数を減らして形成している(図2では、水晶振動板の又近傍では2カ所、中央に3カ所、短辺方向両端部近傍では3カ所)ので、水晶振動板からのセラミックパッケージへの振動漏れの悪影響を軽減し、より電気的特性の向上に寄与する構成となっている。
【0022】
前記ピンホールの形成方法としては、例えば、エッチング加工等により水晶振動板を音叉型の外形を形成すると同時に、ピンホール213,223の形成動作も行われる。つまり、水晶振動板に対して音叉型のメタルパターンを形成する際、このピンホールを形成すべき位置にメタルレジストを設けないことにより、水晶振動板のエッチング加工時に、音叉型の外形を形成されると同時にこの水晶振動板の導出電極の領域にピンホールが形成されることになる。このピンホールのエッチング処理については、メタルレジストを塗布しない領域の面積(ピンホールの径として例えばφ30)を適宜設定することにより、ある程度エッチングが進んだ時点でエッチング面に結晶面が現れ、これにより、継続して水晶エッチング液に浸漬しておいてもエッチングが進むことはないエッチングストップ作用(水晶振動板の厚み例えば120μmに対してピンホールの深さとして例えば40μm)を利用することができるので、音叉型の外形を形成するためのエッチング処理時間に依存することなくピンホールの形成ができるため、製造の簡素化が行える。
【0023】
その後、音叉型の外形を形成するためのメタルレジストを全て除去し、前記音叉型の外形とピンホールとが形成された水晶振動板に対して全面に電極を形成し、所定の形状にレジストを設け、メタルエッチング加工することで、励振電極や導出電極(導通領域と無電極領域)を形成することができる。
【0024】
このとき、本発明の第1の実施形態では、圧電振動板の平面の素地を露出した無電極領域の中央付近に、圧電振動板の内部の素地を露出したピンホールを形成しているので、ピンホールの開口端部に電極膜(導通領域)が接しておらず、メタルエッチング加工する際に、このピンホールの開口端部付近において電極剥がれ等の問題がない。
【0025】
このように形成された水晶振動板の導出電極21,22は、図2に示すように、前記ピンホール213,223(図2では223のみ図示)の内部に導電性樹脂接着材Dの一部が入り込んだ状態で、当該導電性樹脂接着材Dにより、前記圧電振動板の導出電極の導通領域211,221(図2では221のみ図示)と無電極領域212,222(図2では222のみ図示)、前記パッケージの導電パッド12,13(図2では13のみ図示)がお互いに接合されてなる。これにより、水晶振動板が当該水晶振動板とパッケージの導電パッドの間に介在する下塗の導電性樹脂接着材のみによってより強固に片側保持される。
【0026】
前記導電性樹脂接着材として、例えばシリコン系やウレタン系のものを用いており、導出電極の材質によって界面張力(界面の結合力)に影響する。本発明のように最上面に金電極を採用した場合、これらの導電性樹脂接着剤との界面張力(界面の結合力)は低下し、水晶振動板の保持強度が低下するが、本発明の構成を採用することで、水晶振動板の飛躍的に向上した。
【0027】
そして図示しないが、前記金属シール部11上に前記金属フタ(図示せず)を搭載し、この状態でビーム溶接あるいはシーム溶接により金属フタと金属シール部を溶融させ、気密封止する。
【0028】
なお、上記第1の実施形態の導出電極では、矩形状からなる水晶振動板の表面の素地が露出された複数の無電極領域の内部に、水晶振動板の内部の素地を露出させた複数の未貫通のピンホールを形成しているが、図4に示すようなものでもよい。すなわち、図4(a)、図4(b)は、1つの無電極領域の内部に、1つのピンホールを対応させて形成している。図4(c)〜図4(g)は、導通領域と無電極領域が並列に形成され、当該無電極領域にピンホールを対応させて形成している。図4(h)、図4(i)は、導通領域の外周に無電極領域が形成され、無電極領域にピンホールを対応させて形成している。そして、これらの構成は適宜組み合わせ形成してもよい。
【0029】
次に、本発明による第2の実施形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図5とともに説明する。図5は第2の実施形態を示す水晶振動板の底面図である。なお、基本構成は上記実施の形態と同じであるので、同じ構成部分については同番号を用いて説明するとともに、一部説明を割愛する。
【0030】
本実施の形態においては、上記第1の実施形態に対して、導出電極における無電極領域とピンホールの形成位置を別々にした点で異なっている。すなわち、前記導出電極23,24は、電極が形成された導電領域231,241と、その中に矩形状からなる水晶振動板の表面の素地が露出された無電極領域232,242とからなり、さらに、当該無電極領域を囲む位置に水晶振動板の内部の素地を露出させた複数の未貫通のピンホール233,243が形成されている。これらは、水晶振動板の表裏両面に対称に形成されている。なお、上記第2の実施形態に限らず、ピンホールを囲む位置に無電極領域を形成したり、これらの導電領域と無電極領域とピンホールとを交互に配置してもよい。
【0031】
次に、本発明による第3の実施形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図6、図7とともに説明する。図6は第3の実施形態を示す水晶振動板の底面図であり、図7は図6のB−B線に沿った断面図である。なお、基本構成は上記実施の形態と同じであるので、同様の構成部分について同番号を付して、一部説明を割愛する。
【0032】
本実施の形態においては、上記第1の実施形態に対して、水晶振動板の形状が異なっている。すなわち、水晶振動板3は、音叉形状をなしており、基部に幅広部31,32と切欠部33,34とを形成し、各脚部の表裏主面には溝部41,42が形成されている。これらの構成を具備することで次のような利点を有する。音叉基部に幅広部31,32を形成することで、前記導出電極23,24の領域がより一層大きくとれ、より強固にパッケージへの保持が実施できる。また、音叉基部と音叉脚部の境界部分に切欠部33,34を形成することで、前記幅広部によって、強固に保持された水晶振動板のパッケージへの振動漏れの悪影響を軽減できる。さらに、音叉の各脚部の表裏主面には溝部41,42を形成することで、CI値特性が向上し、より電気的特性のすぐれた水晶振動子を提供できる。これらの各構成(幅広部、切欠部、溝)は水晶振動子の所望とする特性に応じて、単独で形成してもよい。
【0033】
上記第1〜第3の実施形態では、導出電極の凹部として、小型化に伴って水晶振動板の機械的強度が低下しにくい未貫通のピンホールを例にしているが、溝を形成しても同様の効果を奏することができる。また、大型の水晶振動板であれば、貫通穴、切欠き等を採用することも可能である。上記説明において圧電振動デバイスの例として、音叉型の水晶振動子を例示したが、ATカットなどの厚みすべり振動からなる矩形状振動片であってもよい。また、例えば上記実施の形態において、水晶振動板の下部空間に発振回路を構成するICを取り付け、必要な配線を行い、水晶発振器を構成してもよいし、また1素子または多素子からなる水晶フィルタ等の他の圧電振動デバイスにも適用できる。また、セラミックパッケージとして凹形状のものに限らず、板形状のものに逆凹形のフタをする構成であっても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施形態による斜視図。
【図2】 図1の水晶振動板を搭載した状態でA−A線に沿った断面図。
【図3】 第1の実施形態による水晶振動板の底面図。
【図4】 第1の実施形態の変形例を示す水晶振動板の一部を示す底面図。
【図5】 第2の実施形態による水晶振動板の底面図。
【図6】 第3の実施形態による水晶振動板の底面図。
【図7】 図6のB−B線に沿った断面図。
【符号の説明】
1 セラミックパッケージ
2、3 水晶振動板(圧電振動板)
12,13 導電パッド
21,22,23,24 導出電極
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric vibration device using a ceramic package and holding a piezoelectric diaphragm by a conductive resin adhesive, and more particularly to a structure of a lead electrode of the piezoelectric diaphragm.
[0002]
[Prior art]
Examples of piezoelectric vibration devices that require hermetic sealing include a crystal resonator, a crystal filter, and a crystal oscillator. All of these are hermetically sealed in order to form a metal thin film electrode on the surface of a crystal diaphragm (piezoelectric diaphragm) and protect the metal thin film electrode from the outside air. Due to the demand for surface mounting of parts, these quartz application products have been increasingly housed in ceramic packages, and by selecting an appropriate hermetic sealing method, good airtightness can be secured. it can.
[0003]
For example, as disclosed in Patent Document 1, the ceramic package as a whole has a rectangular parallelepiped shape in which a storage portion is formed at the center portion, and a conductive pad is formed at the bottom of the storage portion. This conductive pad is led to an external terminal by a via or castellation. The quartz diaphragm is formed with an excitation electrode and a lead-out electrode for connecting the excitation electrode to the outside. The lead-out electrode of the piezoelectric diaphragm is mounted on the upper surface of the conductive pad of the package, and electrically connected with a conductive resin adhesive. Mechanically connected. Then, the lid is covered and hermetically sealed.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-9-199972 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
Recently, as electronic devices are further reduced in size and weight, piezoelectric vibration devices are also required to be miniaturized, and accordingly, the size of the piezoelectric vibration plate housed in the package is also reduced. However, when the package becomes smaller, the holding area also becomes smaller, and sufficient bonding strength between the package and the piezoelectric diaphragm cannot be secured, and the impact resistance is remarkably lowered. As a conventional method for this, it is conceivable to increase the bonding strength by increasing the amount of conductive resin adhesive applied. However, in recent miniaturized packages, the holding area is also small, and there is a risk of short circuit between terminals (electrodes). There was a problem that the property became extremely high.
[0006]
Therefore, in the above-mentioned Patent Document 1, it is proposed to improve the bonding strength by forming an electrodeless region in a part of the lead-out electrode. However, when the package becomes smaller, it is not possible to secure a region where the conductive resin adhesive is overcoated from the upper part of the piezoelectric diaphragm, and the area is held only by the undercoat conductive resin adhesive interposed between the piezoelectric diaphragm and the conductive pads of the package. In some cases, there was a problem that sufficient bonding strength could not be obtained.
[0007]
The present invention was made to solve the above problems, and even if the application region of the conductive resin adhesive is limited with the downsizing of the package, the holding strength of the crystal diaphragm can be improved, An object of the present invention is to provide a more reliable piezoelectric vibration device having better drop impact resistance.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a package having a conductive pad and a quartz diaphragm having an excitation electrode and a lead electrode for connecting the excitation electrode to the outside are provided. The quartz diaphragm is mounted on the upper surface of the conductive pad at an end portion of the quartz diaphragm on which the lead-out electrode is formed, and a conductive resin adhesive interposed between the quartz diaphragm and the conductive pad. A piezoelectric vibration device that is held, wherein the lead-out electrode has a conductive region that is electrically connected to the conductive pad, an electrodeless region where a surface of the surface of the crystal plate is exposed, and a crystal plane. An unpenetrated pinhole exposing the base material inside the quartz crystal plate is formed in the state, and one or a plurality of pinholes are formed in the electrodeless region, and the pin of the quartz crystal plate is formed Conductive inside the hall Characterized in partially intruding state of the resin adhesive, by the conductive resin adhesive, conductive region and the non-electrode region of the leading electrode of the quartz plate, the conductive pads of the package is joined to each other And
[0009]
According to a second aspect of the present invention, the pinhole is formed symmetrically on both the front and back surfaces of the crystal diaphragm.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, the quartz diaphragm is composed of a tuning fork type quartz vibrating piece.
[0011]
【The invention's effect】
According to the present invention, the conductive region and the non-electrode region of the lead-out electrode of the crystal diaphragm and the conductive pad of the package are bonded to each other by the conductive resin adhesive. In addition to securing the surface tension of the quartz diaphragm, the interfacial tension (bonding force at the interface) with the conductive bonding material is increased, thereby improving the bonding strength. In addition, since a part of the conductive resin adhesive has entered the pinhole of the quartz diaphragm, an anchor effect is produced, and the mechanical holding strength of the quartz diaphragm is further improved.
[0012]
In particular, in addition to the above effects, the formation of the non-electrode region exposed green body of the plane of the quartz plate, and a pin hole to expose the interior of the matrix of the quartz plate in the same area, the machine from conductive region Electrodeless region with strong mechanical bonding strength and pinhole with the strongest mechanical bonding strength are formed in stages, and the synergistic effect due to the interfacial tension (bonding force of the interface) of the exposed part of the quartz diaphragm and the anchor effect As a result, the mechanical holding strength of the quartz diaphragm is dramatically improved. In particular, the effect is improved by forming a plurality of pinholes in one electrodeless region. In addition, the conduction region can be easily designed and formed with the lead-out electrode having a limited area, and the conduction region can be secured, so that deterioration of the electrical characteristics of the piezoelectric vibrating device due to an increase in contact resistance can be suppressed. In addition, since a non-penetrating pinhole that exposes the inner surface of the crystal diaphragm is formed with the crystal plane of the crystal appearing, the etching proceeds even if it is continuously immersed in the crystal etching solution. It is possible to use an etching stop action that never happens. For this reason, since pinholes can be formed without depending on the etching processing time, manufacturing can be simplified.
[0013]
Therefore, even if the application area of the conductive resin adhesive is limited due to the downsizing of the package, the holding strength of the quartz diaphragm can be improved, and more reliable piezoelectric vibration with better anti-drop impact characteristics. A device can be provided.
[0014]
According to claim 2, in addition to the above effects, the recess, because it is formed symmetrically on both the front and back surfaces of the quartz plate, eliminating the front and back direction when mounting the quartz plate to a package, productivity Can be increased.
[0015]
According to the third aspect, the present invention can also be applied to a piezoelectric vibration device using a tuning fork type crystal vibrating piece.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 by taking a surface-mount type crystal resonator as an example. FIG. 1 is a perspective view showing the present embodiment, and shows a state in which a crystal diaphragm (piezoelectric diaphragm) is mounted on a storage unit. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in a state where the crystal diaphragm of FIG. 1 is mounted. FIG. 3 is a bottom view of the crystal diaphragm showing the first embodiment. FIG. 4 is a bottom view showing a part of a crystal diaphragm showing a modification of the first embodiment.
[0017]
The surface-mount type crystal resonator has a rectangular parallelepiped shape as a whole, and has a ceramic package 1 having a concave storage portion 1a having an open top, a crystal vibration plate 2 that is a piezoelectric vibration element housed in the package, Although not shown in the drawing, it comprises a metal lid joined to the opening of the package.
[0018]
The ceramic package 1 has a concave shape when viewed in cross section, and has a bottomed storage portion 1a and a bank portion (side wall) 10 around the storage portion. A circumferential metal seal 11 is formed on the top surface of the bank 10. The metal seal portion 11 includes a metallized layer made of tungsten or the like and a metal film layer formed on the metallized layer. The metal film layer is composed of, for example, a nickel plating layer in contact with the metallized layer and an ultrathin gold plating layer formed on the nickel plating layer.
[0019]
The bottom portion of the storage portion 1a has step portions 1b and 1c, and conductive pads 12 and 13 are formed on the upper surface of the step portion. The conductive pad has a structure in which a metallized layer using a ceramic lamination technique is plated with nickel or the like, and is led to an external terminal by a via or a castellation (not shown).
[0020]
The crystal diaphragm 2 housed in the ceramic package 1 has a tuning fork shape, and an excitation electrode (not shown) formed on the leg portion and a lead electrode 21 from each excitation electrode formed on one end of the base portion. , 22 are formed. In these electrodes, for example, a gold electrode is formed on top of a chromium base electrode. The lead-out electrodes 21 and 22 include conductive regions 211 and 221 in which electrodes are formed, and a plurality of non-electrode regions 212 and 222 in which the surface of the surface of the quartz crystal plate having a rectangular shape is exposed, Further, a plurality of non-penetrating pinholes 213 and 223 are formed in the non-electrode region so as to expose the substrate inside the crystal diaphragm. These are formed symmetrically on both the front and back surfaces of the crystal diaphragm.
[0021]
The pinhole is formed by reducing the number of pinholes toward the vibration node (or the vicinity of the leg) of the tuning-fork type crystal diaphragm (in FIG. 2, the vicinity of the crystal diaphragm). 2 locations, 3 locations in the center and 3 locations in the vicinity of both ends in the short side), reducing the adverse effects of vibration leakage from the quartz diaphragm to the ceramic package, contributing to further improved electrical characteristics. ing.
[0022]
As a method for forming the pinhole, for example, a tuning fork-shaped outer shape is formed on the quartz diaphragm by etching or the like, and at the same time, the pinholes 213 and 223 are formed. In other words, when a tuning fork type metal pattern is formed on a crystal diaphragm, a tuning fork type outer shape is formed when the crystal diaphragm is etched by not providing a metal resist at the position where the pinhole is to be formed. At the same time, a pinhole is formed in the region of the lead-out electrode of the crystal diaphragm. With regard to this pinhole etching process, by appropriately setting the area of the region where the metal resist is not applied (for example, φ30 as the diameter of the pinhole), a crystal plane appears on the etched surface when the etching proceeds to some extent. Since the etching stop action (e.g., 40 μm as the pinhole depth with respect to the thickness of the crystal diaphragm, eg, 120 μm), the etching does not proceed even if immersed in the crystal etching solution continuously, can be used. Since the pinhole can be formed without depending on the etching processing time for forming the tuning fork type outer shape, the manufacturing can be simplified.
[0023]
Thereafter, all the metal resist for forming the tuning fork type outer shape is removed, electrodes are formed on the entire surface of the quartz plate having the tuning fork type outer shape and the pinholes, and the resist is formed in a predetermined shape. By providing and performing metal etching, excitation electrodes and lead-out electrodes (conduction regions and non-electrode regions) can be formed.
[0024]
At this time, in the first embodiment of the present invention, the pinhole exposing the substrate inside the piezoelectric diaphragm is formed in the vicinity of the center of the electrodeless region where the planar substrate of the piezoelectric diaphragm is exposed. The electrode film (conduction region) is not in contact with the opening end of the pinhole, and there is no problem of electrode peeling or the like in the vicinity of the opening end of the pinhole when metal etching is performed.
[0025]
As shown in FIG. 2, the lead electrodes 21 and 22 of the crystal diaphragm formed in this way are part of the conductive resin adhesive D inside the pinholes 213 and 223 (only 223 is shown in FIG. 2). With the conductive resin adhesive D in a state of entering, conductive regions 211 and 221 (only 221 is shown in FIG. 2) and non-electrode regions 212 and 222 (only 222 are shown in FIG. 2) of the piezoelectric diaphragm. ), The conductive pads 12 and 13 (only 13 is shown in FIG. 2) of the package are bonded to each other. As a result, the quartz diaphragm is more firmly held on one side only by the undercoat conductive resin adhesive interposed between the quartz diaphragm and the conductive pad of the package.
[0026]
As the conductive resin adhesive, for example, a silicon-based or urethane-based one is used, and the interface tension (bonding force at the interface) is influenced by the material of the lead electrode. When a gold electrode is employed on the uppermost surface as in the present invention, the interfacial tension with these conductive resin adhesives (interface bonding force) decreases and the holding strength of the quartz diaphragm decreases. By adopting the configuration, the quartz diaphragm has been dramatically improved.
[0027]
Although not shown, the metal lid (not shown) is mounted on the metal seal portion 11, and in this state, the metal lid and the metal seal portion are melted and hermetically sealed by beam welding or seam welding.
[0028]
In the lead-out electrode according to the first embodiment, a plurality of electrode bodies in which the substrate on the surface of the quartz crystal plate having a rectangular shape is exposed are exposed to a plurality of electrodeless regions in which the substrate on the surface of the quartz crystal plate is exposed. Although a non-penetrating pinhole is formed, it may be as shown in FIG. That is, in FIG. 4A and FIG. 4B, one pinhole is formed in correspondence with one electrodeless region. In FIG. 4C to FIG. 4G, the conduction region and the non-electrode region are formed in parallel, and a pinhole is formed corresponding to the non-electrode region. In FIG. 4 (h) and FIG. 4 (i), an electrodeless region is formed on the outer periphery of the conduction region, and a pinhole is formed corresponding to the electrodeless region. These configurations may be appropriately combined and formed.
[0029]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a bottom view of the crystal diaphragm showing the second embodiment. Since the basic configuration is the same as that in the above embodiment, the same components will be described using the same numbers, and a part of the description will be omitted.
[0030]
The present embodiment is different from the first embodiment in that the electrodeless region and the pinhole forming position in the lead-out electrode are separated. That is, the lead-out electrodes 23 and 24 are composed of conductive regions 231 and 241 in which electrodes are formed, and electrodeless regions 232 and 242 in which the surface of the surface of the quartz crystal plate having a rectangular shape is exposed, Further, a plurality of non-penetrating pinholes 233 and 243 are formed in the position surrounding the non-electrode region, exposing the base material inside the crystal diaphragm. These are formed symmetrically on both the front and back surfaces of the crystal diaphragm. In addition to the second embodiment, an electrodeless region may be formed at a position surrounding the pinhole, or the conductive region, the electrodeless region, and the pinhole may be alternately arranged.
[0031]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7 by taking a surface-mount type crystal resonator as an example. FIG. 6 is a bottom view of the crystal diaphragm showing the third embodiment, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. Since the basic configuration is the same as that of the above-described embodiment, the same reference numerals are assigned to the same components, and a part of the description is omitted.
[0032]
In the present embodiment, the shape of the crystal diaphragm is different from that of the first embodiment. That is, the crystal diaphragm 3 has a tuning fork shape, and has wide portions 31 and 32 and notches 33 and 34 at the base, and groove portions 41 and 42 are formed on the front and back main surfaces of the respective leg portions. Yes. Having these configurations has the following advantages. By forming the wide portions 31 and 32 in the tuning fork base, the area of the lead-out electrodes 23 and 24 can be made larger, and the holding to the package can be performed more firmly. Further, by forming the notches 33 and 34 at the boundary between the tuning fork base and the tuning fork leg, it is possible to reduce the adverse effects of vibration leakage to the package of the quartz crystal plate firmly held by the wide portion. Furthermore, by forming the groove portions 41 and 42 on the front and back main surfaces of each leg portion of the tuning fork, it is possible to provide a crystal resonator with improved CI value characteristics and better electrical characteristics. Each of these components (wide part, notch part, groove) may be formed independently according to the desired characteristics of the crystal resonator.
[0033]
In the first to third embodiments, as the concave portion of the lead-out electrode, an unpenetrated pinhole in which the mechanical strength of the crystal diaphragm is unlikely to be reduced as the size is reduced is exemplified. Can achieve the same effect. Moreover, if it is a large sized crystal diaphragm, a through-hole, a notch, etc. are also employable. In the above description, a tuning fork type crystal resonator is illustrated as an example of the piezoelectric vibration device, but a rectangular vibration piece including a thickness shear vibration such as an AT cut may be used. Further, for example, in the above-described embodiment, an IC constituting an oscillation circuit may be attached to the lower space of the crystal diaphragm, and necessary wiring may be performed to constitute a crystal oscillator, or a crystal composed of one element or multiple elements. It can also be applied to other piezoelectric vibration devices such as filters. In addition, the ceramic package is not limited to a concave shape, and may be applied to a plate shape having a reverse concave lid.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view according to a first embodiment.
2 is a cross-sectional view taken along line AA in a state where the crystal diaphragm of FIG. 1 is mounted.
FIG. 3 is a bottom view of the crystal diaphragm according to the first embodiment.
FIG. 4 is a bottom view showing a part of a crystal diaphragm showing a modification of the first embodiment.
FIG. 5 is a bottom view of a crystal diaphragm according to a second embodiment.
FIG. 6 is a bottom view of a crystal diaphragm according to a third embodiment.
7 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Ceramic package 2, 3 Quartz diaphragm (piezoelectric diaphragm)
12, 13 Conductive pads 21, 22, 23, 24 Derived electrodes

Claims (3)

導電パッドが形成されたパッケージと、励振電極と当該励振電極を外部へ接続する導出電極が形成された水晶振動板とを有し、前記導出電極の形成された水晶振動板の端部分にて、前記水晶振動板が、前記導電パッド上面に搭載され、水晶振動板と導電パッドの間に介在する導電性樹脂接着材により保持されてなる圧電振動デバイスであって、
前記導出電極には、前記導電パッドとの導通を得る導電領域と、水晶振動板の表面の素地が露出された無電極領域、および結晶面が現れた状態で水晶振動板の内部の素地を露出させた未貫通のピンホールが形成されており、
前記無電極領域の中に1つまたは複数のピンホールが形成されてなり、
前記水晶振動板のピンホールの内部に導電性樹脂接着材の一部が入り込んだ状態で、当該導電性樹脂接着材により、前記水晶振動板の導出電極の導通領域と無電極領域、前記パッケージの導電パッドがお互いに接合されてなることを特徴とする圧電振動デバイス。
A package in which a conductive pad is formed; an excitation electrode; and a quartz diaphragm on which a lead-out electrode for connecting the excitation electrode to the outside is formed, and at an end portion of the quartz diaphragm on which the lead-out electrode is formed, The crystal vibration plate is mounted on the upper surface of the conductive pad, and is a piezoelectric vibration device that is held by a conductive resin adhesive interposed between the crystal vibration plate and the conductive pad,
In the lead-out electrode, a conductive region that is electrically connected to the conductive pad, an electrodeless region where the surface of the surface of the crystal plate is exposed, and a base inside the crystal plate with the crystal plane appearing are exposed. Unpenetrated pinholes are formed,
One or more pinholes are formed in the electrodeless region,
In a state where a part of the conductive resin adhesive enters the pinhole of the crystal diaphragm, the conductive resin adhesive allows the conduction region and the non-electrode region of the lead-out electrode of the crystal diaphragm, A piezoelectric vibration device comprising conductive pads bonded to each other.
前記ピンホールは、水晶振動板の表裏両面に対称に形成されていることを特徴とする特許請求項1記載の圧電振動デバイス。The piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein the pinhole is formed symmetrically on both the front and back surfaces of the crystal diaphragm. 前記水晶振動板として、音叉型水晶振動片からなることを特徴とする特許請求項1、または特許請求項2記載の圧電振動デバイス。3. The piezoelectric vibrating device according to claim 1, wherein the quartz vibrating plate is a tuning fork type quartz vibrating piece.
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