JP7465458B2 - Piezoelectric transducer - Google Patents
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Description
本発明は、圧電振動子に関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibrator.
振動子は、移動通信端末、通信基地局、家電などの各種電子機器において、タイミングデバイス、センサ、発振器などの用途に用いられている。電子機器の高機能化に伴い、安価で高性能な振動素子が求められている。 Vibrators are used as timing devices, sensors, oscillators, etc. in various electronic devices such as mobile communication terminals, communication base stations, and home appliances. As electronic devices become more sophisticated, there is a demand for inexpensive, high-performance vibration elements.
特許文献1には、ベース部材と金属製の蓋部材とを導電性接着剤を介して接合し、この導電性接着剤によって蓋部材をベース部材の接地用電極に電気的に接続し、電磁波の出入りによるノイズを抑制した水晶振動子が開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載の水晶振動子では、導電性フィラーが小さ過ぎると、導電性フィラーと蓋部材との接触不良によって、蓋部材が接地できない場合がある。また、導電性フィラーが大き過ぎると、導電性接着剤の厚みの増大によって、封止性が低下する場合がある。However, in the quartz crystal unit described in
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ノイズを抑制しつつ不良品の発生を抑制可能な圧電振動子の提供である。The present invention has been made in consideration of these circumstances, and the object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrator that can suppress noise while reducing the occurrence of defective products.
本発明の一態様に係る圧電振動子は、圧電振動素子と、圧電振動素子が搭載されたベース部材と、ベース部材との間に導電性接着剤の接合部材を挟んで接合され、ベース部材との間に圧電振動素子が配置された内部空間を形成する導電性材料の蓋部材と、を備え、蓋部材は、天壁部と、天壁部の外縁からベース部材に向かって延びる側壁部とを有し、側壁部は、ベース部材に対向する対向面を有し、ベース部材には、圧電振動素子が接続される給電用電極と、接地に用いられる接地用電極とが設けられ、接地用電極は、接合部材を介して蓋部材に電気的に接続されており、導電性接着剤は、樹脂系接着剤と、樹脂系接着剤に分散した導電性フィラーとを有しており、導電性フィラーの粒径Rは、4μm≦R≦15μmの関係を満たす。A piezoelectric vibrator according to one aspect of the present invention comprises a piezoelectric vibration element, a base member on which the piezoelectric vibration element is mounted, and a lid member of a conductive material that is bonded to the base member with a bonding member of conductive adhesive sandwiched therebetween and forms an internal space between the base member and the piezoelectric vibration element, the lid member having a top wall portion and a side wall portion extending from the outer edge of the top wall portion toward the base member, the side wall portion having an opposing surface that faces the base member, the base member being provided with a power supply electrode to which the piezoelectric vibration element is connected and a grounding electrode used for grounding, the grounding electrode being electrically connected to the lid member via the bonding member, the conductive adhesive comprising a resin-based adhesive and a conductive filler dispersed in the resin-based adhesive, and the particle size R of the conductive filler satisfies the relationship 4 μm≦R≦15 μm.
本発明の一態様に係る圧電振動子は、圧電振動素子と、圧電振動素子が搭載されたベース部材と、ベース部材との間に導電性接着剤の接合部材を挟んで接合され、ベース部材との間に圧電振動素子が配置された内部空間を形成する導電性材料の蓋部材と、を備え、蓋部材は、天壁部と、天壁部の外縁からベース部材に向かって延びる側壁部とを有し、側壁部は、ベース部材に対向する対向面を有し、ベース部材には、圧電振動素子が接続される給電用電極と、接地に用いられる接地用電極とが設けられ、接地用電極は、接合部材を介して蓋部材に電気的に接続されており、導電性接着剤は、樹脂系接着剤と、樹脂系接着剤に分散した導電性フィラーとを有しており、ベース部材には、少なくとも対向面と対向する給電用電極の領域を覆う絶縁性材料の保護膜が設けられ、保護膜は、接合部材と接触しており、接地用電極と対向面との間のギャップG1と、保護膜と対向面との間のギャップG2とは、0≦G2-G1≦13μmの関係を満たす。A piezoelectric vibrator according to one aspect of the present invention includes a piezoelectric vibration element, a base member on which the piezoelectric vibration element is mounted, and a lid member of a conductive material that is bonded to the base member with a bonding member of conductive adhesive sandwiched therebetween and forms an internal space between the base member and the piezoelectric vibration element. The lid member has a top wall portion and a side wall portion extending from the outer edge of the top wall portion toward the base member. The side wall portion has an opposing surface that faces the base member. The base member is provided with a power supply electrode to which the piezoelectric vibration element is connected and a grounding electrode used for grounding. The grounding electrode is electrically connected to the lid member via the bonding member. The conductive adhesive includes a resin-based adhesive and a conductive filler dispersed in the resin-based adhesive. The base member is provided with a protective film of an insulating material that covers at least the area of the power supply electrode that faces the opposing surface. The protective film is in contact with the bonding member. A gap G1 between the grounding electrode and the opposing surface and a gap G2 between the protective film and the opposing surface satisfy the relationship 0≦G2-G1≦13 μm.
本発明によれば、ノイズを抑制しつつ不良品の発生を抑制可能な圧電振動子を提供できる。 The present invention provides a piezoelectric vibrator that can suppress noise while reducing the occurrence of defective products.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。各実施形態の図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings of each embodiment are illustrative, and the dimensions and shapes of each part are schematic, and the technical scope of the present invention should not be interpreted as being limited to the embodiment.
図1~図4を参照しつつ、本発明の実施形態に係る水晶振動子1の構成について説明する。図1は、実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。図2は、実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す平面図である。図3は、実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す断面図である。図4は、ベース部材及び水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。なお、図3は、図2に示した水晶振動子1のIII-III線に沿った断面図である。
The configuration of a
各々の図面には、各々の図面相互の関係を明確にし、各部材の位置関係を理解する助けとするために、便宜的にX軸、Y´軸及びZ´軸からなる直交座標系を付すことがある。X軸、Y´軸及びZ´軸は各図面において互いに対応している。X軸、Y´軸及びZ´軸は、それぞれ、後述の水晶片11の結晶軸(Crystallographic Axes)に関係している。X軸が水晶結晶の電気軸(極性軸)、Y軸が水晶結晶の機械軸、Z軸が水晶結晶の光学軸に相当する。Y´軸及びZ´軸は、それぞれ、Y軸及びZ軸をX軸の周りにY軸からZ軸の方向に35度15分±1分30秒回転させた軸である。In order to clarify the relationship between the drawings and to help understand the positional relationship of each component, an orthogonal coordinate system consisting of the X-axis, Y'-axis, and Z'-axis may be conveniently attached to each drawing. The X-axis, Y'-axis, and Z'-axis correspond to each other in each drawing. The X-axis, Y'-axis, and Z'-axis each relate to the crystallographic axes of the
以下の説明において、X軸に平行な方向を「X軸方向」、Y´軸に平行な方向を「Y´軸方向」、Z´軸に平行な方向を「Z´軸方向」という。また、X軸、Y´軸及びZ´軸の矢印の先端方向を「+(プラス)」、矢印とは反対の方向を「-(マイナス)」という。なお、便宜的に、+Y´軸方向を上方向、-Y´軸方向を下方向として説明するが、水晶振動子1の上下の向きは限定されるものではない。In the following explanation, the direction parallel to the X-axis is referred to as the "X-axis direction", the direction parallel to the Y'-axis is referred to as the "Y'-axis direction", and the direction parallel to the Z'-axis is referred to as the "Z'-axis direction". Additionally, the directions of the tips of the arrows on the X-axis, Y'-axis, and Z'-axis are referred to as "+ (plus)" and the directions opposite the arrows are referred to as "- (minus)". For convenience, the +Y'-axis direction will be described as the upward direction and the -Y'-axis direction as the downward direction, but the up and down orientation of the
水晶振動子1は、水晶振動素子10と、ベース部材30と、蓋部材40と、接合部材50とを備えている。水晶振動素子10は、ベース部材30と蓋部材40との間に設けられている。ベース部材30及び蓋部材40は、水晶振動素子10を収容するための保持器を構成しており、Y´軸方向に沿って重なっている。水晶振動素子10は、ベース部材30に搭載されている。The
まず、水晶振動素子10について説明する。
水晶振動素子10は、圧電効果により水晶を振動させ、電気エネルギーと機械エネルギーとを変換する圧電振動素子である。水晶振動素子10は、薄片状の水晶片11と、一対の励振電極を構成する第1励振電極14a及び第2励振電極14bと、一対の引出電極を構成する第1引出電極15a及び第2引出電極15bと、一対の接続電極を構成する第1接続電極16a及び第2接続電極16bとを備えている。
First, the quartz
The quartz
水晶片11は、互いに対向する上面11A及び下面11Bを有している。上面11Aは、ベース部材30に対向する側とは反対側、すなわち後述する蓋部材40の天壁部41に対向する側に位置している。下面11Bは、ベース部材30に対向する側に位置している。The
水晶片11は、例えば、ATカット型の水晶結晶である。ATカット型の水晶片11は、互いに交差するX軸、Y´軸、及びZ´軸からなる直交座標系において、X軸及びZ´軸によって特定される面と平行な面(以下、「XZ´面」と呼ぶ。他の軸によって特定される面についても同様である。)が主面となり、Y´軸と平行な方向が厚さとなるように形成される。The
ATカット型の水晶片11を用いた水晶振動素子10は、広い温度範囲で高い周波数安定性を有する。ATカット型の水晶振動素子10では、厚みすべり振動モード(Thickness Shear Vibration Mode)が主要振動として用いられる。水晶片11は、ATカット以外の異なるカットを適用してもよい。例えばBTカット、GTカット、SCカットなどを適用してよい。また、水晶振動素子は、Z板と呼ばれるカット角の水晶片を用いた音叉型水晶振動素子であってもよい。The quartz
一例として、水晶片11は、X軸方向に平行な長辺が延在する長辺方向と、Z´軸方向に平行な短辺が延在する短辺方向と、Y´軸方向に平行な厚さが延在する厚さ方向を有する平板状である。水晶片11の上面11Aを平面視したとき、水晶片11の平面形状は矩形状をなしている。As an example, the
水晶片11は、平板状に限定されるものではなく、メサ型構造や逆メサ型構造であってもよい。この場合、水晶片11は、厚みが連続的に変化するテーパ形状、厚みが不連続に変化する階段形状、厚みの変化量が連続的に変化するコンベックス形状、又は厚みの変化量が不連続に変化するベベル形状であってもよい。The crystal blank 11 is not limited to a flat plate shape, and may have a mesa structure or an inverted mesa structure. In this case, the crystal blank 11 may have a tapered shape in which the thickness changes continuously, a stepped shape in which the thickness changes discontinuously, a convex shape in which the amount of change in thickness changes continuously, or a bevel shape in which the amount of change in thickness changes discontinuously.
第1励振電極14aは水晶片11の上面11Aに設けられ、第2励振電極14bは水晶片11の下面11Bに設けられている。第1励振電極14a及び第2励振電極14bは、水晶片11を挟んで互いに対向している。水晶片11の上面11Aを平面視したとき、第1励振電極14a及び第2励振電極14bは、それぞれ矩形状をなしており、互いの略全体が重なり合うように配置されている。The
第1引出電極15aは水晶片11の上面11Aに設けられ、第2引出電極15bは水晶片11の下面11Bに設けられている。第1引出電極15aは、第1励振電極14aと第1接続電極16aとを電気的に接続している。第2引出電極15bは、第2励振電極14bと第2接続電極16bとを電気的に接続している。The
第1接続電極16a及び第2接続電極16bは、それぞれ、第1励振電極14a及び第2励振電極14bをベース部材30に電気的に接続するための電極であり、水晶片11の下面11Bに設けられている。The
励振電極、引出電極及び接続電極は、例えば、水晶片11との密着性が良好な下地層と、化学的安定性が良好な最表層とからなる積層体である。励振電極、引出電極及び接続電極を構成する材料は、例えば、クロム(Cr)、金(Au)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、インジウム(In)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、銅(Cu)、錫(Sn)、鉄(Fe)などの金属材料から好適に選択される。励振電極、引出電極及び接続電極は、導電性セラミック、導電性樹脂、半導体などを含有してもよい。The excitation electrode, the extraction electrode, and the connection electrode are, for example, laminates consisting of a base layer having good adhesion to the
次に、ベース部材30について説明する。
ベース部材30は、平板状の基体31と、一対の電極パッドを構成する第1電極パッド33a及び第2電極パッド33bと、上面電極33cと、第1側面電極34aと、第2側面電極34bと、第3側面電極34cと、第4側面電極34dと、第1外部電極35aと、第2外部電極35bと、第3外部電極35cと、第4外部電極35dと、保護膜39とを備えている。
Next, the
The
基体31は、互いに対向する上面31A及び下面31Bを有している。上面31A及び下面31Bは、基体31の一対の主面に相当する。上面31Aは、水晶振動素子10及び蓋部材40に対向する側に位置し、下面31Bは、例えば、水晶振動子1を外部の回路基板に実装する際に、当該回路基板に対向する側に位置している。基体31は、例えば絶縁性セラミック(アルミナ)などの焼結材であるが、水晶やシリコンなどによって設けられてもよい。The
上面31Aを平面視したとき、基体31は、X軸方向に延びてZ´軸方向において対向する一対の長辺と、Z´軸方向に延びてX軸方向において対向する一対の短辺とを有している。基体31の4つの角部には扇状の凹部が設けられている。この凹部は、上面31Aから下面31Bに亘って基体31を貫通する貫通孔を分割したものである。When the
第1電極パッド33a及び第2電極パッド33bは、基体31の上面31Aに設けられている。第1電極パッド33a及び第2電極パッド33bは、ベース部材30に水晶振動素子10を電気的に接続するための端子である。基体31の上面31Aを平面視したとき、第1電極パッド33a及び第2電極パッド33bは、接合部材50によって囲まれている。The
上面電極33cは、蓋部材40と電気的に接続される電極である。上面電極33cは、ベース部材30の+X軸方向側且つ-Z´軸方向側の角部に設けられ、ベース部材30の蓋部材40側の最表面に位置している。The
第1側面電極34a~第4側面電極34dは、ベース部材30の上面31Aの最外縁と下面31Bの最外縁とをつなぐ側面部に設けられている。具体的には、基体31の角部に設けられた凹部の上面31A側の端部から下面31B側の端部に亘って設けられ、基体31の凹部を覆っている。第1側面電極34a~第4側面電極34dのそれぞれは、キャスタレーション電極に相当する。第1側面電極34aは、ベース部材30の-X軸方向側且つ+Z´軸方向側の角部に設けられた凹部に設けられている。第2側面電極34bは、ベース部材30の+X軸方向側且つ-Z´軸方向側の角部に設けられた凹部に設けられている。第3側面電極34cは、ベース部材30の+X軸方向側且つ+Z´軸方向側の角部に設けられた凹部に設けられている。第4側面電極34dは、ベース部材30の-X軸方向側且つ-Z´軸方向側の角部に設けられた凹部に設けられている。The
第1側面電極34aは、上面31Aに設けられた配線電極37aを介して第1電極パッド33aに電気的に接続され、第2側面電極34bは、上面31Aに設けられた配線電極37bを介して第2電極パッド33bに電気的に接続されてる。第3側面電極34cは、上面電極33cから連続的に設けられており、上面電極33cと電気的に接続されている。第1側面電極34a、第1電極パッド33a及びこれらを接続する配線電極37aは、水晶振動素子10が接続される給電用電極に相当する。第2側面電極34b、第2電極パッド33b及びこれらを接続する配線電極37bも同様に給電用電極に相当する。第3側面電極34c及び上面電極33cは、蓋部材40の接地に用いられる接地用電極に相当する。The
給電用電極及び接地用電極は、例えば、基体31との密着性が良好な下地層と、化学的安定性が良好な最表層とからなる積層体である。給電用電極及び接地用電極を構成する材料は、例えば、クロム(Cr)、金(Au)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、インジウム(In)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、銅(Cu)、錫(Sn)、鉄(Fe)などの金属材料から好適に選択される。給電用電極及び接地用電極は、導電性セラミック、導電性樹脂、半導体などを含有してもよい。The power supply electrode and the ground electrode are, for example, laminates consisting of a base layer having good adhesion to the
第1外部電極35a~第4外部電極35dは、半田等によって水晶振動子1を外部の回路基板に実装するための電極である。第1外部電極35a~第4外部電極35dは、基体31の下面31Bに設けられている。第1外部電極35aは、ベース部材30の-X軸方向側且つ+Z´軸方向側の角部に設けられ、第1側面電極34aに電気的に接続されている。第1外部電極35aは、ベース部材30の+X軸方向側且つ-Z´軸方向側の角部に設けられ、第2側面電極34bに電気的に接続されている。第3外部電極35cは、ベース部材30の+X軸方向側且つ+Z´軸方向側の角部に設けられ、第3側面電極34cに電気的に接続されている。第4外部電極35dは、ベース部材30の-X軸方向側且つ-Z´軸方向側の角部に設けられ、第4側面電極34dに電気的に接続されている。第1外部電極35a及び第2外部電極35bは、一対の給電用電極に電気信号を供給するために用いられる。第3外部電極35cは、接地用電極を接地するために用いられる。第4外部電極35dは、電気信号等が入出力されないダミー電極である。第4外部電極35dは、第3外部電極35cとともに蓋部材40を接地するために用いられてもよく、省略されてもよい。The first
保護膜39は、ベース部材30の蓋部材40と対向する側であって、接合部材50に接触する領域に設けられている。保護膜39は、絶縁性材料によって設けられている。保護膜39は、給電用電極の一部(蓋部材40の対向面43Bと対向する領域)を覆い、給電用電極と蓋部材40とを電気的に絶縁している。具体的には、保護膜39は、第1側面電極34aと第1電極パッド33aとを接続する配線電極37aの少なくとも一部を覆い、第2側面電極34bと第2電極パッド33bとを接続する配線電極37bの少なくとも一部を覆っている。保護膜39は、上面電極33cの外側の領域に設けられており、上面電極33cは保護膜39から露出している。保護膜39は、例えばソルダーレジストである。The
なお、後述する接合部材50の導電性が充分な異方性を有し、基体31の上面31Aに沿った方向における導電性が充分に低ければ、保護膜39は省略してもよい。この場合、給電用電極に接合部材50が接触したとしても、水晶振動素子10と蓋部材40との接合部材50を介した短絡は生じ難いためである。If the electrical conductivity of the
ベース部材30は、一対の導電性保持部材を構成する第1導電性保持部材36a及び第2導電性保持部材36bを備えている。第1導電性保持部材36a及び第2導電性保持部材36bは、ベース部材30及び蓋部材40から間隔を空けて水晶振動素子10を保持している。第1導電性保持部材36a及び第2導電性保持部材36bは、水晶振動素子10とベース部材30とを電気的に接続している。具体的には、第1導電性保持部材36aが第1電極パッド33aと第1接続電極16aとを電気的に接続し、第2導電性保持部材36bが第2電極パッド33bと第2接続電極16bとを電気的に接続している。第1導電性保持部材36a及び第2導電性保持部材36bは、例えば、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂等を含む導電性接着剤の硬化物である。The
次に、蓋部材40について説明する。
蓋部材40は、ベース部材30に接合されている。蓋部材40は、ベース部材30との間に水晶振動素子10を収容する内部空間を形成する。蓋部材40はベース部材30の側に開口する凹部49を有しており、本実施形態における内部空間は、凹部49の内側の空間に相当する。凹部49は、液密封止されている。蓋部材40の材質は、導電性材料であり、さらに望ましくは気密性の高い金属材料である。蓋部材40が導電性材料で構成されることによって、内部空間への電磁波の出入りを低減する電磁シールド機能が蓋部材40に付与される。熱応力の発生を抑制する観点から、蓋部材40の材質は、基体31に近い熱膨張率を有する材料であることが望ましく、例えば常温付近での熱膨張率がガラスやセラミックと広い温度範囲で一致するFe-Ni-Co系合金である。
Next, the
The
蓋部材40は、平板状の天壁部41と、天壁部41の外縁に接続された側壁部42とを有している。天壁部41は、基体31の上面31Aに沿って延在し、高さ方向において水晶振動素子10を挟んでベース部材30と対向している。また、側壁部42は、天壁部41からベース部材30に向かって延在しており、基体31の上面31Aと平行な方向において水晶振動素子10を囲んでいる。蓋部材40はさらに、側壁部42のベース部材30側の先端部に接続されており且つ基体31の上面31Aに沿って外側に延在するフランジ部を有してもよい。The
蓋部材40は、凹部49の側に位置する内面と、凹部49とは反対側であって外部に露出する外面とを有している。内面は、天壁部41及び側壁部42の水晶振動素子10に対向する側であり、外面は、天壁部41及び側壁部42の水晶振動素子10に対向する側とは反対側である。蓋部材40はさらに、ベース部材30に対向する対向面43Bを有している。対向面43Bは、ベース部材30の側壁部42の先端において基体31の上面31Aに沿って延在する面である。対向面43Bの面積は、フランジ部を設けることによって拡張可能である。The
主面の法線方向から平面視したときの蓋部材40の平面形状は、例えば略矩形状である。蓋部材40の平面形状は上記に限定されるものではなく、多角形状、円形状、楕円形状及びこれらの組合せでもよい。The planar shape of the
次に、接合部材50について説明する。
接合部材50は、ベース部材30と蓋部材40とを接合している。具体的には、接合部材50は、保護膜39と対向面43Bとを接合し、上面電極33cと対向面43Bとを接合している。また、接合部材50は、内部空間に相当する凹部49を封止している。具体的には、接合部材50は、ベース部材30及び蓋部材40のそれぞれの外縁部の全周に亘って設けられ、水晶振動素子10を囲むように矩形の枠状をなしている。
Next, the joining
The bonding
接合部材50は、導電性接着剤であり、接地用電極と蓋部材40とを電気的に接続している。接合部材50の導電性は異方性を有している。具体的には、上面電極33cと対向面43Bとの間の領域において、基体31の上面31Aと交差する方向に沿った接合部材50の電気抵抗は低く、上面電極33cと対向面43Bとが接合部材50を介して電気的に接続されている。一方で、基体31の上面31Aに沿った接合部材50の電気抵抗は高く、接合部材50が給電用電極に接触した場合であっても、給電用電極と蓋部材40とは電気的に絶縁される。The bonding
次に、図5及び図6を参照しつつ、接合部材50による接合部分のより詳細な構成について説明する。図5は、接地用電極を含む水晶振動子の拡大断面図である。図6は、給電用電極を含む水晶振動子の拡大断面図である。Next, a more detailed configuration of the joint portion formed by the joining
接合部材50の導電性接着剤は、樹脂系接着剤51と、樹脂系接着剤51に分散した複数の導電性フィラー52と、樹脂系接着剤51に分散した複数の絶縁性フィラー53とを有している。The conductive adhesive of the joining
樹脂系接着剤51は、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂である。樹脂系接着剤51は、エポキシ系、ビニル系、アクリル系、ウレタン系、イミド系又はシリコーン系の熱硬化性樹脂であってもよい。樹脂系接着剤51は、光硬化性樹脂を含んでもよい。The resin-based
導電性フィラー52は、例えば球状の樹脂コアを金属膜で覆った球状フィラーである。導電性フィラー52は変形可能であり、上面電極33cと対向面43Bとによって挟まれた導電性フィラー52は楕円体状に変形している。変形に伴い、導電性フィラー52は上面電極33c及び対向面43Bの両方と確実に接触する。これにより、上面電極33cと対向面43Bとが、導電性フィラー52を介して電気的に接続される。また、変形に伴い、導電性フィラー52と上面電極33cとの接触面積、及び、導電性フィラー52と対向面43Bとの接触面積が増大する。これにより、導電性フィラー52と上面電極33cとの間の電気抵抗は低下する。樹脂コアの材料は、例えば、スチレン系樹脂又はアクリル系樹脂である。これによれば、導電性フィラー52の弾性率を好適に設計可能である。金属膜の材料は、例えばNiである。これによれば、樹脂コアからの金属膜の剥離を抑制可能であり、電気抵抗の上昇を抑制可能である。The
なお、樹脂コアは変形可能であればスチレン系樹脂及びアクリル系樹脂に限定されるものではない。また、金属膜は、Niに限定されるものではなく、Au、Ag、Cu、Al、Tiなどの金属材料によってもうけられてもよい。金属膜は、複数の金属層からなる多層膜であってもよい。導電性フィラー52は、Cu、Ni、C、Siなどの導電性材料を球状に加工したものであってもよい。
The resin core is not limited to styrene-based resin and acrylic-based resin as long as it is deformable. The metal film is not limited to Ni, and may be made of metal materials such as Au, Ag, Cu, Al, and Ti. The metal film may be a multi-layer film made of multiple metal layers. The
絶縁性フィラー53は、硬化前の導電性接着剤の粘度を調整し、硬化前の導電性接着剤の不所望な濡れ広がりによる給電用電極との接触を抑制する。絶縁性フィラー53の材料は、例えば球状シリカである。絶縁性フィラー53の材料は上記に限定されるものではなく、シリコーン、ウレタン、イミド、エポキシ、ビニル、アミン、フェノール、アミノ、アクリル、スチレン等の有機化合物、若しくは、酸化チタン、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、グラスファイバー、グラファイト等の無機化合物であってもよい。The insulating
接合部材50の導電性接着剤の総体積に対する導電性フィラー52の体積の比率(以下、「体積比率」とする。)は、3vol%以上18vol%以下である。
体積比率が3vol%よりも小さい場合、上面電極33cと対向面43Bとの間の領域に導電性フィラー52が存在せず、上面電極33cと対向面43Bとの電気的な接続が得られない場合がある。すなわち、体積比率が3vol%以上である場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
体積比率が18vol%よりも大きい場合、導電性フィラー52同士が接近又は接触し、基体31の上面31Aに沿った接合部材50の電気抵抗が低下する場合がある。すなわち、体積比率が18vol%以下の場合、水晶振動素子10と蓋部材40とが短絡した不良品の発生率を低減できる。
なお、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減する観点から、体積比率は、7vol%以上であることがさらに満たすのが望ましい。また、水晶振動素子10と蓋部材40とが短絡した不良品の発生率を低減する観点から、体積比率は、10vol%以下であることがさらに望ましい。
The ratio of the volume of the
If the volume ratio is less than 3 vol%, the
If the volume ratio is greater than 18 vol%, the
In order to reduce the occurrence rate of defective products in which the
導電性フィラー52を完全な球体と仮定した場合の直径(以下、「粒径R」とする。)は、4μm≦R≦15μmの関係を満たしている。
蓋部材40のうねりに起因して上面電極33cと対向面43Bとの間のギャップG1は平均3.8μm程度変動する。このため、R<4μmの場合、導電性フィラー52が上面電極33c及び対向面43Bの少なくとも一方に接触しない場合がある。すなわち、4μm≦Rの場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。なお、蓋部材40のうねりに起因したギャップG1の変動は最大で6μm程度であるため、6μm≦Rを満たすのがさらに望ましい。
導電性フィラー52はスペーサとして機能するため、15μm<Rの場合、上面電極33cと対向面43Bとの間の領域における接合部材50の厚みが増大し、封止性が低下する場合がある。すなわち、R≦15μmの場合、リーク不良によって周波数が変動する不良品の発生率を低減できる。
なお、粒径Rは、導電性フィラー52の樹脂コアのコールターカウンター法によって得た粒径分布から算出した算術平均粒径である。導電性フィラー52の金属膜の厚みは、樹脂コアの粒径に比べて充分小さいため、樹脂コアの粒径を導電性フィラー52の粒径Rとみなすことができる。ここで、導電性フィラー52の金属膜の厚みは、一例として10nm以上500nm以下である。金属膜の厚みが10nmよりも小さい場合、導電性フィラー52の電気抵抗が増大する場合がある。金属膜の厚みが500mよりも大きい場合、金属膜が導電性フィラー52の変形を阻害する場合や、金属膜が樹脂コアから剥離する場合がある。すなわち、金属膜の厚みが10nm以上500nm以下の場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
When the
The gap G1 between the
Since the
The particle size R is an arithmetic mean particle size calculated from the particle size distribution obtained by the Coulter counter method of the resin core of the
対向面43Bの短手方向の幅Wと、導電性フィラー52の粒径Rとは、4μm≦R≦W/2の関係を満たしている。
接地用電極と蓋部材40との間での導通を確立するために、上面電極33cと対向面43Bとによって挟まれた導電性フィラー52は加圧される。このとき、W/2<Rの場合、導電性フィラー52が上面電極33cと対向面43Bとの間の領域から押し出される場合がある。すなわち、R≦W/2の場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
4μm≦Rの場合、前述の通り蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
The width W of the opposing
In order to establish conduction between the grounding electrode and the
When R is 4 μm or less, the rate of occurrence of defective products in which the
絶縁性フィラー53を完全な球体と仮定した場合の直径(以下、「粒径r」とする。)と導電性フィラー52の粒径Rとは、r<Rの関係を満たしている。
R≦rの場合、絶縁性フィラー53がスペーサとして導電性フィラー52の変形を阻害する場合がある。例えば、絶縁性フィラー53の弾性率が導電性フィラー52の弾性率よりも大きい場合、R=rであれば導電性フィラー52の変形は絶縁性フィラー53によって阻害される。また、絶縁性フィラー53の弾性率が導電性フィラー52の弾性率よりも小さい場合であっても、R<<rであれば導電性フィラー52の変形は絶縁性フィラー53によって阻害される。したがって、r<Rの場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
なお、粒径rは、マイクロトラック法によって得た粒径分布から算出したメジアン径D50である。
The diameter of the insulating
When R≦r, the insulating
The particle size r is the median diameter D50 calculated from the particle size distribution obtained by the Microtrack method.
粒径Rと粒径rとは、R/20≦r≦R×8/10の関係を満たしている。
r<R/20の場合、導電性フィラー52と上面電極33cとの間に絶縁性フィラー53が侵入し、導電性フィラー52と上面電極33cとの接触が阻害される場合がある。同様に、導電性フィラー52と対向面43Bとの接触が阻害される場合がある。すなわち、R/20≦rの場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
R×8/10<rの場合、上面電極33cと対向面43Bとの間の領域において絶縁性フィラー53がスペーサとして導電性フィラー52の変形を阻害する場合がある。すなわち、r≦R×8/10の場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
なお、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減する観点から、粒径Rと粒径rとは、R/10≦rの関係をさらに満たすのが望ましい。また、r≦R/2の関係をさらに満たすのが望ましい。
The particle size R and the particle size r satisfy the relationship R/20≦r≦R×8/10.
When r<R/20, the insulating
If R×8/10<r, the insulating
From the viewpoint of reducing the rate of defective products in which the
上面電極33cと対向面43Bとの間のギャップG1と、保護膜39と対向面43Bとの間のギャップG2と、導電性フィラー52の粒径Rとは、G1<R<G2の関係を満たしている。
R≦G1の場合、導電性フィラー52が上面電極33c及び対向面43Bの少なくとも一方に接触しない場合がある。すなわち、G1<Rの場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
G2≦Rの場合、保護膜39と対向面43Bとによって挟まれた導電性フィラー52が変形する。また、上面電極33cと対向面43Bとによって挟まれた導電性フィラー52を変形させるときに、保護膜39と対向面43Bとの間の領域から導電性フィラー52の一部が押し出される。これによれば、不所望な領域で導電性フィラー52同士が接近し、基体31の上面31Aに沿った方向における接合部材50の電気抵抗が低下する場合がある。すなわち、R<G2の場合、水晶振動素子10と蓋部材40とが短絡した不良品の発生率を低減できる。
A gap G1 between the
When R≦G1, the
When G2≦R, the
ギャップG1とギャップG2とは、0≦G2-G1≦13μmの関係を満たしている。
G2-G1<0すなわちG2<G1の場合、保護膜39と対向面43Bとの間の領域に位置する導電性フィラー52がスペーサとして機能し、上面電極33cと対向面43Bとの間の領域における導電性フィラー52の充分な変形が阻害される場合がある。すなわち、0≦G2-G1の場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
13μm<G2-G1の場合、保護膜39と対向面43Bとの間の領域における接合部材50の膜厚増大に伴って封止性が低下する場合がある。すなわち、G2-G1≦13μmの場合、リーク不良によって周波数が変動する不良品の発生率を低減できる。
The gaps G1 and G2 satisfy the relationship 0≦G2−G1≦13 μm.
When G2-G1<0, i.e., when G2<G1, the
When 13 μm<G2−G1, the sealing performance may decrease with an increase in the film thickness of the
ギャップG2は、2μm≦G2≦20μmの関係を満たしている。
ギャップG2は、粒径Rによって制限される。このため、ギャップG2を小さくするには、粒径Rを小さくする必要がある。G2<2μmの場合、粒径Rが小さ過ぎるため、蓋部材40のうねりに起因したギャップG1の変動によって、導電性フィラー52が上面電極33c及び対向面43Bの少なくとも一方に接触しない場合がある。すなわち、2μm≦G2の場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
20μm<G2の場合、保護膜39と対向面43Bとの間の領域における接合部材50の膜厚増大に伴って封止性が低下する場合がある。すなわち、G2≦20μmの場合、リーク不良によって周波数が変動する不良品の発生率を低減できる。
The gap G2 satisfies the relationship 2 μm≦G2≦20 μm.
The gap G2 is limited by the grain size R. Therefore, to reduce the gap G2, it is necessary to reduce the grain size R. When G2<2 μm, the grain size R is too small, and the
When 20 μm<G2, the sealing performance may decrease with an increase in the film thickness of the
次に、図7及び図8を参照しつつ、実施例及び比較例について説明する。図7は、幅W及び粒径Rを変化させた場合の接地不良率を示す表である。図8は、粒径R及び粒径rを変化させた場合の接地不良率を示す表である。Next, examples and comparative examples will be described with reference to Figures 7 and 8. Figure 7 is a table showing the ground failure rate when the width W and particle size R are changed. Figure 8 is a table showing the ground failure rate when the particle size R and particle size r are changed.
図7の実施例1~3及び比較例1,2のそれぞれに係る水晶振動子は、本実施形態に係る水晶振動子1であって、導電性フィラー52の添加率を一定にし、粒径Rを変化させたものである。「導電性フィラー52の添加率」は、導電性接着剤の総重量に対する導電性フィラー52の重量の比率である。
(比較例1)
R=3.0μm、導電性フィラー52の添加率は10wt%である。
(実施例1)
R=5μm、導電性フィラー52の添加率は10wt%である。
(実施例2)
R=10μm、導電性フィラー52の添加率は10wt%である。
(実施例3)
R=15μm、導電性フィラー52の添加率は10wt%である。
(比較例2)
R=20μm、導電性フィラー52の添加率は10wt%である。
7 are the
(Comparative Example 1)
R=3.0 μm, and the additive rate of the
Example 1
R=5 μm, and the additive rate of the
Example 2
R=10 μm, and the additive rate of the
Example 3
R=15 μm, and the additive rate of the
(Comparative Example 2)
R=20 μm, and the additive rate of the
それぞれの水晶振動子1において、蓋部材40と給電用電極とが電気的に接続されていない不良品の発生率(以下、「接地不良率」とする。)、及びリーク不良によって周波数が変動する不良品の発生率(以下、「リーク不良率」とする。)を測定した。それぞれの測定サンプル数は、20個である。接地不良率の判定において、接地用電極と蓋部材40との間の電気抵抗が10Ω以下のものを良品と判定し、10Ωよりも大きいものを不良品と判定した。接地不良率が5%以下を〇とし、5%より大きいものを×とした。リーク不良率の判定において、ガルデン(登録商標、Solvay社製)に浸漬して減圧してもガルデンが内部に侵入しないものを良品と判定し、ガルデンに浸漬して減圧するとガルデンが内部に侵入するものを不良品と判定した。リーク不良率が5%以下を〇とし、5%より大きいものを×とした。For each
R<4μmを満たす比較例1では、リーク不良率が低かったものの接地不良率が高く、不良品の発生率を充分に低減できなかった。15μm<Rを満たす比較例2では、接地不良率が低かったもののリーク不良率が高く、不良品の発生率を充分に低減できなかった。4μm≦R≦15μmを満たす実施例1~3では、接地不良率及びリーク不のいずれもが低く、不良品の発生が抑制できていた。In Comparative Example 1, which satisfied R<4 μm, the leakage defect rate was low but the grounding defect rate was high, and the occurrence rate of defective products could not be sufficiently reduced. In Comparative Example 2, which satisfied 15 μm<R, the grounding defect rate was low but the leakage defect rate was high, and the occurrence rate of defective products could not be sufficiently reduced. In Examples 1 to 3, which satisfied 4 μm≦R≦15 μm, both the grounding defect rate and leakage defect rate were low, and the occurrence of defective products was suppressed.
図8の実施例4~6及び比較例3,4のそれぞれに係る水晶振動子は、本実施形態に係る水晶振動子1であって、ギャップG1及びギャップG2を変化させたものである。
(実施例4)
G1=15μm、G2=20μm、G2-G1=5μm
(実施例5)
G1=10μm、G2=20μm、G2-G1=10μm
(実施例6)
G1=7μm、G2=20μm、G2-G1=13μm
(比較例3)
G1=7μm、G2=22μm、G2-G1=15μm
(比較例4)
G1=15μm、G2=28μm、G2-G1=13μm
The quartz crystal resonators according to each of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 and 4 in FIG. 8 are the
Example 4
G1 = 15 μm, G2 = 20 μm, G2 - G1 = 5 μm
Example 5
G1 = 10 μm, G2 = 20 μm, G2 - G1 = 10 μm
Example 6
G1 = 7 μm, G2 = 20 μm, G2 - G1 = 13 μm
(Comparative Example 3)
G1 = 7 μm, G2 = 22 μm, G2 - G1 = 15 μm
(Comparative Example 4)
G1 = 15 μm, G2 = 28 μm, G2 - G1 = 13 μm
それぞれの水晶振動子1において、リーク不良率を測定した。それぞれの測定サンプル数は、20個である。リーク不良率の判定において、ガルデンに浸漬して減圧してもガルデンが内部に侵入しないものを良品と判定し、ガルデンに浸漬して減圧するとガルデンが内部に侵入するものを不良品と判定した。リーク不良率が5%以下を〇とし、5%より大きいものを×とした。
The leakage defect rate was measured for each
13μm<G2-G1を満たす比較例3では、リーク不良率が高く、不良品の発生率を充分に低減できなかった。0≦G2-G1≦13μmを満たすが20μm<G2を満たす比較例4では、リーク不良率が高く、不良品の発生率を充分に低減できなかった。In Comparative Example 3, which satisfied 13 μm < G2 - G1, the leakage defect rate was high and the incidence of defective products could not be sufficiently reduced. In Comparative Example 4, which satisfied 0 ≦ G2 - G1 ≦ 13 μm but 20 μm < G2, the leakage defect rate was high and the incidence of defective products could not be sufficiently reduced.
以上のように、本実施形態では、4μm≦R≦15μmの関係を満たしている。
これによれば、導電性フィラー52を上面電極33c及び対向面43Bの両方に接触させつつ、接合部材50の厚みを低減できる。したがって、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減しつつ、リーク不良によって周波数が変動する不良品の発生率も低減できる。
As described above, in this embodiment, the relationship 4 μm≦R≦15 μm is satisfied.
This allows the
他の実施態様では、0≦G2-G1≦13μmの関係を満たしている。
これによれば、導電性フィラー52を上面電極33c及び対向面43Bの両方に接触させつつ、接合部材50の厚みを低減できる。したがって、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減しつつ、リーク不良によって周波数が変動する不良品の発生率も低減できる。
In another embodiment, the relationship 0≦G2−G1≦13 μm is satisfied.
This allows the
以下に、本発明の実施形態の一部又は全部を付記し、その効果について説明する。なお、本発明は以下の付記に限定されるものではない。Below, some or all of the embodiments of the present invention will be described, and their effects will be explained. Note that the present invention is not limited to the following notes.
本発明の一態様によれば、水晶振動素子と、水晶振動素子が搭載されたベース部材と、ベース部材との間に導電性接着剤の接合部材を挟んで接合され、ベース部材との間に水晶振動素子が配置された内部空間を形成する導電性材料の蓋部材と、を備え、蓋部材は、天壁部と、天壁部の外縁からベース部材に向かって延びる側壁部とを有し、側壁部は、ベース部材に対向する対向面を有し、ベース部材には、水晶振動素子が接続される給電用電極と、接地に用いられる接地用電極とが設けられ、接地用電極は、接合部材を介して蓋部材に電気的に接続されており、導電性接着剤は、樹脂系接着剤と、樹脂系接着剤に分散した導電性フィラーとを有しており、導電性フィラーの粒径Rは、4μm≦R≦15μmの関係を満たす、水晶振動子が提供される。
これによれば、接地によって電磁シールド機能を付与可能な蓋部材によって、電磁波の出入りに起因したノイズが低減できる。また、導電性フィラーを給電用電極及び蓋部材の両方に接触させつつ、接合部材の厚みを低減できる。したがって、蓋部材が接地できない不良品の発生率を低減しつつ、リーク不良によって周波数が変動する不良品の発生率も低減できる。
According to one aspect of the present invention, there is provided a quartz crystal oscillator comprising: a quartz crystal vibration element; a base member on which the quartz crystal vibration element is mounted; and a lid member of a conductive material bonded to the base member with a bonding member made of a conductive adhesive sandwiched therebetween, and forming an internal space between the lid member and the base member and in which the quartz crystal vibration element is disposed, wherein the lid member has a top wall portion and a side wall portion extending from an outer edge of the top wall portion toward the base member, the side wall portion having an opposing surface facing the base member, the base member being provided with a power supply electrode to which the quartz crystal vibration element is connected and a grounding electrode used for grounding, the grounding electrode being electrically connected to the lid member via the bonding member, the conductive adhesive comprising a resin-based adhesive and a conductive filler dispersed in the resin-based adhesive, and a particle size R of the conductive filler satisfying the relationship of 4 μm≦R≦15 μm.
According to this, the lid member, which can provide an electromagnetic shielding function by being grounded, can reduce noise caused by the ingress and egress of electromagnetic waves. Also, the thickness of the joining member can be reduced while the conductive filler is in contact with both the power supply electrode and the lid member. Therefore, the occurrence rate of defective products in which the lid member cannot be grounded can be reduced, while the occurrence rate of defective products in which the frequency fluctuates due to leakage defects can also be reduced.
一態様として、ベース部材には、少なくとも対向面と対向する給電用電極の領域を覆う絶縁性材料の保護膜が設けられ、保護膜は、接合部材と接触しており、接地用電極と対向面との間のギャップG1と、保護膜と対向面との間のギャップG2とは、0<G2-G1<13μmの関係を満たす。 In one embodiment, the base member is provided with a protective film made of an insulating material that covers at least the area of the power supply electrode that faces the opposing surface, the protective film is in contact with the joining member, and the gap G1 between the ground electrode and the opposing surface and the gap G2 between the protective film and the opposing surface satisfy the relationship 0 < G2 - G1 < 13 μm.
本発明の他の一態様によれば、水晶振動素子と、水晶振動素子が搭載されたベース部材と、ベース部材との間に導電性接着剤の接合部材を挟んで接合され、ベース部材との間に水晶振動素子が配置された内部空間を形成する導電性材料の蓋部材と、を備え、蓋部材は、天壁部と、天壁部の外縁からベース部材に向かって延びる側壁部とを有し、側壁部は、ベース部材に対向する対向面を有し、ベース部材には、水晶振動素子が接続される給電用電極と、接地に用いられる接地用電極とが設けられ、接地用電極は、接合部材を介して蓋部材に電気的に接続されており、導電性接着剤は、樹脂系接着剤と、樹脂系接着剤に分散した導電性フィラーとを有しており、ベース部材には、少なくとも対向面と対向する給電用電極の領域を覆う絶縁性材料の保護膜が設けられ、保護膜は、接合部材と接触しており、接地用電極と対向面との間のギャップG1と、保護膜と対向面との間のギャップG2とは、0≦G2-G1≦13μmの関係を満たす、水晶振動子が提供される。
これによれば、接地によって電磁シールド機能を付与可能な蓋部材によって、電磁波の出入りに起因したノイズが低減できる。また、導電性フィラーを給電用電極及び蓋部材の両方に接触させつつ、接合部材の厚みを低減できる。したがって、蓋部材が接地できない不良品の発生率を低減しつつ、リーク不良によって周波数が変動する不良品の発生率も低減できる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a quartz crystal resonator comprising: a quartz crystal resonator element; a base member on which the quartz crystal resonator element is mounted; and a lid member of a conductive material that is bonded to the base member with a bonding member made of a conductive adhesive sandwiched therebetween and that forms an internal space in which the quartz crystal resonator element is disposed between the lid member and the base member, the lid member having a top wall portion and a side wall portion extending from an outer edge of the top wall portion toward the base member, the side wall portion having an opposing surface that faces the base member, the base member being provided with a power supply electrode to which the quartz crystal resonator element is connected and a grounding electrode used for grounding, the grounding electrode being electrically connected to the lid member via the bonding member, the conductive adhesive having a resin-based adhesive and a conductive filler dispersed in the resin-based adhesive, the base member being provided with a protective film made of an insulating material that covers at least an area of the power supply electrode that faces the opposing surface, the protective film being in contact with the bonding member, and a gap G1 between the grounding electrode and the opposing surface and a gap G2 between the protective film and the opposing surface satisfy the relationship 0≦G2−G1≦13 μm.
According to this, the lid member, which can provide an electromagnetic shielding function by being grounded, can reduce noise caused by the ingress and egress of electromagnetic waves. Also, the thickness of the joining member can be reduced while the conductive filler is in contact with both the power supply electrode and the lid member. Therefore, the occurrence rate of defective products in which the lid member cannot be grounded can be reduced, while the occurrence rate of defective products in which the frequency fluctuates due to leakage defects can also be reduced.
一態様として、保護膜と対向面との間のギャップG2は、2μm≦G2≦20μmの関係を満たす。
これによれば、導電性フィラーを給電用電極及び蓋部材の両方に接触させつつ、接合部材の厚みを低減できる。したがって、蓋部材が接地できない不良品の発生率を低減しつつ、リーク不良によって周波数が変動する不良品の発生率も低減できる。
As one aspect, the gap G2 between the protective film and the facing surface satisfies the relationship 2 μm≦G2≦20 μm.
This allows the thickness of the bonding member to be reduced while the conductive filler is in contact with both the power supply electrode and the lid member, thereby reducing the rate of defective products in which the lid member cannot be grounded and also reducing the rate of defective products in which the frequency fluctuates due to leakage defects.
一態様として、保護膜と対向面との間のギャップG2と、導電性フィラーの粒径Rとは、R<G2の関係を満たす。
これによれば、不所望な領域での導電性フィラー同士の接近を抑制できる。したがって、水晶振動素子と蓋部材とが短絡した不良品の発生率を低減できる。
As one embodiment, the gap G2 between the protective film and the facing surface and the particle size R of the conductive filler satisfy the relationship R<G2.
This can prevent conductive fillers from coming close to each other in undesired areas, thereby reducing the incidence of defective products in which the quartz crystal vibrating element and the lid member are short-circuited.
一態様として、導電性フィラーは、球状の樹脂コアと、樹脂コアを覆う金属膜とを有している。In one embodiment, the conductive filler has a spherical resin core and a metal film covering the resin core.
一態様として、樹脂コアは、スチレン系樹脂又はアクリル系樹脂であり、金属膜はニッケルである。In one embodiment, the resin core is a styrene-based resin or an acrylic-based resin, and the metal film is nickel.
一態様として、樹脂系接着剤は、エポキシ系の熱硬化性樹脂である。In one embodiment, the resin-based adhesive is an epoxy-based thermosetting resin.
一態様として、導電性接着剤は、樹脂系接着剤に分散した絶縁性フィラーをさらに有し、導電性フィラーの粒径Rと、絶縁性フィラーの粒径rとは、r<Rの関係を満たす。
これによれば、絶縁性フィラーによる導電性フィラーの変形の阻害が抑制できる。したがって、蓋部材が接地できない不良品の発生率を低減できる。
In one embodiment, the conductive adhesive further includes insulating filler dispersed in the resin-based adhesive, and the particle size R of the conductive filler and the particle size r of the insulating filler satisfy the relationship r<R.
This can suppress the insulating filler from hindering the deformation of the conductive filler, thereby reducing the incidence of defective products in which the lid member cannot be grounded.
本発明に係る実施形態は、水晶振動子に限定されるものではなく、圧電振動子にも適用可能である。圧電振動子(Piezoelectric Resonator Unit)の一例が、水晶振動素子(Quartz Crystal Resonator)を備えた水晶振動子(Quartz Crystal Resonator Unit)である。水晶振動素子は、圧電効果によって励振される圧電片として、水晶片(Quartz Crystal Element)を利用するが、圧電片は、圧電単結晶、圧電セラミック、圧電薄膜、又は、圧電高分子膜などの任意の圧電材料によって形成されてもよい。一例として、圧電単結晶は、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)を挙げることができる。同様に、圧電セラミックは、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸鉛(PbTiO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(ZrxTi1-x)O3;PZT)、窒化アルミニウム(AlN)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、メタニオブ酸リチウム(LiNb2O6)、チタン酸ビスマス(Bi4Ti3O12)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、四ホウ酸リチウム(Li2B4O7)、ランガサイト(La3Ga5SiO14)、又は、五酸化タンタル(Ta2O5)などを挙げることができる。圧電薄膜は、石英、又は、サファイアなどの基板上に上記の圧電セラミックをスパッタリング工法などによって成膜したものを挙げることができる。圧電高分子膜は、ポリ乳酸(PLA)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、又は、フッ化ビニリデン/三フッ化エチレン(VDF/TrFE)共重合体などを挙げることができる。上記の各種圧電材料は、互いに積層して用いられてもよく、他の部材に積層されてもよい。 The embodiment according to the present invention is not limited to a quartz resonator, but can also be applied to a piezoelectric resonator. An example of a piezoelectric resonator (Piezoelectric Resonator Unit) is a quartz resonator (Quartz Crystal Resonator Unit) equipped with a quartz crystal resonator element (Quartz Crystal Resonator). The quartz crystal resonator element uses a quartz crystal element (Quartz Crystal Element) as a piezoelectric piece excited by the piezoelectric effect, but the piezoelectric piece may be formed of any piezoelectric material such as a piezoelectric single crystal, a piezoelectric ceramic, a piezoelectric thin film, or a piezoelectric polymer film. As an example, the piezoelectric single crystal can be lithium niobate (LiNbO 3 ). Similarly, examples of the piezoelectric ceramic include barium titanate ( BaTiO3 ), lead titanate ( PbTiO3 ), lead zirconate titanate (Pb(ZrxTi1 - x )O3; PZT), aluminum nitride (AlN), lithium niobate ( LiNbO3 ), lithium metaniobate ( LiNb2O6 ), bismuth titanate ( Bi4Ti3O12 ), lithium tantalate ( LiTaO3 ), lithium tetraborate ( Li2B4O7 ), langasite ( La3Ga5SiO14 ), and tantalum pentoxide ( Ta2O5 ). Examples of the piezoelectric thin film include a film formed by depositing the above-mentioned piezoelectric ceramic on a substrate such as quartz or sapphire by a sputtering method or the like. Examples of the piezoelectric polymer film include polylactic acid (PLA), polyvinylidene fluoride (PVDF), or vinylidene fluoride/trifluoroethylene (VDF/TrFE) copolymer. The above-mentioned various piezoelectric materials may be used by laminating them together, or may be laminated on other members.
本発明に係る実施形態は、タイミングデバイス、発音器、発振器、荷重センサなど、圧電効果により電気機械エネルギー変換を行うデバイスであれば、特に限定されることなく適宜適用可能である。 Embodiments of the present invention can be applied as appropriate to any device that performs electromechanical energy conversion through the piezoelectric effect, such as a timing device, a sound generator, an oscillator, or a load sensor, without any particular limitations.
以上説明したように、本発明の一態様によれば、ノイズを抑制しつつ不良品の発生を抑制可能な圧電振動子を提供できる。As described above, one aspect of the present invention provides a piezoelectric vibrator that can suppress noise while reducing the occurrence of defective products.
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更/改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 Note that the above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention and are not intended to limit the present invention. The present invention may be modified/improved without departing from the spirit thereof, and equivalents are also included in the present invention. In other words, designs modified by a person skilled in the art as appropriate are also included within the scope of the present invention as long as they include the characteristics of the present invention. For example, the elements of each embodiment and their arrangement, materials, conditions, shapes, sizes, etc. are not limited to those exemplified and can be modified as appropriate. Furthermore, the elements of each embodiment can be combined to the extent technically possible, and combinations of these are also included within the scope of the present invention as long as they include the characteristics of the present invention.
1…水晶振動子、
10…水晶振動素子、
30…ベース部材、
31…基体、
33a,33b…電極パッド、
33c…上面電極、
34a~34d…側面電極、
35a~35d…外部電極、
39…保護膜、
40…蓋部材、
41…天壁部、
42…側壁部、
43B…対向面、
50…接合部材、
51…樹脂系接着剤、
52…導電性フィラー、
53…絶縁性フィラー、
1...quartz crystal unit,
10...quartz crystal vibration element,
30...base member,
31...base,
33a, 33b...electrode pads,
33c...top electrode,
34a to 34d: side electrodes,
35a to 35d: external electrodes,
39...protective film,
40...Cover member,
41...Ceiling wall portion,
42...side wall portion,
43B...opposing surface,
50...Joining member,
51...resin adhesive,
52...conductive filler,
53...insulating filler,
Claims (10)
前記圧電振動素子が搭載されたベース部材と、
前記ベース部材との間に前記圧電振動素子が配置された内部空間を形成する導電性材料の蓋部材と、
前記ベース部材と前記蓋部材とを接合する、導電性接着剤によって設けられた接合部材と、
を備え、
前記蓋部材は、天壁部と、前記天壁部の外縁から前記ベース部材に向かって延びる側壁部とを有し、前記側壁部は、前記ベース部材に対向する対向面を有し、
前記ベース部材には、前記圧電振動素子が接続される給電用電極と、接地に用いられる接地用電極とが設けられ、前記接地用電極は、前記接合部材を介して前記蓋部材に電気的に接続されており、
前記導電性接着剤は、樹脂系接着剤と、前記樹脂系接着剤に分散した導電性フィラーとを有しており、
前記導電性フィラーの粒径Rは、
4μm≦R≦15μm
の関係を満たし、
前記ベース部材には、少なくとも前記対向面と対向する前記給電用電極の領域を覆う保護膜が絶縁性材料によって設けられ、前記保護膜は、前記接合部材と接触しており、
前記接地用電極と前記対向面との間のギャップG1と、前記保護膜と前記対向面との間のギャップG2とは、
0≦G2-G1≦13μm
の関係を満たす、圧電振動子。 A piezoelectric vibration element;
A base member on which the piezoelectric vibration element is mounted;
a cover member made of a conductive material that defines an internal space in which the piezoelectric vibration element is disposed between the cover member and the base member;
a joining member that joins the base member and the lid member and is provided by a conductive adhesive;
Equipped with
The cover member has a top wall portion and a side wall portion extending from an outer edge of the top wall portion toward the base member, the side wall portion having an opposing surface opposing the base member,
the base member is provided with a power supply electrode to which the piezoelectric vibration element is connected and a ground electrode used for grounding, the ground electrode being electrically connected to the lid member via the joining member;
the conductive adhesive includes a resin-based adhesive and a conductive filler dispersed in the resin-based adhesive,
The particle diameter R of the conductive filler is
4 μm≦R≦15 μm
Fulfilling the relationship,
a protective film made of an insulating material is provided on the base member and covers at least a region of the power supply electrode facing the facing surface, the protective film being in contact with the bonding member;
A gap G1 between the ground electrode and the facing surface, and a gap G2 between the protective film and the facing surface are
0≦G2−G1≦13 μm
A piezoelectric vibrator that satisfies the relationship.
前記圧電振動素子が搭載されたベース部材と、
前記ベース部材との間に前記圧電振動素子が配置された内部空間を形成する導電性材料の蓋部材と、
前記ベース部材と前記蓋部材とを接合する、導電性接着剤によって設けられた接合部材と、
を備え、
前記蓋部材は、天壁部と、前記天壁部の外縁から前記ベース部材に向かって延びる側壁部とを有し、前記側壁部は、前記ベース部材に対向する対向面を有し、
前記ベース部材には、前記圧電振動素子が接続される給電用電極と、接地に用いられる接地用電極とが設けられ、前記接地用電極は、前記接合部材を介して前記蓋部材に電気的に接続されており、
前記導電性接着剤は、樹脂系接着剤と、前記樹脂系接着剤に分散した導電性フィラーとを有しており、
前記ベース部材には、少なくとも前記対向面と対向する前記給電用電極の領域を覆う保護膜が絶縁性材料によって設けられ、前記保護膜は、前記接合部材と接触しており、
前記接地用電極と前記対向面との間のギャップG1と、前記保護膜と前記対向面との間のギャップG2とは、
0≦G2-G1≦13μm
の関係を満たす、圧電振動子。 A piezoelectric vibration element;
A base member on which the piezoelectric vibration element is mounted;
a cover member made of a conductive material that defines an internal space in which the piezoelectric vibration element is disposed between the cover member and the base member;
a joining member that joins the base member and the lid member and is provided by a conductive adhesive;
Equipped with
The cover member has a top wall portion and a side wall portion extending from an outer edge of the top wall portion toward the base member, the side wall portion having an opposing surface opposing the base member,
the base member is provided with a power supply electrode to which the piezoelectric vibration element is connected and a ground electrode used for grounding, the ground electrode being electrically connected to the lid member via the joining member;
the conductive adhesive includes a resin-based adhesive and a conductive filler dispersed in the resin-based adhesive,
a protective film made of an insulating material is provided on the base member and covers at least a region of the power supply electrode facing the facing surface, the protective film being in contact with the bonding member;
A gap G1 between the ground electrode and the facing surface, and a gap G2 between the protective film and the facing surface are
0≦G2−G1≦13 μm
A piezoelectric vibrator that satisfies the relationship.
2μm≦G2≦20μm
の関係を満たす、
請求項1又は2に記載の圧電振動子。 The gap G2 between the protective film and the facing surface is
2 μm≦G2≦20 μm
Satisfy the relationship
3. The piezoelectric vibrator according to claim 1 or 2.
R<G2
の関係を満たす、
請求項1から3のいずれか1項に記載の圧電振動子。 The gap G2 between the protective film and the facing surface and the particle size R of the conductive filler are
R < G2
Satisfy the relationship
The piezoelectric vibrator according to claim 1 .
請求項1から4のいずれか1項に記載の圧電振動子。 The conductive filler has a spherical resin core and a metal film covering the resin core.
The piezoelectric vibrator according to claim 1 .
前記金属膜はニッケルである、
請求項5に記載の圧電振動子。 The resin core is a styrene-based resin or an acrylic-based resin,
The metal film is nickel.
The piezoelectric vibrator according to claim 5 .
請求項1から6のいずれか1項に記載の圧電振動子。 The resin adhesive is an epoxy thermosetting resin.
The piezoelectric vibrator according to claim 1 .
前記導電性フィラーの粒径Rと、前記絶縁性フィラーの粒径rとは、
r<R
の関係を満たす、
請求項1から7のいずれか1項に記載の圧電振動子。 The conductive adhesive further comprises an insulating filler dispersed in the resin-based adhesive,
The particle diameter R of the conductive filler and the particle diameter r of the insulating filler are
r < R
Satisfy the relationship
The piezoelectric vibrator according to claim 1 .
請求項1から8のいずれか1項に記載の圧電振動子。 A portion of the conductive filler is deformed by being sandwiched between the ground electrode and the cover member.
The piezoelectric vibrator according to claim 1 .
前記ベース部材の前記蓋部材側の上面に設けられ、前記上面を平面視したときに前記接合部材によって囲まれた電極パッドと、
前記ベース部材の側面部に設けられた側面電極と、
前記上面に設けられ、前記電極パッドと前記側面電極とを電気的に接続する配線電極と、
を有する、
請求項1から9のいずれか1項に記載の圧電振動子。 The power supply electrode is
an electrode pad provided on an upper surface of the base member facing the lid member and surrounded by the bonding member when the upper surface is viewed in plan;
a side electrode provided on a side surface of the base member;
a wiring electrode provided on the upper surface and electrically connecting the electrode pad and the side electrode;
having
The piezoelectric vibrator according to claim 1 .
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