JP2007067079A - Electronic device - Google Patents

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学 松本
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve productivity by preventing the spark between a lid and a welding electrode during bonding. <P>SOLUTION: An electronic device 100 includes an electronic component 10, a substrate 20 with a cavity 21 which can accommodate the electronic component 10, and a lid 30 which covers the cavity 21 of this substrate 20. This lid 30 is provided with a plate 30A, metal layers 32 formed on both sides of the plate 30A, a clad sealing material 31 formed in one surface of the metal layer 32, and a projection 33 for projecting into the sealing material 31 side which is arranged in a predetermined part or all the edges of the lid 30. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子部品を収容する電子デバイスに関する。   The present invention relates to an electronic device that houses electronic components.

一般に、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器には、例えば、圧電素板の両主面に電極を形成した圧電振動素子をパッケージ内部に搭載した圧電振動子、圧電振動子と発振回路とを同一のパッケージ内に搭載した圧電発振器、あるいは、特定の周波数帯を分離する圧電フィルタ等の圧電デバイスが搭載されている。そして、電子機器の小型化に伴って、これらの圧電デバイスも小型化が進められている。   In general, electronic devices such as portable communication devices and electronic computers include, for example, a piezoelectric vibrator, a piezoelectric vibrator and an oscillation circuit in which a piezoelectric vibration element having electrodes formed on both main surfaces of a piezoelectric element plate is mounted inside a package. Are mounted in the same package, or a piezoelectric device such as a piezoelectric filter for separating a specific frequency band is mounted. And along with the miniaturization of electronic equipment, these piezoelectric devices are also being miniaturized.

かかる従来の電子デバイスの一例として、圧電材として水晶を使用した水晶振動子を示す。基板に設けられたキャビティ部内の底面には、一対の素子接続用電極パッドが設けられている。この素子接続用電極パッド上には、導電性接着材を介して電気的に接続される一対の励振電極を表裏主面に有した水晶振動素子が搭載されており、この水晶振動素子を囲繞する基板の側壁頂部には導体パターンが形成されている。   As an example of such a conventional electronic device, a crystal resonator using quartz as a piezoelectric material is shown. A pair of element connection electrode pads are provided on the bottom surface in the cavity portion provided on the substrate. On this element connection electrode pad, a crystal resonator element having a pair of excitation electrodes electrically connected via a conductive adhesive material on the front and back main surfaces is mounted, and surrounds this crystal resonator element. A conductor pattern is formed on the top of the side wall of the substrate.

この導体パターンの上に金属製のリッドを被せ、シーム溶接にて水晶振動素子のキャビティ部を気密封止して水晶振動子としている（例えば、特許文献１参照）。
ここで、前記リッドは、従来周知の金属加工法を採用し、４２アロイ等の金属を所定形状に成形することによって製作される。この４２アロイ等の金属の両面にニッケル（Ｎｉ）層が形成され、更に一方の表面におけるニッケル（Ｎｉ）層の上面に銀ロウ層が形成され、プレス機による打抜き加工で形成される。 A metal lid is placed on the conductor pattern, and the cavity of the crystal resonator element is hermetically sealed by seam welding to form a crystal resonator (see, for example, Patent Document 1).
Here, the lid is manufactured by adopting a conventionally known metal processing method and molding a metal such as 42 alloy into a predetermined shape. A nickel (Ni) layer is formed on both surfaces of a metal such as 42 alloy, and a silver brazing layer is formed on the upper surface of the nickel (Ni) layer on one surface, and is formed by punching with a press.

特開２００２−３１９８４０号公報JP 2002-31840 A

しかしながら、従来の圧電デバイスでは、打抜き加工により突起部がリッドの縁部に形成されるが、この突起部が４２アロイ等の金属側に発生することがあり、シーム溶接用の溶接電極（ローラー）と接触してスパークを起こすことがあった。
また、このスパークにより、突起部に付着した銀ロウが飛散して水晶振動素子に被着し、発振特性が変動する原因となっていた。
更に、４２アロイ等の金属側に発生する突起部がシーム溶接用の溶接電極（ローラー）と接触すると、封止材がメッキ層面に這い上がりやすい性質があるため、シーム溶接時にローラーへ付着してしまい、シーム溶接での電流値が一定にならず溶接異常を起こす原因となっていた。
また、前記のようなスパークやシーム溶接での電流値が定まらないといったことが起こると、定期的なメンテナンスが必要となり、生産性が低下する原因となっていた。 However, in the conventional piezoelectric device, the protrusion is formed on the edge of the lid by punching, but this protrusion may occur on the metal side such as 42 alloy, and welding electrode (roller) for seam welding. There was a case of sparking on contact.
In addition, this spark causes silver wax adhering to the protrusions to scatter and adhere to the crystal resonator element, causing fluctuations in oscillation characteristics.
Furthermore, when the protrusions generated on the metal side, such as 42 alloy, come into contact with the welding electrode (roller) for seam welding, the sealing material tends to crawl up to the plating layer surface. As a result, the current value in seam welding is not constant, causing abnormal welding.
In addition, if the current value in spark or seam welding as described above is not determined, periodic maintenance is required, which causes a decrease in productivity.

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、接合時のリッドと溶接電極とのスパークがなく、生産性が向上する電子デバイスを提供することを課題とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electronic device that does not have a spark between a lid and a welding electrode at the time of joining and improves productivity.

前記課題を解決するため、本発明は、電子デバイスであって、電子部品と、当該電子部品を収容可能なキャビティ部を有する基板と、前記基板の前記キャビティ部を覆うリッドとを備え、前記リッドが、板体と、この板体の両面に形成される金属層と、当該金属層の一方の面に設けられるクラッド化された封止材と、当該リッドの全縁部又は縁部の所定の部分に設けられ、前記封止材側に突起する突起部と、を備えて構成されることを特徴とする電子デバイスである。   In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is an electronic device, comprising: an electronic component; a substrate having a cavity portion that can accommodate the electronic component; and a lid that covers the cavity portion of the substrate; A plate, a metal layer formed on both surfaces of the plate, a clad sealing material provided on one surface of the metal layer, and a predetermined edge of the lid or a predetermined edge An electronic device comprising: a protrusion provided on a portion and protruding toward the sealing material.

このように、突起部が封止材側に突起し、リッドの全縁部又は縁部の所定の部分に設けられるので、接合の際に、突起部が基板と接触することとなり、溶接電極との接触がなくなるようになっている。   In this way, since the protruding portion protrudes toward the sealing material and is provided on the entire edge of the lid or a predetermined portion of the edge, the protruding portion comes into contact with the substrate at the time of joining, and the welding electrode There is no contact.

このような電子デバイスによれば、前記リッドが、当該リッドの全縁又は縁の所定の部分に設けられ、封止材側に突起する突起部を備えるので、接合時のリッドと溶接電極とのスパークがなくなり、生産性を向上させることができる。   According to such an electronic device, since the lid is provided on the entire edge of the lid or a predetermined portion of the edge and includes a protruding portion protruding toward the sealing material, the lid and the welding electrode at the time of joining are provided. There is no spark and productivity can be improved.

次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１（ａ）は、リッドを基板に載置する前の一例を示す図であり、図１（ｂ）は、リッドを接合している状態の一例を示す図であり、図１（ｃ）は、リッドと基板との接合が完了した状態を示す図である。図２は、図１（ａ）のＡ部拡大図である。
なお、本発明の電子デバイスが水晶振動子である場合について説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1A is a diagram showing an example before the lid is placed on the substrate, and FIG. 1B is a diagram showing an example of a state in which the lid is joined, and FIG. These are figures which show the state which joining of the lid and the board | substrate was completed. FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG.
The case where the electronic device of the present invention is a crystal resonator will be described.

本発明に係る水晶振動子１００は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、電子部品としての水晶振動素子１０と、この水晶振動素子１０を搭載するキャビティ部２１を有する基板２０と、このキャビティ部２１を塞ぐリッド３０とから主に構成されている。   As shown in FIGS. 1A to 1C, a crystal resonator 100 according to the present invention includes a crystal resonator element 10 as an electronic component and a substrate having a cavity portion 21 on which the crystal resonator element 10 is mounted. 20 and a lid 30 that closes the cavity portion 21.

基板２０は、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る絶縁層を複数層、積層することによって形成される。
この基板２０は、矩形形状の平板の上に、矩形に開口する環状体を積層してキャビティ部２１を形成してなる。また、矩形形状の平板の裏側には、入力端子、出力端子及びグランド端子を含む複数個の外部端子電極２２がそれぞれ設けられている。
一例として、基板２０は、アルミナセラミックス等から成るセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に、接続パッドや外部端子電極２２、導体パターン等となる導体ペーストを所定パターンに印刷・塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。 The substrate 20 is formed by laminating a plurality of insulating layers made of a ceramic material such as alumina ceramic or glass-ceramic.
The substrate 20 is formed by laminating an annular body having a rectangular opening on a rectangular flat plate to form a cavity portion 21. A plurality of external terminal electrodes 22 including an input terminal, an output terminal and a ground terminal are provided on the back side of the rectangular flat plate.
As an example, the substrate 20 becomes a connection pad, an external terminal electrode 22, a conductor pattern, etc. on the surface of a ceramic green sheet obtained by adding and mixing an appropriate organic solvent or the like to a ceramic material powder made of alumina ceramic or the like. The conductor paste is printed and applied in a predetermined pattern, and a plurality of the pastes are laminated and press-molded, and then fired at a high temperature.

また、基板２０のキャビティ部２１の底面には一対の搭載パッドＰが設けられており、その搭載パッドＰの上面側で後述する水晶振動素子１０の励振電極に導電性接着材Ｓを介して電気的に接続される。また、搭載パッドＰの下面側で基板２０のリッド３０との接合面上の導体層Ｄや容器体内部のビア導体（図示せず）等を介して基板２０の外部端子電極２２に電気的に接続される。   In addition, a pair of mounting pads P are provided on the bottom surface of the cavity portion 21 of the substrate 20, and electricity is electrically connected to excitation electrodes of the crystal resonator element 10 described later on the upper surface side of the mounting pads P via a conductive adhesive S. Connected. In addition, the external terminal electrode 22 of the substrate 20 is electrically connected to the lower surface side of the mounting pad P via the conductor layer D on the bonding surface with the lid 30 of the substrate 20 and via conductors (not shown) inside the container body. Connected.

一方、前記導体層Ｄは、その上面側で後述するリッド３０と封止材３１を介して電気的に接続され、下面側で基板２０内部のビア導体（図示せず）等を介して基板２０の外部端子電極２２の１つであるグランド端子に電気的に接続される。   On the other hand, the conductor layer D is electrically connected via a lid 30 and a sealing material 31 to be described later on the upper surface side, and via the via conductor (not shown) in the substrate 20 on the lower surface side. The external terminal electrode 22 is electrically connected to a ground terminal.

水晶振動素子１０は、所定の結晶軸でカットした水晶片の両主面に一対の励振電極を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の励振電極を介して印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。
このような水晶振動素子１０は、その両主面に被着されている励振電極を導電性接着材Ｓを介して基板２０に設けた搭載パッド５に電気的・機械的に接続する。これによって基板２０のキャビティ部２１の内部に水晶振動素子１０が収容される。 The crystal resonator element 10 is formed by attaching and forming a pair of excitation electrodes on both main surfaces of a crystal piece cut along a predetermined crystal axis, and when a fluctuation voltage from the outside is applied via the pair of excitation electrodes. Thickness shear vibration is caused at a predetermined frequency.
Such a crystal resonator element 10 electrically and mechanically connects the excitation electrodes attached to both main surfaces thereof to the mounting pad 5 provided on the substrate 20 through the conductive adhesive S. As a result, the crystal resonator element 10 is accommodated inside the cavity portion 21 of the substrate 20.

前記導電性接着材Ｓは、シリコン樹脂やポリイミド樹脂等から成る樹脂材料中にＡｇ等から成る導電性粒子を所定量、添加・混合してなるものである。   The conductive adhesive S is obtained by adding and mixing a predetermined amount of conductive particles made of Ag or the like into a resin material made of silicon resin or polyimide resin.

リッド３０は、基板２０に設けたキャビティ部２１を塞ぐように、当該基板２０のリッド３０との接合面に取着される。リッド３０は、板体３０Ａと金属層３２と封止材３１と突起部３３とから構成されている。板体３０Ａの材料としては、例えば、４２アロイやコバール，リン青銅等を用いる。また、板体３０Ａの両面における外周部にＮｉ等の金属層（メッキ層）３２が形成される。また、リッドの一方の主面の外周部に前記金属層３２上に銀ロウ（Ａｇ−Ｃｕ）等の封止材３１を被着する。   The lid 30 is attached to the bonding surface of the substrate 20 with the lid 30 so as to block the cavity portion 21 provided in the substrate 20. The lid 30 includes a plate body 30 </ b> A, a metal layer 32, a sealing material 31, and a protruding portion 33. As a material of the plate body 30A, for example, 42 alloy, Kovar, phosphor bronze, or the like is used. Further, a metal layer (plating layer) 32 such as Ni is formed on the outer peripheral portions of both surfaces of the plate body 30A. Further, a sealing material 31 such as silver solder (Ag—Cu) is deposited on the metal layer 32 on the outer peripheral portion of one main surface of the lid.

封止材３１は、その材料に銀ロウを用いた場合、厚さが約１０〜２０μｍとなっており、例えば、圧延の手法を用いて形成されて、クラッド化した銀ロウ層となる。
リッド３０は、その一方の主面の外周部に設けた封止材３１と基板２０の導体層Ｄとが接合することによって基板２０の上面（接合面）に取着される。 The sealing material 31 has a thickness of about 10 to 20 μm when silver brazing material is used, and is formed by, for example, a rolling technique to become a clad silver brazing layer.
The lid 30 is attached to the upper surface (bonding surface) of the substrate 20 by bonding the sealing material 31 provided on the outer peripheral portion of one main surface thereof to the conductor layer D of the substrate 20.

また、図１（ａ）及び図２に示すように、このリッド３０の縁部には、突起部３３が形成されている。
この突起部３３は、封止材３１側に突起しており、基板２０の接合面に接触するようになっている。 Further, as shown in FIGS. 1A and 2, a protrusion 33 is formed on the edge of the lid 30.
The protrusion 33 protrudes toward the sealing material 31 and comes into contact with the bonding surface of the substrate 20.

なお、この突起部３３は、リッド３０の全縁部に形成されていても良いし、リッド３０の縁部の所定の部分だけに設けても良い。
また、突起部３３は、打抜き加工によって形成されるバリであっても良い。また、突起部３３がバリである場合に、封止材３１とは逆側に形成されたとしても、後に、このバリを封止材３１側に位置するように加工しても良い。 The protrusion 33 may be formed on the entire edge of the lid 30 or may be provided only on a predetermined portion of the edge of the lid 30.
Further, the protrusion 33 may be a burr formed by punching. Further, when the protrusion 33 is a burr, even if it is formed on the side opposite to the sealing material 31, it may be processed later so that the burr is positioned on the sealing material 31 side.

なお、リッド３０は、基板２０に設けたキャビティ部２１に水晶振動素子１０を搭載して気密封止するためのものである。またリッド３０は、先に述べた導体層Ｄを介して基板２０の外部端子電極２２に接続される。よって、水晶振動子１００の使用時、回路母基板に外部端子電極２２を用いて接続すると、リッド３０は、グランド電位に保持されることとなり、水晶振動素子１０がリッド３０のシールド効果によって外部からの不要な電気的作用、例えばノイズ等から良好に保護されることとなる。   The lid 30 is for mounting the crystal resonator element 10 in the cavity portion 21 provided on the substrate 20 and hermetically sealing it. The lid 30 is connected to the external terminal electrode 22 of the substrate 20 through the conductor layer D described above. Therefore, when the crystal resonator 100 is used, when the external terminal electrode 22 is connected to the circuit mother board, the lid 30 is held at the ground potential, and the crystal resonator element 10 is externally applied by the shielding effect of the lid 30. Thus, it can be well protected from unnecessary electrical effects such as noise.

次に、上述した圧電デバイスの製造方法について図１を用いて説明する。
なお、突起部をバリとして説明する。 Next, a manufacturing method of the above-described piezoelectric device will be described with reference to FIG.
Note that the protrusion is described as a burr.

まず、メッキ層３２が設けられた一方の主面に封止材３１が設けられた板体３０Ａを、従来周知の打ち抜き加工法により所定形状に打ち抜くことによって、リッド３０を形成する工程を行う。
この際、打ち抜き方向を板体から封止材３１へ打ち抜くようにする。これは、バリ３３を封止材３１側へ突起させるためである。 First, the step of forming the lid 30 is performed by punching a plate body 30A provided with the sealing material 31 on one main surface provided with the plating layer 32 into a predetermined shape by a conventionally known punching method.
At this time, the punching direction is punched from the plate body to the sealing material 31. This is because the burr 33 is projected toward the sealing material 31 side.

これにより、シーム溶接の溶接電極（ローラー）Ｙとバリ３３が接触しないので、シーム溶接の際のスパークを防ぐことができる。
また、スパークを起こしてしまうことによって生じる封止材３１の飛散を防止することができるので、水晶振動素子１０に封止材３１（銀ロウ）が被着するために生じる発振特性の変動
を防止することができる。
また、封止材３１側にバリ３３を形成するので、銀ロウ（Ａｇ−Ｃｕ）が金属層３２面に這い上がるのを防ぐ為に、シーム溶接時にローラーＹへ付着することを防止することができる。
よって、シーム溶接での電流値が変動することがなくなり、溶接性が安定する。また、定期的にメンテナンスをする必要がないので、生産性を向上することができる。 Thereby, since the welding electrode (roller) Y of seam welding and the burr | flash 33 do not contact, the spark at the time of seam welding can be prevented.
In addition, since it is possible to prevent the sealing material 31 from scattering due to sparks, fluctuations in oscillation characteristics caused by the sealing material 31 (silver brazing) adhering to the crystal resonator element 10 can be prevented. can do.
Further, since the burr 33 is formed on the sealing material 31 side, it is possible to prevent the silver solder (Ag—Cu) from adhering to the surface of the metal layer 32 to prevent the solder Y from adhering to the roller Y during seam welding. it can.
Therefore, the current value in seam welding does not fluctuate and the weldability is stabilized. Moreover, since it is not necessary to perform regular maintenance, productivity can be improved.

次に、キャビティ部２１の底面に設けた搭載パッドＰに水晶振動素子１０を搭載した基板２０において、キャビティ部２１を覆うようにリッド３０を基板２０上に載置する工程を行う。   Next, in the substrate 20 in which the crystal resonator element 10 is mounted on the mounting pad P provided on the bottom surface of the cavity portion 21, a step of placing the lid 30 on the substrate 20 so as to cover the cavity portion 21 is performed.

そして、リッド３０の各辺の端部をシーム溶接の溶接電極（ローラー）Ｙを押しあてながら、基板２０の導体層Ｄとリッド３０に設けられている封止材３１の間で所定電流を流して、封止材３１を溶融する。これにより、基板２０内を気密封止する工程を行う。
つまり、リッド３０の突起部３３を基板２０の接合面に押し当てることで、リッド３０の接合面を平面にして、リッド３０と基板２０とを接合する。 Then, a predetermined current is passed between the conductor layer D of the substrate 20 and the sealing material 31 provided on the lid 30 while pressing the end of each side of the lid 30 with a welding electrode (roller) Y for seam welding. Then, the sealing material 31 is melted. Thereby, the process of airtightly sealing the inside of the substrate 20 is performed.
That is, the protrusion 30 of the lid 30 is pressed against the bonding surface of the substrate 20, so that the bonding surface of the lid 30 is flat and the lid 30 and the substrate 20 are bonded.

なお、上述した一連の接合のための工程は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中若しくは、真空雰囲気中で行うのが好ましく、水晶振動素子１０が酸素や大気中の水分等によって腐食・劣化するのを有効に防止することができる。   The series of bonding steps described above is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas or in a vacuum atmosphere, and the crystal resonator element 10 is corroded by oxygen, moisture in the atmosphere, or the like. -It can effectively prevent deterioration.

尚、本発明は上述の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。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.

上述した実施形態においては、水晶振動子１０で説明を行ったが、集積回路素子を搭載した水晶発振器であっても構わないし、各種電子部品であっても構わない。   In the above-described embodiment, the description has been made on the crystal unit 10, but it may be a crystal oscillator on which an integrated circuit element is mounted or various electronic components.

また上述した実施形態においては、圧電振動素子として水晶振動素子を用いた水晶振動子を例にとって説明したが、これに代えて、圧電振動素子として弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ等の他の圧電振動素子を用いる場合にも本発明は適用可能である。   In the above-described embodiments, the description has been given by taking the quartz resonator using the quartz resonator as an example of the piezoelectric resonator, but instead of this, other piezoelectric resonators such as a surface acoustic wave (SAW) filter are used as the piezoelectric resonator. The present invention is also applicable when using an element.

（ａ）はリッドを基板に載置する前の一例を示す図であり、（ｂ）はリッドを接合している状態の一例を示す図であり、（ｃ）はリッドと基板との接合が完了した状態を示す図である。(A) is a figure which shows an example before mounting a lid on a board | substrate, (b) is a figure which shows an example of the state which has joined the lid, (c) is a figure with joining of a lid and a board | substrate. It is a figure which shows the completed state. 図１（ａ）のＡ部拡大図である。It is the A section enlarged view of Drawing 1 (a).

符号の説明Explanation of symbols

１００ 水晶振動子（電子デバイス）
１０ 水晶振動素子（電子部品）
２０ 基板
２１ キャビティ部
３０ リッド
３０Ａ 板体
３１ 封止材
３２ 金属層
３３ 突起部 100 Crystal resonator (electronic device)
10 Quartz vibration element (electronic component)
20 Substrate 21 Cavity 30 Lid 30A Plate 31 Sealing Material 32 Metal Layer 33 Protrusion

Claims (1)

電子部品と、当該電子部品を収容可能なキャビティ部を有する基板と、前記基板の前記キャビティ部を覆うリッドとを備え、
前記リッドが、板体と、この板体の両面に形成される金属層と、当該金属層の一方の面に設けられるクラッド化された封止材と、当該リッドの全縁部又は縁部の所定の部分に設けられ、前記封止材側に突起する突起部と、を備えて構成されることを特徴とする電子デバイス。 An electronic component, a substrate having a cavity portion that can accommodate the electronic component, and a lid that covers the cavity portion of the substrate,
The lid includes a plate, a metal layer formed on both surfaces of the plate, a clad sealing material provided on one surface of the metal layer, and the entire edge or edge of the lid. An electronic device comprising: a protrusion provided at a predetermined portion and protruding toward the sealing material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009105747A (en) * 2007-10-24 2009-05-14 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Crystal device for surface mounting

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