JP2016158198A - Piezoelectric element mounting package and piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内部に圧電素子を実装するための圧電素子実装用パッケージ、およびこのパッケージに圧電素子を実装してなる圧電デバイスに関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric element mounting package for mounting a piezoelectric element therein, and a piezoelectric device formed by mounting a piezoelectric element in the package.
圧電素子実装用パッケージは、凹部の底面に形成された電極パッドに導電性接着剤を介して電気的に接続される。枠体の上面の凹部の周囲に蓋体で接合することにより、凹部内に圧電素子が気密封止された圧電デバイスが提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。また、このような圧電デバイスは、発振周波数特性に対する要求が非常に多岐にわたるようになってきており、これに応じて圧電素子の形状、寸法及び励振用電極の配置形態が異なる圧電素子が実装された圧電デバイスの種類が非常に多くなってきている。
The package for mounting a piezoelectric element is electrically connected to an electrode pad formed on the bottom surface of the recess through a conductive adhesive. There has been proposed a piezoelectric device in which a piezoelectric element is hermetically sealed in a concave portion by bonding with a lid around the concave portion on the upper surface of the frame (see, for example,
上述した圧電素子実装用パッケージは、圧電素子の種類に対応させて多くの種類の圧電素子実装用パッケージを準備することになるため、部品点数が増加してしまい、生産性が低下してしまう虞があった。 The above-described piezoelectric element mounting package prepares many types of piezoelectric element mounting packages corresponding to the types of piezoelectric elements, which may increase the number of components and reduce productivity. was there.
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、圧電デバイスの種類に対応させて多くの種類の圧電素子実装用パッケージを準備する必要がなく、圧電素子の異なる種類である水晶素子又はSAW素子や、大きさの異なる水晶素子を実装させることが可能な圧電素子用実装用パッケージを提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is not necessary to prepare many types of piezoelectric element mounting packages corresponding to the types of piezoelectric devices, and crystal elements or SAW elements that are different types of piezoelectric elements. In addition, a package for mounting a piezoelectric element capable of mounting crystal elements having different sizes is provided.
本発明の一つの態様による圧電素子用パッケージは、矩形状の基板と、基板の上面の一辺に沿って設けられた電極パッドと、基板の上面の一辺と向かい合う一辺に沿って設けられた接合パッドと、基板の上面であって、電極パッドと接合パッドとの間の位置に設けられた第一凸部と、接合パッドの間の位置に設けられた第二凸部と、を備えたことを特徴とするものである。 A package for a piezoelectric element according to one aspect of the present invention includes a rectangular substrate, an electrode pad provided along one side of the upper surface of the substrate, and a bonding pad provided along one side facing one side of the upper surface of the substrate. And a first convex portion provided at a position between the electrode pad and the bonding pad on the upper surface of the substrate, and a second convex portion provided at a position between the bonding pads. It is a feature.
本発明の一つの態様による圧電素子用パッケージは、矩形状の基板と、基板の上面の一辺に沿って設けられた電極パッドと、基板の上面の一辺と向かい合う一辺に沿って設けられた接合パッドと、基板の上面であって、電極パッドと接合パッドとの間の位置に設けられた第一凸部と、接合パッドの間の位置に設けられた第二凸部と、を備えている。このようにすることにより、矩形状の圧電素板と、圧電素板の上下面に設けられた励振用電極と、励振用電極と間を空けて圧電素板の一辺に沿って設けられた一対の引出電極と、を有した圧電素子の一つである水晶素子の場合には、平面視して水晶素子の自由端が第一凸部又は第二凸部と重なるようにして、電極パッド上に導電性接着剤を介して実装することができる。また、矩形状の圧電素板と、圧電素板の上面に設けられた櫛形電極と、櫛形電極と間を空けて圧電素板の一辺に沿って設けられた引出電極と、を有した圧電素子であるSAW素子の場合には、第一凸部と第二凸部との間に設けられた接着剤にて実装され、接合パッドと引出電極とを電気的に接続することができる。このように、圧電デバイスの種類に対応させて多くの種類のパッケージを準備する必要がなく、圧電素子の異なる種類である水晶素子又はSAW素子や、大きさの異なる水晶素子も実装させることができるため、生産性を向上させることができる。 A package for a piezoelectric element according to one aspect of the present invention includes a rectangular substrate, an electrode pad provided along one side of the upper surface of the substrate, and a bonding pad provided along one side facing one side of the upper surface of the substrate. And a first convex portion provided at a position between the electrode pad and the bonding pad on the upper surface of the substrate, and a second convex portion provided at a position between the bonding pads. By doing so, a rectangular piezoelectric element plate, excitation electrodes provided on the upper and lower surfaces of the piezoelectric element plate, and a pair of electrodes provided along one side of the piezoelectric element plate with a space between the excitation electrodes. In the case of a crystal element that is one of the piezoelectric elements having a lead electrode, the free end of the crystal element overlaps the first convex part or the second convex part in plan view, It can be mounted via a conductive adhesive. Also, a piezoelectric element having a rectangular piezoelectric element plate, a comb-shaped electrode provided on the upper surface of the piezoelectric element plate, and an extraction electrode provided along one side of the piezoelectric element plate with a gap between the comb-shaped electrodes In the case of the SAW element, it is mounted with an adhesive provided between the first convex portion and the second convex portion, and the bonding pad and the extraction electrode can be electrically connected. Thus, it is not necessary to prepare many types of packages corresponding to the types of piezoelectric devices, and it is possible to mount crystal elements or SAW elements that are different types of piezoelectric elements, or crystal elements having different sizes. Therefore, productivity can be improved.
(圧電素子実装用パッケージ)
本実施形態の圧電素子実装用パッケージ110には、図1又は図5に示されているように、基板110aと第一枠体110bによって構成されている。圧電素子実装用パッケージ110は、基板110aの上面と第一枠体110bの内側面によって囲まれた第一凹部K1が形成されている。
(Piezoelectric packaging)
As shown in FIG. 1 or 5, the piezoelectric
基板110aは、矩形状であり、上面で実装された水晶素子120を実装するための実装部材として機能するものである。基板110aの上面の一辺に沿って後述する水晶素子120を実装するための電極パッド111が設けられており、基板110aの一辺と対向する一辺に沿って、後述するSAW素子220を電気的に接続するための接合パッド114が設けられている。また、基板110aに設けられた電極パッド111と接合パッド114との間にあり、基板110aの中心付近には、第一凸部115が設けられている。また、基板110aの上面には、接合パッド114の間に位置するようにして、第二凸部116が設けられている。
The substrate 110a has a rectangular shape and functions as a mounting member for mounting the
基板110aは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなる。基板110aは、絶縁層を一層用いたものであっても、絶縁層を複数層積層したものであってもよい。基板110aの表面には、上面に設けられた電極パッド111と、接合パッド114とを電気的に接続するための配線パターン113が設けられている。また、基板110aの表面及び内層には、基板110aの上面に設けられた電極パッド111又は接合パッド114と、基板110aの下面に設けられた外部端子112とが電気的に接続するための導体部117及び配線パターン113が設けられている。
The substrate 110a is made of an insulating layer made of a ceramic material such as alumina ceramic or glass-ceramic. The substrate 110a may be one using an insulating layer or may be a laminate of a plurality of insulating layers. A
第一枠体110bは、基板110aの上面の外周縁に沿って配置され、基板110aの上面に第一凹部K1を形成するためのものである。第一枠体110bは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料からなり、基板110aと一体的に形成されている。
The
電極パッド111は、図1に示すように、基板110aの上面の一辺に沿って一対で設けられている。電極パッド111は、第一電極パッド111aと第二電極パッド111bにより構成されている。電極パッド111は、基板110aに設けられた導体部117を介して、電極パッド111と外部端子112と電気的に接続されている。外部端子112は、基板110aの下面の四隅に、基板110aの外周縁に沿って設けられている。
As shown in FIG. 1, a pair of
外部端子112は、電子機器等の実装基板(図示せず)と電気的に接合するために用いられる。外部端子112は、基板110aの下面の四隅に設けられている。外部端子112の内の二つの端子は、基板110aの上面に設けられた一対の電極パッド111とそれぞれ電気的に接続されている。また、電極パッド111と電気的に接続されている外部端子112は、基板110aの下面の対角に位置するように設けられている。また、第二外部端子112bは、基板110a及び第一枠体110b内に設けられたビア導体(図示せず)を介し、封止用導体パターン118と電気的に接続されている。
The
配線パターン113は、電極パッド111と、後述する接合パッド114とを電気的に接続するためのものである。第一配線パターン113a及び第二配線パターン113bは、基板110aの上面に設けられ、電極パッド111と、後述する接合パッド114とを電気的に接続されている。第一配線パターン113aの長さと第二配線パターン113bの長さは、略等しい長さとなる。ここで、略等しい長さとは、基板110aの上面及び下面に設けられた第一配線パターン113aの長さと基板110aの上面及び下面に設けられた第二配線パターン113bの長さとの差が0〜200μm異なるものを含むものとする。配線パターン113の長さは、各配線パターン113の中心を通る直線の長さを測定したものとする。
The
接合パッド114は、後述するSAW素子220の引出電極224と電気的に接続させるためのものである。また、接合パッド114は、基板110aの上面で、電極パッド111が設けられている一辺と対向する一辺に沿って設けられている。接合パッド114は、図6に示すワイヤ部142によって、SAW素子220の引出電極224と電気的に接続される。
The
電極パッド111は、第一電極パッド111a及び第二電極パッド111bによって構成されている。また、外部端子112は、第一外部端子112a、第二外部端子112b、第三外部端子112c及び第四外部端子112dによって構成されている。配線パターン113aは、第一配線パターン113a、第二配線パターン113b、第三配線パターン113c及び第四配線パターン113dによって構成されている。接合パッド114は、第一接合パッド114a及び第二接合パッド114bによって構成されている。導体部117は、第一導体部117a及び第二導体部117bによって構成されている。
The
第一電極パッド111aと第一外部端子112aとは、図1に示すように、基板110aに設けられた第三配線パターン113c及び第一導体部117aとにより接続されている。第一電極パッド111aと第一接合パッド114aは、第一配線パターン113aにより接続されている。よって、第一接合パッド114aは、第一外部端子112aと電気的に接続されている。また、第二接合パッド114bと第三外部端子112cとは、図1に示すように、基板110aに設けられた第四配線パターン113d及び第二導体部117bとにより接続されている。第二電極パッド111bと第二接合パッド114bは、第二配線パターン113bによって接続されている。よって、第二電極パッド111bは、第三外部端子112cと電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, the first electrode pad 111a and the first external terminal 112a are connected by a third wiring pattern 113c and a
第一凸部115は、後述する水晶素子120の自由端が、基板110aに直接接触することを抑えるためのものであると共に、後述するSAW素子220を固定するための接着剤141が櫛形電極222側に流れ出ることを抑えるためのものである。また、第一凸部115は、後述するSAW素子220を固定するための接着剤141が櫛形電極222側に流れ出ることを抑えるためのものである。第一凸部115は、電極パッド111と接合パッド114との間に位置し、基板110aの上面の中心付近に設けられている。
The first
第二凸部116は、後述する水晶素子120の自由端が、基板110aに直接接触することを抑えるためのものであると共に、後述するSAW素子220を固定するための接着剤141が引出電極224側に流れ出ることを抑えるためのものである。第二凸部116は、接合パッド115の間に位置、基板110aの上面に設けられている。第一凸部115及び第二凸部116は、例えばタングステン又はモリブデン等から成る導体パターンの表面にニッケルメッキ及び金メッキを順次積層するようにして設けられている。また、第一凸部115及び第二凸部116は、アルミナ等の絶縁性部材で形成されていても構わない。
The second
導体部117は、図1に示すように、基板110aの角部に設けられた切れ込みの内部に設けられている。導体部117の両端は、配線パターン113と接続されている。このようにすることで、電極パッド111又は接合パッド114は、配線パターン113及び導体部117を介して外部端子112と電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
封止用導体パターン118は、蓋体130と接合部材131を介して接合する際に、接合部材131の濡れ性をよくする役割を果たしている。封止用導体パターン118は、第一枠体110bの上面を囲むようにして設けられている。封止用導体パターン118は、例えばタングステン又はモリブデン等から成る導体パターンの表面にニッケルメッキ及び金メッキを順次、第一枠体110bの上面を環状に囲む形態で施すことによって、例えば10〜25μmの厚みに形成されている。
The sealing
また、圧電素子実装用パッケージ110を平面視したときの長辺の寸法が、1.2〜3.2mmであり、短辺の寸法が、1.0〜2.5mmである場合を例にして、電極パッド111、外部端子112及び接合パッド114、第一凸部115及び第二凸部116の大きさを説明する。電極パッド111、外部端子112、接合パッド114、第一凸部115及び第二凸部116の長辺の長さは、0.40〜1.10mmであり、短辺の長さは、0.30〜0.80mmとなっている。
Further, when the piezoelectric
ここで、圧電素子実装用パッケージ110の作製方法について説明する。基板110a及び第一枠体110bがアルミナセラミックスから成る場合、まず所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得た複数のセラミックグリーンシートを準備する。また、セラミックグリーンシートの表面或いはセラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内に、従来周知のスクリーン印刷等によって所定の導体ペーストを塗布する。さらに、これらのグリーンシートを積層してプレス成形したものを、高温で焼成する。最後に、導体パターンの所定部位、具体的には、電極パッド111、外部端子112、配線パターン113、接合パッド114、第一凸部115、第二凸部116、導体部117及び封止用導体パターン118となる部位にニッケルメッキ又、金メッキ、銀パラジウム等を施すことにより作製される。また、導体ペーストは、例えばタングステン、モリブデン、銅、銀又は銀パラジウム等の金属粉末の焼結体等から構成されている。
Here, a manufacturing method of the piezoelectric
(水晶振動子)
水晶振動子は、図2及び図3に示されているように、圧電素子実装用パッケージ110と、圧電素子実装用パッケージ110の第一凹部K1内の基板110aの上面に実装された水晶素子120と、水晶素子120を気密封止するための蓋体130を含んでいる。
(Crystal oscillator)
As shown in FIGS. 2 and 3, the crystal resonator includes a piezoelectric
水晶素子120は、図1及び図2に示されているように、導電性接着剤140を介して電極パッド111上に接合されている。水晶素子120は、安定した機械振動と圧電効果により、電子装置等の基準信号を発振する役割を果たしている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、水晶素子120は、図2及び図3に示されているように、水晶素板121の上面及び下面のそれぞれに励振用電極122及び引出電極123を被着させた構造を有している。励振用電極122は、水晶素板121の上面及び下面のそれぞれに金属を所定のパターンで被着・形成したものである。励振用電極122は、上面に第一励振用電極122aと、下面に第二励振用電極122bを備えている。引出電極123は、励振用電極122から水晶素板121の一辺に向かってそれぞれ延出されている。引出電極123は、上面に第一引出電極123aと、下面に第二引出電極123bとを備えている。第一引出電極123aは、第一励振用電極122aから引き出されており、水晶素板121の一辺に向かって延出するように設けられている。第二引出電極123bは、第二励振用電極122bから引き出されており、水晶素板121の一辺に向かって延出するように設けられている。つまり、引出電極123は、水晶素板121の長辺又は短辺に沿った形状で設けられている。また、本実施形態においては、第一電極パッド111a及び第二電極パッド111bと接続されている水晶素子120の一端を基板110aの上面と接続した固定端とし、他端を基板110aの上面と間を空けた自由端とした片持ち支持構造にて水晶素子120が基板110a上に固定されている。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the
ここで、水晶素子120の動作について説明する。水晶素子120は、外部からの交番電圧が引出電極123から励振用電極122を介して水晶素板121に印加されると、水晶素板121が所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
Here, the operation of the
ここで、水晶素子120の作製方法について説明する。まず、水晶素子120は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し、水晶素板121の外周の厚みを薄くし、水晶素板121の外周部と比べて水晶素板121の中央部が厚くなるように設けるベベル加工を行う。そして、水晶素子120は、水晶素板121の両主面にフォトリソグラフィー技術、蒸着技術又はスパッタリング技術によって、金属膜を被着させることにより、励振用電極122、引出電極123を形成することにより作製される。
Here, a manufacturing method of the
水晶素子120の基板110aへの接合方法について説明する。まず、導電性接着剤140は、例えばディスペンサによって第一電極パッド111a及び第二電極パッド111b上に塗布される。水晶素子120は、導電性接着剤140上に搬送され、導電性接着剤140上に載置される。そして導電性接着剤140は、加熱硬化させることによって、硬化収縮される。水晶素子120は、電極パッド111に接合される。つまり、水晶素子120の第一引出電極123aは、第一電極パッド111aと接合され、第二引出電極123bは、第二電極パッド111bと接合される。これによって、第一外部端子112aと第三外部端子112cが水晶素子120と電気的に接続されることになる。
A method for bonding the
また、水晶素子120は、図3(b)に示すように、水晶素子120の自由端と対向する位置に第一凸部115が配置されているように実装されている。このようにすることによって、水晶素子120の引出電極123と、電極パッド111とが接合している箇所を軸として傾いても、水晶素子120の自由端が第一凸部115に接触するので、基板110aの上面に水晶素子120の自由端が接触することを抑制することできる。仮に、水晶素子120の自由端が基板110aに接触した状態で、落下試験を行うと、水晶素子120の自由端が欠けてしまう虞がある。このようにすることで、水晶素子120の自由端側が欠けてしまうことを抑えつつ、水晶素子120の発振周波数が変動することを低減することができる。
Further, as shown in FIG. 3B, the
また、図3(b)よりも外形寸法の大きい水晶素子120を実装した場合には、水晶素子120は、図4(b)に示すように、水晶素子120の自由端と対向する位置に第二凸部116が配置されているように実装されている。このようにすることによって、水晶素子120の引出電極123と、電極パッド111とが接合している箇所を軸として傾いても、外形寸法の大きい水晶素子120の自由端が第二凸部116に接触するので、基板110aの上面に水晶素子120の自由端が接触することを抑制することできる。仮に、水晶素子120の自由端が基板110aに接触した状態で、落下試験を行うと、水晶素子120の自由端が欠けてしまう虞がある。このようにすることで、水晶素子120の自由端側が欠けてしまうことを抑えつつ、水晶素子120の発振周波数が変動することを低減することができる。
When the
このようにすることにより、外形形状寸法の異なる水晶素子120を圧電素子実装用パッケージ110の第一凹部K1内に実装することができる。よって、使用する水晶素子に合わせて圧電素子実装用パッケージ110を変更する必要がなく、水晶振動子の生産性を向上させることが可能となる。
By doing so, it is possible to mount the
蓋体130は、矩形状であり、真空状態にある第一凹部K1、あるいは窒素ガスなどが充填された第一凹部K1を気密的に封止するためのものである。具体的には、蓋体130は、所定雰囲気で、第一枠体110b上に設けられた封止用導体パターン118の上面に載置される。封止蓋体130の下面に設けられた接合部材131に熱が印加されることで、封止用導体パターン118と溶融接合される。また、蓋体130は、例えば、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。
The
接合部材131は、図3(a)及び図4(a)に示すように、蓋体130の下面の外周縁から第一枠体110b上の封止用導体パターン118にかけて設けられている。接合部材131は、例えば、ガラスの場合には、350℃〜400℃で溶融する鉛フリーガラスである例えばバナジウムを含有した低融点ガラスから構成されている。鉛フリーガラスは、バインダーと溶剤とが加えられペースト状であり、溶融された後固化されることで他の部材と接着する。接合部材131は、例えば、ガラスフリットペーストがスクリーン印刷法で塗布され乾燥することで設けられる。
As shown in FIGS. 3A and 4A, the joining member 131 is provided from the outer peripheral edge of the lower surface of the
接合部材131は、例えば、絶縁性樹脂の場合には、エポキシ樹脂又はポリイミド樹脂から構成されている。蓋体130の下面と封止用導体パターン118の上面との間に設けられた接合部材131の厚みは、30〜100μmとなっている。
For example, in the case of an insulating resin, the bonding member 131 is made of an epoxy resin or a polyimide resin. The thickness of the bonding member 131 provided between the lower surface of the
接合部材131は、例えば、金錫の場合には、接合部材131の層の厚みは、10〜40μmであり、例えば、成分比率が、金が70〜80%、錫が20〜30%のものを使用しても良い。また、接合部材131は、例えば、銀ロウの場合には、接合部材131の層の厚みは、10〜40μmであり、例えば、成分比率が、銀が70〜80%、銅が20〜30%のものを使用しても良い。 For example, when the joining member 131 is gold tin, the thickness of the layer of the joining member 131 is 10 to 40 μm. For example, the component ratio is 70 to 80% for gold and 20 to 30% for tin. May be used. For example, when the joining member 131 is silver brazing, the thickness of the layer of the joining member 131 is 10 to 40 μm. For example, the component ratio is 70 to 80% for silver and 20 to 30% for copper. May be used.
(SAW共振子)
SAW共振子は、図5及び図6に示されているように、圧電素子実装用パッケージ110と、圧電素子実装用パッケージ110の第一凹部K1内の基板110aの上面に実装されたSAW素子220と、SAW素子220を気密封止するための蓋体130と、を含んでいる。
(SAW resonator)
As shown in FIGS. 5 and 6, the SAW resonator includes the piezoelectric
SAW素子220は、圧電素板221の上面に設けられた櫛形電極222と、反射電極223、引出電極224が設けられている。また、SAW素子220は、櫛形電極222に電圧が印加されると、圧電素板221の上面および圧電素板221の上面付近が所定の周波数で振動する性質を有しているので、安定した機械振動を得ることができ電子機械等の基準信号を発信する役割を果たしている。
The
圧電素板221は、櫛形電極222に電圧を印加したとき、櫛形電極222が形成されている圧電素板221の上面および上面付近を所定の周波数で振動させるためのものである。また、圧電素板221は、水晶部材が用いられ、矩形形状の平板状となっている。
The
櫛形電極222は、圧電素板221の上面に設けられ、圧電素板221に電圧を印加させるためのものである。また、櫛形電極222は、第一櫛形電極222a及び第二櫛形電極222bによって構成されており、非接触な状態で互いに対向するように設けられている。
The comb-shaped
反射電極223は、櫛形電極222に印加された電圧により発生した振動を反射させて増幅させるためのものである。また、反射電極223は、第一反射電極223a及び第二反射電極223bによって構成されている。反射電極223は、平面視して、櫛形電極222を挟むようにして設けられている。
The
引出電極224は、櫛形電極222に電圧を印加するときに用いられるものである。引出電極224は、第一引出電極224a及び第二引出電極224bによって構成されている。第一引出電極224aは、第一櫛形電極222aから引き出されており、圧電素板221の一辺に向かって延出するように設けられている。第二引出電極224bは、第二櫛形電極222bから引き出されており、圧電素板221の一辺に向かって延出するように設けられている。つまり、引出電極224は、圧電素板221の長辺又は短辺に沿った形状で設けられている。また、本実施形態においては、第一接合パッド114aと第一引出電極224aとがワイヤ部142にて電気的に接続されており、第二接合パッド114bと第二引出電極224bとがワイヤ部142にて電気的に接続されている。
The
SAW素子220は、圧電素板221の下面と第一凸部115と第二凸部116との間に設けられた接着剤141により固着保持され、圧電素子実装用パッケージ110に実装される。また、接着剤141が、平面視して、圧電素板221の引出電極224側の端部と重なる位置に設けられている。これにより、平面視して、櫛形電極222と接着剤141とが重ならない位置に設けられることになるので、接着剤141が硬化するときに応力が生じても、櫛形電極222に応力がかからないため、発振周波数の変動を抑えることができる。また、接着剤141は、平面視して、反射電極223と重なる位置に設けられている。これにより、接着剤141は、平面視して、櫛形電極222と接着剤141とが重ならない位置に設けられることになるので、接着剤141が硬化するときに応力が生じても、発振に影響の少ない反射電極223に応力がかかるため、発振周波数の変動を抑えることができる。
The
接着剤141は、基板110aとSAW素子220とを固着保持するためのものである。また、接着剤141は、第一凸部115と第二凸部116との間に設けられ、圧電素板221の下面と接合されている。また、接着剤141は、熱可塑性接着剤が用いられ、例えば、エポキシ接着剤が用いられる。このような接着剤141は、まず、第一凸部115と第二凸部116との間に塗付され、塗付された接着剤141を圧電素板221の下面と基板110aの上面とで挟むように載置し、硬化させることで設けられる。
The adhesive 141 is for fixing and holding the substrate 110a and the
また、接着剤141が、第一凸部115と第二凸部116との間に設けられていることにより、接着剤141が流れ出ることなくその場に留まるため、接着剤140の上下方向の厚みを確保することができ、SAW素子220が基板に接触することを低減することができる。また、第一凸部115により、櫛形電極222側に向かって接着剤141が流れ込むことを抑えることができるので、櫛形電極222に接着剤にかかる応力がかかることを低減することができる。また、第二凸部116により、引出電極224側に向かって接着剤130が流れ込むことを抑えることができるので、ワイヤ部142に応力がかかり断線してしまうことを低減することができる。
Further, since the adhesive 141 is provided between the first
ワイヤ部142は、引出電極224と接合パッド114とが接合することで電気的に接続させるためのものである。ワイヤ部142は、例えば、金線が用いられ、ワイヤボンディング接合により接合されている。
The
ワイヤ部142は、一方の端部がSAW素子220の引出電極224と接合され、他方の端部が基板110aに設けられている接合パッド114に接合され、引出電極224と接合パッド114とを電気的に接続している。
One end of the
本発明の圧電素子実装用パッケージ110は、矩形状の基板110aと、基板110aの上面の一辺に沿って設けられた電極パッド111と、基板110aの上面の一辺と向かい合う一辺に沿って設けられた接合パッド114と、基板110aの上面であって、電極パッド111と接合パッド114との間の位置に設けられた第一凸部115と、接合パッド114の間の位置に設けられた第二凸部116とを備えている。このようにすることにより、矩形状の水晶素板121と、水晶素板121の上下面に設けられた励振用電極122と、励振用電極122と間を空けて水晶素板121の一辺に沿って設けられた一対の引出電極123と、を有した圧電素子の一つである水晶素子120の場合には、電極パッド111上に導電性接着剤140を介して実装することができる。また、矩形状の圧電素板221と、圧電素板221の上面に設けられた櫛形電極222と、櫛形電極222と間を空けて圧電素板221の一辺に沿って設けられた引出電極224と、を有した圧電素子であるSAW素子220の場合には、第一凸部115と第二凸部116との間に設けられた接着剤141にて実装され、接合パッド114と引出電極224とを電気的に接続することができる。このように、圧電デバイスの種類に対応させて多くの種類のパッケージを準備する必要がなく、圧電素子の異なる種類である水晶素子120とSAW素子220のどちらも実装させることができるため、生産性を向上させることができる。
The piezoelectric
本発明の圧電デバイスは、矩形状の水晶素板121と、水晶素板121の上下面に設けられた励振用電極122と、励振用電極122と間を空けて水晶素板121の一辺に沿って設けられた一対の引出電極123と、を有し、電極パッド111上に実装された水晶素子120と、水晶素子120を気密封止するための蓋体130と、を備え、水晶素板121の一辺と向かい合う一辺が、平面視して、第一凸部115又は第二凸部116と重なる位置に設けられている。このようにすることにより、水晶素子120の引出電極123と、電極パッド111とが接合している箇所を軸として傾いても、水晶素子120の自由端が第一凸部115又は第二凸部116に接触するので、基板110の上面に水晶素子120の自由端が接触することを抑制することできる。仮に、水晶素子120の自由端が基板110に接触した状態で、落下試験を行うと、水晶素子120の自由端が欠けてしまう虞がある。このようにすることで、水晶素子120の自由端側が欠けてしまうことを抑えつつ、水晶素子120の発振周波数が変動することを低減することができる。また、このようにすることにより、外形形状寸法の異なる水晶素子120を圧電素子実装用パッケージ110の第一凹部K1内に実装することができる。よって、使用する水晶素子ごとに圧電素子実装用パッケージ110を変更する必要がなく、圧電デバイスの生産性を向上させることが可能となる。
The piezoelectric device of the present invention includes a rectangular
また、本発明の圧電デバイスは、圧電素子実装用パッケージ110と、形状の圧電素板221と、圧電素板221の上面に設けられた櫛形電極222と、櫛形電極222と間を空けて圧電素板221の一辺に沿って設けられた引出電極224と、を有し、第一凸部115と第二凸部116との間に設けられた接着剤141にて実装され、接合パッド114と引出電極224とが電気的に接続されたSAW素子220と、SAW素子220を気密封止するための蓋体130と、を備え、接着剤141が、平面視して、圧電素板221の引出電極224側の端部と重なる位置に設けられている。これにより、平面視して、櫛形電極222と接着剤141とが重ならない位置に設けられることになるので、接着剤141が硬化するときに応力が生じても、櫛形電極222に応力がかからないため、発振周波数の変動を抑えることができる。
In addition, the piezoelectric device of the present invention includes a piezoelectric
また、本発明の圧電デバイスは、接着剤141が、平面視して、反射電極223と重なる位置に設けられている。これにより、接着剤141は、平面視して、櫛形電極222と接着剤141とが重ならない位置に設けられることになるので、接着剤141が硬化するときに応力が生じても、発振に影響の少ない反射電極223に応力がかかるため、発振周波数の変動を抑えることができる。
In the piezoelectric device of the present invention, the adhesive 141 is provided at a position overlapping the
また、本発明の圧電デバイスは、接着剤141が、第一凸部115と第二凸部116との間に設けられていることにより、接着剤141が流れ出ることなくその場に留まるため、接着剤141の上下方向の厚みを確保することができ、SAW素子220が基板に接触することを低減することができる。また、第一凸部115により、櫛形電極222側に向かって接着剤141が流れ込むことを抑えることができるので、接着剤141にかかる応力が櫛形電極222にかかることを低減することができる。また、第二凸部116により、引出電極224側に向かって接着剤130が流れ込むことを抑えることができるので、ワイヤ部142に応力がかかり断線してしまうことを低減することができる。
In the piezoelectric device of the present invention, since the adhesive 141 is provided between the first
(第一変形例)
本実施形態の第一変形例である水晶発振器は、図6〜図8に示すように、基板210aの下面に第二枠体210cと、基板210aの下面に実装された集積回路素子150とを備えている点において本実施形態の水晶振動子と異なる。水晶発振器は、図6及び図7に示されているように、圧電素子実装用パッケージ210と、圧電素子実装用パッケージ210の第一凹部K1内の基板210aの上面に実装された水晶素子120と、圧電素子実装用パッケージ210の第二凹部K2内の基板210aの下面に実装された集積回路素子150と、水晶素子120を気密封止するための蓋体130と、を含んでいる。また、基板210aの下面には、集積回路素子150を実装するための接続パッド219が設けられている。
(First modification)
As shown in FIGS. 6 to 8, the crystal oscillator according to the first modification of the present embodiment includes a second frame 210c on the lower surface of the substrate 210a and an
第二枠体210cは、基板210aの下面の外周縁に沿って配置され、基板210aの下面に第二凹部K2を形成するためのものである。第一枠体210b及び第二枠体210cは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料からなり、基板210aと一体的に形成されている。第二枠体210cの下面の四隅には、外部端子212が設けられている。
The 2nd frame 210c is arrange | positioned along the outer periphery of the lower surface of the board | substrate 210a, and is for forming the 2nd recessed part K2 in the lower surface of the board | substrate 210a. The first frame 210b and the second frame 210c are made of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, and are formed integrally with the substrate 210a.
外部端子212は、水晶発振器を電子機器等の実装基板に実装するためのものである。外部端子212は、第二枠体210cの下面の四隅に設けられている。外部端子212は、基板210aの下面に設けられた六つの接続パッド219の内の四つと電気的に接続されている。また、外部端子212の内の一つは、電子機器等の実装基板上の基準電位であるグランド電位と接続されている実装パッドと接続されている。これにより、封止用導体パターン218に接合された蓋体130がグランド電位となっている外部端子212に接続される。よって、蓋体130がグランド電位となっている外部端子212と接続されている場合と比較して、蓋体130による第一凹部K1内のシールド性が向上する。また、外部端子212の内の他の一つは、出力端子として用いられ、外部端子212の内他の一つは、電源電圧端子として用いられる。
The
接続パッド219は、集積回路素子150を実装するために用いられている。また、接続パッド219は、例えば、六つ設けられており、基板210aと第二枠体210cとで形成された第二凹部K2内の基板210aの下面に三つずつ並んで配置されている。集積回路素子150の接続端子151と、接続パッド219とは、図9に示すように、導電性接合材143を介して機械的・電気的に接合されている。
The
集積回路素子150は、例えば、複数個の接続端子151を有した矩形状のフリップチップ型集積回路素子が用いられ、その回路形成面(上面)には、水晶素子120に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路部が設けられている。この発振回路部で生成された出力信号は、第二枠体210cの外部端子112の内の一つを介して水晶発振器の外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。
As the
導電性接合材143は、例えば、銀ペースト又は鉛フリー半田により構成されている。また、導電性接合材143には、塗布し易い粘度に調整するための添加した溶剤が含有されている。鉛フリー半田の成分比率は、錫が95〜97.5%、銀が2〜4%、銅が0.5〜1.0%のものが使用されている。
The
このような水晶発振器においても、上述した効果を奏することができ、安定した発振周波数を出力することができる。 Even in such a crystal oscillator, the above-described effects can be achieved, and a stable oscillation frequency can be output.
尚、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。上記の実施形態では、電極パッド111と外部端子112とが基板110内に設けられた導体部117によって電気的に接続されていたが、基板の側面に配線パターンを設けて、電極パッド111と外部端子112とを電気的に接続すするようにしても構わない。また、上記の実施形態の第一変形例では、水晶素子は、AT用水晶素子を用いた場合を説明したが、基部と、基部の側面より同一の方向に延びる二本の平板形状の振動腕部とを有する音叉型屈曲水晶素子を用いても構わない。
In addition, it is not limited to this embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. In the above embodiment, the
また、水晶素子120は、水晶素板121の外周の厚みを薄くし、水晶素板121の外周部と比べて水晶素板121の中央部が厚くなるように設けるベベル加工を用いても構わない。また、水晶素子120のベベル加工方法について説明する。所定の粒度のメディアと砥粒とを備えた研磨材と、所定の大きさに形成された水晶素板121とを用意する。円筒体に用意した研磨材と水晶素板121とを入れ、円筒体の開口した端部をカバーで塞ぐ。研磨材と水晶素板121とを入れた円筒体を、円筒体の中心軸線を回転軸として回転させる水晶素板121が研磨材で研磨されてベベル加工が行われる。
In addition, the
上記実施形態の圧電デバイスのSAW共振子220の櫛形電極222の上面に絶縁性樹脂を設けても構わない。このようにすることにより、金属くずなどの異物が、櫛形電極222間に付着して短絡してしまうことを抑えることができる。
An insulating resin may be provided on the upper surface of the comb-shaped
上記実施形態の発振器では、水晶素子120を実装していたが、図9に示すように、SAW素子220を実装しても構わない。SAW発振器の場合には、また、第一凸部215は、集積回路素子150が動作するときに発生する熱の影響を低減させる役割を果たしている。第一凸部215は、基板210aとSAW素子220を固着保持している接着剤141との近接する位置に設けられている。このため、集積回路素子150が動作するときに生じた熱は、まず、接続パッド219から基板210aに移動し、基板210aから第一凸部215を経由し、基板210aの表面を伝わって接着剤へ移動し、その後、SAW素子220へ移動することとなる。従って、第一凸部215を設けることで、集積回路素子150からSAW素子220まで熱が移動する速度を遅くし、SAW素子220の熱の影響を低減させることができる。
In the oscillator of the above embodiment, the
110a、210a・・・基板
110b、210b・・・第一枠体
210c・・・第二枠体
110、210・・・圧電素子実装用パッケージ
111、211・・・電極パッド
112、212・・・外部端子
113、213・・・配線パターン
114、214・・・接合パッド
115、215・・・第一凸部
116、216・・・第二凸部
117・・・導体部
118、218・・・封止用導体パターン
219・・・接続パッド
120・・・水晶素子
220・・・SAW素子
121、221・・・圧電素板(水晶素板)
122・・・励振用電極
222・・・櫛形電極
123、224・・・引出電極
130・・・蓋体
131・・・接合部材
140・・・導電性接着剤
141・・・接着剤
142・・・ワイヤ部
143・・・導電性接合材
150・・・集積回路素子
K1・・・第一凹部
K2・・・第二凹部
110a, 210a ...
122 ...
Claims (4)
前記基板の上面の一辺に沿って設けられた電極パッドと、
前記基板の上面の前記一辺と向かい合う一辺に沿って設けられた接合パッドと、
前記基板の上面であって、前記電極パッドと前記接合パッドとの間の位置に設けられた第一凸部と、
前記接合パッドの間の位置に設けられた第二凸部と、を備えたことを特徴とする圧電素子実装用パッケージ。 A rectangular substrate;
An electrode pad provided along one side of the upper surface of the substrate;
A bonding pad provided along one side facing the one side of the upper surface of the substrate;
A first protrusion provided on a top surface of the substrate and between the electrode pad and the bonding pad;
A piezoelectric element mounting package comprising: a second convex portion provided at a position between the bonding pads.
矩形状の水晶素板と、前記水晶素板の上下面に設けられた励振用電極と、前記励振用電極と間を空けて前記水晶素板の一辺に沿って設けられた一対の引出電極と、を有し、前記電極パッド上に実装された水晶素子と、
前記水晶素子を気密封止するための蓋体と、を備え、
前記水晶素板の一辺と向かい合う一辺が、平面視して、前記第一凸部又は前記第二凸部と重なる位置に設けられていることを特徴とする圧電デバイス。 A package for mounting a piezoelectric element according to claim 1;
A rectangular crystal base plate, excitation electrodes provided on the upper and lower surfaces of the crystal base plate, and a pair of extraction electrodes provided along one side of the crystal base plate with a space between the excitation electrodes; And a crystal element mounted on the electrode pad,
A lid for hermetically sealing the crystal element,
One side facing the one side of the crystal element plate is provided at a position overlapping the first convex part or the second convex part in plan view.
矩形状の圧電素板と、前記圧電素板の上面に設けられた櫛形電極と、前記櫛形電極と間を空けて前記圧電素板の一辺に沿って設けられた引出電極と、を有し、前記第一凸部と前記第二凸部との間に設けられた接着剤にて実装され、前記接合パッドと前記引出電極とが電気的に接続されたSAW素子と、
前記SAW素子を気密封止するための蓋体と、を備え、
前記接着剤が、平面視して、前記圧電素板の前記引出電極側の端部と重なる位置に設けられていることを特徴とする圧電デバイス。 A package for mounting a piezoelectric element according to claim 1;
A rectangular piezoelectric element plate, a comb electrode provided on the upper surface of the piezoelectric element plate, and an extraction electrode provided along one side of the piezoelectric element plate with a gap between the comb electrodes, A SAW element mounted with an adhesive provided between the first convex portion and the second convex portion, wherein the bonding pad and the extraction electrode are electrically connected;
A lid for hermetically sealing the SAW element,
The piezoelectric device, wherein the adhesive is provided at a position overlapping the end of the piezoelectric element plate on the extraction electrode side in plan view.
前記SAW素子には、平面視して、前記櫛形電極を挟むようにして設けられた反射電極と、を備え、
前記接着剤が、平面視して、前記圧電素板の前記反射電極と重なる位置に設けられていることを特徴とする圧電デバイス。 The piezoelectric device according to claim 3,
The SAW element includes a reflective electrode provided so as to sandwich the comb electrode in plan view,
The piezoelectric device, wherein the adhesive is provided at a position overlapping the reflective electrode of the piezoelectric base plate in plan view.
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CN107819450A (en) * | 2017-11-13 | 2018-03-20 | 成都泰美克晶体技术有限公司 | A kind of complete quartz crystal resonator for improving encapsulating structure and preparation method thereof |
-
2015
- 2015-02-26 JP JP2015036207A patent/JP2016158198A/en active Pending
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CN107819450A (en) * | 2017-11-13 | 2018-03-20 | 成都泰美克晶体技术有限公司 | A kind of complete quartz crystal resonator for improving encapsulating structure and preparation method thereof |
CN107819450B (en) * | 2017-11-13 | 2024-01-26 | 成都泰美克晶体技术有限公司 | Full quartz crystal resonator with improved packaging structure and preparation method thereof |
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