JP5146222B2

JP5146222B2 - Piezoelectric vibration device

Info

Publication number: JP5146222B2
Application number: JP2008242814A
Authority: JP
Inventors: 崇白井; 和靖阪本
Original assignee: Daishinku Corp
Current assignee: Daishinku Corp
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2028-09-22
Also published as: JP2010074751A

Description

本発明は、電子機器等に用いられる圧電振動デバイスに関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibration device used for an electronic apparatus or the like.

水晶振動子は移動体通信機器等の電子機器に広く用いられている圧電振動デバイスである。音叉型水晶振動子は、時計等の基準信号の周波数発生源として従来から使用されている。最近の電子機器等の小型化・薄型化に伴って、音叉型水晶振動子もさらなる低背化が必要となってきている。 A crystal resonator is a piezoelectric vibration device widely used in electronic devices such as mobile communication devices. A tuning fork type crystal resonator has been conventionally used as a frequency generation source of a reference signal such as a clock. With recent downsizing and thinning of electronic devices, tuning fork crystal units are required to be further reduced in height.

音叉型水晶振動子の一例を図１０に示す。図１０では、基部２１０と、該基部の一端側２００から突出して形成された一対の振動腕２１１，２１２とで構成される振動片本体２１と、前記基部の一端側２００から一定距離だけ離間した他端部２０１から突出形成された接続部２２０と、該接続部と繋がり、基部２１０の幅方向に延長された連結部２２１を有し、前記振動腕と同方向に伸長する支持体２２とからなる形態の音叉型圧電振動片２（以下、振動片と略記）となっている。このような振動片２は前記支持体２２の一部分が、上部に開口部４を有する筐体１の内部に接合材を介して接合されている。そして開口部４は平板状の蓋体で気密封止されている。このような形態の音叉型水晶振動子は例えば特許文献１に開示されている。 An example of a tuning fork crystal unit is shown in FIG. In FIG. 10, the resonator element main body 21 composed of a base 210 and a pair of vibrating arms 211 and 212 formed to protrude from one end side 200 of the base is separated from the one end side 200 of the base by a certain distance. A connecting portion 220 protruding from the other end 201, and a support 22 connected to the connecting portion and extending in the width direction of the base 210 and extending in the same direction as the vibrating arm. The tuning-fork type piezoelectric vibrating piece 2 (hereinafter abbreviated as a vibrating piece) is formed. In such a vibrating piece 2, a part of the support 22 is joined to the inside of the housing 1 having the opening 4 in the upper part via a joining material. The opening 4 is hermetically sealed with a flat lid. A tuning-fork type crystal resonator having such a configuration is disclosed in Patent Document 1, for example.

特開２００４−３５７１７８号JP 2004-357178 A

しかしながら、音叉型水晶振動子が小型化・低背化がさらに進行してくると振動片の上主面と蓋体との距離（クリアランス）を充分に確保することができず、例えば外部衝撃等を受けた際に、蓋体と振動片とが接触し、発振異常や振動片の欠損による発振停止等の不具合が発生することがあった。また、音叉型水晶振動子の製造工程には筐体内部に設けられた搭載パッド上に、振動片を搭載する工程があるが、音叉型水晶振動子が超小型になってくると、振動片を搭載パッド上に精度良く搭載することが困難になってきている。 However, if the tuning fork type crystal resonator is further reduced in size and lowered in height, a sufficient distance (clearance) between the upper main surface of the resonator element and the lid cannot be secured. In some cases, the lid and the vibrating piece come into contact with each other, causing problems such as an oscillation abnormality or oscillation stop due to a missing piece. In addition, the tuning fork crystal unit manufacturing process includes a step of mounting a resonator element on a mounting pad provided inside the housing. However, when the tuning fork crystal unit becomes very small, It is becoming difficult to mount the IC on the mounting pad with high accuracy.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、超小型であっても低背化を図るとともに、安定した振動片の搭載を行うことができる圧電振動デバイスを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a piezoelectric vibration device capable of reducing the height and mounting a stable resonator element even if it is ultra-compact. Is.

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、基部と、該基部の一端側から突出形成された一対の振動腕とで構成される振動片本体と、前記基部の他端側から突出形成された接続部と、前記接続部と繋がり、少なくとも前記基部の幅方向に延長された連結部を有する支持体とからなる音叉型圧電振動片が、筐体の内部に収容された圧電振動デバイスであって、前記支持体は、該支持体の他の領域よりも幅広となる幅広領域を有しており、前記幅広領域で該支持体が、筐体内に形成された凸状の搭載パッドと接合されてなり、前記幅広領域の前記搭載パッドと対応する位置には、前記搭載パッドと嵌合する凹部が形成されている。 In order to achieve the above-mentioned object, the invention of claim 1 is directed to a resonator element body including a base portion and a pair of vibrating arms protruding from one end side of the base portion, and protruding from the other end side of the base portion. A piezoelectric vibrating device in which a tuning fork type piezoelectric vibrating piece comprising a formed connecting portion and a support body connected to the connecting portion and having at least a connecting portion extended in the width direction of the base is housed in a housing The support body has a wide area that is wider than other areas of the support body, and the support body has a convex mounting pad formed in a housing in the wide area. At the position corresponding to the mounting pad in the wide region, a recess that fits with the mounting pad is formed.

このような構造によると、前記支持体の幅広領域には前記搭載パッドと嵌合する凹部が形成されているため、凸状の搭載パッドと嵌合状態で接合される。これより、前記振動片本体の筐体の内底面からの高さを低くすることができる。つまり、蓋体と振動片本体との距離を拡大することができる。また、従来の圧電振動デバイスにおける蓋体と振動片本体との距離を維持しつつ、圧電振動デバイスの低背化を図ることも可能となる。 According to such a structure, since the recessed part fitted with the said mounting pad is formed in the wide area | region of the said support body, it joins with a convex mounting pad in a fitting state. Thereby, the height from the inner bottom surface of the casing of the vibration piece main body can be reduced. That is, the distance between the lid body and the resonator element main body can be increased. It is also possible to reduce the height of the piezoelectric vibration device while maintaining the distance between the lid body and the vibration piece main body in the conventional piezoelectric vibration device.

さらに上記構造であれば、前記支持体が該支持体の他の領域よりも幅広となる幅広領域を有しており、前記幅広領域で該支持体が筐体内に形成された凸状の搭載パッドと接合され、前記幅広領域の前記搭載パッドと対応する位置には、前記搭載パッドと嵌合する凹部が形成されているので、振動片本体を搭載パッドへ搭載する際に、前記凹部が搭載パッドに対して位置決めの機能、つまり“ガイド”の機能を果たすことになる。これにより、圧電振動デバイスが超小型になっても音叉型圧電振動片の搭載パッドへの搭載位置ずれを抑制し、安定した搭載が可能となる。また、前記幅広領域を有することによって、より前記位置決め機能の効果を向上させることができる。さらに、振動片本体と搭載パッドとが嵌合状態で接合されることから、振動片本体と搭載パッドとの接合を補強することができ、水平方向の応力に対して所謂“アンカー効果”として機能することになる。 Further, in the above structure, the support has a wide area that is wider than other areas of the support, and the convex mounting pad in which the support is formed in the housing in the wide area. And a recess that fits with the mounting pad is formed at a position corresponding to the mounting pad in the wide region. Therefore, when the resonator element body is mounted on the mounting pad, the recess is mounted on the mounting pad. On the other hand, it performs a positioning function, that is, a “guide” function. As a result, even if the piezoelectric vibration device becomes ultra-small, the mounting position shift of the tuning fork type piezoelectric vibrating piece to the mounting pad is suppressed, and stable mounting becomes possible. Moreover, the effect of the positioning function can be further improved by having the wide region. Furthermore, since the resonator element main body and the mounting pad are joined in a fitted state, the joint between the vibrator element main body and the mounting pad can be reinforced and functions as a so-called “anchor effect” against horizontal stress. Will do.

上記構成において、前記幅広領域を支持体の先端に近接した位置に形成し、当該位置で搭載パッドと接合することによって、一対の振動腕からの距離を長く確保することができ、振動腕の振動エネルギーの伝搬漏れ（所謂、“振動漏れ”）を抑制することができ、好適である。また、前記幅広領域に凹部を形成することによって該凹部の内壁面で、一対の振動腕の振動エネルギーの反射が生じ、前記振動漏れを抑制することができる。 In the above-described configuration, the wide region is formed at a position close to the tip of the support, and by joining the mounting pad at the position, a long distance from the pair of vibrating arms can be ensured. Energy propagation leakage (so-called “vibration leakage”) can be suppressed, which is preferable. In addition, by forming a recess in the wide region, reflection of vibration energy of a pair of vibrating arms occurs on the inner wall surface of the recess, and the vibration leakage can be suppressed.

また、前記幅広領域の幅方向において、外側の領域だけが薄肉化されていてもよい。このような構造であれば、前記幅広領域の幅方向において外側の領域だけが薄肉化され、前記幅広領域の幅方向内側の領域は薄肉化されていない。つまり、幅広領域の幅方向外側の領域に凹部が形成されることになり、当該凹部と凸状の搭載パッドとが嵌合状態にて接合される。ここで、前記幅広領域の幅方向内側の領域が振動片本体の幅方向（振動腕と直交する方向）における位置決めガイドとして機能する。これにより、圧電振動デバイスが超小型になっても音叉型圧電振動片の搭載パッドへの搭載位置ずれを抑制し、安定した搭載を行うことができる。 Further, only the outer region may be thinned in the width direction of the wide region. With such a structure, only the outer region in the width direction of the wide region is thinned, and the inner region in the width direction of the wide region is not thinned. That is, a concave portion is formed in a region outside the wide region in the width direction, and the concave portion and the convex mounting pad are joined in a fitted state. Here, the inner region in the width direction of the wide region functions as a positioning guide in the width direction of the resonator element main body (direction orthogonal to the vibrating arm). As a result, even if the piezoelectric vibrating device becomes ultra-small, it is possible to suppress the mounting position shift of the tuning fork type piezoelectric vibrating piece to the mounting pad and perform stable mounting.

前記支持体と前記搭載パッドとの接合部材に金属バンプを用い、ＦＣＢ法（ＦｌｉｐＣｈｉｐＢｏｎｄｉｎｇ）による金属拡散接合を行うことで、支持体と搭載パッドとを高精度で接合することができる。前記金属バンプとして、例えばメッキバンプやスタッドバンプ（ワイヤバンプ）を用いることができる。このとき、前記金属バンプを多数の金属バンプの１群として形成してもよい。このような構成とすることで、被接合部材側への金属バンプの転写率（筐体に接合された音叉型圧電振動片を筐体から引き剥がした際に、接合前に接合部材側に形成した金属バンプが被接合部材側に残存する（転写する）率）を向上させて、支持体と搭載パッドとの接合強度をより向上させることができる。なお、前記接合部材として金属バンプ以外に導電性接着材を用いてもよい。 By using metal bumps as bonding members between the support and the mounting pad and performing metal diffusion bonding by FCB (Flip Chip Bonding), the support and the mounting pad can be bonded with high accuracy. As the metal bump, for example, a plating bump or a stud bump (wire bump) can be used. At this time, the metal bumps may be formed as a group of many metal bumps. By adopting such a configuration, the transfer rate of the metal bumps to the bonded member side (when the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece bonded to the casing is peeled off from the casing, it is formed on the bonding member side before bonding. The rate of remaining (transferred) metal bumps on the bonded member side can be improved, and the bonding strength between the support and the mounting pad can be further improved. In addition to the metal bumps, a conductive adhesive may be used as the joining member.

本発明において、支持体は前記接続部と繋がり、前記基部の幅方向に延長された連結部を有した構造となっている。つまり、基部の幅方向に延長された連結部を有していればよく、例えば図１０に示す従来の支持体の構造のように、一対の振動腕と同方向に伸長する部位が連結部に繋がっている構造や、連結部のみで構成された支持体であってもよい。 In the present invention, the support body is connected to the connection portion and has a connection portion extended in the width direction of the base portion. In other words, it is only necessary to have a connecting portion extended in the width direction of the base portion. For example, as in the structure of the conventional support shown in FIG. The support body comprised only by the structure connected and the connection part may be sufficient.

−第１の実施形態−
本発明の第１の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施形態を示す音叉型水晶振動子の平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線における断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線における断面図で、図４は図１における幅広領域の部分拡大図である。なお、図１乃至４において音叉型水晶振動片に形成される各種電極の記載は省略している。また、図２乃至３において筐体底面に形成される外部接続端子の記載を省略している。 -First embodiment-
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of a tuning-fork type crystal resonator showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 4 is a partially enlarged view of the wide region in FIG. 1 to 4, various electrodes formed on the tuning fork type crystal vibrating piece are not shown. Further, in FIG. 2 to FIG. 3, the description of the external connection terminals formed on the bottom surface of the housing is omitted.

本実施形態では音叉型水晶振動子（以下、水晶振動子と略記）が使用されている。水晶振動子は、図１に示す音叉型水晶振動片２（以下、振動片と略記）と、上部に開口部４を有し、前記振動片２を収容する筐体１と、前記開口部４を気密封止する平板状の蓋体（図示省略）を主要部材として構成されている。 In this embodiment, a tuning fork type crystal resonator (hereinafter abbreviated as “crystal resonator”) is used. The crystal resonator includes a tuning-fork type crystal vibrating piece 2 (hereinafter abbreviated as a vibrating piece) shown in FIG. 1, an opening 4 at the top, a housing 1 for housing the vibrating piece 2, and the opening 4. A plate-like lid (not shown) for hermetically sealing is used as a main member.

図１に示すように振動片２は、振動片本体２１と接続部２２０と支持体２２とで構成されている。振動片本体２１は、一対の振動腕２１１，２１２と基部２１０とからなり、一対の振動腕２１１，２１２は基部２１０の一端側２００から突出して形成されている。 As shown in FIG. 1, the resonator element 2 includes a resonator element main body 21, a connection portion 220, and a support body 22. The resonator element main body 21 includes a pair of vibrating arms 211 and 212 and a base 210, and the pair of vibrating arms 211 and 212 is formed to protrude from one end side 200 of the base 210.

接続部２２０は、基部２１０の他端側２０１から突出して形成されており、基部２１０の幅方向（図１に示すＸ軸方向）の中心を通り、一定幅を有している。 The connection part 220 is formed so as to protrude from the other end side 201 of the base part 210 and passes through the center of the base part 210 in the width direction (X-axis direction shown in FIG. 1) and has a constant width.

図１において支持体２２は、平面視でアルファベットの“Ｕ”の形状となっており、接続部２２０を介して振動片本体２１と一体的に繋がっている。そして、支持体２２は接続部２２０から基部２１０の幅方向（図１に示すＸ軸方向）に、振動片本体２１の外側まで左右双方向に延長された一対の連結部２２１，２２１と、該連結部の終端から振動腕２１１，２１２と同方向に伸長した一対の支持腕２２２，２２２と、該支持腕の幅寸法（Ｘ軸方向の寸法）よりも幅広の幅広領域２２３，２２３とから構成されている。なお、振動片２は１枚の水晶ウエハ（Ｚ板）から多数個の振動片２，２，・・・，２がウエットエッチングによって一括で成形される。 In FIG. 1, the support 22 has an alphabet “U” shape in plan view, and is integrally connected to the resonator element main body 21 via the connection portion 220. The support body 22 includes a pair of connecting portions 221 and 221 extending in the left and right directions from the connecting portion 220 to the outside of the resonator element main body 21 in the width direction of the base portion 210 (X-axis direction shown in FIG. 1), A pair of support arms 222 and 222 extending in the same direction as the vibrating arms 211 and 212 from the end of the connecting portion, and wide regions 223 and 223 that are wider than the width dimension (dimension in the X-axis direction) of the support arm. Has been. The vibrating piece 2 is formed by batch etching of a large number of vibrating pieces 2, 2,..., 2 from a single quartz wafer (Z plate).

一対の振動腕２１１，２１２の両主面には、振動片２の小型化によって劣化する直列共振抵抗値（本実施形態ではＣＩ（ＣｒｙｓｔａｌＩｍｐｅｄａｎｃｅ）値、以下同様）を改善するために、溝（図示省略）が形成されている。この振動腕２１１，２１２の表面（両主面および側面）には異電位で構成された２つの励振電極（図示省略）と、これらの励振電極から引き出された引出電極（図示省略）とが設けられている。また、２つの励振電極の一部は振動腕の溝の内部に形成されている。このため、振動片２を小型化しても振動腕の振動損失が抑制され、ＣＩ値を低く抑えることができる。 In order to improve a series resonance resistance value (CI (Crystal Impedance) value in the present embodiment, the same applies hereinafter) that deteriorates due to downsizing of the resonator element 2 on both main surfaces of the pair of vibrating arms 211 and 212, a groove ( (Not shown) is formed. On the surfaces (both main surfaces and side surfaces) of the vibrating arms 211 and 212, there are provided two excitation electrodes (not shown) configured with different potentials, and extraction electrodes (not shown) drawn from these excitation electrodes. It has been. Part of the two excitation electrodes is formed inside the groove of the vibrating arm. For this reason, even if the vibrating piece 2 is downsized, the vibration loss of the vibrating arm is suppressed, and the CI value can be suppressed low.

上記した振動片２の励振電極と引出電極とは、例えば、クロムの下地電極層と、金の上部電極層とから構成された積層薄膜である。これらの薄膜は、真空蒸着法等の手法により、全面に形成された後、フォトリソグラフィ法によってメタルエッチングして所望の形状に形成される。なお、本実施形態では励振電極及び引出電極はクロム，金の順に形成されているが、例えば、クロム，銀の順や，クロム，金，クロムの順や，クロム，銀，クロムの順等であってもよい。 The excitation electrode and the extraction electrode of the vibrating piece 2 are, for example, a laminated thin film composed of a chromium base electrode layer and a gold upper electrode layer. These thin films are formed on the entire surface by a technique such as vacuum deposition, and then formed into a desired shape by metal etching by photolithography. In this embodiment, the excitation electrode and the extraction electrode are formed in the order of chromium and gold. For example, the order of chromium and silver, the order of chromium, gold and chromium, the order of chromium, silver and chromium, etc. There may be.

図１乃至３では図示していないが、振動腕２１１，２１２の先端領域の表裏主面および内外側面にも前記励振電極が周状に形成されている。また、基部２１０の表裏主面にも同材料の電極が形成されており、接続部２２０および連結部２２１，２２１を経由して幅広領域２２３，２２３に形成された接合電極（後述）まで延設されている。 Although not shown in FIGS. 1 to 3, the excitation electrodes are also formed in a circumferential shape on the front and back main surfaces and inner and outer surfaces of the tip regions of the vibrating arms 211 and 212. In addition, electrodes of the same material are also formed on the front and back main surfaces of the base portion 210 and extend to the joining electrodes (described later) formed in the wide regions 223 and 223 via the connecting portion 220 and the connecting portions 221 and 221. Has been.

振動腕２１１，２１２の先端領域の励振電極の上層には、金からなる調整用金属膜（図示省略）が電解メッキ法によって形成されている。なお、前記調整用金属膜の材料は、金に限定されるものでなく、例えば銀（Ａｇ）を用いてもよい。また、前記調整用金属膜の成膜には電解メッキ法以外に無電解メッキ法や真空蒸着法等を用いてもよい。なお、水晶振動子の周波数の微調整は前記調整用金属膜の質量を削減することによって行われる。 An adjustment metal film (not shown) made of gold is formed on the upper layer of the excitation electrode in the tip region of the vibrating arms 211 and 212 by electrolytic plating. The material of the adjustment metal film is not limited to gold, and for example, silver (Ag) may be used. In addition to the electrolytic plating method, an electroless plating method, a vacuum deposition method, or the like may be used for forming the adjustment metal film. Note that the fine adjustment of the frequency of the crystal unit is performed by reducing the mass of the adjustment metal film.

幅広領域２２３，２２３の幅方向（Ｘ軸方向）の寸法は、支持体２２の他の領域、例えば支持腕２２２の幅寸法（Ｘ軸方向）よりも大きくなっており、支持体の先端側から一定長だけが幅広領域となっている（図１参照）。そして、図２に示すように、幅広領域２２３，２２３には部分的に薄肉となった凹部２３，２３が各々形成されている。具体的に、凹部２３，２３は幅広領域２２３，２２３の両主面の内、一対の搭載パッド１４，１４との接合面側の主面にウエットエッチングによって所定の深さで形成されている。本実施形態では凹部２３の深さは、０．０４〜０．０５ｍｍの深さとなっている（振動片２の厚みは約０．１ｍｍ）。なお、前記凹部の深さは一例であり、前記深さに限定されるものではない。 The width direction (X-axis direction) of the wide regions 223 and 223 is larger than the other region of the support 22, for example, the width of the support arm 222 (X-axis direction). Only a certain length is a wide area (see FIG. 1). As shown in FIG. 2, the wide regions 223 and 223 are respectively formed with recesses 23 and 23 that are partially thin. Specifically, the recesses 23 and 23 are formed at a predetermined depth by wet etching on the main surface of the wide regions 223 and 223 on both sides of the joint surface with the pair of mounting pads 14 and 14. In the present embodiment, the depth of the concave portion 23 is 0.04 to 0.05 mm (the thickness of the resonator element 2 is about 0.1 mm). In addition, the depth of the said recessed part is an example, and is not limited to the said depth.

前記凹部２３，２３は幅広領域を幅方向に貫くように形成されており、凹部２３の長手方向（Ｙ軸方向）の寸法は搭載パッド１４の外形寸法（筐体の長手方向と同方向における寸法）よりも僅かに大きく設定されている。なお、本実施形態において凹部の形状は、平面視では略矩形で、断面視では略台形となっており、凹部の底面における外形寸法は凹部の上面における外形寸法よりも小さく形成されており、凹部の上面と底面との間の壁面はテーパー状の斜面となっている。しかしながら、凹部の形状は本形状に限定されるものではない。図２において凹部の断面形状は、凹部を形成する各辺が直線であるとともに左右対称性を有する形状となっているが、左右非対称形状の凹部であっても本発明は適用可能である。また、本実施形態において凹部はウエットエッチングによる化学的溶解によって形成されているがウエットエッチング（湿式エッチング）に限定されるものではなく、機械的エッチング（乾式エッチング）によって形成してもよい。なお、凹部２３の内壁面は金属膜（接合電極）で覆われており、基部に形成された電極と電気的に接続されている。 The recesses 23 and 23 are formed so as to penetrate the wide region in the width direction, and the dimension in the longitudinal direction (Y-axis direction) of the recess 23 is the outer dimension of the mounting pad 14 (the dimension in the same direction as the longitudinal direction of the housing). ) Is set slightly larger. In the present embodiment, the shape of the recess is substantially rectangular in plan view and substantially trapezoidal in cross-section, and the outer dimension on the bottom surface of the recess is smaller than the outer dimension on the upper surface of the recess. The wall surface between the upper surface and the bottom surface is a tapered slope. However, the shape of the recess is not limited to this shape. In FIG. 2, the cross-sectional shape of the recess is a shape in which each side forming the recess is straight and has left-right symmetry, but the present invention can also be applied to a recess having a left-right asymmetric shape. In this embodiment, the recess is formed by chemical dissolution by wet etching, but is not limited to wet etching (wet etching), and may be formed by mechanical etching (dry etching). The inner wall surface of the recess 23 is covered with a metal film (bonding electrode) and is electrically connected to the electrode formed on the base.

筐体１は、上部に開口部４を有する断面視凹形状の容器体で、セラミックシートが３層（第１層１１、第２層１２、第３層１３）積層された積層体であり、焼成よって一体成形されている（図２参照）。そして、図１に示すように筐体１の対向する２つの長辺の中央寄りの位置には、振動片２を搭載するための凸状の一対の搭載パッド１４，１４が対向して形成されている。ここで一対の搭載パッド１４，１４は第２層１２の一部として形成されており、直方体形状となっている。搭載パッド１４の上面には、一対の搭載電極１５，１５が印刷技術により形成されている。搭載電極１５はタングステンを印刷焼成した後に、表面に金メッキ処理が施されている。また、搭載電極１５は筐体内部に形成された配線導体（図示省略）を介して筐体底面１０２（裏面）に形成されている外部端子（図示省略）と電気的に接続されている。 The casing 1 is a container body having a concave shape in cross section having an opening 4 in the upper part, and is a laminated body in which three layers of ceramic sheets (first layer 11, second layer 12, and third layer 13) are laminated, It is integrally formed by firing (see FIG. 2). As shown in FIG. 1, a pair of convex mounting pads 14 and 14 for mounting the resonator element 2 are formed to face each other at a position near the center of the two opposing long sides of the housing 1. ing. Here, the pair of mounting pads 14 and 14 are formed as a part of the second layer 12 and have a rectangular parallelepiped shape. A pair of mounting electrodes 15 and 15 are formed on the upper surface of the mounting pad 14 by a printing technique. The mounting electrode 15 is subjected to gold plating on the surface after printing and baking tungsten. The mounting electrode 15 is electrically connected to an external terminal (not shown) formed on the bottom surface 102 (rear surface) of the housing via a wiring conductor (not shown) formed inside the housing.

筐体１の開口部４の周囲には第２層１２および第３層１３とから構成される堤部が環状に形成されており、堤部上面１３０（第３層１３の上面）には複数層からなる金属膜（図示省略）が周状に形成されている。前記金属膜は３層から構成されており、下からタングステン、ニッケル、金の順で積層されている。タングステンはメタライズ技術により、セラミック焼成時に一体的に形成され、ニッケル、金の各層はメッキ技術により形成される。なお、前記タングステンの層にモリブデンを使用してもよい。 An embankment composed of the second layer 12 and the third layer 13 is formed in an annular shape around the opening 4 of the housing 1, and a plurality of embankments are formed on the embankment upper surface 130 (the upper surface of the third layer 13). A metal film (not shown) composed of layers is formed in a circumferential shape. The metal film is composed of three layers, and is laminated from the bottom in the order of tungsten, nickel, and gold. Tungsten is integrally formed during ceramic firing by metallization technology, and the nickel and gold layers are formed by plating technology. Note that molybdenum may be used for the tungsten layer.

筐体１と振動片２との接合は、まず、凹部２３の底面に形成された金属膜（接合電極）上に平面視円状のバンプ３（メッキバンプ）を電解メッキ法によって形成しておく。具体的には１つの支持腕の幅広領域内に３個のバンプ３，３，３が支持腕の伸長方向と平行に略整列して直列形成される。つまり、支持体全体では６個のバンプが幅広領域内に形成される（図４参照）。なお、バンプ３の形成数は１つの幅広領域に対して３個に限定されるものではない。つまり、幅広領域（具体的に凹部あるいは薄肉領域）の長さ方向（図４のＹ軸方向）の寸法は、筐体側の搭載パッド（搭載電極）の外形寸法に応じて設定されるため、バンプの形成数も可変させることができる。また、前記１個のバンプを多数の微小な金属バンプの１群として形成してもよい。このような構成とすることで、被接合部材側への金属バンプの転写率（筐体に接合された音叉型圧電振動片を筐体から引き剥がした際に、接合前に接合部材側に形成した金属バンプが被接合部材側に残存する（転写する）率）を向上させて、支持体と搭載パッドとの接合強度をより向上させることができる。 For joining the casing 1 and the resonator element 2, first, bumps 3 (plating bumps) having a circular shape in plan view are formed on the metal film (joining electrode) formed on the bottom surface of the recess 23 by electrolytic plating. . Specifically, three bumps 3, 3, and 3 are formed in series in a wide region of one support arm so as to be substantially aligned in parallel with the extending direction of the support arm. That is, six bumps are formed in the wide region in the entire support (see FIG. 4). Note that the number of bumps 3 formed is not limited to three for one wide region. That is, since the dimension in the length direction (Y-axis direction in FIG. 4) of the wide area (specifically, the concave or thin area) is set according to the external dimension of the mounting pad (mounting electrode) on the housing side, The number of formations can also be varied. The single bump may be formed as a group of a large number of minute metal bumps. By adopting such a configuration, the transfer rate of the metal bumps to the bonded member side (when the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece bonded to the casing is peeled off from the casing, it is formed on the bonding member side before bonding. The rate of remaining (transferred) metal bumps on the bonded member side can be improved, and the bonding strength between the support and the mounting pad can be further improved.

支持体２２の幅広領域２２３に複数のバンプ３，３，・・・３を形成した後、一対の搭載パッド１４，１４の上面の搭載電極１５，１５上に、バンプ３，３，・・・３が当接するように一対の凹部２３，２３（振動片２）を各々位置決め載置し、超音波を印加してバンプと搭載電極との金属拡散接合を行う（ＦＣＢ接合。ＦｌｉｐＣｈｉｐＢｏｎｄｉｎｇ）。このように接合部材として金属バンプを用い、ＦＣＢ法による金属拡散接合を行うことで、支持体と搭載パッドとを高精度で接合することができる。 After a plurality of bumps 3, 3,... 3 are formed in the wide region 223 of the support 22, the bumps 3, 3,... Are formed on the mounting electrodes 15, 15 on the upper surfaces of the pair of mounting pads 14, 14. A pair of recesses 23 and 23 (vibration piece 2) are positioned and placed so that 3 is in contact with each other, and ultrasonic diffusion is applied to perform metal diffusion bonding between the bump and the mounting electrode (FCB bonding; Flip Chip Bonding). In this way, by using metal bumps as the bonding member and performing metal diffusion bonding by the FCB method, the support and the mounting pad can be bonded with high accuracy.

支持体２２の幅広領域２２３には搭載パッド１４と嵌合する凹部２３が形成されているため、凸状の搭載パッド１４と嵌合状態で接合される。つまり、図２に示すように凹部２３の内部で搭載電極１５とバンプ３とが接合され、図３に示すように一対の振動腕２１１，２１２の一部が搭載パッド１４の上面よりも下側に位置することになるため、図１１に示す従来の水晶振動子における振動片の支持形態に比べて、振動片本体２１の筐体内底面１０１からの高さを低くすることができる。これにより蓋体と振動片本体２１との距離を拡大することができる。また、従来の水晶振動子における蓋体と振動片本体との距離を維持しつつ、水晶振動子の低背化を図ることが可能となる。 In the wide region 223 of the support 22, the recess 23 that fits with the mounting pad 14 is formed, so that the support 22 is joined to the convex mounting pad 14 in a fitted state. That is, as shown in FIG. 2, the mounting electrode 15 and the bump 3 are joined inside the recess 23, and a part of the pair of vibrating arms 211 and 212 is below the upper surface of the mounting pad 14 as shown in FIG. 3. Therefore, the height of the resonator element main body 21 from the inner bottom surface 101 of the casing can be reduced as compared with the support form of the resonator element in the conventional crystal unit shown in FIG. As a result, the distance between the lid and the resonator element main body 21 can be increased. In addition, it is possible to reduce the height of the crystal resonator while maintaining the distance between the lid body and the resonator element main body in the conventional crystal resonator.

さらに上記構造であれば、図４に示すように支持体２２が該支持体の他の領域よりも幅広となる幅広領域２２３を有しており、前記幅広領域で該支持体が筐体１の内部に形成された凸状の搭載パッド１４と接合され、幅広領域２２３の搭載パッド１４と対応する位置には、搭載パッドと嵌合する凹部２３が形成されているので、振動片本体２１を搭載パッド１４へ搭載する際に、凹部２３が搭載パッド１４に対して位置決めの機能、つまり“ガイド”の機能を果たすことになる。これにより、水晶振動子が超小型になっても振動片２の搭載パッド１４への搭載位置ずれを抑制することができる。したがって振動片の搭載パッドへの安定した搭載が可能となる。また、幅広領域を有することによって、より前記位置決め機能の効果を向上させることができる。さらに、振動片本体２１と搭載パッド１４とが嵌合状態で接合されることから、振動片本体と搭載パッドとの接合を補強することができ、水平方向の応力に対して所謂“アンカー効果”として機能することになる。 Further, in the above structure, as shown in FIG. 4, the support body 22 has a wide area 223 that is wider than the other areas of the support body, and in the wide area, the support body is the housing 1. Since a concave portion 23 is formed in a position corresponding to the mounting pad 14 in the wide region 223 and bonded to the convex mounting pad 14 formed inside, the resonator element main body 21 is mounted. When mounting on the pad 14, the recess 23 performs a positioning function, that is, a “guide” function with respect to the mounting pad 14. Thereby, even if the crystal resonator becomes ultra-small, it is possible to suppress the displacement of the mounting position of the resonator element 2 on the mounting pad 14. Therefore, stable mounting of the resonator element on the mounting pad is possible. Moreover, the effect of the said positioning function can be improved more by having a wide area | region. Furthermore, since the resonator element main body 21 and the mounting pad 14 are joined in a fitted state, the joint between the resonator element main body and the mounting pad can be reinforced, and so-called “anchor effect” against horizontal stress. Will function as.

また本実施形態によれば、幅広領域２２３が支持体２２の先端に近接する位置に形成されている。前記位置で支持体２２を搭載パッド１４に接合することによって、一対の振動腕２１１，２１２からの距離を長く確保することができ、振動腕の振動エネルギーの伝搬漏れ（所謂、“振動漏れ”）を抑制することができる。また、幅広領域２２３に凹部２３を形成することによって該凹部の内壁面で、一対の振動腕２１１、２１２の振動エネルギーの反射が生じ、前記振動漏れを抑制することができる。 Further, according to the present embodiment, the wide region 223 is formed at a position close to the tip of the support 22. By joining the support 22 to the mounting pad 14 at the above position, a long distance from the pair of vibrating arms 211 and 212 can be secured, and propagation energy leakage of the vibrating arms (so-called “vibration leakage”). Can be suppressed. Further, by forming the concave portion 23 in the wide region 223, reflection of vibration energy of the pair of vibrating arms 211 and 212 occurs on the inner wall surface of the concave portion, and the vibration leakage can be suppressed.

−第２の実施形態−
次に本発明の第２の実施形態を図面を参照しながら説明する。図５は本発明の第２の実施形態を示す音叉型水晶振動子の平面図で、図６は図２のＣ−Ｃ線における断面図である。なお、図５乃至６において音叉型水晶振動片に形成される各種電極の記載は省略している。また、図６において筐体底面１０２に形成される外部接続端子の記載を省略している。その他、第１の実施形態と同様の構成は同一の作用効果を有するとともに説明を割愛する。 -Second Embodiment-
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a plan view of a tuning fork type crystal resonator showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 5 to 6, the description of various electrodes formed on the tuning fork type quartz vibrating piece is omitted. In FIG. 6, the external connection terminals formed on the bottom surface 102 of the housing are not shown. In addition, the structure similar to 1st Embodiment has the same effect, and omits description.

本実施形態では、図５に示すように振動片２の支持体２２の幅広領域２２３の幅寸法は第１の実施形態よりも幅広に形成され、一対の振動腕の腕間距離については第１の実施形態よりも狭く形成されている。そして幅広領域２２３，２２３の内、搭載パッド１４（搭載電極１５）と接合される領域は、幅広領域の幅方向（図５に示すＸ軸方向）において外側の領域となっている。具体的に、図６に示すように幅広領域２２３の断面形状は、搭載パッド１４（搭載電極１５）との接合面側の幅広領域において、幅方向（Ｘ軸方向）外側の領域が薄肉に形成（薄肉領域２４）されており、内側部分は支持腕２２２と同一の厚さ、すなわち厚肉の領域（厚肉領域２５）となっている。このように薄肉領域と厚肉領域とで段差が形成され、薄肉領域２４が搭載電極１５とバンプ３を介して接合された状態となっている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the width dimension of the wide region 223 of the support 22 of the resonator element 2 is formed wider than that of the first embodiment, and the distance between the arms of the pair of vibrating arms is the first. It is formed narrower than the embodiment. Of the wide regions 223 and 223, the region bonded to the mounting pad 14 (mounting electrode 15) is an outer region in the width direction of the wide region (X-axis direction shown in FIG. 5). Specifically, as shown in FIG. 6, the cross-sectional shape of the wide region 223 is such that the outer region in the width direction (X-axis direction) is thin in the wide region on the joint surface side with the mounting pad 14 (mounting electrode 15). The inner portion has the same thickness as the support arm 222, that is, a thick region (thick region 25). As described above, a step is formed between the thin region and the thick region, and the thin region 24 is joined to the mounting electrode 15 via the bump 3.

図６に示すように、幅広領域２２３の幅方向外側の領域に薄肉領域２４によって凹部が形成されることになり、当該凹部と凸状の搭載パッドとが嵌合状態にて接合される。ここで厚肉領域２５が振動片本体２１の幅方向（振動腕と直交する方向）における位置決めガイドとして機能する。これにより、水晶振動子が超小型になっても振動片２の搭載パッドへの搭載位置ずれを抑制することができ、安定した搭載が可能となる。 As shown in FIG. 6, a concave portion is formed by the thin region 24 in a region outside the wide region 223 in the width direction, and the concave portion and the convex mounting pad are joined in a fitted state. Here, the thick region 25 functions as a positioning guide in the width direction of the vibration piece main body 21 (direction orthogonal to the vibration arm). As a result, even if the crystal resonator becomes ultra-compact, displacement of the mounting position of the resonator element 2 on the mounting pad can be suppressed, and stable mounting becomes possible.

次に、第２の実施形態の変形例を図７に示す。図７では、搭載パッド１４は筐体内部方向への張り出しは第１および第２の実施形態における搭載パッドの前記張り出しよりも小さくなっている。つまり平面視では第１の実施形態よりも小さく形成されている。そして幅広領域２２３の幅寸法は、第１の実施形態の幅広領域の幅寸法と同一寸法となっている。 Next, a modification of the second embodiment is shown in FIG. In FIG. 7, the protrusion of the mounting pad 14 toward the inside of the housing is smaller than the protrusion of the mounting pad in the first and second embodiments. That is, it is smaller than the first embodiment in plan view. And the width dimension of the wide area | region 223 is the same dimension as the width dimension of the wide area | region of 1st Embodiment.

図７に示すように幅広領域２２３の断面形状は、第２の実施形態と同形状となっており、一対の振動腕２１１，２１２の腕幅および腕部の間隔は第１の実施形態と同一となっている。このような断面形状であれば前述の第２の実施形態と同様に、薄肉領域と厚肉領域とで段差が形成され、薄肉領域２４が搭載電極１５とバンプ３を介して接合されているため、厚肉領域２５が振動片本体２１の幅方向（振動腕と直交する方向）における位置決めガイドとして機能する。これにより、水晶振動子が超小型になっても振動片２の搭載パッドへの搭載位置ずれを抑制することができる。 As shown in FIG. 7, the cross-sectional shape of the wide region 223 is the same as that of the second embodiment, and the arm width and the arm portion interval of the pair of vibrating arms 211 and 212 are the same as those of the first embodiment. It has become. With such a cross-sectional shape, a step is formed between the thin region and the thick region, and the thin region 24 is joined to the mounting electrode 15 via the bump 3 as in the second embodiment. The thick region 25 functions as a positioning guide in the width direction of the vibrating piece main body 21 (direction orthogonal to the vibrating arm). Thereby, even if a crystal resonator becomes ultra-compact, the mounting position shift to the mounting pad of the resonator element 2 can be suppressed.

第２の実施形態のその他の変形例として、支持体の構造を図８に示すように連結部のみの構造にしてもよい。このような構造の支持体において、幅広領域２２４は支持体の先端付近の領域に形成されている。そして図９に示すように、幅広領域２２４には部分的に薄肉となった凹部２３が形成されているとともに、接続部２２０と支持体（連結部）との接続点近傍の領域も凹部２３０が形成されている。凹部２３０は凹部２３と略同一の深さで形成されている。 As another modification of the second embodiment, the structure of the support may be a structure having only a connecting portion as shown in FIG. In the support having such a structure, the wide region 224 is formed in a region near the tip of the support. As shown in FIG. 9, the wide region 224 is formed with a recessed portion 23 that is partially thinned, and the region near the connection point between the connecting portion 220 and the support (connecting portion) also has the recessed portion 230. Is formed. The recess 230 is formed with substantially the same depth as the recess 23.

一方、筐体１の内底面１０１には、凹部２３と凹部２３０と対応する位置に凸状の搭載パッド１４，１４０が形成されている。前記搭載パッド１４，１４０は、凹部２３と凹部２３０と各々嵌合する外形寸法で形成されており、当該搭載パッドの上面には、一対の搭載電極１５，１５が印刷技術により形成されている。搭載電極１５は第１の実施形態と同様にタングステンを印刷焼成した後に、表面に金メッキ処理が施されている。 On the other hand, on the inner bottom surface 101 of the housing 1, convex mounting pads 14 and 140 are formed at positions corresponding to the concave portions 23 and the concave portions 230. The mounting pads 14 and 140 are formed with external dimensions that fit into the recess 23 and the recess 230, respectively, and a pair of mounting electrodes 15 and 15 are formed on the upper surface of the mounting pad by a printing technique. As in the first embodiment, the mounting electrode 15 is subjected to gold plating on the surface after printing and baking tungsten.

上記した構造の支持体は図９に示すように、凹部２３，２３０が、金属バンプ３，３を介して搭載パッド１４，１４０とＦＣＢ接合されることで筐体の内底面１０１と接合される。なお、前記金属バンプにはメッキバンプあるいはスタッドバンプを用いることができ、支持体側あるいは搭載電極側のいずれかに予め形成しておいてから、前記ＦＣＢ接合を行ってもよい。 As shown in FIG. 9, the support having the above structure is joined to the inner bottom surface 101 of the housing by the concave portions 23 and 230 being FCB joined to the mounting pads 14 and 140 via the metal bumps 3 and 3. . The metal bumps may be plated bumps or stud bumps, and may be formed in advance on either the support side or the mounting electrode side before the FCB bonding.

本発明の実施形態では、筐体と振動片の接合手段としてメッキバンプを使用しているが、メッキバンプ以外にスタッドバンプを用いることも可能である。さらに本発明の実施形態では、水晶振動片側に予めバンプを形成しておいてから搭載電極とＦＣＢ法を用いて接合しているが、搭載電極側に予めバンプを形成しておき、予めバンプを形成していない水晶振動片とＦＣＢ法によって接合してもよい。 In the embodiment of the present invention, the plated bump is used as the joining means of the casing and the vibrating piece, but it is also possible to use a stud bump in addition to the plated bump. Further, in the embodiment of the present invention, the bump is formed in advance on the quartz vibrating piece side and then bonded to the mounting electrode using the FCB method. However, the bump is formed in advance on the mounting electrode side, You may join with the crystal vibrating piece which is not formed by FCB method.

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof. Therefore, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

圧電振動デバイスの量産に適用できる。 It can be applied to mass production of piezoelectric vibration devices.

本発明の第１の実施形態を示す水晶振動子の平面図。1 is a plan view of a crystal resonator showing a first embodiment of the present invention. 図１のＡ−Ａ線における断面図。Sectional drawing in the AA of FIG. 図１のＢ−Ｂ線における断面図。Sectional drawing in the BB line of FIG. 図１における幅広領域の部分拡大図。The elements on larger scale of the wide area | region in FIG. 本発明の第２の実施形態を示す水晶振動子の平面図。The top view of the crystal oscillator which shows the 2nd Embodiment of this invention. 図２のＣ−Ｃ線における断面図。Sectional drawing in the CC line | wire of FIG. 本発明の第２の実施形態の変形例を示す水晶振動子の断面図。Sectional drawing of the crystal oscillator which shows the modification of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態のその他の変形例を示す水晶振動子の平面図。The top view of the crystal oscillator which shows the other modification of the 2nd Embodiment of this invention. 図８のＤ−Ｄ線における断面図。Sectional drawing in the DD line | wire of FIG. 従来の一例を示す水晶振動子の平面図。The top view of the crystal oscillator which shows an example of the past. 図１０のＥ−Ｅ線における断面図。Sectional drawing in the EE line | wire of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１筐体
１４、１４０搭載パッド
１５搭載電極
１０１筐体内底面
２音叉型水晶振動片
２１振動片本体
２１０基部
２１１、２１２振動腕
２２支持体
２２０接続部
２２１連結部
２２２支持腕
２２３、２２４幅広領域
２３、２３０凹部
２４薄肉領域
２５厚肉領域
３バンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing | casing 14 and 140 Mounting pad 15 Mounting electrode 101 Bottom surface in housing | casing 2 Tuning fork type crystal vibrating piece 21 Vibration piece main body 210 Base 211, 212 Vibrating arm 22 Support body 220 Connection part 221 Connecting part 222 Supporting arm 223, 224 Wide area 23 , 230 Concavity 24 Thin area 25 Thick area 3 Bump

Claims

基部と、該基部の一端側から突出形成された一対の振動腕とで構成される振動片本体と、前記基部の他端側から突出形成された接続部と、
前記接続部と繋がり、少なくとも前記基部の幅方向に延長された連結部を有する支持体とからなる音叉型圧電振動片が、筐体の内部に収容された圧電振動デバイスであって、
前記支持体は、該支持体の他の領域よりも幅広となる幅広領域を有しており、前記幅広領域で該支持体が、筐体内に形成された凸状の搭載パッドと接合されてなり、
前記幅広領域の前記搭載パッドと対応する位置には、前記搭載パッドと嵌合する凹部が形成されていることを特徴とする圧電振動デバイス。 A vibration piece main body composed of a base and a pair of vibrating arms formed to project from one end of the base; a connection formed to project from the other end of the base;
A tuning-fork type piezoelectric vibrating piece comprising a support body connected to the connecting portion and having at least a connecting portion extended in the width direction of the base portion is a piezoelectric vibrating device housed in a housing,
The support has a wide area that is wider than other areas of the support, and the support is bonded to a convex mounting pad formed in a housing in the wide area. ,
The piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein a recess that fits into the mounting pad is formed at a position corresponding to the mounting pad in the wide region.