JP2018042090A - Crystal device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ベースにスルーホールが形成された水晶デバイスに関する。 The present invention relates to a quartz crystal device having a through hole formed in a base.
ベース及びリッドにより密封されたキャビティ内に水晶振動片が載置される水晶デバイスでは、キャビティ内とキャビティ外との導通がベースに形成されるスルーホールを介して取られる場合がある。例えば特許文献１では、ベースを貫通するスルーホールが形成され、スルーホールに導電性材料が充填されることにより、導電性材料を介してキャビティ内とキャビティ外との導通が取られる旨が示されている。 In a quartz crystal device in which a quartz crystal vibrating piece is placed in a cavity sealed by a base and a lid, conduction between the inside of the cavity and the outside of the cavity may be taken through a through hole formed in the base. For example, Patent Document 1 shows that when a through hole penetrating the base is formed and the through hole is filled with a conductive material, conduction between the inside of the cavity and the outside of the cavity is taken through the conductive material. ing.
しかし、特許文献１に示されるようにベースにスルーホールを形成し、スルーホールを介して導通を確保する方法では、水晶デバイスの小型化によりスルーホールの形成及び封止が難しくなり、キャビティの気密性確保が困難になってきているという問題が生じている。 However, in the method of forming a through hole in the base and ensuring conduction through the through hole as shown in Patent Document 1, it becomes difficult to form and seal the through hole due to the miniaturization of the crystal device, and the airtightness of the cavity is reduced. There is a problem that it is difficult to ensure the performance.
そこで本発明では、スルーホールからリークが生じることが防がれた水晶デバイスを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a crystal device in which leakage from a through hole is prevented.
第１観点の水晶デバイスは、所定の振動数で振動する励振部及び励振部よりも厚く形成される保持部を有する水晶振動片と、この水晶振動片が載置される載置面及び載置面の反対側の面である実装面を有するベースと、を備え、ベースには、載置面と実装面とを連結するようにベースを貫通するスルーホールが形成されると共にスルーホールが導電性材料で埋められ、さらに、スルーホールの載置面側の開口が保持部で導電性接着剤が押さえつけられるように導電性接着剤により塞がれるか、又は、保持部と載置面との金属間接合により塞がれる。 A quartz crystal device according to a first aspect includes a quartz vibrating piece having an exciting part that vibrates at a predetermined frequency and a holding part formed thicker than the exciting part, and a placement surface and a placement on which the quartz vibrating piece is placed A base having a mounting surface opposite to the surface, and the base is formed with a through hole penetrating the base so as to connect the mounting surface and the mounting surface, and the through hole is electrically conductive Further, the opening on the mounting surface side of the through-hole is filled with a conductive adhesive so that the conductive adhesive is pressed down by the holding portion, or the metal between the holding portion and the mounting surface It is blocked by inter-bonding.
第２観点の水晶デバイスは、第１観点において、ベースには、側壁及び底面により囲まれ、水晶振動片を載置するための空間であるキャビティが形成され、底面が載置面であり、底面は段差の無い平面状に形成される。 In the crystal device according to the second aspect, in the first aspect, the base is surrounded by the side wall and the bottom surface, a cavity that is a space for mounting the crystal vibrating piece is formed, the bottom surface is the mounting surface, and the bottom surface Is formed in a flat shape without a step.
第３観点の水晶デバイスは、第１観点及び第２観点において、励振部には励振電極が形成され、保持部には励振電極から引き出される引出電極がスルーホールの載置面側の開口より大きく形成され、載置面には接続電極、実装面には実装端子がそれぞれ形成され、引出電極と接続電極とが導電性接着剤により、又は、金属間接合により電気的に接続される。 In the crystal device according to the third aspect, in the first and second aspects, the excitation electrode is formed in the excitation part, and the extraction electrode drawn from the excitation electrode is larger in the holding part than the opening on the mounting surface side of the through hole. The connection electrode is formed on the mounting surface and the mounting terminal is formed on the mounting surface, and the lead electrode and the connection electrode are electrically connected by a conductive adhesive or by metal-to-metal bonding.
本発明の水晶デバイスによれば、スルーホールからリークが生じることを防ぐことができる。 According to the quartz crystal device of the present invention, it is possible to prevent leakage from the through hole.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the scope of the present invention is not limited to these forms unless otherwise specified in the following description.
（第１実施形態）
＜水晶デバイス１００の構成＞
図１（ａ）は、水晶デバイス１００の斜視図である。水晶デバイス１００は、主に、ベース１１０、リッド１２０、及び所定の振動数で振動する水晶振動片１４０（図１（ｂ）参照）と、により構成されている。水晶デバイス１００の外形は略直方体形状に形成されている。以下の説明では、水晶デバイス１００の長辺と平行にＸ軸が伸び、短辺と平行にＺ軸が伸び、Ｙ軸がＸ軸及びＺ軸に垂直に伸びるとして説明する。
(First embodiment)
<Configuration of Crystal Device 100>
FIG. 1A is a perspective view of the quartz crystal device 100. The crystal device 100 mainly includes a base 110, a lid 120, and a crystal vibrating piece 140 (see FIG. 1B) that vibrates at a predetermined frequency. The external shape of the crystal device 100 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. In the following description, it is assumed that the X axis extends parallel to the long side of the crystal device 100, the Z axis extends parallel to the short side, and the Y axis extends perpendicular to the X axis and the Z axis.
ベース１１０の−Ｙ軸側の面であり水晶デバイス１００が実装される面である実装面１１２ａには、実装端子１１１が形成されている。実装端子１１１は、水晶振動片１４０と接続される端子であるホット端子１１１ａと、接地用として使用可能な端子（以下、アース端子と仮称する）１１１ｂと、により構成されている。ベース１１０の＋Ｙ軸側の面には水晶振動片１４０が載置される空間であるキャビティ１１３が形成されており（図１（ｂ）参照）、キャビティ１１３は封止材１３０を介してリッド１２０により封止されている。 A mounting terminal 111 is formed on a mounting surface 112 a that is a surface on the −Y axis side of the base 110 and on which the crystal device 100 is mounted. The mounting terminal 111 includes a hot terminal 111a that is a terminal connected to the crystal vibrating piece 140, and a terminal (hereinafter referred to as a ground terminal) 111b that can be used for grounding. A cavity 113, which is a space in which the crystal vibrating piece 140 is placed, is formed on the surface of the base 110 on the + Y axis side (see FIG. 1B). The cavity 113 is connected to the lid 120 via the sealing material 130. It is sealed by.
図１（ｂ）は、リッド１２０が取り外された水晶デバイス１００の斜視図である。ベース１１０の＋Ｙ軸側の面にはキャビティ１１３が形成されている。キャビティ１１３は、実装面１１２ａの反対側の面であり水晶振動片１４０が載置される載置面１１２ｂと、載置面１１２ｂの周囲に形成される側壁１１４と、により囲まれている。また、載置面１１２ｂには、ホット端子１１１ａと電気的に接続される一対の接続電極１１５が形成されている。 FIG. 1B is a perspective view of the quartz crystal device 100 with the lid 120 removed. A cavity 113 is formed on the surface of the base 110 on the + Y axis side. The cavity 113 is a surface opposite to the mounting surface 112a and is surrounded by a mounting surface 112b on which the crystal vibrating piece 140 is mounted and a side wall 114 formed around the mounting surface 112b. A pair of connection electrodes 115 that are electrically connected to the hot terminals 111a are formed on the mounting surface 112b.
水晶振動片１４０は、長方形状の平面を有しており、＋Ｙ軸側及び−Ｙ軸側の平面にはそれぞれ励振電極１４１が形成されている。各励振電極１４１からは、水晶振動片１４０の−Ｘ軸側の辺の両端に引出電極１４２が引き出されている。また、水晶振動片１４０は、引出電極１４２が接続電極１１５と電気的に接続されるように載置面１１２ｂに載置されている。 The quartz crystal vibrating piece 140 has a rectangular plane, and excitation electrodes 141 are formed on the planes on the + Y axis side and the −Y axis side, respectively. From each excitation electrode 141, an extraction electrode 142 is extracted to both ends of the side on the −X axis side of the crystal vibrating piece 140. The quartz crystal vibrating piece 140 is placed on the placement surface 112 b so that the extraction electrode 142 is electrically connected to the connection electrode 115.
図２（ａ）は、ベース１１０の断面図である。図２（ａ）は、後述される図２（ｂ）及び図２（ｃ）のＡ−Ａ断面図に相当する。ベース１１０は、例えば、セラミックにより形成され、実装面１１２ａに形成される実装端子１１１及び載置面１１２ｂに形成される接続電極１１５がスクリーン印刷により形成される。ホット端子１１１ａと接続電極１１５とはＹ軸方向に重なるように形成されている。また、ベース１１０には、実装面１１２ａと載置面１１２ｂとを繋ぎ、ホット端子１１１ａと接続電極１１５とを繋ぐようにベース１１０を貫通するスルーホール１１６が形成されている。スルーホール１１６には導電性材料１１７が印刷等の方法により埋められており、接続電極１１５とホット端子１１１ａとは導電性材料１１７を介して電気的に接続されている。また、スルーホール１１６は、キャビティ１１３にリークが生じないように、導電性材料１１７により完全に塞がれる。 FIG. 2A is a cross-sectional view of the base 110. 2A corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA in FIGS. 2B and 2C described later. The base 110 is made of, for example, ceramic, and the mounting terminals 111 formed on the mounting surface 112a and the connection electrodes 115 formed on the mounting surface 112b are formed by screen printing. The hot terminal 111a and the connection electrode 115 are formed so as to overlap in the Y-axis direction. The base 110 is formed with a through-hole 116 that penetrates the base 110 so as to connect the mounting surface 112 a and the mounting surface 112 b and connect the hot terminal 111 a and the connection electrode 115. The through hole 116 is filled with a conductive material 117 by a method such as printing, and the connection electrode 115 and the hot terminal 111 a are electrically connected via the conductive material 117. Further, the through hole 116 is completely closed by the conductive material 117 so that the cavity 113 does not leak.
導電性材料１１７は電気伝導性のある材料であり、ベース１１０がセラミックにより構成される場合には、例えば、タングステン又はモリブデン等の材料が用いられる。また、導電性材料１１７は、ベースを構成する材料、スルーホール１１６を埋める方法、コスト等が考慮され、金スズ（Ａｕ−Ｓｕ）合金、金ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）合金、金シリコン（Ａｕ−Ｓｉ）合金、又は金ペースト及び銀ペースト等の様々な電気伝導性のある材料から最適な材料が選択されることができる。 The conductive material 117 is a material having electrical conductivity, and when the base 110 is made of ceramic, for example, a material such as tungsten or molybdenum is used. In addition, the conductive material 117 is considered in consideration of the material constituting the base, the method of filling the through-hole 116, the cost, etc., and gold-tin (Au—Su) alloy, gold-germanium (Au—Ge) alloy, gold-silicon (Au— The optimal material can be selected from various electrically conductive materials such as Si) alloys or gold pastes and silver pastes.
図２（ｂ）は、ベース１１０の平面図である。ベース１１０の載置面１１２ｂは、スルーホール１１６の他には凹凸がなく、全体的に平坦に形成されている。載置面１１２ｂの−Ｘ軸側には、Ｚ軸方向に並んだ一対の接続電極１１５が形成されている。各接続電極１１５の内側にはスルーホール１１６が形成されており、スルーホール１１６は導電性材料１１７が埋められることにより塞がれている。 FIG. 2B is a plan view of the base 110. The mounting surface 112b of the base 110 has no irregularities other than the through holes 116, and is formed flat as a whole. A pair of connection electrodes 115 arranged in the Z-axis direction are formed on the −X-axis side of the mounting surface 112b. A through hole 116 is formed inside each connection electrode 115, and the through hole 116 is closed by being filled with a conductive material 117.
図２（ｃ）は、ベース１１０の底面図である。ベース１１０の−Ｙ軸側の面である実装面１１２ａには、２つのホット端子１１１ａと２つのアース端子１１１ｂとが形成されている。ホット端子１１１ａは実装面１１２ａの−Ｘ軸側の＋Ｚ軸側及び−Ｚ軸側の角部に形成されており、アース端子１１１ｂは実装面１１２ａの＋Ｘ軸側の＋Ｚ軸側及び−Ｚ軸側の角部にそれぞれ形成されている。各ホット端子１１１ａの内側にはスルーホール１１６が形成されており、スルーホール１１６は導電性材料１１７が埋められることにより塞がれている。 FIG. 2C is a bottom view of the base 110. Two hot terminals 111 a and two ground terminals 111 b are formed on the mounting surface 112 a that is the surface on the −Y axis side of the base 110. The hot terminal 111a is formed at the + Z-axis side and −Z-axis side corners on the −X-axis side of the mounting surface 112a, and the ground terminal 111b is the + Z-axis side and the −Z-axis side on the + X-axis side of the mounting surface 112a. Are formed at each corner. A through hole 116 is formed inside each hot terminal 111 a, and the through hole 116 is closed by being filled with a conductive material 117.
図３（ａ）は、水晶振動片１４０の斜視図である。水晶振動片１４０は、所定の振動数で振動する励振部１４３と、水晶振動片１４０をベース１１０の載置面１１２ｂに固定して保持する部分である保持部１４４と、を含んでいる。励振部１４３は厚さがＴ１に形成され、＋Ｙ軸側及び−Ｙ軸側の両主面には励振電極１４１が形成されている。保持部１４４は励振部１４３の−Ｘ軸側の辺に隣接して形成され、厚さがＴ１よりも厚いＴ２となるように形成されている。保持部１４４の＋Ｙ軸側の面は励振部１４３の＋Ｙ軸側の面と同一平面上に形成されており、水晶振動片１４０の−Ｙ軸側の面は保持部１４４が励振部１４３に対して−Ｙ軸側に突き出るように形成されている。励振部１４３に形成されている一対の励振電極１４１は、引出電極１４２により保持部１４４の−Ｙ軸側の面に引き出されている。 FIG. 3A is a perspective view of the quartz crystal vibrating piece 140. The quartz crystal vibrating piece 140 includes an excitation unit 143 that vibrates at a predetermined frequency, and a holding unit 144 that is a part that holds the quartz crystal vibrating piece 140 fixed to the mounting surface 112 b of the base 110. The excitation unit 143 has a thickness T1, and excitation electrodes 141 are formed on both main surfaces on the + Y axis side and the −Y axis side. The holding part 144 is formed adjacent to the side on the −X-axis side of the excitation part 143, and is formed to have a thickness T2 that is thicker than T1. The surface on the + Y-axis side of the holding unit 144 is formed on the same plane as the surface on the + Y-axis side of the excitation unit 143, and the surface on the −Y-axis side of the quartz crystal vibrating piece 140 is formed by the holding unit 144 with respect to the excitation unit 143. It is formed so as to protrude to the -Y axis side. The pair of excitation electrodes 141 formed on the excitation unit 143 is drawn out to the surface on the −Y axis side of the holding unit 144 by the extraction electrode 142.
図３（ｂ）は、導電性接着剤１３１が塗布されたベース１１０の平面図である。図３（ｂ）では、載置面１１２ｂに形成された接続電極１１５に導電性接着剤１３１が塗布された状態が示されており、スルーホール１１６の位置及び水晶振動片１４０が載置面１１２ｂに載置された場合の保持部１４４の−Ｙ軸側の面の位置が点線で示されている。導電性接着剤１３１は、スルーホール１１６の＋Ｙ軸側の開口の全体を覆うように接続電極１１５上に塗布される。導電性接着剤１３１が塗布された後に、水晶振動片１４０が載置面１１２ｂに載置される。水晶振動片１４０の載置では、図３（ｂ）に示されるように水晶振動片１４０の保持部１４４がスルーホール１１６の＋Ｙ軸側の開口の全体を覆うように配置される。 FIG. 3B is a plan view of the base 110 to which the conductive adhesive 131 is applied. FIG. 3B shows a state in which the conductive adhesive 131 is applied to the connection electrode 115 formed on the placement surface 112b, and the position of the through hole 116 and the crystal vibrating piece 140 are placed on the placement surface 112b. The position of the surface on the −Y-axis side of the holding portion 144 when placed on is shown by a dotted line. The conductive adhesive 131 is applied on the connection electrode 115 so as to cover the entire + Y-axis side opening of the through hole 116. After the conductive adhesive 131 is applied, the crystal vibrating piece 140 is placed on the placement surface 112b. When the crystal vibrating piece 140 is placed, the holding portion 144 of the crystal vibrating piece 140 is disposed so as to cover the entire + Y-axis side opening of the through hole 116 as shown in FIG.
図３（ｃ）は、水晶デバイス１００の断面図である。図３（ｃ）は、図１（ａ）及び図３（ａ）のＡ−Ａ断面を含んでいる。図３（ｂ）に示されるように接続電極１１５上に導電性接着剤１３１が塗布された後、水晶振動片１４０が載置面１１２ｂに載置される。水晶振動片１４０の載置に際しては、引出電極１４２が導電性接着剤１３１に接触して互いに電気的に接続される。また、水晶振動片１４０は、保持部１４４で導電性接着剤１３１を押さえつけるようにして載置される。これにより、スルーホール１１６の＋Ｙ軸側の開口は、導電性接着剤１３１により確実に塞がれる。 FIG. 3C is a cross-sectional view of the quartz crystal device 100. FIG. 3C includes the AA section of FIGS. 1A and 3A. As shown in FIG. 3B, after the conductive adhesive 131 is applied on the connection electrode 115, the crystal vibrating piece 140 is placed on the placement surface 112b. When the crystal vibrating piece 140 is placed, the extraction electrode 142 contacts the conductive adhesive 131 and is electrically connected to each other. Further, the quartz crystal vibrating piece 140 is placed so as to hold down the conductive adhesive 131 by the holding portion 144. As a result, the opening on the + Y axis side of the through hole 116 is reliably closed by the conductive adhesive 131.
水晶振動片１４０が載置面に載置された後に、リッド１２０がベース１１０の側壁１１４の＋Ｙ軸側の面に接合されることによりキャビティ１１３が密封される。リッド１２０のベース１１０への接合は、例えば、ベース１１０の側壁１１４の＋Ｙ軸側の面に金メタライズパターン１１８が形成され、金メタライズパターン１１８とリッド１２０とが半田等により構成される封止材１３０を介して接合されることにより行われる。 After the crystal vibrating piece 140 is mounted on the mounting surface, the lid 120 is bonded to the surface on the + Y-axis side of the side wall 114 of the base 110, whereby the cavity 113 is sealed. For the bonding of the lid 120 to the base 110, for example, a gold metallized pattern 118 is formed on the surface of the side wall 114 of the base 110 on the + Y axis side, and the gold metallized pattern 118 and the lid 120 are made of solder or the like. It is performed by being joined via 130.
水晶デバイスが小型化される場合、ベースも小型化され、ベースに形成されるスルーホールも小さくなる。この場合、スルーホールに導電性材料をリークが無いように埋めることが困難になる。特に、ベースがセラミックで形成され、水晶デバイスの高さを低くするためにベースの底面が単層で形成される場合には、スルーホールからのリークをなくすための難易度が高くなり、スルーホールにリークが生じる可能性が高まるという問題がある。 When the quartz device is miniaturized, the base is also miniaturized, and the through hole formed in the base is also small. In this case, it becomes difficult to fill the through hole with a conductive material so that there is no leakage. In particular, when the base is formed of ceramic and the bottom surface of the base is formed of a single layer in order to reduce the height of the crystal device, the difficulty for eliminating leakage from the through hole is increased. There is a problem that the possibility of leakage increases.
水晶デバイス１００では、導電性接着剤１３１がスルーホール１１６のキャビティ１１３側の開口を塞ぐように塗布され、さらに水晶振動片１４０を載置面１１２ｂに載置する際に導電性接着剤１３１がスルーホール１１６のキャビティ１１３側の開口の周囲に確実に接合されるように水晶振動片１４０の保持部１４４で押されるため、スルーホール１１６のキャビティ１１３側の開口が導電性接着剤１３１により確実に塞がれる。すなわち、スルーホール１１６は導電性材料１１７及び導電性接着剤１３１により二重に塞がれるため、スルーホール１１６からリークが生じることが防がれている。 In the crystal device 100, the conductive adhesive 131 is applied so as to close the opening on the cavity 113 side of the through hole 116, and the conductive adhesive 131 passes through when the crystal vibrating piece 140 is mounted on the mounting surface 112 b. Since the holding portion 144 of the quartz crystal vibrating piece 140 is pushed so as to be surely bonded around the opening on the cavity 113 side of the hole 116, the opening on the cavity 113 side of the through hole 116 is securely closed by the conductive adhesive 131. Can be removed. That is, since the through hole 116 is doubly blocked by the conductive material 117 and the conductive adhesive 131, leakage from the through hole 116 is prevented.
また、水晶振動片１４０で導電性接着剤１３１を押す場合には、水晶振動片１４０が破損しないように水晶振動片１４０自体にもある程度の強度が必要になる。水晶振動片の励振部は所定の振動数を保つために厚さを変えることはできないが、水晶振動片１４０では、保持部１４４が励振部１４３よりも厚く形成されることにより、水晶振動片１４０の強度が強くなるように形成されている。 Further, when the conductive adhesive 131 is pressed by the crystal vibrating piece 140, the crystal vibrating piece 140 itself needs to have a certain strength so that the crystal vibrating piece 140 is not damaged. The thickness of the excitation part of the crystal vibrating piece cannot be changed in order to maintain a predetermined frequency. However, in the crystal vibrating piece 140, the holding part 144 is formed thicker than the excitation part 143. It is formed so as to increase the strength.
また、水晶振動片の−Ｙ軸側の面が平坦に形成される場合には、水晶振動片で導電性接着剤を押した場合に導電性接着剤が水晶振動片の−Ｙ軸側の面で広がってしまい、導電性接着剤にかかる力が分散してしまうため強い力で導電性接着剤を押すことができず、導電性接着剤が励振部及び励振電極に付着して水晶振動片の振動数が変化してしまうという問題が生じる。水晶振動片１４０では、水晶振動片１４０の−Ｙ軸側の面において保持部１４４が励振部１４３に対して−Ｙ軸側に突き出るように形成されており、導電性接着剤１３１が水晶振動片１４０の励振部１４３まで広がることが防がれているため、強い力で導電性接着剤１３１を押すことができ、導電性接着剤１３１が励振部１４３及び励振電極１４１に付着することが防がれている。 When the surface on the −Y-axis side of the crystal vibrating piece is formed flat, when the conductive adhesive is pressed with the crystal vibrating piece, the surface of the crystal vibrating piece on the −Y-axis side Since the force applied to the conductive adhesive is dispersed, the conductive adhesive cannot be pressed with a strong force, and the conductive adhesive adheres to the excitation part and the excitation electrode, and the quartz vibrating piece The problem arises that the frequency changes. In the crystal vibrating piece 140, the holding portion 144 is formed on the surface on the −Y axis side of the crystal vibrating piece 140 so as to protrude toward the −Y axis side with respect to the excitation portion 143, and the conductive adhesive 131 is used as the crystal vibrating piece 140. Since the conductive adhesive 131 can be pushed with a strong force, the conductive adhesive 131 can be prevented from adhering to the excitation part 143 and the excitation electrode 141. It is.
さらに、ベースの載置面が平面状に形成されている場合、水晶振動片が載置面に接触し、破損する場合がある。水晶振動片１４０は、保持部１４４が励振部１４３よりも−Ｙ軸側に突き出ていることにより、励振部１４３が載置面１１２ｂから離れるため、水晶振動片１４０が載置面１１２ｂに接触して破損することが防がれている。 Furthermore, when the mounting surface of the base is formed in a flat shape, the crystal vibrating piece may come into contact with the mounting surface and be damaged. In the crystal vibrating piece 140, since the holding unit 144 protrudes to the −Y axis side with respect to the excitation unit 143, the excitation unit 143 is separated from the mounting surface 112b, so that the crystal vibrating piece 140 contacts the mounting surface 112b. Damage is prevented.
（第２実施形態）
水晶デバイスでは、水晶振動片の載置面への載置方法、ベースの材料、水晶振動片の形状等について、様々な変形例が考えられる。以下に、水晶デバイスの変形例について説明する。
(Second Embodiment)
In the quartz crystal device, various modifications are conceivable with respect to the method for placing the quartz crystal vibrating piece on the placement surface, the base material, the shape of the quartz crystal vibrating piece, and the like. Hereinafter, modified examples of the crystal device will be described.
＜水晶デバイス２００の構成＞
図４（ａ）は、水晶デバイス２００の断面図である。水晶デバイス２００は、水晶振動片１４０と、ベース１１０と、リッド１２０と、を含んで構成されている。この水晶デバイス２００は、スルーホールの載置面側の開口が、保持部１４４と載置面との金属間接合により塞がれる例である。具体的には、この水晶デバイス２００では、水晶振動片１４０の引出電極１４２と接続電極１１５とが導電性接着剤１３１を介さず、金属間接合により互いに直接接合されている。引出電極１４２と接続電極１１５との金属間接合では、引出電極１４２がスルーホール１１６を隙間なく塞ぐように接続電極１１５と接合される。
<Configuration of crystal device 200>
FIG. 4A is a cross-sectional view of the quartz crystal device 200. The quartz crystal device 200 includes a quartz crystal vibrating piece 140, a base 110, and a lid 120. The quartz crystal device 200 is an example in which the opening on the placement surface side of the through hole is blocked by the intermetallic bonding between the holding portion 144 and the placement surface. Specifically, in the quartz crystal device 200, the extraction electrode 142 and the connection electrode 115 of the quartz crystal vibrating piece 140 are directly joined to each other by metal-to-metal joining without using the conductive adhesive 131. In the metal-to-metal bonding between the extraction electrode 142 and the connection electrode 115, the extraction electrode 142 is bonded to the connection electrode 115 so as to block the through hole 116 without a gap.
水晶デバイス２００では、導電性材料１１７と引出電極１４２とによりスルーホール１１６が二重に塞がれているため、スルーホール１１６からリークが生じることが防がれている。また、金属間接合では、導電性接着剤を用いない分だけ水晶デバイスの全体の高さを低く形成することができる。 In the quartz crystal device 200, since the through hole 116 is doubly blocked by the conductive material 117 and the extraction electrode 142, leakage from the through hole 116 is prevented. Further, in the metal-to-metal bonding, the entire height of the quartz crystal device can be reduced by the amount not using the conductive adhesive.
＜ベース３１０の構成＞
図４（ｂ）は、ベース３１０の断面図である。ベース３１０の全体形状はベース１１０と同じであり、実装面１１２ａにはホット端子１１１ａ及びアース端子１１１ｂが形成され、載置面１１２ｂには接続電極１１５が形成されている。また、ホット端子１１１ａと接続電極１１５とを接続するようにスルーホール１１６が形成されている。
<Configuration of base 310>
FIG. 4B is a cross-sectional view of the base 310. The overall shape of the base 310 is the same as that of the base 110. A hot terminal 111a and a ground terminal 111b are formed on the mounting surface 112a, and a connection electrode 115 is formed on the mounting surface 112b. A through hole 116 is formed so as to connect the hot terminal 111a and the connection electrode 115.
ベース３１０は水晶又はガラスで形成されている。この場合、ホット端子１１１ａ、アース端子１１１ｂ、及び接続電極１１５は、例えば、スパッタ又は真空蒸着等の方法により形成され、ホット端子１１１ａ及び接続電極１１５に繋がるスルーホール１１６の側面にも電極が形成される。図４（ｂ）では、スルーホール１１６の側面にホット端子１１１ａ及び接続電極１１５に接続される側面電極３１９が形成されている状態が示されている。また、スルーホール１１６には導電性材料１１７が埋められている。ベースがセラミックで形成される場合には導電性材料にタングステン又はモリブデン等が用いられるが、ベースが水晶又はガラスで形成される場合には、融点が高いタングステン又はモリブデンを用い難く、タングステン又はモリブデンを導電性材料１１７として用いることは難しい。この場合、導電性材料１１７には、金スズ（Ａｕ−Ｓｕ）合金、金ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）合金、金シリコン（Ａｕ−Ｓｉ）合金、又は金ペースト及び銀ペースト等を用いることができる。 The base 310 is made of quartz or glass. In this case, the hot terminal 111a, the ground terminal 111b, and the connection electrode 115 are formed by, for example, a method such as sputtering or vacuum deposition, and electrodes are also formed on the side surfaces of the through holes 116 connected to the hot terminal 111a and the connection electrode 115. The FIG. 4B shows a state in which the side electrode 319 connected to the hot terminal 111 a and the connection electrode 115 is formed on the side surface of the through hole 116. The through hole 116 is filled with a conductive material 117. When the base is formed of ceramic, tungsten or molybdenum or the like is used as the conductive material. However, when the base is formed of crystal or glass, it is difficult to use tungsten or molybdenum having a high melting point. It is difficult to use as the conductive material 117. In this case, as the conductive material 117, a gold tin (Au—Su) alloy, a gold germanium (Au—Ge) alloy, a gold silicon (Au—Si) alloy, a gold paste, a silver paste, or the like can be used.
水晶、ガラスは脆く、水晶では水晶の異方性によりスルーホールの形状が複雑化するためスルーホールの封止が困難になるという問題がある。そのため、ベースが水晶又はガラスで形成される場合にも、キャビティの気密性確保が困難になるという問題が生じる。ベースにこのような性質を有する水晶又はガラスが用いられた場合でも、図３（ｃ）に示されるように導電性接着剤１３１が水晶振動片１４０の保持部１４４で抑えられてスルーホール１１６の＋Ｙ軸側の開口が塞がれ、又は図４（ａ）に示されるようにスルーホール１１６の＋Ｙ軸側の開口が引出電極１４２で塞がれることにより、スルーホール１１６からリークが生じることが防がれ、キャビティ１１３の気密性を確保することができる。なお、スルーホール１１６の載置面１１２ｂ側の開口を、保持部と載置面との金属間接合により塞ぐという第２実施形態の構造は、ベースをセラミックスで形成した構造にも当然に適用できる。 Quartz and glass are fragile, and quartz has a problem that the through hole is complicated due to the anisotropy of the crystal, making it difficult to seal the through hole. Therefore, even when the base is formed of quartz or glass, there arises a problem that it is difficult to ensure the airtightness of the cavity. Even when the crystal or glass having such properties is used for the base, the conductive adhesive 131 is suppressed by the holding portion 144 of the crystal vibrating piece 140 as shown in FIG. The opening on the + Y-axis side is blocked or the opening on the + Y-axis side of the through hole 116 is blocked with the extraction electrode 142 as shown in FIG. Thus, the airtightness of the cavity 113 can be ensured. Note that the structure of the second embodiment in which the opening on the placement surface 112b side of the through hole 116 is closed by metal-to-metal bonding between the holding portion and the placement surface can naturally be applied to a structure in which the base is formed of ceramics. .
＜水晶デバイス４００の構成＞
図５（ａ）は、水晶振動片４４０の斜視図である。水晶振動片４４０は、所定の振動数で振動する励振部４４３と、励振部４４３の−Ｘ軸側の辺に接続される保持部４４４ａと、励振部４４３の＋Ｘ軸側の辺に接続される保持部４４４ｂと、を有している。励振部４４３は直方体状に形成され、＋Ｙ軸側及び−Ｙ軸側の各主面には励振電極４４１が形成されている。保持部４４４ａ及び保持部４４４ｂは、励振部４４３よりもＹ軸方向に厚く、励振部４４３の厚さＴ１よりも厚い厚さＴ２に形成され、水晶振動片４４０の−Ｙ軸側の面では励振部４４３よりも−Ｙ軸方向に突き出るように形成されている。保持部４４４ａ及び保持部４４４ｂの−Ｙ軸側の面には、励振電極４４１から引き出される引出電極４４２が形成されている。水晶振動片４４０は、保持部４４４ａ及び保持部４４４ｂの両方で固定される、いわゆる両持ちの水晶振動片である。
<Configuration of Crystal Device 400>
FIG. 5A is a perspective view of the crystal vibrating piece 440. The quartz crystal resonator element 440 is connected to an excitation unit 443 that vibrates at a predetermined frequency, a holding unit 444 a connected to the −X axis side of the excitation unit 443, and a + X axis side of the excitation unit 443. Holding part 444b. The excitation unit 443 is formed in a rectangular parallelepiped shape, and excitation electrodes 441 are formed on the main surfaces on the + Y axis side and the −Y axis side. The holding part 444a and the holding part 444b are thicker in the Y-axis direction than the excitation part 443 and thicker than the thickness T1 of the excitation part 443, and are excited on the surface of the crystal vibrating piece 440 on the −Y axis side. It is formed so as to protrude in the −Y-axis direction from the portion 443. An extraction electrode 442 that is extracted from the excitation electrode 441 is formed on the surface on the −Y-axis side of the holding unit 444a and the holding unit 444b. The quartz crystal vibrating piece 440 is a so-called both-sided quartz vibrating piece that is fixed by both the holding unit 444a and the holding unit 444b.
図５（ｂ）は、導電性接着剤１３１が塗布されたベース４１０の平面図である。ベース４１０は、ベース１１０と外形が同じであるが、ベース１１０とはスルーホール１１６の形成位置、接続電極１１５、ホット端子１１１ａ、及びアース端子１１１ｂの形成位置が異なっている。ベース４１０では、ベース４１０の−Ｙ軸側の面である実装面１１２ａに形成される４つの端子が点線で示されている。実装面１１２ａの−Ｘ軸側の−Ｚ軸側及び＋Ｘ軸側の＋Ｚ軸側の角部にはそれぞれアース端子１１１ｂが形成され、＋Ｘ軸側の−Ｚ軸側及び−Ｘ軸側の＋Ｚ軸側の角部にはそれぞれホット端子１１１ａが形成されている。また、接続電極１１５は、ホット端子１１１ａとＹ軸方向に重なるように、載置面１１２ｂの＋Ｘ軸側の−Ｚ軸側の角部及び−Ｘ軸側の＋Ｚ軸側の角部に形成されている。また、ホット端子１１１ａと接続電極１１５とを繋ぐように、ベース４１０を貫通するスルーホール１１６が形成されている。 FIG. 5B is a plan view of the base 410 to which the conductive adhesive 131 is applied. The base 410 has the same outer shape as the base 110, but differs from the base 110 in the formation position of the through hole 116, the formation position of the connection electrode 115, the hot terminal 111a, and the ground terminal 111b. In the base 410, four terminals formed on the mounting surface 112a that is the surface on the −Y axis side of the base 410 are indicated by dotted lines. Ground terminals 111b are formed at the corners of the mounting surface 112a on the -Z-axis side on the -X-axis side and on the + Z-axis side on the + X-axis side, respectively, and the -Z-axis side on the + X-axis side and the + Z-axis side on the -X-axis side Hot terminals 111a are respectively formed at the corners on the side. Further, the connection electrode 115 is formed at the corner of the mounting surface 112b on the + X axis side on the −Z axis side and the corner portion of the −X axis side on the + Z axis side so as to overlap the hot terminal 111a in the Y axis direction. ing. Further, a through hole 116 penetrating the base 410 is formed so as to connect the hot terminal 111 a and the connection electrode 115.
図５（ｂ）では、載置面１１２ｂに形成された接続電極１１５に導電性接着剤１３１が塗布された状態が示されており、スルーホール１１６の位置、水晶振動片４４０が載置面１１２ｂに載置された場合の保持部４４４ａ及び保持部４４４ｂの−Ｙ軸側の面の位置が点線で示されている。導電性接着剤１３１は、スルーホール１１６の＋Ｙ軸側の開口の全体を覆うように接続電極１１５上に塗布される。導電性接着剤１３１が塗布された後に、水晶振動片４４０が載置面１１２ｂに載置される。水晶振動片４４０の載置では、図５（ｂ）に示されるように水晶振動片４４０の保持部４４４ａ及び保持部４４４ｂがスルーホール１１６の＋Ｙ軸側の開口の全体を覆うように配置される。 FIG. 5B shows a state in which the conductive adhesive 131 is applied to the connection electrode 115 formed on the placement surface 112b. The position of the through hole 116 and the crystal vibrating piece 440 are placed on the placement surface 112b. The positions of the holding unit 444a and the holding unit 444b on the −Y axis side of the holding unit 444a are shown by dotted lines. The conductive adhesive 131 is applied on the connection electrode 115 so as to cover the entire + Y-axis side opening of the through hole 116. After the conductive adhesive 131 is applied, the crystal vibrating piece 440 is placed on the placement surface 112b. When the crystal vibrating piece 440 is placed, as shown in FIG. 5B, the holding portion 444 a and the holding portion 444 b of the crystal vibrating piece 440 are arranged so as to cover the entire + Y-axis side opening of the through hole 116. .
図５（ｃ）は、水晶デバイス４００の断面図である。水晶デバイス４００は、水晶振動片４４０、ベース４１０、及びリッド１２０を含んで構成されている。図５（ｃ）は、図５（ａ）及び図５（ｂ）のＢ−Ｂ断面を含んだ断面図が示されている。図５（ｃ）に示されるように、スルーホール１１６には導電性材料１１７が埋められ、＋Ｙ軸側の開口は導電性接着剤１３１により塞がれている。水晶デバイス４００では、水晶デバイス１００と同様に、水晶振動片４４０の保持部４４４ａ及び保持部４４４ｂにより導電性接着剤１３１がスルーホール１１６側に押されることにより、スルーホール１１６の＋Ｙ軸側の開口が導電性接着剤１３１により塞がれ、スルーホール１１６からリークが生じることが防がれている。 FIG. 5C is a cross-sectional view of the quartz crystal device 400. The crystal device 400 includes a crystal vibrating piece 440, a base 410, and a lid 120. FIG. 5C shows a cross-sectional view including the BB cross section of FIGS. 5A and 5B. As shown in FIG. 5C, the through hole 116 is filled with a conductive material 117, and the opening on the + Y axis side is closed with a conductive adhesive 131. In the crystal device 400, similarly to the crystal device 100, the conductive adhesive 131 is pushed toward the through hole 116 by the holding portion 444 a and the holding portion 444 b of the crystal vibrating piece 440, thereby opening the through hole 116 on the + Y axis side. Is blocked by the conductive adhesive 131 and leakage from the through hole 116 is prevented.
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。また、上記の実施形態は様々に組み合わせて実施されても良い。 As described above, the optimal embodiment of the present invention has been described in detail. However, as will be apparent to those skilled in the art, the present invention can be implemented with various modifications and variations within the technical scope thereof. Further, the above embodiments may be implemented in various combinations.
１００、２００、４００ … 水晶デバイス
１１０、３１０、４１０ … ベース
１１１ … 実装端子
１１１ａ … ホット端子
１１１ｂ … アース端子
１１２ａ … 実装面
１１２ｂ … 載置面
１１３ … キャビティ
１１４ … 側壁
１１５ … 接続電極
１１６ … スルーホール
１１７ … 導電性材料
１１８ … 金メタライズパターン
１２０ … リッド
１３０ … 封止材
１３１ … 導電性接着剤
１４０、４４０ … 水晶振動片
１４１、４４１ … 励振電極
１４２、４４２ … 引出電極
１４３、４４３ … 励振部
１４４、４４４ａ、４４４ｂ … 保持部
３１９ … 側面電極
Ｔ１ … 励振部の厚さ
Ｔ２ … 保持部の厚さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 200, 400 ... Crystal device 110, 310, 410 ... Base 111 ... Mounting terminal 111a ... Hot terminal 111b ... Grounding terminal 112a ... Mounting surface 112b ... Mounting surface 113 ... Cavity 114 ... Side wall 115 ... Connection electrode 116 ... Through hole 117: Conductive material 118 ... Gold metallized pattern 120 ... Lid 130 ... Sealing material 131 ... Conductive adhesive 140, 440 ... Quartz vibrating piece 141, 441 ... Excitation electrode 142, 442 ... Extraction electrode 143, 443 ... Excitation part 144 444a, 444b ... holding part 319 ... side electrode T1 ... thickness of excitation part T2 ... thickness of holding part
Claims (3)
前記水晶振動片が載置される載置面及び前記載置面の反対側の面である実装面を有するベースと、を備え、
前記ベースには、前記載置面と前記実装面とを連結するように前記ベースを貫通するスルーホールが形成されると共に前記スルーホールが導電性材料で埋められ、
さらに、前記スルーホールの前記載置面側の開口が前記保持部で導電性接着剤が押さえつけられるように前記導電性接着剤により塞がれるか、又は、前記保持部と前記載置面との金属間接合により塞がれる水晶デバイス。 A quartz crystal vibrating piece having an excitation part that vibrates at a predetermined frequency and a holding part formed thicker than the excitation part;
A mounting surface on which the crystal vibrating piece is mounted and a base having a mounting surface that is the surface opposite to the mounting surface;
The base is formed with a through hole penetrating the base so as to connect the mounting surface and the mounting surface, and the through hole is filled with a conductive material,
Furthermore, the opening on the placement surface side of the through hole is blocked by the conductive adhesive so that the conductive adhesive is pressed down by the holding portion, or the holding portion and the placement surface are Quartz devices that are blocked by metal-to-metal bonding.
前記底面が前記載置面であり、前記底面は段差の無い平面状に形成される請求項１に記載の水晶デバイス。 The base is surrounded by a side wall and a bottom surface, and a cavity that is a space for placing the quartz crystal vibrating piece is formed,
The crystal device according to claim 1, wherein the bottom surface is the mounting surface described above, and the bottom surface is formed in a flat shape having no step.
前記載置面には接続電極、前記実装面には実装端子がそれぞれ形成され、
前記引出電極と前記接続電極とは前記導電性接着剤により、又は、金属間接合により電気的に接続される請求項１又は請求項２に記載の水晶デバイス。
An excitation electrode is formed in the excitation part, and an extraction electrode drawn out from the excitation electrode is formed in the holding part larger than the opening on the placement surface side of the through hole,
Connection electrodes are formed on the mounting surface, and mounting terminals are formed on the mounting surface,
The crystal device according to claim 1, wherein the extraction electrode and the connection electrode are electrically connected by the conductive adhesive or by metal-to-metal bonding.
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