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JP2020088771A - Piezoelectric vibration piece and piezoelectric device using the piezoelectric vibration piece - Google Patents

Piezoelectric vibration piece and piezoelectric device using the piezoelectric vibration piece Download PDF

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JP2020088771A JP2018224562A JP2018224562A JP2020088771A JP 2020088771 A JP2020088771 A JP 2020088771A JP 2018224562 A JP2018224562 A JP 2018224562A JP 2018224562 A JP2018224562 A JP 2018224562A JP 2020088771 A JP2020088771 A JP 2020088771A
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直紀 名倉
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Abstract

【課題】 超小型の圧電振動片であっても良好な耐リフロー特性を有する圧電デバイスを提供することを目的とする。
【解決手段】 水晶発振器1において、水晶振動片3の表裏主面における一短辺の両端には一対の接続電極341,342が形成されている。この一対の接続電極341,342の各領域内には、水晶振動片の素地が露出した露出部9,9が設けられている。1つの接続電極において、露出部9の開口面積S1が当該接続電極の平面視における面積S2に対して占める割合は、1.9%以上7.7%以下となっている。水晶振動片3は、導電性接着剤S,Sが露出部9を覆うように接続電極341,342と、第1側面電極343,344と、破断痕38,38とに及んだ状態で、電極パッド6,6と接合されている。
【選択図】 図2
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric device having a good reflow resistance property even if it is a microminiature piezoelectric vibrating piece.
In the crystal oscillator 1, a pair of connection electrodes 341 and 342 are formed at both ends of one short side on the front and back main surfaces of the crystal vibrating piece 3. In each region of the pair of connection electrodes 341 and 342, exposed portions 9 and 9 in which the base material of the crystal vibrating piece is exposed are provided. In one connection electrode, the ratio of the opening area S1 of the exposed portion 9 to the area S2 of the connection electrode in plan view is 1.9% or more and 7.7% or less. In the crystal vibrating piece 3, in a state in which the conductive adhesive S, S reaches the connection electrodes 341, 342, the first side surface electrodes 343, 344, and the break marks 38, 38 so as to cover the exposed portion 9, It is joined to the electrode pads 6 and 6.
[Selection diagram]

Description

本発明は、各種電子機器のタイミングデバイスとして用いられる圧電デバイスおよび当該圧電デバイスに使用される圧電振動片に関する。 The present invention relates to a piezoelectric device used as a timing device of various electronic devices and a piezoelectric vibrating piece used for the piezoelectric device.

近年、水晶振動子や水晶発振器等の圧電デバイスは超小型化が進んでいる。例えば、平面視略矩形の表面実装型の水晶振動子の外形寸法は、その長辺が1.6mm以下で、その短辺が1.2mm以下にまで小さくなってきている。 In recent years, piezoelectric devices such as crystal oscillators and crystal oscillators have become ultra-miniaturized. For example, the external dimensions of a surface-mount type crystal oscillator having a substantially rectangular shape in plan view are such that the long side is 1.6 mm or less and the short side is 1.2 mm or less.

前記水晶振動子の代表例を挙げると、水晶振動子は、上方に開口した凹部を有する絶縁材料からなるパッケージ(容器)と、前記凹部の内部に導電性接着剤を介してその一端側が片持ち接合される水晶振動片と、当該水晶振動片が収容されたパッケージの凹部を覆うようにパッケージの開口端部に接合される蓋によって構成されている。前記水晶振動片が超小型になってくると、フォトリソグラフィ技術やウエットエッチング(エッチング液への水晶ウエハの浸漬よる化学的溶解によるエッチング)を用いてその外形が成形されるようになってきている。このような水晶振動片の製造方法は、例えば特許文献1乃至2に開示されている。 To give a representative example of the crystal unit, the crystal unit is a package (container) made of an insulating material having a recess opening upward, and one end of which is cantilevered through a conductive adhesive inside the recess. It is composed of a crystal vibrating piece to be joined and a lid which is joined to the open end of the package so as to cover the recess of the package containing the crystal vibrating piece. As the crystal vibrating piece becomes ultra-small, its outer shape is being formed by using photolithography technology or wet etching (etching by chemical dissolution by immersing a crystal wafer in an etching solution). .. A method of manufacturing such a crystal vibrating piece is disclosed in Patent Documents 1 and 2, for example.

圧電デバイスは、その環境性能試験において耐リフロー特性が測定される。この耐リフロー特性は、所定の温度条件に設定されたリフロー炉に、圧電デバイスを所定回数通過させた後の圧電デバイスの発振周波数の変化量が、所定の判定基準を満たしているか否かで合否判定する試験である。 The reflow resistance property of the piezoelectric device is measured in its environmental performance test. This anti-reflow property is judged by whether or not the amount of change in the oscillation frequency of the piezoelectric device after passing the piezoelectric device a predetermined number of times through a reflow furnace set to a predetermined temperature condition satisfies a predetermined criterion. It is a test to judge.

例えば従来の外形寸法の水晶振動片の場合、これまで耐リフロー特性は問題視される水準ではなかった。ところが、超小型の水晶振動片の場合、水晶振動子の発振周波数の変化量が判定基準を満たさず、不合格となることがあった。この発振周波数の変化は、水晶振動片の導電性接着剤で支持された部分に加わる応力の影響が大きい。そして、水晶振動片に加わる前記応力の変化量が大きくなると、発振周波数の変化量が大きくなってしまう。 For example, in the case of a conventional quartz vibrating piece having an external dimension, the reflow resistance has not been a problematic level until now. However, in the case of an ultra-small crystal vibrating piece, the amount of change in the oscillation frequency of the crystal resonator did not satisfy the determination standard, and the crystal resonator sometimes failed. This change in the oscillation frequency is greatly affected by the stress applied to the portion of the crystal vibrating piece supported by the conductive adhesive. When the amount of change in the stress applied to the crystal vibrating piece increases, the amount of change in oscillation frequency also increases.

特開昭53−139994号JP-A-53-139994 特開平5−315881号JP-A-5-315881

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、超小型の圧電振動片であっても良好な耐リフロー特性を有する圧電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 the above points, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric device having excellent reflow resistance even with a microminiature piezoelectric vibrating piece.

上記目的を達成するために請求項1の発明は、平面視略矩形の圧電振動片であって、前記圧電振動片の表裏主面における少なくとも一短辺の両端部には、外部と接合される一対の接続電極が互いに離間して設けられ、前記一対の接続電極の各々の領域内には、圧電振動片の素地が露出した露出部が設けられてなり、1つの前記接続電極において、前記露出部の開口面積が、当該接続電極の平面視における面積に対して1.9%以上7.7%以下であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a piezoelectric vibrating piece having a substantially rectangular shape in a plan view, and both ends of at least one short side on the front and back main surfaces of the piezoelectric vibrating piece are joined to the outside. A pair of connection electrodes are provided apart from each other, and an exposed portion in which the base material of the piezoelectric vibrating piece is exposed is provided in each region of the pair of connection electrodes. The opening area of the part is 1.9% or more and 7.7% or less of the area of the connection electrode in plan view.

上記発明によれば、圧電デバイスの発振周波数の変化量を抑制することができる。これは接続電極の領域内に、導電性接着剤との密着性が、当該接続電極を構成する金属に比べて優る露出部が設けられていることによる。つまり、圧電振動片の素地が露出した露出部によって、圧電振動片と導電性接着剤との密着性が向上して強固に接合されるため、導電性接着剤によって支持された圧電振動片に働く応力を変化させ難くすることができるからである。 According to the above invention, the amount of change in the oscillation frequency of the piezoelectric device can be suppressed. This is because there is provided an exposed portion in the area of the connection electrode, the adhesion of which to the conductive adhesive is superior to that of the metal forming the connection electrode. In other words, the exposed portion where the base of the piezoelectric vibrating piece is exposed improves the adhesion between the piezoelectric vibrating piece and the conductive adhesive and firmly bonds them, so that the piezoelectric vibrating piece supported by the conductive adhesive works. This is because it is possible to make it difficult to change the stress.

また、上記発明によれば、1つの前記接続電極において、前記露出部の開口面積が、当該接続電極の平面視における面積に対して1.9%以上7.7%以下とすることによって、圧電振動片と導電性接着剤との密着性を向上させつつ、圧電デバイスの耐リフロー特性における周波数偏差のばらつきを抑制することができる。 Further, according to the above invention, in one of the connection electrodes, the opening area of the exposed portion is 1.9% or more and 7.7% or less with respect to the area of the connection electrode in plan view. It is possible to suppress the variation in frequency deviation in the reflow resistance characteristics of the piezoelectric device while improving the adhesion between the vibrating piece and the conductive adhesive.

また、上記目的を達成するために請求項2の発明は、請求項1に記載の圧電振動片が、容器の内部に設けられた電極パッドと導電性接着剤を介して接合され、前記容器に蓋が接合されることで気密に封止された圧電デバイスであって、前記圧電振動片の前記一対の接続電極が形成された一短辺の側面には、当該一対の接続電極の各々と連続した一対の第1側面電極が形成されるとともに当該圧電振動片の破断痕が露出してなり、前記導電性接着剤が、前記露出部を覆うように少なくとも前記一対の接続電極と前記一対の第1側面電極と前記破断痕に及んだ状態で、前記圧電振動片が前記電極パッドと接合されていることを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the invention of claim 2 is characterized in that the piezoelectric vibrating piece according to claim 1 is bonded to an electrode pad provided inside the container via a conductive adhesive, and A piezoelectric device hermetically sealed by joining a lid, wherein one side of the piezoelectric vibrating piece on which one pair of connection electrodes is formed is continuous with each of the pair of connection electrodes. The pair of first side surface electrodes are formed and the breakage traces of the piezoelectric vibrating piece are exposed, and the conductive adhesive is formed so that the conductive adhesive covers at least the pair of connection electrodes and the pair of first side electrodes. It is characterized in that the piezoelectric vibrating piece is bonded to the electrode pad in a state of reaching one side surface electrode and the fracture mark.

上記発明によれば、圧電振動片が、導電性接着剤が露出部を覆うように接続電極に接続されるだけでなく、第1側面電極と破断痕にも及んだ状態で電極パッド上に接合されるため、圧電振動片と導電性接着剤との密着性をより向上させることができる。これは導電性接着剤との密着性に優れる露出部だけでなく、当該露出部に比べてその表面が粗面である破断痕にも導電性接着剤が及ぶため、所謂「アンカー効果」により、圧電振動片と導電性接着剤との密着性がより向上するからである。 According to the above invention, the piezoelectric vibrating piece is not only connected to the connection electrode so that the conductive adhesive covers the exposed portion, but also on the electrode pad in a state of reaching the first side surface electrode and the break mark. Since they are joined together, the adhesion between the piezoelectric vibrating piece and the conductive adhesive can be further improved. This is not only the exposed portion having excellent adhesion with the conductive adhesive, because the conductive adhesive also extends to the fracture marks whose surface is rougher than the exposed portion, so-called "anchor effect", This is because the adhesion between the piezoelectric vibrating piece and the conductive adhesive is further improved.

なお、平面視矩形状の圧電振動片の一組の長辺の側面に、前記一対の接続電極の各々に連続した一対の第2側面電極を形成してもよい。そして、導電性接着剤が露出部を覆うように一対の接続電極と、一対の第1側面電極と、破断痕と、一対の第2側面電極のいずれにも及んだ状態で、圧電振動片が電極パッドと接合されるようにしてもよい。当該構成の場合、導電性接着剤が、露出部を含む接続電極と第1側面電極と破断痕に加え、第2側面電極にも及ぶため、圧電振動片の短辺と当該短辺に隣接する長辺とに跨るように導電性接着剤が配されることになる。これより、圧電振動片と導電性接着剤との密着性がより高まり、接合力を向上させることができる。 A pair of second side surface electrodes continuous with each of the pair of connection electrodes may be formed on a pair of long side surfaces of the piezoelectric vibrating reed having a rectangular shape in plan view. Then, the piezoelectric vibrating piece with the conductive adhesive covering all of the pair of connection electrodes, the pair of first side surface electrodes, the breakage traces, and the pair of second side surface electrodes so as to cover the exposed portion. May be joined to the electrode pad. In the case of this configuration, the conductive adhesive extends to the second side surface electrode in addition to the connection electrode including the exposed portion, the first side surface electrode, and the rupture mark, so that the short side of the piezoelectric vibrating piece is adjacent to the short side. The conductive adhesive is arranged so as to extend over the long side. As a result, the adhesiveness between the piezoelectric vibrating piece and the conductive adhesive is further increased, and the bonding force can be improved.

以上のように、本発明によれば、超小型の圧電振動片であっても良好な耐リフロー特性を有する圧電デバイスを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric device having excellent reflow resistance even with an ultra-small piezoelectric vibrating piece.

本発明の実施形態に係る水晶振動子の断面模式図Schematic cross-sectional view of a crystal unit according to an embodiment of the present invention 本発明の実施形態に係る水晶振動子の蓋を除いた上面模式図A schematic top view of the crystal unit according to an embodiment of the present invention excluding a lid. 本発明の実施形態に係る水晶振動片の折り取り前の上面模式図A schematic top view of a crystal resonator element according to an embodiment of the present invention before being broken off. 本発明の実施形態に係る水晶振動片の折り取り後の上面模式図The upper surface schematic diagram after breaking off of the crystal vibrating piece which concerns on embodiment of this invention. 図4のB部の拡大斜視図The expansion perspective view of the B section of FIG. 従来の水晶発振器の耐リフロー特性Reflow resistance of conventional crystal oscillator 本発明の実施形態に係る水晶発振器の耐リフロー特性Reflow resistance characteristics of the crystal oscillator according to the embodiment of the present invention 本発明の実施形態に係る水晶発振器の耐リフロー特性Reflow resistance characteristics of the crystal oscillator according to the embodiment of the present invention 本発明の実施形態に係る水晶発振器の耐リフロー特性Reflow resistance characteristics of the crystal oscillator according to the embodiment of the present invention 本発明の実施形態に係る水晶発振器の耐リフロー特性Reflow resistance characteristics of the crystal oscillator according to the embodiment of the present invention 本発明の他の実施形態に係る水晶振動片の拡大斜視図Enlarged perspective view of a crystal vibrating piece according to another embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態に係る圧電デバイスとして、温度補償型の水晶発振器を例に挙げて図面を参照しながら説明する。図1は本発明の実施形態に係る水晶発振器の図2のA−A線における断面模式図である。まず水晶発振器を構成する各部材の概要について説明した後、水晶振動片について詳述する。 Hereinafter, as a piezoelectric device according to an embodiment of the present invention, a temperature-compensated crystal oscillator will be described as an example with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view taken along line AA of FIG. 2 of a crystal oscillator according to an embodiment of the present invention. First, an outline of each member constituting the crystal oscillator will be described, and then the crystal resonator element will be described in detail.

図1において水晶発振器1は、容器2と、水晶振動片3と、電子部品素子4と、蓋5が主な構成部材となっている。本実施形態では電子部品素子4として、発振回路や温度補償回路、温度センサ等を1チップ化した集積回路素子(IC)が用いられている。本実施形態における水晶発振器1の平面視の外形寸法は、縦方向が1.6mmで横方向が1.2mmとなっている。なお、前記水晶発振器の平面視の外形寸法は一例であり、当該外形寸法以外の寸法であってもよい。 In FIG. 1, a crystal oscillator 1 includes a container 2, a crystal vibrating piece 3, an electronic component element 4, and a lid 5 as main constituent members. In this embodiment, as the electronic component element 4, an integrated circuit element (IC) in which an oscillation circuit, a temperature compensation circuit, a temperature sensor and the like are integrated into one chip is used. The external dimensions of the crystal oscillator 1 in the present embodiment in plan view are 1.6 mm in the vertical direction and 1.2 mm in the horizontal direction. The external dimensions of the crystal oscillator in plan view are examples, and dimensions other than the external dimensions may be used.

図1において平面視で略矩形の容器2は、平板状の基板部20と、基板部20の上面である一主面201の外周縁から上方に伸びる上枠部21と、基板部20の下面である他主面202の外周縁から下方に伸びる下枠部22とを備えている。基板部20と上枠部21と下枠部22の各々はセラミックグリーンシート(アルミナ)となっている。そして、容器2は、これら3つのシートが積層された状態で焼成されることによって一体成形されている。なお、これら3つのシートの積層間には所定形状の内部配線が形成されている。 In FIG. 1, the container 2 having a substantially rectangular shape in a plan view includes a flat plate-shaped substrate portion 20, an upper frame portion 21 extending upward from an outer peripheral edge of a main surface 201 which is an upper surface of the substrate portion 20, and a lower surface of the substrate portion 20. And the lower frame portion 22 extending downward from the outer peripheral edge of the other main surface 202. Each of the substrate portion 20, the upper frame portion 21, and the lower frame portion 22 is a ceramic green sheet (alumina). The container 2 is integrally molded by firing these three sheets in a laminated state. Internal wiring of a predetermined shape is formed between the stacked layers of these three sheets.

上枠部21と基板部20の一主面201とで形成される空間は上凹部E1となっており、平面視では略矩形となっている。そして図2に示すように、上凹部E1の内底面(一主面201)の一方の短辺側には、一対の電極パッド(水晶振動片搭載用パッド)6,6が互いに隙間を空けた状態で並列して形成されている。この一対の電極パッド6,6は、水晶振動片3の一端側3Aの接続電極(後述)が、導電性接着剤S,Sを介して片持ち接合されるパッドとなっている。本実施形態では一対の電極パッド6,6は、タングステンのメタライズ層の上に電解ニッケルめっき層が形成され、さらにその上に電解金めっき層が形成された積層構成となっている。なお、上枠部21の上面210には、図示しない金属膜が枠状に形成されている。 A space formed by the upper frame portion 21 and the one main surface 201 of the substrate portion 20 is an upper recess E1, which is substantially rectangular in a plan view. Then, as shown in FIG. 2, a pair of electrode pads (pads for mounting a crystal vibrating piece) 6 are provided on one short side of the inner bottom surface (one main surface 201) of the upper recess E1 so as to be spaced apart from each other. They are formed in parallel in a state. The pair of electrode pads 6 and 6 are pads to which a connecting electrode (described later) on the one end side 3A of the crystal vibrating piece 3 is cantilevered via conductive adhesives S and S. In the present embodiment, the pair of electrode pads 6 and 6 has a laminated structure in which an electrolytic nickel plating layer is formed on a tungsten metallized layer, and an electrolytic gold plating layer is further formed thereon. A metal film (not shown) is formed in a frame shape on the upper surface 210 of the upper frame portion 21.

下枠部22と基板部20の他主面202とで形成される空間は下凹部E2となっており、平面視では略矩形となっている。下凹部E2の内底面(他主面202)には、電子部品素子4と導電接合される図示しない6つの電子部品素子搭載用パッド(以下、IC搭載用パッドと略)が形成されている。これら6つのIC搭載用パッドの各々の上に、6つの金属製のバンプ(図示省略)を介して、ICの能動面側に設けられた6つの機能端子が一対一で導電接合される。6つのIC搭載用パッドが形成された下凹部E2の内底面と、電子部品素子4の能動面側との隙間には、絶縁性樹脂(アンダーフィル)8が配されている(図1参照)。 A space formed by the lower frame portion 22 and the other main surface 202 of the substrate portion 20 is a lower recess E2, which is substantially rectangular in a plan view. On the inner bottom surface (the other main surface 202) of the lower recess E2, six electronic component element mounting pads (not shown) which are conductively bonded to the electronic component element 4 (hereinafter, abbreviated as IC mounting pads) are formed. On each of these six IC mounting pads, six functional terminals provided on the active surface side of the IC are conductively bonded one-on-one via six metal bumps (not shown). An insulating resin (underfill) 8 is disposed in a gap between the inner bottom surface of the lower recess E2 having the six IC mounting pads formed therein and the active surface side of the electronic component element 4 (see FIG. 1). ..

電子部品素子4の前記6つの機能端子のうち2つの水晶用端子は、内部配線(図示省略)とキャスタレーション(図示省略。基板部20の外側面に形成された導体)を介して、一対の電極パッド6,6とそれぞれ電気的に接続されている。水晶振動片3の温度情報は電子部品素子4に内蔵された温度センサによって検出され、水晶振動片の発振周波数が温度補償される。 Two of the six functional terminals of the electronic component element 4 are provided with a pair of crystal terminals via internal wiring (not shown) and castellation (not shown. Conductor formed on the outer surface of the substrate portion 20). It is electrically connected to the electrode pads 6 and 6, respectively. The temperature information of the crystal vibrating piece 3 is detected by a temperature sensor built in the electronic component element 4, and the oscillation frequency of the crystal vibrating piece is temperature-compensated.

容器2の外底面である下枠部22の下面(頂面)の四隅には、4つの外部接続端子7,7,7,7が形成されており、外部基板のランドと半田等を介して接合される。これらの外部接続端子7,7,7,7および、前述した上枠部21の上面210の金属膜も、タングステンのメタライズ層の上に、ニッケルめっき層、金めっき層の順で積層された構成となっている。前記メタライズ層には、タングステン以外に、モリブデン(Mo)やチタン(Ti)を用いてもよい。 Four external connection terminals 7, 7, 7, 7 are formed at the four corners of the lower surface (top surface) of the lower frame portion 22, which is the outer bottom surface of the container 2, and are connected to the land of the external substrate and the solder or the like. To be joined. A configuration in which these external connection terminals 7, 7, 7, 7 and the metal film on the upper surface 210 of the above-described upper frame portion 21 are also laminated in this order on the metallization layer of tungsten, a nickel plating layer and a gold plating layer. Has become. In addition to tungsten, molybdenum (Mo) or titanium (Ti) may be used for the metallized layer.

水晶振動片3は、ATカット水晶振動板に各種電極が形成された圧電素子である。本実施形態において水晶振動片3は平面視で矩形状の平板となっている。なお、水晶振動板の表裏主面の各々の中央部分が、その厚み方向に突出した所謂「メサ形状」であってもよい。また前記メサ形状以外にも、例えば、水晶振動板の中央側の振動部よりも厚肉に成形された外周部とからなる所謂「逆メサ形状」であってもよい。また、水晶振動板の一方の主面側のみが薄肉化された構造であってもよい。このような水晶振動板の外形は、ATカット水晶ウエハをフォトリソグラフィ技術およびウエットエッチングを用いることによって成形することができる。本実施形態の水晶振動片3に係る水晶振動板は、フォトリソグラフィ技術およびウエットエッチングによって、その外形が成形されている。 The crystal vibrating piece 3 is a piezoelectric element in which various electrodes are formed on an AT-cut crystal vibrating plate. In the present embodiment, the crystal vibrating piece 3 is a rectangular flat plate in a plan view. The central portion of each of the front and back main surfaces of the crystal diaphragm may have a so-called “mesa shape” protruding in the thickness direction. In addition to the above mesa shape, for example, a so-called "inverse mesa shape" including an outer peripheral portion formed to be thicker than the vibrating portion on the center side of the crystal diaphragm may be used. Further, the structure may be such that only one main surface side of the crystal diaphragm is thinned. The outer shape of such a crystal diaphragm can be formed by using an AT-cut crystal wafer by photolithography and wet etching. The outer shape of the quartz crystal diaphragm according to the quartz crystal resonator element 3 of the present embodiment is formed by photolithography and wet etching.

水晶振動片3の一主面(図1における表面)と、当該一主面に対向する他主面(図1における裏面)の各々の中央側には、水晶振動板を駆動させるための励振電極32a,32bが互いに対向するように一対で形成されている。なお、図面において、水晶振動板の一主面側における各種電極については符号の末尾にaを付し、水晶振動板の他主面側における各種電極については符号の末尾にbを付して水晶振動板の表裏の電極を区別している。 Excitation electrodes for driving the crystal diaphragm are provided on the center sides of one main surface (front surface in FIG. 1) of the crystal vibrating piece 3 and the other main surface (back surface in FIG. 1) facing the one main surface. A pair of 32a and 32b are formed so as to face each other. In the drawings, various electrodes on the one main surface side of the crystal diaphragm are suffixed with a, and various electrodes on the other main surface side of the crystal diaphragm are suffixed with b to the crystal. The electrodes on the front and back of the diaphragm are distinguished.

図2に示すように、前記一対の励振電極32a,32bの各々からは、同一方向に引き出される引出電極33a,33bが形成されている。そして水晶振動片3の一端側3Aには、引出電極33a,33bの各終端と接続され、前述した容器2の一対の電極パッド6,6と各々導電接合される一対の接続電極341,342が形成されている。一対の励振電極32a,32bや引出電極33a,33b、一対の接続電極341,342は、スパッタリングによって一括で成膜されている。具体的には、これらの電極は、クロム(Cr)やチタン(Ti)を下地層として、その上層に金(Au)が成膜された膜構成となっている。 As shown in FIG. 2, extraction electrodes 33a and 33b that are extracted in the same direction are formed from each of the pair of excitation electrodes 32a and 32b. A pair of connection electrodes 341, 342 connected to the respective ends of the extraction electrodes 33a, 33b and conductively joined to the pair of electrode pads 6, 6 of the container 2 described above are provided on one end side 3A of the crystal vibrating piece 3. Has been formed. The pair of excitation electrodes 32a and 32b, the extraction electrodes 33a and 33b, and the pair of connection electrodes 341 and 342 are collectively formed by sputtering. Specifically, these electrodes have a film structure in which chromium (Cr) or titanium (Ti) is used as a base layer and gold (Au) is formed thereon.

一対の接続電極341,342の各々の形成領域内には、露出部9が1つずつ設けられている。この一対からなる露出部9,9は、水晶振動片の素地が露出した部位であり、平面視で円形となっている。露出部9の詳細については後述する。 One exposed portion 9 is provided in each formation region of the pair of connection electrodes 341 and 342. The pair of exposed portions 9 and 9 are portions where the base material of the crystal vibrating piece is exposed, and are circular in plan view. Details of the exposed portion 9 will be described later.

上記構成によれば、水晶発振器1の発振周波数の変化量を抑制することができる。これは接続電極341,342の領域内に、導電性接着剤Sとの密着性が、接続電極341,342を構成する金属に比べて優る露出部9,9が設けられていることによる。つまり、水晶振動片3の素地が露出した露出部9によって、水晶振動片3と導電性接着剤Sとの密着性が向上して強固に接合されるため、導電性接着剤Sによって支持された水晶振動片3に働く応力を変化させ難くすることができるからである。 According to the above configuration, the amount of change in the oscillation frequency of the crystal oscillator 1 can be suppressed. This is because the exposed portions 9 and 9 are provided in the regions of the connection electrodes 341 and 342, the adhesion of which with the conductive adhesive S is superior to that of the metal forming the connection electrodes 341 and 342. That is, the exposed portion 9 where the base material of the crystal vibrating piece 3 is exposed improves the adhesion between the crystal vibrating piece 3 and the conductive adhesive S and firmly bonds them, so that the conductive material S is supported by the conductive adhesive S. This is because it is possible to make it difficult to change the stress acting on the crystal vibrating piece 3.

一方の接続電極341は、その一部が水晶振動片3の他主面の接続電極341b(図1参照)から水晶振動片3の一端側3Aの短辺側面を経由して、一主面の接続電極341aに接続されている。同様に、他方の接続電極342は、その一部が水晶振動片3の一主面の接続電極342aから水晶振動片3の一端側3Aの前記短辺側面を経由して、他主面の接続電極342b(図2において符号の記載省略)に接続されている。一対の接続電極341,342は互いに異極となっている。 One of the connection electrodes 341 has a part of the one main surface from the connection electrode 341b (see FIG. 1) on the other main surface of the crystal vibrating piece 3 via the short side surface of the one end side 3A of the crystal vibrating piece 3. It is connected to the connection electrode 341a. Similarly, a part of the other connecting electrode 342 is connected to the other main surface from the connecting electrode 342a on one main surface of the crystal vibrating piece 3 via the short side surface of the one end side 3A of the crystal vibrating piece 3. It is connected to the electrode 342b (not shown in FIG. 2). The pair of connection electrodes 341 and 342 have different polarities.

図1に示す蓋5は、コバールを基材として、その外周面にニッケルめっき層、金めっき層の順でめっき層が積層された構成となっている。蓋5の容器2と接合される側の面の外周部には、金錫合金(AuSn)が枠状に被着されている。この金錫合金が封止材となっており、当該金錫合金と、容器2の上枠部21の上面210の金属膜とが接触した状態で所定温度に加熱されることによって容器2と蓋5とが溶着される。 The lid 5 shown in FIG. 1 has a structure in which a nickel plating layer and a gold plating layer are laminated in this order on the outer peripheral surface of Kovar as a base material. A gold-tin alloy (AuSn) is applied in a frame shape on the outer peripheral portion of the surface of the lid 5 that is joined to the container 2. The gold-tin alloy serves as a sealing material, and is heated to a predetermined temperature in a state where the gold-tin alloy is in contact with the metal film on the upper surface 210 of the upper frame portion 21 of the container 2 and the container 2 and the lid. And 5 are welded together.

容器2の一対の電極パッド6,6と、水晶振動片3の一対の接続電極341,342との電気機械的接続は導電性接着剤S,Sを介して行われる。本実施形態における導電性接着剤Sは、シリコーン樹脂に金属フィラーが含有された接着剤であり、塗布後に所定の温度プロファイルで管理された乾燥炉内で硬化処理が行われる。なお、本発明はシリコーン系の樹脂接着剤に限定されるものではなく、他の系統の樹脂接着剤を用いてもよい。導電性接着剤Sは、接続電極を構成する金属膜に対してよりも、水晶振動片の素地に対しての方が、その密着性が優れている。 The electromechanical connection between the pair of electrode pads 6 and 6 of the container 2 and the pair of connection electrodes 341 and 342 of the crystal vibrating piece 3 is performed through the conductive adhesives S and S. The conductive adhesive S in the present embodiment is an adhesive containing a metal filler in a silicone resin, and after application, curing treatment is performed in a drying oven controlled by a predetermined temperature profile. The present invention is not limited to silicone resin adhesives, and other types of resin adhesives may be used. The conductive adhesive S has better adhesion to the substrate of the quartz crystal resonator element than to the metal film forming the connection electrode.

次に、本発明の実施形態に係る水晶振動片の詳細について説明する。水晶振動片3は、1枚のATカット水晶のウエハ(以下、水晶ウエハと略)から、フォトリソグラフィ技術およびウエットエッチングを用いることによって一括で多数個が得られる。 Next, details of the quartz crystal resonator element according to the embodiment of the present invention will be described. A large number of crystal vibrating pieces 3 can be obtained at once from one AT-cut crystal wafer (hereinafter abbreviated as a crystal wafer) by using photolithography technology and wet etching.

図3は多数の水晶振動片が成形された水晶ウエハのうちの、一単位の水晶振動片30を含む領域を拡大した上面模式図である。図3乃至5には、ATカット水晶の結晶軸の方向を矢印で表示している。一単位の水晶振動片30の一短辺の両端部分からは、一対のブリッジ(連結部)35,35が、水晶ウエハ内の直線状の支持部39に向かって突出している。このように、一対のブリッジを水晶振動片30の一短辺の両端部分から突出形成することによって、ウエットエッチング後における水晶振動片の平面視形状を略矩形に近づけることができる。 FIG. 3 is an enlarged schematic top view of a region including one unit of the crystal vibrating piece 30 in the crystal wafer on which a large number of crystal vibrating pieces are formed. 3 to 5, the direction of the crystal axis of AT-cut quartz is indicated by an arrow. A pair of bridges (coupling portions) 35, 35 project from both end portions of one short side of the crystal vibrating piece 30 of one unit toward a linear support portion 39 in the crystal wafer. In this way, by forming the pair of bridges so as to project from both ends of one short side of the crystal vibrating piece 30, it is possible to make the plan view shape of the crystal vibrating piece after wet etching close to a substantially rectangular shape.

前記ブリッジを水晶振動片の一短辺であって当該一短辺の両端部分を含まない位置(例えば一短辺の中央部分)に形成した場合、ATカット水晶の結晶異方性によって、ウエットエッチング後の水晶振動片の形状が矩形にならないことがある。これは、ATカット水晶のX軸方向(長辺方向)において、ブリッジが形成されている側の端部に近づくにつれて水晶振動片の幅(短辺長)が漸次縮幅する現象(所謂、「サイドエッチング」)によるものである。これに対して、ブリッジを水晶振動片の一短辺の両端部分から突出するように形成することによって、水晶振動片の平面視形状を略矩形に近づけることができる。なお、本発明の実施形態においてはブリッジの形成数を2本としたが、1本だけ形成してもよい。 When the bridge is formed on one short side of the quartz crystal vibrating piece and at a position not including both ends of the one short side (for example, a central portion of the one short side), wet etching is performed due to crystal anisotropy of AT-cut quartz. The shape of the later quartz crystal vibrating piece may not be rectangular. This is a phenomenon in which the width (short side length) of the crystal vibrating piece gradually narrows in the X-axis direction (long side direction) of the AT-cut crystal as it approaches the end on the side where the bridge is formed (so-called " Side etching”). On the other hand, by forming the bridge so as to project from both ends of one short side of the crystal vibrating piece, the shape of the crystal vibrating piece in plan view can be approximated to a substantially rectangular shape. Although the number of bridges formed is two in the embodiment of the present invention, only one may be formed.

ブリッジ35および支持部39を含めた水晶振動片30の外形は、所定領域が金属膜でマスキングされた水晶ウエハをエッチング液中に浸漬(ウエットエッチング)することによって、水晶ウエハの前記マスキングされた領域以外の領域が貫通することで成形される。 The outer shape of the crystal vibrating piece 30 including the bridge 35 and the support portion 39 is obtained by immersing (wet etching) a crystal wafer in which a predetermined area is masked with a metal film in an etching solution to form the masked area of the crystal wafer. It is molded by penetrating other regions.

一対のブリッジ35,35の水晶振動片30との接続部分には、ブリッジからの水晶振動片の折り取りを容易にするためのスリット36、36が形成されている。一対のスリット36,36は、平面視においては一対のブリッジ35,35の内側面から外側面に向かって、水晶振動片30の短辺方向(図3におけるZ´軸方向)と平行に設けられている。スリット36は、ブリッジ35の幅方向(Z´軸方向)において、ブリッジの内側面から外側面まで至らない長さで形成されている。また、スリット36は、断面視においてはブリッジ35の厚みに対して約半分の深さまで薄肉化されている。なお、本発明の実施形態ではスリットはブリッジの片面のみに形成されていたが、スリットをブリッジの両面(両主面)に形成してもよい。 Slits 36, 36 for facilitating the breaking of the crystal vibrating piece from the bridge are formed at the connecting portions of the pair of bridges 35, 35 with the crystal vibrating piece 30. The pair of slits 36, 36 are provided in parallel with the short side direction (Z′ axis direction in FIG. 3) of the crystal vibrating piece 30 from the inner side surface to the outer side surface of the pair of bridges 35, 35 in a plan view. ing. The slit 36 is formed with a length that does not extend from the inner side surface to the outer side surface of the bridge 35 in the width direction (Z′ axis direction) of the bridge 35. Further, the slit 36 is thinned to a depth of about half the thickness of the bridge 35 in a sectional view. Although the slit is formed only on one side of the bridge in the embodiment of the present invention, the slit may be formed on both sides (both main surfaces) of the bridge.

ブリッジ35の表裏主面には、一対の接続電極341,342の各々から引き出された一対の導出電極(符号省略)が形成されている。一対の導出電極の終端は、支持部39の表裏主面に形成された一対の測定パッド(図示省略)にそれぞれ接続されている。この一対の測定パッドは、水晶ウエハ内の各水晶振動片の周波数を測定するための電極となっている。 On the front and back main surfaces of the bridge 35, a pair of lead-out electrodes (reference numeral omitted) drawn from each of the pair of connecting electrodes 341, 342 are formed. The terminal ends of the pair of lead-out electrodes are respectively connected to the pair of measurement pads (not shown) formed on the front and back main surfaces of the support portion 39. The pair of measurement pads serve as electrodes for measuring the frequency of each crystal vibrating piece in the crystal wafer.

前記導出電極および一対の測定パッドは、前述した水晶振動片30の一対の励振電極32a,32bや引出電極33a,33b、一対の接続電極341,342とともに、スパッタリングによって一括で成膜される。具体的には、これらの電極は、クロム(Cr)やチタン(Ti)を下地層として、その上層に金(Au)が成膜された膜構成となっている。なお、これらの電極の下地層およびその上層の材料は、クロムや金に限定されるものではない。前記スパッタリングの際には、ターゲットからはじき出されたCrおよびAuが一対のスリット36,36の内部に進入するため、スリット内金属膜37(371,372)が一対の接続電極341,342に連続して形成される。 The lead-out electrode and the pair of measurement pads are collectively formed by sputtering together with the pair of excitation electrodes 32a and 32b, the extraction electrodes 33a and 33b, and the pair of connection electrodes 341 and 342 of the quartz crystal vibrating piece 30 described above. Specifically, these electrodes have a film structure in which chromium (Cr) or titanium (Ti) is used as a base layer and gold (Au) is formed thereon. The material of the underlayer and the upper layer of these electrodes is not limited to chromium and gold. At the time of the sputtering, Cr and Au ejected from the target enter the inside of the pair of slits 36, 36, so that the in-slit metal film 37 (371, 372) continues to the pair of connection electrodes 341, 342. Formed.

図4は、図3に示す水晶振動片30が一対のブリッジ35,35から折り取られた後の状態を示す上面模式図となっている。一対のブリッジ35,35からの水晶振動片30の分割は、スリット36,36が形成された面が下面になるようにした状態で、水晶振動片30の自由端側(図3におけるX軸方向の上端付近)の下面の下方から上方に向かって機械的な応力を加えることで行われる。 FIG. 4 is a schematic top view showing a state after the crystal vibrating piece 30 shown in FIG. 3 is broken off from the pair of bridges 35, 35. The crystal vibrating piece 30 is divided from the pair of bridges 35, 35 with the surface on which the slits 36, 36 are formed facing down, on the free end side of the crystal vibrating piece 30 (X-axis direction in FIG. 3). It is performed by applying mechanical stress from the lower side to the upper side of the lower surface (near the upper end of).

図5は図4のB部の拡大斜視図であり、ブリッジから折り取られた後の水晶振動片3の接続電極342を含む周辺領域のみを拡大した斜視図となっている。図5に示すように、接続電極342を構成する一対の接続電極342a,342bは水晶振動片の表裏で対向しており、互いに同じ大きさとなっている。なお、導電性接着剤Sの塗布状態の説明の便宜上、導電性接着剤Sの塗布位置を一点鎖線で表示している(容器の電極パッド6の図示は省略)。 FIG. 5 is an enlarged perspective view of the portion B of FIG. 4, and is an enlarged perspective view of only the peripheral region including the connection electrode 342 of the crystal vibrating piece 3 after being broken off from the bridge. As shown in FIG. 5, the pair of connection electrodes 342a and 342b forming the connection electrode 342 face each other on the front and back sides of the crystal vibrating piece and have the same size. For the convenience of explanation of the application state of the conductive adhesive S, the application position of the conductive adhesive S is indicated by a chain line (the electrode pad 6 of the container is not shown).

平面視矩形状の水晶振動片3の一端側3Aの短辺側面の両端寄りには、一対からなる第1側面電極343,344が形成されている。第1側面電極343,344は、水晶振動片3の一端側3Aの短辺側面の厚み方向全体に及んでいる。すなわち、第1側面電極344は、表裏の接続電極342(342a,342b)に連続して形成されている。同様に、第1側面電極343は、表裏の接続電極341(341a,341b)に連続して形成されている(図5では図示せず)。 A pair of first side surface electrodes 343 and 344 is formed near both ends of the short side surface of the one end side 3A of the crystal vibrating piece 3 having a rectangular shape in plan view. The first side surface electrodes 343 and 344 extend over the entire thickness direction of the short side surface of the one end side 3A of the crystal vibrating piece 3. That is, the first side surface electrode 344 is formed continuously with the front and back connection electrodes 342 (342a, 342b). Similarly, the first side surface electrode 343 is continuously formed with the front and back connection electrodes 341 (341a, 341b) (not shown in FIG. 5).

ブリッジ35,35から折り取られた跡の折り取り痕(破断痕)38,38は、水晶振動片の一端側3Aの短辺側面のブリッジが形成されていない領域に比べて粗面となっている。水晶振動片3の一端側3Aの短辺側面の破断痕38以外の部分は、ウエットエッチングによって現れたATカット水晶の結晶面であり、化学的な浸食によってその表面は平滑面となっている。一方、破断痕38は機械的な応力によってブリッジが破断した劈開面となっている。そのため、破断痕38の面の平滑度は、一端側3Aの短辺側面の破断痕38以外の部分に比べて相対的に粗くなっている。 The breaking traces (breaking traces) 38, 38 of the traces broken off from the bridges 35, 35 become rougher than the region on the short side surface of the one end side 3A of the quartz crystal vibrating piece where the bridge is not formed. There is. The portion other than the fracture mark 38 on the short side surface of the one end side 3A of the quartz crystal vibrating piece 3 is the crystal plane of AT-cut quartz that appears by wet etching, and its surface is a smooth surface due to chemical erosion. On the other hand, the fracture mark 38 is a cleavage plane where the bridge is fractured by mechanical stress. Therefore, the smoothness of the surface of the fracture mark 38 is relatively rougher than that of the portion other than the fracture mark 38 on the short side surface of the one end side 3A.

以上のように、水晶振動片3の接続電極341,342が形成された短辺(一端側3Aの短辺)における側面には、接続電極341と連続した第1側面電極343と、接続電極342と連続した第1側面電極344が形成されているとともに、水晶振動片3の破断痕38,38が露出した状態となっている。 As described above, the first side surface electrode 343 that is continuous with the connection electrode 341 and the connection electrode 342 are provided on the side surface of the crystal vibrating piece 3 on the short side where the connection electrodes 341 and 342 are formed (the short side of the one end side 3A). The first side surface electrode 344 continuous with is formed, and the fracture marks 38, 38 of the crystal vibrating piece 3 are exposed.

次に水晶振動片3の接続電極341,342に形成された一対の露出部9,9について詳述する。本実施形態において、1つの露出部9の直径は0.02mmとなっている。そして1つの露出部9の開口面積は、1つの接続電極(341または342)の平面視における面積に対して1.9%となっている。 Next, the pair of exposed portions 9, 9 formed on the connection electrodes 341, 342 of the crystal vibrating piece 3 will be described in detail. In the present embodiment, the diameter of one exposed portion 9 is 0.02 mm. The opening area of one exposed portion 9 is 1.9% of the area of one connection electrode (341 or 342) in plan view.

次に、前述した1つの露出部の平面視における開口面積の、当該露出部が形成された1つの接続電極の平面視の面積に対して占める割合(面積比)について表1および図6乃至8を参照しながら説明する。表1は、露出部に関する8つの条件での試作結果を表したものである。条件1から条件5は、接続電極に対して露出部の中心の位置を一定とし、露出部の直径のみを変化させたものである。一方、条件6から条件8は、露出部の直径を一定とし、露出部の位置のみを変化させたものである。各条件における試料数は5個となっている。 Next, Table 1 and FIGS. 6 to 8 show the ratio (area ratio) of the opening area in plan view of one exposed portion to the area in plan view of one connection electrode in which the exposed portion is formed. Will be described with reference to. Table 1 shows the trial production results under the eight conditions regarding the exposed portion. In Conditions 1 to 5, the center position of the exposed portion with respect to the connection electrode is fixed and only the diameter of the exposed portion is changed. On the other hand, in Conditions 6 to 8, the diameter of the exposed portion is constant and only the position of the exposed portion is changed. The number of samples under each condition is five.

Figure 2020088771
Figure 2020088771

条件1から条件5は、一対の接続電極341,342の水晶振動片3の短辺方向における各内縁から外側(当該短辺の両端の角部に向かう方向)に0.05mmずつ離間した位置を、露出部9,9の中心O,Oとした条件となっている(図4参照)。なお、一対の接続電極341,342の前記各内縁から露出部9,9の中心O,Oまでの距離は、図4では符号Cで表している。平面視円形の露出部9の直径は、条件1の0.06mmΦから条件5まで0.01mmずつ小径化しており、条件5では0.02mmΦとなっている。 The conditions 1 to 5 are the positions spaced 0.05 mm apart from each inner edge of the pair of connection electrodes 341 and 342 in the short side direction of the crystal vibrating piece 3 to the outside (direction toward the corners of both ends of the short side). , The center O of the exposed portions 9 and 9 is set (see FIG. 4). The distance from the inner edges of the pair of connection electrodes 341 and 342 to the centers O of the exposed portions 9 and 9 is represented by the symbol C in FIG. The diameter of the exposed portion 9 which is circular in a plan view is decreased by 0.01 mm from 0.06 mmΦ in condition 1 to condition 5 and is 0.02 mmΦ in condition 5.

図4に示すように、本実施形態において接続電極341(342も同様)は平面視で矩形となっている。そして、接続電極341(342)の長辺の長さLtは0.175mmであり、短辺の長さWtは0.0935mmとなっている。したがって、1つの接続電極341(342)の平面視における面積S2は、Lt×Wt=0.175mm×0.0935mm=16,363mmとなっている。これより条件1〜8では、1つの露出部の開口面積S1が、1つの接続電極の平面視における面積S2に占める割合S1/S2(以降、露出部の面積比S1/S2と略)は、1.9%〜17.3%となっている。 As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the connection electrode 341 (same for 342) is rectangular in plan view. The long side length Lt of the connection electrode 341 (342) is 0.175 mm, and the short side length Wt is 0.0935 mm. Therefore, the area S2 of one connection electrode 341 (342) in plan view is Lt×Wt=0.175 mm×0.0935 mm=16,363 mm 2 . From this, in the conditions 1 to 8, the ratio S1/S2 of the opening area S1 of one exposed portion to the area S2 of one connection electrode in plan view (hereinafter, abbreviated as the exposed area ratio S1/S2) is: It is 1.9% to 17.3%.

条件1〜8における試作品の評価は、水晶発振器のリフロー特性によって行った。具体的には、+160℃〜+180℃の温度を120秒間保持するとともに、ピーク温度+220℃以上を最低65秒保持する温度プロファイルにて管理されたリフロー炉に、水晶発振器を3回投入し、リフロー炉への投入1回ごとに水晶発振器の発振周波数を測定した。なお、当該発振周波数の測定は、リフロー炉から試作品を取り出した後、室温で2時間放置した後に行っている。 The evaluation of the prototype under the conditions 1 to 8 was performed by the reflow characteristics of the crystal oscillator. Specifically, while holding the temperature of +160°C to +180°C for 120 seconds and putting the peak temperature of +220°C or higher for at least 65 seconds, the crystal oscillator is thrown into the reflow furnace 3 times and the reflow is performed. The oscillation frequency of the crystal oscillator was measured every time it was charged into the furnace. The oscillation frequency is measured after taking out the prototype from the reflow furnace and leaving it at room temperature for 2 hours.

各条件の評価指標には、リフロー1回目、2回目、3回目の各回における周波数偏差(ΔF/F)のばらつき「ΔF/F_3σ」(3σは標準偏差σの3倍の値)と、リフロー1回目、2回目、3回目の各回における周波数偏差(ΔF/F)の最小値「ΔF/F_Min」を用いた。なお、表1における「ΔF/F_3σ(最小)」は、リフロー1回目から3回目までの各回における「ΔF/F_3σ」のうちの最小値を表している。同様に、「ΔF/F_3σ(最大)」は、リフロー1回目から3回目までの各回における「ΔF/F_3σ」のうちの最大値を表している。また、表1における「ΔF/F_Min(最小)」は、リフロー1回目から3回目までの各回における「ΔF/F_Min」のうちの最小値を表している。同様に、「ΔF/F_Min(最大)」は、リフロー1回目から3回目までの各回における「ΔF/F_Min」のうちの最大値を表している。 The evaluation index of each condition includes the variation “ΔF/F_3σ” of frequency deviation (ΔF/F) at each of the first, second, and third reflows (3σ is a value three times the standard deviation σ), and the reflow 1 The minimum value “ΔF/F_Min” of the frequency deviation (ΔF/F) in each of the second, third and third times was used. Note that “ΔF/F_3σ (minimum)” in Table 1 represents the minimum value of “ΔF/F_3σ” in each of the first to third reflow processes. Similarly, “ΔF/F_3σ (maximum)” represents the maximum value of “ΔF/F_3σ” in each of the first to third reflow processes. Further, “ΔF/F_Min (minimum)” in Table 1 represents the minimum value of “ΔF/F_Min” in each of the first to third reflow processes. Similarly, “ΔF/F_Min (maximum)” represents the maximum value of “ΔF/F_Min” in each of the first to third reflow processes.

条件1〜5における露出部の面積比S1/S2と、周波数偏差のばらつきΔF/F_3σの関係をグラフ化したものを図7に示す。また、条件1〜5における露出部の面積比S1/S2と、周波数偏差の最小値ΔF/F_Minの関係をグラフ化したものを図8に示す。なお、本発明との比較参照用として、図6に従来の水晶発振器の耐リフロー特性を示す。この従来の水晶発振器では、水晶振動片の接続電極に露出部は形成されていない。図6に示すように、接続電極に露出部が形成されていない従来の水晶発振器では、周波数偏差のΔF/Fの良否判定基準(規格値)である±1ppmを全てのデータが超えてしまっている。 FIG. 7 shows a graph showing the relationship between the area ratio S1/S2 of the exposed portion under the conditions 1 to 5 and the variation ΔF/F_3σ of the frequency deviation. Further, FIG. 8 shows a graph showing the relationship between the area ratio S1/S2 of the exposed portion under the conditions 1 to 5 and the minimum value ΔF/F_Min of the frequency deviation. For comparison and comparison with the present invention, FIG. 6 shows the reflow resistance characteristics of the conventional crystal oscillator. In this conventional crystal oscillator, no exposed portion is formed on the connection electrode of the crystal vibrating piece. As shown in FIG. 6, in the conventional crystal oscillator in which the exposed portion is not formed in the connection electrode, all the data exceed ±1 ppm which is the quality determination standard (standard value) of the frequency deviation ΔF/F. There is.

図7に示すように、露出部の直径のみを可変させた条件1〜5では、露出部の直径が小さくなるにつれて周波数偏差のばらつきΔF/F_3σが減少する傾向が認められた。ただし、条件3(直径0.04mm)〜条件5(直径0.02mm)では周波数偏差ΔF/Fの減少が鈍化して、変化量が小さくなる傾向が認められた。 As shown in FIG. 7, under the conditions 1 to 5 in which only the diameter of the exposed portion was varied, the variation ΔF/F_3σ in the frequency deviation tended to decrease as the diameter of the exposed portion decreased. However, under the conditions 3 (diameter 0.04 mm) to condition 5 (diameter 0.02 mm), the decrease of the frequency deviation ΔF/F was slowed down, and it was observed that the amount of change tended to be small.

一方、図8では、露出部の直径が小さくなるにつれて周波数偏差の最小値ΔF/F_Minが増大する傾向が認められた。ただし、条件3(直径0.04mm)〜条件5(直径0.02mm)では周波数偏差の最小値ΔF/F_Minの増大が鈍化して、変化量が小さくなる傾向が認められた。 On the other hand, in FIG. 8, the minimum value ΔF/F_Min of the frequency deviation tends to increase as the diameter of the exposed portion decreases. However, under the conditions 3 (diameter 0.04 mm) to condition 5 (diameter 0.02 mm), it was observed that the minimum value ΔF/F_Min of the frequency deviation slowed down and the amount of change tended to decrease.

このように、露出部の直径が条件1〜5の中で比較的大きい条件1,2では、周波数偏差のばらつきΔF/F_3σが大きく、かつ周波数偏差の最小値ΔF/F_Minも小さい傾向が認められる。これは露出部の直径が大きい程、露出部による接合力が強くなり過ぎて接合に起因する応力の影響を受け易くなってしまうためであると考えられる。 As described above, under the conditions 1 and 2 in which the diameter of the exposed portion is relatively large among the conditions 1 to 5, there is a tendency that the variation ΔF/F_3σ of the frequency deviation is large and the minimum value ΔF/F_Min of the frequency deviation is small. .. It is considered that this is because as the diameter of the exposed portion is larger, the joining force by the exposed portion becomes too strong and is more susceptible to the stress caused by the joining.

本実施形態では周波数偏差のばらつきΔF/F_3σの良否判定基準は0.5ppm以内であり、周波数偏差の最小値ΔF/F_Minの良否判定基準は±1.0ppm以内となっている。したがって図7,8より、「条件3(直径0.04mm)〜条件5(直径0.02mm)」が、周波数偏差のばらつきΔF/F_3σおよび周波数偏差の最小値ΔF/F_Minの、各良否判定基準並びにそれぞれの変化量の鈍化を考慮すると好ましい。これより露出部の面積比S1/S2の範囲は、条件3〜条件5に対応する1.9%以上7.7%以下が好ましい。なお、周波数偏差のばらつきΔF/F_3σの最大値と最小値の幅が最小であり、かつ周波数偏差の最小値ΔF/F_Minが最も大きい値である「条件5」が好適である。本実施形態における露出部9は、この条件5にて形成されている。 In the present embodiment, the quality determination criterion of the frequency deviation variation ΔF/F_3σ is within 0.5 ppm, and the quality determination criterion of the minimum frequency deviation ΔF/F_Min is within ±1.0 ppm. Therefore, from FIGS. 7 and 8, “Condition 3 (diameter 0.04 mm) to Condition 5 (diameter 0.02 mm)” is the pass/fail judgment criterion of the variation ΔF/F_3σ of the frequency deviation and the minimum value ΔF/F_Min of the frequency deviation. In addition, it is preferable to take into consideration the blunting of each change amount. Therefore, the range of the area ratio S1/S2 of the exposed portion is preferably 1.9% or more and 7.7% or less corresponding to the conditions 3 to 5. Note that “condition 5” is preferable in which the range between the maximum value and the minimum value of the frequency deviation deviation ΔF/F_3σ is the smallest and the minimum value of the frequency deviation ΔF/F_Min is the largest. The exposed portion 9 in this embodiment is formed under the condition 5.

前述のように、1つの接続電極341(または342)において、1つの露出部9の開口面積が、接続電極341(または342)の平面視における面積に対して1.9%以上7.7%以下とすることによって、水晶振動片3と導電性接着剤Sとの密着性を向上させつつ、水晶発振器1の耐リフロー特性における周波数偏差のばらつきを抑制することができる。これは、次の理由による。すなわち、1つの露出部9の開口面積が、当該露出部が設けられた1つの接続電極341(または342)の平面視における面積に対して1.9%以下であると、露出部9による接合力向上の効果が乏しくなる。逆に、露出部9の開口面積が接続電極341(または342)の平面視における面積に対して7.7%以上であると、露出部9による接合力が強くなり過ぎて接合に起因する応力の影響を受け易くなってしまうからである。 As described above, in one connection electrode 341 (or 342), the opening area of one exposed portion 9 is 1.9% or more and 7.7% of the area of the connection electrode 341 (or 342) in plan view. By the following, it is possible to improve the adhesion between the crystal vibrating piece 3 and the conductive adhesive S and suppress the variation in the frequency deviation in the reflow resistance characteristic of the crystal oscillator 1. This is for the following reason. That is, when the opening area of one exposed portion 9 is 1.9% or less of the area of one connection electrode 341 (or 342) provided with the exposed portion in plan view, the bonding by the exposed portion 9 The effect of improving power becomes poor. On the contrary, if the opening area of the exposed portion 9 is 7.7% or more of the area of the connection electrode 341 (or 342) in plan view, the bonding force of the exposed portion 9 becomes too strong and the stress caused by the bonding is increased. It becomes easy to be affected by.

図2に示すように平面視円形の一対の露出部9,9は、その中心O,Oが水晶振動片3の一短辺に沿って整列して形成されている。また、一対の露出部9,9は、水晶振動片3の対向する2つの短辺の各中央を通る仮想直線VLに対して線対称に配置されている。 As shown in FIG. 2, the pair of exposed portions 9 and 9 having a circular shape in plan view are formed such that their centers O and O are aligned along one short side of the quartz crystal vibrating piece 3. The pair of exposed portions 9 and 9 are arranged in line symmetry with respect to the virtual straight line VL passing through the centers of the two opposing short sides of the crystal vibrating piece 3.

一対の露出部9,9の中心O,O同士を結ぶ線分の長さ(中心O,O間の距離)Hは、水晶振動片3の短辺の長さWに対して42.2%となっている(図4参照)。この一対の露出部9,9の中心O,O同士を結ぶ線分の長さHと、水晶振動片の短辺寸法Wとの関係について次に説明する。 The length H of the line segment connecting the centers O and O of the pair of exposed portions 9 and 9 (distance between the centers O and O) is 42.2% with respect to the length W of the short side of the quartz crystal vibrating piece 3. (See FIG. 4). The relationship between the length H of the line connecting the centers O of the pair of exposed portions 9 and O and the short side dimension W of the quartz crystal vibrating piece will be described below.

表1の条件3、6〜8における接続電極の内縁から露出部の中心までの距離C(図4参照)と、周波数偏差のばらつきΔF/F_3σの関係をグラフ化したものを図9に示す。また、条件3、6〜8における接続電極の内縁から露出部の中心までの距離Cと、周波数偏差の最小値ΔF/F_Minの関係をグラフ化したものを図10に示す。なお、本実施形態における水晶振動片3の短辺の長さWは0.45mmであり、一対の接続電極341,342の水晶振動片3の短辺方向における内縁間の距離G(図4参照)は0.09mmとなっている。また、表1の条件3、6〜8では露出部の直径は0.04mmで一定となっている。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the distance C from the inner edge of the connection electrode to the center of the exposed portion (see FIG. 4) and the frequency deviation variation ΔF/F_3σ under the conditions 3 and 6 to 8 in Table 1. FIG. 10 shows a graph of the relationship between the distance C from the inner edge of the connection electrode to the center of the exposed portion and the minimum frequency deviation value ΔF/F_Min under conditions 3 and 6 to 8. The length W of the short side of the crystal vibrating piece 3 in the present embodiment is 0.45 mm, and the distance G between the inner edges of the pair of connection electrodes 341 and 342 in the short side direction of the crystal vibrating piece 3 (see FIG. 4). ) Is 0.09 mm. Further, under the conditions 3 and 6 to 8 in Table 1, the diameter of the exposed portion is constant at 0.04 mm.

図9に示すように、露出部の直径を一定とし、露出部の位置のみ、すなわち接続電極の内縁から露出部の中心までの距離Cのみを可変させた条件3、6〜8では、接続電極の内縁から露出部の中心までの距離Cが大きくなるにつれて周波数偏差のばらつきΔF/F_3σは概ね減少する傾向が認められた。ただし、条件3(C=0.05mm)、条件7(C=0.09mm)、条件8(C=0.13mm)では周波数偏差のばらつきΔF/F_3σの減少が鈍化して、変化量が小さくなる傾向が認められた。 As shown in FIG. 9, under the conditions 3 and 6 to 8 in which the diameter of the exposed portion is constant and only the position of the exposed portion, that is, only the distance C from the inner edge of the connecting electrode to the center of the exposed portion is changed. It was observed that the variation ΔF/F_3σ in the frequency deviation tended to decrease as the distance C from the inner edge to the center of the exposed portion increased. However, in condition 3 (C=0.05 mm), condition 7 (C=0.09 mm), and condition 8 (C=0.13 mm), the variation ΔF/F_3σ in the frequency deviation slows down and the amount of change is small. Was observed.

一方、図10では、接続電極の内縁から露出部の中心までの距離Cが大きくなるにつれて周波数偏差の最小値ΔF/F_Minは概ね増大する傾向が認められた。
確認できた。ただし、条件3(C=0.05mm)、条件7(C=0.09mm)、条件8(C=0.13mm)では周波数偏差の最小値ΔF/F_Minの増大が鈍化して、変化量が小さくなる傾向が認められた。
On the other hand, in FIG. 10, the minimum value ΔF/F_Min of the frequency deviation tended to generally increase as the distance C from the inner edge of the connection electrode to the center of the exposed portion increased.
It could be confirmed. However, in the condition 3 (C=0.05 mm), the condition 7 (C=0.09 mm), and the condition 8 (C=0.13 mm), the increase of the minimum value ΔF/F_Min of the frequency deviation slows down, and the change amount is The tendency was to decrease.

図9では周波数偏差のばらつきΔF/F_3σの良否判定基準(0.5ppm以内)に照らすと、条件3、8が実用上問題無い水準であると判断できる。また、図10では周波数偏差の最小値ΔF/F_Minの良否判定基準(±1.0ppm以内)に照らすと、条件3、7が実用上問題無い水準であると判断できる。したがって、周波数偏差のばらつきΔF/F_3σおよび周波数偏差の最小値ΔF/F_Minの両方の判定基準を考慮すると、条件3、6〜8では「条件3」が好ましい。 In FIG. 9, it can be determined that the conditions 3 and 8 are levels that pose no practical problems in light of the quality determination criteria (within 0.5 ppm) of the frequency deviation variation ΔF/F_3σ. Further, in FIG. 10, it can be determined that the conditions 3 and 7 are at a level in which there is practically no problem in light of the quality determination criterion (within ±1.0 ppm) of the minimum value ΔF/F_Min of the frequency deviation. Therefore, in consideration of both the determination criteria of the variation ΔF/F_3σ of the frequency deviation and the minimum value ΔF/F_Min of the frequency deviation, “Condition 3” is preferable in Conditions 3 and 6 to 8.

この「条件3」における一対の露出部9,9の中心O,O間の距離Hと水晶振動片の短辺寸法Wとの比H/Wは42.2%となっている。前述した露出部の面積比S1/S2の好ましい範囲である「条件3〜5」においてもH/Wは42.2%となっている。この条件3〜5における「H」は0.19mmであり、これに水晶振動片の短辺寸法Wの製造誤差(±0.005mm)を考慮すると、前記比H/Wは、41.8%〜42.7%が好ましい範囲となる。 In this “condition 3”, the ratio H/W between the distance H between the centers O of the pair of exposed portions 9, 9 and the short side dimension W of the quartz crystal vibrating piece is 42.2%. The H/W is also 42.2% under "Conditions 3 to 5", which is the preferable range of the area ratio S1/S2 of the exposed portion. “H” in the conditions 3 to 5 is 0.19 mm, and considering the manufacturing error (±0.005 mm) of the short side dimension W of the quartz crystal resonator element, the ratio H/W is 41.8%. The preferable range is ˜42.7%.

水晶振動片の一短辺の両端部(両角部)が導電性接着剤によって強固に接合されると、接合に係る応力の影響によって水晶発振器の発振周波数が変化し易くなる傾向がある。これに対して、本発明のように一対の接続電極341,342の各々に1つずつ設けられた露出部9,9が、水晶振動片3の2つの短辺の各中央を通る仮想直線VLに対して線対称に設けられ、一対の露出部9,9の中心O,O同士を結ぶ線分の長さHが、水晶振動片3の短辺の長さWに対して、41.8%以上42.7%以下となっている。このような構成によって、水晶振動片3の一短辺の中央寄りの部分が強固に接合されることになる。これにより、露出部が水晶振動片の短辺の両端付近に設けられた構成に比べて、本発明では当該短辺の両端付近は強固には接合されないため、接合に係る応力の影響を軽減させることができる。 When both ends (both corners) of one short side of the crystal vibrating piece are firmly joined by the conductive adhesive, the oscillation frequency of the crystal oscillator tends to change easily due to the influence of the stress related to the joining. On the other hand, as in the present invention, the exposed portions 9 and 9 provided in each of the pair of connection electrodes 341 and 342 are imaginary straight lines VL passing through the centers of the two short sides of the crystal vibrating piece 3. The length H of the line segment connecting the centers O of the pair of exposed portions 9, 9 with respect to the short side length W of the quartz crystal vibrating piece 3 is 41.8. % To 42.7%. With such a structure, the portion of the crystal vibrating piece 3 near the center of one short side is firmly joined. With this, compared to the configuration in which the exposed portion is provided near both ends of the short side of the quartz crystal vibrating piece, in the present invention, since the vicinity of both ends of the short side is not firmly joined, the influence of stress related to joining is reduced. be able to.

図2に示すように、導電性接着剤S,Sの水晶振動片3の短辺の伸長方向(図2における上下方向)における各外縁は、平面視で水晶振動片3の一端側3Aの短辺の両角部C1,C1を超えて外側に及んでいる。しかし、本発明における水晶振動片に対する導電性接着剤の平面視の外縁は、水晶振動片の一短辺の両角部を超えて外側に及ぶものだけに限定されるものではない。すなわち、本発明における水晶振動片に対する導電性接着剤の平面視の外縁が、水晶振動片3の一短辺の両角部C1,C1よりも内側に位置していてもよい。この場合、外部基板に接合された容器2から伝わる応力が水晶振動片3に伝わる影響を抑制することができる。これにより、水晶発振器1の発振周波数の安定性を高めることができる。 As shown in FIG. 2, each outer edge of the conductive adhesives S, S in the extending direction of the short sides of the crystal vibrating piece 3 (vertical direction in FIG. 2) has a short length on one end side 3A of the crystal vibrating piece 3 in plan view. It extends outward beyond both corners C1 and C1 of the side. However, the outer edge of the conductive adhesive with respect to the quartz crystal vibrating piece in the present invention in plan view is not limited to only the outer edge beyond both corners of one short side of the quartz vibrating piece. That is, the outer edge of the conductive adhesive with respect to the crystal vibrating piece in the present invention in plan view may be located inside both corners C1 and C1 of one short side of the crystal vibrating piece 3. In this case, the influence of the stress transmitted from the container 2 joined to the external substrate to the crystal vibrating piece 3 can be suppressed. Thereby, the stability of the oscillation frequency of the crystal oscillator 1 can be improved.

本発明の実施形態において水晶振動片3は、図5に示すように導電性接着剤Sが破断痕38と、第1側面電極344のいずれにも及んだ状態で電極パッド(図示省略)上に導電接合されている。具体的には、本発明の実施形態では、水晶振動片3は、導電性接着剤S,Sが破断痕38,38と、第1側面電極343(図5では非表示),344と、スリット内金属膜371(図5では非表示),372にも及んだ状態で電極パッド6,6上に導電接合されている。さらに導電性接着剤S,Sは水晶振動片3の対向する2つの長辺の側面の素地にも及んだ状態となっている。 In the embodiment of the present invention, the crystal vibrating reed 3 is placed on the electrode pad (not shown) in a state where the conductive adhesive S reaches both the break mark 38 and the first side surface electrode 344 as shown in FIG. Is electrically conductively bonded to. Specifically, in the embodiment of the present invention, in the quartz crystal vibrating piece 3, the conductive adhesives S, S have break marks 38, 38, first side surface electrodes 343 (not shown in FIG. 5), 344, and slits. The inner metal films 371 (not shown in FIG. 5) and 372 are conductively bonded onto the electrode pads 6 and 6 in a state of reaching the inner metal films 371 and 372. Further, the conductive adhesives S, S are in a state of reaching the base materials of the two long side surfaces of the crystal vibrating piece 3 which face each other.

上記構成によれば、導電性接着剤S,Sが第1側面電極343,344だけでなく、破断痕38,38にも及んだ状態で、水晶振動片3が一対の電極パッド6,6の上に導電接合されるため、水晶振動片3と導電性接着剤Sとの密着力を向上させることができる。これは導電性接着剤Sとの密着力に優れた水晶振動片3の素地で接合力を補うことができるからである。さらに導電性接着剤Sがこれらに加えて、水晶振動片3の対向する2つの長辺の側面の水晶素地にも及んでいるため、接合強度を更に向上させることができる。 According to the above configuration, the quartz crystal vibrating piece 3 has the pair of electrode pads 6, 6 with the conductive adhesive S, S reaching not only the first side surface electrodes 343, 344 but also the break marks 38, 38. Since it is conductively bonded to the upper part, the adhesion between the crystal vibrating piece 3 and the conductive adhesive S can be improved. This is because the bonding force can be supplemented by the base material of the crystal vibrating reed 3 having excellent adhesion with the conductive adhesive S. Furthermore, since the conductive adhesive S extends to the crystal bases on the two opposing long side surfaces of the crystal vibrating piece 3 in addition to these, the bonding strength can be further improved.

−本発明の他の実施形態−
次に、本発明の他の実施形態について図11を参照しながら説明する。図11は、ブリッジから折り取られた後の水晶振動片10の接続電極132を含む周辺領域のみを拡大した斜視図となっている。なお、前述した本発明の実施形態と同様の構成については同一の符号を用いて、その説明を割愛する。以下、前述した本発明の実施形態との相違点を中心に説明する。
-Other embodiments of the present invention-
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is an enlarged perspective view of only the peripheral region including the connection electrode 132 of the crystal vibrating piece 10 after being broken off from the bridge. The same components as those in the embodiment of the present invention described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Hereinafter, differences from the above-described embodiment of the present invention will be mainly described.

本発明の他の実施形態では、水晶振動片の形状と導電性接着剤の塗布形態が前述した本発明の実施形態と異なっている。まず水晶振動片の形状については、図11に示すように水晶振動片10の一組の長辺側の側面の各々に傾斜面11(11a,11b)が現れている。また、水晶振動片10の一組の短辺側の側面の各々にも傾斜面12(12a,12b)が現れている。 In another embodiment of the present invention, the shape of the crystal vibrating piece and the application form of the conductive adhesive are different from the above-described embodiments of the present invention. First, regarding the shape of the crystal vibrating piece, as shown in FIG. 11, the inclined surfaces 11 (11 a, 11 b) appear on each of the long side surfaces of the set of crystal vibrating pieces 10. Further, the inclined surfaces 12 (12 a, 12 b) also appear on each of the short side surfaces of the pair of crystal vibrating pieces 10.

水晶振動片10の長辺側の側面の傾斜面11については、傾斜面11aは、水晶振動片10の一主面(図11における下側の主面)との間の成す角度αが鈍角となっている。また、傾斜面11aと傾斜面11bとの間の成す角度βも鈍角となっている。 Regarding the inclined surface 11 on the long side of the crystal vibrating piece 10, the inclined surface 11a forms an obtuse angle α with the main surface of the crystal vibrating piece 10 (the lower main surface in FIG. 11). Is becoming The angle β formed between the inclined surface 11a and the inclined surface 11b is also an obtuse angle.

一方、水晶振動片10の短辺側の側面の傾斜面12については、傾斜面12aが水晶振動片10の一主面(図11における下側の主面)との間の成す角度γと、傾斜面12aと傾斜面12bとの間の成す角度δと、傾斜面12bと水晶振動片10の他主面(図11における上側の主面)との間の成す角度εは全て鈍角となっている。なお、水晶振動片の長辺側の側面および短辺側の側面の各傾斜面に関し、水晶振動片の主面とこれに連続する傾斜面との間の成す角度や、複数の傾斜面間の成す角度はエッチング条件によって変化するため、これらの全ての角度が鈍角になるとは限らず、鈍角と鋭角とが混在することもある。 On the other hand, regarding the inclined surface 12 on the side surface on the short side of the crystal vibrating piece 10, an angle γ formed between the inclined surface 12a and one principal surface (the lower main surface in FIG. 11) of the crystal vibrating piece 10, The angle δ formed between the inclined surface 12a and the inclined surface 12b and the angle ε formed between the inclined surface 12b and the other main surface (upper main surface in FIG. 11) of the crystal vibrating piece 10 are all obtuse angles. There is. In addition, regarding each inclined surface of the side surface on the long side and the side surface on the short side of the crystal vibrating piece, the angle formed between the main surface of the crystal vibrating piece and the inclined surface continuous with the main surface of the crystal vibrating piece, and between the plurality of inclined surfaces Since the formed angle changes depending on the etching conditions, not all of these angles are obtuse angles, and obtuse angles and acute angles may coexist.

傾斜面11a,11bおよび傾斜面12a,12bはウエットエッチングによって現れたATカット水晶の結晶面であり、エッチング条件に応じてその出現数や複数の傾斜面間の成す角度が変化するため水晶振動片の形状が変化し得る。したがって、図11に示す水晶振動片の傾斜面の現れ方は一例に過ぎず、本発明の適用は、図11に示す水晶振動片の傾斜面の出現数や側面形状に限定されるものではない。 The inclined surfaces 11a and 11b and the inclined surfaces 12a and 12b are crystal planes of AT-cut quartz that appear by wet etching, and the number of appearances and the angle formed between the plurality of inclined planes change according to the etching conditions, so that the quartz vibrating reed is produced. The shape of can change. Therefore, the appearance of the inclined surface of the crystal vibrating piece shown in FIG. 11 is merely an example, and the application of the present invention is not limited to the number of appearance of the inclined surface of the crystal vibrating piece and the side surface shape shown in FIG. 11. ..

また、ATカット水晶はその異方性により、平面視矩形状の水晶振動片の長辺方向の両端部および短辺方向の両端部の各々において、その断面形状に差異が生じる。特に、図3乃至5のように平面視矩形状の水晶振動片の長辺にATカット水晶のX軸が設定され、短辺にATカット水晶のZ´軸が設定された場合、長辺方向の両端部における断面形状はエッチング条件の如何によっては差異が大きくなる。ATカット水晶はこのような性質を有するが、本発明の適用は図3乃至5に示す結晶軸方向に限定されるものではなく、平面視矩形状の水晶振動片の長辺にZ´軸が、短辺にX軸が設定されていてもよい。 Further, due to the anisotropy of the AT-cut quartz crystal, the cross-sectional shape of the quartz crystal vibrating piece having a rectangular shape in plan view is different at both ends in the long side direction and both ends in the short side direction. In particular, when the X-axis of the AT-cut crystal is set on the long side of the rectangular quartz crystal vibrating piece in plan view and the Z′-axis of the AT-cut crystal is set on the short side as shown in FIGS. The cross-sectional shapes at both ends of the are greatly different depending on the etching conditions. Although the AT-cut quartz has such a property, the application of the present invention is not limited to the crystal axis direction shown in FIGS. 3 to 5, and the Z′ axis is on the long side of the crystal vibrating piece having a rectangular shape in plan view. The X axis may be set on the short side.

水晶振動片10の一組の長辺側の側面の傾斜面11,11には、第2側面電極141(図11では図示せず),142が形成されている。具体的には、第2側面電極141は、破断痕16(一対の破断痕16,16の一方)に隣接しており、接続電極131(131a,131b。図11では図示せず)に連続して形成されている。同様に、第2側面電極142は、破断痕16(一対の破断痕16,16の他方)に隣接しており、接続電極132(132a,132b)に連続して形成されている。また、水晶振動片10の一方の短辺側の側面の傾斜面12(12a,12b)には、第1側面電極133(図11では図示せず),134が形成されている。 Second side surface electrodes 141 (not shown in FIG. 11) and 142 are formed on the inclined surfaces 11 and 11 of the pair of crystal vibrating reeds 10 on the long side surfaces. Specifically, the second side surface electrode 141 is adjacent to the fracture mark 16 (one of the pair of fracture marks 16, 16) and is continuous with the connection electrode 131 (131a, 131b, not shown in FIG. 11). Is formed. Similarly, the second side surface electrode 142 is adjacent to the breakage mark 16 (the other of the pair of breakage marks 16 and 16) and is formed continuously with the connection electrode 132 (132a, 132b). Further, first side surface electrodes 133 (not shown in FIG. 11) and 134 are formed on the inclined surfaces 12 (12 a, 12 b) on the side surface on the one short side of the crystal vibrating piece 10.

本発明の他の実施形態では、前述した本発明の実施形態と同様に、ブリッジの折り取り前の状態において、一対のブリッジの各々にスリットが形成されている。そのため、前記一対のスリットの各々の内部にスリット内金属膜15(151(図11では図示せず),152)が被着している。このスリット内金属膜15(151,152)は、一対の接続電極131a,132aに各々連続して形成されているとともに、隣接する第1側面電極133(図11では図示せず),134にも各々連続して形成されている。 In another embodiment of the present invention, similarly to the above-described embodiments of the present invention, a slit is formed in each of the pair of bridges before the bridge is broken. Therefore, the in-slit metal film 15 (151 (not shown in FIG. 11), 152) is attached to the inside of each of the pair of slits. The in-slit metal films 15 (151, 152) are continuously formed on the pair of connection electrodes 131a, 132a, respectively, and also on the adjacent first side surface electrodes 133 (not shown in FIG. 11), 134. Each is formed continuously.

次に導電性接着剤の塗布形態については、図11に示すように導電性接着剤Sは、接続電極131b(132bも同様)と、第1側面電極134(133も同様)と、破断痕16と、スリット内金属膜152(151も同様)と、第2側面電極142(141も同様)とに及ぶように塗布されている。なお、本発明の他の実施形態では第2側面電極141,142が形成されていたが、当該第2側面電極が形成されていなくてもよい。つまり第1側面電極133(134)によって、水晶振動片10の表裏の接続電極131a(132a)と131b(132b)との間の電気的接続を確保するようにしてもよい。 Next, regarding the application form of the conductive adhesive, as shown in FIG. 11, the conductive adhesive S includes the connection electrode 131b (132b is the same), the first side surface electrode 134 (133 is the same), and the break mark 16 And the in-slit metal film 152 (151 is also the same) and the second side surface electrode 142 (141 is the same). Although the second side surface electrodes 141 and 142 are formed in the other embodiment of the present invention, the second side surface electrodes may not be formed. That is, the first side surface electrode 133 (134) may secure the electrical connection between the front and back connection electrodes 131a (132a) and 131b (132b) of the crystal vibrating piece 10.

本発明の他の実施形態に係る構成によれば、水晶振動片10が、導電性接着剤S,Sが露出部9,9を覆うように接続電極131,132に接続されるだけでなく、第1側面電極133,134と破断痕16,16にも及んだ状態で電極パッド上に接合されるため、水晶振動片10と導電性接着剤Sとの密着性をより向上させることができる。これは導電性接着剤Sとの密着性に優れる露出部9だけでなく、露出部9に比べてその表面が粗面である破断痕16にも導電性接着剤Sが及ぶため、所謂「アンカー効果」により、水晶振動片10と導電性接着剤Sとの密着性がより向上するからである。 According to the configuration of another embodiment of the present invention, not only is the crystal vibrating piece 10 connected to the connection electrodes 131 and 132 so that the conductive adhesives S and S cover the exposed portions 9 and 9, Since the first side surface electrodes 133 and 134 and the fracture marks 16 and 16 are bonded to the electrode pad in a state of reaching the fracture marks 16 and 16, the adhesion between the crystal vibrating piece 10 and the conductive adhesive S can be further improved. .. This is because the conductive adhesive S extends not only to the exposed portion 9 that has excellent adhesion to the conductive adhesive S, but also to the fracture mark 16 whose surface is rougher than the exposed portion 9, so-called "anchor". This is because the “advantage” further improves the adhesion between the crystal vibrating piece 10 and the conductive adhesive S.

また本発明の他の実施形態に係る構成によれば、水晶振動片10が、導電性接着剤Sが接続電極131,132と第1側面電極133,134と破断痕16だけでなく、接続電極131,132と連続した第2側面電極141,142にも及んだ状態で、電極パッドと接合される。つまり、導電性接着剤S,Sが露出部9,9を含む接続電極131,132と破断痕16,16に加え、第2側面電極141,142にも及んでいるため、水晶振動片10の短辺と当該短辺に隣接する長辺とに跨るように導電性接着剤Sが配されることになる。これにより、水晶振動片10と導電性接着剤Sとの密着性がより高まり、接合力を向上させることができる。 Further, according to the configuration of another embodiment of the present invention, the quartz crystal vibrating piece 10 includes the conductive adhesive S as well as the connection electrodes 131 and 132, the first side surface electrodes 133 and 134, and the breakage mark 16 as well as the connection electrode. The second side surface electrodes 141 and 142 continuous with 131 and 132 are also connected to the electrode pads. That is, since the conductive adhesive S, S extends to the connection electrodes 131 and 132 including the exposed portions 9 and 9 and the break marks 16 and 16, as well as the second side surface electrodes 141 and 142, the crystal vibrating piece 10 of The conductive adhesive S is arranged so as to extend over the short side and the long side adjacent to the short side. Thereby, the adhesiveness between the crystal vibrating piece 10 and the conductive adhesive S is further enhanced, and the bonding force can be improved.

さらに本発明の他の実施形態に係る構成によれば、水晶振動片10の表裏主面間の接続信頼性を向上させることができる。これについて次に説明する。水晶振動片10の一組の長辺側の側面には傾斜面11,11が含まれている。そして、第2側面電極141は接続電極131(131a,131b)から傾斜面11(11a,11b)に及ぶように形成されている(図11では図示せず)。同様に、第2側面電極142は接続電極132(132a,132b)から傾斜面11(11a,11b)に及ぶように形成されている。このような構成により、水晶振動片の側面が水晶振動片の主面に対して垂直になっている構成に比べて、複数の面の成す角度を緩やかにできる。これにより、側面電極の断線を防止することができる。当該効果は、水晶振動片10の一短辺側の側面の傾斜面12,12に形成される第1側面電極133,134についても同様ことが言える。 Further, according to the configuration of another embodiment of the present invention, it is possible to improve the connection reliability between the front and back main surfaces of the crystal vibrating piece 10. This will be described below. Inclined surfaces 11 and 11 are included in the side surface on the long side of the pair of crystal vibrating pieces 10. The second side surface electrode 141 is formed so as to extend from the connection electrode 131 (131a, 131b) to the inclined surface 11 (11a, 11b) (not shown in FIG. 11). Similarly, the second side surface electrode 142 is formed so as to extend from the connection electrode 132 (132a, 132b) to the inclined surface 11 (11a, 11b). With such a configuration, the angle formed by the plurality of surfaces can be made gentler than the configuration in which the side surface of the crystal vibrating piece is perpendicular to the main surface of the crystal vibrating piece. Thereby, disconnection of the side surface electrode can be prevented. The same effect can be applied to the first side surface electrodes 133 and 134 formed on the inclined surfaces 12 and 12 on the side surface on the one short side of the crystal vibrating piece 10.

前述した本発明の実施形態および他の実施形態では、水晶振動片は片持ち状態で突起部上面の電極パッド上に導電接合されていたが、水晶振動片の自由端側にも突起部や段部を形成して両持ち状態で導電接合するようにしてもよい。 In the above-described embodiments of the present invention and other embodiments, the crystal vibrating piece is conductively bonded on the electrode pad on the upper surface of the protruding portion in a cantilevered state, but the protruding portion or step is also formed on the free end side of the crystal vibrating piece. A part may be formed and conductively joined in a both-supported state.

また、本発明の実施形態および他の実施形態では、水晶振動片と容器とを導電接合する接続数は2つとなっていたが、当該接続数は2つに限定されるものではなく、2つ以上であってもよい。また、1つの水晶振動片に形成されるブリッジの個数は2つに限定されるものではなく、1つあるいは2つ以上形成してもよい。 In addition, in the embodiment of the present invention and other embodiments, the number of connections for conductively joining the crystal vibrating piece and the container is two, but the number of connections is not limited to two, and is two. It may be more than. Further, the number of bridges formed in one crystal vibrating piece is not limited to two, and one or more bridges may be formed.

また、本発明に係る水晶振動片の、電極パッドへの導電性接着剤を介した接合に関し、図5および図11に示す形態の水晶振動片を表裏反転した状態で電極パッドに接合してもよい。 Further, regarding the bonding of the crystal vibrating piece according to the present invention to the electrode pad via the conductive adhesive, even if the crystal vibrating piece of the form shown in FIG. 5 and FIG. Good.

また、前述した本発明の実施形態および他の実施形態では、導電性接着剤は一対の電極パッドの上面に1回だけ塗布されていたが(いわゆる「下塗り」)、このように下塗りされた導電性接着剤の上に、更に導電性接着剤を重ね塗りしてもよい(いわゆる「上塗り」)。 Further, in the above-described embodiments of the present invention and other embodiments, the conductive adhesive was applied to the upper surfaces of the pair of electrode pads only once (so-called “undercoating”), but the conductive adhesive coated under such a condition was used. A conductive adhesive may be further applied over the conductive adhesive (so-called “overcoat”).

前述した本発明の実施形態および他の実施形態では、容器の断面視形状がアルファベットの「H」状となる構造の水晶発振器を例に挙げたが、本発明の適用は当該構造の水晶発振器に限らず、上方のみが開口した凹部の内部に、電子部品素子と水晶振動片とが収容され、前記凹部の開口端に蓋が接合された水晶発振器にも適用可能である。 In the above-described embodiment of the present invention and the other embodiments, the crystal oscillator having a structure in which the cross-sectional shape of the container is the letter “H” is taken as an example, but the application of the present invention is applied to the crystal oscillator having the structure. Not limited to this, the present invention is also applicable to a crystal oscillator in which an electronic component element and a crystal vibrating piece are housed inside a recess that is open only above, and a lid is joined to the opening end of the recess.

また、前述した本発明の実施形態および他の実施形態では、圧電デバイスとして水晶発振器を例に挙げたが、本発明は水晶発振器に限らず、容器に水晶振動片のみが収容された水晶振動子や、容器に水晶振動片と温度センサとが内蔵された温度センサ内蔵型水晶振動子にも適用可能である。 Further, in the above-described embodiments of the present invention and other embodiments, the crystal oscillator is described as an example of the piezoelectric device, but the present invention is not limited to the crystal oscillator, and the crystal resonator in which only the crystal vibrating piece is housed in the container Alternatively, the present invention can be applied to a temperature sensor built-in type crystal resonator in which a crystal vibrating piece and a temperature sensor are built in a container.

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 embodied in various other forms without departing from the spirit or the main characteristics thereof. Therefore, the above-described embodiments are merely examples in all respects and should not be limitedly interpreted. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims, and is not bound by the text of the specification. Furthermore, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

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

1 水晶発振器
2 容器
3、10 水晶振動片
4 IC
5 蓋
6 電極パッド
9 露出部
16、38 破断痕
131、132、341、342 接続電極
133,134、343,344 第1側面電極
141,142 第2側面電極
S 導電性接着剤
1 crystal oscillator 2 container 3, 10 crystal vibrating piece 4 IC
5 Lid 6 Electrode Pad 9 Exposed Part 16, 38 Break Trace 131, 132, 341, 342 Connection Electrode 133, 134, 343, 344 First Side Electrode 141, 142 Second Side Electrode S Conductive Adhesive

Claims (2)

平面視略矩形の圧電振動片であって、
前記圧電振動片の表裏主面における少なくとも一短辺の両端部には、外部と接合される一対の接続電極が互いに離間して設けられ、
前記一対の接続電極の各々の領域内には、圧電振動片の素地が露出した露出部が設けられてなり、
1つの前記接続電極において、前記露出部の開口面積が、当該接続電極の平面視における面積に対して1.9%以上7.7%以下であることを特徴とする圧電振動片。
A piezoelectric vibrating reed having a substantially rectangular shape in a plan view,
At both ends of at least one short side on the front and back main surfaces of the piezoelectric vibrating piece, a pair of connection electrodes to be joined to the outside are provided apart from each other,
In each of the regions of the pair of connection electrodes, an exposed portion in which the substrate of the piezoelectric vibrating piece is exposed is provided,
In one of the connection electrodes, an opening area of the exposed portion is 1.9% or more and 7.7% or less of an area of the connection electrode in plan view.
請求項1に記載の圧電振動片が、容器の内部に設けられた電極パッドと導電性接着剤を介して接合され、前記容器に蓋が接合されることで気密に封止された圧電デバイスであって、
前記圧電振動片の前記一対の接続電極が形成された一短辺の側面には、当該一対の接続電極の各々と連続した一対の第1側面電極が形成されるとともに当該圧電振動片の破断痕が露出してなり、
前記導電性接着剤が、前記露出部を覆うように少なくとも前記一対の接続電極と前記一対の第1側面電極と前記破断痕に及んだ状態で、前記圧電振動片が前記電極パッドと接合されていることを特徴とする圧電デバイス。
A piezoelectric device in which the piezoelectric vibrating piece according to claim 1 is bonded to an electrode pad provided inside a container via a conductive adhesive, and a lid is bonded to the container to hermetically seal the piezoelectric device. There
A pair of first side surface electrodes that are continuous with each of the pair of connection electrodes are formed on the side surfaces of the one short side of the piezoelectric vibrating piece where the pair of connection electrodes are formed, and a break mark of the piezoelectric vibration piece is formed. Is exposed,
The piezoelectric vibrating piece is bonded to the electrode pad in a state where the conductive adhesive reaches at least the pair of connection electrodes, the pair of first side surface electrodes, and the breakage trace so as to cover the exposed portion. Piezoelectric device characterized in that.
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