JP3977682B2 - Quartz crystal resonator and its holding structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は水晶振動子を産業上の技術分野とし、特に表面実装用として共晶合金を用いた水晶振動子(表面実装振動子とする)の保持構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
(発明の背景)表面実装振動子は小型・軽量であることから、特に携帯機器例えば携帯電話の周波数や時間の基準源として使用される。近年では、高信頼及び高周波化が一層求められ、これに起因して保持構造等の見直が求められている。
【0003】
(従来技術の一例)第3図及び第4図は一従来例を説明する図で、第3図は表面実装振動子の分解組立図、第4図は水晶片の断面図である。
表面実装振動子は、容器本体1に水晶片2を収容してカバー3を被せ、水晶片2を密閉封入してなる。容器本体1は例えば凹状とした積層セラミックからなり、内底面に水晶片2との接続端子としての一対のメタライズ層(水晶端子とする)4を有する。外表面(底面及び側面)には、水晶端子4と電気的に接続した表面実装用の図示しない実装電極を有する。
【0004】
水晶片2は両主面に励振電極5を有し、引出電極を経て一端部両側に外部接続用の導出電極6を形成する。導出電極6はそれぞれ角部の側面を経て反対面に折り返して形成される。そして、これらの各電極は、水晶片2の主面から、一層目を下地電極8、二層目を導通電極9として、蒸着等によって形成される。ここでは、一層目(下地電極8)をCr、二層目(導通電極9)をAuとする。なお、水晶片2と導通電極9としてのAuとは付着強度が低いため、両者間に馴染みのよい下地電極8としてCrを介在させる。
【0005】
そして、一端部両側の導出電極6が、これと対応して形成された内底面の水晶端子4に面対向して、導電性接着剤7によって固着される。そして、例えば容器本体1の開口端面に設けられた図示しない金属リングやメタライズ層に、金属としたカバー3をシームやビーム溶接によって接合してなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
(従来技術の問題点)しかしながら、上記構成の表面実装振動子では、導電性接着剤7によって水晶片2を固着する保持構造に起因して次の問題があった。すなわち、導電性接着剤7は、有機物としての高分子からなる例えばシリコン系の樹脂を母体とする。
【0007】
このため、例えば導電性接着剤7の硬化時に有機物から放出ガスが発生し、これが水晶片2に付着して経年変化特性を悪化させる問題があった。特に高周波化(例えば100MHz以上)が進み、水晶片2が薄くなるほど影響は大きく、問題は顕著になる。また、仕様等が厳しく高信頼を求められた場合も同様である。
【0008】
(発明の目的)本発明は経年変化特性を良好にして、高周波化及び高信頼性を促進する水晶振動子及びその保持構造を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(着目点及び適用)本発明は、金属サポータと水晶片とを共晶合金によって接合した既存の保持構造に着目して、表面実装振動子に適用したことを基本的な解決手段とする。本発明では、これにより、有機物からのガスの発生がなく経年変化特性を良好に維持した表面実装振動子を得られる。
【0010】
また、本発明は、基本的に、水晶振動子(水晶片)における電極導出部の電極構造は水晶片の主面から一層目を下地電極、二層目を導通電極、三層目を遮蔽電極、四層目を共晶合金からなる接合電極として、前記下地電極はCr、前記導通電極はAu、前記遮蔽電極はCr又はNi、前記接合電極はAuGeとし、前記遮蔽電極は前記接合電極の溶融時に前記導通電極の喰われを抑止した構成とする。
【0011】
【実施例】
第1図は本発明の一実施例を説明する表面実装振動子の図で、第1図は組立断面図、第2図は水晶片の断面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
表面実装振動子は、前述したように容器本体1に水晶片2を収容してカバー3を被せ、密閉封入してなる。ここでは、容器本体1は凹部の内壁に段部を設け、一端側の段部両側に水晶端子4を設ける。そして、開口端面(枠壁上面)にAuからなるメタライズ層10を有する。
【0012】
水晶片2は前述同様に両主面に励振電極5を、これと接続した導出電極6を一端部両側に有する。ここでも、一層目の下地電極8をCr、二層目の導通電極9をAuとする。そして、二層目の導通電極9上に、三層目として遮蔽電極11を、さらにその上に四層目として接合電極12を蒸着等によって形成する。なお、遮蔽電極11は接合電極12よりも突出して形成される。
【0013】
この例では、三層目の遮蔽電極11はCrとし、四層目の接合電極12はAuGeからなる共晶合金とする。なお、図では各層の厚みは同程度にしたが、下地電極8のCrが約300オングストローム、導通電極9のAuが600オングストローム、遮蔽電極11のCrが1000オングストローム以上、接合電極12が1〜2μm程度とする。カバー3は金属からなり、周回する外周にAuSnの共晶合金からなる接合材13が圧接によって形成される。
【0014】
このようなものでは、水晶片2の一端部両側に形成された導出電極6と容器本体1の段部に形成された水晶端子4とを対面させて、水晶片2の両端部を両側の段部上に載置する。そして、図示しない治工具を用いて、水晶片2の一端部両側を加熱するとともに押圧する。要するに、熱圧着によって、四層目12の接合電極12(共晶合金AuGe)を溶融し、一端部両側を水晶端子4に電気的・機械的に接続する。
【0015】
次に、水晶片2の一端部両側を保持した後、例えば励振電極5にイオンビームを照射して振動周波数を調整する。そして、調整後、接合材13(共晶合金AuSn)の設けられたカバー3の外周を、容器本体1の開口端面に当接して、前述同様の熱圧着によって接合する。これにより、水晶片2を密閉封入する。
【0016】
このような構成であれば、従来例の導電性接着剤を使用することなく、共晶合金を用いた水晶片2の接合となり、容器本体1内には有機物の存在が殆どない。したがって、放出ガスが水晶片2に付着することもないので、経年変化特性を良好に維持して、表面実装振動子の高信頼性及び高周波化を促進する。
【0017】
また、この実施例例では、二層目の導通電極9(Au)と四層目の接合電極12(共晶合金AuGe)との間に遮蔽電極11(Cr)を介在させる。したがって、熱圧着時に、溶融した接合電極12が遮蔽電極11によって遮断されて、流出を抑止して導通電極9の喰われを防止する。
【0018】
なお、遮蔽電極11が無い場合には、接合電極12(AuGe)と導通電極9(Au)が融合して、導通電極9が接合電極12に吸引されて所謂喰われを生じて剥離する。これにより、導通不良を引き起こす。したがって、この実施例では、遮蔽電極11によって導通電極9の喰われを防止して、導通を確実に維持できる。
【0019】
さらに、この実施例では、容器本体1とカバー3をAuSnの共晶合金からなる接合材13を用いた熱圧着によって接合する。この場合、水晶片2を固着する接合電極12の共晶合金AuGeよりも、接合材13の溶融温度の方が低い。ちなみに、AuGeの溶融温度は約356℃であり、接合材13のそれは280℃である。したがって、カバー3の接合時に接合電極12(AuGe)が溶融することなく、保持状態を維持する。
【0020】
したがって、水晶片2の保持及びカバー3の接合をいずれも熱圧着による作業工程となるので、設備の管理を容易にする。また、例えばシーム溶接やビーム溶接による接合に比較して設備投資を抑制でき、安価にして経済性を高められる。
【0021】
【他の事項】
上記実施例では、一層目の下地電極8はCrとしたが、要は水晶片2と二層目の導通電極9との馴染みがよいものであればよい。また、導通電極9はAuとしたが、基本的には例えばAgやAlの導通度が良好なものであればよい。
【0022】
また、四層目の接合電極12はAuGeとしたが、例えばAuSi(溶融温度363℃)の適用も可能であり、基本的には無機物で溶融温度が回路基板に搭載時のクリーム半田の溶融温度220℃以上で、水晶の転移温度573℃以下とした共晶合金であればよい。また、三層目の遮蔽金属11はCrとしたが、例えばCrNiでもよく、これらは二層目の導通電極9及び四層目の接合電極12との兼ね合いから選択される。
【0023】
また、カバー3はAuSnの共晶合金を用いた熱圧着によって接合したが、これに限らず、シームやビーム溶接あるいはガラスや樹脂封止でもよい。そして、本発明の電極構造を有する水晶片2は必ずしも表面実装振動子のみならず、金属ホルダーに保持した場合でも適用可能である。
【0024】
また、水晶振動子として説明したが、他の回路素子とともに収容して発振器等を構成した場合での適用も可能である。そして、容器本体1は凹部内に段部を設けたが段部が無くとも内底面に直接に熱圧着してもよい。また、容器本体1は平板状として凹状のカバー3を接合してもよい。
【0025】
【発明の効果】
本発明は以上に説明した通りであり、基本的に共晶合金を用いた熱圧着によって水晶片を接合した表面実装振動子を得たので、有機物からの放出ガスによる特性劣化が殆どなく、高品質及び高信頼性の表面実装振動子を提供できる。また、導通電極と接合電極との間に遮蔽電極を介在させたので、接合電極の溶融時に導通電極が喰われることも無く、導通を良好にした例えば熱圧着による接合を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明する表面実装振動子の組立断面図である。
【図2】本発明の一実施例を説明する水晶片の断面図である。
【図3】従来例を説明する表面実装振動子の組立図である。
【図4】従来例を説明する水晶片の断面図である。
【符号の説明】
1 容器本体、2 水晶片、3 カバー、4 水晶端子、5 励振電極、6 導出電極、7 導電性接着剤、8 下地電極、9 導通電極、10 メタライズ層、11 遮蔽電極、12 接合電極、13 接合材.[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a crystal resonator in an industrial technical field, and more particularly to a holding structure for a crystal resonator (a surface mount resonator) using a eutectic alloy for surface mounting.
[0002]
[Prior art]
(Background of the Invention) Surface mounted resonators are small and light, and are used as a reference source for frequency and time of mobile devices such as mobile phones. In recent years, higher reliability and higher frequency have been demanded, and due to this, a review of the holding structure and the like has been demanded.
[0003]
(Example of Prior Art) FIGS. 3 and 4 are diagrams for explaining one conventional example, FIG. 3 is an exploded view of a surface-mounted vibrator, and FIG. 4 is a sectional view of a crystal piece.
The surface-mounted vibrator is formed by housing a
[0004]
The
[0005]
Then, the lead-out
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
(Problems of the prior art) However, the surface mount resonator having the above-described configuration has the following problems due to the holding structure in which the
[0007]
For this reason, for example, when the
[0008]
(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a quartz crystal unit and its holding structure that improve the secular change characteristic and promote high frequency and high reliability.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
(Points of interest and application) The present invention focuses on an existing holding structure in which a metal supporter and a crystal piece are joined together by a eutectic alloy, and is applied to a surface mount vibrator as a basic solution. In the present invention, this makes it possible to obtain a surface-mount resonator that does not generate gas from organic substances and that maintains good aging characteristics.
[0010]
In addition, according to the present invention, basically, the electrode structure of the electrode lead-out portion in the crystal resonator (crystal piece) is the base electrode from the main surface of the crystal piece, the conductive electrode from the second layer, and the shielding electrode from the third layer. , and the bonding electrode comprising the fourth layer from the eutectic alloy, said base electrode is Cr, the conductive electrode is Au, the shielding electrode Cr and Ni, the bonding electrode is a AuGe, the shielding electrode of the bonding electrode The conductive electrode is prevented from being eaten at the time of melting.
[0011]
【Example】
FIG. 1 is a view of a surface-mounted vibrator for explaining an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an assembled sectional view, and FIG. 2 is a sectional view of a crystal piece. In addition, the same number is attached | subjected to the same part as a prior art example, and the description is simplified or abbreviate | omitted.
As described above, the surface-mounted vibrator is formed by housing the
[0012]
Similarly to the above, the
[0013]
In this example, the third-
[0014]
In such a case, the lead-out
[0015]
Next, after holding both ends of one end of the
[0016]
With such a configuration, the
[0017]
In this embodiment, the shielding electrode 11 (Cr) is interposed between the second-layer conducting electrode 9 (Au) and the fourth-layer bonding electrode 12 (eutectic alloy AuGe). Therefore, at the time of thermocompression bonding, the
[0018]
In the case where the shielding
[0019]
Furthermore, in this embodiment, the
[0020]
Therefore, both the holding of the
[0021]
[Other matters]
In the above embodiment, the ground electrode 8 of the first layer is Cr, but the point is that the
[0022]
Further, although the
[0023]
The
[0024]
Further, although described as a crystal resonator, the present invention can also be applied to a case where an oscillator or the like is accommodated together with other circuit elements. And although the container
[0025]
【The invention's effect】
The present invention is as described above, and basically obtained a surface-mount resonator in which crystal pieces are bonded by thermocompression bonding using a eutectic alloy. It is possible to provide a surface mount resonator with high quality and high reliability. Further, since the shielding electrode is interposed between the conduction electrode and the bonding electrode, the conduction electrode is not eroded when the bonding electrode is melted, and bonding by, for example, thermocompression bonding with good conduction is enabled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an assembled cross-sectional view of a surface-mounted vibrator for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a crystal piece for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an assembly diagram of a surface-mount vibrator for explaining a conventional example.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a crystal piece for explaining a conventional example.
[Explanation of symbols]
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