JP2007189580A - 圧電デバイス用収容器および圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】収容器の側面近傍まで集積回路素子を収容できる圧電デバイス用収容器、およびこれを備えた圧電デバイスを提供すること。
【解決手段】キャビティ部２０が、電極パッド４が設けられた位置とは異なる方向のセラミックパッケージ１０の側面１５に、開口部１１を有しているので、閉じたキャビティ部に収容する場合と比較して、電極パッド４の大きさを確保しつつ、開口部１１近傍まで集積回路素子５を収容できる。したがって、閉じたキャビティ部に収容される場合と比較して、より大きな集積回路素子５が収容された水晶発振器１００を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電素子とその駆動制御に用いられる集積回路素子とを収容する圧電デバイス用収容器、およびこれを備えた圧電デバイスに関する。

電子機器の小型化に伴い、圧電デバイスの小型化も急速に進んでいる。圧電デバイスでは、圧電素子とその駆動制御に用いられる集積回路素子とが、収容器の両面に設けられたキャビティ部にそれぞれ収容されている。また、収容器には外部接続端子が設けられている。
ここで、温度補償型の圧電デバイス用集積回路素子等では、アナログ回路、メモリー回路、デジタル回路等の複数の回路が素子に組み込まれている。したがって、圧電素子の小型化と比較して、集積回路素子の小型化は容易ではない。

矩形状の外周を持つ面を備えた収容器において、外部接続端子の大きさを確保しながら、大きな電子部品をキャビティ部に収容する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
具体的には、キャビティ部の設けられた面の外周各辺中央寄り近傍に、矩形状のキャビティ部の角部がそれぞれくるようにキャビティ部を形成し、このキャビティ部に電子部品を収容する。

以下、キャビティ部２０に集積回路素子５を収容した従来例を、図に基づいてより具体的に説明する。
図９および図１０には、圧電素子としての水晶振動片２と集積回路素子５とを備えた圧電デバイスとしての水晶発振器１００が示されている。
図９（ａ）は概略平面図を、（ｂ）は（ａ）におけるＦ−Ｆ線での概略断面図を、（ｃ）は概略底面図を示している。図１０は、別の従来例の概略底面図を示している。

図９および図１０において、収容器としてのセラミックパッケージ１０の上面および底面の外周形状は、図９においては正方形、図１０においては長方形である。そして、上面には、水晶振動片２を収容するキャビティ１４が、底面には集積回路素子５を収容するキャビティ部２０が設けられている。

キャビティ部２０は、底面側から見て側面６に囲まれた部分である。底面側から見たキャビティ部２０の形状は、図９においては正方形、図１０においては菱形である。
そして、キャビティ部２０は、キャビティ部２０の底面側から見たそれぞれの角部が、底面の外周各辺中央寄り近傍にくるように形成されている。
また、外部接続端子として正方形状の電極パッド４が、底面の外周の４ヶ所の角部内側に形成されている。

キャビティ部２０には、キャビティ部２０と相似形状の集積回路素子５が収容されている。そして、バンプ９によって、集積回路素子５と取出電極８等との導通が図示しないスルーホールを介してとられている。また、集積回路素子５とキャビティ部２０との間隙は、アンダーフィル１３によって埋められている。
一方、上面に設けられたキャビティ部１４には、水晶振動片２が取出電極８に導電性接着剤７で片側を固定された状態で収容されている。そして、キャビティ部１４は、蓋体３によって減圧密封されている。

特許第３６４５８０７号公報（４頁、図３）

しかしながら、図９および図１０に示すように、セラミックパッケージ１０に閉じられた側面６を有するキャビティ部２０を形成した場合、セラミックパッケージ１０の側面１５とキャビティ部２０の側面６の角部との間の強度を確保するために、その間の肉厚が必要となる。したがって、セラミックパッケージ１０の側面１５近傍まで集積回路素子５を収容することが難しく、より大きな集積回路素子５を収容するのが困難である。ここで、図１０に示したように、長方形の外周を有するセラミックパッケージ１０に菱形の集積回路素子５を収容しても同様の課題がある。
これらの課題は、図で符号を付して具体的に説明された従来例に限られるものではない。
本発明の目的は、収容器の側面近傍まで集積回路素子を収容できる圧電デバイス用収容器、およびこれを備えた圧電デバイスを提供することにある。

本発明の圧電デバイスは、圧電素子と、前記圧電素子の駆動制御に用いられる集積回路素子と、前記集積回路素子が収容されるキャビティ部を備えた収容器と、前記収容器の前記キャビティ部の設けられた面の外周部に外部接続端子とを備え、前記キャビティ部は、前記キャビティ部から前記外部接続端子が設けられた位置に向かう方向とは異なる方向の前記収容器の側面に設けられた開口部を有し、前記集積回路素子は、前記開口部近傍まで収容されていることを特徴とする。
ここで、開口部近傍とは、開口部のキャビティ部側および開口部を越えた外部の両方の近傍をいう。また、収容器の側面とは、キャビティ部の設けられた面に続いている面をいう。

この発明によれば、キャビティ部が、外部接続端子が設けられた位置とは異なる方向の収容器の側面に、開口部を有しているので、閉じたキャビティ部に収容する場合と比較して、外部接続端子の大きさを確保しつつ、開口部近傍まで集積回路素子が収容される。したがって、閉じたキャビティ部に収容される場合と比較して、より大きな集積回路素子が収容された圧電デバイスが得られる。

本発明では、前記キャビティ部の設けられた面の外周が矩形状で、前記集積回路素子は直方体の形状を有し、前記集積回路素子の角部が前記開口部近傍に位置するように収容されているのが好ましい。
この発明では、矩形状の外周を持つ面を有する収容器に外部接続端子の大きさを確保しつつ、開口部を有するキャビティ部が設けられる。また、直方体形状の集積回路素子の角部を開口部近傍に位置させることによって、集積回路素子は、キャビティ部の空間を有効に使って収容される。したがって、矩形状の外周を持つ面を有する収容器において、前述と同様の効果が得られる。

本発明の圧電デバイス用収容器は、圧電素子の駆動制御に用いられる集積回路素子が収容されるキャビティ部と、前記キャビティ部の設けられた面の外周部に外部接続端子とを備え、前記キャビティ部は、前記キャビティ部から前記外部接続端子が設けられた位置に向かう方向とは異なる方向の側面に設けられた開口部を有していることを特徴とする。

この発明によれば、キャビティ部が、外部接続端子が設けられた位置とは異なる方向の収容器の側面に、開口部を有しているので、閉じたキャビティ部に収容される場合と比較して、外部接続端子の大きさを確保しつつ、開口部近傍まで集積回路素子が収容される。したがって、閉じたキャビティ部に収容する場合と比較して、より大きな集積回路素子が収容される圧電デバイス収容器が得られる。

本発明では、前記キャビティ部の設けられた面の外周は矩形状で、前記外部接続端子は、前記外周の角部内側に設けられ、前記開口部は、前記外周の互いに向かい合う２辺の中央部近傍の側面に設けられているのが好ましい。
この発明では、矩形状の外周を持つ面を有する収容器に外部接続端子の大きさを確保しつつ、開口部を有するキャビティ部が設けられる。したがって、矩形状の外周を持つ面を有する収容器において、前述と同様の効果が得られる。

以下、本発明の実施形態および変形例を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態、各変形例、各従来例において、同様の構成要素には同じ符号を付して説明する。

（第１実施形態）
図１には、本実施形態での水晶発振器１００が示されている。
図１（ａ）は水晶発振器１００の概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ線での概略断面図、同図（ｃ）は概略底面図である。
図１において、水晶発振器１００は、セラミックパッケージ１０と、水晶振動片２と、集積回路素子５と、電極パッド４とを備えている。
セラミックパッケージ１０の上面および底面の外周の形状は正方形である。上面には水晶振動片２を収容するキャビティ部１４が、底面には集積回路素子５を収容するキャビティ部２０が設けられている。

キャビティ部２０は、底面側から見て側面６によって囲まれた部分である。そして、キャビティ部２０は、底面外周の互いに向かい合う２辺の中央部近傍にあたるセラミックパッケージ１０の側面１５に４ヵ所の開口部１１を有している。底面から見たキャビティ部２０の形状は、八角形となっている。
また、正方形状の電極パッド４が、底面外周の４ヵ所の角部内側に形成されている。

キャビティ部２０には、正方形の面を持つ直方体の集積回路素子５が、その角部が開口部１１の位置にくるように収容されている。そして、バンプ９によって、集積回路素子５と取出電極８等との導通が図示しないスルーホールを介してとられている。また、集積回路素子５とキャビティ部２０との間隙は、アンダーフィル１３によって埋められている。

一方、上面に設けられたキャビティ部１４には、水晶振動片２が取出電極８に導電性接着剤７で片側を固定された状態で収容されている。そして、キャビティ部１４は、蓋体３によって減圧密封されている。

図２には、本実施形態のセラミックパッケージ１０のみが示されている。
図２（ａ）はセラミックパッケージ１０の概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線での概略断面図、同図（ｃ）は概略底面図である。
セラミックパッケージ１０の上面および底面の外周の形状は正方形である。上面には水晶振動片２を収容するキャビティ部１４が、底面には集積回路素子５を収容するキャビティ部２０が設けられている。

キャビティ部２０は、底面側から見て側面６によって囲まれた部分である。そして、キャビティ部２０は、底面外周の互いに向かい合う２辺の中央部近傍にあたるセラミックパッケージ１０の側面１５に４ヵ所の開口部１１を有している。したがって、底面側から見たキャビティ部２０の形状は八角形となっている。
また、正方形状の電極パッド４が、底面外周の４ヵ所の角部内側に形成されている。
さらに、キャビティ部２０には、集積回路素子５との接続をとるためのバンプ９用接続端子１２が設けられている。
キャビティ部１４の底面には、２ヶ所の取出電極８が設けられている。

このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）キャビティ部２０が、電極パッド４が設けられた位置とは異なる方向のセラミックパッケージ１０の側面１５に開口部１１を有しているので、閉じたキャビティ部に収容する場合と比較して、電極パッド４の大きさを確保しつつ、開口部１１近傍まで集積回路素子５を収容できる。したがって、閉じたキャビティ部に収容される場合と比較して、より大きな集積回路素子５が収容された水晶発振器１００を得ることができる。

（２）正方形の外周を持つ面を有するセラミックパッケージ１０に電極パッド４の大きさを確保しつつ、開口部１１を有するキャビティ部を設けることができる。また、直方体形状の集積回路素子５の角部を開口部１１近傍に位置させることによって、集積回路素子５を、キャビティ部２０を有効に使って収容できる。したがって、正方形の外周を持つ面を有するセラミックパッケージ１０において、前述と同様の効果を得ることができる。

（３）キャビティ部２０が、電極パッド４が設けられた位置とは異なる方向のセラミックパッケージ１０の側面１５に、開口部１１を有しているので、閉じたキャビティ部に収容される場合と比較して、電極パッド４の大きさを確保しつつ、開口部１１近傍まで集積回路素子５を収容できる。したがって、閉じたキャビティ部に収容する場合と比較して、より大きな集積回路素子５を収容できるセラミックパッケージ１０を得ることができる。

（４）正方形の外周を持つ面を有するセラミックパッケージ１０に電極パッド４の大きさを確保しつつ、開口部１１を有するキャビティ部２０を設けることができる。したがって、正方形の外周を持つ面を有するセラミックパッケージ１０において、前述と同様の効果を得ることができる。

（第２実施形態）
図３には、本実施形態における水晶発振器１００が示されている。
図３（ａ）は水晶発振器１００の概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＣ−Ｃ線での概略断面図、同図（ｃ）は概略底面図である。
図３において、水晶発振器１００は、セラミックパッケージ１０と、水晶振動片２と、水晶振動片２の駆動制御に用いられる集積回路素子５と、電極パッド４とを備えている。
セラミックパッケージ１０の上面および底面の外周の形状は長方形である。上面には水晶振動片２を収容するキャビティ部１４が、底面には集積回路素子５を収容するキャビティ部２０が設けられている。

キャビティ部２０は、底面側から見て略楕円形状の側面６によって囲まれた部分である。そして、キャビティ部２０は、底面外周の互いに向かい合う長辺中央部近傍にあたるセラミックパッケージ１０の側面１５に２ヶ所の開口部１１を有している。この開口部１１と側面６との間はある程度厚みを持っており、開口部１１に鋭角部分が存在しないように形成されている。また、正方形状の電極パッド４が、底面外周の４ヵ所の角部内側に形成されている。

キャビティ部２０には、正方形の面を持つ直方体の集積回路素子５が、その角部が開口部１１の位置にくるように収容されている。そして、バンプ９によって、集積回路素子５と取出電極８等との導通が図示しないスルーホールを介してとられている。また、集積回路素子５とキャビティ部２０との間隙は、アンダーフィル１３によって埋められている。

一方、上面に設けられたキャビティ部１４には、水晶振動片２が取出電極８に導電性接着剤７で片側を固定された状態で収容されている。そして、キャビティ部１４は、蓋体３によって減圧密封されている。

図４には、本実施形態のセラミックパッケージ１０のみが示されている。
図４（ａ）はセラミックパッケージ１０の概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ概略断面図、同図（ｃ）は概略底面図である。
セラミックパッケージ１０の上面および底面の外周の形状は長方形である。上面には水晶振動片２を収容するキャビティ部１４が、底面には集積回路素子５を収容するキャビティ部２０が設けられている。

キャビティ部２０は、底面側から見て略楕円形状の側面６によって囲まれた部分である。キャビティ部２０は、底面外周の長辺中央部近傍にあたるセラミックパッケージ１０の側面１５に２ヶ所の開口部１１を有している。この開口部１１と側面６との間はある程度厚みを持っており、開口部１１に鋭角部分が存在しないように形成されている。
また、正方形状の電極パッド４が、キャビティ部２０の設けられた底面外周の４ヵ所の角部内側に形成されている。
さらに、キャビティ部２０には、集積回路素子５との接続をとるためのバンプ９用接続端子１２が６ヶ所設けられている。
キャビティ部１４の底面には、２ヶ所取出電極８が設けられている。

このような実施形態によれば、以下の効果がある。
（５）長方形の外周を持つ面を有するセラミックパッケージ１０において、前述と同様の効果を得ることができる。

（６）キャビティ部２０の開口部１１が２ヶ所だけであり、２つの電極パッド４の形成部分が連結されていることにより、電極パッド４形成部分の剛性を向上することができる。

（７）底面から見て正方形の集積回路素子５に対して、略楕円形状のキャビティ部２０が形成されているので、集積回路素子５とキャビティ部２０との間に、底面側から見て間隙を生じさせることができ、キャビティ部２０にアンダーフィル１３の原料である保護樹脂を注入し易くできる。

（変形例１）
図５（ａ）は本変形例の水晶発振器１００の概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＥ−Ｅ線での概略断面図、同図（ｃ）は概略底面図である。
図５において、第１実施形態と同様に水晶発振器１００は、セラミックパッケージ１０と水晶振動片２と集積回路素子５と電極パッド４とを備えている。
セラミックパッケージ１０の上面および底面の外周の形状は長方形である。上面には水晶振動片２を収容するキャビティ部１４が、底面には集積回路素子５を収容するキャビティ部２０が設けられている。

本変形例では、キャビティ部２０の底面側から見た形状が第１実施形態とは異なる。第１実施形態と異なるのは、底面外周の長辺近傍の側面に設けられた開口部１１の大きさが、短辺近傍の側面に設けられた開口部１１の大きさより大きいことである。

このキャビティ部２０には、正方形の面を持つ直方体の集積回路素子５が、その角部が開口部１１の位置にくるように収容されている。
図５（ｃ）に示すように、長辺中央部付近の開口部１１では、集積回路素子５の角部がセラミックパッケージ１０の外周を越えて収容されている。集積回路素子５とキャビティ部２０との間は、アンダーフィル１３によって埋められている。ここで、アンダーフィル１３形成後、集積回路素子５を図に示した二点鎖線をなぞって切断することにより、水晶発振器１００が得られる。

このような本変形例によれば、以下の効果がある。
（８）キャビティ部２０に、開口部１１を設けたことにより、底面の外周を越えた集積回路素子５を収容することができ、収容後セラミックパッケージ１０の外周に合わせて切断することにより、水晶発振器１００を得ることができる。

（変形例２）
図６は、本変形例の水晶発振器１００の底面図である。
本変形例では、キャビティ部２０の形状が異なる以外、構成要素は第２実施形態と同様である。
キャビティ部２０は、底面側から見て略楕円形状の側面６によって囲まれた部分である。そして、キャビティ部２０は、底面の外周の互いに向かい合う長辺中央部近傍のセラミックパッケージ１０の側面１５の２ヶ所に開口部１１を有している。本変形例では、第２実施形態と比較して、この開口部１１と側面６との間は厚みがなく、鋭角に形成されている。

（変形例３）
図７は、本変形例の水晶発振器１００の底面図である。
本変形例では、キャビティ部２０の形状が異なる以外、構成要素は第１実施形態と同様である。
本変形例では、第１実施形態の開口部１１の鋭角部分を切断し、開口部１１と側面６との間は厚みを持っており、開口部１１に鋭角部分が存在しないように形成されている。

このような本変形例によれば、以下の効果がある。
（９）開口部１１に鋭角部分が存在しないので、開口部１１でのセラミックパッケージ１０のクラックの発生を低減することができる。

（変形例４）
図８は、本変形例の水晶発振器１００の底面図である。
本変形例では、キャビティ部２０の形状および電極パッド４の形状が異なる以外、構成要素は変形例３と同様である。
本変形例では、電極パッド４の形状が、セラミックパッケージ１０の底面の形状に合わせて形成されている。

このような変形例４によれば、以下の効果がある。
（１０）大型の電極パッド４を形成でき、実装強度を向上できる。

また、本発明を実施するための最良の方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、使用する材料、形状その他の詳細な事項において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した材料、形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの材料、形状などの限定の一部もしくは全部の限定を外した記載は、本発明に含まれるものである。

（ａ）は本発明の第１実施形態にかかる水晶発振器の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での概略断面図、（ｃ）は概略底面図。 （ａ）は、セラミックパッケージの概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での概略断面図、（ｃ）は概略底面図。 （ａ）は本発明の第２実施形態にかかる水晶発振器の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線での概略断面図、（ｃ）は概略底面図。 （ａ）は、セラミックパッケージの概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線での概略断面図、（ｃ）は概略底面図。 （ａ）は本発明の変形例１にかかる水晶発振器の概略平面図、（ｂ）は（ａ）Ｅ−Ｅ線での概略断面図、同図（ｃ）は概略底面図。 変形例２にかかる水晶発振器の底面図。 変形例３にかかる水晶発振器の底面図。 変形例４にかかる水晶発振器の底面図。 （ａ）は従来例にかかる水晶発振器の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線での概略断面図、（ｃ）は概略底面図。 従来例にかかる水晶発振器の概略底面図。

符号の説明

２…圧電素子としての水晶振動片、４…外部接続端子としての電極パッド、５…集積回路素子、１４，２０…キャビティ部、１０…収容器としてのセラミックパッケージ、１１…開口部、１００…圧電デバイスとしての水晶発振器。

Claims (4)

1. 圧電素子と、
   前記圧電素子の駆動制御に用いられる集積回路素子と、
   前記集積回路素子が収容されるキャビティ部を備えた収容器と、
   前記収容器の前記キャビティ部の設けられた面の外周部に外部接続端子とを備え、
   前記キャビティ部は、前記キャビティ部から前記外部接続端子が設けられた位置に向かう方向とは異なる方向の前記収容器の側面に設けられた開口部を有し、
   前記集積回路素子は、前記開口部近傍まで収容されている
   ことを特徴とする圧電デバイス。
2. 請求項１に記載の圧電デバイスにおいて、
   前記キャビティ部の設けられた面の外周は矩形状で、
   前記集積回路素子は直方体の形状を有し、前記集積回路素子の角部が前記開口部近傍に位置するように収容されている
   ことを特徴とする圧電デバイス。
3. 圧電素子の駆動制御に用いられる集積回路素子が収容されるキャビティ部と、
   前記キャビティ部の設けられた面の外周部に外部接続端子とを備え、
   前記キャビティ部は、前記キャビティ部から前記外部接続端子が設けられた位置に向かう方向とは異なる方向の側面に設けられた開口部を有している
   ことを特徴とする圧電デバイス用収容器。
4. 請求項３に記載の圧電デバイス用収容器において、
   前記キャビティ部の設けられた面の外周は矩形状で、
   前記外部接続端子は、前記外周の角部内側に設けられ、
   前記開口部は、前記外周の互いに向かい合う２辺の中央部近傍の側面に設けられている
   ことを特徴とする圧電デバイス用収容器。

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