JP2007235791A

JP2007235791A - 圧電デバイス

Info

Publication number: JP2007235791A
Application number: JP2006057308A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Maruyama; 泰央丸山
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】圧電素子パッケージを利用し底背化を可能とする圧電デバイスを提供する。
【解決手段】水晶振動片１３が収容された水晶振動子パッケージ１０と、ＩＣチップ３０が搭載された回路基板２０とを備え、水晶振動子パッケージ１０の底面に回路基板２０が接続された水晶発振器１において、回路基板２０には底壁と側壁を有する凹部２４が形成され、さらに底壁の一部が貫通された開口部を備え、開口部にＩＣチップ３０が固定部材４０により固定され、回路基板２０の底壁に形成された接続端子とＩＣチップ３０のパッドとが金属ワイヤ３２で接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器または通信機器に用いられる表面実装型の圧電デバイスに関する。

近年、電子機器や通信機器の携帯性向上の要求から、機器の小型化が急速に進んでいる。このため、これらに用いられる水晶発振器などの圧電デバイスにも小型化および低背化の要求がされている。
例えば、従来の小型化された水晶発振器では特許文献１に示すように、水晶振動子パッケージにおける底面の四隅に形成された接続端子を利用して、この接続端子とＩＣチップを実装した回路基板の接続端子を接続して、両者を一体化した構造が知られている。
また、水晶発振器の底背化を図るために、特許文献２に示すように、水晶振動子パッケージの底面を利用してＩＣチップを実装し、この底面に配線が形成された水晶発振器の構造が知られている。

特開２００４−３２４５６号公報（図２、図３）特開平７−１０６９０１号公報（図１）

しかしながら、特許文献１に示した水晶発振器の構造においては、回路基板にＩＣチップが載置されているため、回路基板とＩＣチップの厚みが重層され、それぞれを可能な限り薄く形成しても水晶発振器などの圧電デバイスの底背化には限界があった。
また、特許文献２に示す水晶発振器の構造では、底背化の実現に効果があるが、圧電素子パッケージとしての水晶振動子パッケージの底面に配線などを形成する必要があり、汎用の水晶振動子パッケージを利用できず、コストがかかるという問題があった。
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、汎用の圧電素子パッケージを利用し底背化を可能とする圧電デバイスを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、圧電素子が収容された圧電素子パッケージと、ＩＣチップが搭載された回路基板とを備え、前記圧電素子パッケージの底面に前記回路基板が接続された圧電デバイスであって、前記回路基板には底壁と側壁を有する凹部が形成され、さらに前記底壁の一部が貫通された開口部を備え、前記開口部に前記ＩＣチップが固定部材により固定され、前記回路基板の底壁に形成された端子と前記ＩＣチップのパッドとが金属ワイヤで接続されていることを特徴とする。

この構成によれば、回路基板の底壁を貫通する開口部にＩＣチップが固定部材により固定されているため、ＩＣチップを搭載した回路基板全体の厚みを薄くすることができる。また、ＩＣチップのパッドと回路基板との接続は金属ワイヤで行われているため、確実な接続を可能としている。
このように、本発明は、汎用の圧電素子パッケージを利用し、底背化を可能とする圧電デバイスを提供することができる。

本発明の圧電デバイスは、前記回路基板の凹部に前記ＩＣチップおよび前記金属ワイヤを覆う保護用樹脂が充填されていることが望ましい。

この構成によれば、ＩＣチップおよび金属ワイヤを保護する保護用樹脂が、回路基板の凹部に充填されているため、ＩＣチップおよび接続の信頼性を向上させる圧電デバイスを得ることができる。

本発明の圧電デバイスは、前記圧電素子パッケージは水晶振動片が収容された水晶振動子パッケージであっても良い。

この構成によれば、汎用の水晶振動子パッケージを利用して小型化・底背化された水晶発振器を提供することができる。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。本実施形態では圧電デバイスとして水晶発振器を例にとり説明する。
（実施形態）

図１は本実施形態の水晶発振器の構成を示す構成図であり、図１（ａ）は模式平面図、図１（ｂ）は模式断面図である。
図２は回路基板の構成を示す構成図であり、図２（ａ）は回路基板の斜視図、図２（ｂ）はＩＣチップを搭載した回路基板の斜視図である。

水晶発振器１は、水晶振動子パッケージ１０とＩＣチップ３０を搭載した回路基板２０を備え、水晶振動子パッケージ１０の底面に回路基板２０が接続されている。
水晶振動子パッケージ１０は、セラミックなどで形成された収容器１１の中に水晶振動片１３が配置され、水晶振動片１３が端子１２に導電接着剤を介して固定されている。そして、水晶振動片１３に形成された励振電極１４と端子１２が導電性接着剤を介して電気的に接続されている。端子１２は収容器１１に形成された配線（図示せず）により、収容器１１の底部の四隅に形成された所定の接続端子１７に接続するように構成されている。
さらに、収容器１１の上面には金属またはセラミックなどで形成された蓋体１６が配置され、この蓋体１６により収容器１１の内部を減圧雰囲気または不活性ガス雰囲気に保って気密封止されている。

回路基板２０はセラミックなどで形成され、図２（ａ）に示すように、対向する側壁２５，２６および底壁２８を有する凹部２４を備え、さらに、底壁２８の略中央部が貫通された開口部２７が形成されている。また、凹部２４の底壁２８には端子２９が形成されている。回路基板２０の上下面の四隅には接続端子２２，２３が形成され、所定の端子２９との接続がなされるように、回路基板２０内の配線（図示せず）で電気的に接続されている。

そして、図２（ｂ）に示すように、回路基板２０の開口部２７にＩＣチップ３０が配置され、ＩＣチップ３０と開口部２７との間に、樹脂などの接着剤またはガラス等の固定部材４０を充填することにより、ＩＣチップ３０を回路基板２０の開口部２７に固定している。さらに、ＩＣチップ３０のパッド３１と端子２９がＡｕ線などの金属ワイヤ３２で接続されている。ＩＣチップ３０には、水晶振動片１３を励振させる発振回路が構成され、場合により、温度補償回路、ＰＬＬ回路、記憶回路などを含んでいる。
なお、ＩＣチップ３０の厚みは、開口部２７を形成した部分の厚みより薄く、または同等であることが好ましい。ＩＣチップ３０は、ＩＣチップ３０の裏面（ＩＣの能動面とは反対の面）をバックグライディングされＩＣチップ３０の厚みを薄く形成されていることが望ましい。

そして、図１（ｂ）に示すように、ＩＣチップ３０および金属ワイヤ３２を覆うようにエポキシ樹脂などの絶縁性を有する保護用樹脂３３が、回路基板２０の凹部２４に充填され、水晶振動子パッケージ１０の底面に形成された接続端子１７と、回路基板２０に形成された接続端子２２とが、半田または導電性接着剤にて接続されている。
このようにして、水晶振動片１３、水晶振動子パッケージ１０の接続端子１７、回路基板２０の接続端子２２、ＩＣチップ３０、回路基板２０の接続端子２３の電気的接続がなされ、ＩＣチップ３０に内蔵された発振回路にて励振された水晶振動片１３の周波数信号が所定の回路基板２０の接続端子２３から出力される。

以上のように、本実施形態の水晶発振器１は、回路基板２０の底壁２８を貫通する開口部２７にＩＣチップ３０が固定部材４０により固定されているため、ＩＣチップ３０を搭載した回路基板２０全体の厚みを薄くすることができる。また、ＩＣチップ３０のパッド３１と回路基板２０の端子２９との接続は金属ワイヤ３２で行われているため、確実な接続を可能としている。
このように、本実施形態の水晶発振器１は、汎用の水晶振動子パッケージ１０を利用し、底背化を可能とする水晶発振器１を提供することができる。
また、ＩＣチップ３０および金属ワイヤ３２を保護する保護用樹脂３３が、回路基板２０の凹部２４に充填されているため、ＩＣチップ３０およびＩＣチップ３０と端子２９間の接続の信頼性を向上させる水晶発振器１を得ることができる。
（変形例１）

図３は、上記実施形態の変形例における水晶発振器の構成を示す模式断面図である。この変形例１では、水晶振動子パッケージに接続する回路基板の方向のみ異なり、上記実施形態の構成部品については同様であり、同符号を付し説明を省略する。
変形例１の水晶発振器２は、水晶振動子パッケージ１０とＩＣチップ３０を搭載した回路基板２０を備え、水晶振動子パッケージ１０の底面に回路基板２０が接続されている。ここで、水晶振動子パッケージ１０と回路基板２０との接続は、水晶振動子パッケージ１０の底面に形成された接続端子１７と、回路基板２０に形成された接続端子２３とが、半田または導電性接着剤にて接続されている。
このように、変形例１では上記実施形態とは異なり、水晶振動子パッケージ１０の底面に回路基板２０を逆方向に配置して接続している。
以上の構成の水晶発振器２においても、実施が可能であり、上記実施形態と同様な効果を享受することができる。
（変形例２）

次に、変形例２として、回路基板における他の構成について説明する。
図４は回路基板の構成を示し、ＩＣチップを搭載した回路基板の斜視図である。
回路基板５０はセラミックなどで形成され、対向する側壁５６および底壁５８を有する凹部５４を備え、さらに、底壁５８の略中央部が貫通された開口部が形成されている。また、凹部５４の底壁５８には端子５９が形成されている。さらに回路基板５０の上下面の四隅には接続端子５２，５３が形成され、所定の端子５９との接続がなされるように、回路基板５０内の配線（図示せず）で電気的に接続されている。

そして、回路基板５０の開口部にＩＣチップ３０が配置され、ＩＣチップ３０と開口部との間に、樹脂などの接着剤またはガラス等の固定部材４０を充填することにより、ＩＣチップ３０を回路基板５０の開口部に固定している。さらに、ＩＣチップ３０のパッド３１と端子５９がＡｕ線などの金属ワイヤ３２で接続されている。

そして、ＩＣチップ３０および金属ワイヤ３２を覆うようにエポキシ樹脂などの絶縁性を有する保護用樹脂が、回路基板５０の凹部５４に充填され、図１または図３と同様に、水晶振動子パッケージ１０の底面に形成された接続端子１７と、回路基板５０に形成された接続端子５２または接続端子５３とが、半田または導電性接着剤にて接続される。
このように、以上の構成の回路基板５０においても実施が可能であり、上記実施形態と同様な効果を享受することができる。

以上、本実施形態では圧電素子パッケージとして、水晶振動片が収容された水晶振動子パッケージとしたが、水晶振動片に代えてタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）またはニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₅）などの圧電材料で形成した振動片を利用しても良い。
また、水晶振動子パッケージに代えて、振動ジャイロ素子が収容されたジャイロ素子パッケージ、または弾性表面波素子が収容されたＳＡＷパッケージを用いて、ジャイロセンサまたはＳＡＷ発振器として圧電デバイスを構成しても良い。

本実施形態の水晶発振器の構成を示す構成図であり、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は模式断面図。本実施形態の回路基板の構成を示す構成図であり、（ａ）は回路基板の斜視図、（ｂ）はＩＣチップを搭載した回路基板の斜視図。本実施形態の水晶発振器の変形例を示す模式断面図。本実施形態の変形例を示すＩＣチップを搭載した回路基板の斜視図。

符号の説明

１，２…水晶発振器、１０…水晶振動子パッケージ、１１…収容器、１３…水晶振動片、１６…蓋体、１７…接続端子、２０…回路基板、２２，２３…接続端子、２４…凹部、２５，２６…側壁、２７…開口部、２８…底壁、２９…端子、３０…ＩＣチップ、３１…パッド、３２…金属ワイヤ、４０…固定部材。

Claims

圧電素子が収容された圧電素子パッケージと、ＩＣチップが搭載された回路基板とを備え、前記圧電素子パッケージの底面に前記回路基板が接続された圧電デバイスであって、
前記回路基板には底壁と側壁を有する凹部が形成され、さらに前記底壁の一部が貫通された開口部を備え、前記開口部に前記ＩＣチップが固定部材により固定され、前記回路基板の底壁に形成された端子と前記ＩＣチップのパッドとが金属ワイヤで接続されていることを特徴とする圧電デバイス。
請求項１に記載の圧電デバイスにおいて、
前記回路基板の凹部に前記ＩＣチップおよび前記金属ワイヤを覆う保護用樹脂が充填されていることを特徴とする圧電デバイス。
請求項１または２に記載の圧電デバイスにおいて、
前記圧電素子パッケージは水晶振動片が収容された水晶振動子パッケージであることを特徴とする圧電デバイス。