JP2007300173A - 電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】リッドを外部端子に設定する電子デバイス用パッケージを用いて電子デバイスを構成した際に、容量結合の発生を防止することができる電子デバイス用パッケージを提供する。
【解決手段】電子部品を収容するための凹部を備えたパッケージベース１２と、前記凹部を封止する導電性のリッド１４、及び前記パッケージベース１２と前記リッド１４とを接合するシームリング３２とから構成され、前記凹部内にＩＣ５０を実装するために配設されたボンディング電極２０ｆと前記リッド１４とが電気的に接続された電子デバイス用パッケージであって、前記パッケージ１２に配設された各電極同士を接続する配線パターンのうち、前記シームリング３２の直下を通過する配線パターン２６が、前記凹部内に配設されたいずれの電極よりも下側に位置するように構成したこをと特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子デバイス用パッケージ、及びこのパッケージを用いた電子デバイスに係り、特にリッドを外部端子として利用するように構成された電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスに関する。

電子機器の内部に用いられる電子デバイスには、電子機器の小型化、薄型化の影響により小型化、薄型化の要求が強い。特に、圧電デバイスは、移動体通信機器やＰＤＡ等の携帯端末の基準信号発振源として用いられることより、その要請が強い。こうした圧電デバイスの一つに、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）がある。

ＴＣＸＯは、図６に示すように、圧電振動片６と、この圧電振動片６の発振を制御するＩＣ７、及び前記圧電振動片６と前記ＩＣ７とを収容するパッケージ４とを基本構成とするものである。このような基本構成を有するＴＣＸＯ１は、搭載する圧電振動片６の温度特性に応じて作成された温度補償データに基づき発振器の出力周波数を補正するための温度補償回路が設けられている。そして、発振器が製造された後に、前記温度補償データが前記ＩＣ７に書き込まれる。このため、ＴＣＸＯ１にはパッケージ４底面に設けられた実装端子９の他に、ＩＣ７のメモリに対して温度補償データの書込みを行うための書込端子（不図示）が設けられることが多い。特許文献１に開示されているＴＣＸＯ１は、パッケージ４の底面における実装端子９の面積確保、及び端子の近接による短絡の防止を目的として、書込端子をパッケージの側壁に設ける構成としている。

そして、特許文献１に開示されているＴＣＸＯ１では、パッケージ４の蓋体（リッド）３として金属製のものを採用し、パッケージ４の内部機器に対する電磁波等の影響を抑制するシールドとしての役割を担わせている。また、特許文献１では、金属製のリッド３とパッケージ内部のパターンとの間での容量結合を防止するために、リッド３と、パッケージベース２の底面に配置したグランド端子８とをスルーホール５によって電気的に接続する構成としている。
特開２０００−７７９４３号公報

しかし、ＴＣＸＯの小型化が進むにつれ、書込端子間のクリアランス、パッケージベース側壁の強度、及び電子部品を収容する凹部の密閉性等の面から、パッケージの側壁に対して書込端子を設けることが困難となってきた。このため近年では、導電性部材で形成されているリッドをグランド端子に接続しないで、書込端子として利用することが発案されている。ところが、このような構成とする場合、リッドをグランドから切り離す構成となるため、リッド（具体的にはリッドを接合するための金属部材）と、パッケージ内に配設されたパターンとの間に容量結合が生じる可能性が出てくることとなる。

このため、本発明では、リッドを外部端子としてパッケージの内部部品と接続した場合であっても、リッドを接合するための金属部材とパッケージ内部に配設したパターンとの間に容量結合が生じることを抑制することができる電子デバイス用パッケージ、及びこのパッケージを採用した電子デバイスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る電子デバイス用パッケージは、電子部品を収容するための凹部を備えたパッケージベースと、前記凹部を封止する導電性を有する蓋体、及び前記パッケージベースと前記蓋体とを接合する接合部材とから構成され、前記凹部内に電子部品を実装するために配設された電極と前記蓋体とが電気的に接続された電子デバイス用パッケージであって、前記パッケージに配設された各電極同士を接続する配線パターンのうち、前記接合部材の直下を通過する部分が、前記凹部内に配設されたいずれの電極よりも下側に位置するように構成したこをと特徴とする。

このような構成とすることにより、接合部材の直下を通過する部分の配線パターンと、前記接合部材との間の距離を十分にとることが可能となる。このため、蓋体を外部端子として利用可能とした電子部品用パッケージであっても、両者の間で生じる容量結合を抑制することが可能となる。容量結合が生じると、パッケージ内部に収容した電子部品に対して不要信号が入力されるという自体が生じることがある。よって、容量結合を抑制してこれらの現象の発生を防止することにより、製造される電子デバイスの信頼性を向上させることもできる。

また、上記のような構成のパッケージでは、前記配線パターンのうち、前記接合部材の直下を通過する部分の線幅を、他の部分の線幅よりも狭めるようにすると良い。

容量結合は、接合部材と配線パターンとが対向する面積に左右されてその影響が増減する。このため、配線パターンの線幅を狭めて両者が対向する部分の面積を減少させることにより、容量結合の影響も減少することとなる。

また、上記のような構成のパッケージでは、前記配線パターンのうち、前記接合部材の直下を通過する部分をパッケージベースの外部底面に配設した実装端子とすることが望ましい。

このような構成とすることにより、接合部材と配線パターンとの間の距離が最大となる。よって、接合部材と配線パターンとの間で生じる容量結合を抑制する効果も最大となる。

また、上記目的を達成するための本発明に係る電子デバイスは、上記いずれかの構成に係る電子デバイス用パッケージに、電子部品を搭載したことを特徴とする。

このような構成とすることにより、容量結合の影響による不要信号の発生を抑制することができる。このため、パッケージ内部に収容した電子部品に対して不要信号が入力されるという事態を避けることが可能となる。よって、製造される電子デバイスの信頼性を向上させることができる。

また、上記のような特徴を有する電子デバイスにおいて、前記電子部品は、圧電振動片と、当該圧電振動片の発振を制御するためのＩＣとすることが望ましい。

このような構成の電子デバイスとすることによれば、製造される発振器は、容量結合の影響を受けた異常発振を生じさせることが無い。このため、小型、高精度で安定性の高い発振器を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスに係る実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明に係る一部の形態であり、本発明の技術的範囲は、以下の実施形態のみに拘束されるものでは無い。

まず、本発明に係る電子デバイスとして、背景技術の項でも説明した圧電デバイスを例に挙げて説明する。図１に示すように、本実施形態に係る圧電デバイス１０は、圧電振動片４０と、この圧電振動片４０の発振を制御するＩＣ５０、及び前記圧電振動片４０と前記ＩＣ５０とを収容するパッケージ１６とを基本構成とする。なお、図１において、図１（Ａ）は同図（Ｂ）におけるＣ−Ｃ矢視を示す図であり、図１（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す図であり、図１（Ｃ）は同図（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面を示す図である。

前記パッケージ１６は、矩形に形成された箱型を成し、その一主面に凹部が形成された枡状のパッケージベース１２と、前記パッケージベース１２に形成された凹部の開口部を封止する蓋体（リッド）１４、及び前記パッケージベース１２と前記リッド１４とを接合するためのシームリング３２とから構成される。前記パッケージベース１２は、その底板、及び側壁を構成するための複数の基板１２ａ〜１２ｄを接合（例えば焼結）することによって構成されるものであり、基板材料としてはセラミック等の絶縁材料が用いられる。

本実施形態におけるパッケージベース１２は少なくとも、ＩＣ５０を搭載するための底板となる基板（第４層基板）１２ｄ、ＩＣ５０を実装するためのボンディング電極２０（２０ａ〜２０ｇ）を配置するための基板（第３層基板）１２ｃ、圧電振動片４０を実装するマウント電極１８（１８ａ，１８ｂ）を配置するための基板（第２層基板）１２ｂ、及び圧電振動片４０を凹部内に収容する高さを確保するための基板（第１層基板）１２ａといった４層の基板から構成される。なお、本実施形態では、第４層基板１２ｄが底板であり、第１層基板１２ａから第３層基板１２ｃまでが側壁を構成するが、本発明を実施するにあたっては、パッケージベース１２を構成する基板の層数はこれに限定されるものでは無い。

前記ボンディング電極２０のうち、図１（Ｂ）に示すように、パッケージベース１２の外部に配設された実装端子２２（２２ａ〜２２ｄ）に接続されたボンディング電極２０ａ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｇは、第２層基板１２ｂの下面と、第３層基板１２ｃの上面との間でスルーホール２４を介して第３層基板１２ｃの下面と第４層基板１２ｄの上面との間へ落とし込まれる。そして、第３層基板１２ｃの下面と第４層基板１２ｄの上面との間へ落とし込まれた配線パターン２６は、パッケージベース１２の側壁外部へと引き回され、実装端子２２に接続される。ここで、前記スルーホール２４は、シームリング３２の配置位置よりもパッケージベース１２の中心寄り、すなわち凹部側に位置するように形成し、第３層基板１２ｃの上面に配設されたボンディング電極２０ｄ，２０ｇ（２０ａ，２０ｅ）から延設された配線パターンが、第３層基板１２ｃの上面を通って前記シームリング３２の直下に至らないようにする。このような構成とすることにより、ボンディング電極２０と実装端子２２とを接続する配線パターンがシームリング３２の直下を通過する際には、パッケージベース１２の凹部内に形成されたいずれの電極よりも下層に配置された基板表面に配設されることとなる。これにより、シームリング３２と配線パターンとの間に形成される破線で示す領域（間隔）αが広くなり、シームリング３２と配線パターンとの間に生じる容量結合を抑制することができる。

前記マウント電極１８は、図１（Ｃ）に示すように、スルーホール２８を介して第２層基板１２ｂの下面と第３層基板１２ｃの上面との間に落とし込まれ、第３層基板１２ｃの上面に形成されたボンディング電極２０ｃ（２０ｂ）に接続されている。このように、本実施形態のパッケージベース１２では、上記ボンディング電極２０ｄ，２０ｇ（２０ａ，２０ｅ）と同様、マウント電極１８ｂ（１８ａ）、及び当該マウント電極１８ｂ（１８ａ）とボンディング電極２０ｃ（２０ｂ）とを接続する電極パターンが、前記シームリング３２の直下を通過しないような構成とする。

また、本実施形態のパッケージベース１２には、前記第１層基板１２ａ、及び第２層基板１２ｂを貫通するスルーホール３０が設けられており、落とし込まれたスルーホール３０は、第３層基板１２ｃの上面に配置されたボンディング電極２０ｆに接続される。

前記リッド１４は、導電性部材、特にコバール等の、パッケージベース１２と熱膨張率の近似する合金によって構成された板体である。当該リッド１４を前記パッケージベース１２の側壁上面へシームリング３２を介して接合することにより、パッケージベース１２に形成された凹部が封止される。この接合により、リッド１４と前記スルーホール３０が電気的に接続されることとなり、リッド１４が、後述するＩＣ５０に対する書込端子としての機能を担うこととなる。なお、パッケージベース１２に対するリッド１４の接合は、真空中で行うことが望ましい。

次に、上述したパッケージ１６に搭載される圧電振動片４０について説明する。圧電振動片４０の構成材料としては、水晶（ＳｉＯ_２）をはじめとして、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）等、種々の選択肢が存在するが、市場では、広い温度帯域で良好な周波数温度特性（温度特性）を得ることができる水晶が用いられることが多い。特に、温度特性が良好な圧電振動片としては、ＡＴカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶片で構成された矩形板状の振動片である。図１に示す圧電振動片４０には説明を簡略化するために示していないが実際には、水晶基板の両主面に励振電極が形成されている。

このような構成の圧電振動片４０は、パッケージベース１２の凹部（図１においては第２層基板１２ｂの上面）に設けられたマウント電極１８に、導電性接着剤４２（４２ａ，４２ｂ）を介して実装される。

前記ＩＣ５０は、上述したように前記圧電振動片４０の発振を制御するための素子であり、内部には温度補償データを書き込むためのメモリ（不図示）が備えられている。そして、能動面に備える外部端子５０ａ〜５０ｇのうちの少なくとも１つを、書込切替端子（書込用端子）５０ｆとしている。

このような構成のＩＣ５０は、パッケージベース１２の底板、すなわち第４層基板１２ｄの上面に、接着剤（例えば導電性接着剤）５２を介して固定される。そして、金属ワイヤ６０によって能動面の外部端子５０ａ〜５０ｇとパッケージベース１２に設けられたボンディング電極２０ａ〜２０ｇとが電気的に接続されることで実装される。

次に、上記のような構成の圧電デバイス１０を製造する工程について説明する。まず、上記のような構成のパッケージベース１２の底板表面、すなわち第４層基板１２ｄの上面に接着剤５２を塗布する。接着剤５２を塗布した後、当該接着剤５２上にＩＣ５０を搭載して固定する。その後、ＩＣ５０の能動面に配置された外部端子５０ａ〜５０ｇと、パッケージベース１２の第３層基板１２ｃの上面に配設されたボンディング電極２０ａ〜２０ｇとを金属ワイヤ６０によってボンディングする（ワイヤボンディング）。ワイヤボンディングが終了した後、マウント電極１８上に導電性接着剤４２を塗布する。そして、マウント電極１８上に塗布された導電性接着剤４２上に圧電振動片４０の実装電極（不図示）を合わせて搭載し、実装する。

上記工程が終了した後、パッケージベース１２の側壁上部、すなわち第１層基板１２ａの上面にシームリング３２を配置する。その後、シームリング３２の上面にリッド１４を配置し、シーム溶接を行うことにより、パッケージベース１２の凹部を封止する。

上記のようにして製造される上記構成の圧電デバイス１０によれば、リッド１４を外部端子として設定した場合であっても、シームリング３２の直下に配設される配線パターン２６と当該シームリング３２との距離を遠ざけることが可能となるため、両者の間での容量結合を抑制することができる。よって、ＩＣに対する異常信号の入力を防止することが可能となる。また、圧電振動片４０に対する入出力信号を伝達する配線パターンの配設位置を前記シームリングの直下としないようにすることで、容量結合の影響による異常発振等を抑制することもできる。このため、信頼性の高い電子デバイスを提供することが可能となる。

次に、本発明の電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスに係る第２の実施形態について図２を参照して説明する。なお、本実施形態に係る電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスにおける殆どの構成は、上述した第１の実施形態に係る電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスと同様である。したがって、その構成を同一とする部分は図１に示す第１の実施形態に係る電子デバイス用パッケージ及び電子デバイスをもって説明したこととし、図２には本実施形態における要部のみを示すこととする。第１の実施形態に係る電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスと相違する点は、シームリング３２の直下を通過するように配設された配線パターン２６の構造にある。

本実施形態の電子デバイス用パッケージ及び電子デバイスは、パッケージベース１２を平面視した際に、シームリング３２と重なる配線パターン２６の面積を削減したことを特徴とする。具体的には、配線パターン２６のうち、シームリング３２の直下を跨ぐ部分の線幅を狭くするようにしたのである。このような構成としたことにより、上述したように、シームリング３２と配線パターン２６とが対向する部分の面積を削減することができ、両者の間での容量結合を抑制することができる。このため、制御信号の異常の発生防止効果を高めることが可能となる。
その他の構成、作用、効果については、上述した第１の実施形態に係る電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスと同様である。

次に、本発明の電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスに係る第３の実施形態について図３を参照して説明する。ここで、本実施形態に係る電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスも、上記第２の実施形態と同様、その殆どの構成は、上述した第１の実施形態と同様である。したがって、その機能を同一とする部分には、図１に示した符号に１００を足した符号を付して、その詳細な説明は省略するものとする。なお、図３は、図１における図１（Ｂ）と同様の矢視を示す断面図であるものとする。

第１の実施形態におけるパッケージ１６と、本実施形態に係るパッケージ１１６との相違点は、ボンディング電極と実装端子とを接続する配線パターンの引き回しにある。具体的には、第１の実施形態では、第３層基板１２ｃの上面に配設された配線パターン（ボンディング電極２０）を、スルーホール２４を介して第４層基板１２ｄの上面に落とし込み、その後に側壁外部を引き回して実装端子２２と接続する構成としていた。これに対し本実施形態のパッケージ１１６では、パッケージベース１１２を構成する第３層基板１１２ｃの上面に配設された配線パターン（ボンディング電極１２０）を、スルーホール１２４を介して第４層基板１１２ｄの下面にまで落とし込み、実装端子１２２と直接接続する構成としたのである。このような構成とすることにより、シームリング１３２とその直下を通過する配線パターン（図３に示す本実施形態では外部端子１２２ｂ）との間の破線で示す領域αを、第１の実施形態に係る電子デバイス用パッケージよりも広げることができ、両者の間に生じる容量結合の抑制効果を大きくすることが可能となる。なお、その他の構成、作用、効果については、上記第１の実施形態に係る電子デバイス用パッケージと同様である。

次に、第３の実施形態についての応用例について、図４を参照して説明する。本形態における殆どの構成は、上述した第３の実施形態を基本とする。よって、その機能を同様とする箇所には、図３に示す符号に１００を足した符号を付してその詳細な説明を省略することとする。図４に示す基本形態との相違点は、ボンディング電極２２０（１２０）と実装端子２２２（１２２）とを接続する配線パターンの配設形態にある。具体的には、図３に示す基本形態ではパッケージベース１１２の側壁を構成する第３層基板１１２ｃと、底板を構成する第４層基板１１２ｄとにスルーホール１２４を形成し、第４層基板１１２ｄの下面にまで配線パターンを落とし込むという構成としていた。これに対し、本形態に係るパッケージベース２１２では、第３層基板２１２ｃの上面に配設されたボンディング電極２２０から第４層基板２１２ｄの上面までの配線パターンの落とし込みを、凹部内部に配線パターン２２４ａを配設することにより行い、第４層基板２１２ｄ上面から第４層基板２１２ｄ下面にかけての落とし込みは、第４層基板２１２ｄにスルーホール２２４を形成して行うという構成とした。このような構成とすることにより、第３層基板２１２ｃにスルーホールを形成する必要性が無くなり、スルーホールの形成による基板の強度の低下を招く虞を低減することができる。

次に、本発明の電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスに係る第４の実施形態について図５を参照して説明する。本実施形態に係る電子デバイス用パッケージ及び電子デバイスの基本的形態は、上記第１から第３の実施形態に係る電子デバイス用パッケージ及び電子デバイスと同様なため、その機能を同一とする箇所には図１に付した符号に３００を足した符号を付してその詳細な説明は省略することとする。

本実施形態の圧電デバイス３１０は、上記第１から第３の実施形態に係る電子デバイスとして示した圧電デバイス１０（１１０，２１０）とは、ＩＣ３５０（５０，１５０，２５０）の実装形態を異にする。すなわち、本実施形態の圧電デバイス３１０では、ＩＣ３５０をフリップチップボンディングにより実装する形態をとるものとしている。このため、第１から第３の実施形態におけるパッケージベース１２（１１２，２１２）では第３層基板１２ｃ（１１２ｃ，２１２ｃ）の上面に配設されていたボンディング電極２０（１２０，２２０）を、本実施形態では第４層基板３１２ｄの上面に配設する構成とした。

そして、第４層基板３１２ｄにスルーホール３２４を形成し、ボンディング電極３２０から延設された配線パターンを第４層基板３１２ｄの下面側へ落とし込み、ボンディング電極３２０と実装端子３２２とを電気的に接続する構成としたのである。このような構成とした場合であっても、シームリング３３２の直下を通過する配線パターンは、パッケージベース３１２の凹部内に配設されたいずれの電極よりも下層に配設されたものとなり、本発明の特徴部分を満たすこととなる。

なお、ＩＣ３５０の実装形態、ボンディング電極３２０の配置形態以外の構成、作用、効果については、第１から第３の実施形態に係る電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスと同様である。

なお、上述した実施形態では全て、電子デバイスとして圧電デバイスを例に挙げて説明したが、本発明における電子デバイスは、パッケージ内に電子部品（例えば）ＩＣを搭載し、前記パッケージを封止した後に前記ＩＣに対するデータの書き換えを行うことがある電子デバイス全般に適用することができる。このため、実施形態中で説明した圧電振動片の実装、及びパッケージベースを構成する基板の層数等は、本発明を実施する上での絶対的な要件ではない。

第１の実施形態に係る電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスの構成を示す図である。 第２の実施形態に係る電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスの要部を示す図である。 第３の実施形態に係る電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスの構成を示す図である。 第３の実施形態に係る電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスの変形例を示す図である。 第４の実施形態に係る電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスの構成を示す図である。 従来の電子デバイス用パッケージ、及び電子デバイスの構成を示す説明図である。

符号の説明

１０………圧電デバイス、１２………パッケージベース、１４………蓋体（リッド）、１６………パッケージ、１８（１８ａ，１８ｂ）………マウント電極、２０（２０ａ〜２０ｇ）………ボンディング電極、２２（２２ａ〜２２ｄ）………実装端子、４０………圧電振動片、５０………ＩＣ、６０………金属ワイヤ。

Claims (5)

1. 電子部品を収容するための凹部を備えたパッケージベースと、前記凹部を封止する導電性を有する蓋体、及び前記パッケージベースと前記蓋体とを接合する接合部材とから構成され、前記凹部内に電子部品を実装するために配設された電極と前記蓋体とが電気的に接続された電子デバイス用パッケージであって、
   前記パッケージに配設された各電極同士を接続する配線パターンのうち、前記接合部材の直下を通過する部分が、前記凹部内に配設されたいずれの電極よりも下側に位置するように構成したこをと特徴とする電子デバイス用パッケージ。
2. 前記配線パターンのうち、前記接合部材の直下を通過する部分の線幅を、他の部分の線幅よりも狭めたことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス用パッケージ。
3. 前記配線パターンのうち、前記接合部材の直下を通過する部分をパッケージベースの外部底面に配設した実装端子としたことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス用パッケージ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子デバイス用パッケージに、電子部品を搭載したことを特徴とする電子デバイス。
5. 前記電子部品は、圧電振動片と、当該圧電振動片の発振を制御するためのＩＣとしたことを特徴とする請求項４に記載の電子デバイス。

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