JP2007318286A

JP2007318286A - 圧電デバイス

Info

Publication number: JP2007318286A
Application number: JP2006143735A
Authority: JP
Inventors: Hideto Naruse; 秀人成瀬
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2026-05-24
Also published as: JP4151711B2; US7521843B2; US20070273250A1

Abstract

【課題】ＩＣチップ又はパッケージの反りならびに破損を回避し、薄型化が可能となる圧電デバイスを提供する。
【解決手段】パッケージ１に形成されている貫通部８の少なくとも一部を塞ぐようにして、ＩＣチップ２が第二凹部６内に配置され、接合力を有する樹脂等からなる接着剤により第二凹部６を構成する回路基板１２の下面に固定されている。そして、ＩＣチップ２と第二凹部６との間には、エポキシ樹脂等の接合力を有する樹脂からなる封止部７が形成されている。このようにして、貫通部８はＩＣチップ２と封止部７とにより塞がれている。このため、第二凹部６内にＩＣチップ２が配置された構造となっていることから、従来のように収納凹部を形成するパッケージ凹部の底面の上にＩＣチップが配置された構造と比べて、ＩＣチップ２又はパッケージ１の反りならびに破損を回避して収納凹部の底面の厚み分、水晶発振器１０の薄型化を実現できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧電デバイスに関するものである。

従来から、圧電デバイスは、水晶振動子に代表される圧電振動子および発振回路を備え、パーソナルコンピュータまたは移動体通信機器など様々な電子機器のクロック周波数源として用いられている。

近年、圧電デバイスを搭載する電子機器の小型化および薄型化に伴い、圧電デバイスも一層の小型化および薄型化が要求されている。例えば、セラミックからなるパッケージに形成された収納凹部内にＩＣチップを配置し、そのＩＣチップの上方に圧電素子を配置して、収納凹部を蓋体により気密封止された構造の圧電デバイスが開示されている（特許文献１参照）。

特開平３−２７２２０７号公報（４〜６頁、図１）

上記従来の圧電デバイスの構造において、より一層の小型化、特に薄型化を実現するために、ＩＣチップの薄型化またはＩＣチップが配置されている収納凹部の底面の厚みの薄型化を図ることが必要となる。しかしながら、これらの薄型化を図ることにより、ＩＣチップまたはパッケージの反りならびに破損などを引き起こすという問題があり、上記従来の構造では圧電デバイスのさらなる薄型化を実現することは困難である。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、ＩＣチップまたはパッケージの反りならびに破損を回避し、薄型化が可能とな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、本発明の圧電デバイスは、一方の面に第一凹部、他方の面に第二凹部が形成され、該第一凹部および該第二凹部の間を一部貫通する貫通部が形成されたパッケージと、前記第一凹部内に収納された圧電素子と、前記第一凹部の上方に配置された蓋体と、前記パッケージに固定され、前記貫通部の一部を塞ぐように前記第二凹部内に配置されたＩＣチップと、前記第二凹部に形成された封止部とを備え、前記ＩＣチップと前記封止部とが前記貫通部を塞ぎ、前記蓋体により前記第一凹部内が気密に封止されていることを要旨とする。

この構成によれば、パッケージに形成されている貫通部の少なくとも一部を塞ぐようにして、ＩＣチップが第二凹部内に配置され、接合力を有するエポキシ樹脂などからなる接着剤により第二凹部に固定されている。そして、ＩＣチップと第二凹部との間には、接合力を有するエポキシ樹脂などからなる封止部が形成されている。このようにして、貫通部はＩＣチップと封止部とにより塞がれている。このため、第二凹部内にＩＣチップが配置された構造となっていることから、従来のように収納凹部を形成するパッケージ凹部の底面の上にＩＣチップを配置された構造と比べて、ＩＣチップまたはパッケージの反りならびに破損を回避して収納凹部の底面の厚み分、圧電デバイスの薄型化を実現することができる。

本発明の圧電デバイスは、前記第二凹部の少なくとも一つの側面が開放されていることを要旨とする。

この構成によれば、従来のように収納凹部内に収納されるＩＣチップよりも、大きいＩＣチップを第二凹部内に収納することが可能となる。

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。
（第一実施形態）

以下の実施形態では、圧電デバイスとして水晶発振器の例を挙げて説明する。
図１は、第一実施形態における水晶発振器の部品を示す分解斜視図である。
図２は、第一実施形態の水晶発振器の構成を示し、図２（ａ）は、概略平面図であり、図２（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う概略断面図であり、図２（ｃ）は、同図（ａ）の概略底面図である。

水晶発振器１０は、図１に示すように、セラミックなどで形成されたパッケージ１と、圧電素子としての水晶振動子３と、水晶振動子３を発振させる機能などを備えたＩＣチップ２と、金属などで形成された蓋体４とを備えている。また、パッケージ１は、一方の面に第一凹部５、一方の面と表裏の関係にある他方の面に第二凹部６が形成されている。

パッケージ１は、図２に示すように、例えば絶縁材料である酸化アルミニウム質からなる回路基板１１，１２，１３を積層して焼結することによって形成されている。
第一凹部５は、回路基板１１が枠形に形作られることにより形成されている。また、第二凹部６は、回路基板１３が二つに分割されて形成され、対向する二つの側面が開放された構造となっている。
そして、第一凹部５の底部１４の一部から第二凹部６に貫通する貫通部８が、回路基板１２に形成されている。
第一凹部５の底部１４には、タングステンなどからなるメタライズ層が形成され、ニッケルメッキおよび金メッキなどが施されることにより、電極部１５が形成されている。
また同様に、回路基板１３には、タングステンなどからなるメタライズ層が形成され、ニッケルメッキおよび金メッキなどが施されることにより、外部接続端子１７が複数形成されている。

ＩＣチップ２は、パッケージ１に形成されている貫通部８の少なくとも一部を塞ぐようにして第二凹部６内に配置され、接合力を有するエポキシ樹脂などからなる接着剤により第二凹部６を構成する回路基板１２の下面に固定されている。これにより、回路基板１２の下面に固定されたＩＣチップ２の上面は、回路基板１３の上面と略同一平面上に配置されている。
ＩＣチップ２と第二凹部６との間には、接合力を有するエポキシ樹脂や高い気密性が得られるよう低融点ガラスなどからなる封止部７が形成されている。このようにして、貫通部８はＩＣチップ２と封止部７とにより塞がれている。
なお、封止部７はＩＣチップ２と第二凹部６との間を塞ぐだけに限らず、第二凹部６を埋めるようにしてＩＣチップ２の下面を覆っていてもよい。
貫通部８から顕出するＩＣチップ２の上面の一部に、金（Ａｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）などからなる複数のＩＣ接続パッド２１が形成されている。また、回路基板１３の上面には、Ａｕなどからなる複数の内部接続端子１９が形成されている。そして、略同一平面上に形成されたＩＣ接続パッド２１と内部接続端子１９とは、Ａｕ線またはＡｌ線などの金属ワイヤー９により接続されている。このようにして、ＩＣチップ２は、金属ワイヤー９および内部接続端子１９を経由して外部接続端子１７に接続され、水晶発振器１０の外部との接続を可能にしている。
そして、ＩＣ接続パッド２１と金属ワイヤー９と内部接続端子１９とを覆うようにして、絶縁性を有する樹脂などからなる保護膜１６が形成されている。

水晶振動子３は、第一凹部５に形成された電極部１５に、接合力を有する樹脂に銀などの導電性粒子が含有された導電性接着剤１８により固定され、水晶振動子３に設けられた励振電極と電極部１５とが接続されている。そして、水晶振動子３は、電極部１５および金属ワイヤー９を経由してＩＣチップ２に接続されている。

蓋体４は、パッケージ１に形成された第一凹部５をパッケージ１の外部から閉ざすように配置され、パッケージ１に接合されている。このようにして、水晶発振器１０は、蓋体４とＩＣチップ２と封止部７とにより、第一凹部５の電極部１５に固定された水晶振動子３がパッケージ１内に気密封止された構造となっている。

以上、本実施形態の水晶発振器１０は、パッケージ１に形成されている貫通部８の少なくとも一部を塞ぐようにして、ＩＣチップ２が第二凹部６内に配置され、接合力を有する樹脂などからなる接着剤により第二凹部６を構成する回路基板１２の下面に固定されている。そして、ＩＣチップ２と第二凹部６との間には、エポキシ樹脂などの接合力を有する樹脂からなる封止部７が形成されている。このようにして、貫通部８はＩＣチップ２と封止部７とにより塞がれている。このため、第二凹部６内にＩＣチップ２が配置された構造となっていることから、従来のように収納凹部を形成するパッケージ凹部の底面の上にＩＣチップが配置された構造と比べて、ＩＣチップ２またはパッケージ１の反りならびに破損を回避して収納凹部の底面の厚み分、水晶発振器１０の薄型化を実現することができる。また、従来のように収納凹部内に収納されるＩＣチップよりも、大きいＩＣチップ２を第二凹部６内に収納することが可能となる。
（変形例）

図３は、前記第一実施形態の変形例を示し、図３（ａ）は、概略平面図であり、図３（ｂ）は、同図（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う概略断面図であり、図３（ｃ）は、同図（ａ）の概略底面図である。

変形例の水晶発振器２０は、前記第一実施形態における金属ワイヤーによるＩＣチップの接続方法をフリップチップ実装としたことに特徴を有し、他の構成は前記第一実施形態を示した図２と同じであるため、同一の符号を付与して説明を省略する。

ＩＣチップ２２は、ＩＣ接続パッド２１と第二凹部６の底面に形成されたＡｕなどからなる内部接続端子２９とをＡｕなどの導電性のバンプを介して接続するようパッケージ１に形成されている第二凹部６内にフリップチップ実装されている。ＩＣチップ２２は、導電性のバンプを経由して水晶振動子３および外部接続端子１７に接続されている。

以上のように、ＩＣチップ２２の接続方法をフリップチップ実装とした水晶発振器２０においても、第一実施形態と同様な効果を享受することができる。
（第二実施形態）

図４は、第二実施形態のＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）発振器の構成を示し、図４（ａ）は、概略平面図であり、図４（ｂ）は、同図（ａ）のＣ−Ｃ断線に沿う概略断面図であり、図４（ｃ）は、同図（ａ）の概略底面図である。

ＳＡＷ発振器３０は、導電性接着剤によるＳＡＷ共振子３３の固定および接続方法を接着剤による固定および金属ワイヤーによる接続としたことに特徴を有し、他の構成は第一実施形態を示した図２と同じであるため、同一の符号を付与して説明する。

ＳＡＷ発振器３０は、セラミックなどで形成されたパッケージ３１と、圧電素子としてのＳＡＷ共振子３３と、ＳＡＷ共振子３３を共振させる機能などを備えたＩＣチップ２と、金属などで形成された蓋体４とを備えている。また、パッケージ３１は、一方の面に第一凹部５、一方の面と表裏の関係にある他方の面に第二凹部６が形成されている。
そして、第一凹部５の底部３４の一部から第二凹部６に貫通する貫通部８が、回路基板３８に形成されている。

パッケージ３１は、例えば絶縁材料である酸化アルミニウム質からなる回路基板３７，３８，３９を積層して焼結することによって形成されている。
第一凹部５は、回路基板３７が枠形に形作られることにより形成されている。また、第二凹部６は、回路基板３９が二つに分割されて形成され、対向する二つの側面が開放された構造となっている。
そして、第一凹部５の底部３４の一部から第二凹部６に貫通する貫通部８が、回路基板３８に形成されている。
第一凹部５の底部３４には、タングステンなどからなるメタライズ層が形成され、ニッケルメッキおよび金メッキなどが施されることにより、電極部３５が形成されている。
また同様に、回路基板３９には、タングステンなどからなるメタライズ層が形成され、ニッケルメッキおよび金メッキなどが施されることにより、外部接続端子１７が複数形成されている。

ＩＣチップ２は、パッケージ３１に形成されている貫通部８の少なくとも一部を塞ぐようにして第二凹部６内に配置され、接合力を有するエポキシ樹脂などからなる接着剤により第二凹部６を構成する回路基板３８の下面に固定されている。これにより、回路基板３８の下面に固定されたＩＣチップ２の上面は、回路基板３９の上面と略同一平面上に配置されている。
ＩＣチップ２と第二凹部６との間には、接合力を有するエポキシ樹脂などからなる封止部７が形成されている。このようにして、貫通部８はＩＣチップ２と封止部７とにより塞がれている。
なお、封止部７はＩＣチップ２と第二凹部６との間を塞ぐだけに限らず、第二凹部６を埋めるようにしてＩＣチップ２を覆い形成されていてもよい。
貫通部８から顕出するＩＣチップ２の上面の一部に、金（Ａｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）などからなる複数のＩＣ接続パッド２１が形成されている。また、回路基板３９の上面には、Ａｕなどからなる複数の内部接続端子１９が形成されている。そして、略同一平面上に形成されたＩＣ接続パッド２１と内部接続端子１９とは、Ａｕ線またはＡｌ線などの金属ワイヤー９により接続されている。このようにして、ＩＣチップ２は、金属ワイヤー９および内部接続端子１９を経由して外部接続端子１７に接続され、ＳＡＷ発振器３０の外部との接続を可能にしている。
そして、ＩＣ接続パッド２１と金属ワイヤー９と内部接続端子１９とを覆うようにして、絶縁性を有する樹脂などからなる保護膜１６が形成されている。

ＳＡＷ共振子３３は、第一凹部５の底部３４に、接合力を有する樹脂などからなる接着剤により固定され、ＳＡＷ共振子３３に設けられた励振電極と電極部３５とはアルミニウム（Ａｌ）線などの金属ワイヤー３６により接続されている。そして、ＳＡＷ共振子３３は、電極部３５および金属ワイヤー３６を経由してＩＣチップ２に接続されている。

蓋体４は、パッケージ３１に形成された第一凹部５をパッケージ３１の外部から閉ざすように配置され、パッケージ３１に接合されている。このようにして、ＳＡＷ発振器３０は、蓋体４とＩＣチップ２と封止部７とにより、第一凹部５の電極部３５に固定されたＳＡＷ共振子３３がパッケージ３１に気密封止された構造となっている。

以上、本実施形態のＳＡＷ発振器３０は、パッケージ３１に形成されている貫通部８の少なくとも一部を塞ぐようにして、ＩＣチップ２が第二凹部６内に配置され、接合力を有する樹脂などからなる接着剤により、第二凹部６を構成する回路基板３８の下面に固定されている。ＩＣチップ２と第二凹部６との間には、エポキシ樹脂などの接合力を有する樹脂からなる封止部７が形成されている。このようにして、貫通部８はＩＣチップ２と封止部７とにより塞がれている。このため、第二凹部６内にＩＣチップ２が配置された構造となっていることから、従来のように収納凹部を形成するパッケージ凹部の底面の上にＩＣチップが配置された構造と比べて、ＩＣチップ２またはパッケージ３１の反りならびに破損を回避して収納凹部の底面の厚み分、ＳＡＷ発振器３０の薄型化を実現することができる。また、従来のように収納凹部内に収納されるＩＣチップよりも、大きいＩＣチップ２を第二凹部６内に収納することが可能となる。

なお、第二実施形態では、本発明をＩＣ接続パッド２１と内部接続端子１９とを金属ワイヤー９を用いて導通接続した構成を有するＳＡＷ発振器３０を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＳＡＷ発振器３０のＩＣチップの接続構造の部分を図３に示す水晶発振器２０の場合と同じく導電性のバンプを用いたフリップチップ実装構造に替えた構成を有するＳＡＷ発振器に適用してもよい。

本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
たとえば、前述の実施形態では、第一凹部の対向する二辺が開放された構造としたが、少なくとも一つの側面が開放された構造としてもよい。
また、前述の実施形態では、封止部はエポキシ樹脂などの接合力を有する樹脂からなるとしたが、ガラスなどの絶縁体により形成されてもよい。

本発明の圧電デバイスは、前述の水晶発振器だけに限らず、温度補償型水晶発振器、電圧制御型水晶発振器または弾性表面波フィルタにも用いることができる。

第一実施形態における水晶発振器の分解斜視図。（ａ）は、第一実施形態に係る水晶発振器の概略平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う概略断面図であり、（ｃ）は、（ａ）の概略底面図。第一実施形態に係る変形例の構成を示す概略図。（ａ）は、第二実施形態に係るＳＡＷ発振器の概略平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ断線に沿う概略断面図であり、（ｃ）は、（ａ）の概略底面図。

符号の説明

１…パッケージ、２…ＩＣチップ、３…水晶振動子、４…蓋体、５…第一凹部、６…第二凹部、７…封止部、８…貫通部、９…金属ワイヤー、１０…水晶発振器、１１，１２，１３…回路基板、１４…底部、１５…電極部、１６…保護膜、１７…外部接続端子、１８…導電性接着剤、１９…内部接続端子。

Claims

一方の面に第一凹部、他方の面に第二凹部が形成され、該第一凹部および該第二凹部の間を一部貫通する貫通部が形成されたパッケージと、
前記第一凹部内に収納された圧電素子と、
前記第一凹部の上方に配置された蓋体と、
前記パッケージに固定され、前記貫通部の一部を塞ぐように前記第二凹部内に配置されたＩＣチップと、
前記第二凹部に形成された封止部とを備え、
前記ＩＣチップと前記封止部とが前記貫通部を塞ぎ、前記蓋体により前記第一凹部内が気密に封止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、
前記第二凹部の少なくとも一つの側面が開放されていることを特徴とする圧電デバイス。