JP2007329171A - 電子デバイス及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザ使用端子と調整用端子との短絡等を防止することができる電子デバイスを提供する。
【解決手段】内部にＩＣ２４と当該ＩＣ２４を介して制御される圧電振動片２２とを備えるパッケージ１８の裏面に、電子機器等の基板への実装時に用いられるユーザ使用端子２８と前記ＩＣ２４に対するプログラムの書き換え、あるいは書き込み時に用いられる調整用端子３０とを備えた電子デバイスであって、前記ユーザ使用端子２８と電気的導通を図る端子部４４と前記調整用端子３０を被覆する絶縁部４２とを備える被覆基板４０を前記パッケージ１８の裏面に接合したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子デバイス、及びこの電子デバイスの製造方法に係り、特に単一の外部端子配置面に、ユーザ使用端子と調整用端子とを配置するような場合に好適な電子デバイス及び電子デバイスの製造方法に関する。

構成素子の中にＩＣ等の制御素子を有する電子デバイスでは、パッケージやモールド部の外部に配置する外部端子として電源電圧端子Ｖｃｃ、制御電圧端子Ｖｃ、出力端子ＯＵＴ、接地端子ＧＮＤ等のユーザ使用端子の他、前記制御素子の記憶部（メモリ）等の書き換え、あるいは書き込み等を行うための調整用端子が備えられる。このような構成を有する電子デバイスとしては、例えば特許文献１に開示されているような水晶発振器を挙げることができる。特許文献１に開示されている水晶発振器は、図５（Ａ）、及び図５（Ｂ）に示すように、上述したユーザ使用端子２と、調整用端子３とを単一の配置面、具体的にはパッケージの底面に配置する構成としている。なお、図５において図５（Ａ）は電子デバイスの側断面、図５（Ｂ）は電子デバイスの底面をそれぞれ示す図である。このような構成では、ユーザが電子デバイス１を電子機器の基板等に実装する際に、ハンダ量の多寡が生じた場合、前記ユーザ使用端子２と前記調整用端子３が前記ハンダを介して短絡してしまう可能性がある。

このような実状を踏まえ、外部端子としての前記ユーザ使用端子と、前記調整用端子の配置形態に工夫を加えた電子デバイスが種々提案されている。例えば特許文献２には、図６に示すように、発振回路構成部４は気密に保ちつつ、基板を介して配置したＩＣ実装部５には調整用プローブ（不図示）の挿通口５ａを設け、ユーザ使用端子６と調整用端子７とが異なる配置面に位置するような構成とした電子デバイスが開示されている。

また、特許文献３、あるいは特許文献４に開示されている電子デバイスでは、図７に示すように、ユーザ使用端子８はパッケージの底面に配置し、調整用端子９はパッケージの側面に配置するという構成を採っている。
２０００−３１５９１７号公報 ２００５−１６７５０８号公報 ２０００−７７９４３号公報 ２００５−５１３７１号公報

上記特許文献２乃至特許文献４に開示されているような技術を用いることによれば確かに、ユーザ使用端子と調整用端子との短絡を避けることができ、また誤って調整用端子に電圧を負荷してしまうといった事態も避けることができると考えられる。

ところが、特許文献１乃至特許文献４を挙げて説明したような電子デバイスには、この電子デバイスを搭載する電子機器の小型化、薄型化の影響を受け、小型化、薄型化への要請が強くなっている。そうしてみると、特許文献２に開示されている電子デバイスでは、発振回路構成部とＩＣ配置部とで個別にキャビティを構成することとなるため、薄型化、すなわち低背化に対する阻害要件を有することとなる。

また、特許文献３、特許文献４に開示されている電子デバイスでは、調整用端子を配置する際、パッケージの側壁に凹部を形成し、当該凹部に調整用端子を配置する構成としている。このため、電子デバイスを小型化していった場合には、パッケージの側壁の肉厚が薄くなり、パッケージの強度低下、気密性の低下といった信頼性の低下を招く虞がある。

そこで本発明では、電子デバイスの小型化、薄型化を阻害すること無く、かつ高い信頼性を維持したまま、ユーザ使用端子と調整用端子との短絡等を防止することができる電子デバイス、及びこの電子デバイスの製造方法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は、制御素子と当該制御素子を介して制御される素子を備える内部構造と、基板への実装時に用いられるユーザ使用端子と前記制御素子に対するプログラムの書き換えあるいは書き込み時に用いられる調整用端子とを単一の外部端子配置面に備えた外部構造とを有する電子デバイスであって、前記ユーザ使用端子と導通を図る貫通端子部と前記調整用端子を被覆する絶縁部とを備える被覆基板を前記外部端子配置面に接合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、電子デバイスの裏面に配設される端子は、ユーザ使用端子に接続された貫通端子部のみとなる。このため、ユーザが電子機器の基板等へ電子デバイスを実装する際に、ユーザ使用端子と調整用端子とが接触し、短絡が生じるといったことが無い。

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、内部に制御素子と当該制御素子を介して制御される素子とを備えるパッケージの裏面に、基板への実装時に用いられるユーザ使用端子と前記制御素子に対するプログラムの書き換えあるいは書き込み時に用いられる調整用端子とを備えた電子デバイスであって、前記ユーザ使用端子と導通を図る貫通端子部と前記調整用端子を被覆する絶縁部とを備える被覆基板を前記パッケージの裏面に接合したことを特徴とするものであっても良い。

このような構成とした場合であっても、電子デバイスの裏面に配設される端子は、ユーザ使用端子に接続された貫通端子部のみとなる。このため、ユーザが電子機器の基板等へ電子デバイスを実装する際に、ユーザ使用端子と調整用端子とが接触し、短絡が生じるといったことが無くなる。

また、上記のような構成の電子デバイスでは、前記被覆基板の肉厚を、前記パッケージ底面の肉厚よりも薄くすることが望ましい。パッケージ自体はすでに封止が完了しているため、その外部に接合する被覆基板の厚みを薄くした場合であっても、パッケージの強度、機密性といった信頼性を低下させることは無い。したがって、被覆基板の厚みを薄くすることにより、電子デバイスの低背化にほとんど影響を与えることなく、ユーザ使用端子と調整用端子間における短絡を防止することが可能となる。

また、上記のような構成の電子デバイスでは、前記外部端子配置面、あるいは前記パッケージの裏面に配置されるユーザ使用端子の占有面積を、前記調整用端子の占有面積よりも小さくし、前記被覆基板に配設される貫通端子部のうち、前記外部端子配置面、あるいは前記パッケージの裏面に接合する面に配設される部分はその面積を前記ユーザ使用端子と同等とし、非接合面に配設される部分はその面積を前記ユーザ使用端子よりも大きくすることが望ましい。

電子デバイスの裏面に配設されることとなる貫通端子部の面積を、パッケージ裏面に配設されたユーザ使用端子よりも大きくすることにより、ユーザ使用時における電子デバイスの取り扱いが容易となる。具体的には、実装時における実装強度の向上等を挙げることができる。

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の製造方法は、制御素子と当該制御素子を介して制御される素子とを封止部内に有し、前記封止部の気密性を確保した後に、内部に配置した制御素子に対するプログラムの書き換えあるいは書き込みを行う電子デバイスの製造方法であって、前記制御素子及び当該制御素子を介して制御される素子とを前記封止部に封止した後、基板実装時に使用されるユーザ使用端子と前記制御素子に対するプログラムの書き換えあるいは書き込み時に用いられる調整用端子が配設された外部端子配置面における前記調整用端子を用いて前記制御素子に対するプログラムの書き換えあるいは書き込みを行い、前記ユーザ使用端子と導通を図る貫通端子部と前記調整端用端子を覆う絶縁部とを有する被覆基板を前記外部端子配置面に接合することを特徴とする。

このような方法によれば、封止部を封止後に制御素子に対するプログラムの書き換え、あるいは書き込みを行うことができ、かつ完成された電子デバイスの外部には、調整用端子、あるいは調整用端子に接続された端子部が存在しなくなる。このため、電子デバイスの外部に配設されることとなる、前記ユーザ使用端子に接続された貫通端子部と調整用端子との間で短絡が生じることが無い。

また、上記のような電子デバイスの製造方法では、前記被覆基板の接合は、前記ユーザ使用端子と前記貫通端子部との接合を導電性接着剤を用いて行い、前記調整用端子と前記絶縁部との接合を、絶縁性接着剤で行うようにすると良い。このようにして電子デバイスを製造することによれば、外部端子配置面と被覆基板との接合強度を高めることができる。

以下、本発明の電子デバイス、及び当該電子デバイスの製造方法に係る実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明の一部にすぎず、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、図１を参照して本発明の電子デバイスに係る第１の実施形態について説明する。なお、図１において、図１（Ａ）は電子デバイスの断面、図１（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面、図１（Ｃ）は電子デバイスの底面をそれぞれ示す図である。

本実施形態で説明する電子デバイス１０は圧電発振器であり、その概略構成は、圧電振動片２２、ＩＣ２４、前記圧電振動片２２及び前記ＩＣ２４を収容するパッケージ１８、及び前記パッケージ１８の底面に接合される被覆基板４０というものである。

前記圧電振動片２２は、例えば水晶等の圧電材料によって構成されており、図示しない励振電極に対して電圧信号を入力されることにより、所定の振動現象を生じさせる。前記ＩＣ２４は、前記圧電振動片２２に発振信号（電圧信号）等を出力するための制御素子（制御回路）である。また、前記パッケージ１８は、前記圧電振動片２２や前記ＩＣ２４を収容するためのキャビティ２０を有するパッケージベース１６と、前記パッケージベース１６に形成されたキャビティ２０の開口部を封止する蓋体であるリッド１２、及び前記パッケージベース１６と前記リッド１２を接合するためのシームリング１４とから成る。

前記パッケージベース１６におけるキャビティ２０の内部には、前記圧電振動片２２やＩＣ２４等を実装するための内部端子２６（図示しない内部端子も存在する）が備えられている。そして、パッケージベース１６の裏面、すなわちパッケージ１８の裏面には、前記内部端子２６に選択的に接続された外部端子が備えられている。前記外部端子は、圧電デバイス１０を電子機器等の基板に実装するために使用するユーザ使用端子２８と、製造工程において出力信号の調整等を行うために、前記ＩＣ２４に対するプログラムの書き換えやプログラムの書き込み等を行う際に使用する調整用端子３０とに分けることができる。

前記被覆基板４０は、上述したユーザ使用端子２８、及び調整用端子３０が配置されたパッケージベース１６の裏面を被覆する。当該被覆基板４０は、導電性物質で構成された端子部（貫通端子部）４４と、絶縁性物質で構成された絶縁部４２とから成り、前記端子部４４は少なくとも一部が、被覆基板４０の表裏を貫通するように構成され、一方の面から他方の面への電気的導通を図ることが可能に構成されている。また、前記絶縁部４２を構成する絶縁性物質とは、例えばパッケージベース１６と同一な素材（一般的にはセラミック）としたり、電子機器に使用されるガラエポ（ガラスエポキシ）基板としたり、可撓性を有するフィルム、樹脂基板としたりすることができる。

本実施形態の電子デバイス１０では、上記のような構成の被覆基板４０を前記パッケージベース１６の裏面へ対向させた際に、前記端子部４４が前記ユーザ使用端子２８に重なる位置にくるように、前記端子部４４を被覆基板４０に配設する。なお、前記被覆基板４０と前記パッケージベース１６との接合は、接着剤によれば良い。具体的には、導電性接着剤（不図示）を介して前記端子部４４と前記ユーザ使用端子２８とを接合すれば良い。また、端子部４４とユーザ使用端子２８以外の対向部、すなわち被覆基板４０の絶縁部４２と、調整用端子３０を含むパッケージベース１６の裏面との間には、絶縁性の接着剤（不図示）等を介在させるようにしても良い。このような構成とすることで、被覆基板４０とパッケージベース１６裏面との接合強度を増加させることができる。また、調整用端子３０が絶縁性接着剤によって直接覆われることとなるため、短絡等の防止効果が向上し、製品としての信頼性を向上させることができる。

このような構成とすることにより、ユーザ使用端子２８は絶縁部４２によって被覆され、パッケージ１８の裏面にはユーザ使用端子２８と電気的な導通がとられた端子部４４のみが配置されることとなる。このため、電子デバイス１０を製品として出荷した後に、ユーザ使用端子２８と調整用端子３０とが誤って接触し、短絡を生じるといったことを防止することができる。また、本実施形態に示したパッケージ１８を有する電子デバイス１０では、キャビティ２０内部の気密性が保たれたパッケージ１８の裏面に対して被覆基板４０を接合する構成となるため、被覆基板４０の肉厚を薄くした場合であっても、電子デバイス１０全体としての強度やパッケージ１８の気密性に影響を与えることが無い。このため、被覆基板４０を接合した場合であっても、圧電デバイス１０の低背化を妨げる要素になることは無い。

上記のような構成の電子デバイス１０は、次のようにして製造することができる。まず、パッケージベース１６のキャビティ２０内の所定の位置に、ＩＣ２４及びこのＩＣ２４を介して制御される素子である圧電振動片２２を実装する。ＩＣ２４及び圧電振動片２２の実装が終了した後、シームリング１４を介してリッド１２をパッケージベース１６に接合し、パッケージベース１６のキャビティ２０を封止する。キャビティ２０の封止は、真空中、あるいは窒素雰囲気中等で行うようにすると良い。このような条件にて封止を行うことで、外部気温の変化等によるキャビティ２０内部の気体の膨縮を防止することができ、この気体の膨縮による圧電振動片２２への悪影響を防ぐことができるからである。

パッケージ１８の封止が終了した後、前記パッケージベース１６の裏面に配設されたユーザ使用端子２８と調整用端子３０のうち、前記調整用端子３０を用いて前記ＩＣ２４に対してプログラムの書き換えあるいは書き込みを行い、発振信号の調整等を行う。ＩＣ２４に対するプログラムの書き換え、あるいは書き込みが終了した後、パッケージベース１６の裏面に対し、導電性接着剤を介して前記被覆基板４０を接合する。

次に、図２を参照して本発明の電子デバイスに係る第２の実施形態について説明する。なお、図２において、図２（Ａ）は電子デバイスの底面、図２（Ｂ）は被覆基板の側断面、図２（Ｃ）は被覆基板の底面をそれぞれ示す図である。

本実施形態の電子デバイス１１０では、例えばパッケージベース１１６の裏面に配設するユーザ使用端子１２８と調整用端子１３０の占有面積を従来と逆にしたことを特徴とする。すなわち、パッケージベース１１６の裏面におけるユーザ使用端子１２８の占有面積よりも、調整用端子１３０の占有面積を大きくしたということである。

これを極端に示したのが図２（Ａ）である。すなわち、ユーザ使用端子１２８は通電用のプローブ（不図示）が接触可能であれば、スルーホールを形成するだけで良いのである。これに対して調整用端子１３０は、電子デバイス１１０の製造工程で使用されるため、製造工程において扱いやすいように、その面積を拡大させている。また、ユーザ使用端子１２８の占有面積を縮小することにより、調整用端子１３０の配設数を増やすことができる。このように調整用端子１３０の数を増やすことにより、電子デバイス１１０に搭載するＩＣ（不図示）に多くの機能を持たせることが可能となり、電子デバイス１１０の高性能化を図ることが可能となる。

上記のような構成としたパッケージベース１１６の裏面に接合する本実施形態に係る被覆基板１４０は、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）に概略構成を示すようなものである。具体的には、パッケージベース１１６の裏面との接合面側に配設される端子部１４４ａの面積を、非接合面側に配設される端子部１４４ｂの面積に比べて小さくしたというものである。詳細には、接合面側に配設される端子部１４４ａは、パッケージベース１１６の裏面に配設されたユーザ使用端子１２８に合わせた位置に配設し、かつ小型（例えばユーザ使用端子と同じ大きさ）なものとすることで、被覆基板１４０を接合する際に使用する導電性接着剤が調整用端子１３０に接触することを防止しつつ、両者間における電気的導通はとることができるようにしたのである。一方、非接合面に側に配設した端子部１４４ｂは、電子機器等の基板に対して電子デバイス１１０を実装する際に、ユーザが使用することとなる端子である。このため、取り扱い上の利便を図るために、その面積の大型化を図ったのである。

上記以外の構成については、上述した第１の実施形態に係る電子デバイス１０と同様である。上記のような特徴を有する電子デバイス１１０であっても、上述した第１の実施形態に係る電子デバイス１０と同様の効果を得ることができる。

次に、図３を参照して本発明の電子デバイスに係る第３の実施形態について説明する。なお、図３において、図３（Ａ）は電子デバイスの底面、図３（Ｂ）は被覆基板の側断面、図３（Ｃ）は被覆基板の底面をそれぞれ示す図である。

本実施形態に係る電子デバイス２１０は、図２に示した第２の実施形態に係る電子デバイス１１０に類似している。すなわち、パッケージベース２１６の裏面に対するユーザ使用端子２２８の占有面積を、調整用端子２３０の占有面積よりも小さくしているのである。第２の実施形態に係る電子デバイス１１０との相違点は、パッケージベース２１６の裏面におけるユーザ使用端子２２８の配設位置を、調整用端子２３０の配設位置の内側に集中させた点である。このような配置形態とすることにより、調整用端子２３０同士の配置間隔を広くとることができ、かつその占有面積も広くすることができる。このため、製造工程での取り扱いが容易となる。

上記のような端子の配置形態を採る本実施形態の電子デバイス２１０では、被覆基板２４０の形態を、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）に示すようなものとした。具体的には、上記第２の実施形態に係る被覆基板１４０と同様に、接合面側に配設される端子部２４４ａの面積は小さくし、非接合面側に配設される端子部２４４ｃの面積は大きくするというものである。さらに、本実施形態における被覆基板では、パッケージベース２１６の裏面の内側に集中させた端子部２４４ａの導通面を、被覆基板２４０の反対面側へ引き回すという構成としている。すなわち、被覆基板２４０を用いて、いわゆる再配置配線を行う構成としたのである。詳細には、本実施形態の被覆基板２４０は、複数（図３では３つ）の基板を用いて構成され、第１の基板２４０ａにはユーザ使用端子２２８と直接接触を図るための小さな端子部２４４ａを配設し、第３の基板２４０ｃには実質上のユーザ使用端子（実装端子）としての役割を担う大きな端子部２４４ｃを配設し、第２の基板２４０ｂには前記第１の基板２４０ａに配設した端子部２４４ａと前記第３の基板２４０ｃに配設した端子部２４４ｃとを電気的に接続する端子部２４４ｂを配設しているのである。このような構成とすることで実質上のユーザ使用端子の役割を担う端子部２４４ｃは、その面積を大きく、かつ端子間の間隔を広くとることが可能となり、製品としての電子デバイス２１０の取り扱いが容易となる。

上記以外の構成については、上述した第１の実施形態に係る電子デバイス１０と同様である。上記のような特徴を有する電子デバイス２１０であっても、上述した第１の実施形態に係る電子デバイス１０と同様の効果を得ることができる。

上記実施形態ではいずれも、電子デバイスとしてパッケージを有するものを挙げて説明してきた。しかし本発明の技術的範囲は、パッケージを有する電子デバイスに限られない。例えば具体的な例として、図４に示すような電子デバイス３１０を挙げることができる。図４に示す電子デバイス３１０は、いわゆる樹脂封止型のデバイスである。デバイスとして上記同様に圧電発振器を例に挙げると、その構成は、圧電振動子３５０、ＩＣ３２４、低部基板３１８、接続ワイヤ３５４、樹脂封止部３５２、及び被覆基板３４０といったものとなる。

具体的には、圧電振動子３５０とＩＣ３２４、及び底部基板３１８とは、図４に示すようにそれぞれ接続ワイヤ３５４により電気的に接続され、樹脂封止部３５２によって全体が覆われる構成とされている。そして、低部基板３１８の裏面構成と、被覆基板３４０との関係は、上述した第１から第３の実施形態に係る電子デバイスにおけるパッケージ裏面と被覆基板との関係に準用する。

また、上記実施形態ではいずれも、電子デバイスの例として圧電発振器を例に挙げて説明してきた。しかしながら、本発明の電子デバイスは、裏面にユーザ使用端子と調整用端子とを有するパッケージを備える種々の電子デバイス、及び全体構成としての裏面にユーザ使用端子と調整用端子とを有する種々の電子デバイスに適用することができる。圧電デバイスとしての例を挙げるとすれば、圧電ジャイロ等にも適用することができる。

第１の実施形態に係る電子デバイスの例を示す図である。 第２の実施形態に係る電子デバイスの例を示す図である。 第３の実施形態に係る電子デバイスの例を示す図である。 本発明の技術的範囲に入る電子デバイスの形態の例を示す図である。 従来の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に改良を加えた電子デバイスの例を示す図である。 従来の電子デバイスに改良を加えた電子デバイスの他の例を示す図である。

符号の説明

１０………電子デバイス、１２………リッド、１４………シームリング、１６………パッケージベース、１８………パッケージ、２０………キャビティ、２２………圧電振動片、２４………ＩＣ、２６………内部端子、２８………ユーザ使用端子、３０………調整用端子、４０………被覆基板、４２………絶縁部、４４………端子部。

Claims (6)

1. 制御素子と当該制御素子を介して制御される素子を備える内部構造と、基板への実装時に用いられるユーザ使用端子と前記制御素子に対するプログラムの書き換えあるいは書き込み時に用いられる調整用端子とを単一の外部端子配置面に備えた外部構造とを有する電子デバイスであって、
   前記ユーザ使用端子と導通を図る貫通端子部と前記調整用端子を被覆する絶縁部とを備える被覆基板を前記外部端子配置面に接合したことを特徴とする電子デバイス。
2. 内部に制御素子と当該制御素子を介して制御される素子とを備えるパッケージの裏面に、基板への実装時に用いられるユーザ使用端子と前記制御素子に対するプログラムの書き換えあるいは書き込み時に用いられる調整用端子とを備えた電子デバイスであって、
   前記ユーザ使用端子と導通を図る貫通端子部と前記調整用端子を被覆する絶縁部とを備える被覆基板を前記パッケージの裏面に接合したことを特徴とする電子デバイス。
3. 前記被覆基板の肉厚を、前記パッケージ底面の肉厚よりも薄くしたこをと特徴とする請求項２に記載の電子デバイス。
4. 前記外部端子配置面、あるいは前記パッケージの裏面に配置されるユーザ使用端子の占有面積を、前記調整用端子の占有面積よりも小さくし、
   前記被覆基板に配設される貫通端子部のうち、前記外部端子配置面、あるいは前記パッケージの裏面に接合する面に配設される部分はその面積を前記ユーザ使用端子と同等とし、非接合面に配設される部分はその面積を前記ユーザ使用端子よりも大きくしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子デバイス。
5. 制御素子と当該制御素子を介して制御される素子とを封止部内に有し、前記封止部の気密性を確保した後に、内部に配置した制御素子に対するプログラムの書き換えあるいは書き込みを行う電子デバイスの製造方法であって、
   前記制御素子及び当該制御素子を介して制御される素子とを前記封止部に封止した後、
   基板実装時に使用されるユーザ使用端子と前記制御素子に対するプログラムの書き換えあるいは書き込み時に用いられる調整用端子が配設された外部端子配置面における前記調整用端子を用いて前記制御素子に対するプログラムの書き換えあるいは書き込みを行い、
   前記ユーザ使用端子と導通を図る貫通端子部と前記調整端用端子を覆う絶縁部とを有する被覆基板を前記外部端子配置面に接合することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
6. 前記被覆基板の接合は、前記ユーザ使用端子と前記貫通端子部との接合を導電性接着剤を用いて行い、
   前記調整用端子と前記絶縁部との接合を、絶縁性接着剤で行うことを特徴とする請求項５に記載の電子デバイスの製造方法。
   

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