JP2013211751A

JP2013211751A - 圧電デバイス

Info

Publication number: JP2013211751A
Application number: JP2012081502A
Authority: JP
Inventors: Junpei Komura; 順平小村
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-10

Abstract

【課題】素子搭載用部材とＩＣ素子の小型化に伴い、素子搭載用部材に形成される圧電振動素子の電気特性を測定するための一対のモニター用端子の面積を確保して、圧電振動素子の電気特性の測定を確実に行うこと。
【解決手段】圧電デバイスは、平面視において長方形状の凹部を有しており、凹部の底面に設けられた複数のＩＣ素子搭載用パッドと一対のモニター用端子とを含んでいる素子搭載用部材と、複数のＩＣ素子搭載用パッドに電気的に接続されており、素子搭載用部材に搭載されたＩＣ素子と、素子搭載用部材に搭載されており、ＩＣ素子に電気的に接続された圧電振動素子とを含んでいる。一対のモニター用端子は、平面視において、凹部の対角位置に設けられているとともに、複数のＩＣ素子搭載用パッド間に配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子機器等に用いられる圧電デバイスに関するものである。

従来、携帯電話機などの電子機器には、基準信号源またはクロック信号源などの信号源が搭載されており、かかる信号源として、圧電振動素子及びＩＣ素子を有する圧電デバイスが知られている。

圧電デバイスは、素子搭載用部材と、素子搭載用部材に搭載された圧電振動素子およびＩＣ素子とを含んでいる。素子搭載用部材は、複数のＩＣ素子搭載用パッドと一対のモニター用端子を有している。一対のモニター用端子は、圧電振動素子の電気特性を測定するために用いられる。ＩＣ素子は、複数のＩＣ素子搭載用パッドに電気的に接続されている。圧電振動素子は、ＩＣ素子に電気的に接続されている。なお、複数のＩＣ素子搭載用パッドのうちの２つは、一対のモニター用端子に電気的に接続されている。（下記特許文献１の図３を参照。）

特開２００９−２６７８６６号公報

圧電デバイスの小型化に伴い、一対のモニター用端子の面積を確保できないようになってきており、圧電振動素子の電気特性の測定精度を向上させることが困難になってきた。

本発明の一つの態様による圧電デバイスは、平面視において長方形状の凹部を有しており、凹部の底面に設けられた複数のＩＣ素子搭載用パッドと一対のモニター用端子とを含んでいる素子搭載用部材と、複数のＩＣ素子搭載用パッドに電気的に接続されており素子搭載用部材に搭載されたＩＣ素子と、素子搭載用部材に搭載されておりＩＣ素子に電気的に接続された圧電振動素子とを含んでいる。一対のモニター用端子は、平面視において、凹部の対角位置に設けられており、複数のＩＣ素子搭載用パッド間に配置されている。

本発明の一つの態様による圧電デバイスにおいて、一対のモニター用端子が、平面視において、凹部の対角位置に設けられており、複数のＩＣ素子搭載用パッド間に配置されていることによって、一対のモニター用端子の面積を十分に確保でき、圧電振動素子の電気特性の測定精度を向上させることができる。

本発明の実施形態における圧電デバイスを示す縦断面図である。図１に示された圧電デバイスにおいてＩＣ素子を取り外した状態を示す平面図である。図１に示された圧電デバイスにおけるＩＣ素子を示す平面図である。図２に示された圧電デバイスにおけるＩＣ素子の電気的な接続の例を示す平面図である。図２に示された圧電デバイスにおける圧電振動素子の電気特性を測定のためのコンタクトピンの接触例を示す平面図である。図２に示された圧電デバイスにおける第１の変形例を示す平面図である。図２に示された圧電デバイスにおける第２の変形例を示す平面図である。図２に示された圧電デバイスにおける第３の変形例を示す平面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。

図１および図２に示されているように、本発明の実施形態における圧電デバイス１００は、素子搭載用部材１１０と、素子搭載用部材１１０に搭載されたＩＣ素子１２０と、素子搭載用部材１１０に搭載されておりＩＣ素子１２０に電気的に接続された圧電振動素子１３０とを含んでいる。なお、図１は、図４に示されている圧電デバイス１００のＡ―Ａにおける縦断面図を示している。

素子搭載用部材１１０は、基板部１１１ａと基板部１１１ａの上面に設けられた第１の枠部１１１ｂと基板部１１１ａの下面に設けられた第２の枠部１１１ｃとからなる絶縁基体１１１と、基板部１１１ａの上面に設けられた複数のＩＣ素子搭載用パッド１１３および一対のモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂと、第１の枠部１１１ｂの上面に設けられた複数の外部端子１１６とを含んでいる。ここで、素子搭載用部材１１０の上面の凹部を第１の凹部Ｋ１、下面の凹部を第２の凹部Ｋ２とする。

なお、図２において、複数のＩＣ素子搭載用パッド１１３は、符号１１３の後にアルファベットのａ〜ｆを付して１１３ａ〜１１３ｆとして示されている。複数のＩＣ素子搭載用パッド１１３ａ〜１１３ｆは、例えば、第１の入力パッド１１３ａ、第２の入力パッド１１３ｂ、接地パッド１１３ｃ、出力パッド１１３ｄ、電源パッド１１３ｅおよび制御パッド１１３ｆである。

また、図２において、外部端子１１６は、符号１１６の後にアルファベットのａ〜ｄを付して１１６ａ〜１１６ｄとして示されている。複数の外部端子１１６ａ〜１１６ｄは、例えば、出力外部端子１１６ａ、接地外部端子１１６ｂ、制御外部端子１１６ｃおよび電源外部端子１１６ｄである。

基板部１１１ａと第１の枠部１１１ｂと第２の枠部１１１ｃとは、例えば、アルミナセラミックスまたはガラス−セラミックス等のセラミック材料からなる。また、基板部１１１ａは、例えば、図１および図２に示されているように、平面視において矩形状の平板状である。第１の枠部１１１ｂは、基板部１１１ａの上面の縁部に沿って設けられている。また、第２の枠部１１１ｃは、基板部１１１ａの下面の縁部に沿って設けられている。

複数のＩＣ素子搭載用パッド１１３ａ〜１１３ｆは、第１の凹部Ｋ１の底面に設けられている。複数のＩＣ素子搭載用パッド１１３ａ〜１１３ｆは、矩形状の第１の凹部Ｋ１の底面において第１の凹部Ｋ１の対向する２つの辺に沿って並んで設けられている。図２において、複数のＩＣ素子搭載用パッド１１３ａ〜１１３ｆは、第１の凹部Ｋ１の短辺である左辺および右辺に沿って並んで配置されている。

複数のＩＣ素子搭載用パッド１１３ａ〜１１３ｆのうち第１の入力パッド１１３ａは、接続配線１１７を介してモニター用端子１１４ａに電気的に接続されている。第２の入力パッド１１３ｂは、接続配線１１７ｂを介してモニター用端子１１４ｂに電気的に接続されている。

ここで、本実施形態の圧電デバイス１００において、ＩＣ素子１２０が搭載される第１の入力パッド１１３ａおよび第２の入力パッド１１３ｂが、一対のモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂとは別の構成になっていることで、パンプ１２１を形成する半田が第１の入力パッド１１３ａおよび第２の入力パッド１１３ｂからモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂへ拡がり難い構造になっている。また、第１の入力パッド１１３ａおよび第２の入力パッド１１３ｂと一対のモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂ間に接続配線１１７ａおよび１１７ｂが設けられ、その幅が小さくなっていることにより、更に、第１の入力パッド１１３ａおよび第２の入力パッド１１３ｂからモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂへ半田が拡がり難い構造になっている。また、例えば接続配線１１７ａおよび１１７ｂにレーザーを照射して、表層部のめっき層を取り除くとともに、接続配線１１７ａおよび１１７ｂにおいてめっき層を取り除いた部分の近傍に取り除かれためっきの盛り上がりを形成し、盛り上がりの少なくとも表面部分が、例えばニッケル（Ｎｉ）などの半田濡れ性の低い金属酸化物から成っていることによって、第１の入力パッド１１３ａおよび第２の入力パッド１１３ｂから一対のモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂへの半田の拡がりをさらに低減させることができる。

第１の入力パッド１１３ａおよび第２の入力パッド１１３ｂは、圧電振動素子１３０に電気的に接続されており、ＩＣ素子１２０に入力される圧電振動素子１３０の出力信号が印加される。接地パッド１１３ｃは、接地外部端子１１６ｂに電気的に接続されており、接地電圧が印加される。出力パッド１１３ｄは、ＩＣ素子１２０から出力された信号が印加され、出力外部端子１１６ａに電気的に接続されている。電源パッド１１３ｅは、電源外部端子１１６ｄに電気的に接続されており、電源電圧が印加される。制御パッド１１３ｆは、制御外部端子１１６ｃに電気的に接続されており、ＩＣ素子１２０の出力状態を制御するための信号（すなわち、制御信号）が印加される。

一対のモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂは、図２に示されているように、第１の凹部Ｋ１の短辺と長辺に平行な２辺を有する形状であり、具体的には三角形状である。ここで、三角形状とは、基準となる三角形の角部を取り除いたような形状であってもよい。一対のモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂは、複数のＩＣ素子搭載用パッド１１３に挟まれるように設けられている。一対のモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂは、圧電振動素子１３０の出力信号を測定するための端子である。

ＩＣ素子１２０は、第１の凹部Ｋ１内に設けられており、半田等のバンプ１２２によって素子搭載用部材１１０の複数のＩＣ素子搭載用パッド１１３に電気的に接続されている。図３に示されているように、ＩＣ素子１２０は、複数の電極１２１を有している。図３において、複数の電極１２１は、ＩＣ素子１２０の一部を透過した状態で破線によって示されている。図３において、複数の電極１２１は、符号１２１の後にアルファベットのａ〜ｆを付して１２１ａ〜１２１ｆとして示されている。複数の電極１２１ａ〜１２１ｆは、ＩＣ素子１２０の短辺に沿って設けられている。

ここで、複数の電極１２１ａ〜１２１ｆの例について説明する。複数の電極１２１は、例えば、第１の入力電極１２１ａ、第２の入力電極１２１ｂ、接地電極１２１ｃ、出力電極１２１ｄ、電源電極１２１ｅおよび制御電極１２１ｆである。

第１の入力電極１２１ａおよび第２の入力電極１２１ｂは、第１の入力パッド１１３ａおよび第２の入力パッド１１３ｂを介して圧電振動素子１３０に電気的に接続されている。接地電極１２１ｃは、バンプ１２２を介して接地パッド１１３ｃに電気的に接続されており、接地電圧が印加される。出力電極１２１ｄは、バンプ１２２を介して出力パッド１１３ｄに電気的に接続されており、出力信号が出力される。電源電極１２１ｅは、電源パッド１１３ｆに電気的に接続されており、電源電圧が印加される。制御電極１２１ｆは、制御パッド１１３ｅに電気的に接続されており、出力電極１２１ｃからの信号の出力状態を制御するための信号が入力される。

圧電振動素子１３０は、第２の凹部Ｋ２内に設けられており、第１および第２の入力パッド１１３ａおよび１１３ｂを介してＩＣ素子１２０の第１の入力電極１２１ａおよび第２の入力電極１２１ｂに電気的に接続されている。圧電振動素子１３０は、所定の結晶軸でカットされた圧電素板と、圧電素板に形成された接続用電極および励振用電極とを含んでいる。圧電振動素子１３０は、接続用電極および励振用電極を介して外部からの変動電圧が圧電素板に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっている。なお、圧電素板としては、例えばＡＴカットの水晶が用いられる。また、圧電振動素子１３０が収容されている素子搭載用部材１１０の第２の凹部Ｋ２は、蓋部材１４０によって気密封止されている。

ここで、本実施形態の圧電デバイス１００におけるＩＣ素子１２０の搭載例について図３，図４を参照して説明する。

ＩＣ素子１２０は、その長辺が第１の凹部Ｋ１の長辺に沿ってその短辺が第１の凹部Ｋ１の短辺に沿うように第１の凹部Ｋ１に設けられている。また、ＩＣ素子１２０の複数の電極１２１ａ〜１２１ｆは、第１の凹部Ｋ１の短辺に近い領域に位置している。

ここで、本実施形態の圧電デバイス１００における圧電振動素子１３０の電気特性の測定について図５を参照して説明する。圧電振動素子１３０の電気特性の測定は、図５に示されているように、一対のモニター端子１１４ａおよび１１４ｂに、圧電振動素子１３０の電気特性を測定するためのコンタクトピン１５０を１個ずつ接触させることで行われる。

本実施形態の圧電デバイス１００において、一対のモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂが、平面視において第１の凹部Ｋ１の対角位置に設けられており、複数のＩＣ素子搭載用パッド間に配置されていることによって、一対のモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂの面積を十分に確保でき、圧電振動素子１３０の電気特性の測定精度を向上させることができる。

一対のモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂが十分な面積を有していることによって、本実施形態の圧電デバイス１００において、コンタクトピン１５０の接触位置が所定の位置から多少ずれたとしても、コンタクトピン１５０が一対のモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂから外れる可能性が低減されている。したがって、本実施形態の圧電デバイス１００は、圧電振動素子１３０の電気特性の測定精度に関して向上されている。

また、本実施形態の圧電デバイス１００は、図５において、一対のモニター端子１１４ａおよび１１４ｂの形状が第１の凹部Ｋ１の短辺および長辺に平行な二辺を有する三角形状としたが、例えば、モニター用端子１１４ａおよび１１４ｂの形状が第１の凹部Ｋ１の短辺および長辺に平行な二辺を有する多角形状であってもよい。

例えば、図６に第１の変形例として示されているように、モニター用端子１１４ａおよび１１４ｂが、図２に示されたモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂの形状を基準に、出力パッド１１３ｄの近傍部分が部分的に取り除かれた形状であってもよい。

第１の変形例において、モニター用端子１１４ａおよび１１４ｂが、図２に示されたモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂの形状を基準に、出力パッド１１３ｄの近傍部分が部分的に取り除かれた形状であることによって、モニター用端子１１４ａおよび１１４ｂと出力パッド１１３ｄとの距離が広がって、出力パッド１１３ｄに印加されたＩＣ素子１２０の出力信号とモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂに印加されている圧電振動素子１３０の出力信号との干渉が低減されて、圧電デバイス１００の出力信号の周波数特性が向上される。

また、図５において、複数のＩＣ素子搭載用パッド１１３ａ〜１１３ｆが第１の凹部Ｋ１の短辺に沿って等間隔に配置されているが、例えば、図７に第２の変形例として示されているように、接地パッド１１３ｃが出力パッド１１３ｄに近接して配置され、電源パッド１１３ｅが制御パッド１１３ｆに近接して配置されていてもよい。

第２の変形例においては、モニター用端子１１４ａおよび１１４ｂに接続される第１の入力パッド１１３ａおよび第２の入力パッド１１３ｂと隣接する接地パッド１１３ｃおよび電源パッド１１３ｅとの間隔を広く取れるので、コンタクトピン１５０の接触位置が所定の位置から多少ずれたとしても、コンタクトピン１５０と接地パッド１１３ｃおよび電源パッド１１３ｅとが接触する可能性が低減され、圧電振動素子１３０の電気特性の測定精度が向上される。

また、図５において、複数のＩＣ素子搭載用パッド１１３ａ〜１１３ｆが第１の凹部Ｋ１の短辺に沿って配置されているが、例えば、図８に第３の変形例として示されているように、複数のＩＣ素子搭載用パッド１１３ａ〜１１３ｆが第１の凹部Ｋ１の長辺に沿って配置されていてもよい。

第３の変形例においては、第２の変形例と同様に、モニター用端子１１４ａおよび１１４ｂに接続される第１の入力パッド１１３ａおよび第２の入力パッド１１３ｂと隣接する接地パッド１１３ｃおよび電源パッド１１３ｅとの間隔を広く取れるので、コンタクトピン１５０の接触位置が所定の位置から多少ずれたとしても、コンタクトピン１５０と接地パッド１１３ｃおよび電源パッド１１３ｅとが接触する可能性が低減され、圧電振動素子１３０の電気特性の測定精度が向上される。

なお、上述の実施形態において、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、上述の実施形態において圧電デバイス１００の第２の凹部空間Ｋ２に搭載される圧電素板としてＡＴカットの圧電振動素子１３０を示したが、これに限定することなく、例えば音叉型振動素子または弾性表面波素子を用いても構わない。

１００・・・圧電デバイス
１１０・・・素子搭載用部材
１１０・・・絶縁基体
１１１ａ・・・基板部
１１１ｂ・・・第１の枠部
１１１ｃ・・・第２の枠部
１１３・・・ＩＣ素子搭載用パッド
１１４・・・モニター用端子
１１６・・・外部端子
１１７・・・接続配線
１２０・・・ＩＣ素子
１２１・・・電極
１２２・・・バンプ
１３０・・・圧電振動素子
１４０・・・蓋部材
１５０・・・コンタクトピン
Ｋ１・・・第１の凹部
Ｋ２・・・第２の凹部

Claims

平面視において長方形状の凹部を有しており、前記凹部の底面に設けられた複数のＩＣ素子搭載用パッドと一対のモニター用端子とを含んでいる素子搭載用部材と、
前記複数のＩＣ素子搭載用パッドに電気的に接続されており、前記素子搭載用部材に搭載されたＩＣ素子と、
前記素子搭載用部材に搭載されており、前記ＩＣ素子に電気的に接続された圧電振動素子とを備えており、
前記一対のモニター用端子が、平面視において、前記凹部の対角位置に設けられており、前記複数のＩＣ素子搭載用パッド間に配置されていることを特徴とする圧電デバイス。
前記一対のモニター用端子は、前記凹部の短辺および長辺に平行な２辺を有する形状であることを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。
前記複数のＩＣ素子搭載用パッドは、前記凹部の短辺に沿って配置されていることを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。