JP2018152827A - 振動デバイス、発振器、電子機器および移動体 - Google Patents

振動デバイス、発振器、電子機器および移動体 Download PDF

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Abstract

【課題】端子と回路素子との間に振動子が配置されている場合においても、端子と回路素子との電気的な接続を容易に行うことができる振動デバイス、発振器、電子機器および移動体を提供する。
【解決手段】振動デバイスは、第1端子を有するベースと、前記ベースに配置され、第2端子を有する回路素子と、前記ベースの平面視で、前記第1端子と前記第2端子との間に位置し、振動片および前記振動片を収納する振動片パッケージを備えている振動子と、前記振動子に配置されている配線部と、前記第1端子と前記配線部とを電気的に接続する第1ワイヤーと、前記配線部と前記第2端子とを電気的に接続する第2ワイヤーと、を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、振動デバイス、発振器、電子機器および移動体に関するものである。
例えば、特許文献1には、端子を有するパッケージと、パッケージに収納された振動子および回路素子(IC)と、振動子と回路素子とを電気的に接続するワイヤーと、パッケージの端子と回路素子とを電気的に接続するワイヤーと、を有し、振動子および回路素子が横に並んで配置された発振器が開示されている。
特開2014−107862号公報
特許文献1の発振器では、パッケージの端子と回路素子との間に振動子が配置されていない。そのため、端子と回路素子とを電気的に接続するワイヤーの配置が振動子に邪魔されることがない。しかしながら、発振器の構成によっては、パッケージの端子と、これに接続される回路素子の端子との間に振動子が位置する場合も想定される。このような場合には、パッケージの端子と回路素子の端子とを電気的に接続するワイヤーが、これらの間にある振動子と干渉するおそれがある。また、この干渉を防ぐためにワイヤーの形状が複雑になることで、装置構成が複雑化したり、ワイヤーの高さを高くすることで発振器の大型化を招いたりするおそれもある。
本発明の目的は、パッケージの端子と回路素子の端子との間に振動子が配置されている場合においても、パッケージの端子と回路素子の端子との電気的な接続を容易に行うことができる振動デバイス、発振器、電子機器および移動体を提供することにある。
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の振動デバイスは、第1端子を有するベースと、
前記ベースに配置され、第2端子を有する回路素子と、
前記ベースの平面視で、前記第1端子と前記第2端子との間に位置し、振動片および前記振動片を収納する振動片パッケージを備えている振動子と、
前記振動子に配置されている配線部と、
前記第1端子と前記配線部とを電気的に接続する第1ワイヤーと、
前記配線部と前記第2端子とを電気的に接続する第2ワイヤーと、を有することを特徴とする。
これにより、第1端子と第2端子とを容易に電気的に接続することができる。
本発明の振動デバイスでは、前記振動子は、前記振動子は、前記ベースの平面視で、前記回路素子と重ならずに前記ベースに配置されていることが好ましい。
これにより、振動デバイスの低背化を図ることができる。
本発明の振動デバイスでは、前記振動片パッケージは、前記振動片が配置されている基体と、前記基体との間に前記振動片を収納するように前記基体に接合されている蓋体と、を有し、前記蓋体を前記ベース側に向けて配置され、
前記基体の前記ベース側と反対側の面には、前記振動片と電気的に接続されている第3端子が配置されており、
前記第2端子は、複数配置されており、
複数の前記第2端子のうちの前記配線部と電気的に接続されていないものと前記第3端子とを電気的に接続する第3ワイヤーを有していることが好ましい。
これにより、回路素子と振動子との電気的な接続が容易となる。
本発明の振動デバイスでは、前記基体は、基部と、前記基部から立設している枠状の側壁部と、を有し、
前記配線部と前記第3ワイヤーとの接続部および前記第3端子と前記第3ワイヤーとの接続部の少なくとも一方は、前記ベースの平面視で、前記側壁部と重なっていることが好ましい。
これにより、第3ワイヤーを配線部や第3端子に接続する際に、側壁部が下方から支えることで、キャピラリーを第3端子により強く押し当てることができ、第3端子に超音波をより効率的に与えることができる。そのため、より強固に、第3ワイヤーと第3端子とを接続することができる。
本発明の振動デバイスでは、前記第3端子は2つ設けられ、一対の第3端子として配置されており、
前記一対の第3端子の間に前記面の中心が位置しており、
前記一対の第3端子の間に前記配線部が設けられていることが好ましい。
これにより、一対の第3端子を離間して配置することができ、これらの間に、配線部を配置するためのスペースをより大きく確保することができる。
本発明の振動デバイスでは、前記配線部は、前記振動片パッケージに配置されている基板と、前記基板に設けられている配線と、を有していることが好ましい。
これにより、配線部の構成が簡単なものとなる。
本発明の振動デバイスでは、前記第1端子に電源電圧または基準電位が印加されることが好ましい。
これにより、配線部をシールド層として機能させることができ、振動子を外乱から保護することができる。
本発明の振動デバイスでは、前記ベースの平面視で、前記ベースは、第1辺、第2辺、第3辺および第4辺を有する四角形状をなし、
前記第1辺、前記第2辺、前記第3辺および前記第4辺に沿って、前記第1端子を含む複数の端子が配置されていることが好ましい。
これにより、ベースの周囲を有効活用することができ、より多くの第1端子を配置することができる。
本発明の振動デバイスでは、前記振動子の厚さは、前記回路素子の厚さよりも大きいことが好ましい。
これにより、前述したような振動デバイスの効果がより顕著なものとなる。
本発明の振動デバイスでは、前記ベースに配置され、前記回路素子および前記振動子を覆うモールド部を有していることが好ましい。
これにより、回路素子および振動子を水分、埃、衝撃等から保護することができ、振動デバイス1の信頼性が向上する。
本発明の振動デバイスは、第1端子を有するベースと、
前記第1端子と電気的に接続されている第2端子を有する回路素子と、
配線部が配置されている振動子と、を備え、
前記第1端子と前記第2端子とが前記配線部を介して電気的に接続されていることを特徴とする。
これにより、振動デバイスは、高い信頼性を発揮することができると共に、小型化(低背化)を図ることができる。
本発明の発振器は、本発明の振動デバイスを有することを特徴とする。
これにより、本発明の振動デバイスの効果を享受でき、高い信頼性を有する発振器が得られる。
本発明の電子機器は、本発明の振動デバイスを有することを特徴とする。
これにより、本発明の振動デバイスの効果を享受でき、高い信頼性を有する電子機器が得られる。
本発明の移動体は、本発明の振動デバイスを有することを特徴とする。
これにより、本発明の振動デバイスの効果を享受でき、高い信頼性を有する移動体が得られる。
本発明の第1実施形態に係る発振器(振動デバイス)を示す斜視図である。 従来の発振器を示す断面図である。 図1に示す発振器の断面図である。 図1に示す発振器が有する振動子の断面図である。 図4に示す振動子が有する振動片の平面図である。 図4に示す振動子の平面図である。 図1に示す発振器の平面図である。 図1に示す発振器が有する中継基板の変形例を示す平面図である。 図8中のA−A線断面図である。 図1に示す発振器が有する中継基板の別の変形例を示す平面図である。 本発明の第2実施形態に係る発振器(振動デバイス)を示す平面図である。 図11に示す発振器の変形例を示す平面図である。 本発明の第3実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 本発明の第4実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 本発明の第5実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 本発明の第6実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
以下、本発明の振動デバイス、発振器、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
まず、本発明の第1実施形態に係る発振器(振動デバイス)について説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る発振器(振動デバイス)を示す斜視図である。図2は、従来の発振器を示す断面図である。図3は、図1に示す発振器の断面図である。図4は、図1に示す発振器が有する振動子の断面図である。図5は、図4に示す振動子が有する振動片の平面図である。図6は、図4に示す振動子の平面図である。図7は、図1に示す発振器の平面図である。図8は、図1に示す発振器が有する中継基板の変形例を示す平面図である。図9は、図8中のA−A線断面図である。図10は、図1に示す発振器が有する中継基板の別の変形例を示す平面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1、図2、図3、図4および図9中の上側と図5、図6、図7、図8および図10の紙面手前側を「上」とも言い、図1、図2、図3、図4および図9中の下側と図5、図6、図7、図8および図10の紙面奥側を「下」とも言う。
図1に示す振動デバイス1は、発振器100に適用されており、主に、パッケージ2と、振動子3と、回路素子4(IC)と、中継基板5(配線部)と、を有している。ここで、図2に示す従来の発振器100’のように、パッケージ2が有するリード23d(第1端子)と回路素子4が有する端子41c(第2端子)との間に振動子3が位置している構造では、端子41cとリード23dとを直接ワイヤーWで接続しようとすると、振動子3を跨ぐようにワイヤーWを配置する必要があり、ワイヤーWが振動子3に干渉したり、逆に、この干渉を避けるためにワイヤーWが過剰に高くなってしまったりする。そこで、発振器100では、図1および図3に示すように、振動子3上に中継基板5を配置し、端子41cと中継基板5とを第2ワイヤーW2で接続し、更に、中継基板5とリード23dとを別の第1ワイヤーW1で接続している。これにより、図2に示したような振動子3を跨ぐワイヤーWを配置することなく端子41cとリード23dとを電気的に接続することができる。したがって、第1、第2ワイヤーW1、W2と振動子3の干渉が抑制され、端子41cとリード23dとの電気的な接続を容易に行うことができる。また、図2に示す構成と比べて、第1、第2ワイヤーW1、W2の高さを低く抑えることができるため、発振器100の低背化を図ることもできる。以下、このような発振器100(振動デバイス1)を詳細に説明する。
(パッケージ)
パッケージ2は、QFN(Quad Flat Non−leaded package)であり、平面視形状が略四角形のブロック状(板状)をなしている。このようなパッケージ2は、図1および図3に示すように、ベース20と、モールド部24(封止部)と、を有している。また、ベース20は、略四角形の平面視形状を有する板状のダイパッド21(搭載部)と、ダイパッド21の角部に接続された4つの吊りリード22と、ダイパッド21の周囲に沿って配置された複数のリード23(第1端子)と、を有している。ただし、ベース20の構成としては、特に限定されず、例えば、ダイパッド21の平面視形状は、略四角形でなくてもよい。
図1および図3に示すように、ダイパッド21の上面には振動子3および回路素子4がそれぞれダイアタッチ材Dを介して接合、固定されている。さらに、振動子3の上面391dには中継基板5がダイアタッチ材Dを介して接合、固定されている。また、中継基板5とリード23(後述するリード23d)とが第1ワイヤーW1を介して電気的に接続され、回路素子4と中継基板5とが第2ワイヤーW2を介して電気的に接続され、振動子3と回路素子4とが第3ワイヤーW3を介して電気的に接続され、回路素子4とリード23(後述するリード23a、23b、23c)とが第4ワイヤーW4を介して電気的に接続されている。
なお、これら第1、第2、第3、第4ワイヤーW1、W2、W3、W4は、それぞれ、例えば、ワイヤーボンディング技術を用いて配置(形成)されたボンディングワイヤーである。また、第1、第2、第3、第4ワイヤーW1、W2、W3、W4としては、例えば、金ワイヤー、銅ワイヤー、アルミニウムワイヤー等の金属ワイヤーを用いることができる。
そして、これら振動子3、回路素子4、中継基板5および第1、第2、第3、第4ワイヤーW1、W2、W3、W4を封止するように、ベース20の上面側にモールド部24が設けられている。これにより、これら各部を水分、埃、衝撃等から有効に保護することができ、発振器100の信頼性が向上する。なお、モールド部24の構成材料としては、特に限定されず、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂を用いることができ、熱硬化性樹脂にシリカ等のフィラーを含有させてもよい。
図1に示すように、4つの吊りリード22は、それぞれ、ダイパッド21の角部からパッケージ2の角部に向かって延在し、これら4つの吊りリード22によってダイパッド21が支持されている。なお、各吊りリード22は、その下面側をハーフエッチング加工することでダイパッド21よりも薄く形成されている。そして、各吊りリード22の下面がモールド部24によって覆われている。これにより、各吊りリード22がパッケージ2の下面から露出しないため、発振器100の実装性が向上する。
また、図1に示すように、複数のリード23は、パッケージ2の平面視で、パッケージ2の4辺に沿って配置されている。具体的には、パッケージ2は、平面視で、第1辺2a、第2辺2b、第3辺2cおよび第4辺2dを有している。そして、複数のリード23は、第1辺2aに沿って配置された複数のリード23aと、第2辺2bに沿って配置された複数のリード23bと、第3辺2cに沿って配置された複数のリード23cと、第4辺2dに沿って配置された複数のリード23dと、を有している。なお、各辺2a、2b、2c、2dに配置されるリード23の数としては、特に限定されず、装置構成等によって適宜変更することができる。また、リード23dを少なくとも1つ有していれば、その他のリード23(23a、23b、23c)の一部もしくは全部を省略してもよい。
また、各リード23(23a、23b、23c、23d)は、その下面がモールド部24から露出しており、外部装置との電気的な接続を行う部分(接続部)となっている。一方、各リード23の上面は、第1ワイヤーW1または第4ワイヤーW4と接続される部分(ワイヤー接続部)となっている。
以上、パッケージ2について説明した。なお、ベース20の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、Ti(チタン)、タングステン(W)等の金属材料、これら金属材料を含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば2層以上の積層体として)用いることができる。また、ベース20は、例えば、1枚の金属板をパターニングすることで、ダイパッド21、各吊りリード22および各リード23を一括して形成することができる。
(振動子)
図4に示すように、振動子3は、振動片31と、振動片31を収納する振動片パッケージ39と、を有している。
振動片31は、厚みすべり振動するATカット水晶振動片である。このような振動片31は、図5に示すように、ATカットの水晶基板32と、水晶基板32上に形成された電極33と、を有している。また、水晶基板は、薄肉の振動部321と、振動部321の周囲に位置し、振動部321よりも厚みが厚い厚肉部322と、を有している。薄肉の振動部321は、水晶基板32の一方の面側に凹陥部を形成することで形成されている。
また、電極33は、一対の励振電極331、332と、一対のパッド電極333、334と、一対の引出電極335、336と、を有している。励振電極331は、振動部321の表面に配置されている。一方、励振電極332は、振動部321の裏面に、励振電極331と対向して配置されている。このような構成では、振動部321の励振電極331、332に挟まれた領域が厚みすべり振動が励振される振動領域となる。また、パッド電極333は、厚肉部322の表面に配置されており、パッド電極334は、厚肉部322の裏面に、パッド電極333と対向して配置されている。また、引出電極335は、水晶基板32の表面に配置され、励振電極331とパッド電極333とを電気的に接続し、引出電極336は、水晶基板32の裏面に配置され、励振電極332とパッド電極334とを電気的に接続している。
以上、振動片31について簡単に説明したが、振動片31の構成としては、特に限定されない。例えば、Zカットの水晶基板を用いた振動片、STカットの水晶基板を用いた振動片、SCカットの水晶基板を用いた振動片等の他のカット角で切り出した水晶基板を用いた振動片であってもよい。また、シリコン基板に圧電素子を配置した振動片であってもよいし、シリコン基板にIDT(櫛歯電極)を配置したSAW(弾性表面波)共振器であってもよい。
図4に示すように、振動片パッケージ39は、基体391と、リッド392(蓋体)と、を有している。基体391は、下面に開放する凹部391aを有する箱状をなしている。言い換えると、基体391は、板状の基部391bと、基部391bの外周部から下方に立設する枠状の側壁部391cと、を有している。また、リッド392は、凹部391aの開口を塞ぐように、基体391の下面に接合されている。そして、リッド392で凹部391aを塞ぐことにより収納空間Sが形成され、この収納空間Sに振動片31が収納されている。なお、収納空間Sは、例えば、減圧(真空)状態となっている。ただし、収納空間Sの雰囲気は、特に限定されず、振動片31の構成によって適宜変更することができる。
基体391の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。また、リッド392の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、基体391の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、基体391の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合は、コバール等の合金とするのが好ましい。
また、凹部391aの底面には内部端子393、394が配置され、基体391の上面391dには外部端子395、396(第3端子)が配置されている。そして、基体391内に設けられた図示しない内部配線を介して、内部端子393と外部端子395とが電気的に接続され、内部端子394と外部端子396とが電気的に接続されている。また、外部端子395、396は、それぞれ、第3ワイヤーW3を介して回路素子4と電気的に接続されている。
特に、中継基板5および外部端子395、396と第3ワイヤーW3との接続部は、上面391dの平面視で、側壁部391cと重なっている。言い換えると、側壁部391cの直上で、中継基板5と第3ワイヤーW3とが接続され、外部端子395、396と第3ワイヤーW3とが接続されている。これにより、第3ワイヤーW3を中継基板5や外部端子395、396に接続する際に、側壁部391cが下方から支えることで、キャピラリーを中継基板5や外部端子395、396により強く押し当てることができ、外部端子395、396に超音波をより効率的に与えることができる。そのため、より強固に、中継基板5や外部端子395、396と第3ワイヤーW3とを接続することができる。ただし、中継基板5や外部端子395、396と第3ワイヤーW3との接続部は、上面391dの平面視で、側壁部391cと重なっていなくてもよい。
また、図6に示すように、上面391dの平面視で、外部端子395、396は、上面391dの中心Oに対して反対側に位置している。特に、本実施形態では、外部端子395は、上面391dの1つの角部391d’に位置しており、外部端子396は、外部端子395が設けられた角部391d’の対角に位置する角部391d”に位置している。このように、外部端子395、396を上面391dの対角に配置することで、外部端子395、396同士をより離間させて配置することができる。そのため、外部端子395、396との間に、中継基板5を配置するためのスペースをより広く確保することができる。また、このような外部端子395、396の配置は、一般的に広く使用されている端子配置であるため、汎用性が高くなる(特に、後述するプローブピンを用いた検査がし易くなる。これは、プローブピンの配置が端子の配置に合わせて予め決定されているためである)。ただし、外部端子395、396の配置は、特に限定されない。また、外部端子の数としても、特に限定されず、振動片31の構成等に応じて適宜設定することができる。
図4に示すように、振動片31は、その表面(凹陥部が形成されている側の面)を基体391側に向けて収納空間Sに配置されている。そして、導電性接着剤381によって凹部391aの底面に固定されていると共に、導電性接着剤381を介してパッド電極333と内部端子393とが電気的に接続されている。一方、パッド電極334と内部端子394とは、第5ワイヤーW5を介して電気的に接続されている。これにより、外部端子395、396を介して振動片パッケージ39の外部から振動片31との導通を図ることができる。
以上、振動片パッケージ39について説明したが、振動片パッケージ39の構成としては、特に限定されない。例えば、本実施形態とは逆に、基体391が板状をなし、リッド392が振動片31を収納する凹部(本実施形態の凹部391aに相当する凹部)を有するキャップ状をなしていてもよい。
このような構成の振動子3は、図4に示すように、リッド392をダイパッド21側(下側)に向けた姿勢で、ダイアタッチ材Dを介してダイパッド21の上面に接合、固定されている。振動子3をこの向きで配置することで、外部端子395、396を上側(ダイパッド21と反対側)に向けることができる。そのため、振動子3と回路素子4とを電気的に接続する第3ワイヤーW3の配置(形成)が容易となる。また、例えば、発振器100に不良品が生じると、その原因を探るために、振動子3の外部端子395、396に検査用のプローブピンを直接押し当てて、振動片31を直接駆動させて検査する場合がある。この場合に、外部端子395、396が上方を向いていると、外部端子395、396の上方に位置するモールド部24をエッチング等によって除去するだけで、簡単に外部端子395、396を露出させることができ、前述した検査をより容易に行うことができる。
以上、振動子3について説明したが、振動子3の構成としては、特に限定されず、例えば、MEMSチップであってもよい。
(回路素子)
回路素子4は、例えば、振動片31を発振させる発振回路を有し、所定の周波数の信号を出力することができる。
図1に示すように、このような回路素子4は、ダイアタッチ材Dを介してダイパッド21の上面に接合、固定されている。また、回路素子4は、振動子3と重ならないようにダイパッド21上に位置している。すなわち、振動子3および回路素子4は、ダイパッド21の面内方向に並んで配置され、本実施形態では、回路素子4が振動子3の図1中右側(リード23dと反対側)に位置している。このように、振動子3および回路素子4をダイパッド21の面内方向に並んで配置することで、発振器100の低背化を図ることができる。
また、回路素子4は、その上面が能動面となっており、能動面に配置された複数の端子41を有している。また、端子41は、第4ワイヤーW4を介してリード23a、23b、23cに接続される端子41aと、第3ワイヤーW3を介して振動子3に接続される端子41bと、第2ワイヤーW2を介して中継基板5に接続される端子41cと、を有している。
また、図3に示すように、回路素子4の厚さT4(ベース20の厚さ方向の高さ)は、振動子3の厚さT3よりも小さく(すなわち、T4<T3)、回路素子4の上面が振動子3の上面よりも下方(ダイパッド21側)に位置している。そのため、例えば、前述した図2のような構成では、ワイヤーWが振動子3により干渉し易くなり、逆に、この干渉を避けるためにワイヤーWがより過剰に高くなってしまう。すなわち、中継基板5を用いることによる効果がより顕著なものとなる。なお、厚さT3、T4の比率としては、特に限定されないが、1.2≦T3/T4≦3.0であることが好ましく、1.2≦T3/T4≦2.0であることがより好ましい。これにより、振動子3の厚さT3に起因する発振器100の過剰な大型化(高背化)を抑制しつつ、前述した効果をより効果的に発揮することができる。ただし、厚さT3、T4の関係は、特に限定されず、例えば、T3=T4であってもよいし、T4>T3であってもよい。
(中継基板)
図1および図6に示すように、中継基板5は、基板51と、基板51に設けられた複数(4本)の配線52と、を有している。このような中継基板5としては、特に限定されず、例えば、リジッド配線基板、フレキシブル配線基板、リジッドフレキシブル配線基板等の各種プリント配線基板を用いることができる。これにより、中継基板5の構成が簡単なものとなる。なお、本実施形態では、中継基板5は、4本の配線52を有しているが、配線52の数としては、特に限定されず、1本ないし3本であってもよいし、5本以上であってもよい。
このような中継基板5は、ダイアタッチ材Dを介して振動子3の上面(基体391の上面391d)に接合、固定されている。また、中継基板5は、外部端子395、396(特に、第3ワイヤーW3との接続部)を覆い隠さないように設けられている。なお、前述したように、外部端子395、396が上面391dの対角に位置し、中継基板5は、外部端子395、396の間に設けられている。中継基板5は、外部端子395、396と重なる部分に切り欠き部511、512を有し、この切り欠き部511、512から外部端子395、396を露出させている。なお、外部端子395、396が上面391dの対角に位置しているため、これら外部端子395、396の間に、中継基板5を配置するためのスペースをより大きく確保することができる。
また、複数の配線52は、それぞれ、回路素子4側(図6中の右側)とリード23d側(図6中の左側)とに延びるように延在している。そして、各配線52は、回路素子4側の端部521において、第2ワイヤーW2を介して回路素子4の端子41cと電気的に接続され、リード23d側の端部522において、第1ワイヤーW1を介してリード23dと電気的に接続されている。これにより、第1ワイヤーW1および第2ワイヤーW2が振動子3とより干渉し難くなり、また、第1ワイヤーW1および第2ワイヤーW2の高さをより効果的に低く抑えることができる。
特に、本実施形態では、中継基板5の幅X5が振動子3の上面391dの幅X3とほぼ等しく、各配線52の端部521、522をそれぞれ上面391dの縁部(輪郭により近い場所)に配置することができる。そのため、第1ワイヤーW1および第2ワイヤーW2が振動子3とさらに干渉し難くなり、また、第1ワイヤーW1および第2ワイヤーW2の高さをさらに効果的に低く抑えることができる。なお、幅X5、X3の比率としては、特に限定されないが、例えば、0.8≦X5/X3≦1.0であるのが好ましく、0.9≦X5/X3≦1.0であるのがより好ましい。これにより、前述した効果がより顕著なものとなる。
複数のリード23dのうちの少なくとも1つは、回路素子4の電源電圧または基準電位(例えばグランド)が印加される端子であることが好ましい。これにより、配線52をシールド層(電磁シールド)として機能させることができ、振動子3を外乱から有効に保護することができる。
以上、パッケージ2、振動子3、回路素子4および中継基板5について説明した。次に、これらの電気的な接続について説明する。図7に示すように、回路素子4が有する複数の端子41aは、それぞれ、第4ワイヤーW4を介してリード23a、23b、23cのいずれかと電気的に接続されている。これにより、回路素子4とリード23a、23b、23cとを簡単に電気的に接続することができる。また、回路素子4が有する複数の端子41bは、それぞれ、第3ワイヤーW3を介して振動子3の外部端子395、396と電気的に接続されている。これにより、回路素子4と振動子3とを簡単に電気的に接続することができる。また、回路素子4が有する複数の端子41cは、第2ワイヤーW2を介して中継基板5の配線52(端部521)と電気的に接続されている。また、中継基板5の各配線52(端部522)は、第1ワイヤーW1を介してリード23dと電気的に接続されている。
このように、回路素子4(端子41)との間に振動子3が位置しているリード23dについては、1本のワイヤーを介して端子41と直接接続するのではなく、振動子3上に配置した中継基板5を介して接続することで、前述した図2に示す構成で発生するような問題を効果的に解消することができる。すなわち、第1ワイヤーW1および第2ワイヤーW2が振動子3と干渉し難くなり、また、第1ワイヤーW1および第2ワイヤーW2の高さを効果的に低く抑えることができる。そのため、発振器100(振動デバイス1)は、高い信頼性を発揮することができると共に、小型化(低背化)を図ることができる。
これに対して、回路素子4(端子41)との間に振動子3が位置していないリード23a、23b、23cについては、1本の第4ワイヤーW4を介して回路素子4の端子41aと電気的に接続している。これにより、これらの接続が容易となると共に、発振器100の小型化を図ることができる。
以上、振動デバイス1を適用した発振器100について説明した。このような振動デバイス1(発振器100)は、前述したように、リード23d(第1端子)を有するベース20と、リード23dと電気的に接続されている端子41c(第2端子)を有する回路素子4と、中継基板5(配線部)が配置されている振動子3と、を備え、リード23dと端子41cとが中継基板5を介して電気的に接続されている。より詳しくは、振動デバイス1は、リード23d(第1端子)を有するベース20と、ベース20に配置され、端子41c(第2端子)を有する回路素子4と、ベース20の平面視で、リード23dと端子41cとの間に位置し、振動片31および振動片31を収納する振動片パッケージ39を備えている振動子3と、振動子3に配置されている中継基板5(配線部)と、リード23dと中継基板5とを電気的に接続する第1ワイヤーW1と、中継基板5と端子41cとを電気的に接続する第2ワイヤーW2と、を有している。これにより、リード23dと端子41cとが中継基板5を経由(中継)して電気的に接続されているので、これらを容易に電気的に接続することができる。さらに、第1ワイヤーW1および第2ワイヤーW2が振動子3と干渉し難くなり、また、第1ワイヤーW1および第2ワイヤーW2の高さを効果的に低く抑えることができる。そのため、発振器100(振動デバイス1)は、高い信頼性を発揮することができると共に、小型化(低背化)を図ることができる。
また、前述したように、振動子3は、ベース20の平面視で、回路素子4と重ならずにベース20に配置されている。すなわち、振動子3および回路素子4は、互いに重ならないように、ダイパッド21の面内方向に並んで配置されている。これにより、発振器100(振動デバイス1)の低背化を図ることができる。
また、前述したように、振動片パッケージ39は、振動片31が配置されている基体391と、基体391との間に振動片31を収納するように基体391に接合されているリッド392(蓋体)と、を有し、リッド392をベース20(ダイパッド21)側に向けて配置されている。また、基体391の上面391d(ベース20側と反対側の面)には、振動片31と電気的に接続されている外部端子395、396(第3端子)が配置されている。また、端子41bは、複数配置されている。そして、発振器100(振動デバイス1)は、複数の端子41bのうちの中継基板5と電気的に接続されていないものと外部端子395、396とを電気的に接続する第3ワイヤーW3を有している。これにより、回路素子4と振動子3との電気的な接続が容易となる。
また、前述したように、基体391は、基部391bと、基部391bから立設している枠状の側壁部391cと、を有している。そして、中継基板5と第3ワイヤーW3との接続部および外部端子395、396と第3ワイヤーW3との接続部の少なくとも一方(本実施形態では両方)は、ベース20の平面視で、側壁部391cと重なっている。これにより、第3ワイヤーW3を中継基板5および外部端子395、396に接続する際に、側壁部391cが下方から支えることで、キャピラリーを中継基板5および外部端子395、396により強く押し当てることができ、外部端子395、396に超音波をより効率的に与えることができる。そのため、より強固に、第3ワイヤーW3と外部端子395、396とを接続することができる。
また、前述したように、一対の外部端子395、396の間に上面391dの中心Oが位置しており、一対の外部端子395、396の間に中継基板5が設けられている。これにより、外部端子395、396をより大きく離間して配置することができ、これらの間に、中継基板5を配置するためのスペースをより大きく確保することができる。
また、前述したように、中継基板5は、振動片パッケージ39に配置されている基板51と、基板51に設けられている配線52と、を有している。これにより、中継基板5の構成が簡単なものとなる。
また、前述したように、リード23dに電源電圧または基準電位が印加される。これにより、配線52をシールド層として機能させることができ、振動子3(振動片31)を外乱から保護することができる。ここで、例えば、図8および図9に示すように、中継基板5を、複数の配線層52A、52Bを有する積層構成とすることもできる。そして、上側に位置する配線層52Aから前述した各配線52を形成し、下側(振動子3側)に位置する配線層52Bをベタ電極としつつ複数の配線52のうちのいずれか1本とビアBを介して接続する。さらに、配線層52Bと接続された配線52と導通しているリード23を、電源電圧または基準電位が印加される端子として使用する。これにより、上述したシールド効果をより効果的に発揮することができる。
また、前述したように、振動子3の厚さT3は、回路素子4の厚さT4よりも大きい。これにより、前述したような中継基板5を用いることによる効果がより顕著なものとなる。
また、前述したように、ベース20の平面視で、ベース20は、第1辺2a、第2辺2b、第3辺2cおよび第4辺2dを有する四角形状をなし、第1辺2a、第2辺2b、第3辺2cおよび第4辺2dに沿って、リード23d(第1端子)を含む複数のリード23(端子)が配置されている。これにより、ベース20の周囲を有効活用することができ、より多くのリード23を配置することができる。
また、前述したように、パッケージ2は、ベース20に配置され、回路素子4および振動子3を覆うモールド部24を有している。これにより、回路素子4および振動子3を水分、埃、衝撃等から保護することができ、発振器100(振動デバイス1)の信頼性が向上する。
また、前述したように、発振器100は、振動デバイス1を有している。そのため、上述した振動デバイス1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
なお、本実施形態では、パッケージ2がQFNである構成について説明したが、パッケージ2としては、リード23d(これに相当するものを含む)を有していれば、特に限定されず、例えば、QFP(Quad Flat Package)、DFP(Dual Flat Package)、BGA(Ball Grid Array)、SOP(Small Outline Package)、DFN(Dual Flat No−leaded Package)等を用いてもよい。また、例えば、振動片パッケージ39のようなセラミックパッケージを用いてもよい。
また、本実施形態では、配線部が中継基板5として振動子3と別体で構成されているが、これに限定されず、例えば、図10に示すように、振動片パッケージ39と一体になっていてもよい。この場合、配線部は、基体391の上面391dに配置された複数の配線52を有している。これにより、本実施形態と比較して、基板51の厚さ分だけ、発振器100の低背化を図ることができる。なお、配線52は、外部端子395、396と一括で形成することができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る発振器(振動デバイス)について説明する。
図11は、本発明の第2実施形態に係る発振器(振動デバイス)を示す平面図である。図12は、図11に示す発振器の変形例を示す平面図である。
以下、第2実施形態の発振器について前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第2実施形態の発振器は、主に、振動子3の配置が異なること以外は、前述した第1実施形態の発振器と同様である。なお、図11および図12では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
図11に示すように、本実施形態の発振器100(振動デバイス1)では、振動子3が回路素子4の上面に配置されている。これにより、例えば、前述した第1実施形態と比べて、発振器100の面内方向の広がりを抑えることができ、発振器100の小型化を図ることができる。
本実施形態では、振動子3の幅X3は、回路素子4の幅X4よりも僅かに小さい。また、振動子3の長さL3は、回路素子4の長さL4よりも十分に小さい。そして、振動子3は、回路素子4に対して図11中左側(リード23d側)に偏って配置されている。
ここで、例えば、図12に示すように、振動子3が回路素子4の中央部に中心同士が一致するように配置されている場合、回路素子4の辺4bおよび辺4dに沿って端子41を配置するためのスペースを確保することができず、辺4a、4cに沿ってしか端子41を配置することができない。そのため、例えば、端子41の数が多く、回路素子4も比較的小さい場合には、全ての端子41を配置することができなかったり、全ての端子41を配置できたとしても、隣り合う端子41同士の間隔が狭くなってしまったりするおそれがある。なお、図12では、便宜上、所定数の端子41を配置できなかった場合を図示ししている。
これに対して、本実施形態のように、振動子3を図11中左側に偏らせて配置することで、辺4bに沿って端子41を配置するスペースを確保することができる。そのため、回路素子4の3辺(すなわち、辺4a、4b、4c)に沿って端子41を配置することができ、図12の構成と比べて、より多くの端子41を配置することができる。また、隣り合う端子41の間隔を十分に広げることができ、第2ワイヤーW2、第3ワイヤーW3および第4ワイヤーW4を容易に端子41に接続することができる。また、これら第2、第3、第4ワイヤーW2、W3、W4の接触による短絡等を効果的に抑制することもできる。なお、端子41を配置するスペース(幅Xs)としては、特に限定されないが、300μm以上であることが好ましく、500μm以上であることがより好ましい。
このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、図12の構成は、本実施形態の効果を分かり易く説明するためのものであり、図12に示す構成の採用を否定するものではない。すなわち、端子41の配置スペース等に問題が無い場合等には、図12に示すような構成としてもよい。
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る電子機器について説明する。
図13は、本発明の第3実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図13に示すモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューター1100は、本発明の振動デバイスを備える電子機器を適用したものである。この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1108を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、振動デバイス1(発振器100)が内蔵されている。
このようなパーソナルコンピューター1100(電子機器)は、振動デバイス1を有している。そのため、前述した振動デバイス1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る電子機器について説明する。
図14は、本発明の第4実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図14に示す携帯電話機1200(PHSも含む)は、本発明の振動デバイスを備える電子機器を適用したものである。この図において、携帯電話機1200は、アンテナ(図示せず)、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1208が配置されている。このような携帯電話機1200には、振動デバイス1(発振器100)が内蔵されている。
このような携帯電話機1200(電子機器)は、振動デバイス1を有している。そのため、前述した振動デバイス1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係る電子機器について説明する。
図15は、本発明の第5実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図15に示すデジタルスチールカメラ1300は、本発明の振動デバイスを備える電子機器を適用したものである。この図において、ケース(ボディー)1302の背面には表示部1310が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部1310は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。そして、撮影者が表示部1310に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押すと、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。このようなデジタルスチールカメラ1300には、振動デバイス1(発振器100)が内蔵されている。
このようなデジタルスチールカメラ1300(電子機器)は、振動デバイス1を有している。そのため、前述した振動デバイス1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
なお、本発明の電子機器は、前述したパーソナルコンピューター、携帯電話機およびデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計(スマートウォッチを含む)、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンタ)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)等のウェアラブル端末、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。
<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態に係る移動体について説明する。
図16は、本発明の第6実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
図16に示す自動車1500は、本発明の振動デバイスを備える移動体を適用した自動車である。この図において、自動車1500には、発振器100(振動デバイス1)が内蔵されている。振動デバイス1(発振器100)は、例えば、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。
このような自動車1500(移動体)は、振動デバイス1を有している。そのため、前述した振動デバイス1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
なお、移動体としては、自動車1500に限定されず、例えば、飛行機、船舶、AGV(無人搬送車)、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。
以上、本発明の振動デバイス、発振器、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、前述した実施形態では、第1端子と配線部および第2端子と配線がそれぞれワイヤーによって電気的に接続されているが、これらの接続方法は、特に限定されない。また、振動子が振動片と、振動片を収納する振動片パッケージと、を有しているが、振動子の構成としては、特に限定されない。
また、前述した実施形態では、振動デバイスを発振器に適用した構成について説明したが、これに限定されず、例えば、振動デバイスを加速度、角速度等の物理量を検出可能な物理量センサーに適用してもよい。この場合には、例えば、振動子が有する振動片として、角速度や加速度を検出可能な振動片を用い、回路素子として、振動片を駆動させる駆動回路と、振動片からの出力に応じて物理量を検出する検出回路と、を備えたものを用いればよい。
1…振動デバイス、2…パッケージ、2a…第1辺、2b…第2辺、2c…第3辺、2d…第4辺、20…ベース、21…ダイパッド、22…吊りリード、23、23a、23b、23c、23d…リード、24…モールド部、3…振動子、31…振動片、32…水晶基板、321…振動部、322…厚肉部、33…電極、331、332…励振電極、333、334…パッド電極、335、336…引出電極、381…導電性接着剤、39…振動片パッケージ、391…基体、391a…凹部、391b…基部、391c…側壁部、391d…上面、391d’、391d”…角部、392…リッド、393、394…内部端子、395、396…外部端子、4…回路素子、4a、4b、4c、4d…辺、41、41a、41b、41c…端子、5…中継基板、51…基板、511、512…切り欠き部、52…配線、52A、52B…配線層、521、522…端部、100、100’…発振器、1100…パーソナルコンピューター、1102…キーボード、1104…本体部、1106…表示ユニット、1108…表示部、1200…携帯電話機、1202…操作ボタン、1204…受話口、1206…送話口、1208…表示部、1300…デジタルスチールカメラ、1302…ケース、1304…受光ユニット、1306…シャッターボタン、1308…メモリー、1310…表示部、1500…自動車、B…ビア、D…ダイアタッチ材、O…中心、S…収納空間、W…ワイヤー、W1…第1ワイヤー、W2…第2ワイヤー、W3…第3ワイヤー、W4…第4ワイヤー、W5…第5ワイヤー、X3、X4、X5…幅、L3、L4…長さ、T3、T4…厚さ、Xs…幅

Claims (14)

  1. 第1端子を有するベースと、
    前記ベースに配置され、第2端子を有する回路素子と、
    前記ベースの平面視で、前記第1端子と前記第2端子との間に位置し、振動片および前記振動片を収納する振動片パッケージを備えている振動子と、
    前記振動子に配置されている配線部と、
    前記第1端子と前記配線部とを電気的に接続する第1ワイヤーと、
    前記配線部と前記第2端子とを電気的に接続する第2ワイヤーと、を有することを特徴とする振動デバイス。
  2. 前記振動子は、前記ベースの平面視で、前記回路素子と重ならずに前記ベースに配置されている請求項1に記載の振動デバイス。
  3. 前記振動片パッケージは、前記振動片が配置されている基体と、前記基体との間に前記振動片を収納するように前記基体に接合されている蓋体と、を有し、前記蓋体を前記ベース側に向けて配置され、
    前記基体の前記ベース側と反対側の面には、前記振動片と電気的に接続されている第3端子が配置されており、
    前記第2端子は、複数配置されており、
    複数の前記第2端子のうちの前記配線部と電気的に接続されていないものと前記第3端子とを電気的に接続する第3ワイヤーを有している請求項1または2に記載の振動デバイス。
  4. 前記基体は、基部と、前記基部から立設している枠状の側壁部と、を有し、
    前記配線部と前記第3ワイヤーとの接続部および前記第3端子と前記第3ワイヤーとの接続部の少なくとも一方は、前記ベースの平面視で、前記側壁部と重なっている請求項3に記載の振動デバイス。
  5. 前記第3端子は2つ設けられ、一対の第3端子として配置されており、
    前記一対の第3端子の間に前記面の中心が位置しており、
    前記一対の第3端子の間に前記配線部が設けられている請求項3または4に記載の振動デバイス。
  6. 前記配線部は、前記振動片パッケージに配置されている基板と、前記基板に設けられている配線と、を有している請求項1ないし5のいずれか1項に記載の振動デバイス。
  7. 前記第1端子に電源電圧または基準電位が印加される請求項1ないし6のいずれか1項に記載の振動デバイス。
  8. 前記ベースの平面視で、前記ベースは、第1辺、第2辺、第3辺および第4辺を有する四角形状をなし、
    前記第1辺、前記第2辺、前記第3辺および前記第4辺に沿って、前記第1端子を含む複数の端子が配置されている請求項1ないし6のいずれか1項に記載の振動デバイス。
  9. 前記振動子の厚さは、前記回路素子の厚さよりも大きい請求項1ないし8のいずれか1項に記載の振動デバイス。
  10. 前記ベースに配置され、前記回路素子および前記振動子を覆うモールド部を有している請求項1ないし9のいずれか1項に記載の振動デバイス。
  11. 第1端子を有するベースと、
    前記第1端子と電気的に接続されている第2端子を有する回路素子と、
    配線部が配置されている振動子と、を備え、
    前記第1端子と前記第2端子とが前記配線部を介して電気的に接続されていることを特徴とする振動デバイス。
  12. 請求項1ないし11のいずれか1項に記載の振動デバイスを有することを特徴とする発振器。
  13. 請求項1ないし11のいずれか1項に記載の振動デバイスを有することを特徴とする電子機器。
  14. 請求項1ないし11のいずれか1項に記載の振動デバイスを有することを特徴とする移動体。
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