JP5875894B2

JP5875894B2 - 圧電デバイス

Info

Publication number: JP5875894B2
Application number: JP2012041671A
Authority: JP
Inventors: 元晴安藤; 順平小村
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: JP2013179441A

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、素子搭載部材と、素子搭載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。素子搭載部材は、複数のＩＣ素子搭載パッドを有している。ＩＣ素子は、複数のＩＣ素子搭載パッドに電気的に接続されている。圧電振動素子は、素子搭載部材に搭載されておりＩＣ素子に電気的に接続されている。なお、複数のＩＣ素子搭載パッドは、素子搭載部材の矩形状の凹部の底面において凹部の対向する２つの辺に沿って並んで設けられている。また、複数のＩＣ素子搭載パッドは、並び方向に直交する方向に延在している。（下記特許文献１の図５を参照。）

特開２００９−１６９５０号公報

生産コストの低減等を目的に、ある特定の圧電デバイスにおいて、例えば異なるサイズを有するような異なる種類のＩＣ素子を利用できるようにしたいという課題があった。

本発明の一つの態様による圧電デバイスは、複数のＩＣ素子搭載パッドを有している素子搭載部材と、複数のＩＣ素子搭載パッドに電気的に接続されたＩＣ素子と、素子搭載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、を備えており、ＩＣ素子搭載パッドは、第１のＩＣ素子搭載パッドと、第２のＩＣ素子搭載パッドとからなり、第１のＩＣ素子搭載バッドは、圧電振動素子と電気的に接続しており、素子搭載部材の矩形状の凹部の底面における対向する２つの長辺に沿って長辺の中央部にそれぞれ一つずつ設けられており、第２のＩＣ素子搭載パッドは、各第１のＩＣ素子搭載パッドを挟むように長辺に沿って二つずつ計四つ設けられており、且つそれぞれの第２のＩＣ素子搭載パッドは、各第２のＩＣ素子搭載パッドに近傍した凹部の底面の短辺に向かって長辺に対し平行に延在して設けられており、素子搭載部材の矩形状の凹部の底面には、それぞれの第１のＩＣ素子搭載パッドと各個に電気的に接続した一対のモニター端子が設けられており、このモニター端子は、対向する２つの第１のＩＣ素子搭載パッド１１３に挟まれるような位置に凹部の長辺方向に並んで設けられている、ことを特徴とする。

本発明の一つの態様による圧電デバイスにおいて、複数のＩＣ素子搭載パッドのうち第２のＩＣ素子搭載パッドが、複数のＩＣ素子搭載パッドの並び方向に延在していることによって、ある特定の圧電デバイスにおいて、例えば異なるサイズを有するような異なる種類のＩＣ素子を利用することができ、生産コストを低減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下面図である。図１に示された圧電デバイスにおけるＩＣ素子を示す下面図である。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下面図である。図３に示されたＩＣ素子とは異なる種類のＩＣ素子を示す下面図である。図５に示されたＩＣ素子の電気的な接続の例を示す下面図である。

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、素子搭載部材１１０と、素子搭載部材１１０に搭載されたＩＣ素子１２０と、素子搭載部材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。

素子搭載部材１１０は、基板部１１０ａと基板部１１０ａの下面に設けられた第１の枠部１１０ｂと基板部１１０ａの上面に設けられた第２の枠部１１０ｃとからなる絶縁基体と、基板部１１０ａの下面に設けられた複数のＩＣ素子搭載パッド１１３および一対のモニター端子１１４と、第１の枠部１１０ｂの下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、素子搭載部材１１０の下面の凹部を第１の凹部Ｋ１、上面の凹部を第２の凹部Ｋ２とする。なお、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１１０ａと第１の枠部１１０ｂと第２の枠部１１０ｃ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１１０ａは、例えば、図１および図２に示されているように、矩形の平板状である。第１の枠部１１０ｂは、基板部１１０ａの下面の縁部に沿って設けられている。また、第２の枠部１１０ｃは、基板部１１０ａの上面の縁部に沿って設けられている。

複数のＩＣ素子搭載パッド１１３は、第１の凹部Ｋ１の底面に設けられている。なお、図２において、複数のＩＣ素子搭載パッド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素子搭載パッド１１３ａ〜１１３ｆは、第１の凹部Ｋ１の上辺および下辺に沿って並んで配置されている。

複数のＩＣ素子搭載パッド１１３は、第１のＩＣ素子搭載パッド１１３ａおよび１１３ｂと、第２のＩＣ素子搭載パッド１１３ｃ〜１１３ｆを含んでいる。第１のＩＣ素子搭載パッド１１３ａおよび１１３ｂは、複数のＩＣ素子搭載パッド１１３ａ〜１１３ｆの並び方向の中央部に配置されており、第２のＩＣ素子搭載パッド１１３ｃ〜１１３ｆは、第１のＩＣ素子搭載パッド１１３ａおよび１１３ｂの横に配置されており、複数のＩＣ素子搭載パッド１１３の並び方向に延在している。ここで、複数のＩＣ素子搭載パッド１１３の並び方向とは、図２において、仮想のＸ軸方向であり、長方形状の圧電デバイス１００の長辺方向である。

複数のＩＣ素子搭載パッド１１３のそれぞれは、例えば、第１の入力パッド１１３ａ、第２の入力パッド１１３ｂ、出力パッド１１３ｃ、接地パッド１１３ｄ、制御パッド１１３ｅおよび電源パッド１１３ｆである。

以下、ＩＣ素子搭載パッド１１３ａおよび１１３ｂを、第１のＩＣ素子搭載パッド１１３ａおよび１１３ｂというか、または、第１の入力パッド１１３ａおよび第２の入力パッド１１３ｂともいう。また、ＩＣ素子搭載パッド１１３ｂ〜１１３ｆを、第２のＩＣ素子搭載パッド１１３ｃ〜１１３ｆというか、または、出力パッド１１３ｃ、接地パッド１１３ｄ、制御パッド１１３ｅおよび電源パッド１１３ｆともいう。

第１の入力パッド１１３ａおよび第２の入力パッド１１３ｂは、モニター端子１１４の一部の領域であり、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。出力パッド１１３ｃ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。接地パッド１１３ｄ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。制御パッド１１３ｅ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。電源パッド１１３ｆ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。

一対のモニター端子１１４は、複数のＩＣ素子搭載パッド１１３の並び方向にそって配置されており、複数のＩＣ素子搭載パッド１１３に挟まれるように設けられている。一対のモニター端子１１４は、上述のように第１の入力パッド１１３ａおよび第２の入力パッド１１３ｂを有している。一対のモニター端子１１４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によって素子搭載部材１１０の複数のＩＣ素子搭載パッド１１３に電気的に接続されている。ＩＣ素子１２０は、例えば一般的に２５２０サイズ（すなわち、長辺寸法が２．５ｍｍ、短辺寸法が２．０ｍｍ）の圧電デバイスに用いられるものである。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の長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、出力電極１２１ｃ、接地電極１２１ｄ、制御電極１２１ｅおよび電源電極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。出力電極１２１ｃは、バンプ１２２を介して出力パッド１１３ｃに電気的に接続されており、出力信号が出力される。接地電極１２１ｄは、バンプ１２２を介して接地パッド１１３ｄに電気的に接続されており、接地電圧が印加される。制御電極１２１ｅ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。電源電極１２１ｆ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。

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。ＩＣ素子１２０は、上述のように例えば一般的に２５２０サイズの圧電デバイスに用いられるような比較的大きいものである。したがって、ＩＣ素子１２０の出力電極１２１ｃ、接地電極１２１ｄ、制御電極１２１ｅおよび電源電極１２１ｆは、複数のＩＣ素子搭載パッド１１３ａ〜１１３ｆの並び方向に延在している出力パッド１１３ｃ、接地パッド１１３ｄ、制御パッド１１３ｅおよび電源パッド１１３ｆにおいて、第１の凹部Ｋ１の短辺に近い領域に位置している。

次に、ＩＣ素子１２０に替えて、ＩＣ素子１２０から一段階だけ小型化されたＩＣ素子１５０が搭載される例について、図５および図６を参照して説明する。ＩＣ素子１５０は、例えば一般的に２０１６サイズ（すなわち、長辺寸法が２．０ｍｍ、短辺寸法が１．６ｍｍ）の圧電デバイスに用いられるものである。図５に示されているように、ＩＣ素子１５０は、複数の電極１５１を有している。図５において、複数の電極１５１は、ＩＣ素子１５０の一部を透過した状態で破線によって示されている。図５において、複数の電極１５１は、符号１５１の後にアルファベットのａ〜ｆを付して１５１ａ〜１５１ｆとして示されている。複数の電極１５１ａ〜１５１ｆは、ＩＣ素子１５０の短辺に沿って設けられている。

ここで、複数の電極１５１ａ〜１５１ｆの例について説明する。複数の電極１５１は、例えば、第１の入力電極１５１ａ、第２の入力電極１５１ｂ、出力電極１５１ｃ、接地電極１５１ｄ、制御電極１５１ｅおよび電源電極１５１ｆである。

第１の入力電極１５１ａおよび第２の入力電極１５１ｂ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る。出力電極１５１ｃは、出力パッド１１３ｃに電気的に接続される、接地電極１５１ｄは、接地パッド１１３ｄに電気的に接続され、接地電圧が印加される。制御電極１５１ｅは、制御パッド１１３ｅに電気的に接続され、出力電極１５１ｃ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。電源電極１５１ｆは、電源パッド１１３ｆに電気的に接続され、電源電圧が印加される。

図６に示されているように、ＩＣ素子１５０は、その短辺が第１の凹部Ｋ１の長辺に沿ってその長辺が第１の凹部Ｋ１の短辺に平行になるように第１の凹部Ｋ１に設けられている。ＩＣ素子１５０は、上述のように例えば一般的に２０１６サイズの圧電デバイスに用いられるような比較的小さいものである。したがって、ＩＣ素子１５０の出力電極１５１ｃ、接地電極１５１ｄ、制御電極１５１ｅおよび電源電極１５１ｆは、複数のＩＣ素子搭載パッド１１３ａ〜１１３ｆの並び方向に延在している出力パッド１１３ｃ、接地パッド１１３ｄ、制御パッド１１３ｅおよび電源パッド１１３ｆにおいて、第１のＩＣ素子実装パッド１１３ａおよび１１３ｂに近い領域に位置している。

なお、圧電デバイスは、３２２５サイズから２５２０サイズへ、そして２５２０サイズから２０１６サイズへと小型化されている。３２２５サイズとは、長辺寸法が３．２ｍｍであり、短辺寸法が２．５ｍｍであることを示している。また、２５２０サイズとは、長辺寸法が２．５ｍｍであり、短辺寸法が２．０ｍｍであることを示している。また、２０１６サイズとは、長辺寸法が２．０ｍｍであり、短辺寸法が１．６ｍｍであることを示している。

このように、圧電デバイスの小型化は、ある圧電デバイスの短辺寸法が一段階小型化された圧電デバイスの長辺寸法となるように進められている。したがって、図３および図４を参照して例示的に説明した２５２０サイズの圧電デバイスに用いられるＩＣ素子１２０の短辺寸法が、図５および図６を参照して例示的に説明した２０１６サイズの圧電デバイスに用いられるＩＣ素子１５０の長辺寸法に一致する。これにより、図４および図６に示されているように、同じ素子搭載部材１１０が用いられた圧電デバイスにおいて、異なるサイズを有する異なる種類のＩＣ素子１２０および１５０を利用することが可能となる。

本実施形態の圧電デバイスにおいて、複数のＩＣ素子搭載パッド１１３ａ〜１１３ｆのうち第２のＩＣ素子搭載パッド１１３ｃ〜１１３ｆが、複数のＩＣ素子搭載パッド１１３ａ〜１１３ｆの並び方向に延在していることによって、ある特定の圧電デバイス１００において、例えば異なるサイズを有するような異なる種類のＩＣ素子１２０および１５０を利用することができ、生産コストを低減させることができる。

１００・・・圧電デバイス
１１０・・・素子搭載部材
１１０ａ・・・基板部
１１０ｂ・・・第１の枠部
１１０ｃ・・・第２の枠部
１１３・・・ＩＣ素子搭載パッド
１１４・・・モニター端子
１１６・・・外部端子
１２０・・・ＩＣ素子
１２１・・・電極
１２２・・・バンプ
１３０・・・圧電振動素子
１４０・・・蓋部材
１５０・・・ＩＣ素子
Ｋ１・・・第１の凹部
Ｋ２・・・第２の凹部

Claims

複数のＩＣ素子搭載パッドを有している素子搭載部材と、
前記複数のＩＣ素子搭載パッドに電気的に接続されたＩＣ素子と、
前記素子搭載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ＩＣ素子搭載パッドは、第１のＩＣ素子搭載パッドと、第２のＩＣ素子搭載パッドとからなり、
前記第１のＩＣ素子搭載バッドは、前記圧電振動素子と電気的に接続しており、前記素子搭載部材の矩形状の凹部の底面における対向する２つの長辺に沿って前記長辺の中央部にそれぞれ一つずつ設けられており、
前記第２のＩＣ素子搭載パッドは、各前記第１のＩＣ素子搭載パッドを挟むように前記長辺に沿って二つずつ計四つ設けられており、且つそれぞれの前記第２のＩＣ素子搭載パッドは、各前記第２のＩＣ素子搭載パッドに近傍した前記凹部の底面の短辺に向かって前記長辺に対し平行に延在して設けられており、
前記素子搭載部材の矩形状の凹部の底面には、それぞれの前記第１のＩＣ素子搭載パッドと各個に電気的に接続した一対のモニター端子が設けられており、
前記モニター端子は、対向する２つの前記第１のＩＣ素子搭載パッド１１３に挟まれるような位置に前記凹部の長辺方向に並んで設けられている、
ことを特徴とする圧電デバイス。