JP5955132B2

JP5955132B2 - 圧電デバイス

Info

Publication number: JP5955132B2
Application number: JP2012147461A
Authority: JP
Inventors: 友治恩田
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: JP2014011663A

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、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集積回路素子および圧電素子とを含んでいる。

従来の圧電デバイスにおいては、集積回路素子を搭載する下側凹部の底面に、集積回路素子を電気的に接続する複数の搭載パッドが設けられている。複数の搭載パッドには、圧電素子測定用パターンおよび出力用配線パターンが接続されている。

圧電素子測定用パターンは、圧電素子に電気的に接続されており、圧電素子の出力信号が印加される。出力用配線パターンは、集積回路素子の出力電極に電気的に接続されており、集積回路素子の出力信号（圧電デバイスの出力信号となる信号）を伝送する。

特開２０１１−２１１４４９号公報

しかしながら、従来の圧電デバイスは、集積回路素子が搭載された下側凹部の底面において、圧電素子測定用パターンと出力用配線パターンとの間に容量が付加されて、例えば出力用配線パターンによって伝送される出力信号の周波数が変動する可能性があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、圧電素子測定用パターンと出力用配線パターンとの間に容量を低減でき、出力信号の周波数変動を低減できる圧電デバイスを提供するものである。

本発明の一つの態様による圧電デバイスは、複数の搭載パッド、グランド用配線パターン、出力用配線パターンおよび一対の圧電素子測定用パターンが基板部の下面に設けられた素子搭載部材と、複数の搭載パッドに搭載された集積回路素子と、基板部の上面に設けられており、前記集積回路素子に電気的に接続された圧電素子とを含んでいる。グランド用配線パターン、出力用配線パターンおよび一対の圧電素子測定用パターンはそれぞれ異なる搭載パッドに接続されており、グランド用配線パターンが、一対の圧電素子測定用パターンの出力用配線パターンに近い方の圧電素子測定用パターンと、前記出力用配線パターンとの間に配置されており、グランド用配線パターンが、出力用配線パターンとの間だけでなく、出力用配線パターンとは反対側にも設けられており、圧電素子測定用パターンを３方向で囲むように配置されている。

本発明の一つの態様による圧電デバイスは、グランド用配線パターンを、一対の圧電素子測定用パターンの出力用配線パターンに近い方の圧電素子測定用パターンと出力用配線パターンとの間に配置することによって、圧電素子測定用パターンと出力用配線パターンとの間に電気的なシールド効果を得ることができ、出力用配線パターンに対する圧電素子測定用パターンの影響をグランド用配線パターンにより低減できる。したがって、出力用配線パターンによって伝送される出力信号の周波数変動が低減される。

本発明の実施形態に係る圧電デバイスを示した断面図である。図１に示された圧電デバイスの下面図である。図２に示された圧電デバイスにおいて集積回路素子を省略した図である。図３に示された圧電デバイスの変形例を示した図である。

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に示されているように、本発明の一つ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に搭載された集積回路素子１２０および圧電素子１３０とを含んでいる。なお、図１は、図２に示された圧電デバイス１００のＡ−Ａにおける断面図を示している。

素子搭載部材１１０は、図１、図２に示されているように、基板部１１０ａ、基板部１１０ａの下面に設けられた第１の枠部１１０ｂ、基板部１１０ａの上面に設けられた第２の枠部１１０ｃ、複数の搭載パッド１１３、一対の圧電素子測定用パターン１１４、複数の外部端子１１６、出力用配線パターン１１７、及びグランド用配線パターン１１８とを含んでいる。ここで、素子搭載部材１１０の下面の凹部空間を下側凹部Ｋ１、上面の凹部空間を上側凹部Ｋ２とする。素子搭載部材１１０を構成する基板部１１０ａと第１の枠部１１０ｂと第２の枠部１１０ｃとは、例えば、ガラス−セラミックス、アルミナセラミックス等のセラミック材料からなる。

基板部１１０ａは、例えば、図１、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おり、基板部１１０ａとで下側凹部Ｋ１が形成されている。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おり、基板部１１０ａとで上側凹部Ｋ２が形成されている。

基板部１１０ａの下面には、図２、図３に示されているように、集積回路素子１２０が搭載される複数の搭載パッド１１３、一対の圧電素子測定用パターン１１４、出力用配線パターン１１７、及びグランド用配線パターン１１８が配置されている。また、第１の枠部１１０ｂの下面の四隅部には、複数の外部端子１１６が配置されている。なお、複数の搭載パッド１１３のそれぞれは、符号１１３の後にアルファベットを付して例えば１１３ａ、１１３ｂ等のように示されている。また、複数の外部端子１１６のそれぞれは、符号１１６の後にアルファベットを付して例えば１１６ａ、１１６ｂ等のように示されている。

複数の搭載パッド１１３は、図１に示されているように、例えば、半田等の導電性接合材１２２によって、集積回路素子１２０が有する複数の接続端子１２１と電気的に接続されている。また、例えば、複数の搭載パッド１１３のうちの所定の２つは、一対の圧電素子測定用パターン１１４を介して圧電素子１３０と電気的に接続されている。また、例えば、残りの４つの搭載パッド１１３は、複数の外部端子１１６と電気的に接続されている。

一対の圧電素子測定用パターン１１４は、圧電素子１３０に電気的に接続されており、圧電素子１３０の出力信号が印加される。また、一対の圧電素子測定用パターン１１４は、図３に示されているように、複数の搭載パッド１１３ａ〜１１３ｆの両側に設けられ、下側凹部Ｋ１の長辺に平行な多角形状である。

複数の外部端子１１６は、例えば、図２に示されているように、素子搭載部材１１０の一方の下側凹部Ｋ１を形成する第１の枠部１１０ｂの四隅に１個ずつ４個設けられている。複数の外部端子１１６は、例えば、出力端子１１６ａ、ＧＮＤ端子１１６ｂ、制御端子１１６ｃ、電源端子１１６ｄとして機能する端子が含まれている。

集積回路素子１２０の複数の接続端子１２１は、図２に示されているように、複数の外部端子１１６のうち出力端子１１６ａに接続される出力接続端子１２１ａと、ＧＮＤ端子１１６ｂに接続されるＧＮＤ接続端子１２１ｂと、制御端子１１６ｃに接続される制御接続端子１２１ｃと、電源端子１１６ｄに接続される電源接続端子１２１ｄと、一対の圧電素子測定用パターン１１４に接続される測定用接続端子１２１ｅおよび１２１ｆとから構成される。

また、図３に示されているように、出力搭載パッド１１３ａは、集積回路素子１２０から出力された信号が印加され、出力用配線パターン１１７を介して出力端子１１６ａに電気的に接続されている。ＧＮＤ搭載パッド１１３ｂは、グランド用配線パターン１１８を介してＧＮＤ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。制御搭載パッド１１３ｃは、制御端子１１６ｃに電気的に接続されており、集積回路素子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１１３ｄは、電源端子１１６ｄに電気的に接続されており、電源電圧が印加される。測定用搭載パッド１１３ｅおよび１１３ｆは、圧電素子１３０に電気的に接続されており、集積回路素子１２０に入力される圧電素子１３０の出力信号が印加される。

また、圧電素子１３０は、所定の結晶軸でカットした圧電素板に外部からの変動電圧が一対の接続用電極と励振用電極を介して圧電素板に印加されると、所定の周波数で音叉振動を起こすようになっている。また、圧電素板としては、例えば音叉型の水晶が用いられる。また、圧電素子１３０が収容される素子搭載部材１１０の他方の上側凹部Ｋ２は、第２の枠部１１０ｃと蓋部材１４０とで気密封止されている

本実施形態の圧電デバイス１００は、図３に示されているように、グランド用配線パターン１１８が一対の圧電素子測定用パターン１１４の出力用配線パターン１１７に近い方の圧電素子測定用パターン１１４と出力用配線パターン１１７との間に配置されている。

グランド用配線パターン１１８は、図３に示されているように、基板部１１０ａの長辺方向に延び、一対の圧電素子測定用パターン１１４の出力用配線パターン１１７に近い方の一部を囲むように形成されている。

また、グランド用配線パターン１１８は、一端をＧＮＤ搭載パッド１１３ｂに接続され、他端をＧＮＤ端子１１６ｂに接続されている。ここで、ＧＮＤ搭載パッド１１３ｂは、図３に示されているように、集積回路素子１２０が搭載される基板部１１０ａの中央部において、基板部１１０ａの短辺方向における中央部に設けられている。

ＧＮＤ端子１１６ｂは、図３に示されているように、第１の枠部１１１ｂの短辺方向における他端側に設けられている。ここで、第１の枠部１１１ｂの短辺方向とは、図３において、仮想のＹ軸方向であり、一端側とは、仮想のＹ軸方向の下方向である。

出力用配線パターン１１７は、一端を出力搭載パッド１１３ａに接続され、他端を出力端子１１６ａに接続されている。また、出力用配線パターン１１７は、図３に示されているように、基板部１１０ａの長辺方向に延び、その一部が第１の枠部１１０ｂと重なる位置に配置されている。図３において、基板部１１０ａの長辺方向とは仮想のＸ軸方向である。

ここで、出力搭載パッド１１３ａは、図３に示されているように、集積回路素子１２０が搭載される基板部１１０ａの中央部において、基板部１１０ａの短辺方向における一端側に設けられている。図３において、基板部１１０ａの短辺方向とは仮想のＹ軸方向であり、一端側とは、仮想のＹ軸方向の上方向である。

出力端子１１６ａは、図３に示されているように、第１の枠部１１１ｂの短辺方向における一端側に設けられている。ここで、第１の枠部１１１ｂの短辺方向とは、図３において、仮想のＹ軸方向であり、一端側とは、仮想のＹ軸方向の上方向である。

本実施形態の圧電デバイス１００は、グランド用配線パターン１１８が一対の圧電素子測定用パターン１１４の出力用配線パターン１１７に近い方の圧電素子測定用パターン１１４と出力用配線パターン１１７との間に配置することによって、圧電素子測定用パターン１１４と出力用配線パターン１１７との間に電気的なシールド効果を得ることができる。よって、本実施形態の圧電デバイス１００は、出力用配線パターン１１７に対する圧電素子測定用パターン１１４の影響をグランド用配線パターン１１８により低減できる。したがって、出力用配線パターン１１７によって伝送される出力信号の周波数の変動を低減することができる。

また、図２、図３においては、グランド用配線パターン１１８と出力用配線パターン１１７を一対の圧電素子測定用パターン１１４が設けられている面と同一層に設けているが出力用配線パターン１１７を一対の圧電素子測定用パターン１１４と異なる層に設けても構わない。この場合も、出力用配線パターン１１７に対する圧電素子測定用パターン１１４の影響をグランド用配線パターン１１８により低減できる。

本実施形態の圧電デバイス１００におけるグランド用配線パターン１１８は、図３に示されているように、一対の圧電素子測定用パターン１１４の出力用配線パターン１１７に近い方を囲むように配置されている。本実施形態の圧電デバイス１００は、グランド用配線パターン１１８によって、出力用配線パターン１１７で伝送される出力信号が、圧電素子１３０の出力信号による影響を受けることを抑えることができ、さらに、安定した出力信号を得ることができる。

また、本実施形態の圧電デバイス１００の変形例として、グランド用配線パターン１１８は、図４に示されているように、基板部１１０ａの一対の圧電素子測定用パターン１１４の、出力用配線パターン１１７側だけでなく、出力用配線パターン１１７とは反対側でも圧電素子測定用パターン１１４を囲むように追加して配置しても構わない。この場合は、外部の他のデバイスによる影響を、グランド用配線パターン１１８により低減することができる。

また、前記した実施形態以外にも、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、前記実施形態に示した圧電デバイス１００の上側凹部Ｋ２に搭載される素子として、音叉型の圧電素子１３０を示したが、これに限定することなく、例えば、ＡＴカット振動素子や弾性表面波素子を用いても構わない。

１００・・・圧電デバイス
１１０・・・素子搭載部材
１１０ａ・・・基板部
１１０ｂ・・・第１の枠部
１１０ｃ・・・第２の枠部
１１３・・・搭載パッド
１１３ａ・・・出力搭載パッド
１１３ｂ・・・ＧＮＤ搭載パッド
１１３ｃ・・・制御搭載パッド
１１３ｄ・・・電源搭載パッド
１１３ｅ・・・測定用搭載パッド
１１３ｆ・・・測定用搭載パッド
１１４・・・圧電素子測定用パターン
１１６・・・外部端子
１１６ａ・・・出力端子
１１６ｂ・・・ＧＮＤ端子
１１６ｃ・・・制御端子
１１６ｄ・・・電源端子
１１７・・・出力用配線パターン
１１８・・・グランド用配線パターン
１２０・・・集積回路素子
１２１・・・接続端子
１２１ａ・・・出力接続端子
１２１ｂ・・・ＧＮＤ接続端子
１２１ｃ・・・制御接続端子
１２１ｄ・・・電源接続端子
１２１ｅ・・・測定用接続端子
１２１ｆ・・・測定用接続端子
１２２・・・導電性接合材
１３０・・・圧電素子
１４０・・・蓋部材
Ｋ１・・・下側凹部
Ｋ２・・・上側凹部

Claims

複数の搭載パッド、グランド用配線パターン、出力用配線パターンおよび一対の圧電素子測定用パターンが基板部の下面に設けられた素子搭載部材と、
前記複数の搭載パッドに搭載された集積回路素子と、
前記基板部の上面に設けられており、前記集積回路素子に電気的に接続された圧電素子と、
を備えており、
前記グランド用配線パターン、前記出力用配線パターンおよび前記一対の圧電素子測定用パターンはそれぞれ異なる前記搭載パッドに接続されており、
前記グランド用配線パターンが、前記一対の圧電素子測定用パターンの前記出力用配線パターンに近い方の前記圧電素子測定用パターンと、前記出力用配線パターンとの間に配置されており、
前記グランド用配線パターンが、前記出力用配線パターンとの間だけでなく、前記出力用配線パターンとは反対側にも設けられており、前記圧電素子測定用パターンを３方向で囲むように配置されている
ことを特徴とする圧電デバイス。