JP6136349B2 - 電子デバイス、電子機器及び移動体 - Google Patents
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Description
これにより、上記圧電発振器は、セラミック積層板の凹所内底面に設けられている上記端子において、下層の電極パターンの厚みによってセラミックの層が部分的に持ち上がることで、下層の電極パターンと重なっている部分と重なっていない部分とで段差が生じることがある。
この結果、上記圧電発振器(電子デバイス)は、上記端子(ボンディングパッド)の平坦度が損なわれることから、上記端子のワイヤーボンディング性が悪化し、発振回路用IC(電子素子)とのボンディングワイヤーによる機械的及び電気的な接続の信頼性が低下する虞がある。
これにより、電子デバイスは、ボンディングパッドの平坦度が確保されることから、ボンディングワイヤーのボンディングパッドへのワイヤーボンディング性(以下、単にボンディング性ともいう)が向上し、ボンディングワイヤーを確実にボンディングパッドへ接続(固定)することができる。
この結果、電子デバイスは、ボンディングワイヤーによる電子素子とボンディングパッドとの機械的及び電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
これにより、電子デバイスは、積層基板の製造工程のばらつき(例えば、各層の積層位置ずれや、ボンディングパッド及び配線パターンの形成位置ずれなど)の許容範囲を拡大しつつ、ボンディングワイヤーのボンディングパッドへのボンディング性を向上させることができる。
これにより、電子デバイスは、積層基板の第2配線層の厚みによって絶縁層が部分的に持ち上がり、第1配線層に段差が生じやすくなることから、上記効果(ボンディングパッドの平坦度の確保によるボンディング性の向上)をより顕著に奏することができる。
本発明の或る形態に係る電子デバイスは、複数の前記ボンディングパッドが前記絶縁層の主面に設けられており、前記第2配線層の輪郭の一部は平面視で隣り合う前記ボンディングパッドの間に配置され、前記第2配線層の厚みにより前記絶縁層の前記主面に生じる段差が前記隣り合うボンディングパッドの間に位置していることを特徴とする。
また、本発明の或る形態に係る電子デバイスは、検出電極が形成された検出振動腕と、駆動電極が形成された駆動振動腕と、前記検出電極および前記駆動電極の少なくとも一方に電気的に接続された接続電極と、を有するセンサー素子と、前記積層基板に配置され、前記ボンディングパッドに電気的に接続された端子電極と、前記積層基板の前記端子電極と前記センサー素子の前記接続電極との間を電気的に接続し、前記ICチップの上方に位置する前記センサー素子を支持する金属箔と、を更に備えていることを特徴とする。
最初に、電子デバイスの一例としての物理量センサーについて説明する。
図1は、第1実施形態の物理量センサーの概略構成を示す模式平断面図である。図1(a)は、リッド(蓋)側から俯瞰した模式平面図であり、図1(b)は、図1(a)のA−A線での模式断面図であり、図1(c)は、図1(a)のB−B線での模式断面図である。
図2は、図1の要部拡大模式図である。図2(a)は、模式平面図であり、図2(b)は、図2(a)のC−C線での模式断面図である。
なお、以下の各模式平面図では、説明の便宜上、リッドなどの一部の構成要素を省略してある。また、以下の各模式図において、分かり易くするために、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。また、図中のX軸、Y軸、Z軸は、互いに直交する座標軸である。
パッケージベース31には、例えば、セラミックグリーンシートを成形して複数の絶縁層として積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、ガラスセラミック焼結体などのセラミック系の絶縁性材料が用いられている。なお、本実施形態では、絶縁層(31−1〜31−6)が6層、底部側(−Z側)からこの順で積層されている。
パッケージベース31の収容凹部31a及び収容凹部31bを覆うリッド32には、パッケージベース31と同材料、または、コバール、42アロイなどの金属が用いられている。
ICチップ10は、図示しない複数(ここでは16個)の接続端子が、パッケージベース31の絶縁層31−4と絶縁層31−5との間に設けられた第1配線層34の複数(ここでは16個)のボンディングパッド33に、ボンディングワイヤー40を介して機械的及び電気的に接続されている。なお、ボンディングワイヤー40には、例えば、Au(金)、Cu(銅)、Al(アルミニウム)などの線材が用いられている。
第1配線層34と第2配線層35との間には、絶縁層31−4が設けられ、第2配線層35の直下(−Z側)には、絶縁層31−3が積層されている。
第2配線層35に設けられた配線パターン36(第2配線層35)の輪郭36aは、平面視で第1配線層34のボンディングパッド33a,33b,33cと重ならない位置に配置されている。
また、第2配線層35に設けられた配線パターン36の輪郭36aの一部は、平面視で隣り合うボンディングパッド33a,33b間の略中間(W1=W/2またはW1≒W/2)に配置されている。
この結果、物理量センサー1は、ボンディングパッド33a,33b,33cの平坦度を確保することができる。
このことから、物理量センサー1は、ボンディングワイヤー40のボンディングパッド33a,33b,33cへのボンディング性が向上し、ボンディングワイヤー40を確実にボンディングパッド33a,33b,33cへ接続(固定)することができる。これにより、物理量センサー1は、ボンディングワイヤー40によるICチップ10とボンディングパッド33a,33b,33cとの機械的及び電気的な接続の信頼性を、下記の従来の構成より向上させることができる。
これにより、従来の構成の物理量センサー101では、ボンディングパッド33bに段差33b−1が生じることから、ボンディングパッド33bの平坦度が損なわれることになる。
これにより、従来の構成の物理量センサー101は、ボンディングワイヤー40によるICチップ10とボンディングパッド33bとの機械的及び電気的な接続の信頼性が低下する虞がある。
また、物理量センサー1は、絶縁層31−6と絶縁層31−5との間、絶縁層31−3と絶縁層31−2との間、絶縁層31−2と絶縁層31−1との間、及び絶縁層31−1の−Z側の面などにも配線層を有するが、説明の便宜上図示を省略してある。
なお、各配線層間は、導通ビア(スルーホールに金属または導電性を有する材料が充填された導通電極)や、キャスタレーション(絶縁層の端面に設けられた半スルーホール状の導通電極)によって接続されている。
センサー素子20は、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチング(ウエットエッチングまたはドライエッチング)により形成されている。なお、センサー素子20は、1枚の水晶ウエハーから複数個取りすることが可能である。
センサー素子20は、中心部分に位置する略矩形状の基部21と、基部21からY軸に沿って延伸された1対の検出用振動腕22と、検出用振動腕22と直交するように基部21からX軸に沿って延伸された1対の連結腕23と、各連結腕23の先端側からY軸に沿って延伸された各1対の駆動用振動腕24,25と、を備えている。
また、センサー素子20は、1対の検出用振動腕22に、図示しない検出電極が形成され、各1対の駆動用振動腕24,25に、図示しない駆動電極が形成されている。
センサー素子20の基部21の主面(Z軸と直交する面で、−Z側の面)21aには、上記各検出電極、各駆動電極から引き出された図示しない6個の接続電極が設けられている。
センサー基板50は、ポリイミドなどの樹脂からなる基板本体51と、基板本体51における収容凹部31bの底面側に積層されたCu(銅)などの金属箔からなるタブテープ52と、を備えている。
センサー基板50は、ICチップ10の上方(リッド32側)に位置する開口部の縁から、中央に向かって斜め上方に折り曲げられた複数(ここでは6つ)の帯状のタブテープ52が延設されている。
タブテープ52の先端は、センサー素子20の基部21の主面21aに設けられている接続電極に、図示しないバンプなどの接合部材を介して電気的に接続されている。
これにより、センサー素子20は、センサー基板50によって水平に(XY平面に平行に)支持されている。
センサー素子20は、1対の検出用振動腕22に形成された検出電極が、上記屈曲振動により発生した水晶の歪を電気信号として検出することで、Z軸回りの角速度ωを求めることができる。
パッケージベース31には、底部にパッケージ30の内部を気密に封止する封止部38が設けられている。
封止部38は、リッド32の接合後パッケージ30を反転させ、真空チャンバー内などの真空状態(真空度の高い状態)で、貫通孔38aに外底面39側から球状の封止材38bを投入し、レーザービームや電子ビームなどを照射して加熱溶融後、固化させることで貫通孔38aを閉塞し、パッケージ30の内部を真空状態で気密に封止する構成となっている。
この結果、物理量センサー1は、ボンディングワイヤー40によるICチップ10とボンディングパッド33との機械的及び電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
これにより、物理量センサー1は、パッケージベース31の製造工程のばらつき(例えば、絶縁層31−3、絶縁層31−4の積層位置ずれや、第1配線層34のボンディングパッド33及び第2配線層35の配線パターン36の形成位置ずれなど)の許容範囲を拡大しつつ、ボンディングワイヤー40のボンディングパッド33へのボンディング性を向上させることができる。
これにより、物理量センサー1は、パッケージベース31の第2配線層35の配線パターン36の厚みによって絶縁層31−4が部分的に持ち上がり、第1配線層34に段差31cが生じやすくなることから、上記効果(ボンディングパッド33の平坦度の確保によるボンディング性の向上)をより顕著に奏することができる。
また、センサー素子20は振動型以外のものであってもよい。
また、センサー素子20の振動の駆動方法や検出方法は、上述した圧電体の圧電効果を用いた圧電型によるものの他に、クーロン力を利用した静電型によるものや、磁力を利用したローレンツ型によるものなどであってもよい。
また、センサー素子20の検出軸(センシング軸)は、上述したセンサー素子20の主面21aに直交する軸(Z軸)のほかに、センサー素子20の主面21aに平行な軸(例えば、X軸、Y軸など)であってもよい。
これにより、電子デバイスとしては、上記実施形態の角速度を検出する物理量センサー1(ジャイロセンサーともいう)に限定されるものではなく、センサー素子として上記加速度感知素子を備えた加速度センサー、圧力感知素子を備えた圧力センサー、重量感知素子を備えた重量センサーなどでもよい。
また、電子デバイスとしては、センサー素子に代えて、圧電振動片(圧電振動子)を備えている圧電発振器であってもよい。
次に、上述した電子デバイスを備えている電子機器について説明する。
上述した物理量センサー1(ジャイロセンサー)、加速度センサー、圧力センサー、重量センサー、圧電発振器などの電子デバイスは、デジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ポインティングデバイス、ゲームコントローラー、携帯電話機、ヘッドマウントディスプレイなどの電子機器に、センシング機能を備えたセンサーデバイスや、基準クロックを発生するタイミングデバイスとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記実施形態で説明した効果が反映された信頼性に優れた電子機器を提供することができる。
以下、一例を挙げて説明する。
図4に示すように、携帯電話機200は、複数の操作ボタン202、受話口204及び送話口206を備え、操作ボタン202と受話口204との間には、表示部201が配置され、受話口204の裏側には、小型カメラ205が内蔵されている。
このような携帯電話機200には、物理量センサー1が内蔵されている。これにより、携帯電話機200は、小型薄型化を図りつつ、小型カメラ205を用いた写真撮影時の手振れが補正されるなど、優れた性能を発揮することができる。
次に、上述した電子デバイスを備えている移動体について説明する。
図5は、第3実施形態の移動体の一例としての自動車を示す模式斜視図である。
これによれば、自動車300は、上述した物理量センサー1を備えていることから、上記実施形態で説明した効果が反映され、信頼性が向上し優れた性能を発揮することができる。
また、自動車300は、電子デバイスとしての圧電発振器を、例えば、搭載されている各種電子制御式装置(例えば、電子制御式燃料噴射装置、電子制御式ABS装置、電子制御式一定速度走行装置など)の基準クロックを発生するタイミングデバイスとして好適に用いることができ、信頼性が向上し優れた性能を発揮することができる。
また、上記のように、本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、いうまでもない。従って、このような変形例は、すべて本発明の範囲に含まれる。例えば、絶縁層の積層数は、6層に限定されるものではなく、1層〜5層であってもよく7層以上であってもよい。
Claims (7)
- 電子素子と、
前記電子素子を搭載する積層基板と、を備え、
前記積層基板は、ボンディングワイヤーを介して前記電子素子と接続されるボンディングパッドが設けられている第1配線層と、
平面視で前記第1配線層と重なる第2配線層と、
前記第1配線層と前記第2配線層との間に設けられている絶縁層と、を有し、
前記第2配線層の輪郭が、平面視で前記ボンディングパッドと重ならない位置に配置されており、
複数の前記ボンディングパッドが前記絶縁層の主面に設けられており、
前記第2配線層の輪郭の一部は、平面視で隣り合う前記ボンディングパッドの間に配置され、前記第2配線層の厚みにより前記絶縁層の前記主面に生じる段差が前記隣り合うボンディングパッドの間に位置していることを特徴とする電子デバイス。 - 請求項1に記載の電子デバイスにおいて、
複数の前記ボンディングパッドが設けられており、
前記第2配線層の輪郭の一部は、平面視で隣り合う前記ボンディングパッド間の略中間に配置されていることを特徴とする電子デバイス。 - 請求項1または請求項2に記載の電子デバイスにおいて、
前記絶縁層は、セラミック系の材料を含むことを特徴とする電子デバイス。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の電子デバイスにおいて、
前記電子素子は、ICチップであることを特徴とする電子デバイス。 - 請求項4に記載の電子デバイスにおいて、
検出電極が形成された検出振動腕と、駆動電極が形成された駆動振動腕と、前記検出電極および前記駆動電極の少なくとも一方に電気的に接続された接続電極と、を有するセンサー素子と、
前記積層基板に配置され、前記ボンディングパッドに電気的に接続された端子電極と、
前記積層基板の前記端子電極と前記センサー素子の前記接続電極との間を電気的に接続し、前記ICチップの上方に位置する前記センサー素子を支持する金属箔と、
を更に備えていることを特徴とする電子デバイス。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする電子機器。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする移動体。
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