JP6155617B2 - 電子デバイス、電子機器および移動体 - Google Patents
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例えば、特許文献1に記載の電子デバイスのパッケージは、凹部を有するパッケージベースと、そのパッケージベースの凹部の開口を覆ってパッケージベースに接合されたリッドとを有する。
そして、かかるパッケージでは、リッドが単なる板材で構成されている。
このような状況下では、リッドが単なる板材で構成されていると、例えば、電子デバイスをプリント基板に実装する際に、リッドをパッケージベース側に押圧した場合、リッドが撓んでパッケージ内部の電子部品に接触して損傷させてしまうという問題がある。
[適用例1]
本発明の電子デバイスは、電子部品と、
前記電子部品を収納する凹部を有するベースと、
前記凹部を覆うように前記ベースと接合部で接合され、平面視で、第1方向に沿って延びる1対の第1辺、前記第1方向に交差する第2方向に沿って延在する1対の第2辺、および前記接合部と重なる位置で少なくとも前記各第1辺または前記各第2辺に沿っていて前記接合部に囲まれる領域よりも厚さが厚い肉厚部、を有する蓋体と、
を備え、
前記蓋体の前記第1辺と前記第2辺とで形成されている角部の厚さは、前記肉厚部の厚さよりも薄いことを特徴とする。
また、蓋体の角部の厚さが肉厚部の厚さよりも薄いことにより、蓋体に不本意な応力が作用したときの蓋体の影響(例えば変形)を防止または抑制することができる。
本発明の電子デバイスでは、前記各第1辺の長さは、前記各第2辺の長さよりも長くなっており、
前記肉厚部は、前記各第1辺に沿って設けられている第1部分を有することが好ましい。
これにより、蓋体の撓みやすい方向での曲げ剛性を効果的に高めることができる。
[適用例3]
本発明の電子デバイスでは、前記第1部分の長さは、前記各第1辺の長さに対して1/2以上であることが好ましい。
これにより、蓋体の撓みやすい方向での曲げ剛性をより効果的に高めることができる。
本発明の電子デバイスでは、前記蓋体の前記各角部の厚さは、平面視で前記接合部に囲まれる領域よりも厚いことが好ましい。
これにより、蓋体の曲げ剛性をより高めるとともに、蓋体に不本意な応力が作用したときの蓋体への影響(例えば変形)を防止または抑制することができる。
本発明の電子デバイスでは、前記肉厚部の厚さをT1とし、前記蓋体の中央部の厚さをT2としたとき、
T1/T2は、1.05以上2.00以下の範囲であることが好ましい。
これにより、蓋体全体の薄肉化を図りつつ、蓋体の曲げ剛性を優れたものとすることができる。
本発明の電子デバイスでは、前記蓋体の厚さ方向からみた平面視で、前記肉厚部の幅をW1とし、前記肉厚部の厚さをT1としたとき、
W1/T1は、0.2以上2.0以下の範囲であることが好ましい。
これにより、蓋体全体の薄肉化を図りつつ、蓋体の曲げ剛性を優れたものとすることができる。
本発明の電子デバイスでは、前記肉厚部の厚さが前記角部に向かって漸次減少していることが好ましい。
これにより、肉厚部およびその近傍における応力集中を抑制することができる。
[適用例8]
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた電子機器を提供することができる。
[適用例9]
本発明の移動体は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた移動体を提供することができる。
<第1実施形態>
まず、本発明の第1実施形態を説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る電子デバイスを示す平面図、図2は、図1中のA−A線断面図、図3は、図1に示す電子デバイスが有する電子部品(振動素子)の平面図である。また、図4は、図1に示す電子デバイスが有する蓋体を説明するための平面図、図5は、図4中のB−B線断面における部分拡大図、図6は、図4中のC−C線断面における部分拡大図である。なお、以下では、説明の便宜上、図2中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。
図1および図2に示すように、電子デバイス100は、パッケージ110と、パッケージ110内に収容された電子部品としての振動素子190とを有している。
1−1.振動素子
図3(a)、(b)に示すように、振動素子190は、平面視形状が長方形(矩形)の板状をなす圧電基板191と、圧電基板191の表面に形成された導電性の1対の導体層193、195とを有している。なお、図3(a)は、振動素子190を上方から見た平面図であり、同図(b)は、振動素子190を上方から見た透過図(平面図)である。
本実施形態では、圧電基板191としてATカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶素板を用いている。なお、ATカットとは、水晶の結晶軸であるX軸とZ軸とを含む平面(Y面)をX軸回りにZ軸から反時計方向に約35度15分程度回転させて得られる主面(X軸とZ’軸とを含む主面)を有するように切り出すことを言う。
また、圧電基板191は、その長手方向が水晶の結晶軸であるX軸と一致している。
一方、導体層195は、圧電基板191の下面に形成された励振電極195aと、圧電基板191の下面に形成されたボンディングパッド195bと、励振電極195aおよびボンディングパッド195bを電気的に接続する配線195cとを有している。
また、ボンディングパッド193b、195bは、圧電基板191の下面の図3中右側の端部に互いに離間して形成されている。
なお、導体層193、195の構成は、上述した構成に限定されない。例えば、下地層を省略してもよいし、導体層193、195の構成材料を上述した金属以外の導電性を有する材料(例えば、銀(Ag)、銅(Cu)、タングステン(W)、モリブテン(Mo)等の各種金属材料)としてもよい。
図1および図2に示すように、パッケージ110は、上面に開放する凹部121を有するベース120と、凹部121の開口を塞ぐリッド130(蓋体)とを有している。このようなパッケージ110では、リッド130により塞がれた凹部121の内側が前述した振動素子190を収納する収納空間Sとして機能する。
ベース120の構成材料としては、絶縁性を有していれば、特に限定されず、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物系セラミックス、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物系セラミックス、炭化珪素等の炭化物系セラミックス等の各種セラミックスなどを用いることができる。
メタライズ層170の構成材料としては、ろう材180との密着性を高めることができるものであれば、特に限定されないが、例えば、前述した接続電極141、151等の構成材料で挙げたような金属材料を用いることができる。
特に、リッド130には、その外周部に補強のための肉厚部133、134、135、136が設けられている(図4参照)。これにより、電子デバイス100の小型化・低背化を図りつつ、電子デバイス100の信頼性を優れたものとすることができる。なお、リッド130の肉厚部133、134、135、136については、後に詳述する。
そして、リッド130は、ろう材180とメタライズ層170との溶着によりベース120に接合されている。
ろう材180としては、特に限定されず、例えば、金ろう、銀ろうなどを用いることができるが、銀ろうを用いるのが好ましい。また、ろう材180の融点としては、特に限定されないが、例えば、800℃以上1000℃以下程度であるのが好ましい。
リッド130をベース120に対して接合する方法としては、特に限定されないが、本実施形態では、後述するように、リッド130をベース120上に載置した状態で、リッド130の縁部にレーザーを照射し、メタライズ層170およびろう材180を加熱、溶融させ、これにより、リッド130をベース120に接合する。
導電性接着剤161は、接続電極141とボンディングパッド193bとに接触して設けられており、これにより、接続電極141とボンディングパッド193bとを電気的に接続している。同様に、導電性接着剤162は、接続電極151とボンディングパッド195bとに接触して設けられており、これにより、接続電極151とボンディングパッド195bとを電気的に接続している。
図4に示すように、リッド130は、第1方向に沿って延びる1対の第1辺131a、131bと、第1方向に交差する第2方向に沿って延在する1対の第2辺131c、131dと、を有する形状をなしている。
ここで、1対の第1辺131a、131bは、互いに平行かつ等しい長さである。また、1対の第2辺131c、131dは、互いに平行かつ等しい長さである。
また、リッド130は、平面視にて、4つの角部132a、132b、132c、132dを有する。
そして、リッド130の外周部には、リッド130の中央部137(平面視で後述する接合部に囲まれる領域)および各角部132a、132b、132c、132dよりも厚さが厚い肉厚部133、134、135、136が設けられている。
なお、本実施形態では、肉厚部133、134が第1辺131a、131bに沿って連続的に形成され、また、肉厚部135、136は第2辺131c、131dに沿って連続的に形成されているが、本発明の「第1辺または第2辺に沿って」とは、第1辺または第2辺に沿って連続的に形成されている状態のみならず、第1辺または第2辺に沿って断続的に(不連続で)形成されている状態をも含む意味である。
前述したように、肉厚部133、134は、第1辺131a、131bに沿って設けられているため、リッド130の撓みやすい方向での曲げ剛性を効果的に高める(補強する)ことができる。
これにより、リッド130の撓みやすい方向での曲げ剛性をより効果的に高めることができる。
また、肉厚部135、136が第2辺131c、131dに沿って設けられているため、リッド130の様々な方向での曲げ剛性を効果的に高めることができる。
本実施形態では、肉厚部135、136は、第2辺131c、131dのほぼ全域(角部132a、132b、132c、132dを除く)にわたって設けられている。
図5に示すように、肉厚部133は、リッド130の上面(ベース120とは反対側の面)から突出している。これにより、肉厚部133の寸法精度に影響されずに、リッド130の平坦な面をベース120との接合面として用いることができる。その結果、リッド130とベース120とを高精度に接合することができる。
本実施形態では、肉厚部133の横断面形状は、リッド130の上面から突出した部分の幅が下側から上側に向けて漸次減少するように形成されている。また、肉厚部133は、リッド130の上面から突出した部分の表面が凸湾曲面となっている。これにより、肉厚部133およびその近傍における応力集中を抑制することができる。
これに対し、T1/T2が小さすぎると、肉厚部133の寸法精度によって、リッド130の肉厚部133による補強効果にバラツキが生じやすくなる。一方、T1/T2が大きすぎると、リッド130の肉厚部133による補強効果が必要以上に大きくなり、無駄となるだけでなく、低背化の妨げにもなる。
これに対し、W1/T1が小さすぎると、肉厚部133の厚さによっては、リッド130の肉厚部133による補強効果が小さくなる傾向を示す。一方、W1/T1が大きすぎると、中央部137を薄肉化したリッド130の平坦性を保ちつつ肉厚部133を形成することが難しい。
なお、リッド130とベース120との接合部とは、図5に示すように、ベース120とリッド130とが重なる方向の平面視(リッド130の厚さ方向の平面視)で、ベース120の側壁124とリッド130とが重なる領域であり、ろう材180が溶けることによってリッド130とベース120とが接合されている領域とは必ずしも一致しない。
また、図6に示すように、リッド130の角部132bの厚さT3は、前述した肉厚部133の厚さT1よりも薄い。これにより、リッド130に不本意な応力が作用したときのリッド130への影響(例えば変形)を防止または抑制することができる。
また、リッド130の角部132bの厚さT3は、リッド130の中央部の厚さT2よりも厚い。これにより、リッド130の曲げ剛性をより高めるとともに、リッド130に不本意な応力が作用したときのリッド130への影響(例えば変形)を防止または抑制することができる。
以上説明したような電子デバイス100は、リッド130の外周部に肉厚部133、134、135、136が設けられているので、小型化・低背化を図りつつ、優れた信頼性を発揮することができる。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
図7は、本発明の第2実施形態に係る電子デバイスが有する蓋体を説明するための平面図である。
以下、第2実施形態について、前述した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。
本実施形態は、リッド(蓋体)に設ける肉厚部の構成が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、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。
パッケージ110Aは、ベース120と、ベース120に接合されたリッド130Aとを有する。
リッド130Aには、その外周部に補強のための肉厚部133A、134Aが設けられている。
また、肉厚部133Aは、第1辺131aの中央部付近に設けられている。また、肉厚部134Aは、第1辺131bの中央部付近に設けられている。
そして、肉厚部133A、134Aの長さは、各第1辺131a、131bの長さに対して1/2以上となっている。
以上説明したような第2実施形態によっても、電子デバイス100Aの小型化・低背化を図りつつ、電子デバイス100Aの信頼性を優れたものとすることができる。
次に、本発明の第3実施形態を説明する。
図8は、本発明の第3実施形態に係る電子デバイスが有する蓋体を説明するための部分拡大断面図である。
以下、第3実施形態について、前述した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。
本実施形態の電子デバイス100Bは、パッケージ110Bを備える。
パッケージ110Bは、ベース120と、ベース120に接合されたリッド130Bとを有する。
肉厚部133B(第1部分)は、第1辺131aに沿って設けられている。
本実施形態では、肉厚部133Bの横断面形状は、リッド130Bの上面から突出した部分の幅が一定となっている。これにより、リッド130Bの肉厚部133Bによる補強効果を高めることができる。
なお、説明の便宜上、図示を省略しているが、リッド130Bの外周部には、第1辺131bおよび第2辺131c、131dに沿って、肉厚部133Bと同様の肉厚部が設けられている。
以上説明したような第3実施形態によっても、電子デバイス100Bの小型化・低背化を図りつつ、電子デバイス100Bの信頼性を優れたものとすることができる。
次いで、本発明の電子デバイスを適用した電子機器(本発明の電子機器)または移動体について、図9〜図12に基づき、詳細に説明する。
図9は、本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。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1000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、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する電子デバイス100が内蔵されている。
以上説明したような電子機器または移動体は、電子デバイス100または100’を備えるので、優れた信頼性を有する。
また、電子デバイスが有する電子部品としては、前述した振動素子190に限定されない。かかる電子部品としては、例えば、音叉型の水晶振動子、SAW共振器、角速度検出素子、加速度検出素子等であってもよい。また、電子デバイスが有するパッケージの収納空間内には、複数の電子部品が収納されていてもよい。この場合、複数の電子部品は、互いに異なっていてもよいし、互いに同じであってもよい。
また、電子デバイスのパッケージ内に収納される電子部品としては、振動素子に限定されず、パッケージ内に収納して用いるものであれば、振動素子やICチップに限定されず、各種電子部品を用いることができる。
Claims (9)
- 電子部品と、
前記電子部品を収納する凹部を有するベースと、
前記凹部を覆うように前記ベースと接合部で接合され、平面視で、第1方向に沿って延びる1対の第1辺、前記第1方向に交差する第2方向に沿って延在する1対の第2辺、および前記接合部と重なる位置で少なくとも前記各第1辺または前記各第2辺に沿っていて前記接合部に囲まれる領域よりも厚さが厚い肉厚部、を有する蓋体と、
を備え、
前記蓋体の前記第1辺と前記第2辺とで形成されている角部の厚さは、前記肉厚部の厚さよりも薄いことを特徴とする電子デバイス。 - 前記各第1辺の長さは、前記各第2辺の長さよりも長くなっており、
前記肉厚部は、前記各第1辺に沿って設けられている第1部分を有する請求項1に記載の電子デバイス。 - 前記第1部分の長さは、前記各第1辺の長さに対して1/2以上である請求項2に記載の電子デバイス。
- 前記蓋体の前記各角部の厚さは、平面視で前記接合部に囲まれる領域よりも厚い請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電子デバイス。
- 前記肉厚部の厚さをT1とし、前記蓋体の中央部の厚さをT2としたとき、
T1/T2は、1.05以上2.00以下の範囲である請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電子デバイス。 - 前記蓋体の厚さ方向からみた平面視で、前記肉厚部の幅をW1とし、前記肉厚部の厚さをT1としたとき、
W1/T1は、0.2以上2.0以下の範囲である請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電子デバイス。 - 前記肉厚部の厚さが前記角部に向かって漸次減少している請求項1ないし6のいずれか1項に記載の電子デバイス。
- 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする電子機器。
- 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする移動体。
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