JP6166030B2 - 圧電デバイス - Google Patents

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。

素子搭載部材は、四隅部に設けられた外部端子を有している。また、素子搭載部材は、集積回路素子が搭載される複数の集積回路素子搭載パッドと一対のモニタ端子とを有している。

複数の集積回路素子搭載パッドは、例えば素子搭載部材の中央部に２行×３列の行列状に６個設けられている。また、複数の集積回路素子搭載パッドは、集積回路素子の複数の接続端子に対向する位置に設けられている。また、複数の集積回路素子搭載パッドは、例えば半田等のバンプによって、集積回路素子の複数の接続端子に電気的に接続されている。また、複数の集積回路素子搭載パッドの両側には、圧電素子の電気特性を測定するための一対のモニタ端子が設けられている。

特開２０１１−２１１４４９号公報

しかしながら、従来の圧電デバイスは、圧電デバイスを外部基板に実装する際に外部端子上の半田が半田量過多などにより一対のモニタ端子上にはみ出し、外部端子とモニタ端子間が半田ブリッジにより短絡することがあった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、外部基板に実装する際に外部端子とモニタ端子間の半田ブリッジによる短絡を防止することが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、素子搭載部材と、素子搭載部材の外底面に設けられている外部端子と、素子搭載部材に搭載されている圧電素子と、素子搭載部材の表面に設けられている集積回路素子搭載パッドと、集積回路素子搭載パッドの両側に設けられており、圧電素子に接続されているモニタ端子と、集積回路素子搭載パッドにバンプによって電気的に接続されている集積回路素子と、集積回路素子搭載パッドと集積回路素子との間に充填されているアンダーフィル樹脂とを備えており、モニタ端子は、集積回路素子搭載パッドを間に挟むように一対で、且つ集積回路素子を搭載した後も集積回路素子と平面視で重ならない位置に設けられており、アンダーフィル樹脂が、モニタ端子上まで拡がって形成されており、モニタ端子は、前記アンダーフィル樹脂によって覆われていない部分を有している。

本発明の一つの態様による圧電デバイスは、アンダーフィル樹脂がモニタ端子上まで拡がって形成されていることによって、外部端子上の半田がモニタ端子上にはみ出すことにより生じる外部端子とモニタ端子間の半田ブリッジによる短絡をアンダーフィル樹脂により防止することができる。

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アンダーフィル樹脂の塗布例を示す下面図である。 図１に示された圧電デバイスのアンダーフィル樹脂の別の塗布例を示す下面図である。 図３に示された圧電デバイスにおいてアンダーフィル樹脂の塗布方法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と、圧電素子１３０およびアンダーフィル樹脂１５０とを含んでいる。なお、図１は、図２に示されている圧電デバイス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に示されているように、基板部１１１ａと基板部１１１ａの下面に設けられた第１の枠部１１１ｂと基板部１１１ａの上面に設けられた第２の枠部１１１ｃとからなる絶縁基体１１１と、基板部１１１ａの下面に設けられた複数の集積回路素子搭載パッド１１３と、一対のモニタ端子１１４および第１の枠部１１１ｂの下面の四隅部に設けられた外部端子１１６とを含んでいる。ここで、素子搭載部材１１０の下面の凹部空間を第１の凹部空間Ｋ１、上面の凹部空間を第２の凹部空間Ｋ２とする。素子搭載部材１１０を構成する基板部１１１ａと第１の枠部１１１ｂと第２の枠部１１１ｃ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。

また、基板部１１１ａは、例えば、図２、図３に示されているように、矩形の平板状である。第１の枠部１１１ｂは、基板部１１１ａの下面の縁部に沿って設けられており、基板部１１１ａとで第１の凹部空間Ｋ１が形成されている。また、第２の枠部１１１ｃは、基板部１１１ａの上面の縁部に沿って設けられており、基板部１１１ａとで第２の凹部空間Ｋ２が形成されている。

外部端子１１６は、例えば、図２、図３に示されているように、素子搭載部材１１０の一方の第１の凹部空間Ｋ１を形成する第１の枠部１１１ｂの四隅部に１個ずつ４個設けられている。外部端子１１６は、例えば、制御端子１１６ａ、ＧＮＤ端子１１６ｂ、出力端子１１６ｃ、電源端子１１６ｄとして機能する端子が設けられている。

素子搭載部材１１０は、図２、図３に示されているように、基板部１１１ａの下面に集積回路素子１２０が搭載される複数の集積回路素子搭載パッド１１３と一対のモニタ端子１１４とが設けられている。

集積回路素子１２０が搭載される複数の集積回路素子搭載パッド１１３は、図１に示されているように、例えば、半田等のバンプ１２２によって、集積回路素子１２０が有する接続端子１２１と電気的に接続されている。また、例えば、複数の集積回路素子搭載パッド１１３のうちの所定の２つは、一対のモニタ端子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つの集積回路素子搭載パッド１１３は、第１の枠部１１１ｂの四隅部に設けられた外部端子１１６と電気的に接続されている。

また、複数の集積回路素子搭載パッド１１３は、図２、図３に示されているように、集積回路素子１２０の複数の接続端子１２１と対向する位置に設けられている。接続端子１２１は、図２、図３に示されているように、第１の枠部１１１ｂの四隅部の外部端子１１６のうち制御端子１１６ａに接続される制御接続端子１２１ａと、ＧＮＤ端子１１６ｂに接続されるＧＮＤ接続端子１２１ｂと、出力端子１１６ｃに接続される出力接続端子１２１ｃと、電源端子１１６ｄに接続される電源接続端子１２１ｄと、一対のモニタ端子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。なお、複数の接続端子１２１のそれぞれは、符号１２１の後にアルファベットを付して例えば１２１ａ、１２１ｂ等のように示されている。同様に、複数の外部端子１１６も、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。

一対のモニタ端子１１４は、例えば、図２、図３に示されているように、第１の凹部空間Ｋ１の底面に２個設けられている。一対のモニタ端子１１４は、複数の集積回路素子搭載パッド１１３を間に挟み、且つ集積回路素子１２０を搭載した後も集積回路素子１２０と平面視で重ならない位置に設けられている。また、例えば、２個一対のモニタ端子１１４は、所定の２つの集積回路素子１２０が搭載される集積回路素子搭載パッド１１３と圧電素子１３０と電気的に接続されている。

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の他方の第２の凹部空間Ｋ２は、第２の枠部１１１ｃと蓋部材１４０とで気密封止されている。

アンダーフィル樹脂１５０は、図２に示されているように、集積回路素子１２０と基板部１１１ａの複数の集積回路素子搭載パッド１１３との間と一対のモニタ端子１１４を完全に覆うように形成されている。

本実施形態の圧電デバイス１００は、図１〜図３に示されているように、複数の集積回路素子搭載パッド１１３にバンプ１２２を介して搭載されている集積回路素子１２０と、複数の集積回路素子搭載パッド１１３と集積回路素子１２０との間に充填されているアンダーフィル樹脂１５０とを備えており、アンダーフィル樹脂１５０が一対のモニタ端子１１４上まで拡がって形成されている。これにより、本実施形態の圧電デバイス１００は、圧電デバイス１００を外部基板に実装する際に、外部端子１１６上の半田が一対のモニタ端子１１４上にはみ出すことにより生じる外部端子１１６と一対のモニタ端子１１４間の半田ブリッジによる短絡をアンダーフィル樹脂１５０により防止することができる。

ここで、本実施形態の圧電デバイス１００において、アンダーフィル樹脂１５０の塗布形成は、まず、集積回路素子１２０と複数の集積回路素子搭載パッド１１３との間にアンダーフィル樹脂１５０を充填し、次に、アンダーフィル樹脂１５０を追加注入することにより、アンダーフィル樹脂１５０が一対のモニタ端子１１４の全体に拡がるまで形成される。ここで、アンダーフィル樹脂１５０は、集積回路素子１２０と第１の枠部１１１ｂとの隙間からノズルなどにより注入される。その後、アンダーフィル樹脂１５０は、リフロー炉などの過熱炉により硬化されることで一対のモニタ端子１１４の全体を半田ブリッジによる短絡を防止できる状態とすることができる。

以上のように、本発明の実施形態による圧電デバイス１００は、アンダーフィル樹脂１５０が、一対のモニタ端子１１４上まで拡がって形成されていることによって、外部端子１１６上の半田が一対のモニタ端子１１４上にはみ出してもアンダーフィル樹脂１５０により、外部端子１１６と一対のモニタ端子１１４間の半田ブリッジによる短絡を防止することができる。

また、本発明の他の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、一対のモニタ端子１１４にアンダーフィル樹脂１５０が部分的に拡がらない箇所を設けられていても良い。これにより、一対のモニタ端子１１４のアンダーフィル樹脂１５０が部分的に拡がらない箇所により圧電素子１３０の電気特性を確認することができる。

また、本発明の他の実施形態の圧電デバイス１００おいては、図３に示されているように、一対のモニタ端子１１４のアンダーフィル樹脂１５０の部分的に拡がらない箇所が一対のモニタ端子１１４の集積回路素子１３０側に設けられている。これにより、アンダーフィル樹脂１５０が、第１の枠部１１１ｂの四隅部の外部端子１１６と接近する一対のモニタ端子１１４側を覆うことになるので、外部端子１１６からの半田のはみ出しにより生じる一対のモニタ端子１１４と外部端子１１６間の半田ブリッジによる短絡を確実に防止することができる。

以下、本発明の他の実施形態の圧電デバイス１００におけるアンダーフィル樹脂１５０の塗布方法について図４を参照して説明する。

図４は、本発明の他の実施形態の圧電デバイス１００において、ノズル１６０を用いてアンダーフィル樹脂１５０を塗布する例を示している。アンダーフィル樹脂１５０は、まず、集積回路素子１２０と第１の枠部１１１ｂとの隙間からノズルなどにより、集積回路素子１２０と複数の集積回路素子搭載パッド１１３との間を充填し、次に、図４に示されているように、ノズル１６０を第１の枠部１１１ｂの四隅部に形成された外部端子１１６の側壁に接触させて、第１の枠部１１６を沿うようにアンダーフィル樹脂１５０を注入することで形成される。

すなわち、アンダーフィル樹脂１５０は、第１の枠部１１６を沿うように、図４の矢印の方向に注入される。その後、本発明の他の実施形態の圧電デバイス１００は、リフロー炉などの過熱炉により硬化されることで、一対のモニタ端子１１４上にアンダーフィル樹脂１５０が部分的に拡がらない箇所が形成される。尚、図４は、集積回路素子１２０と第１の枠部１１１ｂとの隙間からノズルなどにより、集積回路素子１２０と複数の集積回路素子搭載パッド１１３との間をアンダーフィル樹脂１５０で充填した後の状態を示している。

また、前述の実施形態以外にも、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、前述の実施形態に示した圧電デバイス１００の第２の凹部空間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
１１１・・・絶縁基体
１１１ａ・・・基板部
１１１ｂ・・・第１の枠部
１１１ｃ・・・第２の枠部
１１３・・・集積回路素子搭載パッド
１１４・・・モニタ端子
１１６・・・外部端子
１１６ａ・・・制御端子
１１６ｂ・・・ＧＮＤ端子
１１６ｃ・・・出力端子
１１６ｄ・・・電源端子
１２０・・・集積回路素子
１２１・・・接続端子
１２１ａ・・・制御接続端子
１２１ｂ・・・ＧＮＤ接続端子
１２１ｃ・・・出力接続端子
１２１ｄ・・・電源接続端子
１２１ｅ・・・測定用接続端子
１２１ｆ・・・測定用接続端子
１２２・・・バンプ
１３０・・・圧電素子
１４０・・・蓋部材
１５０・・・アンダーフィル樹脂
１６０・・・ノズル
Ｋ１・・・第１の凹部空間
Ｋ２・・・第２の凹部空間

Claims (1)

1. 絶縁基体と、前記絶縁基体の下面における周囲領域に設けられている外部端子と、前記絶縁基体の前記下面の前記周囲領域の内側にある中央領域に設けられている集積回路素子搭載パッドおよびモニタ端子とを有する素子搭載部材と、
   前記素子搭載部材の上面に搭載されている圧電素子と、
   前記素子搭載部材の下面に搭載されており、前記集積回路素子搭載パッドに電気的に接続されている集積回路素子と、
   前記集積回路素子搭載パッドが設けられた前記絶縁基体の下面と、前記集積回路素子の前記絶縁基体側を向いた面との間に充填されているアンダーフィル樹脂と、
   を備えており、
   前記モニタ端子は、前記集積回路素子搭載パッドを間に挟むように一対で、且つ前記集積回路素子を搭載した後も前記集積回路素子と平面視で重ならない位置に設けられており、
   前記アンダーフィル樹脂が、前記モニタ端子上まで拡がって形成されており、
   前記モニタ端子は、前記アンダーフィル樹脂によって覆われていない部分を有している
   ことを特徴とする圧電デバイス。

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