(57)【要約】      （修正有）【課題】小型で低価格な圧電デバイスの提供。【解決手段】半導体基板に少なくとも圧電振動片を制御するための回路が形成された圧電デバイス用集積回路１００において、前記集積回路１００の回路形成面には、圧電振動片と前記集積回路を接続するための圧電振動片接続用端子１０２が形成され、前記集積回路１００の回路形成面と対向する面には、前記半導体基板を貫通する貫通電極１０６によって前記圧電振動片接続用端子１０２と電気的に接続され、圧電振動片を搭載するための実装用端子１０５が形成されており、前記圧電振動片接続用端子１０２と前記実装用端子１０５は、前記集積回路形成面に鉛直な直線上にて互いに対向して配置される構成。【選択図】図１
2010087932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に少なくとも圧電振動片を制御するための回路が形成された圧電デバイス用集積回路において、
前記集積回路の回路形成面には、圧電振動片と前記集積回路を接続するための圧電振動片接続用端子が形成され、
前記集積回路の回路形成面と対向する面には、前記半導体基板を貫通する貫通電極によって前記圧電振動片接続用端子と電気的に接続され、圧電振動片を搭載するための実装用端子が形成されており、
前記圧電振動片接続用端子と前記実装用端子は、前記集積回路形成面に鉛直な直線上にて互いに対向して配置されることを特徴とする圧電デバイス用集積回路。
【請求項２】
前記圧電振動片接続用端子は、前記貫通電極の直径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス用集積回路。
【請求項３】
半導体基板に少なくとも圧電振動片を制御するための発振回路が形成された集積回路に圧電振動片を接続した圧電デバイスにおいて、
前記集積回路の回路形成面には、圧電振動片と前記集積回路を接続するための圧電振動片接続用端子が形成され、
前記集積回路の回路形成面と対向する面には、前記半導体基板を貫通する貫通電極によって前記圧電振動片接続用端子と電気的に接続され、圧電振動片を搭載するための実装用端子が形成され、
前記圧電振動片接続用端子と前記実装用端子は、前記集積回路形成面に鉛直な直線上にて互いに対向して配置されており、
前記実装用端子に圧電デバイスが搭載されてなることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項４】
前記圧電振動片接続用端子は、前記貫通電極の直径より大きいことを特徴とする請求項３に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記集積回路の回路形成面には、前記集積回路と接続された複数のユーザー電極接続用端子が形成され、前記集積回路上に前記集積回路と電気的に接続された配線と絶縁膜からなる配線層が形成されており、
前記配線層の所定の配線を介して前記複数のユーザー電極接続用端子のそれぞれ一つと接続された複数のユーザー電極が前記配線層上に形成され、
前記ユーザー電極と前記圧電振動片接続用端子は、前記集積回路の回路形成面と平行な平面に投影した場合に互いの影が重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
それぞれ接続された前記ユーザー電極接続用端子と前記ユーザー電極は、前記集積回路形成面に鉛直な直線上で互いに対向して配置されることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記集積回路の回路形成面には、前記集積回路と接続された複数の入出力電極接続用端子が形成され、前記集積回路上に前記集積回路と電気的に接続された配線と絶縁膜からなる配線層が形成されており、
前記配線層の所定の配線を介して前記複数の入出力電極接続用端子のそれぞれ一つと接続された複数の入出力電極が形成され、
前記複数の入出力電極それぞれ一つと接続された複数の配線は、前記集積回路の回路形成面と平行な平面に投影した場合に、それぞれの配線の影が重ならないことを特徴とする請求項３〜６のいずれか一つに記載の圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスに使用される集積回路、および圧電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電発振器等の圧電デバイスは、従来はセラミックスシートを積層したパッケージのキャビティに圧電振動子と制御用集積回路をそれぞれ装填した構造が一般的であったが、近年では、より一層の小型化および低価格化に対応するため、制御用集積回路に圧電振動子を直接的に固着しパッケージに装填した構成が提案されている。
【０００３】
この構成に使用される集積回路は、裏面に圧電振動子を搭載するための実装用端子と、集積回路面に圧電振動子接続用端子を有し、さらに前記実装用端子と接続用端子間で電気的導通をとるための貫通孔配線を備えている（例えば、特許文献１参照。）。
また前記構成の別の例として、集積回路の裏面に圧電振動子を搭載するキャビティを形成し、キャビティ内と集積回路面の間に配線を設けて、圧電振動子と集積回路との電気的導通をとることで圧電デバイスを構成する圧電発振器が開発されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１１７６９号
【特許文献２】特開２００４−２１４７８７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成の集積回路では、集積回路の回路形成面積を有効に使うため集積回路の回路形成面に形成された圧電振動子接続用端子が集積回路の外周（集積回路の各辺に沿った位置）に形成されるのが一般的であり、集積回路の一方の面に形成された圧電振動子実装用端子と、集積回路面の他方の面に形成された圧電振動子接続用端子との電気的導通をとるための配線が長くなり、デバイスを製造する際の工程およびコストが増大するという課題があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決し、小型で低価格な圧電デバイスの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
半導体基板に少なくとも圧電振動片を制御するための回路が形成された圧電デバイス用集積回路において、前記集積回路の回路形成面には、圧電振動片と前記集積回路を接続するための圧電振動片接続用端子が形成され、前記集積回路の回路形成面と対向する面には、前記半導体基板を貫通する貫通電極によって前記圧電振動片接続用端子と電気的に接続され、圧電振動片を搭載するための実装用端子が形成されており、前記圧電振動片接続用端子と前記実装用端子は、前記集積回路形成面に鉛直な直線上にて互いに対向して配置される圧電デバイス用集積回路とする。
【０００８】
さらに前記圧電振動片接続用端子は、前記貫通電極の直径より大きい圧電デバイス用集積回路とする。
【０００９】
半導体基板に少なくとも圧電振動片を制御するための発振回路が形成された集積回路に圧電振動片を接続した圧電デバイスにおいて、前記集積回路の回路形成面には、圧電振動片と前記集積回路を接続するための圧電振動片接続用端子が形成され、前記集積回路の回路形成面と対向する面には、前記半導体基板を貫通する貫通電極によって前記圧電振動片接続用端子と電気的に接続され、圧電振動片を搭載するための実装用端子が形成され、前記圧電振動片接続用端子と前記実装用端子は、前記集積回路形成面に鉛直な直線上にて互いに対向して配置されており、前記実装用端子に圧電デバイスが搭載されてなる圧電デバイスとする。
【００１０】
さらに前記圧電振動片接続用端子は、前記貫通電極の直径より大きい圧電デバイスとする。
【００１１】
さらに前記集積回路の回路形成面には、前記集積回路と接続された複数のユーザー電極接続用端子が形成され、前記集積回路上に前記集積回路と電気的に接続された配線と絶縁膜からなる配線層が形成されており、前記配線層の所定の配線を介して前記複数のユーザー電極接続用端子のそれぞれ一つと接続された複数のユーザー電極が前記配線層上に形成され、前記ユーザー電極と前記圧電振動片接続用端子は、前記集積回路の回路形成面と平行な平面に投影した場合に互いの影が重ならない位置に配置されている圧電デバイスとする。
【００１２】
さらに、それぞれ接続された前記ユーザー電極接続用端子と前記ユーザー電極は、前記集積回路形成面に鉛直な直線上で互いに対向して配置される圧電デバイスとする。
【００１３】
さらに、前記集積回路の回路形成面には、前記集積回路と接続された複数の入出力電極接続用端子が形成され、前記集積回路上に前記集積回路と電気的に接続された配線と絶縁膜からなる配線層が形成されており、前記配線層の所定の配線を介して前記複数の入出力電極接続用端子のそれぞれ一つと接続された複数の入出力電極が形成され、前記複数の入出力電極それぞれ一つと接続された複数の配線は、前記集積回路の回路形成面と平行な平面に投影した場合に、それぞれの配線の影が重ならない圧電デバイスとする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によって、圧電振動片接続用端子と圧電振動片実装用端子との接続を最短の経路によって接続することが可能になり、圧電デバイスの製造に要する工数およびコストを従来に比べ大幅に低減することができ小型で低価格な圧電デバイスを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
【００１６】
〔第１の実施形態：図１〕
図１は、第１の実施形態における集積回路を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１において１００は集積回路であり、集積回路１００は半導体基板の一方の面に圧電振動片を制御するための回路パターン１０１が形成され、回路パターン１０１には圧電振動片接続用端子１０２とユーザー電極接続用端子１０３、データ書込み電極接続用端子１０４が形成されている。また、集積回路１００の回路パターン１０１形成面と対向する面には、圧電振動片実装端子１０５が形成されており、圧電振動片接続用端子１０２と圧電振動片実装用端子１０５は半導体基板内を貫通する貫通電極１０６により電気的に接続されている。
ユーザー電極接続用端子１０３は、圧電デバイスを構成した際にユーザーが使用する電源や信号出力等の電極に接続するための端子である。またデータ書込み電極接続用端子１０４は、例えば圧電デバイスを温度補償型とした場合に温度補償データを集積回路に書き込む等の用途に利用され、圧電デバイスの性能向上のため集積回路内のメモリに製造過程でデータを書き込む必要がある場合に設けられる端子である。
【００１７】
従来の圧電デバイス用集積回路では圧電振動片接続用端子１０２は他の端子と同様、集積回路１００周辺部に配置されるが、本発明ではこの圧電振動片接続用端子１０２を、集積回路１００裏面に設けられた圧電振動片実装端子１０５の直下である集積回路１００のおおよそ中央に配置（圧電振動片接続用端子１０２と圧電振動片実装用端子１０５は集積回路１００の回路形成面に鉛直な直線上で互いに対向した位置に配置）しており、それぞれを貫通電極１０６により電気的に接続している。このような構成とすることにより、圧電振動片接続用端子１０２と圧電振動片実装用端子１０５との接続を最短の経路によって接続することが可能になり、圧電デバイス製造に要する工数およびコストを従来に比べ大幅に低減することが可能になる。また配線の本数を低減することで接続箇所も減りより高品質な圧電デバイスの提供が可能になる。ここで圧電振動片実装端子１０５は圧電振動片の大きさや形状によりその配置が決定されるものであり、本実施の形態では集積回路１００のおおよそ中央に位置しているが本発明はこれに限定されるものではなく、集積回路の表裏面にそれぞれ形成した圧電振動片接続用端子１０２と圧電振動片実装用端子１０５を最短経路で接続した構成とすれば良いことはいうまでもない。
【００１８】
〔第２の実施形態：図２、図３〕
図２は、第２の実施形態における圧電デバイスを説明する図である。図２において２００は半導体基板に回路パターンが形成された集積回路を、２０１はキャビティを、２０２は圧電振動片を、２０３は集積回路２００の回路パターンを、２０６は配線層を、２０７はユーザ電極を、２０８はリッドをそれぞれ表す。
【００１９】
本構成で実現できる圧電デバイスとしては、例えば圧電発振器や圧電センサー等のように圧電振動子とそれを制御する集積回路の組み合わせによって構成される製品であればどのようなものでも可能である。
キャビティ２０１は、圧電振動片２０２が収められるように集積回路２００の回路パターン２０３が形成された面と対向する面を化学的もしくは機械的に加工して作成したものである。また配線層２０６は回路パターン２０３上に絶縁膜を形成し、その中に電気的配線を施したものである。
圧電振動片接続用端子２０９を、圧電振動片実装端子２０４の直下に設け（圧電振動片接続用端子２０９と圧電振動片実装用端子２０４は集積回路１００の回路形成面に鉛直な直線上で互いに対向した位置に配置し）たことで、振動子片接続用端子２０９と圧電振動片実装用端子２０４との接続を貫通電極２０５により最短経路で接続することが可能となる。
【００２０】
また、圧電振動片接続用端子２０９を貫通電極２０５の直径より大きくすることにより、貫通電極２０５の軸方向の加工を余裕のある条件で行え、その形成をより容易にすることが可能になる。また圧電振動片接続用端子２０９と圧電振動片実装用端子２０４との接続は集積回路２００の回路形成面に鉛直な貫通電極２０５だけで行われ回路形成面に平行な面での配線工程がないので、圧電振動片接続用端子２０９と圧電振動片実装用端子２０４を接続するための加工によって、圧電振動片接続用端子２０９以外の集積回路パターン２０３に損傷を及ぼすこともなくなる。
【００２１】
図３は図２のＢ−Ｂ線における水平断面図である。図３において３０１は振動子電極を、３０２はデータ書込み電極を、３０３は集積回路２００の回路形成面と平行方向に配設された配線をそれぞれ表し、ユーザ電極２０７や振動子電極３０１、データ書き込み電極３０２の圧電デバイスの外表面に露出する電極は破線で示してある。振動子電極３０１は圧電デバイスが完成した状態で外部から圧電振動片２０２の特性を検査することが必要な場合に設けられる。
【００２２】
裏面に実装された圧電振動片２０２と接続している圧電振動片接続用端子２０９は、外部からの寄生容量の影響を非常に受けやすい。
図３に示すように、圧電振動片接続用端子２０９と集積回路２００の回路形成面に形成したユーザー電極２０７とを、集積回路２００の回路形成面と平行な平面に投影した場合に互いの影が重ならない位置に配置することにより、圧電振動片接続用端子２０９とユーザー電極２０７との間に発生する寄生容量を少なくすることができる。これにより圧電デバイスの発振周波数や発振開始時間などの特性に与える影響を最小限に抑えることができる。
【００２３】
また、ユーザー電極接続用端子１０３とユーザー電極２０７とを、集積回路２００の回路形成面に鉛直な直線上に配置することにより、ユーザー電極接続用端子１０３とユーザー電極２０７とを最短の経路にて配線することが可能になる。
また本実施の形態では、圧電デバイスのユーザー電極２０７は４つで、圧電デバイスの４隅に配置されているので、ユーザー電極接続用端子１０３も集積回路２００の４隅に設けられているが、更に多数のユーザー電極２０７が必要で、その電極が例えば集積回路２００の長辺端部中央に置かれる場合はその直下にもユーザー電極接続用端子１０３を設ければ良い。
【００２４】
さらに、圧電振動片接続用端子２０９およびデータ書込み電極接続用端子１０４と、振動子電極３０１およびデータ書込み電極３０２との位置関係を、それぞれの配線時に配線間で交差が起こらない位置に配置（集積回路２００の回路形成面と平行な平面に投影した場合に互いの影が重ならない位置に配置）することより、圧電振動子接続用端子２０９と振動子電極３０１、データ書込み電極接続用端子１０４とデータ書込み電極３０２との配線の配線長を最短にでき、また集積回路２００の回路パターン上に形成された配線層を１層のみにすることが可能となる。
【００２５】
〔第３の実施形態：図４〕
図４は、第３の実施形態における圧電デバイスを説明する図である。
第２の実施形態における圧電デバイスでは、集積回路２００にキャビティ２０１を設け、キャビティ２０１の開口を平板のリッド２０８でフタをする構成であったが、本実施の形態においては、平板状に薄く削った集積回路４００にキャビティ４０１を設けたリッド４０２を被せて圧電振動片２０２を封止する構成になっている。本実施の形態においても、集積回路４００の各種端子や配線の構成を第１および第２の実施形態と同様とすることで本発明の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施形態における集積回路を示す図。
【図２】第２の実施形態における圧電デバイスを説明する図。
【図３】図２のＢ−Ｂ線における水平断面図。
【図４】第３の実施形態における圧電デバイスを説明する図。
【符号の説明】
【００２７】
１００  集積回路
１０１  回路パターン
１０２  圧電振動片接続用端子
１０３  ユーザー電極接続用端子
１０４  データ書込み電極接続用端子
１０５  圧電振動片実装端子
１０６  貫通電極
２００  集積回路
２０１  キャビティ
２０２  圧電振動片
２０３  回路パターン
２０４  圧電振動片実装用端子
２０５  貫通孔
２０６  配線層
２０７  ユーザー電極
２０８  リッド
２０９  圧電振動片接続用端子
３０１  振動子電極
３０２  データ書込み電極
３０３  配線
４００  集積回路
４０１  キャビティ
４０２  リッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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