(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと前記ベースに接合される蓋とを有するパッケージと、前記パッケージ内に気密に封止される圧電振動片及びＩＣ素子とを備え、
前記ＩＣ素子が前記ベースに実装され、かつその電極パッドが該ベースのリード端子とワイヤボンディングにより電気的に接続され、
前記圧電振動片が前記ＩＣ素子の上方において、その一方の端部で前記ベースの接続端子に片持ち式に支持されかつ電気的に接続され、
前記圧電振動片と電気的に接続される前記ＩＣ素子の前記電極パッド及び前記ベースの前記リード端子が、長手方向に前記接続端子とは反対側に配置されていることを特徴とする圧電デバイスのパッケージ構造。
【請求項２】
前記ベースが、絶縁材料の薄板を積層しかつ中央に空所を画定する箱状構造を有し、前記空所内に前記圧電振動片及びＩＣ素子を実装したことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイスのパッケージ構造。
【請求項３】
前記接続端子と、これと電気的に接続される前記ベースの前記リード端子とが、前記ベースに内設した配線を介して電気的に接続され、かつ前記配線が、それらの間で前記ベースの外面に設けられた外部端子に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の圧電デバイスのパッケージ構造。
【請求項４】
前記圧電振動片が水晶振動片であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電デバイスのパッケージ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば様々な電子機器に使用される圧電デバイスに関し、特にその中に圧電振動片とＩＣ（半導体集積回路）チップ等の半導体ＩＣ素子とを気密に封止する圧電デバイスのパッケージ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種情報・通信機器やＯＡ機器、民生機器等の電子機器に圧電振動子や、圧電振動子とＩＣチップとを同一パッケージ内に封止した圧電発振器、リアルタイムクロックモジュール等の圧電デバイスが使用され、更に装置の回路基板への実装に適した表面実装型のものが開発されている。特に最近は、モバイルコンピュータ、ＩＣカード等の小型情報機器や携帯電話等の通信機器の分野で、装置の小型化・高性能化が著しく、これに対応して圧電デバイスの小型化・薄型化が要求されている。
【０００３】
図４は、ＩＣチップ及び圧電振動片を備える従来の表面実装型圧電発振器の一例を示している。この圧電発振器１は、上部を開放した矩形箱状のべース２の上端に金属薄板の蓋３がシールリング４を介して気密に接合されたパッケージ構造を有し、その中に圧電振動片５とＩＣチップ６とが収容されている。ベース２は複数のセラミック材料薄板を積層した構造を有し、その第２層２ｂ及び第３層２ｃの開口により画定される空所の底部即ち第１層２ａ上にＩＣチップ６が固定されている。前記空所内の第２層２ｂからなる段差上面には、スクリーン印刷した金属配線材料の上にＮｉ、Ａｕをめっきした配線パターンが形成され、ＩＣチップ６の上面に形成された複数の電極パッド７ａ、７ｂと前記配線パターンの対応するリード端子８ａ、８ｂとがそれぞれボンディングワイヤ９ａ、９ｂで電気的に接続されている。
【０００４】
圧電振動片５は、例えば水晶からなる矩形薄板の表裏各面に形成された励振電極と、該励振電極から一方の端部側に引き出された１対の接続電極とを有する。ベース２の長さ方向の一方の端部側には、同じく前記空所内の第３層２ｃからなる段差上面に、同様に金属配線材料等からなる配線パターン及び接続端子１０が形成され、圧電振動片５が、前記接続電極を対応する接続端子１０上に導電性接着剤１１で固定させて、ＩＣチップ６の上方に概ね水平に片持ち式に支持されている。圧電振動片５及びＩＣチップ６に接続された前記配線パターンは、ベース内層の図示されない配線パターンやスルーホールを介して、相互にかつベースの外面に設けられた外部端子と電気的に接続されており、外部から所定の駆動電圧を印可して圧電振動子を発振させ、その周波数をＩＣチップ６により信号化して出力させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の圧電デバイスでは、外部からのノイズの影響を防止又は抑制するため、ＩＣチップ６の圧電振動子接続用電極パッド７ａと圧電振動子のための接続端子１０とを接続する電気線路長をできる限り短くすることが好ましく、多くの場合、電極パッド７ａとこれに接続されるリード端子８ａとを、図４に示すようにベース２の接続端子１０側に配置する。しかしながら、ベース２は、リード端子８ａと接続端子１０とを接続する配線パターンが、該接続端子とＩＣチップとの間に設けられるため、長手方向の寸法を短縮することが困難で、圧電デバイスの小型化を図るのに限界が生じる、という問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部からのノイズの影響をできる限り排除しつつ、小型化を可能にする表面実装型圧電デバイスのパッケージ構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記目的を達成するために、ベースと該ベースに接合される蓋とを有するパッケージと、このパッケージ内に気密に封止される圧電振動片及びＩＣ素子とを備え、ＩＣ素子がベースに実装され、かつその電極パッドが該ベースのリード端子とワイヤボンディングにより電気的に接続され、圧電振動片がＩＣ素子の上方において、その一方の端部でベースの接続端子に片持ち式に支持されかつ電気的に接続され、圧電振動片と電気的に接続されるＩＣ素子の電極パッド及びこれに対応するベースのリード端子が、長手方向に前記接続端子とは反対側に配置されていることを特徴とする圧電デバイスのパッケージ構造が提供される。
【０００８】
これにより、ベース上においてＩＣ素子を従来よりも圧電振動片のための接続端子に近くして配置できるので、ベースの長手方向の寸法を短縮することが可能になる。圧電振動片は、例えば水晶振動片である。
【０００９】
多くの場合、前記ベースが、絶縁材料の薄板を積層しかつ中央に空所を画定する箱状構造を有し、該空所内に圧電振動片及びＩＣ素子を実装したパッケージ構造を採用することにより、圧電デバイスの薄型化に加えて、ベースに配線を内設することが容易になる。
【００１０】
或る実施例では、前記接続端子と、これと電気的に接続されるベースのリード端子とが、ベースに内設した配線を介して電気的に接続され、かつ該配線が、それらの間でベースの外面に設けられた外部端子に接続されている。この外部端子を用いて圧電振動子の周波数を測定すると、そのための配線の距離が短くなるので、ノイズの影響をより少なくして、より正確な測定及び周波数調整が可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。図１及び図２は、本発明を適用した圧電発振器の好適な実施例を示している。この圧電発振器１２は、上述した従来の圧電発振器と同様に、上面を開放した矩形箱状のべース１３の上端に、金属薄板の蓋１４がシールリング１５を介して接合されたパッケージ構造を有する。このパッケージ内には、ベース１３に実装した圧電振動片１６及びＩＣチップ１７が窒素（Ｎ２）を充填して気密に封止されている。圧電振動片１６は、例えば水晶の矩形薄板からなるＡＴカット水晶振動片で、その表裏各面に形成された励振電極と該励振電極から基端部１６ａ側に引き出された１対の接続電極とを有する。
【００１２】
べース１３は、アルミナ等のセラミック材料からなる複数の絶縁薄板を第１層１３ａから第５層１３ｅまで積層して構成され、第２層〜第５層の開口により画定される空所１８の底部即ち最下層の第１層上に、ＩＣチップ１７が導電性接着剤１９で固定されている。べースの空所１８内には、長さ方向の一方の端部側に露出する第４層１３ｄが最上層の前記第５層の内側に段差を形成し、その上面に圧電振動片１６のための１対の接続端子２０が形成されている。圧電振動片１６は、その接続電極を対応する接続端子２０上に導電性接着剤２１で固定することにより、ＩＣチップ１７の上方に概ね水平に片持ち式に支持されかつ電気的に接続されている。
【００１３】
ＩＣチップ１７は発振回路を有する半導体集積回路で、その上面に圧電振動片１６に接続するための電極パッド２２ａ、外部に接続するための電極パッド２２ｂ及びダミーの電極パッドを形成した所謂ワイヤボンディング型である。べースの空所１８内には、ＩＣチップ１７の周辺に沿って露出する第３層１３ｃが段差を形成し、その上面に電極パッド２２ａ、２２ｂに対応するリード端子２３ａ、２３ｂが形成されている。本実施例では、圧電振動片１６に接続するための電極パッド２２ａが、長手方向に圧電振動片１６を固定する接続端子２０とは反対側に配置されている。前記各リード端子と対応する各電極パッドとは、それぞれボンディングワイヤ２４ａ、２４ｂで電気的に接続されている。
【００１４】
図３に示すように、べースの第２層１３ｂの上面には、各接続端子２０とそれに対応する電極パッド２２ａ及びリード端子２３ａとをそれぞれ接続するための配線パターン２５ａ、２５ｂが、その上の第３層１３ｃで覆われる長手方向の両側部分に沿って形成されている。前記各配線パターンの両端部は、それぞれベース１３に内設されたビアホール２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂにより対応する接続端子２０及びリード端子２３ａと接続されている。また、べース１３の外面には、４つの角部及び長手方向両側部の中央付近に設けた凹みに外部端子が形成されており、配線パターン２５ａ、２５ｂは、それぞれ近接する外部端子２８ａ、２８ｂに接続されている。
【００１５】
べース外面の長手方向両側部に設けた外部端子２８ａ、２８ｂは、前記パッケージに実装した後で圧電振動片１６の固有振動数を測定するためのものである。従って、各接続端子２０から外部端子２８ａ、２８ｂまでの線路長は等しく設計・配線することが好ましく、それにより周波数の測定がより正確になる。
【００１６】
これらの配線パターンは、例えばＷ、Ｍｏ等の金属配線材料を前記セラミック薄板の表面にスクリーン印刷しかつその上にＮｉ、Ａｕをめっきすることにより形成される。また、他のリード端子２３ｂも、同様にベース１３の各層に形成された配線パターンやビアホール（図示せず）を介して対応する前記外部端子に接続されている。当然ながら、上記配線は単なる一実施例であって、本発明はこれに限定されるものでなく、積層されたベース１３の各層間を圧電発振器の特性に影響を及ぼさない範囲で、自由に配線することが可能である。
【００１７】
このようにＩＣチップ１７の圧電振動子接続用電極パッド２２ａ及びリード端子２３ａを配置しかつ接続端子２０と接続することによって、ＩＣチップを従来よりも前記接続端子に近付けて配置できるので、ベース１３の長手方向の寸法を短くすることができ、圧電発振器１２自体をより小型化することが可能になる。本願発明者によれば、実際にこのようなパッケージ構造の採用により、圧電発振器の実装面積を１／４〜１／２程度縮小することができた。
【００１８】
また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、これに様々な変形・変更を加えて実施し得ることは当業者に明らかである。例えば、水晶以外のタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の様々な圧電材料を用いた圧電振動片についても、または音叉型その他の圧電振動片であっても、一方の端部で片持ち式に支持される限り、同様に適用することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明による圧電デバイスのパッケージ構造は、上述したように圧電振動片と電気的に接続されるＩＣ素子の電極パッド及びベースのリード端子が、長手方向に圧電振動片のための接続端子とは反対側に配置されることにより、ベース上でＩＣ素子を前記接続端子に従来よりも近く配置でき、ベースの長手方向の寸法を短縮できるので、圧電デバイスをより一層小型化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による圧電デバイスのパッケージ構造を示す縦断面図である。
【図２】図１の圧電デバイスを、パッケージの蓋を省略して示す平面図である。
【図３】ベースの配線パターンを示す平面図である。
【図４】従来の圧電デバイスのパッケージ構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  圧電発振器
２  ベース
２ａ  第１層
２ｂ  第２層
２ｃ  第３層
２ｄ  第４層
３  蓋
４  シールリング
５  圧電振動片
６  ＩＣチップ
７ａ、７ｂ  電極パッド
８ａ、８ｂ  リード端子
９ａ、９ｂ  ボンディングワイヤ
１０  接続端子
１１  導電性接着剤
１２  圧電発振器
１３  べース
１３ａ  第１層
１３ｂ  第２層
１３ｃ  第３層
１３ｄ  第４層
１３ｅ  第５層
１４  蓋
１５  シールリング
１６  圧電振動片
１６ａ  基端部
１７  ＩＣチップ
１８  空所
１９  導電性接着剤
２０  接続端子
２１  導電性接着剤
２２ａ、２２ｂ  電極パッド
２３ａ、２３ｂ  リード端子
２４ａ、２４ｂ  ボンディングワイヤ
２５ａ、２５ｂ  配線パターン
２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ  ビアホール
２８ａ、２８ｂ  外部端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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