(57)【要約】【課題】  圧電素子が所定の長さを有していても、パッケージを小型に形成することができる圧電デバイスと、圧電デバイス用パッケージを提供すること。【解決手段】  パッケージ内に圧電素子３２を収容した圧電デバイス３０であって、前記パッケージ３１が矩形の収容部３８を備えており、前記矩形の収容部のひとつの対角部にのみ段部３３，３３を形成して、該段部の上面に電極パッド３４，３４が設けられており、前記矩形の収容部の他の対角部に沿って、前記圧電素子３２を実装する構成とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ内に圧電素子を収容した圧電デバイスであって、
前記パッケージが矩形の収容部を備えており、
前記矩形の収容部のひとつの対角部にのみ段部を形成して、該段部の上面に電極パッドが設けられており、
前記矩形の収容部の他の対角部に沿って、前記圧電素子を実装する構成とした
ことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記圧電素子が矩形の弾性表面波チップであり、該弾性表面波チップの長さ方向のほぼ中央部に形成したすだれ状電極の端子部と、前記電極パッドとがワイヤボンディングにより接続されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
内部に圧電素子を収容するための圧電デバイス用パッケージであって、
前記圧電素子を収容するための収容部が矩形の収容部であり、
前記矩形の収容部のひとつの対角部にのみ段部を形成して、該段部の上面に電極パッドを設けたことを特徴とする圧電デバイス用パッケージ。
【請求項４】
圧電材料による複数の基板が積層され、最下段の基板が底面を形成し、２段目以降の積層基板の内側を除去することにより前記矩形の収容部が形成されており、かつ前記２段目以降の基板の対角部を前記収容部内に突出させることにより、電極パッドを形成すべき段部を設けたことを特徴とする請求項３に記載の圧電デバイス用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージ内に圧電素子を収容した圧電デバイスと圧電デバイス用のパッケージの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やテレビ受像機等の電子部品や通信部品において、パッケージ内に圧電振動片や弾性表面波チップなどの圧電素子を収容した圧電デバイスが広く使用されている。このような圧電デバイスでは、矩形のパッケージ内に圧電素子を収容して気密に封止した構造が採用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、上記特許文献１に記載されたデバイスではないが、特許文献１と同様なパッケージを用いて圧電デバイスを形成した一例を示しており、従来の圧電デバイス１の概略平面図である。
図において、圧電デバイス１は、例えば、共振子や帯域フィルタ等の弾性表面波装置（ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）デバイス）を構成した例である。
この圧電デバイスは、セラミックス製の矩形のパッケージ２に形成した矩形の収容部３内に、圧電素子である例えば弾性表面波チップ５を収容している。
弾性表面波チップ５は、圧電基板８の一面（能動面）に、一対のすだれ状電極もしくは櫛型電極（以下、「ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）」という）６，６と、ＩＤＴ６，６を両側から挟む位置に配置される反射器７，７が形成されている。
【０００４】
図５および図６に示すように、パッケージ２の矩形の収容部３の幅方向の両端部には、該収容部３の長さ方向に延びる段部４，４が形成されており、各段部４，４の上面は、図５に示すようにいくつかに区分して電極パッドが設けられている。
各段部４，４の電極パッドは、弾性表面波チップ５のＩＤＴ６，６の端子に対して、ワイヤボンディングにより接続されることができる。
これにより、パッケージ２の図示しない外部端子から段部４，４の電極パッドに駆動電圧が印加され、ＩＤＴ６，６に伝えられるようになっている。
【０００５】
このような圧電デバイス１の製造工程においては、パッケージ２の収容部３に弾性表面波チップ５を接合する場合に、収容部３の内側の露出した底部に接着剤などを適用し、その上から弾性表面波チップ５を載置して、接着剤を硬化させることにより行っている。
すなわち、図６に示すように、吸着治具であるコレット９により、弾性表面波チップ５を吸着保持し、これをパッケージ２の収容部３内に運んで接合作業を行っている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３３７２７１６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、圧電デバイス１は、近年、小型、薄型化が進展しており、圧電素子を納めるパッケージのサイズは、従来４．８ｍｍ×５．２ｍｍ程度であったものが、３．８ｍｍ×３．８ｍｍ程度に小型化しており、さらに小さくする要請がある。
このため、上述のように、コレットを用いてパッケージ２の収容部３内に圧電素子を収容する上では、以下のような制約が生じている。
【０００８】
すなわち、パッケージサイズを小型化しても、上述した弾性表面波チップや圧電振動片といった圧電素子においては、簡単に小型化することは難しい。
例えば、弾性表面波チップ５は、周波数によりＩＤＴ６，６の櫛歯状の電極指の本数が決められるので、チップ長さ方向の寸法を小さくすることは困難である。このため、パッケージ２を小型化した場合、その収容部３においては、圧電素子の長さ方向を納めるためのクリアランスをとることが難しい。
【０００９】
本発明の目的は、上記課題を解消して、圧電素子が所定の長さを有していても、パッケージを小型に形成することができる圧電デバイスと、圧電デバイス用パッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的は、第１の発明にあっては、パッケージ内に圧電素子を収容した圧電デバイスであって、前記パッケージが矩形の収容部を備えており、前記矩形の収容部のひとつの対角部にのみ段部を形成して、該段部の上面に電極パッドが設けられており、前記矩形の収容部の他の対角部に沿って、前記圧電素子を実装する構成とした圧電デバイスにより、達成される。
第１の発明の構成によれば、パッケージに形成した矩形の収容部に、そのひとつの対角部に段部を形成してその上面に電極パッドを設けることで、圧電素子と接続するための電極パッドを確保することができる。また、圧電素子は、矩形の収容部内で他の対角部に沿った方向に収容することにより、圧電素子の長さに対して、最大の収容寸法を得ることができる。
かくして、圧電素子が所定の長さを有していても、パッケージを小型に形成することができる圧電デバイスを提供することができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記圧電素子が矩形の弾性表面波チップであり、該弾性表面波チップの長さ方向のほぼ中央部に形成したすだれ状電極の端子部と、前記電極パッドとがワイヤボンディングにより接続されていることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、圧電素子が弾性表面波チップである場合、従来と同じ周波数とする場合には、ＩＤＴの電極指の数を減らすことができないことから、素子長さは所定の長さより短くすることが困難である。しかもＩＤＴとパッケージの電極パッドとをワイヤボンディングにより接続する場合においては、電極パッドは所定の高さの位置に形成しないと、ワイヤ寸法が長くなってしまい、接続が困難となる。このため、電極パッドを矩形の収容部の対角部に設けた段部上に設けて、ワイヤ長さが極端に長くなることを防止し、長さ寸法を小さくできない弾性表面波チップを他の対角部に沿って収容することで、特に小型化したパッケージへの収容を可能とする上で有利である。
また、小型のパッケージに収容するためにＩＤＴの電極の数を減らしておらず、反射器の導体ストリップの数も減らさないで済むので、小型ながら低いＣＩ値の圧電デバイスを実現できる。
【００１２】
また、上述の目的は、第３の発明にあっては、内部に圧電素子を収容するための圧電デバイス用パッケージであって、前記圧電素子を収容するための収容部が矩形の収容部であり、前記矩形の収容部のひとつの対角部にのみ段部を形成して、該段部の上面に電極パッドを設けた圧電デバイス用パッケージにより、達成される。
第３の発明の構成によれば、第１の発明について説明したのと同様の原理により共通した利点をもつ圧電デバイス用パッケージを提供することができる。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明の構成において、圧電材料による複数の基板が積層され、最下段の基板が底面を形成し、２段目以降の積層基板の内側を除去することにより前記矩形の収容部が形成されており、かつ前記２段目以降の基板の対角部を前記収容部内に突出させることにより、電極パッドを形成すべき段部を設けたことを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、第２の発明について説明したのと同様の原理により所定の長さを有する弾性表面波チップを収容する上で有利な圧電デバイス用パッケージを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の圧電デバイスの第１の実施形態を示す蓋体を除去した概略平面図、図２は図１のＡ−Ａ線切断端面図であり、蓋体が加えられている。
これらの図に示されているように、圧電デバイス３０は、収容体である矩形のパッケージ３１内に収容された圧電素子としての弾性表面波チップ３２を備えている。弾性表面波チップ３２は、図１に示されているように、圧電基板３７と、すだれ状電極であるＩＤＴ（櫛形電極）のＩＤＴ電極３５，３５及び反射器３６，３６を備えている。
圧電基板３７は、圧電材料として、例えば、水晶，リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ3 ），リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3 ）等の単結晶基板やＳｉ基板へＺｎＯ成膜した基板等の多層膜基板等を使用することができる。この実施形態では、例えば、水晶基板を用いている。
【００１５】
ＩＤＴ電極３５及び反射器３６は、圧電基板３７の一面である能動面に、アルミニウムやチタン等の導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、後述するように、例えば、フォトリソグラフィの手法を用いて、すだれ状となるように形成されている。後述する製造工程では、アルミニウムの導電層を形成するようにしている。
具体的には、ＩＤＴ電極３５，３５は、それぞれ複数の電極指が所定のピッチで並設されて長手方向の各端部が短絡するように形成されている。即ち、２つの櫛形状のＩＤＴ電極３５，３５の各櫛歯部分が、所定距離隔てて互い違いに入り込むように形成されている。このＩＤＴは、パッケージ３１の内部の電極パッド（後述）を介して外部電極と接続され電気信号と弾性表面波（ＳＡＷ）との間の変換を行う機能を有する。
【００１６】
ＩＤＴ電極３５の両側には、それぞれ所定のギャップを隔てて、反射器３６，３６が設けられている。反射器３６は、複数の導体ストリップが、ＩＤＴと同じように、所定のピッチで並設されて長手方向の各両端部が短絡されるように形成されている。
そして、例えば、同一構成の２つの反射器３６，３６は、その導体ストリップがＩＤＴ電極３５の電極指と平行になるように、かつＩＤＴ電極３５，３５を弾性表面波の伝搬方向、即ち矢印Ｔで示すＩＤＴの電極指の長手方向に対して直交する方向に、所定距離隔てて挟み込むように形成されている。この反射器３６，３６は、ＩＤＴから伝搬してくる弾性表面波を反射して、弾性表面波のエネルギーを内部に閉じこめる機能を有する。
【００１７】
このような構成において、電気信号が、上記外部端子を介してＩＤＴ電極３５に入力されると、圧電効果により弾性表面波に変換される。この弾性表面波は、矢印Ｔ方向、すなわち、ＩＤＴ電極３５の各電極指の長手方向に対して直交方向に伝搬され、ＩＤＴの両側から反射器３６，３６に放射される。このとき、圧電基板３７の材質、電極の厚みや電極の幅等で決定される伝搬速度とＩＤＴ電極３５の電極指の電極周期ｄ0 に等しい波長を持つ弾性表面波が、最も強く励振される。この弾性表面波は、反射器３６，３６により多段反射されてＩＤＴに戻され、共振周波数付近の周波数（動作周波数）の電気信号に変換されてＩＤＴから外部端子を介して出力される。
【００１８】
このように、外部端子を介して、ＩＤＴに外部から電気信号を入力するために、パッケージ３１は、以下のように構成されている。
図１および図２において、パッケージ３１は、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される箱状の容器である。
具体的には、図２に示すように、グリーンシートから得られる複数の基板、この実施形態では、下から順に、第１の基板４１、第２の基板４２，第３の基板４３を積層した後、焼結して形成されている。
パッケージ３１は、矩形の収容部３８を有しており、パッケージ３１の上端には、シームリング４７を介して、蓋体３９が接合されて気密に封止されている。
パッケージ３１の内周に形成した（上向き）段部３３，３３には、導通金属による被膜を形成するなどの手法により、電極パッド３４，３４が形成されており、この電極パッド３４，３４は、例えば、導電スルーホールなどにより、パッケージ３１の底面に露出させて形成した実装電極４５，４５（外部電極）と接続されている。
【００１９】
また、図２に示されているように、パッケージ３１の矩形の収容部３８の内側底面には、例えば、接着剤４６を用いて、弾性表面波チップ３２が接合されている。そして、弾性表面波チップ３２の各電極端子３５ａ，３５ａは、パッケージ３１の電極パッド３４，３４と図示するようにワイヤボンディングされて電気的に接続されている。
図３は、パッケージ３１の矩形の収容部３８内に圧電素子３２を収容・接合する様子を示す概略斜視図である。
図１ないし図３に示すように、矩形の収容部３８内に形成される段部３３は、積層基板のうちの第２の基板４２により形成されている。
【００２０】
すなわち、矩形の収容部３８は、第２の基板４２と第３の基板４３の内側の材料を除去することにより形成されている。この場合、第２の基板４２については、矩形の収容部３８のひとつの対角部（対角位置）に段部３３，３３を形成するようにしている。
第２の基板４２に形成する段部３３，３３は、基本的には矩形であるが、各角部に稜線が形成されないように、各稜部に曲面状の面取り部４８，４８，４８が形成されている。これにより、パッケージの形成の最や、形成後に角部が損傷しにくいようにされている。
【００２１】
次に、図３を参照して、圧電素子３２を矩形の収容部３８に収容する工程を説明することで、圧電素子３２の配置・接合の構造を説明する。
矩形の収容部３８において、段部３３，３３が設けられていない対角部に沿う方向は、大きなスペースを有している。このスペースを有効に利用するように、圧電素子３２は図示されているように、パッケージ３１に対して、斜めに収容される。尚、パッケージ３２の内側底面には、予め図示しない接着剤が塗布されている。
吸着治具としてのコレット５１は、圧電素子３２を吸着した状態で、矢印Ｂに示す方向に回動されることで、パッケージ３１に対して、水平な面内で斜めの向きになるようにされ、この状態で、下降される。
【００２２】
これにより、圧電素子３２は、矩形の収容部３８の段部３３，３３を形成していない対角部に沿った方向に向けられて、該収容部３８のスペースを有効に利用して収容される。
その後、上述したように、圧電素子３２のＩＤＴの端子部３５ａ，３５ａはワイヤボンディングによりパッケージ側の段部３３，３３の電極パッド３４，３４と電気的に接続される。接着剤が硬化されることで、圧電素子３２が実装された後においては、例えば窒素雰囲気下で、図２の蓋体３９がシームリング４７を利用して気密に接合される。
【００２３】
ここで、上記工程では、圧電素子３２を吸着する治具としてのコレット５１は、図３のように構成されている。
すなわち、圧電素子３２は、図１で説明したように、圧電基板３７の能動面にＩＤＴなどの電極を形成している関係から、当該能動面に接触あるいは当接するようにして、吸着する治具を用いると、圧電素子３２の電極が損傷してしまう。
そのため、コレット５１は、矩形の圧電素子３２の外周の稜部に当接する構成とされている。
【００２４】
具体的には、コレット５１は、例えば、金属製の多角形の本体５２と、本体５２の中心に接続される通気管５３と、通気管５３に連通し、本体５２を縦方向に貫通して本体５２の底部に開口５９を有する通気路５８とを備えている。
さらに、本体５２の底部には、複数の傾斜面が形成されている。
このうち傾斜面５４，５４は、上辺をそれぞれ開口５９の位置とし、それぞれ本体５２の幅方向に沿って互いに離間する方向に次第に傾斜しながら各下辺に達するようにされている。
傾斜面５７，５７は、上端がそれぞれ開口５９の高さであり、それぞれ本体５２の長さ幅方向に沿って互いに離間する方向に次第に傾斜しながら各下辺に達するようにされている。これにより、本体５２の下端面は中央部が凹であり、周辺にいくに従って突出する開き面とされている。
また、本体５２の下端の角部は、斜めに切除されることで、外形として突出する箇所を除去した外形除去部もしくは面取り部５６，５６とされている。
【００２５】
これにより、コレット５１は、通気管５３を介して通気路５８から空気を吸引することにより、本体５２の下端に開口５９を中心として負圧領域を形成する。これにより、本体５２の下端に圧電素子３２を吸着するが、この際、本体５２の下面は中央部に向かって内側に傾斜する複数の傾斜面５４，５４，５７，５７で形成されているため、圧電素子３２の図において上面である能動面に当接もしくは接触することがない。
すなわち、各傾斜面の下辺の箇所が、圧電素子３２の外縁の稜線の箇所と当接するので、圧電素子３２の能動面に形成されたＩＤＴなどの電極に触れることがなく、該電極を損傷するおそれがない。
また、本体５２の下端の角部は、斜めに切除されることで、外形除去部または面取り部５６，５６とされているから、角部が圧電素子３２の外方に突出することがない。特に、図示の場合には、パッケージ３１の起立する壁部３１ａに対して、本体５２の図において手前側の外形除去部５６が位置することで、当該壁部３１ａに干渉することがない。このように、コレット５１は、パッケージ３１の限られたクリアランスに収まり、壁部３１ａや段部３３，３３などと干渉することがないから、圧電素子３２をパッケージ３１の対角部に沿った限られたスペースに搭載する作業が可能となる。
【００２６】
かくして、第１の実施形態によれば、矩形のパッケージ３１に形成した矩形の収容部３８内のひとつの対角部に段部３３，３３を形成してその上面に電極パッド３４，３４を設けることで、圧電素子３２と接続するための電極パッドを確保することができる。また、圧電素子３２は、矩形の収容部３８内で他の対角部に沿った方向に収容することにより、圧電素子３２の長さに対応して、最大の収容寸法を得ることができる。
かくして、圧電素子３２が所定の長さを有していても、パッケージ３１を小型に形成することができる。
また、図３で説明した圧電素子３２の接合作業においては、パッケージ３１の対角部に沿って大きなクリアランスを備えているので、図示の矢印Ｂ方向に関する回動位置のずれ、すなわちθずれを多少生じても、圧電素子３２がパッケージ３１と干渉することなく、収容・接合を行うことができる。
【００２７】
また、この実施形態では、圧電素子３２が上述のように弾性表面波チップであり、該弾性表面波チップの長さ方向のほぼ中央部に形成したすだれ状電極の端子部３５ａ，３５ａと、電極パッド３４，３４とがワイヤボンディングにより接続される構造としている。
ここで、圧電デバイス３０について従来と同じ周波数とする場合には、ＩＤＴの電極指の数を減らすことができないことから、素子長さは所定の長さより短くすることが困難である。しかもＩＤＴの端子部３５ａ，３５ａとパッケージの電極パッド３４，３４とをワイヤボンディングにより接続する場合においては、電極パッド３４，３４は所定の高さの位置に形成しないと、ワイヤ寸法が長くなってしまい、接続が困難となる。このため、電極パッド３４，３４を矩形の収容部３８の対角部に設けた段部３３，３３上に形成して、ワイヤ長さが極端に長くなることを防止できる。
さらに、小型のパッケージに収容するためにＩＤＴの電極の数を減らしておらず、反射器の導体ストリップの数も減らさないで済むので、小型ながら低いＣＩ値の圧電デバイスを実現できる。
【００２８】
図４は、圧電デバイスの第２の実施形態の概略平面図である。
図４の圧電デバイス３０−１において、第１の実施形態と同一の符号を付した箇所は、共通する構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
第２の実施形態の圧電デバイス３０−１は、第１の実施形態の圧電デバイス３０と比較して、圧電基板３７−１の形状が相違し、そのため、圧電素子３１−１の外形が異なる。その他の点は第１の実施形態と同じである。
【００２９】
すなわち、圧電デバイス３０−１においては、平行四辺形の圧電基板３７−１を用いていることから、圧電デバイス３０−１の外形も平行四辺形である。
この場合、圧電デバイス３０−１は、第１の実施形態の作用効果と同等の作用効果を発揮できるだけでなく、これに加えて、圧電素子３２の角部の鋭角な箇所を、段部３３，３３が形成されていない対角部のクリアランスに合わせて、圧電素子３２をパッケージ３１に収容することができる。これにより、圧電基板３７−１の外形寸法を最小にして、十分な数の電極指を有するＩＤＴを形成することができる。
【００３０】
本発明は上述の各実施形態に限定されない。各実施形態の各構成は実施形態相互に利用することができるし、個々の構成は、これらを適宜省略したり、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、上述の実施形態では、反射器を伴う構成としたが、反射器はなくてもよい。また、圧電素子は、弾性表面波チップに限らず、一方向に長い矩形のＡＴカット振動片や、コンベックスタイプ、あるいは逆メサタイプ、さらには音叉振動片などの各圧電振動片を用いることとしてもよい。さらには、これらと発振回路を接続して、圧電発振器を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の圧電デバイスの第１の実施形態の弾性表面波チップを示す概略平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線概略切断端面図。
【図３】図１のパッケージに圧電素子を収容する様子を示す概略斜視図。
【図４】本発明の圧電デバイスの第２の実施形態の弾性表面波チップを示す概略平面図。
【図５】従来の圧電デバイスの一例を示す概略平面図。
【図６】図５の圧電デバイスのパッケージに圧電素子を収容する様子を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００３２】
３０、３０−１・・・圧電デバイス、３１・・・パッケージ、３２・・・圧電素子、３３・・・段部、３４・・・電極パッド、３５・・・ＩＤＴ電極、３６・・・反射器、３７・・・圧電基板
【図１】
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【図２】
2006261776.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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