(57)【要約】【課題】平面サイズを小型化可能な振動デバイスの提供。【解決手段】外面に外部端子１４を有するパッケージ１１の内部に水晶振動片１２を収容する水晶振動子１０と、水晶振動片１２を駆動するＩＣチップ２０と、一方の面３１にＩＣチップ２０が配置され、他方の面３２に水晶振動子１０が配置される配線基板３０とを備え、配線基板３０は、平面視において、水晶振動子１０の外部端子１４の少なくとも一部が露出する貫通孔３３を有し、一方の面３１に形成された内部接続端子３４と水晶振動子１０の外部端子１４とが、貫通孔３３を通して金属ワイヤー４０により接続され、内部接続端子３４は、一方の面３１に形成されたＩＣチップ接続端子３５と接続され、ＩＣチップ２０は、平面視において、内部接続端子３４と金属ワイヤー４０とを覆うように配置されると共に、ＩＣチップ２０の端子２１とＩＣチップ接続端子３５とが対向して接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面に外部端子を有するパッケージの内部に振動片を収容する振動子と、
前記振動片を駆動する回路素子と、
一方の面に前記回路素子が配置され、他方の面に前記振動子が配置される配線基板とを備え、
前記配線基板は、前記一方の面の方向からの平面視において、前記振動子の前記外部端子の少なくとも一部が露出する貫通孔または切り欠き部を有し、
前記一方の面に形成された内部接続端子と前記振動子の前記外部端子とが、前記貫通孔または前記切り欠き部を通して接続部材により接続され、
前記内部接続端子は、前記一方の面に形成された回路素子接続端子と接続され、
前記回路素子は、平面視において、前記内部接続端子と前記接続部材とを覆うように配置されると共に、前記回路素子の端子と前記回路素子接続端子とが対向して接続されていることを特徴とする振動デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の振動デバイスにおいて、前記接続部材が金属ワイヤーであることを特徴とする振動デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の振動デバイスにおいて、前記接続部材が金属リード板であることを特徴とする振動デバイス。
【請求項４】
請求項１に記載の振動デバイスにおいて、前記接続部材が金属ロウ材であることを特徴とする振動デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の振動デバイスにおいて、前記接続部材が導電性接着剤であることを特徴とする振動デバイス。
【請求項６】
請求項３に記載の振動デバイスにおいて、前記金属リード板が前記配線基板から引き出された配線パターンであることを特徴とする振動デバイス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の振動デバイスにおいて、前記回路素子と前記配線基板との間及び前記貫通孔または前記切り欠き部に樹脂が充填されていることを特徴とする振動デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振器などの圧電デバイスやＭＥＭＳ発振器などのＭＥＭＳデバイスに代表される振動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電振動子と、一方の面に外部接続端子が形成され、他方の面が圧電振動子の底面に固定された配線基板と、配線基板の一方の面に配置されたＩＣチップ（以下、回路素子という）とを有し、配線基板の一方の面に、回路素子に接続されたＩＣ接続端子（以下、回路素子接続端子という）と回路素子接続端子に接続された内部接続端子とを備え、圧電振動子の振動子接続端子（以下、外部端子という）と配線基板の内部接続端子とが金属ワイヤーにより接続され、金属ワイヤー及び回路素子を覆うように樹脂部が形成されている構成の振動デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３５０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記振動デバイスは、実施の形態において、圧電振動子の外部端子と配線基板の内部接続端子とを金属ワイヤーで接続する接続部と、回路素子とが、平面的に重ならないように配置されていることから、その分平面サイズが大きくなる虞がある。
また、上記振動デバイスは、実施の形態において、回路素子と回路素子接続端子との接続をフリップチップ実装とした場合に、接続の信頼性確保及び回路素子の能動面保護の観点から、回路素子と配線基板との間に樹脂などからなるアンダーフィルの充填が必要となる。
そして、上記振動デバイスは、その後さらに金属ワイヤー及び回路素子を覆うように樹脂部が形成されることから、その分製造工数が増加する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる振動デバイスは、外面に外部端子を有するパッケージの内部に振動片を収容する振動子と、前記振動片を駆動する回路素子と、一方の面に前記回路素子が配置され、他方の面に前記振動子が配置される配線基板とを備え、前記配線基板は、前記一方の面の方向からの平面視において、前記振動子の前記外部端子の少なくとも一部が露出する貫通孔または切り欠き部を有し、前記一方の面に形成された内部接続端子と前記振動子の前記外部端子とが、前記貫通孔または前記切り欠き部を通して接続部材により接続され、前記内部接続端子は、前記一方の面に形成された回路素子接続端子と接続され、前記回路素子は、平面視において、前記内部接続端子と前記接続部材とを覆うように配置されると共に、前記回路素子の端子と前記回路素子接続端子とが対向して接続されていることを特徴とする。
【０００７】
これによれば、振動デバイスは、内部接続端子と振動子の外部端子とが、貫通孔または切り欠き部を通して接続部材により接続され、回路素子が平面視において、内部接続端子と接続部材とを覆うように配置されると共に、回路素子の端子と回路素子接続端子とが対向して接続されている。
したがって、振動デバイスは、回路素子が平面視において、内部接続端子と接続部材とを覆うように配置されていることから、内部接続端子と接続部材とが回路素子の平面サイズ内に収まることになる。
この結果、振動デバイスは、従来のような、振動子の外部端子と配線基板の内部接続端子とを金属ワイヤーで接続する接続部と回路素子とが平面的に重ならないように配置されている場合と比較して、平面サイズを小型化できる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、前記接続部材が金属ワイヤーであることが好ましい。
【０００９】
これによれば、振動デバイスは、接続部材が金属ワイヤーであることから、実績のあるワイヤーボンディング実装が可能となり、接続の信頼性を向上させることができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例１にかかる振動デバイスにおいて、前記接続部材が金属リード板であることが好ましい。
【００１１】
これによれば、振動デバイスは、接続部材が金属リード板であることから、金属ワイヤーの場合と比較して、接続時における接続部材の高さ方向のばらつきを抑制することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例１にかかる振動デバイスにおいて、前記接続部材が金属ロウ材であることが好ましい。
【００１３】
これによれば、振動デバイスは、接続部材が金属ロウ材であることから、接続面積が広くなり接続強度を向上させることができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例１にかかる振動デバイスにおいて、前記接続部材が導電性接着剤であることが好ましい。
【００１５】
これによれば、振動デバイスは、接続部材が導電性接着剤であることから、例えば、ディスペンサーなどを用いて塗布することで、接続作業を容易に行うことができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例３にかかる振動デバイスにおいて、前記金属リード板が前記配線基板から引き出された配線パターンであることが好ましい。
【００１７】
これによれば、振動デバイスは、金属リード板が配線基板から引き出された配線パターンであることから、金属リード板を配線パターンと一体化でき、金属リード板の製造工数を削減できる。
【００１８】
［適用例７］上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、前記回路素子と前記配線基板との間及び前記貫通孔または前記切り欠き部に樹脂が充填されていることが好ましい。
【００１９】
これによれば、振動デバイスは、回路素子と配線基板との間及び貫通孔または切り欠き部に樹脂が充填されていることから、この樹脂がアンダーフィル機能と接続部材の保護機能を兼ね備えている。
したがって、振動デバイスは、従来のような、アンダーフィルの充填後、さらに金属ワイヤー及び回路素子を覆うように樹脂部を形成する必要がない。この結果、振動デバイスは、製造工数を削減することができる。
【００２０】
また、振動デバイスは、上記の構成とすることで、例えば、配線基板を複数個取りで形成し、樹脂充填後に個片に切断する製造方法を採用する場合に、個片の切断位置まで樹脂が広がらないようにすることができる。
これにより、振動デバイスは、樹脂を切断する必要がないことから、配線基板の切断をダイシング装置ではなく簡易プレス装置などで容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式図。
【図２】変形例１の水晶発振器の概略構成を示す模式断面図。
【図３】変形例２の水晶発振器の概略構成を示す模式断面図。
【図４】変形例３の水晶発振器の概略構成を示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。
（実施形態）
ここでは、振動デバイスの一例として水晶発振器を例に挙げて説明する。
図１は、本実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は、回路素子側から俯瞰した展開斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。なお、展開斜視図では、便宜的に一部の構成要素を省略してある。
【００２３】
図１に示すように、水晶発振器１は、振動子としての水晶振動子１０と、回路素子としてのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ２０と、配線基板３０とを備えている。
水晶発振器１は、水晶振動子１０とＩＣチップ２０とが、配線基板３０を間に挟んで積層される構成となっている。
【００２４】
水晶振動子１０は、略直方体形状のパッケージ１１と、パッケージ１１の内部に収容される振動片としての水晶振動片１２とを備えている。
パッケージ１１は、凹部を有するパッケージベース１１ａ及び凹部を覆うリッド１１ｂなどから構成されている。
パッケージベース１１ａには、セラミックグリーンシートを成形して焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。また、リッド１１ｂには、コバールなどの金属、ガラスなどが用いられている。
【００２５】
パッケージベース１１ａの内面１１ｃには、内部電極１３が形成され、パッケージベース１１ａの外面１１ｄには、複数の外部端子１４が形成されている。複数の外部端子１４の内の所定の端子は、図示しない内部配線によって内部電極１３と接続されている。
なお、内部電極１３、外部端子１４は、タングステンなどのメタライズ層にニッケル、金などの各被膜をメッキなどにより積層した金属被膜からなる。
【００２６】
水晶振動片１２には、例えば、音叉型水晶振動片、ＡＴカット型水晶振動片などが用いられている。水晶振動片１２は、金属フィラーなどの導電性物質が混合された、エポキシ系、シリコン系、ポリイミド系などの導電性接着剤１５を介して、パッケージベース１１ａの内部電極１３に接合されている。
これにより、水晶振動片１２は、図示しない励振電極が内部電極１３を介して外部端子１４と電気的に接続されている。
【００２７】
水晶振動子１０は、パッケージベース１１ａの内部電極１３に水晶振動片１２が接合された後、リッド１１ｂがパッケージベース１１ａに接合されることにより、パッケージ１１の内部が気密に封止される。
なお、リッド１１ｂとパッケージベース１１ａとの接合は、低融点ガラス、シームリングを用いたシーム溶接などで行われる。
【００２８】
配線基板３０は、平面形状が略矩形の平板状に形成され、平面サイズが水晶振動子１０の平面サイズと略等しくなるように形成されている。
配線基板３０には、ポリイミド系、ガラスエポキシ系などの基板が用いられている。
配線基板３０の一方の面３１には、ＩＣチップ２０が配置されて接合され、配線基板３０の他方の面３２には、水晶振動子１０が配置されて図示しない接着剤などにより接合されている。
【００２９】
配線基板３０は、一方の面３１の方向からの平面視において、水晶振動子１０の水晶振動片１２と電気的に接続されている外部端子１４の少なくとも一部が露出する２個の貫通孔３３を有している。
配線基板３０の一方の面３１には、各貫通孔３３の近傍に内部接続端子３４が形成されている。
さらに、配線基板３０の一方の面３１には、ＩＣチップ２０の複数の端子２１と接続される回路素子接続端子としての複数のＩＣチップ接続端子３５が、ＩＣチップ２０の各端子２１と対向する位置にそれぞれ形成されている。
加えて、配線基板３０の一方の面３１には、水晶発振器１を外部機器５０へ実装する際に用いられる実装端子３６が４隅に形成されている。
【００３０】
ＩＣチップ接続端子３５の内の水晶振動子１０との接続用の端子は、配線パターンにより内部接続端子３４と接続され、ＩＣチップ接続端子３５の内の入出力用、電源用などの端子は、配線パターンにより実装端子３６と接続されている。
なお、配線基板３０は、他方の面３２に端子類及び配線パターンが形成されていない片面配線基板となっている。これにより、配線基板３０は、両面に端子類及び配線パターンが形成されている場合と比較して、製造コストが削減されている。
【００３１】
内部接続端子３４、ＩＣチップ接続端子３５、実装端子３６は、例えば、銅箔にニッケル、銅、金などの各被膜をメッキなどにより積層した金属被膜からなる。実装端子３６は、配線基板３０からの高さをＩＣチップ２０より高くする必要があることから、銅などの厚メッキにより所望の高さが確保されている。
なお、実装端子３６には、所望の高さを確保するために厚メッキに代えて、ハンダボールなどの金属ボールを搭載してもよい。
【００３２】
水晶発振器１は、内部接続端子３４と水晶振動子１０の外部端子１４とが、貫通孔３３を通して接続部材としての金属ワイヤー４０により接続されている。なお、この接続は、ワイヤーボンディング技術を用いて行われる。
なお、ボンディングの順番は、金属ワイヤー４０の高さを抑制するために、最初に水晶振動子１０の外部端子１４にボンディングし、次に内部接続端子３４にボンディングするのが好ましい。
【００３３】
ＩＣチップ２０は、シリコン基板などからなり、能動面２２側に水晶振動片１２を駆動する発振回路が形成され、発振回路などと繋がっている端子２１が複数形成されている。  ＩＣチップ２０は、平面視において、配線基板３０の内部接続端子３４と金属ワイヤー４０とを覆うように配置されると共に、ＩＣチップ２０の各端子２１と各ＩＣチップ接続端子３５とが対向して接続されている。
なお、この接続は、金、ハンダなどのバンプ４１を介してフリップチップ実装技術を用いて行われる。なお、ＩＣチップ２０の能動面２２は、絶縁性の被膜（パッシベーション膜）で覆われているので、仮に金属ワイヤー４０が接触してもショートの虞はない。
【００３４】
ＩＣチップ２０と配線基板３０との間及び貫通孔３３には、絶縁性を有するエポキシ系などの樹脂４２が、例えばディスペンサーなどの充填装置を用いて充填されている。
この樹脂４２は、ＩＣチップ２０の能動面２２の保護及びＩＣチップ２０と配線基板３０との接合を補強するアンダーフィル機能と、金属ワイヤー４０接続部分を封止して保護する保護機能を兼ね備えている。
【００３５】
水晶発振器１は、外部機器５０などから実装端子３６を介して駆動信号が入力されることにより、ＩＣチップ２０の発振回路から発振信号（駆動信号）が、端子２１、ＩＣチップ接続端子３５、内部接続端子３４、外部端子１４、内部電極１３などを経由して水晶振動片１２の励振電極に伝達され、水晶振動片１２が所定の周波数で共振（駆動）する。
【００３６】
上述したように、本実施形態の水晶発振器１は、内部接続端子３４と水晶振動子１０の外部端子１４とが、貫通孔３３を通して金属ワイヤー４０により接続され、ＩＣチップ２０が、平面視において、内部接続端子３４と金属ワイヤー４０とを覆うように配置されると共に、ＩＣチップ２０の各端子２１と各ＩＣチップ接続端子３５とが対向して接続されている。
これにより、水晶発振器１は、平面視において、内部接続端子３４、金属ワイヤー４０、ＩＣチップ接続端子３５を、ＩＣチップ２０の平面サイズ内に収めることが可能となる。
【００３７】
したがって、水晶発振器１は、従来のような、水晶振動子１０の外部端子１４と配線基板３０の内部接続端子３４とを金属ワイヤー４０で接続する接続部とＩＣチップ２０とが平面的に重ならないように配置されている場合と比較して、平面サイズをより小型化することができる。
【００３８】
また、水晶発振器１は、水晶振動子１０の外部端子１４と配線基板３０の内部接続端子３４との接続部材が金属ワイヤー４０であることから、優れた実績のあるワイヤーボンディング技術を用いた接続が可能となり、接続の信頼性を向上させることができる。
【００３９】
また、水晶発振器１は、ＩＣチップ２０と配線基板３０との間及び貫通孔３３に、絶縁性を有するエポキシ系などの樹脂４２が充填されていることから、この樹脂４２がアンダーフィル機能と金属ワイヤー４０の保護機能を兼ね備えている。
しがたって、水晶発振器１は、従来のような、アンダーフィルの充填後、さらに金属ワイヤー４０及びＩＣチップ２０を覆うように樹脂部を形成する必要がない。この結果、水晶発振器１は、製造工数を削減することができる。
【００４０】
また、水晶発振器１は、上記の構成とすることで、例えば、配線基板３０を複数個取りで形成し、樹脂４２充填後に個片に切断する際に、個片の切断位置まで樹脂４２が広がらないようにすることができる。
これにより、水晶発振器１は、樹脂４２を切断する必要がないことから、配線基板３０の切断をダイシング装置ではなく簡易プレス装置などで容易に行うことができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、内部接続端子３４の数にあわせて貫通孔３３を２個有しているが、２個の貫通孔３３を繋げて１個にしてもよく、貫通孔３３に代えて、配線基板３０の外形から貫通孔３３相当部までを切り欠いた切り欠き部としてもよい。
この場合には、例えば、配線基板３０を複数個取りで形成する際に、隣り合う配線基板３０の切り欠き同士を１つの貫通孔として形成し、個片に切断する段階でそれぞれの切り欠きとして形成することもできる。
また、貫通孔３３の平面形状は、図示した矩形に限定するものではなく、多角形、円形、楕円形などでもよい。
また、貫通孔３３の数は、内部接続端子３４の数などに応じて適宜設定される。
尚、貫通孔３３に代えて切り欠き部とした場合、切り欠き部に流れ込んだアンダーフィルがリッド１１ｂ側へ垂れたり、または上述した個片の際に樹脂４２を切断することとを考慮すると図１の実施形態の構成の方が好ましい場合がある。
【００４２】
ここで、上記実施形態の変形例について図面を参照して説明する。
（変形例１）
図２は、変形例１の水晶発振器の概略構成を示す模式断面図である。なお、断面位置は、図１（ｂ）と同じである。なお、上記実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４３】
図２に示すように、変形例１の水晶発振器１０１は、水晶振動子１０の外部端子１４と配線基板３０の内部接続端子３４との接続部材に、配線基板３０から貫通孔３３上に引き出された銅箔などからなる配線パターンを、金属リード板１４０として用いている。
この金属リード板１４０の接合方法には、金／錫合金メッキ、金メッキなどによる共晶接合、ハンダ接合などを用いることができる。
【００４４】
これによれば、水晶発振器１０１は、接続部材が金属リード板１４０であることから、金属ワイヤー４０の場合と比較して、接続時における接続部材の高さ方向（水晶発振器１０１の厚さ方向）のばらつきを抑制することができる。
また、水晶発振器１０１は、金属リード板１４０が配線基板３０から引き出された配線パターンであることから、金属リード板１４０が配線パターンと一体化されていることで、金属リード板１４０の製造工数を削減できる。
なお、金属リード板１４０は、配線パターンと別体で形成されてもよい。
【００４５】
（変形例２）
図３は、変形例２の水晶発振器の概略構成を示す模式断面図である。なお、断面位置は、図１（ｂ）と同じである。なお、上記実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４６】
図３に示すように、変形例２の水晶発振器２０１は、水晶振動子１０の外部端子１４と配線基板３０の内部接続端子３４との接続部材に、銅ロウ、銀ロウ、金ロウ、白金ロウ、ニッケルロウなどの金属ロウ材２４０を用いることにより両者がロウ付けされている。
【００４７】
これによれば、水晶発振器２０１は、接続部材が金属ロウ材２４０であることから、接続面積が広くなり接続強度を向上させることができる。
このことから、水晶発振器２０１は、接続の信頼性を向上させることができる。
なお、水晶発振器２０１は、金属ロウ材２４０を用いたロウ付け以外に、水晶振動子１０の外部端子１４と配線基板３０の内部接続端子３４とにまたがるように、金、ハンダなどのバンプを形成して両者を接続してもよい。
これによれば、水晶発振器２０１は、上記と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
（変形例３）
図４は、変形例３の水晶発振器の概略構成を示す模式断面図である。なお、断面位置は、図１（ｂ）と同じである。なお、上記実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４９】
図４に示すように、変形例３の水晶発振器３０１は、水晶振動子１０の外部端子１４と配線基板３０の内部接続端子３４との接続部材に、金属フィラーなどの導電性物質が混合された、エポキシ系、シリコン系、ポリイミド系などの導電性接着剤３４０を用いている。
これによれば、水晶発振器３０１は、接続部材が導電性接着剤３４０であることから、例えば、ディスペンサーなどを用いて塗布することで接続作業を容易に行うことができる。
【００５０】
なお、上記実施形態及び各変形例では、圧電デバイスとして、水晶発振器を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、例えば、ＩＣチップ２０に検出回路などを備えた圧力センサー、ジャイロセンサーなどでもよい。
【００５１】
なお、圧電振動片の材料としては、水晶に限定するものではなく、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電体、またはシリコンなどの半導体であってもよい。
また、水晶振動片１２の代わりに圧電振動片以外の各種振動片を用いることも可能であり、例えばシリコン基板を加工して形成されたＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）振動片等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１…振動デバイスとしての水晶発振器、１０…振動子としての水晶振動子、１１…パッケージ、１１ａ…パッケージベース、１１ｂ…リッド、１１ｃ…内面、１１ｄ…外面、１２…振動片としての水晶振動片、１３…内部電極、１４…外部端子、１５…導電性接着剤、２０…回路素子としてのＩＣチップ、２１…端子、２２…能動面、３０…配線基板、３１…一方の面、３２…他方の面、３３…貫通孔、３４…内部接続端子、３５…回路素子接続端子としてのＩＣチップ接続端子、３６…実装端子、４０…接続部材としての金属ワイヤー、４１…バンプ、４２…樹脂、５０…外部機器、１０１…水晶発振器、１４０…金属リード板、２０１…水晶発振器、２４０…金属ロウ材、３０１…水晶発振器、３４０…導電性接着剤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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