(57)【要約】【課題】水晶検査端子が接着樹脂（アンダーフィル）に覆われることなく、誘電率の変化を防ぎ、電気的特性が異なることを防ぐ。水晶発振器が書き込み端子（調整端子）を備え場合、調整端子が接着樹脂に覆われることなく、読み込みもしくは書き込みを可能とする。【解決手段】基板１とフリップチップボンディングされたＩＣチップ５との間に形成された接着樹脂としてのアンダーフィル６が、回路領域Ｂから圧電領域Ａへ流れ込むことを、境界領域Ｃに形成された堤部２ｃにより防ぐことができる。このため、接着樹脂としてのアンダーフィル６が形成された後においても、調整端子４が接着樹脂としてのアンダーフィル６により覆われることなく、調整端子４に接続されたＩＣチップ５のメモリー部からメモリー部に記憶された情報を読み込む、もしくは発振周波数や周波数温度特性などの電気的特性を決める演算に必要なパラメーターなどの情報を書き込むことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の一主面側に、圧電素子が配置された第１領域を有する圧電領域と、前記圧電素子を駆動させるＩＣチップがフリップチップボンディングされた回路領域と、前記圧電領域と前記回路領域とを隔てる境界領域とを備え、
前記圧電領域は、前記第１領域の外縁と前記回路基板の外縁とに沿った第２領域を備え、
前記ＩＣチップは、前記圧電素子の駆動条件が記憶されるメモリー部を有し、
前記圧電領域には、前記第２領域に前記メモリー部に接続された調整端子が配置され、
前記回路領域には、前記ＩＣチップと前記回路基板との間に接着樹脂が形成され、
前記境界領域には、堤部が形成され、
前記調整端子と前記接着樹脂とを前記堤部により隔てることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電デバイスであって、
前記調整端子は、前記回路基板上に形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧電デバイスであって、
前記回路基板は、前記圧電領域に、前記圧電素子を囲って形成された隔壁部を備え、
前記隔壁部上に、前記第２領域を有し、前記調整端子が形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電デバイスであって、
前記第２領域には、前記圧電素子に接続された素子検査端子が形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電デバイスの一例として水晶などの圧電素子を用いた水晶発振器は、圧電素子を駆動させる回路を備えたＩＣチップが、水晶発振器のパッケージにボンディングされている。ボンディング方法には、ワイヤーボンディングとフリップチップボンディングがあり、特に、水晶発振器の薄型化に伴い、フリップチップボンディングが採用されている。この場合、フリップチップボンディングされたＩＣチップと、水晶発振器のパッケージとの接合部となる金属バンプの腐食、またはＩＣチップとパッケージとの熱膨張係数の違いによる接合部の亀裂などの問題を回避するために、ＩＣチップとパッケージとの間に、接着樹脂としてたとえばアンダーフィルが形成されている。
また、水晶発振器は、圧電素子を駆動させるＩＣチップを水晶発振器のパッケージに搭載した後に、ＩＣチップに備えられたメモリー部からメモリー部に記憶された情報を読み込むもしくは水晶発振器の周波数温度特性などの電気的特性を決めるために演算に使用されるパラメーターなどの情報をメモリー部に書き込む（記憶させる）ための信号を入力する書き込み端子（調整端子）を備えたものが知られている。たとえば、ＩＣチップが搭載されるパッケージの同一面上に水晶検査端子（素子検査端子）が形成され、パッケージの外底面（実装面）の中央に開口部を形成し、この開口部に書き込み端子が形成された水晶発振器が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
また、圧電素子を水晶発振器のパッケージに搭載して気密状態に封止した後に、圧電素子の周波数およびＣＩ（Crystal Impedance）値を測定するために、パッケージの外底面の中央に素子検査端子が形成された水晶発振器が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７４６５号公報（４頁〜５頁、図１〜図２）
【特許文献２】特開２００８−３０１１９６号公報（４頁〜７頁、図１〜図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の水晶発振器では、水晶検査端子が接着樹脂（アンダーフィル）により覆われることで誘電率が変化してしまい、アンダーフィルに覆われる前後において、電気的特性が異なってしまうという問題がある。水晶検査端子と同様に、水晶発振器が書き込み端子（調整端子）を備えている場合、接着樹脂により覆われることで、読み込みもしくは書き込みができなくなるという問題がある。
また、特許文献１および２の水晶発振器では、書き込み端子とＩＣチップとを、そしてＩＣチップと実装端子とを、パッケージ内で接続する内部配線をパッケージに形成するため、内部配線が書き込み端子と干渉しないように、書き込み端子が形成される基板上で迂回させる必要がある。または、書き込み端子が形成される基板とは別の基板を追加し、この別の基板に内部配線を形成しパッケージ内で迂回させるなどしてパッケージを構成する必要がある。このため、内部配線の配置を制限してしまい、内部配線の自由度がなくなる。また、基板を追加するため水晶発振器の小型化および薄型化を阻害したり、内部配線を迂回させることで、内部配線が長くなり負荷容量などが大きくなり周波数のズレもしくはＣＩ値などの電気特性のズレが発生してしまうという問題がある。
【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る。以下の形態または適用例により実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる圧電デバイスは、回路基板の一主面側に、圧電素子が配置された第１領域を有する圧電領域と、前記圧電素子を駆動させるＩＣチップがフリップチップボンディングされた回路領域と、前記圧電領域と前記回路領域とを隔てる境界領域とを備え、前記圧電領域は、前記第１領域の外縁と前記回路基板の外縁とに沿った第２領域を備え、前記ＩＣチップは、前記圧電素子の駆動条件が記憶されるメモリー部を有し、前記圧電領域には、前記第２領域に前記メモリー部に接続された調整端子が配置され、前記回路領域には、前記ＩＣチップと前記回路基板との間に接着樹脂が形成され、前記境界領域には、堤部が形成され、前記調整端子と前記接着樹脂とを前記堤部により隔てることを要旨とする。
【０００７】
これによれば、基板とフリップチップボンディングされたＩＣチップとの間に形成された接着樹脂としてのアンダーフィルが、回路領域から圧電領域へ流れ込むことを、境界領域に形成された堤部により防ぐことができる。このため、接着樹脂としてのアンダーフィルが形成された後においても、調整端子が接着樹脂としてのアンダーフィルにより覆われることなく、調整端子に接続されたＩＣチップのメモリー部からメモリー部内の記憶情報を読み込む、もしくはメモリー部に発振周波数を決めるパラメーターを書き込む、または周波数温度特性を決めるパラメーターを書き込むことができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記調整端子は、前記回路基板上に形成されていることが好ましい。
【０００９】
これによれば、調整端子が圧電領域の基板上に配置されている場合において、回路領域において基板とＩＣチップとの間、つまり同一の基板上に接着樹脂としてのアンダーフィルが、回路領域から圧電領域へ流れ込むことを、境界領域に形成された堤部により防ぐことができる。このため、上述と同様の効果を奏することができる。
また、調整端子、圧電素子、およびＩＣチップが形成された同一の基板上に、堤部が形成されるので、別の基板を追加して内部配線を形成して迂回させるなどの構成を必要とせず、書き込み端子（調整端子）とＩＣチップとを、ならびにＩＣチップと実装端子とを、接続する内部配線の配置を容易にし、内部配線の自由度が確保でき、別の基板を追加しないため圧電デバイスの薄型化を阻害しない。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記回路基板は、前記圧電領域に、前記圧電素子を囲って形成された隔壁部を備え、前記隔壁部上に、前記第２領域を有し、前記調整端子が形成されていることが好ましい。
【００１１】
これによれば、調整端子が圧電領域の基板上に形成された隔壁部上に配置され、接着樹脂としてのアンダーフィルが基板上に形成されている場合において、回路領域に形成された接着樹脂としてのアンダーフィルが、回路領域から圧電領域へ流れ込むことを、境界領域に形成された堤部により防ぐことができる。このため、上述と同様の効果を奏することができる。
また、圧電素子、ＩＣチップ、および堤部が形成された同一の基板上の圧電領域に、隔壁部が形成され、その隔壁部上に調整端子が配置されるので、内部配線を形成して迂回させるために別の基板を追加するという構成を必要とせず、調整端子とＩＣチップとを、ならびにＩＣチップと実装端子とを、接続する内部配線の配置を容易にし、内部配線の自由度が確保できる。このため、別の基板を追加しないため圧電デバイスの薄型化を阻害しない。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記第２領域には、前記圧電素子に接続された素子検査端子が形成されていることが好ましい。
【００１３】
これによれば、上述と同様の効果を奏することができるとともに、素子検査端子が接着樹脂としてのアンダーフィルにより覆われることを、堤部により防ぐので、素子検査端子およびＩＣチップにおいて誘電率が変化することを防ぐことができ、高精度な圧電デバイスを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の水晶発振器を示す概略構成図。
【図２】第２実施形態の水晶発振器を示す概略構成図。
【図３】第３実施形態の水晶発振器を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の実施形態では、圧電デバイスとして水晶などの圧電素子を用いた水晶発振器を一例に挙げて説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図１を参照して説明する。図１（ａ）は、第１実施形態にかかる水晶発振器の平面図を示し、（ｂ）はその側面図を示し、（ｃ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図を示す。
【００１７】
図１に示すように、水晶発振器１０は、例えば平板形状の二層構造の基板１を有する回路基板と、圧電素子１３と、圧電素子１３を駆動させるＩＣチップ５と、接着樹脂としてのアンダーフィル６と、堤部２ｃと、調整端子４と、素子検査端子３と、実装端子１５とを備えている。
【００１８】
回路基板は、一主面側が、回路領域Ｂと、圧電領域Ａと、２本の二点鎖線に挟まれた境界領域Ｃとに区分されている。そして、境界領域Ｃは、回路領域Ｂと圧電領域Ａとを隔てている。
【００１９】
そして回路基板は、回路領域Ｂの基板１上に、枠状に形成された積層基板２ｂが積層されている。
【００２０】
積層基板２ｂに囲まれた回路領域Ｂにおいて、積層基板２ｂの開口内に露出した基板１上に、ＩＣチップ５がフリップチップボンディングされ、接合部７となる金属バンプにより接合されている。そして、基板１とＩＣチップ５との接合力を補強するために接着樹脂としてのアンダーフィル６が、基板１上で、基板１とＩＣチップ５との間に形成され、接合部７を覆っている。積層基板２ｂは、たとえば絶縁材料である酸化アルミニウム質からなるセラミックシートである。
【００２１】
ＩＣチップ５は、圧電素子１３の駆動条件が記憶されるメモリー部を有している。回路基板は、メモリー部に、接合部７、回路基板に形成される回路配線を介して接続した調整端子４を備える。
【００２２】
圧電領域Ａには、圧電素子１３、枠状に形成された積層基板２ａ、封止接合部１１、蓋体１２、と圧電素子１３を配置した第１領域の外縁と前記回路基板の外縁とに沿った第２領域に素子検査端子３、および調整端子４が配置されている。
【００２３】
尚、第１実施形態では、圧電素子１３を配置した第１領域の外縁と前記回路基板の外縁との間に封止接合部１１が配置されており、調整端子４および素子検査端子３は、封止接合部１１の枠の外であって積層基板２ａの枠部である隔壁部２０上に、タングステン（Ｗ）メタライズ、ニッケル（Ｎｉ）めっき、および金（Ａｕ）めっきなどを施すことにより形成されている。
素子検査端子３は、導電性接着剤１４およびマウント電極（図示省略）を介して、圧電素子１３に形成された励振電極（図示省略）に接続されている。
調整端子４は、ＩＣチップ５のメモリー部に接続されている。
【００２４】
すなわち、回路基板は、圧電領域Ａの基板１上に、枠状に形成された積層基板２ａが積層されている。積層基板２ａの開口内に露出した基板１上にはマウント電極（図示省略）が形成されており、圧電素子１３は導電性接着剤１４によりマウント電極（図示省略）に、固定され、電気的に接続されている。さらに積層基板２ａ上の内縁に寄り添うように積層基板２ａの開口および圧電素子１３が配置された第１領域を取り囲む形状の封止接合部１１が形成されている。そして封止接合部１１の開口を塞ぐように蓋体１２が接合されることにより気密空間内に収容された構成の圧電振動子が得られる。尚、マウント電極（図示省略）は、基板１上に、タングステン（Ｗ）メタライズ、ニッケル（Ｎｉ）めっき、および金（Ａｕ）めっきなどを施すことにより形成されている。
【００２５】
実装端子１５は、回路基板の前記一主面に対する裏面側の主面に形成された面実装可能な構造である。図１において、二層構造に示した基板１の内部に回路配線を施すことによって、実装端子１５はＩＣチップ５に接続される。そして、実装端子１５は、複数形成されて、それぞれ駆動電圧の入力用、および発振周波数の出力用、接地用などとして用いられる。
【００２６】
基板１および積層基板２ａは、たとえば絶縁材料である酸化アルミニウム質からなるセラミックシートである。導電性接着剤１４は、エポキシ樹脂などからなる接着剤に、銀（Ａｇ）などの導電性粒子が配合されたものである。封止接合部１１は、ロウ剤またはガラスなどからなる。蓋体１２は、たとえば鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、またはニッケル（Ｎｉ）などからなる金属あるいは合金、または酸化アルミニウム質からなるセラミック、またはガラスである。
【００２７】
２本の二点鎖線で挟まれた境界領域Ｃの基板１上には、積層基板２ｃが積層されている。これにより、堤部（積層基板）２ｃが、境界領域Ｃに形成されて、圧電領域Ａと回路領域Ｂとを隔てている。積層基板２ｃは、たとえば絶縁材料である酸化アルミニウム質からなるセラミックシートである。ここで、積層基板２ａ，２ｂ，２ｃは、一枚の積層基板２であるとして、図１に示すが、これに限るものではなく、それぞれ分離されて、基板１上に積層されていてもよい。
また、積層基板２ａ，２ｂは、それぞれ枠状に形成されているとしたが、これに限るものではなく、一枚の積層基板２として２個の枠を形成されていればよい。たとえば、図１（ａ）において、境界領域Ｃと圧電領域Ａとの境界を示す二点鎖線は、圧電領域Ａの方向（図示右側）に示され、堤部（積層基板）２ｃと積層基板２ａとにより、枠状に形成されているとしてもよい。また、境界領域Ｃと回路領域Ｂとの境界を示す二点鎖線は、回路領域Ｂの方向（図示左側）に示され、堤部（積層基板）２ｃと積層基板２ｂとにより、枠状に形成されているとしてもよい。
【００２８】
したがって、本実施形態によれば、基板１とフリップチップボンディングされたＩＣチップ５との間に形成された接着樹脂としてのアンダーフィル６が、回路領域Ｂから圧電領域Ａへ流れ込むことを、境界領域Ｃに形成された堤部２ｃにより防ぐことができる。すなわち、本実施形態では、堤部２ｃが回路領域Ｂにおける基板１の一主面からその上方にむけて延びた構成の壁面や、境界領域Ｃにて圧電領域Ａと回路領域Ｂとの間に得られた距離が、硬化前の接着樹脂としてのアンダーフィル６が調整端子４や素子検査端子３の表面に流れ込むのを阻止するように機能する。このため、接着樹脂としてのアンダーフィル６が形成された後においても、調整端子４が接着樹脂としてのアンダーフィル６により覆われることなく、調整端子４に接続されたＩＣチップ５のメモリー部からメモリー部に記憶された情報を読み込む、もしくは発振周波数や周波数温度特性などの電気的特性を決める演算に必要なパラメーターなどの情報を書き込むことができる。
【００２９】
そして、調整端子４が圧電領域Ａの基板１上に形成された隔壁部２０上に配置され、接着樹脂としてのアンダーフィル６が基板１上に形成されている場合において、回路領域Ｂに形成された接着樹脂としてのアンダーフィル６が、回路領域Ｂから圧電領域Ａへ流れ込むことを、境界領域Ｃに形成された堤部２ｃにより防ぐことができる。
【００３０】
さらに、素子検査端子３が接着樹脂としてのアンダーフィル６により覆われることを、堤部２ｃにより防ぐので、素子検査端子３およびＩＣチップ５において誘電率が変化することを防ぐことができ、高精度な水晶発振器１０を提供することが可能となる。
【００３１】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、図２を参照して説明する。
第２実施形態の水晶発振器１０は、図１に示した第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付与し、構成の説明を省略する。
【００３２】
第２実施形態の水晶発振器１０が、第１実施形態の水晶発振器１０と相違する点は、積層基板２ａの形状、ならびに調整端子４および素子検査端子３が形成されている位置である。
【００３３】
図２に示すように、切欠き部２１，２２を備えた積層基板２ａが、圧電領域Ａの基板１上に積層されている。
積層基板２ａの切欠き部２１から露出した基板１上に、素子検査端子３が形成されている。積層基板２ａの切欠き部２２から露出した基板１上に、調整端子４が形成されている。
【００３４】
したがって、本実施形態によれば、基板１とフリップチップボンディングされたＩＣチップ５との間に形成された接着樹脂としてのアンダーフィル６が、回路領域Ｂから圧電領域Ａへ流れ込むことを、境界領域Ｃに形成された堤部２ｃにより防ぐことができる。このため、接着樹脂としてのアンダーフィル６が形成された後においても、調整端子４が接着樹脂としてのアンダーフィル６により覆われることなく、調整端子４に接続されたＩＣチップ５のメモリー部からメモリー部に記憶された情報を読み込む、もしくは発振周波数や周波数温度特性などの電気的特性を決める演算に必要なパラメーターなどの情報を書き込むことができる。
【００３５】
そして、調整端子４が切欠き部２２から露出した圧電領域Ａの基板１上に配置されている場合において、回路領域Ｂにおいて基板１とＩＣチップ５との間、つまり同一の基板１上に接着樹脂としてのアンダーフィル６が、回路領域Ｂから圧電領域Ａへ流れ込むことを、境界領域Ｃに形成された堤部２ｃにより防ぐことができる。
また、圧電素子１３、ＩＣチップ５、および堤部２ｃが形成された同一の基板１上の圧電領域Ａに、切欠き部２２が形成され、切欠き部２２から露出した基板１上に調整端子４が配置されるので、内部配線を形成して迂回させるために別の基板を追加するという構成を必要とせず、調整端子４とＩＣチップ５とを、ならびにＩＣチップ５と実装端子１５とを、接続する内部配線の配置を容易にし、内部配線の自由度が確保できる。このため、別の基板を追加しないため水晶発振器１０の薄型化を阻害しない。
【００３６】
さらに、素子検査端子３が切欠き部２１から露出した圧電領域Ａの基板１上に配置されている場合において、接着樹脂としてのアンダーフィル６により覆われることを、堤部２ｃにより防ぐので、素子検査端子３およびＩＣチップ５において誘電率が変化することを防ぐことができ、高精度な水晶発振器１０を提供することが可能となる。
【００３７】
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、図３を参照して説明する。
第３実施形態の水晶発振器１０は、図１に示した第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付与し、構成の説明を省略する。
【００３８】
第３実施形態の水晶発振器１０が、第１実施形態の水晶発振器１０と相違する点は、積層基板２ｂの形状である。
【００３９】
図３に示すように、矩形状に形成された積層基板２ｂが、境界領域Ｃの基板１上に積層された積層基板２ｃに沿って、回路領域Ｂの基板１上に積層されている。
【００４０】
したがって、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４１】
なお、上記課題の少なくとも一部を解決できる範囲での変形、改良などは前述の実施形態に含まれるものである。
【００４２】
たとえば、前述の実施形態に示した圧電領域および回路領域の構成の組み合わせは、これに限定されるものではなく、それぞれの実施形態に示した圧電領域および回路領域を組み替えた構成であってもよい。たとえば、第１実施形態の圧電領域と第２実施形態の回路領域を組み合わせた構成、第１実施形態の圧電領域と第３実施形態の回路領域を組み合わせた構成であってもよく、適宜選択することができる。
【００４３】
また、前述の実施形態において、調整端子と素子検査端子とが、同一の積層基板上または基板上に形成されている形態を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、調整端子と素子検査端子とが相異なる積層基板上または基板上に形成されていてもよい。
そして、複数の調整端子は、ともに同一の積層基板上または基板上に形成されることに限定されず、それぞれ相異なる積層基板上または基板上に形成されていてもよい。同様に、複数の素子検査端子はそれぞれ相異なる積層基板上または基板上に形成されていてもよい。
【００４４】
さらに、第３実施形態において、積層基板２ｂは、矩形状に形成され、境界領域Ｃの基板１上に積層された積層基板２ｃに沿って、回路領域Ｂの基板１上に積層されるとしたが、これに限るものではなく、積層基板２ｂの形状は、回路領域Ｂにおいて、基板１上にＩＣチップ５がフリップチップボンディングされるように形成されていればよい。また、積層基板２ｂは形成されていないとしてもよい。
【００４５】
圧電デバイスとして水晶などの圧電素子を用いた水晶発振器を一例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、圧電ジャイロセンサーなどの圧電センサーなどであってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…基板、２，２ａ，２ｂ…積層基板、２ｃ…堤部（積層基板）、３…素子検査端子、４…調整端子、５…ＩＣチップ、６…アンダーフィル、７…接合部、１０…水晶発振器、１３…圧電素子、１５…実装端子、２０…隔壁部、２１，２２…切欠き部、Ａ…圧電領域、Ｂ…回路領域、Ｃ…境界領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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