(57)【要約】【課題】配線基板と圧電振動子との接続の信頼性が向上した小型かつ薄型の圧電デバイスを提供することにある。【解決手段】配線基板４の他方の面が圧電振動子２の容器１２の底面に固定され、振動子接続端子６と内部接続端子８とが金属ワイヤ７により接続され、樹脂部５により覆われている。このため、リフロー実装の高温条件においても、圧電振動子２の振動子接続端子６と配線基板４の内部接続端子８とを接続している金属ワイヤ７が溶融することなく、接続の信頼性が向上した水晶発振器１０を提供することが可能となる。【選択図】図１
2008035026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の内部に圧電素子が気密封止され、該容器の底面に該圧電素子と接続される振動子接続端子が形成された圧電振動子と、
前記圧電振動子の下方に配置され、一方の面に外部接続端子が形成され、他方の面が前記圧電振動子の容器の底面に固定された配線基板と、
前記配線基板の一方の面に配置されたＩＣチップとを有する圧電デバイスであって、
前記配線基板の一方の面に形成され、前記ＩＣチップに接続されたＩＣ接続端子と、
前記ＩＣ接続端子に接続され、前記配線基板の一方の面に形成された内部接続端子とを備え、
前記圧電振動子の振動子接続端子と前記配線基板の内部接続端子とが金属ワイヤにより接続され、該金属ワイヤおよび前記ＩＣチップを覆うように樹脂部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２】
前記内部接続端子が前記配線基板の一方の面の窪んだ窪面に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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電デバイスは、水晶振動子に代表される圧電振動子および発振回路を備え、パーソナルコンピュータまたは移動体通信機器など様々な電子機器のクロック周波数源として用いられている。
【０００３】
近年、圧電デバイスの小型化を図った構造として、ＩＣチップなどの電子部品を搭載した配線基板の上方に圧電振動子を配置し、配線基板と圧電振動子とを接続する接続部の導通と固定との役割をはんだにより果した圧電デバイスの構造が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−６４３３３号公報（３〜５頁、図１〜図４）
【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、配線基板と圧電振動子とがはんだにより接続された圧電デバイスの構造においては、リフロー実装の高温条件において、配線基板と圧電振動子とを接続させる接続部のはんだが再溶融してしまうことにより、はんだの劣化または断線などが発生するという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、配線基板と圧電振動子との接続の信頼性が向上した小型かつ薄型の圧電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の実施形態では、容器の内部に圧電素子が気密封止され、該容器の底面に該圧電素子と接続される振動子接続端子が形成された圧電振動子と、前記圧電振動子の下方に配置され、一方の面に外部接続端子が形成され、他方の面が前記圧電振動子の容器の底面に固定された配線基板と、前記配線基板の一方の面に配置されたＩＣチップとを有する圧電デバイスであって、前記配線基板の一方の面に形成され、前記ＩＣチップに接続されたＩＣ接続端子と、前記ＩＣ接続端子に接続され、前記配線基板の一方の面に形成された内部接続端子とを備え、前記圧電振動子の振動子接続端子と前記配線基板の内部接続端子とが金属ワイヤにより接続され、該金属ワイヤおよび前記ＩＣチップを覆うように樹脂部が形成されていることを要旨とする。
【０００８】
これによれば、前記配線基板の他方の面が前記圧電振動子の容器の底面に固定され、前記振動子接続端子と前記内部接続端子とが金属ワイヤにより接続され、樹脂部により覆われている。このため、リフロー実装の高温条件においても、圧電振動子の振動子接続端子と配線基板の内部接続端子とを接続している金属ワイヤが溶融することなく、接続の信頼性が向上した圧電デバイスを提供することが可能となる。
【０００９】
本発明の実施形態では、前記内部接続端子が前記配線基板の一方の面の窪んだ窪面に形成されていることを要旨とする。
【００１０】
これによれば、前記内部接続端子が前記配線基板の一方の面の窪んだ窪面に形成されている。このため、前記振動子接続端子と前記内部接続端子とを接続している金属ワイヤが、実装用の外部接続端子が形成される圧電デバイスの外周面からはみ出すことなく、実装での短絡または金属ワイヤの損傷などを防ぐことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
（第一実施形態）
【００１２】
以下の実施形態では、圧電デバイスとして水晶発振器の例を挙げて説明する。
図１は、第一実施形態の水晶発振器の構成を示し、（ａ）は、概略側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の概略底面図である。
【００１３】
水晶発振器１０は、圧電素子としての水晶振動子２と、水晶振動子２を発振させる機能などを有するＩＣチップ３と、配線基板４と、絶縁性を有するエポキシ樹脂などから成る樹脂部５とを備えている。
【００１４】
水晶振動子２は、圧電素子として水晶から成る水晶振動片１と、セラミックまたはガラスエポキシ樹脂などの絶縁材料から成る容器１２と、金属またはガラスなどから成る蓋体１１とを備えている。
【００１５】
容器１２内には、金（Ａｕ）などから成るマウント電極部１４が形成されている。そして、容器１２底面には、Ａｕなどから成る振動子接続端子６が形成されている。ここで、マウント電極部１４は、振動子接続端子６に接続されている。
【００１６】
水晶振動片１は、容器１２内のマウント電極部１４に、導電性接着剤１５により固定され、水晶振動片１に設けられた励振電極（図示せず）とマウント電極部１４とが接続されている。
蓋体１１は、容器１２上面に配置され、ロウ材などの合金またはガラスなどにより容器１２に固定され、水晶振動片１が気密封止されている。これにより、水晶振動片１は容器１２内部に気密封止され、水晶振動子２底面に形成された振動子接続端子６と接続可能な構成となり、水晶振動子２を形成している。
【００１７】
配線基板４は、セラミックまたはガラスエポキシ樹脂などの絶縁材料から成る基板４ａ，４ｂを積層することにより形成されている。
基板４ａは、たとえば４つに分割された形状を成している。ここで、積層された基板４ａから基板４ｂ下面の一部が顕出し、配線基板４の一方の面に窪んだ窪面５０が顕出される。なお、基板４ａは、４つに分割されるとしたが、積層された基板４ａから基板４ｂ下面の一部が顕出し、配線基板４の一方の面に窪んだ窪面５０が顕出する形状であれば何れの形状でもよい。そして、配線基板４の一方の面である基板４ａ下面には、Ａｕなどから成る外部接続端子９が複数形成されている。
配線基板４の一方の面に窪んだ窪面５０である基板４ｂ下面には、Ａｕなどから成る内部接続端子８およびＩＣ接続端子１６が複数形成されている。そして、ＩＣ接続端子１６は、内部接続端子８および外部接続端子９に接続されている。
配線基板４の他方の面である基板４ｂ上面は、接着剤１９により水晶振動子２の容器１２底面に固定されている。このようにして、配線基板４が水晶振動子２に固定されている。このとき、配線基板４から水晶振動子２の容器１２底面の一部および振動子接続端子６が顕出している。
【００１８】
ＩＣチップ３は、ＩＣチップ３の回路素子が形成される主面３Ａと表裏の関係にある裏面３Ｂを基板４ｂ上面に向けて配置し、接着剤により基板４ｂ下面に固定されている。そして、主面３Ａには、Ａｕまたはアルミニウム（Ａｌ）などから成る回路接続端子１３が複数形成され、ＡｕまたはＡｌなどから成る金属ワイヤ１７により基板４ｂ下面のＩＣ接続端子１６に接続されている。なお、金属ワイヤ１７の接続順序は、まず回路接続端子１３にＡｕなどから成る導電性バンプを形成し、ＩＣ接続端子１６に金属ワイヤ１７を接続し、次に回路接続端子１３に金属ワイヤ１７を接続することが好ましい。これにより、金属ワイヤ１７のループ高さを低くすることができる。
【００１９】
配線基板４の一方の面に窪んだ窪面５０である基板４ｂ下面に形成された内部接続端子８と、水晶振動子２の振動子接続端子６とは、ＡｕまたはＡｌなどから成る金属ワイヤ７により接続されている。これにより、ＩＣチップ３は容器１２に気密封止された水晶振動片１と接続可能な構成となっている。なお、金属ワイヤ７の接続順序は、まず振動子接続端子６に金属ワイヤ７を接続し、次に内部接続端子８に金属ワイヤ７を接続することが好ましい。これにより、金属ワイヤ７のループ高さを低くすることができる。
【００２０】
樹脂部５は、絶縁性を有するエポキシ樹脂などからなり、金属ワイヤ７，１７とＩＣチップ３とを覆い、窪面５０を塞ぐように形成されている。
【００２１】
本実施形態の水晶発振器１０の製造方法について説明する。
まず、配線基板４の一方の面に窪んだ窪面５０にＩＣチップ３の裏面３Ｂを向けて配置し、接着剤により配線基板４にＩＣチップ３を固定する。次に、基板４ｂ下面に形成されているＩＣ接続端子１６と、ＩＣチップ３の主面３Ａに形成されている回路接続端子１３とを、金属ワイヤ１７により接続する。
そして、基板４ｂ上面に水晶振動子２の容器１２底面を向けて配置し、接着剤１９により配線基板４は水晶振動子２に固定する。その後、配線基板４の一方の面に窪んだ窪面５０に形成された内部接続端子８と、水晶振動子２の振動子接続端子６とを、金属ワイヤ７により接続する。
最後に、金属ワイヤ７，１７とＩＣチップ３とを覆い、窪面５０を塞ぐように樹脂部５を形成する。
【００２２】
以上、本実施形態の水晶発振器１０は、配線基板４の他方の面が圧電振動子２の容器１２の底面に固定され、振動子接続端子６と内部接続端子８とが金属ワイヤ７により接続され、樹脂部５により覆われている。このため、リフロー実装の高温条件においても、圧電振動子２の振動子接続端子６と配線基板４の内部接続端子８とを接続している金属ワイヤが溶融することなく、接続の信頼性が向上した水晶発振器１０を提供することが可能となる。
そして、内部接続端子８が配線基板４の一方の面に窪んだ窪面５０に形成されている。このため、振動子接続端子６と内部接続端子８とを接続している金属ワイヤ７が、実装用の外部接続端子９が形成される水晶発振器１０外面からはみ出すことなく、実装での短絡または金属ワイヤ７の損傷などを防ぐことが可能となる。
（第二実施形態）
【００２３】
図２は、第二実施形態の水晶発振器の構成を示し、（ａ）は、概略側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の概略底面図である。
第二実施形態の水晶発振器は、前記第一実施形態における金属ワイヤによるＩＣチップの接続方法をフリップチップ実装としたことに特徴を有している。
なお、本実施形態の水晶発振器に用いる圧電素子としての水晶振動子は、第一実施形態と同様の構成とし、同一の符号を付与して説明を省略する。
【００２４】
水晶発振器２０は、圧電素子としての水晶振動子２と、水晶振動子２を発振させる機能などを有するＩＣチップ３と、配線基板２４と、絶縁性を有するエポキシ樹脂などから成る樹脂部５とを備えている。
【００２５】
配線基板２４は、セラミックまたはガラスエポキシ樹脂などの絶縁材料から成る基板２４ａ，２４ｂを積層することにより形成されている。
基板２４ａは、たとえば４つに分割された形状を成している。ここで、積層された基板２４ａから基板２４ｂ下面の一部が顕出し、配線基板２４の一方の面に窪んだ窪面５１が顕出される。なお、基板２４ａは、４つに分割されるとしたが、積層された基板２４ａから基板２４ｂ下面の一部が顕出し、配線基板２４の一方の面に窪んだ窪面５１が顕出する形状であれば何れの形状でもよい。そして、配線基板２４の一方の面である基板２４ａ下面には、Ａｕなどから成る外部接続端子９が複数形成されている。
配線基板２４の一方の面に窪んだ窪面５１としての基板２４ｂ下面には、Ａｕなどから成る内部接続端子８およびＩＣ接続端子１６が複数形成されている。そして、ＩＣ接続端子１６は、内部接続端子８および外部接続端子９に接続されている。
配線基板２４の他方の面である基板２４ｂ上面は、接着剤１９により水晶振動子２の容器１２底面に固定されている。このようにして、配線基板２４が水晶振動子２に固定されている。このとき、配線基板２４から水晶振動子２の容器１２底面の一部および振動子接続端子６が顕出している。
【００２６】
ＩＣチップ３は、ＩＣチップ３の回路素子が形成される主面３Ａに形成された回路接続端子１３にＡｕなどから成る導電性バンプを備え、主面３Ａを基板２４ｂ下面に向けて配置し、配線基板２４の一方の面に窪んだ窪面５１にフリップチップ実装されている。ＩＣチップ３は、導電性バンプにより基板２４ｂ下面のＩＣ接続端子１６に接続されている。
配線基板２４の一方の面に窪んだ窪面５１に形成された内部接続端子８と、水晶振動子２の振動子接続端子６とは、ＡｕまたはＡｌなどから成る金属ワイヤ７により接続されている。これにより、ＩＣチップ３は水晶振動子２に気密封止された水晶振動片１と接続可能な構成となっている。なお、金属ワイヤ７の接続順序は、まず振動子接続端子６に金属ワイヤ７を接続し、次に内部接続端子８に金属ワイヤ７を接続することが好ましい。これにより、金属ワイヤ７のループ高さを低くすることができる。
【００２７】
樹脂部５は、絶縁性を有するエポキシ樹脂などからなり、金属ワイヤ７とＩＣチップ３とを覆い、窪面５１を塞ぐように形成されている。そして、樹脂部５により、ＩＣチップ３は水晶振動子２に固定されている。
【００２８】
本実施形態の水晶発振器２０の製造方法について説明する。
まず、ＩＣチップ３の主面３Ａに形成されている回路接続端子１３に導電性バンプを備え、主面３Ａを配線基板２４の一方の面に窪んだ窪面５１に向けて配置し、基板２４ｂ下面にフリップチップ実装する。これにより、ＩＣチップ３の回路接続端子１３は、基板２４ｂ下面のＩＣ接続端子１６に接続される。
その後は、第一実施形態と同様にして、接着剤１９により配線基板２４と水晶振動子２とを固定する。次に、配線基板２４の一方の面に窪んだ窪面５１に形成された内部接続端子８と、水晶振動子２の振動子接続端子６とを、金属ワイヤ７により接続する。
最後に、金属ワイヤ７とＩＣチップ３とを覆い、配線基板２４と水晶振動子２との間を塞ぐように樹脂部５を形成する。
【００２９】
以上、本実施形態の水晶発振器２０は、配線基板２４の他方の面が圧電振動子２の容器１２の底面に固定され、振動子接続端子６と内部接続端子８とが金属ワイヤ７により接続され、樹脂部５により覆われている。このため、リフロー実装の高温条件においても、圧電振動子２の振動子接続端子６と配線基板２４の内部接続端子８とを接続している金属ワイヤが溶融することなく、接続の信頼性が向上した水晶発振器２０を提供することが可能となる。
そして、内部接続端子８が配線基板２４の一方の面に窪んだ窪面５１に形成されている。このため、振動子接続端子６と内部接続端子８とを接続している金属ワイヤ７が、実装用の外部接続端子９が形成される水晶発振器２０外面からはみ出すことなく、実装での短絡または金属ワイヤ７の損傷などを防ぐことが可能となる。
【００３０】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施形態では、圧電素子の材料は単結晶から成る水晶としたが、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）などを用いても良い。
【００３１】
本発明の圧電デバイスは、前述の水晶発振器などの圧電発振器だけに限らず、弾性表面波フィルタまたは圧電振動ジャイロセンサなどにも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（ａ）は、第一実施形態に係る水晶発振器の概略側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の概略底面図。
【図２】（ａ）は、第二実施形態に係る水晶発振器の概略側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の概略底面図。
【符号の説明】
【００３３】
１…圧電素子としての水晶振動片、２…圧電振動子としての圧電振動子、３…ＩＣチップ、４…配線基板、５…樹脂部、６…振動子接続端子、７…金属ワイヤ、８…内部接続端子、９…外部接続端子、１０…圧電デバイスとしての水晶発振器、１１…蓋体、１２…容器、１３…回路接続端子、１６…ＩＣ接続端子、１９…接着剤、２０…水晶発振器、５０，５１…窪面。
【図１】
2008035026.tif 000003
【図２】
2008035026.tif 000004