(57)【要約】【課題】小型化を図ることのできる圧電デバイスおよび圧電デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】セラミックパッケージ１１の内部に水晶振動片１２が収容され、その内部を蓋体１５により気密に封止された水晶振動子パッケージ１０と、水晶振動子パッケージ１０の外表面に接続された集積回路素子２０と、を備え、水晶振動子パッケージ１０の外表面に形成された電極パッド１６と集積回路素子２０の一方の面である能動面２４に形成されたバンプ２１とが接続され、集積回路素子２０の裏面には外部接続端子２３が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容器の内部に圧電素子が収容され、その内部を気密に封止された圧電素子パッケージと、
前記圧電素子パッケージの外表面に接続された集積回路素子と、を備え、
前記圧電素子パッケージの外表面に形成された電極パッドと前記集積回路素子の一方の面である能動面に形成された接続端子とが接続され、前記集積回路素子の他方の面には外部接続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２】
請求項１に記載の圧電デバイスにおいて、
前記集積回路素子の平面視における大きさが、前記圧電素子パッケージの平面視における大きさと略同等であ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において、
前記集積回路素子の他方の面に、前記外部接続端子に加えて前記集積回路素子内の回路を制御可能な調整端子が備えら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または２に記載の圧電デバイスにおいて、
前記圧電素子パッケージの側面に前記集積回路素子と導通し前記集積回路素子内の回路を制御可能な調整端子が備えられていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項５】
圧電素子を収容した圧電素子パッケージの外表面に形成した電極パッドと集積回路素子の一方の面である能動面に形成した接続端子とを接続し、前記集積回路素子の他方の面に外部接続端子を設けた圧電デバイスの製造方法であって、
前記圧電素子パッケージに、その平面投影形状より大きく前記圧電素子パッケージの平面投影形状より延出する調整用延出部に調整端子を設けた前記集積回路素子を接続し、
前記調整端子から前記集積回路素子内の記憶回路を制御し、その後、前記集積回路素子の前記調整用延出部を分離することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器または通信機器に用いられる表面実装型の圧電デバイスおよび圧電デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器や通信機器の携帯性向上の要求から、機器の小型化が急速に進んでいる。このため、これらに用いられる水晶発振器などの圧電デバイスにもさらなる小型化・低背化が要求されている。
この圧電デバイスの小型化・低背化に対応した例として、特許文献１に示すような構造が知られている。この特許文献１では、圧電素子がセラミックパッケージ（収容器）内に気密封止され、セラミックパッケージの下面にＩＣ（集積回路素子）がフェイスダウンボンディングされている。さらに、外部基板などとの接続のために、セラミックパッケージのＩＣ実装面と同じ面に半田ボールが形成され、この半田ボールを外部接続端子としている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５１１１６号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の圧電デバイスの構造において、さらなる圧電デバイスの小型化を図るにあたり、ＩＣの大きさを変えないとすると、ＩＣの大きさがセラミックパッケージの面積に対して相対的に大きな割合を占めてしまい、半田ボール（外部接続端子）を設けるスペースが確保できないという不具合が生じていた。このため、従来の構造では圧電デバイスの小型化に限界があった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は圧電デバイスの小型化を図ることのできる圧電デバイスおよび圧電デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の圧電デバイスは、収容器の内部に圧電素子が収容され、その内部を気密に封止された圧電素子パッケージと、前記圧電素子パッケージの外表面に接続された集積回路素子とを備え、前記圧電素子パッケージの外表面に形成された電極パッドと前記集積回路素子の一方の面である能動面に形成された接続端子とが接続され、前記集積回路素子の他方の面には外部接続端子が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、集積回路素子の一方の面（能動面）は圧電素子パッケージに接続され、他方の面には外部接続端子が設けられている。このことから、圧電素子パッケージが小さくなり、相対的に集積回路素子が占める面積の割合が大きくなっても、圧電素子パッケージに外部接続端子を設ける必要がなく、集積回路素子の他方の面に外部接続端子を配置するスペースを容易に確保できる。このことから、集積回路素子の大きさに左右されずに外部接続端子を形成でき、圧電デバイスの小型化を図ることができる。
【０００８】
また、本発明の圧電デバイスは、前記集積回路素子の平面視における大きさが、前記圧電素子パッケージの平面視における大きさと略同等であることが望ましい。
【０００９】
このように、圧電素子パッケージと略同等な大きさの集積回路素子を用いれば、圧電素子パッケージの面積を有効に利用して回路素子を形成することができる。
【００１０】
また、本発明の圧電デバイスは、前記集積回路素子の他方の面に、前記外部接続端子に加えて前記集積回路素子内の回路を制御可能な調整端子が備えられていることが好ましい。
【００１１】
圧電デバイスの中でも、温度補償回路を内蔵した温度補償型圧電発振器やＰＬＬ回路を内蔵したＰＬＬ圧電発振器などにおいて、集積回路素子の記憶回路にデータを書き込む必要があり、この集積回路素子の他方の面に形成した調整端子を用いて集積回路素子の記憶回路などにデータを書き込むことが可能となる。
【００１２】
また、本発明の圧電デバイスは、前記圧電素子パッケージの側面に前記集積回路素子と導通し前記集積回路素子内の回路を制御可能な調整端子が備えられていることが好ましい。
【００１３】
圧電デバイスの中でも、温度補償回路を内蔵した温度補償型圧電発振器やＰＬＬ回路を内蔵したＰＬＬ圧電発振器などにおいて、集積回路素子の記憶回路にデータを書き込む必要があり、圧電素子パッケージの側面に形成した調整端子を用いて集積回路素子の記憶回路などにデータを書き込むことが可能となる。
【００１４】
また、本発明の圧電デバイスの製造方法は、圧電素子を収容した圧電素子パッケージの外表面に形成した電極パッドと集積回路素子の一方の面である能動面に形成した接続端子とを接続し、前記集積回路素子の他方の面に外部接続端子を設けた圧電デバイスの製造方法であって、前記圧電素子パッケージに、その平面投影形状より大きく前記圧電素子パッケージの平面投影形状より延出する調整用延出部に調整端子を設けた前記集積回路素子を接続し、前記調整端子から前記集積回路素子内の記憶回路を制御し、その後、前記集積回路素子の前記調整用延出部を分離することを特徴とする。
【００１５】
この圧電デバイスの製造方法によれば、圧電素子パッケージの投影形状より延出する調整用延出部に形成した調整端子から前記集積回路素子内の記憶回路にデータを書き込むことができる。その後、集積回路素子の前記調整用延出部を分離することで小型化した圧電デバイスを得ることができる。このように、本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、圧電デバイスの小型化が図られ調整端子を圧電デバイスに設けられない場合、あるいは調整作業の困難さが生じた場合に、容易に調整作業を行える圧電デバイスの製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。以下の実施形態では、圧電デバイスとして水晶発振器を例にとり説明する。
（第１の実施形態）
【００１７】
図１は、第１の実施形態における水晶発振器の構成を示し、図１（ａ）は模式平面図、図１（ｂ）は模式部分断面図、図１（ｃ）は模式底面図である。
水晶発振器１は、圧電素子としての水晶振動片１２を収容した水晶振動子パッケージ１０と集積回路素子２０を備えている。
水晶振動子パッケージ１０には、収容器としてのセラミックパッケージ１１の凹部に水晶振動片１２が収容され、Ａｇペーストなどの導電性接着剤１４にて固定されている。また、セラミックパッケージ１１の底面には複数の電極パッド１６が設けられ、このうちの所定の電極パッド１６は、セラミックパッケージ１１内の配線（図示せず）により、前述した導電性接着剤１４を介して水晶振動片１２に形成された励振電極１３に導通するように構成されている。さらに、セラミックパッケージ１１の上部には蓋体１５が設けられ、水晶振動片１２が収容された凹部の空間を減圧雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気に保って、気密に封止されている。
【００１８】
ＩＣなどの集積回路素子２０は、水晶振動子パッケージ１０の平面視における大きさ（投影面積）と略同等に形成されている。集積回路素子２０における一方の面には回路素子が形成され、この面を能動面２４としている。また、集積回路素子２０の能動面２４には、電極パッド（図示せず）が形成され、この電極パッド上には接続端子としてＡｕなどの金属からなるバンプ２１が形成されている。そして、このバンプ２１と水晶振動子パッケージ１０の電極パッド１６とが接続され、集積回路素子２０が水晶振動子パッケージ１０の底面に、いわゆるフェイスダウンボンディングされている。
なお、この集積回路素子２０には、水晶振動片１２を励振させる発振回路、場合によりＰＬＬ回路、温度補償回路、記憶回路などを含んでいる。
また、集積回路素子２０の能動面２４に形成する電極パッドとして、グランド端子を複数配置したりダミー端子を配置して端子数を増やし、水晶振動子パッケージ１０と集積回路素子２０との接合強度を向上させてもよい。
【００１９】
さらに、集積回路素子２０における能動面２４の他方の面である裏面２５には、外部の基板などに接続される外部接続端子２３が形成されている。外部接続端子２３は、集積回路素子２０の能動面２４から開口されたスルーホール２２を介して、能動面２４の配線と接続されるように構成されている。
【００２０】
以上の構成の水晶発振器１は、集積回路素子２０に備えられた発振回路により水晶振動片１２が励振され、所定の外部接続端子２３から所望の周波数信号を出力する。
【００２１】
この第１の実施形態の水晶発振器１によれば、集積回路素子２０の能動面２４は水晶振動子パッケージ１０に接続され、集積回路素子２０の裏面２５には外部接続端子２３が設けられている。このことから、水晶振動子パッケージ１０が小さくなり、相対的に集積回路素子２０が占める面積の割合が大きくなっても、水晶振動子パッケージ１０に外部接続端子を設ける必要がなく、集積回路素子２０の裏面２５に外部接続端子２３を配置するスペースを容易に確保できる。このことから、集積回路素子２０の大きさに左右されずに外部接続端子２３を形成でき、水晶発振器１の小型化を図ることができる。
また、水晶振動子パッケージ１０と略同等な大きさの集積回路素子２０を用いれば、水晶振動子パッケージ１０の面積を有効に利用して回路素子を形成することができる。
（第２の実施形態）
【００２２】
次に、本発明の第２の実施形態として、集積回路素子に温度補償データの書き込みなどの調整を可能とする温度補償型の水晶発振器について説明する。
図２は、第２の実施形態における水晶発振器の構成を示し、図２（ａ）は模式平面図、図２（ｂ）は模式部分断面図、図２（ｃ）は模式底面図である。
第２の実施形態の水晶発振器２は、水晶振動子パッケージ１０と集積回路素子３０を備えており、水晶振動子パッケージ１０は第１の実施形態と同様の構成であるため、同符号を付し説明を省略する。
【００２３】
ＩＣなどの集積回路素子３０は、水晶振動子パッケージ１０の平面視における大きさ（投影面積）と略同等に形成されている。集積回路素子３０における一方の面には回路素子が形成され、この面を能動面３４としている。また、集積回路素子３０の能動面３４には、電極パッド（図示せず）が形成され、この電極パッド上にはＡｕなどの金属からなるバンプ３１が形成されている。そして、このバンプ３１と水晶振動子パッケージ１０の電極パッド１６とが接続され、集積回路素子３０が水晶振動子パッケージ１０の底面に、いわゆるフェイスダウンボンディングされている。
なお、この集積回路素子３０には、水晶振動片１２を励振させる発振回路、温度補償回路、記憶回路などを含んでいる。
【００２４】
また、集積回路素子３０の裏面３５には、外部の基板などに接続される外部接続端子３３が形成されている。外部接続端子３３は、集積回路素子３０の能動面３４から開口されたスルーホール３２を介して、能動面３４の配線と接続されるように構成されている。
さらに、集積回路素子３０の裏面３５には、調整端子３７が形成されている。この調整端子３７は、集積回路素子３０の能動面３４から開口されたスルーホール３６を介して、能動面３４の記憶回路と接続されるように構成されている。
【００２５】
このように、本実施形態の水晶発振器２において、集積回路素子３０の裏面３５に調整端子３７が形成されていることから、この調整端子３７を用いて集積回路素子３０の記憶回路に温度補償データを書き込むことができる。
また、外部接続端子３３と同じ方向に調整端子３７が配置されているため、データ書き込みなどの調整時に一方向からコンタクトプローブなどの接触子を接触させることができ、調整作業を容易にすることができる。
以上のように、本実施形態の温度補償型の水晶発振器２によれば、データ書き込みなどの調整作業において、集積回路素子の記憶回路を制御できる小型化された水晶発振器２を提供することができる。
なお、集積回路素子に発振回路とＰＬＬ回路などを内蔵したＰＬＬ発振器においても、上記のような構成をとれば、調整端子から周波数データを書き込むことができ、小型化されたＰＬＬ水晶発振器を提供することができる。
（第３の実施形態）
【００２６】
次に、本発明の第３の実施形態として、集積回路素子に温度補償データの書き込みなどの調整を可能とする、温度補償型の水晶発振器における他の実施形態について説明する。
図３は、第３の実施形態における水晶発振器の構成を示し、図３（ａ）は模式平面図、図３（ｂ）は模式部分断面図、図３（ｃ）は模式底面図である。
第３の実施形態の水晶発振器３は、水晶振動子パッケージ４０と集積回路素子２０を備えており、集積回路素子２０は第１の実施形態と同様の構成であるため、同符号を付し説明を省略する。
【００２７】
水晶振動子パッケージ４０には、収容器としてのセラミックパッケージ４１の凹部に水晶振動片１２が収容され、Ａｇペーストなどの導電性接着剤１４にて固定されている。また、セラミックパッケージ４１の底面には複数の電極パッド４６が設けられ、この内の所定の電極パッド４６は、セラミックパッケージ４１内の配線（図示せず）により、前述した導電性接着剤１４を介して水晶振動片１２に形成された励振電極１３に導通するように構成されている。さらに、所定の電極パッド４６は、セラミックパッケージ４１内の配線４７を介して、セラミックパッケージ４１の対向する側面にそれぞれ設けられた調整端子４８に接続されている。そして、セラミックパッケージ４１の上部には蓋体１５が設けられ、水晶振動片１２が収容された凹部の空間を減圧雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気に保って、気密に封止されている。
【００２８】
さらに、集積回路素子２０に設けられたバンプ２１と水晶振動子パッケージ４０の電極パッド４６とが接続され、集積回路素子２０が水晶振動子パッケージ４０の底面に、いわゆるフェイスダウンボンディングされている。なお、この集積回路素子２０には、水晶振動片１２を励振させる発振回路、温度補償回路、記憶回路などを含んでいる。
このようにして、調整端子４８はセラミックパッケージ４１内の配線４７を経て所定の電極パッド４６に接続され、集積回路素子２０のバンプ２１から集積回路素子２０に内蔵された記憶回路と接続されるように構成されている。
【００２９】
以上のように、本実施形態の水晶発振器３は、セラミックパッケージ４１の対向する側面にそれぞれ調整端子４８が形成されていることから、この調整端子４８を用いて集積回路素子２０の記憶回路に温度補償データを書き込むことができる。
また、調整端子４８をセラミックパッケージ４１の対向する側面に設けることにより、データを書き込む際に接触するコンタクトプローブなどの接触子を両側から水晶発振器３を挟持でき、安定した接触を保つことができる。
以上のように、本実施形態の温度補償型の水晶発振器３によれば、データ書き込みなどの調整作業において、集積回路素子の記憶回路を制御できる小型化された水晶発振器３を提供することができる。
なお、集積回路素子に発振回路とＰＬＬ回路などを内蔵したＰＬＬ発振器においても、上記のような構成をとれば、調整端子から周波数データを書き込むことができ、小型化されたＰＬＬ水晶発振器を提供することができる。
（第４の実施形態）
【００３０】
次に、第４の実施形態として、第１の実施形態で示した構成における温度補償型水晶発振器の製造方法について説明する。
図４は温度補償型水晶発振器の製造方法の工程を説明するフローチャートである。
図５は、温度補償データを書き込む前の水晶発振器の構成を示し、図５（ａ）は模式平面図、図５（ｂ）は模式部分断面図、図５（ｃ）は模式底面図である。
【００３１】
図４のフローチャートに従い、図５の構成図を参考にして説明する。
まず、セラミックパッケージ１１の凹部に水晶振動片１２を導電性接着剤１４にて固着し、セラミックパッケージ１１内に水晶振動片１２を収容する（ステップＳ１）。
次に、水晶振動片１２に形成された励振電極１３に重りを付加、あるいは励振電極１３の一部を除去することで水晶振動片１２の周波数調整を行う（ステップＳ２）。
続いて、セラミックパッケージ１１の上部を蓋体１５で、シーム溶接などにより水晶振動片１２が収容された凹部の空間を減圧雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気に保って、気密に封止する（ステップＳ３）。このようにして、水晶振動子パッケージ１０を製造する。
【００３２】
次に、水晶振動子パッケージ１０の電極パッド１６と、集積回路素子５０の能動面５４に形成したバンプ５１とを接合する（ステップＳ４）。このことで、図５に示すように集積回路素子５０と水晶振動子パッケージ１０とが一体化した状態となる。
ここで、集積回路素子５０には、水晶振動片１２を励振させる発振回路、温度補償回路、記憶回路などを含んでいる。また、集積回路素子５０は水晶振動子パッケージ１０の平面投影形状より図（図５）中左右両側に延出する調整用延出部５６を備えている。この集積回路素子５０の能動面５４側における調整用延出部５６には調整端子５７が設けられ、集積回路素子５０に内蔵された記憶回路と接続されている。
さらに、集積回路素子５０の裏面５５には、外部の基板などに接続される外部接続端子５３が形成されている。この外部接続端子５３は、集積回路素子５０の能動面５４から開口されたスルーホール５２を介して、能動面５４の配線と接続されるように構成されている。
【００３３】
次に、集積回路素子５０の調整用延出部５６に配置した調整端子５７にコンタクトプローブなどの接触子をあて、集積回路素子５０の記憶回路に温度補償データを書き込む（ステップＳ５）。
その後、図５に示す切断線Ｃ，Ｄに沿って、集積回路素子５０の調整用延出部５６を切断して分離する（ステップＳ６）。
このようにして、第１の実施形態と同様の構成である温度補償型の水晶発振器を得ることができる。
【００３４】
以上、温度補償型の水晶発振器の製造方法によれば、水晶振動子パッケージ１０の平面投影形状より延出する調整用延出部５６に形成した調整端子５７から集積回路素子５０内の記憶回路にデータを書き込むことができる。その後、集積回路素子５０の調整用延出部５６を分離することで小型化した水晶発振器を得ることができる。
このように、本実施形態の水晶発振器の製造方法によれば、水晶発振器の小型化が図られた結果、調整端子を水晶発振器内に設けられない場合、あるいは調整作業の困難さが生じた場合に、容易に調整作業を行える水晶発振器の製造方法を提供できる。
また、調整端子５７が集積回路素子５０の両側に設けられていることから、データを書き込む際に接触するコンタクトプローブなどの接触子が安定した接触を保つことができる。
さらに、調整用延出部５６の調整端子５７を形成した面に、外部接続端子５３と導通する端子をさらに設けても良い。このようにすれば、データ書き込みなどの調整時に一方向からコンタクトプローブなどの接触子を接触させることができ、生産性を向上させることができ、加えて生産設備を簡略化する効果を有する。
【００３５】
なお、上記第１の実施形態〜第４の実施形態において、集積回路素子に設けた外部接続端子に半田ボールなどの金属ボールを付加して外部接続用の端子としても良い。
また、上記実施形態において集積回路素子の能動面から裏面の外部接続端子への接続は集積回路素子を貫通するスルーホールを介して行っているが、集積回路素子の側面を介して、裏面の外部接続端子に接続しても良い。
また、集積回路素子と水晶振動子パッケージの接続を行った後に、それらの隙間にアンダーフィル（絶縁性樹脂）を充填して加熱硬化させ、集積回路素子と水晶振動子パッケージの接続強度の向上および、集積回路素子の保護を行っても良い。
【００３６】
以上、上記実施形態では、圧電デバイスとして水晶振動子を用いた水晶発振器を例に挙げ説明を行ったが、圧電素子の材料として水晶に限らず、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料を用いた圧電振動子としても良い。
また、圧電素子として水晶振動片に代わるＳＡＷ（弾性表面波）素子、振動ジャイロ素子などを用いるＳＡＷ発振器、振動ジャイロセンサなどにおいても利用が可能であり、同様の効果を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１の実施形態における水晶発振器の構成を示し、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は模式部分断面図、（ｃ）は模式底面図。
【図２】第２の実施形態における水晶発振器の構成を示し、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は模式部分断面図、（ｃ）は模式底面図。
【図３】第３の実施形態における水晶発振器の構成を示し、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は模式部分断面図、（ｃ）は模式底面図。
【図４】第４の実施形態における水晶発振器の製造方法の工程順を示すフローチャート。
【図５】第４の実施形態における水晶発振器の製造方法を説明する説明図であり、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は模式部分断面図、（ｃ）は模式底面図。
【符号の説明】
【００３８】
１，２，３…圧電デバイスとしての水晶発振器、１０…圧電素子パッケージとしての水晶振動子パッケージ、１１…収容器としてのセラミックパッケージ、１２…圧電素子としての水晶振動片、１５…蓋体、１６…電極パッド、２０…集積回路素子、２１…接続端子としてのバンプ、２２…スルーホール、２３…外部接続端子、２４…集積回路素子の能動面、２５…集積回路素子の裏面、３０…集積回路素子、３３…外部接続端子、３７…調整端子、４０…圧電素子パッケージとしての水晶振動子パッケージ、４８…調整端子、５０…集積回路素子、５３…外部接続端子、５６…調整用延出部、５７…調整端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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