(57)【要約】【課題】圧電振動片とワイヤボンディング型のＩＣ素子とを縦配置にて収納させた圧電デバイスの小型化に寄与する圧電デバイス用のパッケージ容器、及びそれを用いた圧電デバイスを提供する。【解決手段】パッケージ容器１０は、ＩＣ素子２０が接続されるＩＣ素子実装部Ｐ１と水晶振動片３０が接続される圧電振動片実装部３０とが縦配置されるように設けられた凹部を備え、ＩＣ素子実装部Ｐ１は平面視で矩形状を有し且つ凹部の底部に固定されるＩＣ素子２０をワイヤボンディングにより接続するための複数のリード電極１２ａ〜１２ｈを備え、圧電振動片実装部Ｐ２は水晶振動片３０を接合するためのマウント電極１３ａ，１３ｂを有し、複数のリード電極１２ａ〜１２ｈが、ＩＣ素子実装部Ｐ１の隅部近傍にそれぞれ設けられている。【選択図】図１
2007214940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣ素子が接続されるＩＣ素子実装部と圧電振動片が接続される圧電振動片実装部とが縦配置されるように設けられた凹部を備えた圧電デバイス用パッケージ容器であって、
前記ＩＣ素子実装部は平面視で矩形状を有し且つ前記凹部の底部に固定される前記ＩＣ素子をワイヤボンディングにより接続するための複数のリード電極を備え、前記圧電振動片実装部は前記圧電振動片を接合するためのマウント電極を有し、複数の前記リード電極が、前記ＩＣ素子実装部の隅部近傍にそれぞれ設けられていることを特徴とする圧電デバイス用パッケージ容器。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電デバイス用パッケージ容器において、
前記リード電極が、前記ワイヤボンディングにより接続される前記ＩＣ素子の電極パッドの前記凹部の底部からの高さと略同じ高さに設けられていることを特徴とする圧電デバイス用パッケージ容器。
【請求項３】
ＩＣ素子と、圧電振動片と、ＩＣ素子実装部と圧電振動片実装部とが縦配置されるように設けられた凹部を備えた圧電デバイス用パッケージ容器と、前記圧電デバイス用パッケージ容器に接合され前記凹部内を気密に封止する蓋体とを備えた圧電デバイスであって、
前記ＩＣ素子実装部は平面視で矩形状を有し且つ前記凹部の底部に設けられる前記ＩＣ素子をワイヤボンディングにより接続するための複数のリード電極を備え、前記圧電振動片実装部は前記圧電振動片を接合するためのマウント電極を有し、前記ＩＣ素子実装部に前記ＩＣ素子が固定され、前記ＩＣ素子の複数の電極パッドとそれぞれに対応する前記リード電極とがボンディングワイヤにより接続され、前記マウント電極に接合された前記圧電振動片が前記ＩＣ素子の上方に片持ち状態で支持され且つ電気的に接続され、
複数の前記リード電極が前記ＩＣ素子実装部の隅部近傍にそれぞれ設けられ、前記ＩＣ素子は平面視で略矩形状を有し、前記ＩＣ素子の角部を前記ＩＣ素子実装部の各辺に向けて前記凹部の底部に固定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３に記載の圧電デバイスにおいて、
前記ＩＣ素子の角部が向けられた前記ＩＣ素子実装部の辺と、該角部と対向する角部とを結んだ仮想の線とが略直交するように前記ＩＣ素子が固定されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項５】
請求項３または４に記載の圧電デバイスにおいて、
複数の前記リード電極が、前記ボンディングワイヤにより接続される前記ＩＣ素子の電極パッドの前記凹部の底部からの高さと略同じ高さに設けら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、圧電振動片及びＩＣ素子を縦配置にてパッケージ内に内蔵させて気密に封止する圧電デバイス用のパッケージ容器に関し、特にＩＣ素子をワイヤボンディングによりパッケージ内部に実装する圧電デバイス用のパッケージ容器に関する。さらに本発明は、係るパッケージ容器を用いた圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種情報・通信機器、ＯＡ機器、民生機器等の電子機器には、圧電振動子や、圧電振動片とＩＣ素子とを同一パッケージ内に封止した発振器、リアルタイムクロックモジュール等の圧電デバイスが使用されている。特に最近は、モバイルコンピュータ等の携帯型情報機器や、携帯電話に代表される携帯型通信機器の分野で、装置の高機能化と共に小型化の進展が著しく、これに伴なって圧電デバイスの小型化が図られ、また、装置の回路基板への実装に適した表面実装型のものが要求されている。
【０００３】
このような小型化のニーズに応える圧電デバイスとして、図３に示すような、水晶振動片１３０とＩＣ素子１２０が同一パッケージ内に蔵置された表面実装型の水晶振動デバイス１００が知られている。水晶振動デバイス１００は、パッケージ容器１１０及び該パッケージ容器１１０に接合される蓋体１１９を有するパッケージ内に、圧電振動片１３０とワイヤボンディング型のＩＣ素子１２０が気密に封止されたパッケージ構造を有している。パッケージ容器１１０は、セラミックからなる平板状のベースである第一層１１１と、矩形環状のセラミックからなる第二層１１２、第三層１１３、第四層１１４を順次積層させて構成され、内部に複数の段差を有した凹部が形成されている。パッケージ容器１１０の凹部の底部には、第一層１１１の上面に設けられたＩＣ素子１２０が固定されるダイパッド１１１ａと、ワイヤボンディングによりＩＣ素子１２０と接続するためのリード電極１１２ａ〜１１２ｈとからなるＩＣ素子実装部Ｐ３が形成されている。リード電極１１２ａ〜１１２ｈは、パッケージ容器１１０の長手方向にＩＣ素子１２０の両端に沿って露出する第２層１１２の上面に、ＩＣ素子１２０の電極パッド１２０ａ〜１２０ｈのそれぞれに対応させて且つ１２０を挟んだ両側に配設されている。また、パッケージ容器１１０の長さ方向の一方の端部側に露出する第３層１１３の上面の圧電振動片実装部Ｐ４には、圧電振動片１３０を接合するためのマウント電極１１３ａ，１１３ｂが形成されている。
ＩＣ素子実装部Ｐ３の略中央のダイパッド１１１ａには熱硬化性樹脂などによりＩＣ素子１２０が固定され、ＩＣ素子１２０の電極パッド１２０ａ〜１２０ｈと、それぞれに対応するリード電極１１２ａ〜１１２ｈがボンディングワイヤ１５０により接続されている。また、圧電振動片実装部Ｐ４には、圧電振動片１３０が、その基端部の接続電極（図示せず）と、対応するマウント電極１１３ａ，１１３ｂとを位置合わせして導電性接着剤１９０で固定され、ＩＣ素子１２０の上方に略水平に片持ち支持され且つ電気的に接続されている。そして、パッケージ容器１１０の最上層の第４層１１４の上面には蓋体１１９がシールリング１１８を介して接合され、パッケージ内部が気密を保って封止されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平２００３−３７４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水晶振動デバイス１００の小型化を図るために、パッケージ容器１１０は、縦配置される圧電振動片１３０とＩＣ素子１２０の平面サイズを勘案して最小設計をする必要がある。また、パッケージ容器１１０内のリード電極１１２ａ〜１１２ｈのレイアウトを考える際には、ＩＣ素子１２０とワイヤボンディングするときに、ワイヤボンダのキャピラリがパッケージ容器１１０の側壁に接触しないように一定のデッドスペースを設ける必要がある。矩形状の圧電振動片１３０を用いた水晶振動デバイス１００では、前記したワイヤボンディングのためのデッドスペースを含めたリード電極１１２ａ〜１１２ｈの配設位置は圧電振動片１３０の長手方向にとらざるを得ない。以上の理由から、特許文献１に記載の圧電振動片１００用のパッケージ容器１１０の構造では、リード電極１１２ａ〜１１２ｈが、前記デッドスペースを含んでパッケージ容器１１０の長手方向のＩＣ素子１２０を挟んだ二方向に配置されている。このため、水晶振動デバイス１００の、特に圧電振動片１３０の平面視で長手方向の小型化に限界があるという問題があった。
本発明は、上記問題を解消するためになされたものであって、その目的は、ワイヤボンディング型のＩＣ素子を内蔵させた圧電デバイスの小型化に寄与する圧電デバイス用のパッケージ容器、及びそれを用いた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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、ＩＣ素子が接続されるＩＣ素子実装部と圧電振動片が接続される圧電振動片実装部とが縦配置されるように設けられた凹部を備えた圧電デバイス用パッケージ容器であって、ＩＣ素子実装部は平面視で矩形状を有し且つ凹部の底部に固定されるＩＣ素子をワイヤボンディングにより接続するための複数のリード電極を備え、圧電振動片実装部は圧電振動片を接合するためのマウント電極を有し、複数のリード電極が、ＩＣ素子実装部の隅部近傍にそれぞれ設けられていることを主旨とする。
【０００７】
この構成によれば、平面視で略矩形状のＩＣ素子実装部の隅部近傍に、ワイヤボンディングに必要なデッドスペースを含む接合領域が確保でき、ＩＣ素子と接続されるリード電極を設けることができる。これにより、ＩＣ素子の載置領域の増大を最小限に抑えながら、パッケージ容器の長手方向のサイズを小さくすることができる。したがって、圧電振動子とＩＣ素子を内蔵する圧電デバイスの小型化に寄与するパッケージ容器を提供することができる。
【０００８】
本発明ではリード電極が、ワイヤボンディングにより接続されるＩＣ素子の電極パッドの凹部の底部からの高さと略同じ高さに設けられていることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、リード電極側にワイヤボンディングするときのワイヤボンダのキャピラリの高さがＩＣ素子の電極パッドにボンディングするときの高さと略同じなので、ボンディングワイヤのループの安定化が図りやすく、エッジショートが起こり難い。また、リード電極側にワイヤボンディングするときのキャピラリの下降量を軽減でき、パッケージ容器の凹部の側壁部分へのキャピラリの干渉が起こり難いので、リード電極を配設する際のデッドスペースを軽減することが可能である。従って、安定したボンディング性を確保できる圧電デバイス用パッケージ容器を提供することが可能であるとともに、圧電デバイスの小型化に寄与することが可能である。
【００１０】
本発明では、ＩＣ素子と、圧電振動片と、ＩＣ素子実装部と圧電振動片実装部とが縦配置されるように設けられた凹部を備えた圧電デバイス用パッケージ容器と、圧電デバイス用パッケージ容器に接合され凹部内を気密に封止する蓋体とを備えた圧電デバイスであって、ＩＣ素子実装部は平面視で矩形状を有し且つ凹部の底部に設けられるＩＣ素子をワイヤボンディングにより接続するための複数のリード電極を備え、圧電振動片実装部は圧電振動片を接合するためのマウント電極を有し、ＩＣ素子実装部にＩＣ素子が固定され、ＩＣ素子の複数の電極パッドとそれぞれに対応するリード電極とがボンディングワイヤにより接続され、マウント電極に接合された圧電振動片がＩＣ素子の上方に片持ち状態で支持され且つ電気的に接続され、複数のリード電極がＩＣ素子実装部の隅部近傍にそれぞれ設けられ、ＩＣ素子は平面視で略矩形状を有し、ＩＣ素子の角部をＩＣ素子実装部の各辺に向けて凹部の底部に固定されていることを主旨とする。
【００１１】
この構成によれば、平面視で略矩形状のＩＣ素子実装部の隅部近傍に、ワイヤボンディングに必要なデッドスペースを含む接合領域が確保でき、ＩＣ素子と接続されるリード電極を設けられる。これにより、ＩＣ素子の載置領域の増大を最小限に抑えながら、圧電デバイスの長手方向のサイズを小さくすることができる。したがって、圧電振動子とＩＣ素子を内蔵する圧電デバイスの小型化に寄与することができる。
【００１２】
本発明では、ＩＣ素子の角部が向けられたＩＣ素子実装部の辺と、該角部と対向する角部とを結んだ仮想の線とが略直交するようにＩＣ素子が固定されていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、搭載するＩＣ素子の各角部近傍に略均等にスペースが形成されるので、特に圧電デバイスの小型化に有利な平面が略正方形のＩＣ素子を用いた場合にリード電極をスペース効率よく配設することができる。従って、小型の圧電デバイスの提供に寄与することができる。
【００１４】
本発明では、複数のリード電極が、ボンディングワイヤにより接続されるＩＣ素子の電極パッドの凹部の底部からの高さと略同じ高さに設けられていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、ＩＣ素子の電極パッドとリード電極に接続されるボンディングワイヤのループの安定化が図りやすく、エッジショートが起こり難いので、安定したボンディング性を確保することが可能である。また、リード電極側にワイヤボンディングするときのキャピラリの下降量を軽減でき、パッケージ容器の凹部の側壁部分へのキャピラリの干渉が起こり難いので、リード電極を配設する際のデッドスペースを軽減することが可能である。従って、安定したボンディング性が確保され、品質に優れた圧電デバイスを提供することができるとともに、圧電デバイスの小型化に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の圧電デバイス用のパッケージ容器の実施形態について図面に従って説明する。
【００１７】
図１は、パッケージ容器の構造を示しており、図２（ａ）はパッケージ容器の平面図、同図（ｂ）は縦断面である。
【００１８】
パッケージ容器１０は、上面が開口し、段差が形成された凹部を有している。このパッケージ容器１０の上端には、金属薄板の蓋体１９がシールリング１８を介して接合され、凹部を気密に封止するパッケージ構造がとれるようになっている。
【００１９】
アルミナ等のセラミック材料で形成されたパッケージ容器１０は、矩形平板状の第一層１１と、それぞれ開口面積の異なる開口部を有する第二層１２、第三層１３、及び第四層１４が順次積層して構成されている。第二層１２の開口部は矩形状であり、その角部が第一層１１の外形の各辺に向かうように形成されている。また、第三層１３の開口部は、第二層の開口部の角部におよそ外接されるように形成されている。従って、第二層１２の開口部の四辺外側には、第三層１３の内壁に囲まれる棚部が４つ形成されている。さらに、第四層１４の開口部は略中央に形成され、第三層１３の一方の短辺側に寄せて形成された開口部よりも開口面積の方が大きいので、第三層１３の上面には第四層１４の内壁に囲まれる棚部が形成されている。
パッケージ容器１０の第三層１３の開口部により形成された凹部には、ＩＣ素子が固定されるダイパッド１１ａと、ワイヤボンディングによりＩＣ素子と電気的に接続するためのリード電極１２ａ〜１２ｈとからなるＩＣ素子実装部Ｐ１が形成されている。ＩＣ素子実装部Ｐ１の、第二層１２の開口部の内壁に囲まれた凹部の底部となる第一層１１の上面には、ＩＣ素子を固定するためのダイパッド１１ａが、第二層１２の開口部よりやや小さめの略同一平面形状を有して設けられている。また、上記した第二層１２の４つの棚部には、リード電極１２ａ〜１２ｈが、平面視で第二層１２の開口部の各角部の両側近傍にそれぞれ配設されている。
さらに、パッケージ容器１０の上記の第三層１３の棚部に形成される圧電振動片実装部Ｐ２には、圧電振動片が接続されるマウント電極１３ａ，１３ｂが設けられている。リード電極１２ａ〜１２ｈとマウント電極１３ａ，１３ｂは、パッケージ容器１０の第一層１１、第二層１２、第三層１３に設けられた図示しない内部配線によって一部導通がとられ、ひとつの回路が構成されている。また、該内部配線の一部は、第一層１１に形成された図示しないスルーホールに接続されていて、該スルーホールは、第一層１１の外側に形成された図示しない外部接続端子（ユーザ端子）と電気的に接続されている。
【００２０】
パッケージ容器１０の上面には、シールリング１８を介して蓋体１９が接合される。このとき、パッケージ容器１０の内部を、真空あるいは窒素等の不活性ガスを充填することにより気密を保って封止できるようになっている。
【００２１】
（第２の実施形態）
次に、上記第１の実施形態のパッケージ容器を用いた圧電デバイスを水晶振動デバイスに具現化した第２の実施形態について図面に従って説明する。なお、上記第１の実施形態で説明したパッケージ容器１０の構成の詳細については説明を省略する。
【００２２】
図２は、水晶振動デバイスの構造を示しており、図２（ａ）は水晶振動デバイスの平面図、同図（ｂ）は縦断面図である。なお、図２（ａ）では、水晶振動デバイスの内部の構造を説明する便宜上、水晶振動片の一部及び上部を覆っているパッケージ蓋体を仮想線で示している。
【００２３】
水晶振動デバイス１は、上記第１の実施形態で説明したパッケージ容器１０内に、ＩＣ素子２０と水晶振動片３０が接合され、パッケージ容器１０の上端に蓋体１９がシールリング１８を介して接合されたパッケージ構造を有している。
パッケージ容器１０の第三層１３が形成する凹部内のＩＣ素子実装部Ｐ１には、第二層１２の開口部の凹底部に設けられたダイパッド１１ａ上に、複数の電極パッド２０ａ〜２０ｈを有するＩＣ素子２０が、その角部を第三層１３の開口部の各辺に向けた状態でダイボンディング材などにより固定されている。なお、本実施形態では、平面視で略矩形状のＩＣ素子２０の各辺が、同じく平面視で略矩形状の第三層１３の開口部の各辺に対して平行な状態から４５°回転させて固定されている。このＩＣ素子２０を囲む第二層１２の開口部の上面には、ＩＣ素子２０の各角部を挟んだ両側近傍にはリード電極１２ａ〜１２ｈが形成されていて、それぞれ対応する電極パッド２０ａ〜２０ｈとボンディングワイヤ５０により接続されている。このようにワイヤボンディングにより接続されたＩＣ素子２０の上方には、水晶振動片３０が、上記第三層１３上面の棚部のマウント電極１３ａ，１３ｂに接合されて設けられている。
また、パッケージ容器１０の第四層１４に囲まれる第三層１３上面の棚部の圧電振動片実装部Ｐ２に設けられたマウント電極１３ａ，１３ｂには、水晶振動片３０が接合されている。水晶振動片３０は、水晶からなる矩形の薄板の両主面に形成された図示しない励振電極と、該励振電極から引き出された図示しない接続電極とを有している。この各接続電極と、それぞれ対応するマウント電極１３ａ，１３ｂとを位置決めして導電性接着剤９０によって接合することにより、水晶振動片３０はＩＣ素子２０の上方に略水平に片持ち支持され、且つ電気的に接続されている。
なお、水晶振動片３０の各接続電極と、それぞれに対応するパッケージ容器１０のマウント電極１３ａ，１３ｂとの接続方法は、導電性接着剤を用いる方法に限らず、半田付けやその他の方法を用いてもよい。
【００２４】
第三層１３の上には、ＩＣ素子実装部Ｐ１と、圧電振動片実装部Ｐ２とを囲むように開口部が設けられた第四層１４が積層されている。さらに、第四層１４の上面には、シールリング１８を介して蓋体１９が接合されている。この蓋体１９を接合するときに、真空あるいは窒素等の不活性ガスが充填されていて、ＩＣ素子２０及び水晶振動片３０が接合されたパッケージ内部が気密を保って封止されている。
【００２５】
次に、上記実施形態の効果を以下に記載する。
【００２６】
（１）本実施形態のパッケージ容器１０の構成によれば、平面視で矩形状の第三層１３の開口部により形成されるＩＣ素子実装部Ｐ１の各辺に、ＩＣ素子２０がその角部を向けて固定され、この各角部の両側近傍にリード電極１２ａ〜１２ｈが設けられている。これにより、ＩＣ素子２０の載置領域の増大を最小限に抑えながら、圧電デバイス用のパッケージ容器１０の長手方向のサイズを小さくすることができる。従って、水晶振動片３０とＩＣ素子２０を縦配置して内蔵する水晶振動デバイス１の小型化に寄与するパッケージ容器１０を提供することができる。
【００２７】
（２）上記実施形態の水晶振動デバイス１では、平面視で略矩形状のＩＣ素子２０の各辺が、同じく平面視で略矩形状の第三層１３の開口部の各辺に対して平行な状態から４５°回転させて固定されている。この構成によれば、搭載されるＩＣ素子２０の各角部の両側近傍に略均等にスペースが設けられるので、とくに圧電デバイスの小型化に有利な平面が略正方形のＩＣ素子を用いた場合に、スペース効率よくリード電極１２ａ〜１２ｈを配置することができる。従って、圧電デバイスの小型化により有利なパッケージ容器１０を提供することができる。
【００２８】
（３）上記実施形態では、各リード電極１２ａ〜１２ｈが第二層１２の上面に設けられ、ワイヤボンディングにより接続されるＩＣ素子２０の電極パッド２０ａ〜２０ｈと略同じ高さに設けられている。この構成によれば、ＩＣ素子２０とリード電極２０ａ〜２０ｈとをワイヤボンディングするときのワイヤボンダのキャピラリの高さが略同じとなるので、ボンディングワイヤ５０のループの安定化が図りやすく、エッジショートが起こり難い。また、リード電極１２ａ〜１２ｈ側にワイヤボンディングするときのキャピラリの下降量を軽減でき、パッケージ容器１０の凹部の側壁部分へのキャピラリの干渉が起こり難いので、パッケージ容器１０にリード電極１２ａ〜１２ｈを配設する際のデッドスペースを軽減することが可能である。従って、安定したボンディング性を確保可能なパッケージ容器を提供することが可能であるとともに、水晶振動デバイス１の品質の安定化及び小型化に寄与することができる。
【００２９】
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、以下の変形例を実施することもできる。
【００３０】
（変形例）上記第１及び第２の実施形態では、パッケージ容器１０の第二層１２の上面の棚部にリード電極１２ａ〜１２ｈを設け、それぞれと対応するＩＣ素子２０の電極バッド２０ａ〜２０ｈとボンディングワイヤ５０により接続する構成のパッケージ容器１０、及びそれを用いた水晶振動デバイス１について説明したが、これに限定されない。ワイヤボンディングする際のパッケージ容器１０の側壁部分にキャピラリが接触しないように留意すれば、第一層１１の上面にリード電極１２ａ〜１２ｈを設ける構成としてもよい。
この構成によれば、第二層１２が不要になるのでパッケージ容器１０の低背化が実現でき、圧電デバイスの薄型化に寄与することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態の圧電デバイス用パッケージ容器の構造を説明する平面図。（ｂ）は、図１（ａ）の縦断面図。
【図２】（ａ）は、本発明の第２の実施形態の圧電デバイスの構造を説明する平面図。（ｂ）は、図２（ａ）の縦断面図。
【図３】（ａ）は、圧電デバイスの構造の従来例を説明する平面図。（ｂ）は、図３（ａ）の縦断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１，１００…圧電デバイスとしての水晶振動デバイス、１０，１１０…パッケージ容器、１１，１１１…パッケージ容器の第一層、１１ａ…ＩＣ素子を固定するダイパッド、１２，１１２…パッケージ容器の第二層、１３、１１３…パッケージ容器の第三層、１４，１１４…パッケージ容器の第四層、１８，１１８…シールリング、１９，１１９…蓋体、１２ａ〜１２ｈ，１１２ａ〜１１２ｈ…リード電極、１３ａ，１３ｂ，１１３ａ，１１３ｂ…マウント電極、５０，１５０…ボンディングワイヤ、９０，１９０…圧電振動片の接合に用いる導電性接着剤、Ｐ１，Ｐ３…ＩＣ素子実装部、Ｐ２，Ｐ４…圧電振動片実装部。
【図１】
2007214940.tif 000003
【図２】
2007214940.tif 000004
【図３】
2007214940.tif 000005