(57)【要約】【課題】圧電振動子に、半導体回路素子などの電子部品が中継基板を介して接合された圧電デバイスにおいて、その薄型化、および低コスト化を実現する。【解決手段】パッケージ１０内に水晶振動片２０が接合されて封止された圧電振動子に、ＩＣチップ３０が中継基板５０を介して接合されている。中継基板５０には、絶縁基材５１上に設けられたＩＣ接続端子５５ａ，５５ｂ、その直下の絶縁基材５１に貫設された第１の接続用貫通孔６３ａ，６３ｂ、および中継基板側外部端子５７ａ，５７ｂが設けられている。ＩＣチップ３０は、中継基板５０の第１の接続用貫通孔６３ａ，６３ｂから露出されたＩＣ接続端子５５ａ，５５ｂにバンプ９５を介して接続されている。そして、パッケージ１０の底面側に設けられた振動子側外部端子１５ａ，１５ｂと、中継基板５０の中継基板側外部端子５７ａ，５７ｂとが、接合部材９１を介して接合されている。【選択図】図１
2009278399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ内に圧電振動片が封止され前記パッケージの外底面に前記圧電振動片に電気的に接続された振動子側外部端子を有する圧電振動子と、主面に電極パッドが形成された半導体回路素子と、が中継基板を介して接合された圧電デバイスであって、
前記中継基板は絶縁基材を有し、
前記絶縁基材は、前記圧電振動子と相対する一方の面に回路配線が形成され、前記回路配線上に前記圧電振動子の前記振動子側外部端子が接合され、
前記絶縁基材は、前記半導体回路素子と相対する他方の面から前記一方の面に貫通する接続用貫通孔が形成され、前記接続用貫通孔の前記一方の面側の開口は前記回路配線によって塞がれ、
前記半導体回路素子の前記電極パッドは、前記回路配線の前記開口を塞ぐ部分に、前記接続用貫通孔を介して接合部材により接合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であって、
前記接合部材が、前記電極パッド上に設けられたバンプ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に記載の圧電デバイスであって、
前記接合部材が、前記接続用貫通孔に埋設された金属ビアを含むことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電デバイスであって、
前記絶縁基材は、前記一方の面から前記他方の面に貫通する実装端子用貫通孔を更に有し、
前記回路配線は、前記実装端子用貫通孔の前記一方の面側の開口を塞ぐように形成され、
外部実装用バンプが、前記実装端子用貫通孔内に設けられ、前記回路配線に接合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、圧電振動子に、半導体回路素子などの電子部品が中継基板を介して接合された圧電デバイスにおいて、その薄型化、および低コスト化を実現する構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水晶などの圧電基板を所定の角度および厚さに切り出した薄板が固有の共振周波数を有する特性を利用し、薄板の対向する面にそれぞれ設けた電極に電圧を印加して、その電圧による圧電効果によって振動する圧電振動片をパッケージ内に接合して気密に封止した圧電デバイスが広く利用されている。圧電振動片としては、例えば、圧電基板を所謂ＡＴカットと呼ばれるカット角にて切り出した薄板を用いた厚み滑り振動をするＡＴカット水晶振動片などが利用される。このような圧電振動片を備えた圧電デバイスとして、パッケージ内に圧電振動片が接合されて封止された圧電振動子に、発振回路を有する半導体回路素子などの電子部品を接合して構成された圧電発振器が、周波数あるいは時間などの基準源として広く用いられている。
【０００３】
近年、広く普及している携帯電話や、その他の携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）などの小型の情報用通信機器などにおいては、なお一層の小型化の要望が強くなっており、これに伴って、情報用通信機器内に搭載される圧電デバイスをより小型化する要求が高まっている。このような要求に応える圧電デバイスとして、圧電振動子に、半導体回路素子などの電子部品を、中継基板を介して接合することにより構成された圧電デバイスが提案されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
特許文献１に記載の圧電デバイス（水晶発振器）は、パッケージ内に圧電振動片が接合されて封止された圧電振動子（ケース入り水晶振動子）と、半導体回路素子（集積回路）などの電子部品とを、中継基板（フレキシブル基板）を介して接合することにより構成されている。
パッケージの外底面には、中継基板との接続に供する振動子側外部端子（接続端子）が設けられている。また、中継基板には、絶縁基材の両面に回路配線が形成された両面配線板が用いられ、その一方の面に、パッケージの振動子側外部端子と対応する位置に設けられた中継基板側外部端子（接続端子）を有し、他方の面には、回路素子接続端子などの電子部品接続端子が設けられている。半導体回路素子などの電子部品は、中継基板の対応する電子部品接続端子に、例えば導電性接着剤などの接合部材を介して接合されている。そして、パッケージの振動子側外部端子と、中継基板の中継基板側外部端子とが接合されている。また、中継基板の下には、剛性のあるリジット基板からなる枠体が半導体回路素子などの電子部品を囲むように設けられている。枠体の枠部の底面側には、圧電デバイスを外部実装基板に実装する際に用いる実装端子（外部接続端子）が設けられ、この実装端子と中継基板とが、枠体の端面に形成された接続電極（端面外部電極部）により接続されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２５２７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の圧電デバイスでは、中継基板に両面配線板を用いているので厚みが厚く、また、コストが高いので、圧電デバイスの薄型化および低コスト化に不利になるという問題があった。
また、中継基板の下方に設けられる枠体に実装端子が形成された構成となっているので、部品点数が増えるとともに圧電デバイスの薄型化にさらに不利になるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の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。
【０００８】
〔適用例１〕本適用例にかかる圧電デバイスは、パッケージ内に圧電振動片が封止され前記パッケージの外底面に前記圧電振動片に電気的に接続された振動子側外部端子を有する圧電振動子と、主面に電極パッドが形成された半導体回路素子と、が中継基板を介して接合された圧電デバイスであって、前記中継基板は絶縁基材を有し、前記絶縁基材は、前記圧電振動子と相対する一方の面に回路配線が形成され、前記回路配線上に前記圧電振動子の前記振動子側外部端子が接合され、前記絶縁基材は、前記半導体回路素子と相対する他方の面から前記一方の面に貫通する接続用貫通孔が形成され、前記接続用貫通孔の前記一方の面側の開口は前記回路配線によって塞がれ、前記半導体回路素子の前記電極パッドは、前記回路配線の前記開口を塞ぐ部分に、前記接続用貫通孔を介して接合部材により接合されていることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、半導体回路素子の電極パッドの配置と、パッケージの振動子側外部端子との配置とが異なる場合でも、それらの配置に合わせた接続用貫通孔および回路配線が形成された中継基板を用いている。これにより、パッケージの振動子側外部端子、または半導体回路素子の電極パッドの配置を変更することなく、圧電振動子と半導体回路素子とを接続して圧電デバイスを構成することができる。
また、半導体回路素子の電極パッドは、回路配線の開口を塞ぐ部分に、接続用貫通孔を介して接合部材により接合されている。これにより両面配線基板を用いる場合に比して、中継基板に実装された半導体回路素子の実装高さを、絶縁基材の厚み分だけ低背化できる。よって、圧電デバイスの薄型化を実現できる。
また、中継基板を片面配線基板にすることが可能であり、その場合は、例えば両面配線基板を用いる場合に比して、中継基板の製造工程が簡略化されて安価に製造できるので、圧電振動子と半導体回路素子とが中継基板により接続された圧電デバイスを低コストにて提供することができる。
【００１０】
〔適用例２〕上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記接合部材が、前記電極パッド上に設けられたバンプであることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、半導体回路素子を中継基板に実装するときに、中継基板の接続用貫通孔からバンプを挿入させて回路配線に接合されることにより、中継基板と半導体回路素子との実装構造がより薄くなり、圧電デバイスの薄型化に寄与できる。
【００１２】
〔適用例３〕上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記接合部材が、前記接続用貫通孔に埋設された金属ビアを含むことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、半導体回路素子を中継基板に実装する際に、半導体回路素子の電極パッド上に形成するバンプの厚みは薄くてもよく、あるいは、導電性接着剤や異方性導電膜などの接合部材を併用すれば、電極パッドに直接接合することも可能になる。これにより、半導体回路素子へのバンプ形成工程の簡略化、あるいは省略が可能になるので、半導体回路素子の製造コストの低減を図ることができ、圧電デバイスの低コスト化に寄与できる。
【００１４】
〔適用例４〕上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記絶縁基材は、前記一方の面から前記他方の面に貫通する実装端子用貫通孔を更に有し、前記回路配線は、前記実装端子用貫通孔の前記一方の面側の開口を塞ぐように形成され、外部実装用バンプが、前記実装端子用貫通孔内に設けられ、前記回路配線に接合されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、上記適用例の圧電デバイスと同様に、圧電振動子と半導体回路素子とを中継基板を介することにより接続して圧電デバイスを構成することができるとともに、中継基板の実装端子用貫通孔および回路配線を、圧電デバイスが実装される外部実装基板の電極配置に合わせて形成することにより、外部実装基板の電極配置に応じた実装端子を有する圧電デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、圧電デバイスの一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の圧電デバイスを説明するものであり、（ａ）は圧電振動子側（上面側）からみた模式平面図、（ｂ）は模式断面図、（ｃ）は底面側（下面側）からみた模式平面図である。なお、（ａ）の模式平面図において、圧電デバイスの上部に配置されるリッドは、水晶振動子の内部の構成を説明する便宜上、一部を切り取って図示している。また、（ｂ）の模式断面図のうち、パッケージ１０の第１層基板１１より上面側は、（ａ）のＡ−Ａ線断面を示し、それより底面側は、（ｃ）のＢ−Ｂ線断面を示している。
また、図２は、（ａ），（ｂ）ともに、水晶振動子のパッケージを底面側（下面側）からみた模式平面図であり、（ａ）は、振動子側外部端子と、その上方に配置された振動片接合端子との位置関係を説明するものであり、（ｂ）は、振動子側外部端子と下方に配置される中継基板の中継基板側外部端子との位置関係を説明するものである。
【００１７】
図１に示すように、圧電デバイス１は、パッケージ１０の内部に圧電振動片としての水晶振動片２０が接合された圧電振動子としての水晶振動子と、パッケージ１０の底面側に中継基板５０を介して接合された半導体回路素子としてのＩＣチップ３０と、を有している。また、パッケージ１０の外底部となる中継基板５０のコーナー部には実装端子としての複数の実装用バンプ５９ａ〜５９ｄが設けられている。そして、パッケージ１０の上面にはリッド１９が接合され、パッケージ１０内部に水晶振動片２０が気密に封止されている。
【００１８】
〔水晶振動子〕
図１（ｂ）に示すように、パッケージ１０は、略矩形の平板状の第１層基板１１と、その第１層基板１１上に略矩形フレーム状の第２層基板１２およびシールリング１８が順次積層されて構成され、これにより、略中央に凹部が形成されている。また、パッケージ１０の凹部の凹底部分となる第１層基板１１上には、水晶振動片２０が接合される複数の振動片接合端子１６ａ，１６ｂが設けられている（図１（ａ）を併せて参照）。
【００１９】
図２に示すように、パッケージ１０の底面側には、ＩＣチップ３０が実装された中継基板５０が接合される複数の振動子側外部端子１５ａ，１５ｂが設けられている。振動子側外部端子１５ａ，１５ｂは、上記した振動片接合端子１６ａ，１６ｂの直下に設けられた中継端子部１５ｃ，１５ｄと端子間配線１７によりそれぞれ接続されている。中継端子部１５ｃ，１５ｄは、対応する振動片接合端子１６ａ，１６ｂとスルーホールなどの層内配線４５により接続されている。これにより、振動子側外部端子１５ａは、層内配線４５、中継端子部１５ｃ、および端子間配線１７を介して振動片接合端子１６ａに接続され、振動子側外部端子１５ｂは、層内配線４５、中継端子部１５ｄ、および端子間配線１７を介して振動片接合端子１６ｂに接続されている。
【００２０】
上記したパッケージ１０の第１層基板１１および第２層基板１２は、セラミックス絶縁材料などからなる。また、第１層基板１１に設けられた振動片接合端子１６ａ，１６ｂ、振動子側外部端子１５ａ，１５ｂ、中継端子部１５ｃ、１５ｄ、および、それらを接続する端子間配線１７、あるいは層内配線４５などの配線パターンなどは、一般に、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属配線材料をセラミックス絶縁材料上にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などのめっきを施すことにより形成される。
【００２１】
図１において、パッケージ１０の凹部の凹底部分に接合された水晶振動片２０として、本実施形態では、水晶基板をＸ軸に平行でＺ軸から３５度１５分近辺の角度にて切り出した所謂ＡＴカット水晶板２１からなるＡＴカット水晶振動片を用いた例を説明する。このＡＴカット水晶板２１の一方の主面には励振電極２５が設けられ、ＡＴカット水晶板２１の一端部近傍に設けられた接続電極２６ａに接続されている。なお、図示はしないが、ＡＴカット水晶板２１の他方の主面には、励振電極２５の対向電極である励振電極が設けられていて、この励振電極が接続電極２６ａの近傍に設けられた接続電極２６ｂと接続されている。このような電極や配線は、水晶基板から切り出したＡＴカット水晶板２１を成形した後で、例えば、ニッケル（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）を下地層として、その上に、蒸着またはスパッタリングにより例えば金（Ａｕ）による電極層を成膜し、その後フォトリソグラフィを用いてパターニングすることなどにより形成することができる。
【００２２】
水晶振動片２０は、その一端側に形成された接続電極２６ａ，２６ｂがパッケージ１０の対応する振動片接合端子１６ａ，１６ｂに位置合わせされ、導電性接着剤９６などの接合部材により接合されている。これにより、水晶振動片２０は、励振電極２５が形成された他端側が第１層基板１１と接触しないように隙間を空けた状態で片持ち支持されている。なお、導電性接着剤９６としては、一般に、ポリイミド、シリコン系、またはエポキシ系などの樹脂に、銀（Ａｇ）フィラメント、またはニッケル（Ｎｉ）粉を混入したものが使用される。
【００２３】
パッケージ１０の第２層基板１２上には、例えば金属製のリッド１９が、鉄−ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）合金などをフレーム状に型抜きして形成されたシールリング１８を介してシーム溶接され、パッケージ１０内に接合された水晶振動片２０が気密に封止されている。
【００２４】
〔中継基板〕
ここで、上記の水晶振動子と、ＩＣチップ３０との接続を中継する中継基板５０について、図面に沿って説明する。図３は、中継基板を説明するものであり、（ａ）は、水晶振動子が接合される上面側からみた模式平面図、（ｂ）は、ＩＣチップが接合される下面側からみた模式平面図である。また、図４は、中継基板５０を効率的に製造するための二つの形態を説明するものであり、（ａ）は、シート状の中継基板シートを下面側からみて説明する模式平面図、（ｂ）は、フープ状の中継基板テープを下面側からみて説明する模式平面図である。
【００２５】
図３において、中継基板５０は、例えばポリイミド樹脂などの耐熱性を有する絶縁基材５１の一方の主面（上面）に、銅などの配線用金属材料からなる接続端子や端子間配線などの回路配線が形成された片面配線基板である。本実施形態の中継基板５０は、接続端子として、ＩＣチップ３０との接続に供する半導体回路素子接続端子としてのＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆ、上記の水晶振動子との接続に供する中継基板側外部端子５７ａ，５７ｂ、および圧電デバイス１の複数の実装用バンプ５９ａ〜５９ｄに接続される出力側接続端子５６ａ〜５６ｄ、を有している。
【００２６】
ＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆは、ＩＣチップ３０の上面に設けられた複数の電極パッド３５ａ〜３５ｆ（図１（ｃ）を参照）と対応する位置に設けられている。本実施形態では、ＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆのうち、ＩＣチップ３０の水晶振動子を駆動させる回路から引き出された電極パッド３５ａ，３５ｂに接続されるＩＣ接続端子５５ａ，５５ｂは、それぞれ端子間配線を介して中継基板側外部端子５７ａ，５７ｂに接続されている。また、圧電デバイス１の外部出力信号を生成するＩＣチップ３０内の回路から引き出された電極パッド３５ｃ〜３５ｆに接続されるＩＣ接続端子５５ｃ〜５５ｆは、端子間配線を介して出力側接続端子５６ａ〜５６ｄにそれぞれ接続されている。
【００２７】
上記のように中継基板５０上に設けられた回路配線のそれぞれは、圧電デバイス１において、パッケージ１０の底面側に図２（ｂ）に示す配置で位置合わせされて接合される。即ち、ＩＣ接続端子５５ａ，５５ｂに接続された中継基板側外部端子５７ａ，５７ｂが、パッケージ１０の対応する振動子側外部端子１５ａ，１５ｂにそれぞれ接合されるように配置されている。これにより、パッケージ１０の振動片接合端子１６ａ，１６ｂ（図２（ａ）を参照）が、中継基板５０のＩＣ接続端子５５ａ，５５ｂを介して、ＩＣチップ３０の対応する電極パッド３５ａ，３５ｂ（図１（ｃ）を参照）に接続されるようになっている。
なお、中継基板５０は、水晶振動子が配置される側の面に、中継基板側外部端子５７ａ，５７ｂが露出するように絶縁膜を形成してもよい。これにより、振動子側外部端子１５ａ，１５ｂと、中継基板５０の中継基板側外部端子５７ａ，５７ｂ以外の回路配線とがショートしてしまうことを防止できる。
【００２８】
図３に示すように、ＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆの直下の絶縁基材５１には、ＩＣチップ３０との接続に供する第１の接続用貫通孔６３ａ〜６３ｆが貫設されている。各第１の接続用貫通孔６３ａ〜６３ｆは、対応する各ＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆよりも小さい大きさにて形成されていて、一方の開口部（絶縁基材５１の上側の開口部）が、各ＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆにより塞がれた状態になっている。これにより、第１の接続用貫通孔６３ａ〜６３ｆの他方の開口部（絶縁基材５１の下側の開口部）から、対応するＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆの裏面側が露出した状態となっている。
【００２９】
同様に、出力側接続端子５６ａ〜５６ｄのそれぞれの直下の絶縁基材５１には、圧電デバイス１の実装端子が設けられる部位となる第２の接続用貫通孔５３ａ〜５３ｄが貫設されている。各第２の接続用貫通孔５３ａ〜５３ｄは、対応する出力側接続端子５６ａ〜５６ｄよりも小さい大きさにて形成されていて、一方の開口部（絶縁基材５１の上側の開口部）が各出力側接続端子５６ａ〜５６ｄにより塞がれた状態になっている。これにより、第２の接続用貫通孔５３ａ〜５３ｄの他方の開口部（絶縁基材５１の下側の開口部）から、対応する出力側接続端子５６ａ〜５６ｄの裏面側が露出した状態となっている。
【００３０】
各第２の接続用貫通孔５３ａ〜５３ｄには、一端部分が出力側接続端子５６ａ〜５６ｄに接続され、他端側が第２の接続用貫通孔５３ａ〜５３ｄから外側に突出するように設けられた実装端子としての実装用バンプ５９ａ〜５９ｄが形成されている。実装用バンプ５９ａ〜５９ｄは、圧電デバイス１が外部実装基板に接合された状態において、圧電デバイス１の外底面側に接合されたＩＣチップ３０が外部実装基板に接触しないようにするための高さを有して設けられる（図１（ｂ）を参照）。
なお、実装用バンプ５９ａ〜５９ｄの材料としては、例えば金や半田などの従来の金属バンプ材料を用いることができ、この他には、金属や樹脂などからなるコア部材の表面に、金や半田などの接合用金属膜を形成したものなどを用いることができる。
【００３１】
上記した構成の中継基板５０は、以下に述べる工程により製造することができる。
まず、絶縁基材５１の一方の主面上に、所定の厚みを有する、例えば銅箔などの電極形成用の金属箔を貼り合わせてから、ＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆ、中継基板側外部端子５７ａ，５７ｂ、出力側接続端子５６ａ〜５６ｄ、およびこれらの端子の接続をはかる端子間配線などの回路配線をフォトリソグラフィにより形成する。なお、回路配線の形成方法としては、絶縁基材５１上に、めっきや蒸着により電極形成用金属を積層させてから、これをフォトリソグラフィによりパターニングする方法や、絶縁基材５１上にスパッタリング法などにより薄い金属層を形成してからこれをパターニングし、必要な部分だけにめっきを施して回路配線パターンを形成する所謂アディティブ法を用いることもできる。
【００３２】
次に、絶縁基材５１の下面側から、所定の波長や出力あるいはスポット径に調整されたレーザ光を照射することにより第１の接続用貫通孔６３ａ〜６３ｆ、および第２の接続用貫通孔５３ａ〜５３ｄを形成する。このように、照射するレーザ光の波長、出力などを、絶縁基材５１および回路配線形成材料に応じて所定の範囲に調整することにより、ＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆおよび出力側接続端子５６ａ〜５６ｄの裏面側をほとんど侵すことなく、絶縁基材５１のみを選択的に除去して、第１の接続用貫通孔６３ａ〜６３ｆ、および第２の接続用貫通孔５３ａ〜５３ｄを形成することができる。
次に、出力側接続端子５６ａ〜５６ｄの第２の接続用貫通孔５３ａ〜５３ｄ側に、実装用バンプ５９ａ〜５９ｄを形成する。実装用バンプ５９ａ〜５９ｄは、所定の大きさの金や半田などの金属ボール、あるいは、金属や樹脂などの球状のコアの表面に接合用金属膜を形成した球状バンプ材を、第２の接続用貫通孔５３ａ〜５３ｄ側から出力側接続端子５６ａ〜５６ｄに接合することにより形成することができる。
なお、実装用バンプ５９ａ〜５９ｂは、ＩＣチップ３０が実装された中継基板５０を水晶振動子に接合した後で設けることもできる。
以上述べた工程により、中継基板５０を製造することができる。
【００３３】
以上述べた中継基板５０の製造工程においては、絶縁基材５１の材料からなる大判の基材シートや、フープ状のテープ基材に複数の中継基板５０を等間隔に連続させて形成し、これを個片の中継基板５０に切断することにより、効率よく製造することができる。
図４（ａ）は、大判の基材シート３５２に、中継基板５０を縦横にマトリクス状に連続させて製造した中継基板シート３５１を示している。このように、基材シート３５２に複数の中継基板５０を形成したのち、切断線３５９に沿って切断することにより個片の中継基板５０を複数得ることができる。
また、図４（ｂ）は、フープ状のテープ基材４５２に、中継基板５０を連続させて形成した中継基板テープ４５１を示している。この中継基板テープ４５１を、切断線４５９に沿って切断することにより、個片の中継基板５０を複数得ることができる。
なお、図４（ｂ）では、テープ基材４５２に一列の中継基板５０を連続させて形成する例を説明したが、幅広のテープ基材に二列以上の複数列の中継基板５０を連続させて形成することも可能であり、この場合、より効率的に中継基板５０を製造することができる。
【００３４】
〔圧電デバイス〕
次に、上記した中継基板５０を用いて、水晶振動子にＩＣチップ３０を接合して構成される本実施形態の圧電デバイス１について詳細に説明する。
図１（ｂ）において、中継基板５０の下面側には、ＩＣチップ３０が、接合部材としての複数のバンプ９５を介して接合されている。
詳述すると、ＩＣチップ３０上に設けられた複数のバンプ９５が、中継基板５０の対応する第１の接続用貫通孔６３ａ，６３ｂに挿設されるようにしてＩＣ接続端子５５ａ，５５ｂの裏面側に接合されている。このバンプ９５は、図１（ｃ）に示すＩＣチップ３０の複数の電極パッド３５ａ〜３５ｆ上に予め設けられていて、このうち、図１（ｂ）の断面図には、電極パッド３５ａ，３５ｂ上に設けられたバンプ９５が、ＩＣ接続端子５５ａ，５５ｂにそれぞれ接続された状態が図示されている。これらと同様に、この他の電極パッド３５ｃ〜３５ｆ上に設けられた各バンプは、対応する第１の接続用貫通孔６３ｃ〜６３ｆから露出されたＩＣ接続端子５５ｃ〜５５ｆ（図３を参照）の裏面側にそれぞれ接合される（図示せず）。複数のバンプ９５は、例えば金や半田などからなり、これらのバンプ９５と、中継基板５０の対応するＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆとを位置合わせしてから、所定の温度および圧力の熱圧着ツールをＩＣチップ３０の裏面側から押し当てて加熱および押圧する所謂フェースダウン接合により接合することができる。
なお、図示はしないが、上記のように接合された中継基板５０とＩＣチップ３０との間の隙間にアンダーフィル材を充填させて固化させることにより、中継基板５０とＩＣチップ３０との接合強度を確保して耐衝撃性や信頼性を向上させる構成としてもよい。
また、バンプ９５は、金や半田などからなる金属バンプに限らず、樹脂や金属のコアの表面に導電膜が形成された樹脂コアバンプや金属コアバンプを用いてもよく、あるいはバンプの他に、例えば導電性接着剤などの別の接合部材を用いて中継基板５０にＩＣチップ３０を接合する構成としてもよい。
【００３５】
ＩＣチップ３０が接合された中継基板５０の中継基板側外部端子５７ａ，５７ｂは、水晶振動子のパッケージ１０の底面に設けられた対応する振動子側外部端子１５ａ，１５ｂに位置合わせされ、例えば導電性接着剤などの接合部材９１を介してそれぞれ接合されている。この接合部材９１としては、導電性接着材の他に、半田などを用いてもよい。さらに、本実施形態では、中継基板５０と水晶振動子との接合を補強するために、熱硬化型、あるいは紫外線硬化型の非導電性の接着剤８１により接着・固定されている。接着剤８１は、中継基板５０の中継基板側外部端子５７ａ，５７ｂと、パッケージ１０の振動子側外部端子１５ａ，１５ｂとを、接合部材９１を介してそれぞれ接続した後に、中継基板５０とパッケージ１０との隙間に充填してから、加熱、あるいは紫外線を照射することにより固化させる。
以上、述べた構成により、水晶振動子にＩＣチップ３０が中継基板５０を介して接合され、外底部分に実装端子としての実装用バンプ５９ａ〜５９ｄを備えた圧電デバイス１が形成される。
【００３６】
上記実施形態の圧電デバイス１によれば、ＩＣチップ３０の複数の電極パッド３５ａ〜３５ｆの配置と、パッケージ１０の振動子側外部端子１５ａ，１５ｂとの配置とが異なる場合でも、それらの配置に合わせた第１の接続用貫通孔６３ａ〜６３ｆおよびＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆと、中継基板側外部端子５７ａ，５７ｂと、を有する中継基板５０を用いている。これにより、パッケージ１０の振動子側外部端子１５ａ，１５ｂ、またはＩＣチップ３０の電極パッド３５ａ〜３５ｆの配置を変更することなく、水晶振動子とＩＣチップ３０とを接続して圧電デバイス１を構成することができる。
【００３７】
さらに、上記実施形態の圧電デバイス１では、外部実装基板に実装する際に用いる実装端子として、中継基板５０に設けられた実装用バンプ５９ａ〜５９ｄを用いている。この実装用バンプ５９ａ〜５９ｄの配置は、外部実装基板の電極配置に合わせて設けられた中継基板５０の出力側接続端子５６ａ〜５６ｄおよび第２の接続用貫通孔５３ａ〜５３ｄにより決定できる。したがって、圧電デバイス１が実装される外部実装基板の接続電極の配置に応じて、中継基板５０の出力側接続端子５６ａ〜５６ｄおよび第２の接続用貫通孔５３ａ〜５３ｄの配置を変更することのみにより対応することができる。
【００３８】
また、第１の接続用貫通孔６３ａ〜６３ｆおよび第２の接続用貫通孔５３ａ〜５３ｄを備えることにより、中継基板５０は片面配線基板により構成することができるので、例えば両面配線基板を用いる場合に比して、中継基板５０の製造工程が簡略化されて安価に製造でき、圧電デバイス１の低コスト化に寄与できる。
【００３９】
また、上記実施形態では、中継基板５０とＩＣチップ３０とを接続する接合部材として、ＩＣチップ３０の電極パッド３５ａ〜３５ｆ上に予め設けられたバンプ９５を用いている。
これにより、ＩＣチップ３０を中継基板５０に実装するときに、中継基板５０の第１の接続用貫通孔６３ａ〜６３ｆにバンプ９５を挿入させてＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆに接合されることにより実装構造の薄型化を図ることができる。
【００４０】
上記実施形態で説明した圧電デバイスは、以下の変形例として実施することも可能である。
【００４１】
（変形例１）
上記実施形態では、中継基板５０に実装用バンプ５９ａ〜５９ｄを設け、これを圧電デバイス１の実装端子とする例を説明した。これに限らず、圧電デバイスの実装端子は水晶振動子のパッケージに設ける構成としてもよい。
【００４２】
図５〜図７は、水晶振動子のパッケージに実装端子が設けられた圧電デバイスの変形例を説明するものであり、図５（ａ）は模式断面図、（ｂ）は底面側からみた模式平面図である。また、図６は、本変形例の圧電デバイスに使用される中継基板を上面側からみた模式平面図、図７は、本変形例の圧電デバイスに使用されるパッケージを底面側からみた模式平面図である。なお、図５（ａ）の断面図のうち、パッケージ１１０の第１層基板１１１より上方は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面と同じ断面を示し、第１層基板１１１のより下方は、図５のＣ−Ｃ線断面を示している。また、本変形例の圧電デバイスの構成のうち、上記実施形態の圧電デバイス１と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
図５に示すように、圧電デバイス１００は、パッケージ１１０の内部に水晶振動片２０が接合されて気密に封止された水晶振動子と、パッケージ１１０の外底部に中継基板１５０を介して接合された半導体回路素子としてのＩＣチップ３０と、を有している。また、パッケージ１１０の外底部分には、圧電デバイス１００と外部実装基板との接続に用いる複数の実装端子１５９ａ〜１５９ｄが設けられている。
【００４４】
図５において、パッケージ１１０は、略矩形の平板状の第１層基板１１１と、その第１層基板１１１上に略矩形フレーム状の第２層基板１２およびシールリング１８が順次積層されている。また、第１層基板１１１の第２層基板１２が積層された面と反対側の面（下面側）には、略矩形フレーム状の底側基板１１３が積層されている。これにより、パッケージ１１０には、第１層基板１１１の上面側および下面側の略中央に二つの凹部がそれぞれ形成されている。
【００４５】
パッケージ１１０の上側の凹部は、上記実施形態のパッケージ１０と同様な構成を有し、パッケージ１１０の上面側の凹部の凹底部分となる第１層基板１１１には、複数の振動片接合端子１６ａ，１６ｂが設けられている。
また、パッケージ１１０の下側の凹部の凹底部分となる第１層基板１１１の下面側には、後述する中継基板１５０を介してＩＣチップ３０が接続される第１の振動子側外部端子１１５ａ，１１５ｆが設けられている。第１の振動子側外部端子１１５ａ，１１５ｆは、対応する振動片接合端子１６ａ，１６ｂと、第１層基板１１１内に貫設された層内配線４５によりそれぞれ接続されている。そして、パッケージ１１０の底面をなす底側基板１１３の枠部には、圧電デバイス１００を外部実装基板に実装するための複数の実装端子１５９ａ〜１５９ｄが設けられている。
【００４６】
図７に示すように、第１層基板１１１の底面側には、上記した第１の振動子側外部端子１１５ａ，１１５ｆ、各第１の振動子側外部端子１１５ａ，１１５ｆと振動片接合端子１６ａ，１６ｂ（図１（ａ）および図５（ａ）を参照）との接続を中継する第１の中継端子部１１５ｃ，１１５ｄ、上記した実装端子１５９ａ〜１５９ｄに対応する出力側接続端子１５８ａ〜１５８ｄ、および、各出力側接続端子１５８ａ〜１５８ｄに接続された第２の振動子側外部端子１１５ｅ，１１５ｆが設けられている。
【００４７】
次に、本変形例の圧電デバイス１００において、水晶振動子とＩＣチップ３０との接続を中継する中継基板１５０について説明する。
図６に示すように、中継基板１５０は、絶縁基材１５１の一方の主面（上面）に、上記実施形態の中継基板５０と同様に設けられたＩＣチップ３０との接続に供する複数のＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆと、水晶振動子との接続に供する第１の中継基板側外部端子１５７ａ，１５７ｂ、および、上記実装端子１５９ａ〜１５９ｄに接続される第２の中継基板側外部端子１５７ｃ〜１５７ｆが設けられている。本変形例では、ＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆのうち、ＩＣチップ３０の水晶振動子を駆動させる回路に対応する電極パッドに接続される各ＩＣ接続端子５５ａ，５５ｂが、端子間配線を介して対応する第１の中継基板側外部端子１５７ａ，１５７ｂにそれぞれ接続され、圧電デバイス１００の外部出力信号を生成するＩＣチップ３０内の回路から引き出された電極パッド３５ｃ〜３５ｆに接続されるＩＣ接続端子５５ｃ〜５５ｄが、端子間配線を介して対応する第２の中継基板側外部端子１５７ｃ〜１５７ｆにそれぞれ接続されている。
また、中継基板１５０の各ＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆの直下の絶縁基材１５１には、上記実施形態の中継基板５０と同様の態様で第１の接続用貫通孔６３ａ〜６３ｆが貫設されている。これにより、中継基板１５０の下面側から、ＩＣチップ３０の電極パッド３５ａ〜３５ｆと、中継基板５０の対応するＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆとを接続することが可能になっている。
【００４８】
図７において、パッケージ１１０の下面側に積層される略矩形フレーム状の底側基板１１３、および、その底側基板１１３により形成される凹部の凹底部分となる第１層基板１１１の下面側に接合されるＩＣチップ３０が実装された中継基板１５０は、それぞれ仮想線（二点鎖線）で図示している。
パッケージ１１０の第１層基板１１１の下面側において、中継基板１５０のＩＣ接続端子５５ａ，５５ｂから引き出された第１の中継基板側外部端子１５７ａ，１５７ｂは、第１層基板１１１の対応する第１の振動子側外部端子１１５ａ，１１５ｂにそれぞれ接合されるように配置される。また、中継基板１５０のＩＣ接続端子５５ｃ〜５５ｆからそれぞれ引き出された第２の中継基板側外部端子１５７ｃ〜１５７ｆは、第１層基板１１１の対応する第１の中継端子部１１５ｃ，１１５ｄおよび第２の振動子側外部端子１１５ｅ，１１５ｆにそれぞれ接合されるように配置される。第１の中継端子部１１５ｃ，１１５ｄおよび第２の振動子側外部端子１１５ｅ，１１５ｆは、底側基板１１３の対応する実装端子１５９ａ〜１５９ｄと平面視で重なる位置に設けられた出力側接続端子１５８ａ〜１５８ｄと端子間配線によりそれぞれ接続されている。そして、第１層基板１１１の出力側接続端子１５８ａ〜１５８ｄと、底側基板１１３の対応する実装端子１５９ａ〜１５９ｄとが、底側基板１１３に貫設されたスルーホールなどの層内配線１４５ａ〜１４５ｄによりそれぞれ接続されている。
【００４９】
次に、上記に説明したパッケージ１１０および中継基板１５０を用いて構成された本変形例の圧電デバイス１００について詳細に説明する。
図５において、パッケージ１１０の上側の凹部の凹底部分には、上記実施形態の圧電デバイス１と同様に、水晶振動片２０が片持ち支持された状態で接合され、パッケージ１１０の第２層基板１２上にリッド１９がシールリング１８を介して接合されることにより、水晶振動片２０がパッケージ１１０内に気密に封止されている。
【００５０】
図５において、中継基板１５０の裏面側（下面側）には、ＩＣチップ３０が、複数のバンプ９５を介して接合されている。詳細には、ＩＣチップ３０の複数の電極パッド３５ａ，３５ｆ上に設けられたバンプ９５が、中継基板１５０の対応する第１の接続用貫通孔６３ａ，６３ｂから露出されたＩＣ接続端子５５ａ，５５ｂの裏面側に接合されている。これと同様に、ＩＣチップ３０の電極パッド３５ｃ〜３５ｆ上に設けられた各バンプが、図６に示す第１の接続用貫通孔６３ｃ〜６３ｆから露出されたＩＣ接続端子５５ｃ〜５５ｆにそれぞれ接合されている（図示せず）。
【００５１】
また、図５において、ＩＣチップ３０が接合された中継基板１５０の第１の中継基板側外部端子１５７ａおよび第２の中継基板側外部端子１５７ｆは、水晶振動子のパッケージ１１０の底面に設けられた対応する第１の振動子側外部端子１１５ａおよび第２の振動子側外部端子１１５ｆにそれぞれ位置合わせされ、導電性接着剤などの接合部材９１を介してそれぞれ接続されている。これと同様に、図７を参照して上記に説明したパッケージ１１０の他の振動子側外部端子と中継基板１５０の対応する中継基板側外部端子とが、接合部材９１を介してそれぞれ接続されている（図示せず）。
さらに、本変形例では、中継基板１５０と水晶振動子との隙間に非導電性の接着剤８１が充填されて固化されており、これにより、中継基板１５０と水晶振動子との接合が補強されている。
【００５２】
以上、述べた構成により、ＩＣチップ３０が中継基板１５０を介して水晶振動子に接合され、外底部分に実装端子１５９ａ〜１５９ｄを備えた圧電デバイス１００が形成される。
なお、本変形例の圧電デバイス１００の構成において、パッケージ１１０の下面側の凹部内に接合された中継基板１５０およびＩＣチップ３０の一部または全部を覆うように、絶縁性樹脂からなる封止材を塗布あるいは充填して封止する構成としてもよい。このようにすれば、ＩＣチップ３０と中継基板１５０、あるいは中継基板１５０とパッケージ１１０との各接続部分の補強が図れるとともに、外部からの衝撃や熱などのストレスに対して保護されるので、圧電デバイス１００の耐衝撃性および信頼性の向上が図れる。
【００５３】
上記変形例１の圧電デバイス１００によれば、上記実施形態の圧電デバイス１と同様に、比較的簡易に設計変更が可能な中継基板１５０を用いることにより、パッケージ１１０の第１の振動子側外部端子１１５ａ，１１５ｂ、またはＩＣチップ３０の電極パッド３５ａ〜３５ｆの配置を変更することなく、水晶振動子とＩＣチップ３０とを接続して圧電デバイス１００を構成することができる。
【００５４】
（変形例２）
上記実施形態および変形例１の圧電デバイス１，１００では、ＩＣチップ３０の電極パッド３５上に接合部材としてのバンプ９５を設け、中継基板５０，１５０の第１の接続用貫通孔６３ａ〜６３ｆから露出するＩＣ接続端子５５ａ〜５５ｆの裏面に各バンプ９５を接合する構成とした。これに限らず、中継基板の各接続用貫通孔に金属材を埋設させて所謂金属ビア（バイアホール）を形成し、この金属ビアを接合部材の少なくとも一部としてＩＣチップ３０との接続に用いる構成としてもよい。
図８は、圧電デバイスにおいて、接続用貫通孔に金属ビアが設けられた中継基板を用いてＩＣチップを接合した部分を拡大して説明する部分断面図である。
【００５５】
図８に示すように、本変形例の中継基板２５０は、絶縁基材２５１上に設けられた複数のＩＣ接続端子２５５ａ，２５５ｂと、これらのＩＣ接続端子２５５ａ，２５５ｂの絶縁基材２５１に貫設された接続用貫通孔２６３ａ，２６３ｂと、を有している。そして、接続用貫通孔２６３ａ，２６３ｂには、例えば、銅などの金属ビア材をメッキ法により充填させて形成された接合部材としての金属ビア２４５ａ，２４５ｂが、対応する各ＩＣ接続端子２５５ａ，２５５ｂに接続された状態で設けられている。
【００５６】
上記中継基板２５０の各金属ビア２４５ａ，２４５ｂには、それと対応する電極パッド３５ａ，３５ｂ上に設けられた接合部材１９５を介してＩＣチップ３０が接合される。このとき、接合部材１９５は、ＩＣチップ３０の各電極パッド上に予め設けられたバンプでもよく、導電性接着剤などであってもよい。
【００５７】
上記変形例２の中継基板２５０によれば、ＩＣチップ３０を中継基板２５０に実装する際の、ＩＣチップ３０の各電極パッド３５ａ，３５ｂに形成するバンプなどの接合部材１９５の厚みは薄くてもよく、また、導電性接着剤や異方性導電膜などの接合部材を併用することにより、電極パッド３５ａ，３５ｂにバンプを設けずに直接接合することも可能になる。これにより、ＩＣチップ３０のバンプ形成工程の簡略化または省略が可能になるので、ＩＣチップ３０の製造コストの低減が可能となり、圧電デバイスの低コスト化に寄与できる。
【００５８】
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態およびその変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００５９】
例えば、上記実施形態および変形例の圧電デバイス１，１００では、圧電振動片として、略矩形状のＡＴカット水晶板２１からなる水晶振動片２０を使用する例を説明した。これに限らず、他のカット角で切り出された水晶板からなる水晶振動片や、音叉型の水晶振動片などの他のタイプの水晶振動片、あるいはＳＡＷ共振子などの他の圧電振動片を使用しても、上記実施形態および変形例の圧電デバイスにおいて説明した効果と同様な効果を奏する。
また、圧電振動片の材料としては、水晶以外に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ほう酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウム、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）などの薄膜圧電材料を積層させて構成された圧電材料からなる圧電振動片を用いることもできる。
【００６０】
また、上記実施形態および変形例では、圧電振動片としての水晶振動片２０を、パッケージ１０，１１０に形成される凹部の凹底部分に設けられた振動片接合端子１６ａ，１６ｂ上に接合する構成を説明した。これに限らず、パッケージの凹部内に複数の段差を設け、この段差上に振動片接合端子を設けて圧電振動片を接合する構成としてもよい。このようにすれば、圧電振動片の励振電極が設けられた自由端側を、振動片接合端子が設けられた段差の高さによって浮かすことができるので、振動や落下などの衝撃などにより圧電振動片がパッケージに衝突して破損するなどの不具合を回避することができ、圧電デバイスの耐衝撃性を向上させることが可能になる。
また、パッケージ１０，１１０は、上記実施形態および変形例で説明した積層構造を有するものでなく、初めから一体化した形のものを成形するようにしてもよい。
【００６１】
また、上記実施形態および変形例では、水晶振動片２０の電極や電極間配線、あるいは引き回し配線などの形成用金属材料として、ニッケル（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）を下地層としてその上に蒸着またはスパッタリングにより、例えば金（Ａｕ）による電極層を成膜したものを用いる例を説明した。これに限定されず、例えば、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属材料を用いることもできる。また、マグネシウム（Ｍｇ）などを用いることも可能である。
【００６２】
また、上記実施形態および変形例では、中継基板５０，１５０，２５０に、半導体回路素子としてのＩＣチップ３０を接合する例を説明した。これに限らず、中継基板５０，１５０，２５０に、ＩＣチップ３０の他に、例えばチップ型コンデンサやチップ型抵抗などの他の電子部品を接合して搭載する構成としてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態および変形例では、圧電デバイス１，１００の用途について特に説明していないが、信号の基準周波数を発振する発振器と時刻の基準信号を発振する発振器の両方に併用できるのは勿論であり、あるいは、基準周波数を発振する発振器として単独に用い、また、時刻の基準信号を発振する発振器として単独に用いることも自在にできる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】（ａ）は、圧電デバイスを圧電振動子側（上面側）からみた模式平面図、（ｂ）は、模式断面図、（ｃ）は底面側（下面側）からみた模式平面図。
【図２】（ａ），（ｂ）は、パッケージを底面側（下面側）からみた模式平面図。
【図３】（ａ）は、中継基板を上面側からみた模式平面図、（ｂ）は、下面側からみた模式平面図。
【図４】（ａ）は、シート状の中継基板シートを下面側からみた模式平面図、（ｂ）は、フープ状の中継基板テープを下面からみた模式平面図。
【図５】（ａ）は、変形例１の圧電デバイスの模式断面図、（ｂ）は、底面側（下面側）からみた模式平面図。
【図６】変形例１の圧電デバイスに使用される中継基板を上面側からみた模式平面図。
【図７】変形例１の圧電デバイスに使用されるパッケージを底面側からみた模式平面図。
【図８】変形例２の圧電デバイスにおいて、金属ビアが設けられた中継基板を用いて半導体回路素子を接合した部分を拡大して説明する部分断面図。
【符号の説明】
【００６５】
１，１００…圧電デバイス、１０，１１０…パッケージ、１１，１１１…第１層基板、１２…第２層基板、１５ａ，１５ｂ，１１５ａ，１１５ｂ…振動子側外部端子、１６ａ，１６ｂ…振動片接合端子、１８…シールリング、１９…リッド、２０…圧電振動片としての水晶振動片、２１…ＡＴカット水晶板、２５…励振電極、２６ａ，２６ｂ…接続電極、３０…半導体回路素子としてのＩＣチップ、３５ａ〜３５ｆ…電極パッド、４５，１４５ａ〜１４５ｄ…層内配線、５０，１５０，２５０…中継基板、５１，１５１，２５１…絶縁基材、５３ａ〜５３ｄ…第２の接続用貫通孔、５５ａ〜５５ｆ，２５５ａ，２５５ｂ…半導体回路素子接続端子としてのＩＣ接続端子、５６ａ〜５６ｄ…出力側接続端子、５７ａ，５７ｂ…中継基板側外部端子、５９ａ〜５９ｄ…実装端子としての実装用バンプ、６３ａ〜６３ｆ…第１の接続用貫通孔、９１，１９５…接合部材、９５…接合部材としてのバンプ、９６…接合部材としての導電性接着剤、１１３…底側基板、１１５ａ，１１５ｂ…第１の振動子側外部端子、１１５ｅ，１１５ｆ…第２の振動子側外部端子、１５７ｃ〜１５７ｆ…第２の中継基板側外部端子、１５８ａ〜１５８ｄ…出力側接続端子、１５９ａ〜１５９ｄ…実装端子、２４５ａ，２４５ｂ…接合部材としての金属ビア、２６３ａ，２６３ｂ…接続用貫通孔、３５１…中継基板シート、４５１…中継基板テープ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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