(57)【要約】【課題】ＩＣチップ上に圧電振動片を搭載し、圧電振動片とＩＣチップとを接続する構成の圧電デバイスにおける、ＩＣチップの小型化を図る。【解決手段】水晶振動片３０と、一主面２１側に複数の回路端子２４を有し、他主面２２側に絶縁層２３を介して複数の接続端子２５ａ，２５ｂを有するＩＣチップ２０と、ＩＣチップ２０を、複数の接合端子１５と接合端子１５ａ，１５ｂから延設された複数の中継端子１６ａ，１６ｂとを有するベース部１１に搭載するパッケージ１０とを備え、ＩＣチップ２０は、一主面２１側が接合端子１５と対向してベース部１１に搭載されるとともに回路端子２４ａ，２４ｂが接合端子１５ａ，１５ｂに接続され、他主面２２側に水晶振動片３０が搭載され且つ接続端子２５ａ，２５ｂに接続され、接続端子２５ａ，２５ｂが金属ワイヤ４３を介して中継端子１６ａ，１６ｂに接続されることにより、水晶振動片３０と接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動片と、
一主面側に複数の回路端子を有し、他主面側に絶縁層を介して複数の接続端子を有するＩＣチップと、
複数の接合端子と該接合端子から延設された複数の中継端子とを有し、前記圧電振動片及び前記ＩＣチップを内部に収容するパッケージとを備え、
前記ＩＣチップの前記一主面側が前記パッケージの前記接合端子と対向した状態で、前記ＩＣチップの前記回路端子が前記接合端子に接続され、
前記圧電振動片は前記ＩＣチップの前記接続端子に接続され、
前記接続端子が接続部材を介して前記中継端子に接続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ＩＣチップの前記接続端子と前記圧電振動片とは、導電性接着剤により接続され、
前記接続端子の領域のうち前記接続端子上に塗布された前記導電性接着剤が達しない領域に、前記接続部材との接続部と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３】
請求項１または２に記載の圧電デバイスにおいて、
電子素子を更に備え、
前記圧電振動片が接続された前記接続端子以外の前記接続端子に前記電子素子が接続され、
前記電子素子が接続された前記接続端子が前記接続部材を介して前記中継端子に接続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ないし３のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、前記接続部材は、金属ワイヤまたは導電性接着剤であ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、圧電発振器などに代表される圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器、移動体通信機器などの様々な電子機器に用いられる圧電発振器などの圧電デバイスには、電子機器の小型化に伴い、更なる小型薄型化が要求されている。
この要求に応えるために、圧電デバイスの小型薄型化を目的とした、下記のような圧電デバイスの構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この圧電デバイスは、ＩＣチップと、圧電素子（以下、圧電振動片という）と、ＩＣチップと圧電振動片とが封入される容器（以下、パッケージという）とを備えている。上記ＩＣチップは、入力端子が他の回路端子の反対面に形成され、他の回路端子が形成された主面が、パッケージ内面に固着されている。そして、上記圧電振動片は、ＩＣチップの上記反対面に、入力端子と重なるように搭載され、入力端子と接続されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記圧電デバイスは、ＩＣチップの入力端子（以下、接続端子という）が他の回路端子の反対面に、以下の構成及び手順で形成されている。まず、ＩＣチップの主構成要素であるシリコン基板の上記主面（以下、一主面という）から深い窪みを設けてシリコン基板を酸化させ、この窪みの中に低抵抗の多結晶シリコンを埋設する。ついで、ＩＣチップの反対面（以下、他主面という）側を研磨して多結晶シリコンを露出して酸化させる。ついで、多結晶シリコンの露出面の両側にアルミナ膜を設けて一主面側に配線層、他主面側に接続端子を形成する（特許文献１の図２参照）。
これにより、圧電デバイスは、ＩＣチップの他主面側の接続端子が、低抵抗の多結晶シリコンを介して一主面側に形成されている回路と接続される（この構成を便宜的にスルーホールという）。
【０００５】
しかしながら、圧電デバイスは、ＩＣチップの接続端子を他主面側に形成するために、シリコン基板にスルーホールを設けるスペースが必要であることから、ＩＣチップの外形サイズが大きくなる。これにより、圧電デバイスは、ウエハ１枚からのＩＣチップの取り数が少なくなることから、取り数の多寡が大きく影響するＩＣチップの価格の上昇を招くという問題がある。
【０００６】
また、圧電デバイスは、スルーホールを形成するために、シリコン基板に深い窪みを設ける工程と、窪みを酸化させる工程と、窪みの中に低抵抗の多結晶シリコンを埋設する工程と、他主面側を研磨して多結晶シリコンを露出する工程と、多結晶シリコンを酸化させる工程と、多結晶シリコンの露出面の両側にアルミナ膜を設ける工程など、多くの製造工程が必要である。
このことから、圧電デバイスは、ＩＣチップの製造工数が増加して、ＩＣチップの価格の上昇を招くという問題がある。
【０００７】
また、圧電デバイスは、ＩＣチップの他主面側の接続端子が、スルーホールを介して一主面側に形成されている回路と接続される構成となっている。しかしながら、スルーホールを介しての接続は、未だ実績が乏しく、信頼性に欠けるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
［適用例１］本適用例にかかる圧電デバイスは、圧電振動片と、一主面側に複数の回路端子を有し、他主面側に絶縁層を介して複数の接続端子を有するＩＣチップと、複数の接合端子と該接合端子から延設された複数の中継端子とを有し、前記圧電振動片及び前記ＩＣチップを内部に収容するパッケージとを備え、前記ＩＣチップの前記一主面側が前記パッケージの前記接合端子と対向した状態で、前記ＩＣチップの前記回路端子が前記接合端子に接続され、前記圧電振動片は前記ＩＣチップの前記接続端子に接続され、前記接続端子が接続部材を介して前記中継端子に接続されていることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、圧電デバイスは、ＩＣチップが、一主面側を接合端子と対向してベース部に搭載されるとともに回路端子が接合端子に接続されている。そして、ＩＣチップの他主面側に圧電振動片が搭載され且つ接続端子に接続され、接続端子が接続部材を介してベース部の中継端子に接続されることにより、ＩＣチップと圧電振動片とが接続されている。
【００１１】
このことから、圧電デバイスは、ＩＣチップの他主面側に搭載された圧電振動片とＩＣチップの回路端子とが、接続端子、接続部材、中継端子、接合端子を経由して接続されている。これにより、圧電デバイスは、従来のようなスルーホールをＩＣチップに設ける必要がないことから、ＩＣチップの外形サイズを小さくすることができる。
これにより、圧電デバイスは、ウエハ１枚からのＩＣチップの取り数が多くなることから、ＩＣチップの価格を従来より下げることができる。
【００１２】
また、圧電デバイスは、従来のようなスルーホールをＩＣチップに設ける必要がないことから、製造工数を削減することができ、ＩＣチップの価格を従来より下げることができる。
【００１３】
また、圧電デバイスは、圧電振動片とＩＣチップとが、従来のようなスルーホールではなく、接続部材を介して接続されていることから、使用実績のある接続部材を用いることで、接続の信頼性を従来より向上させることができる。
【００１４】
［適用例２］上記適用例にかかる圧電デバイスは、前記ＩＣチップの前記接続端子と前記圧電振動片とは、導電性接着剤により接続され、前記接続端子の領域のうち前記接続端子上に塗布された前記導電性接着剤が達しない領域に、前記接続部材との接続部とが形成されていることが好ましい。
【００１５】
これによれば、圧電デバイスは、接続端子の領域のうち接続端子上に塗布された導電性接着剤が達しない領域に、接続部材との接続部が形成されていることから、圧電振動片との接続部と接続部材との接続部とが互いに干渉することがない。このことから、圧電デバイスは、圧電振動片と接続端子との接続と、接続部材と接続端子との接続とを任意の順序で行うことができるので、この順序を効率的な順序にすることにより、生産性の向上を図ることができる。
【００１６】
［適用例３］上記適用例にかかる圧電デバイスは、電子素子を更に備え、前記圧電振動片が接続された前記接続端子以外の前記接続端子に前記電子素子が接続され、前記電子素子が接続された前記接続端子が前記接続部材を介して前記中継端子に接続されていることが好ましい。
【００１７】
これによれば、圧電デバイスは、ＩＣチップの他主面側に電子素子が搭載され、ＩＣチップと電子素子とが接続されていることから、電子素子がベース部に搭載されている場合と比較して、ベース部の平面サイズを小さくすることができる。このことから、圧電デバイスは、パッケージの平面サイズをより小型化することができる。
【００１８】
［適用例４］上記適用例にかかる圧電デバイスは、前記接続部材が金属ワイヤまたは導電性接着剤であることが好ましい。
【００１９】
これによれば、圧電デバイスは、接続部材が金属ワイヤまたは導電性接着剤であることから、使用実績が充分あり、接続の信頼性を従来より向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、圧電デバイスの実施形態について図面を参照して説明する。
（実施形態）
図１は、圧電デバイスの一例としての水晶発振器の概略構成を示す構成図である。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。なお、図１の平面図では、理解を容易にするためにリッド部を省略し、リッド部の外形を２点鎖線で表している。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の水晶発振器１は、パッケージ１０、ＩＣ（Integrated Circuit）チップ２０、圧電振動片としての水晶振動片３０などから構成されている。
【００２２】
パッケージ１０は、ベース部１１、枠部１２、リッド部１３、接合部１４などから構成されている。
ベース部１１には、セラミックグリーンシートを成形して焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。
ベース部１１の内面には、複数の接合端子１５が形成され、その内の接合端子１５ａ，１５ｂからそれぞれ中継端子１６ａ，１６ｂが延設されている。なお、接合端子１５及び中継端子１６ａ，１６ｂは、タングステンなどのメタライズ層にニッケル、金などの各皮膜をメッキなどにより積層した金属皮膜からなる。
ベース部１１の外面には、上記金属皮膜からなる実装端子１１ａ，１１ｂが形成されている。この実装端子１１ａ，１１ｂは、図示しない内部配線により接合端子１５に接続されている。
【００２３】
枠部１２には、ベース部１１と同様にセラミックグリーンシートを成形して焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。枠部１２は、ＩＣチップ２０、水晶振動片３０を囲むように枠状に形成され、ベース部１１に積層されてベース部１１と一緒に焼成されている。
【００２４】
リッド部１３は、コバールなどの金属からなり、パッケージ１０内にＩＣチップ２０、水晶振動片３０が収容された状態で、コバールなどの金属からなる接合部１４にシーム溶接されている。なお、接合部１４は、ろう付けなどにより枠部１２に接合されている。これにより、水晶発振器１のパッケージ１０内は、気密に封止されている。
なお、パッケージ１０の内部は、真空または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが封入されている。
【００２５】
パッケージ１０のベース部１１の内面には、ＩＣチップ２０が搭載されている。
ＩＣチップ２０は、シリコン基板などからなり、水晶振動片３０を励振し、発振信号をインバータなどにより増幅して出力する発振回路を有する。なお、ＩＣチップ２０は、発振回路に加えて、水晶振動片３０の周波数の温度特性を補償する温度特性補償回路などを有してもよい。
ＩＣチップ２０は、一主面２１側に上記回路と接続されている複数の回路端子２４を有し、他主面２２側に絶縁層２３を介して、上記回路と接続されていない複数の接続端子２５ａ，２５ｂを有する。
【００２６】
ＩＣチップ２０の絶縁層２３には、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂などの絶縁性を有する材料が用いられている。
なお、複数の回路端子２４の内、回路端子２４ａ，２４ｂは、水晶振動片３０との接続用端子であり、その他は、出力用端子、電源用端子、アース用端子、検査用端子などである。
また、回路端子２４及び接続端子２５ａ，２５ｂは、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、銅、金などの金属皮膜からなる。
【００２７】
ＩＣチップ２０は、フリップチップ実装により、一主面２１側が接合端子１５と対向してパッケージ１０のベース部１１に搭載されるとともに、回路端子２４が接合端子１５に金バンプ４０などを用いた熱圧着（バンプ接着）により接続されている。このとき、回路端子２４ａ，２４ｂは、それぞれ接合端子１５ａ，１５ｂに接続され、中継端子１６ａ，１６ｂは、ＩＣチップ２０の外側に露出される。なお、回路端子２４ａ，２４ｂは、ＩＣチップ２０の外周近傍に設けられている。
ＩＣチップ２０とベース部１１との間には、樹脂４１が充填され、上記接続部分が保持及び保護されている。なお、樹脂４１には、エポキシ樹脂などが用いられている。また、樹脂４１は、充填されなくてもよい。
【００２８】
ＩＣチップ２０の他主面２２側には、水晶振動片３０が搭載されている。
水晶振動片３０は、発振周波数に応じた所定の厚みに研磨された水晶ウエハから形成されている。なお、本実施形態では、水晶振動片３０をＡＴカット水晶振動片としている。
水晶振動片３０の一方の主面３１には、励振電極３３が形成され、他方の主面３２には、励振電極３４が形成されている。励振電極３３，３４からは、それぞれ引き出し電極３５，３６が延設され、水晶振動片３０の基部において両主面３１，３２に回り込むように形成されている。なお、励振電極３３，３４、引き出し電極３５，３６は、クロム、ニッケル、金などの各皮膜が積層された金属皮膜からなる。
【００２９】
水晶振動片３０は、ＩＣチップ２０の他主面２２側に搭載され且つ、引き出し電極３５，３６の両主面３１，３２に回り込んでいる部分が、導電性接着剤４２により接続端子２５ａ，２５ｂに固定されている。これにより、水晶振動片３０は、接続端子２５ａ，２５ｂに接続されている。
接続端子２５ａ，２５ｂは、金などからなる金属ワイヤ４３を用いたワイヤボンディングにより、パッケージ１０のベース部１１の中継端子１６ａ，１６ｂに接続されている。
【００３０】
これらにより、ＩＣチップ２０の水晶振動片３０との接続用端子である回路端子２４ａ，２４ｂは、ベース部１１の接合端子１５ａ，１５ｂ、中継端子１６ａ，１６ｂ、金属ワイヤ４３、接続端子２５ａ，２５ｂ、導電性接着剤４２を経由して、それぞれ水晶振動片３０の引き出し電極３５，３６と電気的に接続されている。
【００３１】
上述したように、本実施形態の水晶発振器１は、ＩＣチップ２０が一主面２１側を接合端子１５と対向してベース部１１に搭載されるとともに、回路端子２４ａ，２４ｂが接合端子１５ａ，１５ｂに接続されている。
そして、水晶発振器１は、ＩＣチップ２０の他主面２２側に水晶振動片３０が搭載され且つ接続端子２５ａ，２５ｂに接続され、接続端子２５ａ，２５ｂが金属ワイヤ４３を介してベース部１１の中継端子１６ａ，１６ｂに接続されることにより、ＩＣチップ２０と水晶振動片３０とが接続されている。
【００３２】
このことから、水晶発振器１は、ＩＣチップ２０と水晶振動片３０との接続のために、従来のようなスルーホールをＩＣチップ２０に設ける必要がないことから、ＩＣチップ２０の外形サイズを小さくすることができる。
これにより、水晶発振器１は、ウエハ１枚からのＩＣチップ２０の取り数が多くなることから、ＩＣチップ２０の価格を従来より下げることができる。
【００３３】
また、水晶発振器１は、従来のようなスルーホールをＩＣチップ２０に設ける必要がないことから、製造工数を削減することができ、ＩＣチップ２０の価格を従来より下げることができる。
【００３４】
また、水晶発振器１は、水晶振動片３０とＩＣチップ２０とが、従来のようなスルーホールではなく、金属ワイヤ４３を介して接続されていることから、使用実績のある金属ワイヤ４３を用いることで、接続の信頼性を従来より向上させることができる。
【００３５】
また、水晶発振器１は、ＩＣチップ２０の回路端子２４ａ，２４ｂが、ＩＣチップ２０の外周近傍に設けられている。これにより、水晶発振器１は、ベース部１１の接合端子１５ａ，１５ｂと中継端子１６ａ，１６ｂとの距離を短くできることから、浮遊容量、ノイズなどを低減することができる。
【００３６】
なお、水晶発振器１は、図２の水晶発振器の要部断面図に示すように、金属ワイヤ４３に変えて導電性接着剤４２を接続部材として用いてもよい。これによれば、水晶発振器１は、ワイヤボンディングの工程が不要になるとともに、水晶振動片３０と接続端子２５ａ，２５ｂとの接続と、接続端子２５ａ，２５ｂと中継端子１６ａ，１６ｂとの接続とを、導電性接着剤４２により一括して行うことができる。
【００３７】
ここで、水晶発振器１における変形例を説明する。なお、変形例はこれらに限定するものではなく、様々な態様が可能である。
【００３８】
（変形例１）
図３は、変形例１の水晶発振器の要部平面図である。なお、上記実施形態との共通部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
図３に示すように、変形例１の水晶発振器１０１は、上記実施形態の水晶発振器１と比較して、ＩＣチップ２０の接続端子１２５ａ，１２５ｂの形状などが異なる。以下、接続端子１２５ａ，１２５ｂの形状を中心に説明する。
【００４０】
接続端子１２５ａ，１２５ｂは、水晶振動片３０との接続部１２６ａ，１２６ｂと金属ワイヤ４３との接続部１２７ａ，１２７ｂとが、互いに干渉しない一定の間隔を置いて形成されている。具体的には、接続部１２６ａ，１２６ｂと接続部１２７ａ，１２７ｂとが、接続部１２６ａ，１２６ｂに塗布されている導電性接着剤４２が流出しても接続部１２７ａ，１２７ｂに達しない距離だけ離れて形成されている。
加えて、接続端子１２５ａ，１２５ｂは、接続部１２６ａ，１２６ｂと接続部１２７ａ，１２７ｂとをクランク状に繋ぐことにより、導電性接着剤４２が接続部１２７ａ，１２７ｂに流出しにくくなるように形成されている。
なお、中継端子１１６ａ，１１６ｂは、接続端子１２５ａ，１２５ｂの接続部１２７ａ，１２７ｂに対応した位置に、形成されている。
【００４１】
これにより、水晶発振器１０１は、水晶振動片３０との接続部１２６ａ，１２６ｂと金属ワイヤ４３との接続部１２７ａ，１２７ｂとが互いに干渉することがない。このことから、水晶発振器１０１は、接続部１２７ａ，１２７ｂに導電性接着剤４２が侵入することがなく、接続端子１２５ａ，１２５ｂと金属ワイヤ４３との接続が確実に行える。
【００４２】
また、水晶発振器１０１は、接続部１２６ａ，１２６ｂと接続部１２７ａ，１２７ｂとが干渉しないことから、水晶振動片３０と接続端子１２５ａ，１２５ｂとの接続と、金属ワイヤ４３と接続端子１２５ａ，１２５ｂとの接続とを、任意の順序で行うことができる。これにより、水晶発振器１０１は、上記順序を効率的な順序にすることにより、生産性の向上を図ることができる。
【００４３】
なお、水晶発振器１０１は、水晶振動片３０と接続端子１２５ａ，１２５ｂとの接続を、金属ワイヤ４３と接続端子１２５ａ，１２５ｂとの接続より先に行うことで、金属ワイヤ４３との接続前の接続部１２７ａ，１２７ｂを、検査用端子として検査用のプローブを接触させることができる。
このことから、水晶発振器１０１は、ＩＣチップ２０に搭載された状態での水晶振動片３０単体の検査が可能であり、この検査結果を反映させたデータをＩＣチップ２０へ書き込むことができる。
【００４４】
なお、水晶発振器１０１は、接続端子１２５ａ，１２５ｂの接続部１２６ａ，１２６ｂと接続部１２７ａ，１２７ｂとの間に、図示しないレジストなどを塗布してもよい。これによれば、水晶発振器１０１は、導電性接着剤４２を接続部１２７ａ，１２７ｂへ、より流出しにくくすることができる。
【００４５】
（変形例２）
図４は、変形例２の水晶発振器の概略構成を示す構成図である。図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。なお、上記実施形態との共通部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４６】
図４に示すように、変形例２の水晶発振器２０１は、上記実施形態の水晶発振器１と比較して、電子素子としてのコンデンサチップ５０を更に備えている。以下、コンデンサチップ５０とＩＣチップ２０との接続に関わる構成を中心に説明する。
【００４７】
コンデンサチップ５０は、水晶発振器２０１においてノイズ除去のパスコン、ノイズを小さくするノイズフィルタなどとして用いられている。
コンデンサチップ５０は、ＩＣチップ２０の他主面２２側の水晶振動片３０の周辺に搭載され、且つ接続端子２５ｃ，２５ｄに図示しない半田などで接続されている。
接続端子２５ｃ，２５ｄは、金属ワイヤ４３を用いたワイヤボンディングにより、パッケージ１０のベース部１１の接合端子１５ｃ，１５ｄから延設された中継端子１６ｃ，１６ｄに接続されている。
【００４８】
一方、ＩＣチップ２０のコンデンサチップ５０との接続用端子である回路端子２４ｃ，２４ｄは、フリップチップ実装によりそれぞれベース部１１の接合端子１５ｃ，１５ｄと金バンプ４０を介して接続されている。
これらにより、水晶発振器２０１は、コンデンサチップ５０とＩＣチップ２０とが、電気的に接続されている。
【００４９】
上述したように、水晶発振器２０１は、ＩＣチップ２０の他主面２２側にコンデンサチップ５０が搭載されていることから、コンデンサチップ５０がベース部１１に搭載されている場合と比較して、ベース部１１の平面サイズを小さくすることができる。このことから、水晶発振器２０１は、パッケージ１０の平面サイズをより小型化することができる。
【００５０】
なお、実施形態、変形例１、変形例２では、水晶振動片３０をＡＴカット水晶振動片としたが、音叉型水晶振動片、弾性表面波水晶振動片などとしてもよい。また、圧電振動片の材料として、水晶以外に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てもよい。
また、実施形態、変形例１、変形例２では、水晶振動片３０と接続端子２５ａ，２５ｂ，１２５ａ，１２５ｂとを導電性接着剤４２を用いて接続したが、金バンプ４０などを用いたフリップチップ実装により接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態の水晶発振器の概略構成を示す構成図。
【図２】本実施形態の水晶発振器の要部断面図。
【図３】変形例１の水晶発振器の要部平面図。
【図４】変形例２の水晶発振器の概略構成を示す構成図。
【符号の説明】
【００５２】
１…圧電デバイスとしての水晶発振器、１０…パッケージ、１１…ベース部、１５，１５ａ，１５ｂ…接合端子、１６ａ，１６ｂ…中継端子、２０…ＩＣチップ、２１…一主面、２２…他主面、２３…絶縁層、２４，２４ａ，２４ｂ…回路端子、２５ａ，２５ｂ…接続端子、３０…圧電振動片としての水晶振動片、４３…接続部材としての金属ワイヤ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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