JP2006080738A - 圧電デバイス及び電子機器、並びに圧電デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＴＡＢテープを介して圧電素子をパッケージに実装した構成において、ＴＡＢテープの振動を抑えることができる圧電デバイスを提供する。
【解決手段】 圧電デバイス１は、圧電素子２を収容するパッケージ３と、そのパッケージ３に収容され、絶縁テープ６の下面６Ａに配線パターン８が設けられたＴＡＢテープ５と、パッケージ３のうち、下面６Ａに対向する上面３Ａａの一部の領域に設けられた電極部１０とを備えている。そして、下面６Ａに設けられた配線パターン８の一部と上面３Ａａに設けられた電極部１０とが接続され、下面６Ａと上面３Ａａとの間には、下面６Ａ及び上面３Ａａのそれぞれに接続し、ＴＡＢテープ５の振動を抑えるための樹脂２０が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧電デバイス及び電子機器、並びに圧電デバイスの製造方法に関するものである。

従来より、圧電デバイスは、加速度検出器や角速度検出器、あるいは移動体通信機器等の様々な電子機器に用いられている。下記特許文献１には、ＴＡＢテープを介して圧電素子をパッケージに実装した技術が開示されている。
特開２００４−１５３４０８号公報

上記特許文献に開示されている技術は、ＴＡＢテープを介して圧電素子をパッケージに実装しており、圧電素子の接続破壊を抑えることができる等の利点を有している。しかしながら、圧電素子を駆動したとき、ＴＡＢテープも一緒に振動する不都合が生じる場合があることが分かった。特に、圧電素子の駆動に基づいてＴＡＢテープが共振すると、発生する振動のレベルが大きくなる。そのため、この圧電デバイスを角速度検出器として用いた場合、検出精度が劣化する不都合が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ＴＡＢテープを介して圧電素子をパッケージに実装した構成において、ＴＡＢテープの振動を抑えることができる圧電デバイス及びその圧電デバイスを備えた電子機器、並びに圧電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の圧電デバイスは、圧電素子を収容するパッケージを備えた圧電デバイスであって、前記パッケージに収容され、絶縁テープの第１面に第１導電部が設けられたＴＡＢテープと、前記パッケージのうち、前記第１面に対向する第２面の一部の領域に設けられた第２導電部とを備え、前記第１面に設けられた前記第１導電部の一部と前記第２面に設けられた第２導電部とが接続され、前記第１面と前記第２面との間には、前記第１面及び前記第２面のそれぞれに接続し、前記ＴＡＢテープの振動を抑えるための樹脂が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、ＴＡＢテープとパッケージとの間に樹脂を設けることにより、その樹脂によってＴＡＢテープの共振周波数を変えることができ、ＴＡＢテープの共振を抑えることができる。また、樹脂によるダンパ効果によってもＴＡＢテープの振動を抑えることができる。したがって、この圧電デバイスを例えば角速度検出器（ジャイロセンサ）に適用した場合であっても、その角速度検出器の検出精度の劣化を抑えることができる。

本発明の圧電デバイスにおいて、前記樹脂は、前記第２導電部が設けられた以外の領域に設けられている構成を採用することができる。

本発明によれば、第２導電部が設けられた以外の領域に樹脂を設けることで、その樹脂が絶縁性材料であっても、第１導電部と第２導電部との電気的な接続を確保することができる。

本発明の圧電デバイスにおいて、前記第２導電部は複数設けられており、前記樹脂は前記第２導電部どうしの間の領域に設けられている構成を採用することができる。

本発明によれば、複数設けられた第２導電部どうしの間の領域に樹脂を設けることで、ＴＡＢテープの振動を効果的に抑えることができる。

本発明の圧電デバイスにおいて、前記樹脂は、前記第１面及び前記第２面に応じて環状に設けられている構成を採用することができる。

本発明によれば、第１面及び第２面が環状に設けられている場合、その第１面及び第２面の形状に応じて樹脂も環状に設けることで、ＴＡＢテープの振動をより効果的に抑えることができる。

本発明の圧電デバイスにおいて、前記樹脂は異方性導電材料を含む構成を採用することができる。

本発明によれば、たとえ第１導電部と第２導電部との間に樹脂が配置された場合であっても、その樹脂は、異方性導電膜（ACF:anisotropic conductive film）や異方性導電ペースト（ACP:anisotropic conductive paste、NCP:Non Conductive Paste）を含む異方性導電性材料であるため、第１導電部と第２導電部との電気的な接続を確保することができる。

本発明の圧電デバイスにおいて、前記第１導電部と前記第２導電部との間には該第１導電部と第２導電部とを接続するための接続用材料が介在しており、前記第１導電部及び前記第２導電部のうち少なくとも前記接続用材料と接触する領域は粗面処理されている構成を採用することができる。

本発明によれば、第１導電部及び第２導電部のうち少なくとも接続用材料と接触する領域を粗面処理しておくことで、その接続用材料と前記領域との接触面積を大きくすることができ、接着強度を向上することができる。

本発明の電気機器は、上記記載の圧電デバイスを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、不要な振動（共振）の発生を抑えられた圧電デバイスを含む検出器を搭載することによって、検出精度の向上された検出器を有する電子機器を提供することができる。

本発明の圧電デバイスの製造方法は、ＴＡＢテープを構成する絶縁テープの第１面に設けられた第１導電部と、圧電素子を収容するパッケージの内側の第２面に設けられた第２導電部とを接続する工程を有する圧電デバイスの製造方法であって、前記第１面と前記第２面との間に樹脂を設けた状態で前記第１面と前記第２面とを接近させ、前記第１導電部の一部と前記第２導電部とを電気的に接続するとともに、前記第１面と前記第２面との間のうち前記第２導電部が設けられた以外の領域に、前記第１面及び前記第２面のそれぞれに接続するように前記樹脂を配置することを特徴とする。

本発明によれば、ＴＡＢテープとパッケージとの間に樹脂を設けることにより、その樹脂によってＴＡＢテープの共振周波数を変えることができ、ＴＡＢテープの共振を抑えることができる。また、樹脂によるダンパ効果によってもＴＡＢテープの振動を抑えることができる。また、樹脂は第２導電部が設けられた以外の領域に配置されるので、その樹脂が絶縁性材料であっても、第１導電部と第２導電部との電気的な接続を確保することができる。したがって、この圧電デバイスを例えば角速度検出器（ジャイロセンサ）に適用した場合であっても、その角速度検出器の検出精度の劣化を抑えることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。更には、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

＜圧電デバイス＞
圧電デバイスの一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態に係る圧電デバイス１の側断面図、図２は圧電デバイス１の一部を抽出した斜視図である。本実施形態においては、圧電デバイス１として、角速度を検出するための角速度検出器（ジャイロセンサ）に適用した場合を例にして説明する。

図１及び図２において、圧電デバイス１は、圧電素子２と、その圧電素子２を収容するパッケージ３とを備えている。本実施形態においては、圧電素子２として音叉型の圧電振動片が用いられている。パッケージ３は、ベース部材３Ａと、ベース部材３Ａ上に接続された枠部材３Ｂと、枠部材３Ｂの上端面に接続された蓋部材３Ｃとを備えており、その内側に、圧電素子２を収容するための内部空間４が形成されている。パッケージ３を形成する材料としては、例えばセラミックス、ガラス、金属、及び合成樹脂等が挙げられる。

圧電素子２はパッケージ３の内部空間４に収容されている。圧電素子２は、例えば水晶等の圧電材料で形成されている。そして、圧電素子２は、ＴＡＢテープ５を介してパッケージ３に実装されている。ＴＡＢテープ５もパッケージ３の内部空間４に収容されている。ＴＡＢテープ５は、ポリイミド樹脂等からなる絶縁テープ６と、その絶縁テープ６の下面（第１面）６Ａに設けられた導電性を有する配線パターン８とを備えている。絶縁テープ６の中央部には開口部７が形成されている。したがって、絶縁テープ６は全体として環状に形成されており、その下面６Ａも環状に形成されている。また、配線パターン８は絶縁テープ６の周縁部から中央部に向かって延びるように形成されており、その中央部側の端部は開口部７に配置されている。その配線パターン８の中央部側（開口部７側）の端部は、絶縁テープ６の下面６Ａ側から上面側に向かって立ち上がるように形成されており、圧電素子２と電気的に接続される実装端子９を形成している。圧電素子２は配線パターン８の実装端子９とに電気的に接続している。図２に示すように、配線パターン８は、開口部７を挟んで、絶縁テープ６の＋Ｘ側及び−Ｘ側のそれぞれに複数ずつ（ここでは３つずつ、計６つ）設けられている。そして、各配線パターン８は開口部７の内側に向かって延びるように形成されており、開口部７の内側に配線パターン８に応じた複数の実装端子９が配置されている。また、パッケージ３の内側において、ＴＡＢテープ５の下面６Ａ側には集積回路部１１が設けられている。ＴＡＢテープ５の配線パターン８は、集積回路部１１をバンプ１２を介して接続可能なように形成されており、集積回路部１１は、配線パターン８に対して例えばフリップチップボンディング等により接続されている。

パッケージ３の内側であって、ベース部材３Ａの上面（第２面）３Ａａには複数の電極部１０が設けられている。電極部１０が設けられているベース部材３Ａの上面３Ａａは、ＴＡＢテープ５のうち、配線パターン８が形成された絶縁テープ６の下面６Ａと対向している。そして、ＴＡＢテープ５のうち、下面６Ａに設けられた配線パターン８の一部と、上面３Ａａに設けられた電極部１０とが電気的に接続している。また、ベース部材３Ａの下面３Ａｂには、電極部１０と電気的に接続し、圧電デバイス１とプリント配線板の実装領域との接続端子として機能する外部端子（不図示）が設けられる。

ＴＡＢテープ５（絶縁テープ６）の下面６Ａとベース部材３Ａの上面３Ａａとの間には樹脂２０が設けられている。樹脂２０は、ＴＡＢテープ５の振動を抑えるためのものであって、図２に示すように、下面６Ａと上面３Ａａとの間において、電極部１０が設けられている以外の領域に設けられており、下面６Ａと上面３Ａａとのそれぞれに接続（密着）している。すなわち、樹脂２０は、下面６Ａと上面３Ａａとの間において、少なくとも配線パターン８と電極部１０とが接続している接続領域以外の領域に配置されている。樹脂２０としては、導電粒子を含まない異方性導電接続用ペースト（NCP:Non Conductive Paste）、導電粒子を含む異方性導電接続用ペースト（ACP:Anisotropic Conductive Paste）、導電粒子を含む異方性導電接続用フィルム（ACF:Anisotropic Conductive Film）等の異方性導電材料を用いることができる。あるいは、絶縁性を有する公知の合成樹脂であってもよい。

本実施形態においては、樹脂２０としてＡＣＰが用いられており、下面６Ａと上面３Ａａとの間において、電極部１０が設けられている領域にも設けられている。このＡＣＰからなる樹脂２０は、配線パターン８と電極部１０とを接続する接続用材料として機能し、配線パターン８と電極部１０とを電気的及び物理的に接続している。

図３はパッケージ３のベース部材３Ａを上から見た図である。図３に示すように、電極部１０は、ベース部材３Ａの上面３Ａａにおいて、配線パターン８のそれぞれに対応する位置に複数（６つ）設けられている。樹脂２０は、複数設けられた電極部１０どうしの間の領域にも設けられており、本実施形態においては、環状に設けられた絶縁テープ６の下面６Ａ及びその下面６Ａに対向するベース部材３Ａの上面３Ａａの形状に応じて、環状に配置されている。

図４は、配線パターン８と電極部１０との接続部近傍の拡大断面図である。図４に示すように、配線パターン８のうち接続用材料（樹脂）２０と接触する領域は粗面処理されている。本実施形態においては、粗面処理として、配線パターン８の表面（下面）には多数のＶ溝が形成されている。なお粗面処理としては、図５に示すように、断面視矩形状の四角溝であってもよい。あるいは、サンドブラストに基づく手法によって粗面処理が施されていてもよい。また、配線パターン８のみならず、電極部１０が粗面処理されていてもよいし、電極部１０のみが粗面処理されていてもよい。配線パターン８及び電極部１０のうち少なくとも接続用材料２０と接触する領域を粗面処理しておくことで、接続用材料２０と前記領域との接触面積を大きくすることができ、接着強度を向上することができる。

図２に示すように、圧電素子２は、基部１５と、その基部１５の一方側（＋Ｘ側）に延びる一対の励振用振動片１６と、基部１５の他方側（−Ｙ側）に延びる検出用振動片１７とを備えている。励振用振動片１６のそれぞれには、この励振用振動片１６を励振するための励振電極１８が設けられており、検出用振動片１７には、この検出用振動片１７から発生した電界を検出するための検出電極１９が設けられている。

圧電素子２においては、励振電極１８に駆動電圧が印加されると、励振用振動片１６が、図２中、Ｙ軸方向にいわゆる音叉振動する。励振用振動片１６の振動（音叉振動）は検出用振動片１７に伝達され、励振用振動片１６の振動に伴って、検出用振動片１７もＹ軸方向に音叉振動する。そして、検出用振動片１７がＹ軸方向に振動した状態で、圧電素子２がθＸ方向に回転すると、すなわち、θＸ方向に角速度ωが作用すると、振動方向（Ｙ軸方向）と角速度ωとのベクトル積の方向に働くコリオリ力により、検出用振動片１７にはＺ軸方向への振動が発生する。なおこのとき、検出用振動片１７のそれぞれは、＋Ｚ方向と−Ｚ方向とに交互に振動するようになっている（ウォーク振動）。この検出用振動片１７のＺ軸方向への振動もしくは変位により、検出用振動片１７内部に電界が生じる。検出用振動片１７内部に生じた電界は、検出電極１９によって検出される。検出電極１９の検出信号は、ＴＡＢテープ５の配線パターン８、電極部１０、及び上述したベース部材３Ａの下面３Ａｂに設けられた外部端子を介して圧電デバイス１の外部に出力される。そして、圧電デバイス１の外部に設けられている処理装置（不図示）が、検出電極８の検出結果に基づいて、角速度ωを求めることができる。

＜圧電デバイスの製造方法＞
次に、上述した構成を有する圧電デバイス１を製造する手順について説明する。まず、図６（Ａ）に示すように、ベース部材３Ａの上面３Ａａに電極部１０が形成される。電極部１０は、例えば電界メッキ法や無電界メッキ法などの公知の技術によって形成可能である。そして、本実施形態においては、配線パターン８と電極部１０とはＡＣＰからなる樹脂２０によって接続されるので、図３に示したように、電極部１０上を含む上面３Ａａ上に、環状に樹脂２０が配置される。樹脂２０を配置する場合には、例えばディスペンサーやインクジェット装置（液滴吐出装置）を用いることができる。そして、図６（Ｂ）に示すように、電極部１０と配線パターン８とを位置決めしつつ、上面３ＡａとＴＡＢテープ５の下面６Ａとを対向させ、上面３Ａａと下面６Ａとを接近させる。次いで、図６（Ｃ）に示すように、ＴＡＢテープ５（絶縁テープ６）の上面のうち、電極部１０と配線パターン８とが対向する領域のみを押圧部材１００を使って下方に押圧する。これにより、電極部１０と配線パターン８との間に配置された樹脂２０に圧力が加わる。電極部１０と配線パターン８とを接続する接続用材料としてＡＣＰが用いられているので、圧力が加わった領域のみにおいて導電性が付与される。したがって、上面３Ａａのほぼ全域に樹脂２０を配置しても、電極部１０と配線パターン８とが対向する領域のみを押圧部材１００を使って押圧することで、電極部１０と配線パターン８との電気的な接続が確保されるとともに、隣り合う電極部１０どうし及び隣り合う配線パターン８どうしが電気的に接続されることを防止できる。これにより、配線パターン８と電極部１０とが樹脂２０を介して電気的に接続されるとともに、電極部１０が設けられた以外の領域に、上面３Ａａ及び下面６Ａのそれぞれに接続するように、ＴＡＢテープ５の振動を抑えるための樹脂２０が配置される。

以上説明したように、ＴＡＢテープ５の下面６Ａとパッケージ３のベース部材３Ａの上面３Ａａとの間に樹脂２０を設けることにより、その樹脂２０によってＴＡＢテープ５の共振周波数を変えることができ、ＴＡＢテープ５の共振を抑えることができる。また、樹脂２０によるダンパ効果によってもＴＡＢテープ５の振動を抑えることができる。したがって、この圧電デバイス１を例えば角速度検出器（ジャイロセンサ）に適用した場合であっても、その角速度検出器の検出精度の劣化を抑えることができる。

なお、上述した実施形態においては、電極部１０上を含む上面３Ａａ上に、環状に一括して樹脂２０を配置しているが、電極部１０上に導電性ペースト（例えば銀ペースト）等の導電性材料を配置し、その導電性材料を介して、電極部１０と配線パターン８とを電気的に接続するようにしてもよい。そして、電極部１０が設けられた以外の領域に、例えば絶縁性の樹脂２０を配置するようにしてもよい。

なお、上述した実施形態においては、ベース部材３Ａの上面３Ａａ上に樹脂を配置した後、上面３ＡａとＴＡＢテープ５の下面６Ａとを接近しているが、もちろん、ＴＡＢテープ５の下面６Ａに樹脂（あるいは導電性材料）を配置した後、上面３Ａａと下面６Ａとを接近させてもよいし、上面３Ａａ及び下面６Ａの双方に樹脂を配置した後、それら上面３Ａａと下面６Ａとを接近させてもよい。また、樹脂を配置する場合、ＴＡＢテープ５の振動を抑えることができるのであれば、下面６Ａ及び上面３Ａａの形状に応じて環状に配置することなく、あるいは電極部１０どうしの間の領域に配置することなく、上面３Ａａと下面６Ａとの間の所定の位置に樹脂２０を配置することができる。

＜電子機器＞
図７は、上記プリント配線板９に実装された圧電デバイス１を含む検出器（ジャイロセンサ）を備えた電子機器の一例を示す図であって、デジタルスチールカメラの概略構成を示す斜視図である。図７に示すようにこのデジタルスチールカメラ３００は、前記半導体装置をその筐体内部に配設したものである。

本発明の圧電デバイスの一実施形態を示す側断面図である。 圧電デバイスの要部を抽出した斜視図である。 ベース部材上に設けられた電極部及び樹脂を説明するための平面図である。 配線パターンと電極部との接続部を示す拡大断面図である。 配線パターンと電極部との接続部を示す拡大断面図である。 圧電デバイスの製造工程の一例を説明するための模式図である。 本発明に係る電子機器を示す図である。

符号の説明

１…圧電デバイス、２…圧電素子、３…パッケージ、３Ａ…ベース部材、３Ａａ…上面（第２面）、５…ＴＡＢテープ、６…絶縁テープ、６Ａ…下面（第１面）、８…配線パターン（第１導電部）、１０…電極部（第２導電部）、２０…樹脂（接続用材料）

Claims (8)

1. 圧電素子を収容するパッケージを備えた圧電デバイスであって、
   前記パッケージに収容され、絶縁テープの第１面に第１導電部が設けられたＴＡＢテープと、
   前記パッケージのうち、前記第１面に対向する第２面の一部の領域に設けられた第２導電部とを備え、
   前記第１面に設けられた前記第１導電部の一部と前記第２面に設けられた第２導電部とが接続され、
   前記第１面と前記第２面との間には、前記第１面及び前記第２面のそれぞれに接続し、前記ＴＡＢテープの振動を抑えるための樹脂が設けられている圧電デバイス。
2. 前記樹脂は、前記第２導電部が設けられた以外の領域に設けられている請求項１記載の圧電デバイス。
3. 前記第２導電部は複数設けられており、前記樹脂は前記第２導電部どうしの間の領域に設けられている請求項１又は２記載の圧電デバイス。
4. 前記樹脂は、前記第１面及び前記第２面に応じて環状に設けられている請求項１〜３のいずれか一項記載の圧電デバイス。
5. 前記樹脂は異方性導電材料を含む請求項１〜４のいずれか一項記載の圧電デバイス。
6. 前記第１導電部と前記第２導電部との間には該第１導電部と第２導電部とを接続するための接続用材料が介在しており、前記第１導電部及び前記第２導電部のうち少なくとも前記接続用材料と接触する領域は粗面処理されている請求項１〜５のいずれか一項記載の圧電デバイス。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項記載の圧電デバイスを備えた電子機器。
8. ＴＡＢテープを構成する絶縁テープの第１面に設けられた第１導電部と、圧電素子を収容するパッケージの内側の第２面に設けられた第２導電部とを接続する工程を有する圧電デバイスの製造方法であって、
   前記第１面と前記第２面との間に樹脂を設けた状態で前記第１面と前記第２面とを接近させ、前記第１導電部の一部と前記第２導電部とを電気的に接続するとともに、前記第１面と前記第２面との間のうち前記第２導電部が設けられた以外の領域に、前記第１面及び前記第２面のそれぞれに接続するように前記樹脂を配置する圧電デバイスの製造方法。
   

Images