JP2009100398A - 圧電デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】配線31を備えた樹脂基板30と、樹脂基板30のIC配置領域39に配置されたICチップ20と、ICチップ20の上方に位置した水晶振動子と、樹脂基板20と水晶振動子との間に所定の間隔を保って水晶振動子の外部端子と樹脂基板30とを接続する複数の接続部材と、を有する水晶発振器において、樹脂基板30のIC配置領域39において、配線31の一部から分岐されて延長された複数の線状導体36が、IC配置領域39内の配線31間の隙間を埋めるようにお互いに接触せずに配置され、さらに少なくともIC配置領域39に存在する配線31および線状導体36を被覆するように絶縁膜38が形成されている。
【選択図】図3
Description
例えば、小型化された圧電デバイスとして、特許文献1に示すように、積層基板に電子部品を実装して樹脂でモールドし、その上方に圧電振動子を搭載する構造の圧電デバイスが知られている。この圧電デバイスの積層基板は、小型化によって各配線が近接するため、積層した複数の基板の間に配線を設けてショートの防止をしている。
そこで、圧電デバイスの小型・薄型化を図る構造として、1層の基板で構成した圧電デバイスとして、図9に示す構造の圧電デバイスを考えた。図9(a)は圧電デバイスの構成を説明する模式断面図であり、図9(b)は、この圧電デバイスに用いられている基板を示す概略平面図である。
樹脂基板130には配線131が形成され、この配線131の上にはレジストなどの絶縁膜138が形成されている。絶縁膜138の上にはICチップ120がフィルム状の接合材141にて固着され、金属ワイヤ122によって樹脂基板130に接続されている。
また、樹脂基板130には接続部材配置用電極135が形成され、この接続部材配置用電極135と水晶振動子110の外部端子115とが接続部材140を介して接続されている。そして、水晶振動子110と樹脂基板130の間をモールド樹脂142にてモールドされている。
樹脂基板130には、配線131、ワイヤボンディング用電極132、接続部材配置用電極135、シールド電極136が配設されている。そして、ワイヤボンディング用電極132、接続部材配置用電極135を除き、配線131、シールド電極136を覆うようにして絶縁膜(図示せず)が形成されている。この絶縁膜は薄いため、その表面は配線131やシールド電極136を形成した面に倣った凹凸状態となっている。
樹脂基板130の中央部にはICチップ120が配置されるIC配置領域139が備えられている。このIC配置領域139では配線131の隙間を埋めるように広い面積を有してシールド電極136が形成されている。
このとき、シールド電極136が形成された上方の絶縁膜とICチップ120の間に気泡(ボイド)が入り易い。これは、シールド電極136の上の絶縁膜138とICチップ120の配置面とが、広い面積で面と面を受けるためである。
このような気泡が残った場合、樹脂基板130とICチップ120の密着性を低下させる。また、製造工程において、この気泡が加わる熱により膨張することによる電子部品のはがれ、破損などの不具合が生ずる。さらに、製品では温度の変化に対応して気泡が膨張または収縮することで、圧電デバイスの特性を変化させ信頼性低下の原因となる。
また、基板の電子部品配置領域内の表面が細かな凹凸状態であることから、基板と電子部品との間に気泡が残ることがなくなり、製造工程において、気泡の存在に起因する電子部品のはがれ、破損などの不具合が生ずることがなくなる。さらに、製品では気泡に起因する圧電デバイスの特性変化がなくなり、信頼性を向上させることができる。
また、基板の電子部品配置領域内の表面が細かな凹凸状態であることから、基板と電子部品との間に気泡が残ることがなくなり、製造工程において、気泡の存在に起因する電子部品のはがれ、破損などの不具合が生ずることがなくなる。さらに、製品では気泡に起因する圧電デバイスの特性変化がなくなり、信頼性を向上させることができる。
(第1の実施形態)
水晶振動子10は、セラミックパッケージ11に水晶振動片12が収容され、蓋体13によりセラミックパッケージ11内を気密に封止されている。水晶振動片12にはATカットの水晶片が用いられ、図示しないがその対向する面に励振電極が形成されている。水晶振動片12はセラミックパッケージ11内の接続端子14と導電性接着剤16を介して固着され、水晶振動片12の励振電極とセラミックパッケージ11の外面に形成された外部端子15とが導通する構造となっている。
ICチップ20は、水晶振動子10を励振させる発振回路、温度補償回路などを含んで構成されている。ICチップ20は、樹脂基板30の絶縁膜38の上にダイアタッチフィルム(DAF)接着剤などの接合材41を用いて固着されている。そして、ICチップ20のパッド21と樹脂基板30のワイヤボンディング用電極32とが、Au線などの金属ワイヤ22で接続されている。このワイヤボンディングでは、ファーストのボンディングを樹脂基板30側とし、セカンドのボンディングをICチップ20側として、金属ワイヤ22のループ高さを低くできるように構成している。
モールド樹脂42は、エポキシ樹脂などが用いられ、水晶振動子10と樹脂基板30との間、および水晶振動子10の側面にかけて樹脂モールドされている。なお、モールド樹脂42は水晶振動子10と樹脂基板30との間のみに充填されていても良い。
図2は本実施形態の樹脂基板の構成を示す概略平面図である。図3は樹脂基板とICチップの取り付け状態を説明する説明図であり、図3(a)は概略平面図、図3(b)は同図(a)のC−C断線に沿う概略断面図である。なお、図2、図3の平面図において、樹脂基板の表面を覆う絶縁膜は除去して示してある。
ワイヤボンディング用電極32は配線31を介して導通部34に接続されている。この導通部34は樹脂基板30をビアホールにて貫通して設けられており、樹脂基板30の他方の面に設けられた外部端子33と直接に接続されている。
接続部材配置用電極35は、樹脂基板30上に水晶振動子10を搭載するための接続部材40が配置される電極である。本実施形態では4箇所の接続部材配置用電極35を設け、そのうちの2箇所においてワイヤボンディング用電極32と接続されている。
そして、樹脂基板30の一方の面はワイヤボンディング用電極32、接続部材配置用電極35を除き、絶縁膜にて被覆されている(図示せず)。
図3(a)において、二点鎖線で囲んだ領域がIC配置領域39であり、ICチップが搭載される領域である。このIC配置領域39では、前述したように、配線31の一部から分岐されてIC配置領域39内に延長された複数の線状導体36が、IC配置領域39内の配線31間の隙間を埋めるようにお互いに接触せずに配置されている。さらに、このIC配置領域39において、少なくともICチップの配置面の対角に位置する2つの角部と平面視で重なる、配線31の一部より延長された平面部37を有している。なお、この平面部は対角に位置する2つの角部に他のもう一つの角部を追加して設けても良いし、4つの角部に平面部を形成しても良い。
このとき、ICチップ20の対角に位置する2つの角部が平面部37上の平坦な絶縁膜38で受けることができるため、ICチップ20の傾きを抑制し、樹脂基板30とほぼ平行にICチップ20を固定することができる。また、IC配置領域の絶縁膜38表面が凹凸表面となるため固着面の表面積が増え、樹脂基板30とICチップ20の安定した密着性を得ることができる。
図5は水晶振動子の底面を示す平面図である。水晶振動子10の底面には外部基板との接続がなされる外部端子15が四隅に設けられている。図4に示すように、この外部端子15に対応した位置に、樹脂基板30の接続部材配置用電極35が形成されている。
そして、図1に示したように樹脂基板30の四隅に形成された接続部材配置用電極35と水晶振動子10の外部端子15とが、接続部材40を介して接続される。
最後に、モールド樹脂42が、水晶振動子10と樹脂基板30との間、および水晶振動子10の側面にかけて充填されて水晶発振器1が製造される。
また、絶縁膜38の表面が細かな凹凸状態であることから、絶縁膜38とICチップ20との間に気泡が残ることがなくなり、製造工程において、気泡の存在に起因するICチップ20のはがれ、破損などの不具合が生ずることがなくなる。さらに、製品では気泡に起因する水晶発振器1の特性変化がなくなり、信頼性を向上させることができる。
また、線状導体36と接続された配線31が、グランド電極に接続されていることから、配線31の一部から分岐されてIC配置領域39内に延長された複数の線状導体36が、シールド電極として機能し、ICチップ20から放射される電磁波ノイズや水晶発振器1の外部から加わる電磁波ノイズの影響をなくすことができる。
さらに、ICチップ20の対角に位置する2つの角部と平面視で重なる、配線31の一部より延長された平面部37を有することから、平面部37の上の絶縁膜38表面にてICチップ20の角部を受けることができる。このため、ICチップ20を樹脂基板30に固定する際に、ICチップ20の傾きを抑制することができ、樹脂基板30とほぼ平行にICチップ20を固定することができる。
(第2の実施形態)
図6は第2の実施形態における水晶発振器の構成を示す説明図であり、図6(a)は概略平面図、図6(b)は同図(a)のE−E断線に沿う概略断面図である。なお、第1の実施形態と同様な構成については同符号を付し、説明を省略する。
樹脂基板50は、ガラスエポキシまたはポリイミドなどの平板に銅箔を接着した基板が用いられ、銅箔をエッチングして所望の配線のパターンが形成されている。そして、樹脂基板50の一方の面には、接続に用いられる端子を除き、配線のパターン表面にレジストなどで形成された絶縁膜が形成されている。
この水晶発振器2は樹脂基板50にICチップ20が固着され、その横に並列して水晶振動子10が樹脂基板50に接続され、さらに水晶振動子10およびICチップを覆うようにモールド樹脂42が形成された構造となっている。
水晶振動子10の外部端子15は、樹脂基板50の接続端子62と半田43を介して接続され、水晶振動子10が樹脂基板50に固定されている。
また、ICチップ20は、樹脂基板50の表面に被覆された絶縁膜58上にダイアタッチフィルム(DAF)接着剤などの接合材41を用いて固着されている。そして、ICチップ20のパッド21と樹脂基板30のワイヤボンディング用電極とが、Au線などの金属ワイヤ22で接続されている。
図7は本実施形態の樹脂基板の構成を示す概略平面図である。図8は樹脂基板とICチップおよび水晶振動子の取り付け状態を説明する概略平面図である。なお、図7、図8において、樹脂基板の表面を覆う絶縁膜は除去して示してある。
ワイヤボンディング用電極52は配線51を介して導通部54に接続されている。この導通部54は樹脂基板50をビアホールにて貫通して設けられており、樹脂基板50の他方の面に設けられた外部端子に接続されている。
そして、樹脂基板50の一方の面はワイヤボンディング用電極52を除き、絶縁膜にて被覆されている(図示せず)。
樹脂基板50の表面に形成された絶縁膜の表面は、配線51などの凹凸に倣って同様な凹凸状態となっている。ICチップ20を搭載するIC配置領域も、配線51および複数の線状導体56の上に絶縁膜が形成されることから絶縁膜の表面は、細かな凹凸状態となっている。この絶縁膜の表面に、ICチップ20がダイアタッチフィルム(DAF)接着剤などの接合材を用いて固着される。
このとき、ICチップ20の対角に位置する2つの角部が平面部57上の平坦な絶縁膜で受けることができるため、ICチップ20の傾きを抑制し、樹脂基板50とほぼ平行にICチップ20を固定することができる。また、IC配置領域の絶縁膜表面が凹凸表面となるため固着面の表面積が増え、樹脂基板50とICチップ20の安定した密着性を得ることができる。
そして、樹脂基板50の振動子接続用電極55と水晶振動子10の外部端子とが、半田を介して接続される。
最後に、図6に示すように、モールド樹脂42が、水晶振動子10およびICチップ20を覆うようにモールド樹脂42が形成されて水晶発振器2が製造される。
また、線状導体56と接続された配線51が、グランド電極に接続されていることから、配線51の一部から分岐されてIC配置領域59内に延長された複数の線状導体56が、シールド電極として機能し、ICチップ20から放射される電磁波ノイズや水晶発振器2の外部から加わる電磁波ノイズの影響をなくすことができる。
さらに、ICチップ20の対角に位置する2つの角部と平面視で重なる、配線51の一部より延長された平面部57を有することから、平面部57の上の絶縁膜58表面にてICチップ20の角部を受けることができる。このため、ICチップ20を樹脂基板50に固定する際に、ICチップ20の傾きを抑制することができ、樹脂基板50とほぼ平行にICチップ20を固定することができる。
また、第1実施形態、第2の実施形態では、圧電振動子として水晶振動子を例示したが、他の圧電振動子として振動ジャイロセンサ、SAW共振子などを用いて圧電デバイスを構成することも可能である。
Claims (10)
- 配線を備え、一方の面に電子部品配置領域が設けられた基板と、
前記基板の前記電子部品配置領域に配置された電子部品と、
前記電子部品の上方に位置し、圧電振動片と、前記圧電振動片を内部に収容し外部端子を備えるパッケージと、を備えた圧電振動子と、
前記基板と前記圧電振動子との間に配置され、前記圧電振動子の前記外部端子と前記基板とを接続する複数の接続部材と、を有する圧電デバイスであって、
前記基板の前記電子部品配置領域において、複数の線状導体が、前記電子部品配置領域内の前記配線間の隙間を埋めるようにお互いに接触せずに配置されていることを特徴とする圧電デバイス。 - 請求項1に記載の圧電デバイスであって、
少なくとも前記電子部品配置領域に存在する前記配線および前記線状導体を被覆するように絶縁膜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1または2に記載の圧電デバイスであって、
前記複数の線状導体は、前記配線の一部から分岐されて延長されていることを特徴とする圧電デバイス。 - 請求項3に記載の圧電デバイスであって、
前記線状導体と接続された前記配線が、前記電子部品および前記基板のグランド電極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1ないし4のいずれか一項に記載の圧電デバイスであって、
前記基板の前記電子部品配置領域において、少なくとも前記電子部品の配置面の対角に位置する2つの角部と平面視で重なる、前記配線の一部より延長された平面部を有することを特徴とする圧電デバイス。 - 配線を備え、一方の面に電子部品配置領域と圧電振動子配置領域とが設けられた基板と、
前記基板の前記電子部品配置領域に配置された電子部品と、
圧電振動片と、前記圧電振動片を内部に収容し外部端子を備えるパッケージと、を備え前記圧電振動子配置領域に配置された圧電振動子と、を有する圧電デバイスであって、
前記基板の前記電子部品配置領域において、複数の線状導体が、前記電子部品配置領域内の前記配線間の隙間を埋めるようにお互いに接触せずに配置されていることを特徴とする圧電デバイス。 - 請求項6に記載の圧電デバイスであって、
少なくとも前記電子部品配置領域に存在する前記配線および前記線状導体を被覆するように絶縁膜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6または7に記載の圧電デバイスであって、
前記複数の線状導体は、前記配線の一部から分岐されて延長されていることを特徴とする圧電デバイス。 - 請求項8に記載の圧電デバイスであって、
前記線状導体と接続された前記配線が、前記電子部品および前記基板のグランド電極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6ないし9のいずれか一項に記載の圧電デバイスであって、
前記基板の前記電子部品配置領域において、少なくとも前記電子部品の配置面の対角に位置する2つの角部と平面視で重なる、前記配線の一部より延長された平面部を有することを特徴とする圧電デバイス。
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