JP2010219876A - 圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】振動片とＩＣチップとが搭載された圧電デバイスにおいて、パッケージの強度を高めることができる圧電デバイスを提供する。
【解決手段】本発明に係る圧電デバイス１００は、パッケージベース１２と、パッケージベース１２の上方に配置され、パッケージベース１２を封止するリッド１８と、パッケージベース１２およびリッド１８によって形成されるキャビティー１内に収容された振動片３０と、キャビティー１内に、能動面２２を下方に向けて収容されたＩＣチップ２０と、を含み、ＩＣチップ２０の能動面２２と反対側の非能動面２４は、リッド１８の下面に接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電デバイスに関する。

水晶振動子に代表される圧電振動子は、広範な分野の製品に採用されている。圧電振動子は、時計や情報通信機器などでは、例えば、基準周波数信号を得るための発振器として利用されている。また、デジタルカメラや自動車などでは、例えば、機器の姿勢の制御を行うための力学的センサーとして利用されている。このように圧電振動子は様々な分野で用いられ、その分野に応じては、特にパッケージの強度が高い圧電振動子が求められている。

例えば特許文献１では、圧電振動子のパッケージには、水晶振動素子と、水晶振動素子を駆動させるためのＩＣチップと、が搭載されている。

しかしながら、特許文献１に開示された構造では、水晶振動素子とＩＣチップとが並列して搭載されているため、パッケージの面積が大きくなり、パッケージの強度が低下する場合がある。

特開２００４−３４３３９８号公報

本発明の目的の１つは、振動片とＩＣチップとが搭載された圧電デバイスにおいて、パッケージの強度を高めることができる圧電デバイスを提供することにある。

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。

［適用例１］
パッケージベースと、
前記パッケージベースの上方に配置され、前記パッケージベースを封止するリッドと、
前記パッケージベースおよび前記リッドによって形成されるキャビティー内に収容された振動片と、
前記キャビティー内に、能動面を下方に向けて収容されたＩＣチップと、
を含み、
前記ＩＣチップの前記能動面と反対側の非能動面は、前記リッドの下面に接合されている、圧電デバイス。

本発明に係る圧電デバイスによれば、前記非能動面に前記リッドの下面が接合されているため、パッケージの強度を高めることができる。

なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下「Ｂ」という）を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。

［適用例２］
適用例１において、
前記非能動面は、接着剤によって、前記リッドの下面に接合されている、圧電デバイス。

本発明に係る圧電デバイスによれば、例えばパッケージに外力が加わった場合でも、前記非能動面と前記リッドの下面とが離れることを防止することができ、パッケージの強度を、確実に高めることができる。

［適用例３］
適用例２において、
前記接着剤は、金属フィラーを含有している、圧電デバイス。

本発明に係る圧電デバイスによれば、熱伝導性の高い前記接着剤を用いることができるので、例えば前記ＩＣチップの駆動により発生した熱を、前記接着剤を介して、前記リッドから外部に放出することができ、放熱性を高めることができる。

［適用例４］
適用例３において、
前記パッケージベースの下面側に形成されたグランド端子を、さらに含み、
前記非能動面は、前記リッドを介して、前記グランド端子と電気的に接続されている、圧電デバイス。

本発明に係る圧電デバイスによれば、前記非能動面を前記グランド端子と電気的に接続することができるので、前記非能動面のグランドを強化することができ、前記ＩＣチップの電気的特性を安定化させることができる。

なお、本発明に係る記載では、「電気的に接続」という文言を、例えば、「特定の部材（以下「Ｃ部材」という）に「電気的に接続」された他の特定の部材（以下「Ｄ部材」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ｃ部材とＤ部材とが、直接接して電気的に接続されているような場合と、Ｃ部材とＤ部材とが、他の部材を介して電気的に接続されているような場合とが含まれるものとして、「電気的に接続」という文言を用いている。

本実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。 本実施形態に係る圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態の変形例に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

１． 圧電デバイス
まず、本実施形態に係る圧電デバイス１００について、図面を参照しながら説明する。図１は、圧電デバイス１００を模式的に示す断面図である。

圧電デバイス１００は、図１に示すように、パッケージベース１２とリッド１８とを有するパッケージ１０と、ＩＣチップ２０と、振動片３０と、を含む。さらに、圧電デバイス１００は、第１端子８０と、第２端子８２と、を含むことができる。

パッケージベース１２は、ＩＣチップ２０および振動片３０を収容することができる容器状の形状を有する。パッケージベース１２は、基板１４とシールリング１６とを有する。基板１４の上面（ＩＣチップ２０および振動片３０が搭載される側の面）は、平坦な面であることができる。基板１４の材質は、例えば、セラミック、ガラス等の無機材料である。基板１４の上面側には、配線６０，６２，６４が形成されていることができる。配線６０，６２，６４の材質は、例えば、タングステンやモリブテン、ニッケル、金などである。シールリング１６は、基板１４の上面側に形成されている。シールリング１６は、リング状の平面形状を有する。シールリング１６によって、パッケージベース１２は、ＩＣチップ２０および振動片３０を内部に収容する開口を有することができる。シールリング１６の材質は、例えば、４２アロイ（鉄にニッケルが４２％含有された合金）やコバール（鉄、ニッケルおよびコバルトの合金）等の金属、セラミックスなどである。

リッド１８は、パッケージベース１２上に形成されている。より具体的には、リッド１８は、シールリング１６の上面に接着されている。リッド１８は、パッケージベース１２の開口を封止する平板形状を有する。リッド１８の材質は、例えば、４２アロイやコバール等の金属、セラミックスなどである。パッケージベース１２およびリッド１８によって、ＩＣチップ２０および振動片３０を収容するキャビティー１が形成される。キャビティー１は、密閉されることができ、減圧空間や不活性ガス雰囲気に設置されることができる。

ＩＣチップ２０は、キャビティー１内に収容されている。ＩＣチップ２０は、パッケージベース１２に、フリップチップボンディングされている。すなわち、ＩＣチップ２０は電極２６，２８を有し、電極２６，２８が形成されている能動面２２を下方に向けて（フェースダウン）、キャビティー１内に収容されている。電極２６，２８は、バンプ５０によって、配線６０，６２に、それぞれ電気的に接続されていることができる。電極２６，２８は、例えば、アルミニウムや銅などの多層構造からなる。バンプ５０は、例えば、金などからなる。ＩＣチップ２０の能動面２２と反対側の非能動面２４は、上方を向いている。非能動面２４は、リッド１８の下面に接合されている。図示の例では、非能動面２４は、接着剤４０によって、リッド１８の下面に接合されている。接着剤４０としては、例えば、シリカ系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤などを用いることができる。ＩＣチップ２０は、例えば、振動片３０を駆動振動させるための駆動回路と、角速度が加わったときに振動片３０に生じる検出振動を検出する検出回路と、を有することができる。

振動片３０は、キャビティー１内に収容されている。振動片３０は、例えば、ＩＣチップ２０と並列して収容されている。振動片３０の態様は、特に限定されず、ＡＴ振動片、音叉振動片、ＳＡＷ振動片などを例示することができる。振動片３０の材質は、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料などである。振動片３０は、電極３２，３４を有し、振動片３０の一部は、電極３２，３４によって挟まれている。電極３２，３４は、例えば、振動片３０を駆動させるための電極である。振動片３０の電極３２，３４の材質は、例えば、ＩＣチップ２０の電極２６，２８の材質と同じである。電極３２，３４は、バンプ５０によって、配線６２，６４に、それぞれ電気的に接続されていることができる。図示の例では、振動片３０の電極３２は、配線６２を介して、ＩＣチップ２０の電極２８と電気的に接続されている。

第１端子８０および第２端子８２は、パッケージベース１２の下面（基板１４の下面）側に形成されている。第１端子８０および第２端子８２は、例えば、タングステンやモリブテン、ニッケル、金などの多層構造からなる。第１端子８０は、例えば、グランド端子となることができる。第２端子８２は、例えば、電源用端子となることができる。第１端子８０は、基板１４を貫通するコンタクト７０によって、配線６０と電気的に接続されていることができる。第２端子８２は、基板１４を貫通するコンタクト７２によって、配線６４と電気的に接続されていることができる。コンタクト７０，７２の材質は、例えば、金、銅、アルミニウムなどである。

本実施形態に係る圧電デバイス１００は、例えば、以下の特徴を有する。

圧電デバイス１００では、ＩＣチップ２０の非能動面２４は、リッド１８の下面と接合されていることができる。そのため、例えば外力によるリッド１８の変形を防止することができる。すなわち、リッド１８を有するパッケージ１０は、高い強度を有することができる。これにより、例えばリッド１８の変形によって、リッド１８と振動片３０とが接触することを防止することができる。

圧電デバイス１００では、ＩＣチップ２０の非能動面２４は、接着剤４０によって、リッド１８の下面と接合されていることができる。そのため、例えばパッケージ１０に外力が加わった場合でも、非能動面２４とリッド１８の下面とが離れることを防止することができる。したがって、パッケージ１０の強度を、確実に高めることができる。

２． 本実施形態に係る圧電デバイスの製造方法
次に、圧電デバイス１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図２は、圧電デバイス１００の製造工程を模式的に示す断面図である。

図２に示すように、ＩＣチップ２０および振動片３０が搭載されたパッケージベース１２を準備する。ＩＣチップ２０は、フリップチップボンディングによって搭載されている。振動片３０は、例えば公知の方法によって搭載される。なお、パッケージベース１２の基板１４には、例えば公知の方法により、配線６０，６２，６４、コンタクト７０，７２、および端子８０，８２が形成されている。

次に、ＩＣチップ２０の非能動面２４に、接着剤４０を塗布する。

図１に示すように、リッド１８によって、パッケージベース１２の開口を封止して、パッケージ１０を形成する。より具体的には、プラズマ溶接、シーム溶接、超音波接合、または接着剤等により、シールリング１６の上面にリッド１８を接着させる。その際に、接着剤４０によって、リッド１８の下面と非能動面２４とを接合させる。

以上の工程により、圧電デバイス１００を製造することができる。

圧電デバイス１００の製造方法によれば、上述のとおり、パッケージ１０の強度を高めることができる圧電デバイス１００を得ることができる。

３． 変形例
次に、本実施形態の変形例に係る圧電デバイス２００について、図面を参照しながら説明する。図３は、圧電デバイス２００を模式的に示す断面図である。以下、本実施形態の変形例に係る圧電デバイス２００において、本実施形態に係る圧電デバイス１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

圧電デバイス２００では、図３に示すように、ＩＣチップの非能動面２４は、接着剤２４０によって、リッド１８の下面に接合されている。接着剤２４０は、金属フィラーを含有している。金属フィラーの材質は、特に限定されない。接着剤２４０は、金属フィラーを含有していることにより、電気的に導電性であることができる。また、熱伝導性を高めることができる。

圧電デバイス２００では、非能動面２４は、接着剤２４０、リッド１８、シールリング１６、および基板１４を貫通するコンタクト２７４を介して、第１端子８０と電気的に接続されている。すなわち、圧電デバイス２００では、リッド１８の材質は、電気的に導電性を有する金属である。また、シールリング１６の材質は、電気的に導電性を有する金属であることができる。シールリング１６の材質は、例えばセラミックスであることもでき、その場合は、シールリング１６を貫通するコンタクト（図示せず）によって、リッド１８とコンタクト２７４とは電気的に接続されていることができる。なお、コンタクト２７４は、例えば、コンタクト７０，７２と同じ材質であり、公知の方法によって形成される。

圧電デバイス２００によれば、上述のとおり、ＩＣチップ２０の非能動面２４と、第１端子８０と、を電気的に接続することができる。第１端子８０はグランド端子となることができるため、非能動面２４をグランド端子に電気的に接続することができる。そのため、圧電デバイス２００では、非能動面２４のグランドを強化することができ、ＩＣチップ２０の電気的特性を安定化させることができる。

また、圧電デバイス２００によれば、熱伝導性の高い接着剤２４０を用いることができる。そのため、例えばＩＣチップ２０の駆動により発生した熱を、接着剤２４０を介して、リッド１８から外部に放出することができる。すなわち、圧電デバイス２００では、放熱性を高めることができ、高い信頼性を有することができる。

上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。

１ キャビティー、１０ パッケージ、１２ パッケージベース、１６ シールリング、１８ リッド、２０ ＩＣチップ、２２ 能動面、２４ 非能動面、２６ 電極、２８ 電極、３０ 振動片、３２ 電極、３４ 電極、４０ 接着剤、５０ バンプ、６０ 配線、６２ 配線、６４ 配線、７０ コンタクト、７２ コンタクト、８０ 第１端子、８２ 第２端子、１００ 圧電デバイス、２００ 圧電デバイス、２４０ 接着剤、２７４ コンタクト

Claims (4)

1. パッケージベースと、
   前記パッケージベースの上方に配置され、前記パッケージベースを封止するリッドと、
   前記パッケージベースおよび前記リッドによって形成されるキャビティー内に収容された振動片と、
   前記キャビティー内に、能動面を下方に向けて収容されたＩＣチップと、
   を含み、
   前記ＩＣチップの前記能動面と反対側の非能動面は、前記リッドの下面に接合されている、圧電デバイス。
2. 請求項１において、
   前記非能動面は、接着剤によって、前記リッドの下面に接合されている、圧電デバイス。
3. 請求項２において、
   前記接着剤は、金属フィラーを含有している、圧電デバイス。
4. 請求項３において、
   前記パッケージベースの下面側に形成されたグランド端子を、さらに含み、
   前記非能動面は、前記リッドを介して、前記グランド端子と電気的に接続されている、圧電デバイス。

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