JP5765119B2 - Sawデバイス、saw発振器および電子機器 - Google Patents
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Description
また、特許文献1のSAWデバイスでは、SAWチップに形成されたパッドとベース基板に形成されたパッドとがワイヤー(ボンディングワイヤー)により電気的に接続されている。
さらに、SAWデバイスでは、SAWチップの破壊・破損を防止する観点から、SAWチップとベース基板とを平行とするのが好ましい。これにより、SAWチップの自由端とベース基板等との接触が防止され、SAWチップの破壊・破損を効果的に防止することができる。また、ワイヤーをSAWチップに超音波接合する際に、SAWチップに超音波振動を効率的に与えることができるため、ワイヤーをより強固にSAWチップに接合することができる。
そこで、特許文献1のSAWデバイスでは、SAWチップの一端部に比較的大きい実装部を形成し、当該実装部にて接着剤を介してベース基板に固定されていることにより、片持ち支持の状態を維持しつつ、SAWチップをベース基板に強固に固定している。そのため、特許文献1のSAWデバイスでは、エージング特性、接合強度、平行度、の各要素をそれぞれ比較的高いレベルで実現している。
しかしながら、近年または将来的に求められるSAWデバイスの特性・精度を考慮すると、特許文献1のSAWデバイスでは、前記各要素のレベル(特に、接合強度および平行度)が不十分であるため、さらなる工夫が必要である。
本発明のある形態にかかるSAWデバイスは、第1面、前記第1面の裏面である第2面、および、前記第1面と前記第2面とを接続している側面、を有する圧電基板の前記第1面に配置されている櫛歯電極を有するSAWチップと、前記SAWチップが配置されているベース基板と、を備え、前記SAWチップは、前記SAWチップの平面視にて、前記櫛歯電極と重ならない領域の前記第2面、および前記櫛歯電極と重ならない領域と前記櫛歯電極が配置されている領域とが並ぶ方向と交差する方向を第1方向として前記側面のうち前記第1方向と交差している側面が前記ベース基板に接合部材を介して接続されており、前記接合部材は、前記ベース基板の平面視にて、前記SAWチップの前記第1方向に沿った長さをW、前記接合部材の前記第1方向に沿った長さをDとして、1<D/W≦1.6の関係を満足することを特徴とする。
本発明のある別の形態にかかるSAWデバイスは、前記接合部材は、平面視にて、前記SAWチップの前記第1方向と交差する方向において、前記SAWチップの輪郭よりも内側に配置されていることを特徴とする。
本発明のある別の形態にかかるSAWデバイスは、前記圧電基板は、水晶であることを特徴とする。
本発明のある別の形態にかかるSAWデバイスは、前記圧電基板の前記第1面と、前記第2面との間の厚さをtとして、前記接合部材は、前記接合部材が接合している前記側面において、前記第2面から0.2t以上、0.8t以下の長さまで設けられていることを特徴とする。
本発明のある別の形態にかかるSAWデバイスは、前記接合部材は、前記ベース基板の平面視にて、前記側面のうち前記SAWチップの前記櫛歯電極が配置されている領域から前記接合部材が配置されている領域へ向かう方向と交差している側面と、前記ベース基板と、を接合していることを特徴とする。
本発明のある別の形態にかかるSAWデバイスは、前記接合部材は、前記ベース基板の平面視にて、前記SAWチップの外周に沿っていることを特徴とする。
本発明のある別の形態にかかるSAWデバイスは、前記圧電基板の前記第2面は、前記ベース基板と平行であることを特徴とする。
本発明のある別の形態にかかるSAWデバイスは、前記SAWチップは、前記SAWチップの平面視にて、前記接合部材と重なる位置、且つ前記第1面に配置されている接続パッドを有していることを特徴とする。
本発明のある別の形態にかかるSAWデバイスは、前記固定部材のヤング率は、0.02GPa以上、4GPa以下であることを特徴とする。
本発明のある別の形態にかかるSAW発振器は、前記SAWデバイスと、前記櫛歯電極に電圧を印加し、前記SAWチップを発振させる発振回路と、を有することを特徴とする。
本発明のある別の形態にかかる電子機器は、前記SAWデバイスを備えることを特徴とする。
[適用例1]
本発明のSAWデバイスは、板状の圧電基板と、前記圧電基板に配置されている櫛歯電極とを有するSAWチップと、
前記SAWチップが実装されているベース基板と、
前記SAWチップを、該SAWチップの平面視にて前記櫛歯電極と重ならない位置で前記ベース基板に固定し、片持ち支持している固定部材と、を有し、
前記櫛歯電極は、前記圧電基板の前記ベース基板と反対側の面に配置されており、
前記ベース基板の平面視にて、前記SAWチップの固定端と自由端との離間方向に直交する方向を第1方向とし、前記第1方向における前記SAWチップの長さをWとし、前記第1方向における前記固定部材の長さをDとしたとき、1<D/W≦1.6なる関係を満足し、
前記固定部材は、前記SAWチップの前記固定端の前記ベース基板と対向する面および前記第1方向に対向する一対の側面と、前記ベース基板とを接合するように設けられていることを特徴とする。
これにより、エージング特性、接合強度および平行度の各要素をそれぞれ高いレベルで実現することのできるSAWデバイスを提供することができる。具体的には、常温(25℃)±20℃の雰囲気下で10年連続駆動させたときの周波数変動を±10ppm以内とすることができる。
本発明のSAWデバイスでは、前記圧電基板は、水晶で構成されていることが好ましい。
これにより、優れた温度特性および周波数特性を発揮することができる。
[適用例3]
本発明のAWデバイスでは、前記圧電基板の前記固定端の厚さをtとしたとき、
前記固定部材は、前記固定端の前記側面の前記ベース基板側から0.2t以上、0.8t以下の高さまで設けられていることが好ましい。
これにより、SAWチップをベース基板に対して強固に固定することができるとともに、エージング特性の低下を防止することができる。
本発明のSAWデバイスでは、前記ベース基板の平面視にて、前記固定部材は、前記SAWチップの前記自由端から前記固定端へ向かう方向の外側および前記第1方向の両外側へはみ出していることが好ましい。
これにより、SAWチップをベース基板に強固に固定することができる。
本発明のSAWデバイスでは、前記ベース基板の平面視にて、前記固定部材の輪郭は、前記SAWチップの固定端の輪郭に沿っていることが好ましい。
これにより、SAWチップをベース基板に強固に固定することができる。加えて、固定端からの固定部材の過度なはみ出しを防止することができるため、固定部材の体積を小さく抑えることができる。
本発明のSAWデバイスでは、前記SAWチップは、前記ベース基板と平行に設けられていることが好ましい。
これにより、SAWチップの自由端とベース基板との接触が防止され、SAWチップの破壊・破損を防止することができ、SAWデバイスの信頼性が向上する。
本発明のSAWデバイスでは、前記SAWチップは、該SAWチップの平面視にて、前記固定部材と重なる位置、且つ前記ベース基板と反対側の面に設けられている接続パッドを有していることが好ましい。
これにより、金属ワイヤーとパッドとをより強固に接合することができる。
本発明のSAWデバイスでは、前記固定部材のヤング率は、0.02GPa以上、4GPa以下であることが好ましい。
これにより、SAWチップを強固にかつ安定してベース基板に固定することができる。
[適用例9]
本発明のSAW発振器は、本発明のSAWデバイスと、
前記櫛歯電極に電圧を印加し、前記SAWチップを発振させる発振回路と、を有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高いSAW発振器が得られる。
[適用例10]
本発明の電子機器は、本発明のSAWデバイスを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
1.SAWデバイス
<第1実施形態>
まず、本発明のSAWデバイスの第1実施形態について説明する。
図1に示すSAWデバイス(弾性表面波デバイス)1は、SAWチップ(弾性表面波素子)2と、SAWチップ2を収納するパッケージ3と、SAWチップ2をパッケージ3に固定する固定部材4とを有している。SAWデバイス1は、SAWチップ2を備えることにより、SAW共振子やSAW発振器等を構成することができる。
(パッケージ3)
図1ないし図3に示すように、パッケージ3は、上面に開放する凹部を有するパッケージベース31と、前記凹部を覆うようにパッケージベース31に接合されたリッド32とを有している。このようなパッケージ3は、パッケージベース31とリッド32とで囲まれた収納部33を有しており、この収納部33にSAWチップ2がパッケージ3と非接触に収納されている。なお、収納部33内は、窒素雰囲気または真空に保持されているのが好ましい。
ベース基板311の上面には、一対の接続パッド81、82が設けられている。接続パッド81、82は、金等で構成された金属ワイヤー(ボンディングワイヤー)51、52を介してSAWチップ2が有するボンディングパッド251、252に電気的に接続されている。
このようなパッケージベース31の構成材料としては、絶縁性(非導電性)を有しているものが好ましく、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。
図1に示すように、SAWチップ2は、板状の圧電基板21と、圧電基板21の上面に設けられたIDT(櫛歯電極)22と、IDT22の両側に配置された一対の反射器231、232と、IDT22に電気的に接続された引出電極241、242と、引出電極241、242に電気的に接続されたボンディングパッド(パッド)251、252と、を有している。
このような圧電基板21は、水晶で構成されている。圧電基板21を水晶で構成することにより優れた温度特性および周波数特性を発揮することができる。なお、圧電基板21は、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウム等の水晶以外の圧電材料で構成されていてもよい。
これら一対の電極221、222間に電圧を印加すると、圧電基板21の圧電効果によって、電極指の間に周期的なひずみが生じ、圧電基板21に弾性表面波が励起される。励起した弾性表面波は、電極指の連続方向(x軸方向)に沿って伝搬する。
このようなIDT22、反射器231、232、引出電極241、242およびボンディングパッド251、252は、それぞれ、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性の優れた金属材料により形成することができる。
以上、SAWチップ2の構成について説明した。
また、図1に示すように、SAWチップ2は、IDT22を有する面を上側にして固定部材4に固定されている。これにより、IDT22と固定部材4との接触を効果的に防止することができ、SAWデバイス1のエージング特性の低下を効果的に防止することができる。
図1ないし図3に示すように、固定部材4は、SAWチップ2とベース基板311との間に設けられており、SAWチップ2をベース基板311に固定している。このような固定部材4としては、SAWチップ2をベース基板311に固定することができれば、特に限定されないが、例えば、シリコン系、エポキシ系、ポリイミド系の各種接着剤を用いることができる。
固定部材4のヤング率は、特に限定されないが、0.02GPa以上、4GPa以下であるのが好ましい。これにより、SAWチップ2を強固にかつ安定してベース基板311に固定することができる。なお、ヤング率が上記下限値未満であると、固定部材4の形状や体積等によっても異なるが、前述のワイヤーボンディング工法にて、SAWチップ2からの超音波振動の漏れが大きくなり、ボンディングパッド251、252と金属ワイヤー51、52との接合強度を十分に高めることができないおそれがある。また、ヤング率が上記上限値を超えると、固定部材4の形状や体積等によっても異なるが、固定部材4が硬化する際の収縮によって、SAWチップ2(圧電基板21)に歪みが生じ、その周波数特性が変化・低下するおそれがある。
なお、固定部材4は、短絡等を防止するために、絶縁性を有するのが好ましい。ただし、ベース基板311に形成された接続パッド81、82や、SAWチップ2が有するボンディングパッド251、252等のパッドに接触し、短絡を発生させない限りは、導電性を有していてもよい。
さらには、固定部材4は、固定端28の側面282の下側から1.0tの高さに到達しているのが好ましい。すなわち、固定部材4は、固定端28の側面282の厚さ方向全域に設けられているのが好ましい。これにより、上述の効果がより顕著となる。
すなわち、固定部材4は、固定端28の側面282の下側から0.2t以上、0.8t以下の高さに到達しているのが好ましい。これにより、SAWチップ2のベース基板311への強固な固定と、SAWデバイス1の生産性・歩留まりの低下の防止とを両立することができる。
このような関係を満足することにより、SAWデバイス1は、優れたエージング特性を発揮することができる。すなわち、SAWデバイス1の発振周波数(共振周波数)の継時的な変動量を少なくすることができる。
図7は、図5で示すΔF/F(AVG)の値に、図6で示すσの3倍を加えた値と、σの3倍を減じた値、すなわち[ΔF/F(AVG)+3σ]と[ΔF/F(AVG)−3σ]とをプロットしたグラフである。
以上、SAWデバイス1について説明した。このようなSAWデバイス1によれば、SAWチップ2のエージング特性、金属ワイヤー51、52との接合強度、SAWチップ2とベース基板311との平行度、の各要素をそれぞれ高いレベルで実現することができる。
また、本実施形態のSAWデバイス1では、固定部材4の輪郭形状がSAWチップ2の固定端28の輪郭形状に対応しているが、固定部材4の輪郭形状は、SAWチップ2の固定端28の輪郭形状に対応していなくてもよい。具体的には、固定部材4は、例えば、図4(a)に示すような円形状をなしていてもよいし。その他、異形状をなしていてもよい。
次に、本発明のSAWデバイスの第2実施形態について説明する。
図8は、本発明の第2実施形態にかかるSAWデバイスの平面図(上面図)である。なお、図8では、説明の便宜上、リッド32の図示を省略している。
以下、第2実施形態のSAWデバイスについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図8に示すように、本実施形態のSAWデバイス1が有するSAWチップ2は、圧電基板21の図8中右側の部分のy軸方向中央部にIDT22が形成されており、IDT22を挟んでy軸方向両側に一対の反射器231、232が形成されている。このようなSAWチップ2では、励起した弾性表面波がy軸方向に伝搬する。
このような第2実施形態においても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
次いで、上述したSAWデバイス1を組み込んだSAW発振器(本発明のSAW発振器)について説明する。
図9に示すように、SAW発振器100は、SAWデバイス1と、ICチップ9とを有している。ICチップ9は、収納部33内に設けられており、SAWチップ2と横に並ぶようにしてベース基板311に固定されている。このようなICチップ9は、接続パッド81、82を介してSAWチップ2と電気的に接続されており、ICチップ9が内蔵する発振回路(SAWチップ2を発振させる回路)によって、SAWチップ2を発振させることができる。
上述したSAWデバイス1は、各種電子機器に組み込むことができる。SAWデバイス1を組み込んだ本発明の電子機器としては、特に限定されないが、パーソナルコンピューター(例えば、モバイル型パーソナルコンピューター)、携帯電話機などの移動体端末、ディジタルスチールカメラ、インクジェット式吐出装置(例えば、インクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター、ルータやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラ、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレータ、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、PDR(歩行者位置方位計測)等が挙げられる。
また、前述した実施形態では、SAWチップがベース基板に対して平行な状態で固定されている構成について説明したが、SAWチップは、ベース基板に対して傾いていてもよい。具体的には、自由端が固定端よりもベース基板から離間するように傾斜していてもよいし、反対に、自由端が固定端よりもベース基板に接近するように傾斜していてもよい。
221、222‥‥電極 231、232‥‥反射器 241、242‥‥引出電極
251、252‥‥ボンディングパッド 28‥‥固定端 281‥‥下面 282、282a、282b、282c‥‥側面 29‥‥自由端 3‥‥パッケージ 31‥‥パッケージベース 311‥‥ベース基板 312‥‥側壁 32‥‥リッド 33‥‥収納部 4‥‥固定部材 4a‥‥部分 51、52‥‥金属ワイヤー 81、82‥‥接続パッド 9‥‥ICチップ 100‥‥SAW発振器
Claims (11)
- 第1面、前記第1面の裏面である第2面、および、前記第1面と前記第2面とを接続している側面、を有する圧電基板の前記第1面に配置されている櫛歯電極を有するSAWチップと、
前記SAWチップが配置されているベース基板と、を備え、
前記SAWチップは、前記SAWチップの平面視にて、前記櫛歯電極と重ならない領域の前記第2面、および前記櫛歯電極と重ならない領域と前記櫛歯電極が配置されている領域とが並ぶ方向と交差する方向を第1方向として前記側面のうち前記第1方向と交差している側面が前記ベース基板に接合部材を介して接続されており、
前記接合部材は、前記ベース基板の平面視にて、前記SAWチップの前記第1方向に沿った長さをW、前記接合部材の前記第1方向に沿った長さをDとして、1<D/W≦1.6の関係を満足することを特徴とするSAWデバイス。 - 前記接合部材は、平面視にて、前記SAWチップの前記第1方向と交差する方向において、前記SAWチップの輪郭よりも内側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のSAWデバイス。
- 前記圧電基板は、水晶であることを特徴とする請求項1または2に記載のSAWデバイス。
- 前記圧電基板の前記第1面と、前記第2面との間の厚さをtとして、
前記接合部材は、前記接合部材が接合している前記側面において、前記第2面から0.2t以上、0.8t以下の長さまで設けられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のSAWデバイス。 - 前記接合部材は、前記ベース基板の平面視にて、前記側面のうち前記SAWチップの前記櫛歯電極が配置されている領域から前記接合部材が配置されている領域へ向かう方向と交差している側面と、前記ベース基板と、を接合していることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のSAWデバイス。
- 前記接合部材は、前記ベース基板の平面視にて、前記SAWチップの外周に沿っていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載のSAWデバイス。
- 前記圧電基板の前記第2面は、前記ベース基板と平行であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載のSAWデバイス。
- 前記SAWチップは、前記SAWチップの平面視にて、前記接合部材と重なる位置、且つ前記第1面に配置されている接続パッドを有していることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載のSAWデバイス。
- 前記固定部材のヤング率は、0.02GPa以上、4GPa以下であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記載のSAWデバイス。
- 請求項1ないし9のいずれか一項に記載のSAWデバイスと、
前記櫛歯電極に電圧を印加し、前記SAWチップを発振させる発振回路と、を有することを特徴とするSAW発振器。 - 請求項1ないし9のいずれか一項に記載のSAWデバイスを備えることを特徴とする電子機器。
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