特許第5907754号(P5907754)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5907754
(24)【登録日】2016年4月1日
(45)【発行日】2016年4月26日
(54)【発明の名称】圧電デバイス
(51)【国際特許分類】
   H03B 5/32 20060101AFI20160412BHJP
【FI】
   H03B5/32 H
【請求項の数】1
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2012-35253(P2012-35253)
(22)【出願日】2012年2月21日
(65)【公開番号】特開2013-172317(P2013-172317A)
(43)【公開日】2013年9月2日
【審査請求日】2014年11月21日
(73)【特許権者】
【識別番号】000104722
【氏名又は名称】京セラクリスタルデバイス株式会社
(72)【発明者】
【氏名】益山 拓郎
【審査官】 新井 寛
(56)【参考文献】
【文献】 特開2012−209696(JP,A)
【文献】 特開2003−078411(JP,A)
【文献】 特開2003−318651(JP,A)
【文献】 特開2006−060281(JP,A)
【文献】 特開2007−181091(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H03B 5/30 − 5/42
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
出力外部端子を有する素子搭載部材と、
バンプによって前記素子搭載部材に搭載されており、第1の信号を出力し得る第1の出力電極および前記第1の信号とは異なる第2の信号を出力し得る第2の出力電極を有しているIC素子と、
前記素子搭載部材に搭載されており、前記IC素子に電気的に接続された圧電振動素子とを備えており、
前記第1の出力電極および前記第2の出力電極のいずれかに前記バンプが選択的に設けられていることによって、前記第1の出力電極および前記第2の出力電極のいずれかが前記出力外部端子に電気的に接続されており、
前記素子搭載部材が、前記出力外部端子に電気的に接続された前記IC素子搭載用の共通出力パッドを有しており、前記バンプによって前記第1の出力電極および前記第2の出力電極のいずれかが前記共通出力パッドに電気的に接続されてい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、電子機器等に用いられる圧電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【0002】
携帯電話機等の電子機器には、基準信号源またはクロック信号源などの信号源が搭載されており、かかる信号源として、圧電振動素子およびIC素子を有する圧電デバイスが知られている。
【0003】
圧電デバイスは、電子機器において求められている用途に応じた信号を出力する必要がある。出力信号の違いとしては、周波数の違いまたは波形の違い等がある。周波数が異なる出力信号とは、例えば源振周波数信号および分周信号であり、波形が異なる出力信号とは、例えば正弦波および矩形波である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−289139号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来、異なる信号を出力する圧電デバイスを実現するためには、その出力信号に応じて専用のIC素子を準備する必要があり、生産コストの低減が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一つの態様による圧電デバイスは、出力外部端子を有する素子搭載部材とバンプによって素子搭載部材に搭載されたIC素子と、素子搭載部材に搭載された圧電振動素子とを含んでいる。IC素子は、第1の信号が出力される第1の出力電極および第1の信号とは異なる第2の信号が出力される第2の出力電極を有している。圧電振動素子は、IC素子に電気的に接続されている。第1の出力電極および第2の出力電極のいずれかにバンプが選択的に設けられていることによって、第1の出力電極および第2の出力電極のいずれかが、出力外部端子に電気的に接続されており、素子搭載部材が、出力外部端子に電気的に接続されたIC素子搭載用の共通出力パッドを有しており、バンプによって第1の出力電極および前記第2の出力電極のいずれかが共通出力パッドに電気的に接続されている。
【発明の効果】
【0007】
本発明の一つの態様による圧電デバイスにおいて、第1の出力電極および第2の出力電極のいずれかにバンプが選択的に設けられており、第1の出力電極および第2の出力電極のいずれかが出力外部端子に電気的に接続されていることによって、圧電デバイスは、IC素子の複数の出力電極と出力外部端子との電気的な接続関係の選択によって異なる信号を出力することができるようになり、専用のIC素子を準備する必要がなくなり、生産コストに関して改善されている。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本発明の第1の実施形態における圧電デバイスを示す縦断面図である。
図2図1に示された圧電デバイスにおいてIC素子を取り外した状態を示す下面図である。
図3図1に示された圧電デバイスにおけるIC素子を示す下面図である。
図4図2に示された圧電デバイスにおけるIC素子の電気的な接続の一つの例を示す下面図である。
図5図2に示された圧電デバイスにおけるIC素子の電気的な接続の他の例を示す下面図である。
図6】本発明の第2の実施形態における圧電デバイスにおいてIC素子を取り外した状態を示す下面図である。
図7】本発明の第2の実施形態におけるIC素子の電気的な接続の一つの例を示す下面図である。
図8】本発明の第2の実施形態におけるIC素子の電気的な接続の他の例を示す下面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について図面を参照して説明する。
【0010】
(第1の実施形態)
図1に示されているように、本発明の第1の実施形態における圧電デバイス100は、素子搭載部材110と、素子搭載部材110に搭載されたIC素子120と、素子搭載部材110に搭載されておりIC素子120に電気的に接続された圧電振動素子130とを含んでいる。なお、図1は、図4に示されている圧電デバイス100のA―Aにおける縦断面図を示している。
【0011】
素子搭載部材110は、基板部110aと基板部110aの下面に設けられた第1の枠部110bと基板部110aの上面に設けられた第2の枠部110cとからなる絶縁基体と、基板部110aの下面に設けられた複数のIC素子搭載パッド113と、第1の枠部110bの下面に設けられた複数の外部端子116とを含んでいる。ここで、素子搭載部材110の下面の凹部空間を第1の凹部空間K1、上面の凹部空間を第2の凹部空間K2とする。
【0012】
図2において、複数のIC素子搭載パッド113は、符号113の後にアルファベットのa〜fを付して113a〜113fとして示されている。また、複数の外部端子116は、符号116の後にアルファベットのa〜dを付して116a〜116dとして示されている。複数の外部端子116a〜116dは、例えば、出力外部端子116a、接地外部端子116b、制御外部端子116cおよび電源外部端子116dである。
【0013】
基板部110aと第1の枠部110bと第2の枠部110cとは、例えば、アルミナセラミックスまたはガラス−セラミックス等のセラミック材料からなる。なお、基板部110aは、例えば、図1および図2に示されているように、矩形の平板状である。第1の枠部110bは、基板部110aの下面の縁部に沿って設けられている。また、第2の枠部110cは、基板部110aの上面の縁部に沿って設けられている。
【0014】
複数のIC素子搭載パッド113は、第1の凹部空間K1の底面に設けられており、共通出力パッド113aを含んでいる。ここで、共通出力パッドとは、後述するIC素子120の複数の電極に対応して共通的に配置されている出力用のパッドのことをいう。共通出力パッド113aは、IC素子120から出力された信号が印加されるパッドであり、出力外部端子116aに電気的に接続されている。
【0015】
また、複数のIC素子搭載パッド113は、パッド113b〜113fも含んでいる。ここで、複数のIC素子搭載パッド113b〜113fの例について説明する。複数のIC素子搭載パッド113b〜113fは、例えば、接地パッド113b、第1の入力パッド113cおよび第2の入力パッド113d、制御パッド113e、および電源パッド113fである。接地パッド113bは、接地外部端子116bに電気的に接続されており、接地電圧が印加される。第1および第2の入力パッド113bおよび113dは、圧電振動素子130に電気的に接続されている。制御パッド113eは、制御外部端子116cに電気的に接続されており、IC素子120の出力状態を制御するための信号(すなわち、制御信号)が印加される。ここで、制御信号とは、IC素子120から互いに異なる種類の複数の信号が出力され得る場合に、IC素子120から出力される信号を選択的に決定するための信号である。電源パッド113fは、電源外部端子116dに電気的に接続されており、電源電圧が印加される。
【0016】
IC素子120は、第1の凹部空間K1内に設けられており、半田等のバンプ122によって素子搭載部材110の複数のIC素子搭載パッド113に電気的に接続されている。図3に示されているように、IC素子120は、複数の電極121を有している。図3において、複数の電極121は、IC素子120の一部を透過した状態で破線によって示されている。図3において、複数の電極121は、符号121の後にアルファベットのa〜fを付して121a〜121fとして示されている。なお、電極121aは、アルファベットaの後ろにさらに符号を付して、電極121aおよび121aとして示されている。
【0017】
ここで、複数の電極121a〜121fの例について説明する。複数の電極121は、例えば、第1の出力電極121a、第2の出力電極121a、接地電極121b、第1の入力電極121c、第2の入力電極121d、制御電極121eおよび電源電極121fである。
【0018】
第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aからは、異なる種類の信号が出力され得る。第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aからの信号の出力状態は、制御電極121eに入力される制御信号によって決定される。異なる種類の信号とは、例えば周波数が異なる信号または波形が異なる信号等である。周波数が異なる出力信号とは、例えば源振周波数信号および分周信号であり、波形が異なる出力信号とは、例えば正弦波および矩形波である。
【0019】
第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのどちら一方が、バンプ122によって選択的に共通出力パッド113aに電気的に接続される。すなわち、第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのどちら一方にバンプ122が設けられて、第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのどちら一方が、共通出力パッド113aに接合される。
【0020】
接地電極121bは、接地パッド113bに電気的に接続されており、接地電圧が印加される。第1の入力電極121cおよび第2の入力電極121dは、第1の入力パッド113cおよび第2の入力パッド113dを介して圧電振動素子130に電気的に接続されている。制御電極121eは、制御パッド113eに電気的に接続されており、第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aからの信号の出力状態を制御するための信号が入力される。電源電極121fは、電源パッド113fに電気的に接続されており、電源電圧が印加される。
【0021】
圧電振動素子130は、第2の凹部空間K2内に設けられており、第1および第2の入力パッド113cおよび113dを介してIC素子120の第1の入力電極121cおよび第2の入力電極121dに電気的に接続されている。圧電振動素子130は、所定の結晶軸でカットされた圧電素板と、圧電素板に形成された接続用電極および励振用電極とを含んでいる。圧電振動素子130は、接続用電極および励振用電極を介して外部からの変動電圧が圧電素板に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっている。なお、圧電素板としては、例えばATカットの水晶が用いられる。また、圧電振動素子130が収容されている素子搭載部材110の第2の凹部空間K2は、蓋部材140によって気密封止されている。
【0022】
ここで、本実施形態の圧電デバイス100におけるIC素子120の素子搭載部材110との電気的な接続の例について図4および図5を参照して説明する。
【0023】
まず、図4に示されているように、IC素子120の第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのうち第1の出力電極121aが選択的に素子搭載部材110の共通出力パッド113aに電気的に接続されている例について説明する。第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのうち第1の出力電極121aにバンプ122が設けられており、第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのうち第1の出力電極121aが、共通出力パッド113aに接合されている。
【0024】
図4に示された電気的接続例においては、第1の出力電極121aから出力された信号が共通出力パッド113aを介して出力外部端子116aに伝わる。図4に示された電気的接続例においては、第1の出力電極121aから出力された信号が共通出力パッド113aを介して出力外部端子116aに印加される。
【0025】
第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aから出力される種類の異なる信号が例えば周波数が異なる信号であれば、第1の出力電極121aからは例えば源振周波数信号または分周信号が出力されて出力外部端子116aに印加される。第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aから出力される種類の異なる信号が例えば波形が異なる信号であれば、第1の出力電極121aからは例えば正弦波または矩形波が出力されて出力外部端子116aに印加される。
【0026】
なお、図4に示された電気的接続例において、IC素子120の制御電極121eに入力される制御信号は、第1の出力電極121aから信号を出力して第2の出力電極121aからは信号を出力しないようにするものである。
【0027】
次に、図5に示されているように、IC素子120の第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのうち第2の出力電極121aが選択的に素子搭載部材110の共通出力パッド113aに電気的に接続されている例について説明する。第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのうち第2の出力電極121aにバンプ122が設けられており、第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのうち第2の出力電極121aが、共通出力パッド113aに接合されている。
【0028】
図5に示された電気的接続例においては、第2の出力電極121aから出力された信号が共通出力パッド113aを介して出力外部端子116aに伝わる。図5に示された電気的接続例においては、第2の出力電極121aから出力された信号が共通出力パッド113aを介して出力外部端子116aに印加される。
【0029】
第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aから出力される種類の異なる信号が例えば周波数が異なる信号であれば、第2の出力電極121aからは例えば源振周波数信号または分周信号が出力されて出力外部端子116aに印加される。第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aから出力される種類の異なる信号が例えば波形が異なる信号であれば、第2の出力電極121aからは例えば正弦波または矩形波が出力されて出力外部端子116aに印加される。
【0030】
なお、図5に示された電気的接続例において、IC素子120の制御電極121eに入力される制御信号は、第2の出力電極121aから信号を出力して第1の出力電極121aからは信号を出力しないようにするものである。
【0031】
上述のように、本実施形態の圧電デバイス100において、IC素子120が第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのいずれかに選択的にバンプ122が設けられており、第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのいずれかが出力外部端子116aに電気的に接続されていることによって、圧電デバイス100は、IC素子120の複数の出力電極121aおよび121aと出力外部端子116aとの電気的な接続関係の選択によって異なる信号を出力することができるようになり、専用のIC素子を準備する必要がなくなり、生産コストに関して改善されている。
【0032】
また、本実施形態の圧電デバイス100において、第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのいずれかが電気的に接続されるパッド113が、第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aに対応して共通的に配置された共通出力パッド113aであることによって、共通出力パッド113aから出力外部端子116aまでの電気的経路を一つの配線で実現し得るため、本実施形態の圧電デバイス100は、配線設計の自由度に関して向上されており、例えば低背化または小型化等を図ることが可能となる。
【0033】
また、本実施形態の圧電デバイス100は、上記構成を有していることによって、出力用のパッド113(すなわち、共通出力パッド113a)から基板部110aの内部へ延びるようにビア導体が設けられる場合にも、一つのビア導体によって構成し得るため、素子搭載部材110の強度等においても改善されている。
【0034】
なお、本実施形態の圧電デバイス100において、例えば半田等から成るバンプ122のリフロー時におけるバンプ122の不要な広がりを低減させるためには、例えばアルミナ膜等のバンプ122との濡れ性の低い膜が共通出力パッド113aの長手方向における中央部に共通出力パッド113aを横断するように設けられているとよい。
【0035】
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態における圧電デバイス100について図6図8を参照して説明する。第2の実施形態の圧電デバイス100において、図2等に示された第1の実施形態における圧電デバイス100と異なる構成は、IC素子120の第1の出力電極121aまたは第2の出力電極121aが電気的に接続されるIC素子搭載パッド113が、第1の実施形態においては共通出力パッド113aであったのに対して第2の実施形態においては第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aに対応する第1の出力パッド113aおよび第2の出力パッド113aであることである。すなわち、第2の実施形態の圧電デバイス100は、第1の実施形態における共通出力パッド113aに替えて、第1の出力パッド113aおよび第2の出力パッド113aを有している。その他の構成は、第1の実施形態における圧電デバイス100と同様である。なお、以下、第1の出力パッド113aおよび第2の出力パッド113aを、第1の出力パッド113aおよび第2の出力パッド113aともいう。
【0036】
第1の出力パッド113aおよび第2の出力パッド113aは、IC素子120の第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aに対応して設けられているとともに、出力外部端子116aに電気的に接続されている。
【0037】
ここで、本実施形態の圧電デバイスにおけるIC素子120の素子搭載部材110との電気的な接続の例について図7および図8を参照して説明する。
【0038】
まず、図7に示されているように、IC素子120の第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのうち第1の出力電極121aが選択的に素子搭載部材110の第1の出力パッド113aに電気的に接続されている例について説明する。第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのうち第1の出力電極121aにバンプ122が設けられており、第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのうち第1の出力電極121aが、第1の出力パッド113aに接合されている。
【0039】
図7に示された電気的接続例においては、第1の出力電極121aから出力された信号が第1の出力パッド113aを介して出力外部端子116aに伝わる。図7に示された電気的接続例においては、第1の出力電極121aから出力された信号が第1の出力パッド113aを介して出力外部端子116aに印加される。
【0040】
第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aから出力される種類の異なる信号が例えば周波数が異なる信号であれば、第1の出力電極121aからは例えば源振周波数信号または分周信号が出力されて出力外部端子116aに印加される。第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aから出力される種類の異なる信号が例えば波形が異なる信号であれば、第1の出力電極121aからは例えば正弦波または矩形波が出力されて出力外部端子116aに印加される。
【0041】
なお、図7に示された電気的接続例において、IC素子120の制御電極121eに入力される制御信号は、第1の出力電極121aから信号を出力して第2の出力電極121aからは信号を出力しないようにするものである。
【0042】
次に、図8に示されているように、IC素子120の第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのうち第2の出力電極121aが選択的に素子搭載部材110の第2の出力パッド113aに電気的に接続されている例について説明する。第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのうち第2の出力電極121aにバンプ122が設けられており、第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのうち第2の出力電極121aが、第2の出力パッド113aに接合されている。
【0043】
図8に示された電気的接続例においては、第2の出力電極121aから出力された信号が第2の出力パッド113aを介して出力外部端子116aに伝わる。図8に示された電気的接続例においては、第2の出力電極121aから出力された信号が第2の出力パッド113aを介して出力外部端子116aに印加される。
【0044】
第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aから出力される種類の異なる信号が例えば周波数が異なる信号であれば、第2の出力電極121aからは例えば源振周波数信号または分周信号が出力されて出力外部端子116aに印加される。第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aから出力される種類の異なる信号が例えば波形が異なる信号であれば、第2の出力電極121aからは例えば正弦波または矩形波が出力されて出力外部端子116aに印加される。
【0045】
なお、図8に示された電気的接続例において、IC素子120の制御電極121eに入力される制御信号は、第2の出力電極121aから信号を出力して第1の出力電極121aからは信号を出力しないようにするものである。
【0046】
本実施形態の圧電デバイス100において、IC素子120の第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのいずれかに選択的にバンプ122が設けられており、第1の出力電極121aおよび第2の出力電極121aのいずれかが第1の出力パッド113aおよび第2の出力パッド113aのいずれかを介して出力外部端子116aに電気的に接続されていることによって、圧電デバイス100は、IC素子120の複数の出力電極121aおよび121aと出力外部端子116aとの電気的な接続関係の選択によって異なる信号を出力することができるようになり、生産コストに関して改善されている。
【0047】
また、本実施形態の圧電デバイス100は、第1の実施形態における共通出力パッド113aに替えて個別に設けられた第1の出力パッド113aおよび第2の出力パッド113aを有していることによって、バンプ122が例えば半田から成る場合において、第1の実施形態における共通出力パッド113aにバンプ122が設けられた構造に比べて、第1の出力パッド113aまたは第2の出力パッド113aにおけるバンプ122の広がりが低減されており、IC素子120の実装の信頼性に関して向上されている。さらに詳細には、第1の実施形態の圧電デバイス100においては、バンプ122のリフロー時にバンプ122が共通出力パッド113aの延存方向に濡れ広がる可能性があるが、本実施形態の圧電デバイス100においては、バンプ122のリフロー時にバンプ122が広がる可能性のある範囲は第1の出力パッド113aまたは第2の出力パッド113aの範囲に限られている。
【0048】
なお、上述の実施形態において、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、上述の実施形態において圧電デバイス100の第2の凹部空間K2に搭載される素子としてATカットの圧電振動素子130を示したが、これに限定することなく、例えば音叉型振動素子または弾性表面波素子を用いても構わない。
【符号の説明】
【0049】
100・・・圧電デバイス
110・・・素子搭載部材
110a・・・基板部
110b・・・第1の枠部
110c・・・第2の枠部
113・・・IC素子搭載パッド
116・・・外部端子
120・・・IC素子
121・・・電極
122・・・バンプ
130・・・圧電振動素子
140・・・蓋部材
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8