JP2001339246A - 圧電発振器 - Google Patents
圧電発振器Info
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Abstract
ケース内に納めた振動子と、この振動子と電気的に接線
されたPLL用IC等のICチップがモールド樹脂によ
って一体成形された圧電発振器において、ICチップの
設置されたリードフレームのアイランドに放熱用のリー
ドを延設し、モールド樹脂からその一部を露出させるこ
とによってICチップに発生した熱を積極的に放熱す
る。また、振動子のケースにも放熱用のリードを付けて
モールド樹脂から外に出し、ケースに及んだ熱を放出し
ケース内の圧電素子に対する熱影響を防止する。小型化
および高周波化の進む発振器において、このようにIC
チップで発生した熱をモールド樹脂の外に放出すること
によって発振器内の温度上昇を抑制し、精度が良く、長
期信頼性も高い高周波対応の発振器を実現する。
Description
振動子と、この振動子と接続されたIC,LSI等の半
導体集積回路装置とを備えた圧電発振器に関するもので
ある。
ジ化された圧電発振器にはいくつかのタイプのものがあ
る。図27に示した圧電発振器10は、ほぼ円筒状のケ
ース51内に封止された水晶振動子あるいはSAW共振
子といった圧電素子を用いた振動子50と、CMOSタ
イプ等のICチップ60が並列に配置されたものであ
る。そして、これらがモールド樹脂1によってほぼ方形
にモールドされ、表面実装用のプラスチックパッケージ
ングタイプに成形された圧電発振器である。
70の平板状に成形されたアイランド71にICチップ
60が導電性接着剤などによって固定されており、チッ
プ60の電極61とアイランド71の周囲に配置された
入出力用のリード72がワイヤーボンディング線79に
よって接続されている。また、ケース51内に収納され
た水晶振動子あるいはSAW共振子からは、ケース51
の外側に2本の振動子リード52が延びており、これら
の振動子リード52はリードフレームの接続用リード7
3を介してICチップ60の電極61の一部に接続され
ている。振動子50およびICチップ60、さらに様々
な目的のリードを備えたリードフレーム70はトランス
ファーモールド方法などによってエポキシ系の樹脂モー
ルド材1によって封止され、一体となった圧電発振器が
形成されている。
70および振動子50がこの順番に積層され、モールド
樹脂1によってほぼ方形に封止された圧電発振器20を
示してある。この圧電発振器20においても、ICチッ
プ60がアイランド71に導電性接着剤などによって固
定されており、チップ60の電極61と各リードは上記
の圧電発振器10と同様にワイヤーボンディング線79
によって接続されている。振動子のケース51は、アイ
ランド71のICチップ60と反対側に配置されてお
り、ケース51から延びた振動子リード52は接続用リ
ード73を介してICチップ60と接続されている。こ
の圧電発振器20においては、振動子50、ICチップ
60およびリードフレーム70が積層された状態でトラ
ンスファーモールド方法などによってエポキシ系の樹脂
モールド材1によって封止されているので実装に必要な
面積は少なくて済むというメリットを備えている。
径は小さなものでも約2mm程度あり、さらに、リード
フレームおよびICチップの厚みを考慮すると、パッケ
ージ全体の厚みは約3.2〜4.5mm程度となる。従っ
て、FDD、HDDあるいは家庭用ファックスあるいは
携帯用電話などの小型軽量の電子機器やOA機器への搭
載にはパッケージの高さが問題となることがある。な
お、ICチップと振動子がアイランドを挟んで反対側に
配置された構造は、特開平5-243471号にも図示
されている。
する代わりに、セラミック製のパッケージ31の内部に
ICチップ60および水晶振動子あるいはSAW共振子
53をそのまま収納しパッケージングした圧電発振器3
0を示してある。この圧電発振器30においては、IC
チップ60がセラミックケース31の底面32に設置さ
れ、セラミックケース内部にプリントされた配線(不図
示)とワイヤーボンディング線79で接続されている。
水晶振動子あるいはSAW共振子53は、ICチップ6
0の上に置かれ、これらを収納した状態で金属製もしく
はセラミック製のカバー39によって封止される。
は、コンピューター等の電子機器のクロック源として用
いられており、これら電子機器の高速化に合わせて出力
周波数帯も50MHz〜125MHzといった高い領域に
なってきている。さらに、近年では、水晶振動子を用い
た発振器に加えて、さらに高周波帯を安定して発振でき
るSAW共振子を用いた圧電発振器が実現されており、
これらの発振器においては、100MHz〜500MHz
といった高い出力周波数を安定して維持することが要求
される。
に用いられているICなどの半導体集積回路装置の消費
電力も増加する。その様子を図30に示してある。たと
えば、電源電圧5Vにおける圧電発振器の消費電流は、
80MHzで約38mA、100MHzで約45mA、1
25MHzで約55mAと、従来の20MHz〜30MH
z程度の周波数出力時の約10mA〜17mAに比較し
て2〜3倍の値となる。
ICの発熱量も増えるので、圧電発振器全体の温度が上
昇してしまう。圧電発振器内の温度が高くなると、IC
のジャンクション部の温度が上昇しIC各部にダメージ
が発生することがあり、またICの特性が変化すること
があり、ICの信頼性や品質の低下といった問題を引き
起こす。また、圧電発振器内の温度が上昇して水晶振動
子やSAW共振子の動作温度範囲を越えてしまうと発振
周波数の精度が劣化したり、異常な周波数変動が発生す
るといった問題が発生することもある。さらに、高い温
度状態で圧電発振器を継続的に動作させるとエージング
による長期信頼性の低下につながる。
ますます小型化、薄型化が進んでおり、圧電発振器自体
も小型化、薄型化が要求されている。このため、発振周
波数が上がることによって小型薄型化されたパッケージ
内に格納されたICの発熱量はますます増えることとな
り、パッケージ内の温度はいっそう高くなる傾向にあ
る。従って、上記のような発熱による問題を回避するこ
とが、動作の安定した品質の良い圧電発振器を提供する
ために急務となっており、パッケージ内で発生した熱を
適切に処理することが重要となっている。
精度良く供給できる圧電発振器を提供することを目的と
している。特に、高速化および小型化の進む電子機器に
対応して、内部で発生した熱による温度上昇を抑制して
高い周波数を安定して供給でき、さらに小型化・薄型化
可能な圧電発振器を提供することを目的としている。さ
らに、動作中の圧電発振器の内部温度の上昇を抑制する
ことによって、長期信頼性を確保できる圧電発振器を提
供することを目的としている。
ては、発熱量の多い半導体集積回路装置を設置するアイ
ランド、あるいは温度上昇によって影響を受けやすい振
動子のケースにモールド樹脂の外側に露出する放熱部分
を設けるようにしている。すなわち、本発明に係る圧電
発振器は、ケース内に圧電素子が封止された振動子と、
リードフレームのアイラシド上に設置された半導体集積
回路装置とを有し、半導体集積回路装置は振動子とリー
ドフレームを構成するリード等の少なくとも1部によっ
て接続されており、さらに、振動子、半導体集積回路装
置およびリードフレームがモールド樹脂によって一体成
形されている圧電発振器であって、アイランドおよびケ
ースの少なくともいずれかがモールド樹脂の外側に露出
した放熱部分を備えていることを特徴としている。
ケースにモールド樹脂の外側に延びた放熱用リードを接
続することによって構成できる。モールド樹脂に少なく
とも1部が露出した放熱板をアイランドあるいはケース
に接触させても良い。また、アイランドあるいはケース
の少なくとも1部をモールド樹脂の外側に露出させても
良い。アイランド、半導体集積回路装置および振動子を
この順番に積層することによって、アイランドの一部を
モールド樹脂から露出し易くでき、また、パッケージン
グも低くできる。
とにより、ICチップなどの半導体集積回路装置に発生
した熱をモールド樹脂の外に直接放熱できるので、高い
放熱効果が得られる。従って、半導体集積回路装置で発
生した熱を圧電発振器内に閉じ込めることなく放熱で
き、圧電発振器内の温度上昇を抑制することによって半
導体集積回路装置の熱影響を防止でき、さらに、振動子
に伝わる熱量も少なくできる。また、ケースに放熱部分
を設けることによって、半導体集積回路装置から伝わっ
てきた熱をモールド樹脂の外に直接放熱することができ
る。従って、ケース内部の圧電素子への熱の伝導を防止
することができ、安定した発振と、長期信頼性を確保で
きる。同時に、ケースを介して圧電発振器内の熱を外部
に放出できるので圧電発振器内の温度上昇も抑制でき、
半導体集積回路装置などにおける熱の影響も抑制でき
る。
にモールド樹脂により一体化した圧電発振器において
は、振動子のケースの直径(厚み)より半導体集積回路装
置の方が薄いので、この差を利用してヒートシンクを設
けることができる。これによって、小型・薄型の圧電発
振器においても、発振器が小さいままでヒートシンクを
設けモールドされたパッケージの外面からの放熱効果を
高められる。
るには、振動子接続用リード自体あるいはその一部をモ
ールド樹脂の外側に露出しても良い。モールド樹脂外部
の湿度による半導体集積回路装置への影響が懸念される
場合は、振動子リードあるいはこれに接続されたリード
フレームの導電路の部分を切断部の露出を除きモールド
樹脂内の表面近傍に配置し、湿度の影響をそれほど被ら
ない状態で放熱効果を高めることができる。
セラミック製のパッケージ内に収納されている圧電発振
器においては、パッケージ内の第1層に形成された半導
体集積回路装置を設置するためのアイランドパターン
を、その一部がパッケージの外側に露出するまで延ばす
ことによって高い放熱効果が得られる。
らさらに詳細に説明すると共に、本発明の他の目的およ
び効果についても以下の説明および請求の範囲において
説明する。
る圧電発振器10を外側から見た様子を示してある。ま
た、図2に本例の圧電発振器10の内部の配置を上方か
ら見た様子を示してある。本例の圧電発振器10は、水
晶振動子あるいはSAW共振子といった圧電素子53を
シリンダー状のケース51の内部に封止した振動子50
と、CMOSタイプ等のICチップ60が並列に配置さ
れた圧電発振器である。これらの振動子50およびIC
チップ60はトランスファーモールド法等を用いてモー
ルド樹脂1によってはぼ方形に封止され、一体化された
圧電発振器10が形成されている。また、このモールド
樹脂1によって形作られた圧電発振器10のプラスチッ
ク製のパッケージの側面2から複数のリードが露出して
いる。
ードフレーム70の平板状に成形されたアイランド71
に導電性接着剤などによって固定されている。チップ6
0に用意された複数の電極61のうち、電源用および入
出力用の電極がリードフレーム70の入出力用のリード
72とワイヤーボンディング線79によって接続されて
いる。これらのリード72は圧電発振器10の両側面2
にアウターリードが突出するように配置されており、図
2には側面2からリード72のアウターリードの部分が
延びた状態で示してある。また、図1にはリード72の
アウターリードの部分をJ字状に曲げられたいわゆるJ
リードとなった状態を示してある。これらのリードは、
フレームの状態でモールドされた後にリード同士をつな
ぐタイバー等を除去し、曲げ加工される。このようなJ
リードを備えたSOJ形状のパッケージタイプの表面実
装デバイスは、実装面積が少なくて済むという利点を備
えている。
ほぼ並列に配置された振動子50は、ほぼシリンダー状
のケース51を備えており、このケース51の内部に圧
電素子53が封止されている。圧電素子53は、水晶振
動片、SAW共振片などの圧電体を用いた素子であり、
数10MHz〜100MHz、さらに数100MHzに達
する周波数帯のうち、特定の周波数を安定して得られる
ものである。ケース51の一方の瑞から内部の圧電素子
53とつながった2本の振動子リード52が延びてお
り、それぞれがリードフレームの接続用リード73を介
してICチップ60の電極61のうちゲートGおよびド
レインDに接続されている。振動子リード52は、接続
用リード73と抵抗スポット溶接、半田付け、導電性接
着剤などの方法によって固定されている。
フレーム70のアイランド71と連続して形成された放
熱用のリード11を備えている。この放熱用のリード1
1はアイランド71とほぼ同じ幅の板状の導電性部材で
ある。放熱用リード11は、アイランド71と一体に成
形され、ほぼそのままの幅でモールド樹脂によって成形
されたパッケージの側面2から外部に露出している。リ
ードフレーム70は、Fe−Ni(Ni42%)合金の
42AlloyあるいはCu合金系の高導電性材料によ
って形成されており、高導電性材料は熱伝導度も非常に
高い。従って、ICチップ60において発生した熱はア
イランド71を介して放熱用リード11に伝わり、圧電
発振器10の外側に放出される。放熱用リード11から
の放熱効果をさらに高めるには、たとえば、この圧電発
振器10を実装する基板に放熱用のパターンをプリント
しておくことが考えられる。そして、実装する際に放熱
用リード11を放熱用のパターンに接触させれば、放熱
用リード11を介して熱が基板の放熱用のパターンに伝
導されるので放熱効果をいっそう高められる。
10に設けた放熱用リード11は、リード72と同様に
図2に示した延びた状態から、図1に示したJ字型に曲
げてある。放熱効果を高めるには幅の広い放熱用リード
11を設けることが望ましいが、幅が広いと曲げる際の
負荷によってモールド樹脂に亀裂や割れが発生する可能
性がある。そこで、本例の圧電発振器10では、放熱用
リード11のうち、モールド樹脂1から外側に出た部分
に、モールド樹脂1の縁に沿って複数の穴13を並べて
開けてある。これらの穴13が並んで成形された部分の
放熱用リード11は断面積が小さくなるのでJ字型に曲
げる際の負荷が小さくてすむ。従って、モールド樹脂1
に亀裂、割れなどの損傷を与えずに放熱用リード11の
加工が可能である。また、J字型に曲がった放熱用リー
ド11に設けられたこれらの穴13を通って空気が循環
するので、放熱用リード11の放熱効果を向上できると
いうメリットも生ずる。
ルド樹脂1の内部に納まる部分に、モールド樹脂1の縁
に沿って延びた長穴14を開けてある。放熱用リード1
1は、上述したように幅を広く形成してあるのでモール
ド樹脂lが放熱用リード11によって上下に分割され剥
離が発生し易い状態となる。従って、本例の庄電発振器
10においては、放熱用リード11にモールド樹脂が流
れ込む穴14を開けて上下の剥離を防止している。特
に、モールド樹脂1の側面2に沿った剥離が発生しない
ように、本例の放熱用リード11には、縁に沿って延び
た長い穴14を形成し側面2に沿った一体性を高めてモ
ールド樹脂1の剥離を防止している。また、本例では、
モールド樹脂1の縁に沿った長穴14を2つに分けて放
熱用リード11としての断面積も確保し、アイランド7
1からの熱伝導も良好に行われるようになっている。
子50のケース51にも放熱用リード12を取り付け、
その一方の側をモールド樹脂lの外側まで延ばして露出
させてある。振動子50に取り付けられた放熱用リード
12は、アイランド71とつながった放熱用リード11
とはば同じ幅の導電性板材を用いて形成されている。ま
た、モールド樹脂1に亀裂や割れ、さらに剥離などが発
生しないように、この放熱用リード12にも上記の放熱
用リードと同じ位置に複数の穴13および縁に沿って延
びた長穴14を設けてある。放熱用リード12はシリン
ダー状のケース51の周囲に接するように配置されてお
り、本例の圧電発振器10では、ケース51と放熱用リ
ード12の間に金属フィラーを含んだ熱伝導性の良い接
着剤あるいは半田15を付けて、ケース51から放熱用
リード12へ効率良く熱が伝わるようにしてある。
たり、あるいはケース51の近傍に設けることによっ
て、ケース51あるいはケース51近傍の熱を効率良く
外部に放出できるのでケース51の温度上昇を抑制でき
る。本例のように半田や接着剤15によってケース51
と放熱用リード12を接続すると、ケース51と放熱用
リード12が点から線あるいは面で接触する。従って、
ケース51に及んだ熱を効率良く放熱用リード12に伝
導し放熱できる。この放熱用リード12の放熱効率をさ
らに高めるには、アイランド71とつながった放熱用リ
ード11と同様に、実装する基板に放熱用のパターンを
設け、そのパターンと放熱用リード12を接続すること
でできる。そして、そのパターンを接地側に接続してお
けば放熱用リード12を介してケース51が接地されシ
ールド効果も得られる。さらに、ケース51が半田や接
着剤15によって放熱用リード12に固定されているの
で、トランスファーモールド法によってモールド樹脂で
封止する際に振動子の位置を精度良く固定できるという
メリットもある。
に得るために、振動子リード52の接続された接続用リ
ード73の一端73aを幅を広げてモールド樹脂1の外
まで延ばし露出させてある。この接続用リード73の端
73aは、図1に示すようにガルウイング状に曲げてあ
り、実装した際に基板に接触して放熱効果を向上できる
ようにしてある。また、接続用リード73を曲げる際に
モールド樹脂に損傷が発生しないように、上記の放熱用
リードと同様に必要により穴13および長穴14を設け
ても良い。
50の振動子リード52が溶接や半田によって固定され
ている。また、接続用リード73は、ワイヤーボンディ
ング線79によってICチップ60の接続用電極とも接
続されている。従って、接続用リード73を介してIC
チップ60から振動子50に熱の伝導する経路が形成さ
れていることになる。そこで、本例の圧電発振器10に
おいては、接続用リード73のICチップ60と接続さ
れる側73bを細くし、ICチップ60から接続用リー
ド73を通って伝導される熱量を低減している。さら
に、振動子リード52とつながる接続用リードの端73
cと、ICチップ60と接続される端73bとの間にモ
ールド樹脂1の外側まで延びた放熱用の端73aを設け
て、ICチップ60から伝わった熱を放出できるように
している。また、放出用の端73aと振動子リードとつ
ながる端73cとの間のリードの幅を比較的広くし、振
動子リード52を介して振動子50に及んだ熱を放出し
易いようにしている。さらにICチップ60とつながっ
た端73bと放熱用の端73aの距離を、振動子リード
52とつながった端73cと放熱用の端73aの距離より
長くして伝導される熱量をさらに低減できるようにして
いる。
Cチップ60の取り付けられたアイランド71とつなが
った放熱用リード11と、振動子50のケース51とつ
ながった放熱用リード12を設けてあり、さらに、IC
チップ60と振動子50を繋ぐ接続用リード73にも放
熱用の端73aを設けてある。また、ICチップ60と
振動子50は並列に配置されているので、ICチップ6
0に接続された放熱用リード11は振動子50と反対側
に露出させ、また、振動子50と接続された放熱用リー
ド12はICチップ60と反対側に露出させることによ
りICチップ60からの熱影響を最小限に止めている。
従って、ICチップ60に生じた熱は、アイランド71
を介して放熱用リード11からモールド樹脂の外部に効
率良く放熱される。また、ICチップ60から振動子5
0に伝わった熟も、ケース51につながった放熱用リー
ド12によって放熱される。さらに、接続用リード73
を介して振動子50に伝導される熱も低減されている。
の発生源からの放熱が効率良く行えると共に、ケース5
1などを介してパッケージ内部に蓄積された熟も非常に
効率良く放出される。従って、本例の圧電発振器10
は、上記のような構造を採用することによってパッケー
ジの熱抵抗値を大幅に低下できる。熱抵抗とはパッケー
ジの発熱性あるいは放熱性を示す尺度であり、熱抵抗R
は以下の式によって求められる。 R = (Tj −Ta)/ P ・・・・・(1) ここで、Tjは圧電発振器に内蔵されているICの接続
部(pn接続部)の温度である。また、Taは周囲温
度、Pは消費電力である。
Mを流したときの順方向電圧VMCに比例する。そこ
で、圧電発振器10を温度TMCの恒温槽に入れて、異
なる2点以上の温度TMCにおける順方向電圧VMCを
測定し、図3に示すVMC−T MC線図を作成する。次
に圧電発振器に電力Pを周囲温度Taで加え、圧電発振
器が熱的に飽和状態となったら一定値の測定電流IMを
流しVMCを即座に測定する。この順方向電圧VMCを
用いて図3より対応する温度によって接合部の温度Tj
を求める。なお、詳しくは、MIL−STD−883C
による。
いた発振周波数が125MHZで最大消費電力が約0.
3Wの発振器の熱抵抗値を求めた。この発振器はリード
フレームとしてCuフレームを用いており、プラスチッ
クパッケージの容積は約0.5ccである。先に説明し
た放熱用リードを持たない従来の圧電発振器において
は、熱抵抗値Rは約145℃/Wである。これに対し、
本例の放熱用リードを持った圧電発振器においては、熱
抵抗値Rが約100℃/Wに低下する。従って、本例の
構造を採用することによって従来の約70%にパッケー
ジの熱抵抗値を低減できることが判る。同時に、本願発
明者によって熱伝導解析ソフトウェアを用いたシミュレ
ーションが行われており、本例の圧電発振器によって、
従来と比較し内蔵された圧電素子近傍の温度が約5℃程
度低くなる結果が得られている。
って、その圧電発振器に搭載されたICチップ等の半導
体集穂回路装置からの熱を効率的に放出することができ
る。従って、圧電発振器内の温度上昇を抑制し小型化、
薄型化された圧電発振器を実現できる。また、高周波帯
の発振器においては、半導体集積回路装置からの発熱が
増加する傾向となるが、半導体集積回路装置の温度上昇
を抑制できるので、電極や半導体集積回路装置の損傷や
劣化を防止でき、また、半導体集積回路装置の動作信頼
性も確保できる。さらに、圧電発振器に収納された振動
子に対する熱影響も抑制できるので、振動子の異常な周
波数変動を防止でき、また、長期信頼性も確保できる。
このように、上記に示した圧電発振器は、ICチップの
熱負荷が上がっても高い信頼性を確保できるので、近年
開発が進んでいるSAW共振子などを用いた高周波帯の
圧電発振器として好適なものである。そして、低熱抵抗
で高信頼性の高周波対応の圧電発振器を提供できる。
ーボンディング線を用いてICチップ60の熱をさらに
効率良く逃がすことができる。ICチップ60の電極と
リードとを接続するワイヤーボンディング線は導電体で
あり、熱伝導率も非常に高い。従って、電極とアイラン
ド71あるいは放熱用リード11を接続することによっ
て、ICチップ60の電極61の設けられた面からも放
熱を促すことができる。放熱を促進するためにはワイヤ
ーボンディング線の数を増すことが望ましい。そこで、
本例の圧電発振器10では、ICチップ60にダミーの
電極62を設け、これらの電極62とアイランド71を
ワイヤーボンディング線79によって接続して放熱を促
している。
チップ60の発振周波数の制御を制御用の電極63と接
地状態のアイランド71とを接続することによって行っ
ている。また、発振周波数が高くなるに連れて、アイラ
ンド71に接続される電極63が増加するようにICチ
ップ60を構成し、発熱量が増加する高周波帯における
放熱を促進できるようにしている。このような構成のI
Cチップ60として、たとえば図4に示したPLL用I
Cがある。
プログラマブルデバイダ(PD)81、82および83
によって周波数の決まったクロック信号を供給できるも
のである。振動子50に接続された基準クロック信号を
供給する発振部84からの信号が第1のPD81に入
り、このPD81によって分周された信号が位相比較器
85に入力される。位相比較器85では、第1のPD8
1からの信号と、電圧制御発振回路(VCO)87の出力
を第2のPD82によって分周した信号とが比較され
る。そして、位相比較器85の出力はローパスフィルタ
86によって高周波成分がカットされVCO87に入力
される。VCO87の出力は、さらに第3のPD83に
よって分周され出力部88によってIC60から出力さ
れる。このような回路によって発振部84から供給され
た基準クロック信号が逓倍され、所定の周波数のクロッ
ク信号として出力される。これら3つのPD81、82
および83の分周率は、デコーダー89によって制御さ
れる。デコーダー89は、それぞれのPDの分周率を記
憶したPROMを備えており、外部から状態を変えられ
るS0〜S2の3つの制御端子63によって所望の周波
数のクロック信号を出力できるようになっている。
れによってPLL用IC60から出力される周波数を表
にして示してある。本図にて判るように、制御端子S0
〜S2がすべて高レベル「1」、すなわち、制御端子S0
〜S2がすべてオープンの状態で出力周波数が最も低く
なるように設定されている。これに対し、制御端子S0
〜S2がすべて低レベル「0」、すなわち、制御端子S0
〜S2がすべて接地された状態で周波数が最も高くなる
ように設定されている。従って、本例のPLL用IC6
0においては、最も高い周波数で動作するときに、図2
に示すように、すべての制御端子63がワイヤーボンデ
ィング線79によってアイランド71に接続された状態
となる。従って、高周波帯のPLL用IC60の発熱量
が増えた状態では、ICチップ60とアイランド71を
接続するワイヤボンディング79の数も増加し、ICチ
ップ60からの放熱が促進されるようになっている。I
Cチップ60は、上記のようなPLL機能によって動作
用のクロック信号を生成すると共に、計時を行うリアル
タイムクロック機能を備えたリアルタイムクロック用の
ICであってももちろん良い。また、PLL回路を備え
ていないCMOSタイプの発振回路等で構成された分周
機能を有する半導体集積回路装置などであっても良い。
る圧電発振器10を外側から見た様子を示してある。ま
た、図7に本例の圧電発振器10の内部の配置を上方か
ら見た様子を示してある。これらの図から判るように、
本例の圧電発振器10は、上記の実施例と同様に振動子
50とICチップ60とを並列に配置してモールド樹脂
によって成形した発振器であり、共通する部分について
は同じ符号を付して説明を省略する。
11および12の露出した部分を折り曲げずにそのまま
延ばしてある。本例のように放熱用リード11および1
2は延ばしたままの状態であっても十分に放熱効果を得
ることができる。このため、本例の圧電発振器10にお
いても、ICチップ60で発生した熱を効率良く逃が
し、モールド樹脂内の温度上昇を抑制し、さらに、振動
子50の温度上昇を低減するといった効果が得られる。
上記の実施例と同様に放熱用リード11および12に複
数の穴を並べて開けておき、空気の循環によって放熱効
果を高めることもできる。
リード52とつながった接続用リード73を切断部73
gを除きモールド樹脂lの外に露出させないようにしてい
る。圧電発振器10の実装環境およびICチップ60の
特性によっては、接続用リード73をモールド樹脂1の
外に露出させると、ICチップ60に発振停止などの湿
度の影響が現れることがありうる。そこで、本例の圧電
発振器10においては、振動子リ-ド52と接続した接
続リード73を切断部73gを除き外部に露出させない
ようにして環境湿度の変化に対してもゲートGとドレイ
ンD間の絶縁性を確保し、安定した周波数で発振できる
ようにしている。接続用リードをモールド樹脂から露出
させない代わりに、モールド樹脂1の縁に沿った表面近
傍に広い放熱領域73dを設け、この放熱領域を薄く覆
ったモールド樹脂1を介して放熱するようにしている。
この放熱領域73dを含む部分のパッケージの厚みは、
振動子を含む部分のパッケージの厚みより薄くできる。
そして、この放熱領域73dは、ICチップ60と接続
した端73bと、振動子リード52と接続した端73cと
の間に設けてあるので、ICチップ60からの熱は放熱
領域73dで放熱され、振動子50への影響が小さくな
る。
るだけ少なくするために、ICチップ60の電極と接続
した端73bと放熱領域73dの間のリード73を円形に
カットした領域16や、くびれた状態にカットした領域
17を設けてある。これらのリードをカットした領域1
6および17の部分はリード73の断面積が小さくなる
ので伝導される熱量も低減される。従って、ICチップ
60の発熱による振動子50への影響をさらに小さくす
ることができる。
の内部の構成を上から見た様子を示してあり、図9にそ
の構造を断面を用いて示してある。本例の圧電発振器1
0も上記の実施例と同様にシリンダー状のケース51を
備えた振動子50とICチップ60が並列に配置され、
モールド樹脂1によってほぼ方形に封止された圧電発振
器である。なお、上記の実施例と共通する部分について
は同じ毎号を付して説明を省略する。
アイランド71の一方の面、すなわち、図9の上側の面
71aには導電性接着剤などによってICチップ60が
マウントされており、ICチップの表面に用意された電
極はワイヤーボンディング線79によってアイランドや
その他の所定のリードに接続されている。本例のリード
フレームには、さらに、アイランド71の他方の面すな
わち、ICチップ60のマウントされた面71aと反対
側の面71bに放熱板18が接続されている。この放熱
板18は、Cu合金等の熱伝導性の良い材料で形成され
た少なくとも1つ以上の部材から構成されており、一方
の端、あるいは面18aがアイランドの面71bに接触し
ており、他方の端、あるいは面18bがモールド樹脂1
から露出している。放熱板18は半田や熱伝導性の良い
接着剤でアイランド71に取り付けても良いが、本例で
は、アイランド71と接触する放熱板の面18aをアイ
ランドの面71bとほぼ同じ平面状に仕上げ、トランス
ファーモールドする際に放熱板18をアイランド71に
密着させるようにして良好な熱伝導を得ている。この放
熱板18をアイランド71に取り付けることによってア
イランド71からモールド樹脂1の外側に露出する部分
が形成されるので、上記の実施例と同様にICチップ6
0で発生した熱を効率良く放出することができる。
本例の振動子50は、シリンダー状のケース51を備
え、このケース51内に矩形状のAT水晶片等の圧電素
子53を収納している。そして、本例の圧電発振器10
においては、ケース51の下方の面に上記の放熱板18
とほば並列するように放熱板19を取り付けてある。放
熱板19は放熱板18と同様に熱伝導性の良い素材によ
って形成された1つあるいはそれ以上の部材から構成さ
れており、その一方の面19aはシリンドリカルなケー
ス51に密着するように湾曲になっている。また、他方
の面19bは、モールド樹脂1から外部に露出してい
る。この放熱板19によってケース51からモールド樹
脂1の外部に露出した放熱用の部分が形成されている。
従って、上記の実施例と同様にケース51に伝導された
熱は放熱板19を介して外部に効率良く放熱されるの
で、ケース内に封止された圧電素子53への熱影響を抑
制できる。
に、ICチップ60の上方のスペースを利用してヒート
シンク90を取り付けてある。すなわち、振動子のケー
ス51の厚みは現状ではどんなに小さくてもほぼ2mm
程度は必要である。これに対し、ICチップ60の厚み
は1mm以下、たとえば0.4mm程度である。従っ
て、アイランド71にマウントされた状態でもICチッ
プ60の上方にモールド樹脂1が厚く充填された空間が
形成される。そこで、本例の圧電発振器10において
は、この空間にヒートシンク90を取り付け、モールド
樹脂1内の熱、特に、ICチップ60から上方に伝導さ
れた熱を外部に放出できるようにしている。また、図9
でも判るように、ヒートシンク90をモールド樹脂1に
よって成形されたパッケージの側面2から振動子のケー
ス51の近傍まで延ばしてあり、ケース51からの放熱
も同時に行えるようにしている。
れた本例の圧電発振器10の外観を示してある。本例で
は、トランスファーモールドする際にICチップ60の
上方の空間が凸になった金型を用いて成形し、モールド
樹脂1によってほぼ方形に成形された圧電発振器1の外
面に凹んだ部分3を形成する。そして、この凹んだ部分
3にアルミニウムなどの金属で形成した広い放熱用の面
91を備えたヒートシンク90を熱伝導性の良い接着剤
等で固定する。このように本例の圧電発振器10におい
ては、ICチップの上方の空間で従来モールド樹脂によ
って埋められていた空間にヒートシンク90を装着する
ことによって放熱効果を高めている。従って、ヒートシ
ンク90を取り付けても圧電発振器1が大きくなること
はなく、小型、薄型で放熱効果の高い圧電発振器を実現
できる。また、従来、モールド樹脂によって埋められて
いた空間を削減できるので、熱の蓄積される部分を低減
できる。
ァーモールド型100を用いて成形する様子を示してあ
る。トランスファーモールド型は上方の金型101と下
方の金型102から構成されており、それぞれに圧電発
振器10をパッケージングする凹み103および104
が設けられている。下方の金型102の凹み104に
は、放熱板18および19を所定の位置に固定するピン
105および106が設けられている。このピン105
および106を設けることによって放熱板の位置決めを
容易に行え、また、モールド時の樹脂の注入圧によって
放熱板が移動したり、傾くなどのトラブルを未然に防止
できる。本例においては、放熱板をアイランド71ある
いはケース51と熱接触を確保できるようにモールド樹
脂によって固定する必要があるので、本例のトランスフ
ァーモールド型のように放熱板の位置決めが精度良く行
えるものが望ましい。ピン以外に、放熱板の位置を精度
良く保てるようにトランスファーモールド型に凹凸を付
けるなどの方法を採用してももちろん良い。
は、ヒートシンクを設置する凹み3を形成する凸部10
7が設けられている。このようなトランスファーモール
ド型100に振動子50およびICチップ60の実装さ
れたリードフレーム70と、放熱板18および19をセ
ットし、リードフレームの外側を残してトランスファー
モールドによりプラスチックパッケージ本体に樹脂モー
ルドする。モールドしたのち、リードフレームのインナ
ーリードなどを接続するタイバー等を切断除去し、プラ
スチックパッケージから突出したアウターリードの部分
を曲げ加工する。さらに、上述したヒートシンク90を
接着などによって固定することによってSOJパッケー
ジ形状の発振器が得られる。
発生した熱を主に逃がす放熱板18と、振動子のケース
51から振動子に伝わった熱を主に逃がす放熱板19
と、さらに、ICチップの上面からモールド樹脂のパッ
ケージに蓄積された熱を主に逃がすヒートシンク90の
3つの手段を設け、圧電発振器に発生した熱を積極的に
放出できるようにしている。本例の圧電発振器は、これ
らの放熱板およびヒートシンクを設けることによって、
実施例1で詳述したように熱抵抗値を従来に比ベ50〜
70%程度に低減できることが実験等によって確認され
ている。従って、ICチップのジャンクション温度も低
下しチップの信頼性は非常に高い。また、振動子の周波
数変動も抑制され、長期信頼性も確保される。
から放出される熱は、上述した実施例の放熱用リードな
どから放出される熱と同様にそれぞれの大きさ、材料等
によって自由に調整できる。従って、ICチップ、振動
子などの熱管理を個別具体的に行える。このため、それ
ぞれの素子の発熱量、あるいは外部温度の変動などによ
る影響を考慮した最適な熱管理の基で設計された圧電発
振器を提供することができる。もちろん、放熱板の代わ
りにヒートシンクを取り付けることも可能であり、この
逆も可能である。また、放熱板の数量はICチップおよ
び振動子の各々に対応した数に限定されることはなく、
それぞれの素子に複数の放熱板を設け、放出される熱量
を素子の場所などによって調整することが可能である。
また、ICチップおよび振動子に共通する放熱板を設け
てももちろん良い。
係る圧電発振器20の内部の配置を上から見た様子を示
してあり、図13に側面から見た様子を示してある。本
例の圧電発振器20は、ICチップ60、リードフレー
ム70および振動子50がこの順番に図13の下方から
積層され、モールド樹脂1によってほぼ方形に封止され
た圧電発振器である。この圧電発振器20においても、
ICチップ60がアイランド71に導電性接着剤などに
よって固定されており、チップ60の電極61と各リー
ドは上記の圧電発振器10と同様にワイヤーボンディン
グ線79によって接続されている。そこで、上記の実施
例と共通する部分については、同じ符号を付して説明を
省略する。
51がアイランド71のICチップ60のマウントされ
た面71aと反対側の面71bにマウントされている。そ
して、アイランド71の両側につながったリードフレー
ムの吊りピン部74aおよび74bのICチップのマウン
トされた面71aの側に2つの放熱板21aおよび21b
を接続してある。従って、アイランド71を介してIC
チップ60に発生した熱が効率良く放熱され、ICチッ
プ60の温度上昇を抑制できる。また、振動子50の側
に伝わる熱量も低減されるので、振動子50の熱影響も
少なくなる。
と振動子50が積層されたタイプなので基板に実装する
際の面積が少なくて済む。しかしながら、発振器全体が
厚くなるのでICチップ60と振動子50との距離が確
保できず、振動子は比較的熱の影響を受けやすい状況に
ある。そこで、本例の圧電発振器20においては、上記
のように吊りピン部74aおよび74bに放熱板21aお
よび21bを設けることにより、パッケージの厚みを増
やさずにICチップ60からの熱を積極的に逃がし、振
動子50に対する熱影響を抑制するようにしている。I
Cチップ60と振動子50は図13に示した順番と逆に
配置してももちろん良い。しかし、本例のように吊りピ
ン部74aおよび74bから基板に接触する面に放熱板を
露出させれば、基板に放熱用のパターンを設けることに
よってさらに放熱効果を高めることができる。なお、放
熱板の数量および位置は本例に限定されないことはもち
ろんである。
る圧電発振器20の内部の配置を上方からみた様子を示
してあり、図15に側方から見た様子を示してある。本
例の圧電発振器20は、リードフレーム70、ICチッ
プ60および振動子50をこの順番で積層し、モールド
樹脂によって封止したものである。なお、振動子50、
ICチップ60の構成等は上記の実施例と同様に共通す
る部分については同じ番号を付して説明を省略する。
60をマウントする平板状のアイランド71が、その両
サイドの吊りピン部74に対し図15の上下方向にずら
した位置となるようにプレス加工してある。このディプ
レス量hはICチップ60の厚みt以上となるように設
定されており、たとえば、ICチップ60の厚みtが
0.4mmの場合は、ディプレス量hを0.5mm程度
に設定してある。このように寸法を設定すると、振動子
50のシリンダー状のケース51はリードフレーム70
の吊りピン部74に接するように配置されるので、ケー
ス51の表面とICチップ60の表面との間に0.1〜
0.15mm程度の隙間22が開く。この程度の隙間2
2を設けておくと、振動子50とICチップ60との短
絡を防止できる。また、充填時にモールド樹脂がこの隙
間22を通って流れるので、充填性が良くなる。
フレーム70、ICチップ60および振動子50をこの
順番で積層することによっていくつかのメリットが得ら
れる。まず、リードフレーム70のアイランド71の裏
面71bをモールド樹脂1の外側に露出させることがで
きる。リードフレーム70をICチップ60と振動子5
0との間に配置するのではなく、ICチップ60に対し
振動子50と反対側に配置することによって、その一部
をモールド樹脂1から露出させることができる。すなわ
ち、リードフレーム70の両側にICチップ60と振動
子50をそれぞれ配置するのではなく、リードフレーム
70の一方の側にICチップ60と振動子50を配置す
ることによってリードフレーム70の他の側をモールド
樹脂1から外に出すことができる。本例では、アイラン
ド71が振動子50およびICチップ60の配置された
方向と逆方向にディプレスされているので、ICチップ
のマウントされた面71aと反対側の裏面71bが露出す
る。そして、アイランドの面71aにICチップ60は
導電性の接着剤などによって固定されているので、裏面
71bを露出させることによって効率良くICチップ6
0に発生した熱を放出できる。また、本例の圧電発振器
20では、基板と接する側にアイランドの裏面71bを
露出させてあるので、たとえば基板に放熱用のパターン
を成形するなど、基板を用いて放熱効果を高めることも
可能である。このように、本例の圧電発振器によって、
小型で放熱効果が高く温度上昇の少ない圧電発振器20
を実現できる。
ップ60の表面のうち、電極61の配置された面64の
上の空間23に振動子50を配置してある。従って、電
極とリードをワイヤーボンディングする空間23が振動
子50を設置するための空間としても使用できるので、
圧電発振器全体の厚みを低減できる。ICチップ60と
振動子50を積層したタイプの圧電発振器20は、実装
面積は小さくて済むのに対し、基板上に十分な高さが必
要であった。これに対し、本例の圧電発振器20では、
圧電発振器20を薄くできるので、基板上のクリアラン
スも小さくてすみ、実装に必要な空間を低減できる。特
に、本例の振動子50はシリンダー状のケース51を備
えており、ICチップ60の表面64には、ケース51
の長手方向に沿って電極61を配置してある。従って、
電極とリードとの配線スペースとしてケース51の湾曲
した側面とICチップの表面との隙間を用いることが可
能となり、このスペースにケース51から適当な間隔を
有するループ形状に配線することができる。間隔は、た
とえば0.2mm程度以上が望ましく、これによって、
短絡の発生する危険のないコンパクトな圧電発振器を提
供することができる。
振動子のケース51がリードフレームの吊りピン部74
によって支持され、さらに、このリードフレーム70は
モールド樹脂1の外側に露出するアイランドの裏面71
によって外部から支持される。従って、トランスファー
モールド中に振動子50の位置を精度良く決めることが
できる。
とICチップがリードフレームの同じ側に配置されてい
るので、製造工程がシンプルとなり歩留りのよい製造が
可能となる。また、製造コストの低減も可能となる。
20を製造する際に用いられるトランスファーモールド
型100の例を示してある。このトランスファーモール
ド型100は、先に説明した金型と同様に上方の金型1
01と下方の金型102に分離されており、それぞれに
圧電発振器20の外観を決める凹んだ部分103および
104が形成されている。振動子のケース51は、その
先端および振動子リード側をリードフレームの吊りピン
部74aおよび74bに支持された状態で下方の金型10
2にセットされる。上方の金型101の凹んだ部分10
3には、ケース51と接触する箇所にピン107および
108を設けてある。従って、上方の金型101を下方
の金型102の上にセットすると、振動子のケース51
は、上下からピン107、108および吊りピン部74
a、74bによって挟まれた状態となる。さらに、吊り
ピン部74aおよび74bは下方の金型102と接した
アイランド71から圧力がかかる。このため、振動子の
ケース51は上下の金型101および102によって挟
み込まれた状態となり金型100の所定の位置に固定さ
れる。これとは逆に、アイランドの裏面71bは振動子
のケース51を介して上方の金型、101によって下方
の金型102に押しつけられる。従って、アイランドの
裏面71bは金型102の面に密着され、モールド樹脂
がその間に流れ込まないので、確実にモールド樹脂から
裏面71を露出させることができる。さらに、金型10
2の凹み104にアイランドの裏面71bによって覆わ
れるような穴を設けておけば、金型102の表面とアイ
ランドの裏面71bはモールド樹脂の圧力の作用によっ
て確実に接触する。このため、注入されたモールド樹脂
がアイランドの裏面71bにまで回り込むことは完全に
防止できる。
108の先端は、シリンダー状のケース51の表面に合
わせて湾曲した形状にすることも可能であり、これによ
ってさらに水平方向の位置精度を高められる。このよう
にトランスファーモールド型100の中で、振動子50
の位置は非常に精度良く決まる。従って、振動子50を
カバーするモールド樹脂は、ケースの位置のずれなどを
考慮した厚みとする必要はなく、必要最小限の厚みにで
きる。本例では、たとえば、ケース51の上方の最小厚
みがモールド樹脂の充填性を考慮した約0.15mmと
なるように設定でき、ケース51の外側に非常に薄いモ
ールド樹脂の膜が作られる。
動子のケース51を覆うモールド樹脂が非常に薄いの
で、圧電発振器全体の高さを、たとえば2.7mm程度
と低くすることができる。また、薄い膜状のモールド樹
脂によって覆われているだけなので放熱効果も良く、I
Cチップからの熱影響も少なくなる。
示してある。本例のモールドされた圧電発振器20の上
面26には、ケース51の表面まで貫通した穴24と凹
み25が表れる。これらの穴24および凹み25は、モ
ールド型に形成されたピン107および108の跡であ
る。穴24の直径は約0.6mm程度である。また、凹
み25は、圧電発振器20の一番ピンの位置を示す一番
ピンマークとしても利用される。本例の圧電発振器20
の側面2から突出したリードの先端75は、ガルウイン
グ状に曲げられておりSOPタイブの14ピンのパッケ
ージとなっている。
続用リード73に、振動子の振動子リード52を接続す
る様子を示してある。本例の接続用リード73の振動子
リード52とつながる部分73cには銀メッキ27が施
されており、振動子リード52と接続用リード73は抵
抗スポット溶接によって接続される。抵抗スポット溶接
では、クロム銅などの高導電性の電極28で接続用リー
ドの接続端73cと振動子リード52とを上下からサン
ドイッチ状態に挟み込み、大電流を流して金属を溶接す
る。本例の接続用リードの端73cには表面に数μm程
度の銀メッキ27が施されているので、溶接界面におけ
る電流密度が安定し爆飛等の溶接不良のない良好な溶接
が可能となる。これは特に接続用リード73を構成する
Cu合金系リードフレームと、振動子リード52を構成
する鉄合金系リードといった異種金属の溶接に効果があ
る。接続用リード73に施す銀メッキは、他のリードフ
レームのワイヤーボンディングを行う箇所(2ndボン
ディング部)に銀メッキを施すときに同時に行える。す
なわち、リードフレーム70のワイヤーボンディングを
行う位置と、接続用リードの接続端73cとは同じ面に
あるため、同一プロセスで銀メッキ加工が行える。従っ
て、製造コストの上昇や工数を増やすことなく接続用リ
ード73に銀メッキを行え、振動子とリードの接続点の
信頼性を高めることができる。これによって、品質の高
い圧電発振器を提供することができる。
に配置した本例の圧電発振器20の構成を側方から見た
状態を示してある。この圧電発振器20においては、ア
ウターリード75の曲げ方向を上記の圧電発振器とは逆
に振動子側にしてある。従って、この圧電発振器20を
実装すると、アイランドの裏面71bは基板の表面に表
れるので、基板に熱を流さなくとも高い放熱効果が得ら
れる。
Flat Packages)形状をした本例の圧電
発振器20の例を示してある。本例のように、シリンダ
ー伏のケース51を対角線に沿って配置することによっ
てICチップ60と振動子50をコンパクトに纏めて小
型化されたQFP形状の圧電発振器20を提供すること
ができる。本例の圧電発振器20でも、リードフレーム
70、ICチップ60および振動子50がこの順番に積
層され、アイランド71の裏面が露出しているので、高
さが低くコンパクトで放熱性の良い、すなわち、熱抵抗
値の小さな圧電発振器20を実現できる。この他にも、
QFJ(Quad Flat J-lead Pack
ages)形状の圧電発振器や、SOJ(Small
Outline J−lead Packages)形
状の圧電発振器など他の形状のパッケージング化された
圧電発振器を提供することができ、これらの高さはほぼ
2.7mmと非常に薄くすることができる。
の実施例6に係る圧電発振器10および20の構成を横
から見た様子を示してある。図23に示した圧電発振器
10は、振動子50とICチップ60が並列に配置さ
れ、アウターリード75かJ字型に曲げ加工されたSO
Jタイプの圧電発振器である。また、図24に示した圧
電発振器20は、リードフレーム70、ICチップ60
および振動子50がこの順番で穂層され、アウターリー
ド75がガルウィング状に曲げ加工されたSOPタイプ
の圧電発振器である。これらの発振器10および20の
主な構成は上述した実施例においてすでに詳述している
ので、共通する部分に同じ符号を付して説明を省略す
る。
においては、シリンダー状の振動子50のケース51の
上方がモールド樹脂1から露出している。本例の圧電発
振器10においては、ケースの露出した部分55は、ケ
ースの円周状の断面のほば1/3程度以内に止めてあ
り、振動子リードがモールド樹脂から露出したり、ある
いはケース51がモールド樹脂から外れるなどのトラブ
ルを未然に防止している。本例のケース51は、銅−ニ
ッケル−亜鉛合金で形成されており、図23に示したS
OPタイプの圧電発振器10では、露出したケースの面
55にニッケルメッキを施してある。露出したケースの
面55にニッケルメッキを施すことによって、半田が間
違って付着することを防止できる。従って、リフロー炉
などの中で半田が溶けて飛散してもケースの面55に付
くのを防ぐことができる。リフロー炉などの中で半田が
付着し、実装後に外れると、短絡などの原因となり装置
の信頼性に影響を与えるが、本例のように半田が付かな
いようにしておけば、このようなトラブルは未然に防止
できる。
面55には放熱用のフィン95を導電性の接着剤などを
用いて取り付けてある。従って、ケース51に伝わった
熱量を効率的に放出することができる。これら本例の圧
電発振器10および20は、振動子のケースの一部をモ
ールド樹脂の外側に露出させている。従って、ICチッ
プ60からケース51に伝わった熱はもちろんのこと、
モールド樹脂内に蓄積された熱もケース51を介して放
熱できる。従って、ケース51内部に設けられた水晶振
動子、SAW共振子への熱影響を抑制することができ
る。
に係る圧電発振器30を示してある。本例の圧電発振器
30は、セラミック製のパッケージ31にICチップ6
0と水晶振動子あるいはSAW共振子といった圧電素子
53が格納され、金属製もしくはセラミック製のカバー
39で封止されたものである。図25(a)は、カバー
39と圧電素子53を取り除いた状態でパッケージ31
内の配置を上方からみた様子を示してあり、図25
(b)および(c)はパッケージ31内の配置を側方か
らみた様子を示してある。本例のパッケージ31の内部
は2層に別れており、パッケージ31の底面32に当た
る第1層にICチップ60が設置されている。また、こ
のICチップ60よりも高い位置にパッケージと同様の
セラミックあるいは他の絶縁材によって段部33が形成
されており、この段部33の上面34が圧電素子53の
設置された第2層となっている。
には、印刷によってメタライズされたアイランドパター
ン76が形成されており、このアイランドパターン76
の上にICチップ60が導電性の接着剤などによって固
定されている。このアイランドパターン76は、図25
(c)に示すようにパッケージ31両側壁31aおよび
31cを貫通してパッケージ31の側面35から露出し
ており、さらに、このアイランドパターン76はパッケ
ージの側面35に用意された複数のターミナル77のい
くつかと接続されでいる。従って、ICチップ60で発
生した熱はアイランドパターン76によってパッケージ
の側面35まで導かれ放熱される。さらに、アイランド
パターン76はターミナル77と接続しているので、こ
のターミナル77を実装時に基板に用意された放熱用の
パターンと接続することができる。これにより、ICチ
ップ60において発生した熱は、ターミナル77から基
板へと流れ効率良く放熱される。パッケージの底面32
に設けられたアイランドパターン76は、印刷方式で形
成できるので広いパターンを容易に得ることができる。
もちろん、金属箔を用いてパターンを形成しても良く、
パターンの製造方法は上記のものに限定されない。
他に、側面のターミナル77とつながった入出力用のリ
ードパターン78も印刷等によって形成されており、I
Cチップの電極61とこれらのパターン78はワイヤー
ボンディング線79によって接続されている。
とICチップ60を接続するための接続用リードパター
ン38が底面32から第2層34にわたって形成されて
いる。本例の圧電発振器30では、圧電素子53とIC
チップ60の接続用に2本の接続用リードパターン38
がパッケージの段部33に用意されている。接続用リー
ドパターン38は、第1層32に形成されたICチップ
60と接続するための幅の広いパターン38aと、圧電
素子53と接続するために第2層34に形成された幅の
広いパターン38bを有し、これらのパターン38aお
よび38bを段部33の中を貫通する細い導電パターン
38cによって接続している。従って、ワイヤボンディ
ング線79を介してICチップ60からパターン38a
に熱が伝導されても、細い導電パターン38cによって
第2層のパターン38bには熱が伝わり難いようになっ
ている。
および圧電素子の封止された圧電発振器30において
は、ICチップからの発熱がアイランドパターン76を
介してパッケージの外に効率良く放出され、また、圧電
素子53には細い導電路38cによって熱が伝導され難
くなっている。従って、発振周波数が高くICチップか
らの発熱の大きな圧電発振器であっても、ICチップの
温度上昇を低く抑えることができ、また、圧電素子に対
する熱の影響も防止することができる。このように、本
例の圧電発振器30はセラミックパッケージ内にICチ
ップ等の半導体集積回路装置とSAW共振子等の圧電素
子を封止しコンパクトにまとめられた発振器であり、さ
らに、高周波対応の半導体集積回路装置の発熱に対して
も高い性能を保持し、長期信頼性を維持できるものであ
る。
セラミックパッケージを用いた本発明の実施例に係る圧
電発振器30を示してある。図26(a)は、カバー3
9と圧電素子53を取り除いた状態でパッケージ31内
の配置を上方からみた様子を示してあり、図26(b)
および(c)はパッケージ31内の配置を側方からみた
様子を示してある。本例の圧電発振器30は、ICチッ
プ60の設置されたパッケージ底面の第1層32と、段
部33の上に圧電素子53の設置された第2層との間に
リードパターン78および38の形成された第3の層3
6を設けてある。すなわち、本例のセラミック製のパッ
ケージ31の側壁には、二つの段よりなる段部33が設
けてあり、その中間段の表面を第3層36として用いて
いる。
用および接続用のリードパターン78および38を形成
するためにICチップ60の設置された第1層32と異
なる層である第3層36を用いている。従って、第1層
32にリードパターン用のスペースを確保する必要がな
いので、アイランドパターン76を自由な形状に形成す
ることができる。たとえば、アイランドパターン76を
第1層の四方いずれの方向にも延ばすことが可能であ
り、側壁31a〜dのすべてを貫通して側面に露出さ
せ、大きな放熱効果を得ることができる。本例では、接
続パターン38に間接的に伝導される熱による圧電素子
53への影響をできるだけ避けるように、接続パターン
38の形成された側壁31dの方向にはアイランドパタ
ーン76を伸長させず、他の3方の壁面を貫通して高い
放熱効果を得るようにしている。
は、入出力パターンや接続パターン用の層を別個に設け
てあるので、これらのパターンのデザインが行い易く、
ICチップの電極配置にマッチしたパターンを作成でき
る。また、ICチップのダミーの電極62を設け、これ
らとアイランドパターン76とを1つあるいは複数のボ
ンディングワイヤーで接続し、ICチップの電極側の温
度上昇を抑制することもできる。ダミーの電極の代わり
にアイランドパターンを基板の電源側と接続し、さらに
ICチップの電源用の電極とボンディングワイヤーで接
続しても良い。アイランドパターン76は面積が広く電
源ラインのインピーダンスを低くできるので、電源供給
側に余裕を設けることができる。もちろん、アイランド
パターン76を接地側とすることも可能であり、図2に
基づき説明したようにICチップ60の制御電極と接続
しても良い。
本発明の圧電発振器は、ICチップなどの半導体集積回
路装置で発生した熱を圧電発振器の外側へ効率良く逃が
すことができる。また、半導体集積回略装置と同一にパ
ッケージされた振動子や圧電素子へ伝導される熱を最小
限に止められるようになっており、さらに、振動子のケ
ースなどからも圧電発振器の外部に放熱できるようにな
っている。このように本発明によって小型・薄型化が可
能でさらに熱抵抗が低く、熱による障害が発生しにくい
圧電発振器を実現し、安価に提供することができる。さ
らに、本発明に係る圧電発振器によって温度上昇や動作
の安定性などといった問題を解決することができるの
で、SAW共振子などの高い周波数で安定した発振を得
られる圧電素子を用いて圧電発振器を構成することがで
き、100〜500MHzといった高周波帯の信号を供
給する小型の圧電発振器を現実的に提供することが可能
となる。なお、上記にて様々な実施例を用いて本発明を
詳述しているか、上記の実施例に限定されるものではな
く、請求の範囲の記載に基づいて本発明はさまざまに変
形できる。また、本発明に係る圧電発振器は上記の実施
例で説明した組み合わせに限定されるものではなく、様
々に組み合わせて実現することができる。
ク信号を供給するデバイス、また、リアルタイムクロッ
クモジュールや、PLLモジュールなどの複合機能を備
えた表面実装デバイスに関し、今後、小型化、高速化の
進む電子機器に好適なものである。
す斜視図である。
見た図である。
のグラフである。
Cの構成を示すブロック図である。
方法を示す表である。
視図である
た図である。
上から見た図である。
ある。
示す図である。
を上方から見た図である。
た図である。
を上方から見た図である。
た図である。
を側面からみた図である。
を図16と異なる側面から見た図である。
である。
ードと接続用のリードを溶接する様子を示す図である。
から内部を見た図である。
の配置を上から見た図である。
た図である。
図である。
図である。
(a)は上方から内部の配置を見た図であり、(b)お
よび(c)は側方から内部を見た図である。
(a)は上方から内部の配置を見た図であり、(b)お
よび(c)は側方から内部を見た図である。
り、(a)は上から見た図であり、(b)は側方から見
た図である。
を示す図であり、(a)は上から見た図であり、(b)
は側方から見た図である。
振器の内部の配置を側方からみた図である。
ある。
Claims (49)
- 【請求項1】 ケース内に圧電素子が封止された振動子
と、リードフレームのアイランド上に設置された半導体
集積回路装置とを有し、前記半導体集積回路装置は前記
振動子とは電気的に接続されており、さらに、前記振動
子,前記半導体集積回路装置および前記リードフレーム
がモールド樹脂によって一体成形されている圧電発振器
において、 前記アイランドおよび前記ケースの少なくともいずれか
が前記モールド樹脂の外側に露出した放熱部分を備えて
いることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項2】 請求項1において、前記アイランドおよ
び前記ケースの少なくともいずれかに、前記モールド樹
脂の外側に延びた放熱用リードが接続されていることを
特徴とする圧電発振器。 - 【請求項3】 請求項2において、前記放熱用リードの
前記モールド樹脂の外側に延びた部分に、前記モールド
樹脂の縁に沿って並んだ複数の穴が形成されていること
を特徴とする圧電発振器。 - 【請求項4】 請求項2において、前記放熱用リードの
前記モールド樹脂の内側の部分に、前記モールド樹脂の
縁に沿って延びた長穴が形成されていることを特徴とす
る圧電発振器。 - 【請求項5】 請求項2において、前記アイランドと一
体成形された前記放熱リードを備えていることを特徴と
する圧電発振器。 - 【請求項6】 請求項2において、前記ケースと半田付
けされた前記放熱用リードを備えていることを特徴とす
る圧電発振器。 - 【請求項7】 請求項2において、前記ケースと接着さ
れた前記放熱用リードを備えていることを特徴とする圧
電発振器。 - 【請求項8】 請求項1において、前記アイランドおよ
び前記ケースの少なくともいずれかと接触した放熱板を
備えており、前記放熱板の少なくとも1部が前記モール
ド樹脂から露出していることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項9】 請求項8において、放熱板は前記モール
ド樹脂によって固定されていることを特徴とする圧電発
振器。 - 【請求項10】 請求項1において、前記アイランドお
よび前記ケースの少くともいずれかの少なくとも1部が
前記モールド樹脂の外側に露出していることを特徴とす
る圧電発振器。 - 【請求項11】 請求項10において、前記ケースは円
筒状であり、その円周のほぼ1/3程度が露出している
ことを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項12】 請求項10において、前記ケースの1
部が露出しており、その露出したケースの表面にニッケ
ルメッキが施されていることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項13】 請求項10において、前記ケースの1
部が露出しており、その露出したケースの表面に放熱用
のフィンが取り付けられていることを特徴とする圧電発
振器。 - 【請求項14】 請求項10において、前記アイラン
ド、前記半導体集積回路装置および前記振動子がこの順
番に積層されていることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項15】 請求項14において、前記リードフレ
ームの前記アイランドは、前記半導体集積回路装置の設
置に必要な面積を備えており、さらに、前記リードフレ
ームの他の部分に対し少なくとも前記半導体集積回路装
置の厚みに相当する量だけ前記半導体集積回路装置と反
対側に向かって変位しており、前記アイランドの前記半
導体集積回路装置の反対側の面の少なくとも1部が露出
していることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項16】 請求項1において、前記半導体集積回
路装置は、前記リードフレームの一部とワイヤーボンデ
ィングされたダミーの電極を備えていることを特徴とす
る圧電発振器。 - 【請求項17】 請求項1において、前記半導体集積回
路装置は発振周波数を制御する複数の制御用パッドを備
えており、前記リードフレームと接続される前記制御用
パッドの数を増やすと、前記発振周波数が上昇すること
を特徴とする圧電発振器。 - 【請求項18】 請求項1において、前記半導体集積回
路装置はリアルタイムクロック用ICであることを特徴
とする圧電発振器。 - 【請求項19】 請求項1において、前記半導体集積回
路装置はPLL用ICであることを特徴とする圧電発振
器。 - 【請求項20】 請求項1において、前記圧電素子は水
晶振動子であることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項21】 請求項1において、前記圧電素子はS
AW共振子であることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項22】 ケース内に圧電素子が封止された振動
子と、リードフレームのアイランド上に設置された半導
体集積回路装置とを有し、前記半導体集積回路装置は前
記振動子と電気的に接続されており、さらに、前記リー
ドフレームのアイランド、前記半導体集積回路装置およ
び前記振動子がこの順番で積層されモールド樹脂によっ
て一体成形されていることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項23】 請求項22において、前記アイランド
は前記半導体集積回路装置の設置に必要な面積を備えて
おり、前記リ一ドフレームの他の部分に対し少なくとも
前記半導体集積回路装置の厚みに相当する量だけ前記半
導体集積回路装置と反対側に向かって変位していること
を特徴とする圧電発振器。 - 【請求項24】 ケース内に圧電素子が封止された振動
子と、この振動子と電気的に接続された半導体集積回路
装置とを有し、前記半導体集積回路装置と前記振動子が
並列にモールド樹脂によって一体成形されている圧電発
振器において、前記半導体集積回路装置は前記ケースよ
り薄く、前記モールド樹脂の前記半導体集積回路装置を
覆う部分が前記ケースを覆う部分より凹んでおり、この
凹んだ部分にヒートシンクが取付られていることを特徴
とする圧電発振器。 - 【請求項25】 請求項24において、前記凹んだ部分
は前記ケースの近傍まで延びており、前記ケースの近傍
に前記ヒートシンクが形成されていることを特徴とする
圧電発振器。 - 【請求項26】 請求項24において、前記半導体集積
回路装置はリアルタイムクロック用ICであることを特
徴とする圧電発振器。 - 【請求項27】 請求項24において、前記半導体集積
回路装置はPLL用ICであることを特徴とする圧電発
振器。 - 【請求項28】 請求項24において、前記圧電素子は
水晶振動子であることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項29】 請求項24において、前記圧電素子は
SAW共振子であることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項30】 ケース内に圧電素子が封止された振動
子と、この振動子と電気的に接続された半導体集積回路
装置とを有し、前記圧電素子は、前記ケースを通って延
びた振動子リードによって前記半導体集積回路装置とつ
ながった接続用リードに接続されており、前記半導体集
積回路装置と前記振動子がモールド樹脂によって一体成
形されている圧電発振器において、前記振動子リードお
よび前記接続用リードの少なくともいずれかの少なくと
も1部が前記モールド樹脂の外側に露出した放熱部を備
えていることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項31】 請求項30において、前記放熱部の前
記モールド樹脂の外側に前記モールド樹脂の縁に沿って
並んだ複数の穴が形成されていることを特徴とする圧電
発振器。 - 【請求項32】 請求項30において、前記放熱部の前
記モールド樹脂の内側に前記モールド樹脂の縁に沿って
延びた長穴が形成されていることを特徽とする圧電発振
器。 - 【請求項33】 請求項30において、前記圧電素子は
水晶振動子であることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項34】 請求項30において、前記圧電素子は
SAW共振子であることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項35】 ケース内に圧電素子が封止された振動
子と、この振動子と電気的に接続された半導体集積回路
装置とを有し、前記圧電素子は、前記ケースを通って延
びた振動子リードによって前記半導体集積回路装置とつ
ながった接続用リードに接続されており、前記半導体集
積回路装置と前記振動子がモールド樹脂によって一体成
形されている圧電発振器において,前記振動子リードお
よび前記接続用リードからなる導電路が、前記モールド
樹脂内の表面近傍に配置された部分を備えていることを
特徴とする圧電発振器。 - 【請求項36】 請求項35において、前記振動子リー
ドが前記モールド樹脂の表面近傍まで延びていることを
特徴とする圧電発振器。 - 【請求項37】 請求項35において、前記接続用リー
ドの前記振動子リードと接続する部分が前記モールド樹
脂の表面近傍まで広がっていることを特徴とする圧電発
振器。 - 【請求項38】 請求項35において、前記圧電素子は
水晶振動子であることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項39】 請求項35において、前記圧電素子は
SAW共振子であることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項40】 圧電素子からなる振動子と、この振動
子と電気的に接続された半導体集積回路装置とを有し、
前記半導体集積回路装置および前記振動子は積層された
状態でセラミック製のパッケージ内に収納されている圧
電発振器において、 前記パッケージ内に広がった第1の層に前記半導体集積
回路装置を設置するためのアイランドパターンが形成さ
れており、このアイランドパターンの一部が前記パッケ
ージの外側に延びて露出していることを特徴とする圧電
発振器。 - 【請求項41】 請求項40において、前記第1の層の
上に前記振動子を設置する第2の層が段差状の絶縁材に
よって形成されており、前記振動子と前記半導体集積回
路装置を接続する細いリードが前記絶縁材を貫通してい
ることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項42】 請求項41において、前記第1の層と
第2の層の間に段差状の絶縁材によって第3の層が形成
されており、この第3の層に前記半導体集積回路装置の
電極と接続される導電性のパターンが形成されているこ
とを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項43】 請求項40において、前記半導体集積
回路装置は、前記アイランドパターンとワイヤーボンデ
ィングされたダミーの電極を備えていることを特徴とす
る圧電発振器。 - 【請求項44】 請求項40において、前記アイランド
パターンに電源が供給されており、このアイランドパタ
ーンと前記半導体集積回路装置の電源電極がワイヤーボ
ンディング接続されているを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項45】 請求項40において、前記半導体集積
回路装置は発振周波数を制御する複数の制御用パッドを
備えており、前記リードフレムと接続される前記制御用
パッドの数を増やすと、前記発振周波数が上昇すること
を特徴とする圧電発振器。 - 【請求項46】 請求項40において、前記半導体集積
回路装置はリアルタイムクロック用ICであることを特
徴とする圧電発振器。 - 【請求項47】 請求項40において、前記半導体集積
回路装置はPLL用ICであることを特徴とする圧電発
振器。 - 【請求項48】 請求項40において、前記圧電素子は
水晶振動子であることを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項49】 請求項40において、前記圧電素子は
SAW共振子であることを特徴とする圧電発振器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001166710A JP3405341B2 (ja) | 1994-07-04 | 2001-06-01 | 圧電発振器 |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15230194 | 1994-07-04 | ||
JP24649294 | 1994-10-12 | ||
JP6-152301 | 1994-10-12 | ||
JP6-246492 | 1994-10-12 | ||
JP2001166710A JP3405341B2 (ja) | 1994-07-04 | 2001-06-01 | 圧電発振器 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08503776 Division |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001339246A true JP2001339246A (ja) | 2001-12-07 |
JP3405341B2 JP3405341B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=27320252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001166710A Expired - Lifetime JP3405341B2 (ja) | 1994-07-04 | 2001-06-01 | 圧電発振器 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3405341B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020049713A (ja) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 富士ゼロックス株式会社 | 画像形成装置および基板 |
-
2001
- 2001-06-01 JP JP2001166710A patent/JP3405341B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020049713A (ja) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 富士ゼロックス株式会社 | 画像形成装置および基板 |
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JP3405341B2 (ja) | 2003-05-12 |
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