JP2005311625A - 圧電発振器の製造方法、圧電発振器および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄型の圧電発振器を提供する。
【解決手段】 圧電発振器１０は、接続用リード１２を一方側に立ち上げて圧電振動片１４との接続端子１６とする上側リードフレーム１８と、実装用リード２０を一方側に立ち上げて実装基板との実装端子２２とする下側リードフレーム２４とを積層した積層リードフレームと、前記積層リードフレームに実装した電子部品と、前記接続端子１６の接続面と前記実装端子２２の実装面とを露出させつつ前記積層リードフレームと前記電子部品とを封止したモールドパッケージ２６と、前記接続端子１６の接続面に実装される圧電振動片１４と、前記圧電振動片１４を覆って前記モールドパッケージ２６に気密に接合した蓋体２８とを備えた構成である。
【選択図】 図２

Description

本発明は圧電発振器の製造方法、圧電発振器および電子機器に関するものである。

圧電発振器は、電子回路において一定の周波数信号を得るため等の目的で、様々な電子機器に利用されている。そして近年は、電子機器が小型化されているのに伴い、圧電発振器も薄型化および小型化されている。図１２に従来技術に係る圧電発振器の断面図を示す。従来技術に係る圧電発振器１００は、ＩＣチップ１０１をリードフレーム１０２上に搭載し、ＩＣチップ１０１の周囲を樹脂１０３により被覆した回路部品１０４と、圧電振動片１０５をセラミックのパッケージベース１０６に搭載し、パッケージベース１０６を金属性の蓋体１０７で気密封止した圧電振動子１０８とを上下に配列し、回路部品１０４と圧電振動子１０８とを電気的および機械的に接続した構成である（特許文献１を参照）。
特開２００１−３３２９３２号公報

しかしながら、圧電振動片をパッケージに搭載した圧電振動子と回路部品とを上下に接続した構成の圧電発振器では、パッケージベースの厚さの分だけ薄型化できない問題点があった。すなわちパッケージベースを構成するセラミックの厚さを薄くしていくとパッケージベースの強度が落ちるので、セラミックにはこの強度を確保するための厚さが必要であり、この厚さの分だけパッケージベースを薄型化できない問題点があった。

また圧電発振器を温度補償型圧電発振器とした場合、温度センサを圧電振動片の近くに配設する程圧電振動片の温度を正確に測ることができ、より正確な温度補償を行えるが、パッケージベースによって温度センサと圧電振動片との距離が遠くなり、より正確な温度補償が困難となる問題点があった。

さらに圧電発振器は圧電振動子と集積回路チップとを別々に製造し、良品のみを組み合わせているが、圧電振動子と集積回路チップとを組み合わせたときに、集積回路側の負荷容量のばらつきで圧電発振器の発振周波数が基準周波数からずれることがあった。この場合、集積回路チップ側で容量を調整することにより、圧電発振器の発振周波数を調整していた。しかし前記容量を集積回路チップに設けられた容量アレイ（複数のコンデンサ）で調整する場合、集積回路チップの大きさに制限があるため集積回路チップに搭載されるコンデンサの数に限界があり、発振周波数を正確に調整することができない問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、薄型化を可能にする圧電発振器の製造方法および圧電発振器を提供することを目的とする。
また本発明は、薄型化を可能にした圧電発振器を搭載した電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る圧電発振器の製造方法は、一方側に折曲げされて形成され、接続端子を備えた接続用リードと、他方側に折曲げされて形成され、実装基板に接合する実装端子を備えた実装用リードとを有する積層リードフレームを形成する工程と、前記積層リードフレームに電子部品を実装し、前記積層リードフレームと前記電子部品とを電気的に接続する工程と、前記接続端子と前記実装端子との表面を露出させて前記積層リードフレームと前記電子部品とをモールド封止する工程と、前記接続端子に導電材を介して圧電振動片を実装する工程と、前記圧電振動片を蓋体で覆って気密封止する工程と、を有することを特徴としている。この場合前記圧電振動片を実装する工程は、前記圧電振動片の発振周波数を調整する工程を含む構成にできる。

これにより薄型化された圧電発振器を製造することができる。また蓋体をモールドパッケージに接合する工程の後に、前記電子部品に設けられたコンデンサの容量または可変容量ダイオードに供給される電圧を変えて、圧電発振器の周波数を調整する工程を設けてもよい。この場合圧電発振器の周波数調整は、圧電振動片をモールドパッケージに実装した後と、モールドパッケージに蓋体を接合した後の２段階の調整方法なので、所望の周波数に正確に調整することができる。また圧電振動片をモールドパッケージに実装した後に、圧電振動片の電極厚さを調整することにより所望の周波数にある程度追い込んでおけば、電子部品側で周波数調整をするときの周波数調整量が少なくて済む。したがって電子部品側における周波数調整の負担が軽減することができる。

また本発明に係る圧電発振器は、リードフレームから形成された複数のリードを有する圧電発振器であって、前記複数のリードに形成され相互に離間した端子が、パッケージの上下方向に複数段に配置され、前記端子として少なくとも圧電振動片が実装された接続端子を有していることを特徴としている。これにより圧電振動片はパッケージに収容されていないので、圧電発振器の薄型化が可能になる。また端子をパッケージの上下方向に複数段に配置したことにより、端子を平面的に配列する必要がなく、平面サイズを小さくすることができ、圧電発振器の小型化が可能となる。

また前記端子として、少なくとも前記接続端子と、実装基板との実装端子とを有し、前記リードフレームに実装した電子部品と、前記接続端子に前記圧電振動片を実装するための接続面と、前記実装端子の実装面とを露出させつつ前記リードフレームと前記電子部品とを封止したモールドパッケージと、前記圧電振動片を気密するために前記モールドパッケージと接合した蓋体と、を備えたことを特徴としている。これによりモールドパッケージに電子部品を搭載することができる。そしてモールドパッケージに電子部品を搭載しても、圧電発振器の薄型化および小型化が可能になる。

また前記リードフレームは、少なくとも２枚の積層されたリードフレームであり、かつ一方の前記リードフレームに接続用リードが形成され、他方の前記リードフレームに実装用リードが形成され、前記接続用リードと前記実装用リードとのいずれか一方が積層面と反対側に折曲げしてあることを特徴としている。接続端子と実装端子とが上下に重ねて配置されているので、パッケージと圧電振動片とを重ねて配置することができる。したがって圧電発振器をさらに薄型化できる。

接続用リードを一方側に立ち上げて、圧電振動片との接続端子とする上側リードフレームと、実装用リードを一方側に立ち上げて、実装基板との実装端子とする下側リードフレームとを積層した積層リードフレームと、前記積層リードフレームに実装した電子部品と、前記接続端子の接続面と、前記実装端子の実装面とを露出させつつ前記積層リードフレームと前記電子部品とを封止したモールドパッケージと、前記接続端子の接続面に実装される圧電振動片と、前記圧電振動片を覆って前記モールドパッケージに気密に接合した蓋体と、を備えたことを特徴としている。これにより電子部品を備えたモールドパッケージ上に圧電振動片を実装できるので、圧電発振器を小型化することができる。

また前記モールドパッケージは、前記接続端子を露出させた面に耐湿材を塗布してあることを特徴としている。これにより圧電振動片が封止されている空間に、パッケージを介して湿気が入ることがないので、圧電振動片を気密封止することができる。そして圧電発振器の発振周波数が変化することがないので、所望の周波数を得ることができる。

また前記モールドパッケージの前記接続端子が設けられた側にて、前記モールドパッケージのモールド材または圧電振動片の実装に用いられていない接続端子により前記圧電振動片側へ突出する凸部を形成し、この凸部を前記圧電振動片の支持手段としたことを特徴としている。これにより落下等のために圧電発振器に衝撃が加わっても、圧電振動片が支持手段により支えられているので大きく振られることはなく、圧電振動片にワレやカケ等が発生することがない。したがって高信頼性の圧電発振器を得ることができる。

また前記接続端子は、露出した接続面に凹部を形成したことを特徴としている。これにより接続端子上に導電性接着剤等の導通材を用いて圧電振動片を実装するばかりでなく、金属ボール等の導通材を用いて圧電振動片を接続端子に実装することができる。

また前記実装端子は、露出した実装面に凹部または凸部を形成したことを特徴としている。これにより実装端子と実装基板とを接合する接合材と、実装端子の実装面との接触面積を大きくすることができ、接合強度を高めることができる。
また本発明に係る電子機器は、上述した圧電発振器を搭載したことを特徴としている。これにより上述した特徴を有する圧電発振器を電子機器に搭載することができる。

以下に、本発明に係る圧電発振器の製造方法、圧電発振器および電子機器の好ましい実施の形態について説明する。なお、以下に記載するのは本発明の実施形態の一態様にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。図１に本実施の形態に係る圧電発振器を分解した斜視図を示す。図２に、図１のＡ−Ａ線における断面図を示す。なお図１はモールドパッケージと蓋体とを省略した形態で記載している。本実施の形態に係る圧電発振器１０は、接続用リード１２を一方側に立ち上げて圧電振動片１４との接続端子１６とする上側リードフレーム１８と、実装用リード２０を一方側に立ち上げて実装基板（不図示）との実装端子２２とする下側リードフレーム２４とを積層した積層リードフレームを備えた構成である。さらに前記積層リードフレームに実装した電子部品と、前記接続端子１６の接続面と前記実装端子２２の実装面とを露出させつつ前記積層リードフレームと前記電子部品とを封止したモールドパッケージ２６と、前記接続端子１６の接続面に実装される圧電振動片１４と、前記圧電振動片１４を覆って前記モールドパッケージ２６に気密に接合した蓋体２８とを備えた構成である。なお前記電子部品は圧電振動片１４を発振させるための回路であり、ＩＣチップ３０化されている。また電子部品として抵抗やコンデンサ等を実装してもよい。

図３にリードフレームの平面図を示す。なお図３（ａ）は上側リードフレーム１８の平面図であり、図３（ｂ）は下側リードフレーム２４の平面図である。本実施の形態に係る圧電発振器１０は、２枚のリードフレームを重ね合わせて積層リードフレームを形成している。各リードフレームは導電性を有する金属シートに井桁状の枠部３２（３２ａ，３２ｂ）を設けるとともに、各枠部３２の内側に同一のパターンを形成したものである。図３（ａ）に示す上側リードフレーム１８は、枠部３２ａの内側の四隅に圧電振動片１４との接続用リード１２を形成している。なお圧電振動片１４には２つの接続電極３４が形成されているので、上側リードフレーム１８には少なくとも２つの接続用リード１２を形成すればよい。接続用リード１２を２つ設けた場合、圧電振動片１４の実装に寄与しない接続リードが設けられていない分だけ、ＩＣチップ３０の実装面積を大きくすることができる。したがってＩＣチップ３０の外形を大きくすることができ、この大きくできる部分に出力信号の分周機能等の機能を追加することができる。

また枠部３２ａの長辺方向における各接続用リード１２の内側端部には、ワイヤボンディング用のパッド３６が形成されている。なおパッド３６を枠部３２ａと同一面に支持するために、パッド３６が枠部３２ａの長辺に接続されている。これにより接続用リード１２が枠部３２ａに固定される。一方、枠部３２ａの長辺方向におけるパッド３６の外側に傾斜部３８が形成され、この傾斜部３８の外側に接続端子１６が形成されている。そしてパッド３６から傾斜部３８を立ち上げ形成することにより、上側リードフレーム１８から所定の距離をおいて平行に接続端子１６が配置される。なお所定距離とはＩＣチップ３０にボンディングされたワイヤ４０の最大高さより大きい距離とする。

図３（ｂ）に示す下側リードフレーム２４は、枠部３２ｂの内側の四隅に実装基板との実装用リード２０を形成している。また枠部３２ｂの短辺方向における各実装用リード２０の内側端部にはワイヤボンディング用のパッド４２を形成している。なおパッド４２を枠部３２ｂと同一平面上に支持するために、パッド４２が枠部３２ｂの短辺に接続されている。これにより実装用リード２０が枠部３２ｂに固定される。一方、枠部３２ｂの短辺方向におけるパッド４２の外側に傾斜部４４が形成され、この傾斜部４４の外側に実装端子２２が形成されている。そしてパッド４２からの傾斜部４４を立ち下げることにより、下側リードフレーム２４から所定距離をおいて平行に実装端子２２が配置される。

また下側リードフレーム２４の枠部３２ｂの短辺方向における各実装用リード２０の中間部には、ＩＣチップ３０の特性検査、特性調整および／または圧電振動子と接続端子１６との導通確認をするための調整端子４６が形成されている。なお特性検査とは、モールド成形後におけるＩＣチップ３０の動作チェックや、圧電発振器１０としての特性検査などをいう。また特性調整とは、ＩＣチップ３０に温度補償回路が付加された場合に、圧電発振器１０の温度による周波数変化を補正したり、入力電圧によって周波数を変化させる機能がＩＣチップ３０に付加された場合に、その変化感度を調整したりすることなどをいう。調整端子４６は枠部３２ｂの短辺に接続され、下側リードフレーム２４と同一平面状に支持される。なお下側リードフレーム２４から下側に所定距離をおいて実装端子２２を配置するので、調整端子４６が実装基板の電極と短絡することはない。

さらに下側リードフレーム２４における枠部３２ｂの中央部には、ダイパッド４８が形成されている。ダイパッド４８は枠部３２ｂの長辺に接続し、下側リードフレーム２４と同一平面上に支持されている。なお調整端子４６およびダイパッド４８は上側リードフレーム１８に形成されてもよい。また接続端子１６、実装端子２２、調整端子４６およびダイパッド４８が各枠部３２ａ，３２ｂに接続される位置は、長辺または短辺に限定されるものではない。例えば調整端子４６の数が多い場合には、調整端子４６は長辺側に接続され、ダイパッド４８は短辺側に接続される。

そして上側リードフレーム１８と下側リードフレーム２４とを重ね合わせて、積層リードフレームが形成される。上側リードフレーム１８と下側リードフレーム２４とは、それぞれの枠部３２にスポット溶接等を施すことによって固着される。なお枠部３２の内側では、上側リードフレーム１８および下側リードフレーム２４が接触しないように、各リードフレームの各リードが形成される。これにより積層リードフレームは相互に離間した端子が上下方向に２段に形成される。すなわち積層リードフレームは接続端子１６と実装端子２２とが平面視において同じ位置に重なった状態で配置される。なお上側リードフレーム１８および下側リードフレーム２４の材料は、例えば鉄合金や銅合金等が用いられている。

この下側リードフレーム２４に設けられたダイパッド４８の上面に、接着材を介してＩＣチップ３０が搭載される。なおＩＣチップ３０には、実施形態に応じて温度補償回路や電圧制御回路を付加することもできる。このＩＣチップ３０の上面には複数の端子が設けられており、この各端子と積層リードフレームの各端子とが電気的に接続されている。具体的には、接続端子１６のパッド、実装端子２２のパッドおよび調整端子４６と、ＩＣチップ３０上面の前記各端子とが、ワイヤボンディングにより接続されている。なお接続用リード１２に切欠き５０を設けてＬ字形状としたので、実装端子２２のパッドが上方に露出し、このパッドにワイヤボンディングを施すことが可能となる。なおＩＣチップ３０はフリップチップボンディングを施して積層リードフレーム上に搭載することもできる。すなわち積層リードフレームは、下側リードフレーム２４にダイパッド４８を設けず、接続端子１６のパッド、実装端子２２のパッドおよび調整端子４６を中央部に延設するとともに同一平面上に形成した構成とする。そしてＩＣチップ３０の各端子を下側に向け、この各端子と接続端子１６のパッド、実装端子２２のパッドおよび調整端子４６とをフリップチップボンディングにより接続すればよい。またＩＣチップ３０をダイパッド４８の下面に設けることもできる。さらにＩＣチップ３０をダイパッド４８の上面または下面のいずれか一方の面に実装し、他方の面にチップコンデンサ等の電子部品を実装してもよい。

次に、積層リードフレームおよびＩＣチップ３０がモールドパッケージ２６の内部にモールド封止される。具体的には、ＩＣチップ３０を搭載した積層リードフレームを樹脂成型金型内に配置して、この金型内にエポキシ系等の熱硬化性樹脂を射出成型することによりモールドパッケージ２６を形成する。モールドパッケージ２６は各リードフレームの枠部３２の内側に形成される。このとき導電材５４を介して圧電振動片１４の接続電極３４が接続される接続端子１６の接続面と、接合材を介して実装基板の電極パターン上に接続される実装端子２２の実装面とがモールドパッケージ２６の表面に露出している。接続端子１６の接続面および実装端子２２の実装面をモールドパッケージ２６表面に露出させるには、樹脂成型金型の上面および下面に面接触させた状態で樹脂を射出成型すればよい。ところで樹脂の射出圧力によって接続端子１６の接続面および実装端子２２の実装面と樹脂成型金型との間に樹脂が入り込み、前記接続面および前記実装面に樹脂が付着してしまう場合がある。この場合は、研磨剤入りの液体を前記接続面および前記実装面に向けて吹き付けて、付着した樹脂を除去すればよい。また前記接続面および前記実装面に向けてレーザ光を照射して除去してもよく、薬品を塗布して除去してもよい。

なお実装端子２２の側面をモールドパッケージ２６表面に露出させてもよい。そして接合材を介して圧電発振器１０が実装基板に搭載される場合、実装端子２２の実装面からはみ出した接合材が、実装端子２２の側面に沿ってせり上がり、実装基板の電極パターンから実装端子２２の側面にかけてフィレットが形成される。これにより実装基板の電極パターンと圧電発振器１０の実装端子２２との接続を、外観から容易に確認することができる。

そして耐湿材料がモールドパッケージ２６の圧電振動片１４を実装する側の表面に塗布されて、モールドパッケージ２６の表面がコーティング５２される。このとき接続端子１６の接続面において、前記接続面の周縁部にはコーティング５２が施され、前記接続面の中央部にはコーティング５２が施されていない。このようにコーティング５２することにより、モールドパッケージ２６の圧電振動片１４側の表面に湿気が通過する箇所がなくなる。また耐湿材料はモールドパッケージ２６のモールド材に比べて耐湿性に優れた材料を用いればよく、例えばガラスや、モールド材がエポキシ系樹脂ならばポリイミド系樹脂等が用いられる。なおガラスを用いると、圧電振動片１４を完全に気密封止することが可能となる。

そして接続端子１６の接続面および実装端子２２の実装面には、前記接続面への導電材５４および前記実装面への前記接合材の密着性を向上させるためのメッキが施される。このメッキは、例えば前記接続面および前記実装面上にニッケルメッキと金メッキとを施してもよく、前記接続面および前記実装面上に半田メッキを施してもよい。この実施の形態では、コーティング５２が前記接続面の周縁部と重なっているので、前記接続面にメッキを施す部分は中央部のみとなる。したがって本実施の形態では、前記接続面の全面にメッキを施す場合に比べてメッキを施す面積が狭いので、製造コストを低く抑えることが可能となる。これは高価な金を用いる場合に、特に顕著な効果となる。なお他の実施の形態として、前記接続面および前記実装面にメッキを施した後にモールドパッケージ２６に耐湿材料をコーティング５２してもよい。この場合、メッキの表面に凹凸をつけておき、メッキの表面とコーティング５２の材料との密着性を向上させるようにしてもよい。

この後、接続端子１６の接続面上に導電材５４を介して圧電振動片１４が電気的および機械的に接続される。図２では圧電振動片１４は片持ち状に実装されているが、両持ち状に実装されてもよい。圧電振動片１４には、厚みすべり振動を生じるＡＴカット等の圧電振動片を用いればよい。また圧電振動片１４のかわりに音叉型圧電振動片または弾性表面波（ＳＡＷ）共振片を用いることもできる。なお図１では、圧電振動片１４を用いた形態で記載している。圧電振動片は圧電材料からなる圧電基板５６の両面に励振電極５８が形成され、圧電基板５６の角部に各励振電極５８と導通する接続電極３４が形成されたものである。また音叉型圧電振動片は基部から複数の振動腕が突出して形成され、各振動腕に励振電極が形成され、基部に励振電極と接続する接続電極が形成されたものである。さらにＳＡＷ共振片は圧電基板の上面にすだれ状電極（ＩＤＴ）が形成され、ＩＤＴと接続する接続電極が形成されたものである。なおＳＡＷ共振片の接続電極を圧電基板の下面に設け、圧電基板の側面を介して接続電極とＩＤＴとを接続させれば、ＳＡＷ共振片に弾性表面波が伝搬する面を上方に向けて、ＳＡＷ共振片を接続端子１６上に実装可能となる。これにより圧電振動片１４の周波数調整時において、ＩＤＴをプラズマやイオン等に曝し易くなる。また導電材５４には導電性接着剤や半田等の樹脂系や金属系のものが用いられる。

接続端子１６上に圧電振動片１４を実装した後には、各リードフレーム１８，２４の枠部３２と各リードとの接続部が切断される。その切断位置はモールドパッケージ２６の表面付近とするのが好ましいが、ＩＣチップ３０の調整端子４６はモールドパッケージ２６から突出させて切断される。

次に、圧電発振器１０の周波数調整が行われる。圧電発振器１０の周波数調整は、まず圧電振動片１４の電極を削り、または電極に金属を成膜することにより行われる。ここで圧電振動片１４の前記電極は励振電極のことをいい、励振電極を削りまたは電極に金属を成膜することにより周波数調整される。また圧電振動片１４のかわりに音叉型圧電振動片を用いる場合は、前記電極は前記振動椀に設けられた錘のことをいい、この錘を削りまたは電極に金属を成膜することにより周波数調整される。さらに圧電振動片１４のかわりにＳＡＷ共振片を用いる場合は、前記電極はＩＤＴのことをいい、ＩＤＴを削ることにより周波数調整される。

そして圧電振動片１４の電極を削る場合は、この電極にプラズマ、イオンまたはレーザ光等を照射することにより行われる。具体的には、まず圧電振動片１４が実装されたモールドパッケージ２６を真空容器内に納置して、圧電振動片１４を励振させる。そして励振させたときの発振周波数を計測しつつ、真空容器内にエッチングガスを導入してプラズマを生成し、このプラズマに圧電振動片１４の電極を曝して電極をエッチングする。エッチングは所望の発振周波数に近づいたときに終了する。すなわち発振周波数をエッチングによって、ある程度追い込んでおくのである。

またイオンを用いて圧電振動片１４の電極を削る場合は、圧電振動片１４を励振させたときの発振周波数を計測しつつ、真空容器に設けられたイオンガンからイオンを圧電振動片１４に照射し、圧電振動片１４の電極をエッチングすればよい。さらにレーザ光を用いて圧電振動片１４の電極を削る場合は、圧電振動片１４を励振させたときの発振周波数を計測しつつ、圧電振動片１４の電極にレーザ光を照射して、電極を削ればよい。なお圧電振動片１４およびＳＡＷ共振片はプラズマまたはイオンを用いて電極を削るのが好ましく、音叉型圧電振動片１４はレーザ光を用いて電極を削るのが好ましい。

また圧電振動片１４の電極に金属を成膜して周波数調整する場合は、まず電極のみが露出するように圧電振動片１４の上面にマスクを設け、圧電振動片１４が実装されたモールドパッケージ２６を蒸着等の成膜装置内に納置する。そして圧電振動片１４を励振させて、圧電振動片１４の発振周波数を計測しつつ、金属を電極上に成膜する。金属の成膜は所望の発振周波数に近づいたときに終了する。すなわち発振周波数を金属の成膜によって、ある程度追い込んでおくのである。なお成膜される金属の材料は、密着性の向上のため、圧電振動片１４の電極材料と同じものが好ましい。

この周波数調整後に、圧電振動片１４を気密封止する蓋体２８がモールドパッケージ２６に接合される。具体的には、蓋体２８は金属、ガラス、または樹脂等からなる平面基板である。そして圧電振動片１４が実装されたモールドパッケージ２６とリッドとを気密容器内に納置して、気密容器内を真空にし、または窒素等の不活性ガスで充満させる。この後、蓋体２８が圧電振動片１４側のモールドパッケージ２６周縁に設けられた立ち上げ部６０の上面にロウ材６１を介して接合され、圧電振動片１４が気密封止される。ロウ材６１は、例えば低融点ガラスや樹脂等であればよい。また蓋体２８に樹脂を用いる場合、蓋体２８の圧電振動片１４側に向く面に耐湿用のコーティングを施してもよい。このコーティングに用いられる耐湿材料は、金属系あるいはモールドパッケージ２６表面にコーティング５２される耐湿材料と同じものを用いればよい。

次に、圧電発振器１０の発振周波数がもう一度調整される。蓋体２８を封止する前工程において、圧電振動片１４の電極厚みを調整して発振周波数をある程度追い込んでおいたので、本工程において圧電発振器１０の発振周波数を所望の周波数に調整するのである。この調整は、モールドパッケージ２６の外部に露出している調整端子４６にプローブを接触させ、ＩＣチップ３０への書き込みを行うことによって周波数調整が行われる。図４に周波数調整を行う回路の説明図を示す。図４（ａ）は容量アレイの説明図であり、図４（ｂ）は可変容量ダイオードを用いた回路の説明図である。なお図４（ａ）では、コンデンサを３つ用いた形態で記載しているが、コンデンサの数は３つに限定されることはない。図４（ａ）に示す容量アレイ６２を用いて周波数調整する場合、容量アレイ６２はＩＣチップ３０内に設けられており、容量の異なる複数のコンデンサ６４が並列に接続され、これらのコンデンサ６４にそれぞれスイッチ６６が接続されたものである。そしてＩＣチップ３０への書き込みにより、スイッチ６６をＯＮ／ＯＦＦさせて負荷容量を調整して、圧電発振器１０の発振周波数を所望の周波数に調整するのである。また図４（ｂ）に示す可変容量ダイオード６８を用いた回路で周波数調整する場合、この回路はＩＣチップ３０内に設けられており、可変容量ダイオード６８に供給される電圧に対応して容量が調整されて、圧電発振器１０の発振周波数を所望の周波数に調整するのである。周波数調整後の調整端子４６は、モールドパッケージ２６の表面付近で切り落とされてもよく、折り曲げられてそのまま製品化されてもよい。

なお圧電振動片１４として音叉型圧電振動片を用いるとともに、ガラス製の蓋体２８を用いた場合は、蓋体２８を接合して音叉型圧電振動片を気密封止した後に、蓋体２８を介して前記振動腕に設けられた前記電極（錘）にレーザ光を照射し、圧電発振器１０を所望の発振周波数に調整してもよい。また圧電発振器１０の所望の発振周波数に調整される直前まで音叉型圧電振動片の前記電極にレーザ光を照射し、この後ＩＣチップ３０への書き込みを行うことによって、圧電発振器１０を所望の発振周波数に調整してもよい。

また実施形態によっては、圧電振動片１４をモールドパッケージ２６に実装した後の周波数調整において所望の周波数に合わせておき、蓋体２８をモールドパッケージ２６に接合した後の周波数調整を行わなくてよい。

このように圧電発振器１０は、リードフレーム上に導電材５４を介して圧電振動片１４を実装したことにより、パッケージベースを構成するセラミックの厚さ分を薄型化することができる。なお圧電振動片１４をパッケージに収容した従来技術に係る圧電発振器の厚さは１．０〜１．２ｍｍであり、パッケージベースの底板（セラミック）の厚さは０．１５〜０．２ｍｍである。したがって本実施の形態に係る圧電発振器１０の厚さは、従来技術に係る圧電発振器に比べて少なくとも０．１５〜０．２ｍｍ薄型化することができる。そして圧電発振器１０が薄型化されたことにより、圧電振動片１４とＩＣチップ３０との距離が短くなるので、圧電振動片１４とＩＣチップ３０との温度差を小さくすることができる。これにより圧電発振器１０を温度補償型としたときに、温度による周波数変化の補正を正確におこなうことができ、周波数偏差の小さい周波数温度特性を得ることができる。

また圧電発振器１０の周波数調整は、圧電振動片１４をモールドパッケージ２６に実装した状態で、圧電振動片１４に設けられた電極の厚さを調整して行うことができる。そして圧電発振器１０の周波数調整は、ＩＣチップ３０側において負荷容量を調整して、または可変容量ダイオード６８に供給される電圧を調整して行うことができる。すなわち圧電発振器１０の周波数調整は、圧電振動片１４の電極厚みを調整した後に、ＩＣチップ３０側において負荷容量または電圧を調整する２段階の調整方法なので、ＩＣチップ３０側に搭載される容量アレイ６２に容量の小さいコンデンサ６４を設けることができる。したがって圧電発振器１０の発振周波数を細かく調整することができるので、所望の発振周波数を得ることができる。

ところでＩＣチップ３０の大きさに制限があるので、このＩＣチップ３０に搭載される容量アレイ６２のコンデンサ６４の数も制限される。このため圧電発振器の周波数調整がＩＣチップ側のみで行なわれる１段階の調整方法の場合、容量アレイには周波数を大きく調整するコンデンサと細かく調整するコンデンサとが必要になるが、コンデンサの数が制限されているので、周波数調整に必要な数のコンデンサの全てを容量アレイに搭載することはできない。したがって圧電発振器の発振周波数を所望の周波数に調整することができない。また圧電発振器の周波数調整が圧電振動片の電極厚みのみ調整される１段階の調整方法の場合、蓋体を接合するときに発生するガス等の影響により、圧電発振器の発振周波数がずれてしまう虞がある。さらに蓋体が接合された後は、圧電振動片やＳＡＷ共振片の前記電極をプラズマやイオンに曝すことができないので、圧電発振器の周波数調整ができない。この点、本実施の形態に係る圧電発振器１０は２段階の周波数調整方法なので、圧電発振器１０の発振周波数を所望の周波数に正確に合わせることができる。またＩＣチップ３０に搭載される容量アレイ６２のコンデンサ６４の数を減らすことも可能になるのでＩＣチップ３０を小型化することができ、圧電発振器１０も小型化することができる。

図５に接続端子１６のモールド封止の説明図を示す。上述した実施の形態では、接続端子１６の接続面がモールドパッケージ２６の表面に露出した形態で説明したが、他の実施形態を用いることもできる。すなわち図５（ａ）に示すように、接続端子１６をモールドパッケージ２６内に設け、接続端子１６の接続面における中央部を露出させることもでき、図５（ｂ）に示すように、接続端子１６の接続面となるリードをモールドパッケージ２６の外部に設けることもできる。

図６に圧電振動片１４が接続端子１６に支持される箇所の説明図を示す。上述した実施の形態では、導電材５４として樹脂系や金属系を用いた形態で説明したが、他の実施形態として半田等の金属ボール７０を用いることもできる。この場合、接続端子１６を金属ボール７０の形状に合わせて凹部７２を設けておく。そして圧電振動片１４に金属ボール７０をつけた後に、金属ボール７０が凹部７２に収まるように圧電振動片１４を接続端子１６上に載せ、接続端子１６をかしめるように凹部７２を変形して、圧電振動片１４を接続端子１６上に実装すればよい。また他の実施形態として、導電材５４として金属バンプを用い、圧電振動片１４をフリップチップボンディングにより接続端子１６に実装してもよい。

図７に支持手段の説明図を示す。圧電振動片１４を片持ち状に実装した場合、圧電振動片１４が支持されている側と反対側に支持手段７４を設けることができる。この支持手段７４はモールドパッケージ２６の表面に設けられた圧電振動片１４を支える凸部であり、圧電振動片１４の実装に寄与していない接続端子１６を凸状に変形させ、またはモールドパッケージ２６のモールド材により凸部を形成すればよい。支持手段７４が設けられた接続端子１６は、例えば図７（ａ）に示すように接続端子１６の接続面がモールドパッケージ２６の表面に露出されるように設けられ、また図７（ｂ）に示すように接続端子１６がモールドパッケージ２６内に設けられて、支持手段７４がモールドパッケージ２６から突出されるように設けられ、さらに図７（ｃ）に示すように接続端子１６がモールドパッケージ２６の外部に設けられるようにすればよい。またモールド材により支持手段７４を形成する場合は、金型に支持手段７４を形成する凹部を設けておけばよく、例えば図７（ｄ）に示すように接続端子１６の近傍に支持手段７４が設けられ、また図７（ｅ）に示すように接続端子１６をモールドパッケージ２６の内部に設けて、接続端子１６の上方において支持手段７４を設けるようにすればよい。さらに耐湿用のコーティング５２により凸部を形成して、支持手段７４を形成してもよい。なお圧電振動片１４の実装に寄与しない接続端子１６の接続面をモールド材や耐湿用のコーティング５２で被っても何ら問題はない。

図８に実装用リード２０の説明図を示す。上述した実施の形態では、実装端子２２の実装面を平面としているが、他の実施の形態として実装面に凹部７６または凸部７８を設けることができる。図８（ａ）に示すように実装面に凹部７６が設けることができ、また図８（ｂ）に示すように実装面に凸部７８を設けることができる。このような凹部７６または凸部７８は実装用リード２０をプレス加工することにより容易に形成することができる。そして圧電発振器１０を実装基板に搭載したときに、実装面に凹部７６が設けられた場合は、実装面と接合材との接触面積が大きくなるとともに、凹部７６に接合材が入り込むので、接合材との接合強度を高めることができる。また実装面に凸部７８が設けられた場合は、実装面と接合材との接触面積が大きくなるとともに、凸部７８のアンカー効果により、実装基板との接合強度を高めることができる。

図９に他の実施形態に係る圧電発振器の断面図を示す。上述した実施の形態では、モールドパッケージ２６における圧電振動片１４側には、モールドパッケージ２６の周縁に立ち上げ部６０が設けられているが、他の実施形態として立ち上げ部６０を設けない構成にできる。この場合、蓋体７９は、金属、ガラス、または樹脂等からなる平面基板の周縁を立ち上げ形成した枡形とすればよい。そしてモールドパッケージ２６と蓋体７９とをロウ材６１で接合すればよい。

また上述した実施の形態では、接続用リード１２と実装用リード２０とを両方とも折り曲げて形成した形態であるが、一方のリードのみを折り曲げて圧電発振器を形成してもよい。図１０に一方のリードのみを折り曲げた積層リードフレームの説明図を示す。図１０（ａ）は接続用リードが折り曲げられた形態を示し、図１０（ｂ）は実装用リードが折り曲げられた形態を示す。図１０（ａ）に示すように接続用リード１２のみが折り曲げられた場合、接続用リード１２は上側リードフレームから上側に折り曲げられて形成され、実装用リード２０ａは下側リードフレームと同一面内にある平板状の実装端子２２からなり、傾斜部が設けられていない。前記下側リードフレームに設けられたダイパッド４８の上面にＩＣチップ３０が実装され、ワイヤ４０を介してＩＣチップ３０と、接続端子１６、実装端子２２および調整端子とが電気的に接続されている。そして接続用リードの折り曲げは、ＩＣチップ３０と、接続端子１６、実装端子２２および調整端子とを電気的に接続するワイヤ４０の最高高さよりも高く形成されている。なおダイパッドを上側リードフレームに形成し、このダイパッドの上面にＩＣチップを実装してもよい。

また図１０（ｂ）に示すように実装用リード２０のみが折り曲げられた場合、実装用リード２０は下側リードフレームから下側に折り曲げられて形成されている。また接続用リード１２ａは上側リードフレームと同一面内にある平面状の接続端子１６からなり、傾斜部が設けられていない。前記下側リードフレームに設けられたダイパッド４８の下面にＩＣチップ３０が実装され、ワイヤ４０を介してＩＣチップ３０と、接続端子１６、実装端子２２および調整端子とが電気的に接続されている。そして実装用リードの折り曲げは、ＩＣチップ３０と、接続端子１６、実装端子２２および調整端子とを電気的に接続するワイヤ４０の最高高さよりも高く形成されている。なおダイパッドを上側リードフレームに形成し、このダイパッドの下面にＩＣチップを実装してもよい。
このように接続用リード１２または実装用リード２０のいずれかを折り曲げて形成することにより、積層リードフレームの上下方向の寸法を小さくすることができ、圧電発振器を薄型化することができる。

また上述した実施の形態では、接続用リード１２と実装用リード２０との少なくとも一方は折り曲げられて形成されているが、ハーフエッチングを用いて形成されてもよい。すなわち上側リードフレームや下側リードフレームを厚く形成しておき、これらのリードフレームをエッチングにより厚みをかえることで、接続用リード１２や実装用リード２０を形成してもよい。また上側リードフレームや下側リードフレームを圧延することによりリードの厚みをかえて、接続用リード１２や実装用リード２０を形成してもよい。

次に、上述した圧電発振器を電子機器に搭載した一例について説明する。図１１にディジタル式携帯電話の概略構成図を示す。ディジタル式携帯電話８０は、送受信信号の送信部８２および受信部８４等を有し、この送信部８２および受信部８４に、これらを制御する中央演算装置（ＣＰＵ）８６が接続されている。またＣＰＵ８６は、送受信信号の変調および復調の他に表示部や情報入力のための操作キー等からなる情報の入出力部８８や、ＲＡＭ，ＲＯＭ等からなるメモリ９０の制御を行っている。このためＣＰＵ８６には圧電デバイス９２が取付けられ、その出力周波数をＣＰＵ８６に内蔵された所定の分周回路（不図示）等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。またＣＰＵ８６は温度補償型圧電発振器９４と接続され、この温度補償型圧電発振器９４は送信部８２と受信部８４とに接続されている。これによりＣＰＵ８６からの基本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、温度補償型圧電発振器９４により修正されて、送信部８２および受信部８４に与えられるようになっている。

本発明の実施形態に係る圧電発振器が応用されるものとして、例えば温度補償型圧電発振器（ＴＣＸＯ）がある。このＴＣＸＯは、周囲の温度変化による周波数変動を小さくした圧電発振器であって、受信部８４や送信部８２の周波数基準源として広く利用されている。このＴＣＸＯは、近年の携帯電話８０装置の小型化に伴い、小型化への要求が高くなっており、本発明の実施形態に係る圧電発振器の小型化は極めて有用である。また、本発明の実施形態に係る圧電発振器は、例えばＣＰＵ８６を含む携帯電話８０装置に日付時刻情報を供給するリアルタイムクロックにも応用することができる。

本発明の実施形態に係る圧電発振器は、上記のディジタル式携帯電話装置に限らず、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ［Ｄａｔａ］ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ：携帯情報端末）等の、圧電発振器により制御用のクロック信号を得る電子機器に適用することができる。このように、上述した実施形態に係る圧電発振器を電子機器に利用することにより、より小型で信頼性の高い電子機器を実現することができる。

本実施の形態に係る圧電発振器を分解した斜視図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 リードフレームの平面図である。 周波数調整を行う回路の説明図である。 接続電極のモールド封止の説明図である。 圧電振動片が接続電極に支持される箇所の説明図である。 支持手段の説明図である。 実装用リードの説明図である。 他の実施形態に係る圧電発振器の断面図である。 一方のリードのみを折り曲げた積層リードフレームの説明図である。 ディジタル式携帯電話の概略構成図である。 従来技術に係る圧電発振器の断面図である。

符号の説明

１０………圧電発振器、１４………圧電振動片、１６………接続端子、１８………上側リードフレーム、２２………実装端子、２４………下側リードフレーム、２６………モールドパッケージ、２８………蓋体、３０………ＩＣチップ、４８………ダイパッド、８０………ディジタル式携帯電話。

Claims (12)

1. 一方側に折曲げされて形成され、接続端子を備えた接続用リードと、他方側に折曲げされて形成され、実装基板に接合する実装端子を備えた実装用リードとを有する積層リードフレームを形成する工程と、
   前記積層リードフレームに電子部品を実装し、前記積層リードフレームと前記電子部品とを電気的に接続する工程と、
   前記接続端子と前記実装端子との表面を露出させて前記積層リードフレームと前記電子部品とをモールド封止する工程と、
   前記接続端子に導電材を介して圧電振動片を実装する工程と、
   前記圧電振動片を蓋体で覆って気密封止する工程と、
   を有することを特徴とする圧電発振器の製造方法。
2. 前記モールド封止する工程は、モールド材の前記接続端子を露出させた面に耐湿材を塗布する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器の製造方法。
3. 前記圧電振動片を実装する工程は、前記圧電振動片の発振周波数を調整する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器の製造方法。
4. リードフレームから形成された複数のリードを有する圧電発振器であって、前記複数のリードに形成され相互に離間した端子が、パッケージの上下方向に複数段に配置され、前記端子として少なくとも圧電振動片が実装された接続端子を有していることを特徴とする圧電発振器。
5. 前記端子として、少なくとも前記接続端子と、実装基板との実装端子とを有し、
   前記リードフレームに実装した電子部品と、
   前記接続端子に前記圧電振動片を実装するための接続面と、前記実装端子の実装面とを露出させつつ前記リードフレームと前記電子部品とを封止したモールドパッケージと、
   前記圧電振動片を気密するために前記モールドパッケージと接合した蓋体と、
   を備えたことを特徴とする請求項４に記載の圧電発振器。
6. 前記リードフレームは、少なくとも２枚の積層されたリードフレームであり、
   かつ一方の前記リードフレームに接続用リードが形成され、他方の前記リードフレームに実装用リードが形成され、
   前記接続用リードと前記実装用リードとのいずれか一方が積層面と反対側に折曲げしてあることを特徴とする請求項４または５に記載の圧電発振器。
7. 接続用リードを一方側に立ち上げて、圧電振動片との接続端子とする上側リードフレームと、実装用リードを一方側に立ち上げて、実装基板との実装端子とする下側リードフレームとを積層した積層リードフレームと、
   前記積層リードフレームに実装した電子部品と、
   前記接続端子の接続面と、前記実装端子の実装面とを露出させつつ前記積層リードフレームと前記電子部品とを封止したモールドパッケージと、
   前記接続端子の接続面に実装される圧電振動片と、
   前記圧電振動片を覆って前記モールドパッケージに気密に接合した蓋体と、
   を備えたことを特徴とする圧電発振器。
8. 前記モールドパッケージは、前記接続端子を露出させた面に耐湿材を塗布してあることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の圧電発振器。
9. 前記モールドパッケージの前記接続端子が設けられた側にて、前記モールドパッケージのモールド材または圧電振動片の実装に用いられていない接続端子により前記圧電振動片側へ突出する凸部を形成し、この凸部を前記圧電振動片の支持手段としたことを特徴とする請求項５ないし８のいずれかに記載の圧電発振器。
10. 前記接続端子は、露出した接続面に凹部を形成したことを特徴とする請求項４ないし９のいずれかに記載の圧電発振器。
11. 前記実装端子は、露出した実装面に凹部または凸部を形成したことを特徴とする請求項５ないし１０のいずれかに記載の圧電発振器。
12. 請求項４ないし１１のいずれかに記載の圧電発振器を搭載したことを特徴とする電子機器。
    
    

Images