JP2005341045A - 圧電発振器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 小型化に対応するとともに、ノイズの影響を受け難い優れた振動特性を備えた圧電発振器を提供すること。
【解決手段】 内部に圧電振動片51を収容し、裏面58に圧電振動片と電気的に接続された外部端子部を有する振動子パッケージ50と、発振回路を内蔵し、この発振回路と電気的に接続された複数の端子部を有する半導体素子40とを備えた圧電発振器であって、振動子パッケージは、裏面58にリードフレームのインナーリード部61a,62aが接合され、半導体素子40は、複数の端子部を有する面が振動子パッケージの裏面58に対向するように配置され、半導体素子の複数の端子部42,45は、それぞれバンプ80を介してインナーリード部61a,62aおよび外部端子部と電気的に接続され、少なくとも、振動子パッケージの裏面と半導体素子の複数の端子部を有する面との間が樹脂20でモールドされている。
【選択図】 図2
【解決手段】 内部に圧電振動片51を収容し、裏面58に圧電振動片と電気的に接続された外部端子部を有する振動子パッケージ50と、発振回路を内蔵し、この発振回路と電気的に接続された複数の端子部を有する半導体素子40とを備えた圧電発振器であって、振動子パッケージは、裏面58にリードフレームのインナーリード部61a,62aが接合され、半導体素子40は、複数の端子部を有する面が振動子パッケージの裏面58に対向するように配置され、半導体素子の複数の端子部42,45は、それぞれバンプ80を介してインナーリード部61a,62aおよび外部端子部と電気的に接続され、少なくとも、振動子パッケージの裏面と半導体素子の複数の端子部を有する面との間が樹脂20でモールドされている。
【選択図】 図2
Description
本発明は、圧電振動片を収容した振動子パッケージと、この圧電振動片を発振させる発振回路を内蔵した半導体素子とを備えた圧電発振器に関する。
HDD(ハード・ディスク・ドライブ)、モバイルコンピュータ、あるいはICカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、パッケージ内に圧電発振器が広く使用されている。
図13は、従来の圧電発振器を製造する途中の工程を示す概略斜視図である。
図13において、内部に圧電振動片を収容した振動子パッケージ2の一面2aには、リードフレーム1が固定されている。リードフレーム1は、素子搭載部4を備えており、この素子搭載部4には、ICチップ3が固定されている。ICチップ3の各端子3aは、リードフレーム1が備える複数のインナーリード部5に対して、ボンディングワイヤ6を用いてワイヤボンディングされている(特許文献1参照)。
図13は、従来の圧電発振器を製造する途中の工程を示す概略斜視図である。
図13において、内部に圧電振動片を収容した振動子パッケージ2の一面2aには、リードフレーム1が固定されている。リードフレーム1は、素子搭載部4を備えており、この素子搭載部4には、ICチップ3が固定されている。ICチップ3の各端子3aは、リードフレーム1が備える複数のインナーリード部5に対して、ボンディングワイヤ6を用いてワイヤボンディングされている(特許文献1参照)。
このような構造は、圧電振動片と発振回路とを同一のパッケージ内に収容する際の種々の不都合を回避できる。つまり、樹脂パッケージ内に圧電振動片と発振回路とを同時に収容すると、パッケージ内の接着剤が硬化する際に発生するガスが圧電振動片に付着して、性能低下につながる場合がある。そこで、図13に示すように圧電振動片と発振回路を別々のパッケージに収容して、上述したガスの圧電振動片への付着による性能低下を回避している。また、振動子パッケージ2の裏面に、リードフレーム1を介してICチップ3を縦方向に重ねることで、圧電発振器の幅方向についての小型化を図っている。
ところで、近年、情報機器などの様々な電子機器については小型化がめざましく、それらに用いられる圧電発振器についても、さらなる小型化が要求されている。
ところが、図13のような圧電発振器では、振動子パッケージ2の外部端子(図示せず)等とICチップ3の各端子3aとを電気的に接続するために、ボンディングワイヤ6が用いられている。このため、ボンディングワイヤ6を引き回さなければならない分、圧電発振器はその厚みが大きくならざるを得ず、近年のさらなる小型化の要請に沿うことができない。
また、ICチップ3は、各端子3aを有する面が外側を向くように配置されているため、ノイズを生成し易い。このため、圧電発振器と、圧電発振器に隣接する電子部品(図示せず)とは、互いに生じたノイズによって、互いの動作に影響を及ぼしあってしまう恐れがあり、特に、圧電発振器を実装した電子機器の小型化薄型化が目ざましい昨今においては、圧電発振器と他の電子部品との距離が極めて小さいため、対策が必要とされている。
ところが、図13のような圧電発振器では、振動子パッケージ2の外部端子(図示せず)等とICチップ3の各端子3aとを電気的に接続するために、ボンディングワイヤ6が用いられている。このため、ボンディングワイヤ6を引き回さなければならない分、圧電発振器はその厚みが大きくならざるを得ず、近年のさらなる小型化の要請に沿うことができない。
また、ICチップ3は、各端子3aを有する面が外側を向くように配置されているため、ノイズを生成し易い。このため、圧電発振器と、圧電発振器に隣接する電子部品(図示せず)とは、互いに生じたノイズによって、互いの動作に影響を及ぼしあってしまう恐れがあり、特に、圧電発振器を実装した電子機器の小型化薄型化が目ざましい昨今においては、圧電発振器と他の電子部品との距離が極めて小さいため、対策が必要とされている。
本発明は、上述の課題を解決するためのものであり、小型化に対応するとともに、ノイズの影響を受け難い優れた発振特性を備えた圧電発振器を提供することを目的とする。
上述の目的は、第1の発明によれば、内部に圧電振動片を収容し、裏面に前記圧電振動片と電気的に接続された外部端子部を有する振動子パッケージと、発振回路を内蔵し、表面に複数の端子部を有する半導体素子とを備えた圧電発振器であって、前記振動子パッケージは、前記裏面にリードフレームのインナーリード部が接合され、前記半導体素子は、前記複数の端子部を有する面が前記振動子パッケージの前記裏面に対向するように配置され、前記半導体素子の前記複数の端子部は、それぞれバンプを介して前記インナーリード部および前記外部端子部と電気的に接続され、少なくとも、前記振動子パッケージの前記裏面と前記半導体素子の前記複数の端子部を有する面との間が樹脂モールドされている圧電発振器、により達成される。
第1の発明の構成によれば、半導体素子は、複数の端子部を有する面が振動子パッケージの裏面に対向するように配置されて、複数の端子部は、それぞれバンプを介してインナーリード部および外部端子部と電気的に接続されている。
このため、バンプを介して端子部とインナーリード部、及び端子部と外部端子部とを電気的に接続することができ、ボンディングワイヤを引き回す必要がない分、圧電発振器を小型化できる。また、ボンディングワイヤを用いた場合のように、平面視において半導体素子より外側にインナーリード部及び外部端子部を設けなければならないという制約がなくなり、平面視において半導体素子の内側にインナーリード部や外部端子部を設けることが可能になって、平面方向において圧電発振器を小型化することも可能となる。
さらに、複数の端子部を有する面が振動子パッケージの裏面に対向するように配置されているため、複数の端子部は内側に配置されることになり、外部へノイズが漏れることを抑制して、外部の電子機器との間で互いにノイズの影響を受け難くなる。
これにより、本発明の効果として、小型化に対応するとともに、ノイズの影響を受け難い優れた発振特性を備えた圧電発振器を提供することができる。
このため、バンプを介して端子部とインナーリード部、及び端子部と外部端子部とを電気的に接続することができ、ボンディングワイヤを引き回す必要がない分、圧電発振器を小型化できる。また、ボンディングワイヤを用いた場合のように、平面視において半導体素子より外側にインナーリード部及び外部端子部を設けなければならないという制約がなくなり、平面視において半導体素子の内側にインナーリード部や外部端子部を設けることが可能になって、平面方向において圧電発振器を小型化することも可能となる。
さらに、複数の端子部を有する面が振動子パッケージの裏面に対向するように配置されているため、複数の端子部は内側に配置されることになり、外部へノイズが漏れることを抑制して、外部の電子機器との間で互いにノイズの影響を受け難くなる。
これにより、本発明の効果として、小型化に対応するとともに、ノイズの影響を受け難い優れた発振特性を備えた圧電発振器を提供することができる。
第2の発明は、第1の発明の構成において、前記振動子パッケージの前記裏面には、前記インナーリード部と接続された電極パターンが形成されており、この電極パターンは、前記インナーリード部が接続されていない領域に引き回され、この領域に前記半導体素子が配置されるようにして、前記端子部と前記バンプにより接合されていることを特徴とする。
第2の発明の構成によれば、振動子パッケージの裏面には、インナーリード部と接続された電極パターンが形成されており、この電極パターンは半導体素子の端子部とバンプにより接合されているため、インナーリード部と半導体素子を電気的に接続でき、そしてボンディングワイヤを引き回す必要がない分、圧電発振器の小型化を図れる。
また、半導体素子は、インナーリード部が接続されていない領域に配置される。すなわち、半導体素子とインナーリード部は、平面的に重なるように配置されることがなく、インナーリード部の厚み分が振動子パッケージの表面側に突出することがないので、その分全体の厚みを薄く構成することができる。
第2の発明の構成によれば、振動子パッケージの裏面には、インナーリード部と接続された電極パターンが形成されており、この電極パターンは半導体素子の端子部とバンプにより接合されているため、インナーリード部と半導体素子を電気的に接続でき、そしてボンディングワイヤを引き回す必要がない分、圧電発振器の小型化を図れる。
また、半導体素子は、インナーリード部が接続されていない領域に配置される。すなわち、半導体素子とインナーリード部は、平面的に重なるように配置されることがなく、インナーリード部の厚み分が振動子パッケージの表面側に突出することがないので、その分全体の厚みを薄く構成することができる。
第3の発明は、第1の発明の構成において、前記インナーリード部は、前記半導体素子と平面的に重なるように前記振動子パッケージの前記裏面に接合され、前記半導体素子の前記端子部と前記バンプで接合されていることを特徴とする。
第3の発明の構成によれば、インナーリード部は、半導体素子と平面的に重なるように振動子パッケージの裏面に接合されている。このため、振動子パッケージの裏面と半導体素子とが平面的に重なる領域で、インナーリード部と裏面との接合強度を確保できる分、振動子パッケージの裏面における半導体素子と平面的に重なる領域以外の領域にインナーリード部を接合しなくてもよい。したがって、振動子パッケージと半導体素子とが平面的に重なる領域以外の領域で、インナーリード部を振動子パッケージに接合しなければならないという制限を受ける必要がない分、振動子パッケージの水平方向のサイズを小さくできる。
第3の発明の構成によれば、インナーリード部は、半導体素子と平面的に重なるように振動子パッケージの裏面に接合されている。このため、振動子パッケージの裏面と半導体素子とが平面的に重なる領域で、インナーリード部と裏面との接合強度を確保できる分、振動子パッケージの裏面における半導体素子と平面的に重なる領域以外の領域にインナーリード部を接合しなくてもよい。したがって、振動子パッケージと半導体素子とが平面的に重なる領域以外の領域で、インナーリード部を振動子パッケージに接合しなければならないという制限を受ける必要がない分、振動子パッケージの水平方向のサイズを小さくできる。
第4の発明は、第3の発明の構成において、前記半導体素子の前記端子部と前記振動子パッケージの前記外部端子部とを接合する前記バンプは、複数のバンプが重ねられて形成されていることを特徴とする。
第4の発明の構成によれば、半導体素子の端子部と振動子パッケージの外部端子部とを接合するバンプは、複数のバンプが重ねられて形成されているため、振動子パッケージと半導体素子との距離が一つのバンプで接合できないほど離れていても、振動子パッケージと半導体素子とを確実にバンプ接合できる。すなわち、第3の発明の構成によると、インナーリード部は、半導体素子と平面的に重なるように振動子パッケージの裏面に接合され、半導体素子の端子部とバンプで接合されているため、半導体素子と振動子パッケージの裏面とは、例えば接着剤の厚みとインナーリード部の厚みとバンプの厚みを加えた分だけ距離が離れている。ところが、本第4の発明の構成によれば、振動子パッケージと半導体素子とを複数のバンプを重ねて確実に接合できる。
第4の発明の構成によれば、半導体素子の端子部と振動子パッケージの外部端子部とを接合するバンプは、複数のバンプが重ねられて形成されているため、振動子パッケージと半導体素子との距離が一つのバンプで接合できないほど離れていても、振動子パッケージと半導体素子とを確実にバンプ接合できる。すなわち、第3の発明の構成によると、インナーリード部は、半導体素子と平面的に重なるように振動子パッケージの裏面に接合され、半導体素子の端子部とバンプで接合されているため、半導体素子と振動子パッケージの裏面とは、例えば接着剤の厚みとインナーリード部の厚みとバンプの厚みを加えた分だけ距離が離れている。ところが、本第4の発明の構成によれば、振動子パッケージと半導体素子とを複数のバンプを重ねて確実に接合できる。
第5の発明は、第3の発明の構成において、前記外部端子部の前記バンプが接合される面の少なくとも一部は、前記インナーリード部の前記バンプが接合される面と同じ高さにあることを特徴とする。
第5の発明の構成によれば、外部端子部のバンプが接合される面の少なくとも一部は、インナーリード部のバンプが接合される面と同じ高さにある。したがって、第4の発明のように複数のバンプを重ねなくても、振動子パッケージと半導体素子とを容易に接合できる。
第5の発明の構成によれば、外部端子部のバンプが接合される面の少なくとも一部は、インナーリード部のバンプが接合される面と同じ高さにある。したがって、第4の発明のように複数のバンプを重ねなくても、振動子パッケージと半導体素子とを容易に接合できる。
第6の発明は、第1ないし第5の発明のいずれかの構成において、前記リードフレームにより、実装端子が形成されるとともに、前記発振回路の動作制御及び/又は動作確認をするための制御用端子が形成されていることを特徴とする。
第6の発明の構成によれば、リードフレームにより、実装端子だけではなく、発振回路の動作制御及び/又は動作確認をするための制御用端子が形成されているため、製造する圧電発振器毎の発振特性に対応したデータを発振回路に書き込み、優れた発振特性を備えた圧電発振器を提供することができる。
第6の発明の構成によれば、リードフレームにより、実装端子だけではなく、発振回路の動作制御及び/又は動作確認をするための制御用端子が形成されているため、製造する圧電発振器毎の発振特性に対応したデータを発振回路に書き込み、優れた発振特性を備えた圧電発振器を提供することができる。
図1ないし図3は、本発明の圧電発振器の第1の実施形態を示しており、図1はその概略平面図、図2は図1のA−A線概略断面図、図3は図1のB−B線概略断面図である。尚、図1では、理解の便宜のため樹脂モールド部を透明にして内部の構成を示している。
図において、圧電発振器30は、圧電振動片を収容した振動子パッケージ50と、この振動子パッケージ50の裏面に固定されたリードフレームと、発振回路内蔵の半導体素子であるICチップ40とを備えている。
図において、圧電発振器30は、圧電振動片を収容した振動子パッケージ50と、この振動子パッケージ50の裏面に固定されたリードフレームと、発振回路内蔵の半導体素子であるICチップ40とを備えている。
振動子パッケージ50は、図2及び図3に示すように、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層した後、焼結して形成されている。一部の基板は、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に内部空間S1を有している。
この内部空間S1には、圧電振動片51が収容されている。圧電振動片51は、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を利用して、矩形にカットした所謂ATカット振動片や、音叉型振動片を用いることができる。この圧電振動片51は、その表面に駆動用の電極としての励振電極(図示せず)と、この励振電極に接続され、圧電振動片51の接合端に引き出して形成した、引出し電極(図示せず)とが設けられている。
この内部空間S1には、圧電振動片51が収容されている。圧電振動片51は、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を利用して、矩形にカットした所謂ATカット振動片や、音叉型振動片を用いることができる。この圧電振動片51は、その表面に駆動用の電極としての励振電極(図示せず)と、この励振電極に接続され、圧電振動片51の接合端に引き出して形成した、引出し電極(図示せず)とが設けられている。
また、図2および図3に示すように、振動子パッケージ50は、内部空間S1に露出するようにして、例えばタングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成した電極部56,56が設けられている。この電極部56,56は、後述するようにしてICチップ40と電気的に接続される。また、電極部56,56の表面に、例えば、接合力を発揮する接着剤成分としての合成樹脂剤に銀製の細粒等の導電性の粒子を含有させた導電性接着剤57,57が塗布され、この導電性接着剤57,57に圧電振動片51の基部51aの引出し電極(図示せず)が載置されて、導電性接着剤57,57が硬化することで、圧電振動片51が接合されている。
そして、振動子パッケージ50の裏面58には、図1において左端の幅方向両端に、外部端子部52,55が設けられている。この外部端子部52,55は、圧電振動片51とICチップ40とを電気的に接続するための端子である。すなわち、図1および図3に示すように、電極部56,56が、1/4円の凹部でなるキャスタレーション部47,47を利用して、振動子パッケージ50の裏面58にまで引き回され、外部端子部52,55と接続されている。そして、外部端子部52,55は、後述するICチップ40の端子部41,46とそれぞれ対向するように形成されている。
また、振動子パッケージ50の裏面58には、図1において右端の幅方向両端に、アース端子53及びダミー端子54が設けられている。アース端子53は、図3に示すように、圧電振動片51を内部空間S1内で気密に封止するための蓋体59をアース接地することで、シールド効果を持たせるための端子であって、蓋体59と導通されている。すなわち、蓋体59は、例えば金属系のFe−Ni−Coの合金等の導体金属を用いて形成され、振動子パッケージ50の裏面58に露出して形成したアース端子53と、ロウ材65及び導電部53aを介して接続されている。そして、アース端子53は、図1に示すように、後述するICチップ40の端子部44と対向するように形成されている。
さらに、振動子パッケージ50の裏面58には、電極パターン70,70が形成されている。電極パターン70,70は、後述するリードフレームとICチップ40とを、同一面に平面視で重ならないように配置しても、電気的に接続するための電極である。すなわち、電極パターン70,70は、インナーリード部61a,62aと接続されており、さらに、インナーリード部61a,62aが接続されていない領域に引き回されている。具体的には、図2に示すように、インナーリード部61a,62aに対向する領域70a,70aと、ICチップ40の端子部42,45に対向する領域70b,70bとを結ぶようにして、振動子パッケージ50の長手方向に沿った周縁付近に形成されている。
次に、リードフレームは、リード部61,62,63,64を有する。このリード部61,62,63,64は、樹脂20でモールドされたインナーリード部61a,62a,63a,64aと、これらインナーリード部から外端側が下方に曲折され、先端部が下端で内方に曲折されたアウターリード部61b,62b,63b,64bとを備えており、所謂Jリードを形成している。
そして、リード部のうちインナーリード部61a,62aは、図1及び図2に示すように、それぞれ半田等の金属あるいは導電性の接着剤72が適用されて、領域70a,70aに位置する電極パターン70,70と接合固定され、インナーリード部61aが圧電発振器30の電源端子、インナーリード部62aが圧電発振器30の実装基板(図示せず)への実装強度を確保するためのダミー端子となる。尚、ICチップ40が外部入力電圧によって発振周波数を制御することができる電圧制御型圧電発振機能を内蔵した場合には、外部入力電圧を印加する端子となる。
また、リード部のうちインナーリード部64aは、図1及び図3に示すように、アース端子53と接着剤72を用いて接合固定されて、圧電発振器30のグランド端子となり、インナーリード部63aはダミー端子54と接合固定され、ICチップ40の発振器出力端子と電気的に接続された圧電発振器30の出力端子となる。
そして、リード部のうちインナーリード部61a,62aは、図1及び図2に示すように、それぞれ半田等の金属あるいは導電性の接着剤72が適用されて、領域70a,70aに位置する電極パターン70,70と接合固定され、インナーリード部61aが圧電発振器30の電源端子、インナーリード部62aが圧電発振器30の実装基板(図示せず)への実装強度を確保するためのダミー端子となる。尚、ICチップ40が外部入力電圧によって発振周波数を制御することができる電圧制御型圧電発振機能を内蔵した場合には、外部入力電圧を印加する端子となる。
また、リード部のうちインナーリード部64aは、図1及び図3に示すように、アース端子53と接着剤72を用いて接合固定されて、圧電発振器30のグランド端子となり、インナーリード部63aはダミー端子54と接合固定され、ICチップ40の発振器出力端子と電気的に接続された圧電発振器30の出力端子となる。
次に、半導体素子としてのICチップ40は、内部に、少なくとも圧電振動片51を発振させる集積回路(図示せず)で形成した発振回路を収容し、より好ましくは、圧電振動片51の特性に応じた温度補償用のデータが書き込まれ、温度検出手段としてのサーモセンサ(図示せず)を備えている。
このICチップ40には、複数の端子部が設けられており、図1ないし図3では、6つの端子部41,42,43,44,45,46が設けられている。本実施形態では、図1ないし図3において、ICチップ40の端子部41,46は、振動子パッケージ50との接続端子である。また、端子部42は発振回路の電源供給端子、端子部43は発振器出力端子、端子部44はグランド端子、端子部45はIC40と振動子パッケージ50の接合強度を確保するためのダミー端子である。尚、更にIC40と振動子パッケージ50の接合強度を確保するために端子45のようなダミー端子を複数配置してもよい。この場合、ダミー端子に合わせて、振動子パッケージ50の裏面に電極パッドを設ける。
このICチップ40には、複数の端子部が設けられており、図1ないし図3では、6つの端子部41,42,43,44,45,46が設けられている。本実施形態では、図1ないし図3において、ICチップ40の端子部41,46は、振動子パッケージ50との接続端子である。また、端子部42は発振回路の電源供給端子、端子部43は発振器出力端子、端子部44はグランド端子、端子部45はIC40と振動子パッケージ50の接合強度を確保するためのダミー端子である。尚、更にIC40と振動子パッケージ50の接合強度を確保するために端子45のようなダミー端子を複数配置してもよい。この場合、ダミー端子に合わせて、振動子パッケージ50の裏面に電極パッドを設ける。
そして、ICチップ40は、振動子パッケージの裏面58のインナーリード部61a,62a,63a,64aが接続されていない領域に配置されている。
さらに、ICチップ40は、図2及び図3に示すように、複数の端子部41,42,43,44,45,46を有する面が振動子パッケージ50の裏面58に対向するようにして、すなわち、内側を向くようにして配置されている。
さらに、ICチップ40は、図2及び図3に示すように、複数の端子部41,42,43,44,45,46を有する面が振動子パッケージ50の裏面58に対向するようにして、すなわち、内側を向くようにして配置されている。
この際、上述のように、外部端子部52,55はICチップ40の端子部41,46と対向するように形成されている。また、電極パターン70,70はICチップ40の端子部42,45と、アース端子53はICチップ40の端子部44と、ダミー端子54はICチップ40の端子部43と、それぞれ対向するように形成されている。
このため、インナーリード部61a,62a,63a,64aが接合されていない領域にICチップ40を配置しても、図1及び図3に示すように、外部端子部52,55とICチップ40の端子部41,46とを、それぞれバンプ80を用いて接合して、ICチップ40と振動子パッケージ50とを電気的に接続できる。これにより、外部端子部52,55とICチップ40の端子部41,46とを電気的に接続する配線を短くして、寄生容量を低減することができる。
同様にして、図2に示すように、電極パターン70,70とICチップ40の端子部42,45もそれぞれバンプ80により接合し、電極パターン70,70を介してインナーリード部61a,62aとICチップ40とを電気的に接続できる。
また、図示されていないが、アース端子53とICチップ40の端子部44、ダミー端子54とICチップ40の端子部43とも、それぞれバンプにより接合されている。
なお、バンプ80は、半田や金などで形成されたものが使用できるが、好ましくは、電極パターン70及びICチップ40の各端子部と接合強度の高い材料で形成されている。
このため、インナーリード部61a,62a,63a,64aが接合されていない領域にICチップ40を配置しても、図1及び図3に示すように、外部端子部52,55とICチップ40の端子部41,46とを、それぞれバンプ80を用いて接合して、ICチップ40と振動子パッケージ50とを電気的に接続できる。これにより、外部端子部52,55とICチップ40の端子部41,46とを電気的に接続する配線を短くして、寄生容量を低減することができる。
同様にして、図2に示すように、電極パターン70,70とICチップ40の端子部42,45もそれぞれバンプ80により接合し、電極パターン70,70を介してインナーリード部61a,62aとICチップ40とを電気的に接続できる。
また、図示されていないが、アース端子53とICチップ40の端子部44、ダミー端子54とICチップ40の端子部43とも、それぞれバンプにより接合されている。
なお、バンプ80は、半田や金などで形成されたものが使用できるが、好ましくは、電極パターン70及びICチップ40の各端子部と接合強度の高い材料で形成されている。
そして、図2及び図3に示すように、ICチップ40の上面とアウターリード部61b,62b,63b,64bを除く全体が、例えばエポキシ系の樹脂20でモールドされている。この樹脂20は、幅方向に切断した概略断面である図4に示すように、上述した各端子等を含む振動子パッケージ50の裏面58、インナーリード部61a,62a、63a,64a、ICチップ40の端子部41,42,43,44,45,46、各バンプ80のそれぞれの間における接合強度を確保できるように覆われていればよく、少なくとも、振動子パッケージ50の裏面58とICチップ40の複数の端子部41,42,43,44,45,46を有する面との間にモールドされていればよい。尚、図4では、理解の便宜のため、振動子パッケージ50内部は省略している。
次に、圧電発振器30の製造方法の実施形態について、本実施形態の圧電発振器30の製造方法の好適な実施形態に対応したフローチャートである図5に沿いながら説明する。
本実施形態では、まず、リードフレームと、振動子パッケージと、半導体素子であるICチップとを、それぞれ別々に形成しておく。
この際、リードフレームは、折り曲げ加工される前の上述したインナーリード部61a,62a,63a,64a、及びアウターリード部61b,62b,63b,64bを有するリード部61,62,63,64と、このリード部61,62,63,64の周囲を囲むように一体に形成されたフレーム部(図示せず)とを有するように形成する。
また、振動子パッケージについては、図1ないし図3に示される各電極パターン70を、電極部56と同様、例えばタングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキにより予め形成しておく。
本実施形態では、まず、リードフレームと、振動子パッケージと、半導体素子であるICチップとを、それぞれ別々に形成しておく。
この際、リードフレームは、折り曲げ加工される前の上述したインナーリード部61a,62a,63a,64a、及びアウターリード部61b,62b,63b,64bを有するリード部61,62,63,64と、このリード部61,62,63,64の周囲を囲むように一体に形成されたフレーム部(図示せず)とを有するように形成する。
また、振動子パッケージについては、図1ないし図3に示される各電極パターン70を、電極部56と同様、例えばタングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキにより予め形成しておく。
そして、図6に示すように、リードフレーム10を固定台12に載置し、リードフレーム10の各インナーリード部61a等の部分に接着剤72を塗布し、接着剤72と電極パターン70の外側よりの部分70aとが対向するようにして、リードフレーム10と振動子パッケージ50とを接続する(ST1)。尚、逆に、電極パターンの外側よりの部分70aに接着剤72を塗布し、その上にリードフレーム10を載置してもよい。
次いで、図7に示すように、振動子パッケージ50の裏面58が上を向くようにリードフレーム10を裏返し(ST2)、例えばチャッキング冶具14を用いて、ICチップ40を、振動子パッケージ50の裏面58のリードフレーム10が接続さていない領域に接合する(ST3)。すなわち、ICチップ40には、端子部41,42,43,44,45,46のそれぞれに、金あるいは半田などでなるバンプ80を予め付けておく。そして、バンプ80と電極パターン70のリードフレーム10が接続さていない領域とが、それぞれ対向するように、ICチップ40を振動子パッケージ50の裏面58に載置する。その後、各バンプ80を加熱・加圧し、好ましくは超音波を印加して、ICチップ40を振動子パッケージ50に接合固定し、電気的に接続する。
次いで、樹脂モールドを行う(ST4)。すなわち、図8に示すように、一方の型18と他方の型19とで、アウターリード部61b,62b,63b,64bを除く全体を収容し、図示しないゲートから、合わせた型の内部に溶融樹脂を注入することによって、トランスファーモールドにより成形する。ここで、モールド樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。
次に、型をクランプした状態で、完成後には不要となるフレーム部(図示せず)を、リード部61,62,63,64から切断し(ST5)、リード部61,62,63,64のアウターリード部61b,62b,63b,64bの外端部を、所定の治具を用いて、蓋体59側に曲折し、所謂Jリードの状態に成形して(ST6)、圧電発振器30が完成する。
次に、型をクランプした状態で、完成後には不要となるフレーム部(図示せず)を、リード部61,62,63,64から切断し(ST5)、リード部61,62,63,64のアウターリード部61b,62b,63b,64bの外端部を、所定の治具を用いて、蓋体59側に曲折し、所謂Jリードの状態に成形して(ST6)、圧電発振器30が完成する。
尚、図5の製造工程では、内部に圧電振動片51を収容し、蓋体59にて気密封止された振動子パッケージ50をリードフレームに接続しているが、圧電振動片51及び蓋体59がない振動子パッケージ50のみを、まずリードフレームに接続してもよい。
この場合、ICの実装(図5のST3)と樹脂モールド(図5のST4)、あるいは、不要リード切断(図5のST5)と実装端子の折り曲げ(図5のST6)、のいずれかの間に、振動子パッケージ50に圧電振動片51を実装する工程と、圧電発振器を発振させた状態で、圧電振動片に形成された励振電極を蒸着等により厚みを変えることにより出力周波数を調整し、その後、蓋体59にて振動子パッケージ50を気密する工程を追加する。なお、不要リード切断(図5のST5)後に圧電振動片51を実装する場合には、樹脂モールド工程(図5のST4)では、少なくとも振動子パッケージ50の内部空間S1、ロウ材65、及びアウターリード部61b,62b,63b,64bを樹脂から露出させておく。
この場合、ICの実装(図5のST3)と樹脂モールド(図5のST4)、あるいは、不要リード切断(図5のST5)と実装端子の折り曲げ(図5のST6)、のいずれかの間に、振動子パッケージ50に圧電振動片51を実装する工程と、圧電発振器を発振させた状態で、圧電振動片に形成された励振電極を蒸着等により厚みを変えることにより出力周波数を調整し、その後、蓋体59にて振動子パッケージ50を気密する工程を追加する。なお、不要リード切断(図5のST5)後に圧電振動片51を実装する場合には、樹脂モールド工程(図5のST4)では、少なくとも振動子パッケージ50の内部空間S1、ロウ材65、及びアウターリード部61b,62b,63b,64bを樹脂から露出させておく。
本実施形態は以上のように構成されており、ICチップ40は、複数の端子部41,42,43,44,45,46を有する面が振動子パッケージの裏面58に対向するように配置されて、これら複数の端子部は、それぞれバンプ80を介してインナーリード部61a,62a,63a,64aおよび外部端子部52,55と電気的に接続されている。このため、図13に示すようにボンディングワイヤを引き回す必要がない分、圧電発振器30を小型化できる。
特に、振動子パッケージ50の裏面58が、この裏面58に固定されるICチップ40の接合面よりも大きな面積を有しており、ICチップ40は、インナーリード部61a,62a,63a,64aが接続されていない領域に配置される構成としたので、ICチップ40とインナーリード部61a,62a,63a,64aは、平面的に重なるように配置されることがない。これによって、インナーリード部61a,62a,63a,64aの厚み分が、確実にICチップ40の厚み分に寸法的に吸収され、厚みの薄い圧電発振器を容易に形成することができる。
さらに、複数の端子部41,42,43,44,45,46を有する面が振動子パッケージの裏面58に対向するように配置されているため、これら複数の端子部は内側に配置されることになり、外部へノイズが漏れることが抑制できるので、外部の電子機器との間で互いにノイズの影響を受け難くなる。
また、ボンディングワイヤを引き回すのに比べて、電極パターン70及びバンプ80を利用した方が、配線を短くすることができるため、寄生容量を低減できる。
また、ボンディングワイヤを引き回すのに比べて、電極パターン70及びバンプ80を利用した方が、配線を短くすることができるため、寄生容量を低減できる。
なお、ICチップ40の端子部の数は、ICチップの種類によりこれよりも多い場合も少ない場合もあるのは勿論であり、使用するICチップの種類に応じて、振動子パッケージの裏面58に設けられた電極パターン70や各端子の引き回しパターンも変更される。
また、ICチップ40、インナーリード部61a,62a,63a,64a以外に、振動子パッケージ50の裏面にチップコンデンサ等の電子部品を配置してもよい。例えば、アース端子53の付近まで、端子部42と電気的に接続された電極パターン70を引き伸ばし、電極パターン70とアース端子53にチップコンデンサを導電性接着剤等で各々接続する。これにより、供給電源とアース間にバイパスコンデンサを内蔵した圧電発振器を構成することができる。
また、本発明の第1の実施形態では、インナーリード部61a,62a,63a,64aとアウターリード部の幅が同一であるが、アウターリード部61b,62b,63b,64bの先端部分のみを太くして、圧電発振器30と実装基板(図示せず)との固定強度を高めることができる。また、インナーリード部61a,62a,63a,64aの振動子パッケージ50と接続された部分のみを太くすることにより、振動子パッケージ50とインナーリード部の接続強度を高め、リード部61,62,63,64を曲折した際に、リード部が樹脂から抜けることを防止できる。
なお、振動子パッケージ50は、エポキシ系の樹脂にて形成されていてもよい。
また、ICチップ40、インナーリード部61a,62a,63a,64a以外に、振動子パッケージ50の裏面にチップコンデンサ等の電子部品を配置してもよい。例えば、アース端子53の付近まで、端子部42と電気的に接続された電極パターン70を引き伸ばし、電極パターン70とアース端子53にチップコンデンサを導電性接着剤等で各々接続する。これにより、供給電源とアース間にバイパスコンデンサを内蔵した圧電発振器を構成することができる。
また、本発明の第1の実施形態では、インナーリード部61a,62a,63a,64aとアウターリード部の幅が同一であるが、アウターリード部61b,62b,63b,64bの先端部分のみを太くして、圧電発振器30と実装基板(図示せず)との固定強度を高めることができる。また、インナーリード部61a,62a,63a,64aの振動子パッケージ50と接続された部分のみを太くすることにより、振動子パッケージ50とインナーリード部の接続強度を高め、リード部61,62,63,64を曲折した際に、リード部が樹脂から抜けることを防止できる。
なお、振動子パッケージ50は、エポキシ系の樹脂にて形成されていてもよい。
図9は、本発明の第1の実施形態の変形例を示す圧電発振器90の概略平面図であり、第1の実施形態で用いた符号と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複した説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。尚、図9では、理解の便宜のため樹脂モールド部を透明にして内部の構成を示している。
圧電発振器90は、制御用の端子が設けられている点が主に異なっている。
圧電発振器90は、制御用の端子が設けられている点が主に異なっている。
すなわち、図1と比較すると、圧電発振器90には、リード部61,62,63,64とは別にリード部82,83,84,85が設けられている。このリード部82,83,84,85が、ICチップ40と接続さて、発振回路の動作制御及び/又は動作確認をするための制御用端子となる。具体的には、リード部82,83,84,85は、他のリード部61,62,63,64と同様に、ICチップ40が接合さている領域以外の領域において、振動子パッケージ50の裏面58に設けられた電極パターン71,71,71,71に、図2の接着剤72と同様の接着剤で接合されている。
そして、ICチップ40には、図示しない制御用の端子部が、振動子パッケージ50の裏面58に向かって設けられ、この制御用の端子部に対向する位置まで電極パターン71が引き回され、電極パターン71とICチップ40の制御用の端子部とが例えば半田バンプで接合されている。
そして、ICチップ40には、図示しない制御用の端子部が、振動子パッケージ50の裏面58に向かって設けられ、この制御用の端子部に対向する位置まで電極パターン71が引き回され、電極パターン71とICチップ40の制御用の端子部とが例えば半田バンプで接合されている。
本第1の実施形態の変形例は以上のように構成されており、このため、第1の実施形態と同様の圧電発振器90の製造工程において、例えば樹脂モールド(図5のST4)をした後であって、リードフレームのフレーム部をリード部82,83,84,85から切断(図5のST5)する前に、リード部82,83,84,85を用いて、ICチップ40に、製造する圧電発振器90毎の発振特性に対応したデータを書き込みできる。
そして、リード部82,83,84,85は、データ書き込み後は不要になるので、フレーム部を切断する際(図5のST5)、インナーリード部82a,83a,84a,85aのみを残して、アウターリード部82b,83b,84b,85bを切り離す。
また、アウターリード部82b,83b,84b,85bは切り離さずに、アウターリード部61b,62b,63b,64bと同様に折曲してもよい。これにより、圧電発振器90と実装基板(図示せず)との固着強度を高めることができる。
そして、リード部82,83,84,85は、データ書き込み後は不要になるので、フレーム部を切断する際(図5のST5)、インナーリード部82a,83a,84a,85aのみを残して、アウターリード部82b,83b,84b,85bを切り離す。
また、アウターリード部82b,83b,84b,85bは切り離さずに、アウターリード部61b,62b,63b,64bと同様に折曲してもよい。これにより、圧電発振器90と実装基板(図示せず)との固着強度を高めることができる。
図10および図11は、本発明の第2の実施形態を示す圧電発振器92であり、図10は圧電発振器92の概略平面図、図11は図10のC−C線概略切断断面図である。これらの図において、図1ないし図9で用いた符号と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複した説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。尚、図10では、理解の便宜のため樹脂モールド部を透明にして内部の構成を示している。
圧電発振器92は、インナーリード部の配置が主に異なっている。
圧電発振器92は、インナーリード部の配置が主に異なっている。
すなわち、圧電発振器92では、図10に示されるように、リード部61,62,63,64のインナーリード部61c,62c,63c,64cが、ICチップ40と平面的に重なるように振動子パッケージ50の裏面58に接合されている。
具体的には、インナーリード部61c,62c,63c,64cの先端部がICチップ40の端子部42,43,44,45と対向する位置に配置されるように、インナーリード部61c,62c,63c,64cの一部分(例えば、図10のインナーリード部61における点線の部分)が、ICチップ40と平面的に重なっている。そして、本実施形態におけるインナーリード部61c,62c,63c,64cは、振動子パッケージ50との接合強度が確保できるように、裏面58上に配置された幅W1および長さLが、第1の実施形態と同様となっている。
具体的には、インナーリード部61c,62c,63c,64cの先端部がICチップ40の端子部42,43,44,45と対向する位置に配置されるように、インナーリード部61c,62c,63c,64cの一部分(例えば、図10のインナーリード部61における点線の部分)が、ICチップ40と平面的に重なっている。そして、本実施形態におけるインナーリード部61c,62c,63c,64cは、振動子パッケージ50との接合強度が確保できるように、裏面58上に配置された幅W1および長さLが、第1の実施形態と同様となっている。
また、図11に示されるように、振動子パッケージ50の外部端子部52,55とICチップ40の端子部41,46とを接合するためのバンプは、複数のバンプ86,87から形成されている。すなわち、上述のように、インナーリード部61c,62c,63c,64cをICチップ40と平面的に重なるように配置したため、振動子パッケージ50の裏面58とICチップ40の各端子部を有する面との距離は、少なくとも、バンプ80の高さh1に、リードフレームの厚みh2と接着剤72の高さh3を加えた分だけ離れてしまい、この離れた距離を確保できるように、複数のバンプ86,87を重ねている。
また、製造を容易にするため、図11の変形例である図12に示すように、外部端子部55のバンプが接合される面の少なくとも一部が、インナーリード部62cのバンプ80が接合される面と同じ高さになるように形成してもよい。
具体的には、例えば、外部端子部55の厚みについて、スクリーン印刷で、図11に示すバンプ87の高さh4を加えるように形成し、あるいは、例えば振動子パッケージ50の外部端子部が設けられた領域を、インナーリード部が設けられた領域よりも高くなるように凸状にすることで、インナーリード部62cのバンプ80が接合される面と同じ高さになるように形成してもよい。
具体的には、例えば、外部端子部55の厚みについて、スクリーン印刷で、図11に示すバンプ87の高さh4を加えるように形成し、あるいは、例えば振動子パッケージ50の外部端子部が設けられた領域を、インナーリード部が設けられた領域よりも高くなるように凸状にすることで、インナーリード部62cのバンプ80が接合される面と同じ高さになるように形成してもよい。
本発明の第2の実施形態は以上のように構成されており、このため、第1の実施形態と同様に、圧電発振器30を小型化でき、また、外部の電子機器との間で互いにノイズの影響を受け難くし、寄生容量を低減することができる。
そして、インナーリード部61c,62c,63c,64cはICチップ40と平面的に重なるように接合されている部分があるため、この平面的に重なる部分で、インナーリード部61c,62c,63c,64cと振動子パッケージ50の裏面58との接合強度をかせぐことができる。したがって、振動子パッケージ50とICチップ40とが平面的に重なる領域以外の領域で、インナーリード部61c,62c,63c,64cを振動子パッケージ50に接合しなければならないという制限を受ける必要がない分、振動子パッケージ50の水平方向のサイズW2を小さくできる。
そして、インナーリード部61c,62c,63c,64cはICチップ40と平面的に重なるように接合されている部分があるため、この平面的に重なる部分で、インナーリード部61c,62c,63c,64cと振動子パッケージ50の裏面58との接合強度をかせぐことができる。したがって、振動子パッケージ50とICチップ40とが平面的に重なる領域以外の領域で、インナーリード部61c,62c,63c,64cを振動子パッケージ50に接合しなければならないという制限を受ける必要がない分、振動子パッケージ50の水平方向のサイズW2を小さくできる。
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態や各変形例の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
30,90,92・・・圧電発振器、40・・・ICチップ(半導体素子)、41,42,43,44,45,46・・・端子部、50・・・振動子パッケージ、51・・・圧電振動片、52,55・・・外部端子部、58・・・裏面、61a,62a,63a,64a・・・インナーリード部、70・・・電極パターン、80・・・バンプ。
Claims (6)
- 内部に圧電振動片を収容し、裏面に前記圧電振動片と電気的に接続された外部端子部を有する振動子パッケージと、発振回路を内蔵し、表面に複数の端子部を有する半導体素子とを備えた圧電発振器であって、
前記振動子パッケージは、前記裏面にリードフレームのインナーリード部が接合され、
前記半導体素子は、前記複数の端子部を有する面が前記振動子パッケージの前記裏面に対向するように配置され、
前記半導体素子の前記複数の端子部は、それぞれバンプを介して前記インナーリード部および前記外部端子部と電気的に接続され、
少なくとも、前記振動子パッケージの前記裏面と前記半導体素子の前記複数の端子部を有する面との間が樹脂モールドされている
ことを特徴とする圧電発振器。 - 前記振動子パッケージの前記裏面には、前記インナーリード部と接続された電極パターンが形成されており、
この電極パターンは、前記インナーリード部が接続されていない領域に引き回され、この領域に前記半導体素子が配置されるようにして、前記端子部と前記バンプにより接合されている
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電発振器。 - 前記インナーリード部は、前記半導体素子と平面的に重なるように前記振動子パッケージの前記裏面に接合され、前記半導体素子の前記端子部と前記バンプで接合されている
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電発振器。 - 前記半導体素子の前記端子部と前記振動子パッケージの前記外部端子部とを接合する前記バンプは、複数のバンプが重ねられて形成されている
ことを特徴とする請求項3に記載の圧電発振器。 - 前記外部端子部の前記バンプが接合される面の少なくとも一部は、前記インナーリード部の前記バンプが接合される面と同じ高さにある
ことを特徴とする請求項3に記載の圧電発振器。 - 前記リードフレームにより、実装端子が形成されるとともに、前記発振回路の動作制御及び/又は動作確認をするための制御用端子が形成されている
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の圧電発振器。
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