JP2006060280A

JP2006060280A - 圧電発振器の製造方法及び圧電発振器

Info

Publication number: JP2006060280A
Application number: JP2004237077A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Chiba; 誠一千葉
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-08-17
Filing date: 2004-08-17
Publication date: 2006-03-02

Abstract

【課題】ＩＣ、及びＩＣへの書き込み端子等が外部に露出せず、高精度で強度の高い圧電発振器の製造方法を提供する。
【解決手段】圧電発振片と、前記圧電発振片を制御する集積回路とを上下方向に備え、前記集積回路には情報の書き込み／読み出しを行うための外部端子が設けられる構成の圧電発振器の製造方法であって、前記圧電振動片を基板の一方の主面に対して実装して封止し、前記集積回路を前記基板の他方の主面に対して備え、前記外部端子から情報の書き込み／読み出しを行い、前記書き込み端子を樹脂で覆うことを特徴とする。また、前記外部端子からの情報の書き込み／読み出しは、前記書き込み端子のみを樹脂から露出させた状態で行うようにすると良い。
【選択図】図１

Description

本発明は圧電発振器の製造方法及び、その方法によって製造する圧電発振器に関する。

新技術の開発に伴い、携帯電話等の無線通信機器には、小型化・薄型化と共に、機能面での充実化が要求されてきている。したがって、これらの無線通信機器の内部部品には、小型化・高集積化が必要とされている。

このような傾向は、無線通信機器の心臓部となる圧電発振器に対しても例外では無く、小型化を目的とした様々なものが発明されている。その一つに特許文献１に開示されている圧電発振器を挙げることができる。

特許文献１に開示された圧電発振器は図６に示すように、基板２の上側面に枠体３を設けて凹部４を形成し、下側面の両端部に台座５を設けて上げ底部２ａとしている。このような構造の基板２に対して、前記凹部４には水晶振動片６を実装し、リッド７によって凹部の開口部を封止する構成としている。また、上げ底部２ａには集積回路（ＩＣ）８が実装される構成としている。そして、前記ＩＣ８は実装面（能動面）と反対側の面に、情報を書込むための端子９を形成する構造とし、前記上げ底部２ａを形成する台座５は前記ＩＣ８の厚さよりも高いものとしている。

このような構成の圧電発振器１によれば、小型化を図れると共に、ＩＣ８への情報書き込み端子９が、圧電発振器１の実装面と異なる高さに配置されることとなる。このため、電子機器へ実装された際に、電子機器の実装基板に配されたパターン電極に、前記書き込み端子９が接触してしまうといった虞がなくなるという。
特開２００４−１４６９６６号公報

しかし、上記圧電発振器では依然としてＩＣ及び書き込み端子が外部に露出している。このため、書き込み端子に、何らかのかたちで電気的接続が成される可能性がある。また、ＩＣが外部に露出しているため、強度的に弱く、実装基板周辺からの熱の影響を受ける虞もある。

本発明では、上記課題を解決し、製品化された圧電発振器において、ＩＣ、及びＩＣへの書き込み端子等が、外部に露出せず、外部からの熱等の影響も受けにくい構造とした圧電発振器の製造方法、及びその製造方法によって製造する圧電発振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の圧電発振器の製造方法は、圧電発振片と、前記圧電発振片を制御する集積回路とを上下方向に備え、前記集積回路には情報の書き込み／読み出しを行うための外部端子が設けられる構成の圧電発振器の製造方法であって、前記圧電振動片を基板の一方の主面に対して実装して封止し、前記集積回路を前記基板の他方の主面に対して備え、前記外部端子から情報の書き込み／読み出しを行い、前記書き込み端子を樹脂で覆うことを特徴とする。

このような方法により圧電発振器を製造すれば、製造後の圧電発振器では集積回路の書き込み／読み出し端子が外部に露出したままにならない。よって、前記端子に電気的な接続が成される虞が無い。また、前記端子を備えた集積回路を樹脂で覆うことにより、実装基板周辺からの熱の影響を抑制することができる。
また、上記のような圧電発振器の製造方法において前記外部端子からの情報の書き込み／読み出しは、前記書き込み端子のみを樹脂から露出させた状態で行うようにすると良い。

圧電振動子は、集積回路を樹脂モールドした後と、樹脂モールドする前とでは、その温度特性が異なる。よって上記のような圧電発振器の製造方法により、集積回路を樹脂でモールドした状態での圧電振動子部分の温度特性を読み出すことが可能となると共に、製造完了時には外部端子部分をも樹脂でモールドすることが可能となる。よって、高精度な圧電発振器を製造することが可能となる。

また、上記製造方法によって製造する圧電発振器は、圧電振動片と、前記圧電振動片を制御する集積回路とを上下方向に備え、前記集積回路には情報の書き込み／読み出しを行うための外部端子が設けられた圧電発振器であって、前記集積回路の外部端子以外を被覆する一次モールド部と、前記外部端子を被覆する二次モールド部とを有することを特徴とする。

このような構成の圧電発振器によれば、上記製造方法による効果を得ることができる。
さらに、前記集積回路は、能動面を外側へ向けて備えられると良い。
このような構成により、汎用の集積回路を採用することができ、部品単価を安くすることができる。

以下、本発明の圧電発振器の製造方法、及び圧電発振器に係る実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明に係る一部の形態であり、本発明はその主要部を変えない限度において様々な形態を含む。
図１は本発明の圧電発振器に係る第１の実施形態を示す図であり、図１（Ａ）は圧電発振器の側断面を示し、図１（Ｂ）は圧電発振器の下面図を示す。

本実施形態の圧電発振器１０は、両主面に凹部１４，２０を形成した断面Ｈ型の基板１２と、前記基板１２の上側主面に形成された第１の凹部１４に実装される圧電振動片１６と、前記圧電振動片１６を実装した第１の凹部１４を封止するリッド１５と、前記基板１２の下側主面に形成された第２の凹部２０にマウントした集積回路（以下、ＩＣという）２６と、前記ＩＣ２６を覆う樹脂（モールド部）２２，２８とを基本構成とする。

ここで、前記基板１２はセラミックス等の絶縁物質を焼成したもので良く、両主面に形成された凹部１４，２０は、型により一体形成されたものであっても、平板の上下面に枠体を接続して形成されたものであっても良い。

前記圧電振動片１６は、水晶（ＳｉＯ_２）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）や、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）等の圧電素子を材料素子としている。また、形態としては、ＡＴカット圧電振動片、音叉型圧電振動片等所望のものを採用することができる。このような圧電振動片１６は、導電性接着剤１８を介して、基板１２に形成された第１の凹部１４内の電極パッド（不図示）に実装される。前記第１の凹部１４内の電極パッドは、後述する第２の凹部２０内に配された電極パッド３４や、基板１２の底面に配された実装用端子３２に電気的に接続されている。

前記リッド１５は、金属、若しくはガラス等で形成された平板であり、前記圧電振動片１６を実装した後に、前記第１の凹部１４の開口部を封止する。なお、リッド１５としてガラス等の等光性素材を使用した場合、第１の凹部１４を封止した後にレーザ等により圧電振動片１６の周波数調整を行うことが可能となる。

前記ＩＣ２６の表面には、圧電振動片（圧電振動子部分）の特性情報の読み出しや、圧電発振器としての温度補償データの書き込み等を行うための端子（外部端子）３０が形成されている。当該ＩＣ２６は、書き込まれた情報に基づき前記圧電振動片１６を制御する。このような構造を有するＩＣ２６は、前記基板１２に形成された第２の凹部２０にマウントされる。本実施形態では、ＩＣ２６の能動面が図１における下側、すなわち圧電発振器１０の外側を向くように配置する。本実施形態でのＩＣ２６のマウントは、接着剤等によれば良い。このようにＩＣ２６をマウントする構成とすることにより、ＩＣ２６に安価な汎用品を採用することができる。前記ＩＣ２６の能動面には、前記外部端子３０の他に、給電や圧電振動片１６の制御等を担う複数の電極パッド（不図示）が設けられている。これらの電極パッドは、ワイヤ（金線）２４を介して基板１２に設けられた複数の電極パッド３４に接続される。なお、前記電極パッド３４のいずれかは、前記第１の凹部１４内に設けられた電極パッドと電気的に接続されており、前記圧電振動片１６に駆動電圧を供給する。

上記のようにマウントされたＩＣ２６は、前記外部端子３０以外の部分を、一次モールド部２２によって被覆される。一次モールド部２２は樹脂であり、前記外部端子３０を除く第２の凹部２０内を封止する。これにより、ワイヤ２４や電極間の絶縁が成されると共に、ＩＣ２６等の内部構造を保護することができる。なお、外部端子３０を露出させるには、予め一次モールド部２２の形状を定めた型を備えた上で樹脂モールドを行うか、樹脂モールドを行った後にレーザ等で外部端子３０の上部の樹脂を取り除くかすれば良い。

このような状態において、前記外部端子３０、及び実装用端子３２にプローブ４０を接触させ、圧電振動子としての特性データを読み出したり、圧電発振器としての特性データの書き込みを行ったりする（図２参照）。ＩＣ２６に対する情報の読み出しや書き込みを行った後、前記外部端子３０を二次モールド部２８で被覆する。前記二次モールド部２８は前述した一次モールド部２２と同様に樹脂である。

ＩＣを外部に晒した状態ならば、情報の書き込みや読み出し等は容易に行うことが可能となるが、ＩＣが外部からの影響を受けやすい、又は強度的に弱いといった実情がある。しかし、ＩＣに樹脂によるモールドを施した場合と、施さない場合とでは、圧電振動子の温度特性が変わってしまうため、ＩＣに対する情報の読み出し、書き込みを行った後に樹脂モールドを施したのでは、その特性が変わってしまうため、高精度な圧電発振器を製造することが困難となる。そこで、本実施形態のような２段階のモールド構造を採用することにより、一次モールド部２２でＩＣ２６の外部端子３０以外の部分を被覆し、圧電振動子の特性（温度特性）を安定させる。この状態で温度特性の計測を行い、その後に外部端子３０を二次モールド部２８で封止し、外部端子３０が露出しないようにすることで、強度が高く、高精度な圧電発振器を製造することができる。また、使用時に電子機器の実装基板から受ける熱の影響も抑制することができる。

なお、上記のような圧電発振器１０における実装用端子３２は、図示しない内部配線によって前記圧電振動片１６や、前記ＩＣ２６と接続されている。
また、図１では、ＩＣ２６に設けた外部端子３０は１つだけ示しているが、ＩＣ２６の構造によって、複数の外部端子を設けたものであっても良い。

なお、図１においては、リッドを板状体とし、基板に第１の凹部を形成するようにしているが、リッドを箱型として、平板状の基板に圧電振動片を実装し、リッドをそれに覆いかぶせるような構成としても良い。

以下、上記構成の圧電発振器の製造方法について、説明する。
まず、断面Ｈ型の基板１２の、一方の主面に形成した第１の凹部１４に対して圧電振動片１６を実装する。その後、第１の凹部１４の開口部をリッド１５で封止する。

次に、前記基板１２の他方の主面に形成した第２の凹部２０に対してＩＣ２６をマウントする。ここで、ＩＣ２６のマウントは、ＩＣ２６の能動面を外側（図１では下側）へ向けて行うと良い。その後、ＩＣ２６の能動面に設けられた電極パッド（不図示）と、基板に設けられた電極パッド３４とをワイヤボンディングする。

ワイヤボンディングが終了した後、ＩＣ２６の能動面に設けられた外部端子３０を除いて、前記第２の凹部２０の内部を樹脂で一次モールドする。一次モールド後、前記外部端子３０、及び基板１２の底部に設けられた実装用端子３２にプローブ４０を接触させ、圧電発振器の温度特性等の情報を読み出したり、情報の書き込みを行ったりする。

情報の読み出し／書き込みが終了した後、一次モールドによる被覆が成されていない第２の凹部２０内部の外部端子３０を、樹脂でモールドする（二次モールド）。

次に、本発明の圧電発振器に係る第２の実施形態について、図３を参照して説明する。なお、図３（Ａ）は圧電発振器の側断面図を示し、図３（Ｂ）は圧電発振器の下面図を示す。
図３に示す本実施形態に係る圧電発振器の基本的構成は、上述した第１の実施形態に係る圧電発振器と同様である。よって以下には、第１の実施形態に係る圧電発振器との差異について説明する。なお、作用効果が同一な構成部材については、符号に１００をたした値を附して説明を省略する。
第１の実施形態に係る圧電発振器１０と、本実施形態に係る圧電発振器１１０との違いは、ＩＣ１２６の構造、及びＩＣ１２６のマウント形態である。

まず、ＩＣ１２６の構造の違いとしては、ＩＣ１２６の能動面と異なる主面に、ＩＣ１２６に情報の書き込み／読み出しを行う外部端子１３０を設けたことである。なお、外部端子１３０は、図示しない内部構造によって、能動面側から反対側の主面へと電気的に接続されている。

次に、ＩＣ１２６のマウント形態の違いについて説明する。まず、第１の実施形態におけるＩＣ２６は、基板１２に対して接着剤等を介してマウントされ、ワイヤボンディングによって、基板１２に配された電極パッド３４と電気的に接続する構成を採っていた。これに対し、本実施形態におけるＩＣ１２６は、基板１１２に配された電極パッド（不図示）側に能動面を向け、バンプ１２４を介してフリップチップボンディングによって直接、基板１１２に配された電極パッドに実装する構成を採っている。このような構成により、ＩＣ１２６の実装に際し、ワイヤボンディングを行う必要が無くなり、製造工程の簡略化を図ることができる。
他の構成、作用効果については、上述した第１の実施形態に係る圧電発振器と同様である。

次に、図４を参照して本発明の圧電発振器に係る第３の実施形態について説明する。なお、図４（Ａ）は圧電発振器の側断面図を示し、図４（Ｂ）は圧電発振器の上面図を示す。
本実施形態に係る圧電発振器２１０は、発振器全体を樹脂で覆った樹脂モールド型のものである。基本的な構成としては、圧電振動子２１２と、前記圧電振動子２１２のパッケージベース２１４の底面（図４では圧電振動子２１２を逆さに示している）にマウントされたＩＣ２２０と、前記圧電振動子２１２やＩＣ２２０を電子機器の基板へ電気的に接続するための実装端子の役割を担うリードフレーム２２４とから成る。

前記圧電振動子２１２は、図示しない圧電振動片と、前記圧電振動片を内部に実装する基板であるパッケージベース２１４と、前記パッケージベース２１４の内部に圧電振動片を実装した状態で封止するリッド２１８と、前記パッケージベース２１４とリッド２１８とを接続する封止材であるシールリング２１６とを基本的な構成とするもので良い。

パッケージベース２１４は、セラミックス等の絶縁物質を焼成したものでよく、箱型に形成したものでも、板状や枠状の基板を積層して箱型を形成したものであっても良い。前記リッド２１８は、第１の実施形態と同様に、金属やガラス等を材料とした板状体であれば良く、前記シールリング２１６は、前記パッケージベース２１４と前記リッド２１８とを接続する枠状の封止材であり、低融点金属、若しくは低融点ガラス等で形成されれば良い。なお、図４においては、パッケージベース２１４を箱型、リッド２１８を板型として示しているが、パッケージベースを板型、リッドを箱型として、パッケージベースにリッドを覆いかぶせるような構造としても良い。

本実施形態では、上述した圧電振動子２１２を逆さにして配置し、パッケージベース２１４の下面にＩＣ２２０をマウントする構成を採る。ＩＣ２２０のマウントは接着剤等によれば良い。なお、本実施形態では、ＩＣ２２０のマウントは、ＩＣ２２０の能動面を圧電発振器の外側（図４では上側）へ向けて配置する。接着剤等を介してパッケージベース２１４の下面にマウントされたＩＣ２２０は、ＩＣ２２０の能動面に設けられた図示しない電極パッドと、パッケージベース２１４の下面に配された電極パッド２３２とをワイヤ（金線）２２２によって、電気的に接続（ワイヤボンディング）される。ここで、前記電極パッド２３２は、パッケージベース２１４の内部に実装された前記圧電振動片の電極パッドと電気的に接続されており、前記圧電振動片に駆動電圧を供給することを可能としている。なお、ＩＣ２２０の能動面には図示しない電極パッドの他に、圧電発振器２１０の情報の読み出しや、情報の書き込みを行うための外部端子２３０が設けられている。

本実施形態の圧電発振器２１０は、後述するように全体を、樹脂で被覆されている。したがって本実施形態でのリードフレーム２２４は、樹脂内で前記電極パッド２３２と接続されたインナーリード部２２４ａと、樹脂の外部に突出され電子機器への実装端子となるアウターリード部２２４ｂとに部分分けすることができる。そして、前記アウターリード部２２４ｂは、樹脂モールド部を迂回するように圧電発振器２１０の下側まで取りまわされる。したがって、リードフレーム２２４は全体としてコの字状に形成されることとなる。

このように構成された圧電発振器２１０は、前記ＩＣ２２０の能動面に設けられた外部端子２３０及び、前記アウターリード部２２４ｂを除き、圧電発振器２１０全体を樹脂（一次モールド部）２２６で覆うように構成される。

上述のような構成とされた圧電発振器２１０では、前記外部端子２３０及び、前記アウターリード部２２４ｂにプローブ（不図示）を接触させ、ＩＣ２２０に対し、情報の読み出しや、情報の書き込みが行われる。そして、前記ＩＣ２２０への情報の読み出しや、書き込みが終了した圧電発振器２１０は、前記外部端子２３０を樹脂（二次モールド部）で覆うように構成される。

上記構成の圧電発振器２１０の製造方法を概略すると、基板の一方の面に圧電振動片（不図示）を実装し、基板の他方の面にＩＣをマウントし、一次モールドを行い、ＩＣの外部端子を介して情報の読み込み／書き込みを行い、二次モールドを行うということとなる。なお、一次モールドの際に圧電振動子２１２を保持するための補助リード２３１を設ける構成としても良い。
このような構造、製造方法の圧電発振器であっても、第１の実施形態における圧電発振器の製造方法と同様である。

次に、図５を参照して、本発明の圧電発振器に係る第４の実施形態について説明する。なお、図５（Ａ）は圧電発振器の側断面図を示し、図５（Ｂ）は圧電発振器の上面図を示す。
本実施形態に係る圧電発振器の構成の殆どは、第３の実施形態に係る圧電発振器と同様である。また、第３の実施形態に係る圧電発振器と本実施形態に係る圧電発振器との差異は、第１の実施形態に係る圧電発振器と第２の実施形態に係る圧電発振器との違いと同じである。

すなわち、ＩＣのマウント形態をバンプ３２２を介したフリップチップボンディングにしたことと、ＩＣの外部端子を能動面と異なる主面に設けたことである。
よって、図５には第３の実施形態に示した符号に１００を足した値の符号を附して説明を省略する。

本発明の圧電発振器に係る第１の実施形態を示す図である。第１の実施形態の圧電発振器に対し、情報の読み出し／情報の書き込みを行っている様子を示す図である。本発明の圧電発振器に係る第２の実施形態を示す図である。本発明の圧電発振器に係る第３の実施形態を示す図である。本発明の圧電発振器に係る第４の実施形態を示す図である。従来の圧電発振器を示す図である。

符号の説明

１０………圧電発振器、１２………基板、１４………第１の凹部、１５………リッド、１６………圧電振動片、１８………導電性接着剤、２０………第２の凹部、２２………一次モールド部、２４………ワイヤ（金線）、２６………集積回路（ＩＣ）、２８………二次モールド部、３０………外部端子。

Claims

圧電発振片と、前記圧電発振片を制御する集積回路とを上下方向に備え、前記集積回路には情報の書き込み／読み出しを行うための外部端子が設けられる構成の圧電発振器の製造方法であって、
前記圧電振動片を基板の一方の主面に対して実装して封止し、
前記集積回路を前記基板の他方の主面に対して備え、
前記外部端子から情報の書き込み／読み出しを行い、
前記書き込み端子を樹脂で覆うことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
前記外部端子からの情報の書き込み／読み出しは、前記書き込み端子のみを樹脂から露出させた状態で行う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。
圧電振動片と、前記圧電振動片を制御する集積回路とを上下方向に備え、前記集積回路には情報の書き込み／読み出しを行うための外部端子が設けられた圧電発振器であって、
前記集積回路の外部端子以外を被覆する一次モールド部と、
前記外部端子を被覆する二次モールド部とを有することを特徴とする圧電発振器。
前記集積回路は、能動面を外側へ向けて備えられることを特徴とする請求項３に記載の圧電発振器。