JP3230742B2

JP3230742B2 - 圧電発振器

Info

Publication number: JP3230742B2
Application number: JP00400899A
Authority: JP
Inventors: 正幸菊島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-07-04
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2001-11-19
Anticipated expiration: 2016-11-19
Also published as: JPH11330859A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子からなる
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。

【０００２】

【従来の技術】振動子と半導体集積回路装置がパッケー
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。

【０００３】この圧電発振器１０では、リードフレーム
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。

【０００４】図２８に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。

【０００５】しかしながら、シリンダー状のケースの直
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。

【０００６】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５−２４３４
７１号にも図示されている。

【０００７】図２９には、モールド樹脂を用いて一体化
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かセラミックケース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。

【０００８】これらの圧電発振器は、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
いた圧電発振器か実現されており、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。

【０００９】発振周波数が高くなるにつれて圧電発振器
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、
１２５ＭＨｚで約５５ｍＡと、従来の２０ＭＨｚ〜３０
ＭＨｚ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。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このようにＩＣの消費
電力の増加によって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。

【００１１】一方、圧電発振器の搭載される電子機器は
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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明においては、高い
周波数を安定して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。

【００１３】このため、本発明においては、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
アイラン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。

【００１４】これらの放熱部分は、アイランドあるいは
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。

【００１５】アイランドにこれらの放熱部分を設けるこ
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。

【００１６】また、振動子と半導体集積回路装置を並列
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。

【００１７】さらに、振動子に対する温度上昇を抑制す
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。

【００１８】また、振動子および半導体集積回路装置が
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。

【００１９】これらの本発明を以下で図面を参照しなが
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。

【００２０】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１に、本発明の実
施例１に係る圧電発振器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によってほぼ方形に封止され、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。

【００２１】モールド樹脂内では、ＩＣチップ６０がリ
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。

【００２２】モールド樹脂１の内部にＩＣチップ６０と
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の一方の端から内部の圧電素
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。

【００２３】本例の圧電発振器１０は、さらに、リード
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。

【００２４】基板に接続できるように本例の圧電発振器
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。

【００２５】この放熱用リード１１には、さらに、モー
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１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、本例の圧電発振器
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。

【００２６】本例の圧電発振器１０には、さらに、振動
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１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
とほぼ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。

【００２７】放熱用リード１２をケース５１に接触させ
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。

【００２８】本例の圧電発振器１０は、放熱効果をさら
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ィング状に曲げてあ
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。

【００２９】接続用リード７３の一端７３ｃには振動子
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。

【００３０】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７３ｃと、Ｉ
Ｃ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。

【００３１】このように、本例の圧電発振器１０は、Ｉ
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に伝わった熱も、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。

【００３２】このように、本例の圧電発振器１０は、熱
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熱も非常に
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。

【００３３】Ｒ＝（Ｔ_j − Ｔ_a）／Ｐ・・・・・（１）ここで、Ｔ_j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、Ｔ_aは周囲温
度、Ｐは消費電力である。

【００３４】接合部の温度Ｔ_jはある一定の測定電流Ｉ_M
を流したときの順方向電圧Ｖ_MCに比例する。そこで、圧
電発振器１０を温度Ｔ_MCの恒温槽に入れて、異なる２点
以上の温度Ｔ_MCにおける順方向電圧Ｖ_MCを測定し、図３
に示すＶ_MC−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Ｔ_a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Ｉ_Mを流しＶ_MCを即座に
測定する。この順方向電圧Ｖ_MCを用いて図３より対応す
る温度によって接合部の温度Ｔ_jを求める。なお、詳し
くは、ＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３Ｃによる。

【００３５】このような方法によってＳＡＷ共振子を用
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°Ｃ／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°Ｃ／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か行われており、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°Ｃ程度低くなる結果が得られている。

【００３６】圧電発振器の熱抵抗を小さくすることによ
って、その圧電発振器に搭載されたＩＣチップ等の半導
体集積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。

【００３７】本例の圧電発振器１０においては、ワイヤ
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。

【００３８】さらに、本例の圧電発振器１０では、ＩＣ
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。

【００３９】図４に示したＰＬＬ用ＩＣ６０は、３つの
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。

【００４０】図５に、制御端子Ｓ０〜Ｓ２の状態と、そ
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Ｓ
０〜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Ｓ
０〜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Ｉ
Ｃ６０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７
１を接続するワイヤボンディング７９の数も増加し、Ｉ
Ｃチップ６０からの放熱が促進されるようになってい
る。ＩＣ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。

【００４１】（実施例２）図６に、本発明の実施例２に
係る圧電発振器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。

【００４２】本例の圧電発振器１０は、放熱用のリード
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。

【００４３】本例の圧電発振器１０においては、振動子
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１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、振動子リード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７
３ｃ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への影響を小
さくなる。

【００４４】また、ＩＣチップ６０からの熱影響をでき
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
１６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。

【００４５】（実施例３）図８に本発明に係る圧電発振
器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
１０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
いては同じ符号を付して説明を省略する。

【００４６】本例の圧電発振器のリードフレーム７０の
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。

【００４７】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６０で発生した熱を効率良く放出
することができる。

【００４８】ＩＣチップ６０とほぼ並列して配置された
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
とほぼ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。

【００４９】本例の圧電発振器１０においては、さら
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。

【００５０】図１０に、ヒートシンク９０の取り付けら
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。

【００５１】図１１に、本例の圧電発振器をトランスフ
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。

【００５２】また、上方の金型１０１の凹み１０３に
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。

【００５３】本例の圧電発振器は、ＩＣチップ６０から
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。

【００５４】放熱板あるいはヒートシンクといった手段
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。

【００５５】（実施例４）図１２に、本発明の実施例４
に係る圧電発振器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。

【００５６】本例の圧電発振器２０は、振動子のケース
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、Ｉ
Ｃチップ６０の温度上昇を抑制できる。また、振動子５
０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。

【００５７】本例の圧電発振器２０は、ＩＣチップ６０
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との距離か確
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。
ＩＣ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。

【００５８】（実施例５）図１４に本発明の実施例５に
係る圧電発振器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５
０，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。

【００５９】本例のリードフレーム７０は、ＩＣチップ
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。

【００６０】本例の圧電発振器２０においては、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。

【００６１】すなわち、リードフレーム７０の両側にＩ
Ｃ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イプレスされてい
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７１
ａ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６０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。

【００６２】さらに、本例の圧電発振器２０は、ＩＣチ
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
供することかできる。

【００６３】また、本例の圧電発振器２０においては、
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。

【００６４】本例の圧電発振器２０は、さらに、振動子
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。

【００６５】図１６および図１７に、本例の圧電発振器
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１
０２にセットされる。上方の金型１０１の凹んだ部分１
０３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５
１は、上下からピン１０７、１０８および吊りピン部７
４ａ、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はモールド樹脂め圧力の作用によっ
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。

【００６６】金型１０１に設けられたピン１０７および
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。

【００６７】このように、本例の圧電発振器２０では振
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。

【００６８】図１８に、本例の圧電発振器２０の外観を
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、ガルウィン
グ状に曲げられておりＳＯＰタイプの１４ピンのパッケ
ージとなっている。

【００６９】図１９に、ＩＣチップ６０とつながった接
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、クロム鋼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。

【００７０】図２０に、振動子５０を基板に実装する側
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。

【００７１】図２１および図２２に、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ
ＦｌａｔＰａｃｋａｇｅｓ）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
ー状のケース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（ＱｕａｄＦｌａｔＪ−１ｅａｄＰａｃｋ
ａｇｅｓ）形状の圧電発振器や、ＳＯＪ（Ｓｍａｌｌ
ＯｕｔｌｉｎｅＪ−ｌｅａｄＰａｃｋａｇｅｓ）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。

【００７２】（実施例６）図２３および図２４に、本発
明の実施例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が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がこの順番で積層され、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。

【００７３】これらの本例の圧電発振器１０および２０
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ぼ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。

【００７４】さらに、図２４に示した振動子の露出した
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。

【００７５】（実施例７）図２５に、本発明の実施例７
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。

【００７６】パッケージ３１の第１層にあたる底面３２
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の両側壁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ている。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との接続しているの
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。

【００７７】底面３２には、アイランドパターン７６の
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。

【００７８】さらに、第２層に設置された圧電素子５３
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。

【００７９】本例のセラミックパッケージにＩＣチップ
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。

【００８０】（実施例８）図２６に上記の実施例と異な
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
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、Ｉ
Ｃ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３６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３
３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。

【００８１】本例の圧電発振器３０においては、入出力
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。

【００８２】さらに、本例の圧電発振器３０において
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。

【００８３】

【発明の効果】以上の実施例に基づき説明したように、
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、半導体集積回路装置と同一にパ
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、熱による障害か発生しにくい
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
詳述しているが、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。

【００８４】本発明の圧電発振器は、電子機器にクロッ
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る圧電発振器の外観を示
す斜視図である。

【図２】図１に示す圧電発振器の内部の配置を上方から
見た図である。

【図３】図１に示す圧電発振器の熱抵抗値を求めるため
のグラフである。

【図４】図１の圧電発振器に用いられているＰＬＬ用Ｉ
Ｃの構成を示すブロック図である。

【図５】図４に示したＰＬＬ用ＩＣの発振周波数の選択
方法を示す表である。

【図６】本発明の実施例２の圧電発振器の外観を示す斜
視図である。

【図７】図６に示す圧電発振器の内部の配置を上から見
た図である。

【図８】本発明の実施例３の圧電発振器の内部の配置を
上から見た図である。

【図９】図８に示す圧電発振器の断面を示す図である。

【図１０】図８に示す圧電発振器の外観を示す斜視図で
ある。

【図１１】図８に示す圧電発振器をモールドする様子を
示す図である。

【図１２】本発明の実施例４の圧電発振器の内部の配置
を上方から見た図である。

【図１３】図１２に示す圧電発振器を側方から内部を見
た図である。

【図１４】本発明の実施例５の圧電発振器の内部の配置
を上方から見た図である。

【図１５】図１４に示す圧電発振器を側方から内部を見
た図である。

【図１６】図１４に示す圧電発振器をモールドする様子
を側面からみた図である。

【図１７】図１４に示す圧電発振器をモールドする様子
を図１６と異なる側面から見た図である。

【図１８】図１４に示す圧電発振器の外観を示す斜視図
である。

【図１９】図１４に示す圧電発振器において振動子のリ
ードと接続用のリードを溶接する様子を示す図である。

【図２０】本発明の実施例５の異なる圧電発振器を側方
から内部を見た図である。

【図２１】本発明の実施例５の異なる圧電発振器の内部
の配置を上から見た図である。

【図２２】図２１に示す圧電発振器を側方から内部を見
た図である。

【図２３】本発明の実施例６の圧電発振器を横から見た
図である。

【図２４】図２３と異なる例の圧電発振器を横から見た
図である。

【図２５】本発明の実施例７の圧電発振器の図であり、
（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。

【図２６】本発明の実施例８の圧電発振器の図であり、
（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。

【図２７】従来の圧電発振器内部の配置を示す図であ
り、（ａ）は上から見た図であり、（ｂ）は側方から見
た図である。

【図２８】図２７と異なる従来の圧電発振器内部の配置
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。

【図２９】セラミックパッケージを用いた従来の圧電発
振器の内部の配置を側方からみた図である。

【図３０】発振周波数と消費電流の関係を示すグラフで
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０３Ｈ 9/02 Ｈ０３Ｈ 9/02 ＫＬ // Ｈ０１Ｌ 25/16 Ｈ０１Ｌ 25/16 Ａ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03B 5/32 H01L 23/28 H01L 23/50 H03H 9/02 H01L 25/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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３】請求項１において、前記半導体回路装置
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。