JP3783235B2 - 圧電発振器とその製造方法ならびに圧電発振器を利用した携帯電話装置および圧電発振器を利用した電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動片を収容した圧電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ならびにその製造方法と、圧電発振器を利用した携帯電話及び電子機器に関する。

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。
すなわち、図２２は、従来の圧電発振器の構成例を示しており（特許文献１参照）、図において、圧電発振器は、リードフレーム５の一面に半導体素子１を接着等により固定し、このリードフレーム５の他面に、シリンダー状のパッケージに収容された圧電振動子４を固定し、半導体素子１とリードフレーム５の外部端子はボンディングワイヤ３により接続されており、全体が樹脂６でモールドして構成されている。

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、硬化時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、上述のように、圧電振動片と発振回路を別々のパッケージに収容して、リードフレームに互いに異なる面に固定することで、これらの不都合を回避でき、小型に構成することができるものである。
このような構成は、他の特許文献にも記載されている（特許文献２参照）。

実開平１−８２５０７号のマイクロフィルム 特開平７−１６２２３６号

ところが、従来の圧電発振器では、樹脂モールド後に圧電振動子の周波数のずれが問題となった場合に、これに対する対策がなんら採られていない。
すなわち、近年では、圧電発振器の周波数性能にきわめて高い精度が求められており、圧電振動子のパッケージを封止した後で、その後の製造工程等の影響により、圧電振動子の周波数が問題となる程度に変化した場合には、製品として出荷することが不可能となり、各部品が無駄になるとともに、製造歩留りも低下して、結局、製造コストの上昇をまねく問題がある。

本発明は、樹脂モールド後であっても、周波数の微調整を行うことができる圧電発振器とその製造方法、ならびにこの圧電発振器を利用した携帯電話及び電子機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た振動子パッケージと、この振動子パッケージと電気的に接続され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であって、前記振動子パッケージと、前記半導体素子とが、リードフレームのアイランド部の互いに異なる面にそれぞれ固定されていて、前記振動子パッケージの透明な蓋体が外部に露出するように樹脂モールドされており、前記リードフレームは、前記樹脂モールドされる際、型内で挟み込まれた前記アイランド部の周辺の位置を基準にして、前記振動子パッケージ側が前記半導体素子側に変位するように、前記リードフレームの少なくとも一部が変形されている、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、振動子パッケージの透明な蓋体が外部に露出するように樹脂モールドされているので、組立後においても、外部から前記透明な蓋体を透過させて、内部に周波数調整用のレーザ光を照射することにより、振動子パッケージ内の圧電振動片の周波数調整を行うことができる。すなわち、圧電振動子のパッケージを封止した後で、その後の製造工程等の影響により、圧電振動子の周波数が問題となる程度に変化した場合には、圧電振動片の電極の一部等を前記レーザ光により蒸散させて、質量削減方式により、周波数をあわせこむことができる。
さらに、リードフレームは、樹脂モールドされる際、型内で挟み込まれたアイランド部の周辺の位置を基準にして、振動子パッケージ側が半導体素子側に変位するように、リードフレームの少なくとも一部が変形されている。そうすると、振動子パッケージの透明な蓋体は、成形時にリードフームの一部が変形する方向に、成形型内で押されている。このため、蓋体は成形時に成形用の型の内面により押されて、密着されていることで、蓋体の表面側に樹脂が入り込むことがなく、型内面と蓋体との間にバリが生じることがない。したがって、製造後に蓋体表面からバリ取りをする必要がなく、透明な蓋体の全表面に適切に露出するように形成されている。
かくして、本発明によれば、樹脂モールド後であっても、周波数の微調整を行うことができる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、前記アイランド部には、このアイランド部よりも縮幅されて外方に延びる保持リード部が形成されており、この保持リード部について前記変形が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、前記保持リード部は、アイランド部よりも縮幅されて形成されているので、成形時の応力が集中しやすく、このため、リードフレームによる振動子パッケージや半導体素子の固定性能に関係するアイランド部の変形を避けつつ、適切に保持リード部を変形させることができる。また、変形の応力が保持リード部に集中されているので、半導体素子を損傷することがない。

第３の発明は第２の発明の構成において、前記保持リード部の一部には、変形を容易とするための変形部が設けられていることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、前記保持リード部の一部には、変形を容易とするための変形部をさらに設ければ、成形時の応力を適切に変形部に集中させることができる。この変形部は、例えば、保持リード部の適宜の位置を他の領域より細くすること等により形成することができる。

第４の発明は第３の発明の構成において、前記変形部が前記保持リード部の両側で、前記アイランド部に入り込むスリットにより構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、前記変形部が前記保持リード部の両側で、前記アイランド部に入り込むスリットにより構成されているので、保持リード部自体を細くする必要がなく、成形の際の部品保持の機能を適切に維持しつつ、前記スリット形成領域に応力を集めることができ、この部分の変形を促すことができる。

第５の発明は第１ないし４のいずれかの発明の構成において、前記振動子パッケージが、前記アイランド部に対して、僅かに突出した少なくとも３箇所の凸面により当接した状態で固定されていることを特徴とする。
第５の発明の構成によれば、成形の際に、リードフレームの一部を変形させる程度の応力が、振動子パッケージに作用した場合においても、振動子パッケージは、すくなくとも３点の凸面で前記アイランド部に当接することから、アイランド部に対して水平な姿勢を保持すやすく、傾いた状態で成形されることを有効に防止することができる。

上述の目的は、第６の発明によれば、複数の外部端子部外端と、ダイパッドとなるアイランド部から延びる保持リード部の外端とを一体に支持する支持枠を備えたリードフレームが用意され、前記アイランド部の一面に発振回路を内蔵した半導体素子を固定する工程と、前記アイランド部の他面に振動子パッケージを固定する工程と、必要な配線をワイヤボンディングにより形成する工程と、前記半導体素子と前記振動子パッケージとを、この振動子パッケージの透明な蓋体を露出させるようにして樹脂モールドする工程とを含んでいる圧電発振器の製造方法により、達成される。
第６の発明の構成によれば、アイランド部に対して、半導体素子と振動子パッケージとを固定した状態で樹脂モールドによる成形を行う際に、振動子パッケージの透明な蓋体を露出させるようにすれば、モールド後においても、外部から前記透明な蓋体を透過させて、内部に周波数調整用のレーザ光を照射することにより、振動子パッケージ内の圧電振動片の周波数調整を行うことができる。
すなわち、圧電振動子のパッケージを封止した後で、その後の製造工程等の影響により、圧電振動子の周波数が問題となる程度に変化した場合には、圧電振動片の電極の一部等を前記レーザ光により蒸散させて、質量削減方式により、周波数をあわせこむことができる。

第７の発明は第６の発明の構成において、前記樹脂モールド工程において、前記透明な蓋体を成形用の一方の型であって、その深さが振動子パッケージの厚みよりも小さな型の内面に当接させ、前記保持リード部の位置を基準にして、前記一方の型と他方の型とを合わせることにより、型内で前記透明な蓋体が内方に変位するように、前記リードフレームの少なくとも一部が変形されることを特徴とする。
第７の発明の構成によれば、前記一方の型の深さが、振動子パッケージの厚みよりも小さくされているので、この一方の型の内面に、振動子パッケージの前記透明な蓋体を当接させ、前記保持リード部の位置を基準にして、前記一方の型と他方の型とを合わせて、樹脂モールドすることにより、振動子パッケージ側は、内方、すなわち半導体素子側へ変位することで、前記リードフレームの少なくとも一部が変形される。この過程で、振動子パッケージの透明な蓋体は、リードフームの一部が前記変形する方向に、成形型内で押される。このため、蓋体は一方の型の内面により押されて、密着されていることで、蓋体の表面側に樹脂が入り込むことがなく、型内面と蓋体との間にバリが生じることがない。かくして、製造後に蓋体表面からバリ取りをする必要がなく、透明な蓋体の全表面に適切に露出させることができる。
しかも、樹脂モールドの際の応力が、リードフームの一部が変形するように集中されることから、応力が半導体素子にかかることを防止し、その損傷を回避することができる。

第８の発明は第６または７のいずれかの発明の構成において、前記樹脂モールド工程よりも後段において、外部に露出した前記透明な蓋体を透過させて、内部に周波数調整用のレーザ光を照射することにより、振動子パッケージ内の圧電振動片の周波数調整を行うことを特徴とする。
第８の発明の構成によれば、前記樹脂モールド工程よりも後段において、外部に露出した前記透明な蓋体を透過させて、内部に周波数調整用のレーザ光を照射することにより、振動子パッケージ内の圧電振動片の周波数調整を行うことにより、製造工程中の熱や圧力が作用する最終の工程よりも後で、振動子パッケージ内の圧電振動片の周波数調整を行うことができるので、製品出荷にいたる最終段階で周波数を合わせることができ、製造後に周波数の違いが生じて、廃棄品となることがなく、部品の無駄がなくなり、製造歩留りを向上させることができる。

第９の発明は第６ないし８のいずれかの発明の構成において、前記ワイヤボンディング工程において、半導体素子の振動子接続端子と、前記振動子パッケージの実装端子との電気的接続をワイヤボンディングにより行い、かつ半導体素子の他の端子と、前記リードフレームの外部端子部のインナーリードとの電気的接続をワイヤボンディングにより行うことを特徴とする。
第９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の電気的接続においては、リードフレームを介して、これらを直接接触させる構成でなく、必ずボンディングワイヤを介して接続され、これらは、モールド工程でモールド樹脂に被覆されるので、端子間における浮遊容量が増大しない利点がある。

上述の目的は、第１０の発明によれば、内部に圧電振動片を収容した振動子パッケージと、この振動子パッケージと電気的に接続される発振回路を内蔵した半導体素子とを備える圧電発振器を利用した携帯電話装置であって、前記振動子パッケージと、前記半導体素子とが、リードフレームのアイランド部の互いに異なる面にそれぞれ固定されていて、前記振動子パッケージの透明な蓋体が外部に露出するように樹脂モールドされており、前記リードフレームは、前記樹脂モールドされる際、型内で挟み込まれた前記アイランド部の周辺の位置を基準にして、前記振動子パッケージ側が前記半導体素子側に変位するように、前記リードフレームの少なくとも一部が変形されている圧電発振器により、制御用のクロック信号を得るようにした、携帯電話装置により達成される。

上述の目的は、第１１の発明によれば、内部に圧電振動片を収容した振動子パッケージと、この振動子パッケージと電気的に接続される発振回路を内蔵した半導体素子とを備える圧電発振器を利用した電子機器であって、前記振動子パッケージと、前記半導体素子とが、リードフレームのアイランド部の互いに異なる面にそれぞれ固定されていて、前記振動子パッケージの透明な蓋体が外部に露出するように樹脂モールドされており、前記リードフレームは、前記樹脂モールドされる際、型内で挟み込まれた前記アイランド部の周辺の位置を基準にして、前記振動子パッケージ側が前記半導体素子側に変位するように、前記リードフレームの少なくとも一部が変形されている圧電発振器により、制御用のクロック信号を得るようにした、電子機器により達成される。

図１および図２は、本発明の圧電発振器の実施の形態を示しており、図１はその概略断面図、図２はその概略平面図である。尚、図１および図２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７０は、圧電振動片を収容した振動子パッケージ３０と、この振動子パッケージ３０と電気的に接続される発振回路を内蔵した半導体素子であるＩＣチップ８０とを備えている。
すなわち、圧電発振器７０は、リードフレーム１０の一面（図１では上面）にＩＣチップ８０を固定し、リードフレーム１０の他面（図１では下面）に振動子パッケージ３０を固定し、振動子パッケージ３０の蓋体３９だけを露出するようにして樹脂２１によりモールドして構成されている。

ここで、本実施形態の圧電発振器７０に組み込まれる振動子パッケージ３０について、図３ないし図５を参照して、先に説明する。
図３及び図４において、振動子パッケージ３０は、単体で圧電デバイスとして使用できるものであり、特に、この実施形態では、水晶振動子を構成した例を示している。この振動子パッケージ３０は、収容容器３６（セラミック製容器）内に圧電振動片３２を収容している。収容容器３６は、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。複数の各基板は、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所定の内部空間Ｓ２を形成するようにされている。
この内部空間Ｓ２が圧電振動片を収容するための収容空間である。
すなわち、図４に示されているように、この実施形態では、収容容器３６は、例えば、下から第１の積層基板６１、第２の積層基板６４、第３の積層基板６８を重ねて形成されている。

収容容器３６の内部空間Ｓ２内の図において左端部付近において、内部空間Ｓ２に露出して内側底部を構成する第２の積層基板６４には、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３１，３１が設けられている。
この電極部３１，３１は、外部と接続されて、駆動電圧を供給するものである。この各電極部３１，３１の上に導電性接着剤４３，４３が塗布され、この導電性接着剤４３，４３の上に圧電振動片３２の基部５１が載置されて、導電性接着剤４３，４３が硬化されるようになっている。尚、導電性接着剤４３，４３としては、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ものが使用でき、シリコーン系、エポキシ系またはポリイミド系導電性接着剤等を利用することができる。

圧電振動片３２は、圧電材料として、例えば水晶をエッチングして形成されており、本実施形態の場合、圧電振動片３２は、小型に形成して、必要な性能を得るために、特に図３で示す形状とされている。
すなわち、圧電振動片３２は、収容容器３６側と固定される基部５１と、この基部５１を基端として、図において右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕３４，３５を備えており、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動片が利用されている。
圧電振動片３２の各振動腕３４，３５には、それぞれ長さ方向に延びる長い有底の溝５６，５７が形成されている。この各溝５６，５７は、図３のＣ−Ｃ線切断端面図である図５に示されているように、各振動腕３４，３５の表裏両面に形成されている。
さらに、図３において、圧電振動片３２の基部５１の端部（図３では左端部）の幅方向両端付近には、引き出し電極５２，５３が形成されている。各引き出し電極５２，５３は、圧電振動片３２の基部５１の図示しない裏面にも同様に形成されている。

これらの各引き出し電極５２，５３は、上述したように図３に示されている収容容器側の電極部３１，３１と導電性接着剤４３，４３により接続される部分である。収容容器側の電極部３１，３１は、第１の積層基板６１の左端部の外面に形成された実装端子３１ａと接続されている。実際には、実装端子３１ａはパッケージの幅方向の両端部に設けられている。また、第１の積層基板６１の右端部の外面には、ダミー電極３１ｂが設けられている。ダミー電極３１ｂは、圧電振動片と接続されない電極で、実装端子３１ａと同じ形状とされており、第１の積層基板６１の右端部の幅方向の両端部に形成されている。
そして、圧電振動片３２の各引き出し電極５２，５３は各振動腕３４，３５の溝５６，５７内に設けた励振電極５４，５５と接続されている（図示せず）。また、各励振電極５４，５５は、図５に示すように、各振動腕３４，３５の両側面にも形成されており、例えば、振動腕３４に関しては、溝５７内の励振電極５４と、その側面部の励振電極５５は互いに異極となるようにされている。また、振動腕３５に関しては、溝５６内の励振電極５５と、その側面部の励振電極５４は互いに異極となるようにされている。

また、図４に示すように、収容容器３６の底面のほぼ中央付近には、収容容器３６を構成する２枚の積層基板に連続する貫通孔３７ａ，３７ｂを形成することにより、外部に開口した貫通孔３７が設けられている。この貫通孔３７を構成する２つの貫通孔のうち、パッケージ内部に開口する第１の孔３７ｂに対して、第２の孔である外側の貫通孔３７ａは、より大きな内径を備えるようにされている。これにより、貫通孔３７は、図４において下向きの段部６２を備える段つき開口とされている。この段部６２の表面には、金属被覆部が設けられていることが好ましい。

ここで、貫通孔３７に充填される金属製封止材３８としては、例えば、鉛を含有しない封止材が選択されることが好ましく、例えば、銀ロウ、Ａｕ／Ｓｎ合金、Ａｕ／Ｇｅ合金等から選択される。これに対応して、段部６２の表面の金属被覆部には、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を形成することが好ましい。
収容容器３６の開放された上端には、低融点ガラス等のロウ材３６ａを用いて蓋体３９が接合されることにより、封止されている。蓋体３９は、後述するように、外部からレーザ光Ｌ２を圧電振動片３２の後述する金属被覆部に照射して、質量削減方式により周波数調整を行うために、光を透過する材料，特に、薄板ガラスにより形成されている。
蓋体３９を透明に形成するために適する材料としては、ガラスが一般的であり、このようなガラス材料としては、例えば、ダウンドロー法により製造される薄板ガラスとして、例えば、硼珪酸ガラスが使用される。

このような構造により、図４に示されているように、実装端子３１ａ，ダミー端子３１ｂ、および金属製封止材３８は、第１の基板６１の底面において、電極の厚み分に相当する程度に、僅かに突出した凸部となっている。これら実装端子３１ａ，ダミー端子３１ｂ、および金属製封止材３８の突出量は、ほぼ同じである。
さらに、図４において、第２の基板６４の内側の一部を除去することにより、凹部４２が設けられている。これにより、振動子パッケージ３０に外部から衝撃が加えられた場合に、圧電振動片３２の先端が矢印Ｄ方向に変位しても、この圧電振動片３２の先端が収容容器３６の内側底部に衝突して破損することが有効に防止されている。

なお、好ましくは、圧電振動片３２の基部５１の各振動腕３４，３５の基端部付近には、幅方向の両側縁を、内方に向かって切欠きした、くびれ部もしくは切欠き部４４，４５が形成されている。これにより、各振動腕３４，３５の屈曲振動が、基部５１側に漏れ込むのを有効に防止できるようになっている。

次に、図１において、半導体素子としてのＩＣチップ８０は、内部に図示しない集積回路で形成した発振回路を収容したものである。このＩＣチップ８０は、リードフレーム１０の後述するアイランド部の一面に対して、例えば、エポキシ系やシリコン系の接着剤８０ａを用いて固定されている。
ＩＣチップ８０のリードフレーム１０との接合面と反対の面には、図２に示すように、いくつかの端子部が設けられており、これらは、リードフレーム１０の後で説明する外部端子部１１の各インナーリードとワイヤボンディングにより接続されている。ＩＣチップ８０の端子部の数は、ＩＣチップの種類により図２に示すよりも多い場合も少ない場合もあるのは勿論である。

この実施形態では、図２において、ＩＣチップ８０の端子部８１，８１は、例えば、ゲート／ドレイン（Ｇ／Ｄ）端子と呼ばれ、振動子パッケージ３０との接続端子である。端子部８１，８１は、振動子パッケージ３０の上述した実装端子３１ａ，３１ａとボンディングワイヤ８２，８２を用いて接続されている。したがって、振動子パッケージ３０とＩＣチップ８０との電気的接続においては、リードフレームを介して、これらを直接接触させることがないので、端子間における浮遊容量が増大しない利点がある。ＩＣチップ８０の他の端子部の個々の構成については、ＩＣチップ８０の種類によっても異なるので省略する。

本実施形態の圧電発振器７０は以上のように構成されており、後述する製造工程により、図１に示すように、振動子パッケージ３０の透明な蓋体３９が外部に露出するように樹脂モールドされているので、組立後においても、外部から透明な蓋体３９を透過させて、図４で説明したのと同様の手法により、内部に周波数調整用のレーザ光Ｌ２を照射することができる。これにより、圧電発振器７０の製造後において、特に樹脂モールドした後で、振動子パッケージ３０内の圧電振動片３２の周波数調整を行うことができる。
つまり、振動子パッケージ３０の蓋体を封止後に、樹脂モールド等の製造工程等の影響により、圧電振動片３２の周波数が問題となる程度に変化した場合には、圧電振動片３２の電極の一部等をレーザ光Ｌ２により蒸散させて、質量削減方式により、周波数をあわせこむことができる。
また、周波数調整に限らず、製品製造後において、不要となったパッケージ内の配線等を切断すること等も可能である。

なお、上述の実施形態では、リードフレーム１０を間に挟むようにして振動子パッケージ３０が下側（実装基板側）に、ＩＣチップ８０が上側に配置されているが、図６に示されるように、リードフレーム１０を間に挟むようにして振動子パッケージ３０を上側に、ＩＣチップ８０を下側（実装基板側）に配置し、蓋体３９が上側に露出するようにしてもよい。この際、外部端子部１１については、端部１１ａが樹脂２１を回り込むように、下側（実装基板側）に曲折された所謂Ｊリードの状態に形成されている。

図７は、本実施形態の圧電発振器７０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。また、図８は圧電発振器７０の製造にあたり用意されるリードフレームの構成を示す概略平面図である。
圧電発振器７０の製造方法を説明するあたり、先ず、リードフレームの構造を図８を参照しながら説明する。
図８において、リードフレーム１０は、パッケージ素子を製造する場合に普通に使用されるものが利用でき、例えば、４２アロイ等のＦｅ合金、あるいはＣｕ−Ｓｎ，Ｃｕ−Ｆｅ，Ｃｕ−Ｚｎ，Ｃｕ−Ｎｉ等のＣｕ合金、あるいはこれらに第三の元素を添加した三元合金等により形成されたものが使用される。
このリードフレーム１０は、外枠部１７と、外枠部１７の内側において、ほぼその中心付近に設けられたダイパットであるアイランド部１２と、アイランド部１２とは分離され、外枠部１７により支持されていて、アイランド部１２の幅方向両側において、それぞれ平行に複数本づつ配置されたリード部である外部端子部１１，１１とを有している。外部端子部１１，１１の本数は、これらに接続されるＩＣチップ８０の端子数等に対応して設けられている。

アイランド部１２は、素子を搭載するためのダイパットであり、その目的に適合する面積と幅を備えている。アイランド部１２は、その両側縁から一体に延長された保持リード部１３，１４を備えている。保持リード部１３，１４は、アイランド部１２の幅よりも狭い幅とされていて、外枠部１７に向かって延びており、この外枠部１７と一体とされている。したがって、アイランド部１２は、リードフレーム１０の外枠部１７に対して、幅の細い保持リード部１３，１４により支持される構造となっている。

アイランド部１２には、好ましくは、図８に示されているように、各保持リード部１３，１４の幅方向の両側において、アイランド部１２内に入り込むように形成されたスリット１５，１５およびスリット１６，１６が形成されている。すなわち、スリット１５，１５およびスリット１６，１６は、後述する製造工程において、保持リード部１３，１４の変形を助けるための変形部の一態様として設けられている。したがって、変形部としては、上述したスリット以外にも、より大きな面積でアイランド部１２を切欠くことで形成した切欠き部や、保持リード部１３，１４の所定の箇所を、他の領域より狭い幅に設定したりすることができる。いずれにせよ、保持リード部１３，１４もしくは、保持リード部１３，１４とアイランド部１２との一体となった箇所に、構造的に弱い領域を形成し、その部分に後述するモールド工程における応力が集中するようにすることで、形成することができる。
また、アイランド部１２自体を異形に形成し、アイランド部１２の一部が変形するようにして、アイランド部１２に変形部を設けるようにしてもよい。

次に、圧電発振器７０の製造方法の実施形態について説明する。
図７のＳＴ１に示すように、図８で説明したリードフレーム１０を用いて、図９（ａ）のように、ＩＣチップ８０を接着する。
つまり、ＩＣチップ８０の端子を設けた面以外の面に、図１で説明した接着剤を用いて、リードフレーム１０のアイランド部１２に接着する。
図９（ｂ）は図９（ａ）と反対の面を示しており、次に、図９（ｂ）に示すように、例えば、エポキシ系やシリコン系の接着剤を用いて、振動子パッケージ３０をアイランド部に接着する（ＳＴ２）。接着剤は図１において、符号３０ａで示されている。この場合、図９（ａ）に示されているように、振動子パッケージ３０の実装端子３１ａ，３１ａは、アイランド部１２から露出するように接着，固定される。

この際、アイランド部１２には、振動子パッケージ３０の底面が接着されるので、図４で説明したように、この底面には、パッケージの長さ方向端部で、幅方向の両端部に配置されたダミー端子３１ｂ，３１ｂと、パッケージ中央付近の金属封止材３８とが当接する（図９（ｂ）参照）。
これらダミー端子３１ｂ，３１ｂと、金属封止材３８は底面から同じ程度僅かに突出した凸部となっているので、アイランド部１２に対しては、３点で当接することになり、振動子パッケージ３０はアイランド部１２に対して、傾斜することなく固定される。

次に、図１０に示すように、ＩＣチップ８０の各端子と外部端子部１１，１１にインナーリードとをワイヤボンディングにより接続する（図７のＳＴ３）。特に、図２で説明したように、ＩＣチップ８０の端子部８１，８１であるゲート／ドレイン（Ｇ／Ｄ）端子を振動子パッケージ３０のアイランド部１２から露出している上述した実装端子３１ａ，３１ａと金（Ａｕ）線等のボンディングワイヤ８２，８２を用いて接続する。このボンディングワイヤ８２，８２は、後述する樹脂モールドにより覆われるので、ＩＣチップ８０の端子部８１，８１およびその導通部は外部に露出することがないから、このような箇所に空気中の水分が付着して、短絡を生じたりすることがない。
このようにして、リードフレーム１０側とＩＣチップ８０及びＩＣチップ８０と振動子パッケージ３０との電気的接続を行う。

次いで、図１１ないし図１４に示すようにして、樹脂モールドを行う（図７のＳＴ４）。
図１１および図１２に示すように、この成形には、成形用の型１８および１９が利用される。一方の型１８は、図１２，図１４の下側に表されており、他方の型１９は、図１２，図１４の上側に表されている。
この工程では、一方の型１８および／または他方の型１９を、図１１と図１２に示すように矢印方向に相対的に移動させることにより、型内にリードフレーム１０のアイランド部１２の周辺を挟み込むことにより、アイランド部１２に固定されているＩＣチップ８０と、振動子パッケージ３０とを収容し、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。

この場合、図１４に示されているように、下に位置する一方の型１８の深さＤは、振動子パッケージ３０の蓋体３９を含めた厚みｈよりも小さくなるように設定されている。
図１４に示されているように、一方の型１８と他方の型１９との間に、アイランド部１２に固定されているＩＣチップ８０と、振動子パッケージ３０とを収容し、保持リード部１３，１４の位置を基準に挟み込む。つまり、一方の型１８と他方の型１９との合わせ目を、保持リード部１３，１４の位置に設定して挟み込む。ここで、振動子パッケージ３０は、型内で一方の型１８の内面に、蓋体３９を当接させるように配置されている。しかも、一方の型１８の深さＤは、振動子パッケージ３０の蓋体３９を含めた厚みｈよりも小さくなるようにされているので、蓋体３９の外面は、一方の型１８の内面に強く押しつけられるとともに、保持リード部１３，１４はそれぞれ図示するように変形される。つまり、各保持リード部１３，１４のアイランド部１２側が上方に向かうように変形する。
このような変形後において、少なくとも、複数の外部端子を構成する複数本のリードでなる外部端子部１１の存在する平面と、アイランド部１２の存在する平面が異なる位置とされる。

この場合、上述したモールド作業の際の応力が、ＩＣチップ８０にかからずに、各保持リード部１３，１４に集中するので、ＩＣチップ８０が損傷することがない。
しかも、振動子パッケージ３０は、図において上方に変位しつつ、蓋体３９の外面が、一方の型１８の内面に強く押しつけられるので、この状態で型内に溶融樹脂が注入されることにより、蓋体３９の外面を除いて、溶融樹脂がアイランド部１２に固定されているＩＣチップ８０と、振動子パッケージ３０とを包囲する状態となる。したがって、蓋体３９の外面と一方の型１８の内面に間に樹脂が回り込むことが防止され、成形後に蓋体３９の外面に樹脂がバリとなって付着することがない。

次に、型をクランプした状態で、図１３に示すように、保持リード部１３，１４を除いて、外枠部１７との結合を切断する。つまり、外部端子部１１，１１の外端部をカットする（図７のＳＴ４）。
続いて、切断した外部端子部１１，１１の型から露出した部分に端子メッキを施す（図７のＳＴ５）。そして、図１５及び図１６から理解されるように、外部端子部１１，１１の外端部を、所定の治具を用いて、蓋体３９側に曲折し、所謂Ｊリードの状態に成形する（図７のＳＴ６）。

そして、図１７に示すように、圧電発振器７０を形成した後で、つまり、樹脂モールド後において、外部に露出した透明な蓋体３９を透過させて、外部からレーザ光Ｌ２を圧電振動片３２の電極部等に照射する。これにより、電極部等の金属被覆部の一部を蒸散させて、質量削減方式により、周波数を高い方向に調整することができる（図７のＳＴ７）。このため、ここまでの製造工程のいずれかの工程、例えば、モールド工程等の熱が関与する工程で、振動子パッケージ３０の周波数が変化していても、最終的な周波数調整を行うことができるので、このような周波数のずれにより、不良品となることが回避され、部品の無駄がなくなり、製造歩留りが向上する。
最後に必要な検査を経て（図７のＳＴ８）、圧電発振器７０が完成する。

図１８は、本発明の圧電発振器の実施形態の変形例１を示す概略平面図であり、上述した圧電発振器７０の説明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。 この変形例１の圧電発振器７０−１では、アイランド部の構造が上述した圧電発振器７０と相違している。
つまり、アイランド部１２−１は、スリット１５を備えておらず、ほぼ矩形の板とされている。このような構成であっても、上述したＳＴ４のモールド工程では、型をクランプした際の応力は、アイランド部１２−１の幅よりも小さな幅に設定された保持リード部１３，１４に集中するので、この保持リード部１３，１４が変形部としての機能を発揮し、ＩＣチップ８０等に無理な力が加わり、損傷を招くといった事態を回避することができる。
そして、変形例１では、アイランド部１２−１の形状が単純な分だけ、制作が容易で、強度も向上する。

図１９および図２０は、本発明の圧電発振器の実施形態の各変形例を示し、図１９は変形例２に係る圧電発振器７０−２の幅方向の概略断面図、図２０は変形例３に係る圧電発振器７０−３の幅方向の概略断面図である。なお、図２０は、その断面の左右が略対称となるため、左側のみを図示している。
以下、上述した圧電発振器７０の説明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、相違点を中心に説明する。
この変形例２の圧電発振器７０−２、及び変形例３の圧電発振器７０−３では、各外部端子部１１の曲げ方向と曲げ形態が相違している。

すなわち、図６あるいは図１５と比較して理解されるように、図１９の圧電発振器７０−２では、外部端子部１１，１１の基端付近は、圧電発振器７０とは反対の方向に、すなわち、ＩＣチップ８０の方向へ曲折され、さらに先端部１１ｂ，１１ｂは、水平な方向に曲折されている。
また、図２０の圧電発振器７０−３では、外部端子部１１は、基端付近が図示しない実装基板の方向（図２０の下側）へ曲折され、中央部付近１１ｃが水平な方向に曲折されるとともに外部に露出されている。さらに、外部端子部１１の先端部１１ｄは、振動子パッケージ３０の方向（図２０の上側）に曲げられて、樹脂２１の側面に沿うように外部に露出されている。
このように、本発明の各変形例に係る圧電発振器７０−２，７０−３は、第１の実施形態と同様の作用効果を発揮しつつも、基板側の実装条件等に対応して、異なる形態の外部端子を備えるように構成することもできる。

図２１は、本発明の上述した実施形態に係る圧電発振器を利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。
図において、マイクロフォン３０８により電気信号に変換された送信者の音声は、デモジュレータ，コーデック部でデジタル変調され、送信部３０７においてＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯に周波数変換後、アンテナを通して基地局（図示せず）に送信される。また、基地局からのＲＦ信号は受信部３０６において周波数変換後、デモジュレータ，コーデック部において音声信号に変換され、スピーカー３０９から出力される。また、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１は液晶表示装置及びキーボードからなる入出力部３０２をはじめ、デジタル式携帯電話装置３００の全体の動作を制御している。メモリ３０３はＣＰＵ３０１により制御される、ＲＡＭ，ＲＯＭからなる情報記憶手段であり、これらの中にはデジタル式携帯電話装置３００の制御プログラムや電話帳などの情報が格納されている。

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ＴＣＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｘ’ｓｔａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：温度補償圧電発振器）３０５がある。このＴＣＸＯ３０５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り、図２１の受信部３０６や送信部３０７の周波数基準源として携帯電話装置に広く利用されている。このＴＣＸＯ３０５は近年の携帯電話装置の小型化に伴い、小型化への要求が高くなってきており、本発明の実施形態に係る構造によるＴＣＸＯ小型化は極めて有用である。
このように、デジタル式携帯電話装置３００のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電発振器７０を利用することにより、樹脂モールド後であっても、周波数の微調整を行うことができるから、製造歩留りを向上させて、製造コストを低減することができ、ひいては、デジタル式携帯電話装置３００等の電子機器の製造コストも抑制することができる。

本発明は上述の実施形態に限定されない。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。

本発明の圧電発振器の実施形態を示す概略断面図。 図１の圧電発振器の概略平面図。 図１の圧電発振器に使用する振動子パッケージの概略平面図。 図３のＢ−Ｂ線概略断面図。 図３のＣ−Ｃ線切断端面図。 図１の圧電発振器を変形させた概略縦断面。 図１の圧電発振器の製造工程の一例を簡単に示すフローチャート。 図７の製造工程で用意されるリードフレームの一例を示す概略平面図。 図７の製造工程の一部を示す概略図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略底面図。 図７の製造工程の一部を示す概略平面図。 図７の製造工程の一部を示す概略平面図。 図１１の工程において、型のクランプ前を示す概略断面図。 図７の製造工程の一部を示す概略平面図。 図１３の工程において、型のクランプ後を示す概略断面図。 図７の製造工程の一部を示す概略断面図。 図１の圧電発振器の完成形態を示す概略平面図。 図７の製造工程の周波数調整工程を示す概略断面図。 図１の圧電発振器の変形例１を示す概略平面図。 図１の圧電発振器の変形例２を示す概略断面図。 図１の圧電発振器の変形例３を示す概略縦断面。 本発明の実施形態に係る圧電発振器を利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図。 従来の圧電発振器の一例を示す概略断面図。

符号の説明

１０・・・リードフレーム、１１，１１・・・外部端子部、１２・・・アイランド部、１３，１４・・・保持リード部、１５，１５，１６，１６・・・スリット（変形部）、３０・・・振動子パッケージ、８０・・・ＩＣチップ（半導体素子）。

Claims (11)

1. 内部に圧電振動片を収容した振動子パッケージと、この振動子パッケージと電気的に接続され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であって、
   前記振動子パッケージと、前記半導体素子とが、リードフレームのアイランド部の互いに異なる面にそれぞれ固定されていて、
   前記振動子パッケージの透明な蓋体が外部に露出するように樹脂モールドされており、
   前記リードフレームは、前記樹脂モールドされる際、型内で挟み込まれた前記アイランド部の周辺の位置を基準にして、前記振動子パッケージ側が前記半導体素子側に変位するように、前記リードフレームの少なくとも一部が変形されている
   ことを特徴とする圧電発振器。
2. 前記アイランド部には、このアイランド部よりも縮幅されて外方に延びる保持リード部が形成されており、この保持リード部について前記変形が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。
3. 前記保持リード部の一部には、変形を容易とするための変形部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の圧電発振器。
4. 前記変形部が前記保持リード部の両側で、前記アイランド部に入り込むスリットにより構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。
5. 前記振動子パッケージが、前記アイランド部に対して、僅かに突出した少なくとも３箇所の凸面により当接した状態で固定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の圧電発振器。
6. 複数の外部端子部外端と、ダイパッドとなるアイランド部から延びる保持リード部の外端とを一体に支持する支持枠を備えたリードフレームが用意され、
   前記アイランド部の一面に発振回路を内蔵した半導体素子を固定する工程と、
   前記アイランド部の他面に振動子パッケージを固定する工程と、
   必要な配線をワイヤボンディングにより形成する工程と、
   前記半導体素子と前記振動子パッケージとを、この振動子パッケージの透明な蓋体を露出させるようにして樹脂モールドする工程と
   を含んでいる圧電発振器の製造方法。
7. 前記樹脂モールド工程において、前記透明な蓋体を成形用の一方の型であって、その深さが振動子パッケージの厚みよりも小さな型の内面に当接させ、前記保持リード部の位置を基準にして、前記一方の型と他方の型とを合わせることにより、型内で前記透明な蓋体が内方に変位するように、前記リードフレームの少なくとも一部が変形されることを特徴とする請求項６に記載の圧電発振器の製造方法。
8. 前記樹脂モールド工程よりも後段において、外部に露出した前記透明な蓋体を透過させて、内部に周波数調整用のレーザ光を照射することにより、振動子パッケージ内の圧電振動片の周波数調整を行うことを特徴とする請求項６または７に記載の圧電発振器の製造方法。
9. 前記ワイヤボンディング工程において、半導体素子の振動子接続端子と、前記振動子パッケージの実装端子との電気的接続をワイヤボンディングにより行い、かつ半導体素子の他の端子と、前記リードフレームの外部端子部のインナーリードとの電気的接続をワイヤボンディングにより行うことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の圧電発振器の製造方法。
10. 内部に圧電振動片を収容した振動子パッケージと、この振動子パッケージと電気的に接続される発振回路を内蔵した半導体素子とを備える圧電発振器を利用した携帯電話装置であって、
    前記振動子パッケージと、前記半導体素子とが、リードフレームのアイランド部の互いに異なる面にそれぞれ固定されていて、
    前記振動子パッケージの透明な蓋体が外部に露出するように樹脂モールドされており、
    前記リードフレームは、前記樹脂モールドされる際、型内で挟み込まれた前記アイランド部の周辺の位置を基準にして、前記振動子パッケージ側が前記半導体素子側に変位するように、前記リードフレームの少なくとも一部が変形されている圧電発振器により、制御用のクロック信号を得るようにした
    ことを特徴とする携帯電話装置。
11. 内部に圧電振動片を収容した振動子パッケージと、この振動子パッケージと電気的に接続される発振回路を内蔵した半導体素子とを備える圧電発振器を利用した電子機器であって、
    前記振動子パッケージと、前記半導体素子とが、リードフレームのアイランド部の互いに異なる面にそれぞれ固定されていて、
    前記振動子パッケージの透明な蓋体が外部に露出するように樹脂モールドされており、
    前記リードフレームは、前記樹脂モールドされる際、型内で挟み込まれた前記アイランド部の周辺の位置を基準にして、前記振動子パッケージ側が前記半導体素子側に変位するように、前記リードフレームの少なくとも一部が変形されている圧電発振器により、制御用のクロック信号を得るようにした
    ことを特徴とする電子機器。

Images