JP3947545B2 - 圧電発振器とこれを備えた通信機器及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話等の通信機器あるいは電子機器等に用いられる圧電発振器に関し、特にそのパッケージ構造に関するものである。

携帯電話等の移動体通信機器の普及に伴う低価格化、及び小型化の急激な進展により、これらの通信機器に使用される水晶発振器等の圧電発振器に対しても、小型化、及び薄型化の要請が高まっている。

従来、圧電発振器の構造としては、特許文献１に開示されているように、発振回路を構成するための回路素子を収容した第１のパッケージと、この第１のパッケージに重ねて固定させて内部に圧電振動素子を収容した第２のパッケージとからなるものが知られている。そして、上記特許文献１では、圧電発振器が実装される実装基板と第１のパッケージを電気的に接続するためのリードフレームと、第１のパッケージと第２のパッケージを電気的に接続するためのリードフレームとを別々のリードフレームで構成し、これら別々のリードフレームを垂直方向の位置が重なるように配置することで、圧電発振器の小型化を図ろうとしている。

他の圧電発振器の構造としては、圧電振動素子と回路素子とを同一のパッケージ内に収容する一体型パッケージや、特許文献２に開示されているように、内部に圧電振動素子が収容された容器体の下面に、制御用の回路素子と、下面に外部端子を有する一対の脚部とを設けた表面実装型圧電発振器が知られている。
特開２００４−１６６２３０号公報 特開２００４−２６０６２６号公報

ところが、携帯電話の普及に伴う通信機器や電子機器部品の小型化、薄型化の要求はより一層高まっており、上記特許文献１に開示されているように、単にリードフレームを重ね合わせるという技術ではその要求に対応できなくなっている。すなわち、上記特許文献１の技術では、重ね合わせによりリードフレームが密集するので配線がスムーズに行えず、小型化、薄型化のためのリードフレームの狭ピッチ化には限界がある。また、小型化、薄型化のためにリードフレームの厚みを薄くすると強度が低くなり、組立時のハンドリングなどでリードフレームが変形し、場合によってはハンドリングできないという問題等が生じてくる。

また、一体型パッケージは、回路素子と圧電振動素子を同一のパッケージに収容する構造であるが、例えば、この圧電振動素子に不具合が発生したとき、たとえ回路素子が良好な状態であっても、この一体型パッケージは不良品となってしまい、コストが高くなるという問題が生じている。

一方、上記特許文献２に開示されている表面実装型のものでは、圧電振動素子を収容する容器体にセラミックやガラスエポキシ基板を用いるので、その基板の厚みによって薄型化に限界が生じている。

そこで、本発明は、より一層の小型化や薄型化が可能な圧電発振器のパッケージ構造を提供することを課題とする。

本発明は、発振回路を構成するための回路素子を収容する第１のパッケージのリード構造に転写リードフレームを採用することで上記課題を解決した。ここで、転写リードフレームとは、第１のパッケージを樹脂成型する際にベース基材上に配線パターンを配置し、樹脂成型後にベース基材を引き剥がすことによって成型樹脂の引き剥がし面側に配線パターンが転写された形で残るようにされたリードフレームのことをいい、本発明では、配線パターンの端部が外部端子として成型樹脂の引き剥がし面側に面して露出するように形成している。

すなわち、本発明の圧電発振器は、発振回路を構成するための回路素子を収容した第１のパッケージと、この第１のパッケージに重ねて固定され内部に圧電振動素子を収容した第２のパッケージとを備える圧電発振器であって、第１のパッケージがリードフレーム及び転写リードフレームを含んでおり、リードフレームのいくつかの端部は、曲折されることにより第１のパッケージの外面に面して露出する外部端子とされ、転写リードフレームは、第１のパッケージを樹脂成型する際にベース基材上に配線パターンを配置し、樹脂成型後にベース基材を引き剥がすことによって前記配線パターンが成型樹脂の引き剥がし面に転写された形で残り、前記配線パターンの端部が外部端子として成型樹脂の引き剥がし面側に面して露出するように形成されたものであり、回路素子は、リードフレーム及び転写リードフレームの端子と電気的に接続されており、第１のパッケージの上面もしくは下面のいずれかの面に露出した外部端子を実装端子とし、もう一方の面に露出した外部端子が第２のパッケージの外部端子と電気的に接続されているものである。

また、本発明では、第１のパッケージの外面に面し露出した外部端子のうちの一部を他の外部端子とは異なる形状とすることができる。このような構成とすることで、上面の外部端子と、底面の外部端子とを一目見るだけで簡単に区別することができるので、製造工程等において、第１のパッケージの取り扱いを誤り、上面と底面を逆に接続して固定してしまうといった事態を防ぐことができる。また、上面の外部端子をそれぞれの外部端子の役割に応じ、他の上面の外部端子とは異なる形状とすることで、接続する際に、対応する外部端子を容易に確認することができる。

また、リードフレームのリードの一部を下方もしくは上方に曲折して第１のパッケージの外面に露出させることにより外部端子とし、前記リードフレームの残りのリードは、水平に延長されて制御端子用リードとすることもできる。このような構成とすることで、検査用のピン等を制御端子用リードに接触させるだけで簡単に検査を行うことができる。

また、リードフレームの実装端子となる外部端子の側面端面を、第１のパッケージの外面に面して露出もしくは突出させることもできる。このような構成とすることで、圧電発振器を、半田により実装基板等へ実装する際に、前記実装端子の主面からはみだした半田が実装端子の側面をせりあがる。このため、実装基板と実装端子の接続を強固にできるとともに接続の状態を外部から容易に観察することができる。

また、回路素子周辺を樹脂で封止し、転写リードフレームをベース基材から剥離した後に、必要なリードを残し、金型等を用いて、第１のパッケージを裁断することにより個片に分離することができる。このような構成とすることで、製品時にベース基材は除去されているので第１のパッケージの厚みに影響を与えることはない。更にそのベース基材の厚み（強度）は必要に応じて任意に選定でき、樹脂成型時のハンドリングによるリードフレーム変形などに起因した製品不具合を回避することができる。

また、リードフレームにリードを延伸して形成し、前記リードをパッケージ上面の内側方向もしくはパッケージ上面に沿って外側方向に折り曲げ、その端部を第１のパッケージ上面に露出させて外部端子とすることもできる。このような構成とすることで、上面に載置する第２のパッケージのサイズ変更や外部端子の配置に対応して接続することができる。

そして、上記の圧電発振器を通信機器や電子機器に搭載することで、機器の小型化、薄型化を図ることができる。

本発明によれば、転写リードフレームを使用することで、リードフレームをパッケージ中に複数枚重ねて使用する場合よりも厚みを抑えることができ、小型化、薄型化に対応できる。

また、転写リードフレームによれば精細な配線パターンの形成が可能で、圧電振動素子の開発ニーズに応じた回路素子を収容したパッケージを提供することができる。そして、適切な配線パターン設計を行うことで、ワイヤを上下に交差させた接続などを回避できワイヤや接続工程の無駄がなくなり、安価な圧電発振器を提供できる。

また、従来の一体型パッケージと比較すると、本発明では、回路素子を収容した第１のパッケージと、圧電振動素子を収容した第２のパッケージに分離しているため、それぞれ合格、不合格の検査を行うことができる。それにより、良品のみを組み合わせて圧電発振器を製造でき、組み立て後の圧電発振器の一部不具合によって、圧電発振器それ自体を不良にすることがなくなり、製造コストを下げることが可能になる。

以下図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の第１実施例に係る圧電発振器の分解斜視図、図２は図１に示す圧電発振器の断面図、図３は図１に示す圧電発振器の第１のパッケージの上面図である。

本発明の圧電発振器は、発振回路を構成するための回路素子１を収容した第１のパッケージ２と、圧電振動素子３を収容した第２のパッケージ４とを備え、第２のパッケージ４を第１のパッケージ２に重ねて固定することで構成される。

第１のパッケージ２は、図４に示すリードフレーム５と転写リードフレーム６を備えており、以下の要領で形成される。

まず、例えば銅やステンレス等のベース基材（図示せず）の表面上に、接着剤をコーティングし、そのコーティング面に導電性の転写リードフレーム６を配置し、その上に回路素子１をマウントして固定する。

次に、転写リードフレーム６の上方に一枚もしくは複数枚のリードフレーム５を配置する。リードフレーム５には、回路素子１と接続する制御端子用リード５ａ及び先端に外部端子５ｂを形成した副リード５ｃと、これらを製造途中に支持し封止用の樹脂の流れを止めるためのダムバー５ｄ及びガイド穴５ｅを有する周辺枠材５ｆが形成されている。このうち、副リード５ｃの外部端子５ｂ側の先端部は図１及び図２に示すように金型等を用い上方に屈曲される。この外部端子５ｂの高さは、樹脂モールド後において第１のパッケージ２の上面に露出できるような寸法とする。また、図１及び図２に示されているような第１のパッケージ２において、その上面に露出した外部端子５ｂは、第２のパッケージ４と電気的に接続するために、露出もしくは突出された外部端子で、第１のパッケージ２の底面の外部端子６ａの形状とは異なるように形成されている。また、上面の外部端子５ｂをそれぞれの役割に応じ、他の上面の外部端子とは異なる形状とする。一方、制御端子用リード５ａは水平に延長される。尚、制御端子用リード５ａは、必要に応じ、任意の形状に屈曲させることも可能である。

そして、これらのリードフレーム５及び転写リードフレーム６と回路素子１とをワイヤボンディング７で電気的に接続し、回路素子１周辺を樹脂にてモールド封止する。なお、電気的な接続には、例えばフリップチップ接続等、その他の電気的接続方法を使用してもよい。

モールド封止した後に、ベース基材と樹脂モールド８（成型樹脂）を引き剥がすことによって、樹脂モールド８の引き剥がし表面側に転写リードフレーム６の配線パターンが転写された形で残され、その端部が外部端子６ａとして樹脂モールド８の引き剥がし表面側に面して露出する。この外部端子６ａは実装端子となるもので、その側面端面は第１のパッケージ２の外面に露出している。

一方、第２のパッケージ４は、樹脂モールド９内に圧電振動素子３を収容しており、蓋１０によって密封されている。また、圧電振動素子３は第２のパッケージ４の下面に露出する外部端子１１に導電性接着剤１２が硬化されることで接合されている。

この第２のパッケージ４を第１のパッケージ２に重ねて固定し、外部端子５ｂ，１１により電気的に接続することで圧電発振器となる。その後、各パッケージ毎（圧電発振器毎）に裁断する。尚、第１のパッケージを裁断した後、第２のパッケージを重ねて固定してもよい。

図５は、上記実施例の変形例を示す。上記実施例では転写リード６を第１のパッケージ２の下面に形成したが、図５の例では転写リード６を第１のパッケージ２の上面に形成している。

図６は、上記実施例の他の変形例を示す。上記実施例では、リードフレームのうち、いくつかのリードを制御端子用リードとして配置したが、図６の例では制御端子用リードを形成せずに水平方向のサイズを抑えた構造としている。

図７は本発明の第２実施例に係る圧電発振器の断面図である。この実施例では、リードフレーム５の外部端子５ｂを有するリード５ｇを延伸して形成し、第１のパッケージ２の外形に突出する構造としている。具体的には、第１のパッケージ２を樹脂モールドにて成型後、リード５ｇを第１のパッケージ２上面の内側方向に沿って折り曲げ、外部端子５ｂを第１のパッケージ２の上面に露出させる。なお、リード５ｇは、第２のパッケージの大きさや配線パターンに応じて、第１のパッケージ２上面に沿って外側方向に折り曲げることもある。

本発明の第１実施例に係る圧電発振器の分解斜視図である。 図１に示す圧電発振器の断面図である。 図１に示す圧電発振器の第１のパッケージの上面図である。 図１に示す圧電発振器を構成するリードフレームの平面図である。 本発明の第１実施例の変形例を示す断面図である。 本発明の第１実施例の他の変形例を示す分解斜視図である。 本発明の第２実施例に係る圧電発振器の断面図である。

符号の説明

１ 回路素子
２ 第１のパッケージ
３ 圧電振動素子
４ 第２のパッケージ
５ リードフレーム
５ａ 制御端子用リード
５ｂ 外部端子
５ｃ 副リード
５ｄ ダムバー
５ｅ ガイド穴
５ｆ 周辺枠材
５ｇ リード
６ 転写リードフレーム
６ａ 外部端子
７ ワイヤボンディング
８、９ 樹脂モールド
１０ 蓋
１１ 外部端子
１２ 導電性接着剤

Claims (8)

1. 発振回路を構成するための回路素子を収容した第１のパッケージと、この第１のパッケージに重ねて固定され内部に圧電振動素子を収容した第２のパッケージとを備える圧電発振器であって
   第１のパッケージがリードフレーム及び転写リードフレームを含んでおり
   リードフレームのいくつかの端部は、曲折されることにより第１のパッケージの外面に面して露出する外部端子とされ、
   転写リードフレームは、第１のパッケージを樹脂成型する際にベース基材上に配線パターンを配置し、樹脂成型後にベース基材を引き剥がすことによって前記配線パターンが成型樹脂の引き剥がし面に転写された形で残り、前記配線パターンの端部が外部端子として成型樹脂の引き剥がし面側に面して露出するように形成されたものであり、
   回路素子は、リードフレーム及び転写リードフレームの端子と電気的に接続されており、
   第１のパッケージの上面もしくは下面のいずれかの面に露出した外部端子を実装端子とし、もう一方の面に露出した外部端子が第２のパッケージの外部端子と電気的に接続されている圧電発振器。
2. 前記第１のパッケージの外面に面し露出した外部端子のうちの一部が他の外部端子とは異なる形状を有する請求項１に記載の圧電発振器。
3. 前記リードフレームのリードの一部が下方もしくは上方に曲折され第１のパッケージの外面に露出されることにより外部端子とされ、前記リードフレームの残りのリードは、水平に延長されて制御端子用リードとされる請求項１又は２に記載の圧電発振器。
4. 前記リードフレームの実装端子となる外部端子の側面端面が、第１のパッケージの外面に面して露出もしくは突出されている請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電発振器。
5. 転写リードフレームをベース基材から剥離させた後に、必要なリードを残し、第１のパッケージを裁断することにより個片に分離される請求項１ないし４のいずれかに記載の圧電発振器。
6. リードフレームにリードを延伸して形成し、前記リードがパッケージ上面の内側方向もしくはパッケージ上面に沿って外側方向に折り曲げられ、その端部が第１のパッケージ上面に露出されて外部端子とされる請求項１ないし５のいずれかに記載の圧電発振器。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の圧電発振器を備えた通信機器。
8. 請求項１ないし６のいずれかに記載の圧電発振器を備えた電子機器。

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