(57)【要約】【課題】  圧電振動子とＩＣチップとを備えた圧電デバイスにおいて、汎用性を有する市販の圧電振動子をそのまま利用して製造コストを低減し、かつ小型化に対応する。【解決手段】  水晶発振器１は、水晶振動片７をパッケージ６内に封止した水晶振動子２と、その駆動用ＩＣチップ３と、その上面にＩＣチップとの接続電極１７を有しかつ上下に貫通する開口部１６を設けたフレーム４とを備える。水晶振動子はそのリッド９を下側にしてフレームの開口部の内側に収容され、その上にＩＣチップが固定され、その電極パッド１５と水晶振動子及びフレームの接続電極とがワイヤボンディングで接続され、かつそれら全体がモールド樹脂５で封止される。【選択図】  図１
2006238210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動片をパッケージ内に封止した圧電振動子と、前記圧電振動子の駆動用半導体集積回路（ＩＣ）素子と、その上面に前記ＩＣ素子との接続電極を有しかつ上下に貫通する開口部を設けたフレームとを備え、前記ＩＣ素子が前記圧電振動子の前記パッケージ上に固定され、前記圧電振動子が前記フレームの前記開口部の内側に収容され、前記フレームの前記接続電極と前記ＩＣ素子の電極パッドとがワイヤボンディングにより接続されると共に、少なくとも、前記開口部内に収容された前記圧電振動子及び前記ＩＣ素子と前記フレームとの隙間を充填しかつ前記接続電極と前記電極パッドとの接続部を被覆するように、前記フレーム、前記圧電振動子及び前記ＩＣ素子が樹脂で封止されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記圧電振動子の前記パッケージが、前記圧電振動片を搭載するベースと前記ベースに接合されて前記圧電振動片を内部に封止するリッドとからなり、かつ前記リッドとは反対側の面に外部電極を有し、前記圧電振動子が、前記リッドを下側にして前記フレームの前記開口部内に配置され、前記圧電振動子の前記外部電極とそれに対応する前記ＩＣ素子の電極パッドとがワイヤボンディングにより接続されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記開口部において前記樹脂の封止面から前記リッドの外面が露出していることを特徴とする請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記フレームが、その下面に前記接続電極と電気的に接続された外部端子を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記フレームが、その上面に前記接続電極から引き出された外部端子を有し、かつ前記外部端子が露出するように樹脂封止されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記フレームが、前記圧電振動子の長手方向又は横手方向の対向する側辺に沿ってそれぞれ延長する２つのフレーム部分からなり、かつこれらフレーム部分の間に前記開口部が画定されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記フレームが、前記圧電振動子の全周に沿って延長する完全なリング状をなし、かつその内側に前記開口部が画定されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項８】
圧電振動片をパッケージ内に封止した圧電振動子を準備する工程と、前記圧電振動子の駆動用ＩＣ素子を準備する工程と、その上面に前記ＩＣ素子との接続電極を有しかつ上下に貫通する開口部を設けたフレームを準備する工程と、前記フレームの前記開口部の内側に前記圧電振動子を配置する工程と、前記圧電振動子の前記パッケージ上に前記ＩＣ素子を固定する工程と、前記フレームの前記接続電極と前記ＩＣ素子の電極パッドとをワイヤボンディングにより接続する工程と、少なくとも、前記開口部内に収容された前記圧電振動子及び前記ＩＣ素子と前記フレームとの隙間を充填しかつ前記接続電極と前記電極パッドとの接続部を被覆するように、前記フレーム、前記圧電振動子及び前記ＩＣ素子を樹脂で封止する工程とを備えることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項９】
複数の前記フレームを縦方向及び／又は横方向に連続して配置した基板を形成する工程を更に有し、前記基板の前記各フレームの前記各開口部にそれぞれ前記圧電振動子を配置しかつ前記各パッケージ上にそれぞれ前記ＩＣ素子を固定し、対応する前記フレームの前記接続電極と前記ＩＣ素子の電極パッドとをワイヤボンディングにより接続し、前記基板の対応する前記フレーム、前記圧電振動子及び前記ＩＣ素子を樹脂封止した後、前記各フレームの境界線に沿って切断することにより、複数の圧電デバイスに個片化することを特徴とする請求項８に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記基板が硬質の基板からなることを特徴とする請求項９に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記基板がフレキシブル基板からなることを特徴とする請求項９に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記圧電振動子の前記パッケージが、前記圧電振動片を搭載するベースと前記ベースに接合されて前記圧電振動片を内部に封止するリッドとからなり、前記フレームの前記開口部内に前記リッドを下側にしてかつ該リッドの外面が前記開口部において前記樹脂の封止面から露出するように配置され、前記フレーム、前記圧電振動子及び前記ＩＣ素子の樹脂封止後に前記リッドの透明な部分を介して外部からレーザ光を照射し、前記圧電振動片の表面の電極膜を部分的に削除してその周波数を調整する工程を更に有することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な電子機器に使用される圧電デバイスに関し、特に圧電振動子とその発振回路であるＩＣ（半導体集積回路）チップ等のＩＣ素子とを備える圧電発振器、リアルタイムクロックモジュール等の圧電デバイス、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電振動子とＩＣチップとを備えた圧電発振器やリアルタイムクロックモジュール等の圧電デバイスが各種電子機器に使用されている。特にモバイルコンピュータ、ＩＣカード等の小型情報機器や携帯電話等の通信機器の分野では、装置の小型化・高性能化が著しく、これに対応して圧電デバイスについても一層の小型化・薄型化が要求されている。最近はこれに加えて、装置の回路基板への実装に適した表面実装型が多く採用されている。
【０００３】
従来の圧電発振器は、水晶振動片及びその駆動用ＩＣチップを共通の基板上に平面的に配置しかつ共通のリッドで気密に封止している（例えば、特許文献１を参照）。更に、半導体チップを水晶振動子と共通の基板上に平面的に搭載しかつ樹脂コートで被覆した水晶発振器が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００４】
また、装置全体の平面寸法を小型化するために、水晶振動片及びＩＣチップを共通のパッケージ内に上下に配置したり、共通の基板の表側及び裏側にそれぞれ配置しかつ別個に封止する構造が知られている（例えば、特許文献３，４を参照）。更に、装置の小型化と製造コストの低減を図るために、パッケージ化した圧電振動子を封止する金属蓋の上に回路素子（ＩＣチップ）を直接搭載しかつ樹脂で被覆した圧電発振器が提案されている（例えば、特許文献５を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１０７１８６号公報
【特許文献２】特開２０００−３１３２４号公報
【特許文献３】特開平１１−１８６８５０号公報
【特許文献４】特開平９−１６７９１８号公報
【特許文献５】特開２００１−３２０２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したようにパッケージ化した圧電振動子の上にＩＣチップを直接搭載して一体に樹脂封止する従来構造の圧電発振器は、ＩＣチップの電極に接続するための電極パッド及びそれを外部に引き出すための内部配線や電極を、圧電振動子のセラミックパッケージの搭載面に形成している。そのため、要求される圧電発振器の仕様毎にそれに合わせた専用のパッケージ構造を有する圧電振動子が必要であり、設計が面倒で製造コストが高くなるという問題点がある。従って、従来から低コストで大量に生産されている汎用の圧電振動子をそのまま用いることができれば、好都合である。
【０００７】
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧電振動子とＩＣチップとを備えた圧電デバイスにおいて、小型化の要求に対応することに加えて、汎用性を有する市販の圧電振動子をそのまま利用でき、それにより製造コストを低減することができ、より好ましくは高い周波数精度で高品質の圧電デバイスを提供することにある。
更に本発明の目的は、かかる圧電デバイスを簡単にかつ低コストで製造できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、上記目的を達成するために、圧電振動片をパッケージ内に封止した圧電振動子と、該圧電振動子の駆動用ＩＣ素子と、その上面にＩＣ素子との接続電極を有しかつ上下に貫通する開口部を設けたフレームとを備え、ＩＣ素子が圧電振動子のパッケージ上に固定され、圧電振動子がフレームの開口部の内側に収容され、フレームの接続電極とＩＣ素子の電極パッドとがワイヤボンディングにより接続されると共に、少なくとも、フレームの開口部内に収容された圧電振動子及びＩＣ素子とフレームとの隙間を充填しかつ接続電極と電極パッドとの接続部を被覆するように、フレーム、圧電振動子及びＩＣ素子が樹脂で封止された圧電デバイスが提供される。
【０００９】
このように外部と接続するための電極を備えたフレームを用いて樹脂封止する構成により、汎用性を有する市販の圧電振動子をそのまま利用できるので、製造コストを低減することができる。更に、圧電振動子にＩＣ素子を重ねるだけでなく、フレームの寸法・形状を使用する圧電振動子に合わせて選択、設計できるので、特に圧電デバイスの平面寸法を小型化するのに好都合である。
【００１０】
或る実施例では、圧電振動子のパッケージが、圧電振動片を搭載するベースとベースに接合されて圧電振動片を内部に封止するリッドとからなり、かつリッドとは反対側の面に外部電極を有し、圧電振動子が、リッドを下側にしてフレームの開口部内に配置され、圧電振動子の外部電極とそれに対応するＩＣ素子の電極パッドとがワイヤボンディングにより接続されている。多くの場合、市販の表面実装型の圧電振動子は、そのベース底面に外部電極が配置されているので、リッドを下側にすることによって、圧電振動子とＩＣ素子との容易なワイヤボンディングが可能であり、しかも、フレームの高さを圧電振動子の高さに合わせることによって、ＩＣ素子の電極パッドとフレームの接続電極及び圧電振動子の外部電極とのワイヤボンディングをより容易にすることができる。
【００１１】
別の実施例では、フレームの開口部において樹脂の封止面から圧電振動子のリッド外面が露出するように配置され、それにより装置全体の高さ寸法をより小型化することができる。更に、圧電振動子のリッドが透明であり又は透明な部分を有する場合には、該リッドを介して外部からレーザ光を照射し、圧電振動片表面の電極膜を部分的に除去するトリミング加工を行うことによって、その周波数を高精度に微調整することが可能になる。
【００１２】
或る実施例では、フレームが、その接続電極と電気的に接続された外部端子を下面に有することにより、使用時に外部装置、回路基板等に表面実装可能な構造が得られる。
【００１３】
別の実施例では、フレームが、その接続電極から引き出された外部端子を上面に有し、かつ該外部端子が露出するように樹脂封止されることにより、フレーム下面の外部端子及びそれを上面の接続電極と接続する配線を設ける必要が無くなるので、フレーム自体の構造が簡単になり、製造コストをより低減することができる。
【００１４】
また、或る実施例では、フレームが、圧電振動子の長手方向又は横手方向の対向する側辺に沿ってそれぞれ延長する２つのフレーム部分からなり、かつこれらフレーム部分の間に開口部が画定されることにより、装置全体の平面寸法をより小型にすることができる。
【００１５】
別の実施例では、フレームが、圧電振動子の全周に沿って延長する完全なリング状をなしかつその内側に開口部が画定されることにより、フレーム上面には、その接続電極を設けるためにより広い面積が確保される。従って、ＩＣ素子の電極パッドの数が多い場合でも、それに接続する接続電極の配置及び設計の自由度が高く、圧電デバイスが小型化してもワイヤボンディングを困難にする虞がない。
【００１６】
本発明の別の側面によれば、圧電振動片をパッケージ内に封止した圧電振動子を準備する工程と、圧電振動子の駆動用ＩＣ素子を準備する工程と、その上面にＩＣ素子との接続電極を有しかつ上下に貫通する開口部を設けたフレームを準備する工程と、該フレームの開口部の内側に圧電振動子を配置する工程と、圧電振動子のパッケージ上にＩＣ素子を固定する工程と、フレームの接続電極とＩＣ素子の電極パッドとをワイヤボンディングにより接続する工程と、少なくとも、開口部内に収容された圧電振動子及びＩＣ素子とフレームとの隙間を充填しかつフレームの接続電極とＩＣ素子の電極パッドとの接続部を被覆するように、フレーム、圧電振動子及びＩＣ素子を樹脂で封止する工程とを備える圧電デバイスの製造方法が提供される。
【００１７】
このような製造工程により、市販の圧電振動子を用いて簡単にかつ低コストで本発明の圧電デバイスを製造することができる。樹脂封止は、成形型を用いたモールド法やポッティング等の公知の様々な樹脂封止方法を用いることができる。
【００１８】
或る実施例では、複数のフレームを縦方向及び／又は横方向に連続して配置した基板を形成する工程を更に有し、該基板の各フレームの各開口部にそれぞれ圧電振動子を配置しかつその各パッケージ上にそれぞれＩＣ素子を固定し、対応するフレームの接続電極とＩＣ素子の電極パッドとをワイヤボンディングにより接続し、基板の対応するフレーム、圧電振動子及びＩＣ素子を樹脂封止した後、各フレームの境界線に沿って切断することにより、複数の圧電デバイスに個片化することにより、多数の圧電デバイスを同時に効率良く製造することができる。また、モールド法で樹脂封止をする場合、成形型は基板全体を上下から挟むような簡単な構造のものまで良く、個々の圧電デバイス毎に個別の成形型を準備する必要が無いので、有利である。
【００１９】
この基板は、或る実施例では硬質の基板で形成され、別の実施例ではフレキシブル基板で形成され、目的とする圧電デバイスの仕様やサイズ、その製造工程等によって適当に選択することができる。
【００２０】
また、別の実施例では、圧電振動子のパッケージが、圧電振動片を搭載するベースとベースに接合されて圧電振動片を内部に封止するリッドとからなり、フレームの開口部内にリッドを下側にしてかつ該リッドの外面が開口部において樹脂の封止面から露出するように配置され、フレーム、圧電振動子及びＩＣ素子の樹脂封止後にリッドの透明な部分を介して外部からレーザ光を照射し、圧電振動片の表面の電極膜を部分的に削除してその周波数を調整する工程を更に有することができる。これにより、圧電振動片を高精度に微調整することが可能になり、高性能かつ高品質の圧電デバイスが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の好適実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明による圧電デバイスの第１実施例である水晶発振器の構成を概略的に示している。この水晶発振器１は、水晶振動子２と、これを駆動するための発振回路からなるＩＣチップ３と、発振器の外郭を画定するフレーム４と、それらを気密に封止するモールド樹脂５とを有する。
【００２２】
水晶振動子２は、汎用性を有する市販の水晶振動子であり、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、パッケージ６内に音叉型の水晶振動片７が搭載されている。パッケージ６は、セラミックシート８ａ，８ｂを積層した矩形箱型のベース８と、その上部開口を封止する透明ガラス材料のリッド９とを有する。水晶振動片７は、その基端部７ａがベース８の内部に形成された接続電極１０に導電性接着剤１１で略水平かつ片持ちに固定されている。ベース８上端にはリッド９が低融点ガラス１２で気密に接合され、ベース８下面にはその長手方向両端に各１対の外部電極１３が形成されている。
【００２３】
図１（Ｃ）に示すように、水晶振動子２は、リッド９を下側にしてかつ該リッドがモールド樹脂５の底面から露出するように配置される。水晶振動子２の下側にモールド樹脂が無いので、水晶発振器１の高さをより小型化することができる。また、透明ガラスリッド９が外面に露出しているので、該リッドを介して外部からレーザ光を照射して水晶振動片７表面の電極膜を部分的に除去することにより、周波数調整をすることができる。ＩＣチップ３は、水晶振動子２の上に即ちベース８の外部電極１３を形成した面上に接着剤１４で直接固定される。ＩＣチップ３の上面には、前記発振回路の入出力用及び水晶振動子２と接続するために、複数の電極パッド１５が設けられている。
【００２４】
本実施例のフレーム４は、水晶振動子２の長手方向の各側辺に沿って延長する２つのフレーム部分４ａ，４ａを有する。両フレーム部分４ａ，４ａの間には、水晶振動子２の長手方向両側に開放されかつ上下に貫通した開口部１６が画定されている。開口部１６の内側には、水晶振動子２がその長手方向の側辺と各フレーム部分との間に隙間を有するように配置され、かつ前記隙間はモールド樹脂５が完全に充填されている。
【００２５】
各フレーム部分４ａ，４ａは、その上面にＩＣチップ３の電極パッド１５と接続するために複数の接続電極１７が形成され、かつその下面に外部装置と接続するために複数の外部端子１８が形成されている。各フレーム部分４ａ，４ａの外側面には断面半円形の切欠き部１９が設けられ、かつその内面に形成された電極膜２０により、各接続電極１７と対応する外部端子１８とを接続している。切欠き部１９の下側半分は、モールド樹脂が除去されて電極膜２０が露出しており、水晶発振器１を回路基板等に表面実装する際にろう材のフィレット形成を容易にしている。切欠き部１９及び電極膜２０は、例えば後述するように基板に形成したスルーホールを縦に半割することにより形成することができる。
【００２６】
ＩＣチップ３の電極パッド１５とフレーム４の接続電極１７及び水晶振動子２の外部電極１３とは、それぞれボンディングワイヤ２１により電気的に接続されている。ボンディングワイヤ２１を含むこれらの接続部分は、モールド樹脂５が完全に充填されている。
【００２７】
次に、図１の水晶発振器１を製造する各工程を順に説明する。図３（Ａ）、（Ｂ）は、多数個の水晶発振器１を同時に製造するのに適したフレーム作成用の基板２２を示している。本実施例の基板２２は、一般にプリント配線板等に使用されるＢＴレジン等からなる硬質の絶縁樹脂基板である。基板２２には、多数の水晶発振器のフレーム４が縦方向及び横方向に連続して形成されている。
【００２８】
基板２２には、図中横方向に延長する複数の長い溝２３が平行に形成されている。溝２３の幅はフレーム４の開口部１６の幅に等しく、かつ隣接する溝２３の間隔即ち基板部分の幅は、２つのフレーム部分４ａ，４ａの幅を足し合わせた大きさに等しく設けられる。各溝２３の両側の基板部分には、その表面にフレーム４の各接続電極１７を形成するための多数の電極膜２４と、その裏面にフレーム４の各外部端子１８を形成するための多数の電極膜２５とが互いに対応する位置に形成されている。電極膜２４，２５は、基板２２において溝２３に直交する向きに隣接する前記フレームの境界を挟んでそれぞれ２つの接続電極１７又は外部端子１８を形成するように設けられる。表裏で対応する各電極膜２４，２５は、基板２２に形成したスルーホール２６内面の電極膜２７により互いに電気的に接続されている。各スルーホール２６は、それぞれ隣接する前記フレームの境界線２８上に設けられる。
【００２９】
先ず、基板２２の裏面に粘着シート２９を貼り付けて各溝２３の底を完全に塞ぎ、水平に載置する。粘着シート２９は、例えばポリイミド樹脂からなる市販のダイシングテープ等を使用する。粘着シート２９には、再使用可能な金属板を用いることもできる。多数の水晶振動子２をそれぞれリッド９を下側にして各溝２３の内側に配置し、図３（Ａ）の境界線２８に対応する所定の位置で粘着シート２９の粘着面で固定する（図４（Ａ））。各水晶振動子２の上にそれぞれＩＣチップ３を接着剤１４で固定した後、その上面の電極パッド１５をそれぞれ対応する水晶振動子２の外部電極１３及び境界線２８の内側で基板２２上の隣接する電極膜２４とワイヤボンディングにより接続する（図４（Ｂ））。予め基板２２の厚さを水晶振動子２の高さに合わせて選択すると、ワイヤボンディングが容易になるで、好都合である。
【００３０】
次に、このように水晶振動子２及びＩＣチップ３を配置しかつ配線した基板２２を、上型３０ａと下型３０ｂとからなる成形型内に配置する。例えばエポキシ系の熱硬化性合成樹脂材料からなるモールド樹脂３１を前記成形型内に射出して、水晶振動子２及びＩＣ素子３と基板２２との隙間並びに電極パッド１５と接続電極１３及び電極膜２４との接続部を含む全体を封止する（図４（Ｃ））。モールド樹脂３１には、当然ながら、他の公知の様々な材料を用いることができる。また、本実施例の成形型は、基板２２全体を上下から挟むような簡単な構造のものまで良く、個々の水晶発振器毎に個別の成形型を準備する必要が無いので、有利である。
【００３１】
モールド樹脂３１が完全に硬化した後に、上型３０ａ及び下型３０ｂを取り外して基板２２を前記成形型から取り出し、粘着シート２９を剥がす（図４（Ｄ））。このように樹脂封止した基板２２を、図３（Ａ）の境界線２８に沿ってダイシング等することにより切断し、図４（Ｅ）に示すように個片化する。最後に、前記樹脂封止工程で各スルーホール２６内に充填されたモールド樹脂３１の下側半分を、例えばサンドブラスト加工等により除去して電極膜２０を露出させる。これにより、図１に示す水晶発振器１が完成する。また、粘着シート２９は、基板２２と共にダイシングして個片化した後に個別に剥がすこともできる。
【００３２】
更に本発明では、完成した水晶発振器１の周波数を微調整することができる。これは、水晶発振器１の外部端子１８を介して周波数を測定しながら、水晶発振器１底面のモールド樹脂面に露出した透明ガラスリッド９を介して外部からレーザ光を照射して、水晶振動片７表面の電極膜を部分的に除去することにより行う。これにより、水晶振動子２の周波数を高精度に調整でき、高性能かつ高信頼性の水晶発振器１が得られる。
【００３３】
また、本発明では、ダイシングにより個片化する前に図４（Ｄ）の示す基板の状態で、各水晶発振器の周波数を個別に測定することができる。基板２２の状態において、各フレームの接続電極１７は、それぞれ隣接する別の水晶発振器の、電極膜２４を共有する接続電極のみと接続され、基板全体としては電気的に短絡していない。従って、ダイシング前の基板状態で、各水晶発振器の周波数調整を行うことができる。
【００３４】
図５（Ａ）、（Ｂ）は、図３に示すフレーム作成用基板の変形例のフレーム作成用基板３２を示している。本実施例の基板３２は、一般にＴＡＢテープ等に使用されるＰＢＴ樹脂等からなるフレキシブルな絶縁樹脂基板であり、全体として細長いテープ状に形成されている。基板３２には、同様の多数の水晶発振器のフレーム４が縦方向及び横方向に連続して形成されている。
【００３５】
基板３２には、図中縦方向即ち前記テープの幅方向に延長する複数の長い溝３３が平行に形成されている。溝３３の幅はフレーム４の開口部１６の幅に等しく、かつ隣接する溝３３の間隔即ち基板部分の幅は、２つのフレーム部分４ａ，４ａの幅を足し合わせた大きさに等しく設けられる。各溝３３の両側の基板部分には、その表面にフレーム４の各接続電極１７を形成するための多数の電極膜３４と、その裏面にフレーム４の各外部端子１８を形成するための多数の電極膜３５とが互いに対応する位置に形成されている。電極膜３４，３５は、基板３２において溝３３に直交する向きに隣接する前記フレームの境界を挟んでそれぞれ２つの接続電極１７又は外部端子１８を形成するように設けられる。表裏で対応する各電極膜３４，３５は、基板３２に形成したスルーホール３６内面の電極膜３７により互いに電気的に接続されている。各スルーホール３６は、それぞれ隣接する前記フレームの境界線３８上に設けられる。
【００３６】
この変形例の基板３２についても、図３の基板２２と同様に図４に示す工程に従って、水晶発振器１を製造することができる。即ち、裏面に粘着シートを貼り付けて各溝３３の底を完全に塞いだ基板３２を水平に載置し、多数の水晶振動子２をそれぞれリッド９を下側にして各溝３３内の所定位置に配置し、各水晶振動子２の上にＩＣチップ３を固定した後、その電極パッド１５と対応する水晶振動子２の外部電極１３及び境界線３８の内側で基板３２上の隣接する電極膜３４とをワイヤボンディングで接続する。この基板３２を所定の成形型内に配置しかつ適当なモールド樹脂を射出して全体を封止し、モールド樹脂の硬化後に該成形型から取り出し、図５（Ａ）の境界線３８に沿って切断し、個片化する。最後に、スルーホール３６内に充填されたモールド樹脂の下側半分を除去して電極膜３７を露出させることにより、同様に図１に示す水晶発振器１が完成する。
【００３７】
更にこの変形例では、図５の基板と組み合わせて、図６に示すように水晶振動子１を貼り付けたキャリアテープ３９を用いることができる。キャリアテープ３９は、例えばＴＡＢ（テープ自動ボンディング）において多数の電子部品を搬送するために使用されるＴＡＢテープキャリアである。その表面には、複数の水晶振動子１がそのリッド９を下側にして、基板３２の溝３３及び境界線３８に対応した所定の位置に予め接着されている。
【００３８】
キャリアテープ３９を用いた水晶発振器１の製造工程では、図７に示すように、先ず水晶振動子１を上側にしてキャリアテープ３９を水平に載置する。その上にフレキシブルな基板３２を、キャリアテープ３９上の各水晶振動子１が基板３２の溝３３の内側に配置されるように被せる。この後の工程は、上述した図４（Ｂ）〜（Ｅ）の製造工程と同じであるので、以後の説明は省略する。
【００３９】
図８（Ａ）〜（Ｅ）は、図４（Ａ）〜（Ｅ）に示す製造工程の変形例を示している。この変形例では、基板２２の各スルーホール２６の上端を、予め適当な板状部材４０で閉塞しておく。板状部材４０は、後のダイシング加工で容易に切断できるように、比較的軟質の金属材料や樹脂材料等を用いることが好ましい。
【００４０】
この基板２２を用いて、図４（Ａ）〜（Ｅ）に示す工程と同様に水晶振動子２及びＩＣチップ３を配置しかつワイヤボンディング２１で接続し、型３０ａ，３０ｂに入れてモールド樹脂３１で封止する（図８（Ａ）〜（Ｃ））。このとき、各スルーホール２６は板状部材４０で閉塞されているので、その内部がモールド樹脂で充填されることはない。従って、最後に前記型から取り出し、境界線２８に沿って板状部材４０ごと切断して個片化する（図８（Ｄ）、（Ｅ））と、スルーホール２６内部は電極膜２０がそのまま露出しているので、図１に示す水晶発振器１が完成する。これにより、図４（Ｅ）におけるサンドブラスト加工を省略することができる。
【００４１】
図９（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明による圧電デバイスの第２実施例である水晶発振器の構成を概略的に示している。この水晶発振器４１は、第１実施例と同様にリッド９を下側にした水晶振動子２と、これを駆動するための発振回路からなるＩＣチップ３と、発振器の外郭を画定するフレーム４２と、それらを気密に封止するモールド樹脂５とを有する。本実施例は、フレーム４２が水晶振動子２の全周に沿って延長する矩形の完全なリング状をなし、その内側に上下に貫通する開口部４３が画定されている点において、第１実施例と異なる。水晶振動子２は、開口部４３の内側にかつフレーム４２との間に隙間を有するように配置される。
【００４２】
図９（Ｂ）では、図１の第１実施例と同様に、フレーム４２の水晶振動子２の長手方向の両側辺に沿って延長する部分の上面にのみ、ＩＣチップ３との接続電極１７が形成されている。この実施例では更に、フレーム４２の水晶振動子２の横手方向の両側辺に沿って延長する部分の上面にも、ＩＣチップ３との接続電極を追加して設けることができる。従って、ＩＣチップ３の電極パッドの数が多い場合でも、フレーム４２上に接続電極を互いに十分に離隔して配置でき、電極の設計自由度が向上しかつ電極の形成及びワイヤボンディングが容易になるので、有利である。
【００４３】
第２実施例の水晶発振器４１は、図１０に示すフレーム作成用の基板４４を用いることにより、図４に示す第１実施例の製造工程を利用して同時に多数個を製造することができる。基板４４は、図３の基板２２と同様に、プリント配線板等に使用されるＢＴレジン等からなる硬質の絶縁樹脂基板であり、多数のフレーム４２が縦方向及び横方向に連続して形成されている。即ち、本実施例の基板４４は、多数の開口部４３が図３の溝２３に代えて貫設されている。各開口部４３の両側の基板部分には、図３の基板２２と同様に、その表面にフレーム４２の各接続電極１７を形成するための多数の電極膜２４と、その裏面にフレーム４２の各外部端子１８を形成するための多数の電極膜２５とが互いに対応する位置に形成され、かつ両電極膜２４，２５を接続するスルーホール２６がそれぞれ隣接するフレームの境界線４５上に設けられている。
【００４４】
図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明による圧電デバイスの第３実施例である水晶発振器の構成を概略的に示している。この水晶発振器５１は、上記各実施例と同様にリッド９を下側にした水晶振動子２と、これを駆動するための発振回路からなるＩＣチップ３と、発振器の外郭を画定するフレーム５２と、それらを気密に封止するモールド樹脂５３とを有する。フレーム５２は、第１実施例と同様に、水晶振動子２の長手方向の各側辺に沿って延長する２つのフレーム部分５２ａ，５２ａを有し、それらの間に画定される開口部５４の内側に水晶振動子２が、その両側辺と前記各フレーム部分との間に隙間を有するように配置されている。
【００４５】
本実施例は、以下の点において上記各実施例と異なる。即ち、フレーム部分５２ａ，５２ａの上面には複数の電極膜５５が形成され、その開口部５４側の部分がそれぞれＩＣチップ３の各電極パッド１５と接続するための接続電極を構成し、かつその外側部分がそれぞれ外部装置と接続するための外部端子を構成する。電極膜５５の前記外側部分には、例えばはんだボールからなるバンプ５６が形成されている。更に、モールド樹脂５３が、水晶振動子２及びＩＣ素子３とフレーム５２との隙間を充填しかつ電極膜５５とＩＣ素子３の電極パッド１５との接続部を被覆しながら、各電極膜５５の前記外側部分は露出するように形成されている。従って、本実施例は、上記各実施例と比較して、フレーム５２の下面に別個の外部端子を設けかつ上面の接続電極と接続するためのスルーホールを形成する必要が無い、という特徴を有する。
【００４６】
第３実施例の水晶発振器５１は、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すフレーム作成用の基板５７を用いることにより、図４に示す第１実施例の製造工程を利用して同時に多数個を製造することができる。基板５７は、図３の基板２２と同様にＢＴレジン等からなる硬質の絶縁樹脂基板であり、多数のフレーム５２が縦方向及び横方向に連続して形成されている。即ち、本実施例の基板５７は、開口部５４と同じ幅を有する複数の長い溝５８が図中横方向にかつ平行に開設され、かつ各溝５８の両側の基板部分には、その表面にフレーム５２の電極膜５５を形成するための電極膜５９が形成されている。各電極膜５９には、それぞれ隣接するフレームの境界線６０を挟んでその両側にそれぞれバンプ５６が形成されている。
【００４７】
図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、図１１に示す第３実施例の変形例である水晶発振器の構成を概略的に示している。この変形例の水晶発振器５１は、電極膜５５の外側部分に形成される各バンプ５６ａが、縦に半割したはんだボールで形成されている点において図１１の実施例と異なる。この水晶発振器５１は、図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すフレーム作成用の基板５７を用いることにより、図４の製造工程と同様に同時に多数個を製造することができる。基板５７の各電極膜５９には、それぞれ隣接するフレームの境界線６０上にはんだボール５６’が形成されている。本実施例では、基板５７を境界線に沿って切断することにより、水晶発振器５１を個片化する際に同時に各はんだボール５６’をそれぞれ２個のバンプ５６ａに分割する。図１１の実施例に比して、形成すべきはんだボールの数をほぼ半数に少なくできるので、製造工程を簡単化することができる。
【００４８】
図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明による圧電デバイスの第４実施例である水晶発振器の構成を概略的に示している。この水晶発振器６１は、上記各実施例と同様にリッド９を下側にした水晶振動子２と、これを駆動するための発振回路からなるＩＣチップ３と、発振器の外郭を画定するフレーム６２と、それらを気密に封止するモールド樹脂６３とを有する。フレーム６２は、第１実施例と同様に、水晶振動子２の長手方向の各側辺に沿って延長する２つのフレーム部分６２ａ，６２ａを有し、それらの間に画定される開口部６４の内側に水晶振動子２が、その両側辺と前記各フレーム部分との間に隙間を有するように配置されている。
【００４９】
本実施例の水晶発振器６１は、水晶振動子２のリッド９がモールド樹脂６３の外面に露出しないように配置されている以下の点において、第１実施例と異なる。水晶振動子２がモールド樹脂６３に完全に被覆されてその底面から離隔されているので、外部装置や回路基板等に実装したとき、それらから受ける電磁的影響をより有効に排除することが可能になる。
【００５０】
第４実施例の水晶発振器６１は、図１６（Ａ）〜（Ｅ）に示す工程に従って同時に多数個を製造することができる。本実施例では、図３に示す第１実施例と同じフレーム作成用の基板２２を用いる。先ず、基板２２を治具６５の上に水平に載置する。治具６５の上面には、平坦かつ一定の高さの突部６６が基板２２の溝２３に対応する部分に形成されている。溝２３の内側には、多数の水晶振動子２をそれぞれリッド９を下側にして突部６６の上に配置する（図１６（Ａ））。
【００５１】
突部６６には、その上面に開口する吸引孔６７が設けられている。吸引孔６７は、図示しない真空装置に接続されており、水晶振動子２を真空吸引することによって、溝２３内の所定の位置に固定する。この状態で各水晶振動子２の上にそれぞれＩＣチップ３を接着剤１４で固定し、かつその上面の電極パッド１５をそれぞれ対応する水晶振動子２の外部電極１３及び境界線２８の内側で基板２２上の隣接する電極膜２４とワイヤボンディングにより接続する（図１６（Ｂ））。
【００５２】
次に、このように水晶振動子２及びＩＣチップ３を配置しかつ配線した基板２２を治具６５上から取り外し、上型３０ａと下型３０ｂとからなる成形型内に配置する。水晶振動子２は、ＩＣチップ３がボンディングワイヤ２１で吊り下げられて、治具６５を外した後も略同じ高さに維持される。適当な材料のモールド樹脂３１を前記成形型内に射出して、水晶振動子２及びＩＣ素子３と基板２２との隙間並びに電極パッド１５と接続電極１３及び電極膜２４との接続部を含む全体を封止する（図１６（Ｃ））。
【００５３】
本実施例では、水晶振動子２の長手方向の両側部と溝２３との隙間が、図４に示す第１実施例の場合により狭く設定されている。そのため、基板２２を治具６５上から取り外して成形型内に移したりモールド樹脂３１を射出する際に、ボンディングワイヤ２１で吊り下げられた状態の水晶振動子２及びＩＣチップ３が確実に基板の溝内に維持され、所望の位置から大きくずれたり溝から飛び出すことを有効に防止することができる。
【００５４】
モールド樹脂３１の硬化後に基板２２を前記成形型から取り出し（図１６（Ｄ））、各フレームの境界線２８に沿ってダイシング等することにより切断して個片化する（図１６（Ｅ））。最後に、各スルーホール２６内に充填されたモールド樹脂３１の下側半分を、例えばサンドブラスト加工等により除去して電極膜２０を露出させる。これにより、図１５に示す水晶発振器１が完成する。
【００５５】
また、本発明によれば、上記各実施例は、それぞれ適当に組み合わせて実施することができる。例えば、第４実施例のように水晶振動子のリッドを樹脂封止面から露出させない構造を、第２，第３実施例の水晶発振器に用いることができる。
【００５６】
更に、第１実施例に関連して上述した各変形例を、図９，図１１，図１３及び図１５に関連して上述した第２〜第４実施例に適用することができる。例えば、第２〜第４実施例の製造工程においても、硬質の基板に代えて図５と同様のフレキシブルな基板を使用し、更に図６と同様のキャリアテープを用いて、水晶発振器を製造することができる。また、図８に示す製造工程を、第２〜第４実施例の水晶発振器にも同様に適用することができる。
【００５７】
以上、本発明の好適実施例について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において上記各実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。例えば、上記各実施例の製造工程では、成形型を用いてモールド法により樹脂封止したが、ポッティング等の他の樹脂封止方法を用いることもできる。また、上記各実施例は水晶発振器について説明したが、本発明は、水晶以外の圧電材料を用いた他の圧電発振器や、リアルタイムクロックモジュール等、圧電振動子とＩＣ素子とを組み込んだ他の圧電デバイスについても同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】（Ａ）図は本発明による水晶発振器の第１実施例を示す斜視図、（Ｂ）図はそのＩＢ−ＩＢ線における断面図、（Ｃ）図はそのＩＣ−ＩＣ線における断面図。
【図２】（Ａ）図は図１の水晶発振器に使用する水晶振動子の平面図、（Ｂ）図はその断面図。
【図３】（Ａ）図は図１の水晶発振器の製造に使用するフレーム作成用の基板の平面図、（Ｂ）図はそのIII−III線における部分拡大断面図。
【図４】（Ａ）乃至（Ｅ）図は図１の水晶発振器の製造工程を順に示す図３（Ｂ）と同様の部分拡大断面図。
【図５】（Ａ）図はフレーム作成用基板の変形例を示す部分平面図、（Ｂ）図はそのＶ−Ｖ線における部分拡大断面図。
【図６】図５の変形例に使用する水晶振動子のキャリアテープを示す部分平面図。
【図７】図５のフレーム作成用基板と図６のキャリアテープとを用いて水晶発振器を製造する要領を示す部分拡大断面図。
【図８】（Ａ）乃至（Ｅ）図は水晶発振器の製造工程の変形例を順に示す部分拡大断面図。
【図９】（Ａ）図は本発明による水晶発振器の第２実施例を示す斜視図、（Ｂ）図はそのIXＢ−IXＢ線における断面図、（Ｃ）図はそのIXＣ−IXＣ線における断面図。
【図１０】水晶発振器の第２実施例の製造に使用するフレーム作成用基板の平面図。
【図１１】（Ａ）図は本発明による水晶発振器の第３実施例を示す斜視図、（Ｂ）図はそのXIＢ−XIＢ線における断面図、（Ｃ）図はそのXIＣ−XIＣ線における断面図。
【図１２】（Ａ）図は水晶発振器の第３実施例の製造に使用するフレーム作成用基板の平面図、（Ｂ）図はそのXII−XII線における部分拡大断面図。
【図１３】（Ａ）図は第３実施例の変形例を示す斜視図、（Ｂ）図はそのXIIIＢ−XIIIＢ線における断面図、（Ｃ）図はそのXIIIＣ−XIIIＣ線における断面図。
【図１４】（Ａ）図は図１３の変形例の製造に使用するフレーム作成用基板の平面図、（Ｂ）図はそのXIV−XIV線における部分拡大断面図。
【図１５】（Ａ）図は本発明による水晶発振器の第４実施例を示す斜視図、（Ｂ）図はそのXVＢ−XVＢ線における断面図、（Ｃ）図はそのXVＣ−XVＣ線における断面図。
【図１６】（Ａ）乃至（Ｅ）図は第４実施例の水晶発振器の製造工程を順に示す部分拡大断面図。
【符号の説明】
【００５９】
１，４１，５１，６１…水晶発振器、２…水晶振動子、３…ＩＣチップ、４，４２，５２，６２…フレーム、４ａ，４ａ，５２ａ，５２ａ，６２ａ，６２ａ…フレーム部分、５，３１，５３，６３…モールド樹脂、６…パッケージ、７…水晶振動片、７ａ…基端部、８…ベース、８ａ，８ｂ…セラミックシート、９…リッド、１０…接続電極、１１…導電性接着剤、１２…低融点ガラス、１３…外部電極、１４…接着剤、１５…電極パッド、１６，４３，５４，６４…開口部、１７…接続電極、１８…外部端子、１９…切欠き部、２０，２４，２５，２７，３４，３５，３７，５５，５９…電極膜、２１…ボンディングワイヤ、２２，３２，４４，５７…基板、２３，３３，５８…溝、２６，３６…スルーホール、２８，３８，４５，６０…境界線、２９…粘着シート、３０ａ…上型、３０ｂ…下型、３９…キャリアテープ、４０…板状部材、５６…バンプ、６５…治具、６６…突部、６７…吸引孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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