(57)【要約】【課題】音叉振動子ユニットにＩＣチップを接着する際の接着剤の流動を規制して、不良品発生を防止すると共に、適用機器の基板に実装後の出力周波数変動を防止した発振器を提供する。【解決手段】水晶振動子ユニット２の一対の水晶端子５ａ，５ｂとＩＣチップ３との間に接着剤流れ防膜７を設ける。水晶振動子ユニット２を収納した容器のＩＣチップ接着一方の面と略同一面で、前記一対の水晶端子５ａ，５ｂと前記ＩＣチップの周囲に配置されたリードフレーム４を備える。リードフレーム４は、ＩＣチップ３のＩＣ端子６との間でボンディングワイヤーにより接続される。リードフレーム４は樹脂モールド８に埋設される配線部分４ａと当該配線部分４ａから延出して樹脂モールド８の外周に沿って水晶振動子ユニット２のＩＣチップ３の接着面とは反対の背面である他方の面側に折り込まれて実装端子９を形成する実装端子形成部分４ｂを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音叉型水晶振動子を封止した平面視が長方形の扁平容器の一方の面に一対の水晶端子が形成された水晶振動子ユニットと、
前記音叉型水晶振動子ユニットの前記容器の前記音叉型水晶端子が形成された前記一方の面の前記一対の水晶端子の間に、集積回路形成面とは反対の面が接着剤で接着されたＩＣチップとを有し、
前記水晶振動子ユニットと前記ＩＣチップを樹脂モールドで被覆して単一部品とした発振器であって、
前記一対の水晶端子のそれぞれと前記ＩＣチップとの間に、前記接着剤が前記一対の水晶端子側に流れるのを防止する接着剤流れ防止膜を有し、
前記水晶振動子ユニットの前記扁平容器の前記一方の面と略同一面で、前記一対の水晶端子と前記ＩＣチップの周囲に配置されたリードフレームを備え、
前記リードフレームは、前記ＩＣチップのＩＣ端子との間でボンディングワイヤーにより接続されて前記樹脂モールドに埋設される配線部分と当該配線部分から延出して前記樹脂モールドの外周に沿って前記水晶振動子ユニットの前記一方の面とは反対の背面である他方の面側に折り込まれて実装端子を形成する実装端子形成部分を有することを特徴とする発振器。
【請求項２】
請求項１において、
前記ＩＣチップは、前記音叉型水晶振動子の振動信号を用いて所定の周波数を発振する発振回路と、周囲温度の変化に起因する前記発振回路の発振周波数の出力変動を抑制する温度補償回路を前記集積回路として具備することを特徴とする発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振器に係り、特に音叉型水晶振動子を用いた発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子を振動源とした発振器のうち、音叉型水晶振動子（以下、音叉型振動子とも称する）を用いた発振器（音叉型水晶発振器）は、携帯電話や多機能携帯電話（所謂、モバイル端末）、あるいはナビゲーション装置などの携帯情報端末において、システム統合用の基準クロック（例えば、クロック周波数を３２．７６８ｋＨｚ、又はその２分の１の１６．３８４ｋＨｚ）として多く使用されている。
【０００３】
このような携帯情報端末（以下、モバイル端末とも言う）の殆どには、多機能化の一環としてカメラ機能が組み込まれているものが多い。軽量なモバイル端末に組み込まれたカメラでは特に、シャッター操作時に起きる手振れを防止することが要求される。この要求を満たす一つの手段として、音叉型水晶発振器を用いた角速度センサを利用するものが知られている。
【０００４】
音叉型水晶発振器を構成する音叉型水晶振動子の振動周波数は、音叉腕の長さと幅の辺比に依存する。モバイル端末のクロック信号源として多用されている前記した３２．７６８ｋＨｚを発振する音叉型水晶発振器を構成する音叉振動子の長手方向サイズは比較的長く、音叉振動子を収納した振動子ユニットの平面視は長方形で扁平容器の外形を持つ。さらに、音叉振動子の振動信号に基づいて所要の発振周波数信号を生成する発振回路や出力バッファ回路、温度補償回路等を集積したＩＣチップの平面視サイズより大きい。
【０００５】
このような音叉振動子を用いた発振器は、音叉振動子ユニットにＩＣチップを接着剤で接着する。そして、ＩＣチップの端子（ＩＣ端子）と外部出力端子（実装端子）を接続するためにリードフレームを用いている。リードフレームを用いて端子間接続した後、樹脂モールドして単一の電子部品として提供される。リードフレームは樹脂モールド後に不要部分をカットし、発振器ユニットの背面に折り曲げて実装端子とする。
【０００６】
なお、カメラを組み込んだモバイル端末では、通信機構部とカメラ機構部のそれぞれに、基準クロック信号の供給が必要である。従来では、これら通信機構部とカメラ機構部のそれぞれに、そのための発振器を備えている。各発振器のクロック振動出力の周波数は同様のものが用いられる。このような二つの発振器を共通化して実装効率を向上したものも提案されている。この種の従来技術を開示したものとして、特許文献１を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７-５７２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
音叉型振動子ユニットにＩＣチップを一体化する際、ＩＣチップの集積回路形成面と反対面を音叉発振器ユニットの端子形成面に接着剤を塗布してＩＣチップを接着している。この接着剤の塗布とＩＣチップの搭載時に、塗布した接着剤の一部が音叉型振動子ユニットの端子（水晶端子）の上に流動することがある。水晶端子の上に接着剤が流れると、絶縁材である接着剤の膜がＩＣチップの端子（ＩＣ端子）との電気的接続に支障が生じ、不良品となる原因の一つとなる。
【０００９】
また、リードフレームを用いてＩＣチップのＩＣ端子をワイヤーで接続し、樹脂モールド後にＩＣ実装面側に折り曲げて実装端子とすると、適用機器の基板に実装後の出力周波数に変動が生じる恐れがある。具体的には、発振器内の水晶端子及びＩＣパッドが適用機器の基板に近くなることで浮遊容量が大きくなり、出力周波数の低下をもたらす恐れがある。
【００１０】
本発明の目的は、音叉振動子ユニットにＩＣチップを接着する際の接着剤の流動を規制して、不良品発生を防止し、併せて機器の基板に実装後の出力周波数変動を防止した音叉型の発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、
（１）音叉型水晶振動子を封止した平面視が長方形の扁平容器の一方の面に一対の水晶端子が形成された水晶振動子ユニットと、前記音叉型水晶振動子ユニットの前記容器の前記音叉型水晶端子が形成された前記一方の面の前記一対の水晶端子の間に、集積回路形成面とは反対の面が接着剤で接着されたＩＣチップとで構成する。
（２）前記水晶振動子ユニットと前記ＩＣチップを樹脂モールドで被覆して単一部品とする。
（３）前記一対の水晶端子のそれぞれと前記ＩＣチップとの間に、前記接着剤が前記一対の水晶端子側に流れるのを防止する接着剤流れ防止膜を設ける。
（４）前記水晶振動子ユニットの前記扁平容器の前記一方の面と略同一面で、前記一対の水晶端子と前記ＩＣチップの周囲に配置されたリードフレームを備え、このリードフレームと前記ＩＣチップのＩＣ端子との間をボンディングワイヤーにより接続する。
（５）前記リードフレームのボンディングワイヤーが接続された部分は前記樹脂モールドに埋設される配線部分とし、当該配線部分から延出部分を前記樹脂モールドの外周に沿って前記水晶振動子ユニットの前記一方の面とは反対の背面である他方の面側に折り込む部分を実装端子形成部分とする。実装端子形成部分の先端部は、そのまま実装端子とする。実装端子形成部分の上記折込みは、不要部分をカットして樹脂モールドを施した後とする。
（６）前記ＩＣチップには、前記音叉型水晶振動子の振動信号を用いて所定の周波数を発振する発振回路が集積される。また、周囲温度の変化に起因する前記発振回路の発振周波数の出力変動を抑制する温度補償回路を集積する。
（７）前記ＩＣチップには、必要に応じて、さらに、角速度検出センサ回路などを集積する。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成により、音叉型水晶振動子ユニットに接着剤を用いてＩＣチップを接着する際に、塗布した接着剤にＩＣチップを搭載したことで水晶端子上に接着剤が流れるのを接着剤流れ防止膜が阻止し、正常なワイヤーボンディングの達成を保障する。
【００１３】
また、リードフレームを予め発振器の背面に折り曲げておくことで、寄生容量の増加が回避され、発振出力周波数の変動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る発振器の実施例１を説明する上面図と短辺側の側面図である。
【図２】本発明に係る発振器の実施例１を説明する長辺側の側面図と底面図である。
【図３】本発明に係る発振器の実施例２を説明する上面図と短辺側の側面図である。
【図４】本発明に係る発振器の実施例２を説明する長辺側の側面図と底面図である。
【図５】本発明に係る発振器の実施例３を説明する短辺側の側面図と底面図である。
【図６】本発明に係る発振器を構成する音叉型振動子ユニットの構成例の説明図である。
【図７】本発明に係る発振器の一応用例であるカメラ付きモバイル端末の手振れ防止のための角速度検出機構を有する音叉型水晶発振器の概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る発振器の実施形態を実施例の図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明に係る発振器の実施例１の説明図で、図１の（ａ）は発振器の上面図、図１の（ｂ）は同じく短辺側の側面図である。また、図２は、図１と同様の本発明に係る発振器の実施例１の説明図で、図２の（ａ）は図１（ａ）を矢印Ａ方向からみた長辺側の側面図、図２の（ｂ）は図２（ａ）を矢印Ｂ方向からみた底面図である。
【００１７】
図１と図２において、符号１は発振器を示し、２は音叉振動子ユニット、３はＩＣチップを示す。音叉振動子ユニット２は、内部に音叉型振動子（音叉型水晶振動子）を収容した凹状のセラミック容器からなり、音叉型振動子を収容後の開口部は金属板で形成した金属カバーで封止されている。音叉振動子ユニット２の詳細は図６で後述する。
【００１８】
音叉振動子ユニット２は、平面視が長方形で、一方の面（上面）の長辺方向両端面に一対の水晶端子５ａ，５ｂが形成されている。この水晶端子５ａ，５ｂは、音叉型振動子の発振信号出力端子であり、金（Ａｕ）等の高導電性金属材料の薄い金属膜で形成されている。前記上面の水晶端子５ａ，５ｂの間にＩＣチップ３が接着剤を用いた接着で搭載されている。ＩＣチップ３は、所謂ベアチップであり、その集積回路形成面には端子（ＩＣ端子）６が設けられている。
【００１９】
また、音叉型振動子ユニット２の上面の長辺に沿ってリードフレーム４が配置されている。リードフレーム４の内側（ＩＣチップと隣接する部分）は配線部分４ａで、ＩＣチップ３から遠い側には実装端子形成部分（又は、実装端子接続部分）４ｂとなっている。実装端子形成部分４ｂは破線で示した。なお、リードフレーム４の配線後にカットオフされる部分は図示していない。
【００２０】
音叉型振動子ユニット２の表面には、上記水晶端子５ａ，５ｂと上記ＩＣチップ３の間に接着剤流れ防止膜７が形成されている。接着剤流れ防止膜７は、ＩＣチップ３を接着する接着剤の塗布前に形成される。通常は液体定量吐出装置などの手段で塗布される。この接着剤流れ防止膜７は、ＩＣチップ３を接着するために塗布される接着剤が、その塗布工程で、あるいはＩＣチップ３の搭載ではみ出す余剰な接着剤が水晶端子５ａ，５ｂの上に流れるのを防止する。水晶端子５ａ，５ｂの上に接着剤が付着すると、その後のワイヤー配線での導電接続に支障を来たすからである。
【００２１】
ＩＣチップ３を表面に接着した音叉型振動子ユニット２は、所定の治具上に配置されたリードフレーム４の中央部に置かれる。その状態で、ＩＣ端子６とリードフレーム４の配線部分４ａとの間、および水晶端子５ａ，５ｂとの間をボンディングワイヤーで電気的に接続される。
【００２２】
リードフレーム４の配線部分４ａと所定の端子間をボンディングワイヤーにより電気的接続後、音叉型振動子ユニット２とＩＣチップ３、及びリードフレーム４の配線部分４ａを樹脂モールド８で包んで成形する（モールドする）。
【００２３】
上記のモールド後、リードフレーム４の不要部分はカットオフされる。この不要部分のカットオフ加工と同時に、またはカットオフ加工後に、実装端子形成部分４ｂを音叉型振動子ユニット２の背面（前記一方の面と反対側の面：他方の面）に沿って平行に折り曲げる。図２に示したように、本実施例では、実装端子形成部分４ｂは、その遊端に実装端子９を形成してある。実装端子９はモールド８の上に配置され、適用機器の基板に面実装される。この状態で、必要に応じて、出力周波数等、製品の特性をチェックする。
【００２４】
本実施例によれば、音叉型振動子ユニット２の水晶端子上にＩＣチップの接着用の接着剤が流れてワイヤー配線に支障を来たすことがない。また、リードフレーム４を予め実装端子として音叉型振動子ユニット２の背面に折り曲げて置くため、適用機器の配線基板に実装した際に、周波数変動をもたらすことを回避できる。
【実施例２】
【００２５】
図３は、本発明に係る発振器の実施例２の説明図で、図３の（ａ）発振器の上面図、図３の（ｂ）は同じく短辺側の側面図である。また、図４は、図３と同様の本発明に係る発振器の実施例２の説明図で、図４の（ａ）は図３（ａ）を矢印Ａ方向からみた長辺側の側面図、図４の（ｂ）は図４の（ａ）を矢印Ｂ方向から見た発振器の底面図である。
【００２６】
図３と図４において、前記実施例１と同一機能部分には同一符号を付してある。実施例２に係る発振器が前記した実施例１との相違は、水晶端子５ａ，５ｂとＩＣチップ３の間に設ける接着剤流れ防止膜７の構成にある。そのたの構成は、実施例１と同様なので、説明は省略する。
【００２７】
本実施例における接着剤流れ防止膜７は、音叉型振動子ユニット２の表面に搭載されるＩＣチップ３の外側を周回して塗布されている。塗布方法も実施例１の場合と同様である。
【００２８】
接着剤流れ防止膜７をＩＣチップ３の周りに設けることで、接着剤は実施例１と同様に塗布した接着剤が水晶端子の上に流れるのが防止されると共に、音叉型振動子ユニット２の側壁に流れて音叉型振動子ユニット２の側壁の厚みを増加させてモールドの厚みを不定形としてしまう。
【００２９】
その結果、モールドした樹脂被覆に強度のむらが生じ、実装時の応力や環境温度変化の繰り返しでモールドに亀裂が生じるという問題がある。実施例２のように接着剤流れ防止膜７を形成することで、上記した問題を回避することができる。
【００３０】
このように、本実施例によれば、音叉型振動子ユニット２の水晶端子上にＩＣチップの接着用の接着剤が流れてワイヤー配線に支障を来たすことがない。また、モールドした樹脂被覆に強度のむらが生じることで発生するモールドの亀裂を回避できる。さらに、リードフレーム４を予め実装端子として音叉型振動子ユニット２の背面に折り曲げて置くため、適用機器の配線基板に実装した際に、周波数変動をもたらすことを回避できる。
【実施例３】
【００３１】
図５は、本発明に係る発振器の実施例３を説明する短辺側の側面図と底面図である。図５の（ａ）は実施例３の発振器の短辺側側面図、図５の（ｂ）は図５の（ａ）を矢印Ｃ方向から見た発振器の底面図である。実施例３に係る発振器は、前記図１で説明した実施例１又は前記図３で説明した実施例２の何れかの音叉振動子ユニットと同等の構造を有する。
【００３２】
実施例３が実施例１及び実施例２と異なる特徴点は、その実装端子の構造にある。実施例１及び実施例２では、例えば図１に示されたように、リードフレーム４の不要部分のカットオフ加工後に、実装端子形成部分４ｂを音叉型振動子ユニット２の背面に沿って平行に折り曲げ、その遊端に形成されている実装端子９を適用機器の基板に設けた配線端子接合して当該発振器を面実装する構成としている。
【００３３】
これに対し、実施例３では、図５の（a）に示したように、実装端子形成部分４ｂを音叉型振動子ユニット２の背面（樹脂モールド表面）の内側に対して円弧を描くように（側面視がJの字様形状に）湾曲させ、その端縁に形成されている実装端子９の部分を当該背面の樹脂モールド表面に接するように、又は略接するように配置した。
【００３４】
実施例３の実装端子９の端子面は、図５の（b）の底面図では実装端子形成部分４ｂから該底面に沿って折り曲げた部分から幅狭な形状としてある。しかし、この形状は一例に過ぎない。実装端子９の端子面は、図２や図３に示したような平面視で幅広なものとすることもできる。
【００３５】
このような実施例３の端子形状としたことで、複数の当該実装端子を適用機器の基板に設けた複数の配線端子に接合する際に、両者の間の接合面に多少の非平行が存在しても、両行な接合性を確保することが可能となる。
【００３６】
図６は、本発明に係る発振器を構成する音叉型振動子ユニットの構成例の説明図である。図６の（ａ）は容器の表面側凹部の内部を金属カバーを除去して示す平面図、図６の（ｂ）は図６の（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面を、図６の（ｃ）は図６の（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面を示す。
【００３７】
この音叉型振動子ユニット２は、多層のセラミックスシート（グリーンシート）で凹部を形成した容器本体２ｂに音叉状水晶片（音叉振動子）２ａが収容され、容器本体２ｂの凹部開口を金属カバー２ｃで封止して構成されている。音叉振動子２ａは、基部（音叉基部）２１ｃから平行に延びる音叉腕２１ａ，２１ｂからなり、音叉腕２１ａ，２１ｂに駆動電極（励振電極）、所望の機能を付与するためのその他の電極が形成される。図５は、各音叉腕２１ａ，２１ｂに励振電極のみを形成したクロック信号生成用の音叉型の水晶振動子を示す。
【００３８】
基部２１ｃまで形成された励振電極のそれぞれは、容器本体２ｂの凹部内壁に形成された台座２ｄに設けた水晶保持端子２ｅに導電性接着剤２ｆで電気的かつ機械的に固着されている。本体容器２ｂの底面には、上記水晶保持端子２ｅに電気的に連絡する振動信号端子（水晶端子）５ａ，５ｂが形成されている。
【００３９】
図７は、本発明に係る発振器の一応用例であるカメラ付きモバイル端末の手振れ防止のための角速度検出機構を有する音叉型水晶発振器（以下、角速度付き音叉型発振器と称する）の概略ブロック図である。なお、前従来例と同一部分の説明は簡略又は省略する。
【００４０】
この角速度付き音叉型発振器は、音叉型振動子ユニット２自体に角速度センサの機能を有する。角速度センサは、音叉振動子２ａの一方の音叉腕２１ａに駆動電極２２を、他方の音叉腕２１ｂにセンサ電極２３を有する。駆動電極２２には音叉振動を励起する発振回路２４が接続する。そして、発振出力ｆoutを得る。音叉振動子２ａの発振周波数はクロック源としての３２．７６８ｋＨｚ又は１６．３８４ｋＨｚとする。
【００４１】
センサ電極２３には検出回路２６が接続し、角速度信号Ｓoutを出力する。ここでは、検出回路２６は外部からのスタンバイ信号ＳＴによって動作する。すなわち、音叉振動による発振回路２４からのクロック周波数は常時出力されても、角速度信号はスタンバイ信号ＳＴが入力されたときのみ発生する。発振回路２４と温度補償回路２５及び検出回路２６は一点鎖線枠で示すＩＣチップ３に一体的に集積化される。
【００４２】
この角速度付き音叉型発振器の動作の詳細は以下のとおりである。すなわち、駆動電極２２は一方の音叉腕２１ａに、センサ電極２３は他方の音叉腕２１ｂに設けられる。一方の音叉腕２１ａに設けた駆動電極２２は、それぞれ同電位とした当該音叉腕２１ａの両主面及び両側面に設けられ、両主面と両側面との間で異符号とする。これにより、一方の音叉腕２１ａを屈曲振動して他方の音叉腕２１ｂを共動させ、一対の音叉腕２１ａ、２１ｂを音叉振動させる。
【００４３】
他方の音叉腕２１ｂに設けるセンサ電極２３は、当該音叉腕の内側面と外側面との左右両側（図７では、紙面に向かって上下の領域）に２個ずつ対向して設けられる。このようなものでは、音叉振動中にＹ軸（音叉腕の延在方向）を中心とした回転角が生ずると、コリオリの力が作用し、各音叉腕２１ａと２１ｂの間では、主面に対して互いに逆方向とした垂直方向（Ｙ軸に各直角）の振動（ＸＺ屈曲振動）が生じる。
【００４４】
これにより、他方の音叉腕２１ｂでは、音叉振動子２ａに矢印で示したように、上下領域に互いに逆向きとしたＸ軸方向の電界を生じて±の電荷が発生する。そして、これをセンサ電極２３によって検出する。なお、一方の音叉腕２１ａでも電界は生ずるが、センサ電極を設けていないので検出されない。また、両側面の駆動電極２２に生じた電荷はそれぞれ相殺される。
【００４５】
検出回路２６は電荷を増幅するチャージアンプや音叉振動に同期して信号処理する同期検波回路等から形成され、ＩＣチップ３に一体的に集積される。
【００４６】
このように構成した音叉型振動子ユニット２とＩＣチップ３とは、前記したように接着され一体にモールドされる。水晶振動子を収容する容器本体は積層セラミックシートからなる凹状としたが、これに限るものではなく、水晶材やガラス材であってもよい。その場合は、カバー自体も容器本体と同一の材料とすることができる。
【００４７】
上記では、本発明をモバイル端末のクロック信号生成用の温度補償発振器に適用した実施例を説明したが、これに限るものではなく、各種の振動子ユニットと発振回路を構成するＩＣチップとを一体化した発振器およびその応用部品にも適用できることは言うまでもない。
【００４８】
なお、図７で説明した角速度付き音叉型発振器など、応用機能を付加した発振器では、前記図１−図６で説明した実装端子に当該機能を実行させるための端子が追加される。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・発振器、２・・・水晶（音叉）振動子ユニット、２ａ・・・音叉状水晶片（音叉振動子）、２ｂ・・・容器本体、２ｃ・・・金属カバー、２ｄ・・・台座、２ｅ・・・水晶保持端子、２ｆ・・・導電性接着剤、２１ａ，２１ｂ・・・音叉腕、２１ｃ・・・音叉基部、２２・・・駆動電極、２３・・・角速度検出センサ電極（センサ電極）、２４・・・発振回路、２５・・・温度補償回路、２６・・・検出回路、３・・・ＩＣチップ、４・・・リードフレーム、４ａ・・・配線部分、４ｂ・・・実装端子部分、５ａ，５ｂ・・・水晶端子（振動子出力端子）、６・・・ＩＣ端子、７・・・接着剤流れ防止膜、８・・・樹脂モールド（モールド）、９・・・実装端子。
【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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