(57)【要約】【課題】デバイスの保護効果を高めつつ、圧電振動子に記されたマーキングは視認することができる圧電発振器を提供する。【解決手段】上記課題を解決するための圧電発振器１０は、少なくとも圧電振動子１１と当該圧電振動子１１の発振を制御するＩＣ４２とをモールド材５２により被覆した圧電発振器であって、前記圧電振動子１１のリッド１６の表面を被覆するモールド材５２の厚みを、他の周囲を覆ういずれのモールド材５２の厚みよりも薄く形成して透光性を持たせたことを特徴とする。またこのような特徴を有する圧電発振器１０において、上記リッド１６の表面を被覆するモールド材５２の厚みをｔとした場合、ｔは０．１μｍ≦ｔ≦２０μｍの範囲で定めることが望ましい。【選択図】図１
2008078778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧電振動子と当該圧電振動子に電気的に接続された回路素子とをモールド材により被覆した圧電デバイスであって、
前記圧電振動子のリッド表面を被覆するモールド材の厚みを、他の周囲を覆ういずれのモールド材の厚みよりも薄く形成して透光性を持たせたことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
少なくとも圧電振動子と当該圧電振動子に電気的に接続された回路素子とをモールド材により被覆した圧電デバイスであって、
前記圧電振動子のリッド表面を被覆するモールド材の厚みを、２０μｍ以下として、前記リッド表面を覆うモールド材に透光性を持たせたことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項３】
前記リッド表面を被覆するモールド材の厚みｔを０．１μｍ≦ｔ≦２０μｍの範囲としたことを特徴とする請求項２に記載の圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスに係り、特に圧電振動子と、この圧電振動子に電気的に接続された回路素子とをモールド材により被覆する構成とした圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記分野において発振回路（例えばＩＣ等の集積回路）を有する圧電デバイス（この場合圧電発振器）の構造として従来より知られているものは、次のようなものがある。第１には、図１０に示すように、回路基板３上にＩＣ４と、接続部材（例えばハンダボール）５を配置し、ハンダボール５を介して前記回路基板３に圧電振動子２を実装するといった構造のものである（例えば特許文献１参照）。第２には、図１１に示すように、立体形成したリードフレーム３ａの中央にＩＣ４を配置し、前記リードフレーム３ａの上部に圧電振動子２を配置するといった構造のものである（例えば特許文献２参照）。上記２つの構造の圧電発振器１，１ａではいずれも、ＩＣ４およびその周辺の接続部材等を保護するため、ＩＣ４およびその周囲を絶縁性の樹脂（モールド材）６，６ａで覆う構成をとっているが、モールド部分の構成にはそれぞれ次のような違いがある。まず、特許文献１に開示されているような構造の圧電発振器１では、ポッティングによるモールドを採用することが可能であるため、ＩＣ４および当該ＩＣ４を実装するための金属ワイヤ７といった部分のみをモールド材６で覆い、圧電振動子２は外部に晒した状態とするという構成をとっている。次に、特許文献２に開示されているような構造の圧電発振器１ａでは、その製造工程の特徴より、型を使用したモールド（トランスファーモールド）技術が用いられるため、圧電振動子２を含む圧電発振器１ａ全体を樹脂で覆う構成をとっている。
【特許文献１】特開２００４−１８００１２号公報
【特許文献２】特開２００５−１２３２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、圧電振動子を構成するパッケージのリッド部分には、その圧電振動子の発振周波数や製造ロット等を示す指標（マーキング）が刻まれている。そして、圧電発振器等のデバイスでは、外観形状を同一とするデバイス間での取り違えを無くす等の理由から、前記マーキングを視認可能とすることが望まれている。しかし、一方では、デバイス自体をキズや湿気から保護するために、表面に晒される部分の面積は減らしたいという要望もある。
【０００４】
こうした観点から上記特許文献１、特許文献２のそれぞれに開示された圧電発振器１，１ａを見てみると、特許文献１に開示されている圧電発振器１は問題なくマーキングを視認することができるが、特許文献２に開示されている圧電発振器１ａはモールド材（一般的に黒色）６ａに阻まれてマーキングを視認することができなくなっている。一方デバイスの保護という観点からすると、特許文献２に開示されている圧電発振器１ａは全面をモールド材６ａで覆われているため、高い保護効果を得ることができると考えられるが、特許文献１に開示されている圧電発振器１は圧電振動子２の部分が外部に晒されているため、特許文献２に開示されている圧電発振器１ａに比べるとその効果は低いと考えられる。なお、特許文献２に開示されている圧電発振器１ａでは、圧電振動子２の表面にＸ線吸収物質を塗布し、モールド後にＸ線を照射することで、外部から圧電振動子２の特性を識別することができるような特徴を持たせているが、識別に要する手間やコストという点で問題が残る。
【０００５】
そこで本発明では、デバイスの保護効果を高めつつ、圧電振動子に記されたマーキングは視認することができるといった特徴を有する圧電デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための、本発明に係る圧電デバイスは、少なくとも圧電振動子と当該圧電振動子に電気的に接続された回路素子とをモールド材により被覆した圧電デバイスであって、前記圧電振動子のリッド表面を被覆するモールド材の厚みを、他の周囲を覆ういずれのモールド材の厚みよりも薄く形成して透光性を持たせたことを特徴とする。圧電振動子のリッド表面を覆うモールド材の厚みを薄くして透光性を持たせることにより、リッド表面をモールド材で覆ったままリッド表面に刻まれたマーキングを視認することが可能となる。すなわち、デバイスの保護効果を高めつつ、マーキングを視認することが可能となるのである。
【０００７】
また、上記目的を達成するための本発明に係る圧電デバイスは、少なくとも圧電振動子と当該圧電振動子に電気的に接続された回路素子とをモールド材により被覆した圧電デバイスであって、前記圧電振動子のリッド表面を被覆するモールド材の厚みを、２０μｍ以下として、前記リッド表面を覆うモールド材に透光性を持たせたことを特徴とするものであっても良い。このような構成であっても、モールド材に透光性を持たせることができるため、上記構成に係る圧電デバイスと同様な効果を得ることができる。
【０００８】
さらに、上記のような特徴を有する圧電発振器では、前記リッド表面を被覆するモールド材の厚みｔを０．１μｍ≦ｔ≦２０μｍの範囲とすることが望ましい。圧電デバイスにおける圧電振動子のリッド表面を被覆するモールド材の厚さの上限を定めることにより、マーキングの視認が可能となる。そして、モールド材の厚さの下限を定めることにより、デバイスの保護効果を得ることができる。モールド材の厚さｔの上限と下限を定めることにより、デバイスの保護効果を高め、かつマーキングを視認することができるモールド材の厚さを有効に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の圧電デバイス、およびその製造方法に係る好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態では、圧電デバイスとして圧電発振器を例に挙げて説明をすることとする。
まず、図１を参照して本発明の圧電発振器に係る第１の実施形態について説明する。なお、図１において図１（Ａ）は圧電発振器の側断面を示す概略図であり、図１（Ｂ）は平面図、および図１（Ｃ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面を示す図である。
【００１０】
本実施形態の圧電発振器１０は、圧電振動子１１と回路素子としての集積回路（ＩＣ）４２、および前記ＩＣ４２を実装する回路基板３０とを有することを基本とし、圧電振動子１１とＩＣ４２、および回路基板３０がそれぞれ厚さ方向に重ねて配置されている。
【００１１】
前記圧電振動子１１は、振動素子である圧電振動片１８と、この圧電振動片１８を収容するパッケージ１２とを基本として構成されている。圧電振動片１８の構成部材としては、水晶やタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等、種々の圧電材料を挙げることができるが、温度特性等の観点からは、水晶により構成されたものが優れているとされている。また、水晶材料を用いた圧電振動片１８の具体的事例としては、ＡＴカット圧電振動片、ＢＴカット圧電振動片、音叉型圧電振動片、ＳＡＷ素子片等を挙げることができる。また、前記パッケージ１２は、上記圧電振動片１８を実装するためのパッケージベース１４と、このパッケージベース１４の上部開口部を封止するための蓋体であるリッド１６とを基本として構成される。
【００１２】
パッケージベース１４は、絶縁材料、例えば酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成型して形成される複数の基板を積層し、これを焼結して構成される。このようにして構成されるパッケージベース１４の場合、図１（Ａ）に示す形態のパッケージベースを製造するには少なくとも、底板を構成する基板と、側壁を構成する基板といった２つの基板が必要とされる。本実施形態のパッケージベース１４の場合、底板を構成する基板の一方の面に、前記圧電振動片１８を実装するための端子（実装パッド）２０が備えられ、他方の面には実装用外部端子２２（２２ａ，２２ｂ）が備えられている。そして、実装用外部端子２２のうちの実装用外部端子２２ａは、ビアホール２４を介して前記実装パッド２０と電気的に接続されている。
【００１３】
リッド１６は、上述したパッケージベース１４と熱膨張率が近い合金、例えばコバール等を母材として構成され、図示しないシームリング等のロウ材を介してパッケージベース１４に接合される。
【００１４】
上記のような構成のパッケージベース１４に対し、圧電振動片１８は導電性接着剤２６を介して実装される。実装工程の概略としては、次のようなものである。すなわち、パッケージベース１４における実装パッド２０上に導電性接着剤２６を塗布し、塗布した導電性接着剤２６の上部に圧電振動片１８の入出力電極（不図示）が位置するように圧電振動片１８を搭載する。圧電振動片１８の搭載終了後、パッケージベース１４の上部開口部をリッド１６で封止する。なお、パッケージ１２のキャビティ１５内部は、真空引きされていることが望ましい。温度変化等による影響を少なくすることができるからである。
【００１５】
前記回路基板３０の一方の面には、圧電振動子１１とＩＣ４２、ＩＣ４２と実装用外部端子３６とを電気的に接続するための金属パターン（例えば３４ａ）が施されている。また、当該回路基板３０の他方の面には、圧電発振器１０を電子機器の基板（不図示）等に実装するための実装用外部端子３６が備えられている。なお、回路基板３０の他方の面には、必要に応じて、ＩＣの特性検査やＩＣ内部の情報の書き替え（特性調整）を行うための調整端子（不図示）を設けるようにしても良い。
【００１６】
回路基板３０の一方の面には、レジスト等の絶縁性コーティング材により構成された被膜４０が形成されており、回路基板３０の表面にはＩＣを実装するためのボンディングパッド３４、詳細を後述する接続部材５０を配置するための接続パッド３２のみが晒される構成としている。なお、前記ボンディングパッド３４と実装用外部端子３６とは、その一部を図示するように、ビアホール３８を介して電気的に接続されている。また、前記ＩＣ４２としては、発振回路としての機能の他、周波数−温度特性を補償する機能等を持たせるようにしても良い。なお、本発明でいう回路素子は、ＩＣに限らず、抵抗やコンデンサ等の電子部品により構成されるものであっても良い。
【００１７】
本実施形態のＩＣ４２は、上述した回路基板３０の一方の面における中央付近に、能動面を上側にして搭載される。ＩＣ４２の搭載には、非導電性の接着剤や、接着シート等の接着部材４４を用いることが望ましい。また、ＩＣ４２と回路基板３０との実装は、金属ワイヤ４８、具体的には金線等を介する、いわゆるワイヤボンディングによって成される。本実施形態の圧電発振器１０を製造する上でのワイヤボンディングは、回路基板３０側に配置されたボンディングパッド３４に対するボンディングを第１ボンディングとし、ＩＣ４２の能動面に配置されたパッド４６に対するボンディングを第２ボンディングとする、いわゆる逆ボンディングによる工法が望ましい。このような順番でボンディングを行うことにより、回路基板３０側のボンディングパッド３４とＩＣ４２側のパッド４６との間の段差が大きく、かつ直線距離が短い場合であっても、機械的なボンディングが可能となるからである。また、このようなボンディング方法であれば、アーチを描く金属ワイヤ４８の高さも抑えることが可能となる。さらに、ＩＣ４２側のパッド４６へのボンディングを第２ボンディングとすることにより、ボンディング時にＩＣ４２に与える衝撃を減らすことができ、不具合の発生を抑制することができる。なお、本実施形態の圧電発振器１０では、回路基板３０に配置されたボンディングパッド３４をそれぞれ接続パッド３２の間に配置することで、ＩＣ４２側のパッド４６とボンディングパッド３４との距離を稼ぐと共に、回路基板３０表面のスペースを有効に活用するようにしている。
【００１８】
前記圧電振動子１１は、接続パッド３２に配置された接続部材５０を介して前記ＩＣ４２の上方にて前記回路基板３０に実装される。接続部材５０は、回路基板３０に配置された接続パッド３２と圧電振動子１１のパッケージ１２の外部に配置された実装用外部端子２２とを電気的および機械的に接続する。なお、実装パッド２０と接続された端子以外の端子である実装用外部端子２２ｂと接続パッド３２との接続は、圧電振動子１１の機械的安定性、および接続強度等を確保するための接続である。
【００１９】
ここで、接続部材５０としては、一般に知られているハンダボール等であっても良いが、本実施形態における接続部材５０は、次のような構成のものが望ましい。すなわち、融点の高い部材を核として、融点の低い導電性部材をコーティングするといった、融点の異なる２種以上の部材から成るものである。具体的には、銅や高融点の樹脂等を球形の核とし、この周囲にハンダをコーティングしたものである。このような構成の接続部材を用いることによれば、核の周囲にコーティングされたハンダにて電気的接続を行いつつ、核により支持対象物（本実施形態では圧電振動子１１）の支持高さを定めることができる。また、核を銅のような導電性部材で構成した場合には、当該部分でも電気的接続が成されることとなる。
【００２０】
そして、本実施形態の圧電発振器１０には、上記各構成要素の他、保護部材としての絶縁性樹脂（モールド材）５２が備えられる。モールド材５２は、回路基板３０の一方の面に搭載されたＩＣ４２、接続部材５０、および圧電振動子１１等を被覆する。この時、圧電振動子１１におけるリッド１６の上面を被覆するモールド材５２の厚さｔを、他の部分を被覆するモールド材５２の厚さよりも薄くすると良い。電子デバイス等に用いられるモールド材は、一般的に黒色として知られているが、この色は、モールドされた電子デバイスに光や紫外線等が照射されて誤作動するといったことを防止するために、色素、あるいは混入成分等により着色されたものである。このため、一般に使用されているモールド材は、その厚みを十分に薄くした場合には透光性を有することとなる。つまり、リッド１６の表面にモールド材５２を被覆した状態でマーキング６０を視認することが可能となるのである。このような構成によれば、湿気等の水分やキズからの保護効果を向上させつつ、マーキング６０の目視可能化を実現させることが可能となる。さらに、リッド面がグランドとして使用されている場合にあっては、他の電極等との接触による短絡等を防止することができる。
【００２１】
モールド材５２の黒色の濃度は、その成分等によって異なるため、一概にその最適な厚さｔを定めることは困難である。よって具体的な１つの事例を挙げて本実施形態に係る圧電発振器１０におけるｔの範囲を定めることとする。
【００２２】
本実施形態で使用したモールド材は、エポキシ樹脂を主成分としたモールド材である。当該モールド材を用いた場合、可視光域においてマーキング６０を視認することができる最大の厚さｔは２０μｍ程度である。そして、製品搬送時の擦れ等により生ずるキズからリッド１６の表面を保護する効果を得ることができる最小の厚さｔは０．１μｍ程度である。そうしてみると、本実施形態におけるｔの最適値は、０．１μｍ≦ｔ≦２０μｍの範囲とすることができる。したがって、圧電振動子１１におけるリッド１６の表面を被覆するモールド材５２の厚さｔを上記範囲内とすることで、モールド材による保護効果を維持しつつ、マーキング６０の視認を可能とすることができる。なお、リッド１６の上面を被覆するモールド材５２の厚さｔを、０．１μｍ≦ｔ≦５μｍとすれば、モールド材による保護効果を維持しつつ、マーキング６０の視認をより確実に行うことが可能となる。
【００２３】
また、上記構成の圧電発振器１０では、回路基板３０に圧電振動子１１を実装する前に、圧電振動子１１の動作チェックや周波数調整を行うことにより、圧電振動子を実装する前に不良を発見することができる。これにより、圧電振動子１１を実装した後に不良を発見し、ＩＣ４２と共に圧電発振器１０全体を破棄するという無駄を無くすことができ、製造コストを抑えることにつなげることができる。
【００２４】
なお、上記実施形態では、圧電振動子１１を構成するパッケージ１２のリッド１６を金属により構成し、パッケージベース１４をセラミック等の絶縁部材で構成する旨記載した。しかしながら、これらの構成は限定されるものではなく、例えばリッドをガラス等で構成するようにしても良いし、パッケージベース１４を金属等で構成するようにしても良い。ただし、パッケージベース１４を金属等の導電性部材で構成する場合には、実装パッド２０、ビアホール２４、および実装用外部端子２２ａと、パッケージベース１４との間に、絶縁部材を介在させるようにする必要がある。
【００２５】
次に、上記のような構成の圧電発振器の製造方法について説明する。まず、樹脂整形用の枠７０内に、一方の面を上にした状態でシート状の回路基板（シート状基板）３０ａを配置する（図２参照）。ここでいうシート状基板３０ａとは、構成を上述した圧電発振器１０における回路基板３０を個片化する前の状態の基板のことをいう。次に、シート状基板３０ａに配置された接続パッド３２のそれぞれに、接続部材５０を配置する（図３参照）。その後、シート状基板３０ａの所定の位置にそれぞれＩＣ４２を搭載する（図４参照）。ＩＣ４２を搭載した後、ＩＣ４２の能動面に配置されたパッド４６とシート状基板３０ａに配置されたボンディングパッド３４（不図示）とを金属ワイヤ４８で接続する（図５参照）。その後、予め製造された圧電振動子１１を接続部材５０を介してシート状基板３０ａに実装する（図６参照）。
【００２６】
圧電振動子１１を実装した後、枠７０（図２参照）内に流動性を有する樹脂であるモールド材５２ａを流し込み、圧電振動子１１を含む圧電発振器全体をモールド材５２ａで覆う（図７参照）。この際、圧電振動子１１におけるリッド１６の表面を被覆するモールド材５２ａの厚みｔが、０．１μｍ≦ｔ≦２０μｍの範囲内となるように、枠７０内に流し込むモールド材の量を調整する。
モールド材５２ａが硬化した後、図８中に破線で示す箇所をダイシングし、圧電発振器として個片化し、圧電発振器１０が完成する（図９参照）。
【００２７】
このような工程で圧電発振器１０を製造することによれば、樹脂封止部を増やし、湿気等に対する耐性を向上させつつ、圧電振動子１１のリッド１６に記されたマーキング６０を目視することができる圧電発振器を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施形態に係る圧電発振器の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る圧電発振器を製造する上での第１の製造工程を示す図である。
【図３】本発明に係る圧電発振器を製造する上での第２の製造工程を示す図である。
【図４】本発明に係る圧電発振器を製造する上での第３の製造工程を示す図である。
【図５】本発明に係る圧電発振器を製造する上での第４の製造工程を示す図である。
【図６】本発明に係る圧電発振器を製造する上での第５の製造工程を示す図である。
【図７】本発明に係る圧電発振器を製造する上での第６の製造工程を示す図である。
【図８】本発明に係る圧電発振器を製造する上での第７の製造工程を示す図である。
【図９】本発明に係る圧電発振器を製造する上での第８の製造工程を示す図である。
【図１０】従来の圧電発振器の構成を示す図である。
【図１１】他の構成から成る従来の圧電発振器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０………圧電発振器、１１………圧電振動子、１２………パッケージ、１４………パッケージベース、１６………リッド、１８………圧電振動片、３０………回路基板、４２………ＩＣ、５０………接続部材、５２………モールド材、６０………マーキング（マーキング領域）。
【図１】
2008078778.tif 000003
【図２】
2008078778.tif 000004
【図３】
2008078778.tif 000005
【図４】
2008078778.tif 000006
【図５】
2008078778.tif 000007
【図６】
2008078778.tif 000008
【図７】
2008078778.tif 000009
【図８】
2008078778.tif 000010
【図９】
2008078778.tif 000011
【図１０】
2008078778.tif 000012
【図１１】
2008078778.tif 000013