(57)【要約】【課題】圧電振動子の外部にチップ化したＩＣ部品を配置して一体化した構成の表面実装型圧電発振器において、高価なセラミック容器を用いずにＩＣ部品の保護構造を実現することができ、且つ低背化も同時に達成することができる表面実装型圧電発振器、及び圧電振動子を提供する。【解決手段】外底面に底部電極３及びＩＣ部品搭載用の接続パッド４を備えた絶縁材料から成る容器２、及び該容器内に気密封止された圧電振動素子１１を備えた圧電振動子１０と、容器の接続パッドと接続された発振回路を構成するＩＣ部品２０と、ＩＣ部品を含む容器外底面を被覆するように配置された樹脂モールド層２５と、樹脂モールド層の底面に露出配置されて底部電極と導通した実装端子３０と、を備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外底面に底部電極及びＩＣ部品搭載用の接続パッドを備えた絶縁材料から成る容器、及び該容器内に気密封止された圧電振動素子を備えた圧電振動子と、前記容器の接続パッドと接続された発振回路を構成するＩＣ部品と、該ＩＣ部品を含む容器外底面を被覆するように配置された樹脂モールド層と、該樹脂モールド層の底面に露出配置された実装端子と、を備えたことを特徴とする表面実装型圧電発振器。
【請求項２】
前記実装端子は、前記接続パッドと接続されたリードフレームにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の表面実装型圧電発振器。
【請求項３】
下面に凹所を備え且つ凹所を包囲する周壁の下端面に表面実装用の実装端子を備えた絶縁材料から成る容器本体と、該容器本体の凹所の天井面に設けた内部パッドに接続される圧電振動素子と、該凹所の周壁の内壁に固定されることにより前記周壁の下端面よりも下方に突出しない金属蓋と、を備えた圧電振動子と、
前記容器本体の上面に設けた接続パッドと接続される発振回路を構成するＩＣ部品と、該ＩＣ部品を含む容器上面を被覆するように配置された樹脂モールド層と、を備えたことを特徴とする表面実装型圧電発振器。
【請求項４】
下面に凹所を備え且つ凹所を包囲する周壁の下端面に表面実装用の実装端子を備えた絶縁材料から成る容器本体と、該容器本体の上面に設けた接続パッドと、該容器本体の凹所の天井面に設けた内部パッドに接続される圧電振動素子と、該凹所の周壁の内壁に固定されることにより前記周壁の下端面よりも下方に突出しない金属蓋と、を備えた圧電振動子と、
前記容器の上面に設けた接続パッドに接続された発振回路を構成するＩＣ部品と、を備えたことを特徴とする表面実装型圧電発振器。
【請求項５】
下面に凹所を備え且つ凹所を包囲する周壁の下端面に表面実装用の実装端子を備えた絶縁材料から成る容器本体と、該容器本体の凹所の天井面に設けた内部パッドに接続される圧電振動素子と、該凹所の周壁の内壁に固定されることにより前記周壁の下端面よりも下方に突出しない金属蓋と、を備えたことを特徴とする表面実装型圧電振動子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動子の外部にＩＣ部品を配置して両者を一体化したダブルシール構造の表面実装型圧電発振器の改良に関し、特に低背化と低コスト化が可能な表面実装型圧電発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機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、低価格化、小型化、低背化の要請が高まっている。
このような要請に対応するために、従来から圧電振動子をパッケージ化するのみならず、周波数調整回路、周波数温度補償回路等を含む発振回路を集積化、ＩＣ化して部品点数低減による小型化、低背化と、低価格化を図っている。
このような圧電発振器のパッケージ構造として、図４に示した如きダブルシール構造が知られている（例えば、特開平１０−７０４１４号公報）。即ち、この圧電発振器１００は、セラミック容器１０２内に圧電振動素子を封止した構造の圧電振動子１０１と、圧電振動子１０１の容器底面に固定したセラミック容器１０５と、セラミック容器１０５の凹所内に配置したチップ部品としてのＩＣ部品（半導体集積回路部品）１０６と、を備えている。これを換言すれば、セラミック容器１０５の凹所を圧電振動子１０１により封止した構成を備えている。
しかし、本来セラミックパッケージは高価であるためセラミック容器１０２、１０５を二段重ねした構成では、コストダウンに限界があるばかりでなく、低背化にも限界がある。
【特許文献１】特開平１０−７０４１４号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、圧電振動子の外部にチップ化したＩＣ部品を配置して一体化した構成の表面実装型圧電発振器において、圧電振動子に対してＩＣ部品搭載用のセラミック容器を組み合わせることによって発生する高コスト化、大型化という不具合を解決することができる表面実装型圧電発振器を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明に係る表面実装型圧電発振器は、外底面に底部電極及びＩＣ部品搭載用の接続パッドを備えた絶縁材料から成る容器、及び該容器内に気密封止された圧電振動素子を備えた圧電振動子と、前記容器の接続パッドと接続された発振回路を構成するＩＣ部品と、該ＩＣ部品を含む容器外底面を被覆するように配置された樹脂モールド層と、該樹脂モールド層の底面に露出配置された実装端子と、を備えたことを特徴とする。
圧電振動素子をセラミック容器などの絶縁容器内に気密封止した圧電振動子に対して、発振回路等を構成するＩＣ部品を付加して一体化することにより、表面実装型圧電発振器を構築する場合、ＩＣ部品を水晶振動子とは別個のセラミック容器内に収容してから両セラミック容器同士を結合する構成を採用した場合、製品コスト中にセラミック容器の占める割合が大きくなり、コスト増を招いている。一方、２つの容器を二段重ねするため、低背化に反する結果をもたらしていた。本発明では、ＩＣ部品を保護する手段としてセラミック等の高コストな絶縁容器を用いずに、水晶振動子の容器外底面に設けた接続パッド上にＩＣ部品を直接搭載するとともに、ＩＣ部品を含む容器外底面を樹脂モールド層にて被覆したので、コンパクト且つ低廉な圧電発振器とすることができる。また、樹脂モールド層の下面に実装端子が位置しているので、表面実装することができる。
請求項２の発明は、請求項１において、前記実装端子は、前記接続パッドと接続されたリードフレームにより構成されていることを特徴とする。
水晶振動子の容器外底面に設けた底部電極と樹脂モールド層の底面に露出する外部端子との導通を確保するために端子部材を使用する場合、この端子部材を複数接続したリードフレームを用いることにより、複数の水晶振動子に対する外部端子の接続作業を一括して効率よく行うことが可能となり、生産性が向上する。
【０００５】
請求項３の発明に係る表面実装型圧電発振器は、下面に凹所を備え且つ凹所を包囲する周壁の下端面に表面実装用の実装端子を備えた絶縁材料から成る容器本体と、該容器本体の凹所の天井面に設けた内部パッドに接続される圧電振動素子と、該凹所の周壁の内壁に固定されることにより前記周壁の下端面よりも下方に突出しない金属蓋と、を備えた圧電振動子と、前記容器本体の上面に設けた接続パッドと接続される発振回路を構成するＩＣ部品と、該ＩＣ部品を含む容器上面を被覆するように配置された樹脂モールド層と、を備えたことを特徴とする。
通常の表面実装型の圧電振動子は、セラミック容器の上面側に凹所を備え、その底面側に実装端子を備えており、凹所内に圧電振動素子を気密封止した構成を備えているが、本発明では、セラミック容器の下面側に凹所を設けて、凹所を包囲する周壁の下面に実装端子を配置し、更に凹所内に埋没するように金属蓋を固定した。更に、この圧電振動子のセラミック容器の上面に配線パターンを設けることにより、発振回路を構成するＩＣ部品を搭載し、更にＩＣ部品を含むセラミック容器上面を樹脂モールド層により被覆一体化することによって、ＩＣ部品を保護することが可能となる。また、樹脂モールド層表面のスペースを利用して部品名等を表示したり、或いは樹脂モールド層表面を平坦化しておくことにより、真空吸着パッドによる自動実装が可能となる。また、金属蓋が容器本体から突出しない分だけ、発振器全体の高さを低減することができる。
請求項４の発明に係る表面実装型圧電発振器は、下面に凹所を備え且つ凹所を包囲する周壁の下端面に表面実装用の実装端子を備えた絶縁材料から成る容器本体と、該容器本体の上面に設けた接続パッドと、該容器本体の凹所の天井面に設けた内部パッドに接続される圧電振動素子と、該凹所の周壁の内壁に固定されることにより前記周壁の下端面よりも下方に突出しない金属蓋と、を備えた圧電振動子と、前記容器の上面に設けた接続パッドに接続された発振回路を構成するＩＣ部品と、を備えたことを特徴とする。
これによれば、樹脂モールド層を形成せずに、水晶振動子の容器上にＩＣ部品が搭載された状態の圧電発振器を構築できるので、製造工数、コストを低減することができる。
請求項５の発明に係る表面実装型圧電振動子は、下面に凹所を備え且つ凹所を包囲する周壁の下端面に表面実装用の実装端子を備えた絶縁材料から成る容器本体と、該容器本体の凹所の天井面に設けた内部パッドに接続される圧電振動素子と、該凹所の周壁の内壁に固定されることにより前記周壁の下端面よりも下方に突出しない金属蓋と、を備えたことを特徴とする。
これによれば、金属蓋が容器本体から突出しない分だけ、圧電振動子全体の高さを低減することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示した実施の形態にもとづいて詳細に説明する。
なお、以下の実施形態では表面実装型圧電発振器の一例として表面実装型水晶発振器を用いて説明する。
図１（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の一実施態に係る表面実装型水晶発振器の外観斜視図、縦断面図、及び水晶振動子の底面から見たときの斜視図である。
この水晶発振器１は、水晶振動子１０の外底面にＩＣ部品２０を搭載した状態で、外底面を被覆する樹脂モールド層２５を形成し、更に樹脂モールド層２５の外底面に実装端子３０を露出配置した構成を備えている。
即ち、水晶発振器１は、外底面２ａ上に底部電極３を備えたセラミック等の絶縁材料から成る容器２内に水晶振動素子１１を気密封止した構成の水晶振動子１０と、容器２の外底面２ａ上に搭載された発振回路を構成するＩＣ部品２０と、ＩＣ部品２０を含む容器外底面を被覆するように配置された樹脂モールド層２５と、樹脂モールド層２５の底面に露出配置された実装端子３０と、を備えている。
水晶振動子１０は、セラミック製の容器本体１２の上面に設けた凹所の内底面に設けた内部パッドに対して水晶振動素子１１を接続した状態で金属蓋１３により凹所を気密封止した構成を備えている。水晶振動素子１１は、水晶基板面に励振電極を蒸着等により形成した構成を備えている。金属蓋１３は、図示しない導体を介して接地側の底部電極３と接続されている。容器本体１２の下面には内部パッドと導通した底部電極３と、ＩＣ搭載用の接続パッド４、その他の配線パターンを備えている。ＩＣ部品２０は、ハンダなどによって接続パッド４上に固定し、ＩＣ部品２０と実装端子３０との電気的接続はボンディングワイヤ２１により確保する。即ち、ＩＣ部品２０の端子形成面側が下方を向くように容器２の底面にＩＣ部品２０を固定した上で、ＩＣ部品２０底面の端子２０ａと各実装端子３０との間をワイヤ２１によって結線する。また、この例では、底部電極３とＩＣ部品２０の端子２０ａとの間の導通もボンディングワイヤ２１によって確保している。
本実施形態では、図１（ｃ）に示すように実装端子３０を複数個連結したリードフレーム３１を用意し、容器本体１２の所定位置にハンダ、導電性接着剤等によって各実装端子３０の一端３０ａを固定する。即ち、複数の水晶振動子１０を所定の間隔にて配置し、各水晶振動子１０の底面（底部電極３の間の外底面２ａ）に対してリードフレーム３１を構成する各実装端子３０の一端部３０ａが当接するように位置決めした状態で、ハンダ等により接続することにより、一括した接続が完了する。
ＩＣ部品２０、底部電極３を含む容器下面を樹脂モールド層２５によって被覆する際に、実装端子３０の他端部３０ｂは、樹脂モールド層２５の底面に露出する。各実装端子３０を水晶振動子１０の底面上に接続完了した時点、或いは樹脂モールドを完了した後にリードフレーム３１の不要部分３２を切断除去して実装端子３０のみを残す。
【０００７】
このように図１（ａ）乃至（ｃ）に示した本発明では、水晶振動子１０の底面に搭載したＩＣ部品２０を低廉な樹脂材料により被覆一体化し、樹脂モールド層２５の外底面に実装端子３０を露出配置したので、高価なセラミック等の容器を使用する必要が無く、低コスト化を図ることが出来る。また、樹脂モールド層２５の厚さについても、ＩＣ部品２０を被覆して外部応力や湿気等から十分に保護できる程度の必要最小限の厚さとすればよいので、水晶発振器１の高さを、セラミック容器を二段重ねした従来タイプに比して大幅に低背化することができる。
なお、図１（ｄ）に示した実施形態は、ボンディングワイヤを用いずに、容器２の外底面２ａ上に予め形成した接続パッド４上に実装端子３０をハンダ等によって固定する例を示しており、この場合、ＩＣ部品２０はその端子形成面を外底面２ａ側に向けた状態で各端子を各接続パッド４と接続される。
【０００８】
次に、図２は本発明の水晶発振器の製造手順（樹脂モールド方法）を示す概略断面図であり、図示のように外底面にＩＣ部品２０とリードフレーム３１（実装端子３０）を接続完了した水晶振動子１０を金型４０の各凹所４１内に上下を逆向きにして収容し、各凹所４１を蓋４２により閉止した状態で図示しないスプルーから液状樹脂を充填する。樹脂の硬化後に蓋４２を開放して各凹所４１内から完成した水晶発振器１を取り出す。この際、リードフレーム３１の不要部分３２が未切断状態にある場合には金型から取り出した後で切断すればよい。
このように本発明では、個々の水晶振動子を金型の凹所４１内に収容してから一括して樹脂モールドすることができるので、ＩＣ部品専用のセラミックパッケージを製造し、これを水晶振動子に組み付ける場合に比して、トータルの工数が低減され、その結果製造コストも大幅に低減される。
【０００９】
次に、図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る水晶発振器の構成を示す正面図、及び水晶発振器の斜視断面図、同図（ｃ）は水晶振動子部分の正面縦断面図である。
図３（ａ）に示した水晶発振器５０は、水晶振動子５１の上面に発振回路を構成するＩＣ部品５２を搭載してから、該ＩＣ部品５２を含む水晶振動子の上面を樹脂モールド層５３により被覆一体化した構成を備えている。なお、後述するように水晶振動子５１、及び樹脂モールドしない状態の水晶発振器は、夫々新規の特徴を備えている。
即ち、水晶振動子５１は、図３（ｃ）に示すように下面に凹所５６を備え且つ凹所５６を包囲する周壁５８の下端面に表面実装用の実装端子５９を備えた絶縁材料から成る容器本体５５と、容器本体５５の凹所５６の天井面に設けた内部パッド５６ａに搭載される圧電振動素子５７と、凹所５６の周壁５８の内壁に形成された段差５８ａの下面に固定されることにより周壁の下端面よりも下方に突出しない金属蓋６０と、を備えている。この水晶振動子５１は、それ自体が新規な特徴を備えている。即ち、この水晶振動子５１は、下面側に凹所５６を備えたセラミック容器本体５５の凹所内壁に設けた段差５８ａの下面（接地用のシームリング）側に金属蓋６０を固定しているため、金属蓋６０の肉厚分だけ水晶振動子５１の高さを低くすることができる。更に、金属蓋６０が突出しない構造とした結果、凹所５６を形成した側、即ち容器本体５５の下面側に実装端子５９を配置することが可能となった点も特徴的である。
【００１０】
図３（ｂ）は、（ｃ）に示した如き新規なパッケージ構造を備えた水晶振動子５１の容器本体５５上面に予め形成しておいた配線パターン（接続パッド）に、発振回路を構成するＩＣ部品５２を接続したことにより完成した一つの表面実装型水晶発振器５０を示している。ＩＣ部品５２が上面に露出配置された状態の水晶発振器５０を図示しないマザーボード上に実装して使用することができる。
更に、図３（ａ）に示すように、容器本体５５の上面に設けた接続パッド上にＩＣ部品５２を搭載した状態で、ＩＣ部品５２を含む容器上面を被覆するように樹脂モールド層５３を被覆してから硬化させた水晶発振器５０は、ＩＣ部品５２が樹脂モールド層５３によって保護されているので、その耐久性を向上することができる。また、樹脂モールド層５３の外面を利用して品名を表示したり、樹脂モールド層５３の平坦な外面を吸着パッドにより吸着して移載することにより、マザーボード上への自動搭載も可能となる。
【００１１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、圧電振動子の外部にチップ化したＩＣ部品を配置して一体化した構成の表面実装型圧電発振器において、高価なセラミック容器を用いずにＩＣ部品の保護構造を実現することができ、且つ低背化も同時に達成することができる表面実装型圧電発振器、及び圧電振動子を提供することができる。
即ち、請求項１の発明に係る表面実装型圧電発振器は、ＩＣ部品を保護する手段としてセラミック等の高コストな絶縁容器を用いずに、水晶振動子の容器外底面に設けた接続パッド上にＩＣ部品を直接搭載するとともに、ＩＣ部品を含む容器外底面を樹脂モールド層にて被覆して保護を図ったので、コンパクト且つ低廉な表面実装型圧電発振器とすることができる。
請求項２の発明では、実装端子は、接続パッドと接続されたリードフレームにより構成されているので、複数の圧電振動子に対する外部端子の接続作業を一括して効率よく行うことが可能となり、生産性が向上する。
請求項３の発明に係る表面実装型圧電発振器は、セラミック容器の下面側に凹所を設けて、凹所を包囲する周壁の下面に実装端子を配置し、更に凹所内に埋没するように金属蓋を固定したので、低コスト化、製造手数の低減、生産性の向上、低背化を実現できる。
請求項４の発明に係る表面実装型圧電発振器によれば、樹脂モールド層を形成せずに、水晶振動子の容器上にＩＣ部品が搭載された状態の圧電発振器を構築できるので、製造工数、コストを低減することができる。
請求項５の発明によれば、金属蓋が容器本体から突出しない分だけ、圧電振動子全体の高さを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の一実施形態に係る表面実装型水晶発振器の外観斜視図、縦断面図、及び水晶振動子の斜視図、（ｄ）は他の実施形態の説明図。
【図２】本発明の水晶発振器の製造手順（樹脂モールド方法）を示す概略断面図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る水晶発振器の構成を示す正面図、及び水晶発振器の斜視断面図、（ｃ）は水晶振動子部分の正面縦断面図。
【図４】従来例の説明図。
【符号の説明】
１  水晶発振器、２  容器、２ａ  外底面、３  底部電極、４  接続パッド（配線パターン）、１０  水晶振動子、１１  水晶振動素子、１２  容器本体、１３  金属蓋、２０  ＩＣ部品、２１  ボンディングワイヤ、２５  樹脂モールド層、３０  実装端子、３１  リードフレーム、４０  金型、４１  凹所、４２  蓋、５０  水晶発振器、５１  水晶振動子、５２  ＩＣ部品、５３  樹脂モールド層、５５  容器本体、５６  凹所、５７  圧電振動素子、５８  周壁、５８ａ
段差、５９  実装端子、６０  金属蓋。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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