トップ :: H 電気 :: H03 基本電子回路




【発明の名称】 圧電発振器
【発明者】 【氏名】下平 和彦
【住所又は居所】長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコーエプソン株式会社内
【要約】 【課題】小型化、薄型化を実現す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は、パッケージ１１内にワイヤボンディングによって実装された電子部品（半導体集積回路：ＩＣ）１４と、圧電振動片１６とを有する圧電発振器１０において、前記ＩＣ１４の長手方向と、前記圧電振動片１６の長手方向とを交差させて配置し、前記ワイヤボンディングによるワイヤ３０の接続面と前記圧電振動片１６の実装面とを同じ層に配置する構成とした。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動片と電子部品とがパッケージ内の上下方向に配置してある圧電発振器において、
前記圧電振動片は、前記電子部品のパッド間に配置されると共に、一端を前記パッドに接続したワイヤの他端の接続面に実装したことを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
前記圧電振動片と前記電子部品とは、互いの長辺方向が交差するように配置する構成としたことを特徴とする、請求項１に記載の圧電発振器。
【請求項３】
前記電子機器と前記圧電振動片との間には、緩衝材を備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の圧電発振器。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電発振器に係り、特に小型、薄型の電子機器に搭載する場合に好適な圧電発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電発振器は様々な電子機器に搭載され、電子機器の基準信号源や基準周波数源等として利用されている。このような現状において、電子機器の小型化、薄型化への期待と共に、圧電発振器自体の小型化、薄型化も要求されてきている。圧電発振器の小型化を図ったものの例として特許文献１に開示されている圧電発振器を挙げることができる。図２にその概略構成を示す。なお、図２（Ａ）は圧電発振器の平面図を示し、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。図２に示す圧電発振器は、４層の基板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから成るパッケージベース２と、前記パッケージベース２を封止するリッド７とから構成されるパッケージ１を有する。前記パッケージ１の内部には、圧電振動片４と、発振回路を構成する電子部品（半導体集積回路：ＩＣ）３とが実装されている。このような構成要素を有する圧電発振器９では、前記ＩＣ３は前記パッケージベース２における基板２ａに接着剤等を介して固定され、基板２ｂに配された電極パターン５に対してワイヤボンディングされている。これに対して圧電振動片４は、前記基板２ｂの上層として配された基板２ｃに配された電極パターン８に対して実装される。
【０００３】
上記特許文献１に開示された圧電発振器９では特に、圧電振動片４を小型化することに伴い、ＩＣ３の実装を行うワイヤボンディングにおけるワイヤ６の接続方向をパッケージ１の短辺方向に設定することを特徴とし、これにより製造段階での問題点を解決し、圧電発振器９を小型化することができる旨を記載している。
【特許文献１】特開２００４−１５４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された圧電発振器では、確かに実装面積の小型化を実現することができると考えられる。しかし、圧電発振器自体の厚さは従来のものと殆ど変わらないと考えられ、圧電発振器の薄型化には対応していない。
本発明では上記課題を解決し、小型化に加え、薄型化をも実現することができる圧電発振器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】
【０００５】
上記目的を達成するためには、圧電発振器を構成するパッケージ自体を小型化、薄型化し、その内部に圧電振動片と電子機器を実装することができる構成としなければならない。そこで、本発明に係る圧電発振器は、圧電振動片と電子部品とがパッケージ内の上下方向に配置してある圧電発振器において、前記圧電振動片は、前記電子部品のパッド間に配置されると共に、一端を前記パッドに接続したワイヤの他端の接続面に実装したことを特徴とする。電子部品（ＩＣ）とパッケージベースとを電気的に接続するワイヤボンディングのパッケージベース側のボンディング面（接続面）と、圧電振動片の実装面とを同じ面（同じ層の基板）としたことにより、パッケージベースを構成する基板を１層減らすことができる。よって、圧電発振器を薄型化することができる。また、ＩＣのパッド間に圧電振動片を配置する構成としたことにより、ＩＣを実装するワイヤと圧電振動片とが接触することが無くなる。よって、圧電振動片をＩＣに近接させて配置することが可能となり、圧電発振器を薄型化することが可能となる。
【０００６】
また、上記構成を有する圧電発振器において、前記圧電振動片と前記電子部品とは、互いの長辺方向が交差するように配置する構成とすると良い。
このような構成とすることにより、比較的大きなＩＣをパッケージ内に実装する場合であっても、パッケージの長辺方向への長さを抑制することができる。よって、圧電発振器の小型化を実現することが可能となる。
【０００７】
さらに、上記構成を有する圧電発振器においては、前記電子機器と前記圧電振動片との間には、緩衝材を備えるようにすると良い。
通常、圧電振動片はパッケージ等に加えられる衝撃等によって搖動する。上記構成の圧電発振器によれば、前記圧電振動片の遥動を抑制することが可能となる。これにより、上述のごとく狭まったＩＣと圧電振動片の隙間であっても、圧電振動片を安定して保持することができ、搖動により圧電振動片がＩＣに接触してしまうといった事態を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の圧電発振器に係る実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明の圧電発振器に係る一部の実施形態に過ぎず、本発明は以下の実施形態に拘束されるものでは無い。
【０００９】
図１は、本発明の圧電発振器に係る実施の形態を示す。また、図１において（Ａ）は圧電発振器の正面図を示し、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示し、（Ｃ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図を示す。
【００１０】
本実施形態の圧電発振器１０の基本的構成は、パッケージベース１２と前記パッケージベース１２を封止するリッド３６とから構成されるパッケージ１１と、前記パッケージ１１の内部に実装される圧電振動片１６と、発振回路を構成する電子部品（半導体集積回路：ＩＣ）１４とから成るものである。
【００１１】
前記パッケージ１１を構成する前記パッケージベース１２は、セラミックス等の絶縁素材を加圧焼成して作成された複数の基板１２ａ、１２ｂ、１２ｃから構成される。本実施形態のパッケージベース１２は、箱型に形成されており、内部に二段の凹陥部１８、２０を有する。本実施形態では、パッケージベースの、開口面側に配された凹陥部を第一の凹陥部２０と称し、底面側に配された凹陥部を第二の凹陥部１８と称する。なお、前記ＩＣ１４と前記圧電振動片１６とは、後述するように、前記第一の凹陥部２０と、前記第二の凹陥部１８とにそれぞれ、上下方向に配置される。
【００１２】
図１を参照すると解るように、前記第二の凹陥部１８は、パッケージベース１２の短辺方向に係る配置が、一方の長辺側へ偏っている。これは、凹陥部を偏らせた側の長辺とは逆側に、後述する圧電振動片１６の実装面を設けるためである。
【００１３】
このような構成のパッケージベース１２は、パッケージベース１２の底面層となる基板１２ａと、前記第二の凹陥部１８を構成する基板１２ｂ、及び前記第一の凹陥部２０を構成する基板１２ｃとより成る。当該パッケージベース１２は、上述した従来の圧電発振器を構成するパッケージベースと比べると、構成する基板が一層少ないことが解る。このため、本実施形態に係る圧電発振器１０は従来の圧電発振器に比べ、薄型なものとすることができる。また、前記第二の凹陥部１８を構成する基板の上面には、前記ＩＣや前記圧電振動片１６を実装するための電極パターン２６、２８が配置されている。
【００１４】
前記リッド３６は、前記パッケージベース１２を封止する蓋体であって、前記第一の凹陥部２０を構成する基板１２ｃの上面に載置される。リッド３６には一般的に、ガラス等の光を透過させる透光性のものや、コバールやインバーといった金属性のものが用いられる。なお、リッド３６を構成する材質としては、熱膨張率が低い、又は熱膨張率が前記パッケージベースの構成素材と近い材質が好ましい。このような構成のリッド３６は、低融点ガラスや低融点金属等の封止材３４によって、前記基板１２ｃの上面に固定され、パッケージベース１２を封止する。
【００１５】
上述のような構成のパッケージベース１２とリッド３６とからなるパッケージ１１には、以下のようにしてＩＣ１４と圧電振動片１６とが実装される。
まず、ＩＣ１４の実装について説明する。
ＩＣ１４の長辺方向と、前記パッケージベースの長辺方向とを平行にし、電極２２が配置された面を上面にして前記第二の凹陥部１８の底面に対して、接着剤３２等を介して固定する。この状態では、前記電極（パッド）２２は一般に、ＩＣの長辺方向両端部に列のように配置された状態である。このため、前記ＩＣは、前記パッド２２から前記基板１２ｂの上面であって長辺方向両端部側に配された電極パターン２６に対して金線等のワイヤ３０によって接続される。
【００１６】
次に圧電振動片１６の実装について説明する。
上述のように実装されたＩＣ１４の長辺方向と、実装する圧電振動片１６の長辺方向とを直行（交差）させる。この状態で、圧電振動片１６の長辺方向における一方の端部を、基板１２ｂの前記第二の凹陥部１８を偏らせた側と反対側の辺に確保した実装面に配した電極パターン２８に実装する。なお、圧電振動片１６の実装は、導電性接着剤２４等を介して行えば良い。
【００１７】
このような状態で実装された圧電振動片１６の他方の端部は、前記ＩＣに配されたパッド２２の間に位置することとなる。このため、圧電振動片１６の実装状態を側面から観察すると、図１（Ｂ）に示すように、ＩＣ１４を実装するワイヤボンディングのワイヤ３０の間に配置された状態となる。このような実装状態の圧電振動片１６は、図１（Ｂ）から読み取れるように、その上面とワイヤ３０の上部円弧部分とが略同じ高さとなる。
【００１８】
通常、ワイヤボンディングによってＩＣを実装した場合に、圧電振動片はワイヤに接触しないように前記ワイヤの上側に配置されて実装される。
これに対し、本実施形態では圧電振動片１６を、ＩＣ１４を実装するワイヤ３０の間に配するような構成としたことにより、圧電振動片１６の実装面と、ＩＣ１４のワイヤボンディング面とを同じ層の基板表面に確保することが可能となった。これにより、圧電発振器１０の厚みを削減することができた。
【００１９】
上述のようにして実装されたＩＣ１４と圧電振動片１６との間には、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の非導電性樹脂による緩衝材１５を配置する。この緩衝材１５の作用により、前記圧電振動片の揺動を抑制することができる。このため、圧電振動片１６の自由端が前記ＩＣ１４に接触することを防止することができる。
【００２０】
また、前記緩衝材１５は液状のものを塗布して硬化させるというものが一般的である。このため、従来ではＩＣ１４と圧電振動片１６との間の空間が広かったため、塗布した緩衝材１５自体が流れてしまい、両者を繋ぎ止めて固定することができなかった。これに対し本実施形態による圧電振動片１６の配置によれば、ＩＣ１４と圧電振動片１６との間隔は、前記緩衝材１５が表面張力によって形状維持できる程度となるため、実現することができるようになった。
【００２１】
図１に示す圧電振動片１６は、ＡＴカット圧電振動片であるが、本発明の圧電発振器１０に実装する圧電振動片は、弾性表面波素子や、音叉型圧電振動片であっても良い。なお、この場合は前記緩衝材を備えないようにする。
【００２２】
上記構成の圧電発振器１０は、まず、パッケージベース１２を焼成し、第二の凹陥部１８にＩＣ１４を固定する。その後、前記ＩＣ１４に配されたパッド２２とパッケージベース１２を構成する基板１２ｂに配された電極パターン２６とをワイヤボンディングによって実装する。
【００２３】
この後、圧電振動片１６を前記ワイヤボンディングによるワイヤ３０の間に配置するようにパッケージベース１２を構成する基板１２ｂに配された電極パターン２８に実装する。なお、圧電振動片１６の実装は、導電性接着剤２４による。また、実装した圧電振動片１６の遥動を防止するためには、前記圧電振動片１６を実装する際に、前記ＩＣ１４の上面に緩衝材１５を塗布するように構成すると良い。このようにしてパッケージベース１２の内部にＩＣ１４と圧電振動片１６とを実装した後、パッケージベース１２の上部開口部（基板１２ｃの上面）にリッド３６を載置し、封止材３４を介して封止する。
【００２４】
上記のようにして製造される圧電発振器によれば、圧電発振器の厚さを削減することができる。また、パッケージベース１２を構成する基板の数が、従来に比べ少なくなるため、基板間の積層ズレを減少させることができる。
なお、本実施形態では、パッケージベースを積層基板によって構成する旨記載したが、パッケージベースは一体型に構成されるものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の圧電発振器に係る実施の形態を示す図である。
【図２】従来の圧電発振器を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０………圧電発振器、１１………パッケージ、１２………パッケージベース、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ………基板、１４………ＩＣ（電子部品、半導体集積回路）、１５………緩衝材、１６………圧電振動片、３６………リッド。
【出願人】 【識別番号】０００００２３６９
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
【住所又は居所】東京都新宿区西新宿２丁目４番１号
【出願日】 平成１６年７月２日（２００４．７．２）
【代理人】 【識別番号】１０００９５７２８
【弁理士】
【氏名又は名称】上柳 雅誉

【識別番号】１００１０７０７６
【弁理士】
【氏名又は名称】藤綱 英吉

【識別番号】１００１０７２６１
【弁理士】
【氏名又は名称】須澤 修
【公開番号】 特開２００６−２０１４０（Ｐ２００６−２０１４０Ａ）
【公開日】 平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【出願番号】 特願２００４−１９６７６３（Ｐ２００４−１９６７６３）