JPH05243471A

JPH05243471A - 圧電発振器

Info

Publication number: JPH05243471A
Application number: JP4209210A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kikushima; 正幸菊島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1991-10-21
Filing date: 1992-08-05
Publication date: 1993-09-21
Anticipated expiration: 2015-08-21
Also published as: JP3079786B2

Abstract

(57)【要約】【目的】樹脂封止された、リードまたは端子を有する
フラットパッケージ形状の電圧発振器を提供する。【構成】アイランド部１にＩＣチップ２がマウントさ
れ、水晶振動子５は、ＩＣチップ２のマウント面の対面
に固定される。樹脂パッケージの注入口９は、四角のパ
ッケージの対角線上に設けられ、水晶振動子５のシリン
ダー形ケース７は、注入口方向に対して、±４５゜の範
囲内に位置だしされる。水晶振動子５のリード端子３へ
の固定部、及びＩＣチップ２のパッドの位置は、対角線
方向に有する。以上が樹脂によりパッケージングされた
圧電発振器である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リード又は端子を有す
る樹脂封止された圧電発振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、フラットパッケージ形状の圧電振
動子を内蔵した圧電発振器は存在しない。フラットパッ
ケージの１例としてＰＬＣＣ（ＱＦＪ）形状の半導体素
子は、図５（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図に示すよう
に、中央のアイランド部５１にＩＣチップ５２をマウン
トし、ＩＣチップ５２のパッドと、アイランド部５１の
周囲４方を取り囲む、リード端子５３とが、ボンディン
グ線５４により接続されている。リード端子５３の外方
を残して、トランスファーモールド方法等により樹脂封
止する。その後リード端子５３を切断、曲げ加工して得
られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上に示す、従来のフ
ラットパッケージ形状の半導体素子は、アイランド部５
１の周囲をリード端子５３が取り囲んでおり、また、樹
脂パッケージ自体の厚みが薄いことから、その内部に圧
電振動子を更に実装することは困難であった。

【０００４】本発明の目的は、以上の従来技術の課題を
解決するためになされたものであり、その目的とすると
ころは、小型で薄い高信頼性樹脂パッケージタイプの圧
電発振器を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電発振器は、
少なくとも１つ以上のＩＣチップと、１つ以上の圧電振
動子をリードフレームに対向して固定し、樹脂で形成し
たことを特徴とする。また、アイランド部の表面にＩＣ
チップがマウントされ、シリンダー形ケースを有する圧
電振動子がアイランド部の対向面に配置されて固定され
ていることを特徴とする。

【０００６】更に、樹脂パッケージ外面に、圧電振動子
をはさんでアイランドの対向面に少なくとも１つ以上の
穴を設けたことを特徴とする。

【０００７】更に、樹脂注入口が、四角のパッケージの
対角線上に設けられ、圧電振動子のシリンダー形ケース
の長手方向が、樹脂の注入口の方向に対し±４５゜の範
囲に設定されていることを特徴とする。

【０００８】更にＩＣチップの圧電振動子を発振させる
パッドがＩＣチップの対角線上にあって圧電振動子の固
定部側にＩＣパッドが近くなる方向にマウントしたこと
を特徴とする。

【０００９】更にアイランド部を、圧電振動子の方向に
ダイパッドダウン（ディプレス）させたことを特徴とす
る。

【００１０】更に圧電振動子のリードを固定するリード
端子に曲がり部を有することを特徴とする。

【００１１】更に圧電振動子のリードを固定するリード
端子の固定部及び周辺リード端子の表面積を等しくし、
固定時の熱的条件を一致させたことを特徴とする。

【００１２】圧電振動子が接続されるリード端子を他の
リード端子の配列位置とずらして設けて、切断型を共有
化できるように構成したことを特徴とする。

【００１３】また、ＩＣチップがリアルタイムクロック
用ＩＣチップで、リアルタイムクロックを構成すること
を特徴とする。

【００１４】更に、ＩＣチップが、ＰＬＬＩＣチップ
で、ＰＬＬ発振器を構成することを特徴とする。

【００１５】

【実施例】本発明の圧電発振器の１実施例を、水晶振動
子を用いたＰＬＣＣ形状（ＱＦＪ形状）の水晶発振器を
例として図１（ａ）の平面図、及び図１（ｂ）の断面図
により説明する。

【００１６】アイランド部１にＩＣチップ２がマウント
されており、ＩＣチップ２のパッドと、アイランド部１
の周囲４方を取り囲む、リード端子３とが、ボンディン
グ線４により接続されている。矩形状ＡＴ水晶発振片等
を内包する水晶振動子５は、アイランド部１のＩＣチッ
プ２のマウント面の対面に、そのリード６を、ＩＣチッ
プ２の水晶振動子を発振させるための電極（ＣＭＯＳＩ
Ｃ等の際はゲート及びドレイン端子）に接続されたリー
ド端子３の途中に溶接、半田付け、導電性接着剤等の方
法で固定されている。水晶振動子５のシリンダー形ケー
ス７の長手方向は、完成時の樹脂パッケージ８の対角線
方向に位置出しされている。以上の水晶振動子５とＩＣ
チップ２の取付けられたリードフレーム（先のアイラン
ド部１とリード端子３を１体に固定したもの）を、モー
ルド型にセットし、リード端子３の外方を残して、樹脂
をトランスファーモールド方法により樹脂封止する。そ
の後リード端子３を切断、曲げ加工して、ＰＬＣＣ形状
の水晶発振器が得られる。ここで、本実施例のポイント
を説明する。

【００１７】まず、水晶振動子５の位置であるが、ＰＬ
ＣＣの厚みを増やさないために、２〜１．５［ｍｍ］外
径のシリンダーを有する水晶振動子、特に３２ＫＨz 等
の音叉型水晶振動子を、アイランド部１のＩＣチップ２
の取り付け面と反対面に設ける。また、シリンダー形ケ
ース７の長手方向は、樹脂パッケージ８の対角線の方向
とするのが望ましい。その理由はトランスファーモール
ド等の樹脂の注入口９が、４方向に同ピッチでリード端
子３を配置する関係上、対角線の隅部に設けられ、樹脂
注入の際、注入口９の方向と、シリンダー形ケース７の
長手方向とが、一致しているほうが樹脂の注入時にシリ
ンダー形ケース７に余分な圧力が加わらず、水晶振動子
５のリード６のリード端子３の固定部１１に力が加わら
ないのでリード端子３の変形（ひどい場合はとなりのリ
ード端子とショートする等の機能不良を発生する）や、
水晶振動子５自体の位置が、移動するという問題点を発
生させない。

【００１８】なお、厳密な一致でなく、注入口方向に対
し、シリンダー形ケース７の角度は±４５゜望ましくは
±３０゜の範囲くらいまでは、設計の自由度を有する。

【００１９】また、水晶振動子５はシリンダー形ケース
７が、アイランド部１の対面にくるようにしてあるが、
これは、ＰＬＣＣがアイランド部１の周囲４方をリード
端子３が取り囲んでいる構成上、アイランド部１以外の
リードフレームに水晶振動子５を配置することは、先の
トランスファーモールド時の位置ズレ防止も考慮する
と、困難である。

【００２０】更に図１に示すように、水晶振動子５のシ
リンダー形ケース７が樹脂パッケージの表面に飛び出さ
ないように、モールド型にシリンダー形ケース７を固定
するためのピンを設けて、樹脂モールドするとよい。モ
ールド型に設けられたピンにより、完成された圧電発振
器には、樹脂パッケージのアイランド１及びシリンダー
形ケース７の対向面に穴１１が設けられる。

【００２１】またリード端子３の水晶振動子５のリード
６の固定部１０には、バネ性を有するように曲がり部を
設けておくと良い。この目的は、水晶振動子５のリード
６を固定部１０に接続する際、溶接等で固定するが、そ
の際の影響を、リード端子３の先端のワイヤーボンディ
ング部に伝えないためになされている。

【００２２】更に、２箇所の固定部１０の熱的条件をそ
ろえるために、各々の固定部１０及び周辺リード端子の
表面積を同じくするように設計しておくと、溶接等の固
定作業が安定して行なえる。そのためにリード端子を本
実施例のとおり曲線に設計しても良い。

【００２３】また図２に示すようにＩＣチップ２のゲー
ト及びドレインパッド２１、２２は、ＩＣチップ２の対
角線の方向、すなわち４隅の１つ付近に設けておき、こ
のゲート及びドレインパッド２１、２２を、水晶振動子
５の固定されるリード端子３の方向に向けて、ＩＣチッ
プ２を、アイランド部１にマウントするとゲート及びド
レインの配線が、最短距離となり、ワイヤーボンディン
グが容易となる。また、ゲート及びドレインの長さが短
くなる結果、高周波に対して有力となり、外部へのノイ
ズ放射も少なくなる他、外部からのノイズを受け取らな
くなり高信頼性のデバイスができる。

【００２４】また、図３に示すように、水晶振動子５の
固定されるリード端子２３の取り出し位置は、他のＰＬ
ＣＣ形状の半導体素子が、等ピッチでリード端子を有す
る位置とずらして設けておく。

【００２５】これは、切断型を、共用できるためであっ
て、量産上、有効な方法となる。

【００２６】また、図４に示すように、リード端子のな
い部分にも、リードの凹部２４を設けても、機能上何の
障害も発生しない。

【００２７】これは、全部にリード端子を有するパッケ
ージ用の型を共用できるので、同様に量産設備の新規手
配を必要としない。

【００２８】更に、アイランド部１は他のリード端子３
の位置より水晶振動子５の側に沈ませておく（ダイパッ
トダウンあるいはディプレスという。）と、リード端子
３とＩＣチップ２のパッドとの距離が近くなって、ワイ
ヤーボンディングの全線の長さが短くなる他、リード端
子３が、シリンダー形ケース７との接触の危険性を回避
することができる。これは、シリンダー形ケース７の大
きさが、アイランド部１の大きさより小さい時には問題
が少ないが、水晶振動子５の位置ズレが発生した際、及
び、シリンダー形ケース７の大きさが、アイランド部１
の大きさより大きいときには、有効である。

【００２９】以上、本発明の圧電発振器について、ＰＬ
ＣＣ｛ＱＦＪ（ＱｕａｄＦｌａｔＪ−ＬｅａｄＰａ
ｃｋａｇｅｓ）｝形状の水晶発振器の実施例を説明した
が、本発明はそれに限るものではなく、ＱＦＰ（Ｑｕａ
ｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅｓ）、ＱＦＩ（Ｑｕａｄ
ＦｌａｔＩ−ＬｅａｄＰａｃｋａｇｅｓ）、ＱＦ
Ｎ（ＱｕａｄＦｌａｔＮｏｎ−ＬｅａｄＰａｃｋ
ａｇｅｓ）、ＳＯＰ（ＳｍａｌｌＯｕｔｌｉｎｅＰ
ａｃｋａｇｅｓ）、ＳＯＪ（ＳｍａｌｌＯｕｔｌｉｎ
ｅＪ−ＬｅａｄＰａｃｋａｇｅｓ）、ＤＩＰ（Ｄｕ
ａｌＩｎ−ＬｉｎｅＰａｃｋａｇｅｓ）等のリード
や端子のでてくるパッケージに対して適用できる。

【００３０】図６はそのＱＦＰタイプの水晶発振器の実
施例である。パッケージの構成は図１のＰＬＣＣタイプ
の水晶発振器と同様である。但しアウターリード７２の
形状が異なっている。

【００３１】又、図７はＳＯＰタイプの水晶発振器の実
施例である。パッケージの構成は図１のＰＬＣＣタイプ
の水晶発振器と同様である。但しアウターリード９２は
パッケージの２方向のみからでている。

【００３２】更に、図８はパッケージ１０１の表面側に
穴１０２を設けた実施例である。

【００３３】なお本発明の圧電発振器は、端子数が多い
ので、分周段をたくさん有する多周波出力の発振器、及
びリアルタイムクロック等のコンピュータ周辺デバイ
ス、更にはフェーズロックループ（ＰＬＬ）水晶発振器
等への利用が望ましい。

【００３４】リアルタイムクロックは、コンピューター
に時計情報を送る回路であるが、水晶振動子に３２［Ｋ
Ｈz］の音叉型振動子を用い、その発振周波数を分周
し、時、分、秒、データーを作製し、コンピューターの
ＣＰＵに転送するものであり、データー転送の入出力端
子を多数必要とするので適する。

【００３５】またＰＬＬ水晶発振器を構成する場合は、
水晶振動子を基準信号とし、本例では、２．０［ｍｍ］
φの矩形状ＡＴ水晶振動子を用い、パッケージの厚みを
厚くしないように、考慮しているが、必要により３．０
［ｍｍ］φの矩形状ＡＴ水晶振動子を用いる。

【００３６】なおＰＬＬ水晶発振器の構成としては、以
上の水晶振動子を基準信号に用い、ＰＬＬ回路を複数組
合わせ、複数の出力を取り出す構成を、１つのパッケー
ジ中に設けると良い。

【００３７】それぞれのＰＬＬ回路の分周比を任意に設
定することで、コンピューター内で必要とする、クロッ
ク信号（基準信号をそのまま出力させても良い。）や、
グラフィック用信号等、数種の信号を同時に出力する。
１つのＰＬＬ水晶発振器で、全信号をカバーする水晶発
振器が得られる。

【００３８】

【発明の効果】以上に示す、本発明の圧電発振器によれ
ば、フラットパッケージ形状の樹脂パッケージ中に、Ｉ
Ｃチップを搭載したアイランド部のＩＣチップの対向面
に、シリンダー形ケースを有する圧晶振動子を、位置決
め固定しているので、半導体素子のフラットパッケージ
品とほぼ同寸の圧電発振器が得られる。

【００３９】又、一般に樹脂パッケージを放置すると、
保存環境により、水分が吸湿される。

【００４０】この状態で、半田実装した場合、シリンダ
ー形ケース周囲の水分が気化膨張して、水蒸気圧が上昇
して、モールド厚の一番薄い部分に応力が集中する。

【００４１】しかし、本発明によれば、樹脂パッケージ
の裏面あるいは表面に設けられた穴により、樹脂パッケ
ージの吸湿による水分が、外部に放出され、半田実装時
の熱ストレスによるパッケージクラックの発生を防止す
る事ができ、信頼性の高い圧電発振器が得られる。

【００４２】又、樹脂パッケージの対角線部に、樹脂注
入口を設け、圧電振動子のシリンダー形ケースを対角線
の方向に対して±４５゜（望ましくは±３０゜）の範囲
内に取り付けると、樹脂注入時に圧電振動子に力が加わ
り、位置ズレや、リード端子のショートといった問題点
を発生することがない。

【００４３】更に、ＩＣチップの圧電振動子を発振させ
るパッドを、対角線付近に設けておくと圧電振動子との
接続距離が最短となり、ノイズの進入や流失に対して強
くなる。

【００４４】更に、アイランド部を圧電振動子側にダイ
パットダウン（ディプレスともいう）をしておくと、圧
電振動子シリンダー形ケースと、リード端子とが接触し
てショート不良となる危険性を回避でき、高信頼性の圧
電発振器が得られる。

【００４５】なお、圧電振動子のシリンダー形ケース
を、アイランド部付近に位置出しし、しかもリード端子
付近に設けないのは、以上のリード端子とのショートを
防ぐためにも有効である。

【００４６】又、圧電振動子のリードを固定するリード
端子に、曲がり部を設けた事で、圧電振動子固定時に、
加工時のショックをボンディングワイヤーに伝えないた
め、信頼性が高くなる。

【００４７】更に、固定部の熱的条件を揃えるために、
固定部、及び周辺リード端子の表面積を等しく設計して
あるので、固定作業が安定して行なえる構造である。

【００４８】更に、水晶振動子を固定するリード端子
は、他のリード端子の配列位置をずらして設けておくの
で切断型を共用化することができ、新規な製造装置を手
配しなくて良い。

【００４９】又、パッケージのモールド型を共用するこ
とができる。

【００５０】又、本発明によれば、ＰＬＬ発振器におい
て、ＰＬＬＩＣと水晶が最短距離で結ばれて、ノイズ
が少ない基準クロックが得られるので、ＶＣＯから出力
される信号の信号純度が良い。

【００５１】即ち、基準信号をＰＬＬＩＣの外部で作
ると、他のクロックあるいは信号の干渉を受け基準信号
にノイズが重複されてしまう。このノイズまじりの基準
クロックで、ＰＬＬを動作させると、ＶＣＯの出力の信
号純度も悪くなってしまう。更に、基準クロックの引き
回しが不用になるので、低パワー化することができる。

【００５２】又、ＰＬＬＩＣと水晶振動子の相互干渉
がなくなり、信号純度の向上やＰＬＬ回路の安定動作が
得られ、高信頼性のＰＬＬ発振器が得られる。

【００５３】更に、基準クロックの引き回しがなくなる
ので、放射ノイズが低減され、高品質で、高信頼性のＰ
ＬＬ発振器が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電発振器の一実施例として、ＰＬ
ＣＣ（ＱＦＪ）形状の水晶発振器を示す図。（ａ）は平
面図。（ｂ）は側面図。

【図２】水晶振動子とＩＣの接続部付近の拡大図。

【図３】水晶振動子を固定するリード端子の位置を示
す拡大図。

【図４】全周部にリード端子を有する、パッケージ用
の型を利用した水晶発振器の実施例を示す図。

【図５】従来の、半導体素子の一実施例として、ＰＬ
ＣＣ（ＱＦＪ）形状の半導体素子を示す図。（ａ）は平
面図。（ｂ）は側面図。

【図６】他の実施例として、ＱＦＰ形状の水晶発振器
を示す図。

【図７】他の実施例として、ＳＯＰ形状の水晶発振器
を示す図。

【図８】パッケージ表面に穴を設けたＱＦＰ形状の水
晶発振器を示す図。

【符号の説明】

１，５１アイランド部２，５２ＩＣチップ３，５３リード端子４，５４ボンディング線５水晶振動子６リード７シリンダー形ケース８樹脂パッケージ９注入口１０固定部１１穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つ以上のＩＣチップと、１つ
以上の圧電振動子をリードフレームに対向して固定し、
樹脂でモールド形成したことを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】アイランド部の表面にＩＣチップがマウン
トされ、シリンダー形ケースを有する圧電振動子が、ア
イランド部の対向面に、配置されて固定されていること
を特徴とする請求項１記載の圧電発振器。
【請求項３】樹脂パッケージ外面に圧電振動子をはさん
でアイランドの対向面に少なくとも１つ以上の穴を設け
たことを特徴とする請求項２記載の圧電発振器。
【請求項４】樹脂注入口が、四角のパッケージの対角線
上に設けられ、圧電振動子のシリンダー形ケースの長手
方向が、樹脂の注入口の方向に対して±４５゜の範囲に
設定されいてることを特徴とする請求項３記載の圧電発
振器。
【請求項５】ＩＣチップの圧電振動子を発振させるパッ
トがＩＣチップの対角線上にあって圧電振動子の固定部
側にＩＣパッドが近くなる方向にマウントしたことを特
徴とする請求項４記載の圧電発振器。
【請求項６】アイランド部を、圧電振動子の方向にダイ
パッドダウン（ディプレス）させたことを特徴とする請
求項２記載の圧電発振器。
【請求項７】圧電振動子のリードを固定するリード端子
に曲がり部を有することを特徴とする請求項２記載の圧
電発振器。
【請求項８】圧電振動子のリードを固定するリード端子
の固定部及び周辺リード端子の表面積を等しくし、固定
時の熱的条件を一致させたことを特徴とする請求項２記
載の圧電発振器。
【請求項９】圧電振動子が接続されるリード端子を、他
のリード端子の配列位置とずらして設けて、切断型を共
用化できるように構成したことを特徴とする請求項４記
載の圧電発振器。
【請求項１０】ＩＣチップがリアルタイムクロック用Ｉ
Ｃチップで、リアルタイムクロックを構成することを特
徴とする請求項１記載の圧電発振器。
【請求項１１】ＩＣチップが、ＰＬＬＩＣチップで、Ｐ
ＬＬ発振器を構成することを特徴とする請求項１記載の
圧電発振器。