圧電デバイス
【課題】実装の歩留まりを向上させた圧電デバイスを提供する。
【解決手段】一面に外部電極１２を有しその反対面にリッド１４を有する圧電振動子１６と、前記圧電振動子１６を駆動させる回路を有するＩＣチップ１８と、前記圧電振動子１６と前記ＩＣチップ１８とを接続するリードフレーム２０と、を備える圧電デバイス１０であって、前記ＩＣチップ１８は前記リードフレーム２０の一方の面に接続され、前記外部電極１２は前記リードフレーム２０の他方の面に接続されている。前記リードフレーム２０には、前記リードフレーム２０の前記ＩＣチップ１８との接続面と、前記リードフレーム２０の前記外部電極１２との接続面とが対向する方向に段差が設けられている。
【解決手段】一面に外部電極１２を有しその反対面にリッド１４を有する圧電振動子１６と、前記圧電振動子１６を駆動させる回路を有するＩＣチップ１８と、前記圧電振動子１６と前記ＩＣチップ１８とを接続するリードフレーム２０と、を備える圧電デバイス１０であって、前記ＩＣチップ１８は前記リードフレーム２０の一方の面に接続され、前記外部電極１２は前記リードフレーム２０の他方の面に接続されている。前記リードフレーム２０には、前記リードフレーム２０の前記ＩＣチップ１８との接続面と、前記リードフレーム２０の前記外部電極１２との接続面とが対向する方向に段差が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子とＩＣチップとを一体成型した圧電デバイスに係り、特に圧電振動子とＩＣチップとの接続、ＩＣチップと二次実装機器との接続に係る実装技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電デバイスは主に、圧電振動片を内蔵した圧電振動子と、この圧電振動子を駆動させるＩＣチップとから構成され、例えば特許文献１のような圧電デバイス１００が開示されている。図１０に示すように、特許文献１に開示されている圧電デバイス１００は、基板上に圧電振動子１０２及びＩＣチップ１０４を横並びに配設し、圧電振動子１０２の外部端子１０６を基板上の配線パターン１０８（断面方向のみ記載）に半田１１０により接続し、ＩＣチップ１０４の外部端子１１２をワイヤ１１４により配線パターン１０８に接続して、圧電振動子１０２とＩＣチップ１０４とを電気的に接続したのち樹脂１１６により全体を封止している。
【特許文献１】特開２００７−１７３４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記構成の場合、圧電振動子１０２と配線パターン１０８とを接続する半田１１０が、半田付け時および、ユーザによるリフロー工程により溶け出した場合に配線パターン１０８を伝ってＡｕで形成されるワイヤボンディング用のワイヤ１１４に到達し、Ａｕと共晶反応を起こしＡｕを溶解させ、ワイヤボンディングを切断する虞がある。またフリップチップボンディング等、ワイヤボンディングを用いずにＩＣチップ１０４と配線パターン１０８を接続した場合であっても、前記半田１１０等の固着材料がＩＣチップ１０４と配線パターン１０８の接続面に到達して、結果的に圧電デバイス１００の周波数特性および温度特性等に悪影響を及ぼす虞がある。そして圧電デバイス１００全体を小型化・低背化するほど配線パターンにおけるＩＣチップ１０４の接続面と圧電振動子１０２の接続面とが近接するため上述の問題が顕著に現れる。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点に着目し、圧電振動子と配線パターンを接続する固着材料がＩＣチップと配線パターンの接着面に到達することを防止して、実装の歩留まりを向上させた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】
【０００５】
本発明は、上述の課題を少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］一面に外部電極を有する圧電振動子と、前記圧電振動子を駆動させる回路を有するＩＣチップと、前記圧電振動子と前記ＩＣチップとを接続するリードフレームと、を備える圧電デバイスであって、前記ＩＣチップは前記リードフレームの一方の面に接続部材を介して接続され、前記外部電極は前記リードフレームの他方の面に接続されたことを特徴とする圧電デバイス。
上記構成により、圧電振動子とリードフレームとを固着する半田等の固着材料が溶解してＩＣチップ側に伝っていったとしても、ＩＣチップとリードフレームの接続面は裏側にあるため、前記固着材料が前記接続面に到達することはない。したがって、前記固着材料が前記接続面に到達することによる周波数特性及び温度特性等に対する悪影響を防止できる圧電デバイスとなる。
【０００７】
［適用例２］前記リードフレームには、前記リードフレームの前記接続部材との接続面と、前記リードフレームの前記外部電極との接続面とが対向する方向に段差が設けられていることを特徴とする適用例１に記載の圧電デバイス。
上記構成により、ＩＣチップと圧電振動子の厚み方向の偏差が縮小され、低背化された圧電デバイスとなる。
【０００８】
［適用例３］前記接続部材は、ワイヤであることを特徴とする適用例１または２に記載の圧電デバイス。
各リードフレームはＩＣチップの能動面に配設された電極の配置を考慮せずに設計できるので圧電デバイスの作成が容易になるとともに、圧電振動子とリードフレームとを固着する固着材料が溶解しても、リードフレームとワイヤボンディング用のワイヤとの接続面には到達しないので、ワイヤボンディングを切断する虞はなく、適用例１または２に係る圧電デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【０００９】
［適用例４］前記圧電振動子、前記ＩＣチップ、及び前記リードフレームを一体に封止する封止体を備え、前記圧電振動子は前記外部電極が形成された面と反対の面にリッドを有し、前記ＩＣチップのデータ書き込み用端子は、第２接続部材を介して第２リードフレームに接続され、前記第２リードフレームは前記リッドに電気的に接続され、前記リッドの少なくとも一部を前記封止体から露出させたことを特徴とする適用例１または２に記載の圧電デバイス。
上記構成により、封止体による封止後においても、周波数調整データ等をＩＣチップのメモリに書き込むことが可能であり、封止後に発生する圧電振動子の周波数変動にも対応可能となるため、信頼性の高い圧電デバイスとなる。さらにリッドは金属で形成され、大きな面積を持つ電極として利用することができる。よって容易に周波数調整データ等の書き込みリッドとして利用できる。
【００１０】
［適用例５］前記接続部材及び前記第２接続部材は、ワイヤであることを特徴とする適用例４に記載の圧電デバイス。
各リードフレームはＩＣチップの能動面に配設された電極の配置を考慮せずに設計できるので圧電デバイスの作成が容易になるとともに、圧電振動子とリードフレームとを固着する固着材料が溶解しても、リードフレームとワイヤボンディング用のワイヤとの接続面には到達しないので、ワイヤボンディングを切断する虞はなく、適用例４に係る圧電デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【００１１】
［適用例６］前記ＩＣチップは、第３リードフレームの一端に第３接続部材を介して接続され、前記第３リードフレームの他端の一方の面を前記封止体の前記リッド側の面に露出させたことを特徴とする適用例１または２のいずれか１例に記載の圧電デバイス。
圧電デバイスはユーザにより二次実装機器に実装される。そして二次実装機器から圧電デバイスへ電源の供給、ユーザのニーズに合わせた発振周波数の調整等が行われる。よって二次実装におけるリフロー工程において、圧電振動子とリードフレームとを固着する半田等の固着材料が溶解してもＩＣチップとリードフレームの接続面に到達することを防止するため、二次実装時における信頼性の高い圧電デバイスとなる。
また、本適用例を、適用例２に適用すると、圧電デバイスの全ての外部端子は一面に露出し、二次実装後の外部端子が外部に露出することを防止できるため、リッドの封止体からの露出部分を封止する作業を省略して、コストダウンを図ることができる。
【００１２】
［適用例７］前記接続部材は、及び前記第３接続部材はワイヤであることを特徴とする適用例６に記載の圧電デバイス。
各リードフレームはＩＣチップの能動面に配設された電極の配置を考慮せずに設計でき
るので圧電デバイスの作成が容易になるとともに、圧電振動子とリードフレームとを固着する固着材料が溶解しても、リードフレームとワイヤボンディング用のワイヤとの接続面には到達しないので、ワイヤボンディングを切断する虞はなく、適用例６に係る圧電デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１乃至３に第１実施形態に係る圧電デバイスの概略図を示す。図１は平面図、図２は正面図、図３は底面図である。第１実施形態に係る圧電デバイス１０は、一面に外部電極１２を有しその反対面にリッド１４を有する圧電振動子１６と、前記圧電振動子を駆動させる回路を有するＩＣチップ１８と、平面視して互いに重ならないように前記圧電振動子１６と前記ＩＣチップ１８とを接続するリードフレーム２０と、前記圧電振動子１６、前記ＩＣチップ１８、前記リードフレーム２０、を一体に封止する封止体２２と、を備え、前記ＩＣチップ１８は前記リードフレーム２０の一方の面に接続部材を介して接続され、前記外部電極１２は前記リードフレーム２０の他方の面に接続され、前記リードフレーム２０には、前記リードフレーム２０の前記ＩＣチップ１８との接続面と、前記リードフレーム２０の前記外部電極１２との接続面とが対向する方向に段差が設けられた構成である。
【００１４】
圧電振動子１６は、圧電振動片（不図示）をセラミック等の絶縁体で形成されたパッケージ１６ａに実装したものである。圧電振動片（不図示）は、水晶等の圧電素板を適切な形状に形成した上で、励振電極（不図示）と引き出し電極（不図示）を前記圧電素板の表面にパターニングしたものであり、例えばＡＴカット圧電振動片、音叉型圧電振動片、ＳＡＷチップ等が挙げられる。圧電振動片（不図示）は、引き出し電極（不図示）を接続面としてマウント電極（不図示）によりパッケージ１６ａ内壁に固着されている。圧電振動子１６を形成するパッケージ１６ａは下面が開放され、前記下面には金属製のリッド１４がシーム溶接等により接合されている。またパッケージ１６ａの上面には、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成した外部電極１２が配設され、外部電極１２とパッケージ１６ａの接続面から内壁を通りパッケージ１６ａ内部のマウント電極が接合する面まで電気的に導通する導通路（不図示）が配設されている。よって外部電極１２と圧電振動片（不図示）は電気的に導通するため、外部電極１２に交番電圧を印加することにより圧電振動片（不図示）を励振させることができる。
【００１５】
ＩＣチップ１８は、少なくとも圧電振動子１６を駆動させる回路構造を有する半導体素子等から形成された駆動回路素子であり、その下面に複数の電極パッド２８を有している。電極パッド２８には、接続部材として、Ａｕを材料とし、後述のフリップチップボンディング用のバンプ２８ｄが超音波により接合されている。ＩＣチップ１８の電極パッド２８の数や種類は、ＩＣチップ１８の種類により図１に示す場合よりも多い場合も少ない場合もあるが、第１実施形態においては、圧電振動子１６と電気的に接続されたゲート／ドレイン（Ｇ／Ｄ）端子２８ａ、駆動回路に周波数調整データ等を書き込むためのデータ書き込み用端子２８ｂ、駆動回路の入出力端子、グランド端子などからなる二次実装端子２８ｃとから構成されている。またＩＣチップ１８は、圧電振動子１６から出力される周波数の安定度を高めるために温度補償を行う回路や、圧電振動子１６出力される周波数を設定電圧に応じて制御する回路を備えることができる。
【００１６】
そしてＩＣチップ１８は、低背化を可能にするため、圧電振動子１６の上下方向に載置するのではなく、圧電振動子１６と横並びで圧電デバイス１０に実装されている。ＩＣチップ１８は二次実装端子２８ｃ接続する後述の第３リードフレーム３０により保持されて
いる。また圧電振動子１６はリッド１４を下面として配設される。
【００１７】
圧電振動子１６にある外部電極１２と、ＩＣチップ１８にあるゲート／ドレイン（Ｇ／Ｄ）端子２８ａとは、リードフレーム２０による配線パターンによって接続される。リードフレーム２０はＡｕを材料として用い、エッチングまたはプレス加工により所定の形状に形成された導通手段である。図２に示すように、リードフレーム２０のＩＣチップ１８との接続面と、リードフレーム２０の外部電極１２との接続面とが対向する方向に段差を形成するように、リードフレーム２０を２箇所で折り曲げた態様で傾斜部２０ａ、下段部２０ｂ、上段部２０ｃが形成されている。リードフレーム２０の下段部２０ｂの上面はゲート／ドレイン（Ｇ／Ｄ）端子２８ａとバンプ２８ｄを介して接続されている、上段部２０ｃは外部電極１２の真上を通るように設計され、上段部２０ｃの外部電極１２の真上を通る部分には接続面２０ｄが形成されている。このような段差を設けることにより、圧電振動子１６とＩＣチップ１８との厚み方向（高さ方向）の偏差を縮小することができる。
【００１８】
接続面２０ｄの下面と外部電極１２との接続は固着材料２６により行われる。固着材料２６は主に半田を用いるが、銀ペースト、銅ペースト等の導電性接着剤を用いても良い。よって傾斜部２０ａの長さは、傾斜部２０ａが形成する下段部２０ｂの下面、上段部２０ｃの上面との段差が、外部電極１２の上に用いられる固着材料２６の上面と、後述の第３リードフレーム３０の上段部３０ｃとの高さ方向の差と同一の寸法となるように設計する必要がある。
【００１９】
第２リードフレーム２４はリードフレーム２０と同一材料、同一方法で形成された導通手段である。第２リードフレーム２４はリードフレーム２０と同様に２箇所を折り曲げた態様で傾斜部２４ａ、下段部２４ｂ、上段部２４ｃが形成され、下段部２４ｂの上面２４ｃはデータ書き込み用端子２８ｂと第２接続部材であるバンプ２８ｄを介して接続され、上段部２４ｃは圧電振動子１６の上面に載置もしくは半田付け等より固着されている。ただし、上段部２４ｃは圧電振動子１６とは電気的に接続されていない。そして、上段部２４ｃには外部のデータ書き込み機器（不図示）と接続する接続面２４ｄが形成され、接続面２４ｄの上面とデータ書き込み機器（不図示）が電気的に接続可能となる。本実施形態において、第２リードフレームはＩＣチップ１８から上に伸びる方向に設計されているが、逆に下に伸びる設計にし、リッド１４と同じ面側に接続面２４ｄを配設してもよい。
【００２０】
第３リードフレーム３０もリードフレーム２０と同一材料、同一方法で形成され、ＩＣチップ１８の二次実装端子２８ｃと二次実装機器（不図示）とを電気的に接続する導通手段であるとともに、後述の封止体２２による封止前は、ＩＣチップ１８を保持する役割を果たす。第３リードフレームも２箇所を折り曲げた態様で傾斜部３０ａ、下段部３０ｂ、上段部３０ｃが形成されている。上段部３０ｃの上面は二次実装端子２８ｃと第３接続部材であるバンプ２８ｄを介して接続され、下段部３０ｂは二次実装電極として二次実装機器と接続可能となる。よって第３リードフレームは下段部３０ｂを土台とし、上段部３０ｃを支点として、ＩＣチップ１８を保持することになる。また、いずれの第３リードフレーム３０の傾斜部３０ａが形成する下段部３０ｂ、上段部３０ｃとの段差は同じ高さになるように設計され、下段部３０ｂおよび上段部３０ｃの高さ位置も同じ高さとなるように設計されている、よってＩＣチップ１８は第３リードフレーム３０により水平を維持しつつ保持される。
【００２１】
フリップチップボンディングにより、リードフレーム２０、第２リードフレーム２４、第３リードフレーム３０はＩＣチップ１８とバンプ２８ｄを介して所定の電極パッド２８と熱圧着によって固定される。このとき、第３リードフレーム３０をＩＣチップ１８に対して下向きにして床面に置くと、第３リードフレーム３０の下段部３０ｂが床面に当接し、第３リードフレーム３０がＩＣチップ１８から伸びた脚となり、ＩＣチップ１８は床面
に対して自立することになる。さらに第３リードフレーム３０の傾斜部３０ａが形成する段差はいずれも同じ寸法であるため、ＩＣチップ１８は水平を保って自立することができる（図２参照）。またリードフレーム２０、及び第２リードフレーム２４は上述のフリップチップボンディングにより一端が固定されることにより、圧電振動子１６に配設された外部電極１２との固着材料２６による固着を容易に行うことができる。
【００２２】
封止体２２は、横並びに配設された圧電振動子１６とＩＣチップ１８とを、これらに接続されたリードフレーム２０、第２リードフレーム２４、第３リードフレーム３０とともに一体に封止する樹脂等を材料とする絶縁性材料で、第３リードフレーム３０の下段部３０ｂの下面を露出させている。これにより圧電デバイス１０は二次実装機器（不図示）と接続可能となる。なお、第２リードフレーム２４の下段部２４ｂは、第３リードフレームの下段部３０ｂより高い位置にあるため、下段部２４ｂが露出することはない。
【００２３】
また第２リードフレームの接続面２４ｄをデータ書き込み機器（不図示）に接続させるために、封止体２２の接続面２４ｄの真上に導通穴２２ａが形成され、接続面２４ｄを露出させている。なお、第２リードフレーム２４の上段部２４ｃは接続面２４ｄの両端から伸び導通穴２２ａの断面より大きな範囲にまで伸びているので、接続面２４ｄが捲れあがることはない。
【００２４】
以上の構成のもと、第１実施形態に係る圧電デバイス１０の実装を行う。
まずＩＣチップ１８の電極パッド２８に接続されたバンプ２８ｄに所定の配置でリードフレーム２０の下段部２０ｂの上面、第２リードフレーム２４の下段部２４ｂの上面、第３リードフレーム３０の上段部３０ｃの上面を押し当て、熱圧着によりバンプ２８ｄを溶融させ、ＩＣチップ１８とリードフレーム２０、第２リードフレーム２４、第３リードフレーム３０とを接続する。
【００２５】
次に、封止体２２の型枠（不図示）の平面状の底面に、リッド１４を下にした圧電振動子１６と、第３リードフレーム３０の下段部３０ｂを下にしたＩＣチップ１８を適切な位置に配置する。具体的には、ＩＣチップ１８に接続された第１リードフレーム２０の上段部２４ｃにある接続面２４ｄの真下に圧電振動子１６に配設された外部電極１２がくるように配置する。このとき第３リードフレームの上段部３０ｃの高さは全て同じでありＩＣチップ１８は水平を保っている。そして半田等の固着材料２６を用いて、接続面２０ｄと外部電極１２とを固着して接続する。このとき第２リードフレーム２４も外部電極１２と短絡しないように半田等でパッケージ１６ａに固着してもよい。そして型枠（不図示）に封止材を流し込み、固形化させることにより全体を一体化する。このとき、各素子が浮き上がらないように、型枠（不図示）の底面に粘着性の材料を塗布して圧電振動子１６および第３リードフレームを固定してしてもよい。各素子を封止して固形化した封止体２２を型枠から取り出し、研磨等によって第３リードフレームの下段部３０ｂを露出させ、穴あけ作業等により導通穴２２ａを形成して第２リードフレームの接続面２４ｄを露出させることにより圧電デバイス１０の実装は終了する。
【００２６】
この実装時において、半田等の固着材料２６が溶けたものが、第１リードフレーム２０、及び第２リードフレーム２０の上段部２０ｃ、２４ｃの下面、傾斜部２０ａ、２４ａを伝って下段部２０ｂ、２４ｂの下面に到達し得る。しかし、ＩＣチップ１８と第１リードフレーム２０および第２リードフレームとの接続面は上面にあるため、固着材料２６が前記接続面に到達することはない。
【００２７】
またユーザによる圧電デバイス１０の二次実装に係るリフロー工程において固着材料２６が溶けることがあっても、すでに固着材料２６の周囲は封止体２２によって封止されているので、ＩＣチップ１８と第１リードフレーム２０および第２リードフレームとの接続
面に到達することはない。また仮に第１リードフレーム２０および第２リードフレーム２４の下面に隙間があり、固着材料２６の一部が溶け出し、第１リードフレーム２０および第２リードフレーム２４の下段部２０ｂ、２４ｂに到達しても、ＩＣチップ１８と第１リードフレーム２０および第２リードフレームとの接続面は上面にあるため、この場合においても固着材料２６が前記接続面に到達することはない。
【００２８】
したがって第１実施形態によれば、圧電振動子１６とリードフレーム２０、第２リードフレーム２４とを固着する半田等の固着材料２６が溶解してＩＣチップ１８側に伝っていったとしても、ＩＣチップ１８とリードフレーム２０、第２リードフレーム２４の接続面は裏側にあるため、固着材料２６が前記接続面に到達することはない。したがって、固着材料２６が接続面に到達することによる周波数特性及び温度特性等に対する悪影響を防止できる圧電デバイスとなる。また本実施形態のようにＡｕを用いたフリップチップボンディングにおいても、その接続面に固着材料２６が到達することはないため、接続面にあるＡｕが溶解して接合が剥がれる虞を回避することができる。
【００２９】
また、リードフレーム２０には、リードフレーム２０のＩＣチップ１８との接続面と、リードフレーム２０の外部電極１２との接続面とが対向する方向に段差が設けられているため、ＩＣチップ１８と圧電振動子１６の厚み方向の偏差が縮小され、低背化された圧電デバイスとなる。
【００３０】
さらに、ＩＣチップ１８のデータ書き込み用端子２８ｂに第２リードフレーム２４の一端が接続され、その他端を封止体２２の外部に露出させたことにより、封止体２２による封止後においても、周波数調整データ等をＩＣチップ１８のメモリに書き込むことが可能であり、封止後に発生する圧電振動子１６の周波数変動にも対応可能となるため、信頼性の高い圧電デバイスとなる。
【００３１】
一方、第１実施形態にかかる圧電デバイス１０はユーザにより二次実装機器（不図示）に実装される。そして二次実装機器（不図示）から圧電デバイス１０への入出力、ユーザのニーズに合わせた発振周波数の調整等が行われる。よって二次実装におけるリフロー工程において、圧電振動子１６とリードフレーム２０、第２リードフレーム２４とを固着する半田等の固着材料２６が溶解してもＩＣチップ１８とリードフレーム２０、第２リードフレーム２４の接続面に到達することを防止するため、二次実装時における信頼性の高い圧電デバイスとなる。
【００３２】
また、第１実施形態において、第２リードフレーム２４をリッド１４側の面に露出させると、圧電デバイス１０の全ての外部端子は一面に露出し、二次実装後の外部端子が外部に露出することを防止できるため、第２リードフレーム２４の封止体からの露出部分である接続面２４ｄを封止する作業を省略して、コストダウンを図ることができる。
【００３３】
さらに第１実施形態において、第２リードフレーム２４をリッド側の面と反対側に面に露出させると、二次実装時において第２リードフレーム２４の封止体から露出した部分である接続面２４ｄは、二次実装の接続面と何ら干渉することがないため、温度補償データ等の信頼性を維持することができる。
【００３４】
図４乃至６に第２実施形態に係る圧電デバイスの概略図を示す。図４は平面図、図５は正面図、図６は底面図である。第２実施形態に係る圧電デバイス４０の基本的構成は第１実施形態と同様であるが、圧電振動子５０は外部電極５２が形成された面と反対の面にリッド４６を有し、前記ＩＣチップ１８のデータ書き込み用端子２８ｂは、第２接続部材を介して第２リードフレーム４４に接続され、前記第２リードフレーム４４は前記リッド４６に電気的に接続され、前記リッド４６の少なくとも一部を封止体２２から露出させてい
る。
【００３５】
金属製のリッド４６と接合する圧電振動子５０のパッケージ５０ａの上面には、外部電極５２、ガイド電極５４が配設されている。外部電極５２は第１実施意形態における外部電極１２と同様に、パッケージ内部にある圧電振動片（不図示）と電気的に接続されている。一方、ガイド電極５４はリッド４６とパッケージ５０ａの内壁を通る導通路（不図示）を通じて電気的に接続されている。
【００３６】
リードフレーム２０及び第３リードフレームの構成は第１実施形態と同様である。第２リードフレーム４４は、第１実施形態に係る第２リードフレーム２４と同一材料、同一方法で形成され、傾斜部４４ａ、下段部４４ｂ、上段部４４ｃから構成される。下段部４４ｂは、第２接続部材、すなわちバンプ２８ｄを介して第１実施形態と同様にその上面とデータ書き込み用端子２８ｂとが上述のフリップチップボンディングにより接続されている。一方上段部４４ｃはガイド電極５４に固着材料５６により固着されている。よってデータ書き込み用端子２８ｂとリッド４６とは電気的に接続される。さらにリッド４６は封止体２２による封止後、研磨等により第３リードフレーム３０が露出した面に露出される。よってデータ書き込み用端子２８ｂをリッド４６に接続し、リッド４６を通じてＩＣチップ１８のメモリに周波数調整データ等を書き込むことが可能となる。
【００３７】
したがって第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、リッドは大きな面積を有するため、第１実施形態の場合よりも容易に周波数調整データ等の書き込みが可能となる書き込みリッドとして利用できる。さらに二次実装機器（不図示）と接続する第３リードフレーム３０と同じ面にリッド４６が露出しているので、二次実装後はリッド４６が外部に露出せず、リッド４６は外部から電流が流れてくることはないため、ＩＣチップ１８に書き込まれたデータの信頼性を維持することができるとともに、リッド４６の封止体からの露出部分を封止する作業を省略して、コストダウンを図ることができる。
【００３８】
第３実施形態に係る圧電デバイスを図７乃至９に示す。図７は平面図、図８は正面図、図９は底面図である。第３実施形態にかかる圧電デバイス６０の基本的構成は第１実施形態と同様であるが、リードフレーム６２とＩＣチップ６８とを接続する接続部材、第２リードフレーム６４とＩＣチップ６８とを接続する第2接続部材、第３リードフレーム６６
とＩＣチップ６８とを接続する第３接続部材はそれぞれ、ワイヤ７２が用いられ、ワイヤボンディングがなされている。各リードフレームは第１実施形態同様に傾斜部６２ａ、６４ａ、６６ａ、下段部６２ｂ、６４ｂ、６６ｂ、上段部６２ｃ、６４ｃ、６６ｃとから構成されている。
【００３９】
ＩＣチップ６８は、その能動面を上向きにし、能動面にある電極パッド７０と、リードフレーム６２の下段部６２ｂ、第２リードフレーム６４の下段部６４ｂ、第３リードフレーム６６の上段部６６ｃとをＡｕを材料とするワイヤ７２により接続されている。リードフレーム６２、第２リードフレーム６４、第３リードフレーム６６第１実施形態と同様の方法で形成されるが、フリップチップボンディングを行わないため、Ａｕ以外にも、４２アロイなどのＦｅ合金、あるいはＣｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｆｅ、Ｃｕ−Ｚｎ、Ｃｕ−Ｎｉ等のＣｕ合金材料を用いてもよい。また図７に示すように、実装作業を容易にするため第３リードフレーム６６は、その上段部６６ｃの末端がＩＣチップ６８の真下に来て、第３リードフレーム６６がＩＣチップ６８を保持する関係となる設計とすることが望ましい。このときＩＣチップ６８の能動面にある電極パッド７０以外の表面部分は絶縁体であるため、第３リードフレーム６６のＩＣチップ６８と物理的に当接している部分は、ＩＣチップ６８と電気的に接続していない。また電極パッド７０と各リードフレームとを接続するワイヤ７２は、各リードフレームのどの位置でボンディングしてもよい。
【００４０】
リードフレーム６２の上段部６２ｃは、第１実施形態と同様に、圧電振動子７４に配設された外部電極７６に固着材料７８により固着され、第２リードフレーム６４の上段部６４ｃは圧電振動子７４の上面に固着材料７８により固着されている。
【００４１】
第３実施形態における圧電デバイスの実装は、まず、圧電振動子７４に配設された外部電極７６とリードフレーム６２の上段部６２ｃを固着材料７８により固着し、第２リードフレーム６４の上段部６４ｃを圧電振動子７４の上面に固着材料７８により固着し、圧電振動子７４に配設されたリッド８０を下面として封止体８２用の型枠の底面の所定位置に置く。そして第３リードフレーム６６の下段部６６ｂを下にして、封止体８２用の型枠（不図示）の底面の所定位置に置き、第３リードフレーム６６の上段部６６ｃを土台とし、ＩＣチップ６８の能動面を上向きにし、ＩＣチップ６８を第３リードフレーム６６の上に置き、能動面にある所定の電極パッド７０とリードフレーム６２の下段部６２ｂの上面、第２リードフレーム６４の下段部６４ｂの上面、第３リードフレーム６６の上段部６６ｃの上面との間でワイヤボンディングを行う。その後、封止体８２を型枠（不図示）に流し込み、固化したのちに型枠から封止体８２を取り除き、導通穴８２ａを形成して第２リードフレーム６４の接続面６４ｄを露出させることにより圧電デバイス１０の実装は終了する。
【００４２】
このとき、第１実施形態と同様に、固着材料７８が溶解してもリードフレーム６２の下段部６２ｂの上面であるワイヤ７２との接続面、第２リードフレーム６４の下段部６４ｂの上面であるワイヤ７２との接続面には到達しないので、ワイヤ７２が固着材料７８に触れ、共晶反応を起こし、ワイヤ７２が切断される虞はなく、二次実装時におけるリフロー工程においても、第１実施形態と同様に固着材料７８が上述のワイヤ７２との接続面には到達しないので、上述同様にワイヤ７２が切断される虞はない。
【００４３】
したがって第３実施形態によれば、リードフレーム６２、第２リードフレーム６４、第３リードフレーム６６はＩＣチップ６８の能動面に配設された電極パッド７０の配置を考慮せずに設計できるので圧電デバイス６０の作成が容易になるとともに、圧電振動子７４とリードフレーム６２、第２リードフレーム６４とを固着する固着材料７８が溶解しても、各リードフレームとワイヤボンディング用のワイヤ７２との接続面には到達しないので、ワイヤボンディングを切断する虞はなく、圧電デバイス６０の歩留まりを向上させることができる。
【００４４】
さらに第３実施形態は第１実施形態及び第２実施形態の構成と干渉することはないので、第１実施形態及び第２実施形態において第３実施形態を構成するワイヤボンディングを適用することが可能である。
【００４５】
いずれの実施形態においても、各リードフレームに段差を形成するため、傾斜部２０ａ等を用いているが、段差を形成するものであれば他の形態でもよく、例えば傾斜部２０ａ等の傾斜角を垂直にし、さらに傾けてＺ型にしても良く、または折り曲げずにＳ字状の曲線にリードフレーム２０等を屈曲させても良い。またいずれの実施形態においても、接続部材、第２接続部材、第３接続部材の種類を統一して使用する形で述べてきたが、これに限定されることはなく、各接続部材は物質的に相互に異なる材料を同時に用いても良いし、フリップチップボンディングとワイヤのように形態的に相互に異なる材料を同時に用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１実施形態の圧電デバイスの平面図である。
【図２】第１実施形態の圧電デバイスの正面図である。
【図３】第１実施形態の圧電デバイスの底面図である。
【図４】第２実施形態の圧電デバイスの平面図である。
【図５】第２実施形態の圧電デバイスの正面図である。
【図６】第２実施形態の圧電デバイスの底面図である。
【図７】第３実施形態の圧電デバイスの平面図である。
【図８】第３実施形態の圧電デバイスの正面図である。
【図９】第３実施形態の圧電デバイスの底面図である。
【図１０】従来技術の圧電デバイスの概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０………圧電デバイス、１２………外部電極、１４………リッド、１６………圧電振動子、１８………ＩＣチップ、２０………リードフレーム、２２………封止体、２４………第２リードフレーム、２６………固着材料、２８………電極パッド、２８ｂ………データ書き込み用端子、３０………第３リードフレーム、４０………圧電デバイス、４２………ＩＣチップ、４４………第２リードフレーム、４６………リッド、４８………封止体、５０………圧電振動子、５２………外部電極、５４………ガイド電極、５６………固着材料、６０………圧電デバイス、６２………リードフレーム、６４………第２リードフレーム、６６………第３リードフレーム、６８………ＩＣチップ、７０………電極パッド、７２………ワイヤ、７４………圧電振動子、７６………外部電極、７８………固着材料、８０………リッド、８２………封止体、１００………圧電デバイス、１０２………圧電振動子、１０４………ＩＣチップ、１０６………外部端子、１０８………配線パターン、１１０………半田、１１２………外部端子、１１４………ワイヤ、１１６………樹脂。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子とＩＣチップとを一体成型した圧電デバイスに係り、特に圧電振動子とＩＣチップとの接続、ＩＣチップと二次実装機器との接続に係る実装技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電デバイスは主に、圧電振動片を内蔵した圧電振動子と、この圧電振動子を駆動させるＩＣチップとから構成され、例えば特許文献１のような圧電デバイス１００が開示されている。図１０に示すように、特許文献１に開示されている圧電デバイス１００は、基板上に圧電振動子１０２及びＩＣチップ１０４を横並びに配設し、圧電振動子１０２の外部端子１０６を基板上の配線パターン１０８（断面方向のみ記載）に半田１１０により接続し、ＩＣチップ１０４の外部端子１１２をワイヤ１１４により配線パターン１０８に接続して、圧電振動子１０２とＩＣチップ１０４とを電気的に接続したのち樹脂１１６により全体を封止している。
【特許文献１】特開２００７−１７３４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記構成の場合、圧電振動子１０２と配線パターン１０８とを接続する半田１１０が、半田付け時および、ユーザによるリフロー工程により溶け出した場合に配線パターン１０８を伝ってＡｕで形成されるワイヤボンディング用のワイヤ１１４に到達し、Ａｕと共晶反応を起こしＡｕを溶解させ、ワイヤボンディングを切断する虞がある。またフリップチップボンディング等、ワイヤボンディングを用いずにＩＣチップ１０４と配線パターン１０８を接続した場合であっても、前記半田１１０等の固着材料がＩＣチップ１０４と配線パターン１０８の接続面に到達して、結果的に圧電デバイス１００の周波数特性および温度特性等に悪影響を及ぼす虞がある。そして圧電デバイス１００全体を小型化・低背化するほど配線パターンにおけるＩＣチップ１０４の接続面と圧電振動子１０２の接続面とが近接するため上述の問題が顕著に現れる。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点に着目し、圧電振動子と配線パターンを接続する固着材料がＩＣチップと配線パターンの接着面に到達することを防止して、実装の歩留まりを向上させた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】
【０００５】
本発明は、上述の課題を少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］一面に外部電極を有する圧電振動子と、前記圧電振動子を駆動させる回路を有するＩＣチップと、前記圧電振動子と前記ＩＣチップとを接続するリードフレームと、を備える圧電デバイスであって、前記ＩＣチップは前記リードフレームの一方の面に接続部材を介して接続され、前記外部電極は前記リードフレームの他方の面に接続されたことを特徴とする圧電デバイス。
上記構成により、圧電振動子とリードフレームとを固着する半田等の固着材料が溶解してＩＣチップ側に伝っていったとしても、ＩＣチップとリードフレームの接続面は裏側にあるため、前記固着材料が前記接続面に到達することはない。したがって、前記固着材料が前記接続面に到達することによる周波数特性及び温度特性等に対する悪影響を防止できる圧電デバイスとなる。
【０００７】
［適用例２］前記リードフレームには、前記リードフレームの前記接続部材との接続面と、前記リードフレームの前記外部電極との接続面とが対向する方向に段差が設けられていることを特徴とする適用例１に記載の圧電デバイス。
上記構成により、ＩＣチップと圧電振動子の厚み方向の偏差が縮小され、低背化された圧電デバイスとなる。
【０００８】
［適用例３］前記接続部材は、ワイヤであることを特徴とする適用例１または２に記載の圧電デバイス。
各リードフレームはＩＣチップの能動面に配設された電極の配置を考慮せずに設計できるので圧電デバイスの作成が容易になるとともに、圧電振動子とリードフレームとを固着する固着材料が溶解しても、リードフレームとワイヤボンディング用のワイヤとの接続面には到達しないので、ワイヤボンディングを切断する虞はなく、適用例１または２に係る圧電デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【０００９】
［適用例４］前記圧電振動子、前記ＩＣチップ、及び前記リードフレームを一体に封止する封止体を備え、前記圧電振動子は前記外部電極が形成された面と反対の面にリッドを有し、前記ＩＣチップのデータ書き込み用端子は、第２接続部材を介して第２リードフレームに接続され、前記第２リードフレームは前記リッドに電気的に接続され、前記リッドの少なくとも一部を前記封止体から露出させたことを特徴とする適用例１または２に記載の圧電デバイス。
上記構成により、封止体による封止後においても、周波数調整データ等をＩＣチップのメモリに書き込むことが可能であり、封止後に発生する圧電振動子の周波数変動にも対応可能となるため、信頼性の高い圧電デバイスとなる。さらにリッドは金属で形成され、大きな面積を持つ電極として利用することができる。よって容易に周波数調整データ等の書き込みリッドとして利用できる。
【００１０】
［適用例５］前記接続部材及び前記第２接続部材は、ワイヤであることを特徴とする適用例４に記載の圧電デバイス。
各リードフレームはＩＣチップの能動面に配設された電極の配置を考慮せずに設計できるので圧電デバイスの作成が容易になるとともに、圧電振動子とリードフレームとを固着する固着材料が溶解しても、リードフレームとワイヤボンディング用のワイヤとの接続面には到達しないので、ワイヤボンディングを切断する虞はなく、適用例４に係る圧電デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【００１１】
［適用例６］前記ＩＣチップは、第３リードフレームの一端に第３接続部材を介して接続され、前記第３リードフレームの他端の一方の面を前記封止体の前記リッド側の面に露出させたことを特徴とする適用例１または２のいずれか１例に記載の圧電デバイス。
圧電デバイスはユーザにより二次実装機器に実装される。そして二次実装機器から圧電デバイスへ電源の供給、ユーザのニーズに合わせた発振周波数の調整等が行われる。よって二次実装におけるリフロー工程において、圧電振動子とリードフレームとを固着する半田等の固着材料が溶解してもＩＣチップとリードフレームの接続面に到達することを防止するため、二次実装時における信頼性の高い圧電デバイスとなる。
また、本適用例を、適用例２に適用すると、圧電デバイスの全ての外部端子は一面に露出し、二次実装後の外部端子が外部に露出することを防止できるため、リッドの封止体からの露出部分を封止する作業を省略して、コストダウンを図ることができる。
【００１２】
［適用例７］前記接続部材は、及び前記第３接続部材はワイヤであることを特徴とする適用例６に記載の圧電デバイス。
各リードフレームはＩＣチップの能動面に配設された電極の配置を考慮せずに設計でき
るので圧電デバイスの作成が容易になるとともに、圧電振動子とリードフレームとを固着する固着材料が溶解しても、リードフレームとワイヤボンディング用のワイヤとの接続面には到達しないので、ワイヤボンディングを切断する虞はなく、適用例６に係る圧電デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１乃至３に第１実施形態に係る圧電デバイスの概略図を示す。図１は平面図、図２は正面図、図３は底面図である。第１実施形態に係る圧電デバイス１０は、一面に外部電極１２を有しその反対面にリッド１４を有する圧電振動子１６と、前記圧電振動子を駆動させる回路を有するＩＣチップ１８と、平面視して互いに重ならないように前記圧電振動子１６と前記ＩＣチップ１８とを接続するリードフレーム２０と、前記圧電振動子１６、前記ＩＣチップ１８、前記リードフレーム２０、を一体に封止する封止体２２と、を備え、前記ＩＣチップ１８は前記リードフレーム２０の一方の面に接続部材を介して接続され、前記外部電極１２は前記リードフレーム２０の他方の面に接続され、前記リードフレーム２０には、前記リードフレーム２０の前記ＩＣチップ１８との接続面と、前記リードフレーム２０の前記外部電極１２との接続面とが対向する方向に段差が設けられた構成である。
【００１４】
圧電振動子１６は、圧電振動片（不図示）をセラミック等の絶縁体で形成されたパッケージ１６ａに実装したものである。圧電振動片（不図示）は、水晶等の圧電素板を適切な形状に形成した上で、励振電極（不図示）と引き出し電極（不図示）を前記圧電素板の表面にパターニングしたものであり、例えばＡＴカット圧電振動片、音叉型圧電振動片、ＳＡＷチップ等が挙げられる。圧電振動片（不図示）は、引き出し電極（不図示）を接続面としてマウント電極（不図示）によりパッケージ１６ａ内壁に固着されている。圧電振動子１６を形成するパッケージ１６ａは下面が開放され、前記下面には金属製のリッド１４がシーム溶接等により接合されている。またパッケージ１６ａの上面には、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成した外部電極１２が配設され、外部電極１２とパッケージ１６ａの接続面から内壁を通りパッケージ１６ａ内部のマウント電極が接合する面まで電気的に導通する導通路（不図示）が配設されている。よって外部電極１２と圧電振動片（不図示）は電気的に導通するため、外部電極１２に交番電圧を印加することにより圧電振動片（不図示）を励振させることができる。
【００１５】
ＩＣチップ１８は、少なくとも圧電振動子１６を駆動させる回路構造を有する半導体素子等から形成された駆動回路素子であり、その下面に複数の電極パッド２８を有している。電極パッド２８には、接続部材として、Ａｕを材料とし、後述のフリップチップボンディング用のバンプ２８ｄが超音波により接合されている。ＩＣチップ１８の電極パッド２８の数や種類は、ＩＣチップ１８の種類により図１に示す場合よりも多い場合も少ない場合もあるが、第１実施形態においては、圧電振動子１６と電気的に接続されたゲート／ドレイン（Ｇ／Ｄ）端子２８ａ、駆動回路に周波数調整データ等を書き込むためのデータ書き込み用端子２８ｂ、駆動回路の入出力端子、グランド端子などからなる二次実装端子２８ｃとから構成されている。またＩＣチップ１８は、圧電振動子１６から出力される周波数の安定度を高めるために温度補償を行う回路や、圧電振動子１６出力される周波数を設定電圧に応じて制御する回路を備えることができる。
【００１６】
そしてＩＣチップ１８は、低背化を可能にするため、圧電振動子１６の上下方向に載置するのではなく、圧電振動子１６と横並びで圧電デバイス１０に実装されている。ＩＣチップ１８は二次実装端子２８ｃ接続する後述の第３リードフレーム３０により保持されて
いる。また圧電振動子１６はリッド１４を下面として配設される。
【００１７】
圧電振動子１６にある外部電極１２と、ＩＣチップ１８にあるゲート／ドレイン（Ｇ／Ｄ）端子２８ａとは、リードフレーム２０による配線パターンによって接続される。リードフレーム２０はＡｕを材料として用い、エッチングまたはプレス加工により所定の形状に形成された導通手段である。図２に示すように、リードフレーム２０のＩＣチップ１８との接続面と、リードフレーム２０の外部電極１２との接続面とが対向する方向に段差を形成するように、リードフレーム２０を２箇所で折り曲げた態様で傾斜部２０ａ、下段部２０ｂ、上段部２０ｃが形成されている。リードフレーム２０の下段部２０ｂの上面はゲート／ドレイン（Ｇ／Ｄ）端子２８ａとバンプ２８ｄを介して接続されている、上段部２０ｃは外部電極１２の真上を通るように設計され、上段部２０ｃの外部電極１２の真上を通る部分には接続面２０ｄが形成されている。このような段差を設けることにより、圧電振動子１６とＩＣチップ１８との厚み方向（高さ方向）の偏差を縮小することができる。
【００１８】
接続面２０ｄの下面と外部電極１２との接続は固着材料２６により行われる。固着材料２６は主に半田を用いるが、銀ペースト、銅ペースト等の導電性接着剤を用いても良い。よって傾斜部２０ａの長さは、傾斜部２０ａが形成する下段部２０ｂの下面、上段部２０ｃの上面との段差が、外部電極１２の上に用いられる固着材料２６の上面と、後述の第３リードフレーム３０の上段部３０ｃとの高さ方向の差と同一の寸法となるように設計する必要がある。
【００１９】
第２リードフレーム２４はリードフレーム２０と同一材料、同一方法で形成された導通手段である。第２リードフレーム２４はリードフレーム２０と同様に２箇所を折り曲げた態様で傾斜部２４ａ、下段部２４ｂ、上段部２４ｃが形成され、下段部２４ｂの上面２４ｃはデータ書き込み用端子２８ｂと第２接続部材であるバンプ２８ｄを介して接続され、上段部２４ｃは圧電振動子１６の上面に載置もしくは半田付け等より固着されている。ただし、上段部２４ｃは圧電振動子１６とは電気的に接続されていない。そして、上段部２４ｃには外部のデータ書き込み機器（不図示）と接続する接続面２４ｄが形成され、接続面２４ｄの上面とデータ書き込み機器（不図示）が電気的に接続可能となる。本実施形態において、第２リードフレームはＩＣチップ１８から上に伸びる方向に設計されているが、逆に下に伸びる設計にし、リッド１４と同じ面側に接続面２４ｄを配設してもよい。
【００２０】
第３リードフレーム３０もリードフレーム２０と同一材料、同一方法で形成され、ＩＣチップ１８の二次実装端子２８ｃと二次実装機器（不図示）とを電気的に接続する導通手段であるとともに、後述の封止体２２による封止前は、ＩＣチップ１８を保持する役割を果たす。第３リードフレームも２箇所を折り曲げた態様で傾斜部３０ａ、下段部３０ｂ、上段部３０ｃが形成されている。上段部３０ｃの上面は二次実装端子２８ｃと第３接続部材であるバンプ２８ｄを介して接続され、下段部３０ｂは二次実装電極として二次実装機器と接続可能となる。よって第３リードフレームは下段部３０ｂを土台とし、上段部３０ｃを支点として、ＩＣチップ１８を保持することになる。また、いずれの第３リードフレーム３０の傾斜部３０ａが形成する下段部３０ｂ、上段部３０ｃとの段差は同じ高さになるように設計され、下段部３０ｂおよび上段部３０ｃの高さ位置も同じ高さとなるように設計されている、よってＩＣチップ１８は第３リードフレーム３０により水平を維持しつつ保持される。
【００２１】
フリップチップボンディングにより、リードフレーム２０、第２リードフレーム２４、第３リードフレーム３０はＩＣチップ１８とバンプ２８ｄを介して所定の電極パッド２８と熱圧着によって固定される。このとき、第３リードフレーム３０をＩＣチップ１８に対して下向きにして床面に置くと、第３リードフレーム３０の下段部３０ｂが床面に当接し、第３リードフレーム３０がＩＣチップ１８から伸びた脚となり、ＩＣチップ１８は床面
に対して自立することになる。さらに第３リードフレーム３０の傾斜部３０ａが形成する段差はいずれも同じ寸法であるため、ＩＣチップ１８は水平を保って自立することができる（図２参照）。またリードフレーム２０、及び第２リードフレーム２４は上述のフリップチップボンディングにより一端が固定されることにより、圧電振動子１６に配設された外部電極１２との固着材料２６による固着を容易に行うことができる。
【００２２】
封止体２２は、横並びに配設された圧電振動子１６とＩＣチップ１８とを、これらに接続されたリードフレーム２０、第２リードフレーム２４、第３リードフレーム３０とともに一体に封止する樹脂等を材料とする絶縁性材料で、第３リードフレーム３０の下段部３０ｂの下面を露出させている。これにより圧電デバイス１０は二次実装機器（不図示）と接続可能となる。なお、第２リードフレーム２４の下段部２４ｂは、第３リードフレームの下段部３０ｂより高い位置にあるため、下段部２４ｂが露出することはない。
【００２３】
また第２リードフレームの接続面２４ｄをデータ書き込み機器（不図示）に接続させるために、封止体２２の接続面２４ｄの真上に導通穴２２ａが形成され、接続面２４ｄを露出させている。なお、第２リードフレーム２４の上段部２４ｃは接続面２４ｄの両端から伸び導通穴２２ａの断面より大きな範囲にまで伸びているので、接続面２４ｄが捲れあがることはない。
【００２４】
以上の構成のもと、第１実施形態に係る圧電デバイス１０の実装を行う。
まずＩＣチップ１８の電極パッド２８に接続されたバンプ２８ｄに所定の配置でリードフレーム２０の下段部２０ｂの上面、第２リードフレーム２４の下段部２４ｂの上面、第３リードフレーム３０の上段部３０ｃの上面を押し当て、熱圧着によりバンプ２８ｄを溶融させ、ＩＣチップ１８とリードフレーム２０、第２リードフレーム２４、第３リードフレーム３０とを接続する。
【００２５】
次に、封止体２２の型枠（不図示）の平面状の底面に、リッド１４を下にした圧電振動子１６と、第３リードフレーム３０の下段部３０ｂを下にしたＩＣチップ１８を適切な位置に配置する。具体的には、ＩＣチップ１８に接続された第１リードフレーム２０の上段部２４ｃにある接続面２４ｄの真下に圧電振動子１６に配設された外部電極１２がくるように配置する。このとき第３リードフレームの上段部３０ｃの高さは全て同じでありＩＣチップ１８は水平を保っている。そして半田等の固着材料２６を用いて、接続面２０ｄと外部電極１２とを固着して接続する。このとき第２リードフレーム２４も外部電極１２と短絡しないように半田等でパッケージ１６ａに固着してもよい。そして型枠（不図示）に封止材を流し込み、固形化させることにより全体を一体化する。このとき、各素子が浮き上がらないように、型枠（不図示）の底面に粘着性の材料を塗布して圧電振動子１６および第３リードフレームを固定してしてもよい。各素子を封止して固形化した封止体２２を型枠から取り出し、研磨等によって第３リードフレームの下段部３０ｂを露出させ、穴あけ作業等により導通穴２２ａを形成して第２リードフレームの接続面２４ｄを露出させることにより圧電デバイス１０の実装は終了する。
【００２６】
この実装時において、半田等の固着材料２６が溶けたものが、第１リードフレーム２０、及び第２リードフレーム２０の上段部２０ｃ、２４ｃの下面、傾斜部２０ａ、２４ａを伝って下段部２０ｂ、２４ｂの下面に到達し得る。しかし、ＩＣチップ１８と第１リードフレーム２０および第２リードフレームとの接続面は上面にあるため、固着材料２６が前記接続面に到達することはない。
【００２７】
またユーザによる圧電デバイス１０の二次実装に係るリフロー工程において固着材料２６が溶けることがあっても、すでに固着材料２６の周囲は封止体２２によって封止されているので、ＩＣチップ１８と第１リードフレーム２０および第２リードフレームとの接続
面に到達することはない。また仮に第１リードフレーム２０および第２リードフレーム２４の下面に隙間があり、固着材料２６の一部が溶け出し、第１リードフレーム２０および第２リードフレーム２４の下段部２０ｂ、２４ｂに到達しても、ＩＣチップ１８と第１リードフレーム２０および第２リードフレームとの接続面は上面にあるため、この場合においても固着材料２６が前記接続面に到達することはない。
【００２８】
したがって第１実施形態によれば、圧電振動子１６とリードフレーム２０、第２リードフレーム２４とを固着する半田等の固着材料２６が溶解してＩＣチップ１８側に伝っていったとしても、ＩＣチップ１８とリードフレーム２０、第２リードフレーム２４の接続面は裏側にあるため、固着材料２６が前記接続面に到達することはない。したがって、固着材料２６が接続面に到達することによる周波数特性及び温度特性等に対する悪影響を防止できる圧電デバイスとなる。また本実施形態のようにＡｕを用いたフリップチップボンディングにおいても、その接続面に固着材料２６が到達することはないため、接続面にあるＡｕが溶解して接合が剥がれる虞を回避することができる。
【００２９】
また、リードフレーム２０には、リードフレーム２０のＩＣチップ１８との接続面と、リードフレーム２０の外部電極１２との接続面とが対向する方向に段差が設けられているため、ＩＣチップ１８と圧電振動子１６の厚み方向の偏差が縮小され、低背化された圧電デバイスとなる。
【００３０】
さらに、ＩＣチップ１８のデータ書き込み用端子２８ｂに第２リードフレーム２４の一端が接続され、その他端を封止体２２の外部に露出させたことにより、封止体２２による封止後においても、周波数調整データ等をＩＣチップ１８のメモリに書き込むことが可能であり、封止後に発生する圧電振動子１６の周波数変動にも対応可能となるため、信頼性の高い圧電デバイスとなる。
【００３１】
一方、第１実施形態にかかる圧電デバイス１０はユーザにより二次実装機器（不図示）に実装される。そして二次実装機器（不図示）から圧電デバイス１０への入出力、ユーザのニーズに合わせた発振周波数の調整等が行われる。よって二次実装におけるリフロー工程において、圧電振動子１６とリードフレーム２０、第２リードフレーム２４とを固着する半田等の固着材料２６が溶解してもＩＣチップ１８とリードフレーム２０、第２リードフレーム２４の接続面に到達することを防止するため、二次実装時における信頼性の高い圧電デバイスとなる。
【００３２】
また、第１実施形態において、第２リードフレーム２４をリッド１４側の面に露出させると、圧電デバイス１０の全ての外部端子は一面に露出し、二次実装後の外部端子が外部に露出することを防止できるため、第２リードフレーム２４の封止体からの露出部分である接続面２４ｄを封止する作業を省略して、コストダウンを図ることができる。
【００３３】
さらに第１実施形態において、第２リードフレーム２４をリッド側の面と反対側に面に露出させると、二次実装時において第２リードフレーム２４の封止体から露出した部分である接続面２４ｄは、二次実装の接続面と何ら干渉することがないため、温度補償データ等の信頼性を維持することができる。
【００３４】
図４乃至６に第２実施形態に係る圧電デバイスの概略図を示す。図４は平面図、図５は正面図、図６は底面図である。第２実施形態に係る圧電デバイス４０の基本的構成は第１実施形態と同様であるが、圧電振動子５０は外部電極５２が形成された面と反対の面にリッド４６を有し、前記ＩＣチップ１８のデータ書き込み用端子２８ｂは、第２接続部材を介して第２リードフレーム４４に接続され、前記第２リードフレーム４４は前記リッド４６に電気的に接続され、前記リッド４６の少なくとも一部を封止体２２から露出させてい
る。
【００３５】
金属製のリッド４６と接合する圧電振動子５０のパッケージ５０ａの上面には、外部電極５２、ガイド電極５４が配設されている。外部電極５２は第１実施意形態における外部電極１２と同様に、パッケージ内部にある圧電振動片（不図示）と電気的に接続されている。一方、ガイド電極５４はリッド４６とパッケージ５０ａの内壁を通る導通路（不図示）を通じて電気的に接続されている。
【００３６】
リードフレーム２０及び第３リードフレームの構成は第１実施形態と同様である。第２リードフレーム４４は、第１実施形態に係る第２リードフレーム２４と同一材料、同一方法で形成され、傾斜部４４ａ、下段部４４ｂ、上段部４４ｃから構成される。下段部４４ｂは、第２接続部材、すなわちバンプ２８ｄを介して第１実施形態と同様にその上面とデータ書き込み用端子２８ｂとが上述のフリップチップボンディングにより接続されている。一方上段部４４ｃはガイド電極５４に固着材料５６により固着されている。よってデータ書き込み用端子２８ｂとリッド４６とは電気的に接続される。さらにリッド４６は封止体２２による封止後、研磨等により第３リードフレーム３０が露出した面に露出される。よってデータ書き込み用端子２８ｂをリッド４６に接続し、リッド４６を通じてＩＣチップ１８のメモリに周波数調整データ等を書き込むことが可能となる。
【００３７】
したがって第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、リッドは大きな面積を有するため、第１実施形態の場合よりも容易に周波数調整データ等の書き込みが可能となる書き込みリッドとして利用できる。さらに二次実装機器（不図示）と接続する第３リードフレーム３０と同じ面にリッド４６が露出しているので、二次実装後はリッド４６が外部に露出せず、リッド４６は外部から電流が流れてくることはないため、ＩＣチップ１８に書き込まれたデータの信頼性を維持することができるとともに、リッド４６の封止体からの露出部分を封止する作業を省略して、コストダウンを図ることができる。
【００３８】
第３実施形態に係る圧電デバイスを図７乃至９に示す。図７は平面図、図８は正面図、図９は底面図である。第３実施形態にかかる圧電デバイス６０の基本的構成は第１実施形態と同様であるが、リードフレーム６２とＩＣチップ６８とを接続する接続部材、第２リードフレーム６４とＩＣチップ６８とを接続する第2接続部材、第３リードフレーム６６
とＩＣチップ６８とを接続する第３接続部材はそれぞれ、ワイヤ７２が用いられ、ワイヤボンディングがなされている。各リードフレームは第１実施形態同様に傾斜部６２ａ、６４ａ、６６ａ、下段部６２ｂ、６４ｂ、６６ｂ、上段部６２ｃ、６４ｃ、６６ｃとから構成されている。
【００３９】
ＩＣチップ６８は、その能動面を上向きにし、能動面にある電極パッド７０と、リードフレーム６２の下段部６２ｂ、第２リードフレーム６４の下段部６４ｂ、第３リードフレーム６６の上段部６６ｃとをＡｕを材料とするワイヤ７２により接続されている。リードフレーム６２、第２リードフレーム６４、第３リードフレーム６６第１実施形態と同様の方法で形成されるが、フリップチップボンディングを行わないため、Ａｕ以外にも、４２アロイなどのＦｅ合金、あるいはＣｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｆｅ、Ｃｕ−Ｚｎ、Ｃｕ−Ｎｉ等のＣｕ合金材料を用いてもよい。また図７に示すように、実装作業を容易にするため第３リードフレーム６６は、その上段部６６ｃの末端がＩＣチップ６８の真下に来て、第３リードフレーム６６がＩＣチップ６８を保持する関係となる設計とすることが望ましい。このときＩＣチップ６８の能動面にある電極パッド７０以外の表面部分は絶縁体であるため、第３リードフレーム６６のＩＣチップ６８と物理的に当接している部分は、ＩＣチップ６８と電気的に接続していない。また電極パッド７０と各リードフレームとを接続するワイヤ７２は、各リードフレームのどの位置でボンディングしてもよい。
【００４０】
リードフレーム６２の上段部６２ｃは、第１実施形態と同様に、圧電振動子７４に配設された外部電極７６に固着材料７８により固着され、第２リードフレーム６４の上段部６４ｃは圧電振動子７４の上面に固着材料７８により固着されている。
【００４１】
第３実施形態における圧電デバイスの実装は、まず、圧電振動子７４に配設された外部電極７６とリードフレーム６２の上段部６２ｃを固着材料７８により固着し、第２リードフレーム６４の上段部６４ｃを圧電振動子７４の上面に固着材料７８により固着し、圧電振動子７４に配設されたリッド８０を下面として封止体８２用の型枠の底面の所定位置に置く。そして第３リードフレーム６６の下段部６６ｂを下にして、封止体８２用の型枠（不図示）の底面の所定位置に置き、第３リードフレーム６６の上段部６６ｃを土台とし、ＩＣチップ６８の能動面を上向きにし、ＩＣチップ６８を第３リードフレーム６６の上に置き、能動面にある所定の電極パッド７０とリードフレーム６２の下段部６２ｂの上面、第２リードフレーム６４の下段部６４ｂの上面、第３リードフレーム６６の上段部６６ｃの上面との間でワイヤボンディングを行う。その後、封止体８２を型枠（不図示）に流し込み、固化したのちに型枠から封止体８２を取り除き、導通穴８２ａを形成して第２リードフレーム６４の接続面６４ｄを露出させることにより圧電デバイス１０の実装は終了する。
【００４２】
このとき、第１実施形態と同様に、固着材料７８が溶解してもリードフレーム６２の下段部６２ｂの上面であるワイヤ７２との接続面、第２リードフレーム６４の下段部６４ｂの上面であるワイヤ７２との接続面には到達しないので、ワイヤ７２が固着材料７８に触れ、共晶反応を起こし、ワイヤ７２が切断される虞はなく、二次実装時におけるリフロー工程においても、第１実施形態と同様に固着材料７８が上述のワイヤ７２との接続面には到達しないので、上述同様にワイヤ７２が切断される虞はない。
【００４３】
したがって第３実施形態によれば、リードフレーム６２、第２リードフレーム６４、第３リードフレーム６６はＩＣチップ６８の能動面に配設された電極パッド７０の配置を考慮せずに設計できるので圧電デバイス６０の作成が容易になるとともに、圧電振動子７４とリードフレーム６２、第２リードフレーム６４とを固着する固着材料７８が溶解しても、各リードフレームとワイヤボンディング用のワイヤ７２との接続面には到達しないので、ワイヤボンディングを切断する虞はなく、圧電デバイス６０の歩留まりを向上させることができる。
【００４４】
さらに第３実施形態は第１実施形態及び第２実施形態の構成と干渉することはないので、第１実施形態及び第２実施形態において第３実施形態を構成するワイヤボンディングを適用することが可能である。
【００４５】
いずれの実施形態においても、各リードフレームに段差を形成するため、傾斜部２０ａ等を用いているが、段差を形成するものであれば他の形態でもよく、例えば傾斜部２０ａ等の傾斜角を垂直にし、さらに傾けてＺ型にしても良く、または折り曲げずにＳ字状の曲線にリードフレーム２０等を屈曲させても良い。またいずれの実施形態においても、接続部材、第２接続部材、第３接続部材の種類を統一して使用する形で述べてきたが、これに限定されることはなく、各接続部材は物質的に相互に異なる材料を同時に用いても良いし、フリップチップボンディングとワイヤのように形態的に相互に異なる材料を同時に用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１実施形態の圧電デバイスの平面図である。
【図２】第１実施形態の圧電デバイスの正面図である。
【図３】第１実施形態の圧電デバイスの底面図である。
【図４】第２実施形態の圧電デバイスの平面図である。
【図５】第２実施形態の圧電デバイスの正面図である。
【図６】第２実施形態の圧電デバイスの底面図である。
【図７】第３実施形態の圧電デバイスの平面図である。
【図８】第３実施形態の圧電デバイスの正面図である。
【図９】第３実施形態の圧電デバイスの底面図である。
【図１０】従来技術の圧電デバイスの概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０………圧電デバイス、１２………外部電極、１４………リッド、１６………圧電振動子、１８………ＩＣチップ、２０………リードフレーム、２２………封止体、２４………第２リードフレーム、２６………固着材料、２８………電極パッド、２８ｂ………データ書き込み用端子、３０………第３リードフレーム、４０………圧電デバイス、４２………ＩＣチップ、４４………第２リードフレーム、４６………リッド、４８………封止体、５０………圧電振動子、５２………外部電極、５４………ガイド電極、５６………固着材料、６０………圧電デバイス、６２………リードフレーム、６４………第２リードフレーム、６６………第３リードフレーム、６８………ＩＣチップ、７０………電極パッド、７２………ワイヤ、７４………圧電振動子、７６………外部電極、７８………固着材料、８０………リッド、８２………封止体、１００………圧電デバイス、１０２………圧電振動子、１０４………ＩＣチップ、１０６………外部端子、１０８………配線パターン、１１０………半田、１１２………外部端子、１１４………ワイヤ、１１６………樹脂。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に外部電極を有する圧電振動子と、
前記圧電振動子を駆動させる回路を有するＩＣチップと、
前記圧電振動子と前記ＩＣチップとを接続するリードフレームと、
を備える圧電デバイスであって、
前記ＩＣチップは前記リードフレームの一方の面に接続部材を介して接続され、前記外部電極は前記リードフレームの他方の面に接続されたことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記リードフレームには、前記リードフレームの前記接続部材との接続面と、前記リードフレームの前記外部電極との接続面とが対向する方向に段差が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記接続部材は、ワイヤであることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記圧電振動子、前記ＩＣチップ、及び前記リードフレームを一体に封止する封止体を備え、
前記圧電振動子は前記外部電極が形成された面と反対の面にリッドを有し、
前記ＩＣチップのデータ書き込み用端子は、第２接続部材を介して第２リードフレームに接続され、
前記第２リードフレームは前記リッドに電気的に接続され、
前記リッドの少なくとも一部を前記封止体から露出させたことを特徴とする請求項１または２に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記接続部材及び前記第２接続部材は、ワイヤであることを特徴とする請求項４に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記ＩＣチップは、第３リードフレームの一端に第３接続部材を介して接続され、
前記第３リードフレームの他端の一方の面を前記封止体の前記リッド側の面に露出させたことを特徴とする請求項１または２に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記接続部材、及び前記第３接続部材は、ワイヤであることを特徴とする請求項６に記載の圧電デバイス。
【請求項１】
一面に外部電極を有する圧電振動子と、
前記圧電振動子を駆動させる回路を有するＩＣチップと、
前記圧電振動子と前記ＩＣチップとを接続するリードフレームと、
を備える圧電デバイスであって、
前記ＩＣチップは前記リードフレームの一方の面に接続部材を介して接続され、前記外部電極は前記リードフレームの他方の面に接続されたことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記リードフレームには、前記リードフレームの前記接続部材との接続面と、前記リードフレームの前記外部電極との接続面とが対向する方向に段差が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記接続部材は、ワイヤであることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記圧電振動子、前記ＩＣチップ、及び前記リードフレームを一体に封止する封止体を備え、
前記圧電振動子は前記外部電極が形成された面と反対の面にリッドを有し、
前記ＩＣチップのデータ書き込み用端子は、第２接続部材を介して第２リードフレームに接続され、
前記第２リードフレームは前記リッドに電気的に接続され、
前記リッドの少なくとも一部を前記封止体から露出させたことを特徴とする請求項１または２に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記接続部材及び前記第２接続部材は、ワイヤであることを特徴とする請求項４に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記ＩＣチップは、第３リードフレームの一端に第３接続部材を介して接続され、
前記第３リードフレームの他端の一方の面を前記封止体の前記リッド側の面に露出させたことを特徴とする請求項１または２に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記接続部材、及び前記第３接続部材は、ワイヤであることを特徴とする請求項６に記載の圧電デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２００７７１（Ｐ２００９−２００７７１Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３９７４６（Ｐ２００８−３９７４６）
【出願日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
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