[发明专利]压电振荡器和电压控制振荡器及其制造方法

说明书

本发明涉及内装半导体集成电路和压电振子的压电振荡器、以及内装半导体集成电路和压电振子及其他电子元件的电压控制振荡器及它们的制造方法。

近年来，在HDD(硬盘驱动器)或便携式计算机等小型信息机器及便携电话和汽车电话等移动通信机器的小型轻量化非常显著，从而，它们所使用的压电振荡器和电压控制振荡器也要求小型薄型化。另外，与此同时，这些装置的电路基板也要求是可以两面安装的表面安装(SMD)式的电路基板。

因此，下面用压电振子使用晶体振子的图19(a)、19(b)的结构图所示的晶体振荡器和图20(a)、20(b)的结构图所示的电压控制振荡器(VCXO)说明现有的压电振荡器和电压控制振荡器的一例。

在图19(a)、19(b)所示现有的晶体振荡器的结构中，CMOS等IC芯片101利用导电性粘接剂等粘接固定在引线框102的一部分即岛部103上，利用Au引线104与输入输出用引线端子105连接。另外，将晶体振子片安装在截面约φmm的圆筒形盒内的晶体振子106固定在内部引线107上，与IC芯片101的栅极端子108及漏极端子109连接。并且，利用传送模方法等，用环氧树脂系列的树脂模制材料将IC芯片101、晶体振子106和包含输入输出用引线端子105的一部分封装起来，形成晶体振荡器的树脂封壳110。

另外，在图20(a)、20(b0中，现有的电压控制振荡器的结构是将装配着晶体管111和变容二极管112等电路元件的基板113用焊锡等焊接固定到金属壳封装的管座114上，再将晶体振子115与基板113连接固定。并且，外壳116通常是利用电阻焊等方法气密封装的分立式结构。另外，安装到移动通信机器等装置内的电路基板上之后，为了进行频率调整，广泛使用将微调电容器等安装到基板113上，并在外壳116上设置调整用的孔的形式。

以上所述的现有的压电振荡器和电压控制振荡器内部装有圆筒形盒的直径约φ3mm的压电振子，因此，压电振荡器和电压控制振荡器是大型的，其高度约4.5mm～7mm以上，并且其容积总共约0.5cc～7mm以上，并且其容积总共约0.5cc～1.0cc，由于其安装面积和使用的元件高度的限制等原因，向HDD、便携式计算机、携带电话及汽车电话等比较小型的电子机器内装配时，非常困难。

然而，为了使利用树脂封装的压电振荡器和电压控制振荡器薄型化，使内装的压电振子的厚度变薄即可，为此，考虑了如下两种技术。

第一，是缩小内装的压电振子片从而减小圆筒形的压电振子的直径的方法。假定求将压电振子的直径减小到约φ1.5mm时的压电振子片的截面尺寸，则得其尺寸为0.5～0.7(W)×5.6(L)mm。将其与现有的内装在约φ3mm的压电振子盒内的压电振子片进行比较，现有的尺寸为1.8～2.0(W)×5.6(L)mm。但是，为了使晶体等压电振子片这样小型化保持其特性，需要高精度的设计和加工技术，现在，由于成本高，还不太适用。

另外，第二种技术就是如本发明所示的那样，通过将压电振子构成为截面呈椭圆或跑道形状(长圆形)而实现薄型化的方法。按照该方法，内装在压电振子片的尺寸可以直接使用现有的尺寸。因此，压电振子片可以用现有的成本进行制造。

使用第二种技术构成压电振荡器的例子，详见特开平4-259104号公报，其中，介绍了使用其截面的一面具有平面部的压电振子的小型振荡器。

然而，在用树脂封装压电振荡器和电压控制振荡器的工序中，注入封装材料时对内装的半导体集成电路及压电振子等施加均匀的注入压。特别是压电振子在盒的内部具有中空的结构，压电振子片安装在其内部。因此，盒整体必须具有不会由于封装时的注入压而变形的结构。这是为了防止盒变形引起压电振子片与盒内表面接触和防止盒变形产生的应力引起内部的压电振子片及固定部等形变。

另外，其变形还随压电振子的形状而异，与圆筒形(现有的圆柱形)相比，使用结构分析软件等分析截面呈概圆或跑道形状的压电振子时可知，对于封装时的注入压那样的均匀的压力，变形分析结果不一样，在随圆的短轴方向或跑道形状的平行部(直线部)附近发生大的变形。并且，在实际的封装实验中也得出证实这一点的结果。

另外，当构成压电振荡器和电压控制振荡器时，由于因封装成形时的收缩引起的盒的变形随配置压电振子的位置而异所以，对春位置也必须考虑最佳的配置和结构。这是由于封装成形时因封装材料的收缩发生热应力，而该热应力值随压电振荡器和电压控制振荡器的各封装位置而异的缘故。