JP4809410B2 - 圧電デバイスとその製造方法 - Google Patents
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Description
Crはガラスと密着するが、表面実装時のハンダ付けに適さない金属であるため、Crと接合しハンダ付け可能な金属であるAuをCrの表面に形成している。二層膜としてCr/Au、Cr/Ni、Ni/Au、Ti/Au及びW/Auなどが用いられ、積層膜としてCr/Ni/Pd及びCr/Ni/Auなどが用いられている。このような圧電デバイスは、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。
このため、特許文献2は、パッケージの底部を粗面化しアンカー効果によって外部電極とパッケージの底部との間に剥がれが生じ難くする技術を開示している。
封止材が覆れた外部電極層であるために、圧電デバイスが実装基板などにハンダ付けされる際には、第2外部電極層がしっかりとした固定と導通とを確保することができる。
第1下地層又は第1上面層は同時に形成されるため、圧電デバイスの製造が容易である。
算術平均粗さRaが0.1μm以上では、第1外部電極層の剥離が起こらない。このため、圧電デバイスを実装基板に実装した後に圧電デバイスを取り外す必要がある場合でも、その圧電デバイスを再度実装することができる。
テーパ面が形成されていると、圧電デバイスが実装基板にハンダ付けされた際に圧電デバイスのハンダ固着強度が十分得られる。また圧電デバイスが実装基板に実装された際にハンダ付けの確認が容易となる。
第1電極形成工程で形成されたスルーホール電極が封止材で封止された後、第2電極形成工程で封止材を覆う第2電極形成を形成する工程が行われる。このため第2外部電極層はしっかりとした固定と導通とを確保することができる。
第7の観点の圧電デバイスの製造方法は、第5の観点において、第1電極形成工程の前に、算術平均粗さRaが0.1mm以上にベースの圧電プレートの反対面を形成する粗面化工程を備える。
ベースの圧電プレートの反対面が粗面化されると、第1外部電極層の剥離が起こらない。
テーパ面が形成されることで、圧電デバイスが実装基板にハンダ付けされた際にハンダ固着強度が十分得られる。
図1は、本実施例の音叉型水晶振動片30を備えた第1圧電デバイス100の概略図を示している。図1(a)は、分割した状態の第1圧電デバイス100を、ベース40のベース部側からみた斜視図であり、図1(b)は、(a)のA−A断面図である。
図2(a)はベース40の上面図であり、(b)は(a)の部分拡大B−B断面図である。
ベース40はZカットの水晶で形成され、図2(a)及び(b)に示されるように、音叉型水晶振動片30に接しないようにベース用凹部47を水晶フレーム20側の片面に有している。ベース40はベース用凹部47の周囲全体に段差部49を形成する。この段差部49の一部に第1接続電極42及び第2接続電極44が形成される。第1接続電極42及び第2接続電極44の高さは、200オングストローム(Å)〜3000オングストローム(Å)であり、段差部49を設けないと、ベース40の外周部と水晶フレーム20の外枠部21とがシロキサン結合(Si−O−Si)する際に障害となることがある。段差部49は150オングストローム〜2000オングストロームの深さで形成される。
スクラッチ試験法は、一定の曲率半径を持つダイヤモンド圧子を第1外部電極層50に押し付け荷重を増加させながら第1外部電極層50を引っ掻き、第1外部電極層50の破壊が発生する荷重値から密着強度を求めるものである。今回の試験では、一定荷重でダイヤモンド圧子を第1外部電極層50に押しつけながら引っ掻く時に界面に作用するズレ応力が密着強度を上回った時に界面剥離が生ずることを応用して、第1外部電極層50の剥離の可否を確認した。この結果、算術平均粗さRaが0.1μm以上では、第1外部電極層50の剥離は起こらず、0.05μm以下では、第1外部電極層50の剥離は起こった。なお、算術平均粗さRaはJIS1994に基づいて測定した。
図4(a)は、第1圧電デバイス100を製造する準備工程であり、封止材70でスルーホールTHが封止されたパッケージ80の第1外部電極層50を説明する図である。図4(a)は、リッド10と水晶フレーム20とベース40とを結合し、封止材70でスルーホールTHを封止した状態である。図2で説明したベース40と重複する説明は省略する。また図示しない第2接続電極44の周辺の構造も第1接続電極42と同じ構造であるため説明を割愛する。
図5は、本実施例の音叉型水晶振動片30を備えた第2圧電デバイス110の拡大断面図である。第1圧電デバイス100と第2圧電デバイス110との違いは、第1外部電極層50及び封止材70を覆うように4層の第2外部電極層50bが形成された点である。以下、第1実施形態と同じ部材には同じ符号を付し、第1実施形態と異なる点を説明する。
図5に示されるように、第1外部電極層50と封止材70とを覆うように第3金属層53及び第4金属層54並びに第5金属層55及び第6金属層56からなる第2外部電極層50bが蒸着又はスパッタリングにより形成される。第3金属層53はニッケル又はニッケル・クロム合金であり、第4金属層54は金層であり、第5金属層55はニッケル又はニッケル・クロム合金であり、第6金属層56は金層である。すなわち第2圧電デバイス110の外部電極は、第1外部電極層50と第2外部電極層50bとからなり6層で構成される。
15 …… スルーホール配線
17 …… リッド用凹部
20 …… 水晶フレーム
21 …… 外枠部
22 …… 空隙部
30 …… 音叉型水晶振動片
31 …… 振動腕
32 …… 基部
33 …… 第1引出電極,34 …… 第2引出電極
35,36 …… 励振電極
37,38 …… 錘部
40 …… ベース
42 …… 第1接続電極、44 …… 第2接続電極
45 …… テーパ面
47 …… ベース用凹部
49 …… 段差部
50 …… 第1外部電極、50a、50b …… 第2外部電極
51 …… 第1金属層、52 …… 第2金属層
53 …… 第3金属層、54 …… 第4金属層
55 …… 第5金属層、56 …… 第6金属層
60 …… 表面粗面化
70 …… 封止材
75 …… ハンダ
80 …… パッケージ
85 …… 実装基板
100 …… 第1圧電デバイス、
110 …… 第2圧電デバイス
TH …… スルーホール
Claims (11)
- リッドと、励振電極が形成された圧電振動片と前記励振電極から引き出された引出電極とを含む圧電プレートと、スルーホールを有するベースとが接合された圧電デバイスにおいて、
前記ベースは、
前記圧電プレート側の面上に形成され前記引出電極と接続される接続電極と、
前記接続電極に導通し前記スルーホールに形成されたスルーホール電極と、
前記スルーホール電極に導通し、前記圧電プレートの反対面上に形成された第1外部電極層と、
前記圧電プレート側の面と前記反対面とが貫通している状態の前記スルーホール電極を封止する封止材と、
前記第1外部電極層と前記封止材とを覆うように形成された第2外部電極層と、を備え、
前記接続電極、前記スルーホール電極、及び前記第1外部電極層は第1下地層と第1上面層とからなり、前記接続電極、前記スルーホール電極、及び前記第1外部電極層の第1下地層のそれぞれは接続されており、前記接続電極、前記スルーホール電極、及び前記第1外部電極層の第1上面層のそれぞれも接続されていることを特徴とする圧電デバイス。
- 前記ベースの前記圧電プレート側の面には、前記ベースの外周部よりも低くなった段差部を有することを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイス。
- 前記ベースの前記圧電プレート側の反対面は算術平均粗さRaが0.1μm以上になっており、その反対面に前記第1外部電極層が形成さ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。
- 前記第1外部電極層が形成される領域に、前記ベース外周に向かってテーパ面が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
- 前記第2外部電極層は、第2下地層とその上に形成された第2上面層とからなり、
前記第1下地層と前記第2下地層とは同じ材料からなり、
前記第1上面層と前記第2上面層とは同じ材料からなる請求項1から請求項4に記載の圧電デバイス。 - 前記第2上面層の上に、第3下地層とその上に形成された第3上面層とが形成されている請求項5に記載の圧電デバイス。
- 前記第1下地層と前記第2下地層と前記第3下地層とは同じ材料からなり、
前記第1上面層と前記第2上面層と前記第3上面層とは同じ材料からなる請求項6に記載の圧電デバイス。 - 前記圧電振動片は、AT振動片、弾性表面波片又は音叉型水晶振動片であることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
- リッドと、励振電極が形成された圧電振動片と前記励振電極から引き出された引出電極とを含む圧電プレートと、スルーホールを有するベースとが接合された圧電デバイスの製造方法において、
前記ベースの圧電プレート側の面上の接続電極の第1下地層と、前記接続電極に導通し前記スルーホールのスルーホール電極の第1下地層と、前記スルーホール電極に導通し前記圧電プレートの反対面上の第1外部電極層の第1下地層とを同時に形成し、それぞれの前記第1下地層の上に第1上面層を同時に形成する第1電極形成工程と、
前記圧電プレート側の面と前記反対面とが貫通している状態の前記スルーホール電極を封止材で封止する封止工程と、
前記第1外部電極層と前記封止材とを覆うように、第2下地層を形成しその上に第2上面層を形成する第2電極形成工程と、
を備えることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
- 前記第1電極形成工程の前に、算術平均粗さRaが0.1μm以上に前記ベースの前記圧電プレート側の反対面を形成する粗面化工程を備えることを特徴とする請求項9に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記粗面化工程の前に、前記第1外部電極層が形成される領域に、前記ベース外周に向かってテーパ面を形成することを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の圧電デバイスの製造方法。
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