JP2001102885A - 圧電共振子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベース基板に圧電素子を容易に接合でき、接
合不良やダンピングなどを有効に抑えることができる圧
電共振子の製造方法を提供する。 【解決手段】 一対の電極パッド２１、２２を有するベ
ース基板２に、短冊状の圧電基板１０の両主面に振動電
極１１、１２が形成され、且つ該振動電極１１、１２か
ら異なる両端部に延出する引出電極１３、１４が形成さ
れた圧電素子１を、圧電素子１側に予め導電性接着材３
となる導電性樹脂ペースト３’、３’を塗布しておき、
圧電素子１をベース基板２に載置し、前記導電性樹脂ペ
ーストを硬化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装型の圧電
共振子や所定回路（容量成分を有する）基板に圧電素子
を接合した圧電共振子の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、表面実装型の圧電共振子は、図
６、図７に示すように、圧電素子１と、ベース基板２と
筺体状の蓋体（図示せず）から構成されている。

【０００３】圧電素子１は、短冊状の圧電基板１０の両
主面に振動電極１１、１２が互いに対向するように配置
されている。そして、圧電基板１０の一方の端部には、
例えば振動電極１１から延出した引出電極１３が形成さ
れている。圧電基板１０の他方の端部には、例えば振動
電極１２から延出した引出電極１４が形成されている。

【０００４】ベース基板２は、例えばセラミックなどの
絶縁基板２０から成り、その表面には一対の電極パッド
２１、２２が形成されている。また、ベース基板２０の
端面には、例えば一対の電極パッド２１、２２に接続す
る端面電極２３が形成されている。

【０００５】このようなベース基板２の表面には、圧電
素子１が、引出電極１３、１４とパッド電極２１、２２
とが接続するように、導電性接着材３０、３０によって
導電接合される。

【０００６】そして、ベース基板２の表面には、圧電素
子１を被覆するように筺体状の蓋体が封着されている。
具体的には、筺体状の蓋体の接合面、即ち、筺体状形状
の開口周囲面と、ベース基板２の表面周辺とが、絶縁性
樹脂、ガラスなどの絶縁性接着材を介して接合される。

【０００７】このような圧電共振子は、次のような製造
方法によって達成されてる。

【０００８】まず、上述の構造のベース基板２、圧電素
子１、蓋体を用意する。

【０００９】次に、ベース基板２表面の一対の電極パッ
ド２１、２２上に、導電性接着材３０、３０となる導電
性樹脂ペースト３０’、３０’をディスペンサーや印刷
装置などにより塗布・供給する。

【００１０】その後、圧電素子１をベース基板２の導電
性樹脂ペースト３０’、３０’に跨がるように位置決め
を行い、圧電素子１の引出電極１３、１４が電極パッド
２１、２２に合致するように、圧電素子１をベース基板
２に載置する。

【００１１】次に、ベース基板２上に載置した圧電素子
１の両端部上に、さらに、導電性樹脂ペースト３０’、
３０’をディスペンサーにより供給する。

【００１２】その後、導電性樹脂ペースト３０’、３
０’を熱処理によりキュアを行い、圧電素子１とベース
基板２とを接合する。

【００１３】その後、図６には省略しているが、筺体状
蓋体の開口周囲面に、絶縁樹脂ペーストを塗布して、ベ
ース基板２上に接合した圧電素子１を被覆するように、
蓋体をベース基板２の周囲に接合するように配置し、そ
の後、熱硬化により固定する。

【００１４】上述の接合方法によって形成される導電性
接着材３は、図５（ｂ）に示すように、実質的にベース
基板２に塗布した下層の導電性接着材３０ａと、圧電素
子１を載置した後に供給された導電性接着材３０ｂとの
２層構造となっている。

【００１５】従って、圧電素子１の厚み方向で、上層の
導電性接着材３０ａと下層の導電性接着材３０ｂとが接
合するが、その厚みは、圧電素子１の端面や両側面のよ
うに、上層の導電性接着材３０ａと下層の導電性接着材
３０ｂとが接する部位の厚みが不均一となってしまう。
これは、上層の導電性接着材３０ａとなる導電性樹脂ペ
ースト３０’、３０’の供給量の変動、導電性樹脂ペー
スト３０’、３０’の所定供給位置と圧電素子１の所定
載置位置とのずれなどに起因して発生してしまう。

【００１６】極端な場合には、圧電素子１の端部の側面
及び端面において、上層の導電性接着材３０ａと下層の
導電性接着材３０ｂとの接合により、導電性接着材３０
の厚みが非常に薄くなり、圧電素子１が露出してしまう
こともある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、圧電素
子１とベース基板２との接合状態で、圧電素子１の端部
周囲で、導電性接着材３０の厚みが薄くなってしまう
と、圧電素子１の表面側の引出電極１３と電極パッド２
１との電気的接続の不良が発生しやすくなる。また、厚
みが厚くなると、圧電素子１のダンピング等が発生し易
くなる。さらに、基板２上に直接導電性樹脂ペースト３
０’、３０’を供給するため、蓋体の接合位置にまでに
導電性樹脂ペースト３０’、３０’が拡がりやすい。こ
のため、安定した封止ができなくなるという問題が発生
してしまう。

【００１８】本発明は、上述の問題点に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、ベース基板に圧電素子を容
易に接合でき、しかも、接合不良やダンピングなどの発
生を有効に抑えることができ、小型化が可能な圧電共振
子の製造方法を提供するものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の電極パ
ッドを有するベース基板に、短冊状の圧電基板の両主面
に一対の振動電極が形成され、且つ該一対の振動電極の
各々から異なる両端部に延出する引出電極が形成された
圧電素子を、導電性接着材を介して接合して成る圧電共
振子の製造方法において、前記圧電素子の両端部の端
面、両主面及び両側面に導電性接着材となる導電性樹脂
ペーストを塗布する工程と、前記導電性樹脂ペーストが
塗布した圧電素子の両端部を、一対の電極パッド上に載
置する工程と、前記導電性樹脂ペーストを硬化して圧電
素子をベース基板に接合する工程とから成ることを特徴
する圧電共振子の製造方法である。

【００２０】

【作用】本発明の圧電共振子の製造方法では、圧電素子
に予め導電性接着材となる導電性樹脂ペーストが塗布さ
れている。そして、ベース基板の一対の電極パッド上に
圧電素子の位置決めのみで圧電素子が配置される。

【００２１】即ち、圧電素子の端部である両主面、端
面、両側面の５つの面に、安定した厚みの導電性樹脂ペ
ーストを予め被着してるため、圧電素子の側面及び端面
部分で、導電性接着材の厚みが極端に薄くなったり、圧
電基板が露出するようなことは一切ない。

【００２２】また、圧電素子に導電性樹脂ペーストを一
回の塗布で完了する。即ち、従来のようにベース基板の
電極パッド上に、導電性樹脂ペーストを所定形状に印刷
する必要がない。しかも、その作業を２回（圧電素子を
載置する前後）行う必要がない。従って、圧電素子をベ
ース基板に接合する工程全部が非常に簡略化することに
なる。

【００２３】以上のように、ベース基板に圧電素子を容
易に接合でき、しかも、接合不良やダンピングなどの発
生を有効に抑えることができる。同時に、導電性樹脂ペ
ーストの拡がりを抑制できるため、ベース基板の小型化
も維持できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の圧電共振子の製造
方法を図面に基づいて詳説する。

【００２５】図１は本発明にかかる圧電共振子の外観斜
視図であり、図２は蓋体を省略した状態の斜視図であ
り、図３は圧電共振子の製造方法を説明するための概略
図である。

【００２６】本発明の圧電共振子は、圧電素子１、ベー
ス基板２、導電性接着材３、蓋体４とから主に構成され
ている。

【００２７】圧電素子１は、ＰＺＴなどの圧電セラミッ
ク材料、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウ
ム、四硼酸リチウムなどの結晶系材料などから成る短冊
状の圧電基板１０と、該基板１０の両主面に互いに対向
するように形成された振動電極１１、１２と、該振動電
極１１、１２から基板１０の端部に延びる引出電極１
３、１４とから構成されている。振動電極１１、１２、
引出電極１３、１４、例えばＡｇ系材料を主成分とする
導体膜によって形成される。尚、圧電基板が水晶や単結
晶材料である場合には、ＣｒやＡｇやＡｕなどの選択的
なスパッタリングなどの薄膜技法によって形成される。

【００２８】ベース基板２は、セラミックなどの耐熱性
絶縁基板２０から成り、その表面には、少なくとも１対
の電極パッド２１、２２が被着形成されている。図にお
いては、ベース基板２の端面には、基板の厚み方向に延
びる端子電極２３が形成されている。この端子電極２３
は、基板２０の表面や基板の厚み方向に形成された導体
（図では省略する）を介して、電極パッド２１、２２に
接続する。また、基板２０には、電極パッド１１、１２
以外に、例えば、圧電素子１０の両端部に接続する負荷
容量成分を形成するための容量電極を形成しても構わな
い。

【００２９】また、導電性接着材３は、Ａｇなどの導電
性粉末を、熱硬化性樹脂に添加してなる導電性樹脂ペー
スト３’、３’を硬化して形成されるものである。そし
て、この導電性接着材３はベース基板２の電極パッド２
１、２２と圧電素子１の引出電極１３、１４と導通させ
るとともに、ベース基板２と圧電素子１との間に所定間
隙を形成するように強固に接合させるものである。

【００３０】蓋体４は、接合面側が開口した筺体状であ
り、例えば、セラミック、金属などから成っている。そ
して、蓋体４は、ベース基板２上に配置された圧電素子
１を被覆している。具体的には、蓋体４の開口周囲面
が、ベース基板２の周囲に固着して被覆される。固着手
段として、蓋体４の材料によって相違し、例えばセラミ
ック製蓋体であれば、ガラス材料や絶縁性樹脂接着材を
用いて接合する。また、金属製蓋体であれば、ベース基
板の周囲に封止用導体膜、シームリングを設け、金属製
蓋体と封止用導体膜やシームリングとを、半田接合やシ
ーム溶接などで接合する。

【００３１】ここで、本発明にかかる圧電共振子の製造
方法では、圧電素子１とベース基板２とを接合する導電
性接着材３が、圧電素子１端部の５つの面（両主面、端
面、両側面）に予め導電性樹脂ペースト３’、３’の転
写等によって塗布される。そして、導電性樹脂ペースト
３’、３’が塗布された圧電素子１を、ベース基板２の
電極パッド２１、２２間に跨がるように載置し、熱硬化
によって接合される。

【００３２】このため、導電性接着材３は、予め圧電素
子１端部の５つの面に導電性樹脂ペーストの転写によっ
て塗布しているため、図５（ａ）に示すように、導電性
接着材３の厚みが極端に薄くなる部位がなくなり、導電
性接着材を所定厚み以上に維持できる。即ち、従来のよ
うに圧電基板１０の端面や側面部分で導電性接着材が極
端に薄くならない。従って、本発明では、接合不良やダ
ンピングなどを有効に防止することができる。

【００３３】しかも、基板２上に直接導電性樹脂ペース
トを供給しないため、基板２上に拡がる導電性樹脂ペー
スト３’、３’を最小に抑えることができるため、基板
２の大型化を有効に抑えることができる。

【００３４】さらに、基板２の電極パッド２１側から、
圧電基板１０の表面側の振動電極１１の引出電極１３に
安定に電気的に接続させることができる。

【００３５】上述の圧電共振子１は、次のような製造方
法によって達成されてる。

【００３６】まず、図３に示すようにベース基板２、圧
電素子１、蓋体４を用意する。

【００３７】次に、圧電素子１両端部の５つの面（両主
面、端面、両側面）に、導電性樹脂ペースト３’、３’
を塗布する。具体的には図４に示すように、一対の転写
ローラーからなる転写装置を用いて塗布（転写・塗布）
することができる。例えば、図４において４１ａ、４１
ｂは表面に導電性樹脂ペースト３’、３’を保持できる
転写ローラであり、その表面はスポンジなどのように導
電性樹脂ペースト３’、３’が含浸可能な弾性材が形成
されている。

【００３８】また、転写ローラ４１ａ、４１ｂは、矢印
のように、回転且つ両者の間隔を伸縮できるようになっ
ている。

【００３９】また、転写ローラ４１ａ、４１ｂの外周部
には、導電性樹脂ペースト３’、３’供給手段４２ａ、
４２ｂ及びスキージ４３ａ、４３ｂとを備えている。

【００４０】これより、転写ローラ４１ａ、４１ｂの表
面には、スキージ４３ａ、４３ｂとの間隔によって規制
される厚みの導電性樹脂ペースト３’、３’が供給され
ることになる。 従って、転写ローラ４１ａ、４１ｂ間
に、圧電素子１を治具４４に支持した状態で、回転ロー
ラー４１ａ、４１ｂを回転させて、且つ圧電素子１の両
端部側から、回転ローラー４１ａ、４１ｂを挟んで接触
させることにより、所定量の導電性樹脂ペースト３’、
３’を圧電素子１の両端部に塗布（転写・塗布）するこ
とができる。

【００４１】また、別の方法としては、例えば導電性樹
脂ペースト３’、３’の浴内に、圧電素子１の両端部を
所定深さまで浸漬させるようにして、圧電素子１の両端
部に導電性樹脂ペースト３’、３’を塗布（浸漬・塗
布）することができる。

【００４２】次に、図３に示すように、両端部の５つの
面（両主面、端面及び両側面）に導電性樹脂ペースト
３’、３’が塗布された圧電素子１を、ベース基板２の
上に載置する。具体的には、圧電素子１の導電性樹脂ペ
ースト3 ’３’が塗布された両端部を、ベース基板２の
電極パッド２１、２２に合致するように、圧電素子１を
位置決め処理して載置する。

【００４３】その後、圧電素子１の両端部に塗布された
導電性樹脂ペースト３’、３’を、熱処理によりキュア
を行う。これより、圧電素子１とベース基板２とが強固
に接合するとともに、圧電素子１の引出電極１３、１４
とベース基板２の電極パッド２１、２２との電気的な接
続を行う。

【００４４】その後、図では省略しているが、筺体状蓋
体４の開口周囲面に、絶縁樹脂ペーストを塗布して、ベ
ース基板２上に接合した圧電素子１を被覆するように、
蓋体４をベース基板２の周囲に接合するように配置し、
その後、熱硬化により固定する。

【００４５】上述の接合方法によって形成される導電性
接着材３は、従来のように下層の導電性接着材３０ａ
と、圧電素子１を載置した後に供給された導電性接着材
３０ｂとの２層構造とはならない。即ち、圧電素子１の
端部に塗布された導電性樹脂ペースト３’、３’が一連
の状態となり、ベース基板２に接合される。

【００４６】具体的には、図５（ａ）のように、導電性
接着材３が、圧電素子１の外周面（図５では、両主面及
び両側面の４つの面）で周回するように形成され、ベー
ス基板２に接合されることになる。

【００４７】このような本発明では、上述したように、
導電性接着材３０の厚みが、圧電基板１０の周囲面の同
一面内で厚みが大きく変動することがなく、接合不良や
ダンピングなどを防止することができる。しかも、ベー
ス基板２上に、直接、導電性樹脂ペースト３’、３’を
供給することがない。従って、供給した導電性樹脂ペー
スト３’、３’が蓋体４の固着領域にまで流れ出ること
が少なくなる。その結果、ベース基板２の大型化を有効
に防止することができる。

【００４８】また、電極パッド２１側から、圧電基板１
０の表面側の振動電極１１の引出電極１３に安定に電気
的に接続する。

【００４９】尚、上述の実施例では、ベース基板２は、
電極パッド２１、２２を有する絶縁基板２０で構成して
いるが、電極パッド２１、２２以外に、他の電子部品が
搭載され得る配線パターンを形成し、所定回路が形成し
ても構わない。基板材料を誘電体材料にして、２つの容
量成分が形成できるベース基板としても構わない。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明の製造方法によれ
ば、圧電素子とベース基板との接合及び電気的な接続が
確実に行われ、且つ接合不良やダンピングなどの発生を
有効に抑えることができる。

【００５１】また、導電性樹脂ペーストを圧電素子側に
塗布しているので、基板上で導電性樹脂ペーストが拡が
ることを抑えることができるため、基板形状の小型化に
寄与できる。

【００５２】さらに、ベース基板に圧電素子を接合する
場合にも、圧電素子の位置決め処理のみであり、その製
造方法が簡略化し、同時に作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる圧電共振子の外観斜視図であ
る。

【図２】本発明にかかる圧電共振子で蓋体を省略した状
態の外観斜視図である。

【図３】本発明の圧電共振子の製造方法を説明するため
の概略図である。

【図４】本発明の圧電共振子の製造方法に用いる導電性
樹脂ペーストの転写・塗布装置を説明する概略図であ
る。

【図５】（ａ）は本発明にかかる圧電共振子の導電性接
着材部分の断面図であり、（ｂ）は従来の圧電共振子の
導電性接着材部分の断面図である。

【図６】従来の圧電共振子で蓋体を省略した状態の外観
斜視図である。

【図７】従来の圧電共振子の製造方法を説明するための
概略図である。

【符号の説明】

１・・・・・・圧電素子 ２・・・・・ベース基板 ２１、２２・・・・・電極パッド ３・・・・・・導電性接着材 ４・・・・・・・蓋体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の電極パッドを有するベース基板
   に、短冊状の圧電基板の両主面に一対の振動電極が形成
   され、且つ該一対の振動電極の各々から異なる両端部に
   延出する引出電極が形成された圧電素子を、導電性接着
   材を介して接合して成る圧電共振子の製造方法におい
   て、 前記圧電素子の両端部の端面、両主面及び両側面に導電
   性接着材となる導電性樹脂ペーストを塗布する工程と、 前記導電性樹脂ペーストが塗布した圧電素子の両端部
   を、一対の電極パッド上に載置する工程と、 前記導電性樹脂ペーストを硬化して圧電素子をベース基
   板に接合する工程とから成ることを特徴する圧電共振子
   の製造方法。