JP2002208831A - 水晶振動子及び水晶振動子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水晶振動片をケース内の電極端子に導通接続
させる際に電極端子間のショートを確実に防止すると共
に、均一な粘着力で水晶振動片を支持することのできる
水晶振動子の製造方法を提供すること。 【解決手段】 ケース２３内に設けられた左右一対の電
極端子２９ａ，２９ｂと、これら電極端子２９ａ，２９
ｂに片持ち支持される水晶振動片２２の左右一対の平面
電極３０ａ，３０ｂとを導電性接着剤３２を介して固着
し、前記電極端子２９ａ，２９ｂと平面電極３０ａ，３
０ｂとで一対の片持支持部３５を形成してなる水晶振動
子２１の製造方法において、前記一対の平面電極３０
ａ，３０ｂに導電性接着剤３２を、また、その中間に絶
縁性接着剤３４をそれぞれスクリーン印刷した後、前記
導電性接着剤３２を介して電極端子２９ａ，２９ｂに平
面電極３０ａ，３０ｂを片持ち支持させると共に、前記
絶縁性接着剤３４によって左右の片持支持部３５の間を
遮蔽した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケース内に設けら
れた電極端子に水晶振動片の平面電極を接合して片持ち
支持するタイプの水晶振動子及び水晶振動子の製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、水晶振動子の製造工程において、
各種振動モードを有する水晶振動片は、ケース内の電極
端子に塗布された導電性の接着剤に水晶振動片の平面電
極を接着固定することで片持ち支持されていた。

【０００３】図１１及び図１２は、上記従来における水
晶振動子１の支持構造及び製造方法を示したものであ
る。図１１に示したように、水晶振動子１は四角形状の
箱型ケース２内に水晶振動片３を収容し、その上から前
記ケース２を蓋体４で封止する構造となっている。前記
ケース２は上部に開口部９を設けた四角形状のセラミッ
ク製の箱体で、その内部底面１０には端子台１１の上に
左右一対の電極端子５ａ，５ｂが設けられている。水晶
振動片３は、水晶原石から各種振動モードに合わせて切
り出された薄い板状片であり、全体で振動部７を構成し
ている。また、水晶振動片３の一端部には上記電極端子
５ａ，５ｂに対応して左右に一対の平面電極６ａ，６ｂ
が形成されている。水晶振動片３の平面電極６ａ，６ｂ
は電極端子５ａ，５ｂに導電性接着剤８を介して固定さ
れ、振動部７がケース２の内部底面１０に接触しないよ
うに片持ち支持される。なお、蓋体４は前記水晶振動片
３を収容したケース２の開口部９を封止するための金属
板である。

【０００４】水晶振動子１の製造工程では、図１２に示
したように、電極端子５ａ，５ｂが形成されたケース２
を治具上に多数並設し、ディスペンサ１２のノズル１３
を移動させながら電極端子５ａ，５ｂ上に導電性接着剤
８を塗布していく。次いで、電極端子５ａ，５ｂの上に
水晶振動片３の平面電極６ａ，６ｂを重ね合わせて両者
を接合する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の水晶振動子１にあっては、ケース２内に設けられた
電極端子５ａ，５ｂの上に導電性接着剤８を塗布する構
成となっていたので、水晶振動子１の小型化に伴ってケ
ース２のサイズが小さくなった場合、電極端子５ａ，５
ｂのサイズも小さくなると共に、電極端子５ａ，５ｂ間
の間隔も狭くなり、上記ディスペンサ１２を用いた塗布
方法では、電極端子５ａ，５ｂの上に所定量の導電性接
着剤８を的確に塗布することが難しくなる。また、仮に
電極端子５ａ，５ｂの上に塗布することができたとして
も、水晶振動片３の平面電極６ａ，６ｂを押し当てたと
きに、導電性接着剤８がはみ出して、隣り合う電極端子
５ａ，５ｂに接触し、ショートするおそれがあった。

【０００６】一方、ディスペンサ１２のノズル１３の径
を微細化することで導電性接着剤８の塗布量を抑えるこ
ともできるが、ノズル１３の径を細くしてしまうと導電
性接着剤８の通りが悪くなったり、ノズル１３の先端部
からの射出圧力が弱くなるため、塗布量が不安定となっ
て接着不良を生じるおそれがある。

【０００７】そこで、本発明の目的は、高集積化や高周
波水晶振動子に対応して、水晶振動子のパッケージの小
型化が急速に進む中、水晶振動片をケース内の電極端子
に導通接続させる際に電極端子間のショートを確実に防
止すると共に、均一な粘着力で水晶振動片を支持するこ
とのできる水晶振動子及び水晶振動子の製造方法を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る水晶振動子は、ケース内に
設けられた左右一対の電極端子と、これら電極端子に片
持ち支持される水晶振動片の左右一対の平面電極とを導
電性接着剤を介して固着し、前記電極端子と平面電極と
で一対の片持支持部を形成してなる水晶振動子におい
て、前記水晶振動片の一対の平面電極の中間に絶縁部材
を設け、前記左右の片持支持部の間を遮蔽したことを特
徴とする。

【０００９】この発明によれば、極性の異なる左右一対
の平面電極に施した導電性接着剤がその中間に設けた絶
縁部材で確実に絶縁されるため、前記平面電極と電極端
子とを接合する際に導電性接着剤が押し広がってはみ出
した場合でも、左右の片持支持部がショートすることが
ない。

【００１０】本発明の請求項２に係る水晶振動子の製造
方法は、ケース内に設けられた左右一対の電極端子と、
これら電極端子に片持ち支持される水晶振動片の左右一
対の平面電極とを導電性接着剤を介して固着してなる水
晶振動子の製造方法において、前記一対の平面電極に導
電性接着剤をスクリーン印刷した後、ケース内の電極端
子に前記平面電極を接合して片持ち支持させたことを特
徴とする。

【００１１】この発明によれば、導電性接着剤の塗布面
を水晶振動片の平面電極側に設定したため、スクリーン
印刷によって均一な塗布面を形成することができると共
に、塗布量及び塗布面積を精度よく定めることができ
る。このため、電極端子及び平面電極が小さく、また、
その間隔が非常に狭い場合にも接触不良が発生せず、安
定した状態で接合させることができる。

【００１２】本発明の請求項３に係る水晶振動子の製造
方法は、ケース内に設けられた左右一対の電極端子と、
これら電極端子に片持ち支持される水晶振動片の左右一
対の平面電極とを導電性接着剤を介して固着し、前記電
極端子と平面電極とで一対の片持支持部を形成してなる
水晶振動子の製造方法において、前記一対の平面電極に
導電性接着剤を、また、その中間に絶縁性接着剤をそれ
ぞれスクリーン印刷した後、前記導電性接着剤を介して
電極端子に平面電極を片持ち支持させると共に、前記絶
縁性接着剤によって左右の片持支持部の間を遮蔽するこ
とを特徴とする。

【００１３】この発明によれば、水晶振動片の平面電極
に導電性接着剤、その中間に絶縁性接着剤をそれぞれス
クリーン印刷することで、左右の片持支持部間を確実に
絶縁することができると共に、ケース内の電極端子との
接合をより安定させたので、水晶振動子本来の振動が衝
撃等によって阻害されることなく、等価抵抗値が安定し
た水晶振動子の製造が可能となった。特に、両電極間が
非常に接近した水晶振動片に対してもショートが起こら
ないことから、パッケージサイズが最小の水晶振動子の
製造に適している。

【００１４】請求項４の発明は、請求項２又は３記載の
水晶振動子の製造方法において、前記スクリーン印刷
は、水晶振動片の印刷面との間に所定の隙間を維持する
ための凹部が裏面に形成されたスクリーンマスクを介し
て行うことを特徴とする。

【００１５】この発明によれば、スクリーンマスク上に
塗布した接着剤をスキージ等で押さえつけながら水晶振
動片に印刷する際に、水晶振動片の振動部とスクリーン
マスクの裏面に設けた凹部との間に一定の隙間があるた
め、振動部が接触することによる損傷を防止することが
できる。このため、製造時における不良品の発生率を抑
えると共に、品質の一定した水晶振動子が得られる。

【００１６】請求項５の発明は、請求項２乃至４のいず
れかに記載の水晶振動子の製造方法において、前記スク
リーン印刷は、複数の水晶振動片が形成される水晶ウェ
ハ上に導電性接着剤あるいは絶縁性接着剤を塗布する印
刷パターンが形成されたスクリーンマスクを被せて行う
ことを特徴とする。

【００１７】この発明によれば、１枚のスクリーンマス
クで一度に多数の水晶振動片に接着剤の印刷が行えるの
で、製造工数及びコストの低減化が図られる。また、ス
クリーンマスクによる印刷工程が完全自動化できるので
大量生産に適している。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
に係る水晶振動子及び水晶振動子の製造方法の実施形態
を詳細に説明する。図１は本発明の水晶振動子の支持構
造を示す断面図、図２は前記水晶振動子の分解斜視図、
図３は前記水晶振動子の蓋体を外したときの平面図であ
る。

【００１９】水晶振動子２１は、図１乃至図３に示すよ
うに、水晶振動片２２を収納するセラミック製の箱型ケ
ース２３と、その外周枠の上面２４全周に塗布された接
着層２５を介してケース２３の内部を気密封止する金属
製の蓋体２６とを備える。前記接着層２５の上に封止さ
れる蓋体２６は、ケース２３の平面形状と略同じ矩形状
の金属板であり、この蓋体２６上面外周縁を電子ビーム
等で照射することによってケース２３に溶接される。

【００２０】前記ケース２３は水晶振動片２２の収納ス
ペース３６を有しており、その底面２７には短辺側の一
端部に底面２７よりわずかに高い台座部２８が設けられ
ている。そして、この台座部２８には外部の電子機器と
導通する一対の電極端子２９ａ，２９ｂが左右に設けら
れている。一方、水晶振動片２２は、各種振動モードに
合わせて所定の厚みに加工された長方形状の板状片であ
る。そして、この板状片全体で振動部３１を構成し、短
辺側の一端部の両角部には極性の異なった一対の平面電
極３０ａ，３０ｂが形成されている。この平面電極３０
ａ，３０ｂは矩形状の電極片であり、その表面には後述
するスクリーン印刷によって導電性接着剤３２が塗布さ
れている。このように、本実施形態では水晶振動片２２
の平面電極３０ａ，３０ｂの方に導電性接着剤３２を塗
布しておき、ケース２３内の電極端子２９ａ，２９ｂに
水晶振動片２２を重ね合わせて接着する。このようにし
て、水晶振動片２２の一端には導電性接着剤３２を介し
て電極端子２９ａ，２９ｂと平面電極３０ａ，３０ｂと
からなる片持支持部３５が形成され、振動部３１の端部
３３を底面２７から浮き上がった状態で支持する。ま
た、図２及び図３に示したように、前記水晶振動片２２
の両平面電極３０ａ，３０ｂの中間位置には絶縁性接着
剤３４が塗布されている。この絶縁性接着剤３４は厚め
に塗布され、図４に示したように、水晶振動片２２を設
定したときには台座部２８に接着して左右の片持支持部
３５の間を遮蔽する。その結果、前記導電性接着剤３２
が片持支持部３５からはみ出しても、両電極間でのショ
ートが確実に防止されることになる。また、絶縁性接着
剤３４が台座部２８側にも接着されることから、前記片
持支持部３５における接着強度も高まる。このような絶
縁性接着剤３４を中間に設けた接合構造は、パッケージ
の小型化に伴い、両電極端子２９ａ，２９ｂ間が狭い場
合において好適なものとなる。

【００２１】次に、上記構成からなる水晶振動子２１の
製造方法を図５に基づいて説明する。図５はスクリーン
印刷法で導電性接着剤３２を多数の水晶振動片２２に一
括して塗布する方法を示したものである。図に示したよ
うに、まず表面が平坦な治具４１を用意し、この治具４
１上に多数の水晶振動片２２を等間隔に並べて載置する
（工程Ａ１）。この水晶振動片２２を載置する位置は後
述する第１のスクリーンマスク４２の大きさやマスクパ
ターンの位置に応じて設定されるが、作業性を考慮して
平面電極３０ａ，３０ｂの向きを一定の方向に揃えてお
く方がよい。次に、前記載置した水晶振動片２２の上
に、開口部４５が設けられた薄い金属製の第１のスクリ
ーンマスク４２を被せる（工程Ａ２）。この開口部４５
は、前記個々の平面電極３０ａ，３０ｂの位置及び形状
に合わせて形成されたものである。また、第１のスクリ
ーンマスク４２には、外周部のスクリーン枠４４が中央
部４３から若干持ち上がるような傾斜角ｈを設けるとよ
い。このような傾斜角ｈを設けることで第１のスクリー
ンマスク４２の裏面と水晶振動片２２の接触面にわずか
な隙間が形成され、スクリーン印刷が終了した導電性接
着剤３２の擦れを防止する他、印刷する導電性接着剤３
２の量を微妙に調整することができる。次に、この第１
のスクリーンマスク４２の端部に導電性接着剤３２を適
量載せ、スキージ４６で導電性接着剤３２を均一に延ば
しながら水晶振動片２２の表面に塗布し、平面電極３０
ａ，３０ｂの上に導電性接着剤３２を形成する（工程Ａ
３）。上記一連のスクリーン印刷工程が終了した後、治
具４１から水晶振動片２２を取り出す。

【００２２】前記スクリーン印刷工程を経た水晶振動片
２２は図６に示すように、平面電極３０ａ，３０ｂに導
電性接着剤３２が半硬化の状態で塗布されている。次
に、この導電性接着剤３２が塗布された面を下に向けて
電極端子２９ａ，２９ｂの上に押し当てて接合し、片持
支持部３５を形成する。

【００２３】図７は平面電極３０ａ，３０ｂの中間に絶
縁性接着剤３４を塗布する工程を示したものである。最
初の（工程Ｂ１）〜（工程Ｂ３）は上記第１の実施形態
における（工程Ａ１）〜（工程Ａ３）と同様で、導電性
接着剤３２を水晶振動片２２の平面電極３０ａ，３０ｂ
にスクリーン印刷する工程である。本実施形態では、前
記（工程Ｂ３）の後に塗布した導電性接着剤３２を仮乾
燥させ、平面電極３０ａ，３０ｂの中間に開口部５３を
設けた第２のスクリーンマスク５２を被せ、スキージ４
６で絶縁性接着剤３４を塗布する（工程Ｂ４）。この工
程Ｂ４への移行を迅速に行うために、熱可塑性の樹脂若
しくは仮乾燥可能な樹脂剤が混入された導電性接着剤を
使用して乾燥時間を短縮することも可能である。なお、
本実施形態においては、導電性接着剤３２を塗布した後
に絶縁性接着剤３４を塗布する場合の工程を示したが、
逆に絶縁性接着剤３４を塗布した後に、導電性接着剤３
２を塗布してもよい。

【００２４】図８は、上記図７の工程によって導電性接
着剤３２と絶縁性接着剤３４が塗布された状態の水晶振
動片２２ａを示したものである。この水晶振動片２２ａ
は、導電性接着剤３２が塗布された面を下に向けた状態
で電極端子２９ａ，２９ｂの上に押し当てて接合され
る。また、絶縁性接着剤３４が塗布された面も台座部２
８に直接接合されることとなり、合わせて三点で水晶振
動片２２ａが支持されることになる。このように、水晶
振動片２２ａが三点で確実に支持されたことによって、
常に安定した振動を得ることができる。また、両電極３
０ａ，３０ｂ間のショートも確実に防止することができ
る。なお、前記のような絶縁性接着剤３４でなくても絶
縁性の部材であれば両電極間のショートを防止する効果
は同様に得られる。

【００２５】図９は上記スクリーン印刷方法で用いた第
１のスクリーンマスク４２の断面形状を示したものであ
る。この第１のスクリーンマスク４２は、導電性接着剤
３２を塗布するための開口部４５の他に、振動部３１に
当接する箇所に凹部５４を設けたものである。このよう
な凹部５４を設けたことによって、前記振動部３１とそ
の上に重ねられるスクリーンマスク４２との間に一定の
隙間が形成される。このため、スクリーンマスク４２の
上から導電性接着剤３２をスキージ４６で押さえつけな
がら塗布する際にも、振動部３１には接触による損傷を
受けることがない。なお、絶縁性接着剤３４を印刷する
際に使用される第２のスクリーンマスク５２についても
同様であり、前記凹部５４を設けることで製造時におけ
る振動部３１の損傷を防止することができる。

【００２６】上記図５及び図７では、個々の水晶振動片
２２を治具４１上に多数載置して導電性接着剤３２ある
いは絶縁性接着剤３４をスクリーン印刷によって塗布し
た例を示したが、図１０に示すように、水晶ウェハ６０
上に直接スクリーン印刷することも可能である。この水
晶ウェハ６０は、１枚の平板状のウェハを個々の水晶振
動片２２の外形に沿って抜き加工したものである。先
ず、この水晶ウェハ６０に形成された個々の水晶振動片
２２にフォトリソグラフィを用いて電極パターン６１を
形成する。その後、スクリーンマスク６２を被せて導電
性接着剤を前記電極パターン６１上にスクリーン印刷す
る。また、絶縁性接着剤を塗布する際には別のスクリー
ンマスクを介して同様に行うことができる。スクリーン
印刷の方法に関しては上記図５及び図７で示した方法と
同様であるので説明は省略する。このような水晶ウェハ
６０上で電極パターン６１を形成した直後に導電性接着
剤を塗布することができるので、上記図５及び図７のよ
うに、一度形成された水晶振動片２２を治具上に載置し
直す手間が省け、製造工数及びコストの低減化が図られ
る。

【００２７】次に、接着剤の塗布分布を従来と本案との
比較で示す。表１は本発明におけるスクリーン印刷での
塗布分布表であり、表２は従来例におけるディスペンサ
での塗布分布表である。いずれも２００μｍの幅の電極
面に対して行った測定結果である。表１のスクリーン印
刷では塗布寸法が２１０〜２６０μｍの範囲に集中して
おり、平均値が２４２μｍ、標準偏差σが１１μｍとな
っているが、表２のディスペンサ方式では１００〜２４
０μｍの広範囲に分布し、平均値が１８３μｍ、標準偏
差σが２９μｍとなっている。これらの分布表から分か
るように、本発明のスクリーン印刷法によれば、塗布面
積が広く、しかも塗布量のバラツキも少ない。このた
め、小型のパッケージに対しても精度よく導電性あるい
は絶縁性の接着層を形成でき、水晶振動片を安定した状
態で支持することができる。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、上記実施形態の水
晶振動子は、極性の異なる左右一対の平面電極に施した
導電性接着剤がその中間に設けた絶縁部材で確実に絶縁
されるため、前記平面電極と電極端子とを接合する際に
導電性接着剤が押し広がってはみ出した場合でも、左右
の片持支持部がショートすることがない。

【００３１】また、導電性接着剤の塗布面を水晶振動片
の平面電極側に設定したため、スクリーン印刷によって
均一な塗布面を形成することができると共に、塗布量及
び塗布面積を精度よく定めることができる。このため、
電極端子及び平面電極が小さく、また、その間隔が非常
に狭い場合にも接触不良が発生せず、安定した状態で接
合させることができる。

【００３２】また、水晶振動片の平面電極に導電性接着
剤、その中間に絶縁性接着剤をそれぞれスクリーン印刷
することで、左右の片持支持部間を確実に絶縁すること
ができると共に、ケース内の電極端子との接合をより安
定させたので、水晶振動子本来の振動が衝撃等によって
阻害されることなく、等価抵抗値が安定した水晶振動子
の製造が可能となった。特に、両電極間が非常に接近し
た水晶振動片に対してもショートが起こらないことか
ら、パッケージサイズが最小の水晶振動子の製造に適し
ている。

【００３３】また、スクリーン印刷で用いるスクリーン
マスクの裏面に水晶振動片の振動部との隙間を確保する
ための凹部を設けたことで、製造時における振動部の損
傷を防止し、品質の一定した水晶振動子の生産を可能と
した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水晶振動子の断面図である。

【図２】上記図１の水晶振動子の分解斜視図である。

【図３】上記図１の水晶振動子の平面図である。

【図４】上記図３の水晶振動子をＡ−Ａ線に沿って切断
したときの断面図である。

【図５】本発明の水晶振動子を構成する水晶振動片に施
すスクリーン印刷の工程を示す工程図である。

【図６】上記図５のスクリーン印刷工程を経て製造され
た水晶振動片の斜視図である。

【図７】水晶振動片に施すスクリーン印刷の他の工程を
示す工程図である。

【図８】上記図７のスクリーン印刷工程を経て製造され
た水晶振動片の斜視図である。

【図９】上記図５及び図７のスクリーン印刷工程におけ
る水晶振動片とスクリーンマスクとの関係を示す断面図
である。

【図１０】水晶ウェハ上に接着剤を直接スクリーン印刷
する工程を示す概念図である。

【図１１】従来の水晶振動子の構造を示す断面図であ
る。

【図１２】上記図１１の水晶振動子における接着剤塗布
工程を示す説明図である。

【符号の説明】

２１ 水晶振動子 ２２ 水晶振動片 ２３ ケース ２９ａ，２９ｂ 電極端子 ３０ａ，３０ｂ 平面電極 ３２ 導電性接着剤 ３４ 絶縁性接着剤 ３５ 片持支持部 ４２ 第１のスクリーンマスク ５２ 第２のスクリーンマスク ６０ 水晶ウェハ ６２ スクリーンマスク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース内に設けられた左右一対の電極端
   子と、これら電極端子に片持ち支持される水晶振動片の
   左右一対の平面電極とを導電性接着剤を介して固着し、
   前記電極端子と平面電極とで一対の片持支持部を形成し
   てなる水晶振動子において、 前記水晶振動片の一対の平面電極の中間に絶縁部材を設
   け、前記左右の片持支持部の間を遮蔽したことを特徴と
   する水晶振動子。
2. 【請求項２】 ケース内に設けられた左右一対の電極端
   子と、これら電極端子に片持ち支持される水晶振動片の
   左右一対の平面電極とを導電性接着剤を介して固着して
   なる水晶振動子の製造方法において、 前記一対の平面電極に導電性接着剤をスクリーン印刷し
   た後、ケース内の電極端子に前記平面電極を接合して片
   持ち支持させたことを特徴とする水晶振動子の製造方
   法。
3. 【請求項３】 ケース内に設けられた左右一対の電極端
   子と、これら電極端子に片持ち支持される水晶振動片の
   左右一対の平面電極とを導電性接着剤を介して固着し、
   前記電極端子と平面電極とで一対の片持支持部を形成し
   てなる水晶振動子の製造方法において、 前記一対の平面電極に導電性接着剤を、また、その中間
   に絶縁性接着剤をそれぞれスクリーン印刷した後、前記
   導電性接着剤を介して電極端子に平面電極を片持ち支持
   させると共に、前記絶縁性接着剤によって左右の片持支
   持部の間を遮蔽することを特徴とする水晶振動子の製造
   方法。
4. 【請求項４】 前記スクリーン印刷は、水晶振動片の印
   刷面との間に所定の隙間を維持するための凹部が裏面に
   形成されたスクリーンマスクを介して行うことを特徴と
   する請求項２又は３記載の水晶振動子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記スクリーン印刷は、複数の水晶振動
   片が形成される水晶ウェハ上に導電性接着剤あるいは絶
   縁性接着剤を塗布する印刷パターンが形成されたスクリ
   ーンマスクを被せて行うことを特徴とする請求項２乃至
   ４のいずれかに記載の水晶振動子の製造方法。