JP2003224444A - 圧電振動子及びその製造方法 - Google Patents

圧電振動子及びその製造方法

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JP2003224444A
JP2003224444A JP2002021101A JP2002021101A JP2003224444A JP 2003224444 A JP2003224444 A JP 2003224444A JP 2002021101 A JP2002021101 A JP 2002021101A JP 2002021101 A JP2002021101 A JP 2002021101A JP 2003224444 A JP2003224444 A JP 2003224444A
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electrode
electrodes
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Toshiya Hayashi
俊哉 林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エ−ジング特性を劣化することなく、CI
値、耐衝撃性を向上する。 【解決手段】 圧電素子を収容するケ−スに形成された
電極と圧電素子に形成された電極の支持・接続電極部を
導電性接着剤によって支持・接続する圧電振動子におい
て、圧電素子に形成された支持・接続電極部の表面をシ
リコーン系の導電性接着剤と接着性の良い金属層で形成
し、その他の電極部の表面を金層で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水晶振動子などの
圧電振動子及びその製造方法に関するものである。さら
に詳しくは圧電素子に形成される支持・接続電極の電極
構造及び電極形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図1は圧電振動子の従来例として示した
もので、カバ−を外したATカット水晶振動子の上面図
である。図2は図1のA−A断面図である。ATカット
水晶振動子は水晶片1を凹状のベ−ス2に搭載し、開口
面をカバ−により封止してなる。ベ−ス2は例えば積層
セラミックからなり、凹部底面に水晶電極3a、3bが
形成されている。水晶電極3a、3bは外表面の実装電
極と接続している。水晶片1の表裏面には励振電極4が
形成され、外周部に向かって引出電極5が延出し、支持
・接続電極6a、6bに接続している。通常、水晶片1
の電極4、5、6a、6bは電極形状の開口部を有する
マスクで水晶片1を挟持し、真空蒸着またはスパッタリ
ングにより前記開口部から水晶片1の表面に金属を積層
することで形成される。ベ−ス2の水晶電極3a、3b
と水晶片1の支持・接続電極6a、6bとの支持・接続
は導電性接着剤で行う。カバ−は例えばセラミックから
なり、低融点ガラス等でベ−ス2と接合される。
【0003】近年、水晶振動子には小型・薄型化や高精
度・高信頼性といった要求がある。これらの要求のうち
高信頼性、特にエ−ジング特性、耐衝撃性は水晶片1に
形成される電極4、5、6a、6bの構造や水晶片1を
支持・接続する導電性接着剤7が大きな影響を及ぼす。
【0004】図3は水晶片1の電極4、5、6a、6b
の構造を示すための断面図である。なお、図は理解を容
易とするために、各電極層の厚みを誇張して描いてい
る。電極4、5、6a、6bは水晶片1の上にCr(ク
ロム)あるいはNi(ニッケル)等からなる第1の電極
層8とAu(金)あるいはAg(銀)等からなる第2の
電極層9の2層構造となっている。エ−ジングにおける
周波数変動は電極層と封止雰囲気中のガスが反応し、電
極の質量が変化することによりおこる。このため高信頼
性の水晶振動子では第2の電極9に化学的に安定なAu
を用いることが多い。
【0005】ベ−ス2の水晶電極3a、3bと水晶片1
の支持・接続電極6a、6bとの支持・接続を行う導電
性接着剤7は樹脂、フィラ−、溶剤から形成される。水
晶片1を支持・接続する導電性接着剤7の樹脂の種類と
してはエポキシ系、ウレタン系、シリコ−ン系、ポリイ
ミド系等がある。エポキシ系は硬化物が硬いため、衝撃
を受けた場合に衝撃を吸収することができず、水晶片1
の外れや折れが発生し、水晶振動子の発振停止につなが
る。また、樹脂の耐熱性がないため高温(約250℃)
にすると樹脂が熱分解をおこしてしまう。このためエ−
ジング特性向上のための脱ガス処理工程や低融点ガラス
による封止工程等の樹脂が高温に晒される工程がある場
合は不適である。ウレタン系は硬化物の硬さは柔軟で耐
衝撃性は良好だが、エポキシ系と同様で樹脂の耐熱性が
ないため樹脂が高温に晒される工程がある場合は不適で
ある。ポリイミド系は樹脂の耐熱性は高いが、エポキシ
と同様で硬化物が硬いため耐衝撃性が悪い。シリコ−ン
系は硬化物が最も柔軟なため耐衝撃性は良好で、樹脂の
耐熱性も比較的あるため高信頼性の水晶振動子に用いら
れることが多い。導電性接着剤7に導電性を付与するフ
ィラ−としてはAg、Cu(銅)、カ−ボン、グラファ
イト等があるが、一般的にはAgが用いられる。導電性
接着剤7の導電性は樹脂が硬化した際の体積収縮と溶剤
の蒸発によりフィラ−が互いに鎖状に連結することで得
られる。溶剤は作業性を向上するために加えられ、主に
粘度調整の役割をはたす。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般的にシリコーン系
の導電性接着剤はAuとの接着性が悪いことが知られて
いる。金属と接着剤の接着性は、接着剤の金属に対する
濡れ性と金属表面の酸化膜層と接着剤中の水酸基との水
素結合に依存する。シリコーン系の導電性接着剤はAu
に対する濡れ性が悪い。また、Auは化学的に安定なた
め表面に酸化膜層を作ることがなく、接着剤中の水酸基
と水素結合することがない。これらがシリコーン系の導
電性接着剤とAuの接着性が悪い原因である。このため
第2の電極9がAuの場合、耐衝撃性が悪くなる。
【0007】被着体と導電性接着剤間の導電性は接着性
に依存し、接着性が良いほど抵抗値は低下する。第2の
電極9がAuの場合、シリコーン系の導電性接着剤7の
接着性が悪いため、水晶振動子のCI値が悪くなる。
【0008】本発明は、これらの課題を解決する圧電振
動子及びその製造方法を提供することを目的としてい
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】圧電素子を収容するケ−
スに形成された電極と圧電素子に形成された電極の支持
・接続電極部を導電性接着剤によって支持・接続する圧
電振動子において、前記圧電素子に形成された前記支持
・接続電極部の表面を前記導電性接着剤と接着性の良い
金属層で形成し、その他の電極部の表面を金層で形成し
た圧電振動子とする。
【0010】圧電素子を収容するケ−スに形成された電
極と圧電素子に形成された支持・接続電極を支持・接続
する導電性接着剤として、シリコーン系の導電性接着剤
を用いる圧電振動子とする。
【0011】圧電素子に形成された支持・接続電極の表
面に形成される導電性接着剤と接着性の良い金属層とし
て、銀層を用いる圧電振動子とする。
【0012】圧電素子上に金属を積層することにより電
極を形成する圧電振動子の製造方法において、電極(励
振電極・引出電極・支持・接続電極等)を形成する工程
と支持・接続電極部の表面に導電性接着剤と接着性の良
い金属層を形成する工程を有する製造方法とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下図面により本発明の実施例を
説明する。図4は本発明の実施形態を示したものであ
り、ベ−ス2に塔載される前の水晶片1の上面図であ
る。水晶片1の表裏面には励振電極4、引出電極5、支
持・接続電極が形成されている。励振電極4から外周部
に向かって引出電極5が延出し、支持・接続電極6a、
6bに接続している。
【0014】図5は本発明の実施形態の水晶片の電極構
造を示すための断面図であり、(a)は支持・接続電極
6a、6b部、(b)はそれ以外の電極部(励振電極4
と引出電極5)の電極構造を示している。なお、図は理
解を容易とするために、各電極層の厚みを誇張して描い
ている。支持・接続電極6a、6bの電極の構造は水晶
片1の上にCrあるいはNi等からなる第1の電極層8
とAuからなる第2の電極層9とAgからなる第3の電
極層10の3層構造となっている。それ以外の電極(励
振電極4と引出電極5)の電極の構造は水晶片1の上に
CrあるいはNi等からなる第1の電極層8とAuから
なる第2の電極層9の2層構造となっている。
【0015】図6は本発明の実施形態の製造方法を説明
するためのものであり、電極4、5、6a、6bを形成
する各工程で使用するマスクを示したものである。電極
4、5、6a、6bを形成する第一の工程として、励振
電極4、引出電極5、支持・接続電極6a、6bの形状
の開口部を有するマスクA11、マスクB12で水晶片
1を挟持し、真空蒸着またはスパッタリングにより前記
開口部から水晶片1の表面にCrあるいはNi等からな
る第1の電極層8とAuからなる第2の電極層9を積層
する。第2の工程として、マスクA11を取り外し、支
持・接続電極6a、6bの形状の開口部を有するマスク
C13とマスクB12で水晶片1を狭持、マスクB12
の上には開口部のないプレ−ト14を積層する。このと
きマスクC13の開口部と第1の工程で形成された支持
・接続電極6a、6bの位置関係は一致している。そし
て、第一の工程で形成された支持・接続電極6a、6b
の第2の電極層9(Au)の上にAgによる第3の電極
層10を形成し、支持・接続電極部6a、6b(支持・
接続側のみ)を3層構造とする。電極4、5、6a、6
bが形成された水晶片1は、水晶片1を収容するベ−ス
2に形成された水晶電極3a、3bと水晶片1に形成さ
れた前記支持・接続電極6a、6b(3層構造側)をシ
リコーン系の導電性接着剤7を用いて支持・接続した
後、所定の工程を経て水晶振動子として完成される。
【0016】表1は本実施例と比較例の水晶振動子の構
成及び諸特性を示したものである。比較した水晶振動子
は水晶片1を積層セラミックのベ−ス2に収容し、前記
ベ−ス2とセラミックのカバ−を低融点ガラスで封止し
たもので、周波数は33MHzのものである。電極構造
は第1の電極8、第2の電極9ともCr/Agで支持
・接続電極部6a、6bもCr/Ag、第1の電極
8、第2の電極9ともNi/Auで支持・接続電極部6
a、6bもNi/Au、第1の電極8、第2の電極9
ともNi/Auで支持・接続電極部6a、6bの支持・
接続側のみがNi/Au/Ag(本実施例)の3種類の
試料を作製した。比較した特性はCI値、85℃ 10
00時間放置後の共振周波数のシフト量(Δf)とCI
値変化量(ΔCI)、衝撃試験後の共振周波数のシフト
量(Δf)、CI値変化量(ΔCI)及び発振停止数で
ある。
【0017】
【表1】
【0018】その結果、CI値は本実施例がNi/A
uの2層構造のものに比較して約5Ω低い値を示し、
電極4、5、6a、6bがCr/Agの2層構造のもの
とほぼ同等となり、より電気的特性の向上が確認で
きた。また、衝撃試験後の発振停止数も本実施例は0
個であり、支持・接続電極6a、6bがNi/Auの2
層構造のものに比較して機械的な強度も向上してい
る。衝撃試験後の共振周波数のシフト量(Δf)、CI
値変化量(ΔCI)は支持・接続電極6a、6bがNi
/Auの2層構造のものが若干良好であるが、この程
度の差異であれば全く問題なく、耐衝撃性では発振停止
に至らないことが最も重要である。85℃1000時間
放置後の共振周波数のシフト量(Δf)とCI値変化量
(ΔCI)はNi/Auの2層構造のものとほぼ同等
である。
【0019】本実施例では導電性接着剤と接着性の良い
金属層は銀層で説明したが、CrやNiを使用しても同
様な効果が得られる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、圧電素子を収容するケ
−スに形成された電極と圧電素子に形成された電極の支
持・接続電極部を導電性接着剤によって支持・接続する
圧電振動子において、前記圧電素子に形成された前記支
持・接続電極部の表面に前記導電性接着剤と接着性の良
い金属層で形成し、その他の電極部の表面を金層で形成
したため、エ−ジング特性を劣化することなく、CI値
と耐衝撃性を向上した高信頼性の圧電振動子を得ること
ができる。
【0021】支持・接続電極部以外の電極を金層にしな
がら導電性接着剤としてシリコーン系の接着剤を使用で
きるので、エ−ジング特性を劣化することなく、CI値
と耐衝撃性を向上した高信頼性の圧電振動子を得ること
ができる。
【0022】接着性の良い金属の材料として銀を使用す
ることで、他の金属より真空蒸着やスパッタリングでの
膜形成が容易(成膜レートが大きくできるので短時間で
成膜できる)で、電気抵抗の少ない膜ができる。
【0023】電極形成時にマスクを交換するだけで支持
・接続電極部の表面のみにその他の電極部の表面とは異
なる金属層とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術を示したカバ−を外したATカット水
晶振動子の上面図
【図2】図1の断面図
【図3】従来技術の電極の構造を示す断面図
【図4】実施形態のベ−スに塔載される前の水晶片の上
面図
【図5】実施形態の電極の構造を示す断面図 (a)支持・接続電極部(b)それ以外の電極部(励振
電極と引出電極)
【図6】実施形態の電極を形成する各工程で使用するマ
スク
【符号の説明】
1 水晶片(圧電素子) 2 ベ−ス 3a、3b 水晶電極 4 励振電極 5 引出電極 6a、6b 支持・接続電極 7 導電性接着剤 8 第1の電極層 9 第2の電極層 10 第3の電極層 11 マスクA 12 マスクB 13 マスクC 16 プレ−ト

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電素子を収容するケ−スに形成された
    電極と圧電素子に形成された電極の支持・接続電極部を
    導電性接着剤によって支持・接続する圧電振動子におい
    て、前記圧電素子に形成された前記支持・接続電極部の
    表面を前記導電性接着剤と接着性の良い金属層で形成
    し、その他の電極部の表面を金層で形成したことを特徴
    とする圧電振動子。
  2. 【請求項2】 導電性接着剤がシリコーン系の導電性接
    着剤であることを特徴とする請求項1記載の圧電振動
    子。
  3. 【請求項3】 圧電素子に形成された支持・接続電極の
    表面に形成される導電性接着剤と接着性の良い金属層が
    銀層であることを特徴とする請求項1または2記載の圧
    電振動子。
  4. 【請求項4】 圧電素子上に金属を積層することにより
    電極を形成する圧電振動子の製造方法において、電極を
    形成する工程と支持・接続電極部の表面に導電性接着剤
    と接着性の良い金属層を形成する工程を有することを特
    徴とする圧電振動子の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012114536A (ja) * 2010-11-22 2012-06-14 Daishinku Corp 圧電振動子
JP2013246840A (ja) * 2012-05-23 2013-12-09 Nhk Spring Co Ltd ディスク装置用サスペンションの配線部材と、ディスク装置用サスペンション

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