JP2005197800A - 圧電部品とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 急激に小型化する圧電部品に対して、効率良く無駄なく圧電部品を提供にすることを目的とする。
【解決手段】 課題を解決するために本発明は、圧電素子を収納する圧電部品において、該圧電素子を実装する基板と、該基板上にスペーサとなる基板を配置し、前記スペーサ基板に電子機器の駆動部品用基板を配置することで、該圧電素子を密閉容器構造とすることにより課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水晶振動子やセラミック振動子等の圧電素子（振動子）を気密に収容するための圧電振動子収納用パッケージに関するものである。

水晶振動子等の圧電振動子を収容するための圧電振動子収納用パッケージは、例えば酸化アルミニウム焼結体等のセラミックス材料から成り、上面中央部に圧電振動子を収容するための凹部を有するセラミック基板と、セラミック基板の上面外周部に、凹部を取り囲むようにして取着された鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成る封止用金属枠体と、この封止用金属枠体上に接合されるフタとから構成されている。

セラミック基板は、ほぼ四角平板状のセラミック底板とその上に積層されたほぼ四角枠状のセラミック枠体とから形成されている。そしてセラミック基板には、その凹部内のセラミック底板の上面からセラミック底板の外周側面にかけて圧電振動子の電極が接続される複数のメタライズ配線導体が被着されている。

また、セラミック底板の下面外周部にはそれぞれ外部電気回路基板に電気的に接続される信号用外部接続パッドと接地用外部接続パッドとが形成されており、そのうちの信号用外部接続パッドとメタライズ配線導体とは互いに電気的に接続されている。さらに、セラミック枠体の上面には凹部を取り囲む枠状の封止用メタライズ層が被着されており、この封止用メタライズ層に封止用金属枠体が銀−銅合金等のろう材を介して接合されている。

ここで図４に従来の密閉構造容器を描画するが、一般的に圧電振動子（素板）を収納するために空間部分が必要であることから、密閉構造容器を構成する部品には基板とフタを必要として、圧電振動子を収納する空間部分を基板かフタのいずれかに設けることが必須条件でもある。
特開平１１−３０２０３４号公報

昨今の圧電体部品はセットメーカで製造する製品の小型化に伴い、その内部に実装搭載される電子部品、圧電体部品も小型化、低背化の要求が強まっている。一例を挙げると携帯電話やモバイル製品などを代表例にして説明することができる。これらの製品は、またその一方では、製品価格の急激な値下げがあったり、製品そのもののライフ（製品寿命）が短命化していることから、セットメーカにおける製品製造スピードや製品の機種変更（モデルチェンジ）なども従前に比べて短期化している現状にある。

そのため、それらのセットメーカで製造する製品の内部に搭載する半導体部品や圧電素子も製品の機種変更に伴い、部品の機能や性能あるいは小型化や低背化と言った形状についても頻繁に変更要求が強いられる現状にあり、同時に現状にの最大の課題は製造コストを低減し効率の良い採算を得ることも課題にある。

本発明により製造コストを低減すると同時に昨今急激に小型化する電子部品や圧電部品の構造や製造方法を改善することで市場の要求に対応することができる。

本発明は圧電素子を収納する圧電部品において、該圧電素子を実装する基板と、該基板上にスペーサとなる基板を配置し、前記スペーサ基板に電子機器の駆動部品用基板を配置することで、該圧電素子を密閉容器構造とすることを特徴する圧電部品である。そしてここに用いる基板とはセラミック材料と有機材料とを用いたものである。

要するに、駆動部品を実装する基板と、圧電素子を実装する基板とを一体化することで、その一体化する隙間に圧電素子を配置して圧電部品を形成するものである。このように圧電素子は駆動部品を実装する基板とは積層構造となり、同時に圧電素子を密閉構造にすることで基板構造上の簡略化と部品点数を改善することができる。

以下本発明による一実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の圧電部品の概念図を示す分解斜視図である。図１に描画するのは平板状の基板１、スペーサ基板２、駆動部品用基板３、圧電素子４（素板）の単純な構成部品を示すものである。ここで本発明の特徴でもある圧電部品の圧電素子４を実装する個所は駆動部品用基板３とは積層構造となっている。なお、図１では圧電素子４の電極や基板上の接続電極パターンは描画していない。また基板１の材質としてはセラミックや有機材料など加工性と耐久性、気密性に優れた材料を用いることが望ましい。なお特に図示はしないが、圧電素子４と基板１は導電接着剤や金バンプにより導通と固着が取られている。

図１の寸法要素は各基板が０．１ミリ程度で積層構造として仮に３枚の基板を貼り合わせたとしても全体の厚みは０．５ミリ程度と非常に薄くできる。ここで全ての基板を貫通し基板の表裏の導通をとるためにスルーホールを施すことも必要である。また、図２は本発明の一実施例を示す圧電素子４を収納した積層状態の概念図を示す部分断面図である。

図３は本発明の圧電部品の製造方法を示す概念的なフロー図である。本発明の大きな特徴は、従来は圧電部品をひとつの単体としての部品として認識し位置づけていたところを、電子機器部品やセットメーカで組み込む駆動回路部品を実装する基板の一部に圧電部品を組み込んでしまうという考えである。その結果積層構造となる。

図３（ａ）は基板をセラミック材料を用いた場合であり、図３（ｂ）は有機材料を用いた場合である。製造フローは各々のフロー図（図３（ａ）、図３（ｂ））に示す通りであるが、基本的な考えとしては駆動部品を実装する基板と圧電素子を実装する基板とを積層構造として一体化するものである。従って、セラミック基板を用いた場合には焼成により各種の基板（平板状の基板１、スペーサ基板２、駆動部品用基板３）を接合するものであり、有機材料基板を用いた場合には各基板を接着剤で接合するものである。但し、各基板は最外部に配置する基板を貫通して導通部分（例えばスルーホール）が設けてある。

以上のように本発明では従来の圧電部品の概念にとらわれず、ユーザで使用する駆動回路用の実装基板を利用し、積層の概念で基板の中に圧電素子を埋め込んでしまう考えである。このような構造にすることで、圧電素子４の空間部分を得るためには駆動部品用基板３と平板状の基板１とを接合し一体化することで、圧電素子を密閉構造にするための容器を代用とすることから、製品の部品コストを大幅に低減することができる。また従来の駆動部品用基板３は外形寸法的には大きな形状に寸法を有することから、本発明のように積層方向に圧電部品を収納することで同一面積に多くに部品を配置することができるのて結果的には小型化を実現するものである。

なお、圧電部品の製造方法として、基板１上に圧電素子４を実装する工程と、スペーサ基板２を配置する工程と、駆動部品を実装した駆動部品用基板３を接合する工程からなる圧電部品の製造方法と考えもできることから、図３に示すフロー図は最初から駆動部品を搭載した基板を実装する考えであるが、最初に圧電素板４を基板に実装しその後に実装基板を接合し駆動部品を実装する考えができることは言うまでも無い。

本発明の基板は圧電部品を中心に実装する概念で説明しているが、他の半導体部品や電子部品などにも応用できる。その結果、小型化と製造工程を簡略化することができる。

本発明の一実施の形態を示す斜視図である。 本発明の実施例で、圧電素子を収納した積層状態の概念図を示す部分断面図である。 本発明の圧電部品を製造する部分フロー図である。 従来例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 基板
２ スペーサ基板
３ 駆動部品用基板
４ 圧電素子

Claims (8)

1. 圧電素子を収納する圧電部品において、
   該圧電素子を実装する基板と、該基板上にスペーサとなる基板を配置し、前記スペーサ基板に電子機器の駆動部品用基板を配置することで、該圧電素子を密閉容器構造とすることを特徴する圧電部品。
2. 請求項１記載の圧電部品は、少なくとも３枚の基板から成ることを特徴する圧電部品。
3. 請求項１記載の基板はセラミック材料のベア基板であることを特徴する圧電部品。
4. 請求項１記載の基板は有機材料の基板であることを特徴する圧電部品。
5. 駆動部品を実装する基板と、圧電素子を実装する基板とを一体化することを特徴する圧電部品の製造方法。
6. 請求項５記載の該基板がセラミック基板で、該圧電素子を実装する該セラミック基板とを焼成して一体化することを特徴する圧電部品の製造方法。
7. 請求項５記載の該基板が有機材料基板で、該圧電素子を実装する該有機材料基板とを接合して一体化することを特徴する圧電部品の製造方法。
8. 請求項５に記載の圧電部品の製造方法は、基板上に圧電素子を実装する工程と、スペーサ基板を配置する工程と、駆動部品を実装した駆動部品用基板を接合する工程からなる圧電部品の製造方法。

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