JP2006157509A

JP2006157509A - 圧電振動子

Info

Publication number: JP2006157509A
Application number: JP2004345513A
Authority: JP
Inventors: Terumoto Honda; 晃基本田
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】圧電発振器に組み込む圧電振動子や弾性表面波素子の励振電極に用いる電極材料が、圧電振動子や弾性表面波素子の小型化に対応できる励振電極に適した電極金属を得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、圧電素板の主面に金属材料を形成し励振電極を設けて、前記励振動電極に電圧を印加することで発振動作する圧電振動子において、前記圧電素板に形成する金属材料をナノメートル粒子の金属微粒子と前記金属微粒子と結合可能な分散材から成る電極金属を用いたことにより課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電発振器に組み込む圧電振動子や弾性表面波素子の励振電極に用いる電極材料に関する。

近年、圧電振動子は圧電素板を容器内部で片持ち支持の状態で圧電素板の支持構造を構成して気密封止したものが一般的となっている。要する圧電素板上に形成する励振電極を経由し電圧を印加することにより圧電振動子を振動させることで、安定した周波数特性を得ることができる。

また、先述の圧電振動子を容器の内部に搭載し、加えて半導体部品などからなる発振回路を搭載した構成の水晶発振器は、より安定な周波数の制御基準信号発生器として、近年では特に移動体通信の端末や基地局、画像処理などの分野での需要が増大し、その用途も急速に拡大している。

一方、最近の傾向では通信分野の伝送系装置等を中核として、その搭載部品についての非常に急激な市場からの小型化や低背化、更に加えて軽量化や低価格化などの要求があるのが現状であるが、そのために先の圧電素板を圧電振動子の容器内部において、片持ち支持の状態で支持構造を構成して気密封止した外形形状をより小さく薄く出来る圧電振動子、及びそれを搭載した小型の圧電発振器を使用することが一般的となってきている。

上述の外形形状が出来うるだけ小さく薄い圧電振動子を製造する場合、例えば圧電振動子における圧電素板を絶縁基板上に載置する場合においては絶縁基板の電極上、または圧電素板の側に導電性接着剤やはんだペーストをディスペンサーを用いて塗布、もしくはスクリーン印刷をして、更にその絶縁基板の上に圧電素板を載置して、内部が高温の雰囲気となっている炉内を通過させて、先の導電性接着剤やはんだペーストを硬化させ圧電振動子を組み立てる工程を一般的に用いている。

なお、圧電素板に形成する励振電極材料は、蒸着方法やスパッタリング工法により、電極を形成する金属材料には金、銀、アルミ材料が用いられているのが一般である。
特開平０９−０９３０７５号公報

しかしながら、製品の小型化に伴い上述の市場要求に応えるために、従来の技術にも記載する圧電素板に形成する励振電極材料は、金、銀、アルミ材料が一般的であることから、製品の小型化に伴う圧電素板に形成する電極材料についても今まで用いていた材料より粒子密度が小さく細かな材料が必要となっている現状にある。

電極用材料としては金、銀、アルミ材料を用いるが、その中のひとつを例に挙げて記述すると、例えば銀（Ag）材料で考えると銀フィラー粒子が大きい為、そのフィラー粒子の大きさに制約されて微小の範囲での電極形成が困難と成っていまうことが考えられる。また、銀（Ag）材料中の銀フィラー粒子が大きい為に、電極材料自体の導通抵抗が大きく、その結果として圧電振動子のインピーダンスが大きくなるおそれがあるといった問題があった。

本発明は、以上のような技術的背景のもとでなされたものであり、従ってその目的は、電極材料として用いる金属材料を改善することで、小型化に対応し生産性と品質の向上を図るものである。

課題を解決するために本発明は、圧電素板の主面に金属材料を形成し励振電極を設けて、前記励振動電極に電圧を印加することで発振動作する圧電振動子において、前記圧電素板に形成する該金属材料をナノメートル粒子の金属微粒子と前記金属微粒子と結合可能な分散材から成る電極金属を用いたことを特徴とする圧電振動子である。

上述する金属微粒子は平均粒径が１〜１００ｎｍの、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、イリジウム、鉄、錫、亜鉛、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、タンタル、タングステン、インジウム、ケイ素の中の少なくとも１種類、あるいは２種類以上の金属合金の微粒子を用いることを特徴とし、分散材とにはアミン、アルコール、チオールを用いるものである。そして、圧電素板に上記電極金属材料を形成するには、スクリーン印刷により行うものである。

本発明により圧電素板の主面に形成する励振電極を高密度に形成でき、また、電極を形成後の強度を向上することができ。その結果圧電振動子自体の品質も向上することができる。

以下、添付図面に従ってこの発明の実施例を説明する。なお、各図において同一の符号は同様の対象を示すものとする。図１は本発明の圧電振動子の励振電極を形成する一例を示す工程図であるが、励振電極の形状については従来技術と同様で、外観上では大きな変化が無いために図示はしていない。

図１に示す工程フローに示すように、圧電素板を洗浄仕上げたものを準備し、整列ジグなどに配列した後、プラズマ洗浄あるいはＵＶ洗浄を行い圧電素板表面を再洗浄する。その後、以下に記述する印刷手法により、励振金属材料を形成し乾燥させることで圧電素板上に励振電極を形成することができる。なお、励振電極の形成量（厚み）は、印刷と硬化の工程を繰り返して行うことで、所望の周波数まで追い込むことになる。

このとき、金属微粒子は平均粒径が１〜１００ｎｍの、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、イリジウム、鉄、錫、亜鉛、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、タンタル、タングステン、インジウム、ケイ素の中の少なくとも１種類、あるいは２種類以上の金属合金の微粒子を用いるもので、分散材にはアミン、アルコール、チオールを用いることを特徴とするものである。

なお、本発明の電極金属材料を用いて励振電極を形成する場合には、スクリーン印刷あるいはインクジェットにより塗布し、その後の乾燥は硬化炉により加熱して行う。なお、硬化時の温度は２５０℃以下の温度雰囲気中で封止するものである。

以上のように数ナノメートル粒子の金属微粒子と前記金属微粒子と結合可能な分散材を励振電極に用いることで、従来の課題を解決することができる。

本発明の励振電極形成フローを示す図である。

Claims

圧電素板の主面に金属材料を形成し励振電極を設けて、前記励振動電極に電圧を印加することで発振動作する圧電振動子において、
前記圧電素板に形成する該金属材料をナノメートル粒子の金属微粒子と前記金属微粒子と結合可能な分散材から成る電極金属を用いたことを特徴とする圧電振動子。
請求項１記載の金属微粒子は平均粒径が１〜１００ｎｍの、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、イリジウム、鉄、錫、亜鉛、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、タンタル、タングステン、インジウム、ケイ素の中の少なくとも１種類、あるいは２種類以上の金属合金の微粒子を用いることを特徴とする圧電振動子。
請求項１記載の分散材とはアミン、アルコール、チオールであることを特徴とする圧電振動子。
請求項１記載の励振電極は、スクリーン印刷により形成することを特徴とする圧電振動子。