JP2007013594A - 圧電デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 マトリクス状に配列された複数個の基板部1とこの基板部1同士の間に設けられる捨代部Sとを有してなるマスター基板9に導体パターン4を形成する工程Aと、マスター基板9の基板部1の表主面に圧電振動素子5を実装する工程Bと、封止材6を有するマスターカバー11をマスター基板9に載置する工程Cと、マスターカバー11側にヒーター電極13を接触させつつ当該マスターカバー11を加熱し、その熱により封止材6を溶融させ、マスター基板9とマスターカバー11とを接合させる工程Dと、マスター基板9を各基板部1の外周に沿って切断し、複数個の圧電デバイス100を得る工程Eと、を含む。
【選択図】 図1
Description
かかる従来の圧電デバイスとしては、セラミック材料等から成る基板上にシールリングを取着させるとともに、該シールリングの内側に位置する基板の上面に、圧電振動素子としての水晶振動素子を、その一端側でのみ保持する形で実装し、更に前記シールリング上に金属製のカバーを載置・固定することにより水晶振動素子を気密封止した封止構造のものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
従来のシーム溶接は、一面が開口した筺体状基板の開口周囲にタングステンやモリブデンを下地層とし、その上にNiメッキ被覆膜などの封止用導体膜を形成し、また、前記シール用導体膜上に42アロイ、コバールなどのシールリングを銀ロウ付けなどで接合する。その後、基板の開口にシールリングと同一の金属材料から成る矩形状カバーを載置し、仮付けした後、シールリングと矩形状カバーとの接合する4辺に、カバー側からローラー電極を押圧しながら当該ローラー電極を通電させつつ回転させることで、カバーとシールリングとの間に大きな電流を印加しての溶接が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
また、封止時間がかかるとともに、マスター基板での生産をすることが出来ないという欠点があった。
また、前記カーボン治具を用いていたために、カーボン治具から塵埃が剥離して収容空間へ侵入することが避けられなかった。そして、一旦収容空間に入り込んだ塵埃などのゴミは容易に取りきれないという欠点があった。
図1は、個片化する前の状態の一例を示す分解斜視図である。図2は、圧電振動素子を実装したマスター基板にマスターカバーを載置した状態の一例を示す斜視図である。図3は、ヒーター電極をマスターカバーに押圧する前の状態を示す斜視図である。図4は、接合したマスター基板とマスターカバーとを各圧電デバイスごとに切断した状態を示す斜視図である。図5は、圧電デバイスの断面図である。
ここで、本発明の圧電デバイス100は、マトリクス状に配列された複数個の基板部1と基板部1同士の間に設けられる捨代部Sとを有してなるマスター基板9に導体パターン4が形成されており、このマスター基板4の基板部1の表主面に圧電振動素子5が実装された状態で、封止材6を有するマスターカバー11を当該マスター基板9に載置して、マスターカバー11側にヒーター電極13を接触させつつ当該マスターカバー11を加熱し、その熱により封止材6を溶融させ、マスター基板9とマスターカバー11とを接合し、この状態でマスター基板9とマスターカバー11とを各基板部1の外周に沿って切断して得られる。
このような圧電振動素子5は、その両主面に被着されている振動電極と凹部7の底面の対応する接続パッドPとを導電性接着材8を介して電気的・機械的に接続することによって基板部1の凹部底面に実装される。
マスター基板9は、図1及び図5に示すように、矩形状の平板状基板が2層積層され、さらにマトリクス状、即ち、縦m列×横n行の行列状に配置された多数の矩形状の凹部7を有する基板を積層してなる。このマスター基板9には、マトリクス状に配置された凹部7を中心に基板部1を形成しつつ、基板部1同士の間に捨代部Sを形成している。また、凹部7の底面に一対の接続パッドPを形成し、基板部1の上面であって所定幅を有する縁にカバー部2との接合用の導体パターン4が被着・形成されている。そして基板部1の下面側には入出力端子やグランド端子等の外部端子3(図5参照)が被着・形成されている。
マスター基板9の各基板部1に設けられている凹部7の底面にある接続パッドPに、圧電振動素子5を実装する。
マスター基板9の各基板部1の凹部7底面には圧電振動素子5が1個ずつ実装され、圧電振動素子5の振動電極とマスター基板9上面の接続パッドPとが導電性接着剤8(図5参照)を介して電気的・機械的に接続される。
次に、図2に示すように、圧電振動素子5が実装されているマスター基板9の基板部1の上面に形成された導体パターン4に1対1に対応する複数個のカバー部2を有する金属製のマスターカバー11を、圧電振動素子5が封止されるようにして載置する。
なお、マスターカバー11の上面には、ニッケル(Ni)層が形成され、更にニッケル(Ni)層の上面に、封止材であるクラッド化された金錫(Au−Sn)層が形成される。クラッド化された金錫(Au−Sn)層の厚みは、10μm〜30μmである。例えば、成分比率が、金が80%、錫が20%のものが使用されている。また、このようなマスターカバー11にも、先に述べたマスター基板9と同様に、各カバー部2同士の間に所定の捨代部Sが設けられている。
図3に示すように、マスター基板9にマスターカバー11を載置した状態で、マスターカバー11の全面にヒーター電極13を接触させつつ当該マスターカバー11を加熱し、その熱により封止材6を溶融させ、マスター基板9とマスターカバー11とを接合させる。
このパルスヒート装置は、電源、電源電圧により加熱されるヒーター電極13、ヒーター電極13に取り付けられた熱電対により構成されている。ヒーター電極13は、チタン、モリブデン、タングステン、セラミックス等の高抵抗値を示す材質を用いるので、熱容量が大きくなっている。
ここで、設定温度に達した後、ヒーター電極13を前記マスターカバー11に押圧させることにより、マスターカバー11とマスター基板9間に介在する封止材6が溶融し、マスターカバー11とマスター基板9とが接合される。
また、ヒーター電極13をマスターカバー11に押圧する際に、スプリング(ばね)などの弾性体14をヒーター電極13に設けておくことにより、適宜の加圧をマスターカバー11の上面に加えることが可能となる。これにより適宜な加圧力でマスターカバー11をマスター基板9に押し付けることができる。
これは、マスター基板9の温度が80℃から150℃であれば、ヒーター電極13がマスターカバー11のカバー部2に接触しても、マスター基板9に与える熱影響を最小限にすることができ、マスター基板9の損傷を防止することが可能となる。また、マスター基板9に予備加熱を加えることにより、封止材6から発生するガスを外に逃がすことができるので、接合時に生じるボイドの発生を削減することが可能となる。
ここで、最も接合状態が良いのは、マスター基板9の温度が85℃から120℃である場合である。
また、キセノンランプやハロゲンランプで照射することによって、ヒーター電極13に電源電圧を印加することによって加熱させるよりも、電源電圧を供給する為の配線等を真空炉内に引き回す必要がないので、メンテナンス等を効率良く実施することが可能となる。
そして、図4に示すように、マスター基板9の各基板部1及びマスターカバー11のカバー部2の外周に沿って切断することにより、接合された各基板部1及びカバー部2を分割(切断)する。
マスター基板9の切断はダイサーを用いたダイシング等によって行なわれ、マスター基板9が個々の基板部1毎に分割されることにより、各圧電デバイス100を得ることができる。
次に本発明の第二の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法について説明する。
本発明の第二の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法は、工程Cにおいて、個片化されたカバー部をマスター基板に載置し、工程Dにおいて個々にカバー部をマスター基板に接合する点で第一の実施形態と異なる。
したがって、個片化されているカバー部を一つずつ載置し接合する。という工程Cと工程Dを繰り返してカバー部と基板部とを接合する。
このように、第二の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を構成しても第一の実施形態と同様の効果を奏する。
1 基板部
2 カバー部
3 外部端子
4 導体パターン
5 圧電振動素子
6 封止材
7 凹部
8 導電性接着材
9 マスター基板
11 マスターカバー
13 ヒーター電極
14 弾性体
S 捨代部
K 加熱治具
Claims (5)
- マトリクス状に配列された複数個の基板部とこの基板部同士の間に設けられる捨代部とを有してなるマスター基板に導体パターンを形成する工程Aと、
前記マスター基板の基板部の表主面に前記圧電振動素子を実装する工程Bと、
封止材を有するマスターカバーを前記マスター基板に載置する工程Cと、
前記マスターカバー側にヒーター電極を接触させつつ当該マスターカバーを加熱し、その熱により前記封止材を溶融させ、前記マスター基板と前記マスターカバーとを接合させる工程Dと、
前記マスター基板を各基板部の外周に沿って切断し、複数個の圧電デバイスを得る工程Eと、を含む圧電デバイスの製造方法。 - 前記工程Cにおいて、
前記マスターカバーに代えて、
封止材を有する個片化されたカバー部を前記マスター基板に載置し、
前記工程Dにおいて、
前記マスターカバーに代えて、
当該カバー部に前記ヒーター電極を接触させつつ当該カバー部を加熱し、その熱により前記封止材を溶融させ、前記マスター基板と前記カバー部とを接合させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記ヒーター電極が、チタン、モリブデン、タングステン、セラミックスからなることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 発熱する加熱治具によって前記マスター基板に80℃から150℃の予備加熱を加えることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記ヒーター電極を、ハロゲンランプ又はキセノンランプの光源により発熱させることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の圧電デバイスの製造方法。
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