JP2009246760A - 振動子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子を所定の姿勢に確実に位置決めすることで信頼性の高い圧電振動子を提供することを目的とするものである。
【解決手段】基部とこの基部から突出した少なくとも２本の脚部を有し、前記基部と脚部との間に段差部を有する圧電素子を、ベースとカバーからなるパッケージに収容した圧電振動子の製造方法であって、少なくとも、前記基部の少なくとも一部、及び前記脚部の少なくとも一部を位置決めする一対の位置決め部材により前記圧電素子を挟み込み、前記圧電素子を所定の姿勢に位置決めする工程と、前記位置決め部材により位置決めされた前記圧電素子を前記所定の姿勢に保った状態で前記ベースに搭載する工程と、前記ベースにカバーを搭載し、前記圧電素子をパッケージに収容する工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電振動子の製造方法に関するものである。

圧電振動子は多くの分野のクロック源として多用されているが、最近では携帯電話やＰＤＡ等のモバイル機器への用途が増加している。これらのモバイル機器は小型軽量化が急速に進んでおり、使用される圧電振動子等の電子部品にも小型軽量化が要求されている。同時に表面実装化も進んでおり、表面実装に対応した様々な形態の圧電振動子が開発されている。

図２は圧電振動子の従来例として音叉型の水晶振動子を示す図であり、（ａ）は、カバーを外した音叉型水晶振動子の上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。水晶振動子は、基部１ａと、基部１ａから突出した２本の脚部１ｂを有する水晶片１を凹状のベース２に搭載し、開口面をカバー７により封止してなる。水晶片１の外形形状は音叉型であるが、２本の脚部１ｂの幅と各脚部１ｂ間の間隔の和より基部１ａが幅広の構造となっており、基部１ａと脚部１ｂとの間の水晶片１側面に段差部１ｃを有する構造となっている。ベース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３が形成されている。水晶電極３は外表面の実装電極（不図示）と接続している。水晶片１の表裏面には励振電極４と、支持・接続電極５が形成されている。通常、水晶片１の電極４、５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、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。カバーは例えばセラミックからなり、低融点ガラス等でベース２と接合される（例えば、特許文献１参照。）。

水晶片１は導電性接着剤６を介してベース２に搭載されることによりベース２の水晶電極３に支持・接続される。水晶片１のベース２に対する搭載位置は搭載前の位置決めにより決定される。図３は水晶片１の位置決め方法を示す模式図である。水晶片１は位置決め部材８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂに挟まれ、位置決め面１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂに倣って位置決めされる。この方法で水晶片１の位置決めを行うと、位置決め時に過度の加重が水晶片１に加わり水晶片１を破損することがある。このため位置決め時に水晶片１に加重が加わらないように位置決め部材８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂと水晶片１の間に数十μｍ程度のクリアランスを設けたり、バネ等を使用して水晶片１に加わる加重を調節出来る様な工夫がなされている。

このように水晶片１を所定の姿勢に位置決めしたら、吸着搬送装置により水晶片１を吸着、搬送し、同様の方法で所定の姿勢に位置決めされ水晶電極３に導電性接着剤６が塗布されたベース２上に載置される。その後、導電性接着剤６を硬化させ水晶片１をベース２に搭載し、ベース２にカバー７を搭載し、水晶振動子として完成される。

特開２００７−３１１９３４号公報

しかしながら、前述の従来技術による振動子の製造方法には以下のような問題点がある。水晶振動子の製造過程における水晶片１の位置決め時に、水晶片１に加重が加わらないように位置決め部材８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂと水晶片１の間に数十μｍ程度のクリアランスを設けると、ベース２に対する水晶片１の搭載位置のバラツキの原因となる。図４は、水晶片と位置決め部材の間にクリアランスを設けた位置決め方法を示す模式図である。図４に示すように水晶片１はθ方向に回転した状態でも位置決めされてしまい、ベース２に対する位置決め精度が低下する。水晶片１のθ方向の回転に対しては、位置決め面を大きく取ってあげることで改善できるが、水晶片１が前述の従来例のように段差部１ｃを有する構造であると、位置決め面１０ａ、１０ｂに位置決めされるのは基部１ａの側面だけであり脚部１ｂの側面では位置決めがなされなず、θ方向の回転に対する位置決め精度が悪い。そして、ベース２に対する水晶片１の位置決めが確実にされないと、水晶片１をベース２に確実に搭載することができなかったり、水晶片１を発振させた際にベース２に水晶片１が接触し発振不良を起こすといった問題が生じる。

また、位置決め部材位置決め部材８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂにバネ等を使用して水晶片１に加わる加重を調節することもできるが、この方法では完全に水晶片１の破損を防ぐことはできない。また、水晶片１の姿勢を画像認識した上で吸着、搬送し、前記認識した結果を反映しベース２に搭載する方法も考えられるが、この方法では画像認識装置が必要となり装置が高価である。また、水晶のような半透明な圧電素子では画像認識が確実に行うことができない場合がある等の課題もある。

本発明は、上記問題点に鑑み、圧電素子を所定の姿勢に確実に位置決めすることで信頼性の高い圧電振動子を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するため、本発明の圧電振動子の製造方法は、基部とこの基部から突出した少なくとも２本の脚部を有し、前記基部と脚部との間に段差部を有する圧電素子を、ベースとカバーからなるパッケージに収容した圧電振動子の製造方法であって、少なくとも、前記基部の少なくとも一部、及び前記脚部の少なくとも一部を位置決めする一対の位置決め部材により前記圧電素子を挟み込み、前記圧電素子を所定の姿勢に位置決めする工程と、前記位置決め部材により位置決めされた前記圧電素子を前記所定の姿勢に保った状態で前記ベースに搭載する工程と、前記ベースにカバーを搭載し、前記圧電素子をパッケージに収容する工程と、を有する。

さらに、前記位置決め部材は、前記基部、脚部、及び段差部に倣った面を有する構成としても良い。

さらに、前記位置決め部材は、前記基部の少なくとも一部と前記脚部の少なくとも一部を位置決めする部位がそれぞれ別体とすることができる。

本発明によれば、圧電素子を所定の姿勢に確実に位置決めすることで信頼性の高い圧電振動子を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を基に説明する。図１は、本実施例の圧電振動子の製造方法を示す模式図である。また、本発明の圧電振動子の製造方法における圧電振動子の構造は従来例で示した構造と同一の構造を例とし説明を行う。したがって、圧電振動子については図２を参照して同一の符号を用い説明する。

本実施例の圧電振動子の製造方法は、圧電素子として水晶を用いた音叉型の水晶片１を用意する。水晶片１は基部１ａと、この基部１ａから突出した２本の脚部１ｂを有しており、水晶片１の表裏面には励振電極４と、支持・接続電極５が形成されている。また、水晶片１の基部１ａは２本の脚部１ｂの幅と各脚部１ｂ間の間隔の和より幅広の構造となっており、基部１ａと脚部１ｂとの間の水晶片１側面に段差部１ｃを有する構造である。水晶片１の電極４、５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、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。

次に、水晶片１をベース２に搭載するため所定の姿勢に位置決めする。水晶片１は水晶片１外形の４方向より位置決め部材２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂにより挟み込み位置決めされる。位置決め部材２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂにより水晶片１を位置決めした際、位置決め部材２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂと水晶片１の外形形状とは数十μｍ程度のクリアランスを設けるように設定されている。これは位置決め時に水晶片１に加重が加わらないようにするためである。また本発明の実施例では、位置決め部材２１ａ、２１ｂの位置決め面２３ａ、２３ｂは、水晶片１の脚部１ｂと基部１ａの連続してなる側面に倣った形状であり、位置決め部材２２ａ、２２ｂはそれぞれ水晶１の基部１ａの底面部と、脚部１ｂの先端部を位置決め面２４ａ、２４ｂにより位置決めする構成となっている。位置決め面２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂはそれぞれ水晶片１の略外形形状に倣った形状とすることで、段差部１ｃが形成された水晶片１に対しても位置決め面を大きくとることができ、図４に示すようなθ方向に関する水晶片１の位置ずれを最小に抑えることが可能となる。

次に、ベース２を所定の姿勢に位置決めする。ベース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３が形成されている。水晶電極３は外表面の実装電極と接続している。そして、所定の姿勢に位置決めされたベース２の水晶電極３に導電性接着剤６を塗布する。

続いて、所定の姿勢に位置決めされた水晶片１をその姿勢を保った状態で吸着搬送装置により、吸着、搬送し導電性接着剤６が塗布されたベース２上に載置する。そして、導電性接着剤６を硬化させ水晶片１をベース２に搭載する。最後に、真空中でベース２にカバー７を搭載し接合させる。

以上、本発明を音叉型の水晶振動子を例にとり説明してきたが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。例えば圧電素子も水晶ではなくセラミック等でも良く、またその形状も音叉型に限定されるものではない。また、本実施例では位置決め部材２１ａ、２１ｂをそれぞれ水晶片１の略外形形状に倣った位置決め部材として説明しているが、θ方向の回転に対する位置決め精度向上のためには、基部１ａと共に脚部１ｂを位置決めできれば良い。さらに位置決め部材２１ａ、２１ｂをそれぞれ基部１ａを位置決めする部位と、脚部１ｂを位置決めする部位とをそれぞれ別体構造としても良い。

本実施例の圧電振動子の製造方法を示す模式図。 圧電振動子の従来例として音叉型の水晶振動子を示す図。 水晶片の位置決め方法を示す模式図。 水晶片と位置決め部材の間にクリアランスを設けた位置決め方法を示す模式図。

符号の説明

１ 水晶片
１ａ 基部
１ｂ 脚部
１ｃ 段差部
２ ベース
３ 水晶電極
４ 励振電極
５ 支持・接続電極
６ 導電性接着剤
７ カバー
８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ 位置決め部材
１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ 位置決め面
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ 位置決め部材
２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ 位置決め面

Claims (3)

1. 基部とこの基部から突出した少なくとも２本の脚部を有し、前記基部と脚部との間に段差部を有する圧電素子を、ベースとカバーからなるパッケージに収容した圧電振動子の製造方法であって、
   少なくとも、
   前記圧電素子の前記基部の少なくとも一部、及び前記脚部の少なくとも一部を位置決めする一対の位置決め部材により前記圧電素子を挟み込み、前記圧電素子を所定の姿勢に位置決めする工程と、
   前記位置決め部材により位置決めされた前記圧電素子を前記所定の姿勢に保った状態で前記ベースに搭載する工程と、
   前記ベースにカバーを搭載し、前記圧電素子をパッケージに収容する工程と、
   を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
2. 前記位置決め部材は、前記基部、脚部、及び段差部に倣った面を有することを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子の製造方法。
3. 前記位置決め部材は、前記基部の少なくとも一部と前記脚部の少なくとも一部を位置決めする部位がそれぞれ別体であることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子の製造方法。

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