JP2010245932A - Piezoelectric resonance component - Google Patents

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一志 堀内
Seiichi Minami
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric resonance component capable of improving the fixation strength of a metal cap and ensuring high insulation property. <P>SOLUTION: A piezoelectric resonance component includes: a substrate 11 with terminal electrodes 16a, 17a formed on at least an upper surface thereof and which is made of an insulated material; a piezoelectric resonance element 13 mounted on the upper surface of the substrate; and a metal cap 15 fixed through a sealing resin 14 to the upper surface of the substrate so as to seal the piezoelectric resonance element 13. The metal cap 15 is formed by performing half-etching on a metal plate and has a bottom surface of the same plane, and the sealing resin 14 contains insulating fillers. Therefore, an adhesion area between the metal cap 15 and the sealing resin 14 becomes larger and a fixation strength of the metal cap 15 can be improved. Furthermore, high insulation property can be ensured between a metal cap bottom surface 15a and the terminal electrodes 16a, 17a on the upper surface of the substrate without increasing the number of components and man-hours. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば圧電発振子などに代表される容量基板上に圧電共振素子を備えた圧電共振部品に関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric resonant component including a piezoelectric resonant element on a capacitive substrate represented by, for example, a piezoelectric oscillator.

近年、電子機器の小型・低背化、高精度化、低価格化に伴い、電子機器に使用される圧電発振子などでは、より小型で高精度なものの要求が高まっており、リード付き部品に代わって表面実装型の圧電共振部品が広く用いられている。表面実装型の圧電共振部品の一例として、圧電発振子が知られている。圧電発振子は矩形の内部電極層と端子電極とを有する容量基板と、この容量基板上に導電性接着剤を介して搭載された圧電共振素子と、この圧電共振素子を密閉するように前記容量基板上に封止樹脂を介して固定されたアルミナキャップをパッケージとして備えたものである。このように表面実装型の圧電共振部品のパッケージとしては、一般にアルミナなどのセラミックキャップや樹脂キャップが用いられているが、成形コストが高価になることに加え、パッケージの厚みにより製品が全体的に嵩高になり、小型・低背化の要求に満足できない場合があった。そこで、製品を低背化するためにパッケージとして、金属キャップを採用したものが提案されている。   In recent years, with the downsizing, low profile, high accuracy, and low price of electronic devices, the demand for smaller and more accurate piezoelectric oscillators used in electronic devices has increased. Instead, surface mount type piezoelectric resonant components are widely used. A piezoelectric oscillator is known as an example of a surface-mount type piezoelectric resonant component. The piezoelectric resonator includes a capacitive substrate having a rectangular internal electrode layer and a terminal electrode, a piezoelectric resonant element mounted on the capacitive substrate via a conductive adhesive, and the capacitor so as to seal the piezoelectric resonant element. An alumina cap fixed on a substrate via a sealing resin is provided as a package. As described above, a ceramic cap such as alumina or a resin cap is generally used as a package of a surface mount type piezoelectric resonant component. In some cases, it was bulky and could not satisfy the demands for small size and low profile. Therefore, in order to reduce the product height, a package that uses a metal cap has been proposed.

そして、例えば、特許文献1には、金属キャップの開口部の外周にフランジ部が形成されるように薄肉金属板を絞り成形した後、フランジ部をキャップの外側面の近傍位置でかつ外側面と平行にカットすることにより、金属キャップの開口部が基板に対してほぼ線接触状態で接着封止される圧電部品が開示されている。   And, for example, in Patent Document 1, after drawing a thin metal plate so that a flange is formed on the outer periphery of the opening of the metal cap, the flange is positioned near the outer surface of the cap and the outer surface. A piezoelectric component is disclosed in which an opening of a metal cap is bonded and sealed in a substantially line contact state with a substrate by cutting in parallel.

また、金属キャップを採用した圧電共振部品は、金属キャップと基板上面の端子電極との距離が短いことから、金属キャップと基板上面の端子電極との間の高い絶縁性を確保することが重要である。   In addition, the piezoelectric resonant component that employs a metal cap has a short distance between the metal cap and the terminal electrode on the upper surface of the substrate, so it is important to ensure high insulation between the metal cap and the terminal electrode on the upper surface of the substrate. is there.

そして、例えば、特許文献2には、開口の端面及びその近傍に絶縁皮膜を有する金属キャップが、基板に絶縁性接着剤により接合されている電子部品が開示されている。   For example, Patent Document 2 discloses an electronic component in which a metal cap having an insulating film on an end face of an opening and the vicinity thereof is bonded to a substrate with an insulating adhesive.

特開平8−111627号公報JP-A-8-111627 特開2001−110925号公報JP 2001-110925 A

しかしながら、特許文献1では、金属キャップと基板上面とが封止樹脂を介して接続される際に、金属キャップと封止樹脂との接着面積が小さいため、金属キャップの固着強度が弱いという課題があった。   However, in Patent Document 1, when the metal cap and the upper surface of the substrate are connected via the sealing resin, the adhesion area between the metal cap and the sealing resin is small. there were.

また、特許文献2では、金属キャップに絶縁皮膜を形成した後、金属キャップを基板に絶縁性接着剤により接合させるため、構成部品点数及び工数が増えるという課題があった。   Moreover, in patent document 2, after forming an insulating film in a metal cap, since the metal cap was joined to a board | substrate with an insulating adhesive agent, there existed a subject that the number of components and a man-hour increased.

本発明は、上記課題を解決するもので、金属キャップの固着強度を向上させ、かつ、構成部品点数及び工数を増やすことなく、金属キャップと基板上面の端子電極との間の高い絶縁性を確保することができる圧電共振部品を提供することを目的とするものである。   The present invention solves the above-mentioned problems, and ensures high insulation between the metal cap and the terminal electrode on the upper surface of the board without increasing the fixing strength of the metal cap and increasing the number of components and man-hours. An object of the present invention is to provide a piezoelectric resonant component that can be used.

上記目的を達成するため、本発明の圧電共振部品は、少なくとも上面に端子電極が形成された絶縁性材料からなる基板と、この基板上面に搭載された圧電素子と、前記圧電素子を密閉するように前記基板上面に封止樹脂を介して固定された金属キャップとを備え、前記金属キャップは金属板をハーフエッチングして形成したもので同一平面の底面を有し、前記封止樹脂は絶縁性フィラーを含有する構成としたものである。   In order to achieve the above object, a piezoelectric resonant component of the present invention seals a substrate made of an insulating material having terminal electrodes formed on at least an upper surface, a piezoelectric element mounted on the upper surface of the substrate, and the piezoelectric element. A metal cap fixed to the upper surface of the substrate via a sealing resin, the metal cap is formed by half-etching a metal plate and has a bottom surface on the same plane, and the sealing resin is insulative. It is set as the structure containing a filler.

本発明の圧電共振部品によれば、金属キャップ底面全体で封止樹脂を介して金属キャップと容量基板とが接続されるため、金属キャップと封止樹脂との接着面積が大きくなり、金属キャップの固着強度を向上することができる。   According to the piezoelectric resonant component of the present invention, since the metal cap and the capacitor substrate are connected via the sealing resin on the entire bottom surface of the metal cap, the bonding area between the metal cap and the sealing resin increases, Fixing strength can be improved.

また、封止樹脂が絶縁性フィラーを含有しているので、金属キャップに荷重を加えながら高温で封止樹脂を硬化する際に、金属キャップ底面と基板上面の端子電極との間に絶縁性フィラーが介在することによって、金属キャップ底面と基板上面の端子電極との間の距離を確保することができるため、構成部品点数及び工数を増やすことなく、金属キャップ底面と基板上面の端子電極との間の高い絶縁性を確保することができる。   In addition, since the sealing resin contains an insulating filler, when the sealing resin is cured at a high temperature while applying a load to the metal cap, the insulating filler is interposed between the metal cap bottom surface and the terminal electrode on the substrate top surface. Since the distance between the bottom surface of the metal cap and the terminal electrode on the top surface of the substrate can be ensured by interposing, between the bottom surface of the metal cap and the terminal electrode on the top surface of the substrate without increasing the number of components and man-hours. High insulation can be ensured.

本発明の実施の形態における圧電発振子の分解斜視図1 is an exploded perspective view of a piezoelectric oscillator according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における圧電発振子のA−A面の断面図Sectional drawing of the AA surface of the piezoelectric oscillator in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における圧電発振子のB−B面の断面図Sectional drawing of the BB surface of the piezoelectric oscillator in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における金属キャップの底面図The bottom view of the metal cap in an embodiment of the invention 比較例2における圧電発振子の断面図Sectional drawing of the piezoelectric oscillator in the comparative example 2

(実施の形態)
以下、実施の形態を用いて、本発明の圧電共振部品について、圧電共振部品の一つである圧電発振子を例に図面を参照しながら説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the piezoelectric resonant component of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a piezoelectric resonator as one of the piezoelectric resonant components as an example.

図1は本発明の実施の形態における圧電発振子の分解斜視図、図2は本発明の実施の形態1における圧電発振子のA−A面の断面図である。   FIG. 1 is an exploded perspective view of a piezoelectric oscillator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the AA plane of the piezoelectric oscillator according to Embodiment 1 of the present invention.

図1および図2に示すように、本発明の実施の形態における圧電発振子は、容量基板11上に導電性接着剤12を介して搭載された、閉じ込め電極18を有する圧電共振素子13と、この圧電共振素子13を密閉するように容量基板11上に封止樹脂14を介して固定された金属キャップ15とを備えている。金属キャップ15は同一平面の金属キャップ底面15aと金属板からハーフエッチングすることにより形成された金属キャップ内側面15bとを有し、金属キャップの内側面15bの表面粗さは、金属キャップ底面15aの表面粗さよりも粗くなっている。そして、金属キャップ底面15aと金属キャップの内側面15bの一部と金属キャップの外側面15cの一部が封止樹脂14と接着している。ここで、封止樹脂14は、絶縁性フィラーを含有している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric resonator according to the embodiment of the present invention includes a piezoelectric resonant element 13 having a confinement electrode 18 mounted on a capacitor substrate 11 via a conductive adhesive 12, A metal cap 15 fixed on the capacitor substrate 11 with a sealing resin 14 is provided so as to seal the piezoelectric resonance element 13. The metal cap 15 has a coplanar metal cap bottom surface 15a and a metal cap inner side surface 15b formed by half-etching from a metal plate. The surface roughness of the metal cap inner side surface 15b is equal to that of the metal cap bottom surface 15a. It is rougher than the surface roughness. The metal cap bottom surface 15a, a part of the inner surface 15b of the metal cap, and a part of the outer surface 15c of the metal cap are bonded to the sealing resin 14. Here, the sealing resin 14 contains an insulating filler.

次に本発明の圧電共振部品について、圧電共振部品の一つである圧電発振子を例に、一実施の製造方法とともに効果を以下に説明する。   Next, the effects of the piezoelectric resonant component according to the present invention will be described below together with an embodiment of the manufacturing method, taking a piezoelectric resonator as one of the piezoelectric resonant components as an example.

まず、容量基板11の製造方法について図1、図2を用いて説明する。   First, a method for manufacturing the capacitor substrate 11 will be described with reference to FIGS.

まず、CaTiO3を主成分とする誘電体粉末に、有機結合剤、可塑剤、有機溶剤や必要に応じて分散剤などを混合しセラミックスラリーを作成し、このセラミックスラリーをドクターブレード法などによりシート成形し、グリーンシートを得る。次に、グリーンシート上にPdペーストをスクリーン印刷し内部電極19となる導体層パターンを形成する。また、他のグリーンシート上にPdペーストをスクリーン印刷し基板下面の端子電極16c、17c、18cとなる導体層パターンを形成する。そして、これらのグリーンシートを複数枚、積層した後、基板上面の端子電極16a、17aとなる導体層パターンを転写により形成し、積層体を得る。そして、この積層体を切断し、個片の積層体を得る。 First, an organic binder, a plasticizer, an organic solvent and, if necessary, a dispersing agent are mixed with a dielectric powder mainly composed of CaTiO 3 to prepare a ceramic slurry, and this ceramic slurry is formed into a sheet by a doctor blade method or the like. Mold to obtain a green sheet. Next, a Pd paste is screen-printed on the green sheet to form a conductor layer pattern that becomes the internal electrode 19. Further, Pd paste is screen-printed on another green sheet to form a conductor layer pattern that becomes terminal electrodes 16c, 17c, and 18c on the lower surface of the substrate. Then, after laminating a plurality of these green sheets, a conductor layer pattern to be the terminal electrodes 16a and 17a on the upper surface of the substrate is formed by transfer to obtain a laminate. And this laminated body is cut | disconnected and the laminated body of an individual piece is obtained.

次に、この個片の積層体を、可塑剤と有機結合剤を除去するため、脱脂を行った後、1200〜1400℃の温度で2時間程度焼成して焼結体を得る。   Next, in order to remove the plasticizer and the organic binder, the individual laminate is fired at a temperature of 1200 to 1400 ° C. for about 2 hours to obtain a sintered body.

次に、内部電極が露出している側面の所定の位置に、Agペーストを塗布、乾燥し、その後700〜900℃の温度で焼付けを行い、基板側面の端子電極16b、17b、18bを形成する。これにより、基板側面の端子電極16bは、一方の内部電極19、基板上面の端子電極16aおよび基板下面の端子電極16cと接続され、基板側面の端子電極17bは、他方の内部電極19、基板上面の端子電極17aおよび基板下面の端子電極17cと接続され、基板側面の端子電極18bは、内部電極20および基板下面の端子電極18cと接続される。   Next, Ag paste is applied to a predetermined position on the side surface where the internal electrode is exposed, dried, and then baked at a temperature of 700 to 900 ° C. to form terminal electrodes 16b, 17b, and 18b on the side surface of the substrate. . Thereby, the terminal electrode 16b on the side surface of the substrate is connected to one internal electrode 19, the terminal electrode 16a on the upper surface of the substrate, and the terminal electrode 16c on the lower surface of the substrate, and the terminal electrode 17b on the side surface of the substrate is connected to the other internal electrode 19 and the upper surface of the substrate. The terminal electrode 17a and the terminal electrode 17c on the lower surface of the substrate are connected, and the terminal electrode 18b on the side surface of the substrate is connected to the internal electrode 20 and the terminal electrode 18c on the lower surface of the substrate.

次に、端子電極16、17、18の表面にNiめっきおよびAuめっきを施し、図1に示す容量基板11を得る。上記により得られた容量基板11の寸法は、長さが3.2mm、幅が1.3mm、厚みが0.3mmであった。また、Auめっき後の基板上面の端子電極16a、17aの表面粗さRaは1.0μmであった。表面粗さは接触型表面粗さ計を用いて測定した。   Next, Ni plating and Au plating are performed on the surfaces of the terminal electrodes 16, 17, 18 to obtain the capacitor substrate 11 shown in FIG. 1. The dimensions of the capacitive substrate 11 obtained as described above were 3.2 mm in length, 1.3 mm in width, and 0.3 mm in thickness. Further, the surface roughness Ra of the terminal electrodes 16a and 17a on the upper surface of the substrate after Au plating was 1.0 μm. The surface roughness was measured using a contact type surface roughness meter.

次に、圧電共振素子13の製造方法について図1、図2を用いて説明する。   Next, a method for manufacturing the piezoelectric resonance element 13 will be described with reference to FIGS.

まず、PbTiZrO3を主成分とする圧電セラミック材料からなる厚板状の焼結体ブロックの表裏面にAgペーストを塗布、乾燥した後、750℃で焼付けし分極用電極を形成する。この分極用電極を形成した焼結体ブロックを焼結体ブロックの厚み方向に直流電圧を印加して分極する。 First, an Ag paste is applied to the front and back surfaces of a thick plate-like sintered body block made of a piezoelectric ceramic material containing PbTiZrO 3 as a main component, dried, and then baked at 750 ° C. to form a polarization electrode. The sintered body block on which the electrode for polarization is formed is polarized by applying a DC voltage in the thickness direction of the sintered body block.

次に、この焼結体ブロックをダイシングソーにより切断し、矩形の薄板とする。そして、圧電共振素子としての所定の共振周波数が得られるように、この矩形の薄板の厚み方向を精密研磨する。その後、この矩形の薄板の表面と裏面と一方の端面に、Cr,Cu,Agの順でスパッタリングし振動閉じ込め電極21を形成する。その後、振動閉じ込め電極21を形成した矩形の薄板を幅寸法が0.38mmになるようダイシングソーにより切り出し、長さが2.0mm、幅が0.38mm、厚みが約160μmの圧電共振素子13を得る。   Next, this sintered body block is cut with a dicing saw to form a rectangular thin plate. Then, the thickness direction of the rectangular thin plate is precisely polished so that a predetermined resonance frequency as a piezoelectric resonance element is obtained. Thereafter, the vibration confinement electrode 21 is formed by sputtering in the order of Cr, Cu, and Ag on the front surface, the back surface, and one end surface of the rectangular thin plate. Thereafter, a rectangular thin plate on which the vibration confinement electrode 21 is formed is cut out by a dicing saw so that the width dimension is 0.38 mm, and the piezoelectric resonant element 13 having a length of 2.0 mm, a width of 0.38 mm, and a thickness of about 160 μm is obtained. obtain.

続いて、金属キャップ15の製造方法について図2、図4を用いて説明する。   Then, the manufacturing method of the metal cap 15 is demonstrated using FIG. 2, FIG.

まず、ステンレスの一種であるSUS304で、外形が100mm×100mm、厚み0.4mmの金属板を準備する。次に、この金属板を後に縦方向と横方向に切断することにより、多数個の金属キャップが得られるように、マスキングし、ハーフエッチングを行う。ここで、ハーフエッチングとは、片面からエッチングし、もう片方の面に貫通しないエッチングを言う。金属板をマスキングし、ハーフエッチングを行う方法について以下に詳細に説明する。   First, a metal plate having an outer shape of 100 mm × 100 mm and a thickness of 0.4 mm is prepared using SUS304, which is a type of stainless steel. Next, the metal plate is later cut in the vertical direction and the horizontal direction to perform masking and half-etching so that a large number of metal caps can be obtained. Here, half etching refers to etching that is performed from one side and does not penetrate through the other side. A method of masking the metal plate and performing half etching will be described in detail below.

まず、金属板の片方の面の金属キャップ底面15aとなる部分にレジストを用いてマスキングを行い、エッチング液による腐食を防止する。また、もう一方の面は、レジストを用いて面全体にマスキングを行う。次に、マスキングされた金属板に、エッチング液を作用させハーフエッチングを行う。ハーフエッチングを行う際のエッチング液は塩化第二鉄液を用いた。また、このハーフエッチングでは、金属キャップ上面15dの中央部の厚みCが金属板の厚みに対し、5〜50%とするのが好ましい。   First, a portion of the metal plate that becomes the metal cap bottom surface 15a is masked using a resist to prevent corrosion by the etching solution. The other surface is masked over the entire surface using a resist. Next, half etching is performed by applying an etching solution to the masked metal plate. A ferric chloride solution was used as an etching solution when performing half-etching. In this half etching, it is preferable that the thickness C of the central portion of the metal cap upper surface 15d is 5 to 50% of the thickness of the metal plate.

次に、ハーフエッチングされた金属板をレーザー加工機、ダイシングソーなどの加工機を用いて所定の寸法となるように個片に切断し、実施の形態の金属キャップ15を得る。ここで、得られた金属キャップ15の外形寸法は、3.0mm×1.0mm×0.4mm。金属キャップ底面15aでの縦方向の幅Dは0.2mm、横方向の幅Eは0.1mmで、金属キャップ上面15dの中央部の厚みCは0.1mmであった。また、金属キャップの内側面15bの表面粗さRaを10μmとし、金属キャップ底面15aの表面粗さRaを約0.1μmとし、金属キャップの内側面15bの表面粗さRaを金属キャップ底面15aの表面粗さRaよりも粗くした。   Next, the half-etched metal plate is cut into individual pieces so as to have a predetermined size using a processing machine such as a laser processing machine or a dicing saw to obtain the metal cap 15 of the embodiment. Here, the outer dimension of the obtained metal cap 15 is 3.0 mm × 1.0 mm × 0.4 mm. The vertical width D of the metal cap bottom surface 15a was 0.2 mm, the horizontal width E was 0.1 mm, and the thickness C of the central portion of the metal cap upper surface 15d was 0.1 mm. Further, the surface roughness Ra of the inner side surface 15b of the metal cap is 10 μm, the surface roughness Ra of the metal cap bottom surface 15a is about 0.1 μm, and the surface roughness Ra of the inner side surface 15b of the metal cap is set to that of the metal cap bottom surface 15a. It was made rougher than the surface roughness Ra.

次に、上記で得られた容量基板11、圧電共振素子13、金属キャップ15、及び導電性接着剤12、封止樹脂14を用いた圧電発振子の製造方法について図1、図2を用いて説明する。   Next, a method for manufacturing a piezoelectric resonator using the capacitor substrate 11, the piezoelectric resonance element 13, the metal cap 15, the conductive adhesive 12, and the sealing resin 14 obtained above will be described with reference to FIGS. 1 and 2. explain.

まず、容量基板11上の基板上面の端子電極16a、17aにスクリーン印刷法により導電性接着剤12を形成する。その後、振動閉じ込め電極21を有する圧電共振素子13を搭載し、押し付け固定した後、70〜250℃の温度で導電性接着剤12を硬化し、容量基板11上に圧電共振素子13を搭載固定するとともに、圧電共振素子13の振動閉じ込め電極21と基板上面の端子電極16a、17aとを電気的に接続する。   First, the conductive adhesive 12 is formed on the terminal electrodes 16a and 17a on the upper surface of the capacitor substrate 11 by screen printing. Thereafter, the piezoelectric resonant element 13 having the vibration confining electrode 21 is mounted and pressed and fixed, and then the conductive adhesive 12 is cured at a temperature of 70 to 250 ° C., and the piezoelectric resonant element 13 is mounted and fixed on the capacitor substrate 11. At the same time, the vibration confinement electrode 21 of the piezoelectric resonance element 13 and the terminal electrodes 16a and 17a on the upper surface of the substrate are electrically connected.

次に、封止樹脂について以下に説明する。封止樹脂は、絶縁性フィラーを含有したエポキシ系樹脂を使用し、絶縁性フィラーとしてSiO2粉末を使用した。絶縁性フィラーの平均粒子径は5μmで球状とし、絶縁性フィラー含有率が封止樹脂の重量に対して5%、30%、70%、90%の封止樹脂と、比較例として絶縁性フィラーを含有しない封止樹脂の5種類の封止樹脂を準備した。ここで、平均粒子径の測定は、硬化した封止樹脂の断面の電子顕微鏡の画像をもとに行った。 Next, the sealing resin will be described below. As the sealing resin, an epoxy resin containing an insulating filler was used, and SiO 2 powder was used as the insulating filler. The average particle diameter of the insulating filler is 5 μm and spherical, and the insulating filler content is 5%, 30%, 70%, 90% of the weight of the sealing resin, and the insulating filler as a comparative example. 5 types of sealing resin of the sealing resin which does not contain is prepared. Here, the average particle diameter was measured based on an electron microscope image of a cross section of the cured sealing resin.

そして、上記で作製した5種類の封止樹脂を用いて、それぞれについて5種類の圧電発振子を以下の方法で作製した。   Then, using the five kinds of sealing resins produced above, five kinds of piezoelectric oscillators were produced by the following method.

まず、図1に示す金属キャップ15を準備し、この金属キャップ15の金属キャップ底面15aと金属キャップ内側面15bの一部と金属キャップ外側面15cの一部に上記で準備したペースト状の封止樹脂を塗布し、金属キャップ15を容量基板11に搭載する。   First, a metal cap 15 shown in FIG. 1 is prepared, and a paste-like seal prepared as described above is formed on the metal cap bottom surface 15a, a part of the metal cap inner side surface 15b, and a part of the metal cap outer side surface 15c. Resin is applied and the metal cap 15 is mounted on the capacitor substrate 11.

次に、金属キャップ15に約100gfの荷重を加えながら185℃の温度で封止樹脂を硬化し、容量基板11と金属キャップ15とを接続し、5種類の圧電発振子を得る。   Next, the sealing resin is cured at a temperature of 185 ° C. while applying a load of about 100 gf to the metal cap 15, and the capacitor substrate 11 and the metal cap 15 are connected to obtain five types of piezoelectric oscillators.

ここで、絶縁性フィラー含有率が5%の封止樹脂を用いて作製した圧電発振子を実施例1の圧電発振子、絶縁性フィラー含有率が30%の封止樹脂を用いて作製した圧電発振子を実施例2の圧電発振子、絶縁性フィラー含有率が70%の封止樹脂を用いて作製した圧電発振子を実施例3の圧電発振子、絶縁性フィラー含有率が90%の封止樹脂を用いて作製した圧電発振子を実施例4の圧電発振子、絶縁性フィラーを含有しない封止樹脂を用いて作製した圧電発振子を比較例1の圧電発振子とした。作製した5種類の圧電発振子は、用いた封止樹脂が異なる以外は、いずれも同一の設計仕様とした。   Here, the piezoelectric oscillator manufactured using the sealing resin having an insulating filler content of 5% is the piezoelectric oscillator of Example 1, and the piezoelectric oscillator manufactured using the sealing resin having an insulating filler content of 30%. A piezoelectric oscillator produced using the piezoelectric oscillator of Example 2 and a sealing resin with an insulating filler content of 70% is a piezoelectric oscillator of Example 3 and sealed with an insulating filler content of 90%. The piezoelectric oscillator manufactured using the stop resin was used as the piezoelectric oscillator of Example 4, and the piezoelectric oscillator manufactured using the sealing resin containing no insulating filler was used as the piezoelectric oscillator of Comparative Example 1. The five types of produced piezoelectric oscillators had the same design specifications except that the sealing resin used was different.

そして、実施例1〜4と比較例1の圧電発振子について、容量基板11の端子電極16と端子電極17との間の絶縁抵抗を各100個評価し、平均値と最小値を求めた。なお、絶縁抵抗の測定は絶縁抵抗計を用いて印加電圧10Vで行った。また、圧電発振子として十分な絶縁抵抗値は1010Ω以上として評価した。 And about the piezoelectric oscillator of Examples 1-4 and the comparative example 1, 100 each of the insulation resistance between the terminal electrode 16 and the terminal electrode 17 of the capacity | capacitance board | substrate 11 was evaluated, and the average value and the minimum value were calculated | required. The insulation resistance was measured using an insulation resistance meter at an applied voltage of 10V. The insulation resistance value sufficient for a piezoelectric oscillator was evaluated as 10 10 Ω or more.

これらの結果を(表1)に示す。   These results are shown in (Table 1).

Figure 2010245932
Figure 2010245932

(表1)の結果から明らかなように、実施例1〜4の圧電発振子は、比較例1の圧電発振子に比べて、絶縁抵抗の最小値が高くなっている。また、絶縁性フィラーの含有率が封止樹脂の重量に対して30%以上90%以下である実施例2〜4の圧電発振子は、絶縁性フィラーの含有率が封止樹脂の重量に対して5%である実施例1の圧電発振子に比べ、さらに絶縁抵抗の最小値が高くなっている。   As is clear from the results of (Table 1), the piezoelectric oscillators of Examples 1 to 4 have higher minimum insulation resistance than the piezoelectric oscillator of Comparative Example 1. Further, in the piezoelectric resonators of Examples 2 to 4 in which the content of the insulating filler is 30% or more and 90% or less with respect to the weight of the sealing resin, the content of the insulating filler is based on the weight of the sealing resin. The minimum value of the insulation resistance is higher than that of the piezoelectric oscillator of Example 1 that is 5%.

この結果について以下に説明する。   This result will be described below.

比較例1の圧電発振子は、封止樹脂が絶縁性フィラーを含有していないので、金属キャップ15に荷重を加えながら高温で封止樹脂を硬化する際に、封止樹脂の粘性が低下し、金属キャップ底面15aと基板上面の端子電極16a、17aとの間の距離が短くなるものがあるため、金属キャップ底面15aと基板上面の端子電極16a、17aとの間の絶縁性が十分に確保できず、絶縁抵抗の最小値は2×109Ωであった。 In the piezoelectric resonator of Comparative Example 1, since the sealing resin does not contain an insulating filler, the viscosity of the sealing resin is reduced when the sealing resin is cured at a high temperature while applying a load to the metal cap 15. In some cases, the distance between the metal cap bottom surface 15a and the terminal electrodes 16a and 17a on the top surface of the substrate is shortened, so that sufficient insulation is ensured between the metal cap bottom surface 15a and the terminal electrodes 16a and 17a on the top surface of the substrate. The minimum value of insulation resistance was 2 × 10 9 Ω.

これに対して、実施例1〜4の圧電発振子は、封止樹脂が絶縁性フィラーを含有しているので、金属キャップ15に荷重を加えながら高温で封止樹脂を硬化する際に、図3に示す金属キャップ底面15aと基板上面の端子電極16a、17aとの間に絶縁性フィラーが介在することによって、金属キャップ底面15aと基板上面の端子電極16a、17aとの間の距離を確保することができるため、金属キャップ底面15aと基板上面の端子電極16a、17aとの間の高い絶縁性を確保することができ、実施例1の圧電発振子の絶縁抵抗の最小値は2×1010Ωであった。 On the other hand, in the piezoelectric resonators of Examples 1 to 4, when the sealing resin contains an insulating filler, when the sealing resin is cured at a high temperature while applying a load to the metal cap 15, The distance between the metal cap bottom surface 15a and the terminal electrodes 16a and 17a on the top surface of the substrate is ensured by interposing an insulating filler between the metal cap bottom surface 15a shown in FIG. 3 and the terminal electrodes 16a and 17a on the top surface of the substrate. Therefore, high insulation between the metal cap bottom surface 15a and the terminal electrodes 16a and 17a on the top surface of the substrate can be ensured, and the minimum value of the insulation resistance of the piezoelectric oscillator of the first embodiment is 2 × 10 10. Ω.

また、絶縁性フィラーの含有率が封止樹脂の重量に対して30%以上90%以下である実施例2〜4の圧電発振子は、更に、金属キャップ底面15aと基板上面の端子電極16a、17aとの間の距離を確保することができるため、絶縁性フィラーの含有率が封止樹脂の重量に対して5%である実施例1の圧電発振子に比べ、更に、高い絶縁性を確保することができ、実施例2〜4の圧電発振子の絶縁抵抗の最小値は2×1011Ω以上であった。 In addition, the piezoelectric resonators of Examples 2 to 4 in which the content of the insulating filler is 30% or more and 90% or less with respect to the weight of the sealing resin further include the metal cap bottom surface 15a and the terminal electrode 16a on the top surface of the substrate. Since the distance to 17a can be ensured, higher insulation is ensured as compared with the piezoelectric oscillator of Example 1 in which the content of the insulating filler is 5% with respect to the weight of the sealing resin. The minimum value of the insulation resistance of the piezoelectric resonators of Examples 2 to 4 was 2 × 10 11 Ω or more.

また、絶縁性フィラーの含有率が封止樹脂の重量に対して90%を超える封止樹脂を用いて作製した圧電発振子は、金属キャップ15の固着強度が弱くなるため、封止樹脂の絶縁性フィラーの含有率は封止樹脂の重量に対して90%以下とすることが好ましい。   In addition, since the piezoelectric resonator manufactured using the sealing resin in which the content of the insulating filler exceeds 90% with respect to the weight of the sealing resin, the fixing strength of the metal cap 15 is weakened. The content of the conductive filler is preferably 90% or less with respect to the weight of the sealing resin.

また、絶縁性フィラーの平均粒子径を基板の表面側の端子電極16a、17aの表面粗さより大きく、かつ、金属キャップ底面15aの表面粗さより大きくすることによって、確実に金属キャップ底面15aと基板上面の端子電極16a、17aとの間の距離を確保することができるため、更に、金属キャップ15と容量基板の基板上面の端子電極16a、17aとの間の高い絶縁性を確保することができる。   Further, by making the average particle diameter of the insulating filler larger than the surface roughness of the terminal electrodes 16a and 17a on the front surface side of the substrate and larger than the surface roughness of the metal cap bottom surface 15a, the metal cap bottom surface 15a and the substrate top surface are surely formed. Since the distance between the terminal electrodes 16a and 17a can be secured, high insulation between the metal cap 15 and the terminal electrodes 16a and 17a on the upper surface of the capacitor substrate can be secured.

次に、固着強度を比較評価するために比較例として比較例2の圧電発振子を作製した。以下に比較例2の圧電発振子とその製造方法について説明する。   Next, in order to compare and evaluate the fixing strength, a piezoelectric resonator of Comparative Example 2 was produced as a comparative example. The piezoelectric resonator of Comparative Example 2 and the manufacturing method thereof will be described below.

比較例2の圧電発振子は、金属キャップ25の形状と封止樹脂14を介した金属キャップ25と容量基板11との接続とが上記実施例と異なる以外は、実施例3の圧電発振子と同様である。比較例2の圧電発振子は、図5に示すように、金属キャップ25の開口部の形状は同一平面の底面を有しない、フランジ部をカットした形状であり、封止樹脂を介してこの金属キャップ25の開口部と容量基板11とが接続されている。   The piezoelectric resonator of Comparative Example 2 is the same as the piezoelectric resonator of Example 3 except that the shape of the metal cap 25 and the connection between the metal cap 25 and the capacitor substrate 11 via the sealing resin 14 are different from those of the above example. It is the same. As shown in FIG. 5, in the piezoelectric resonator of Comparative Example 2, the shape of the opening of the metal cap 25 is a shape that does not have a bottom surface on the same plane and the flange portion is cut. The opening of the cap 25 and the capacitor substrate 11 are connected.

また、比較例2の圧電発振子の製造方法は、以下のように、金属キャップ25の製造方法と、封止樹脂14を介した金属キャップ25と容量基板11との接続方法とが上記実施例と異なる以外は、実施例3と同様である。まず、金属キャップ25の開口部の外周にフランジ部が形成されるように0.1mmの薄肉金属板を絞り成形した後、フランジ部を金属キャップの外側面の近傍位置でかつ外側面と平行にカットして金属キャップ25を作製する。そして、この金属キャップ25の開口部に封止樹脂14を塗布し、金属キャップ25を容量基板11に搭載する。次に、本実施例と同様に、金属キャップ25に約100gfの荷重を加えながら185℃の温度で封止樹脂14を硬化し、容量基板11と金属キャップ25とを接続し、比較例2の圧電発振子を得る。ここで、金属キャップ25の外形寸法は実施の形態の金属キャップ15と同じ寸法とした。また、封止樹脂は実施例3の封止樹脂と同じものを用いた。   In addition, as for the method of manufacturing the piezoelectric resonator of Comparative Example 2, the method of manufacturing the metal cap 25 and the method of connecting the metal cap 25 and the capacitor substrate 11 through the sealing resin 14 are as described below. Example 3 is the same as Example 3 except for the difference. First, after drawing a 0.1 mm thin metal plate so that a flange portion is formed on the outer periphery of the opening of the metal cap 25, the flange portion is positioned near the outer surface of the metal cap and parallel to the outer surface. The metal cap 25 is produced by cutting. Then, the sealing resin 14 is applied to the opening of the metal cap 25 and the metal cap 25 is mounted on the capacitor substrate 11. Next, as in this example, the sealing resin 14 is cured at a temperature of 185 ° C. while applying a load of about 100 gf to the metal cap 25, and the capacitor substrate 11 and the metal cap 25 are connected. A piezoelectric oscillator is obtained. Here, the outer dimensions of the metal cap 25 are the same as those of the metal cap 15 of the embodiment. The same sealing resin as that of Example 3 was used.

そして、実施例3と比較例2の圧電発振子について、金属キャップの固着強度を、それぞれ各試料につき30個測定し、その平均値を求めて評価した。固着強度は、プッシュプルゲージを用いて金属キャップを図1に示すGの方向から押して剥離するときの強度を測定した。これらの評価結果を(表2)に示す。   And about the piezoelectric oscillator of Example 3 and Comparative Example 2, the fixing strength of a metal cap was measured 30 each for each sample, and the average value was calculated | required and evaluated. The fixing strength was measured by pressing the metal cap from the direction G shown in FIG. The evaluation results are shown in (Table 2).

Figure 2010245932
Figure 2010245932

(表2)の結果から明らかなように、実施例3の圧電発振子は、金属キャップの固着強度が比較例2の圧電発振子よりも大きくなっている。   As is clear from the results of (Table 2), in the piezoelectric resonator of Example 3, the fixing strength of the metal cap is larger than that of the piezoelectric resonator of Comparative Example 2.

以上のように本発明の圧電発振子は、同一平面の金属キャップ底面15aを有しており、この金属キャップ底面15a全体で封止樹脂14を介して金属キャップ15と容量基板11とが接続されるため、金属キャップ15と封止樹脂14との接着面積が大きくなり、金属キャップ15の固着強度を向上することができる。   As described above, the piezoelectric resonator according to the present invention has the metal cap bottom surface 15a on the same plane, and the metal cap 15 and the capacitor substrate 11 are connected to each other through the sealing resin 14 over the entire metal cap bottom surface 15a. Therefore, the adhesion area between the metal cap 15 and the sealing resin 14 is increased, and the fixing strength of the metal cap 15 can be improved.

また、金属キャップ内側面15bの表面粗さを金属キャップ底面15aの表面粗さよりも粗くすることにより、金属キャップ15に封止樹脂14を塗布した際の金属キャップ内側面15bへの封止樹脂14の濡れ性がよくなり、そのため、金属キャップ内側面15bと封止樹脂14との接着面積が大きくなり、金属キャップ15の固着強度を更に向上することができる。   Further, by making the surface roughness of the inner surface 15b of the metal cap rougher than the surface roughness of the bottom surface 15a of the metal cap, the sealing resin 14 on the inner surface 15b of the metal cap when the sealing resin 14 is applied to the metal cap 15 is obtained. Therefore, the adhesion area between the inner surface 15b of the metal cap and the sealing resin 14 is increased, and the fixing strength of the metal cap 15 can be further improved.

ここで、金属キャップ内側面15bの表面粗さを金属キャップ底面15aの表面粗さよりも粗い構成としたのは、金属キャップ底面15aの表面粗さを小さくし、かつ、金属キャップ内側面15bの表面粗さを粗くすることにより、金属キャップ15と基板上面の端子電極16a、17aとの間の絶縁性を保ち、かつ、金属キャップ15の固着強度を向上することができるためである。   Here, the reason why the surface roughness of the metal cap inner side surface 15b is made rougher than the surface roughness of the metal cap bottom surface 15a is that the surface roughness of the metal cap bottom surface 15a is reduced and the surface of the metal cap inner side surface 15b is made. This is because by increasing the roughness, the insulation between the metal cap 15 and the terminal electrodes 16a and 17a on the upper surface of the substrate can be maintained, and the fixing strength of the metal cap 15 can be improved.

また、同一平面の金属キャップ底面15aを有していることにより、金属キャップ15に荷重を加える際の加圧力を平面で受けるので、加圧力が局部に集中することなく、図3に示す金属キャップ底面15aと基板上面の端子電極16a、17aとの距離を保つことができるため、金属キャップ底面15aと基板上面の端子電極16a、17aとの絶縁性を確保することができる。   In addition, since the metal cap 15 has the bottom surface 15a in the same plane, a pressing force when a load is applied to the metal cap 15 is received by the plane, so that the pressing force does not concentrate on the local area and the metal cap shown in FIG. Since the distance between the bottom surface 15a and the terminal electrodes 16a and 17a on the upper surface of the substrate can be maintained, insulation between the metal cap bottom surface 15a and the terminal electrodes 16a and 17a on the upper surface of the substrate can be ensured.

以上のように本発明の圧電発振子は、同一平面の金属キャップ底面15aを有し、かつ、封止樹脂に絶縁性フィラーを含有することによって、金属キャップ15の固着強度を向上することができ、かつ、金属キャップ15と基板上面の端子電極16a、17aとの間の絶縁性を確保することができる。   As described above, the piezoelectric resonator of the present invention has the metal cap bottom surface 15a on the same plane, and can improve the fixing strength of the metal cap 15 by containing an insulating filler in the sealing resin. In addition, insulation between the metal cap 15 and the terminal electrodes 16a and 17a on the upper surface of the substrate can be ensured.

なお、上記実施の形態では、図4に示すように、金属キャップ底面での縦方向の幅Dを0.2mm、横方向の幅Eを0.1mmとしたが、金属キャップ底面での縦方向の幅D及び横方向の幅Eは0.05mm以上で比較例2に比べて大きな固着強度が得られる。   In the above embodiment, as shown in FIG. 4, the vertical width D at the bottom surface of the metal cap is 0.2 mm and the lateral width E is 0.1 mm. The width D and the width E in the horizontal direction are 0.05 mm or more, and a larger fixing strength than that of Comparative Example 2 is obtained.

また、上記実施の形態では、金属キャップ内側面15bの表面粗さRaを10μmとしたが、金属キャップ内側面15bの表面粗さRaが1μm以上で、金属キャップに封止樹脂を塗布した際の金属キャップ内側面15bへの封止樹脂14の濡れ性がよくなるため、金属キャップの内側面15bの表面粗さRaを1μm以上とすることが好ましい。   In the above embodiment, the surface roughness Ra of the inner surface 15b of the metal cap is 10 μm. However, the surface roughness Ra of the inner surface 15b of the metal cap is 1 μm or more, and the sealing resin is applied to the metal cap. Since the wettability of the sealing resin 14 to the inner surface 15b of the metal cap is improved, the surface roughness Ra of the inner surface 15b of the metal cap is preferably set to 1 μm or more.

なお、上記実施の形態では、封止樹脂の絶縁性フィラーはSiO2を用いたが、絶縁性フィラーとしてAl23などを含有する封止樹脂を用いた圧電発振子においても同様の効果が得られる。 In the above embodiment, SiO 2 is used as the insulating filler of the sealing resin. However, the same effect can be obtained in the piezoelectric oscillator using the sealing resin containing Al 2 O 3 or the like as the insulating filler. can get.

また、上記実施の形態では、容量基板の寸法を、長さ3.2mm、幅1.3mmとし、これに対応した金属キャップの寸法を挙げたが、他のサイズの金属キャップを用いた圧電発振子においても同様の効果が得られる。   Further, in the above embodiment, the dimensions of the capacitor substrate are 3.2 mm in length and 1.3 mm in width, and the dimensions of the metal cap corresponding to this are mentioned, but the piezoelectric oscillation using metal caps of other sizes Similar effects can be obtained in the child.

また、上記実施の形態では、金属キャップの材質にステンレスを用いたが、アルミニウム、鉄ニッケル合金、銅などを主成分とした金属キャップを用いても固着強度を大きくすることができるという効果が得られ、また表面に皮膜形成するなどの表面処理を施した金属キャップを用いても同様の効果が得られる。   In the above embodiment, stainless steel is used as the material of the metal cap. However, even if a metal cap mainly composed of aluminum, iron-nickel alloy, copper, or the like is used, the effect that the fixing strength can be increased is obtained. The same effect can be obtained by using a metal cap that has been subjected to a surface treatment such as forming a film on the surface.

また、上記実施の形態では、圧電発振子を例に説明したが、圧電フィルタなどの圧電共振部品においても同様の効果が得られる。   In the above embodiment, the piezoelectric oscillator has been described as an example. However, the same effect can be obtained in a piezoelectric resonant component such as a piezoelectric filter.

本発明にかかる圧電共振部品は、金属キャップの固着強度を向上することができ、かつ、高い絶縁性を確保できるので、圧電発振子、圧電フィルタなどの圧電共振部品に特に有用である。   The piezoelectric resonant component according to the present invention is particularly useful for a piezoelectric resonant component such as a piezoelectric oscillator and a piezoelectric filter because it can improve the fixing strength of the metal cap and ensure high insulation.

11 容量基板
12 導電性接着剤
13 圧電共振素子
14 封止樹脂
15 金属キャップ
15a 金属キャップ底面
15b 金属キャップ内側面
15c 金属キャップ外側面
15d 金属キャップ上面
16、17、18 端子電極
16a、17a 基板上面の端子電極
16b、17b、18b 基板側面の端子電極
16c、17c、18c 基板下面の端子電極
19、20 内部電極
21 振動閉じ込め電極
25 金属キャップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Capacitance board 12 Conductive adhesive 13 Piezoelectric resonance element 14 Sealing resin 15 Metal cap 15a Metal cap bottom surface 15b Metal cap inner surface 15c Metal cap outer surface 15d Metal cap upper surface 16, 17, 18 Terminal electrode 16a, 17a Terminal electrodes 16b, 17b, 18b Terminal electrodes 16c, 17c, 18c on the substrate side surface Terminal electrodes 19, 20 Internal electrode 21 Vibration confinement electrode 25 Metal cap

Claims (3)

少なくとも上面に端子電極が形成された絶縁性材料からなる基板と、この基板上面に搭載された圧電素子と、前記圧電素子を密閉するように前記基板上面に封止樹脂を介して固定された金属キャップとを備え、前記金属キャップは金属板をハーフエッチングして形成したもので同一平面の底面を有し、前記封止樹脂は絶縁性フィラーを含有することを特徴とする圧電共振部品。 A substrate made of an insulating material having terminal electrodes formed on at least the upper surface, a piezoelectric element mounted on the upper surface of the substrate, and a metal fixed to the upper surface of the substrate via a sealing resin so as to seal the piezoelectric element A piezoelectric resonant component comprising: a cap, wherein the metal cap is formed by half-etching a metal plate, has a bottom surface on the same plane, and the sealing resin contains an insulating filler. 絶縁性フィラーの含有率が封止樹脂の重量に対して30%以上90%以下とすることを特徴とする請求項1に記載の圧電共振部品。 The piezoelectric resonant component according to claim 1, wherein the content of the insulating filler is 30% or more and 90% or less with respect to the weight of the sealing resin. 絶縁性フィラーの平均粒子径は基板上面の端子電極の表面粗さより大きく、かつ、金属キャップ底面の表面粗さより大きいことを特徴とする請求項1に記載の圧電共振部品。 The piezoelectric resonant component according to claim 1, wherein the average particle diameter of the insulating filler is larger than the surface roughness of the terminal electrode on the upper surface of the substrate and larger than the surface roughness of the bottom surface of the metal cap.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016084417A1 (en) * 2014-11-28 2016-06-02 京セラ株式会社 Piezoelectric component

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