JP2010245933A - Piezoelectric resonance component and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
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, a piezoelectric resonant element mounted on the capacitive substrate via a conductive adhesive, and sealed on the capacitive substrate so as to seal the piezoelectric resonant element. An alumina cap fixed through a stop 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.
しかしながら、金属キャップと容量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, when the metal cap and the upper surface of the capacitor substrate are connected via the sealing resin, there is a problem that the bonding strength between the metal cap and the sealing resin is small, so that the fixing strength of the metal cap is weak.
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る圧電共振部品及び圧電共振部品の製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric resonant component and a method for manufacturing the piezoelectric resonant component that improve the fixing strength of a metal cap.
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. And a metal cap fixed to the upper surface of the substrate through a sealing resin. The metal cap is formed by half-etching a metal plate and has a bottom surface on the same plane.
また、本発明の圧電共振部品の製造方法は、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に圧電素子を搭載する工程と、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金属キャップを固定する工程とを備え、前記金属キャップは、金属板をハーフエッチングして作製する構成としたものである。 The method for manufacturing a piezoelectric resonant component according to the present invention includes a step of mounting a piezoelectric element on a substrate made of an insulating material having a terminal electrode formed on at least the upper surface, and sealing the piezoelectric element on the upper surface of the substrate. And a step of fixing the metal cap via a stop resin, wherein the metal cap is formed by half-etching a metal plate.
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、本発明の圧電共振部品の製造方法によれば、金属板をハーフエッチングして金属キャップを作製するので、同一平面の底面を有する金属キャップを容易に作製することができる。また、金属キャップ内側面の表面粗さが金属キャップ底面の表面粗さよりも粗い金属キャップを容易に作製することができる。よって、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、かつ、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への封止樹脂の濡れ性がよくなるため、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が強い圧電共振部品を得ることができる。 In addition, according to the method for manufacturing a piezoelectric resonant component of the present invention, the metal cap is manufactured by half-etching the metal plate. Therefore, the metal cap having the same bottom surface can be easily manufactured. Moreover, the metal cap whose surface roughness of the inner surface of the metal cap is rougher than the surface roughness of the bottom surface of the metal cap can be easily manufactured. Therefore, the metal cap and the capacitor substrate are connected through the sealing resin on the entire bottom surface of the metal cap, and the wettability of the sealing resin to the inner surface of the metal cap when the sealing resin is applied to the metal cap is improved. Therefore, the bonding area between the metal cap and the sealing resin is increased, and a piezoelectric resonant component having a strong fixing strength of the metal cap can be obtained.
(実施の形態1)
以下、実施の形態1を用いて、本発明の圧電共振部品とその製造方法について、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 1)
Hereinafter, a piezoelectric resonator component and a method for manufacturing the same according to the first embodiment will be described with reference to the drawings by taking a piezoelectric resonator as one of the piezoelectric resonator components as an example.
図1は本発明の実施の形態1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 the piezoelectric oscillator according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the AA plane of the piezoelectric oscillator according to the first embodiment 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1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、振動閉じ込め電極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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric resonator according to the first embodiment of the present invention includes a
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
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
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
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との絶縁性を確保することができる。
In addition, since the
また更に、金属キャップの材質をステンレスとすることにより、金属キャップの腐食を抑制し、かつ、強固な圧電発振子を得ることができる。 Furthermore, by using stainless steel as the material of the metal cap, corrosion of the metal cap can be suppressed and a strong piezoelectric oscillator can be obtained.
次に本発明の実施の形態1における圧電発振子の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the piezoelectric resonator according to the first embodiment of the present invention will be described.
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
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17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
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を形成する。次に、端子電極16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, 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 the
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
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18を形成する。その後、振動閉じ込め電極18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
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
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
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1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
次に、上記で得られた容量基板11、圧電共振子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
まず、容量基板11上の基板上面の端子電極16a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18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18と基板上面の端子電極16aとを電気的に接続する。
First, the
次に、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の一部にペースト状の封止樹脂14を塗布し、金属キャップ15を容量基板11に搭載する。封止樹脂14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粉末を使ったものを使用し、絶縁性フィラー含有率は70wt%、絶縁性フィラーの平均粒子径は5μmで球状のものを用いた。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, a
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14を硬化し、容量基板11と金属キャップ15とを接続し、本実施の形態1の圧電発振子を得る。
Next, the sealing
これに対し、比較例の圧電発振子の構成と製造方法は以下のようにした。 On the other hand, the structure and manufacturing method of the piezoelectric resonator of the comparative example were as follows.
比較例の圧電発振子は、金属キャップ35の形状と、封止樹脂14を介した金属キャップ35と容量基板11との接続とが、実施の形態1の圧電発振子と異なり、それ以外は実施の形態1の圧電発振子と同様である。
The piezoelectric resonator according to the comparative example is different from the piezoelectric resonator according to the first embodiment in the shape of the
すなわち、比較例の圧電発振子は、図6に示すように金属キャップ35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35の開口部と容量基板11とが接続されている。
That is, in the piezoelectric resonator of the comparative example, as shown in FIG. 6, the shape of the opening of the
また、比較例の圧電発振子の製造方法は、金属キャップ35の製造方法と、封止樹脂14を介した金属キャップ35と容量基板11との接続方法とが、実施の形態1の圧電発振子の製造方法と異なり、それ以外は、実施の形態1の圧電発振子の製造方法と同様である。
The piezoelectric oscillator manufacturing method of the comparative example includes the manufacturing method of the
比較例の圧電発振子の製造方法の詳細について、以下に説明する。 Details of the method for manufacturing the piezoelectric resonator of the comparative example will be described below.
図6に示すように、金属キャップ35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35を作製する。そして、この金属キャップ35の開口部に封止樹脂14を塗布し、金属キャップ35を容量基板11に搭載する。次に、本実施の形態1と同様に、金属キャップ35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35とを接続し、比較例の圧電発振子を得る。ここで、金属キャップ35の外形寸法は本実施の形態1の金属キャップ15と同じ寸法とした。
As shown in FIG. 6, after drawing a 0.1 mm thin metal plate so that a flange is formed on the outer periphery of the opening of the
そして、本実施の形態1と比較例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1)に示す。 And about the piezoelectric oscillator of this Embodiment 1 and a comparative example, 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 1).
(表1)の結果から明らかなように、実施の形態1の圧電発振子は、金属キャップの固着強度が比較例の圧電発振子よりも大きくなっている。 As is apparent from the results of (Table 1), in the piezoelectric resonator of the first embodiment, the fixing strength of the metal cap is larger than that of the comparative example.
以上のように本発明の圧電発振子の製造方法は、金属板をハーフエッチングして金属キャップを作製するので、同一平面の底面を有する金属キャップを容易に作製することができる。また、金属キャップ内側面の表面粗さが金属キャップ底面の表面粗さよりも粗い金属キャップを容易に作製することができる。よって、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、かつ、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への封止樹脂の濡れ性がよくなるため、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が強い圧電発振子を得ることができる。 As described above, in the method for manufacturing a piezoelectric resonator according to the present invention, a metal cap is manufactured by half-etching a metal plate. Therefore, a metal cap having a bottom surface on the same plane can be easily manufactured. Moreover, the metal cap whose surface roughness of the inner surface of the metal cap is rougher than the surface roughness of the bottom surface of the metal cap can be easily manufactured. Therefore, the metal cap and the capacitor substrate are connected through the sealing resin on the entire bottom surface of the metal cap, and the wettability of the sealing resin to the inner surface of the metal cap when the sealing resin is applied to the metal cap is improved. Therefore, the bonding area between the metal cap and the sealing resin is increased, and a piezoelectric oscillator having a strong fixing strength of the metal cap can be obtained.
また、金属板をハーフエッチングして金属キャップを作製するので、寸法精度がよく、小型化にも有利である。 Further, since the metal cap is produced by half-etching the metal plate, the dimensional accuracy is good and it is advantageous for miniaturization.
なお、図4に示すように、実施の形態1では、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以上で比較例に比べて大きな固着強度が得られる。 As shown in FIG. 4, in the first embodiment, 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 large fixing strength can be obtained as compared with the comparative example.
また、図2に示すように、金属キャップ上面15dの厚みを中央付近から周辺部に向かって厚くなるように構成したため、圧電発振子自身の圧縮強度も強くなる。プッシュプルゲージを用いて金属キャップ上面から押し、金属キャップが変形する強度を測定したところ、比較例の圧電発振子は4kgfから変形し始めたのに対し、本実施の形態1の圧電発振子は、3倍の12kgfより変形が始まった。このことから、本実施の形態1の圧電発振子は比較例の圧電発振子に比べ、圧縮強度が強くなっている。金属キャップの変形は、金属キャップの圧電共振素子との接触による発振性能の低下もしくは圧電共振素子の剥離を招くことになるため、好ましくなく、本発明の圧電発振子は、金属キャップの変形によるこのような不具合を抑制できる点でも効果がある。
Further, as shown in FIG. 2, since the thickness of the
また、図4に示すように金属キャップ底面15aのコーナー部の厚みFが、縦方向の幅D、横方向の幅Eより厚くなるように作製した。これにより、金属キャップの固着強度をさらに向上させることができる。
Moreover, as shown in FIG. 4, it produced so that the thickness F of the corner part of the metal cap
(実施の形態2)
以下、実施の形態2を用いて、本発明の圧電共振部品とその製造方法について、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。図5は本発明の実施の形態2における圧電発振子の断面図である。
(Embodiment 2)
Hereinafter, a piezoelectric resonant component and a method for manufacturing the same according to the second embodiment will be described with reference to the drawings by taking a piezoelectric resonator as one of the piezoelectric resonant components as an example. FIG. 5 is a cross-sectional view of the piezoelectric resonator according to the second embodiment of the present invention.
本発明の実施の形態2における圧電発振子は、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、実施の形態1の圧電発振子と異なり、それ以外は、実施の形態1の圧電発振子と同様である。
The piezoelectric resonator according to the second embodiment of the present invention is different from the piezoelectric resonator according to the first embodiment in the shape of the
すなわち、実施の形態2における圧電発振子は、図5に示すように、金属キャップ25が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外側面25eを有し、金属キャップの外側面25eの表面粗さは、金属キャップ底面25a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25aと金属キャップの内側面25bの一部と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外側面25eと金属キャップ外側面25cの一部が封止樹脂14と接着しており、封止樹脂14を介して金属キャップ25と容量基板11とが接続されている。
That is, as shown in FIG. 5, the piezoelectric resonator according to the second embodiment has a metal cap
以上のように、本発明の圧電発振子は、金属キャップ25の外側面の封止樹脂14が接着する少なくとも一部の表面粗さを、金属キャップ底面25aの表面粗さよりも粗くすることにより、金属キャップ25に封止樹脂14を塗布した際の、エッチングすることにより形成された金属キャップ外側面15eへの封止樹脂14の濡れ性がよくなり、そのため、金属キャップ外側面15e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。
As described above, the piezoelectric resonator according to the present invention has at least a part of the surface roughness to which the sealing
ここで、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外側面25eの表面粗さを金属キャップ底面25a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25aの表面粗さを小さくし、かつ、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外側面25eの表面粗さを粗くすることにより、金属キャップ25と基板上面の端子電極16aとの間の絶縁性を保ち、かつ、金属キャップ25の固着強度を向上することができるためである。
Here, the reason that the surface roughness of the metal cap
次に本発明の実施の形態2における圧電発振子の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the piezoelectric resonator according to the second embodiment of the present invention will be described.
本発明の実施の形態2における圧電発振子の製造方法は、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、実施の形態1の圧電発振子の製造方法と異なり、それ以外は、実施の形態1の圧電発振子の製造方法と同様である。
The manufacturing method of the piezoelectric resonator according to the second embodiment of the present invention includes a manufacturing method of the
実施の形態2の圧電発振子の製造方法の詳細について、以下に説明する。 Details of the method of manufacturing the piezoelectric resonator according to the second embodiment will be described below.
まず、金属キャップの製造方法について図5、図7を用いて以下に説明する。 First, the manufacturing method of a metal cap is demonstrated below using FIG. 5, FIG.
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。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。 A metal plate having an outer shape of 100 mm × 100 mm and a thickness of 0.4 mm is prepared from 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. A method of masking the metal plate and performing half etching will be described in detail below.
まず、金属板を個片に切断する際に使用する溝20を作製するため、表面と裏面の溝20とならない部分に、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。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てハーフエッチングを行い、金属板を個片に切断する際に使用する溝20を金属板の表面と裏面に作製する。ここで、作製した溝20の幅は100μm、切断代の幅は50μmとし、溝20の幅は切断代21の幅よりも大きい溝とした。その後、表面と裏面のレジストを除去する。次に、実施の形態1と同様に金属板の片方の面にハーフエッチングを行い、図7に示すようなハーフエッチングされた金属板19を作製する。なお、ハーフエッチングを行う際のエッチング液は実施の形態1と同じものを用いた。次に、このハーフエッチングされた金属板19を、所定の寸法の金属キャップの個片に分割するため、レーザー加工機、ダイシングソーなどの加工機を用い、表面と裏面に形成した溝20の幅100μmより狭い切断代の幅50μmで切断し、図5に示す実施の形態2の金属キャップ25を得る。なお、得られた金属キャップ25の外形寸法は、3.0mm×1.0mm×0.4mmで、金属キャップ底面での縦方向の幅は0.175mm、横方向の幅は0.075mmであった。
First, in order to produce the
また、図7に示すようにハーフエッチングされた金属板19を個片に切断する時に、予め形成していた溝20の部分を溝20より狭い切断代21の幅で切断しているため、金属キャップ外側面にハーフエッチング加工により表面粗さが粗い領域を形成することができる。
Further, as shown in FIG. 7, when the half-etched
また、金属キャップ内側面25bと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の外側面25eの表面粗さRaを10μm、金属キャップ底面25aの表面粗さRaを約0.1μmとし、金属キャップの内側面25bの表面粗さと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の外側面25eの表面粗さを金属キャップ底面25aの表面粗さよりも粗くした。
Further, the surface roughness Ra of the
次に、封止樹脂を介した金属キャップと容量基板との接続方法について説明する。金属キャップ25の金属キャップ底面25aと金属キャップ内側面25bの一部と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の外側面25eと金属キャップ外側面25cの一部にペースト状の封止樹脂14を塗布し、金属キャップ25を容量基板11に搭載する。ここで、封止樹脂14は実施の形態1と同じものを用いた。
Next, a method for connecting the metal cap and the capacitor substrate via the sealing resin will be described. The paste-
次に、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、本実施の形態2における圧電発振子を得る。
Next, the sealing
そして、本実施の形態2の圧電発振子について、本実施の形態1と同様に、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。これらの評価結果を(表2)に示す。 And about the piezoelectric oscillator of this Embodiment 2, the fixing strength of a metal cap was measured 30 each for each sample similarly to this Embodiment 1, and the average value was calculated | required and evaluated. The evaluation results are shown in (Table 2).
(表2)の結果から明らかなように、本実施の形態2の圧電発振子は、金属キャップの固着強度が本実施の形態1の圧電発振子に比べて大きくなっている。 As is clear from the results of (Table 2), in the piezoelectric resonator of the second embodiment, the fixing strength of the metal cap is larger than that of the piezoelectric resonator of the first embodiment.
以上のように本発明の圧電発振子の製造方法は、金属板を個片に切断する際の切断部に、ハーフエッチングによる溝を形成することにより、金属キャップの外側面の封止樹脂が接着する少なくとも一部の表面粗さを金属キャップ底面の表面粗さよりも粗くすることができるので、金属キャップに封止樹脂を塗布した際の、エッチングすることにより形成された金属キャップ外側面への封止樹脂の濡れ性がよくなり、そのため、金属キャップ外側面と封止樹脂との接着面積が大きくなり、更に金属キャップの固着強度が強い圧電発振子を得ることができる。 As described above, in the method for manufacturing a piezoelectric resonator according to the present invention, the sealing resin on the outer surface of the metal cap is bonded to each other by forming a groove by half-etching in the cut portion when the metal plate is cut into pieces. Since the surface roughness of at least a part of the surface of the metal cap can be made larger than the surface roughness of the bottom surface of the metal cap, the sealing to the outer surface of the metal cap formed by etching when the sealing resin is applied to the metal cap. The wettability of the stop resin is improved, so that a bonding area between the outer surface of the metal cap and the sealing resin is increased, and a piezoelectric oscillator having a high adhesion strength of the metal cap can be obtained.
また、金属板を個片に切断するときに用いる溝をハーフエッチングで形成することにより、個片に切断する際の金属板の厚みを薄くすることになり、設備の負荷を低減することが可能になり、実施の形態1に比較して、更に外形寸法の精度の高い圧電発振子を得ることができる。 In addition, by forming the grooves used when cutting the metal plate into pieces by half etching, the thickness of the metal plate when cutting into pieces can be reduced, and the load on the equipment can be reduced. Thus, it is possible to obtain a piezoelectric resonator with a higher accuracy of the outer dimensions as compared with the first embodiment.
また、上記実施の形態では、金属キャップ内側面の表面粗さRaと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の外側面の表面粗さRaを10μmとしたが、金属キャップ内側面の表面粗さRa及び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の外側面の表面粗さ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と金属キャップ外側面への封止樹脂の濡れ性がよくなるため、金属キャップの内側面の表面粗さRa及び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の外側面の表面粗さ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 of the metal cap and the surface roughness Ra of the outer surface of the metal cap formed by half-etching are 10 μm. However, the surface roughness of the inner surface of the metal cap is 10 μm. The surface roughness Ra of the outer surface of the metal cap formed by Ra and half-etching is 1 μm or more, and the sealing resin to the inner surface of the metal cap and the outer surface of the metal cap when the sealing resin is applied to the metal cap Therefore, the surface roughness Ra of the inner surface of the metal cap and the surface roughness Ra of the outer surface of the metal cap formed by half-etching are preferably 1 μm or more.
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とその製造方法によれば、金属キャップの固着強度を向上することができるので、圧電発振子、圧電フィルタなどの圧電共振部品の製造に特に有用である。 According to the piezoelectric resonant component and the manufacturing method thereof according to the present invention, the fixing strength of the metal cap can be improved, which is particularly useful for manufacturing a piezoelectric resonant component such as a piezoelectric oscillator and a piezoelectric filter.
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 端子電極
16a 基板上面の端子電極
16b 基板側面の端子電極
16c 基板下面の端子電極
17 内部電極
18 振動閉じ込め電極
19 ハーフエッチングされた金属板
20 溝
21 切断代
25 金属キャップ
25a 金属キャップ底面
25b 金属キャップ内側面
25c 金属キャップ外側面
25d 金属キャップ上面
25e エッチングすることにより形成された金属キャップ外側面
35 金属キャップ
DESCRIPTION OF
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