JP2019186894A - 圧電振動子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージに形成された電極パッドに塗布した導電性接着剤は、時間の経過とともに導電性接着剤が硬化してしまい、圧電振動片を接合した際に十分な接合面積を得ることができずに接合強度が不足してしまう。【解決手段】パッケージを用意する工程と、パッケージに形成された電極パッドに導電性接着剤を塗布する工程と、導電性接着剤上に圧電振動片を実装する工程と、を有する圧電振動子の製造方法において、導電性接着剤上に圧電振動片を実装する前に、圧電振動片の表面に形成された端子電極を導電性接着剤の表面に接触させながら導電性接着剤の表面を、渦を巻くように旋回しながら攪拌する工程と、導電性接着剤上に圧電振動片を実装する工程と、を備えている圧電振動子の製造方法とする。【選択図】図６

Description

本発明は、圧電振動子の製造方法に関する。詳しくは、パッケージに形成された電極パッドに導電性接着剤を塗布し、前記導電性接着剤上に圧電振動片を実装する工程に関する。

水晶からなる厚みすべり圧電振動片を用いた圧電振動子の製造方法について説明する。

厚みすべり圧電振動片は矩形状であり、励振する主振動の振動モードが厚みすべり振動で小型化、高周波化に適している。（以後、本明細書では厚みすべり圧電振動片を圧電振動片とする。）

図１は、圧電振動片１の上面図である。圧電振動片１の表裏面には、圧電振動片１を駆動させる一対の対向する励振電極２が形成され、この励振電極２から引出電極３が引き出されている。圧電振動片１の一端側縁部には、励振電極２から引き出された引出電極３と接続している端子電極４が形成されている。

図２は、圧電振動子５の斜視図である。図３は、図２のＢ−Ｂ断面図である。図３に示すように、セラミックパッケージ６に形成された電極パッド８に図１に示す圧電振動片１を接合し、セラミックパッケージ６の内部を真空状態に保って、セラミックパッケージ６の上部を金属製蓋１０で封止している。セラミックパッケージ６に形成された電極パッド８に対する圧電振動片１の接合は、電極パッド８にシリコーン系導電性接着剤９を塗布し、このシリコーン系導電性接着剤９上に圧電振動片１の表面に形成された端子電極４を相対するように実装し、シリコーン系導電性接着剤９を硬化させて接合する。なお、セラミックパッケージ６に実装された圧電振動片１は、図１のＡ−Ａ断面を示している。

圧電振動片１の周波数を所定値に調整するため励振電極２の厚みを追加若しくは削減させ、励振電極２の厚みが変化することで周波数調整を行う。周波数調整後に金属製蓋１０で封止をする。その後ベーキングを行い圧電振動子５が完成する。

特許文献１における圧電デバイスの製造方法において、パッケージに形成された電極パッドに塗布した導電性接着剤は、時間の経過とともに、導電性接着剤が硬化して、圧電振動片を接合した際に、十分な接合面積を得ることができずに、接合強度が不足してしまうため、導電性接着剤を塗布した後で、所定時間を経過した場合には、当該導電性接着剤が塗布されたパッケージについて、圧電振動片を接合しないことが記載されている。

特許文献２における圧電振動子の製造方法において、ベースと圧電振動片を接合するのに用いる導電性接着剤は、圧電振動片を実装するまでの時間に拘わらず塗布した導電性接着剤の界面に被膜ができやすい。この被膜を要因とする接着状態の不安定さがあるため、圧電振動片を導電性接着剤上に実装するとき超音波振動を与え導電性接着剤の界面にできた被膜を破壊することが記載されている。

特許文献３における圧電デバイスの製造方法において、パッケージに形成された電極パッドに塗布した導電性接着剤は、時間の経過とともに、導電性接着剤には、表面に被膜が形成されてしまうと共に、圧電素子の引出電極に導電性接着剤が濡れ広がりにくくなるため、圧電素子を実装する直前に、溶剤を導電性接着剤に塗布し、導電性接着剤の表面が溶剤で被覆されているため、導電性接着剤を硬化した際に導電性接着剤の濡れ性を維持することでき、導電性接着剤の濡れ性が低下することにより生じる導電性接着剤から圧電素子が剥がれてしまうことを低減することが記載されている。

特開２００５−２３６７８６号公報 特開２００７−２７４３５０号公報 特開２０１６−１２７３７５号公報

しかしながら、特許文献１の圧電デバイスの製造方法は、導電性接着剤を塗布した後で、所定時間を経過した場合には、当該導電性接着剤が塗布されたパッケージに圧電振動片を接合しないため生産性が悪い。特許文献２の圧電振動子の製造方法は、圧電振動片を導電性接着剤上に実装するとき超音波振動を与えるため、超音波を発生させる装置が必要になる。また、特許文献３の圧電デバイスの製造方法では、溶剤を導電性接着剤に塗布するため、この溶剤分の工数が増えてしまう。

本発明は、パッケージに形成された電極パッドに導電性接着剤を塗布する工程と、導電性接着剤上に圧電振動片を実装する工程とを有する圧電振動子の製造方法において、導電性接着剤から圧電振動片が剥がれづらい圧電振動子の製造方法を提供することにある。

パッケージを用意する工程と、パッケージに形成された電極パッドに導電性接着剤を塗布する工程と、導電性接着剤上に圧電振動片を実装する工程と、を有する圧電振動子の製造方法において、導電性接着剤上に圧電振動片を実装する前に、圧電振動片の表面に形成された端子電極を導電性接着剤の表面に接触させながら導電性接着剤の表面を、渦を巻くように旋回しながら攪拌する工程と、導電性接着剤上に圧電振動片を実装する工程と、を備えている圧電振動子の製造方法とする。

これにより、導電性接着剤に含まれている溶剤が表面張力により導電性接着剤の表面に濡れ広がる。溶剤が濡れ広がっている導電性接着剤上に圧電振動片の表面に形成された端子電極を相対するように実装すると、導電性接着剤は端子電極に濡れ広がることができ、導電性接着剤から圧電振動片が剥がれづらい圧電振動子の製造方法を提供することができる。

本発明の圧電振動子の製造方法によれば、導電性接着剤上に圧電振動片を実装する前に、圧電振動片の表面に形成された端子電極を、導電性接着剤の表面に接触させながら導電性接着剤の表面を、渦を巻くように旋回しながら攪拌することで、導電性接着剤に含まれている溶剤が表面張力により導電性接着剤の表面に濡れ広がる。溶剤が濡れ広がっている導電性接着剤上に圧電振動片の表面に形成された端子電極を相対するように実装すると、導電性接着剤は端子電極に濡れ広がることができ、導電性接着剤から圧電振動片が剥がれづらくなる。

圧電振動片の上面図。 圧電振動子の斜視図。 圧電振動子の断面図。 セラミックパッケージの断面図。 電極パッドにシリコーン系導電性接着剤を塗布した断面図。 シリコーン系導電性接着剤を端子電極で攪拌する断面図。 シリコーン系導電性接着剤の表面状態の断面図。 シリコーン系導電性接着剤上に圧電振動片を実装した断面図。

本実施例は、水晶からなる圧電振動片を用いた圧電振動子の製造方法において、パッケージに形成された電極パッドに導電性接着剤を塗布し、前記導電性接着剤上に圧電振動片を実装する工程について説明する。なお、圧電振動片は図１で説明した圧電振動片１である。また、本発明の範囲は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また図面においては各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

先ず、セラミックパッケージ６を用意する。セラミックパッケージ６は、図４に示すように、図示しない圧電振動片１を収容する収容凹部１１を備える矩形のセラミックパッケージ６であり、収容凹部１１の一方の辺側の角部には、圧電振動片１を実装するための電極パッド８が形成されている。この電極パッド８は、セラミックパッケージ６の外部底面に形成される実装用電極１２と電極的に接続されている。

（塗布工程）
導電性接着剤塗布工程は、図５に示すように、セラミックパッケージ６の収容凹部１１の一辺側の角部に形成された電極パッド８に、図示しないディスペンサ装置を用いてシリコーン系導電性接着剤９を塗布する。なお、本実施例のシリコーン系導電性接着剤９の成分は、シリコーン樹脂、溶剤、銀粉、添加剤により構成されている。

（攪拌工程）
攪拌工程は、図６に示すように、シリコーン系導電性接着剤９の表面に、圧電振動片１の表面に形成された端子電極４を接触させながら圧電振動片１を真空で吸引して固定しているチャック１３が渦を巻くように旋回することによりシリコーン系導電性接着剤９の表面は圧電振動片１の表面に形成された端子電極４で攪拌される。ここでの攪拌は、シリコーン系導電性接着剤９の表面をかき混ぜることである。なお、チャック１３が渦を巻くように旋回することによりシリコーン系導電性接着剤９の表面は圧電振動片１の表面に形成された端子電極４でシリコーン系導電性接着剤９の表面を攪拌する例を示したが、これに限定されず例えばセラミックパッケージ６が渦を巻くように旋回してもよい。また、攪拌方法は、渦を巻くように旋回することが望ましいが、シリコーン系導電性接着剤９の表面をかき混ぜることができればよい。

ここで、電極パッド８に塗布されたシリコーン系導電性接着剤９の表面に、圧電振動片１の表面に形成された端子電極４で攪拌する前のシリコーン系導電性接着剤９の表面状態と、シリコーン系導電性接着剤９の表面が圧電振動片１の表面に形成された端子電極４で攪拌された後のシリコーン系導電性接着剤９の表面状態について説明する。図７（ａ）は、電極パッド８に塗布されたシリコーン系導電性接着剤９の断面図である。図７（ｂ）は、シリコーン系導電性接着剤９の表面に被膜ができた断面図である。図７（ｃ）は、シリコーン系導電性接着剤９の表面が圧電振動片１の表面に形成された端子電極４で攪拌された後の断面図である。

図７（ａ）は、電極パッド８に塗布されたシリコーン系導電性接着剤９の断面図である。塗布されたシリコーン系導電性接着剤９は、シリコーン系導電性接着剤９を構成するシリコーン樹脂、溶剤、銀粉、添加剤の均衡が保たれている。

図７（ｂ）に示すように、電極パッド８に塗布されたシリコーン系導電性接着剤９は時間の経過とともに、シリコーン系導電性接着剤９の表面の溶剤が蒸発し始め、溶剤が蒸発すると、シリコーン系導電性接着剤９の表面に被膜１４ができる。

シリコーン系導電性接着剤９の表面に圧電振動片１に形成された端子電極４を接触させながら圧電振動片１が渦を巻くように旋回するとシリコーン系導電性接着剤９の表面は圧電振動片１に形成された端子電極４が渦を巻くように旋回することにより、シリコーン系導電性接着剤９の表面は攪拌され、シリコーン系導電性接着剤９に含まれる溶剤（１５）が表面張力によりシリコーン系導電性接着剤９の表面に濡れ広がる。このとき、シリコーン系導電性接着剤９の表面には被膜１４と溶剤（１５）とがあり、端子電極４をシリコーン系導電性接着剤９の表面に接触させながら渦を巻くように旋回することにより、被膜１４は溶剤（１５）に溶け、図７（ｃ）に示すように、シリコーン系導電性接着剤９の表面と端子電極４との間には溶剤１５が濡れ広がっている。

（実装工程）
圧電振動片実装工程は、図８に示すように、シリコーン系導電性接着剤９上に圧電振動片１の表面に形成された端子電極４を相対するように実装する。

次に、キュアー炉に圧電振動片１が実装されたセラミックパッケージ６を入れ、シリコーン系導電性接着剤９を加熱硬化させて、電極パッド８と圧電振動片１の端子電極４とを接合する。

攪拌工程で、シリコーン系導電性接着剤９の表面と端子電極４との間には溶剤１５が濡れ広がっているので、シリコーン系導電性接着剤９は端子電極４に濡れ広がることができ、シリコーン系導電性接着剤９から圧電振動片１が剥がれづらくなる。

本実施例では、水晶からなる厚みすべり圧電振動片を用いた圧電振動子の製造方法を例に説明したが、厚みすべり圧電振動片に限定するものでなく、音叉型圧電振動片などでも適用可能である。また、導電性接着剤は、シリコーン系導電性接着剤に限定するものでなく、エポキシ系導電性接着剤などでも適用可能である。

１ 圧電振動片
２ 励振電極
３ 引出電極
４ 端子電極
５ 圧電振動子
６ セラミックパッケージ
８ 電極パッド
９ シリコーン系導電性接着剤
１０ 金属製蓋
１１ 収容凹部
１２ 実装用電極
１３ チャック
１４ 被膜
１５ 溶剤

Claims (1)

1. パッケージを用意する工程と、
   前記パッケージに形成された電極パッドに導電性接着剤を塗布する工程と、
   前記導電性接着剤上に圧電振動片を実装する工程と、を有する圧電振動子の製造方法において、
   前記導電性接着剤上に前記圧電振動片を実装する前に、前記圧電振動片の表面に形成された端子電極を前記導電性接着剤の表面に接触させながら前記導電性接着剤の表面を、渦を巻くように旋回しながら攪拌する工程と、
   前記導電性接着剤上に前記圧電振動片を実装する工程と、を備えていることを特徴とする圧電振動子の製造方法。

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