JP2931592B2 - エネルギ閉じ込め型圧電振動子及びその製造方法 - Google Patents

エネルギ閉じ込め型圧電振動子及びその製造方法

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JP2931592B2 JP62205276A JP20527687A JP2931592B2 JP 2931592 B2 JP2931592 B2 JP 2931592B2 JP 62205276 A JP62205276 A JP 62205276A JP 20527687 A JP20527687 A JP 20527687A JP 2931592 B2 JP2931592 B2 JP 2931592B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明はエネルギ閉じ込め型圧電振動子及びその製造
方法に関する。 (従来の技術) エネルギ閉じ込め型のフィルタ共振子さらには振動モ
ードを利用する各種振動子応用製品に用いられるエネル
ギ閉じ込め型圧電振動子の製造方法として従来下記の方
法が採用されている。 まず、第10図(a),(b)に示すように圧電振動素
子1の両振動面1a,1bにそれぞれ中心部から一方の辺部
に至る電極2a,2bを形成する。 次に第11図(a),(b)に示すように両電極2a,2b
にそれぞれリード端子3a,3bを半田付けする。 さらに、第12図に示すように圧電振動素子1の両振動
面1a,1bの中心部に後述する空洞5を形成するためのワ
ックス4を付着した後、第13図に示すようにこの圧電振
動素子1の外周全体に外装樹脂6を塗布し、加熱処理を
行って両振動面1a,1bの中心部にそれぞれ空洞5を形成
し、これを製品とする。 しかしながら、このような方法により製造される従来
の圧電振動子においては、各製品の共振周波数が第14図
に示すように所望の共振周波数f0に対して大きくばらつ
き、同図で斜線を付して示す範囲の共振周波数を有する
製品は規格外のものとして商品化することができず、こ
のため、在庫のまま滞留することになり歩留りの低下を
招いていた。 そして、規格外の共振周波数を有する圧電振動子につ
いて共振周波数の修正を行おうとする場合、外装樹脂6
を塗布する前に圧電振動素子1の振動面1a,1b上に形成
する電極2a,2bの厚さの補正やトリミングによる形状補
正という方法が一般的に行われている。 しかしながら、共振周波数の微調整範囲として、0.1
%以下の調整は精度的に不可能に近く、また、このよう
な方法では量産性に欠けることは明らかである。 また、従来方法における電極2a,2bの形成方法として
印刷法等が用いられているが、この印刷法等によれば多
数個取りや大型基板への電極形成は容易であるものの、
所定の形状に切出した個々の圧電振動素子への電極パタ
ーンの形成は難しく、特に、第11図(a),(b)に示
すようにリード端子3a,3bを半田付けした後の周波数測
定に基づく電極パターンの膜厚制御は不可能に近かっ
た。 (発明が解決しようとする課題) 上述したように、従来方法では製品の歩留りが悪く、
また、規格外の共振周波数を有するものについて製造途
中でその修正を行おうとしても製造技術的に困難を伴
い、さらに精度的に不十分で量産性にも欠けるという問
題がある。 そこで、本発明は製造段階で共振周波数の修正を十分
な精度をもって、かつ、量産に適した状態で行うことが
でき、全体として歩留りを大幅に向上することができる
エネルギ閉じ込め型圧電振動子及びその製造方法を提供
することを目的とするものである。 [発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、表裏面に電極が形成された圧電振動素子
と、その圧電振動素子の共振周波数が所望の周波数の上
限を超えていた場合は、共振周波数を所望の周波数とす
るように厚さが設定され、前記電極及び圧電振動素子の
表裏面の全表面にディップコーティングによって密着形
成された有機樹脂層と、その有機樹脂層の表面に形成さ
れると共に前記有機樹脂層上であって前記圧電振動素子
の振動面に対応する部分に空洞部を形成するように被覆
された外装樹脂とからなるものである。 また、本発明は、圧電振動素子の表裏面に電極を形成
する工程と、前記圧電振動素子の共振振動数を測定する
工程と、前記共振振動数が所望の周波数の上限を超えて
いる場合は、共振周波数を所望の周波数とするように、
前記電極及び圧電振動素子の表裏面の全表面に所定厚の
有機樹脂層をディップコーティングによって密着形成す
ることにより、前記圧電振動素子の共振周波数を修正す
る工程と、前記有機樹脂層上であって前記電極の形成さ
れた位置にワックスを塗布する工程と、前記ワックス及
び有機樹脂層を覆うように外装樹脂を形成する工程と、
前記外装樹脂を加熱して前記ワックスを気化することに
よって前記有機樹脂層と前記外装樹脂との間に空洞を形
成する工程とからなるものである。 (作 用) 上記装置では有機樹脂層を有しているので共振周波数
の調整が容易となる。 また、この製造方法によれば、まず圧電振動素子に電
極部を形成した後、この圧電振動素子の共振周波数を測
定し、測定した共振周波数の値を基にしてこの圧電振動
素子の表面に有機樹脂層を形成し、圧電振動素子の振動
条件を変化させその共振周波数が所望の周波数帯域内に
入るように修正することができる。 (実施例) 以下に本発明の実施例方法を第1図乃至第9図を参照
して説明する。 まず、第1図,第2図及び第3図(a),(b)に示
すように例えば正方形状に形成した圧電振動素子1に対
して従来方法と同様に電極部、すなわち、電極2a,2b,リ
ード端子3a,3bをそれぞれ設ける。 次に、第4図に示すように両リード端子3a,3bを周波
数計7に接続し、電極2a,2bを含む圧電振動素子1の共
振周波数を測定する。このときの共振周波数が第6図に
示すように所望の共振周波数f0を中心とした規格範囲の
共振周波数f1,f2(但しf1<f0<f2)の範囲内に入って
いない値fx(fx>f2)であるものとする。するとこのま
までは電極部を設けた圧電振動素子1は規格外のものと
して在庫商品となってしまう。 そこで、第6図に示す如く例えば共振周波数f0に対応
する膜厚t0を有するように、前記電極2a,2bを含む圧電
振動子1の表面に有機樹脂層8をディップコーティング
の方法で形成する(この方法によれば片面200μm程度
まで塗布可能である)。 尚、第6図に示す共振周波数と有機樹脂層8の膜厚と
の関係を示す曲線は、予め実験を行い定めておくものと
する。また、電極部2a,2bを含む圧電振動素子1の表面
に形成する有機樹脂層1の材料としては、低粘度で液状
のエポキシ及びフェノール系有機樹脂を用いる。 このようにして膜厚t0の有機樹脂層8を電極部を含む
圧電振動素子1の表面に形成することにより、この圧電
振動素子1の共振周波数fxから所望の共振周波数f0に修
正される。そして、この場合に膜厚t0が理想的である
が、共振周波数としてf1〜f2の範囲に亘る許容範囲があ
るので、このf1〜f2の許容範囲に対応する膜厚t1〜t2
の膜厚を有する有機樹脂層8を形成した圧電振動素子1
も規格内のものとして商品化できることになる。 次に、第5図に示す状態から、さらに有機樹脂層8の
表面で、かつ、電極2a,2bの中心部に対応する位置に空
洞5を形成するための工程を実行する。 すなわち、第7図に示すように前記有機樹脂層8の外
側で、かつ、圧電振動素子1の振動面1a,1bの中心部に
相当する位置にワックス9をその外面が滑らかな凸面を
呈するように塗布した後、このワックス9及び有機樹脂
層8の表面に外装樹脂層10(例えばフェノール,エポキ
シ系樹脂)を形成し、さらに、この状態で焼付工程を行
う。すると、焼付けによる加熱のため前記ワックス9が
外装樹脂層10内に浸透し(あるいは気化し)、この結果
第8図に示すように前記ワックス9が占めていた領域、
すなわち、圧電振動素子1の振動面1a,1bの中心部に対
応する有機樹脂層8と外装樹脂層10との間の領域に空洞
5が形成される。 このようにして、第8図に示すエネルギ閉じ込め型圧
電振動子を得ることができ、しかも、この圧電振動子の
共振周波数は、既述した如き規格範囲f1〜f2内の値を有
するので、多数の振動子の共振周波数−度数分布は第9
図に示す如くとなり、従来の装置及び従来の製造方法に
比べて著しく歩留りの向上を図ることができる。 また、本実施例によれば、圧電振動素子1の両振動面
1a,1bが有機樹脂層8により覆われているので、この圧
電振動素子1の耐環境性(耐硫化性,耐湿性)が大幅に
向上する。 また本実施例によれば、圧電振動素子1の表面を被覆
する有機樹脂層8の膜厚を種々選定することにより所望
の高精度の共振周波数を有する圧電振動子を得ることが
できる。つまり、従来のものは素子の厚さを変えて共振
周波数の調整を行っていたので例えば210μmの素子厚
の10MHzセラミックフィルタの場合、0.1%変化させよう
とする場合には0.2μm(210μm×0.001)オーダーの
膜厚の制御が必要であった。これに対し、本発明では有
機樹脂を被覆し、この膜厚を変化させるようにしている
が、上記例と同じように共振周波数を0.1%変化させる
ためには1.5μmの膜厚制御が必要となる。このように
制御すべき膜厚が大きい程精密制御が可能となるわけで
ある。 さらに、有機樹脂層8は、ディップコーティングの方
法により形成するので、従来の印刷方法等に比べ量産性
の面でも優れている。 本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、
その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。 [発明の効果] 以上詳述した本発明によれば、電極と圧電振動素子の
表裏面の全表面を含むようにディップコーティングによ
って有機樹脂層を密着形成したので、有機樹脂層の膜厚
の制御が容易で、共振周波数の調整が容易なエネルギ閉
じ込め型圧電振動子を提供することができる。また、リ
ード端子を電極に接続した状態で共振周波数を測定し、
測定結果を基に、形成すべき有機樹脂層の膜厚を設定
し、ディップコーティングによって前記リード端子が接
続された電極と圧電振動素子の表裏面の全表面に亘って
有機樹脂層を形成することにより、共振周波数の微調整
を容易に行うことができると共に、ディップコーティン
グを用いるので量産性が向上し、また、歩留りが向上す
るので低価格化が図れるエネルギ閉じ込め型圧電振動子
の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の実施例方法における電極部の形成工程
を示す正面図、第2図は同上の平面図、第3図(a)は
同上の電極部の形成工程のうちリード端子を取付ける工
程を示す正面図、第3図(b)は同上の平面図、第4図
は本発明の実施例方法のうち共振周波数を測定する工程
を示す斜視図、第5図は同上の有機樹脂層を形成する工
程を示す断面図、第6図は同上の共振周波数と有機樹脂
層の膜厚との関係を示す説明図、第7図及び第8図はそ
れぞれ同上の空洞を形成する工程を示す断面図、第9図
は本発明の実施例方法により製造される圧電振動子の周
波数−度数分布を示す分布図、第10図(a),(b)は
従来方法による電極形成工程を示す正面図及び平面図、
第11図(a),(b)は従来方法によるリード端子取付
工程を示す正面図及び平面図、第12図,第13図はそれぞ
れ従来方法による空洞を形成する工程を示す断面図、第
14図は従来方法により製造される圧電振動子の周波数−
度数分布を示す分布図である。 1……圧電振動素子、2a,2b……電極、 3a,3b……リード端子、5……空洞、 8……有機樹脂層、10……外装樹脂層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日下部 純一 山形県飽海郡遊佐町字前田18の1番地 ユザTDK株式会社内 (72)発明者 本間 清晴 山形県飽海郡遊佐町字前田18の1番地 ユザTDK株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−165421(JP,A) 特開 昭62−118626(JP,A) 特開 昭51−32194(JP,A) 特開 昭61−288506(JP,A) 特開 昭56−42415(JP,A) 特開 昭55−154813(JP,A) 特開 昭56−160121(JP,A) 実開 昭57−141415(JP,U) 実開 昭62−68325(JP,U) 実開 昭60−43018(JP,U) 特公 昭58−38004(JP,B2)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.表裏面に電極が形成された圧電振動素子と、 該圧電振動素子の共振周波数が所望の周波数の上限を超
    えていた場合は、共振周波数を所望の周波数とするよう
    に厚さが設定され、前記電極及び圧電振動素子の表裏面
    の全表面にディップコーティングによって密着形成され
    た有機樹脂層と、 該有機樹脂層の表面に形成されると共に前記有機樹脂層
    上であって前記圧電振動素子の振動面に対応する部分に
    空洞部を形成するように被覆された外装樹脂とからなる
    エネルギ閉じ込め型圧電振動子。 2.前記有機樹脂層は低粘度で液状のエポキシ系又はフ
    ェノール系有機樹脂からなり加熱硬化してなる特許請求
    の範囲第1項記載のエネルギ閉じ込め型圧電振動子。 3.圧電振動素子の表裏面に電極を形成する工程と、 前記圧電振動素子の共振振動数を測定する工程と、 前記共振振動数が所望の周波数の上限を超えている場合
    は、共振周波数を所望の周波数とするように、前記電極
    及び圧電振動素子の表裏面の全表面に所定厚の有機樹脂
    層をディップコーティングによって密着形成することに
    より、前記圧電振動素子の共振周波数を修正する工程
    と、 前記有機樹脂層上であって前記電極の形成された位置に
    ワックスを塗布する工程と、 前記ワックス及び有機樹脂層を覆うように外装樹脂を形
    成する工程と、 前記外装樹脂を加熱して前記ワックスを気化することに
    よって前記有機樹脂層と前記外装樹脂との間に空洞を形
    成する工程と からなるエネルギ閉じ込め型圧電振動子の製造方法。 4.前記有機樹脂層は、低粘度で液状のエポキシ系又は
    フェノール系有機樹脂からなり加熱硬化したものである
    特許請求の範囲第3項記載のエネルギ閉じ込め型圧電振
    動子の製造方法。
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