JP2998462B2 - 圧電共振子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば、フィル
タ、発振子、ディスクリミネータ等として用いられる圧
電共振子の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、フィルタ、発振子、ディスクリミ
ネータとして用いられる圧電共振子は、一般に、リード
付きのものであった。

【０００３】ところが、近年、電子機器の小型化を図る
ために表面実装技術（ＳＭＤ）が採用されており、これ
に伴って、この種の圧電共振子にも、リード線のないチ
ップ型のものが要望されている。

【０００４】

【関連の出願】そこで、本件出願人は、チップ型圧電共
振子を能率的に製造する方法を、平成４年６月１８日付
提出の特願平４−１８４４４２号において提案した。こ
の先願に係る製造方法では、図１１に示すようなマザー
基板２１が用いられる。

【０００５】マザー基板２１は、圧電セラミックからな
る圧電基板２２を備え、この圧電基板２２の一方主面に
は、分割された振動電極２３および２４が形成され、他
方主面には、これら振動電極２３および２４に対向する
振動電極（図示せず）が形成されている。振動電極２３
および２４ならびに他方主面上の振動電極には、それぞ
れ端子電極２６および２７ならびに図示しない端子電極
が接続される。これら１組の振動電極および端子電極に
よって、１個の圧電共振素子２９が構成され、マザー基
板２１は、複数の圧電共振素子２９を与えている。

【０００６】圧電共振素子２９は、分割された振動電極
２３および２４ならびにこれらに対向する振動電極を有
する、厚み縦振動モードを利用するエネルギ閉じ込め型
の二重モード圧電共振子であり、その振動空間を確保す
るため、圧電基板２２の振動領域の各々を覆うように、
空洞形成用のたとえばワックスからなる空洞形成材３０
が付与される。

【０００７】その後、図示しないが、マザー基板２１
は、枠内に嵌め込まれ、その状態で、マザー基板２１の
両主面をそれぞれ覆うように外装樹脂が流し込まれる。
次いで、これら外装樹脂が加熱され、それによって、前
述した空洞形成材３０は外装樹脂中に移行して、その結
果、振動空間となる空洞を形成するとともに、外装樹脂
が硬化される。その後、外装樹脂で覆われたマザー基板
２１が、圧電共振素子２９ごとに分割され、この分割面
に露出した端子電極２６および２７等に接続されるよう
に外部電極が付与される。

【０００８】このようにして、１個のマザー基板２１か
ら多数のチップ型圧電共振子を能率的に得ることができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した先願に係る製
造方法において、振動空間を形成するため、圧電基板２
２の振動領域にワックスのような空洞形成材３０を付与
した後、熱硬化性の外装樹脂を付与し、この外装樹脂を
硬化させるとき、空洞形成材３０を外装樹脂中に移行さ
せ、その結果、振動空間となる空洞を形成している。

【００１０】しかしながら、この方法では、ワックスの
ような空洞形成材３０を付与するとき、点滴によるた
め、その付与面積および形状において高い精度を得るこ
とが困難である。そのため、空洞形成材３０と振動領域
との位置合せが不適正となることがある。空洞形成材３
０が点滴によって付与されるとき、その面積が所定以上
に広がったり、その位置ずれが大きく生じたりすると、
圧電共振素子２９ごとに分割されたとき、空洞形成材３
０によって形成された空洞の一部が分割面に露出する、
といった不都合を招くことがある。このように空洞の一
部が分割面に露出すると、圧電共振子として機能し得な
くなる。

【００１１】また、空洞形成材３０としてワックスを使
用すると、その後の外部電極形成工程での加熱により、
外装樹脂に吸収されたワックスがガス状になり、電極形
成の妨げとなることがある。

【００１２】また、空洞形成材３０が外装樹脂中に十分
に吸収されずに圧電基板２２上に残留するとき、圧電共
振子の特性に悪影響を及ぼすことがある。

【００１３】また、外装樹脂は、空洞形成材３０を十分
に吸収できる能力を有していることが必要である。その
ため、外装樹脂は、小さい気泡を多く含んでいる。しか
しながら、このような空洞形成材３０を吸収し得る能力
は、逆に、外装樹脂の耐湿性および耐溶剤性を劣化させ
る。その結果、これら耐湿性または耐溶剤性が求められ
る分野で、このような圧電共振子を用いることには支障
がある。圧電共振子をこのような用途にどうしても向け
る必要がある場合には、外装樹脂の上に、さらに、耐湿
性および耐溶剤性の優れた別の外装樹脂を被せることが
行なわれている。

【００１４】本発明の目的は、より簡便な、安定した電
気特性を有し用途に応じて耐湿性、耐溶剤性を向上させ
ることのできる圧電共振子の製造方法を提供することで
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、圧電素子が共振して振動するための空間を確保しつ
つ、圧電基板を外装樹脂で覆うことによる圧電共振子の
製造方法である。

【００１６】本圧電共振子の製造方法は、圧電基板が振
動するための空間に対応する圧電基板の面の中央側の部
分を囲む、圧電基板の面の外側の部分と、互いに熱膨張
率が異なる２層からなるラミネートシートの低い熱膨張
率を有する層の側の面の、上記の圧電基板の面の外側の
部分に対応する部分とを接着する工程と、ラミネートシ
ートが接着された圧電基板を熱硬化性の外装樹脂によっ
て覆い加熱する工程とを含んでいる。

【００１７】

【作用】請求項１に記載の発明によると、圧電基板に接
着されたラミネートシートは、熱膨張率が異なる２層を
有しており、加熱されることによって高い熱膨張率を有
する層が低い熱膨張率を有する層に比べてより膨張して
ラミネートシートが圧電基板から離れるように変形され
ると同時にラミネートシートを覆う外装樹脂が熱硬化さ
れ、圧電基板が振動するための空間が確保される。

【００１８】

【発明の効果】これにより、ワックスのような空洞形成
材を用いることなく圧電基板が振動する空間が確保さ
れ、前述したような空洞形成材を用いる場合に遭遇する
問題は全て解消され、安定した電気特性が得られる。ま
た、外装樹脂に関して、空洞形成材を吸収する能力とは
無関係にその材料を選ぶことができるので、圧電共振子
の用途に応じた外装樹脂の選択の幅が広がり、用途に応
じて耐湿性、耐溶剤性を向上させることができる。さら
に、本圧電共振子の製造方法ではレーザ等の装置は用い
られず、本圧電共振子の製造方法はより簡便な製造方法
であるといえる。

【００１９】

【実施例】図１は、この発明の一実施例による製造方法
によって得られたチップ型圧電共振子２０を示す斜視図
である。このような圧電共振子２０を得るため、図２な
いし図８にそれぞれ示すような工程が実施される。

【００２０】まず、図２に示すように、マザー基板２１
が用意される。このマザー基板２１の一部が拡大されて
図３に示されている。なお、マザー基板２１に含まれる
要素であって、前述した図１１に示した要素に相当する
要素には、同様の参照符号が付されている。

【００２１】マザー基板２１は、圧電セラミックからな
る圧電基板２２を備え、この圧電基板２２の一方主面に
は、分割された振動電極２３および２４が形成され、他
方主面には、これら振動電極２３および２４に対向する
振動電極２５が形成されている。振動電極２３、２４お
よび２５には、それぞれ、端子電極２６、２７および２
８が接続される。これら１組の振動電極２３〜２５およ
び端子電極２６〜２８によって、１個の圧電共振素子２
９が構成され、マザー基板１２は、複数の圧電共振素子
２９を与えている。

【００２２】圧電共振素子２９は、図１１に示したもの
と同様、分割された振動電極２３および２４ならびにこ
れらに対向する振動電極２５を有する、厚み縦振動モー
ドを利用するエネルギ閉じ込め型の二重モード圧電共振
子である。

【００２３】また、図２に示すように、マザー基板２１
の各面をそれぞれ覆うための第１および第２のラミネー
トシート４１および４２が用意される。これらラミネー
トシート４１および４２は、その一方面側と他方面側と
で熱膨張率が相対的に異なっている。ラミネートシート
４１および４２は、具体的には、後述する図７に示すよ
うに、それぞれ、高熱膨張率層４３と低熱膨張率層４４
との２層構造を有している。なお、ラミネートシート４
１および４２は、その一方面側とその多方面側とで熱膨
張率が相対的に異なっている条件を満たす限り、さらに
多層の構造とされてもよい。

【００２４】図２において、第１および第２のラミネー
トシート４１および４２は、それぞれ、低熱膨張率層４
４をマザー基板２１側に向けている。第１のラミネート
シート４１の下面には、圧電基板２２の振動領域に対応
する領域を除いて、すなわち、図２において破線のハッ
チングで示した領域において、接着剤４５が付与され
る。他方、第２のラミネートシート４２の上面には、第
１のラミネートシート４１と同様の態様で、斑点を付し
た領域において、接着剤４６が付与される。そして、第
１および第２のラミネートシート４１および４２が、そ
れぞれ、マザー基板２１に接着される。このとき、圧電
基板２２の振動領域を除く領域で、ラミネートシート４
１および４２は、圧電基板２２に接着している。

【００２５】なお、接着剤４５および４６が、それぞ
れ、マザー基板２１上に付与された後、ラミネートシー
ト４１および４２がこれらに接着されるようにしてもよ
い。

【００２６】他方、図４に示すように、上述したマザー
基板２１をほぼきっちり嵌め込むことができる、たとえ
ば樹脂からなる枠３１が用意される。この枠３１は、後
述する外装樹脂の加熱硬化時の温度（たとえば１５０℃
程度）で変形したり溶解したりしないように配慮され
る。また、この枠３１の外側面３２は、後述する切断時
の基準面にされる場合、平坦度を良くしておくことが望
ましい。

【００２７】また、枠３１には、その中に入れるマザー
基板２１を枠３１の厚み方向のほぼ中央部に固定できる
ような手段を講じておくことが好ましい。この例では、
枠３１の対向する辺（たとえば短辺）の内側に棚３３が
それぞれ設けられている。

【００２８】図５に示すように、前述したラミネートシ
ート４１および４２で覆われたマザー基板２１は、枠３
１に嵌め込まれ、その状態で、図６に示すように、マザ
ー基板２１の片面すなわち第１のラミネートシート４１
上に、未硬化の外装樹脂３４が流し込まれる。この外装
樹脂３４としては、たとえば、溶剤によって液状にした
エポキシ系の熱硬化性樹脂が用いられ、そこには、たと
えばシリカ、タルク等のフィラーが適量添加されてい
る。外装樹脂３４は、たとえば自然乾燥等によって乾燥
され、枠３１をマザー基板２１とともに反転させても外
装樹脂３４が流出しなくなった後に、枠３１は、マザー
基板２１および外装樹脂３４とともに反転され、この状
態で、マザー基板２１の他の面すなわち第２のラミネー
トシート４２上に、再び外装樹脂３４が流し込まれる。
この外装樹脂３４も、また、たとえば自然乾燥される。

【００２９】なお、上述したように、枠３１に、すでに
重ね合わされたラミネートシート４１および４２ならび
にマザー基板２１を挿入するのではなく、枠３１を互い
の位置合せのためのガイドとして利用するように、枠３
１に、まず、いずれか一方のラミネートシート４１また
は４２を挿入し、次いでマザー基板２１を挿入し、さら
にいずれか他方のラミネートシート４２または４１を挿
入するようにしてもよい。

【００３０】次いで、上述したように二段階で流し込ま
れた外装樹脂３４は、たとえば、１５０℃で３０分間、
加熱処理される。このとき、図７に示すように、ラミネ
ートシート４１および４２の各々は、圧電基板２２に接
着されていない部分において、高熱膨張率層４３と低熱
膨張率層４４との熱膨張率の差に基づいて圧電基板２２
から離れるように変形し、それによって、振動空間４７
および４８を、それぞれ、圧電基板２２の振動領域上に
形成する。また、これと同時に、外装樹脂３４が硬化さ
れる。

【００３１】次いで、得ようとするチップ型圧電共振子
２０（図１）の厚み方向の寸法精度および平面度を高め
るため、外装樹脂３４の各々の外面が、枠３１とともに
研磨される。この研磨は、たとえば、研磨板を用いるラ
ビング研磨によって行なわれる。これによって、図８に
示すようなマザー基板２１の両面が外装樹脂３４で覆わ
れたサンドイッチ構造物３５が得られる。

【００３２】次に、図８に示すように、このサンドイッ
チ構造物３５が、枠３１とともに、枠３１の外側面３２
を基準面にして、切断線３６および３７に沿って切断さ
れる。この切断によって、マザー基板２１は、個々の圧
電共振素子２９ごとに分割され、かつ、端子電極２６〜
２８が切断面に露出する。このようにして、図１に示す
ようなチップ型圧電共振子２０が得られる。

【００３３】なお、上述した研磨および切断の工程は、
サンドイッチ構造物３５が枠３１から取出された状態で
実施されてもよい。

【００３４】次に、図９に示すように、このチップ型圧
電共振子２０の少なくとも端子電極２６〜２８が露出し
ている面に、端子電極２６〜２８の各々とそれぞれ導通
される外部電極３８〜４０が、たとえば導電ペーストの
印刷および焼付けによって付与される。

【００３５】なお、この実施例では、チップ型圧電共振
子２０のすべての端子電極２６〜２８が同じ面に露出し
ているが、このような端子電極が別々の面に露出する場
合もあり、その場合には、これらの面それぞれに外部電
極を付与すればよい。

【００３６】また、図１０に示すように、チップ型圧電
共振子２０の端子電極２６〜２８に導通する外部電極３
８ａ，３９ａ，４０ａを、チップ型圧電共振子２０の一
方側面だけでなく、上下面の少なくとも一方、さらには
他方側面にまで延びるように形成してもよい。このよう
にすることにより、チップ型圧電共振子２０を回路基板
に実装するとき、その半田付けを確実に達成することが
できる。なお、外部電極３８ａ〜４０ａのうち、チップ
型圧電共振子２０の上面および／または下面に形成され
る部分は、予め、図８に示すサンドイッチ構造物３５の
状態で、導電ペーストの印刷および焼付け等の方法によ
って付与しておいてもよい。

【００３７】以上述べた実施例では、ラミネートシート
４１および４２が接着されたマザー基板２１を覆うよう
に、熱硬化性の外装樹脂３４を付与するため、枠３１が
用いられたが、これに代えて、ディップ方式が採用され
てもよい。すなわち、ラミネートシートが接着されたマ
ザー基板は、液状の熱硬化性樹脂中にディップされた
後、取り出され、その後、樹脂の加熱硬化、研磨および
切断が行なわれることによっても、図１に示したチップ
型圧電共振子２０と実質的に同様の圧電共振子が得られ
る。

【００３８】また、前述した実施例では、マザー基板２
１を、最終的に分割して複数のチップ型圧電共振子２０
を能率的に得るようにしたが、このような利点を望まな
いならば、この発明による製造方法を、１個の圧電共振
子を得るための圧電基板に対して適用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例により得られたチップ型圧
電共振子２０の外観を示す斜視図である。

【図２】図１に示したチップ型圧電共振子２０を得るた
めに用意されるマザー基板２１ならびに第１および第２
のラミネートシート４１および４２を互いに分離して示
す斜視図である。

【図３】図２に示したマザー基板２１の一部を拡大して
示す斜視図である。

【図４】図１に示したチップ型圧電共振子２０を得るた
めに用いられる枠３１を示す斜視図である。

【図５】図４に示した枠３１にマザー基板２１ならびに
ラミネートシート４１および４２を嵌め込んだ状態を示
す斜視図である。

【図６】図５に示したラミネートシート４１上に外装樹
脂３４を流し込む状態を示す斜視図である。

【図７】外装樹脂３４を硬化させることによって形成さ
れた振動空間４７および４８を示す断面図である。

【図８】外装樹脂３４を硬化させた後に得られるサンド
イッチ構造物３５の切断工程を説明するための斜視図で
ある。

【図９】図１に示したチップ型圧電共振子２０に外部電
極３８〜４０を形成した状態を示す斜視図である。

【図１０】図１に示したチップ型圧電共振子２０に外部
電極３８ａ〜４０ａを形成した状態を示す斜視図であ
る。

【図１１】先の関連の出願において開示されたチップ型
圧電共振子の製造に用いられるマザー基板２１を示す斜
視図である。

【符号の説明】

２０ チップ型圧電共振子 ２１ マザー基板 ２２ 圧電基板 ２３〜２５ 振動電極 ２６〜２８ 端子電極 ２９ 圧電共振素子 ３４ 外装樹脂 ３６，３７ 切断線 ３８〜４０，３８ａ〜４０ａ 外部電極 ４１，４２ ラミネートシート ４３ 高熱膨張率層 ４４ 低熱膨張率層 ４５，４６ 接着剤 ４７，４８ 振動空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−6002（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−149252（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−100304（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−49763（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭64−10963（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭59−23489（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭50−40997（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03H 3/02 - 3/04 H03H 9/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電基板が共振して振動するための空間
   を確保しつつ、前記圧電基板を外装樹脂で覆うことによ
   る、圧電共振子の製造方法であって、 前記圧電基板が振動するための空間に対応する前記圧電
   基板の面の中央側の部分を囲む、前記圧電基板の面の外
   側の部分と、互いに熱膨張率が異なる２層からなるラミ
   ネートシートの低い熱膨張率を有する層の側の面の、前
   記圧電基板の面の外側の部分に対応する部分とを接着す
   る工程と、 前記ラミネートシートが接着された圧電基板を熱硬化性
   の外装樹脂によって覆い加熱する工程とを含む、圧電共
   振子の製造方法。