JP3070267B2

JP3070267B2 - チップ形圧電共振子の製造方法

Info

Publication number: JP3070267B2
Application number: JP4184442A
Authority: JP
Inventors: 喬士義永; 義晴黒田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1992-06-18
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 2000-07-31
Anticipated expiration: 2015-07-31
Also published as: JPH066158A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばチップ形のフ
ィルタ、発振子、ディスクリミネータ等として用いられ
るチップ形圧電共振子の製造方法に関する。

【０００２】

【背景となる技術】従来、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は、リード端
子付のものであった。

【０００３】ところが、近年は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、リード端子を用い
ないチップ形のものが要望され始めた。

【０００４】このようなチップ形圧電共振子を実現する
のに注意すべき事項としては次のようなものがある。

【０００５】即ち、圧電共振素子の圧電基板は非常に薄
く（例えば１０．７ＭＨｚのフィルタ用の場合で約２０
０μｍの厚さ）、強度的に非常に脆く弱いのが一般的で
ある。

【０００６】また、圧電共振素子の振動部以外は、不要
振動を抑えてスプリアスを抑圧するための外装樹脂によ
ってダンピングをかけなければならず、そのため外装樹
脂を圧電基板に十分に密着させる必要がある。

【０００７】また、チップ形圧電共振子は、他のチップ
部品と共にプリント基板等に半田付けする際に、リフロ
ー半田や半田浸漬等によって、外装樹脂が高温（例えば
２４０〜２６０℃程度）に曝されるので、外装樹脂には
それに耐える耐熱性も必要になる。

【０００８】このような条件を満たしつつ、チップ形圧
電共振子を得るために、従来、圧電共振素子を金型に入
れて、射出成形に用いられている例えばポリフェニレン
サルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性の高耐熱樹脂をモ
ールド（成形）する試みが度々成されて来たが、成功し
なかった。

【０００９】なぜなら、高耐熱樹脂は、成形が一般的に
難しく、寸法精度を必要とするものは成形圧力を増加さ
せて成形する必要がある。ところが、圧電共振素子は前
述したように非常に脆弱であり、このような金型成形法
を採ると、殆どの素子は破損してしまい、逆に加圧力を
弱めると、圧電基板と外装樹脂との密着度合が少なくな
り、十分なダンピングをかけることができず、良好な特
性が得られない。

【００１０】また、圧電共振素子の振動電極の周りに空
洞を形成する必要のあるタイプの場合、成形圧力が高過
ぎるため、この空洞形成がうまく行かないという問題も
あった。

【００１１】また、上記のような高耐熱樹脂は材料コス
トが非常に高く、この点でも問題であった。

【００１２】このような諸問題を解決する方法として、
同一出願人は、溶剤によって液状にしたエポキシ系の外
装樹脂に圧電共振素子を浸漬（ディップ）するディップ
法を開発した（これは公知ではない）。これを図を参照
して説明する。

【００１３】まず、図９に示すようなマザー基板２を用
意する。このマザー基板２は、図１０も参照して、圧電
セラミックから成る圧電基板６上に、当該圧電基板６を
挟んで対向する振動電極８、９およびそれにつながる端
子電極１０〜１２をそれぞれ含む複数の圧電共振素子４
を形成したものである。

【００１４】この圧電共振素子４は、この例では、分割
形の振動電極８を有する、厚み縦振動モードを利用する
エネルギー閉じ込め形の二重モードの素子であり、この
例では振動空間確保のための空洞形成用の空洞形成剤
（例えばワックス）１６を表裏面の振動電極８、９上に
それぞれ付与しておく。もっとも、マザー基板２上に形
成しておく圧電共振素子の構造、タイプは任意であり、
例えば、厚みすべり振動モードを利用するエネルギー閉
じ込め形の素子でも良く、その場合は、振動電極の周り
に、適度なダンピングを与えるためのシリコーンゴムの
ようなゴム状弾性体を付与しておけば良い。

【００１５】そしてこのようなマザー基板２を、図１１
に示すように、溶剤によって液状にしたエポキシ系の
（従って熱硬化型の）外装樹脂１８中に浸漬した後、引
き上げ、このような作業を例えば数回繰り返す。

【００１６】これによって、図１２に示すように、マザ
ー基板２を外装樹脂１８で覆った外装樹脂被覆品１９が
得られる。その後、外装樹脂１８を加熱硬化させる。こ
のときの加熱によって、圧電共振素子４上の空洞形成剤
１６は外装樹脂１８中に移行し、その後に振動空間用の
空洞が形成される。次いで、この外装樹脂被覆品１９を
内部の圧電共振素子４ごとに切り分けると、複数のチッ
プ部品が得られる。その後は、このチップ部品の外面
に、必要な端子電極を付与すると、チップ形圧電共振子
が完成する。

【００１７】上記のようなディップ法によれば、エポキ
シ系の外装樹脂１８を用いるため、外装樹脂１８の圧電
共振素子４への密着力は十分に得られる。従って、外装
樹脂１８によって圧電共振素子４に十分にダンピングを
かけることができ、良好な特性のチップ形圧電共振子が
得られる。

【００１８】また、上記ディップ法では、金型成形法の
ように加圧する必要がないので、しかも外装樹脂１８の
樹脂成分中には、例えばシリカやタルク等の充填剤（フ
ィラー）が適量混入されていて、これによって圧電共振
素子４への応力が緩和されるので、圧電共振素子４を破
損させる恐れもない。

【００１９】また、外装樹脂１８の樹脂成分はエポキシ
樹脂であり、耐熱性が高く、しかも電気抵抗の劣化もな
い。更に、外装樹脂１８を構成する各素材の品質、量に
より熱膨張係数も低く抑えることができる。

【００２０】しかも、エポキシ系の外装樹脂１８は、前
述した射出成形用の高耐熱樹脂に比べて、材料コストが
大幅に安いという利点もある。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記ディ
ップ法は数々の優れた点を有しているが、次のような点
になお改善の余地がある。

【００２２】即ち、図１２に示すように、マザー基板２
をディップ樹脂（液状の外装樹脂１８）から引き上げた
とき、外装樹脂１８が下へ垂れ下がったり、周辺部の外
装樹脂１８が波打つ等する。その結果、外装樹脂被覆品
１９の側面の平坦度が悪く、しかも外装樹脂１８の厚み
がばらつくので寸法精度も悪い。外装樹脂被覆品１９を
各圧電共振素子４ごとに切断するときは、この外装樹脂
被覆品１９の側面を基準面にするので、この基準面のば
らつきが大きいと、正確に切断することはできない。従
って、前述したようなチップ部品、ひいてはチップ形圧
電共振子の歩留まりが悪いという問題がある。

【００２３】そこでこの発明は、同一出願人が開発した
ディップ法の優れた点を保ちつつ、外装樹脂被覆品を各
圧電共振素子ごとに正確に切り分けて歩留まりを向上さ
せることができるようにしたチップ形圧電共振子の製造
方法を提供することを主たる目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の製造方法は、圧電基板上に、当該圧電基
板を挟んで対向する振動電極およびそれにつながる端子
電極をそれぞれ含む複数の圧電共振素子を形成したマザ
ー基板を用意し、このマザー基板を枠内に嵌め込み、そ
の状態で枠内にマザー基板を覆うように、液状の熱硬化
性の外装樹脂を流し込み、その後外装樹脂を加熱硬化さ
せ、次いでこの外装樹脂で覆われた外装樹脂被覆品を、
枠の外側面を基準面にして、内部の圧電共振素子ごと
に、かつその端子電極の端部が切断面に露出するように
切り分けて複数のチップ部品にし、ついでこの各チップ
部品の少なくとも端子電極が露出している切断面に、各
端子電極とそれぞれつながる側面電極を付与することを
特徴とする。

【００２５】また、外装樹脂を加熱硬化させた後に枠を
取り外して、外装樹脂被覆品の側面を基準面にして、当
該外装樹脂被覆品を各圧電共振素子ごとに切り分けても
良い。また、外装樹脂は、枠内のマザー基板上に片面ず
つ流し込んでも良い。

【００２６】

【作用】上記方法によれば、枠を寸法精度良く作ること
は簡単であるので、この枠の外側面を基準面にすること
で、外装樹脂被覆品を各圧電共振素子ごとに正確に切り
分けることができる。その結果、歩留まりが大幅に向上
する。

【００２７】また、切り分ける前に枠を取り外す方法の
場合も、外装樹脂被覆品の側面の平坦度および寸法精度
は、枠によって規定されるので良く、従ってこの方法の
場合も、外装樹脂被覆品を各圧電共振素子ごとに正確に
切り分けることができ、歩留まりが大幅に向上する。

【００２８】

【実施例】この発明に係る製造方法の例を、図１〜図７
を参照して説明する。

【００２９】まず、図１に示すようなマザー基板２を用
意する。このマザー基板２は、先に図９および図１０の
説明のところで説明したものと同様のものであるので、
そこでの説明を参照するものとし、ここでは重複説明を
省略する。

【００３０】一方、図２に示すように、枠の一例とし
て、上記マザー基板２をほぼきっちり嵌め込むことがで
きる樹脂枠２０を用意する。この樹脂枠２０は、当然、
後述する外装樹脂１８の加熱硬化時の温度（例えば１６
０℃程度）で変形溶解しないものとする。またこの樹脂
枠２０は、その外側面２０ａを後述する切断時の基準面
にする場合は、この外側面２０ａの平坦度を良くしてお
く。

【００３１】また、この樹脂枠２０には、中に入れるマ
ザー基板２を当該樹脂枠２０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のが好ましい。この
例では、樹脂枠２０の対向する辺（この例では短辺）の
内側に棚部２２をそれぞれ設けている。

【００３２】そして、図３に示すように、前述したマザ
ー基板２をこの樹脂枠２０内に嵌め込み、その状態で、
図４に示すように、マザー基板２の片面上に、液状の熱
硬化性の外装樹脂１８を流し込む。

【００３３】この外装樹脂１８は、例えば、先に図１１
および図１２の説明のところで説明したような、溶剤に
よって液状にしたエポキシ系のものであり、これについ
ては先の説明を参照するものとし、ここでは重複説明を
省略する。あるいはこの外装樹脂１８は、エポキシフェ
ニール系のものでも良い。

【００３４】そして、上記外装樹脂１８を例えば自然乾
燥させる等して、樹脂枠２０をマザー基板２と共に反転
させても当該外装樹脂１８が流出しなくなった後に、樹
脂枠２０をマザー基板２と共に反転させ、その状態でマ
ザー基板２の他の片面上に上記と同様の外装樹脂１８を
流し込む。

【００３５】その後、上記外装樹脂１８を、例えば自然
乾燥させた後、加熱硬化させる。この加熱時に、圧電共
振素子４上の空洞形成剤１６（図１参照）が外装樹脂１
８中に移行して、その後に振動空間用の空洞が形成され
るのは、前記と同様である。

【００３６】その後、後の製品（チップ形圧電共振子）
の厚み方向の寸法精度と平面度を良くするために、好ま
しくは、外装樹脂１８によって覆われた外装樹脂被覆品
２６（図５参照）の表面および裏面を平坦に研磨する。
この実施例ではこの研磨を樹脂枠２０を付けた状態で行
う。この研磨は、例えば、研磨板を用いるラビング研磨
で行う。これによって図５に示すようなものが得られ
る。

【００３７】次いで、図５に示すように、この外装樹脂
被覆品２６を、この例では樹脂枠２０と共に、樹脂枠２
０の外側面２０ａを基準面にして、内部の圧電共振素子
４ごとに、かつその端子電極１０〜１２（図１、図１０
参照）の端部が切断面に露出するように切り分けて複数
のチップ部品にする。具体的にはこの例では、図５中の
線２８および３０に沿って切断する。

【００３８】以上の工程によって、図６に示すような複
数のチップ部品が一括して得られる。このチップ部品
は、圧電共振素子４（６はその圧電基板を示す）の上下
を外装樹脂１８で挟んだ構造をしており、かつ切断面で
ある側面には、圧電共振素子４の端子電極１０〜１２の
端部が露出している。

【００３９】次いで、図７に示すように、この各チップ
部品の少なくとも端子電極１０〜１２が露出している切
断面に、各端子電極１０〜１２とそれぞれつながる側面
電極３４〜３６を、例えば導電ペーストの印刷、焼付け
等によって付与する。これが端子となる。これによって
チップ形圧電共振子が得られる。

【００４０】なお、この例では、圧電共振素子４の全て
の端子電極１０〜１２が同一切断面に露出しているが、
前述したように圧電共振素子４の構造等は任意であるの
で、端子電極が別の切断面に露出する場合もあり、その
場合は少なくともそれらの切断面に上記のような側面電
極を付与すれば良い。

【００４１】また、上記のようなチップ形圧電共振子の
プリント基板等への半田付け性を向上させるために、例
えば図８に示すように、上下の外装樹脂１８の少なくと
も一方の表面であって内部の圧電共振素子４の各端子電
極１０〜１２に対応する位置に、外部電極３８〜４０を
付与しておいて、側面電極３４〜３６によって各端子電
極１０〜１２と各外部電極３８〜４０とをそれぞれつな
ぐようにしても良い。そのようにする場合は、例えば図
５に示す切断前の外装樹脂被覆品２６の表面に、この外
部電極３８〜４０に相当するものを細長く、例えば導電
ペーストの印刷、焼付け等によって形成しておけば良
い。

【００４２】上記方法によれば、樹脂枠２０を寸法精度
良く作ることは簡単であるので、この樹脂枠２０の外側
面２０ａを基準面にすることで、外装樹脂被覆品２６を
その内部の各圧電共振素子４ごとに正確に切り分けるこ
とができる。その結果、歩留まりが大幅に向上する。例
えば、前述したディップ法による場合は、３０％前後の
良品率しか得られず、歩留まりが悪くしかも不安定であ
ったが、上記方法によれば不良発生は０となり、１００
％の歩留まりを安定して得ることが可能になった。

【００４３】しかも、ディップ法の前述した優れた点
は、この方法においてもそのまま保たれている。

【００４４】即ち、エポキシ系の外装樹脂１８を用いる
ため、外装樹脂１８の圧電共振素子４への密着力は十分
に得られる。従って、外装樹脂１８によって圧電共振素
子４に十分にダンピングをかけることができ、良好な特
性のチップ形圧電共振子が得られる。

【００４５】また、上記方法では、金型成形法のように
加圧する必要がないので、しかも外装樹脂１８の樹脂成
分中には例えばシリカやタルク等の充填剤（フィラー）
が適量混入されていて、これによって圧電共振素子４へ
の応力が緩和されるので、圧電共振素子４を破損させる
恐れもない。

【００４６】また、外装樹脂１８の樹脂成分はエポキシ
樹脂であり、耐熱性が高く、しかも電気抵抗の劣化もな
い。更に、外装樹脂１８を構成する各素材の品質、量に
より熱膨張係数も低く抑えることができる。

【００４７】しかも、エポキシ系の外装樹脂１８は、前
述した射出成形用の高耐熱樹脂に比べて、材料コストが
大幅に安く、従って材料の面からもチップ形圧電共振子
のコストを下げることができるという利点もある。

【００４８】なお、上記実施例の場合は、図５に示すよ
うに、外装樹脂被覆品２６と共に樹脂枠２０も切断され
るので、樹脂枠２０を再利用することはできなくなる。
この点については、外装樹脂１８を加熱硬化させた後
に、樹脂枠２０を取り外して、外装樹脂被覆品２６の側
面を基準面にして、当該外装樹脂被覆品２６を各圧電共
振素子４ごとに切り分けても良い。その場合でも、外装
樹脂被覆品２６の側面は樹脂枠２０の内側面によって寸
法精度および平坦度が規定されているので、正確に切り
分けることができる。このようにすれば、樹脂枠２０を
再利用することができ、そのぶん、製造コストを下げる
ことができる。

【００４９】上記の場合、樹脂枠２０を取り外しやすく
するには、例えば、樹脂枠２０を離形効果のある樹脂で
作っても良いし、樹脂枠２０の内側面にワックス等の離
形を促すものを塗布しておいても良い。

【００５０】また、外装樹脂１８を、上記実施例のよう
に樹脂枠２０内に片面ずつ流し込む代わりに、マザー基
板２を覆うように一括して流し込む方法を採用しても良
い。

【００５１】また、枠としては上記樹脂枠２０以外のも
のを用いても良い。

【００５２】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、外装樹
脂被覆品を各圧電共振素子ごとに正確に切り分けること
ができるので、歩留まりが大幅に向上する。従って、チ
ップ形圧電共振子のコストダウンを図ることができる。

【００５３】しかも、従来の金型成形法に比べて次のよ
うな数々の利点を有している。

【００５４】即ち、外装樹脂によって内部の圧電共振素
子に十分にダンピングをかけることができるので、良好
な特性のチップ形圧電共振子を得ることができる。

【００５５】また、金型成形法のように加圧する必要が
ないので、内部の圧電共振素子を破損させる恐れもな
い。

【００５６】また、エポキシ系の外装樹脂を用いている
ので、耐熱性が高く、電気抵抗の劣化もなく、しかも熱
膨張係数を低く抑えることもでき、この意味からも高性
能のチップ形圧電共振子を得ることができる。

【００５７】しかも、エポキシ系の外装樹脂は材料コス
トが安いので、材料の面からもチップ形圧電共振子のコ
ストを下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の製造方法に用いるマザー基板の一例
を示す斜視図である。

【図２】この発明の製造方法に用いる樹脂枠の一例を示
す斜視図である。

【図３】図２の樹脂枠に図１のマザー基板を嵌め込んだ
状態を示す斜視図である。

【図４】図３のものに外装樹脂を流し込む状態を示す斜
視図である。

【図５】研磨後の外装樹脂被覆品を示す斜視図である。

【図６】チップ部品の一例を示す斜視図である。

【図７】チップ形圧電共振子の一例を示す斜視図であ
る。

【図８】チップ形圧電共振子の他の例を示す斜視図であ
る。

【図９】マザー基板の一例を示す斜視図である。

【図１０】図１および図９のマザー基板上の圧電共振素
子部を拡大して示す斜視図である。

【図１１】図９のマザー基板を外装樹脂中に浸漬した状
態を示す概略図である。

【図１２】図１１のディップ法による外装樹脂被覆品を
示す正面図である。

【符号の説明】

２マザー基板４圧電共振素子６圧電基板８，９振動電極１０〜１２端子電極１６空洞形成剤１８エポキシ系の外装樹脂２０樹脂枠２０ａ外側面２６外装樹脂被覆品３４〜３６側面電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−32114（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−66689（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−66690（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−136630（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03H 3/00 - 3/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電基板上に、当該圧電基板を挟んで対
向する振動電極およびそれにつながる端子電極をそれぞ
れ含む複数の圧電共振素子を形成したマザー基板を用意
し、このマザー基板を枠内に嵌め込み、その状態で枠内
にマザー基板を覆うように、液状の熱硬化性の外装樹脂
を流し込み、その後外装樹脂を加熱硬化させ、次いでこ
の外装樹脂で覆われた外装樹脂被覆品を、枠の外側面を
基準面にして、内部の圧電共振素子ごとに、かつその端
子電極の端部が切断面に露出するように切り分けて複数
のチップ部品にし、ついでこの各チップ部品の少なくと
も端子電極が露出している切断面に、各端子電極とそれ
ぞれつながる側面電極を付与することを特徴とするチッ
プ形圧電共振子の製造方法。
【請求項２】圧電基板上に、当該圧電基板を挟んで対
向する振動電極およびそれにつながる端子電極をそれぞ
れ含む複数の圧電共振素子を形成したマザー基板を用意
し、このマザー基板を枠内に嵌め込み、その状態で枠内
にマザー基板を覆うように、液状の熱硬化性の外装樹脂
を流し込み、その後外装樹脂を加熱硬化させ、次いでこ
の外装樹脂で覆われた外装樹脂被覆品から枠を取り外
し、次いでこの外装樹脂被覆品を、その側面を基準面に
して、内部の圧電共振素子ごとに、かつその端子電極の
端部が切断面に露出するように切り分けて複数のチップ
部品にし、ついでこの各チップ部品の少なくとも端子電
極が露出している切断面に、各端子電極とそれぞれつな
がる側面電極を付与することを特徴とするチップ形圧電
共振子の製造方法。
【請求項３】圧電基板上に、当該圧電基板を挟んで対
向する振動電極およびそれにつながる端子電極をそれぞ
れ含む複数の圧電共振素子を形成したマザー基板を用意
し、このマザー基板を枠内に嵌め込み、その状態でマザ
ー基板の片面上に、溶剤によって液状にしたエポキシ系
の外装樹脂を流し込み、この外装樹脂が枠をマザー基板
と共に反転させても流出しなくなった後に、枠をマザー
基板と共に反転させ、その状態でマザー基板の他の片面
上に前記と同様のエポキシ系の外装樹脂を流し込み、そ
の後外装樹脂を加熱硬化させ、次いでこの外装樹脂で覆
われた外装樹脂被覆品の表裏面を枠を付けた状態で平坦
に研磨し、次いでこの外装樹脂被覆品を、枠の外側面を
基準面にして、内部の圧電共振素子ごとに、かつその端
子電極の端部が切断面に露出するように切り分けて複数
のチップ部品にし、ついでこの各チップ部品の少なくと
も端子電極が露出している切断面に、各端子電極とそれ
ぞれつながる側面電極を付与することを特徴とするチッ
プ形圧電共振子の製造方法。
【請求項４】圧電基板上に、当該圧電基板を挟んで対
向する振動電極およびそれにつながる端子電極をそれぞ
れ含む複数の圧電共振素子を形成したマザー基板を用意
し、このマザー基板を枠内に嵌め込み、その状態でマザ
ー基板の片面上に、溶剤によって液状にしたエポキシ系
の外装樹脂を流し込み、この外装樹脂が枠をマザー基板
と共に反転させても流出しなくなった後に、枠をマザー
基板と共に反転させ、その状態でマザー基板の他の片面
上に前記と同様のエポキシ系の外装樹脂を流し込み、そ
の後外装樹脂を加熱硬化させ、次いでこの外装樹脂で覆
われた外装樹脂被覆品から枠を取り外し、次いでこの外
装樹脂被覆品の表裏面を平坦に研磨し、次いでこの外装
樹脂被覆品を、その側面を基準面にして、内部の圧電共
振素子ごとに、かつその端子電極の端部が切断面に露出
するように切り分けて複数のチップ部品にし、ついでこ
の各チップ部品の少なくとも端子電極が露出している切
断面に、各端子電極とそれぞれつながる側面電極を付与
することを特徴とするチップ形圧電共振子の製造方法。