JP3729059B2

JP3729059B2 - 圧電部品の製造方法

Info

Publication number: JP3729059B2
Application number: JP2000339231A
Authority: JP
Inventors: 英明黒田; 竜平吉田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-11-07
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2020-11-07
Also published as: JP2002151990A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば圧電共振子や導電型圧電トランス等の圧電部品の製造方法に関し、より詳細には、マザーの圧電体から複数の圧電部品を切断により得る工程を備える圧電部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧電共振子において表裏面の電気的接続の信頼性を高めるため、種々の方法が試みられている。特開平８−２３７０６６号公報には、このような構造を備えた圧電共振子の一例が開示されている。
【０００３】
図８に示すように、この先行技術に記載の圧電共振子１０１では、細長い矩形板状の圧電セラミック板１０２の上面及び下面に共振電極１０３，１０４が形成されている。圧電セラミック板１０２の上面においては共振電極１０３と隔てられて接続電極１０５が、下面においては共振電極１０４と隔てられて接続電極１０６が形成されている。
【０００４】
圧電セラミック板１０２の両端面には、端面電極１０７，１０８が形成されている。端面電極１０７は、接続電極１０５と下面の共振電極１０４とを電気的に接続しており、端面電極１０８は、共振電極１０３と下面の接続電極１０６とを電気的に接続している。
【０００５】
従って、圧電共振子１０１は、上面及び下面のいずれ側からも、プリント回路基板等に容易に表面実装することができる。
この圧電共振子１０１では、端面電極１０７，１０８による電気的接続の信頼性を高めるために、端面電極１０７，１０８の外側に、所定の厚みを有する保護膜１０９，１１０が形成されている。図８から明らかなように、共振電極１０３，１０４及び接続電極１０５，１０６は、この保護膜１０９または１１０に至るように形成されている。
【０００６】
圧電共振子１０１の製造に際しては、図９に示すように、ブロック状のマザーの圧電体１１１の上面及び下面に電極をほぼ全面に形成して分極処理を行なう。次に、図１０に示すように、圧電体１１１の上面及び下面に、保護膜１１２，１１３を形成する。しかる後、図２の一点鎖線Ａに沿って切断する。このようにして、図１１に示すマザーの圧電板１１４を得、しかる後、図１２に示すように、マザーの圧電板１１４の上面及び下面にマザーの共振電極１１５と接続電極１１６とが形成される。しかる後、図２の一点鎖線Ｂに沿って切断することにより、図８に示した圧電共振子１０１が得られている。
【０００７】
他方、特開昭５８−１９０１１０号公報には、表裏面の導通を確保するための圧電共振子の製造方法の他の例が開示されている。ここでは、弾性シートに圧電体ウエハーが貼付され、次に格子状にダインシングされる。このダイシング部に沿って、導電ペーストが印刷される。しかる後、弾性シートを拡げるように力を加えることにより個々の圧電共振子端部に導電ペーストが付着され、該導電ペーストが表裏面の電気的接続用の電極として利用される圧電共振子が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特開平８−２３７０６６号公報に記載の先行技術では、図９に示したブロック状のマザーの圧電基板１１１を得た後に、上述した処理工程が行なわれ、次にマザーの圧電板１１４に切断される。さらに、マザーの圧電板１１４に共振電極等が形成された後、個々の圧電共振子を得るための切断工程が行なわれる。従って、加工工程が煩雑であり、コストが高くつくという問題があった。
【０００９】
より具体的には、ブロック状圧電体１１１において、切断や研磨等を行なわねばならず、これらの工程における材料の損失が大きかった。加えて、ブロック状に成型できない圧電材料を用いることはできなかった。さらに、電気的接続の信頼性を高めるために、保護膜が必要であり、かつ保護膜を形成する工程を実施しなければならなかった。
【００１０】
のみならず、この先行技術に記載の方法では、マザーの圧電板１１４の幅方向寸法により、圧電共振子の長さ方向寸法が一義的に決定されることになる。
他方、長さモードを利用した圧電共振子では、長さモードによるスプリアスを抑制するために、その長さを調整する必要があるが、この先行技術に記載の方法では、圧電共振子の長さ寸法の調整が困難となる。
【００１１】
また、特開昭５８−１９０１１０号公報に記載の先行技術では、圧電共振子の端面に形成される接続電極を構成するために、圧電体ウエハーにダイシング溝を正確に形成し、導電ペーストの印刷し、乾燥及びダイシングに加えて、さらに切断を行なわねばならず、工程が非常に煩雑であった。
【００１２】
本発明の目的は、端面に電極を有する圧電部品の製造であって、端面電極を容易に形成することができ、従って全体としての製造工程の簡略化を図ることができるとともに、ブロック状に成形することが困難な圧電材料を用いることができる、安価でありかつ設計の自由度に優れた圧電部品の製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、対向し合う第１，第２の主面と、対向し合う両端面と、一対の側面とを有する圧電体の少なくとも一方の端面に電極が形成されている圧電部品の製造方法であって、互いに平行に延びる複数の貫通スリットを有し、該貫通スリットに電極材料が充填されているマザーの圧電体を用意する工程と、隣り合う貫通スリットに充填されている電極材料に逆極性の電圧を印加することによりマザーの圧電体を分極する分極工程と、前記マザーの圧電体の貫通スリットの延びる方向に平行に、かつ前記貫通スリット内の電極材料が切断面の少なくとも一方に残留して端面電極を形成するように、マザーの圧電体を切断して個々の圧電部品を得る工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の特定の局面では、前記切断面の両側に電極材料が残存するように切断が行なわれ、それによって圧電体の両端面に端面電極が形成される。
本発明の別の特定の局面では、前記分極工程後に、マザーの圧電体の第１の主面に隣り合う貫通スリットに充填されている電極材料の一方に電気的に接続される複数の第１の共振電極を形成する工程と、マザーの圧電体の第２の主面に複数の第２の共振電極を形成する工程とをさらに備える。
【００１５】
本発明のさらに限定的な局面では、第１の主面に形成されている第１の共振電極が電気的に接続されている電極材料が充填されている貫通スリットとは異なる貫通スリットに充填されている電極材料に電気的に接続されるように、第２の共振電極が第２の主面に形成される。
【００１６】
本発明のさらに別の特定の局面では、前記第１，第２の共振電極と、圧電体の少なくとも一方の端面に形成された端面電極とを備える圧電共振子が得られる。本発明の他の特定の局面では、前記マザーの圧電体を用意する工程において、前記マザーの圧電体に貫通スリットを形成した後に、該貫通スリットに前記電極材料が充填される。
【００１７】
本発明のさらに別の特定の局面では、前記マザーの圧電体が圧電セラミックスからなり、セラミックスと電極材料とを一体焼成することにより貫通スリット内に電極材料が充填されているマザーの圧電体が用意される。
本発明のさらに他の特定の局面によれば、前記電極材料が導電ペーストの焼き付けにより形成されている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明をより詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施例において用意されるマザーの圧電体を示す斜視図である。マザーの圧電体１は、矩形板状の圧電セラミックスにより構成されている。使用する圧電セラミックスについては特に限定されず、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスやチタン酸鉛系セラミックス等の適宜の圧電体セラミックスを用いることができる。
【００２０】
圧電体１は、対向し合う第１，第２の主面１ａ，１ｂと、対向し合う一対の端面１ｃ，１ｄと、一対の側面１ｅ，１ｆとを有する。
圧電体１には、第１の主面１ａから第２の主面１ｂに向かって貫通する複数の貫通スリット１ｇ〜１ｍが形成されている。貫通スリット１ｇ〜１ｍは、互いに平行に、かつ一対の側面１ｅ，１ｆを結ぶ方向にすなわち幅方向に延ばされている。
【００２１】
本実施例では、焼成により矩形板状の圧電板を得た後、レーザー加工や超音波加工等の適宜の加工方法により上記貫通スリット１ｇ〜１ｍが形成されている。次に、貫通スリット１ｇ〜１ｍ内に電極材料２ａ〜２ｇを充填する。電極材料２ａ〜２ｇとしては、本実施例では、導電ペーストが用いられる。もっとも、導電ペースト以外の他の導電性材料を充填することにより電極材料２ａ〜２ｇを形成してもよい。
【００２２】
次に、上記導電ペーストの固化後、マザーの圧電体１を所望の厚みとなるように研磨する。この所望の厚みは、最終的に得られる圧電共振子の共振周波数に応じて設定される。
【００２３】
次に、図３に示すように、隣り合う貫通スリット１ｇ〜１ｍに充填されている電極材料２ａ〜２ｇ間に逆極性の電圧を印加することにより、マザーの圧電体１を分極する。従って、隣り合う電極材料２ａ〜２ｇ間を結ぶ方向において、かつ隣り合う領域が逆方向となるように分極処理される。
【００２４】
次に、図４及び図５に示すように、圧電体１の第１，第２の主面の１ａ，１ｂ上に、それぞれ、複数の共振電極３，３Ａ，４，４Ａを形成する。複数の共振電極３は、矩形のストリップ状の形状を有し、かつ圧電体１の幅方向に延びるように形成されている。また、共振電極３の一方側縁３ａは、本実施例では、貫通スリットに充填されている電極材料２ａ〜２ｇの幅方向中央に位置するように形成されている。従って、複数の共振電極３は、例えば、図５に示す共振電極３Ａを例にとると、一方側縁３ａにおいて電極材料２ｂに電気的に接続されており、他方側縁３ｂは、電極材料２ｃに電気的に接続されていない。言い換えれば、共振電極３は、隣り合う電極材料のうち一方の電極材料に電気的に接続されている。
【００２５】
同様に、圧電体１の第２の主面１ｂに形成されている複数の共振電極４は、矩形ストリップ状の形状を有し、かつ共振電極３と同様に互いに平行に延ばされている。また、共振電極４は、共振電極４Ａを例にとると、一方側縁４ａが電極材料２ｃに電気的に接続されている。他方側縁４ｂは隣り合う電極材料２ｂには電気的に接続されていない。
【００２６】
すなわち、共振電極４Ａは、一方側縁４ａにおいて、圧電体１を介して対向し合っている共振電極３に電気的に接続されいる電極材料２ｂとは異なる電極材料２ｃに電気的に接続されている。
【００２７】
言い換えれば、隣り合う貫通スリットに形成されている電極材料間において、上面の共振電極３が一方の電極材料に、下面の共振電極４が他方の電極材料に電気的に接続されており、共振電極３，４が隣り合う電極材料間の中央領域で圧電体１を介して対向されている構造が得られる。
【００２８】
なお、共振電極３，４の形成は、蒸着、スパッタリングまたはメッキ等の適宜の方法により行なうことができる。
次に、図４の一点鎖線Ｃ及び一点鎖線Ｃに直交する方向にマザーの圧電体１を切断する。
【００２９】
上記一点鎖線Ｃに沿う方向の切断に際しては、電極材料２ａ〜２ｇの幅方向中央に沿って切断が行なわれる。
なお、好ましくは、上記貫通スリット１ｇ〜１ｍの幅方向寸法よりも幅の細いブレードを用いて上記切断が行なわれる。
【００３０】
このようにして、図６に示す圧電共振子１１が得られる。圧電共振子１１は、厚み滑りモードを利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振子である。
圧電共振子１１では、細長い矩形板状の圧電体１Ｘの上面及び下面に共振電極３Ｘ，４Ｘが形成されており、かつ圧電体１Ｘの両端面に上記電極材料２ａ〜２ｇに由来する端面電極２Ｘ，２Ｙが形成されている。
【００３１】
端面電極２Ｘ，２Ｙは、上記貫通スリット１ｇ〜１ｍ内に導電ペーストを充填することにより形成されている電極材料２ａ〜２ｇを分割することにより構成されている。従って、貫通スリット１ｇ〜１ｍの幅（圧電体１の長さ方向に沿う寸法）を大きくし得るので、厚みの大きな端面電極２Ｘ，２Ｙを容易に形成することができる。よって、圧電共振子１１における端面電極２Ｘ，２Ｙによる電気的接続の信頼性を大幅に高めることができる。
【００３２】
しかも、本実施例の製造方法では、矩形板状のマザーの圧電体１に加工を施し、最終的に圧電体１を切断することにより個々の圧電共振子１１が得られる。従って、従来の圧電共振子の製造方法に比べて、製造工程を大幅に簡略化することができ、コストの低減を果たすことができる。
【００３３】
なお、本実施例では、図６に示したように、圧電体１Ｘの両端面に端面電極２Ｘ，２Ｙが形成されていたが、図７に示すように、圧電体１Ｘの一方端面のみに端面電極２Ｘが形成されていてもよい。この場合には、共振電極３Ｘが図示のように上方に位置する向きに、プリント回路基板等に実装し、端面電極２Ｘと共振電極１Ｘとにより容易にプリント基板上の電極ランド等との電気的接続を図ることができる。
【００３４】
もっとも、好ましくは、図６に示したように、両端面に端面電極２Ｘ，２Ｙが形成され、この場合には、圧電共振子１１を共振子３Ｘ側から、あるいは共振電極４Ｘ側からいずれの側からも容易に表面実装することができる。
【００３５】
なお、図７に示したように、一方の端面のみに端面電極２Ｘを形成する場合には、図４及び図５の一点鎖線Ｄに沿ってマザーの圧電体１を切断すればよい。すなわち、共振電極４Ａ側においては、貫通スリットに充填された電極材料に電気的に接続されないように、かつ共振電極３側においては電極材料２ｂの全てが端面電極２Ｘを形成するように圧電体３を切断すればよい。
【００３６】
また、上記実施例では、端面電極２Ｘ，２Ｙは、共振電極３Ｘ，４Ｘに電気的に接続されており、表面実装を容易とするための電極として端面電極２Ｘ，２Ｙが形成されていた。
【００３７】
しかしながら、本発明は、図６に示した圧電共振子１１に限らず、端面に電極を有する圧電部品の製造方法に広く適用することができる。例えば、矩形の圧電板の一方端面に端面電極が形成されており、一方端面とは反対側の端面近傍において圧電体を介して表裏対向するように一対の電極が形成されている、ローゼン型圧電トランスの製造方法にも本発明を適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係る圧電部品の製造方法では、複数の貫通スリットに電極材料が充填されている板状のマザーの圧電体を用意し、上記電極材料を利用してマザーの圧電体を分極した後に、貫通スリットの延びる方向と平行にマザーの圧電体を切断することにより、個々の圧電部品を得ることができる。すなわち、従来のブロック状圧電体を用い、分極後に、さらにブロック状圧電体を切断して、第２のマザーの圧電体を得、該第２のマザーの圧電体に電極形成等の処理を施した後に切断する圧電部品の製造方法に比べて、本発明によれば製造工程の大幅な簡略化を果たし得る。
【００３９】
また、ブロック状の圧電体を必要としないので、ブロック状に成形するのが困難な圧電材料を用いることができる。
さらに、貫通スリットに充填されている電極材料により、最終的に得られる圧電部品の端面電極が形成されるので、端面電極の厚みを厚くすることができ、電気的接続の信頼性に優れた圧電部品を提供することができる。
【００４０】
切断面の両側に電極材料が残存するように切断が行なわれた場合には、圧電体の対向し合う両端面に端面電極が形成されている圧電部品を本発明に従って提供することができる。
【００４１】
分極工程後に、マザーの圧電体の第１の主面において、隣り合う貫通スリットに充填されている電極材料の一方に電気的に接続される複数の第１の共振電極を形成し、第２の主面に複数の第２の共振電極を形成した場合には、本発明に従って、比較的簡単な工程で、電気的接続の信頼性に優れた圧電共振子を提供することができる。
【００４２】
第１の主面に形成されている第１の共振電極は電気的に接続されている電極材料が充填されている貫通スリットとは異なる貫通スリットに充填されている電極材料に第２の共振電極が電気的に接続されるように構成されている場合、第１，第２の共振電極にそれぞれ電気的に接続された端面電極を容易に形成することができる。
【００４３】
マザーの圧電体を用意するに際し、貫通スリット形成後に、電極材料が貫通スリットに充填される場合には、様々な圧電体にレーザー等により貫通スリットを容易に形成することができ、該貫通スリットに様々な導電性材料を用いて電極材料の充填を行なうことができる。従って、圧電体を構成する材料や電極材料の種類についての制約が少なく、かつ電極材料の充填方法についても様々な方法を用いることができ、設計の自由度が高められる。
【００４４】
マザーの圧電体が圧電セラミックスからなり、セラミックスと上記電極材料とを一体焼成することにより貫通スリット内に電極材料が充填されている場合には、セラミックス一体焼成技術により、安価にかつ効率良くマザーの圧電体を用意することができる。
【００４５】
電極材料が導電ペーストの焼き付けにより形成されている場合には、厚膜の端面電極を容易に形成することができ、圧電部品の電気的接続の信頼性を高め得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例において用意される複数の貫通スリットが形成されている圧電体を示す斜視図。
【図２】各貫通スリットに電極材料が充填されているマザーの圧電体を示す斜視図。
【図３】マザーの圧電体に分極処理を施す工程を示す斜視図。
【図４】マザーの圧電体に第１，第２の共振電極を形成した状態を示す斜視図。
【図５】第１，第２の共振電極が形成されたマザーの圧電体の部分切欠拡大断面図。
【図６】本発明の一実施例により得られる圧電共振子を示す斜視図。
【図７】本発明により得られる圧電共振子の他の例を説明するための斜視図。
【図８】従来の圧電共振子の一例を示す斜視図。
【図９】図８に示した圧電共振子を得るのに用いられるブロック状のマザーの圧電体を示す斜視図。
【図１０】図９に示したブロック状のマザーの圧電体の両主面に保護膜を形成した状態を示す斜視図。
【図１１】図１０に示したマザーの圧電体を切断することにより得られた第２のマザーの圧電体を示す斜視図。
【図１２】図１１に示したマザーの圧電体に共振電極を形成した状態を示す斜視図。
【符号の説明】
１…マザーの圧電体
１ａ，１ｂ…第１，第２の主面
１ｃ，１ｄ…第１，第２の端面
１ｅ，１ｆ…側面
１ｇ〜１ｍ…貫通スリット
２ａ〜２ｇ…電極材料
２Ｘ，２Ｙ…端面電極
３…第１の共振電極
３Ｘ…第１の共振電極
４，４Ｘ…第２の共振電極
１１…圧電共振子

Claims

対向し合う第１，第２の主面と、対向し合う両端面と、一対の側面とを有する圧電体の少なくとも一方の端面に電極が形成されている圧電部品の製造方法であって、
互いに平行に延びる複数の貫通スリットを有し、該貫通スリットに電極材料が充填されているマザーの圧電体を用意する工程と、
隣り合う貫通スリットに充填されている電極材料に逆極性の電圧を印加することによりマザーの圧電体を分極する分極工程と、
前記マザーの圧電体の貫通スリットの延びる方向に平行に、かつ前記貫通スリット内の電極材料が切断面の少なくとも一方に残留して端面電極を形成するように、マザーの圧電体を切断して個々の圧電部品を得る工程とを備えることを特徴とする、圧電部品の製造方法。
前記切断面の両側に電極材料が残存するように切断が行なわれ、それによって圧電体の両端面に端面電極が形成される、請求項１に記載の圧電部品の製造方法。
前記分極工程後に、マザーの圧電体の第１の主面に隣り合う貫通スリットに充填されている電極材料の一方に電気的に接続される複数の第１の共振電極を形成する工程と、
マザーの圧電体の第２の主面に複数の第２の共振電極を形成する工程とをさらに備える、請求項１または２に記載の圧電部品の製造方法。
第１の主面に形成されている第１の共振電極が電気的に接続されている電極材料が充填されている貫通スリットとは異なる貫通スリットに充填されている電極材料に電気的に接続されるように、第２の共振電極が第２の主面に形成される、請求項３に記載の圧電部品の製造方法。
前記第１，第２の共振電極と、圧電体の少なくとも一方の端面に形成された端面電極とを備える圧電共振子が得られる、請求項３または４に記載の圧電共振部品の製造方法。
前記マザーの圧電体を用意する工程において、前記マザーの圧電体に貫通スリットを形成した後に、該貫通スリットに前記電極材料が充填される、請求項１〜５のいずれかに記載の圧電部品の製造方法。
前記マザーの圧電体が圧電セラミックスからなり、セラミックスと電極材料とを一体焼成することにより貫通スリット内に電極材料が充填されているマザーの圧電体が用意される、請求項１〜５のいずれかに記載の圧電部品の製造方法。
前記電極材料が導電ペーストの焼き付けにより形成されている、請求項１〜７のいずれかに記載の圧電部品の製造方法。