JP3743302B2 - 電子部品及び電子部品の基板電極形成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケース基板上に隙間を隔てて搭載される電子部品素子を有する電子部品及びその製造方法に関し、より詳細には、ケース基板上の基板電極と電子部品素子との接合構造が改良された電子部品及び電子部品の製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ケース基板上に電子部品素子が搭載された様々な電子部品が提案されている。例えば特開平１１−２６６２８号公報には、図７に示す電子部品のパッケージ構造が開示されている。
【０００３】
図７に示すように、電子部品１０１では、ケース基板１０２上に、エネルギー閉じ込め型の圧電共振子１０３が搭載されている。エネルギー閉じ込め型圧電共振子１０３を囲繞するようにキャップ１０４がケース基板１０２に固定されている。
【０００４】
圧電共振子１０３は、長さ方向中央部分が共振部を構成しており、共振エネルギーは該共振部に閉じ込められる。この共振部の振動を妨げないために、圧電共振子１０３はケース基板１０２に隙間Ａを隔てられて、ケース基板１０２に固定されている。この隙間Ａを形成するために、ケース基板１０２内に形成されたビアホール電極１０５，１０６がケース基板１０２の上面１０２ａを超えて上方に突出されている。ビアホール電極１０５，１０６の上端に、導電性接着剤１０８ａ，１０８ｂを介して圧電共振子１０３が接合されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１１−２６６２８号公報に記載の圧電共振子では、振動エネルギーは共振部にほぼ閉じ込められる。しかしながら、振動エネルギーは完全には閉じ込められず、漏洩した振動が圧電共振子１０３の長さ方向両端にまで伝搬する。従って、圧電共振子１０３をビアホール電極１０５，１０６に接合し、圧電共振子１０３を支持した場合、支持構造により共振特性が阻害されることがあった。
【０００６】
特に、圧電共振子１０３の小型化が進むにつれて、共振部と圧電共振子１０３の長さ方向端部との間の寸法が小さくなり、すなわち振動減衰部の長さ方向寸法が小さくなる。そのため、小型化を進めた場合、上記のような支持構造による共振特性の劣化が大きな問題となってきている。
【０００７】
また、電子部品１０１では、キャップ１０４が圧電共振子１０３に接触しないように正確な位置に取り付けられる必要がある。キャップ１０４の取り付け位置が目的とする位置からずれた場合、圧電共振子１０３にキャップ１０４が接触することがある。また、キャップ１０４の取り付け位置がわずかにずれた場合であっても、真空チャック等によりキャップ１０４の上面から電子部品１０１を吸引保持し、搬送する場合、吸引チャックによる保持が行われ得ないことがあった。
【０００８】
なお、上記ビアホール電極１０５，１０６の先端の径は比較的小さいため、面状の基板電極に圧電共振子１０３を接合する場合に比べて、圧電共振子１０３の支持構造による共振特性への影響を低減することができる。しかしながら、ビアホール電極１０５，１０６の径が小さいため、圧電共振子１０３とビアホール電極１０５，１０６との間の位置決めを高精度に行わねばならなかった。
【０００９】
すなわち、圧電共振子１０３をケース基板１０２に搭載するに際し、圧電共振子１０３の位置決めを高精度に行わねばならず、製造工程が煩雑であり、高価な位置決め機構を必要とするという問題があった。
【００１０】
上記のような問題は、エネルギー閉じ込め型圧電共振子だけでなく、例えば発熱素子のようにケース基板に対して所定の隙間を隔てて取り付けることが要求される電子部品一般において大きな問題となっていた。
【００１１】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、電子部品素子をケース基板に対して隙間を隔てて搭載することが要求される電子部品において、ケース基板と電子部品素子との接合構造による特性の劣化が生じ難い電子部品及び電子部品の製造方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、上記電子部品及び電子部品の製造方法において、さらにキャップのケース基板への取り付けに際しての位置決めを容易に行い得る電子部品及びそ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】
本発明に係る電子部品は、対向しあう第１，第２の主面を有するケース基板と、前記ケース基板の少なくとも第１の主面に形成されており、かつ外表面が球面状である一対の基板電極と、前記ケース基板の第１の主面上に該第１の主面と隙間を隔てられて搭載されている電子部品素子と、前記電子部品素子と複数の前記基板電極とを接合している導電性接合材とを備える。そして、前記電子部品素子の長さ方向両端が、前記一対の基板電極の電子部品素子の長さ方向における中央部よりも該長さ方向内側において基板電極に点接触的に接触されて支持されている。
【００１４】
本発明の特定の局面では、前記電子部品素子が矩形板状の形状を有し、前記基板電極が前記ケース基板における前記電子部品素子の長さ方向の両端部に達するように形成されており、前記電子部品素子の長さ方向寸法をＬｐ、前記ケース基板の前記電子部品素子の長さ方向に沿う寸法をＬｋ、前記基板電極の前記電子部品素子の長さ方向に沿う寸法をＷｅとしたときに、Ｌｋ−２Ｗｅ＜Ｌｐ＜Ｌｋ−Ｗｅとされている。
【００１５】
本発明の他の特定の局面では、下方に開いた開口を有し、前記電子部品素子を囲繞するように前記ケース基板に開口縁が固定されているキャップがさらに備えられる。
【００１６】
本発明のさらに別の特定の局面では、下方に開いた開孔を有し、前記電子部品素子を囲繞するように前記ケース基板に開口縁が固定されているキャップをさらに備え、前記キャップが絶縁性表面を有し、前記キャップの開口縁が前記複数の基板電極の外表面に接触されており、かつ前記キャップの前記電子部品素子の長さ方向に沿う寸法をＬｃとしたときに、Ｌｋ−Ｗｅ＜Ｌｃとされている。
【００１７】
本発明に係る電子部品では、上記基板電極は、好ましくは、導電ペーストの塗布・焼付により形成された電極膜により形成され、それによって外表面が確実に球面状とされる。
【００１８】
本発明に係る電子部品のさらに他の特定の局面では、上記導電性接合材が柔軟性を有する導電性接着剤で構成され、それによって電子部品素子のケース基板による支持構造に基づく電子部品素子の特性の劣化が生じ難い。
【００１９】
本発明に係る電子部品では、上記電子部品素子は特に限定されないが、本発明のある特定の局面ではエネルギー閉じ込め型圧電共振子が用いられる。
本発明に係る電子部品の製造方法は、対向しあう第１，第２の主面を有するケース基板と、複数の凹部が一方面に形成されており、該複数の凹部に導電ペーストが充填されており、柔軟性材料からなる転写材とを用意する工程と、前記ケース基板の第１の主面から前記ケース基板を前記転写材の一方面に圧接し、分離することにより、前記導電ペーストを前記ケース基板の少なくとも第１の主面に付与する工程と、前記導電ペーストを焼付けることにより、ケース基板の第１の主面上に外表面が球面状の一対の基板電極を、搭載される電子部品素子の長さ方向両端が一対の基板電極の該電子部品の長さ方向における中央部よりも該長さ方向内側において位置するように形成する工程と、前記一対の基板電極が形成されたケース基板上に前記電子部品素子を、前記電子部品素子が第１の主面から隔てられており、かつ前記複数の基板電極に点接触的に支持されるように搭載する工程と、前記ケース基板の基板電極と前記電子部品素子とを導電性接合材で接合する工程とを備える。
【００２０】
【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形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２１】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る電子部品の正面断面図及び側面断面図である。
本実施形態の電子部品１は、ケース基板２と、ケース基板２上に搭載されたエネルギー閉じ込め型の圧電共振子３とを有する。
【００２２】
圧電共振子３は、図１では略図的に示されているが、厚みすべ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３は、矩形板状の圧電板３ａと、圧電板３ａの上面及び下面に形成された励振電極３ｂ，３ｃとを有する。励振電極３ｂ，３ｃは、圧電板３ａの長さ方向中央領域で圧電板３ａを介して重なり合っている。励振電極３ｂ，３ｃが重なっている部分が、振動エネルギーの閉じ込められる共振部を構成している。
【００２３】
ケース基板２は、矩形板状の絶縁性材料からなる。ケース基板２を構成する絶縁性材料としては、本実施例では、アルミナなどの絶縁性セラミックスが用いられている。
【００２４】
ケース基板２の長さ方向両端近傍には、一方主面２ａ上において、基板電極４，５が形成されている。基板電極４，５は、基板電極５を代表して（ｂ）に示すように、上面２ａだけでなく、一対の側面２ｂ，２ｃ及び下面２ｄ上にも至っている。なお、基板電極４，５は、上面２ａ上において、外表面が球面形状を有する。すなわち、断面が円弧状とされている。また、下面２ｄ上においても、基板電極４，５は球面状の外表面を有する。
【００２５】
外表面が球面状の基板電極４，５の形成に際しては、図２に示す転写材１１が用いられる。転写材１１は、ゴムなどの柔軟性を有する弾性材料からなる。転写材１１の上面１１ａには、凹部として２本の溝１１ｂ，１１ｃが形成されている。溝１１ｂ，１１ｃ内に導電ペースト１２，１３が充填されている。
【００２６】
ケース基板２を、図１の上面２ａ側から転写材１１の上面１１ａに圧接し、しかる後転写材１１の上面１１ａから遠ざける。このようして、図３に示すように、ケース基板２の上面２ａ及び一対の側面２ｂ，２ｃに至るように導電ペースト１２，１３が付与される。
【００２７】
次に、ケース基板２を上下逆転し、転写材１１を用いて再度転写工程を行う。このようにして、ケース基板２に導電ペーストが付与され、しかる後付与された導電ペーストを焼き付けることにより、図１に示した基板電極４，５が形成される。
【００２８】
なお、外表面が球面状の基板電極４，５の形成に際しては、上記導電ペーストの塗布・焼付法以外の他の方法を用いてもよい。もっとも、導電ペーストの塗布・焼付法では、焼付前の導電ペーストがペースト状であるため、導電ペーストの粘度を調整することにより、表面張力を利用して外表面が球面状の基板電極４，５を容易に形成することができる。
【００２９】
図１に戻り、圧電共振子３は、基板２上に搭載されるが、この場合球面状の外表面を有する基板電極４，５により圧電共振子３が長さ方向両端において点接触的に支持される。すなわち、球面状の外表面を有する基板電極４，５は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、断面形状において外形が円弧状とされているので、圧電共振子３の両端において、点接触的に圧電共振子３が基板電極４，５で支持される。
【００３０】
そして、基板電極４，５と圧電共振子３との電気的接続は、導電性接着剤６，７により果たされている。導電性接合材としての導電性接着剤６，７は柔軟性を有し、従って圧電共振子３の振動を妨げない。より具体的には、圧電共振子３の共振電極３ｂが導電性接合材６を介して基板電極４に電気的に接続される。また、共振電極３ｂは、圧電板３ａの上面から端面を経て下面に至るように形成されており、この端面及び下面に至っている部分において、導電性接合材７を介して基板電極５に電気的に接続されている。
【００３１】
本実施形態の電子部品１では、圧電共振子３が基板電極４，５と点接触的に接触しているため、また柔軟性を有する導電性接着剤６，７により電気的接続が図られているので、共振部から漏洩した振動が圧電板３ａの端部まで伝搬したとしても、圧電共振子３の支持構造により振動が抑制され難い。従って、圧電共振子３の共振特性をあまり変動させることなく、圧電共振子３をケース基板２により支持することができる。
【００３２】
また、電子部品１では、上記電子部品としての圧電共振子３の長さ方向寸法をＬｐ、ケース基板２の上記長さ方向に沿う寸法をＬｋ、基板電極４，５の上記長さ方向に沿う寸法をＷｅとしたときに、
Ｌｋ−２Ｗｅ＜Ｌｐ＜Ｌｋ−Ｗｅ…式（１）
とされている。
【００３３】
上記式（１）を満たすように構成されているので、圧電共振子３をケース基板２上に搭載する場合、圧電共振子３の長さ方向両端は、基板電極４，５の上記長さ方向中央よりも内側で基板電極４，５に接触することになり、それによって、圧電共振子３の両端が、基板電極４，５により確実に点接触的に接触される。
【００３４】
ＬｐがＬｋ−Ｗｅ以上である場合には、基板電極４，５の頂点が中央に位置する場合、基板電極４，５の頂点を超えて外側に圧電共振子３の端部が位置するおそれが生じる。
【００３５】
上述した製造方法に従って導電ペーストの塗布・焼付により球面状の基板電極４，５を形成した場合、基板電極４，５のケース基板２上における頂点近傍は、導電ペーストの重量により球面から若干平面化した形となり易い。従って、頂点を超えて圧電共振子３の端部が外側に延びている場合には、圧電共振子３と基板電極４，５との接触部分が面接触に近くなるおそれが生じる。
【００３６】
これに対して、上記式（１）を満たす場合には、頂点よりも内側の基板電極躯４，５の傾斜面において圧電共振子３が基板電極４，５に接触するため、より確実に圧電共振子３を基板電極４，５により点接触的に支持することができる。
【００３７】
なお、圧電共振子３の長さＬｐが、Ｌｋ−２Ｗｅ以下の場合には、圧電共振子３の両端を基板電極４，５の双方に接触させることができなくなる。
図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る電子部品を説明するための正面断面図及び側面断面図である。
【００３８】
第２の実施例では、ケース基板２上にキャップ９が固定されていることを除いては、第１の実施例と同様に構成されている。従って、同一部分については、同一の参照番号を付することにより、その具体的な説明を省略する。
【００３９】
キャップ９は、本実施例では、合成樹脂などの絶縁性材料からなる。もっとも、キャップ９は、金属板などの外表面を絶縁層で被覆したものであってもよい。すなわち、キャップ９は、ケース基板２と接合される部分が絶縁性材料で構成されている限り、キャップ９の材料については特に限定されない。
【００４０】
キャップ９は、下方に開いた開口を有し、開口縁９ａにおいてケース基板２の上面２ａに接着剤１０を用いて固定されている。接着剤１０は、導電性接着剤及び絶縁性接着剤のいずれであってもよい。
【００４１】
キャップ９をケース基板２に固定することにより、圧電共振子３がキャップ９とケース基板２とからなるパッケージ内に囲繞される。
本実施形態では、キャップ９は、ケース基板２上において、基板電極４，５の上面に接合されるように配置される。すなわち、基板電極４，５がケース基板２の上面２ａにおいて球面状の外表面を有するので、該球面状の外表面の傾斜形状を利用して、キャップ９を該外表面の形状に倣わせて位置決めすることができる。従って、キャップ９を、圧電共振子３が搭載されたケース基板２に対して、容易にかつ高精度に位置決めし、固定することができる。
【００４２】
好ましくは、キャップ９の圧電共振子３の長さ方向に沿う寸法をＬｃとした時、
Ｌｋ−Ｗｅ＜Ｌｃ…式（２）
とされる。上記式（２）を満たすように構成することにより、キャップ９の開孔縁９ｂが確実に基板電極４，５の上面に位置し、従って、上記のように基板電極４，５の外表面形状に倣ってキャップ９の開口縁９ａを位置決めしてキャップ９をケース基板２に接合することができる。
【００４３】
なお、キャップ９は、図５に示すように、ケース基板２に接合される部分において、切欠９ｂを有するものであってもよく、あるいは図６に示すように、内部の気圧増加によるキャップ９の位置ずれを防止するための開孔９ｃを有するものであってもよい。
【００４４】
上記切欠９ｂや開孔９ｃを形成することにより、内部の気圧を外部と等しくすることができ、内部と外部との通気性を保つことができる。また、内部の圧力増加によるキャップ９の位置ずれを防止することができ、位置決め精度をより一層高めることも可能となる。なお、図５及び図６では、基板電極４，５は略図的に位置のみが分かるように示されている。
【００４５】
上述した実施形態では、電子部品素子として厚みすべ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３を示したが、厚み縦モードなどの他の振動モードを用いたものであってもよく、また、エネルギー閉じ込め型圧電共振子以外の圧電共振子であってもよい。さらに、発熱素子などのように、ケース基板に対して熱伝導を抑制するために隙間を設けて固定される電子部品素子を用いた電子部品にも本発明を適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明に係る電子部品では、ケース基板の少なくとも第１の主面に形成された複数の基板電極が、外表面が球面状の形状を有し、電子部品素子が該球面状の基板電極に点接触的に接触することにより支持される。従って、電子部品素子のケース基板による支持構造によって、電子部品素子が影響を受け難いため、電子部品素子の特性の変動や劣化を抑制することができる。
【００４７】
特に、電子部品素子の小型化を進めた場合、電子部品素子を支持する基板電極間の距離も小さくなるが、その場合であっても、本発明によれば、基板電極による支持構造部分に起因する電子部品素子への影響を軽減することができるので、小型であり、かつ電子部品素子の特性の変動や劣化が生じ難い電子部品を確実に提供することができる。
【００４８】
また、上記式（１）を満たすように電子部品素子の長さ方向寸法Ｌｐ、ケース基板の上記長さ方向寸法に沿う寸法Ｌｋ、基板電極の上記長さ方向に沿う寸法Ｗｅが構成されている場合には、電子部品素子を確実に基板電極の頂点よりも内側の傾斜面部分において点接触的に接触させることができ、電子部品素子の支持構造による特性の変動や劣化をより確実に防止することができる。
【００４９】
ケース基板に固定されたキャップをさらに備える場合には、電子部品素子が囲繞されたキャップ付きの電子部品を本発明に従って構成することができる。
特に、キャップの開口縁が複数の基板電極の外表面に接合されており、キャップの電子部品素子の長さ方向に沿う寸法Ｌｃが、式（２）を満たす場合には、キャップの開口縁を基板電極上に確実に接触させることができ、かつ基板電極外表面の球面形状を利用してキャップの位置決めを容易に行うことができる。
【００５０】
基板電極が導電性ペーストの塗布・焼付により形成されている電極膜により構成されている場合には、導電ペーストの粘度を調整することにより球面状の外表面を有する基板電極が容易に形成される。
【００５１】
導電性接合材が柔軟性を有する導電性接着剤からなる場合には、導電性接合材による電子部品素子の拘束作用を低減することができ、電子部品素子の支持構造による特性の変動や劣化をより確実に抑制することができる。
【００５２】
前記電子部品素子がエネルギー閉じ込め型圧電共振子である場合には、本発明に従って、共振特性のばらつきや劣化が生じ難い、エネルギー閉じ込め型圧電共振部品を提供することができる。
【００５３】
本発明に係る電子部品の製造方法では、複数の凹部に導電ペーストが充填された転写材を用いて、転写法によりケース基板の少なくとも第１の主面に導電ペーストが付与されるので、該導電ペーストの表面張力を利用して導電ペーストの外表面を球面状の形状とすることができ、従って焼付により外表面が球面状の基板電極を確実に形成することができる。よって、本発明に従って、球面状の外表面を有する基板電極が形成されたケース基板を有する電子部品を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る電子部品の正面断面図及び側面断面図。
【図２】本発明の一実施形態においてケース基板に導電ペーストを転写法により付与する工程を説明するための斜視図。
【図３】ケース基板に導電ペーストが転写されている状態を示す斜視図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る電子部品を示す正面断面図及び側面断面図。
【図５】本発明の電子部品の変形例を示す斜視図。
【図６】本発明の電子部品のさらに他の変形例を説明するための斜視図。
【図７】従来の電子部品の一例を示す正面断面図。
【符号の説明】
１…電子部品
２…ケース基板
２ａ…上面（第１の主面）
２ｄ…下面（第２の主面）
３…圧電共振子（電子部品）
３ａ…圧電板
３ｂ，３ｃ…共振電極
４，５…基板電極
６，７…導電性接合材
９…キャップ
９ａ…開口縁
１１…転写材
１１ａ…上面（一方主面）
１１ｂ，１１ｃ…凹部としての溝
１２，１３…導電ペースト

Claims (8)

1. 対向しあう第１，第２の主面を有するケース基板と、
   前記ケース基板の少なくとも第１の主面に形成されており、かつ外表面が球面状である一対の基板電極と、
   前記ケース基板の第１の主面上に該第１の主面と隙間を隔てられて搭載されている電子部品素子と、
   前記電子部品素子と複数の前記基板電極とを接合している導電性接合材とを備え、
   前記電子部品素子の長さ方向両端が、前記一対の基板電極の電子部品素子の長さ方向における中央部よりも該長さ方向内側において基板電極に点接触的に接触されて支持されていることを特徴とする、電子部品。
2. 前記電子部品素子が矩形板状の形状を有し、
   前記基板電極が前記ケース基板における前記電子部品素子の長さ方向の両端部に達するように形成されており、
   前記電子部品素子の長さ方向寸法をＬｐ、前記ケース基板の前記電子部品素子の長さ方向に沿う寸法をＬｋ、前記基板電極の前記電子部品素子の長さ方向に沿う寸法をＷｅとしたときに、
   Ｌｋ−２Ｗｅ＜Ｌｐ＜Ｌｋ−Ｗｅとされていることを特徴とする、請求項１に記載の電子部品。
3. 下方に開いた開孔を有し、前記電子部品素子を囲繞するように前記ケース基板に開口縁が固定されているキャップをさらに備える、請求項１に記載の電子部品。
4. 下方に開いた開孔を有し、前記電子部品素子を囲繞するように前記ケース基板に開口縁が固定されているキャップをさらに備え、
   前記キャップが絶縁性表面を有し、前記キャップの開口縁が前記複数の基板電極の外表面に接触されており、かつ前記キャップの前記電子部品素子の長さ方向に沿う寸法をＬｃとしたときに、
   Ｌｋ−Ｗｅ＜Ｌｃとされている、請求項２に記載の電子部品。
5. 前記基板電極が導電ペーストの塗布・焼付により形成された電極膜からなる、請求項１〜４のいずれかに記載の電子部品。
6. 前記導電性接合材が、柔軟性を有する導電性接着剤である、請求項１〜５のいずれかに記載の電子部品。
7. 前記電子部品素子が、エネルギー閉じ込め型圧電共振子である、請求項１〜６のいずれかに記載の電子部品。
8. 対向しあう第１，第２の主面を有するケース基板と、複数の凹部が一方面に形成されており、該複数の凹部に導電ペーストが充填されており、柔軟性材料からなる転写材とを用意する工程と、
   前記ケース基板の第１の主面から前記ケース基板を前記転写材の一方面に圧接し、分離することにより、前記導電ペーストを前記ケース基板の少なくとも第１の主面に付与する工程と、
   前記導電ペーストを焼付けることにより、ケース基板の第１の主面上に外表面が球面状の一対の基板電極を、搭載される電子部品素子の長さ方向両端が該一対の基板電極の電子部品素子の長さ方向における中央部よりも該長さ方向内側に位置するように形成する工程と、
   前記一対の基板電極が形成されたケース基板上に前記電子部品素子を、前記電子部品素子が第１の主面から隔てられており、かつ前記複数の基板電極に点接触的に支持されるように搭載する工程と、
   前記ケース基板の基板電極と前記電子部品素子とを導電性接合材で接合する工程とを備える、電子部品の製造方法。

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