JP3755564B2 - 圧電共振部品及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電共振子や圧電フィルタとして用いられる圧電共振部品及びその製造方法に関し、より詳細には、エネルギー閉じ込め型圧電振動部が構成された圧電基板の両面に接着剤層を介して外装基板が接合されてなる圧電共振部品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エネルギー閉じ込め型の圧電共振部品では、圧電基板に部分的に圧電振動部が形成されている。従って、該圧電振動部の振動を妨げないようにして、該圧電振動部を封止する必要がある。
【０００３】
上記のようなエネルギー閉じ込め型の圧電共振部品の一例が、特開平８−３３５８４４号に開示されている。この先行技術に記載の圧電共振部品を図４及び図５を参照して説明する。
【０００４】
圧電共振部品５１では、圧電基板５２の上下に外装基板５３，５４が積層されている。圧電基板５２及び外装基板５３，５４からなる積層体の外側面には、外部電極５５，５６，５７が形成されている。
【０００５】
図５に示されているように、圧電基板５２には、部分的にかつ圧電基板５２を介して表裏対向するように励振電極を形成することにより、圧電振動部５２ａ，５２ｂが構成されている。圧電振動部５２ａ，５２ｂの振動を妨げないための空隙を確保するために、外装基板５３，５４は、貫通孔を有する接着剤層を介して接着されている。
【０００６】
もっとも、圧電共振部品５１では、接着剤層は、外装基板５３，５４側に配置される第１層５８，５９と、圧電基板５２側に配置される第２層６０，６１とを積層した構造を有する。第１層５８，５９は、ショア硬さがＤ６０以下の柔らかい接着剤からなり、第２層６０，６１がショア硬さがＤ６０を超える硬い接着剤からなる。また、第１層５８，５９及び第２層６０，６１には、それぞれ、貫通孔５８ａ〜６１ａが形成されている。
【０００７】
圧電共振部品５１では、接着剤層が第１層５８，５９及び第２層６０，６１を積層した構造を有するため、硬い接着剤からなる第２層により振動空間が確保されると共に、良好なダンピング効果を得ることができるとされている。また、プリント回路基板実装時の熱等により外装基板５３，５４が膨張もしくは収縮したとしても、該膨張や収縮に起因する応力が柔らかい接着剤からなる第１層５８，５９により緩和され、半田付け後や湿中保持状態における周波数特性の変化を抑制し得るとされている。
【０００８】
なお、柔らかい接着剤からなる第１層５８，５９において、外周縁に向かって開いた切欠５８ｂ，５９ｂが形成されているのは、外部電極５５〜５７の断線を防止するためである。すなわち、柔らかい接着剤からなる第１層５８，５９を外装基板５３，５４の片面に塗布した場合、接着剤が柔らかいため外装基板５３の外周縁から積層体の側面上に滲みだす恐れがある。このような滲み出しが生じると、薄膜形成法や導電ペーストの塗布・硬化などにより外部電極５５〜５７を形成した場合に、外部電極５５〜５７に断線が生じがちとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、圧電共振部品５１の製造に際しては、まず、平坦な外装基板５３，５４の片面に柔らかい接着剤からなる第１層５８，５９を形成する。しかしながら、ショア硬さＤ６０以下の接着剤の硬化前の粘度は一般に、１．５×１０5 ｍＰａｓ（２５℃）以下である。従って、上記切欠５８ｂ，５９ｂを有するように塗布したとしても、該切欠内５８ｂ，５９ｂに接着剤が至り、甚だしき場合には、外部電極が形成される端縁部分に滲み出し、やはり外部電極の断線が生じがちであった。
【００１０】
このような問題を解決するには、ショア硬さＤ６０以下であり、かつ硬化前の粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ（２５℃）以上の接着剤を用いればよいと思われるが、そのような接着剤の入手は困難であった。
【００１１】
また、上記圧電共振部品５１の製造に際しては、硬い接着剤からなる第２層６０，６１を形成するに際し、硬い接着剤が第１層５８，５９上に塗布される。この場合、第１層５８，５９には切欠５８ｂ，５９ｂが形成されているので、最終的に得られた積層体において、第２層６０，６１に凹みが生じる。言い換えれば、上述した積層体の外部電極が形成される側面において、外部電極が形成される部分と形成されない部分とで接着剤層の厚みが異なることになるので、積層体側面に隙間が生じ、それによっても外部電極５５〜５７が断線することがあった。
【００１２】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、圧電振動部の振動を妨げないための空隙を確実に確保でき、リフロー半田付け時等の温度変化に起因する応力が加わったとしても該応力を緩和することができ、かつ周波数特性の変化が生じ難いだけでなく、接着剤層に起因する外部電極の断線が生じ難い、信頼性に優れた圧電共振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】
本願の第１の発明に係る圧電共振部品は、対向し合う第１，第２の主面に励振電極が形成された圧電基板と、前記圧電基板の第１，第２の主面にそれぞれ積層された第１，第２の外装基板と、前記圧電基板の第１，第２の主面と第１，第２の外装基板をそれぞれ接合している第１，第２の接着剤層と、前記圧電基板、第１，第２の外装基板及び第１，第２の接着剤層からなる積層体の側面に形成された複数の外部電極とを備え、前記第１，第２の接着剤層が、硬化後のショア硬さがＤ６０以下の柔らかい接着剤からなり、積層体側面の外部電極形成部分には露出しないように積層体側面部分に開いた切欠が設けられた第１層と、硬化後のショア硬さがＤ６０を超える硬い接着剤からなる第２層と、硬化後のショア硬さがＤ６０を超え、かつ硬化前の２５℃における粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ以上の接着剤からなり、かつ前記第１層の切欠内に構成されており、前記積層体の外部電極が形成される側面部分と前記第１層との間に配置された第３層とを有し、第２層が第１層及び第３層に積層されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る圧電共振部品では、好ましくは、前記外装基板側に接着剤層の第１層及び第３層が配置されており、かつ圧電基板側に第２層が配置されている。
【００１５】
本発明に係る圧電共振部品は、圧電共振子や圧電フィルタなどの様々な圧電共振部品に適用することができるが、本発明の特定の局面では、圧電基板に複数の励振電極が形成され、それによって圧電フィルタが構成される。
【００１６】
本願の第２の発明は、請求項１に記載の圧電共振部品の製造方法であって、前記第１，第２の外装基板の一方主面上に、前記第１，第２の接着剤層のうち第３層を形成する工程と、第３層を形成した後に、第３層が形成されていない領域に前記第１層を形成する工程と、前記第３層及び第１層を形成した後に、第２層を介して前記圧電基板と、前記第１，第２の外装基板とを接着する工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
【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挙げることにより、本発明を明らかにする。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例に係る圧電共振部品の外観を示す斜視図であり、図２はその分解斜視図である。
圧電共振部品１では、圧電基板２の両面に第１，第２の外装基板３，４が第１，第２の接着剤層５，６を介して接着されている。圧電基板２、第１，第２の外装基板３，４及び第１，第２の接着剤層５，６により積層体７が構成されている。
【００１９】
積層体７の上面、両側面及び下面を巻回するように、第１〜第３の外部電極８〜１０が形成されている。
図２に示すように、圧電基板２は、矩形板状の形状を有し、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックスまたは水晶などの圧電単結晶により構成されている。
【００２０】
圧電基板２には、エネルギー閉じ込め型の第１，第２の圧電振動部１１，１２が構成されている。すなわち、圧電振動部１１は、圧電基板２の上面に形成された励振電極１３，１４と、励振電極１３，１４と表裏対向するように圧電基板２の下面に形成された共通励振電極１５とを有する。同様に、圧電振動部１２は、圧電基板２の上面に形成された一対の励振電極１６，１７と、励振電極１６，１７と圧電基板２を介して対向された共通励振電極１８とを有する。
【００２１】
また、励振電極１３が、入力側の引出電極１９に電気的に接続されている。引出電極１９は、圧電基板２の一方端縁近傍において、圧電基板２の両側面と上面とがなす両側縁に至るように形成されている。同様に、第２の圧電振動部１２の励振電極１６が、圧電基板２の他方端部側において側面と上面とのなす両側縁に至るように形成された引出電極２０に電気的に接続されている。
【００２２】
また、励振電極１４と励振電極１７とが圧電基板２の上面中央に形成された容量電極２１に電気的に接続されている。容量電極２１は、圧電基板２の下面中央に形成されたアース電極２２と表裏対向されている。アース電極２２には、励振電極１５，１８が電気的に接続されている。アース電極２２は、容量電極２１と表裏対向されているだけでなく、圧電基板２の下面において、圧電基板２の両側面と下面とのなす端縁に至るように形成されている。
【００２３】
従って、前述した積層体７において、入力側の引出電極１９、出力側の引出電極２０及びアース電極２２が、積層体７の両側面に引き出されており、それぞれ、外部電極８〜１０に電気的に接続されている。
【００２４】
上記第１，第２の圧電振動部１１，１２を構成する電極、引出電極１９，２０、容量電極２１及びアース電極２２は、圧電基板２の上面及び下面において、導電性材料を付与し、パターニングすることにより形成することができる。導電性材料としては、Ａｌ，Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄなどの任意の金属材料を用いることができる。
【００２５】
圧電基板２は、圧電セラミックスにより構成されている場合、厚み方向に分極処理されている。従って、圧電振動部１１，１２は、厚み縦振動モードを利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振ユニットとして機能する。
【００２６】
また、圧電基板２には、上記圧電振動部１１，１２と、容量電極２１及びアース電極２２で構成されるコンデンサとが形成されており、外部電極８〜１０を端子とする３端子型の圧電フィルタが構成されている。
【００２７】
本実施例では、圧電振動部１１，１２の振動を妨げないように、該圧電振動部１１，１２を封止するために、外装基板３，４及び第１，第２の接着剤層５，６が用いられる。外装基板３，４は、アルミナなどの絶縁性セラミックスあるいは誘電体セラミックスなどのセラミック材料、もしくは合成樹脂などの適宜の材料で構成することができる。すなわち、外装基板３，４は、圧電振動部１１，１２を封止し得る適宜の絶縁性材料で構成することができる。
【００２８】
本実施例の圧電共振部品１の特徴は、外装基板３，４を圧電基板に接着している第１，第２の接着剤層５，６の構造にある。第１，第２の接着剤層５，６の構造を、外装基板３，４を圧電基板２に接着する方法を説明しつつ明らかにする。
【００２９】
外装基板３を圧電基板２に接着するに際しては、硬化後のショア硬さがＤ６０を超え、かつ硬化前の２５℃における粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ以上の接着剤、例えば加熱硬化型エポキシ系接着剤を外装基板３の下面に塗布し、第３層２３を形成する。第３層２３は、外装基板３の下面において、外部電極８〜１０が形成される側面と下面とのなす端縁に至るように形成されている。また、図２から明らかなように、第３層２３は、外装基板３の下面において部分的に形成されている。
【００３０】
次に、第３層２３を形成した後に、硬化後のショア硬さがＤ６０以下の柔らかい接着剤、例えば加熱硬化型エポキシ系接着剤を外装基板３の下面に塗布し、第１層２４を形成する。この場合、第１層２４を構成する接着剤は、圧電振動部１１，１２の振動を妨げないための空隙を確保するために、貫通孔２４ａ，２４ａを有するように塗布される。また、第３層２３が形成されている領域を除いて、すなわち切欠も２４ｂを有するように第１層２４が形成される。第１層２４を構成する接着剤は、ショア硬さＤ６０以下と柔らかいため、図２に斜視図で示すような形状に塗布したとしても、塗布領域外縁から外側に滲みがちである。しかしながら、本実施例の圧電共振部品では、予め第３層が形成されており、第３層を構成している接着剤の硬化前の粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ以上であるため、第１層を構成している接着剤の滲みを防止することができる。すなわち、第１層２４を構成している接着剤が、外部電極８〜１０が形成される側面と外装基板３の下面とのなす端縁に至ることを確実に防止することができる。
【００３１】
次に、第１層２４を形成した後に、硬化後のショア硬さがＤ６０を超える硬い接着剤からなる第２層２５を形成する。第２層２５を構成する接着剤としては、例えば加熱硬化型エポキシ系接着剤を用いることができる。第１層２４の形成に際しては、圧電振動部１１，１２の振動を妨げないために、貫通孔２５ａ，２５ａを有するように接着剤を塗布する。また、第２層２５は、貫通孔２５ａ，２５ａが形成されている部分を除いては、圧電基板２の上面の全面を覆うように付与される。
【００３２】
外装基板４と圧電基板２の接着に際しても、同様に、まず、外装基板４の上面に第３層２３を形成し、次に第１層２４を形成し、最後に第２層２５を形成する。
【００３３】
すなわち、本実施例では、第１，第２の接着剤層５，６は、上述した第１層２４、第２層２５及び第３層２３を複合化させた構造を有する。この場合、第１層２４は、第３層２３が形成されていない部分において、貫通孔２４ａを有するように形成される。従って、第２層２５は、第１層２４及び第３層２３に積層されることになる。
【００３４】
よって、硬化後の第１層２４の厚みを硬化後の第３層２３の厚みとほぼ等しくしておけば、第２層２５の厚みを均一化すれば、外装基板３，４と圧電基板２との間の接着剤層の厚みを全体として均一化することができる。
【００３５】
もっとも、第１層２４の硬化後の厚みは、必ずしも第３層２３の硬化後の厚みと等しくする必要はない。すなわち、第１層２４は柔らかいため、第１層２４の硬化後の厚みが第３層２３の硬化後の厚みよりも若干大きいとしても、外装基板３，４と圧電基板２を接着した後には、第１層２４が厚みを低下するように圧縮応力を受ける。従って、外装基板３，４と圧電基板２との間の接着剤層の厚みをほぼ均一にすることができる。
【００３６】
本実施例の圧電共振部品１では、硬化後のショア硬さがＤ６０を超える硬い接着剤からなる第２層２５の存在により、従来例と同様に、不要振動を確実にダンピングすることができると共に、圧電振動部１１，１２の上下に圧電振動部１１，１２の振動を妨げないための空間を確実に確保することができる。
【００３７】
また、柔らかい第１層２４が第２層２５と外装基板３，４との間に存在するので、プリント回路基板実装時の熱等により外装基板３，４が膨張もしくは収縮したとしても、膨張や収縮に起因する応力が第１層２４により緩和される。従って、半田付け後や湿中保持状態における周波数特性の変化を抑制することができる。
【００３８】
加えて、第１層２４を構成する接着剤の塗布に先立って、第３層２３が形成されているので、上述したように第１層２４の滲み出しによる外部電極８〜１０の断線が生じ難い。
【００３９】
さらに、第３層２３が形成されている部分を除いて第１層２４が形成されているので、接着剤層５，６の厚みが均一化され、それによっても外部電極８〜１０の断線を抑制することができる。
【００４０】
また、第３層２３が積層体７の側面のうち外部電極８〜１０が形成される部分に露出するが、第３層２３は硬化後のショア硬さがＤ６０を超えているので、外部電極８〜１０の断線を引き起こし難い。
【００４１】
なお、第２層２５を構成する接着剤と、第３層２３を構成する接着剤は、上述したショア硬さ及び粘度を満足する限り、同じ種類の接着剤であってもよい。すなわち、第２層を構成する接着剤２５は、２５℃における粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ以下であってもよく、以上であってもよい。
【００４２】
なお、本発明において、第３層２３を構成する接着剤の２５℃における粘度を３．０×１０5 ｍＰａｓ以上としたのは、３．０×１０5 ｍＰａｓ未満の粘度の接着剤を用いた場合には、第３層２３を正確にその形状となるように塗布することが困難であり、第３層２３が他の部分に流れ出し、外部電極８〜１０の断線を引き起こす恐れがあるからである。これを、図３を参照して説明する。
【００４３】
図３は、接着剤の粘度と、接着剤塗布後の接着剤流れ量との関係を示す図である。硬化後のショア硬さがＤ６０を超える接着剤として、５０μｍの厚みとなるように２５℃の温度で塗布し、その形状外周縁から外側に接着剤が流れる量を測定した。その結果、図３から明らかなように、２５℃における粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ未満の接着剤を用いると、接着剤流れ量が著しく大きくなり、第３層２３を形成したとしても、積層体側面に接着剤が滲み、外部電極８〜１０の断線の生じることがわかる。これに対して、２５℃における粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ以上の接着剤を用いた場合には、接着剤流れ量が０．３ｍｍ以下に抑制されるので、外部電極が形成される側面部分への接着剤の滲みを抑制することができ、かつ第２層２５の形成前に、第３層２３を所望の形状となるように確実に形成し得ることがわかる。
【００４４】
【発明の効果】
本願の第１の発明に係る圧電共振部品によれば、第１，第２の外装基板と圧電基板とを接着している第１，第２の接着剤層が、上記第１層、第２層及び第３層を有するように構成されている。従って、第１層が柔らかいので、外装基板の収縮や膨張が生じたとしても、該収縮や膨張に起因する応力を確実に緩和することができ、それによって特性の変動を確実に抑制することができる。また、第１層は柔らかいが、積層体側面の外部電極形成部分には露出しないように形成されているので、第１層を構成している接着剤の滲みによる外部電極の断線が生じ難い。
【００４５】
さらに、２層が硬いので、第２層の存在により、圧電基板に形成された励振電極により構成される圧電振動部による共振特性やフィルタ特性を確実に果たさせることができると共に、確実に不要振動を効果的にダンピングすることができ、良好な共振特性やフィルタ特性を得ることができる。
【００４６】
さらに、２５℃における粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ以上の接着剤からなり、硬化後のショア硬さがＤ６０を超える接着剤からなる第３層が積層体の外部電極が形成される側面部分と上記第１層との間に配置されているので、予め第３層を形成し、次に第１層を形成した場合、第３層を正確な形状に塗布することができると共に、第１層の滲み出しを効果的に抑制することができる。また、第３層自体は、上記のように粘度が高いので、積層体の外部電極が形成される側面に流出し難い。加えて、第１層及び第３層に対して第２層が積層されるので、積層体側面において接着剤層の厚みの不均一性による隙間が生じ難い。従って、外部電極の断線を確実に抑制することができる。さらに、第１層が積層体の外部電極が形成される側面部分に露出しないように、第１層に積層体側面部分に開いた切欠が形成されており、該切欠内に第３層が構成されているので、第１層を外部電極形成部分と確実に分離することができる。
【００４７】
よって、第１の発明によれば、共振特性やフィルタ特性が良好であり、経時による特性変動が生じ難く、かつ外部電極の断線も生じ難いので、信頼性に優れた圧電共振部品を安定に提供することが可能となる。
【００４８】
第１の発明において、外装基板側に接着剤層の第１層及び第３層が配置されており、圧電基板側に第２層が配置されている場合、第２層により圧電基板を確実にダンピングすることができ、不要振動の発生を効果的に抑制することができる。
【００５０】
本発明に係る圧電共振部品は、様々な圧電共振子や圧電フィルタに適用し得るが、本発明の特定の局面では、上記複数の励振電極が圧電フィルタを構成するように形成され、それによって信頼性に優れた圧電フィルタとしての圧電共振部品が提供される。
【００５１】
本発明に係る圧電共振部品の製造方法では、第１，第２の外装基板の一方主面上に第１，第２の接着剤層のうち第３層を形成し、第３層を形成した後に第３層が形成されていない領域に第１層が形成される。第３層が上記のように高粘度の接着剤により構成されているので、第３層を正確に形成することができ、第３層を構成している接着剤の積層体側面への流出も生じ難い。加えて、柔らかい接着剤からなる第１層を形成した場合、第１層を構成している接着剤の流出も第３層により確実に抑制される。また、上記第３層及び第１層を形成した後に、第２層を介して圧電基板と第１，第２の外装基板とが接着されるので、接着剤層に凹凸が生じ難い。従って、積層体側面に隙間が生じ難いので、それによっても外部電極の断線を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る圧電共振部品を説明するための斜視図。
【図２】図１に示した実施例の圧電共振部品を説明するための分解斜視図。
【図３】接着剤の粘度と、接着剤塗布領域外への接着剤流出量との関係を示す図。
【図４】従来の圧電共振部品を示す斜視図。
【図５】従来の圧電共振部品の分解斜視図。
【符号の説明】
１…圧電共振部品
２…圧電基板
３，４…第１，第２の外装基板
５，６…第１，第２の接着剤層
７…積層体
８〜１０…外部電極
１１，１２…圧電振動部
１３〜１８…励振電極
１９，２０…引出電極
２１…容量電極
２２…アース電極
２３…第３層
２４…第１層
２５…第２層
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電共振子や圧電フィルタとして用いられる圧電共振部品及びその製造方法に関し、より詳細には、エネルギー閉じ込め型圧電振動部が構成された圧電基板の両面に接着剤層を介して外装基板が接合されてなる圧電共振部品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エネルギー閉じ込め型の圧電共振部品では、圧電基板に部分的に圧電振動部が形成されている。従って、該圧電振動部の振動を妨げないようにして、該圧電振動部を封止する必要がある。
【０００３】
上記のようなエネルギー閉じ込め型の圧電共振部品の一例が、特開平８−３３５８４４号に開示されている。この先行技術に記載の圧電共振部品を図４及び図５を参照して説明する。
【０００４】
圧電共振部品５１では、圧電基板５２の上下に外装基板５３，５４が積層されている。圧電基板５２及び外装基板５３，５４からなる積層体の外側面には、外部電極５５，５６，５７が形成されている。
【０００５】
図５に示されているように、圧電基板５２には、部分的にかつ圧電基板５２を介して表裏対向するように励振電極を形成することにより、圧電振動部５２ａ，５２ｂが構成されている。圧電振動部５２ａ，５２ｂの振動を妨げないための空隙を確保するために、外装基板５３，５４は、貫通孔を有する接着剤層を介して接着されている。
【０００６】
もっとも、圧電共振部品５１では、接着剤層は、外装基板５３，５４側に配置される第１層５８，５９と、圧電基板５２側に配置される第２層６０，６１とを積層した構造を有する。第１層５８，５９は、ショア硬さがＤ６０以下の柔らかい接着剤からなり、第２層６０，６１がショア硬さがＤ６０を超える硬い接着剤からなる。また、第１層５８，５９及び第２層６０，６１には、それぞれ、貫通孔５８ａ〜６１ａが形成されている。
【０００７】
圧電共振部品５１では、接着剤層が第１層５８，５９及び第２層６０，６１を積層した構造を有するため、硬い接着剤からなる第２層により振動空間が確保されると共に、良好なダンピング効果を得ることができるとされている。また、プリント回路基板実装時の熱等により外装基板５３，５４が膨張もしくは収縮したとしても、該膨張や収縮に起因する応力が柔らかい接着剤からなる第１層５８，５９により緩和され、半田付け後や湿中保持状態における周波数特性の変化を抑制し得るとされている。
【０００８】
なお、柔らかい接着剤からなる第１層５８，５９において、外周縁に向かって開いた切欠５８ｂ，５９ｂが形成されているのは、外部電極５５〜５７の断線を防止するためである。すなわち、柔らかい接着剤からなる第１層５８，５９を外装基板５３，５４の片面に塗布した場合、接着剤が柔らかいため外装基板５３の外周縁から積層体の側面上に滲みだす恐れがある。このような滲み出しが生じると、薄膜形成法や導電ペーストの塗布・硬化などにより外部電極５５〜５７を形成した場合に、外部電極５５〜５７に断線が生じがちとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、圧電共振部品５１の製造に際しては、まず、平坦な外装基板５３，５４の片面に柔らかい接着剤からなる第１層５８，５９を形成する。しかしながら、ショア硬さＤ６０以下の接着剤の硬化前の粘度は一般に、１．５×１０5 ｍＰａｓ（２５℃）以下である。従って、上記切欠５８ｂ，５９ｂを有するように塗布したとしても、該切欠内５８ｂ，５９ｂに接着剤が至り、甚だしき場合には、外部電極が形成される端縁部分に滲み出し、やはり外部電極の断線が生じがちであった。
【００１０】
このような問題を解決するには、ショア硬さＤ６０以下であり、かつ硬化前の粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ（２５℃）以上の接着剤を用いればよいと思われるが、そのような接着剤の入手は困難であった。
【００１１】
また、上記圧電共振部品５１の製造に際しては、硬い接着剤からなる第２層６０，６１を形成するに際し、硬い接着剤が第１層５８，５９上に塗布される。この場合、第１層５８，５９には切欠５８ｂ，５９ｂが形成されているので、最終的に得られた積層体において、第２層６０，６１に凹みが生じる。言い換えれば、上述した積層体の外部電極が形成される側面において、外部電極が形成される部分と形成されない部分とで接着剤層の厚みが異なることになるので、積層体側面に隙間が生じ、それによっても外部電極５５〜５７が断線することがあった。
【００１２】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、圧電振動部の振動を妨げないための空隙を確実に確保でき、リフロー半田付け時等の温度変化に起因する応力が加わったとしても該応力を緩和することができ、かつ周波数特性の変化が生じ難いだけでなく、接着剤層に起因する外部電極の断線が生じ難い、信頼性に優れた圧電共振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】
本願の第１の発明に係る圧電共振部品は、対向し合う第１，第２の主面に励振電極が形成された圧電基板と、前記圧電基板の第１，第２の主面にそれぞれ積層された第１，第２の外装基板と、前記圧電基板の第１，第２の主面と第１，第２の外装基板をそれぞれ接合している第１，第２の接着剤層と、前記圧電基板、第１，第２の外装基板及び第１，第２の接着剤層からなる積層体の側面に形成された複数の外部電極とを備え、前記第１，第２の接着剤層が、硬化後のショア硬さがＤ６０以下の柔らかい接着剤からなり、積層体側面の外部電極形成部分には露出しないように積層体側面部分に開いた切欠が設けられた第１層と、硬化後のショア硬さがＤ６０を超える硬い接着剤からなる第２層と、硬化後のショア硬さがＤ６０を超え、かつ硬化前の２５℃における粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ以上の接着剤からなり、かつ前記第１層の切欠内に構成されており、前記積層体の外部電極が形成される側面部分と前記第１層との間に配置された第３層とを有し、第２層が第１層及び第３層に積層されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る圧電共振部品では、好ましくは、前記外装基板側に接着剤層の第１層及び第３層が配置されており、かつ圧電基板側に第２層が配置されている。
【００１５】
本発明に係る圧電共振部品は、圧電共振子や圧電フィルタなどの様々な圧電共振部品に適用することができるが、本発明の特定の局面では、圧電基板に複数の励振電極が形成され、それによって圧電フィルタが構成される。
【００１６】
本願の第２の発明は、請求項１に記載の圧電共振部品の製造方法であって、前記第１，第２の外装基板の一方主面上に、前記第１，第２の接着剤層のうち第３層を形成する工程と、第３層を形成した後に、第３層が形成されていない領域に前記第１層を形成する工程と、前記第３層及び第１層を形成した後に、第２層を介して前記圧電基板と、前記第１，第２の外装基板とを接着する工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
【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挙げることにより、本発明を明らかにする。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例に係る圧電共振部品の外観を示す斜視図であり、図２はその分解斜視図である。
圧電共振部品１では、圧電基板２の両面に第１，第２の外装基板３，４が第１，第２の接着剤層５，６を介して接着されている。圧電基板２、第１，第２の外装基板３，４及び第１，第２の接着剤層５，６により積層体７が構成されている。
【００１９】
積層体７の上面、両側面及び下面を巻回するように、第１〜第３の外部電極８〜１０が形成されている。
図２に示すように、圧電基板２は、矩形板状の形状を有し、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックスまたは水晶などの圧電単結晶により構成されている。
【００２０】
圧電基板２には、エネルギー閉じ込め型の第１，第２の圧電振動部１１，１２が構成されている。すなわち、圧電振動部１１は、圧電基板２の上面に形成された励振電極１３，１４と、励振電極１３，１４と表裏対向するように圧電基板２の下面に形成された共通励振電極１５とを有する。同様に、圧電振動部１２は、圧電基板２の上面に形成された一対の励振電極１６，１７と、励振電極１６，１７と圧電基板２を介して対向された共通励振電極１８とを有する。
【００２１】
また、励振電極１３が、入力側の引出電極１９に電気的に接続されている。引出電極１９は、圧電基板２の一方端縁近傍において、圧電基板２の両側面と上面とがなす両側縁に至るように形成されている。同様に、第２の圧電振動部１２の励振電極１６が、圧電基板２の他方端部側において側面と上面とのなす両側縁に至るように形成された引出電極２０に電気的に接続されている。
【００２２】
また、励振電極１４と励振電極１７とが圧電基板２の上面中央に形成された容量電極２１に電気的に接続されている。容量電極２１は、圧電基板２の下面中央に形成されたアース電極２２と表裏対向されている。アース電極２２には、励振電極１５，１８が電気的に接続されている。アース電極２２は、容量電極２１と表裏対向されているだけでなく、圧電基板２の下面において、圧電基板２の両側面と下面とのなす端縁に至るように形成されている。
【００２３】
従って、前述した積層体７において、入力側の引出電極１９、出力側の引出電極２０及びアース電極２２が、積層体７の両側面に引き出されており、それぞれ、外部電極８〜１０に電気的に接続されている。
【００２４】
上記第１，第２の圧電振動部１１，１２を構成する電極、引出電極１９，２０、容量電極２１及びアース電極２２は、圧電基板２の上面及び下面において、導電性材料を付与し、パターニングすることにより形成することができる。導電性材料としては、Ａｌ，Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄなどの任意の金属材料を用いることができる。
【００２５】
圧電基板２は、圧電セラミックスにより構成されている場合、厚み方向に分極処理されている。従って、圧電振動部１１，１２は、厚み縦振動モードを利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振ユニットとして機能する。
【００２６】
また、圧電基板２には、上記圧電振動部１１，１２と、容量電極２１及びアース電極２２で構成されるコンデンサとが形成されており、外部電極８〜１０を端子とする３端子型の圧電フィルタが構成されている。
【００２７】
本実施例では、圧電振動部１１，１２の振動を妨げないように、該圧電振動部１１，１２を封止するために、外装基板３，４及び第１，第２の接着剤層５，６が用いられる。外装基板３，４は、アルミナなどの絶縁性セラミックスあるいは誘電体セラミックスなどのセラミック材料、もしくは合成樹脂などの適宜の材料で構成することができる。すなわち、外装基板３，４は、圧電振動部１１，１２を封止し得る適宜の絶縁性材料で構成することができる。
【００２８】
本実施例の圧電共振部品１の特徴は、外装基板３，４を圧電基板に接着している第１，第２の接着剤層５，６の構造にある。第１，第２の接着剤層５，６の構造を、外装基板３，４を圧電基板２に接着する方法を説明しつつ明らかにする。
【００２９】
外装基板３を圧電基板２に接着するに際しては、硬化後のショア硬さがＤ６０を超え、かつ硬化前の２５℃における粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ以上の接着剤、例えば加熱硬化型エポキシ系接着剤を外装基板３の下面に塗布し、第３層２３を形成する。第３層２３は、外装基板３の下面において、外部電極８〜１０が形成される側面と下面とのなす端縁に至るように形成されている。また、図２から明らかなように、第３層２３は、外装基板３の下面において部分的に形成されている。
【００３０】
次に、第３層２３を形成した後に、硬化後のショア硬さがＤ６０以下の柔らかい接着剤、例えば加熱硬化型エポキシ系接着剤を外装基板３の下面に塗布し、第１層２４を形成する。この場合、第１層２４を構成する接着剤は、圧電振動部１１，１２の振動を妨げないための空隙を確保するために、貫通孔２４ａ，２４ａを有するように塗布される。また、第３層２３が形成されている領域を除いて、すなわち切欠も２４ｂを有するように第１層２４が形成される。第１層２４を構成する接着剤は、ショア硬さＤ６０以下と柔らかいため、図２に斜視図で示すような形状に塗布したとしても、塗布領域外縁から外側に滲みがちである。しかしながら、本実施例の圧電共振部品では、予め第３層が形成されており、第３層を構成している接着剤の硬化前の粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ以上であるため、第１層を構成している接着剤の滲みを防止することができる。すなわち、第１層２４を構成している接着剤が、外部電極８〜１０が形成される側面と外装基板３の下面とのなす端縁に至ることを確実に防止することができる。
【００３１】
次に、第１層２４を形成した後に、硬化後のショア硬さがＤ６０を超える硬い接着剤からなる第２層２５を形成する。第２層２５を構成する接着剤としては、例えば加熱硬化型エポキシ系接着剤を用いることができる。第１層２４の形成に際しては、圧電振動部１１，１２の振動を妨げないために、貫通孔２５ａ，２５ａを有するように接着剤を塗布する。また、第２層２５は、貫通孔２５ａ，２５ａが形成されている部分を除いては、圧電基板２の上面の全面を覆うように付与される。
【００３２】
外装基板４と圧電基板２の接着に際しても、同様に、まず、外装基板４の上面に第３層２３を形成し、次に第１層２４を形成し、最後に第２層２５を形成する。
【００３３】
すなわち、本実施例では、第１，第２の接着剤層５，６は、上述した第１層２４、第２層２５及び第３層２３を複合化させた構造を有する。この場合、第１層２４は、第３層２３が形成されていない部分において、貫通孔２４ａを有するように形成される。従って、第２層２５は、第１層２４及び第３層２３に積層されることになる。
【００３４】
よって、硬化後の第１層２４の厚みを硬化後の第３層２３の厚みとほぼ等しくしておけば、第２層２５の厚みを均一化すれば、外装基板３，４と圧電基板２との間の接着剤層の厚みを全体として均一化することができる。
【００３５】
もっとも、第１層２４の硬化後の厚みは、必ずしも第３層２３の硬化後の厚みと等しくする必要はない。すなわち、第１層２４は柔らかいため、第１層２４の硬化後の厚みが第３層２３の硬化後の厚みよりも若干大きいとしても、外装基板３，４と圧電基板２を接着した後には、第１層２４が厚みを低下するように圧縮応力を受ける。従って、外装基板３，４と圧電基板２との間の接着剤層の厚みをほぼ均一にすることができる。
【００３６】
本実施例の圧電共振部品１では、硬化後のショア硬さがＤ６０を超える硬い接着剤からなる第２層２５の存在により、従来例と同様に、不要振動を確実にダンピングすることができると共に、圧電振動部１１，１２の上下に圧電振動部１１，１２の振動を妨げないための空間を確実に確保することができる。
【００３７】
また、柔らかい第１層２４が第２層２５と外装基板３，４との間に存在するので、プリント回路基板実装時の熱等により外装基板３，４が膨張もしくは収縮したとしても、膨張や収縮に起因する応力が第１層２４により緩和される。従って、半田付け後や湿中保持状態における周波数特性の変化を抑制することができる。
【００３８】
加えて、第１層２４を構成する接着剤の塗布に先立って、第３層２３が形成されているので、上述したように第１層２４の滲み出しによる外部電極８〜１０の断線が生じ難い。
【００３９】
さらに、第３層２３が形成されている部分を除いて第１層２４が形成されているので、接着剤層５，６の厚みが均一化され、それによっても外部電極８〜１０の断線を抑制することができる。
【００４０】
また、第３層２３が積層体７の側面のうち外部電極８〜１０が形成される部分に露出するが、第３層２３は硬化後のショア硬さがＤ６０を超えているので、外部電極８〜１０の断線を引き起こし難い。
【００４１】
なお、第２層２５を構成する接着剤と、第３層２３を構成する接着剤は、上述したショア硬さ及び粘度を満足する限り、同じ種類の接着剤であってもよい。すなわち、第２層を構成する接着剤２５は、２５℃における粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ以下であってもよく、以上であってもよい。
【００４２】
なお、本発明において、第３層２３を構成する接着剤の２５℃における粘度を３．０×１０5 ｍＰａｓ以上としたのは、３．０×１０5 ｍＰａｓ未満の粘度の接着剤を用いた場合には、第３層２３を正確にその形状となるように塗布することが困難であり、第３層２３が他の部分に流れ出し、外部電極８〜１０の断線を引き起こす恐れがあるからである。これを、図３を参照して説明する。
【００４３】
図３は、接着剤の粘度と、接着剤塗布後の接着剤流れ量との関係を示す図である。硬化後のショア硬さがＤ６０を超える接着剤として、５０μｍの厚みとなるように２５℃の温度で塗布し、その形状外周縁から外側に接着剤が流れる量を測定した。その結果、図３から明らかなように、２５℃における粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ未満の接着剤を用いると、接着剤流れ量が著しく大きくなり、第３層２３を形成したとしても、積層体側面に接着剤が滲み、外部電極８〜１０の断線の生じることがわかる。これに対して、２５℃における粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ以上の接着剤を用いた場合には、接着剤流れ量が０．３ｍｍ以下に抑制されるので、外部電極が形成される側面部分への接着剤の滲みを抑制することができ、かつ第２層２５の形成前に、第３層２３を所望の形状となるように確実に形成し得ることがわかる。
【００４４】
【発明の効果】
本願の第１の発明に係る圧電共振部品によれば、第１，第２の外装基板と圧電基板とを接着している第１，第２の接着剤層が、上記第１層、第２層及び第３層を有するように構成されている。従って、第１層が柔らかいので、外装基板の収縮や膨張が生じたとしても、該収縮や膨張に起因する応力を確実に緩和することができ、それによって特性の変動を確実に抑制することができる。また、第１層は柔らかいが、積層体側面の外部電極形成部分には露出しないように形成されているので、第１層を構成している接着剤の滲みによる外部電極の断線が生じ難い。
【００４５】
さらに、２層が硬いので、第２層の存在により、圧電基板に形成された励振電極により構成される圧電振動部による共振特性やフィルタ特性を確実に果たさせることができると共に、確実に不要振動を効果的にダンピングすることができ、良好な共振特性やフィルタ特性を得ることができる。
【００４６】
さらに、２５℃における粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ以上の接着剤からなり、硬化後のショア硬さがＤ６０を超える接着剤からなる第３層が積層体の外部電極が形成される側面部分と上記第１層との間に配置されているので、予め第３層を形成し、次に第１層を形成した場合、第３層を正確な形状に塗布することができると共に、第１層の滲み出しを効果的に抑制することができる。また、第３層自体は、上記のように粘度が高いので、積層体の外部電極が形成される側面に流出し難い。加えて、第１層及び第３層に対して第２層が積層されるので、積層体側面において接着剤層の厚みの不均一性による隙間が生じ難い。従って、外部電極の断線を確実に抑制することができる。さらに、第１層が積層体の外部電極が形成される側面部分に露出しないように、第１層に積層体側面部分に開いた切欠が形成されており、該切欠内に第３層が構成されているので、第１層を外部電極形成部分と確実に分離することができる。
【００４７】
よって、第１の発明によれば、共振特性やフィルタ特性が良好であり、経時による特性変動が生じ難く、かつ外部電極の断線も生じ難いので、信頼性に優れた圧電共振部品を安定に提供することが可能となる。
【００４８】
第１の発明において、外装基板側に接着剤層の第１層及び第３層が配置されており、圧電基板側に第２層が配置されている場合、第２層により圧電基板を確実にダンピングすることができ、不要振動の発生を効果的に抑制することができる。
【００５０】
本発明に係る圧電共振部品は、様々な圧電共振子や圧電フィルタに適用し得るが、本発明の特定の局面では、上記複数の励振電極が圧電フィルタを構成するように形成され、それによって信頼性に優れた圧電フィルタとしての圧電共振部品が提供される。
【００５１】
本発明に係る圧電共振部品の製造方法では、第１，第２の外装基板の一方主面上に第１，第２の接着剤層のうち第３層を形成し、第３層を形成した後に第３層が形成されていない領域に第１層が形成される。第３層が上記のように高粘度の接着剤により構成されているので、第３層を正確に形成することができ、第３層を構成している接着剤の積層体側面への流出も生じ難い。加えて、柔らかい接着剤からなる第１層を形成した場合、第１層を構成している接着剤の流出も第３層により確実に抑制される。また、上記第３層及び第１層を形成した後に、第２層を介して圧電基板と第１，第２の外装基板とが接着されるので、接着剤層に凹凸が生じ難い。従って、積層体側面に隙間が生じ難いので、それによっても外部電極の断線を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る圧電共振部品を説明するための斜視図。
【図２】図１に示した実施例の圧電共振部品を説明するための分解斜視図。
【図３】接着剤の粘度と、接着剤塗布領域外への接着剤流出量との関係を示す図。
【図４】従来の圧電共振部品を示す斜視図。
【図５】従来の圧電共振部品の分解斜視図。
【符号の説明】
１…圧電共振部品
２…圧電基板
３，４…第１，第２の外装基板
５，６…第１，第２の接着剤層
７…積層体
８〜１０…外部電極
１１，１２…圧電振動部
１３〜１８…励振電極
１９，２０…引出電極
２１…容量電極
２２…アース電極
２３…第３層
２４…第１層
２５…第２層
Claims (4)
- 対向し合う第１，第２の主面に励振電極が形成された圧電基板と、
前記圧電基板の第１，第２の主面にそれぞれ積層された第１，第２の外装基板と、
前記圧電基板の第１，第２の主面と第１，第２の外装基板をそれぞれ接合している第１，第２の接着剤層と、
前記圧電基板、第１，第２の外装基板及び第１，第２の接着剤層からなる積層体の側面に形成された複数の外部電極とを備え、
前記第１，第２の接着剤層が、硬化後のショア硬さがＤ６０以下の柔らかい接着剤からなり、積層体側面の外部電極形成部分には露出しないように積層体側面部分に開いた切欠が設けられた第１層と、硬化後のショア硬さがＤ６０を超える硬い接着剤からなる第２層と、硬化後のショア硬さがＤ６０を超え、かつ硬化前の２５℃における粘度が３．０×１０5 ｍＰａｓ以上の接着剤からなり、かつ前記第１層の切欠内に構成されており、前記積層体の外部電極が形成される側面部分と前記第１層との間に配置された第３層とを有し、第２層が第１層及び第３層に積層されていることを特徴とする、圧電共振部品。 - 前記外装基板側に接着剤層の第１層及び第３層が配置されており、かつ圧電基板側に第２層が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の圧電共振部品。
- 前記複数の励振電極が圧電フィルタを構成している、請求項１または２に記載の圧電共振部品。
- 請求項１に記載の圧電共振部品の製造方法であって、
前記第１，第２の外装基板の一方主面上に、前記第１，第２の接着剤層のうち第３層を形成する工程と、
第３層を形成した後に、第３層が形成されていない領域に前記第１層を形成する工程と、
前記第３層及び第１層を形成した後に、第２層を介して前記圧電基板と、前記第１，第２の外装基板とを接着する工程とを備えることを特徴とする、圧電共振部品の製造方法。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP14289399A JP3755564B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 圧電共振部品及びその製造方法 |
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