JP3937673B2 - 圧電デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動片を有する圧電デバイスの製造方法に関し、特にパッケージの内部に形成されたマウント部に接着剤を介して一端側が固定支持された圧電振動片を有する圧電デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、モバイルコンピュータ、ハードディスク装置あるいはＩＣカード等の情報機器や、携帯電話、自動車電話あるいはページングシステム等の移動通信機器においては、小型薄型化がめざましく、それらに用いられる圧電振動子、圧電発振器、ＳＡＷデバイス等の圧電デバイスも小型薄型化が要求されている。また、それとともに、各機器の回路基板に表面実装が可能な表面実装型の圧電デバイスが求められている。このため、圧電振動片をパッケージに収納した構成の圧電デバイスが開発されている。
【０００３】
図８は、一般的な圧電デバイスの１つである圧電振動子を示す一部断面斜視図である。
【０００４】
この圧電振動子１０は、板状の圧電振動片１４を収納する空間部１１ａが形成された箱状のベース部１１と、空間部１１ａを密封するようにシームリング１３を介してベース部１１に接合された板状の蓋部１２を備えている。
【０００５】
ベース部１１は、蓋部１２との接合面に例えばタングステン（Ｗ）メタライズ膜とニッケル（Ｎｉ）メッキ膜で成る金属被覆層が積層成膜されたアルミナ等のセラミック体で成り、このセラミックのシートを積層等することにより形成されている。
【０００６】
蓋部１２は、全表面に封止材として例えばニッケルメッキ膜が成膜された鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）の合金であるコバール金属板で成り、この金属の板材を打ち抜くことにより形成されている。
【０００７】
シームリング１３は、矩形環状の例えばコバールや鉄、ニッケルの合金である４２アロイの金属板に、銀（Ａｇ）等のロー材が圧延接合されて成り、この所謂クラッド材を打ち抜くことにより形成されている。なお、金属板とロー材を別々に打ち抜いて形成してもよい。
【０００８】
圧電振動片１４は、表裏面に励振電極１４ａ及び接続電極１４ｂが設けられた例えば水晶で形成されている。この圧電振動片１４は、一端部側の接続電極１４ｂがベース部１１の空間部１１ａ内に配設されている電極１１ｂ上に導電性接着剤１５を介して接続固定され、他端部側が自由端とされている。これにより、接続電極１４ｂを介して励振電極１４ａに印加される駆動電圧によって、所定の周波数で振動できるようになっている。
【０００９】
このような構成の圧電振動子１０を製造する場合は、先ず、ベース部１１と蓋部１２とシームリング１３と圧電振動片１４をそれぞれ別個に作成する。次に、シームリング１３をロー材側がベース部１１の接合面側を向くようにしてベース部１１上に載置する。そして、ロー材を加熱して溶融させ、シームリング１３をベース部１１に接合する。続いて、電気的接続を良好にするための金メッキ膜をシームリング１３からベース部１１の金属被覆層にかけて成膜する。
【００１０】
次に、導電性接着剤１５をベース部１１の電極１１ｂ上に滴下し、圧電振動片１４の接続電極１４ｂ側を電極１１ｂ上に載置する。そして、導電性接着剤１５を加熱硬化させ、圧電振動片１４をベース部１１にマウントする。最後に、蓋部１２をシームリング１３上に載置する。そして、蓋部１２のニッケルメッキ膜を通電により加熱して溶融させ、ベース部１１の金メッキと共晶状態にして蓋部１２をシームリング１３に接合、即ちシーム溶接する。以上の工程により、圧電振動子１０を製造することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の圧電振動子１０の製造工程の内、圧電振動片１４のマウント工程では、図９に示すように、圧電振動片１４はいわゆる片持ち梁の構造、即ち圧電振動片１４の一端部側の接続電極１４ｂをベース部１１の電極１１ｂ上に導電性接着剤１５を介して接続固定し、他端部側をベース部１１の空間部１１ａの底面から浮かす必要がある。
【００１２】
ところが、圧電振動子１０は小型薄型化されてきており、圧電振動片１４の他端部とベース部１１の空間部１１ａの底面との距離は微小になっている。このため、導電性接着剤１５の硬化過程において、圧電振動片１４に何らかの外力等が加わると、図１０に示すように、圧電振動片１４の他端部がベース部１１の空間部１１ａの底面に接触したまま、圧電振動片１４の一端部がベース部１１の電極１１ｂに固定されてしまうことがある。このような場合、圧電振動片１４はいわゆる両端支持梁の構造となり、ＣＩ値が上昇して周波数温度特性のばらつきが生じるという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、上記課題を解消して、周波数温度特性が均一な圧電デバイスを得ることができる圧電デバイスの製造方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、パッケージの内部に形成されたマウント部に接着剤を介して一端側が固定支持された圧電振動片を有する圧電デバイスの製造方法において、前記圧電振動片の他端側を支持する支持部材を前記パッケージの内部に形成し、前記マウント部上に前記接着剤を塗布し、前記圧電振動片の一端側を前記マウント部上に載置すると共に前記圧電振動片の他端側を前記支持部材上に載置し、前記接着剤を仮乾燥させて前記圧電振動片の一端側を前記マウント部に仮固定し、前記接着剤を本乾燥させて前記圧電振動片の一端側を前記マウント部に固定支持させると共に、前記支持部材を溶融させて洗浄することを特徴とする圧電デバイスの製造方法である。
【００１５】
この請求項１の発明では、圧電振動片の両端をマウント部と支持部材によりそれぞれ支持した状態で、圧電振動片の一端をマウント部に仮固定するようにしているので、その際に圧電振動片に外力等が加わっても、圧電振動片の他端がパッケージの内底面に接触することを防止することができる。そして、接着剤の本乾燥の際に支持部材を溶融させ、その後に溶融した支持部材を洗浄するようにしているので、圧電振動片の他端をパッケージの内底面から支持部材の厚み分だけ浮いた状態に維持することができる。したがって、圧電振動片は片持ち梁の構造となり、ＣＩ値の上昇を抑えて周波数温度特性を均一化させることができる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、前記支持部材が、前記仮乾燥中は溶融せずに前記圧電振動片の他端側を支持し、前記本乾燥中に溶融して前記圧電振動片の他端側から離れるポリマーで形成されている圧電デバイスの製造方法である。
【００１７】
この請求項２の発明では、仮乾燥の温度では溶融せず、この仮乾燥の温度よりも高い本乾燥の温度で溶融するポリマーを支持部材の材料として使用しているので、支持部材を簡易に形成して圧電振動片の位置ずれを確実に防止することができる。したがって、製造コストを大幅に上昇させることなく、圧電振動片の配置精度を高めることができ、振動特性の高い安価な圧電デバイスとすることができる。
【００１８】
請求項３の発明は、パッケージの内部に形成されたマウント部に接着剤を介して一端側が固定支持された圧電振動片を有する圧電デバイスの製造方法において、前記圧電振動片の他端側を支持する支持部材を前記パッケージの内部に形成し、前記マウント部上に前記接着剤を塗布し、前記圧電振動片の一端側を前記マウント部上に載置すると共に前記圧電振動片の他端側を前記支持部材上に載置し、前記接着剤を仮乾燥させて前記圧電振動片の一端側を前記マウント部に仮固定し、前記接着剤を本乾燥させて前記圧電振動片の一端側を前記マウント部に固定支持させると共に、前記支持部材を溶融させて蒸発させることを特徴とする圧電デバイスの製造方法である。
【００１９】
この請求項３の発明では、圧電振動片の両端をマウント部と支持部材によりそれぞれ支持した状態で、圧電振動片の一端をマウント部に仮固定するようにしているので、その際に圧電振動片に外力等が加わっても、圧電振動片の他端がパッケージの内底面に接触することを防止することができる。そして、接着剤の本乾燥の際に支持部材を溶融させて蒸発させるようにしているので、圧電振動片の他端をパッケージの内底面から支持部材の厚み分だけ浮いた状態に維持することができる。したがって、圧電振動片は片持ち梁の構造となり、ＣＩ値の上昇を抑えて周波数温度特性を均一化させることができ、さらに、支持部材の洗浄工程が不要となるので製造コストを低減させることができる。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項３に記載の構成において、前記支持部材が、前記仮乾燥中は溶融せずに前記圧電振動片の他端側を支持し、前記本乾燥中に溶融して蒸発するポリマーで形成されている圧電デバイスの製造方法である。
【００２１】
この請求項４の発明では、仮乾燥の温度では溶融せず、この仮乾燥の温度よりも高い本乾燥の温度で溶融して蒸発するポリマーを支持部材の材料として使用しているので、支持部材を簡易に形成して圧電振動片の位置ずれを確実に防止することができると共に、支持部材の洗浄工程が不要となる。したがって、製造コストの上昇を抑えて、圧電振動片の配置精度を高めることができ、振動特性の高い、より安価な圧電デバイスとすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の圧電デバイスの製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。この圧電デバイスの製造方法は、最終的に図に示す圧電振動子１０を製造するための方法であり、以下ステップ毎に説明する。
【００２４】
先ず、ベース部１１を作成するためのアルミナ等のセラミック原料粉末を含むベース用テープを成形し（ＳＴＰ１）、このベース用テープを所定の大きさに切断して、ベース部１１を作成する（ＳＴＰ２）。
【００２５】
次に、各ベース用シートのうち所定のベース用シートにスルーホール、例えば他の層との導通を確保するためのビアホール、内面に電極が形成されるキャスタレーション形成のための穴、個片に分割する際にクラックが隣接する個片に伝わらないようにするための穴等をあけた後（ＳＴＰ３）、各スルーホールのうち所定のスルーホールへ導体を充填する（ＳＴＰ４）。そして、各ベース用シートのうち所定のベース用シート上にタングステンやモリブデン等の高融点金属を含む金属ペーストをスクリーン印刷機を用いてパターン印刷する（ＳＴＰ５）。
【００２６】
次に、各ベース用シートを積層してベース用積層シートを作成し（ＳＴＰ６）、このベース用積層シートを所定の大きさに切断してベース用ブロックを作成する（ＳＴＰ７）。そして、このベース用ブロックを焼成し（ＳＴＰ８）、この焼成体にタングステンメタライズ膜及びニッケルメッキ膜を成膜する（ＳＴＰ９）。
【００２７】
次に、ベース用ブロックに形成されている各ベース部１１の空間部１１ａにおける電極（マウント部）１１ｂの形成側とは反対側の底面、即ち圧電振動片１４の自由端側の底面に、圧電振動片１４の自由端側を支持するためのいわゆる枕材となる支持部材２０を形成する（ＳＴＰ１０）。そして、支持部材２０を例えば４０°Ｃで２０ｈｒ乾燥する（ＳＴＰ１１）。その後、ベース用ブロックを切断して図２（Ａ）及び（Ｂ）の斜視図及びＡ−Ａ線断面図に示すようなベース部１１を作成する（ＳＴＰ１２）。
【００２８】
次に、図３（Ａ）及び（Ｂ）の斜視図及びＡ−Ａ線断面図に示すように、ベース部１１の電極１１ｂ上に導電性接着剤１５を例えばシリンジを用いて滴下して塗布し（ＳＴＰ１３）、図４に示すように、圧電振動片１４の一端側を電極１１ｂ上に載置すると共に圧電振動片１４の他端側を支持部材２０上に載置する（ＳＴＰ１４）。
【００２９】
ここで、導電性接着剤１５の材料としては、少なくとも２段階の乾燥を経て硬化可能な材料が用いられる。即ち、初期段階の乾燥温度では導電性接着剤１５に含まれる溶剤が飛んで仮乾燥状態となることで、圧電振動片１４の一端側を電極１１ｂ上に仮固定し、最終段階の乾燥温度にて導電性接着剤１５の架橋が進んで本乾燥状態となることで、圧電振動片１４の一端側を電極１１ｂ上に固定支持する材料が用いられる。
【００３０】
したがって、支持部材２０の材料としては、初期段階の乾燥温度では溶融せずに圧電振動片１４の他端側を支持し、最終段階の乾燥温度にて溶融して圧電振動片１４の他端側から離れ、かつその後に蒸発してしまう、あるいは洗浄することができるポリマーが用いられる。
【００３１】
導電性接着剤１５の材料として具体的には、図６に示すように、１段階目の乾燥（乾燥温度Ｔ１（°Ｃ）×乾燥時間ｔ１（ｈｒ））にて仮固定でき、２段階目の乾燥（乾燥温度Ｔ２（°Ｃ）×乾燥時間ｔ２−ｔ１（ｈｒ））にて本乾燥できるシリコーン系、ポリイミド系、エポキシ系の接着剤がある。
【００３２】
シリコーン系の導電性接着剤１５の硬化条件は、図７に示すように、１段階目の乾燥が例えば乾燥温度６０°Ｃで乾燥時間０．５ｈｒ、２段階目の乾燥が例えば乾燥温度１８０°Ｃで乾燥時間１．５ｈｒである。ポリイミド系の導電性接着剤１５の硬化条件は、図７に示すように、１段階目の乾燥が例えば乾燥温度１２０°Ｃで乾燥時間０．５ｈｒ、２段階目の乾燥が例えば乾燥温度２９０°Ｃで乾燥時間１．０ｈｒである。エポキシ系の導電性接着剤１５の硬化条件は、図７に示すように、１段階目の乾燥が例えば乾燥温度１００°Ｃで乾燥時間１．０ｈｒ、２段階目の乾燥が例えば乾燥温度１６０°Ｃで乾燥時間２．０ｈｒである。
【００３３】
このようなシリコーン系の導電性接着剤１５の硬化条件に対応する支持部材２０の材料として、２段階目の乾燥中に蒸発してしまい洗浄が不要な具体例としては、図７に示すように、ＡＩＢＮ（アゾビスイソブチルニトリル）、５−モルホリル−１，２，３，４−チアトリアゾール、ＤＰＳＤＳＨ（ジフェニルスルホン−３，３’−ジスルホヒドラジン）、ＯＢＳＨ（４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホヒドラジド））、ＤＭＯＮＴＡ（Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソテレフタルアミド）、ポリウレタンがある。
【００３４】
また、シリコーン系の導電性接着剤１５の硬化条件に対応する支持部材２０の材料として、２段階目の乾燥中は溶融するのみ、あるいは溶融の際にガスが発生して圧電振動片１４に付着するので洗浄が必要な具体例としては、図７に示すように、アゾベンゼン、ポリエステルがあり、洗浄剤としては、アルコール、アセトン、他の有機溶剤がある。
【００３５】
ポリイミド系の導電性接着剤１５の硬化条件に対応する支持部材２０の材料として、２段階目の乾燥中に蒸発してしまい洗浄が不要な具体例としては、図７に示すように、ＡＤＣＡ（アゾジカルボンアミド）、バリウムアゾジカルボキシレート、ＤＰＳＤＳＨ（ジフェニルスルホン−３，３’−ジスルホヒドラジン）、ＯＢＳＨ（４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホヒドラジド））、ＴＳＣ（ｐ−トルイレンスルホニルセミカルバジド）、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルセミカルバジド）、ＴＨＴ（トリヒドラジノトリアジン）、アリルビス、ＤＰＴ（Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン）、ポリウレタンがある。
【００３６】
また、ポリイミド系の導電性接着剤１５の硬化条件に対応する支持部材２０の材料として、２段階目の乾燥中は溶融するのみ、あるいは溶融の際にガスが発生して圧電振動片１４に付着するので洗浄が必要な具体例としては、図７に示すように、ポリエステルがあり、洗浄剤としては、アルコール、アセトン、他の有機溶剤がある。
【００３７】
エポキシ系の導電性接着剤１５の硬化条件に対応する支持部材２０の材料として、２段階目の乾燥中に蒸発してしまい洗浄が不要な具体例としては、図７に示すように、ＤＰＳＤＳＨ（ジフェニルスルホン−３，３’−ジスルホヒドラジン）、ＯＢＳＨ（４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホヒドラジド））、５−モリホリル−１，２，３，４−チアトリアゾールがある。
【００３８】
また、エポキシ系の導電性接着剤１５の硬化条件に対応する支持部材２０の材料として、２段階目の乾燥中は溶融するのみ、あるいは溶融の際にガスが発生して圧電振動片１４に付着するので洗浄が必要な具体例としては、図７に示すように、ポリエステルがあり、洗浄剤としては、アルコール、アセトン、他の有機溶剤がある。
【００３９】
以上のような導電性接着剤１５及び支持部材２０の材料は、適宜選択・組合せして使用することができる。そして、圧電振動片１４を仮固定し（ＳＴＰ１５）、導電性接着剤１５を本乾燥した後（ＳＴＰ１６）、支持部材２０の材料として、洗浄が不要なポリマーを使用したときは、圧電振動片１４の周波数を調整し（ＳＴＰ１７）、洗浄が必要なポリマーを使用したときは、支持部材２０、さらには圧電振動片１４の付着物を洗浄した後に圧電振動片１４の周波数を調整する（ＳＴＰ１８、１９）。このような支持部材２０により、図５に示すように、圧電振動片１４の他端部をベース部１１の底面から所定距離浮かした状態に保つことができるので、圧電振動片１４は片持ち梁の構造となり、ＣＩ値の上昇を抑えて周波数温度特性を均一化させることができる。
【００４０】
最後に、蓋部１２をベース部１１上に配置して、蓋部１２のニッケルメッキを溶融させて、蓋部１２とベース部１１を接合する（ＳＴＰ２０）。以上により、圧電振動片１４が封止された圧電振動子１０が完成する。
【００４１】
なお、上述した実施形態では、封止方法に関してシーム封止で説明したが、他の封止方法、例えば低融点ガラス封止、ＥＢ（電子ビーム）封止、接着剤封止、半田封止等のいずれの封止方法でも適用可能である。
【００４２】
また、上述した実施形態では、圧電振動子に適用した場合を説明したが、本発明は、パッケージングされた圧電発振器、ＳＡＷデバイス等の圧電デバイスに対して適用可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、圧電振動片の両端をマウント部と支持部材によりそれぞれ支持した状態で、圧電振動片の一端をマウント部に仮固定するようにしている。そして、圧電振動片の一端をマウント部に本固定した後は支持部材を除去するようにしている。このため、仮固定中に圧電振動片に外力等が加わっても、圧電振動片の他端がパッケージの内底面に接触することを防止することができる。さらに、圧電振動片の他端をパッケージの内底面から支持部材の厚み分だけ浮いた状態に維持することができる。したがって、圧電振動片を片持ち梁の構造とすることができ、ＣＩ値の上昇を抑えて周波数温度特性を均一化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電デバイスの製造方法の実施形態を説明するためのフローチャート。
【図２】本発明の圧電デバイスの製造方法により製造される支持部材が形成されたベース部の斜視図及びＡ−Ａ線断面図。
【図３】本発明の圧電デバイスの製造方法により製造される導電性接着剤が塗布されたベース部の斜視図及びＡ−Ａ線断面図。
【図４】本発明の圧電デバイスの製造方法により製造される圧電振動片がマウントされたベース部の第１の断面図。
【図５】本発明の圧電デバイスの製造方法により製造される圧電振動片がマウントされたベース部の第２の断面図。
【図６】本発明の圧電デバイスの製造方法に使用される導電性接着剤の硬化条件例を示す図。
【図７】本発明の圧電デバイスの製造方法に使用される導電性接着剤と支持部材の材料例を示す図。
【図８】一般的な圧電デバイスの１つである圧電振動子を示す一部断面斜視図。
【図９】図８の圧電振動子の圧電振動片のマウントが正常なときの断面図。
【図１０】図８の圧電振動子の圧電振動片のマウントに問題があるときの断面図。
【符号の説明】
１０ 圧電振動子
１１ ベース部
１１ａ 空間部
１１ｂ 電極
１２ 蓋部
１３ シームリング
１４ 圧電振動片
１４ａ 励振電極
１４ｂ 接続電極
１５ 導電性接着剤
２０ 支持部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動片を有する圧電デバイスの製造方法に関し、特にパッケージの内部に形成されたマウント部に接着剤を介して一端側が固定支持された圧電振動片を有する圧電デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、モバイルコンピュータ、ハードディスク装置あるいはＩＣカード等の情報機器や、携帯電話、自動車電話あるいはページングシステム等の移動通信機器においては、小型薄型化がめざましく、それらに用いられる圧電振動子、圧電発振器、ＳＡＷデバイス等の圧電デバイスも小型薄型化が要求されている。また、それとともに、各機器の回路基板に表面実装が可能な表面実装型の圧電デバイスが求められている。このため、圧電振動片をパッケージに収納した構成の圧電デバイスが開発されている。
【０００３】
図８は、一般的な圧電デバイスの１つである圧電振動子を示す一部断面斜視図である。
【０００４】
この圧電振動子１０は、板状の圧電振動片１４を収納する空間部１１ａが形成された箱状のベース部１１と、空間部１１ａを密封するようにシームリング１３を介してベース部１１に接合された板状の蓋部１２を備えている。
【０００５】
ベース部１１は、蓋部１２との接合面に例えばタングステン（Ｗ）メタライズ膜とニッケル（Ｎｉ）メッキ膜で成る金属被覆層が積層成膜されたアルミナ等のセラミック体で成り、このセラミックのシートを積層等することにより形成されている。
【０００６】
蓋部１２は、全表面に封止材として例えばニッケルメッキ膜が成膜された鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）の合金であるコバール金属板で成り、この金属の板材を打ち抜くことにより形成されている。
【０００７】
シームリング１３は、矩形環状の例えばコバールや鉄、ニッケルの合金である４２アロイの金属板に、銀（Ａｇ）等のロー材が圧延接合されて成り、この所謂クラッド材を打ち抜くことにより形成されている。なお、金属板とロー材を別々に打ち抜いて形成してもよい。
【０００８】
圧電振動片１４は、表裏面に励振電極１４ａ及び接続電極１４ｂが設けられた例えば水晶で形成されている。この圧電振動片１４は、一端部側の接続電極１４ｂがベース部１１の空間部１１ａ内に配設されている電極１１ｂ上に導電性接着剤１５を介して接続固定され、他端部側が自由端とされている。これにより、接続電極１４ｂを介して励振電極１４ａに印加される駆動電圧によって、所定の周波数で振動できるようになっている。
【０００９】
このような構成の圧電振動子１０を製造する場合は、先ず、ベース部１１と蓋部１２とシームリング１３と圧電振動片１４をそれぞれ別個に作成する。次に、シームリング１３をロー材側がベース部１１の接合面側を向くようにしてベース部１１上に載置する。そして、ロー材を加熱して溶融させ、シームリング１３をベース部１１に接合する。続いて、電気的接続を良好にするための金メッキ膜をシームリング１３からベース部１１の金属被覆層にかけて成膜する。
【００１０】
次に、導電性接着剤１５をベース部１１の電極１１ｂ上に滴下し、圧電振動片１４の接続電極１４ｂ側を電極１１ｂ上に載置する。そして、導電性接着剤１５を加熱硬化させ、圧電振動片１４をベース部１１にマウントする。最後に、蓋部１２をシームリング１３上に載置する。そして、蓋部１２のニッケルメッキ膜を通電により加熱して溶融させ、ベース部１１の金メッキと共晶状態にして蓋部１２をシームリング１３に接合、即ちシーム溶接する。以上の工程により、圧電振動子１０を製造することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の圧電振動子１０の製造工程の内、圧電振動片１４のマウント工程では、図９に示すように、圧電振動片１４はいわゆる片持ち梁の構造、即ち圧電振動片１４の一端部側の接続電極１４ｂをベース部１１の電極１１ｂ上に導電性接着剤１５を介して接続固定し、他端部側をベース部１１の空間部１１ａの底面から浮かす必要がある。
【００１２】
ところが、圧電振動子１０は小型薄型化されてきており、圧電振動片１４の他端部とベース部１１の空間部１１ａの底面との距離は微小になっている。このため、導電性接着剤１５の硬化過程において、圧電振動片１４に何らかの外力等が加わると、図１０に示すように、圧電振動片１４の他端部がベース部１１の空間部１１ａの底面に接触したまま、圧電振動片１４の一端部がベース部１１の電極１１ｂに固定されてしまうことがある。このような場合、圧電振動片１４はいわゆる両端支持梁の構造となり、ＣＩ値が上昇して周波数温度特性のばらつきが生じるという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、上記課題を解消して、周波数温度特性が均一な圧電デバイスを得ることができる圧電デバイスの製造方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、パッケージの内部に形成されたマウント部に接着剤を介して一端側が固定支持された圧電振動片を有する圧電デバイスの製造方法において、前記圧電振動片の他端側を支持する支持部材を前記パッケージの内部に形成し、前記マウント部上に前記接着剤を塗布し、前記圧電振動片の一端側を前記マウント部上に載置すると共に前記圧電振動片の他端側を前記支持部材上に載置し、前記接着剤を仮乾燥させて前記圧電振動片の一端側を前記マウント部に仮固定し、前記接着剤を本乾燥させて前記圧電振動片の一端側を前記マウント部に固定支持させると共に、前記支持部材を溶融させて洗浄することを特徴とする圧電デバイスの製造方法である。
【００１５】
この請求項１の発明では、圧電振動片の両端をマウント部と支持部材によりそれぞれ支持した状態で、圧電振動片の一端をマウント部に仮固定するようにしているので、その際に圧電振動片に外力等が加わっても、圧電振動片の他端がパッケージの内底面に接触することを防止することができる。そして、接着剤の本乾燥の際に支持部材を溶融させ、その後に溶融した支持部材を洗浄するようにしているので、圧電振動片の他端をパッケージの内底面から支持部材の厚み分だけ浮いた状態に維持することができる。したがって、圧電振動片は片持ち梁の構造となり、ＣＩ値の上昇を抑えて周波数温度特性を均一化させることができる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、前記支持部材が、前記仮乾燥中は溶融せずに前記圧電振動片の他端側を支持し、前記本乾燥中に溶融して前記圧電振動片の他端側から離れるポリマーで形成されている圧電デバイスの製造方法である。
【００１７】
この請求項２の発明では、仮乾燥の温度では溶融せず、この仮乾燥の温度よりも高い本乾燥の温度で溶融するポリマーを支持部材の材料として使用しているので、支持部材を簡易に形成して圧電振動片の位置ずれを確実に防止することができる。したがって、製造コストを大幅に上昇させることなく、圧電振動片の配置精度を高めることができ、振動特性の高い安価な圧電デバイスとすることができる。
【００１８】
請求項３の発明は、パッケージの内部に形成されたマウント部に接着剤を介して一端側が固定支持された圧電振動片を有する圧電デバイスの製造方法において、前記圧電振動片の他端側を支持する支持部材を前記パッケージの内部に形成し、前記マウント部上に前記接着剤を塗布し、前記圧電振動片の一端側を前記マウント部上に載置すると共に前記圧電振動片の他端側を前記支持部材上に載置し、前記接着剤を仮乾燥させて前記圧電振動片の一端側を前記マウント部に仮固定し、前記接着剤を本乾燥させて前記圧電振動片の一端側を前記マウント部に固定支持させると共に、前記支持部材を溶融させて蒸発させることを特徴とする圧電デバイスの製造方法である。
【００１９】
この請求項３の発明では、圧電振動片の両端をマウント部と支持部材によりそれぞれ支持した状態で、圧電振動片の一端をマウント部に仮固定するようにしているので、その際に圧電振動片に外力等が加わっても、圧電振動片の他端がパッケージの内底面に接触することを防止することができる。そして、接着剤の本乾燥の際に支持部材を溶融させて蒸発させるようにしているので、圧電振動片の他端をパッケージの内底面から支持部材の厚み分だけ浮いた状態に維持することができる。したがって、圧電振動片は片持ち梁の構造となり、ＣＩ値の上昇を抑えて周波数温度特性を均一化させることができ、さらに、支持部材の洗浄工程が不要となるので製造コストを低減させることができる。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項３に記載の構成において、前記支持部材が、前記仮乾燥中は溶融せずに前記圧電振動片の他端側を支持し、前記本乾燥中に溶融して蒸発するポリマーで形成されている圧電デバイスの製造方法である。
【００２１】
この請求項４の発明では、仮乾燥の温度では溶融せず、この仮乾燥の温度よりも高い本乾燥の温度で溶融して蒸発するポリマーを支持部材の材料として使用しているので、支持部材を簡易に形成して圧電振動片の位置ずれを確実に防止することができると共に、支持部材の洗浄工程が不要となる。したがって、製造コストの上昇を抑えて、圧電振動片の配置精度を高めることができ、振動特性の高い、より安価な圧電デバイスとすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の圧電デバイスの製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。この圧電デバイスの製造方法は、最終的に図に示す圧電振動子１０を製造するための方法であり、以下ステップ毎に説明する。
【００２４】
先ず、ベース部１１を作成するためのアルミナ等のセラミック原料粉末を含むベース用テープを成形し（ＳＴＰ１）、このベース用テープを所定の大きさに切断して、ベース部１１を作成する（ＳＴＰ２）。
【００２５】
次に、各ベース用シートのうち所定のベース用シートにスルーホール、例えば他の層との導通を確保するためのビアホール、内面に電極が形成されるキャスタレーション形成のための穴、個片に分割する際にクラックが隣接する個片に伝わらないようにするための穴等をあけた後（ＳＴＰ３）、各スルーホールのうち所定のスルーホールへ導体を充填する（ＳＴＰ４）。そして、各ベース用シートのうち所定のベース用シート上にタングステンやモリブデン等の高融点金属を含む金属ペーストをスクリーン印刷機を用いてパターン印刷する（ＳＴＰ５）。
【００２６】
次に、各ベース用シートを積層してベース用積層シートを作成し（ＳＴＰ６）、このベース用積層シートを所定の大きさに切断してベース用ブロックを作成する（ＳＴＰ７）。そして、このベース用ブロックを焼成し（ＳＴＰ８）、この焼成体にタングステンメタライズ膜及びニッケルメッキ膜を成膜する（ＳＴＰ９）。
【００２７】
次に、ベース用ブロックに形成されている各ベース部１１の空間部１１ａにおける電極（マウント部）１１ｂの形成側とは反対側の底面、即ち圧電振動片１４の自由端側の底面に、圧電振動片１４の自由端側を支持するためのいわゆる枕材となる支持部材２０を形成する（ＳＴＰ１０）。そして、支持部材２０を例えば４０°Ｃで２０ｈｒ乾燥する（ＳＴＰ１１）。その後、ベース用ブロックを切断して図２（Ａ）及び（Ｂ）の斜視図及びＡ−Ａ線断面図に示すようなベース部１１を作成する（ＳＴＰ１２）。
【００２８】
次に、図３（Ａ）及び（Ｂ）の斜視図及びＡ−Ａ線断面図に示すように、ベース部１１の電極１１ｂ上に導電性接着剤１５を例えばシリンジを用いて滴下して塗布し（ＳＴＰ１３）、図４に示すように、圧電振動片１４の一端側を電極１１ｂ上に載置すると共に圧電振動片１４の他端側を支持部材２０上に載置する（ＳＴＰ１４）。
【００２９】
ここで、導電性接着剤１５の材料としては、少なくとも２段階の乾燥を経て硬化可能な材料が用いられる。即ち、初期段階の乾燥温度では導電性接着剤１５に含まれる溶剤が飛んで仮乾燥状態となることで、圧電振動片１４の一端側を電極１１ｂ上に仮固定し、最終段階の乾燥温度にて導電性接着剤１５の架橋が進んで本乾燥状態となることで、圧電振動片１４の一端側を電極１１ｂ上に固定支持する材料が用いられる。
【００３０】
したがって、支持部材２０の材料としては、初期段階の乾燥温度では溶融せずに圧電振動片１４の他端側を支持し、最終段階の乾燥温度にて溶融して圧電振動片１４の他端側から離れ、かつその後に蒸発してしまう、あるいは洗浄することができるポリマーが用いられる。
【００３１】
導電性接着剤１５の材料として具体的には、図６に示すように、１段階目の乾燥（乾燥温度Ｔ１（°Ｃ）×乾燥時間ｔ１（ｈｒ））にて仮固定でき、２段階目の乾燥（乾燥温度Ｔ２（°Ｃ）×乾燥時間ｔ２−ｔ１（ｈｒ））にて本乾燥できるシリコーン系、ポリイミド系、エポキシ系の接着剤がある。
【００３２】
シリコーン系の導電性接着剤１５の硬化条件は、図７に示すように、１段階目の乾燥が例えば乾燥温度６０°Ｃで乾燥時間０．５ｈｒ、２段階目の乾燥が例えば乾燥温度１８０°Ｃで乾燥時間１．５ｈｒである。ポリイミド系の導電性接着剤１５の硬化条件は、図７に示すように、１段階目の乾燥が例えば乾燥温度１２０°Ｃで乾燥時間０．５ｈｒ、２段階目の乾燥が例えば乾燥温度２９０°Ｃで乾燥時間１．０ｈｒである。エポキシ系の導電性接着剤１５の硬化条件は、図７に示すように、１段階目の乾燥が例えば乾燥温度１００°Ｃで乾燥時間１．０ｈｒ、２段階目の乾燥が例えば乾燥温度１６０°Ｃで乾燥時間２．０ｈｒである。
【００３３】
このようなシリコーン系の導電性接着剤１５の硬化条件に対応する支持部材２０の材料として、２段階目の乾燥中に蒸発してしまい洗浄が不要な具体例としては、図７に示すように、ＡＩＢＮ（アゾビスイソブチルニトリル）、５−モルホリル−１，２，３，４−チアトリアゾール、ＤＰＳＤＳＨ（ジフェニルスルホン−３，３’−ジスルホヒドラジン）、ＯＢＳＨ（４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホヒドラジド））、ＤＭＯＮＴＡ（Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソテレフタルアミド）、ポリウレタンがある。
【００３４】
また、シリコーン系の導電性接着剤１５の硬化条件に対応する支持部材２０の材料として、２段階目の乾燥中は溶融するのみ、あるいは溶融の際にガスが発生して圧電振動片１４に付着するので洗浄が必要な具体例としては、図７に示すように、アゾベンゼン、ポリエステルがあり、洗浄剤としては、アルコール、アセトン、他の有機溶剤がある。
【００３５】
ポリイミド系の導電性接着剤１５の硬化条件に対応する支持部材２０の材料として、２段階目の乾燥中に蒸発してしまい洗浄が不要な具体例としては、図７に示すように、ＡＤＣＡ（アゾジカルボンアミド）、バリウムアゾジカルボキシレート、ＤＰＳＤＳＨ（ジフェニルスルホン−３，３’−ジスルホヒドラジン）、ＯＢＳＨ（４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホヒドラジド））、ＴＳＣ（ｐ−トルイレンスルホニルセミカルバジド）、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルセミカルバジド）、ＴＨＴ（トリヒドラジノトリアジン）、アリルビス、ＤＰＴ（Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン）、ポリウレタンがある。
【００３６】
また、ポリイミド系の導電性接着剤１５の硬化条件に対応する支持部材２０の材料として、２段階目の乾燥中は溶融するのみ、あるいは溶融の際にガスが発生して圧電振動片１４に付着するので洗浄が必要な具体例としては、図７に示すように、ポリエステルがあり、洗浄剤としては、アルコール、アセトン、他の有機溶剤がある。
【００３７】
エポキシ系の導電性接着剤１５の硬化条件に対応する支持部材２０の材料として、２段階目の乾燥中に蒸発してしまい洗浄が不要な具体例としては、図７に示すように、ＤＰＳＤＳＨ（ジフェニルスルホン−３，３’−ジスルホヒドラジン）、ＯＢＳＨ（４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホヒドラジド））、５−モリホリル−１，２，３，４−チアトリアゾールがある。
【００３８】
また、エポキシ系の導電性接着剤１５の硬化条件に対応する支持部材２０の材料として、２段階目の乾燥中は溶融するのみ、あるいは溶融の際にガスが発生して圧電振動片１４に付着するので洗浄が必要な具体例としては、図７に示すように、ポリエステルがあり、洗浄剤としては、アルコール、アセトン、他の有機溶剤がある。
【００３９】
以上のような導電性接着剤１５及び支持部材２０の材料は、適宜選択・組合せして使用することができる。そして、圧電振動片１４を仮固定し（ＳＴＰ１５）、導電性接着剤１５を本乾燥した後（ＳＴＰ１６）、支持部材２０の材料として、洗浄が不要なポリマーを使用したときは、圧電振動片１４の周波数を調整し（ＳＴＰ１７）、洗浄が必要なポリマーを使用したときは、支持部材２０、さらには圧電振動片１４の付着物を洗浄した後に圧電振動片１４の周波数を調整する（ＳＴＰ１８、１９）。このような支持部材２０により、図５に示すように、圧電振動片１４の他端部をベース部１１の底面から所定距離浮かした状態に保つことができるので、圧電振動片１４は片持ち梁の構造となり、ＣＩ値の上昇を抑えて周波数温度特性を均一化させることができる。
【００４０】
最後に、蓋部１２をベース部１１上に配置して、蓋部１２のニッケルメッキを溶融させて、蓋部１２とベース部１１を接合する（ＳＴＰ２０）。以上により、圧電振動片１４が封止された圧電振動子１０が完成する。
【００４１】
なお、上述した実施形態では、封止方法に関してシーム封止で説明したが、他の封止方法、例えば低融点ガラス封止、ＥＢ（電子ビーム）封止、接着剤封止、半田封止等のいずれの封止方法でも適用可能である。
【００４２】
また、上述した実施形態では、圧電振動子に適用した場合を説明したが、本発明は、パッケージングされた圧電発振器、ＳＡＷデバイス等の圧電デバイスに対して適用可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、圧電振動片の両端をマウント部と支持部材によりそれぞれ支持した状態で、圧電振動片の一端をマウント部に仮固定するようにしている。そして、圧電振動片の一端をマウント部に本固定した後は支持部材を除去するようにしている。このため、仮固定中に圧電振動片に外力等が加わっても、圧電振動片の他端がパッケージの内底面に接触することを防止することができる。さらに、圧電振動片の他端をパッケージの内底面から支持部材の厚み分だけ浮いた状態に維持することができる。したがって、圧電振動片を片持ち梁の構造とすることができ、ＣＩ値の上昇を抑えて周波数温度特性を均一化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電デバイスの製造方法の実施形態を説明するためのフローチャート。
【図２】本発明の圧電デバイスの製造方法により製造される支持部材が形成されたベース部の斜視図及びＡ−Ａ線断面図。
【図３】本発明の圧電デバイスの製造方法により製造される導電性接着剤が塗布されたベース部の斜視図及びＡ−Ａ線断面図。
【図４】本発明の圧電デバイスの製造方法により製造される圧電振動片がマウントされたベース部の第１の断面図。
【図５】本発明の圧電デバイスの製造方法により製造される圧電振動片がマウントされたベース部の第２の断面図。
【図６】本発明の圧電デバイスの製造方法に使用される導電性接着剤の硬化条件例を示す図。
【図７】本発明の圧電デバイスの製造方法に使用される導電性接着剤と支持部材の材料例を示す図。
【図８】一般的な圧電デバイスの１つである圧電振動子を示す一部断面斜視図。
【図９】図８の圧電振動子の圧電振動片のマウントが正常なときの断面図。
【図１０】図８の圧電振動子の圧電振動片のマウントに問題があるときの断面図。
【符号の説明】
１０ 圧電振動子
１１ ベース部
１１ａ 空間部
１１ｂ 電極
１２ 蓋部
１３ シームリング
１４ 圧電振動片
１４ａ 励振電極
１４ｂ 接続電極
１５ 導電性接着剤
２０ 支持部材
Claims (4)
- パッケージの内部に形成されたマウント部に接着剤を介して一端側が固定支持された圧電振動片を有する圧電デバイスの製造方法において、
前記圧電振動片の他端側を支持する支持部材を前記パッケージの内部に形成し、
前記マウント部上に前記接着剤を塗布し、
前記圧電振動片の一端側を前記マウント部上に載置すると共に前記圧電振動片の他端側を前記支持部材上に載置し、
前記接着剤を仮乾燥させて前記圧電振動片の一端側を前記マウント部に仮固定し、
前記接着剤を本乾燥させて前記圧電振動片の一端側を前記マウント部に固定支持させると共に、前記支持部材を溶融させて洗浄する
ことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。 - 前記支持部材が、前記仮乾燥中は溶融せずに前記圧電振動片の他端側を支持し、前記本乾燥中に溶融して前記圧電振動片の他端側から離れるポリマーで形成されている請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
- パッケージの内部に形成されたマウント部に接着剤を介して一端側が固定支持された圧電振動片を有する圧電デバイスの製造方法において、
前記圧電振動片の他端側を支持する支持部材を前記パッケージの内部に形成し、
前記マウント部上に前記接着剤を塗布し、
前記圧電振動片の一端側を前記マウント部上に載置すると共に前記圧電振動片の他端側を前記支持部材上に載置し、
前記接着剤を仮乾燥させて前記圧電振動片の一端側を前記マウント部に仮固定し、
前記接着剤を本乾燥させて前記圧電振動片の一端側を前記マウント部に固定支持させると共に、前記支持部材を溶融させて蒸発させる
ことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。 - 前記支持部材が、前記仮乾燥中は溶融せずに前記圧電振動片の他端側を支持し、前記本乾燥中に溶融して蒸発するポリマーで形成されている請求項３に記載の圧電デバイスの製造方法。
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