JP3937920B2

JP3937920B2 - Manufacturing method of composite material vibration device

Info

Publication number: JP3937920B2
Application number: JP2002146477A
Authority: JP
Inventors: 弘明開田; 紀雄六井; 俊彦宇波; 数隆渡邉
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2022-05-21
Also published as: JP2003338720A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響インピーダンスが異なる複数の材料が連結されてなる複合材料振動装置の製造方法に関し、より詳細には、振動部材から伝播してきた振動を他の材料部分間の界面で反射することにより、該界面までの部分に振動を閉じ込めることが可能されている複合材料振動装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧電共振子や圧電フィルタを構成する圧電共振部品として、圧電振動素子の上下にケース基板を積層した構造のものが広く用いられている。この場合、圧電素子の圧電振動部の振動を妨げないための空間を積層体内に形成しなければならない。従って、積層されるケース基板の圧電素子側の面に空洞を形成するための凹部を形成する方法、あるいは圧電素子にケース基板を積層するにあたり、空洞を形成するために接着剤塗布エリアに空洞を除いた領域とする方法などが用いられていた。
【０００３】
上記のように、従来の積層型の圧電共振部品では、圧電振動部の振動を妨げないための空洞を形成しなければならず、そのため小型化が困難であった。また、コストを削減することが困難であった。
【０００４】
他方、特開平１０−２７０９７９号公報には、空洞を有しない積層構造のバルク型音波フィルタが開示されている。図１２に示すように、バルク型音波フィルタ２１１では、基板２１２上に多数の膜を積層することにより圧電フィルタが構成されている。
【０００５】
すなわち、この積層構造中には、圧電層２１３が形成されており、圧電層２１３の上面及び下面に電極２１４，２１５が積層されて、圧電共振子が構成されている。
【０００６】
上記圧電共振子の下面には、シリコンやポリシリコンなどの膜を積層することにより、上層２１６、中層２１７及び下層２１８からなる積層構造の音響ミラー２１９が構成されている。また、圧電共振子の上面にも、同様の積層構造を有する音響ミラー２２０が積層されており、該音響ミラー２２０上に保護膜としてのパッシベーション膜２２１が形成されている。
【０００７】
上記音響ミラー２１９では、中層２１７の音響インピーダンスが、上層２１６及び下層２１８の音響インピーダンスよりも高くされている。音響ミラー２２０においても、同様に中層の音響インピーダンスが、上層及び下層の音響インピーダンスよりも高くされている。
【０００８】
上記バルク型音波フィルタ２１１では、音響ミラー２１９，２２０を圧電共振子部分に積層することにより、圧電共振子から伝播してきた振動が圧電共振子側に反射される。従って、圧電共振子部分の共振特性に影響を与えることなく、基板２１２を用いて機械的に保持することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図１２に示したバルク型音波フィルタ２１１では、音響ミラー２１９，２２０は、圧電共振子側から伝播してきた振動を反射させるように構成されているが、各音響ミラー２１９，２２０は、それぞれ、中層の上下に上層及び下層を積層してなり、中層の音響インピーダンスが上層及び下層の音響インピーダンスより高くされている。従って、音響ミラー２１９，２２０として多数の材料層を積層しなければならず、空洞の形成は省略し得るものの、バルク型音波フィルタ２１１では、多数の材料層を積層しなければならないため、小型化、特に低背化が困難であった。また、製造工程も煩雑であった。
【００１０】
さらに、上記バルク型音波フィルタ２１１では、圧電共振子の側方振動が伝播するが、交互に伝播してきた振動が、圧電共振子の側方部分においてダンピングされ、従って圧電共振子部分の側方が固定されていることにより圧電共振子の共振特性が保持構造により劣化するという問題もあった。
【００１１】
上記先行技術に記載のバルク型音波フィルタ２１１などでは、反射層は他の層と同様に薄膜形成法により形成されている。従って、これらの先行技術には、厚みが比較的厚い反射層を設けた振動装置は開示されていない。
【００１２】
本発明の目的は、厚み精度に優れ、かつ比較的厚みの厚い反射層を有する複合材料振動装置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、音響インピーダンスが異なる複数の材料部分が結合されている複合材料振動装置の製造方法である。すなわち、本発明により提供される複合材料振動装置は、板状の振動部材に対して反射層を介して保持基板が連結されている構造を有する。反射層の音響インピーダンス値Ｚ₂が振動部材及び保持基板の音響インピーダンス値Ｚ₁，Ｚ₃に比べて小さくされており、それによって振動部材から伝播してきた振動が反射層と保持基板との界面で反射される。従って、振動部材の振動特性に影響を与えることなく、保持基板により機械的保持することが可能とされている。
【００１４】
本願の第１の発明に係る複合材料振動装置の製造方法は、音響インピーダンスが異なる複数の材料部分が結合されている複合材料振動装置の製造方法であって、第１の音響インピーダンス値Ｚ₁を有する板状の振動部材と、第３の音響インピーダンス値Ｚ₃を有する保持基板とを用意する工程と、前記振動部材または保持基板の一方面に、硬化後にＺ _２／Ｚ _１が０．２以下かつＺ _２／Ｚ _３が０．２以下である第２の音響インピーダンス値Ｚ₂を有する反射層となる流動性材料を所望の厚みの反射層を形成するための厚みとなるように塗布する工程と、前記流動性材料を硬化する工程と、前記振動部材または保持基板と前記保持基板または振動部材を未硬化または硬化された前記流動性材料を介して貼り合わせる工程とを備える。
【００１５】
第１の発明のある特定の局面では、前記流動性材料を塗布する工程が、前記振動部材または保持基板の流動性材料が塗布される面に、塗布厚みに応じた棒状凸部を形成し、該棒状凸部で囲まれた領域に流動性材料を塗布することにより行われる。棒状凸部で囲まれた領域に流動性材料が塗布されることにより、該棒状凸部の厚みに応じて流動性材料の塗布厚みが高精度に制御される。従って、厚み精度に優れた反射層を形成することができる。
【００１６】
上記棒状凸部は、好ましくは、振動部材または保持基板と同一材料で一体に形成される。この場合には、棒状凸部を別部材で用意する必要はない。また、棒状凸部が一体化された振動部材または保持基板を用意するだけで、厚み精度に優れた反射層を容易に形成することができる。
【００１７】
第１の発明のさらに他の特定の局面では、前記流動性材料を塗布する工程が、前記保持基板の片面に流動性材料を付与する厚みに応じた深さの凹部を形成し、該凹部内に流動性材料を塗布することにより行われる。凹部内に流動性材料が塗布されるため、流動性材料の塗布厚みを凹部の厚みにより正確に制御することができる。従って、厚み精度に優れた反射層を形成することができる。
【００１８】
第１の発明のさらに他の特定の局面では、前記流動性材料を塗布する工程が、前記振動部材または保持基板の片面に前記反射層の厚みとほぼ同等の径を有する球状もしくは円柱状物質が含有された流動性材料を用いて行われ、前記振動部材または保持基板が未硬化の流動性材料を介して保持基板または振動部材に貼り合わされた後に、前記流動性材料が硬化される。ここでは、球状もしくは円柱状物質含有流動性材料を介して振動部材と保持基板とが貼り合わされるため、球状もしくは円柱状物質の径に応じた厚みの反射層が確実に形成され、従って厚み精度に優れた反射層を得ることができる。
【００１９】
第１の発明のさらに他の特定の局面では、前記流動性材料を硬化する工程が、前記流動性材料が塗布された振動部材または保持基板に、保持基板または振動部材を貼り合わせる前に行われる。
【００２０】
また、第１の発明のさらに別の特定の局面では、上記流動性材料を硬化する工程は、流動性材料が塗布された振動部材または保持基板に、保持基板または振動部材を貼り合わせた後に行われる。このように、流動性材料の硬化は、貼り合わせ前または貼り合わせ後のいずれの段階で行われてもよい。
【００２１】
本願の第２の発明に係る複合材料振動装置の製造方法は、音響インピーダンスが異なる複数の材料が連結されてなる複合材料振動装置の製造方法であって、第１の音響インピーダンス値Ｚ₁を有する板状の振動部材と、第３の音響インピーダンス値Ｚ₃を有する材料からなる保持基板とを用意する工程と、Ｚ _２／Ｚ _１が０．２以下かつＺ _２／Ｚ _３が０．２以下である第２の音響インピーダンス値Ｚ₂を有する反射層構成用板状部材を用意する工程と、前記反射層を構成用板状部材を、所望とする厚みの反射層となるように加工する工程と、所望の厚みとされた反射層を介して前記振動部材及び保持基板を貼り合わせる工程とを備える。
【００２２】
本発明においては、上記振動部材は、振動発生源となる限り特に限定されないが、好ましくは、電気機械結合変換素子により構成される。電気機械結合変換素子としては、圧電素子や電歪素子などが挙げられる。
【００２３】
【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、本発明を明らかにする。
【００２４】
図２及び図３は、本発明の第１の実施例により製造される複合材料振動装置としての圧電共振部品を説明するための図である。図２は、該圧電共振部品の分解斜視図であり、図３は外観を示す斜視図である。
【００２５】
圧電共振部品１は、振動部材２と、反射層３，４と、保持基板５，６とを有する。
振動部材２は、矩形板状の圧電基板１１を有する。圧電基板１１は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスなどの圧電セラミックス、あるいは水晶などの圧電単結晶により構成される。圧電基板１１の上面中央には、振動電極１２が形成されている。図１では示されていないが、圧電基板１１の下面中央にも、振動電極が形成されている。振動電極１２と下面の振動電極との間に交流電圧を印加することにより、振動部材２は、厚み縦振動モードの圧電共振子として動作するように構成されている。
【００２６】
振動電極１２は、圧電基板１１の一方の端面と上面とのなす端縁に沿うように形成された引出し電極１３に電気的に接続されている。下面の振動電極は、圧電基板１１の下面において、圧電基板１１の他方側の端面と下面とのなす端縁に至るように形成された引出し電極に電気的に接続されている。
【００２７】
反射層３，４は、本実施例では、エポキシ系樹脂により構成されており、後述するように、反射層３，４により、振動部材２に対して保持基板５，６が接着・接合されている。
【００２８】
保持基板５，６は、本実施例では、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスにより構成されている。
一方の保持基板６の上面には、容量電極１４，１５が形成されている。保持基板６の下面には、容量電極１４，１５と対向するように容量電極（図示せず）が中央に形成されている。
【００２９】
図３に示されているように、圧電共振部品１では、一方の端面に第１の外部電極１６が形成されている。他方の端面には第２の外部電極１７が形成されている。外部電極１６は、引出し電極１３及び容量電極１５に電気的に接続されている。第２の外部電極１７には、圧電基板１１の下面に形成された引出し電極及び容量電極１４が電気的に接続されている。従って、外部電極１６と、第２の外部電極１７と、保持基板６の下面に形成された容量電極とを外部との接続のために用いられる端子とすることにより、本実施例では、３端子型の負荷容量内蔵型の圧電発振子が構成されている。
【００３０】
圧電共振部品１の特徴は、反射層３，４を構成する材料の音響インピーダンス値Ｚ₂が振動部材を構成する材料、すなわち圧電基板１１を構成する材料の音響インピーダンス値Ｚ₁及び保持基板５，６を構成する材料の音響インピーダンス値Ｚ₃よりも小さくされていることにある。従って、振動部材２が駆動された際に発生した振動が、反射層３，４を保持基板５，６側に伝播したとしても、反射層３，４と保持基板５，６との界面で振動が反射される。これを、図４を参照して説明する。
【００３１】
図４は、圧電共振部品１の略図的半断面正面断面図であり、ここでは、有限要素法により解析された振動の変位分布が示されている。
図４から明らかなように、圧電共振部品１を駆動した場合、振動部材２が振動し、変位が生じており、反射層３，４にも、それに伴って伝播してきた振動により変位が生じている。しかしながら、最外側に積層されている保持基板５，６では、変位が見られない。これは、前述したように、音響インピーダンス値Ｚ₂が、音響インピーダンス値Ｚ₁及びＺ₃よりも低いために、伝播してきた振動が上記界面により反射されるためである。
【００３２】
従って、圧電共振部品１では、保持基板５または保持基板６を用いて機械的に支持したとしても、振動部材２の振動特性に影響が生じ難い。
本願発明者は、上記圧電共振部品１の実験結果を考慮し、圧電共振子２、反射層３，４及び保持基板５，６を構成する材料及び寸法などを種々変更し、実験を繰り返した。その結果、反射層３，４の音響インピーダンス値Ｚ₂を、圧電共振子２の音響インピーダンス値Ｚ₁及び保持基板５，６の音響インピーダンス値Ｚ₃よりも小さくすれば、上記実験例と同様に、圧電共振子２から保持基板５，６への振動の伝播をほぼ抑制し得ることを見出した。これを、図５及び図６を参照して説明する。
【００３３】
まず、上記実施例の圧電共振部品１において、反射層を構成する材料を種々変更し、その他は上記実施例と同様にして、音響インピーダンス比Ｚ₂／Ｚ₁が種々異なる圧電共振部品を作製した。これらの圧電共振部品において、共振周波数を測定し、音響インピーダンス比Ｚ₂／Ｚ₁が変化した場合の共振周波数変化率を求めた。結果を図５に示す。
【００３４】
なお、共振周波数変化率とは、圧電共振子２単体の共振周波数をＦ₀、上記のようにして作製された圧電共振部品の共振周波数をＦとしたときに、〔（Ｆ−Ｆ₀）／Ｆ₀〕×１００（％）で表される値である。
【００３５】
図５から明らかなように、音響インピーダンス比Ｚ₂／Ｚ₁が１未満の場合には共振周波数変化率が小さく、０．２以下の場合、共振周波数の変化率が０．４％以下と非常に小さく、Ｚ₂／Ｚ₁が０．１以下では、０．１％以下とさらに低いことがわかる。
【００３６】
次に、上記実施例の圧電共振部品において、反射層を上記実施例と同様にして構成し、保持部材を構成する材料を種々変更し、インピーダンス比Ｚ₂／Ｚ₃が異なる種々の圧電共振部品を作製し、上記と同様にして共振周波数変化率を求めた。結果を図６に示す。
【００３７】
図６から明らかなように、音響インピーダンス比Ｚ₂／Ｚ₃が１未満の場合に共振周波数変化率が小さいことがわかる。また、Ｚ ₂／Ｚ₃を０．２以下とすることにより、共振周波数変化率が０．２１５％以下、より好ましくはＺ₂／Ｚ₃を０．１以下とすることにより共振周波数変化率が０．１％以下となることがわかる。
【００３８】
よって、図５及び図６の結果から明らかなように、音響インピーダンス比Ｚ₁ ／Ｚ₂及びＺ₂／Ｚ₃は、０．２以下であり、より好ましくは０．１以下である。
【００３９】
なお、反射層３，４及び保持部材５，６の音響インピーダンス値Ｚ₂，Ｚ₃の制御は、これらを構成する材料自体の変更あるいは組成を変更することにより容易に行うことができる。例えば、反射層３，４については、上記実施例ではエポキシ樹脂が用いられていたが、エポキシ樹脂に、エポキシ樹脂とは異なる音響インピーダンス値を有する有機もしくは無機粉末などを配合することにより、反射層３，４の音響インピーダンス値Ｚ₂を調整することができる。
【００４０】
また、保持部材５，６についても、保持部材５，６を構成するセラミックスに、該セラミックスとは異なる音響インピーダンス値を有する有機もしくは無機粉末などを配合することにより、その音響インピーダンス値Ｚ₃を容易に調整することができる。
【００４１】
なお、反射層３，４及び保持部材５，６を構成する材料は、エポキシ樹脂やセラミックスに限定されるものではない。様々な有機材料あるいは無機材料が、目的とする音響インピーダンス値Ｚ₂，Ｚ₃を得るように用いられ得る。
【００４２】
ところで、上記圧電共振部品１を製造するに際しては、反射層３，４の厚みを高精度に制御する必要がある。すなわち、反射層３，４の厚みがばらつくと、振動部材２の上面または下面と、反射層３，４と保持基板５，６との間の界面との距離がばらつくことになる。そのため、上記界面において、伝播してきた振動を確実に振動部材２側に反射させることが困難となり、圧電共振部品１の特性が損なわれるおそれがある。
【００４３】
本発明は、このような複合材料振動装置における反射層３，４の厚みを高精度に制御し得る製造方法を提供するものである。
図１は、本発明の第１の実施例の製造方法を説明するための各正面断面図である。
【００４４】
圧電共振部品１を得るにあたっては、まず、第１の音響インピーダンス値Ｚ₁を有する矩形板状の圧電基板１１を用いた振動部材２と、第３の音響インピーダンス値Ｚ₃を有する保持基板５，６とを用意する。そして、図１（ａ）に示すように、一方の保持基板６上に棒状凸部１８を形成する。図１では、容量電極１４，１５及び下面に形成されている容量電極の図示は省略されていることを指摘しておく。
【００４５】
棒状凸部１８は、本実施例では保持基板６と別部材で構成されており、矩形枠状の平面形状を有する。棒状凸部１８の厚みは、接着により得られる反射層４の厚みと等しくされている。
【００４６】
棒状凸部１８を構成する材料は特に限定されないが、好ましくは、棒状凸部１８が固定される保持基板６と同じ材料で構成される。棒状凸部１８は、接着等により保持基板６に貼り合わされ、一体化されている。
【００４７】
もっとも、棒状凸部１８は、保持基板６と同じ材料で一体的に構成されていてもよい。
次に、図１（ｂ）に示すように、保持基板６上に、流動性材料４Ａを塗布する。流動性材料４Ａは、硬化後に反射層４を構成する材料である。本実施例では、エポキシ系樹脂が用いられている。
【００４８】
流動性材料４Ａを棒状凸部１８で囲まれた領域に塗布した後に、振動部材２を流動性材料４Ａ上に載置し、流動性材料４Ａを例えば紫外線照射や加熱等により硬化させる。このようにして、図１（ｃ）に示す反射層４が構成される。反射層４の形成により、保持基板６と振動部材２とが貼り合わされる。
【００４９】
さらに、別途用意された保持基板５の下面にも同様に棒状凸部を形成し、流動性材料を塗布した後、上記振動部材２の上面に貼り合わされる。このようにして、振動部材２の上面及び下面に、それぞれ、反射層３，４及び保持基板５，６が貼り合わされた積層体が得られる。
【００５０】
上記のようにして得られた積層体の両端面に外部電極を形成することにより、圧電共振部品１と同様の構造を得ることができる。もっとも、圧電共振部品１では、凸部１８は設けられていなかった。これに対して、本実施例では、上記凸部１８を用い、それによって流動性材料４Ａの塗布領域を限定することができるとともに、棒状凸部１８の厚みにより流動性材料４Ａの塗布厚みを制御することができる。従って、所望通りの厚みの反射層３，４を確実に形成することができる。
【００５１】
図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施例の製造方法を説明するための各正面断面図であり、図１の（ａ）〜（ｃ）に相当する図である。
第２の実施例においても、まず、振動部材２及び保持基板５，６を用意する。まず、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、保持基板６上に、球状もしくは円柱状物質含有流動性材料４Ｂを塗布する。球状もしくは円柱状物質含有流動性材料４Ｂでは、エポキシ樹脂内に球状もしくは円柱状物質２１が分散されている。球状もしくは円柱状物質２１は、球状もしくは円柱状の固体である限り、その材料は特に限定されない。もっとも、音響インピーダンス値Ｚ₂が、音響インピーダンス値Ｚ₁，Ｚ₃よりも小さいという条件を満たすように、球状もしくは円柱状物質２１の材料及び流動性材料４Ｂへの添加割合が選定される必要がある。
【００５２】
球状もしくは円柱状物質２１の径は、目的とする反射層４の厚みと等しくされている。
次に、上記流動性材料４Ｂ上に、振動部材２が貼り合わされ、球状もしくは円柱状物質含有流動性材料４Ｂが硬化される。貼り合わせに際し、振動部材２を保持基板６側に加圧することにより、流動性材料４Ｂの厚みは、球状もしくは円柱状物質２１の径とほぼ等しくされる。従って、流動性材料４Ｂが硬化されて形成された反射層４においては、その厚みが球状もしくは円柱状物質２１の径とほぼ等しくなる。従って、所望とする厚みの反射層を、球状もしくは円柱状物質２１の径を制御することにより、容易に制御することができる。
【００５３】
第２の実施例においても、振動部材２の上方に、同様にして球状もしくは円柱状物質含有流動性材料を用いることにより、保持基板５が貼り合わされ、流動性材料が硬化されて反射層３が形成される。
【００５４】
第２の実施例では、球状もしくは円柱状物質２１の径により反射層４の厚みが制御される。従って、第１の実施例で用意された棒状凸部１８を必要としない。従って、第２の実施例によれば、球状もしくは円柱状物質含有流動性材料４Ｂを保持基板または振動部材２に塗布し、貼り合わせ及び硬化を行うだけで、確実に所望とする厚みの反射層３，４を形成することができる。
【００５５】
図８（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第３の実施例に係る製造方法を説明するための各正面断面図である。
図８（ａ）に示すように、先ず保持基板３１が用意される。
【００５６】
次に図８（ｂ）に示すように、保持基板３１の上面に凹部３１ａが形成される。凹部３１ａは、矩形の平面形状を有する。凹部３１ａの深さは、目的とする反射層の厚みと等しくされている。凹部３１ａの形成は、例えば、機械加工などにより行われる。
【００５７】
次に、図８（ｃ）に示すように、凹部３１ａ内に流動性材料４Ｃが塗布される。流動性材料４Ｃは、最終的に反射層４を構成する材料である。次に、図８（ｄ）に示すように、振動部材２が保持基板３１上に貼り合わされる。余分な流動性材料４Ｃは凹部３１ａ内から貼り合わせの際の加圧により除去される。従って、硬化後には、凹部３１ａの厚みに等しい厚みの反射層４が形成される。このようにして、保持基板３１に振動部材２が反射層４を介して貼り合わされた構造が得られる。振動部材２の上方においても、同様に、凹部が形成された他方の保持基板を流動性材料を用いて振動部材２に貼り合わせることにより、第１，第２の実施例と同様に、反射層を介して保持基板が振動部材に貼り合わされた積層体が得られる。
【００５８】
第３の実施例では、凹部３１ａの深さにより、反射層の厚みが制御される。従って、第１，第２の実施例と同様に、所望の厚みの反射層を確実に形成することができる。
【００５９】
図９（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第４の実施例の製造方法を説明するための各正面断面図である。
第４の実施例では、第１〜第３の実施例と同様に、まず、振動部材２及び保持基板５，６が用意される。そして、保持基板６上に流動性材料４Ｄが塗布される。ここでは、流動性材料４Ｄの塗布厚みは、塗布後の厚みが所望とする反射層４の厚みよりも厚くなるように選ばれている。
【００６０】
しかる後、図９（ｂ）に示すように、流動性材料４Ｄを硬化させ、反射層４Ｅを形成する。反射層４Ｅの厚みは、目的とする反射層の厚みより厚くされている。従って、サンドブラストなどの機械加工により、反射層４Ｅの厚みを所望の厚みとなるまで加工を行う。このような厚み加工により、図９（ｃ）に示す所望の厚みの反射層４が形成される。しかる後、反射層４上に、接着剤（図示せず）を用いて振動部材２が貼り合わされる。振動部材２の上方においても、同様にして反射層が形成され、かつ振動部材２が接着剤を介して振動部材２に貼り合わされる。
【００６１】
従って、第４の実施例においても、上記厚み加工により反射層の厚みが制御されるため、反射層の厚み精度に優れた圧電共振部品を得ることができる。
図１０（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第５の実施例に係る製造方法を説明するための各正面断面図である。本実施例では、まず、振動部材２及び保持基板５，６だけでなく、図１０（ａ）に示す反射層構成材料４１が用意される。反射層構成材料４１は、目的とする反射層４の厚みよりも厚い板状の材料で構成されている。
【００６２】
次に、反射層構成材料４１を機械加工により加工し、図１０（ｂ）に示すように、所望の厚みの反射層４を得る。
しかる後、図１０（ｃ）に示すように、反射層４を介して保持基板６と振動部材２とを接着剤（図示せず）により貼り合わせる。同様に、所望の厚みとされた反射層３を予め用意し、該反射層３を介して上方の保持基板５も接着剤（図示せず）を利用して貼り合わされる。
【００６３】
すなわち、第５の実施例では、用意される反射層３，４の厚みが予め所望の厚みとなるように機械加工されている。
図１１は、本発明の第６の実施例を説明するための略図的正面断面図である。
【００６４】
第６の実施例は、第１の実施例の変形例に相当する。すなわち、第１の実施例では、保持基板５上に棒状凸部１８を配置して流動性材料４Ａを塗布したが、図１１に示すように、保持基板６上に、棒状凸部１８に相当するスペーサ５１を配置し、流動性材料を塗布し、振動部材２を貼り合わせ、流動性材料を硬化することにより反射層４を形成してもよい。このスペーサ５１の厚みは、棒状凸部１８と同様に、最終的な反射層４の厚みに等しくされている。
【００６５】
なお、スペーサ５１は、流動性材料が硬化した後には取り除かれる。
このように、棒状凸部１８に代えて、最終的に除去されるスペーサ５１を用いて反射層４の厚みを制御してもよい。
【００６６】
以上のように、第１〜第６の実施例では、いずれにおいても、所望とする厚みの反射層３，４が確実に形成されるため、振動部材と、反射層と保持基板との界面との間の距離の精度に優れた圧電共振部品１を得ることができる。
【００６７】
なお、反射層３，４を構成する流動性材料を付与し、硬化させた場合、気泡が咬み込むおそれがある。これは、流動性材料の展延に従って気泡を咬み込むおそれがあるからである。上述してきた実施例のうち、棒状凸部１８や凹部３１ａを形成し実施例では、このような気泡の咬み込みを抑制することができる。すなわち、塗布された流動性材料が貼り合わせに際し、展延されたとしても、気泡の咬み込みは周縁部で起こり易い。従って、棒状凸部１８や凹部３１ａが形成されている場合、棒状凸部１８や凹部３１ａの内周面近傍においてのみ気泡が咬み込むことになる。すなわち、気泡が咬み込む部分が周縁部に偏在することになる。従って、マザーの振動部材に、マザーの保持基板５，６をマザーの反射層３，４を介してなるマザーの積層体から個々の圧電共振部品単位の積層体を切り出した場合、切断面に気泡が生じ難い。切断面に気泡が生じていると、外部電極形成に際しての外部電極精度が低下したり、あるいは振動特性に悪影響が生じる。よって、好ましくは、棒状凸部、凹部あるいはスペーサを用いて反射層の厚みを制御した場合、切断面において生じる空隙の発生を抑制することができ、望ましい。
【００６８】
なお、上述してきた各実施例では、圧電共振部品１あるいは圧電共振部品１と同様の構造を有する圧電共振部品の製造方法を示したが、本発明は振動部材が反射層を介して保持基板に貼り合わされている構造を有する適宜の複合材料振動装置の製造方法に適用することができる。従って、振動部材は、圧電素子や電歪素子などの電気機械結合変化素子に限らず、他の振動発生源となる振動部材であってもよい。
【００６９】
また、本発明においては、反射層の形成に際して薄膜形成法を用いておらず、３μｍ以上のある程度の厚みを有するように反射層３，４が形成されている。従って、保持基板を利用して機械的に支持した場合の振動部材の振動特性への影響は殆ど生じない。
【００７０】
【発明の効果】
本願の第１の発明によれば、振動部材に対して反射層を介して保持基板が貼り合わされており、反射層の音響インピーダンス値Ｚ₂が、振動部材及び保持基板の音響インピーダンス値Ｚ₁，Ｚ₃よりも小さく、振動部材の振動が反射層と保持基板との界面で反射されるように構成された複合材料振動装置の製造に際し、振動部材または保持基板の一方面に、反射層を構成するための流動性材料が塗布される。そして、流動性材料を硬化させ、所望の厚みの反射層を形成する工程と、反射層が形成されている振動部材または保持基板に対して、該反射層の露出している面側に、保持基板または振動部材が貼り合わされる工程とを備えるため、確実に所望とする厚みの反射層を形成することができる。
【００７１】
本願の第２の発明では、反射層を構成する板状部材と、所望とする厚みの反射層とするように加工する工程が備えられており、該加工後に所望の厚みとされた反射層を介して振動部材及び保持基板が貼り合わされるので、確実に所望とする厚みの反射層を有する複合材料振動装置を提供することができる。
【００７２】
よって、第１，第２の発明によれば、厚み精度に優れた反射層を有する複合材料振動装置を確実に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施例に係る製造方法を説明するための各正面断面図。
【図２】本発明により製造される複合材料振動装置の一例としての圧電共振部品の分解斜視図。
【図３】本発明により製造される複合材料振動装置の一例としての圧電共振部品の外観を示す斜視図。
【図４】図３に示した圧電共振部品の変位分布を説明するための略図的半断面正面断面図。
【図５】音響インピーダンス比Ｚ₂／Ｚ₁を変化させた場合の実施例の複合材料振動装置における共振周波数変化率を示す図。
【図６】音響インピーダンス比Ｚ₂／Ｚ₃を変化させた場合の実施例の複合材料振動装置における共振周波数変化率を示す図。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施例に係る製造方法を説明するための各正面断面図。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第３の実施例に係る製造方法を説明するための各正面断面図。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第４の実施例に係る製造方法を説明するための各正面断面図。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第５の実施例に係る製造方法を説明するための各正面断面図。
【図１１】本発明の第６の実施例に係る製造方法を説明するための正面断面図。
【図１２】従来のバルク型音波フィルタを説明するための断面図。
【符号の説明】
１…圧電共振部品（複合材料振動装置）
２…振動部材
３…反射層
４…反射層
４Ａ…流動性材料
４Ｂ…球状もしくは円柱状物質含有流動性材料
４Ｃ，４Ｄ…流動性材料
５…保持基板
６…保持基板
１１…圧電基板
１２…振動電極
１３…引出し電極
１４…容量電極
１５…容量電極
１６，１７…外部電極
１８…棒状凸部
２１…球状もしくは円柱状物質
３１…保持基板
３１ａ…凹部
５１…スペーサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a composite material vibration device in which a plurality of materials having different acoustic impedances are connected. More specifically, the present invention relates to a method of reflecting vibration propagated from a vibration member at an interface between other material portions. Further, the present invention relates to a method for manufacturing a composite material vibration device capable of confining vibration in a portion up to the interface.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a piezoelectric resonance component that constitutes a piezoelectric resonator or a piezoelectric filter, a structure in which a case substrate is laminated on top and bottom of a piezoelectric vibration element has been widely used. In this case, a space for preventing the vibration of the piezoelectric vibration portion of the piezoelectric element must be formed in the laminate. Therefore, a method of forming a recess for forming a cavity on the surface of the laminated case substrate on the piezoelectric element side, or when laminating the case substrate on the piezoelectric element, a cavity is formed in the adhesive application area to form the cavity. A method of removing the area was used.
[0003]
As described above, in the conventional laminated piezoelectric resonance component, it is necessary to form a cavity for preventing the vibration of the piezoelectric vibration part, and it is difficult to reduce the size. In addition, it has been difficult to reduce costs.
[0004]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-270979 discloses a bulk type acoustic wave filter having a laminated structure having no cavity. As shown in FIG. 12, in the bulk acoustic wave filter 211, a piezoelectric filter is configured by laminating a number of films on a substrate 212.
[0005]
That is, a piezoelectric layer 213 is formed in this laminated structure, and electrodes 214 and 215 are laminated on the upper and lower surfaces of the piezoelectric layer 213 to constitute a piezoelectric resonator.
[0006]
An acoustic mirror 219 having a laminated structure including an upper layer 216, a middle layer 217, and a lower layer 218 is formed by laminating films such as silicon and polysilicon on the lower surface of the piezoelectric resonator. In addition, an acoustic mirror 220 having a similar laminated structure is laminated on the upper surface of the piezoelectric resonator, and a passivation film 221 as a protective film is formed on the acoustic mirror 220.
[0007]
In the acoustic mirror 219, the acoustic impedance of the middle layer 217 is higher than that of the upper layer 216 and the lower layer 218. Similarly, in the acoustic mirror 220, the acoustic impedance of the middle layer is set higher than the acoustic impedances of the upper layer and the lower layer.
[0008]
In the bulk acoustic wave filter 211, the acoustic mirrors 219 and 220 are stacked on the piezoelectric resonator portion, whereby the vibration propagated from the piezoelectric resonator is reflected to the piezoelectric resonator side. Therefore, the substrate 212 can be mechanically held without affecting the resonance characteristics of the piezoelectric resonator portion.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the bulk-type acoustic wave filter 211 shown in FIG. 12, the acoustic mirrors 219 and 220 are configured to reflect the vibration propagated from the piezoelectric resonator side. The upper layer and the lower layer are stacked on the upper and lower sides of the substrate, and the acoustic impedance of the middle layer is higher than the acoustic impedance of the upper layer and the lower layer. Accordingly, a large number of material layers must be stacked as the acoustic mirrors 219 and 220, and the formation of the cavity can be omitted. However, in the bulk acoustic wave filter 211, a large number of material layers must be stacked. Especially, it was difficult to reduce the height. In addition, the manufacturing process is complicated.
[0010]
Furthermore, in the bulk type acoustic wave filter 211, the lateral vibration of the piezoelectric resonator propagates, but the alternately propagated vibration is damped in the lateral portion of the piezoelectric resonator, so that the lateral side of the piezoelectric resonator portion is There is also a problem that the resonance characteristics of the piezoelectric resonator are deteriorated by the holding structure due to being fixed.
[0011]
In the bulk acoustic wave filter 211 and the like described in the above prior art, the reflective layer is formed by a thin film forming method like the other layers. Therefore, these prior arts do not disclose a vibration device provided with a relatively thick reflective layer.
[0012]
The objective of this invention is providing the manufacturing method of the composite material vibration apparatus which is excellent in thickness accuracy and has a comparatively thick reflective layer.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a method for manufacturing a composite material vibration device in which a plurality of material portions having different acoustic impedances are combined. That is, the composite material vibration device provided by the present invention has a structure in which the holding substrate is connected to the plate-shaped vibration member via the reflective layer. Acoustic impedance value Z of the reflective layer₂Is the acoustic impedance value Z of the vibrating member and the holding substrate₁, Z_ThreeThus, the vibration propagated from the vibrating member is reflected at the interface between the reflective layer and the holding substrate. Therefore, it can be mechanically held by the holding substrate without affecting the vibration characteristics of the vibrating member.
[0014]
 A method for manufacturing a composite material vibration device according to a first invention of the present application is a method for manufacturing a composite material vibration device in which a plurality of material portions having different acoustic impedances are coupled, and includes a first acoustic impedance value Z₁A plate-like vibrating member having a third acoustic impedance value Z_ThreeA step of preparing a holding substrate having, and after curing on one surface of the vibration member or the holding substrateZ ₂ / Z ₁ Is 0.2 or less and Z ₂ / Z ₃ Is 0.2 or lessSecond acoustic impedance value Z₂A step of applying a flowable material to be a reflective layer having a thickness to form a reflective layer having a desired thickness, a step of curing the flowable material, the vibrating member or the holding substrate, and the holding And bonding the substrate or the vibration member through the uncured or cured fluid material.
[0015]
In a specific aspect of the first invention, the step of applying the flowable material forms a rod-shaped convex portion corresponding to the coating thickness on the surface of the vibrating member or holding substrate on which the flowable material is applied, This is done by applying a fluid material to the region surrounded by the rod-shaped convex portions. By applying the fluid material to the region surrounded by the rod-shaped convex portions, the application thickness of the fluid material is controlled with high accuracy according to the thickness of the rod-shaped convex portions. Therefore, a reflective layer with excellent thickness accuracy can be formed.
[0016]
The rod-shaped convex portion is preferably integrally formed of the same material as the vibration member or the holding substrate. In this case, it is not necessary to prepare the rod-shaped convex portion as a separate member. In addition, a reflective layer with excellent thickness accuracy can be easily formed simply by preparing a vibration member or a holding substrate in which rod-shaped convex portions are integrated.
[0017]
In still another specific aspect of the first invention, the step of applying the flowable material forms a recess having a depth corresponding to the thickness to which the flowable material is applied on one side of the holding substrate. This is done by applying a flowable material. Since the fluid material is applied in the recess, the application thickness of the fluid material can be accurately controlled by the thickness of the recess. Therefore, a reflective layer with excellent thickness accuracy can be formed.
[0018]
In still another specific aspect of the first invention, the step of applying the fluid material includes a spherical or columnar substance having a diameter substantially equal to the thickness of the reflective layer on one surface of the vibrating member or the holding substrate. The flowable material is contained, and after the vibration member or holding substrate is bonded to the holding substrate or vibration member via the uncured flowable material, the flowable material is cured. Here, since the vibrating member and the holding substrate are bonded to each other through the spherical or cylindrical substance-containing flowable material, a reflective layer having a thickness corresponding to the diameter of the spherical or cylindrical substance is surely formed. Can be obtained.
[0019]
In still another specific aspect of the first invention, the step of curing the flowable material is performed before the holding substrate or the vibrating member is bonded to the vibrating member or the holding substrate to which the flowable material is applied. .
[0020]
Further, in still another specific aspect of the first invention, the step of curing the flowable material is performed after the holding substrate or the vibrating member is bonded to the vibrating member or the holding substrate to which the flowable material is applied. Is called. Thus, hardening of the fluid material may be performed at any stage before or after bonding.
[0021]
 A method for manufacturing a composite material vibration device according to a second invention of the present application is a method for manufacturing a composite material vibration device in which a plurality of materials having different acoustic impedances are connected, and includes a first acoustic impedance value Z₁A plate-like vibrating member having a third acoustic impedance value Z_ThreePreparing a holding substrate made of a material havingZ ₂ / Z ₁ Is 0.2 or less and Z ₂ / Z ₃ Is 0.2 or lessSecond acoustic impedance value Z₂A step of preparing a reflection layer-constituting plate-like member, a step of processing the reflection layer so that the constitutional plate-like member becomes a reflection layer having a desired thickness, and a reflection layer having a desired thickness And attaching the vibrating member and the holding substrate together.
[0022]
In the present invention, the vibration member is not particularly limited as long as it becomes a vibration generation source, but is preferably composed of an electromechanical coupling conversion element. Examples of the electromechanical coupling conversion element include a piezoelectric element and an electrostrictive element.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
[0024]
2 and 3 are views for explaining a piezoelectric resonant component as a composite material vibration device manufactured according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view of the piezoelectric resonant component, and FIG. 3 is a perspective view showing an appearance.
[0025]
The piezoelectric resonant component 1 includes a vibration member 2, reflection layers 3 and 4, and holding substrates 5 and 6.
The vibration member 2 includes a rectangular plate-shaped piezoelectric substrate 11. The piezoelectric substrate 11 is composed of piezoelectric ceramics such as lead zirconate titanate-based ceramics or piezoelectric single crystals such as quartz. A vibration electrode 12 is formed at the center of the upper surface of the piezoelectric substrate 11. Although not shown in FIG. 1, a vibrating electrode is also formed at the center of the lower surface of the piezoelectric substrate 11. The vibration member 2 is configured to operate as a piezoelectric resonator in a thickness longitudinal vibration mode by applying an AC voltage between the vibration electrode 12 and the vibration electrode on the lower surface.
[0026]
The vibration electrode 12 is electrically connected to an extraction electrode 13 formed along an edge formed by one end surface and the upper surface of the piezoelectric substrate 11. The vibration electrode on the lower surface is electrically connected to an extraction electrode formed on the lower surface of the piezoelectric substrate 11 so as to reach the edge formed by the other end surface of the piezoelectric substrate 11 and the lower surface.
[0027]
In this embodiment, the reflection layers 3 and 4 are made of an epoxy resin. As will be described later, the holding substrates 5 and 6 are bonded and bonded to the vibration member 2 by the reflection layers 3 and 4. Yes.
[0028]
In this embodiment, the holding substrates 5 and 6 are made of lead zirconate titanate ceramics.
Capacitance electrodes 14 and 15 are formed on the upper surface of one holding substrate 6. On the lower surface of the holding substrate 6, a capacitive electrode (not shown) is formed in the center so as to face the capacitive electrodes 14 and 15.
[0029]
As shown in FIG. 3, in the piezoelectric resonant component 1, the first external electrode 16 is formed on one end face. A second external electrode 17 is formed on the other end face. The external electrode 16 is electrically connected to the extraction electrode 13 and the capacitance electrode 15. A lead electrode and a capacitor electrode 14 formed on the lower surface of the piezoelectric substrate 11 are electrically connected to the second external electrode 17. Therefore, by using the external electrode 16, the second external electrode 17, and the capacitor electrode formed on the lower surface of the holding substrate 6 as terminals used for connection to the outside, in this embodiment, three terminals are provided. A piezoelectric resonator with a built-in load capacity is formed.
[0030]
The piezoelectric resonant component 1 is characterized by the acoustic impedance value Z of the material constituting the reflective layers 3 and 4.₂Is an acoustic impedance value Z of a material constituting the vibrating member, that is, a material constituting the piezoelectric substrate 11₁And the acoustic impedance value Z of the material constituting the holding substrates 5 and 6_ThreeIt is in being made smaller. Therefore, even if the vibration generated when the vibration member 2 is driven propagates through the reflective layers 3 and 4 to the holding substrates 5 and 6, it vibrates at the interface between the reflective layers 3 and 4 and the holding substrates 5 and 6. Is reflected. This will be described with reference to FIG.
[0031]
FIG. 4 is a schematic half cross-sectional front cross-sectional view of the piezoelectric resonant component 1. Here, a vibration displacement distribution analyzed by the finite element method is shown.
As is apparent from FIG. 4, when the piezoelectric resonant component 1 is driven, the vibration member 2 vibrates and is displaced, and the reflection layers 3 and 4 are also displaced due to the vibration propagated along therewith. Yes. However, no displacement is observed in the holding substrates 5 and 6 stacked on the outermost side. As described above, this is the acoustic impedance value Z.₂Is the acoustic impedance value Z₁And Z_ThreeThis is because the propagating vibration is reflected by the interface.
[0032]
Therefore, even if the piezoelectric resonant component 1 is mechanically supported using the holding substrate 5 or the holding substrate 6, the vibration characteristics of the vibration member 2 are hardly affected.
The inventor of the present application considered the experimental results of the piezoelectric resonant component 1, and changed the materials and dimensions of the piezoelectric resonator 2, the reflective layers 3 and 4, and the holding substrates 5 and 6 in various ways and repeated the experiment. As a result, the acoustic impedance value Z of the reflective layers 3 and 4₂, The acoustic impedance value Z of the piezoelectric resonator 2₁And the acoustic impedance value Z of the holding substrates 5 and 6_ThreeIt has been found that the propagation of vibration from the piezoelectric resonator 2 to the holding substrates 5 and 6 can be substantially suppressed as in the above experimental example. This will be described with reference to FIGS.
[0033]
First, in the piezoelectric resonant component 1 of the above embodiment, the material constituting the reflective layer is changed variously, and the acoustic impedance ratio Z is otherwise the same as in the above embodiment.₂/ Z₁Various piezoelectric resonant components were manufactured. In these piezoelectric resonant components, the resonance frequency is measured and the acoustic impedance ratio Z₂/ Z₁The rate of change of the resonance frequency when changed was obtained. The results are shown in FIG.
[0034]
The resonance frequency change rate is the resonance frequency of the piezoelectric resonator 2 alone.₀When the resonance frequency of the piezoelectric resonant component manufactured as described above is F, [(F−F₀) / F₀] X100 (%).
[0035]
 As is clear from FIG. 5, the acoustic impedance ratio Z₂/ Z₁If the frequency is less than 1, the resonance frequency change rate is small., 0. In the case of 2 or less, the change rate of the resonance frequency is very small as 0.4% or less, and Z₂/ Z₁It can be seen that when the value is 0.1 or less, it is 0.1% or less.
[0036]
Next, in the piezoelectric resonant component of the above embodiment, the reflective layer is configured in the same manner as in the above embodiment, the materials constituting the holding member are variously changed, and the impedance ratio Z₂/ Z_ThreeVarious piezoelectric resonant components with different values were manufactured, and the resonance frequency change rate was obtained in the same manner as described above. The results are shown in FIG.
[0037]
 As is clear from FIG. 6, the acoustic impedance ratio Z₂/ Z_ThreeIt can be seen that the resonance frequency change rate is small when is less than 1. Also, Z ₂/ Z_ThreeIs set to 0.2 or less, the resonance frequency change rate is 0.215% or less, more preferably Z₂/ Z_ThreeIt can be seen that the resonance frequency change rate becomes 0.1% or less by setting the value to 0.1 or less.
[0038]
 Therefore, as is clear from the results of FIGS. 5 and 6, the acoustic impedance ratio Z₁ /Z₂And Z₂/ Z_ThreeIs 0.2 or lessAndMore preferably, it is 0.1 or less.
[0039]
The acoustic impedance value Z of the reflective layers 3 and 4 and the holding members 5 and 6₂, Z_ThreeThis control can be easily performed by changing the materials themselves or changing the composition. For example, for the reflective layers 3 and 4, an epoxy resin is used in the above-described embodiments. However, by adding an organic or inorganic powder having an acoustic impedance value different from that of the epoxy resin to the epoxy resin, the reflective layer is used. Acoustic impedance value Z of 3 and 4₂Can be adjusted.
[0040]
Also, with respect to the holding members 5 and 6, the acoustic impedance value Z can be obtained by blending ceramics constituting the holding members 5 and 6 with an organic or inorganic powder having an acoustic impedance value different from that of the ceramics._ThreeCan be adjusted easily.
[0041]
In addition, the material which comprises the reflective layers 3 and 4 and the holding members 5 and 6 is not limited to an epoxy resin or ceramics. Various organic or inorganic materials can be used to achieve the desired acoustic impedance value Z₂, Z_ThreeCan be used to obtain
[0042]
By the way, when manufacturing the piezoelectric resonant component 1, it is necessary to control the thickness of the reflective layers 3 and 4 with high accuracy. That is, when the thickness of the reflective layers 3 and 4 varies, the distance between the upper surface or the lower surface of the vibration member 2 and the interface between the reflective layers 3 and 4 and the holding substrates 5 and 6 varies. Therefore, it is difficult to reliably reflect the propagated vibration to the vibration member 2 side at the interface, and the characteristics of the piezoelectric resonant component 1 may be impaired.
[0043]
This invention provides the manufacturing method which can control the thickness of the reflection layers 3 and 4 in such a composite material vibration apparatus with high precision.
FIG. 1 is a front sectional view for explaining the manufacturing method of the first embodiment of the present invention.
[0044]
In obtaining the piezoelectric resonant component 1, first, the first acoustic impedance value Z₁A vibration member 2 using a rectangular plate-shaped piezoelectric substrate 11 having a third acoustic impedance value Z_ThreeAnd holding substrates 5 and 6 are prepared. Then, as shown in FIG. 1A, a rod-shaped convex portion 18 is formed on one holding substrate 6. In FIG. 1, it is pointed out that the capacitive electrodes 14 and 15 and the capacitive electrodes formed on the lower surface are not shown.
[0045]
In this embodiment, the rod-shaped convex portion 18 is formed of a separate member from the holding substrate 6 and has a rectangular frame-like planar shape. The thickness of the rod-shaped convex part 18 is made equal to the thickness of the reflective layer 4 obtained by adhesion.
[0046]
Although the material which comprises the rod-shaped convex part 18 is not specifically limited, Preferably, it is comprised with the same material as the holding substrate 6 to which the rod-shaped convex part 18 is fixed. The rod-shaped convex part 18 is bonded and integrated with the holding substrate 6 by bonding or the like.
[0047]
But the rod-shaped convex part 18 may be integrally comprised with the same material as the holding substrate 6. FIG.
Next, as shown in FIG. 1B, the fluid material 4 A is applied on the holding substrate 6. The flowable material 4A is a material that constitutes the reflective layer 4 after curing. In this embodiment, an epoxy resin is used.
[0048]
After the fluid material 4A is applied to the region surrounded by the rod-shaped convex portions 18, the vibrating member 2 is placed on the fluid material 4A, and the fluid material 4A is cured by, for example, ultraviolet irradiation or heating. In this way, the reflective layer 4 shown in FIG. By forming the reflective layer 4, the holding substrate 6 and the vibration member 2 are bonded together.
[0049]
Furthermore, a rod-like convex portion is similarly formed on the lower surface of the separately prepared holding substrate 5, and after applying a fluid material, it is bonded to the upper surface of the vibration member 2. In this way, a laminate in which the reflective layers 3 and 4 and the holding substrates 5 and 6 are bonded to the upper and lower surfaces of the vibration member 2 is obtained.
[0050]
A structure similar to that of the piezoelectric resonant component 1 can be obtained by forming external electrodes on both end faces of the laminate obtained as described above. However, in the piezoelectric resonant component 1, the convex portion 18 was not provided. On the other hand, in this embodiment, the convex portion 18 is used, whereby the application region of the fluid material 4A can be limited, and the application thickness of the fluid material 4A is controlled by the thickness of the rod-like convex portion 18. can do. Therefore, it is possible to reliably form the reflective layers 3 and 4 having a desired thickness.
[0051]
FIGS. 7A to 7C are front sectional views for explaining the manufacturing method of the second embodiment of the present invention, and correspond to FIGS. 1A to 1C. .
Also in the second embodiment, first, the vibration member 2 and the holding substrates 5 and 6 are prepared. First, as shown in FIGS. 7A and 7B, a spherical or columnar substance-containing fluid material 4 B is applied on the holding substrate 6. In the spherical or cylindrical substance-containing flowable material 4B, the spherical or cylindrical substance 21 is dispersed in the epoxy resin. The material of the spherical or cylindrical substance 21 is not particularly limited as long as it is a spherical or cylindrical solid. However, the acoustic impedance value Z₂Is the acoustic impedance value Z₁, Z_ThreeIt is necessary to select the addition ratio of the spherical or cylindrical substance 21 to the material and the flowable material 4B so as to satisfy the condition of smaller than that.
[0052]
The diameter of the spherical or cylindrical substance 21 is made equal to the thickness of the target reflective layer 4.
Next, the vibrating member 2 is bonded onto the fluid material 4B, and the spherical or cylindrical substance-containing fluid material 4B is cured. At the time of bonding, the vibrating member 2 is pressurized toward the holding substrate 6, whereby the thickness of the fluid material 4 B is made substantially equal to the diameter of the spherical or cylindrical substance 21. Therefore, the thickness of the reflective layer 4 formed by curing the fluid material 4B is substantially equal to the diameter of the spherical or cylindrical substance 21. Therefore, the reflective layer having a desired thickness can be easily controlled by controlling the diameter of the spherical or cylindrical substance 21.
[0053]
Also in the second embodiment, by using a spherical or cylindrical substance-containing fluid material in the same manner above the vibrating member 2, the holding substrate 5 is bonded, the fluid material is cured, and the reflective layer 3 is formed. It is formed.
[0054]
In the second embodiment, the thickness of the reflective layer 4 is controlled by the diameter of the spherical or cylindrical substance 21. Therefore, the rod-shaped convex part 18 prepared in the first embodiment is not required. Therefore, according to the second embodiment, the reflective layer having a desired thickness can be reliably obtained by simply applying the spherical or columnar substance-containing fluid material 4B to the holding substrate or the vibrating member 2 and performing bonding and curing. 3 and 4 can be formed.
[0055]
8A to 8D are front sectional views for explaining a manufacturing method according to the third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 8A, a holding substrate 31 is first prepared.
[0056]
Next, as shown in FIG. 8B, a recess 31 a is formed on the upper surface of the holding substrate 31. The recess 31a has a rectangular planar shape. The depth of the recess 31a is equal to the thickness of the target reflective layer. The formation of the recess 31a is performed by, for example, machining.
[0057]
Next, as shown in FIG.8 (c), the fluid material 4C is apply | coated in the recessed part 31a. The fluid material 4 C is a material that finally constitutes the reflective layer 4. Next, as illustrated in FIG. 8D, the vibration member 2 is bonded onto the holding substrate 31. Excess flowable material 4C is removed from the concave portion 31a by pressurization during bonding. Therefore, after curing, the reflective layer 4 having a thickness equal to the thickness of the recess 31a is formed. In this way, a structure in which the vibration member 2 is bonded to the holding substrate 31 via the reflective layer 4 is obtained. Similarly, in the same manner as in the first and second embodiments, the other holding substrate in which the concave portion is formed is bonded to the vibrating member 2 using the fluid material also above the vibrating member 2. A laminated body in which the holding substrate is bonded to the vibrating member through the step is obtained.
[0058]
In the third embodiment, the thickness of the reflective layer is controlled by the depth of the recess 31a. Therefore, as in the first and second embodiments, a reflective layer having a desired thickness can be reliably formed.
[0059]
FIGS. 9A to 9C are front sectional views for explaining the manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention.
In the fourth embodiment, as in the first to third embodiments, first, the vibration member 2 and the holding substrates 5 and 6 are prepared. Then, the fluid material 4 D is applied on the holding substrate 6. Here, the application thickness of the flowable material 4D is selected so that the thickness after application is greater than the desired thickness of the reflective layer 4.
[0060]
Thereafter, as shown in FIG. 9B, the fluid material 4D is cured to form the reflective layer 4E. The thickness of the reflective layer 4E is larger than the thickness of the target reflective layer. Therefore, processing is performed until the thickness of the reflective layer 4E becomes a desired thickness by mechanical processing such as sandblasting. By such thickness processing, the reflective layer 4 having a desired thickness shown in FIG. 9C is formed. Thereafter, the vibration member 2 is bonded onto the reflective layer 4 using an adhesive (not shown). A reflective layer is similarly formed above the vibration member 2 and the vibration member 2 is bonded to the vibration member 2 via an adhesive.
[0061]
Accordingly, also in the fourth embodiment, since the thickness of the reflective layer is controlled by the above thickness processing, it is possible to obtain a piezoelectric resonant component having excellent thickness accuracy of the reflective layer.
FIGS. 10A to 10C are front sectional views for explaining a manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, first, not only the vibrating member 2 and the holding substrates 5 and 6 but also the reflective layer constituting material 41 shown in FIG. The reflective layer constituent material 41 is made of a plate-like material that is thicker than the thickness of the target reflective layer 4.
[0062]
Next, the reflective layer constituting material 41 is processed by machining to obtain the reflective layer 4 having a desired thickness as shown in FIG.
Thereafter, as shown in FIG. 10C, the holding substrate 6 and the vibration member 2 are bonded to each other with an adhesive (not shown) through the reflective layer 4. Similarly, a reflective layer 3 having a desired thickness is prepared in advance, and the upper holding substrate 5 is also bonded through the reflective layer 3 using an adhesive (not shown).
[0063]
That is, in the fifth embodiment, the thickness of the prepared reflection layers 3 and 4 is machined in advance so as to have a desired thickness.
FIG. 11 is a schematic front sectional view for explaining a sixth embodiment of the present invention.
[0064]
The sixth embodiment corresponds to a modification of the first embodiment. That is, in the first embodiment, the rod-like convex portion 18 is disposed on the holding substrate 5 and the fluid material 4A is applied, but as shown in FIG. 11, the rod-like convex portion 18 is equivalent to the holding substrate 6. The reflective layer 4 may be formed by disposing the spacer 51 to be applied, applying a fluid material, bonding the vibration member 2 together, and curing the fluid material. The thickness of the spacer 51 is made equal to the final thickness of the reflective layer 4, similarly to the rod-shaped convex portion 18.
[0065]
The spacer 51 is removed after the fluid material is cured.
In this way, the thickness of the reflective layer 4 may be controlled using the spacer 51 that is finally removed instead of the rod-shaped convex portion 18.
[0066]
As described above, in any of the first to sixth embodiments, since the reflection layers 3 and 4 having a desired thickness are reliably formed, the vibration member and the interface between the reflection layer and the holding substrate Thus, the piezoelectric resonant component 1 having excellent distance accuracy can be obtained.
[0067]
In addition, when the fluid material which comprises the reflection layers 3 and 4 is provided and it hardens, there exists a possibility that a bubble may bite. This is because there is a possibility that air bubbles may be bitten in accordance with the spreading of the flowable material. Among the embodiments described above, the rod-like convex portions 18 and the concave portions 31a are formed, and in the embodiments, such bubble entrapment can be suppressed. That is, even if the applied fluid material is spread and spread, it is easy for air bubbles to bite at the periphery. Therefore, when the rod-shaped convex portion 18 and the concave portion 31a are formed, the bubbles are bitten only in the vicinity of the inner peripheral surface of the rod-shaped convex portion 18 and the concave portion 31a. That is, the part where the air bubbles bit is unevenly distributed in the peripheral part. Therefore, when a laminated body of individual piezoelectric resonance component units is cut out from a mother laminated body including the mother holding substrates 5 and 6 via the mother reflective layers 3 and 4 on the mother vibrating member, bubbles are formed on the cut surface. Is unlikely to occur. If bubbles are generated on the cut surface, the accuracy of the external electrode during the formation of the external electrode is reduced, or the vibration characteristics are adversely affected. Therefore, preferably, when the thickness of the reflective layer is controlled using a bar-shaped convex portion, a concave portion, or a spacer, it is possible to suppress the generation of voids in the cut surface.
[0068]
In each of the above-described embodiments, the piezoelectric resonant component 1 or a method for manufacturing a piezoelectric resonant component having the same structure as the piezoelectric resonant component 1 has been described. However, in the present invention, the vibrating member is attached to the holding substrate via the reflective layer. The present invention can be applied to a method of manufacturing an appropriate composite material vibration device having a bonded structure. Therefore, the vibration member is not limited to an electromechanical coupling change element such as a piezoelectric element or an electrostrictive element, and may be a vibration member that serves as another vibration generation source.
[0069]
Further, in the present invention, the thin film forming method is not used when forming the reflective layer, and the reflective layers 3 and 4 are formed to have a certain thickness of 3 μm or more. Therefore, there is almost no influence on the vibration characteristics of the vibration member when it is mechanically supported using the holding substrate.
[0070]
【The invention's effect】
According to the first invention of the present application, the holding substrate is bonded to the vibrating member via the reflective layer, and the acoustic impedance value Z of the reflective layer is₂Is the acoustic impedance value Z of the vibrating member and the holding substrate₁, Z_ThreeIn order to form a reflective layer on one surface of the vibration member or the holding substrate when manufacturing a composite material vibration device that is smaller than the vibration member and is configured such that the vibration of the vibration member is reflected at the interface between the reflection layer and the holding substrate. The fluid material is applied. Then, the flowable material is cured to form a reflective layer having a desired thickness, and the vibrating member or the holding substrate on which the reflective layer is formed is held on the surface side where the reflective layer is exposed. And a step of bonding the substrate or the vibration member to each other, so that a reflective layer having a desired thickness can be reliably formed.
[0071]
In the second invention of the present application, a plate-like member constituting the reflective layer and a step of processing so as to obtain a reflective layer having a desired thickness are provided, and the reflective layer having a desired thickness after the processing is provided. Since the vibration member and the holding substrate are bonded together, a composite material vibration device having a reflective layer with a desired thickness can be provided.
[0072]
Therefore, according to the first and second inventions, it is possible to reliably provide a composite material vibration device having a reflective layer with excellent thickness accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1C are front sectional views for explaining a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a piezoelectric resonant component as an example of a composite material vibration device manufactured according to the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of a piezoelectric resonant component as an example of a composite material vibration device manufactured according to the present invention.
4 is a schematic half sectional front sectional view for explaining a displacement distribution of the piezoelectric resonant component shown in FIG. 3; FIG.
FIG. 5: Acoustic impedance ratio Z₂/ Z₁The figure which shows the resonant frequency change rate in the composite material vibration apparatus of the Example at the time of changing this.
FIG. 6: Acoustic impedance ratio Z₂/ Z_ThreeThe figure which shows the resonant frequency change rate in the composite material vibration apparatus of the Example at the time of changing this.
FIGS. 7A to 7C are front sectional views for explaining a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention. FIGS.
FIGS. 8A to 8D are front sectional views for explaining a manufacturing method according to a third embodiment of the present invention.
9A to 9D are front sectional views for explaining a manufacturing method according to a fourth embodiment of the present invention.
FIGS. 10A to 10C are front sectional views for explaining a manufacturing method according to a fifth embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 11 is a front sectional view for explaining a manufacturing method according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a conventional bulk acoustic wave filter.
[Explanation of symbols]
1. Piezoelectric resonance component (composite material vibration device)
2. Vibration member
3 ... Reflective layer
4 ... Reflective layer
4A ... Fluid material
4B ... Spherical or cylindrical substance-containing fluid material
4C, 4D ... Fluid materials
5 ... Holding substrate
6 ... Holding substrate
11 ... piezoelectric substrate
12 ... Vibrating electrode
13 ... Extraction electrode
14 ... Capacitance electrode
15 ... Capacitance electrode
16, 17 ... external electrode
18 ... Rod-shaped convex part
21 ... Spherical or cylindrical material
31 ... Holding substrate
31a ... recess
51 ... Spacer

Claims

A method of manufacturing a composite material vibration device in which a plurality of material portions having different acoustic impedances are combined,
Preparing a plate-like vibrating member having a _first acoustic impedance value Z ₁ and a holding substrate having a _third acoustic impedance value Z ₃ ;
On one surface of the vibration member or the holding substrate, a reflective layer having a _second acoustic impedance value Z _{2 in} which Z ₂ / Z ₁ is 0.2 or less and Z ₂ / Z ₃ is 0.2 or less after curing. Applying a flowable material to a thickness for forming a reflective layer having a desired thickness;
Curing the flowable material;
A method of manufacturing a composite material vibration device comprising: a step of bonding the vibration member or holding substrate and the holding substrate or vibration member through the uncured or cured fluid material.

The step of applying the flowable material forms a rod-shaped convex portion corresponding to the coating thickness on the surface of the vibrating member or holding substrate on which the flowable material is coated, and flows in a region surrounded by the rod-shaped convex portion. The manufacturing method of the composite material vibration apparatus of Claim 1 performed by apply | coating a reactive material.

The manufacturing method of the composite material vibration device according to claim 2, wherein the rod-shaped convex portion is integrally formed of the same material as the vibration member or the holding substrate.

The step of applying the flowable material is performed by forming a recess having a depth corresponding to the thickness of applying the flowable material on one surface of the holding substrate, and applying the flowable material in the recess. Item 2. A method for manufacturing a composite material vibration device according to Item 1.

The step of applying the flowable material is performed using a flowable material containing a spherical or cylindrical substance having a diameter substantially equal to the thickness of the reflective layer on one side of the vibrating member or the holding substrate, The method of manufacturing a composite material vibration device according to claim 1, wherein the flowable material is cured after the vibration member or the holding substrate is bonded to the holding substrate or the vibration member via an uncured flowable material.

The manufacturing method of the composite material vibration device according to claim 1, wherein the step of curing the flowable material is performed before the holding substrate or the vibration member is bonded to the vibration member or the holding substrate to which the flowable material is applied. Method.

The method of manufacturing a composite material vibration device according to claim 1, wherein the step of curing the flowable material is performed after the vibration member or the holding substrate is bonded to the holding substrate or the vibration member via a reflective layer. .

A method of manufacturing a composite material vibration device in which a plurality of materials having different acoustic impedances are connected,
Preparing a plate-like vibrating member having a _first acoustic impedance value Z ₁ and a holding substrate made of a material having a _third acoustic impedance value Z ₃ ;
Providing a reflection layer constituting plate-like member having a _second acoustic impedance value Z _{2 in} which Z ₂ / Z ₁ is 0.2 or less and Z ₂ / Z ₃ is 0.2 or less ;
A step of processing the reflective layer into a plate-shaped member for constituting the reflective layer to have a desired thickness;
And a step of bonding the vibration member and the holding substrate through a reflective layer having a desired thickness.

It said vibrating member is an electromechanical coupling conversion element, a manufacturing method of a composite material vibration device according to any one of claims 1-8.