JP4693609B2 - 圧電デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる圧電デバイスに関するものである。

従来の圧電デバイスとしては、例えば図に示すように、セラミック材料等から成る容器体の凹部に設けられている搭載パッドに導電性接着剤を塗布し、水晶振動素子を搭載する。該水晶振動素子を搭載後、熱を印加することにより、導電性接着剤を硬化させて固定する。更に前記容器体の上面に金属製の蓋体を載置・固定することにより水晶振動素子を気密封止した構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２―１１１４３５号公報（第５−６頁、図２） なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。

しかしながら、上述した従来の圧電デバイスの製造方法においては、該導電性接着剤を硬化させる際に、樹脂の収縮によって、水晶振動素子が傾斜してしまうので容器体若しくは蓋体に接触してしまい、発振周波数が変動してしまうという欠点があった。

本発明は上述の欠点に鑑みて案出されたもので、その目的は、水晶振動素子が容器体若しくは蓋体に接触することなく水平に搭載すると共に、安定した周波数を出力する圧電デバイスを得ることができる製造方法を提供することにある。

本発明の圧電デバイスの製造方法は、 凹部が形成されている容器体に導電性接着剤を塗布すると共に、前記導電性接着剤に上斜形状になるように圧電振動素子を配置する工程Ａと、前記容器体を反転させて、凸形状に形成され、前記凸形状の凸側の面の大きさが、前記容器体の前記凹部底面大きさよりも小さいジグの前記凸側の面に、前記圧電振動素子の主面を接触させながら、前記圧電振動素子を傾斜した状態から水平にしつつ、前記導電性接着剤を硬化させて前記圧電振動素子を保持させる工程Ｂと、前記容器体に蓋体を搭載し、気密封止する工程Ｃと、を含み、前記工程Ｂの際に、使用する該ジグの前記圧電振動素子に接触する面に、弾性材料で形成され形状が同じ半球状である複数の突起部が設けられていることを特徴とする。

本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、凹部が形成されている容器体に導電性接着剤を塗布すると共に、該導電性接着剤に上斜形状になるように圧電振動素子を配置し、前記容器体を反転させ、ジグに該圧電振動素子を接触させながら、前記導電性接着剤を硬化させることによって、該圧電振動素子を水平に保持することができるので、発振周波数を安定して出力することが可能となる。

更に本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、工程Ｂの際に、使用するジグに突起部が設けられていることによって、該圧電振動素子との接触面積を最小限にすることができるので、該圧電振動素子への影響を緩和することが可能となる。

また更に本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、前記ジグに設けられた突起部が弾性材料で形成されていることによって、該圧電振動素子にかかる応力を吸収することが可能となる。

図１は本発明の一実施形態に係る圧電デバイスの分解斜視図であり、同図に示す圧電デバイスは、容器体１に圧電振動素子２が搭載され、また、圧電振動素子２を封止するように蓋体３が取着された構造を有している。圧電振動素子の一例として水晶振動素子２が挙げられる。

前記容器体１は、例えば、ガラス−セラミック等のセラミック材料によって形成されており、その凹部４には、水晶振動素子２が配設され、上面には、封止用導体パターン５、下面にはグランド端子、電源電圧端子、発振出力端子等の外部端子８が設けられている。これらの外部端子８は、圧電デバイスをマザーボード等の外部電気回路に搭載する際、外部電気回路の回路配線と電気的に接続されるようになっている。

前記蓋体３に金錫（Ａｕ−Ｓｎ）等の封止材７を被着形成し、前記蓋体３と容器体１の封止用導体パターン５とを接続することにより、気密封止する。

また容器体１の上面には、その所定位置に、水晶振動素子２の励振電極に接続される一対の搭載パッド６が設けられており、対応するパッド（電極）同士を半田等の導電性接着剤９を介して電気的・機械的に接続することによって、所定位置に搭載されている。
搭載されている水晶振動素子２は、所定の結晶軸でカットした水晶片の両主面に一対の励振電極を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の励振電極を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。

次に上述した圧電デバイスの製造方法について図２を用いて説明する。
ここで、図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の製造方法を説明するための断面図である。
（工程Ａ）
最初に、図２（ａ）に示すように上述した容器体１の凹部４内に、水晶振動素子２を搭載する。
この容器体１は、例えば、ガラス−セラミック等のセラミック材料によって形成されており、容器体１がガラス−セラミックから成る場合、アルミナセラミックス等から成るセラミック材料粉末にガラス粉末、有機溶剤、有機バインダ等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートを複数枚積層してプレス成形することによってセラミックグリーンシートの積層体を形成し、これを高温で焼成することによって製作される。
尚、前記凹部４は、前記積層体の上部に配されるセラミックグリーンシートの所定位置、具体的には、各基板領域Ａの中央域に空間領域を形成しておくことによって形成される。

前記容器体１の凹部４に設けられた搭載パッド６に従来周知のディスペンス方法によって、導電性接着剤９を塗布する。前記導電性接着剤９は、シリコン樹脂やポリイミド樹脂等から成る樹脂材料中にＡｇ等から成る導電性粒子を所定量、添加・混合してなるものである。

前記搭載パッド６に塗布された導電性接着剤９の上面に該水晶振動素子２を搭載する。前記水晶振動素子２は、所定の結晶軸でカットした水晶片の両主面に一対の励振電極を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の励振電極を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっている。

（工程Ｂ）
次に、図２（ｂ）に示すように前記容器体１を反転させると共に、ジグ１０に前記水晶振動素子２を接触させながら、前記導電性接着剤９を硬化させる。
ジグ１０は、凸形状が形成されており、容器体1の凹部４に嵌め込むようにし、搭載されている前記水晶振動素子２に接触させることによって、前記水晶振動素子２を水平に保持することが可能となる。

（工程Ｃ）
最後に、図２（ｃ）に示すように前記容器体１に蓋体３を搭載し、気密封止する。
前記蓋体３は、例えば、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る、厚み６０μｍ〜１００μｍの金属板を従来周知の板金加工にて所定形状に加工することによって製作される。
このような前記蓋体３を、容器体１の封止用導体パターン５に金錫（Ａｕ−Ｓｎ）等からなる封止材７を介して載置させ、しかる後、これを例えば、３００℃〜３５０℃の温度に保たれた加熱炉の中に入れ、前記封止材７を高温で加熱・溶融させることによって、蓋体３が容器体１に接合される。その後、一体化された容器体１と蓋体３は徐々に室温まで冷却される。

また、レーザ光やハロゲンランプ等を用いて、封止材７を溶融することによって、前記蓋体３が前記容器体１に接合する方法もある。
前記ハロゲンランプは、バルブ内にタングステンフィラメントを備え、ハロゲンガスを封入したものである。このタングステンフィラメントが通電加熱されると、ハロゲンガスと反応し、タングステン−ハロゲン化合物が生成される。タングステン−ハロゲン化合物は、バルブ内の対流により、タングステン−ハロゲン化合物がフィラメント付近に運ばれ、高温によりタングステンとハロゲンガスに分解されて、タングステンは、フィラメントに沈殿するというハロゲンサイクルを繰り返し、光ビームを発生するものである。

尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良が可能である。また、図３（ａ）〜（ｃ）は本発明をシート状態で製造した状態を示したもので、各状態については、図２と同様である。

ここで、図４に示す本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の圧電デバイス内部を示す断面図からわかるように、図２（ｂ）の工程では前記容器体１を反転させると共に、ジグ１０に前記水晶振動素子２を接触させながら、前記導電性接着剤９を硬化させる場合に、ジグ１０に半球状の突起部１１が設けられていることによって、該水晶振動素子２との接触面積を最小限にすることができるので、該水晶振動素子２への影響を緩和することが可能となる。
更にジグ１０に設けられた突起部１１が、エポキシ樹脂等の弾性材料で形成されていることによって、該水晶振動素子２にかかる応力を吸収することが可能となる。なお、上述する内容は図３についても当てはまるものである。

上述した実施形態においては、圧電振動素子として水晶振動素子を用いた表面実装型の水晶発振器を例にとって説明したが、これに代えて、圧電振動素子として弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ等の他の圧電振動素子を用いる場合にも本発明は適用可能である。

また上述の実施形態においては、凹部５を有する容器体１を複数個隣接させて、これらをマトリックス状に配置したシート基板１２を用いても構わない。
ここで、シート基板１２は、水晶振動素子２を搭載する際は水晶振動素子用のキャリアとして、蓋体３を封止材７上に取り付ける際は蓋体取り付け用のキャリアとして機能するようになっている。従って、従来例のように、個々の容器体１を固定するのに使用されるキャリア等の製造設備は不要であり、シート基板１２の分割によって得られた個片をキャリアに装着するといった煩雑な工程も不要となる。これにより、圧電デバイスの生産性を向上させることが可能となる

更に上述の実施形態においては、導電性接着剤を硬化させる際に、硬化炉を用いていたが、水平に保持する為のジグ内に熱源を形成することによって、導電性接着剤を硬化させても構わない。また、部分的に加熱するようにしても構わない。

また更に上述の実施形態においては、水平に保持する為のジグ１０にガス抜き用の開口を形成しても構わない。このように前記ガス抜き用の開口を設けることにより、硬化時に導電性接着剤から発生するガスを排出することができるので、水晶振動素子２に付着することがないので安定した発振周波数を出力することができる。

本発明の一実施形態に係る圧電デバイスの外観斜視図である。 （ａ）乃至（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示す断面図である。 （ａ）乃至（ｃ）は、本発明を他の実施状態で表現する圧電デバイスの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法得られる圧電デバイスの内部を示す断面図である。

符号の説明

１・・・容器体
２・・・水晶振動素子（圧電振動素子）
３・・・蓋体
４・・・凹部
５・・・封止用導体パターン
６・・・搭載パッド
７・・・封止材
８・・・外部端子
９・・・導電性接着剤
１０・・・ジグ
１１・・・突起部
１２・・・シート基板

Claims (1)

1. 凹部が形成されている容器体に導電性接着剤を塗布すると共に、前記導電性接着剤に上斜形状になるように圧電振動素子を配置する工程Ａと、
   前記容器体を反転させて、凸形状に形成され、前記凸形状の凸側の面の大きさが、前記容器体の前記凹部底面大きさよりも小さいジグの前記凸側の面に、前記圧電振動素子の主面を接触させながら、前記圧電振動素子を傾斜した状態から水平にしつつ、前記導電性接着剤を硬化させて前記圧電振動素子を保持させる工程Ｂと、
   前記容器体に蓋体を搭載し、気密封止する工程Ｃと、を含み、
   前記工程Ｂの際に、使用する該ジグの前記圧電振動素子に接触する面に、弾性材料で形成され形状が同じ半球状である複数の突起部が設けられていることを特徴とする
   圧電デバイスの製造方法。

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