JP6191787B2 - 圧電振動部品の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、圧電振動部品及びその製造方法に関する。
発振子や帯域フィルタとして圧電振動子が広く用いられている。従来の圧電振動子の一態様として、例えば特開２０１３−６２７１２号公報では、水晶振動子を外気から密封するための構造を有する表面実装水晶振動子が提案されている。同公報で提案されている表面実装水晶振動子は、水晶振動子が実装されるセラミック基板と、水晶振動子を囲繞するようにセラミック基板の表面に環状形成された絶縁膜と、絶縁膜に重ねて形成された樹脂等からなる封止材と、絶縁膜及び封止材を介してセラミック基板に接合する金属リッドとを備えている。封止材を加熱溶融しながら金属リッドをセラミック基板に圧着することにより、水晶振動子を金属リッド内部に密閉封止することができる（同文献段落００５０，００５４）。
特開２０１３−６２７１２号公報
しかし、封止材を加熱溶融しながら金属リッドをセラミック基板に圧着して接合すると、封止材の加熱時に封止材と金属リッドとの間に隙間が生じる場合がある。この隙間が進行すると、封止材と金属リッドとの間の接着強度が不足し、金属リッドがセラミック基板から外れてしまう虞がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、圧電振動子を基板に密閉封止するためのリッドと絶縁接着層との間の接着力を高めることを課題とする。
本発明の一側面に係る圧電振動部品は、圧電振動子が実装される主面を有する基板と、主面に形成された絶縁膜と、主面に対向するように開口された凹部及び凹部の周縁に設けられた縁部を有するリッドと、リッドと基板の間に設けられた第１の絶縁接着層及び第２の絶縁接着層と、を備え、第１及び第２の絶縁接着層は、圧電振動子を凹部と主面との間の空間に密閉封止するように縁部と絶縁膜の間において接合されている。
本発明によれば、圧電振動子を基板に密閉封止するためのリッドと絶縁接着層との間の接着力を高めることが可能となる。
本発明の実施形態に係る圧電振動部品の分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る圧電振動部品の製造過程の部分断面図である。 本発明の実施形態に係る圧電振動部品の製造過程の部分断面図である。 本発明の実施形態に係る圧電振動部品の製造過程の部分断面図である。 本発明の実施形態に係る圧電振動部品の製造過程の部分断面図である。 本発明の実施形態に係る圧電振動部品の製造過程の部分断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係る圧電振動部品の製造過程の部分断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係る圧電振動部品の部分断面図である。
以下、各図を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る圧電振動部品４０の分解斜視図である。同図に示すように、圧電振動部品４０は、主に、圧電振動子２０と、圧電振動子２０が実装される主面１１を有する基板１０と、圧電振動子２０を外気から密閉するためのリッド３０とを備えている。圧電振動子２０は、厚み方向に対向する二つの面を有する平板状の圧電板２１と、圧電板２１の一方の面に形成された励振電極２２と、圧電板２１の他方の面に形成された励振電極２３とを備えている。励振電極２２，２３に交流電圧を印加すると、圧電板２１は、厚みすべりモードで振動する。圧電板２１は、圧電特性を示す圧電材質（例えば、水晶板や圧電セラミックスなど）からなる。励振電極２２，２３は、例えば、金、クロム、ニッケル、アルミニウム、チタン等の導電性薄膜からなる。
基板１０は、その厚み方向に対向する二つの面を有する平板状をなしており、二つの面のうち圧電振動子２０が実装される面を主面１１と称する。主面１１には、導電性接着剤１２を介して励振電極２３に導通する配線１３と、導電性接着剤１５を介して励振電極２２に導通する配線１６と、配線１３，１６とリッド３０との間の電気絶縁を十分に確保するための絶縁膜５０が形成されている。絶縁膜５０は、圧電振動子２０の周囲を囲繞するように略矩形環状（略矩形枠状）に形成されている。絶縁膜５０として、例えば、ガラス薄膜を用いることができる。ガラス薄膜によれば、高い電気絶縁を確保できる。基板１０は、適度な機械的強度及び電気絶縁性を有する材質（例えば、アルミナ等の絶縁セラミックス、合成樹脂、金属板の表面を絶縁層で被覆した複合材など）からなる。なお、基板１０は、コーナー部分（角部分）の一部を円筒曲面状に切り欠くように形成された切欠き部１４，１７を有しており、配線１３，１６は、それぞれ、切欠き部１４，１７から主面１１の裏面まで延在して外部回路に接続することができる。
リッド３０は、圧電振動子２０を外気から密閉するための有底蓋部材であり、図６に示すように、主面１１に対向するように開口された凹部３１と、凹部３１の周縁を略矩形環状に囲繞する枠状の縁部３２とを有する。凹部３１は、リッド３０の内部に陥没する有底凹部であり、圧電振動子２０を封止するために必要十分な開口面積と開口深さを有している。縁部３２は、リッド３０が主面１１に接合する面を提供する。なお、図８の変形例に示すように、縁部３２は、凹部３１の開口中心から開口縁に向かって突出するようにフランジ状に形成されてもよい。リッド３０は、金属材質、絶縁材質（例えば、セラミック）、或いは複合材（例えば、絶縁部材の表面を金属薄膜で被覆してなる複合材など）からなるものでもよい。リッド３０は、縁部３２に形成された第１の絶縁接着層６１と、絶縁膜５０に重ねて形成された第２の絶縁接着層６２とを介して、基板１０に接合される。第１及び第２の絶縁接着層６１，６２は、絶縁性の接着剤であればよく、特に限定されるものではないが、例えば、加熱処理により硬化して接着作用を示す非導電性接着剤を用いることができる。このような接着剤として、例えば、エポキシ樹脂を主成分とするエポキシ系接着剤を用いることができる。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などの二官能エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂などを使用することができる。また、多官能エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、複素環含有エポキシ樹脂または脂環式エポキシ樹脂など、一般に知られているものも適用することができる。第１及び第２の絶縁接着層６１，６２として用いられるエポキシ系接着剤は、エポキシ樹脂の硬化を促進させるための硬化剤を含有してもよい。硬化剤は、低温での貯蔵安定性に優れ、室温では殆ど硬化反応を起こさないが、熱や光等により速やかに硬化反応を行う硬化剤である。なお、第１及び第２の絶縁接着層６１，６２は、互いに同じものでもよく、或いは異なるものでもよい。リッド３０は、キャップ、カバー或いはパッケージ部材と称することもできる。
次に、図２乃至図６を参照しながら、圧電振動部品４０の製造工程について説明する。まず、図２に示すように、基板１０及びリッド３０を準備する。次に、図３に示すように、基板１０の主面１１に絶縁膜５０を形成する。絶縁膜５０としてガラス薄膜を用いる場合、主面１１にガラスペーストを印刷しこれを焼成すればよい。絶縁膜５０が形成される位置は、リッド３０の縁部３２が主面１１に接合する位置に整合するように調整される。なお、絶縁膜５０を主面１１に形成した後で、圧電振動子２０を主面１１に実装してもよく、或いは絶縁膜５０を主面１１に形成する前に、圧電振動子２０を主面１１に実装してもよい。次に、図４に示すように、凹部３１の縁部３２に第１の絶縁接着層６１を形成する。このとき、第１の絶縁接着層６１が縁部３２に均一に塗れ広がるように、第１の絶縁接着層６１を均一の膜厚で塗布するのが好ましい。第１の絶縁接着層６１は、縁部３２に沿って略矩形環状に形成され、その平面形状は、絶縁膜５０の平面形状とほぼ同一である。なお、第１の絶縁接着層６１を形成する工程は、液体状態の第１の絶縁接着層６１を縁部３２に塗布する工程と、液体状態の第１の絶縁接着層６１を仮硬化させる工程とを含んでもよい。仮硬化とは、加熱によってゲル化はするが凝固はしない状態を意味し、具体的には、液体状態と硬化状態との間の半硬化状態を意味する。第１の絶縁接着層６１を仮硬化させるには、例えば、硬化反応を途中で強制的に停止させればよい。第１の絶縁接着層６１を予め仮硬化の状態にしておくことで、第１の絶縁接着層６１の液だれを抑制できる。
次に、図５に示すように、絶縁膜５０に重ねて第２の絶縁接着層６２を形成する。第２の絶縁接着層６２は、絶縁膜５０に沿って略矩形環状に形成され、その平面形状は、第１の絶縁接着層６１の平面形状とほぼ同一である。第２の絶縁接着層６２を形成する工程は、液体状態の第２の絶縁接着層６２を絶縁膜５０に重ねて塗布する工程を含むが、第２の絶縁接着層６２を仮硬化させる工程は含まなくてもよい。なお、第２の絶縁接着層６２の形態態様は上記に限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、第２の絶縁接着層６２をリッド３０の縁部３２に設けた第１の絶縁接着層６１に重ねて形成してもよい。この場合、基板１０とリッド３０を接合する前に、第１及び第２の絶縁接着層６１，６２をいずれも仮硬化させてもよい。
次に、図６に示すように、圧電振動子２０を凹部３１と主面１１との間の空間に密閉封止するように第１の絶縁接着層６１と第２の絶縁接着層６２とを接合する。この接合工程では、第１の絶縁接着層６１と第２の絶縁接着層６２とを圧着した後に（或いは圧着しながら）熱を加えることで、分子間の結合（架橋化）を促進し、第１の絶縁接着層６１及び第２の絶縁接着層６２を共に硬化状態に移行させる。このとき、第１の絶縁接着層６１及び第２の絶縁接着層６２は、押圧方向に対して垂直な方向にやや押し潰されながら両者の界面で結合する。このように、基板１０の主面１１に第２の絶縁接着層６２を形成するだけでなく、リッド３０の縁部３２にも第１の絶縁接着層６１を予め形成しておくことにより、縁部３２の表面の微小な凹凸の隙間に第１の絶縁接着層６１が十分に入り込みやすくし、縁部３２の表面の濡れ性や親和性を高めることができる。これにより、リッド３０の縁部３２と第１の絶縁接着層６１との間に、接着性に優れた接着界面の形成を促すことができる。第１の絶縁接着層６１が縁部３２の表面の微小な凹凸の隙間に入り込んだ状態で第１の絶縁接着層６１が硬化すると、投錨効果（アンカー効果）やファンデルワールス力等が複合的に作用し、リッド３０と第１の絶縁接着層６１との間の接着力を高めることができる。
なお、本実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。
１０…基板
１１…主面
１２…導電性接着剤
１３…配線
１４…切欠き部
１５…導電性接着剤
１６…配線
１７…切欠き部
２０…圧電振動子
２１…圧電板
２２…励振電極
２３…励振電極
３０…リッド
３１…凹部
３２…縁部
４０…圧電振動部品
５０…絶縁膜
６１…第１の絶縁接着層
６２…第２の絶縁接着層

Claims (3)

  1. 圧電振動子が実装される主面を有する基板を準備する工程と、
    前記主面に対向するように開口された凹部及び前記凹部の周縁に設けられた縁部を有するリッドを準備する工程と、
    前記主面に絶縁膜を形成する工程と、
    前記縁部に第１の絶縁接着層を形成する工程と、
    前記第１の絶縁接着層に重ねて第２の絶縁接着層を形成する工程と、
    前記圧電振動子を前記凹部と前記主面との間の空間に密閉封止するように前記第１及び第２の絶縁接着層を接合する工程と、
    を備える圧電振動部品の製造方法。
  2. 請求項１に記載の圧電振動部品の製造方法であって、
    前記第１の絶縁接着層を形成する工程は、前記第１の絶縁接着層を仮硬化させる工程を含む、圧電振動部品の製造方法。
  3. 請求項１又は２に記載の圧電振動部品の製造方法であって、
    前記第１及び第２の絶縁接着層を接合する工程は、前記第１及び第２の絶縁接着層を硬化させる工程を含む、圧電振動部品の製造方法。
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