JP6339378B2 - 圧電デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
圧電振動素子は、素子搭載部材において、基板部と第1の枠部とで形成される第1の凹部空間内に露出した基板部の一方の主面に搭載される。一方、サーミスタ素子は、素子搭載部材において、基板部と第2の枠部とで形成される第2の凹部空間内に露出した基板部の他方の主面に搭載される。
第2の枠部の基板部から遠い側の面は、素子搭載部材全体の底面であり、当該底面に、圧電振動素子の1対の外部端子と、サーミスタ素子の1対の外部端子が設けられている。
さらに好適に、前記素子仮固定工程において、前記貫通孔に対し前記粘着シートを前記基板の第1主面または第2主面の側から貼り付けた後、前記貫通孔が粘着シートで塞がれていない側から前記感温素子を貫通孔内に供給し、当該感温素子を粘着シートの粘着面に仮固定する。
さらに好適に、前記素子仮固定工程において、前記貫通孔に対し前記粘着シートを前記基板の第1主面の側から貼り付けた後、前記基板の第2主面の側から前記感温素子を貫通孔内に供給し、当該感温素子を粘着シートの粘着面に仮固定する。
あるいは好適に、前記基板は主面が矩形であり、前記導電層を形成する2つの内壁が相対する前記一方向が、前記基板の矩形の短辺方向と一致する。
また、第2の実施形態以降において、既に説明した構成と同一又は類似する構成については、互いに同一の符号を付して説明することがある。
1.第1の実施形態:サーミスタ素子を第1主面に仮固定し、導電接着剤による電気的接続と本固定の後に、貫通穴を第1主面側から封止材で塞ぐ形態である。
2.第2の実施形態:電極(外部端子)の端部にまで導電接着剤の塗布範囲を拡大させる形態である。
3.第3の実施形態:サーミスタ素子を第2主面に仮固定する形態である。
4.第4の実施形態:貫通穴と基板を直交配置する形態である。
5.変形例1,2:貫通穴を第1,第2主面の両側から封止材で塞ぐ変形例(変形例1)、および、貫通穴を第2主面側から塞ぐ封止材で変形例(変形例2)である。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る圧電デバイスについて、サーミスタ素子が既に固定された基板に水晶素子を実装する際の組立図である。また、図2(A)と図2(B)は、圧電デバイスの基板の裏面図と上面図、図2(C)は圧電デバイスの基板封止キャップの上面図である。
最初に、図1および図2(A)〜図2(C)を用いて、主に圧電デバイスの構造を説明する。
具体的には、中央付近の貫通孔21を避けるように、対角状に配置された第1電極25A,25Bと、貫通孔21に対し他の対角側から接する2つの第2電極26A,26Bが配置されている。第1電極25A,25Bは水晶素子用であり、第2電極26A,26Bはサーミスタ素子用である。
第1電極25Aは、基板2を厚さ方向に貫いて埋め込まれたビア(不図示)を介してビアランド23Aと接続されている。同様に、第1電極25Bは、他のビア(不図示)を介してビアランド23Bと接続されている。
なお、基板2とサーミスタ素子3の厚さを同程度とすることも可能であるが、基板2からの伝熱の影響を抑制する意味で、両者間に少なくとも0.05mm程度の厚さの違いがあり、これにより空隙が形成されることが望ましい。
導電接着剤DSとして、例えば、シリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されているものであり、導電性粉末としては、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ニッケル鉄(NiFe)、のうちのいずれかまたはこれらの組み合わせを含むものを、好適に用いることができる。
封止材として、例えば、印刷等で形成される薄いガラス材を好適に用いることができる。
図1において、水晶素子4を基板2に接合した後、封止接合縁部51を基板2の第1主面S1の周縁部に気密接合することで基板封止キャップ5が取り付けられる。
水晶素子4の形成では、まず、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施すことによって水晶素板41を得る。その後、例えば、水晶素板41の両主面にスパッタリング等によって金属膜を被着させて加工する、あるいは印刷等により、それぞれ、励振電極42、接続電極43A(または43B)、引出電極44を有する1対の電極を形成する。
セラミック材料からなる基板2については、焼成前にドリル等でビア開口を予め開けておき、その後、ビア開口に金属材料を埋め込むことで2つのビアを形成する。また、上記と同様な電極形成技術を用いて、第1主面S1に接続パッド22A,22B、ビアランド23A,23Bおよび配線24を、第2主面S2に第1電極25A,25Bおよび第2電極26A,26Bを形成する。
貫通孔21の形成は、セラミック焼成前は金型で抜く方法が好適である。また、セラミック焼成後では、レーザー加工で孔形成が好適であり、その他、サンドブラストでの孔形成法も採用可能である。
また、基板2の裏面(第2主面S2)側から、サーミスタ素子3を供給し、貫通孔21に位置合わせして、その中央に配置する。これにより、サーミスタ素子3は、粘着シート34を介して基板2の第1主面S1に仮固定される。このようにすることにより、後述する素子固定工程の際に、サーミスタ素子3が外れることなく、確実に導電層32A,32Bと接続することが可能となる。なお、サーミスタ素子3を予め粘着シート34に貼り付けた状態で、粘着シート34を基板2に貼り付ける方法も採用可能である。
素子固定工程は、その後、150〜300℃の加熱により導電接着剤DSを硬化させることで、サーミスタ素子3の素子端子31Aと導電層32Aとが固定され、素子端子31Bと導電層32Bとが固定される。このとき、粘着シート34が熱で基板2の第1主面S1より剥離し脱落する。
なお、図8(B)では裏面側の電極等の構成は図示を省略している。
圧電デバイス1は、サーミスタ素子3が基板2に埋め込まれており、パッケージの薄型化を可能としている。また、貫通孔21を塞ぐ封止材35により気密性も確保されるため、水晶素子4の特性も維持される。
図9に、第2の実施形態に係る圧電デバイスの製造途中の断面図を示す。この断面図は、導電接着剤DSの供給後であり、第1の実施形態に係る図6(B)に対応する。
具体的に、図9に示すように、第2電極26A,26Bが貫通孔21から離して形成される場合に、導電接着剤DSを印刷で塗布する範囲を第2電極26A,26Bの端部にまで拡大する。これにより、導電接着剤DSを電極接続の手段としても機能させている。このようにすることにより、導電接着剤DSにて導電層32A、32Bと第2電極26A,26Bとを電気的に接続するので、断線の虞がなく確実に導通させることが可能となる。なお、図9では導電層32A,32Bは、第2電極26A,26Bと重なっていないが、第1の実施形態と同様に、両者を重ねたうえで、さらに導電接着剤DSを第2電極26A,26Bに接続させてもよい。
図10に、第3の実施形態に係る圧電デバイスの製造途中の断面図を示す。この断面図は、導電接着剤DSの供給後であり、第1の実施形態に係る図6(B)に対応する。
図11に、第4の実施形態に係る圧電デバイスの製造途中の裏面図を示す。この裏面図は、粘着シートを熱剥離した後のものである。
基板主面や貫通孔の大きさや縦横比によっては、このように基板2と貫通孔21の長辺方向を90度異なるようにすると、配置効率がよい場合があり、本発明は、このような構成にも適用できる。
但し、接続パターンは図示のものに限定されず、また、第2の実施形態のように導電接着剤を接続手段に用いることも可能である。さらに、第1,第3の実施形態のように、どの主面側から粘着シートを貼るかも任意である。
上記直交配置以外の構成は、第1の実施形態等と共通するため、ここでの説明を省略する。
図12(A)に変形例1に係る圧電デバイスの概略断面図を示し、図12(B)に変形例2に係る圧電デバイスの概略断面図を示す。
図12(A)では、封止材35を第1主面S1と第2主面S2の両側から貼り付けている。また、図12(B)では、封止材35を第2主面S2から貼り付けている。このように基板2の貫通孔21の両面を封止材35により塞ぐことにより、基板2の気密封止性をさらに向上させることができる。
これらの変形例は、上記第1〜第4のいずれの実施形態に対しても適用可能である。
Claims (9)
- 圧電素子が実装される基板を厚さ方向に貫通する貫通孔内に2端子の感温素子を配置する工程を含む、圧電デバイスの製造方法であって、
前記基板の貫通孔の一方向に相対する2つの内壁の側に、2つの導電層を分離して形成する導電層形成工程と、
前記貫通孔の一方の開口側を塞ぐ熱剥離可能な粘着シートにより前記感温素子を前記基板の一方の主面に仮固定して、当該感温素子を前記貫通孔内に配置する素子仮固定工程と、
前記仮固定された感温素子の各端子と、対応する導電層との間に、それぞれ導電接着剤を供給する導電接着工程と、
加熱により前記導電接着剤を硬化させて、前記感温素子の各端子を前記対応する導電層に固定するとともに、前記導電性接着剤を硬化させるときの熱を利用して前記粘着シートを熱剥離する素子固定工程と、
を有する圧電デバイスの製造方法。 - 前記素子固定工程後に、
前記貫通孔の少なくとも一方の開口側を封止材で封止する孔封止工程と、
前記基板のいずれかの主面に、前記圧電素子を実装する圧電素子実装工程と、
を有する請求項1記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記導電層形成工程で用いる前記基板は、第1主面に前記圧電素子を接続する2つの接続パッドが予め形成され、第2主面に前記圧電素子の2つの外部端子と前記感温素子の2つの外部端子とが予め形成されたものである、
請求項1または2記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記導電層形成工程において、前記感温素子の各端子に対応する2つの導電層を形成することにより、各導電層が、前記感温素子の2つの外部端子のうち、対応する1つの外部端子に電気的に接続される、
請求項3記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記素子仮固定工程において、前記貫通孔に対し前記粘着シートを前記基板の第1主面または第2主面の側から貼り付けた後、前記貫通孔が粘着シートで塞がれていない側から前記感温素子を貫通孔内に供給し、当該感温素子を粘着シートの粘着面に仮固定する、
請求項4記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記導電接着工程で供給される前記導電接着剤により、前記感温素子の各端子に対応する2つの導電層の各々が、前記感温素子の2つの外部端子のうち、対応する1つの外部端子に電気的に接続される、
請求項3記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記素子仮固定工程において、前記貫通孔に対し前記粘着シートを前記基板の第1主面の側から貼り付けた後、前記基板の第2主面の側から前記感温素子を貫通孔内に供給し、当該感温素子を粘着シートの粘着面に仮固定する、
請求項6記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記基板は主面が矩形であり、
前記導電層を形成する2つの内壁が相対する前記一方向が、前記基板の矩形の長辺方向と一致する、
請求項1から7の何れか一項記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記基板は主面が矩形であり、
前記導電層を形成する2つの内壁が相対する前記一方向が、前記基板の矩形の短辺方向と一致する、
請求項1から7の何れか一項記載の圧電デバイスの製造方法。
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