JP6563792B2 - Piezoelectric parts - Google Patents
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Description
本発明は、発振子として用いられる圧電部品に関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric component used as an oscillator.
支持基板と、支持基板の主面上に両端部が固定された圧電素子と、圧電素子を覆うように支持基板の主面上の外周部に取り付けられた蓋体とを備え、支持基板および蓋体の側面には、圧電素子と電気的に接続された側面電極が支持基板の厚み方向に延びて設けられた構成の圧電発振子が知られている。この圧電発振子は、例えばはんだによって側面電極が外部回路基板と電気的に接続されて使用される(例えば、特許文献1を参照)。 A support substrate; a piezoelectric element having both ends fixed on the main surface of the support substrate; and a lid attached to an outer peripheral portion on the main surface of the support substrate so as to cover the piezoelectric element. 2. Description of the Related Art A piezoelectric oscillator having a configuration in which side electrodes electrically connected to piezoelectric elements are provided on the side surface of a body so as to extend in the thickness direction of a support substrate is known. This piezoelectric oscillator is used with a side electrode electrically connected to an external circuit board by, for example, solder (see, for example, Patent Document 1).
上記のような圧電発振子は車載部品としても用いられることから、広温度範囲における長期熱サイクルを印加される環境下での機械的強度の高信頼性が要求される。 Since the piezoelectric oscillator as described above is also used as a vehicle-mounted component, high reliability of mechanical strength is required in an environment where a long-term thermal cycle in a wide temperature range is applied.
ところが、従来の圧電発振子は、このような環境下において、外部回路基板とはんだで接続された側面電極の幅方向の端に位置する当該側面電極と支持基板との境界および当該側面電極と蓋体との境界に応力がかかり、側面電極の剥離が生じたり、支持基板または蓋体にクラックが発生したりするおそれがあった。 However, in such an environment, the conventional piezoelectric oscillator has a boundary between the side electrode and the support substrate located at the end in the width direction of the side electrode connected to the external circuit board by solder, and the side electrode and the lid. There is a risk that stress is applied to the boundary with the body, peeling of the side electrodes may occur, and cracks may occur in the support substrate or the lid.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、広温度範囲における長期熱サイクルを印加される環境下においても、機械的強度の信頼性が高い圧電部品を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a piezoelectric component having high mechanical strength reliability even in an environment where a long-term thermal cycle in a wide temperature range is applied.
本発明の圧電部品は、支持基板と、該支持基板の主面上に搭載された圧電素子と、該圧電素子を覆うように前記支持基板の主面上の外周部に取り付けられた蓋体とを備え、前記支持基板の側面から前記蓋体の側面にかけて側面電極が前記支持基板の厚み方向に延びて設けられており、前記側面電極の幅が前記厚み方向に沿って変化しているとともに前記支持基板と前記蓋体との境界で最も広くなっていることを特徴とする。 The piezoelectric component of the present invention includes a support substrate, a piezoelectric element mounted on the main surface of the support substrate, and a lid attached to an outer peripheral portion on the main surface of the support substrate so as to cover the piezoelectric element. wherein the from the side surface of the supporting substrate over the side surface of the lid side electrode is provided extending in the thickness direction of the supporting substrate, wherein with the width of the side electrode is changed along the thickness direction It is widest at the boundary between the support substrate and the lid .
本発明によれば、広温度範囲における長期熱サイクルを印加される環境下においても、側面電極と支持基板との境界および側面電極と蓋体との境界にかかる応力が分散され、側面電極の剥離が生じたり、支持基板または蓋体にクラックが発生したりするのを抑制することができ、機械的強度の信頼性が高い圧電部品を得ることができる。 According to the present invention, even in an environment where a long-term thermal cycle in a wide temperature range is applied, the stress applied to the boundary between the side electrode and the support substrate and the boundary between the side electrode and the lid is dispersed, and the side electrode is peeled off. And the occurrence of cracks in the support substrate or the lid can be suppressed, and a piezoelectric component with high mechanical strength reliability can be obtained.
以下、添付図面を参照して、本実施形態の圧電部品の一例を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, an example of the piezoelectric component of the present embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.
図1(a)は本実施形態の圧電部品の一例の一部省略概略平面図、図1(b)は図1(a)に示す圧電部品をA−A線で切断した断面図、図1(c)は図1(a)に示す圧電部品の底面図である。また、図2は本実施形態の圧電部品の一例の概略側面図である。なお、図1(a)において一部省略とは、蓋体5を省略していることを意味している。 1A is a partially omitted schematic plan view of an example of the piezoelectric component of the present embodiment, FIG. 1B is a cross-sectional view of the piezoelectric component shown in FIG. FIG. 2C is a bottom view of the piezoelectric component shown in FIG. FIG. 2 is a schematic side view of an example of the piezoelectric component of the present embodiment. In FIG. 1A, “partially omitted” means that the lid 5 is omitted.
図1に示す圧電部品は、支持基板1と、支持基板1の主面上に搭載された圧電素子2と、圧電素子2を覆うように支持基板1の主面上の外周部に取り付けられた蓋体5とを備え、支持基板1の側面から蓋体5の側面にかけて側面電極125が支持基板1の厚み方向に延びて設けられていて、側面電極125の幅が厚み方向に沿って変化している。 The piezoelectric component shown in FIG. 1 is attached to an outer peripheral portion on the main surface of the support substrate 1 so as to cover the support substrate 1, the piezoelectric element 2 mounted on the main surface of the support substrate 1, and the piezoelectric element 2. A side electrode 125 extending in the thickness direction of the support substrate 1 from the side surface of the support substrate 1 to the side surface of the cover body 5, and the width of the side electrode 125 changes along the thickness direction. ing.
支持基板1は、例えば、長さが2.5mm〜7.5mm、幅が1.0mm〜3.0mm、厚みが0.1mm〜1mmの長方形状の平板として形成された誘電体11を含んでいる。誘電体11としては、アルミナやチタン酸バリウム等のセラミック材料、及びガラスエポキシ等の樹脂系材料を用いることができる。 The support substrate 1 includes a dielectric 11 formed as a rectangular flat plate having a length of 2.5 mm to 7.5 mm, a width of 1.0 mm to 3.0 mm, and a thickness of 0.1 mm to 1 mm, for example. Yes. As the dielectric 11, a ceramic material such as alumina or barium titanate, and a resin-based material such as glass epoxy can be used.
支持基板1を構成する誘電体11の一方の主面(本例では上面)には第1容量電極121および第2容量電極122が設けられている。この第1容量電極121および第2容量電極122は、圧電素子2の振動電極21と電気的に接続されるとともに、後述するグランド電極123との間で容量を形成するための電極である。この第1容量電極121は支持基板1の長手方向の一方の端部側から中央部に向かって延びて配置され、第2容量電極122は支持基板1の長手方向の他方の端部側から中央部に向かって延びて配置されている。 A first capacitor electrode 121 and a second capacitor electrode 122 are provided on one main surface (upper surface in this example) of the dielectric 11 constituting the support substrate 1. The first capacitor electrode 121 and the second capacitor electrode 122 are electrodes that are electrically connected to the vibration electrode 21 of the piezoelectric element 2 and form a capacitor with a ground electrode 123 described later. The first capacitor electrode 121 is arranged extending from one end side in the longitudinal direction of the support substrate 1 toward the center portion, and the second capacitor electrode 122 is centered from the other end portion in the longitudinal direction of the support substrate 1. It is arranged extending toward the part.
そして、支持基板1の他方の主面(本例では下面)には、誘電体11を挟んで第1容量電極121と第2容量電極122とにまたがって対向するグランド電極123と、信号入出力のための入出力電極124とが設けられている。 The other main surface (the lower surface in this example) of the support substrate 1 has a ground electrode 123 facing the first capacitor electrode 121 and the second capacitor electrode 122 with the dielectric 11 in between, and a signal input / output. Input / output electrodes 124 are provided.
さらに、支持基板1の側面には、一方主面(本例では上面)から他方主面(本例では下面)にかけて、第1容量電極121または第2容量電極122と入出力電極124とを電気的に接続する側面電極125が設けられている。 Furthermore, the first capacitor electrode 121 or the second capacitor electrode 122 and the input / output electrode 124 are electrically connected to the side surface of the support substrate 1 from one main surface (upper surface in this example) to the other main surface (lower surface in this example). Side electrodes 125 are provided for connection.
本例のように、第1容量電極121および第2容量電極122とグランド電極123とが誘電体11を介して対向する場合は、第1容量電極121とグランド電極123とが対向する領域および第2容量電極122とグランド電極123とが対向する領域の面積が等しくなるように設定されることにより、それぞれの対向する領域で得られる静電容量が等しくなる。また、第1容量電極121および第2容量電極122とグランド電極123とが誘電体11を介して対向する場合は、第1容量電極121とグランド電極123とが対向する領域および第2容量電極122とグランド電極123とが対向する領域を大きくすることができるので、容量を大きく形成することができる。なお、それぞれの対向する領域で得られる静電容量は、圧電部品が接続されてともに発振回路を構成する増幅回路素子の特性によって定められる。 When the first capacitor electrode 121 and the second capacitor electrode 122 and the ground electrode 123 are opposed to each other through the dielectric 11 as in this example, the first capacitor electrode 121 and the ground electrode 123 are opposed to each other in the region By setting the area of the region where the two-capacitance electrode 122 and the ground electrode 123 are opposed to each other, the capacitance obtained in each of the opposed regions becomes equal. When the first capacitor electrode 121 and the second capacitor electrode 122 and the ground electrode 123 are opposed to each other through the dielectric 11, the region where the first capacitor electrode 121 and the ground electrode 123 are opposed and the second capacitor electrode 122. Since the region where the ground electrode 123 and the ground electrode 123 face can be increased, the capacitance can be increased. Note that the capacitance obtained in each of the opposing regions is determined by the characteristics of the amplifier circuit element that is connected to the piezoelectric component and constitutes the oscillation circuit.
なお、図では、外部回路基板へのはんだ接合などの関係で、支持基板1の側面において、グランド電極123に電気的に接続される部位にも側面電極126が設けられている。 In the figure, a side electrode 126 is also provided on a side surface of the support substrate 1 that is electrically connected to the ground electrode 123 due to solder bonding to an external circuit board.
第1容量電極121,第2容量電極122,グランド電極123,側面電極125、126の材料としては、金,銀,銅,アルミニウム,タングステン等の金属粉末を樹脂中に分散させた導電性樹脂(導電性ペースト)や、それら金属粉末にガラス等の添加物を加えて焼き付けた厚膜導体等を用いることができる。必要に応じてNi/Au、Ni/Sn等のめっきを形成したものでもよい。 As materials for the first capacitor electrode 121, the second capacitor electrode 122, the ground electrode 123, and the side electrodes 125 and 126, a conductive resin in which a metal powder such as gold, silver, copper, aluminum, tungsten, or the like is dispersed in a resin ( Conductive paste), thick film conductors obtained by adding an additive such as glass to these metal powders, and the like can be used. If necessary, Ni / Au or Ni / Sn plating may be formed.
支持基板1の主面上には、圧電素子2が両端部を固定されて搭載されている。具体的には、支持基板1の上に第1の支持部31および第2の支持部32が設けられていて、圧電素子2の長手方向の両端部が第1の支持部31および第2の支持部32によって支持されるようにして、圧電素子2が振動可能に搭載されている。 On the main surface of the support substrate 1, the piezoelectric element 2 is mounted with both ends fixed. Specifically, a first support portion 31 and a second support portion 32 are provided on the support substrate 1, and both ends in the longitudinal direction of the piezoelectric element 2 are the first support portion 31 and the second support portion. The piezoelectric element 2 is mounted so as to be able to vibrate so as to be supported by the support portion 32.
第1の支持部31および第2の支持部32は、例えば金,銀,銅,アルミニウム,タングステン等の金属粉末を樹脂中に分散させてなる突起状の部位である。例えば、縦、横方向の長さ(径)が0.1mm〜1.0mm、厚みが10μm〜100μmで、角柱状、円柱状などに形成される。 The first support portion 31 and the second support portion 32 are projecting portions formed by dispersing metal powder such as gold, silver, copper, aluminum, and tungsten in a resin. For example, the length (diameter) in the vertical and horizontal directions is 0.1 mm to 1.0 mm, the thickness is 10 μm to 100 μm, and the columnar shape or the columnar shape is formed.
また、図1では、第1の支持部31および第2の支持部32の上に導電性接合材4が設けられていて、圧電素子2の両端部の少なくとも下面と第1の支持部31および第2の支持部32とが接合されている。なお、第1の支持部31および第2の支持部32が導電性を有する材料で形成されているため、圧電素子2の振動電極21と第1容量電極121および第2容量電極122とは、導通されている。このような導電性接合材4としては、例えばはんだや導電性接着剤等が用いられ、はんだであれば、例えば銅,錫,銀からなる鉛を含まない材料等を用いることができ、導電性接着剤であれば、銀,銅,ニッケル等の導電性粒子を75〜95質量%含有したエポキシ系の導電性樹脂またはシリコーン系の樹脂を用いることができる。 In FIG. 1, the conductive bonding material 4 is provided on the first support portion 31 and the second support portion 32, and at least the lower surface of both end portions of the piezoelectric element 2, the first support portion 31, The second support portion 32 is joined. In addition, since the 1st support part 31 and the 2nd support part 32 are formed with the material which has electroconductivity, the vibration electrode 21 of the piezoelectric element 2, the 1st capacity electrode 121, and the 2nd capacity electrode 122 are: Conducted. As such a conductive bonding material 4, for example, solder, a conductive adhesive, or the like is used, and if it is a solder, for example, a lead-free material such as copper, tin, or silver can be used. If it is an adhesive agent, the epoxy-type conductive resin or silicone-type resin containing 75-95 mass% of electroconductive particles, such as silver, copper, and nickel, can be used.
圧電素子2は、圧電体22と、圧電体22の両主面(一方主面および他方主面)にそれぞれ互いに対向するように設けられた振動電極21とを備える長尺状の圧電素子である。圧電素子2を構成する圧電体22は、例えば、長さが1.0mm〜4.0mm、幅が0.2mm〜2mm、厚みが40μm〜1mmの四角形状の平板に形成されたものである。この圧電体22は、例えばチタン酸鉛,チタン酸ジルコン酸鉛,タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸ナトリウム,ニオブ酸カリウム,ビスマス層状化合物等を基材とする圧電セラミックスを用いて形成することができる。 The piezoelectric element 2 is a long piezoelectric element including a piezoelectric body 22 and vibration electrodes 21 provided on both main surfaces (one main surface and the other main surface) of the piezoelectric body 22 so as to face each other. . The piezoelectric body 22 constituting the piezoelectric element 2 is formed, for example, on a rectangular flat plate having a length of 1.0 mm to 4.0 mm, a width of 0.2 mm to 2 mm, and a thickness of 40 μm to 1 mm. The piezoelectric body 22 is formed using, for example, piezoelectric ceramics based on lead titanate, lead zirconate titanate, lithium tantalate, lithium niobate, sodium niobate, potassium niobate, a bismuth layered compound, or the like. Can do.
また、圧電素子2は、圧電体22の一方主面および他方主面にそれぞれ互いに対向する領域(交差領域)を有するように配置された振動電極21を備えている。圧電体22の一方主面(上側の主面)に設けられた振動電極21は長手方向の一方の端部から他方の端部側に向けて延びるように設けられ、圧電体22の他方主面(下側の主面)に設けられた振動電極21は長手方向の他方の端部から一方の端部側に向けて延びるように設けられ、それぞれ互いに対向する領域を有している。この振動電極21は、例えば金,銀,銅,アルミニウム等の金属を用いることができ、それぞれ圧電体22の表面に例えば0.1μm〜3μmの厚みに被着される。そして、図に示すように、圧電素子2の両端面には端面電極23が設けられており、この端面電極23および導電性接合材4を介して圧電素子2の振動電極21が第1容量電極121と電気的に接続されているとともに、導電性接合材4を介して圧電素子2の振動電極21が第2容量電極122と電気的に接続されている。 In addition, the piezoelectric element 2 includes a vibrating electrode 21 disposed on the one main surface and the other main surface of the piezoelectric body 22 so as to have regions (intersection regions) facing each other. The vibration electrode 21 provided on one main surface (upper main surface) of the piezoelectric body 22 is provided so as to extend from one end portion in the longitudinal direction toward the other end portion, and the other main surface of the piezoelectric body 22. The vibration electrode 21 provided on the (lower main surface) is provided so as to extend from the other end in the longitudinal direction toward the one end, and has regions facing each other. For example, a metal such as gold, silver, copper, and aluminum can be used for the vibrating electrode 21, and each of the vibrating electrodes 21 is attached to the surface of the piezoelectric body 22 to a thickness of 0.1 μm to 3 μm, for example. As shown in the drawing, end face electrodes 23 are provided on both end faces of the piezoelectric element 2, and the vibration electrode 21 of the piezoelectric element 2 is connected to the first capacitance electrode via the end face electrode 23 and the conductive bonding material 4. The vibration electrode 21 of the piezoelectric element 2 is electrically connected to the second capacitance electrode 122 through the conductive bonding material 4.
このような圧電素子2は、振動電極21間に電圧を印加したとき、振動電極21が対向する領域(交差領域)において、特定の周波数で厚み縦振動もしくは厚みすべり振動の圧電振動を発生させるようになっているものである。 Such a piezoelectric element 2 generates piezoelectric vibration of thickness longitudinal vibration or thickness shear vibration at a specific frequency in a region (crossing region) where the vibration electrode 21 faces when a voltage is applied between the vibration electrodes 21. It is what has become.
なお、図に示すように、圧電素子2を覆うように支持基板1の主面上の蓋体5が設けられており、当該蓋体5は支持基板1の主面上の外周部に取り付けられている。この蓋体5は、支持基板1の主面(上面)の外周部に、例えばエポキシ系やアクリル系の接着剤、リフロー耐熱性の観点から好ましくはエポキシ系の接着剤で接合されていて、これにより、支持基板1とともに形成した内部空間に収容されている圧電素子2を外部からの物理的な影響や化学的な影響から保護する機能と、支持基板1とともに形成した空間内への水等の異物の浸入を防ぐための気密封止機能を有している。なお、蓋体5の材料として、例えば、ステンレス鋼などの金属、アルミナなどのセラミックス,樹脂,ガラス等を用いることができる。また、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂材料に無機フィラーを25〜80質量%の割合で含有させて支持基板1との熱膨張係数の差を小さくするようにしたものでもよい。 As shown in the figure, a lid 5 on the main surface of the support substrate 1 is provided so as to cover the piezoelectric element 2, and the lid 5 is attached to an outer peripheral portion on the main surface of the support substrate 1. ing. The lid 5 is bonded to the outer peripheral portion of the main surface (upper surface) of the support substrate 1 with, for example, an epoxy-based or acrylic-based adhesive or an epoxy-based adhesive from the viewpoint of reflow heat resistance. Thus, the function of protecting the piezoelectric element 2 accommodated in the internal space formed together with the support substrate 1 from the physical and chemical influences from the outside, water in the space formed together with the support substrate 1, etc. It has a hermetic sealing function to prevent the entry of foreign matter. In addition, as a material of the cover body 5, for example, a metal such as stainless steel, a ceramic such as alumina, a resin, glass, or the like can be used. Further, an insulating resin material such as an epoxy resin may contain an inorganic filler in a proportion of 25 to 80% by mass so as to reduce the difference in thermal expansion coefficient with the support substrate 1.
そして、支持基板1の側面から蓋体5の側面にかけて側面電極125、126が支持基板1の厚み方向に延びて設けられていて、側面電極125、126の幅が厚み方向に沿って変化している。 The side electrodes 125 and 126 are provided to extend in the thickness direction of the support substrate 1 from the side surface of the support substrate 1 to the side surface of the lid 5, and the widths of the side electrodes 125 and 126 change along the thickness direction. Yes.
外部回路基板と側面電極125、126とをはんだで電気的および機械的に接続したときに、外部回路基板側から側面電極125、126を引き剥がすような応力がかかる。ここで、側面電極125、126と支持基板1との境界および側面電極125、126と蓋体5との境界はかかる応力が大きくなる。これに対し、側面電極125、126の幅が厚み方向に沿って変化していることで、側面電極125、126の幅方向の少なくとも一方の端部、言い換えると支持基板1の厚み方向に延びる側面電極125、126の両辺のうちの少なくとも一方が、支持基板1の厚み方向(鉛直方向)に一直線に延びる形状とはならなくなる。これにより、応力の発生位置が鉛直方向の直線上に位置しなくなって、応力を分散させることができる。また、単位長さあたりの応力を緩和することもできる。したがって、広温度範囲における長期熱サイクルを印加される環境下においても、側面電極125、126の剥離が生じたり、支持基板1または蓋体5にクラックが発生したりするのを抑制することができ、機械的強度の信頼性が高い圧電部品を得ることができる。 When the external circuit board and the side electrodes 125 and 126 are electrically and mechanically connected with solder, a stress is applied to peel off the side electrodes 125 and 126 from the external circuit board side. Here, the stress becomes large at the boundary between the side electrodes 125 and 126 and the support substrate 1 and the boundary between the side electrodes 125 and 126 and the lid 5. On the other hand, since the widths of the side electrodes 125 and 126 change along the thickness direction, at least one end of the side electrodes 125 and 126 in the width direction, in other words, the side surfaces extending in the thickness direction of the support substrate 1. At least one of the sides of the electrodes 125 and 126 does not have a shape extending in a straight line in the thickness direction (vertical direction) of the support substrate 1. Thereby, the stress generation position is not positioned on the straight line in the vertical direction, and the stress can be dispersed. Moreover, the stress per unit length can also be relieved. Therefore, even in an environment where a long-term thermal cycle in a wide temperature range is applied, it is possible to prevent the side electrodes 125 and 126 from being peeled off and cracks from being generated in the support substrate 1 or the lid 5. A piezoelectric component having high mechanical strength reliability can be obtained.
ここで、側面電極125の幅が厚み方向に沿って変化している例としては、厚み方向の一方側から他方側に向かって幅が徐々に広くなっていく形状、正面から見て幅方向の両端部がそれぞれ異なる角度で傾斜している形状、厚み方向の両端部に幅の広くなっている部位を有している形状(いわゆる鼓状)、幅方向の少なくとも一方の端部が湾曲した形状、幅方向の少なくとも一方の端部がうねった形状(曲線状の凹凸を有する形状)、厚み方向の中央部で最も幅が広くなっている形状などが挙げられる。例えば、最も幅の狭い部位における幅は、最も幅の広い部位における幅の50〜95%に設定される。具体的には、側面電極125、126の最も幅の広い部位における幅が1mmの場合に、最も広い部位と最も狭い部位との幅の差は50〜500μmに設定される。 Here, examples of the width of the side electrode 125 changing along the thickness direction include a shape in which the width gradually increases from one side to the other side in the thickness direction, and the width direction as viewed from the front. A shape in which both end portions are inclined at different angles, a shape having wide portions at both end portions in the thickness direction (so-called drum shape), and a shape in which at least one end portion in the width direction is curved And a shape in which at least one end portion in the width direction is wavy (a shape having curvilinear irregularities), a shape having the widest width in the center portion in the thickness direction, and the like. For example, the width at the narrowest part is set to 50 to 95% of the width at the widest part. Specifically, when the width of the widest portion of the side electrodes 125 and 126 is 1 mm, the difference in width between the widest portion and the narrowest portion is set to 50 to 500 μm.
なお、側面電極125、126の幅としては、短絡を防止しつつ、小型でかつ応力低減により効果的な範囲として、例えば0.2mmから1.2mmの範囲であるのがよい。 The width of the side electrodes 125 and 126 is preferably in the range of 0.2 mm to 1.2 mm, for example, as a range that is small and effective in reducing stress while preventing short circuits.
ここで、図2に示すように、側面電極125、126の幅方向の少なくとも一方の端部が湾曲した形状であることが好ましい。また、図3に示すように、側面電極125、126の幅方向の少なくとも一方の端部が曲線状の凹凸を有する形状であってもよい。なお、図2および図3においては、側面電極125、126の幅方向の両方の端部が湾曲した形状または曲線状の凹凸を有する形状になっている。このような構成とすることで、応力を様々な方向に向けて分散できるようになるため、より械的強度の信頼性が高い圧電部品とすることができる。 Here, as shown in FIG. 2, it is preferable that at least one end of the side electrodes 125 and 126 in the width direction is curved. Further, as shown in FIG. 3, at least one end in the width direction of the side electrodes 125 and 126 may have a shape having curved irregularities. 2 and 3, both end portions in the width direction of the side electrodes 125 and 126 have a curved shape or a shape having curved irregularities. With such a configuration, the stress can be distributed in various directions, so that a piezoelectric component with higher mechanical strength reliability can be obtained.
ここで、図4に示すように、側面電極125、126の幅が支持基板1と蓋体5との境界で最も広くなっていてもよい。支持基板1と蓋体5との接合部位では、側面電極125、126の接合強度が低下しやすいが、この部位における側面電極125、126の幅を広くすることで、所望の接合強度を維持することができる。 Here, as shown in FIG. 4, the widths of the side electrodes 125 and 126 may be widest at the boundary between the support substrate 1 and the lid 5. The bonding strength of the side electrodes 125 and 126 is likely to decrease at the bonding portion between the support substrate 1 and the lid 5, but the desired bonding strength is maintained by increasing the width of the side electrodes 125 and 126 at this portion. be able to.
次に、本実施形態の圧電部品の一例の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing an example of the piezoelectric component of the present embodiment will be described.
まず、支持基板1を作製するための多数個取り基板を作製する。例えば、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウムなどの原料粉末を水や分散剤と共にボールミルを用いて混合した後に、バインダ、可塑剤等を加え、乾燥、整粒する。このようにして得られた原料をプレス成型し、必要により孔加工を施した後、所定温度で脱脂後、例えば900℃〜1600℃のピーク温度で焼成し、所定の厚みに研磨加工を実施する。その後、例えば、銀、ニッケル等の金属粉末とガラスを含む導電性ペーストを印刷し、所定の温度で焼成し、第1容量電極121、第2容量電極122、グランド電極123、側面電極125、126などを形成して支持基板1を得る。 First, a multi-piece substrate for producing the support substrate 1 is produced. For example, after mixing raw material powders such as lead titanate, lead zirconate titanate, and barium titanate together with water and a dispersant using a ball mill, a binder, a plasticizer, and the like are added, followed by drying and sizing. The raw material thus obtained is press-molded and, if necessary, subjected to hole processing, degreased at a predetermined temperature, fired at a peak temperature of, for example, 900 ° C. to 1600 ° C., and polished to a predetermined thickness . Thereafter, for example, a conductive paste containing metal powder such as silver or nickel and glass is printed and fired at a predetermined temperature, and the first capacitor electrode 121, the second capacitor electrode 122, the ground electrode 123, and the side electrodes 125 and 126. Etc. are formed to obtain the support substrate 1.
得られた支持基板1に、スクリーン印刷等を用いて導電性ペーストによる支持部を厚み1μm〜100μm程度に形成する。具体的には、第1容量電極121の上に例えば金属粉末を樹脂中に分散させて固化させてなるバンプ状の第1の支持部31を設けるとともに、第2容量電極122の上に例えば金属粉末を樹脂中に分散させて固化させてなるバンプ状の第2の支持部32を設ける。 A support portion made of a conductive paste is formed on the obtained support substrate 1 with a thickness of about 1 μm to 100 μm using screen printing or the like. Specifically, for example, a bump-shaped first support portion 31 formed by dispersing and solidifying metal powder in a resin, for example, is provided on the first capacitor electrode 121, and, for example, a metal is formed on the second capacitor electrode 122. A bump-like second support portion 32 is provided in which powder is dispersed in a resin and solidified.
次に、圧電素子2を構成する圧電磁器(圧電体22)は、例えば、原料粉末を水や分散剤と共にボールミルを用いて混合した後に、バインダ、可塑剤等を加え、乾燥、整粒する。このようにして得られた原料をプレス成型後、焼成し、圧電磁器を得る。得られた圧電磁器の端面に電極を形成し、例えば25℃〜300℃の温度にて端面方向に例えば0.4kV/mm〜6kV/mmの電圧をかけて分極処理を行う。 Next, the piezoelectric ceramic (piezoelectric body 22) constituting the piezoelectric element 2 is, for example, mixed with raw material powder together with water and a dispersant using a ball mill, and then added with a binder, a plasticizer, and the like, and dried and sized. The raw material thus obtained is press-molded and fired to obtain a piezoelectric ceramic. An electrode is formed on the end face of the obtained piezoelectric ceramic, and a polarization treatment is performed by applying a voltage of, for example, 0.4 kV / mm to 6 kV / mm in the end face direction at a temperature of 25 ° C. to 300 ° C., for example.
圧電体22の上下面に形成される振動電極21は、得られた圧電体22に、真空蒸着法,PVD法,スパッタリング法等を用いて圧電体22の上下面に金属膜を被着させ、厚みが1μm〜10μm程度のフォトレジスト膜をそれぞれの金属膜上にスクリーン印刷等を用いて形成した後に、フォトエッチングによってパターニングすることによって、形成することができる。パターンニングされた圧電体22を所定のサイズにダイシング等でカットすることにより圧電素子2が作製される。 The vibrating electrodes 21 formed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric body 22 are obtained by depositing metal films on the upper and lower surfaces of the piezoelectric body 22 by using a vacuum deposition method, a PVD method, a sputtering method, or the like. A photoresist film having a thickness of about 1 μm to 10 μm can be formed by forming a photoresist film on each metal film using screen printing or the like and then patterning it by photoetching. The piezoelectric element 2 is manufactured by cutting the patterned piezoelectric body 22 into a predetermined size by dicing or the like.
そして、導電性接合材4を用いて、圧電素子2を支持基板1の第1の支持部31および第2の支持部32の上に搭載し、固定する。ここで、導電性接合材4が金属粉末を樹脂中に分散させてなる導電性接着剤の場合は、ディスペンサ等を用いてこの導電性接着剤を第1の支持部31および第2の支持部32の上に塗布しておいて、圧電素子2を第1の支持部31および第2の支持部32の上に載せ、加熱または紫外線照射により導電性接着剤の樹脂を硬化させればよい。 Then, using the conductive bonding material 4, the piezoelectric element 2 is mounted on the first support portion 31 and the second support portion 32 of the support substrate 1 and fixed. Here, in the case where the conductive bonding material 4 is a conductive adhesive in which metal powder is dispersed in a resin, the conductive adhesive is used for the first support portion 31 and the second support portion using a dispenser or the like. The piezoelectric element 2 may be applied on the first support portion 31 and the second support portion 32, and the resin of the conductive adhesive may be cured by heating or ultraviolet irradiation.
そして、圧電素子2を覆うようにして、蓋体5の開口周縁面を支持基板1の上面の周縁部に接合する。蓋体5としては複数の凹部を有する多数個取りの集合蓋体シートを用いて、凹部が圧電素子2を覆うようにして集合蓋体シートを多数個取り基板の上に乗せ、蓋体5の開口周縁面となる集合蓋体シートの凸部を支持基板1の上面の周縁部に接合する。例えば、準備しておいた蓋体5の開口周縁面となる集合蓋体シートの凸部に熱硬化性の絶縁性接着剤を塗布し、蓋体5を支持基板1の上面に載せる。しかる後に、蓋体5または支持基板1を加熱することにより絶縁性接着剤を100〜150℃に温度上昇させて硬化させ、蓋体5を支持基板1の上面に接合する。 Then, the opening peripheral surface of the lid 5 is joined to the peripheral portion of the upper surface of the support substrate 1 so as to cover the piezoelectric element 2. As the lid 5, a multi-piece collective cover sheet having a plurality of concave portions is used, and the multi-piece collective cover sheet is placed on the pick-up substrate so that the concave portions cover the piezoelectric elements 2. The convex portion of the collective lid sheet serving as the opening peripheral surface is joined to the peripheral portion of the upper surface of the support substrate 1. For example, a thermosetting insulating adhesive is applied to the convex portion of the collective lid sheet that is the peripheral edge surface of the prepared lid body 5, and the lid body 5 is placed on the upper surface of the support substrate 1. Thereafter, the lid 5 or the support substrate 1 is heated to cure the insulating adhesive by raising the temperature to 100 to 150 ° C., and the lid 5 is bonded to the upper surface of the support substrate 1.
最後に、各圧電部品(個片)の境界にそってダイシング等で切断した後、個片となった圧電部品の側面にスクリーン印刷等を用いて導電性ペーストを印刷し、100〜150℃に温度上昇させて硬化させることで圧電部品を得ることができる。ここで、側面電極125、126の幅が厚み方向に沿って変化している構成とするには、例えば、所定の形状となる印刷パターンを形成した製版を用いて、スクリーン印刷法により側面電極125、126を形成すればよい。なお、この後に側面電極125、126の表面上にNiやAu等のめっきを形成してもかまわない。 Finally, after cutting by dicing or the like along the boundary of each piezoelectric component (piece), a conductive paste is printed on the side surface of the piezoelectric component that has become a piece using screen printing or the like, and the temperature is 100 to 150 ° C. A piezoelectric component can be obtained by increasing the temperature and curing. Here, in order to obtain a configuration in which the widths of the side electrodes 125 and 126 are changed along the thickness direction, for example, the side electrode 125 is formed by screen printing using a plate making with a printing pattern having a predetermined shape. 126 may be formed. In addition, after that, plating of Ni, Au, or the like may be formed on the surface of the side electrodes 125, 126.
以上の方法により、本例の圧電部品が作製される。以上のような方法によれば、半田付けにより支持基板1および蓋体5と側面電極125、126との境界に発生する応力を抑え、高信頼性を発現する圧電部品ができる。 The piezoelectric component of this example is manufactured by the above method. According to the above method, a piezoelectric component that suppresses stress generated at the boundary between the support substrate 1 and the lid 5 and the side electrodes 125 and 126 by soldering and exhibits high reliability can be obtained.
1 支持基板
11 誘電体
121 第1容量電極
122 第2容量電極
123 グランド電極
124 入出力電極
125、126 側面電極
2 圧電素子
21 振動電極
22 圧電体
23 端面電極
31 第1の支持部
32 第2の支持部
4 導電性接合材
5 蓋体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support substrate 11 Dielectric material 121 1st capacity | capacitance electrode 122 2nd capacity | capacitance electrode 123 Ground electrode 124 Input / output electrodes 125 and 126 Side electrode 2 Piezoelectric element 21 Vibration electrode 22 Piezoelectric body 23 End surface electrode 31 1st support part 32 2nd Support part 4 Conductive bonding material 5 Lid
Claims (3)
該支持基板の主面上に搭載された圧電素子と、
該圧電素子を覆うように前記支持基板の主面上の外周部に取り付けられた蓋体とを備え、前記支持基板の側面から前記蓋体の側面にかけて側面電極が前記支持基板の厚み方向に延びて設けられており、前記側面電極の幅が前記厚み方向に沿って変化しているとともに前記支持基板と前記蓋体との境界で最も広くなっていることを特徴とする圧電部品。 A support substrate;
A piezoelectric element mounted on the main surface of the support substrate;
A lid attached to an outer peripheral portion on the main surface of the support substrate so as to cover the piezoelectric element, and a side electrode extends in a thickness direction of the support substrate from a side surface of the support substrate to a side surface of the lid body. The piezoelectric component is characterized in that the width of the side electrode changes along the thickness direction and is widest at the boundary between the support substrate and the lid .
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