JP6591747B2

JP6591747B2 - 圧電デバイスの製造方法

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Publication number: JP6591747B2
Application number: JP2014265553A
Authority: JP
Inventors: 横山　裕; 裕横山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2019-10-16
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: JP2016127375A

Description

本発明は、電子機器等に用いられる圧電デバイスの製造方法に関する。

従来の圧電デバイスの製造方法は、パッケージの上面に設けられた電極パッド上に導電性接着剤を塗布し、導電性接着剤上に圧電素子を載置する工程と、導電性接着剤を加熱硬化させ、電極パッドと圧電素子とを導通固着する工程と、蓋体とパッケージとを接合するための工程とを含む製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２３５３４０号公報

上述した従来の圧電デバイスの製造方法においては、電極パッド上に導電性接着剤を塗布後、圧電素子を電極パッドに実装する間に、最初に塗布した導電性接着剤と、最後に塗布した導電性接着剤とでは、経過時間が異なるので、導電性接着剤を塗布した基板の管理を行うことは困難であった。また、時間が経過した導電性接着剤には、表面に被膜が形成されてしまうと共に、圧電素子の引き出し電極に導電性接着剤が濡れ広がりにくくなるため、硬化後に圧電素子が導電性接着剤から剥がれてしまう虞があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、導電性接着剤の管理の簡素化を行うことができると共に、導電性接着剤と圧電素子との接合強度を向上させることができる圧電デバイスの製造方法を提供することにある。

本発明の一つの態様による圧電デバイスの製造方法は、導電性接着剤を塗布するための第一ノズルと溶剤を塗布するための第二ノズルとを有する塗布手段と、電極パッド又は導
電性接着剤の位置を認識するためのカメラ部とレーザ光を照射するための照射部とレーザ光の反射光を受光するための受光部とを備えたレーザ部とを有する認識手段と、レーザ部の照射光と反射光との波長の違いから電極パッド及び導電性接着剤の厚みを測定する測定手段と、を備えた塗布装置にパッケージを配置し、パッケージの上面に設けられた電極パッドに第一ノズルにより導電性接着剤を塗布する導電性接着剤塗布工程と、導電性接着剤を認識手段により撮影することで、導電性接着剤と電極パッドとの素材の違いを画像により確認して、前記導電性接着剤の位置を認識する位置認識工程と、電極パッドの上面及び導電性接着剤の上面に認識手段のレーザ部よりレーザを照射し、反射光の波長の違いにより測定手段により導電性接着剤の厚みを確認する厚み確認工程と、位置認識工程によって、認識手段で認識された導電性接着剤の位置に合わせて第二ノズルにより溶剤を塗布する溶剤塗布工程と、導電性接着剤上に圧電素子を配置し、硬化することで実装する圧電素子実装工程と、圧電素子を気密するために蓋体を前記パッケージに接合する蓋体接合工程と、を含んでいる。

本発明の一つの態様による圧電デバイスの製造方法は、導電性接着剤を塗布するための第一ノズルと溶剤を塗布するための第二ノズルとを有する塗布手段と、電極パッド又は導電性接着剤の位置を認識するためのカメラ部とレーザ光を照射するための照射部とレーザ光の反射光を受光するための受光部とを備えたレーザ部とを有する認識手段と、レーザ部の照射光と反射光との波長の違いから電極パッド及び導電性接着剤の厚みを測定する測定手段と、を備えた塗布装置にパッケージを配置し、パッケージの上面に設けられた電極パッドに第一ノズルにより導電性接着剤を塗布する導電性接着剤塗布工程と、導電性接着剤を認識手段により撮影することで、導電性接着剤と電極パッドとの素材の違いを画像により確認して、前記導電性接着剤の位置を認識する位置認識工程と、電極パッドの上面及び導電性接着剤の上面に認識手段のレーザ部よりレーザを照射し、反射光の波長の違いにより測定手段により導電性接着剤の厚みを確認する厚み確認工程と、位置認識工程によって、認識手段で認識された導電性接着剤の位置に合わせて第二ノズルにより溶剤を塗布する溶剤塗布工程と、導電性接着剤上に圧電素子を配置し、硬化することで実装する圧電素子実装工程と、圧電素子を気密するために蓋体を前記パッケージに接合する蓋体接合工程と、を含んでいる。このようにすることで、圧電素子を実装する直前に、溶剤を塗布するので、導電性接着剤を塗布したパッケージの導電性接着剤を塗布してから圧電素子を実装するまでの時間の管理を行う必要がなく、管理の簡素化を行うことができる。また、圧電素子を実装する直前に溶剤を塗布するので、導電性接着剤の表面に溶剤を補填することができ、導電性接着剤の表面が溶剤で被覆されているため、導電性接着剤を硬化した際に導電性接着剤の濡れ性を維持することができる。よって、導電性接着剤の濡れ性が低下することにより生じる導電性接着剤から圧電素子が剥がれてしまうことを低減することができる。

本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法で形成された圧電デバイスを示す分解斜視図である。図１のＡ−Ａ断面図である。本発明の本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法で用いられる塗布装置を示す斜視図である。（ａ）は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の導電性接着剤塗布工程を示す断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の位置認識工程を示す断面図であり、（ｃ）は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の厚み確認工程を示す断面図であり、（ｄ）は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の溶剤塗布工程を示す断面図である。（ａ）は、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素子実装工程の圧電素子を載置する状態を示す断面図であり、（ｂ）は、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素子実装工程の圧電素子を固着する状態を示す断面図であり、（ｃ）は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の蓋体接合工程を示す断面図である。

（圧電デバイス）
本実施形態における圧電デバイスは、図１及び図２に示されているように、パッケージ１１０と、パッケージ１１０に接合された圧電素子１２０とを含んでいる。パッケージ１１０は、基板１１０ａの上面と枠体１１０ｂの内側面によって囲まれた凹部空間Ｋが形成されている。このような圧電デバイスは、電子機器等で使用する基準信号を出力するのに用いられる。

基板１１０ａは、矩形状であり、上面に実装された圧電素子１２０を実装するための実装部材として機能するものである。基板１１０ａの上面には、圧電素子１２０を実装するための一対の電極パッド１１１が設けられている。

また、基板１１０ａの下面の四隅には、外部端子１１２が設けられている。また、四つの外部端子１１２の内の二つが、圧電素子１２０と電気的に接続されている。また、圧電素子１２０と電気的に接続されている一対の外部端子１１２は、基板１１０ａの下面の対角に位置するように設けられている。

基板１１０ａは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなる。基板１１０ａは、絶縁層を一層用いたものであっても、絶縁層を複数層積層したものであってもよい。基板１１０ａの表面及び内部には、枠体１１０ｂの上面に設けられた電極パッド１１１と、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２とを電気的に接続するための配線パターン（図示せず）及びビア導体（図示せず）が設けられている。

枠体１１０ｂは、基板１１０ａの上面に配置され、基板１１０ａの上面に凹部Ｋを形成するためのものである。枠体１１０ｂは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料からなり、基板１１０ａと一体的に形成されている。

電極パッド１１１は、圧電素子１２０を実装するためのものである。電極パッド１１１は、基板１１０ａの上面に一対で設けられており、枠体１１０ｂの内側にある基板１１０ａの内周縁の一辺に沿うように隣接して設けられている。

外部端子１１２は、電気機器等の外部の実装基板上の実装パッド（図示せず）と接合するために用いられている。外部端子１１２は、基板１１０ａの下面の四隅に設けられている。外部端子１１２の少なくとも一つは、ビア導体（図示せず）を介して、封止用導体パターン１１３と電気的に接続されている。また、外部端子１１２の少なくとも一つは、電子機器等の実装基板上の基準電位であるグランド電位と接続されている実装パッドと接続されている。これにより、封止用導体パターン１１３に接合された蓋体１３０がグランド電位となっている外部端子１１２に接続される。よって、蓋体１３０による凹部Ｋ内のシールド性が向上する。

封止用導体パターン１１３は、接合部材１３１を介して蓋体１３０と接合する際に、接合部材１３１の濡れ性をよくする役割を果たしている。封止用導体パターン１１３は、ビア導体（図示せず）を介して、外部端子１１２の少なくとも一つと電気的に接続されている。封止用導体パターン１１３は、例えばタングステン又はモリブデン等から成る導体パターンの表面にニッケルメッキ及び金メッキを順次、枠体１１０ｂの上面を環状に囲む形態で施すことによって、例えば１０〜２５μｍの厚みに形成されている。

ここで、基板１１０ａ及び枠体１１０ｂの作製方法について説明する。基板１１０ａ及び枠体１１０ｂがアルミナセラミックスから成る場合、まず所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得た複数のセラミックグリーンシートを準備する。また、セラミックグリーンシートの表面或いはセラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内に、従来周知のスクリーン印刷等によって所定の導体ペーストを塗布する。さらに、これらのグリーンシートを積層してプレス成形したものを、高温で焼成する。最後に、導体パターンの所定部位、具体的には、電極パッド１１１、外部端子１１２及び封止用導体パターン１１３となる部位にニッケルメッキ又、金メッキ、銀パラジウム等を施すことにより作製される。また、導体ペーストは、例えばタングステン、モリブデン、銅、銀又は銀パラジウム等の金属粉末の焼結体等から構成されている。

圧電素子１２０は、図１及び図２に示されているように、導電性接着剤１４０を介して電極パッド１１１上に接合されている。圧電素子１２０は、安定した機械振動と圧電効果により、電子装置等の基準信号を発振する役割を果たしている。

また、圧電素子１２０は、図１及び図２に示されているように、水晶素板１２１の上面及び下面のそれぞれに励振用電極１２２及び引き出し電極１２３を被着させた構造を有している。励振用電極１２２は、水晶素板１２１の上面及び下面のそれぞれに金属を所定のパターンで被着・形成したものである。励振用電極１２２は、上面に第一励振用電極１２２ａと、下面に第二励振用電極１２２ｂを備えている。引き出し電極１２３は、励振用電極１２２から水晶素板１２１の一辺に向かってそれぞれ延出されている。引き出し電極１２３は、上面に第一引き出し電極１２３ａと、下面に第二引き出し電極１２３ｂとを備えている。第一引き出し電極１２３ａは、第一励振用電極１２２ａから引き出されており、水晶素板１２１の一辺に向かって延出するように設けられている。第二引き出し電極１２３ｂは、第二励振用電極１２２ｂから引き出されており、水晶素板１２１の一辺に向かって延出するように設けられている。つまり、引き出し電極１２３は、水晶素板１２１の長辺又は短辺に沿った形状で設けられている。また、本実施形態においては、第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂと接続されている圧電素子１２０の一端を基板１１０ａの上面と接続した固定端とし、他端を基板１１０ａの上面と間を空けた自由端とした片持ち支持構造にて圧電素子１２０が基板１１０ａ上に固定されている。

ここで、圧電素子１２０の動作について説明する。圧電素子１２０は、外部からの交番電圧が引き出し電極１２３から励振用電極１２２を介して水晶素板１２１に印加されると、水晶素板１２１が所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。

ここで、圧電素子１２０の作製方法について説明する。まず、圧電素子１２０は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し、水晶素板１２１の外周の厚みを薄くし、水晶素板１２１の外周部と比べて水晶素板１２１の中央部が厚くなるように設けるベベル加工を行う。そして、圧電素子１２０は、水晶素板１２１の両主面にフォトリソグラフィー技術、蒸着技術又はスパッタリング技術によって、金属膜を被着させることにより、励振用電極１２２、引き出し電極１２３を形成することにより作製される。

蓋体１３０は、
例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）などからなる。このような蓋体１３０は、凹部空間Ｋを、窒素ガス雰囲気中や真空雰囲気中などで気密封止される。具体的には、蓋体１３０は、窒素雰囲気中や真空雰囲気中で、パッケージ１１０の枠体１１０ｂ上に載置され、枠体１１０ｂの上面に設けられた封止用導体パターン１１３の表面と蓋体１３０の接合部材１３１とが溶融されるように所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、枠体１１０ｂに接合される。

（塗布装置）
塗布装置は、図３に示すように、パッケージ配列治具ＰＪを移動させ所定の位置で停止させる搬送手段ＨＳと、導電性接着剤１４０を塗布するための第一ノズルＮＺ１と、溶剤１５０を塗布するための第二ノズルＮＺ２とを有する塗布手段ＴＳと、電極パッド１１１又は導電性接着剤１４０の位置を認識するためのカメラ部ＣＡとレーザ光を照射部（図示せず）とレーザ光の反射光を受光するための受光部（図示せず）とを備えたレーザ部ＬＢとを有する認識手段ＮＳと、カメラ部ＣＡから得た画像データによって、電極パッド１１１又は導電性接着剤１４０の位置ずれを補正するために塗布手段ＴＳを制御する制御手段ＳＳと、レーザ部ＬＢの照射光と反射光との波長の違いから電極パッド１１１及び導電性接着剤１４０の厚みを測定する測定手段ＭＳと、を備えている。

また、この塗布装置は、図３に示すように、搬送手段ＨＳと平行となるように備えられ、搬送手段ＨＳを跨ぐように第一ガイドレールＲ１が設けられ、この第一ガイドレールＲ１には、塗布手段ＴＳ及び認識手段ＮＳが備えられている。また、搬送手段ＨＳと平行になるように第二ガイドレールＲ２が設けられており、支柱ＰＬを介して第一ガイドレールＲ１が備えられている。なお、この塗布装置において、パッケージ配列治具ＰＪの移動方向、つまり、搬送手段ＨＳの搬送方向をＹ方向、平行となる搬送手段ＨＳとに直交する方向をＸ方向、このＸ方向とＹ方向の両方に直行する方向をＺ方向とする。また、このＸ方向の軸線とＹ方向の軸線とが交わってなす角度の方向をθ方向とする。

搬送手段ＨＳは、パッケージ配列治具ＰＪを移動させ所定の位置で停止させる役割を果たす。この搬送手段ＨＳ上にパッケージ配列治具ＰＪが載置され、後述する塗布手段ＴＳが移動してくる位置の下にパッケージ１１０の凹部空間Ｋの所定の列が位置するように、パッケージ配列治具ＰＪを移動させる。つまり、Ｙ方向にパッケージ配列治具ＰＪを搬送することができる。

塗布手段ＴＳは、第一ガイドレールＲ１に備えられている。塗布手段ＴＳは、第一ノズルＮＺ１と、第二ノズルＮＺ２と、第一配置部ＨＢ１と、第一可動部（図示せず）とで構成されている。また、第一可動部は、Ｘ方向可動部ＫＢ１１と、Ｙ方向可動部ＫＢ１２と、Ｚ方向可動部ＫＢ１３とで構成されている。また、塗布手段ＨＳは、パッケージ配列治具ＰＪに配列されているパッケージ１１０の電極パッド１１１に導電性接着剤１４０を塗布するための第一ノズルＮＺ１と導電性接着剤１４０に溶剤１５０を塗布するための第二ノズルＮＺ２を有する。第一ノズルＮＺ１と第二ノズルＮＺ２は、塗布手段ＴＳのノズル配置部ＨＢに並列に配置されている。

これら塗布手段ＴＳは、Ｚ方向に往復して移動可能であり、パッケージ配列治具ＰＪのパッケージ１１０に導電性接着剤１４０及び溶剤１５０を塗布するときにＺ方向に移動する。また、パッケージ１１０に移動するときにＸ方向に移動する。

第一ノズルＮＺ１及び第二ノズルＮＺ２は、パッケージ配列治具ＰＪに配列されているパッケージ１１０と向かい合うようにして、第一配置部ＨＢ１の先端部に並列するようにしてそれぞれ配置されている。このようにすることで、塗布手段ＴＳは、パッケージ配列治具ＰＪにＸ方向に整列された複数のパッケージ１１０の凹部空間Ｋ内に設けられた素子電極パッド１１１に導電性接着剤１４０及び溶剤１５０を塗布する。

認識手段ＮＳは、カメラ部ＣＡとレーザ部ＬＢとによって構成されている。カメラ部ＣＡは、パッケージ配列治具ＰＪに配列されていると隣り合う２つの内の一方のパッケージ１１０の電極パッド１１１及びその電極パッド１１１上に塗布された導電性接着剤１４０の画像データを撮影するためのものである。また、認識手段ＮＳは、画像データを撮影後、塗布手段ＴＳと衝突しないように移動することができる。カメラ部ＣＡによって撮影された画像データは、第一記憶部ＭＥ１に記憶される。レーザ部ＬＢは、レーザ照射部（図示せず）と受光部（図示せず）により構成されている、レーザ照射部は、レーザ光を対象物に向けて照射するものであり、受光部は、その対象物から反射したレーザ光を受光し、波長を認識するためのものである。パッケージ配列治具ＰＪに配列されているパッケージ１１０ごとの電極パッド１１１に照射し受光した際の波長が、第二記憶部ＭＥ２に記憶される。次に、塗布手段ＴＳにより導電性接着剤１４０に塗布した後に、導電性接着剤１４０にレーザ光を照射し受光した際の波長を第二記憶部ＭＥ２に記憶される。

認識手段ＮＳは、第一ガイドレールＲ１に備えられている。認識手段ＮＳは、カメラ部ＣＡと、レーザ部ＬＢと、第二配置部ＨＢ２及び第二可動部（図示せず）とで構成されている。また、第二可動部は、Ｘ方向可動部ＫＢ２１と、Ｙ方向可動部ＫＢ２２と、Ｚ方向可動部ＫＢ２３とで構成されている。また、認識手段ＮＳは、パッケージ配列治具ＰＪに配列されていると隣り合う２つの内の一方のパッケージ１１０の電極パッド１１１及びその電極パッド１１１上に塗布された導電性接着剤１４０の画像データを撮影するためのカメラ部ＣＡと、対象物にレーザを照射し、対象物から反射した反射光を受光するためのレーザ部ＬＢを有する。カメラ部ＣＡとレーザ部ＬＢは、認識手段ＮＳの第二配置部ＨＢ２に並列に配置されている。

制御手段ＳＳは、コンピュータにより構成されており、塗布手段ＴＳと、認識手段ＮＳと、第一記憶部ＭＥ１に接続されている。制御手段ＳＳは、塗布装置全体の制御を行なうものである。つまり、制御手段ＳＳは、認識手段ＮＳから得た画像データによって数値データを求め、数値データを基にして、塗布手段ＴＳの第一ノズルＮＺ１と第二ノズルＮＺ２の位置ずれを補正するように制御する役割を果たす。

また、測定手段ＭＳは、コンピュータにより構成されており、認識手段ＮＳと、第二記憶部ＭＥ２に接続されている。第二記憶部ＭＥ２に記憶されたパッケージ１１０の電極パッド１１１に照射し受光した際の波長と導電性接着剤１４０にレーザ光を照射し受光した際の波長の差により、導電性接着剤１４０の上下方向の厚みを確認することができる。

次に本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法について、図４及び図５を用いて説明する。本実施形態の圧電デバイスの製造方法は、基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１に導電性接着剤１４０を塗布する導電性接着剤塗布工程と、導電性接着剤１４０を認識手段ＮＳにより撮影することで、導電性接着剤１４０と電極パッド１１１との素材の違いを画像により確認して、導電性接着剤１４０の位置を認識する位置認識工程と、電極パッド１１１の上面及び導電性接着剤１４０の上面にレーザ光を照射し、反射光の波長の違いにより導電性接着剤１４０の厚みを確認する厚み確認工程と、導電性接着剤１４０に溶剤１５０を塗布する溶剤塗布工程と、導電性接着剤１４０上に圧電素子１２０を配置し、硬化することで実装する圧電素子実装工程と、圧電素子１２０を気密するために蓋体１３０を基板１１０ａに接合する蓋体接合工程と、を含んでいる。

（導電性接着剤塗布工程）
導電性接着剤塗布工程は、図４（ａ）に示すように、基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１に導電性接着剤１４０を塗布する工程である。パッケージ１１０の凹部空間Ｋ内の電極パッド１１１の位置を後述する認識手段ＮＳのカメラ部ＣＡにより撮影し、画像データを第一記憶部ＭＥ１に記憶する。電極パッド１１１は、塗布装置の認識手段ＮＳによって撮影すると、パッケージ１１０と電極パッド１１１とは、同一の素材により設けられていないため、電極パッド１１１の位置を判別することができる。この電極パッド１１１の位置に合わせて塗布手段ＴＨの第一ノズルＮＺ１を移動させ、導電性接着剤１４０を塗布する。また、第一ノズルＮＺ１は、圧力をかけることによって導電性接着剤１４０を噴出させ、導電性接着剤１４０を塗布することができる。

導電性接着剤１４０としては、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、例えばアルミニウム（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が用いられている。この導電性粉末の粒径によって、第一ノズルＮＺ１の内径は適宜対応する。

（位置認識工程）
位置認識工程は、図４（ｂ）に示すように、導電性接着剤１４０を認識手段ＮＳにより撮影することで、導電性接着剤１４０と電極パッド１１１との素材の違いを画像により確認して、導電性接着剤１４０の位置を認識する工程である。電極パッド１１１に塗布された導電性接着剤１４０の位置を認識手段ＮＳのカメラ部ＣＡにより撮影し、その画像データを第一記憶部ＭＥ１に記憶する。導電性接着剤１４０は、塗布装置の認識手段ＮＳによって撮影すると、導電性接着剤１４０と電極パッド１１１とは、同一の素材により設けられていないため、導電性接着剤１４０の位置を判別することができる。このように撮影することで、画像より、導電性接着剤１４０の塗布径を測定する。また、パッケージ１１０の一辺の長さが１．０〜４．０ｍｍの場合には、導電性接着剤１４０の塗布径は、例えば１５０〜４００μｍとなっている。

このように導電性接着剤１４０を認識手段ＮＳにより撮影することで、導電性接着剤１４０と電極パッド１１１との素材の違いを画像により確認して、導電性接着剤１４０の位置を認識することによって、後述する溶剤１５０を塗布する工程の際に溶剤１５０を塗布する位置がずれてしまうことを低減することができる。

（厚み確認工程）
厚み確認工程は、図４（ｃ）に示すように、電極パッド１１１の上面及び導電性接着剤１４０の上面にレーザを照射し、反射光の波長の違いにより導電性接着剤１４０の厚みを確認する工程である。塗布装置のレーザ部ＬＢのレーザ照射部は、レーザを電極パッド１１１に向けて照射し、受光部は、その電極パッド１１１に当たって反射したレーザを受光し、波長を認識する。その際の波長が第二記憶部ＭＥ２に記憶される。次に、塗布手段ＴＳにより導電性接着剤１４０に塗布した後に、導電性接着剤１４０にレーザを照射し受光した際の波長を第二記憶部ＭＥ２に記憶される。第二記憶部ＭＥ２に記憶されたパッケージ１１０の電極パッド１１１に照射し受光した際の波長と導電性接着剤１４０にレーザを照射し受光した際の波長の差により、測定手段ＭＳによって、導電性接着剤１４０の上下方向の厚みを確認する。

このように厚み確認工程で、導電性接着剤１４０の上下方向の厚みを確認することによって、一対の電極パッドに設けられた導電性接着剤１４０の上下方向の厚みが均等であることを確認することができるので、圧電素子１２０を実装する際に、圧電素子１２０の長辺側方向に傾くことを低減することができる。

（溶剤塗布工程）
溶剤塗布工程は、図４（ｄ）に示すように、導電性接着剤１４０に溶剤１５０を塗布する工程である。位置認識工程によって、認識された導電性接着剤１４０の位置に合わせて塗布手段ＴＳの第二ノズルＮＺ２を移動させ、溶剤１５０を塗布する。また、第二ノズルＮＺ２は、圧力をかけることによって溶剤１５０を噴出させ、溶剤１５０を塗布することができる。溶剤１５０は、シリコーン樹脂等のバインダーを含む導電性接着剤１４０に塗布するため、グリコール誘導体、ピロリドン誘導体及びスルホキシド誘導体の少なくとも一つからなっている。具体的にはエチレングリコール、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。

このようにすることで、圧電素子１２０を実装する直前に、溶剤１５０を塗布するので、導電性接着剤１４０を塗布したパッケージ１１０の導電性接着剤１４０を塗布してから圧電素子１２０を実装するまでの時間の管理を行う必要がなく、管理の簡素化を行うことができる。また、圧電素子１２０を実装する直前に、溶剤１５０を塗布するので、導電性接着剤１４０の表面に溶剤１５０を補填することができ、導電性接着剤１４０の表面が溶剤１５０で被覆されているため、導電性接着剤１４０を硬化した際に導電性接着剤１４０の濡れ性を維持することができる。よって、導導電性接着剤１４０の濡れ性が低下することにより生じる電性接着剤１４０から圧電素子１２０が剥がれてしまうことを低減することができる。

（圧電素子実装工程）
圧電素子実装工程は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、導電性接着剤１４０上に圧電素子１２０を配置し、導電性接着剤を硬化することで実装する圧電素子実装工程である。圧電素子実装工程は、圧電素子１２０の引き出し電極１２３とパッケージ１１０の電極パッド１１１上に塗布された導電性接着剤１４０とを相対するようにして、圧電素子１２０を導電性接着剤１４０上に載置する。次に、大気雰囲気中または窒素雰囲気中の硬化アニール炉の内部空間にパッケージ１１０を収容した状態で、導電性接着剤１４０を加熱硬化させ、電極パッド１１１と圧電素子１２０とを導通固着する。

硬化アニール炉（図示せず）は、炉本体と、加熱部と、供給部、制御部によって構成されている。炉本体は、内部空間を有し、パッケージ１１０を格納する役割を果たす。加熱部は、内部空間を所定の温度に加熱する役割を果たす。加熱部は、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ等が用いられている。供給部は、内部空間にガスを供給する役割を果たす。ガスは、例えば窒素等が用いられている。制御部は、炉本体の内部空間の温度や酸素濃度、加熱部の昇温速度、供給部のガスの供給量の制御を行うものである。

（蓋体接合工程）
蓋体接合工程は、図５（ｃ）に示すように、圧電素子１２０を気密封止するように基板１１０ａに蓋体１３０を接合する工程である。蓋体１３０は、窒素ガス雰囲気中や真空雰囲気中で、パッケージ１１０の枠体１１０ｂの封止用導体パターン１１３上に載置される。封止用導体パターン１１３と蓋体１３０とを接合部材１３１を介して接合されるように、シーム溶接機（図示せず）のローラ電極を蓋体１３０に接触させ、ローラ電極に電源を供給しながら、蓋体１３０の外側縁部に沿って動かすことで、枠体１１０ｂの封止用導体パターン１１３上に接合される。

本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、パッケージ１１０の上面に設けられた電極パッド１１１に導電性接着剤１４０を塗布する導電性接着剤塗布工程と、導電性接着剤１４０に溶剤１５０を塗布する溶剤塗布工程と、導電性接着剤１４０上に圧電素子１２０を載置し、硬化することで実装する圧電素子実装工程と、圧電素子１２０を気密するために蓋体１３０をパッケージ１１０に接合する蓋体接合工程と、を備えている。このようにすることで、圧電素子１２０を実装する直前に、溶剤１５０を塗布するので、導電性接着剤１４０を塗布したパッケージ１１０の導電性接着剤１４０を塗布してから圧電素子１２０を実装するまでの時間の管理を行う必要がなく、管理の簡素化を行うことができる。また、圧電素子１２０を実装する直前に溶剤１５０を塗布するので、導電性接着剤１４０の表面に溶剤１５０を補填することができ、導電性接着剤１４０の表面が溶剤１５０で被覆されているため、導電性接着剤１４０を硬化した際に導電性接着剤１４０の濡れ性を維持することができる。よって、導電性接着剤１４０の濡れ性が低下することにより生じる導電性接着剤１４０から圧電素子１２０が剥がれてしまうことを低減することができる。

また、本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、導電性接着剤１４０を認識手段ＮＳにより撮影することで、導電性接着剤１４０と電極パッド１１１との素材の違いを画像により確認して、導電性接着剤１４０の位置を認識する位置認識工程と、を含む。このように導電性接着剤１４０を認識手段ＮＳにより撮影することで、導電性接着剤１４０と電極パッド１１１との素材の違いを画像により確認して、導電性接着剤１４０の位置を認識することによって、溶剤１５０を塗布する工程の際に溶剤１５０を塗布する位置がずれてしまうことを低減することができる。

また、本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、電極パッド１１１の上面及び導電性接着剤１４０の上面にレーザを照射し、反射光の波長の違いにより導電性接着剤１４０の厚みを確認する厚み確認工程と、を含んでいる。このように厚み確認工程で、導電性接着剤１４０の上下方向の厚みを確認することによって、一対の電極パッド１１１に設けられた導電性接着剤１４０の上下方向の厚みが均等であることを確認することができるので、圧電素子１２０を実装する際に、圧電素子１２０の長辺側方向に傾くことを低減することができる。

また、本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、溶剤１５０が、グリコール誘導体、ピロリドン誘導体およびスルホキシド誘導体の少なくとも一つからなる。このような溶剤１５０を用いることにより、溶剤１５０の管理がしやすく、安定して生産することが可能となる。

尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、前記した本実施形態では、圧電素子を構成する圧電素材として水晶を用いた場合を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電素子でも構わない。

上記実施形態では、圧電素子１２０は、ＡＴ用水晶素子を用いた場合を説明したが、基部と、基部の側面より同一の方向に延びる二本の平板形状の振動腕部とを有する音叉型屈曲水晶素子を用いても構わない。圧電素子は、水晶片と、その水晶片の表面に設けられた励振電極と、引き出し用電極と、周波数調整用金属膜とにより構成されている。水晶片は、水晶基部と水晶振動部とからなり、水晶振動部が第一水晶振動部及び第二水晶振動部とから成る。水晶基部は、結晶の軸方向として電気軸がＸ軸、機械軸がＹ軸、及び光軸がＺ軸となる直交座標系としたとき、Ｘ軸回りに−５°〜＋５°の範囲内で回転させたＺ′軸の方向が厚み方向となる平面視略四角形の平板である。第一水晶振動部及び第二水晶振動部は、水晶基部の一辺からＹ′軸の方向に平行に延設されている。このような水晶片は、水晶基部と各水晶振動部とが一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により製造される。

１１０・・・パッケージ
１１０ａ・・・基板
１１０ｂ・・・枠部
１１１・・・電極パッド
１１２・・・外部端子
１２０・・・圧電素子
１２１・・・圧電素板
１２２・・・励振用電極
１２３・・・引き出し電極
１３０・・・蓋体
１３１・・・接合部材
１４０・・・導電性接着剤
１５０・・・溶剤
ＮＺ１・・・第一ノズル
ＮＺ２・・・第二ノズル
ＣＡ・・・カメラ部
ＴＳ・・・塗布手段
ＮＳ・・・認識手段
Ｋ・・・凹部空間

Claims

導電性接着剤を塗布するための第一ノズルと溶剤を塗布するための第二ノズルとを有する塗布手段と、電極パッド又は導電性接着剤の位置を認識するためのカメラ部とレーザ光を照射するための照射部とレーザ光の反射光を受光するための受光部とを備えたレーザ部とを有する認識手段と、レーザ部の照射光と反射光との波長の違いから電極パッド及び導電性接着剤の厚みを測定する測定手段と、を備えた塗布装置にパッケージを配置し、前記パッケージの上面に設けられた電極パッドに第一ノズルにより導電性接着剤を塗布する導電性接着剤塗布工程と、
前記導電性接着剤を前記認識手段により撮影することで、前記導電性接着剤と前記電極パッドとの素材の違いを画像により確認して、前記導電性接着剤の位置を認識する位置認識工程と、
前記電極パッドの上面及び前記導電性接着剤の上面に前記認識手段のレーザ部よりレーザを照射し、反射光の波長の違いにより前記測定手段により前記導電性接着剤の厚みを確認する厚み確認工程と、
前記位置認識工程によって、前記認識手段で認識された前記導電性接着剤の位置に合わせて第二ノズルにより溶剤を塗布する溶剤塗布工程と、
前記導電性接着剤上に圧電素子を配置し、硬化することで実装する圧電素子実装工程と、
前記圧電素子を気密するために蓋体を前記パッケージに接合する蓋体接合工程と、
を含むことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
請求項１記載の圧電デバイスの製造方法であって、
前記溶剤が、グリコール誘導体、ピロリドン誘導体およびスルホキシド誘導体の少なくとも一つからなることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。