JP2010109880A - 圧電デバイス及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板体110と、基板体110の一方の主面に設けられた2個一対の圧電振動素子搭載パッド111a、111bに搭載され、励振用電極122が設けられている圧電振動素子120と、圧電振動素子120を内包できるように、凹部空間が形成され、その凹部空間を囲繞し且つ延設した鍔部を有する蓋体130と、を備え、基板体110の一方の主面に鍔部と対向するように設けられた環状の封止用導体パターン112と、封止用導体パターン112の内周側にかかるように、絶縁膜Rが設けられている。
【選択図】図1
Description
図6に示すように、従来の圧電振動子200は、基板体201、圧電振動素子202、蓋体203とから主に構成されている。
基板体201の一方の主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッド204a、204bが設けられている。
基板体201の他方の主面には、外部接続用電極端子209が設けられている。
また、基板体201は、積層構造となっており、その内層には配線パターン(図示せず)等が設けられている。
この圧電振動素子搭載パッド204a、204b上には、導電性接着剤205を介して電気的に接続される一対の励振用電極202aを表裏主面に有した圧電振動素子202が搭載されている。この圧電振動素子202が搭載されている基板体201の一方の主面の外周側には、封止用導体パターン206が設けられている。
前記蓋体203は、圧電振動素子202が内包できるように、凹部空間207が形成され、その凹部空間207を囲繞し且つ延設した鍔部203aを有している。鍔部203aの封止用導体パターン206と対向する箇所にはメッキ層またはロウ材等の封止材208が設けられている。
この蓋体203は、圧電振動素子202と凹部空間207内に収容した形態で、基板体201の一方の主面に、封止材208と封止用導体パターン206が重なるように配置される。この封止材208をレーザ溶接またはシーム溶接によって封止材208を溶融し、基板体201の封止用導体パターン206と接合される。これにより、凹部空間207は、気密封止されている(例えば、特許文献1参照)。
この基板体部の一方の主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッドが設けられている。
圧電振動素子202が搭載されている基板体201の一方の主面の外周側には、封止用導体パターン206が設けられている。
この捨代部には、隣り合う基板体部に設けられた封止用導体パターン同士を接続するために配線パターンが設けられている。
凹部空間207を有した蓋体203で圧電振動素子202を内包するように基板体部201に接合することにより製造する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
また、従来の圧電デバイスの製造方法では、隣り合う基板体の封止用導体パターン同士が、捨代部の配線パターンを介して接続されているシート基板を用いているが、蓋体203を基板体の封止用導体パターンに接合する際に、蓋体の鍔部に形成された封止材が溶融し、捨代部の配線パターンまで広がってしまう。よって、封止材の厚みが薄くなり、落下試験等の信頼性試験を行った際に、封止材に応力がかかり、封止材の剥がれや破損が生じ、凹部空間内の気密性が損なわれてしまうといった課題もあった。
図1及び図2に示すように、本発明の実施形態に係る圧電振動子100は、基板体110と圧電振動素子120と蓋体130で主に構成されている。この圧電振動子100は、前記基板体110に圧電振動素子120が搭載されている。また、蓋体130には、凹部空間131が設けられている。その凹部空間131内には、蓋体130を基板体110上に配置した際に、前記圧電振動素子120が内包される。
水晶素板121は、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された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極122は、前記水晶素板121の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
このような圧電振動素子120は、その両主面に被着されている励振用電極122から延出する引き出し電極と基板体の主面に形成されている圧電振動素子搭載パッド111a、111bとを、導電性接着剤150を介して電気的且つ機械的に接続することによって搭載される。このときの引き出し電極が設けられた一辺とは反対側の自由端となる端辺を圧電振動素子120の先端部123とする。
基板体110の一方の主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッド111a、111bが設けられている。
また、基板体110の一方の主面には、その一方の主面の外周縁部を囲繞するように封止用導体パターン112が設けられている。
封止用導体パターン112の内周側にかかるように、絶縁膜Rが形成されている。つまり、基板部110の一方の主面には、封止用導体パターン112の内側に、封止用導体パターンの内周に沿って絶縁膜Rが設けられている。
尚、この絶縁膜Rの一部は、封止用導体パターン112の内周側表面にかかるように設けられている。
基板体110の他方の主面の4隅には、外部接続用電極端子113が設けられている。
基板体110の内層には、例えば、圧電振動素子搭載パッド111a、111bと外部接続用電極端子113と電気的に接続する配線パターン(図示せず)等が設けられている。
タングステン(W)層の厚みは、例えば、10〜30μmであり、ニッケル(Ni)層の厚みは、例えば、8〜20μmであり、金(Au)層の厚みは、例えば、0.3μm〜1μmである。
封止用導体パターン112の幅をW1とした場合、封止用導体パターン112と重なっている絶縁膜Rの幅W2は、1/5W1≦W2≦1/2W1となっている。
例えば、封止用導体パターン112の幅W1を、150μmとした場合、封止用導体パターン112に重なっている部分の絶縁膜Rの幅W2は、30μm〜75μmとなる。
絶縁膜Rの封止用導体パターン112に重なっている部分における封止用導体パターン112の主面からの厚みT1は、5μm〜30μmとなっている。
絶縁膜Rは、例えば、アルミナコート、エポキシ樹脂等により形成されている。
また、その鍔部132の基板体110に設けられた封止用導体パターン112と対応する位置には、例えば、Niメッキ、AgCu、AuSn等の封止材が設けられている。
前記蓋体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。
具体的には、蓋体130は、所定雰囲気で、基板体110の封止用導体パターン111上に載置され、蓋体130の鍔部132に設けられた封止材133が溶融されるように、例えば、レーザやシーム溶接機を用いることにより、封止用導体パターン112に接合される。
封止用導体パターン112の内周側にかかるように、絶縁膜Rが設けられていることにより、封止の際に、
蓋体130の鍔部132に形成された封止材133がこの絶縁膜Rにより止められ、凹部空間内に飛散することがない。よって、飛散した封止材133が圧電振動素子120に付着することを防止することができる。これにより、圧電振動素子120の発振周波数が変動しないため、圧電デバイス100は、安定した発振周波数を出力することができる。
図4(a)は、本発明の圧電デバイスの製造方法の絶縁膜形成工程を示す断面図であり、図4(b)は、本発明の圧電デバイスの製造方法の圧電振動素子搭載工程を示す断面図であり、図4(c)は、本発明の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り、図4(d)は、本発明の圧電デバイスの製造方法の個片化工程を示す断面図である。また、図5は、本発明の圧電デバイスの製造方法でシート基板を示した斜視図である。
図4(a)に示すように、絶縁膜形成工程は、2個一対の圧電振動素子搭載パッド111a、111bと、封止用導体パターン112が設けられている矩形状の基板体部K1、K2と、前記基板体部K1、K2の一方の主面に形成し、隣り合う基板体部K1、K2の封止用導体パターン112を接続するための配線パターン114が設けられている捨代部Mと、を備え、前記基板体部K1、K2と前記捨代部Mが交互に複数個マトリックスに配列されて一体に構成されて形成されているシート基板Shに、絶縁膜Rを前記封止用導体パターン112の内周側及び前記配線パターン114に形成する工程である。
尚、図5は、4個の基板体部K1、K2、K3、K4を2行×2列のマトリクス状に配置させた上、隣接する基板体部間に捨代部Mを配置させた例について示したものである。
また、基板体部K1、K2の一方の主面には、後述する蓋体130の前記鍔部131と対向するように環状の封止用導体パターン112が設けられている。つまり、基板体K1、K2の周縁には、封止用導体パターン112が設けられている。
封止用導体パターン112の内周側にかかるように、絶縁膜Rが形成されている。つまり、基板部110の一方の主面には、封止用導体パターン112の内側に、封止用導体パターンの内周に沿って絶縁膜Rを設ける。
尚、この絶縁膜Rの一部は、封止用導体パターン112の内周側表面にかかるように設ける。
捨代部Mには、隣り合う基板体部K1、K2の封止用導体パターン112を接続するための配線パターン114が設けられ、前記配線パターン114を覆うように設けられている絶縁膜Rが設ける。
また捨代部Mは、基板体部K1と基板体部K2の間に隣接するように設けられており、基板体部K1、K2を切断する際の余剰部としての役割を果たす。捨代部Mの厚みは、シート基板Sと同じ厚みであり、例えば、0.7mm〜1.2mmである。
絶縁膜Rは、例えば、アルミナコート、エポキシ樹脂より形成されている。
絶縁膜Rを形成する方法としては、例えば、従来周知のスクリーン印刷によって塗布するとともに、高温にて焼成することによって、設けられる。
図4(b)に示すように、圧電振動素子搭載工程は、前記圧電振動素子搭載パッド111a、111b上に導電性接着剤140を塗布し、この圧電振動素子搭載パッド111a、111bに塗布された導電性接着剤140に圧電振動素子120の表面に形成した励振用電極122から延設した引き出し電極を付着させる形態で圧電振動素子120を搭載する工程である。
図4(c)に示すように、蓋体接合工程は、前記圧電振動素子120を内包できるように、凹部空間131が形成され、その凹部空間131を囲繞し且つ延設した鍔部132を有する蓋体130と前記封止用導体パターン112とを接合する工程である。
蓋体130を凹部空間131に納まるように、基板部K1、K2の一方の主面に配置する。このとき、鍔部132に設けられている封止材133と封止用導体パターン112は接触している。その後、加熱手段により、封止材133と封止用導体パターン112を接合する。
加熱手段としては、レーザやシーム溶接機等を用いて、蓋体130の鍔部132に形成された封止材133を溶融し、基板体部K1、K2の封止用導体パターンに接合する。
レーザとしては、例えば、炭酸ガスレーザ、YAGレーザ、YVO4レーザ、半導体レーザ、エキシマレーザ等を用いる。
図4(d)に示すように、個片化工程は、前記シート基板110を各基板体部K1、K2の外周に沿って切断することにより、各基板体部K1、K2を捨代部Mより切り離す工程である。
前記シート基板110の切断は、ダイサーを用いたダイシングやレーザによる切断によって行なわれ、前記シート基板110が個々の基板体部K1、K2毎に分割される。これにより、複数個の圧電振動子100が同時に得られる。
ダイサーとしては、例えば、ダイヤモンド砥粒等を電鋳により固定した円盤状の電鋳ブレードやダイヤモンド砥粒等を、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を結合材として使用したレジンブレードがある。
レーザとしては、YAGレーザの3倍波で、波長が例えば、300〜400nmのものを用いる。
蓋体130を基板体部K1、K2の封止用導体パターン112に接合する際に、蓋体130の鍔部132に形成された封止材133が溶融しても、捨代部Mの配線パターン114を覆うように絶縁膜Rが設けられているため、配線パターン114に封止材133が濡れ広がることを防ぐことができる。よって、封止材133の厚みを確保することができるので、落下試験等の信頼性試験を行っても、封止材133の剥がれや破損を生じることなく、気密性を保つことができる。
例えば、前記した本実施形態では、圧電振動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振動素子でも構わない。
111a、111b・・・圧電振動素子搭載パッド
112・・・封止用導体パターン
113・・・外部接続用電極端子
120・・・圧電振動素子
121・・・水晶素板
122・・・励振用電極
123・・・先端部
130・・・蓋体
131・・・凹部空間
132・・・鍔部
133・・・封止材
140・・・導電性接着剤
100・・・圧電デバイス
Sh・・・シート基板
K1、K2、K3、K4・・・容器体部
M・・・捨代部
R・・・絶縁膜
Claims (2)
- 基板体と、
前記基板体の一方の主面に設けられた2個一対の圧電振動素子搭載パッドに搭載され、励振用電極が設けられている圧電振動素子と、
前記圧電振動素子を内包できるように、凹部空間が形成され、その凹部空間を囲繞し且つ延設した鍔部を有する蓋体と、を備え、
前記基板体の一方の主面に前記鍔部と対向するように設けられた環状の封止用導体パターンと、
前記封止用導体パターンの内周側にかかるように、絶縁膜が設けられていることを特徴とする圧電デバイス。 - 2個一対の圧電振動素子搭載パッドと、封止用導体パターンが設けられている
矩形状の基板体部と、
前記基板体部の一方の主面に形成し、隣り合う基板体部の封止用導体パターンを接続するための配線パターンが設けられている捨代部と、を備え、
前記基板体部と前記捨代部が交互に複数個マトリックスに配列されて一体に構成されて形成されているシート基板に、絶縁膜を前記封止用導体パターンの内周側及び前記配線パターンに形成する絶縁膜形成工程と、
前記圧電振動素子搭載パッドに圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載工程と、
前記圧電振動素子を内包できるように、凹部空間が形成され、その凹部空間を囲繞し且つ延設した鍔部を有する蓋体と前記封止用導体パターンとを接合する蓋体接合工程と、
前記シート基板を各基板体部の外周に沿って一括的に切断することにより複数個の圧電デバイスを同時に得る個片化工程と、を含む圧電デバイスの製造方法。
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