JP3351273B2 - 圧電共振部品の製造方法 - Google Patents
圧電共振部品の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発信回路やフィル
タ回路等を構成する際に使用される圧電共振部品及びそ
の製造方法に関し、特に共振特性の劣化が抑制された信
頼性の高い圧電共振部品の製造方法に関するものであ
る。
タ回路等を構成する際に使用される圧電共振部品及びそ
の製造方法に関し、特に共振特性の劣化が抑制された信
頼性の高い圧電共振部品の製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、移動体通信機器やＯＡ機器等にお
いて、水晶等の単結晶を用いた発振子やフィルタが広く
用いられてきた。しかし、水晶等の単結晶を用いた発振
子及びフィルタは高度な研磨技術を要し、また、周波数
安定性を追求することから非常に高価であった。ことろ
が、近年、移動体通信機器やＯＡ機器の普及により、特
に、近年需要が拡大している携帯電話においては、安価
な発振子やフィルタが求められるようになった。そのた
め、従来より、一般機器や家電製品等に用いられてきた
圧電セラミックを用いて発振子やフィルタを構成した圧
電共振部品が移動体通信分野やＯＡ機器分野においても
多く使用されるようになってきた。
いて、水晶等の単結晶を用いた発振子やフィルタが広く
用いられてきた。しかし、水晶等の単結晶を用いた発振
子及びフィルタは高度な研磨技術を要し、また、周波数
安定性を追求することから非常に高価であった。ことろ
が、近年、移動体通信機器やＯＡ機器の普及により、特
に、近年需要が拡大している携帯電話においては、安価
な発振子やフィルタが求められるようになった。そのた
め、従来より、一般機器や家電製品等に用いられてきた
圧電セラミックを用いて発振子やフィルタを構成した圧
電共振部品が移動体通信分野やＯＡ機器分野においても
多く使用されるようになってきた。
【０００３】例えば特開平７−３３６１８０号公報に記
載された従来の圧電共振部品を、図３から図５を用いて
説明する。図３は従来の圧電共振部品の中間積層体の構
成を示す分解斜視図、図４はその中間積層体を示す斜視
図、図５は従来の圧電共振部品（完成品）を示す斜視図
である。
載された従来の圧電共振部品を、図３から図５を用いて
説明する。図３は従来の圧電共振部品の中間積層体の構
成を示す分解斜視図、図４はその中間積層体を示す斜視
図、図５は従来の圧電共振部品（完成品）を示す斜視図
である。
【０００４】図３及び図４に於いて１は圧電共振子、２
は励振電極、３は引き出し電極、４は封止基板、５は接
着剤層、６は振動空間、７は固形充填物、８は外部電極
である。図３及び図５に示すように、従来の圧電共振部
品の中間積層体は、圧電共振子１と圧電共振子をその両
主面側から挟持する一対の封止基板４と、圧電共振子１
と封止基板４とを接合するための接着剤層５を具備す
る。圧電共振子１は、例えばＰＺＴ等の圧電セラミック
ス材料からなる圧電基板を母材とし、圧電基板の上面及
び下面をそれぞれ主面とする。圧電基板の上面及び下面
のそれぞれの中央部には励振電極２が形成されている。
また、圧電基板の上面及び下面の互いに異なる端縁部上
には引き出し電極３が形成されており、圧電基板の上面
及び下面の励振電極２と引き出し電極３はそれぞれ導通
接続されている。
は励振電極、３は引き出し電極、４は封止基板、５は接
着剤層、６は振動空間、７は固形充填物、８は外部電極
である。図３及び図５に示すように、従来の圧電共振部
品の中間積層体は、圧電共振子１と圧電共振子をその両
主面側から挟持する一対の封止基板４と、圧電共振子１
と封止基板４とを接合するための接着剤層５を具備す
る。圧電共振子１は、例えばＰＺＴ等の圧電セラミック
ス材料からなる圧電基板を母材とし、圧電基板の上面及
び下面をそれぞれ主面とする。圧電基板の上面及び下面
のそれぞれの中央部には励振電極２が形成されている。
また、圧電基板の上面及び下面の互いに異なる端縁部上
には引き出し電極３が形成されており、圧電基板の上面
及び下面の励振電極２と引き出し電極３はそれぞれ導通
接続されている。
【０００５】封止基板は、それぞれアルミナや誘電体材
料等のセラミック基板であり、圧電共振子とほぼ同じ形
状及び大きさの矩形平板上に形成されている。図３に示
すように、封止基板４の圧電共振子１に対向する面に
は、それぞれ励振電極２に対向する略円形の部分（以
下、振動空間と称する）６を除いて接着剤層５が形成さ
れている。接着剤層５を構成する接着剤中には、固形充
填物７がほぼ均一に分散されている。固形充填物７はほ
ぼ球形の外形を有し、圧電共振子１が振動しうる高さ
（振動空間６の高さ）に対応した大きさである。固形充
填物７はスペーサとして機能し、封止基板４と圧電共振
子１と接着する接着剤層５の厚さ、すなわち、接着剤層
５に形成された振動空間６の高さを一定に保つととも
に、圧電共振子１と封止基板４とを加圧する際に、接着
剤が振動空間６内に押し出されることによる振動阻害を
防止する。
料等のセラミック基板であり、圧電共振子とほぼ同じ形
状及び大きさの矩形平板上に形成されている。図３に示
すように、封止基板４の圧電共振子１に対向する面に
は、それぞれ励振電極２に対向する略円形の部分（以
下、振動空間と称する）６を除いて接着剤層５が形成さ
れている。接着剤層５を構成する接着剤中には、固形充
填物７がほぼ均一に分散されている。固形充填物７はほ
ぼ球形の外形を有し、圧電共振子１が振動しうる高さ
（振動空間６の高さ）に対応した大きさである。固形充
填物７はスペーサとして機能し、封止基板４と圧電共振
子１と接着する接着剤層５の厚さ、すなわち、接着剤層
５に形成された振動空間６の高さを一定に保つととも
に、圧電共振子１と封止基板４とを加圧する際に、接着
剤が振動空間６内に押し出されることによる振動阻害を
防止する。
【０００６】上記積層体の端面に、例えばめっき法など
の湿式製膜法あるいはスパッター法等の乾式製膜法によ
り、外部電極８を形成する。その結果、図５に示すよう
に、従来の圧電共振部品が完成される。これらの外部電
極８が形成された圧電共振部品は半田付けによりプリン
ト配線板上に実装される。
の湿式製膜法あるいはスパッター法等の乾式製膜法によ
り、外部電極８を形成する。その結果、図５に示すよう
に、従来の圧電共振部品が完成される。これらの外部電
極８が形成された圧電共振部品は半田付けによりプリン
ト配線板上に実装される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の圧電共振部
品においては、振動空間を形成する際の封止基板と圧電
基板を接着する工程の接着剤層にエポキシ樹脂などを用
いることが一般的となっている。熱硬化性樹脂の場合、
所定の温度と所定の時間で硬化させるが、その過程は、
おおよそ室温から温度を上昇させると一旦粘度が低下
し、ある温度を超えると再び粘度が上昇し完全に硬化す
る。また空洞内の気体は状態方程式に従い、シャルルの
法則で知られるように一定容積内の圧力は気体の温度に
比例することがわかっている。つまり、接着剤層の硬化
に際して、加熱によって接着剤層の粘度が低下するのと
同時に空洞内の圧力が上昇することから、空洞内の空気
が外部へ漏れ、気密性が阻害されるという問題を有して
いた。
品においては、振動空間を形成する際の封止基板と圧電
基板を接着する工程の接着剤層にエポキシ樹脂などを用
いることが一般的となっている。熱硬化性樹脂の場合、
所定の温度と所定の時間で硬化させるが、その過程は、
おおよそ室温から温度を上昇させると一旦粘度が低下
し、ある温度を超えると再び粘度が上昇し完全に硬化す
る。また空洞内の気体は状態方程式に従い、シャルルの
法則で知られるように一定容積内の圧力は気体の温度に
比例することがわかっている。つまり、接着剤層の硬化
に際して、加熱によって接着剤層の粘度が低下するのと
同時に空洞内の圧力が上昇することから、空洞内の空気
が外部へ漏れ、気密性が阻害されるという問題を有して
いた。
【０００８】本発明は、上記従来例の問題を解決するた
めになされたものであり、気密性の信頼が高く、共振特
性が安定した圧電共振部品を、再現性良く製造し得る製
造方法を提供することを目的とする。
めになされたものであり、気密性の信頼が高く、共振特
性が安定した圧電共振部品を、再現性良く製造し得る製
造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の圧電共振部品は、圧電基板の両主面に振動用
電極を設けて圧電共振子を形成する工程と、大気圧より
も低い圧力の雰囲気中で前記圧電基板の両側に接着剤層
を介して封止基板を積層することによって前記圧電共振
子の振動空間を形成し、大気圧中または加圧槽中で加圧
することによって前記振動空間内部の圧力を大気圧より
も低い圧力にする工程と、前記接着剤層を硬化させる工
程と、を含む圧電共振部品の製造方法である。
に本発明の圧電共振部品は、圧電基板の両主面に振動用
電極を設けて圧電共振子を形成する工程と、大気圧より
も低い圧力の雰囲気中で前記圧電基板の両側に接着剤層
を介して封止基板を積層することによって前記圧電共振
子の振動空間を形成し、大気圧中または加圧槽中で加圧
することによって前記振動空間内部の圧力を大気圧より
も低い圧力にする工程と、前記接着剤層を硬化させる工
程と、を含む圧電共振部品の製造方法である。
【００１０】また、前記製造方法において、大気圧より
も低い圧力の雰囲気中で前記圧電基板の両側に接着剤層
を介して封止基板を積層する際に、減圧パックに密封し
た状態もしくは減圧層中で前記圧電基板の両側に接着剤
層を介して封止基板を積層することを特徴とするもので
ある。
も低い圧力の雰囲気中で前記圧電基板の両側に接着剤層
を介して封止基板を積層する際に、減圧パックに密封し
た状態もしくは減圧層中で前記圧電基板の両側に接着剤
層を介して封止基板を積層することを特徴とするもので
ある。
【００１１】また、前記製造方法において、前記接着剤
層が半硬化のシート状の接着剤であることを特徴とする
ものである。
層が半硬化のシート状の接着剤であることを特徴とする
ものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】（実施の形態１） 本発明の圧電共振部品に関する実施の形態１について、
図１（ａ）と図１（ｂ）と図２を参照しつつ説明する。
図１（ａ）は実施の形態１にかかる圧電共振部品の中間
積層体を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ
での断面図、図２はその構造を示す分解斜視図である。
図１（ａ）と図１（ｂ）と図２において、ＰＺＴ等の圧
電性セラミックス材料を矩形平板状に形成した圧電基板
から成る圧電共振子１の両主面には励振電極２と引き出
し電極３がそれぞれ形成されている。励振電極２に外部
から電圧を印加すると励振電極２の近傍のみが振動する
振動モードが励振される。圧電共振子１と封止基板４と
の間には接着剤層５が層状に設置されており、圧電振動
子１の振動を阻害しないように振動空間を形成してい
る。接着剤としては、耐熱性と接着強度を考慮して、例
えばエポキシ系の熱硬化型樹脂を用いる。さらにこの振
動空間は内部の圧力が大気圧よりも低い圧力で形成され
ている。振動空間の内部の圧力が大気圧とほぼ同じ圧力
である場合、接着剤層５の硬化が室温で行われれば、振
動空間内の空気が熱膨張し、外部へ漏れることなく気密
性が保たれる。しかしながら一般には、接着剤層に熱硬
化性樹脂を用いる場合、接着剤層の硬化において加熱が
必要であり、このとき振動空間内の気体が熱膨張し、外
部へ漏れることがあり、そのため気密性が阻害されるこ
とがある。そこで本実施の形態１では、振動空間の内部
の圧力が大気圧よりも低い圧力で形成されているため、
接着剤層の硬化における加熱の際に振動空間の気体が熱
膨張しても接着剤の変形をもたらすような圧力になら
ず、気体が外部へ漏れることによって気密性が損なわれ
る割合を小さくすることができる。さらに、外部と振動
空間の内部の圧力差により、振動空間に対して等方的に
圧力差に等しい大きさの力が加わるため、圧電共振子１
と封止板４との密着度が均一となり、変形がほとんどな
い振動空間が形成できる。また、接着剤層の硬化後にお
いても、振動空間の内部と外部との圧力差により、加圧
力が維持されるため剥離などの可能性が低くなる。尚、
接着剤層は接着剤層の硬化に際する粘度の変化に対し
て、硬化の前後で振動空間の容積を一定に保つために任
意の形状と大きさの固形充填物を含有したものがより好
ましい。
図１（ａ）と図１（ｂ）と図２を参照しつつ説明する。
図１（ａ）は実施の形態１にかかる圧電共振部品の中間
積層体を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ
での断面図、図２はその構造を示す分解斜視図である。
図１（ａ）と図１（ｂ）と図２において、ＰＺＴ等の圧
電性セラミックス材料を矩形平板状に形成した圧電基板
から成る圧電共振子１の両主面には励振電極２と引き出
し電極３がそれぞれ形成されている。励振電極２に外部
から電圧を印加すると励振電極２の近傍のみが振動する
振動モードが励振される。圧電共振子１と封止基板４と
の間には接着剤層５が層状に設置されており、圧電振動
子１の振動を阻害しないように振動空間を形成してい
る。接着剤としては、耐熱性と接着強度を考慮して、例
えばエポキシ系の熱硬化型樹脂を用いる。さらにこの振
動空間は内部の圧力が大気圧よりも低い圧力で形成され
ている。振動空間の内部の圧力が大気圧とほぼ同じ圧力
である場合、接着剤層５の硬化が室温で行われれば、振
動空間内の空気が熱膨張し、外部へ漏れることなく気密
性が保たれる。しかしながら一般には、接着剤層に熱硬
化性樹脂を用いる場合、接着剤層の硬化において加熱が
必要であり、このとき振動空間内の気体が熱膨張し、外
部へ漏れることがあり、そのため気密性が阻害されるこ
とがある。そこで本実施の形態１では、振動空間の内部
の圧力が大気圧よりも低い圧力で形成されているため、
接着剤層の硬化における加熱の際に振動空間の気体が熱
膨張しても接着剤の変形をもたらすような圧力になら
ず、気体が外部へ漏れることによって気密性が損なわれ
る割合を小さくすることができる。さらに、外部と振動
空間の内部の圧力差により、振動空間に対して等方的に
圧力差に等しい大きさの力が加わるため、圧電共振子１
と封止板４との密着度が均一となり、変形がほとんどな
い振動空間が形成できる。また、接着剤層の硬化後にお
いても、振動空間の内部と外部との圧力差により、加圧
力が維持されるため剥離などの可能性が低くなる。尚、
接着剤層は接着剤層の硬化に際する粘度の変化に対し
て、硬化の前後で振動空間の容積を一定に保つために任
意の形状と大きさの固形充填物を含有したものがより好
ましい。
【００１３】（実施の形態２） 次に、本発明の圧電共振部品の製造方法に関する実施の
形態２について、図２を参照しつつ説明する。実施の形
態２は、上記実施の形態１にかかる圧電共振部品の製造
に適する方法に関する。
形態２について、図２を参照しつつ説明する。実施の形
態２は、上記実施の形態１にかかる圧電共振部品の製造
に適する方法に関する。
【００１４】本発明の実施の形態２における圧電共振子
の製造方法は、圧電共振子１の２つの主面上に励振電極
２に対向する部分を除いて所定の厚さに接着剤層５を印
刷等により塗布し、特定の温度と時間で加熱して半硬化
状態にしたものを介して大気圧よりも低い圧力の雰囲気
中で封止基板４を圧電共振子１の外側に積層し、特定の
温度と時間で加熱して接着剤層を完全硬化させることに
より、接着剤層が励振電極２の近傍に流れることなく、
かつ振動空間内の気体が熱膨張し、外部へ漏れることな
く気密性を保った振動空間を安定に形成することができ
る。このような圧電共振部品の製造方法をとることによ
り、特性の安定した実施の形態１にかかる圧電共振部品
を得ることができる。例えば大気圧よりも低い圧力の雰
囲気中で積層することを実現する方法として、積層前の
中間積層体を減圧パックに密封し大気圧中または加圧槽
中で加圧することによって振動空間の内部の圧力を大気
圧よりも低い圧力にすることができる。また接着剤層の
形成には、印刷のほかに半硬化状態のシート状の接着剤
を用いても同様の効果が得られ、この場合、減圧槽中で
中間積層体をラミネートすることで所望の振動空間を形
成できる。
の製造方法は、圧電共振子１の２つの主面上に励振電極
２に対向する部分を除いて所定の厚さに接着剤層５を印
刷等により塗布し、特定の温度と時間で加熱して半硬化
状態にしたものを介して大気圧よりも低い圧力の雰囲気
中で封止基板４を圧電共振子１の外側に積層し、特定の
温度と時間で加熱して接着剤層を完全硬化させることに
より、接着剤層が励振電極２の近傍に流れることなく、
かつ振動空間内の気体が熱膨張し、外部へ漏れることな
く気密性を保った振動空間を安定に形成することができ
る。このような圧電共振部品の製造方法をとることによ
り、特性の安定した実施の形態１にかかる圧電共振部品
を得ることができる。例えば大気圧よりも低い圧力の雰
囲気中で積層することを実現する方法として、積層前の
中間積層体を減圧パックに密封し大気圧中または加圧槽
中で加圧することによって振動空間の内部の圧力を大気
圧よりも低い圧力にすることができる。また接着剤層の
形成には、印刷のほかに半硬化状態のシート状の接着剤
を用いても同様の効果が得られ、この場合、減圧槽中で
中間積層体をラミネートすることで所望の振動空間を形
成できる。
【００１５】（参考例） 次に、本発明の圧電共振部品の製造方法に関する参考例
について、図２を参照しつつ説明する。参考例は、実施
の形態２と同様に、実施の形態１にかかる圧電共振部品
の製造に適する方法に関する。従って、上記実施の形態
２にかかる製造方法と共通する部分の説明は省略する。
について、図２を参照しつつ説明する。参考例は、実施
の形態２と同様に、実施の形態１にかかる圧電共振部品
の製造に適する方法に関する。従って、上記実施の形態
２にかかる製造方法と共通する部分の説明は省略する。
【００１６】本発明の参考例における圧電共振子の製造
方法は、圧電振動子１の２つの主面上に励振電極２に対
向する部分を除いて形成した半硬化状態の接着剤層５を
介して、接着剤層５を硬化させるときの温度よりも高い
温度において、封止基板４を圧電共振子１の外側に積層
し、特定の温度と時間で加熱して接着剤層を硬化させる
ことにより、振動空間を形成する。
方法は、圧電振動子１の２つの主面上に励振電極２に対
向する部分を除いて形成した半硬化状態の接着剤層５を
介して、接着剤層５を硬化させるときの温度よりも高い
温度において、封止基板４を圧電共振子１の外側に積層
し、特定の温度と時間で加熱して接着剤層を硬化させる
ことにより、振動空間を形成する。
【００１７】上記参考例にかかる圧電共振部品の製造方
法では、全ての工程において大気圧中で行うので、接着
剤層を介して封止基板と圧電共振子を高温で積層しなけ
ればならないが、実施の形態２に於ける大気圧よりも低
い圧力の雰囲気中での工程を経ることなく簡便に特性の
安定した実施の形態１にかかる圧電共振部品を得ること
ができる。
法では、全ての工程において大気圧中で行うので、接着
剤層を介して封止基板と圧電共振子を高温で積層しなけ
ればならないが、実施の形態２に於ける大気圧よりも低
い圧力の雰囲気中での工程を経ることなく簡便に特性の
安定した実施の形態１にかかる圧電共振部品を得ること
ができる。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、振動空間
の内部の圧力を大気圧よりも低い圧力で振動空間を形成
しているため接着剤層の硬化の際に振動空間内の気体が
熱膨張し外部へ漏れることなく安定して気密性を保つこ
とができ、且つ、振動空間の形成に圧電基板やアルミナ
等のセラミック基板と半硬化状態の接着剤層を用いてい
るため振動空間の変形や接着剤が流れ出すことによる励
振電極への付着を防ぎ、電極の励振を阻害することなく
安定して振動空間を形成できる。
の内部の圧力を大気圧よりも低い圧力で振動空間を形成
しているため接着剤層の硬化の際に振動空間内の気体が
熱膨張し外部へ漏れることなく安定して気密性を保つこ
とができ、且つ、振動空間の形成に圧電基板やアルミナ
等のセラミック基板と半硬化状態の接着剤層を用いてい
るため振動空間の変形や接着剤が流れ出すことによる励
振電極への付着を防ぎ、電極の励振を阻害することなく
安定して振動空間を形成できる。
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１における圧電共
振部品の中間積層体の斜視図 （ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ面での部分断面図
振部品の中間積層体の斜視図 （ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ面での部分断面図
【図２】本発明の実施の形態１における圧電共振部品の
中間積層体の構造を示す分解斜視図
中間積層体の構造を示す分解斜視図
【図３】従来の圧電共振部品の中間積層体の構造を示す
分解斜視図
分解斜視図
【図４】図３に示す中間積層体の外観を示す斜視図
【図５】従来の圧電共振部品の外観を示す斜視図
１ 圧電共振子 ２ 励振電極 ３ 引き出し電極 ４ 封止基板 ５ 接着剤層 ６ 振動空間 ７ 固形充填物 ８ 外部電極
フロントページの続き (72)発明者 別所 芳宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−210809（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−336180（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 3/00 - 3/04
Claims (3)
- 【請求項１】 圧電基板の両主面に振動用電極を設けて
圧電共振子を形成する工程と、大気圧よりも低い圧力の
雰囲気中で前記圧電基板の両側に接着剤層を介して封止
基板を積層することによって前記圧電共振子の振動空間
を形成し、大気圧中または加圧槽中で加圧することによ
って前記振動空間内部の圧力を大気圧よりも低い圧力に
する工程と、前記接着剤層を硬化させる工程と、を含む
圧電共振部品の製造方法。 - 【請求項２】 大気圧よりも低い圧力の雰囲気中で前記
圧電基板の両側に接着剤層を介して封止基板を積層する
際に、減圧パックに密封した状態もしくは減圧層中で前
記圧電基板の両側に接着剤層を介して封止基板を積層す
ることを特徴とする請求項１記載の圧電共振部品の製造
方法。 - 【請求項３】 前記接着剤層が半硬化のシート状の接着
剤である請求項１記載の圧電共振部品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34484796A JP3351273B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 圧電共振部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34484796A JP3351273B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 圧電共振部品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10190396A JPH10190396A (ja) | 1998-07-21 |
| JP3351273B2 true JP3351273B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=18372447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34484796A Expired - Fee Related JP3351273B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 圧電共振部品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3351273B2 (ja) |
-
1996
- 1996-12-25 JP JP34484796A patent/JP3351273B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10190396A (ja) | 1998-07-21 |
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