JPH07307638A - 圧電部品の引き出し電極構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】製造時に４００℃以上の加熱処理を施しても引
き出し電極が低融点ガラスに拡散溶解することなく、前
記引き出し電極を切断する恐れのない薄膜構造を有する
圧電部品を提供する。 【構成】所定のキャビティを有するパッケージ内に低融
点ガラスを用いて圧電素子を封入した圧電部品に於い
て、パッケージ外部と圧電素子の間を電気的に接続する
ための引き出し電極を設け、その少なくとも前記低融点
ガラスと接触する領域の表面にクロムのコーティングを
施す、或は前記引き出し電極が最下層よりニッケル層、
金層、ニッケル層、クロム層の順で構成した４層の薄膜
構造とする圧電部品の引き出し電極の構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上利用分野】本発明は圧電部品の電極構造に関
し、殊に圧電部品パッケージ内外の電気的接続を行なう
引き出し電極の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電部品は例えばバルク波を利用する圧
電共振子の場合、形状、厚さ及び表面状態を所定の寸法
に加工した圧電基板両面に夫々励振電極及び該励振電極
から前記圧電基板の端縁に向けて延びる電極リード部を
付着した圧電共振子を、リード線が気密貫通している金
属ベース中に前記リード線に取り付け電気的接続及び機
械的保持を行ない、最後に封止缶を被せて該封止缶と前
記金属ベースとを抵抗溶接し圧電共振子をパッケージ内
に密封するのが一般的であった。

【０００３】近年、電子機器の小型化に伴い圧電部品の
小型化及び表面実装化の要求が高まっており、様々な小
型圧電部品の構造が提案されている。図７（ａ）及び
（ｂ）は表面実装型圧電部品の一例の構造を示す図であ
って、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）はＡ―Ａ′断面図で
ある。

【０００４】即ち、圧電基板の両面に夫々励振電極（図
示しない）と該励振電極から該圧電基板の端部まで延び
る電極リード部（図示しない）を付着した圧電共振子１
を、セラミック、ガラス等の絶縁性材料からなるベース
２に固定された、りん青銅、洋白、ステンレス等の導電
性材料の薄板からなるサポート３，４に導電性接着剤
（図示しない）により接着し電気的接続及び機械的保持
をする。前記ベース２には前記サポート３，４固定箇所
から該ベース２端部まで引き出し電極５，６が付着され
ており、前記圧電共振子１を密封するようケース７を低
融点ガラス８により接着封止しても、圧電共振子１とケ
ース７外部との導通を確保できるよう構成したものであ
る。尚、該ケース７は低融点ガラス８によりベース２と
接着可能なら金属等の導電性材料、或はセラミック、ガ
ラス等の絶縁性材料のいずれでもよい。

【０００５】前記低融点ガラス８とは、鉛の酸化物とホ
ウ素の酸化物を樹脂に混入してペースト状としたものを
スクリーン印刷手法等によりベース２とケース７の接合
部分に塗布した後、４００℃以上の温度にて加熱処理を
施すことによって樹脂を除去して溶融したガラスのみと
し、これを常温まで冷却することによりガラスを固体化
して被接着物を接着固定するものである。

【０００６】前記引き出し電極５，６は真空蒸着等の薄
膜形成技術によりベース２に付着した金属薄膜とするの
が一般的でありその材料は安定且つ導電性の高い金が適
している。但し、周知のように前記ベース２に金単層を
付着しても十分な付着強度を得ることができないため、
図８に示す如く、下地としてニッケル層９を付着した後
金層１０を付着して２層とした薄膜構造とし、該金層１
０の付着強度を高くすることが一般的である。

【０００７】しかしながら、例えば前記金属薄膜の膜厚
をニッケル層９が５０〜１００オングストローム、金層
１０が５００〜２０００オングストロームとしたとき、
製造工程に於いてベース２とケース７を４００℃以上の
温度で加熱処理を施すことにより、低融点ガラス８と接
する領域の引き出し電極５，６が該低融点ガラス８中に
拡散溶解するという現象が発生し、最悪の場合前記引き
出し電極５，６が切断して外部から圧電共振子への電気
的接続が不可能となるという欠陥があった。

【０００８】

【発明の目的】本発明は上述した如き従来の圧電部品の
欠陥を除去すべくなされたものであって、製造時に４０
０℃以上の加熱処理を施しても引き出し電極が低融点ガ
ラスに拡散溶解することなく、前記引き出し電極を切断
する恐れのない薄膜構造を有する圧電部品を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【発明の概要】上述の目的を達成するため本発明に係わ
る表面実装型圧電部品の構造は、所定のキャビティを有
するパッケージ内に低融点ガラスを用いて圧電素子を封
入した圧電部品に於いて、パッケージ外部と圧電素子の
間を電気的に接続するための引き出し電極を設け、その
少なくとも前記低融点ガラスと接触する領域の表面にク
ロムのコーティングを施す、或は前記引き出し電極が最
下層よりニッケル層、金層、ニッケル層、クロム層の順
で構成した４層の薄膜構造であることを特徴とする圧電
部品の引き出し電極の構造とする。

【００１０】

【発明の実施例】以下、本発明を実施例を示す図面に基
づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例の薄膜
構造を示す断面図である。

【００１１】即ち、ベース２に付着する引き出し電極
５，６をベース２の表面から順にニッケル層１１、金層
１２、クロム層１３とした３層の薄膜構造とするもので
ある。該３層の金属薄膜の膜厚は例えば、ニッケル層１
１を５０〜２００オングストローム、金層１２を５００
〜２０００オングストローム、クロム層１３を５０〜２
００オングストロームとする。

【００１２】上述した如く構成することにより、ニッケ
ル層１１と金層１２が低融点ガラス中に拡散溶解するこ
とのないようにクロム層１３が障壁として作用し、前記
引き出し電極５，６を切断することなく圧電部品と電子
回路の電気的接続を確実なものとすることができる。

【００１３】ところが、上述した如き構成では製造工程
に於いて、４００℃以上の温度にて加熱処理を施すこと
によって引き出し電極５，６の金層１２とクロム層１３
が合金化して抵抗率が上昇するという傾向が見られる。
例えばニッケル層１１を５０オングストローム、金層１
２を６８０オングストローム、クロム層１３を１００オ
ングストロームとして実験したところ、前記引き出し電
極５，６の抵抗率が加熱処理前には約５μΩ・ｃｍであ
ったのに対して加熱処理後は金層１２とクロム層１３が
合金化することにより約３９μΩ・ｃｍに上昇する現象
が見られた。

【００１４】前記抵抗率が約３９μΩ・ｃｍであっても
該引き出し電極５，６の導通を得ることは可能だが、圧
電部品としたときの等価抵抗が上昇することとなる。圧
電部品を電子回路に搭載する際に該圧電部品の等価抵抗
が低いことが要求されるので前記引き出し電極５，６の
抵抗率も低いことが望ましい。例えば、前記圧電基板を
水晶基板とした水晶振動子（周波数が２０メガヘルツ）
の場合、等価抵抗が３０Ω以下の製品を良品としてい
る。そこで前記水晶振動子の等価抵抗が３０Ω以下とな
ることを満足するには、前記引き出し電極５，６の抵抗
率を約２０μΩ・ｃｍ以下にすることが必要である。

【００１５】そこで引き出し電極５，６を図２に示す如
く、金層１２とクロム層１３の間に第２のニッケル層１
４を設けて４層の薄膜構造とした。前記第２のニッケル
層１４が障壁として作用して金層１２とクロム層１３が
合金化することがなくなり、前記引き出し電極５，６の
抵抗率の上昇を抑えることが可能となった。例えば第２
のニッケル層１４を５０〜１００オングストロームとす
ると加熱処理を施しても前記引き出し電極５，６の抵抗
率は約２２μΩ・ｃｍとなり、抵抗率の変化を抑えるこ
とが可能となった。

【００１６】上述の通り引き出し電極５，６を４層の薄
膜構造とすることにより該引き出し電極５，６が低融点
ガラスに拡散溶解することなく、且つ抵抗率の上昇を抑
えることが可能となった。しかし、各金属薄膜の膜厚は
従来の実績から選択していたが、各金属薄膜の膜厚を変
化することにより加熱処理を施した後の抵抗率の上昇を
更に抑えることができないか確認する実験を行なった。

【００１７】まず金層１２の膜厚を６８０オングストロ
ーム、クロム層１３の膜厚を１００オングストロームに
夫々固定し、ニッケル層１１と第２のニッケル層１４の
膜厚を変化したときの抵抗率の変化を調べる実験を行な
った。尚、ニッケル層１１と第２のニッケル層１４は同
じ膜厚とした。実験結果を図３に示す。同図より明らか
なように、ニッケル層１１及び第２のニッケル層１４の
膜厚を変化しても加熱処理後の抵抗率が変化しないとい
う結果を得た。従って、ニッケル層１１、第２のニッケ
ル層１４は膜厚を規定することなく膜として存在すれば
よい。

【００１８】次にニッケル層１１及び第２のニッケル層
１４の膜厚を夫々５０オングストローム、クロム層１３
の膜厚を１００オングストロームに夫々固定し、金層１
２の膜厚を変化したときの抵抗率の変化を調べる実験を
行なった。実験結果を図４に示す。同図より金層１２の
膜厚を厚くすることにより加熱処理後の抵抗率の上昇が
抑えられるという結果を得た。

【００１９】最後にニッケル層１１及び第２のニッケル
層１４の膜厚を夫々５０オングストロームに固定し、金
層１２の膜厚を６８０オングストロームまたは１５００
オングストロームに固定し、クロム層１３の膜厚を変化
したときの抵抗率の変化を調べる実験を行なった。実験
結果を図５に示す。尚、金層１２の膜厚を６８０オング
ストロームとしたときの実験結果を図５グラフ１５に示
し、金層１２の膜厚を１５００オングストロームとした
ときの実験結果を図５グラフ１６に示す。同図よりクロ
ム層１３の膜厚を薄くするほど加熱処理後の抵抗率の上
昇が抑えられるという結果を得た。従って、クロム層１
３はニッケル層１１、金層１２及び第２のニッケル層１
４が低融点ガラス中に拡散溶解しない程度に薄膜として
存在すればよい。

【００２０】前記実験結果より、引き出し電極５，６の
抵抗率が加熱後に上昇する現象は金層１２及びクロム層
１３の膜厚に依存していることが判明した。即ち、クロ
ム層１３を薄く付着する、或いは金層１２を厚く付着す
ることによって、前記引き出し電極５，６の抵抗率の上
昇を抑えることが可能である。特に、金層１２の膜厚を
クロム層１３の膜厚より概ね１０倍以上の厚さで構成す
れば、引き出し電極５，６の抵抗率を約２０μΩ・ｃｍ
以下に抑えることが可能という結果を得た。

【００２１】更に、４層の薄膜構造の膜厚は該薄膜付着
時の製造ばらつきを考慮すれば、ニッケル層１１及び第
２のニッケル層１４を５０オングストローム以上、クロ
ム層１３を５０オングストローム以上とするのが望まし
い。金層１２を前記クロム層１３の概ね１０倍以上とす
れば引き出し電極５，６の抵抗率の上昇を低く抑えるこ
とが可能となる。またニッケル層１１、金層１２、及び
第２のニッケル層１４の膜厚を厚く付着しても、薄膜の
付着量を必要とすることになり、製造コストが上昇する
ので、ニッケル層１１及び第２のニッケル層１４を５０
〜１００オングストローム、クロム層１３を５０〜８０
オングストローム、金層１２を前記クロム層１３の概ね
１０倍以上とすればよい。特に、圧電部品の特性を考慮
するなら金層１２の膜厚を更に厚くし、１２００オング
ストローム以上とするのが望ましい。

【００２２】本願発明の効果を確認するため、前記圧電
基板を水晶基板とした水晶振動子を試作した。引き出し
電極５，６のニッケル層１１を５０オングストローム、
金層１２を２０００オングストローム、第２のニッケル
層１４を５０オングストローム、クロム層１３を８０オ
ングストロームとし、評価方法として水晶振動子の等価
抵抗を測定した。従来の抵抗溶接による缶封止タイプ
（加熱処理を施さない）と本願発明による水晶振動子の
加熱処理後の等価抵抗を測定した結果を図６に示す。実
験結果から従来の水晶振動子と本願発明を実施した水晶
振動子の等価抵抗の値及びばらつきに差が確認できない
程度に改善することが可能となった。

【００２３】尚、引き出し電極５，６を真空蒸着等の薄
膜形成技術によりベース２に付着するものとして説明し
たが、金属薄膜形成方法としてスパッタ、メッキ等を適
用して構わない。更に、引き出し電極５，６形成時にマ
スク等を利用して低融点ガラス８を塗布する領域のみを
３層或は４層の薄膜構造とし、その他の箇所は図８に示
した如く、従来のニッケル層９と金層１０の２層からな
る薄膜構造としてもよい。

【００２４】以上本発明は水晶基板を用いた水晶振動
子、モノリシック・クリスタル・フィルタ（ＭＣＦ）を
含む共振子、或は水晶以外の圧電基板を用いた共振子や
部分電極を二分割した構成の二重モードフィルタの如き
共振子、バルク波以外の表面弾性波（ＳＡＷ）等を用い
た共振子及びフィルタに適用してもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上説明した如く構成するも
のであるから、圧電部品の製造工程に於いて、引き出し
電極が切断することにより歩留まりが低下するという欠
陥が無くなり、圧電部品を極めて安価に生産することが
可能となると共に、完成した圧電部品を実装する電子回
路の低価格化に著しい効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる薄膜構造の一実施例を示す断面
図

【図２】本発明に係わる薄膜構造の第２の実施例を示す
断面図

【図３】本発明に係わる薄膜構造のニッケル層の膜厚と
加熱処理後の抵抗率との関係についての実験結果を示す
図

【図４】本発明に係わる薄膜構造の金層の膜厚と加熱処
理後の抵抗率との関係についての実験結果を示す図

【図５】本発明に係わる薄膜構造のクロム層の膜厚と加
熱処理後の抵抗率との関係についての実験結果を示す図

【図６】本発明に係わる水晶振動子の等価抵抗分布を示
す図

【図７】（ａ）及び（ｂ）は従来の圧電部品を示す外観
斜視図及び断面図

【図８】従来の引き出し電極の薄膜構造を示す断面図

【符号の説明】

２………ベース ５，６………引き出し電極 １１………ニッケル層 １２………金層 １３………クロム層 １４………第２のニッケル層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定のキャビティを有するパッケージ内に
   低融点ガラスを用いて圧電素子を封入した圧電部品に於
   いて、パッケージ外部と圧電素子の間を電気的に接続す
   るための引き出し電極を設け、その少なくとも前記低融
   点ガラスと接触する領域の表面にクロムのコーティング
   を施したことを特徴とする圧電部品の引き出し電極構
   造。
2. 【請求項２】前記引き出し電極が最下層よりニッケル
   層、金層、ニッケル層、クロム層の順で構成した４層の
   薄膜構造であることを特徴とする請求項１記載の圧電部
   品の引き出し電極構造。
3. 【請求項３】前記４層薄膜構造とした引き出し電極に於
   いて、金層の膜厚がクロム層の膜厚の概ね１０倍以上で
   あることを特徴とする請求項２記載の圧電部品の引き出
   し電極構造。