JPH09148875A - 圧電振動子ならびにその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 封止の信頼性が高く、かつ実装時の信頼性も
高く、さらに基板の上面電極と下面電極との接続部を実
装時の端子電極としても利用できる、小型が可能な表面
実装型の圧電振動子ならびにその製造方法を提供する。 【解決手段】 母基板１の上面と下面の複数個の電極パ
ターン２を接続するための導電材料を充填したビアホー
ル３を各圧電振動子の分離部に形成し、上面の電極パタ
ーン２にそれぞれ圧電素子４を搭載し、次いで、各圧電
素子４を収納する凹部８を有する、耐熱性フィラーを混
入した接着剤シート７を圧着して熱硬化処理して封止部
材とした後に、各圧電振動子間をビアホール３の導電材
料が分割されて個々の圧電振動子の基板側面と同一面を
なすように分離して、圧電振動子を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁性基板とキャ
ップ体により圧電素子を封止して成る表面実装に適した
構造の圧電振動子ならびにその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電共振子や圧電フィルタなどに利用さ
れる圧電振動子は、コードレス電話やセルラー電話など
の無線電話を始めとする各種通信機器、あるいはパーソ
ナルコンピュータその他の様々な電子機器に多用され、
特に表面実装型の圧電振動子は、小型・軽量・省スペー
スの電子部品として、その市場を近年急速に拡大しつつ
ある。

【０００３】そのような表面実装型の圧電振動子の構造
は、絶縁性の基板上に圧電素子などを搭載し、その上に
セラミックあるいは金属などでできたキャップを被せて
接着封止するものが一般的である。

【０００４】例えば、特開平３−265204号公報には、圧
電基板の表側と裏側の主表面にそれぞれ電極を形成し、
両主表面には少なくとも振動部領域に開口をもつように
形成された接着剤シートを介してそれぞれ絶縁性保護基
板を重ね、上下の保護基板を圧電基板に接着させて振動
部に接着剤で囲まれ接着剤の厚みによる密閉された振動
空間を形成した圧電共振子部品が開示されている。それ
によれば、接着剤シートにはエポキシ系などの半固体状
の樹脂シートで熱硬化型のものを使用することにより均
一な厚さの接着剤層が得られるので、接着剤を塗布した
り印刷したりする方法に比べて工程が簡略化されて生産
性が向上し、コストが低下するというものであり、接着
剤層の厚さの精度が高くて気泡や異物を巻き込むことも
少ないので、得られる圧電共振子部品の品位が向上し、
信頼性が向上するというものである。なお同号公報に
は、マザー基板を用いて複数個の部品を同時に形成し、
個々の部品に切断する方法も開示されている。

【０００５】また、特開平６−37565 号公報には、圧電
振動子のような電子部品素子を下ケースと上蓋から成る
ケース内に、下ケースの形状に合わせて成形済の接着シ
ートにより密封した構造のチップ形電子部品が開示され
ている。その接着シートは、基板の一方の面に相対的に
低温で硬化する第１の接着剤を有し、他方の面に相対的
に高温で硬化する第２の接着剤を有し、更に第２の接着
剤の表面に保護シートを被せたものである。従って、下
ケースの上面が導電ペーストを付与する前の清浄なとき
にそこに接着シートを接着することにより接着シートを
下ケースの上面に導電ペーストの影響を受けることなく
確実に接着することができ、また、保護シートに付着し
た導電ペーストは保護シートを剥がすことにより容易に
かつ完全に除去することができるため接着シート上に上
蓋を導電ペーストの影響を受けることなく確実に接着す
ることができるので、密封性の高いチップ形電子部品と
なるというものである。

【０００６】さらに、特開平６−132766号公報には、ベ
ース基板と、その基板上に設けられた圧電セラミック素
子と、セラミック素子に電気的に接続されて外部に導出
された端子電極と、基板上に取り付けられてセラミック
素子を覆う導電性キャップとを備え、ベース基板と導電
性キャップとの間に絶縁板を介在させた圧電発振子が開
示されている。この絶縁板を介在させたことにより、導
電性キャップ（金属キャップ）による端子電極の短絡を
防止することができ、ガラスフリットの融着によって金
属キャップをベース基板に接合する必要がなくなって高
温による圧電セラミック素子の圧電特性劣化を抑えるこ
とができるなどの効果を有するというものである。

【０００７】さらにまた、特開平７−170143号公報に
は、外周縁の半円状切り欠き側面電極を介して表裏に電
極を形成した絶縁基板と、外側面に絶縁基板の側面電極
と対向位置に溝を形成したキャップケースにより、絶縁
基板上の配した容量素子を密封固定したセラミック共振
子が開示されている。これによれば、キャップケースの
溝空間部位置に絶縁基板の側面電極部を配する構成が図
れることから絶縁基板の小面積化が可能となり、キャッ
プケースと近似寸法の絶縁基板で製品化が図れることに
なるというものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
３−265204号公報の圧電共振子部品では、接着剤シート
として使用するエポキシ系などの樹脂シートは、所定の
温度（80〜100 ℃）に加熱すると液状化し、さらに 150
〜180 ℃に所定時間保持することで本硬化させるもので
あるため、母基板の表裏に電極パターンを形成してそれ
らをスルーホールなどで形成した端子電極により接続す
る場合、液状化したエポキシがスルーホール内に流れ込
んでしまい、端子電極としての機能をしなくなるという
問題点があった。また、加熱硬化時に振動空間内の気圧
が上昇してブロースルーが発生し、気密性の悪い部品が
発生し易いという問題点もあった。

【０００９】また、特開平６−37565 号公報のチップ形
電子部品では、接着剤シートが高価であるために製造コ
ストが高くなってしまうという問題点があった。また、
第１の接着剤や導電ペーストの硬化時に第２の導電ペー
ストの反応が進んでしまうために、封止が不完全になり
易いという問題点があった。

【００１０】さらに、特開平６−132766号公報の圧電発
振子あるいは特開平７−170143号公報のセラミック共振
子では、キャップの開口端面にエポキシ系接着剤を塗布
しておいて基板に載せて加熱硬化させるため、接着剤が
圧電セラミック素子あるいは容量素子に接触しないよう
に、また、接着剤が外部端子形成部に流れ出して端子電
極表面を汚さないように基板寸法を大きくとる必要があ
り、その結果、内部に収納される素子に比べて大きな基
板占有面積をもった部品になってしまうという問題点が
あった。また、基板の表裏に形成した電極パターンを接
続するための端子電極を後工程で形成する必要があり、
端子電極をスルーホールにより形成した場合には、液化
した接着剤が流入して特性が劣化したり接続不良を生じ
易くなるという問題点もあった。さらに、加熱硬化時に
キャップの内部空間内の気圧が上昇してブロースルーが
発生し、気密性の悪い部品が発生し易いという問題点も
あった。

【００１１】本発明は上記の問題点に鑑みて本発明者が
鋭意研究を進めた結果完成されたもので、その目的は、
封止に際して接着剤の樹脂流れなどのトラブルやそれに
起因する特性劣化・接続不良などがなく、後工程による
端子電極形成が不要な表面実装型の圧電振動子を提供す
ることにある。また、部品点数が少なく、小型化が可能
で、ブロースルーの発生がなく封止の気密性に優れた表
面実装型の圧電振動子を提供することにある。

【００１２】さらに本発明の目的は、部品点数が少なく
て製造工程の工程数を減らすことができ、製造加工時の
管理が容易な表面実装型の圧電振動子の製造方法を提供
することにある。また、封止用接着剤の樹脂流れなどの
トラブルがなく、母基板に複数個の圧電振動子を作製し
た場合には個々の圧電振動子に分離すれば直ちに表面実
装可能な圧電振動子となり、特別な端子電極形成工程が
不要な表面実装型の圧電振動子の製造方法を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電振動子は、
上面および下面に形成された電極パターンが側面電極に
より接続されている基板と、その上面の電極パターンに
搭載された圧電素子と、その圧電素子を収納する凹部を
有する封止部材とから成る圧電振動子において、前記側
面電極が、基板側面に設けられた凹部内に基板側面と同
一面をなすように形成されており、かつ前記封止部材が
樹脂接着剤中に耐熱性フィラーを混入させて成ることを
特徴とするものである。

【００１４】また上記の圧電振動子において、封止部材
がエポキシ樹脂系の樹脂接着剤に、無機材料または耐熱
性樹脂から成る耐熱性フィラーを混入して成形したもの
である。

【００１５】また、本発明の圧電振動子の製造方法は、
母基板の上面および下面に複数個の圧電振動子用の電極
パターンを、母基板の各圧電振動子の分離部に各々の上
面および下面の電極パターンを接続するための導電材料
を充填したビアホールをそれぞれ形成し、前記上面の電
極パターンにそれぞれ圧電素子を搭載し、次いで、各圧
電素子を収納する凹部を有する、耐熱性フィラーを混入
した接着剤シートを母基板に圧着して熱硬化処理し、封
止部材と成した後に、前記ビアホールが分割されて前記
導電材料が個々の圧電振動子の基板側面と同一面をなす
ように各圧電振動子間を分離することを特徴とするもの
である。

【００１６】また上記の圧電振動子の製造方法におい
て、接着剤シートが、エポキシ樹脂系の樹脂接着剤の主
剤と硬化剤のそれぞれに無機材料または耐熱性樹脂から
成る耐熱性フィラーを混練した後に、それら主剤と硬化
剤を混合して成形したものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の圧電振動子ならび
にその製造方法について、図面に基づいて詳述する。な
お、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発
明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更・改良を加える
ことは何ら差し支えない。

【００１８】図１は本発明の圧電振動子の製造方法の例
を示す分解斜視図である。

【００１９】図１において１は母基板である。この母基
板１はセラミックスやガラスあるいはアルミナ・誘電体
基板・ガラスエポキシ基板などの絶縁体または誘電体か
らなり、図中に一点鎖線で示したカットライン（分離
部）に従って分離されることにより、個々の圧電振動子
の基板となる。

【００２０】母基板１の上面には所定の電極パターン２
を、また下面にも所定の電極パターン（図示せず）を、
銅（Ｃｕ）や銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）ペーストな
どを厚膜印刷・焼付することにより形成する。

【００２１】また、この例では、上面および下面の電極
パターン２のカットラインに沿った箇所に長円状のビア
ホール３を形成している。このビアホール３は、母基板
１を貫通して上面および下面の電極パターン２を接続す
るように銀（Ａｇ）や半田といった半田付け性の良好な
金属などから成る導電材料が充填されている。そして、
カットラインに沿って分離されることにより、その内部
に充填された導電材料が分割されて、その露出表面が個
々の圧電振動子の基板側面と同一面をなし、後述する側
面電極となる。

【００２２】このビアホール３の大きさや位置などは圧
電振動子に対する電極パターンや側面電極などの要求仕
様に応じて適宜設定すればよく、その形状は、個々の圧
電振動子に分離したときにそれぞれの基板側面に形成さ
れた凹部内に基板側面と同一面となるように導電材料が
充填された側面電極となるようなものであれば、図示し
たような長円状の他に、電極パターンなどに応じて長方
形状や正方形状・菱形状のような四角形状、円状その他
任意の形状とすることができる。

【００２３】ビアホール３を形成するには、例えば母基
板１となる低温焼成基板テープに、プレス加工などによ
って図１に示したように 0.5ｍｍ× 1.0ｍｍ程度の長円
を開け、その長円にＡｇペーストなどの導電材料を充填
して一体焼成する。次に、その基板テープの上面および
下面に、ビアホール３により接続されるように厚膜印刷
などでＡｇ−Ｐｄなどから成る電極パターン２を形成す
ればよい。なお、ビアホール３と電極パターン２の形成
順序は逆でもよい。

【００２４】またビアホール３の形成は、母基板１を焼
成後にＡｇ−Ｐｄ電極を上面および下面に厚膜印刷して
電極パターン２を形成し、次いで長円状のスルーホール
を開けてその内面に同じくＡｇ−Ｐｄ電極膜を付着さ
せ、それを焼き付けた後に内部に半田などの導電材料を
流入させるようにしてもよい。

【００２５】４は圧電素子であり、その両主面には駆動
電極５が形成されており、導電性ペースト６により上面
の電極パターン２上に固定され接続されて、それぞれの
圧電振動子に搭載されている。また、圧電素子４の他に
種々の回路素子や回路部品を搭載・形成して、各種の表
面実装型電子部品とすることもできる。

【００２６】７は本発明の圧電振動子の封止部材となる
接着剤シートであり、母基板１に圧着される側には、各
圧電振動子の圧電素子４を収納する凹部８をそれぞれ有
している。なお、図中で接着剤シート７上に示した一点
鎖線は、上述のカットラインに対応したカットライン
（分離部）である。

【００２７】接着剤シート７は、エポキシ樹脂系の樹脂
接着剤に、アルミナなどのセラミックスあるいはガラス
などの無機材料またはＰＰＳ・結晶化ポリマーなどの耐
熱性樹脂から成る耐熱性のフィラーを混入して、熱硬化
時の流動性を抑えて型崩れを生じないようにした、固練
りの陶土状のものから成形したものである。耐熱性フィ
ラーの混入割合としては、例えばケイ砂を用いる場合、
エポキシ樹脂：ケイ砂＝１：３〜１：９程度とすると、
成型性が良く、また加熱硬化時のチキソ性が高くなって
好適となる。

【００２８】また、接着剤シート７に用いるエポキシ樹
脂系の樹脂接着剤は、主剤と硬化剤とを混合することに
より12時間程度で硬化する２液混合タイプのものを用
い、主剤と硬化剤とを予め別々に耐熱性フィラーと混練
しておき、シート状に成形する直前にそれらを混合して
使用する。

【００２９】凹部８の大きさは、圧電素子４の大きさや
その周辺に必要なギャップに応じて適宜設定する。凹部
８を成形するには、１枚ものの接着剤シートにプレス成
形などによって成形してもよいし、２枚構造として、１
枚のシートに、凹部８の深さ分の厚みを有するシートに
凹部８の大きさの打ち抜き穴を形成したものを重ね合わ
せて成形してもよい。

【００３０】このようにして成形した接着剤シート７を
母基板１の上に載せてプレス圧着し、さらに熱硬化処理
を施すことにより圧電素子４を封止する。このプレス圧
着の際、母基板１を50〜80℃程度に加熱しておくと、接
着剤シート７との密着が良好になり、優れた封止性・気
密性が得られる。そしてこのまま12〜24時間程度放置し
て、150 ℃程度で熱処理を行なうことにより封止を行な
う。

【００３１】この封止後の状態を図２に、図１に示した
母基板１と接着剤シート７とを圧着した状態でのＡ−Ａ
線断面斜視図で示す。図２において、図１と同様の箇所
には同じ符号を付してある。また、図２中の一点鎖線も
カットライン（分離部）を示している。図２において９
は下面の電極パターンであり、10はビアホール３の内壁
に電極パターン２・９とともに形成された電極膜であ
る。なお、この電極膜10は必ずしも形成しなくともよ
い。

【００３２】そして、図１および図２に示したカットラ
インに沿ってダイヤモンドホイールやワイヤカットによ
り分離することにより、図３に外観斜視図を示したよう
な個々の圧電振動子11が得られる。なお、12は母基板１
から分離された基板、13は接着剤シート７から分離され
た封止部材、14は下面の電極パターン９が分割された下
面の電極パターンであり、15はビアホール３が分割され
て形成された側面電極である。この側面電極15は下面の
電極パターン14と上面の電極パターン（図示せず）とを
接続している。

【００３３】このようにして作製された圧電振動子11で
は、上述のようにカットラインに沿ってビアホール３が
分割されるように分離するので、分離面となる基板12側
面にはその側面に形成された凹部に、その露出表面が基
板12側面と同一面をなすようにビアホール３中に充填さ
れた導電材料が露出して、圧電振動子11の側面電極15を
形成することになり、後工程による電極形成を必要とす
ることなく、そのまま半田リフローなどによる表面実装
が可能な圧電振動子11となる。しかも、基板12に形成さ
れた凹部内には導電材料が充填されているため、封止す
る際に凹部の分だけ封止幅が狭くなるようなことがなく
なって封止の信頼性にも優れたものとなる。

【００３４】また、上述のように封止部材として接着剤
シート７を用いて封止することにより、上記のようにし
て成形した接着剤シート７は半硬化の状態で、適度な柔
軟性を有しているため、母基板１への圧電素子４固定部
の形状に、例えば導電性ペーストが流れたりツノ状に高
く付着したりしてバラツキがあっても、そのバラツキや
それによる不具合箇所を吸収することができる。従っ
て、圧電素子４周辺のギャップを最小限（ 0.1ｍｍ程
度）に抑えて設定しても、圧電素子４の振動をダンピン
グさせることがなく、安定した特性でかつ小型の圧電振
動子を得ることができる。

【００３５】さらに、接着剤シート７を熱硬化させる時
の温度変動によっても、基板との封止部が硬い接着剤で
押さえられているために、ブロースルーを発生すること
がなく、封止の気密性に優れた圧電振動子を得ることが
できる。

【００３６】しかも、接着剤シート７にはフィラーを混
入させて接着剤樹脂の流動性を抑えたものとしているの
で、接着剤樹脂が圧電素子４に付着してダンピングを発
生させることがない。また、上面と下面の電極パターン
２・９をビアホール３により接続しているのでその接続
部分に接着剤樹脂が流入することもなく、ビアホール３
を分割するように個々の圧電振動子を分離することによ
り、直ちに基板12の側面の側面電極15とすることができ
る。従って、接着剤樹脂の流出・流入を問題にする必要
がなくなり、製造工程の管理が容易になる。

【００３７】以上のように本発明の圧電振動子11によれ
ば、基板12の側面に、凹部に半田付け性の良好な導電材
料を充填して成る側面電極15を形成しているので、実装
基板への半田実装時に半田などが側面電極15を這い上が
るため、半田付けが確実にできたかどうかの確認が容易
にできるとともに、実装基板への取り付け強度を向上さ
せることができる。さらに、側面電極15を使用した表面
実装を行なうこともできる。

【００３８】また、本発明の圧電振動子の製造方法によ
れば、ビアホール３の内部に充填された導電材料が分割
されて個々の圧電振動子11の基板12側面と同一面をなす
ように圧電振動子11間を分離するので、分割されたビア
ホール３は個々の圧電振動子11の基板12において上記の
側面電極15を形成することになる。従って、分離後の圧
電振動子11に対して上下面の電極パターンを接続する電
極を新たに形成する工程が必要なく安価に製造できると
ともに、上記のような側面電極15が形成されるので、確
実な表面実装を行なうことができる信頼性の高い表面実
装型の圧電振動子11が得られる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の圧電振動子
によれば、基板側面に設けられた凹部内にその露出表面
が基板側面と同一面をなすように側面電極を形成してお
り、かつ封止部材として樹脂接着剤中に耐熱性フィラー
を混入したものを硬化させて用いたことにより、封止に
際して接着剤の樹脂流れなどのトラブルやそれに起因す
る特性劣化・接続不良などがなく、後工程による端子電
極形成が不要な表面実装型の圧電振動子を提供すること
ができた。

【００４０】また、封止する際に凹部の分だけ封止幅が
狭くなるようなことがなくなって封止の信頼性に優れる
とともに、実装基板上での占有面積の小さな表面実装型
の圧電振動子を提供することができた。さらに、部品点
数が少なく、小型化が可能で、ブロースルーの発生がな
く封止の気密性に優れた表面実装型の圧電振動子を提供
することができた。そして、実装のための半田などが側
面電極を這い上がるので半田付けの確認が容易にできる
とともに実装基板への取り付け強度を向上でき、多様な
表面実装に容易に対応できる表面実装型の圧電振動子を
提供することができた。

【００４１】また、本発明の圧電振動子の製造方法によ
れば、母基板の各圧電振動子の分離部に各々の上面およ
び下面の電極パターンを接続するための導電材料を充填
したビアホールをそれぞれ形成し、耐熱性フィラーを混
入した接着剤シートを母基板に圧着して熱硬化処理して
封止部材とした後に、前記ビアホールが分割されて前記
導電材料が個々の圧電振動子の基板側面と同一面をなす
ように各圧電振動子間を分離するようにしたことによ
り、部品点数が少なくて製造工程の工程数を減らすこと
ができ、製造加工時の管理が容易な表面実装型の圧電振
動子の製造方法を提供することができた。

【００４２】そして、封止用接着剤の樹脂流れなどのト
ラブルがなく、母基板に複数個の圧電振動子を作製した
場合には個々の圧電振動子に分離すれば直ちに表面実装
可能な圧電振動子となり、特別な端子電極形成工程が不
要な表面実装型の圧電振動子の製造方法を提供すること
ができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電振動子の製造方法の例を示す分解
斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図に対応する断面図であ
る。

【図３】本発明の圧電振動子の例を示す外観斜視図であ
る。

【符号の説明】

１・・・母基板、２・・・上面の電極パターン、３・・
・ビアホール、４・・・圧電素子、７・・・接着剤シー
ト、８・・・凹部、９、14・・・下面の電極パターン、
11・・・圧電振動子、12・・・基板、13・・・封止部材
（接着剤シート）、15・・・・・側面電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面および下面に形成された電極パター
   ンが側面電極により接続されている基板と、前記上面の
   電極パターンに搭載された圧電素子と、該圧電素子を収
   納する凹部を有する封止部材とから成る圧電振動子にお
   いて、前記側面電極が、基板側面に設けられた凹部内に
   基板側面と同一面をなすように形成されており、かつ前
   記封止部材が樹脂接着剤中に耐熱性フィラーを混入させ
   て成ることを特徴とする圧電振動子。
2. 【請求項２】 前記封止部材がエポキシ樹脂系の樹脂接
   着剤中に、無機材料または耐熱性樹脂から成る耐熱性フ
   ィラーを混入して成形したものである請求項１記載の圧
   電振動子。
3. 【請求項３】 母基板の上面および下面に複数個の圧電
   振動子用の電極パターンを、母基板の各圧電振動子の分
   離部に各々の上面および下面の電極パターンを接続する
   ための導電材料を充填したビアホールをそれぞれ形成
   し、前記上面の電極パターンにそれぞれ圧電素子を搭載
   し、次いで、各圧電素子を収納する凹部を有する、耐熱
   性フィラーを混入した接着剤シートを母基板に圧着して
   熱硬化処理し、封止部材と成した後に、前記ビアホール
   が分割されて前記導電材料が個々の圧電振動子の基板側
   面と同一面をなすように各圧電振動子間を分離すること
   を特徴とする圧電振動子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記接着剤シートが、エポキシ樹脂系の
   樹脂接着剤の主剤と硬化剤のそれぞれに無機材料または
   耐熱性樹脂から成る耐熱性フィラーを混練した後に、そ
   れら主剤と硬化剤を混合して成形したものである請求項
   ３記載の圧電振動子の製造方法。