(57)【要約】      （修正有）【課題】発振周波数の変動を防ぐ圧電デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】圧電デバイスの製造方法は、２個一対の圧電素子搭載パッド１１３及び窪み部ＫＢが設けられている素子搭載部材１１０の窪み部ＫＢに先端部接触防止溶液ＬＱを注入する先端部接触防止溶液注入工程と、圧電振動素子１２０の先端部１２３と窪み部ＫＢが向かい合う位置になるように、導電性接着剤１５０によって圧電振動素子搭載パッド１１３に圧電振動素子１２０を搭載する圧電振動素子搭載工程と、導電性接着剤１５０を加熱硬化させ、圧電振動素子搭載パッド１１３と圧電振動素子１２０とを導通固着する圧電振動素子固着工程と、圧電振動素子１２０を気密封止するように、蓋部材１３０と素子搭載部材１１０とを接合するための蓋部材接合工程と、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個一対の圧電素子搭載パッド及び窪み部が設けられている素子搭載部材の前記窪み部に先端部接触防止溶液を注入する先端部接触防止溶液注入工程と、
圧電振動素子の先端部と窪み部が向かい合う位置になるように、導電性接着剤によって前記圧電振動素子搭載パッドに前記圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載工程と、
前記導電性接着剤を加熱硬化させ、前記圧電振動素子搭載パッドと前記圧電振動素子とを導通固着する圧電振動素子固着工程と、
前記圧電振動素子を気密封止するように、蓋部材と前記素子搭載部材とを接合するための蓋部材接合工程と、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２】
前記先端部接触防止溶液は、アルコール溶液、フッ素系不活性溶液、純水のいずれか１つから構成されていることを特徴とする請求項１記載の圧電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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ものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来の圧電デバイスを示す断面図である。以下、圧電デバイスの一例として圧電振動子について説明する。
図４に示すように、従来の圧電振動子２００は、その例として素子搭載部材２１０、圧電振動素子２２０、蓋部材２３０とから主に構成されている。
素子搭載部材２１０は、基板部２１０ａと枠部２１０ｂで主に構成されている。
この素子搭載部材２１０は、基板部２１０ａの一方の主面に枠部２１０ｂが設けられて凹部空間２１１が形成される。
また、枠部２１０ｂは、基板部２１０ａの一方の主面の外周を囲繞するように設けられた封止用導体膜２１２上にロウ付けなどにより接続される。
その凹部空間２１１内に露出する基板部２１０ａの一方の主面には、２個一対の圧電振動素子搭載パッド２１３が設けられている。
また、基板部２１０ａは、積層構造となっており、基板部２１０ａの内層には、配線パターン（図示せず）等が設けられている。この配線パターンにより圧電振動素子搭載パッド２１３は、素子搭載部材２１０の基板部２１０ａの他方の主面に設けられている外部接続用電極端子２１４と接続している。
これら圧電振動素子搭載パッド２１３上には、導電性接着剤２５０を介して電気的に接続される一対の励振用電極２２２を表裏主面に有した圧電振動素子２２０が搭載されている。この圧電振動素子２２０を囲繞する素子搭載部材２１０の枠部２１０ｂの頂面には金属製の蓋部材２３０が被せられ、接合されている。これにより、凹部空間２１１が気密封止されている。
【０００３】
また、このような圧電振動素子２２０は、圧電素板２２１の表裏主面にそれぞれ設けられた励振用電極２２２から一辺に延設された引き出し電極２２４を圧電振動素子搭載パッド２１３に導電性接着剤２５０で固着することで片持ち固定されている。このときの引き出し電極２２４が設けられた一辺とは反対側の端辺を圧電振動素子２２０の自由端である先端部２２３とする（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
従来の圧電デバイスの製造方法は、前記素子搭載部材２１０の凹部空間２１１内底面に設けられた圧電振動素子搭載パッド２１３上に導電性接着剤２５０を塗布し、前記導電性接着剤２５０上に圧電振動素子２２０を搭載する工程と、前記導電性接着剤２５０を加熱硬化させ、前記圧電振動素子搭載パッド２１３と、圧電振動素子２２０とを導通固着する工程と、蓋体２３０と前記素子搭載部材２１０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２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２５２７８２号公報
【特許文献２】特開２００７−２３５３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の圧電デバイス２００の製造方法においては、圧電振動素子２２０を搭載する際に、圧電振動素子２２０の先端部２２３が素子搭載部材２１０の凹部空間２１１内に露出した基板部２１１ａに接触した場合、振動が阻害されるため、圧電デバイス２００の発振周波数が変動してしまうといった課題があった。
【０００７】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、発振周波数の変動を防ぐ圧電デバイスの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧電デバイスの製造方法は、２個一対の圧電素子搭載パッド及び窪み部が設けられている素子搭載部材の窪み部に先端部接触防止溶液を注入する先端部接触防止溶液注入工程と、圧電振動素子の先端部と窪み部が向かい合う位置になるように、導電性接着剤によって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、導電性接着剤を加熱硬化させ、圧電振動素子搭載パッドと圧電振動素子とを導通固着する圧電振動素子固着工程と、圧電振動素子を気密封止するように、蓋部材と素子搭載部材とを接合するための蓋部材接合工程と、を含むことを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記先端部接触防止溶液は、アルコール溶液、フッ素系不活性溶液、純水のいずれか１つから構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、素子搭載部材の窪み部に先端部接触防止溶液を注入し、圧電振動素子の先端部と窪み部が向かい合う位置になるように搭載されるので、先端部接触防止溶液に圧電振動素子の先端部が接触した場合には浮力が働き、圧電振動素子の先端部が持ち上がるようになる。よって、窪み部の底面に圧電振動素子の先端部が接触することがなくなるので、圧電振動素子の振動が阻害されないため、圧電デバイスの発振周波数が変動してしまうことを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスの一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（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先端部接触防止溶液注入工程を示す段面図であり、（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振動素子搭載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圧電振動素子固着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蓋部材接合工程を示す断面図である。
【図４】従来の圧電デバイスを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、圧電振動素子に水晶を用いた場合について説明する。また、図示した寸法も一部誇張して示している。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１４】
本実施形態において、圧電デバイスの一例として、圧電振動子について説明する。
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る圧電振動子１００は、素子搭載部材１１０と圧電振動素子１２０と蓋部材１３０で主に構成されている。この圧電振動子１００は、前記素子搭載部材１１０に形成されている凹部空間１１１内に圧電振動素子１２０が搭載され、その凹部空間１１１が蓋部材１３０により気密封止された構造となっている。
【００１５】
圧電振動素子１２０は、図１及び図２に示すように、水晶素板１２１に励振用電極１２２を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極１２２を介して水晶素板１２１に印加されると、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。
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１２４と後述する凹部空間１１１内底面に形成されている後述する圧電振動素子搭載パッド１１３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凹部空間１１１に搭載される。このときの引き出し電極１２４が設けられた一辺とは反対側の端辺を圧電振動素子１２０の自由端である先端部１２３とする。
【００１６】
図１及び図２示すように、素子搭載部材１１０は、基板部１１０ａと、枠部１１０ｂと、圧電振動素子搭載パッド１１３と、窪み部ＫＢとで主に構成されている。
この素子搭載部材１１０は、基板部１１０ａの一方の主面に枠部１１０ｂが設けられて、凹部空間１１１が形成されている。
尚、この素子搭載部材１１０を構成する基板部１１０ａは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成されている。また、基板部１１０ａは、セラミック材が積層した構造となっている。
枠部１１０ｂは、例えば、シールリングを用いている。この場合、枠部１１０ｂは、４２アロイやコバール等の金属から成り、中心が打ち抜かれた枠状になっている。
また、枠部１１０ｂは、基板部１１０ａの一方の主面の外周を囲繞するように設けられた封止用導体膜１１２上にロウ付けなどにより接続される。
凹部空間１１１内で露出した基板部１１０ａの一方の主面には、２個一対の圧電振動素子搭載パッド１１３が設けられている。
前記圧電振動素子１２０が搭載された際に、圧電振動素子１２０の先端部１２３と対向する位置にある基板部１１０ａの一方の主面には、窪み部ＫＢが設けられている。この窪み部ＫＢには、圧電デバイス１００を製造する際に、後述する先端部接触防止溶液ＬＱ（図３（ａ）参照）が注入される。この先端部接触防止溶液ＬＱは、熱を印加すると蒸発する。
素子搭載部材１１０の基板部１１０ａの他方の主面の４隅には、外部接続用電極端子１１４が設けられている。
基板部１１０ａの内層には、配線パターン（図示せず）等が設けられている。この配線パターンにより圧電振動素子搭載パッド１１３は、素子搭載部材１１０の基板部１１０ａの他方の主面に設けられている外部接続用電極端子１１４と接続している。
【００１７】
蓋部材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。このような蓋部材１３０は、凹部空間１１１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、蓋部材１３０は、窒素雰囲気中や真空雰囲気中で、素子搭載部材１１０の枠部１１０ｂ上に載置され、枠部１１０ｂの表面の金属と蓋部材１３０の金属の一部とが溶接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、枠部１１０ｂに接合される。
【００１８】
前記導電性接着剤１５０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。
【００１９】
尚、前記素子搭載部材１１０は、アルミナセラミックスから成る場合、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面に、封止用導体膜１１２、圧電振動素子搭載パッド１１３、外部接続用電極端子１１４等となる導体ペーストを、また、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ビア導体となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することにより製作される。
【００２０】
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３を用いて説明する。
図３（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先端部接触防止溶液注入工程を示す段面図であり、図３（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振動素子搭載工程を示す断面図であり、図３（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圧電振動素子固着工程を示す断面図であり、図３（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蓋部材接合工程を示す断面図である。
【００２１】
（先端部接触防止溶液注入工程）
図３（ａ）に示すように、先端部接触防止溶液注入工程は、圧電振動素子搭載パッド１１３及び窪み部ＫＢが設けられている素子搭載部材１１０の前記窪み部ＫＢに先端部接触防止溶液ＬＱを注入する工程である。
【００２２】
窪み部ＫＢは、前記圧電振動素子１２０が搭載された際に、圧電振動素子１２０の先端部１２３と対向する位置にある素子搭載部材１１０の基板部１１０ａの一方の主面に設けられている。つまり窪み部ＫＢは、素子搭載部材１１０の基板部１１０ａに設けられている圧電振動素子搭載パッド１１３の位置と反対側の位置に設けられている。
【００２３】
先端部接触防止溶液ＬＱは、例えばアルコール溶液、フッ素系不活性溶液、純水のいずれかから構成されており、前記素子搭載部材１１０の前記窪み部ＫＢに注入される。
この先端部接触防止溶液ＬＱに圧電振動素子１２０の先端部１２３が接触した場合には浮力が働き、圧電振動素子１２０の先端部１２３が持ち上がるようになるので、窪み部ＫＢの底面に圧電振動素子１２０の先端部１２３が接触することがなくなる。
【００２４】
（圧電振動素子搭載工程）
図３（ｂ）に示すように、圧電振動素子搭載工程は、圧電振動素子１２０の先端部１２３と窪み部ＫＢが向かい合う位置になるように、導電性接着剤１５０によって前記圧電振動素子搭載パッド１１３に前記圧電振動素子１２０を搭載する工程である。
【００２５】
素子搭載部材１１０の凹部空間１１１内の基板部１１０ａには一対の圧電振動素子搭載パッド１１３が設けられており、前記圧電振動素子搭載パッド１１３上に導電性接着剤１５０を塗布し、この圧電振動素子搭載パッド１１３に塗布された導電性接着剤１５０に圧電振動素子１２０の表面に形成した励振用電極１２２から延出した引き出し電極１２４を付着させる形態で圧電振動素子１２０を搭載する。
この圧電振動素子１２０で引き出し電極１２４が形成されている端辺で導電性接着剤１５０に付着させていることにより、自由端側である圧電振動素子１２０の先端部１２３の重み等により、先端部接触防止溶液ＬＱに圧電振動素子１２０の先端部１２３が接触する。
【００２６】
（圧電振動素子固着工程）
図３（ｃ）に示すように、圧電振動素子固着工程は、前記導電性接着剤１５０を加熱硬化させ、前記圧電振動素子搭載パッド１１３と前記圧電振動素子１２０とを導通固着する工程である。
【００２７】
硬化炉（図示せず）に前記素子搭載部材１１０を収容し、約２５０℃まで昇温することで、前記導電性接着剤１５０を加熱硬化させる。
また、窪み部ＫＢに注入された先端部接触防止溶液ＬＱは、導電性接着剤１５０の加熱硬化時に蒸発して、圧電振動素子１２０の先端部１２３との接触した状態が解除される。つまり、窪み部ＫＢの先端部接触防止溶液ＬＱは消滅し、圧電振動素子１２０の先端部１２３が浮いた状態になる。よって、後述する蓋部材接合工程で、凹部空間１１１内を蓋部材１３０で気密封止した後、先端部接触防止溶液ＬＱが圧電振動素子１２０に付着することがないので、発振周波数が変動することを防ぐことができる。
【００２８】
（蓋部材接合工程）
図３（ｄ）に示すように、蓋部材接合工程は、前記圧電振動素子１２０を気密封止するように素子搭載部材１１０に蓋部材１３０を接合する工程である。
蓋部材１３０は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）が用いられ、圧電振動素子１２０を窒素ガス雰囲気中や真空雰囲気中などで気密封止する際に用いられる。
具体的には、蓋部材１３０は、窒素ガス雰囲気中や真空雰囲気中で、前記素子搭載部材１１０の枠部１１０ｂ上に載置され、枠部１１０ｂの表面の金属と蓋部材１３０の金属の一部とが溶接されるように、シーム溶接機（図示せず）のローラ電極（図示せず）を蓋部材１３０に接触させ、前記ローラ電極に電源を供給しながら、蓋部材１３０の外側縁部に沿って動かすことで、枠部１１０ｂに接合される。
【００２９】
本発明の圧電デバイス１００の製造方法によれば、素子搭載部材１１０の窪み部ＫＢに先端部接触防止溶液ＬＱを注入し、圧電振動素子１２０の先端部１２３と窪み部ＫＢが向かい合う位置になるように搭載されるので、先端部接触防止溶液ＬＱに圧電振動素子１２０の先端部１２３が接触した場合には浮力が働き、圧電振動素子１２０の先端部１２３が持ち上がるようになる。よって、窪み部ＫＢの底面に圧電振動素子１２０の先端部１２３が接触することがなく、圧電振動素子１２０の振動が阻害されないため、圧電デバイス１００の発振周波数が変動してしまうことを防ぐことができる。
【００３０】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、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。
【００３１】
また、前記した本実施形態では、枠部にシールリングを用いた場合を説明したが、基板部と同様にセラミック材で形成しても構わない。
この場合、枠部の開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターンが形成され、蓋部材は、この封止用導体パターン上に配置接合される。
この際の蓋部材は、前記素子搭載部材の凹部空間を囲繞するように設けられた封止用導体パターンに相対する箇所に封止部材が設けられている。
【符号の説明】
【００３２】
１１０・・・素子搭載部材
１１０ａ・・・基板部
１１０ｂ・・・枠部
１１１・・・凹部空間
１１２・・・封止用導体膜
１１３・・・圧電振動素子搭載パッド
１１４・・・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
１２４・・・引き出し電極
１３０・・・蓋部材
１５０・・・導電性接着剤
１００・・・圧電デバイス
ＫＢ・・・窪み部
ＬＱ・・・先端部接触防止溶剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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