(57)【要約】【課題】  水晶振動子を発振させる際の導電性接着剤の絶縁破壊による周波数変化を抑制した電子部品と電子部品の製造方法を提供すること【解決手段】  水晶振動子１０を支持部に導電性接着剤９により支持させた後、当該水晶振動子１０を交流電源と接続し、水晶振動子１０を発振させずに交流電流を通電している。このため事前に導電性接着剤９と電極との境界面に形成される絶縁部位９３は、通電により発生するジュール熱により破壊されている。そのため電子部品を長期的に使用した場合においても、導電性接着剤９に含まれる樹脂の経時劣化による導電性接着剤９の絶縁破壊によって、電子部品の発振周波数が変化してしまうことを抑えることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶片と、この水晶片の一面側及び他面側に設けられた励振電極と、前記一面側及び他面側の励振電極に夫々電気的に接続された第１の引き出し電極及び第２の引き出し電極と、を備えた水晶振動子を用いた電子部品の製造方法において、
支持部に設けられた第１の導電路と前記前記第１の引き出し電極との間、及び前記支持部に設けられた第２の導電路と前記前記第２の引き出し電極との間に、各々導電性接着剤を介在させて当該支持部に水晶振動子を支持させる工程と、
次いで、前記導電性接着剤に形成された絶縁部位を破壊するために、前記水晶振動子を共振させずに前記第１の導電路と第２の導電路との間に交流電流を通電する工程と、を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記交流電流は５ｍＡ以上であることを特徴とする請求項１記載の電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記支持部は容器内に設けられ、
前記絶縁部位を破壊する工程は、当該容器を配線基板に装着した後に当該配線基板に形成された導電部を介して水晶振動子に前記交流電流を通電することを特徴とする請求項１または２記載の電子部品の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載された方法により製造されたことを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振周波数を出力するための水晶振動子を備えた電子部品及び電子部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子を用いた電子部品である発振器は、周波数源やクロック源として用いられており、ユーザからは、発振周波数の安定度の要求が年々高まってきている。発振器は、一般的には水晶振動子を封入したパッケージを配線基板に装着することにより製造され、パッケージ内への水晶振動子の装着は、パッケージ内の支持部に設けられた導電路と水晶振動子に設けられた引き出し電極とを導電性接着剤により接着することにより行われる。
【０００３】
導電性接着剤には、例えばエポキシ系の樹脂に銀粉などの導電性材料が混合されて作られている。導電性接着剤により引き出し電極と導電路とを接続した場合に、導電性接着剤に含まれる導電性材料と引き出し電極及び導電路との間に樹脂が介在してしまい絶縁膜が形成されてしまう場合がある。このような絶縁膜は、電子部品の直列抵抗要素となり、さらには静電容量要素ともなる。そのためこの電子部品を接続した発振回路の共振周波数は、これらの電気抵抗や静電容量を含んだ値により決定される。
【０００４】
しかしながら絶縁膜は、例えば継時的な劣化により突然破壊されることがある。その場合には、導電性接着剤に含まれる導電性材料の分散状態が変わってしまい、絶縁膜によって生じていた直列抵抗や静電容量が変化してしまい、電子部品の共振周波数が突然変化する虞があった。特許文献１には、導電性接着剤の支持による振動の損失を防ぐ技術が記載されているが本発明の課題を解決するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３６３９３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、水晶振動子を発振させる際の導電性接着剤の絶縁破壊による周波数変化を抑制した電子部品と電子部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電子部品の製造方法は、水晶片と、この水晶片の一面側及び他面側に設けられた励振電極と、前記一面側及び他面側の励振電極に夫々電気的に接続された第１の引き出し電極及び第２の引き出し電極と、を備えた水晶振動子を用いた電子部品の製造方法において、
支持部に設けられた第１の導電路と前記前記第１の引き出し電極との間、及び前記支持部に設けられた第２の導電路と前記前記第２の引き出し電極との間に、各々導電性接着剤を介在させて当該支持部に水晶振動子を支持させる工程と、
次いで、前記導電性接着剤に形成された絶縁部位を破壊するために、前記水晶振動子を共振させずに前記第１の導電路と第２の導電路との間に交流電流を通電する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
また本発明の電子部品の製造方法は、前記交流電流は５ｍＡ以上であることを特徴としてもよく、さらに前記支持部は容器内に設けられ、前記絶縁部位を破壊する工程は、当該容器を配線基板に装着した後に当該配線基板に形成された導電部を介して水晶振動子に前記交流電流を通電することを特徴としてもよい。
【０００９】
本発明の電子部品は、上述の電子部品の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電子部品によれば、水晶振動子を支持部に導電性接着剤により支持させた後、当該水晶振動子を発振させずに交流電流を通電している。このため事前に導電性接着剤の絶縁部位が強制的に破壊され、電子部品を長期的に使用した場合においても、導電性接着剤の絶縁破壊によって、電子部品の発振周波数が変化してしまうことを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の電子部品の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明に用いられる水晶振動子の一例を示す平面図である。
【図３】水晶振動子パッケージを示す縦断側面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る電子部品を示す回路図である。
【図５】水晶振動子パッケージと配線基板とを示す分解斜視図である。
【図６】導電性接着剤に交流電流を通電するための回路を示す回路図である。
【図７】導電性接着剤の絶縁部位が破壊される様子を段階的に示す説明図である。
【図８】水晶振動子に印加する電流と周波数偏差の特性を示す特性図である。
【図９】水晶振動子に印加する電流と周波数変動までの時間を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の電子部品の製造方法を、電子部品として水晶発振器の製造方法に適用した実施の形態について説明する。先ず水晶発振器の構成について説明しておくと、水晶発振器は、容器内に水晶振動子を収納した水晶振動子パッケージと発振器に必要な回路要素とを配線基板上に搭載して構成されている。図１〜図３は、水晶振動子パッケージ１の内部を示しており、容器６は例えば石英ガラスからなるベース体６１及び蓋体６２からなる。ベース体６１には、扁平な箱状体のＸ方向（図１参照）一端側に、水晶振動子１０を支持する支持部をなす台座部６３が幅方向（Ｙ方向）に伸びるように形成されている。
【００１３】
台座部６３の上面にはＹ方向に並んで電極４２、５２が形成されている。電極４２、５２は、各々台座部６３の斜面、ベース体６１の内側底面、及びベース体６１の底壁を貫通するスルーホールを介して、ベース体６１の外側底面に配線された第１の導電路４１及び第２の導電路４２に接続されている。これら第１の導電路４１及び第２の導電路４２におけるベース体６１の外側底面に位置する部位は、後述の配線基板に接続される外部電極をなすバンプ４３、５３（図２参照）として構成され、Ｘ方向他端側には、ダミー電極４５が設けられる。
【００１４】
水晶振動子１０は、板状の水晶片１１の両面に励振電極２１、３１を設けて形成される。水晶片１１は、例えばＡＴカットに切断され、例えば２５ＭＨｚの周波数になるように矩形の平板状に形成される。励振電極２１、３１は、例えばＡｕとＣｒをスパッタリングにより膜形成されることで形成される。水晶片１１の両面に形成された励振電極２１、３１からは、水晶片１１の長さ方向の一端、手前側に向かって夫々第１の引き出し電極２２及び第２の引き出し電極３２が伸ばされている。上面側の励振電極２１から伸ばされる第１の引き出し電極２２は、水晶片１１の手前側の側面を介して、下面側へと引き回されて下面側の手前寄りの部位に電極端２３が形成されている。一方下面側の励振電極３１からも上面側の引き出し電極２２と同じ方向に第２の引き出し電極３２がのばされて電極端３３が形成される。夫々の電極端２３、３３は、水晶片１１手前側の下面に幅方向に並べて配置される。
【００１５】
図４は、この実施形態である水晶発振器の回路図を一部省略して示しており、この例ではコルピッツ発振回路を用いている。図４中、水晶振動子１０を含み、鎖線で囲んでいる部分は水晶振動子パッケージ１に相当する。水晶振動子１０の両側の斜線で示す部分は、導電性接着剤９に相当する。水晶振動子パッケージ１の両側には、交流電流印加用の端子部４４、５４が接続されている。  
その他の部分については、ＶＤは可変容量コンデンサ、Ｌはインダクタ、Ｃ１〜Ｃ４はコンデンサ、Ｔｒはトランジスタ、Ｒ１、Ｒ２は抵抗素子、１００はバッファアンプである。トランジスタＴｒを含む、鎖線で囲んでいる部分はＩＣ２００として構成されている。図４に示すコルピッツ発振回路は一般的なものであることから詳細な説明は省略する。
【００１６】
水晶振動子パッケージ１や図４に示す他の回路要素は、配線基板に搭載されるが、図１〜図３には、配線基板を図示していない。図５は、水晶振動子パッケージ１を配線基板７に装着する様子が示されている。この例では、配線基板７には、水晶振動子パッケージ１の外部電極であるバンプ４３、５３（図３参照）に接続される接続電極４６，５６が設けられると共に、図４に示した既述の交流電流印加用の端子部４４、５４が設けられ、これら端子部４４、５４は、接続電極４６、５６に電気的に接続されている。
【００１７】
次に電子部品であるコルピッツ回路の製造方法について説明する。先ず既述のベース体６１、蓋体６２及び水晶振動子１０を製作し、水晶振動子１０を導電性接着剤９によりベース体６１に固定する。導電性接着剤９は、例えばエポキシ系の樹脂に導電性材料である銀粉等が混合されることにより生成されており、水晶振動子１０に設けられた電極端と、ベース体６１に設けられた接続電極と、の間に設けられる。導電性接着剤９は、電極端と接続電極とを互いに導通させると共に水晶振動子１０を台座部６３上面に固定する。これにより水晶振動子１０は水平な姿勢で片持ち状に支持される。水晶振動子１０をベース体６１に固定した後、ベース体６１の上面は蓋部６２により閉じられて水晶振動子パッケージ１となる。
【００１８】
一方、図５に示すように配線基板７には、交流電流印加用の端子部４４、５４が形成されている。また配線基板７には、抵抗素子、コンデンサ、インダクタ及び導電路なども形成されているが、可変容量コンデンサＶＤ及びＩＣ２００はこの段階では搭載されていない。なお、図５では、抵抗素子などについては図示を省略している。  
そして水晶振動子パッケージ１のバンプ４３、５３とダミー電極４５とを、配線基板７側の接続電極４６、５６及びダミー電極４７に例えばハンダ付けにより夫々接続する。続いて配線基板７上の端子部４４、５４を図６に示す回路図のように高周波電源７１、抵抗Ｒ３及び電流計７２を備える回路と接続する。その後高周波電源７１を駆動して、水晶振動子１０に、例えば周波数２６ＭＨｚ、１０ｍＡの高周波電流を１秒間負荷する。
【００１９】
導電性接着剤９は、樹脂と導電性材料の混合物であるため、導電性接着剤９により、水晶振動子１０に設けられた電極端２３、３３と、ベース体６１に設けられた電極４２、５２とを接続した場合に、導電性材料と、引き出し電極４１（５１）の電極４２（５２）あるいは、電極端２３、３３との間にわずかながら樹脂が介在する絶縁部位９３が構成されてしまう場合がある。絶縁部位を有する水晶振動子１０を使用していると、経年変化により樹脂が劣化した場合に絶縁部位が破壊され導通が生じてしまう場合がある。絶縁部位が絶縁破壊をされてしまうと導電性接着剤９の抵抗値や静電容量が変化してしまい、突然電子部品１の発振周波数が変化する場合がある。
【００２０】
例えば電極４２、５２側と導電性接着剤９との境界面で説明すると、導電性接着剤９と電極４２、５２との境界面は、図７（ａ）に模式的に示すように内部の導電性部材９２と電極４２、５２との間に樹脂９１により絶縁部位９３が形成されることがある。ここで配線基板７上の端子部４４、５４から、高周波電流を印加すると、絶縁部位９３の有する抵抗のため、当該部位にジュール熱が発生する。この絶縁部位９３は樹脂により形成されているため、ジュール熱によって破壊される。導電性接着剤９は、樹脂９１を含んでいるため弾性を有しており、収縮しようとする力が働いている。高周波電流が印加されて、例えば導電性材料９と励振電極２１（３１）の電極端２３（３３）の間に介在する樹脂９３の部位が破壊されると、図７（ｂ）に模式的に示すように当該絶縁部位９３の部分が除去される。この際樹脂９１が収縮し、導電性材料９２の配置が変化し、励振電極２１（３１）の電極端２３（３３）と接触すると導通するようになる。尚図５、６中では、すべての導電性材料９２が接触するように示しているが、原子レベルの現象であるため、夫々の導電性材料９２が接触した状態に限らず、夫々の導電性材料９２が接触せず間にごく僅かに樹脂９１を介する場合もトンネル効果により導通は起こる場合がある。本発明は、高周波電流を印加することにより絶縁破壊が起こればよく、夫々の導電性材料９２間、あるいは導電性材料９２と夫々の電極４２、５２とが直接接触しない場合も含む。
【００２１】
このように予め水晶振動子１０に高周波電流を印加して、絶縁部位の形成された部位に絶縁破壊を起こさせておくことで、水晶振動子１０の駆動中に突然絶縁破壊が起こり、発振周波数が変化してしまう虞を減らすことができる。  
その後、配線基板に可変容量コンデンサＶＤ及びＩＣ２００を搭載し、これにより図４に示した水晶発振器（この例の電子部品に相当）が製造されることになる。
上述の実施の形態によれば、水晶振動子１０を支持部に導電性接着剤９により支持させた後、当該水晶振動子１０を発振させずに交流電流を通電している。このため事前に導電性接着剤９の絶縁部位９３が強制的に破壊され、電子部品を長期的に使用した場合においても、導電性接着剤９の絶縁破壊によって、電子部品の発振周波数が変化してしまうことを抑えることができる。
【００２２】
上述の実施形態では、導電性接着剤９に交流電流を通電する手法として、水晶振動子パッケージを配線基板に搭載してから、配線基板に設けられた交流電流印加用の端子部４４、５４を用いて交流電流の通電を行っている。しかしこの手法に限られず、水晶振動子パッケージを交流電流印加用の専用の基板に一旦装着して、交流電流の通電を行った後、当該水晶振動子パッケージを当該基板から取り外し、その後配線基板に装着するようにしてもよい。  
また上述実施形態では、水晶発振器を電子部品として取り扱っているが、水晶振動子パッケージ１を電子部品として取り扱ってもよい。
【実施例】
【００２３】
本発明の実施の形態に係る電子部品の製造方法の効果を検証するため以下の試験を行った。  
電子部品１に用いる水晶片１１は長さ５．０ｍｍ、幅２．０ｍｍの矩形状に形成されており、公称周波数は２６ＭＨｚである。励振電極及び引き出し電極は、ＣｒとＡｕにより設けられる。水晶振動子１０を内装する容器６の内部は真空にした。  
電子部品１には、５０ＭＨｚの交流電流を印加し、１分ごとにその電流を５ｍＡ、１０ｍＡ、２０ｍＡ、４０ｍＡと変化させ、電子部品１の共振周波数及び等価回路定数を測定した。
【００２４】
図８はその結果を示し、横軸に駆動時間、縦軸に交流電流を負荷する前の発振周波数との周波数偏差を示す。  
５ｍＡの交流電流を印加した場合には、交流電流を負荷する前と比較して周波数の変化は見られないが、１０ｍＡの交流電流を負荷した場合には、周波数が変化した。また一旦変化後は、２０ｍＡ、４０ｍＡと電流を増加した場合でも周波数の変化は見られなかった。
【００２５】
また表1に夫々の電流を印加する前の水晶振動子１０の等価回路定数について示す。
（表１）
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【００２６】
電子部品１の共振周波数と等価回路定数の変化を見てみると電子部品１に１０ｍＡの電流を流した時に発振周波数の変化が見られており、１０ｍＡ程度の電流を流すことで絶縁部位の絶縁破壊が起こると考えられる。
【００２７】
また同様の回路を組み５、１０、２０、４０ｍＡの交流電流を印加して周波数が変化するまでに要する時間を測定した。図９はその結果を示し電子部品１に印加する高周波電力の電流を横軸に、周波数変動に要する時間を縦軸に示した特性図である。５ｍＡの交流電流では、５０秒印加することにより絶縁破壊が起こっている。さらに１０ｍＡでは２０秒、２０ｍＡでは１秒、４０ｍＡでは０．１秒となっており、交流電流が大きくなるにつれて短くなるといえる。配線基板上に発振回路を形成した後に、導電性接着剤に絶縁破壊を起こす場合に、電流が大きい場合には、回路素子に負荷が掛り破損する虞があるが、少なくとも５ｍＡ以上の電流を通電することが望ましいと言える。なお必要となる電流の値は、導電性接着剤の量や組成等により変動するものと思われる。
【符号の説明】
【００２８】
１            電子部品
１０          水晶振動子
１１          水晶片
２１、３１    励振電極
４１、５１    引き出し電極
４４、５４    端子部
７１          高周波電源
９            導電性接着剤
９１          樹脂
９２          導電性材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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