(57)【要約】【課題】圧電振動素子を突起部材によって先端側が上がった状態で一対の電極パッド上に載置する工程において、接合部材が固まる前の状態で、圧電振動素子が斜め状態で載置されており、圧電振動素子が一対の電極パッド上からずれてしまう。【解決手段】圧電デバイス１００の製造方法は、素子搭載部材１１０の電極パッド１１２（１１２ａ、１１２ｂ）と圧電振動素子１３０の根元部１３７との間に接合部材１３５が設けられ、かつ素子搭載部材１１０と圧電振動素子１３０の中央部より先端側１３８との間に突起部材１５０が設けられるように、圧電振動素子１３０を素子搭載部材１１０に載置する工程と、突起部材１５０を膨張させて圧電振動素子１３０の先端を持ち上げ、接合部材１３５を硬化させる加熱工程と、接合部材１３５の硬化後に突起部材１５０の温度を下げて突起部材１５０を収縮させる工程とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子搭載部材の電極パッドと圧電振動素子の根元部との間に接合部材が設けられ、かつ前記素子搭載部材と前記圧電振動素子の中央部より先端側との間に突起部材が設けられるように、前記圧電振動素子を前記素子搭載部材に載置する工程と、
前記突起部材を膨張させて前記圧電振動素子の先端を持ち上げ、前記接合部材を硬化させる加熱工程と、
前記接合部材の硬化後に前記突起部材の温度を下げて前記突起部材を収縮させる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】
前記突起部材は、シリコーン系樹脂から成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。
【請求項３】
前記加熱工程は、室温から前記接合部材の硬化温度まで温度を上昇させることにより行う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。
【請求項４】
前記突起部材を収縮させる工程は、前記接合部材の硬化温度から室温まで温度を下降させることにより行う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】
従来、携帯電話機などの電子機器には、基準信号源またはクロック信号源などの信号源が搭載されており、かかる信号源として、圧電振動素子及び集積回路素子を有する圧電デバイスが知られている。圧電振動素子は、素子搭載部材の一対の電極パッド上に接合部材により電気的に接続されるとともに、機械的に支持されている。圧電振動素子の機械的支持方法としては、圧電振動素子の一端を自由端とする片側保持の支持方法が行われている。
【０００３】
従来の圧電デバイスの製造方法は、圧電振動素子の先端が素子搭載部材の内底面に接触すると周波数変動（ドリフト）が生じる可能性がある。そこで、従来から、圧電振動素子を水平状態ではなく先端側が上がった状態で実装することが試みられている。このような圧電振動素子の先端側が上がった状態での実装方法としては、例えば、素子搭載部材の内底面に設けられた突起部材によって先端側が上がった状態で一対の電極パッド上に載置された後、接合部材の硬化中に突起部材が収縮して、最終的に、先端側が上がった状態でかつ先端が浮いた状態で実装されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３５１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の圧電デバイスの製造方法は、圧電振動素子を突起部材によって先端側が上がった状態で一対の電極パッド上に載置する工程において、接合部材が固まる前の状態で、圧電振動素子が斜め状態で載置されており、不安定なため、圧電振動素子が一対の電極パッド上からずれてしまう可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様による圧電デバイスの製造方法は、素子搭載部材の電極パッドと圧電振動素子の根元部との間に接合部材が設けられ、かつ素子搭載部材と圧電振動素子の中央部より先端側との間に突起部材が設けられるように、圧電振動素子を素子搭載部材に載置する工程と、突起部材を膨張させて圧電振動素子の先端を持ち上げ、接合部材を硬化させる加熱工程と、接合部材の硬化後に突起部材の温度を下げて突起部材を収縮させる工程とを含むことを特徴としている。
【０００７】
本発明の圧電デバイスの製造方法においては、圧電振動素子を水平状態で一対の電極パッド上に載置して、突起部材を膨張させて圧電振動素子の先端を持ち上げ接合部材を硬化させるため、圧電振動素子上に載置する工程において圧電振動素子がずれてしまう可能性を低減できる。また、素子搭載部材の電極パッドと圧電振動素子の中央部より先端側との間に突起部材が設けられることから、接合部に引き剥がれモードが作用しないためさらに圧電素子がずれてします可能性を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態の圧電デバイスの製造方法を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態の圧電デバイスの縦断面図である。
【図３】図２に示された圧電デバイスにおいて蓋部材を取り外した状態を示す上面図である。
【図４】図２に示された圧電デバイスにおける集積回路素子の電気的な接続の例を示す下面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の例示的な実施形態における圧電デバイスの製造方法について図面を参照して説明する。
【００１０】
本実施形態における圧電デバイスの製造方法は、以下の工程を有している。
（工程１）圧電振動素子１３０を素子搭載部材１１０に載置する工程
（工程２）加熱工程
（工程３）加熱工程後に圧電デバイス１００の温度を下げる工程
【００１１】
（工程１）
まず、工程１において、図１（ａ）に示されている素子搭載部材１１０を準備する。その素子搭載部材１１０において、圧電振動素子１３０が載置されるべき領域でその圧電振動素子１３０の中央部より先端側１３８に突起部材１５０を付着させる。
【００１２】
突起部材１５０は、第２の凹部Ｋ２内に設けられており、圧電振動素子１３０の接続される一対の電極パッド１１２（１１２ａ、１１２ｂ）の設けられている領域と反対側の領域であって、圧電振動素子１３０の先端側すなわち圧電振動素子１３０の自由端側に設けられている。突起部材１５０の材質としては、例えばシリコーン系樹脂のシリコーンゴムなどが用いられる。シリコーンゴムの熱膨張係数は、２．５〜４．０×１０−４／℃程度である。これより、突起部材１５０であるシリコーンゴムは、温度が上がると膨らみ、温度が下がると収縮する正（プラス）の熱膨張特性であることが解る。尚、シリコーンゴムのガラス転移点は、−１１０℃〜−１３０℃程度であり、この温度以上では、シリコーンゴムは温度の上昇とともに膨張することになる。突起部材１５０の付着方法は、液状のシリコーンゴムを例えばディスペンサで塗布し、硬化させる。
【００１３】
このようにして、突起部材１５０が設けられた構造のものを準備する。
【００１４】
次に、図１（ａ）に示されているように、素子搭載部材１１０の電極パッド１１２と圧電振動素子１３０の根元部１３７との間に接合部材１３５を付着させる。そして、素子搭載部材１１０と圧電振動素子１３０の中央部より先端側１３８との間に突起部材１５０が配置された状態で、圧電振動素子１３０が傾いてずれることがないように圧電振動素子１３０を素子搭載部材１１０に載置する。
【００１５】
図１（ａ）に示された圧電振動素子１３０を素子搭載部材１１０に載置する工程は、例えば室温（２５℃）で行われる。
【００１６】
尚、上述した例においては、素子搭載部材１１０に突起部材１５０を付着させた後に、突起部材１５０上に圧電振動素子１３０を載置しているが、他の例においては、圧電振動素子１３０の下面に突起部材１５０を付着させたものを素子搭載部材１１０上に載置するという方法もある。なお、圧電振動素子１３０が厚みすべり振動のＡＴカットの場合は、圧電振動素子１３０の下面に突起部材１５０を形成しても良いが、突起部材１５０の質量成分が振動に影響を与える表面波振動の場合は素子搭載部材１１０側の方が良い。
【００１７】
ここで、素子搭載部材１１０、圧電振動素子１３０について説明する。
【００１８】
素子搭載部材１１０は、基板部１１１ａと基板部１１１ａの下面に設けられた第１の枠部１１１ｂと基板部１１１ａの上面に設けられた第２の枠部１１１ｃとからなる絶縁基体１１１と、基板部１１１ａの上面に設けられた一対の電極パッド１１２および突起部材１５０と、基板部１１１ａの下面に設けられた複数の集積回路素子搭載パッド１１３および一対のモニター端子１１４と、第１の枠部１１１ｂの下面に設けられた複数の外部端子１１６とを含んでいる。
【００１９】
基板部１１１ａと第１の枠部１１１ｂと第２の枠部１１１ｃとは、例えば、アルミナセラミックスまたはガラス−セラミックス等のセラミック材料からなる。また、基板部１１１ａは、例えば、図２および図３に示されているように、矩形の平板状である。第１の枠部１１１ｂは、基板部１１１ａの下面の縁部に沿って設けられている。また、第２の枠部１１１ｃは、基板部１１１ａの上面の縁部に沿って設けられている。
【００２０】
一対の電極パッド１１２は、第２の凹部Ｋ２の底面に設けられている。なお、図３において、一対の電極パッド１１２は、符号１１２の後にアルファベットのａ、ｂを付して１１２ａ、１１２ｂとして示されている。一対の電極パッド１１２（１１２ａ、１１２ｂ）は、矩形状の第２の凹部Ｋ１の底面において第２の凹部Ｋ２の短辺の１つの辺に沿って並んで設けられている。
【００２１】
複数の集積回路素子搭載パッド１１３は、第１の凹部Ｋ１の底面に設けられている。なお、図４において、複数の集積回路素子搭載パッド１１３は、符号１１３の後にアルファベットのａ〜ｆを付して１１３ａ〜１１３ｆとして示されている。複数の集積回路素子搭載パッド１１３ａ〜１１３ｆは、矩形状の第１の凹部Ｋ１の底面において第１の凹部Ｋ１の対向する２つの辺に沿って並んで設けられている。図４において、複数の集積回路素子搭載パッド１１３ａ〜１１３ｆは、第１の凹部Ｋ１の上辺および下辺に沿って並んで配置されている。
【００２２】
一対のモニター端子１１４は、複数の集積回路素子搭載パッド１１３ａ〜１１３ｆの並び方向にそって配置されており、複数の集積回路素子搭載パッド１１３に挟まれるように設けられている。一対のモニター端子１１４は、圧電振動素子１３０の出力信号を測定するための端子である。
【００２３】
次に、圧電振動素子１３０は、図３に示されているように、第２の凹部Ｋ２内に設けられており、一対の電極パッド１１２（１１２ａ、１１２ｂ）に、接合部材１３５を介して電気的に接続されている。また、圧電振動素子１３０は、集積回路素子搭載パッド１１３ａおよび１１３ｂを介して集積回路素子１２０の電極１２１ａおよび１２１ｂに電気的に接続されている。圧電振動素子１３０は、所定の結晶軸でカットされた圧電素板１３１と、圧電素板１３１の表裏に形成された励振用電極１３２ａおよび１３２ｂと接続用電極１３３ａおよび１３３ｂとを含んでいる。ここで、接合部材１３５は、例えばＡｇペースト等の導電性接着剤が用いられる。例えばＡｇペーストの硬化温度は、１５０〜１８０℃程度である。ここで、Ａｇペーストは、エポキシ樹脂にＡｇ粉を含む材質である。
【００２４】
圧電振動素子１３０は、励振用電極１３２ａおよび１３２ｂと接続用電極１３３ａおよび１３３ｂを介して外部からの変動電圧が圧電素板１３１に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっている。なお、圧電素板１３１としては、例えばＡＴカットの水晶が用いられる。また、圧電振動素子１３０が収容されている素子搭載部材１１０の第２の凹部Ｋ２は、蓋部材１４０によって気密封止されている。
【００２５】
（工程２）
図１（ｂ）に示されているように、工程２において、加熱処理を施して、突起部材１５０を膨張させて圧電振動素子１３０の先端を持ち上げることと、接合部材１３５を硬化させることを行う。
【００２６】
ここで、接合部材１３５を硬化させる温度は、例えば１５０〜１８０℃である。この温度で接合部材１３５は硬化し、圧電振動素子１３０が一対の電極パッド１１２（１１２ａ、１１２ｂ）上に固定される。また、突起部材１５０は、例えば、室温（２５℃）から１５０〜１８０℃に温度上昇する間に膨張し、接合部材１３５が硬化する温度で、突起部材１５０の膨張により圧電振動素子１３０の先端を持ち上げた状態となっている。
【００２７】
（工程３）
図１（ｃ）に示されているように、工程３において、圧電振動素子１３０は、接合部材１３５の硬化後に突起部材１５０の温度を下げて突起部材１５０を収縮させる。
【００２８】
突起部材１５０を収縮させる工程は、例えば、前述の接合部材１３５の硬化温度１５０〜１８０℃から室温（２５℃）への自然冷却により行う。これにより、図１（ｃ）に示すように、本発明の圧電デバイス１００の製造方法においては、圧電振動素子１３０の先端側が上がった状態で突起部材１５０が収縮するため、圧電振動素子１３０の先端が上がった状態で固定された圧電デバイスとすることができる。
【００２９】
そして、工程３によって得られた図１（ｃ）に示されている構造のものに蓋部材１４０を接合する。
【００３０】
そして、その後に、集積回路素子１２０を実装して、図２に示された圧電デバイス１００を得る。
【００３１】
集積回路素子１２０は、第１の凹部Ｋ１内に設けられており、半田等のバンプ１２２によって素子搭載部材１１０の複数の集積回路素子搭載パッド１１３に電気的に接続されている。図４に示されているように、集積回路素子１２０は、複数の電極１２１を有している。図４において、複数の電極１２１は、集積回路素子１２０の一部を透過した状態で破線によって示されている。図４において、複数の電極１２１は、符号１２１の後にアルファベットのａ〜ｆを付して１２１ａ〜１２１ｆとして示されている。複数の電極１２１ａ〜１２１ｆは、集積回路素子１２０の長辺に沿って設けられている。
【００３２】
以上のように、本実施形態の圧電デバイス１００の製造方法は、素子搭載部材１１０の電極パッド１１２（１１２ａ、１１２ｂ）と圧電振動素子１３０の根元部１３７との間に接合部材１３５が設けられ、かつ素子搭載部材１１０と圧電振動素子１３０の中央部より先端側１３８との間に突起部材１５０が設けられるように、圧電振動素子１３０を素子搭載部材１１０に載置する工程と、突起部材１５０を膨張させて圧電振動素子１３０の先端を持ち上げ、接合部材１３５を硬化させる加熱工程と、接合部材１３５の硬化後に突起部材１５０の温度を下げて突起部材１５０を収縮させる工程とからなっている。
【００３３】
本発明の圧電デバイス１００の製造方法においては、図１（ｂ）に示すように、接合部材１３５を硬化させつつ突起部材１５０を膨張させて、圧電振動素子１３０の先端を持ち上げている。よって、本発明の圧電デバイス１００の製造方法においては、図１（ａ）に示すように、圧電振動素子１３０を一対の電極パッド１１２（１１２ａ、１１２ｂ）上に載置する工程において、素子搭載部材１１０と圧電振動素子１３０の中央部より先端側１３８との間に突起部材１５０が設けられているので、圧電振動素子１３０の水平状態が保たれるため、圧電振動素子１３０が一対の電極パッド１１２（１１２ａ、１１２ｂ）上からずれてしまう可能性を低減できる。また、本発明の圧電デバイス１００の製造方法においては、圧電振動素子の中央部よりも先端側１３８に突起部材１５０を設けているので、圧電振動素子１３０の先端より、中央部に設けた方が突起部材１５０の膨張が小さくても圧電振動素子１３０の先端を持ち上げることができる。
【００３４】
また、本発明の圧電デバイス１００の製造方法においては、図１（ｂ）に示すように突起部材１５０を膨張させて圧電振動素子１３０の先端を持ち上げる工程を、室温（例えば２５℃）から接合部材１３５の硬化する温度（例えば１５０〜１８０℃）まで温度を上昇させることにより行い、接合部材１３５の硬化後に突起部材１５０を収縮させる工程を、接合部材１３５の硬化する温度から室温まで温度を下降させることにより行うことができる。
【００３５】
これにより、本発明の圧電デバイス１００の製造方法は、室温（例えば２５℃）〜接合部材１３５の硬化する温度（例えば１５０〜１８０℃）までの温度上昇〜室温（例えば２５℃）の温度サイクルで圧電振動素子１３０の先端の持ち上げと圧電振動素子１３０の先端の浮いた状態を実現できるので、圧電デバイス１００の製造工程の簡略化が可能となる。
【００３６】
なお、上述の実施形態の圧電デバイス１００の製造方法においては、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、突起部材１５０としてシリコーン系樹脂を示したが、温度が上がると膨らみ、温度が下がると収縮する正（プラス）の熱膨張特性を有する例えばフッ素系樹脂などでもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１００・・・圧電デバイス
１１０・・・素子搭載部材
１１１・・・絶縁基体
１１１ａ・・・基板部
１１１ｂ・・・第１の枠部
１１１ｃ・・・第２の枠部
１１２・・・一対の電極パッド
１１３・・・集積回路素子搭載パッド
１１４・・・一対のモニター端子
１１６・・・外部端子
１２０・・・集積回路素子
１２１・・・電極
１２２・・・バンプ
１３０・・・圧電振動素子
１３１・・・圧電素子
１３２ａ、１３２ｂ・・・励振用電極
１３３ａ、１３３ｂ・・・接続用電極
１３５・・・接合部材
１３７・・・根元部
１３８・・・中央部より先端側
１４０・・・蓋部材
１５０・・・突起部材
Ｋ１・・・第１の凹部
Ｋ２・・・第２の凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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