(57)【要約】  圧電振動部品（４０）は、圧電振動子（２０）と、基板（１０）と、圧電振動子（２０）を基板（１０）に接合する導電性接着剤（１２）とを備える。導電性接着剤（１２）は、シリコーン系ベース樹脂（１２１）と、架橋剤（１２１）と、導電性フィラー（１２２）と、絶縁性フィラー（１２３）と、を含有する。シリコーン系ベース樹脂（１２１）の重量平均分子量は、２００００以上１０２０００以下である。架橋剤（１２１）の数平均分子量は、１９５０以上４６２０以下である。導電性フィラー（１２２）及び絶縁性フィラー（１２３）の粒径は、１０μｍ以下である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動子と、基板と、前記圧電振動子を前記基板に接合する導電性接着剤とを備える圧電振動部品であって、
前記導電性接着剤は、シリコーン系ベース樹脂と、架橋剤と、導電性フィラーと、絶縁性フィラーと、を含有し、
前記シリコーン系ベース樹脂の重量平均分子量は、２００００以上１０２０００以下であり、
前記架橋剤の数平均分子量は、１９５０以上４６２０以下であり、
前記導電性フィラー及び前記絶縁性フィラーの粒径は、１０μｍ以下である、圧電振動部品。
【請求項２】
前記シリコーン系ベース樹脂の重量平均分子量は、４３０００以上７２０００以下である、請求項１に記載の圧電振動部品。
【請求項３】
前記導電性フィラーのメディアン径は、前記絶縁性フィラーのメディアン径より小さい、請求項１又は２に記載の圧電振動部品。
【請求項４】
前記導電性フィラーは銀からなる、請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の圧電振動部品。
【請求項５】
前記絶縁性フィラーは球状シリコーン樹脂からなる、請求項１乃至請求項４のうち何れか１項に記載の圧電振動部品。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のうち何れか１項に記載の導電性接着剤をジェットディスペンス工法により前記基板の被着面に塗布する、塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動部品及び塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を基板に実装するための接着剤として、導電性フィラーをバインダー樹脂に分散させた導電性接着剤が用いられている。電子部品の端子と基板上に形成された配線との間に導電性接着剤を介在させて圧着させると、端子と配線との間に挟み込まれた導電性フィラー同士が接触して連なり、導通経路が形成される。この種の導電性接着剤として、例えば、特許文献１乃至３にて提案されているように、導電性フィラーに加えて絶縁性フィラーを分散させたものや、そのバインダー樹脂が、ベース樹脂と、ベース樹脂の架橋を促進して高分子量化するための架橋剤を配合したものなどが知られている。特許文献１によれば、ベース樹脂の重量平均分子量は、他の配合物との混合性を高めるために、１００００以上１００００００未満が好ましいと報告されている。特許文献２によれば、エポキシ樹脂の架橋剤として、分子量２０００以上５０００未満のポリオキシプロピレンジアミンや分子量２０００以上４０００未満のジェファーミン（登録商標）の使用が提案されている。特許文献３によれば、導電性フィラーの平均粒径として４μｍが例示され、絶縁性フィラーの平均粒径として３μｍが例示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７９００６号公報
【特許文献２】特開平１１−３４３３９７号公報
【特許文献３】特許４８１６８２７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電子部品のファインピッチ化に伴い、導電性接着剤を接着箇所に精度よく塗布するために、ジェットディスペンス工法が用いられている。ディスペンス工法の方式として、空気圧を利用してノズル先端に接着剤を所定量噴出する一般的なエアパルス方式と、電磁エアーバルブの開閉によりノズル先端から接着剤を噴射し、非接触で接着剤を塗布するジェットディスペンス工法が知られている。ジェットディスペンス工法では、導電性接着剤の吐出安定性を確保するとともに、吐出された導電性接着剤が被着面に着弾したときにその塗布径が広がらないように、導電性接着剤は、適度な粘性と液切れ性を兼ね備えていることが望ましい。ベース樹脂の分子量を小さくすれば、粘性は低くなるため、液切れ性はよくなるが、その反面、硬化後の弾性率が高くなる結果、柔軟性が損なわれ、機械的な衝撃に対する耐性や導通信頼性が低下する。一方、ベース樹脂の分子量を大きくすれば、粘性は高くなるため、着弾後の塗布径の広がりを抑制できるが、その反面、液切れ性が劣化し、ジェットディスペンサからの導電性接着剤の吐出が困難になる。また、導電性接着剤の硬化後の弾性率は、ベース樹脂の分子量だけでなく架橋剤の分子量にも依存するため、架橋剤の分子量も考慮に入れて導電性接着剤の組成を調整するのが好ましい。更に、ジェットディスペンス工法により導電性接着剤を塗布する場合、導電性フィラーや絶縁性フィラーがノズル孔を通過し易くなるように導電性フィラーや絶縁性フィラーの粒径を調整するのが好ましい。上述の特許文献１乃至３では、導電性接着剤に要求される液切れ性、塗布径、耐衝撃性、導通信頼性をバランスよく満たすために、ベース樹脂の均分子量、架橋剤の分子量、導電性フィラーの粒径、絶縁性フィラーの粒径を総合的に勘案して導電性接着剤の組成を調整することは考慮されていない。【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、硬化前の導電性接着剤を接着箇所に精度よく塗布することを可能にしつつ、且つ、硬化後の導電性接着剤の信頼性を高めることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る圧電振動部品は、圧電振動子と、基板と、圧電振動子を基板に接合する導電性接着剤とを備える。導電性接着剤は、シリコーン系ベース樹脂と、架橋剤と、導電性フィラーと、絶縁性フィラーと、を含有し、シリコーン系ベース樹脂の重量平均分子量は、２００００以上１０２０００以下であり、架橋剤の数平均分子量は、１９５０以上４６２０以下であり、導電性フィラー及び絶縁性フィラーの粒径は、１０μｍ以下である。【０００７】
本発明によれば、硬化前の導電性接着剤を接着箇所に精度よく塗布することを可能にしつつ、且つ、硬化後の導電性接着剤の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る圧電振動部品の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る圧電振動子と基板との間の接続箇所を中心とする部分断面図である。
【図３】本実施例に係るシリコーン系ベース樹脂の重量平均分子量と塗布径との関係を示すグラフである。
【図４】本実施例に係る架橋剤の数平均分子量と導通信頼性故障率との関係を示すグラフである。
【図５】本実施例に係る架橋剤の数平均分子量と耐落下性試験故障率との関係を示すグラフである。
【図６】本実施例に係る導電性フィラーの粒径の分布を示すグラフである。
【図７】本実施例に係る絶縁性フィラーの粒径の分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図１乃至図２を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ここで、同一符号は同一の部材を示すものとし、重複する説明は省略する。
図１は、本発明の実施形態に係る圧電振動部品４０の分解斜視図である。同図に示すように、圧電振動部品４０は、主に、圧電振動子２０と、圧電振動子２０が実装される主面１１を有する基板１０と、圧電振動子２０を外気から密閉するためのリッド３０とを備えている。圧電振動子２０は、厚み方向に対向する二つの面を有する平板状の圧電板２１と、圧電板２１の一方の面に形成された励振電極２２と、圧電板２１の他方の面に形成された励振電極２３とを備えている。励振電極２２，２３に交流電圧を印加すると、圧電板２１は、厚みすべりモードで振動する。圧電板２１は、圧電特性を示す圧電材質（例えば、水晶板や圧電セラミックスなど）からなる。励振電極２２，２３は、例えば、金、クロム、ニッケル、アルミニウム、チタン等の導電性薄膜からなる。
【００１０】
基板１０は、その厚み方向に対向する二つの面を有する平板状をなしており、二つの面のうち圧電振動子２０が実装される面を主面１１と称する。主面１１には、導電性接着剤１２を介して励振電極２３に導通する配線１３と、導電性接着剤１５を介して励振電極２２に導通する配線１６とが形成されている。それぞれの配線１３，１６に導電性接着剤１２，１５を塗布する方式として、例えば、ディスペンス工法が用いられ、特に、ジェットディスペンス工法が好適である。ジェットディスペンス工法は、ディスペンス工法の中でも量産性に優れている。基板１０は、適度な機械的強度及び電気絶縁性を有する材質（例えば、アルミナ等の絶縁セラミックス、合成樹脂、金属板の表面を絶縁層で被覆した複合材など）からなる。なお、基板１０は、コーナー部分（角部分）の一部を円筒曲面状に切り欠くように形成された切欠き部１４，１７を有しており、配線１３，１６は、それぞれ、切欠き部１４，１７から主面１１の裏面まで延在して外部回路に接続することができる。リッド３０は、圧電振動子２０を外気から密閉するための有底蓋部材であり、金属材質、絶縁材質、又は複合材（例えば、絶縁部材の表面を金属薄膜で被覆してなる複合材など）からなる。
【００１１】
図２は圧電振動子２０の励振電極２３と基板１０の配線１３との間の接続箇所を中心とする部分断面図である。導電性接着剤１２は、基材となる接着剤組成物１２１に導電性フィラー１２２及び絶縁性フィラー１２３を分散させたものである。接着剤組成物１２１は、ベース樹脂と、このベース樹脂の架橋を促進して高分子量化するための架橋剤（硬化剤）とを含有する。なお、導電性接着剤１５の組成も、導電性接着剤１２の組成と同様である。
【００１２】
ベース樹脂として、熱硬化性成分を有する樹脂が好適に用いられ、例えば、シリコーン樹脂が好ましい。シリコーン樹脂は、無機質のシロキサン結合（-Si-O-Si-）を主鎖とし、側鎖に有機基が結合した構造を有しており、付加硬化型と湿気硬化型（縮合硬化型）がある。付加硬化型は、ベース樹脂となるポリシロキサンと、架橋剤とに分けた二液型であり、白金触媒を使用して加熱することで硬化する。湿気硬化型は、室温で空気中の水分と化学反応して硬化する。シリコーン系ベース樹脂の重量平均分子量が小さくなると、硬化後の導電性接着剤１２の弾性率（ゴム弾性）が大きくなる結果、機械的な衝撃に対する耐性や導通信頼性が低下する傾向がある。また、シリコーン系ベース樹脂の重量平均分子量が小さくなると、低分子シロキサンの含有量が多くなる結果、硬化後の導電性接着剤１２から低分子シロキサンが滲み出して発散することにより、接点不良などの悪影響を与える虞がある。また、ジェットディスペンス工法で塗布したときに導電性接着剤１２の塗布径が不要に拡大してしまうという不都合も生じる。このため、シリコーン系ベース樹脂の重量平均分子量の下限は実質２００００から３００００程度である。一方、シリコーン系ベース樹脂の重量平均分子量が大きくなると、ジェットディスペンス工法で導電性接着剤１２を塗布するときの液切れ性が劣化してしまう。具体的には、シリコーン系ベース樹脂の重量平均分子量が８００００より大きくなると液切れ性の劣化が表れ始め、ノズルと被着面との距離を取る必要が生じ又は吐出完了時間が長くなることから、安定して塗布できるシリコーン系ベース樹脂の重量平均分子量の上限は実質１０００００程度である。このような事情を勘案し、ジェットディスペンス工法により塗布される導電性接着剤の塗布径を１５５μｍ以下に調整するためには、シリコーン系ベース樹脂の重量平均分子量は、２００００以上１０００００以下が好ましく、３００００以上８００００以下がより好ましく、４３０００以上７００００以下が特に好ましい。
【００１３】
なお、ジェットディスペンス工法により塗布される導電性接着剤の塗布径は、製品小型化に伴い、小さくすることが求められている。図１に示すように圧電振動子２０を短辺上の２点で保持する場合、圧電振動子２０の幅寸法（短辺の寸法）が６００μｍ以上６５０μｍ以下であるとき、上記塗布径は１３０μｍ以上１５５μｍ以下であれば、圧電振動子を基板上に精度良くかつ安定に保持できる。この場合、製品の長辺は１．２ｍｍであり、短辺は１．０ｍｍであってもよい。
【００１４】
架橋剤の数平均分子量が大きくなると、硬化物の架橋密度が小さくなり、凝集力が低下するとともに、接着強度が弱くなり、導通信頼性故障率が高くなる傾向がある一方、架橋剤の数平均分子量が小さくなると、硬化物の架橋密度が大きくなり、柔軟性が低下するため、衝撃吸収できず、耐落下性試験故障率が高くなる傾向がある。このような事情を勘案し、架橋剤の数平均分子量は、１９５０以上４６２０以下が好ましい。
【００１５】
導電性フィラー１２２は、電気的接続を得ることができる導電性を有するものであればよい。導電性フィラー１２２としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ及びはんだ等の金属粒子、又はカーボン粒子等が挙げられる。また、導電性フィラー１２２は、核となる粒子を１層又は２層以上の層で被覆し、その最外層が導電性を有するものでもよい。この場合、より優れたポットライフを得る観点から、最外層が、Ｎｉ、Ｃｕなどの遷移金属よりも、Ａｕ、Ａｇ及び／又は白金族金属などの貴金属を主成分とすることが好ましく、これらの貴金属の１種以上からなることがより好ましい。これらの貴金属の中では、Ａｕが最も好ましい。例えば、ジェットディスペンス工法により塗布される導電性接着剤１２の塗布径を１５５μｍ以下に調整するには、導電性フィラー１２２の粒径は、１０μｍ以下が好ましい。なお、導電性フィラー１２２の形状は、球状やリン片状など、どのような形状でもよく、また、複数種類の形状が混合していてもよい。
【００１６】
絶縁性フィラー１２３は、導電性フィラー１２２と接触したときに、導電性フィラー１２２との電気的導通を阻止できるものであればよい。絶縁性フィラー１２３としては、絶縁性の樹脂を主成分として含有する粒子が好ましい。絶縁性の樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、（メタ）アクリル樹脂、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体などの（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体などの（メタ）アクリル酸共重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ジビニルベンゼン樹脂、スチレン−イソブチレン共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、フェノキシ樹脂、固形エポキシ樹脂及びシリコーン樹脂が挙げられる。これらの中では、柔軟性により優れる観点から、シリコーン樹脂が好ましい。絶縁性フィラー１２３としてシリコーン樹脂を用いることにより、硬化後の導電性接着剤１２の弾性率を小さくし、機械的な衝撃に対する耐性や導通信頼性を高めることができる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。絶縁性フィラー１２３は、絶縁性の樹脂を主成分とする絶縁性材料からなる粒子であってもよく、絶縁性又は導電性の核となる粒子を、１層又は２層以上の絶縁層又は導電層で被覆し、その最外層が絶縁性を有するものでもよい。例えば、ジェットディスペンス工法により塗布される導電性接着剤１２の塗布径を１５５μｍ以下に調整するには、絶縁性フィラー１２３の粒径は、１０μｍ以下が好ましい。なお、絶縁性フィラー１２３の形状は、球状やリン片状など、どのような形状でもよく、また、複数種類の形状が混合していてもよい。
【００１７】
図２に示すように、導電性フィラー１２２の形状がリン片形状であり、絶縁性フィラー１２３の形状が球状であり、且つ、導電性フィラー１２２が絶縁性フィラー１２３より小さい場合には、絶縁性フィラー１２３の形状がリン片形状である場合よりも、絶縁性フィラー１２３同士の間の空間を大きくすることができる。また、導電性フィラー１２２の形状がリン片形状であり、且つ導電性フィラー１２２が絶縁性フィラー１２３より小さいため、導電性フィラー１２２同士が隙間なく密集し、絶縁性フィラー１２３同士の間の空間に導電性フィラー１２２が高密に充填される。これにより、導電性接着剤１２の電気接合信頼性を高めることができる。このような観点から、導電性フィラー１２２のメディアン径は、絶縁性フィラー１２３のメディアン径より小さいのが好ましい。例えば、導電性フィラー１２２のメディアン径を２．１μｍとし、絶縁性フィラー１２３のメディアン径を４．０μｍとしてもよい。
【００１８】
なお、導電性接着剤１２は、圧電振動子２０と基板１０とを接合するための用途に限られるものではなく、あらゆる電子部品の製造に用いることができる。特に、ジェットディスペンス工法により導電性接着剤１２を被着面に塗布して電子部品を製造する工程に好適に用いることができる。
【００１９】
［実施例１］
シリコーン系ベース樹脂の重量平均分子量を４３０００、７２０００、１０２０００、１３１０００、１６００００に調整し、ジェットディスペンス工法により塗布された導電性接着剤１２の塗布径を計測したところ、図３に示すように、それぞれの重量平均分子量について、１５２．６μｍ、１４９μｍ、１５０μｍ、１８６．９μｍ、１９９μｍの塗布径が得られた。この実験結果から、ジェットディスペンス工法により塗布される導電性接着剤１２の塗布径を１５５μｍ以下に調整するには、シリコーン系ベース樹脂の重量平均分子量は、１０２０００以下が好ましいことが分かる。なお、シリコーン系ベース樹脂の重量平均分子量は、高速液体クロマトグラフィーにより測定し、ポリスチレン換算の相対分子量として算出した。
【００２０】
［実施例２］
架橋剤の数平均分子量を１２００、２９００、４６２０、６１００に調整し、導電性接着剤１２の導通信頼性故障率を計測したところ、図４に示すように、それぞれの数平均分子量について、０％、０％、０％、１７％の導通信頼性故障率が得られた。この実験結果から、導電性接着剤１２の導通信頼性を高めるためには、架橋剤の数平均分子量は、４６２０以下が好ましいことが分かる。なお、導通信頼性故障率の計測では、基板表面に電極（ニッケル合金下地電極（膜厚０．１μｍ）、金上地電極（膜厚０．４μｍ））が成膜されたセラミックス基板の溝（幅３０μｍ及び深さ３０μｍ）に導電性接着剤１２を塗布し、大気中２００℃の温度環境下で６０分かけて導電性接着剤１２を硬化させた。そして、ストレスを加える過程で導電性接着剤１２の抵抗値が初期値の５倍を超える場合を「故障」と判定した。抵抗値の測定は、ミリオームメータを用いて４端子法により行った。なお、導通信頼性故障率の計測に用いた試料数は６である。
【００２１】
［実施例３］
架橋剤の数平均分子量を１２００、１９５０、２９００、４６２０に調整し、導電性接着剤１２の耐落下性試験故障率を計測したところ、図５に示すように、それぞれの数平均分子量について、５０％、０％、０％、０％の耐落下性試験故障率が得られた。この実験結果から、導電性接着剤１２の耐衝撃性を高めるためには、架橋剤の数平均分子量は、１９５０以上が好ましいことが分かる。なお、耐落下性試験故障率の計測では、導電性接着剤１２を用いて圧電振動子２０を基板１０に実装して圧電振動部品４０を作製し、これを試験用基板に実装し、携帯電話ケースを模した試験用治具の内部に試験用基板をねじ留めした。そして、１．５ｍの高さから試験用治具の６面をそれぞれ下方に向けて１回ずつ合計６回にわたりコンクリート上に落下させる工程を１サイクルとし、１００サイクル数以内に圧電振動子２０と基板１０との間の電気的特性が現れなくなったものを「故障」と判定した。なお、耐落下性試験故障率の計測に用いた試料数は６である。
【００２２】
［実施例４］
２９３ＭＰａの弾性率を有する導電性接着剤１２を用いて、共振周波数３７．４ＭＨｚの圧電振動子２０を試作した。導電性フィラー１２２として、図６に示すように、メディアン径が２．１μｍ、最大径が１０μｍの銀フィラーを用いた。絶縁性フィラー１２３として、図７に示すように、メディアン径が４．０μｍ、最大径が１０μｍのシリコーン樹脂フィラーを用いた。シリコーン系ベース樹脂として、重量平均分子量が７２０００のシリコーン系ベース樹脂を用いた。このシリコーン系ベース樹脂は、重量平均分子量が４３０００のシリコーン系ベース樹脂（７５ｗｔ％）と、重量平均分子量が１６００００のシリコーン系ベース樹脂（２５ｗｔ％）とから調整した。架橋剤として、数平均分子量が３０３０のものを使用した。ジェットディスペンス工法により導電性接着剤１２を塗布したところ、連続塗布回数６０００回以上にわたり塗布径１３０μｍ以下の微小塗布が可能であった。この実験結果から、シリコーン系ベース樹脂の重量平均分子量を８００００以下にすることにより、導電性接着剤１２の液切れ性を良好にし、ジェットディスペンス工法による安定した吐出を可能にできることが分かる。また、絶縁性フィラー１２３として、シリコーン樹脂フィラーを用いることにより、導電性接着剤１２の柔軟性が増すため、良好な液切れ性が得られ、安定した連続微小塗布を可能にできる。また、導電性フィラー１２２及び絶縁性フィラー１２３の最大径を１０μｍにすることにより、ジェットディスペンサの微小ノズルから導電性接着剤１２を安定して吐出することができる。圧電振動子２０の等価直列抵抗を測定したところ、平均値３５．６Ωという良好な値が得られた。圧電振動子２０の耐落下性試験故障率を測定したところ、落下回数１００回までは耐落下性試験故障率が０であった。この実験結果から、絶縁性フィラー１２３として、シリコーン樹脂フィラーを用いるとともに、架橋剤として数平均分子量が１０５０以上のものを使用することにより、導電性接着剤１２の硬化後の弾性率を小さくすることができ、機械的な衝撃に対する耐性を高めることができることが分かる。なお、耐落下性試験故障率の計測に用いた試料数は６である。
【００２３】
なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００２４】
１０…基板
１１…主面
１２…導電性接着剤
１３…配線
１４…切欠き部
１５…導電性接着剤
１６…配線
１７…切欠き部
２０…圧電振動子
２１…圧電板
２２…励振電極
２３…励振電極
３０…リッド
４０…圧電振動部品
１２１…接着剤組成物
１２２…導電性フィラー
１２３…絶縁性フィラー
【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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【国際調査報告】
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2016136015.tif 000011
2016136015.tif 000012
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