(57)【要約】【課題】圧電振動子を所望する周波数で振動させることが可能な、高生産性の圧電部品及びその製造方法を提供する。【解決手段】基体の上面に圧電振動子を搭載するとともに、前記基体の下面に前記圧電振動子と電気的に接続される電極パターンを有した圧電部品において、前記基体は、複数の絶縁層を間に前記電極パターンと電気的に接続される内部配線パターンを介し積層するとともに、該内部配線パターン上の絶縁層に貫通孔を設けることにより形成されており、前記圧電振動子と前記内部配線パターンとが前記貫通孔内に一部を充填させた導電性接着剤を介して電気的に接続する。【選択図】図１
2004120658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の上面に圧電振動子を搭載するとともに、前記基体の下面に前記圧電振動子と電気的に接続される電極パターンを有した圧電部品において、
前記基体は、複数の絶縁層を間に前記電極パターンと電気的に接続される内部配線パターンを介し積層するとともに、該内部配線パターンと基体の上面との間に位置する絶縁層に貫通孔を設けることにより形成されており、前記圧電振動子と前記内部配線パターンとが前記貫通孔内に充填され、一部が基体上面より突出する導電性接着剤を介して電気的に接続されていることを特徴とする圧電部品。
【請求項２】
複数の絶縁層を間に内部配線パターンを介し積層することにより基体を形成するとともに、前記内部配線パターンと基体の上面との間に位置する絶縁層に貫通孔を、前記基体の下面に前記内部配線パターンに電気的に接続される電極パターンを形成する工程と、
前記貫通孔内にペースト状の導電性接着剤を、その一部が基体上面よりも上方に突出するようにして充填する工程と、
前記導電性接着剤の突出部が圧電振動子の接続電極に付着するようにして圧電振動子を基体の上面に載置させる工程と、
前記導電性接着剤を熱処理して貫通孔内の導電性接着剤と圧電振動子の接続電極に付着した導電性接着剤とを同時に硬化させることにより、前記圧電振動子を貫通孔内の導電性接着剤を介して前記内部配線パターンと電気的に接続する工程とを含む圧電部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、携帯用通信機器等の基準信号を発生させるのに用いられ、水晶振動子等の圧電振動子をセラミックパッケージ等の基体上に搭載してなる圧電部品及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、携帯用通信機器等の電子機器の基準信号を発生させるのに圧電部品が用いられている。
【０００３】
かかる従来の圧電部品としては、例えば図４に示すように、セラミック材料等から成る基体５１上にシールリング５７を取着させるとともに、該シールリング５７の内側に位置する基体５１の上面に、圧電振動子としての水晶振動子５２を、その一端側でのみ保持する形で搭載し、更に前記シールリング５７上に金属製の蓋体５３を載置・固定することにより水晶振動子５２を気密封止した構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、前記基体５１の上面には水晶振動子５２の電極パッド（図示せず）に電気的に接続される接続パッド５５が、基体５１の下面には前記接続パッド５５に電気的に接続される電極パターン５９が被着されており、接続パッド５５と電極パターン５９は基体５１の内部に設けられているビアホール導体５６や内部配線パターン５８等を介して相互に電気的に接続されている。
【０００５】
尚、前記水晶振動子５２の電極パッドと接続パッド５５との電気的接続には、シリコン樹脂やポリイミド樹脂等から成る樹脂材料中にＡｇ等から成る導電性粒子を所定量、添加・混合してなる導電性接着剤５４が用いられ、かかる導電性接着剤５４を所定の粘度に調整してペースト状になしたものを従来周知のディスペンサ法等によって基体上面の接続パッド５５上に塗布するとともに、該導電性接着剤５４上に水晶振動子５２を載置させ、これを高温で加熱・硬化させることにより水晶振動子５２が基体５１上に搭載される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２―１１１４３５号公報（第５−６頁、図２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の圧電部品においては、水晶振動子５２を基体５１上に搭載する際、導電性接着剤５４上に水晶振動子５２を載置させる工程や導電性接着剤５４を熱硬化させる工程等で導電性接着剤５４の一部が、図５（ａ）（ｂ）に示す如く、接続パッド５５上から流れ落ちてしまうことがある。その場合、導電性接着剤５４の流動に伴い、その上に載置されている水晶振動子５２が大きく傾くとともに、水晶振動子５２の他端側が蓋体５３の下面や基体５１の上面と接触してしまい、その結果、水晶振動子５２を所定の発振周波数で振動させることが不可となる欠点を有していた。
【０００８】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、圧電振動子を所望する周波数で振動させることが可能な、高生産性の圧電部品及びその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電部品は、基体の上面に圧電振動子を搭載するとともに、前記基体の下面に前記圧電振動子と電気的に接続される電極パターンを有した圧電部品において、前記基体は、複数の絶縁層を間に前記電極パターンと電気的に接続される内部配線パターンを介し積層するとともに、該内部配線パターンと基体の上面との間に位置する絶縁層に貫通孔を設けることにより形成されており、前記圧電振動子と前記内部配線パターンとが前記貫通孔内に充填され、一部が基体上面より突出する導電性接着剤を介して電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明の圧電部品の製造方法は、複数の絶縁層を間に内部配線パターンを介し積層することにより基体を形成するとともに、前記内部配線パターンと基体の上面との間に位置する絶縁層に貫通孔を、前記基体の下面に前記内部配線パターンに電気的に接続される電極パターンを形成する工程と、前記貫通孔内にペースト状の導電性接着剤を、その一部が基体上面よりも上方に突出するようにして充填する工程と、前記導電性接着剤の突出部が圧電振動子の接続電極に付着するようにして圧電振動子を基体の上面に載置させる工程と、前記導電性接着剤を熱処理して貫通孔内の導電性接着剤と圧電振動子の接続電極に付着した導電性接着剤とを同時に硬化させることにより、前記圧電振動子を貫通孔内の導電性接着剤を介して前記内部配線パターンと電気的に接続する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、複数の絶縁層を間に内部配線パターンを介して積層するとともに、前記内部配線パターン上の絶縁層に貫通孔を設けた基体を形成し、該基体上に搭載される圧電振動子と前記内部配線パターンとを、前記貫通孔内に充填され、一部が基体上面より突出する導電性接着剤を介して電気的に接続させるようにしたことから、圧電振動子を基体上に搭載する際、導電性接着剤上に圧電振動子を載置させる工程や導電性接着剤を熱硬化させる工程中に導電性接着剤の一部が横に流れてしまうことは殆どなく、これらの工程中、導電性接着剤上に載置される圧電振動子の向きを所定の方向に保持することができる。従って、圧電振動子の他端側は基体や蓋体に対し常に非接触に保たれ、圧電振動子を所定の発振周波数で振動させることができるとともに、圧電部品の生産性を向上させることが可能となる。
【００１２】
また本発明によれば、前記圧電振動子は基体の貫通孔内に充填されている導電性接着剤に直接接続されるようになっていることから、基体の上面には、圧電振動子との接続用に別途、接続パッド等を形成する必要がなく、圧電部品の製造プロセスを簡略化することができる。従って、これによっても圧電部品の生産性を向上させることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の圧電部品を水晶発振器に適用した実施形態を示す断面図、図２は図１の要部拡大断面図であり、同図に示す水晶発振器１０は、基体１１上にシールリング１８を取着させるとともに、該シールリング１８の内側に位置する基体１１の上面に、圧電振動子としての水晶振動子１４を、その一端側でのみ保持する形（片保持型）で搭載し、更に前記シールリング１８上に蓋体１２を載置・固定して、基体上面とシールリング内面と蓋体下面とで囲まれる領域内に水晶振動子１４を気密封止した構造を有している。
【００１５】
前記基体１１は、セラミック材料等から成る複数の絶縁層を、間に内部配線パターン１５等を介し積層することによって形成されており、その下面には、前記内部配線パターン１５にビアホール導体等を介して電気的に接続される入出力電極やグランド電極等の電極パターン１６が被着され、この電極パターン１６は圧電部品をマザーボード等の外部回路基板に接続するための接続端子として機能する。
【００１６】
また、前記基体１１は、その内部に設けられている内部配線パターン１５と基体１１の上面との間に位置する絶縁層に貫通孔１３を有している。この貫通孔１３には後述する導電性接着剤１７が埋設・充填されるようになっており、かかる導電性接着剤１７を介して内部配線パターン１５と水晶振動子１４とが電気的に接続される。
【００１７】
また前記基体１１上に搭載される水晶振動子１４は、従来周知の水熱合成法等によって形成された水晶板を所定の結晶軸でカットして短冊状の水晶片として切り出した上、その両主面に所定形状のマスクを配置して、蒸着やスパッタ等の手段を用いて、一対の励振電極を被着・形成した構造を有している。
【００１８】
前記水晶振動子１４は、一対の励振電極間に所定の電圧が印加されると、所定の周波数ですべり振動を起こすようになっており、クロック信号等の基準信号を発生するための振動子として機能する。
【００１９】
そして、このような水晶振動子１４と内部配線パターン１５との電気的接続は、貫通孔１３の内部に充填されるとともに、一部を基体上面より上方に突出させた導電性接着剤１７を介して行なわれる。
【００２０】
前記導電性接着剤１７は、シリコン樹脂やポリイミド樹脂等から成る樹脂材料中にＡｇ等から成る導電性粒子を所定量、添加・混合してなり、その下端部で内部配線パターン１５に接合するとともに、上端部に設けられた突出部で水晶振動子１４の励振電極より導出された電極パッド（図示せず）に接合され、これによって水晶振動子１４と内部配線パターン１５とを電気的に接続している。
【００２１】
一方、前記基体１１の上面に取着されているシールリング１８は、先に述べた水晶振動子１４の外側に、水晶振動子１４を囲繞するようにして配置されており、その上面に載置される蓋体１２をシールリング１８の上面に抵抗溶接（シーム溶接）することにより、水晶振動子１４が基体上面とシールリング内面と蓋体下面とで囲まれる領域内に気密封止されている。
【００２２】
尚、前記シールリング１８や蓋体１２は、例えば４２アロイやコバール，リン青銅等の金属を従来周知の金属加工法にて所定形状に外形加工して成り、その表面には、抵抗溶接を行うために必要なＮｉメッキやＡｕメッキ等が施されている。
【００２３】
また前記蓋体１２をシールリング１８に抵抗溶接するには、蓋体１２をシールリング１８上に載置させた後、蓋体１２の各辺に抵抗溶接装置のローラー電極を押し当てながら、基体１１−蓋体１２間に所定の電流を流し、基体１１−蓋体１２間の溶接材料を通電に伴うジュール発熱により溶融させることによって行なわれる。
【００２４】
次に上述した水晶発振器１０の水晶振動子１４を基体１１上に搭載するための方法について図３を用いて説明する。
（工程１）まず、図３（ａ）に示す如く、複数の絶縁層を間に内部配線パターン１５を介し積層することにより基体１１を形成するとともに、前記内部配線パターン１５と基体１１の上面との間に位置する絶縁層に貫通孔１３を、前記基体１１の下面に前記内部配線パターン１５に電気的に接続される電極パターン１６を形成する。
【００２５】
前記基体１１は、絶縁層がセラミック材料から成る場合、セラミック原料の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主面に内部配線パターン１５や電極パターン１６を形成するための導電ペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって所定パターンに印刷するとともに、これを複数層積層した上、プレス成形し、しかる後、この積層体を高温で焼成し、外形加工することによって製作される。また前記基体１１の内部に設けられる貫通孔１３は、従来周知のレーザー加工やパンチング等によって形成され、得られた貫通孔１３の内面には更にＮｉメッキやＡｕメッキ等が施される。
【００２６】
（工程２）次に、図３（ｂ）に示す如く、前記貫通孔内にペースト状の導電性接着剤１７´を充填する。
前記ペースト状導電性接着剤１７´の充填作業は従来周知のディスペンサ法等を採用することによって行われ、かかる導電性接着剤１７´は、その下部が貫通孔１３内に露出した内部配線パターン１５に接触し、かつ、その一部が基体１１の上面よりも上方に突出するようにして貫通孔１３の内部に充填される。
【００２７】
（工程３）続いて、図３（ｃ）に示す如く、前記導電性接着剤１７´の突出部が水晶振動子１４の接続電極（図示せず）に付着するようにして水晶振動子１４を基体１１の上面に載置させ、しかる後、前記導電性接着剤１７´を熱処理して、貫通孔１３内の導電性接着剤１７´と水晶振動子１４の接続電極に付着した導電性接着剤１７´とを同時に熱硬化させることにより、水晶振動子１４を貫通孔１３内の導電性接着剤１７を介して基体内部前記内部配線パターンと電気的に接続する。
【００２８】
以上のような工程によって水晶振動子１４を基体１１上に搭載する場合、導電性接着剤１７´の一部が貫通孔１３の内部に充填させてあるため、導電性接着剤１７´上に水晶振動子１４を載置させる工程（工程１）や導電性接着剤１７´を熱硬化させる工程（工程３）中に導電性接着剤１７´の一部が横に流れてしまうことは殆どなく、これらの工程中、導電性接着剤１７´上に載置される水晶振動子１４の向きを所定の方向（基体１１の上面と略平行な方法）に保持することができる。従って、水晶振動子１４の他端側は、基体１１の上面や、後の工程でシールリング１８上に取着される蓋体１２の下面に対して非接触に保たれるようになり、製品として得られる圧電部品の水晶振動子１４を所定の発振周波数で振動させることができるとともに、圧電部品の生産性を向上させることが可能となる。
【００２９】
また上述した本実施形態の製造方法においては、水晶振動子１４が基体１１の貫通孔１３内に充填させておいた導電性接着剤１７に直接接続されるようになっていることから、基体１１の上面には、水晶振動子１４との接続用に別途、接続パッド等を形成する必要がなく、圧電部品の製造プロセスを簡略化することができる。従って、これによっても圧電部品の生産性を向上させることが可能となる。
【００３０】
尚、本発明は上述の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。
【００３１】
例えば、上述の実施形態においては圧電振動子として水晶振動子１４を用いるようにしたが、これに代えて、圧電振動子としてＳＡＷフィルタ等の他の圧電振動子を用いる場合であっても本発明は適用可能である。
【００３２】
また上述の実施形態においては蓋体１２とシールリング１８とで水晶振動子１４を気密封止するようにしたが、例えば、圧電振動子としてＳＡＷフィルタ等の他の圧電振動子を用いる場合等にはエポキシ樹脂等から成る封止樹脂を用いて圧電振動子を気密封止するようにしても構わない。
【００３３】
更に上述の実施形態において、基体１１の下面で、かつ電極パターン１６が存在しない領域に所定の凹部を設け、この凹部内に水晶振動子１４の振動周波数を適性に制御するための半導体チップ等を収納するようにしても構わない。
【００３４】
また更に上述の実施形態においては基体１１を従来周知のセラミックグリーンシート積層法により形成するようにしたが、これに代えて、基体１１をセラミック粉末を用いたプレス成型法により形成するようにしても構わない。
【００３５】
更にまた上述の実施形態において、ペースト状導電性接着剤１７´を基体１１の貫通孔１３内に充填する際、導電性接着剤１７を２回以上に分けて貫通孔１３内に塗布・充填しても良いことは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の絶縁層を間に内部配線パターンを介して積層するとともに、前記内部配線パターン上の絶縁層に貫通孔を設けた基体を形成し、該基体上に搭載される圧電振動子と前記内部配線パターンとを、前記貫通孔内に充填され、一部が基体上面より突出する導電性接着剤を介して電気的に接続させるようにしたことから、圧電振動子を基体上に搭載する際、導電性接着剤上に圧電振動子を載置させる工程や導電性接着剤を熱硬化させる工程中に導電性接着剤の一部が横に流れてしまうことは殆どなく、これらの工程中、導電性接着剤上に載置される圧電振動子の向きを所定の方向に保持することができる。従って、圧電振動子の他端側は基体や蓋体に対し常に非接触に保たれ、圧電振動子を所定の発振周波数で振動させることができるとともに、圧電部品の生産性を向上させることが可能となる。
【００３７】
また本発明によれば、前記圧電振動子は基体の貫通孔内に充填されている導電性接着剤に直接接続されるようになっていることから、基体の上面には、圧電振動子との接続用に別途、接続パッド等を形成する必要がなく、圧電部品の製造プロセスを簡略化することができる。従って、これによっても圧電部品の生産性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧電部品の断面図である。
【図２】図１の圧電部品の要部拡大断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は図１の圧電部品の製造方法を説明するための工程毎の断面図である。
【図４】従来の圧電部品の断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は従来例の課題を説明するための拡大断面図である。
【符号の説明】
１０・・・圧電部品（水晶発振器）
１１・・・基体
１２・・・蓋体
１３・・・貫通孔
１４・・・圧電振動子（水晶振動子）
１５・・・内部配線パターン
１６・・・電極パターン
１７・・・導電性接着剤
１７´・・・ペースト状の導電性接着剤
１８・・・シールリング
【図１】
2004120658.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004120658.tif 000006
【図５】
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