(57)【要約】【課題】従来の圧電振動子の内部に搭載した圧電振動板は、長さ方向の一方の端部のみ固着してあるため、圧電振動板の他方の端部がその質量により水平位置より下がった位置となってしまう。最悪の場合、容器内の凹部底部に圧電振動板の他方の端部が接触してしまい、圧電振動版の励振振動に悪影響が生じて圧電振動子としての特性が不良となる。【解決手段】容器の凹部内底面上に形成した電極パッド上に、同形状のバンプを複数列形成し、且つ各列を構成するバンプの数を容器中央に向かうに従い多く形成する工程と、このバンプの上に、圧電振動板の外部接続電極膜が位置するように圧電振動板を保持具及び配置加重機構により配置する工程と、圧電振動板をホールドした保持具及び配置加重機構にて容器方向への加重を加え、更に保持具を超音波振動させ外部接続電極とバンプとを溶融接合させる工程と、保持具を圧電振動板から外す工程とを具備する圧電振動子の製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材で形成された容器の内部に凹部を設け、該凹部底面の長さ方向の一方の端部に電極パッドを形成し、該電極パッド上に複数のバンプを形成し、該バンプ上に表裏両主面上に励振用電極及び該励振用電極に導通した外部接続電極を一方の端部に形成した圧電振動板を配置し、該バンプと該外部接続端子とを溶融接合させ固着する圧電振動子の製造方法において、
まず、該容器の該凹部内底面上の長さ方向の一方の端部に形成した一対の該電極パッド上に、同形状のバンプを該容器の幅方向に並列に複数列形成し、且つ各列を構成する該バンプの数を容器中央に向かうに従い多く形成する工程と、
該バンプの上に、該圧電振動板の長さ方向の一方端側に形成した該外部接続電極が位置するように該圧電振動板を保持具及び該保持具に付設した配置加重機構により配置する工程と、
該圧電振動板をホールドした該保持具及び該配置加重機構にて、該圧電振動板の外部接続電極形成位置付近で容器方向への加重を加え、更に該保持具を超音波振動させ該外部接続電極とバンプとを溶融接合させる工程と、
該保持具を該圧電振動板から外す工程と
を具備することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子の製造方法に関するものであり、特に圧電振動板の固着導通にバンプを用いた小型薄型の圧電振動子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年において、移動体通信機器等の機器類の著しい小型化に伴い、これら機器に用いられる圧電振動子等の電子部品についても更なる小型化薄型化が求められている。特に表面実装に対応した形状の圧電振動子では小型薄型化が顕著である。その外形サイズは長さ方向で５ｍｍ以下、厚みも１ｍｍ以下の圧電振動子も開発され、その製造方法も様々用いられている。
【０００３】
即ち、セラミックス等の絶縁材で形成された表面実装に対応した形状の容器には、後述する圧電振動板を搭載するための凹部が形成されている。この凹部内の底面には、容器の長さ方向の一方端側に２つの電極パッドが形成されている。
【０００４】
このような容器に圧電振動板を搭載し、圧電振動子を構成する方法としては、まず前述した容器に形成した各電極パッド上の任意の位置に、金などの金属バンプ（以下バンプという）を複数個形成する。
【０００５】
次に、コレット等の保持具でほぼ中央部を保持された、表裏両主面上に励振電極及び外部接続電極を形成した圧電振動板を、圧電振動板の外部接続電極が容器の電極パッド上に形成したバンプ上に配置する。
【０００６】
つぎに、保持具に容器内凹部底面方向に加重をかけながら、保持具を容器凹部内で容器の長さ方向に超音波振動をさせ圧電振動板の外部接続電極とバンプとを摩擦熱により溶融接合する。
【０００７】
その後、圧電振動板より保持具を離し、容器の凹部開口部を覆うような金属製のフタを被せ、容器内凹部を気密封止することにより圧電振動子を形成している。
【０００８】
前述のような圧電振動子については、以下のような文献が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２６６１３５号公報
【特許文献２】特開平１１−２８９２３８号公報
【００１０】
尚、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の製造方法を用いた圧電振動子では、容器内部に搭載する圧電振動版をバンプにより支持固着する箇所が、圧電振動板の長さ方向の一方の端部である所謂片持ちタイプであるため、圧電振動板の他方の端部がその質量により水平位置より下がった位置となってしまう。最悪の場合、容器内の凹部底部に圧電振動板の他方の端部が接触してしまい、圧電振動版の励振振動に悪影響が生じてしまい、圧電振動子としての特性が不良となる。
【００１２】
このような不具合を防止するために前記（特許文献２）に開示してあるような圧電振動板の他方の端部を上げる構造の圧電振動子が発明されているが、このような構造の圧電振動子を製造するためには、電極パッド上に形成するバンプの位置により、バンプの大きさや形状を変える必要が発生してしまう。そのためには、バンプの大きさや形状に合わせてバンプを形成するツールを変える必要があり、工数が多くなり、又新たな設備投資を要し、圧電振動子としてはコスト高になる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は前述した問題点を解決するために成されたものであり、絶縁材で形成された容器の内部に凹部を設け、この凹部底面の長さ方向の一方の端部に電極パッドを形成し、この電極パッド上に複数のバンプを形成し、このバンプ上に表裏両主面上に励振用電極及び該励振用電極に導通した外部接続電極を一方端に形成した圧電振動板を配置し、バンプと外部接続端子とを溶融接合させ固着する圧電振動子の製造方法において、
【００１４】
まず、容器の凹部内底面上の長さ方向の一方の端部に形成した一対の電極パッド上に、同形状のバンプを容器の幅方向に並列に複数列形成し、且つ各列を構成するバンプの数を容器中央に向かうに従い多く形成する工程と、このバンプの上に、圧電振動板の長さ方向の一方端側に形成した外部接続電極膜が位置するように圧電振動板を保持具及び該保持具に付設した配置加重機構により配置する工程と、圧電振動板をホールドした保持具及び配置加重機構にて、圧電振動板の外部接続端子形成位置付近で容器方向への加重を加え、更にこの保持具を超音波振動させ外部接続電極とバンプとを溶融接合させる工程と、保持具を圧電振動板から外す工程とを具備することを特徴とする圧電振動子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に記載の圧電振動子の製造方法を用いることにより、容器に形成した電極パッドと圧電振動板に形成した外部接続電極間のバンプ列を構成する各バンプの溶融接合した際の変形量が、圧電振動板の長さ方向の一方の端部に向かう列毎に大きくなり、因って圧電振動板の長さ方向の一方の端部が下がり、他方の端部は容器内凹部底面より離れる作用を成す。
【００１６】
この作用により、圧電振動板が容器内凹部底面に接触することにより生じる不具合の発生を防止でき、又、本発明では形成するバンプの形状をすべて同じ大きさにしているため、特別な機構装置も必要としないため、本発明は信頼性が高く且つ安価な圧電振動子を提供できる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、圧電素材の一つである水晶を使用した、本発明に係わる表面実装型水晶振動子の製造方法の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係わる表面実装型水晶振動子に使用する容器にバンプを形成した形態を上部から見た平面図である。
図２は、本発明に係わる表面実装水晶振動子に搭載する水晶振動板を主面側から見た平面図である。
図３は、図１に図示した容器に、図２に開示した水晶振動板を搭載する工程を、図１に図示した切断線Ａ１−Ａ２で切断した場合の切断図を用いて開示した工程図。
図４は、図３に図示した工程図のうち、（ｅ）工程における組み立て状態を詳細に表した組立図である。
尚、各図では、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示していない。又、各寸法も一部誇張して図示しており、各部分の厚み寸法は特に誇張して図示している。
【実施例１】
【００１８】
即ち、セラミックス等の絶縁材で形成された表面実装に対応した形状の容器１１には、後述する水晶振動板２０を搭載するための凹部１２が形成されている。この凹部１２内の底面には、容器の長さ方向の一方端側に２つの電極パッド１３が形成されており、この電極パッド１３は容器１１の外周底面に形成した他の基板等に固着導通するための外部接続用電極パッド１４と電気的に接続されている。又、容器１１の凹部１２側壁頂部の全周にはメタライズ層１５が形成されている。
【００１９】
図２において、矩形状の水晶素板２１の表裏両主面上には、水晶素板２１の主面ほぼ中央で表裏対向する位置に励振電極２２が形成されており、この表裏主面上に形成した励振電極２２からは水晶素板２１の長さ方向の一方の端部に向かって引出電極２３が延設されており、その先には容器凹部内に形成した電極パッドとバンプを介して固着導通する外部接続電極２４が形成されて水晶振動板２０を構成している。
【００２０】
図３には、図１に開示した容器１１に図２に開示した水晶振動板２０を搭載し、圧電振動子の一つである水晶振動子を形成する工程を開示している。まず、容器１１の凹部１２内底面上の長さ方向の一方の端部に形成した一対の電極パッド１３上に、金を材料とする同形状のバンプ３１を容器１１の幅方向に並列に複数列形成し、且つ各列を構成するバンプ３１の数を容器中央に向かうに従い多く形成する（図３（ａ））。本実施例では、図１に示したように、電極パッド１３上に３列のバンプ列を形成し、容器１１の凹部１２の短辺側壁面に最も近い最外列のバンプ数を１つとし、容器１１の中央に向かうにしたがい列毎のバンプ数を１つずつ増やし、容器１１の中央に最も近い最内列を形成するバンプ数を３つとしている。尚、電極パッド１３上に形成するバンプの列数は言うまでもなく２列又は４列以上の列数であっても構わない。
【００２１】
つぎに、図２に開示した水晶振動版２０を、保持具３２で保持し、保持具３２に付設した配置加重機構３３により容器１１の凹部１２上部の所定の位置に配置する（図３（ｂ））。水晶振動板２０を保持した保持具３２をバンプ３１上に配置し、後述の工程でバンプ方向へ加重する配置加重機構３４は、水晶振動板２０の長さ方向の一方の端部に形成した外部接続電極２４近傍に相対する位置に設けられている。又、保持具３２の水晶振動板２０と接触している部分の面には穴が開いており（図示しない）、穴内部の気圧を外気圧より低くすることにより、水晶振動板２０を保持具３２の保持面に吸着して保持している。
【００２２】
つぎに、水晶振動板２０を保持した保持具３２を、配置加重機構３３により、水晶振動板２０に形成した外部接続電極２４がバンプ３１の上に配置するように移動させた（図３（ｃ））後、バンプ方向に加重を加えながら、保持具３２を容器１１の長さ方向に超音波振動させる（図３（ｄ））。これにより水晶振動板２０の外部接続電極２４とバンプ３１との間に摩擦熱が発生し、各バンプ３１が溶融する。
【００２３】
このとき、電極パッド１３上に形成したバンプ列のバンプ３１のうち、バンプ形成数が最も少ない（本実施例では１個）最外列のバンプ列と、バンプ形成数が最も多い（本実施例では３個）最内列のバンプ列とでは、溶融した際の各列を構成する各バンプの変形量（水晶振動板２０を支持する力）に違いが生じる。即ち、最外列を構成するバンプの変形量はバンプ数が少ないため大きく、又、最内列を構成するバンプの変形量はバンプ数が多いため小さくなる。このため、水晶振動板２０はバンプ列毎におけるバンプ変形量に大小に合わせて、水晶振動板２０の長さ方向の他方の端部（外部接続電極２４が形成されていない端部）が容器１１内凹部１２底面より離れた形状で固着される（図３（ｅ）又は図４）。尚、図３及び図４では水晶振動板２０の固着角度を誇張して図示しており、実際は水晶振動板２０が水平状態から約１度の傾斜角度で固着されている。又、保持具３２及び配置加重機構３３は、振動加重を発生させる構造上組み合わせ部分に僅かながら狭空間があるので、ある程度の角度（数度）までなら傾斜できる構造になっている。
【００２４】
バンプ３１の作用により水晶振動板２０の他方の端部が容器１１の凹部１２底面から離れた形状で水晶振動板２０が固着導通したことを確認後、保持具３２の水晶振動板保持面に形成した穴の気圧を外気圧と同等にして水晶振動板２０の吸着を解除し、保持具３２を水晶振動板２０より外す（図３（ｆ））。
【００２５】
以上の工程の後、容器１１の凹部１２の開口部を覆う形状の金属のフタを被せ、容器１１内凹部１２内の雰囲気を窒素に置換又は真空に抜気した後気密封止することにより水晶振動子を形成する。
【００２６】
尚、本実施例では、圧電振動板を構成する圧電材料として水晶を使用した場合を例示したが、本発明における作用効果は、圧電材料の材質の違いによって変化するものではないので、他の圧電材料であるセラミックス、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウム等に用いても、本実施例と同等の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明に係わる表面実装型水晶振動子に使用する容器にバンプを形成した形態を上部から見た平面図である。
【図２】図２は、本発明に係わる表面実装水晶振動子に搭載する水晶振動板を主面側から見た平面図である。
【図３】図３は、図１に図示した容器に、図２に開示した水晶振動板を搭載する工程を開示した工程図である。
【図４】図４は、図３に図示した工程図のうち、（ｅ）工程における組み立て状態を詳細に開示した組立図である。
【符号の説明】
【００２８】
１１，容器
１２，凹部
１３，電極パッド
２０，圧電振動板（水晶振動板）
２２，励振電極
２４，外部接続電極
３１，バンプ
３２，保持具
３３，配置加重機構
【図１】
2005109594.tif 000003
【図２】
2005109594.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005109594.tif 000006