(57)【要約】【課題】  従来の圧電振動子の実装構造では、圧電振動子に設けた励振用の金属パターンを、基板に設けた金属配線に接続材料を用いて接続した場合、接続材料を熱処理した際に発生する揮発成分が圧電振動子の励振電極に付着して圧電振動子の特性を劣化させてしまっていた。【解決手段】  本発明の圧電振動子の実装構造は、圧電振動子に設けた励振用の金属パターンを、基板に設けた金属配線に接続材料を用いて接続し、圧電振動子の外周部と基板の間を封止材によって封止した圧電振動子の実装構造にであって、封止材により、金属パターンと金属配線の接続部に当たる空間と圧電振動子の励振部分に当たる空間が別れている構造となっており、接続材料を熱処理した際に発生する揮発成分が圧電振動子の励振電極に付着して圧電振動子の特性を劣化させてしまうことを防いでいる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動子に設けた励振用の金属パターンを、基板に設けた金属配線に接続材料を用いて接続し、前記圧電振動子の外周部と前記基板との間を封止材によって封止した圧電振動子の実装構造であって、
前記封止材によって、前記金属パターンと前記金属配線との接続部に当たる空間を囲んで封止される圧電振動子の実装構造。
【請求項２】
前記封止材によって、前記金属パターンと前記金属配線との接続部に当たる空間と前記圧電振動子の励振部分に当たる空間とに分離される請求項１に記載の圧電振動子の実装構造。
【請求項３】
圧電振動子に設けた励振用の金属パターンを、基板に設けた金属配線に接続材料を用いて接続し、前記圧電振動子の外周部と前記基板との間を封止材によって封止した圧電振動子の実装構造であって、
前記封止材によって、前記金属パターンと前記金属配線との接続部に当たる空間と前記圧電振動子の励振部分に当たる空間とに分離される圧電振動子の実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子上の金属パターンを試料ガスや試料溶液に晒したときの圧電振動子の発振周波数やインピーダンス等の電気的特性の変化から金属パターン表面に吸着した試料の成分を検知、定量するＱＣＭ（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）センサーの実装構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧電振動子を用いてマイクロバランス原理を応用したケミカルバイオセンサーが注目を集めている。従来のＱＣＭセンサーの構造を図９を用いて説明する。図９は特許文献１に記載されているＱＣＭセンサーの実装構造を示している。圧電振動子１の表面には励振用の電極パターン２ａ、２ｂが形成されている。片面被覆材１１は圧電振動子１を保持しながらその一方の面を覆っており、片面被覆材１１の側壁内面１１ａは圧電振動子１の側面に接している。この側壁内面１１ａと圧電振動子１の間に封止材５が設けられ、側壁内面１１ａと圧電振動子１の全外周部分とに接着している。また、電極パターン２ａ、２ｂはリード端子１０ａ、１０ｂと接続されており、リード端子１０ａ、１０ｂは片面被覆材１１と圧電振動子１で構成された気密空間内に配線され、リード端子１０ａ、１０ｂの端部は片面被覆材１１の開口部（図示せず）を通って外部の発振回路に接続されている。
【０００３】
上記のＱＣＭセンサーは、圧電振動子１の電極パターン２ａが形成された面のみを露出させ、この面を試料ガスや試料液体に晒し、圧電振動子１上に形成された電極パターン２ａに試料成分が吸脱着することにより変動する共振周波数の変化量から試料成分を検知、定量することができる。
【特許文献１】特開２００１−１５３７７７号公報（４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した圧電振動子の実装構造には以下に記載するような問題点がある。
【０００５】
従来の圧電振動子の実装構造では、圧電振動子に設けた金属パターンを、基板に設けた金属配線に接続材料を用いて接続した場合、接続材料を熱処理した際に発生する揮発成分が図８に示す斜線Ｂの接続部分から発生し、図８に示す斜線Ａの部分の圧電振動子の励振電極に付着して圧電振動子の特性を劣化させてしまっていた。
【０００６】
これにより、圧電振動子の安定した電気的特性を得ることが難しく、圧電振動子の周波数特性などの電気的特性にバラツキが発生し、安定した性能を有する圧電振動子の実装構造を得ることが難しかった。
【０００７】
本発明は、圧電振動子としての特性が良好で、接続材料から発生するガス成分の影響を考慮する必要がなく、作業性、コストなど最適な材料を選択することが可能な生産性に優れた圧電振動子の実装構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明における圧電振動子の実装構造は、下記記載の構成を採用する。
【０００９】
本発明の圧電振動子の実装構造は、圧電振動子に設けた励振用の金属パターンを、基板
に設けた金属配線に接続材料を用いて接続し、圧電振動子の外周部と基板の間を封止材によって封止したＱＣＭセンサー用圧電振動子の実装構造にであって、封止材によって、金属パターンと金属配線との接続部に当たる空間を囲むように封止されていることを特徴としている。
【００１０】
本発明の圧電振動子の実装構造は、封止材によって、金属パターンと金属配線との接続部に当たる空間と圧電振動子の励振部分当たる空間とに分離されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の圧電振動子の実装構造は、圧電振動子に設けた励振用の金属パターンを、基板に設けた金属配線に接続材料を用いて接続し、圧電振動子の外周部と基板の間を封止材によって封止した圧電振動子の実装構造であって、封止材によって、金属パターンと金属配線との接続部に当たる空間と圧電振動子の励振部分に当たる空間とに分離されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の圧電振動子の実装構造は、圧電振動子に設けた励振用の金属パターンを、基板に設けた金属配線に接続材料を用いて接続し、圧電振動子の外周部と基板の間を封止材によって封止した圧電振動子の実装構造において、封止材は、電極パターンと金属配線の接続部に当たる空間と圧電振動子の励振部分に当たる空間に別れるように配置している構造となっており、基板上に設けた金属配線と圧電振動子に設けた金属パターンの接続部分の空間を封止材によって圧電振動子の励振部分とは別の空間と分けることにより接続材料を熱処理した際に発生する揮発成分が圧電振動子の励振電極に付着して圧電振動子の特性を劣化させてしまうことを防いでいる。
【００１３】
このことにより接続材料から発生するガス成分の影響を考慮する必要がなくなり、作業性、コストなど最適な材料を選択することが可能となる。
【００１４】
また、圧電振動子と基板とを接続材料だけでなく封止材によっても接着および固定しているので、圧電振動子に設けた金属パターンと基板上に設けた金属配線とを接続材料のみで接続および固定した場合に比べて接着強度が増しており、耐衝撃性が向上している。そのため衝撃などが原因による、接続材料で接続した金属パターンと金属配線間での導通不良または断線といった不良が発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下図面を用いて本発明の最適な実施形態における圧電振動子の実装構造について説明する。図１に第一の実施形態における圧電振動子の実装構造の断面図を示す。図１に示すように、圧電振動子１に設けた励振用の金属パターン２を、基板３に設けた金属配線４に接続材料９を用いて接続し、圧電振動子１の外周部と基板３の間を封止材５によって封止した圧電振動子の実装構造において、封止材５は、金属パターン２と金属配線４の接続部に当たる空間と圧電振動子１の励振部分に当たる空間に別れるように配置していることを特徴としている。
【００１６】
金属パターン２と金属配線４の接続部に当たる空間とは、図８に示す圧電振動子の平面図の斜線部分Ｂであり、励振部分とは図８に示す圧電振動子の平面図の斜線部分Ａのことを示している。
【００１７】
基板３上に設けた金属配線４と圧電振動子１に設けた金属パターン２の接続部分の空間を封止材５によって圧電振動子１の励振部分とは別の空間と分けることにより接続材料９を熱処理した際に発生する揮発成分が圧電振動子１の励振電極に付着して圧電振動子１の特性を劣化させてしまうことを防いでいる。
【００１８】
このことにより接続材料９から発生するガス成分の影響を考慮する必要がなくなり、作業性、コストなど最適な材料を選択することが可能となる。
【００１９】
次に、本実施形態における圧電振動子の実装方法について図１から図７を用いて説明する。まず、図２に示すように圧電振動子１をエッチングやダイシングなどの方法により任意の大きさに分割し、メタルマスクを用いてスパッタリング法や真空蒸着法により水晶板上に金属薄膜を形成することにより、圧電振動子１上に励振用の金属パターン２を形成する。
【００２０】
図３は圧電振動子１の斜視図であるが、点線は裏面の状態を表している。励振用の金属パターン２は基板３上に設けた金属配線４と電気的な接続を行う部分が同一の面になるように形成されている。
【００２１】
本実施形態では圧電振動子１として水晶板を用い、大きさが１０ｍｍ2で厚みが５０μｍのものを使用し、金属パターンの励振部分が５ｍｍ2となるようなパターンで下地にクロムを０．１μｍ、クロム上に金を０．２μｍの厚みで形成した。
【００２２】
次に図４の断面図に示すように、ガラスやガラス繊維とエポキシ樹脂で形成された基板３上に銅箔を貼り合わせ、フォトリソグラフィとエッチングにより金属配線４を形成する。金属配線４の表面には銅の腐食防止のためニッケルと金を形成しておく。
【００２３】
本実施形態では厚みが１ｍｍのガラス繊維とエポキシ樹脂でできた基板３を使用し、厚みが１８μｍの銅箔を貼り合わせフォトリソグラフィとエッチングにより金属配線４を形成した。金属配線４の表面にはニッケルを１μｍ、金を０．３μｍの厚みでメッキ法により形成した。
【００２４】
図５の断面図に示すように、圧電振動子１上に形成した金属パターン２と基板３上に形成した金属配線４とを電気的に接続するための導電接着剤やハンダペーストなどからなる接続材料６と圧電振動子１上に設けた金属パターン２と基板上に設けた金属配線４の接続部分の外周部を封止するエポキシ、シリコーン、ウレタンなどからなる封止材５をディスペンサにより塗布する。
【００２５】
この時、封止材５は圧電振動子１を配置した際に金属パターン２と金属配線４との電気的な接続部分と励振部分との空間が別れるように図６の平面図に示すようにディスペンサを用いて幅２００μｍ程度で圧電振動子１の外形より内側に塗布する。
【００２６】
また、図７の平面図に示すように、圧電振動子１上に形成した金属パターン２と基板３上に形成した金属配線４との接続部分の外周部だけでなく、励振部分の外周部も囲むように封止材５を配置することでも金属パターン２と金属配線４の接続部分と圧電振動子１の励振部分との空間が別れることになる。
【００２７】
本実施形態では接続材料９としてハンダ粒子とフラックスを混ぜ合わせたハンダぺーストを使用し、封止材５として硬化後に柔らかく、圧電振動子１を変形させるような応力を発生させない熱硬化型のシリコーン接着剤を使用した。
【００２８】
最後に、圧電振動子１上に形成した金属パターン２と基板３上に形成した金属配線４との位置あわせを行い、接続材料９を用いた金属パターン２と金属配線４との接続および封止材５の硬化を熱処理により同時に行うことにより、図１に示すように金属パターン２と金属配線４の接続部に当たる空間と圧電振動子１の励振部分に当たる空間を分割すること
ができる。
【００２９】
これにより、接続材料９として使用したハンダペーストのフラックス成分が揮発して圧電振動子１の励振部分に付着することなく特性が良好な圧電振動子の実装構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第一の実施形態における圧電振動子の実装構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態における圧電振動子の実装工程を示す断面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態における圧電振動子の実装工程を示す斜視図である。
【図４】本発明の第一の実施形態における圧電振動子の実装工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第一の実施形態における圧電振動子の実装工程を示す断面図である。
【図６】本発明の第一の実施形態における圧電振動子の実装工程を示す平面図である。
【図７】本発明の第一の実施形態における圧電振動子の製造工程を示す平面図である。
【図８】本発明の第一の実施形態における圧電振動子の製造工程を示す平面図である。
【図９】従来例における圧電振動子の実装構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  圧電振動子
２  金属パターン
３  基板
４  金属配線
５  封止材
６  接続材料
１０  リード端子
１１  片面被覆材
【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】
2007078612.tif 000008
【図７】
2007078612.tif 000009
【図８】
2007078612.tif 000010
【図９】
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