(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品素体と、
前記電子部品素体の外表面に積層されており、ガラスまたはガラスセラミックスにより構成されており、液相焼結する第１の材料層と、前記第１の材料層に積層されており、第１の材料層の焼結温度では焼結しない第２の材料層とを備え、
第２の材料層が外表面側に配置されており、前記第２の材料層が、酸化チタンを含み、該酸化チタンが第２の材料層のみに含まれており、前記第２の材料層が抗折強度が１４７Ｎ／ｍｍ２以上のセラミックスを主体とする酸化チタン含有セラミックス層である、電子部品。
【請求項２】
前記酸化チタン含有セラミックス層を構成しているセラミックスが、アルミナである、請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記酸化チタンが、前記酸化チタン含有セラミックス層において酸化チタンとセラミックスとの合計１００重量％のうち、５重量％以上の割合で含有されている、請求項１または２に記載の電子部品。
【請求項４】
前記酸化チタンが、前記酸化チタン含有セラミックス層において酸化チタンとセラミックスとの合計１００重量％のうち、４０重量％未満の割合で含有されている、請求項１〜３のいずれかに記載の電子部品。
【請求項５】
前記酸化チタン含有セラミックス層は、酸化チタンの含有重量％とトータル層厚みによって、レーザー光透過率が２５％以下となるように設定されている、請求項１〜４のいずれかに記載の電子部品。
【請求項６】
前記酸化チタン含有セラミックス層が、前記電子部品素体の上面及び下面に形成されている、請求項１〜５のいずれかに記載の電子部品。
【請求項７】
前記電子部品素体がセラミック多層基板である、請求項１〜６のいずれかに記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばセラミック多層基板などの電子部品に関し、より詳細には、レーザーを用いて外表面にマーキングが施される電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品には、品番、特性、製造ロットなどを表示するために外表面にマーキングが施されている。電子部品の外表面にマーキングを施す方法としては、インクを用いた印刷法やレーザーマーキング法が用いられている。インクを用いた印刷法では、加熱乾燥工程などを実施しなければならず、生産性が低く、かつ加熱による電子部品の特性の劣化が生じる恐れがある。
【０００３】
これに対して、レーザーマーキング法では、マーキングを効率良く行うことができ、かつ電子部品の劣化も生じ難い。
下記の特許文献１には、レーザーマーキング法によりマーキングが施された電子部品が開示されている。ここでは、基板上に水晶振動片が実装され、該基板を覆うようにセラミックなどからなるキャップが取り付けられている。キャップの外表面には、レーザー装置によるマーキングが施されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１１６３６３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
セラミックスなどからなるキャップでは、機械的強度が高いことが求められている。従って、一般には、この種のキャップ材を構成するセラミックスとしては、アルミナが用いられている。ところが、アルミナは、レーザー光が照射されたとしても、アルミナは発色しないため、アルミナにはレーザーによるマーキングはできなかった。
【０００６】
従来、上記特許文献１には、セラミックなどからなるキャップにレーザー光を照射してマーキングを施す方法が示されているが、この先行技術に記載の方法では、アルミナのような強度に優れたセラミックスからなるキャップを用いることができなかった。よって、上記特許文献１には、セラミックスの具体的な材料は示されていないが、レーザーによるマーキングを行うには、チタン酸バリウム系セラミックスやチタン酸マグネシウム系セラミックスを用いなければならない。ところが、これらのレーザーでマーキングを行なうことができるセラミックスは、アルミナに比べて強度がかなり低い。例えば、アルミナの抗折強度は２４５Ｎ／ｍｍ2であるのに対し、これらのレーザーマーキング可能なセラミックスの抗折強度は７８．４〜１４７Ｎ／ｍｍ2程度に過ぎなかった。
【０００７】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、レーザーによるマーキングを行なうことができるセラミックス層を外表面に有し、かつ該レーザーによるマーキングが施される外表面部分の機械的強度に優れた電子部品を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の広い局面によれば、電子部品素体と、前記電子部品素体の外表面に積層されており、ガラスまたはガラスセラミックスにより構成されており、液相焼結する第１の材料層と、前記第１の材料層に積層されており、第１の材料層の焼結温度では焼結しない第２の材料層とを備え、第２の材料層が外表面側に配置されており、かつ前記第２の材料層が酸化チタンを含み、該酸化チタンが第２の材料層にのみ含まれており、第２の材料層が抗折強度が１４７Ｎ／ｍｍ２以上のセラミックスを主体とする酸化チタン含有セラミックス層である、電子部品が提供される。
【０００９】
第２の材料層にのみ酸化チタンが添加されているが、焼成に際し第１の材料層から染み出して来たガラス成分により、第２の材料層が第１の材料層に強固に固着される。すなわち、酸化チタンをある程度配合したセラミック組成は同時焼成した場合、他のセラミックスとの密着強度が低くなるが、上記第１，第２の材料層を積層した構造では、酸化チタン含有セラミックス材料層としての第２の材料層が上記第１の材料層に強固に固着される。
【００１１】
また、本発明のさらに他の特定の局面では、上記酸化チタン含有セラミックス層を構成するセラミック材料としては、アルミナ、ジルコニア、ムライトなどの抗折強度が１４７Ｎ／ｍｍ2以上の適宜のセラミックスが用いられ得る。
【００１２】
本発明のある特定の局面では、上記酸化チタンの酸化チタン含有セラミックス層中における割合は、酸化チタン及びセラミックスの合計１００重量％のうち５重量％以上とされる。５重量％未満では、レーザー光による発色が安定しないため、レーザーマーキング不良が発生することがある。
【００１３】
また、本発明のある特定の局面では、上記酸化チタンの酸化チタン含有セラミックス層中における割合は、酸化チタン及びセラミックスの合計１００重量％のうち４０重量％未満とされる。４０重量％を超えると、電子部品の外表面部分の強度が低下し、抗折強度１４７Ｎ／ｍｍ2以上のセラミックスを用いた効果が損なわれることがある。
【００１４】
本発明のさらに他の特定の局面では、前記酸化チタン含有セラミックス層は、酸化チタンの含有重量％とトータル層厚みによって、レーザー光透過率が２５％以下となるように設定されており、それによって、レーザー光の電子部品素体内部への透過が抑制され、レーザー光の電子部品素体内部への透過による特性の劣化等を抑制することができる。
【００１５】
本発明のある特定の局面では、上記酸化チタン含有セラミックス層は、電子部品素体の上面及び下面の双方に形成され、それによって電子部品の管理工程を簡略化することができる。
【００１６】
本発明のさらに他の特定の局面では、上記電子部品素体はセラミック多層基板である。もっとも、本発明における電子部品の電子部品素体はセラミック多層基板に限定されるものではない。また、電子部品は、デバイスの一部を構成する部材、例えば、電子部品素子を封止するためのキャップ材などであってもよい。
【００１７】
本発明のさらに他の特定の局面では、上記セラミック多層基板は、内部に圧電体層と該圧電体層を介して対向するように配置された複数の振動電極とを有し、それによって内部に圧電振動素子が構成されている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１９】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施例に係る電子部品としての圧電共振部品を示す斜視図及び縦断面図である。
圧電共振部品１は、圧電共振素子２の上下に、接着剤層３，４を介して第１，第２の外装基板５，６を貼り合わせた構造を有する。
【００２０】
圧電共振部品１の外表面には、複数の外部電極７〜９が形成されている。外部電極７〜９は、それぞれ、圧電共振部品１において、圧電共振素子２、接着剤層３，４及び外装基板５，６が積層されている積層体の一対の側面及び下面並びに上面の一部に至るように形成されている。言い換えれば、積層体の外周を巻回するように、但し、積層体の上面においては図示のように分断されているように、外部電極７〜９が形成されている。
【００２１】
図２（ａ）及び（ｂ）は、圧電共振部品１の分解斜視図及び下方に積層される外装基板の分解斜視図である。
図２（ａ）に示すように、圧電共振素子２は、矩形板状の圧電板１０を用いて構成されている。圧電板１０は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックスあるいは水晶などの圧電単結晶により構成される。
【００２２】
圧電板１０の上面中央には、励振電極１１が形成されている。圧電板１０の下面中央にも励振電極が形成されており、下面の励振電極が励振電極１１と圧電板１０を介して表裏対向されている。
【００２３】
励振電極１１は、圧電板１０の上面において端縁１０ａに沿うように形成された引き出し電極１２に接続されている。引き出し電極１２は、上記積層体の一対の側面に露出されている。そして、引き出し電極１２が、外部電極７に電気的に接続されている。
【００２４】
同様に、圧電板１０の下面に形成された励振電極も引き出し電極に接続されており、該引き出し電極が外部電極９に電気的に接続されている。
圧電共振素子２は、エネルギー閉じ込め型の圧電共振素子である。励振電極１１が下面の励振電極と対向されている部分が共振部を構成している。接着剤層３，４は共振部の振動を妨げないための空間を形成するために、開口３ａ，４ａを有する。
【００２５】
図２（ｂ）は、上方に配置される外装基板５の分解斜視図である。外装基板５は、複数の材料層１３〜１７を、積層し、一体焼成した構造を有する。実際には、材料層１３〜１７は一体焼成されて、上記外装基板５が構成されている。ここで、材料層１４，１６が液相焼結する材料から構成された第１の材料層であり、材料層１３，１５，１７が第１の材料層１４，１６の焼結温度では焼結しない第２の材料層である。
【００２６】
すなわち、本実施例では、第１の材料層１４，１６と、第２の材料層１３，１５，１７とが交互に積層されている。そして、最外側層すなわち、上述した積層体の上面は、第２の材料層１３で構成されている。
【００２７】
上記液相焼結する第１の材料層１４，１６を構成する材料としては、例えば、ガラスまたはガラス−セラミックス複合材料などを用いることができる。より具体的には、アノーサイト系結晶化ガラス、フォルステライト系結晶化ガラス、コージェライト系結晶化ガラス、セルシアン系結晶化ガラスなどの結晶化ガラス、あるいはＳｉＯ2−ＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3系、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯ系、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＢａＯ系、ＳｉＯ2−ＣａＯ系などの種々の非結晶化ガラスを用いて構成することができる。
【００２８】
また、第２の材料層１３，１５，１７は、上記液相焼結する第１の材料層１４，１６の焼結温度では焼結しない材料を用いて構成される。第２の材料層１３，１５，１７は、本実施例では、酸化チタンを含有したアルミナにより構成されている。酸化チタンが含有されるこのような材料としては、高融点の無機固体粉末を例示することができ、より具体的には、アルミナ、ジルコニア、ムライトなど、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
【００２９】
他方、下方の外装基板６は図３に示す材料層２３〜２７を内部電極２８〜３０を介して積層した構造を有する。ここで、材料層２３，２５，２７が第２の材料層で構成されており、材料層２４，２６が第１の材料層で構成されている。また、内部電極２８と内部電極２９，３０とが材料層２５を介して積層されている。従って、内部電極２８〜３０及び材料層２５により三端子型コンデンサが構成されている。内部電極２８〜３０は、それぞれ、引き出し部２８ａ〜３０ａを有する。引き出し部２８ａが外部電極８に電気的に接続されており、引き出し部２９ａ，３０ａが、それぞれ、外部電極７，９に接続されている。
【００３０】
従って、本実施例の圧電共振部品１では、上記圧電共振素子と三端子型コンデンサとが接続された容量内蔵型の圧電発振子が構成されている。
図１に戻り、本実施例の特徴は、圧電共振部品１を構成している電子部品素体としての上記積層体の上面、すなわち外装基板５の上面５ａに、図１に破線Ａで示すように、レーザーマーキング法によりマーキングが施されていることにある。マーキングＡは、圧電共振部品１の品番、特性あるいは製造ロットなどを示す文字や記号で構成される。この文字や記号は特に限定されるものではない。
【００３１】
前述したように、従来の電子部品においてレーザーマーキングによりマーキングを施す場合、セラミックス材料とてしは抗折強度が低いチタン酸バリウム系セラミックスなどを用いなければならなかった。そのため、電子部品の機械的強度が損なわれるという問題があった。
【００３２】
これに対して、本実施例では、外装基板５の上面５ａは、前述した第２の材料層１３により構成されている。第２の材料層１３が、前述したように、酸化チタンを含有したアルミナにより構成されている。アルミナの抗折強度は、２４５Ｎ／ｍｍ2と高い。従って、酸化チタンを添加したとしても、十分な機械的強度を有する。本実施例では、上記アルミナと酸化チタンの合計１００重量％に対し、酸化チタンが４０重量％未満の割合で添加されている。従って、アルミナだけではレーザーによるマーキングは行ない得ないが、酸化チタンが含有されていることにより上記外装基板５の上面５ａにレーザーによるマーキングが確実に施される。
【００３３】
すなわち、本実施例の圧電共振部品１の特徴は、電子部品素体としての上記積層体上面にレーザーマーキングを可能とする第２の材料層１３が配置されていることにある。そして、第２の材料層１３が上記のように酸化チタンを添加されたアルミナで構成されているので、強度の確保及びレーザーマーキングによるマーキングの双方が果たされる。
【００３４】
なお、酸化チタンは、第２の材料層１５，１７にも含有されていてもよいが、第２の材料層１５，１７はマーキングが施される部分ではないため、酸化チタンが含有されていないほうが好ましい。
【００３５】
また、下方の外装基板６を構成する第２の材料層２３，２５，２７においては、酸化チタンは含有されていない。外装基板５の上面５ａにおいてのみマーキングを施す場合には、第２の材料層２７には酸化チタンが含有されていないことが、強度の低下を抑制する上で望ましい。
【００３６】
次に、図４〜図８を参照して、第２の材料層１３における酸化チタン含有量と、抗折強度及びレーザー光透過性との関係を示す。
【００３７】
図４は、酸化チタンが含有されていない場合、すなわち、アルミナにより第２の材料層が構成されている場合の第２の材料層の抗折強度を１とした場合の、酸化チタンの含有量による抗折強度の変化を示す。抗折強度は三点曲げ強度を測定したものである。具体的には、保持スパンを２０ｍｍとし、２９ｍｍ×６ｍｍ×厚さ１ｍｍの焼結体に、荷重印加速度２０ｍｍ／分で荷重を加えることにより、抗折強度を測定した。図４から明らかなように、酸化チタンの割合が多くなるにつれて、抗折強度が低下する。しかしながら、酸化チタン含有量が全体の４０重量％以下の場合には、抗折強度がアルミナとさほど変わらないことが分かる。従って、好ましくは、上記実施例のように、酸化チタンは、酸化チタンとアルミナとの合計１００重量％中、４０重量％以下の割合で含有されることが望ましい。
【００３８】
もっとも、酸化チタンの含有量が少な過ぎると、レーザーによるマーキングが行ない得ないことになる。図５に示すように、酸化チタンの含有量が５重量％以上になるとレーザー光によるマーキング不良が発生しないことから、酸化チタンがレーザーのマーキングが行ない得る量、通常、５重量％以上の割合で含有されることが望ましい。
【００３９】
ところで、レーザー光によるマーキングを施した場合、レーザー光が電子部品の内部にまで浸入すると、特性の劣化を引き起こす恐れがある。図６は、第２の材料層の酸化チタン含有量を一定とした場合の、酸化チタン含有層のトータル厚みと、レーザー光の透過率との関係を示す。図７は、第２の材料層の酸化チタン含有層の厚みを一定とした場合の酸化チタン含有量とレーザー光の透過率との関係を示す。なお図６と図７におけるレーザー光の透過率は、ＹＡＧレーザーの波長１μｍの光を第２の材料層に直交する方向に照射した場合のレーザー光透過率を示す。
【００４０】
図６，図７から明らかなように、第２の材料層の厚みが厚くなるほど、また酸化チタン含有量が多いほど、レーザー光の透過性は低下する。他方、図８は、第２の材料層の酸化チタンの含有量が４０重量％である場合に、第２の材料層の厚みを変化させた場合の不具合発生率を示す。ここで、不具合とは、外装基板内に設けられた電極が破壊されたり、圧電基板の分極がデポールされることなどを意味する。すなわち、第２の材料層の酸化チタンの含有量が４０重量％である場合、第２の材料層の厚みが５μｍよりも小さい条件、すなわち図６に示したレーザー光の透過率が２５％超える条件では、上記不具合発生率が高くなる。従って、レーザー光の透過率が２５％以下となるように酸化チタン含有量とその第２の材料層の厚みを設定することが望ましいことがわかる。
【００４１】
上記のように、本実施例の圧電共振部品では、第１の材料層１４，１６，２４，２６と第２の材料層１３，１５，１７，２３，２５，２７とが積層されている。従って、焼成に際し、第１の材料層１４，１６，２４，２６中に含まれていたガラス成分が第２の材料層１３，１５，１７，２３，２５，２７側に浸透し、液相焼結する第１の材料層１４，１６，２４，２６が焼成されると、第１の材料層１４，１６，２４，２６と第２の材料層１３，１５，１７，２３，２５，２７とが強固に一体化される。特に、第１の材料層１４，１６，２４，２６の焼成時の収縮が、第２の材料層１３，１５，１７，２３，２５，２７により拘束される。よって、第１の材料層１４，１６，２４，２６の両主面における主面と平行な方向における収縮が、材料層１３，１５，１７，２３，２５，２７の拘束作用により抑制され、寸法精度の高い外装基板５，６が得られる。
【００４２】
加えて、酸化チタンを添加したアルミナでは、他のセラミックス層との密着強度を高めることが困難であったが、本実施例では、第２の材料層１３は第１の材料層１４と上記のように強固に一体化されるため、第２の材料層１３に酸化チタンが含有されていたとしても、第１，第２の材料層１３，１４が強固に密着されている。従って、アルミナの抗折強度を利用して、外表面の機械的強度を高め得るだけでなく、酸化チタンの含有によりレーザーマーキングが可能とされる強固な積層体を容易に得ることができる。
【００４３】
なお、上記実施例の圧電共振部品１では、接着剤層３，４の厚みにより、圧電振動部の振動を妨げないための空隙が内部に形成されていた。これに対して、図９に示す変形例のように、外装基板５１，５２に、それぞれ、内面側に凹部５１ａ，５２ａを形成することにより、圧電振動部の振動を妨げないための空隙を形成してもよい。なお、図９に示す圧電共振部品においても、外装基板５１，５２は上記実施例と同様に構成されている。もっとも、酸化チタン含有セラミックス層としての材料層１３のみは他のセラミックス層と異なるハッチングを付して示してある。
【００４４】
図１０は、本発明の第２の実施例に係る圧電共振部品６１の縦断面図であり、第１の実施例の図１（ｂ）に相当する図である。第１の実施例の圧電共振部品１では、積層体の上面にのみ酸化チタン含有アルミナからなる第２の材料層１３が形成されていたが、図１０に示す第２の実施例では、積層体の下面にも、酸化チタン含有アルミナからなる第２の材料層２７Ａが形成されている。このような第２の実施例のように、積層体の上面及び下面の双方に酸化チタン含有アルミナからなるセラミックス材料層を形成した場合、上面及び下面のいずれにもおいてレーザーによるマーキングを施すことができる。また、圧電共振部品６１の方向性をなくすことができるので、製造に際しての工程管理を容易に行なうことができる。
【００４５】
なお、上記実施例では、電子部品として、圧電共振素子及び３端子型積層コンデンサが内蔵された積層型の圧電共振部品を示したが、本発明はこのような圧電共振部品に限定されるものではない。例えば、第１の実施例において、圧電共振子構成部分を削除し、コンデンサが内蔵されたセラミック多層基板を構成してもよく、さらにコンデンサや圧電共振素子以外の電子部品素子が内部に構成されているセラミック多層基板にも本発明を適用することができる。また、デバイスの部品としてのセラミックキャップにも本発明が適用され得る。すなわち、本発明における電子部品素体とは、電子部品に用いられる部品を広く含むものとする。
【００４６】
また、この発明において、遷移金属元素酸化物としては、上述した実施例で用いられた酸化チタンだけでなく、酸化クロム及び酸化マンガンなどを用いることもできる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明に係る電子部品では、外表面に酸化チタン含有セラミックス材料層が形成されており、該材料層を構成するセラミックスの抗折強度が１４７Ｎ／ｍｍ2以上であるため、レーザーによるマーキングが可能であるだけでなく、機械的強度に優れた外表面部分を有する電子部品を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施例に係る圧電共振部品の外観を示す斜視図及び略図的縦断面図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施例の圧電共振部品の分解斜視図及び上方の外装基板の分解斜視図。
【図３】第１の実施例で用いられている下方の外装基板の分解斜視図。
【図４】酸化チタン含有アルミナからなるセラミックス材料層における酸化チタン含有量と抗折強度との関係を示す図。
【図５】酸化チタン含有アルミナかからなるセラミックス材料層における酸化チタン含有量と、レーザー光によるマーキング不良率との関係を示す図。
【図６】酸化チタン含有量が４０重量％である酸化チタン含有アルミナからなる第２の材料層の厚み、レーザー光透過率との関係を示す図。
【図７】酸化チタン含有アルミナからなる第２の材料層における酸化チタン含有量とレーザー光透過率との関係を示す図。
【図８】酸化チタンの含有量が４０重量％である酸化チタン含有アルミナからなる第２の材料層の厚みと、不具合発生率との関係を示す図。
【図９】第１の実施例の変形例の圧電共振部品を説明するための分解斜視図。
【図１０】本発明の第２の実施例に係る圧電共振部品の縦断面図。
【符号の説明】
１…圧電共振部品（電子部品）
２…圧電共振素子
３，４…接着剤層
５，６…外装基板
５ａ…上面
７〜９…外部電極
１３…酸化チタン含有アルミナからなるセラミックス材料層としての第２の材料層
１４，１６…第１の材料層
１５，１７…第２の材料層
２３，２５，２７…第２の材料層
２４，２６…第１の材料層
Ａ…マーキング
【図１】
0004311030.tif 000002
【図２】
0004311030.tif 000003
【図３】
0004311030.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004311030.tif 000009
【図９】
0004311030.tif 000010
【図１０】
0004311030.tif 000011