(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器体に設けられた凹部内に、圧電振動素子を導電性接着剤により導通固着し搭載する圧電振動素子の搭載方法であって、
前記凹部内に設けられた圧電振動素子接続用電極パッド上に、導電性接着剤を設ける接着剤付着工程と、
前記圧電振動素子を、前記圧電振動素子に設けられた容器体接続用電極が前記導電性接着剤に接触し、且つ前記圧電振動素子の主面が前記凹部内の底面に接触しないように、前記凹部内に配置する素子配置工程と、
前記導電性接着剤のみにレーザ光を照射し、前記導電性接着剤を仮硬化させ、前記圧電振動素子を支持する第１の接着剤硬化工程と、
仮硬化した前記導電性接着剤を再度加熱し、前記導電性接着剤を完全に硬化し、前記圧電振動素子接続用電極パッドに前記圧電振動素子を前記導電性接着剤により導通固着する第２の接着剤硬化工程と、
を備えることを特徴とする圧電振動素子の搭載方法。
【請求項２】
前記レーザ光は、炭酸ガスレーザ光、ＹＡＧレーザ光又は半導体レーザ光のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の圧電振動素子の搭載方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の一つである圧電デバイスの製造における、圧電振動素子の搭載方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来の圧電振動素子の搭載方法を用いて製造された圧電デバイスの断面図であり、圧電デバイス６０を圧電振動子として説明する。圧電デバイス６０は、容器体６１と圧電振動素子６２と蓋体６３により主に構成されている。
容器体６１は、平面視矩形状の基板６１ａと、この基板６１ａの一方の主面の外周辺縁部に設けた、平面視環状の枠体６１ｂとにより構成されている。この基板６１ａと枠体６１ｂにより、凹部６４が形成されている。この凹部６４内底面の一短辺近傍には、その短辺に沿って２個一対の圧電振動素子接続用電極パッド６５が設けられている。
【０００３】
圧電振動素子６２は、圧電素板６２ａの表裏主面上に、圧電素板６２ａを励振させる励振電極６２ｂと、圧電振動素子６２を収納する容器体６１に形成される圧電振動素子接続用電極パッド６５との接続をとるための容器体接続用電極６２ｃと、励振電極６２ｂと容器体接続用電極６２ｃとを導通接続する引き出し電極６２ｄとから構成される。
【０００４】
圧電振動素子６２は、圧電振動素子接続用電極パッド６５に容器体接続用電極６２ｃが対向するように凹部６４内に配置され、導電性接着剤６６により圧電振動素子接続用電極パッド６５と容器体接続用電極６２ｃとを導通固着することにより容器体６１に搭載されている。圧電振動素子６２が搭載された凹部６４は、容器体６１を構成する枠体６１ｂの凹部６４開口側頂面上に配置された蓋体６３により気密封止されている。
【０００５】
尚、圧電デバイスの小型化が進むにつれ、圧電デバイス内部に搭載する圧電振動素子自体も小型となり、それに伴い圧電振動素子主面上に設けられる容器体接続用電極面積も非常に小さくなっている。同時に、容器体の凹部内底面上の設けられる圧電振動素子接続用電極パッドの面積も小さくなっているため、容器体接続用電極と圧電振動素子接続用電極パッドとを導通固着するために設けられる導電性接着剤の量も少なくなっている。
【０００６】
圧電振動素子６２は、容器体６１の凹部６４内に凹部６４内底面にほぼ平行となる姿勢で搭載されることが求められている。このような姿勢で圧電振動素子を搭載する方法としては、
容器体の凹部内底面に設けた圧電振動素子接続用電極パッド上に導電性接着剤を塗布する塗布工程と、
この導電性接着剤の上から、圧電振動素子を所定の位置に配置し、圧電振動素子の容器体接続用電極を導電性接着剤に接触させる工程と、
この導電性接着剤に向けて電気ヒータやハロゲンランプにより熱線を短時間照射し、導電性接着剤を加熱し仮硬化させる工程と、
仮硬化した導電性接着剤を再度加熱し、導電性接着剤を本硬化させる工程を備えた圧電振動素子の搭載方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２６９８２号公報
【０００８】
尚、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】
【０００９】
しかしながら、従来の電気ヒータやハロゲンランプの熱源による導電性接着剤の仮硬化工程を行った場合、熱源の大きさに比べ導電性接着剤の塗布後の大きさが著しく小さいため、導電性接着剤以外に、この導電性接着剤に接触配置された圧電振動素子にも熱源から高温の熱線が短時間照射されてしまい、圧電振動素子に熱源からの熱による熱応力が生じる恐れがある。その結果、圧電振動素子自体に急激な温度変化による熱ストレスが加わってしまい、圧電振動素子の破損や、圧電振動素子の振動特性などが不安定となる恐れがあった。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑み発明されたものであり、その目的は、圧電振動素子に急激な温度変化による熱ストレスが加わることがなく、圧電振動素子の破損や振動特性が不安定になることを防ぐ圧電振動素子の搭載方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明における圧電振動素子の搭載方法は、容器体に設けられた凹部内に、圧電振動素子を導電性接着剤により導通固着し搭載する圧電振動素子の搭載方法であって、
凹部内に設けられた圧電振動素子接続用電極パッド上に、導電性接着剤を設ける接着剤付着工程と、圧電振動素子を、この圧電振動素子に設けられた容器体接続用電極を導電性接着剤に接触させ、且つ圧電振動素子の主面が凹部内の底面に対して平行となるように凹部内に配置する素子配置工程と、導電性接着剤のみにレーザ光を照射し、この導電性接着剤を仮硬化させ圧電振動素子を支持する第１の接着剤硬化工程と、仮硬化した導電性接着剤を再度加熱し、導電性接着剤を完全に硬化し、圧電振動素子接続用電極パッドに圧電振動素子を導電性接着剤により導通固着する第２の接着剤硬化工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、上記構成においてレーザ光は、炭酸ガスレーザ光、ＹＡＧレーザ光又は半導体レーザ光のうちのいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の圧電振動素子の搭載方法において、レーザを導電性接着剤の仮硬化をする第１の接着剤硬化工程の加熱手段として用い、レーザ光の照射点を導電性接着剤の表面とすることで導電性接着剤のみを加熱できる。従って、圧電振動素子にはレーザ光は照射されないので加熱されず、圧電振動素子には急激な温度変化が起こらない。よって圧電振動素子には熱ストレスが生じることがないので、圧電振動素子の破損や、圧電振動素子の振動特性の不安定化を防ぐことができる。
【００１４】
以上により、本発明は、導電性接着剤の仮硬化の際に、導電性接着剤のみを加熱できることにより、圧電振動素子に急激な温度変化による熱ストレスが加わることがなく、圧電振動素子の破損や振動特性の不安定が生じない圧電振動素子の搭載方法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】
【００１５】
以下に、本発明の実施形態に係る圧電振動素子の搭載方法を、図面を参照しながら説明する。尚、圧電デバイスを圧電振動子として説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る圧電振動素子の搭載方法を用いた圧電デバイスを示した概略断面図である。図２は、図１のＡ部分を図示した部分拡大断面図である。図３は、本発明にの実施形態に係る圧電振動素子の搭載方法を用いた圧電デバイスにおいて、蓋体で封止する前状態を示す平面図である。図４は、本発明の実施形態に係る圧電振動素子の搭載方法を示す工程フロー図である。
尚、各図において、同一の符号は同じ対象を示すものとし、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、図示したものの寸法も一部誇張して図示しており、特に各部分の厚み寸法は誇張して図示している。
【００１６】
図１に示す圧電デバイス１０は、圧電振動素子１１と容器体２０と蓋体３０から主に構成されている。
容器体２０は、平面視矩形状の基板２０ａと、この基板２０ａの一方の主面の外周辺縁部に設けた、平面視環状の枠体２０ｂとにより構成されている。この基板２０ａと枠体２０ｂにより、凹部２１が形成されている。この凹部２１内底面の一方の短辺近傍には、その短辺に沿って２個一対の圧電振動素子接続用電極パッド２２が設けられている。尚、圧電振動素子接続用電極パッド２２は、容器体２０の表面や内部に設けられた導配線（不図示）により、容器体２０の底面に設けられた所定の外部接続用電極端子２３と導通されている。
【００１７】
圧電振動素子１１は、図１及び図３に示すように圧電素板１１ａと励振用電極１１ｂと容器体接続用電極１１ｃと引き出し電極１１ｄとにより主に構成されている。
圧電素板１１ａの外形形状は、人工水晶体より所望するカットアングルで切り出され外形加工が施されることにより平面視矩形の平板形状となっている。圧電素板１１ａの表裏主面の中央部上には、圧電素板１１ａを励振させるための励振用電極１１ｂが設けられている。圧電素板１１ａの一方の短辺近傍には、圧電振動素子接続用電極パッド２２との接続をとるための一対の容器体接続用電極１１ｃが設けられている。又、引き出し電極１１ｄは、表裏主面の各励振用電極１１ｂと所定の容器体接続用電極１１ｃとを導通接続するように圧電素板１１ａ主面に設けられている。
【００１８】
圧電デバイス１０は、上述したような各種電極を表面に設けた圧電振動素子１１が容器体２０内に搭載されている。図１〜３に示すように、圧電振動素子１１の容器体接続用電極１１ｃと圧電振動素子接続用電極パッド２２との間には導電性接着剤１９が設けられており、この導電性接着剤１９は加熱硬化することにより、容器体接続用電極１１ｃと圧電振動素子接続用電極パッド２２との間を導通固着している。又、この導電性接着剤１９は、加熱硬化することにより、容器体２０内部において圧電振動素子１１を、圧電振動素子１１の主面が凹部２１内の底面に対して平行となる姿勢で支持している。
【００１９】
圧電振動素子１１が内部に搭載された凹部２１は、凹部２１を囲繞する枠体２０ｂの凹部２１開口側の頂面上に、凹部２１開口部を覆う形態で配置固着した蓋体３０により気密封止されている。尚、蓋体３０は、４２アロイ，コバール又はリン青銅等の金属で構成されている。このように前記した各構成要素により圧電デバイス１０は構成されている。
【００２０】
以下に本発明に係る圧電振動素子の搭載方法を、図４を参照し説明する。
（接着剤付着工程（Ｓ１））
容器体２０と圧電振動素子１１を用意し、用意した容器体２０に設けられた圧電振動素子接続用電極パッド２２の上に、導電性接着剤１９を滴下付着させる。この滴下付着にはディスペンサを用いる。導電性接着剤１９は主にバインダーである絶縁性樹脂と、そこに含有される導電性フィラーとにより構成されている。例えば、絶縁性樹脂としてエポキシ系、ウレタン系、ポリイミド系又はシリコーン系等の樹脂が用いられており、そこに含有されている導電性フィラーとしては銀の粒子が用いられている。
【００２１】
（素子配置工程（Ｓ２））
真空チャック等の素子搬送手段を用いて圧電振動素子１１を保持する。その保持された圧電振動子１１を、圧電振動素子接続用電極パッド２０上に滴下付着させた導電性接着剤１９に、圧電振動素子１１に設けられた容器体接続用電極１１ｃを接触させつつ、容器体２０の凹部２１内の所定の位置に、圧電振動素子１１の主面が凹部２１内の底面に対して接触しないように平行となる姿勢で配置する。このとき圧電振動素子１１は、僅かに導電性接着剤１９内に沈み込んでいる。
【００２２】
（第１の接着剤硬化工程（Ｓ３））
素子搬送手段に保持され、且つ圧電振動素子１１の主面が凹部２１内の底面に対して接触しないように平行となる姿勢で凹部２１内に配置された圧電振動素子１１の容器体接続用電極１１ｃが接触している導電性接着剤１９にレーザ光を照射し、導電性接着剤１９を仮硬化する。その後、素子搬送手段を圧電振動素子１１から外す。
図５はこの第１の接着剤硬化工程の状態を示した説明図である。ここで、レーザ光３０を導電性接着剤１９のみに１〜３秒間照射し、導電性接着剤１９のレーザ光３０が照射された表面部分を約２００℃まで加熱する。加熱により導電性接着剤１９を構成している絶縁性樹脂は収縮し、導電性接着剤１９は仮硬化される。尚、このように照射点を所定の温度まで加熱することができるレーザ光３０として適用可能なものとしては、例えば、炭酸ガスレーザ光、ＹＡＧレーザ光、半導体レーザ光がある。
【００２３】
つまり第１の接着剤硬化工程における導電性接着剤の仮硬化とは、レーザ光３０による１〜３秒間の加熱により、導電性接着剤１９の一部分の硬度を、滴下付着させたときの硬度よりも高い硬度にすることである。具体的には、導電性接着剤１９の表面部分の絶縁性樹脂を加熱し収縮させることにより表面部分の硬度を高めて、素子搬送手段を外した圧電振動素子１１が、導電性接着剤１９の硬度を高めた部分により、凹部２１内の底面に対して接触しないように平行となる姿勢に載置された状態を支持でき、圧電振動素子１１の自重によりこの姿勢を変化することがない導電性接着剤の硬化状態である。尚、仮硬化した導電性接着剤１９は、表面部分の絶縁性樹脂が収縮して硬度を高めているが、導電性接着剤１９の内部にある絶縁性樹脂は収縮しておらず、滴下付着したときの硬度に近い状態である。
【００２４】
この第１の接着剤硬化工程により、導電性接着剤１９は、圧電振動素子１１が載置された状態において、先端側の領域が沈み込むように姿勢が変化することを防止して、圧電振動素子１１を凹部２１内の底面に対して接触しないように平行となる姿勢に支持することができる。又、導電性接着剤１９のみをレーザ光により加熱し仮硬化することにより、仮硬化の際の高温短時間の熱が圧電振動素子に直接加わることがない。よって仮硬化時の短時間の高温加熱による熱ストレスが圧電振動素子には加わらないことから、従来の仮硬化の際に生じていた、熱ストレスによる圧電振動素子の振動特性の周波数変動を抑えることが可能となる。
【００２５】
（第２の接着剤硬化工程（Ｓ４））
仮硬化し圧電振動素子１１を凹部２１内の底面に対して接触しないように平行となる姿勢に支持している導電性接着剤１９を再度加熱し、導電性接着剤１９全体を完全に硬化し、圧電振動素子接続用電極パッド２２に圧電振動素子１１を導電性接着剤１９により導通固着する。導電性接着剤１９の再度の加熱には恒温槽を用いる。仮硬化した導電性接着剤１９で姿勢を支持した圧電振動素子１１が内部に搭載されている複数の容器体２０をトレイに整列配置し、そのトレイをクリーン化された恒温槽内に配置する。トレイを配置後、恒温槽内の温度を約２００℃まで上昇させ、数十分〜１時間かけて各容器体２０内の導電性接着剤１９を再度加熱し、圧電振動素子１１を凹部２１内の底面に対して接触しないように平行となる姿勢を支持したまま、導電性接着剤１９全体を完全に収縮硬化させる。これにより、圧電振動素子１１の容器体接続用電極１１ｃと圧電振動素子接続用電極パッド２２との間を導電性接着剤１９により導通固着し、圧電振動素子１１を容器体２０内に完全に搭載することとなる。
【００２６】
尚、この第２の接着剤硬化工程では、圧電振動素子１１を内部に搭載した容器体２０全体に、第１の接着剤硬化工程における導電性接着剤１９の仮硬化のための加熱温度と同じ温度の熱を加えている。従って、第２の接着剤硬化工程では圧電振動素子１１も約２００℃に加熱されてしまう。しかし、第１の接着剤硬化工程における加熱温度上昇勾配に比べ、第２の接着剤硬化工程の加熱温度上昇勾配は非常に緩やかであるため、圧電振動素子１１の温度変化も緩やかであり、温度変化に起因する熱ストレスは非常に軽微なものとなっている。例えば、第１の接着剤硬化工程では、レーザ光により最長でも３秒で約２００℃となるような加熱温度上昇勾配で加熱していたが、第２の接着剤硬化工程では、数分〜１０分程度をかけて徐々に約２００℃となる加熱温度上昇勾配で加熱している。
【００２７】
前記のように、急激な温度変化が生じる導電性接着剤の仮硬化工程である第１の接着剤硬化工程において、導電性接着剤の加熱にレーザ光を用いて導電性接着剤１９部分のみに局所的に加熱することより、圧電振動素子１１には短時間に高温の熱が加わることがなくなる。急激な温度変化による圧電振動素子１１に加わる熱ストレスを抑えることが可能となる。その結果、熱ストレスによる圧電振動素子１１の破損や圧電振動子１０の周波数変動を抑えることが可能となる。
【００２８】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるのではなく、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。例えば、前記の実施形態においては、圧電デバイスとして圧電振動子を例示して説明したが、圧電デバイスを構成する容器体内に圧電振動素子を収容する構造のものであれば、圧電振動子に限らず、他に圧電発振器や圧電フィルタなどの他の圧電デバイスにも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る圧電振動素子の搭載方法を用いた圧電デバイスを示した概略断面図。
【図２】図１のＡ部分を示した部分拡大断面図。
【図３】本発明に係る圧電振動素子の搭載方法を用いた圧電デバイスの蓋体で封止する前の状態を示した平面図。
【図４】本発明に係る圧電振動素子の搭載方法を示す工程フロー図である。
【図５】本発明に係る圧電振動素子の搭載方法の第１の接着剤硬化工程（Ｓ３）の状態を示した説明図である。
【図６】従来の圧電デバイスを示した概略断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０・・・圧電デバイス（圧電振動子）  
１１・・・圧電振動素子
１１ａ・・・圧電素板  
１１ｂ・・・励振用電極  
１１ｃ・・・容器体接続用電極  
１１ｄ・・・引き出し電極
１９・・・導電性接着剤
２０・・・容器体  
２０ａ・・・基板
２０ｂ・・・枠体
２１・・・凹部
２２・・・圧電振動素子接続用電極パッド
２３・・・外部接続用電極端子  
３０・・・蓋体
５０・・・レーザ光  
【図１】
0005053162.tif 000002
【図２】
0005053162.tif 000003
【図３】
0005053162.tif 000004
【図４】
0005053162.tif 000005
【図５】
0005053162.tif 000006
【図６】
0005053162.tif 000007