(57)【要約】【課題】発振周波数の温度変化率が小さい高精度の周波数特性を有する圧電共振部品を提供することを目的とする。【解決手段】容量基板１１上に導電性樹脂１２を介して搭載された圧電共振素子１３と、圧電共振素子１３を密閉するように容量基板１１上に封止樹脂１４を介して固定されたキャップ１５とを備え、容量基板１１の主面電極１９ａおよび２０ａはスリット状の非形成部２２により分離され、圧電共振素子１３は非形成部２２を含んで形成された導電性樹脂１２を介して主面電極１９ａおよび２０ａに接続された圧電共振部品であり、これにより、圧電共振素子搭載後の圧電共振素子と容量基板との接続部分の導電性接着剤の厚みや面積等の寸法精度を高めることができ、発振周波数の温度変化率が小さい高精度の周波数特性を有する優れた圧電共振部品となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体層と内部電極と外部電極とを有する容量基板と、この容量基板上に導電性樹脂を介して搭載された圧電共振素子と、この圧電共振素子を密閉するように前記容量基板上に封止樹脂を介して固定されたキャップとを備え、前記容量基板の前記外部電極は、前記圧電共振素子と電気的に接続するための主面電極と配線基板に実装するための裏面電極と前記内部電極に電気的に接続された側面電極とを有し、前記主面電極はスリット状の非形成部により分離され、前記圧電共振素子は、前記非形成部を含んで形成された前記導電性樹脂を介して前記主面電極に接続された圧電共振部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば圧電発振子などの容量基板上に圧電共振素子を搭載した圧電共振部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高精度化、低価格化に伴い、電子機器に使用される圧電発振子などでは、より小型で高精度なものの要求が高まっており、リード付き部品に代わって表面実装型の圧電共振部品が広く用いられている。そして、表面実装型の圧電共振部品としては、容量基板上に圧電共振素子を搭載した圧電共振部品が、圧電発振子、セラミックフィルタ等の圧電デバイスとして広く利用されている。
【０００３】
従来の容量基板上に圧電共振素子を搭載した圧電共振部品としては、例えば、特許文献１のものが提案されている。この特許文献１に開示の圧電共振部品は、容量基板上に導電性樹脂を介して搭載された圧電共振素子と、圧電共振素子を密閉するように容量基板上に封止樹脂を介して固定されたキャップとを備えたものである。この容量基板は、内部において誘電体層を介して重なり合うように配置された複数の内部電極を有し、表裏面および側面には帯状の外部電極が周回状に取り巻いて形成されており、帯状の外部電極は、側面の両端部で内部電極と電気的接続が得られるように形成されている。そして、圧電共振素子は、容量基板の一主面の外部電極上に導電性接着剤を介して搭載接続されている。なお、このような圧電共振部品においては、特に、圧電共振素子と容量基板との固着強度および発振周波数の精度が極めて重要である。
【特許文献１】特開２０００−２８６６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発明者らが鋭意検討の行った結果、上記従来の容量基板上に導電性樹脂を介して圧電共振素子を搭載した圧電共振部品においては、以下のような課題を有することを見出した。すなわち、圧電共振素子搭載時の導電性接着剤の量および加圧力等のばらつきにより、圧電共振素子搭載後の導電性接着剤の形成部分の厚みや面積等の寸法のばらつきが大きくなり、その結果、発振周波数の温度変化率が大きく、また、そのばらつきが小さく出来ないという課題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するもので、発振周波数の温度変化率が小さい高精度の周波数特性を有する圧電共振部品を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の圧電共振部品は、誘電体層と内部電極と外部電極とを有する容量基板と、この容量基板上に導電性樹脂を介して搭載された圧電共振素子と、この圧電共振素子を密閉するように前記容量基板上に封止樹脂を介して固定されたキャップとを備え、前記容量基板の前記外部電極は、前記圧電共振素子と電気的に接続するための主面電極と配線基板に実装するための裏面電極と前記内部電極に電気的に接続された側面電極とを有し、前記主面電極はスリット状の非形成部により分離され、前記圧電共振素子は、前記非形成部を含んで形成された前記導電性樹脂を介して前記主面電極に接続された構成としたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の圧電共振部品によれば、上記した構成により、圧電共振素子を容量基板上に搭載時において、容量基板の外部電極上に形成した導電性接着剤の過剰分をスリット状の非形成部に逃がすことが可能となり、その結果、圧電共振素子搭載後の圧電共振素子と容量基板との接続部分の導電性接着剤の厚みや面積等の寸法精度を高めることができ、圧電共振素子と容量基板との固着強度が十分に大きく発振周波数の温度変化率が小さい高精度の周波数特性を有する優れた圧電共振部品が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
【０００９】
（実施の形態）
以下、一実施の形態を用いて、本発明の圧電共振部品について説明する。図１は本発明の一実施の形態における圧電共振部品の分解斜視図、図２は本発明の一実施の形態における圧電共振部品の断面図である。
【００１０】
図１および図２に示すように、本実施の形態における圧電共振部品は、容量基板１１上に導電性接着剤１２を介して搭載された圧電共振素子１３と、この圧電共振素子１３を密閉するように容量基板１１上に封止樹脂１４により固定されたキャップ１５とを備えている。
【００１１】
そして、容量基板１１は、誘電体層１８を挟んでの対向する内部電極１６および１７と、この内部電極１６、１７に電気的に接続する外部電極とを有している。外部電極は、１対の外部電極１９および２０とアース接続用外部電極２１であり、この１対の外部電極１９および２０はそれぞれ、圧電共振素子１３と電気的に接続するための主面電極１９ａおよび２０ａと、配線基板に実装するための裏面電極１９ｃおよび２０ｃと、内部電極に電気的に接続された側面電極１９ｂおよび２０ｂとを有するとともに、それぞれの主面電極と裏面電極と側面電極とは電気的に接続されており、圧電共振素子１３と電気的に接続するための主面電極１９ａおよび２０ａは、スリット状の非形成部２２により分離されている。また、アース接続用外部電極２１は、配線基板に実装するための裏面電極２１ｃと、内部電極に電気的に接続された側面電極２１ｂとを有するとともに、裏面電極２１ｃと側面電極２１ｂとは電気的に接続されている。
【００１２】
そして、図１および図２に示すように、圧電共振素子１３は容量基板１１上に搭載され、圧電共振素子１３の振動閉じ込め電極２３は、主面電極１９ａおよび２０ａの非形成部２２を含んで形成された導電性接着剤１２を介して、主面電極１９ａおよび２０ａに電気的に接続されている。
【００１３】
以下、実施例により本実施の形態の圧電共振部品の製造方法およびその特性の評価結果について、具体的に説明する。
【００１４】
まず、容量基板１１の製造方法について図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態の容量基板の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【００１５】
ＣａＴｉＯ3を主成分とする誘電体組成物の粉体を、有機結合剤、可塑剤、有機溶剤や必要に応じて分散剤などと共に混合し、セラミックスラリーを作成する。このセラミックスラリーをドクターブレード法などによりシート成形し、厚さの異なるグリーンシート２０１とグリーンシート２０２を得る。グリーンシート２０１は、図２の内部電極１６と内部電極１７に挟まれた誘電体層１８となるものであり、グリーンシート２０２は、図２の内部電極１７と裏面電極１９ｃ、２０ｃ、２１ｃに挟まれた誘電体層１８、および内部電極１６と主面電極１９ａ、２０ａに挟まれた誘電体層１８となるものである。
【００１６】
一方、Ｐｄ粉末を主成分としＡｇ粉末または誘電体組成物の粉体を添加した内部電極形成用のＰｄペーストを準備する。
【００１７】
次に、グリーンシート２０１上にＰｄペーストをスクリーン印刷し内部電極１７となる導体層パターン２１７を形成し、一方のグリーンシート２０２上にＰｄペーストをスクリーン印刷し内部電極１６となる導体層パターン２１６を形成し、他方のグリーンシート２０２上にＰｄペーストをスクリーン印刷し裏面電極１９ｃ、２０ｃ、２１ｃとなる導体層パターン２１９ｃ、２２０ｃ、２２１ｃを形成して準備する。また、剥離剤がコートされたポリエチレンテレフタレートフィルム２０３上に主面電極１９ａ、２０ａとなる導体層パターン２１９ａ、２２０ａをスクリーン印刷により形成して準備する。なおここで、主面電極１９ａ、２０ａとなる導体層パターン２１９ａ、２２０ａは、中央付近にスリット状の非形成部が設けられ分離されている。
【００１８】
次に、図３に示すように、支持体である金属パレット（図示せず）上に、導体層パターン２１９ｃ、２２０ｃ、２２１ｃを形成したグリーンシート２０２を導体層パターン２１９ｃ、２２０ｃ、２２１ｃが金属パレット面に接するように重ね、次に、導体層パターン２１７を形成したグリーンシート２０１を導体層パターン２１７がグリーンシート２０２に接するように重ね、次に、導体層パターン２１６を形成したグリーンシート２０２を導体層パターン２１６がグリーンシート２０１に接するように重ね、次に、導体層パターン２１９ａ、２２０ａを形成したポリエチレンテレフタレートフィルム２０３を導体層パターン２１９ａ、２２０ａがグリーンシート２０２に接するように重ね、次に、２０〜１００ＭＰａの圧力で加圧して、導体層パターン２１９ａ、２２０ａをグリーンシート２０２に転写するとともにグリーンシートおよび導体層パターンを積層一体化する。その後、ポリエチレンテレフタレートフィルム２０３を剥離し、金属パレットから分離して積層体を得る。
【００１９】
なお、上記の図３を用いた説明では、わかり易くするために、積層体として、個片の積層体を作製するかのように説明したが、実際には、切断した後に図３に示した形状となるよう図示した形状を多数個縦横に配列した積層集合体を作製し、この積層集合体を、所定の位置で切断して個々の積層体に分割し、個片の積層体を作製する。
【００２０】
次に、この個片の積層体を、８０℃〜２００℃の温度で２０時間程度加熱処理して可塑剤を除去し、さらに２００℃〜５００℃で２０時間程度加熱処理して有機結合剤を除去する。この可塑剤、有機結合剤を除去する脱脂工程の後、誘電体組成物の焼結に最適な１２００〜１４００℃の範囲の所定の温度で２時間程度加熱処理し焼成して焼結体を得る。この焼結体をバレル研磨機などにより研磨し、焼結体の稜線部分に面取加工を施すとともに内部電極を十分に露出させる。
【００２１】
次に、面取後の焼結体の内部電極が露出している側面の所定の位置に、ガラスフリットを含有したＡｇペーストを塗布して乾燥し、その後７００〜９００℃の温度で焼付を行い、図１に示す側面電極１９ｂ、２０ｂ、２１ｂを形成する。側面電極１９ｂは、一方の内部電極１７、主面電極１９ａおよび裏面電極１９ｃと接続され、側面電極２０ｂは、他方の内部電極１７、主面電極２０ａおよび裏面電極２０ｃと接続され、側面電極２１ｂは、内部電極１６および裏面電極２１ｃと接続される。
【００２２】
次に、それぞれの主面電極、裏面電極および側面電極の表面にＮｉめっきおよびＡｕめっきを施し、図１に示す本実施の形態の容量基板１１を得る。
【００２３】
上記により得られた本実施の形態の容量基板１１の寸法は、長さが３．２ｍｍ、幅が１．３ｍｍ、厚みが０．３ｍｍである。また、主面電極１９ａおよび２０ａは、幅方向の中央付近に主面電極を２分割するように設けられたスリット状の非形成部２２により分離されている。スリット状の非形成部２２の幅寸法は、図１の圧電共振素子１３の幅寸法の３０〜７０％になるように形成されている。
【００２４】
続いて、圧電共振素子１３の製造方法について説明する。
【００２５】
まず、ＰｂＴｉＺｒＯ3を主成分とする圧電セラミック材料からなる厚板状の焼結体ブロックを準備する。この焼結体ブロックの表裏面にＡｇペーストを塗布して乾燥した後、７５０℃で焼付けし分極用電極を形成する。この分極用電極を形成した焼結体ブロックを絶縁オイル中にて直流電圧を焼結体ブロックの厚み方向に印加して分極する。
【００２６】
次に、この焼結体ブロックをダイシングソーにより切り出し、厚み方向が分極方向と直交する矩形の薄板とする。この矩形の薄板の厚み方向を、所定の共振周波数となるよう精密研磨する。このときの厚みは約１６０μｍであった。その後、この矩形の薄板の表裏面に、Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｇの順でスパッタリングし総厚が３０００Åで表裏面の重なり寸法が０．８ｍｍの閉じ込め電極２３を形成し、さらに、一方の端面に、Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｇの順でスパッタリングし総厚が２００００Åの閉じ込め電極２３に接続する端面電極を形成する。その後、閉じ込め電極２３を形成した矩形の薄板を幅寸法が０．３８ｍｍになるようダイシングソーにより切り出し、素子長さが２．０ｍｍ、素子厚みが約１６０μｍ、素子幅が０．３８ｍｍの形状の厚みすべり振動エネルギー閉じ込め型の図１に示す本実施の形態の圧電共振素子１３を得る。
【００２７】
次に、容量基板１１上に圧電共振素子１３を搭載した本実施の形態における圧電共振部品の製造方法について説明する。図４は、本実施の形態における圧電共振部品の容量基板上に圧電共振素子を搭載した状態を説明するための模式的透視平面図である。
【００２８】
まず、スクリーン印刷法により図４に示すように、容量基板１１の幅方向の中央付近のスリット状の非形成部２２を含めた主面電極１９ａおよび２０ａに導電性接着剤１２を形成する。その後、圧電共振素子１３を搭載しその重量の１０倍程度の荷重で圧電共振素子１３を押し付け固定する。次に、７０〜２５０℃の温度で熱処理し導電性接着剤１２を硬化し、容量基板１１上に圧電共振素子１３を搭載固定するとともに、圧電共振素子１３の振動閉じ込め電極２３と主面電極１９ａおよび２０ａとを電気的に接続する。
【００２９】
次に、図１に示すキャップ１５を準備し、このキャップ１５の固定面にペースト状の封止樹脂１４を塗布し、キャップ１５を容量基板１１に搭載する。次に、キャップ１５に１〜２００ｇの荷重を加えながら８０〜２５０℃の温度で熱処理し封止樹脂１４を硬化し、容量基板１１にキャップ１５を固定して、本実施の形態における圧電共振部品を得る。
【００３０】
続いて、容量基板１１上に圧電共振素子１３を搭載時の導電性接着剤１２の形成状態と本実施の形態の圧電共振部品の特性を評価した結果について、図４および図５を用いて詳細に説明する。
【００３１】
特性を評価するための圧電共振部品の作製には、以下の容量基板１１と圧電共振素子１３を用いた。容量基板１１は、上記したように、長さが３．２ｍｍ、幅が１．３ｍｍ、厚みが０．３ｍｍの形状であり、主面電極１９ａおよび２０ａのスリット状の非形成部２２の幅寸法を０．１５ｍｍとしたものを用いた。また、圧電共振素子１３は、上記したように、素子長さが２．０ｍｍ、素子厚みが約１６０μｍ、素子幅が０．３８ｍｍの形状のものを用いた。
【００３２】
そして、導電性接着剤１２の形状状態と圧電共振部品の特性を評価するため、容量基板１１上に印刷形成時の導電性接着剤１２の寸法を、スクリーン印刷版のパターンを変えることにより、圧電共振素子搭載部分の幅寸法Ｗ１、圧電共振素子搭載部分の長さ寸法Ｌ１および２点間の間隔Ｄ１を種々変え、露出部分の長さ寸法Ｌ２は０．１ｍｍで一定とし厚みは約４０μｍで一定として、上記の製造方法より（表１）に示す複数種の本実施の形態の圧電共振部品を作製した。
【００３３】
また、比較のために、上記の容量基板１１と同寸法形状で主面電極にスリット状の非形成部を設けていない図５に示す容量基板３１を用い、導電性接着剤１２の寸法を上記と同様に変えた、（表１）に示す複数種の比較例の圧電共振部品を作製した。
【００３４】
そして、これら（表１）の本実施の形態および比較例の圧電共振部品について、発振性能としての発振周波数の温度変化率、および圧電共振素子１３と容量基板との固着強度を、それぞれ各試料につき３０個測定し、その平均値を求めて評価した。これらの評価結果を（表１）に併せて示す。なお、固着強度は、プッシュプルゲージを用いて接着部と平行に圧電共振素子１３を側面から押して剥離するときの強度を測定した。また、剥離後に圧電共振素子搭載部分の導電性接着剤１２の形成状態を観察した。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
（表１）の結果から明らかなように、比較例の圧電共振部品は、発振周波数の温度変化率が全体的に大きく、また、印刷形成時の導電性接着剤１２の寸法により、発振周波数の温度変化率のばらつきが大きいのに対して、本実施の形態の圧電共振部品は、比較例に比べて全体的に発振周波数の温度変化率が小さく、また、印刷形成時の導電性接着剤１２の寸法の違いによる温度変化率のばらつきが小さく、良好な特性が得られることがわかる。これは、本実施の形態の圧電共振部品は、スリット状の非形成部２２を設けることにより、圧電共振素子の搭載時に、容量基板の外部電極上に形成した導電性接着剤の過剰分をスリット状の非形成部に逃がすことが可能となり、その結果、圧電共振素子１３に導電性接着剤１２が過剰に付着することを防止でき、導電性接着剤１２の形成部分の厚みや面積の寸法のばらつきを小さくできるからである。このことは、圧電共振素子剥離後に圧電共振素子搭載部分の導電性接着剤１２の形成状態を観察することにより確認した。
【００３７】
また、（表１）の結果のように、圧電共振素子１３と容量基板との固着強度については、本実施の形態の圧電共振部品は、比較例の圧電共振部品に比べてやや小さいが製品として十分な強度であった。
【００３８】
以上説明したように、本発明の圧電共振部品は、スリット状の非形成部を設けることにより、塗布形成時の導電性接着剤の量にばらつきが有った場合でも、導電性接着剤の過剰分をスリット状の非形成部に逃がすことが可能となり、その結果、圧電共振素子に導電性接着剤が過剰に付着することを防止でき、導電性接着剤の形成部分の厚みや面積の寸法のばらつきを小さくできるので、発振周波数の温度変化率が小さい高精度の周波数特性を有する圧電共振部品が実現できる。
【００３９】
なお、上記本実施の形態では、導電性接着剤を塗布形成する方法として、スクリーン印刷法による場合について説明したが、ディスペンサーを用いて導電性接着剤を塗布形成する場合など、スクリーン印刷法に比べて導電性接着剤の塗布量のばらつきが大きくなり易い場合には、より顕著な効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明に係る圧電共振部品は、発振周波数の温度変化率が小さい高精度の周波数特性が実現できるので、圧電発振子、セラミックフィルタ等の容量基板上に導電性樹脂を介して圧電共振素子を搭載した圧電共振部品として特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態における圧電共振部品の分解斜視図
【図２】本発明の一実施の形態における圧電共振部品の断面図
【図３】本発明の一実施の形態における容量基板の製造方法を説明するための模式的断面図
【図４】本発明の一実施の形態における容量基板上に圧電共振素子を搭載した状態を説明するための模式的透視平面図
【図５】比較例の容量基板上に圧電共振素子を搭載した状態を説明するための模式的透視平面図
【符号の説明】
【００４２】
１１、３１  容量基板
１２  導電性接着剤
１３  圧電共振素子
１４  封止樹脂
１５  キャップ
１６、１７  内部電極
１８  誘電体層
１９、２０、２１  外部電極
１９ａ、２０ａ  主面電極
１９ｂ、２０ｂ、２１ｂ  側面電極
１９ｃ、２０ｃ、２１ｃ  裏面電極
２２  スリット状の非形成部
２３  閉じ込め電極
２０１、２０２  グリーンシート
２０３  ポリエチレンテレフタレートフィルム
２１６、２１７  内部電極となる導体層パターン
２１９ａ、２２０ａ  主面電極となる導体層パターン
２１９ｃ、２２０ｃ、２２１ｃ  裏面電極となる導体層パターン
【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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