スリーボンド・テクニカルニュース
平成元年 9 月 20 日発行

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水晶振動子用導電性接着剤
１．水晶振動子及び水晶応用製品の分類
ｂ．クロック用水晶振動子

水晶を使用した製品の分類は大きく分類すると①産業用②民生用③水晶応用製品となり、その分類内容は以下のように置時計、掛時計、トラベル時計、タイマー、自動車時計、なる。

その他音叉型水晶振動子を使用しないクロック用。
ｃ．カラーテレビ・ビデオ用水晶振動子

１−１．産業用

カラーテレビ、ＶＴＲ、ＶＴＲ用ＲＦコンバータ。
ａ．産業用水晶振動子
ｄ．民生用水晶振動子
無線通信機、有線通信機、電子応用機器、ポケットベル、トランシーバー、ラジコン、アマチュア無線機、プレー
ファクシミリ、計測機器、自動車制御、電話機、自動販
ヤー、ラジオ、マイクロフォン、テープデッキ、家電製売機器、金銭登録機、電子計算機。
品、マイコン。

１−２．民生用

ｅ．玩具用水晶振動子

ａ．音叉型水晶振動子
トランシーバー、ラジコン。
リストウォッチ、クロック、電子卓上計算機、その他音叉型振動子を使用するもの。
目次

１．水晶振動子及び水晶応用製品の分類･･････････････････････････････････････････････････････1
２．導電性接着剤の構成････････････････････････････････････････････････････････････････････2
３．導電機構･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････2
４．導電フィラーの分類････････････････････････････････････････････････････････････････････3
５．水晶振動子の構造と各部名称････････････････････････････････････････････････････････････7
６．水晶振動子用導電性接着剤に求められる特性･･････････････････････････････････････････････8
７．一液型導電性接着剤の利点･･････････････････････････････････････････････････････････････8
８．水晶振動子用導電性接着剤の選定と商品群････････････････････････････････････････････････9
９．水晶振動子用導電性接着剤の開発動向･･･････････････････････････････････････････････････10

１−３．水晶応用製品

ａ．水晶発振器
一般水晶発振器(SPXO)、電圧制御型水晶発振器(VCXO)、

ａ．発振器
温度補償型水晶発振器(TCXO)、恒温槽型水晶発振器
ｂ．フィルタ(OCXO)
ｂ．水晶フィルタ
水晶発振器・水晶フィルタは機能によって次のように分類
一般水晶フィルタ、モノリジック水晶フィルタ(MCF)。
できる。

２．導電性接着剤の構成
２−１．バインダー

２−３．溶剤・添加剤

導電フィラーを被着体に密着させると同時に導電フィラー

溶剤は作業性を向上するために加えられる。いわば粘度調を鎖状に連結して導電性をもたせ、さらに導電性接着剤に物整の役割をはたす。溶剤の選定の際、バインダーに対する溶理的・化学的に安定性を付与するものである。

解性が重要である。溶解性がない場合には樹脂の凝集がおこ水晶振動子や発振器に使用されるサポーターの構造や水晶り、導電フィラーの鎖状連結が出来なくなり、導電性が不安片の厚み等により、硬化物の硬度、接着強度を考慮して、エ定となり、接着剤の物理的・化学的安定性を失うことになる。

ポキシ系・ウレタン系・シリコーン系の樹脂を使い分ける。

また、硬化時の温度と時間で揮散するものを選定しなけれ

２−２．導電フィラーばならない。硬化物中に溶剤が残留すると信頼性等に影響をおよぼす。

導電フィラーの代表的な例として、銀、銅、カーボン、グ添加剤には、導電フィラーの分散性を良くする分散剤やレラファイト等があるが、種類・形状・粒径の違いによって導ベリング剤、接着強度を向上させる補強剤など多くの種類が電性や接着強度の特性が異なってくる。
ある。これらの添加剤はバインダーの特性を補うために加え水晶振動子用導電性接着剤には、信頼性や体積固有抵抗値るもので、多量に加えると導電性に悪い影響を与えるので極の面から銀粒が使用される。
少量に止めておく必要がある。

３．導電機構
導電性接着剤の導電機構は、導電フィラーの接触によって銀の含有量と体積固定抵抗の関係は次のようになる。銀含行われる。このフィラーの接触は、バインダーの硬化乾燥に有量は 70〜90 重量％(体積比 20〜50％)が望ましい。70 重よってもたらされる。硬化乾燥前は導電フィラーがバインダ量％以下では抵抗が高く不安定であり、90 重量％以上では再ーと溶剤の中にそれぞれ独立に存在し、接触がないため絶縁び抵抗値が上昇する。

状態である。硬化乾燥後には溶剤の蒸発とバインダーの硬化収縮により導電フィラーは、互いに鎖状に連結し導電性をもたらすのである。この場合、バインダーが導電フィラーより多すぎると硬化しても鎖状連結が得られず、絶縁または不安定な状態となる。逆に導電フィラーの量が多過ぎると塗膜の物理的・化学的安定性がなくなり脆くなると同時に、導電フィラーの強固な連結が得られず、導電性が不安定になる。したがって、導電フィラーとバインダーは適切な割合で混合することが重要である。

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図1

銀含有量と体積固有抵抗の関係導電フィラーの連結状態は、フィラーの形状によって異な0.01μm 以下になると接触抵抗が増大し導電性が悪くなる。

る。球状・粒上・樹枝状・片状・角状・海綿状・不規則状な導電フィラーの接触理論の他に空気や誘電体の空間を通しどがあるが、これらの形状では球状のような点接触よりも片ての熱電子輻射やトンネル効果によって電気伝導性が生ずる状のような面接触の方が良い導電性を示す。さらに導電フィという理論もある。

ラーの粒径も導電性に影響を与える。10μm 以下の粒子が適当に分布し、最密充填の状態が最も導電性が良く、粒径が４．導電フィラーの分類
導電フィラーは製造方法と粒形によって以下のように分類される。導電性接着剤に使用する際は体積固有抵抗と液状特性を考慮して、2〜3 種類を混合し使用する。

４−１．製造法による分類
Ａ．電解法
Ａ−１．電解粉（図 2）
電解により粉末状に析出させて作られる金属粉で、おのおのの粒子は樹枝状を呈しているものが多い。

図2電解粉

図 3

粉砕電Ａ−２．粉砕電解粉（図 3）
電解により陰極に脆い電着を得て、電着後粉砕して製造するもので、形状は角状ないし不規則状を呈している。

3

Ｂ．機械的粉砕法
Ｂ−１．搗砕粉（図 4）
落下する搗砕棒の衝撃により粉砕して作られる金属粉で、片状のものが多い。

図4

搗砕粉Ｂ−２．粉砕粉（図 5）
ボールミル、クラッシャーなどの粉砕機（搗砕機以外）で粉砕して作られる金属粉である。

図54

粉砕粉

Ｃ．溶湯粉化法
Ｃ−１．噴霧粉（アトマイズ粉）（図 6）
溶融金属を高速の流体によって飛散凝固せしめて粉化する方法である。粉末の形状は噴霧金属の表面張力と噴霧条件により球状・粒状・涙滴状・不規則状である。

図6

噴霧粉（アトマイズ粉）

Ｃ−２．粒状化粉
溶融金属を水中に落下させる方法と、凝固の時に激しく攪拌することによって作る方法である。

Ｄ．化学的製法
Ｄ−１．還元粉（図 7）
金属化合物（通常酸化物）を高温において還元性ガスにより還元する乾式法による粉末である。形状は通常海綿状（多孔質）である。

図7

還元粉

Ｄ−２．置換析出粉
金属の塩類溶液に他の金属を加えてイオン化傾向の差によって置換析出させて作られる金属粉である。

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４−２．粒形による分類
Ａ−１．球形粉（写真１）
球状の粒子からなる粉末で銅・青銅など噴霧法によって作られる。

Ａ−２．粒状粉（写真２）球状に近い形、または涙滴状の粉末で噴霧法

写真１

球形粉

写真２

粒状粉

写真３

樹枝状粉

写真４

片状粉

写真５

角状粉で作った錫・鉛などがこの形をしている。

Ａ−３．樹枝状粉（写真３）電解法で直接陰極に粉末状で析出させて得られる電解銅粉が代表例である。

Ａ−４．片状粉（写真４）
粉末の厚さが非常に薄く展延された粉末で、真鍮・アルミ・亜鉛・ニッケルなど機械粉砕法によって作られる。

Ａ−５．角状粉（写真５）
角ばった粒子からなる粉末で鉄・シリコン・クロムなどを機械的に粉砕したものが代表例である。

Ａ−６．海綿状粉（写真６）
多孔質粒子からなる粉末で、還元法で作った鉄・ニッケルはこの形状である。

Ａ−７．不規則形粉（写真７）対称性を欠く粒子からなる粉末で噴霧法による銅合金粉・ステンレス粉などがその代表例である。

写真７6不規則形粉写真６海綿状粉

５．水晶振動子の構造と各部名称

図8

図9

縦型水晶振動子

横置き型水晶振動子

以上のように大きく分類すると、縦型と横置き型に分けられる。水晶片が薄く小型化していることや量産性の面よりクサポーターが衝撃吸収や硬化収縮を吸収しにくい形状になる。
導電性接着剤がその役割をはたす必要がある。

リップ支持方式からスリット支持方式にかわる傾向にあり、

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６．水晶振動子用導電性接着剤に求められる特性
導電性接着剤（水晶振動子用）に求められる特性は、液状での特性と硬化物の特性に分けられる。

Ｂ）エージング特性
導電性接着剤の経時変化が大きいと、周波数特性や CI 値特性が変化する。特に耐熱性がないと分解ガスが発生したり、６−１．液状特性接着強度が低下したりすることが原因となる。
また、硬化時に溶剤の揮散が十分に行なわれていない場合

Ａ）作業性や未硬化物が残っている場合、熱エージング中に溶剤がカン

導電性接着剤はディスペンサーで塗布するため糸引きがな

内部に充満したり、未硬化成分が揮散することがあり、エーいことや、チクソ性によるレベリングの程度を考慮することジング特性が悪くなることがある。

が大切である。ただし、使用するニードルの径や塗布方法により適する粘度が異なる。

Ｃ）温度特性
水晶片がもっている温度特性（カット方法や形状によってＢ）CI 特性異なる）を妨げることがないような硬化物の特性が必要とな塗布時や硬化までの放置時間及び硬化時ににじみやダレがる。つまり、硬化物の温度依存性が少ないことである。低温発生すると CI 値（クリスタルインピーダンス）が悪くなる。

で硬度が硬くなったりすると水晶片の自由振動に影響を与えよって、にじみやダレのなり液状特性が必要となるが、粘度るからである。とにじみ・ダレは関連性があるため、作業性も考慮しなければならない。

以上のような硬化物の特性を考慮すると、水晶片の厚みや、支持方式によって、硬いものや軟質のものを使い分ける必要

６−２．硬化物の特性がある。

Ａ）耐衝撃性
硬化物の硬度が硬いと、硬化時のストレスが大きくなる傾向にあり、水晶片を破壊したり、水晶片が衝撃試験で割れることがある。ストレスを少なくするため軟質の導電性接着剤を使用すると、水晶片の落下衝撃に耐えきれず支持体から外れる恐れがある。

７．一液型導電性接着剤の利点
一液型導電性接着剤を二液型導電性接着剤と比較すると次のような利点がある。

トライフ内に使用しなければならない。また常温でも反応するため、増粘による作業性の変化がある。一液型は一定温度にならないと反応しないため、常温で増粘による作業性の変

１）二液型の場合、本剤と硬化剤を混合して使用するための化がない。ただし、常温で揮散する溶剤を使用していると、混合の手間が掛かり、また混合比の間違いなどが発生する可溶剤揮散による増粘がある。

能性があるが、一液型では混合を必要としない。ただし、フィラーの分散は必要である。

３）二液型は混合が不十分であったりすると硬化物にバラツキが発生しやすく、また、雰囲気温度と時間の影響が大きい。

２）二液型はポットライフがあるため、混合したものはポッ

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一液型は加熱硬化であるため、硬化物のバラツキがない。

８．水晶振動子用導電性接着剤の選定と商品群
水晶振動子用導電性接着剤の選定は、水晶片の大きさ・厚ーが短い場合や、ポールによる支持（横置き型）の場合は、みとサポーターの形状やエージング温度等を考慮して行なう。

導電性接着剤がストレスや衝撃を吸収しなければならないた

一般的に水晶片が大きく厚みが厚い場合には、衝撃試験の問題よりエポキシ系の硬度が硬いタイプが適する。水晶片が小さく薄い場合には、硬化収縮によるストレスや接着剤の温め、ウレタン系、シリコーン系が適している。
熱エージング温度が高い場合には、耐熱性のあるエポキシ系、シリコーン系が適している。

度依存性が重要となるため、ウレタン系やシリコーン系のもスリーボンドの商品群をバインダー別に分類すると以下ののが適している。
サポーターが十分に長く水晶片に与えているストレスや衝ようになる。

撃が吸収できる場合は、エポキシ系が適している。サポータ

エポキシ系（硬質型）
（7H）

（7H）

（4H）

（5〜6H）（5〜6H）

TB3301B

TB3301C

TB3301E

TB3301G

TB3301N

低粘度

軟質

低温硬化

高強度

（7〜8H）（2H）

TB3301M

TB3301L

高強度

軟質

（4H）

（4H）

TB3301H

TB3301F

低粘度

低粘度

ウレタン系（軟質型）（B〜2B）（5〜6B）（5〜6B）

TB3302

TB3302B

TB3302C

軟質

低粘度（6B 以下）（6B 以下）ANX-133

ANX-133A

軟質

高粘度（5〜6B）（5〜6B）

ANX-095A

ANX-095B

高粘度

高粘度

シリコーン系（耐熱軟質型）（6B 以下）（6B 以下）33A-033

33A-033D
高強度（注）：（）内は鉛筆硬度9９．水晶振動子用導電性接着剤の開発動向
水晶振動子は小型化が進んでおり、水晶片の形状・支持方ことから軟質で耐熱性の優れた導電性接着剤が必要となる。

式が変わりつつある。水晶片は丸型から短冊形にすることに高精度・高信頼性を得るために封止方法が低融点ガラス封よりパッケージの小型化が可能になり、スリット支持式やク止方法になることや、量産性向上のために半田のリフローにリップ支持式は、横置き型になり支持体自体がなくなっていよる表面実装などが考えられる。つまり、現在の耐熱レベルく方向にある。さらにエージング温度が高くなってきているよりもっと高い耐熱性が必要となると思われる。

≪参考文献≫
英一太：「高分子への新しい導電性付与技術」

福田金属箔粉工業株式会社：「METAL POWDER HAND BOOK」

株式会社スリーボンド研究所
商品開発部

電子材料研究室

砂場

10

進