壓電器件及其制造方法

專利名稱：壓電器件及其制造方法
技術領域：
本發明涉及對超聲波接合有用的壓電器件及其制造方法。
背景技術：
一直以來，對應電子機器的小型化或薄型化的要求，其電子回路也高密度化，安裝在回路印制電路板上的電子部件，為適于薄型高密度的安裝，與其它一般的電子部件一樣被小型芯片化，大量地出現只能在回路印制電路板的單面軟釬焊的表面安裝型部件(Surface Mounting Device；SMD)。近年來，伴隨攜帶用通信機器等的普及，越來越多的電子部件更小型化、輕量化，并且強烈要求降低成本。
壓電器件也基于同樣的原因要求小型的SMD產品。在原來的軟釬焊或導電性粘著劑形成的壓電坯件的支撐方法中，由于小型化接觸面積變窄粘著劑流出，有可能會產生短路或者產生壓電坯件位置易不穩定或因粘著劑產生氣體等使電氣特性劣化的問題。因此，設計了有效利用柱狀凸起支持壓電坯件的構造的壓電器件(例如，參照特開平8-298423號公報)。在該壓電器件中，在壓電坯件和安裝壓電坯件的部件之間利用接線柱凸起產生間隙。通過該間隙，能夠吸收由于壓電坯件和安裝部件的熱膨脹系數之差產生的水平方向的變形。再有，壓電坯件在插件上保持水平姿勢的狀態下產生接合的效果。
采用凸起的壓電坯件的熱壓焊法或超聲波焊敷法已經是眾所周知的(例如，參照特開10-284972號公報)。超聲波焊敷法因為能比熱壓焊法加熱溫度更低等的原因，所以效率高。
然而，把壓電坯件作為AT板的場合，一般為了得到高頻率振動而使用平板形狀的材料，所以上述特開平10-284972號公報上記載的方法可以適用于這樣的壓電坯件的接合。可是，以取得較低頻率振動的目的，一旦采用平板狀的AT板，由于該AT板的形狀的影響，產生振動能量損耗。因此，為了減少該振動能量損耗，進行對AT板施行倒角加工或凸圓加工。
可是，施行了倒角加工或凸圓加工的壓電坯件的較長方向的端部用噴嘴吸附的場合，難于使壓電坯件保持水平姿勢。這種場合，用噴嘴吸附的壓電坯件的部位因為是傾斜面，所以噴嘴前端和壓電坯件的配合不穩定，為此不能把用噴嘴吸住的壓電坯件穩定地保持在水平狀態。其結果，在用噴嘴吸附壓電坯件并載置于插件上之際，因該壓電坯件傾斜，并接觸在插件或安裝在插件上的IC等電子部件上，也能引起安裝難的問題。這是由于安裝時用噴嘴吸附等的水晶片的安裝基準面不穩定的緣故。
另外，即使壓電坯件能安裝在插件上，也需要將插件內的壓電坯件的上下間隙設定的大些，對壓電器件薄型化不利。
而且，因為壓電坯件中央附近的激勵電極部分做成平板或接近平板形狀，所以如果用吸附噴嘴吸附該中央附近，就能把壓電坯件大體穩定地保持在水平狀態，但卻有可能損傷通過吸附該部位而安裝在壓電坯件上面的激勵電極。

發明內容
本發明的目的在于，提供一種不損傷對器件特性重要的激勵電極，且可以穩定地接合，把壓電坯件載置并接合在插件上而成的壓電器件的制造方法和壓電器件。
為了實現上述目的，本發明的壓電器件，構成它的壓電坯件俯視為長方形，一面平坦地形成，另一面被加工成其較長方向兩端部越向端面厚度越薄。并且，插件和壓電坯件，通過在插件上面和壓電坯件的非平坦側面的較長方向一端部之間形成的凸起相互接合。
另外，本發明的壓電器件的制造方法的第1方案，包括在插件上形成凸起；俯視為長方形、上面平坦地形成、下面在其較長方向兩端部實施越向端面厚度越薄的加工的壓電坯件，以其上面為基準，為了通過上述凸起與下面的較長方向一端部接合，把上述壓電坯件載置于插件上；以及上述壓電坯件相對于插件加壓的同時，通過上述凸起把上述壓電坯件接合在插件上。
再者，在上述方案的方法中，還包括上述壓電坯件較長方向一端部以該壓電坯件上面的平坦面為基準位置，用吸附噴嘴吸附載置于插件上；以及，通過上述吸附噴嘴相對于插件對上述壓電坯件加壓的同時施加超聲波，把壓電坯件接合在插件上。
而且，本發明的壓電器件的制造方法的第2方案，包括俯視為長方形、上面平坦地形成、下面在其較長方向兩端部實施越向端面厚度越薄的加工的壓電坯件，在其下面較長方向一端部上形成凸起；上述壓電坯件的上面較長方向一端部通過吸附噴嘴吸附；用上述吸附噴嘴吸附的壓電坯件載置于插件上；通過上述吸附噴嘴相對于插件對壓電坯件加壓的同時，通過相對于位于上述插件和上述壓電坯件下面較長方向一端部之間的上述凸起，介由上述吸附噴嘴施加超聲波，把壓電坯件接合在插件上。
再者，在本發明的壓電器件制造方法的第1及第2方案中，在壓電坯件上面的較長方向一端部上，具有從安裝在壓電坯件上面的激勵電極延伸出的引出電極，吸附噴嘴也可以在前端部形成用于避開該引出電極并吸附壓電坯件的凹部。
根據本發明的壓電器件，通過對壓電坯件一面的較長方向兩端部實施倒角加工或凸圓加工，能把振動能量封入壓電坯件的內部。另外，通過把壓電坯件的另一面平坦地做成，用吸附噴嘴吸附在其平坦的面的任意部位時，因為壓電坯件必須在與吸附噴嘴軸心垂直的面內，所以壓電坯件相對吸附噴嘴一直保持不變的姿勢來搭載在插件上。
因而，在本發明中，用吸附噴嘴吸附壓電坯件的實施了倒角加工或凸圓加工的面的較長方向一端部時，由于錐面形狀或凸圓形狀因其加工的關系非常不整齊，所以消除了壓電坯件對應吸附部位對吸附噴嘴的姿勢做各種變化之虞，另外，也消除了為穩定壓電坯件對吸附噴嘴的姿勢吸附壓電坯件的中央部而損傷位于那里的激勵電極之虞。
而且，在本發明中，用吸附噴嘴吸附壓電坯件的部位，因為能在插件和壓電坯件之間預先形成并做成對應凸起位置的位置，所以吸附噴嘴能以恒定姿勢吸附壓電坯件，能相對凸起對壓電坯件加壓，而且，能相對凸起施加超聲波。


圖1是表示本發明的水晶振動器的一實施方式的主視圖。
圖2是表示圖1的X-X線剖面的剖面圖。
圖3是用于說明圖2的水晶振動器的形狀的俯視圖、仰視圖及側視圖。
圖4A是表示在插件上搭載水晶片前的狀態的剖面圖。
圖4B是表示在插件上搭載了水晶片的狀態的剖面圖。
圖5是表示圖4B的Y-Y線剖面的剖面圖。
圖6是表示圖5所示的吸附噴嘴的一變型例的剖面圖。
具體實施例方式
首先，參照圖1至圖3來說明作為本發明的壓電器件的一實施方式的水晶振動器的構成。水晶振動器1包括作為壓電坯件的俯視為長方形的水晶片2、由陶瓷構成的插件3、封閉該插件的蓋部件5。
如圖3所示，水晶片2俯視呈振動變位方向為長邊(尺寸p)、與其成直角的邊為短邊(尺寸q)的長方形。該水晶片2的一面UF(以下稱為上面)為平坦面，另一面LF(以下稱下面)在較長方向的兩端部隨著向前端形成厚度變薄的錐面圓弧形狀。再有，在圖3中，多個圓弧c表示等高線。
在該水晶片2的上面安裝有激勵電極21，下面安裝有激勵電極22。并且，從下方的激勵電極22引出的引出電極22a(圖5)延伸到水晶片2下面較長方向一端部(形成錐面圓弧的部分)上。另一方面，從上方的激勵電極21引出的引出電極21a延伸到水晶片2的上面的較長方向一端部以后，進一步在端面蔓延延伸到下面的形成錐面圓弧的部分上。其結果，如圖5所示，在水晶片2下面的形成錐面圓弧的部分上，從激勵電極21、22引出的引出電極21a、22a成為左右并列的結構。
插件3如圖2所示，具備形成載置水晶片2的階梯部3a的腔室3b。在階梯部3a，在對應載置于那里的水晶片2的引出電極21a及22a的部位上，各自由金屬導電層形成接續電極31及32。
在插件3的底面較長方向兩端部上，與外部連接用的一對端子電極33、34由金屬導電層形成。接續電極31、32和端子電極33、34各自通過插件3內部的配線(無圖示)電連接。而且，在插件3的上端面上，通過金屬導電層形成框狀的蓋部件接合部35以包圍腔室3b。
對構成這些接續電極31、32，端子電極33、34及蓋部件接合部35的金屬導電層的任意一個都實施鍍金。
在圖2中，符號4是由以金為主要成分的金屬線形成的多個柱狀凸起，預先在引出電極21a、22a的表面或接續電極31、32的表面發射超聲波，通過固相擴散壓焊。
其后，如圖5所示，引出電極21a和接續電極31，及引出電極22a和接續電極32，各自通過柱狀凸起4、4接合。
蓋部件5是平板狀，在對應在插件3的上端面形成的蓋部件接合部35上的部位，預先形成由具有金/錫合金等的低熔融溫度的金屬材構成的釬料層51。其結果，蓋部件5的釬料層51通過與插件3的蓋部件接合材35接合，插件3的腔室3b保持氣密。另外，作為蓋部件5的接合方法，除軟釬焊以外，還有無縫焊接法或激光焊接法等，其它的各種方法也在考慮，接合材料除金/錫以外，也在考慮低熔點玻璃等各種材料。
本申請如上所述，以上面的平板形狀側作為安裝基準，因為使越向壓電坯件的較長方向兩端面厚度越薄的面通過凸起與插件接合，所以上面可以以平行狀態安裝在插件上，為此作為壓電器件不僅能得到非常薄型的構件，而且因為下面的兩端部做成錐面形狀，所以能得到穩定的振動。
接著，關于圖1及圖2所示的水晶振動器的制造方法參照圖4A、圖4B及圖5來進行說明。這里，在水晶振動器的制造方法中，也對將具有本發明特征的水晶片2載置于插件3上的方法進行說明。
在圖4A及圖4B中，符號6是可以施加超聲波的真空吸附噴嘴的前端部，7是加熱板。
首先，為了對插件3進行預熱而把該插件3載置于加熱板7上。然后，在插件3的接續電極31、32上，通過金金屬線形成柱狀凸起4。再有，柱狀凸起的形成，也可以預先在別的工序進行。
其次，在水晶片2的上面(平坦側的面)把具有引出電極21a側的端部用吸附噴嘴6保持吸附，如圖4A所示，水晶片放置在插件3的正上方。水晶片2的面，用吸附噴嘴6應該吸附的面(平坦側的面)或者其相反側的面的判斷，例如，通過用攝像頭拍攝水晶片2的面并對其圖像進行處理，憑圓弧狀等高線顯現與否便能夠判斷。或者，取而代之，用攝像頭拍攝激勵電極21、22及引出電極21a、22a的形狀，從其形狀的特征也能判斷。
其次，如圖4B的箭頭所示，用吸附噴嘴6保持吸附水晶片2因朝向插件3下降，所以通過在形成水晶片2下面的錐面圓弧的部分上形成的一對引出電極21a、22a，以所定壓力對形成于插件3的接續電極31、32上的柱狀凸起4進行熱壓焊。而且，在該熱壓焊的同時從吸附噴嘴6施加超聲波。
再次，如上所述，吸附噴嘴6在水晶片2的上面(平坦側的面)吸附的部位，是具有引出電極21a側的端部。因而，如圖5所示，吸附噴嘴6的吸附面若是平坦的，其吸附面的一部分就與引出電極21a抵接，剩余的部分與水晶片2留有間隔而相對。可是，因為引出電極21a的厚度約1000左右，所以對于通過噴嘴6的吸附不會帶來障礙。
這樣，在本實施方式中，因水晶片2的一面做成錐面圓弧形狀(或者凸圓形狀)，所以取得把振動能量封閉在內部的效果的同時，另一面為平坦的，對應該面的任意部位，特別是較長方向的凸起的一端部側，用吸附噴嘴6吸附時的相對該吸附噴嘴6的水晶片2的姿勢一直保持不變。
因而，在本實施方式中，在水晶片2載置于插件3上之際，用吸附噴嘴6吸附水晶片2平坦側的面的端部(對應形成柱狀凸起的位置的部位)時，用吸附噴嘴6吸附的水晶片2一直位于相對于吸附噴嘴6的軸心垂直的面上。即，以與插件3的底面平行的姿態放置。
與此相對，如原來一樣，若做成錐面圓弧形狀或凸圓形狀的水晶片的面的端部用吸附噴嘴吸附，因為對應其吸附部位水晶片對吸附噴嘴的姿勢(傾斜度)發生變化，所以，其結果，也能引起在把水晶片載置于插件3上之際，水晶片的一部分與插件相撞。另一方面，為了避免這種情況，如果用吸附噴嘴吸附水晶片中央的平坦部分，因為在其中央部分上通常存在激勵電極，所以會損傷激勵電極。
可是，若根據本發明，如上所述，通過把水晶片的一面做的平坦，在其平坦的面即使用吸附噴嘴吸附避開存在激勵電極的部分的端部，該水晶片也能保持水平姿勢，而且，因為用噴嘴吸附不會損傷中央激勵電極的同時水晶片的平坦面能與插件底面平行放置，所以也可以盡量小型化。
如以上所述，根據本實施方式，用吸附噴嘴吸附水晶片的端部把該水晶片搭載在插件上之后，能高效率穩定地實施從位于該位置的吸附噴嘴向柱狀凸起施加超聲波的作業。
再者，通過使水晶片與IC組合，能形成振蕩器。但這種場合，插件3的接續電極31、32和外部連接用端子電極33、34不能連接。
接下來，用圖6說明吸附水晶片2的吸附噴嘴的一變型例。
水晶的場合，必須絕對避免電極的損傷，但如果引出電極有少許傷是允許的。可是，即使是引出電極，也需要消除損傷更好地通電。因此，如圖6所示，在吸附噴嘴16的吸附面上形成有用作退出部的凹部16a，以避免與從上方的激勵電極引出的引出電極21a接觸。其結果，因為吸附噴嘴16吸附時其前端面與水晶片的面接觸但與引出電極21a不接觸，所以吸附噴嘴16不會損傷引出電極21a地能保持在水晶片2上。
再者，在本實施方式中，對預先在接續電極31、32的表面上即插件3側上形成多個柱狀凸起4進行了說明，取而代之，也能預先在引出電極21a、22a表面即水晶片2側形成多個柱狀凸起4。另外，形成的柱狀凸起的個數也可以是1個或多個。例如，也可以在一側的接續電極31上2個，另一側的接續電極32上2個，分別在水晶片2較長方向上空出間隔而配置。
以上，在本發明的實施方式中，對用作壓電器件的水晶振動器的AT板進行了說明，但本發明對于其它的振動器或振蕩器等的壓電器件也能適用。另外，水晶片2的錐面形狀不限于圓弧形狀，也可是斜面形狀。再有，振蕩器的場合，如上所述，是水晶片和IC組合的裝置，由于其詳細是已知的技術，所以省略。
權利要求
1.一種壓電器件，將壓電坯件載置于插件上接合而成，其特征在于上述壓電坯件，俯視為長方形，一面平坦地形成，另一面在其較長方向兩端部實施越向端面厚度越薄的加工，上述插件和上述壓電坯件通過在上述插件上面和上述壓電坯件的上述另一面的較長方向一端部之間形成的凸起相互接合。
2.根據權利要求1所述的壓電器件，其特征在于在上述壓電坯件的上述非平坦面上，在其兩端部形成錐面圓弧形狀。
3.一種壓電器件的制造方法，其特征在于，包括在插件上形成凸起，以俯視為長方形、上面平坦地形成、下面在其較長方向兩端部實施越向端面厚度越薄的加工的壓電坯件的該上面為基準，為了介由上述凸起與下面的較長方向一端部接合，把上述壓電坯件載置于插件上，以及，使上述壓電坯件相對于插件加壓的同時，介由上述凸起使上述壓電坯件接合在插件上。
4.根據權利要求3所述的壓電器件制造方法，其特征在于，包括將上述壓電坯件較長方向一端部以該壓電坯件上面的平坦面為基準位置，用吸附噴嘴吸附載置于插件上，以及，通過上述吸附噴嘴相對于插件對上述壓電坯件加壓的同時施加超聲波，把壓電坯件接合在插件上。
5.一種壓電器件的制造方法，其特征在于，包括在俯視為長方形、上面平坦地形成、下面在其較長方向兩端部實施越向端面厚度越薄的加工的壓電坯件的該下面較長方向一端部上形成凸起，用吸附噴嘴吸附上述壓電坯件的上面較長方向一端部，將用上述吸附噴嘴吸附的壓電坯件載置于插件上，通過上述吸附噴嘴相對于插件對壓電坯件加壓的同時，通過相對于位于上述插件和上述壓電坯件下面較長方向一端部之間的上述凸起，介由上述吸附噴嘴施加超聲波，把壓電坯件接合在插件上。
6.根據權利要求4或5所述的壓電器件制造方法，其特征在于在上述壓電坯件上面的較長方向一端部上，具有從安裝在壓電坯件上面的激勵電極延伸出的引出電極，上述吸附噴嘴在前端部形成用于避開該引出電極并吸附壓電坯件的凹部。
7.根據權利要求3、4及5任意一項所述的壓電器件制造方法，其特征在于在上述壓電坯件的上述非平坦的面上，在其兩端部形成錐面圓弧形狀。
全文摘要
本發明涉及對超聲波接合有用的壓電器件及其制造方法。壓電坯件俯視為長方形，其上面平坦地形成，下面實施圓弧倒角加工。該壓電坯件上面(平坦面)的較長方向一端部用吸附噴嘴吸附并載置于插件上。之后通過該吸附噴嘴把壓電坯件相對插件加壓的同時，相對位于上述插件和上述壓電坯件下面的較長方向一端部之間的上述凸起，通過吸附噴嘴施加超聲波，把壓電坯件接合在插件上。
文檔編號H03H3/00GK1820414SQ20048001967
公開日2006年8月16日 申請日期2004年7月9日 優先權日2003年7月10日
發明者村田一男 申請人:西鐵城時計株式會社