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JP2005026982A - Piezoelectric device and its manufacturing method, cellular phone unit and electronic equipment utilizing same, and mounting device of piezoelectric vibrating piece - Google Patents

Piezoelectric device and its manufacturing method, cellular phone unit and electronic equipment utilizing same, and mounting device of piezoelectric vibrating piece Download PDF

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JP2005026982A
JP2005026982A JP2003189713A JP2003189713A JP2005026982A JP 2005026982 A JP2005026982 A JP 2005026982A JP 2003189713 A JP2003189713 A JP 2003189713A JP 2003189713 A JP2003189713 A JP 2003189713A JP 2005026982 A JP2005026982 A JP 2005026982A
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JP
Japan
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vibrating piece
piezoelectric vibrating
conductive adhesive
package
piezoelectric
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JP2003189713A
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Japanese (ja)
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Noriya Hirasawa
憲也 平沢
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric device for fixing the tip without any contact with the bottom surface of a package substrate by effectively avoiding inclination fixing to the package of a piezoelectric vibrating piece; and to provide a method for manufacturing the piezoelectric device, a mounting device of the piezoelectric vibrating piece, and a cellular phone and electronic equipment utilizing the piezoelectric device. <P>SOLUTION: In the method for manufacturing the piezoelectric device, the piezoelectric vibrating piece 32 is supported in cantilever for accommodation in the package. The method includes a formation process of the package 36, a process (ST11) for coating the substrate of the package with a conductive adhesive, a process (ST13) for placing a base 46 of the piezoelectric vibrating piece 32 on the conductive adhesive for mounting, a process (ST14) for curing the conductive adhesive, a process for sealing the package, and a process (ST13) for temporarily curing the conductive adhesive after the coating process of the conductive adhesive. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電デバイスとその製造方法、ならびに圧電振動片の実装装置、および圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
HDD(ハード・ディスク・ドライブ)、モバイルコンピュータ、あるいはICカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、パッケージ内に圧電振動片を収容した水晶振動子や水晶発振器等の圧電デバイスが広く使用されている。
図10は、このような圧電デバイスに使用される圧電振動片の製造方法のうちの圧電振動片の固定方法を示すフローチャートであり、図11は圧電デバイスの公知の構成例を示す概略断面図、図12は、圧電デバイスに使用される圧電振動片の固定構造を示す概略平面図である(特許文献1参照)。
【0003】
図11において、圧電デバイス1は、パッケージ3内に圧電振動片2を収容している。圧電振動片2は、パッケージ3内の電極4上に、導電性接着剤5を用いて片持ち式に固定されている。そして、パッケージ3は、蓋体6により気密に封止されている。
【0004】
図10を参照して、図11で説明した圧電デバイス1の圧電振動片2を固定する方法について説明する。
先ず、図11のパッケージ3に形成されている電極4,4(図12参照)上に、導電性接着剤5を塗布する。
次いで、圧電振動片(水晶)2を図示しない吸着ヘッドに吸着させる(ST2)。そして、吸着保持した圧電振動片2をパッケージ3に実装する(ST3)。具体的には、ST3の工程では、圧電振動片2の図示しない電極が形成された基部2aを、導電性接着剤5の上に載置する。
この状態で、ベルト炉等の硬化炉において、パッケージ3をベルト搬送しながら所定時間加熱し、導電性接着剤5を硬化させる(ST4)。
圧電振動片2が接合されたら、真空中もしくは窒素等の不活性ガス雰囲気において、パッケージ3の開口を、封止材3aを用いて封止する(ST5)。
【0005】
ところで、このような工程によると、図11に示されているように、圧電振動片2の先端部2b側が下降した状態で固定されてしまうことがある。
つまり、圧電振動片2は片持ち式に固定されるため、圧電振動片2の先端部2bは支持されていないから、導電性接着剤5が完全に硬化するまでの間に、自重により下降して傾斜した状態で固定されてしまうことがある。
パッケージ3内で、圧電振動片2が傾斜固定され、特にその先端部2bがパッケージ3の底面に当接した状態となると、圧電振動片2が発振できない場合がある。
図12において、パッケージ3の底面には、複数の突起8,8,8が設けられており、圧電振動片2の基部2aの複数の箇所を上記突起8,8,8で支持することにより、支持領域を面状に拡げ、傾斜を防止しようとするものである。
【0006】
また、図13は、他の公知の固定方法を示す概略断面図(特許文献2参照)である。
図において、パッケージ3−1の底面の電極(図示せず)上には、導電性接着剤5が塗布されている。この導電性接着剤5の上には、圧電振動片2−1の基部2−1aが載置される。
この状態で、圧電振動片2−1を吸着ヘッド等で吸着保持して、矢印方向に浮かせ、基部2−1aと先端部2−1bが同じ高さとなるようにする。つまり、傾斜を一度矯正する工程を設ける。
これにより、圧電振動片2−1の傾斜固定を防止しようとするものである。
【0007】
【特許文献1】特開2003−78382
【特許文献2】特開2003−46356
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述したような圧電振動片の傾斜固定は次のような2つの原因により生じると考えられる。
第1の原因は、導電性接着剤の硬化前の流動性であり、硬化前の導電性接着剤の上に圧電振動片の基部を載置すると、導電性接着剤の流動性により基部を片持ち状態で水平に支持できず、傾斜してしまう。
第2の原因は、導電性接着剤が塗布されるパッケージ側電極の表面の平坦度が不十分で、パッケージ底面と平行になっていないために、圧電振動片が電極の表面の傾斜に対応して傾斜して固定されてしまう。
【0009】
本発明者等の研究によると、圧電振動片の傾斜固定をもたらすものは、これら第1の原因および第2の原因のうち、第1の原因が支配的であると考えられる。つまり、圧電振動片の実装の際における導電性接着剤の流動性によるところが支配的である。すなわち、導電性接着剤の塗布後、圧電振動片を載置してから、硬化装置に移動するのには、ある程度長い時間がかかるため、その間に圧電振動片の変位が生じてしまう。
このため、実装面の平坦度を改善しようとする図12の構造によっても、その解決は不十分であり、図13の手法は、圧電振動片を浮かせる工程を従来の工程に追加するものであるが、やはり、導電性接着剤の流動性がある限り、ふたたび圧電振動片は傾斜してしまう。
したがって、圧電振動片の傾斜固定を改善するためには、接合に用いる導電性接着剤の流動性に関して対策した手法を用いる必要がある。
【0010】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、圧電振動片のパッケージに対する傾斜固定を効果的に回避して、その先端部がパッケージ基板の底面に触れることなく固定できるようにした圧電デバイスとその製造方法、ならびに圧電振動片の実装装置、および圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、第1の発明によれば、パッケージ内に圧電振動片を片持ち支持して収容した圧電デバイスの製造方法であって、前記パッケージの形成工程と、前記パッケージの基板上に導電性接着剤を塗布する塗布工程と、前記導電性接着剤の上から、前記圧電振動片の基部を載置して実装する工程と、前記導電性接着剤を硬化させる工程と、前記パッケージを封止する工程とを備えており、前記導電性接着剤の塗布工程の後で、この導電性接着剤を仮硬化させる工程を含んでいる圧電デバイスの製造方法により、達成される。
【0012】
第1の発明の構成によれば、圧電デバイスの製造工程における前記導電性接着剤の塗布工程の後で、この導電性接着剤を仮硬化させる工程を採用している。ここで、「仮硬化工程」とは、次のような工程をいう。すなわち、導電性接着剤は、接合力を発揮する接着剤成分として溶剤を含む合成樹脂剤に、導電性のフィラーを含有させたものである。このような導電性接着剤の成分のうち、未硬化の状態では、多量の溶剤により流動性を有している。そこで、本発明では、塗布した導電性接着剤の表面部分の溶剤をある程度揮発させ、その粘性を高めて、圧電振動片を載置した際に、その重さにより変形しない程度となる状態とすることである。つまり、仮硬化は、塗布した導電性接着剤の表面近くの溶剤が揮発されているが、全て揮発していない状態で、バインダーの重合が行われていない状態である。これにより、導電性接着剤は、圧電振動片を載置した際に、その先端側の領域が沈み込むように変形することを防止して、圧電振動片をほぼ水平に支持することができる。この状態で導電性接着剤を完全に硬化させれば、接着剤に含有されているバインダーが重合して、その化学結合力により、圧電振動片をほぼ水平に固定することが可能となる。
かくして、本発明によれば、圧電振動片のパッケージに対する傾斜固定を効果的に回避して、その先端部がパッケージ基板の底面に触れることなく固定できるようにした圧電デバイスの製造方法を提供することができる。
【0013】
第2の発明は、第1の発明の構成において、前記導電性接着剤の仮硬化工程が、前記圧電振動片の実装工程と同時に行われることを特徴とする。
第2の発明の構成によれば、前記した導電性接着剤の仮硬化を、導電性接着剤に圧電振動片を載置する実装工程と同時に行えば、実装と仮硬化が同時となり、導電性接着剤の流動性が高い間は、圧電振動片が実装作業中において支持されており、圧電振動片が変位しないうちに、直ちに導電性接着剤を仮硬化させることができる。
【0014】
第3の発明は、第1の発明の構成において、前記導電性接着剤の仮硬化工程が、前記圧電振動片の実装工程の直前に行われることを特徴とする。
第3の発明の構成によれば、前記した導電性接着剤の仮硬化を、圧電振動片の実装の直前から開始し、実装中に仮硬化させるようにしても、圧電振動片が支持された状態で変位しないうちに、導電性接着剤を仮硬化させることができる。この場合、従来の実装治具等に変更を要しないため、製造ラインをほとんど変更しないで実施することができる。
【0015】
第4の発明は、第1の発明の構成において、前記導電性接着剤の仮硬化工程が、前記圧電振動片の実装工程の直後に行われることを特徴とする。
第4の発明の構成によれば、前記した導電性接着剤の仮硬化を、圧電振動片の実装の直後から開始し、圧電振動片の変位に要する時間よりも短い時間で、導電性接着剤を仮硬化させれば、圧電振動片をほぼ水平に固定することが可能となる。この場合も、従来の実装治具等に変更を要しないため、製造ラインをほとんど変更しないで実施することができる。
【0016】
第5の発明は、第2の発明の構成において、前記圧電振動片を保持治具で保持した状態で、前記圧電振動片の基部を前記導電性接着剤の上に載置し、前記保持治具から前記圧電振動片を介して前記導電性接着剤を加熱することにより、前記仮硬化工程を行うことを特徴とする。
第5の発明の構成によれば、前記構成の保持治具により、実装と同時に導電性接着剤の仮硬化を容易に行うことができる。
【0017】
また、上述の目的は、第6の発明によれば、圧電デバイスの少なくともパッケージ基板を保持する手段と、駆動アームにより移動され、圧電振動片を保持して前記パッケージ基板に塗布された導電性接着剤の上に載置するとともに、載置状態で前記圧電振動片を加熱する加熱手段を備えたヘッド部とを備える圧電振動片の実装装置により、達成される。
第6の発明の構成によれば、この発明の実装装置の前記ヘッド部は、圧電振動片を保持する手段としての従来の構成に、前記加熱手段だけを付加することにより、大きな変更を行わなくても、実装時に導電性接着剤の仮硬化を行うことができる装置を得ることができる。
【0018】
第7の発明は、第6の発明の構成において、前記ヘッド部が、真空吸着手段を備えており、この真空吸着手段の周囲に、前記加熱手段を備えることを特徴とする。
第7の発明によれば、従来からこの種装置に備えられている真空吸着手段の周囲に前記加熱手段だけを付加することにより、大きな変更を行わなくても、実装時に導電性接着剤の仮硬化を行うことができる装置を得ることができる。
【0019】
上述の目的は、第8の発明によれば、パッケージ内に圧電振動片を片持ち支持して収容した圧電デバイスであって、前記パッケージ内の圧電振動片が、前記パッケージのパッケージ基板上で仮硬化された導電性接着剤に対して実装され、かつ前記導電性接着剤が実装後に完全に硬化されている圧電デバイスにより、達成される。
第8の発明の構成によれば、本発明の圧電デバイスは、パッケージに圧電振動片をマウント接合する際に、圧電振動片がパッケージ基板上で仮硬化された導電性接着剤に対して実装され、かつ前記導電性接着剤が実装後に完全に硬化されているので、圧電振動片がほぼ水平に片持ち支持されており、傾斜固定した場合のように、その先端部がパッケージ基板に触れることがないから、発振性能を損なうことないので、確実に製品品質を保持することができる。
【0020】
また、上述の目的は、第9の発明によれば、パッケージ内に圧電振動片を片持ち支持して収容した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、前記パッケージ内の圧電振動片が、前記パッケージのパッケージ基板上で仮硬化された導電性接着剤に対して実装され、かつ前記導電性接着剤が実装後に完全に硬化されている圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした携帯電話装置により、達成される。
【0021】
また、上述の目的は、第10の発明によれば、パッケージ内に圧電振動片を片持ち支持して収容した圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記パッケージ内の圧電振動片が、前記パッケージのパッケージ基板上で仮硬化された導電性接着剤に対して実装され、かつ前記導電性接着剤が実装後に完全に硬化されている圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした電子機器により、達成される。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1ないし図3は、本発明の圧電デバイスの実施の形態を示しており、図1はその概略平面図、図2は図1のA−A線概略断面図である。
図1および図2において、圧電デバイス30は、水晶振動子を構成した例を示しており、この圧電デバイス30は、パッケージ36内に圧電振動片32を収容している。パッケージ36の製法を簡単に説明すると、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層した後、焼結して形成される。複数の各基板は、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間S2を形成するようにされている。
この内部空間S2が圧電振動片を収容するための収容空間である。
すなわち、図2に示されているように、この実施形態では、パッケージ36は、例えば、下から第1の積層基板51、第2の積層基板52を重ねて形成されている。
【0023】
パッケージ36の内部空間S2内の図において左端部付近において、内部空間S2に露出して内側底部を構成するパッケージ基板である第1の積層基板51には、例えば、タングステンメタライズ上にニッケルメッキおよび金メッキで形成した電極部31,31が設けられている。
この電極部31,31は、外部と接続されて、駆動電圧を供給するものであり、このため電極部31,31は、パッケージ36の底面に露出して形成された実装端子48,49と電気的に接続されている。
この各電極部31,31の上に導電性接着剤43,43が塗布され、この導電性接着剤43,43の上に圧電振動片32の基部46が載置されて、導電性接着剤43,43が硬化されることにより固定されている。この工程については、後で詳しく説明する。
尚、導電性接着剤43,43としては、接合力を発揮する接着剤成分としての合成樹脂剤に、銀製の細粒等の導電性の粒子を含有させたものが使用でき、シリコーン系、エポキシ系またはポリイミド系導電性接着剤等を利用することができる。
【0024】
また、パッケージ36はこのような浅い箱状のものに限らず、例えば、パッケージ基板である第1の基板51に、浅い箱状の蓋体(図示せず)を、その開口を下にして、内部に圧電振動片を収容し、伏せるようにして封止する形態のもの等、種々の形態のパッケージを使用することができる。
【0025】
パッケージ36の開放された上端には、ロウ材33を用いて蓋体39が接合されることにより、封止されている。蓋体39は、セラミックスやコバール等の金属で形成してもよいが、この実施形態では、好ましくは、パッケージ36に封止固定した後で、図2に示すように、外部からレーザ光L2を圧電振動片32の金属被覆部(図示せず)に照射して、質量削減方式により周波数調整を行うために、光を透過する材料,特に、薄板ガラスにより形成されている。
蓋体39として適するガラス材料としては、例えば、ダウンドロー法により製造される薄板ガラスとして、例えば、硼珪酸ガラスが使用される。
【0026】
圧電振動片32は、水晶をエッチングして形成されており、本実施形態の場合、水晶ウエハを所定の方位にしたがって、矩形にカットして得た、所謂、ATカット振動片が使用されている。
図1および図2に示すように、この矩形の圧電振動片32の主面、すなわち、表面および裏面には、励振電極45,45が形成されている。さらに、圧電振動片32の基部46側の幅方向の両端部には、接続電極部34,35が形成されており、各接続電極部34,35は、圧電振動片32の表面から周縁部を回り込んで裏面に同じ形態で形成されている。これら各接続電極部34,35は励振電極45,45と一体に接続されている。
【0027】
ここで、圧電振動片32は、ATカット振動片に限らず、例えば、パッケージ36側と固定される基部と、この基部を基端として、一方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕を備え、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動片(図示せず)を使用することもできる。
図1および図2のようなATカット振動片の両端の短辺をラッピングして薄く形成した、所謂、コンベックス型の振動片(図示せず)や、弾性表面波素子(SAW素子)等を使用することもできる。
特に、上述した音叉型振動片やコンベックスタイプの振動片に有効である。
【0028】
本実施形態の圧電デバイス30は以上のように構成されており、次に、その製造方法を説明する。
図3は、圧電デバイス30の製造方法の一例を示すフローチャートであり、図3を参照しながら、圧電デバイス30の製造工程について説明する。
先ず、図1および図2で説明したパッケージ36と圧電振動片32を用意する。これらの製造法は既に簡単に述べたので省略する。
【0029】
次いで、図4に示すように、用意したパッケージ36の電極部31の上に、シリンジもしくはノズル41を用いて、導電性接着剤43を滴下することで塗布を行う(ST11)。導電性接着剤43としては、上述したように、種々のものを使用できるが、ここでは、例えば、バインダーとして1分子中に2ないし3個程度の水酸基またはアルコキシル基を有するシラン化合物を15重量パーセント程含み、導電性のフィラーとして平均粒径が5μm程度の銀粉80重量パーセント程度、石油系および添加剤からなる溶剤5重量パーセント程度を含有するものが使用される。
次に、圧電振動片(水晶振動片)32を、例えば図5に示すような実装装置60を用いて実装する(ST12)。なお、この例では、圧電振動片32の実装と、導電性接着剤43の仮硬化を同時に行っている。
ワークを固定するためのステージ71には、その上面に、パッケージ36を固定するためのチャック72,72を備えている。チャック72,72の開閉により、パッケージ36の着脱をすることができるようになっており、パッケージ36はチャック72,72を閉じることによって、ステージ上で、所定の位置に位置決めされた状態で支持されるようになっている。
【0030】
実装装置60は、例えば、支柱61と、支柱61に設けた可動アーム62を有している。支柱61は、少なくとも、ステージ71上に支持されたパッケージ36に対して、作業上必要とされる所定の高さに可動アーム62を保持し、この可動アーム62を介して、ヘッド部63を矢印B方向に沿って昇降させるようになっている。可動アーム62は、支柱61を介して、制御手段68と接続され、制御手段68からの指令により必要な動作を行うようになっている。この場合、可動アーム62は、矢印B方向と直交する方向にも送ることができるようにされてもよい。
制御手段68は、後述する実装工程の実行に必要とされる手順に対応したソフトウエアを内蔵したコンピュータまたは、これと同等に機能するシーケンス回路等により構成されている。
ヘッド部63は、従来の圧電振動片32の実装装置のヘッド部を改良したもので、主要な構成は共通である。ヘッド部63は、先端(下端)に圧電振動片32を保持するための保持手段65を有している。保持手段65は圧電振動片32を水平に保持する構成となっている。
【0031】
保持手段65は、熱伝導性に優れた金属材料により形成されており、例えば、その中心に吸着ノズル67が貫通している。吸着ノズル67は矢印Aに示すように、図示しない真空ポンプ等により真空引きされるようになっている。
保持手段65の周囲を囲むようにして、加熱手段64が設けられている。加熱手段64は、電源66に接続されたシーズヒータ等の電気ヒータで構成されており、制御手段68と電源66を介して接続されている。加熱手段64は、電源からの電流が印加されると、その電気抵抗に対応して、熱を発生するようになっている。
【0032】
以上の構成において、図5に示すように、支柱61の可動アームが、制御手段68からの指令により、可動アームを図示ない方向に沿って移動し、図4のように導電性接着剤43の塗布が終了したパッケージ36に載置するための圧電振動片32を吸着して保持した状態で、図示の位置に移動させる。
次に、制御手段68は、可動アーム62を支柱61に沿って、矢印B方向の下向きに下降させて、圧電振動片32の基部46を図6に示すように、導電性接着剤43の上に載置する。この場合、可動アーム62を介して、ヘッド部63は圧電振動片32に下方に向う所定の荷重を加える。
【0033】
これにより、図7(a)に示すように、圧電振動片32の基部46は、電極部31上で盛り上がるように塗布されている導電性接着剤43に、水平状態を保ったまま僅かに沈み込む。ここで、ヘッド部63においては、制御手段68の指令により、電源66から加熱手段64に駆動電流が印加されており、加熱手段64からの熱は保持手段65を介して、圧電振動片32に伝わり、その接続電極部34から、導電性接着剤43に伝えられる。
ここで、導電性接着剤43は、上述したように、溶剤43aと、導電性のフィラー43bとバインダー43cを含んでおり、図7(a)の状態では、溶剤43aの含有量が多く、流動性が高い。そして、上記加熱により、図7(b)に示すように、揮発性の溶剤43aは、熱により蒸発して、その含有量が低下していく。
【0034】
図7(b)は、導電性接着剤43が仮硬化された状態を示しており、導電性接着剤43の表面部分の溶剤43aをある程度揮発させ、その粘性を高めて、圧電振動片32の基部46が載置された状態において、その重さにより、これ以上変形しない程度としたものである。ここで、仮硬化とは、塗布した導電性接着剤43の表面近くの溶剤43aが揮発されているが、導電性接着剤43の含まれる溶剤43aが全て揮発していない状態で、バインダー43cどうしの重合が行われていない状態である。これにより、導電性接着剤43は、圧電振動片32の基部46が載置された状態において、図示しない先端側の領域が沈み込むように変形することを防止して、圧電振動片32をほぼ水平に支持することができる。
【0035】
ここで注意を要するのは、加熱温度が必要以上に高く、急速に硬化を進行させると、導電性接着剤43の表面近くの溶剤43aが急速に揮発して表面付近だけでバインダー43cの重合が起こり、表面が固くなる。このため、後段の本硬化の際に、内部に残った溶剤43aが揮発できず、圧電振動片32を適切に固定できなくってしまう。
このような点から、仮硬化工程で必要とされる条件としては、例えば、加熱温度(摂氏、以下、温度表示はすべて「摂氏」)は180度ないし200度程度、加熱時間は1秒程度である。
【0036】
次に、導電性接着剤43が仮硬化され、水平な姿勢で圧電振動片32が仮固定されて、例えば、ベルト炉等硬化炉(図示せず)に送られ、導電性接着剤43の本硬化がされる。本硬化は、例えば、加熱温度が180度程度、加熱時間は1時間程度である。
これにより、図8に示すように、導電性接着剤43に含有されている溶剤43aは全て揮発し、バインダー43cが重合して、その化学結合力により、圧電振動片をほぼ水平に固定することが可能となる。
次に、図1および図2で説明したように、真空中もしくは窒素等の不活性ガス雰囲気下において、パッケージ36に封止材33を使用して蓋体39を封止する(ST15)。
このように、本実施形態によれば、圧電振動片32のパッケージ36に対する傾斜固定を効果的に回避して、その先端部47(図2参照)がパッケージ基板51のに触れることなく固定することができる。
【0037】
そして、上述の実施形態では、導電性接着剤43の仮硬化工程と、圧電振動片32の実装工程とを同時に行っている。このため、実装と仮硬化が同時となり、導電性接着剤43の流動性が高い間は、圧電振動片32がヘッド部63により確実に支持されており、圧電振動片32が変位しないうちに、直ちに導電性接着剤43を仮硬化させることができる利点がある。
【0038】
しかしながら、これに限らず、導電性接着剤43の仮硬化を、圧電振動片32の実装の直前から開始し、実装中に仮硬化させるようにしてもよく、実装と仮硬化の間の時間が短ければ、圧電振動片32が支持された状態で変位しないうちに、導電性接着剤を仮硬化させることができる。この場合、従来の実装治具等に変更を要しないため、製造ラインをほとんど変更しないで実施することができる利点がある。
また、導電性接着剤43の仮硬化を、圧電振動片32の実装の直後から開始し、圧電振動片32の変位に要する時間よりも短い時間で、導電性接着剤43を仮硬化させてもよい。
【0039】
さらに、導電性接着剤43の仮硬化に要する加熱手段は、上記実施形態による他、例えば、上記実施形態の加熱温度や加熱時間に対応させてハロゲンランプを照射して必要な熱量を得てもよい。同様に、製造ライン上に配置した熱風の噴射手段により、必要な熱量を得てもよい。
【0040】
図9は、本発明の上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。
図において、送信者の音声を受信するマイクロフォン308および受信内容を音声出力とするためのスピーカ309を備えており、さらに、送受信信号の変調および復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるコントローラ(CPU)301を備えている。
コントローラ301は、送受信信号の変調および復調の他に画像表示部としてのLCDや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部302や、RAM,ROM等でなる情報記憶手段であるメモリ303の制御を行うようになっている。このため、コントローラ301には、圧電デバイス30が取り付けられて、その出力周波数をコントローラ301に内蔵された所定の分周回路(図示せず)等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このコントローラ301に取付けられる圧電デバイス30は、圧電デバイス30単体でなくても、圧電デバイス30と、所定の分周回路等とを組み合わせた発振器であってもよい。
【0041】
コントローラ301は、さらに、温度補償水晶発振器(TCXO)305と接続され、温度補償水晶発振器305は、送信部307と受信部306に接続されている。これにより、コントローラ301からの基本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、温度補償水晶発振器305により修正されて、送信部307および受信部306に与えられるようになっている。
このように、デジタル式携帯電話装置300のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電デバイス30を利用することにより、パッケージ内に圧電振動片が正しく固定されていることにより、信頼性の高いデジタル式携帯電話装置300を得ることができる。
【0042】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、この発明は、パッケージ内に圧電振動片を収容するものであれば、水晶振動子、水晶発振器等の名称にかかわらず、全ての圧電デバイスに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧電デバイスの実施形態を示す概略平面図。
【図2】図1のA−A線概略断面図。
【図3】図1の圧電デバイスの製造工程の一例の要部を示すフローチャート。
【図4】図3のST11の工程を示す説明図。
【図5】図3のST12の工程の一部と実装装置の概略構成を示す図。
【図6】図3のST13の工程の一部を示す図。
【図7】図3のST13の工程の一部を示す図。
【図8】図3のST14の工程の一部を示す図。
【図9】本発明の実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図。
【図10】従来において、圧電デバイスに使用される圧電振動片の製造方法のうちの圧電振動片の固定方法を示すフローチャート。
【図11】圧電デバイスの公知の構成例を示す概略断面図。
【図12】圧電デバイスに使用される圧電振動片の固定構造を示す概略平面図。
【図13】他の公知の固定方法を示す概略断面図
【符号の説明】
30・・・圧電デバイス、31,31・・・電極部、32・・・圧電振動片、36・・・パッケージ、43・・・導電性接着剤、60・・・実装装置。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric device and a manufacturing method thereof, a mounting device for a piezoelectric vibrating piece, and a mobile phone and an electronic apparatus using the piezoelectric device.
[0002]
[Prior art]
Quartz containing a piezoelectric vibrating piece in a package for small information devices such as HDDs (hard disk drives), mobile computers, and IC cards, and mobile communication devices such as mobile phones, car phones, and paging systems. Piezoelectric devices such as vibrators and crystal oscillators are widely used.
FIG. 10 is a flowchart showing a fixing method of the piezoelectric vibrating piece among the manufacturing methods of the piezoelectric vibrating piece used in such a piezoelectric device, and FIG. 11 is a schematic sectional view showing a known configuration example of the piezoelectric device. FIG. 12 is a schematic plan view showing a fixing structure of a piezoelectric vibrating piece used in a piezoelectric device (see Patent Document 1).
[0003]
In FIG. 11, the piezoelectric device 1 houses a piezoelectric vibrating piece 2 in a package 3. The piezoelectric vibrating piece 2 is fixed to the electrode 4 in the package 3 in a cantilever manner using a conductive adhesive 5. The package 3 is hermetically sealed by the lid body 6.
[0004]
A method for fixing the piezoelectric vibrating piece 2 of the piezoelectric device 1 described in FIG. 11 will be described with reference to FIG.
First, the conductive adhesive 5 is applied on the electrodes 4 and 4 (see FIG. 12) formed on the package 3 of FIG.
Next, the piezoelectric vibrating piece (quartz) 2 is sucked by a suction head (not shown) (ST2). Then, the attracted and held piezoelectric vibrating piece 2 is mounted on the package 3 (ST3). Specifically, in step ST <b> 3, the base portion 2 a on which an electrode (not shown) of the piezoelectric vibrating piece 2 is formed is placed on the conductive adhesive 5.
In this state, in a curing furnace such as a belt furnace, the package 3 is heated for a predetermined time while the belt is conveyed to cure the conductive adhesive 5 (ST4).
When the piezoelectric vibrating piece 2 is joined, the opening of the package 3 is sealed with the sealing material 3a in a vacuum or in an inert gas atmosphere such as nitrogen (ST5).
[0005]
By the way, according to such a process, as shown in FIG. 11, the tip portion 2b side of the piezoelectric vibrating piece 2 may be fixed in a lowered state.
That is, since the piezoelectric vibrating reed 2 is fixed in a cantilever manner, the tip 2b of the piezoelectric vibrating reed 2 is not supported, and thus the piezoelectric vibrating reed 2 is lowered by its own weight until the conductive adhesive 5 is completely cured. May be fixed in an inclined state.
In the package 3, the piezoelectric vibrating reed 2 is tilted and fixed, and the piezoelectric vibrating reed 2 may not be able to oscillate, particularly when the tip 2 b is in contact with the bottom surface of the package 3.
In FIG. 12, a plurality of protrusions 8, 8, 8 are provided on the bottom surface of the package 3, and by supporting a plurality of locations on the base 2 a of the piezoelectric vibrating piece 2 with the protrusions 8, 8, 8, The support region is expanded in a planar shape to prevent inclination.
[0006]
FIG. 13 is a schematic sectional view (see Patent Document 2) showing another known fixing method.
In the figure, a conductive adhesive 5 is applied on an electrode (not shown) on the bottom surface of the package 3-1. On the conductive adhesive 5, the base portion 2-1a of the piezoelectric vibrating piece 2-1 is placed.
In this state, the piezoelectric vibrating piece 2-1 is sucked and held by a suction head or the like and floated in the direction of the arrow so that the base portion 2-1a and the tip portion 2-1b have the same height. That is, a step of correcting the inclination once is provided.
Thus, the inclination of the piezoelectric vibrating piece 2-1 is prevented from being fixed.
[0007]
[Patent Document 1] JP-A-2003-78382
[Patent Document 2] JP-A-2003-46356
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Here, it is considered that the above-described tilt fixing of the piezoelectric vibrating piece is caused by the following two causes.
The first cause is the fluidity before curing of the conductive adhesive. When the base of the piezoelectric vibrating piece is placed on the conductive adhesive before curing, the base is separated by the fluidity of the conductive adhesive. It cannot be supported horizontally in the holding state and tilts.
The second cause is that the flatness of the surface of the package side electrode to which the conductive adhesive is applied is not sufficient and is not parallel to the bottom surface of the package, so that the piezoelectric vibrating piece corresponds to the inclination of the surface of the electrode. Will be tilted and fixed.
[0009]
According to the study by the present inventors, the first cause among the first cause and the second cause is considered to be dominant in what causes the tilted fixation of the piezoelectric vibrating piece. That is, the place due to the fluidity of the conductive adhesive when mounting the piezoelectric vibrating piece is dominant. That is, since it takes a certain amount of time to move to the curing device after placing the piezoelectric vibrating piece after applying the conductive adhesive, the piezoelectric vibrating piece is displaced during that time.
For this reason, even with the structure of FIG. 12 that attempts to improve the flatness of the mounting surface, the solution is insufficient, and the method of FIG. 13 adds a process of floating the piezoelectric vibrating piece to the conventional process. However, as long as there is fluidity of the conductive adhesive, the piezoelectric vibrating piece is inclined again.
Therefore, in order to improve the inclination fixing of the piezoelectric vibrating piece, it is necessary to use a technique that takes measures against the fluidity of the conductive adhesive used for bonding.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and effectively avoids the tilting of the piezoelectric vibrating piece with respect to the package so that the tip portion can be fixed without touching the bottom surface of the package substrate. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric device and a manufacturing method thereof, a mounting device for a piezoelectric vibrating piece, and a mobile phone and an electronic device using the piezoelectric device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is cantilevered and accommodated in a package, wherein the package forming step and a conductive material on a substrate of the package are provided. A step of applying a conductive adhesive, a step of mounting and mounting the base of the piezoelectric vibrating piece over the conductive adhesive, a step of curing the conductive adhesive, and sealing the package. The method is achieved by a method of manufacturing a piezoelectric device including a step of temporarily curing the conductive adhesive after the step of applying the conductive adhesive.
[0012]
According to the configuration of the first invention, a step of temporarily curing the conductive adhesive is adopted after the step of applying the conductive adhesive in the manufacturing process of the piezoelectric device. Here, the “temporary curing process” refers to the following process. That is, the conductive adhesive is obtained by adding a conductive filler to a synthetic resin agent containing a solvent as an adhesive component that exhibits bonding strength. Among the components of such a conductive adhesive, in an uncured state, it has fluidity due to a large amount of solvent. Therefore, in the present invention, the solvent on the surface portion of the applied conductive adhesive is volatilized to some extent, its viscosity is increased, and when the piezoelectric vibrating piece is placed, it is in a state where it does not deform due to its weight. That is. That is, the temporary curing is a state in which the solvent near the surface of the applied conductive adhesive is volatilized, but the binder is not polymerized in a state where all the solvent is not volatilized. As a result, when the piezoelectric vibrating piece is placed, the conductive adhesive can be prevented from being deformed so that the region on the tip side sinks, and the piezoelectric vibrating piece can be supported substantially horizontally. If the conductive adhesive is completely cured in this state, the binder contained in the adhesive is polymerized, and the piezoelectric vibrating piece can be fixed almost horizontally by the chemical bonding force.
Thus, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing a piezoelectric device that effectively avoids tilt fixing of a piezoelectric vibrating piece with respect to a package so that the tip portion can be fixed without touching the bottom surface of the package substrate. Can do.
[0013]
According to a second invention, in the configuration of the first invention, the temporary curing step of the conductive adhesive is performed simultaneously with the mounting step of the piezoelectric vibrating piece.
According to the configuration of the second invention, if the above-described temporary curing of the conductive adhesive is performed at the same time as the mounting step of placing the piezoelectric vibrating piece on the conductive adhesive, the mounting and the temporary curing are performed simultaneously. While the fluidity of the adhesive is high, the piezoelectric vibrating piece is supported during the mounting operation, and the conductive adhesive can be temporarily cured immediately before the piezoelectric vibrating piece is displaced.
[0014]
According to a third invention, in the configuration of the first invention, the temporary curing step of the conductive adhesive is performed immediately before the mounting step of the piezoelectric vibrating piece.
According to the configuration of the third aspect of the invention, even if the above-described temporary curing of the conductive adhesive is started immediately before mounting the piezoelectric vibrating piece and is temporarily cured during mounting, the piezoelectric vibrating piece is supported. The conductive adhesive can be temporarily cured before being displaced in the state. In this case, since the conventional mounting jig or the like does not need to be changed, the manufacturing line can be changed with little change.
[0015]
According to a fourth invention, in the configuration of the first invention, the temporary curing step of the conductive adhesive is performed immediately after the mounting step of the piezoelectric vibrating piece.
According to the configuration of the fourth invention, the temporary curing of the conductive adhesive described above is started immediately after the mounting of the piezoelectric vibrating piece, and is shorter in the time required for the displacement of the piezoelectric vibrating piece. Is temporarily cured, the piezoelectric vibrating piece can be fixed almost horizontally. Also in this case, since it is not necessary to change the conventional mounting jig or the like, the manufacturing line can be changed with little change.
[0016]
According to a fifth invention, in the configuration of the second invention, in a state where the piezoelectric vibrating piece is held by a holding jig, a base portion of the piezoelectric vibrating piece is placed on the conductive adhesive, and the holding jig is used. The temporary curing step is performed by heating the conductive adhesive from a tool through the piezoelectric vibrating piece.
According to the configuration of the fifth aspect of the present invention, the conductive adhesive can be easily temporarily cured simultaneously with the mounting by the holding jig having the above configuration.
[0017]
According to the sixth aspect of the present invention, there is provided, according to the sixth aspect, means for holding at least the package substrate of the piezoelectric device and the conductive adhesive that is moved by the drive arm and is applied to the package substrate while holding the piezoelectric vibrating piece. This is achieved by a piezoelectric vibrating reed mounting device that is mounted on the agent and includes a head unit that includes a heating unit that heats the piezoelectric vibrating reed in the mounted state.
According to the configuration of the sixth invention, the head unit of the mounting apparatus of the present invention is not greatly changed by adding only the heating means to the conventional configuration as the means for holding the piezoelectric vibrating piece. However, the apparatus which can perform temporary hardening of a conductive adhesive at the time of mounting can be obtained.
[0018]
According to a seventh invention, in the configuration of the sixth invention, the head section includes a vacuum suction means, and the heating means is provided around the vacuum suction means.
According to the seventh aspect of the present invention, only the heating means is added around the vacuum suction means conventionally provided in this type of apparatus, so that the conductive adhesive can be temporarily mounted at the time of mounting without any major change. An apparatus capable of curing can be obtained.
[0019]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is cantilevered and accommodated in a package, and the piezoelectric vibrating piece in the package is temporarily mounted on a package substrate of the package. This is achieved by a piezoelectric device that is mounted on a cured conductive adhesive and that the conductive adhesive is fully cured after mounting.
According to the configuration of the eighth invention, the piezoelectric device of the present invention is mounted on the conductive adhesive temporarily cured on the package substrate when the piezoelectric vibrating piece is mounted on the package. In addition, since the conductive adhesive is completely cured after mounting, the piezoelectric vibrating piece is cantilevered almost horizontally, and the tip of the piezoelectric vibrating piece can touch the package substrate as in the case of being tilted and fixed. Therefore, the oscillation performance is not impaired, and the product quality can be reliably maintained.
[0020]
According to the ninth invention, the above object is a mobile phone device using a piezoelectric device that cantilever-supports and accommodates a piezoelectric vibrating piece in a package, wherein the piezoelectric vibrating piece in the package is A clock signal for control is obtained by a piezoelectric device which is mounted on a conductive adhesive temporarily cured on a package substrate of the package, and the conductive adhesive is completely cured after mounting. This is achieved by a mobile phone device.
[0021]
According to the tenth aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus using a piezoelectric device that cantilever-supports and accommodates a piezoelectric vibrating piece in a package, wherein the piezoelectric vibrating piece in the package is An electronic device that is mounted on a conductive adhesive temporarily cured on a package substrate of the package and that obtains a clock signal for control by a piezoelectric device in which the conductive adhesive is completely cured after mounting. Achieved by equipment.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3 show an embodiment of a piezoelectric device of the present invention, FIG. 1 is a schematic plan view thereof, and FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line AA of FIG.
1 and 2, the piezoelectric device 30 shows an example in which a crystal resonator is configured. The piezoelectric device 30 houses a piezoelectric vibrating piece 32 in a package 36. FIG. The manufacturing method of the package 36 will be briefly described. For example, a plurality of substrates formed by forming an aluminum oxide ceramic green sheet as an insulating material are stacked and then sintered. Each of the plurality of substrates is formed with a predetermined hole on the inner side thereof, so that a predetermined internal space S2 is formed on the inner side when stacked.
This internal space S2 is a housing space for housing the piezoelectric vibrating piece.
That is, as shown in FIG. 2, in this embodiment, the package 36 is formed by, for example, stacking the first laminated substrate 51 and the second laminated substrate 52 from below.
[0023]
In the inner space S2 of the package 36, in the vicinity of the left end portion, the first laminated substrate 51 that is a package substrate that is exposed to the inner space S2 and constitutes the inner bottom portion is, for example, nickel-plated and gold-plated on tungsten metallization. The electrode parts 31, 31 formed in (1) are provided.
The electrode portions 31, 31 are connected to the outside and supply a drive voltage. For this reason, the electrode portions 31, 31 are electrically connected to mounting terminals 48, 49 formed exposed on the bottom surface of the package 36. Connected.
Conductive adhesives 43, 43 are applied on the electrode portions 31, 31, and the base 46 of the piezoelectric vibrating piece 32 is placed on the conductive adhesives 43, 43. , 43 are fixed by being cured. This process will be described in detail later.
In addition, as the conductive adhesives 43 and 43, a synthetic resin agent as an adhesive component exhibiting a bonding force and containing conductive particles such as fine silver particles can be used. A system-based or polyimide-based conductive adhesive or the like can be used.
[0024]
The package 36 is not limited to such a shallow box shape. For example, a shallow box-shaped lid (not shown) is placed on the first substrate 51 which is a package substrate, with the opening facing downward. Various forms of packages can be used, such as a form in which a piezoelectric vibrating piece is housed inside and sealed so as to face down.
[0025]
A lid body 39 is joined to the open upper end of the package 36 by using a brazing material 33 to be sealed. The lid 39 may be formed of a metal such as ceramics or Kovar. In this embodiment, preferably, after sealing and fixing to the package 36, the laser beam L2 is externally applied as shown in FIG. In order to adjust the frequency by the mass reduction method by irradiating the metal coating portion (not shown) of the piezoelectric vibrating piece 32, the piezoelectric vibrating piece 32 is made of a material that transmits light, particularly thin glass.
As a glass material suitable for the lid 39, for example, borosilicate glass is used, for example, as a thin glass manufactured by the downdraw method.
[0026]
The piezoelectric vibrating piece 32 is formed by etching a crystal. In the case of this embodiment, a so-called AT-cut vibrating piece obtained by cutting a quartz wafer into a rectangle according to a predetermined orientation is used. .
As shown in FIGS. 1 and 2, excitation electrodes 45 and 45 are formed on the main surface, that is, the front surface and the back surface of the rectangular piezoelectric vibrating piece 32. Furthermore, connection electrode portions 34 and 35 are formed at both ends in the width direction on the base 46 side of the piezoelectric vibrating piece 32, and each connection electrode portion 34 and 35 has a peripheral portion from the surface of the piezoelectric vibrating piece 32. It wraps around and is formed in the same form on the back surface. These connection electrode portions 34 and 35 are integrally connected to the excitation electrodes 45 and 45.
[0027]
Here, the piezoelectric vibrating piece 32 is not limited to the AT-cut vibrating piece, for example, a base portion fixed to the package 36 side, and a pair of base portions extending in parallel toward one side with the base portion as a base end. A so-called tuning fork-type piezoelectric vibrating piece (not shown) that includes a vibrating arm and is shaped like a tuning fork as a whole can also be used.
A so-called convex type resonator element (not shown), a surface acoustic wave element (SAW element), etc. formed by wrapping the short sides at both ends of the AT cut resonator element as shown in FIGS. You can also
In particular, the present invention is effective for the tuning fork type vibrating piece and the convex type vibrating piece described above.
[0028]
The piezoelectric device 30 of the present embodiment is configured as described above. Next, a manufacturing method thereof will be described.
FIG. 3 is a flowchart showing an example of a manufacturing method of the piezoelectric device 30. The manufacturing process of the piezoelectric device 30 will be described with reference to FIG.
First, the package 36 and the piezoelectric vibrating piece 32 described with reference to FIGS. 1 and 2 are prepared. Since these manufacturing methods have already been described briefly, they will be omitted.
[0029]
Next, as shown in FIG. 4, application is performed by dropping a conductive adhesive 43 onto the electrode portion 31 of the prepared package 36 using a syringe or a nozzle 41 (ST11). As described above, various conductive adhesives 43 can be used. Here, for example, 15 weight percent of a silane compound having about 2 to 3 hydroxyl groups or alkoxyl groups in one molecule as a binder is used. In addition, a conductive filler containing about 80 weight percent of silver powder having an average particle size of about 5 μm and about 5 weight percent of a solvent composed of petroleum and additives is used.
Next, the piezoelectric vibrating piece (crystal vibrating piece) 32 is mounted using, for example, a mounting apparatus 60 as shown in FIG. 5 (ST12). In this example, the mounting of the piezoelectric vibrating piece 32 and the temporary curing of the conductive adhesive 43 are performed simultaneously.
The stage 71 for fixing the work is provided with chucks 72 and 72 for fixing the package 36 on the upper surface thereof. The package 36 can be attached and detached by opening and closing the chucks 72, 72. The package 36 is supported in a state of being positioned at a predetermined position on the stage by closing the chucks 72, 72. It has become so.
[0030]
The mounting apparatus 60 includes, for example, a support 61 and a movable arm 62 provided on the support 61. The column 61 holds the movable arm 62 at a predetermined height required for work with respect to at least the package 36 supported on the stage 71, and the head unit 63 is moved to the arrow through the movable arm 62. It is made to go up and down along the B direction. The movable arm 62 is connected to the control means 68 via the support column 61, and performs a necessary operation in response to a command from the control means 68. In this case, the movable arm 62 may be configured to be able to send in a direction orthogonal to the arrow B direction.
The control means 68 is constituted by a computer with built-in software corresponding to a procedure required for executing a mounting process described later, or a sequence circuit that functions in the same manner.
The head portion 63 is an improvement of the head portion of the conventional mounting device for the piezoelectric vibrating piece 32 and has a common main configuration. The head portion 63 has a holding means 65 for holding the piezoelectric vibrating piece 32 at the tip (lower end). The holding means 65 is configured to hold the piezoelectric vibrating piece 32 horizontally.
[0031]
The holding means 65 is formed of a metal material having excellent thermal conductivity, and for example, a suction nozzle 67 passes through the center thereof. As shown by an arrow A, the suction nozzle 67 is evacuated by a vacuum pump or the like (not shown).
A heating unit 64 is provided so as to surround the holding unit 65. The heating means 64 is composed of an electric heater such as a sheathed heater connected to a power supply 66, and is connected to the control means 68 via the power supply 66. When a current from a power source is applied, the heating means 64 generates heat corresponding to the electrical resistance.
[0032]
In the above configuration, as shown in FIG. 5, the movable arm of the column 61 moves along a direction not shown in accordance with a command from the control means 68, and the conductive adhesive 43 of the conductive adhesive 43 is moved as shown in FIG. 4. The piezoelectric vibrating piece 32 to be placed on the package 36 that has been applied is attracted and held, and is moved to the illustrated position.
Next, the control means 68 lowers the movable arm 62 along the support 61 in the direction of the arrow B, so that the base 46 of the piezoelectric vibrating piece 32 is placed on the conductive adhesive 43 as shown in FIG. Placed on. In this case, the head unit 63 applies a predetermined load directed downward to the piezoelectric vibrating piece 32 via the movable arm 62.
[0033]
As a result, as shown in FIG. 7A, the base 46 of the piezoelectric vibrating piece 32 slightly sinks into the conductive adhesive 43 applied so as to rise on the electrode portion 31 while maintaining the horizontal state. Include. Here, in the head unit 63, a drive current is applied from the power supply 66 to the heating unit 64 according to a command from the control unit 68, and heat from the heating unit 64 is applied to the piezoelectric vibrating piece 32 via the holding unit 65. It is transmitted to the conductive adhesive 43 from the connection electrode portion 34.
Here, as described above, the conductive adhesive 43 includes the solvent 43a, the conductive filler 43b, and the binder 43c. In the state of FIG. High nature. And by the said heating, as shown in FIG.7 (b), the volatile solvent 43a evaporates with a heat | fever, and the content falls.
[0034]
FIG. 7B shows a state in which the conductive adhesive 43 is temporarily cured. The solvent 43a on the surface portion of the conductive adhesive 43 is volatilized to some extent to increase its viscosity, and the piezoelectric vibrating piece 32 In a state where the base 46 is placed, the weight is set so as not to further deform due to its weight. Here, the temporary curing means that the solvent 43a near the surface of the applied conductive adhesive 43 is volatilized, but the solvent 43a contained in the conductive adhesive 43 is not completely volatilized, and the binders 43c are in contact with each other. This is a state where the polymerization is not carried out. As a result, the conductive adhesive 43 prevents the piezoelectric vibrating piece 32 from being deformed so that a region on the front end side (not shown) sinks in a state where the base 46 of the piezoelectric vibrating piece 32 is placed. It can be supported horizontally.
[0035]
It should be noted here that when the heating temperature is higher than necessary and the curing proceeds rapidly, the solvent 43a near the surface of the conductive adhesive 43 volatilizes rapidly and the polymerization of the binder 43c occurs only near the surface. Occurs and the surface becomes hard. For this reason, the solvent 43a remaining inside cannot be volatilized in the subsequent main curing, and the piezoelectric vibrating piece 32 cannot be fixed appropriately.
From this point of view, the conditions required in the pre-curing step are, for example, a heating temperature (degrees Celsius, hereinafter referred to as “degree Celsius”) of about 180 degrees to 200 degrees, and a heating time of about 1 second. is there.
[0036]
Next, the conductive adhesive 43 is temporarily cured, and the piezoelectric vibrating piece 32 is temporarily fixed in a horizontal posture, and is sent to a curing furnace (not shown) such as a belt furnace, for example. Curing is done. In the main curing, for example, the heating temperature is about 180 degrees and the heating time is about 1 hour.
As a result, as shown in FIG. 8, all of the solvent 43a contained in the conductive adhesive 43 is volatilized, and the binder 43c is polymerized to fix the piezoelectric vibrating piece almost horizontally by its chemical bonding force. Is possible.
Next, as described with reference to FIGS. 1 and 2, the lid body 39 is sealed using the sealing material 33 on the package 36 in a vacuum or in an inert gas atmosphere such as nitrogen (ST15).
As described above, according to the present embodiment, the tilting of the piezoelectric vibrating piece 32 with respect to the package 36 is effectively avoided, and the tip 47 (see FIG. 2) is fixed without touching the package substrate 51. Can do.
[0037]
In the above-described embodiment, the temporary curing process of the conductive adhesive 43 and the mounting process of the piezoelectric vibrating piece 32 are performed simultaneously. For this reason, the mounting and provisional curing are simultaneously performed, and while the fluidity of the conductive adhesive 43 is high, the piezoelectric vibrating piece 32 is reliably supported by the head portion 63, and before the piezoelectric vibrating piece 32 is displaced, There is an advantage that the conductive adhesive 43 can be temporarily cured immediately.
[0038]
However, the present invention is not limited to this, and the temporary curing of the conductive adhesive 43 may be started immediately before mounting the piezoelectric vibrating piece 32 and may be temporarily cured during mounting. If it is short, the conductive adhesive can be temporarily cured before the piezoelectric vibrating piece 32 is displaced in a supported state. In this case, since there is no need to change the conventional mounting jig or the like, there is an advantage that it can be implemented with almost no change in the production line.
Alternatively, the temporary curing of the conductive adhesive 43 is started immediately after the mounting of the piezoelectric vibrating piece 32, and the conductive adhesive 43 is temporarily cured in a time shorter than the time required for the displacement of the piezoelectric vibrating piece 32. Good.
[0039]
Furthermore, the heating means required for temporary curing of the conductive adhesive 43 is not limited to that in the above embodiment, for example, even if a necessary amount of heat is obtained by irradiating a halogen lamp in accordance with the heating temperature or heating time in the above embodiment. Good. Similarly, a necessary amount of heat may be obtained by hot air injection means arranged on the production line.
[0040]
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a digital mobile phone device as an example of an electronic apparatus using the piezoelectric device according to the above-described embodiment of the present invention.
In the figure, a microphone 308 for receiving the voice of the sender and a speaker 309 for setting the received content as voice output are provided, and further, an integrated circuit or the like as a control unit connected to the modulation and demodulation unit of the transmission / reception signal. A controller (CPU) 301 is provided.
The controller 301 is an information input / output unit 302 including an LCD as an image display unit and operation keys for inputting information in addition to modulation and demodulation of transmission / reception signals, and a memory which is an information storage unit including a RAM, a ROM, etc. 303 is controlled. For this reason, the piezoelectric device 30 is attached to the controller 301, and the output frequency is used as a clock signal suitable for the control content by a predetermined frequency dividing circuit (not shown) built in the controller 301. Has been. The piezoelectric device 30 attached to the controller 301 may not be a single piezoelectric device 30 but may be an oscillator that combines the piezoelectric device 30 and a predetermined frequency dividing circuit.
[0041]
The controller 301 is further connected to a temperature compensated crystal oscillator (TCXO) 305, and the temperature compensated crystal oscillator 305 is connected to the transmission unit 307 and the reception unit 306. As a result, even if the basic clock from the controller 301 fluctuates when the environmental temperature changes, it is corrected by the temperature compensated crystal oscillator 305 and supplied to the transmission unit 307 and the reception unit 306.
As described above, by using the piezoelectric device 30 according to the above-described embodiment in an electronic apparatus such as the digital cellular phone device 300, the piezoelectric vibrating piece is correctly fixed in the package. A high digital cellular phone device 300 can be obtained.
[0042]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. Each configuration of each embodiment can be appropriately combined or omitted, and can be combined with other configurations not shown.
In addition, the present invention can be applied to all piezoelectric devices as long as the piezoelectric vibrating piece is accommodated in the package, regardless of the name of the crystal resonator, the crystal oscillator, or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of a piezoelectric device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG.
3 is a flowchart showing a main part of an example of a manufacturing process of the piezoelectric device of FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a process of ST11 in FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a part of the process of ST12 in FIG. 3 and a schematic configuration of the mounting apparatus.
FIG. 6 is a diagram showing a part of the process of ST13 in FIG. 3;
FIG. 7 is a diagram showing a part of the process of ST13 in FIG. 3;
FIG. 8 is a diagram showing a part of the process of ST14 in FIG. 3;
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a digital mobile phone device as an example of an electronic apparatus using a piezoelectric device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing a method for fixing a piezoelectric vibrating piece in a conventional method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece used in a piezoelectric device.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a known configuration example of a piezoelectric device.
FIG. 12 is a schematic plan view showing a fixing structure of a piezoelectric vibrating piece used in a piezoelectric device.
FIG. 13 is a schematic sectional view showing another known fixing method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Piezoelectric device, 31, 31 ... Electrode part, 32 ... Piezoelectric vibrating piece, 36 ... Package, 43 ... Conductive adhesive, 60 ... Mounting apparatus.

Claims (10)

パッケージ内に圧電振動片を片持ち支持して収容した圧電デバイスの製造方法であって、
前記パッケージの形成工程と、
前記パッケージの基板上に導電性接着剤を塗布する塗布工程と、
前記導電性接着剤の上から、前記圧電振動片の基部を載置して実装する工程と、
前記導電性接着剤を硬化させる工程と、
前記パッケージを封止する工程と
を備えており、
前記導電性接着剤の塗布工程の後で、この導電性接着剤を仮硬化させる工程を含んでいる
ことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
A method of manufacturing a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is cantilevered and accommodated in a package,
Forming the package;
An application step of applying a conductive adhesive on the substrate of the package;
From the conductive adhesive, mounting and mounting the base of the piezoelectric vibrating piece;
Curing the conductive adhesive;
And a step of sealing the package,
A method for manufacturing a piezoelectric device comprising a step of temporarily curing the conductive adhesive after the step of applying the conductive adhesive.
前記導電性接着剤の仮硬化工程が、前記圧電振動片の実装工程と同時に行われることを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイスの製造方法。The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 1, wherein the temporary curing step of the conductive adhesive is performed simultaneously with the mounting step of the piezoelectric vibrating piece. 前記導電性接着剤の仮硬化工程が、前記圧電振動片の実装工程の直前に行われることを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイスの製造方法。The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 1, wherein the temporary curing step of the conductive adhesive is performed immediately before the mounting step of the piezoelectric vibrating piece. 前記導電性接着剤の仮硬化工程が、前記圧電振動片の実装工程の直後に行われることを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイスの製造方法。The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 1, wherein the temporary curing step of the conductive adhesive is performed immediately after the mounting step of the piezoelectric vibrating piece. 前記圧電振動片を保持治具で保持した状態で、前記圧電振動片の基部を前記導電性接着剤の上に載置し、前記保持治具から前記圧電振動片を介して前記導電性接着剤を加熱することにより、前記仮硬化工程を行うことを特徴とする請求項2に記載の圧電デバイスの製造方法。With the piezoelectric vibrating piece held by a holding jig, the base of the piezoelectric vibrating piece is placed on the conductive adhesive, and the conductive adhesive is passed from the holding jig through the piezoelectric vibrating piece. The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 2, wherein the temporary curing step is performed by heating the substrate. 圧電デバイスの少なくともパッケージ基板を保持する手段と、
駆動アームにより移動され、圧電振動片を保持して前記パッケージ基板に塗布された導電性接着剤の上に載置するとともに、載置状態で前記圧電振動片を加熱する加熱手段を備えたヘッド部と
を備えることを特徴とする、圧電振動片の実装装置。
Means for holding at least the package substrate of the piezoelectric device;
A head unit that is moved by a driving arm, holds the piezoelectric vibrating piece, is placed on the conductive adhesive applied to the package substrate, and includes a heating unit that heats the piezoelectric vibrating piece in the placed state. A mounting device for a piezoelectric vibrating piece.
前記ヘッド部が、真空吸着手段を備えており、この真空吸着手段の周囲に、前記加熱手段を備えることを特徴とする請求項6に記載の圧電振動片の実装装置。The apparatus for mounting a piezoelectric vibrating piece according to claim 6, wherein the head unit includes a vacuum suction unit, and the heating unit is provided around the vacuum suction unit. パッケージ内に圧電振動片を片持ち支持して収容した圧電デバイスであって、
前記パッケージ内の圧電振動片が、前記パッケージのパッケージ基板上で仮硬化された導電性接着剤に対して実装され、かつ前記導電性接着剤が実装後に完全に硬化されている
ことを特徴とする、圧電デバイス。
A piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is cantilevered and accommodated in a package,
The piezoelectric vibrating piece in the package is mounted on a conductive adhesive temporarily cured on a package substrate of the package, and the conductive adhesive is completely cured after mounting. , Piezoelectric devices.
パッケージ内に圧電振動片を片持ち支持して収容した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、
前記パッケージ内の圧電振動片が、前記パッケージのパッケージ基板上で仮硬化された導電性接着剤に対して実装され、かつ前記導電性接着剤が実装後に完全に硬化されている圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにしたことを特徴とする、携帯電話装置。
A mobile phone device using a piezoelectric device that cantilever-supports and accommodates a piezoelectric vibrating piece in a package,
A piezoelectric vibrating piece in the package is mounted on a conductive adhesive temporarily cured on a package substrate of the package, and is controlled by a piezoelectric device in which the conductive adhesive is completely cured after mounting. A cellular phone device characterized in that a clock signal for use is obtained.
パッケージ内に圧電振動片を片持ち支持して収容した圧電デバイスを利用した電子機器であって、
前記パッケージ内の圧電振動片が、前記パッケージのパッケージ基板上で仮硬化された導電性接着剤に対して実装され、かつ前記導電性接着剤が実装後に完全に硬化されている圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにしたことを特徴とする、電子機器。
An electronic device using a piezoelectric device that cantilever-supports and accommodates a piezoelectric vibrating piece in a package,
The piezoelectric vibrating reed in the package is mounted on a conductive adhesive temporarily cured on the package substrate of the package, and is controlled by a piezoelectric device in which the conductive adhesive is completely cured after mounting. An electronic device characterized in that a clock signal for use is obtained.
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