压电部件的制作方法

本发明涉及适合作为例如谐振器使用的压电部件。

背景技术：

作为谐振器的压电部件由支承基板、压电元件、搭载压电元件的一对支承部、导电性接合材料、以及盖体构成。压电元件具有形成在各主面的振动电极，使得振动电极具有相互对置的区域(交叉区域)。而且，压电元件搭载为一个端部和另一个端部位于支承基板上的一对支承部之上，并对称地配置。即，在俯视下配置为压电元件的中心与第一支承部和第二支承部的中间点一致。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-67496号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术课题

在此，在谐振器中，会在振荡频率区域作为脉动而产生长度振动模式、宽度振动模式、扩张振动模式等高次谐波成分(高阶振动)。而且，当该脉动增大时，振荡频率可能会变得不稳定。

本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于，提供一种抑制振荡频率区域的脉动且振荡频率稳定的压电部件。

用于解决课题的技术方案

本发明的压电部件的特征在于，包括：支承基板；长条状的压电元件，在一个主面和另一个主面将激励电极设置为相互对置；第一支承部和第二支承部，设置在该压电元件的长轴方向上的两端部与所述支承基板之间；以及导电性接合材料，接合所述压电元件的所述两端部与所述第一支承部以及第二支承部，在俯视下，所述压电元件的中心相对于所述第一支承部和第二支承部的中间点而偏移。

发明效果

根据本发明，通过使压电元件的中心的位置从第一支承部和第二支承部的中间点偏移，从而使得未用导电性接合材料固定且设置有振动电极的区域的对称性降低。由此，能够使脉动的频率从振荡频率区域内移动到振荡频率区域外，或者能够减小振荡频率区域内的脉动。

附图说明

图1(a)是本实施方式的压电部件的一个例子的部分省略简要俯视图，图1(b)是用图1(a)所示的A-A线剖开的简要剖视图。

图2是本实施方式的压电部件的另一个例子的简要剖视图。

图3是本实施方式的压电部件的又一个例子的简要剖视图。

图4是本实施方式的压电部件的又一个例子的部分省略简要俯视图。

图5是本实施方式的压电部件的又一个例子的部分省略简要俯视图。

具体实施方式

参照附图对本实施方式的压电部件的一个例子进行详细说明。

图1(a)是本实施方式的压电部件的一个例子的部分省略(省略盖体)简要俯视图，图1(b)是用图1(a)所示的A-A线剖开的简要剖视图。

图1所示的例子的压电部件包括支承基板1、长条状的压电元件2、第一支承部31和第二支承部32、以及导电性接合材料4，所述长条状的压电元件2在一个主面和另一个主面将振动电极21设置为相互对置，所述第一支承部31和第二支承部32设置在支承基板1上，使得与压电元件2的另一个主面(在本例中是下表面)连接并支承长轴方向上的两端部，所述导电性接合材料4接合压电元件2的所述两端部的另一个主面和第一支承部31以及第二支承部32，在俯视下压电元件2的中心C2相对于第一支承部31和第二支承部32的中间点C1偏移。

支承基板1包括例如形成为长度为2.5mm～7.5mm、宽度为1.0mm～3.0mm、厚度为0.1mm～1mm的长方形的平板的电介体11。作为电介体11，能够使用氧化铝、钛酸钡等陶瓷材料以及玻璃环氧树脂等树脂类材料。

在构成支承基板1的电介体11的一个主面(在本例中是上表面)设置有第一电容电极121和第二电容电极122。该第一电容电极121和第二电容电极122是与压电元件2的振动电极21电连接并且用于在与后述的接地电极123之间形成电容的电极。该第一电容电极121配置为从支承基板1的长轴方向上的一个端部侧朝向中央部延伸，第二电容电极122配置为从支承基板1的长轴方向上的另一个端部侧朝向中央部延伸。

而且，在支承基板1的另一个主面(在本例中是下表面)设置有接地电极123和输入输出电极124，所述接地电极123夹着电介体11横跨第一电容电极121和第二电容电极122且与该第一电容电极121和第二电容电极122对置，所述输入输出电极124用于对信号进行输入输出。

进而，在支承基板1的侧面设置有从一个主面到另一个主面对第一电容电极121或第二电容电极122与输入输出电极124进行电连接的侧面电极125。

在像本例那样第一电容电极121和第二电容电极122隔着电介体11而与接地电极123对置的情况下，设定为第一电容电极121与接地电极123对置的区域的面积和第二电容电极122与接地电极123对置的区域的面积相等，从而在各对置的区域得到的静电电容相等。此外，在第一电容电极121和第二电容电极122隔着电介体11而与接地电极123对置的情况下，由于能够增大第一电容电极121与接地电极123对置的区域和第二电容电极122与接地电极123对置的区域，因此能够形成大电容。另外，在各对置的区域得到的静电电容由与压电部件连接而一同构成振荡电路的放大电路元件的特性来决定。

另外，由于要与外部电路基板进行焊料接合等的关系，图中，在支承基板1的侧面且在与接地电极123电连接的部位也设置有侧面电极125。

作为第一电容电极121、第二电容电极122、接地电极123以及侧面电极125的材料，能够使用将金、银、铜、铝、钨等金属粉末分散在树脂中而成的导电性树脂(导电性膏)、在这些金属粉末中加入玻璃等添加物并进行烧固而成的厚膜导体等。根据需要，还可以形成Ni/Au、Ni/Sn等镀膜。

在支承基板1上设置有第一支承部31和第二支承部32，在第一支承部31和第二支承部32上以可振动方式搭载有压电元件2。具体地，使得第一支承部31和第二支承部32与压电元件2的另一个主面连接，并且使第一支承部31和第二支承部32支承压电元件2的长轴方向上的两端部，从而以可振动方式搭载有压电元件2。第一支承部31和第二支承部32例如具有导电性，例如是将金、银、铜、铝、钨等金属粉末分散在树脂中而构成的柱状体。例如形成为纵向、横向的长度(直径)为0.1mm～1.0mm、厚度为10μm～100μm的棱柱状、圆柱状等。

此外，在图1中，在第一支承部31和第二支承部32上设置有导电性接合材料4，压电元件2的两端部的至少另一个主面与第一支承部31和第二支承部32被接合。另外，因为第一支承部31和第二支承部32由具有导电性的材料形成，所以压电元件2的振动电极21与第一电容电极121以及第二电容电极122导通。作为这种导电性接合材料4，例如可使用焊料、导电性粘接剂等，如果是焊料，例如能够使用由铜、锡、银构成的不含铅的材料等，如果是导电性粘接剂，能够使用含有75～95质量％的银、铜、镍等导电性粒子的环氧类的导电性树脂或硅酮类的树脂。

压电元件2具备压电体22和分别设置在压电体22的两个主面(一个主面和另一个主面)以使得相互对置的振动电极21，并且做成为长条状。构成压电元件2的压电体22例如能够做成为长度为1.0mm～4.0mm、宽度为0.2mm～2mm、厚度为40μm～1mm的平板状。该压电体22例如能够使用将钛酸铅、锆钛酸铅、钽酸锂、铌酸锂、铌酸钠、铌酸钾、铋层状化合物等作为基材的压电陶瓷来形成。

此外，压电元件2具备振动电极21，该振动电极21分别配置在压电体22的一个主面和另一个主面，使得具有相互对置的区域(交叉区域)。设置在压电体22的一个主面(上侧的主面)的振动电极21设置为从长轴方向上的一个端部朝向另一个端部侧延伸，设置在压电体22的另一个主面(下侧的主面)的振动电极21设置为从长轴方向上的另一个端部朝向一个端部侧延伸，分别具有相互对置的区域。该振动电极21例如能够使用金、银、铜、铝等金属，分别以例如0.1μm～3μm的厚度覆盖在压电体22的主面。而且如图所示，在压电元件2的两端面设置有端面电极23，压电元件2的振动电极21经由该端面电极23、导电性接合材料4以及第一支承部31而与第一电容电极121电连接，并且压电元件2的振动电极21经由导电性接合材料4和第二支承部32而与第二电容电极122电连接。

在振动电极21间施加电压时，这样的压电元件2会在振动电极21对置的区域(交叉区域)中以特定的频率产生厚度纵向振动或厚度切向振动的压电振动。

另外，如图1(b)所示，可以在支承基板1上设置有盖体5，使得覆盖压电元件2。该盖体5通过粘接剂等接合在支承基板1的上表面的周缘部，由此，具有保护容纳在由盖体5和支承基板1一同形成的内部空间的压电元件2不受来自外部的物理性影响、化学性影响的功能，并具有用于防止水等异物侵入到由盖体5和支承基板1一同形成的空间内的气密密封功能。另外，作为盖体5的材料，例如能够使用不锈钢等金属、氧化铝等陶瓷、树脂、玻璃等。此外，也可以使用使环氧树脂等绝缘性树脂材料以25～80质量％的比例含有无机填料而减小了与支承基板1的热膨胀系数之差的材料。

而且，在俯视下，压电元件2的中心C2相对于第一支承部31和第二支承部32的中间点C1偏移。在此，第一支承部31和第二支承部32的中间点C1是指，对连结俯视时的第一支承部31的重心和第二支承部32的重心的线段进行二等分时的中间点。此外，压电元件2的中心C2是指，俯视时的压电元件2的重心。另外，实际上在搭载了压电元件2的状态下通过俯视并不能确认第一支承部31和第二支承部32的中间点C1的位置，要对压电元件2进行透视或者在将压电元件2取下来之后才能观察是否偏移的位置关系，但是为了方便，在此设为俯视时偏移。

通过使压电元件2的中心C2的位置从第一支承部31和第二支承部32的中间点C1偏移，从而未用导电性接合材料4固定且设置有振动电极21的区域，即，振动区域的对称性降低。由此，能够使脉动的频率从振荡频率区域内移动到振荡频率区域外，或者能够减小振荡频率区域内的脉动。

此时，对振荡有贡献的主振动(例如厚度切向振动)是仅在形成于压电元件2的振动电极21的交叉区域内产生的振动，是所谓的能陷型的振动，即使压电元件2的两端部存在位置偏移，只要位于该交叉区域的振动电极21没有缺损，就不会受到影响，因此能够实现振荡频率稳定的压电部件。

已确认，例如对于尺寸是长轴方向为2.4mm、宽度方向为0.5mm、厚度为0.2mm的压电元件2而在8.05MHz存在脉动的情况下，当第一支承部31和第二支承部32的中间点C1与压电元件2的中心C2对齐时，脉动的相位差为15°，相对于此，通过使压电元件2的中心C2在长轴方向上偏移0.2mm，从而脉动的相位差减小至0.7°。即，能够抑制脉动并减小该脉动的大小。

在此，作为使压电元件2的中心C2相对于第一支承部31和第二支承部32的中间点C1偏移的方向，可以在压电元件2的长轴方向上偏移，也可以在与长轴方向垂直的短轴方向上偏移，还可以在两个方向上偏移。另外，在图1中，示出了压电元件2的中心C2相对于中间点C1而在压电元件2的长轴方向和短轴方向这两个方向上偏移的例子。

例如，起因于长轴方向的振动(长度振动)的高阶振动作为脉动产生在厚度切向振动的频率区域(振荡频率区域)那样的情况下，做成为压电元件2的中心C2相对于第一支承部31和第二支承部32的中间点C1而在该压电元件2的长轴方向(图1的X方向)上偏移的结构为宜。通过适当地在长轴方向上移动来进行调整，从而能够抑制起因于长轴方向的振动的脉动。

此外，起因于短轴方向(宽度方向)的振动(宽度振动)的高阶振动作为脉动产生在厚度切向振动的频率区域(振荡频率区域)那样的情况下，做成为压电元件2的中心C2相对于第一支承部31和第二支承部32的中间点C1而在该压电元件2的与长轴方向垂直的短轴方向(图1的Y方向)上偏移的结构为宜。通过适当地在短轴方向上移动来进行调整，从而能够抑制起因于短轴方向的振动的脉动。

进而，在产生由起因于长轴方向和短轴方向这两个方向的振动的高阶振动造成的脉动的情况下，做成为压电元件2的中心C2相对于第一支承部31和第二支承部32的中间点C1而在该压电元件2的长轴方向和短轴方向这两个方向上偏移的结构为宜。通过适当地在长轴方向和短轴方向这两个方向上移动来进行调整，从而能够抑制分别起因于长轴方向的振动和短轴方向的振动的脉动。此时，进而也可以如图1所示那样在使压电元件2旋转之后在长轴方向和短轴方向中的至少任一个方向上偏移来进行调整。

另外，关于压电元件2的发生偏移的距离，在X方向上偏移的情况下，相对于压电元件2的长轴方向上的尺寸为0.8％～15％的距离为宜。另一方面，在Y方向上偏移的情况下，相对于压电元件2的短轴方向上的尺寸为4～30％的距离为宜。

该距离可考虑与使脉动移动或抑制脉动方面相关的压电元件2的尺寸、与搭载压电元件2方面相关的第一支承部31和第二支承部32的位置等而适当地决定。

此外，在配置为不仅在长轴方向、短轴方向上偏移而且如图所示那样进行旋转的情况下，即，在压电元件2的长轴方向相对于连结第一支承部31和第二支承部32的线段而倾斜的情况下，压电元件2的固定部的宽度尺寸、长度尺寸在第一支承部31侧和第二支承部32侧会变得不同，能够一并破坏宽度振动模式、长度振动模式、扩张振动模式等的平衡。即，因为能够对各振动模式的基本振动一并进行分割、阻尼，所以对于它们的高阶振动也能够一并进行分割、阻尼，其结果是，能够抑制振荡频率区域的脉动。

进而，如图2所示，优选压电元件2的两端部的侧面(端面)的至少一部分被导电性接合材料4覆盖。换言之，优选接合压电元件2和支承基板1的导电性接合材料4对压电元件2的两端部的另一个主面和侧面进行固定。由此，可牢固地固定压电元件2的端部，特别是也可阻尼起因于长轴方向、短轴方向的高次谐波的振动，因此能够进一步抑制振荡频率区域的脉动。

此外，如图3所示，优选压电元件2的两端部的一个主面的至少一部分被导电性接合材料4覆盖。换言之，优选接合压电元件2和支承基板1的导电性接合材料4对压电元件2的两端部的另一个主面、侧面(端面)以及一个主面进行固定。因为用导电性接合材料4连压电元件2的一个主面也进行固定，因此相应地可进一步牢固地固定压电元件2的端部，特别是也可阻尼起因于长轴方向、短轴方向的高次谐波的振动，因此能够更进一步抑制振荡频率区域的脉动。

此外，如图4所示，优选第一支承部31和第二支承部32分别由至少两个以上的凸块构成。换言之，优选将第一支承部31和第二支承部32分别分割为两个以上。在此，在第一支承部31和第二支承部32分别由至少两个以上的凸块构成的情况下，第一支承部31和第二支承部32的中间点C1是指，对连结俯视时的多个第一支承部31的重心和多个第二支承部32的重心的线段进行二等分时的中间点。

首先，固定支承基板1并确定压电元件2的中心C2的位置。然后，取下压电元件2，使多个第一支承部31和多个第二支承部32的端面或截面露出，例如通过图像解析等求出各自的重心的位置。

在此，多个第一支承部31的重心可通过对多个第一支承部31中的每一个的重心的位置彼此进行连结而求出。例如，在具备两个第一支承部31时，是对连结每一个第一支承部31的重心的线段进行二等分时的中间点。

此外，在具备两个以上的个数的第一支承部31时，例如设想包含每一个第一支承部31的重心的点群的XY平面。此外，在该XY平面中将任意的点设为原点，并且将通过原点且相互正交的坐标轴设为X轴、Y轴。然后，将每一个第一支承部31的重心的点的位置坐标设为(Xi，Yi)，对各点的X和Y的值进行求和并求出将其除以该点的个数的值，从而能够求出多个第一支承部31的重心。例如，在5个点的情况下，点群的重心(Xg，Yg)可以通过Xg＝X1+X2+X3+X4+X5/5、Yg＝Y1+Y2+Y3+Y4+Y5/5求出。该求出方法对于多个第二支承部32的重心也是一样的。

进而，确认对连结多个第一支承部31的重心和多个第二支承部32的重心的线段进行二等分的中间点C1的位置和压电元件2的中心C2的位置。由此，能够判别是否属于本发明。

另外，在图4中，作为对一部分进行透视的状态分别用虚线示出了第一支承部31和第二支承部32。在图4所示的情况下，在第一支承部31与第一支承部31之间、第二支承部32与第二支承部32之间，且在压电元件2与第一电容电极121或第二电容电极122之间填充有导电性接合材料4。像这样，通过将第一支承部31和第二支承部32分别分割为两个以上并使压电元件2偏移，从而压电元件2的固定位置的对称性进一步被破坏，因此能够使成为脉动原因的振动模式的高次谐波进一步移动到振荡频率区域外。

另外，在第一支承部31和第二支承部32例如为圆柱状的情况下，作为第一支承部31或第二支承部32例如以100～300μm的间隔分别设置2～5个直径为压电元件2的宽度的20～40％的圆柱为宜。而且，在搭载压电元件2时配置为形成压电元件2被水平地搭载的状态为宜，在作为第一支承部31或第二支承部32分别是各两个的情况下，如图4所示，并列地配置在支承基板1的短轴方向上为宜。此外，在作为第一支承部31或第二支承部32分别是各5个的情况下，从增加压电元件2的接触点而能够与支承基板1平行地、稳定地进行搭载的方面考虑，如图5所示，在俯视下将4个配置为形成正方形的各顶点且将一个配置在各顶点的中心为宜。在该情况下，主振动也是所谓的能陷型的振动，不会受到位置偏移的影响。

本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围内能够进行各种变更、改良等。

下面，对本实施方式的压电部件的制造方法进行说明。

首先，制作用于制作支承基板1的多联基板。例如，在使用球磨机将钛酸铅、锆钛酸铅、钛酸钡等原料粉末与水、分散剂一同进行混合之后，加入粘合剂、增塑剂等并进行干燥、造粒。对这样得到的原料进行冲压成型，根据需要实施孔加工，然后在规定温度进行脱脂，然后在例如900℃～1600℃的峰值温度进行烧成，实施研磨加工而成为规定的厚度。然后，例如印刷包含银、镍等金属粉末和玻璃的导电性膏，在规定的温度进行烧成，形成第一电容电极121、第二电容电极122等，从而得到支承基板1。

在得到的支承基板1上使用丝网印刷等利用导电性膏形成厚度为1μm～100μm左右的支承部。具体地，在第一电容电极121之上设置例如使金属粉末分散在树脂中并使其固化而成的凸块状的第一支承部31，并且在第二电容电极122之上设置例如使金属粉末分散在树脂中并使其固化而成的凸块状的第二支承部32。

接着，关于构成压电元件2的压电陶瓷(压电体22)，例如使用球磨机将原料粉末与水、分散剂一同进行混合，然后加入粘合剂、增塑剂等并进行干燥、造粒。在对这样得到的原料进行冲压成型后进行烧成，从而得到压电陶瓷。在得到的压电陶瓷的端面形成电极，例如在25℃～300℃的温度下在端面方向上施加例如0.4kV/mm～6kV/mm的电压来进行极化处理。

形成在压电体22的上下表面的振动电极21能够通过如下方式来形成，即，对得到的压电体22使用真空蒸镀法、PVD法、溅射法等在压电体22的上下表面覆盖金属膜，使用丝网印刷等在各金属膜上形成厚度为1μm～10μm左右的光致抗蚀剂膜，然后通过光刻进行图案化。通过切割等将进行了图案化的压电体22切为规定的尺寸，从而制作压电元件2。

然后，使用导电性接合材料4将压电元件2搭载在支承基板1的第一支承部31和第二支承部32之上并进行固定。在此，在导电性接合材料4是使金属粉末分散在树脂中而成的导电性粘接剂的情况下，只要使用分配器等将该导电性粘接剂涂敷到第一支承部31和第二支承部32之上，并将压电元件2载置在第一支承部31和第二支承部32之上，通过加热或紫外线照射使导电性粘接剂的树脂固化即可。

在此，为了做成为在俯视下压电元件2的中心C2相对于第一支承部31和第二支承部32的中间点C1偏移的结构，只要在将压电元件2搭载于第一支承部31和第二支承部32时对配置进行适当调整即可。此外，通过适当地调整导电性接合材料4的量或者将导电性接合材料4也涂敷至压电元件2的侧面或上表面，从而能够做成为压电元件2的两端部的侧面的至少一部分被导电性接合材料4覆盖的结构或者压电元件2的两端部的上表面的至少一部分被导电性接合材料4覆盖的结构。此外，为了做成为第一支承部31和第二支承部32分别由至少两个以上的凸块构成的结构，只要作为支承部分别设置多个凸块即可。

然后，将盖体5的开口周缘面与支承基板1的上表面的周缘部接合，使得覆盖压电元件2。作为盖体5使用具有多个凹部的多联的集合盖体片，将集合盖体片载置在多联基板上使得凹部覆盖压电元件2，将成为盖体5的开口周缘面的、集合盖体片的凸部与支承基板1的上表面的周缘部接合。例如，在所准备的集合盖体片的成为盖体5的开口周缘面的凸部涂敷热固化性的绝缘性粘接剂，并将盖体5载置于支承基板1的上表面。然后，对盖体5或支承基板1进行加热，从而使绝缘性粘接剂的温度上升至100～150℃而使其固化，由此将盖体5与支承基板1的上表面进行接合。

最后，通过分割等沿着各压电部件(单片)的边界进行切断。

通过以上的方法可制作本例的压电部件。根据如上所述的方法，能够生产率良好地制造抑制振荡频率区域的脉动且振荡频率稳定的压电部件。

附图标记说明

1：支承基板；

11：电介体；

12：电极；

121：第一电容电极；

122：第二电容电极；

123：接地电极；

124：输入输出电极；

125：侧面电极；

2：压电元件；

21：振动电极；

22：压电体；

23：端面电极；

31：第一支承部；

32：第二支承部；

4：导电性接合材料；

5：盖体。