压电部件的制作方法

本实用新型涉及用作谐振器的压电部件。

背景技术：

现有技术中，作为微型计算机的模块用谐振器，已知包括支撑基板和将两端部固定在支撑基板上且被搭载成可进行振动的压电元件的结构的压电谐振器。

在压电谐振器中追求振荡频率的高精度化，已知如下技术，即，使用对压电元件的激励电极进行离子束照射的调频技术，使振荡频率高精度化(例如，参照专利文献1)。

根据上述技术，在离子束照射时，为了防止支撑基板上的电极(电容形成用电极)被离子束蚀刻，设计成电容形成用电极不在压电元件的振动部的下方。进一步地，还进行了使电容形成用电极的宽度小于压电元件的宽度的设计。由此，能够防止电容形成用电极的一部分因离子束的照射而飞散，导致产生短路不良的问题。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2005-191681号公报

技术实现要素：

要解决的课题

但是，在上述技术中，有时负载电容会变小，在该影响下振荡频率的偏差会变大，从而振荡频率的精度就会降低。

本实用新型鉴于上述情况而完成，其目的在于，提供能够减小振荡频率的偏差且具有高精度的振荡频率的压电部件。

用于解决课题的手段

本实用新型的压电部件具备：支撑基板；和压电元件，两端部固定在该支撑基板的第1主面上，且被搭载成能够进行振动，在所述支撑基板的第1主面具有一对端子电极和一对电容形成用电极，一对端子电极被设置成位于所述压电元件的两端部之下，一对电容形成用电极被设置成从该一对端子电极朝向所述压电元件的中央延伸且宽度比所述压电元件的宽度宽，在所述压电元件的第1主面和第2主面具有激励电极，该激励电极具有彼此对置且在俯视透视下重叠的对置区域，在俯视下，所述一对电容形成用电极之中从所述对置区域在宽度方向上突出的区域的至少一部分被绝缘膜覆盖。

实用新型效果

根据本实用新型的压电部件，能够减小振荡频率的偏差，从而能够提高振荡频率的精度。

附图说明

图1(a)是本实施方式的压电部件的一例的部分省略简要俯视图，(b)是在(a)所示的A-A线处切断的简要剖视图。

图2(a)是本实施方式的压电部件的其他例的部分省略简要俯视图，(b)是在(a)所示的A-A线处切断的简要剖视图。

图3(a)是本实施方式的压电部件的其他例的部分省略简要俯视图，(b)是在(a)所示的A-A线处切断的简要剖视图。

具体实施方式

参照附图，详细说明本实施方式的压电部件的例子。

图1(a)是本实施方式的压电部件的一例(省略了盖体)的简要俯视图，图1(b)是在图1(a)所示的A-A线处切断的简要剖视图。此外，图2(a)是本实施方式的压电部件的其他例的部分省略简要俯视图，图2(b)是在图2(a)所示的A-A线处切断的简要剖视图。

图1所示的例的压电部件具备支撑基板1和长条状的压电元件2，该长条状的压电元件2的两端部固定在支撑基板1的第1主面(图示的上表面)上，且被搭载成能够进行振动，在支撑基板1的第1主面具有一对端 子电极(第1端子电极121，第2端子电极122)和一对电容形成用电极(第1电容形成用电极123，第2电容形成用电极124)，该一对端子电极被设置成位于压电元件2的两端部之下，该一对电容形成用电极被设置成从一对端子电极(第1端子电极121，第2端子电极122)朝向压电元件2的中央延伸且宽度比压电元件2的宽度宽。此外，压电元件2在第1主面和该第1主面的相反侧的第2主面具有激励电极21，这些激励电极21具有俯视透视时彼此对置且重叠的对置区域。进一步地，在俯视下，一对所述电容形成用电极(第1电容形成用电极123，第2电容形成用电极124)之中从所述对置区域在宽度方向上突出的区域中的至少一部分被绝缘膜6覆盖。另外，图1(a)中省略了盖体5，但如图1(b)所示，本例的压电部件具备盖体5。

支撑基板1包含例如长度为2.5mm～7.5mm、宽度为1.0mm～3.0mm、厚度为0.1mm～1mm且俯视时的形状为长方形状平板的电介质11。作为电介质11，能够使用以锆钛酸铅、钛酸钡等为主成分的作为强电介质的陶瓷材料。

锆钛酸铅由于在强电介质材料中也会表现出高的介电常数且能够进一步增大负载电容，所以在由以锆钛酸铅为主成分的强电介质材料来形成构成支撑基板1的电介质11的情况下，能够减小振荡频率的偏差，有助于提高振荡频率的精度。

另一方面，钛酸钡由于在强电介质材料中也能够减小介电常数的温度变化，所以在由以钛酸钡为主成分的强电介质材料来形成构成支撑基板1的电介质11的情况下，能够减小负载电容的温度变化，还有助于减小振荡频率的温度变化。

另外，这里所说的主成分是指构成电介质11的成分中包含最多的成分。

在支撑基板1的第1主面设置作为一对端子电极的第1端子电极121和第2端子电极122，并且设置作为一对电容形成用电极的第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124。

第1端子电极121和第2端子电极122是为了与压电元件2的激励电极21电连接来输入输出信号而设置的电极，被设置成位于压电元件2的 两端部之下。另外，压电元件2的两端部之下是指，两端部的下方，并不限于俯视下与压电元件2重叠的部位。

此外，第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124是为了在与后述的接地电极125之间形成电容而设置的电极。第1电容形成用电极123被设置成从第1端子电极121朝向压电元件2的中央延伸，且形成为组合第1端子电极121和第1电容形成用电极123后俯视时的形状是凸状的电极图案。同样地，第2电容形成用电极124被设置成从第2端子电极122朝向压电元件2的中央延伸，且形成为组合第2端子电极122和第2电容形成用电极124后俯视时的形状是凸状的电极图案。在图示的例子中，第1端子电极121和第1电容形成用电极123的组合、第2端子电极122和第2电容形成用电极124的组合被配置成以压电元件2的中央为轴大致线对称，第1电容形成用电极123的前端部和第2电容形成用电极124的前端部分离着。并且，在支撑基板1的第2主面(图示的下表面)，设置有夹着电介质11横跨第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124而对置的接地电极125、和用于信号的输入输出的输入输出电极126。

进一步地，在支撑基板1的侧面从第1主面一直到第2主面，设置有分别对第1端子电极121和第2端子电极122与输入输出电极126进行电连接的侧面电极127。

如本例这样，在第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124与接地电极125具有隔着电介质11对置的区域的情况下，能够形成大的静电电容。

另外，在第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124与接地电极125具有隔着电介质11对置的区域的情况下，通过设定成第1电容形成用电极123与接地电极125对置的区域、第2电容形成用电极124与接地电极125对置的区域的面积相等，从而使在各个对置的区域中得到的静电电容相等。此外，在各个对置的区域中得到的静电电容根据连接压电部件而构成振荡电路的放大电路元件的特性来决定。

在图1中，由于与外部电路基板的焊料接合等原因，在支撑基板1的侧面，在与接地电极125电连接的部位都设置侧面电极127。

作为各种电极(第1端子电极121、第2端子电极122、第1电容形成用电极123、第2电容形成用电极124、接地电极125、输入输出电极126和侧面电极127)的形成材料，能够使用使金、银、铜、铝、钨等金属粉末分散到树脂中后形成的导电性树脂(导电性膏)、或在这些金属粉末中加入玻璃等添加物后烧结的厚膜导体等。根据需要，也可以是形成Ni/Au、Ni/Sn等镀覆的电极。

在支撑基板1的第1主面上设置有第1支撑部31和第2支撑部32，在这些支撑部31、32上将压电元件2的端部搭载成可进行振动。具体来说，压电元件2的长边方向的两端部固定成被第1支撑部31和第2支撑部32支撑着，压电元件2被搭载成可进行振动。

第1支撑部31和第2支撑部32是例如使金、银、铜、铝、钨等金属粉末分散到树脂中后形成的突起状的部位。例如，纵向、横向的长度(直径)是0.1mm～1.0mm，高度(厚度)是10μm～100μm，可形成为棱柱状、圆柱状等。

此外，在第1支撑部31和第2支撑部32上设置有导电性接合材料4，将压电元件2的两端部的至少下表面接合到第1支撑部31和第2支撑部32。作为导电性接合材料4，例如使用焊料或导电性粘接剂等，若是焊料，则例如可使用由铜、锡、银形成的不含铅的材料等，若是导电性粘接剂，则例如可使用含75～95质量％的银、铜、镍等导电性粒子的环氧系导电性树脂或者硅酮系的导电性树脂。另外，由于第1支撑部31和第2支撑部32由具有导电性的材料形成，所以也可以通过在第1支撑部31和第2支撑部32上设置了导电性接合材料4的结构，使压电元件2的一对激励电极21之中的一个和第1端子电极121导通，并使一对激励电极21之中的另一个和第2端子电极122导通。

压电元件2是具备压电体22和激励电极21的长条状的压电元件，其中，激励电极2被设置成在压电体22的两个主面(第1主面和第2主面)分别具有彼此对置的区域(交叉区域)。构成压电元件2的压电体22例如是长度为1.0mm～4.0mm、宽度为0.2mm～2mm、厚度为40μm～1mm的俯视时的形状为矩形形状的平板的部件。该压电体22例如可使用以钛酸铅、锆钛酸铅、钽酸锂、铌酸锂、铌酸钠、铌酸钾、铋层状化合物等为主 成分的压电陶瓷、铌酸锂或石英等的单晶来形成。

此外，设置于压电体22的第1主面(图示的上表面)的激励电极21被设置成从长边方向的一个端部朝向另一个端部侧延伸，设置于压电体22的第2主面(图示的下表面)的激励电极21被设置成从长边方向的另一个端部朝向一个端部侧延伸，且分别具有彼此对置且在俯视透视下重叠的对置区域。以下，对置区域仅表示设置于第1主面的激励电极21和设置于第2主面的激励电极21在俯视透视下重叠的区域。该激励电极21例如可使用金、银、铜、铝等金属，且分别在压电体22的表面例如附着0.1μm～3μm的厚度。并且，如图1(b)所示，在压电元件2的两端面设置有端面电极23，经由端面电极23、第1支撑部31和导电性接合材料4，电连接设置于压电体22的第1主面的激励电极21和第1端子电极121。

对于这样的压电元件2，在激励电极21间施加电压时，在激励电极21相对置的区域(交叉区域)，在特定的频率下产生厚度纵向振动或者沿厚度方向振动的压电振动。

另外，如图1(b)所示，也可以在支撑基板1上设置有盖体5以便容纳压电元件2。利用粘接剂等将该盖体5接合于支撑基板1的上表面的周缘部。由此，具有如下的功能，即，保护容纳在与支撑基板1一起形成的内部空间内的压电元件2不受来自外部的物理影响、化学影响的功能，以及用于防止水等异物浸入与支撑基板1一起形成的空间内的气密密封功能。作为盖体5的材料，例如可使用不锈钢等金属、氧化铝等陶瓷、树脂、玻璃等。此外，在使用环氧树脂等绝缘性树脂材料的情况下，也可以以25～80质量％的比例含有无机填料来减小与支撑基板1之间的热膨胀系数之差。

并且，被设置成朝向压电元件2的中央延伸的一对电容形成用电极(第1电容形成用电极123，第2电容形成用电极124)的宽度比压电元件2的宽度宽。

通过使一对电容形成用电极(第1电容形成用电极123，第2电容形成用电极124)的宽度比压电元件2的宽度宽，从而能够增大第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124的面积，能够增大负载电容值，所以能够减小振荡频率的偏差。

进一步地，在俯视下，一对电容形成用电极(第1电容形成用电极123，第2电容形成用电极124)之中从对置区域沿宽度方向突出的区域的至少一部分被绝缘膜6覆盖着。另外，在图1中，示出了在电容形成用电极(第1电容形成用电极123，第2电容形成用电极124)的前端侧设置有绝缘膜6以便覆盖在宽度方向上突出的区域整体的例子。作为绝缘膜6，可使用环氧树脂、硅酮树脂等具有绝缘性的树脂、玻璃、陶瓷等。

由绝缘膜6覆盖一对电容形成用电极(第1电容形成用电极123，第2电容形成用电极124)之中从对置区域沿宽度方向突出的区域的至少一部分，从而在设置了该绝缘膜6的区域中，能够防止向第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124照射离子束，防止离子束照射时的第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124的面积变动，所以即便使用基于离子束照射的调频技术也能够抑制负载电容的变动。

另外，绝缘膜6不仅设置在一对电容形成用电极(第1电容形成用电极123，第2电容形成用电极124)之中从对置区域沿宽度方向突出的区域，还可以设置在俯视透视下与对置区域重叠的区域。

在此，绝缘膜6优选以树脂作为主体来形成。通过将绝缘膜6设为树脂，从而能够使绝缘膜6变得柔软，减小弹性模量，能够减轻伴随波及到支撑基板1的温度变化的应力的变动，抑制负载电容值的温度变化，所以能够进一步减轻振荡频率的温度变化。

特别是，优选由环氧系树脂构成绝缘膜6。通过将绝缘膜6设为由环氧系树脂形成的结构，从而能够提高绝缘膜6的耐热性，减轻离子束照射作用下的绝缘膜6的热劣化。由此，即使为了调频而长时间照射离子束，也不会破坏绝缘膜6，能够抑制离子束影响下的第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124的蚀刻，所以能够进一步提高振荡频率的精度。

进一步地，绝缘膜6例如也可以由含有以二氧化硅、氧化锆、钛、玻璃纤维等无机物为主成分的填料的树脂来构成。通过含有这样的填料，填料会成为相对于离子束的障壁，能够减少向比填料更不耐热的树脂部分照射的离子束的量。因此，能够进一步提高绝缘膜6的耐热性，从而能够进一步减轻离子束照射影响下的绝缘膜6的热劣化，所以能够进一步提高振荡频率的精度。另外，填料的含有量例如可以设为0.5％～50％质量比。 该含有量例如可通过以下方式来求取，即，在刮掉绝缘膜6测定质量后，使树脂溶解于溶剂中并进行过滤，测定残渣(成为填料的无机物)的质量，用绝缘膜6的质量除该残渣的质量。

此外，绝缘膜6可以是具有空隙的树脂。通过绝缘膜6具有空隙，能够使绝缘膜6更加柔软(减小弹性模量)，能够进一步减轻伴随影响支撑基板1的电容形成部的温度变化产生的应力变动，所以能够通过抑制因温度变化引起的负载电容的变动来进一步减轻振荡频率的温度变化。另外，该情况下的绝缘膜6所含的空隙的比例以俯视下的面积比例如设为2～40％。该面积比只要研磨绝缘膜6后采用显微镜来确认研磨面即可。

此外，如图2所示，优选在俯视下，绝缘膜6从电容形成用电极(第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124)的前端突出，且在宽度方向上也突出，覆盖电容形成用电极(第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124)的侧面。该结构意味着覆盖着第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124的前端侧的端面和宽度方向的侧面这两个面。换言之，意味着在该结构中，在设置有绝缘膜6的部位，第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124没有露出。

由此，即使在离子束从斜向的方向照射的情况下，也能够防止向第1电容形成用电极123或者第2电容形成用电极124照射。

进一步地，在图2中，虽然在覆盖第1电容形成用电极123的前端部的一侧和覆盖第2电容形成用电极124的前端部的一侧分别设置了绝缘膜6，但是也可以如图3所示那样绝缘膜6横跨一对电容形成用电极(第1电容形成用电极123，第2电容形成用电极124)。由此，能够提高绝缘膜6的接合强度和电容形成用电极的保护效果。

此外，绝缘膜6还可构成为设置在电容形成用电极(第1电容形成用电极123，第2电容形成用电极124)的宽度方向的整个方向上且朝向宽度方向的两侧突出。在该情况下，除了能够更有效地防止向第1电容形成用电极123或者第2电容形成用电极124照射离子束以外，还能够容易设置绝缘膜6。

另外，在绝缘膜6设置于各个电容形成用电极(第1电容形成用电极123，第2电容形成用电极124)的宽度方向的整个方向上且朝向两侧突 出的情况下，俯视时，绝缘膜6的宽度可以是电容形成用电极(第1电容形成用电极123，第2电容形成用电极124)的宽度的1.7倍以下。例如，若将电容形成用电极(第1电容形成用电极123，第2电容形成用电极124)的宽度设为1mm，则在绝缘膜6的宽度为1.7mm以下且从电容形成用电极的宽度方向两侧均匀突出的情况下，可以分别在最大0.35mm以下的范围内突出。通常，绝缘膜6由与支撑基板1的形成材料不同的树脂、玻璃形成，但是通过将绝缘膜6的宽度设为电容形成用电极(第1电容形成用电极123，第2电容形成用电极124)的宽度的1.7倍以下的宽度，从而能够在冷热循环等环境温度的变化中，减小因支撑基板1与绝缘膜6的热膨胀系数差产生的应力。特别是，在支撑基板1使用以锆钛酸铅、钛酸钡为主成分的强电介质材料的情况下，虽然伴随应力变动的负载电容的变动会变大，但是通过将绝缘膜6的宽度设为电容形成用电极(第1电容形成用电极123，第2电容形成用电极124)的宽度的1.7倍以下的宽度，从而能够减小因热膨胀系数差产生的应力，能够减小振荡频率的偏差。

在绝缘膜6设置在各个电容形成用电极(第1电容形成用电极123，第2电容形成用电极124)的宽度方向的整个方向上且朝向两侧突出的结构中，绝缘膜6的宽度方向的尺寸可以在第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124的宽度的1.7倍以下的宽度的范围内，例如可以是0.1mm～0.3mm的宽度。具体来说，当第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124的宽度例如是0.2mm～0.8mm时，绝缘膜6的宽度例如可以设定为0.3mm～1.1mm的范围(朝向宽度方向的两侧分别突出0.05～0.15mm的范围)。此外，作为绝缘膜6的长度方向的尺寸，可以设置在与对置区域重叠的第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124的前端部的长度之中与照射离子束的区域对置的区域、以及从照射离子束的区域的端向外0.05～0.3mm的外侧的区域。

接着，说明本实施方式的压电部件的制造方法的一例。

首先，制作用于制作支撑基板1的批量生产型基板。例如，在使用球磨机与水、分散剂一起混合了锆钛酸铅、钛酸钡等原料粉末后，添加粘合剂、可塑剂等，进行干燥、筛选。对这样得到的原料进行冲压成型，在根据需要施加孔加工后，在规定温度下脱脂，然后例如在900℃～1600℃的 峰值温度下烧固，实施研磨加工至规定的厚度。然后，例如印刷包含银、镍等金属粉末和玻璃的导电性膏，在规定的温度下烧固，形成各种电极。

接着，例如印刷树脂、玻璃等绝缘物材料的膏，构成为在俯视下由绝缘膜6覆盖第1电容形成用电极123和第2电容形成用电极124之中从对置区域沿宽度方向突出的区域的至少一部分，在规定的温度下固化或者烧固，形成绝缘膜6，获得支撑基板1。另外，成型方法可以是带成型或挤压成型等方法。此外，如图3所示，绝缘层6是从第1电容形成用电极123一直跨到第2电容形成用电极124的结构，从而能够一次性涂敷膏，具有制法上的优点。

在所得到的支撑基板1上使用丝网印刷等，将基于导电性膏的支撑部31、32例如形成为厚度10μm～100μm。具体来说，在第1端子电极121上设置例如使金属粉末分散到树脂中并使其固化而得到的凸块状的第1支撑部31，并且在第2端子电极122上设置例如使金属粉末分散到树脂中并使其固化而得到的凸块状的第2支撑部32。

接着，关于构成压电元件2的压电瓷器(压电体22)，例如，在使用球磨机与水、分散剂一起混合原料粉末后，添加粘合剂、可塑剂等，进行干燥、筛选。对这样得到的原料冲压成型后，进行烧固，得到压电瓷器。在所得到的压电瓷器的端面形成电极，例如在25℃～300℃的温度下在端面方向上例如施加0.4kV/mm～6kV/mm的电压来进行极化处理。

形成于压电体22的上下两个主面(第1主面和第2主面)的激励电极21可通过以下方法来形成，即，对所得到的压电体22使用真空蒸镀法、PVD法、溅射法等，在压电体22的上下表面附着金属膜，使用丝网印刷等在各个金属膜上形成厚度为1μm～10μm程度的光致抗蚀剂膜后，通过光刻形成图案。通过切割(dicing)等将图案化的压电体22切成规定尺寸，由此制作压电元件2。

然后，使用导电性接合材料4，将压电元件2搭载在支撑基板1的第1支撑部31和第2支撑部32上并进行固定。在此，在导电性接合材料4是使金属粉末分散到树脂中的导电性粘接剂的情况下，使用分配器等将该导电性粘接剂涂敷到第1支撑部31和第2支撑部32上，将压电元件2搭载于第1支撑部31和第2支撑部32上，通过加热或者紫外线照射，使 导电性粘接剂的树脂固化即可。

接着，使包含带电粒子的离子束仅冲撞设置于压电体22的第1主面的激励电极21的一定的蚀刻区域来进行例如0～3μm的蚀刻处理，通过调整激励电极21的质量(厚度、面积)从而进行调整直至规定的频率。

然后，覆盖压电元件2，将盖体5的开口周缘面接合于支撑基板1的上表面的周缘部。作为盖体5，使用具有多个凹部的批量生产型的集合盖体片，将集合盖体片放在批量生产型基板上，使得凹部覆盖压电元件2，将变成盖体5的开口周缘面的集合盖体片的凸部接合于支撑基板1的上表面的周缘部。例如，在变成预先准备的盖体5的开口周缘面的集合盖体片的凸部涂敷热固化性的绝缘性粘接剂，将盖体5放在支撑基板1的上表面。然后，通过对盖体5或者支撑基板1进行加热，使绝缘性粘接剂温度上升至100～150℃而固化，将盖体5接合于支撑基板1的上表面。

最后，沿各压电部件(单片)的边界通过切割或者线切割等来进行切断。

通过以上的方法，制作本例的压电部件。根据以上的方法，能够减小振荡频率的偏差，从而能够高生产性地制造振荡频率的精度得到提高的压电部件。

符号説明

1：支撑基板

11：电介质

121：第1端子电极

122：第2端子电极

123：第1电容形成用电极

124：第2电容形成用电极

125：接地电极

126：输入输出电极

127：侧面电极

2：压电元件

21：激励电极

22：压电体

23：端面电极

31：第1支撑部

32：第2支撑部

4：导电性接合材料

5：盖体

6：绝缘膜。