JP3221166B2 - 圧電共振子の製造方法 - Google Patents
圧電共振子の製造方法Info
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- piezoelectric
- piezoelectric resonator
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は主成分がＰｂＴｉＯ3−
ＰｂＺｒＯ3よりなる圧電基板を有する圧電共振子の製
造方法に関するものである。
ＰｂＺｒＯ3よりなる圧電基板を有する圧電共振子の製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、主成分がＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒ
Ｏ3よりなる圧電基板を有する圧電共振子は、圧電基板
の外表面を研磨した後、この圧電基板の表，裏面に、蒸
着により接着金属層（Ｔａ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ）＋導電
金属層（Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄなど）＋腐食防止金属
層（Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄなど）の多層金属薄膜を形成し、
次に電極パターンを形成すべくレジストコートし、その
後強アルカリまたは強酸のエッチング液で湿式エッチン
グすることにより電極を形成していた。
Ｏ3よりなる圧電基板を有する圧電共振子は、圧電基板
の外表面を研磨した後、この圧電基板の表，裏面に、蒸
着により接着金属層（Ｔａ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ）＋導電
金属層（Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄなど）＋腐食防止金属
層（Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄなど）の多層金属薄膜を形成し、
次に電極パターンを形成すべくレジストコートし、その
後強アルカリまたは強酸のエッチング液で湿式エッチン
グすることにより電極を形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
圧電基板研磨の時に歪みが生じ、また研磨砥粒による引
っかきに基づく表面欠陥が生じたり、湿式エッチングの
際、エッチング液で圧電基板表面が溶出したりして、表
面状態の荒いものとなっていた。そしてその結果として
弾性波の減衰が生じ、（数１）で示すダイナミックレン
ジが低下するという問題を生じていた。
圧電基板研磨の時に歪みが生じ、また研磨砥粒による引
っかきに基づく表面欠陥が生じたり、湿式エッチングの
際、エッチング液で圧電基板表面が溶出したりして、表
面状態の荒いものとなっていた。そしてその結果として
弾性波の減衰が生じ、（数１）で示すダイナミックレン
ジが低下するという問題を生じていた。
【０００４】
【数１】
【０００５】本発明は上記問題点を解決するもので、圧
電基板に生じる歪みと表面状態の荒さを解消することに
より、弾性波の減衰を防ぎ、ダイナミックレンジの大き
い圧電共振子を提供することを目的とするものである。
電基板に生じる歪みと表面状態の荒さを解消することに
より、弾性波の減衰を防ぎ、ダイナミックレンジの大き
い圧電共振子を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そしてこの目的を達成す
るため本発明は、ＰｂＴｉＯ 3 −ＰｂＺｒＯ 3 を主成分と
し、副成分としてＳｒ，Ｂａ，Ｃａのうち少なくとも一
種類の化合物を含有する圧電基板の外表面を研磨する第
１の工程と、次に前記圧電基板の焼結温度より５０〜２
００℃低い温度で熱処理する第２の工程と、次いで前記
圧電基板の表、裏面に気相メッキによりアルミニウム膜
を形成する第３の工程と、その後このアルミニウム膜上
に電極パターンを形成すべくレジストコートを行う第４
の工程と、次に前記アルミニウム膜を燐酸 、 硝酸、酢酸
及び水からなるエッチング液で湿式エッチングすること
により電極を形成する第５の工程とを備えたものであ
る。
るため本発明は、ＰｂＴｉＯ 3 −ＰｂＺｒＯ 3 を主成分と
し、副成分としてＳｒ，Ｂａ，Ｃａのうち少なくとも一
種類の化合物を含有する圧電基板の外表面を研磨する第
１の工程と、次に前記圧電基板の焼結温度より５０〜２
００℃低い温度で熱処理する第２の工程と、次いで前記
圧電基板の表、裏面に気相メッキによりアルミニウム膜
を形成する第３の工程と、その後このアルミニウム膜上
に電極パターンを形成すべくレジストコートを行う第４
の工程と、次に前記アルミニウム膜を燐酸 、 硝酸、酢酸
及び水からなるエッチング液で湿式エッチングすること
により電極を形成する第５の工程とを備えたものであ
る。
【０００７】
【作用】以上の方法によれば、圧電基板を焼結温度より
も５０〜２００℃低い温度で熱処理することにより、研
磨工程で圧電基板に生じた欠陥及び内部歪みを修復する
ことができる。また電極として用いるアルミニウム膜
は、酸化物セラミックと強固な結合を作るので接着金属
層が不要になる。またアルミニウム膜は表面に酸化不働
体被膜が形成され安定化するので、腐食防止層が不要に
なる。
も５０〜２００℃低い温度で熱処理することにより、研
磨工程で圧電基板に生じた欠陥及び内部歪みを修復する
ことができる。また電極として用いるアルミニウム膜
は、酸化物セラミックと強固な結合を作るので接着金属
層が不要になる。またアルミニウム膜は表面に酸化不働
体被膜が形成され安定化するので、腐食防止層が不要に
なる。
【０００８】その上、燐酸−硝酸−酢酸系のエッチング
液中では圧電基板の溶出速度はきわめて遅く、またアル
ミニウムの膜厚があるので、圧電基板の表面欠陥はほと
んど生じない。
液中では圧電基板の溶出速度はきわめて遅く、またアル
ミニウムの膜厚があるので、圧電基板の表面欠陥はほと
んど生じない。
【０００９】よって本発明の圧電共振子の製造方法によ
り、弾性波の減衰を防ぎ、ダイナミックレンジの大きい
圧電共振子が提供できる。
り、弾性波の減衰を防ぎ、ダイナミックレンジの大きい
圧電共振子が提供できる。
【００１０】
【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明の一実施例における圧電
共振子の斜視図である。
ながら説明する。図１は本発明の一実施例における圧電
共振子の斜視図である。
【００１１】まずＰｂＯ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，ＳｒＣＯ
3，ＢａＣＯ3，ＣａＣＯ3，ＭｎＯ2，Ｃｒ2Ｏ3，Ｃｏ
Ｏ，Ｆｅ2Ｏ3，ＮｉＯ，Ａｌ2Ｏ3，Ｎｂ2Ｏ5，Ｔａ
2Ｏ5，Ｌａ 2Ｏ5，Ｓｂ2Ｏ3を用い（表１），（表２）に
示す組成となるように秤量し湿式混合した。
3，ＢａＣＯ3，ＣａＣＯ3，ＭｎＯ2，Ｃｒ2Ｏ3，Ｃｏ
Ｏ，Ｆｅ2Ｏ3，ＮｉＯ，Ａｌ2Ｏ3，Ｎｂ2Ｏ5，Ｔａ
2Ｏ5，Ｌａ 2Ｏ5，Ｓｂ2Ｏ3を用い（表１），（表２）に
示す組成となるように秤量し湿式混合した。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】これを約８５０℃で２時間仮焼した後、粉
砕したものに有機結合剤を添加し、造粒した後、直径２
０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板状に成形し、閉炉中で１１０
０〜１３００℃で約１時間焼成し、圧電基板１を形成し
た。
砕したものに有機結合剤を添加し、造粒した後、直径２
０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板状に成形し、閉炉中で１１０
０〜１３００℃で約１時間焼成し、圧電基板１を形成し
た。
【００１５】この圧電基板１の表，裏面に、次に示す二
種類の方法で直径２ｍｍの振動電極２を形成した。なお
（表１）の試料Ｎｏ．５，６にのみ第２の方法を用い、
残りの試料には第１の方法を適用した。
種類の方法で直径２ｍｍの振動電極２を形成した。なお
（表１）の試料Ｎｏ．５，６にのみ第２の方法を用い、
残りの試料には第１の方法を適用した。
【００１６】第１の方法は、本発明の一実施例で、ＧＣ
＃２０００砥粒で圧電基板１の外表面をラップ研磨し、
この圧電基板１の厚みを０．３ｍｍの厚みにし、その
後、（表１），（表２）に示す温度で加熱処理をした。
次に圧電基板１の表，裏面全体に真空蒸着によりアルミ
ニウムの電極膜を形成し、次にこの表裏の電極膜を用い
て圧電基板１の分極をし、その後電極膜上にレジストコ
ートをして振動電極パターンをフォトリソグラフィー法
により形成し、エッチング後、振動電極２上の樹脂をと
り除いた。
＃２０００砥粒で圧電基板１の外表面をラップ研磨し、
この圧電基板１の厚みを０．３ｍｍの厚みにし、その
後、（表１），（表２）に示す温度で加熱処理をした。
次に圧電基板１の表，裏面全体に真空蒸着によりアルミ
ニウムの電極膜を形成し、次にこの表裏の電極膜を用い
て圧電基板１の分極をし、その後電極膜上にレジストコ
ートをして振動電極パターンをフォトリソグラフィー法
により形成し、エッチング後、振動電極２上の樹脂をと
り除いた。
【００１７】第２の方法は従来の方法で圧電基板１の両
面に厚膜Ａｇ電極を焼付け、分極後ＧＣ＃２０００砥粒
で両面をラップ研磨して０．３ｍｍの厚みとなるように
した。そしてマスク蒸着により図１に示す振動電極２を
形成した。
面に厚膜Ａｇ電極を焼付け、分極後ＧＣ＃２０００砥粒
で両面をラップ研磨して０．３ｍｍの厚みとなるように
した。そしてマスク蒸着により図１に示す振動電極２を
形成した。
【００１８】用いたエッチング液は（表３），（表４）
に示す。
に示す。
【００１９】
【表３】
【００２０】
【表４】
【００２１】（表３），（表４）において、振動モード
は圧電共振子の厚み縦振動モードのことである。これは
圧電基板のポアソン比により異なり、振動エネルギーを
閉じ込めることのできる基本波か高調波より選択した。
は圧電共振子の厚み縦振動モードのことである。これは
圧電基板のポアソン比により異なり、振動エネルギーを
閉じ込めることのできる基本波か高調波より選択した。
【００２２】またダイナミックレンジは（数２）により
求めた。
求めた。
【００２３】
【数２】
【００２４】図２は第２の方法を用いて形成した試料Ｎ
ｏ．５の圧電共振子の磁器表面ＳＥＭ写真を模式化した
ものである。図３は本発明の一実施例における方法で作
成した圧電共振子の磁器表面ＳＥＭ写真を模式化したも
のである。この２つの図を見比べるとわかるように本発
明の製造方法により作成した圧電共振子は磁器表面が変
化していないのに対し、従来の製造方法で作成した圧電
共振子は粒界が溶出し磁器表面の結晶粒が明白に判別で
きる。試料Ｎｏ．５，６の圧電共振子のダイナミックレ
ンジが他のものに比べると小さいのは、このためである
と考えられる。
ｏ．５の圧電共振子の磁器表面ＳＥＭ写真を模式化した
ものである。図３は本発明の一実施例における方法で作
成した圧電共振子の磁器表面ＳＥＭ写真を模式化したも
のである。この２つの図を見比べるとわかるように本発
明の製造方法により作成した圧電共振子は磁器表面が変
化していないのに対し、従来の製造方法で作成した圧電
共振子は粒界が溶出し磁器表面の結晶粒が明白に判別で
きる。試料Ｎｏ．５，６の圧電共振子のダイナミックレ
ンジが他のものに比べると小さいのは、このためである
と考えられる。
【００２５】図４は、温度６０℃、湿度９５％下で時間
の経過に対する圧電共振子良品率を示したグラフであ
る。圧電共振子良品率はダイナミックレンジが初期値の
９０％以上のものの個数比率とした。試料Ｎｏ．１は１
０００時間経過後でもダイナミックレンジの低下してい
るものはない。試料Ｎｏ．５，６は２００時間以上経過
するとダイナミックレンジが１０％以上低下しているも
のが現れ、時間の経過と共に良品率が低下してくるのが
わかる。
の経過に対する圧電共振子良品率を示したグラフであ
る。圧電共振子良品率はダイナミックレンジが初期値の
９０％以上のものの個数比率とした。試料Ｎｏ．１は１
０００時間経過後でもダイナミックレンジの低下してい
るものはない。試料Ｎｏ．５，６は２００時間以上経過
するとダイナミックレンジが１０％以上低下しているも
のが現れ、時間の経過と共に良品率が低下してくるのが
わかる。
【００２６】また試料Ｎｏ．４，８，１０，１２，１
４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８，３
０，３２，３４は圧電基板の表面研磨後加熱処理をして
いない。圧電基板の組成が同じで加熱処理をしたものと
ダイナミックレンジを比較すると、５ｄＢ以上低くなっ
ている。
４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８，３
０，３２，３４は圧電基板の表面研磨後加熱処理をして
いない。圧電基板の組成が同じで加熱処理をしたものと
ダイナミックレンジを比較すると、５ｄＢ以上低くなっ
ている。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明は圧電基板の研磨に
より生じた表面欠陥および内部歪を焼結温度より５０〜
２００℃低い温度で加熱処理して修復している。そして
電極をアルミニウムの単層薄膜とし、電極形成において
圧電基板と反応性の低い燐酸−硝酸−酢酸系のエッチン
グ液を用いることにより、表面の溶出を防いでいる。
より生じた表面欠陥および内部歪を焼結温度より５０〜
２００℃低い温度で加熱処理して修復している。そして
電極をアルミニウムの単層薄膜とし、電極形成において
圧電基板と反応性の低い燐酸−硝酸−酢酸系のエッチン
グ液を用いることにより、表面の溶出を防いでいる。
【００２８】その結果、圧電共振子の弾性波の減衰を防
いで、ダイナミックレンジの大きい圧電共振子を得るこ
とができる。
いで、ダイナミックレンジの大きい圧電共振子を得るこ
とができる。
【図１】本発明の一実施例における圧電振動子の斜視図
【図２】従来の製造方法により作成した圧電共振子の圧
電基板の表面ＳＥＭ写真を模式化した図
電基板の表面ＳＥＭ写真を模式化した図
【図３】本発明の一実施例における圧電共振子の圧電基
板の表面ＳＥＭ写真を模式化した図
板の表面ＳＥＭ写真を模式化した図
【図４】時間の経過に対する圧電共振子の不良品率を示
す特性図
す特性図
１ 圧電基板 ２ 振動電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 3/00 - 3/04 H01L 41/22 - 41/26
Claims (1)
- 【請求項１】 ＰｂＴｉＯ 3 −ＰｂＺｒＯ 3 を主成分と
し、副成分としてＳｒ，Ｂａ，Ｃａのうち少なくとも一
種類の化合物を含有する圧電基板の外表面を研磨する第
１の工程と、次に前記圧電基板の焼結温度より５０〜２
００℃低い温度で熱処理する第２の工程と、次いで前記
圧電基板の表、裏面に気相メッキによりアルミニウム膜
を形成する第３の工程と、その後このアルミニウム膜上
に電極パターンを形成すべくレジストコートを行う第４
の工程と、次に前記アルミニウム膜を燐酸 、 硝酸、酢酸
及び水からなるエッチング液で湿式エッチングすること
により電極を形成する第５の工程とを備えた圧電共振子
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19342293A JP3221166B2 (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 圧電共振子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19342293A JP3221166B2 (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 圧電共振子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0750537A JPH0750537A (ja) | 1995-02-21 |
| JP3221166B2 true JP3221166B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=16307710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19342293A Expired - Fee Related JP3221166B2 (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 圧電共振子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3221166B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8096264B2 (en) | 2007-11-30 | 2012-01-17 | Illinois Tool Works Inc. | Repulsion ring |
| US10155233B2 (en) | 2008-04-09 | 2018-12-18 | Carlisle Fluid Technologies, Inc. | Splash plate retention method and apparatus |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3714082B2 (ja) * | 2000-01-13 | 2005-11-09 | 株式会社村田製作所 | ランガサイト系単結晶基板の製造方法、ランガサイト系単結晶基板および圧電デバイス |
-
1993
- 1993-08-04 JP JP19342293A patent/JP3221166B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8096264B2 (en) | 2007-11-30 | 2012-01-17 | Illinois Tool Works Inc. | Repulsion ring |
| US10155233B2 (en) | 2008-04-09 | 2018-12-18 | Carlisle Fluid Technologies, Inc. | Splash plate retention method and apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0750537A (ja) | 1995-02-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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