CN1081835C - 压电元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种压电元件，把压电体的表面上形成了电极5、6的压电振动片2安装到插头3上之后、封装到外壳4内而完成之前，在大气压或接近于大气压的压力下，在规定的放电气体中产生气体放电，在该气体放电36中生成常温下的液体或气体的有机化合物的活性原子团，并把插头和压电振动片的表面暴露其中。在这些表面上叠层有机物，从而形成被覆整个电极及其分割线18、插头的安装连接部等的树脂被覆膜9。在音叉型压电振子的情况下，从树脂被覆膜的上方照射激光来进行频率的调整。

Description

压电元件及其制造方法

本发明涉及一种压电元件，例如由水晶等压电晶体或压电陶瓷等材料构成的压电振子、SAW(Surface Acoustic Wave：声表面波)器件，特别是涉及一种利用在大气压或接近大气压力的气压下在等离子体内生成的活性原子团的表面处理技术制造的压电元件及其制造方法。

以往，利用基于压电效应的谐振作用的压电元件已由人们所公知，并且被用作振子、滤波器和振荡器等。在压电元件中，有使用频带大约为20kHz～1MHz的音叉型振子、大约4～125MHz的AT切割振子等的压电振子和利用声表面波的SAW器件。一般，压电振子由振动片和用来安装该振动片且与外部电连接的插头构成，该振动片由压电振子的表面上形成了电极的水晶板等压电体构成，在该插头中用所谓密封端子，把振动片气密性地密封在外壳中。

SAW器件可以稳定地得到100MHz～1000MHz频带的高频率，并被用作构成振荡电路的SAW振子、高频率用的SAW滤波器等。一般，SAW器件具有由在其表面上形成微细梳形电极的水晶板之类的压电体构成的SAW片。通常，SAW片被整个贴固在支撑体上，并真空封装在外壳中，但是，最近本申请人开发了一种SAW器件，是把SAW片局部安装在与压电振子同样的密封端子构成的插头上，并真空封装在外壳之中。

可是，在把这些压电元件的压电振动片或SAW片的元件片密封到外壳内部之前，由于制造过程中异物混入外壳内，插头或外壳表面的镀层脱落可能产生脏物。在音叉型压电振子或SAW器件的情况下，这些脏物就会粘附在压电体的表面，当使相邻电极间短路时，就有可能发生停振或电阻抗的变化等故障。特别是由于最近要求电子部件的小型化，为了使压电元件也小型化，电极间的间隙就要窄到大约20～30μm，所以，容易发生电极间短路。而且由于在封装时氧气混入外壳内或封装后从插头或外壳放出的气体的吸附使电极变质，会引起振荡频率的偏移或CI(晶体阻抗)值的增大，就有可能使压电元件的特性劣化，而使可靠性降低。

所以，原来开发出了一种在形成了电极的压电体的表面上形成绝缘膜的压电元件，例如：在日本专利JP2-22564中提出了一种SAW元件，是用溅散蒸涂法形成的五氧化钽绝缘膜被覆在压电基板上形成的电极部分上，由此来抑制由于电极间的短路而造成的特性的降低。另外，由本申请人所提交的日本专利申请JP3-291660的说明书中所记载的构成是至少在音叉型压电振子的平面电极的表面上用真空蒸涂或溅散、真空等离子体CVD方法等形成由SiO2等氧化物和氟化物构成的绝缘膜，从而防止由于来自外部的气体或脏物的吸附引起的振荡频率的变化、CI等的特性的降低。在日本公开专利JP60-134617中披露了一种压电振子及其制造方法，是在蒸涂到压电振动板表面的金属层上涂敷聚亚酰胺树脂，再用光刻技术制作图案，来形成激励电极和引出电极，而且在该电极上残留聚亚酰胺树脂膜，从而防止由于氧化等引起的劣化。

但是，如上所述，用具有SiO2等的硬刚性的氧化物形成的电极部分的绝缘膜的原来的压电元件，在绝缘膜的厚度过厚时，就会妨害元件片的振动，CI值变坏，效率下降。因此，绝缘膜的膜厚一般为1000左右，但是这并不能可靠地确保电气绝缘性。因为必须把膜厚的容许范围设定到±200的高精度，而且膜厚要均匀，所以，制造工艺上很难控制膜厚。

另外，特别是在音叉型压电振子的情况下，原来一般是用激光去除频率调整用的重叠金属电极膜来进行频率调整。但是，激光穿透由SiO2等氧化物构成的原来的绝缘膜，而不能除掉。所以，在采用原来的用激光的频率调整方法的情况下，必须用掩膜除去重叠部分的电极膜来形成绝缘膜，作业很麻烦。

在把元件片安装到插头上之前形成绝缘膜的情况下，因为必须把用来将电极连接到插头上的台面遮掩起来，所以成膜处理也很麻烦。另外，在封装到外壳内之后，因为在元件片和插头的表面上残留有未用绝缘膜被覆的外壳内部露出来的台面或内引线等金属部分，所以会产生金属削，就有可能造成邻接电极间短路。

另一方面，在把元件片安装到插头上之后形成绝缘膜的情况下，当把绝缘膜一直形成到插头的封装部分时，就不能确保外壳内部的气密性，因此，在绝缘膜成膜时就必须把插头掩盖住，但实际上完全掩盖插头是很难的，而且，这种掩盖规模大、作业性差、生产效率低。

在溅散或蒸涂成膜处理中，需要昂贵的真空设备，制造上要花时间，同时由于与压电元件的其他制造工序的连续处理困难，所以不能实现制造的自动化和生产性的提高。但是，一般要在真空或减压状态下来进行批量处理，这就不能一面使绝缘膜成膜一面测定元件片的频率，所以，膜厚的控制就非常困难。特别是在溅散的情况下，覆盖膜的附着性因成膜的压电体和电极等的表面状态而异，这就有可能影响压电元件的频率衰减特性，所以，必须事前进行充分的予处理。

同样，在日本公开专利JP60-134617中所记载的压电振子也是因为其制造工序要进行批量处理，而不能同时进行绝缘膜的形成和频率的测定。另外，因为是在向插头的安装前形成树脂膜，在与插头连接时就有必要从引出电极上除去树脂膜等，所以制造工艺繁杂。但是，因为与插头的连接部或插头表面不能涂敷而使露出外壳内部的部分因氧化而变劣，所以由于产生脏物就有可能使引出电极之间发生短路。

因此，本发明就是鉴于上述的原来的问题而提出的解决方案，本发明的目的在于提供一种在形成电极的压电体的表面上形成有柔软性、附着性良好的绝缘膜的压电元件，这种绝缘膜具有能充分确保电绝缘性的膜厚，而且能够抑制气体的放出和吸附，但并不损害其振动特性。

本发明的目的在于提供一种压电元件的制造方法，这种制造方法能够以短的时间比较简单且廉价地形成上述的这种绝缘膜，而且容易控制确保绝缘性和附着性的膜厚和膜质，且作业性优良，从而能够实现提高自动化·在线化的生产性。另外，本发明的目的是提供一种制造方法，特别是对音叉型压电振子能够容易且正确地进行频率调整。

本发明就是实现上述目的的技术方案，以下用附图所表示的实施例来说明其内容。

本发明的压电元件设置有在压电体表面上形成了电极的元件片、安装该元件片的插头和气密性地容纳元件片的外壳，所述元件片的表面由树脂被覆膜涂敷，其特征在于，所述树脂被覆膜是用在大气压或接近于大气压的压力下在规定的放电气体中用气体放电的方法所生成的有机化合物的活性原子团形成的。

因为这样利用在大气压下由气体放电所生成的等离子体在元件片表面上形成的树脂被覆膜具有满意的柔韧性，所以即使形成较厚的被覆膜，实质上也不会妨害元件片的振动。因此，能够维持压电元件的特性、大幅度地提高电气绝缘性，而且能够有效地防止由于气体的放出、氧气的混入而造成的电极等的劣化。另外，能够把膜厚的容许范围设定到较大的±1000左右，即使膜厚有某种程度的零散，对其绝缘性和压电元件特性的影响也是极小的，所以，在制造上容易管理膜厚。

按照本发明，所述的树脂被覆膜能够用有机物的叠层膜来形成，例如用硅树脂膜来形成时，由于树脂被覆膜具有防水性，所以就更为合适。这时，如果用包含在所述有机化合物中的无机元素或其氧化物来形成树脂被覆膜的下层部分，就能够提高附着性，并能得到优良的频率衰减特性。

作为这样的压电元件的所述元件片，有音叉型压电振子、条型AT切割水晶振子、利用弹性表面波的SAW谐振振子和SAW器件。音叉型压电振子有按弯曲振动模式或弹性振动模式振动的压电振动片，条型AT切割水晶振子具有按厚度滑移模式振动的水晶振动片，SAW器件具有SAW滤波器之类的SAW片。特别是在压电体表面邻接极性不同的电极的音叉型压电振子的情况下，由于完全防止了电极间的短路，所以能够设定更窄的电极间的分割线，并能够使产品更小型化且能更有效地起振。

另外，在音叉型压电振子的情况下，对于具有从连接到插头的基端部沿长度方向延长的2个腕部的音叉形状的元件片来说，如果按照本发明，在沿其长度方向腕部结合到基端部的叉部附近的区域把树脂被覆膜的膜厚形成得比其他区域薄。这样，特别是在弯曲振动的畸变量为最大的音叉的叉部附近的区域中，由于实际上树脂被覆膜不抑制压电振动片的振动，所以，能够确实地防止对C工值的影响。特别是在叉部附近的树脂被覆膜的膜厚是其他区域的膜厚的约1/2时，最好是500～1000时，对压电振子的特性没有任何影响，而且能够得到所希望的绝缘效果，所以是最合适的。

本发明的压电元件的制造方法的特征在于，包括如下步骤：把在压电体的表面上形成了电极的元件片安装到插头上，在大气压或大气压附近的压力下，在氟化碳、氟化烃以及氦或氮的惰性气体等的规定的放电用气体中产生气体放电；用所述气体放电在常温下产生液体或气体的有机化合物的活性原子团，把安装在所述插头上的元件片的表面暴露在所述活性原子团内；在该表面上形成有机物树脂被覆膜；将所述元件片气密性地封装在外壳内。

这样在大气压下用气体放电形成等离子体，由此而生成的有机物活性原子团一次次地结合·分解，直接从气相把树脂膜层叠起来，这样就能在暴露于所述活性原子团中的元件片的整个面上和插头的表面上形成足够膜厚的绝缘膜，所以，能够把全部电极及其分割线、以及插头的安装连接部分完全绝缘起来。但是，因为树脂被覆膜有柔韧性，所以即使在插头的封装面上形成树脂被覆膜，也不会损害外壳与插头之间的气密性。因此，成膜时不必对插头进行掩盖，作业就很容易。而且，由于不必需真空装置和设备，所以能够简单且廉价地构成制造装置，并且能够实现在线化·自动化。另外，由于在把元件片安装到插头上的状态下形成树脂被覆膜，所以能够在成膜的过程中测定频率，并且正确地控制·管理适宜于所希望的膜厚也是简单的。

按照本发明可以用把有机化合物混合到放电气体内的方法来形成所述树脂被覆膜，作为有机化合物，可以用硅或碳氢化合物。

按照本发明，使安装到插头上的元件片从供给到气体放电区的放电用气体的气流的下流侧向上流侧相对移动，同时把该元件片的表面暴露于放电用气体的活性原子团内。这种情况下，一般在包含活性原子团的放电用气体的下流侧形成层叠度和附着性高而甲基基的数量少的亲水性被覆膜，而在上流侧就形成层叠度和附着性低而甲基基的数量多的防水性被覆膜。这样，就可以在厚度方向上控制形成在压电体表面的树脂被覆膜的性质，使之下层部分附着性高，而表层部分防水性好。因此，能够得到频率衰减特性优良而又能抑制气体的放出和吸附的绝缘膜。在实际的制造流水线上，最好是一面传送安装在插头上的元件片使之通过气体放电区，一面供给放电用气体使之从该元件片出气体放电区的一侧向入气体放电区侧流动。

按照本发明，在把所述元件片作成音叉形状的压电振动片的情况下，在形成树脂膜后，可以从该树脂膜上方照射激光来调整压电振动片的频率，这样，由于可以把树脂膜和振动片表面的金属膜同时去掉，所以能够更正确且简单地进行频率调整，但是由于能够不进行掩盖就可以在振动片的整个表面上形成树脂被覆膜，所以作业性良好，并能有足够的绝缘性。

在所述元件片是音叉形压电振动片的情况下，使在从连接到插头的基端部沿长度方向延长的2个腕部结合于该基端部的叉部附近的区域中，其表面暴露于活性原子团中的时间比沿所述长度方向暴露于其他区域的时间更短，如上所述，这样就能够制造在叉部附近区域把树脂被覆膜的膜厚作得比其他区域的膜厚更薄的压电元件。

这种情况下，把放电气体供给到对向设置的1对电源电极和接地电极之间同时加上规定的电压，从而产生气体放电，并且使安装在插头上的压电振动片沿其长度方向移动，而使其通过两电极间的气体放电区，这时，如果使叉部附近的区域通过气体放电区的速度比其他区域的通过速度快，就能够缩短对该叉部附近的区域的暴露时间，并能够容易调整树脂被覆膜的膜厚。

附图简要说明

图1是按照本发明的音叉型压电振子的纵剖面图。

图2是把图1的压电振动片放大了的平面图。

图3是沿图2的III-III线的剖面图。

图4是图1的音叉型压电振子的制造步骤的流程图。

图5是本发明的用大气压等离子体在压电振动片表面形成树脂被覆膜的表面处理装置的构成示意图。

图6是供给包含气化了的硅的放电用气体的供气装置的实施例的结构方框图。

图7是与图6不同的供气装置的实施例的结构方框图。

图8是表示用激光进行频率调整了的重叠部的压电振动片的腕部前端的局部放大剖面图。

图9是与图3不同的电极形状的压电振动片的剖面图。

图10的A图和B图是音叉型压电振子的弯曲振动的平面图，C图是表示其沿压电振子的长度方向的畸变量。

图11是按照本发明的别的实施例的音叉型压电振动片的侧面图。

图12的A图是表示对按照图11的实施例的音叉型压电振子测定出的CI值的条柱图表，B图是其比较例。

图13是形成图11的树脂被覆膜的表面处理装置的构成示意图。

图14的A图是按照本发明的条形AT切割水晶振子的纵剖面图，B图是沿其水晶振动片的XIV-XIV线的剖面图。

图15的A图是按照本发明的SAW器件的纵剖面图，B图是沿该SAW片的XV-X V线的剖面图。

图1表示适用本发明的音叉型压电振子1，与原来一样，具有压电振动片2、以局部支持的方式支撑该压电振动片的插头3和有底圆筒状的金属外壳4。如图2所示，压电振动片2由加工成为具有从基端部沿长度方向延长的左右2个腕部的所希望的音叉形状的两个薄水晶片构成，并具有形成在其表里两面的平面电极5、6和形成在其板厚方向的侧面电极7、8。如图3所示，本实施例的侧面电极7、8从所述水晶片的各侧面向表里各面稍微回裹进来一点。在压电振动片2的表面上，几乎沿整个面形成有电绝缘型的树脂被覆膜9，安装在插头3上的压电振动片2被气密型地封装在金属外壳4内，而且在金属外壳4内始终维持真空状态。

本实施例的音叉型压电振子1可以按照图4的流程图所示的工序制造，与原来的工序一样，首先把水晶原块切断为规定尺寸·形状的方块，并把它切成规定板厚的薄片进行研磨。再在其表里两面上溅散或蒸涂Cr膜和Au膜，形成耐腐蚀膜，然后用光掩膜把涂敷在其上的保护层形成音叉形状，除去露出来的所述耐腐蚀膜之后，用氟酸等在水晶薄片上刻蚀加工多个音叉形状的外形。

接着，按照原来的技术形成所述电极，例如用蒸涂或溅散法在所述水晶片的表面上形成膜厚100～500的Cr底层，再用光刻技术把其上成膜的膜厚大约为2000～3000的Au电极膜形成图案。在别的实施例中，可以在掩盖所述水晶片表面的状态下，蒸涂或溅散Cr和Au膜来形成所述电极。

根据部件小型化的要求，为了使小型的压电振动片起振效率高，称之为分割线的邻接的所述平面电极和侧面电极之间的间隙的最窄处大约为20～30μm。在所述电极膜也可以用Ag来形成。压电振动片2的基端部下端左右设置有从所述电极引出来的连接用的台面10、11。而在压电振动片2的各腕部的前端设置有频率调整用的层叠部12、13，该层叠部12、13涂敷比其他电极部分厚的Au膜，形成约2～3μm的膜厚。

然后，把各个压电振动片2从所述水晶薄片上切断下来，并分别安装到插头3上。插头3就是所谓的气密端子，它有2条引线16，该引线贯通在插头3外周上嵌套了金属环14的玻璃绝缘体15。把从插头3的所述绝缘体向金属外壳4内部突出的短针状内引线17分别用焊锡钎焊或用Ag膏粘接在压电振动片2的所述各台面上。这样，插头3就可以在局部支撑压电振动片2的同时，通过引线16把所述电极与外电路电气连接起来。

这样，就如后面用图5描述的那样，在把压电振动片2安装到插头3上的状态下，用在大气压下的放电所形成的等离子体形成了树脂被覆膜9。本实施例的树脂被覆膜9由硅树脂膜构成，它不仅被覆在平面电极5、6和侧面电极7、8的表面，而且还完全被覆了露出分割线18的水晶体底面以及所述的各台面、内引线和它们的连接部。

因此，压电振动片2就能够完全防止由于制造工序或所述插头、外壳等产生的脏物造成的所述电极或台面间的短路，并且能够完全防止从所述插头或外壳、所述Ag膏放出来的气体吸附在电极膜上。另外，由于树脂被覆膜9有柔韧性，即使形成起电绝缘作用的足够的厚度，在使用时实际上也不会妨害压电振动片的振动。而且除上述硅以外，在树脂被覆膜9上可以使用由碳水化合物等有机化合物构成的各种各样的树脂材料。

一般是用图5所示的构成的表面处理装置来形成树脂被覆膜9，表面处理装置19具有与交流电源20连接的平板状的电源电极21、作为面对该电极并与之保持窄间隙的接地电极的工作台22和供给所述间隙放电用气体的供气装置23。为了消除异常放电，用石英之类的平板状介质24覆盖在电源电极21的下面，供气装置23具有开口的喷嘴25，以便把放电用气体喷到所述介质和工作台之间的空间内。

从喷嘴25中喷出放电用气体，来置换所述介质和工作台之间及其附近的气氛，按照本发明，用例如传送带装置沿箭头A的方向连续地传送安装在插头3上的压电振动片2，在介质24和工作台22之间水平地从喷嘴25的对面向该喷嘴侧送进。因此，就把压电振动片2从放电用气流的下流侧传送到其上流侧。为了在大气压下的放电气体内容易产生气体放电，把氦等稀有气体作为载荷气体，使用把气化的硅混合于其中的气体。把常温下液体状态的硅加热到适当的温度，使其气化，它就可以容易地混合到所述放电气体中。

用例如图6所示的构成的供气装置23就能够简单地得到混合了气化的硅的放电用气体，从气源26通到喷嘴25的管路27上设置并联管路28，用来把由所述气源送来的氦之类的载荷气体的一部分送到罐29中。常温下，在罐29内驻留液体硅30，用加热器31可以容易地使其气化。被导入罐29内的所述载荷气体含有气化的硅之后返回到管路27中。用流量控制装置34、35分别控制经控制泵32、33从供气源26送到管路27和并联管路28的载荷气体的流量，从而把供给所述表面处理装置的间隙的放电用气体中所含的硅的比例调整得适当。

在图7中表示了同样供给混合了气化的硅的放电用气体的供气装置的其他实施例。在该实施例中，代替从设置在并联管路28上的罐29中省略了的图6的加热器，而是把从供气源26导入的载荷气体喷到罐29的液体硅30中，这样，在所述罐上部的空间内，就生成含有气化硅的载荷气体，所以，同样可以把它返回到管路27中，再从喷嘴25供给所述表面处理装置。

与此同时，从所述交流电源把规定的电压加在电源电极21上，在与工作台22之间，在大气压或接近大气压的压力下产生气体放电，在放电区36中，由气体放电形成等离子体，并引起所述放电气体分解、电离、激励等反应，由此而生成硅的活性源子团。由于这种硅活性原子团一次次结合·分解，从而在通过所述放电区的压电振动片2的表面上直接从气相叠层硅树脂，并容易地以较短的时间形成图3所示的树脂被覆膜9。通过调整混合到所述放电用气体中的硅含量、在气体放电中的暴露时间以及使用的电压等放电条件来控制树脂被覆膜9的膜厚和成膜速度。

在其他实施例中，除硅以外，在放电用气体中可以使用常温下呈液体或气体的有机化合物，例如碳水化合物等有机物质，并形成对应于所使用的材料的树脂叠层膜。在所使用的有机化合物是常温下液体的情况下，如上所述，通过对硅加热可以使之气化并混合到载荷气体内，而在常温下的气体的情况下，就可以原样直接混合到载荷气体内来使用。

作为载荷气体，除上述的氦之外，可以使用氩之类的惰性气体、氮、CH4等。特别是在使用氮、氟化碳氢化合物、CH4之类的含荧光炭类的气体的情况下，可以提高树脂被覆膜的成膜速度。

一般，像本发明那样，用在大气压或接近于大气压的压力下形成的等离子体的成膜方法，在图5的放电区36内，靠近喷嘴25开口的右侧区所形成的有机物的被覆膜叠层度和附着性低，而防水性好，含有较多的甲基基；相对于此，远离喷嘴25的左侧区所形成的有机物被覆膜的叠层度和附着性高，显示亲水性，含有较少的甲基基。因此，如图5所示，被传送的压电振动片2从出放电区侧向入放电区侧流动，一面供给放电用气体，一面放电，这样就能够使压电振动片2表面的树脂被覆膜9沿其膜质厚度方向从高附着性的下层部分向所希望的有机叠层膜的上层部分变化。而且通过用所述传送带装置把多个压电振动片2连续地传送且按次序进行成膜处理，就能够提高生产性。

这样，用激光除掉树脂被覆膜9被覆了整个面的压电振动片2的腕部前端的层叠部12、13，来进行频率调整。如图8所示，与原来一样，从树脂被覆膜9的上方用直径20～40μm的光点照射输出功率为20W左右的激光37。用激光37使有机物树脂被覆膜9与构成层叠部12、13的Cr底层38和Au膜39构成的电极膜一起升华，而被除掉。按照本实施例，如上述的原来的技术那样，把叠层部掩盖起来，无须设置绝缘膜，而且在安装到插头上之后形成树脂被覆膜并进行频率调整，所以不仅作业性好、能提高生产性，而且能够达到更完全的绝缘效果。

然后，在安装金属外壳4之前，在真空中加热所述压电振动片和插头，进行出气处理，强制性地把有可能经过一段时间之后放出来的气体从它们的表面释放出来，而且，通过在真空或氮气气氛中把插头3的金属环14压入金属外壳4的开口来把压电振动片2密封到该金属外壳内，从而支撑图1所示的音叉型压电振子1。在金属环14的表面和金属外壳4的内面上预先铴上焊锡，由于在压入时该焊锡填埋在所述金属环和外壳之间的间隙内，所以，能够维持金属外壳4内部的气密性。

在本实施例中，在形成树脂被覆膜9时，由于对安装了压电振动片2的插头3不使用原来的掩膜，整个所述压电振动片和插头都暴露在气体放电之中，所以在压电振动片的电极5～8和分割线18以外的不要部分也形成了树脂被覆膜9。但是例如金属环14表面上形成的所述树脂被覆膜在把所述插头压入外壳时容易被去掉，或即使残留下来，如上所述，由于具有柔韧性，也不会损害其气密性。

图9表示具有与上述实施例不同形状的电极的压电振动片的变形例。对于具有与图3相同形状的平面电极41、42来说，该压电振动片40仅在所述水晶板的侧面形成有侧面电极43、44。即使在这种情况下，也用与图5有关的上述成膜方法在压电振动片40的整个面上形成树脂被覆膜45，使之完全被覆所述各电极和分割线46的表面。

众所周知，如图10A、B所示，音叉压电振子是因各腕部47的内侧和外侧交替重复伸缩而产生弯曲振动，但其振动范围被大概限定在电极48的区域内，而且如图10C所示，其畸变量在两腕部47与基端部49结合的叉部附近为最大。在此，在图11所示的本发明的其他实施例中，沿压电振动片51的长度方向处于叉部52附近区域的树脂被覆膜53的膜厚比其他区域的薄，因此，由于压电振子的弯曲振动不会被树脂被覆膜53抑制，所以，能够很好地维持CI值。

把树脂被覆膜53的膜厚设定为所述叉部附近区域的膜厚为其他区域的膜厚的1/2最合适，为了既不抑制振动又能确保树脂被覆膜必要的最小限度的绝缘性，最好把所述叉部附近的膜厚设定为约500～1000，这种情况下，其他区域的膜厚是约1000～2000。如果依本发明人，按照本发明所形成的树脂被覆膜因其材质不同而使柔韧性多少产生一些差异，但其绝缘性大体相同。

在测定按照本实施例制造的音叉型压电振子的CI值时，得到图12所示的结果。用于试验的音叉型压电振子是频率为32kHz、大小为φ2×6mm的压电振子，所述叉部附近的树脂被覆膜的膜厚为500，其他区域的膜厚为2000，制造了28个样品。图12A表示了这些样品的CI值的测定结果。作为比较例，对同样的音叉型压电振子，把树脂被覆膜的膜厚同样形成2000，也制成28个样品，图12B表示比较样品的CI值的测定结果。

比较图12A、B可知，按照本实施例的压电振子的CI值的峰值是28kΩ，零散小；而在比较例的情况下，峰值是30kΩ，高2kΩ，零散大。实际上，根据电子部件的小型化的要求使压电振子也小型化了，但伴随着小型化其CI值稍有升高，因此，最好不要因形成绝缘膜的表面处理进一步使CI值上升，按照本实施例，使音叉型压电振子小型化的同时，能够维持良好的CI值。

由于使用图13所示的表面处理装置，图11的音叉型压电振子能够在振动片的两面同时形成树脂被覆膜，这种表面处理装置是按直线状进行表面处理的所谓直线型表面处理装置，具有上下相对的1对电源电极54和接地电极55。所述两电极结构相同，并分别呈垂直配置的平板状，而且其外面由玻璃、氧化铝之类的介质56、57被覆，上下对称地配置。在两电极的一个侧部用绝缘材料的壁部58、59配置成向划定在所述两电极间的狭窄的间隙开口的喷嘴60、61，并连接到共用的放电用供气源62。

通过用由绝缘材料制成的适当的保持装置65从上下把外引线66夹持住，来把安装在插头63上的音叉型压电振动片64的里外两面保持水平。保持装置65可以使压电振动片64沿其长度方向(箭头B)一面调整其速度，一面前后移动。

与图5所示的表面处理装置一样，供气源62供给混合了气化硅的气体，并且一面从喷嘴60、61把气体喷射到所述两电极的间隙内，一面从交流电源67把规定的电压加在电源电极54上，在大气压或接近于大气压的压力下使两电极间产生气体放电。该放电区域68对图面形成垂直方向的直线状，与上述实施例相同，其中部生成硅的活性原子团。

保持装置65使音叉型压电振动片64沿所述长度方向水平地并在垂直于直线状的所述放电区域的方向上移动，压电振动片64的表里两面从腕部69的前端一直到基端部70沿长度方向一点点地在其横断方向上直线地暴露于所述放电区，直接从气相层叠硅树脂，同时分别形成树脂被覆膜。这样来设定压电振动片64的移动速度，即：从腕部69前端一直到叉部附近设定为一定的慢速，叉部附近的区域r加速，从该区域之后再设定为慢速。这样，就能够使处于叉部附近的区域r的放电区域的暴露时间短，而其他区域的暴露时间长，所以，就能够按图11所示的膜厚分布形成压电振子的树脂被覆膜。

当把多个压电振动片沿垂直于图面方向夹持在保持装置65上时，可以使它们同时通过直线状的放电区域进行处理，这是最合适的。压电振动片的移动速度可以用电极的大小、所加的电压等放电条件或所要求的膜厚来适当地设定。在上述的实施例中，仅从压电振动片的腕部前端向基端部把它送到放电区域进行处理，但是也可以把它从放电区域拉回来进行同样的处理。另外，在别的实施例中，也可以固定压电振动片的保持位置，而移动所述电极来进行处理。当然，把压电振动片的表里各面每一面进行处理也是可以的。

本发明不仅适用于上述的音叉型压电振子，也适用于条型AT切割水晶振子、SAW器件等其他类型的压电元件。图14A表示适用于本发明的条型AT切割水晶振子的实施例。水晶振子72具有水晶振动片73、支撑它的插头74和有底圆筒形的金属外壳75。水晶振动片73在其薄的长方形的水晶板的表里两面上分别用蒸涂或溅散Cr底层和其上的Ag或Au薄膜而形成呈同样图案的长方形的激励电极76，并且，在水晶振动片的下端设置有从所述电极引出的连接用台面77、78。

插头74就是所谓的气密端子，它有2条引线81，该引线贯通在插头74外周上嵌套了金属环79的玻璃绝缘体80。把从插头74的所述绝缘体向金属外壳75内部突出的内引线82用焊锡钎焊在所述各台面上，这样，插头74就局部支撑住水晶振动片73。把所述插头的金属环79压入到所述外壳的开口上，从而把水晶振动片73气密性地容纳在维持在真空或氮气氛下的外壳75内。

如图14B所示，在水晶振动片73的表面上整个面都形成有树脂被覆膜83，与图1的音叉型压电振子一样，树脂被覆膜83可以适用图5的表面处理装置19来形成。使用在氦等载荷气体内混合了硅等有机化合物的放电用气体，并在大气压或接近于大气压的压力下产生气体放电，从而生成该有机化合物的活性原子团，再把安装到插头74上的水晶振动片73暴露于其中，形成被覆其整个面的叠层膜。用这层树脂被覆膜就能免除相邻台面77、78间的短路，同时也可以免除由于从插头74或外壳75放出的气体被所述水晶振动片的激励电极76吸附而导致振荡频率的漂移或CI值的增大。另外，由于树脂被覆膜83具有柔韧性，所以不会妨害水晶振动片73的振动，并且不会使水晶振子的性能下降。在插头74的所述金属环表面上形成的树脂被覆膜也不会在把所述插头74压入外壳75时损害气密性。

图15A表示适用于本发明的SAW器件的实施例。SAW器件84具有与上述压电振子大致相同的构成，SAW片85以局部支持的方式被安装在作为气密端子的插头86上，并且被气密性地容纳在有底圆筒状的金属外壳87内。SAW片85在其长方形的水晶板的主面大致中央部位形成有把1组梳形电极88、89组合而成的交叉指电极(IDT)，其长度方向两侧分别设置有格栅状的反射器90，其下端左右设置有从所述各梳形电极引出来的连接用台面91、92。这些电极、反射器和台面都是在所述水晶板表面上蒸涂或溅散Al薄膜而成膜，并用光刻技术构成图案来形成的，但是作为电极材料也可以用除Al以外的Au、Al-Cu合金等导电材料。除水晶以外，也可以用钽酸锂、铌酸锂等压电体作为SAW片85的基体。

与图1和图14的压电振子一样，插头86的贯通玻璃绝缘体93的2条引线94的各内引线95分别用焊锡钎焊连接在所述SAW片的台面91、92上，并且把外嵌于所述绝缘体的金属环96压入外壳87开口而把所述SAW片真空密封到外壳中。由于这样把SAW片85从外壳87浮起来支撑，确保了与外壳架的足够大的间隙，所以，本实施例的SAW器件能够防止由于它们的接触引起的振荡不稳和外壳内的脏物的发生，同时可以减轻外应力引起的SAW片的变形和由此而引起的频率变化等恶劣影响，从而能够得到非常稳定的谐振频率和良好的衰落特性。另外，除圆筒形以外，外壳87可以是椭圆形、圆罐形、箱形等各种各样的形状，也可以用陶瓷来制成。

如图15B所示，在SAW片85的表面上整个面都形成有树脂被覆膜97，与图1和图14的压电振子一样，树脂被覆膜97可以使用图5的表面处理装置19来形成。使用在氦等载荷气体内混合了硅等有机化合物的放电用气体，并在大气压或接近于大气压的压力下产生气体放电，从而生成该有机化合物的活性原子团，再把安装到插头86上的SAW片85暴露于其中，形成被覆其整个面的叠层膜。这种树脂被覆膜不仅被覆所述电极、反射器，而且完全被覆露出来的水晶底面，SAW片85就能完全防止制造工序或从所述插头、外壳等产生的脏物引起相邻的所述电极与电极或反射器之间或所述相邻台面间的短路，同时也可以完全防止由于从所述插头或外壳、粘接剂放出的气体被电极等金属膜吸附。另外，由于树脂被覆膜97具有柔韧性，所以，即使起电绝缘作用的膜厚过厚，实际上，在使用时也不会妨害SAW片的性能，并且，在插头86的所述金属环表面上形成的树脂被覆膜也不会损害外壳87和所述插头的气密性。

以上用优选实施例对本发明做了详细说明，显然，对本领域的技术人员来说可以在本发明的技术范围内在上述实施例的基础上实施各种各样的变形或更改。

按照上述的构成，本发明可以达到下述的效果。

按照本发明的压电元件，因为在元件片表面上形成的树脂被覆膜具有柔韧性，所以即使其膜厚较厚，也不会妨害振动，并能够维持压电元件的特性、大幅度地提高电气绝缘性，而且能够防止由于气体的放出和吸附、氧气的混入而造成的电极等的劣化。特别是在音叉型压电振片的情况下，由于音叉的腕部沿其长度方向在分叉的叉部附近的树脂被覆膜比其他区域的被覆膜更薄，树脂被覆膜不会抑制振动，而且能够维持CI值，所以，即使要实现小型化，也不必一定要改变振动片的形状，这就容易节省电力。

按照本发明的压电元件的制造方法，由于利用在大气压下形成的等离子体所生成的有机物的活性原子团，并用由气相直接叠层有机物的方法在元件片和插头的表面形成树脂被覆膜，所以，能够把全部电极及其分割线以及插头的安装连接部分完全电气绝缘起来。因为这种树脂被覆膜具有柔韧性，所以即使在插头的封接面上形成树脂被覆膜也不会损害外壳与插头的气密性，因此，由于在成膜时不必进行掩盖，所以，成膜工序就很容易。另外，由于不需要真空装置和设备，所以，制造装置简单廉价，又能实现在线化·自动化，从而容易实现生产性的提高和成本的降低。

由于可以在形成树脂被覆膜的同时测定频率，所以可以正确地进行适宜于所希望的频率的膜厚的控制·管理，从而实现压电元件的性能的提高。特别是在音叉型压电振动片的情况下，即使在包含频率调整用叠层部的整个表面上都形成了树脂被覆膜，由于从其上方进行激光照射能够同时把树脂被覆膜和金属膜除掉来简单地进行频率调整，所以，不仅能够同时达到频率的正确调整和绝缘效果，而得到高品质·高性能的音叉型压电振子，而且能够提高作业性和生产性。

把安装在插头上的元件片承载在传送带装置上，送到气体放电区中，并且一面相对供给到气体放电区的放电用气流从其下流侧向上流侧移动，一面把其表面暴露于活性原子团中而形成树脂被覆膜，这样就能够控制其膜质在厚度方向上其下层部分附着性高，而其表层部分防水性好，因此，能够得到频率衰减特性优良且能抑制气体的放出和吸附而有效地保护电极的绝缘膜。

Claims (19)

1.一种压电元件，具有在压电体的表面形成了电极的元件片，安装所述元件片的插头和气密性地容纳所述元件片的外壳，其特征在于，所述元件片的表面由树脂被覆膜所被覆，所述树脂被覆膜是用有机化合物的活性原子团形成的，所述有机化合物的活性原子团是在大气压或接近于大气压的压力下，在氟化碳、氟化烃以及氦或氮的惰性气体等的规定的放电用气体中由气体放电生成的。

2.根据权利要求1的压电元件，其特征在于，所述树脂被覆膜由有机物的叠层膜构成。

3.根据权利要求1的压电元件，其特征在于，所述树脂被覆膜由硅树脂膜构成。

4.根据权利要求1至3的任一项权利要求的压电元件，其特征在于，所述树脂膜具有由包含在所述有机化合物中的无机元素或其氧化物构成的下层部分。

5.根据权利要求1的压电元件，其特征在于，所述元件片是按弯曲振动模式振动的压电振动片。

6.根据权利要求1的压电元件，其特征在于，所述元件片是按厚度滑移模式振动的压电振动片。

7.根据权利要求1的压电元件，其特征在于，所述元件片是按弹性振动模式振动的压电振动片。

8.根据权利要求1的压电元件，其特征在于，所述元件片是利用声表面波的SAW片。

9.根据权利要求5的压电元件，其特征在于，所述压电振动片呈音叉形状，所述音叉形状具有连接到所述插头的基端部和从该基端部沿长度方向延长的2个腕部；沿所述长度方向，在所述腕部与所述基端部结合的叉部附近的区域中，所述树脂被覆膜的膜厚比其他区域的树脂被覆膜的厚度薄。

10.根据权利要求9的压电元件，其特征在于，所述叉部附近的所述树脂被覆膜的膜厚是其他区域的树脂被覆膜厚度的1/2左右。

11.根据权利要求10的压电元件，其特征在于，所述叉部附近的所述树脂被覆膜的膜厚是500～1000。

12.一种压电元件的制造方法，所述压电元件具有在压电体的表面形成了电极的元件片、安装所述元件片的插头和气密性地容纳所述元件片的外壳，其特征在于包括如下步骤：

把所述元件片安装在所述插头上，在大气压或接近于大气压的压力下，在氟化碳、氟化烃以及氦或氮的惰性气体等的规定的放电用气体中产生气体放电；由所述气体放电生成在常温下是液体或气体的有机化合物的活性原子团；把所述元件片的表面暴露于所述活性原子团中，形成被覆在该表面上的树脂被覆膜；将所述元件片封装在所述外壳内。

13.根据权利要求12的压电元件制造方法，其特征在于，所述规定的放电用气体混合了所述有机化合物。

14.根据权利要求12的压电元件制造方法，其特征在于，所述有机化合物是硅或碳氢化合物。

15.根据权利要求12至14的任一项权利要求的压电元件制造方法，其特征在于，相对于供给到所述气体放电区的所述规定的放电用气体的气流，从其下流侧向上流侧相对移动安装在所述插头上的所述元件片，把其表面暴露于所述活性原子团中。

16.根据权利要求15的压电元件制造方法，其特征在于，一面传送所述安装在所述插头上的所述元件片，使其通过所述气体放电区，一面供给所述规定的放电用气体，使其从出放电区侧向入放电区侧流动。

17.根据权利要求12的压电元件制造方法，其特征在于，所述元件片是呈音叉形状的压电振动片，在形成所述树脂被覆膜之后，从该树脂被覆膜的上方照射激光来调整所述压电振动片的频率。

18.根据权利要求12的压电元件制造方法，其特征在于，所述元件片是具有从连接到所述插头的基端部沿长度方向延长的2个腕部的音叉形状的压电振动片，在沿长度方向在所述腕部与所述基端部结合的叉部附近的区域中，使所述压电振动片的表面暴露于所述活性原子团的时间比在其他区域中暴露的时间短。

19.根据权利要求18的压电元件制造方法，其特征在于，把所述放电气体提供到对向配置的1对电源电极和接地电极之间，同时加上规定的电压来产生所述气体放电；使安装在所述插头上的所述压电振动片沿其长度方向相对所述两电极移动，使其通过所述气体放电区，并使所述叉部附近的区域通过所述气体放电区的速度比其他区域的通过速度快。

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