CS215591B1

CS215591B1 - Electrode for piezzoelectric units

Info

Publication number: CS215591B1
Application number: CS802224A
Authority: CS
Inventors: Marcel Janda; Vnislav Svaton
Original assignee: Marcel Janda; Vnislav Svaton
Priority date: 1980-03-31
Filing date: 1980-03-31
Publication date: 1982-08-27

Abstract

Vynález ae týká elektrody pro piezoelektrické jednotky, zejména piezokeramioké rezonátory. Vynález řeší materiálové složení elektrod piezoelektrických jednotek, zejména křemenných rezonátorů. Podstatou vynálezu je elektroda pro piezoelektrické jednotky, která je tvořena vrstvou slitiny mědi a hliníku, přičemž obsah médi je 99 až 65 atomámíoh % a obsah hliníku je 1 až 35 atomárních %, případně vrstvou obecného kovu, s výhodou mědi a vrstvou shora uvedené slitiny. Vynálezu může být využito pri přípravě elektrod pro piezoelektrické jednotky, zejména křemenné rezonátory a filtry.The invention relates to electrodes for piezoelectric units, in particular piezoceramic resonators. The invention addresses the material composition of electrodes for piezoelectric units, in particular quartz resonators. The invention provides an electrode for piezoelectric units, which is formed by a layer of an alloy of copper and aluminum, with the copper content being 99 to 65 atomic % and the aluminum content being 1 to 35 atomic %, or alternatively a layer of a base metal, preferably copper and a layer of the above-mentioned alloy. The invention can be used in the preparation of electrodes for piezoelectric units, in particular quartz resonators and filters.

Description

Vynález se týká elektrody pro piezoelektrické jednotky, zejména piezokeramioké jpezonátory.The invention relates to an electrode for piezoelectric units, in particular piezo-ceramics.

Při přípravě elektrod piezoelektrických jednotek se užívá řady postupů vytváření elektrod- Nejrozšířenější technikou vytváření těchto elektrod je technika vakuového napařování kovových materiálů. Jako materiálů se užívá buž jednoho kovu (AI, Cu, Au, Ag,A variety of electrode forming techniques are used in the preparation of piezoelectric unit electrodes. The most common technique for forming these electrodes is the vacuum vapor deposition technique of metallic materials. The materials used are single metal (AI, Cu, Au, Ag,

W), nebo kombinace materiálů tak, že jsou vytvářeny vícevrstvé elektrodové systémy, kupř. Cr-Au, Ti-Pd-Au, Au-Ag, Ti-Cu-Au, MnCu-Cu apod. Elektrodové systémy, které užívají drahých kovů, se stávají neúnosnými pro stále rostoucí ceny těchto materiálů. Společnou nevýhodou dvouvrstvýoh a vícevrstvých elektrodových systémů, užívaných v teohnolofii piezoelektrických jednotek jsou interakoe v těchto systémech, které jsou příčinou frekvenčních nestabilit. Z jednovrstvých elektrod má určité opodstatnění pouze elektroda hliníková, která však pro nízkou měrnou hmotnost může nalézt uplatnění pouze v některých aplikaoíoh. Vrstvové typy elektrod jsou nevhodné pro snadnou oxidovatelnost materiálu (Cu), vysoké pnutí elektrody (W) ěi nízkou adhezi (Ag)W), or a combination of materials such that multilayer electrode systems are formed, e.g. Cr-Au, Ti-Pd-Au, Au-Ag, Ti-Cu-Au, MnCu-Cu and the like. Electrode systems that use precious metals become unbearable for the ever increasing prices of these materials. A common disadvantage of the two-layer and multi-layer electrode systems used in the theology of piezoelectric units is the interakea in these systems, which cause frequency instabilities. Of the single-layer electrodes, only the aluminum electrode has some merit, but due to its low density, it can only be used in some applications. Layer electrode types are unsuitable for easy oxidation of material (Cu), high electrode stress (W) and low adhesion (Ag)

Uvedené nedostatky současného stavu techniky jsou odstraněny vynálezem elektrody pro piezoelektrické jednotky, jehož podstatou je, že elektroda je tvořena vrstvou slitiny mědi a hliníku, přičemž obsah mědi je 99 až 65 atomárních % a obsah hliníku je 1 až 35 atomárních ^c/ja případně vrstvou obecného kovu, s výhodou mědi a vrstvou shora uvedené slitinyThese disadvantages of the prior art are eliminated by the invention of an electrode for the piezoelectric unit, which is characterized in that the electrode is a layer of copper and aluminum alloys, the copper content is 99 to 65 atomic% and the aluminum content is 1-35 atomic ratio ^C / I or layer of a metal, preferably copper, and a layer of the above alloy

Výhodou vynálezu je, že se používá obecných kovů, čímž se šetří drahé kovy, což je ekonomicky výhodné Další výhodou je, že elektrody mají specifickou hmotnost ve srovnání s normální hliníkovou elektrodou asi 2 až 3 x vyšší. Rezistence k oxidaci ve srovnání s měděnými elektrodami je minimálně stonásobná.An advantage of the invention is that base metals are used, thereby saving precious metals, which is economically advantageous. Another advantage is that the electrodes have a specific gravity compared to a normal aluminum electrode about 2 to 3 times higher. Resistance to oxidation compared to copper electrodes is at least 100-fold.

Vynález bude blíže vysvětlen a popsán na dvou možných příkladech provedení podle vynálezu.The invention will be explained and described in more detail with reference to two possible embodiments of the invention.

Příklad 1Example 1

Elektrody CuAl byly vyrobeny vakuovým napařováním slitiny o výchozích koncentraci inědi 89 atomárních % a hliníku 11 atomárních,% na 15 ks křemenných rezonátorů AT řezu se základní frekvenoí tloušťkových kmitů 8 MHz. Obsah neěisot, t}· Mh, Cr, Ti a Be nebyl vyšší než 0,5 atomárního % Odpaření slitiny bylo provedeno ve vakuu 2,610^ Pa kondenzační rychlostí 2 nm,s¹ Protilihlé strany křemenných rezonátorů byly pokoveny ve dvou nap*“ovacích cyklech. Tloušťky elektrod byly 700 + 20 nm Elektrioký odpor elektrod sledovaného jouboru, charakterizovaný jako odpor čterce, je 0,195 + 0,005 Rezistence k oxidaci, měřená jako relativní změna frekvence křemenného rezonátorů při teplotě 50 °C na vzduchu byla lepší než 4 10 _Qf/den oproti měděným elektrodám, jejichž změny jsou vyšší než 5 106 f_Q/den. Specifická hmotnost elektrody je 8,2.10³ kg m³, což je trojnásobek specifické hmotnosti hliníkové elektrody Adheze elektrod byla ve všech případech vyšší než 30 LIP, a to je více než stonásobek adheze stříbrných elektrodCuAl electrodes were made by vacuum vapor deposition of an alloy with an initial concentration of copper of 89 atomic% and aluminum of 11 atomic,% per 15 pieces of AT-cut quartz resonators with a base frequency of 8 MHz. The content of impurities, t, · Mh, Cr, Ti and Be was not higher than 0.5 atomic%. The alloy evaporation was carried out at a vacuum of 2.610 µ Pa at a condensation rate of 2 nm, with ¹ opposing sides of the quartz resonators. . The thicknesses of the electrodes were 700 ± 20 nm Elektrioký electrode resistance observed jouboru characterized as resistance čterce is 0.195 + 0.005 Resistance to oxidation, measured as the relative change of frequency of quartz resonators, at 50 ° C in air was better than 4 10 _Q F / day vs. copper electrodes whose changes are greater than 5,106 f _Q / day. The specific gravity of the electrode is 8.2.10 ³ kg m ³ , which is three times the specific gravity of the aluminum electrode. The electrode adhesion was in all cases higher than 30 LIP, which is more than 100 times the adhesion of the silver electrodes.

Příklad 2Example 2

Elektrody byly vyrobeny na 12 ks křemenných rezonátorúMřezu AT se základní frekvencíThe electrodes were produced on 12 pieces of quartz resonators at AT frequency base frequency

MHz tloušťkově střežných kmitů napařením vrstvy mědi tloušťky 400 nm a slitiny mědi a hliniku tloušťky 150 nm o obsahu hliníku 11 atomárních %. Elektrický odpor elektrod, charakterizovaný jako odpor čtverce je 0,02 + 0,002. Specifická hmotnost elektrod byla íbMHz of the guarding vibration by vapor deposition of a 400 nm thick copper layer and a 150 nm thick copper-aluminum alloy having an aluminum content of 11 atomic%. The electrical resistance of the electrodes, characterized as a square resistance, is 0.02 + 0.002. The specific gravity of the electrodes was 1b

8,7-10^ kg m oož je více než třikrát vyšší než u hliníkových elektrod. Adheze elektrod byla ve všech případech vyšší než 5 MPa, oož je více než desetinásebek adheze elektrod zhotovených ze stříbra nebo zlata, Relativní změna frakvence rezonátorů při teplotě 50 °C na vzduchu byla nižší než 5.10”⁸ fQ/den oproti elektrodám měděným, jejichž změny jsou vyšší než 5-1Ο⁸ f Q/den.8.7-10 .mu.m m is more than three times higher than that of aluminum electrodes. The electrode adhesion was in all cases higher than 5 MPa, which is more than ten times the adhesion of silver or gold electrodes. The relative change in the resonator fraction at 50 ° C in air was less than 5.10 " ⁸ fQ / day compared to the copper electrodes whose changes higher than ⁸ 5-1Ο f Q / day.

Claims

Electrode for piezoelectric units, in particular piezo-ceramic resonators, characterized in that it consists of a layer of copper-aluminum alloy, wherein the copper content is 99 to 65 atomic% and the aluminum content is 1 to 35 atomic

2. Electrode for piezoelectric units according to claim 1, characterized in that the copper-aluminum alloy layer is deposited on a base metal layer, preferably copper.