JP2545779B2 - 圧電結晶デバイスの製造方法 - Google Patents
圧電結晶デバイスの製造方法Info
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- JP2545779B2 JP2545779B2 JP20283185A JP20283185A JP2545779B2 JP 2545779 B2 JP2545779 B2 JP 2545779B2 JP 20283185 A JP20283185 A JP 20283185A JP 20283185 A JP20283185 A JP 20283185A JP 2545779 B2 JP2545779 B2 JP 2545779B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要） 圧電振動子（体積振動子）、表面弾性液（SAW）デバ
イス（フィルタ、表面振動子）等の圧電結晶デバイスと
して用いられるリチウムテトラボレート（Li2B4O7）結
晶の加熱水エッチングに対する分極軸の（＋）面のエッ
チングレートは、（−）面のそれより１桁以上大きいこ
とを発見し、 （１） 加熱水エッチングを圧電振動子の精密な厚さ制
御に用いる。
イス（フィルタ、表面振動子）等の圧電結晶デバイスと
して用いられるリチウムテトラボレート（Li2B4O7）結
晶の加熱水エッチングに対する分極軸の（＋）面のエッ
チングレートは、（−）面のそれより１桁以上大きいこ
とを発見し、 （１） 加熱水エッチングを圧電振動子の精密な厚さ制
御に用いる。
（２） 分極軸の（−）面のみに電極に形成して耐水性
の大きいSAWデバイスを形成する。
の大きいSAWデバイスを形成する。
本発明はLi2B4O7結晶を用いた圧電結晶デバイスの製
造方法に関する。
造方法に関する。
圧電振動子は10MHz程度のマイクロコンピュータのク
ロック用発振子、HF帯やVHF帯におけるPCM装置のタイミ
ング抽出用のフィルタ、無線装置のIFの70数MHzの局部
発振、その他ワイヤレスマイク、アンテナフィルタ等に
多用されている。
ロック用発振子、HF帯やVHF帯におけるPCM装置のタイミ
ング抽出用のフィルタ、無線装置のIFの70数MHzの局部
発振、その他ワイヤレスマイク、アンテナフィルタ等に
多用されている。
板の厚み振動を利用する振動子では高周波化とともに
薄片化する必要がある。
薄片化する必要がある。
すなわち、共振周波数をfr、板厚をｔとすると、 fr∝1/t・ の関係がある。
また、SAWデバイスも30〜100MHzのTVチューナ用1Fフ
ィルタ、VTRコンバータのIF局部発振用等等に多用され
ている。
ィルタ、VTRコンバータのIF局部発振用等等に多用され
ている。
SAWデバイスのように片面のみに電極を形成している
デバイスに対しては、結晶表面の安定性が望まれてい
る。
デバイスに対しては、結晶表面の安定性が望まれてい
る。
（１） Li2B4O7結晶を用いた圧電振動子の従来例によ
る薄片化技術は下記のとおりである。
る薄片化技術は下記のとおりである。
（ａ） 機械的研磨方法 薄片加工をすると結晶基板がわれるため、50〜60μｍ
の板圧が限界である。
の板圧が限界である。
（ｂ） ドライエッチング法 エッチングレートが１μｍ当たり数時間と極めて遅
い。
い。
（ｃ） 酸を用いた化学エッチング法 硫酸（H2SO4）、塩酸（HCl）、硝酸（HNO3）等をエッ
チャントとする場合はエッチング後の表面粗さが大き
く、うねりが多い。
チャントとする場合はエッチング後の表面粗さが大き
く、うねりが多い。
（２） 従来のLi2B4O7結晶を用いたSAWデバイスはは特
に面指定を行わないで形成していた。
に面指定を行わないで形成していた。
（１） Li2B4O7結晶を用いた圧電振動子の従来の薄片
化技術は再現性、制御性に欠け、特に10数μｍの厚さに
形成することは困難であった。
化技術は再現性、制御性に欠け、特に10数μｍの厚さに
形成することは困難であった。
（２） 従来のLi2B4O7結晶を用いたSAWデバイスは特に
面指定がないため、（＋）を使用すると加熱水に対して
エッチングされやすく不安定である。
面指定がないため、（＋）を使用すると加熱水に対して
エッチングされやすく不安定である。
上記問題点の解決は、厚みすべりスローモードの１次
温度係数が実質的に０になるカット方位の，すなわち，
結晶の座標軸をＸ軸の回りに反時計方向に51゜回転した
場合のＹ軸に垂直な面でカットした51゜rot Y板のリチ
ウムテトラボレート（Li2B4O7）結晶の分極軸が（＋）
方向に対応した（＋）面を80℃以上の加熱水でエッチン
グして，前記結晶の厚さを制御する工程と，分極軸が
（−）方向に対応した（−）面に電極を形成する工程と
を有することを特徴とする圧電結晶デバイスの製造方法
により達成される。
温度係数が実質的に０になるカット方位の，すなわち，
結晶の座標軸をＸ軸の回りに反時計方向に51゜回転した
場合のＹ軸に垂直な面でカットした51゜rot Y板のリチ
ウムテトラボレート（Li2B4O7）結晶の分極軸が（＋）
方向に対応した（＋）面を80℃以上の加熱水でエッチン
グして，前記結晶の厚さを制御する工程と，分極軸が
（−）方向に対応した（−）面に電極を形成する工程と
を有することを特徴とする圧電結晶デバイスの製造方法
により達成される。
本発明は、Li2B4O7単結晶が加熱水のエッチャントに
対し、 （ａ） 分極軸が（＋）方向に対応した（＋）面のエッ
チングレートは、（−）面のそれより１桁以上の大きく
異方性がある。
対し、 （ａ） 分極軸が（＋）方向に対応した（＋）面のエッ
チングレートは、（−）面のそれより１桁以上の大きく
異方性がある。
（ｂ） H2SO4、HCl、HNO3等の酸をエッチャントとする
場合よりもエッチング後の表面粗さ、うねりが少い。
場合よりもエッチング後の表面粗さ、うねりが少い。
（ｃ） 再現性、制御性に優れる。
等の特性を有すること利用したものである。
つぎに、種々のエッチャントに対するエッチング特性
を示す。
を示す。
第１図（１）〜（３）は本発明の原理を説明する加熱
水エッチングの実験データを示す関係図である。
水エッチングの実験データを示す関係図である。
第１図（１）は（＋）面と（−）面のエッチングレー
トを示す、エッチング時間に対するエッチング量の関係
図である。
トを示す、エッチング時間に対するエッチング量の関係
図である。
図において、基板はθ゜rot Y Li2B4O7（座標軸をＸ
軸の回りに反時計方向にθ゜回転した場合のＹ軸に垂直
な面でカットしたLi2B4O7結晶）を用いる。
軸の回りに反時計方向にθ゜回転した場合のＹ軸に垂直
な面でカットしたLi2B4O7結晶）を用いる。
図示の各直線の傾斜がエッチングレートを示し、
（＋）面と（−）面では１桁以上の差があることがわか
る。
（＋）面と（−）面では１桁以上の差があることがわか
る。
なお図では，θ＝50゜と42゜が代表例として表されて
いるが，θ＝51゜±20゜の範囲内では加熱水エッチング
のエッチレートは，（＋）面が（−）面よりも１桁以上
大きいことが確認された。
いるが，θ＝51゜±20゜の範囲内では加熱水エッチング
のエッチレートは，（＋）面が（−）面よりも１桁以上
大きいことが確認された。
第１図（２）は温度に対するエッチングレートの関係
図である。
図である。
図は、エッチング時間60分、エッチャントは純水、エ
ッチング面は（＋）面に対する結果を示す。
ッチング面は（＋）面に対する結果を示す。
図より、80℃以上でエッチングレートが急増すること
がわかる。
がわかる。
第１図（３）は（＋）面と（−）面について、エッチ
ング量に対する表面粗さRaの関係図である。
ング量に対する表面粗さRaの関係図である。
図は、エッチャントが煮沸H2Oに対す結果を示す。
第２図（１）、（２）は第１の発明を説明する振動子
の平面図、断面図である。
の平面図、断面図である。
図において、１はLi2B4O7結晶基板で、 カット方位 51゜rot Y 基板寸法 ８φ×250μｍ 電極寸法 3.5φ である。
このカット方位は発振周波数の１次温度係数が略０と
なる。
なる。
基板の厚さ制御は、まず＃4000の研磨材で500μｍに
ラッピングし、煮沸水で250μｍまでエッチングする。
ラッピングし、煮沸水で250μｍまでエッチングする。
つぎに、電極２、３を形成する。電極はニクロム（Ni
Cr）を500、金（Au）を2000Å順次被着し、図のように
パターニングして形成する。
Cr）を500、金（Au）を2000Å順次被着し、図のように
パターニングして形成する。
第３図は本発明により作成さたマイクロコンピュータ
のクロック発生用振動子の共振応答を示す、周波数に対
する振幅の関係図である。
のクロック発生用振動子の共振応答を示す、周波数に対
する振幅の関係図である。
図より、共振周波数frは、 fr＝6.638MHz. である。
実施例による振動子のその他の特性として、 Ｑ＝12500, 容量比 γ＝21. が得られた。
ここに容量比とは、振動子の等価回路における電極間
容量Cdと、この容量に並列に入るLRC0直列共振子を形成
する容量C0との比をいう。
容量Cdと、この容量に並列に入るLRC0直列共振子を形成
する容量C0との比をいう。
特に、γ値は水晶の230に比し、極めて低く共振と反
共振の幅Δｆ（第３図に図示）が大きくなり、従って振
幅の可変範囲を大きくとることができ有利である。すな
わち、つぎの関係がある。
共振の幅Δｆ（第３図に図示）が大きくなり、従って振
幅の可変範囲を大きくとることができ有利である。すな
わち、つぎの関係がある。
γ＝Cd/C0∝1/Δf. つぎに、さらに高周波の振動子への応用を考える。
第４図はLi2B4O7結晶のカット方位に対する周波数定
数Ｆの関係図である。
数Ｆの関係図である。
基板は50゜rot Y Li2B4O7を用いた場合、厚みすべり
（TS）モード周波数定数Ｆは Ｆ＝1605 Hz・m. ここに、Ｆは共振周波数frと基板の厚さｔであらわさ
れる。
（TS）モード周波数定数Ｆは Ｆ＝1605 Hz・m. ここに、Ｆは共振周波数frと基板の厚さｔであらわさ
れる。
従って、例えば100MHzの共振周波数frを得るために
は、基板の厚さｔは約16μｍ薄片化する必要があり、こ
の程度になると従来の加工方法では極めて困難である。
は、基板の厚さｔは約16μｍ薄片化する必要があり、こ
の程度になると従来の加工方法では極めて困難である。
第５図（１）、（２）は第２の発明を説明するSAWデ
バイスの斜視図である。
バイスの斜視図である。
第５図（１）はSAWフィルタ、第５図（２）はSAWレゾ
ネータを示す。
ネータを示す。
図において、53、57はLi2B4O7結晶基板で、 カット方位 51゜rot Y 基板表面 （−）面 である。
この基板上に電極として、すだれ状トランジューサ5
1、52、54と、反射器55、56が形成されている。
1、52、54と、反射器55、56が形成されている。
このようにして得られたSAWデバイスは，電極を（＋
面）に比べて水に対する溶解性の小さい（−）面に形成
しているため，この面の耐水性がよく，電極形成面を指
定しないデバイスよりも結晶面が安定であり，従って，
デバイス特性の安定性が高い。
面）に比べて水に対する溶解性の小さい（−）面に形成
しているため，この面の耐水性がよく，電極形成面を指
定しないデバイスよりも結晶面が安定であり，従って，
デバイス特性の安定性が高い。
以上詳細に説明したように本発明によれば、 （１） Li2B4O7結晶を用いた圧電振動子の薄片化を再
現性、制御性よく行え、表面粗さ、うねりの少ない面が
得られ、従って10数μｍの厚さに形成することができ振
動子の高周波化が可能となる。
現性、制御性よく行え、表面粗さ、うねりの少ない面が
得られ、従って10数μｍの厚さに形成することができ振
動子の高周波化が可能となる。
（２） Li2B4O7結晶を用いたSAWデバイスの耐水性、安
定性を増す。
定性を増す。
第１図（１）〜（３）は本発明の原理を説明する加熱水
エッチングの実験データを示す関係図、 第２図（１）、（２）は第１の発明を説明する振動子の
平面図、断面図、 第３図は本発明により作成されたマイクロコンピュータ
のクロック発生用振動子の共振応答を示す、周波数に対
する振幅の関係図、 第４図はLi2B4O7結晶のカット方位に対する周波数常数
Ｆの関係図、 第５図（１）、（２）は第２の発明の説明するSAWデバ
イスの斜視図、である。 図において、 １、51はLi2B4O7結晶基板、 ２、３、51、52は電極 である。
エッチングの実験データを示す関係図、 第２図（１）、（２）は第１の発明を説明する振動子の
平面図、断面図、 第３図は本発明により作成されたマイクロコンピュータ
のクロック発生用振動子の共振応答を示す、周波数に対
する振幅の関係図、 第４図はLi2B4O7結晶のカット方位に対する周波数常数
Ｆの関係図、 第５図（１）、（２）は第２の発明の説明するSAWデバ
イスの斜視図、である。 図において、 １、51はLi2B4O7結晶基板、 ２、３、51、52は電極 である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−41315（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−68712（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−92175（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−30636（ＪＰ，Ｂ２) 電子通信学会技術研究報告、ＶＳ84− 13 「ＳＡＷ用Ｌｉ▲下２▼Ｂ▲下４▼ Ｏ▲下７▼単結晶基板」（1984）Ｐ．57 −64
Claims (1)
- 【請求項１】結晶の座標軸をＸ軸の回りに反時計方向に
51゜回転した場合のＹ軸に垂直な面でカットした51゜ro
t Y板のリチウムテトラボレート（Li2B4O7）結晶の分極
軸が（＋）方向に対応した（＋）面を80℃以上の加熱水
でエッチングして，前記結晶の厚さを制御する工程と，
分極軸が（−）方向に対応した（−）面に電極を形成す
る工程とを有することを特徴とする圧電結晶デバイスの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20283185A JP2545779B2 (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | 圧電結晶デバイスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20283185A JP2545779B2 (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | 圧電結晶デバイスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6264110A JPS6264110A (ja) | 1987-03-23 |
| JP2545779B2 true JP2545779B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=16463910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20283185A Expired - Lifetime JP2545779B2 (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | 圧電結晶デバイスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2545779B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2845432B2 (ja) * | 1987-09-04 | 1999-01-13 | 株式会社東芝 | 四ホウ酸リチウム単結晶基板の製造方法 |
| JPH0260221A (ja) * | 1988-08-26 | 1990-02-28 | Fujitsu Ltd | 圧電振動子 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5330636A (en) * | 1976-09-03 | 1978-03-23 | Nippon Paint Co Ltd | Thermosetting coating composition |
| JPS5792175A (en) * | 1980-11-28 | 1982-06-08 | Fujitsu Ltd | Formation of metallic pattern on piezoelectric crystal surface |
| JPS6041315A (ja) * | 1983-08-17 | 1985-03-05 | Toshiba Corp | 弾性表面波素子 |
| JPS6068712A (ja) * | 1983-09-26 | 1985-04-19 | Fujitsu Ltd | 高結合圧電振動子 |
-
1985
- 1985-09-13 JP JP20283185A patent/JP2545779B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電子通信学会技術研究報告、ＶＳ８４−１３「ＳＡＷ用Ｌｉ▲下２▼Ｂ▲下４▼Ｏ▲下７▼単結晶基板」（１９８４）Ｐ．５７−６４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6264110A (ja) | 1987-03-23 |
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