JP3328411B2 - Manufacturing method of crystal unit - Google Patents

Manufacturing method of crystal unit

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JP3328411B2
JP3328411B2 JP00605294A JP605294A JP3328411B2 JP 3328411 B2 JP3328411 B2 JP 3328411B2 JP 00605294 A JP00605294 A JP 00605294A JP 605294 A JP605294 A JP 605294A JP 3328411 B2 JP3328411 B2 JP 3328411B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は水晶基板上にスプレーパ
イロリシス法等によって所定の電極形状の半導体層を形
成し、一定条件で無電解めっきを行って水晶振動子を製
造する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a crystal unit by forming a semiconductor layer having a predetermined electrode shape on a quartz substrate by a spray pyrolysis method or the like and performing electroless plating under a predetermined condition. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】代表的な圧電結晶として知られる水晶は
水熱合成法により人工的に大量生産されており、その特
性を利用した製品が種々の分野で利用されている。
2. Description of the Related Art Quartz, which is known as a typical piezoelectric crystal, is artificially mass-produced by a hydrothermal synthesis method, and products utilizing its characteristics are used in various fields.

【0003】例えば、水晶の薄板に電極を付けて電圧を
印加すると、水晶の圧電逆効果によって結晶振動が励起
されるという特性を利用した製品として水晶振動子が挙
げられる。
[0003] For example, a quartz oscillator is a product utilizing the characteristic that when a voltage is applied to a thin quartz plate by applying an electrode, crystal oscillation is excited by the piezoelectric inverse effect of the quartz.

【0004】水晶振動子は、水晶片の形等で決まる固有
振動数に等しい周波数の交流電場を印加すると共振して
安定した単一周波数の振動を続けることを利用したもの
で、周波数計をはじめ多くの発振回路に使われている。
[0004] A quartz resonator utilizes the fact that when an AC electric field having a frequency equal to the natural frequency determined by the shape of the crystal piece or the like is applied, the resonator vibrates and keeps vibrating at a stable single frequency. Used in many oscillation circuits.

【0005】水晶振動子を製造するには、水晶基板に電
極付を行うことが必要である。従来の電極付けは真空蒸
着法を用いてなされている。その工程を以下に示す。
[0005] In order to manufacture a quartz oscillator, it is necessary to attach electrodes to a quartz substrate. Conventional electrode attachment is performed using a vacuum deposition method. The steps are described below.

【0006】まず、α−石英の結晶を振動子の使用目的
にあわせて切断(カット)し、所定の寸法に仕上げた水
晶基板表面を脱脂した後に強酸(王水)で洗浄する。
First, the α-quartz crystal is cut (cut) in accordance with the purpose of use of the vibrator, and the surface of the quartz substrate finished to a predetermined size is degreased and then washed with a strong acid (aqua regia).

【0007】次に、清浄化した水晶基板上に電極膜形状
のぬき型マスクをかけて電極膜を真空蒸着する。さら
に、電極膜の膜厚を微調整することによって、形成した
水晶振動子の発振周波数を所定の発振周波数に合わせ
る。
[0007] Next, an electrode film is vacuum-deposited on the cleaned quartz substrate by using an unmasked mask having an electrode film shape. Further, by finely adjusting the thickness of the electrode film, the oscillation frequency of the formed quartz oscillator is adjusted to a predetermined oscillation frequency.

【0008】上記真空蒸着法は薄膜の形成技術として最
も良く知られており、また広く用いられている技術であ
るが、以下のような問題点がある。
The above-described vacuum deposition method is best known as a technique for forming a thin film and is widely used, but has the following problems.

【0009】(1) 真空蒸発法により形成した電極膜
は水晶基板との密着性が悪いため、配線時のはんだ付け
の際や水晶振動子に電圧を負荷したときなどに、電極膜
が水晶基板から剥離してしまう。
(1) Since the electrode film formed by the vacuum evaporation method has poor adhesion to the quartz substrate, the electrode film is formed on the quartz substrate during soldering during wiring or when a voltage is applied to the quartz oscillator. Peels off from

【0010】(2) 真空蒸着法はバッチ処理のため処
理数量に限りがあり、さらに処理数量を増やすと金属蒸
着源(ターゲット)から各水晶基板への距離が異なって
くる。このためそれぞれの水晶基板上に形成した電極膜
の膜厚にばらつきが生じ、水晶振動子の発振周波数が規
格化できない。したがって、所定の発振周波数に合わせ
るために個々の電極膜の膜厚を微調整しなければならな
い。
(2) Since the vacuum evaporation method is a batch process, the processing quantity is limited, and when the processing quantity is further increased, the distance from the metal deposition source (target) to each quartz substrate becomes different. For this reason, the thickness of the electrode film formed on each quartz substrate varies, and the oscillation frequency of the quartz oscillator cannot be standardized. Therefore, it is necessary to finely adjust the thickness of each electrode film in order to match a predetermined oscillation frequency.

【0011】(3) 真空蒸発法による電極膜形成で
は、基板表面に凹凸がある場合には影ができやすく、段
のところで断線が生じるので個々の電極膜の膜厚が面内
で不均一となってしまう。
(3) In the formation of an electrode film by the vacuum evaporation method, when there is unevenness on the substrate surface, a shadow is easily formed, and disconnection occurs at a step, so that the thickness of each electrode film is not uniform in the plane. turn into.

【0012】(4) 真空蒸着法により各水晶基板上に
電極を形成するには、手作業で所定の電極形状のぬき型
マスクを水晶基板上に施す必要がある。更に、成膜後に
はそのマスクを取り外さなければならないので、その工
程が煩雑であり、また注意を要する。
(4) In order to form electrodes on each quartz substrate by a vacuum evaporation method, it is necessary to manually apply a stripped mask having a predetermined electrode shape on the quartz substrate. Further, since the mask must be removed after film formation, the process is complicated and requires attention.

【0013】上記のように真空蒸着法では種々の問題が
あり、これに代わる電極付け方法が求められている。そ
の候補として無電解めっき法が挙げられる。
As described above, there are various problems in the vacuum deposition method, and an alternative method of attaching electrodes is required. As a candidate thereof, an electroless plating method can be cited.

【0014】無電解めっき法は、電気伝導性のない材料
表面にも均一な金属薄膜が作成でき、導電性金属膜コー
ティング技術として近年急激に成長しており、真空蒸着
法のような乾式技術と比較すると、湿式法としての低コ
スト性や、高量産性という利点がある。
In the electroless plating method, a uniform metal thin film can be formed even on a material surface having no electric conductivity, and has been rapidly growing as a conductive metal film coating technique in recent years. In comparison, there are advantages of low cost as a wet method and high mass productivity.

【0015】さらに、無電解めっき法によって均質で基
板との密着性の良い導電性金属薄膜が得られるという特
徴を有する。従来技術の一例として、セラミックスへの
無電解めっきの工程を図6に示す。この図に示されるよ
うに、従来の無電解メッキでは以下の工程が必要であ
る。
Further, the present invention is characterized in that a uniform conductive metal thin film having good adhesion to a substrate can be obtained by electroless plating. As an example of the prior art, a process of electroless plating on ceramics is shown in FIG. As shown in this figure, conventional electroless plating requires the following steps.

【0016】(1)セラミックス基板表面を脱脂する。(1) Degreasing the surface of the ceramic substrate.

【0017】(2)フッ酸系エッチング剤を用いてエッ
チングし、表面を粗面化する。
(2) The surface is roughened by etching using a hydrofluoric acid-based etchant.

【0018】(3)表面調整(表面を親水性化や感受性
化)する。
(3) Adjusting the surface (making the surface hydrophilic or sensitive).

【0019】(4)表面に触媒を付与する。(4) Applying a catalyst to the surface.

【0020】(5)触媒を活性化する。(5) Activate the catalyst.

【0021】(6)無電解めっきを行う。(6) Perform electroless plating.

【0022】このように、セラミックス基板上の無電解
めっきするためには(2)〜(5)の4つの前処理工程
が必要である。
As described above, in order to perform electroless plating on a ceramic substrate, four pretreatment steps (2) to (5) are required.

【0023】無電解めっき法を用いた導電性金属膜のコ
ーティングは、電気伝導性のない素材にも適用が可能で
あることや、折出膜と基板との密着性が良くかつその膜
厚が均一であることから薄膜テクノロジーの一分野とし
て期待されている。特に、無電解めっき法はプラスチッ
クやセラミックス等の素材に適用したり、電子部品分野
での機能めっき膜の作成技術として発展している。
The coating of the conductive metal film using the electroless plating method can be applied to a material having no electric conductivity, and has good adhesion between the deposited film and the substrate and has a small thickness. Because of its uniformity, it is expected as a field of thin film technology. In particular, the electroless plating method has been applied to materials such as plastics and ceramics, and has been developed as a technique for producing a functional plating film in the field of electronic components.

【0024】しかしながら、水晶は難密着性材料であ
り、上記無電解めっき法をそのまま用いて水晶上に金属
膜コーティングを行うことは困難である。
However, quartz is a material having poor adhesion, and it is difficult to apply a metal film coating on quartz using the above-described electroless plating method as it is.

【0025】そこで、現在はスプレーパイロリシス法を
利用した電極付方法が検討されている。
Therefore, a method of attaching electrodes using a spray pyrolysis method is currently being studied.

【0026】スプレーパイロリシス法においては、まず
適度に加熱した水晶基板上に霧状化した半導体溶液を接
触させて水晶基板上に半導体層を形成し、次に半導体層
をPdCl2水溶液等により金属核を付与して活性化す
る。その後、活性化した半導体層を金属の塩溶液と接触
させて半導体層上に金属層を析出させる。
In the spray pyrolysis method, first, an atomized semiconductor solution is brought into contact with a suitably heated quartz substrate to form a semiconductor layer on the quartz substrate, and then the semiconductor layer is metalized with a PdCl 2 aqueous solution or the like. Activate with a nucleus. Thereafter, the activated semiconductor layer is brought into contact with a metal salt solution to deposit a metal layer on the semiconductor layer.

【0027】水晶振動子の電極付けを行う場合、上記活
性化した半導体層上に析出させる金属として電極金属を
用いて電極付けを行う。
When the electrodes are attached to the crystal unit, the electrodes are attached using an electrode metal as the metal deposited on the activated semiconductor layer.

【0028】[0028]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記スプレー
パイロリシス法を用いた電極付けによって水晶振動子を
製造した場合、真空蒸着法と同様に、製造した各水晶振
動子の発振周波数を所定の発振周波数に微調整する必要
がある。従って電極付けを行った後に、更に、繁雑な微
調整工程を行うことが必要となるうえ、コストも高くな
ってしまうという問題点が残されていた。
However, when a quartz oscillator is manufactured by electrode attachment using the above-mentioned spray pyrolysis method, the oscillation frequency of each manufactured quartz oscillator is set to a predetermined oscillation frequency as in the case of the vacuum evaporation method. Need to fine-tune to frequency. Therefore, it is necessary to further perform a complicated fine adjustment process after the electrodes are attached, and the cost remains high.

【0029】本発明は上述した背景のもとになされたも
のであり、水晶基板に電極膜を形成する技術において、
水晶振動子の発振周波数を容易かつ低コストで制御する
ことのできる水晶振動子の製造方法を提供することを目
的とする。
The present invention has been made under the above-mentioned background, and a technique for forming an electrode film on a quartz substrate includes:
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a crystal oscillator that can easily and at low cost control the oscillation frequency of the crystal oscillator.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するため、本発明は水晶基板上に霧状化した半導体溶液
噴霧することによって接触させて前記水晶基板上に半
導体層を形成し、前記半導体層を活性化した後に金属塩
溶液と接触させて前記半導体層上に前記金属を析出させ
る電極膜形成工程を有する水晶振動子の製造方法におい
て、前記霧状化した半導体溶液の前記水晶基板に対する
噴霧距離を制御することによって前記半導体層の膜厚を
調整して、水晶振動子の発振周波数を調整する発振周波
数調整工程を有することを特徴とする水晶振動子の製造
方法を提供する。
According to the present invention, a semiconductor layer is formed on a quartz substrate by spraying an atomized semiconductor solution onto the quartz substrate to contact the atomized semiconductor solution. A method for manufacturing a crystal resonator, comprising: an electrode film forming step of contacting a metal salt solution after activating the semiconductor layer to deposit the metal on the semiconductor layer, wherein the crystal substrate of the atomized semiconductor solution is used. The thickness of the semiconductor layer by controlling the spray distance
A method for manufacturing a crystal resonator, comprising an oscillation frequency adjustment step of adjusting the oscillation frequency of the crystal resonator.

【0031】また、水晶基板上に霧状化した半導体溶液
噴霧することによって接触させて前記水晶基板上に半
導体層を形成し、前記半導体層を活性化した後に金属塩
溶液と接触させて前記半導体層上に前記金属を析出させ
る電極膜形成工程を有する水晶振動子の製造方法におい
て、前記霧状化した半導体溶液の前記水晶基板に対する
噴霧距離を制御することによって前記半導体層の膜厚を
調整して、水晶振動子のエージング特性を調整するエー
ジング特性調整工程を有すること特徴とする水晶振動子
の製造方法も提供する。
A semiconductor layer is formed on the quartz substrate by spraying the atomized semiconductor solution on the quartz substrate, and the semiconductor layer is activated and then brought into contact with a metal salt solution to activate the semiconductor layer. In a method for manufacturing a crystal resonator having an electrode film forming step of depositing the metal on a semiconductor layer, the thickness of the semiconductor layer is controlled by controlling a spray distance of the atomized semiconductor solution to the crystal substrate.
Adjusted to also provides a method for producing a quartz oscillator, characterized by having an aging characteristic adjusting step of adjusting the aging characteristics of the crystal resonator.

【0032】尚、上記半導体層としては酸化亜鉛層を用
いることが好ましい。
Preferably, a zinc oxide layer is used as the semiconductor layer.

【0033】本発明では、半導体溶液を水晶振動子に噴
霧する際にその噴霧距離を制御することによって、水晶
振動子の発振周波数を調整することができ、更に水晶振
動子のエージング特性をも調整することができることを
見いだし、これを用いて水晶振動子の製造を行った。
According to the present invention, when the semiconductor solution is sprayed onto the crystal unit, the oscillation frequency of the crystal unit can be adjusted by controlling the spray distance, and the aging characteristics of the crystal unit can also be adjusted. It was found that the crystal resonator could be manufactured.

【0034】具体的には、スプレーパイロリシス法を用
いて半導体層を形成し、更に無電解めっきを行う際に、
噴霧距離を制御して水晶振動子の発振周波数の制御を行
った。噴霧距離が短いと水晶振動子の発振周波数はもと
の基板の発振周波数に比較して大きく低下し、噴霧距離
が長いと水晶振動子の発振周波数はあまり低くはならな
い。
More specifically, when a semiconductor layer is formed by using a spray pyrolysis method and then electroless plating is performed,
The oscillation frequency of the crystal oscillator was controlled by controlling the spray distance. When the spraying distance is short, the oscillation frequency of the crystal resonator is greatly reduced as compared with the oscillation frequency of the original substrate, and when the spraying distance is long, the oscillation frequency of the crystal resonator is not so low.

【0035】従って、真空蒸着法により作成した電極膜
を用いた水晶振動子の場合、水晶振動子の共振周波数の
調整工程が必要であったが、本発明によれば、電極付工
程において水晶振動子の発振周波数を制御できるので、
水晶振動子の製造工程を簡略化することができる。
Therefore, in the case of a crystal unit using an electrode film formed by a vacuum deposition method, a step of adjusting the resonance frequency of the crystal unit is required. Since the oscillation frequency of the child can be controlled,
The manufacturing process of the crystal unit can be simplified.

【0036】また、噴霧距離を長くするとエージング特
性が向上し、長期間に亙ってもとの発振周波数が維持さ
れる。噴霧距離があまり長くなると水晶基板上に半導体
層を形成することが困難となるので、目的とする水晶振
動子の共振周波数よりも、共振周波数があまり高くない
水晶基板に対して噴霧距離を長くとって水晶振動子を製
造することが好ましい。
When the spray distance is increased, the aging characteristic is improved, and the original oscillation frequency is maintained for a long period. If the spray distance is too long, it becomes difficult to form a semiconductor layer on the quartz substrate.Therefore, the spray distance should be set longer for a quartz substrate whose resonance frequency is not much higher than the resonance frequency of the target quartz resonator. It is preferable to manufacture a quartz oscillator.

【0037】以下、本発明について更に詳細に説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

【0038】水晶などの難密着性材料では触媒化過程に
よく用いられるSn2+が吸着しがたく、従来の二液化触
媒法や混合触媒液を用いることは困難であるが、本発明
ではこのように水晶基板上に半導体層を形成することで
解決している。
In the case of a poorly adherent material such as quartz, Sn 2+, which is often used in the catalyzing process, is hardly adsorbed, and it is difficult to use the conventional two-part catalyst method or mixed catalyst solution. The problem is solved by forming a semiconductor layer on a quartz substrate as described above.

【0039】半導体層を塩化パラジウム水溶液等の活性
化液中に浸せきすると、半導体層の一部の金属(また
は)半金属が容易にイオン化して溶解し、一方活性化液
中の金属イオンは還元されて、所定の電極形状の半導体
層上に金属核や金属層を形成し、無電解めっきに対して
触媒活性な表面になる。
When the semiconductor layer is immersed in an activating solution such as an aqueous solution of palladium chloride, a part of the metal (or) metalloid in the semiconductor layer is easily ionized and dissolved, while the metal ions in the activating solution are reduced. As a result, a metal nucleus or a metal layer is formed on the semiconductor layer having a predetermined electrode shape, and the surface becomes catalytically active for electroless plating.

【0040】尚、本明細書においてはガリウム等の半金
属、およびZn等の金属を一括して金属と記載する。活
性化液にPdイオンを用いた場合、半導体層上に析出し
たPdは無電解めっき用の高活性な触媒となる金属核を
形成する。また、活性化液に金属イオン自身が自己触媒
機能を有する場合、連続して析出するので金属層が半導
体上に形成されることになる。さらに所定の電極形状部
分を触媒活性な表面にした水晶基板を、無電解めっき浴
中に浸せきすることによって、水晶基板上の触媒活性な
表面部分に選択的かつ連続的にめっき被膜を形成でき
る。
In the present specification, a metalloid such as gallium and a metal such as Zn are collectively described as a metal. When Pd ions are used as the activating solution, Pd deposited on the semiconductor layer forms a metal nucleus that becomes a highly active catalyst for electroless plating. Further, when the metal ions themselves have an autocatalytic function in the activating liquid, they are continuously deposited, so that a metal layer is formed on the semiconductor. Further, by immersing a quartz substrate having a predetermined electrode-shaped portion having a catalytically active surface in an electroless plating bath, a plating film can be selectively and continuously formed on the catalytically active surface portion on the quartz substrate.

【0041】無電解めっき法を用いた導電性金属膜コー
ティングは安価に大量生産でき、析出膜と基板との密着
性が良いうえにその膜厚が均一である。従って、真空蒸
着法に比較して電極膜の剥離や電極膜の膜厚のばらつき
等が抑制される。更に処理数量を容易に大きくできる。
The conductive metal film coating using the electroless plating method can be mass-produced at low cost, has good adhesion between the deposited film and the substrate, and has a uniform film thickness. Therefore, peeling of the electrode film, variation in the thickness of the electrode film, and the like are suppressed as compared with the vacuum evaporation method. Further, the processing quantity can be easily increased.

【0042】[0042]

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following examples.

【0043】本発明における水晶振動子の製造方法のフ
ローチャートを図2に示す。この図に示されるように、
本発明の水晶振動子用電極膜の形成方法においては、水
晶基板の脱脂および洗浄、半導体層形成、触媒化プロセ
ス、および無電解めっきを行う。
FIG. 2 shows a flowchart of a method for manufacturing a crystal resonator according to the present invention. As shown in this figure,
In the method of forming an electrode film for a crystal unit according to the present invention, degreasing and cleaning of a crystal substrate, semiconductor layer formation, a catalyzing process, and electroless plating are performed.

【0044】この水晶振動子の製造方法における電極付
け工程の説明図を図1に示す。
FIG. 1 is an explanatory view of an electrode attaching step in this method of manufacturing a crystal resonator.

【0045】図1において1は水晶基板、2は半導体
層、3はマスク、4は無電解めっきの触媒となるPd等
の析出金属核層、5は無電解めっきにより形成された導
電性金属層を示している。
In FIG. 1, 1 is a quartz substrate, 2 is a semiconductor layer, 3 is a mask, 4 is a deposited metal nucleus layer of Pd or the like serving as a catalyst for electroless plating, and 5 is a conductive metal layer formed by electroless plating. Is shown.

【0046】まず、α−石英の結晶を振動子の使用目的
にあわせて切断(カット)し、所定の寸法に仕上げた水
晶基板表面を脱脂した後に強酸(王水)で洗浄を行う。
First, the α-quartz crystal is cut (cut) in accordance with the purpose of use of the vibrator, and the surface of the quartz substrate finished to a predetermined size is degreased and then washed with a strong acid (aqua regia).

【0047】次に水晶基板1上に所定の形状ぬき型マス
ク3を施し、ホットプレート上に設置する。露出してい
る水晶基板の電極形状部分に亜鉛金属塩水溶液に超音波
をかけて霧を発生させて吹きかけ(スプレーパイロリシ
ス法)て半導体層2を形成する。この際、ホットプレー
トを450℃に加熱した。
Next, a mask 3 having a predetermined shape is applied on the quartz substrate 1 and set on a hot plate. The semiconductor layer 2 is formed by applying ultrasonic waves to the zinc metal salt aqueous solution and spraying it (spray pyrolysis method) on the exposed electrode-shaped portions of the quartz substrate. At this time, the hot plate was heated to 450 ° C.

【0048】また、ノズルと水晶基板間の距離は自在に
調節できるようにした。このように半導体作成用金属塩
水溶液に超音波をかけて霧を作成して噴霧することによ
り半導体層を成膜する。
Further, the distance between the nozzle and the quartz substrate can be freely adjusted. As described above, the semiconductor layer is formed by applying a supersonic wave to the aqueous solution of the metal salt for preparing a semiconductor and spraying the mist.

【0049】更に、半導体層を形成させた水晶基板を活
性化液に浸せきし、半導体層表面を触媒化する。この
際、半導体層の金属イオンが溶解し、一方活性化液中の
金属イオンは還元されて前記半導体層上に無電解めっき
用の金属核や金属層を形成する。
Further, the quartz substrate on which the semiconductor layer is formed is immersed in an activating liquid to catalyze the surface of the semiconductor layer. At this time, the metal ions in the semiconductor layer are dissolved, while the metal ions in the activation liquid are reduced to form a metal core or a metal layer for electroless plating on the semiconductor layer.

【0050】上記のように半導体層を触媒活性化した水
晶基板を無電解めっき浴中に浸せきし、導電性金属層5
を形成する。
The quartz substrate having the semiconductor layer catalytically activated as described above is immersed in an electroless plating bath to form a conductive metal layer 5.
To form

【0051】本実施例においては、水晶基板1に人工水
晶、半導体層2に酸化亜鉛(ZnO)、マスク3に所定
の電極形状のぬき型マスク、無電解めっき用の触媒とな
る金属核4にPd、導電性金属層5にはNiを用いた。
In this embodiment, artificial quartz is used for the quartz substrate 1, zinc oxide (ZnO) is used for the semiconductor layer 2, a stripped mask having a predetermined electrode shape is used for the mask 3, and metal nuclei 4 serving as a catalyst for electroless plating are used. Ni was used for Pd and the conductive metal layer 5.

【0052】また、それぞれの人工水晶基板には、共振
周波数が10.080MHzに揃っているものを使用し
た。成膜した酸化亜鉛半導体層の膜厚は10nm〜50
0nm(0.01μm〜0.5μm)であり、各膜厚は面内で
均一であった。さらに酸化亜鉛半導体層と水晶基板との
密着性は良く、2Hの硬度をもつ鉛筆の芯でこすっても
酸化亜鉛半導体層は損傷を受けなかった。
Each of the artificial quartz substrates used had a resonance frequency of 10.080 MHz. The thickness of the formed zinc oxide semiconductor layer is 10 nm to 50 nm.
0 nm (0.01 μm to 0.5 μm), and each film thickness was uniform in the plane. Furthermore, the adhesion between the zinc oxide semiconductor layer and the quartz substrate was good, and the zinc oxide semiconductor layer was not damaged even when rubbed with a pencil lead having a hardness of 2H.

【0053】前記条件下で所定の電極形状の酸化亜鉛半
導体層を作成した各水晶基板に、以下のように無電解め
っきを行った。まず、各水晶基板を0.001(mol/l)のPd
Cl2中に1分間浸せきして触媒化を行い、酸化亜鉛半導
体層上にNiめっきの触媒となるPd金属核を形成した。
Each of the quartz substrates on which the zinc oxide semiconductor layer having a predetermined electrode shape was formed under the above conditions was subjected to electroless plating as follows. First, each quartz substrate was subjected to 0.001 (mol / l) Pd
The catalyst was immersed in Cl 2 for 1 minute to catalyze, thereby forming a Pd metal nucleus serving as a Ni plating catalyst on the zinc oxide semiconductor layer.

【0054】さらに、上記の各水晶基板を、60℃に保
った無電解めっき浴(奥野製薬工業(株)製トップケミ
アロイ66(pH=6.5))中に60秒浸せきして導
電性Niめっき層を形成した。
Further, each of the above quartz substrates was immersed in an electroless plating bath (Top Chemalloy 66 (pH = 6.5) manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) (pH = 6.5) maintained at 60 ° C. for 60 seconds to obtain a conductive property. A Ni plating layer was formed.

【0055】まず、上記製造工程において、噴霧する酢
酸亜鉛濃度を0.0125(mol/l),0.0250(mol/l),0.0500(m
ol/l)とし、噴霧する霧の噴出口と水晶基板との距離
(噴霧距離)をそれぞれ6(cm),12(cm),18(cm)と
して水晶振動子を製造した。
First, in the above manufacturing process, the concentration of zinc acetate to be sprayed was set to 0.0125 (mol / l), 0.0250 (mol / l), and 0.0500 (m / l).
ol / l) and the distance (spray distance) between the spray outlet of the sprayed mist and the quartz substrate (spray distance) was 6 (cm), 12 (cm), and 18 (cm), respectively, to produce a quartz oscillator.

【0056】各水晶振動子の発振周波数を測定した結果
を表1に示す。また、酢酸亜鉛水溶液の濃度と共振周波
数との相関を示すグラフを作成した。このグラフを図3
に示す。
Table 1 shows the results of measuring the oscillation frequency of each crystal resonator. In addition, a graph showing the correlation between the concentration of the aqueous zinc acetate solution and the resonance frequency was created. This graph is shown in FIG.
Shown in

【0057】[0057]

【表1】 [Table 1]

【0058】表1及び図3に示されるように、形成した
水晶振動子の発振周波数は人工水晶基板の共振周波数よ
りも低く、酢酸亜鉛水溶液の濃度が大きくなるに従って
発振周波数が低くなっている。また、いずれの濃度にお
いても、噴霧距離が長くなるにつれて共振周波数は高く
なっている。
As shown in Table 1 and FIG. 3, the oscillation frequency of the formed quartz oscillator is lower than the resonance frequency of the artificial quartz substrate, and the oscillation frequency decreases as the concentration of the aqueous zinc acetate solution increases. Also, at any concentration, the resonance frequency increases as the spray distance increases.

【0059】酢酸亜鉛水溶液の濃度が高くなると酸化亜
鉛層は厚くなるので、酸化亜鉛層の厚みが増すほど発振
周波数が小さくなるとも考えられる。更に噴霧距離が長
くなると単位面積当たりの酢酸亜鉛量も小さくなり、酸
化亜鉛層の厚みも厚くなるので、この点からも酸化亜鉛
の厚みが増すほど発振周波数が小さくなると考えらえ
る。
Since the zinc oxide layer becomes thicker as the concentration of the aqueous zinc acetate solution increases, it is considered that the oscillation frequency decreases as the thickness of the zinc oxide layer increases. Further, as the spray distance increases, the amount of zinc acetate per unit area decreases, and the thickness of the zinc oxide layer also increases. Therefore, it can be considered that the oscillation frequency decreases as the thickness of zinc oxide increases.

【0060】以上の結果から、酢酸亜鉛水溶液の濃度に
かかわらず、噴霧距離を長くすることによって水晶振動
子の発振周波数の低下を抑制することができる。所望の
発振周波数を得る場合には、所望の値よりも発振周波数
の高い水晶振動子を用い、所望の値にまで発振周波数が
低くなるように噴霧距離を適宜制御することで、目的と
する発振周波数を有する水晶振動子を製造することがで
きる。
From the above results, regardless of the concentration of the aqueous solution of zinc acetate, a decrease in the oscillation frequency of the quartz oscillator can be suppressed by increasing the spray distance. In order to obtain a desired oscillation frequency, a crystal oscillator having an oscillation frequency higher than the desired value is used, and the spray distance is appropriately controlled so that the oscillation frequency becomes lower to the desired value. A crystal unit having a frequency can be manufactured.

【0061】次に、上記水晶振動子の製造方法において
酢酸亜鉛水溶液濃度を0.025mol、噴霧距離を12(cm)と
し、10.08000MHzの水晶基板を用いて水晶振動子1,
2,3,4を製造した。同様に、噴霧距離を18(cm)と
して水晶振動子5,6,7,8を製造した。
Next, in the above-described method for manufacturing a quartz oscillator, the concentration of the aqueous zinc acetate solution was set to 0.025 mol, the spray distance was set to 12 (cm), and the quartz oscillator 1 was used by using a quartz substrate of 10.08000 MHz.
2, 3, and 4 were produced. Similarly, quartz oscillators 5, 6, 7, and 8 were manufactured with a spray distance of 18 (cm).

【0062】水晶振動子1〜4及び5〜8の共振周波
数、等価直列抵抗、Q値をそれぞれ表2,表3に示す。
Tables 2 and 3 show the resonance frequencies, equivalent series resistances, and Q values of the quartz oscillators 1-4 and 5-8, respectively.

【0063】[0063]

【表2】 [Table 2]

【0064】[0064]

【表3】 [Table 3]

【0065】水晶振動子1〜4のエージング特性を図
4、図5に示す。
The aging characteristics of the quartz oscillators 1 to 4 are shown in FIGS.

【0066】図4に示されるように、噴霧距離を12(c
m)とした水晶振動子1〜4においては時間の経過につれ
て周波数が低下している。
As shown in FIG. 4, the spray distance is set to 12 (c
In the crystal oscillators 1 to 4 of m), the frequency decreases as time passes.

【0067】これに対し、図5のように噴霧距離を18
(cm)とした水晶振動子5〜8においては時間が経過して
も周波数の変化は殆ど見られないことがわかる。
On the other hand, as shown in FIG.
It can be seen that in the quartz oscillators 5 to 8 (cm), a change in frequency is hardly observed even with the passage of time.

【0068】以上の結果から、噴霧距離を大きくするこ
とによってエージング特性が向上することがわかる。特
に、噴霧距離を18(cm)程度とすることによって安定し
たエージング特性が得られる。
From the above results, it is understood that the aging characteristics are improved by increasing the spray distance. In particular, by setting the spray distance to about 18 (cm), stable aging characteristics can be obtained.

【0069】尚、本実施例においては電極金属としてN
iを採用している。Ni被膜は水晶のエッチング液として
汎用されるフッ酸系エッチング液に耐触性を有してお
り、エッチングを行う際に電極部を保護する必要がな
く、容易にエッチングを行うことができる。
In this embodiment, N is used as the electrode metal.
i have adopted. The Ni film has resistance to hydrofluoric acid-based etchant commonly used as an etchant for quartz, and it is not necessary to protect the electrode portion during etching, and the etching can be performed easily.

【0070】噴霧する水溶液には酢酸亜鉛、硝酸亜鉛や
塩化亜鉛等の亜鉛金属塩を含む水溶液を用いることがで
き、本実施例にては酢酸亜鉛を用いた。
As the aqueous solution to be sprayed, an aqueous solution containing a zinc metal salt such as zinc acetate, zinc nitrate and zinc chloride can be used. In this embodiment, zinc acetate was used.

【0071】また、本実施例では亜鉛金属塩水溶液に超
音波をかけて霧を生成してスプレーしているので、亜鉛
金属塩水溶液を効率的に使用することができる。このス
プレー法を用いると、任意の形状の半導体層を容易に作
成することができる。
In this embodiment, since the mist is generated and sprayed by applying ultrasonic waves to the aqueous zinc metal salt solution, the aqueous zinc metal salt solution can be used efficiently. By using this spray method, a semiconductor layer having an arbitrary shape can be easily formed.

【0072】更に、圧電性を示す三方晶系のα−石英
は、573(℃)以上で六方晶系のβ−石英に相転移して
圧電性を消失するので、スプレーパイロリシス時の水晶
基板の温度を500℃以下(300〜500℃)とし
た。
Further, since the trigonal α-quartz exhibiting piezoelectricity loses its piezoelectricity due to a phase transition to hexagonal β-quartz at 573 (° C.) or more, the quartz substrate during the spray pyrolysis is removed. Was set to 500 ° C. or less (300 to 500 ° C.).

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明においては、酸化亜鉛半導体層を
成膜する際の噴霧距離を制御することによって水晶振動
子の発振周波数を調整しているので、必要とされる発振
周波数を有する水晶振動子を容易に製造することができ
る。
According to the present invention, since the oscillation frequency of the quartz oscillator is adjusted by controlling the spray distance when the zinc oxide semiconductor layer is formed, the quartz oscillator having the required oscillation frequency is formed. The child can be easily manufactured.

【0074】特に、電極付け工程で発振周波数を調整す
ることができるので、新たに発振周波数の調整工程を設
ける必要がなく、コスト的にも有利である。
In particular, since the oscillation frequency can be adjusted in the electrode attaching step, there is no need to provide a new oscillation frequency adjustment step, which is advantageous in terms of cost.

【0075】更に、噴霧距離が大きくなるとエージング
特性が向上するので、長期の使用に対しても安定した特
性を有する水晶振動子を製造することができる。
Further, since the aging characteristic is improved when the spray distance is increased, it is possible to manufacture a crystal resonator having stable characteristics even for long-term use.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】人工水晶への導電性金属層の形成工程の模式
図。
FIG. 1 is a schematic view of a process of forming a conductive metal layer on artificial quartz.

【図2】導電性金属層の形成方法の工程図。FIG. 2 is a process chart of a method for forming a conductive metal layer.

【図3】酢酸亜鉛水溶液の濃度と噴霧時間を設定して形
成した水晶振動子の発振周波数を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing the oscillation frequency of a quartz oscillator formed by setting the concentration of a zinc acetate aqueous solution and the spraying time.

【図4】噴霧距離を12(cm)として製造した水晶振動子
のエージング特性を示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing aging characteristics of a quartz oscillator manufactured with a spray distance of 12 (cm).

【図5】噴霧距離を18(cm)として製造した水晶振動子
のエージング特性を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing aging characteristics of a quartz oscillator manufactured with a spray distance of 18 (cm).

【図6】セラミックスに対する無電解めっき方法の工程
図。
FIG. 6 is a process chart of an electroless plating method for ceramics.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…水晶基板 2…半導体層 3…マスク 4…無電解めっき用触媒金属核層 5…導電性金属層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Quartz substrate 2 ... Semiconductor layer 3 ... Mask 4 ... Catalyst metal core layer for electroless plating 5 ... Conductive metal layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳田 豪 東京都品川区大崎2丁目1番17号 株式 会社明電舎内 (56)参考文献 特開 平5−294623(JP,A) 特開 平5−294622(JP,A) 特開 昭57−119505(JP,A) 特開 昭59−54309(JP,A) 特開 昭51−62985(JP,A) 特開 平6−318835(JP,A) 特開 平6−318834(JP,A) 特公 昭64−5763(JP,B1) 特公 昭64−4366(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 3/00 - 3/10 C01G 9/00 - 9/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Go Yanagita 2-1-1-17 Osaki, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Meidensha Co., Ltd. (56) References JP-A-5-294623 (JP, A) JP-A-5-294 294622 (JP, A) JP-A-57-119505 (JP, A) JP-A-59-54309 (JP, A) JP-A-51-62985 (JP, A) JP-A-6-318835 (JP, A) JP-A-6-318834 (JP, A) JP-B 64-5763 (JP, B1) JP-B 64-4366 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H03H 3/00-3/10 C01G 9/00-9/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 水晶基板上に霧状化した半導体溶液を
霧することによって接触させて前記水晶基板上に半導体
層を形成し、前記半導体層を活性化した後に金属塩溶液
と接触させて前記半導体層上に前記金属を析出させる電
極膜形成工程を有する水晶振動子の製造方法において、 前記霧状化した半導体溶液の前記水晶基板に対する噴霧
距離を制御することによって前記半導体層の膜厚を調整
して、水晶振動子の発振周波数を調整する発振周波数調
整工程を有することを特徴とする水晶振動子の製造方
法。
1. An atomized semiconductor solution is sprayed on a quartz substrate.
Forming a semiconductor layer on the quartz substrate by contacting by fogging, activating the semiconductor layer, and then contacting with a metal salt solution to deposit the metal on the semiconductor layer. In the method of manufacturing a vibrator, the thickness of the semiconductor layer is adjusted by controlling a spray distance of the atomized semiconductor solution to the quartz substrate.
And an oscillation frequency adjusting step of adjusting the oscillation frequency of the crystal unit.
【請求項2】 水晶基板上に霧状化した半導体溶液を
霧することによって接触させて前記水晶基板上に半導体
層を形成し、前記半導体層を活性化した後に金属塩溶液
と接触させて前記半導体層上に前記金属を析出させる電
極膜形成工程を有する水晶振動子の製造方法において、 前記霧状化した半導体溶液の前記水晶基板に対する噴霧
距離を制御することによって前記半導体層の膜厚を調整
して、水晶振動子のエージング特性を調整するエージン
グ特性調整工程を有すること特徴とする水晶振動子の製
造方法。
2. An atomized semiconductor solution is sprayed on a quartz substrate.
Forming a semiconductor layer on the quartz substrate by contacting by fogging, activating the semiconductor layer, and then contacting with a metal salt solution to deposit the metal on the semiconductor layer. In the method of manufacturing a vibrator, the thickness of the semiconductor layer is adjusted by controlling a spray distance of the atomized semiconductor solution to the quartz substrate.
And a aging characteristic adjusting step of adjusting the aging characteristic of the crystal unit.
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