JP4428020B2 - Piezoelectric vibrating piece, structure of excitation electrode thereof, electrode forming method, mobile phone device using piezoelectric device and piezoelectric device, and electronic equipment using piezoelectric device - Google Patents
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Description
本発明は、圧電振動片と、その励振電極の構造、および電極形成方法、ならびにパッケージやケースなどに圧電振動片を収容した圧電デバイスと圧電デバイスを利用した携帯電話および電子機器に関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibrating piece, a structure of an excitation electrode thereof, an electrode forming method, a piezoelectric device in which the piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package or a case, and a mobile phone and an electronic apparatus using the piezoelectric device.
HDD(ハード・ディスク・ドライブ)、モバイルコンピュータ、あるいはICカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスが広く使用されている。
従来の圧電デバイスは、パッケージ内に、例えば、圧電材料で形成した圧電振動片を収容している。
圧電振動片は、例えば水晶ウエハを矩形にエッチングして駆動用の電極を設けることにより形成されており、図11は、このような圧電振動片の部分断面図である。
図において、圧電振動片1は、水晶材料2の表面に、駆動用の電極としての励振電極7が、成膜されている。励振電極7は、例えば、水晶材料2の表面に下地層3としてクロムを成膜し、その表面に電極層4として銀または金を成膜することにより形成されている。
Piezoelectric devices such as piezoelectric vibrators and piezoelectric oscillators in small information devices such as HDDs (hard disk drives), mobile computers, IC cards, and mobile communication devices such as mobile phones, car phones, and paging systems Is widely used.
A conventional piezoelectric device accommodates, for example, a piezoelectric vibrating piece formed of a piezoelectric material in a package.
The piezoelectric vibrating piece is formed, for example, by etching a quartz wafer into a rectangular shape to provide a driving electrode. FIG. 11 is a partial cross-sectional view of such a piezoelectric vibrating piece.
In the figure, the piezoelectric vibrating reed 1 has an
ここで、圧電振動片の電極構造に関して、複数の金属層を成膜する技術は種々知られており、例えば第1の例(特許文献1)では、下地層の上に電極層を成膜し、その上に下地層と同じ金属層を成膜する構造が示されている。
また、第2の例(特許文献2)では、電極膜を形成する上で、クロム−銀クロム混在層−銀−クロムといった4層構造に成膜する技術が開示されている。
Here, regarding the electrode structure of the piezoelectric vibrating piece, various techniques for forming a plurality of metal layers are known. For example, in the first example (Patent Document 1), an electrode layer is formed on a base layer. A structure in which the same metal layer as the underlayer is formed thereon is shown.
The second example (Patent Document 2) discloses a technique of forming a film in a four-layer structure such as a chromium-silver-chromium mixed layer-silver-chromium when forming an electrode film.
図11で示すような電極構造においては、水晶材料2の表面に上述した励振電極7を形成する前に、材料が大気に暴露されることによって、あるいは積極的な工程を経て、SiO2でなる酸化膜2aが形成されている。この酸化膜のO2成分がCrと結びつき、酸化クロムCrO2が形成されて、酸化膜2aと下地層3との界面を接合させる。
一方、電極層4を構成する銀または金の金属粒子の間には、極微の隙間があり、この隙間を通して、大気が侵入し、下地層3と電極層4の境界に達すると、酸化クロムが形成される。ところが、酸化クロムは銀や金等の金属と接合しにくいため、図12に示すように、接合が離れた個所に浮き6,6として、部分的な剥離個所が発生する。通常、水晶材料をエッチングして水晶チップを形成し、電極を成膜して圧電振動片1を完成した後、これをパッケージなどにマウントするまでは、大気中に保管されることから、この保管中に上述の反応が進行することになる。
In the electrode structure as shown in FIG. 11, before the
On the other hand, there is a very small gap between the silver or gold metal particles constituting the
図13はこのような浮き6が部分的に発生した状態の圧電振動片を示す顕微鏡写真である。また、図14は、左半分が電極層と下地層の間に浮き6を生じない圧電振動片1のCI(クリスタルインピーダンス)値を示しており、右半分が電極層と下地層の間に、部分的に浮き6を生じた圧電振動片1のCI値を示している。すなわち、圧電振動片1に上述の浮き6が発生すると、CI値が大きく変化してしまう。
FIG. 13 is a photomicrograph showing the piezoelectric vibrating piece in which the
これに対して、上述した第1の例(特許文献1)の技術では、電極層の上に下地層と同じ金属で金属層を形成することによって、パッケージに形成した電極部に対して、導電性接着剤により圧電振動片を接合するに当り、上述したパッケージ電極部との導通性能を向上させようとするもので、上述した本願の課題を解決することは意図されていない。 On the other hand, in the technique of the first example (Patent Document 1) described above, a metal layer is formed on the electrode layer with the same metal as the base layer, so that the electrode portion formed on the package is electrically conductive. In joining the piezoelectric vibrating piece with the adhesive, it is intended to improve the conduction performance with the above-described package electrode portion, and is not intended to solve the above-described problems of the present application.
また、上記第2の例(特許文献2)では、電極膜を形成する上で、クロム−銀クロム混在層−銀−クロムといった4層構造に成膜する技術が開示されている。この技術では、圧電振動片の全体に関して、このような4層構造の金属膜を成膜しており、例えば、引出し電極(接続電極ランド)の個所では、これらの層を部分的に剥離して、導電性接着剤との導通性を向上させることが意図されている。すなわち、電極全体を多数の層で形成しておき、これらの層を必要に応じて部分的に露出させ、圧電振動片の電極膜の各部の特性を向上させようとするもので、やはり、上述した本願の課題とは異なる課題を対象としており、下地層と電極層の部分的な剥離を解決できるものではない。 The second example (Patent Document 2) discloses a technique of forming a film in a four-layer structure such as a chromium-silver-chromium mixed layer-silver-chromium when forming an electrode film. In this technique, a metal film having such a four-layer structure is formed on the entire piezoelectric vibrating piece. For example, at the location of the extraction electrode (connection electrode land), these layers are partially peeled off. It is intended to improve the conductivity with the conductive adhesive. That is, the entire electrode is formed of a number of layers, and these layers are partially exposed as necessary to improve the characteristics of each part of the electrode film of the piezoelectric vibrating piece. It is intended to solve a problem different from the problem of the present application, and does not solve the partial peeling between the base layer and the electrode layer.
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、下地層と電極層の界面において部分的剥離が生じることを防止し、成膜後にCI値が増大することを有効に回避することができる励振電極の構造とその形成方法および電極成膜装置、ならびにそのようにした励振電極を備える圧電振動片およびこれを利用した圧電デバイス、ならびにその製造方法と、さらには圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and prevents partial peeling at the interface between the base layer and the electrode layer, and effectively avoids an increase in CI value after film formation. Exciting Electrode Structure, Method for Forming the Electrode, Electrode Filming Apparatus, Piezoelectric Vibrating Piece Provided with Exciting Electrode, Piezoelectric Device Using the Same, Manufacturing Method Therefor, and Portable Using the Piezoelectric Device The purpose is to provide telephone and electronic equipment.
上述の目的は、第1の発明にあっては、圧電材料の表面にスパッタリングにより金属膜を成膜して圧電振動片の駆動電極である励振電極を形成する電極形成方法において、前記圧電材料の表面にスパッタリングにてクロムによる下地層を形成し、銀もしくは金のいずれかの金属と、クロムとを、前記下地層の表面に膜が付着しない領域が部分的に残るように、順次スパッタリングにより成膜し、前記銀または金、およびクロムの成膜後にさらにその表面に銀または金による電極層を形成し、前記連続するスパッタリング工程を経ることにより、前記下地層と前記電極層との間において、銀または金にクロムが拡散された拡散層を形成し、前記拡散層の膜厚が50〜200オングストロームである、電極形成方法により、達成される。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an electrode forming method in which a metal film is formed on a surface of a piezoelectric material by sputtering to form an excitation electrode that is a driving electrode of a piezoelectric vibrating piece. A base layer made of chromium is formed on the surface by sputtering, and either a silver or gold metal and chromium are sequentially formed by sputtering so that a region where no film adheres to the surface of the base layer remains partially. After the film formation of the silver or gold and chromium, further forming an electrode layer of silver or gold on the surface, through the continuous sputtering step, between the base layer and the electrode layer, This is achieved by an electrode forming method in which a diffusion layer in which chromium is diffused in silver or gold is formed, and the thickness of the diffusion layer is 50 to 200 angstroms .
第1の発明の構成によれば、電極を形成する対象である圧電材料の表面に、スパッタリングにより、順次成膜を行うようにしている。この場合、先ず、クロムによる下地層を成膜した後で、その表面に銀または金の金属層と、クロム層とを極小の膜厚でそれぞれ成膜する点が大きな特徴である。すなわち、銀または金の金属層を成膜する場合、その膜厚をきわめて薄くすることで、下地層の表面には、銀または金が付着しない領域を部分的に残しつつ、成膜が行われる。さらにその上にクロム層をきわめて薄く成膜する過程では、クロムが付着した領域と付着しない領域が形成される。このような状態において、電極層としての銀または金を必要な膜厚でスパッタリングにて成膜すると、比較的厚い電極層の成膜の完了時には、電極層の下層に、きわめて薄く成膜した銀または金による金属層にクロムが拡散した銀クロム拡散層、もしくは金クロム拡散層を適切に形成することができる。
これにより、電極層の金属粒子どうしの間の極微の隙間から入り込んだ大気または大気中の酸素成分は、前記拡散層に阻まれることにより、下地層と反応して、酸化クロムを形成することがなく、前記下地層と拡散層の界面は良好な接合を保つことができる。このため、部分的に剥離状態となることがない電極を得ることができる。
According to the configuration of the first invention, the film is sequentially formed on the surface of the piezoelectric material, on which the electrode is to be formed, by sputtering. In this case, the main feature is that after a base layer made of chromium is formed, a silver or gold metal layer and a chromium layer are formed on the surface with a minimum thickness. That is, when a metal layer of silver or gold is formed, the film is formed while making the film thickness extremely thin, leaving a part of the surface of the underlayer to which no silver or gold adheres. . Further, in the process of forming a very thin chrome layer thereon, a region where chromium is attached and a region where no chromium is attached are formed. In such a state, when silver or gold as an electrode layer is formed by sputtering at a required film thickness, when the formation of a relatively thick electrode layer is completed, a very thin silver film is formed below the electrode layer. Alternatively, a silver chromium diffusion layer in which chromium is diffused in a metal layer made of gold or a gold chromium diffusion layer can be appropriately formed.
As a result, the atmosphere or the oxygen component in the atmosphere that has entered from the minute gaps between the metal particles of the electrode layer can be blocked by the diffusion layer, thereby reacting with the base layer to form chromium oxide. In addition, the interface between the base layer and the diffusion layer can maintain good bonding. For this reason, the electrode which does not become a peeling state partially can be obtained.
第2の発明は第1の発明の構成において、前記拡散層の銀の金属層の成膜時の膜厚が、実用上概ね150オングストロームであり、且つ前記拡散層のクロム層の成膜時の膜厚が、実用上概ね20オングストロームであることを特徴とする。
第2の発明の構成によれば、前記銀または金の金属層とその表面のクロム層とが可能な限り薄く成膜されることにより、前記銀クロム拡散層、もしくは金クロム拡散層を形成する上できわめて好適な条件を作ることができる。
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the film thickness of the silver metal layer of the diffusion layer is practically about 150 angstroms, and the film thickness of the chromium layer of the diffusion layer is thickness, wherein the Oh Rukoto in practice generally 20 angstroms.
According to the second aspect of the invention, the silver or gold metal layer and the chromium layer on the surface thereof are formed as thin as possible to form the silver chromium diffusion layer or the gold chromium diffusion layer. Very favorable conditions can be created above.
上述の目的は、第3の発明にあっては、気密状態としたスパッタ室と、前記スパッタ室内に設けられ、圧電材料を加工して形成した圧電チップを搬送するための搬送手段と、前記搬送手段の搬送方向に沿って、順次配置されたクロムによる第1のターゲット材、銀または金による第2のターゲット材、クロムによる第3のターゲット材、銀または金による第4の各ターゲット材と、前記搬送手段の搬送スピードを制御する制御手段とを備えており、前記制御手段が前記第1のターゲット材に対応した領域においては、下地層の形成に対応した第1の速度に前記搬送スピードを設定し、前記下地層の表面に、銀もしくは金のいずれかの金属と、クロムとをそれぞれ成膜するために、前記第2および第3のターゲット材に対応した領域では、前記第1の速度よりも数倍のスピードである第2のスピードに前記搬送スピードを設定する、電極成膜装置により、達成される。
第3の発明の構成によれば、スパッタ室内の搬送手段が第1のターゲット材により圧電チップ表面にクロムの下地層を形成した後で、この下地層を形成する際の搬送スピードの数倍のスピードで搬送することで、前記下地層の表面に、銀もしくは金のいずれかの金属と、クロムとをそれぞれ極小の膜厚で成膜することができる。このような金属層とクロム層を形成後に、電極層を形成することにより、電極層の完成時には、その下層に銀クロム拡散層、もしくは金クロム拡散層を好適に形成することができる。
In the third aspect of the present invention, the above-described object is achieved by a sputter chamber in an airtight state, a transport means for transporting a piezoelectric chip formed by processing a piezoelectric material provided in the sputter chamber, and the transport A first target material made of chromium, a second target material made of silver or gold, a third target material made of chromium, and a fourth target material made of silver or gold, which are sequentially arranged along the conveying direction of the means; Control means for controlling the transport speed of the transport means, and in the region corresponding to the first target material, the control means sets the transport speed to the first speed corresponding to the formation of the underlayer. In the region corresponding to the second and third target materials in order to form a film of either silver or gold metal and chromium on the surface of the base layer, Setting the conveying speed to the second speed than the first speed which is several times the speed, the electrode film forming device is achieved.
According to the configuration of the third invention, after the transport means in the sputtering chamber forms the chromium underlayer on the surface of the piezoelectric chip by the first target material, it is several times the transfer speed when forming this underlayer. By transporting at a speed, a metal of either silver or gold and chromium can be formed on the surface of the underlayer with a minimum thickness. By forming an electrode layer after forming such a metal layer and a chromium layer, when the electrode layer is completed, a silver chromium diffusion layer or a gold chromium diffusion layer can be suitably formed in the lower layer.
第4の発明は、第3の発明の構成において、前記制御手段は前記搬送装置の搬送方向を切り替えて往復運転されるとともに、前記第1のターゲット材と前記第3のターゲット材、第2のターゲット材と第4のターゲット材がそれぞれ兼用されるようにしたことを特徴とする。
第4の発明の構成によれば、前記制御手段は前記搬送装置の搬送方向を切り替えて往復運転されるとともに、前記第1のターゲット材と前記第3のターゲット材、第2のターゲット材と第4のターゲット材がそれぞれ兼用されるようにしたことで、第1ないし第4のターゲット材を順次直線的に配置する場合と比べて、スパッタ室の全長を短くすることができコンパクトな構成の成膜装置とすることができる。
According to a fourth aspect of the invention, in the configuration of the third aspect of the invention, the control means is reciprocated by switching the transport direction of the transport device, and the first target material, the third target material, and the second The target material and the fourth target material are both used.
According to the configuration of the fourth invention, the control means is reciprocated by switching the transport direction of the transport device, and the first target material, the third target material, the second target material, and the second By combining the four target materials, the total length of the sputtering chamber can be shortened compared to the case where the first to fourth target materials are sequentially arranged linearly. It can be a membrane device.
上述の目的は、第5の発明にあっては、圧電材料をエッチングして形成した圧電チップの表面に駆動電極である励振電極を備えた圧電振動片であって、前記励振電極が、圧電材料の表面に形成された下地層としてのクロム層と、前記クロムの下地層の表面に形成された、銀にクロムが拡散、もしくは金にクロムが拡散した拡散層と、前記拡散層の表面に形成された銀または金でなる電極層とを備える、圧電振動片により、達成される。
第5の発明の構成によれば、圧電チップの表面の励振電極が、電極層の下層に銀にクロムが拡散、もしくは金にクロムが拡散してなる拡散層を有している。このため、電極層の金属粒子どうしの間の極微の隙間から入り込んだ大気または大気中の酸素成分は、前記拡散層に阻まれることにより、下地層と反応して、酸化クロムを形成することがなく、前記下地層と拡散層の界面は良好な接合を保つことができる。このため、この発明の圧電振動片は、部分的に剥離状態となることがない励振電極を備えることとなり、このような部分的な剥離を原因としたCI値の変動がない圧電振動片を得ることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric vibrating piece including an excitation electrode as a drive electrode on a surface of a piezoelectric chip formed by etching a piezoelectric material, wherein the excitation electrode is a piezoelectric material. Formed on the surface of the diffusion layer, a chromium layer as an underlayer formed on the surface of the metal, a diffusion layer formed by diffusing chromium in silver or chromium in gold, and formed on the surface of the chromium underlayer This is achieved by a piezoelectric vibrating reed comprising an electrode layer made of silver or gold.
According to the configuration of the fifth invention, the excitation electrode on the surface of the piezoelectric chip has a diffusion layer formed by diffusing chromium into silver or diffusing chromium into gold under the electrode layer. For this reason, the atmosphere or the oxygen component in the atmosphere that has entered from the minute gaps between the metal particles of the electrode layer can be blocked by the diffusion layer, thereby reacting with the base layer to form chromium oxide. In addition, the interface between the base layer and the diffusion layer can maintain good bonding. For this reason, the piezoelectric vibrating piece according to the present invention is provided with an excitation electrode that does not partially become peeled, and a piezoelectric vibrating piece that does not vary in CI value due to such partial peeling is obtained. be able to.
さらにまた、上述の目的は、第6の発明にあっては、パッケージまたはケース内に圧電振動片が収容された圧電デバイスであって、前記圧電振動片には、駆動用の電極としての励振電極が設けられており、前記励振電極が、圧電材料の表面に形成された下地層としてのクロム層と、前記クロムの下地層の表面に形成された、銀にクロムが拡散、もしくは金にクロムが拡散した拡散層と、前記拡散層の表面に形成された銀または金でなる電極層とを備える、圧電デバイスにより、達成される。
第6の発明の構成によれば、パッケージまたはケース内に収容された圧電振動片の励振電極が、電極層の下層に銀にクロムが拡散、もしくは金にクロムが拡散してなる拡散層を有している。このため、電極層の金属粒子どうしの間の極微の隙間から入り込んだ大気または大気中の酸素成分は、前記拡散層に阻まれることにより、下地層と反応して、酸化クロムを形成することがなく、前記下地層と拡散層の界面は良好な接合を保つことができる。このため、前記圧電振動片は、部分的に剥離状態となることがない励振電極を備えることとなり、このような部分的な剥離を原因としたCI値の変動がない圧電振動片を得ることができることから、圧電デバイスの信頼性が向上する。
Furthermore, in the sixth invention, the above-mentioned object is a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package or case, and the piezoelectric vibrating piece includes an excitation electrode as a driving electrode. The excitation electrode comprises a chromium layer as an underlayer formed on the surface of the piezoelectric material, and chromium diffused in silver or chromium in the gold formed on the surface of the chromium underlayer. This is achieved by a piezoelectric device comprising a diffused diffusion layer and an electrode layer made of silver or gold formed on the surface of the diffusion layer.
According to the configuration of the sixth invention, the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece housed in the package or case has a diffusion layer formed by diffusing chromium into silver or diffusing chromium into gold under the electrode layer. is doing. For this reason, the atmosphere or the oxygen component in the atmosphere that has entered from the minute gaps between the metal particles of the electrode layer can be blocked by the diffusion layer, thereby reacting with the base layer to form chromium oxide. In addition, the interface between the base layer and the diffusion layer can maintain good bonding. For this reason, the piezoelectric vibrating piece is provided with an excitation electrode that is not partially peeled, and it is possible to obtain a piezoelectric vibrating piece that does not vary in CI value due to such partial peeling. As a result, the reliability of the piezoelectric device is improved.
また、上述の目的は、第7の発明にあっては、パッケージまたはケース内に圧電振動片が収容された圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、前記圧電振動片には、駆動用の電極としての励振電極が設けられており、前記励振電極が、圧電材料の表面に形成された下地層としてのクロム層と、前記クロムの下地層の表面に形成された、銀にクロムが拡散、もしくは金にクロムが拡散した拡散層と、前記拡散層の表面に形成された銀または金でなる電極層とを備える圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした携帯電話装置により、達成される。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a cellular phone device using a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package or case, wherein the piezoelectric vibrating piece includes a driving device. An excitation electrode is provided as an electrode, and the excitation electrode is formed of a chromium layer as an underlayer formed on the surface of the piezoelectric material, and chromium is diffused in silver formed on the surface of the underlayer of the chromium, Alternatively, it is achieved by a mobile phone device that obtains a clock signal for control by a piezoelectric device including a diffusion layer in which chromium is diffused in gold and an electrode layer made of silver or gold formed on the surface of the diffusion layer. Is done.
また、上述の目的は、第8の発明にあっては、パッケージまたはケース内に圧電振動片が収容された圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記圧電振動片には、駆動用の電極としての励振電極が設けられており、前記励振電極が、圧電材料の表面に形成された下地層としてのクロム層と、前記クロムの下地層の表面に形成された、銀にクロムが拡散、もしくは金にクロムが拡散した拡散層と、前記拡散層の表面に形成された銀または金でなる電極層とを備える圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした電子機器により、達成される。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus using a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package or case, wherein the piezoelectric vibrating piece includes a driving electrode. As the excitation electrode, a chromium layer as a base layer formed on the surface of the piezoelectric material, and chromium diffused in silver formed on the surface of the chromium base layer, or This is achieved by an electronic device that obtains a clock signal for control by a piezoelectric device having a diffusion layer in which chromium is diffused in gold and an electrode layer made of silver or gold formed on the surface of the diffusion layer. .
図1および図2は、本発明の圧電デバイスの実施形態を示しており、図1は圧電デバイスの一部を切断して内部を示した概略斜視図、図2は図1の圧電デバイスの概略縦断面図であり、図3は図1の圧電デバイスに使用される圧電振動片の概略斜視図である。
図において、圧電デバイス30は、圧電振動子を構成した例を示しており、圧電デバイス30は、パッケージ37内に圧電振動片を収容している。
具体的には、圧電デバイス30は、図2に示すように、第1の基板34と、この第1の基板34に積層された第2の基板35を含むパッケージ36内に圧電振動片31を収容している。
1 and 2 show an embodiment of a piezoelectric device of the present invention. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a part of the piezoelectric device by cutting a part thereof, and FIG. 2 is a schematic view of the piezoelectric device of FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view, and FIG. 3 is a schematic perspective view of a piezoelectric vibrating piece used in the piezoelectric device of FIG.
In the figure, the
Specifically, as illustrated in FIG. 2, the
パッケージ36を構成する第1の基板34は絶縁基体であり、その上に電極部32が形成されている。図1において、電極部は符号32,32に示されているように、パッケージ36の端部において、第1の基板34の幅方向の両端部に一対設けられている。
第1の基板34と第2の基板35は絶縁材料で形成され、セラミックが適している。特に、好ましい材料としては圧電振動片31や後述する蓋体の熱膨張係数と一致もしくは、きわめて近い熱膨張係数を備えたものが選択され、この実施形態では、例えば、グリーンシートを焼成したセラミックが利用されている。グリーンシートは、例えば、所定の溶液中にセラミックパウダを分散させ、バインダを添加して生成される混練物をシート状の長いテープ形状に成形し、これを所定の長さにカットして得られるものである。
The
The
第1の基板34と第2の基板35は、図示する形状に成形したグリーンシートを積層し、焼結して形成することができる。この場合、第1の基板34は、パッケージ36の底部を構成する基板で、これに重ねられる第2の基板35は、上述したグリーンシートを板状として、内部の材料を除去して、枠状として、図2の内部空間Sを形成したもので、この内部空間Sを利用して、圧電振動片31を収容するようにしている。このパッケージ36には、セラミックやガラスあるいはコバールなどの金属で形成された蓋体37がロウ材37aを介して接合されることにより、パッケージ36は気密に封止されている。
The
第1の基板34上には、例えば、銀・パラジウムなどの導電ペーストもしくはタングステンメタライズなどの導電ペーストなどを用いて、必要とされる導電パターンを形成後に、第1及び第2の基板の焼結をした後で、ニッケルおよび金もしくは銀などを順次メッキして、上述した電極部32,32が形成されている。図2に示すように、電極部32は、パッケージ36の底面に露出した実装端子41,41と導電パターン32aにより接続されている。この電極部32と実装端子41とを接続するための導電パターンは、パッケージ36の形成時に利用されるキャスタレーションの表面に形成して、パッケージ36の外面を引き回してもよいし、あるいは図2に符号32bで示すように、第1の基板34を貫通する導電スルーホールなどにより接続してもよい。
On the
圧電振動片31は、図2に示すように、例えば圧電材料により形成されたウエハを厚みの薄い矩形に加工した、所謂、ATカット振動片により、圧電チップである振動片個片が形成されている。圧電材料として、例えば、この実施形態では水晶が使用されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム,ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。また、圧電チップの形態も、ATカット振動片に限らず、コンベックスタイプや、逆メサ型の振動片を用いることができるし、さらに、水晶Z板でなるウエハを、例えば、フッ酸溶液を用いてウエットエッチングしたり、あるいはドライエッチングすることで、所謂音叉型とした振動片等を使用してもよい。
As shown in FIG. 2, the piezoelectric vibrating
図3において、振動片の個片である圧電チップの表面には、駆動用の電極として、励振電極51が形成されている。励振電極51は、圧電チップを積極的に振動させようとする領域に形成され、圧電材料に駆動電圧を印加することで、材料内に効率よく電界を生じさせ、励振するためのものである。励振電極51は、図示しない圧電チップの裏面にも同様の形態で形成され、それぞれ圧電振動片31の長さ方向の端部において、その幅方向の両端にそれぞれ形成された接続電極である引出し電極51a,51aに対して、各別に接続されている。
In FIG. 3, an
このような圧電振動片31は、図1に示されているように、パッケージ36側の各電極部32,32の上に導電性接着剤43,43を塗布し、その上に圧電振動片31の図3で説明した各引出し電極51a,51aが形成されている基端部31aを載置して、これら導電性接着剤43,43を硬化させることにより片持ち式に接合されている。
これにより、パッケージ36の外部から実装端子41,41を介して供給された駆動電圧は、パッケージ36側の電極部32,32から導電性接着剤43,43および圧電振動片31の引出し電極51a,51aを介して、励振電極51に印加される。したがって、圧電振動片31の先端側31bは圧電作用により振動することで、駆動されるようになっている。
As shown in FIG. 1, such a piezoelectric vibrating
As a result, the drive voltage supplied from the outside of the
ここで、導電性接着剤43,43としては、所定の合成樹脂でなるバインダー成分に、銀粒子などの導電粒子を添加したものを使用することができる。また、圧電振動片31は必ずしも片持ち式でなく、先端側31bの一部をパッケージ36側に接合した構成としてもよい。
また、第1の基板34を絶縁基体として、電極を形成し、第2の基板35を積層することなく、浅い箱状とした蓋体(図示せず)により、圧電振動片31を気密に封止する形式のパッケージを用いてもよい。あるいは、圧電振動片31に外部の駆動電圧源と接続したプラグを接続し、一端を閉止した金属製の筒状のケースに圧電振動片31を差し入れて、このプラグによりケースを気密に封止するようにしてもよい(図示せず)。
Here, as the conductive adhesives 43, 43, a binder component made of a predetermined synthetic resin to which conductive particles such as silver particles are added can be used. In addition, the piezoelectric vibrating
In addition, the
図4は図3の圧電振動片31の励振電極51の断面構造を示すものである。
図において、圧電振動片31の圧電材料、この場合水晶57の表面には、クロムによる下地層52が形成されている。そして、下地層52の表面には、拡散層55が形成され、拡散層55の上には電極層56が形成されている。これらの各層は後述するスパッタリングによる工程を経ることにより形成される。
FIG. 4 shows a cross-sectional structure of the
In the figure, a base layer 52 of chromium is formed on the surface of the piezoelectric material of the piezoelectric vibrating
下地層52は、30ないし300オングストロームの膜厚で形成されるものである。一般に、水晶の表面には電極層となる金属層を直接接合できないので、電極層を構成する金属と接合性の良い下地膜が形成される。この実施形態では、クロム(Cr)による下地層は30オングストローム程度から極力薄く形成することが好ましい。この実施形態では、下地層52を例えば、膜厚70オングストローム程度に形成している。拡散層55は、下地金属とクロムと電極層を構成する金属について、一方が他方に拡散した構造を備える層で、膜厚50ないし200オングストローム程度が好ましく、この実施形態では170オングストローム程度に形成している。電極層は銀(Ag)または金(Au)により、膜厚1500ないし3500オングストローム程度に形成するのが好ましく、後述する工程により、この実施形態では2500オングストローム程度に形成されている。 The underlayer 52 is formed with a thickness of 30 to 300 angstroms. In general, since a metal layer serving as an electrode layer cannot be directly bonded to the surface of quartz, a base film having good bondability with the metal constituting the electrode layer is formed. In this embodiment, it is preferable to form the underlying layer of chromium (Cr) as thin as possible from about 30 angstroms. In this embodiment, the base layer 52 is formed with a film thickness of about 70 angstroms, for example. The diffusion layer 55 is a layer having a structure in which one of the base metal, chromium, and the metal constituting the electrode layer is diffused to the other, and preferably has a thickness of about 50 to 200 angstroms. In this embodiment, the diffusion layer 55 is formed to about 170 angstroms. ing. The electrode layer is preferably formed of silver (Ag) or gold (Au) to a film thickness of about 1500 to 3500 angstroms. In this embodiment, the electrode layer is formed of about 2500 angstroms by the process described later .
図4の拡散層55は、下地層52の表面に銀または金の金属層53と、さらにその表面にクロム層54とをそれぞれ極小の膜厚でスパッタリングにより成膜することにより形成されている。この極小の膜厚とは、例えば、金属層53を形成する銀または金の金属粒子と、クロム層54を形成するクロムの粒子を、それぞれ粒子径に相当する程度の膜厚で形成することで実現される。
The diffusion layer 55 of FIG. 4 is formed by forming a silver or
本実施形態の圧電デバイス30は以上のように構成されており、パッケージ36内に収容された圧電振動片31の励振電極51が、電極層56の下層に銀にクロムが拡散、もしくは金にクロムが拡散してなる拡散層55を有している。このため、電極層56の金属粒子どうしの間の極微の隙間から入り込んだ大気または大気中の酸素成分は、それより下層の拡散層55に阻まれることにより、下地層52と反応して、酸化クロムを形成することがなく、下地層52と拡散層55の界面は良好な接合を保つことができる。このため、圧電振動片31は、部分的に剥離状態となることがない励振電極51を備えることとなり、このような部分的な剥離を原因として、図14で説明したようなCI値の変動がない圧電振動片31を得ることができることから、圧電デバイス30の信頼性が向上する。
The
(圧電デバイスの製造方法)
次に、上述した圧電デバイス30の製造方法の一例を説明する。
図5は圧電デバイス30の製造方法の一例について示すフローチャートである。
図1および図2で説明した圧電デバイス30のパッケージ36と、圧電振動片31と、蓋体37とは別々の工程でそれぞれ形成される。
パッケージ36は、既に詳しく説明したように、グリーンシートを焼成したセラミックを利用して形成することができる(ST11)。また、圧電振動片31は、この実施形態では、既に説明したように、水晶ウエハを矩形にカットしたり(AT振動片)、エッチングすることにより(音叉型振動片)水晶チップを形成し(ST21)、その後、水晶チップの表面に、駆動電極を形成する(ST22)ことにより、製造することができる。この電極形成工程については後で詳しく説明する。さらに、蓋体37は、これを透明なガラス材料で形成する場合には、硼珪酸ガラスやコバールガラスなどを所定の大きさと厚みを備えた板体としたり、あるいはコバールなどの金属板により形成することができる(ST31)。
(Piezoelectric device manufacturing method)
Next, an example of a method for manufacturing the
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the
The
As described in detail above, the
次いで、完成したパッケージ36の電極部32,32に圧電振動片31を接合する(ST12)(接合工程)。
すなわち、図1で説明したように、パッケージ36側の各電極部32,32の上に導電性接着剤43,43を塗布し、その上に圧電振動片31の図3で説明した各引出し電極51a,51aが形成されている基端部31aを載置して、これら導電性接着剤43,43を硬化させる。
Next, the piezoelectric vibrating
That is, as described with reference to FIG. 1, the conductive adhesives 43 and 43 are applied on the electrode portions 32 and 32 on the
次いで、真空中において、パッケージ36の上端もしくは、蓋体37の接合面にロウ材を塗布して、この蓋体37をパッケージ36の上端に接合する。あるいは、蓋体37がコバールなどの金属である場合には、シーム溶接などの手段により、パッケージ36に蓋体を接合することにより、パッケージ36を気密に封止する(ST13)。その後、必要な周波数調整を行い、圧電デバイス30を駆動して所定の検査を行い(ST14)、圧電デバイス30が完成する(ST15)。
Next, in vacuum, a brazing material is applied to the upper end of the
次に、圧電振動片31の電極を形成する工程(ST22)を詳しく説明するが、その前に、電極形成工程に使用する電極成膜装置の構成を先ず説明する。
(電極成膜装置)
図6の電極成膜装置は、インターバック式のスパッタ装置である。装置種類としては、インターバック式に限らず、インラインタイプであれば、本実施形態の電極形成工程とほぼ同様の工程を実行することができる。
図6において、電極成膜装置60は、気密構造のスパッタ室67と、このスパッタ室67に隣接して設けたロード室61とを有している。
Next, the step of forming the electrode of the piezoelectric vibrating piece 31 (ST22) will be described in detail. Before that, the configuration of the electrode film forming apparatus used for the electrode forming step will be described first.
(Electrode deposition system)
The electrode film forming apparatus of FIG. 6 is an inter-back type sputtering apparatus. The device type is not limited to the inter-back type, and if it is an in-line type, almost the same process as the electrode forming process of the present embodiment can be performed.
In FIG. 6, the electrode film forming apparatus 60 includes a sputter chamber 67 having an airtight structure and a load chamber 61 provided adjacent to the sputter chamber 67.
ロード室61は、ワークの仕込み室と取り出し室を兼ねた気密構造の空間である。ロード室には、外部側の第1のゲートバルブ62と、ロード室61とスパッタ室(本室)との間に設けられた第2のゲートバルブ65とが設けられている。
ロード室61内には、図3で説明した圧電振動片31であって、未だ励振電極51等の電極を成膜する前の振動片、すなわち圧電チップを複数個同時に収容でき、かつ個々の圧電チップについて、電極が形成されるべき領域だけを露出するようにしたマスクをセットできる金属製のスパッタ治具66が、所定個数スタックされるようになっている。
ロード室61には、内部を真空排気するための真空ポンプなどを含む第1の排気手段63と、真空破壊用の不活性ガスとしての窒素をロード室61内に導入するために窒素ガスの供給源と接続された第1の窒素ガス送り手段64とを備えている。
The load chamber 61 is a space having an airtight structure that serves as both a work preparation chamber and a take-out chamber. The load chamber is provided with an external
In the load chamber 61, the piezoelectric vibrating
The load chamber 61 is supplied with a first exhaust means 63 including a vacuum pump for evacuating the inside, and supply of nitrogen gas to introduce nitrogen as an inert gas for vacuum breakage into the load chamber 61. A first nitrogen gas feed means 64 connected to the source.
スパッタ室67は、第2のゲートバルブ65によって、ロード室61と接続された気密チャンバーである。スパッタ室67内には、上述したスパッタ治具66を成膜工程に沿って送る搬送コンベヤなどでなる搬送手段76が配置されている。搬送手段76は、スパッタ治具66を送り方向Aに沿って搬送するようになっており、搬送用モータ等を逆転させて戻り方向Bに沿って後退させることができるようになっている。また、スパッタ室67内には、それぞれ金属層を成膜する順に第1、第2、第3、第4のターゲット材が配置される。この場合、搬送手段67を挟んで、互いに対向して配置された一対のクロム(Cr)によるターゲット材68,69が配置され、これらは第1および第3のターゲット材を兼ねている。また、搬送手段76の搬送方向Aに関して、これよりも下流にて、互いに対向して配置された一対の銀(Ag)によるターゲット材71,72が配置され、これらは第2および第4のターゲット材を兼ねている。
The sputter chamber 67 is an airtight chamber connected to the load chamber 61 by a
各ターゲット材68,69,71,72には、マグネット68a,69a,71a,72aが固定されている。これらマグネット68a,69a,71a,72aは、図示するように、N極と、S極が交互に多極着磁されており、さらにマグネット68a,69a,71a,72aには図示しない電圧制御手段を介して、図示のようにマイナス電圧が印加されることによって、マグネトロンカソードが構成されている。これにより、各マグネットの磁束は、各対となったターゲット材68と69、およびターゲット材71と72とをそれぞれ通る磁界を形成するようになっている。
さらに、スパッタ室67には、内部を真空排気するための第2の排気手段73と、真空破壊用の不活性ガスとしての窒素をスパッタ室67内に導入するために窒素ガスの供給源と接続された第2の窒素ガス送り手段74と、イオン形成用のアルゴンガスを導入するためのアルゴンガス送り手段75とを備えている。
さらに、電極成膜装置60には、各駆動部分を制御するための制御手段81が取付けられている。この制御手段81は、電極成膜装置60に組み込まれたり、後付されたりすることで、成膜工程を制御するものであり、例えば、電極成膜装置60に汎用のパソコンなどを後付して、所定のソフトウエアにより駆動できるようにして設けてもよく、あるいは所定のシーケンス回路を電極成膜装置60に組み込むことなどにより構成することができる。
Further, the sputter chamber 67 is connected to a second exhaust means 73 for evacuating the inside and a nitrogen gas supply source for introducing nitrogen as an inert gas for vacuum breakage into the sputter chamber 67. The second nitrogen gas feed means 74 and an argon gas feed means 75 for introducing argon gas for forming ions are provided.
Further, the electrode film forming apparatus 60 is provided with a control means 81 for controlling each drive part. This control means 81 is incorporated in the electrode film forming apparatus 60 or retrofitted to control the film forming process. For example, a general-purpose personal computer is attached to the electrode film forming apparatus 60 later. It may be provided so as to be driven by predetermined software, or may be configured by incorporating a predetermined sequence circuit in the electrode film forming apparatus 60.
図7は制御手段81を中心とした電極成膜装置60の制御構造を示すブロック図である。制御手段81には、図6に示したロード室61の第1の排気手段63と、第1の窒素ガス送り手段64と、第1のゲートバルブ(駆動手段)62と、第2のゲートバルブ(駆動手段)65とが接続されている。さらに、制御手段81には搬送手段76の駆動用の送りモータ駆動手段82が接続されている。
また、制御手段81には、スパッタ室67の第2の排気手段73と、第2の窒素ガス送り手段74と、アルゴンガス送り手段75と、電圧制御手段83が接続されている。なお、電極成膜装置60としては、制御手段81に搬送速度の制御だけ行わせ、他の構成は手動などにより駆動してもよい。
さらに、電極成膜装置60には、ロード室61以外にスパッタ室67を挟んで、もうひとつのロード室を形成してインラインタイプの成膜装置としてもよい。また、この場合、スパッタ室67内には、第1ないし第4のスパッタ材を各別設けて順次並べて配置してもよい。しかしながら、この実施形態のように、成膜装置をインターバック式とし、スパッタ材の機能を兼用するようにすれば、装置をコンパクトに形成できる利点がある。
この実施形態の電極成膜装置60は以上のように構成されており、次に、この電極成膜装置60による電極成膜工程としての圧電振動片の電極形成工程を説明する。
FIG. 7 is a block diagram showing a control structure of the electrode film forming apparatus 60 with the control means 81 as the center. The control means 81 includes a first exhaust means 63, a first nitrogen gas feed means 64, a first gate valve (drive means) 62, and a second gate valve in the load chamber 61 shown in FIG. (Drive means) 65 is connected. Further, a feed motor driving means 82 for driving the conveying means 76 is connected to the control means 81.
The control means 81 is connected to a second exhaust means 73 in the sputtering chamber 67, a second nitrogen gas feed means 74, an argon gas feed means 75, and a voltage control means 83. In addition, as the electrode film-forming apparatus 60, the control means 81 may perform only control of the conveyance speed, and other configurations may be driven manually.
Further, the electrode film forming apparatus 60 may be an in-line type film forming apparatus by forming another load chamber with the sputtering chamber 67 interposed between the load chamber 61 and the load chamber 61. Further, in this case, the first to fourth sputtering materials may be provided separately in the sputtering chamber 67 and sequentially arranged. However, there is an advantage that the apparatus can be formed compactly if the film forming apparatus is an inter-back type as in this embodiment and also functions as a sputtering material.
The electrode film forming apparatus 60 of this embodiment is configured as described above. Next, an electrode forming process of a piezoelectric vibrating piece as an electrode film forming process by the electrode film forming apparatus 60 will be described.
(電極形成工程)
図8はこの電極形成工程を簡単に説明するためのフローチャートであり、図6および図7の構成と、図8を参照しながら、電極形成工程について説明する。
図8に示されているように、図6、図7の制御手段81の指令により、第1のゲートバルブ62を開く。そして、ロード室61内に圧電チップをセットした基板状の治具66を所定数スタックする(ST51)。
第1のゲートバルブ62が制御手段81により閉止され(ST52)、続いて第1の排気手段63に指示が出されることにより、ロード室61内が所定の真空度(5×10の−3乗Pa(パスカル)程度)となるまで真空排気される(ST53)。
(Electrode formation process)
FIG. 8 is a flowchart for briefly explaining the electrode forming process. The electrode forming process will be described with reference to the configurations of FIGS. 6 and 7 and FIG.
As shown in FIG. 8, the
The
次に、制御手段81は第2のゲートバルブ65を開き、スパッタ治具66とともに、電極形成すべき圧電チップをスパッタ室67内に図示しない手段で送り、搬送手段76に配置し、第2のゲートバルブ65を閉止する(ST54)。
この時点までに、ST54に先行して、制御手段81は、第2の排気手段73に指示を出して真空引きするとともに、アルゴンガス送り手段75により、アルゴンガスを導入し、スパッタ室67内を所定の真空度(4×10の−1乗Pa(パスカル)程度)としておく(ST55)。
Next, the control means 81 opens the
By this time, prior to ST54, the control means 81 issues an instruction to the second exhaust means 73 to evacuate it, and introduces argon gas by the argon gas feed means 75, and the inside of the sputtering chamber 67 is filled. A predetermined degree of vacuum (4 × 10-1 Pa (pascal)) is set (ST55).
そして、制御手段81は、搬送手段76の送りモータ駆動手段82に指示を出して、スパッタ治具66を矢印A方向に送りながら、スパッタリングによる成膜を行う(ST56)。この場合、電圧制御手段83により各ターゲットはマイナス電位に帯電されており、かつ上述した磁界が形成されているので、これらの磁界と、陰極となった各ターゲットのマイナス電圧、および陽極として働くスパッタ治具66作用により、スパッタ室67内に充填されているアルゴンガスがプラズマ化してプラスイオンとなる。このプラスイオンとなったアルゴンイオンは各ターゲットに衝突し、各ターゲットからは種類に応じた金属粒子が反跳されて飛び出す。この金属粒子はスパッタ治具66に保持された圧電チップの露出面に付着して金属膜が成膜される。
Then, the control means 81 gives an instruction to the feed motor driving means 82 of the transport means 76 and performs film formation by sputtering while feeding the sputtering
ここで、成膜される各金属層は、飛んでくる上記金属粒子にさらされた時間の長さに対応して膜厚が決められることになる。そして、制御手段81は、スパッタ治具66がターゲット材68,69の領域を通過する際には、例えば、電圧制御手段83により電圧を決めて、放電電流が例えば0.5A(アンペア)程度となるようにし、さらに、図4の下地層52の膜厚に対応したスパッタリングが行われる速度としての第1の速度となるように、送りモータ駆動手段82に指示を出す。具体的には、例えば、そのモータ回転数が4800回転毎分程度とされる。これにより、下地層52の膜厚は70オングストローム程度とされる。
次に、制御手段81は、スパッタ治具66をA1の方向に送り、ターゲット材71,72の領域を通過する際には、例えば、電圧制御手段83により電圧を決めて、放電電流が例えば1A(アンペア)程度となるようにし、さらに、図4の銀による金属層(拡散層)53の膜厚に対応したスパッタリングが行われる速度としての第2の速度となるように、送りモータ駆動手段82に指示を出す。具体的には、第1の速度の数倍とするために、例えば、そのモータ回転数が19500回転毎分程度とされる。これにより、銀による金属層53の膜厚は150オングストローム程度とされる。
Here, the thickness of each metal layer to be formed is determined according to the length of time exposed to the flying metal particles. The control means 81 determines the voltage by the voltage control means 83 when the sputtering
Next, when the control means 81 sends the sputtering
次いで、制御手段81は、送りモータ駆動手段82に指示を出して、極めて速い逆転をかけてスパッタ治具66をB方向に送って、初期位置まで戻し、ふたたびスパッタリングを行う。つまり、制御手段81は、スパッタ治具66をA2の方向に送り、ふたたびターゲット材68,69の領域を通過する際には、例えば、電圧制御手段83により電圧を決めて、放電電流が例えば0.5A(アンペア)程度となるようにし、さらに、図4のクロム層(拡散層)54の膜厚に対応したスパッタリングが行われる速度としての上記第2の速度と同じ速度となるように、送りモータ駆動手段82に指示を出す。具体的には、例えば、そのモータ回転数が19500回転毎分程度とされる。これにより、クロム層54の膜厚は20オングストローム程度とされる。
最後に、制御手段81は、スパッタ治具66がふたたびターゲット材71,72の領域を通過する際には、例えば、電圧制御手段83により電圧を決めて、放電電流が例えば1A(アンペア)程度となるようにし、さらに、図4の銀による電極層56の膜厚に対応したスパッタリングが行われる速度としてのきわめてゆっくりとした速度(第3の速度)となるように、送りモータ駆動手段82に指示を出す。具体的には、第1の速度の数分の一とするために、例えば、そのモータ回転数が1050回転毎分程度とされる。これにより、銀による電極層56の膜厚は2500オングストローム程度とされる。
Next, the control means 81 gives an instruction to the feed motor driving means 82, sends the
Finally, when the
このようにして、電極成膜装置60のスパッタリング工程では、搬送手段76が第1のターゲット材68,69により圧電チップ表面にクロムの下地層52を形成した後で、この下地層52を形成する際の搬送スピードの数倍のスピードで搬送することで、下地層52の表面に、銀の金属層(拡散層)53とクロム層(拡散層)54とをそれぞれ極小の膜厚で成膜することができる。このような金属層とクロム層を形成後に、電極層56を形成することにより、電極層56の完成時には、その下層に銀クロム拡散層55を好適に形成することができる。
すなわち、先ず、クロムによる下地層52を成膜した後で、銀の金属層53を成膜する場合、その膜厚をきわめて薄くすることができる。このため、下地層52の表面には、銀が付着しない領域を部分的に残しつつ、成膜が行われる。さらにその上にクロム層54をきわめて薄く成膜する過程では、クロムが付着した領域と付着しない領域が形成される。このような状態において、電極層56としての銀を比較的厚い膜厚でスパッタリングにて成膜すると、比較的厚い電極層56の成膜の完了時には、電極層56の下層に、きわめて薄く成膜した銀にクロムが拡散した銀クロム拡散層55を適切に形成することができるのである。
In this way, in the sputtering step of the electrode film forming apparatus 60, after the transport means 76 forms the chromium underlayer 52 on the surface of the piezoelectric chip with the first target materials 68 and 69, the underlayer 52 is formed. A silver metal layer (diffusion layer) 53 and a chrome layer (diffusion layer) 54 are formed on the surface of the underlayer 52 with a minimum film thickness by carrying them at a speed several times the carrying speed at the time. be able to. By forming the electrode layer 56 after forming such a metal layer and a chromium layer, when the electrode layer 56 is completed, the silver chromium diffusion layer 55 can be suitably formed in the lower layer.
That is, first, when the
所定のスパッタ治具66について、電極の成膜が完了したら、第2のゲートバルブ65を開いて、ロード室61内に引き込み、ロード室61内にスタックされている未処理のスパッタ治具66を、上述と同様にスパッタ室67に送って、上述の成膜工程を繰り返す(ST57)。
ロード室61にスタックされた全てのスパッタ治具(基板)66の処理を完了したら、制御手段81に指示により、第1の窒素ガス送り手段64により不活性ガスである窒素をロード室61内に送り込んで、大気解放と同様の状態とし、第1のゲートバルブ62を開いて、処理を終えた圧電振動片を取り出すことができる(ST58)。
When the film formation of the electrode is completed for the
When the processing of all the sputtering jigs (substrates) 66 stacked in the load chamber 61 is completed, the
図9は、従来の圧電振動片と、図3の圧電振動片31とを図示の横軸の日数で大気に晒し、その電極部の部分的剥離である図14で説明したような浮きの発生状態を記録したグラフである。従来の圧電振動片はQAに示すように、2日を超えると次第に電極部に部分的剥離が生じているが、本実施形態の圧電振動片31では、符号QBで示すように、一週間程度放置した場合においても、電極部の部分的剥離はほとんど見られない。
FIG. 9 shows that the conventional piezoelectric vibrating piece and the piezoelectric vibrating
図10は、本発明の上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。
図において、送信者の音声を受信するマイクロフォン308及び受信内容を音声出力とするためのスピーカ309を備えており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるCPU(Central Processing Unit)301を備えている。
CPU301は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのLCDや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部302や、RAM,ROM等でなる情報記憶手段(メモリ)303の制御を行うようになっている。このため、CPU301には、圧電デバイス30が取り付けられて、その出力周波数をCPU301に内蔵された所定の分周回路(図示せず)等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このCPU301に取付けられる圧電デバイス30は、圧電振動子に限らず所定の分周回路等とを組み合わせた発振器であってもよい。
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a digital mobile phone device as an example of an electronic apparatus using the piezoelectric device according to the above-described embodiment of the present invention.
In the figure, a
In addition to modulation and demodulation of transmission / reception signals, the
CPU301は、さらに、温度補償水晶発振器(TCXO)305と接続され、温度補償水晶発振器305は、送信部307と受信部306に接続されている。これにより、CPU301からの基本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、温度補償水晶発振器305により修正されて、送信部307及び受信部306に与えられるようになっている。
The
このように、制御部を備えたデジタル式携帯電話装置300のような電子機器に、上述した各実施形態に係る圧電デバイスを利用することができる。この場合、内部に収容される圧電振動片31が、電極部に部分的剥離を生じることがなく、そのCI値性能が優れているから製品の信頼性が向上する。
As described above, the piezoelectric device according to each of the above-described embodiments can be used for an electronic apparatus such as the digital cellular phone device 300 including the control unit. In this case, since the piezoelectric vibrating
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、この発明は、パッケージに被われるようにして、内部に圧電振動片を収容するものであれば、圧電振動子、圧電発振器等の名称にかかわらず、全ての圧電デバイスに適用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. Each configuration of each embodiment can be appropriately combined or omitted, and can be combined with other configurations not shown.
In addition, the present invention can be applied to all piezoelectric devices regardless of the names of piezoelectric vibrators, piezoelectric oscillators, etc., as long as they are covered with a package and accommodate a piezoelectric vibrating piece inside. .
30・・・圧電デバイス、31・・・圧電振動片、36・・・パッケージ、51・・・励振電極、52・・・下地層、53・・・金属層、54・・・クロム層、56・・・電極層、60・・・電極成膜装置、61・・・ロード室、67・・・スパッタ室。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記圧電材料の表面にスパッタリングにてクロムによる下地層を形成し、
銀もしくは金のいずれかの金属と、クロムとを、前記下地層の表面に膜が付着しない領域が部分的に残るように、順次スパッタリングにより成膜し、
前記銀または金、およびクロムの成膜後にさらにその表面に銀または金による電極層を形成し、
前記連続するスパッタリング工程を経ることにより、前記下地層と前記電極層との間において、銀または金にクロムが拡散された拡散層を形成し、
前記拡散層の膜厚が50〜200オングストロームである
ことを特徴とする、電極形成方法。 In an electrode forming method of forming an excitation electrode that is a drive electrode of a piezoelectric vibrating piece by forming a metal film on the surface of a piezoelectric material by sputtering,
Forming a base layer of chromium on the surface of the piezoelectric material by sputtering;
A metal, either silver or gold, and chromium are sequentially formed by sputtering so that a region where the film does not adhere to the surface of the base layer remains partially ,
After the formation of the silver or gold and chromium, further forming an electrode layer of silver or gold on the surface,
By passing through the continuous sputtering step, a diffusion layer in which chromium is diffused in silver or gold is formed between the base layer and the electrode layer,
The electrode formation method, wherein the diffusion layer has a thickness of 50 to 200 angstroms .
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