JPH01232811A - 圧電振動子の製造方法 - Google Patents
圧電振動子の製造方法Info
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- JPH01232811A JPH01232811A JP63057370A JP5737088A JPH01232811A JP H01232811 A JPH01232811 A JP H01232811A JP 63057370 A JP63057370 A JP 63057370A JP 5737088 A JP5737088 A JP 5737088A JP H01232811 A JPH01232811 A JP H01232811A
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Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
電子回路の発振用又はフィルタ等に用いられる圧電振動
子に関し、 圧電振動子の分極反転層作成の容易化を目的とし、 タンタル酸リチウム単結晶の０＋１５度回転Ｘ板からな
る圧電体の一方の面にプロトン交換処理を施した後、高
温熱処理して分極反転層を形成する工程を含んで成る圧
電振動子の製造方法において、上記高温熱処理工程は、
予め圧電体の両面に電極膜を形成しておき、該電極膜に
外部より電界を印加しながら熱処理するように構成する
。またニオブ酸リチウム単結晶の１６０±１５度回転Ｙ
板からなる圧電体の一方の面にチタン等の拡散処理を施
した後、熱処理して分極反転層を形成する工程を含んで
成る圧電振動子の製造方法において、上記熱処理工程は
、予め圧電体の片面もしくは両面に電極膜を形成してお
くか、又は白金板等の上に載置し電極膜の代用をさせて
熱処理するように構成する。
子に関し、 圧電振動子の分極反転層作成の容易化を目的とし、 タンタル酸リチウム単結晶の０＋１５度回転Ｘ板からな
る圧電体の一方の面にプロトン交換処理を施した後、高
温熱処理して分極反転層を形成する工程を含んで成る圧
電振動子の製造方法において、上記高温熱処理工程は、
予め圧電体の両面に電極膜を形成しておき、該電極膜に
外部より電界を印加しながら熱処理するように構成する
。またニオブ酸リチウム単結晶の１６０±１５度回転Ｙ
板からなる圧電体の一方の面にチタン等の拡散処理を施
した後、熱処理して分極反転層を形成する工程を含んで
成る圧電振動子の製造方法において、上記熱処理工程は
、予め圧電体の片面もしくは両面に電極膜を形成してお
くか、又は白金板等の上に載置し電極膜の代用をさせて
熱処理するように構成する。
本発明は電子回路の発振用又はフィルタとして用いられ
る圧電振動子の製造方法に関する。
る圧電振動子の製造方法に関する。
水晶やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯｚ）およびニオ
ブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯｚ）等の圧電体の適当な駆動
電極を形成し、この電極に交流電界を印加すると圧電体
は印加電界と等しい周波数の応力を生じ、かつ、印加電
界の周波数が圧電体の固有周波数に一致すると共振し強
勢な振動が得られる。
ブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯｚ）等の圧電体の適当な駆動
電極を形成し、この電極に交流電界を印加すると圧電体
は印加電界と等しい周波数の応力を生じ、かつ、印加電
界の周波数が圧電体の固有周波数に一致すると共振し強
勢な振動が得られる。
かかる現象を利用した振動子は、高性能であるため通信
装置の発振回路、フィルタ、遅延線等として広く利用さ
れている。
装置の発振回路、フィルタ、遅延線等として広く利用さ
れている。
電子機器の高性能化、小形化および軽量化が進む中で、
チップ化の要求が強まっている部品の一つに数Ｍ）ｌｚ
〜数十ＭＨｚの振動子があり、電気−機械結合係数の大
きいＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂ０ｚ単結晶を用いることに
より、水晶を用いたものでは不可能とされていた領域の
振動子が実現されるが、さらに該単結晶にてなる圧電体
に分極反転層を形成することで高周波の振動子の製造が
可能となる。
チップ化の要求が強まっている部品の一つに数Ｍ）ｌｚ
〜数十ＭＨｚの振動子があり、電気−機械結合係数の大
きいＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂ０ｚ単結晶を用いることに
より、水晶を用いたものでは不可能とされていた領域の
振動子が実現されるが、さらに該単結晶にてなる圧電体
に分極反転層を形成することで高周波の振動子の製造が
可能となる。
強誘電体結晶である（ＬｉＮｂＯ３）単結晶又は（Ｌｉ
ＮｂＯＪ単結晶は、結晶全体が同一分極軸方向を向く単
分域材料であり、特にエネルギ閉じ込め特性に優れるＬ
ｉＴａＯ３単結晶のＯ±１５度回転板回転板ｉＮｂ０ｚ
単結晶１６０°±１５°回転Ｙ板から切り出した圧電体
は、電気−機械結合係数におよび機械的品質係数Ｑが大
きく、温度特性の安定性に優れることから厚み振動子と
して有用である。
ＮｂＯＪ単結晶は、結晶全体が同一分極軸方向を向く単
分域材料であり、特にエネルギ閉じ込め特性に優れるＬ
ｉＴａＯ３単結晶のＯ±１５度回転板回転板ｉＮｂ０ｚ
単結晶１６０°±１５°回転Ｙ板から切り出した圧電体
は、電気−機械結合係数におよび機械的品質係数Ｑが大
きく、温度特性の安定性に優れることから厚み振動子と
して有用である。
このようなＬｉＴａ０．又はＬｉＮｂ０＋の単結晶を使
用した振動子の発振周波数は、厚み振動を利用する関係
上圧電体の厚さに反比例し、例えば、ＬｉＴａ０＊の場
合共振周波数が２０ＭＨｚの圧電体は厚さが約１１００
ｐであるのに対し、共振周波数が４４ＭＨｚの振動子で
は圧電体の厚さが約４５趨程度となり、周波数が高くな
るに従って板厚は薄くなる。そのため共振周波数が高く
なるに従って厚さが１００μ以下になると半波長共振で
ある圧電体は、その製造に高精度が要求され製造が困難
になるが、プロトン交換処理を利用して該圧電体の片面
から、例えばその厚さの１／２の深さに分極反転層を形
成させることによって１波長共振になる圧電体は、厚さ
が２倍となり、高周波振動子の製造が可能となる。
用した振動子の発振周波数は、厚み振動を利用する関係
上圧電体の厚さに反比例し、例えば、ＬｉＴａ０＊の場
合共振周波数が２０ＭＨｚの圧電体は厚さが約１１００
ｐであるのに対し、共振周波数が４４ＭＨｚの振動子で
は圧電体の厚さが約４５趨程度となり、周波数が高くな
るに従って板厚は薄くなる。そのため共振周波数が高く
なるに従って厚さが１００μ以下になると半波長共振で
ある圧電体は、その製造に高精度が要求され製造が困難
になるが、プロトン交換処理を利用して該圧電体の片面
から、例えばその厚さの１／２の深さに分極反転層を形
成させることによって１波長共振になる圧電体は、厚さ
が２倍となり、高周波振動子の製造が可能となる。
第３図はプロトン交換処理を利用して分極反転層を形成
させる従来の圧電振動子を製造する主要工程を説明する
ための図である。
させる従来の圧電振動子を製造する主要工程を説明する
ための図である。
第３図（ａ）において、ＬｉＴａ０．単結晶のＯ±１５
度回転Ｘ板より切り出した圧電体１は、一方の主面（＋
Ｘ′面）ｌａより他方の主面（−Ｘ′面）ｌｂに向けた
分極Ｐ３を有する。そこで第３図（ｂ）に示すように±
Ｘ′面１ａに、例えばスピンコードにより厚さ５−程度
のポリイミド層（ポリイミドマスク）２を形成したのち
、例えば２５０℃に加熱したプロトン交換処理液に１時
間程度度浸積すると第３図（ｃ）に示すように、−Ｘ′
面ｌｂからプロトン交換層３が形成される。
度回転Ｘ板より切り出した圧電体１は、一方の主面（＋
Ｘ′面）ｌａより他方の主面（−Ｘ′面）ｌｂに向けた
分極Ｐ３を有する。そこで第３図（ｂ）に示すように±
Ｘ′面１ａに、例えばスピンコードにより厚さ５−程度
のポリイミド層（ポリイミドマスク）２を形成したのち
、例えば２５０℃に加熱したプロトン交換処理液に１時
間程度度浸積すると第３図（ｃ）に示すように、−Ｘ′
面ｌｂからプロトン交換層３が形成される。
次いで第３図（ｄ）に示すようにプロトン交換層３の上
に後工程のりアクティブイオンエツチング（ＲＩＥ）に
対する耐性を有するマスク、例えばＡｌにてなるマスク
４を被着したのち、イオンエツチングにて第３図（ｅ）
に示すように、ポリイミド層２を除去してから第３図（
ｆ）に示すようにＡｌマスク４を除去する。
に後工程のりアクティブイオンエツチング（ＲＩＥ）に
対する耐性を有するマスク、例えばＡｌにてなるマスク
４を被着したのち、イオンエツチングにて第３図（ｅ）
に示すように、ポリイミド層２を除去してから第３図（
ｆ）に示すようにＡｌマスク４を除去する。
次いでＬｉＴａ０ｚのキュリー点（６２０℃）以下の高
温、例えば５６０〜６１０℃の温度で適宜の時間だけ加
熱すると第３図（ｇ）に示すように、−Ｘ′面１ｂがら
圧電体１の厚さの１７２の深さに、分極Ｐ、と逆向きの
分極ｐ、／が形成された分極反転層１ｃが形成され、そ
の圧電体１の対向主面（＋Ｘ′面と−Ｘ′面）ｌａ、ｌ
ｂに駆動電極５．６を形成し、第３図（ｈ）に示す圧電
振動子７が完成する。
温、例えば５６０〜６１０℃の温度で適宜の時間だけ加
熱すると第３図（ｇ）に示すように、−Ｘ′面１ｂがら
圧電体１の厚さの１７２の深さに、分極Ｐ、と逆向きの
分極ｐ、／が形成された分極反転層１ｃが形成され、そ
の圧電体１の対向主面（＋Ｘ′面と−Ｘ′面）ｌａ、ｌ
ｂに駆動電極５．６を形成し、第３図（ｈ）に示す圧電
振動子７が完成する。
なおＬｉＮｂＯ３の場合はプロトン交換の代りにＴｉ等
の拡散層を形成している。
の拡散層を形成している。
上記の方法では、ＬｉＴａ０．単結晶の０°±１５°回
転Ｘ板（Ｙ軸回転）の場合は、分極方向がウェハ面とほ
ぼ平行であるため、分極反転層形成部分が単一分極域と
なりにくく、そのため振動子とした場合の特性が悪くな
る。またＬｉＮｂ０．単結晶の１６０゜±１５°回転Ｙ
板（Ｘ軸回転）の場合は分極方向が傾いている為に分極
反転層形成が深く （厚く）均一に形成できないという
問題があった。
転Ｘ板（Ｙ軸回転）の場合は、分極方向がウェハ面とほ
ぼ平行であるため、分極反転層形成部分が単一分極域と
なりにくく、そのため振動子とした場合の特性が悪くな
る。またＬｉＮｂ０．単結晶の１６０゜±１５°回転Ｙ
板（Ｘ軸回転）の場合は分極方向が傾いている為に分極
反転層形成が深く （厚く）均一に形成できないという
問題があった。
本発明は圧電振動子の分極反転層作成の容易化を目的と
する。
する。
上記目的を達成するために、本発明の圧電振動子の製造
方法は、タンタル酸リチウムの０±１５度回転Ｘ板から
なる圧電体１０の一方の面にプロトン交換処理を施した
後、高温熱処理して分極反転Ｎ１３を形成する工程を含
んで成る圧電振動子の製造方法において、上記高温熱処
理工程は、予め圧電体１０の両面に電極膜１２ 、１２
’を形成しておき、該電極膜１２ 、１２ ’に外部
より電界を印加しながら熱処理する。
方法は、タンタル酸リチウムの０±１５度回転Ｘ板から
なる圧電体１０の一方の面にプロトン交換処理を施した
後、高温熱処理して分極反転Ｎ１３を形成する工程を含
んで成る圧電振動子の製造方法において、上記高温熱処
理工程は、予め圧電体１０の両面に電極膜１２ 、１２
’を形成しておき、該電極膜１２ 、１２ ’に外部
より電界を印加しながら熱処理する。
またニオブ酸リチウム単結晶の１６０±１５度回転Ｙ板
からなる圧電体２０の一方の面にチタン等の拡散処理を
施した後、熱処理して分極反転Ｎ２４を形成する工程を
含んで成る圧電振動子の製造方法において、上記熱処理
工程は、予め圧電体２０の片面もしくは両面に電極膜２
３を形成してお（か、又は白金板等の上に載置し電極膜
の代用をさせて熱処理する。
からなる圧電体２０の一方の面にチタン等の拡散処理を
施した後、熱処理して分極反転Ｎ２４を形成する工程を
含んで成る圧電振動子の製造方法において、上記熱処理
工程は、予め圧電体２０の片面もしくは両面に電極膜２
３を形成してお（か、又は白金板等の上に載置し電極膜
の代用をさせて熱処理する。
タンタル酸リチウムの０±１５度回転Ｘ板の圧電体１０
の両面に電極膜１２ 、１２ ’を形成し、該電極膜１
２ 、１２ ’に外部より電界を印加しながら高温熱処
理することにより、焦電効果に印加電界の作用が加わり
、焦電効果のみを利用した場合よりも容易に深いところ
まで分極反転することができる。
の両面に電極膜１２ 、１２ ’を形成し、該電極膜１
２ 、１２ ’に外部より電界を印加しながら高温熱処
理することにより、焦電効果に印加電界の作用が加わり
、焦電効果のみを利用した場合よりも容易に深いところ
まで分極反転することができる。
またニオブ酸リチウムの１６０±１５度回転Ｙ板の圧電
体２０の片面もしくは両面に電極膜を形成又は白金板上
に載置して熱処理することにより、面内を均一状態にす
ることができ、分極反転層を深く均一に形成することが
できる。
体２０の片面もしくは両面に電極膜を形成又は白金板上
に載置して熱処理することにより、面内を均一状態にす
ることができ、分極反転層を深く均一に形成することが
できる。
第１図は本発明の第１の実施例を説明するための図であ
る。
る。
本実施例は先ず第１図（ａ）に示すようにＬｉＴａＯ３
単結晶のＯ±１５°回転Ｘ板回転軸板転）からなる圧電
体１０（分極Ｐ１が形成されている）を例えば２５０℃
に加熱したプロトン交換処理液（例えばリン酸）に１時
間程度浸漬して一方の面にプロトン交換層１１を形成す
る。なお一方の面にのみプロトン交換層を形成するには
、両面に形成されたプロトン交換層の一方を除去するか
、あるいはプロトン交換処理液に漬浸する前に一方の面
に保護膜を形成しておけば良い。またこのプロトン交換
処理によりプロトン交換部のキューリー点の温度は第１
図（ｂ）に示すように低下する。
単結晶のＯ±１５°回転Ｘ板回転軸板転）からなる圧電
体１０（分極Ｐ１が形成されている）を例えば２５０℃
に加熱したプロトン交換処理液（例えばリン酸）に１時
間程度浸漬して一方の面にプロトン交換層１１を形成す
る。なお一方の面にのみプロトン交換層を形成するには
、両面に形成されたプロトン交換層の一方を除去するか
、あるいはプロトン交換処理液に漬浸する前に一方の面
に保護膜を形成しておけば良い。またこのプロトン交換
処理によりプロトン交換部のキューリー点の温度は第１
図（ｂ）に示すように低下する。
次に第１図（ｃ）に示すように圧電体１０の両面にＡｌ
の電極１２ 、１２ ’を形成し、この電極１２ 、１
２ ’間に第１図（ｄ）に示すように約２０Ｖの電圧を
印加しながらキューリー点（約６２０℃）以下の温度（
約５９５℃）で適宜の時間Ｎ２中２０％０□含有雰囲気
中で熱処理することにより、第１図（ｅ）の如く圧電体
１０の厚さの１／２の深さに、分極Ｐ、と逆向きの分極
Ｐ３′を有する分極反転層１３が形成される。
の電極１２ 、１２ ’を形成し、この電極１２ 、１
２ ’間に第１図（ｄ）に示すように約２０Ｖの電圧を
印加しながらキューリー点（約６２０℃）以下の温度（
約５９５℃）で適宜の時間Ｎ２中２０％０□含有雰囲気
中で熱処理することにより、第１図（ｅ）の如く圧電体
１０の厚さの１／２の深さに、分極Ｐ、と逆向きの分極
Ｐ３′を有する分極反転層１３が形成される。
次いで第１図（ｆ）に示すように電極１２ 、１２ ’
を除去したのち、第１図（ｇ）に示すように駆動電極１
４および１５を形成すると、１波長共振の圧電振動子が
完成する。
を除去したのち、第１図（ｇ）に示すように駆動電極１
４および１５を形成すると、１波長共振の圧電振動子が
完成する。
本実施例によれば、第１図（ｄ）のように圧電体１０に
電界を印加することにより、圧電体１０の両面のチャー
ジ電荷が増大し、分極反転層１３の形成が容易となる。
電界を印加することにより、圧電体１０の両面のチャー
ジ電荷が増大し、分極反転層１３の形成が容易となる。
次に本発明の第２の実施例を第２図により説明する。
本実施例は先ず第２図（ａ）に示すように、ＬｉＮｂ０
ｚ単結晶の１６０±１５°回転Ｙ板（Ｘ軸回転）からな
る圧電体２０ （分極Ｐ５が形成されている）の＋Ｃ軸
面にＴｉ等の拡散用金属膜２１を形成したのち、拡散温
度まで加熱して第２図（ｂ）の如く拡散層２２を形成す
る。
ｚ単結晶の１６０±１５°回転Ｙ板（Ｘ軸回転）からな
る圧電体２０ （分極Ｐ５が形成されている）の＋Ｃ軸
面にＴｉ等の拡散用金属膜２１を形成したのち、拡散温
度まで加熱して第２図（ｂ）の如く拡散層２２を形成す
る。
次に第２図（ｃ）に示すように、圧電体２０の片面（も
しくは両面でも良い）に白金等の高融点、低拡散定数材
料の電極膜２３を形成する。次いで第２図（ｄ）に示す
ようにキューリー点付近の温度で適宜の時間熱処理する
ことにより圧電体２０の厚さの１／２の深さに、分極Ｐ
、と逆向きの分極Ｐ５′を有する分極反転層２４が形成
される。
しくは両面でも良い）に白金等の高融点、低拡散定数材
料の電極膜２３を形成する。次いで第２図（ｄ）に示す
ようにキューリー点付近の温度で適宜の時間熱処理する
ことにより圧電体２０の厚さの１／２の深さに、分極Ｐ
、と逆向きの分極Ｐ５′を有する分極反転層２４が形成
される。
次いで第２図（ｅ）に示すように電極膜２３を除去した
のち、第２図（ｆ）に示すように駆動電極２５および２
６を形成して１波長共振の圧電振動子が形成される。な
お電極膜２３の代りに、白金板の上に載置しても良い。
のち、第２図（ｆ）に示すように駆動電極２５および２
６を形成して１波長共振の圧電振動子が形成される。な
お電極膜２３の代りに、白金板の上に載置しても良い。
本実施例によれば分極反転層形成の熱処理時に圧電体２
０の片面もしくは両面に白金等の高融点、低拡散定数材
料を電極膜２３として形成しておくことで、圧電体２３
の面内を均一状態とすることができ、それにより分極反
転層２４を深く均一に形成することができる。
０の片面もしくは両面に白金等の高融点、低拡散定数材
料を電極膜２３として形成しておくことで、圧電体２３
の面内を均一状態とすることができ、それにより分極反
転層２４を深く均一に形成することができる。
以上説明した様に本発明によれば、ＬｉＴａ０．のＯ±
１５°回転板又はＬｉＮｂＯ５の１６０±１５°回転板
の分極反転層の形成を容易とし、共振周波数の高い圧電
振動子の製造に寄与する効果がある。
１５°回転板又はＬｉＮｂＯ５の１６０±１５°回転板
の分極反転層の形成を容易とし、共振周波数の高い圧電
振動子の製造に寄与する効果がある。
第１図は本発明の第１の実施例を説明するための図、
第２図は本発明の第２の実施例を説明するための図、
第３図は従来方法による圧電振動子の主要工程を説明す
るための図である。 図において、 １０はＬｉＴａ０．圧電体、 １１はプロトン交換層、 １２．１２’、２３は電極膜、 １３・、２４は分極反転層、 １４ 、１５ 、２５ 、２６は駆動電極、２０はＬ
ｉ ＮｂＯ３圧電体、 ２１は金属膜、 ２２は拡散層 を示す。
るための図である。 図において、 １０はＬｉＴａ０．圧電体、 １１はプロトン交換層、 １２．１２’、２３は電極膜、 １３・、２４は分極反転層、 １４ 、１５ 、２５ 、２６は駆動電極、２０はＬ
ｉ ＮｂＯ３圧電体、 ２１は金属膜、 ２２は拡散層 を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、タンタル酸リチウム単結晶の０±１５度回転Ｘ板か
らなる圧電体（１０）の一方の面にプロトン交換処理を
施した後、高温熱処理して分極反転層（１３）を形成す
る工程を含んで成る圧電振動子の製造方法において、 上記高温熱処理工程は、予め圧電体（１０）の両面に電
極膜（１２，１２′）を形成しておき、該電極膜（１２
，１２′）に外部より電界を印加しながら熱処理する圧
電振動子の製造方法。 ２、ニオブ酸リチウム単結晶の１６０±１５度回転Ｙ板
からなる圧電体（２０）の一方の面にチタン等の拡散処
理を施した後、熱処理して分極反転層（２４）を形成す
る工程を含んで成る圧電振動子の製造方法において、 上記熱処理工程は、予め圧電体（２０）の片面もしくは
両面に電極膜（２３）を形成しておくか、又は白金板等
の上に載置し電極膜の代用をさせて熱処理する圧電振動
子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63057370A JPH01232811A (ja) | 1988-03-12 | 1988-03-12 | 圧電振動子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63057370A JPH01232811A (ja) | 1988-03-12 | 1988-03-12 | 圧電振動子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01232811A true JPH01232811A (ja) | 1989-09-18 |
Family
ID=13053704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63057370A Pending JPH01232811A (ja) | 1988-03-12 | 1988-03-12 | 圧電振動子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01232811A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5679291A (en) * | 1995-01-13 | 1997-10-21 | Fujitsu Limited | Method of fabricating optical waveguide device |
| WO1999046127A1 (en) * | 1998-03-11 | 1999-09-16 | Xaar Technology Limited | Droplet deposition apparatus and method of manufacture |
-
1988
- 1988-03-12 JP JP63057370A patent/JPH01232811A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5679291A (en) * | 1995-01-13 | 1997-10-21 | Fujitsu Limited | Method of fabricating optical waveguide device |
| WO1999046127A1 (en) * | 1998-03-11 | 1999-09-16 | Xaar Technology Limited | Droplet deposition apparatus and method of manufacture |
| US6505918B1 (en) | 1998-03-11 | 2003-01-14 | Xaar Technology Limited | Piezoelectric material and method of polarizing the same |
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