JPH0223034B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電極が錫金属薄膜よりなる電子部品
に関する。

圧電単結晶、圧電体セラミツクス、誘電体セラ
ミツクス、半導体セラミツクス、抵抗体セラミツ
クスなどからなる電気的特性を備えた電子部品の
電極としては、従来Ag、Ag−Pd、Ag−Pt、Ag
−Niなどの貴金属を主体とした金属薄膜電極あ
るいは焼付け電極が使用されていた。

一方、近年貴金属の高騰に伴ない、このような
電極に代わつて、ニツケル、銅などの卑金属から
なる無電解メツキ電極が用いられるようになつて
きた。

この無電解メツキ電極は一度に多量に形成で
き、しかも電極材料そのものが安価であるという
利点を備えているものである。しかしながら、無
電解メツキ電極はもともと湿式で形成されるた
め、たとえばセラミツクスの電極として形成する
と、セラミツクス中に不要な残留イオンが存在
し、電気的特性の経時変化が認められることがあ
つた。また無電解メツキ電極はある種のセラミツ
クスには強固に接着するが、他のセラミツクスに
は接着しにくいという選択性を有し、浴組成を
種々用意しなければならないとともに、浴組成の
管理を厳しく行わなければならなかつた。

したがつて、このような無電解メツキ電極にく
らべてさらに安価で、特性的にも実用価値のある
電極の開発が今後とも必要とされている。

したがつて、この発明はかかる目的を達成する
ことができる電極を備えた電子部品を提供せんと
するものである。

詳細には、この発明は安価な電極を有する電子
部品を提供することを目的とする。

また、この発明は安定した特性を示す電極を有
する電子部品を提供することを目的とする。

すなわち、この発明の要旨とするところは、基
板の表面に錫金属薄膜からなる電極が形成されて
いることを特徴とする電子部品である。

まず、電子部品を構成する基板としては、圧電
単結晶、圧電単セラミツクス、あるいは鉛化合物
を含むセラミツクスなどがあり、それぞれ電極を
形成することによつて、単結晶圧電体、セラミツ
ク圧電体、セラミツクコンデンサ、セラミツク半
導体、セラミツク抵抗体などの機能特性を有する
電子部品として利用することができる。

圧電単結晶としては、LiNbO₃、LiTaO₃、水
晶などがある。また圧電体セラミツクスとしては
BaTiO系、（Na、Ka）NbO系、（Na、Li）
NbO₃系やこれらの薄膜あるいはZnO膜などがあ
る。さらに鉛化合物を含むセラミツクスとして
は、具体的にはPb（Fe_1/2Nb_1/2）O₃−Pb（Mg_1/3
Nb_2/3）O₃系などからなる誘電体セラミツクス、
PbTiO₃系、PbTiO₃−PbZrO₃系、Pb（Mn_1/3
Nb_2/3）O₃−PbTiO₃−PbZrO₃系、Pb（Sn_1/2
Sb_1/2）O₃−PbTiO₃−PbZrO₃系などからなる圧
電体セラミツクスがある。

特に、セラミクスとして鉛化合物を含むものに
錫金属薄膜からなる電極を形成すれば、セラミツ
クスとのなじみもよく、大きな接着強度が得られ
るという利点を備えている。

基板に形成される錫金属薄膜の形成手段として
は、真空蒸着法、スパツタリング法、イオンプレ
ーテイング法、気相蒸着法などがある。錫そのも
のの融点が232℃であることから、特に真空蒸着
法による錫金属薄膜の形成が経済性、作業性の点
から推奨される。

さらに、基板と錫金属薄膜電極との間に銅、ニ
ツケル、クロム、アルミニウムのうち少なくとも
１種よりなる単層電極または多層電極を介在させ
てもよい。ここで、多層電極としてはたとえば第
１層が銅、第２層がニツケル−クロムからなるも
のがある。かかる構成によれば、錫金属薄膜が単
層電極または多層電極の保護膜になるとともに半
田付けを容易にすることができる。

以下、この発明を具体的な実施例にもとづいて
詳細に説明する。

基板として、PbTiO₃系からなる圧電体セラミ
ツクスを用いた。この圧電体セラミツクスを真空
蒸着装置の真空槽内に設置した。蒸発ボートに錫
を設置しておき、真空槽内を１×10^-3torrの真空
度に設定したのち、錫を加熱して蒸発させた。こ
のようにして圧電体セラミツクスの片面に錫金属
薄膜を形成した。同様にして圧電体セラミツクス
の他面にも錫金属薄膜を形成した。

両面に錫金属薄膜からなる電極を形成した圧電
体セラミツクスを絶縁油中に浸漬し、温度80℃、
印加電圧3.0KV、電圧印加時間30分で分極処理を
行つた。次いで、圧電体セラミツクスの錫金属薄
膜の所要個所にエツチングレジストを塗布し、エ
ツチング液で不要個所の錫金属薄膜を除去した。

このようにして、２mmφの電極からなるセラミ
ツク共振子を作成した。得られた共振子の共振周
波数は15MHzであつた。

一方、従来法により銀電極からなる同一構造の
セラミツク共振子を作成した。

両者のセラミツク共振子について、減衰量（イ
ンピーダンスに相当）−周波数特性を測定したと
ころ、第１図に示すような特性を示した。図中実
線はこの発明の実施例によるもの、破線は従来例
のものである。図から明らかなように錫金属薄膜
電極からなるセラミツク共振子は従来のものにく
らべて同程度の特性を示している。

また、全面に錫金属薄膜電極を形成したエツチ
ング前の圧電体セラミツクスについて、電極面上
に粘着テープを張り付けた。そののち粘着テープ
を引き剥し、電極の接着強度を測定したところ、
錫金属薄膜電極の剥離は見られず、実用上十分な
接着強度を有していることが判明した。

次にセラミツク共振子につき熱エージングを行
つた。この熱エージング試験の条件は、セラミツ
ク共振子を150℃の乾燥器中に１時間放置した。
そして電極の酸化度を調べた。

その結果、錫金属薄膜電極の表面には酸化膜が
形成されたものの、電気的特性の劣化は認められ
なかつた。また、酸化膜は結果的には保護膜とし
て働らき、錫金属薄膜電極そのものを保護し、環
境変化に強い電極を構成することができ、しかも
半田付け性は何ら問題とならなかつた。

このような効果は次に説明する多層構造からな
る電極にとつてきわめて有効となる。

以下に錫金属薄膜電極を含む多層電極の実施例
について説明する。

基板としてPbTiO₃系からなる圧電セラミツク
スを用いた。

この圧電セラミツクスを真空蒸着装置の真空槽
内に設置し、真空槽内を１×10^-3torrに設定し
た。次いで蒸発ボートを加熱してまず銅を蒸着
し、圧電セラミツクスの表面に銅電極を形成し
た。

引き続き、同様に錫を蒸発させて、銅電極の上
に錫金属薄膜電極を形成して多層電極を形成し
た。

このようにして得られた試料につき、上記した
実施例と同様にして電気的特性を測定したとこ
ろ、従来品の銅−銀電極からなるセラミツク共振
子と比較して同程度の特性を示し、実用価値のあ
ることが判明した。

また、上記した実施例と同様、粘着テープによ
り電極強度を測定した結果も、剥離が見られなか
つたことから実用上十分な接着強度を有している
ことがわかつた。

さらに得られた試料につき熱エージングを付
し、電極表面の酸化度を測定した。

熱エージング試験は150℃の乾燥器に１時間放
置して行つた。

その結果、表面層の錫金属薄膜電極はその表面
に酸化膜が形成されたものの、電気的特性の劣化
が見られず、また下層の銅電極の酸化は認められ
なかつた。

しかも、銅−銀電極では、湿中負荷試験によれ
ば銀のマイグレーシヨンが認められたが、このよ
うな電極構成では何らこのような現象は発生しな
かつた。また、半田付け性についても良好な結果
を示し、何ら支障となることはなかつた。

また、錫金属薄膜を電極としたセラミツク共振
子をデイスクリミネータに用いると次のような効
果をもたらす。

第２図はデイスクリミネータの回路図を示す。

デイスクリミネータは周波数変化の出力電圧の
変化として取り出すもので、セラミツク共振子Ｘ
とコンデンサCsを直列接続している。セラミツ
ク共振子Ｘの共振周波数frと反共振周波数faの中
間の周波数で両方のリアクタンス価が等しくなる
ようにすると、ダイオードD₁，D₂により差動的
に組み合わせた端子電圧の和は零となり、反共振
周波数faで共振子側の端子電圧が最大となり、共
振周波数frでコンデンサ側の端子電圧が最大とな
つてＳ字状の弁別特性が得られる。

このＳ字状の弁別特性は動作上直線性のよい範
囲を広くすることが望まれるが、通常直線性のよ
い範囲は中心周波数f_p附近に限られる。このよう
な要求に答える手段としてセラミツク共振子Ｘに
インダクタンスを直列接続することが行われる。

ところが、セラミツク共振子の電極として錫金
属薄膜電極を用いると同様な効果が得られるので
ある。第３図はその結果を示す出力電圧−周波数
の関係を示したものである。図中、破線は従来の
銀系電極、破線は錫金属薄膜によるものである。

したがつて、電極として錫金属薄膜を用いてデ
イスクリミネータ用のセラミツク共振子を構成す
れば、直線性がよく、帯域幅の広い特性を有する
ものが得られることになる。

また、これらはセラミツクフイルタ、弾性表面
波フイルタ、セラミツクトラツプ、セラミツク発
振子あるいは圧電ブザー、圧電スピーカー、圧電
ツイータ用の圧電体セラミツクスにも適用するこ
とができる。

上記した実施例のうち、PbTiO₃系の圧電セラ
ミツク表面に錫金属薄膜電極を形成したもので
は、セラミツクスとのなじみもよく、接着強度の
大きな電極を構成することができた。

また、上記した各実施例では圧電体セラミクス
について説明したが、このほか圧電体単結晶や鉛
化合物を含む誘電体セラミツクス、半導体セラミ
ツクス、抵抗体セラミツクスについて適用しても
十分な利用価値のあるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は減衰量（インピーダンスに相当）−周
波数特性図、第２図はデイスクリミネータの基本
回路、第３図は出力電圧−周波数特性図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板の表面に錫金属薄膜からなる電極が形成
   されていることを特徴とする電子部品。 ２ 基板は圧電単結晶、圧電体セラミツクス、お
   よび鉛化合物を含むセラミツクスのいずれか１種
   よりなる特許請求の範囲第１項記載の電子部品。 ３ 錫金属薄膜からなる電極は真空蒸着膜、イオ
   ンプレーテイング膜、スパツタリング膜、気相蒸
   着膜のいずれか１種よりなる特許請求の範囲第１
   項記載の電子部品。 ４ 基板と錫金属薄膜との間に、銅、ニツケル、
   クロム、アルミニウムのうち少なくとも１種より
   なる単層電極または多層電極が介在している特許
   請求の範囲第１項記載の電子部品。