JPH0260219A - 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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- JPH0260219A JPH0260219A JP21110288A JP21110288A JPH0260219A JP H0260219 A JPH0260219 A JP H0260219A JP 21110288 A JP21110288 A JP 21110288A JP 21110288 A JP21110288 A JP 21110288A JP H0260219 A JPH0260219 A JP H0260219A
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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〕
ニオブ酸リチウムの単結晶からなる圧電体を用い、チタ
ンの熱拡散による分極反転層を有する圧電振動子の製造
方法に関し、 分極反転層の深さを均一化させることによって振動特性
のばらつきを低減させると共に、製造を容易ならしめる
ことを目的とし、 ニオブ酸リチウム単結晶から切り出した回転Ｙ板の表面
と裏面とにチタンの薄膜を被着させる工程と、 該チタン薄膜を該Ｙ板に熱拡散させる分極反転層の形成
工程と、 該Ｙ板の表面と裏面とに所望の電極を形成する工程と、 該表面と裏面とに形成された電極をそれぞれが含むよう
に該Ｙ板を割断する工程とを、含むことを特徴とし構成
する。
ンの熱拡散による分極反転層を有する圧電振動子の製造
方法に関し、 分極反転層の深さを均一化させることによって振動特性
のばらつきを低減させると共に、製造を容易ならしめる
ことを目的とし、 ニオブ酸リチウム単結晶から切り出した回転Ｙ板の表面
と裏面とにチタンの薄膜を被着させる工程と、 該チタン薄膜を該Ｙ板に熱拡散させる分極反転層の形成
工程と、 該Ｙ板の表面と裏面とに所望の電極を形成する工程と、 該表面と裏面とに形成された電極をそれぞれが含むよう
に該Ｙ板を割断する工程とを、含むことを特徴とし構成
する。
本発明は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ，）の単結晶
からなる圧電体を用いた圧電振動子、特にチタン（Ｔｉ
）の熱拡散による分極反転層を有する圧電振動子の製造
方法に関する。
からなる圧電体を用いた圧電振動子、特にチタン（Ｔｉ
）の熱拡散による分極反転層を有する圧電振動子の製造
方法に関する。
圧電体の対向主面に形成した駆動電極に適当な交流電界
を印加させる圧電振動子において、電気−機械結合係数
の大きいＬｉＮｂＯ３単結晶を圧電体に使用し１対向上
面の一方（該単結晶の＋Ｃ軸側の面）より分極反転層を
形成させた圧電振動子は、該分極反転層によって厚みす
べり振動が１波長変位となり、高周波帯域の用途に対し
有用である。
を印加させる圧電振動子において、電気−機械結合係数
の大きいＬｉＮｂＯ３単結晶を圧電体に使用し１対向上
面の一方（該単結晶の＋Ｃ軸側の面）より分極反転層を
形成させた圧電振動子は、該分極反転層によって厚みす
べり振動が１波長変位となり、高周波帯域の用途に対し
有用である。
第３図はＬｉＮｂＯ３の単結晶を圧電体に用いた従来の
圧電振動子を示す側面図である。
圧電振動子を示す側面図である。
第３図において、圧電振動子１はＬｉＮｂ０ｉ単結晶の
１６３°±１５＠回転Ｙ板（ウェーハ）から切り出した
圧電体２の対向主面（上面と下面） ２ａおよび２ｂに
駆動電極３．４を形成してなる。
１６３°±１５＠回転Ｙ板（ウェーハ）から切り出した
圧電体２の対向主面（上面と下面） ２ａおよび２ｂに
駆動電極３．４を形成してなる。
ＬｉＮｂ０．単結晶をポーリング処理して形成された分
極Ｐｓと、分極Ｐｓの反転処理による反転分極Ｐｓ
’とを有する圧電体２は、厚みすべり振動が１波長変位
となり、発振周波数に反比例して薄くなる圧電体２の厚
さＴは、反転分極Ｐｓ ”を形成しない圧電体の厚さ
の２倍となり、そのことによって、それまで製造困難と
されていた高周波帯域用圧電振動子の製造が容易になる
。
極Ｐｓと、分極Ｐｓの反転処理による反転分極Ｐｓ
’とを有する圧電体２は、厚みすべり振動が１波長変位
となり、発振周波数に反比例して薄くなる圧電体２の厚
さＴは、反転分極Ｐｓ ”を形成しない圧電体の厚さ
の２倍となり、そのことによって、それまで製造困難と
されていた高周波帯域用圧電振動子の製造が容易になる
。
第４図は第３図に示す従来の圧電振動子の主要工程の説
明図である。
明図である。
第４図（イ）において、ポーリング処理を施したＬｉＮ
ｂ０．の単結晶をスライスしたウェーハ１１は、分極Ｐ
ｓの方位が図中の矢印方向（上向き方向）であるとき、
＋Ｃ軸側の面（上面）にＴｉの薄膜１２を蒸着する。
ｂ０．の単結晶をスライスしたウェーハ１１は、分極Ｐ
ｓの方位が図中の矢印方向（上向き方向）であるとき、
＋Ｃ軸側の面（上面）にＴｉの薄膜１２を蒸着する。
次いで、それをＬｉＮｂＯ３のキューリ点付近（約１２
５０℃）の温度で数十時間加熱しＴｉ薄膜１２をウェー
ハ１１に拡散させると、第４図（ＩＩ）に拡大して示す
ように、分極Ｐｓに対向する反転分極Ｐｓの分極反転層
１３が形成される。反転分極層１３の深さｄは、ウェー
ハ１１の厚さＴの約〃まで行う。
５０℃）の温度で数十時間加熱しＴｉ薄膜１２をウェー
ハ１１に拡散させると、第４図（ＩＩ）に拡大して示す
ように、分極Ｐｓに対向する反転分極Ｐｓの分極反転層
１３が形成される。反転分極層１３の深さｄは、ウェー
ハ１１の厚さＴの約〃まで行う。
次いで、第４図（ハ）に示すように、ウェーハ１１の上
面と下面とに複数の駆動電極３および４を形成し、それ
ぞれが電極３と４を含むように図中の一点鎖＆１１４に
沿ってウェーハ１１を割断すると、第３図に示すような
圧電振動子１が完成する。
面と下面とに複数の駆動電極３および４を形成し、それ
ぞれが電極３と４を含むように図中の一点鎖＆１１４に
沿ってウェーハ１１を割断すると、第３図に示すような
圧電振動子１が完成する。
以上説明したように従来の圧電振動子１は、ウェーハ１
１の＋Ｃ軸側の面のみにＴｉ薄膜１２を被着し分極反転
層１３を形成させていたが、同一ウェーハ１１から製造
した圧電振動子１の振動特性（共振周波数）に、比較的
大きいばらつきがあった。そこで、その原因を追求した
ところ分極反転層の深さにばらつきのあることが判明し
、例えば分極反転層の深さが±１０％程度ばらつ（と、
共振周波数は±５％程度ばらつくようになる。
１の＋Ｃ軸側の面のみにＴｉ薄膜１２を被着し分極反転
層１３を形成させていたが、同一ウェーハ１１から製造
した圧電振動子１の振動特性（共振周波数）に、比較的
大きいばらつきがあった。そこで、その原因を追求した
ところ分極反転層の深さにばらつきのあることが判明し
、例えば分極反転層の深さが±１０％程度ばらつ（と、
共振周波数は±５％程度ばらつくようになる。
第５図は従来方法により形成した分極反転層の深さ比の
測定データであり、縦軸はウェーハの厚さＴに対する分
極反転層の深さｄの比ｄ／Ｔ （χ）、横軸はウェーハ
上に設定した直線上の測定位置（＋＋ＵＷ）、図中の実
線はＴｉ薄膜１２の厚さを１０００人とした試料の測定
値をプロットし結んだ線、図中の破線はＴｉ薄膜１２の
厚さを２０００人とした試料の測定値をプロットし結ん
だ線、図中の一点鎖線はＴｉ薄膜１２の厚さを３０００
人とした試料の測定値をプロットし結んだ線である。
測定データであり、縦軸はウェーハの厚さＴに対する分
極反転層の深さｄの比ｄ／Ｔ （χ）、横軸はウェーハ
上に設定した直線上の測定位置（＋＋ＵＷ）、図中の実
線はＴｉ薄膜１２の厚さを１０００人とした試料の測定
値をプロットし結んだ線、図中の破線はＴｉ薄膜１２の
厚さを２０００人とした試料の測定値をプロットし結ん
だ線、図中の一点鎖線はＴｉ薄膜１２の厚さを３０００
人とした試料の測定値をプロットし結んだ線である。
第５図から明らかなように、分極反転層の深さ比ｄ／Ｔ
は、例えばＴｉｆｌ膜１２膜厚２を１０００人としたと
きほぼ３２％〜５８％の間に散在し、かかるウェーハを
割断した圧電体は、その採取位置によって厚みすべり振
動の変位が不均一となり、振動特性にばらつきを生じる
。
は、例えばＴｉｆｌ膜１２膜厚２を１０００人としたと
きほぼ３２％〜５８％の間に散在し、かかるウェーハを
割断した圧電体は、その採取位置によって厚みすべり振
動の変位が不均一となり、振動特性にばらつきを生じる
。
また、＋Ｃ軸側の面のみにＴｉ薄膜１２を被着したウェ
ーハ１１は、Ｔｉ薄膜１２の熱拡散処理によって該＋Ｃ
軸側の面が凸となる反りを生じ、直径が５０ｍｍ程度の
ウェーハ１１にあって数ｎｕｎ程度の該反りによって、
その後の電極形成工程９割断工程の作業性が低下するの
みならず、ウェーハ１１が割れ易くなるという問題点も
あった。
ーハ１１は、Ｔｉ薄膜１２の熱拡散処理によって該＋Ｃ
軸側の面が凸となる反りを生じ、直径が５０ｍｍ程度の
ウェーハ１１にあって数ｎｕｎ程度の該反りによって、
その後の電極形成工程９割断工程の作業性が低下するの
みならず、ウェーハ１１が割れ易くなるという問題点も
あった。
上記問題点の除去を目的とした本発明方法は、第１図の
実施例によれば、 ニオブ酸リチウム単結晶から切り出した回転Ｙ板１１の
表面（＋Ｃ軸側の面）と裏面（−Ｃ軸側の面）とにチタ
ンの薄膜１２を被着させる工程と、チタン薄膜１２をＹ
板１１に熱拡散させる分極反転層１３の形成工程と、 Ｙ仮１１の表面と裏面とに所望の電極３，４を形成する
工程と、 該表面と裏面とに形成された電極３，４をそれぞれが含
むようにＹ板１１を割断する工程とを、含むことを特徴
とする圧電振動子の製造方法である。
実施例によれば、 ニオブ酸リチウム単結晶から切り出した回転Ｙ板１１の
表面（＋Ｃ軸側の面）と裏面（−Ｃ軸側の面）とにチタ
ンの薄膜１２を被着させる工程と、チタン薄膜１２をＹ
板１１に熱拡散させる分極反転層１３の形成工程と、 Ｙ仮１１の表面と裏面とに所望の電極３，４を形成する
工程と、 該表面と裏面とに形成された電極３，４をそれぞれが含
むようにＹ板１１を割断する工程とを、含むことを特徴
とする圧電振動子の製造方法である。
上記手段によれば、ニオブ酸リチウム単結晶がら切り出
した回転Ｙ板の表面と裏面とにチタン薄膜を被着し、分
極反転のための熱処理を行うことで分極反転層の深さの
ばらつきが小さくなり、圧電振動子の特性のばらつきが
減少すると共に、該熱処理後のＹ板の反りが少なくなっ
て、電極の形成および割断作業が容易となる。
した回転Ｙ板の表面と裏面とにチタン薄膜を被着し、分
極反転のための熱処理を行うことで分極反転層の深さの
ばらつきが小さくなり、圧電振動子の特性のばらつきが
減少すると共に、該熱処理後のＹ板の反りが少なくなっ
て、電極の形成および割断作業が容易となる。
以下に、図面を用いて本発明方法の実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例による圧電振動子の主要製造
工程の説明図、第２図は本発明の一実施例における圧電
体の分極反転層の深さ比の測定データである。
工程の説明図、第２図は本発明の一実施例における圧電
体の分極反転層の深さ比の測定データである。
前出図と共通部分に同一符号を使用した第１図（イ）に
おいて、ポーリング処理したＬｉＮｂ０ｚの単結晶をス
ライスしたウェーハ１１は、分極Ｐｓの方位が図中の矢
印方向（上向き方向）であるとき、＋Ｃ軸側の面（上面
）と−Ｃ軸側の面（下面）とにＴｉ薄膜１２を蒸着させ
る。
おいて、ポーリング処理したＬｉＮｂ０ｚの単結晶をス
ライスしたウェーハ１１は、分極Ｐｓの方位が図中の矢
印方向（上向き方向）であるとき、＋Ｃ軸側の面（上面
）と−Ｃ軸側の面（下面）とにＴｉ薄膜１２を蒸着させ
る。
次いで、ウェーハ１１をＬｉＮｂ０＋のキューり点付近
、例えば１１３０℃で約７０時間加熱し、Ｔｉ薄膜１２
をウェーハ１１に拡散させる。
、例えば１１３０℃で約７０時間加熱し、Ｔｉ薄膜１２
をウェーハ１１に拡散させる。
その結果、第１図（ロ）に拡大して示すように、分極Ｐ
ｓに対向する反転分極Ｐｓ ’の分極反転層１３が上
面より形成される。その際、ウェーハ１１の下面に被着
したＴｉ薄膜１２は、ウェーハ１１の反りを抑制するよ
うになる。
ｓに対向する反転分極Ｐｓ ’の分極反転層１３が上
面より形成される。その際、ウェーハ１１の下面に被着
したＴｉ薄膜１２は、ウェーハ１１の反りを抑制するよ
うになる。
次いで、ウェーハ１１に残るＴｉＦｌ膜１２の残滓を溶
去したのち第１図（ハ）に示すように、ウェーハ１１の
上面と下面とに複数の駆動電極３および４を形成し、そ
れぞれが電極３と４を含むように図中の一点鎖線１４に
沿ってウェーハ１１を割断すると、第１図（＝）に示す
ように、厚さＴ方向のほぼ２に分極Ｐｓと反転分極Ｐｓ
“とを有する圧電体２２に、対向電極３と４の形成
された圧電振動子２１が完成する。
去したのち第１図（ハ）に示すように、ウェーハ１１の
上面と下面とに複数の駆動電極３および４を形成し、そ
れぞれが電極３と４を含むように図中の一点鎖線１４に
沿ってウェーハ１１を割断すると、第１図（＝）に示す
ように、厚さＴ方向のほぼ２に分極Ｐｓと反転分極Ｐｓ
“とを有する圧電体２２に、対向電極３と４の形成
された圧電振動子２１が完成する。
第２図において、縦軸はウェーハの厚さＴに対する分極
反転層深さｄの比ｄ／Ｔ（χ）、横軸はウェーハ上に設
定した直線上の測定位置（ｍｍ）、図中の実線はＴｉ薄
膜１２の厚さを１０００人とした試料の測定値をプロッ
トし結んだ線、図中の破線はＴｉ薄膜１２の厚さを２０
００人とした試料の測定値をプロットし結んだ線、図中
の一点鎖線はＴｉ薄膜１２の厚さを３０００人とした試
料の測定値をプロットし結んだ綿である。
反転層深さｄの比ｄ／Ｔ（χ）、横軸はウェーハ上に設
定した直線上の測定位置（ｍｍ）、図中の実線はＴｉ薄
膜１２の厚さを１０００人とした試料の測定値をプロッ
トし結んだ線、図中の破線はＴｉ薄膜１２の厚さを２０
００人とした試料の測定値をプロットし結んだ線、図中
の一点鎖線はＴｉ薄膜１２の厚さを３０００人とした試
料の測定値をプロットし結んだ綿である。
第２図から明らかなように、本発明方法により形成させ
た分極反転層の深さとウェーハの厚さとの比は、例えば
Ｔｉ薄膜１２の厚さを１０００人としたときほぼ４２％
〜５５％の間に散在し、かかるウェーハを割断した圧電
体は、その採取位置によって厚みすべり振動の変位のば
らつきが従来方法の１ｚ２程度に低減し、その結果、振
動特性のばらつきも従来の１ｚ２程度に減少するように
なる。
た分極反転層の深さとウェーハの厚さとの比は、例えば
Ｔｉ薄膜１２の厚さを１０００人としたときほぼ４２％
〜５５％の間に散在し、かかるウェーハを割断した圧電
体は、その採取位置によって厚みすべり振動の変位のば
らつきが従来方法の１ｚ２程度に低減し、その結果、振
動特性のばらつきも従来の１ｚ２程度に減少するように
なる。
また、ウェーハ１１の両面にＴｉ薄膜１２を被着したこ
とによって、Ｔｉ薄膜１２の熱拡散処理後に発生するウ
ェーハ１１の反りは、直径が５０ｍｍ程度のウェーハ１
１において０ 、３ｍｍ以下となり、その後の電極形成
工程および割断工程の作業性は、従来方法のものより極
めて容易となる。
とによって、Ｔｉ薄膜１２の熱拡散処理後に発生するウ
ェーハ１１の反りは、直径が５０ｍｍ程度のウェーハ１
１において０ 、３ｍｍ以下となり、その後の電極形成
工程および割断工程の作業性は、従来方法のものより極
めて容易となる。
以上説明したように本発明方法によれば、分極反転層の
深さが均一化されたことによって、振動特性のばらつき
が低減すると共に、ウェーハの反りを少なくしたことに
よって、分極反転処理後の工程を容易ならしめた効果が
顕著である。
深さが均一化されたことによって、振動特性のばらつき
が低減すると共に、ウェーハの反りを少なくしたことに
よって、分極反転処理後の工程を容易ならしめた効果が
顕著である。
第１図は本発明の一実施例による圧電振動子の主要製造
工程の説明図、 第２図は本発明の一実施例における圧電体の分極反転層
の深さ比の測定データ、 第３図はＬｉＮｂＯ５の単結晶を圧電体に用いた従来の
圧電振動子を示す側面図、 第４図は第３図に示す従来の圧電振動子の主要工程の説
明図、 第５図は従来方法により形成した分極反転層の深さ比の
測定データ、 である。 図中において、 ３．４は電極、 １１はオＬｉＮｂ０．単結晶から切り出した回転Ｙ板（
ウェーハ）、 １２はＴｉ薄膜、 １３は反転分極層、 １４は割断線、 ２１は圧電振動子、 ２２は圧電体、 Ｐｓは分極、 Ｐｓ ”は反転分極、 を示す。 従、ｔ’ａ／１ｔｔｆＴｈ ＋２ｆｔ （ｉｆ！［ｆｌ
第 ５ 図 ノドづ終明ｄ７−食−ｔ！、ｐイｌ二６Ｌ づ圧１を羽
乏奎力子１つ支？幇逍工柱／１悦ｆＭＪ図 工程！説明図 第 １ 囚
工程の説明図、 第２図は本発明の一実施例における圧電体の分極反転層
の深さ比の測定データ、 第３図はＬｉＮｂＯ５の単結晶を圧電体に用いた従来の
圧電振動子を示す側面図、 第４図は第３図に示す従来の圧電振動子の主要工程の説
明図、 第５図は従来方法により形成した分極反転層の深さ比の
測定データ、 である。 図中において、 ３．４は電極、 １１はオＬｉＮｂ０．単結晶から切り出した回転Ｙ板（
ウェーハ）、 １２はＴｉ薄膜、 １３は反転分極層、 １４は割断線、 ２１は圧電振動子、 ２２は圧電体、 Ｐｓは分極、 Ｐｓ ”は反転分極、 を示す。 従、ｔ’ａ／１ｔｔｆＴｈ ＋２ｆｔ （ｉｆ！［ｆｌ
第 ５ 図 ノドづ終明ｄ７−食−ｔ！、ｐイｌ二６Ｌ づ圧１を羽
乏奎力子１つ支？幇逍工柱／１悦ｆＭＪ図 工程！説明図 第 １ 囚
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ニオブ酸リチウム単結晶から切り出した回転Ｙ板（１
１）の表面と裏面とにチタンの薄膜（１２）を被着させ
る工程と、 該チタン薄膜（１２）を該Ｙ板（１１）に熱拡散させる
分極反転層（１３）の形成工程と、 該Ｙ板（１１）の表面と裏面とに所望の電極（３，４）
を形成する工程と、 該表面と裏面とに形成された電極（３，４）をそれぞれ
が含むように該Ｙ板（１１）を割断する工程とを、含む
ことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21110288A JPH0260219A (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 圧電振動子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21110288A JPH0260219A (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 圧電振動子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0260219A true JPH0260219A (ja) | 1990-02-28 |
Family
ID=16600443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21110288A Pending JPH0260219A (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 圧電振動子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0260219A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0511762A2 (en) * | 1991-04-27 | 1992-11-04 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Piezoelectric sensor |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01157582A (ja) * | 1986-09-01 | 1989-06-20 | Hiroshi Shimizu | 超音波トランスジューサ及び表面波デバイス |
-
1988
- 1988-08-25 JP JP21110288A patent/JPH0260219A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01157582A (ja) * | 1986-09-01 | 1989-06-20 | Hiroshi Shimizu | 超音波トランスジューサ及び表面波デバイス |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0511762A2 (en) * | 1991-04-27 | 1992-11-04 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Piezoelectric sensor |
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