JPH10223937A - 圧電セラミック電子部品及びその製造方法 - Google Patents

圧電セラミック電子部品及びその製造方法

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JPH10223937A
JPH10223937A JP30310797A JP30310797A JPH10223937A JP H10223937 A JPH10223937 A JP H10223937A JP 30310797 A JP30310797 A JP 30310797A JP 30310797 A JP30310797 A JP 30310797A JP H10223937 A JPH10223937 A JP H10223937A
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piezoelectric ceramic
film
electrode
ceramic electronic
electronic component
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Takaaki Domon
孝彰 土門
Masanari Suzuki
将成 鈴木
Kaneo Mori
金男 森
Masaaki Taniguchi
雅朗 谷口
Toru Takahashi
透 高橋
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Original Assignee
TDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストが安価で、電極密着強度の高い圧電セ
ラミック電子部品を提供する。 【解決手段】 電極21は、複数の導電膜211、21
2を積層して構成され、圧電セラミック基板10の一面
に付着されている。導電膜211は、ニッケル膜であ
る。ニッケル膜211は圧電セラミック基板10の一面
に付着され、最下層膜を構成している。電極22も、複
数の導電膜211、212を積層して構成され、圧電セ
ラミック基板10の他面に付着されている。導電膜22
1は、ニッケル膜であり、ニッケル膜221は圧電セラ
ミック基板10の他面に付着され、最下層膜を構成して
いる。導電膜212、222は銅膜でなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電セラミック電
子部品及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の圧電セラミック電子部品は、電
極を介して、圧電セラミック基板に、電極を介して、電
界を印加した時に発生する電歪現象を利用して、上述し
たような各種の機能を発揮させるものであるので、電歪
現象に耐え得る電極密着強度を確保することは、きわめ
て重要な事項である。このような特徴は、例えばセラミ
ックコンデンサ、PTCサーミスタまたは抵抗等のよう
に、セラミック基板を用いる他の電子部品、例えば、セ
ラミックコンデンサ、PTCサーミスタまたは抵抗器等
では考慮する必要のない圧電セラミック電子部品に固有
のものである。
【0003】従来、圧電セラミック基板上に設けられる
電極は、例えば、特公平6ー91407号公報に開示さ
れているように、圧電セラミック基板の全面に銀を蒸着
した後、所定のパターンとなるようにエッチングして形
成していた。しかし、銀でなる電極はコスト高となるこ
とから、銀に代えて、銅を用いて電極を形成することが
検討され、実用に供されている。
【0004】図17〜図20に銅電極を形成する場合の
概略的なプロセスを示す。まず、図17に示すように、
研磨した圧電セラミック基板10の表面に所定の電極形
状に相当する抜きパターン11を有したマスク12を被
せる。
【0005】次に、図18に示すように、下地膜となる
銅膜13をスパッタリングによって形成する。銅膜13
は、抜きパターン11を通して、圧電セラミック基板1
0の表面に付着させる。
【0006】次に、図19に示すように、圧電セラミッ
ク基板10からマスク12を取り外す。これにより、抜
きパターン11に対応したパターンを有する銅下地膜1
3が形成される。次に、図20に示すように、電解メッ
キにより、銅下地膜13の上に銅膜14を付着させる。
【0007】これにより、圧電セラミック基板10の上
には、スパッタリングにより構成された銅下地膜13
と、前記銅下地膜13の上に電解メッキによって形成さ
れた銅膜14の2膜構造でなる電極が得られる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述した銅電極を有す
る圧電セラミック電子部品は、銀電極を有する圧電セラ
ミック電子部品との比較において、コストダウンが達成
できる。しかしながら、スパッタリングによって形成さ
れた銅下地膜13は、圧電セラミック基板10に対する
密着強度が弱いという問題がある。
【0009】圧電セラミック基板10に銅下地膜13を
形成するための手段として、スパッタリングの他に蒸着
及び無電解メッキもあるが、この場合もスパッタリング
によって得られる以上の密着強度を確保することができ
ない。他の成膜法、例えば、電解メッキは、圧電セラミ
ック基板に下地銅膜を形成するための手段としては、用
いることができない。
【0010】更に、製造方法としてみても、スパッタリ
ングにより銅下地膜を形成するので、比較的高価で、か
つ、維持管理の困難なスパッタリング設備が必要で、し
かもマスクの脱着に時間がかかる等の難点があり、これ
らが要因となって、製品のコストを押し上げてしまうと
いう問題点がある。
【0011】本発明の課題は、コストが安価で、電極密
着強度の大きい圧電セラミック電子部品を提供すること
である。
【0012】本発明のもう一つの課題は、密着強度の大
きい電極を、低コストで、簡単に形成し得る圧電セラミ
ック電子部品の製造方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る圧電セラミック電子部品は、圧電セ
ラミック基板と、電極とを含む。前記電極は、複数の導
電膜を積層して構成され、前記圧電セラミック基板に付
着されている。前記複数の導電膜の一つはニッケル膜で
あり、前記ニッケル膜は前記圧電セラミック基板に付着
されている。
【0014】従って、本発明に係る圧電セラミック電子
部品では、ニッケル膜が下地膜となる。ニッケルは、銅
と異なって、無電解メッキによって、圧電セラミック基
板に密着させることができる。無電解メッキによって圧
電セラミック基板に形成されたニッケル膜は、スパッタ
リングによって形成された銅下地膜に比較して、遥かに
大きな密着強度を有する。従って、このニッケル膜と、
その上に積層される他の導電膜とで構成される電極は、
全体として、圧電セラミック基板に対して、大きな密着
強度を有することになる。
【0015】電極は、最上層膜が銅膜で構成されている
ことが望ましい。最上層膜が銅膜であると、電極の電気
抵抗を低減させ、発熱や損失等を最小にし、更に、良好
な半田付性を確保できる。電極は、ニッケル膜及び銅膜
の他、他の単膜または複膜の導電膜を含んでいてもよ
い。
【0016】上述した圧電セラミック電子部品を得るた
めの本発明に係る製造方法では、まず、前記圧電セラミ
ック基板上に、前記電極の形状に相当する抜きパターン
を有するレジスト膜を、印刷により形成する。
【0017】次に、前記レジスト膜及び前記抜きパター
ンに、無電解メッキ法の適用により、前記ニッケル膜を
形成する。次に、前記レジスト膜を、その上に付着して
いる前記ニッケ膜と共に除去する。前記抜きパターンに
存在する前記ニッケル膜は残す。次に、前記抜きパター
ンに存在していた前記ニッケル膜の上に電解メッキによ
り導電膜を形成する。この製造方法によれば、密着強度
の高い電極を、低コストで、簡単に形成し得る。
【0018】本発明の他の目的、構成及び利点について
は、添付図面を参照し、更に具体的に説明する。但し、
図面は純粋に単なる実施例を示すに過ぎない。
【0019】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る圧電セラミッ
ク電子部品の断面図である。図を参照すると、本発明に
係る圧電セラミック電子部品は、圧電セラミック基板1
0と、電極21、22とを含む。電極21は、複数の導
電膜211、212を積層して構成され、圧電セラミッ
ク基板10の一面に付着されている。
【0020】圧電セラミック基板10を構成する圧電セ
ラミック材料は、圧電セラミック振動子、圧電セラミッ
クフィルタ、圧電セラミック共振子または圧電セラミッ
ク電気音響変換素子等において、周知の材料またはこれ
から提案されることのある材料を用いることができる。
【0021】導電膜211、212のうち、導電膜21
1は、ニッケル膜である。ニッケル膜211は圧電セラ
ミック基板10の一面に付着され、最下層膜を構成して
いる。電極22も、複数の導電膜211、212を積層
して構成され、圧電セラミック基板10の他面に付着さ
れている。導電膜221、222のうち、導電膜221
は、ニッケル膜であり、ニッケル膜221は圧電セラミ
ック基板10の他面に付着され、最下層膜を構成してい
る。
【0022】従って、本発明に係る圧電セラミック電子
部品では、ニッケル膜211、221が下地膜となる。
ニッケルは、銅と異なって、無電解メッキによって、圧
電セラミック基板10に密着させることができる。無電
解メッキによって圧電セラミック基板10に形成された
ニッケル膜211、221は、スパッタリングによって
形成された銅膜に比較して、遥かに大きな密着強度を有
する。従って、このニッケル膜211、221と、その
上に積層される他の導電膜212、222とで構成され
る電極21、22は、全体として、圧電セラミック基板
10に対して、大きな密着強度を有することになる。
【0023】導電膜212、222はニッケル膜21
1、221の表面に接触して付着されている。この導電
膜212、222は銅膜で構成され、最上層膜を構成し
ている。最上層膜が銅膜212、222であると、電極
21、22の電気抵抗を低減させ、発熱や損失等を最小
にし、更に、良好な半田付性を確保できる。電極21、
22は、ニッケル膜211、221及び銅膜212、2
22の他、他の単層または複層の導電膜を含んでいても
よい。
【0024】ニッケル膜211、221の膜厚は、限定
するものではないが、一例として、約0.2〜0.5μ
mの範囲、銅膜212、222の厚さも、一例としてで
あるが、約2〜3μmの範囲が好ましい。
【0025】図2は電極剥離試験方法を示す図である。
最上層膜を構成する銅層212、222の表面に両面テ
ープTP1、TP2(商品名:ソニーボンドTー40
0)を貼り、両面テープTP1、TP2を矢印F1、F
2の方向に引っ張り、そのときの電極剥れを検出した。
【0026】図3は図2の試験結果を表にして示す図で
ある。試料No.1は従来品であり、下層膜がスパッタリ
ングによる銅膜、上層膜が電解メッキによる銅膜でな
る。試料No.2は図1に示した本発明品である。
【0027】図3に示すように、電極剥れによる不良率
は従来品では7.6(%)にも達したのに対し、本発明
品の場合は0.5(%)に留っている。これは、本発明
品において、圧電セラミック基板10に対する電極2
1、22の密着強度が、従来品よりも著しく改善されて
いることを示すものに外ならない。
【0028】次に、図4〜図7を参照して、本発明に係
る圧電セラミック電子部品の製造方法について述べる。
【0029】まず、図4に示すように、研磨した圧電セ
ラミック基板10の一面上にレジスト膜3を形成する。
このレジスト膜3は得ようとする電極形状に相当する抜
きパターン31を有するパターンとなっており、抜きパ
ターン31を除く圧電セラミック基板10の表面全域を
覆っている。
【0030】レジスト膜3は次工程で行うメッキ処理に
対応するため、耐酸性の樹脂を用いることが有効であ
る。また、レジスト膜3の印刷に当たって、スクリーン
印刷法を用いると、寸法精度の高い抜きパターン31を
形成することができる。スクリーン印刷では、例えば1
5〜20μmの厚みを有するレジスト膜3を形成するこ
とができる。
【0031】レジスト膜3を形成した後、図5に示すよ
うに、無電解ニッケルメッキ工程を実行する。無電解ニ
ッケルメッキ工程により、レジスト膜3の抜きパターン
31の内部で露出する圧電セラミック基板1の表面と、
レジスト膜の2表面の全面に、ニッケル膜200が形成
される。無電解ニッケルメッキは、レジスト膜3の形成
された圧電セラミック基板1を、ニッケル塩溶液と次亜
リン酸ナトリウム等の還元剤からなる溶液に浸漬し、ニ
ッケルを還元析出させることによって達成される。
【0032】無電解ニッケルメッキ工程で形成されるニ
ッケル膜200は、例えば、約0.2〜0.5μmの範
囲の厚みを有する。無電解ニッケルメッキによれば、成
膜精度の高い均一な厚みを持つニッケル膜200を形成
することが可能である。しかも、このようにして形成さ
れたニッケル膜200は、圧電セラミック基板10の表
面に強く密着し、容易に剥れることがない。
【0033】ニッケル膜200を形成した後、レジスト
膜3を、その上に付着したニッケル膜と一緒に、洗浄処
理によって除去する。レジスト膜3の抜きパターン31
において、圧電セラミック基板10に密着しているニッ
ケル膜200は、除去されることなく残る。これによ
り、図6に示すように、圧電セラミック基板1の表面に
電極パターンに応じたニッケル膜211が形成される。
洗浄処理は、超音波洗浄で行うことができる。超音波洗
浄によれば、圧電セラミック基板10の上から、レジス
ト膜3を、完全に除去することが可能である。但し、レ
ジスト膜3を除去できれば超音波洗浄に限定するもので
はない。
【0034】次に、図7に示すように、電解銅メッキ処
理によりニッケル膜211の上面に銅膜212を形成す
る。電解銅メッキ処理にて形成された銅膜212の厚さ
は、例えば、約2〜3μmの範囲が適当である。
【0035】上述のような無電解メッキ処理及び電解メ
ッキ処理により、圧電セラミック基板10に強固に密着
し、容易には、剥れない強固な電極を形成することがで
きる。
【0036】図8〜13は本発明に係る圧電セラミック
電子部品の別の製造方法を示す図である。この実施例
は、ウエハ処理を行なう場合を示している。
【0037】まず、図8及び図9に示すように、研磨し
た圧電セラミック基板10の一面上にレジスト膜3を形
成する。圧電セラミック基板10は、多数の圧電セラミ
ック電子部品を含み得る面積を有するウエハである。圧
電セラミック基板10の一面上に、レジスト膜3を形成
する際、多数の圧電セラミック電子部品のための抜きパ
ターン31を同時に形成する。次工程のメッキ処理に対
応するため、レジスト膜3として耐酸性の樹脂を用いる
こと、レジスト膜3の印刷に当たって、スクリーン印刷
法を用いること、例えば15〜20μmの厚みを有する
レジスト膜3を形成すること等は前述した通りである。
【0038】次に、図10に示すように、無電解ニッケ
ルメッキ工程を実行する。無電解ニッケルメッキによ
り、レジスト膜3の抜きパターン31の内部で露出する
圧電セラミック基板1の表面と、レジスト膜3の全表面
に、ニッケル膜200がメッキされる。無電解ニッケル
メッキにおいて、ニッケル塩溶液と次亜リン酸ナトリウ
ム等の還元剤からなる溶液を用いること、それによっ
て、ニッケルを還元析出させること等は、前述した通り
ある。
【0039】上述のようにして、ニッケル膜200を形
成した後、レジスト膜3を、その上に付着したニッケル
膜と一緒に、洗浄処理によって除去する。レジスト膜3
の抜きパターン31に存在するニッケル膜200は残
す。これにより、図11に示すように、抜きパターン3
1のそれぞれにニッケル膜211が形成される。
【0040】次に、図12に示すように、ニッケル膜2
11の上面に、電解銅メッキ処理により銅膜212を形
成する。この後、図13に示すように、切断線X1ーX
1で切断し、更に切断線X1ーX1と直交する線上で切
断(図示しない)することにより、個々の圧電セラミッ
ク電子部品を得ることができる。
【0041】本発明は、圧電セラミックの電気的特性を
利用したの圧電セラミック電子部品であれば、広く適用
できる。具体的適用例としては、圧電セラミック振動
子、圧電セラミックフィルタ、圧電セラミック共振子ま
たは圧電セラミック電気音響変換素子等を挙げることが
できる。
【0042】図14は本発明を適用した圧電セラミック
振動子の一例を示す斜視図、図15は図14に図示され
た圧電セラミック振動子を背面側からみた斜視図、図1
6は図15の16ー16線に添った拡大断面図である。
図示された圧電セラミック振動子は、セラミックフィル
タやセラミックレゾネータ等に用いることができる。こ
らの図を参照すると、圧電セラミック振動子は、圧電セ
ラミック基板10の一面に、2組の振動電極対4、5
と、リード電極6と、入力リード電極7と、出力リード
電極8とを有し、他面側に共通電極9を有する。
【0043】振動電極対4は電極41と電極42とを間
隔を隔てて対向させた構造となっている。振動電極対5
は電極51と電極52とを間隔を隔てて対向させた構造
となっている。リード電極6は振動電極対4を構成する
電極41と、振動電極対5を構成する電極片51との間
を接続するように、圧電セラミック基板10の一面上に
形成されている。
【0044】圧電セラミック基板10の一面側に形成さ
れた振動電極対4、5、リード電極6、入力リード電極
7及び出力リード電極8は、図16に拡大して示すよう
に、複数の導電膜211、212を積層して構成されて
いる。導電膜211、212のうち、導電膜211は、
無電解ニッケルメッキによって形成されたニッケル膜で
ある。導電膜212は電解メッキによって形成された銅
膜である。
【0045】圧電セラミック基板10の他面側に形成さ
れた共通電極9も、複数の導電膜221、222を積層
して構成されている。導電膜221、222のうち、導
電膜221は、無電解ニッケルメッキによって形成され
たニッケル膜である。導電膜222は電解メッキによっ
て形成された銅膜である。
【0046】上記電極構造により、圧電セラミック基板
10に対する密着強度の高い電極が得られる。
【0047】図示は省略するが、他のタイプ、または、
異なる電極パターンを有する圧電セラミック電子部品に
ついても、本発明が適用できることは自明である。
【0048】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。 (a)コストが安価で、電極密着強度の大きな圧電セラ
ミック電子部品を提供することができる。 (b)密着強度の大きい電極を、低コストで、簡単に形
成し得る圧電セラミック電子部品の製造方法を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る圧電セラミック電子部品の断面図
である。
【図2】電極剥離試験方法を示す図である。
【図3】図2の試験結果を表にして示す図である。
【図4】図1に示した圧電セラミック電子部品を製造す
る方法の一工程を示す図である。
【図5】図4に示した工程の後の工程を示す図である。
【図6】図5に示した工程の後の工程を示す図である。
【図7】図6に示した工程の後の工程を示す図である。
【図8】本発明に係る圧電セラミック電子部品の製造方
法の他の例を示す平面図である。
【図9】図8の9ー9線に添った拡大断面図である。
【図10】図8及び図9に示した工程の後の工程を示す
図である。
【図11】図10に示した工程の後の工程を示す図であ
る。
【図12】図11に示した工程の後の工程を示す図であ
る。
【図13】図12に示した工程の後の工程を示す図であ
る。
【図14】本発明に係る圧電セラミック電子部品の他の
実施例を示す斜視図である。
【図15】図14に示した圧電セラミック電子部品を背
面側から見た斜視図である。
【図16】図14の16ー16線に添った断面図であ
る。
【図17】従来の圧電セラミック電子部品の製造方法を
示す図である。
【図18】図17の工程の後の工程を示す図である。
【図19】図18の工程の後の工程を示す図である。
【図20】図19の工程の後の工程を示す図である。
【符号の説明】
10 圧電セラミック基板 21、22 電極 211、221 ニッケル膜 212、222 銅膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 雅朗 東京都中央区日本橋1丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 高橋 透 東京都中央区日本橋1丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電セラミック基板と、電極とを含む圧
    電セラミック電子部品であって、 前記電極は、複数の導電膜を積層して構成され、前記圧
    電セラミック基板に付着されており、 前記複数の導電膜の一つは、ニッケル膜であり、前記ニ
    ッケル膜は前記圧電セラミック基板に付着され、最下層
    膜を構成する圧電セラミック電子部品。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された圧電セラミック電
    子部品であって、 前記複数の導電膜の他の一つは、銅膜である圧電セラミ
    ック電子部品。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載された圧電セラミック電
    子部品であって、 前記銅膜は、前記ニッケル膜に接触して積層されている
    圧電セラミック電子部品。
  4. 【請求項4】 請求項2または3の何れかに記載された
    圧電セラミック電子部品であって、 前記銅膜は、最上層膜を構成する圧電セラミック電子部
    品。
  5. 【請求項5】 請求項1、2、3または4の何れかに記
    載された圧電セラミック電子部品であって、 前記ニッケル膜は、無電解メッキ膜である圧電セラミッ
    ク電子部品。
  6. 【請求項6】 請求項1、2、3、4または5の何れか
    に記載された圧電セラミック電子部品であって、 圧電セラミック振動子、圧電セラミックフィルタ、圧電
    セラミック共振子または圧電セラミック電気音響変換素
    子から選択された何れか一種である圧電セラミック電子
    部品。
  7. 【請求項7】 請求項1、2、3、4、5または6の何
    れかに記載された圧電セラミック電子部品を製造する方
    法であって、 前記圧電セラミック基板上に、前記電極の形状に相当す
    る抜きパターンを有するレジスト膜を、印刷により形成
    し、 前記レジスト膜及び前記抜きパターンに、無電解メッキ
    法の適用により、前記ニッケル膜を形成し、 前記レジスト膜を、その上に付着している前記ニッケ膜
    と共に除去し、前記抜きパターンに存在する前記ニッケ
    ル膜は残し、 前記抜きパターンに存在していた前記ニッケル膜の上に
    電解メッキにより導電膜を形成する工程を含む圧電セラ
    ミック電子部品の製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載された製造方法であっ
    て、 前記導電膜は、銅膜である圧電セラミック電子部品の製
    造方法。
  9. 【請求項9】 請求項7に記載された製造方法であっ
    て、 前記圧電セラミック基板は、多数の圧電セラミック電子
    部品を含み得る面積を有しており、 前記圧電セラミック基板上に、前記レジスト膜を形成す
    る際、多数の圧電セラミック電子部品のための抜きパタ
    ーンを同時に形成する圧電セラミック電子部品の製造方
    法。
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