JPS63239880A - Manufacture of piezoelectric thin vibrator - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、センサ用途として効果を発揮する圧電薄型
振動子の製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of manufacturing a thin piezoelectric vibrator that is effective for sensor applications.
圧電素子に外部より周波電圧を印加すると、素子形状に
よって決定される固有の共振周波数で圧電素子は伸縮運
動を起こす。かかる圧電素子の特徴を活用したものがい
わゆる圧電振動子であり、その具体的な応用としては超
音波発生装置、圧電ブザー、圧電スピーカなどの発音体
および各種センサなどがある。これらのいずれの用途に
おいても、通常、金属薄板からなる振動基板の片面ある
いは両面に圧電素子を何らかの接着もしくは接合方法に
貼り合せる必要がある。When a frequency voltage is externally applied to a piezoelectric element, the piezoelectric element causes expansion and contraction at a unique resonance frequency determined by the shape of the element. A so-called piezoelectric vibrator utilizes the characteristics of such a piezoelectric element, and its specific applications include ultrasonic generators, piezoelectric buzzers, sounding bodies such as piezoelectric speakers, and various sensors. In any of these applications, it is usually necessary to attach a piezoelectric element to one or both sides of a vibrating substrate made of a thin metal plate using some kind of adhesive or bonding method.
本発明においては、とくに空気などの気体の流量測定と
その制御などに用いられる密度センサを例にとって、振
動板と圧電素子の接着すなわち圧電振動子の製造方法に
ついて説明する。密度センサの構造は第１図のごとくで
あり、Ｆｅ−Ｎｉ合金あるいはステンレス鋼などの金属
薄板からなる振動板１の両面には、その表裏面にＡｇ電
極を有する圧ｍｙ子２が貼り合わされていわゆる圧ＫＷ
動子となっている。そして、振動板１の端部は金属製の
ハウジング３で固定された構造となっている。この構造
において、圧電素子２に外部より電圧を印加すると、そ
れに応じて撮動板は駆動する。そして、一定電圧印加状
態で１駆動する撮動板は、ホーン部分４の流体（空気）
の流量が変化するとそれに応じて振動板１の等価質量が
ホーン部分の質量分増加するので、密度により撮動板１
の共振周波数（ｆｒ ）が変化する。この関係は、下式
で示される。In the present invention, a method for bonding a diaphragm and a piezoelectric element, that is, a method for manufacturing a piezoelectric vibrator, will be described by taking a density sensor used for measuring and controlling the flow rate of a gas such as air as an example. The structure of the density sensor is as shown in Fig. 1, in which insulators 2 having Ag electrodes on the front and back surfaces are bonded to both sides of a diaphragm 1 made of a thin metal plate such as Fe-Ni alloy or stainless steel. So-called pressure KW
It has become a moving part. The end of the diaphragm 1 is fixed with a metal housing 3. In this structure, when a voltage is applied to the piezoelectric element 2 from the outside, the imaging plate is driven accordingly. The imaging plate, which is driven once with a constant voltage applied, is driven by the fluid (air) in the horn portion 4.
When the flow rate of diaphragm 1 changes, the equivalent mass of diaphragm 1 increases by the mass of the horn portion.
The resonant frequency (fr) changes. This relationship is expressed by the formula below.
Ｍｍ ＝機櫨系質量
Ｍａ＝＝音響系質！ （−密度）
Ｋｍ ＝機械系バネ定数
また、この振動系の電気的な等価回路は第２図のように
なり、振動板の共振周波数でπ／２だけ位相が進む特性
をもっている。したがって、この位相差を補正して正帰
還することにより振動板は自振の共振周波数で発振する
ので、発振周波数から密度を計測することができること
になる。かかる原理で駆動する密度センサの圧電振動子
においては、以下の特性を具備することが望まれる。Mm = Kizashi system mass Ma = = acoustic system quality! (-density) Km = Mechanical spring constant Further, the electrical equivalent circuit of this vibration system is as shown in FIG. 2, and has the characteristic that the phase advances by π/2 at the resonance frequency of the diaphragm. Therefore, by correcting this phase difference and providing positive feedback, the diaphragm oscillates at the self-resonant frequency, so the density can be measured from the oscillation frequency. A piezoelectric vibrator of a density sensor driven on this principle is desired to have the following characteristics.
（１１感度が大であること。(11. Sensitivity must be high.
（２１動作温度の幅が広いこと（望ましくは一５０’〜
＋１２０℃で使用可能なこと）。(21) Wide range of operating temperature (preferably -50'~
(Can be used at +120℃).
（３１共振周波数の温度変化がほぼ直線的で、温度履歴
によるヒステリシスの小さいこと。(31) The temperature change of the resonance frequency is almost linear, and the hysteresis due to temperature history is small.
（４１耐振性、耐冷熱性（ヒートサイクル）、耐湿性。(41 Vibration resistance, cold and heat resistance (heat cycle), moisture resistance.
耐汚損性などに優れること。Must have excellent stain resistance.
ところで、従来の密度センサの製造においては、振動板
と圧電素子は有機系接着剤もしくはハンダ（Ｐｂ−８ｎ
系）を用いて接合し、圧電振動子を構成していた。有機
系接着剤を用いる方法は、その接着剤が低密度（軽ｔ）
であり、常温付近で接着作業が可能であるという利点を
もっている。しかし。By the way, in the production of conventional density sensors, the diaphragm and piezoelectric element are bonded using organic adhesive or solder (Pb-8n).
system) to form a piezoelectric vibrator. In the method of using organic adhesive, the adhesive has low density (light t)
It has the advantage of being able to be bonded at around room temperature. but.
剛性（ヤング率）が低くさらにその温度依存性が大であ
るため、高温（１００℃前後）での共振周波数の変化が
直線性から逸脱し、温度履歴によるヒステリシスも大き
い。また、耐湿性にも劣るという欠点がある。一方、ハ
ンダを用いて構成した圧［！Ｉｊｅ動子は共振周波数の
温度依存性が良好でヒステリシスも小さいが、ハンダの
密度が大であるためその影響によって感度を低下させや
すいという欠点がある。Since the stiffness (Young's modulus) is low and its temperature dependence is large, changes in the resonance frequency deviate from linearity at high temperatures (around 100° C.), and hysteresis due to temperature history is also large. It also has the disadvantage of poor moisture resistance. On the other hand, the pressure constructed using solder [! Although the Ije element has good temperature dependence of the resonance frequency and small hysteresis, it has the disadvantage that the solder density is high, which tends to lower the sensitivity.
なお以上の方式とは別に、振動板表面に高周波スパッタ
１１ングによって圧電薄膜を直接的に形成せしめて圧電
振動子とする方法もある。この方法は任意の膜厚および
緻密な成膜が可能であるという特徴がある。しかし、２
２１以上の組成をもつ材料をターゲットとして高周波ス
バ、りｌングヲ行う場合は、目的とする量論比の組成の
薄膜を安定して作ることは困難であり、このためバルク
の素材と全く違う物性となることが知られている。さら
に、複雑な形状あるいは大面積への成膜が困難であるこ
と、設備費用およびバッチ方式となるため生産性が悪く
コスト高となるなどの欠点をもっている。したがって、
密度センサ用圧電損動子の製造においては、上記以外の
新規な方法の確ｙが期待される。In addition to the above method, there is also a method of directly forming a piezoelectric thin film on the surface of the diaphragm by high-frequency sputtering 11 to form a piezoelectric vibrator. This method is characterized in that it is possible to form a film of arbitrary thickness and density. However, 2
When performing high-frequency irradiation using a material with a composition of 21 or higher as a target, it is difficult to stably produce a thin film with a composition of the desired stoichiometric ratio, which results in properties that are completely different from those of the bulk material. It is known that Furthermore, it has drawbacks such as difficulty in forming a film on a complex shape or large area, equipment costs, and a batch method, resulting in poor productivity and high costs. therefore,
In manufacturing piezoelectric loss actuators for density sensors, novel methods other than those described above are expected to be effective.
この発明は、共振周波数の温度依存性がほぼ直線的で、
温度履歴によるヒステリシスも小さく、さらに耐湿性に
も優れ・た−特性を発揮する密度センサ用途の圧電薄型
振動子の提供を目的とする。In this invention, the temperature dependence of the resonant frequency is almost linear,
The object of the present invention is to provide a piezoelectric thin vibrator for use in density sensors, which exhibits low hysteresis due to temperature history and excellent moisture resistance.
前記の目的は、Ｆｅ−Ｎｉ合金またはステンレス鋼の薄
板からなる振動板の表面にＳｉもしくはＴｉを含む有機
金属化合物溶液を塗布して加熱焼成するか、またはＳｉ
Ｏ２もしくはＴｉＯ２焼結体をターゲ。The above purpose is to apply an organometallic compound solution containing Si or Ti to the surface of a diaphragm made of a thin plate of Fe-Ni alloy or stainless steel and heat and bake it, or
Targets O2 or TiO2 sintered bodies.
トとして高周波スパッタリングによってＳｉＯ２ も
しくは’Ｉ’ｉ０２の皮膜を形成する第１の工程１次い
で第１の工程で得た振動板にＰｂ 、 Ｚｒ 、 Ｔｉ
を主成分として含有する有機金属化合物溶液を塗布して
乾燥後、４００℃以上１０００℃以下の温度で大気中に
おいて熱処理を行う第２の工程を経ることにより達成す
ることができる。First step 1 of forming a film of SiO2 or 'I'i02 by high frequency sputtering as a first step 1 Then, Pb, Zr, Ti is applied to the diaphragm obtained in the first step.
This can be achieved by applying a solution of an organometallic compound containing as a main component, drying it, and then performing a second step of heat treatment in the atmosphere at a temperature of 400° C. or higher and 1000° C. or lower.
石英あるいはアルミナなどの耐熱性、耐酸化性に富む基
板に例えばＰｂ 、 Ｚｒ 、 Ｔｉなどを含む有機金
属化合物溶液を塗布し、これを大気中で熱処理を行って
圧電体薄膜を得る方法はすでに知られている。この方法
は任意の組成、膜厚を有する圧電薄膜を容易に得ること
ができ、かつ連続工程での生産が可能であり、高周波ス
パッタリングなどに比べて生産性が良く、成膜コストが
安価であるという利点をもっている。しかし、基板が金
属である場合には、大気中での熱処理の際に金属が酸化
するため、前記の方法を適用することは困難である。A method is already known in which a piezoelectric thin film is obtained by applying an organometallic compound solution containing Pb, Zr, Ti, etc. to a substrate with high heat resistance and oxidation resistance, such as quartz or alumina, and heat-treating the solution in the atmosphere. It is being This method can easily obtain piezoelectric thin films with arbitrary compositions and film thicknesses, and can be produced in a continuous process, resulting in better productivity and lower film-forming costs than high-frequency sputtering, etc. It has the advantage of However, when the substrate is made of metal, it is difficult to apply the above method because the metal is oxidized during heat treatment in the atmosphere.
本発明者は前記方法の利点に鑑み、金属↓振動板の醇化
防止の手段として、振動板の表面にあらかじめ圧電薄膜
と物理的、熱的に整合性のある酸化物の薄膜状の皮膜を
形成しておけば、有機金属化合物溶液を塗布後、大気中
で熱処理しても振動板の酸化が防止でき、圧電薄膜との
密着性に優れた圧電薄型振動子が製造できるであろうと
発想した。そして、以下の条件により密度センサ用圧電
薄型損動子の製造が可能であることを確認した。In view of the advantages of the above-mentioned method, the present inventor formed a thin oxide film on the surface of the diaphragm in advance, which is physically and thermally compatible with the piezoelectric thin film, as a means of preventing the metal ↓ diaphragm from melting. The idea was that if this was done, oxidation of the diaphragm could be prevented even if the organometallic compound solution was applied and then heat treated in the air, and a thin piezoelectric vibrator with excellent adhesion to the piezoelectric thin film could be manufactured. We also confirmed that it is possible to manufacture a piezoelectric thin loss element for density sensors under the following conditions.
（１）撮動板の材質はＦｅ−４２Ｎｉ合金もしくはステ
ンレス鋼であってその厚さは頒〜刃μｍの範囲が好まし
い。(1) The material of the photographing plate is Fe-42Ni alloy or stainless steel, and the thickness thereof is preferably in the range of 1 to 1 μm.
（２１振動板の酸化防止のために、その表面に形成する
酸化物の材質はＳ ｉ０２とＴｉＯ２が適している。(In order to prevent the diaphragm from oxidizing, Si02 and TiO2 are suitable materials for the oxide formed on its surface.
その形成方法としては次の２つが好ましいものである。The following two methods are preferable as the forming method.
その一つとしては振動板表面にＳｉ もしくはＴｉを含
む有機金属化合物溶液を塗布し、１５００〜ｓｏｏ’ｃ
の範囲で加熱処理してＳｉＯ２ 、 ＴｉＯ２の皮Ｍを
得る方法およびＳ ｊｏ２もしくはＴ ｉ ０２焼結体
をターゲットとして高周波スパッタリングで、その皮膜
を形成する方法である。振動板の表面に形成する５ｉＯ
ｚもしくはＴ ｉ ０２の膜厚は０．１〜３μｍの範囲
が好ましいものである。One method is to coat the surface of the diaphragm with an organic metal compound solution containing Si or Ti, and to
There are two methods: a method of obtaining a SiO2 or TiO2 skin M by heat treatment in the range of 100 to 100%, and a method of forming the film by high-frequency sputtering using a S jo2 or TiO2 sintered body as a target. 5iO formed on the surface of the diaphragm
The film thickness of z or T i 02 is preferably in the range of 0.1 to 3 μm.
（３）圧電薄膜を形成する（こ用いる有機金属化合物の
組成としては、Ｐｂ 、 Ｚｒ 、 Ｔｉを主成分とし
て、これに微量のＺｎ、Ｍｍ、Ｓｂ、 Ｆ（ｉ 、 Ｆ
ｅ、Ｎｉ 、ｋｅ＋ＭｆＺ＋Ｗ、Ｓｒ、Ｃａなどを含ん
だものであれば本発明の目的を達成できる。すなわち、
圧電薄膜の組成式は次のようなものである。 Ｐｂ（
Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏｓ−Ｐｂ （Ｓｂ３ＡＮｂ３Ａ）０３．
Ｐｂ （Ｚｒ 、 ’ｌ”ｉ ）０３−Ｐｂ （Ｍｇ
ＭＮｂＸ）０３． Ｐｂ （Ｚｒ 、 Ｔｉ ）０３−
Ｐｂ （Ｍｇ３４ Ｗ％）０３゜（４１振動板表面に対
する圧電薄膜は、 Ｐｂ 、 Ｚｒ 、 Ｔｉなどを含
む有機金属化合物溶液中に、表面にＳｉＯ２もしくはＴ
ｉＯ２の皮膜を有する振動板を浸し、１分間に５〜２０
ｚ程度の速度で大気中（こ引き上げた後、室温で乾燥し
、さらに４００°Ｃ以上１０００℃以下の温度で熱処理
することによって得ることができる。上記の温度範囲に
限定した理由は４００℃以下では薄膜は非晶質となり圧
電性結晶が得られないこと、逆に１０００℃以上ｌこな
ると撮動板が軟化してしまい振動板として必要な特性で
あるバネ定数が喪失してしまうためである。(3) Forming a piezoelectric thin film (The composition of the organometallic compound used is mainly Pb, Zr, and Ti, with trace amounts of Zn, Mm, Sb, and F(i, F).
The object of the present invention can be achieved if it contains e, Ni, ke+MfZ+W, Sr, Ca, etc. That is,
The composition formula of the piezoelectric thin film is as follows. Pb(
Zr, Ti)Os-Pb (Sb3ANb3A)03.
Pb (Zr, 'l”i)03-Pb (Mg
MNbX)03. Pb (Zr, Ti)03-
Pb (Mg34W%)03゜(41) The piezoelectric thin film on the surface of the diaphragm is made by adding SiO2 or T to the surface in an organometallic compound solution containing Pb, Zr, Ti, etc.
Immerse the diaphragm with iO2 film at 5 to 20
It can be obtained by lifting it in the air at a speed of about This is because the thin film becomes amorphous and piezoelectric crystals cannot be obtained, and conversely, if the temperature exceeds 1000°C, the imaging plate becomes soft and loses its spring constant, which is a necessary characteristic for a diaphragm. .
（５）密度センサ用としての圧電薄型振動子における圧
！薄膜の厚さは１５〜４０μがであれば実用可能であっ
た。振動板表面に対する圧電薄膜の厚さは有機金属化合
物溶液中からの引上げ速度ならびに溶液に対する浸漬と
乾燥の工程を繰返すことによって制御できる。また、振
動板の所定部分のみに圧１！薄膜を形成する場合はそれ
以外の部分はテープなどでマスキングを行うことによっ
て制御可能となる。(5) Pressure in piezoelectric thin vibrator for density sensor! A thin film thickness of 15 to 40 μm was practical. The thickness of the piezoelectric thin film relative to the surface of the diaphragm can be controlled by the pulling rate from the organometallic compound solution and by repeating the steps of immersion in the solution and drying. In addition, 1 pressure is applied only to the specified part of the diaphragm! When forming a thin film, the remaining parts can be controlled by masking with tape or the like.
以下に本発明の詳細な実施例を示す。 Detailed examples of the present invention are shown below.
（実施例１）厚さが関μｍのＦｅ−４２重量％Ｎｉで作
られた直径が２５１１ｍのツバ付き振動板をＳｉを含む
有機金属化合物溶液ＣＳｉ （ＯＣ５Ｈ１１）４ 〕に
浸漬して振動板表面に溶液を均一に塗布せしめたのち、
大気中で３５０℃×１時間の熱処理を行って厚さ１．３
μｍのＳｉＯ２皮膜を得た。その後、このＳ ｉ０２皮
膜付きの撮動板をＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉが１ ： ０．５５
： ０．４５の割合ｌこ調合された有機金属化合物溶
液中に浸し、１０ｃｒｎ／分の速度で引き上げ室温で乾
燥させた。この操作を１５回繰り返した後、大気中で６
００℃×１時間の熱処理を行った。この工程で得られた
薄膜の厚さはおμｍであり、Ｘ線回析においてはＰｂ
（Ｚｒ 。(Example 1) A ribbed diaphragm with a diameter of 2511 m made of Fe-42 wt% Ni with a thickness of about 100 μm was immersed in an organometallic compound solution containing Si (CSi (OC5H11)4), and the surface of the diaphragm was After applying the solution evenly,
Heat treated at 350°C for 1 hour in the atmosphere to a thickness of 1.3
A micrometer SiO2 film was obtained. After that, this imaging plate with Si02 film was coated with a Pb:Zr:Ti ratio of 1:0.55.
: It was immersed in the prepared organometallic compound solution at a ratio of 0.45 l, pulled up at a rate of 10 crn/min, and dried at room temperature. After repeating this operation 15 times, 6
Heat treatment was performed at 00°C for 1 hour. The thickness of the thin film obtained in this process is micrometers, and in X-ray diffraction, Pb
(Zr.
Ｔｉ）０３の結晶パターンを示した。以上の工程で得た
圧電薄型振動子を用いて第１図と同様の構成である密度
センサを製作した。本発明品に対する比較品としては、
前記と同一形状の振動板に組成がＰｂ （Ｚｒ 、 Ｔ
ｉ ）０３−Ｐｂ （Ｓｂ３ＡＮｂ３Ａ） ０３で厚さ
が（資）μｍ、直径が２３籠である圧電素子をエポキシ
系接着剤によって接着した圧電振動子を用いた。The crystal pattern of Ti)03 is shown. A density sensor having a configuration similar to that shown in FIG. 1 was manufactured using the piezoelectric thin vibrator obtained through the above steps. Comparative products for the present invention include:
A diaphragm with the same shape as above with a composition of Pb (Zr, T
i) 03-Pb (Sb3ANb3A) A piezoelectric vibrator was used in which a 03-Pb (Sb3ANb3A) piezoelectric element having a thickness of (1) μm and a diameter of 23 cages was bonded with an epoxy adhesive.
かかる密度センサの圧電素子部に外部より５ｖの周波電
圧を印加して振動板を駆動させ、そのときの共振周波数
（ｆｒ）の温度依存性および温度履歴によるヒステリシ
スを測定した。温度サイクルは頷℃→−加℃→頷℃→１
００℃→部℃の順とした。A frequency voltage of 5 V was externally applied to the piezoelectric element portion of the density sensor to drive the diaphragm, and the temperature dependence of the resonant frequency (fr) at that time and the hysteresis due to temperature history were measured. Temperature cycle is Nod ℃ → - Added ℃ → Nod ℃ → 1
The order was 00°C → 0°C.
第３図は−３０℃から１００℃の範囲における共振周波
数と温度の関係を示したものである。実線１】で示した
本発明品の共振周波数は低温側で増加し、高温になると
減少してくるが、温度に対する変化はほぼ直線的である
。これに対し、実線１２で示すエポキシ系接着剤を用い
た比較品は８０℃前後になると共振周波数の減少が大と
なってその直線性が悪化している。また、２０ ℃（ｆ
ｒｌ）→−３０℃→２０℃→１００℃→加“Ｃ（ｆｒ２
）の温度履歴をうけた場合の共振周波数（７）ｋニス
テリシス（ｆｒ２− ｆｒ１／ｆｒ１ｘ １００ ）を
算串すると本発明品は＋０．０７％、比較品は＋０，７
８％となり、本発明品はヒステリシスも小さいことを示
した。一方、別に実施した塩水噴霧試験および一４０℃
と１２０℃の間を関すイクル繰り返す耐冷熱試験でも、
本発明品は従来の有機系接着剤、ハンダを用いた密度セ
ンサと比べて何の不具合も認められなかった。FIG. 3 shows the relationship between resonance frequency and temperature in the range of -30°C to 100°C. The resonant frequency of the product of the present invention shown by the solid line 1 increases at low temperatures and decreases at high temperatures, but the change with temperature is almost linear. On the other hand, in the comparative product using the epoxy adhesive shown by the solid line 12, when the temperature reaches around 80° C., the resonance frequency decreases significantly and its linearity deteriorates. Also, 20 °C (f
rl)→-30℃→20℃→100℃→Add "C(fr2
) The resonant frequency (7)k nisteresis (fr2-fr1/fr1x 100) when subjected to the temperature history of the present invention is +0.07%, and the comparative product is +0.7%.
8%, indicating that the product of the present invention also has small hysteresis. On the other hand, a salt spray test conducted separately and -40℃
Even in repeated cold and heat resistance tests between and 120℃,
No defects were observed in the product of the present invention compared to conventional density sensors using organic adhesives and solder.
（実施例２）実施例１と同様の形状であるＦｅ−Ｎｉ合
金振動板の表面に、ＳｉＯ２焼結体をターゲットにして
高周波スパッタリングを行い、厚さ１．３μｍの皮膜を
付着せしめた。前記工糧を経た振動板ｌこ対し実施例１
と同様の有機金属化合物溶液、塗布条件および焼成条件
によって厚さあμｍのＰｂ（Ｚｒ。(Example 2) High frequency sputtering was performed using a SiO2 sintered body as a target on the surface of an Fe--Ni alloy diaphragm having the same shape as in Example 1, to deposit a film with a thickness of 1.3 μm. Example 1 of the vibration plate after passing through the above-mentioned material
A Pb(Zr.
Ｔｉ ） ０３圧電体薄膜を形成した。以上の圧電薄型
振動子を用いて密度センサを構成し、実施例１と同様の
実験を行い、共振周波数の温度依存性と温度履歴による
ヒステリシスを測定した。その結果。A Ti ) 03 piezoelectric thin film was formed. A density sensor was constructed using the piezoelectric thin vibrator described above, and experiments similar to those in Example 1 were conducted to measure the temperature dependence of the resonance frequency and the hysteresis due to temperature history. the result.
本発明品の特性は実施例１で示した発明品のそれと同等
であることを確認した。また、振動板に対し、前記実施
例と同様の手法でＴ ｉ ０２の皮膜を付着せしめ、こ
れに圧電薄膜を形成して炸裂した圧電薄型振動子も密度
センサ用として優れた特性を具備していることを確認し
た＠
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、表面にＳｉＯ２もしくは
Ｔｉ０ｚの皮膜を有する金属製薄板振動板にＰｂ。It was confirmed that the characteristics of the product of the present invention were equivalent to those of the product of the invention shown in Example 1. Furthermore, a thin piezoelectric vibrator produced by attaching a T i 02 film to the diaphragm using the same method as in the above embodiment and forming a piezoelectric thin film thereon also has excellent characteristics for use in density sensors. [Effects of the Invention] As explained above, the present invention provides a thin metal diaphragm having a film of SiO2 or TiOz on the surface of a thin metal diaphragm coated with Pb.
Ｚｒ、Ｔｉを主成分として含む有機金属化合物溶液を捜
布した後、４００℃以上１０００℃以下の温度で熱処理
を行うことにより圧電薄膜を形成して圧電薄型振動子と
する方法であるので、従来のように有機系接着剤あるい
はハンダ）用いないでも圧電薄型振動子を炸裂すること
ができ、密度センサに用いた場合に共振周波数の温度依
存性が直線的であって温度履歴によって生ずるヒステリ
シスも小さく、さらに耐湿性、耐汚損性、耐冷熱性など
にも優れているので、高感度で信頼性の高い密度センサ
を提供できるという効果を有する。なお、本発明の方法
は密度センサに限定されず、微細で精密な機能部品の圧
電薄型振動子の製造方法としても応用できるという利点
をもっている。This method involves searching for an organometallic compound solution containing Zr and Ti as main components, and then performing heat treatment at a temperature of 400°C or higher and 1000°C or lower to form a piezoelectric thin film to form a piezoelectric thin vibrator. The thin piezoelectric vibrator can be exploded without using organic adhesive or solder, and when used in a density sensor, the temperature dependence of the resonant frequency is linear and the hysteresis caused by temperature history is small. Furthermore, it has excellent moisture resistance, stain resistance, cold heat resistance, etc., so it has the effect of providing a highly sensitive and reliable density sensor. Note that the method of the present invention is not limited to density sensors, but has the advantage that it can also be applied as a method for manufacturing thin piezoelectric vibrators, which are fine and precise functional parts.
第１図は密度センサの構造断面図、第２図は密度センサ
の等価回路図、第３図は密度センサで測定した共振周波
数と温度の関係を示したグラフである。
１：振動板、２：圧電素子、３：ハウジング、４：ホー
ン、１】：発明品の共振周波数一温度曲線。
１２：比較品の共振周波数一温度曲線。FIG. 1 is a cross-sectional view of the structure of the density sensor, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the density sensor, and FIG. 3 is a graph showing the relationship between the resonance frequency and temperature measured by the density sensor. 1: Vibration plate, 2: Piezoelectric element, 3: Housing, 4: Horn, 1]: Resonance frequency vs. temperature curve of the invented product. 12: Resonant frequency vs. temperature curve of comparative product.
Claims (1)
る金属製振動板にＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉを主成分として含む
有機金属化合物溶液を塗布した後、４００℃以上１００
０℃以下の温度で熱処理を行うことにより圧電薄膜を形
成せしめることを特徴とする圧電薄型振動子の製造方法
。 ２）特許請求の範囲第１項記載の圧電薄型振動子におい
て、金属製振動板にＳｉもしくはＴｉを含む有機金属化
合物溶液を塗布し、加熱焼成してＳｉＯ＿２あるいはＴ
ｉＯ＿２の皮膜を形成することを特徴とする圧電薄型振
動子の製造方法。 ３）特許請求の範囲第１項記載の圧電振動子において、
金属製振動板にＳｉＯ＿２もしくはＴｉＯ＿２焼結体を
ターゲットとして、高周波スパッタリングによってＳｉ
Ｏ＿２あるいはＴｉＯ＿２の皮膜を形成することを特徴
とする圧電薄型振動子の製造方法。[Claims] 1) After applying an organometallic compound solution containing Pb, Zr, and Ti as main components to a metal diaphragm having a SiO_2 or TiO_2 film on its surface, the metal diaphragm is heated at a temperature of 400°C or higher to 100°C.
A method for manufacturing a thin piezoelectric vibrator, comprising forming a piezoelectric thin film by performing heat treatment at a temperature of 0° C. or lower. 2) In the piezoelectric thin vibrator according to claim 1, an organometallic compound solution containing Si or Ti is coated on the metal diaphragm, and SiO_2 or T is heated and baked.
A method for manufacturing a thin piezoelectric vibrator, characterized by forming a film of iO_2. 3) In the piezoelectric vibrator according to claim 1,
Si is applied to a metal diaphragm by high-frequency sputtering using SiO_2 or TiO_2 sintered body as a target.
A method for manufacturing a thin piezoelectric vibrator, characterized by forming a film of O_2 or TiO_2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61280132A JPS63239880A (en) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | Manufacture of piezoelectric thin vibrator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61280132A JPS63239880A (en) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | Manufacture of piezoelectric thin vibrator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63239880A true JPS63239880A (en) | 1988-10-05 |
Family
ID=17620781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61280132A Pending JPS63239880A (en) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | Manufacture of piezoelectric thin vibrator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63239880A (en) |
-
1986
- 1986-11-25 JP JP61280132A patent/JPS63239880A/en active Pending
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