Патент на изобретение №2197058

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2197058 (13) C2
(51) МПК 7
H03H3/02
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 07.04.2011 – действует

(21), (22) Заявка: 2000133147/09, 28.12.2000

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

28.12.2000

(45) Опубликовано: 20.01.2003

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
US 4477952 A, 23.10.1984. RU 2157587 C1, 10.10.2000. RU 1783947 C, 09.01.1995. US 4364016 A, 14.12.1982.

Адрес для переписки:

644009, г.Омск-9, ул. Масленникова, 231, ОНИИП

(71) Заявитель(и):

Омский научно-исследовательский институт приборостроения

(72) Автор(ы):

Кибирев С.Н.,
Алексеева Н.И.,
Дурманов Н.В.

(73) Патентообладатель(и):

Омский научно-исследовательский институт приборостроения

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФИЛЬТРОВЫХ КВАРЦЕВЫХ РЕЗОНАТОРОВ С УЛУЧШЕННОЙ МОНОЧАСТОТНОСТЬЮ


(57) Реферат:

Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано для изготовления высокочастотных кварцевых резонаторов. Способ изготовления фильтрового кварцевого резонатора, включающий нанесение на кристаллический элемент тонкопленочных электродов термовакуумным способом, монтаж в держатель, термотренировку в вакууме при температуре (10010)oС, подстройку частоты ионно-плазменным травлением электродов с контролем параметров и герметизацию в корпус, отличающийся тем, что электроды резонатора изготавливают из двух слоев металлов: алюминия и серебра, формируемых в едином технологическом цикле, последовательно друг за другом, с подстройкой частоты резонатора в номинал, путем травления верхнего слоя электрода, образованного диффузией серебра в алюминий в результате термотренировки. Техническим результатом является улучшение спектральных характеристик.


Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано для изготовления высокочастотных кварцевых резонаторов.

Одним из основных требований, предъявляемым к фильтровым кварцевым резонаторам, является отсутствие побочных колебаний в определенном диапазоне частот или подавление их до определенного уровня с обеспечением при этом заданных значений эквивалентных параметров.

Известно, что моночастотность кварцевых резонаторов в значительной степени определяется параметрами тонкопленочных электродов. Так, с повышением частоты резонаторов для обеспечения “чистого” спектра масса электродов, нагружавшая кристалл, согласно критерия Бехмана, должна уменьшаться.

С повышением частоты резонаторов более 40 МГц практическая реализация электродов, выполненных из традиционных материалов (серебра или золота), рассчитанных в соответствии с критерием Бехмана, становится затруднительной или невозможной, поскольку с уменьшением массы электрода соответственно уменьшается его толщина, и при достижении определенных значений резко возрастает омическое сопротивление электродов. Возбуждение резонаторов при этом оказывается возможным только при повышенной мощности генератора.

Известно, что многие исследователи (1, 2) предлагают в этом случае использовать в качестве материалов электродных покрытий “легкие” металлы, например, алюминий. Это позволяет при малой массе, соответствующей критерию Бехмана, реализовать электроды, толщина которых обеспечивает необходимую проводимость. Однако алюминий обладает существенным недостатком – быстро окисляется на воздухе с образованием стойкого окисла Аl2O3, что значительно усложняет дальнейшую подстройку частоты резонаторов в номинал.

Кроме этого, образование окисной пленки на поверхности электрода ведет к ухудшению долговременной стабильности частоты и динамического сопротивления.

Наиболее близким к заявленному способу является способ изготовления электродных покрытий (3), выполненных из слоев алюминия и никеля, нанесенных последовательно друг за другом методом термовакуумного осаждения. Никелевое покрытие затем дополняется электролитически и выполняет функции буферного слоя, предотвращающего диффузию последующих слоев в алюминий и защитного слоя, предотвращающего окисление алюминия.

Для окончательной подстройки частоты резонаторов в номинал используют золото или серебро, которые наносят методом термовакуумного испарения через маски. Способ является технологически сложным и трудоемким.

Задачей заявляемого технического решения является получение кварцевых фильтровых резонаторов с улучшенными спектральными характеристиками и высокой технологичностью процесса изготовления.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления пьезоэлемента резонатора предусматривается применение двухслойного электродного покрытия из алюминия и серебра, наносимых в едином технологическом цикле методом термовакуумного осаждения через маски, последовательно друг за другом с последующей подстройкой частоты резонатора в номинал, ионно-плазменным травлением электрода.

Сущность заявленного технического решения заключается в применении двухслойного электродного покрытия из алюминия и серебра. При этом назначением сдоя алюминия является обеспечение расчетной массы электрода, согласно критерия Бехмана. Назначением пленки серебра является обеспечение заданного предела подстройки частоты резонатора и защита алюминиевого электрода от окисления.

В настоящем техническом решении подстройка резонаторов в номинал осуществляется ионно-плазменным травлением электродного покрытия, верхний слой которого представляет собой серебро, частично растворенное в алюминии в результате диффузии в процессе термотренировки электродного покрытия в вакууме. При этом образовавшийся слой имеет достаточную скорость травления в плазме газового разряда, обеспечивает необходимую защиту алюминия от окисления, позволяет существенно упростить технологию изготовления резонаторов.

Источники информации
1. Т. Лукашек “Улучшение фильтровых кварцевых резонаторов” / Материалы 19 ежегодного симпозиума по стабилизации частоты, США, 1965, стр.269-275, перевод N 1803.

2. Bechman R., Improvements in HF and UHF quartz filter crystals, Prce, IEE -, 1965.

3. Патент 4477952, США, МКИ: Н 03 L 41/10 “Электроды пьезоэлектрических кристаллов и способ их изготовления” / Кресчензи Р.Д., Дэниэльс Д.Ю., Робертс Д.Э.

Формула изобретения


Способ изготовления фильтрового кварцевого резонатора, включающий нанесение на кристаллический элемент тонкопленочных электродов, монтаж пьезоэлемента в держатель, термотренировку при температуре (10010)oС, подстройку частоты ионно-плазменным травлением электродов с контролем параметров и герметизацию в корпус, отличающийся тем, что электроды резонатора формируют из двух слоев металла: алюминия и серебра, нанесением их последовательно в едином технологическом цикле методом термовакуумного осаждения через маски, с последующей подстройкой частоты резонатора в номинал методом ионно-плазменного травления верхнего слоя электрода, образованного диффузией серебра в алюминий в результате термотренировок.

Categories: BD_2197000-2197999