DE2905132A1 - Verfahren zur frequenzeinstellung eines piezoelektrischen bauelementes mittels laserstrahlbearbeitung - Google Patents
Verfahren zur frequenzeinstellung eines piezoelektrischen bauelementes mittels laserstrahlbearbeitungInfo
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Description
BLUMBACH . WESER · BERGEM · KRAMER
ZWIRNER - BREHM
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Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult
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Western Electric Company, Incorporated Caruso 1-1
Broadway, New York, N.Y. 10038,
U. S. A.
U. S. A.
Verfahren zur üTrequenzeinstellung eines piezoelektrischen Bauelementes
mittels Laserstrahlbearbeitung
Beschreibung:
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der Resonanzfrequenz
eines piezoelektrischen Bauelementes mittels Laserstrahlbearbeitung (unter laserstrahlbearbeitung wird die Bearbeitung
mittels Laserstrahl bzw. -strahlen verstanden); insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einstellung der Resonanzfrequenz
eines Bauelementes mit einem piezoelektrischen Kristall, bei dem das Bauelement elektronisch gereinigt wird, indem
das Bauelement bei einer, im Vergleich zu der Stromstärke
München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat.
Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. . P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.
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des üblichen Betriebs, hohen Stromstärke übersteuert wird.
Die Einstellung der Resonanzfrequenz eines basisplattierten Quarzkristall-Bauelementes, wie etwa eines Quarzkristallresonators
nach unten zu einem Nennwert mittels der Anwendung der aufeinanderfolgenden galvanischen Nickelabscheidung ("rohe
Einstellung") und der anschließenden Goldaufdampfung ("Feineinstellung")
stellt ein langsames, zeitaufwendiges Verfahren dar. Die galvanische Nickelabscheidung erfordert ferner die
Anwendung einer schwierig zu wartenden Galvanisierausrüstung, und die Goldaufdampfung erfordert die Benutzung einer voluminösen
Vakuum-Abscheidungsvorrichtung.
Mit dem Beitrag "Laser-Machining Thin-Film Electrode Arrays
on Quartz Crystal Substrates" von J. L. Hokanson et al, in Journal of Applied Physics, 40, S. 3157-3160 (1. JuIi 1969)
wird ein System für die Laserstrahlbearbeitung von Elektroden eines basisplattierten Quarzkristall-Bauelementes beschrieben,
um dessen Frequenz nach oben (d.h. zu höheren V/erten) bis zu einem Nennwert einzustellen, wodurch die oben angegebenen Schritte
zur galvanischen Nickelabscheidung und zur Goldaufdampfung weggelassen
werden können. Obwohl die in diesem Beitrag beschriebene Laserstrahlbearbeitung für die Einstellung der Frequenz
von verschiedenen Quarzkristallbauelementen wie etwa Resonatoren oder monolithischen Kristallfiltern geeignet ist, ist das
System für solche Anwendungen, wo die im Verlauf der Einstellung erforderliche Änderung der Frequenz in der Größenordnung von
33/07ββ
500 Hz liegt oder mehr als 500 Hz beträgt, nicht besonders geeignet.
Es ist festgestellt worden, daß die Laserstrahlbearbeitung unter diesen Bedingungen zu einer merklichen Anhäufung von
lose anhaftenden, bei der Laserstrahlbearbeitung angefallenen Teilchen an dem einzustellenden Bauelement führt. Sofern das Bauelement
anschließend in Betrieb genommen wird, neigen diese Teilchen zum Abwandern, wodurch sich die elektrischen Parameter
(wie etwa der Wirkwiderstand, die Einfügungsdämpfung und die
Resonanzfrequenz) des Bauelementes verändern und dieses im Verlauf des Betriebs instabil . machen»
Mit dem Beitrag "The Current Dependency of Crystal Unit Resistance
at low Drive level" von S. Nonaka et al in The Proceedings of
the 25th Annual Symposium on Frequency Control, S„ 139-147
(April 1971) wird ein Verfahren beschrieben, das in der Fachwelt als "elektronische Reinigung" bekannt ist, bei welchem der Widerstandswert eines Quarzkristall-Bauelementes, an dem kleine Metallteilchen
(beispielsweise aus Gold) anhaften, auf den Widerstandswert des Bauelementes verringert werden kann, indem das Bauelement
bei hoher Stromstärke übersteuert wird, um die Metallteilchen zu entfernen. Die elektronische Reinigung eines Quarzkristall-Bauelementes,
um Schmutzteilchen oder dgl. von dem Bauelement zu entfernen, wird weiterhin in den US-Patentschriften 3 928
(W.H.King„ Jr. et al) und 3 653 253 (J.G.Olin) beschrieben. Es
ist jedoch festgestellt worden, daß die elektronische Reinigung eines Quarzkristall-Bauelementes im Anschluß an die oben genannte
laserstrahlbearbeitung, wobei das Bauelement zur elektronischen
Reinigung bei hoher Stromstärke übersteuert wird, beim
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Versuch zur Stabilisierung des Bauelementes unregelmäßige Änderungen der Resonanzfrequenz des Bauelementes ergibt.
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der Resonanzfrequenz eines piezoelektrischen Bauelementes mit
dem Verfahrensschritt der Entfernung von Elektrodenmaterial von dem Bauelement mittels Laserstrahlbearbeitung, um die
Resonanzfrequenz des Bauelementes zu einem Nennwert zu verändern. Gleichzeitig hiermit wird das piezoelektrische Bauelement
mit einer, im Vergleich zur Stromstärke des üblichen Betriebs, hohen Stromstärke übersteuert, um zu verhindern, daß
sich die bei der Laserstrahlbearbeitung angefallenen Teilchen an dem Bauelement ansammeln, da diese Teilchen beim nachfolgenden
Betrieb des Bauelementes eine elektrisch instabile Betriebsweise verursachen. Die gleichzeitige Durchführung von
Laserstrahlbearbeitung und elektronischer Reinigung des Bauelementes beseitigt auch die unregelmäßigen Resonanzfrequenzänderungen,die
dann auftreten, wenn das Bauelement im Anschluß an die Laserstrahlbearbeitung elektronisch gereinigt wird.
Am Anfang kann das piezoelektrische Bauelement mit einer Stromstärke
übersteuert werden, deren Größenordnung das 3O~fache der Stromstärke beim üblichen Betrieb ausmacht, mit einem Stromfluß
in dem Bauelement von 60 mA. Anschließend, wenn sich die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Bauelementes dem Nennwert
annähert, wird das Bauelement sequentiell mit fortlaufend kleinereren Stromstärken angesteuert, um eine Verzerrung des
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Resonanzfrequenz-Ansprechverhaltens des Bauelementes zu verringern
und um eine verbesserte Definition einer Resonanzfrequenzkurve zu erhalten, die fortlaufend auf einen Monitor aufgezeichnet
wird. Zu der gleichen Zeit wird ein Treibsignal, das dem piezoelektrischen Bauelement bei verschiedenen Frequenzen
in einer ersten Stufengröße über einen, von unterhalb bis oberhalb des Nennwertes der Resonanzfrequenz reichenden Bereiches
zugeführt wird, dem Bauelement bei verschiedenen Frequenzen
in einer verminderten Stufengröße zugeführt, um eine Frequenzkurvenanzeige über einen engeren Frequenzbereich auf dem Monitor zu erzeugen,, Wenn die Treib Stromstärken sequentiell zu
fortlaufend kleinereren Werten verringert werden (wodurch die davon erzeugte elektronische Reinigungswirkung ebenfalls verringert wird), wird auch das Ausmaß der Laserstrahlbearbeitung fortlaufend auf entsprechend kleinere Werte verringert.
in einer verminderten Stufengröße zugeführt, um eine Frequenzkurvenanzeige über einen engeren Frequenzbereich auf dem Monitor zu erzeugen,, Wenn die Treib Stromstärken sequentiell zu
fortlaufend kleinereren Werten verringert werden (wodurch die davon erzeugte elektronische Reinigungswirkung ebenfalls verringert wird), wird auch das Ausmaß der Laserstrahlbearbeitung fortlaufend auf entsprechend kleinere Werte verringert.
Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 8 im einzelnen erläutert; es zeigt:*
Fig. 1 eine isometrische Darst ellung eines Quarzkristall-Resonators,
der erfindungsgemäß auf die
Resonanzfrequenz eingestellt werden kann;
Resonanzfrequenz eingestellt werden kann;
Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Draufsicht auf den Quarzkristall-Resonator nach Fig. 1 mit einem
Muster, in dem Elektrodenmaterial erfindungsgemäß mittels Laserstrahlbearbeitung von dem Bauelement entfernt werden kann;
Muster, in dem Elektrodenmaterial erfindungsgemäß mittels Laserstrahlbearbeitung von dem Bauelement entfernt werden kann;
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Pig. 5 ein schematisches Blockdiagramm eines
Systems zur Einstellung der Resonanzfrequenz des Quarzkristallresonators nach Hg. 1;
Pig. 4 in Form einer graphischen Darstelliing
die mit dem System nach Fig. 3 erhaltenen Resonanzfrequenzkurven eines Quarzkristall-Resonators
nach Fig. 1 in einer ersten Einstellphase gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 in einer graphischen Darstellung die mit dem System nach Fig. 3 erhaltenen Resonanzfrequenzkurven
eines Quarzkristallresonators nach Fig. 1
in einer zweiten Einstellphase gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 in einer graphischen Darstellung die mit dem System nach Fig. 3 erhaltenen Resonanzfrequenzkurven
eines Quarzkristallresonators nach Fig. 1 in einer dritten Einstellphase gemäß der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 7 in einer graphischen Darstellung die Änderungen des Wirkwiderstandes eines Quarzkristall-Resonators
nach Fig. 1, sofern der Resonator erfindungsgemäß gleichzeitig der Laserstrahlbearbeitung
und der elektronischen Reinigung ausgesetzt wird,
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"bzw. die entsprechende Kurve, "bei der Laserstrahlbearbeitung
ohne gleichzeitige elektronische Reinigung; und
Fig„ 8 in einer graphischen Darstellung die Änderungen
der Resonanzfrequenz eines Quarzkristall-Resonators nach 3?ig. 1, sofern an dem Resonator eine
•sequentielle Laserstrahlbearbeitung und elektronische Reinigung durchgeführt werden.
Die Pig. 1 zeigt einen bekannten Quarzkristall-Resonator 10,
der nach der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung auf einen Nennwert der Resonanzfrequenz Έα (vgl« die Pig, 4,5 und 6)
eingestellt werden soll; der Quarzkristall-Resonator 10 weist eine äußere kreisförmige Elektrode 12 und eine innere kreisförmige
Elektrode 14 jeweils aus einem geeigneten Kontaktmetall wie etwa Gold auf, das aus der Dampfphase oder unter anderen
Bedingungen auf gegenüberliegenden Seiten eines kreisförmigen, im AT-Schnitt vorliegenden Quarzkristallkörpers oder Plättchen
16 gegenüberstehend aufgebracht ist. Das Plättchen 16 ist fest an vier Anschlußträgern 18s befestigt, von denen zwei elektrisch
"aktiv" sind und jeweils an eine der beiden Elektroden 12 und 14 angeschlossen sind, während die zwei anderen Anschlußträger
elektrisch "inaktiv" sind» Zum Resonator 10 gehört ferner ein Masseanschluß 18g, der an einem zylindrischen, kappenförmigen
Verteilerkopf 20 aus Metall befestigt ist und von diesem absteht, Die Anschlüsse 18s ragen durch Löcher in dem· Metall-Verteilerkopf
20 hindurchj, wobei die Anschlußabschnitte innerhalb des
Verteilerkopfes in isolierendes Glasmaterial eingebettet sind. Nachdem der Resonator 10 auf seine Resonanzfrequenz eingestellt
worden ist, wird das Plättchen 16 in einer (nicht dargestellten) Schutzabdeckung eingeschlossen, die in bekannter Weise um
den Metallverteilerkopf 20 herumgelegt wird.
Wie in der Fachwelt bekannt, wird ein Hochfrequenzpotential über die Elektroden 12 und 14 des Quarzkristallresonators 10
zugeführt und wird auf piezoelektrischem Wege Dicken-Scherechwingungsmoden
bei der Resonanzfrequenz in dem Kristallplättchen 16 erzeugen; hierbei hängt die Resonanzfrequenz von
verschiedenen Paktoren, wie etwa der Größe und Masse der Elektroden
sowie der Dicke und dem Durchmesser des Plättchens ab. In dieser Beziehung sind die Größe und die Masse der Elektroden
12 und 14, sowie der Durchmesser und die Dicke des Kristallplättchens 16 dahingehend ausgewählt, daß eine angestrebte Resonanzfrequenz
erzeugt wird, wobei zur Auswahl der Parameter empirische Daten dienen, die durch Messung an einer Vielzahl
von Proben nach bekannten Verfahren ermittelt worden sind, lediglich
zur Erläuterung seien die Paramter eines Quarzkristall-Resonators 10 angegeben; dieser weist einen Nennwert der Resonanzfrequenz
En (vgl. Fig. 4,5 und 6) in der Größenordnung von 3,15 MHz auf; hierzu hat das Kristallplättchen 16 einen Durchmesser
von 14,986 mm und eine Dicke von 0,508 mm; die Elektroden 12 und 14 haben jeweils einen Durchmesser von 5,9944 mm und eine
Dicke von 2,3^m (23 000 £).
Zur Ausführung der Erfindung werden die Elektroden 12 und 14 des Quarzkristall-Resonators 10 anfänglich in bekannter Weise
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auf dem Kristallplättchen 16 ausgebildet. Jeder Resonator 10
weist anschließend eine Resonanzfrequenz unterhalb des angestrebten Nenn-wertes Fn (vgl. Fig. 4,5 und 6)innerhalb eines
vorgegebenen, praktischen unteren Grenzwertes auf; diese Resonanzfrequenz wird anschließend auf den Nennwert En eingestellt,
wozu mittels Laserstrahlbearbeitung in parallelen Linien im Abstand zueinander angeordnete Löcher 12h (vgl. Fig.2)
in der Außenelektrode 12 erzeugt werden, wodurch ein Anstieg der Resonanzfrequenz des Resonators auf den Fennwert hervorgerufen
wird. Zur gleichen Zeit wird der Quarzkristall-Resonator 10 bei einer im Tergleich zur Stromstärke des üblichen
Betriebs, hohen Stromstärke' angesteuert, um eine Ansammlung der lose anhaftenden, bei der Laserstrahlbearbeitung angefallenen
Teilchen an dem Resonator zu verhindern, da diese Teilchen beim nachfolgenden Betrieb eine instabile Betriebsweise
des Resonators hervorrufen würden.
Wie mit Fig. 3 dargestellt, werden zur Resonanzfrequenzeinstellung die Anschlüsse 18s und 18g (vgl. Fig. 1) des Quarzkristallresonators
10 in eine, den elektrischen Anschluß vermittelnde Stiftfassung 23 eingesetzt, die an einem ersten
Schlitten 24 befestigt ist. Der erste Schlitten 24 ist verschieblich an einem zweiten Schlitten 26 angebracht, so daß
eine Hin- und Herbewegung des ersten Schlittens 24 längs einer Y-Achse erfolgen kann; der zweite Schlitten ist verschieblich
an einem Unterteil 28 angebracht, so daß die Hin-und Herbewegung des zweiten Schlittens 26 längs einer X-Achse erfolgen
kann. Die Schlitten werden von entsprechenden, umschaltbaren ^/6
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Schrittmotoren 30 und 32 angetrieben, die ihrerseits von einer
Steuerschaltung 34 gesteuert werden, um den Resonator 10 aufeinanderfolgend in Y- und X-Richtung relativ zu einem Strahlenbündel
eines gepulsten Laeers 36 zu verschieben, um durch Verdampfung
des entsprechenden Materials die Löcher 12h (vgl. Fig. 2) in der Außenelektrode 12 zu erzeugen.
Hierbei ist zu Beginn jeder Frequenzeinstellung das Strahlenbündel
des Laeers 36 durch einen hin- und herbewegbaren Verschluß 37 unterbrochen. Bei Betätigung eines Startkontaktes (beispielsweise
eines nicht dargestellten Fußschalters) in der Motorsteuerschaltung 34 wird der Verschluß 37 aus der vorherigen
(in Fig. 3 mit gestrichelten Linien dargestellten), das Laserstrahlenbündel unterbrechenden Stellung in eine(in Fig. 3 mit
ausgezogenen Linien dargestellte) das Strahlenbündel nicht unterbrechende Stellung zurückgezogen. Zur gleichen Zeit wird der
erste Schlitten 24 und damit auch der Resonator 10 von dem ersten Motor 30 anfänglich in Y-Richtung verschoben.
So kann etwa, wie aus Fig. 2 ersichtlich, im Verlauf dieser Verschiebung
des Resonators 10 der Laser 36 (vgl. Fig. 3) die linke Zeile der Löcher 12h in der äußeren Elektrode 12 erzeugen, wobei
am oberen Ende der Zeile begonnen wird. Nachdem der Schlitten 24 und damit der Resonator 10 das Ende ihrer Verschiebung in Y-Richtung
erreicht haben, wird der erste Motor 30 zeitweise abgeschaltet, und der zweite Motor 32 wird eingeschaltet, um die Schlitten
24 und 26 in Stellung zu bringen, wodurch der Resonator 10
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entsprechend der Darstellung nach. Eig„ 2 raid 3 um eine kleine
Strecke ("beispielsweise 0,10 bis 0,15 mm) nach links verschoben
wird, wonach nunmehr der zweite Motor abgeschaltet und der erste Motor erneut in umgekehrter Richtung in Betrieb gesetzt wird.
Der erste Motor 30 verschiebt anschließend den Schlitten 24 und den Resonator 10 in umgekehrter Richtung parallel zur Y-Achse,
so daß der Laser 36 eine zweite Zeile von löchern 12h in der Außenelektrode 12 erzeugt. Dieses Verfahren zur Verschiebung
und in Stellung bringen wird fortgesetzt, bis das Ausmaß der laserstrahlbearbeitung fortlaufend reduziert wird, wie das
nachfolgend beschrieben ist, bis der Resonator 10 auf den ange™
strebten Nennwert der Resonanzfrequenz In eingestellt ist» Hierbei ist zu beachten, daß eine größere oder kleinere Anzahl von
Zeilen der durch Laserstrahlbearbeitung erzeugten Löcher 12h in
der Elektrode 12 ausgebildet werden kann, was von den besonderen Umständen abhängt.
Bei dem gepulsten Laser 36 kann es sich um irgendeinen geeigneten
Laser handeln, der so fakusiert werden kann, daß ein Strahlenbündel
erzeugt wird, welches das Metall der Außenelektrode zu erwärmen, zu schmelzen und zu verdampfen vermag, um darin die
Löcher 12h mit kleinem Durchmesser etwa von 25,4- pm zu erzeugen,
ohne daß irgendeine merkliche Unterbrechung der physikalischen Integrität des Kristallplättchens 16 auftritt. Zum Beispiel sind
günstige Ergebnisse mit einem Neodym-dotierten Yttrium-Aluminiumgranat-Laser
(Nd:YAG) erzielt worden, der bei einer Wellenlänge
von 1,06 mn arbeitet; ein entsprechender Laser wird von Quantronix
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Corporation of Smithtown, New York, U.S.A., unter der Bezeichnung
"Modell 601" vertrieben.
Zu der elektrischen Passung 23 gehört ein Eingangskontaktstift 38i, der an den Ausgang eines RF-Verstärkers 40 angeschlossen
ist.Beim RF-Verstärker 40 kann es sich um irgendeinen geeigneten
Typ handeln, vorzugsweise um einen Verstärker mit einer solchen Ausgangskapazität, daß der Quarzkristallresonator 10
anfänglich mit einer Stromstärke angesteuert werden kann, die in der Größenordnung vom 30- bis 35-fachen der Stromstärke beim
üblichen Betrieb liegt. (Obwohl noch höhere Treibstromstärken angewandt werden können, kann eine zu hohe Treibstromstärke
einen Zerfall der Elektroden 12" und 14 hervorrufen).Zur Erläuterung
v/erden die Parameter für den oben angegebenen Resonator 10 mit dem Kennwert der Resonanzfrequenz Pn in der G-rößenordnung
von 3,15 MHz angegeben; im üblichen Betrieb wird dieser Resonator mit einer Stromstärke von 2 mA angesteuert; günstige Ergebnisse
werden mit einer anfänglichen Treibstromstärke in der Größenordnung von 60 bis 70 mA erzielt, wozu ein RF-Verstärker
mit einem Verstärkungsfaktor in der Größenordnung von 47 db und einer Ausgangskapazität von 10 bis 12 ¥ geeignet ist; ein geeigneter
Verstärker wird von der RF Communications Company of Rochester, New York, U.S.A., unter der Bezeichnung "Modell 805 RF"
vertrieben.
Der RF-Verstärker 40 wird an eine geeignete Energiequelle angeschlossen,
die Ausgangssignale der angestrebten, unterschiedlichen Stromstärken bei verschiedenen Frequenzen unterhalb und ober-
7/8
909833/07Θ8
- -I7 -
halt» der angestrebten Nennwert-Resonanzfrequenz En (vgl. Pig.4,
5 und 6) zu erzeugen vermag. Zur Erläuterung wird bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung der RF-Yerstärker 40
an einen automatischen Synthesizer 42 angeschlossen, der seinerseits an einen geeigneten programmierten Rechner 44 angeschlossen
ist. Bei dem Synthesizer 42 und dem Rechner 44 kann es sich um das ASCII-System handeln, das von der Hewlett-Packard
Company of Palo Alto, California, U.S.A., vertrieben wird (Synthesizer Modell 500B und Rechner Modell 9820). In diesem
System erzeugt der· Synthesizer 42 Ausgangssignale von verschiedenen
Stromstärken und bei verschiedenen Prequenzen in unterschiedlichen Prequenzstufengrößen als Polge der von dem Rechner
44 gelieferten Signale; der Rechner 44 ist seinerseits mit einem Mikroprocessor ausgestattet. Hierbei ist der Rechner 44
zur Durchführung der vorliegenden Erfindung in der Weise programmiert, daß er vom Synthesizer 42 die Erzeugung von Ausgangssignalen
mit unterschiedlicher angestrebter Ausgangsstromstärke und unterschiedlichen Prequenzen bei verschiedener Prequenzstufengröße
automatisch veranlaßt, sofern am Rechner der (nicht dargestellte) Knopf zum Ablauf des Programmes betätigt wird.
Zur elektrischen Passung 23 gehört weiterhin ein Ausgangskontaktstift
38o, der an einen Netzwerkanalysator 46 angeschlossen
ist, der seinerseits die Resonanzfrequenz des Quarzkristallresonators
10 zu messen vermag und das ermittelte Signal einem Monitor in der Porm eines Oszillographen 48 zuführt. Beispielsweise
kann es sich bei dem Netzwerkanalysator 46 um das "Modell 357OA" und bei dem Oszillographen 48 um das "Modell 1201B" handeln,
die beide von der Hewlett-Packard Company vertrieben wer-8/9
909833/0768
den; der Ausgangs-Kontaktstift 38o ist an den Netzwerkanalysator
36 über einen geeigneten (nicht dargestellten) Außenwiderstand
für den RI1-Verstärker 40 angeschlossen und weiterhin über
einen (nicht dargestellten) Widerstand mit kleinem Widerslandswert an Masse angeschlossen, um ein Spannungspotential zu erzeugen,
das vom netzwerkanalysator gemessen und auf dem Schirm des Oszillographen 48 in Form dner Resonanzfrequenzkurve in bekannter
Weise angezeigt werden kann.
Vorzugsweise wird jeder Quarzkristallresonator 10 in der elektrischen
Passung 23 angeordnet, wobei sich die Fassung 23 in einer (nicht dargestellten) Einsetz-Entnahme-Stellung entfernt vom
Strahlenbündel des Lasers 36 befindet. Daraufhin wird der Resonator
10 in bekannter Weise entsprechend Fig. 3 in seine für die laserstrahlbearbeitung vorgesehene Stellung gebracht. Zum Beispiel
kann die Motorsteuerschaltung 34 hierzu einen (nicht dargestellten) Schaltkreis aufweisen, der in Verbindung mit einem
(nicht dargestellten) optischen Ausrichtesystem, das seinerseits an die Schlitten 24 und 26 angepaßt ist, die Motoren 30 und 32
antreibt, um den Resonator in die für die Laserstrahlbearbeitung vorgesehene Stellung zu bringen. Durch Schließen einer (nicht
dargestellten) Laserabschirmung oder eines Tores wird daraufhin dem Laser 36 Energie zugeführt, wobei das Auftreffen des Strahlenbündels
des Lasers auf der Außenelektrode 12 des Resonators weiterhin durch den Verschluß 37 unterbunden ist.
Nachdem der Quarzkristallresonator 10 in seine für die Laserstrahlbearbeitung
vorgesehene Stellung gebracht worden ist, wird
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von der Bedienungsperson der (nicht dargestellte) Knopf für den Programmablauf des programmierten Rechners 44 "betätigt.
Der Rechner 44 veranlaßt daraufhin den Synthesizer 42, den Zustand
für die höchste Treibstromstärke und die größte Froqizenzstufengröße
einzunehmen, für welche er programmiert ist. Im Zusammenhang mit der Erfindung heißt das, der Rechner 44 veranlaßt
den Synthesizer 42, ein Ausgangssignal zu erzeugen,
das den Resonator 10 über den RP-Verstärker 40 bei einer hohen Stromstärke ansteuert, etwa in der Größenordnung des 30» bis
35-fachen der Stromstärke bei üblichem Betrieb des Resonators, wie das oben angegeben ist. Gleichzeitig (vgl. Pig» 4) Texanlaßt
der Rechner 44 den Synthesizer 42, Ausgangssignale von verschiedener, fortlaufend höherer !Frequenz zu erzeugen, wobei
bei einem Wert unterhalb der Nennwert-Resonanzfrequenz Fn
und mit Frequenzstufen von relativ großer Stufengröße
begonnen wirds um anfänglich einen relativ weiten Frequenzbereich
auf den gegenüberliegenden Seiten der Nennwert-Resonanzfrequenz zu überstreichen.
Zur Erläuterung kann etwa die anfängliche Resonanzfrequenzkurven-Anzeige
auf dem Schirm des Oszillographen 48 einen Frequenzbereich von etwa 10 000 Hz auf jeder Seite der angestrebten
Nennwert-Resonanzfrequenz Fn überdecken, wie das mit Fig. 4 dargestellt ist«, Das heißt, da der oben genannte Synthesizer
100 Frequenzschritte in jedem Abtastdurchgang des Oszillographen
48 erzeugt, muß für den angestrebten Bereich von 20 000 Hz
der Synthesizer so programmiert sein, daß er ein Treibsignal bei fortlaufend höheren Frequenzen in Schritten von 200
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-.20 -
Hz (d.h. 20 000 +_ 100) erzeugt.
Wie mit Pig. 4 dargestellt, wird, sofern der Ri1-Verstärker 40
und der Synthesizer 42 den Quarzkristallresonator 10 in der o"ben angegebenen Weise ansteuern, auf dem Schirm des Oszillographen
48 eine Resonanzfrequenzkurve des Resonators angezeigt, wie sie "beispielsweise mit den ge striche It en Linien in dieser
Figur dargestellt ist. Die Bedienungsperson bestimmt daraufhin
optisch, aus der angezeigten Resonanzfrequenzkurve den Wert der Resonanzfrequenz für den Resonator 10 und veranlaßt die
erforderlichen Maßnahmen.
Sofern beispielsweise die Resonanzfrequenz des Quarzkristallresonators
10 unterhalb der oben angegebenen, vorgegebenen, praktischen unteren Bereichsgrenze, beispielsweise mehr als
6000 Hz unterhalb der Nennwert-Resonanzfrequenz En für den
oben beschriebenen 3,15 MHz-Resonator liegt, wird der Resonator vorzugsweise aus der Vorrichtung ohne Einstellung herausgenommen
und durch einen anderen Resonator ersetzt, da es bei einem solch großen Erequenzsabstand schwierig ist, den Resonator
auf den Nennwert En einzustellen und weiterhin die anderen
elektrischen Parameter (wie beispielsweise den Wirkwiderstand
und die Einfügungsdämpfung) bei akzeptablen Werten zu halten. In ähnlicher Weise wird, sofern die Resonanzfrequenz des Resonators
10 oberhalb des Nennwertes En liegt, der Resonator aus der Vorrichtung herausgenommen und einem anderen Verfahren zur
Einstellung des Nennwertes zugeführt, bei-dem zusätzliches Elektrodenmaterial auf dem Resonator abgeschieden wird.
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Sofern die Resonanzfrequenz des Quarzkristallresonators 10 innerhalb des vorgesehenen Bereichs bei einem Wert oberhalb
des Torgegebenen, praktischen unteren Grenzwertes liegt, wird von der Bedienungsperson ein (nicht dargestellter) Steuerknopf
der Laserpuls-Steuereinheit 50 (vgl. Pig. 3) betätigt, um die Laserstrahlbearbeitung der Außenelektrode 12 (vgl. Fig. 1 und 2)
in einem Ausmaß in Gang zu setzen, das von der Größe der Frequenzeinstellung abhängt, die ihrerseits zum Erreichen des
Nennwertes In erforderlich ist. Zur Erläuterung sei angenommen, daß die Resonanzfrequenz des Resonators 10 innerhalb eines vorgegebenen,
unteren Frequenzbereiches (beispielsweise zwischen -1000 bis -6000 Hz zu dem Nennwert Fn für den oben beschriebenen
3,15 MHz-Resonator) liegt, wie das mit der gestrichelten Kurve in Fig. 4 dargestellt ist, dann wird die Impulsfrequenz des
Lasers 36 anfänglich so eingestellt, daß der Laser die Löcher 12h (vgl. Fig» 2) in der Außenelektrode 12 des Resonators in
relativ engen Abständen, etwa in gegenseitigen Abständen von 0,10 mm erzeugt.
Daraufhin wird der oben bezeichnete (nicht dargestellte) Startkontakt
der Motorsteuerschaltung 34 geschlossen, um den Verschluß
37 des Laserstrahlenbündels zurückzuziehen, und der Motor 30 wird angeschaltet, um den Schlitten 24 in Y-Richtung zu
verschieben, wie das oben beschrieben ist. Anschließend, wenn der Laser 36 beginnt, im Abstand zueinander die Löcher 12h der
ersten linken Zeile in der Außenelektrode 12 des Resonators 10 (bei der Darstellung nach Fig. 2) zu erzeugen,steigt die Reso-
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nanzfrequenz des Resonators an, und die auf dem Schirm des
Oszillographen 48 angezeigte Resonanzfrequenzkurve verschiebt sich auf die Schirmmitte zu, wie das mit der ausgezogenen Kurve
in Fig. 4 dargestellt ist.
V/ie das oben beschrieben ist, neigt im Verlauf der Anfangsphase'der
Resonanzfrequenzeinstellung die auf dem Oszillographen 48 angezeigte Resonanzfrequenzkurve dazu, als Folge der Übersteuerung
des Quarzkristallresonators 10 bei einer hohen Stromstärke verzerrt zu·werden, wodurch die Kurve eine falsche Darstellung
der tatsächlichen Resonanzfrequenz des Resonators vermittelt. Da die Frequenzkurve über einen weiten Frequenzbereich
wiedergegeben wird, ist es weiterhin schwierig (wenn nicht unmöglich) eine exakte optische Festlegung zu machen, wann das
Maximum der Frequenzlairve an dem angestrebten Nennwert Fn der
Resonanzfrequenz ist.
Wenn daher die Bedienungsperson feststellt, daß, bezogen auf die ausgezogene Kurve in Fig. 4f das Maximum der Resonanzfrequenzkurve
den oberen Grenzwert (beispielsweise -1000 Hz) des vorgegebenen unteren Frequenzbereiches erreicht hat, dann betätigt
die Betriebsperson den (nicht dargestellten) Knopf für den Programmablauf des programmierten Rechners 44. Daraufhin veranlaßt
der Rechner 44 den Synthesizer 42 dazu, den Quarzkristallresonator 10 bei einer zweiten, kleineren Stromstärke anzusteuern,
etwa in der Größenordnung vom 20-fachen der Stromstärke beim üblichen Betrieb, um die Verzerrung des Resonanzfrequenz-Ansprechverhaltens
des Resonators zu verhindern, und um eine
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bessere Definition der auf dem Oszillographen 48 angezeigten
Frequenzkurve zu erhalten. Gleichzeitig damit veranlaßt der Rechner 44 den Synthesizer 42 dazu, ein Ausgangssignal mit
fortlaufend höheren Frequenzen zu erzeugen, jjedoch in kleineren
Schritten, etwa von 20 Hz, um eine Resonanzfrequenzanzeige auf dem Oszillographen über einen engeren Zwischenfcsquenzbereich
zu erhalten, etwa von + 1000 Hz, wie das in Fig. 5 dargestellt
ist.
Die oben angegebene Verringerung der Treibstromstärke des Resonators
10 hat eine entsprechende Verringerung der elektronischen Reinigungswirkung an der Außenelektrode 12 zur Folge. Daher, und
um eine bessere Steuerung des Einstellvorganges bei der Nennwert-Resonanzfrequenz
Fn zu erhalten, stellt die Bedienungsperson die Laserimpuls-Steuereinheit 50 entsprechend ein, um
die Impulsfrequenz des Lasers 36 zu verringern, so daß das Strahlenbündel des Lasers nunmehr die Löcher 12h in der Außenelektrode
12 bei vergrößerten Abständen erzeugt, wie das in Fig. 2 dargestellt ist; hierdurch wird die Häufigkeit verringert, mit
welcher die Elektrode der Laserstrahlbearbeitung ausgesetzt wird; ferner wird der Betrag der erforderlichen, elektronischen Reinigung
der Elektrode vermindert.
Als Folge der Verringerung der Stromstärke, bei welcher der Quarzkristallresonator 10 angesteuert wird, und als Folge der
Verkleinerung der Frequenzstufengröße des vom Synthesizer 42 erzeugten
Signals, wird auf der linken Seite des Schirmes des Os-
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zillographen 48 eine Resonanzfrequenzkurve mit verbesserter
Definition angezeigt, wie das mit der gestrichelten Kurve in Pig. 5 dargestellt ist. Anschließend steigt, bei Fortsetzung
der Laserstrahlbearbeitung der Außenelektrode 12 des Resonators 10, die Resonanzfrequenz des Resonators kontinuierlich an, und
die angezeigte Resonanzfrequenzkurve verschiebt sich in Fig. nach rechts, auf die Schirmmitte des Oszillographen zu, wie das
mit der ausgezogenen Kurve in Fig. 5 dargestellt ist.
Wenn die Bedienungsperson feststellt, daß das Maximum der auf dem Schirm des Oszillographen 48 angezeigten Frequenzkurve
eine Stelle erreicht hat, die angenähert der halben Strecke zwischen der linken Seite und der Mitte des Schirmes entspricht,
etwa innerhalb 500 Hz des angestrebten Nennwertes Fn der Resonanzfrequenz, wie das mit der ausgezogenen Kurve in Fig. 5 dargestellt
ist, dann betätigt die Betriebsperson erneut den (nicht dargestellten) Knopf für Programmablauf des programmierten Rechners
44. Der Rechner 44 veranlaßt nunmehr den Synthesizer 42 den Quarzkristallresonator 10 bei einer noch kleineren Stromstärke
anzusteuern, etwa in der Größenordnung des 8- bis 10-fachen der Stromstärke beim üblichen Betrieb des Resonators, um die
Verzerrung des Resonanzfrequenz-Ansprechverhaltens des Resonators noch weiter zu verringern, und um die
Definition der Resonanzfrequenzkurve auf dem Oszillographenschirm noch weiter zu verbessern. Gleichzeitig veranlaßt der
Rechner 44 den Synthesizer 42 dessen Ausgangssignal bei Frequenzen
in noch kleineren Frequenzschritten (beispielsweise 10 Hz) zu 13/
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" 25 - 2805132
erzeugen, um auf dem Schirm des Oszillographen 48 eine Anzeige der Resonanzfrequenzkurve über einen noch kleineren oberen Frequenzbereich
(beispielsweise +_ 500 Hz) zu gewährleisten, wie das
in Fig. 6 dargestellt ist.
Nunmehr stellt die Bedienungsperson die Laserimpuls-Steuereinheit 50 erneut so ein, um die Impulsfrequenz des Lasers 36 weiter zu
verringern, so daß das Laserstrahlenbündel die Löcher 12h in der Außenelektrode 12 des Quarzkristallresonators 10 bei noch grösseren
gegenseitigen Abständen erzeugt, wie das in Fig. 2 dargestellt ist. Dadurch ist die in Abstimmung zur Laserstrahlbearbeitung
erforderliche, elektronische Reinigung der Resonatoraußenelektrode
12 verringert, womit wiederum der Tatsache Rechnung getragen ist, daß eine Verringerung der TreibStromstärke am
Resonator 10 eine verringerte elektronische Reinigungswirkung der Außenelektrode zur Folge hat. Die zusätzliche Verringerung
der Treibstromstärke des Quarzkristallresonators 10 und die Abnahme der Frequenzstufengröße des vom Synthesizer 42 erzeugten
Signals ergibt nunmehr eine weiter verbesserte Definition der auf dem Schirm des Oszillographen 48 abgebildeten Resonanzfrequenzkurve,
wie das mit der gestrichtelten Kurve auf der linken Seite der Fig. 6 dargestellt ist. Wenn anschließend die Laserstrahlbearbeitung
der Außenelektrode 12 des Resonators 10 weiter fortgesetzt wird, dann steigt die Resonanzfrequenz des Resonators
fortlaufend an bis zu dem Nennwert Fn, und die Frequenzkurve verschiebt sich in Fig. 6 nach rechts auf die Schirmmitte
des Oszillographen zu, wie das mit der ausgezogenen Linie in Fig. 6 dargestellt ist»
909~833/07ß8
1/1 ■
Nachdem das Maximum der Resonanzfrequenzkurve die mit der festen Linie angezeigte Stelle (das ist der Nennwert Pn) in Fig. 6
erreicht hat, öffnet die Bedienungsperson den oben angegebenen (nicht dargestellten) Startkontakt in der Motorsteuerschaltung
34, wodurch der Verschluß 37 in die das Strahlenbündel des Lasers 36 unterbrechende Stellung zurückgeführt wird, und die
Motoren 30 und 32 für die Schlitten werden zeitweilig abgeschaltet. Bei der Betätigung eines (nicht dargestellten) Ausgabeschalters
der Motorsteuerschaltung 34 v/erden die Motoren 30 und 32 die Schlitten 24 und 26 in deren oben angegebene (nicht
dargestellte) Ausgabe-Stellung verschieben. Die Bedienungsperson
öffnet daraufhin die oben bezeichnete (nicht dargestellte) Laserabschirmung oder das entsprechende Tor, veranlaßt die Abschaltung
des Lasers 36, nimmt den eingestellten Quarzkristallrssonator 10 aus der elektrischen Passung 23 heraus und setzt einen
anderen Resonator in die Passung ein, um die nächste Frequenzeinstellung durchzuführen.
Bei der oben beschriebenen Einstellung jedes Quarzkristallresonators
TO ist offensichtlich, daß in solchen Fällen, wo die anfängliche Resonanzfrequenz des Resonators bereits innerhalb des
ZwischenfrequenzbeoBichs (vgl. Fig. 5) liegt, die anfängliche
Einstellungsphase (vgl. Fig. 4) nicht erforderlich ist und weggelassen werden kann. In einem solchen Fall beginnt die Bedienungsperson
direkt mit der zweiten Einstellphase, wie das oben beschrieben ist. In ähnlicher Weise können in den Fällen, wo
die anfängliche Resonanzfrequenz des Resonators 10 bereits in-14/15
2305132
nerhalb des oberen Frequenzbereiches (vgl. Fig. 6) liegt,
die ersten zwei Einstellungsphasen (vgl. Fig. 4 und 5) weggelassen
werden, und die Bedienungsperson bedient direkt mit der dritten Einstellphase, wie das oben beschrieben ist.
Mit Fig. 7 ist in halb-logarithmischem Maßstab die prozentuale
Änderung des Wirkwiderstandes für zwei Probenpartien von Quarzkristallresonatoren
10 dargestellt, welche die oben angegebene Nennwert-Resonanzfrequenz Fn (vgl. Fig. 4,5 und 6) in der Grossenordnung
von 5,15 MHz aufweisen, aufgetragen gegen den Betrag der Resonanzfrequenzänderung, die an den Resonatoren durch
Entfernung von Elektrodenmaterial mittels Laserstrahlbearbeitung vorgenommen worden ist.
In dieser Beziehung stellen die ausgezogene und die gestrichelte Linie in Fig. 7 Mittelwerte des Wirkwiderstandes für zwei Probenpartien
von Resonatoren 10 dar, welche für die zwei Probenpartien in bekannter Weise durch Ziehen von Linien durch die
Bereiche der (nicht dargestellten) Meßpunkte erhalten worden sind.
Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß in der ersten Probenpartie, wo die Quarzkristallresonatoren 10 gleichzeitig der Einwirkung
der Laserstrahlbearbeitung und der elektronischen Reinigung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgesetzt worden sind, der
(mit der ausgezogenen Linie dargestellte) mittlere Wirkwiderstand von etwa 2% bei einer Resonanzfrequenzänderung von 400 Hz
. 909833/07 Β«
2305132
bis zu etwa 25% bei einer Resonanzfrequenzänderung von
10 000 Hz als Folge der Laserstrahlbearbeitung zugenommen
hat. Im Gegensatz dazu hat der (mit der gestrichelten Linie dargestellte) mittlere Wirkwiderstand einer zweiten Probenpartie
von Resonatoren 10, wo die Laserstrahlbearbeitung ohne gleichzeitige elektronische Reinigung erfolgt ist, von etwa
17% bei einer Resonanzfrequenzänderung von 400 Hz bis zu etwa 64% bei einer Resonanzfrequenzänderung von 10 000 Hz als Folge
der Laserstrahlbearbeitung zugenommen.
Die Zunahme des Wirkwiderstands der Quarzkristallresonatoren 10
der ersten Probenpartie, die gemäß der Erfindung gleichzeitig der Einwirkung der Laserstrahlbearbeitung und der elektronischen
Reinigung ausgesetzt worden sind, beruht hauptsächlich auf der notwendigen Folge der Entfernung von Elektrodenmaterial von
den Resonatoren. In ähnlicher Weise wird angenommen, daß ein vergleichbarer Anteil des Anstiegs des Wirkwiderstandes der
Resonatoren der zweiten Probenpartie, welche im Verlauf der Laserstrahlbearbeitung nicht elektronisch gereinigt worden sind,
auf dem gleichen Grund beruht. Die Differenz zwischen den Wirkwiderständen bei den Resonatoren 10 der beiden Probenpartien beruht
dann auf der Ansammlung von lose anhaftenden, bei der Laserstrahlbearbeitung angefallenen Teilchen an solchen Resonatoren,
welche im Verlauf der Laserstrahlbearbeitung nicht elektronisch gereinigt worden sind. Obwohl der höhere Wirkwiderstand der zuletzt
genannten Resonatoren 10 nicht notv/endigerweise unakzeptabel
ist, resultiert daraus eine elektrisch instabile Betriebs-16/
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2305132
weise, da die bei der Laserstrahlverarbeitung angefallenen Teilchen beim nachfolgenden Gebrauch der Resonatoren abwandern,
außer diese Resonatoren werden in einem getrennten Arbeitsschritt elektronisch gereinigt, um die -Teilchen davon zu
entfernen.
Mit Pig. 8 ist weiterhin in halb-logarithmisehern Maßstab dargestellt,
daß für eine zweite Partie von Quarzkristallresonatoren 10, die nachfolgend elektronisch gereinigt worden sind,
um die bei der Laserstrahlbearbeitung angefallenen Teilchen zu
entfernen und um die stabilen Betriebsbedingungen der Resonatoren wieder herzustellen (mit einer entsprechenden Verringerung
von deren Wirkwiderstand), die Resonatoren eine Zunahme
der Resonanzfrequenz aufweisen, wenn die Änderung der Resonanzfrequenz als Folge der Laserstrahlbearbeitung erhöht wird. Im
einzelnen zeigt die mit gestrichelten Linien in Fig. 8 dargestellte
Resonanzfrequenz der Resonatoren 10 (die entsprechende
^ eine uno
Kurve ist analog zu den Kurven in Fig. 7 ermittelt worden )ΥνοΓα
etwa 8 Hz für eine 400 Hz-Zunahme der Resonanzfrequenz durch Laserstrahlbearbeitung bis zu etv/a 200 Hz für eine 10 000 Hz-Zunahme
der Resonanzfrequenz durch Laserstrahlbearbeitung an. Weiterhin ist die tatsächliche Änderung der Resonanzfrequenz
unregelmäßig, wobei die Resonatoren 10 eine Resonanzfrequenzänderung über einen Bereich von einer minimalen Zunahme von
4 Hz bei einer 400 Hz-Zunahme bis zu einer maximalen Zunahme von 470 Hz (nicht dargestellt) bei einer 4150 Hz-Zunahme der
Resonanzfrequenz durch Laserstrahlbearbeitung aufweist. 16/17
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2305132
Entsprechend ist die zweite Probenpartie der Quarzkristallresonatoren
10 behandelt worden, wobei im Ansdiluß an die, Laserstrahlbearbeitung
eine elektronische Reinigung durchgeführt worden ist; sofern die Änderung der Resonanzfrequenz als Folge
der Laserstrahlbearbeitung mehr als 500 Hz beträgt, ist der Vorteil der Feinabstimmung der Resonanzfrequenz des Resonators
über die Laserstrahlbearbeitung wieder beseitigt durch die nachfolgende elektronische Reinigung der Resonatoren, um deren
elektrische Stabilität wieder herzustellen. Im Gegensatz dazu weist die erste Pr"obenpartie der Resonatoren 10 (entsprechend
der ausgezogenen Kurve in Fig. 7), bei denen entsprechend der Erfindung die Laserstrahlbearbeitung und die elektronische Reinigung
gleichzeitig erfolgt ist, schließlich Resonanzfrequenzwerte innerhalb von 30 Hz (0,001%) des Nennwertes Fn auf.
Obwohl bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung jeder Quarzkristallresonator 10 auf den Schlitten 24, 26 angeordnet
wird, die anschließend von dan Motoren 30 und 32 relativ zu dem Strahlenbündel des Lasers 36 im Verlauf der Laserstrahlbearbeitung
verschoben werden, ist es auch möglich, jeden Resonator im Verlauf der Frequenzeinstellung in einer vorgegebenen,
feäfcen Anordnung zu halten, und daraufhin das Laserstrahlenbündel
mittels einem geeigneten Spiegelsystem relativ zu den Resonatoren zu verschieben. Ferner können, obwohl in der beschriebenen
Ausführungsform der Erfindung die Änderung der Treibstromstärke,
mit welcher die Resonatoren 10 angesteuert werden, sowie die Änderung der Frequenzstufengröße des Signals, welche auf dem
_ 31 -
2305132
Oszillographen 48 angezeigt werden, und ferner die Änderung der Impulsfrequenz des Lasers 36, jeweils halbautomatisch
eingestellt wurden, auch automatisch eingestellt werden, wozu für diesen Zweck eine entsprechend programmierte Vorrichtung
vorgesehen wird.
§09833/0760
Leerseite
Claims (9)
1. Verfahren zur Einstellung der Resonanzfrequenz eines piezoelektrischen
Bauelementes,
bei dem Elektrodenmaterial durch Laserstrahlbearbeitung von dem piezoelektrischen Bauelement entfernt wird, um die Resonanzfrequenz
des Bauelementes auf einen Kennwert zu ändern, dadurch gekennzeichnet, daß
während der Laserstrahlbearbeitung das piezoelektrische Bauelement
gleichseitig elektronisch gereinigt wird, indem das
München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipt.-Phys. Dr. rer. nat. · H.P.Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat.
Wiesbaden: P.G. Biumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirnor Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.
909833/07**
ORlGfNAL INSPECTED
2305132
Bauelement mit einer, im Vergleich zur Stromstärke des üblichen Betriebs, hohen Stromstärke übersteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
dadurch gekennzeichnet, daß
das Übersteuern des piezoelektrischen Bauelementes bei einer Stromstärke einer solchen Größenordnung erfolgt, die wenigstens
das 30-fache der Stromstärke beim üblichen Betrieb des Bauelementes ausmacht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
dadurch gekennzeichnet, daß
das Übersteuern des piezoelektriochen Bauelementes in der Weise
erfolgt, daß ein Stromfluß von wenigstens 60 mA in dem Bauelement erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Resonanzfrequenzänderung des piezoelektrischen Bauelementes als Folge der Laserstrahlbearbeitung in einer Größenordnung von
wenigstens 500 Hz liegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die beim Übersteuern des piezoelektrischen Bauelementes angewandte
Stromstärke verringert wird, wenn sich die Resonanzfrequenz des Bauelementes dem Nennwert annähert, um eine
909833/0768
Verzerrung des Resonanzfrequenz-Ansprechverhaltens des Bauelementes
zu verringern.
6« Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5»
dadurch geker.nzeiGhri.et, daß
das Ausmaß, zu dem das Elektrodenmaterial mittels laserstrahlbearbeitung von dem piezoelektrischen Bauelement
entfernt wird,, verringert wirdP wenn sich die Resonanzfrequenz
des Bauelementes dem Nennwert annähert,,
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6P
dadurch, gekennzeichneti? daß
die zum Übersteuern des piezoelektrischen Bauelementes angewandte Stromstärke und das Ausmaß der Entfernung des
Elektrodenmaterials von dem piezoelektrischen Bauelement mittels Laserstrahlbearbeitung in aufeinanderfolgenden Stufen verringert
werden»
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß
fortlaufend eine für die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Bauelementes repräsentative Kurve auf einem Monitor angezeigt
wirdι und
die zum Übersteuern des piezoelektrischen Bauelementes angewandte Stromstärke verringert wird, wenn sich die Resonanzfrequenz des
Bauelementes dem Nennwert annähert, um eine Verzerrung des Resonanzfrequenz-Ansprechverhaltens des Bauelementes zu verringern,
2/ 909833/Ö768
und um eine verbesserte Definition der Resonanzfrequenzkurve
auf dem Monitor zu erhalten.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das Übersteuern des piezoelektrischen Bauelementes anfänglich bei verschiedenen Frequenzen bei einer ersten Frequenzstufengröße
über einen Frequenzbereich erfolgt, der sich von Werten unterhalb des Nennwertes bis zu Werten oberhalb des Nennwertes
der Resonanzfrequenz erstreckt; und
anschließend das übersteuern des piezoelektrischen Bauelementes
bei verschiedenen Frequenzen bei einer verringerten Frequenzstufengröße während der Verringerung der zum Übersteuern des
Bauelementes angewandten Stromstärke erfolgt, um eine Frequenzkurve über einen engeren Frequenzbereich zu erzeugen, der sich
von Werten unterhalb des Nennwertes bis zu Werten oberhalb des Nennwertes der Resonanzfrequenz erstreckt.
909833/0781
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/877,541 US4131484A (en) | 1978-02-13 | 1978-02-13 | Frequency adjusting a piezoelectric device by lasering |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2905132A1 true DE2905132A1 (de) | 1979-08-16 |
| DE2905132C2 DE2905132C2 (de) | 1988-04-21 |
Family
ID=25370192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19792905132 Granted DE2905132A1 (de) | 1978-02-13 | 1979-02-10 | Verfahren zur frequenzeinstellung eines piezoelektrischen bauelementes mittels laserstrahlbearbeitung |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4131484A (de) |
| JP (1) | JPS54129898A (de) |
| CA (1) | CA1120544A (de) |
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