JP2000059164A - 水晶振動子の周波数調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 水晶振動子の共振周波数を低下および上昇
させる双方向の調整を行うことにより、短時間で効率よ
く周波数調整を行うことができる水晶振動子の周波数調
整装置を提供する。 ［構成］ 蒸着により水晶片に金属薄膜を形成して共
振周波数を低下させる蒸着機構５と、水晶片に形成され
た金属薄膜をエッチングして共振周波数を上昇させるエ
ッチング機構６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水晶振動子の共振
周波数を短時間に効率よく調整することができる水晶振
動子の周波数調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水晶振動子の製造工程では、人工
水晶の結晶を結晶軸に対して所定角度に切断、研磨して
丸板、矩形、短冊等の形に成形した水晶片を得るように
している。そして、この水晶片の板面に真空蒸着によっ
て銀、アルミ等の金属薄膜からなる励振電極を形成する
ようにしている。

【０００３】一方、現在最も多用されているＡＴカット
の水晶片の場合、共振周波数は厚みに反比例し、共振周
波数を高くするほど水晶片の厚みは薄くなる。また水晶
片の板面に励振電極のような質量を付加すると、その質
量付加効果によって共振周波数は低下する。

【０００４】したがって水晶片の厚みを、目的とする共
振周波数よりも若干高めの周波数まで研磨加工し、この
水晶片の板面に励振電極を形成して、やや周波数を低下
させる。そして最終的な周波数の調整工程において励振
電極の上に、さらに微量の金属を蒸着して、目的とする
周波数まで共振周波数を低下させるようにしている。

【０００５】一般に、蒸着による周波数の調整は、励振
電極を形成する工程と同じ装置を用いて同じ手法で行う
ことができる。そして、調整中の周波数の変化率も蒸着
源のヒータの電流を制御することによって任意に設定で
き、周波数の変化率も比較的大きく作業効率も良好であ
る。

【０００６】しかしながら、蒸着による周波数調整は上
記のような利点のある反面、選択可能なパラメータが多
いために蒸着条件の設定に熟練を要し、試行錯誤を繰り
返して設定することになり、最も重大かつ本質的な問題
は周波数を低下させる方向の調整しかできないことであ
る。したがって実際の共振周波数が目標周波数を超えて
低くなってしまった場合は、その水晶振動子は廃棄せざ
るを得ない。

【０００７】一方近時、たとえば特開平５−６３４８５
号（イオンビームによる圧電体の周波数調整装置）に開
示されるようにイオンビーム・エッチングによって、金
属薄膜を削り取り、その膜厚を減厚することが考えられ
ている。これによれば水晶片の励振電極の厚みを減厚す
ることができ、それによって質量付加効果の逆の作用に
より共振周波数を上昇させるように調整することができ
る。

【０００８】しかしながら、このようなものでは、蒸着
によるものに比して周波数の変化量は２割〜３割程度と
少なく、本質的に周波数を上昇させる方向の調整しかで
きない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、水晶振動子の共振周波数を低下
および上昇させる双方向の調整を行うことにより、短時
間で効率よく周波数調整を行うことができる水晶振動子
の周波数調整装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、蒸着により水
晶片に金属薄膜を形成して共振周波数を低下させる蒸着
機構と、水晶片に形成された金属薄膜をエッチングして
共振周波数を上昇させるエッチング機構と、を具備する
ことを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
に示すブロック図を参照して詳細に説明する。真空槽１
は略円形の台座とこの台座に開閉自在かつ気密に載置し
たガラス製の半球体からなる。この真空槽１の内部に
は、上記台座に回動可能に保持したリング状の保持枠２
を設けている。

【００１２】この保持枠２は外周から中心に向かって水
平方向に多数の半透孔３を穿設し、各半透孔３に、ベー
スに保持した水晶片４を水平に挿入するようにしてい
る。なお各半透孔３は、挿入した水晶片４に対応する部
分の下面に開口を穿設している。そして保持枠２の下面
に、蒸着機構５およびエッチング機構６を設けている。
蒸着機構５は、蒸着金属であるアルミ、銀等を貯留する
るつぼ、このるつぼを加熱して金属を溶融させるヒー
タ、るつぼの上面に配設したシャッタを設けている。

【００１３】また、エッチング機構６は、たとえば不活
性ガスを直流放電によってプラズマ化する放電電極、こ
のプラズマのイオンを加速する加速電極を設け、この加
速したイオンを照射することにより水晶片の励振電極を
イオンビーム・エッチングするようにしている。

【００１４】そして真空槽１は、槽内を１０−４Ｔｏｒ
ｒの真空とする真空排気７、エッチングの際に槽内へア
ルゴンガスを供給するタンク８に選択的に連通するよう
にしている。そして上記蒸着機構５、エッチング機構６
の直上の水晶片４はコンタクトを介してそれぞれ第１の
発振器９、第２の発振器１０に接続し、その共振周波数
で発振させるようにしている。

【００１５】第１、第２の発振器９、１０の発振出力は
ＯＲ回路１１を介して周波数カウンタ１２で測定し、測
定した発振周波数を比較器１３へ与えて設定器１４に予
め設定した目標周波数と比較し測定周波数と目標周波数
の大小関係、周波数調整の完了の判断を行う。この比較
結果に応じて蒸着・イオンガン制御部１５により蒸着機
構５、エッチング機構６の一方の選択して蒸着シャッタ
１６またはイオンガン・シャッタ１７を選択的に開放す
る。そして蒸着機構５を駆動させる場合は真空排気７を
動作させ、、またエッチング機構６を動作させる場合は
タンク８からアルゴンガスを導入する。

【００１６】なお実際の周波数調整の手順としては、基
礎蒸着を行って励振電極を形成しベースに保持した水晶
片４を保持枠２に装着して真空槽１の所定位置にセット
する。そして、まず真空排気７により真空槽１内を１０
−４〜１０−５Ｔｏｒｒの真空雰囲気とし、蒸着シャッ
タ１６を開放して蒸着機構５を動作させて、その直上の
水晶片４の励振電極の上に金属蒸気を蒸着し、発振周波
数が目標周波数よりもわずかに低くなるように調整す
る。

【００１７】そして、調整が完了すると次の水晶片４が
蒸着機構５の直上に位置するように保持枠２を回動させ
て、再び発振周波数を監視しつつ蒸着を行う。このよに
して全ての水晶片の蒸着が完了すると蒸着シャッタ１６
を閉じ、真空槽１内へタンク８からアルゴンガスを導入
し１０−３〜１０−４程度の不活性ガス雰囲気とし、エ
ッチング機構６を動作させる。

【００１８】そしてエッチング機構６の直上の水晶片４
の励振電極へイオンビームを照射してイオンビーム・エ
ッチングを行って共振周波数を上昇させ目標周波数に等
しくなるように調整するようにしている。なお、このエ
ッチング機構６による調整で目標周波数を超えて発振周
波数が高くなってしまった場合は、再び蒸着機構５によ
って発振周波数を低下させるように調整を行えばよい。

【００１９】このようにすれば水晶片の共振周波数を上
昇させる方向、および低下させる方向の双方向に周波数
調整を行うことができる。したがって、従来のように目
標周波数を超えて調整したために廃棄処分になることも
ない。さらに、最初に調整時の周波数の変化率の大きな
蒸着機構５により目標周波数をわずかに超えるまで共振
周波数を低下させるように調整し、ついで周波数の変化
率の小さいエッチング機構６により目標周波数まで共振
周波数を上昇させるようにすれば最短時間で効率よく調
整を行え生産性を向上することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
水晶片の共振周波数を上昇させる方向、および低下させ
る方向の双方向に周波数調整を行うことができ周波数の
調整工程で過調整を行ったために廃棄される水晶片の発
生もなく、生産性も良好で実用性の高い水晶振動子の周
波数調整装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のブロック図である。

【符号の説明】

５ ・・ 蒸着機構 ６ ・・ エッチング機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸着により水晶片に金属薄膜を形成して共
   振周波数を低下させる蒸着機構と、 水晶片に形成された金属薄膜をエッチングして共振周波
   数を上昇させるエッチング機構と、 を具備することを特徴とする水晶振動子の周波数調整装
   置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のものにおい
   て、蒸着機構は真空雰囲気で加熱して発生させた金属蒸
   気を蒸着することを特徴とする水晶振動子の周波数調整
   装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載のものにおい
   て、エッチング機構は真空雰囲気に微量のアルゴンガス
   を導入してイオンガンを用いてプラズマによるイオンビ
   ーム・エッチングにより金属薄膜をエッチングすること
   を特徴とする水晶振動子の周波数調整装置。