JP2000323442A - 圧電素子の周波数調整装置 - Google Patents
圧電素子の周波数調整装置Info
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- JP2000323442A JP2000323442A JP11134773A JP13477399A JP2000323442A JP 2000323442 A JP2000323442 A JP 2000323442A JP 11134773 A JP11134773 A JP 11134773A JP 13477399 A JP13477399 A JP 13477399A JP 2000323442 A JP2000323442 A JP 2000323442A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 イオンビームエッチングによって水晶振動子
の周波数を正確に調整する事が出来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している。 【解決手段】 本発明の水晶振動子の周波数調整方法を
実施する装置は、真空容器内に、陽極と熱陰極を有する
イオンガンを有し、この陽極と熱陰極の間の放電電流を
モニタする機構と、この放電電流を一定に保つ様に、熱
陰極の電力を制御する機構を持つ装置構成とした。これ
によって、水晶振動子の周波数調整のイオンビームエッ
チング終了後の周波数戻りシフト量を一定にすることが
でき、高精度の周波数調整が可能となった。
の周波数を正確に調整する事が出来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している。 【解決手段】 本発明の水晶振動子の周波数調整方法を
実施する装置は、真空容器内に、陽極と熱陰極を有する
イオンガンを有し、この陽極と熱陰極の間の放電電流を
モニタする機構と、この放電電流を一定に保つ様に、熱
陰極の電力を制御する機構を持つ装置構成とした。これ
によって、水晶振動子の周波数調整のイオンビームエッ
チング終了後の周波数戻りシフト量を一定にすることが
でき、高精度の周波数調整が可能となった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、圧電素子、特に水晶
振動子の周波数を調整する方法と装置に関するものであ
る。
振動子の周波数を調整する方法と装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】水晶振動子の共振周波数は素板となる水
晶片の厚みと、その表面に形成された金属膜電極の膜厚
によって決定される為所望の周波数の水晶振動子を得る
ためには、まず水晶片を規定の厚みで切り出した後、表
面を研磨し、その表面に真空蒸着、又はスパッタ蒸着等
によってベースとなる金属膜電極を形成し、この水晶片
をしかるべき容器に搭載した後、１個づつ水晶振動子の
周波数を測定しながら、真空蒸着によって、ベース電極
膜上に上層金属膜を形成していくと、水晶振動子の周波
数は徐々に低くなるので、この周波数が所定値になった
時に上層金属膜の形成を停止し、所望の周波数を得てい
る。
晶片の厚みと、その表面に形成された金属膜電極の膜厚
によって決定される為所望の周波数の水晶振動子を得る
ためには、まず水晶片を規定の厚みで切り出した後、表
面を研磨し、その表面に真空蒸着、又はスパッタ蒸着等
によってベースとなる金属膜電極を形成し、この水晶片
をしかるべき容器に搭載した後、１個づつ水晶振動子の
周波数を測定しながら、真空蒸着によって、ベース電極
膜上に上層金属膜を形成していくと、水晶振動子の周波
数は徐々に低くなるので、この周波数が所定値になった
時に上層金属膜の形成を停止し、所望の周波数を得てい
る。
【０００３】水晶振動子の周波数調整装置の一例では、
真空室はあらかじめ１０-3Ｐａ以下の圧力に排気されて
いる。仕切弁を閉じ仕込室を大気圧とし、水晶振動子を
仕込室にセットした後、仕込室を１０-3Ｐａ以下に排気
し、仕切弁を開き、水晶振動子を蒸発源の前まで搬送す
る。ネットワークアナライザーにより周波数を測定しな
がら、蒸発源フィラメントに流れる電流を蒸発源制御回
路で制御しながらシャッターを開くと、蒸発材が蒸発し
て水晶振動子電極上に堆積するので水晶振動子の周波数
は徐々に低くなるので、この周波数が所定値になった所
でシャッターを閉じ周波数調整を終了する。
真空室はあらかじめ１０-3Ｐａ以下の圧力に排気されて
いる。仕切弁を閉じ仕込室を大気圧とし、水晶振動子を
仕込室にセットした後、仕込室を１０-3Ｐａ以下に排気
し、仕切弁を開き、水晶振動子を蒸発源の前まで搬送す
る。ネットワークアナライザーにより周波数を測定しな
がら、蒸発源フィラメントに流れる電流を蒸発源制御回
路で制御しながらシャッターを開くと、蒸発材が蒸発し
て水晶振動子電極上に堆積するので水晶振動子の周波数
は徐々に低くなるので、この周波数が所定値になった所
でシャッターを閉じ周波数調整を終了する。
【０００４】この時短時間で高精度に周波数調整を行う
為、シャッター開直後では蒸着速度を早くして周波数調
整速度を１０００ppm/sec 程度まで早くし、周波数が所
望値に近くなるに従い蒸着速度を落として周波数調整速
度を下げ、シャッター閉直前では数１０ppm/sec にまで
周波数調整速度を下げ、かつ高精度に周波数調整を行う
為、このシャッター閉直前の周波数調整速度が毎回等し
くなるように蒸発源フィラメントの電力を制御してい
る。
為、シャッター開直後では蒸着速度を早くして周波数調
整速度を１０００ppm/sec 程度まで早くし、周波数が所
望値に近くなるに従い蒸着速度を落として周波数調整速
度を下げ、シャッター閉直前では数１０ppm/sec にまで
周波数調整速度を下げ、かつ高精度に周波数調整を行う
為、このシャッター閉直前の周波数調整速度が毎回等し
くなるように蒸発源フィラメントの電力を制御してい
る。
【０００５】このような蒸発源の制御を行うことにより
周波数調整量が１０００ppm 程度の水晶振動子を蒸着時
間２．５秒で所望値周波数の±２ppm 以内の高精度に周
波数調整することが可能である。
周波数調整量が１０００ppm 程度の水晶振動子を蒸着時
間２．５秒で所望値周波数の±２ppm 以内の高精度に周
波数調整することが可能である。
【０００６】しかしながら、真空蒸着によって水晶振動
子の周波数調整を行うと、ベース電極上に新たな蒸着膜
が形成される事によりＣＩ（クリスタルインピーダン
ス）値の増大や、新たにスプリアスが発生したり、既存
のスプリアスレベルの増大による品質の劣化を招く。
子の周波数調整を行うと、ベース電極上に新たな蒸着膜
が形成される事によりＣＩ（クリスタルインピーダン
ス）値の増大や、新たにスプリアスが発生したり、既存
のスプリアスレベルの増大による品質の劣化を招く。
【０００７】又、周波数調整の蒸着膜は、製造コスト及
び周波数調整精度に重点が置かれてその蒸着速度が選択
され、また加熱ガス放出等の操作も行われないため、そ
の膜質がベース電極膜に比べて、密着性、充填密度、不
純物濃度、粒子径等の点で劣っており、更にベース電極
膜と周波数調整膜との間に境界層が存在する事により、
水晶振動子のエージング特性に悪影響を与える。
び周波数調整精度に重点が置かれてその蒸着速度が選択
され、また加熱ガス放出等の操作も行われないため、そ
の膜質がベース電極膜に比べて、密着性、充填密度、不
純物濃度、粒子径等の点で劣っており、更にベース電極
膜と周波数調整膜との間に境界層が存在する事により、
水晶振動子のエージング特性に悪影響を与える。
【０００８】これらを解決する方法としてプラズマエッ
チング、イオンビームエッチングによって電極膜をエッ
チングする事によって周波数を調整する方法が古くから
研究、開発されていた。特に近年伸長の著しい携帯電話
等移動体通信の分野で、高精度、高安定な水晶振動子の
要求が増大すると共にプラズマエッチングやイオンビー
ムエッチングによる水晶振動子の周波数調整に大きな注
目が集まる様になった。
チング、イオンビームエッチングによって電極膜をエッ
チングする事によって周波数を調整する方法が古くから
研究、開発されていた。特に近年伸長の著しい携帯電話
等移動体通信の分野で、高精度、高安定な水晶振動子の
要求が増大すると共にプラズマエッチングやイオンビー
ムエッチングによる水晶振動子の周波数調整に大きな注
目が集まる様になった。
【０００９】イオンビームエッチングによる水晶振動子
の周波数調整装置では、真空容器内を１０-3Ｐｓ以下に
排気した後、イオンガン内部にＡｒガスを導入し、熱陰
極を通電加熱し、熱陰極と陽極の間の直流放電によって
Ａｒプラズマを生成し、高圧電源によってグリッドに高
電圧を印可する事によって、Ａｒの正イオンを引き出し
イオンビームを形成して、水晶振動子電極膜に照射しス
パッタエッチングする事によって水晶振動子の周波数を
変化させる。
の周波数調整装置では、真空容器内を１０-3Ｐｓ以下に
排気した後、イオンガン内部にＡｒガスを導入し、熱陰
極を通電加熱し、熱陰極と陽極の間の直流放電によって
Ａｒプラズマを生成し、高圧電源によってグリッドに高
電圧を印可する事によって、Ａｒの正イオンを引き出し
イオンビームを形成して、水晶振動子電極膜に照射しス
パッタエッチングする事によって水晶振動子の周波数を
変化させる。
【００１０】この時、水晶振動子の周波数を測定しなが
らエッチングを行うと、エッチングにより水晶振動子の
周波数は徐々に高くなって行くので、この周波数が所定
の周波数になったところでエッチングを停止し、所望の
周波数を得ている。このようなイオンビームエッチング
では、ベース電極膜上に新たな膜を形成する事が無い
為、ＣＩ値の増大、新たなスプリアスの発生、既存のス
プリアスレベルの増大、エージング特性の悪化等を生じ
ない為、高品位な水晶振動子が得られる。これはプラズ
マやイオンを利用したプラズマエッチングでも同様であ
る。
らエッチングを行うと、エッチングにより水晶振動子の
周波数は徐々に高くなって行くので、この周波数が所定
の周波数になったところでエッチングを停止し、所望の
周波数を得ている。このようなイオンビームエッチング
では、ベース電極膜上に新たな膜を形成する事が無い
為、ＣＩ値の増大、新たなスプリアスの発生、既存のス
プリアスレベルの増大、エージング特性の悪化等を生じ
ない為、高品位な水晶振動子が得られる。これはプラズ
マやイオンを利用したプラズマエッチングでも同様であ
る。
【００１１】このようにプラズマエッチング、イオンビ
ームエッチングによる水晶振動子の周波数調整では、Ｃ
Ｉ値、スプリアス、エージング特性において高品位な水
晶振動子を得ることが出来るのであるが、次の理由によ
り真空蒸着に比べて周波数の調整精度が著しく劣るとい
う致命的な欠点がある為、古くから多くの研究にもかか
わらず実用化に至らなかった。
ームエッチングによる水晶振動子の周波数調整では、Ｃ
Ｉ値、スプリアス、エージング特性において高品位な水
晶振動子を得ることが出来るのであるが、次の理由によ
り真空蒸着に比べて周波数の調整精度が著しく劣るとい
う致命的な欠点がある為、古くから多くの研究にもかか
わらず実用化に至らなかった。
【００１２】図１にイオンビームエッチング時の水晶振
動子の周波数変化を示す。水晶振動子の周波数はエッチ
ング中徐々に高くなっていき、この例では２秒間で８０
ppm高くなっているが、エッチングを終了すると周波数
は下がってしまい、この戻り量シフト量が１０ppm と大
きく且つ製造工程中にバラつくので、所望の調整精度が
得られなかった。因みに真空蒸着では、１０００ppm 程
度を、２．５秒で周波数調整して±１〜２ppm 以内とす
る事が可能である。
動子の周波数変化を示す。水晶振動子の周波数はエッチ
ング中徐々に高くなっていき、この例では２秒間で８０
ppm高くなっているが、エッチングを終了すると周波数
は下がってしまい、この戻り量シフト量が１０ppm と大
きく且つ製造工程中にバラつくので、所望の調整精度が
得られなかった。因みに真空蒸着では、１０００ppm 程
度を、２．５秒で周波数調整して±１〜２ppm 以内とす
る事が可能である。
【００１３】
【発明の概要】本発明は、上述の問題点を解決する為に
成されたもので、イオンビームエッチングによって水晶
振動子の周波数を正確に調整する事が出来る水晶振動子
の周波数調整装置を提供する事を目的としている。
成されたもので、イオンビームエッチングによって水晶
振動子の周波数を正確に調整する事が出来る水晶振動子
の周波数調整装置を提供する事を目的としている。
【００１４】本発明の水晶振動子の周波数調整方法を実
施する装置は、真空容器内に、陽極と熱陰極を有するイ
オンガンを有し、この陽極と熱陰極の間の放電電流をモ
ニタする機構と、この放電電流を一定に保つ様に、熱陰
極の電力を制御する機構を持つ装置構成とした。
施する装置は、真空容器内に、陽極と熱陰極を有するイ
オンガンを有し、この陽極と熱陰極の間の放電電流をモ
ニタする機構と、この放電電流を一定に保つ様に、熱陰
極の電力を制御する機構を持つ装置構成とした。
【００１５】その作用としては、イオンビームのスパッ
タエッチングによって水晶振動子の周波数を調整する時
に、指定値周波数でエッチングを停止した後の周波数に
は、図１のような戻り量シフトが存在する。この戻り量
シフトは、イオンビームのエネルギーとエッチング速度
の間に図２のような関係が有り、イオンビームのエネル
ギーが大きいほど、又、エッチング速度が大きいほど、
戻りシフト量は大きくなる。しかし、エッチング速度と
イオンエネルギーが同じであれば周波数の戻りシフト量
は、常に一定である。
タエッチングによって水晶振動子の周波数を調整する時
に、指定値周波数でエッチングを停止した後の周波数に
は、図１のような戻り量シフトが存在する。この戻り量
シフトは、イオンビームのエネルギーとエッチング速度
の間に図２のような関係が有り、イオンビームのエネル
ギーが大きいほど、又、エッチング速度が大きいほど、
戻りシフト量は大きくなる。しかし、エッチング速度と
イオンエネルギーが同じであれば周波数の戻りシフト量
は、常に一定である。
【００１６】イオンエネルギー（Ｖ）、イオンビーム電
流密度Ｉｂｄ（mA/cm2）で水晶振動子電極をスパッタエ
ッチングする時のエッチング速度Ｒ（ppm／sec）は、水
晶振動子電極金属の分子量：Ｍ、水晶振動子周波数：Ｆ
（Hz）、素電荷：ｅ、アボガドロ数：ＮA 、水晶の周波
数定数：Ｎｑ、及び水晶密度：Ｄｑを用いて、
流密度Ｉｂｄ（mA/cm2）で水晶振動子電極をスパッタエ
ッチングする時のエッチング速度Ｒ（ppm／sec）は、水
晶振動子電極金属の分子量：Ｍ、水晶振動子周波数：Ｆ
（Hz）、素電荷：ｅ、アボガドロ数：ＮA 、水晶の周波
数定数：Ｎｑ、及び水晶密度：Ｄｑを用いて、
【数１】 となり、ＡＴカット水晶振動子でその電極材料がＡｇの
時、
時、
【数２】Ｒ ＝ ２.５２６×１０-6 Ｓ・Ｆ・Ｉｂｄ で表され、スパッタ率Ｓは、図３のＷｈｎｅｒの実測値
で示されるように、イオンエネルギーで決まる為、水晶
振動子の周波数が決まり、イオンビームのエネルギーが
決まると、エッチング速度Ｒは、イオンビーム電流密度
Ｉｂｄに正比例する。
で示されるように、イオンエネルギーで決まる為、水晶
振動子の周波数が決まり、イオンビームのエネルギーが
決まると、エッチング速度Ｒは、イオンビーム電流密度
Ｉｂｄに正比例する。
【００１７】図４は、水晶振動子の電極の大きさに比べ
て小さいイオンビームの遮蔽マスクを用いた場合で、水
晶振動子電極中心と、マスク中心が一致していない為
に、同じイオンビーム電流密度のイオンビームを照射し
ても同じエッチング速度が得られていないワークが有る
が、この時のエッチング後の戻りシフト量は、図５の様
に一定値となっている。
て小さいイオンビームの遮蔽マスクを用いた場合で、水
晶振動子電極中心と、マスク中心が一致していない為
に、同じイオンビーム電流密度のイオンビームを照射し
ても同じエッチング速度が得られていないワークが有る
が、この時のエッチング後の戻りシフト量は、図５の様
に一定値となっている。
【００１８】以上の事により、イオンビームでエッチン
グ後の水晶振動子の周波数の戻り量シフトは、水晶振動
子のエッチング速度よりも、むしろ水晶振動子電極に入
射するイオンビームのイオンビーム電流密度そのものと
強い相関が有る事が見出された。
グ後の水晶振動子の周波数の戻り量シフトは、水晶振動
子のエッチング速度よりも、むしろ水晶振動子電極に入
射するイオンビームのイオンビーム電流密度そのものと
強い相関が有る事が見出された。
【００１９】従って、水晶振動子を高精度に周波数調整
するためにエッチング後の戻りシフト量が一定になるよ
うにするには、水晶振動子電極に入射するイオンビーム
のビーム電圧とイオンビーム電流密度が常に一定になる
ようにすれば良いと考えられる。
するためにエッチング後の戻りシフト量が一定になるよ
うにするには、水晶振動子電極に入射するイオンビーム
のビーム電圧とイオンビーム電流密度が常に一定になる
ようにすれば良いと考えられる。
【００２０】定電圧電源を用いて、イオンビーム電圧、
放電電圧、熱陰極電圧を一定に保った時のイオンビーム
電流密度を示したのが、図６であり、イオンビーム電流
密度は、時間と共に変化しているが、その変化は、放電
電流の変化と酷似している。放電電流が変化するのは、
陰極の消耗、温度変化、陰極表面の活性化度によって熱
電子放出量が変化するためで、熱陰極にかかる電力を一
定に保つだけでは、放電電流を一定に保つ事は出来ない
が、熱陰極の電力を変化させて熱電子放出量を変化さ
せ、放電電流を一定に保つようにすることが可能であ
る。
放電電圧、熱陰極電圧を一定に保った時のイオンビーム
電流密度を示したのが、図６であり、イオンビーム電流
密度は、時間と共に変化しているが、その変化は、放電
電流の変化と酷似している。放電電流が変化するのは、
陰極の消耗、温度変化、陰極表面の活性化度によって熱
電子放出量が変化するためで、熱陰極にかかる電力を一
定に保つだけでは、放電電流を一定に保つ事は出来ない
が、熱陰極の電力を変化させて熱電子放出量を変化さ
せ、放電電流を一定に保つようにすることが可能であ
る。
【００２１】そこで本発明の一実施例では、放電電流を
モニタし、この放電電流が一定に保たれる様に熱陰極か
らの熱電子放出量を熱陰極にかかる電力を変化させるこ
とによって制御し、イオンビームのイオンビーム電流密
度が常に一定に保たれる様にする事により、イオンビー
ムエッチング後の水晶振動子周波数の戻り量シフトを常
に一定に保つ事により、高精度に水晶振動子の周波数調
整を行う事が可能であるようにした。一方、放電電源に
定電圧電源を用いる場合は、放電電圧を一定に保つよう
熱陰極の電力を制御し、放電電力を一定に維持した構成
を採る事ができる。
モニタし、この放電電流が一定に保たれる様に熱陰極か
らの熱電子放出量を熱陰極にかかる電力を変化させるこ
とによって制御し、イオンビームのイオンビーム電流密
度が常に一定に保たれる様にする事により、イオンビー
ムエッチング後の水晶振動子周波数の戻り量シフトを常
に一定に保つ事により、高精度に水晶振動子の周波数調
整を行う事が可能であるようにした。一方、放電電源に
定電圧電源を用いる場合は、放電電圧を一定に保つよう
熱陰極の電力を制御し、放電電力を一定に維持した構成
を採る事ができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】図７は、本発明による水晶振動子
の３室のインライン構造となっている周波数調整装置を
示す概略図である。仕込室１、エッチング室２、取出室
３の３室インライン構成となっており、仕込室１の搬送
レール９には、複数の水晶振動子２２を登載したキャリ
ア２７がセットされ、仕込室１を１０-3Ｐａ以下に排気
後、仕切弁１２を開き、キャリア２７に登載された水晶
振動子２２をイオンガン１５の前まで搬送する。 エッ
チング室２には、水晶振動子のエッチング時間を短くす
る為に、複数台（本実施例では３台）のイオンガン１５
が設けられ、上流（左側）より、Ｈ（高レート用）、Ｍ
（中レート用）、Ｌ（低レート用）となっており、それ
ぞれにシャッター７、水晶振動子２２とのコンタクト機
構８、及びネットワークアナライザー１１が設けられ、
これらは制御部２００によってコントロールされ、水晶
振動子２２は最適周波数に調整される。エッチング室２
で周波数調整された水晶振動子２２は、仕切弁１３を開
き搬送レール９によってキャリア２７毎、取出室３へ送
られ、仕切弁１３を閉じて取出室３を大気圧とした後取
出される。
の３室のインライン構造となっている周波数調整装置を
示す概略図である。仕込室１、エッチング室２、取出室
３の３室インライン構成となっており、仕込室１の搬送
レール９には、複数の水晶振動子２２を登載したキャリ
ア２７がセットされ、仕込室１を１０-3Ｐａ以下に排気
後、仕切弁１２を開き、キャリア２７に登載された水晶
振動子２２をイオンガン１５の前まで搬送する。 エッ
チング室２には、水晶振動子のエッチング時間を短くす
る為に、複数台（本実施例では３台）のイオンガン１５
が設けられ、上流（左側）より、Ｈ（高レート用）、Ｍ
（中レート用）、Ｌ（低レート用）となっており、それ
ぞれにシャッター７、水晶振動子２２とのコンタクト機
構８、及びネットワークアナライザー１１が設けられ、
これらは制御部２００によってコントロールされ、水晶
振動子２２は最適周波数に調整される。エッチング室２
で周波数調整された水晶振動子２２は、仕切弁１３を開
き搬送レール９によってキャリア２７毎、取出室３へ送
られ、仕切弁１３を閉じて取出室３を大気圧とした後取
出される。
【００２３】図７中に用いられているイオンガン１５の
概略図が図８である。イオンガン内部に円筒状の陽極１
８と、熱陰極１７と、イオン引き出し用の加速グリッド
２１と、遮蔽グリッド２０とが設けられている。不活性
ガス導入パイプ１６がイオンガン本体１５に接続されて
いる。トランスの中点と、イオンガン本体１５と、遮蔽
グリッド２０は、同電位になっている。この電位と陽極
１８との間に低電圧直流放電電源Ｅ１と放電電流モニタ
機構２５が接続されている。この放電電流モニタ機構２
５の放電電流モニタ出力は、熱陰極１７の電力制御用の
交流電力調整器２６を制御する放電電流制御回路２４に
印可されている。また、遮蔽グリッド２０と、加速グリ
ッド２１との間に定電圧直流高電圧電源Ｅ２が接続され
ている。即ち、放電電流モニタ出力に応答する放電電流
制御回路２４が、放電電流が一定になるよう熱陰極への
電力の供給を制御している。
概略図が図８である。イオンガン内部に円筒状の陽極１
８と、熱陰極１７と、イオン引き出し用の加速グリッド
２１と、遮蔽グリッド２０とが設けられている。不活性
ガス導入パイプ１６がイオンガン本体１５に接続されて
いる。トランスの中点と、イオンガン本体１５と、遮蔽
グリッド２０は、同電位になっている。この電位と陽極
１８との間に低電圧直流放電電源Ｅ１と放電電流モニタ
機構２５が接続されている。この放電電流モニタ機構２
５の放電電流モニタ出力は、熱陰極１７の電力制御用の
交流電力調整器２６を制御する放電電流制御回路２４に
印可されている。また、遮蔽グリッド２０と、加速グリ
ッド２１との間に定電圧直流高電圧電源Ｅ２が接続され
ている。即ち、放電電流モニタ出力に応答する放電電流
制御回路２４が、放電電流が一定になるよう熱陰極への
電力の供給を制御している。
【００２４】図９が放電電流制御回路２４の詳細で、放
電電源Ｅ１と直列に接続された抵抗Ｒの両端の電圧によ
るモニタ電圧を入力し、この電圧と基準電圧との差分が
ゼロになるようにオペアンプによって帰還制御するもの
である。図８において、不活性ガス導入パイプ１６より
Ａｒガスを導入し、放電電流制御回路２４を所望の放電
電流に対応する所定の基準値に設定すると、交流電力調
整器２６から熱陰極１７にかかる電力が増大し、熱陰極
１７と陽極１８の間で直流放電が生じ、モニタしている
放電電流が所定値となるまで熱陰極１７にかかる電力を
増大させる。放電電流が所定値と等しくなった後は、放
電電流が下がると電力を増大させ、放電電流が上がると
電力を減少させる動作を繰り返しながら放電電流は一定
に保たれる。
電電源Ｅ１と直列に接続された抵抗Ｒの両端の電圧によ
るモニタ電圧を入力し、この電圧と基準電圧との差分が
ゼロになるようにオペアンプによって帰還制御するもの
である。図８において、不活性ガス導入パイプ１６より
Ａｒガスを導入し、放電電流制御回路２４を所望の放電
電流に対応する所定の基準値に設定すると、交流電力調
整器２６から熱陰極１７にかかる電力が増大し、熱陰極
１７と陽極１８の間で直流放電が生じ、モニタしている
放電電流が所定値となるまで熱陰極１７にかかる電力を
増大させる。放電電流が所定値と等しくなった後は、放
電電流が下がると電力を増大させ、放電電流が上がると
電力を減少させる動作を繰り返しながら放電電流は一定
に保たれる。
【００２５】図１０は、この放電電流制御回路によって
制御された放電電流、及びこの時のイオンビーム電流密
度の時間変化で、図６と比較して格段にイオンビーム電
流密度の変化が少なくなっている。
制御された放電電流、及びこの時のイオンビーム電流密
度の時間変化で、図６と比較して格段にイオンビーム電
流密度の変化が少なくなっている。
【００２６】図１１は、この周波数調整装置によって周
波数調整を行った時の周波数調整精度を示したもので、
バラツキが３σで１．３８ppm の高精度に調整できてい
る。即ち、周波数戻りシフト量Δｆが一定であるので、
予めΔｆを得ておいて、該Δｆを所望の共振周波数ｆｒ
に加えた（ｆｒ＋Δｆ）にエッチングモニタ周波数を設
定する事ができる。
波数調整を行った時の周波数調整精度を示したもので、
バラツキが３σで１．３８ppm の高精度に調整できてい
る。即ち、周波数戻りシフト量Δｆが一定であるので、
予めΔｆを得ておいて、該Δｆを所望の共振周波数ｆｒ
に加えた（ｆｒ＋Δｆ）にエッチングモニタ周波数を設
定する事ができる。
【００２７】本実施例では、放電電源に定電圧電源を用
い、放電電流を一定に保つように熱陰極の電力を制御し
たが、放電電源に定電流電源を用い、放電電圧を一定に
保つように熱陰極の電力を制御しても良い。また、Ａ／
Ｄコンバーターによって放電電圧、放電電流をモニタ
し、コンピュータによって熱陰極にかかる電力を制御し
ても良い。又、水晶振動子以外の圧電素子の周波数調整
にも有効である。
い、放電電流を一定に保つように熱陰極の電力を制御し
たが、放電電源に定電流電源を用い、放電電圧を一定に
保つように熱陰極の電力を制御しても良い。また、Ａ／
Ｄコンバーターによって放電電圧、放電電流をモニタ
し、コンピュータによって熱陰極にかかる電力を制御し
ても良い。又、水晶振動子以外の圧電素子の周波数調整
にも有効である。
【００２８】
【発明の効果】本発明による水晶振動子の周波数調整装
置では、常に一定の放電電流に保つ事が出来る為、常に
一定のイオンビームエネルギーで、一定のイオンビーム
電流密度のイオンビームを水晶振動子に照射する事が出
来るから、水晶振動子の周波数をイオンビームエッチン
グによって調整した後の周波数の戻り量シフトを常に一
定に出来、正確に所望の周波数に調整する事が出来る。
この様にこの発明の効果は顕著である。
置では、常に一定の放電電流に保つ事が出来る為、常に
一定のイオンビームエネルギーで、一定のイオンビーム
電流密度のイオンビームを水晶振動子に照射する事が出
来るから、水晶振動子の周波数をイオンビームエッチン
グによって調整した後の周波数の戻り量シフトを常に一
定に出来、正確に所望の周波数に調整する事が出来る。
この様にこの発明の効果は顕著である。
【図１】イオンビームエッチング時の水晶振動子の周波
数変化及びエッチング後の戻りシフトを示す図である。
数変化及びエッチング後の戻りシフトを示す図である。
【図２】各イオンビームエネルギーでのエッチング速度
に対する水晶振動子周波数調整後の周波数の戻り量シフ
トを示すグラフの図である。
に対する水晶振動子周波数調整後の周波数の戻り量シフ
トを示すグラフの図である。
【図３】Ａｒのイオンエネルギーに対するスパッタ率の
グラフの図である。
グラフの図である。
【図４】イオンビーム遮蔽マスクが小さい時のエッチン
グ速度を示すグラフの図である。
グ速度を示すグラフの図である。
【図５】図４に示した条件でのエッチング後の周波数の
戻り量シフトを示すグラフの図である。
戻り量シフトを示すグラフの図である。
【図６】熱陰極電圧を一定に保った時の放電電流とイオ
ンビーム電流密度の時間変化を示すグラフの図である。
ンビーム電流密度の時間変化を示すグラフの図である。
【図７】本発明によるイオンガンを用いた水晶振動子周
波数調整装置の概略図である。
波数調整装置の概略図である。
【図８】本発明によるイオンガンの概略図である。
【図９】本発明による放電電流制御回路図である。
【図１０】放電電流制御回路を用いた時の放電電流とイ
オンビーム電流密度の時間変化を示すグラフの図であ
る。
オンビーム電流密度の時間変化を示すグラフの図であ
る。
【図１１】本発明による周波数調整結果を示すグラフの
図である。
図である。
１ 仕込室 ２ エッチング室 ３ 取出室 ７ シャッター ８ コンタクト機構 ９ 搬送レール １１ ネットワークアナライザー １２ 仕切弁１ １３ 仕切弁２ １５ イオンガン １６ ガス導入パイプ １７ 熱陰極 １８ 陽極 １９ 磁石 ２０ 遮蔽グリッド ２１ 加速グリッド ２２ 水晶振動子 ２４ 放電電流制御回路 ２５ 放電電流モニタ機構 ２６ 交流電圧調整器 ２７ キャリア ２００ 制御部
Claims (12)
- 【請求項１】 真空室内に電極を有する圧電素子を配置
し、イオンガンにて該圧電素子上の電極をイオンビーム
エッチングし、そして該エッチングされている圧電素子
の共振周波数をモニタする圧電素子の周波数調整方法に
おいて、 該イオンガンの放電電力が一定になるよう該イオンガン
を制御することにより、該イオンガンのイオンビーム電
流密度を一定に保っていることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の圧電素子の周波数調整
方法において、該イオンガンは陽極と熱陰極とを有し、
該熱陰極からの熱電子放出量を可変的に制御することに
より該放電電力を一定にしている方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の圧電素子の周波数調整
方法において、該イオンガンの放電電源として定電圧源
を用い、該イオンガンの放電電流をモニタし、該モニタ
された放電電流が一定に保たれるよう該熱陰極からの熱
電子放出量を可変的に制御している方法。 - 【請求項４】 請求項２に記載の圧電素子の周波数調整
方法において、該イオンガンの放電電源として定電流源
を用い、該イオンガンの放電電圧をモニタし、該モニタ
された放電電圧が一定に保たれるよう該熱陰極からの熱
電子放出量を可変的に制御している方法。 - 【請求項５】 請求項３又は４に記載の圧電素子の周波
数調整方法において、該熱電極への電力を可変すること
により熱電子放出量を制御している方法。 - 【請求項６】 請求項１乃至５の１に記載の圧電素子の
周波数調整方法において、該圧電素子は水晶振動子であ
る方法。 - 【請求項７】 請求項１乃至６の１に記載の方法におい
て、該圧電素子のエッチング時のモニタ周波数は所望の
共振周波数より既知のシフト周波数だけ高く設定された
目標周波数になるようエッチングしている方法。 - 【請求項８】 真空室、該真空室内に電極が付着された
圧電素子を設置する手段、該圧電素子上の電極をイオン
ビームエッチングするためのイオンガン、及び該エッチ
ングされている圧電素子の共振周波数をモニタする手段
とからなる圧電素子の周波数調整装置において、 該イオンガンの放電電力が一定になるよう該イオンガン
を制御する手段を含み、それにより該イオンガンのイオ
ンビーム電流密度を一定に保っていることを特徴とする
装置。 - 【請求項９】 請求項８に記載の圧電素子の周波数調整
装置において、該イオンガンの放電電源としての定電圧
源、該イオンガンの放電電流をモニタする手段、該モニ
タされた放電電流が一定に保たれるよう該イオンガンの
熱陰極からの熱電子放出量を可変的に制御する手段とか
らなる装置。 - 【請求項１０】 請求項８に記載の圧電素子の周波数調
整装置において、該イオンガンの放電電源としての定電
流源、該イオンガンの放電電圧をモニタする手段、該モ
ニタされた放電電圧が一定に保たれるよう該イオンガン
の熱陰極からの熱電子放出量を可変的に制御する手段と
からなる装置。 - 【請求項１１】 請求項８、９又は１０に記載の圧電素
子の周波数調整装置において、該イオンガンの熱電極へ
の電力を可変することにより熱電子放出量を制御して、
該イオンガンの放電電力が一定になるようにしている装
置。 - 【請求項１２】 請求項８乃至１１の１に記載の圧電素
子の周波数調整装置において、該圧電素子は水晶振動子
である装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13477399A JP3422724B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 圧電素子の周波数調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13477399A JP3422724B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 圧電素子の周波数調整装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002330790A Division JP3917061B2 (ja) | 2002-11-14 | 2002-11-14 | 圧電素子の周波数調整装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323442A true JP2000323442A (ja) | 2000-11-24 |
| JP3422724B2 JP3422724B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=15136236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13477399A Expired - Lifetime JP3422724B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 圧電素子の周波数調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3422724B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003151485A (ja) * | 2001-11-19 | 2003-05-23 | Showa Shinku:Kk | イオンガン本体への付属部品の取付け方法及び取付け構造 |
| US7626180B2 (en) | 2006-11-28 | 2009-12-01 | Showa Shinku Co., Ltd. | Charged particle beam apparatus, method for controlling charged particle, and frequency adjustment apparatus |
| CN110919214A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-03-27 | 珠海东精大电子科技有限公司 | 一种晶体振荡器的封装设备 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104378079A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-02-25 | 东晶锐康晶体（成都）有限公司 | 一种smd石英谐振器离子刻蚀调整频率的托盘载料装置 |
-
1999
- 1999-05-14 JP JP13477399A patent/JP3422724B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3422724B2 (ja) | 2003-06-30 |
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