JPH04111512A - Oscillatory shutter mechanism and vapor deposition frequency adjusting device provided with the same - Google Patents
Oscillatory shutter mechanism and vapor deposition frequency adjusting device provided with the sameInfo
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Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
圧電振動子の主に電極膜上に蒸着物を蒸着して圧電振動
子の共振周波数を低下させ、調整目的の周波数に周波数
調整する振動シャッタ機構及びそれを備えた蒸着周波数
調整装置に間する。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) A vibrating shutter that lowers the resonant frequency of a piezoelectric vibrator by depositing a deposit on the electrode film of the piezoelectric vibrator to adjust the frequency to a desired frequency. A mechanism and a deposition frequency adjustment device equipped with the same are provided.
(従来の技術)
圧電振動子の電極膜(1次パターン)上に蒸着膜(2次
パターン)を蒸着させ圧電振動子の共振周波数を低下(
これを質量付加効果という)させながら、これとは別に
予め設定した調整目的の基準周波数と比較して、基準周
波数と共振周波数が一致する時にシャッタ機構を閉動作
させて蒸着周波数調整する周波数調整手段が、圧電振動
子において広〈実施されている。(Prior art) A vapor deposition film (secondary pattern) is deposited on the electrode film (primary pattern) of the piezoelectric vibrator to lower the resonant frequency of the piezoelectric vibrator (
This is called a mass addition effect), and in addition to this, the frequency adjustment means compares it with a reference frequency set in advance for the purpose of adjustment, and closes the shutter mechanism to adjust the evaporation frequency when the reference frequency and the resonance frequency match. However, this is widely practiced in piezoelectric vibrators.
圧電振動子の共振周波数を基準周波数と正確に一致させ
るためには、シャッタ機構の動作速度を早めること、蒸
着速度を緩やかにすることbS重要であり、このためシ
ャッタブレードを含むシャ・ンタ系をアルミニュウム製
等に軽量化し、力)つ電磁プランジャにインダクタンス
を小さくした高電流密度コイルを用いて信号−機械変換
間の応答速度早めたり、あるいは蒸発源のヒータ電流を
できる限り絞って蒸着速度を低くめたり、ある1、’
!、tまた蒸発源のスリット径を狭くして蒸着量を少な
くするなどの方法が採られている。In order to accurately match the resonant frequency of the piezoelectric vibrator with the reference frequency, it is important to increase the operating speed of the shutter mechanism and slow down the deposition rate. The response speed between signal and mechanical conversion can be increased by using a high current density coil with low inductance in the electromagnetic plunger, which is lightweight (made of aluminum, etc.), or the evaporation rate can be lowered by reducing the heater current of the evaporation source as much as possible. Metari, aru1,'
! , tAlso, methods such as narrowing the slit diameter of the evaporation source to reduce the amount of evaporation have been adopted.
また、蒸着周波数調整装置のシステムにお(1ては、シ
ャッタ機構の応答遅延時間等の調整要因を予めプログラ
ムしておき、共振周波数の低下速度がほぼ一定になる範
囲内で、シャッタブレードの閉鎖時間を予測制御するこ
とにより、圧電振動子の共振周波数を蒸着調整すること
がある。In addition, in the system of the evaporation frequency adjustment device (1) adjustment factors such as response delay time of the shutter mechanism are programmed in advance, and the shutter blade is closed within a range where the rate of decrease of the resonance frequency is approximately constant. By controlling the time predictably, the resonance frequency of the piezoelectric vibrator may be adjusted by deposition.
(発明が解決しようとする課題)
圧電振動子の電極膜(1次パターン)上ζこ蒸着膜(2
次パターン)を形成する場合、両膜の杉状及び位置を完
全に一致させることが最も理想的でぁるが、これは実際
上非常に困難であって、一般には電極膜を蒸着膜より小
さく設定して階段状に形成している。(Problem to be solved by the invention) ζ vapor-deposited film (2
When forming a pattern (see below), it is most ideal to perfectly match the shape and position of both films, but this is extremely difficult in practice, and generally the electrode film is made smaller than the deposited film. It is set up to form a staircase.
しかしながら、この蒸着膜を階段状に形成すると、新た
なスプリアス振動を発生させ、かつ圧電振動子の等価回
路定数の値を変化させることがある(等価回路の容量比
が大きくなる)ので、蒸着膜径を電極膜径よりあまり小
さく設定することはできず、かつ周波数調整量も大きく
採ることはできない。However, if this vapor-deposited film is formed in a step-like manner, it may generate new spurious vibrations and change the value of the equivalent circuit constant of the piezoelectric vibrator (the capacitance ratio of the equivalent circuit increases). The diameter cannot be set much smaller than the electrode membrane diameter, and the frequency adjustment amount cannot be set too large.
また、蒸着速度を遅くするためにヒータ電流を絞ること
は、蒸着膜の膜質を劣化させるから、付着強度を弱める
など長期の動作信頼性を損ない経時変化を発生させるこ
とがあった。In addition, reducing the heater current to slow down the deposition rate deteriorates the quality of the deposited film, weakening the adhesion strength, impairing long-term operational reliability, and causing deterioration over time.
予測制御においては、調整要因の再現性に誤差がある場
合、あるいは周波数低下速度が一定にならない、例えば
、スプリアス振動の影響を受ける場合なと、周波数調整
精度をより悪化させることがあった。In predictive control, if there is an error in the reproducibility of adjustment factors, or if the rate of frequency decrease is not constant, for example, if it is affected by spurious vibrations, frequency adjustment accuracy may be further deteriorated.
本発明の目的は、これら課題に鑑みてなされたものてあ
って、振動シャッタ機構を用いることによって、蒸着膜
を非階段状に形成し、かつシャッタブレードの窓の開口
時間密度を制御して、蒸着膜の品質を劣化させることな
く蒸着速度を任意に制御することにより、圧電振動子を
高品質かつ高精度に周波数調整することにある。The object of the present invention has been made in view of these problems, and is to form a deposited film in a non-stepped manner by using a vibrating shutter mechanism, and to control the opening time density of the window of the shutter blade. The objective is to adjust the frequency of a piezoelectric vibrator with high quality and high precision by arbitrarily controlling the deposition rate without deteriorating the quality of the deposited film.
本発明の他の目的は、上記の振動シャッタ機構を用いて
蒸着周波数調整を行うことにより、圧電振動子の共振周
波数を高品質かつ高精度に調整する蒸着周波数調整装置
を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a deposition frequency adjustment device that adjusts the resonance frequency of a piezoelectric vibrator with high quality and precision by adjusting the deposition frequency using the above-mentioned vibrating shutter mechanism.
(課題を解決するための手段)
第1図(a)の蒸着経路に沿う横断面を示す同図(b)
に従って説明する。(Means for solving the problem) Figure 1(b) shows a cross section along the vapor deposition route in Figure 1(a).
Explain according to the following.
蒸発源ヒータ4a内で加熱された、例えば、銀等の蒸着
物4bは、真空状態内でガス化しスリット4cを通過し
てビーム状に紋られ、被調整圧電振動子江の電極面3b
に向かって、蒸着経路内をまっすぐに飛翔する。蒸着調
整開始前は、蒸着経路内の窓1eを閉じるよう窓2eは
前記蒸着経路外に位置しであるので、蒸着物4bのガス
は電極面3bに到達しない。蒸着調整開始と同時に、第
1シャッタ上のシャッタブレード1aが振動動作して、
第2シャッタ2の窓2eと、第1シヤ・ツタのgl e
が蒸着経路内の中心に位置するようになり蒸着経路を開
口するから、蒸着物4bのガスは機構圧電振動子の電極
面3bに到達して蒸着膜3dとなり、その結果、共振周
波数が調整される。A deposit 4b of, for example, silver, heated in the evaporation source heater 4a is gasified in a vacuum state, passes through the slit 4c, and is formed into a beam shape, which is then applied to the electrode surface 3b of the piezoelectric vibrator to be adjusted.
It flies straight along the deposition path toward the target. Before the vapor deposition adjustment starts, the window 2e is located outside the vapor deposition path so as to close the window 1e in the vapor deposition path, so that the gas of the vapor deposit 4b does not reach the electrode surface 3b. At the same time as the deposition adjustment starts, the shutter blade 1a on the first shutter vibrates,
The window 2e of the second shutter 2 and the gl e of the first shear ivy
is located at the center of the evaporation path and opens the evaporation path, so the gas of the evaporation material 4b reaches the electrode surface 3b of the mechanical piezoelectric vibrator and becomes the evaporation film 3d, and as a result, the resonance frequency is adjusted. Ru.
同時に、第1シャッタ1のアーム振動手段1bを励振駆
動させて、例えば、シャッタブレードlbの窓1eの位
置において正弦波の振動変位Sてを振動すると、窓1e
の開口幅Wが振動変位±Sの範囲内を正弦振動するから
、窓2eの開口幅tをはみ出すことがなければ、最大上
(w/2+s)の範囲内に開口したと同様に拡大される
。この結果、電極膜3b上の蒸着膜3dの形成は開口時
間密度を制御され、蒸着膜3dの蒸着il(厚み)と蒸
着形成する速度を制御することが可能となる。At the same time, when the arm vibration means 1b of the first shutter 1 is excited and driven to vibrate, for example, a sinusoidal vibration displacement S at the position of the window 1e of the shutter blade lb, the window 1e
Since the opening width W of the window 2e vibrates sinusoidally within the range of vibration displacement ±S, if it does not exceed the opening width t of the window 2e, it will be expanded in the same way as if it were opened within the maximum range (w/2+s). . As a result, the opening time density in the formation of the vapor deposited film 3d on the electrode film 3b is controlled, making it possible to control the evaporation il (thickness) and the rate of vapor deposition of the vapor deposition film 3d.
(作用)
正弦波振動の確率計算によれば、最大振動振幅±Sの位
置が最も存在確率が高く、またO近傍が最も低いことが
知られているから、第1シャッタ1の振動によって圧電
振動子上に得られる蒸着膜3dの横断面形状は、窓1e
の開口幅Wが小さいときは第2図(b)に示すように凹
状の横断面形状となるが、開口部Wと第2シャッタの窓
2eの開口幅tとを予め適当に設定し、かつ振動振幅S
を適当に制御することにより第2図(a)に示すように
理想的な台形状の横断面形状を得ることができる。第1
シャッタ系の比較的高t)固有振動で励振駆動すること
により、シャッタの開口時間がたとえ短時間であっても
、蒸着膜3dの横断面形状を台形状に均一化することが
できる。(Function) According to the probability calculation of sinusoidal vibration, it is known that the position of the maximum vibration amplitude ±S has the highest probability of existence and the lowest near O, so the vibration of the first shutter 1 causes piezoelectric vibration. The cross-sectional shape of the vapor deposited film 3d obtained on the window 1e is
When the opening width W of the second shutter is small, the cross-sectional shape becomes concave as shown in FIG. Vibration amplitude S
By appropriately controlling , it is possible to obtain an ideal trapezoidal cross-sectional shape as shown in FIG. 2(a). 1st
By excitation driving with a relatively high t) natural vibration of the shutter system, the cross-sectional shape of the vapor deposited film 3d can be made uniform into a trapezoidal shape even if the shutter opening time is short.
第1シャッタの窓1eに全く振動変位を与えない場合は
、蒸着膜3dの形状は窓1eの投影図形となり、従来の
周波数調整方法によるものと等しくなる。振動変位が極
端に大きくなる場合は、第1シャッタ1の振動による第
2シャッタ2の開口をチョッピング(またはサンプリン
グ)していると見ることができるから、調整速度を更に
低下させることになる。振動変位を与えるものとして、
正弦波以外の、例えば鋸歯状波、矩形波、それらのパル
ス波などを選択し利用するならは、蒸着膜3dの横断形
状と蒸着速度を更に自由に制御できることになる。When no vibrational displacement is applied to the window 1e of the first shutter, the shape of the vapor deposited film 3d becomes a projected figure of the window 1e, which is the same as that obtained by the conventional frequency adjustment method. If the vibration displacement becomes extremely large, it can be seen that the opening of the second shutter 2 is being chopped (or sampled) due to the vibration of the first shutter 1, so the adjustment speed is further reduced. As a device that gives vibrational displacement,
If a wave other than a sine wave, such as a sawtooth wave, a rectangular wave, or a pulse wave thereof, is selected and used, the cross-sectional shape and deposition rate of the deposited film 3d can be controlled more freely.
(実施例)
第1図(a)は本発明の実施例であって、振動シャッタ
機構を配置した蒸着周波数調整装置の一部を示すもので
ある。蒸発原ユのヒータ4aに電流を印加して加熱する
と、その中にある蒸発物4bは、真空状態で容易に蒸発
してガスとなり、ヒータ4aの開口部から噴出する。こ
れをスリット4cて絞り、ビーム状にして圧電振動子上
の電極膜3bに向ける。この蒸着経路内に配置するのが
、第1シャッタ上と第2シャッタ2からなる本発明の振
動シャッタ機構であり、これを配置して圧電振動子上の
共振周波数を調整する装置としたものが本発明の蒸着周
波数調整装置である。(Embodiment) FIG. 1(a) is an embodiment of the present invention, and shows a part of a deposition frequency adjustment device in which a vibration shutter mechanism is arranged. When a current is applied to the heater 4a of the evaporation source unit to heat it, the evaporated material 4b therein is easily evaporated in a vacuum state, becomes a gas, and is ejected from the opening of the heater 4a. This is condensed through a slit 4c to form a beam and directed toward the electrode film 3b on the piezoelectric vibrator. The vibrating shutter mechanism of the present invention, which consists of a first shutter and a second shutter 2, is placed in this vapor deposition path, and this is used as a device for adjusting the resonance frequency on the piezoelectric vibrator. It is a vapor deposition frequency adjustment device of the present invention.
第5図は本発明の振動シャッタ機構を構成する第1シャ
ッタ1の実施例を示す。第1シャッタ上のシャッタアー
ムlcにはバイモルフの圧電振動板1bが設置されてあ
り、そして基台1dに固定されている。遊端側にはシャ
ッタブレード1aが設けられている。第1シャッタ上の
系が有する固有周波数と同じ周波数で外部から励振駆動
すると、上下に共振振動しシャッタアームl(の遊端側
にあるシャッタブレード1aの窓1eを上下に振動変位
Sを与える。このとき固有周波数の励振電流の振幅を可
変することにより、振動変位Sを制御することができる
ので、第6図に示すように、窓1eの開口@Wを適当に
設定しであるものとして、振動振幅Sを0. Sl、
S2と変えることにより、蒸着条件を変更すること
なく、圧電振動子の周波数低下速度を変更することがで
きる。FIG. 5 shows an embodiment of the first shutter 1 constituting the vibration shutter mechanism of the present invention. A bimorph piezoelectric diaphragm 1b is installed on the shutter arm lc above the first shutter, and is fixed to a base 1d. A shutter blade 1a is provided on the free end side. When externally excited and driven at the same frequency as the natural frequency of the system on the first shutter, it resonates vertically and gives a vertical vibration displacement S to the window 1e of the shutter blade 1a on the free end side of the shutter arm l. At this time, the vibration displacement S can be controlled by varying the amplitude of the excitation current of the natural frequency, so as shown in FIG. 6, assuming that the opening @W of the window 1e is set appropriately, The vibration amplitude S is 0.Sl,
By changing S2, the rate of frequency reduction of the piezoelectric vibrator can be changed without changing the deposition conditions.
第3図に従って、本発明の振動シャッタ機構の動作を説
明する。窓2eが動作して窓1eを開くと同時に振動変
位Sで窓1eが振動すると、窓1eは窓2eの輻tの外
まで振動変位しているから第2図(b)の蒸着膜3dの
ような凹面にならず、蒸着膜理想的な台形状に形成され
る。ここで窓2eの@tを一定にして窓1eの幅Wと振
動変位Sをパラメータにして変化させる。第4図(a)
は窓1eの輻Wを窓2eの輻tよりも大きく取って振動
変位Sが小さいときの蒸着膜3dの形成状態を誇張して
示したものである。同図(b)は、同図(a)の振動変
位Sを大きくしたときの形成状態を示したものである。The operation of the vibrating shutter mechanism of the present invention will be explained with reference to FIG. When the window 2e operates and opens the window 1e, the window 1e vibrates with a vibrational displacement S. Since the window 1e is vibrated to the outside of the radius t of the window 2e, the vapor deposited film 3d in FIG. 2(b) Instead of forming a concave surface, the deposited film is formed into an ideal trapezoidal shape. Here, @t of the window 2e is kept constant and changed using the width W and vibration displacement S of the window 1e as parameters. Figure 4(a)
is an exaggerated view of the state of formation of the deposited film 3d when the vibration displacement S is small by setting the radius W of the window 1e to be larger than the radius t of the window 2e. Figure (b) shows the formation state when the vibration displacement S in Figure (a) is increased.
同図(C)はモノリシッククリスタル素子に適用したと
きの蒸着膜5e、5fの形成状態を示したものである。FIG. 5(C) shows the state of formation of the deposited films 5e and 5f when applied to a monolithic crystal element.
この場合、各電極膜5b、5cについて少しづづ順に調
整を繰り返し行うもので、これは第1シャッタ上の振動
変位中心を適当に上下に位置をシフトさせ、電極M5b
、5Cを切り替えて調整するものである。In this case, the adjustment is repeated little by little for each electrode film 5b, 5c. This is done by appropriately shifting the vibration displacement center on the first shutter up and down, and
, 5C are switched for adjustment.
例えば第5図のバイモルフ形の圧電振動によるアーム振
動手段1bを利用する場合、位置シフト制御用の直流バ
イアス電圧を印加することにより簡単に実現できる。For example, when using the bimorph-type arm vibrating means 1b using piezoelectric vibration shown in FIG. 5, this can be easily realized by applying a DC bias voltage for position shift control.
(効果)
蒸着条件を最適に維持した状態で、蒸着膜の形成する速
度と横断面形状を自由に制御できるため、圧電振動子の
スプリアス発生を抑制し、高精度に共振周波数を調整で
き、等価回路定数を変化させることが少なく、長期にわ
たる高品質な特性の維持を保証することができる。これ
らの制御は、アーム振動手段の電気信号制御により可能
であるから、蒸着周波数調整装置を自動制御する上で特
に好適である。更に、圧電振動子の電極膜の位置をセン
サにより個々に検出して制御することにより、蒸着膜を
電極膜に正確に位置合わせさせることができるから、自
動化を著しく阻害していたいわゆるマスク合わせを必要
とせず、−層好適な特性と自動化を提供できる。(Effects) The formation speed and cross-sectional shape of the deposited film can be freely controlled while maintaining the optimal deposition conditions, suppressing the generation of spurious waves in the piezoelectric vibrator and adjusting the resonant frequency with high precision. There is little change in circuit constants, and high-quality characteristics can be guaranteed to be maintained over a long period of time. These controls are possible by electrical signal control of the arm vibrating means, and are therefore particularly suitable for automatically controlling the evaporation frequency adjustment device. Furthermore, by individually detecting and controlling the position of the electrode film of the piezoelectric vibrator using a sensor, it is possible to accurately align the deposited film with the electrode film, making it possible to eliminate so-called mask alignment, which has significantly hindered automation. No layer required, offering convenient features and automation.
第1図(a)は本発明の振動シャッタ機構を配置した蒸
着周波数調整装置の一部を示す斜視図、同図(b)は同
図(a)の動作説図である。第2図(a)及び同図(b
)は本発明の振動シャッタ機構のシャッタフレード窓と
圧電振動子の横断面図、第図3図は同じくシャッタブレ
ード窓の平面図と圧電振動子の横断面図である。第4図
(a)〜(c)は本発明の蒸着周波数調整装置により蒸
着調整された各種圧電振動子の横断面図である。
第5図は本発明の第1シャッタの横断面図である。
第6図は本発明の蒸着周波数調整の動作説明図である。
土、2・・・・・シャッタ
1a、2a・・シャッタブレード
1b・・・・・アーム振動手段
2b・・・・・アーム駆動手段
IC12C・・シャッタアーム
旦・・・・・・・圧電振動子
3b、3c・・電極膜
3d・・・・・蒸着膜
ユ・・・・・・・蒸発源
4a・・・・・蒸着ヒータ
4b・・・・・蒸着物
4c・・・・・スリット
特許出願人 日本電波工業株式会社
矛10
(Q)
1へ
(ト)
2α
九図
呼(FIG. 1(a) is a perspective view showing a part of the evaporation frequency adjusting device in which the vibration shutter mechanism of the present invention is arranged, and FIG. 1(b) is an explanatory diagram of the operation of FIG. 1(a). Figures 2(a) and 2(b)
) is a cross-sectional view of the shutter blade window and piezoelectric vibrator of the vibrating shutter mechanism of the present invention, and FIG. 3 is a plan view of the shutter blade window and a cross-sectional view of the piezoelectric vibrator. FIGS. 4(a) to 4(c) are cross-sectional views of various piezoelectric vibrators whose deposition has been adjusted by the deposition frequency adjustment apparatus of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of the first shutter of the present invention. FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation of vapor deposition frequency adjustment according to the present invention. Earth, 2...Shutters 1a, 2a...Shutter blades 1b...Arm vibration means 2b...Arm driving means IC12C...Shutter arm shaft...Piezoelectric vibrator 3b, 3c... Electrode film 3d... Vapor deposited film... Evaporation source 4a... Vapor deposition heater 4b... Vapor deposit 4c... Slit patent application Person Nippon Dempa Kogyo Co., Ltd. 10 (Q) To 1 (G) 2α Nine Zuko (
Claims (2)
ームの遊端側に設けられる有窓のシャッタブレードと、
シャッタアームを振動変位するアーム振動手段とを有す
る第1シャッタと、 前記シャッタブレードに近設して前記シャッタブレード
の窓を開閉する有窓の第2シャッタとを具備し、 前記第2シャッタの開閉操作と、 前記第1シャッタのシャッターアームの固有振動におい
て前記シャッタアームの振動変位を可変する振動操作と
により、 前記シャッタブレードの窓の開口時間密度を制御可能に
構成した振動シャツタ機構。(1) A shutter arm supported by a base, a windowed shutter blade provided on the free end side of the shutter arm,
a first shutter having arm vibrating means for vibrating and displacing a shutter arm; and a windowed second shutter disposed near the shutter blade to open and close a window of the shutter blade, opening and closing the second shutter. and a vibration operation that varies the vibration displacement of the shutter arm in the natural vibration of the shutter arm of the first shutter, the vibrating shutter mechanism configured to be able to control the opening time density of the window of the shutter blade.
振動子との間の蒸着経路内に請求項(1)記載の振動シ
ャッタ機構を配置して、 前記シャッタブレードの窓の開口時間密度を制御するこ
とにより前記圧電振動子の周波数低下量の速度を調整可
能に構成した蒸着周波数調整装置。(2) The vibration shutter mechanism according to claim (1) is arranged in a vapor deposition path between an evaporation source and a piezoelectric vibrator arranged in a vapor deposition frequency adjustment device, and the opening time density of the window of the shutter blade is provided. A deposition frequency adjustment device configured to be able to adjust the rate of frequency reduction of the piezoelectric vibrator by controlling.
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JP23206690A JPH04111512A (en) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | Oscillatory shutter mechanism and vapor deposition frequency adjusting device provided with the same |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013074360A (en) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Seiko Epson Corp | Frequency adjustment method for oscillator |
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1990
- 1990-08-30 JP JP23206690A patent/JPH04111512A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013074360A (en) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Seiko Epson Corp | Frequency adjustment method for oscillator |
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