SE469501B - Foerfarande och anlaeggning foer framstaellning av piezoelektriska resonatorer - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 469 SM 2. 1. Mekanisk bearbetning (slipning) i olika tempon för att ge kristallen lämplig utformning. Efter bearbet- ning har kristallen formen av en tunn platta, vars tjocklek frekvensen. (typiskt 0,05-0,5 mm) bestämmer resonans- 2. Kemisk vátetsning och rengöring. 3. Påläggning av elektroder genom förângning i vakuum av metall på vardera sidan av kristallen. 4. Uttagning av kristallen i luft för montering på hållare och kontaktering med ledande lim, som härdas. 5. Insättning i vakuum för ytterligare förångning till önskad frekvens, medan kristallen är kopplad till en oscillatorkrets. 6. Uttagning i luft. 7. Kapsling.

Den av Salt beskrivna tekniken resulterar i resonatorer, som har en oacceptabelt hög åldring, dvs. har en otill- räcklig långtidsstabilitet med avseende på frekvensen. _ Vidare frambringas enligt den kända tekniken kristaller. som inte har tillräckligt väl reproducerbara elektriska egenskaper, vilket medför en stor spridning av resona- torernas dynamiska parametrar Cl, Ll och RI (jämf. Salt 1987 fig. 6.1).

I "Final Report LABCOM Resonator Phase III" från Pinellas Plant, U.S. Department of Energy, GEPP-FR-1046, UC-700, redovisas vissa produktionsbetingelser för fram- ställning av precisionsresonatorer av en enda typ och frekvens, varvid man i serie transporterar brickor,som vardera bär ett flertal kristaller, genom en produktions- utrustning,vilken innehåller ett flertal seriekopplade vakuumkamrar, där man i elektrodbeläggningskammaren an- bringar elektroder pá en kvartskristall genom förångning vid ett tryck av c:a 2 x l0-6 mbar. Beläggningskammarens inlopp och utlopp är via avstängningsventiler 10 15 20 25 30 35 469 501 anslutna till för- resp. efterbehandlingskamrar,som hålles vid ett väsentligt vakuum, varvid tryckskillna- den från beläggningskammaren till en närliggande för- eller efterbehandlingskammare är väsentligt mindre än till atmosfären. Kristallfrekvensen fininställes under elektrodbeläggningsprocessen.

I en sådan vid vakuum hållen förbehandlingskammare genomföres en UV- och ozonbehandling och i en annan där- till ansluten behandlingskammare genomföres en "bakning" dvs. en temperaturbehandling vid c:a 250°C, vid ett tryck av 2 x 10-6 mbar, före införingen av brickan i belägg- ningskammaren. I efterbehandlingskammaren förseglas kristallen och dess hållare i en kapsel.

Vid den kända produktionsutrustningen enligt “Final Report, ...“ anvisas bl.a. manuellt drivna manipulatorer för att i beläggningskammaren överföra de enskilda kristallerna mellan en transportbricka och beläggnings- stationer, vilket begränsar tillverkningskapaciteten.

FÖRELIGGANDE UPPFINNING Ett ändamål med uppfinningen är att anvisa ett förfarande och en anläggning som medger effektiv och långtgående flexibel serieproduktion av resonatorer,som har mycket hög åldringsstabilitet och mycket god reproducerbarhet med avseende på elektriska egenskaper. Ändamålet innefattar även att erbjuda en produktion, som gör det möjligt att på flexibelt sätt ge olika reso- natorer i serien olika frekvens och/eller dynamiska parametrar. Ändamålet innefattar även att erbfiuda en produktion,som medger långtgående automatisering av produktionsstegen eller medger enkel manuell drivning av resonatorelementen genom de olika processtationerna. Ändamålet innefattar även att erbjuda ett förfarande och 10 15 20 25 30 35 -vilket är lägre än 10-5 mbar och helst 10- 469 501 en anläggning,som gör produktionsutrustningen lämpad för Pr09ramStyrnin9, speciellt datorstyrning. Ändamålet uppnås genom förfarandet enligt det bilagda självständiga förfarandekravet. Utföringsformer av för- farandet anges i de bilagda osjälvständiga förfarande- kraven. Ändamålet med uppfinningen uppnås även med den anlägg- ning som anges i det bilagda självständiga patentkravet på anläggningen, och utföringsformer av anläggningen an- ges i de osjälvständiga patentkraven på anläggningen.

Elektrodbehandlingskammaren är lämpligen en ultrahög- vakuum (UVH)-kammare där ett bastryck etableras, vilket är lägre än 10-6 mbar, och helst lägre än 10-9 mbar.

De kamrar som ansluter till beläggningskammaren bör vara högvakuum (HV)-kamrar i vilka ett bastryck etableras, 6 mbar eller lägre.

Med bastryck avses trycket efter initial evakuering och i frånvaro av resonatorer. Efter upprättande av vakuum motsvarande dessa bastryck, kan kontrollerad processgas införas i respektive kammare, varvid syntetisk luft kan införas i den första och tredje kammaren, och argon kan införas i beläggningskammaren. Slussningen av bärare mellan kamrarna sker alltid vid bastryck. Bastrycken etableras primärt för att erhålla en så liten återkon- taminering som möjligt.

Den rengöringsoperation som företrädesvis genomföres i beläggningskammaren innefattar torretsning genom be- '\ 10 15 20 25 30 35 469 501 5 strålning med atomer, joner, elektroner, fotoner eller plasma. Denna rengöringsoperation genomföres på atomär nivå, och den piezoelektriska skivan kan sedan direkt elektrodbeläggas, vilket ger en mycket god åldrings- stabilitet för kristallerna. Elektrodbeläggningen i den andra kammaren innefattar beläggning med en PVD-process (Physical Vapor'Deposition).

En fördel med uppfinningen är att resonatorelementens skivor är åtkomliga från båda sidor samtidigt, och en- ligt en föredragen utföringsform av uppfinningen elek- trodbelägges samtidigt de två motstående sidorna av den piezoelektriska skivan samtidigt som den resulterande resonatorfrekvensen avkännes och bringas att reglera beläggningsförloppet så att en önskad frekvens erhålles för den resonator som belägges. Företrädesvis elektrodbe- lägges resonatorelementet i ett enda steg.

Elektroämääggningskammaren är kopplad till den omgivande 'atmmsfäfen- via vakuumkamrar, och i en utföringsform kan bärarna tas ut från beläggningskammaren via den förbe- handlingskammare genom vilken de tillfördes behandlings- kammaren. En förbehandlingskammare kan vara ansluten till vardera änden av elektrodbeläggningskammaren, och,medan en uppsättning bärare med resonatorelement förbehandlas i den ena kammaren, kan bärare med resonatorelement,som tidigare förbehandlats i den andra förbehandlingskammaren, införas i elektrodbeläggningskammaren för elektrodbelägg- ning och sedan âterföras till denna förbehandlingskammare, varifrån bärarna kan tas ut för kapsling,när de förbe- handlade resonatorelementen i den första kammaren elek- trodbelägges i beläggningskammaren, och vice versa.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas i en föredragen ut- föringsform med hänvisning till de bilagda ritningarna. 10 15 20 25 30 35 469 501 6 Fig. l visar schematiskt en planvy över en anläggning enligt uppfinningen.

Pig. 2 visar en bärare på vilken resonatorelementet transporteras och behandlas i anläggningen.

Fig. 3 visar schematiskt en i anläggningen ingående anordning för elektrodbeläggning av ett resonator- element.

Pig. 4 visar schematiskt ett föredraget utförande av en elektrodbeläggningsstation i anläggningen. visar schematiskt en sektion tagen utmed linje V-V i fig. 1. visar schematiskt en sektion tagen utmed linje VI-VI i fig. 2. visar en föredragen utföringsform av en kontakt- Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7 fjäder för anslutning till ett resonatorelement under elektrodbeläggning.

Fig. 8 visar schematiskt en bärare såsom buren på en förvaringsskena i anläggningens första kammare.

Fig. 9 visar schematiskt en planvy över en modifierad anläggning.

Processen avser behandling av resonatorelement 9, vilka illustreras i anslutning till fig. 2.

Varje element innefattar en piezoelektrisk skiva 91, exempelvis en kvartskristallskiva 91, som är monterad mellan två armar 92 på en hållare 93, som kan vara av den standardiserade typen HC-49/U eller HC-50/U. Armarna 92 är i exemplet anslutna till respektive ledarestift 94, som är parallella och vinkelräta mot stödytan för hållareplattan 95, vilken samanhåller de elastiska armarna 92 och elektriskt isolerar dem från varandra.

Resonatorelementen 9 är noggrant avsynade och justerade så att varje skiva 91 får en väl definierad position relativt hállareplattan 95 och dess ledarestift 94, och U! 10 15 20 25 30 35 469 501 7 även relativt bäraren 10 och dess markeringar 104, såsom redovisas nedan.

Ett antal, exempelvis 25, resonatorelement 9 är monterade på bäraren 10 som illustreras på figurerna 2 och 6.

Bäraren 10 har formen av en skena, som för varje element 9 har ett par av parallella hål 101 för emottagning av elementets stiftpar 94. Vidare har skenan 10 en stödyta 102,som är vinkelrät mot hålen 101, för uppbärning av elementens 9 plattor 95. Stiften 94 ligger i skivans 91 plan, och alla hålen 101 ligger i ett gemensamt plan, varigenom alla elementens 9 skivor 91 kommer att ligga i ett gemensamt plan och ha sitt centrum på en rät linje, när elementen 9 är monterade på en skena. Hålen 101 är bildade av keramikrög som är monterade i borrningar i skenan 10 och som tjänar till att erbjuda en isolation för ledarestiften 94 mot skenan 10.

Med hänvisning till fig. 1 visas magasinskamrar l och Q vilka var och en emottar ett stort antal skenor löfiför samtidig behandling av därav burna resonatorelement.

Vidare visas i serie mellan kamrarna l och 4 inkopplade kamrar 2 och 3, genom vilka en skena 10 i taget transpor- teras i sin längdriktning. Vidare visas kammaren 4 ansluten till en kammare 5,där de behandlade resonatorelementen kapslas, exempelvis genom resistanssvetsning i torr och ren skyddsgas eller i vakuum.

Kamrarna 1-5 ligger i serie och är åtskilda av högvakuum- ventiler 52-55, varvid den första kammaren l och den sista kammaren 5 har motsvarande högvakuumventiler 51 respektive 56,genom vilka skenor 10 kan införas respek- tive tas ut.

Kamrarna l-5 är var och en anslutbar till vakuumpumpar och gastillförselsystem. 10 15 20 25 30 469 50'i 8 Vakuumpumparna är anordnade att kunna bibringa kamrarna HV- eller UHV-status,varvid de exempelvis kan ges de nedan angivna bastrycken¿ efter initial nedpumpning- och i frånvaro av skenor 10 med element 9: kamrarna l, 2 och 4 bättre än 104 mbar, och kanmare 3 battre än 1o'9 mbar.

Efter ansättning av de nämnda bastrycken i kamrarna, kan lämplig gas,som är kontrdükmad med avseende på förore- ningan.införas i respektive kammare, varvid processen kan genomföras vid ett processtryck,som är avsevärt högre än bastrycket.

Med hänvisning till fig. l kan man se att kamrarna l och 4 vardera innefattar en rotationssymmetrisk ställning 7Q som är roterbar kring sin symetriaxel och uppbär en mång- fald radiellt orienterade styrningar 71 för respektive skenor 10. Vidare finns i magasinskamrarna l och 4 lin- järdrivningsmekanismer 61, 62 för inskjutning och utskjut- - ning av skenor 10 till respektive från styrningarna 71.

Mekanismerna 61, 62 kan exempelvis bestå av kulskruvar, som är drivna av separata stegmotorer. Ställningen 7% som kan ha formen av en cirkulär karusellplatta, är roterbar till bestämda vinkellägen,i vilka styrningarna 71 är inriktade mot respektive ventil 51, 52; 54, 55.

I kamaren 1 genomföres en värmebehandling (200°C eller högre) i vakuum under relativt lång tid för avdrivning av Vattenånga och andra flyktiga ämnen,som kan finnas adsorberade på ytan av skenorna l0 och elementen 9.

Som processkontroll mäts trycket i kammaren l, vilket är beroende på utgasningen från kristallerna 91. Processen i kammaren l drives sâledes,tills rätt tryck uppnåtts i kammaren l. Därefter medges skenorna 10 och elementen 9 att svalna, varefter en skena l0 i taget införes i kammaren 2, där en oxiderande behandling med ozon- och UV- 10 15 20 25 469 501 e ljus genomföras. Organiska föroreningar företrädesvis kol- väten,som kvarstår på elementen 9 efter behandlingen i kammaren 1, kommer därvid att brytas ned och oxideras till koldioxid och vattenånga, som pumpas bort. Genom att mäta deltrycket av t.ex. koldioxid i kammaren 2 kan man få en säker bestämning av renhetsgraden hos kristaller- na, så att man från skena till skena kan få en jämn ren- hetsgrad hos kristallerna. Denna restgasanalys sker i ett separat system,som normalt hàlles stängt från kammaren 2 utom vid tillfället för provtagningen. ' I en alternativ utföringsform av den uppfinningsenliga utrustningen kan kammaren 2 utelämnas eller utnyttjas som en sluss mellan kamamren 1 och beläggningskammaren 3, medan UV-ozon-behandlingen kan genomföras i kammaren l samtidigt med den däri genomförda vakuumvärmebehandlingen Med hänvisning till fig. 5 kan man se att skenan 10 tran- sporteras i sin axialriktning genom kamrarna 2 och 3 medelst en transportutrustning 80. Skenan 10 har i sin överyta ett spår l06,som sträcker sig i skenans 10 längd- riktning och som företrädesvis är V-format (se fig. 6).

Vidare har skenan 10 i sin underyta ett motsvarande spår l07,som är parallellt med spåret 106. Transportut- rustningen 80 innefattar ett antal hjulpar 81, 82, vilka ingriper med sin periferidel i skenans 10 spår 106, 107.

Såsom antyds på fig. 5 kan det ena hjulet 82 vara fjäder- belastat i riktning mot det andra hjulet 81, och vidare kan ett 81 av hjulen vara roterbart drivet för axiell 10 15 20 25 30 35 469 501 10 förskjutning av skenan 10.

Styrningarna/skenorna 71 (se fig. 1) är anordnade att kunna inriktas på transportanordningen 80 för att medge direkt linjär överföring av skenor 10 till och från denna. Såsom framgår av fig. 2 har skenorna 10 vid åt- minstone den i uttagningsriktningen fnämre änden en magnetisk skruv 108, som medger koppling till den ifråga-_ varande linjärdrivningsmekanismen 61, 62.

Kammaren 3 är utförd ultrahögvakuumkompatibel (UHV), dvs. tillåter att ett vakuum av 10-9 mbar etableras pdäri. Förutsättningen för att kunna hålla ett så lågt tryck däri trots ett stort genomflöde av material» är främst att de skenor 10 och de element 9 som införas i kammaren 3 är tillräckligt rena för att inte förorsaka någon utgasning från dem i kammaren 3. Vidare krävs att kammaren 3 omgärdas av kamrar (kamrarna 2 resp. 4), som hålles vid ett kraftigt undertryck,när ventilen 53, 54 öppnas, varigenom mängden föroreningsmaterial,som kan överföras till kammaren 3,minimeras.

Kammaren 3 visas ha två i längdled åtskilda behandlings- positioner 3a, 3b.

Såsom visas på fig. 2 har skenan 10 markeringar 104,som illustreras i formen av urfräsningar och som svarar mot positionen för varje resonatorelement längs skenan 10.

Då skenan 10 förflyttas i längsled, avkännes läget för varje markering, så att skenan kan låsas i ett sådant läge vilket entydigt definierar positionen för det till- hörande kristallelementet 9. Det inses att man istället för urfräsningar 104 kan anordna motsvarande hål, tappar eller andra identifieringsmedel och att läget för mar- keringen kan avkännas på mekanisk, elektromekanisk, in- 10 15 20 25 30 35 469 501 11 duktiv, kapacitiv eller optisk väg. I fig. 2 illustre- ras en lägesinställningsanordning 11 omfattande en sväng- bart lagrad arm 110, vilken vid sin fria ände har exempel- vis en roterbart lagrad rulle eller alternativt en spärr- spets lll. En fjäder 112 förspänner armen 110 i riktning mot undersidan av skenan 10, så att spetsen 111 drives in i en urtagning 104 för inställning av ett element 9 i en bestämd position. En avkänningsanordning 114 kan vara anordnad att avkänna spetsens 110 ingrepp i en ur- tagning 104 för styrning av drivutrustningen 80 eller indikering av att en kristall 9 har intagit en bestämd position.

I positionen 3a (fig. 1), som motsvarar en station i vilken de enskilda elementen 9 temporärt spärras, finns på vardera sidan om positionen för kristallskivan 91 en bestrålningsanordning, som torretsar bort kvarvarande för- oreningar medelst energirika atom-, jon-, foton- eller elektronstrálar. Denna etsningsprocess kan pågå, tills Z skivans 91 huvudytor är atomärt rena, eller kan fort- sättas så att skivans 91 tjocklek minskas, varigenom detta processteg kan tjäna till att etablera en bestämd tjocklek förlwertsskivan. Alternativt kan även etsningen i station 3a utnyttjas för att i efterhand avlägsna (sputtra bort) elektrodmaterial för stegring av elemen- tets 9 frekvens. Denna etsningsmetod kan även utnyttjas för frekvensjustering av "lateral field resonatorer" vilka saknar elektroder på sina huvudytor. De energirika atomerna, jonerna eller elektronerna alstras i “atom- kanoner", jonstrålekällor respektive i en högfrekvensur- laddning i lämplig processgas, t.ex. argon.

Skenan 10 framdrives axiellt så att varje rengjort element 9 temporärt spärras i positionen 3b (fig. 1), där elementet 9 belägges med lämplig elektrodmetall, t.ex. guld, genom utnyttjande av någon PVD-process (Physical 10 15 20 25 30 35 469 501 12.

Vapor Deposition) t.ex. föràngning eller företrädesvis sputtering (katodförstoftning) från två beläggningsan- ordningar, som är placerade på ömse sidor om kristallen i positionen 3b,varvid alltså företrädesvis tvâ sputter- magnetroner är stationärt monterade pà vardera sidan om rörelsebanan för kristallskivorna 91.

Strâlarna av sputtrad eller föràngad metall definieras av maskerl9l,vilka ha: öppningar132 för bestämning av önskad elektrodform på kristallen, fig. 3.

Till vänster på fig. 2 illustreras element Q,pá vilka elektroder 98 är anbringade och anslutna till var sin hállarearm 92.

Med hänvisning till fig. 4 kan man se att sputtring- magnetronerna 86 är belägna inriktade mot varandra och på lika avstånd från banan för skivorna 91. och att masker l9l är anordnade pá vardera sidan av denna bana, vars mittplan indikeras med streckpricklinjen ll7.

I enlighet med en föredragen utföringsform har maskerna l9l formen av två parallella skivor,vilka är försedda med olika masköppningspar runtom sin periferi och vilka är roterbara för indexering av masköppningarna till position mitt för en kristallskiva,som är temporärt fixerad i positionen 3b. De olika masköppningarna kan vara anpassade för olika resonatorelementtyper och såsom illustreras på fig. 4 vridas fram till arbetsposition medelst en utifrån drivbar mekanism.

På fig. 4 visas även schematiskt det par av kontakt- fjädrar 170 som kontaktar stiften 94 på ett element 2 som befinner sig i behandlingspositionen 3b. Ett före- draget utförande 171 för fjädrarna visas i fig. 7. 10 15 20 25 30 35 469 501 13 Med hänvisning till fig. 3 kan man se att sputtering- magnetronen 86 är avskärmad av ett hus 87 med en öpp- ning 88,som riktar metallánga väsentligen enbart mot elementet 9 i positionen 3b.

Under beläggningsprocessen är det viktigt att ha noggrann kontroll över kristalltemperaturen,eftersom frekvensen även beror av temperaturen. Skivan 91 upphettas oavsikt- ligt genom att den bombarderas med de metallatomer som bygger upp metallfilmen (medelenergi ca 1 eVL vilket är ofrånkomligt. Dessutom alstras från gasurladdnings- plasmat i magnetronerna termiska elektroner (medelenergi ca 2-5 eV, dvs. elektrontemperatur 20 000 - 50 000 K}, vilka om de träffar skivan 91 ger så kraftig upphettning att noggrann frekvensinställning skulle vara omöjlig.

Magnetronen 86 är därför försedd med en elektronfälla 89 t.ex. i form av medel för alstring av ett transversellt eller axiellt magnetfält (spegelfält) vid husets 87 mynning 88 eller i form av ett retarderande elektriskt fält. Dessutom är kammaren 3 försedd med en värmeväxlare, exempelvis i formen av en rörledning, vilken står i kon- takt med kammarens 3 utsida och genomströmmas av kylt vatten så att kammareväggarna ges en reglerad temperatur.

Härigenom kan en lämplig temperatur (t.ex. +25 eller +85°C) upprätthållas för elementet 9 vid beläggningen.

Såsom antyddes i anslutning till fig. 4 är elementets 9 stift 94 anslutna via kontaktfjädrar 170 till en lämpli högfrekvenskrets (aktiv oscillator eller passiv trans- missions- eller reflektionskretsß som genom den piezo- elektriska effekten exciterar mekaniska svängningar (som i exemplet är skjuvsvängningar) i kristallen, var- vid resonansfrekvensen sjunker (minskar) under pågående elektrodbeläggning, varvid frekvensen monitoreras så att en önskad frekvens kan inställas för elementet 9.

Högfrekvensmätkretsen kan vara utförd exempelvis i en- 10 15 20 25 30 469 501 19 lighet med normen IEC-444. Emellertid bör kontaktele- menten vara fjädrande i utföringsexemplet, och för den sakens skull är kontaktfjädrarna var och en lämpligen utförd på ett sätt som framgår av fig. 7, nämligen som ett dubbelvikt fjäderband med ringa avstånd mellan skänklarna och med stor bredd, varvid fjäderelementets fria änddel 171 är anordnad att löpa i urtagningen 103 under hàllareplattan 95 och kontakta ett respektive stift 94,då elementet 9 är i positionen 3b. Kontakt- fjäderns andra ände är ansluten först till ett pi-nät och därefter via koaxialkabel ansluten till"kretsens mätutrustning, och genom kontaktfjäderns utformning erhålles ett minimum av induktans.

Efter elektrodbeläggningen och frekvensinställning av wæje element 9 på en skena, transporteras skenan 10 in i magasinskammaren 4. Då kammaren 4 fyllts med en sats av skenor 10, genomföras en värmebehandling (Wânnealing“) i vakuum under lämplig tid,varvid even- tuella inbyggda mekaniska spänningar i elektrodfilmen 98 utlöses och eventuella kvarvarande rester av ädelgas från magnetronurladdningarna avlägsnas.

Slutligen slussas skenorna 10 till kamaren 5,där kaps- ling sker.

I fig. 9 illustreras en anläggning omfattande kamrar l och 4 av det tidigare beskrivna utförandet med ven- tiler Sl för införing av bärare 10 med resonatorelement, som skall behandlas i enlighet med uppfinningen.

Kamrarna l och 4 är vidare anslutna via ventiler 52 och 54 till en gemensam elektrodbeläggningskamare 3. Vidare är var och en av kamrarna l och 4 ansluten via ventiler 55 till en tillhörande kapslingskammare 5, från vilken bärare med kapslade resonatorelement kan uttas via en ventil 56. 10 15 20 25 30 35 469 501 19 Det inledande processteget för rengöring av resonator- element,innan dessa införes i beläggningskammaren, är normalt en tidsödande operation,som kan pågå exempelvis 6 timmar. Genom att dimensionera kamrarna l och 4 så att dessa kan emotta en mängd bärare med element,som kan elektrodbeläggas och frekvensinställas i kammaren 3 inom en sådan tidsrymd, kan man nu utnyttja kammaren 3 dubbelt.

Under den tidsperiod resonatorelement rengöres i kammaren 1 kan tidigare i kammaren 4 rengjorda element införas i kammaren 3 såsom burna av sina bärare 10 för elektrod- beläggning och frekvensinställning, varvid en bärare i taget införes i kammaren 3 och sedan âterföres till sin skena i kammaren 4. Färdigbehandlade bärare med resonator- element kan sedan tas ut via ventilen 55 och kapslas i kammaren 5, varefter nya bärare med element,som skall förrengöraa införes i kammaren 4, medan element som ren- gjorts i kammren l underkastas elektrodbeläggning i kammaren 3.

-Vid behov kan kammaren 3 utrustas med flera arbetsposi- tioner eller uppdelas i en sekvens av separata kamrar.

Detta erbjuder möjlighet till nya eller alternativa processteg, t.ex. a. Beläggning med en alternativ metall, t.ex. aluminium eller silver, b. Förbeläggning med material som förbättrar elek- trodfilmens vidhäftning, c. Förbeläggning med material,som minimerar mekaniska spänningar, d. Beläggning med ett skyddsskikt,som passiverar elektrodytan mot gasadsorption m.m., e. Oxidering av elektrodytan (spec. vid aluminium- elektroder), f. Separata beläggningspositioner för en grund- plätering och en kompletteringsbeläggning för frekvensinställning, 10 15 20 469 501 16 g. Frekvensinställning genom bortsputtring av elektrodmaterial,som anbringats vid grund- beläggning. h. Frekvensinställning genom etsning av kvarts- ytan vid tillverkning av "laterial field- resonatorer".

Sputtermagnetronerna kan antingen drivas med enbart en negativ likspänning, som tillföres katoden (target), eller med en likspänning plus en överlagrad högfrekvens- spänning (t.ex. 13,56 MHz). HF-urladdningen ger upphov till en population av energirika argonjoner, som bombar- derar substratet under den pågående pläteringen och slår loss eller flyttar på atomer,som blivit svagt bundna till elektrodfilmen. Detta resulterar i en tätare metall- film¿ med samma konduktivitet som solid metall.

Alternativt kan jonstrálesputtering användas. Target kan då ha formen av en stång eller ett band, vars ände sputtras genom beskjutning med en högenergetisk jonstràle från en jonkälla. Stàngen matas fram alltefter som den förbrukas.

Claims (2)

1. 0 15 20 25 30 35 469 501 17 Patentkrav l. Förfarande för framställning av resonatoren vilka var och en omfattar en hållare (93) med minst två åtskilda hállareelement (92) som är anslutna till en respektive anslutningsledare (94), och en piezoelektrisk skiva (9lL som har ett mittplan mellan sina motstâende huvud- ytor och som är monterad på och är elektriskt ledande fixerad via nàiiareeiamenten (92) till bildning av ett resonatorelement, varvid en elektrod (98) är anbringad på var och en av skivans (91) huvudytor och är elektriskt ansluten till ett respektive hållareelement (92), vilket förfarande innefattar att ett flertal förframställda resonatorelement (9) placeras på en bärare, att bäraren (10) införes i en första vakuumkammare (l) för rengöring däri vid en första vakuumnivå, att bäraren (10) med ele- menten (9) sedan överföres direkt från den första kammaren (1) till en därtill ansluten andra vakuumkammare (3), som bibringas en andra vakuumnivá, att elektrodmaterial an- bringas på resonatorelementen i den andra kammaren (3), att resonatorfrekvensen för det resonatorelement som elektrodbelägges fininställes i den andra kammaren till ett önskat värde, att bäraren (10) med elektrodbelagda och frekvensinställda resonatorelement överföres från den andra kammaren (3) till en därtill ansluten tredje kammare (4), vilken bildar en utmatningssluss för bäraren, k ä n n e t e c k n a t av att ett flertal resonator- element (9) monteras på bäraren (10) i en rad med mitt- planet för varje skiva (91) orienterat i radens längd- riktning, att, i den andra kammaren, bäraren (10) för- skjutes i radens längdriktning utmed en bestämd bana, varvid bärarens längdförskjutning stoppas för temporär positionering av skivan (91) i varje element (9) i en be- stämd position (3b), varvid åtminstone en stationärt mon- terad beläggningsanordning (86), som är inriktad mot en tillhörande huvudyta av skivan (91) i positionen (3b), 10 15 20 25 30 35 469 501 1% bringas att anbringa elektrodmaterial mot resonatorele- mentet, medan detta fasthålles i denna position.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att den första och den tredje kamaren (1, 4) är högvakuumkamrar och att den andra kammaren (3) är en ultrahögvakuumkammare, varvid åtminstone någon av kamrar- na efter evakuering tillföres en kontrollerad gas till ett valt processtryck. 1 Förfarande enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k - ...n n a t av att en värmebehandling under vakuum eller i processgas utföres i åtminstone en av de kamrar (l, 4) som ansluter till den andra kammaren (3). 4. Föríarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t av att elementen (9) i den andra kamaren (3) rengöres genom etsning medelst bestrålning med atomer, joner, elektroner, fotoner eller plasma, företrädesvis atomer, och att bestrâlningsanordningarna (85) företrädes- vis är anordnade i fasta positioner mittemot varandra på ömse sidor om rörelsebanan för elementens skivor (91), i en längdledsposition (3a) för elementen (9) vid vilken dessa momentant hålles fixerade och centrerade mot be- tràlningsanordningarna (85) under etsning. 5. Förfarande enligt något av kraven 1-4, k ä n n e - t e c k n a t av att resonatorelementen behandlas med UV-ljus och ozon, innan de införas i den andra kamma- ren (3). 6. Föríarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att UV- och ozonbehandlingen genomföras i en separat šörbehandlingskammare (2), som är inkopplad mellan den första (1) och den andra kammaren (3) och är avskiljsbar från dessa via ventiler (52, S3). 10 15 20 25 30 35 469 501 19 7. Förfarande enligt något av kraven l - 6, k ä n n e - t e c k n a t av att det finns två mittemot varandra anordnade beläggningsanordningar (86) i den andra kammaren (3) för samtidig elektrodbeläggning av skivans (9l)båda huvudytor. 8. Förfarande enligt något av kraven 1 - 7, k ä n n e - t e c k n a t av att resonatorelementet termostatkontrolle- ras under elektrodbeläggningsprocessen. 9. Förfarande enligt något av kraven l - 8, k ä n n e - t e c k n a t av att elektrodbeläggningen genomföras genom sputtring och att vid beläggningen alstrade elek- troner hindras från att träffa skivan (91). 10. Förfarande enligt något av kraven l - 9, k ä n - n e t e c k n a t av att sputtringskällan även till- föres en positiv likspänning och/eller högfrekvens- spänning relativt skivan (91). ll. Förfarande enligt något av kraven l -10, k ä n - n e t e c k n a t av att resonatorfrekvensen avkännes i elektrodbeläggningspositionen och att företrädesvis elementet elektrodbelägges i ett enda elektrodbelägg- ningssteg. 12. Förfarande enligt något av kraven l - ll, k ä n - n e t e c k n a t av att ett flertal bärare (10) med vardera ett flertal resonatorelement (9) samtidigt be- handlas i den första kammaren (1) och att bärare (10) sedan slussas, företrädesvis styckevis och under för- skjutning i sin längdriktning, till den andra kammaren. 13. Förfarande enligt något av kraven 7 - 12, k ä n - 10 15 20 25 30 35 20 n e t e c k n a t av att tvâ maskskivor (191) med ett flertal par av samhörande masknâl för elektroder är rör- ligt anordnade i den andra kamaren (3) för inplacering av valda masknàl tillhörande ett par mellan skivans (91) respektive huvudyta och motsvarande baläggningsanordning (86). 14. Förfarande enligt något av kraven l - 13, k ä n - n e t e c k n a t av att en UV-ozon-behandling utföres i kammaren (l) eller (4). 15. Pörfarande enligt något av kraven l - 14, k ä n - n e t e c k n a t av att nämnda första (1) Ofih en fiïeåfie kammare (4) är en och samma kamare, varvid bäraren ut- tages från behandlingskammaren genom sama förbehandlings- kammare genom vilken den infördes i beläggningskammaren. l6. Pörfarande enligt något av kraven I - 15, k ä n n e - t e c k n a t av att bärarna (10) efter elektrodbelägg- p.. ning àterföres till den rorsta kamaren. l7. Förfarande enligt krav 16, k ä n n e t e o k n a t av att en uppsättning bärare (10) med resonatorelement underkastas högvakuum i den tredje kamaren (4) medan en i den första kammaren (l) behandlad uppsättning av bärare (10) med resonatorelement ele.trodbelägges i den andra kamaren (3). 18. Anläggning för framställning av resonatorer, vilka var och en omfattar en hållare (93) med minst två åtskilda hállareelement (92L som är anslutna till respektive 10 15 20 30 2-1 469 501 anslutningsledare (94), och en piezoelektrisk skiva (91) har ett mittplan mellan sina motstàende huvudytor och som är monterad pá och är elektriskt ledande fixerad vid hállareelementen (92) till bildning av ett resonatorele- ment (9), varvid en elektrod (98) är anbringad pá var och en av skivans (91) huvudytor och är elektriskt ansluten till ett respektive hállareelement (92), varvid anlägg- ningen innefattar vakuumkamrar (1, 3, 4) i vilka reso- natorerna transporteras burna på bärare (10), varvid kamrarna (1, 3, 4) omfattar en första benandlingskammare (1) för rengöring av resonatorelementen, en via en av- stängningsventil (52) därtill anslutande behandlings- këmmârê (3) för beläggning av elektroder (98) på reso- natorelementen (9), och en efterbenandlingskammare (4L som ansluter till beläggningskammaren (3) via en av- stängningsventil (54) och som bildar en sluss för ut- tagning av bärare från benandlingskammaren, k ä n n e -_ t e c k n a d av att bäraren (10) är försedd med medel (101) för uppbärning av ett flertal resonatorelement (9) .i en rad med kristallskivornas (91) symmetriplan orien- terade i radens riktning, att transportorgan (80-82) är anordnade att i elektrodbeläggningskammaren driva bära- ren (10) i en bestämd bana i riktningen för raden av skivor (91) pá bäraren (10), att medel (ll, 104) är an- ordnade att temporärt fastnálla varje resonatorelement (9) i en bestämd position (3b) utmed banan i den andra kammaren (3), varvid elektrodbeläggningsorgan (86) är anordnade på åtminstone ena sidan av rörelsebanan för skivorna (91) och är inriktade mot en tillhörande huvud- yta av en skiva i positionen (3b). 19. Anläggning enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a d av en i beläggningskamamren (3) placerad, utifrån styr- bar maskningsanordning innefattande två maskskivor (191) med ett flertal par av maskhàl (192) varvid resonator- elementen är anordnade att vid beläggningspositionen 469 501 22 15 30 passera mellan maskskivorna för inriktning av maskhàlen mot varje resonatorelementskiva. 20. Anläggning enligt krav 18 eller 19, k ä n n e - t e c k n a d av att den första och/eller den tredje kammaren (1, 4) är anordnad att innehålla ett flertal bärare (10) med vardera ett flertal resonatorelement för samtidig rengöring av dessa och att medel är anordnade för enskild inriktning av en bärare (10) i kammaren (1: 4) och transportorgan (80) för linjär överföring av en bärare. Zl. Anläggning enligt något av kraven 18 och 20, k ä n - n e t e c k n a d av att bärarna (10) är utförda av metall. 22. Anläggning enligt något av kraven 18 och 20, k ä n - n e t e c k n a d av att bärarna (10) är utförda av isolerande material t.ex. keramik, eller glas. 23. Anläggning enligt krav 18 ~ 22 k ä n n e - t e c k n a d av fjäderorgan (170) för elektrisk an- slutning av resonatorelementets (9) ledare (94) i elek- tredbeläggningspositionen (3b) till en frekvensavkännings- krets. 24. Anläggning enligt något av kraven 18 - 23, k ä n - o n e t e c k n a d av att transportorganet (80) inne- fattar motsvarande rullar (81, 82) vilka ingriper i respektive motstäende längsspår (106, 107) i bäraren (10), varvid spåren (106, 107) är parallella med riktningen för raden av resonatorelement (9), att åtminstone någon (81) av rullarna är rotationsdrivbar, att åtminstone någon (82) q -nu av rullarna är rörligt uppbnren :or fïädrande inspänning av skenan (10) mot fasta styrningsrullar. 10 15 20 25 m 35 469 501 23 25. Anläggning enligt något av kraven 18 - 24, k ä n - n e t e c k n a d av att den första och/eller den- tredje kammaren (1, 4) innefattar en roterbar ställ- ning (70) med ett flertal allmänt radiellt riktade styr- ningar (71) för uppbärning av enskilda bärare (10), var- vid styrningarna (71) är anordnade att styra bäraren (10) för förskjutning i resonatorelementradens riktning, att ställningen (70) är roterbar till rotations1ägen,vari de enskilda styrningarna (71) inriktar en bärare (10) mot transportorganet (SOL och att en medbrürmingsanordning (61, 62) är anordnad att förskjuta bäraren (10) längs dess styrning (71). 26. Anläggning enligt något av :aven 18 - 25, k ä n - n e t e c k n a d av att torretsningsanordningar (85) är anordnade stationära i den andra kamaren (3) på åt- minstone ena sidan av rörelsebanan för skivorna (91) och att medel (11, 104) är anordnade att temporärt fastnålla skivan (91) i varje resonatorelement (9) i positionen för etsningsanordningarnas bearbetnings- ställe. 27. Anläggning enligt något av kraven 18 - 26, k ä n - n e t e c k n a d av att elektrodbeläggningsorganen innefattar åtminstone en sputtermagnetronkälla, som är omgiven av ett företrädesvis kylt hus (87) med en ut- loppsöppning (88), vid vilken en magnet (89) är anord- nad för att hindra elektroder. ~28. Anläggning enligt något av kraven 18 - 27, k ä n - n e t e c k n a d av att elektrodbeläggningsorganen innefattar sputtermagnetronkällor som är försedda med en separat anod, vilken kan tillföras likspänning eller högfrekvens. 29. Anläggning enligt något av kraven 18 - 28, k ä n - n e t e c k n a d av att elektrodbeläggningskammaren 469 501 10 15 20 25 30 35 Zf-l (3) är försedd med en värmeväxlare för temperaturregle- :ing av rescnatorelementen under elektrodbeläggningen. 30. Anläggning enligt något av kraven 18 - 29, k ä n - n e t e c k n a d av att åtminstone en av de till elektrodbeläggningskammaren (3) anslutande kamrarna (l, 4) är försedd med medel för värmebehandling under högvakuum eller i processgas. 31. Anläggning enligt något av kraven 18 - 30, k ä n - n e t e c k n a d av att medel för en oxiderande be- handling är anordnade i åtminstone en av de till be- läggningskammaren (3) anslutande kamrarna (1, 4), varvid oxideringsmedlen företrädesvis är anordnade i en separat extra kammare (2) som är inkopplad mellan den första kammaren (1) och den andra kammaren (3). 32. Anläggning enligt något av kraven 19 - 3I, k ä n - n e t e c k n a d av att den första och tredje kammaren (4) är en och samma kammare.