JPH0563485A - イオンビームによる圧電体の周波数調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 熱衝撃による共振周波数の誤差を生じること
がなく正確な周波数調整を可能ならしめる。 ［構成］ 金属薄膜からなる電極を設けた圧電体共振子
にイオンビームを照射して逆スパッタによって共振周波
数を調整するものにおいて、イオンビームの照射による
熱衝撃によって共振周波数の上昇する板面の中心部と共
振周波数の低下する板面の周縁部とに同時に逆スパッタ
を行い、かつ周縁部の照射面積を中心部において熱衝撃
によって生じる周波数の変化分を相殺する面積とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電体共振子にイオン
ビームを照射して逆スパッタを行って共振周波数を調整
するイオンビームによる圧電体の周波数調整装置に係わ
り、特に熱衝撃による周波数誤差の除去に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧電体共振子の共振周波数の調整
は、たとえば圧電体を所定の形状に成形して真空蒸着等
により金属薄膜からなる電極を形成し、該電極の上にさ
らに微少な金属を蒸着することにより、その質量付加効
果によって共振周波数を正確に合わせ込むようにしてい
る。しかしながらこのようなものでは、質量を付加する
ことによって共振周波数は低下する方向へのみ変化す
る。このため目標周波数を越えて周波数が低下してしま
うと回復できないために廃棄処分にせざるを得ず周波数
調整の障害となっていた。

【０００３】このために真空雰囲気中で圧電体共振子、
たとえば水晶振動子の電極へイオンビームを照射してそ
の原子・分子を叩き出して質量を減じることによって周
波数を上昇させる逆スパッタによる周波数調整方法が考
えられている。このような周波数調整によれば電極を形
成した後に共振周波数を上昇させることができ、従来の
真空蒸着による周波数調整と組み合わせることによって
共振周波数の上昇、低下を任意に制御することができ
る。しかしながらこのような方法による周波数調整で
は、イオンビームの照射によって水晶片が局部的に急激
に加熱されて共振周波数が大きく変化する現象を呈す
る。これは熱衝撃による周波数の変化であって、たとえ
ば図２に示すような共振周波数の変化を示す。すなわ
ち、時間ｔ0でイオンビームの照射を開始すると時間の
経過とともに共振周波数はｆsから次第に上昇し、これ
が目標周波数ｆ0に達した時間ｔ1で照射を停止すると、
共振周波数は次第に低下してｆbまで低下する、いわゆ
る周波数バック現象を生じ、この共振周波数の低下分が
調整の誤差となり、しかもこの時に周波数の低下する量
は一定ではないために正確な周波数調整を行えない問題
があった。

【０００４】

【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、熱衝撃による共振周波数の誤差
を生じることがなく、それによって正確な周波数調整を
行うことができるイオンビームによる周波数調整装置を
提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は金属薄膜からな
る電極を設けた圧電体共振子にイオンビームを照射して
逆スパッタによって共振周波数を調整するものにおい
て、イオンビームの照射による熱衝撃によって共振周波
数の上昇する板面の中心部と共振周波数の低下する板面
の周縁部とに同時に逆スパッタを行ない、かつ周縁部の
照射面積を中心部において熱衝撃によって生じる周波数
の変化分を相殺する面積としたことを特徴とするもので
ある。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を水晶振動子の共振
周波数の調整を例として図１に示す水晶振動子の正面図
を参照して詳細に説明する。図中１は、たとえばＡＴカ
ットの水晶片で人工水晶の結晶を結晶軸に対して所定角
度に切断して丸板状に成形して所望の共振周波数に応じ
た厚みに研磨したものである。そしてこの水晶片１の表
裏板面に相対面して励振電極２を形成し、板面の周縁部
へ導出している。水晶片１はベース３に植設した保持部
材４によって電極２の導出端部を保持するとともに電気
的な導出を行うようにしている。なおベース３には周波
数調整を行った後に図示しないカバーをかぶせて気密に
封止するようにしている。周波数の調整は次のように行
う。すなわち、アルゴン、クリプトン等の不活性ガスを
１０-2Ｔｏｒｒ程度の低真空雰囲気中において、高周波
放電もしくは直流放電によってプラズマ化する。そして
このプラズマのイオンを加速電極によって引き出してイ
オンビームを得て１０-6Ｔｏｒｒ程度の高真空雰囲気の
加工室に導いて上記水晶片１の板面へ照射する。この場
合、水晶片１の電極の形成部位にイオンビームを照射す
ると電極の表面から該表面を構成する物質の原子・分子
が叩き出されてその質量を減じる。このようにすると電
極は質量を減じるためにその質量付加効果は減少して共
振周波数は次第に高くなる。またイオンビームを照射し
た際の発熱による周波数変化、すなわち熱衝撃による周
波数変化は、水晶片１の中心部では周波数は上昇し、水
晶片の周縁部では周波数は低下し、かつイオンビームの
照射を停止すると概略この周波数の変化量に対応するだ
け反対方向へ周波数は変化する。すなわち図２に示すよ
うに熱衝撃による周波数の変化は、イオンビームの照射
を開始した際には水晶片の中心部（図示Ｃ）においては
上昇、周縁部（図示Ｅ）においては低下であり、イオン
ビームの照射を停止すると逆に中心部では低下、周縁部
では上昇となる。さらにこのような熱衝撃による周波数
の変化は、中心部の特に電極の形成部位では周縁部に比
して５倍以上大きくなり、かつその変化の方向は互いに
反対方向となる。そこでイオンビームを電極の形成部位
と電極の非形成部位に同時に照射し、かつ両領域におい
て熱衝撃による周波数変化量の絶対値が互いに等しくな
るようにイオンビームの照射面積を設定し、この照射領
域５にイオンビームを照射して周波数調整を行うように
している。

【０００７】このようにすれば、水晶振動子の板面にイ
オンビームを照射することによって全体としては共振周
波数は上昇する方向に変化する。また熱衝撃に起因して
イオンビームの照射によって生じる周波数の変化は、そ
の板面の中心部の変化と周縁部の変化とを互いに相殺す
ることができ見かけ上は熱衝撃の影響を無視することが
できる。したがって目標とする共振周波数に対して周波
数調整を行うべき水晶片の共振周波数をやや低めに設定
し、この板面にイオンビームを照射して周波数調整を行
う。そしてイオンビームの照射を水晶片の中心部および
この中心部の熱衝撃による周波数の変化に対応する周縁
部に同時に行うことにより見かけ上熱衝撃による周波数
の変化は生じない。したがってイオンビーム照射を行っ
て次第に周波数を上昇させ、これが目的周波数となった
時点で照射を停止すれば正確に目的周波数に調整するこ
とができる。しかして共振周波数の調整を効率よく正確
に行え、しかも周波数が高くなりすぎた場合は、電極の
上に僅かに蒸着等で質量を付加することによって再び周
波数を低くでき再調整を行うこともできる。なお本発明
は上記実施例に限定されるものではなく、たとえば上記
実施例では丸板状の水晶片を用いた水晶振動子を用いた
例について説明したが、短冊型の水晶片でもよいし、水
晶のみならすタンタレート等適宜な圧電共振子に適用で
きることは勿論である。

【０００８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば熱
衝撃による共振周波数の誤差を生じることがなく、正確
な周波数調整を行うことができるイオンビームによる周
波数調整装置を提供することができる。

【０００９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置による周波数調整を行う水晶振動
子の正面図である。

【図２】イオンビームの照射部位と熱衝撃による周波数
の変化を示す図である。

【図３】従来の周波数調整装置によるイオンビームの照
射時間と周波数の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 水晶片 ２ 励振電極 ５ 照射領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電体の板面に金属薄膜からなる電極を形
   成した圧電体共振子の金属薄膜に対してイオンビームを
   照射して逆スパッタを行って共振周波数を調整するもの
   において、 イオンビームの照射による熱衝撃によって共振周波数の
   上昇する板面の中心部と共振周波数の低下する板面の周
   縁部とに同時に逆スパッタを行ない、かつ上記周縁部の
   照射面積を上記中心部において熱衝撃によって生じる周
   波数の変化分を相殺する面積の照射領域に対して逆スパ
   ッタを行うことを特徴とするイオンビームによる圧電体
   の周波数調整装置。