(57)【要約】【課題】従来の圧電素子の周波数調整装置では、一台のイオンガンで、高周波圧電素子か、又は低周波圧電素子のどちらか一方の周波数調整にしか対応できず、広い振動周波数範囲での周波数調整が困難であった。又、イオンガン電源印加電流を可変する方法での周波数調整では、微少な周波数調整レート時におけるレート制御が難しいという課題がある。【解決方法】放電室内で不活性ガス分子をイオン化し、遮蔽電極板及びイオン加速電極板により、イオンを放電室内から引出し且つ加速させて、このイオンを圧電板表面の金属製電極膜に衝突させ、電極膜を構成する分子をはじき飛ばすことで、圧電板の振動周波数を調整する圧電素子の周波数調整装置において、放電室のイオン射出口に配置した遮蔽電極板に設けた第１のイオン通過口と、イオン加速電極板に設けた第２のイオン通過口の大きさ又は／及び形状が異なっていることを特徴とする圧電素子の周波数調整装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンガンを構成する放電室内に、不活性ガスを流入し、該放電室内で該不活性ガス分子をイオン化し、該放電室のイオン射出口に配置した遮蔽電極板、及び該放電室外に設けたイオン加速電極板により、イオンを放電室内から引出し且つ加速させて、該イオンを圧電素子内の圧電板表面の金属製電極に衝突させ、該電極を構成する分子をはじき飛ばすことで該圧電板の振動周波数を調整する圧電素子の周波数調整装置において、
該遮蔽電極板に設けた第１のイオン通過口と、該イオン加速電極板に設けた第２のイオン通過口との大きさ又は／及び形状が異なっていることを特徴とする圧電素子の周波数調整装置。
【請求項２】
イオンガンを構成する放電室内に、不活性ガスを流入し、該放電室内で該不活性ガス分子をイオン化し、該放電室のイオン射出口に配置した遮蔽電極板、及び該放電室外に設けたイオン加速電極板により、イオンを放電室内から引出し且つ加速させて、該イオンを圧電素子内の圧電板表面の金属製電極に衝突させ、該電極を構成する分子をはじき飛ばすことで該圧電板の振動周波数を調整する圧電素子の周波数調整装置において、
平面の中心軸を同一軸線上に配置した、第１のイオン通過口を設けた該遮蔽電極板と、第２のイオン通過口を設けた該イオン加速電極板とを、中心軸を回転軸として、少なくとも第１のイオン通過口と第２のイオン通過口の一部分が重なるように回転させたことを特徴とする圧電素子の周波数調整装置。
【請求項３】
イオンガンを構成する放電室内に、不活性ガスを流入し、該放電室内で該不活性ガス分子をイオン化し、該放電室のイオン射出口に配置した遮蔽電極板、及び該放電室外に設けたイオン加速電極板により、イオンを放電室内から引出し且つ加速させて、該イオンを圧電素子内の圧電板表面の金属製電極に衝突させ、該電極を構成する分子をはじき飛ばすことで該圧電板の振動周波数を調整する圧電素子の周波数調整装置において、
第１のイオン通過口を設けた該遮蔽電極板の平面中心軸と、第２のイオン通過口を設けた該イオン加速電極板の平面中心軸とを、少なくとも第１のイオン通過口と第２のイオン通過口の一部分が重なるような位置にずらして配置したことを特徴とする圧電素子の周波数調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、イオンエッチングを用いた圧電素子の周波数調整装置に関する。
【０００２】
【従来技術】圧電振動子や圧電発振器等の圧電素子の製造において、圧電素子の周波数調整方法には、圧電素子内の圧電板の表面に設けた金属製の電極上に、金属を蒸着させて、所望の振動周波数を得る蒸着法と、圧電板の表面に設けた金属製の電極にイオンを衝突させエッチングすることにより、所望の周波数を得るイオンエッチング法が用いられている。
【０００３】
イオンエッチング法を用いた圧電素子の周波数調整方法では、まず、外形形状を短冊型等の任意の形状に圧電板を切断研磨加工する。次に、この圧電板を複数並置し、その圧電板の表裏両主面上に電極形状を形成したマスクで覆い、金等の金属又は合金をマスク上から蒸着して、圧電板上に電極膜を形成する。
【０００４】
この際、圧電板上に形成する電極膜の蒸着量としては、所望の周波数より低くなるような蒸着量とする。即ち、所望の周波数が得られる電極膜の厚さよりも、膜厚が厚い電極膜を圧電板表裏主面上に形成する。その後、電極膜を形成した圧電板を、セラミックパッケージ等の内部に搭載し、導電性接着剤やバンプなどにより、パッケージに設けた電極端子と電極膜とを固着導通した状態の圧電素子を形成する。
【０００５】
次に、このように形成した圧電素子を保持具に装着し、圧電素子内の圧電板の電極膜にイオンガンで発生させたイオンをビーム化し衝突させることで、電極膜を構成する金属分子を圧電素子外にはじき飛ばす。このように電極膜の膜厚を、物理的に所望の周波数が得られる膜厚まで薄くすることで、所望の振動周波数が得られる。
【０００６】
尚、上記記載の周波数調整方法及びこの調整方法に使用される装置については、以下のような先行技術文献が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−１９６７０７号公報（第１−３頁、第２図、第３図）
【特許文献２】
特開２００１−２８５００２号公報（第２−３頁）
【０００８】
尚、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに至らなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記にような周波数調整方法に用いられる装置には、イオンを生成し、そのイオンを射出するイオンガンが使用されている。従来の周波数調整方法おけるイオンガンから射出されるイオンによる周波数調整レートの制御では、イオンガン電源印加電流の可変することにより、周波数調整レートの制御を行っていた。
【００１０】
しかし、高周波の圧電素子と低周波の圧電素子とでは、各々の周波数調整レートが大きく違うため、一台のイオンガンでは、高周波圧電素子か、又は低周波圧電素子のどちらか一方の周波数調整にしか対応できず、広い振動周波数範囲での周波数調整が困難であった。又、イオンガン電源印加電流を可変する方法での周波数調整では、微少な周波数調整レート時におけるレート制御が難しく、更に、イオンガン電源印加電流を可変することにより、イオンの状態を正確に特定することが難しくなり、因って周波数調整の精度が悪くなる場合がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、前記従来技術の課題を鑑みて成されたものであり、イオンガンを構成する放電室内に、不活性ガスを流入し、放電室内で不活性ガス分子をイオン化し、放電室のイオン射出口に配置した遮蔽電極板と、この放電室外に設けたイオン加速電極板とにより、イオンを放電室内から引出し且つ加速させて、このイオンを圧電素子内の圧電板表面の金属製電極膜に衝突させ、電極膜を構成する分子をはじき飛ばすことで、圧電板の振動周波数を調整する圧電素子の周波数調整装置において、遮蔽電極板に設けた第１のイオン通過口と、前記イオン加速電極板に設けた第２のイオン通過口の大きさ又は／及び形状が異なっていることを特徴とする圧電素子の周波数調整装置である。
【００１２】
又、イオンガンを構成する放電室内に、不活性ガスを流入し、放電室内で不活性ガス分子をイオン化し、放電室のイオン射出口に配置した遮蔽電極板、及び放電室外に設けたイオン加速電極板により、イオンを放電室内から引出し且つ加速させて、イオンを圧電素子内の圧電板表面の金属製電極に衝突させ、電極を構成する分子をはじき飛ばすことで圧電板の振動周波数を調整する圧電素子の周波数調整装置において、平面の中心軸を同一軸線上に配置した、第１のイオン通過口を設けた遮蔽電極板と、第２のイオン通過口を設けたイオン加速電極板とを、中心軸を回転軸として、少なくとも第１のイオン通過口と第２のイオン通過口が一部分が重なるように回転させたことを特徴とする圧電素子の周波数調整装置でもある。
【００１３】
更に、イオンガンを構成する放電室内に、不活性ガスを流入し、放電室内で不活性ガス分子をイオン化し、放電室のイオン射出口に配置した遮蔽電極板、及び放電室外に設けたイオン加速電極板により、イオンを放電室内から引出し且つ加速させて、イオンを圧電素子内の圧電板表面の金属製電極に衝突させ、電極を構成する分子をはじき飛ばすことで圧電板の振動周波数を調整する圧電素子の周波数調整装置において、第１のイオン通過口を設けた遮蔽電極板の平面中心軸と、第２のイオン通過口を設けたイオン加速電極板の平面中心軸とを、少なくとも第１のイオン通過口と第２のイオン通過口の一部分が重なるような位置にずらして配置したことを特徴とする圧電素子の周波数調整装置でもある。
【００１４】
このような圧電素子の周波数調整装置を用いることにより、第１のイオン通過口と第２のイオン通過口により形成されるイオン通過領域を可変できることから、一台の周波数調整装置で、広い範囲の振動周波数に対応した周波数調整レートが制御でき、更に、微少な周波数調整レート時におけるレート制御が容易になる作用を奏する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１はこの発明における圧電素子の周波数調整装置の概略を例示した構成図である。図２は図１に示した遮蔽電極板の一形態を表した平面図である。図３は図１に示したイオン加速電極板の一形態を表した平面図である。図４は、放電室側から見た遮蔽電極板とイオン加速電極板との一配置状態を示した構成図である。図５は、放電室側から見た遮蔽電極板とイオン加速電極板との他の配置状態を示した構成図である。図６は、放電室側から見た遮蔽電極板とイオン加速電極板との他の配置状態を示した構成図である。尚、図１乃至６において、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。
【００１６】
即ち、イオンガン１１の放電室１２にはガス管１３が設けられ、ガス管１３を通って不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスが放電室１２内に流入する。放電室１２内のアルゴンガスは、筒状の放電電極１４と、通電加熱したフィラメント１５との間に直流放電をさせることで発生するプラズマによりイオン化し、Ａｒ＋イオンが生成される。
【００１７】
生成されたＡｒ＋イオンは、放電室１２内から、高電圧が印可されている遮蔽電極板１４に引き寄せられ、遮蔽電極板１６に形成された複数の第１のイオン通過口１７を通り、放電室１２外に引き出される。遮蔽電極板１６は、放電室から出るＡｒ＋イオンの量を物理的に制御すると共に、イオン加速電極板１８をＡｒ＋イオンの衝突から保護する作用がある。
【００１８】
遮蔽電極板１６を通過したＡｒ＋イオンは、高電圧が印可されているイオン加速電極板１８に更に引き寄せられ加速する。イオン加速電極板１８には、複数の第２のイオン通過口１９が形成されており、第２のイオン通過口１９を通過したＡｒ＋イオンにより、イオンビームが形成され、圧電素子２０内の圧電板２１主面上に形成した電極膜に、イオンが衝突することで電極膜がエッチングされ、圧電板２１の振動周波数を所望の周波数に調整する。
【００１９】
ここで、本発明の一形態では、図２乃至４のように、イオン加速電極板１８に形成した第２のイオン通過口１９の口径を、遮蔽電極板１６に形成した第１のイオン通過口１７の口径より小さくしている。このことによりイオンビーム量が減少し、微少な周波数調整レートを安定的に制御できるようになる。又、様々な口径のイオン通過口を有する遮蔽電極板１６とイオン加速電極板１８とを組み合わせることで、イオンビーム量を安定的に可変することができ、広い振動周波数範囲での周波数調整が容易に実施できる。
【００２０】
又、本発明の他の実施形態では、図５のように、中心軸を同一軸線上に構成した遮蔽電極板１６とイオン加速電極板１８とを、中心軸を回転軸として、少なくとも第１のイオン通過口１７と第２のイオン通過口１９の一部分が重なるように回転させることで、第１のイオン通過口１７と第２のイオン通過口１９との位置をずらしている。このことにより第１のイオン通過口１７と第２のイオン通過口１９により形成されるイオン通過領域５１（図５斜線部分）が小さくなり、イオンビーム量が少なくなることから、微少な周波数調整レートを安定的に制御できるようになる。
【００２１】
又、遮蔽電極板１６とイオン加速電極板１８とを任意に回転させることで、領域５１の面積を可変できることから、イオンビーム量を安定的に可変することができ、広い振動周波数範囲での周波数調整が容易に実施できる。
【００２２】
更に、本発明の他の実施形態では、図６のように、第１のイオン通過口１７を設けた遮蔽電極板１６の平面中心軸と、第２のイオン通過口１９を設けたイオン加速電極板１８の平面中心軸とを、少なくとも第１のイオン通過口と第２のイオン通過口の一部分が重なるような位置にずらして配置する。このことにより第１のイオン通過口１７と第２のイオン通過口１９により形成されるイオン通過領域５１（図６斜線部分）が小さくなり、イオンビーム量が少なくなることから、微少な周波数調整レートを安定的に制御できるようになる。
【００２３】
又、遮蔽電極板１６とイオン加速電極板１８とを任意に回転させることで、領域５１の面積を可変できることから、イオンビーム量を安定的に可変することができ、広い振動周波数範囲での周波数調整が容易に実施できる。
【００２４】
尚、上記実施例では第１のイオン通過口及び第２のイオン通過口の形状を円形としたが、他の形状でも良く、又、第１のイオン通過口の形状と、第２のイオン通過口の形状とを異なった形状としても、本発明実施例と同様な効果を得られる。
【００２５】
【発明の効果】本発明の圧電素子の周波数調整装置おいて、一つの周波数調整装置により、広い周波数帯の圧電素子の周波数調整レートが簡易且つ安定的に制御でき、又、微少な周波数調整レートの場合のレート制御も容易となることから、過大な設備への投資がなくなり、更に、周波数調整工程にかかる時間を短縮できると共に、精度の高い周波数調整ができる効果を成す。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明における圧電素子の周波数調整装置の概略を例示した構成図である。
【図２】図２は、図１に示した遮蔽電極板１６の一形態を表した平面図である。
【図３】図３は、図１に示したイオン加速電極板１８の一形態を表した平面図である。
【図４】図４は、図１において、放電室側から見た遮蔽電極板１６とイオン加速電極板１８との一配置状態を示した構成図である。
【図５】図５は、図１において、放電室側から見た遮蔽電極板１６とイオン加速電極板１８との他の配置状態を示した構成図である。
【図６】図６は、図１において、放電室側から見た遮蔽電極板１６とイオン加速電極板１８との他の配置状態を示した構成図である。
【符号の説明】
１１，イオンガン
１２，放電室
１６，遮蔽電極板
１７，第１のイオン通過口
１８，イオン加速電極板
１９，第２のイオン通過口
２０，圧電素子
２１，圧電板
【図１】
2004120689.tif 000003
【図２】
2004120689.tif 000004
【図３】
2004120689.tif 000005
【図４】
2004120689.tif 000006
【図５】
2004120689.tif 000007
【図６】
2004120689.tif 000008