JPS63240113A - 水晶振動子の電極形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は水晶振動子の電極を形成する装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

水晶振動子の周波数は電極の膜厚によって決定されるた
め、従来水晶振動子の電極を形成するには、まず水晶片
の表面にＡ１等からなるベース金属膜を形成し、さらに
水晶振動子の周波数を検出しながら、真空蒸着によりベ
ース金属膜上にＡ１等からなる上層金属膜を形成し、水
晶振動子の周波数が所定値になったとき、上層金属膜の
形成を停止したのち、熱処理を行なっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、長期間にわたって水晶振動子の周波数が変動
しないようにするには、電極を構成する金属膜が安定し
ていることが必要であるが、ベース金属膜を形成した水
晶片が大気にさらされるから、ベース金属膜の表面に酸
化膜、水酸化膜などが形成され、また不純物が付着する
ので、上層金属膜の形成を停止したのちに熱処理を行な
うと。

上層金属膜のベース金属膜に対する付漕力が弱くなるた
め、電極を構成する金属膜が不安定となり、長期間を経
過すると、水晶振動子の周波数が変動してしまう、また
、真空蒸着によりベース金属膜上に上層金属膜を形成し
たときには、膜形成速度が大きいので、水晶振動子の周
波数を正確に所望の値にすることができない。

この発明は上述の問題点を解決するためになされたもの
で、長期間にわたって水晶振動子の周波数が変動せず、
また水晶振動子の周波数を正確に所望の値にすることが
できる水晶振動子の電極形成装置を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するため、この発明においては、水晶振
動子の電極を形成する装置において、真空容器と、上記
真空容器内に設けられた中空状の陽極と、上記陽極の両
側にかつ上記陽極の中心線とほぼ直角に設けられた対向
陰極と、磁力線が上記陽極の中心線とほぼ平行な磁場を
形成する磁石と、上記対向陰極・に設けられかつ中心線
が上記陽極の中心線とほぼ平行で上記陽極の縁端部近傍
より外側を通る透過孔とを設ける。

〔作用〕 この水晶振動子の電極形成装置においては、真空容器内
を適切な圧力のガス雰囲気としたのち、陽極と対向陰極
との間に電圧を印加すると、陽極と対向陰極との間に冷
陰極放電が生じ、これによって生成されるガスの正イオ
ンが対向陰極の表面を衝撃し、対向陰極を構成する金属
の原子がスパッタリングされ、スパッタリングされた金
属原子が透過孔を透過して、金属原子が水晶片の表面に
付着する。

〔実施例〕

第１図はこの発明に係る水晶振動子の電極形成装置を示
す概略断面図、第２図は第１図に示した水晶振動子の電
極形成装置の一部を示す断面図である。図において、１
は真空容器、２は真空容器１に設けられた排気管で、排
気管２は真空排気装置（図示せず）に接続されている。

４は真空容器１内に設けられたスパッタリング容器、５
は容器４によって形成されたスパッタリング室、３は一
端がスパッタリング室５に接続された導入管で、導入管
３の他端は不活性ガス供給装置（図示せず）に接続され
ており、導入管３は真空容器１を気密に貫通している。

６は容器４に設けられた排気用孔、７ａはスパッタリン
グ室５内に設けられた円筒状の陽極で、陽極７ａはＳＵ
Ｓからなる。８は陽極７ａに取り付けられた陽極リード
で、陽極リード８は真空容器１を気密に貫通しており、
また陽極リード８は直流高電圧電源（図示せず）に接続
されている。９．１０は容器４に取り付けられた一対の
平板状対向陰極で、陰極９，１０は陽極７ａの両側に位
置しており、陰極９．１０は陽極７ａの中心線と直角で
あり、また陰極９．１０はアース電位であり、さらに陰
極９．１０はＡｕからなる。１１は容器４、陰極１０に
設けられた透過孔で、透過孔１１の中心線は陽極７ａの
中心線と平行であり、透過孔１１の中心線は陽極７ａの
外側を通る。１２は真空容器１を気密に貫通した回転軸
、１３は回転軸１２に取り付けられた回転板、１４は回
転板１３に取り付けられた保持棒で、保持棒１４は導体
からなる。１６は保持棒１４に保持された水晶片で、水
晶片１６の表面にはＡ１等からなるベース金属膜が形成
され、ベース金属膜と接続されたリードが設けられてお
り、そのリードを介して水晶片１６のベース金属膜と保
持棒１４とが接続されている。　１５は水晶片１６に被
せられたキャップで、キャップ１５には水晶片１６のベ
ース金属膜が露出するように穴が設けられている。

１７は真空容器１に取り付けられた接触片で、接触片１
７は水晶片１６が透過孔１１と対向する位置に来たとき
保持棒１４と接触する所に位置している。１８は接触片
１７に接続されたリード線で、リード線１８は真空容器
１を気密に貫通しており、リードｆｉ１８は周波数検出
装置（図示せず）に接続されている。１９は容器４、水
晶片１６の外側に設けられた磁石で、磁石１９の磁力線
の方向は陽極７ａの中心線と平行である。

この水晶振動子の電極形成装置においては、保持棒１４
に水晶片１６を保持した状態で、真空排気装置により真
空容器１内をｌＸｌ０−’Ｐａの真空に排気したうえで
、スパッタリング室５内に不活性ガス供給装置からＡｒ
ガスを導入することにより、真空容器１内を２　Ｘｌ０
−２Ｐ　ａのＡｒガス雰囲気としたのち、水晶片１６を
透過孔１１と対向する位置にした状態で１周波数検出装
置により周波数を検出しながら、直流高電圧電源により
陽極７ａに正電位を与えると、陽極７ａと陰極９．１０
との間に冷陰極放電が生じ、これによって生成されるＡ
ｒガスの正イオンが陰極９．１０の表面を衝撃し、陰極
９．１０からＡｕ原子がスパッタリングされ、スパッタ
リングされたＡｕｇ子の一部が透過孔ＩＩを透過して、
水晶片１６のベース金属膜の表面にＡｕ原子が付着し、
周波数検出装置で検出した周波数が所定値になったとき
、直流高電圧電源を停止すると、水晶片１６のベース金
属膜上にＡｕからなる上層金属膜が形成され、水晶片１
６に所定膜厚の電極が形成される。つぎに、回転軸１２
を回転することにより、回転板１３を回転し、次の水晶
片Ｉ６を透過孔１１と対向する位置にした状態で、周波
数検出装置により周波数を検出しながら、直流高電圧電
源により陽極７ａに正電位を与え、周波数検出装置で検
出した周波数が所定値になるまで、水晶片１６のベース
金属膜の表面にＡｕからなる上層金属膜を付着する。以
下、同様にして回転板１３に取り付けられた水晶片１６
のベース金属膜の表面にＡｕからなる上層金属膜を付着
する。

このように、この水晶振動子の電極形成装置においては
、陰極９，１０からスパッタリングされたＡｕ原子を水
晶片１６の表面に付着することにより、所望の膜厚の電
極を形成するので、ベース金属膜の表面に酸化膜、水酸
化膜が形成され、またベース金属膜の表面に不純物が付
着したとしても、スパッタリングされたＡｕＪ７ｉ子の
エネルギーによって酸化膜、水酸化膜、不純物が除去さ
れるから。

上層金属膜を形成したのちに熱処理を行なっても、上層
金属膜のベース金属膜に対する付着力が非常に強いので
、電極を構成する金属膜が極めて安定している。また、
膜形成速度が非常に小さいので、水晶振動子の周波数を
正確に所望の値にすることができる。さらに、従来のよ
うに、真空蒸着によりベース金属膜上に上層金属膜を形
成したときには、蒸着源金属の使用量が多くなるから、
上層金属膜をＡｕのような貴金属で形成したときには、
製造コストが高くなるのに対して、この発明に係る水晶
振動子の電極形成装置によりにベース金属膜上に上層金
属膜を形成したときには、金属の使用量が非常に少なく
てすむので、上層金属膜をＡｕのような貴金属で形成し
たとしても、コストが安価であり、経済的である。

第３図はこの発明に係る他の水晶振動子の電極形成装置
の一部を示す断面図である。図において、７ｂはスパッ
タリング室５内に設けられた円筒状の陽極で、陽極７ｂ
はＳＵＳからなり、陽極７ｂの中心線は透過孔１１の中
心線と平行である。２０は真空容器１と陽極リード８と
の間に設けられたベローズで、ベローズ２０を伸縮する
ことにより、陽極７ｂの透過孔１１に対する位置を変化
することができる。

この水晶振動子の電極形成装置においては、透過孔１１
の中心線が陽極７ｂの内側を通る状態で、直流高電圧電
源により所定時間陽極７ｂに正電位を与えたのち、陽極
７ｂの透過孔１１に対する位置を変化して、透過孔１１
の中心線が陽極７ｂの外側を通る状態とし、この状態で
周波数検出装置により周波数を検出しながら、直流高電
圧電源により陽極７ｂに正電位を与えて、水晶片１６の
ベース金属膜の表面にＡｕ原子を付着し、周波数検出装
置で検出した周波数が所定値になったとき、直流高電圧
電源を停止すれば、まずスパッタリングされたＡｕ原子
、Ａｒガスの正イオンの衝撃により、ベース金属膜の表
面に形成された酸化膜、水酸化膜、ベース金属膜の表面
に付着した不純物を侵食したのちに、上層金属膜を形成
することができるので、ベース金属膜と上層金属膜との
間に酸化膜、水酸化膜、不純物等が全く存在しないよう
にすることができるから、極めて安定した金属膜を形成
することができる。

第４図はこの発明に係る他の水晶振動子の電極形成装置
の一部を示す断面図である。図において、２１は真空容
器１内に設けられた磁石、２４は磁石２１内に設けられ
た円筒状の陽極で、陽極２４はＳＵＳからなる。２５は
陽極２４に取り付けられた陽極リードで、陽極リード２
５は真空容器１を気密に貫通しており、また陽極リード
２５は直流高電圧電源（図示せず）に接続されている。

２２は磁石２１の内面に取り付けられた対向陰極で、陰
極２２の陽極２４の両側の近傍に位置する部分は陽極２
４の中心線と直角であり、また陰極２２はアース電位で
あり、さらに陰極２２はＡｕからなる。２３は磁石２１
、陰極２２に設けられた透過孔で、透過孔２３の中心線
は陽極２４の中心線と平行であり、透過孔２３の中心線
は陽極２４の外側を通る。

この水晶振動子の電極形成装置においては、磁石２１が
スパッタリング容器を兼ねているので、非常に小型にす
ることができる。

なお、上述実施例においては、中空状の陽極として円筒
状の陽極７ａ、７ｂ、２４を用いたが、角筒状等の陽極
、中心線と平行な切欠きを有する筒状の陽極、２つのリ
ングを数本の棒体で連結した陽極等を用いてもよい。ま
た、上述実施例においては、Ａｕからなる対向陰極９．
１０．２２を用いたが、他の金属たとえばＡＩ、Ａｇ、
Ｔｉ、Ｐｔからなる対向陰極を用いてもよい。さらに、
上述実施例においては、真空容器１内をＡｒガス雰囲気
としたが、真空容器１内を他の不活性ガス雰囲気としで
もよく、対向陰極がＡｕのように不活性物質からなると
きには、真空容器内を活性ガス雰囲気としてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明に係る水晶振動子の電極
形成装置においては、極めて安定な金属膜を形成するこ
とすることができるから、長期間を経過したとしても、
水晶振動子の周波数が変動してしまうことはない。また
、膜形成速度が小さいので、水晶振動子の周波数を正確
に所望の値にすることができる。このように、この発明
の効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る水晶振動子の電極形成装置を示
す概略断面図、第２図は第１図に示した水晶振動子の電
極形成装置の一部を示す断面図で第３図、第４図はそれ
ぞれこの発明に係る他の水晶振動子の電極形成装置の一
部を示す断面図である。 １・・・真空容器　　　　　７ａ、７ｂ・・・陽極９．
１０・・・対向陰極　　　１１・・・透過孔１６・・・
水晶片　　　　　　１９・・・磁石２１・・・磁石　　
　　　　　２２・・・対向陰極２３・・・透過孔　　　
　　　２４・・・陽極代理人　　弁理士　中　村　純之
助 才１　臀 ブ：ブ　２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、水晶振動子の電極を形成する装置において、真空容
   器と、上記真空容器内に設けられた中空状の陽極と、上
   記陽極の両側にかつ上記陽極の中心線とほぼ直角に設け
   られた対向陰極と、磁力線が上記陽極の中心線とほぼ平
   行な磁場を形成する磁石と、上記対向陰極に設けられか
   つ中心線が上記陽極の中心線とほぼ平行で上記陽極の縁
   端部近傍より外側を通る透過孔とを具備することを特徴
   とする水晶振動子の電極形成装置。